JP4383246B2 - 情報記録方法及び情報記録装置 - Google Patents
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Description
図1に多値記録信号の再生波形の例を示す。上段が再生波形例、中段が再生クロック、下段が情報記録媒体上に記録されたマークの状態を示したものである。図1は、セルと呼ばれる単位面積当たりの記録マークの面積占有率を変えて(以降、面積変調と記述)、多値記録信号が実現される。
本実施の形態の情報記録方法では、基本として、入力信号(多値情報)に多値乱数列を加えることでサーボ帯域の信号が出ないようにする。その具体的な方法としては、多値情報を所望の長さの多値情報列に均等分割し、均等分割された多値情報列毎に、累積DC成分を多値乱数列の多値データ数で割ったDC成分平均値が異なる複数種類の多値乱数列を加算し、多値乱数列が加算された多値情報列の累積DC成分を各々計算し、この計算結果からDC成分が最小となる多値乱数列を選択すれば良い。
このような情報記録/再生を実現するための構成例を図4及び図5を参照して説明する。図4は、図2又は図3に示す構成中から、情報記録に関する情報変換ブロック部分を抽出して示す概略ブロック図、図5は図2又は図3に示す構成中から、情報再生に関する情報復元ブロック部分を抽出して示す概略ブロック図である。なお、31はスピンドルモータ駆動回路32に基づき光ディスク5を回転駆動させるスピンドルモータである。
次に、特許文献2等に示されるLLM変調方式に適応する本実施の形態の方法について説明する。変調方式(LLM)について、図6にその例を示す。図6では、変調前のデータ例えば11ビットのデータ(D1〜D11)を変調する場合の例を示している。この11ビットの情報から3ビットの多値データ4つで、1つのセットを構成する。その構成の方法は、各多値情報の上位ビット(この場合は、2ビット目、3ビット目)に変調前のデータD1〜D8をそのまま設定し、多値データの各最下位ビットP1〜P4はデータD9〜D11の3ビットより算出して構成する(詳細は特許文献2参照)。この変調後の値を各々光ディスク5に記録していく(図6中の楕円で囲んだ“単位”で記録する)。再生は、この4つの多値データから最下位の4ビットの生成規則から最適な値を算出する。
前述したように、累積DC成分を多値乱数列の多値データ数で割ったDC成分平均値が異なる複数種類の多値乱数列は、偶数の多値情報で構成する必要がある。そこで、このような偶数の多値乱数列を生成する方法について説明する。また、本発明で必要な多値乱数列を、擬似乱数発生器(例えば、M系列擬似乱数)で生成した場合、一定周期で乱数が一巡してしまうため、一巡後は全ての多値情報の発生確率が同じになる。多値情報の各々の発生確率が同じ多値乱数列の累積DC成分はほぼ0になるため、単純なM系列の乱数発生器だけで、所望の累積DC成分を有する多値乱数列を生成することはできない。また、一巡しない状態の乱数列を使って、累積DC成分を0にしない多値乱数列を生成することは可能であるが、このような多値乱数列は乱数の特性から外れたものであり、所望の累積DC成分に制御することは困難である。よって、乱数の特性(多値情報の各々の発生確率が同じ)を有し、しかも多値乱数列の組合せの工夫で、所望の累積DC成分を有する方法が必要になる。
DC成分平均値は、式(1)で算出される多値乱数列の累積DC成分を、多値乱数列の多値情報数(N)で割った値とする。DC成分が「−1.5」に相当するのは、表1より多値情報が{1}の時である。よって、多値乱数列のDC成分平均値を「−1.5」にするためには、多値情報のレベル{1}を中心とし、レベル方向に等しい距離に配置された偶数の多値情報のレベルを選択して、組合せた構成とすれば良い。また、レベル{1}は奇数のため、この値を含めないことから、多値情報のレベル{0,2}の2種類を使った構成が採れる。この構成ルールに基づいて生成した多値乱数列のヒストグラムを表2に示す。即ち、DC成分平均値が「−1.5」の場合(多値情報数N=2048個)である。
DC成分平均値は、式(1)で算出される多値乱数列の累積DC成分を、多値乱数列の多値情報数(N)で割った値とする。DC成分が「−1.0」に相当するのは、表1より多値情報が{2}の時である。よって、多値乱数列のDC成分平均値を「−1.0」にするためには、多値情報のレベル{2}を中心とし、レベル方向に等しい距離に配置された偶数の多値情報のレベルを選択して、組合せた構成とすれば良い。レベル{2}は偶数のため、この値を含む、多値情報のレベル{0,2,4}の3種類を使った構成が採れる。また、当然のことながら、{2}を含まない、多値情報のレベル{0,4}の2種類を使った構成にすることも可能である。この構成ルールに基づいて生成した多値乱数列のヒストグラムを表3に示す。即ち、DC成分平均値が「−1.0」の場合(多値情報数N=2048個)である。
DC成分平均値は、式(1)で算出される多値乱数列の累積DC成分を、多値乱数列の多値情報数(N)で割った値とする。DC成分が「−0.5」に相当するのは、表1より多値情報が{3}の時である。よって、多値乱数列のDC成分平均値を「−0.5」にするためには、多値情報のレベル{3}を中心とし、レベル方向に等しい距離に配置された偶数の多値情報のレベルを選択して、組合せた構成とすれば良い。レベル{3}は奇数のため、多値情報のレベル{0,2,4,6}の4種類を使え、組合せとしては、{0,2,4,6}、{0,6}、{2,4}の3つのパターンの構成が採れる。この構成ルールに基づいて生成した多値乱数列のヒストグラムを表4に示す。即ち、DC成分平均値が「−0.5」の場合(多値情報数N=2048個)である。
DC成分平均値は、式(1)で算出される多値乱数列の累積DC成分を、多値乱数列の多値情報数(N)で割った値とする。DC成分が「+0.5」に相当するのは、表1より多値情報が{4}の時である。よって、多値乱数列のDC成分平均値を「+0.5」にするためには、多値情報のレベル{4}を中心とし、レベル方向に等しい距離に配置された偶数の多値情報のレベルを選択して、組合せた構成とすれば良い。レベル{4}は偶数のため、この値を含む、多値情報のレベル{2,4,6}の3種類を使え、組合せとしては、{2,4,6}、{4,6}の2つのパターンの構成が採れる。この構成ルールに基づいて生成した多値乱数列のヒストグラムを表5に示す。即ち、DC成分平均値が「+0.5」の場合(多値情報数N=2048個)である。
DC成分平均値は、式(1)で算出される多値乱数列の累積DC成分を、多値乱数列の多値情報数(N)で割った値とする。DC成分が「+1.0」に相当するのは、表1より多値情報が{5}の時である。よって、多値乱数列のDC成分平均値を「+1.0」にするためには、多値情報のレベル{5}を中心とし、レベル方向に等しい距離に配置された偶数の多値情報のレベルを選択して、組合せた構成とすれば良い。レベル{5}は奇数のため、多値情報のレベル{4,6}の2種類を使った構成が採れる。この構成ルールに基づいて生成した多値乱数列のヒストグラムを表6に示す。即ち、DC成分平均値が「+1.0」の場合(多値情報数N=2048個)である。
ユーザデータのセクター単位での構成例を図7(a)に、ユーザデータにECCデータを含む1ECC単位での構成例を図7(b)に示す(図7(b)ではECCは積符号方式を採用している。PIとPOがECCデータに対応する)。
多値レベルの数とエラー率の関係を図8に示す。図8は、横軸が多値レベル数、縦軸がエラー率(セル単位)、凡例の数値は多値信号の品質を示す多値ジッタが表記されている。8値記録における多値ジッタの定義を図9に示す。各多値レベルに対するヒストグラムの例を示したものである。多値ジッタは、各多値レベルにおける分布の標準偏差σk(k=0,1,2,…,7)をダイナミックレンジ(DR)で正規化し、平均を取った値で表記している。
多値レベル数を減らす方法の他に、エラー訂正能力を高める方法がある。例えば、LLM方式を応用して、図10に示すように、3ビットのDC補正フラグ情報(DC0,DC1,DC2,DC3,DC4)に対して、パリティ情報(P)を付加することで、訂正能力を持たすことが可能である。この時、DC2+Pは、必ず偶数であるとする(逆に奇数でも良い)。図6に示したLLM方式では、4セルに対し1つのパリティであったが、このDC補正フラグの場合のパリティは、2セルに対して1つのパリティとなっている。この冗長度の差から、4セルで1bitのパリティを付加する場合に対し、2セルで1bitのパリティの方が、エラー率を1/100以下に低減させることが可能である(図11参照)。また、第1の変調方式と同様に、同じDCフラグ情報を複数回繰返し入れることで、その信頼性を更に高めることが可能になる。
第1の変調方式と第2の変調方式とを組合せることで、更にDCフラグ情報の再生信頼性を高めることが可能である。
本実施の形態の情報記録方法に採用されるデータ構成例を図13及び図14に示す。データは、同期マークとDC補正フラグとユーザデータブロック(1フレームはN個のユーザデータブロックで構成)、フレームの区切りを示すフレームマーク(FMマーク)の組合せで構成されている。なお、同期マークの構成例としては、例えば図15に示すように、多値データの組合せ{00700}の5セル、フレームマークの構成例としては、例えば図16に示すように、多値データの組合せ{0000077777}で構成されている。図13では、2ブロック毎にDC補正フラグを挿入し、1フレーム当たり、(N/2)個の繰返しで挿入されている。また、図14では、各ブロック毎にDC補正フラグを挿入し、1フレーム当たり、N個の繰返しで挿入されている。実際には、DC補正フラグの信頼性を実験から求め、所望のDC補正フラグの読み取りエラー率以下になるように繰返し挿入数を決定すれば良い。
DC補正回路38におけるDC補正変換のアルゴリズムを図17を参照して説明する。なお、累積DC成分を多値乱数列の多値データ数で割ったDC成分平均値が異なるよう予め用意された複数種類、例えば4種類の多値乱数列R1,R2,R3,R4は予めメモリに格納されているものとする。
DC補正逆変換回路50におけるDC補正逆変換のアルゴリズムを図18を参照して説明する。なお、累積DC成分を多値乱数列の多値データ数で割ったDC成分平均値が異なるよう予め用意された複数種類、例えば4種類の多値乱数列R1,R2,R3,R4は予めメモリに格納されているものとする。
DC補正の効果を確認するために、同じ多値情報が連続する場合に対して、DC補正した結果を示す。図19は、例えば多値情報{4}が連続する場合を例示している。図19(a)のグラフがセルナンバーと多値データの様子を示し、図19(b)のグラフがセルナンバーと累積DC成分の関係を示している。また、系列1がDC補正前の状態を、系列2がDC補正後の状態を示している。
DC補正の効果を確認するために、一定周波数の多値情報が連続する場合に対して、DC補正した結果を示す。図20は、16セル周期で{0}と{7}とが繰り返される多値情報の場合である。図20(a)のグラフがセルナンバーと多値データの様子を示し、図20(b)のグラフがセルナンバーと累積DC成分の関係を示す。また、系列1がDC補正前の状態を、系列2がDC補正後の状態を示している。
DC補正の効果を確認するために、乱数化された多値情報に対して、DC補正した結果を示す。図22(a)のグラフがセルナンバーと多値データの様子を示し、図22(b)のグラフがセルナンバーと累積DC成分の関係を示す。また、系列1がDC補正前の状態を、系列2がDC補正後の状態を示している。
5 情報記録媒体
S2 均等分割するステップ、手段
S4,S5 計算するステップ、手段
S6〜S12 選択するステップ、手段
Claims (16)
- 多値情報を情報記録媒体に記録する情報記録方法であって、
前記多値情報を所望の長さの多値情報列に均等分割するステップと、
累積DC成分を多値乱数列の多値データ数で割ったDC成分平均値が異なるよう予め用意された複数種類の多値乱数列を用い、均等分割された多値情報列毎に、これらの多値乱数列が加算された多値情報列の累積DC成分を各々計算するステップと、
この計算結果から累積DC成分が最小となる多値乱数列を選択するステップと、
選択された前記多値乱数列を示すDC補正フラグ情報と、多値乱数列が加算された後の多値情報とを合わせて前記情報記録媒体に記録するステップと、
を備える情報記録方法。 - 複数種類の前記多値乱数列は、偶数の多値情報で構成されている、請求項1記載の情報記録方法。
- 予め用意された複数種類の前記多値乱数列として、情報記録装置内のメモリに予め登録されているデータを用いる、請求項1又は2記載の情報記録方法。
- 所望のDC成分平均値を有する前記多値乱数列は、前記所望のDC成分平均値に対応する多値情報のレベルに対して、レベル方向に対称位置に配置された対の偶数の多値情報の組合せにより生成されたものであり、前記偶数の多値情報は、各々の発生頻度がほぼ等しい、請求項2記載の情報記録方法。
- 所望のDC成分平均値を有する前記多値乱数列は、前記所望のDC成分平均値に対応する多値情報のレベルが偶数の場合は、当該偶数の多値情報を当該多値乱数列生成の組合せの中に含む、請求項4記載の情報記録方法。
- 前記DC補正フラグ情報を示す多値情報の多値数は、ユーザデータとして記録される多値情報の多値数よりも小さく、複数回繰返してユーザデータに記録させる、請求項1記載の情報記録方法。
- 前記DC補正フラグ情報を示す多値情報の多値数は、ユーザデータとして記録される多値情報の多値数と同じで、ユーザデータのエラー訂正情報とは別に、前記ユーザデータのエラー訂正情報よりも冗長度が高いエラー訂正情報を付加して、複数回繰返してユーザデータに記録させる、請求項1記載の情報記録方法。
- 前記DC補正フラグ情報を示す多値情報の多値数は、ユーザデータとして記録される多値情報の多値数よりも小さく、ユーザデータのエラー訂正情報とは別に、前記ユーザデータのエラー訂正情報よりも冗長度が高いエラー訂正情報を付加して、複数回繰返してユーザデータに記録させる、請求項1記載の情報記録方法。
- 多値情報を情報記録媒体に記録する情報記録装置であって、
記録対象となる前記多値情報を所望の長さの多値情報列に均等分割する手段と、
累積DC成分を多値乱数列の多値データ数で割ったDC成分平均値が異なるよう予め用意された複数種類の多値乱数列を用い、均等分割された多値情報列毎に、これらの多値乱数列が加算された多値情報列の累積DC成分を各々計算する手段と、
この計算結果から累積DC成分が最小となる多値乱数列を選択する手段と、
選択された前記多値乱数列を示すDC補正フラグ情報と、多値乱数列が加算された後の多値情報とを合わせて前記情報記録媒体に記録する手段と、
を備える情報記録装置。 - 複数種類の前記多値乱数列は、偶数の多値情報で構成されている、請求項9記載の情報記録装置。
- 予め用意された複数種類の前記多値乱数列が予め登録されたメモリを備える、請求項9又は10記載の情報記録装置。
- 所望のDC成分平均値を有する前記多値乱数列は、前記所望のDC成分平均値に対応する多値情報のレベルに対して、レベル方向に対称位置に配置された対の偶数の多値情報の組合せにより生成されたものであり、前記偶数の多値情報は、各々の発生頻度がほぼ等しい、請求項10記載の情報記録装置。
- 所望のDC成分平均値を有する前記多値乱数列は、前記所望のDC成分平均値に対応する多値情報のレベルが偶数の場合は、当該偶数の多値情報を当該多値乱数列生成の組合せの中に含む、請求項12記載の情報記録装置。
- 前記DC補正フラグ情報を示す多値情報の多値数は、ユーザデータとして記録される多値情報の多値数よりも小さく、複数回繰返してユーザデータに記録される、請求項9記載の情報記録装置。
- 前記DC補正フラグ情報を示す多値情報の多値数は、ユーザデータとして記録される多値情報の多値数と同じで、ユーザデータのエラー訂正情報とは別に、前記ユーザデータのエラー訂正情報よりも冗長度が高いエラー訂正情報を付加して、複数回繰返してユーザデータに記録される、請求項9記載の情報記録装置。
- 前記DC補正フラグ情報を示す多値情報の多値数は、ユーザデータとして記録される多値情報の多値数よりも小さく、ユーザデータのエラー訂正情報とは別に、前記ユーザデータのエラー訂正情報よりも冗長度が高いエラー訂正情報を付加して、複数回繰返してユーザデータに記録される、請求項9記載の情報記録装置。
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