JP4456928B2 - 光ディスク装置 - Google Patents
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Description
一般に,光ディスクに記録された信号の品質評価にはデータエッジとクロックエッジのずれの標準偏差であるジッターを用いている。ジッター値を測定するには,専用のジッターアナライザー等の測定器が必要である。光ディスク装置に高価なジッターアナライザーを内蔵することは不可能であるので,これに替わる信号評価指標が必要であった。
また,PRML方式では,再生信号のエッジの位置だけでなく,信号全体を目標信号と比較して最も確からしいデータ列を逐次選択するように2値化を実施する。この場合に,目標信号を生成するために,PRクラスと呼ばれる2個から5個程度の数値列を用いる。PRクラスは,再生信号のインパルスレスポンスを数値列に近似したものである。DVD用のPRクラスとしては,PR(3,4,4,3)ML方式がよく知られている。ところが,PRクラスはあくまで,インパルスレスポンスの近似であるため,例えばPR(3,4,4,3)MLデコーダを使ってビットエラー率や, SAM(Sequenced Amplitude Margin)やMLSE(Msximum Likelihood Sequensed Error)などのPRML方式特有の信号評価指標を用いて,これらを最良にするように記録パルスやパワーを決定すると,DVD規格で定められた波形等化条件と異なるため,従来装置で再生した場合にジッター値が大きくなって,光ディスク装置間の再生互換性能が損なわれる問題が生じる。
(課題1)PRML回路からエラーパルスを発生させ,従来の論理LSI資産と制御ソフトウェア資産を有効活用できるようにする。
(課題2)PRMLクラスやヘッドの開口数に依存した試し書きを実施して,従来装置で再生した場合のジッター値が悪化し,再生互換性能が損なわれることがないようにする。
図2はエラーパルスの検出原理を模式的に示したものである。2値化のための検出窓幅Twはクロックパルスの周期と同じある。エラーパルス検出窓幅はTwよりも狭くする。これにより,エッジシフト分布(=ジッター分布)の中で,エラーパルス検出窓よりも外に出ているエッジがエラーパルスに変換される。したがって,エラーパルス(論理パルス)を最小にするようにすれば,エッジシフトが最小な記録パルス条件を得ることができる。
エッジ検出条件:y[i-1] x y[i+1] < 0
エラーパルス生成条件:|y[i]|>Vth
(ケース2)エッジ点が2つのサンプル点の間にある場合
エッジ検出条件:y[i-1] x y[i] < 0
エラーパルス生成条件:|(y[i-1]+y[i])/2|>Vth
ケース2においては,エッジレベルを直接サンプルしていないので,エッジレベルは2つのサンプル点のレベルの平均値として扱っている。こうした手法によって,基本的にエッジシフトがしきい値よりも大きい場合にそのエッジに対応したエラーパルスを1つ発生するという目的が実現できる。
図6はDVD-RAMの再生信号のアイ・パターンを示している。これはスカラー回折シミュレータを用いて算出したものである。図6(a)は光ヘッドから出力される再生信号である。マーク長さによって,エッジ位置が異なるため,全体としてシフトが大きく良好に2値化することができない。図6(b)はDVD-RAMの標準等化条件である3-TapFIRフィルター(タップ係数=[-0.3, 0, 1.6, 0, -0.3])と6次ベッセルフィルターにより,等化処理した再生信号である。エッジシフトが大幅に改善されていることがわかる。
図7は等化処理した再生信号に最小ランレングスである3T繰り返し信号を正弦波近似したものを重ねたものである。適正な等化処理が施されているので,エッジ点付近での再生信号の傾きが揃っており,マーク長さによらずエッジ点付近での再生信号を正弦波近似することができる。エッジ点付近での再生信号を正弦波近似すると,エラーパルス検出窓幅(時間方向)とエラーパルス検出しきい値Vth(レベル方向)の関係を一意に定めることができる。
以上,エラーパルスの発生方法の原理と回路構成及び検出しきい値の設定範囲について説明した。これにより(課題1)を解決することができた。
図9は対物レンズの開口数0.60と0.65の装置でDVD-RAMの再生信号を比較したものである。ここでは,市販の2倍速DVD-RAMディスクを用い,記録条件は開口数0.60の装置でジッター値が最小になるように調整した。図の再生信号は,グルーブに初回記録した信号をDVD-RAMの標準等化条件で等化処理した結果のアイ・パターンである。開口数0.60の装置の再生信号はジッター値5.2%,分解能37%であった。同じセクターを開口数0.65の装置で再生すると,ジッター値6.0%,分解能61%となった。再生信号の違いは開口数の違いにより光スポットの形状が異なることに起因している。どちらもジッター値が良好なため,ECCエラー(PIエラー)はどちらもゼロで,信号の再生については問題がない。図中には,前後エッジの4x4パターンに対するエッジシフトの測定値を表にして示してある。開口数0.60の装置の場合,これで記録条件調整をしたため,各エッジシフトが5%/Tw以下である。
この問題を解決する手段を示す前に,エッジシフトの差の許容値について示す必要がある。
σtot = Sqrt(σ0 2 + Δ+ 2 R+ + Δ- 2 R-) (式1)
と表すことができる。
(効果1)PRML回路からエラーパルスを発生させ,従来の論理LSI資産と制御ソフトウェア資産を有効活用できるようになった。
(効果2)開口数等が異なる光ディスク装置でも,標準的な装置との再生互換を保証する試し書きを実施することができるようになった。
図1は本発明の光ディスク装置に好適な試し書き回路の構成を示す実施例である。全体は再生信号処理回路40と論理信号処理回路60から構成される。再生信号処理回路40は,PRML方式のデータ再生回路10,エラーパルス生成回路20,PLL回路30から構成される。ヘッドから出力された再生信号50はアナログ等化器11により等化処理されたのち,A/Dコンバータ12によりクロックごとにサンプルされる。これはFIRフィルター13でデジタル等化処理された後,PRMLデコーダ14により2値化され,2値化信号51が出力される。エラーパルスの発生に関しては,A/Dコンバータ12によりサンプルされた信号を入力とし,エッジレベル検出器21でエッジ点のレベルを検出する。エラーパルス発生器22は,エッジ点のレベルとエラーパルス検出しきい値を比較してエラーパルス52を発生する。PLL30は再生信号からクロックを生成し,各回路に供給する。
以下,本発明の再生信号処理回路の別の実施例を図13から図16に説明する。ここでは,再生信号処理のみを示し,論理信号処理回路については図1と共通の物を用いる。
以上に述べた,試し書き用回路を用いて,実際にDVD-RAMに記録/再生した実験結果を次に説明する。
(2)PRMLデコーダ専用の等化器を設ける。具体的には,図15に示した構成として,適応型のFIRフィルターに,標準等化条件から,PR(3,4,4,3)MLに適した等化条件への変換機能をもたせる。
いずれの場合にも共通する本発明の骨子は,試し書きを実施するときの等化条件として,再生互換の基準となる等化条件を用いて,エラーパルスを最小にするように記録パルスの条件調整をすることである。
図21は,開口数0.60の装置において,2倍速で記録したトラックを2-16倍速の範囲で再生して,ジッタ値を測定した結果である。光ディスク装置及び媒体の高性能化に伴い,記録/再生速度が高速化するが,繰り返し述べたように,試し書きにおいては,再生互換を保証することが重要である。一方,同じトラックを高速に再生すると,(1)アンプノイズ及びレーザノイズの影響の増大に伴って,S/N比が低下,(2)I-Vアンプの帯域特性に応じた群遅延の相対的な増加,等に伴ってジッター値が増大する。このうち,(1)については,PRML技術を導入して,低下したS/N比の分を補正して,2値化することで対応できるが,(2)については記録/再生互換の観点で問題が残る。図にはDVD-RAMの標準等化条件で再生した場合と,FIRフィルターによって再生補償した場合の2つの結果を示した。ここで,DVD-RAMの標準等化条件は,2倍速で規定されているので,ここでは,等化条件を速度に比例して逐次変更して測定を行った。標準等化条件の場合には,2倍速で約5%だったジッター値が,16倍速で再生すると12%を超える。
図26は各速度において再生補償用のFIRフィルターのタップ係数をまとめたものである。ここでは,DCゲインを1にするように規格化して示した。
以上により,従来のエラーパルスの処理回路とソフトウェア資産を有効活用し,記録/再生互換を保証する試し書き方法と回路について述べた。ここでは,こうした手法を用いて,試し書きを実施した例について説明する。
図32は本発明の光ディスク装置の構成を示す実施例である。光ディスク媒体100はモータ160により回転される。再生時にはCPU140によって指令された光強度になるようにレーザパワー/パルス制御器120は光ヘッド110内の半導体レーザ112に流す電流を制御してレーザ光114を発生させ,レーザ光114は対物レンズ111によって集光され光スポット101を光ディスク媒体100上に形成する。この光スポット101からの反射光115は対物レンズ111を介して,光検出器113で検出される。光検出器は複数に分割された光検出素子から構成されている。再生信号処理回路130は,光ヘッド110で検出された信号を用いて,光ディスク媒体100上に記録された情報を再生する。記録時には,レーザパワー/パルス制御器120は,所定の記録データを所定の記録パルス電流に変換して,パルス光が半導体レーザ112から出射されるように制御する。図1に示した前述の試し書き用の信号処理回路40及び50は,再生信号処理回路130に内蔵される。
本発明の光ディスク装置を用いれば, PRML方式の再生回路を搭載し,高速化に伴って主にI-Vアンプの周波数特性に伴う再生信号の特性の変化を補償し,記録/再生互換を保証した試し書きを実施できる。同時に,各種の規格に対応して,例えば開口数0.65の光ヘッドを用いても,開口数0.60の標準装置との互換性を取ることが可能である。このとき,従来のエラーパルスに対応した論理回路,及びソフトウェア資産を有効活用できるのはいうまでもない。
Claims (8)
- 光ディスク媒体にレーザパルスを照射して情報の記録と再生を行い,前記レーザパルスの照射条件を適正化する試し書きを行う光ディスク装置であって、
前記光ディスク媒体の所定の領域に、前記レーザパルスの照射条件を変更しながら所定の試し書きパターンの記録を行う手段と、
前記情報を再生して、第1の再生信号を得る手段と、
前記第1の再生信号を等化処理して第2の再生信号を得るアナログフィルターと、
前記第2の再生信号をデジタル化して第3の再生信号を得るA/Dコンバータと、
前記第3の再生信号を等化処理して第4の再生信号を得るFIRフィルターと、
前記第4の再生信号を2値化し、2値化データ列を得るPRML回路と、
前記第3の再生信号を入力とし、エッジの信号レベルを検出するエッジレベル検出器と、
検出閾値(Vth)と時間方向の検出窓幅との関係図を用いて、前記エッジの信号レベルが時間方向のずれにおける所定の値の範囲外にあることを判定して、論理パルスを発生する論理パルス発生器と、
前記2値化データ列から先行するスペース長さ、当該マークの長さ、後続するスペース長さに応じたデータパターンを判定して、前記論理パルスを前記データパターンごとにカウントし、論理パルステーブルを生成する手段、
とを備え、
前記論理パルステーブルのカウント値を用いて、前記レーザパルスの照射条件を定めることを特徴とする光ディスク装置。 - 前記論理パルステーブルのカウント値を最小にするように、前記レーザパルスの照射条件を定めることを特徴とする請求項1に記載の光ディスク装置。
- 光ディスク媒体にレーザパルスを照射して情報の記録と再生を行い、前記レーザパルスの照射条件を適正化する試し書きを行う光ディスク装置であって、
前記光ディスク媒体の所定の領域に、前記レーザパルスの照射条件を変更しながら所定の試し書きパターンの記録を行う手段と、
前記情報を再生して、第1の再生信号を得る手段と、
前記第1の再生信号を等化処理して第2の再生信号を得るアナログフィルターと、
前記第2の再生信号をデジタル化して第3の再生信号を得るA/Dコンバータと、
前記第3の再生信号を等化処理して第4の再生信号を得るFIRフィルターと、
前記第4の再生信号を2値化し、2値化データ列を得るPRML回路と、
前記2値化データ列からエッジ位置を検出するエッジ検出器と、
前記第4の再生信号と前記エッジ検出器とから、エッジの信号レベルを検出するエッジレベル検出器と、
検出閾値(Vth)と時間方向の検出窓幅との関係図を用いて、前記エッジの信号レベルが時間方向のずれにおける所定の値の範囲外にあることを判定して、論理パルスを発生する論理パルス発生器と、
を有することを特徴とする光ディスク装置。 - 前記FIRフィルターと前記エッジ検出器との間には、前記2値化データ列を生成する分の遅延を補償する遅延調整器が設けられていることを特徴とする請求項3記載の光ディスク装置。
- 更に、前記2値化データ列から先行するスペース長さ、当該マークの長さ、後続するスペースの長さに応じたデータパターンを判定して、前記論理パルスを前記データパターンごとにカウントし、論理パルステーブルを生成する手段と、
前記論理パルステーブルのカウント値を用いて、前記レーザパルスの照射条件を定める手段とを有することを特徴とする請求項3記載の光ディスク装置。 - 光ディスク媒体にレーザパルスを照射して情報の記録と再生を行い、前記レーザパルスの照射条件を適正化する試し書きを行う光ディスク装置であって、
前記光ディスク媒体の所定の領域に、前記レーザパルスの照射条件を変更しながら所定の試し書きパターンの記録を行う手段と、
前記情報を再生して、第1の再生信号を得る手段と、
前記第1の再生信号を等化処理して第2の再生信号を得るアナログフィルターと、
前記第2の再生信号をデジタル化して第3の再生信号を得るA/Dコンバータと、
前記第3の再生信号を等化処理して第4の再生信号を得るFIRフィルターと、
前記第4の再生信号を2値化し、2値化データ列を得るPRML回路と、
前記第4の再生信号のエッジ位置を検出して、エッジの信号レベルを検出するエッジレベル検出器と、
検出閾値(Vth)と時間方向の検出窓幅との関係図を用いて、前記エッジの信号レベルが時間方向のずれにおける所定の値の範囲外にあることを判定して、論理パルスを発生する論理パルス発生器と、
前記エッジレベル検出器からの出力信号を、入力信号とするPLL回路とを有し、
前記PLL回路の出力信号を、クロック毎にサンプルされる前記A/Dコンバータの入力信号とすることを特徴とする光ディスク装置。 - 更に、前記FIRフィルターと前記PRML回路との間に、前記第4の再生信号を前記PRML回路に適した特性になるように等化する適応型のFIRフィルターが設けられていることを特徴とする請求項6記載の光ディスク装置。
- 更に、前記2値化データ列から先行するスペース長さ、当該マークの長さ、後続するスペースの長さに応じたデータパターンを判定して、前記論理パルスを前記データパターンごとにカウントし、論理パルステーブルを生成する手段と、
前記論理パルステーブルのカウント値を用いて、前記レーザパルスの照射条件を定める手段とを有することを特徴とする請求項6記載の光ディスク装置。
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