JP4500949B2 - 光ディスクの信号処理方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも２分割された受光素子で構成される光検出器を具備する光ディスク記録/再生装置で再生信号を読み取る信号処理方法及び装置に関する。

従来、回折限界以下の記録ピットと回折限界以上の記録ピットが存在する超解像光ディスクの再生において、回折限界以上の記録ピットのみに寄与するCD,DVD,Blu-Ray,HD-DVDの様な従来の光ディスクの再生方式と同様の光学的な信号再生効果と、回折限界以下の記録ピットの再生に用いる超解像再生効果の二つの再生効果が発生する。そのため、記録されるピットパターンにより、前述した再生効果が合成され、再生信号において記録ピットの符号間干渉が発生し、再生信号から記録ピットパターンの符号判定が難しくなり、ビットエラーレートの低下になることが問題になっている。そのため、上記の問題を解決する為に、符号間干渉の影響を低減可能な記録ピットパターンの配列、配置方法（例えば、特許文献１）や、前記符号干渉を考慮したビタビ判断回路等が用いられている（特許文献２参照）。

しかしながら、符号間干渉の低減可能な記録ピットパターンの配列、配置方法において、記録ピットの配置方法による符号間干渉の低減においては、低減できる効果に限りがある。また、記録パターンに用いる符号による符号間干渉の低減においては、記録密度が低くなってしまう問題がある。一方、回折限界以上の記録ピットと回折限界以下の記録ピットが混在する超解像光ディスクの再生信号の符号干渉を考慮したビタビ判断回路等を用いた場合、ビタビ判断に必要なクロック数は光ビームの半径サイズの距離移動に要する時間から１クロックの周期時間を割った量が必要になる。そのため、ビタビ判断する判断回路の量が多くなり、光ディスク信号処理のメモリ、CPUの負荷が極めて大きくなる。そのため、大容量の信号処理回路が必要になってしまう問題ある。
特願2005-274784号公報 特願2004-113932号公報

本発明は、上記問題点の解決を目的とするものであり、その課題とする信号処理方法は、回折限界以上の記録ピットと回折限界以下の記録ピットが存在する超解像光ディスクにおいて、回折限界以下の記録ピット、回折限界以上の記録ピットの判断をし、判断結果を基に、フィルタ・ゲイン特性等を処理し、信号合成することにより、符号間干渉の影響を低減した再生信号を得ることができるものである。

本発明の光ディスクの信号処理方法及び装置は、光検出器により検出した光ディスクの再生信号を信号処理する方法において、検出した再生信号について、回折限界以上の記録ピットであるか回折限界以下の記録ピットであるかの判断をし、回折限界以上の記録ピットと回折限界以下の記録ピットの処理に適した信号処理を分割して、イコライザー処理を行い、分割処理したおのおの信号を合成することにより信号処理した出力信号を得ることから構成される。

本発明によれば、回折限界以上の記録ピットと回折限界以下の記録ピットから得られる再生信号のイコライザー処理を別々に出来ることから、光学的な再生信号と超解像効果から得られる再生信号を分割して再生信号の波形等価処理が行える。そのため、記録ピット間の符号間干渉を減少することが可能になる。また、符号間干渉が減少されることから、回折限界以下の記録ピットと回折限界以上の記録ピットが構成される超解像光ディスクにおいて、メモリ、CPUの負荷の低減を実現できる。また、ビットエラーレート特性の向上が実現できる。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。本発明は、回折限界以上の記録ピットと回折限界以下の記録ピットを判断し、回折限界以上の記録ピットと回折限界以下の記録ピットの処理に適した信号処理を分割して、イコライザー処理を行い、最終的に分割したおのおの信号を合成した再生信号を得ることで、符号間干渉の影響を低減する方法である。ここで、現在、記録ピットの再生から得られる再生信号から、回折限界以上の記録ピットであるか、無いかの判断が必要なるが、判断として、少なくともタンゼンシャル方向に２分割された受光素子で構成される光検出器から得られた２つ以上の再生信号間の位相差の有無または、位相差の程度を判断することにより、回折限界以上の記録ピットであるか、回折限界以下の記録ピットであるか判断する。

図１は、回折限界以下の記録ピットと回折限界以上の記録ピットであるか無いかの判断方法を説明する図である。図１（ａ）は、光スポットが回折限界以上の記録ピットを通過する場合を示し、図１（ｂ）は、光スポットが回折限界以下の記録ピットを通過する場合を示している。いずれの図においても、時間の経過につれて、光スポットがタンゼンシャル方向に左から右に移動すると仮定している。なお、回折限界以上或いは以下の記録ピットとは、波長：λ、集光する対物レンズの開口数:NAとおいた場合、λ/2NAと回折限界を定義できる。

図１（ａ）に示すように、回折限界以上の記録ピット上を光スポットが走査された場合は、回折理論により１次回折波が発生する。ここで、反射された光ビームは、回折限界以上の記録ピットと集光された光スポットとの位置の関係により、反射光の１次回折波はタンゼンシャル方向に振られ、反射された光スポットは、少なくともタンゼンシャル方向に２分割以上された検出器上を往復し、タンゼンシャル方向に分割された受光素子から検出された２つ以上の再生信号間に位相差が発生する。また、記録ピットサイズにより位相差の程度も変化する。

一方、図１（ｂ）に示すように、回折限界以下の記録ピットを通過する場合には、回折理論により１次回折波は発生しない。そのため、反射光は、少なくともタンゼンシャル方向に２分割以上された検出器上を往復することはなく、タンゼンシャル方向に分割された受光素子から検出された２つ以上の再生信号間に位相差は発生しない。したがって、少なくともタンゼンシャル方向に２分割された受光素子で構成される光検出器から得られた２つ以上の再生信号間の位相差の有無または、位相差の程度を判断することにより、回折限界以上の記録ピットであるか、回折限界以下の記録ピットであるか判断することが可能になる。

図２は、タンゼンシャル方向に２分割された受光素子で構成される光検出器から得られた２つの再生信号の測定結果を示し、(a)回折限界以上の記録ピットのみ構成された超解像光ディスク、(b)回折限界以下の記録ピットのみ構成された超解像光ディスク、(c)回折限界以上の記録ピットと回折限界以下の記録ピットが複合構成された超解像光ディスクを用いた場合を示している。図２(a)に示す回折限界以上の記録ピットのみ構成された光ディスクの場合には、反射光の１次回折波の影響により２分割された受光素子のそれぞれから得られた信号１と信号２の２つの再生信号間に位相差が発生していることが確認できる。一方、回折限界以下の記録ピットのみ構成された光ディスクの場合(図２(b))には、反射光の１次回折波の発生が無いことから、タンゼンシャル方向に2分割された受光素子で構成される光検出器から得られた信号１と信号２の２つの再生信号に位相差の発生が無いことが確認出来る。また、回折限界以上の記録ピットと回折限界以下の記録ピットが複合構成された超解像光ディスク(図２(c))には、回折限界以上の記録ピット部分のみ位相差の発生が起きる事が確認できる。このことから、回折限界以上の記録ピットと回折限界以下の記録ピットが複合構成された超解像光ディスクの信号処理において、位相差を検出することにより、回折限界以下の記録ピットであるか、回折限界以上の記録ピットであるかの判断が出来ることを確認した。

図３に２つの信号の位相差誤差信号から、回折限界以上記録ピットであるか、回折限界以下の記録ピットであるか判断する判断回路のブロック図を示す。図３に示す判断回路は、クロック抽出の為の２値化回路、位相差検出回路、位相差量検出回路、判定回路（位相量から解像限界以下のピット・解像限界以上のピット判断・信号出力回路）から構成されている。この判断回路は、図４に示す位相比較、位相差量検出・判定回路に相当する。タンゼンシャル方向に２分割された受光素子で構成される光検出器から得られた、それぞれ２つの再生信号から２値化回路を通してクロック信号を抽出し、２つのクロック信号間から位相差の有無又は程度を検出している。同時に２つのクロック信号差から位相差量検出回路を用いて、位相差量をカウントする。これによって、タンゼンシャル方向の一側の受光素子から発生した受光信号の位相が他側の受光素子から発生した受光信号の位相より先立つ程度を示す位相差の程度信号が検出される。測定された位相差量をもとに、解像限界以下のピット・解像限界以上のピット判断・信号出力回路を用いて、解像限界以下のピットかどうか、判定し、判定信号を出力する。例えば、解像限界以下のピットならばＨレベル出力、解像限界以上のピットならばＬレベルが出力される。

図４に、図３で示した回路を用いて、回折限界以上の記録ピットと回折限界以下の記録ピットを別々のフィルターを用いて信号処理し波形等化したときの、ブロック図を示す。なお、ここで言うフィルターには信号の振幅調整の為のゲイン回路、フィルター特性を補正する為の適用フィルターなどが構成されている。いわゆる、ゲイン調整回路とフィルター特性回路が搭載されたイコライザー処理がなされる構成になっている。２分割受光素子の各々の素子から得られて再生信号１、再生信号２は、それぞれフィルターに通され波形等価された後、図３で得られた判別信号と、それぞれ構成された信号遮断通過スイッチ回路を用いて、再生信号１の信号の遮断・通過が行われる。ここで、位相比較、位相差量検出・判定回路により超解像以下・以上ピット判断信号が得られることから、再生信号１は超解像以下のピットで構成された信号と超解像以上のピットで構成された信号とに分離される。分離された信号は、解像限界以下ピット用フィルター、及び解像限界以上ピット用フィルターを用いて、解像限界以下・以上のピット帯域で最適設計された、それぞれのフィルターを通過し、最終的に、再生信号１は信号合成回路を用いて、ひとつの信号に合成を行う。

図５に図３、図４で示した信号処理ブロックを用いて、回折限界以下の記録ピットと回折限界以上の記録ピットが構成された超解像光ディスクを用いて、波形等価した結果を示す。図５(a)はタンゼンシャル方向に２分割された受光素子から得られた、オリジナルの２つの再生信号であり（図２(c)と同様）、図５(b)は図３で示したブロック回路で生成した２つの再生信号の位相差の有無を判断した信号である。図５(c)は図５(b)で生成した位相差信号と基準クロックから生成した、回折限界上の記録ピットであるか、回折限界以下の記録ピットであるかの判断信号である。

図６(ａ)は図５(c)で得られた判断信号を元に、各々２つのイコライザーに分割して波形等化した後に波形合成した結果を示す。図６(ｂ)は本発明を用いない場合の波形を示す。本発明の信号処理を用いた図６(ａ)と用いていない図６(ｂ)を比べた結果、用いた図６(ａ)の波形において、回折限界以下の記録ピットが強調され、符号間干渉の影響が減少されている事が確認できる。

このことから、本発明の信号処理回路および方法は、回折限界以下の記録ピットと回折限界以上の記録ピットを有する超解像光ディスクの信号処理において、符号間干渉の影響を減少する事が実現でき、有効であることが確認できる。

回折限界以下の記録ピットと回折限界以上の記録ピットであるか無いかの判断方法を説明する図である。 記録ピットサイズによる２つの再生信号の測定結果を示すグラフである。 回折限界以上記録ピットであるか、回折限界以下の記録ピットであるか判断する判断回路のブロック図である。 回折限界以上の記録ピットと回折限界以下の記録ピットを別々のイコライザーを用いて信号処理する波形等化の回路ブロック図である。 本発明信号処理を用いて、波形等価した測定結果を示すグラフである。 分割して波形等化した後に波形合成した結果と分割せずに信号処理した結果の対比を示すグラフである。

Claims (5)

1. 光検出器により検出した光ディスクの再生信号を信号処理する方法において、
   前記光検出器をタンゼンシャル方向に２分割された受光素子で構成して、該光検出器から得られた２つの再生信号間の位相差を判断することにより、検出した再生信号について、回折限界以上の記録ピットであるか無いかの判断をし、
   前記検出した光ディスクの再生信号に対して、回折限界以上の記録ピットに適したイコライザー処理又は回折限界以下の記録ピットに適したイコライザー処理のうちいずれかを、前記判断に基づいて行い、
   イコライザー処理したおのおの信号を合成することにより信号処理した出力信号を得ることから成る光ディスクの信号処理方法。
2. 前記２つの再生信号間の位相差の判断は、タンゼンシャル方向の一側の受光素子から発生した受光信号の位相が他側の受光素子から発生した受光信号の位相より先立つ程度を示す位相差の程度信号に基づいて行う請求項１に記載の光ディスクの信号処理方法。
3. 光検出器により検出した光ディスクの再生信号を信号処理する装置において、
   前記光検出器をタンゼンシャル方向に２分割された受光素子で構成して、該光検出器から得られた２つの再生信号間の位相差を判断することにより、検出した再生信号について、回折限界以上の記録ピットであるか無いかの判断をする回路と、
   前記検出した光ディスクの再生信号に対して、回折限界以上の記録ピットに適したイコライザー処理又は回折限界以下の記録ピットに適したイコライザー処理のうちいずれかを、前記判断に基づいて行なう回路と、
   イコライザー処理したおのおの信号を合成して信号処理した出力信号を得る回路と、
   から成る光ディスクの信号処理装置。
4. 前記２つの再生信号間の位相差の判断は、タンゼンシャル方向の一側の受光素子から発生した受光信号の位相が他側の受光素子から発生した受光信号の位相より先立つ程度を示す位相差の程度信号に基づいて行う請求項３に記載の光ディスクの信号処理装置。
5. 前記イコライザー処理を行なう回路は、分割したそれぞれの信号のために、予め設定されたフィルタ及びゲイン調整回路を有する請求項３に記載の光ディスクの信号処理装置。