JP5170819B2 - Information reproducing apparatus, information recording / reproducing apparatus, and information reproducing method - Google Patents
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Description
本発明は、情報再生装置、情報記録再生装置、及び情報再生方法に係り、さらに詳しくは、光ディスクに記録されている情報をPRML方式を用いて再生する情報再生装置、情報記録再生装置、及び情報再生方法に関する。 The present invention relates to an information reproducing apparatus, information recording and reproducing apparatus, and relates to an information reproducing how, more specifically, the information reproducing apparatus for reproducing information recorded on an optical disk by using a PRML method, the information recording and reproducing apparatus, and about the information reproducing how.
近年、デジタル技術の進歩やデータの圧縮技術の向上などにともない、光ディスクの大容量化が要求されている。この要求に対する主な方策としては、情報の再生のために用いられるレーザ光のスポット径を小さくし、光学系の解像度を向上させることが考えられる。 In recent years, with the advancement of digital technology and the improvement of data compression technology, it has been required to increase the capacity of optical disks. As a main measure for this requirement, it is conceivable to reduce the spot diameter of laser light used for reproducing information and improve the resolution of the optical system.
例えば、DVD(digital versatile disc)などよりも記録容量の大きなBD(blu-ray disc)などの光ディスクに対し情報の再生及び記録を行う光ディスク装置などでは、波長が390nmから420nm程度のレーザ光を、開口数が0.70から0.90程度の対物レンズで集光することにより、光ディスクの記録層上に形成されるレーザ光のスポット径を0.48μm程度まで絞りこみ、例えば0.160μmから0.138μm以下の直径の記録マークによる情報の読み出し、及び書込みが可能になっている。 For example, in an optical disc apparatus that reproduces and records information on an optical disc such as a BD (blu-ray disc) having a larger recording capacity than a DVD (digital versatile disc) or the like, a laser beam having a wavelength of about 390 nm to 420 nm is By condensing with an objective lens having a numerical aperture of about 0.70 to 0.90, the spot diameter of the laser beam formed on the recording layer of the optical disk is reduced to about 0.48 μm, for example, 0.160 μm to 0 .Reading and writing of information by a recording mark having a diameter of 138 μm or less is possible.
しかしながら、光ディスクに用いられるポリカーボネイト材料の透過性などの問題から、これ以上のレーザ光の短波長化や、対物レンズの高NA化を行うことは困難であるため、最近では、光記録の分野において、記録マークのピッチが回折限界よりも小さい情報の再生(以下、「超解像再生」という)が可能な光ディスク(以下、「超解像光ディスク」ともいう)が提案されている(例えば、特許文献1〜特許文献4参照)。 However, due to problems such as the transparency of the polycarbonate material used for optical discs, it is difficult to further shorten the wavelength of laser light and increase the NA of the objective lens. An optical disc (hereinafter also referred to as “super-resolution optical disc”) capable of reproducing information whose recording mark pitch is smaller than the diffraction limit (hereinafter referred to as “super-resolution playback”) has been proposed (for example, a patent). Reference 1 to Patent Document 4).
この超解像光ディスクは、レーザ光が照射されると、例えばその光学定数が変化する材料を含む超解像層を有しており、この超解像層に再生用のレーザ光が集光されたときの上記光学定数の変化に起因して光スポット内に微小マスク領域あるいは微小開口領域が形成されることにより超解像再生を可能とするものである。 This super-resolution optical disc has, for example, a super-resolution layer containing a material whose optical constant changes when irradiated with laser light. The reproduction laser beam is condensed on the super-resolution layer. The super-resolution reproduction is enabled by forming a minute mask region or minute aperture region in the light spot due to the change in the optical constant at the time.
しかしながら、特許文献1〜4に開示されている光ディスク装置を用いて超解像光ディスクに記録されている情報を再生した場合には、光ディスクの反射光から得られるRF信号に非線形歪みが生じ再生エラーとなる頻度が高いため、容量の大幅な向上は困難であるという不都合があった。 However, when the information recorded on the super-resolution optical disk is reproduced using the optical disk apparatus disclosed in Patent Documents 1 to 4, nonlinear distortion occurs in the RF signal obtained from the reflected light of the optical disk, resulting in a reproduction error. Therefore, it is difficult to significantly increase the capacity.
一方、近年では光ディスク装置のデジタル情報再生装置において、パーシャルレスポンス(PR:Partial Response)方式を採用することが広く行われている。これは、デジタル情報を記録する記録媒体の記録密度が高くなるにつれて、デジタル情報1ビットの読み込み信号を、その隣接するビットによる影響(符号間干渉)無しに読み込みにくくなったことに起因するものである。 On the other hand, in recent years, it has been widely used to adopt a partial response (PR) method in a digital information reproducing apparatus of an optical disc apparatus. This is because, as the recording density of a recording medium for recording digital information increases, it becomes difficult to read a read signal of one bit of digital information without the influence (intersymbol interference) due to the adjacent bits. is there.
パーシャルレスポンス方式は、波形等化処理部において積極的に既知の線形な波形干渉を作り込むことにより、等化復号処理による信号性能の劣化を防ぐものであり、最近では、このパーシャルレスポンス方式に、最尤推定法であるML(Maximum Likelihood)方式を組み合わせることにより、高精度な信号処理を可能としたPRML(Partial Response Maximum Likelihood)方式が実用化されている。 In the partial response method, the waveform equalization processing unit actively creates a known linear waveform interference to prevent deterioration of signal performance due to equalization decoding processing. Recently, in this partial response method, A PRML (Partial Response Maximum Likelihood) method that enables high-accuracy signal processing by combining an ML (Maximum Likelihood) method, which is a maximum likelihood estimation method, has been put into practical use.
しかしながら、光ディスクの読み込み系は、光の回折を用いて信号を読み出すという原理上非線形性を有し、RF信号にはその非線形性に起因するアシンメトリが存在する。また、RF信号には、記録時の熱干渉によって、記録パターンに依存したマーク位置変動に起因する非線形成分も存在する。これらのRF信号に含まれるアシンメトリや非線形成分などは、光ディスクに記録される情報の高密度化を図る際に問題となる。 However, an optical disk reading system has nonlinearity in principle by reading out a signal using light diffraction, and an RF signal has asymmetry due to the nonlinearity. The RF signal also includes a non-linear component due to mark position fluctuations depending on the recording pattern due to thermal interference during recording. Asymmetry, nonlinear components, and the like included in these RF signals become a problem when attempting to increase the density of information recorded on the optical disk.
そこで、非特許文献1に示されているように、非線形補償テーブルを用いて、符号間干渉の非線形成分を考慮した状態で、最尤推定を行う方法が提案されている。しかし、非特許文献1に記載された方法は、最尤推定ビット長と非線形補償テーブル長が同等であるため、記録媒体上における光スポット長に対して非線形補償テーブル長が短い場合、つまり、高密度記録の場合にはその非線形補償効果は限定的である。特に、光学系の回折限界を超える高密度記録が行われている超解像再生媒体からの情報再生時や、コマ収差や非点収差などの光スポット径が大きくなる収差の発生時には、その非線形補償効果は十分ではない。 Therefore, as shown in Non-Patent Document 1, there has been proposed a method of performing maximum likelihood estimation using a nonlinear compensation table in a state in which a nonlinear component of intersymbol interference is taken into consideration. However, in the method described in Non-Patent Document 1, since the maximum likelihood estimation bit length and the nonlinear compensation table length are equal, when the nonlinear compensation table length is shorter than the optical spot length on the recording medium, In the case of density recording, the nonlinear compensation effect is limited. This is especially true when reproducing information from a super-resolution reproduction medium where high-density recording that exceeds the diffraction limit of the optical system is performed, or when aberrations such as coma and astigmatism that increase the light spot diameter occur. The compensation effect is not sufficient.
そのため、例えば特許文献5に示されているように、あるビット長の線形な符号間干渉予測に加え、より長いビット長において非線形補償テーブルを有し、非線形補償と最尤推定を行う方法が開示されている。しかしながら、本方法では最尤推定を、非線形補償ビット長と同じ範囲行う必要があるため、非線形補償範囲を広くすればするほど、回路規模が飛躍的に大きくなる問題がある。最尤推定を実現するための回路は、概ねビットを1つ増やすごとに状態数が2倍になるため、回路規模も2倍となる。そのため、例えばパターン補償ビットを3ビットずつ付加した場合には、回路規模は10倍以上にもなり、再生装置が高価となってしまう。 Therefore, for example, as shown in Patent Document 5, in addition to linear intersymbol interference prediction with a certain bit length, a method for performing nonlinear compensation and maximum likelihood estimation with a nonlinear compensation table at a longer bit length is disclosed. Has been. However, in this method, since it is necessary to perform maximum likelihood estimation in the same range as the nonlinear compensation bit length, there is a problem that the circuit scale increases dramatically as the nonlinear compensation range is increased. The circuit for realizing maximum likelihood estimation generally doubles the number of states each time one bit is added, and therefore the circuit scale also doubles. Therefore, for example, when pattern compensation bits are added by 3 bits, the circuit scale becomes 10 times or more, and the reproducing apparatus becomes expensive.
また、例えば特許文献6には、過去の仮判定結果を用いることで、回路規模を大きく増大させることなく、長い範囲のビット列に対して、非線形補償を行う方法が開示されている。しかしながら、これらの非線形補償による記録密度の増加は1割から2割と小さいものであり、容量の大幅な向上は困難であるという不都合があった。 Further, for example, Patent Document 6 discloses a method of performing nonlinear compensation on a long-range bit string without greatly increasing the circuit scale by using past provisional determination results. However, the increase in recording density due to these nonlinear compensations is as small as 10 to 20%, and it is difficult to significantly improve the capacity.
本発明はかかる事情の下になされたもので、その第1の目的は、光ディスクに回折限界よりも小さいマークで記録された情報を、精度良く再生することができる情報再生装置を提供することにある。 The present invention has been made under such circumstances, and a first object thereof is to provide an information reproducing apparatus capable of reproducing information recorded on an optical disc with a mark smaller than the diffraction limit with high accuracy. is there.
また、本発明の第2の目的は、光ディスクに回折限界よりも小さいマークで記録された情報を、精度良く再生することができる情報再生方法を提供することにある。 A second object of the present invention is to provide an information reproducing method capable of accurately reproducing information recorded on an optical disc with a mark smaller than the diffraction limit.
また、本発明の第3の目的は、光ディスクに回折限界よりも小さいマークで記録された情報を、精度良く再生することができる情報記録再生装置を提供することにある。 A third object of the present invention is to provide an information recording / reproducing apparatus that can accurately reproduce information recorded on an optical disc with a mark smaller than the diffraction limit.
本発明は第1の観点からすると、情報をPRML方式を用いて再生する情報再生装置であって、光源と、前記光源から出射された光を、光ディスクに集光する対物レンズを含む光学系と、前記光ディスクからの反射光を受光する光検出器とを有する光ヘッドと;前記光検出器の出力信号からRF信号を生成する信号生成手段と;情報が回折限界よりも小さいピッチの記録マークで記録された前記光ディスクに対して、前記RF信号を、予め選択された前記PRML方式のパーシャルレスポンス特性に波形等化する波形等化器と;前記記録マークのビットパターン毎の複数の補償値が記録されたパターン補償メモリと;前記PRML方式に応じた複数のステートに対する過去の判定結果を出力する機能を有するパスメモリと;前記複数の補償値のうちの前記過去の判定結果に応じた補償値を用いて、前記波形等化されたRF信号の各受信信号に対する尤度を演算するブランチメトリック計算器と;を備える情報再生装置である。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an information reproducing apparatus for reproducing information using the PRML method, and an optical system including a light source and an objective lens for condensing the light emitted from the light source onto an optical disc; An optical head having a photodetector for receiving reflected light from the optical disc; a signal generating means for generating an RF signal from the output signal of the photodetector; and a recording mark whose information is smaller in pitch than the diffraction limit. A waveform equalizer for waveform equalizing the RF signal to a preselected partial response characteristic of the PRML method on the recorded optical disc; and a plurality of compensation values for each bit pattern of the recording mark are recorded. A compensated pattern compensation memory; a path memory having a function of outputting past determination results for a plurality of states according to the PRML method; and the plurality of compensation values The information reproducing apparatus comprising; using a compensation value the corresponding past determination results of out, a branch metric calculator for calculating a likelihood for each received signal of said waveform equalized RF signal.
これによれば、波形等化されたRF信号の各ステートに対応する尤度は、過去の判定結果に応じた補償値を用いて算出される。したがって、尤度の演算過程で非線形性が補償され、結果的に光ディスクに回折限界よりも小さいマークで記録された情報を精度良く再生することができる。 According to this, the likelihood corresponding to each state of the waveform equalized RF signal is calculated using a compensation value according to the past determination result. Therefore, nonlinearity is compensated for in the likelihood calculation process, and as a result, information recorded with a mark smaller than the diffraction limit on the optical disc can be reproduced with high accuracy.
本発明は第2の観点からすると、情報をPRML方式を用いて再生する情報再生方法であって、前記情報が回折限界よりも小さいピッチの記録マークで記録された光ディスクから、RF信号を読み取る工程と;前記RF信号を、予め選択された前記PRML方式のパーシャルレスポンス特性に波形等化する波形等化工程と;前記波形等化されたRF信号のビットパターン毎の補償値を算出する補償値算出工程と;前記パーシャルレスポンス特性に応じて決まる複数のステートに対する、過去の判定結果に応じた前記補償値を用いて、前記波形等化されたRF信号の各受信信号に対する尤度を演算するブランチメトリック値算出工程と;を含む情報再生方法である。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an information reproducing method for reproducing information using the PRML method, wherein the information is read from an optical disc recorded with recording marks having a pitch smaller than a diffraction limit. When, the RF signal, a waveform equalization process for waveform equalization to partial response characteristic of the pre-selected the PRML method; compensation value calculation for calculating a compensation value for each bit pattern of the waveform equalized RF signal A branch metric for calculating a likelihood for each received signal of the waveform equalized RF signal using the compensation value according to a past determination result for a plurality of states determined according to the partial response characteristics And a value calculating step.
これによれば、波形等化されたRF信号の各ステートに対応する尤度は、過去の判定結果に応じた補償値を用いて算出される。したがって、尤度の演算過程で非線形性が補償され、結果的に光ディスクに回折限界よりも小さいマークで記録された情報を精度良く再生することができる。 According to this, the likelihood corresponding to each state of the waveform equalized RF signal is calculated using a compensation value according to the past determination result. Therefore, nonlinearity is compensated for in the likelihood calculation process, and as a result, information recorded with a mark smaller than the diffraction limit on the optical disc can be reproduced with high accuracy.
本発明は第4の観点からすると、光ディスクに対し情報の記録及び再生を行う情報記録再生装置であって、本発明の情報再生装置と;前記光ディスクに対し、回折限界よりも小さいピッチの記録マークで情報を記録する情報記録装置と;を備える情報記録再生装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an information recording / reproducing apparatus for recording and reproducing information with respect to an optical disc, the information reproducing device of the present invention; and a recording mark having a pitch smaller than a diffraction limit for the optical disc. And an information recording / reproducing apparatus comprising:
これによれば、情報記録再生装置は本発明の情報再生装置を備えている。したがって、尤度の演算精度を向上することが可能となり、結果的に光ディスクに回折限界よりも小さいマークで記録された情報を精度良く再生することができる。 According to this, the information recording and reproducing apparatus includes information reproducing apparatus of the present invention. Therefore, it is possible to improve the calculation accuracy of likelihood, and as a result, information recorded with a mark smaller than the diffraction limit on the optical disc can be accurately reproduced.
以下、本発明の一実施形態を図1〜図17に基づいて説明する。図1には、本発明の一実施形態に係る光ディスク装置20の概略構成が示されている。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a schematic configuration of an optical disc apparatus 20 according to an embodiment of the present invention.
この図1に示される光ディスク装置20は、光ディスク15を回転駆動するためのスピンドルモータ22、光ピックアップ装置23、該光ピックアップ装置23を光ディスク15の半径方向に駆動するためのシークモータ21、レーザ制御回路24、駆動制御回路26、再生信号処理回路28、バッファRAM34、バッファマネージャ37、インターフェース38、フラッシュメモリ39、CPU40及びRAM41などを備えている。なお、図1における矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。また、本実施形態では、光ディスク15は、一例として図2に示されるように、1組の透明基板15a,15eに挟まれる形で、情報が記録されている記録層15c、光を反射する反射層15b、及び温度により光学定数が変化する材料を含む超解像層15dを有し、超解像再生が可能な超解像光ディスクであるものとする。 The optical disk device 20 shown in FIG. 1 includes a spindle motor 22 for rotating the optical disk 15, an optical pickup device 23, a seek motor 21 for driving the optical pickup device 23 in the radial direction of the optical disk 15, and laser control. A circuit 24, a drive control circuit 26, a reproduction signal processing circuit 28, a buffer RAM 34, a buffer manager 37, an interface 38, a flash memory 39, a CPU 40, a RAM 41, and the like are provided. Note that the arrows in FIG. 1 indicate the flow of typical signals and information, and do not represent the entire connection relationship of each block. In the present embodiment, as shown in FIG. 2 as an example, the optical disc 15 is sandwiched between a pair of transparent substrates 15a and 15e, the recording layer 15c on which information is recorded, and the reflective layer that reflects light. It is assumed that the super-resolution optical disc has a layer 15b and a super-resolution layer 15d including a material whose optical constant changes depending on temperature and is capable of super-resolution reproduction.
前記光ピックアップ装置23は、光ディスク15にレーザ光を照射するとともに、光ディスク15からの反射光を受光するための装置である。この光ピックアップ装置23は、光ディスク15に対応する波長のレーザ光を出射する光源と、該光源からの光を光ディスク15に集光する対物レンズを含み、光ディスク15で反射され対物レンズを介した戻り光を所定位置に導く光学系と、前記所定位置に配置され前記戻り光を受光する複数の受光領域を有する受光器と、対物レンズを微小駆動する駆動系(いずれも図示省略)などを備えている。受光器の各受光領域は、それぞれ受光光量に応じた信号(光電変換信号)を再生信号処理回路28に出力する。また、駆動系は、対物レンズをフォーカス方向に駆動するためのフォーカシングアクチュエータ、及び対物レンズをトラッキング方向に駆動するためのトラッキングアクチュエータを有している。ここでは、一例として光源から出射されるレーザ光の波長を635nm、対物レンズの開口数(NA)を0.6とする。この場合の回折限界は約530nm(レーザ光の波長/2NA)である。 The optical pickup device 23 is a device for irradiating the optical disc 15 with laser light and receiving reflected light from the optical disc 15. The optical pickup device 23 includes a light source that emits laser light having a wavelength corresponding to the optical disk 15 and an objective lens that condenses the light from the light source on the optical disk 15, and is reflected by the optical disk 15 and returned via the objective lens. An optical system that guides light to a predetermined position, a light receiver that has a plurality of light receiving regions that are arranged at the predetermined position and receive the return light, a drive system that drives the objective lens minutely (all not shown), and the like. Yes. Each light receiving region of the light receiver outputs a signal (photoelectric conversion signal) corresponding to the amount of received light to the reproduction signal processing circuit 28. The drive system also includes a focusing actuator for driving the objective lens in the focus direction and a tracking actuator for driving the objective lens in the tracking direction. Here, as an example, the wavelength of the laser light emitted from the light source is 635 nm, and the numerical aperture (NA) of the objective lens is 0.6. In this case, the diffraction limit is about 530 nm (laser wavelength / 2NA).
ところで、光ピックアップ装置23を用いて光ディスク15に400nmピッチで形成されている記録マーク(記録マーク長=200nm)を再生したときのCNR(キャリア/ノイズ比)と再生パワーPrとの関係が一例として図3に示されている。図3では、再生パワーPrが2mW以上では、CNRが30dBを超えており、超解像再生が可能であることが分かる。なお、以下では、超解像再生が可能な再生パワーを「超解像再生パワー」ともいう。 By the way, the relationship between the CNR (carrier / noise ratio) and the reproduction power Pr when reproducing the recording marks (recording mark length = 200 nm) formed on the optical disk 15 using the optical pickup device 23 is taken as an example. It is shown in FIG. In FIG. 3, it can be seen that when the reproduction power Pr is 2 mW or more, the CNR exceeds 30 dB, and super-resolution reproduction is possible. Hereinafter, the reproduction power capable of super-resolution reproduction is also referred to as “super-resolution reproduction power”.
光ディスク15に超解像再生パワーのレーザ光が集光されると、その部分の温度が上昇し、光スポット内に、一例として図4(A)に示されるように、超解像層15dに形成されたビームスポットBS内に微小開口領域HA、あるいは、一例として図4(B)に示されるように微小マスク領域MAが生じる。微小開口領域HA及び微小マスク領域MAは、いずれも光スポットの進行方向と反対の方向に尾を引いた形状を有している。なお、図中の黒丸は光ディスク15に形成された記録マークであり、超解像層15dに微小開口領域HA及び微小マスク領域MAのどちらが生じるかは、超解像層15dの材料や層構成に依存している。 When laser light with super-resolution reproduction power is focused on the optical disk 15, the temperature of that portion rises, and in the light spot, as shown in FIG. In the formed beam spot BS, a minute aperture area HA or, as an example, a minute mask area MA is generated as shown in FIG. Each of the minute opening area HA and the minute mask area MA has a shape with a tail in the direction opposite to the traveling direction of the light spot. The black circles in the figure are recording marks formed on the optical disk 15, and which of the micro-opening area HA and the micro-mask area MA occurs in the super-resolution layer 15d depends on the material and the layer configuration of the super-resolution layer 15d. It depends.
微小開口領域HAが生じる場合には、記録マークが微小開口領域HAに含まれるか否かによって戻り光の光量が大きく変化する。一方、微小マスク領域MAが生じる場合には、記録マークが微小マスク領域MAによってマスクされるか否かによって戻り光の光量が大きく変化する。例えば、マスク領域MAが生じる場合には、一例として図5に示されるように、光軸をAXとするレーザ光23aが照射されることによる加熱に起因して超解像層の光学定数が変化する。その結果スポット後方部にマスクMAが形成され、反射層15bからの反射率が低下する。超解像層15dの入射側表面PLでの光強度分布を考えると、図5の曲線L1で示される入射光は対称な光スポット形状をしているが、曲線L2で示される反射光は非対称な光スポット形状(状態)となる。したがって、記録層15cからの情報を、非対称な形状の光スポットで、読み出すことになり、RF信号には位相歪みが生じる。 When the minute opening area HA occurs, the amount of return light varies greatly depending on whether or not the recording mark is included in the minute opening area HA. On the other hand, when the minute mask area MA occurs, the amount of the return light greatly changes depending on whether or not the recording mark is masked by the minute mask area MA. For example, when the mask area MA is generated, as shown in FIG. 5 as an example, the optical constant of the super-resolution layer changes due to heating by irradiation with the laser beam 23a having the optical axis AX. To do. As a result, a mask MA is formed at the spot rear portion, and the reflectance from the reflective layer 15b is lowered. Considering the light intensity distribution on the incident-side surface PL of the super-resolution layer 15d, the incident light indicated by the curve L1 in FIG. 5 has a symmetric light spot shape, but the reflected light indicated by the curve L2 is asymmetric. A light spot shape (state). Therefore, information from the recording layer 15c is read out with an asymmetrical light spot, and phase distortion occurs in the RF signal.
また、超解像層の入射側表面PLにおける反射光の光強度分布の再生パワー依存性が、一例として図6に示されている。なお、図6では、光スポットの中心位置を基準(原点)としている。これによると、再生パワーPrを超解像再生パワーまで上げると、光スポット後方がマスクされ、反射光の光強度分布が後部から削れた形状に変化している。図6に示されるように、超解像光ディスクの記録層に形成される光スポットの形状は、レーザ光の波長を小さくした場合や、レーザ光を記録層に集光する対物レンズのNAを大きくした場合に光ディスクの記録層に形成される光スポットと比較すると、裾の広さは変わらないまま、光スポット強度分布の先端部が鋭くなっているのが特徴である。 Further, the reproduction power dependence of the light intensity distribution of the reflected light on the incident-side surface PL of the super-resolution layer is shown as an example in FIG. In FIG. 6, the center position of the light spot is used as the reference (origin). According to this, when the reproduction power Pr is increased to the super-resolution reproduction power, the rear of the light spot is masked, and the light intensity distribution of the reflected light is changed to a shape that is shaved from the rear part. As shown in FIG. 6, the shape of the light spot formed on the recording layer of the super-resolution optical disc is such that the NA of the objective lens for condensing the laser light on the recording layer is increased when the wavelength of the laser light is reduced. In this case, when compared with the light spot formed on the recording layer of the optical disc, the tip of the light spot intensity distribution is sharp while maintaining the width of the skirt.
したがって、超解像光ディスクにおいて記録密度を増加させた場合には、レーザ光の波長や対物レンズNAを大きくして光スポットのスポット系を小さくする場合と比較して、レーザ光の光スポットの裾の広さに起因する広い範囲に符号間干渉が生じる。図7(A)は、例えばDVDなどの光ディスクに、通常の記録密度で記録された情報を再生したときのクロックタイミングと、光ディスクからの反射光の光強度を示す概念図であり、図7(B)は、通常記録密度の2倍の密度で記録された情報を再生したときのクロックタイミングと、光ディスクからの反射光を示す概念図であり、図7(C)は、通常記録密度の2倍の密度で記録された情報を、高NAの対物レンズで集光した場合や、短波長のレーザ光により再生した場合のクロックタイミングと、光ディスクからの反射光を示す概念図である。 Therefore, when the recording density is increased in the super-resolution optical disk, the bottom of the light spot of the laser light is smaller than the case where the wavelength of the laser light and the objective lens NA are increased to reduce the spot system of the light spot. Intersymbol interference occurs in a wide range due to the size of the. FIG. 7A is a conceptual diagram showing the clock timing when information recorded at a normal recording density on an optical disc such as a DVD is reproduced and the light intensity of reflected light from the optical disc. FIG. 7B is a conceptual diagram showing clock timing when information recorded at a density twice the normal recording density is reproduced and reflected light from the optical disc. FIG. FIG. 5 is a conceptual diagram showing clock timing and reflected light from an optical disc when information recorded at double density is collected by a high NA objective lens or reproduced by a short wavelength laser beam.
通常の記録密度で記録された情報を再生したときには、光スポットの符号間干渉が起こる領域PAの範囲は図7(A)に示されるように、約3クロック分であるのに対し、2倍の記録密度で記録された情報を再生したときには、図7(B)に示されるように領域PAの範囲は約5クロック分である。また、通常記録密度の2倍の密度で記録された情報を、高NAの対物レンズで集光した場合や、短波長のレーザ光により再生した場合には、光スポットの符号間干渉が起こる領域PAの範囲は、図7(C)に示されるように約3クロック分である。したがって、超解像光ディスクにおいて、例えば2倍以上の密度で記録された情報の再生を行う場合には、図7(B)に示されるように符号間干渉がおこる領域PAの範囲が、図7(C)に示される場合に比べて長くなり、その分長い範囲にわたって符号間干渉を抑圧する必要性が生じる。 When information recorded at a normal recording density is reproduced, the range of the area PA where the intersymbol interference of the light spot occurs is about 3 clocks as shown in FIG. When the information recorded at the recording density is reproduced, the range of the area PA is about 5 clocks as shown in FIG. 7B. An area where intersymbol interference of a light spot occurs when information recorded at twice the normal recording density is collected by a high NA objective lens or reproduced by a short wavelength laser beam. The range of PA is about 3 clocks as shown in FIG. Therefore, when reproducing information recorded on a super-resolution optical disc at a density of, for example, twice or more, the range of the area PA where intersymbol interference occurs as shown in FIG. Compared to the case shown in (C), it becomes longer, and there is a need to suppress intersymbol interference over a longer range.
また、図6に示されるように、超解像光ディスクに記録する際にもレーザ光の光スポットの裾の広さは変化しないため、単純に光スポットが小さくなるわけではない。したがって、超解像光ディスクに対する高密度記録では、光ディスクの記録層に記録マークを高精度に形成することは非常に困難であり、隣接する又は近接する記録マークによる熱干渉などに起因した記録誤差を生じる場合がある。このような記録誤差は非線形な符号間干渉として再生信号に悪影響を与える。 Also, as shown in FIG. 6, the width of the bottom of the light spot of the laser beam does not change even when recording on the super-resolution optical disk, so the light spot is not simply reduced. Therefore, in high-density recording on a super-resolution optical disc, it is very difficult to form a recording mark on the recording layer of the optical disc with high accuracy, and a recording error caused by thermal interference caused by an adjacent or adjacent recording mark is difficult. May occur. Such a recording error adversely affects the reproduction signal as nonlinear intersymbol interference.
また、ピット部とスペース部によるピットパターンが形成された、再生専用の超解像光ディスクにおいても、ピット部とスペース部とでは、構造の差に起因する熱容量の差があり、光スポットが形成されている部分のピットパターンに応じて超解像層の熱分布が変化する。このため、ピットパターンに応じて光スポット形状が変化することになり、非線形な符号間干渉として再生信号に悪影響を与えることが考えられる。 In addition, even in a super-resolution optical disc for reproduction only in which a pit pattern is formed by a pit portion and a space portion, there is a difference in heat capacity due to a difference in structure between the pit portion and the space portion, and a light spot is formed. The heat distribution of the super-resolution layer changes according to the pit pattern of the portion that is present. For this reason, the light spot shape changes according to the pit pattern, and it is considered that the reproduced signal is adversely affected as non-linear intersymbol interference.
以上述べたように、超解像光ディスクに高密度記録された情報の再生を行うためには、長い範囲にわたる非線形な符号間干渉を抑圧することが重要である。 As described above, it is important to suppress nonlinear intersymbol interference over a long range in order to reproduce information recorded on a super-resolution optical disk with high density.
図1に戻り、前記再生信号処理回路28は、アンプ28a、サーボ信号生成回路28b、ウォブル信号生成回路28c、RF信号生成回路28d、及びデコーダ28eなどから構成されている。 Returning to FIG. 1, the reproduction signal processing circuit 28 includes an amplifier 28a, a servo signal generation circuit 28b, a wobble signal generation circuit 28c, an RF signal generation circuit 28d, a decoder 28e, and the like.
アンプ28aは、光ピックアップ装置23の受光器からの複数の光電変換信号をそれぞれ電圧信号に変換するとともに、所定のゲインで増幅する。 The amplifier 28a converts each of a plurality of photoelectric conversion signals from the light receiver of the optical pickup device 23 into a voltage signal and amplifies it with a predetermined gain.
サーボ信号生成回路28bは、アンプ28aの各出力信号に基づいてサーボ信号(フォーカスエラー信号、トラックエラー信号など)を生成する。ここで生成されたサーボ信号は前記駆動制御回路26に出力される。 The servo signal generation circuit 28b generates a servo signal (focus error signal, track error signal, etc.) based on each output signal of the amplifier 28a. The servo signal generated here is output to the drive control circuit 26.
ウォブル信号生成回路28cは、アンプ28aの各出力信号に基づいてウォブル信号を生成する。 The wobble signal generation circuit 28c generates a wobble signal based on each output signal of the amplifier 28a.
RF信号生成回路28dは、アンプ28aの各出力信号に基づいてRF信号を生成する。 The RF signal generation circuit 28d generates an RF signal based on each output signal of the amplifier 28a.
デコーダ28eは前記ウォブル信号からアドレス情報及び同期信号などを抽出する。ここで抽出されたアドレス情報はCPU40に出力され、同期信号は駆動制御回路26に出力される。 The decoder 28e extracts address information and a synchronization signal from the wobble signal. The address information extracted here is output to the CPU 40, and the synchronization signal is output to the drive control circuit 26.
また、デコーダ28eは前記RF信号に対して復号処理及び誤り検出処理などを行い、誤りが検出されたときには誤り訂正処理を行った後、再生データとして前記バッファマネージャ37を介して前記バッファRAM34に格納する。 The decoder 28e performs a decoding process and an error detection process on the RF signal. When an error is detected, the decoder 28e performs an error correction process, and then stores the reproduced data in the buffer RAM 34 via the buffer manager 37. To do.
図8はデコーダ28eのブロック図である。図8に示されるようにデコーダ28eは、ハイパスフィルタ(HPF)60、等化回路61、ADコンバータ(ADC)62、非対称FIRフィルタ63、インターポレータ64、等化回路65、判定帰還型ビタビ復号器66、及びPLL67などを備えている。 FIG. 8 is a block diagram of the decoder 28e. As shown in FIG. 8, the decoder 28e includes a high pass filter (HPF) 60, an equalization circuit 61, an AD converter (ADC) 62, an asymmetric FIR filter 63, an interpolator 64, an equalization circuit 65, a decision feedback Viterbi decoding. A device 66 and a PLL 67 are provided.
等化回路61はHPF60の後段に配置され、RF信号生成回路28dから入力され、HPF60により低周波ノイズが除去されたRF信号の、光学系によるMTF(modulation transfer function)の低下により減衰した高域成分を強調し符号間干渉を低減する。なお、等化回路61は、ADC62でのAD変換時にエイリアシングノイズが起こらないように高周波成分をカットするローパスフィルタ(LPF)の役割も兼ねている。 The equalization circuit 61 is arranged at the subsequent stage of the HPF 60, and is a high frequency band attenuated by a decrease in MTF (modulation transfer function) by the optical system of the RF signal input from the RF signal generation circuit 28d and from which low frequency noise has been removed by the HPF 60. Emphasize components to reduce intersymbol interference. Note that the equalization circuit 61 also serves as a low-pass filter (LPF) that cuts high-frequency components so that aliasing noise does not occur during AD conversion in the ADC 62.
ADC62は、等化回路61の後段に配置され、等化回路61の出力信号をデジタル信号に変換(AD変換)する。 ADC62 is disposed downstream of the equalization circuit 61 converts (AD conversion) to the output signal of the equalizer circuit 61 into a digital signal.
非対称FIRフィルタ63は、タップ中心を原点として非対称な等化係数を持つFIRフィルタであり、ADC62の出力信号に対してフィルタ処理を行い、前述した超解像光ディスクに形成される光スポットの非対称性に起因するRF信号の位相歪みを補正する。 The asymmetric FIR filter 63 is an FIR filter having an asymmetric equalization coefficient with the tap center as the origin. The asymmetric FIR filter 63 performs a filtering process on the output signal of the ADC 62, and asymmetry of the light spot formed on the above-described super-resolution optical disk. The phase distortion of the RF signal due to the above is corrected.
インターポレータ64は、ADC62の出力信号あるいは非対称FIRフィルタ63の出力信号が入力され、前後2つ以上の時間のサンプル値から、クロックタイミングにおけるサンプル値を補間する。 The interpolator 64 receives the output signal of the ADC 62 or the output signal of the asymmetric FIR filter 63, and interpolates the sample value at the clock timing from the sample values of two or more times before and after.
PLL67は、インターポレータ64の出力信号から光ディスク15に記録されている信号のクロック(以下「再生クロック」ともいう)を再生し、インターポレータ64に前記クロックタイミングを指示する。すなわち、インターポレータ64とPLL67の組み合わせで、再生クロックに同期したサンプリングが行われる。なお、PLL67における再生クロックと信号クロックの位相比較部分は、スライサを用いて二値化した信号において位相比較を行うものでも良いし、再生信号のレベル値と、再生クロックと信号クロックの位相誤差がない場合の理想信号のレベル値との差より位相差を検出する方法を用いたものでも良い。 The PLL 67 reproduces a clock of a signal recorded on the optical disc 15 from the output signal of the interpolator 64 (hereinafter also referred to as “reproduction clock”), and instructs the interpolator 64 of the clock timing. That is, sampling in synchronization with the reproduction clock is performed by a combination of the interpolator 64 and the PLL 67. The phase comparison part of the reproduction clock and the signal clock in the PLL 67 may be one that performs phase comparison on a signal binarized using a slicer, and the level value of the reproduction signal and the phase error between the reproduction clock and the signal clock are A method using a method of detecting a phase difference from a difference from an ideal signal level value when no signal is present may be used.
等化回路65は、インターポレータ64の後段に配置され、インターポレータ64の出力信号に対して、所望のPR(Partial Response)特性に応じた応答となるように波形等化を行う。なお、前記所望のPR特性は、例えばPR(1、2、2、2、1)とする。 The equalization circuit 65 is arranged at the subsequent stage of the interpolator 64 and performs waveform equalization with respect to the output signal of the interpolator 64 so that a response corresponding to a desired PR (Partial Response) characteristic is obtained. The desired PR characteristic is, for example, PR (1, 2, 2, 2, 1).
判定帰還型ビタビ復号器66は、詳細については後述するが、等化回路65の後段に配置され、等化回路65の出力信号に対して、最尤(maximum likelihood)復号方式であるビタビ(Viterbi)復号方式で復号処理を行い2値化データを出力する判定帰還型非線形ビタビ復号器である。すなわち、ここでは、等化回路65と判定帰還型ビタビ復号器66とで、パーシャルレスポンス方式と最尤復号方式とを組み合わせたPRML(Partial Response Maximum Likelihood)方式の信号処理を行っている。 Decision feedback Viterbi decoder 66, as will be described in detail later, is disposed downstream of the equalization circuit 65, the output signal of the equalizer circuit 65, a Viterbi a maximum likelihood (maximum likelihood) decoding method (Viterbi This is a decision feedback type non-linear Viterbi decoder that performs decoding processing by a decoding method and outputs binarized data. That is, here, the equalization circuit 65 and the decision feedback Viterbi decoder 66 perform PRML (Partial Response Maximum Likelihood) method signal processing that combines the partial response method and the maximum likelihood decoding method.
図1に戻り、前記駆動制御回路26は、対物レンズ60の位置ずれを補正するため、再生信号処理回路28からのサーボ信号に基づいて、光ピックアップ装置23の駆動系の駆動信号を生成する。これにより、トラッキング制御及びフォーカス制御が行われる。さらに、駆動制御回路26は、CPU40の指示に基づいて、シークモータ21を駆動するための駆動信号、及びスピンドルモータ22を駆動するための駆動信号を生成する。各モータの駆動信号は、それぞれシークモータ21及びスピンドルモータ22に出力される。 Returning to FIG. 1, the drive control circuit 26 generates a drive signal for the drive system of the optical pickup device 23 based on the servo signal from the reproduction signal processing circuit 28 in order to correct the displacement of the objective lens 60. Thereby, tracking control and focus control are performed. Furthermore, the drive control circuit 26 generates a drive signal for driving the seek motor 21 and a drive signal for driving the spindle motor 22 based on an instruction from the CPU 40. The drive signal of each motor is output to the seek motor 21 and the spindle motor 22, respectively.
前記バッファRAM34には、光ディスク15から再生したデータ(再生データ)などが一時的に格納される。このバッファRAM34へのデータの入出力は、前記バッファマネージャ37によって管理されている。 The buffer RAM 34 temporarily stores data reproduced from the optical disc 15 (reproduced data) and the like. Data input / output to / from the buffer RAM 34 is managed by the buffer manager 37.
前記レーザ制御回路24は、光ピックアップ装置23の光源の発光パワーを制御する。 The laser control circuit 24 controls the light emission power of the light source of the optical pickup device 23.
前記インターフェース38は、上位装置90(例えば、パソコン)との双方向の通信インターフェースであり、ATAPI(AT Attachment Packet Interface)、SCSI(Small Computer System Interface)及びUSB(Universal Serial Bus)などの標準インターフェースに準拠している。 The interface 38 is a bidirectional communication interface with a host device 90 (for example, a personal computer), and is a standard interface such as ATAPI (AT Attachment Packet Interface), SCSI (Small Computer System Interface), and USB (Universal Serial Bus). It is compliant.
前記フラッシュメモリ39には、CPU40にて解読可能なコードで記述された各種プログラム、光ピックアップ装置23の光源の発光特性、後述する等化係数情報などが格納されている。 The flash memory 39 stores various programs described by codes readable by the CPU 40, light emission characteristics of the light source of the optical pickup device 23, equalization coefficient information to be described later, and the like.
前記CPU40は、フラッシュメモリ39に格納されている上記プログラムに従って前記各部の動作を制御するとともに、制御に必要なデータなどをRAM41及びバッファRAM34に保存する。 The CPU 40 controls the operation of each unit in accordance with the program stored in the flash memory 39 and stores data necessary for control in the RAM 41 and the buffer RAM 34.
《判定帰還型ビタビ復号器の詳細》
ここで、前述の判定帰還型ビタビ復号器66の詳細について説明する。なお、判定帰還型ビタビ復号器66の説明は、一例として判定帰還型ビタビ復号器66のPRクラスがPR(1,2,2,2,1)、最小反転間隔が2Tであるものとして説明するが、判定帰還型ビタビ復号器66のPRクラスはPR(1,2,2,2,1)に限られるものではなく、例えばPR(1,2,2,1)やPR(1,1)などのあらゆるPRクラスであってもよい。また、判定帰還型ビタビ復号器66の、後述する仮判定は3ビットのビット列を用いて行うが、これに限らず、3ビット以上のビット列を用いてもよい。
<Details of Decision Feedback Viterbi Decoder>
Here, the details of the decision feedback Viterbi decoder 66 will be described. The description of the decision feedback Viterbi decoder 66 will be described on the assumption that the PR class of the decision feedback Viterbi decoder 66 is PR (1, 2, 2, 2, 1) and the minimum inversion interval is 2T. However, the PR class of the decision feedback Viterbi decoder 66 is not limited to PR (1, 2, 2, 2, 1). For example, PR (1, 2, 2, 1) or PR (1, 1) Any PR class such as Further, the provisional determination described later of the decision feedback Viterbi decoder 66 is performed using a 3-bit bit string, but the present invention is not limited to this, and a bit string of 3 bits or more may be used.
まず説明の便宜上、判定帰還型ビタビ復号器の説明に先立ち、通常のビタビ復号器についての説明を行う。図9には、通常のビタビ復号器66’のブロック図が示されている。図9に示されるように、ビタビ復号器66’はブランチメトリック計算器70、ACS演算器71、パスメモリ72、出力選択器73、及びパスメトリックメモリ74を備えている。また、上記のように構成されるビタビ復号器66’はPRクラスがPR(1,2,2,2,1)であるため、その状態遷移図は図10に示されるように、4ビットのビット列でそれぞれ表される10個の状態(ステート)S0000〜S1111と、図10中の矢印で示されるように、各ステートS0000〜S1111に対応する16本の枝(ブランチ)B(n)(n=1,2,…,16)を有している。そして、各ステートS0000〜S1111間の状態遷移は図11に示されるトレリス線図で表すことができる。 First, for convenience of explanation, an explanation of a normal Viterbi decoder will be given prior to explanation of a decision feedback Viterbi decoder. FIG. 9 shows a block diagram of a normal Viterbi decoder 66 '. As shown in FIG. 9, the Viterbi decoder 66 ′ includes a branch metric calculator 70, an ACS calculator 71, a path memory 72, an output selector 73, and a path metric memory 74. In addition, since the Viterbi decoder 66 ′ configured as described above has a PR class of PR (1, 2, 2, 2, 1), its state transition diagram is 4 bits as shown in FIG. Ten states (states) S0000 to S1111 each represented by a bit string and 16 branches (branches) B (n) (n corresponding to the states S0000 to S1111 as indicated by arrows in FIG. = 1, 2,..., 16). The state transition between the states S0000 to S1111 can be represented by a trellis diagram shown in FIG.
前記ブランチメトリック計算器70は、現時点(図11の時刻t−1)における各ステートから時刻tにおける各ステートまでのブランチの目標値と、入力信号とのユークリット距離(ブランチメトリックBMt)の計算を行う。詳述すると、各ブランチB(n)での目標値はPRクラスと、各ブランチに相当するビット列により規定される値となり、各ブランチB(n)のブランチメトリックBMt(n)は以下の式(1)で表される。 The branch metric calculator 70 calculates the Euclidean distance (branch metric BM t ) between the target value of the branch from each state at the present time (time t−1 in FIG. 11) to each state at the time t and the input signal. Do. More specifically, the target value in each branch B (n) is a value defined by the PR class and the bit string corresponding to each branch, and the branch metric BM t (n) of each branch B (n) is expressed by the following equation: It is represented by (1).
BMt(n)=(PP(n)×PR−RF)2 …(1)
ただし、nは1〜16の整数であり、PRは行列[12221]Tであり、RFは入力信号としてのPR特性へと波形等化されたRF信号の値である。また、PP(n)は各ブランチB(n)に対応する5ビットのビット列である。例えば、図10のブランチB(5)に対応するビット列PP(5)は[00110]であり、ブランチB(6)に対応するビット列PP(6)は[01111]であるというように、図10においてブランチB(n)に対応する遷移前の状態を示す4ビットのビット列に、遷移後のビット列の先頭の1ビットを加えた5ビットのビット列である。前記ブランチメトリック計算器70は上記式(1)に基づいて、16個のブランチメトリックBMt(n)を計算する。なお、式(1)中の×は行列の掛け算を示す。
BM t (n) = (PP (n) × PR−RF) 2 (1)
However, n is an integer of 1 to 16, PR is a matrix [12221] T , and RF is a value of an RF signal waveform-equalized to a PR characteristic as an input signal. PP (n) is a 5-bit bit string corresponding to each branch B (n). For example, the bit string PP (5) corresponding to the branch B (5) in FIG. 10 is [00110], and the bit string PP (6) corresponding to the branch B (6) is [01111]. Is a 5-bit bit string obtained by adding the first bit of the bit string after the transition to the 4-bit bit string indicating the state before the transition corresponding to the branch B (n). The branch metric calculator 70 calculates 16 branch metrics BM t (n) based on the equation (1). In the equation (1), x indicates matrix multiplication.
図9に戻り、ACS(Add-Compare-Select)演算器71は、パスメトリックメモリ74に記憶された時刻t−1における各ステートS0000〜S1111ごとのパスメトリックPMt−1(0000)〜PMt−1(1111)を読み出して、ブランチメトリック計算器70により計算された時刻t−1から時刻tまでのブランチメトリックBMt(n)に、対応するパスメトリックPMt−1(0000)〜PMt−1(1111)を加算して、加算値PM’(n)を算出する。例えばブランチメトリックBMt(5)やブランチメトリックBMt(4)にはパスメトリックPMt−1(0011)が加算され、ブランチメトリックBMt(9)にはパスメトリックPMt−1(1110)が加算される。すなわち遷移を示すブランチB(n)に対応するブランチメトリックBM(n)に、遷移もとの各ステートのパスメトリックPMt−1が加算される。 Returning to Figure 9, ACS (Add-Compare- Select) arithmetic unit 71, the path metric PM t-1 (0000) for each state S0000~S1111 at time t-1 stored in the path metric memory 74 Pm t reads -1 (1111), the branch metric BM t (n) from the time t-1 which is calculated by the branch metric calculator 70 to the time t, the corresponding path metric PM t-1 (0000) Pm t −1 (1111) is added to calculate an added value PM ′ (n). For example, the path metric PM t-1 (0011) is added to the branch metric BM t (5) and the branch metric BM t (4), and the path metric PM t-1 (1110) is added to the branch metric BM t (9). Is added. That is, the path metric PM t−1 of each state at the transition source is added to the branch metric BM (n) corresponding to the branch B (n) indicating the transition.
そして、図11のトレリス線図の時刻tにおける各ステートS0000〜S1111に合流するパスが2本ある場合には、その2本のパスに対応するパスメトリックどうしを比較して、小さい方のパスメトリックに対応するパスを時刻tにおけるステートの生残りパスと判断し、各ステートS0000〜S1111に合流するパスが1本である場合にはそのパスを無条件に時刻tにおけるステートの生残りパスと判断し、それぞれの判断結果をパスメモリ72に記録する。これによってパスメモリ72には、上記のようにACS演算器71による判断結果が順次記録され過去の生残りパスが履歴として記録される。また、ACS演算器71は並行して生残りパスに対応する加算値PM’(n)を時刻tにおける新たなパスメトリック値として、パスメトリックメモリ74のパスメトリックPM(0000)〜PM(1111)の値を更新する。 Then, when there are two paths joining the states S0000 to S1111 at time t in the trellis diagram of FIG. 11, the path metrics corresponding to the two paths are compared, and the smaller path metric is compared. Is determined as the surviving path of the state at time t. If there is only one path joining each of the states S0000 to S1111, the path is unconditionally determined as the surviving path of the state at time t. Each determination result is recorded in the path memory 72. As a result, the determination result by the ACS computing unit 71 is sequentially recorded in the path memory 72, and the past surviving paths are recorded as a history. In addition, the ACS computing unit 71 uses the added value PM ′ (n) corresponding to the surviving path in parallel as a new path metric value at time t, so that the path metrics PM (0000) to PM (1111) in the path metric memory 74 Update the value of.
図12は、パスメモリ72のブロック図である。パスメモリ72は、PRクラスによって決まるステートと同じ数のシフトレジスタを備えている。本実施形態ではPRクラスがPR(1,2,2,2,1)であるから、10個のシフトレジスタを備えるパスメモリセル900〜9016を有している。各パスメモリセル900〜9016のシフトレジスタは、ACS演算器71での判断結果を1時刻ごとに、次のパスメモリセルへシフトしながら保持する。その際。ACS演算器71から出力された推定結果に従い、選択された生残りパスの1時刻前の状態に対応する推定結果がコピーされる。これにより、後段のパスメモリセルにおいては、判断に伴うパスの選択により生残りパスが次第に少なくなり、最終段のパスメモリセル9016のシフトレジスタに残る推定結果はおおむね同じ結果となる。すなわち、パスマージが完了する。 FIG. 12 is a block diagram of the path memory 72. The path memory 72 includes the same number of shift registers as the number of states determined by the PR class. In this embodiment, since the PR class is PR (1, 2, 2, 2, 1), it has path memory cells 90 0 to 90 16 each including 10 shift registers. The shift registers of the respective path memory cells 90 0 to 90 16 hold the determination result in the ACS computing unit 71 while shifting to the next path memory cell every time. that time. According to the estimation result output from the ACS computing unit 71, the estimation result corresponding to the state of the selected surviving path one hour before is copied. Thereby, in the subsequent stage of the path memory cells, survivor path by selecting the path with the judgment becomes less and less, the estimation result remaining in the shift register of the path memory cell 90 16 of the final stage is the approximately the same results. That is, the path merge is completed.
図9に戻り、出力選択器73は、パスメトリックメモリ74の中から、最小のパスメトリック値に対応する、つまり尤も確からしい1本の生残りパスを選択する。そして、パスメモリ72の最終段のパスメモリセル9016からの出力のうち、選択されたパスに対応する値を2値化データ(判定値)として出力する。なお、パスメモリ72のパスメモリセルの数が十分である場合で、RF信号の品質が良好な場合にはパスメモリ内の複数のシフトレジスタの最終段に残る結果はおおむね同じ結果になるため、この場合は出力選択器73は必ずしも必要とはされない。 Returning to FIG. 9, the output selector 73 selects, from the path metric memory 74, one surviving path corresponding to the minimum path metric value, that is, most likely. Of the output from the path memory cell 90 16 of the final stage of the path memory 72, and outputs a value corresponding to the selected path as binary data (decision value). When the number of path memory cells in the path memory 72 is sufficient and the quality of the RF signal is good, the results remaining in the final stage of the plurality of shift registers in the path memory are almost the same. In this case, the output selector 73 is not necessarily required.
次に、本実施形態に係る判定帰還型ビタビ復号器66について説明する。図13は判定帰還型ビタビ復号器66のブロック図である。判定帰還型ビタビ復号器66は、前述した従来のビタビ復号器66’と比較して、ブランチメトリック計算器70が補償機能付きブランチメトリック計算器77に代わり、パスメモリ72が仮判定機能付きパスメモリ76に代わり、パターン補償メモリ75が付加されている点で相違する。以下、判定帰還型ビタビ復号器66について、従来のビタビ復号器66’との相違点を中心に説明する。 Next, the decision feedback Viterbi decoder 66 according to this embodiment will be described. FIG. 13 is a block diagram of the decision feedback Viterbi decoder 66. Compared with the above-described conventional Viterbi decoder 66 ', the decision feedback Viterbi decoder 66 replaces the branch metric calculator 70 with a branch metric calculator 77 with a compensation function, and replaces the path memory 72 with a temporary determination function path memory. The difference is that a pattern compensation memory 75 is added instead of 76. Hereinafter, the decision feedback Viterbi decoder 66 will be described focusing on differences from the conventional Viterbi decoder 66 '.
図14は判定帰還型ビタビ復号器66の仮判定結果出力機能付きパスメモリ76のブロック図である。この仮判定結果出力機能付きパスメモリ76は、パスメモリセルの内容をそれぞれのステートに対応した仮判定結果としてパターン補償メモリ75へと出力する。仮判定結果は、最尤推定中のビットのすぐ後のビット情報を有するため、後方ビットの判定情報として、最尤推定に反映することにより、媒体上でより広い範囲(長いビット長)での非線形補償が可能となる。 FIG. 14 is a block diagram of the path memory 76 with a provisional decision result output function of the decision feedback Viterbi decoder 66. The path memory with provisional determination result output function 76 outputs the contents of the path memory cell to the pattern compensation memory 75 as a provisional determination result corresponding to each state. Since the provisional determination result has bit information immediately after the bit under maximum likelihood estimation, it is reflected in the maximum likelihood estimation as the determination information of the backward bit, so that a wider range (long bit length) on the medium. Nonlinear compensation is possible.
図15は、仮判定結果の取得を説明するための図である。以下、図15を参照しつつ仮判定結果の取得方法について説明する。図15における時刻tから時刻t−4に対応するステートは最尤推定中の状態遷移部分である。また、時刻t−5から時刻t−9に対応するステートは仮判定結果部分である。図15においてt−1における各ステートから、太線の矢印で示される生き残パスに沿って時間を逆にたどっていくと、各生き残りパスに対応する仮判定ビット列は一つに決まる。すなわち、時刻t−1における各ステートS0000〜S1111からパスマージが終了した時刻t−9におけるステートS0000までの、生残りパスをたどるルートは一義的に決まり、時刻t−1における各ステートS0000〜S1111の時刻t−5から時刻t−9までの仮判定ビットは、図15に示されるようにそれぞれ決定される。そして、仮判定結果出力機能付きパスメモリ76は、図14と図15を総合するとわかるように、時刻t−5から時刻t−7の各ステートS0000〜S1111に対応する3ビットのビット列B(0000)〜B(1111)を仮判定ビット列としてパターン補償メモリ75に出力する。 FIG. 15 is a diagram for explaining acquisition of a provisional determination result. Hereinafter, a method for acquiring a provisional determination result will be described with reference to FIG. The state corresponding to the time t to the time t-4 in FIG. 15 is a state transition part during maximum likelihood estimation. The state corresponding to the time t-5 to the time t-9 is a provisional determination result portion. In FIG. 15, when the time is traced backward from the respective states at t−1 along the survival paths indicated by the bold arrows, the provisional determination bit string corresponding to each survival path is determined to be one. That is, the route that follows the surviving path from each state S0000 to S1111 at time t-1 to state S0000 at time t-9 when path merging ends is uniquely determined, and each state S0000 to S1111 at time t-1 is determined. The temporary determination bits from time t-5 to time t-9 are determined as shown in FIG. Then, as can be understood from FIG. 14 and FIG. 15, the path memory 76 with a temporary determination result output function has a 3-bit bit string B (0000) corresponding to the states S0000 to S1111 from time t-5 to time t-7. ) To B (1111) are output to the pattern compensation memory 75 as temporary determination bit strings.
図16は、パターン補償メモリ75のブロック図である。図16に示されるようにパターン補償メモリ75は、各ブランチB(n)に対応する16のB(n)補償値セット格納メモリ511〜5116を有しており、仮判定結果出力機能付きパスメモリ76からの仮判定ビット列B(0000)〜B(1111)はそれぞれ対応するB(n)補償値セット格納メモリ511〜5116に入力される。そして、各B(n)補償値セット格納メモリ511〜5116からは、入力された仮判定ビット列B(0000)〜B(1111)に対応する補償値CV(n)が出力される。一例として、図17(A)にはB(1)補償セット格納メモリ511のビット列B(0000)と補償値CV(1)の対応を示すテーブルが示され、図17(B)にはB(6)補償セット格納メモリ516のビット列B(0110)と補償値CV(n)の対応を示すテーブルが示され、図17(C)にはB(12)補償セット格納メモリ5112のビット列B(1100)と補償値CV(12)の対応を示すテーブルが示されている。例えば、図15のトレリス線図に示されるように生残りパスが決定している場合には、B(1)補償値セット格納メモリ511に入力されるビット列B(0000)は(110)である。したがって、B(1)補償値セット格納メモリ511では、図17(A)のテーブルに基づいて補償値CV(1)の値が−0.11と決定される。同様に、B(6)補償値セット格納メモリ516に入力されるビット列B(0110)は(000)であり、B(12)補償値セット格納メモリ5112に入力されるビット列B(1100)は(111)である。したがって、(6)補償値セット格納メモリ516及びB(12)補償値セット格納メモリ5112では、図17(B)及び図17(C)のテーブルに基づいて補償値CV(6)の値が−0.01と決定され、補償値CV(12)の値が−0.08と決定される。そして、一例として上述のように決定された補償値CV(1),CV(6),CV(12)は補償機能付きブランチメトリック計算器77へ出力される。 FIG. 16 is a block diagram of the pattern compensation memory 75. As shown in FIG. 16, the pattern compensation memory 75 has 16 B (n) compensation value set storage memories 51 1 to 51 16 corresponding to each branch B (n), and has a provisional determination result output function. provisional decision bit string B from the path memory 76 (0000) ~B (1111) is input to the corresponding B (n) the compensation value set storage memory 51 1-51 16 respectively. The B (n) compensation value set storage memories 51 1 to 51 16 output compensation values CV (n) corresponding to the input temporary determination bit strings B (0000) to B (1111). As an example, in FIG. 17 (A) shows a table indicating the correspondence of B (1) compensation set storage memory 51 1 of the bit string B (0000) and the compensation value CV (1), in FIG. 17 (B) B (6) the compensation set storage table showing the correspondence of the bit string B in the memory 51 6 (0110) and the compensation value CV (n) is shown, B (12) in FIG. 17 (C) bit string of the compensation set storing memory 51 12 A table showing the correspondence between B (1100) and the compensation value CV (12) is shown. For example, if the survivor paths are determined as shown in the trellis diagram of FIG. 15 is a B (1) bit sequence B which is input to the compensation value set storage memory 51 1 (0000) is (110) is there. Therefore, B (1) In the compensation value set storage memory 51 1, the value of the compensation value CV (1) based on the table shown in FIG. 17 (A) is determined to -0.11. Similarly, B (6) the compensation value set storage memory 51 6-bit string is input to the B (0110) is a (000), B (12) the compensation value set stored bit string B (1100) which is input to the memory 51 12 Is (111). Thus, (6) the value of the compensation value set storage memory 51 6 and B (12) in the compensation value set storing memory 51 12, FIG. 17 (B) and the compensation value CV (6) based on the table of FIG. 17 (C) Is determined to be −0.01, and the value of the compensation value CV (12) is determined to be −0.08. As an example, the compensation values CV (1), CV (6), and CV (12) determined as described above are output to the branch metric calculator 77 with a compensation function.
図13に戻り、補償機能付きブランチメトリック計算器77は、PRクラスにより決まるビット長の線形な符号間干渉予測値に、パターン補償メモリ75から出力される各ブランチB(n)に相当する補償値CV(n)を加えた値を目標値とし、この目標値と入力信号としての波形等化されたRF信号の値とのユークリッド距離(ブランチメトリック)の計算を行う。次式(2)は補償機能付きブランチメトリック計算器77によるブランチメトリックの計算式であり、補償機能付きブランチメトリック計算器77は式(2)によりブランチメトリックBMt(n)をそれぞれ計算する。なお、式(2)は各ブランチB(n)に対応する補償値CV(n)項を有している点で式(1)と相違している。 Returning to FIG. 13, the branch metric calculator 77 with a compensation function adds a compensation value corresponding to each branch B (n) output from the pattern compensation memory 75 to a linear intersymbol interference prediction value having a bit length determined by the PR class. A value obtained by adding CV (n) is set as a target value, and a Euclidean distance (branch metric) between this target value and the value of the waveform-equalized RF signal as the input signal is calculated. The following formula (2) is a calculation formula of the branch metric by the branch metric calculator 77 with compensation function, and the branch metric calculator 77 with compensation function calculates the branch metric BM t (n) according to formula (2). Equation (2) differs from Equation (1) in that it has a compensation value CV (n) term corresponding to each branch B (n).
BMt(n)=(PP(n)×PR+CV(n)−RF)2 …(2) BM t (n) = (PP (n) × PR + CV (n) −RF) 2 (2)
上記式(2)により各ブランチメトリックBMt(n)の計算が終了すると、判定帰還型ビタビ復号器66では上述した従来のビタビ復号器66’と同様の方法で、2値化信号が生成される。 When the calculation of each branch metric BM t (n) is completed by the above equation (2), the decision feedback Viterbi decoder 66 generates a binary signal in the same manner as the conventional Viterbi decoder 66 ′ described above. The
以上説明したように、本実施形態に係る光ディスク装置20によると、各ブランチB(n)に対応するブランチメトリックBM(n)は、補償機能付きブランチメトリック計算器77により、PRクラスにより決まるビット長の線形な符号間干渉予測値にパターン補償メモリ75から出力される各ブランチB(n)に相当する補償値CV(n)を加えた値を目標値とし、この目標値と、入力信号としての波形等化されたRF信号の値とに基づいて計算される。したがって、最尤推定過程においてRF信号に含まれる非線形成分が補償され、結果的に光ディスク15に回折限界よりも小さいマークで記録された情報を、精度良く再生することが可能となる。 As described above, according to the optical disc apparatus 20 according to the present embodiment, the branch metric BM (n) corresponding to each branch B (n) is determined by the branch metric calculator 77 with a compensation function according to the PR class. A value obtained by adding a compensation value CV (n) corresponding to each branch B (n) output from the pattern compensation memory 75 to a linear intersymbol interference prediction value of It is calculated based on the value of the waveform equalized RF signal. Therefore, the nonlinear component included in the RF signal is compensated in the maximum likelihood estimation process, and as a result, information recorded on the optical disc 15 with a mark smaller than the diffraction limit can be reproduced with high accuracy.
また、ブランチメトリックBM(n)を、各ブランチB(n)に対応する3ビットのビット列B(0000)〜B(1111)により決まる補償値CV(n)を加味して計算することは、本実施形態のPRクラスがPR(1,2,2,2,1)であることから、非線形補正ビット数が8ビットであることと等価である。したがって、仮判定ビット列の3ビットを除く5ビット分の回路を持つ復号器により8ビット分の回路を有する復号器とほぼ等価な復号を行うことができ、装置の低価格化を図ることが可能となる。 Further, the branch metric BM (n) is calculated in consideration of the compensation value CV (n) determined by the 3-bit bit string B (0000) to B (1111) corresponding to each branch B (n). Since the PR class of the embodiment is PR (1, 2, 2, 2, 1), this is equivalent to the number of nonlinear correction bits being 8 bits. Therefore, a decoder having a circuit for 5 bits excluding 3 bits of the provisional decision bit string can perform decoding substantially equivalent to a decoder having a circuit for 8 bits, thereby reducing the cost of the apparatus. It becomes.
図18(A)はADC62の出力信号のアイパターンを示す図であり、図18(B)は、非対称FIRフィルタ63の出力信号のアイパターンを示す図であり、図19(A)は判定帰還ビットがない場合、すなわち非線形補正ビット長が5ビットの時の、後述する補償信号出力付き判定帰還型非線形ビタビ復号器69からの出力信号のアイパターンを示す図であり、図19(B)は判定帰還ビットが3ビットの場合、すなわち非線形補正ビット長が8ビットのときの、後述する補償信号出力付き判定帰還型非線形ビタビ復号器69の出力信号のアイパターンを示す図である。図18(A)に示されるアイパターンでは、まったくアイが開いておらず、図18(B)に示されるアイパターンでは、若干アイは開いたものの、十分な状態とはほど遠い上、アシンメトリも大きい。また、図19(A)示されるアイパターンでは、アシンメトリがなくなり、若干アイも開くが、まだ十分ではない。一方、図19(B)に示されるアイパターンでは、きれいにアイが開いて、十分な非線形補償が出来ていることが分かる。すなわち、前述したとおり、光ディスク15の再生時には、長い範囲の非線形補償が必要であり、実現する手段としては、回路規模の面から判定帰還が最適である。なお、非線形フィルタであるボルテラ(Volterra)フィルタを用いて、非線形な符号間干渉を除去する方法も、超解像光ディスクに対するビットエラーレート低減効果が高いが、回路規模の面から考えて判定帰還を用いる本方式が最良である。 18A is a diagram showing an eye pattern of an output signal of the ADC 62, FIG. 18B is a diagram showing an eye pattern of an output signal of the asymmetric FIR filter 63, and FIG. 19A is a decision feedback. FIG. 19B is a diagram showing an eye pattern of an output signal from a decision feedback nonlinear viterbi decoder 69 with a compensation signal output, which will be described later, when there is no bit, that is, when the nonlinear correction bit length is 5 bits. It is a figure which shows the eye pattern of the output signal of the decision feedback type | mold nonlinear Viterbi decoder 69 with a compensation signal output mentioned later when a decision feedback bit is 3 bits, ie, when a nonlinear correction bit length is 8 bits. In the eye pattern shown in FIG. 18 (A), the eye is not open at all, and in the eye pattern shown in FIG. 18 (B), the eye is slightly opened, but it is far from the sufficient state and the asymmetry is also large. . In the eye pattern shown in FIG. 19A, asymmetry is lost and the eye is slightly opened, but it is not sufficient. On the other hand, in the eye pattern shown in FIG. 19B, it can be seen that the eye is clearly opened and sufficient non-linear compensation is performed. That is, as described above, when reproducing the optical disk 15, nonlinear compensation in a long range is necessary, and as a means for realizing it, decision feedback is optimal from the viewpoint of circuit scale. Note that the non-linear intersymbol interference removal method using the Volterra filter, which is a non-linear filter, is also highly effective in reducing the bit error rate for super-resolution optical discs. The method used is the best.
図20は、従来技術と本発明の効果の比較を示す図である。ビットエラーレートの限界を1×10−4とすると、特許文献1〜4を代表する超解像光ディスクの容量増加効果は1%程度と非常に少ない。また、特許文献6の方式では、4%程度の容量増加が見込めるが、その効果は十分ではない。それと比較し、本発明では実現可能な最短マーク長は170nm以下まで短縮されており、実に1.45倍以上(45%以上)の容量増加が見込める。 FIG. 20 is a diagram showing a comparison of the effects of the prior art and the present invention. If the limit of the bit error rate is 1 × 10 −4 , the capacity increasing effect of the super-resolution optical disk represented by Patent Documents 1 to 4 is very small, about 1%. Further, in the method of Patent Document 6, a capacity increase of about 4% can be expected, but the effect is not sufficient. In comparison, the shortest mark length that can be realized in the present invention is shortened to 170 nm or less, and a capacity increase of 1.45 times or more (45% or more) can be expected.
また、次表1は、最短記録マーク長約162nmでの判定帰還ビット数とエラーレートの関係を示す表である。非線形補償を行わない場合には、ビットエラーレートは2.01×10−2である。非線形補償ありで仮判定ビットがない場合には、4.44×10−3とビットエラーレートが約半分となる。さらに、本方式の仮判定ビットを3ビット以上とした場合には2.67×10−4と、判定帰還は1桁以上のビットエラーレートを低減する効果がある。また、非線形補償長は8ビットあれば十分であり、8ビットと9ビット及び10ビットでは同じ桁数のビットエラーレートとなっている。 Table 1 below shows the relationship between the number of decision feedback bits and the error rate when the shortest recording mark length is about 162 nm. When non-linear compensation is not performed, the bit error rate is 2.01 × 10 −2 . When there is non-linear compensation and there is no provisional decision bit, the bit error rate is about half, which is 4.44 × 10 −3 . Furthermore, when the provisional decision bit of this method is 3 bits or more, the decision feedback has an effect of reducing the bit error rate of one digit or more, which is 2.67 × 10 −4 . Further, it is sufficient that the nonlinear compensation length is 8 bits, and the bit error rate has the same number of digits for 8 bits, 9 bits, and 10 bits.
また、図21には最短記録マーク長約162nmでの非線形補正ビット数とエラーレートの関係を表すグラフが示されている。非線形補正ビット数が7ビットと8ビットの間にビットエラーレートの大きな改善効果があり、非線形補正ビット数は最低8ビットあることが必要であることが分かる。また、8ビット以上でビットエラーレートが実用上問題なくなる1×10−4台に入っており、8ビット以上のビットパターンに対して補償値を持っていれば良いことが分かる。 FIG. 21 is a graph showing the relationship between the number of nonlinear correction bits and the error rate when the shortest recording mark length is about 162 nm. It can be seen that there is a significant improvement in the bit error rate when the nonlinear correction bit number is between 7 bits and 8 bits, and the nonlinear correction bit number needs to be at least 8 bits. It can also be seen that the bit error rate is in the 1 × 10 −4 unit where there is no practical problem with 8 bits or more, and it is sufficient to have a compensation value for a bit pattern of 8 bits or more.
なお、上記実施形態では、補償値には判定帰還型ビタビ復号器66からの過去の判定結果より計算された線形な符号間干渉予測値と、その時刻に相当する実信号の誤差値を逐次時間平均した平均値を使用することができる。図22には、一例として補償値学習機構30のブロック図が、判定帰還型ビタビ復号器66のブロック図とともに示されている。 In the above embodiment, the compensation value is obtained by sequentially calculating the linear intersymbol interference prediction value calculated from the past determination result from the determination feedback Viterbi decoder 66 and the error value of the actual signal corresponding to the time. An averaged average value can be used. In FIG. 22, as an example, a block diagram of the compensation value learning mechanism 30 is shown together with a block diagram of the decision feedback Viterbi decoder 66.
補償値学習機構30は、補償値計算器9と、入力信号を判定帰還型ビタビ復号器66での復号時間だけ遅延させる遅延器12と、判定帰還型ビタビ復号器66からの2値化信号にPRクラスに相当する符号間干渉を与えるPR符号間干渉作成器10などを備えている。補償器学習機構30では、判定帰還型ビタビ復号器66からの2値化信号と、遅延器12を介した等化回路65から出力される信号からPR符号間干渉作成器10を介した2値化信号を減算した誤差値(入力信号の非線形成分)とが補償値計算器9に入力され、補償値計算器9では、PR符号間干渉作成器10を介した2値化信号に基づいて、2値化データ列に相当するビットパターンの補償値をパターン補償メモリ75から読み出し、入力された誤差値と補償値との差を導き、その差に所定の定数を掛けた値を補償値に加えて、パターン補償メモリ75の値の書換えを行う。補償学習機構30により、以上の動作が繰り返されることで最適な補償値を得ることが可能となる。 The compensation value learning mechanism 30 converts the input value signal into the compensation value calculator 9, the delay unit 12 that delays the input signal by the decoding time in the decision feedback Viterbi decoder 66, and the binarized signal from the decision feedback Viterbi decoder 66. A PR intersymbol interference generator 10 that provides intersymbol interference corresponding to the PR class is provided. In the compensator learning mechanism 30, a binary signal from the decision feedback Viterbi decoder 66 and a signal output from the equalization circuit 65 via the delay unit 12 are binarized via the PR intersymbol interference generator 10. An error value (a non-linear component of the input signal) obtained by subtracting the digitized signal is input to the compensation value calculator 9, and the compensation value calculator 9 is based on the binarized signal via the PR intersymbol interference generator 10. A bit pattern compensation value corresponding to the binarized data string is read from the pattern compensation memory 75, a difference between the input error value and the compensation value is derived, and a value obtained by multiplying the difference by a predetermined constant is added to the compensation value. Thus, the value of the pattern compensation memory 75 is rewritten. The compensation learning mechanism 30 makes it possible to obtain an optimum compensation value by repeating the above operation.
なお、例えば1クロック毎など、補償値書換え周期が短い場合、つまり補償値書き換え周期の逆数である補償値書換え周波数が大きい場合、PLL67中の再生クロックを得るためのフィードバックループと干渉をおこす場合があるため、補償値の書換え周波数をPLL67中のフィードバックループのオープンループ交差周波数以下の値にすることが再生安定性の面から望ましい。 When the compensation value rewriting cycle is short, for example, every clock, that is, when the compensation value rewriting frequency, which is the reciprocal of the compensation value rewriting cycle, is large, interference may occur with the feedback loop for obtaining the recovered clock in the PLL 67. For this reason, it is desirable from the viewpoint of reproduction stability that the rewrite frequency of the compensation value is set to a value equal to or lower than the open loop crossing frequency of the feedback loop in the PLL 67.
また、最初から高密度な記録の再生を行う場合には、非線形補正のための補償値情報、またFIRフィルタ63における波形等化係数の適切な値が分かっていないためPLL67が信号より再生クロックを抽出することが出来ず、全く再生が行えない可能性がある。その場合、図27のフローチャートに示されるように、始めに低密度な記録密度について補償値、波形等化係数を学習し、次に少し高密度な記録密度における再生を行い、そこでまた補償値を学習し、波形等化係数を更新する、というように段階的に高密度な再生のための補償値・波形等化係数を求める方法で最終的に高密度な再生においてもPLL67が正常に再生クロックの抽出を行い、正確な再生が可能となる。 In addition, when reproducing high-density recording from the beginning, compensation value information for nonlinear correction and an appropriate value of the waveform equalization coefficient in the FIR filter 63 are not known, so that the PLL 67 uses a reproduction clock from the signal. There is a possibility that it cannot be extracted and cannot be reproduced at all. In that case, as shown in the flowchart of FIG. 27, first, the compensation value and the waveform equalization coefficient are learned for the low density recording density, and then the reproduction is performed at a slightly high density recording density. This is a method for obtaining compensation values and waveform equalization coefficients for high-density reproduction step by step, such as learning and updating the waveform equalization coefficient. Can be accurately reproduced.
また、超解像光ディスクに、TOC(Table Of Contents)情報やディスク媒体の一定区間毎にあらかじめ既知のビットパターンで構成される補償値トレーニング用領域を設けておき、補償値トレーニング用領域の再生時に、判定帰還型ビタビ復号器66からの出力を用いる代わりに、既知のビットパターンを用いて補償値を求めても良い。補償値トレーニング領域は、例えば図23(A)に示されるように、光ディスク15の記録領域2の内周部にあるTOC領域1や、図23(B)に示されるように、光ディスク15の、記録領域2に黒点3で示されるように周期的に配置しておくことができる。これにより、判定帰還型ビタビ復号器66から出力されるエラービットの影響を受けずに安定して補償値の学習が可能となる。 Further, a super-resolution optical disc is provided with a compensation value training area composed of a known bit pattern for each TOC (Table Of Contents) information and a predetermined section of the disk medium, and when the compensation value training area is reproduced. Instead of using the output from the decision feedback Viterbi decoder 66, a compensation value may be obtained using a known bit pattern. The compensation value training area is, for example, as shown in FIG. 23A, the TOC area 1 in the inner periphery of the recording area 2 of the optical disk 15, or the optical disk 15 as shown in FIG. The recording area 2 can be periodically arranged as indicated by black dots 3. As a result, the compensation value can be stably learned without being affected by the error bit output from the decision feedback Viterbi decoder 66.
もちろん、前記トレーニング用領域はROMに対しては製作時にあらかじめ既知のビットパターンを記録しておき、書き換え型・追記型の光ディスクに対しては、あらかじめ記録してあるビットパターンを用いても良いし、既知のビットパターンを記録するトレーニング用の未記録部を用意しておき、用意してある既知のビットパターンを書き込んでも良い。また、その際に前記の通り、高密度におけるPLLの安定性を向上させる目的で複数の記録密度において補償値を学習するため、複数の記録密度におけるトレーニング用領域を準備しておくことで、高密度な再生が可能となる。例えば、図28に示されている光ディスク15におけるTOC領域1に低密度に記録された補償値トレーニング用領域を、光ディスクの別な位置にあるTOC領域2に高密度に記録された補償値トレーニング用領域を設ける事が可能である。 Of course, in the training area, a known bit pattern may be recorded in advance for the ROM at the time of manufacture, and a pre-recorded bit pattern may be used for the rewritable / write-once optical disc. Alternatively, an unrecorded portion for training for recording a known bit pattern may be prepared, and the prepared known bit pattern may be written. At that time, as described above, in order to learn the compensation value at a plurality of recording densities for the purpose of improving the stability of the PLL at a high density, a training area at a plurality of recording densities is prepared. High density reproduction is possible. For example, the compensation value training area recorded at a low density in the TOC area 1 of the optical disk 15 shown in FIG. 28 is used for the compensation value training recorded at a high density in the TOC area 2 at another position of the optical disk. An area can be provided.
また、超解像光ディスク15にその媒体に適した補償値を記録しておき、再生時に光ディスク装置20に読み込んで使用することも可能である。例えば、光ディスク15のウォブル情報やTOC情報に補償値に関する情報(予備補償値情報)が含まれている場合には、CPU40は、ディスクマウント時にその予備補償値に関する情報も光ディスク15から読み出してRAM41に保存し、上位装置90から再生要求コマンドを受信した旨の通知があると、RAM41に保存されている予備補償値に関する情報と再生条件とに基づいて、パターン補償メモリの値を設定するようにしてもよい。 It is also possible to record a compensation value suitable for the medium on the super-resolution optical disc 15 and read it into the optical disc apparatus 20 during reproduction. For example, if the wobble information or TOC information of the optical disk 15 includes information about the compensation value (preliminary compensation value information), the CPU 40 also reads the information about the preliminary compensation value from the optical disk 15 and mounts it in the RAM 41 when the disk is mounted. If there is a notification that the reproduction request command has been received from the host device 90, the value of the pattern compensation memory is set based on the information on the preliminary compensation value stored in the RAM 41 and the reproduction condition. Also good.
超解像層の構成、記録密度、再生パワー、再生時の線速度及び光源の駆動波形などの再生条件により、超解像層の温度分布が変化し、開口部またはマスク部の形状が変化するため、非線形性の発現の仕方が異なる。そのため各パラメータも単数または複数規定して、その時の最適な予備補償値を持つと良い。この場合に、例えば、予備補償値情報が4倍速での再生に対応するものであり、ユーザから16倍速での再生が要求されたときに、予備補償値情報から16倍速での再生に対応する補償値を予測しても良い。 The temperature distribution of the super-resolution layer changes and the shape of the aperture or mask changes depending on the playback conditions such as the super-resolution layer configuration, recording density, playback power, playback linear velocity, and light source drive waveform. Therefore, the manner of nonlinearity expression is different. Therefore, it is preferable that one or more parameters are defined and have an optimum preliminary compensation value at that time. In this case, for example, the preliminary compensation value information corresponds to reproduction at 4 × speed, and when reproduction by the user at 16 × speed is requested, the preliminary compensation value information corresponds to reproduction at 16 × speed. A compensation value may be predicted.
また、過去のビタビ復号器からの判定結果より計算された線形な符号間干渉予測値と、その時刻に相当する実信号の誤差値はビットパターンごとに確率分布を持つ。そのため、補償値と同時に、分散値VV(n)も各B(n)補償値セット格納メモリ511〜5116に記憶しておき、ブランチメトリックBM(n)の計算を次式(3)を用いて行うことで、さらに分散値の影響も考慮に入れた最尤推定が可能となり、ビットエラーを抑える効果を向上させることができる。なお、kは1〜4の定数である。 Further, the linear intersymbol interference prediction value calculated from the determination result from the past Viterbi decoder and the actual signal error value corresponding to the time have a probability distribution for each bit pattern. Therefore, the compensation value at the same time, the dispersion value VV (n) also is stored in the B (n) the compensation value set storage memory 51 1-51 16, the following equation to calculate the branch metric BM (n) to (3) By using this, maximum likelihood estimation can be performed in consideration of the influence of the variance value, and the effect of suppressing bit errors can be improved. Note that k is a constant of 1 to 4.
BMt(n)=(PP(n)×PR+CV(n)−RF)2/(VV(n))k …(3) BM t (n) = (PP (n) × PR + CV (n) −RF) 2 / (VV (n)) k (3)
構成としては、各ブランチB(n)のB(n)補償値セット格納メモリ511〜5116に、補償値CV(n)に加え分散値VV(n)を記憶しておき、補償値CV(n)と同様に仮判定結果、すなわちビット列B(0000)〜B(1111)に基づき分散値VV(n)を補償機能付きブランチメトリック計算器77に伝える。補償機能付きブランチメトリック計算器77は上記の式に従いブランチメトリックBMを計算する。なお、分散値付きのB(6)補償値セット格納メモリ516のテーブルを一例として図24に示す。なお、分散値の代わりに分散値のルートを取った偏差値などを記憶しておいてももちろん良い。また、同様の方式は特開2005−223584号公報に開示されているが、下記の理由により本実施形態における判定帰還型ビタビ復号器66においてその効果は飛躍的に高まる。 As the structure, B (n) the compensation value set storage memory 51 1-51 16 of each branch B (n), stores the variance VV (n) is added to the compensation value CV (n), the compensation value CV Similarly to (n), the variance value VV (n) is transmitted to the branch metric calculator 77 with a compensation function based on the tentative determination result, that is, the bit string B (0000) to B (1111). The branch metric calculator 77 with a compensation function calculates the branch metric BM according to the above formula. Incidentally, it is shown in FIG. 24 the variance value with a B (6) of the compensation value set storage memory 51 6 table as an example. Of course, a deviation value obtained by taking the root of the dispersion value instead of the dispersion value may be stored. A similar method is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-223854, but the effect is greatly enhanced in the decision feedback Viterbi decoder 66 in the present embodiment for the following reason.
非線形補償ビット長が短い場合には、中心極限定理によりおのおののビットパターンの等化誤差値の確率分布は足しあわされて正規分布に近くなる。しかし、本発明の判定帰還型非線形ビタビ復号器では補償ビット長を増やすことにより、各ビットパターン特有の確率分布が現れ、分散値に差が出るため効果が高い。もちろんこの分散値考慮も、特許文献6に示されている判定帰還型非線形ビタビ復号器単独では長いビット長の非線形補償の必要性がないため、その効果は薄く、超解像光ディスクの場合に飛躍的に効果が高まる。次表2は分散値を考慮した場合の効果を示す表である。表2に示されるように非線形補正ビット長が短い場合には、ビットエラーレートの低減効果は1割程度と薄いが、非線形補正ビット長を増やすと、ビットエラーレートを半分以下に出来る効果がある。 When the nonlinear compensation bit length is short, the probability distribution of the equalization error value of each bit pattern is added by the central limit theorem and becomes close to a normal distribution. However, the decision feedback nonlinear Viterbi decoder of the present invention is highly effective because the probability distribution peculiar to each bit pattern appears by increasing the compensation bit length and the variance value is different. Of course, this dispersion value consideration is not necessary in the case of the decision feedback type non-linear Viterbi decoder alone shown in Patent Document 6 because of the necessity of non-linear compensation with a long bit length, so that the effect is thin. The effect is enhanced. The following table 2 is a table showing the effect when the dispersion value is taken into consideration. As shown in Table 2, when the nonlinear correction bit length is short, the effect of reducing the bit error rate is as thin as about 10%. However, when the nonlinear correction bit length is increased, the bit error rate can be reduced to half or less. .
また、図25には、一例として、非線形成分補正信号出力機構31のブロック図が、判定帰還型ビタビ復号器66のブロック図とともに示されている。判定帰還型ビタビ復号器66に入力された信号には非線形成分が含まれているが、パターン補償メモリ75の値で、非線形成分を補償することで入力信号から非線形成分を取り除くことが出来る。非線形成分補償器13は、2値化データ列に相当するパターンの補償値をパターン補償メモリ75から読み出し、遅延器12により判定帰還型ビタビ復号器66での復号時間だけ遅延された信号から補償値の値を減算し、非線形成分が補償された再生信号を得ることができる。 Also, in FIG. 25, as an example, a block diagram of the nonlinear component correction signal output mechanism 31 is shown together with a block diagram of the decision feedback Viterbi decoder 66. The signal input to the decision feedback Viterbi decoder 66 includes a nonlinear component, but the nonlinear component can be removed from the input signal by compensating the nonlinear component with the value of the pattern compensation memory 75. The nonlinear component compensator 13 reads a compensation value of a pattern corresponding to the binarized data string from the pattern compensation memory 75, and compensates from the signal delayed by the delay unit 12 by the decoding time in the decision feedback Viterbi decoder 66. Can be subtracted to obtain a reproduction signal in which the nonlinear component is compensated.
また、図35には非線形成分補正信号出力機構31の変形例のブロック図が示されている。ここで、出力選択器13bは出力選択器73と同じ機能を持ち、パスメトリックメモリ74の中から、最小のパスメトリック値に対応する、つまり尤も確からしい1本の生残りパスを選択する。ただし、出力選択器73ではパスメモリ76の最終段(例えば図14ではパスメモリセル9016)より判定値を出力している点が異なり、接続を見ると分かるようにパスメモリ76の仮判定出力(例えば図14ではパスメモリセル904)からの出力のうち、選択されたパスに対応する値を2値化データ(仮判定値)として出力する。これにより、仮判定結果はパスメモリ最終段と比較して、エラー率は劣るものの、復号器での判定値出力までのレイテンシは小さいため、PLLループ内の遅れ時間が短縮され、PLLが安定化する。 FIG. 35 is a block diagram showing a modification of the nonlinear component correction signal output mechanism 31. Here, the output selector 13b has the same function as the output selector 73, and selects from the path metric memory 74 one surviving path corresponding to the minimum path metric value, that is, most likely. However, the output selector 73 is different in that the judgment value is output from the final stage of the path memory 76 (for example, the path memory cell 90 16 in FIG. 14), and the provisional judgment output of the path memory 76 as can be seen from the connection. Among the outputs from the path memory cell 90 4 in FIG. 14, for example, a value corresponding to the selected path is output as binarized data (temporary determination value). As a result, although the error rate is inferior to the final stage of the path memory, the tentative determination result is inferior in latency to the determination value output in the decoder, so the delay time in the PLL loop is shortened and the PLL is stabilized. To do.
このようにして得られた、再生信号を図26に示すようにクロック抽出用のPLL67に出力することで、PLL67では再生クロックを安定して抽出することが可能となり、ビットエラーを低減することができる。また、本再生信号のアイパターン・ジッタ値などを監視することにより、システムの再生信号品質の指標として使用することが可能である。 By outputting the reproduction signal thus obtained to the PLL 67 for clock extraction as shown in FIG. 26, the PLL 67 can stably extract the reproduction clock and reduce bit errors. it can. Further, by monitoring the eye pattern / jitter value of the reproduced signal, it can be used as an index of the reproduced signal quality of the system.
ここで、PLL67についてさらに解説する。図29にPLL67の詳細ブロック図を示す。スライサ113により、入力されたRF信号は適切な信号レベルで二値化され、エッジ検出位相比較器112へ入る。ここで、VCO(Voltage Controlled Oscillator電圧制御発振器)110からの基準周波数信号とスライサ113より入力された信号について、両者の立ち上がり、立ち下がりエッジの位相差を得る。ループフィルタ111は、PLL67のループ時定数を決定しており、LPF(ローパスフィルタ)やリードラグフィルタなどによって構成されている。以上の構成によりPLL67は再生クロックを抽出する。 Here, the PLL 67 will be further explained. FIG. 29 shows a detailed block diagram of the PLL 67. The input RF signal is binarized at an appropriate signal level by the slicer 113 and enters the edge detection phase comparator 112. Here, with respect to a reference frequency signal from a VCO (Voltage Controlled Oscillator Voltage Controlled Oscillator) 110 and a signal input from the slicer 113, the phase difference between the rising and falling edges of both is obtained. The loop filter 111 determines a loop time constant of the PLL 67, and is configured by an LPF (low-pass filter), a lead lag filter, or the like. With the above configuration, the PLL 67 extracts the recovered clock.
ここで、PLL67はスライサとエッジ検出の位相比較器を用いている都合上、最短マークのCN比が小さい、高密度記録の再生時や超解像を用いた再生時にはPLLの動作が不安定となり、ビットエラーの増大を招く。そこで、PLL67の代わりに図31に示した相互相関PLL67bを用いることで上記の課題を解決できる。なお、合わせてデコーダ28eの構成も図26に示される構成から図30に示される構成へ変更する。 Here, because the PLL 67 uses a slicer and an edge detection phase comparator, the CN ratio of the shortest mark is small, and the operation of the PLL becomes unstable during reproduction of high-density recording or reproduction using super-resolution. This causes an increase in bit errors. Therefore, the above problem can be solved by using the cross-correlation PLL 67 b shown in FIG. 31 instead of the PLL 67. In addition, the configuration of the decoder 28e is also changed from the configuration shown in FIG. 26 to the configuration shown in FIG.
ここで、PR符号間干渉作成器67aは図22のPR符号間干渉作成器10と機能は同じものであるので、PR符号間干渉作成器67bを追加する代わりに、図23のPR符号間干渉作成器10の出力を用いても良い。また、PR符号間干渉作成器67bに用いるPRクラスはなるべく等化回路65で用いるPRクラスに近い方が望ましいが、回路の単純化のためたとえばPR(1)、つまり2値化データそのままをスルーする構成でも十分動作可能である。ただし、後に相互相関演算を用いる都合上、どんなPRクラスを用いる場合にも、信号のDC(直流)成分をカット、つまりたとえばPR(1)では1と0の二値信号を1と−1とする処理をする必要はある。 Here, since the PR intersymbol interference generator 67a has the same function as the PR intersymbol interference generator 10 of FIG. 22, instead of adding the PR intersymbol interference generator 67b, the PR intersymbol interference of FIG. The output of the creator 10 may be used. Further, the PR class used for the PR intersymbol interference generator 67b is preferably as close as possible to the PR class used in the equalization circuit 65. However, for simplification of the circuit, for example, PR (1), that is, the binarized data is passed through. Even with such a configuration, it can operate sufficiently. However, in order to use the cross-correlation operation later, in any PR class, the DC (direct current) component of the signal is cut, that is, for example, a binary signal of 1 and 0 is set to 1 and −1 in PR (1). It is necessary to perform processing.
相互相関PLL67bの説明を以下に示す。相互相関位相比較器114によりPR符号間干渉作成器67aと、インターポレータ64または等化回路65または補償信号出力付き判定帰還型非線形ビタビ復号器69の出力の位相比較を行う。なお、図32に相互相関位相比較器114の構成を示す。PR符号間干渉作成器67aからの信号(入力Aとする)は乗算器101aと、遅延器100bにより2T(2クロック)遅延されて、乗算器101bに入力される。また、インターポレータ64または等化回路65または補償信号出力付き判定帰還型非線形ビタビ復号器69からの信号(入力Bとする)は遅延器100aにより1T(1クロック)遅延され、乗算器101aと、乗算器101bに入力される。つまり、それぞれ、1T遅延された入力Aと、入力Bの積と、1T遅延された入力Aと、2T遅延された入力Bの積が演算されて、両者は減算器102により差をとられる。なお、この後LPF(ローパスフィルタ)であるループフィルタ111があることを考慮すると、この動作は1T遅延された入力Aと入力Bの相互相関と、1T遅延された入力Aと2T遅延された入力Bの相互相関の差をとっていることになる。つまり、相互相関位相比較器114とループフィルタ111は、合わせて2つの相互相関演算回路として働いている。 A description of the cross-correlation PLL 67b will be given below. The cross-correlation phase comparator 114 performs phase comparison between the outputs of the PR intersymbol interference generator 67a, the interpolator 64, the equalization circuit 65, or the decision feedback nonlinear Viterbi decoder 69 with a compensation signal output. FIG. 32 shows the configuration of the cross correlation phase comparator 114. A signal (input A) from the PR intersymbol interference generator 67a is delayed by 2T (two clocks) by the multiplier 101a and the delay device 100b and input to the multiplier 101b. Further, a signal (input B) from the interpolator 64, the equalization circuit 65, or the decision feedback nonlinear Viterbi decoder 69 with a compensation signal output is delayed by 1T (one clock) by the delay device 100a, and the multiplier 101a , And input to the multiplier 101b. That is, the product of the input A and the input B delayed by 1T, the product of the input A delayed by 1T and the input B delayed by 2T are calculated, and the difference is obtained by the subtractor 102. In consideration of the fact that there is a loop filter 111 that is an LPF (low-pass filter) thereafter, this operation is performed by cross-correlation between input A and input B delayed by 1T, input A delayed by 1T, and input delayed by 2T. The difference of the cross correlation of B is taken. That is, the cross-correlation phase comparator 114 and the loop filter 111 collectively function as two cross-correlation calculation circuits.
ここで、上記式(4)は、相互相関の演算式である。xが入力A、yが入力B、tが時間、Rが相互相関値である。またkは整数である。ここで、式中のΣ(シグマ)は図31の構成ではループフィルタ111が役割を担う。もし、入力Aと入力B両者の位相差がない場合には、相互相関値は最大となる。そのため相互相関値を最大となるようにPLLをロックすれば良いが、フィードバックループを構成するためには、位相差0で誤差信号0となり、誤差量の符号が認識できる位相誤差信号を得る必要がある。そのため、この構成では、相互相関値は位相誤差量0点を中心として対称であることを利用し、入力Aとプラスに1Tずらした入力Bの相互相関と、入力Aとマイナスに1Tずらした入力Bの相互相関との差を得ることで位相比較を行い、上記の必要な位相誤差信号を得る。つまり式(4)を用いて表すと、位相誤差信号=R(1)−R(−1)としている。以上の動作をまとめた相互相関位相比較器114の動作フローチャートを図33に示す。ループフィルタ111を通った後、VCO110により位相誤差量に応じた周波数の信号が再生されて、RF信号の再生クロックが抽出できる。 Here, the above equation (4) is an arithmetic expression for cross-correlation. x is input A, y is input B, t is time, and R is a cross-correlation value. K is an integer. Here, Σ (sigma) in the equation is played by the loop filter 111 in the configuration of FIG. If there is no phase difference between the input A and the input B, the cross-correlation value is maximized. Therefore, it is sufficient to lock the PLL so that the cross-correlation value is maximized. However, in order to construct a feedback loop, it is necessary to obtain a phase error signal in which the error signal becomes 0 when the phase difference is 0 and the error amount sign can be recognized. is there. Therefore, in this configuration, utilizing the fact that the cross-correlation value is symmetric about the zero phase error amount, the cross-correlation between the input A and the input B shifted by 1T, and the input shifted from the input A by 1T. A phase comparison is performed by obtaining a difference from the cross-correlation of B to obtain the necessary phase error signal. In other words, the phase error signal = R (1) −R (−1) when expressed using the equation (4). FIG. 33 shows an operation flowchart of the cross-correlation phase comparator 114 that summarizes the above operations. After passing through the loop filter 111, a signal having a frequency corresponding to the phase error amount is reproduced by the VCO 110, and a reproduction clock of the RF signal can be extracted.
ここで、相互相関PLL67bの入力にはインターポレータ64または等化回路65または補償信号出力付き判定帰還型非線形ビタビ復号器69の出力が利用できるが、特に非線形成分を取り除いた補償信号出力付き判定帰還型非線形ビタビ復号器69の出力を用いることで、非線形成分を取り除いた信号で位相比較が可能となるため、PLLのより安定した動作が可能となる。 Here, the output of the interpolator 64, the equalization circuit 65, or the decision feedback nonlinear Viterbi decoder 69 with a compensation signal output can be used as the input of the cross-correlation PLL 67b. In particular, the decision with the compensation signal output is obtained by removing the nonlinear component. By using the output of the feedback type non-linear Viterbi decoder 69, it becomes possible to perform phase comparison with a signal from which non-linear components have been removed, so that more stable operation of the PLL becomes possible.
なお、図には記載していないが、それぞれインターポレータ64または等化回路65または補償信号出力付き判定帰還型非線形ビタビ復号器69の出力と、それに該当するPR符号間干渉作成器67aの出力が時間的に対応するように、適当な遅延器が相互相関PLL67bの前には挿入されている。 Although not shown in the figure, the output of the interpolator 64, the equalization circuit 65, or the decision feedback nonlinear Viterbi decoder 69 with a compensation signal output, and the output of the corresponding PR intersymbol interference generator 67a, respectively. Is appropriately inserted in front of the cross-correlation PLL 67b.
なお、相互相関PLL67bへの図31での上側の入力には、再生クロックタイミングの調整にインターポレータ64を用いているデコーダ28e(図30)の構成の場合には、前述の通りインターポレータ64または等化回路65または補償信号出力付き判定帰還型非線形ビタビ復号器69の出力を使用できるが、相互相関PLL67bへの図31での上側の入力には、再生クロックタイミング調整の後段、復号器よりも前段であればよいことを考えると、例えばPLLにより作成された再生クロックがADCのサンプリングクロックとなっている、ADCにおいて再生クロックタイミングの調整を行うデコーダ構成の場合には、相互相関PLL67bへの図31での上側の入力は、ADCより後段、復号器よりも前段のどの段階であってももちろん良い。 In the upper input in FIG. 31 to the cross-correlation PLL 67b, in the case of the configuration of the decoder 28e (FIG. 30) using the interpolator 64 for adjusting the reproduction clock timing, the interpolator as described above. 64 or is the output of the equalizer circuit 65 or compensation signal output with the decision feedback nonlinear Viterbi decoder 69 can be used, the upper input in Fig. 31 to the cross-correlation PLL67b, subsequent reproduction clock timing adjustment, the decoder For example, in the case of a decoder configuration that adjusts the reproduction clock timing in the ADC where the reproduction clock generated by the PLL is the sampling clock of the ADC, the cross-correlation PLL 67b is used. The upper input in FIG. 31 is any stage after the ADC and before the decoder. Of course, good.
また、この構成では復号器69の2値化判定結果を用いる都合上、判定結果が誤っている場合にはPLLが正しく動作しない。よって、復号器69の誤り率を小さくするための非線形補正の補償値や等化回路65における波形等化係数が重要となる。そのため、前述した、始めに低密度な記録密度について補償値、波形等化係数を学習し、次に少し高密度な記録密度における再生を行い、そこでまた補償値を学習し、波形等化係数を更新する、というように段階的に高密度な再生のための補償値・波形等化係数を求める方法や、補償値の書換え周波数をPLL67中のフィードバックループのオープンループ交差周波数以下の値にする方法を用いることでPLLの安定性が高まる。 Further, in this configuration, because of the use of the binarization determination result of the decoder 69, the PLL does not operate correctly when the determination result is incorrect. Therefore, the compensation value for nonlinear correction for reducing the error rate of the decoder 69 and the waveform equalization coefficient in the equalization circuit 65 are important. Therefore, the compensation value and waveform equalization coefficient are first learned for the low density recording density described above, and then reproduction is performed at a slightly higher recording density. Then, the compensation value is learned again, and the waveform equalization coefficient is calculated. A method of obtaining a compensation value / waveform equalization coefficient for reproduction with a high density step by step, such as updating, and a method of setting the rewrite frequency of the compensation value to a value equal to or lower than the open loop crossing frequency of the feedback loop in the PLL 67 Using PLL increases the stability of the PLL.
また、既知のビットパターンを記録してある前記トレーニング用領域を光ディスクが持つ場合には、復号器69の2値化判定結果を用いる代わりに、その既知ビットパターンを相互相関PLL67bの入力に用いるとPLLの安定性が高まる。その場合のデコーダ28eの構成例を図34に示す。スイッチ67dにより、復号器69の出力と、トレーニング用領域に記録された既知ビットパターン出力器の出力を切り替えることが可能となっている。これにより、非線形補正の補償値や等化回路65における波形等化係数を学習するため、トレーニング用領域を再生する場合には、既知ビットパターンを用いてPLLを安定させ、適切な補償値や波形等化係数を得ることが可能となる。 If the optical disc has the training area in which a known bit pattern is recorded, the known bit pattern is used as an input to the cross-correlation PLL 67b instead of using the binarization determination result of the decoder 69. PLL stability increases. A configuration example of the decoder 28e in that case is shown in FIG. The switch 67d can switch the output of the decoder 69 and the output of the known bit pattern output device recorded in the training area. Thus, in order to learn the compensation value for nonlinear correction and the waveform equalization coefficient in the equalization circuit 65, when reproducing the training area, the PLL is stabilized using a known bit pattern, and an appropriate compensation value or waveform is obtained. An equalization coefficient can be obtained.
また、PR符号間干渉作成器10におけるPRクラスをFIRフィルタ63におけるPRクラスと異なるクラスに設定することで、例えば、FIRフィルタ63におけるPRクラスにPR(1,2,2,2,1)、PR符号間干渉作成器10におけるPRクラスもPR(1,2,2,2,1)を用いた場合、2Tマークのキャリアが無くなり、スライサを用いたPLLによる再生クロックの抽出が困難となる。しかし、ここでFIRフィルタ63におけるPRクラスにPR(1,2,2,2,1)、PR符号間干渉作成器10におけるPRクラスを2Tキャリアが存在するPR(0,1,2,1,0)やPR(1,1,2,1,1)というように2つのPRクラスを異なるクラスに設定することで、PLLに供給する信号は2Tマークのキャリアが存在するPR(0,1,2,1,0)やPR(1,1,2,1,1)に相当する信号となり、PLLが正常に動作する。 Further, by setting the PR class in the PR intersymbol interference generator 10 to a class different from the PR class in the FIR filter 63, for example, the PR class in the FIR filter 63 is changed to PR (1, 2, 2, 2, 1), When PR (1, 2, 2, 2, 1) is also used as the PR class in the PR intersymbol interference generator 10, there is no 2T mark carrier, and it is difficult to extract a recovered clock by a PLL using a slicer. However, the PR class in the FIR filter 63 is PR (1, 2, 2, 2, 1), and the PR class in the PR intersymbol interference generator 10 is changed to PR (0, 1, 2, 1, 2). 0) and PR (1, 1, 2, 1, 1), and so on, by setting the two PR classes to different classes, the signal supplied to the PLL is PR (0, 1, 2, 1, 0) and PR (1, 1, 2, 1, 1), and the PLL operates normally.
また、PRのビット長はMLのビット長と関係なく、たとえば以下に示すようにMLは5ビットであるが、PR(1,2,3,4,4,3,2,1)のように、PRのビット長についてはMLのビット長以上の8ビットとすることも可能である。その場合には、次式(5)に示すブランチメトリックの計算式を用いることが可能である。ただし、nは1〜16の整数であり、PRは行列[12344]Tであり、RFは入力信号としてのPR特性へと波形等化されたRF信号の値である。また、PP(n)は各ブランチB(n)に対応する5ビットのビット列である。CV(n)は各ブランチB(n)に対応する補償値である。この様にブランチメトリックの計算の際のPR特性としては上位5ビット(ML長と同じビット数)を用いる。この状態でパターン補償値を学習する。こうすることで、下位3ビットの分についてはパターン補償値により、符号間干渉が再現される。 The PR bit length is not related to the ML bit length. For example, the ML is 5 bits as shown below, but PR (1, 2, 3, 4, 4, 3, 2, 1) The PR bit length may be 8 bits longer than the ML bit length. In that case, it is possible to use the branch metric calculation formula shown in the following formula (5). However, n is an integer of 1 to 16, PR is a matrix [12344] T , and RF is a value of an RF signal waveform-equalized to a PR characteristic as an input signal. PP (n) is a 5-bit bit string corresponding to each branch B (n). CV (n) is a compensation value corresponding to each branch B (n). In this way, the upper 5 bits (the same number of bits as the ML length) are used as the PR characteristics when calculating branch metrics. In this state, the pattern compensation value is learned. By doing so, the intersymbol interference is reproduced by the pattern compensation value for the lower 3 bits.
BMt(n)=(PP(n)×PR+CV(n)−RF)2 …(5) BM t (n) = (PP (n) × PR + CV (n) −RF) 2 (5)
また、次式(6)に示すブランチメトリックの計算式を用いて、PR特性の下位3ビットのデータは仮判定結果を用いる方法も可能である。ただし、nは1〜16の整数であり、PRは行列[12344321]Tであり、RFは入力信号としてのPR特性へと波形等化されたRF信号の値である。また、PP(n)の上位5ビット(ML長と同じビット数)は各ブランチB(n)に対応するビット列、下位3ビット(残りのビット数)は各ブランチ(n)に対応する3ビットの仮判定ビット列である。CV(n)は各ブランチB(n)に対応する補償値である。 Further, it is possible to use a provisional determination result for the lower 3 bits of PR characteristics using the branch metric calculation formula shown in the following formula (6). However, n is an integer of 1 to 16, PR is a matrix [12334421] T , and RF is a value of an RF signal waveform-equalized to a PR characteristic as an input signal. Further, the upper 5 bits (the same number of bits as the ML length) of PP (n) are the bit string corresponding to each branch B (n), and the lower 3 bits (the remaining number of bits) are 3 bits corresponding to each branch (n). Is a temporary determination bit string. CV (n) is a compensation value corresponding to each branch B (n).
BMt(n)=(PP(n)×PR+CV(n)−RF)2 …(6) BM t (n) = (PP (n) × PR + CV (n) −RF) 2 (6)
以上により、より超解像再生信号に適応した長いPRクラスを用いることが可能となり、さらにビットエラーレートを低減できる。 As described above, it is possible to use a long PR class that is more suitable for a super-resolution reproduction signal, and further reduce the bit error rate.
なお、上記実施形態では、情報の再生のみが可能な光ディスク装置について説明したが、これに限らず、情報の記録、再生及び消去のうち、少なくとも情報の再生が可能な光ディスク装置であれば良い。 In the above embodiment, the optical disk apparatus capable of only reproducing information has been described. However, the present invention is not limited to this, and any optical disk apparatus capable of reproducing at least information among recording, reproducing, and erasing of information may be used.
また、上記実施形態では、光ピックアップ装置が1つの光源を備える場合について説明したが、これに限らず、例えば互いに異なる波長の光を発光する複数の光源を備えていても良い。 Moreover, although the case where the optical pickup device includes one light source has been described in the above embodiment, the present invention is not limited thereto, and for example, a plurality of light sources that emit light having different wavelengths may be included.
以上説明したように、本発明の情報再生装置、情報記録再生装置、情報再生方法、及び光ディスクは、記録マークのピッチが回折限界よりも小さい情報を精度良く再生するのに適している。 As described above, the information reproducing apparatus, information recording / reproducing apparatus, information reproducing method, and optical disc of the present invention are suitable for reproducing information with a recording mark pitch smaller than the diffraction limit with high accuracy.
15…光ディスク、20…光ディスク装置、23…光ピックアップ装置、28d…RF信号生成回路、28e…デコーダ、65…等化回路、66…判定帰還型ビタビ復号器、75…パターン補償メモリ、76…仮判定機能付きパスメモリ、77…補償機能つきブランチメトリック計算器、12…遅延器、13…非線形成分補償器、67…PLL。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 ... Optical disk, 20 ... Optical disk apparatus, 23 ... Optical pick-up apparatus, 28d ... RF signal generation circuit, 28e ... Decoder, 65 ... Equalization circuit , 66 ... Decision feedback type Viterbi decoder, 75 ... Pattern compensation memory, 76 ... Temporary Path memory with determination function, 77... Branch metric calculator with compensation function, 12... Delay unit, 13... Nonlinear component compensator, 67.
Claims (30)
光源と、前記光源から出射された光を、光ディスクに集光する対物レンズを含む光学系と、前記光ディスクからの反射光を受光する光検出器とを有する光ヘッドと;
前記光検出器の出力信号からRF信号を生成する信号生成手段と;
情報が回折限界よりも小さいピッチの記録マークで記録された前記光ディスクに対して、前記RF信号を、予め選択された前記PRML方式のパーシャルレスポンス特性に波形等化する波形等化器と;
前記記録マークのビットパターン毎の複数の補償値が記録されたパターン補償メモリと;
前記PRML方式に応じた複数のステートに対する過去の判定結果を出力する機能を有するパスメモリと;
前記複数の補償値のうちの前記過去の判定結果に応じた補償値を用いて、前記波形等化されたRF信号の各受信信号に対する尤度を演算するブランチメトリック計算器と;を備える情報再生装置。 An information reproducing apparatus for reproducing information using a PRML method,
An optical head including a light source, an optical system including an objective lens that collects light emitted from the light source on an optical disc, and a photodetector that receives reflected light from the optical disc;
Signal generating means for generating an RF signal from the output signal of the photodetector;
A waveform equalizer that equalizes the RF signal to a preselected partial response characteristic of the PRML method for the optical disc in which information is recorded with a recording mark having a pitch smaller than the diffraction limit;
A pattern compensation memory in which a plurality of compensation values for each bit pattern of the recording mark are recorded;
A path memory having a function of outputting past determination results for a plurality of states according to the PRML method;
A branch metric calculator that calculates a likelihood of each received signal of the waveform equalized RF signal using a compensation value according to the past determination result among the plurality of compensation values. apparatus.
前記遅延器により遅延されたRF信号の値と、前記パターン補償メモリに記憶された補償値との差に基づいて、前記RF信号の非線形成分を補償する非線形成分補償器と;を更に備える請求項1〜11のいずれか一項に記載の情報再生装置。 A delayer for delaying the waveform-equalized RF signal by a time required to decode the RF signal by the PRML method;
And a nonlinear component compensator that compensates for a nonlinear component of the RF signal based on a difference between a value of the RF signal delayed by the delay unit and a compensation value stored in the pattern compensation memory. the information reproducing apparatus according to any one of 1-11.
前記情報が回折限界よりも小さいピッチの記録マークで記録された光ディスクから、RF信号を読み取る工程と;
前記RF信号を、予め選択された前記PRML方式のパーシャルレスポンス特性に波形等化する波形等化工程と;
前記波形等化されたRF信号のビットパターン毎の補償値を算出する補償値算出工程と;
前記PRML方式に応じた複数のステートに対する、過去の判定結果に応じた前記補償値を用いて、前記波形等化されたRF信号の各受信信号に対する尤度を演算するブランチメトリック値算出工程と;を含む情報再生方法。 An information reproduction method for reproducing information using a PRML method,
Reading an RF signal from an optical disc in which the information is recorded with recording marks having a pitch smaller than the diffraction limit;
A waveform equalization step for equalizing the RF signal to a preselected partial response characteristic of the PRML method;
A compensation value calculating step of calculating a compensation value for each bit pattern of the waveform equalized RF signal;
A branch metric value calculating step of calculating a likelihood of each received signal of the waveform equalized RF signal using the compensation value according to a past determination result for a plurality of states according to the PRML method; Information reproducing method including:
前記遅延工程で遅延されたRF信号の値と前記補償値との差に基づいて、前記RF信号の非線形成分を補償する非線形成分補償工程と;
前記非線形成分補償工程で非線形成分が補償されたRF信号から、再生クロックを抽出する工程と;を更に含む請求項18〜25のいずれか一項に記載の情報再生方法。 A delaying step of delaying an RF signal read from the optical disc by a time required to decode the RF signal by the PRML method;
A nonlinear component compensation step of compensating a nonlinear component of the RF signal based on a difference between the value of the RF signal delayed in the delay step and the compensation value;
The information reproduction method according to any one of claims 18 to 25 , further comprising a step of extracting a reproduction clock from the RF signal in which the nonlinear component is compensated in the nonlinear component compensation step.
請求項1〜17のいずれか一項に記載の情報再生装置と;
前記光ディスクに対し、回折限界よりも小さいピッチの記録マークで情報を記録する情報記録装置と;を備える情報記録再生装置。 An information recording / reproducing apparatus for recording and reproducing information with respect to an optical disc,
An information reproducing apparatus according to any one of claims 1 to 17 ;
An information recording / reproducing apparatus comprising: an information recording apparatus for recording information on the optical disc with recording marks having a pitch smaller than a diffraction limit.
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