JP7129409B2 - 高周波書込方式パターンを用いる光学記憶システム除算器を使用したｄｒａｗ検証 - Google Patents

高周波書込方式パターンを用いる光学記憶システム除算器を使用したｄｒａｗ検証 Download PDF

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Description

本開示は、光学記憶システムにおいて、書込まれたデータをリアルタイムで検証するための技術に関する。
背景
光学ディスクおよび光学テープドライブといった光学記録装置は一般に光ピックアップユニット（ＯＰＵ）またはリード／ライトヘッドを用いて関係のある光学媒体にデータを書込み、この光学媒体からデータを検索する。従来のＯＰＵは、複雑なビーム経路光学系および電気機械素子を備えて、異なる波長の半導体レーザダイオードを用いて、媒体上の１つ以上の予めフォーマット化されたトラック内で光ビームを集束およびトラッキングして、データを書込または記憶し、後でデータを読出し得る。高パワーのレーザで媒体に書込まれたデータは、低いレーザパワーを用いて書込後の別の動作もしくは処理において検証できるか、または別のレーザもしくはレーザビームによって書込動作の際に検証できる。書込動作の際にデータを読出しおよび検証できる機能は「書込み後直接読出し（Direct Read After Write：ＤＲＡＷ）」とも呼ばれる。
現在のＯＰＵはレーザ経路に回折格子または同様の光学系を用いて単一のレーザ素子から３本のビームを生成し得、これらのビームはデータの読出／書込および集束のために用いられる高パワービームと、トラッキングのために用いられる２本のより低いパワーの衛星ビームとを含む。３本のビームは、ＯＰＵのさまざまな光学および電気機械素子によって用いられる光学記憶媒体の表面上の３つの対応するスポットに集束される。一般に、より高いパワーのスポットは２つの衛星スポットの中央または真中に位置付けられる。データの読出／書込および集束に加えて、中央スポットは一部の用途においてある特定の種類のトラッキング動作にも用いることができる。より低いパワーのサイドビームから生成されるより低いパワーの衛星スポットは一般に、特定の種類の媒体に対する別の種類のトラッキング動作に用いられる。
概要
光学記憶システム、および当該システムについて書込み後直接読出しを行なう方法は、書込の直後に読出されたデータを処理して、書込によって生じたノイズを除去するように構成された回路および／またはコントローラを利用する。書込処理は、媒体の光学記録層上で結晶相の変化を作り出すためにレーザの光パワーの高周波書込方式パルスを伴うため、書込時にレーザ光センサから直接読出されたレーザパワー信号は、書込まれたデータおよび高周波書込パルスの変調を含む。たとえば読出された信号を書込方式信号で除算することによって、ノイズを相殺して、書込まれたデータを復元および検証することができるが、一定数のビットを書込むために用いられるパルスの数は上述の検証の品質に影響を及ぼすことがわかっている。
一実施の形態において、光学記憶システムは光学ヘッドおよびコントローラ配列を含み、当該コントローラ配列は、光学媒体に書込むべきビット毎に少なくとも１パルスを定義する書込方式波形に従って高パワーメインビームを変調し、書込まれたデータおよび高パワーメインビームによって生じるノイズを含む媒体からのフィードバックを、書込の直後に読出し、フィードバックを書込方式波形を示すデータで除算することによってフィードバックからノイズを除去し、書込まれたデータを示す出力を生成する。
別の実施の形態において、光学媒体に対して書込み後直接読出しを行なうための方法は、光ビームを高パワーメインビームおよび少なくとも１本の低パワーサイドビームに分割することと、光学媒体に書込むべきデータのｎビット毎に少なくともｎ個のパルスを定義する書込方式波形に従って高パワーメインビームを変調することとを含む。当該方法はさらに、変調を行ないつつ、媒体から反射されている低パワーサイドビームのうちの少なくとも1本のサイドビームによって生じる第１の信号と、高パワーメインビームの散乱によって生じる第２の信号とを処理して、高パワーメインビームに起因するノイズを第１の信号から除去することと、データを示す、処理によって生じる出力を生成することとを含む。
さらに別の実施の形態において、光学記憶システムは、光ビームを高パワーメインビームおよび少なくとも１本の低パワーサイドビームに分割する光学ヘッドと、コントローラとを含む。コントローラは、媒体に書込むべきデータのｎビット毎に少なくともｎ個のパルスを定義する書込方式波形に従う高パワーメインビームの変調を介して、光学媒体を変え、同時に、媒体から反射されている少なくとも１本の低パワーサイドビームによって生じる第１の信号と、書込方式波形を示す第２の信号とを処理して、高パワーメインビームに起因するノイズを第１の信号から除去して、書込の直後にデータを示す出力を生成する。
書込み後直接読出し（ＤＲＡＷ）機能を有する例示的な光学データ記憶システムまたは方法の動作を示すブロック図である。 書込み後直接読出し（ＤＲＡＷ）機能を有する例示的な光学データ記憶システムまたは方法の動作を示すブロック図である。 ＤＲＡＷ機能を提供するために、中央ビームおよび２本の衛星またはサイドビームにスプリットまたは分割されるコヒーレント光ビームを有する図１Ａおよび図１Ｂの光ピックアップユニット（ＯＰＵ）の動作を示すブロック図である。 ＲＦ信号波形に関連付けられた成分を示す図である。 ＦＭ信号波形に関連付けられた成分を示す図である。 ＲＦおよびＦＭ信号波形に関連付けられた成分の除算の結果を示す図である。 図１Ａおよび図１Ｂの例示的な光学データ記憶システムの動作を示す別のブロック図である。 例示的なＤＲＡＷ復調回路を示すブロック図である。 例示的な５Ｔスペースおよび４Ｔマークレーザパルス書込方式のプロットの図である。 リードバック信号と、ここに提案される符号化技術を用いる書込方式信号によって歪んだＲＦ信号とに関連付けられたウェルチパワースペクトル密度のプロットの図である。 読出動作時に生成された読出信号（下の波形）と、書込動作時に図５のＤＲＡＷ復調回路によって生成されたＤＲＡＷ除算出力信号とを同じデータについて比較したプロットの図である。 多数のローパスフィルタ帯域幅にわたる、提案される書込方式および従来の書込方式の信号対ノイズ比（ＳＮＲ）パフォーマンスを比較したプロットの図である。
詳細な説明
本開示のさまざまな実施の形態がここに記載される。しかし、開示されている実施の形態は単なる例であって、他の実施の形態は明確に図示または記載されていないさまざまなおよび代替の形を取り得る。図面は必ずしも一定の尺度であるとは限らず、一部の特徴は特定の構成要素の詳細を示すために拡大または縮小され得る。したがって、ここに開示されている具体的な構造上および機能上の詳細は限定の意図はなく、単に当業者に本発明を多様に用いることを教示するための代表的なベースであると解釈される。当業者が理解するように、いずれかの図面を参照して図示および記載されているさまざまな特徴は、１つ以上の他の図面に示される特徴と組合されて、明確に図示または記載されていない実施の形態をもたらし得る。示される特徴の組合せは、典型的な用途の代表的な実施の形態を提供する。しかし、本開示の教示と一致する特徴のさまざまな組合せおよび変形は、特定の用途または実施に望ましいこともある。
開示される処理、方法、論理または方式は、任意の既存のプログラマブル電子制御部または専用の電子制御部を含み得る処理装置、コントローラ、またはコンピュータに与えることができ、および／またはそれによって実施できる。同様に、処理、方法、論理または方式は、多様な形でコントローラまたはコンピュータによって実行可能であるデータおよび命令として記憶することができ、その形は、ＲＯＭ装置といった永続的な非書込可能な記憶媒体を含み得るさまざまな種類の製造物に恒久的に記憶される情報、およびフロッピー（登録商標）ディスク、磁気テープ、ＣＤ、ＲＡＭ装置ならびに他の磁気および光学媒体といった書込可能な記憶媒体に変更可能に記憶されている情報を含むが、これらに限定されない。処理、方法、論理または方式は、ソフトウェアで実行可能なものにも実施できる。代替的に、その全体または一部は適切なハードウェアコンポーネント、たとえば特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、状態マシン、コントローラ、または他のハードウェアコンポーネントもしくは装置、またはハードウェア、ソフトウェアおよびファームウェアコンポーネントの組合せを用いて、具体化できる。
ここで図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、書込み後直接読出し（ＤＲＡＷ）機能を有する例示的な光学データ記憶システムまたは方法の動作を描くブロック図が示されている。図１Ａは側面図であり、図１Ｂは上面または平面図である。本実施の形態において、光学データ記憶システム１０は光学テープドライブ１２であり、これは光学テープ１６である光学データ記憶媒体１４を受入れる。光学テープドライブを参照して図示および記載されるが、本開示の教示は、たとえば光学ディスクといったさまざまな種類の１回のみの書込可能または再書込可能な光学媒体を使用できるさまざまな他の種類の光学データ記憶装置にも適用できることは当業者なら認識するであろう。光学テープ１６は２分の１インチ（１２．７ｍｍ）幅のテープであり、テープの幅にわたって全体的に延在する複数のトラック３６を有し、ここでより詳細に図示および記載されるように所望の記憶容量および性能特性に応じて長さが変わり得る。しかし、他のテープ構成および寸法も可能である。光学テープ１６は、手動でまたは自動的に光学テープドライブ１２内に装填または取付けられる保護ケースまたはカートリッジ１８内に含まれる、関連付けられたスプール１７に巻取られ得る。移動機構２４は、光学テープ１６をカートリッジの中で少なくとも１つの光ピックアップユニット（ＯＰＵ）または光学ヘッド２０を通って、テープドライブ１２内に一般に残る巻取りスプール２２に進行させる。ＯＰＵ２０は、少なくとも１つのコントローラおよび関連の電子機器２６に応答して、移動機構２４が光学テープ１６をカートリッジ１８と巻取りスプール２２との間で移動させる間に光学テープ１６にデータを書込み、光学テープ１６からデータを読出す。以下でより詳細に説明するように、テープがＯＰＵ２０のどちらかの方向を通る間、すなわち、カートリッジ１８から巻取りスプール２２に、または巻取りスプール２２からカートリッジ１８に移動する間、データはトラック３６のうちの１本以上のトラックにおいて蛇行した態様で光学テープ１６に読出され／書込まれ得る。
光学ヘッド２０は、参照符号３０によって全体的に表わされる関連付けられた光学系および関係のある電気機械サーボ制御装置を含み得、これらはレーザビームといった光ビームを２本以上のビームにスプリットまたは分割し、これらのビームは記憶媒体１６上の対応するスポットに集束されて、図２を参照してより詳細に図示および記載されるように、データが読出される／書込まれる。さまざまなサーボ機構（具体的には示されていない）を用いてビームを光学テープ１６上のトラック３６のうちの選択された１本のトラックに位置付ける／整列させることができる。
図２は、ＤＲＡＷ機能を提供するために、中央ビーム４０ならびに２本の衛星またはサイドビーム４４および４８にスプリットまたは分割されるコヒーレント光ビームを有する光ピックアップユニット（ＯＰＵ）２０の動作を示すブロック図である。ビーム４０、４４および４８は、たとえばレーザダイオードといった単一のまたは共通のコヒーレント光源によって生成され得る。ソースビームはたとえば回折格子を含み得る関連付けられた光学系を通り、そのソースビームは中央ビーム４０、第１のサイドビーム４４、および第２のサイドビーム４８に分割またはスプリットされ、ビームは光学テープ１６の表面上のトラック３６のうちの選択された1本のトラック内の対応するスポット５０、５４および５８にそれぞれ集束される。３つの光学スポット５０、５４および５８は、ＯＰＵ２０のさまざまな光学および電気機械素子によって操作されて、光学テープ１６にデータを書込み、光学テープ１６からデータを検索する。
ソースビームをスプリットし、もたらされるビームをスポット５０、５４および５８に集束するために用いられる光学素子は、中央ビーム４０および中央スポット５０には高いパワーを与えるよう、ならびにサイドビーム４４、４８および関連付けられたスポット５４および５８には低いパワーを与えるよう、設計され得る。たとえば、中央ビーム４０は、ソースビームパワーの約９０％を含み得、サイドビーム４４および４８は、ソースビームパワーの残りの１０％を分ける。中央ビーム４０は、ＯＰＵ２０によって変調されて、光学テープ１６へのデータの書込の際に書込マーク６０を生成し、これは前に記憶されたデータを読出すよりも約１０倍多くの平均パワーを必要とし得る（たとえば、データを書込むのに約７ｍＷが必要であり、データを読出すのに約０．３ｍＷが必要である）。こうして、ソースビームが変調されて、中央ビーム／スポット４０／５０を用いてデータを書込むための十分なパワーが生成される場合は、サイドビーム４４および４８は同様の態様で変調されるが、テープ１６を変えるにはパワーが不十分である。
本実施の形態において、スポット５０、５４および５８はＯＰＵ製造処理において機械的に整列して、データトラック３６の軸に対応する。さらに、衛星スポット５４および５８は中央スポット５０に対して全体的に対称的に位置付けられ、中央スポット５０と衛星／サイドスポット５４および５８の一方との間のテープ１６の移動距離（ｄ）は実質的に同じである。他の実施の形態は、約１０から２０μｍの距離（ｄ）を含み得るが、他の距離も考えられる。
従来の光学記憶装置の一部は、高パワー放射ビーム４０からの中央スポット５０を用いて、１種類のトラッキング動作に加えて、読出、書込、および集束させる。低パワーサイドビーム４４および４８によって形成される衛星スポット５４および５８は、特定の種類の媒体用の別の種類のトラッキングのために用いられる。これらの用途において、サイドスポット５４および５８は、トラック３６のうちの１本のトラックに沿って、互いに対して、または中央スポット５０に対して、整列しないこともある。
上述のように、ソースレーザビームは（データ読出／検索の際の動作に対して）より高いパワーで動作および変調されて、光学テープ媒体１６上のトラック３６のうちの選択された１本のトラック上にデータマーク６０を書込む。しかし、光学的能動層の構造を実際に変えるのに十分なパワーを光学テープ１６に放射できるのは中央ビーム４０だけである。回折格子パワー分布によって定められるように、はるかに低いパワーの衛星ビーム４４および４８は、テープ１６を変えない。しかし、衛星ビーム４４および４８は光学テープ１６から反射された後、データマーク６０を検出するのに十分なパワーを有する。したがって、光学テープ１６の進行方向に応じて、関連付けられた衛星スポット５４および５８の一方または両方からの反射はＯＰＵ２０によって検出でき、メインビーム／スポット４０／５０によって書込まれた直後にデータマーク６０を検証するために用いることができ、ＤＲＡＷ動作を提供する。衛星ビーム４４および４８の一方に関連付けられた反射ビーム（テープ１６の進行方向に依存）はテープ媒体１６上のデータマーク６０に関連付けられた情報を含むが、反射されたビームは中央ビーム４０の変調および他のノイズ源によってかなり汚染されているので、一般に非常に低い信号対ノイズ比（ＳＮＲ）を示す。
考えられるＤＲＡＷシステムおよびアルゴリズムの一部は、変調／除算法を用いて、書込動作時に書込まれたデータをリアルタイムで検証する。たとえば、書込動作の際、書込まれたデータは、高周波復調回路（除算器回路）によって反射したレーザ光信号から復号される（読出される）。そして、復号された書込データの信号品質がビットエラーレート（ＢＥＲ）検出器によって計算されて、書込データを検証することができる。この結果、この例におけるデータ書込からデータ復号化までの時間は１ｍｓｅｃ未満である。
上述のように、メインスポット５０によって書込まれたデータは、数マイクロ秒後に衛星スポット５４および５８の一方によってリードバックされ得る。しかし、衛星スポット５４および５８の光強度は、メインスポット５０の光強度のほんの一部でしかない。このため、衛星スポット５４および５８のいずれか一方によって検出される光強度信号は、書込に用いられる高周波レーザパルスで変調される（歪む）。書込まれたデータをよりよく復号するために、衛星スポットで反射したレーザ光強度信号（ＲＦ信号と称される）を、たとえばＤＲＡＷ復調回路を用いて、メインスポット書込レーザパルス信号（これはレーザ光フロントモニタ検出器によって測定可能であるため、ＦＭ信号と称される）から復調して、レーザダイオードの書込パルス化に起因する変調を逆にすることができる。また、ＲＦ信号およびＦＭ信号の周波数応答は、復調前に整合フィルタを適用することによって整合させることができる。したがって、フィルタおよび高周波復調器は、書込動作時に書込まれたデータを復号および検証するように設計され得る。ゆえに、書込まれたデータの復調および検証をリアルタイムとすることができる。
図３Ａは、対応するＲＦチップ（たとえば、ＯＰＵ２０の反射光学光路の終端に配置された光検出器チップ、ＰＤＩＣ）によって検出されるＲＦ信号は、読出されている書込マークに関連付けられたデータだけでなく、書込マークが読出されていた時にメインスポット５０によって具体化された書込方式波形も含んでいることを示す。すなわち、ＲＦ信号は、書込方式波形によって生じるノイズを受ける。図３Ｂは、中央ビーム４０に関連付けられた散乱からの対応するＦＭチップ（たとえば、ＯＰＵ２０のレーザ光出力経路に配置されたフロントモニタチップ、ＦＭＩＣ）によって検出されるＦＭ信号は、本質的に書込方式波形であることを示す。図３Ｃは、ＲＦ信号をＤＲＡＷ回路を介してＦＭ信号で除算すると、書込マークがもたらされることを示す。
ＲＦ信号の電圧ＶRFは
Figure 0007129409000001
として表わすことができ、ｋRFはＲＦチップに関連付けられた定数であり、ψは書込方式で変調された光強度であり、Ｒは書込マークを示す媒体の変化した反射率である。また、ＦＭ信号の電圧ＶFMは
Figure 0007129409000002
として表わすことができ、ｋFMはＦＭチップに関連付けられた定数である。（１）を（２）で除算するとｋ×Ｒがもたらされ、ｋはｋRF／ｋFMである。ｋRFおよびｋFMは既知であるので、ＲはＶFMからの影響を受けずに得ることができる。
図４は、レーザダイオード２１からレーザ光を受光するように配置されたＯＰＵ２０およびＦＭＩＣチップ２３を示す。すなわち、ＦＭＩＣチップ２３からのＦＭ信号は、ＯＰＵ２０または媒体１６による変調を全く受けないレーザダイオード２１の直接光出力を表わす。また、ＰＤＩＣチップ２５が、媒体１６から反射した光をＯＰＵ２０を介して受光するように配置されている。
図５は、アナログＤＲＡＷ復調回路６２を実施して上述の信号除算を行なう、少なくとも１つのコントローラおよび関連付けられた電子機器２６を示す。この例では、回路６２は、ＲＦ信号入力ステージ６４と、直流（ＤＣ）バイアス６６と、全通過遅延フィルタ６８と、ローパスフィルタ７０とを含む。回路６２はさらに、ＦＭ信号入力ステージ７２と、ローパスフィルタ７４と、乗算器７６と、演算増幅器７８と、インバータ８０と、ＤＲＡＷ除算出力８２とを含む。ＲＦ信号に関連付けられた信号処理の流れは、入力ステージ６４からＤＣバイアス６６に、ＤＣバイアス６６から全通過遅延フィルタ６８に、全通過遅延フィルタ６８からローパスフィルタ７０に、そしてローパスフィルタ７０から演算増幅器７８に向かう。しかし、これらの要素の順序は必要に応じて配列し直されてもよい。たとえば、ローパスフィルタ７０がＤＣバイアス６６の前に来てもよい、等である。ＦＭ信号に関連付けられた信号処理の流れは、入力ステージ７２からローパスフィルタ７４に、ローパスフィルタ７４から乗算器７６に、そして乗算器７６から演算増幅器７８に向かう。この信号処理の流れの最後の区間は、演算増幅器７８から乗算器７６およびインバータ８０に、そしてインバータ８０からＤＲＡＷ除算出力８２に向かう。
図５は、乗算器、演算増幅器、およびインバータを含む復調器または除算器配列の一例を示しているに過ぎない。しかし、任意の好適なこのような配列が用いられてもよい。また、ＤＲＡＷ復調回路６２の要素はアナログ形態で実施されるとして示されているが、それらは当然のことながらデジタル形態で実施されてもよい。少なくともＲＦ経路をデジタル形態で実施する実施の形態においては、全通過遅延フィルタ６８はファロー（Farrow）構造位相遅延補間器の形態を取ってもよく、これによって他の遅延動作に対してさらにきめ細かい遅延調整が可能となり得る。
ＲＦおよびＦＭ信号を除算のためによりよく整列させるために、ＤＣバイアス６６はＲＦ信号にＤＣバイアスを印加する。図５の例では、バイアスは＋１．３ボルトである。しかし、この値は設計上の考慮事項、媒体構成等に応じて変わり得る。また、ＯＰＵ２０に関連付けられたＲＦおよびＦＭチップの周波数応答が異なるため、全通過遅延フィルタ６８は、同期化のために、ＤＣバイアスされたＲＦ信号に遅延を適用する。他の実施の形態では、全通過遅延フィルタ６８はＦＭ信号経路にあってもよい。書込方式に関連付けられた周波数は１６５メガヘルツのオーダであり得る。しかし、この値はテープ速度、書込速度等によって変わり得る。こうして、ローパスフィルタ７０および７４は、ＲＦおよびＦＭ信号にそれぞれに関連付けられた周波数成分、この例では５０メガヘルツよりも大きい周波数成分を、復調段階におけるよりよいパフォーマンスのためにフィルタで除去する。この値は、テープ速度、書込速度、書込方式パターン等によっても変わり得る。実行時間における動作の前に適切なバイアスおよび遅延値を選択するために、較正手続きが行なわれてもよい。
上述のように、高周波レーザパルスと以前に書込まれたデータとの間の変調によって、低周波数成分および高周波数成分の双方を含むＲＦ信号の特定の周波数スペクトルがもたらされる。低周波数成分は主に、以前に書込まれたデータ、および書込方式パルスの低周波数成分からのものである。高周波数成分は主に、書込方式パルスの高周波数成分からのものである。一般に、書込方式パターンの設計時には、書込まれるデータのリードバック信号の品質が考慮されるが、復調されるＤＲＡＷ信号の品質は考慮されない。したがって、上述のＤＲＡＷ技術に使用される従来の書込方式では、書込方式パルスからの歪みおよび干渉のために、書込方式パルスからのＤＲＡＷ信号を復調するのが困難であり得る。これらの歪みは、書込方式とＤＲＡＷ信号との間のスペクトルの重なりに起因する。
ここで、一定の書込方式は、読出時のリードバックおよび書込時のＤＲＡＷ信号の双方について最適化される。書込方式パルスの周波数スペクトルと、書込方式と書込時に以前に書込まれたマークとの間の変調のメカニズムとを調べることによって、書込方式パルスの数および対応するパルス幅が最適化された新たな書込方式が、書込方式とＤＲＡＷ信号スペクトルとをよりよく分離する。こうして、一定のＤＲＡＷ信号の復調によって、書込方式パルスを用いる変調に起因する不要な歪みなしに、リードバック信号と同じ信号品質を達成することができる。
従来の書込方式と提案される書込方式のうちのいくつかとの相違点は以下のとおりである。（１）精密な書込方式制御によって、０．２ｎｓ以内のタイミング分解能を達成することができる。書込方式のスペクトルを、パルスの数および関連付けられたパルス幅にわたって微調整して設計することができる。（２）書込方式スペクトルを、変調されたＤＲＡＷのスペクトル内の低周波領域に位置する書込マークのスペクトルに重ならないように設計することができる。提案される書込方式パターンによって、書込方式パルスに起因する歪みなしにＤＲＡＷ信号を復調することができる。（３）リードバック信号およびＤＲＡＷ信号の双方の信号品質を、タイミングの微調整および書込方式パルスの位置に基づいて最適化することができる。
一例として、従来の書込方式を用いて書込動作時にＤＲＡＷ信号のｄＳＮＲを書込んで測定する場合、ＤＲＡＷ信号ではリードバック信号と比較して約５ｄＢのＳＮＲ損失が生じる。この損失は、書込方式パルスのスペクトル干渉からの歪みに起因する。しかし、ＲＦ信号について設計された周波数スペクトルを有する最適化された書込方式を用いた場合は、歪み損失が排除される。また、復調されたＤＲＡＷ信号の信号品質はリードバック信号と同じである。（５ｄＢのＳＮＲ損失が回復される。）したがって、ここに考察される書込方式は、リアルタイムのＤＲＡＷ検証の精度に影響を及ぼさない。また、新たに設計されたこの書込方式ではＤＲＡＷの復調処理および書込処理の双方が考慮されるため、リードバック信号の信号品質も光学テープ媒体について最適化されることになる。
図６は、例示的な５Ｔスペースおよび４Ｔマークレーザパルス書込方式８４を、対応する書込パワー、消去パワー、および冷却パワーレベル８６、８８および９０で示す。パルス９２はレーザパワーレベルによって定義され、このレーザパワーレベルでは、消去パワーレベル８８が立上がり時間の間にパルス９２より先に起こり、パルス９２が書込パワーレベル８６を達成し、パルス９２同士が冷却パワーレベル９０によって分離されている。さらに立下がり時間９４が、次のマークの前に、冷却パワーレベル９０未満のパワーレベルでパルス９２に続く。書込パルス時間分解能は、この例ではクロックサイクルの１／３２である。したがって、クロックサイクルの３２／３２は書込用の１ビットデータを表わし、クロックサイクルの６４／３２は２ビットを表わす、等である。クロックサイクルタイミングインジケータ９６は、立上がり時間（１２／３２）に関連付けられた時間と、パルス９２（それぞれ１０／３２、１６／３２、１６／３２、１０／３２）に関連付けられた時間と、パルス９２（それぞれ１０／３２、１６／３２、１５／３２）同士の間の冷却パワーレベル９０に関連付けられた時間と、立下がり時間９４（１１／３２）に関連付けられた時間とを示す。これらの時間の初期の選択および同調が以下により詳細に記載される。
示されるように、４つの書込レーザパルスを用いて、ｎＴパルス書込方式を用いることによって４Ｔマークが書込まれる。ｎ－１個のパルスを用いてｎＴマークを書込む以前の書込方式とは異なり、図６は、少なくともｎ個のパルスを用いてｎＴマークを書込む（たとえば、ｎ個のパルス、ｎ＋１個のパルス、…、２ｎ－１個のパルス等）提案される方式の一例に過ぎない。提案されるこの方式は、除算器を使用したＤＲＡＷ検証を行なう際にナイキスト－シャノンサンプリング定理が関係しているように見えるという認識に由来する。この文脈において、ｎ個のパルスの各々は、書込方式信号を表わす、かつＲＦ信号の歪みを生じさせる「サンプリング点」をＲＦ信号内に埋込んでいると考えることができる。従来のｎ－１個のパルスを用いてｎＴマークを書込む書込方式では、ナイキスト基準に関する限り、ＤＲＡＷ信号の形状を正確に反映するのに十分な「サンプリング点」がＲＦ信号に埋込まれていない可能性が高い。そのようなＲＦ信号が対応するＦＭ信号（本質的に書込方式パルス）によって復調されると、ＲＦ信号に埋込まれた実際上不十分なＤＲＡＷ信号と対応するＦＭ信号との差によってＳＮＲが悪影響を受けることになる。
２Ｔスペースを有する２Ｔマークを、６６ＭＨｚの書込クロックを用いて従来の方法で書込むと仮定する。リードバックされる２Ｔ信号の周波数は６６ＭＨｚ／（２Ｔ*２）または１６．５ＭＨｚになる。ナイキスト基準によると、このような信号は３３ＭＨｚ（２*１６．５ＭＨｚ）でサンプリングされる必要がある。１つのパルスしか用いない場合は、パルス幅が１６／３２－ハイおよび１６／３２－ローに等しく分割されるという前提で、その周波数は３３ＭＨｚになる。すなわち、１ビットが１クロックサイクル未満でサンプリングされることになる。しかし、実際には、リードバック信号の最高の信号品質のための最適な書込処理を達成するために、書込方式のパルス幅はハイパルスおよびローパルスの双方について１６／３２よりも長くなる。したがって、ＤＲＡＷ信号の同等のサンプリング周波数は３３ＭＨｚ未満となり、信号の歪みが生じる。２Ｔ ＤＲＡＷの場合にナイキスト基準を満たすために、ｎＴマークについてｎ個のパルス（またはｎ個のパルスよりも多いパルス）を用いて、リードバック信号と比較した場合に信号歪みのないＤＲＡＷのｄＳＮＲを向上させる書込方式が提案される。
提案される書込方式の効果を説明するために、図７は、ｎＴパルス書込方式を用いることによって、書込方式パルスに関連付けられたＤＲＡＷ回復領域および変調領域が書込時にＲＦ信号のスペクトルプロットにおいて互いに重ならないことを示す。したがって、信号をローパスフィルタリングすることによって、ＤＲＡＷ回復領域を歪み領域および変調領域から分離することができる。また、ＤＲＡＷ信号は復調処理の後に完全に回復可能である。対照的に、ｎ－１個のパルス書込方式を使用した場合は、歪み領域はＤＲＡＷ回復領域まで拡大することになる。なお、２Ｔ周波数は、書込時にＲＦ信号のスペクトルプロット内のＤＲＡＷ回復領域の右端に位置するため、歪みスペクトル領域は２Ｔ周波数に容易に重なり、したがってＤＲＡＷに歪みを生じさせることになる。２Ｔマークの振幅が小さいために以下の読出チャネル内の等化器が２Ｔ周波数を増加させることが非常によく行なわれているため、歪みもスペクトル重なりのために増加し、ＤＲＡＷについてのＳＮＲ損失を増大させて、歪みを悪化させることになる。
図８は、読出動作時に生成された読出信号（下の波形）と、同じデータについての、ｎＴパルス書込方式を用いる書込動作時にＤＲＡＷ除算出力８２（図５）によって生成されたＤＲＡＷ除算出力信号（上の波形）との間の（位相変化した）類似性を示す。
図９は、ＤＲＡＷ検証に関連付けられたｄＳＮＲが、提案される書込方式を用いると２４ｄＢを超えることができることを示す。これは、従来の書込方式を用いることによって達成されるｄＳＮＲよりもはるかに高い。従来の書込方式の最大ｄＳＮＲにおいても、提案される書込方式は追加の５ｄＢをもたらす。
図６を参照して上述したように、クロックサイクルタイミングインジケータ９６の初期の選択および同調を行なって所望の結果を達成することができる。一般的に、パルス幅は媒体に依存し、実験計画法（ＤＯＥ）を用いた試験によって求めることができる。ｎ個のパルス（ｎＴパルスＷＳ）を用いてｎＴマークを書込むには、書込パワーパルス幅の経験則の開始点は１６／３２であり、冷却パワーレベル幅の経験則の開始点は１６／３２である。図６の例では、最初および最後のパルス９２は、公知の信号品質測定技術を用いてリードバック信号フィードバックに基づいて短くなっている。たとえば、捕捉したリードバック信号を予想波形と比較することによって、パルス幅に関連付けられた書込処理がリードバックおよびＤＲＡＷの双方について最適か否かを判断することができる。書込方式パルスの調整に関連しているリードバックおよびＤＲＡＷのｄＳＮＲの向上と、２Ｔリードバック波形のＤＣオフセットとを見ることによって、最初および最後のパルスのパルス幅を増加させるべきか減少させるべきかを判断することができる。２Ｔリードバック波形のＤＣオフセットが平均信号レベルと比べて負にバイアスされている場合は、媒体上に付与されているエネルギが多過ぎることを示す。したがって、最初および最後のパルス幅を徐々に減少させてからパフォーマンスを再検査することができる。ＤＣオフセットが正にバイアスされている場合は、十分なエネルギが媒体上に付与されてないことを示す。したがって、最初および最後のパルス幅を徐々に増加させてから、ｄＳＮＲパフォーマンスおよびリードバック信号における２Ｔ波形のＤＣオフセットを再検査することができる。
（２Ｔだけではなく）すべてのｎＴリードバック波形について、書込方式の消去パワーレベル部分に対応するリードバック信号の振幅が、書込方式のパルス化部分に対応するリードバック信号の振幅よりも大きい場合は、この不均衡な波形は、書込時に十分なエネルギが付与されていないことを示す。したがって、平均書込パワーレベルを増加させてすべてのレベルを高くすることができる。反対の状況が存在している場合は、付与されているエネルギが多過ぎることを示す。したがって、平均書込パワーレベルを減少させて書込方式パルスのすべてのレベルを低くすることができる。（理想的には、振幅は同じであるべきである。）
例示的な実施の形態が上記に記載されたが、これらの実施の形態は請求項によって含まれるすべての可能な形を記載しているものではない。明細書で用いられる文言は限定よりも説明のための文言であり、本開示および請求項の精神および範囲から逸脱することなくさまざまな変更がなされ得ると理解される。上述のように、さまざまな実施の形態の特徴を組合せて、明確に説明または図示されていないさらなる実施の形態を形成することができる。さまざまな実施の形態が１つ以上の所望の特徴について、利点を提供するとして、または他の実施例よりももしくは先行技術の実施よりも好ましいと説明されている場合もあるが、当業者なら所望の全体のシステムの属性を達成するために１つ以上の特徴または特性を落とすこともできることを認識し、これは特定の用途および実施に依存する。これらの属性は、コスト、強度、耐久性、ライフサイクルコスト、市場性、外観、パッケージ化、大きさ、保守性、重量、製造性、組立の容易さなどを含むが、これらに限定されない。こうして、１つ以上の特性について、他の実施の形態または先行技術の実施と比べて好ましさが低いと説明されている実施の形態は、本開示の範囲の外にあるものではなく、特定の用途に望ましいこともある。

Claims (13)

  1. 光学媒体に対して書込み後直接読出しを行なうための光学記憶システムであって、前記光学記憶システムは、
    光ビームをメインビームおよび少なくとも１本のサイドビームに分割するように構成された光学ヘッドと、
    コントローラとを備え、前記コントローラは、
    光学媒体に書込むべきデータのｎビット毎に少なくともｎ個のパルスを定義する書込方式波形に従って前記メインビームを変調し、
    前記光学媒体から反射されている前記少なくとも１本のサイドビームによって生じる第１の信号を処理し、
    前記書込方式波形を示す第２の信号を処理して、前記メインビームに起因するノイズを前記第１の信号から除去し、
    前記第１の信号を前記第２の信号で除算することによって書込の直後に前記データを示す出力を生成するように構成され、
    前記書込方式波形は、前記光学媒体に書込むべきデータのｎビット毎にｎ個のパルスよりも多いパルスを定義する、システム。
  2. 光学媒体に対して書込み後直接読出しを行なうための光学記憶システムであって、前記光学記憶システムは、
    光ビームをメインビームおよび少なくとも１本のサイドビームに分割するように構成された光学ヘッドと、
    コントローラとを備え、前記コントローラは、
    光学媒体に書込むべきデータのｎビット毎に少なくともｎ個のパルスを定義する書込方式波形に従って前記メインビームを変調し、
    前記光学媒体から反射されている前記少なくとも１本のサイドビームによって生じる第１の信号を処理し、
    前記書込方式波形を示す第２の信号を処理して、前記メインビームに起因するノイズを前記第１の信号から除去し、
    前記第１の信号を前記第２の信号で除算することによって書込の直後に前記データを示す出力を生成するように構成され、
    前記書込方式波形は、前記光学媒体に書込むべきデータのｎビット毎に２ｎ－１個のパルスを定義する、システム。
  3. 光学媒体に対して書込み後直接読出しを行なうための光学記憶システムであって、前記光学記憶システムは、
    光ビームをメインビームおよび少なくとも１本のサイドビームに分割するように構成された光学ヘッドと、
    コントローラとを備え、前記コントローラは、
    光学媒体に書込むべきデータのｎビット毎に少なくともｎ個のパルスを定義する書込方式波形に従って前記メインビームを変調し、
    前記光学媒体から反射されている前記少なくとも１本のサイドビームによって生じる第１の信号を処理し、
    前記書込方式波形を示す第２の信号を処理して、前記メインビームに起因するノイズを前記第１の信号から除去し、
    前記第１の信号を前記第２の信号で除算することによって書込の直後に前記データを示す出力を生成するように構成され、
    前記書込方式波形では、前記パルスの少なくともいくつかのパルスの幅が互いに異なる、システム。
  4. 光学媒体に対して書込み後直接読出しを行なうための光学記憶システムであって、前記光学記憶システムは、
    光ビームをメインビームおよび少なくとも１本のサイドビームに分割するように構成された光学ヘッドと、
    コントローラとを備え、前記コントローラは、
    光学媒体に書込むべきデータのｎビット毎に少なくともｎ個のパルスを定義する書込方式波形に従って前記メインビームを変調し、
    前記光学媒体から反射されている前記少なくとも１本のサイドビームによって生じる第１の信号を処理し、
    前記書込方式波形を示す第２の信号を処理して、前記メインビームに起因するノイズを前記第１の信号から除去し、
    前記第１の信号を前記第２の信号で除算することによって書込の直後に前記データを示す出力を生成するように構成され、
    前記書込方式波形では、前記パルスの周波数が前記第１の信号の周波数の少なくとも２倍である、システム。
  5. 光学媒体に対して書込み後直接読出しを行なうための光学記憶システムであって、前記光学記憶システムは、
    光ビームをメインビームおよび少なくとも１本のサイドビームに分割するように構成された光学ヘッドと、
    コントローラとを備え、前記コントローラは、
    光学媒体に書込むべきデータのｎビット毎に少なくともｎ個のパルスを定義する書込方式波形に従って前記メインビームを変調し、
    前記光学媒体から反射されている前記少なくとも１本のサイドビームによって生じる第１の信号を処理し、
    前記書込方式波形を示す第２の信号を処理して、前記メインビームに起因するノイズを前記第１の信号から除去し、
    前記第１の信号を前記第２の信号で除算することによって書込の直後に前記データを示す出力を生成するように構成され、
    前記第１の信号を処理することは、前記除算の前に前記第１の信号の直流バイアスを変化させることを含む、システム。
  6. 光学媒体に対して書込み後直接読出しを行なうための光学記憶システムであって、前記光学記憶システムは、
    光ビームをメインビームおよび少なくとも１本のサイドビームに分割するように構成された光学ヘッドと、
    コントローラとを備え、前記コントローラは、
    光学媒体に書込むべきデータのｎビット毎に少なくともｎ個のパルスを定義する書込方式波形に従って前記メインビームを変調し、
    前記光学媒体から反射されている前記少なくとも１本のサイドビームによって生じる第１の信号を処理し、
    前記書込方式波形を示す第２の信号を処理して、前記メインビームに起因するノイズを前記第１の信号から除去し、
    前記第１の信号を前記第２の信号で除算することによって書込の直後に前記データを示す出力を生成するように構成され、
    前記第１の信号および前記第２の信号を処理することは、前記第１の信号を前記第２の信号で除算する前に、前記第１の信号および前記第２の信号をそれぞれフィルタリングして、閾値よりも大きい周波数成分を前記第１の信号および前記第２の信号から除去することを含む、システム。
  7. 前記光学媒体は光学テープである、請求項１～６のいずれか１項に記載のシステム。
  8. 光学媒体に対して書込み後直接読出しを行なうための光学記憶システムの方法であって、前記方法は、
    光学ヘッドが、光ビームをメインビームおよび少なくとも１本のサイドビームに分割することと、
    光学媒体に書込むべきデータのｎビット毎に少なくともｎ個のパルスを定義する書込方式波形に従って前記メインビームを変調することと、
    前記光学媒体から反射されている前記少なくとも１本のサイドビームによって生じる第１の信号を処理することと、
    前記書込方式波形を示す第２の信号を処理して、前記メインビームに起因するノイズを前記第１の信号から除去することと、
    前記第１の信号を前記第２の信号で除算することによって書込の直後に前記データを示す出力を生成することとを備え、
    前記書込方式波形は、前記光学媒体に書込むべきデータのｎビット毎にｎ個のパルスよりも多いパルスを定義する、方法。
  9. 光学媒体に対して書込み後直接読出しを行なうための光学記憶システムの方法であって、前記方法は、
    光学ヘッドが、光ビームをメインビームおよび少なくとも１本のサイドビームに分割することと、
    光学媒体に書込むべきデータのｎビット毎に少なくともｎ個のパルスを定義する書込方式波形に従って前記メインビームを変調することと、
    前記光学媒体から反射されている前記少なくとも１本のサイドビームによって生じる第１の信号を処理することと、
    前記書込方式波形を示す第２の信号を処理して、前記メインビームに起因するノイズを前記第１の信号から除去することと、
    前記第１の信号を前記第２の信号で除算することによって書込の直後に前記データを示す出力を生成することとを備え、
    前記書込方式波形は、前記光学媒体に書込むべきデータのｎビット毎に２ｎ－１個のパルスを定義する、方法。
  10. 光学媒体に対して書込み後直接読出しを行なうための光学記憶システムの方法であって、前記方法は、
    光学ヘッドが、光ビームをメインビームおよび少なくとも１本のサイドビームに分割することと、
    光学媒体に書込むべきデータのｎビット毎に少なくともｎ個のパルスを定義する書込方式波形に従って前記メインビームを変調することと、
    前記光学媒体から反射されている前記少なくとも１本のサイドビームによって生じる第１の信号を処理することと、
    前記書込方式波形を示す第２の信号を処理して、前記メインビームに起因するノイズを前記第１の信号から除去することと、
    前記第１の信号を前記第２の信号で除算することによって書込の直後に前記データを示す出力を生成することとを備え、
    前記書込方式波形では、前記パルスの少なくともいくつかのパルスの幅が互いに異なる、方法。
  11. 光学媒体に対して書込み後直接読出しを行なうための光学記憶システムの方法であって、前記方法は、
    光学ヘッドが、光ビームをメインビームおよび少なくとも１本のサイドビームに分割することと、
    光学媒体に書込むべきデータのｎビット毎に少なくともｎ個のパルスを定義する書込方式波形に従って前記メインビームを変調することと、
    前記光学媒体から反射されている前記少なくとも１本のサイドビームによって生じる第１の信号を処理することと、
    前記書込方式波形を示す第２の信号を処理して、前記メインビームに起因するノイズを前記第１の信号から除去することと、
    前記第１の信号を前記第２の信号で除算することによって書込の直後に前記データを示す出力を生成することとを備え、
    前記書込方式波形では、前記パルスの周波数が前記第１の信号の周波数の少なくとも２倍である、方法。
  12. 光学媒体に対して書込み後直接読出しを行なうための光学記憶システムの方法であって、前記方法は、
    光学ヘッドが、光ビームをメインビームおよび少なくとも１本のサイドビームに分割することと、
    光学媒体に書込むべきデータのｎビット毎に少なくともｎ個のパルスを定義する書込方式波形に従って前記メインビームを変調することと、
    前記光学媒体から反射されている前記少なくとも１本のサイドビームによって生じる第１の信号を処理することと、
    前記書込方式波形を示す第２の信号を処理して、前記メインビームに起因するノイズを前記第１の信号から除去することと、
    前記第１の信号を前記第２の信号で除算することによって書込の直後に前記データを示す出力を生成することとを備え、
    前記第１の信号を処理することは、前記除算の前に前記第１の信号の直流バイアスを変化させることを含む、方法。
  13. 光学媒体に対して書込み後直接読出しを行なうための光学記憶システムの方法であって、前記方法は、
    光学ヘッドが、光ビームをメインビームおよび少なくとも１本のサイドビームに分割することと、
    光学媒体に書込むべきデータのｎビット毎に少なくともｎ個のパルスを定義する書込方式波形に従って前記メインビームを変調することと、
    前記光学媒体から反射されている前記少なくとも１本のサイドビームによって生じる第１の信号を処理することと、
    前記書込方式波形を示す第２の信号を処理して、前記メインビームに起因するノイズを前記第１の信号から除去することと、
    前記第１の信号を前記第２の信号で除算することによって書込の直後に前記データを示す出力を生成することとを備え、
    前記第１の信号および前記第２の信号を処理することは、前記除算の前に、前記第１の信号および前記第２の信号をそれぞれフィルタリングして、閾値よりも大きい周波数成分を前記第１の信号および前記第２の信号から除去することを含む、方法。
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