JPH03156729A - 光記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光ディスク装置における高記録密度方式に係
る光記録再生装置に関する。

〔従来の技術〕

光記録再生のうち特にイレーザブルなディスクを代表す
る光磁気ディスクを例に、従来の光記録再生装置につい
て述べる。一般に光磁気ディスク装置では、あらかじめ
基板に刻まれている案内溝に沿って磁性薄膜からなる記
録媒体にレーザ光を集光照射し、記録媒体上の磁化バタ
ンとして情報を記録する熱磁気記録が行われる。この案
内溝はスパイラル状に刻まれており、情報トラックとし
ての役割を果たす。このとき、情報トラックと情報トラ
ンクの間の領域には、通常情報の記録を行っていない。

一方、情報の読み出しでは、直線偏光のレーザビームを
磁気記録バタンに照射し、磁気カー効果による反射偏光
面の回転変化を光量変化に変換し情報を読み出している
。すなわち、従来のこのような光磁気ディスク装置にお
ける情報の読み出し方法では、記録媒体面上の磁化の変
化した領域（磁化バタン）が明または暗の領域（以降記
録ピットと称する）となる。これは反射率変化型の光デ
ィスク装置で記録ピットでの反射光全体の光量変化を検
出することで再生信号が読み出される方式と基本的に等
価である。この様な検出方法には、単一の光検出器を用
いたものや、偏光ビームスプリッタにより２つに偏光分
割された光束をそれぞれ２つの光検出器で受光し、その
出力の差をとる差動検出法等がある。

再生データの再生識別には、読み出し信号振幅の中点付
近にスライスレベルを設けて記録ビット列から記録ピッ
Ｉ−情報のパルス化を行う。同時に読み出し波形の０”
、“１パに対応してピーク値を検出して、ピット情報と
各種変調方式で決まる再生クロックとのタイミング関係
から“０““１゛°のバタンを判定し源データの情報再
生を行っている。

大量の情報の記録再生を行う光記録再生装置では、更に
記録容量を増加させる目的で記録ピント間を密にしたり
、情報トラック間のピッチを密にする方法が必要とされ
る。しかしながら、記録ピット間を単純に密にすると、
隣接する記録ピットからの波形干渉が大きくなり再生信
号のピークシフトやジッタに影響してピットエラーレー
トの劣化を招くため大幅な記録密度の増加は望めない。

同様に、情報トラック間のピッチを密にすると、隣接情
報トラックからのクロストークが大きくなり再生信号の
ピークシフトやジッタに影響してビットエラーレートの
劣化を招く。

そのため、従来ではトラックピッチとしてはビーム径よ
り若干大きくとり、クロストークの影響を物理的な寸法
で逃げている。よって、ディスク容量を増大するには光
ビームの波長を短くしてビーム径を微小化するといった
方法や、非線形光学素子を用いた短波長化の方法が考え
られている。

しかしながら、半導体レーザの短波長化では、光の出射
パワーが実用化されている長波レーザ（８３０ｎｍ）に
比べてはるかに小さいことに加え信頼性に乏しい。また
、非線形光学素子では高調波成分を取り出して使うため
、効率が悪く記録用には使用できないといった欠点を有
する。

そのため上記の欠点を回避する手段として、クロストー
クと波形干渉を同時に取り除いて再生信号を改善するた
めに特願平１−１７６５１４号明細書に記されている方
法が考えられている。

これは、第４図に示すようにマルチビーム光ヘッドの３
系統の集光ビームを隣接する情報トラック上に照射し書
き込まれた情報を同時に再生するものである。図で１５
は情報トランク中心を、また１６は記録ピットを、１７
は集光ビームを示す。このとき、各集光ビームのビーム
間隔ａは一般に情報トラックのピッチｐに等しくないた
め、トラック周方向にずらして各集光ビームが各情報ト
ラック中心上に位置するように設定する。このとき中央
に位置する主ビームに対して１系統（副ビームＡ）は先
行し、他の１系統の集光ビーム（副ビームＢ）は主ビー
ムに対して後続の形をとることになる。

したがって、情報トラック間のピッチｐを密にしていく
と、隣接する情報トラック上の記録ピットに各集光ビー
ムの一部が照射されるため、再生信号中にはクロストー
ク成分が増大することになる。

第５図には、３系統の集光ビームの主ビームから読み出
される再生信号（以下、主信号と称す）からクロストー
ク成分を除去する装置例を示す。

まず、光ディスク媒体１からマルチビーム光ヘッド２′
により読み出された主信号中からクロック抽出回路５に
よって装置全体を同期して動作させるクロックを抽出す
る。クロック抽出回路５は例えばＰＬＬ回路により構成
される。３系統の再生信号（副信号Ａ、主主信号側副信
号）はＡ／Ｄ変換回路４群によってそれぞれＡ／Ｄ変換
される。

Ａ／Ｄ変換された３系統の再生信号をトランスバーサル
フィルタ６群に人力し、更に加算回路８によってそれぞ
れを加算した結果を出力する。トランスバーサルフィル
タ６群のタップ係数を調整することで周波数特性を決定
するアルゴリズムについては後に述べる。

次に誤差抽出回路９によって加算回路８の出力信号から
正しいデータを推定し、再生信号に含まれる誤差成分を
抽出する。具体的には予め２値データの１”′、“Ｏ”
に対応して２つの基準レベルを設け、入力信号の値に近
いレベルの方を再生データの推定値とし、人力信号との
差を誤差成分として出力することになる。

また、高速で正確な周波数特性の決定のため、プリアン
プル領域のように予め決められた記録データ領域を再生
することで周波数特性を制御する方法もある。この場合
には記録データが既知であるため、誤差抽出回路９にお
いて再生信号と記録データとの差をとることで誤差成分
を抽出することになる。

誤差抽出回路の出力信号はＡ／Ｄ変換回路４群の出力と
ともにフィルタ制御回路７群に入力され、トランスバー
サルフィルタ６の周波数特性の制御が行われる。以上の
ようにして主ビームから読み出される主信号からクロス
トーク成分を除去することが可能となると同時に、符号
量干渉成分も除去することが可能である。

次に、トランスバーサルフィルタ６群のタップ係数を調
整することで周波数特性を決定するアルゴリズムについ
て述べる。加算回路８の出力信号に含まれるクロストー
クや符号量干渉成分を最小にするには、トランスバーサ
ルフィルタ制御回路において、３系統の再生信号と誤差
成分とがそれぞれ無相関となるようにトランスバーサル
フィルタ群の周波数特性を制御すればよい。そのための
制御アルゴリズムとして、Ｍ　Ｓ　Ｅ　（Ｍｅａｎ　５
ｑｕａｒｅＥｒｒｏｒ）法、　Ｍ　Ｚ　Ｆ　（Ｍｏｄｉ
ｆｉｅｄ　Ｚｅｒｏ　Ｆｏｒｃｉｎｇ）法等、多数のア
ルゴリズムが知られている。

−例として、ＭＳＥ法について説明する。トランスバー
サルフィルタ制御回路７では、トランスバーサルフィル
タの各タップの信号と誤差成分との相関計算を行い、相
関に比例した微小量を各タップ係数から減するといった
動作を繰り返す。時刻ｊにおける各タップ係数を要素と
するベクトルをＣＮ）とすると、各タップの係数は、Ｃ
（ｊ＋１）＝Ｃ（ｊ）−αΣＥ（ｊ）Ｈ（ｊ）の関係式
によって制御される。右辺の第２項が相関に比例する。

ここで、αは予め決められた正の定数である。これによ
って、誤差信号と再生信号との相関は徐々に減少するこ
とになる。また、簡便な方法として第２項のΣを省き、
更にＥ　（ｊ）Ｈ（ｊ）の符号のみを用いる方法もある
。この場合には、上式のＣＮ）を与える回路は、アシプ
ダウンカウンタを用い、Ｅ（ｊ）Ｈ（ｊ）の符号により
増減を切り替えることによって節単に構成できる。

また、トランスバーサルフィルタ６および加算回路８の
出力は、Ａ／Ｄ変換の際に決まるサンプル間隔で離散的
に得られる。このときのサンプル周波数を記録符号のビ
ットレートに等しくとることで、加算回路の出力は符号
系列として直接取り扱うことが可能となる。しかし、副
ビームＡ、　　Ｂによって再生された信号（副信号Ａ、
Ｂ）がそれ自身のクロックと異なるタイミングでサンプ
リングされた場合には、著しくクロストーク除去機能が
低下する。例えば、副信号が“１，０，１，０゜ｌ、０
．・・・・”の繰り返しの場合には、サンプリングが１
／２クロツクずれると、“′１”と“０パの中間の値し
かとれず、クロストーク成分が取り出せないことになる
。

これを回避する方法として、サンプル周波数をビットレ
ートの２倍にとりトランスバーサルフィルタのタップ数
を増やすことでサンプリングずれによる悪影響を防ぐ方
法が知られている。

〔発明が解決しようとする課題］ 上述したように３系統の集光ビームを第４図に示すよう
に隣接する情報トラック上に照射した場合、主信号中に
含まれるクロストーク成分と副信号Ａ、Ｂとの間の相互
相関のピークは、情報トラック方向のビーム位置の違い
による同一記録ビットの読み出し時間の差に相当する時
間τで現れる。

すなわち、主信号中に含まれるクロストーク成分の内、
副信号Ａをτ遅らせた成分と、副信号Ｂをτ進ませた成
分とが最も大きなものとなる。ここで、ディスクの線速
度を■とするとτは、■ と表される。

そのため、原理的にクロストーク成分を除去するには、
２τ以上の時間にわたるタップ数を有するトランスバー
サルフィルタが必要となる。そのため、クロストーク除
去に寄与しない多数のタップが存在し、むだに乗算器や
相関器を多数必要とするといったハードウェアの増大や
経済性ばかりでなく、タップ係数の収束の速度にも悪影
響を与えることになるといった欠点を有する。

またサンプリングずれの影響を抑えるため前述したよう
にサンプル周波数を記録符号の２倍にとると、ビットレ
ートに等しい周波数でサンプリングする場合に比べて、
トランスバーサルフィルタのタップ数を倍必要とし経済
的でない。同時に、光ディスクのデータ転送レートは非
常に高いため、倍の周波数でのサンプリングは高速回路
を必要とするなど負担が大きいといった欠点を有する。

また、３ビームレーザを用いているため光ヘッドが複雑
となり、部品点数が増大すること、それにともなって、
光検出器がアレイ化されるため調整が複雑となること、
レーザ駆動回路が３系統必要なことが挙げられ経済性が
悪いといった欠点がある。

また、３系統の集光ビームを３つの情報トラックの中心
に精度よく位置決めを行わなければならないといった欠
点もある。

また、ディスク半径方向に光ヘッドをポジショナによっ
て送る場合には、情報トラックの曲率の違いにより副ビ
ームが情報トラックの中心からずれることになる。その
ため、主ビームを中心として光束を回転させることで位
置決め制御を行わなければならないといった欠点を有し
ている。

本発明の目的は上記のごとき欠点を改善して、クロスト
ークと符号量干渉の除去を安定にしかも経済性よく実現
できる光記録再生装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、レーザを光源とし、光ディスク上のピット列
を情報トラックに沿って記録再生し、記録領域として前
記情報トラックと、前記情報トラックと情報トラックと
の間の領域とを同時に使用する光記録再生装置であって
、 記録ピット列を光再生する再生光学系において再生信号
光をディスク半径方向に２分割光検出する光ヘッドと、 前記２分割光検出した各再生信号のそれぞれを第１副信
号、第２副信号、また各副信号の和信号を主信号として
出力する前置増幅器と、前記前置増幅器の各出力信号を
Ａ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換変換回路名 前記Ａ／Ｄ変換変換回路名出力信号を入力として、それ
ぞれの系統で独立に、信号の周波数特性を可変する波形
等花器群と、 前記波形等化器群からの出力信号を入力とし、それぞれ
を加算した結果を出力する加算回路と、前記加算回路の
出力信号を入力とし、前記加算回路の出力信号に含まれ
る再生データの誤差成分を抽出する誤差抽出回路と、 前記Ａ／Ｄ変換変換回路名力信号および前記誤差抽出回
路の出力信号を入力とし、前記波形等化器群の周波数特
性を独立に制御する信号を出力する等花器制御回路群と
を備えることを特徴としている。

〔作用〕

本発明では、情報トラック上の記録ピット列を再生信号
光でディスク半径方向に２分割光検出するように構成し
たことで、１ビームレーザの光ヘッドでクロストークと
符号量干渉を除去することが可能となる。そのため、光
ヘンドの調整工数が少なくて済むこと、また、トランス
バーサルフィルタのクロストーク除去に関与しないタッ
プを省略することができ回路規模を小型化できるととも
に、トランスバーサルフィルタの周波数特性を最適化す
るために要する時間を低減できる。

また１ビームのみの記録データの読み出しのため、３ビ
ームの場合に比較してサンプリングずれの影響が無い。

そのため、サンプル周波数を記録符号の２倍にとる必要
がなくなりビットレートに等しい周波数でサンプリング
でき、安定したクロストーク除去が理想的に可能となる
。

〔実施例〕

以下に、本発明の実施例について図面を参照して詳しく
説明する。

第１図は本発明の光記録再生装置の一実施例を示すブロ
ック図である。本実施例の光記録再生装置として、１ビ
ームの半導体レーザを光源とする光ヘッドを例に説明す
る。この光記録再生装置は、ピット列を情報トラックに
沿って記録再生する光磁気ディスクで、記録領域として
情報トラックと、情報トラックと情報トラックとの間の
領域をも同時に使用する装置である。

前述したように、情報トラックのピッチが密になると再
生時のクロストークが大きくなり情報の再生ができなく
なる。そこで、光ディスク媒体１上の記録ピット列を光
再生するシングルビーム光ヘッド２の再生光学系におい
て、再生信号光をディスク半径方向に２分割光検出する
ように構成した。第２図に示すように、光ディスク媒体
１からの反射再生光を、例えば集光レンズ１２．ウェッ
ジプリズム１３によって空間的に振幅分割し、その集光
光を２分割光検出器１４でそれぞれ受光する構成である
。この図では、サーボ信号再生用の光学系は省略しであ
る。また各検出器の再生信号のそれぞれを副信号Ａ、副
信号Ｂ、また各副信号Ａ、　Ｂの和信号を主信号として
出力する前置増幅器３を設けた構成である。

主信号中に含まれるクロストーク成分を除去するととも
に符号量干渉を除去するために、前置増幅器３からの出
力信号をそれぞれＡ／Ｄ変換器４でＡ／Ｄ変換する。こ
のとき、装置全体（図で点線で囲っである部分）の動作
クロックを、主信号をもとにクロック抽出回路から抽出
する。Ａ／Ｄ変換された信号は独立に波形等花器である
周波数特性可変なトランスバーサルフィルタ６によって
周波数特性を決定され、加算回路８に出力される。

第３図には波形等化器として代表的なトランスバーサル
フィルタ６群の６タツプの例を示す。ここで、２−＋は
遅延素子を意味する。また、Ｃｏ。

Ｃ１，・・・・、Ｃｓは乗算器の係数（タップ係数）を
意味しており、演算結果はそれぞれ加算器によって加算
される。それぞれのタップの計算にかかる遅れ時間は、
遅延素子によって吸収できる時間内に演算を終える。

加算回路８に出力された信号は誤差抽出回路９によって
判定レベルで正しいデータを推定され、その推定信号と
加算出力との差をとることで誤差成分を出力する。出力
された誤差成分はフィルタ制御回路７群に入力され、Ａ
／Ｄ変換出力の信号との相関計算を行い、無相関になる
ようにトランスバーサルフィルタ６のタップ係数を前述
したアルゴリズムによって制御する。その結果として、
隣接するトラックからのクロストークを除去することが
可能となる。またトランスバーサルフィルタでは記録ビ
ット間の符号量干渉も除去することになる。

以上の実施例では波形等化器にトランスバーサルフィル
タを例に示したが、その他のディジタルフィルタによっ
ても同様な効果を得ることが可能である。

また本実施例ではシングルビームレーザを用いた場合を
示したが、並列記録再生などによる高速転送レートを実
現する目的で２ビ一ム以上のマルチビームレーザを用い
てもよい。この場合には各レーザの再生光に対応して分
割光検出光学系を設ければ同様な効果が得られる。

また本実施例では、適応的にクロストークと波形干渉を
除去する光記録再生装置を、２値データのみを例に示し
たが、多値信号検出系として種々のパーシャルレスポン
ス符号を用いることも可能である。そのときには、トラ
ンスバーサルフィル夕を含む信号処理系にＮ元のモジュ
ロ加算回路を用いることで対処可能である。

なお本実施例では、光磁気記録を例に述べたがもちろん
追記型などの反射率変化型媒体や再生専用ディスクを用
いた光ディスク系でも、同様にクロストークや符号量干
渉を除去することが可能となり種々の光ディスクの大容
量化に寄与できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の光記録再生装置は、１ビー
ムの光ヘッドを用いてクロストークを除去することが可
能である。そのため、マルチビーム光ヘッドを用いたと
きのように調整が複雑でもな〈従来の光ヘッドの再生信
号光学系を若干の改良で実現できる。クロストークと符
号量干渉が除去できることで、情報の記録密度を従来の
数倍以上に増加できると共に情報の転送レートを向上さ
せることができ、光磁気ディスクの応用範囲を拡大でき
るものである。

また、トランスバーサルフィルタは適応的に制御される
ため記録再生条件が変化する場合、例えば回転数を一定
の光ディスクなどで半径方向に移動した場合などにも問
題なくクロストークを除去することが可能となる。

また、本発明によれば光ディスク媒体やヘッド系の特性
ばらつき、経時変化などによる再生特性の劣化を適応的
に補償することが可能となるため、常に安定で高品質の
記録再生が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光記録再生装置の実施例を示すブロッ
ク図、 第２図は第１図の光記録再生装置のシングルビーム光ヘ
ッドの信号検出光学系の一例を示す図、第３図は第１図
の光記録再生装置に係るトランスバーサルフィルタのブ
ロック図、 第４図は従来の光記録再生方式に係るマルチビーム光ヘ
ッドの集光スポットと情報トラックとの位置関係を示す
図、 第５図は従来の光記録再生装置を説明するための図であ
る。 １・・・・・光ディスク媒体 ２　・ ３　・ ４　・ ５　・ ６　・ ７　・ ８　・ ９　・ １０・ １１・ １２・ １３・ １４・ １５・ １６・ １７・ シングルビーム光ヘッド 前置増幅器 Ａ／Ｄ変換器 クロック抽出回路 トランスバーサルフィルタ フィルタ制御回路 加算回路 誤差抽出回路 対物レンズ ビームスプリッタ 集光レンズ ウェッジプリズム ２分割光検出器 情報トラック中心 記録ピット 集光ビーム ７ 第４ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザを光源とし、光ディスク上のピット列を情
   報トラックに沿って記録再生し、記録領域として前記情
   報トラックと、前記情報トラックと情報トラックとの間
   の領域とを同時に使用する光記録再生装置であって、 記録ピット列を光再生する再生光学系において再生信号
   光をディスク半径方向に２分割光検出する光ヘッドと、 前記２分割光検出した各再生信号のそれぞれを第１副信
   号、第２副信号、また各副信号の和信号を主信号として
   出力する前置増幅器と、 前記前置増幅器の各出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変
   換回路群と、 前記Ａ／Ｄ変換回路群の各出力信号を入力として、それ
   ぞれの系統で独立に、信号の周波数特性を可変する波形
   等化器群と、 前記波形等化器群からの出力信号を入力とし、それぞれ
   を加算した結果を出力する加算回路と、前記加算回路の
   出力信号を入力とし、前記加算回路の出力信号に含まれ
   る再生データの誤差成分を抽出する誤差抽出回路と、 前記Ａ／Ｄ変換回路群の出力信号および前記誤差抽出回
   路の出力信号を入力とし、前記波形等化器群の周波数特
   性を独立に制御する信号を出力する等化器制御回路群と
   を備えることを特徴とする光記録再生装置。