JPH06111485A - 光情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】マーク位置記録におけるマーク間隔の最小値ま
たはマーク長記録におけるマーク長の最小値と検出窓幅
との比を任意の整数比に設定できるようにすることによ
り、媒体および装置が本来持っている情報蓄積能力を効
率的に活用できる光記録再生装置を提供する。 【構成】“０”の連続出現個数が情報データに応じて最
小値ｄと最大値ｋとの間で１より大きいステップｐで変
化する変調符号をＲＬＬ符号器１３で生成して、この変
調符号を“１”の値の位置に応じてマーク位置またはマ
ーク長が変化するマーク列として光ディスク１６上に記
録し、再生時にはデータ弁別器１９で再生信号のレベル
を変調符号における“１”の値の最小間隔との比が（ｄ
＋１）：ｐなる検出窓幅を用いて検出することにより変
調符号を弁別し、弁別された変調符号からＲＬＬ復号器
２３によって情報データを復号する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光ディスクなどの記
録媒体を用いて情報の記録および再生を行う光記録再生
装置に係り、特にＲＬＬ（run-length limited）符号を
用いて記録再生を行う光記録再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク装置は、光ディスクと呼ばれ
る記録媒体に螺旋状または同心円状のトラックに沿って
情報を記録し、レーザ光のような光ビームを照射して光
学的に情報信号の再生を行う装置である。装置のユーザ
がレーザにより光ディスクに情報信号を記録できる装置
としては初期には文書ファイルシステム等が商品化さ
れ、より高度の信頼性を必要とする計算機の周辺記録装
置としての用途に向けた製品も実用化されている。最近
では記録した情報信号を消去し、再書き込みもできる装
置なども実用化されるに至った。また、同様の技術をカ
ード状あるいはテープ状の記録媒体に適用した光カード
メモリ装置あるいは光テープメモリ装置の開発も進めら
れるようになってきた。

【０００３】例えば光ディスク装置においては、光ディ
スクに光スポット径が１．２ミクロン程度に絞り込まれ
たレーザビームを照射して、大きさが１ミクロン程度の
記録マークをトラックピッチ１．６ミクロン程度のトラ
ック上に形成して記録を行う。記録マークの形成方式と
しては記録膜に局所的な破壊、変形、あるいは相変化に
よる光学的性質の変化などを生じさせる方法など様々な
方式が提案され、また実用化されている。また、レーザ
ビームで正確にトラックを追跡するための技術として
は、光ディスクに予めガイドグルーブを設けてこれによ
る回折光からトラッキング誤差信号を検出する方式、ト
ラックの左右に微少量ずらして形成されたマークから得
られる信号をサンプリングし、比較してトラッキング誤
差信号を検出する方式などがある。

【０００４】これらの光ディスク装置は、他の記録装置
同様に用途あるいは応用分野の拡大と共に大容量化、小
型化が要請され、そのために記録密度の向上が進められ
てきた。また、情報の書換えや重ね書きを実現するた
め、種々の記録材料や膜構成が開発されてきた。

【０００５】ディジタルの情報データを光ディスクに記
録する場合、その情報データはまず２進数のデータを実
現する二値データのシーケンスとして用意される。通
常、二値のそれぞれは“０”と“１”で表わされ、情報
データはこのシーケンスの形のオリジナルデータとして
用意される。このオリジナルデータを光ディスクに適し
た“０”と“１”のシーケンスである変調符号に変換
し、この変調符号に従ってマーク列を形成することで情
報を記録するのが一般的である。

【０００６】現在、多くのディジタル記録用光ディスク
では、ＲＬＬ(Run Length Limited)符号と呼ばれる変調
符号が用いられている。これは“１”と“１”との間に
ある“０”の連続出現個数の上限と下限が制限される符
号であり、一般的に“０”の最小連続出現個数をｄ、最
大連続出現個数をｋとして、（ｄ，ｋ）符号のように表
記される。例えば、ＣＤなどで用いられるＥＦＭ変調符
号ではｄ＝２，ｋ＝１０である。１３０ｍｍ径や９０ｍ
ｍ径光ディスクの（２，７）符号はｄ＝２，ｋ＝７、３
００ｍｍ大容量光ディスク用に検討されている（１，
７）符号はｄ＝１，ｋ＝７である。これらの変調符号に
関する公知文献は数多くあるが、例えば、田崎、大沢
「ディジタル記録における信号処理方式」テレビジョン
学会誌、第４２巻、第４号ｐｐ．３３０−３３７などに
信号処理方式として概説されている。

【０００７】図６に、従来方式によるＲＬＬ変調符号の
１つである（２，７）符号の生成過程とマーク列の記録
方式を模式的に示す。図６において、オリジナルデータ
のシーケンス２０１を（２，７）符号の符号化規則に従
って変換したものが変調符号２０２である。オリジナル
データの１ビットが変調符号２０２の２ビットに対応す
る符号化規則になっている。図７は（２，７）符号の符
号化規則を示したものであり、入力がオリジナルデー
タ、出力が変調符号の符号語を表す。変調符号を構成す
る各符号語は、メッセージあるいはコーデッドデータな
どとも呼ばれる。この符号化規則を用いた場合、図６に
おける変調符号２０２中の“０”に注目すると、連続出
現個数は２，３，…，７のいずれかであり、最小値ｄ＝
２と最大値ｋ＝７、およびそれらの間の整数値の中の値
を必ずとる。

【０００８】変調符号とマーク列との対応のさせ方に
は、マーク位置記録とマーク長記録がある。マーク位置
記録では変調符号の“１”に対応する位置にマークを形
成し、マーク長記録ではマークの前端および後端の位置
を変調符号の“１”に対応させる。

【０００９】図６において、２０３は変調符号２０２に
対応してマーク位置記録で形成したマーク列、２０４は
マーク長記録で形成したマーク列をそれぞれ示す。マー
ク位置記録によるマーク列２０３では、マーク間隔の最
小値が変調符号の（ｄ＋１）ビット長に対応し、マーク
長記録によるマーク列２０４では、マーク長の最小値が
変調符号の（ｄ＋１）ビット長に対応することがわか
る。

【００１０】再生時にはマーク列を読み取って得られた
再生信号の“１”，“０のレベルをある検出窓幅で検出
することにより変調符号が弁別され、この弁別された変
調符号から元の情報データつまりオリジナルデータが復
号される。

【００１１】この再生に際して、ノイズ、歪みその他の
ジッタなどでマーク位置記録によるマーク列のマーク検
出位置や、マーク長記録によるマーク列のマークの前後
のエッジの検出位置、つまり再生信号のレベル検出位置
がずれると、正しく情報データを再現できない。上述し
た検出窓幅は、情報データが再現できるレベル検出位置
のずれの範囲に設定されるが、これは変調符号の１ビッ
ト長に対応することが容易にわかる。

【００１２】すなわち、マーク位置記録によるマーク列
のマーク位置の検出が０．５ビット以上遅れると１つ後
方の位置にマークがあると解釈され、逆に０．５ビット
以上早まると１つ前方の位置にマークがあると解釈され
るため、正しい再生ができない。また、マーク長記録に
よるマーク列のマークエッジ位置の検出が０．５ビット
以上遅れると１つ後方の位置にマークエッジがあると解
釈され、逆に０．５ビット以上早まると１つ前方の位置
にマークエッジがあると解釈されるため、やはり正しい
再生ができない。従って、誤り率が許容範囲に収まるに
十分なだけ検出窓幅が確保されなければならない。

【００１３】光ディスク装置において光ディスク上に形
成され得るマークの大きさの最小値は、光学系や媒体特
性などから決まってしまう。マーク位置記録では、２つ
のマークを十分分離できる距離以上の距離を変調符号の
（ｄ＋１）ビット長に対応させる必要がある。これに対
して、マーク長記録では単一マークの長さを変調符号の
（ｄ＋１）ビット長に対応させることができる。従っ
て、マーク長記録は記録密度を向上させるうえで有利と
考えられているが、反面ジッタが多くなるので、単純に
記録密度が２倍に上がる訳ではなく、またジッタや波形
歪みの抑制のために各種の対策が必要である。いずれに
しろ媒体特性やヘッドの記録再生特性、雑音特性に合わ
せて変調符号を定めることが、高密度化のために重要な
ポイントである。

【００１４】以上に述べたように、マーク位置記録にお
けるマーク間隔の最小値、マーク長記録におけるマーク
長の最小値は、変調符号の（ｄ＋１）ビット長に対応す
る。光ディスク記録面上でのマーク位置記録におけるマ
ーク間隔の最小値やマーク長記録におけるマーク長の最
小値の大きさは、記録や再生の分解能で決まる最小値以
上に設定される。一方、再生時の検出窓幅は変調符号の
１ビット長に対応し、その大きさは誤り率が許容値以下
になるように、再生信号のジッタ量に比較して十分大き
くならなければならない。なお、ここでいうジッタはあ
らゆる要因による基準タイミングからのずれを意味し、
光ディスクの回転速度変動などに起因する通常のジッタ
のほか、符号間干渉などによるタイミングのずれなども
含むものとする。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで以上の説明か
ら分かるように、従来のＲＬＬ変調符号ではマーク位置
記録におけるマーク間隔の最小値やマーク長記録におけ
るマーク長の最小値と検出窓幅との比は（ｄ＋１）：１
となり、整数対１の比になる。しかしながら、実際の光
ディスク装置などの光記録再生装置における分解能とジ
ッタ量との比は必ずしもそれと整合するとは限らない。

【００１６】すなわち、上述のようにマーク間隔の最小
値またはマーク長の最小値は装置の分解能に合わせて設
定され、また検出窓幅はジッタ量より十分に大きく設定
されるが、マーク間隔の最小値またはマーク長の最小値
と検出窓幅との比が整数対１に限定されている状況で
は、装置が本来持っている分解能とジッタ特性のいずれ
か一方の特性を十分に生かせないことになり、結果とし
て媒体を含めた光情報記録再生装置が本来持っている情
報蓄積能力を必ずしも十分に活用できていないという問
題があった。

【００１７】一方、複数種類のマークを区別して記録再
生を行い、それにより記録密度を向上させる多値記録の
試みも従来から様々な方式でなされて来た。そのような
記録方式では、Ｓ／Ｎを十分とることに多くの努力が払
われてきたため、媒体等の多値の記録再生特性の向上が
図られてきたものの、記録に使用されるべき符号につい
てはほとんど研究されておらず、効率の良い高密度の記
録再生装置は実現していなかった。

【００１８】従って、本発明の目的はＲＬＬ変調符号を
用いて記録再生を行う場合に、マーク位置記録における
マーク間隔の最小値またはマーク長記録におけるマーク
長の最小値と検出窓幅との比を任意の整数比に設定でき
るようにすることにより、媒体および装置が本来持って
いる情報蓄積能力を効率的に活用できる光記録再生装置
を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、記録媒体に光ビームを照射して情報の記
録および再生を行う光記録再生装置において、少なくと
も２つの値で構成され、特定の１値の連続出現個数が情
報データに応じて最小値ｄと最大値ｋとの間で１より大
きいステップｐで変化する変調符号を生成する変調符号
生成手段と、この変調符号生成手段により生成された前
記変調符号を前記特定の１値以外の値の位置に応じてマ
ーク位置またはマーク長が変化するマーク列として前記
記録媒体上に記録する記録手段と、この記録手段により
前記記録媒体上に記録された前記マーク列を読み取って
再生信号を得る再生手段と、この再生手段により得られ
た前記再生信号のレベルを前記変調符号における前記特
定の１値以外の値の最小間隔との比が（ｄ＋１）：ｐな
る検出窓幅を用いて検出することにより前記変調符号を
弁別する弁別手段と、この弁別手段により弁別された前
記変調符号から前記情報データを復号する復号手段とを
具備することを特徴とする。

【００２０】すなわち、本発明では変調符号として特定
の１値の連続出現個数が１より大きいステップｐで変化
するＲＬＬ変調符号を用いることと、再生時に（ｄ＋
１）：ｐなる検出窓幅を用いることが従来装置との大き
な違いである。

【００２１】

【作用】このように本発明では変調符号における特定の
１値以外の値の最小間隔、すなわちマーク位置記録にお
けるマーク間隔の最小値またはマーク長記録におけるマ
ーク長の最小値と検出窓幅の関係を任意の整数比に設定
することが可能となり、媒体や装置、記録方式などによ
って決まる情報蓄積能力の限界に近い記録密度が実現で
きる。

【００２２】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は、本発明の一実施例に係る光ディスク装置
の概略構成を示すブロック図である。

【００２３】図１において、入力端子１１には記録すべ
き二値または多値の情報データが入力され、まず誤り訂
正符号器１２によって誤り訂正のための冗長ビットが符
号が付加されて誤り訂正符号化される。誤り訂正符号化
された情報データはＲＬＬ符号器１３に入力され、ＲＬ
Ｌ変調符号である（ｄ，ｋ）符号が生成される。ここ
で、この（ｄ，ｋ）符号は、情報データに応じて“０”
の連続出現個数が最小値ｄと最大値ｋとの間で１より大
きいステップｐで変化する符号である。

【００２４】ＲＬＬ符号器１３で生成されたＲＬＬ変調
符号は、ＬＤドライバ１４に入力される。ＬＤドライバ
１４は、光ヘッド１５内に記録再生用光源として設けら
れている図示しない半導体レーザ（ＬＤ）を入力された
ＲＬＬ変調符号に応じてドライブすることにより、光デ
ィスク１６上にＲＬＬ変調符号の“１”の位置に応じて
マーク位置またはマーク長が変化するマーク列を記録す
る。マーク列は光ディスク１６の形式に応じて異なり、
例えば光ビームの照射による光ディスク１６上の記録膜
の破壊や変形などの物理的形状変化、あるいは相変化に
よる光学的特性などの属性変化の形で形成される。光ヘ
ッド１５は、記録時には半導体レーザからの光ビームを
光ディスク１６に照射して上述のようにマーク列を記録
する。一方、再生時には光ヘッド１５により光ディスク
１６に記録時より弱い光ビームを照射し、光ディスク１
６からの反射光を図示しない光検出器で検出することで
マーク列を読み取って、マーク列に応じた電気信号（再
生信号）を出力する。この再生信号はプリアンプ１７で
増幅され、さらに波形等化器１８で符号間干渉などによ
る波形歪が除去された後、データ弁別器１９に入力され
る。

【００２５】データ弁別器１９は、入力された再生信号
を二値化すると共に、クロック抽出回路２０から発生さ
れるウインドウパルス２２により与えられる検出窓幅を
用いて二値化波形の“０”→“１”、“１”→“０”の
レベル変化点を検出することにより、ＲＬＬ変調符号を
データ弁別する。この際、検出窓幅はＲＬＬ変調符号に
おける“１”の最小間隔との比が（ｄ＋１）：ｐとなる
ように設定される。ＲＬＬ変調符号における“１”の最
小間隔は、光ディスク１６上のマーク列の記録形式がマ
ーク位置記録の場合はマーク間隔の最小値、またマーク
長記録の場合はマーク長の最小値に対応する。なお、ク
ロック抽出回路２０はデータ弁別器１９が上記レベル変
化点を検出した際に出力する検出パルスを受けてクロッ
ク成分の抽出再生を行うと共に、このクロックに同期し
て上記ウインドウパルス２２を生成する。

【００２６】こうしてデータ弁別器１９から出力される
ＲＬＬ変調符号はＲＬＬ復号器２３に入力され、ＲＬＬ
符号器１３の入力と同じ情報データが復号される。復号
された情報データは、さらに誤り訂正復号器２４により
記録再生時に生じた符号誤りで訂正されて出力端子２５
より出力される。

【００２７】次に、ＲＬＬ符号器１３で生成されるＲＬ
Ｌ変調符号について説明する。図２は、本発明を二値記
録に適用した場合の実施例におけるＲＬＬ変調符号生成
過程とマーク列の記録方式を模式的に示す図である。図
２において、１０１はオリジナルデータ（情報データ）
のシーケンスであり、これを“０”，“１”のシーケン
スからなるＲＬＬ変調符号に変換するに当たり、上述の
ように“０”の連続出現個数を最小値ｄから１より大き
いステップｐで最大値ｋに至る一組の整数に限定する。
ステップｐが１の場合は従来のＲＬＬ変調符号に相当す
るが、ｐを１より大きくすることにより符号設計の自由
度が増し、記録密度の向上に資することができる。

【００２８】ここで、ｄ＝４、ｋ＝１４、ｐ＝２として
オリジナルデータ１０１をＲＬＬ変調符号に変換したも
のが１０２である。このＲＬＬ変調符号中の“０”に注
目すると、連続出現個数が４，６，…，１４のいずれか
であり、最小値ｄ＝４と最大値ｋ＝１４およびこれら間
の整数値でステップｐ＝２ずつ隔てられた整数値の中の
値を必ずとっていることが分かる。

【００２９】図２において、１０３は変調符号１０２に
対応してマーク位置記録で形成したマーク列、１０４は
マーク長記録で形成したマーク列をそれぞれ示す。マー
ク位置記録によるマーク列１０３では、マーク間隔の最
小値が変調符号の（ｄ＋１）ビット長に対応し、マーク
長記録によるマーク列１０４では、マーク長の最小値が
変調符号の（ｄ＋１）ビット長に対応する。

【００３０】また、ジッタによる検出誤りはマーク位置
あるいはマークエッジ位置の検出位置が変調符号の±１
ビット以上になると発生することが分かるので、検出窓
幅は変調符号の２ビット長に相当する。同様に、ステッ
プがｐであれば検出窓幅はｐビット長に相当する。従っ
て、マーク間隔の最小値あるいはマーク長の最小値と検
出窓幅の比は前述の通り（ｄ＋１）：ｐとなり、従来の
（ｄ＋１）：１とことなり、任意の整数比に設定できる
ことが分かる。

【００３１】次に、このように“０”の連続出現個数を
最小値ｄ、最大値ｋおよびステップｐで規定することに
よる記録密度向上の効果について説明する。

【００３２】前述した通り、ＲＬＬ変調符号とマーク列
の対応のさせ方については、マーク位置記録とマーク長
記録の場合とで異なる。前者の場合はマーク間隔の最小
値が変調符号の（ｄ＋１）ビット長に対応し、後者の場
合はマーク長の最小値が変調符号の（ｄ＋１）ビット長
に対応する。これらマーク位置記録におけるマーク間隔
の最小値またはマーク長記録におけるマーク長の最小値
を記号ｑで表すこととする。

【００３３】このｑは、記録再生系の分解能で決まる限
界値ｑ₀ より小さくすることはできないので、変調符号
の（ｄ＋１）ビット長当たりに含まれる情報量の大きさ
が符号の効率を計る目安になる。これは密度比(density
ratio) ρと呼ばれる量であり、用いる個々の符号化規
則に依存するが、ｄとｋが決まるとρの理論的上限は決
まる。この上限の密度比ρmax （ｄ，ｋ）は、次の方程
式 ｚ^k+p+1 −ｚ^k+1 −ｚ^k-d+p ＋１＝０ （１） の根ｚを用いて、 ρmax （ｄ，ｋ）＝（ｄ＋１）ｌｏｇ₂ ｚ ， （２） として与えられる。この式の導出は次の通りである。

【００３４】まず、変調符号として“０”と“１”から
なるメッセージを考える。この中で“０”の連続出現個
数ｓのとり得る値は、 ｓ＝ｄ＋ｉｐ （ｉ＝０，…，ｊ） （３） の（ｊ＋１）通りとする。ｓの最小値はｄであり、最大
値ｋは ｋ＝ｄ＋ｉｐ （４） と表せる。

【００３５】メッセージの長さは、ｄ，ｋに比べて十分
大きいものとする。これらの条件の下で、メッセージの
長さ（ｄ＋１）の区間中に平均で最大何ビットの情報が
入るかを求める。一般性を失わないので、メッセージの
最終ビットは“１”であるとする。

【００３６】長さｎのメッセージの可能な形態がｑ_n 通
りあるとする。十分大きいｎをとると、 ｑ_n+1 ／ｑ_n →ｚ （１＜ｚ≦２） （５） のように収束する。従って、 ｑ_n ＝ｚⁿ （６） となる。

【００３７】ところで、メッセージ１ビット当りの平均
情報量の上限をλとすると、ｎビットのメッセージでは
ｎλビットの情報を表現できるので、 ２^{n λ}＝ｚ_n （７） すなわち、 λ＝ｌｏｇ₂ ｚ （８） の関係がある。

【００３８】ｑ_n は終端のパターンを考えることによ
り、次のように（ｊ＋１）通りに分けて表せる。

【００３９】 ｑ_n ＝ｑ_n-(d+1) ＋ｑ_n-(d+p+1) ＋…＋ｑ_n-(d+ip+1)＋…＋ｑ_n-(k+1) （９） （９）式の右辺第１項は、最終ビットの“１”の前の
“０”の連続出現個数がｄである場合に対応し、以下の
各項もそれぞれ可能な“０”の連続出現個数に対応して
いる。

【００４０】（６）式を用いると、 １＝ｚ^-(d+1)＋ｚ^-(d+p+1)＋…＋ｚ^-(k+1) ＝｛ｚ^-(d+1)−ｚ^-(k+p+1)｝／（１−ｚ^-p） （１０） すなわち、（１）式に示した方程式が得られる。

【００４１】ステップの大きさｐを１から６まで変え、
またそれぞれの場合毎にｄとｋの組合せを変えて、この
ようにして得られるｐ，ｄ，ｋの組合せ毎に密度比を計
算した結果をａの値毎に以下の表１〜表１２に示す。な
お、表１〜表１２では表示の都合上、ｐ，ｄ，ｋをＰ，
Ｄ，Ｋで示した。ｄがｐ−１より小さいものについて
は、ｄ＋１＜ｐ、すなわちマーク位置記録におけるマー
ク間隔の最小値やマーク長記録におけるマーク長の最小
値がジッタ量より小さい場合に相当することから、解に
実用的意味がないので省略した。また、ｋとｄの差がｐ
の整数倍である場合についてのみ意味があるので、その
場合についてのみ計算した。

【００４２】

【表１】

【００４３】

【表２】

【００４４】

【表３】

【００４５】

【表４】

【００４６】

【表５】

【００４７】

【表６】

【００４８】

【表７】

【００４９】

【表８】

【００５０】

【表９】

【００５１】

【表１０】

【００５２】

【表１１】

【００５３】

【表１２】 実際の符号化規則は、オリジナルデータｍビットをメッ
セージｎビットに、一定の割合で変換する規則として具
体化される。従って、実際の密度比は ρ＝（ｄ＋１）ｍ／ｎ （１１） で与えられる。

【００５４】従来の（２，７）符号ではｍ／ｎ＝１／２
なので、密度比は１．５である。表１〜表２から分かる
ように、ｄ＝２，ｋ＝７の場合の密度比の上限は、１．
５５２１である。密度比を上限に近付けようとすると、
符号化の規則が繁雑になり実用的でなくなる。そのた
め、実際には密度比の上限より小さく、しかも（１１）
式の整数比で表される値で、ｍ，ｎがあまり大きくなら
ないように選んで符号化規則が構成されることになる。
従来の（１，７）符号について見るとｍ／ｎ＝２／３な
ので、密度比は４／３＝１．３３３…である。表１〜表
２から分かるように、ｄ＝１，ｋ＝７の場合の密度比の
上限は１．３５８６である。いずれの符号も密度比の上
限に近い、効率の良い符号化規則であるといえる。

【００５５】これら２つの符号をみると、（２，７）符
号の方が密度比が高い。すなわち、マーク位置記録の場
合のマーク間隔の最小値、マーク長記録の場合のマーク
長の最小値が両符号で同じであれば、（２，７）符号の
方が記録密度が高くなる。しかし、（１，７）符号では
検出窓幅ｗがｑ（マーク間隔またはマーク長の最小値）
の半分であったのに対し、（２，７）符号では１／３と
狭いため、ジッタが十分小さいことが必要である。ジッ
タが大きい場合は、ｑを記録再生系の分解能で決まる限
界値ｑ₀ より大きくとる必要がある。検出窓幅当たりの
情報量は、上限値がρ_max ／（ｄ＋１）、実際の符号で
はｍ／ｎである。この値は、（１，７）符号での方が大
きく、ジッタの大きい系では（１，７）符号が有利であ
る。

【００５６】このような議論から分かるように、記録再
生系の分解能と、ジッタの大きさの関係によって効率的
な符号は変わってくる。分解能で決まるマーク間隔また
はマーク長の最小値ｑの限界値ｑ₀ と必要な検出窓幅ｗ
₀ との比が３：１であれば、（２，７）符号が有利であ
り、ｑとｗをそれぞれｑ₀ ，ｗ₀ にとればよい。ｑ₀：
ｗ₀ ＝２：１であれば（１，７）符号が有利である。ま
た、同様に（ｄ＋１）：１であれば、（ｄ，ｋ）符号が
良いといえる。

【００５７】しかしながら、例えばｑ₀ ：ｗ₀ ＝５：２
であった場合、従来のＲＬＬ変調符号では効率的に符号
とならない。この場合、（１，７）符号を採用すると、
ｑ＝ｑ₀ ，ｗ＝ｑ₀ ／２＞ｗ₀ となる。このため、ｑ₀
当りの記録情報量は１．３３３３ビットとなる。（２，
７）符号を採用するとｗ＝ｗ₀ となるが、ｑ＝３ｗ₀＝
（６／５）ｑ₀ ＞ｑ₀ となる。このため、ｑ₀ 当りの記
録情報量は１．５×（５／６）＝１．２５ビットとな
る。

【００５８】ここで、ステップｐを１を越える数とする
本発明と比較する。ｐ＝２，ｄ＝４，ｋ＝１４なるＲＬ
Ｌ変調符号を構成すると、ｑ：ｗ＝５：２となる。従っ
て、ｑ＝ｑ₀ ，ｗ＝ｗ₀ に設定できる。このときｑ₀ 当
たりの記録情報量は、表３〜表４より１．４５６０ビッ
トとなり、従来より高密度になる可能性がある。実際、
ｍ＝２，ｎ＝７とすれば、（１１）式よりρ＝１．４２
８６となる。これは、（１，７）符号と比較すると約７
％、また（２，７）符号と比較して約１４％の高密度化
となる。

【００５９】このようにステップｐを１を越える数にす
ることによる効果は、ｑとｗの比をｑ₀ とｗ₀ の比に近
付けることにある。従って、媒体と装置の組み合わせが
本来持っている情報蓄積能力を限界近くまで引き出すの
に有効である。ｑ₀ とｗ₀ の比が整数：１の関係から外
れている場合ほど効果が高く、整数：１の場合は従来と
同じということになる。

【００６０】なお、ｐ＝１，ｄ＝ｄ₀ ，ｋ＝ｋ₀ なる符
号と、ｐ＞１，ｄ＝ｐ（ｄ₀ ＋１）−１，ｋ＝ｐ（ｋ₀
＋１）−１なる符号はマーク間隔あるいはマーク長を考
えると分かるように等価なので、密度比は同じ値にな
る。このような考察に基づき、ｐ，ｄ，ｋの組合せの候
補を検討すると、次の問題は実際の符号化規則を構成す
ることである。本発明は、ＲＬＬ符号の符号化規則の構
成方法までの範囲に亘るものではないが、一般的な処方
に基づいて符号化規則を構成することが可能であること
を示すために、参考文献として、M.Mansuripur, "Enume
rative ModulaionCoding with Arbitrary Constraintw
and Post-Modulation Error CorrectionCoding for Dat
a Storage Systems",Proceedings of Optical Data Sto
rage '91,SPIE 1499,72(1991) を挙げておく。このよう
に、本発明により記録密度比を媒体に対応して設定でき
ることが示された。

【００６１】実際の光ディスク１５の記録面上におい
て、マーク位置記録でのマーク間隔あるいはマーク長記
録でのマーク長は、ｉを整数としてｄ＋ｉｐ＋１に対応
する。ここで、ｐが２でｄが偶数の場合、全てのマーク
間隔あるいはマーク長は奇数に対応する。すなわち、一
つおきに検出しようとするとマーク位置あるいはマーク
エッジの検出は、図１のデータ弁別器１９においてマー
クの基本長の２倍を周期とするクロックに同期してなさ
れることになる。すなわち、検出窓幅が再生クロックと
同じになるため、同期信号の周波数を低く抑えることが
可能となり、装置構成上有利である。特に、マーク長記
録では記録パワー変動や媒体の不均一性に起因して、マ
ーク前端が一様にソフトし、後端はこれとは別にやはり
一様にシフトするというモードのエッジシフトがしばし
ば発生する。このような場合、前端部は前端部だけで同
期をとり、後端部は後端部だけで同期をとることが効果
的である。そこで、ｐが２でｄが偶数となるように設定
することで、効率的にシステムを構成することができ
る。

【００６２】なお、上記実施例ではｐ＝２，ｄ＝４，ｋ
＝４の場合について説明したが、これらの値は種々変更
することができる。

【００６３】以上の実施例では、二値記録の場合につい
て説明したが、本発明は多値記録にも適用が可能であ
る。図３は本発明を多値記録に適用した実施例に係るＲ
ＬＬ変調符号生成過程とマーク列の記録方式を模式的に
示す図である。本実施例における変調符号はオリジナル
データのシーケンスを“０”，“１”，“２”，
“３”，“４”の５値のシーケンスからなる符号に変換
して得られるものである。オリジナルデータを本発明の
一態様であるマーク種数ａ＝４の（２，７）符号に変換
したものが１０２である。マーク種数がａのとき、０を
含めて（ａ＋１）通りの値が用いられることから（ａ＋
１）値符号と呼ぶ。この変調符号中の“０”に注目する
と、連続出現個数は２，３，…，７のいずれかであり、
最小値ｄ＝２から最大値ｋ＝７に至る整数値に限定され
ている。マークの種別は、図では見易いように塗り潰し
パターンで示しているが、実際には記録に際しての光デ
ィスクへの照射光ビームのパワーにより区別して記録
し、再生時には反射率の違いとして区別される。

【００６４】図３におる１０３と１０４は、それぞれマ
ーク位置記録およびマーク長記録におけるマークの記録
方式を示している。マーク位置記録の場合はマークの種
別の区別はマークの長さや幅の違いによっても良く、ま
たこれらの寸法の違いが反射率の違いに伴うものであっ
てもよい。図からわかるように、マーク位置記録におけ
るマーク間隔の最小値あるいはマーク長記録におけるマ
ーク長の最小値は、二値記録の場合と同様に符号語の
（ｄ＋１）ビットに相当する。また、ジッタによる検出
誤りは、マーク位置あるいはマークエッジの検出位置が
符号語の±０．５ビット以上になると発生することが分
かるので、検出窓幅は符号語の１ビット長に相当する。

【００６５】ここで、ステップがｐであれば検出窓幅は
符号語のｐビット長に相当する。従って最小マーク間隔
あるいは最短マーク長と、検出窓幅の比は（ｄ＋１）：
ｐとなり、ｐ＝１とした場合に（ｄ＋１）：１だったの
と比較して任意の整数比に設定し得ることがわかる。こ
のような拡張は常に可能であり、本発明の主旨とすると
ころに含まれるものである。

【００６６】本実施例においても変調符号とマークの対
応のさせ方については、マーク位置記録とマーク長記録
の場合で異なる。マーク位置記録の場合、符号語の
“ｒ”に対応する位置に第ｒ番目の種類のマークを形成
する（ｒ＝１，…，ａ）。これに対し、マーク長記録で
は符号語の“０”がマークの継続を意味するものとす
る。そして、変調符号の“０”以外の出現に対応してマ
ークの開始・終了あるいはマーク種別の切り替えを行
う。

【００６７】このマークの開始・終了あるいは切り替え
るマーク種別の決定法は、一意的な復号が可能であれ
ば、任意の方法によって良い。可能な方法のひとつの例
としては、次のような方法がある。まず“０”以外の符
号“ｒ”が出現した時点で、その直前まで継続していた
マークの種別をｒ₀ とする。もし直前までマークが無い
場合はｒ₀ ＝０とする。このときｒ＋ｒ₀ を（ａ＋１）
で割った剰余をｒ₁ として、この時点以降のマークを第
ｒ₁ 番目の種類のものとすればよい。ｒ₁ ＝０の場合は
マークの終了とし、それ以降はマークが無い領域とす
る。

【００６８】これらの記録方法から分かるように、マー
ク位置記録におけるマーク間隔の最小値あるいはマーク
長記録におけるマーク長の最小値は変調符号の（ｄ＋
１）ビット長に対応し、これらを先の実施例と同様にｑ
と表記する。このｑは記録再生系の分解能で決まる限界
値ｑ₀ より小さくはできないので、変調符号の（ｄ＋
１）ビット長当たりに含まれる情報量の大きさ、すなわ
ち密度比ρが符号の効率を計る目安になる。この密度比
ρの上限ρmax （ｄ，ｋ）は、先の実施例における
（１）（２）式と同様に ｚ^k+p+1 −ｚ^k+1 −ａｚ^k-d+p ＋ａ＝０ ， （１２） の根ｚを用いて、 ρmax （ｄ，ｋ）＝（ｄ＋１）ｌｏｇ₂ ｚ （１３） として与えられる。この式の導出は基本的には（１）
（２）式と同様である。

【００６９】すなわち、まず（ａ＋１）値符号として
“０”と“１”，…，“ａ”からなるメッセージを考え
る。この中で“０”の連続出現個数ｓのとり得る値は、 ｓ＝ｄ＋ｉｐ （ｉ＝０，…，ｊ） （１４） のｊ＋１通りとする。ｓの最小値はｄであり、最大値ｋ
は ｋ＝ｄ＋ｉｐ （１５） と表せる。

【００７０】メッセージの長さは、ｄ，ｋに比べて十分
大きいものとする。これらの条件の下で、メッセージの
長さ（ｄ＋１）の区間中に平均で最大何ビットの情報が
入るかを求める。一般性を失わないので、メッセージの
最終ビットは“０”以外の値であるとする。

【００７１】長さｎのメッセージの可能な形態がｑ_n 通
りあるとし、また十分大きいｎをとると、 ｑ_n+1 ／ｑ_n →ｚ （１＜ｚ≦ａ＋１） （１６） のように収束する。従って、 ｑ_n ＝ｚⁿ （１７） となる。メッセージ１ビット当りの平均情報量の上限を
λとすると、ｎビットのメッセージではｎλビットの情
報を表現できるので、 ２^{n λ}＝ｚ_n （１８） すなわち、 λ＝ｌｏｇ₂ ｚ （１９） の関係がある。

【００７２】ｑ_n は終端のパターンを考えることによ
り、次のように（ｊ＋１）通りに分けて表せる。

【００７３】 ｑ_n ＝aq_n-(d+1) ＋aq_n-(d+p+1) ＋…＋aq_n-(d+ip+1)＋…＋aq_n-(k+1) （２０） （２０）式の右辺第１項は、最終文字の“１”の前の
“０”の連続出現個数がｄである場合に対応し、以下の
各項もそれぞれ可能な“０”の連続出現個数に対応して
いる。

【００７４】（１７）式を用いると、 １＝ａ｛ｚ^-(d+1)＋ｚ^-(d+p+1)＋…＋ｚ^-(k+1)｝ ＝ａ｛ｚ^-(d+1)−ｚ^-(k+p+1)｝／（１−ｚ^-p） （２１） すなわち、（１２）式に示した方程式が得られる。

【００７５】ｄがｐ−１より小さいものについては、ｄ
＋１＜ｐすなわち、マーク位置記録におけるマーク間隔
の最小値、あるいはマーク長記録におけるマーク長の最
小値がジッタより小さいような場合に相当するため、解
に実用的意味はない。また、ｋとｄの差がｐの整数倍で
ある場合についてのみ意味がある。なお、ｋの大きさ
は、クロック信号抽出が良好になしうる範囲の値に制限
される。

【００７６】ステップの大きさｐを１とし、ａを１から
６まで変え、またそれぞれの場合毎にｄとｋの組合せを
変えて、このようにして得られるａ，ｄ，ｋの組合せ毎
に密度比を計算した。結果はａの値毎に以下の表１３〜
表２４に示す。なお、ａ＝１の場合は参考として示した
二値記録の場合で、ａ＞１の場合が本実施例に関わる多
値記録である。なお、表１３〜表２４では表示の都合
上、ａ，ｄ，ｋをＡ，Ｄ，Ｋで示した。

【００７７】

【表１３】

【００７８】

【表１４】

【００７９】

【表１５】

【００８０】

【表１６】

【００８１】

【表１７】

【００８２】

【表１８】

【００８３】

【表１９】

【００８４】

【表２０】

【００８５】

【表２１】

【００８６】

【表２２】

【００８７】

【表２３】

【００８８】

【表２４】 実際の符号化規則は、オリジナルデータｍビットをメッ
セージｎビットに、一定の割合で変換する規則として具
体化される。従って、実際の密度比は ρ＝（ｄ＋１）ｍ／ｎ （２２） で与えられる。従来の（２，７）符号では、ｍ／ｎ＝１
／２なので、密度比は１．５である。表１３から分かる
ようにｄ＝２，ｋ＝７の場合の密度比の上限は、１．５
５２１である。密度比を上限に近付けようとすると、符
号化の規則が繁雑になり実用的でなくなる。そのため、
実際には密度比の上限より小さく、しかも（２２）式の
整数比で表される値で、ｍ，ｎがあまり大きくならない
ように選んで符号化規則が構成されることになる。従来
の（１，７）符号について見るとｍ／ｎ＝２／３なの
で、密度比は４／３＝１．３３３…である。表１から分
かるようにｄ＝１，ｋ＝７の場合の密度比の上限は１．
３５８６である。いずれの符号も密度比の上限に近い、
効率の良い符号化規則であるといえる。

【００８９】従来から多値記録の採用による記録密度の
向上に関して、材料や記録方式についての研究は幾つか
ある。しかしながら、採用する記録符号についての検討
はあまりなされておらず、ごく大雑把な評価として、し
ばしば次のように考えられることがあった。すなわち、
（ａ＋１）通りのものを区別できることから、その情報
量がｌｏｇ₂ （ａ＋１）であり、二値記録と比較して記
録密度がｌｏｇ₂ （ａ＋１）倍になると考えるものであ
る。これは今回検討した符号でいえばｄ＝０，ｐ＝１，
ｋ＝∞のときのみ正しく、それ以外では成立しない。こ
れは情報１ビットに相当する長さ当たりのマーク個数が
１より小さいことによる。従って、多値記録にすること
による密度の増加の効率はｄ，ｐ，ｋの値に依存するの
で、符号に応じて今回の結果に基づく評価が必要であ
る。

【００９０】例として、ｐ＝１の場合の（１，７）符号
と（２，７）符号のｐ_max が（ａ＋１）と共に変化する
様子を図４に示した。二値記録と比べて記録密度がｌｏ
ｇ₂（ａ＋１）倍になるとした場合の値を点線で示した
が、（ａ＋１）の値が増すに従って差が少しずつ大きく
なっている。

【００９１】上記２つの符号をみると、ａの値によらず
（２，７）符号の方が密度比が高いという先の実施例と
同様の傾向が見られる。すなわち、マーク位置記録の場
合のマーク間隔の最小値、マーク長記録の場合のマーク
長の最小値が両符号で同じであれば、（２，７）符号の
方が記録密度が高くなり、また（１，７）符号では検出
窓幅ｗがｑ（マーク間隔またはマーク長の最小値）の半
分であったのに対し、（２，７）符号では１／３と狭い
ため、ジッタが十分小さいことが必要である。ジッタが
大きい場合は、ｑを記録再生系の分解能で決まる限界値
ｑ₀ より大きくとる必要がある。そして、検出窓幅当た
りの情報量は、上限値がρ_max ／（ｄ＋１）、実際の符
号ではｍ／ｎである。この値は（１，７）符号での方が
大きく、ジッタの大きい系では（１，７）符号が有利で
ある。

【００９２】従って、本実施例においても記録再生系の
分解能と、ジッタの大きさの関係によって効率的な符号
は変わり、分解能で決まる最小マーク間隔または最短マ
ーク長の限界値ｑ₀ と、必要な検出窓幅ｗ₀ の比が３：
１であれば（２，７）符号、ｑ₀ ：ｗ₀ ＝２：１であれ
ば（１，７）符号、そして（ｄ＋１）：１であれば
（ｄ，ｋ）符号が良いといえる。しかし、例えばｑ₀ ：
ｗ₀ ＝５：２である場合のように、整数対１の比でない
場合、ｐ＝１とすると最大の効率を実現できない。この
場合、以下の実施例に示すようにステップｐを１より大
きくすることで効率の向上を図ることができる。

【００９３】図５は、本発明を多値記録に適用した場合
の他の実施例に係るＲＬＬ変調符号生成過程とマーク列
の記録方式を模式的に示す図である。本実施例における
変調符号はオリジナルデータのシーケンスを“０”，
“１”，“２”，“３”，“４”の５値のシーケンスか
らなる符号に変換して得られるものである。オリジナル
データを例えばマーク種数ａ＝４のステップｐ＝２の
（４，１４）符号に変換したものが１０２の変調符号で
あり、５値符号になっている。この変調符号中の“０”
に注目すると、連続出現個数が４，６，…，１４のいず
れかである。すなわち、最小値ｄ＝４から最大値ｋ＝１
４に至る２つおきの整数に限定したものである。図３と
同様に、マークの種別は図では見易いように塗り潰しパ
ターンで示している。図５の１０３と１０４はそれぞれ
マーク位置記録およびマーク長記録におけるマーク記録
方式を示している。

【００９４】ステップの大きさｐを２とし、ａを１から
５まで変え、それぞれの場合毎にｄとｋの組合せを変え
て、このようにして得られるａ，ｄ，ｋの組合せ毎に密
度比を計算した結果をａの値毎に表２５〜表３４に示
す。ａ＝１の場合は参考として示した二値値記録の場合
で、ａ＞１の場合が本実施例に係る多値記録である。な
お、表２５〜表３４においても表示の都合上、ａ，ｄ，
ｋ，ｐをＡ，Ｄ，Ｋ，Ｐで示した。

【００９５】

【表２５】

【００９６】

【表２６】

【００９７】

【表２７】

【００９８】

【表２８】

【００９９】

【表２９】

【０１００】

【表３０】

【０１０１】

【表３１】

【０１０２】

【表３２】

【０１０３】

【表３３】

【０１０４】

【表３４】 上述のステップｐを２以上とした５値記録の場合の変調
符号では、ｑ：ｗ＝５：２となる。従ってｑ＝ｑ₀ ，ｗ
＝ｗ₀ に設定できる。このときｑ₀ 当たりの記録情報量
は、表２５より２．８５７４ビットとなり、高密度の記
録が可能性になる。

【０１０５】以上の説明から明らかなように、本実施例
のようにステップｐを２以上とすることの効果は、ｑと
ｗの比をｑ₀ とｗ₀ の比に近付けることにある。従っ
て、媒体と装置の組合せが本来持っている情報蓄積能力
を限界近くまで引き出すために有効である。この効果は
ｑ₀ とｗ₀ の比が整数：１の関係から外れている場合ほ
ど顕著であり、この比が整数：１の場合にはステップｐ
は１とすればよい。

【０１０６】なお、ｐ＝１，ｄ＝ｄ₀ ，ｋ＝ｋ₀ なる符
号と、ｐ＞１，ｄ＝ｐ（ｄ₀ ＋１）−１，ｋ＝ｐ（ｋ₀
＋１）−１なる符号はマーク間隔あるいはマーク長を考
えると分かるように等価なので、密度比は同じ値にな
る。

【０１０７】実際の記録に使用すべき変調符号を構成す
るには、記録再生系の分解能で決まる最小マーク間隔ま
たは最短マーク長の限界値ｑ₀ と、必要な検出窓幅ｗ₀
とからｄ，ｐ，ｋを定め、記録符号を構成することで最
善の記録密度を実現することができる。

【０１０８】一方、符号化規則に関しては二値記録の場
合の実施例と同様に構成すればよいが、媒体情報蓄積能
力の極限に近い値を実現しようとするほど符号化規則は
複雑になり、符号化回路や復号回路も複雑になって実用
的でない。そこで適当な整数比で近似してｄ，ｐ，ｋ等
があまり大きくならないようにすることが好ましい。回
路の簡略化を重要視する場合には、ｐ＝１などにとると
よい。

【０１０９】さらに、装置構成を考慮した場合、ｐが２
でｄが偶数となるように設定することで効率的にシステ
ムを構成できることも、二値記録の場合の実施例と同様
である。

【０１１０】上述した多値記録の実施例においては、ｐ
＝１，（ｄ，ｋ）＝（２，７），（１，７），ａ＝２，
…，６の場合およびｐ＝２，（ｄ，ｋ）＝（２，７）、
ａ＝２，…，５の場合を示したが、これらａ，ｐ，ｄ，
ｋの値は種々変更することができる。

【０１１１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば変
調符号における特定の１値以外の値の最小間隔、すなわ
ちマーク位置記録におけるマーク間隔の最小値またはマ
ーク長記録におけるマーク長の最小値と検出窓幅の関係
を任意の整数比に設定することが可能となり、媒体や装
置、記録方式などによって決まる情報蓄積能力の限界に
近い記録密度が実現できる。この結果、従来より高い記
録密度が得られ、記録媒体の小型化、大容量化が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る光記録再生装置の構成
を示すブロック図

【図２】本発明を二値記録に適用した場合のＲＬＬ変調
符号生成過程とマーク列の記録方式の一例を模式的に示
す図

【図３】本発明を多値記録に適用した場合のＲＬＬ変調
符号生成過程とマーク列の記録方式の一例を模式的に示
す図

【図４】ｐ＝１の場合の（１，７）符号と（２，７）符
号のｐ_max が（ａ＋１）と共に変化する様子を示す図

【図５】本発明を多値記録に適用した場合のＲＬＬ変調
符号生成過程とマーク列の記録方式の他の例を模式的に
示す図

【図６】従来のＲＬＬ変調符号の一つである（２，７）
符号の生成過程とマーク列の記録方式を模式的に示す図

【図７】（２，７）符号の符号化規則を示す図

【符号の説明】

１１…情報データ入力端子 １２…誤り訂正符号
器 １３…ＲＬＬ符号器 １４…ＬＤドライバ １５…光ヘッド １６…光ディスク １７…プリアンプ １８…波形等化器 １９…データ弁別器 ２０…クロック抽出
回路 ２１…検出パルス ２２…ウインドウパ
ルス ２３…ＲＬＬ復号器 ２４…誤り訂正復号
器 ２５…情報データ出力端子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】記録媒体に光ビームを照射して情報の記録
   および再生を行う光記録再生装置において、 少なくとも２つの値で構成され、特定の１値の連続出現
   個数が情報データに応じて最小値ｄと最大値ｋとの間で
   １より大きいステップｐで変化する変調符号を生成する
   変調符号生成手段と、 この変調符号生成手段により生成された前記変調符号を
   前記特定の１値以外の値の位置に応じてマーク位置また
   はマーク長が変化するマーク列として前記記録媒体上に
   記録する記録手段と、 この記録手段により前記記録媒体上に記録された前記マ
   ーク列を読み取って再生信号を得る再生手段と、 この再生手段により得られた前記再生信号のレベルを前
   記変調符号における前記特定の１値以外の値の最小間隔
   との比が（ｄ＋１）：ｐなる検出窓幅を用いて検出する
   ことにより前記変調符号を弁別する弁別手段と、 この弁別手段により弁別された前記変調符号から前記情
   報データを復号する復号手段とを具備することを特徴と
   する光記録再生装置。
2. 【請求項２】前記変調符号の前記特定の１値の連続出現
   個数の最小値ｄは偶数であり、かつ前記ステップｐは２
   であることを特徴とする請求項１記載の光記録再生装
   置。