JPWO2006100981A1 - 情報記録媒体、情報再生装置、情報再生方法 - Google Patents

情報記録媒体、情報再生装置、情報再生方法 Download PDF

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Abstract

情報再生装置はデータパルス化部（８、１１、１２、１４、１５、１６、１７、１８、２５）と検出部（２１、２３）とを具備する。データパルス化部は、情報記録媒体（７）から再生される再生信号に同期して再生信号を２値情報に変換し、変換された２値情報をパルス化出力信号として出力する。検出部（２１、２３）は、パルス化出力信号に基づいて、データパルス化部が同期外れか否かを示す判定結果をデータパルス化部に出力する。判定結果が同期外れを示すとき、データパルス化部は、所定の固定された動作パラメータを設定して同期外れの回復動作を行う。こうして、トラック蛇行信号が得られないＲＯＭディスク、あるいは、トラック蛇行信号のＳＮＲが低い場合でも、再生ＰＬＬの同期外れを正しく判定し、ＰＬＬの高速引き込み適応等化器とオフセット補償器の高安定化を実現する。

Description

本発明は、光ディスク等の情報記録媒体およびその情報再生装置、情報再生方法に関し、特に動作を制御する閉ループ系の安定化に関する。
近年のマルチメディアの利用の進展により、映像情報を含む大量の情報を処理する必要がある。また、これらの情報を記録するストレージ装置の大容量化が必要であり、特に、高画質の映像情報のストレージ分野では現状のＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）以上の容量が望まれている。しかしながら、光ディスク装置あるいはＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）装置の記憶容量を増加させるためには記録密度を上げる必要があり、これに伴い、エラーレートの低減、信頼性の確保が重要課題となっている。これに対して光ディスクでは大別して媒体組成アプローチ、光学的アプローチ、信号処理的アプローチの３種類の方向で検討がなされてきた。以下では主に信号処理的アプローチに関して説明する。
光ディスク装置は、光学素子により集光されたレーザビームをディスク媒体上に照射し、反射光の明暗あるいは偏光により情報を検出する。集光されたビームスポットは有限であり、径が小さいほど高密度の記録再生が可能である。このため、このビームスポットを小さくするための光学的なアプローチが進められてきている。スポット径は対物レンズＮＡ（Ｎａｔｕｒａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ）に比例し、レーザビーム波長λに逆比例する。したがって、対物レンズＮＡを大きくし、レーザビーム波長λを小さくすることでスポット径を小さくすることが可能である。しかし、対物レンズＮＡを大きくすると焦点深度が浅くなり、ディスク面とレンズ間の距離を狭める必要があり、限界がある。一方、短波長レーザは、高出力発振の安定性、長寿命化等が課題であるが、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）では赤外レーザ（λ＝７８０ｎｍ）、ＤＶＤでは赤色レーザ（λ＝６５０ｎｍ）、次世代ＤＶＤでは青色レーザ（λ＝４０５ｎｍ）と短波長化は徐々に進んでいる。
ところで、光ヘッドとディスク媒体間の伝送路周波数特性は、有限なビームスポットのため、高域のゲインが低下するＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）と同様の特性になる。そのため、矩形波を記録媒体に記録しても波形が鈍ってしまう。このまま記録密度を高くすると、特定の時刻で読み出すべき波形が他の時刻の波形と干渉する。これを符号間干渉と呼ぶ。この符号間干渉のため、ある長さ以下の短い記録マークの再生が困難となる。逆に記録マークが長い場合には、同期クロック抽出用の位相情報を出力する頻度が低下して同期外れの原因となる。したがって、記録マークはある長さ以下に制限する必要がある。
以上の制約の上で、記録媒体に信号を記録するための信号処理的なアプローチとして、光ディスクへの記録データは記録符号化されている。特に符号の反転距離が制限されたＲＬＬ符号（Ｒｕｎ Ｌｅｎｇｔｈ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｄｅ）が用いられることが多く、ＥＴＭ（Ｅｉｇｈｔ ｔｏ Ｔｗｅｌｖｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、ＥＦＭ（Ｅｉｇｈｔ ｔｏ Ｆｏｕｒｔｅｅｎ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、（１，７）ＲＬＬ、（２，７）ＲＬＬ、８／１６符号などが使われている。ＥＴＭは、Ｋｉｎｊｉ ｋａｙａｎｕｍａ， ｅｔ ａｌ．による”Ｅｉｇｈｔ ｔｏ Ｔｗｅｌｖｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｋ”、（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍｅｍｏｒｙ ２００３， Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ ｐｐ．１６０−１６１， Ｎｏｖｅｍｂｅｒ ３， ２００３）に述べられているように、（１，１０）ＲＬＬ符号であり、符号化率は（１，７）ＲＬＬと同様に２／３であるが、最短マークの連続数の制限とＤＣ成分圧縮性能に特徴がある。
また、波形等化と呼ばれる技術がある。これは符号間干渉を取り除くように逆フィルタを挿入することにより誤り率を低下させるものである。この波形等化は再生信号の高帯域成分を強調するので符号間干渉は抑えられるが、ノイズの高域成分も強調されることになる。そのため、再生信号のＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｓｅ Ｒａｔｉｏ）が劣化する場合がある。特に記録密度を上げたときには、この波形等化によるＳＮＲの悪化が検出データの誤りの主要因となる。ＰＲ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）等化は、既知の符号間干渉を故意に起こすような波形等化の１方式である。通常、高域成分を強調することがないので、ＳＮＲの悪化を抑えることができる。
一方、データの検出方式として有効なものとして最尤検出方式がある。この方式は、ある状態遷移をすることが分かっているデータ列に対して、考えられる全ての時系列パタンの中から誤差の二乗平均が最小になるものを選択することで検出性能を上げる方式である。ただし、実際の回路上で上述の処理を行うことは、回路規模および動作速度の点で困難である。そのため、通常は、ビタビアルゴリズムと呼ばれるアルゴリズムを用いてパスの選択を漸化的に行うことにより実現している。この検出方式はビタビ検出と呼ばれる。
前述のＰＲ等化にビタビ検出を組み合わせた検出方式は、ＰＲＭＬ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）方式と呼ばれ、一種の誤り訂正を行いながらデータを検出できる。ＰＲ等化により再生信号は時間方向に相関を持つことになる。このため、再生信号をサンプリングしたデータ系列には特定の状態遷移しか現れなくなる。限られた状態遷移と、ノイズを含む実際の再生信号のデータ系列の状態遷移とを比較し、最も確からしい状態遷移を選ぶことにより検出データの誤りを低減できる。ＥＴＭ符号とＰＲ（１，２，２，２，１）チャネルを用いたＰＲＭＬ検出方式は、小川、本間他による「ＨＤ ＤＶＤ装置化技術の開発（記録技術）」（映像情報メディア学会技術報告 ＩＴＥ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏｒｔ Ｖｏｌ．２８， Ｎｏ．４３，ｐｐ．１７−２０ ＭＭＳ２００４−３８， ＣＥ２００４−３９ （Ｊｕｌｙ， ２００４））に記載されているように、高密度記録再生時に広い検出マージンを得ることが可能である。
ビタビ検出により検出性能を上げるためには、再生チャネルの周波数特性を特定のＰＲ等化特性に一致させる必要がある。その場合、再生チャネルの周波数特性になるべく近いＰＲ等化特性を選ぶようにする。一般には波形等化器を用いて周波数特性を補正し、できるだけ所定のＰＲ特性に等しくなるようにしている。
信号の経時劣化を適応的に補正して検出性能を高める技術として自動等化方式あるいは適応等化方式がある。逐次型の適応等化アルゴリズムは、斎藤収三他による「現代 情報通信の基礎」（オーム社 平成４年１２月 ｐｐ．２１２−２１７）に記載されているように、特にＺｅｒｏ Ｆｏｒｃｉｎｇ法、Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ法などが一般的である。適応等化技術は、装置の初期調整が不要となるなどその効果は大きい。適応等化を実現するための回路には乗算器と積分器が多数含まれており、回路規模の点で難点があったが近年のプロセス技術の進歩によってほぼ解消している。
ビタビ検出の検出性能をさらに上げるためには、再生信号に重畳されている低い周波数の変動を取り除く必要がある。通常のＨＰＦ（Ｈｉｇｈ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）の場合、ＳＮＲを稼ぐためにカットオフ周波数を上げる必要がある。カットオフ周波数を上げると記録符号自体に含まれる低周波数成分もカットされてしまう。このため、逆に性能が劣化する場合がある。これに対して、等化器の等化誤差を利用してオフセットレベルを生成してフィードバックする方式が特許第２８７７１０９号公報、特許第２８８８１８７号公報に開示されている。これにより記録符号自体の低周波数成分をカットせずにＨＰＦのカットオフ周波数を上げることが可能である。
以上のように、適応等化、オフセット補償、ビタビ検出を組み合わせることで検出性能の向上に大きな効果がある。しかし、ビタビ検出、適応等化、オフセット補償それぞれを構成する回路は、再生信号から抽出された再生クロックに従って動作する。したがって、一旦同期が外れた場合には、適応等化およびオフセット補償のそれぞれの閉ループ系は発散する可能性がある。この場合、系が自動的に復帰する保証はないので、同期はずれ検出器が必要であり、その検出結果により復帰処理を行う必要がある。しかし、高密度記録された光ディスクからの再生信号は、分解能が低いうえに、ディスク偏芯によるワウ・フラッタ、スピンドル回転数ずれが発生するので、通常の検出方法では正確な同期はずれ検出が困難である。また、同期外れの感度は高すぎても低すぎても問題が発生する。感度が高すぎる場合、同期が取れているのに同期外れを誤検出してしまう。逆に感度が低すぎると同期が外れているのにロック状態と誤認識してしまい再生エラーが増加してしまう。
上記の問題を解決するための一手法が特開平１１−１６２９５号公報に開示されている。図１は、その光ディスク装置の構成を示すブロック図である。光ヘッド７１の出力信号から、案内溝の蛇行で記録されているＦＭ変調信号をウォブル信号検出器９１により取り出し、そのＦＭ変調信号をＦＭ復調器９２で復調してバイフェーズ符号を得る。このバイフェーズ符号からＰＬＬ回路９４により回転同期クロックを検出するとともに、バイフェーズ復調器９３によりバイフェーズ符号を復調してアドレス信号を得る。スピンドルサーボ回路９６は回転同期クロックの周波数と位相とが所定値になるように光ディスク７０を回転させているスピンドルモータ９７を制御する。
再生信号検出器７２は記録されている情報を電気信号の振幅変化として再生信号を出力する。再生信号はＡＧＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路７３により、その平均的な信号振幅を一定にさせる。ＡＧＣ回路７３の出力はＡ／Ｄ変換器７４で標本化・量子化され、デジタル化される。デジタル化された再生信号はイコライザ７５で所定のＰＲ特性に等しくなるように波形等化される。ＰＬＬ回路７７は、イコライザ７５の出力信号を用いて読出同期クロックを検出する。読出同期クロックはＡ／Ｄ変換器７４、イコライザ７５、およびビタビ復号器７６に動作クロックとして供給されている。所定のＰＲ特性に等化された再生信号はビタビ復号器７６で最尤状態遷移の推定が行われ、ＲＬＬ符号化されている記録データとして出力される。
無信号検出器７９は、未記録領域を再生中であることを検出して無信号検出フラグを出力し、同期外れ検出器８１は、ＰＬＬ回路７７の同期外れを検出して同期外れ検出フラグを出力する。また、タイマ回路８３は、同期外れ検出フラグと検索終了フラグとをトリガとして一定時間のパルスを出力する。なお、ＯＲゲート８２は同期外れ検出フラグと検索終了フラグの論理和を出力し、ＯＲゲート８４は無信号検出フラグとパルスの論理和を出力する。切替器８６は、未記録期間、記録領域検索期間、および同期外れに対応してＰＬＬ回路７７への入力をイコライザ７５の再生信号から回転同期クロックに切り替えて入力するようにしている。システムコントローラ８８は、全体を統括制御する。
即ち、この方式では、光ディスク７０のトラック蛇行で記録された回転情報を第１の信号検出部（ウォブル信号検出器９１、ＦＭ復調器９２）で検出し、ＰＬＬ回路９４で回転同期クロックが検出される。また、光ディスク７０から再生信号を第２の信号検出部（再生信号検出器７２、ＡＧＣ回路７３、Ａ／Ｄ変換器７４、イコライザ７５）で検出する。この再生信号と回転同期クロックとを切替器８６で切り替えてＰＬＬ回路７７に入力する。通常動作時にはＰＬＬ回路７７は再生信号に同期した読出同期クロックを第２の信号検出部の動作クロックとして与え、未記録領域再生中、および記録領域検索後または同期外れ検出後の所定期間中は、切替器８６により回転同期クロックに同期した読出同期クロックを動作クロックとして与える。これにより同期外れ時のデッドロックの発生を防止し、再同期時間の短縮を図るとの記述がある。
また、適応フィルタの適応制御動作の復帰・収束に関する技術が特開２００１−０５２４３９号公報に開示されている。これによれば、信号再生装置は、フィルタ部と復号部と誤差検出部と適応制御部とリセット部とを備えている。フィルタ部は、再生信号の特性を補償する。復号部は、そのフィルタ部からの出力信号を復号する。誤差検出部は、その復号部の入出力信号から誤差を検出する。適応制御部は、その検出された誤差に応じてフィルタ部の特性を適応的に調整する。リセット部は、誤差に基づいてフィルタ部の特性を所定の初期特性に戻すリセット動作を適応制御部を介して行う。
また、特開２００４−０８７１２２号公報には、情報記録媒体のデータ構造が開示されている。この情報記録媒体では、まず、情報の第１の単位であるセクタが定義される。このセクタが少なくとも１個以上集まって構成される第２の単位であるセグメントが定義される。さらに、このセグメントが少なくとも１個以上集まって構成され、かつエラー訂正のブロック境界と同じ境界位置を持つ第３の単位であるエラー訂正ブロックが定義される。この情報記録媒体において、セグメントは、ユーザデータ記録領域とこのユーザデータ記録領域の前後に配置された中間領域とを含む。それぞれの中間領域には、次に記録されるユーザデータ記録領域に対する同期合わせ用のデータ領域（ＶＦＯ）がある。それぞれの中間領域は、このデータ領域の一部が次のセグメントの同期合わせのためのデータ領域の一部重ね合わせ部として用いられている。
また、特開２００４−１９９７２７号公報には、再生信号処理装置に関する技術が開示されている。この再生信号処理装置は、Ａ／Ｄ変換器と、適応等化器と、ＰＬＬ回路とを備えている。Ａ／Ｄ変換器は、入力されたアナログの再生信号を量子化してディジタルの再生信号データを出力する。適応等化器は、等化前後のデータに応じて制御される特性で上記再生信号データを等化する。ＰＬＬ回路は、上記再生信号データに同期したクロック信号を出力する。さらに、アナログフィルタとディジタルフィルタとを備える。アナログフィルタは、上記再生信号に含まれるノイズを除去する。ディジタルフィルタは、上記Ａ／Ｄ変換器と上記適応等化器との間に設けられ、固定された特性で上記再生信号データを等化する。上記ＰＬＬ回路は、上記ディジタルフィルタの出力に基づいて、上記クロック信号を出力する。
上記の手法ではトラック蛇行信号（ウォブル信号）が必須であるため、再生専用のＲＯＭディスク等の同期外れ時に対応できない。また、通常トラック蛇行信号は、再生信号への干渉を抑えるため再生信号帯域よりも低い周波数帯域に設定される。例えばＤＶＤ−Ｒの蛇行周波数はチャネルクロックの１／１８６、ＤＶＤ＋Ｒでは１／３２である。さらに情報記録後の蛇行信号は再生信号の干渉を受けそのＳＮＲは非常に低下する。したがって、このようなトラック蛇行信号から再生チャネルクロックを生成しても位相までは合わせることは困難である。位相がずれた状態で適応等化器を動作させた場合、タップ係数が発散あるいはゲインが零に収束してしまう可能性がある。
上記説明と関連して、特開平１０−１７２２３８号公報には、情報検出装置が開示されている。この従来例の情報検出装置では、減算器は、デジタル化された入力サンプル値からオフセットを減算する。ビタビ検出器は、減算器出力を入力とする。直流レベル検出回路は、サンプル値とビタビ検出器内で検出されたパス選択情報および最小パスメトリック情報から直流レベルを検出する。直流レベル検出回路の出力はオフセット量として減算器にフィードバックされる。
したがって、本発明の課題は、トラック蛇行信号が得られないＲＯＭディスク、あるいは、トラック蛇行信号のＳＮＲが低い場合でも、再生ＰＬＬ回路の同期外れを正しく判定し、ＰＬＬ回路の高速引き込み適応等化器とオフセット補償器の高安定化を実現することにある。
本発明は、ＰＲＭＬ検出による情報検出安定性を高めることにより、光ディスク装置の信頼性向上に貢献することを目的とする。
本発明の観点では、情報再生装置はデータパルス化部と検出部とを具備する。データパルス化部は、情報記録媒体から再生される再生信号に同期して再生信号を２値情報に変換し、変換された２値情報をパルス化出力信号として出力する。検出部は、パルス化出力信号に基づいて、データパルス化部が同期外れか否かを示す判定結果をデータパルス化部に出力する。判定結果が同期外れを示すとき、データパルス化部は、所定の固定された動作パラメータを設定して同期外れの回復動作を行う。
この検出部は、パタン検出部と判定部とを備えてもよい。この情報記録媒体は、情報が記録されるデータ領域中に予め一定間隔で特殊パタンが書き込まれている。パタン検出部）は、パルス化出力信号に基づいてその特殊パタンを検出する。パタン検出部は、特殊パタンの検出間隔を示す特殊パタン検出信号を出力する。判定部は、検出間隔に基づいてデータパルス化部の同期外れを判定し、判定結果を出力する。
本発明の他の観点では、情報再生装置は、情報が記録されるデータ領域中に予め一定間隔で特殊パタンが書き込まれた情報記録媒体から情報を再生し、データパルス化部とパタン検出部と判定部とを具備する。データパルス化部は、情報記録媒体から再生される再生信号をパルス化してパルス化出力信号を出力する。パタン検出部は、パルス化信号に基づいて特殊パタンを検出し、特殊パタンの検出間隔を示す特殊パタン検出信号を出力する。判定部は、特殊パタン検出信号に基づいてデータパルス化部が再生信号と同期して動作しているか否かを判定し、同期外れか否かを示す判定結果を出力する。判定結果が同期外れを示すとき、データパルス化部は同期外れの回復動作を行う。
本発明の判定部は、特殊パタン検出信号が以下に示す状態のいずれかであるときに、即ち、特殊パタンを検出する間隔が所定の範囲内の間隔であるか、そのほぼ一定間隔で所定の回数以上連続して特殊パタンの検出を示しているとき、同期状態と判定する。このような状態のとき、判定部は、同期状態を示す判定結果を出力する。
また、本発明の判定部は、所定の間隔で、所定の回数以上連続して検出されなかったとき、即ち、“所定の間隔”ד所定の回数”の期間に特殊パタンが検出されなかった場合、同期外れと判定する。このとき、判定部は、同期外れを示す判定結果を出力する。
本発明のデータパルス化部は、ＰＬＬ部を備える。ＰＬＬ部は、再生信号に基づいて更新される発振周波数に基づいて再生信号のチャネルクロックを抽出する。判定結果が同期外れを示すとき、ＰＬＬ部は、所定の発振周波数を設定してチャネルクロックを抽出する。この所定の発振周波数は、判定結果が同期外れを示す直前の発振周波数であってもよいし、予め定められた初期発振周波数でもよい。また、このとき、ＰＬＬ部のループゲインに所定のループゲイン値が設定されてもよい。
本発明のデータパルス化部は、オフセット補償器を備える。オフセット補償器は、パルス化出力信号に基づいて算出されるオフセット値を用いて再生信号のオフセットを補正する。判定結果が同期外れを示すとき、オフセット補償器は、所定のオフセット値を用いてオフセットを補正する。この所定のオフセット値は、判定結果が同期外れを示す直前のオフセット値であってもよいし、予め定められた初期オフセット値であってもよい。また、判定結果が同期外れを示す前に算出されたオフセット値を予め学習して求められた学習オフセット値であってもよい。
本発明のデータパルス化部は、適応等化器を備える。適応等化器は、その適応等化器に入力される信号とパルス化出力信号に基づいて更新されるタップ係数を用いて、再生信号を所定の周波数特性に自動等化を行う。判定結果が同期外れを示すとき、この適応等化器は、所定のタップ係数を用いて等化動作を行う。この所定のタップ係数は、判定結果が非同期を示す直前のタップ係数であってもよいし、予め定められた初期タップ係数であってもよい。
また、本発明のデータパルス化部は、再生信号を最尤検出により２値情報に変換するビタビ検出器を備える。このビタビ検出器は、ＰＲ（１，２，２，１）特性またはＰＲ（１，２，２，２，１）特性を用いる。
また、本発明の他の観点では、情報記録媒体は、情報が記録されるデータ領域中に予め一定間隔で特殊パタンが書き込まれている。この特殊パタンは、ｎを２から１１までの整数とし、Ｔを前記再生信号のチャネルクロック周期とするときに、長さｎＴのスペースと長さｎＴのマークとが繰り返して連続記録されるＶＦＯ領域を示すパタンを含む。また、特殊パタンは、ユーザデータを記録するために使用されるＥＴＭ変調符号などの変調符号に定義されていない、例えば１３Ｔマークパタンのような変調符号外パタンを含むフレーム同期パタンであってもよい。ＶＦＯ領域パタンとフレーム同期パタンの両方であってもよい。このＶＦＯ領域パタンは、記録再生するときに誤り訂正処理を行う範囲であるＥＣＣブロックの先頭に配置されてもよいし、セクタ毎に配置されてもよい。
さらに、本発明の他の観点では、情報再生方法は、データパルス化ステップと、検出ステップとを具備する。データパルス化ステップは、情報記録媒体から再生される再生信号に同期して再生信号を２値情報に変換し、変換された２値情報をパルス化出力信号として出力する。検出ステップは、パルス化出力信号に基づいてデータパルス化ステップが同期外れか否かを示す判定結果を出力する。判定結果が同期外れを示すとき、データパルス化ステップは、所定の固定された動作パラメータを設定して同期外れの回復動作を行う。
検出ステップは、パタン検出ステップと判定ステップとを備える。情報記録媒体は、情報が記録されるデータ領域中に予め一定間隔で特殊パタンが書き込まれている。パタン検出ステップは、パルス化出力信号に基づいてこの特殊パタンを検出し、特殊パタンの検出間隔を示す特殊パタン検出信号を出力する。判定ステップは、検出間隔に基づいてデータパルス化ステップの同期外れを判定し、判定結果を出力する。
本発明の判定ステップは、特殊パタン検出信号が以下の状態のときに同期状態／同期外れと判定し、判定結果を出力する。特殊パタン検出信号が、前記特殊パタンを検出する間隔が所定の範囲内の間隔で、所定の回数以上連続して検出されたことを示すとき同期状態と判定する。特殊パタン検出信号が、所定の間隔で、所定の回数以上連続して検出されなかったとき、同期外れと判定する。
図１は、従来の情報再生装置の構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の実施例に係る情報再生装置の構成を示すブロック図である。 図３は、本発明の実施例に係る情報再生装置で使用されるディスク媒体のエリア構成を示す図である。 図４は、ディスク媒体のデータ領域のデータ列の構成を示す図である。 図５は、本発明の実施例に係る情報再生装置におけるオフセット補償器の構成を示すブロック図である。 図６は、本発明の実施例に係る情報再生装置におけるＰＬＬ回路の構成を示すブロック図である。 図７Ａから７Ｃは、本発明の実施例に係る情報再生装置における位相比較器の入力データ列を示す図である。 図８は、本発明の実施例に係る情報再生装置における適応等化器の構成を示す図である。 図９Ａから９Ｅは、本発明の実施例に係る情報再生装置における動作を説明する図である。
以下に、添付図面を参照して、本発明の情報記録媒体から情報を再生する情報再生装置について詳細に説明する。
図２は、本発明の実施例による情報再生装置の構成を示すブロック図である。図２を参照して、情報再生装置は、光ヘッド８、Ａ／Ｄ変換器１１、オフセット補償器１２、補間器１４、ＰＬＬ回路１５、適応等化器１６、ビタビ検出器１７、等化誤差演算器１８、特殊パタン検出器２１、同期判定器２３、再同期シーケンサ２５を具備する。
光ヘッド８は、一定間隔で特殊パタンが埋め込まれているディスク媒体７からの反射光から再生信号を生成する。再生信号は、Ａ／Ｄ変換器１１に出力される。ディスク媒体７は、スピンドルモータ（図示せず）によって等角速度回転あるいは等線速度回転している。光ヘッド８は、サーボ回路（図示せず）によりディスク面と対物レンズの距離およびディスク案内溝と集光スポットの半径位置とをそれぞれ正確に制御される。光ヘッド８が発光するレーザ光の集光スポットは、ディスク７上に記録された情報マークに照射される。ディスク７面からの反射光は、情報マークの有無により反射率あるいは偏光が変化する。これを光ヘッド８の検出器（図示せず）により検出することで再生信号が得られる。再生信号中では、記録マークの有無は振幅情報として得られる。
Ａ／Ｄ変換器１１は、光ヘッドから出力される再生信号を固定周波数でサンプリングし、数ビット幅のデジタル信号に変換する。入力される再生信号は、エイリアシング除去のためにフィルタ（図示せず）を通過している。Ａ／Ｄ変換器１１のサンプリングクロックは、入力チャネル周波数よりも高い固定周波数クロックを用いる。変換されたデジタル再生信号は、オフセット補償器１２に出力される。
オフセット補償器１２は、Ａ／Ｄ変換器１１からデジタル再生信号を、等化誤差演算器１８から等化誤差を、再同期シーケンサ２５から初期値セット信号、初期オフセット値、オフセット補償ホールド信号を入力する。オフセット補償器１２は、等化誤差に基づいて、入力されるデジタル再生信号のオフセットレベルを補正する。オフセット補正されたデジタル再生信号は、補間器１４に出力される。オフセット補償器１２の詳細は後述する。
補間器１４は、オフセット補償器１２からオフセット補正されたデジタル再生信号を、ＰＬＬ回路１５から位相補償情報を入力する。補間器１４は、オフセット補正されたデジタル再生信号をデータ補間し、位相補正情報に基づいて位相補正する。補間器１４は、位相補正された再生信号を適応等化器１６とＰＬＬ回路１５とに出力する。位相補正された再生信号は、あたかも入力チャネルに同期してサンプリングがなされたような信号となる。
ＰＬＬ回路１５は、補間器１４からの位相補正された再生信号を、再同期シーケンサ２５からの外部周波数セット信号と周波数情報とループゲインとＰＬＬホールド信号とを入力する。ＰＬＬ回路１５は、位相補正された再生信号に基づいて位相補正情報を生成して補間器１４に出力する。ＰＬＬ回路１５の詳細は、後述する。
適応等化器１６は、補間器１４から位相補正された再生信号を、等化誤差演算器１８から等化誤差を、再同期シーケンサ２５から初期値セット信号と初期タップ係数と等化器ホールド信号とを入力する。適応等化器１６は、等化誤差に基づいて位相補償された再生信号の周波数特性がＰＲ特性に近づくように周波数特性を修正する。適応等化器１６で周波数特性が修正された再生信号は、ビタビ検出器１７と等化誤差演算器１８とに出力される。適応等化器１６の詳細は後述する。
ビタビ検出器１７は、適応等化器１６から周波数特性が修正された再生信号を入力する。ビタビ検出器１７は、入力された再生信号を最尤検出により２値情報に変換する。２値情報に変換された再生信号は、検出情報として等化誤差演算器１８と特殊パタン検出器２１とに出力される。また、この検出情報は、不要情報の除去（フォーマット処理）、記録符号の復調、誤り訂正処理等を経て上位システムで利用される。
等化誤差演算器１８は、適応等化器１６の出力とビタビ検出器１７から出力される検出情報とを入力し、等化誤差を算出する。算出された等化誤差は、適応等化器１６とオフセット補償器１２とに出力される。このように等化誤差がフィードバックされることにより閉ループが構成されることになる。
特殊パタン検出器２１は、ビタビ検出器１７から出力される検出情報を入力し、検出情報から特殊パタンを抽出する。特殊パタン検出器２１は、特殊パタンを検出したことを示す特殊パタン検出信号を同期判定器２３に出力する。特殊パタン検出器２１における特殊パタンの判定は、多少の周波数ずれでも抽出できるように完全一致ではなく、少しゆるい判定条件とする。例えば、１３Ｔ±１Ｔを含むパタンを検出する。ＥＴＭ符号の場合、ユーザデータ６８には２Ｔから１１Ｔまでのパタンしか出現しない。そのため、高い確度でＳＹＮＣコードを検出することが可能である。また、ＶＦＯを利用する場合、パタン自体はユーザデータ６８にも出現する。しかし、同一パタンが連続することを考慮すると高い確度で検出することが可能である。
同期判定器２３は、特殊パタン検出器２１から出力される特殊パタン検出信号を入力する。同期判定器２３は、特殊パタン検出信号により示される特殊パタン検出の間隔を計測し、その間隔より同期状態を判定する。同期判定器２３は、同期外れを検出すると再同期シーケンサ２５に通知する。非同期状態判定から同期状態判定への遷移は、例えば検出した特殊パタン間隔が１０回以上連続して正規タイミングであった場合に起きる。また、同期状態から非同期状態への遷移は、検出した特殊パタン間隔が１０回以上連続して不正タイミングであった場合に起きる。このように同期／非同期判定の遷移にヒステリシスを持たせることでシステムとしての安定性を上げることができる。
再同期シーケンサ２５は、同期判定器２３から同期判定結果を入力し、オフセット補償器１２、ＰＬＬ回路１５、適応等化器１６に制御信号と制御データとを出力する。再同期シーケンサ２５は、同期判定器２３から非同期状態を通知されると、再同期／復帰シーケンスを開始する。再同期／復帰シーケンサはマイコンとファームウェアで構成しても良い。
再同期シーケンサ２５は、オフセット補償器１２に対して、初期値セット信号、初期オフセット値、オフセット補償ホールド信号を出力する。オフセット補償ホールド信号は、オフセット補償器１２のオフセット値をそのときの状態のまま保持すべき場合に出力される。初期値セット信号は、予め学習してある初期オフセット値をオフセット補償器１２に設定されるべき場合に出力される。再同期／復帰シーケンスでは、初期値をプリセットするだけでも良いし、初期値プリセット後ホールドしても良い。あるいは直前のオフセット値のままホールドしても良い。
ＰＬＬ回路１５に対して、再同期シーケンサ２５は、外部周波数セット信号と周波数情報とループゲインとＰＬＬホールド信号とを出力する。外部周波数セット信号は、周波数情報、ループゲインに示される発振周波数、ループゲイン値をＰＬＬ回路１５にプリセットさせる。ＰＬＬホールド信号は、発振周波数をそのときの状態のまま維持させる。外部周波数をセットする場合、その発振周波数は、特殊パタン検出間隔を元に周波数を算出してプリセットしても良い。再同期／復帰シーケンスでは、発振周波数をプリセットするだけでも良いし、発振周波数をホールドするだけでも良い。
適応等化器１６に対して、再同期シーケンサ２５は、初期値セット信号と初期タップ係数と等化器ホールド信号とを出力する。初期値セット信号は、初期タップ係数をプリセットする。等化器ホールド信号は、そのときのタップ係数を維持させる。再同期／復帰シーケンスでは、タップ係数を初期化しても良いし、直前の係数をホールドするだけでも良い。
図３はディスク媒体７のアリア構成を示す。ディスク媒体７は、内側からリードインエリア６１、データエリア６２、リードアウトエリア６３を備える。データエリア６２は、情報を記録するスパイラル状の記録トラックが形成され、ユーザデータは、その記録トラックに沿って記録される。
データエリア６２に記録されるデータのデータ構造は、図４に示されるように、１次元で表現することができる。ユーザデータには、一定間隔で特殊パタンが埋め込まれている。特殊パタンはＳＹＮＣコード６６とＶＦＯパタン６７の２種類がある。ここでは、この２種類が配置されるが、どちらか一方であってもよい。
ＳＹＮＣコード６６は、ＥＴＭ変調符号規則に現れない例えば１３Ｔのような長マークパタンを含むコードである。ＳＹＮＣコードは間隔Ｎｓ毎にユーザデータ中に挿入される。間隔Ｎｓは、数１０バイト毎の固定間隔とする。このＳＹＮＣコードは、再生時のＤＳＶ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｍ Ｖａｌｕｅ）調整や復調時エラー伝播制限に用いても良い。また、他のＳＹＮＣコードを用いても良い。
ＶＦＯパタン６７は、ＥＴＭ変調符号規則に現れる例えば４Ｔスペース４Ｔマークの連続として構成される。ＶＦＯパタン６７は、一定間隔Ｎｖ毎に埋め込まれる。例えば、ＶＦＯパタン６７はＥＣＣブロック先頭に配置され、再生信号から同期クロックを抽出するＰＬＬの高速位相引き込みに用いても良い。また、ＶＦＯパタン６７は、２Ｔから１１Ｔまでのいずれのコードを用いても良く、その場合、各セクタの先頭に配置することも可能である。
オフセット補償器１２の詳細を以下に説明する。オフセット補償器１２は、図５に示されるように、セレクタ３１、積分器３２、乗算器３５、減算器３６を備える。セレクタ３１は、等化誤差演算器１８から入力される等化誤差と定数“０”とのいずれかを再同期シーケンサ２５から入力されるオフセット補償ホールド信号に基づいて選択し、誤差信号として積分器３２に出力する。オフセット補償ホールド信号は、ホールドが必要なときだけアクティブになる信号である。したがって、セレクタ３１は通常、等化誤差を積分器３２に出力する。
積分器３２は、入力される誤差信号を積分（累積）し、積分結果を乗算器３５に出力する。また、積分器３２は、再同期シーケンサ２５から初期値セット信号、初期オフセット値を入力する。初期値セット信号は、積分器３２に初期オフセット値をプリセットさせる。
乗算器３５は、積分結果をα（０＜α＜１）倍して減算器３６にオフセットレベル補正値として出力する。減算器３６は、Ａ／Ｄ変換器１１から入力されるデジタル再生信号からα倍された積分結果を減算し、オフセットレベルを補正する。オフセット補正された再生信号は、補間器１４に出力される。
Ａ／Ｄ変換器１１が出力するデジタル再生信号にプラス方向のオフセットが重畳している場合、等化誤差はプラス成分が多くなる。そのため、積分器３２に累積される積分結果はプラス方向に増加する。プラス方向のオフセットが重畳しているデジタル再生信号から積分結果をα倍して減算するため、徐々に等化誤差が零になるように系が動作する。この係数αによりその収束速度を制御することができる。このようにしてオフセットレベルを漸化的に収束させることができる。
一方、ＰＬＬホールド信号がアクティブになった場合、セレクタ３１は等化誤差の替わりに“０”を選択して積分器３２に出力する。入力値が“０”であるから、積分器３２は直前の値を保持することになる。また、初期値セット信号がアクティブになると、積分器３２は、初期オフセット値に指定される値を積分値として内部にプリセットする。したがって、再同期シーケンサ２５がオフセット値を設定することが可能となる。
ＰＬＬ回路１５の詳細を以下に説明する。ＰＬＬ回路１５は、図６に示されるように、位相比較器４１、セレクタ４２、ループフィルタ４５、ＶＣＯ４６を備える。位相比較器４１は、補間器１４から出力される位相補正された再生信号を入力し、位相比較結果をセレクタ４２に出力する。通常のアナログＰＬＬ回路等で用いられる位相比較器は、２つの入力信号の位相差を検出するものであるため２信号を入力する。位相比較器４１は、入力チャネルとサンプリングとの位相を比較する位相比較器であるため、多ビットの１入力信号を用いる。
セレクタ４２は、再同期シーケンサ２５から出力されるＰＬＬホールド信号に基づいて、位相比較器４１が出力する位相比較結果と定数“０”とのいずれか一方を選択して位相差情報としてループフィルタ４５に出力する。ＰＬＬホールド信号は、ホールドが必要なときだけアクティブになる信号であるため、通常セレクタ４２は、位相比較器４１の出力をループフィルタ４５に出力する。
ループフィルタ４５は、セレクタ４２が出力する位相差情報に基づいて、ＶＣＯ４６を制御するための周波数情報を算出する。算出した周波数情報は、ＶＣＯ４６に出力される。また、ループフィルタ４５は、再同期シーケンサ２５から外部周波数セット信号、周波数情報、ループゲインを入力する。外部周波数セット信号がアクティブになると、ループフィルタ４５は、周波数情報に示される周波数、ループゲインに示されるループゲイン値を内部にプリセットする。したがって、外部周波数セット信号により発振周波数とループゲインは瞬時に設定の値に切り替えることができる。また、ＰＬＬホールド信号がアクティブになると、セレクタ４２は位相差情報として定数“０”を出力するため、ループフィルタ４５は発振周波数を変更する位相差はないものとして発振周波数をそのまま維持する。
ＶＣＯ４６は、ループフィルタ４５から周波数情報を入力し、その周波数情報に基づいて鋸波状の発振信号を生成する。この鋸波の傾きは発振周波数に比例する。生成された発振信号は、位相補正情報として補間器１４に出力される。この出力により補間器１４が制御され、全体として位相同期ループとなる。
ここで、図７Ａから７Ｃを参照して、位相比較器４１の位相比較について説明する。図７Ａから７Ｃは、位相差φが異なる場合の３つの連続するデータ列Ｘを示している。位相比較器４１に入力されるデータ列Ｘは、位相差φが零になるように補間器１４により位相同期動作が行われている。φ＝０の場合には図７Ｂに示される｛Ｘｎ−１、Ｘｎ、Ｘｎ＋１｝のように、振幅中心（ｔ軸）を横切るタイミングがサンプリング位置となる。即ち、Ｘｎ＝０である。φ＜０の場合、図７Ａに示されるように、Ｘｍ＞０となる。また、φ＞０の場合、図７Ｃに示されるように、Ｘｐ＜０となる。即ち、振幅中心を遷移する近傍サンプル点｛Ｘｍ、Ｘｎ、Ｘｐ｝の振幅値とφとが一対一に対応する。ただし、波形の傾きによって極性が異なるため、波形の傾きに基づく極性の補正が必要となる。このように入力データ列を用いて位相差が求められる。
適応等化器１６の詳細を以下に説明する。適応等化器１６は、図８に示されるように、遅延器５１−１〜４、遅延器５２、遅延器５３−１〜４、相関器５４−０〜４、乗算器５５−０〜４、加算器５６−１〜４、セレクタ５７、乗算器５８を備える。
補間器１４から出力される位相補正された再生信号は、遅延器５１−１と遅延器５２に入力されるとともに、乗算器５５−０に入力される。遅延器５１−１〜４は直列に接続され、それぞれの出力信号は乗算器５５−１〜４に入力される。遅延器５１−１〜４は、１チャネル周期（Ｔ）の遅延を発生する遅延器である。遅延器５２と遅延器５３−１〜４は、直列に接続され、それぞれの出力信号は、相関器５４−０〜４に入力される。遅延器５２は、ｎチャネル周期（ｎＴ）の遅延、遅延器５３−１〜４は１チャネル周期（Ｔ）の遅延を発生する遅延器である。遅延器５２が発生するｎチャネル周期は、フィルタの中心にある相関器５４−２において補間器１４から出力される位相補正された再生信号と等化誤差との位相差が零になるように設定されている。
一方、セレクタ５７は、等化誤差演算器１８から出力される等化誤差と、定数“０”とのいずれかを再同期シーケンサ２５から出力される等化器ホールド信号に基づいて選択し、誤差信号として乗算器５８に出力する。等化器ホールド信号は、ホールドが必要なときだけアクティブになる信号であるため、通常セレクタ５７は、等化誤差演算器１８から出力される等化誤差を乗算器５８に出力する。乗算器５８は、定数“−１”を誤差信号に乗算し、誤差信号を逆極性にして相関器５４−０〜４のそれぞれに出力する。
相関器５４−０〜４は、遅延器５２、５３−１〜４の出力である遅延された補間器出力信号と誤差信号（逆極性）との相関を算出する。相関器５４−０〜４で算出された相関値は、フィルタのタップ係数としてそれぞれ乗算器５５−０〜４に出力される。また、相関器５４−０〜４は、再同期シーケンサ２５から出力される初期値セット信号と初期タップ係数とを入力する。初期値セット信号は、相関器５４−０〜４に初期タップ係数をプリセットさせる。
乗算器５５−０〜４は、補間器出力信号及び遅延器５１−１〜４の出力である遅延された補間器出力信号と、相関器５４−０〜４が算出したタップ係数とを乗算し、加算器５６−１〜４に出力する。加算器５６−１〜４は、乗算器５５−０〜４の出力の総和を算出し、等化器出力信号としてビタビ検出器１７と等化誤差演算器１８に出力する。
このように、適応等化器１６は、５次のＦＩＲフィルタとして例示される。各タップ係数は対応する相関器５４−０〜４が出力する。各相関器５４には、等化誤差（逆極性）と等化前の信号が入力されるため、各タップと位相が合うように遅延器５３−１〜４により位相が補正されている。また、適応等化器１６の出力からビタビ検出器１７を経て等化誤差演算器１８の出力までのパスにはビタビ検出演算と等化誤差算出のために遅延が存在する。この遅延を補正するため遅延器５２が挿入され、中央タップを制御する相関器５４−２への２つの入力信号の位相は零になっている。これにより相関器５４−０〜４は２つの入力信号の相関ができるだけ零に近づくように動作する。ここでも一種の閉ループが構成される。等化器ホールド信号がアクティブの場合、セレクタ５７は誤差信号として定数“０”を出力するため、適応等化動作はホールドする。また、同期外れが発生した場合には初期値セット信号により各タップ係数を初期値にプリセットしても良い。
本実施例では、適応等化器１６は、出力がＰＲ特性に近づくように周波数特性が修正される。これは、符号“０”の最小連続数が１であるＥＴＭ符号はＰＲＭＬと相性がよいが、３Ｔマーク振幅とロングマーク振幅比（３Ｔ分解能）が０．３５付近ではＰＲ（１，２，２，１）とビタビ検出が良好な再生性能となるためである。また、３Ｔ分解能が０．２程度ではＰＲ（１，２，２，２，１）とビタビ検出が他のＰＲチャネルよりも良好な再生性能であることが実験的に分かっている。高密度記録信号に対してはＰＲ（１，２，２，２，１）チャネルが最適であるが、もちろん他のチャネルを用いても良い。
本実施例では、オフセット補償器１２および適応等化器１６の代わりにＡ／Ｄ変換器１１の前にアナログ回路で構成したＨＰＦおよびＰＲフィルタを挿入することも可能である。また、ＰＬＬ回路１５は、上述のようにフルデジタル構成の方がＬＳＩ化しやすく特性も均一であるが、位相比較器＋ループフィルタ＋ＤＡＣ＋アナログＶＣＯで構成しても良い。この場合、補間器１４は必要なく、Ａ／Ｄ変換器１１のサンプリングクロックはＰＬＬクロックを用いればよい。
次に図９Ａから９Ｅを参照して、同期外れが発生した場合の復帰動作を説明する。図９Ａから９Ｅは、ロングシーク等によってチャネル周波数がずれた場合の一例を示している。一旦同期状態にある場合には、特殊パタン検出エラーが多少発生しても同期を維持する。シーク時には再生信号が乱れるため特殊パタン検出が連続してエラーとなる。これを検出して同期外れ検出がアクティブとなる。再同期シーケンサ２５は、同期外れ中の閉ループ発散／発振を抑制し、動作が不安定にならないようにするため、各機能をホールドする。
ロングシーク直後は、ＣＬＶ制御でスピンドルを回転させているとしてもスピンドルの回転制御が間に合わないため、線速度がずれてしまう。通常スピンドル回転数が整定するまで待つことになる。しかし、ランダムアクセス時にはこれによるスループット低下が発生するため、この時間を短縮する必要がある。したがって、再同期シーケンサ２５は、初期設定値を各機能に設定して速やかな再同期動作を実現し、回復時間を短縮する。
図９Ａにはディスク媒体７上に記録されているＳＹＮＣコード／ＶＦＯパタンの特殊コードとユーザデータの配置の状態が示されている。ＳＹＮＣコードは、領域Ｓで示されるように、ディスク媒体７上に数１０バイト毎などの一定間隔で配置される。ＶＦＯパタンは、領域Ｖで示されるように、一定コードの繰り返しを含む通常のユーザデータには発生し難いパタンデータであり、ＳＹＮＣコードより長い周期を持つ一定間隔で配置される。ＶＦＯパタンに使用されるコードは、ユーザデータに使用されるコードでもよい。
図９Ｂは、光ヘッド８から出力される再生信号を模式的に示す。通常、再生信号は、ユーザデータの間にＳＹＮＣコード、ＶＦＯパタンを定期的に含む。特殊コードは、ときには外乱により誤検出／不検出されることがあるが、長期間にわたって誤検出／不検出を連続することはない。したがって、図９Ｃに示されるように、特殊パタンの検出はほぼ一定間隔でなされる。
しかし、ロングシークする期間Ｔｓにおいて、再生信号は不安定になる。したがって、図９Ｃの中央付近に示されるように、ほぼ定期的に検出されていた特殊パタンは、検出されなくなる。特殊パタンが検出されてから期間Ｔｇｆの間に特殊パタンが検出されない場合、図９Ｄに示されるように、同期判定器２３は同期外れが発生したものと判断し、非同期判定結果を再同期シーケンサ２５に通知する。この期間Ｔｇｆは、誤判定を防止するために設けられ、例えば、特殊パタンが検出されるべき正規タイミング１０回分の期間に設定される。この期間Ｔｇｆを長く設定すると同期外れに対する応答性能が低下し、短く設定すると誤判定しやすくなる。
同期外れの発生を通知されると、再同期シーケンサ２５は、再同期／復帰シーケンスを開始する。オフセット補償動作、ＰＬＬ動作、適応等化動作が、同期外れにより動作不安定になることを防止するため、ホールド制御が行われる。
オフセット補償動作のホールドは、図５に示されるように、再同期シーケンサ２５がオフセット補償器１２に出力するオフセット補償ホールド信号をアクティブにすることにより行われる。オフセット補償ホールド信号がアクティブになると、セレクタ３１は誤差信号として、等化誤差演算器１８が出力する等化誤差に替えて定数“０”を積分器３２に出力する。そのため、積分器３２は、直前の積分値を保持し続けることになり、オフセット補償動作はホールドされる。
図６を参照して、ＰＬＬ動作動作のホールドは、再同期シーケンサ２５がＰＬＬ回路１５に出力するＰＬＬホールド信号をアクティブにすることにより行われる。ＰＬＬホールド信号がアクティブになると、セレクタ４２は位相差情報として、位相比較器４１が出力する位相比較結果に替えて定数“０”をループフィルタ４５に出力する。ループフィルタ４５は、位相差“０”が入力されるため、出力を変化させない。したがって、ＶＣＯ４６の発振周波数は変化せず、ＰＬＬ周波数がホールドされる。
図８を参照して、適応等化動作のホールドは、再同期シーケンサ２５が適応等化器１６に出力する等化器ホールド信号をアクティブにすることにより行われる。等化器ホールド信号がアクティブになると、セレクタ５７は、誤差信号として等化誤差演算器１８が出力する等化誤差に替えて定数“０”を、乗算器５８を介して相関器５４−０〜４に出力する。したがって、相関器５４−０〜４内の乗算結果が“０”となり、その積分値即ち相関値は直前の値のままとなる。相関器５４−０〜４の出力即ちタップ係数は直前の値を保持し、適応等化動作はホールドされる。
ロングシークの直後、図９Ｃに示されるように、スピンドルの回転制御が安定していないため、特殊パタンの検出は安定しない。同期外れ回復時間を短縮するために、例えば、図９Ｅに示されるように、特殊パタンの検出を再開して期間Ｔｒを経た時点で再同期シーケンサ２５は、初期設定値を設定する。
図５を参照して、オフセット補償器１２への初期値設定は、初期オフセット値をセットしてオフセット補償器１２に出力される初期値セット信号をアクティブにすることにより行われる。オフセット補償の初期値は、予め学習してある初期オフセット値であり、予めα倍した値を用いても良い。また、固定された値であっても良い。初期値セット信号がアクティブになると、積分器３２は、セットされている初期オフセット値を内部に格納する。積分器３２は、この初期オフセット値を乗算器３５に出力し、動作を開始する。このとき、オフセット補償ホールド信号がアクティブであれば、積分器３２に入力される誤差信号は、“０”となっているため、オフセット補償器１２はこの初期値のままホールドする。
図８を参照して、適応等化器１６への初期値設定は、初期係数情報をセットして適応等化器１６に出力される初期値セット信号をアクティブにすることにより行われる。初期係数情報として各タップ毎の初期タップ係数が、予め再同期シーケンサ２５内に保持されている。初期値セット信号がアクティブになると、相関器５４−０〜４は、セットされている各タップ毎の初期タップ係数を内部に格納する。相関器５４−０〜４は、この初期タップ係数を乗算器５５−０〜４に出力し、動作を開始する。このとき、等化器ホールド信号がアクティブであれば、相関器５４−０〜４に入力される誤差信号が“０”となっているため、適応等化器１６はこの初期値をタップ係数としたままホールドする。
図６を参照して、ＰＬＬ回路１５への初期値設定は、周波数情報、ループゲインをセットしてＰＬＬ回路１５に出力される外部周波数セット信号をアクティブにすることにより行われる。周波数情報は、再同期シーケンサ２５が同期外れ判定結果を受ける前に特殊パタン間隔から周波数を算出しておく。これは、予め設定される固定の周波数であってもよい。外部周波数セット信号がアクティブになると、ループフィルタ４５は、セットされている周波数情報と、ループゲインとを内部に取り込む。ループフィルタ４５は、この周波数情報をＶＣＯ４６に出力し、このループゲインを使用して位相引き込み動作を開始する。このとき、ＰＬＬホールド信号がアクティブであれば、ループフィルタ４５に入力される位相情報は、位相差無しを示しているため、ＰＬＬ回路１５はこの設定値のままホールドする。
非同期状態から同期状態への引き込み速度を上げる場合、ＰＬＬループゲインを高い値に切り替えることも有効である。その場合、ノイズ等による変動も許容してしまうため、同期確立後には低ループゲインに戻す必要がある。したがって、周波数情報の設定とループゲインの設定とは別のタイミングで設定できることが好ましい。
このように、ＰＬＬ回路は発振周波数をプリセットし、位相引き込みを開始する。これによって特殊パタン間のクロック数が補正され、同期外れが解除される。同期外れ解除は、特殊パタン検出が連続し始めて期間Ｔｇｂを経た段階で行われる。図９の場合、期間Ｔｇｂの間に特殊パタンは１５個連続して検出される。また、各機能のホールドは、特殊パタン検出が連続し始めた時点で解除することが好ましい。
以上説明したように、高密度に記録されたディスクからの再生信号のＳＮＲは低く、ディスク偏芯等によりその周波数は変動する。このような状況では、予め一定間隔でディスク媒体上に特殊パタンを埋め込んでおき、その特殊パタンを検出し、検出パタンの間隔が正しいかを検出することにより、ＰＬＬ同期が取れているか否かを確実に判断することができる。この同期判定を受けて、オフセット補償、適応等化、ＰＬＬそれぞれに対してホールドあるいはプリセットの制御を行うことにより同期外れ中の閉ループ発散／発振を抑制し、速やかな再同期動作を実現する。したがって、系の安定化を図ることが可能となる。これにより、ＰＲＭＬ検出の性能を最大限に引き出しながら安定性を確保することが可能となる。
本発明によれば、ディスク欠陥等の異常時における再生安定性が向上し、同期復帰時間が短縮される情報再生装置および情報再生装置で使用される情報記録媒体を提供することができる。また、本発明によれば、再生安定性が向上するため、再生時スルーレートを上げることが可能となる。

Claims (28)

  1. 情報記録媒体から再生される再生信号に同期して前記再生信号を２値情報に変換し、前記２値情報をパルス化出力信号として出力するデータパルス化部と、
    前記パルス化出力信号に基づいて前記データパルス化部が同期外れか否かを示す判定結果をデータパルス化部に出力する検出部と
    を具備し、
    前記判定結果が同期外れを示すとき、前記データパルス化部は、所定の固定された動作パラメータを設定して同期外れの回復動作を行う
    情報再生装置。
  2. 情報が記録されるデータ領域中に予め一定間隔で特殊パタンが書き込まれた情報記録媒体から情報を再生する情報再生装置であって、
    前記情報記録媒体から再生される再生信号をパルス化してパルス化出力信号を出力するデータパルス化部と、
    前記パルス化信号に基づいて前記特殊パタンを検出し、前記特殊パタンの検出間隔を示す特殊パタン検出信号を出力するパタン検出部と、
    前記特殊パタン検出信号に基づいて前記データパルス化部が前記再生信号と同期して動作しているか否かを判定し、同期外れか否かを示す判定結果を出力する判定部と
    を具備し、
    前記判定結果が、同期外れを示すとき、前記データパルス化部は同期外れの回復動作を行う
    情報再生装置。
  3. 前記情報記録媒体は、情報が記録されるデータ領域中に予め一定間隔で特殊パタンが書き込まれ、
    前記検出部は、
    前記パルス化出力信号に基づいて前記特殊パタンを検出し、前記特殊パタンの検出間隔を示す特殊パタン検出信号を出力するパタン検出部と、
    前記検出間隔に基づいて前記データパルス化部の同期外れを判定し、前記判定結果を出力する判定部と
    を備える
    請求の範囲１に記載の情報再生装置。
  4. 前記判定部は、前記特殊パタン検出信号が、前記特殊パタンを検出する間隔が所定の範囲内の間隔で、所定の回数以上連続して前記特殊パタンの検出を示すとき、同期状態を示す前記判定結果を出力する
    請求の範囲２または請求の範囲３に記載の情報再生装置。
  5. 前記判定部は、前記特殊パタン検出信号が、所定の間隔で、所定の回数以上連続して検出されなかったとき、同期外れを示す前記判定結果を出力する
    請求の範囲２から請求の範囲４のいずれかに記載の情報再生装置。
  6. 前記データパルス化部は、前記再生信号に基づいて更新される発振周波数に基づいて前記再生信号のチャネルクロックを抽出するＰＬＬ部を備え、
    前記ＰＬＬ部は、前記判定結果が同期外れを示すとき、所定の発振周波数を設定して前記チャネルクロックを抽出する
    請求の範囲２から請求の範囲５のいずれかに記載の情報再生装置。
  7. 前記所定の発振周波数は、前記判定結果が前記同期外れを示す直前の前記更新される発振周波数を含む
    請求の範囲６に記載の情報再生装置。
  8. 前記所定の発振周波数は、予め定められた初期発振周波数を含む
    請求の範囲６または請求の範囲７に記載の情報再生装置。
  9. 前記判定結果が前記同期外れを示すとき、前記ＰＬＬ部のループゲインに所定のループゲイン値を設定する
    請求の範囲６から請求の範囲８のいずれかに記載の情報再生装置。
  10. 前記データパルス化部は、前記パルス化出力信号に基づいて算出されるオフセット値を用いて前記再生信号のオフセットを補正するオフセット補償器を備え、
    前記オフセット補償器は、前記判定結果が同期外れを示すとき、所定のオフセット値を用いて前記オフセットを補正する
    請求の範囲２から請求の範囲９のいずれかに記載の情報再生装置。
  11. 前記所定のオフセット値は、前記判定結果が同期外れを示す直前のオフセット値を含む
    請求の範囲１０に記載の情報再生装置。
  12. 前記所定のオフセット値は、予め定められた初期オフセット値を含む
    請求の範囲１０または請求の範囲１１に記載の情報再生装置。
  13. 前記所定のオフセット値は、予め学習して求められる学習オフセット値である
    請求の範囲１０に記載の情報再生装置。
  14. 前記データパルス化部は、前記パルス化出力信号に基づいて更新されるタップ係数を用いて前記再生信号を所定の周波数特性に自動等化を行う適応等化器を備え、
    前記適応等化器は、前記判定結果が同期外れを示すとき、所定のタップ係数を用いて等化動作を行う
    請求の範囲２から請求の範囲１３のいずれかに記載の情報再生装置。
  15. 前記所定のタップ係数は、前記判定結果が非同期を示す直前のタップ係数を含む
    請求の範囲１４に記載の情報再生装置。
  16. 前記所定のタップ係数は、予め定められた初期タップ係数を含む
    請求の範囲１４に記載の情報再生装置。
  17. 前記データパルス化部は、前記再生信号を最尤検出により２値情報に変換するビタビ検出器を備える
    請求の範囲１から請求の範囲１６のいずれかに記載の情報再生装置。
  18. 前記ビタビ検出器は、ＰＲ（１，２，２，１）特性またはＰＲ（１，２，２，２，１）特性を用いる
    請求の範囲１７に記載の情報再生装置。
  19. 前記特殊パタンは、ｎを２から１１までの整数とし、Ｔを前記再生信号のチャネルクロック周期とするときに、長さｎＴのスペースと長さｎＴのマークとが繰り返して連続記録されるＶＦＯ領域を示すパタンを含む
    請求の範囲２から請求の範囲１８のいずれかに記載の情報再生装置。
  20. 前記特殊パタンは、ユーザデータを記録するために使用される変調符号を除く変調符号外パタンを含むフレーム同期パタンを含む
    請求の範囲１から請求の範囲１９のいずれかに記載の情報再生装置。
  21. 情報が記録されるデータ領域中に予め一定間隔で特殊パタンが書き込まれている情報記録媒体。
  22. 前記特殊パタンは、ユーザデータを記録するために使用される変調符号を除く変調符号外パタンを含むフレーム同期パタンである
    請求の範囲２１に記載の情報記録媒体。
  23. 前記特殊パタンは、ｎを２以上で１１以下の整数とし、Ｔを前記再生信号のチャネルクロック周期とするときに、長さｎＴのスペースと長さｎＴのマークとが繰り返して連続記録されるＶＦＯ領域パタンである
    請求の範囲２１または請求の範囲２２に記載の情報記録媒体。
  24. 前記ＶＦＯ領域パタンは、記録再生するときに誤り訂正処理を行う範囲であるＥＣＣブロックの先頭に配置される
    請求の範囲２３に記載の情報記録媒体。
  25. 前記ＶＦＯパタンは、セクタ毎に配置される
    請求の範囲２３に記載の情報記録媒体。
  26. 情報記録媒体から再生される再生信号に同期して前記再生信号を２値情報に変換し、変換された前記２値情報をパルス化出力信号として出力するデータパルス化ステップと、
    前記パルス化出力信号に基づいて前記データパルス化ステップが同期外れか否かを示す判定結果を出力する検出ステップと
    を具備し、
    前記判定結果が同期外れを示すとき、前記データパルス化ステップは、所定の固定された動作パラメータを設定して同期外れの回復動作を行う
    情報再生方法。
  27. 前記情報記録媒体は、情報が記録されるデータ領域中に予め一定間隔で特殊パタンが書き込まれ、
    前記検出ステップは、
    前記パルス化出力信号に基づいて前記特殊パタンを検出し、前記特殊パタンの検出間隔を示す特殊パタン検出信号を出力するパタン検出ステップと、
    前記検出間隔に基づいて前記データパルス化ステップの同期外れを判定し、前記判定結果を出力する判定ステップと
    を備える
    請求の範囲２６に記載の情報再生方法。
  28. 前記判定ステップは、
    前記特殊パタン検出信号が、前記特殊パタンを検出する間隔が所定の範囲内の間隔で、所定の回数以上連続して検出されたことを示すとき、同期状態を示す前記判定結果を出力し、
    前記特殊パタン検出信号が、所定の間隔で、所定の回数以上連続して検出されなかったとき、同期外れを示す前記判定結果を出力する
    請求の範囲２６または請求の範囲２７に記載の情報再生方法。
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