JPWO2009101860A1 - 情報記録媒体の記録条件調整器および情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

情報記録媒体の記録条件調整器は、予め定められた係数によりニューラル演算を行い、ネットワーク的に接続されたニューラル演算ユニットを備えるニューラルネットワークを具備する。そのニューラルネットワークは、入力層と、中間層と、出力層とを備える。入力層は、所定の記録ストラテジにより強度変調されたレーザ光を照射して情報記録媒体上に記録されたパターン列から再生される再生信号と、パターン列から最良の再生品質で再生されたときの理想信号との信号ずれ量を入力する。中間層は、入力層の出力に基づいてニューラル演算した結果を出力する。出力層は、中間層の出力に基づいて、記録ストラテジに設定されるパラメータのパラメータずれ量を出力する。

Description

本発明は、光学式情報記録媒体に情報を記録するときの記録条件を調整する記録条件調整器および情報記録再生装置に関する。

光ディスク装置（情報記録再生装置）とは、光ヘッドを用いて、光学的情報記録媒体（光ディスク）に情報を記録したり、記録された情報を再生したりする装置である。そのような光ディスク装置において、記録時または再生時に光ディスク装置の性能を左右するいくつかの要因がある。記録に関していえば、記録マークを形成する照射光量の制御は、その中でも非常に重要な要因である。照射光量の制御には、一般的に、記録パワー、バイアスパワーなどの出力レベル（振幅方向）の制御と、レーザパルスのパルス幅やパルス位置（時間方向）の制御とがあり、通常、両者を包括して記録ストラテジと呼んでいる。

記録ストラテジには、図１Ａ〜１Ｃ、図２Ａ〜２Ｃに示されるように、いろいろな種類があり、記録されるメディアによって出力レベルやパルス形状が異なる。例えば、１回だけ記録可能な追記型光ディスクであるＤＶＤ−Ｒ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ−Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）等では、図１Ａ〜１Ｃに示されるような矩形型の記録ストラテジ（ノンマルチ型記録ストラテジとも呼ばれる）が用いられることが多い。図１Ａは、単純矩形型の記録ストラテジを示し、図１Ｂは、先頭を強調した矩形型の記録ストラテジを示し、図１Ｃは、先頭と末尾とを強調した矩形型の記録ストラテジを示す。繰り返し書き換えが可能な書き換え型光ディスクであるＤＶＤ−ＲＷ（ＤＶＤ−ＲｅＷｒｉｔａｂｌｅ）では、図２Ｃに示されるようなマルチパルス型の記録ストラテジ（パルストレイン型記録ストラテジとも呼ばれる）が用いられることが多い。また、記録マークを形成しないスペース部での出力レベルは、追記型（ライトワンス型）光ディスクではバイアスパワーと呼ばれ、書き換え型光ディスクでは書き換え前に記録されていた記録マークを消去する作用があるため、消去パワーと呼ばれている。図２Ａは、パルストレイン型（マルチパルス型）の基本型の記録ストラテジを示し、図２Ｂは、パルストレイン型の各パルスの記録パワーを独立にした記録ストラテジを示し、図２Ｃは、書き換え型光ディスクのパルストレイン型記録ストラテジを示す。

次世代ＤＶＤであるＨＤ ＤＶＤ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ＤＶＤ）の場合、追記型のＨＤ ＤＶＤ−Ｒも書き換え可能型のＨＤ ＤＶＤ−ＲＷまたはＨＤ ＤＶＤ−ＲＡＭもマルチパルス型の記録ストラテジを使用している。

記録ストラテジは、光ディスクの記録再生性能に大きく影響するため、以前から多くの記録ストラテジ調整方法が考案されてきた。例えば、記録ストラテジの調整方法として、特開２０００−１８２２４４号公報、特開２０００−３０２５４号公報等に示された方法がある。前者の技術は、記録ストラテジのパラメータにいくつかの水準を割り当て、各組合せで網羅的に実験を行ない、最適なものを選択するというものである。後者は、パルス幅パラメータの調整と記録パワーの調整を別々に行ない、記録パワーに関しては理論的なマーク長を指針として決定するというものである。

また、特開２００１−１５５３４０号公報には、ＣＡＶ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ａｎｇｕｌａｒ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）記録、ＺＣＡＶ（Ｚｏｎｅ ＣＡＶ）記録、もしくは任意の速度のＣＬＶ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｌｉｎｅａｒ ｖｅｌｏｃｉｔｙ）記録に適用可能で、簡単な制御方法で記録を行なう技術が記載されている。この技術は、記録線速度が可変である光記録媒体にマルチパルス方式により記録マークを形成する際、設定可能な最高線速度で最適化された発光パターン及びパルス長設定を基本とする。そして、記録マークを形成するためのパルス列に対してパルスの種類ごとに記録パワーを割り当て、これにより２つ以上の異なる記録パワーにより上記のパルス列が生成されるようにする。このようにして、各記録パワーは、記録線速度又は光記録媒体の記録位置に応じて制御される。この技術のように、記録パワーを記録線速度又は記録位置に合わせて制御することにより、記録ストラトジの発光パルス長を一定に固定しても、実用線速度範囲で低ジッタにより記録を行なうことができると述べられている。

特開２００３−２０３３４３号公報にはＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒの記録ストラテジ調整法が、また、特開２００５−２１６３４７号公報には、ＤＶＤ−Ｒの記録ストラテジ調整法が開示されている。

高密度光ディスクのひとつとしてＨＤ ＤＶＤ規格がある。次世代ＤＶＤであるＨＤ ＤＶＤは、現世代のＤＶＤに比べ容量が非常に高く（３倍以上）、信号の読み出しにＰＲＭＬ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）技術が使用されている。ＰＲＭＬ技術は、記録信号間の干渉を予め見積もり、確からしいと思われる信号パターンを予測してデコードするものである。

ＨＤ ＤＶＤではＰＲ（１，２，２，２，１）という非常に干渉の大きなクラスのＰＲＭＬが使われている。これは、前後の記録マークの前エッジ、後エッジの状態が再生信号に大きく影響してくることを意味する。したがって、記録ストラテジは非常に微妙な調整をすることが求められている。

ＰＲＭＬ検出をする場合、再生波形の信号品質を評価するときにのみ使用される指標がいくつかある。そのひとつがＰＲＳＮＲ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）である。これはＤＶＤの再生波形の信号品質の評価に使われていたジッタに変わる指標である。ＨＤ ＤＶＤのような高密度の光ディスクになると、ジッタは評価指標としては不適切である。ＰＲＳＮＲはその値が大きいほど性能が良いことを示し、ジッタとは逆である。

再生波形の品質を評価する他の方法としては、ダイレクトにエラーレートやＰＩ（Ｐａｒｉｔｙ Ｉｎｎｅｒ−ｃｏｄｅ）エラーを求めてしまう方法もある。ＰＩエラーとは、ＥＣＣ（Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ）のインナー側のパリティによってエラーがあることが検出された行のトータル数を意味し、エラーレートと定性的にほぼ等しい意味で使用されている。

ＨＤ ＤＶＤでは変調符号もＤＶＤとは異なるものが使用されている。すなわち、ＨＤ ＤＶＤでは、ＥＴＭ（Ｅｉｇｈｔ ｔｏ Ｔｗｅｌｖｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）と呼ばれる変調符号が用いられ、最短マークあるいは最短スペース長は２Ｔ（Ｔはチャネルクロック周期）である。一方、ＤＶＤではＥＦＭ（Ｅｉｇｈｔ ｔｏ Ｆｏｕｒｔｅｅｎ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）と呼ばれる変調符号が用いられ、最短マークあるいは最短スペース長は３Ｔである。したがって、記録ストラテジの形態も両者で異なってくる。例えば、ＤＶＤ−Ｒの場合、ｎＴ（ｎは３以上の自然数）の長さの記録マークを記録するときにｎ−２個のパルスで記録を行うことがある。しかし、ＨＤ ＤＶＤ−Ｒでは、最短記録マーク長が２Ｔであるため、ｎ−２個のパルスで記録を行おうとすると２Ｔの長さでは出力パルスが存在しなくなってしまう。つまり少なくともｎ−１個のパルスで記録するなどしなければならない。

ＨＤ ＤＶＤ−Ｒの場合、記録マーク部の反射率がスペース部の反射率より高くなるＬｏｗ ｔｏ Ｈｉｇｈ型のメディアと、記録マーク部の反射率がスペース部の反射率より低くなるＨｉｇｈ ｔｏ Ｌｏｗ型のメディアの２種類がある。ＤＶＤ−Ｒは、Ｈｉｇｈ ｔｏ Ｌｏｗ型のメディアのみであり、この点でも大きな違いがある。

上述のように種々の情報記録媒体が存在する状況下で、多くの記録ストラテジ調整方法は、何らかのパラメータを網羅的に変化させ、その中で最適なパラメータ値を求めようとするものである。このような調整方法では、その時点の記録ストラテジ設定がどれほど最適値からずれているかを知るために、個々のパラメータを振って記録再生しなければならず、手間と時間がかかっていた。したがって、実際のドライブで記録ストラテジを調整しようとすると時間がかかりすぎるため、ユーザデメリットとなり、記録ストラテジ調整を行わないドライブも多い。しかしながら、光ヘッド、光ディスクには製造ばらつきが存在し、それぞれの組み合わせで最適な記録ストラテジは異なることが多い。また、光ディスクの高密度化に伴い、記録ストラテジのマージンが減少している。この場合、光ヘッド、光ディスクの組み合わせで記録ストラテジ調整を行う必要がある。それを省略した場合、最良条件で記録ができない可能性がある。したがって、いつも最良条件で記録するために、実際の情報記録再生装置で記録する毎に実施できるような高速な記録ストラテジ調整方法が求められている。

また、特開２００３−１６２８１７号公報には、光学的に書き換え可能な光記憶媒体に対してレーザを照射することにより、記録する情報に応じて多値化された多値データをマークとして記録する光記憶媒体記録方法が開示されている。この方法は２つのステップを備える。第１のステップでは、光記憶媒体上にマークを記録する際、前後のマーク長が検出される。第２のステップでは、第１のステップによって検出された前後のマーク長に応じて、光記憶媒体にレーザ照射するタイミングが設定され、そのタイミングでレーザ照射を行うことにより多値データのマークが記録される。

また、特開平４−２１６３４３号公報には、ニューラルネットワークを用いて、記録媒体に記録された信号を再生する信号再生装置が開示されている。この信号再生装置は、記録媒体から再生された再生信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、Ａ／Ｄ変換手段から出力された信号を読み取るニューラルネットワークよりなる読取手段とを備える。

本発明の目的は、記録ストラテジ設定の最適値からのずれを短時間で算出し、高速な記録ストラテジ調整が可能となる情報記録媒体の記録条件調整器および情報記録再生装置を提供することにある。

本発明の観点では、情報記録媒体の記録条件調整器は、予め定められた係数によりニューラル演算を行い、ネットワーク的に接続されたニューラル演算ユニットを備えるニューラルネットワークを具備する。そのニューラルネットワークは、入力層と、中間層と、出力層とを備える。入力層は、所定の記録ストラテジにより強度変調されたレーザ光を照射して情報記録媒体上に記録されたパターン列から再生される再生信号と、パターン列から最良の再生品質で再生されたときの理想信号との信号ずれ量を入力する。中間層は、入力層の出力に基づいてニューラル演算した結果を出力する。出力層は、中間層の出力に基づいて、記録ストラテジに設定されるパラメータのパラメータずれ量を出力する。

本発明の他の観点では、情報記録再生装置は、光ヘッドと、記録条件調整手段とを具備する。光ヘッドは、所定の記録ストラテジにより強度変調されたレーザ光を照射して情報記録媒体上に所定のパターン列を記録し、記録されたパターン列から再生信号を再生する。記録条件調整手段は、予め定められた係数によりニューラル演算を行う複数のニューラル演算ユニットがネットワーク的に接続されるニューラルネットワークを備える。このニューラルネットワークは、入力層と、中間層と、出力層とを備える。入力層は、パターン列から最良の再生品質で再生されたときの理想信号と再生信号との信号ずれ量を入力する。中間層は、入力層の出力に基づいてニューラル演算した結果を出力する。出力層は、中間層の出力に基づいて記録ストラテジに設定されるパラメータの理想値からのパラメータずれ量を出力する。

また、本発明の他の観点では、情報記録媒体の記録条件を調整する方法は、予め定められた係数によりニューラル演算を行い、ネットワーク的に接続されるニューラル演算ユニットを備えるニューラルネットワークを備える記録条件調整手段によって情報記録媒体の記録条件を調整する方法であって、入力するステップと、ニューラル演算するステップと、出力するステップとを具備する。入力するステップでは、信号ずれ量がニューラルネットワークの入力層に入力される。この信号ずれ量は、所定の記録ストラテジに基づいて強度変調されたレーザ光を照射して情報記録媒体上に記録されたパターン列から再生される再生信号と、パターン列から最良の再生品質で再生されたときの理想信号とずれ量を示す。ニューラル演算するステップでは、ニューラルネットの中間層において、入力層の出力に基づいてニューラル演算が行われる。出力するステップでは、ニューラルネットの出力層において、中間層の出力に基づいて、記録ストラテジに設定されるパラメータのパラメータずれ量が出力される。

本発明によれば、記録ストラテジ設定の最適値からのずれを短時間で算出し、高速な記録ストラテジ調整が可能となる情報記録媒体の記録条件調整器および情報記録再生装置を提供することができる。

上記発明の目的、効果、特徴は、添付される図面と連携して実施の形態の記述から、より明らかになる。
図１Ａ〜１Ｃは、矩形型記録ストラテジの種類を示す図である。 図２Ａ〜２Ｃは、パルストレイン型記録ストラテジの種類を示す図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る情報記録再生装置の概略構成を示す図である。 図４は、本発明の実施の形態に係るＲＦ回路の概略構成を示す図である。 図５は、本発明の実施の形態に係る記録ストラテジ調整器の概略構成を示す図である。 図６は、本発明の実施の形態に係るニューロンの概略を示す図である。 図７は、本発明の実施の形態に係るエッジ情報のタイミングを示す図である。 図８は、本発明の実施の形態に係るエッジ情報の一例を示す図である。 図９は、本発明の実施の形態に係る記録ストラテジと調整パラメータの一例を示す図である。 図１０は、本発明の実施の形態に係るニューロンの係数を決定するためのデータベースの一例を示す図である。 図１１は、本発明の実施の形態に係る記録条件調整方法の流れを示す図である。 図１２は、本発明によって得られる記録ストラテジ調整結果を示す図である。 図１３は、本発明の実施の形態に係るジッタ（エッジ情報）を説明する図である。 図１４は、本発明の実施の形態に係るＲＦ回路の概略構成を示す図である。 図１５は、本発明によって得られる記録ストラテジ調整結果を示す図である。

発明を実施するための形態

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図３に本発明の実施の形態に係る情報記録再生装置の概略図が示される。情報記録再生装置は、スピンドル駆動系９、光ヘッド部２０、ＲＦ回路部３０、エッジ情報抽出器３、復調器４、システムコントローラ５、変調器６、ＬＤ駆動部７、サーボコントローラ８を具備する。光ヘッド部２０は、レーザダイオード（ＬＤ）２６、受光部２２、ビームスプリッタ２５、対物レンズ２８を備える。

スピンドル駆動系９は、光ディスク１０を回転駆動する。光ヘッド部２０は、レーザダイオード２６から出射される光を対物レンズ２８によって光ディスク１０上に集光して情報を記録し、照射した光の反射光を検出して電気信号を出力する。ビームスプリッタ２５は、レーザダイオード２６からの光を対物レンズ２８に反射させるとともに光ディスク１０からの反射光を受光部２２に通過させる。

ＲＦ回路部３０は、光ヘッド部２０から入力される入力信号にフィルタリング等の処理を行い、ＲＦ信号を出力する。エッジ情報抽出器３は、ＲＦ信号からエッジ位置に関係する情報を抽出する。復調器４は、入力信号を復調して出力する。変調器６は、記録すべき信号を変調してＬＤ駆動部７に出力する。ＬＤ駆動部７は、レーザダイオード２６を駆動する。サーボコントローラ８は、サーボ信号をコントロールする。システムコントローラ５は、装置全体を統括する。

システムコントローラの内部には、エッジ情報抽出器３からの情報に基づいて記録ストラテジの調整を制御する記録ストラテジ調整器５１が内蔵されている。本発明の特徴的な要素は、システムコントローラ５内部の記録ストラテジ調整器５１とエッジ情報抽出器３にある。また、本実施の形態では、ＲＦ回路部３０がＰＲＳＮＲを計算している。

光ヘッド部２０の受光部２２から出力される信号は、ＲＦ回路部３０に入力されてフィルタリング、イコライジング、ＰＬＬ等の処理を施される。ＰＲＭＬを使用する場合はここで、ビタビ復号等の処理も行われる。ＲＦ回路部３０の構成を示すブロック図が図４に示される。ＲＦ回路部３０は、プリフィルタ３１、オートゲインコントロール（ＡＧＣ）回路３２、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）３４、フェーズ・ロックド・ループ（ＰＬＬ）回路３５、適応等化器３７およびビタビ復号器３８、信号比較器３６を備える。

信号比較器３６は、適応等化器３７から出力される適応等化後の信号と、ビタビ復号器３８から出力されるビタビ復号後のデータ列信号とを入力し、ＰＲＳＮＲを計算する。ＰＲＳＮＲ計算時に必要な各時刻のノイズは、ビタビ復号後のデータ列信号と（１，２，２，２，１）ベクトルとの畳み込み積分により求められる理想信号波形と、適応等化後の信号（実際信号波形）の差として算出される。

ＲＦ回路部３０で生成された適応等化後の信号および理想信号は、エッジ情報抽出器３に入力され、エッジ情報の抽出が行われる。エッジ情報抽出器３は、２Ｔ、３Ｔ、４Ｔ以上のパルスの前後エッジをスペースとマークに関して抽出する。つまり、計１２種類のエッジ情報が抽出される。抽出されるエッジ情報は、適応等化後の信号と理想信号との差であるエッジ誤差とする。エッジ情報抽出器３にて抽出されたエッジ情報は、記録ストラテジ調整器５１に入力される。

図５に、記録ストラテジ調整器５１の構成を示す概略図が示される。記録ストラテジ調整器５１は、ニューロン５３と呼ばれる複数の積和結果判別要素（以下ニューロンと記載する）が階層的に連結されている。このような構成は、階層型ニューラルネットワークと呼ばれる。図が煩雑になるため、図５ではニューロンを省略して図示しているが、基本的に各ニューロン５３は、右隣りのすべてのニューロン５３に連結されている。中間層は、任意の層数で形成される。

図６には、ニューロン５３が単体で示されている。各ニューロン５３は、複数の入力信号それぞれに対して所望の係数をそれぞれ乗算し、それぞれを加算した結果に基づいて出力信号を決定する。複数の入力信号をＸ_ｉとし、入力信号Ｘ_ｉに乗算される係数をＷ_ｉとすると、ニューロン５３の出力Ｙは以下の式（１）で計算される。

ここで、ｆは関数を意味するが、入力に対してステップ的に応答する関数を用いる場合は、例えば、以下の関数（式（２）、式（３））が通常用いられる。

式（３）はシグモイド関数と言われるものである。また、単純に所望の係数を乗算した入力信号を加算した結果をそのまま出力したい場合は、以下の式（４）が用いられる。

図６では、出力Ｙはひとつだけ図示されているが、図５に示されるように、次の層の連結すべきニューロン５３の数だけ出力が存在する。

記録ストラテジ調整器５１は、図５に示されるように、入力信号を受け取って中間層に割り振る入力層と、入力層或いは中間層のニューロンから処理結果を受け取る中間層と、最終的な出力信号を出力する出力層という具合に階層的に上述のニューロンを連結することで形成される。本実施の形態では、入力層と出力層のニューロンに関しては式（４）が使用され、中間層のニューロンに関しては式（３）が使用される。

図５には、入力層と中間層には入力のないニューロンが図示されているが、これは常に“１”を出力するニューロンである。次段のニューロンによりある係数Ｗが乗算されて入力される。即ち、入力の記載のないニューロンは、次段の各ニューロンに対して閾値またはオフセットの効果を与える。先ほど、基本的にニューロンは右隣りのすべてのニューロンと連結していると述べたが、係数Ｗが０に近ければ、事実上ニューロンを連結している意味がないので、場合によっては必要ないニューロン間の連結をなくして構成を簡単にしても良い。

本実施の形態で説明される記録ストラテジ調整器５１は、図５に示されるように、ニューロン（積和結果判別要素）５３が入力層、中間層２層、出力層のトータル４層で連結されている。入力層のニューロン数は、入力エッジ情報数と次の層の閾値に関連する入力のないニューロンとを合わせて１３個、入力層に連結される前段の中間層のニューロン数は６個、出力側に連結される後段の中間層のニューロン数は６個とする。また、出力層のニューロン数は、記録ストラテジの調整パラメータである、２Ｔ、３Ｔ、４Ｔ以上のトップパルスの前エッジ位置、２Ｔ、３Ｔ、４Ｔ以上のラストパルスの後エッジ位置の６種類用に６個とする。各ニューロン５３に関連する係数Ｗには、前述の方法で予め決定した値が設定されている。これにより、この記録ストラテジ調整器５１は、エッジ情報を入力されると瞬時に６種類の記録ストラテジの調整パラメータのずれ量を出力できる。

本実施の形態では、入力信号として光ディスク１０上に形成されるマークとスペースの境界部（エッジ位置）における再生信号と理想信号とのずれを示す信号が使用される。パーシャルレスポンスとしてＰＲ（１，２，２，２，１）を仮定した場合のＨＤ ＤＶＤの信号波形のエッジ位置を具体的に説明したものが図７である。縦軸は振幅を表すが、ＰＲ（１，２，２，２，１）を仮定した場合の理想的最大振幅の絶対値を４として表示している。この場合の信号波形は、理想値として、−４、−３、−２、−１、０、１、２、３、４の９値のうちいずれかの値をとる。横軸は時間を示し、チャネルクロック周期が１目盛りで示されている。

この信号波形は、ＨＤ ＤＶＤ−ＲＯＭやＨＤ ＤＶＤ−ＲのＨｉｇｈ ｔｏ Ｌｏｗ型のメディアであればスペースの波形を示し、ＨＤ ＤＶＤ−ＲのＬｏｗ ｔｏ Ｈｉｇｈ型のメディアであればマークの波形を示している。各長さのマークまたはスペースに対しては、エッジ位置は当然前後の２種類あり、ここでは前エッジ位置、後エッジ位置と呼ぶことにする。また、ある符号長さに対してはマークとスペースの２種類があるので、ある符号長さに対してはマークとスペースそれぞれの前エッジ位置、後エッジ位置が存在する。つまり、一つの長さに対して４種類のエッジ位置の信号が存在する。ただし、再生信号と理想信号とのずれの取り方は上述の方法に限定されない。

例えば、図７に示される４Ｔマーク（Ｔはチャネルクロック周期）の場合、前エッジとして、理想的に−２をとるタイミングと＋２を取るタイミングでの再生信号の平均をずれ量としても良い（この場合、理想信号値は０レベルである）。これは、チャネルクロックタイミングでずれを取得するか、チャネルクロックの中央のタイミング（１８０°の位相）でずれを取得するかの違いであり、基本的にエッジ付近なら問題ない。

本実施の形態では、一例として、チャネルクロックタイミングでのエッジ位置における実際の信号レベルと理想的な信号レベルの差（ここではエッジ誤差と呼ぶ）が記録ストラテジ調整に使用される。エッジ誤差の例が、図８に示される。図８には、２Ｔ、３Ｔ、４Ｔ以上の３種類に分類されたマークまたはスペースに関して、それぞれ前エッジ位置、後エッジ位置のエッジ誤差が示される。つまり、３×２×２＝１２種類のエッジ誤差が表示されている。基準と表示された位置は、実際の信号と理想的な信号とに差がないことを意味し、そこからずれているということは、両者間にずれがあったことを意味する。このずれを用いて、記録ストラテジの調整を行う。

後述するがＤＶＤの場合、再生信号がスライスレベルをクロスするタイミングとクロックタイミングとのずれが、再生信号と理想信号とのずれと同じ意味を持つので、そのずれを使用することもできる。もちろん、クロックタイミングでの再生信号レベルとスライスレベルとのずれを再生信号と理想信号のずれとして使用しても良い。

記録ストラテジとしては、図９に示されるように、パルストレイン型の記録ストラテジが用いられる。記録ストラテジの調整パラメータとしては、２Ｔ、３Ｔ、４Ｔ以上に分類された３種類の記録パルスのトップパルスの前エッジ位置３箇所と、２Ｔ、３Ｔ、４Ｔ以上に分類された３種類の記録パルスのラストパルスの後エッジ位置３箇所を調整するパラメータ計６種類とした。４Ｔ以上を１種類にまとめたのは、４Ｔ以上の長さのマークを形成するためのパルスエッジ位置を同じにしても問題がないためである。

記録ストラテジ調整器５１は、最終出力信号として、前述の６種類の記録ストラテジ調整パラメータの最適値からのずれを出力する。つまり、入力信号として３種類の記録パルスの計１２種類のエッジにおけるエッジ誤差が入力されると、出力信号として６種類の調整パラメータの最適値からのずれが出力される。したがって、記録ストラテジ調整器５１から出力されたずれ分だけ記録ストラテジ調整パラメータを調整すれば、最適な記録ストラテジパラメータが瞬時に得られる。

入力信号から適正な出力信号を得るためには、ニューロン５３で使用される係数Ｗを適切な値に設定しておかなければならない。以下に、係数Ｗの設定法を説明する。

まず、任意のＨＤ ＤＶＤ−Ｒ媒体の最適記録ストラテジを何らかの調整により求める。このときはどのような調整手法を使っても良い。例えば、ＰＲＳＮＲを評価指標として、６種類のパラメータのそれぞれに関して山登り法を使ってひとつひとつ決定していく。このような方法により最適記録ストラテジが求められる。この最適記録ストラテジが記録ストラテジの理想値となる。その後、６種類のパラメータそれぞれの最適値から一定量だけずらし、そのときのエッジ誤差が測定される。

結果として、例えば、図１０に示されるように、記録ストラテジの調整パラメータのずれとエッジ誤差とが対応するデータがいくつか取得できる。エッジ情報抽出器３では８ビットのレジスタが使用されている。即ち、レジスタ内では振幅が±１２８で表現される。そのため、レジスタの出力値が再生信号の振幅の３２倍になっていることになる。エッジ誤差の値は、エッジ情報抽出器３のレジスタの出力値そのままで示されるが、１／３２倍すると、再生信号の振幅を±４とした場合の誤差になる。

これを前述した６種類のパラメータに関して満遍なく行い、データベースを構築する。このデータベースは、あるパラメータが所定の量だけずれると、エッジ誤差がどのように変わるかを示唆するものである。つまり、データベースに設定されている入力値（エッジ誤差）を記録ストラテジ調整器５１の入力に設定し、記録ストラテジ調整器５１の出力がデータベースに設定されている出力値（エッジずれ量）になるように、記録ストラテジ調整器５１のニューロン５３の係数を決定する。これによって、記録ストラテジのずれを瞬時に判断できる記録ストラテジ調整器５１が実現できる。

数学的には、次のように表すことができる。記録ストラテジ調整器５１は、ｍ層の階層、即ち、入力層と出力層とｍ−２層の中間層とを有するものとする。出力層のニューロンの数をｎ_ｍとする。データベースの入力データである入力パターンをｐ、入力パターンｐに対する出力層のニューロンｉの出力をＯ^ｍ _ｐ，ｉとする。そのときの望ましい出力すなわち前述の故意にずらしたパラメータずれ量をｔ^ｍ _ｐ，ｉとすると、下記式（５）を最小にするように係数Ｗを決定すればよい。

このような場合、最急降下法を用いると、ｋ−１層目のｉ番目のニューロンからｋ層目のｊ番目のニューロンへの入力にかかる係数ｗ^{ｋ−１，ｋ} _ｉ，ｊの逐次変化量は、下記式（６）に示される関係式を満たす。

これを計算すると、ηを計算ゲイン、δ^ｋ _ｐ，ｊをパターンｐのときのｋ層目のｊ番目のニューロンの係数の変化量を与える係数、Ο^ｋ−１ _ｐ，ｉをｋ−１層目のｉ番目のニューロンの出力、ｉ^ｋ _ｐ，ｊをｋ層目のｊ番目のニューロンの関数ｆ（ｘ）への入力、ｆを前述したような関数としたときに、次式（式（７）〜式（１０））のようになる。

まず、すべての係数に何らかの初期値を設定し、予め取得した入力パターンとそのときの望ましい出力を使用し、上記式を用いて係数を逐次計算していけば、最終的に所望の係数を得ることができる。予め取得した入力パターンとそのときの望ましい出力を与えて係数設定を複数回繰り返すと良好な結果が得られる。情報記録再生装置は、予め上記方法で求められた係数を備える記録ストラテジ調整器５１を具備する。

次に情報記録再生装置の記録ストラテジ調整動作が図１１を参照して説明される。光ディスク１０が情報記録再生装置に装填されると（ステップＳ１０）、情報記録再生装置は予め装置内に情報として格納してある記録ストラテジの調整パラメータのデフォルト値を用いて、記録パワーを振りながら、テスト記録を行う（ステップＳ１２）。次に、情報記録再生装置は、テスト記録を行った箇所を再生して最適記録パワーを求める（ステップＳ１４）。その際、情報記録再生装置は、アシンメトリやエラーレートやＰＲＳＮＲなどを評価指標として最適記録パワーを決定する。エラーレートを評価指標とする場合はエラーレートが最小になる記録パワー、ＰＲＳＮＲを評価指標とする場合はＰＲＳＮＲが最大になる記録パワーを通常最適記録パワーとする。また、アシンメトリを評価指標とする場合は、予め設定しておいたアシンメトリ値になる記録パワーを最適記録パワーとする。

その後、上述のプロセスで求めた最適記録パワーを用いてもう一度テスト記録する（ステップＳ１６）。その部分を再生し、エッジ情報抽出器３は、再生信号からエッジ情報（エッジ誤差）を取得し、記録ストラテジ調整器５１に出力する（ステップＳ１８）。記録ストラテジ調整器５１は、先に説明したように、階層構造のニューロンを用いて瞬時にずれ量を算出する（ステップＳ２０）。記録ストラテジ調整器５１が算出したずれ量の逆符号の量だけ、記録に用いた記録ストラテジの調整パラメータを補正することにより、最適ストラテジが得られる（ステップＳ２２）。すなわち、記録ストラテジの調整に関しては、わずか１回の試し記録で調整が終了することになる（ステップＳ２４）。記録ストラテジの調整パラメータを複数個別に何通りも振って調整する方法に比べて、格段に高速化できることがわかる。したがって、光ディスクが装填されるたびに記録ストラテジ調整が行えるようになり、光ヘッドのばらつき、ディスク媒体のばらつきを補正することができ、常に最高の記録を行うことができるようになる。最適記録パワーが予め確定している場合（あるいは変動が少ない場合）は、前述の最適記録パワーを決定するステップ（Ｓ１２、Ｓ１４）を省いて、記録ストラテジ調整だけ行っても問題ない。

ここで、実際の測定例を示す。情報記録媒体としては１度だけ記録が可能な追記型のＨＤ ＤＶＤ−Ｒを用意した。ＨＤ ＤＶＤ−Ｒには、Ｌｏｗ ｔｏ Ｈｉｇｈ型の媒体とＨｉｇｈ ｔｏ Ｌｏｗ型の媒体との２種類が存在するので、それら２種類の媒体を用意した。

この情報記録媒体は、物理構造としては、ポリカーボネイトからなる、厚さが０．６ｍｍ、直径が１２ｃｍである円板状の透明な基板に、プリグルーブと呼ばれる案内溝が形成されている。記録及び再生時には、情報記録再生装置即ち、光ディスクドライブの光ビームがこの案内溝に沿って走査できるようになっている。この基板上に記録用の膜が成膜されている。また、物理フォーマットとしては、ビットピッチが０．１５μｍ、トラックピッチが０．４０μｍのイングルーブ・フォーマットとなっている。

このような情報記録媒体を情報記録再生装置に装填し、記録ストラテジ調整器を動作させてＰＲＳＮＲが測定された。比較するために、記録ストラテジ調整器を動作させないときのＰＲＳＮＲも測定された。その測定結果が図１２に示される。記録ストラテジ調整を動作させると、ＰＲＳＮＲが大幅に向上している。すなわち、性能が良くなっていることがわかり、本発明の効果が確認できる。複数回の記録再生を繰り返しながら調整している記録ストラテジ調整方法に比べ、本発明の記録ストラテジ調整方法は、一度の再生結果から一括で記録ストラテジずれ量を算出している。そのため、格段に調整時間が短くなる。実際に、記録ストラテジの調整に費やした時間を測定したところ、２００ミリ秒程度であった。これまでの記録ストラテジ調整が速くても数十秒から数分かかっていたことに比べて、格段に高速になっている。

（第２の実施の形態）
上述のように、第１の実施の形態では、ＰＲＭＬシステムを使用するＨＤ ＤＶＤにおける記録ストラテジ調整が説明されたが、本発明は、再生信号をスライスレベルによって検出するＤＶＤ、ＣＤにおいても有効である。第２の実施の形態ではＤＶＤ−Ｒにおける記録ストラテジ調整が説明される。ＤＶＤやＣＤはスライスレベルにより信号の０、１を検出するので、そのような場合、クロックタイミングに対するスライスレベルタイミングが重要となる。スライスレベルタイミングの本来あるべきタイミングからのずれをジッタと呼んでおり（図１３参照）、ＤＶＤ、ＣＤの場合、この量を記録ストラテジで制御することになる。すなわちジッタを理想信号と再生信号のずれ量として使うことが出来るのである。したがって、ＤＶＤ、ＣＤに適用する場合、入力信号としてジッタを用いる記録ストラテジ調整器５１を搭載すれば良い。本実施の形態に係る情報記録再生装置の基本的な構成は、第１の実施の形態で説明された装置の構成と同等であるが、ＲＦ回路部３０、エッジ情報抽出器３、記録ストラテジ調整器５１が若干異なっている。

図１４に、ＤＶＤ用のＲＦ回路部３０の構成を示す概略図が示される。ＨＤ ＤＶＤのＲＦ回路部３０（図４参照）に比べて、ＤＶＤ用のＲＦ回路は、ビタビ復号器、信号比較器がなく、そのかわりにレベル検出器３９を備える。ＤＶＤの場合、レベル検出器３９は、所望のレベルを超えたものを１、越えないものを０と判断し、それをデータ信号（２値化信号）として出力する。したがって、ＤＶＤ用のＲＦ回路部３０は、２値化されたデータ信号とクロック信号とをエッジ情報抽出器３に出力する。

エッジ情報抽出器３は、図１３に示されるように、ジッタを抽出する。ＤＶＤの場合、これが記録ストラテジずれに相関している。ＤＶＤでは、ＨＤ ＤＶＤとは異なる変調符号が使用されており、最短マークは３Ｔ以上の長さを有する。よって、ここでは、エッジ情報抽出器３は、３Ｔ、４Ｔ、５Ｔ以上のスペースとマークに関してエッジ情報を抽出する。つまり、エッジ情報抽出器３は、計１２種類のジッタ情報を抽出する。エッジ情報抽出器３は、ジッタ情報を記録ストラテジ調整器５１に出力する。

記録ストラテジ調整器５１は、６種類のエッジ位置に対するずれを出力する。すなわち、３Ｔ、４Ｔ、５Ｔ以上に分類された記録パルスのトップパルスの前エッジ位置に対するエッジのずれ、３Ｔ、４Ｔ、５Ｔ以上に分類された記録パルスのラストパルスの後エッジ位置に対するエッジのずれを出力する。記録ストラテジの形態としては、ＨＤ ＤＶＤで使用されるマルチパルス型ではなく、図１Ｃに示される矩形型ストラテジが用いられる。本発明の記録ストラテジ調整方法は、記録ストラテジの形態を選ばない。

記録ストラテジ調整器は、図５に示されるように、第１の実施の形態に係る記録ストラテジ調整器５１と同じニューロンの構成である。係数Ｗは、ＨＤ ＤＶＤと同様に、予めジッタと記録ストラテジずれに対して決定されている。記録ストラテジ調整器５１の調整シーケンスも第１の実施の形態と同様であり、説明は省略される。

記録ストラテジ調整器５１が動作したときと、動作しないときのジッタの分散値が測定され、その測定結果が図１５に示される。このとき、ＤＶＤ−Ｒが情報記録再生装置に装填されている。ＤＶＤではジッタの分散値によって信号の品質が判断されており、この値が小さいほうほど性能が良い。記録ストラテジ調整器５１を動作させると、ジッタが大幅に減少している（性能が良くなっている）ことがわかる。また、記録ストラテジ調整にかかった時間を測定したところ、２００ミリ秒程度であった。これまでの記録ストラテジ調整が速くても数十秒から数分かかっていたことに比べて、格段に高速になっている。

（第３の実施の形態）
上記では記録パルスのエッジずれを補正する調整方法が説明されたが、第３の実施の形態では、記録パワーの調整について説明する。第３の実施の形態では、記録ストラテジ調整器以外は、第１の実施の形態において説明された情報記録再生装置及び情報記録媒体と同じであるとして説明される。もちろん、第２の実施の形態で説明された装置及び媒体でも可能である。第３の実施の形態に係る記録ストラテジ調整器５１は、第１の実施の形態と同じように、エッジ誤差を入力とする入力層を備え、中間層も同じように構成される。出力層は、記録パワーずれを出力する。各ニューロンに関連する係数Ｗは、エッジ誤差に対応する記録パワーずれを格納したデータベースに基づいて、前述の方法で決定された値が予め設定される。その際、記録パワーに関する１項目の出力データは、記録ストラテジ調整器５１の１出力に対応する。

上述のように、第１および第２の実施の形態では、追記型の情報記録媒体（１回のみ記録可能な情報記録媒体）を用いた測定結果が示されたが、何度も書き換え可能な情報記録媒体であるＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＨＤ ＤＶＤ−ＲＷ、ＨＤ ＤＶＤ−ＲＡＭでも本発明を適用することができる。当然、ＣＤ系の情報記録媒体にも適用可能である。

また、上記では、中間層が２層のニューラルネットワークの記録ストラテジ調整器を示したが、中間層を１層、または３層以上にすることも当然可能である。

記録ストラテジ調整器は、記録ストラテジ調整パラメータのうち、トップパルスの前エッジ、ラストパルスの後エッジの調整量を出力したが、トップパルスのパルス幅、ラストパルスのパルス幅、ミドルパルスのパルス幅など、記録条件に関わるパラメータなら何でも良い。

第１の実施の形態において、記録ストラテジ調整器の入力は、２Ｔ、３Ｔ、４Ｔ以上マーク、スペースの前後エッジ情報１２種類を用いたが、ある長さの（例えば２Ｔだけ）エッジ情報のみを入れても良いし、例えば、２Ｔ、３Ｔ、４Ｔ、５Ｔ以上の前後エッジ情報を入れても良い。これは、第２の実施の形態における記録ストラテジ調整器の入力に関しても同様である。

また、上記実施の形態ではＰＲ（１２２２１）というクラスを使用したがＰＲ（１２２１）など他のクラスでも同様に使用することができる。また、変調符号としてＨＤ ＤＶＤで採用されているＥＴＭとＤＶＤで採用されているＥＦＭを例示したが、その他の変調符号でも同様に使用できる。また、上記ではＨＤ ＤＶＤで説明されたが、ブルーレイディスク（ＢＤディスク）であっても良い。

以上述べたように、本発明によれば、記録ストラテジ設定の最適値からのずれを短時間で算出し、高速な記録ストラテジ調整が可能となる情報記録媒体の記録条件調整器および情報記録再生装置を提供することができる。

以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施の形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

なお、本出願は、日本出願番号２００８−３００６９に基づく優先権を主張するものであり、日本出願番号２００８−３００６９における開示内容は引用により本出願に組み込まれる。

Claims (17)

1. 予め定められた係数によりニューラル演算を行い、ネットワーク的に接続されるニューラル演算ユニットを備えるニューラルネットワークを具備し、
   前記ニューラルネットワークは、
   所定の記録ストラテジに基づいて強度変調されたレーザ光を照射して情報記録媒体上に記録されたパターン列から再生される再生信号と、前記パターン列から最良の再生品質で再生されたときの理想信号との信号ずれ量を入力する入力層と、
   前記入力層の出力に基づいてニューラル演算した結果を出力する中間層と、
   前記中間層の出力に基づいて、前記記録ストラテジに設定されるパラメータのパラメータずれ量を出力する出力層と
   を備える
   情報記録媒体の記録条件調整器。
2. 前記係数は、前記信号ずれ量と前記パラメータずれ量との相関データに基づいて予め学習して設定される
   請求の範囲１に記載の情報記録媒体の記録条件調整器。
3. 前記パターン列は、異なるマーク長のマーク部または異なるスペース長のスペース部を含む
   請求の範囲１または請求の範囲２に記載の情報記録媒体の記録条件調整器。
4. 前記信号ずれ量は、前記マーク部と前記スペース部との境界位置のずれ量を示す
   請求の範囲３に記載の情報記録媒体の記録条件調整器。
5. 前記パラメータずれ量は、照射される前記レーザ光の光強度を変化させる最適なタイミングからのずれ量を示す
   請求の範囲１から請求の範囲４のいずれかに記載の情報記録媒体の記録条件調整器。
6. 所定の記録ストラテジにより強度変調されたレーザ光を照射して情報記録媒体上に所定のパターン列を記録し、記録された前記パターン列から再生信号を再生する光ヘッドと、
   予め定められた係数によりニューラル演算を行う複数のニューラル演算ユニットがネットワーク的に接続されるニューラルネットワークを備える記録条件調整手段と
   を具備し、
   前記ニューラルネットワークは、
   前記パターン列から最良の再生品質で再生されたときの理想信号と前記再生信号との信号ずれ量を入力する入力層と、
   前記入力層の出力に基づいてニューラル演算した結果を出力する中間層と、
   前記中間層の出力に基づいて前記記録ストラテジに設定されるパラメータの理想値からのパラメータずれ量を出力する出力層と
   を備える
   情報記録再生装置。
7. 前記係数は、前記信号ずれ量と前記パラメータずれ量との相関データに基づいて予め学習して設定される
   請求の範囲６に記載の情報記録再生装置。
8. 前記再生信号に基づいて、前記信号ずれ量を抽出するエッジ情報抽出手段をさらに具備する
   請求の範囲６または請求の範囲７に記載の情報記録再生装置。
9. 前記パターン列は、異なるマーク長のマーク部または異なるスペース長のスペース部を含む
   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記録再生装置。
10. 前記信号ずれ量は、前記マーク部と前記スペース部との境界位置のずれ量を示す
    請求の範囲９に記載の情報記録再生装置。
11. 前記パラメータずれ量は、照射される前記レーザ光の光強度を変化させる最適なタイミングからのずれ量を示す
    請求の範囲６から請求の範囲１０のいずれかに記載の情報記録再生装置。
12. 予め定められた係数によりニューラル演算を行い、ネットワーク的に接続されるニューラル演算ユニットを備えるニューラルネットワークを備える記録条件調整手段によって情報記録媒体の記録条件を調整する方法であって、
    所定の記録ストラテジに基づいて強度変調されたレーザ光を照射して情報記録媒体上に記録されたパターン列から再生される再生信号と、前記パターン列から最良の再生品質で再生されたときの理想信号との信号ずれ量を前記ニューラルネットワークの入力層に入力するステップと、
    前記ニューラルネットの中間層において、前記入力層の出力に基づいてニューラル演算するステップと、
    前記ニューラルネットの出力層において、前記中間層の出力に基づいて、前記記録ストラテジに設定されるパラメータのパラメータずれ量を出力するステップと
    を具備する
    情報記録媒体の記録条件を調整する方法。
13. 前記信号ずれ量と前記パラメータずれ量との相関データに基づいて予め学習して前記係数を設定するステップをさらに備える
    請求の範囲１２に記載の情報記録媒体の記録条件を調整する方法。
14. 前記再生信号のエッジの位置に基づいて、前記信号ずれ量を抽出するステップをさらに具備する
    請求の範囲１２または請求の範囲１３に記載の情報記録媒体の記録条件を調整する方法。
15. 前記パターン列は、異なるマーク長のマーク部または異なるスペース長のスペース部を含む
    請求の範囲１２から請求の範囲１４のいずれかに記載の情報記録媒体の記録条件を調整する方法。
16. 前記信号ずれ量は、前記マーク部と前記スペース部との境界位置のずれ量を示す
    請求の範囲１５に記載の情報記録媒体の記録条件を調整する方法。
17. 前記パラメータずれ量は、照射される前記レーザ光の光強度を変化させる最適なタイミングからのずれ量を示す
    請求の範囲１３から請求の範囲１６のいずれかに記載の情報記録媒体の記録条件を調整する方法。

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