JPWO2012147392A1 - 信号処理装置、信号処理方法、及び光ディスク装置 - Google Patents

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Abstract

安定したクロック信号の生成により、再生信号としての２値化データの品質を向上させるために、信号処理装置（３０）は、適応型フィルタ（１４）と、クロック信号に基づく周期のサンプリング点でのサンプリングにより２値化データを順次生成すると共に、ＰＲ波形（Ｓ１２）を順次生成するＰＲＭＬ回路と、目標波形（Ｓ１２）とフィルタリングが施された再生波形（Ｓ１１）との差分からサンプリング点についての第１の位相誤差を順次算出する加算器（１８）と、第１の位相誤差から特定の位相誤差を除外することによって第２の位相誤差を出力するセレクタ（３７）と、第２の位相誤差に応じた周波数のクロック信号を生成するクロック生成部（２９）とを有し、特定の位相誤差は、フィルタリングが施された再生波形が再生波形の平均レベルに交差するクロス点に最も近いサンプリング点についての位相誤差を含む。

Description

本発明は、２値データが記録されている記録媒体の再生信号に対しＰＲＭＬ（ｐａｒｔｉａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ、部分応答最尤）方式を用いる処理を施すことによって、２値化データを生成する信号処理装置及び信号処理方法、並びに、前記信号処理装置を有する光ディスク装置に関する。
各種光ディスクの大容量化は、光ディスクのトラック上に形成される２値データである記録マーク（ピットを含む。）の大きさを小さくするとともに、記録及び再生に用いられるレーザ光を短波長化し且つ大きな開口数を持つ対物レンズを採用して、焦点面における集光スポットサイズを小さくすることによって、達成されてきた。
例えば、ＣＤ（コンパクトディスク）では、光透過層となるディスク基板の厚さが約１．２［ｍｍ］、レーザ光波長が約７８０［ｎｍ］、対物レンズの開口数が０．４５であり、記録容量は６５０［ＭＢ］である。信号を記録するためのピットの解像度は回折限界の制限を受けるが、この回折限界ＤＬはレーザ光波長λと開口数ＮＡを用いてＤＬ＝λ／（４×ＮＡ）で与えられる。この式から、ＣＤの回折限界を計算すると、約４３０［ｎｍ］となる。ＣＤでは、最短データ長（最短ピット長）は約８３０［ｎｍ］であるから、回折限界によって決まる集光スポットサイズに対して、最短データ長の大きさは約１．９３倍となる。
また、ＤＶＤ（デジタル多用途ディスク）では、光透過層の厚さが約０．６［ｍｍ］、レーザ光波長が約６５０［ｎｍ］、ＮＡが０．６であり、記録容量は４．７［ＧＢ］である。ＤＶＤの回折限界は、ＣＤの場合と同じ式から計算でき、約２７０［ｎｍ］となる。ＤＶＤでは、最短データ長（最短ピット長）は約４００［ｎｍ］であるから、集光スポットサイズに対して、最短データ長の大きさは約１．４８倍となる。
さらに、ＢＤ（ブルーレイディスク）では、光透過層の厚さが０．１［ｍｍ］であり、レーザ光波長が約４０５［ｎｍ］、ＮＡが０．８５であり、記録層１層当たりの記録容量は２５［ＧＢ］である。ＢＤの回折限界は、ＣＤの場合と同じ式から計算でき、約１２０［ｎｍ］となる。ＢＤでは、最短データ長（最短ピット長）は約１５０［ｎｍ］であるから、集光スポットサイズに対して、最短データ長の大きさは約１．２５倍となる。
以上のように、光ディスクでは、集光スポットを小さくすることだけではなく、集光スポットサイズに対する最短データ長（最短ピット長）の大きさの比率（ＣＤでは約１．９３倍であり、ＢＤでは約１．２５倍である。）を下げることによって、大容量化を実現している。この比率を下げるためには、読み出された再生信号に要求されるＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）を下げる必要がある。このための信号処理技術として、光ディスクの再生波形が既知のパーシャルレスポンス（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）特性を有すること及びビタビ復号方式による最尤推定法を組み合わせたＰＲＭＬ方式が開発されており、この技術がエラーレート改善に大きく寄与している。
例えば、ＢＤの場合、一般的にパーシャルレスポンスのクラスを（１，２，２，１）としたＰＲＭＬ方式が用いられている。クラス（１，２，２，１）は、記録された２値データに対する光学的応答（符号間干渉）を７階調（振幅レベル）で表現するもので、実際の再生波形に近い表現が可能になる。ＰＲＭＬ方式では、最尤推定法（ビタビ復号方式）を用いて、再生波形に近い理想的な光学的応答を導くことで、ＢＤに記録されている２値データを推定する。
また、ＨＤ ＤＶＤ（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）では、最短データ長（最短ピット長）は、約２００［ｎｍ］であり、回折限界の約２７０［ｎｍ］より小さい。そこで、ＨＤ ＤＶＤの場合、パーシャルレスポンスのクラスを（１，２，２，２，１）にし、記録された２値データに対する光学的応答（符号間干渉）を９階調（振幅レベル）で表現することによって、最短データ（最短ピット）を読み取ることができるようにしている。
以上のように、回折限界によって制約を受ける解像度の物理的な改良は困難になっているので、光ディスクの大容量化にとって、信号処理が担う役割は大きくなっている。特に、レーザ光波長をＢＤ用の波長４０５［ｎｍ］より短波長化することは、光学素子の劣化を招く点及び人体への悪影響が懸念される点から、実用化の予定はない。そのため、近接場光を用いる方法、記録層の多層化、ホログラフィの利用などによって、大容量化を実現しようとしている。再生波形のアシンメトリが悪化したり、最短データ長付近の信号強度が低下したりすると、再生信号の品質は一層劣化するので、信号処理技術の更なる改良が必要となっている。さらにまた、再生信号の品質の劣化は、クロック信号抽出にも悪影響を与える。
例えば、非特許文献１及び２は、Ｓｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ（Ｓｕｐｅｒ ＲＥｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｎｅａｒｆｉｅｌｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）と呼ばれる光超解像方式を開示している。この方式では、光ディスクに集光スポット内の光強度が大きい、又は温度が高い局所的な部分に屈折率変化をもたらすことで、光ディスク装置の光学要素である集光レンズの開口数ＮＡと光の波長λとから決まる回折限界λ／（４×ＮＡ）よりも小さな記録マークを再生することができる。ここで、屈折率変化が起こる局所的な部分を単に開口と呼ぶ。この開口は、エネルギーにより励起され、結晶構造変化の伴う屈折率変化によるものであるため、光の応答に対して時間的な遅延がある。この遅延が光ディスクの回転速度に対して無視できない場合、近接場光で読み取られた信号が部分的に遅延してしまい、信号の復号及びクロック信号抽出に悪影響を与える。
光ディスク装置では、光ディスクに記録されたデータ自体は安定したクロック信号で記録されているが、光ディスクの再生においては、記録時と全く同じスピンドル回転を再現することが不可能であるため、その都度クロック信号を再現する必要がある。一般的に、光ディスク装置では、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ−Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）回路を用いて再生信号自体からクロック信号を抽出する方法が採用されている。ＰＬＬ回路は、一般的に、位相比較器、ループフィルタ、及び電圧制御発振器から構成される。位相比較器は、クロック信号によってサンプリングされた再生信号から算出される位相とクロック信号自身の位相とを比較して、それらの位相差に応じた位相誤差信号を出力する。ループフィルタは、位相比較器からの位相誤差信号をフィルタリングして得られた制御電圧を電圧制御発振器に供給する。電圧制御発振器は、制御電圧に比例した周波数のクロック信号を出力する。電圧制御発振器からの出力クロック信号により再生信号は逐次サンプリングされ、電圧制御発振器からの出力クロック信号は再生信号の位相の算出に影響するため、ＰＬＬ回路は、ループフィードバック回路を構成している。このループフィードバック回路により、出力クロック信号の周波数及び位相差は、入力信号の周波数に追従して変化する。再生信号のサンプリング点とクロック信号との位相誤差を算出する場合、ある一定のスライスレベルを再生信号が交差する点（クロス点）をクロック点としている。すなわち、クロス点とサンプリング点とのズレが再生信号（再生波形）とクロック信号との位相誤差となり、これを一致させるようループフィードバック回路は働く。スライスレベルは、一般的には再生波形の中心レベル（平均レベル）が用いられ、光ディスクの再生波形においては、最もクロス点が多くなるレベルである。
また、ＰＲＭＬ方式との複合により、再生波形とクロック信号との位相誤差を算出する方法がある（例えば、特許文献１参照）。これは、スライスレベルを設定せずに、各サンプリング点における位相誤差を算出する方法である。この方法では、ＰＲＭＬ方式により理想波形を予測し、この理想波形と再生波形とのズレを位相誤差として算出している。
Ｈｉｒｏｓｈｉ ＦＵＪＩ他著、 "Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｙｅ Ｐａｔｔｅｒｎ ｏｎ Ｓｕｐｅｒ−Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｎｅａｒ−Ｆｉｅｌｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｄｉｓｋ ｗｉｔｈ Ｗｒｉｔｅ−Ｓｔｒａｔｅｇｙ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ"、 Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、 Ｖｏｌ．４３、 Ｎｏ．７Ａ、 ｐｐ．４２１２−４２１５（２００４） ＫＩＫＵＫＡＷＡ Ｔａｋａｓｈｉ他著、 "Ｌｏｗ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｎｏｉｓｅ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｕｐｅｒ−Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｎｅａｒ−Ｆｉｅｌｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｄｉｓｃ ｗｉｔｈ Ｐｌａｔｉｎｕｍ−Ｏｘｉｄｅ Ｌａｙｅｒ"、 ＯＤＳ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ、 ＴｈＣ３（２００５）
特開平９−２１９０６８号公報
しかし、非特許文献１及び２に記載の方式では、波形劣化が著しい再生信号（再生波形）に対しては効力を発揮できない。例えば、光ディスクにおいては、記録されている２値データ（記録マーク）のデータ長（記録マーク長）が短くなるほどＳＮＲが低下し、データ長が短い２値データの再生波形の振幅レベルは中心レベルに集中する傾向がある。このため、スライスレベルを再生信号が交差するクロス点（クロック点）とサンプリング点との位相誤差を算出する方法の場合、位相誤差のばらつきが大きくなり、クロック信号が不安定化するとともに、再生信号としての２値化データの品質が低下する問題がある。
また、特許文献１に示されるように、ＰＲＭＬ方式によって予測された予測波形（理想波形）を目標波形として用いる場合、目標波形自身が誤りを含み、誤りを含む目標波形を基準として位相誤差を算出してしまう。このため、特許文献１に示される技術では、位相誤差のばらつきが大きくなり、クロック信号が不安定化するとともに、再生信号としての２値化データの品質が低下する問題がある。
そこで、本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、安定したクロック信号の生成により、再生信号としての２値化データの品質を向上させることができる信号処理装置、信号処理方法、及び光ディスク装置を提供することにある。
本発明の一態様に係る信号処理装置は、記録媒体からの再生信号の再生波形を目標波形に近づけるように、前記再生波形に適応的にフィルタリングを施す適応型フィルタと、ＰＲＭＬ方式を用いて、前記フィルタリングが施された再生波形から、クロック信号に基づく周期のサンプリング点でのサンプリングにより２値化データを順次生成すると共に、前記２値化データから前記目標波形となるパーシャルレスポンス波形を順次生成するＰＲＭＬ回路と、前記目標波形と前記フィルタリングが施された再生波形との差分から前記サンプリング点についての第１の位相誤差を順次算出する算出部と、前記第１の位相誤差から特定の位相誤差を除外することによって第２の位相誤差を出力する制限部と、前記第２の位相誤差に応じた周波数の前記クロック信号を生成するクロック生成部とを有し、前記特定の位相誤差は、前記パーシャルレスポンス波形が特定のレベルになるときの位相誤差を含むことを特徴としている。
本発明の一態様に係る信号処理方法は、記録媒体からの再生信号の再生波形を目標波形に近づけるように、前記再生波形に適応的にフィルタリングを施す工程と、ＰＲＭＬ方式を用いて、前記フィルタリングが施された再生波形から、クロック信号に基づく周期のサンプリング点でのサンプリングにより２値化データを順次生成すると共に、前記２値化データから前記目標波形となるパーシャルレスポンス波形を順次生成する工程と、前記目標波形と前記フィルタリングが施された再生波形との差分から前記サンプリング点についての第１の位相誤差を順次算出する工程と、前記第１の位相誤差から特定の位相誤差を除外することによって第２の位相誤差を出力する工程と、前記第２の位相誤差に応じた周波数の前記クロック信号を生成する工程とを有し、前記特定の位相誤差は、前記フィルタリングが施された再生波形が前記再生波形の平均レベルに交差するクロス点に最も近いサンプリング点についての位相誤差を含むことを特徴としている。
本発明の他の態様に係る信号処理方法は、記録媒体からの再生信号の再生波形を目標波形に近づけるように、前記再生波形に適応的にフィルタリングを施す工程と、ＰＲＭＬ方式を用いて、前記フィルタリングが施された再生波形から、クロック信号に基づく周期のサンプリング点でのサンプリングにより２値化データを順次生成すると共に、前記２値化データからパーシャルレスポンス波形を順次生成する工程と、前記パーシャルレスポンス波形をイコライズして前記目標波形を生成する工程と、前記パーシャルレスポンス波形と前記フィルタリングが施された再生波形との差分から前記サンプリング点についての位相誤差を順次算出する工程と、前記位相誤差に応じた周波数の前記クロック信号を生成する工程とを有することを特徴としている。
本発明の一態様に係るディスク装置は、記録媒体に記録されている２値データを光学的に読み取る光ヘッド装置と、前記光ヘッド装置から出力される信号から再生信号を生成する再生信号処理部と、前記再生信号から前記２値化データを生成する、上記信号処理装置とを有することを特徴としている。
本発明に係る信号処理装置、信号処理方法、及び光ディスク装置によれば、安定したクロック信号を生成にすることができ、その結果、再生信号としての２値化データの品質を向上させることができるという効果がある。
本発明の実施の形態１〜３に係る信号処理装置を搭載可能な光ディスク装置の構成を概略的に示す図である。 第１の参考例の信号処理装置の構成を概略的に示すブロック図である。 図２に示されるＰＬＬ回路の構成の一例を概略的に示すブロック図である。 ＰＬＬ回路におけるスライスレベルを用いた位相誤差の算出法を示す図である。 第２の参考例の信号処理装置の構成を概略的に示すブロック図である。 実施の形態１に係る信号処理装置の構成を概略的に示すブロック図である。 パーシャルレスポンスのクラスとして（１，２，２，２，１）を用いた場合の再生波形の例を示す図である。 パーシャルレスポンスのクラスとして（１，２，２，２，１）を用いた場合の再生波形の各データ長のエラー分布を表として示す図である。 パーシャルレスポンスのクラスとして（１，２，２，２，１）を用いた場合の再生波形の各レベルの分布を表として示す図である。 パーシャルレスポンスのクラスとして（１，２，２，２，１）を用いた場合の各レベルのデータ長の分布を表として示す図である。 実施の形態２に係る信号処理装置の構成を概略的に示すブロック図である。 実施の形態２の変形例に係る信号処理装置の構成を概略的に示すブロック図である。 実施の形態３に係る信号処理装置の構成を概略的に示すブロック図である。
《１》実施の形態１
《１−１》光ディスク装置６０の説明
図１は、実施の形態１に係る信号処理装置３０（又は実施の形態２に係る信号処理装置４０又は実施の形態３に係る信号処理装置５０）を搭載可能な再生装置である光ディスク装置６０の構成を概略的に示す図である。光ディスク装置６０は、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤなどのような記録媒体である光ディスク６０の情報記録層に記録されている２値データ（記録マーク）を光学的に読み取り、記録されている２値データの再生信号として、２値化データを出力する機能を備えた装置である。光ディスク装置６０は、実施の形態１に係る信号処理装置３０を搭載することにより、再生信号として出力される２値化データが、実際に光ディスク７０に記録されている２値データと異ならないように（近いものとなるように）している。
図１に示されるように、光ディスク装置６０は、ターンテーブルに装着された光ディスク７０を回転駆動させるためのスピンドルモータ６１と、光ディスク７０の情報記録層にレーザ光を照射し、この情報記録層で反射した戻り光ビームを受光して信号を出力する光ヘッド装置６２とを備えている。また、光ディスク装置６０は、光ヘッド装置６２を光ディスク７０の半径方向Ｄｒに移動させるための駆動手段であるスレッドモータ６３と、レーザ制御回路６４と、変調回路６５と、サーボ制御部６６と、再生信号処理部６７と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）６８と、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）６９とを備えている。なお、図１において構成要素（ブロック）間を繋ぐ一方向又は双方向の矢印は、光ディスク装置６０の構成要素間の信号又は情報の代表的な流れの経路及び方向を示すものであり、構成要素間の接続関係のすべてを示すものではなく、また、情報の流れの方向のすべてを示すものでもない。
サーボ制御部６６は、スピンドルモータ６１の動作を制御するスピンドルモータ制御回路６６１と、光ヘッド装置６２の動作を制御する光ヘッド制御回路６６２と、スレッドモータ６３の動作を制御するスレッドモータ制御回路６６３とを有している。これらの制御回路６６１，６６２，６６３は、ＭＰＵ６９から出力されるコマンド信号に基づいて動作する。
再生信号処理部６７は、光ヘッド装置６２で検出され、伝送路Ｌ３を介して送られた信号に基づいて、サーボ信号を生成するサーボ信号検出回路６７２と、再生信号を検出して伝送路Ｌ１に出力信号として出力する再生信号検出回路６７３と、光ディスク７０の蛇行した案内トラック溝からの反射光で得られるウォブル信号を検出するウォブル信号検出回路６７１とを有している。
ＲＡＭ６８は、プログラム領域６８１及びデータ領域６８２を有している。ＭＰＵ６９は、ＲＡＭ６８に記録されているプログラムに従って、各部の動作を制御するとともに、各部から送られてくる信号に基づいて制御内容を決定する。
ＭＰＵ６９は、再生信号検出回路６７３で検出された信号振幅値データ及び状態信号などのような伝送路Ｌ２を介して送られる出力信号、又は、各部から送られる他の出力信号に基づいて、光ディスク装置６０全体の動作を決定し、各部へ制御データ（例えば、ＭＰＵ６９から再生信号検出回路６７３への伝送路Ｌ２の信号）を送って、各部の制御を行う。なお、再生信号処理部６７の構成要素６７１，６７２，６７３が行う処理の一部を、ＭＰＵ６９の内部で実行するように構成してもよい。
光ヘッド制御回路６６２は、サーボ信号検出回路６７２から送られるサーボエラー信号ＳＥ及びＭＰＵ６９からの動作命令（コマンド信号）に基づく制御信号を伝送路Ｌ４経由で光ヘッド装置６２に出力することによって、光ヘッド装置６２から光ディスク７０上へ照射される光を制御する。スレッドモータ制御回路６６３は、サーボ信号検出回路６７２から送られるサーボエラー信号ＳＥ及びＭＰＵ６９からの動作命令に基づいて、スレッドモータ６３の動作を制御する。スピンドルモータ制御回路６６１は、サーボ信号検出回路６７２から送られるサーボエラー信号ＳＥ及びＭＰＵ６９からの動作命令に基づいて、スピンドルモータ６１の動作を制御する。
信号処理装置３０は、伝送路Ｌ１を通じて再生信号検出回路６７２からの再生信号（第１の再生信号）を受け取り、この再生信号から２値化データ（第２の再生信号）を復調する。
ＭＰＵ６９から出力されたデータの一部は、変調回路６５で光ディスク７０への記録に適した記録信号に変換され、レーザ制御回路６４へ送られる。レーザ制御回路６４は、変調回路６５からの記録信号に基づく制御信号を、伝送路Ｌ５を介して光ヘッド装置６２に送ることによって、光ヘッド装置６２に搭載されている半導体レーザの発光パワーを制御する。
光ヘッド装置６２は、レーザ制御回路６４からの制御信号に基づいて動作して、光ディスク７０に半導体レーザによる光ビームを集光する。また、光ヘッド装置６２は、光ディスク７０の情報記録層で反射した戻り光ビームを受光し、再生信号及びサーボ信号を生成するための検出を行う。
《１−２》第１の参考例の信号処理装置１０の説明
次に、図２、図３及び図４を用いて、第１の参考例の信号処理装置１０を説明する。図２は、第１の参考例の信号処理装置１０の構成を概略的に示すブロック図である。第１の参考例の信号処理装置１０は、図１に示される光ディスク装置６０に、信号処理装置３０に代えて、使用することが可能な装置の一例である。第１の参考例の信号処理装置１０は、再生信号検出回路６７３から伝送路Ｌ１を通じて入力される再生信号から、信号処理後の再生信号である２値化データを生成する。図２に示されるように、第１の参考例の信号処理装置１０は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換回路１１と、デジタルアンプ１２と、プリイコライザ１３と、適応型フィルタ１４と、ＰＲＭＬ回路１５と、位相誤差の算出部としての加算器（減算器）１８と、ＰＬＬ回路１９とを有している。ＰＲＭＬ回路１５は、適応型フィルタ１４から出力される信号に最尤推定法に基づく処理を実行するビタビ復号回路１６と、ビタビ復号回路１６から出力される２値化データからパーシャルレスポンス波形を生成するＰＲ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）デコーダ１７とを有している。
Ａ／Ｄ変換回路１１は、入力された再生信号をデジタル値に変換する。ＰＬＬ回路１９は、Ａ／Ｄ変換回路１１からのデジタル化された再生信号に同期したクロック信号を生成し、これをＡ／Ｄ変換回路１１を含む信号処理装置１０の各構成要素に供給する。
デジタルアンプ１２は、Ａ／Ｄ変換回路１１からのデジタル化された再生信号を、所望の振幅レベルになるよう調整する。デジタルアンプ１２をＡＧＣ（Ａｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）回路とし、振幅レベルが一定の値となるよう自動的に調整する構成とすれば、光ディスク７０からの反射光変動等に伴う再生信号の振幅レベルの変動を、以降の回路で無視することができる。
プリイコライザ１３は、所望の振幅レベルに揃えられた再生信号の波形における主に最短データ長周辺の高域成分を増幅する。光のＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）特性上、最短データ長周辺の高域成分が極端に小さくなりやすいため、最短データ長周辺の高域成分をある程度増幅させることによって、後段のフィルタにおける処理が容易になる。
適応型フィルタ１４は、後段のＰＲＭＬ回路１５と組み合わせて用いられ、ＰＲＭＬ回路１５によって推定された理想的な再生波形を目標波形として、フィルタ処理を行う。この理想的な再生波形は、予測波形としてＰＲデコーダ１７から出力される。
適応型フィルタ１４が使用する代表的な適応型アルゴリズムとして、例えば、ＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ、最小平均二乗）アルゴリズムがある。ＬＭＳアルゴリズムでは、時刻ｎにおける入力信号のデータをｘ（ｎ）、フィルタのタップｋ（ｋ番目におけるタップ）での係数をｗｋ（ｎ）、フィルタの係数の更新ステップをμ、誤差信号をｅ（ｎ）とすると、更新後の係数ｗｋ（ｎ＋１）は、次式（１）で表される。なお、ｋ及びｎはそれぞれ、正の整数である。
ｗｋ（ｎ＋１）＝ｗｋ（ｎ）＋２・μ・ｅ（ｎ）・ｘ（ｎ） …（１）
ここで、誤差信号ｅ（ｎ）は、フィルタ後の再生波形のデータ列をｙ（ｎ）、目標波形のデータ列をｄ（ｎ）とすると、次式（２）で表される。
ｅ（ｎ）＝ｄ（ｎ）−ｙ（ｎ） …（２）
これらの式は、時刻ｎにおける瞬時自乗誤差ｅ２（ｎ）を最小とするアルゴリズムから導かれたものであり、このアルゴリズムによれば、瞬時自乗誤差が時間的に平均化される。
適応型フィルタ１４が使用する適応型アルゴリズムとして、正規化ＬＭＳアルゴリズム、ＲＭＳ（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｌｅａｓｔ Ｓｑｕａｒｅ、逐次最小二乗）アルゴリズム、又は射影アルゴリズムなどの他のアルゴリズムを用いても良い。
図３は、図２に示されるＰＬＬ回路１９の一般的な構成を示すブロック図である。図３に示されるように、ＰＬＬ回路１９は、位相比較器１９１と、ループフィルタ１９２と、電圧制御発振器１９３とを有している。位相比較器１９１は、クロック信号によってサンプリングされた再生信号から算出される位相とクロック信号自身の位相とを比較し、これらの位相差に応じた位相誤差信号を出力する。ループフィルタ１９２は、位相比較器１９１からの位相誤差信号をフィルタリングし、電圧制御発振器１９３に制御電圧として供給する。電圧制御発振器１９３は、受け取った制御電圧に比例した周波数のクロック信号を出力クロック信号として各構成要素に出力する。ＰＬＬ回路１９は、出力クロック信号により再生信号を逐次サンプリングする、ループフィードバック回路を構成している。これにより、出力クロック信号の周波数及び位相差は、入力信号の周波数に追従して変化する。
例えば、信号の変調方式が１−７ＲＬＬ（Ｒｕｎ Ｌｅｎｇｔｈ Ｌｉｍｉｔ）変調の場合、ＰＬＬ回路１９から出力されるクロック信号の１周期の長さ（１クロック周期）をＴとすると、再生信号の長さは２Ｔ（最短データ長）から８Ｔまでの範囲内になる。以下では、この１−７ＲＬＬ変調を用いる場合について説明する。
図４は、ＰＬＬ回路１９におけるスライスレベルを用いた位相誤差の算出法を示す図である。図４では、一般的な位相比較の方法として、再生信号（再生波形）と或るスライスレベルとが交差するクロス点と、クロック信号の立ち上がり或いは立ち下がりの点とを比較する。具体的には、位相比較器１９１は、スライスレベルと再生波形が交差する点の前後のサンプリング点Ｐ１，Ｐ２（図４において、黒丸Ｐ１，Ｐ２で示される点）を検出し、直線近似を用いる内挿法により２点の電位の比を用いてクロス点Ｔｃを算出し、このクロス点Ｔｃとサンプリング点Ｐ１との時間間隔を位相誤差Ｅｐとして算出する。スライスレベルとしては、一般的には再生波形の中心レベル（平均レベル）であるゼロレベル（０レベル）が用いられる。ただし、例えば、回転周期に依存した低周波数のオフセットが再生波形に重畳している場合などにおいて、オフセット量がキャンセルされるように、スライスレベルを可変とする方法を採用してもよい。
第１の参考例の信号処理装置１０に対して、再生信号として、信号劣化が著しくジッターノイズの大きい再生波形が入力された場合、スライスレベルとサンプリング点Ｐ１，Ｐ２から得られた位相誤差Ｅｐにも、ジッターノイズの影響が入る。一般に、記録媒体に記録されている２値データ（記録マーク）のデータ長（記録マーク長）が短いほどジッターノイズの影響は大きくなる傾向がある。一般に、データ長が短い２値データの再生によって生成された再生波形の振幅レベルは、スライスレベル付近に集中するため、データ長が短い２値データの再生信号はジッターノイズの影響を特に大きく受ける。
《１−３》第２の参考例の信号処理装置２０の説明
図５は、第２の参考例の信号処理装置２０の構成を概略的に示すブロック図である。第２の参考例の信号処理装置２０は、第１の参考例の信号処理装置１０で問題となるジッターノイズの影響を受け難くした装置である。第２の参考例の信号処理装置２０は、図１に示される光ディスク装置６０に、信号処理装置３０に代えて、使用することが可能な装置である。図５において、図２（第１の参考例の信号処理装置１０）に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、同じ符号を付す。
図２に示される第１の参考例の信号処理装置１０では、Ａ／Ｄ変換回路１１で逐次サンプリングされた再生信号から位相誤差信号（位相誤差）を生成し、この位相誤差に基づく制御電圧を生成し、この制御電圧に比例した周波数のクロック信号を出力するクロック生成回路２９によってクロック信号の周波数及び位相差を、入力された再生信号の周波数に追従して変化させている。したがって、第１の参考例の信号処理装置１０にジッターノイズの大きい再生信号が入力された場合、スライスレベルとサンプリング点Ｐ１，Ｐ２から得られた位相誤差にも、ジッターノイズの影響が入り、その結果、ＰＬＬ回路１９で生成されるクロック信号が不安定になる。
これに対し、図５に示される第２の参考例の信号処理装置２０では、第１の参考例の信号処理装置１０（図２）で使用されるスライスレベルを用いずに、ＰＲＭＬ方式によって推定された予測信号（予測波形）であるパーシャルレスポンス波形Ｓ２と再生信号（再生波形）Ｓ１との位相誤差Ｓ３を用いて、クロック信号を生成している。このため、図５に示される第２の参考例の信号処理装置２０は、第１の参考例の信号処理装置１０（図２）のＰＬＬ回路１９の構成の一部の構成、すなわち、ループフィルタ１９２と電圧制御発振器１９３とからなるクロック生成部２９を有している。なお、第２の参考例の信号処理装置２０は、ＰＬＬ回路１９を有してもよく、その場合には、ＰＬＬ回路１９中のループフィルタ１９２と電圧制御発振器１９３とを、位相比較器１９１と切り離して使用できるようにする構成（例えば、スイッチ回路など）が必要になる。
第２の参考例の信号処理装置２０では、クロック生成部２９に位相誤差Ｓ３が入力され、ループフィルタ１９２は、この位相誤差信号に基づく制御電圧を生成し、電圧制御発振器１９３は、この制御電圧に比例した周波数のクロック信号を出力する。そして、第２の参考例の信号処理装置２０では、全てのサンプリング点でＰＲＭＬ方式によって推定されたパーシャルレスポンス波形Ｓ２と再生波形Ｓ１との位相誤差Ｓ３を算出する。第２の参考例の信号処理装置２０によれば、クロック生成部２９は、全てのサンプリング点についての位相誤差Ｓ３を用いてクロック信号を生成するので、ジッタ−ノイズの影響を受け難い、比較的安定したクロック信号を得ることができる。
しかし、第２の参考例の信号処理装置２０では、ＰＲＭＬ方式による予測波形であるパーシャルレスポンス波形Ｓ２を用いて位相誤差Ｓ３を得るため、パーシャルレスポンス波形Ｓ２自身に誤りが多く含まれる場合、誤りを多く含む位相誤差Ｓ３を算出してしまい、クロック生成部２９によって生成されるクロック信号の不安定化を招く。このように、第２の参考例の信号処理装置２０では、入力される再生信号のエラーレートがある一定以下の場合に、安定したクロック信号を生成することができる。ところが、実際には、エラーレートの高い再生波形が入力される場合が少ないとは言えず、エラーレートの高い再生波形が入力された場合にも、安定したクロック信号を生成できる信号処理方法を採用した信号処理装置が必要となる。
《１−４》実施の形態１に係る信号処理装置３０の構成
実施の形態１に係る信号処理装置３０は、図２に示される第１の参考例の信号処理装置１０における問題（スライスレベル付近における大きなジッターノイズによりクロック信号が不安定になる）及び図５に示される第２の参考例の信号処理装置２０における問題（エラーレートが高い再生波形が入力される場合に、クロック信号が安定しない）を解決することができる装置である。
図６は、実施の形態１に係る信号処理装置（すなわち、実施の形態１に係る信号処理方法を実施することができる装置）３０の構成を概略的に示すブロック図である。図６において、図５（第２の参考例）に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、同じ符号を付す。実施の形態１に係る信号処理装置３０は、図１に示される光ディスク装置６０の一部を構成することができる。実施の形態１に係る信号処理装置３０は、出力される位相誤差Ｓ１３を制限する制限部としてのセレクタ３７を備える点が、第２の参考例の信号処理装置２０（図５）と相違する。
実施の形態１に係る信号処理装置３０は、記録媒体からの再生信号の再生波形を目標波形に近づけるように、再生波形に適応的にフィルタリングを施す適応型フィルタ１４と、ＰＲＭＬ方式を用いて、フィルタリングが施された再生波形Ｓ１１から、クロック信号に基づく周期のサンプリング点でのサンプリングにより２値化データを順次生成すると共に、２値化データから目標波形となるパーシャルレスポンス波形Ｓ１２を順次生成するＰＲＭＬ回路１５と、目標波形とフィルタリングが施された再生波形との差分からサンプリング点についての第１の位相誤差Ｓ１３を順次算出する算出部としての加算器１８と、第１の位相誤差Ｓ１３から特定の位相誤差を除外することによって第２の位相誤差Ｓ１４を出力する制限部としてのセレクタ３７と、第２の位相誤差Ｓ１４に応じた周波数のクロック信号を生成するクロック生成部２９とを有している。特定の位相誤差は、フィルタリングが施された再生波形Ｓ１１が再生波形Ｓ１１の平均レベルに交差するクロス点に最も近いサンプリング点についての位相誤差を含んでいる。また、セレクタ３７は、第２の位相誤差Ｓ１４の数を、フィルタリングが施された再生波形Ｓ１１が再生波形Ｓ１１の平均レベルに交差するクロス点の数以上にすることが望ましい。
また、特定の位相誤差は、パーシャルレスポンス波形Ｓ１２が特定のレベルになるときの位相誤差を含むことが望ましい。ここで、特定のレベルは、例えば、（１）記録媒体上において最も短いデータ長を持つ２値データの再生によって得られる第１のレベル、（２）記録媒体上において２番目に短いデータ長を持つ２値データの再生によって得られる第２のレベル、（３）第１のレベル及び第２のレベルの両方のレベル、の内のいずれかのレベルである。
ＰＲＭＬ回路１５は、例えば、パーシャルレスポンス波形Ｓ１２のクラスを（１，２，２，２，１）とし、特定のレベルは、例えば、パーシャルレスポンス波形Ｓ１２の中心点のレベルである０レベルと、０レベルに隣接するレベルである±１レベルと、±１レベルに隣接するレベルである±２レベルとを含むレベルとする、ことが望ましい。
より具体的に説明すると、実施の形態１に係る信号処理装置３０における、セレクタ３７は、クロック信号のタイミング毎にＰＲデコーダ１７から出力される予測波形であるパーシャルレスポンス波形Ｓ１２の振幅レベルを確認し、位相誤差Ｓ１３をクロック生成部２９のループフィルタ１９２（図５に示す）に出力させるか否かを選択する。セレクタ３７は、例えば、振幅レベル選択用の基準値等を記憶するテーブル（記憶部）と、パーシャルレスポンス波形Ｓ１２の振幅レベルを確認し（例えば、基準値と比較し）、この比較結果に基づいて位相誤差Ｓ１３をクロック生成部２９のループフィルタ１９２に出力させるか否かを選択する比較選択回路とを備えている。このように、実施の形態１に係る信号処理装置３０は、演算量の増加及び回路規模の増加を極力低く抑えつつ、クロック信号のタイミング毎にＰＲデコーダ１７から出力されるパーシャルレスポンス波形Ｓ１２の振幅レベルを確認し、位相誤差Ｓ１３をクロック生成部２９のループフィルタ１９２に出力させるか否かを選択する機能を実現することができる。
《１−５》実施の形態１の効果
実施の形態１に係る信号処理装置３０、信号処理方法、及び光ディスク装置６０によれば、安定したクロック信号を生成にすることができ、その結果、再生信号としての２値化データの品質を向上させることができるという効果がある。
また、実施の形態１に係る信号処理装置３０、信号処理方法、及び光ディスク装置６０によれば、セレクタは、レベル選択用のテーブルと比較選択回路を搭載すれば良く、これによる演算増加量及び回路規模増加量は極めて少ないという効果もある。
《１−６》実施の形態１の効果が得られる理由
実施の形態１に係る信号処理装置３０は、位相誤差の算出に用いる再生信号の振幅レベル（レベル点）を制限することで、エラーレートの高い波形であっても安定したクロック信号を得ることができるように構成している。第１の参考例の説明で述べたように、データ長の短い２値データ（例えば、光ディスクに記録されている記録マーク（ピット））の再生信号ほどジッターノイズは大きくなる傾向がある。
このため、位相誤差の算出においては、再生信号の中心レベル付近のサンプリング点を除外し、除外されていないサンプリング点のデータから位相誤差を算出することが有効である。例えば、位相誤差の算出においては、データ長が最短（すなわち、２Ｔ）の信号（２Ｔ信号）に関する振幅レベルのデータを除外し、除外されていない振幅レベルのデータから位相誤差を算出することが有効である。
或いは、例えば、位相誤差の算出においては、データ長が最短（すなわち、２Ｔ）の信号（２Ｔ信号）に関する振幅レベルのデータ及びデータ長が２番目に短い（すなわち、３Ｔ）の信号（３Ｔ信号）に関する振幅レベルのデータを除外し、除外されていない振幅レベルのデータから位相誤差を算出することが有効である。
図７は、第２の参考例の信号処理装置２０（図５）において、パーシャルレスポンスのクラスとして（１，２，２，２，１）を用い、エラーレートが６Ｅ−３（＝６×１０−３）である場合における、再生信号の波形（再生波形）の例を示す図である。図７において、実線は、例えば、適応型フィルタ１４から出力される再生信号Ｓ１１の波形であり、点線は、ＰＲデコーダ１７から出力される予測波形（適応型フィルタ１４の目標波形）である。図７の例から分るように、誤差信号は、データ長が短い信号ほど、すなわち、再生信号の振幅レベルが中心レベル（図７では０レベル）に近いほど、大きくなる傾向がある。図７から、データ長が短い信号ほど、すなわち、再生信号の振幅レベルが中心レベル（図７では０レベル）に近い信号を、誤差信号の算出から除外することが望ましいと考えることができる。
図８は、第２の参考例の信号処理装置２０（図５）において、パーシャルレスポンスのクラスとして（１，２，２，２，１）を用い、エラーレートが６Ｅ−３である場合における、再生波形の各データ長の信号のエラー分布（再生波形のデータ長に対するエラーの統計結果）の例を表として示す図である。図８には、光ディスクに記録されているデータ長２Ｔ，３Ｔ，…，９Ｔの信号、並びに、データ長２Ｔから３Ｔまで（「２Ｔ−３Ｔ」と記す。）の信号、…、データ長２Ｔから９Ｔまで（「２Ｔ−９Ｔ」と記す。）の信号について、サンプル数、エラー数、エラーレート、占有割合が示されている。データ長２Ｔ−９Ｔの信号のサンプル数は、総サンプル数であり、データ長２Ｔ−９Ｔの信号のエラー数は、総エラー数である。占有割合は、エラー数を総エラー数で除した値である。図８のデータ長２Ｔ，３Ｔ，…，９Ｔの欄から、データ長２Ｔの信号におけるエラー数（図８では「８８」）とデータ長３Ｔの信号におけるエラー数（図８では「１０２」）とが、他のデータ長（４Ｔ，５Ｔ，６Ｔ，７Ｔ，８Ｔ，９Ｔ）の信号におけるエラー数（図８では「１２，８，４，４，１，０」）に比べて、極めて大きいことがわかる。図８の統計結果から、パーシャルレスポンスのクラスとして（１，２，２，２，１）を用いた場合には、データ長２Ｔ（最短データ長）及びデータ長３Ｔ（２番目に短いデータ長）の信号が占める割合の大きい振幅レベル±２を除外した、振幅レベルにおける信号を用いた位相誤差の算出が望ましいと考えることができる。
図９は、第２の参考例の信号処理装置２０（図５）において、パーシャルレスポンスのクラスとして（１，２，２，２，１）を用い、エラーレートが６Ｅ−３である場合における、再生波形の各振幅レベルの分布（再生波形の振幅レベルに対するサンプリング点の統計結果）の例を表として示す図である。図９から、振幅レベル０から振幅レベル±３までの範囲内（すなわち、振幅レベル−３，−２，−１，０，＋１，＋２，＋３）における分散が、振幅レベル−４，＋４における分散に比べて、大きいことが分かる。これは、図９において、それぞれの振幅レベルにおける平均値を見て分かるように、振幅レベル−２及び＋２における平均値（「−１．３５」及び「＋１．６６」）だけが、理想波形の振幅レベル（値「−２」及び「＋２」）に比べて、著しく小さいことが原因であると考えられる。図９の統計結果から、パーシャルレスポンスのクラスとして（１，２，２，２，１）を用いた場合には、振幅レベル±４における信号を用いた位相誤差の算出が望ましいと考えることができる。
図１０は、第２の参考例の信号処理装置２０（図５）において、パーシャルレスポンスのクラスとして（１，２，２，２，１）を用い、エラーレートが６Ｅ−３である場合における、信号処理装置２０における各振幅レベルのデータ長の分布（各レベルにおける各データ長の取り得る確率）の例を表として示す図である。図１０に示される確率は、小数点以下を四捨五入した値である。図１０において、再生波形の振幅レベルが０となる点の合計（データ長範囲２Ｔ−９Ｔの値）を１００％としている。図１０より、データ長２Ｔ及び３Ｔの信号が占める割合の大きい振幅レベルは、振幅レベル０から振幅レベル±３までのレベル範囲（すなわち、振幅レベル−３，−２，−１，０，＋１，＋２，＋３）であることが分かる。図９を用いて既に説明したように、分散が比較的大きいのは振幅レベル０から振幅レベル±３までのレベル範囲である。従って、データ長２Ｔ及び３Ｔの信号におけるエラーが分散に大きく影響していることがわかる。図１０の統計結果から、パーシャルレスポンスのクラスとして（１，２，２，２，１）を用いた場合には、データ長２Ｔ（最短データ長）及びデータ長３Ｔ（２番目に短いデータ長）の信号が占める割合の大きい振幅レベル０から振幅レベル±３までのレベル範囲を除外した、振幅レベル±４における信号を用いた位相誤差の算出が望ましいと考えることができる。
ただし、図１０の結果を反映させて、振幅レベル±４におけるデータのみを用いて位相誤差の算出を行う場合には、サンプル数が、振幅レベル０におけるデータを用いる場合に対し、略４８％（すなわち、図１０のデータ長２Ｔ−９Ｔの行における振幅レベル＋４の値２４％と振幅レベル４の値２４％との合計値）に減少してしまう。このサンプル数は位相誤差を算出するレートに等しいため、ループゲインが低下して、安定したクロック信号を生成できなくなる。
そこで、振幅レベル±４における信号のみではなく、データ長２Ｔ（最短データ長）及びデータ長３Ｔ（２番目に短いデータ長）の信号が占める割合が小さく、且つ、サンプリング点の数が比較的多い振幅レベル±３の信号をも、位相誤差の算出に用いることが望ましいと考えることができる。この場合には、位相誤差の算出に用いるサンプリング点が略１４２％（すなわち、図１０のデータ長２Ｔ−９Ｔの行における振幅レベル＋４の値２４％と振幅レベル４の値２４％との合計値４８％に、図１０のデータ長２Ｔ−９Ｔの行における振幅レベル＋３の値４７％と振幅レベル３の値４７％との合計値９４％を加算した値）となる。従って、実施の形態１に係る信号処理装置３０によると、スライスレベル（値０）を用いる第１の参考例の信号処理装置１０に比べ、ループゲインは略１．４倍となる。
以上の理由から、実施の形態１に係る信号処理装置３０によれば、波形劣化が大きく、エラーレートの高い再生信号に対しても、安定したクロック生成が可能となり、その結果、再生信号としての２値化データの品質を向上させることができるという効果が得られる。
《１−６》実施の形態１の変形例
上記した例では、データ長２Ｔ（最短データ長）及びデータ長３Ｔ（２番目に短いデータ長）の信号におけるエラーが著しく多い波形に対して安定したクロック生成を可能とさせ、データ長２Ｔ（最短データ長）及びデータ長３Ｔ（２番目に短いデータ長）の信号に関する振幅レベルのデータを除外する場合を説明した。しかし、除外する振幅レベルの選択は、データ長２Ｔ（最短データ長）及びデータ長３Ｔ（２番目に短いデータ長）の信号に関する振幅レベルのデータに限らず、他のデータ長の信号に関する振幅レベルのデータを除外することも可能である。例えば、次数の低いイコライザでブーストさせる場合、低域となるデータ長７Ｔ及び８Ｔの信号はオーバーシュートを起こし、理想波形との乖離が発生する。このようなイコライザを用いる構成の場合は、データ長７Ｔ及び８Ｔのオーバーシュートに関する振幅レベルを除外する必要がある。具体的には、振幅レベル±３及び±４のデータを除外し、振幅レベル０、±１、±２のデータを用いて位相誤差を算出すれば、オーバーシュートによるノイズを低減した上でサンプリング点は略２９２％（すなわち、図１０のデータ長２Ｔ−９Ｔの行における、振幅レベル０の値１００％と、振幅レベル１の値８０％と、振幅レベル＋１の値８０％と、振幅レベル２の値１６％と、振幅レベル＋２の値１６％とを加算した値）となり、安定したクロック信号の生成が可能となる。
また、上記した例は、変調方式として１−７ＲＬＬ方式を採用した場合を説明したが、この方式に代えて、例えば、ＤＶＤ又はＣＤで用いられている８−１６変調方式又は８−１４変調方式などを採用してもよい。このように、他の変調方式を採用した場合であっても、１−７ＲＬＬ変調方式を採用した場合と同様に、安定したクロック信号の生成が可能となる。
《２》実施の形態２
《２−１》実施の形態２に係る信号処理装置４０
図１１は、実施の形態２に係る信号処理装置（すなわち、実施の形態２に係る信号処理方法を実施することができる装置）４０の構成を概略的に示すブロック図である。図１１において、図５（第２の参考例）に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、同じ符号を付す。実施の形態２に係る信号処理装置４０は、図１に示される光ディスク装置６０に搭載され、光ディスク装置６０の一部を構成することができる。
実施の形態２に係る信号処理装置４０は、記録媒体からの再生信号の再生波形を目標波形に近づけるように、再生波形に適応的にフィルタリングを施す適応型フィルタ１４と、ＰＲＭＬ方式を用いて、フィルタリングが施された再生波形Ｓ２１から、クロック信号に基づく周期のサンプリング点でのサンプリングにより２値化データを順次生成すると共に、２値化データからパーシャルレスポンス波形を順次生成するＰＲＭＬ回路４５と、パーシャルレスポンス波形をイコライズして目標波形を生成するイコライザ４８と、パーシャルレスポンス波形Ｓ２２とフィルタリングが施された再生波形Ｓ２１との差分からサンプリング点についての位相誤差Ｓ２３を順次算出する算出部１８と、位相誤差に応じた周波数のクロック信号を生成するクロック生成部２９とを有している。イコライザ４８は、パーシャルレスポンス波形の特定のレベルを増加又は減少させる機能を持つ。ＰＲＭＬ回路４５は、パーシャルレスポンス波形のクラスを（１，２，２，２，１）とすることができる。
また、実施の形態２に係る信号処理装置４０は、実施の形態１の場合のセレクタ３７のように、位相誤差Ｓ２３の算出に用いる目標波形から特定のレベルの波形を除外する制限部を備えてもよい。
具体的に説明すれば、実施の形態２に係る信号処理装置４０は、ＰＲデコーダ４７から出力される予測波形であるパーシャルレスポンス波形Ｓ２２をイコライズするイコライザ４８と、セレクタ４９とを有し、イコライズされたパーシャルレスポンス波形が適応型フィルタ１４の目標波形として使用される点、クロック生成部２９には、イコライズされていないパーシャルレスポンス波形を用いて得られた差分信号Ｓ２３ａが供給される点が、第２の参考例の信号処理装置２０と相違する。以下の説明では、実施の形態２に係る信号処理装置４０について、第２の参考例の信号処理装置２０と異なる点を中心に説明する。
図１１に示されるように、実施の形態２に係る信号処理装置４０は、ＰＲデコーダ４７から出力される予測波形（適応型フィルタ１４の目標波形）Ｓ２２をイコライザ４８によって振幅レベル毎に調整可能としている。例えば、第２の参考例の信号処理装置２０で用いた再生波形（図６における再生波形Ｓ１１）の場合、図９から分るように、振幅レベル＋２及び−２のデータにおいて、再生波形の平均値が「＋１．６６」及び「−１．３５」となり、振幅レベルと再生波形の平均値との差が大きい。実施の形態２に係る信号処理装置４０においては、この対策として、イコライザ４８を備え、振幅レベル＋２及び−２のデータを増幅させること（イコライズ機能）によって、予測波形Ｓ２２の振幅レベルを±２から、例えば、±２．５に変更して、誤差信号Ｓ２３を強調させる。イコライザ４８により強調された誤差信号Ｓ２３を適応型フィルタ１４にフィードバックすることで、適応型フィルタ１４のフィルタ係数を変化させ、再生波形Ｓ２１に対してイコライズ効果を間接的に与えている。
《２−２》実施の形態２の効果
実施の形態２に係る信号処理装置４０、信号処理方法、及び信号処理装置４０を備えた光ディスク装置６０によれば、安定したクロック信号を生成にすることができ、その結果、再生信号としての２値化データの品質を向上させることができるという効果がある。
実施の形態２に係る信号処理装置４０によれば、ＰＲデコーダ４７から出力される予測波形Ｓ２２は再生波形Ｓ２１との位相誤差Ｓ２３が大きくなるが、スライスレベルに対するクロス点とサンプリング点との位相誤差、或いは、イコライザ４８により目標波形Ｓ２２の振幅レベルを変える前のＰＲＭＬ方式によって推定される波形とサンプリング点との位相誤差を安定化させることができる。
従って、クロック生成部２９にフィードバックさせる位相誤差Ｓ２３として、適応型フィルタ１４によってフィルタリングされた再生波形Ｓ２１と、イコライザ４８によってイコライズさせる前のＰＲデコーダ４７からの出力の差分を用いればよい。
また、図１１のイコライザ４８において、適応型フィルタ１４にフィードバックする目標信号として出力する振幅レベルとクロック生成部２９にフィードバックする予測信号として出力する振幅レベルとを切り替える構成（例えば、レベル選択用のテーブルと比較選択回路）を追加すれば、実施の形態２を実現できるので、演算増加量或いは回路規模増加量はほぼ無く、上記で説明した信号処理方法の効果が得られる。
《２−３》実施の形態２の第１変形例
図１２は、実施の形態２の変形例に係る信号処理装置４０ａの構成を概略的に示すブロック図である。図１２において、図１１に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、同じ符号を付す。信号処理装置４０ａは、図１に示される光ディスク装置６０に搭載され、光ディスク装置６０の一部を構成することができる。信号処理装置４０ａは、ＰＲデコーダ４７から出力される予測波形であるパーシャルレスポンス波形Ｓ２２をイコライズするイコライザ４８を有し、イコライズされたパーシャルレスポンス波形が適応型フィルタ１４の目標波形として使用される点、並びに、他の算出部としての加算器（減算器）１８ａを有し、クロック生成部２９には、イコライズされていないパーシャルレスポンス波形を用いて得られた差分信号Ｓ２３ａが供給される点が、第２の参考例の信号処理装置２０と相違する。この場合にも、図１１の場合と同様の効果を得ることができる。
《２−４》実施の形態２の第２変形例
別の例として、例えば、再生波形Ｓ２１のアシンメトリが大きく、データ長が短い信号（例えば、データ長２Ｔ及び３Ｔの信号）にオフセットが重畳されている場合には、イコライザ４８により、予測波形Ｓ２２に、再生波形Ｓ２１に重畳されているオフセットとは逆のオフセットを重畳することによって、位相誤差Ｓ２３を強調し、強調された位相誤差Ｓ２３を適応型フィルタ１４にフィードバックさせる構成としてもよい。
《２−５》実施の形態２の第３変形例
実施の形態２においては、目標信号の振幅レベルを、強調させる必要のない振幅レベルのみを用いるように構成しても良い。例えば、上記説明では、振幅レベル±２において前記目標信号では例えば、±２．５とする構成としたが、振幅レベル±２以外の振幅レベル０、±１、±３、±４をクロック生成回路２９にフィードバックする位相誤差としても良い。この場合には、実施の形態２に係る信号処理装置４０は、実施の形態１に係る信号処理装置３０と同様の構成を有することとなり、少ない演算量で同様の効果を得ることができる。従って、実施の形態２に係る信号処理装置４０及び信号処理方法によれば、波形劣化が大きく、エラーレートの高い再生信号に対しても安定したクロック信号生成が可能となる。
なお、上記した例では、変調方式が１−７ＲＬＬ変調の場合を説明したが、変調方式はこれに限定されるものではなく、例えば、ＤＶＤ又はＣＤの再生に用いられている８−１６変調方式又は８−１４変調方式を採用してもよい。
《３》実施の形態３
《３−１》実施の形態３に係る信号処理装置５０の構成及び動作
図１３は、実施の形態３に係る信号処理装置（すなわち、実施の形態３に係る信号処理方法を実施することができる装置）５０の構成を概略的に示すブロック図である。図１３において、図５（第２の参考例）に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、同じ符号を付す。実施の形態３に係る信号処理装置５０は、図１に示される光ディスク装置６０に搭載され、光ディスク装置６０の一部を構成することができる。図１３に示されるように、実施の形態３に係る信号処理装置５０は、データ長判定回路５６を備え、セレクタ５７がデータ長判定回路５６からの制御信号Ｓ５６に基づいて切り替わる点が、図５に示される第２の参考例の信号処理装置２０と相違する。以下の説明では、実施の形態３に係る信号処理装置５０について、第２の参考例の信号処理装置２０と異なる点を中心に説明する。
データ長判定回路５６は、ビタビ復号回路１６から出力される２値化データのデータ長を判定し、この判定結果に基づいた制御信号Ｓ５６をセレクタ５７に送る。なお、図１３では、データ長判定回路５６がＰＲＭＬ回路５５の一部として図示されているが、データ長判定回路５６は、ＰＲＭＬ回路５５の外部に備えられてもよい。
セレクタ５７は、データ長判定回路５６から受信した制御信号Ｓ５６に基づき、適応型フィルタ１４及びクロック生成部２９のループフィルタ１９２（図５に示される）に入力される誤差信号Ｓ３３の値を切り替える。セレクタ５７は、ビタビ復号回路１６から出力される２値化データのデータ長が所定のデータ長（実施の形態３においては、データ長２Ｔ）である場合には、受信した制御信号Ｓ５６に基づき、ＰＲデコーダ１７からの信号Ｓ３２を加算器１８に出力せず、ビタビ復号回路１６から出力される２値化データのデータ長が２Ｔ以外の場合には、ＰＲデコーダ１７から出力される目標信号Ｓ３２を加算器１８に出力する。このため、加算器１８から出力される位相誤差Ｓ３３は、ビタビ復号回路１６から出力される２値化データのデータ長が所定のデータ長（実施の形態３においては、データ長２Ｔ）である場合には、再生波形に基づく誤差波形となり、ビタビ復号回路１６から出力される２値化データのデータ長が２Ｔ以外の場合には、ＰＲデコーダ１７からの目標波形Ｓ３２から再生信号Ｓ３１を差し引いた誤差信号Ｓ３３になる。このように、ＰＲデコーダ１７からの目標信号Ｓ３２から再生信号Ｓ３１を差し引いた信号Ｓ３３の値は、受信した制御信号Ｓ５６に基づいて切り替わる。
実施の形態２においては、ＰＲデコーダ４７から出力される信号の振幅レベルを変化させたが、図１０に示されるように、データ長が短い信号（例えば、データ長が２Ｔの信号及びデータ長が３Ｔの信号）は、振幅レベル−３から振幅レベル＋３までの広い範囲にわたる振幅レベルを取り得る。従って、実施の形態１に係る信号処理装置３０においては、振幅レベル±４及び±３のデータを、位相誤差の算出に用いる構成としたが、実施の形態３に係る信号処理装置５０では、誤差信号の算出に、データ長２Ｔ又は３Ｔの信号の取り得る振幅レベル±３のデータを含んでいる。
実施の形態３に係る信号処理装置５０においては、図１３に示されるように、データ長判定回路５６を追加することで、所望のデータ長の信号に関するサンプリング点を知ることができるので、所望のデータ長の信号に関する誤差信号のみをクロック生成部２９のループフィルタ１９２にフィードバックすることができる。このため、実施の形態３に係る信号処理装置５０においては、クロック生成部２９のループフィルタ１９２にフィードバックする位相誤差として、例えば、データ長が２Ｔの信号に関する位相誤差を除外することができる。
実施の形態３に係る信号処理装置５０においては、図１３に示されるように、データ長判定回路５６を追加することで、例えば、データ長が２Ｔの信号に関するサンプリング点を知ることができるので、所望のデータ長の信号に関する誤差信号のみをクロック生成部２９のループフィルタ１９２にフィードバックすることができる。位相誤差からデータ長が２Ｔの信号に関する位相誤差を除外する。
また、上記した例は、変調方式が１−７ＲＬＬ変調の場合の例であるため、変調方式はこれに限定されるものではなく、例えば、ＤＶＤ又はＣＤで用いられている８−１６変調方式又は８−１４変調方式でも同様の手段により同様の効果が得られる。
上記説明では、データ長が２Ｔの信号に関する位相誤差を除外する場合を説明したが、再生波形によってはこれに限定されず、例えば、アシンメトリが大きい再生波形の場合、データ長が２Ｔの信号だけではなく、データ長が３Ｔの信号及びデータ長が４Ｔの信号に関する位相誤差も除外する構成とすればよい。このとき、図１０より、２Ｔ−４Ｔに関するサンプル数を除いた点、すなわち、５Ｔ以上に関するサンプル数は、スライスレベルを０レベルとした場合に対し、略１５２％である。従って、実施の形態３に係る信号処理装置５０によれば、ノイズを低減した上で、スライスレベルを０としたクロック生成部と比較してループゲインが略１．５倍となる。
《３−２》実施の形態３の効果
実施の形態３に係る信号処理装置５０、信号処理方法、及び光ディスク装置６０によれば、安定したクロック信号を生成にすることができ、その結果、再生信号としての２値化データの品質を向上させることができるという効果がある。
また、実施の形態３に係る信号処理装置５０、信号処理方法、及び光ディスク装置６０によれば、より精度の高い位相誤差の算出が可能となり、波形劣化が大きく、エラーレートの高い再生波形に対しても安定したクロック信号生成が可能となる。
また、実施の形態３に係る信号処理装置５０、信号処理方法、及び光ディスク装置６０によれば、セレクタは、レベル選択用のテーブルと比較選択回路を搭載すれば良く、これによる演算増加量及び回路規模増加量は極めて少ないという効果もある。
《４》変形例
以上に説明したように、実施の形態１〜３に係る信号処理方法及び信号処理方法によれば、実施の形態１及び実施の形態２及び実施の形態３によれば、波形劣化が大きく、エラーレートの高い再生信号に対しても安定したクロック信号生成が可能となる。
更に、前記信号処理方法を信号処理装置に搭載する場合、演算負荷、或いは、回路負荷を増大させることなく、上記信号処理方法による効果が得られる。
３０，４０，４０ａ，５０ 信号処理装置、 １１ Ａ／Ｄ変換回路、 １２ デジタルアンプ、 １３ プリイコライザ、 １４ 適応型フィルタ、 １５，４５，４５ａ，５５ ＰＲＭＬ回路、 １６ ビタビ復号回路、 １７，４７ ＰＲデコーダ、 １８，１８ａ 加算器（算出部）、 １９ ＰＬＬ回路、 ２９ クロック生成部、 ３７，５７ セレクタ（制限部）、 ４８ イコライザ、 ４９ セレクタ、 ５６ データ長判定回路、 ６０ 光ディスク装置、 ７０ 光ディスク（記録媒体）、 １９１ 位相比較器、 １９２ ループフィルタ、 １９３ 電圧制御発振器、 Ｔ クロック信号の１周期の長さ（１クロック周期）。
本発明の一態様に係る信号処理装置は、記録媒体からの再生信号の再生波形を目標波形に近づけるように、前記再生波形に適応的にフィルタリングを施す適応型フィルタと、ＰＲＭＬ方式を用いて、前記フィルタリングが施された再生波形から、クロック信号に基づく周期のサンプリング点でのサンプリングにより２値化データを順次生成すると共に、前記２値化データから前記目標波形となるパーシャルレスポンス波形を順次生成するＰＲＭＬ回路と、前記目標波形と前記フィルタリングが施された再生波形との差分から前記サンプリング点についての第１の位相誤差を順次算出する算出部と、前記第１の位相誤差から特定の位相誤差を除外することによって第２の位相誤差を出力する制限部と、前記第２の位相誤差に応じた周波数の前記クロック信号を生成するクロック生成部とを有し、前記特定の位相誤差は、前記パーシャルレスポンス波形が少なくとも所定の振幅レベル以上を含まない特定のレベルになるときの位相誤差を含ことを特徴としている。
本発明の一態様に係る信号処理方法は、記録媒体からの再生信号の再生波形を目標波形に近づけるように、前記再生波形に適応的にフィルタリングを施す工程と、ＰＲＭＬ方式を用いて、前記フィルタリングが施された再生波形から、クロック信号に基づく周期のサンプリング点でのサンプリングにより２値化データを順次生成すると共に、前記２値化データから前記目標波形となるパーシャルレスポンス波形を順次生成する工程と、前記目標波形と前記フィルタリングが施された再生波形との差分から前記サンプリング点についての第１の位相誤差を順次算出する工程と、前記第１の位相誤差から特定の位相誤差を除外することによって第２の位相誤差を出力する工程と、前記第２の位相誤差に応じた周波数の前記クロック信号を生成する工程とを有し、前記特定の位相誤差は、前記パーシャルレスポンス波形が少なくとも所定の振幅レベル以上を含まない特定のレベルになるときの位相誤差を含むことを特徴としている。

Claims (10)

  1. 記録媒体からの再生信号の再生波形を目標波形に近づけるように、前記再生波形に適応的にフィルタリングを施す適応型フィルタと、
    ＰＲＭＬ方式を用いて、前記フィルタリングが施された再生波形から、クロック信号に基づく周期のサンプリング点でのサンプリングにより２値化データを順次生成すると共に、前記２値化データから前記目標波形となるパーシャルレスポンス波形を順次生成するＰＲＭＬ回路と、
    前記目標波形と前記フィルタリングが施された再生波形との差分から前記サンプリング点についての第１の位相誤差を順次算出する算出部と、
    前記第１の位相誤差から特定の位相誤差を除外することによって第２の位相誤差を出力する制限部と、
    前記第２の位相誤差に応じた周波数の前記クロック信号を生成するクロック生成部と
    を有し、
    前記特定の位相誤差は、前記パーシャルレスポンス波形が特定のレベルになるときの位相誤差を含む
    ことを特徴とする信号処理装置。
  2. 前記制限部は、前記第２の位相誤差の数を、前記クロス点の数以上にすることを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
  3. 前記特定のレベルは、前記記録媒体上において最も短いデータ長を持つ２値データの再生によって得られる第１のレベル、前記記録媒体上において２番目に短いデータ長を持つ２値データの再生によって得られる第２のレベル、前記第１のレベル及び前記第２のレベルの両方のレベルの内のいずれかのレベルであることを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
  4. 前記ＰＲＭＬ回路は、前記パーシャルレスポンス波形のクラスを（１，２，２，２，１）とし、前記特定のレベルは、前記パーシャルレスポンス波形の中心点のレベルである０レベルと、前記０レベルに隣接するレベルである±１レベルと、前記±１レベルに隣接するレベルである±２レベルとを含むレベルであることを特徴とする請求項１又は３に記載の信号処理装置。
  5. 前記２値化データから記録媒体に記録されている２値データのデータ長が特定のデータ長であるか否かを各サンプリング点で判定するデータ長判定部と、前記データ長判定部が、特定のデータ長の２値データであると判定したサンプリング点におけるパーシャルレスポンス波形のみを前記算出部に供給する制限部とを有することを特徴とする請求項１に記載の信号処理装置。
  6. 前記特定のデータ長は、前記クロック信号の２クロック周期に相当するデータ長と３クロック周期に相当するデータ長とを含むことを特徴とする請求項５に記載の信号処理装置。
  7. 前記ＰＲＭＬ回路は、前記パーシャルレスポンス波形のクラスを（１，２，２，２，１）とし、前記データ長判定部は、前記パーシャルレスポンス波形の中心点のレベルである０レベルと、前記０レベルに隣接するレベルである±１レベルと、前記±１レベルに隣接するレベルである±２レベルと、前記±２レベルに隣接するレベルである±３レベルとを含むレベルのうち、前記２Ｔに相当する信号と前記３Ｔに相当する信号に関するサンプリング点を除外して、前記位相誤差を算出することを特徴とする請求項６に記載の信号処理装置。
  8. 記録媒体からの再生信号の再生波形を目標波形に近づけるように、前記再生波形に適応的にフィルタリングを施す工程と、
    ＰＲＭＬ方式を用いて、前記フィルタリングが施された再生波形から、クロック信号に基づく周期のサンプリング点でのサンプリングにより２値化データを順次生成すると共に、前記２値化データから前記目標波形となるパーシャルレスポンス波形を順次生成する工程と、
    前記目標波形と前記フィルタリングが施された再生波形との差分から前記サンプリング点についての第１の位相誤差を順次算出する工程と、
    前記第１の位相誤差から特定の位相誤差を除外することによって第２の位相誤差を出力する工程と、
    前記第２の位相誤差に応じた周波数の前記クロック信号を生成する工程と
    を有し、
    前記特定の位相誤差は、前記フィルタリングが施された再生波形が前記再生波形の平均レベルに交差するクロス点に最も近いサンプリング点についての位相誤差を含む
    ことを特徴とする信号処理方法。
  9. 記録媒体からの再生信号の再生波形を目標波形に近づけるように、前記再生波形に適応的にフィルタリングを施す工程と、
    ＰＲＭＬ方式を用いて、前記フィルタリングが施された再生波形から、クロック信号に基づく周期のサンプリング点でのサンプリングにより２値化データを順次生成すると共に、前記２値化データからパーシャルレスポンス波形を順次生成する工程と、
    前記パーシャルレスポンス波形をイコライズして前記目標波形を生成する工程と、
    前記パーシャルレスポンス波形と前記フィルタリングが施された再生波形との差分から前記サンプリング点についての位相誤差を順次算出する工程と、
    前記位相誤差に応じた周波数の前記クロック信号を生成する工程と
    を有することを特徴とする信号処理方法。
  10. 記録媒体に記録されている２値データを光学的に読み取る光ヘッド装置と、
    前記光ヘッド装置から出力される信号から再生信号を生成する再生信号処理部と、
    前記再生信号から前記２値化データを生成する、請求項１から７までのいずれか１項に記載の信号処理装置と
    を有することを特徴とする光ディスク装置。
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