JPH07169055A

JPH07169055A - 光ディスク装置及び光ディスク

Info

Publication number: JPH07169055A
Application number: JP5314708A
Authority: JP
Inventors: Naoki Sato; 直喜佐藤; Takeshi Maeda; 武志前田; Atsushi Saito; 温斎藤; Hisataka Sugiyama; 久貴杉山; Yasushi Suketa; 裕史助田; Hiroyuki Tsuchinaga; 浩之土永; Yasuhide Ouchi; 康英大内
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-12-15
Filing date: 1993-12-15
Publication date: 1995-07-04
Also published as: US5572503A

Abstract

(57)【要約】【目的】記録及び再生時の非線形性によって生じうる
再生信号の劣化を高精度かつ高効率で等化する光ディス
ク装置と、この装置に適した光ディスク媒体を提供す
る。【構成】トランスバーサル型線形等化器２により波形
前縁が等化されてた光ディスク２２からの再生信号に残
存する非線形歪は判別器６の出力を利用する帰還等化器
８により補正され正確なマーク判別出力７がえられる。
線形等化器２のタップ長は光スポットとマークとのサイ
ズ比で、帰還等化器８のタップ数は変調方式のビット０
の最大連続数で決められ、光ディスク２２には、これら
等化器の等化定数を記録領域毎にセットするための複数
のトレーニングトラックが設けらえる。【効果】記録及び再生時の非線形性によって生じうる
再生信号の劣化を高精度かつ高効率で等化し、ディスク
の互換性に優れた光ディスク装置と、この装置に適した
光ディスク媒体を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスク装置の再生
方法に関し、光ディスク装置の記録および再生系で生じ
うる非線形歪を良好に除去する光ディスク装置と光ディ
スク装置の信号処理回路、および光ディスク媒体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の光ディスク装置の記録再生系の構
成を図６に示す。

【０００３】ユーザーデータ２６は、変復調回路１７を
介してビット”１”、”０”のデータ列２７に変換され
る。変調方式として、例えば１−７変調方式を考える
と、２ビットのユーザーデータ２６が３ビットのデータ
列２７に変換されることから、記録するデータ列の時間
間隔Ｔ（ｓｅｃ）は、ユーザーデータ２６の時間間隔の
２／３（変調レート＝２／３）となる。

【０００４】図７を用いて、変調出力２７から光検出出
力信号２９がどのようにして得られるかを説明する。変
調されたデータ列２７は、ビット”０”の連続が１以
上、７以下となり、さらに記録回路１６で、ビット”
０”で変化せず、ビット”１”のみで反転するデータ列
７０に変換される。この情報列７０で記録時のレーザー
パワー２８が基本的に制御され、レーザーパワー２８が
大きな時にマークとしてディスク上に記録されることに
なる（即ちマークエッジ記録）。

【０００５】この時、記録されたマークの前側エッジ
は、特に直前に記録したマークの熱の影響を受けてシフ
トする。これをエッジシフトという。このエッジシフト
量Ｌｅ（ｍ）を、直前のマークを記録しないビット数の
長さＢ０（ｂｉｔ）との関係で表わすと図８に示すよう
になり、Ｂ０が小さい場合、非常に大きなエッジシフト
Ｌｅ（ｍ）が生じる。このような記録時の非線形歪は、
記録媒体として光磁気ディスクを用いた時にも同様に生
じる。

【０００６】従来、この記録時の非線形歪の発生を防止
する方法としては、予めマークエッジがシフトすること
を想定してエッジ位置を補正して記録する方法や、レー
ザーパワーをマークの後部で断続的にして、次のマーク
への熱による影響を少なくする方法を採ってきた。しか
し、これらの方法はレーザーに供給する電流を極めて高
速かつ高精度に制御する必要があり、記録回路１６が複
雑になる上、装置やディスクの温度が変動することによ
って充分な性能が得られないといった問題があった。
（記録時の非線形歪）また、図９に示すように、光スポットを記録マークに当
てて、反射光の強度からマークのエッジを検出する再生
方法では、光スポット中のマークから線形の重ね合わせ
で求めた波形７４と実際の再生波形７５とが一致しな
い。これは、マークの面積と反射光の強さの関係が線形
でないためであり、図６の従来構成の再生回路６８に含
まれる線形の等化器のみでは補正し切れないと言った問
題もあった。（再生時の非線形歪）この現象は、再生専用の光ディスク装置の再生系におい
ても、同様に生じるために、例え記録マークが非線形歪
を生じることなく記録されていたとしても、光スポット
の反射光の強度でマークを検出する方法では、再生時の
非線形歪の発生を避けることはできない。

【０００７】一方、磁気ディスク装置では記録時に生じ
うる非線形歪は、磁気ディスクの磁気特性、磁気ディス
クと記録ヘッドとのスペーシング、記録磁界の強さなど
によって決まるものであり、記録しようするビットの１
から２ビット前の情報の影響を受けることが分かってい
る。１９９２年電子情報通信学会秋季大会講演論文集、
分冊５、第３５頁にそのことが記載される。つまり磁気
ディスク装置では、記録しようするビットの１から２ビ
ット前の情報から、記録しようするビット位置を調整す
ることで比較的容易に記録時の非線形歪は除去できる。
また再生時の非線形歪は基本的には生じない。

【０００８】このような磁気ディスク装置で、ランダム
アクセスメモリを用いた判定帰還型等化器（以下ＲＡＭ
−ＤＦＥという）の適用が検討されている。その詳細は
アイ・イー・イー・イー・トランザクション・オン・コ
ミュニケーション(ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．Ｃｏｍｍ．)、
第３９巻、第１１号（１９９１年）、１５５９〜１５６
８頁に記載されている。磁気ディスク装置でＲＡＭ−Ｄ
ＦＥを用いる目的は、基本的に非線形歪を低減すること
ではなく、トランスバーサル型等化器のような線形の等
化器との組合せによって、再生信号の識別点でのＳ／Ｎ
（信号対雑音比）を向上させることにある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明では、光ディス
ク装置で発生する前述のような記録及び再生時の非線形
歪を高精度かつ高効率に等化する光ディスク装置と、こ
の装置に適した光ディスク媒体を提供することを目的と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では光スポットを情報の記録再生に用いる光
ディスク装置においては、光検出手段と復調手段との間
に非線形等化手段を挿入し、光ディスクの記録時と再生
時の非線形歪を補正する。

【００１１】また、光スポットを情報の再生に用いる再
生専用の光ディスク装置においては、光検出手段と復調
手段との間に非線形等化手段を挿入し、光ディスクの再
生時の非線形歪を補正する。

【００１２】また、上記非線形等化手段は、判定帰還型
等化器を含める。

【００１３】さらには、上記非線形等化手段には、線形
に等化する手段を含めてもよい。

【００１４】また、上記非線形等化手段を有する光ディ
スク装置は、上記非線形等化手段の等化特性を学習する
ための学習制御手段を有してもよい。

【００１５】また、上記線形に等化する手段を、シンボ
ルレートで動作するトランスバーサル型等化器とし、変
調方式で決まるビット０の最小連続数と、変調方式で決
まる最短ビット長と、レーザー光の再生スポット径とか
ら、上記トランスバーサル型等化器のタップ数Ｎｆを、Ｎｆ≧（ビット０の最小連続数＋１）／２＋再生スポット径／最短ビット長／２（Ｎｆは正の整数）としてもよい。

【００１６】また、再生スポット径と、変調方式で決ま
る最短ビット長とから、上記判定帰還型等化器のレジス
タ長Ｎｂを、Ｎｂ≧再生スポット径／最短ビット長（Ｎｂは正の整数）としてもよい。

【００１７】この時、上記再生スポット径を、光ディス
ク面上での光強度分布が、光スポットの中心光強度に対
して、１／ｅとなる位置で規定してもよい。

【００１８】また、変調方式で決まるマークを記録しな
いビット数の最大長から、上記判定帰還型等化器のレジ
スタ長Ｎｂを、Ｎｂ≧マークを記録しないビット数の最大長＋１（Ｎｂは正の整数）としてもよい。

【００１９】さらに詳細には、ディスク回転数をＮ（ｒ
ｐｓ）、ディスクサイズ（直径）をＤ（ｉｎｃｈ）、デ
ータ転送速度をＢｐｓ（ｂｙｔｅ／ｓｅｃ）、再生にし
ようするレーザーの波長をＬλ（ｍ）、光学系の対物レ
ンズの開口数をＮａ、ディスクのデータエリア比をｄ
（ｄ＝最内周トラック位置／最外周トラック位置）、変
調方式をビット０の最小連続数がＢｍ（ｂｉｔ）で変調
レートがＲａｔｅである変調方式、とする光ディスク装
置において、上記トランスバーサル型等化器のタップ数
Ｎｆを、Ｎｆ≧（Ｂｍ＋１）／２＋（０．８２Ｌλ／Ｎａ）／（２π×Ｄ×ｄ×０．０２５４×Ｎ×Ｒａｔｅ／Ｂｐ
ｓ／８）（Ｎｆは正の整数）としてもよい。

【００２０】また、ディスク回転数をＮ（ｒｐｓ）、デ
ィスクサイズ（直径）をＤ（ｉｎｃｈ）、データ転送速
度をＢｐｓ（ｂｙｔｅ／ｓｅｃ）、再生にしようするレ
ーザーの波長をＬλ（ｍ）、光学系の対物レンズの開口
数をＮａ、ディスクのデータエリア比をｄ（ｄ＝最内周
トラック位置／最外周トラック位置）、変調方式を変調
レートがＲａｔｅである変調方式、とする光ディスク装
置において、上記判定帰還型等化器のレジスタ長Ｎｂ
を、Ｎｂ≧（０．８２Ｌλ／Ｎａ）／（π×Ｄ×ｄ×０．０２５４×Ｎ×Ｒａｔｅ／Ｂｐｓ
／８）（Ｎｂは正の整数）としてもよいし、変調方式で決まるマークを記録しない
ビット数の最大長から、上記判定帰還型等化器のレジス
タ長Ｎｂを、Ｎｂ≧マークを記録しないビット数の最大長＋１（Ｎｂは正の整数）としてもよい。

【００２１】さらに、上記光ディスク装置は、光ディス
クの半径方向で、データ転送速度を変えないようにして
もよい。

【００２２】また、光ディスクの半径方向のトラック数
を正の整数で分割し、各トラック位置での線記録密度を
ほぼ一定に保つようにしてもよい。

【００２３】また、上記線形に等化する手段は、再生時
に適応的に補正する手段を有してもよい。

【００２４】また、上記光ディスク装置は、光ディスク
を脱着可能にする機構を有してもよい。

【００２５】また、上記光ディスク装置に適用する光デ
ィスクは、半径方向に、複数個の上記非線形等化手段の
特性を決めるための学習用トレーニングトラックを有し
てもよい。

【００２６】さらには、上記非線形等化手段を有する光
ディスク装置の信号処理回路及び信号処理用集積回路
は、少なくとも、上記非線形等化手段の等化特性を学習
するための学習制御手段と学習に用いる目標信号を記憶
するメモリ手段と、上記学習制御手段と上記メモリ手段
とを制御するための制御入力端子とを有してもよい。

【００２７】

【作用】本発明では光スポットを情報の記録再生に用い
る光ディスク装置において、光検出手段と復調手段との
間に非線形等化手段を挿入する。これによって、従来構
成では不可欠であった記録時の記録マークを補正する回
路を大幅に簡単化でき、光ディスクの記録時と再生時に
生じる非線形歪を再生系で適切に補正することができ
る。

【００２８】また、光スポットを情報の再生に用いる再
生専用の光ディスク装置において、光検出手段と復調手
段との間に非線形等化手段を挿入する。これによって、
記録マークの径に対して光スポットの径が数倍と大きく
ても、この時に生じる非線形歪を適切に補正することが
できる。

【００２９】また、上記非線形等化手段に図１に示すよ
うなランダムアクセスメモリを用いた判定帰還型等化器
を含めることによって、比較的簡単な回路構成で記録時
や再生時に生じる非線形歪を効率よく補正できる。

【００３０】さらには、上記非線形等化手段に、線形に
等化する手段を含めることによって、再生信号の品質を
向上させ、識別精度を高めることができる。

【００３１】また、上記非線形等化手段を有する光ディ
スク装置に、上記非線形等化手段の等化特性を学習する
ための学習制御手段を設けることによって、装置温度や
ディスク特性が変化して非線形歪が変わっても等化特性
を適切に保つことができる。

【００３２】また、上記線形に等化する手段を、シンボ
ルレートで動作するトランスバーサル型等化器とし、変
調方式で決まるビット０の最小連続数と、変調方式で決
まる最短ビット長と、レーザー光の再生スポット径とか
ら、線形に等化する手段をトランスバーサル型等化器で
実現しようとした場合の最小タップ数Ｎｆ（ｔａｐ）
は、以下のように決まる。

【００３３】最小のマーク長Ｌｐｍｉｎと再生スポット
径Ｒｓの関係を図２に示す。

【００３４】レーザーの再生スポット径をＲｓ（ｍ）、
光ディスクの回転数をＮ（ｒｐｓ）、再生しようとして
いるディスクの半径位置をＲ（ｍ）、この位置での変調
後のデ−タレートを１／Ｔ（ｂｉｔ／ｓｅｃ）、変調方
式のビット”０”の最小連続数をＢｍ（ｂｉｔ）とする
と、再生しようとしている位置での線速度Ｖ（ｍ／ｓｅ
ｃ）が、Ｖ＝２πＲＮ（ｍ／ｓｅｃ）であることから、変調方式との関係から決まる最小のマ
ーク長Ｌｐｍｉｎ（ｍ）は、Ｌｐｍｉｎ＝（Ｂｍ＋１）×ＶＴ（ｍ）である。

【００３５】図２にて、再生スポット１０がマーク１１
に差しかかってからマーク１１を抜け出るまで、つまり
再生スポット１０が位置１０”に到るまで再生信号が存
在する。再生信号が存在する再生スポットの移動範囲Ｌ
ｓｐｍｉｎ（ｍ）は、Ｌｓｐｍｉｎ＝Ｌｐｍｉｎ＋Ｒｓ（ｍ）となる。

【００３６】トランスバーサル型等化器は、図２に示す
ように再生信号が存在する範囲Ｌｓｐｍｉｎの１／２の
領域Ｌｆを等化できればよい。領域Ｌｆ以降の領域Ｌｂ
での信号は、トランスバーサル型等化器で生じた波形歪
も含めて帰還等化器で等化する。よってトランスバーサ
ル型等化器のタップ数Ｎｆ（ｔａｐ）は、Ｎｆ≧Ｌｓｐｍｉｎ／（４πＲＮＴ）＝（Ｌｐｍｉｎ＋Ｒｓ）／（４πＲＮＴ）＝（Ｂｍ＋１）／２＋Ｒｓ／（４πＲＮＴ）（ｔａ
ｐ）（Ｎｆは正の整数）となる。この結果を変調方式で決まるビット０の最小連
続数と、変調方式で決まる最短ビット長と、レーザー光
の再生スポット径とで記述しなおすと、Ｎｆ≧（ビット０の最小連続数＋１）／２＋再生スポット径／最短ビット長／２（Ｎｆは正の整数）となる。このように設定すれば、タップ係数を適切に設
定することが可能であり、更に非線形等化手段の効果に
より、識別点でのＳ／Ｎ向上が期待できる。磁気ディス
ク装置の再生系では、こうしたタップ数の規定はできな
い。

【００３７】また、図９に示すようにマークの面積と反
射光の強さの関係が線形でないために生じる再生の非線
形歪を除去するための上記判定帰還型等化器のレジスタ
長Ｎｂは、以下のように決まる。

【００３８】ここでは、図２に示すように再生スポット
１０に影響しうるマークの長さを考慮し、最小マークの
後縁を等化させる。このために必要な判定帰還型等化器
のレジスタ長Ｎｂは、再生スポット径Ｒｓ（ｍ）とビッ
ト長２πＲＮＴ（ｍ）から、Ｎｂ≧Ｒｓ／（２πＲＮＴ）（Ｎｂは正の
整数）となる。即ち、Ｎｂ≧再生スポット径／最短ビット長（Ｎｂは正
の整数）とすれば、再生時の非線形歪を効率よく補正で
きる。

【００３９】この時、上記再生スポット径を、光ディス
ク面上での光強度分布が、光スポットの中心光強度に対
して、１／ｅとなる位置で規定すれば、光学系の各種パ
ラメータに依らない装置設計が可能となる。

【００４０】また、図８に示すような、記録マークパタ
ーンによって決まる非線形なエッジシフト量Ｌｅ（ｍ）
を除去するためには、変調方式で決まるマークを記録し
ないビット数の最大長さＢＭ（ｂｉｔ）を考慮すればよ
い。これを補正するための判定帰還型等化器のレジスタ
長Ｎｂ（ｔａｐ）は、Ｎｂ≧ＢＭ＋１（ｔａｐ）（Ｎｂは
正の整数）である。即ち、Ｎｂ≧マークを記録しないビット数の最大長＋１（Ｎｂは正の整数）とすれば、記録時に生じうる非線形
歪を効率よく補正できる。尚、エッジシフト量Ｌｅ
（ｍ）は、マークを記録しないビット数Ｂ０が大きくな
ると急激に減少することから、必ずしも上記Ｎｂは必要
としないことは明らかである。

【００４１】さらに詳細には、ディスク回転数をＮ（ｒ
ｐｓ）、ディスクサイズ（直径）をＤ（ｉｎｃｈ）、デ
ータ転送速度をＢｐｓ（ｂｙｔｅ／ｓｅｃ）、再生に使
用するレーザーの波長をＬλ（ｍ）、光学系の対物レン
ズの開口数をＮａ、ディスクのデータエリア比をｄ（ｄ
＝最内周トラック位置／最外周トラック位置）、変調方
式をビット０の最小連続数がＢｍ（ｂｉｔ）で変調レー
トがＲａｔｅである変調方式、とする光ディスク装置に
おいて、上記トランスバーサル型等化器のタップ数Ｎｆ
を、Ｎｆ≧（Ｂｍ＋１）／２＋（０．８２Ｌλ／Ｎａ）／（２π×Ｄ×ｄ×０．０２５４×Ｎ×Ｒａｔｅ／Ｂｐ
ｓ／８）（Ｎｆは正の整数）とすれば、タップ係数値を適切に設定することと判定帰
還型等化器の効果により、光ディスク装置の識別点での
Ｓ／Ｎ向上が期待できる。

【００４２】また、ディスク回転数をＮ（ｒｐｓ）、デ
ィスクサイズ（直径）をＤ（ｉｎｃｈ）、データ転送速
度をＢｐｓ（ｂｙｔｅ／ｓｅｃ）、再生にしようするレ
ーザーの波長をＬλ（ｍ）、光学系の対物レンズの開口
数をＮａ、ディスクのデータエリア比をｄ（ｄ＝最内周
トラック位置／最外周トラック位置）、変調方式を変調
レートがＲａｔｅである変調方式、とする光ディスク装
置において、上記判定帰還型等化器のレジスタ長Ｎｂ
を、Ｎｂ≧（０．８２Ｌλ／Ｎａ）／（π×Ｄ×ｄ×０．０２５４×Ｎ×Ｒａｔｅ／Ｂｐｓ
／８）（Ｎｂは正の整数）とすれば、再生時の非線形歪を効率よく補正できる再生
専用の光ディスク装置が構成でき、変調方式で決まるマ
ークを記録しないビット数の最大長から、上記判定帰還
型等化器のレジスタ長Ｎｂを、Ｎｂ≧マークを記録しないビット数の最大長＋１（Ｎｂは正の整数）とすれば、記録時に生じうる非線形歪を効率よく補正可
能な追記及び書き換え可能な光ディスク装置が構成でき
る。

【００４３】さらに、上記光ディスク装置を、光ディス
クの半径方向で、データ転送速度を変えないようにすれ
ば、装置制御をより容易にすることができる。

【００４４】また、光ディスクの半径方向のトラック数
を正の整数で分割し、各トラック位置での線記録密度を
ほぼ一定に保てば、上記非線形等化手段の等化特性を多
くのトラックで共通化でき、等化特性を与える係数値な
どを記憶するメモリの容量を削減できる。

【００４５】また、上記線形に等化する手段に、再生時
に適応的に補正する手段を有すれば、より適切な等化特
性が得られ、識別点でのＳ／Ｎも向上する。

【００４６】また、上記光ディスク装置に、光ディスク
を脱着可能にする機構を設ければ、光ディスクの特性の
変動が大きくても、比較的容易に光ディスク間で互換性
のある光ディスク装置を提供できる。

【００４７】また、上記光ディスク装置に適用する光デ
ィスクに、半径方向に、複数個の上記非線形等化手段の
特性を決めるための学習用トレーニングトラックを有す
れば、光ディスクを装着する毎に適切な等化特性を学習
することができ、この結果光ディスクに記録する容量を
大きくできる。

【００４８】さらには、上記非線形等化手段を有する光
ディスク装置の信号処理回路及び信号処理用集積回路
に、少なくとも、上記非線形等化手段の等化特性を学習
するための学習制御手段と、学習に用いる目標信号を記
憶するメモリ手段と、上記学習制御手段と上記メモリ手
段とを制御するための制御入力端子とを有すれば、識別
誤りが頻繁に生じるような初期等化特性であっても、学
習時は常に正しい目標信号を学習制御手段に与えること
ができるので、より精度の高い等化特性が収束性良く実
現でき、その結果として信頼性の高い光ディスク装置が
構成できる。

【００４９】

【実施例】本発明の第１の実施例を図３を用いて説明す
る。

【００５０】本実施例は、定転送レートの光ディスク装
置の再生回路６８に、図１で概説した判定帰還型等化器
（以下ＤＦＥという場合あり）１４を適用しており、Ｄ
ＦＥ１４には線形の等化器（ＦＦＦ）２と減算器（ＳＵ
Ｂ）４と判別器（ＤＥＴ）６と帰還等化器（ＦＢＦ）８
が含まれている。

【００５１】本実施例は、対物レンズ４０と半導体レー
ザー３８と偏光ビームスプリッタ４１などからなる光ヘ
ッド２１と、光ヘッド２１をフォーカシングする制御回
路１５と、トラッキング制御回路１８と、ディスク２２
を回転させる回転制御回路２０と、ディスク２２にマー
ク１１を記録する際のレーザー光の強さを制御する記録
回路１６と、光検出器３９の出力２９を受けてディスク
２２に記録されているピット情報を読みだす再生回路６
８と、変復調回路１７と、これら全体を制御するととも
に外部との情報の入出力２５を制御するコントローラ１
９とから構成されている。ここで再生回路６８に本発明
による構成のＤＦＥ１４が適用されている。尚、図１３
に示すように、ＣＤ−ＲＯＭ等の再生専用の光ディスク
装置に本発明を適用した実施例では、図３に記載した記
録回路１６が存在しないのは明らかである。

【００５２】光ディスク装置の諸元として、ディスク回
転数Ｎを１８００（ｒｐｍ）、ディスクサイズ（直径）
Ｄを３．５（ｉｎｃｈ）、変調方式を（１、７）ＲＬＬ
コード（Ｒａｔｅ＝２／３）、ユーザーデータ転送速度
Ｂｐｓを１（Ｍｂｙｔｅ／ｓｅｃ）、再生に使用するレ
ーザー３８の波長Ｌλを０．７２（μｍ）、対物レンズ
４０の開口数Ｎａを０．５とし、さらにはディスク２２
のデータエリア比ｄ（ｄ＝最内周トラック位置／最外周
トラック位置）を０．５とすると、Ｒｍ＝３．５×０．５×０．０２５４／２（ｍ）＝２．２２（ｃｍ）Ｒｓ＝０．８２×０．７２／０．５（μｍ）＝１．１８１（μｍ）Ｔ＝２／３／１／８（μｓｅｃ）＝８３．３（ｎｓｅｃ）となり、これよりＦＦＦ２の最小タップ数Ｎｆは、Ｎｆ＝ＩＮＴ｛（１＋１）／２＋１．１８１ｅ（−６）／（４π×２．２２ｅ（−２）×１８００／６０ ×８３．３ｅ（−９））＋１｝（ｔａｐ）＝ＩＮＴ｛１＋１．６９４＋１｝＝３（ｔａｐ）となる。

【００５３】また、ＦＢＦ８の最小タップ数Ｎｂは、Ｎｓ＝７＋１＝８（ｔａｐ）Ｎｈ＝ＩＮＴ｛１．１８１ｅ（−６）／（２π×２．２２ｅ（−２）×１８００／６０ ×８３．３ｅ（−９））＋１｝（ｔａｐ）＝ＩＮＴ｛３．３９＋１｝＝４から、Ｎｂ＝ＭＡＸ（Ｎｓ，Ｎｈ）＝８（ｔａｐ）と決まる。

【００５４】本実施例では、Ｎｂ＝Ｎｓ＝８としたが、
記録時の非線形歪みの程度によってはＮｂ＝Ｎｈ＝４ま
で低減しても良い。ここでは、ＤＦＥ１４のＦＦＦ２は
３タップ、ＦＢＦ８は８タップとした。尚、図１３に示
すように、ＣＤ−ＲＯＭ等の再生専用の光ディスク装置
では、前述のように記録時の非線形歪を小さくできるの
でＮｂ＝４としてもよい。上記の諸条件下では、図１４
に示すようなＮｆとＮｂの範囲で高性能な再生系が構成
できる。

【００５５】図４に、本実施例の再生回路６８の具体的
な回路構成を示す。図４を用いて本実施例の再生時の動
作について説明すると以下の通りとなる。

【００５６】図３の光検出器３９で検出された信号２９
は、前置増幅器（以下ＰｒｅＡＭＰという）４２で増幅
されて可変利得増幅器（以下ＶＧＡという）４３に入力
される。ＶＧＡ４３の出力５７は低域通過フィルタ（以
下ＬＰＦという）４４を介して、さらにＡ／Ｄ変換器
（以下ＡＤＣという）４５でデジタル化した再生信号１
に変換され、ＤＦＥ１４に入力される。このディジタル
化した再生信号１はＤＦＥ１４で等化、識別され、サン
プル時刻ごとのマークの有無を”１”、”０”で示す判
別出力７が得られる。誤解を避けるために付言すると、
ＡＤＣ４５の出力はサンプル時刻ごとの再生波形レベル
を所定桁のデジタルコードで表したものに過ぎず、ＤＦ
Ｅ１４によりはじめてマークの有無を示す判別出力、い
わゆるピット情報が得られるのである。ＤＦＥ１４は３
タップのＦＦＦ２で信号の信号対雑音比（以下Ｓ／Ｎと
いう）を向上させると共に、マークを再生した波形の前
縁をナイキスト条件に等化する。ＦＦＦ２の出力３は、
ＦＢＦ８で判別する前のシフトレジスタ（ＳＲ）５３の
内容から、ＦＦＦ２で生じるマーク再生波形の後縁部の
誤差と非線形歪みがＲＡＭ５４と減算器４によって補正
され、判別器（以下ＤＥＴという）６で”１”、”０”
の判定が行なわれる。ＤＥＴ６の判定結果７は順次ＦＢ
Ｆ８のシフトレジスタ５３に入力され、ＲＡＭ５４は次
に補正すべき値を出力する。ＤＦＥ１４はこの動作を順
次繰り返す。

【００５７】図４のＤＦＥ１４の主な構成要素を更に詳
細に説明する。３タップ線形等化器ＦＦＦ２は、データ
ラッチ（以下ＤＲという）４９と乗算器（以下ＭＵＬと
いう）５０と加算器（以下ＳＵＭという）５１とで構成
されるトランスバーサル型等化器で実現している。ま
た、ＦＢＦ８は８ビットのシフトレジスタ（以下ＳＲと
いう）５３とこのＳＲ５３の８ビットデータ６１をアド
レス値とする２５６のアドレスを有するランダムアクセ
スメモリ（以下ＲＡＭという）５４から構成される。学
習制御回路９０とパターンメモリ９１は、光ディスクを
光ディスク装置にセットした時点で、ＭＵＬ５０の係数
値とＲＡＭ５４のメモリ値をトレーニングするのに用い
る。

【００５８】図１０に、ディスク上のレイアウトを示
す。本実施例の光ディスク装置は定回転角方式の記録フ
ォーマットを有する。したがって、最外周のセクタ幅８
１は再内周のセクタ幅８２より大きくなる。ディスク２
２の上の多数のトラックを含む記録領域はトラック半径
の大きさによって複数のブロックに分割されている。図
１０では８分割しか示していないが、実際はさらにそれ
ぞれ４分割している。これらの３２分割した領域ごとに
１本のトレーニングトラック７７がそれぞれ割り当てら
れる。ディスク２２を装置にセットした時点で、割り当
てた各々のトレーニングトラックの位置でトレーニング
を行ない、トレーニング結果を３２組のＦＦＦ２のタッ
プ係数セットＭＥＭ５５と３２組のＲＡＭ５４に記録す
る。領域ごとのトレーニングトラック７７は、各領域の
最内周側に配置している。ディスク２２を装置にセット
した時に、３２組のＦＦＦ２の係数セットＭＥＭ５５と
ＦＢＦのＲＡＭ５４をトレーニングするために要する時
間は、高々数秒である。ユーザーデータの再生時には、
等化器定数設定信号（以下ＣＯＮＴという）６２によっ
て、予めトレーニングで求めた１組のＦＦＦ２の係数セ
ットＭＥＭ５５とＦＢＦ８のＲＡＭ５４とを、１つの領
域に存在する２５６トラックに適用する。従って本実施
例では、総数で８１９２トラックを実現している。尚、
トレーニングトラック７７は、各領域の最内周側に配置
したが、任意の位置に設定できるとともに、各領域で複
数個のトレーニングトラック７７を設定しても良いこと
も明らかである。また、１つの領域に存在する全トラッ
クで、同一の係数セットやＲＡＭ内容を適用するのでは
なく、領域内のトラック位置によって係数値を適当に補
正して用いても良い。

【００５９】この時、判別後のデータ７と、これと判別
前の信号５との差信号６３とを用いて、ＶＧＡ制御回路
（以下ＶＧＡＣという）４６がＶＧＡ４３を制御し、電
圧制御発振器制御回路（以下ＶＣＯＣという）４８が電
圧制御発振器（以下ＶＣＯという）４７を制御する。こ
の制御回路（ＶＧＡＣ４６，ＶＣＯＣ４８）の構成と動
作については、「ディジタル信号処理の応用」電子情報
通信学会編等に詳細に解説されており、ここでの説明は
省略する。

【００６０】尚、ＤＦＥ１４のＦＦＦ２で用いる乗算器
５０は、予め乗算結果を記憶したメモリの内容を参照す
るルックアップテーブル（以下ＬＵＴという）で構成し
てもよい。また、ＬＰＦ４４は特定の周波数でピーキン
グしても良い。さらに、タップ係数セットＭＥＭ５５と
３２組のＲＡＭ５４は、ＤＦＥ１４とは別回路として設
けて、再生するトラック位置に合わせて選択してもよい
し、１組のタップ係数レジスタと１組のＲＡＭ５４のみ
をＤＦＥ１４に設け、再生するトラック位置に応じてタ
ップ係数セットＭＥＭ５５と３２組のＲＡＭ５４の内容
を再セットしてもよい。

【００６１】本発明の第２の実施例を図３、図５及び図
１１を用いて説明する。この第２の実施例は、ディスク
の内外周の領域での線記録密度の差を緩和した方式、詳
しくはモディファイドＣＡＶ方式の光ディスク装置に図
１の構成のＤＦＥ１４を適用したものである。ディスク
上のレイアウトを図１１に示す。ディスク２２上の記録
領域はトラック半径の大きさにより８分割される。外側
の分割領域ではより内側の分割領域よりも高い記録再生
周波数が採用され、これにより最外周のセクター幅８１
と最内周のセクター幅８１’とはほぼ等しくされる。つ
まりを線記録密度の差を緩和している。各分割領域ごと
に少なくとも１本のトレーニングトラック７７が割り当
てられる。

【００６２】光ヘッド２１の位置に応じて記録再生周波
数を変更する機能が備わることを除けば、装置全体構成
は図３のものと変わりがない。よって図５により再生回
路を説明する。再生回路６８を構成する各ブロックも大
部分は図４の各ブロックと同じである。よって図５では
図４と同一のブロックには図４と共通の符号を付してい
る。図４と異なるのは、ＶＣＯ４７’の中心周波数、Ｌ
ＰＦ４４’のカットオフ周波数を制御信号６７で８段階
に切り替え、もって分割領域毎に異なる記録再生周波数
とする点である。分割領域数が８であるので、ＦＦＦ２
の係数セットＭＥＭ５５、ＦＢＦ８のＲＡＭ５４はそれ
ぞれ８組でよい。光ディスク２２を装置にセットした時
点でトレーニングトラックの読みだしによりトレーニン
グを行ない係数セットＭＥＭ５５及びＲＡＭ５４にそれ
ぞれ値をセットするのは図４と同様である。ユーザーデ
ータの再生時には上記記録再生周波数の切り替えととも
に、分割領域毎にＦＦＦ２及びＦＢＦ８の等化器定数が
等化器定数信号により切り替えられ、再生波形の前縁の
等化と後縁の誤差補正が図４の実施例と同様に実行され
る。

【００６３】光ディスク装置の諸元として、第１の実施
例と同様に、ディスク回転数Ｎを１８００（ｒｐｍ）、
ディスクサイズ（直径）Ｄを３．５（ｉｎｃｈ）、変調
方式を（１、７）ＲＬＬコード（Ｒａｔｅ＝２／３）、
最内周でのユーザーデータ転送速度Ｂｐｓを１（Ｍｂｙ
ｔｅ／ｓｅｃ）、再生に使用するレーザーの波長Ｌλを
０．７２（μｍ）、対物レンズの開口数Ｎａを０．５と
し、さらにはディスクのデータエリア比ｄ（ｄ＝最内周
トラック位置／最外周トラック位置）を０．５とする
と、Ｒｍ＝３．５×０．５×０．０２５４／２（ｍ）＝２．２２（ｃｍ）Ｒｓ＝０．８２×０．７２／０．５（μｍ）＝１．１８１（μｍ）Ｔ＝２／３／１／８（μｓｅｃ）＝８３．３（ｎｓｅｃ）となり、これよりＦＦＦ２の最小タップ数Ｎｆは、Ｎｆ＝ＩＮＴ｛（１＋１）／２＋１．１８１ｅ（−６）／（４π×２．２２ｅ（−２）×１８００／６０ ×８３．３ｅ（−９））＋１｝（ｔａｐ）＝ＩＮＴ｛１＋１．６９４＋１｝＝３（ｔａｐ）となる。

【００６４】また、ＦＢＦ８の最小タップ数Ｎｂは、Ｎｓ＝７＋１＝８（ｔａｐ）Ｎｈ＝ＩＮＴ｛１．１８１ｅ（−６）／（２π×２．２２ｅ（−２）×１８００／６０ ×８３．３ｅ（−９））＋１｝（ｔａｐ）＝ＩＮＴ｛３．３９＋１｝＝４から、Ｎｂ＝ＭＡＸ（Ｎｓ，Ｎｈ）＝８（ｔａｐ）と決まる。これらの値は第１の実施例と全く同じであ
る。尚、第１の実施例で示したように、ＣＤ−ＲＯＭ等
の再生専用の光ディスク装置に適用する場合は、前述の
ように記録時の非線形歪を小さくできるのでＮｂ＝４と
してもよい。本実施例においても図１４に示すようなＮ
ｆとＮｂの範囲で高性能な再生系が構成できる。

【００６５】本実施例でトレーニングトラック７７数を
第１の実施例の１／４にできるのは、ディスク２２の内
外周の領域での線記録密度がほぼ一定であるために、検
出波形２９の変化が少ないからである。ＦＦＦ２の内外
周でのタップ係数ＭＥＭ５５の違いは極めて小さくな
る。本実施例によれば、１トラック当りの記憶容量が、
最内周領域に対して最外周領域では約２倍となるため、
第１の実施例と比較して、ディスク１枚の記憶容量は約
３〜４割増大できる。トレーニングに要する時間が第１
の実施例より短い利点もある。

【００６６】本発明の第３の実施例を図１２を用いて説
明する。本実施例は、第２の実施例と同様に、ほぼ一定
の線記録密度を達成するモディファイドＣＡＶ方式の光
ディスク装置に図１の構成の光ディスク装置に本発明に
よるＤＦＥ１４を適用している。

【００６７】本実施例の構成で、第２の実施例と異なる
点は、第２の実施例に加えて係数補正回路７８を設ける
点である。本実施例では、ＤＦＥ１４内のＦＦＦ２の係
数データ７９を、ユーザーデータを再生しながら、等化
誤差６３と判別器出力信号７を用いて適応的に補正し、
補正結果でタップ係数セットメモリＭＥＭ５５の内容を
更新する。この時のタップ係数セットメモリＭＥＭ５５
のディスクセット時の初期値は、第２の実施例と同様に
トレーニングトラック７７を用いてトレーニングした結
果を用いる。

【００６８】本実施例によれば、１つの領域内でもＦＦ
Ｆ２の特性を各トラック毎に高精度に等化できる。この
結果、第２の実施例より記録密度をさらに高めることが
できる。

【００６９】

【発明の効果】本発明によれば、記録及び再生時の非線
形性によって生じうる再生信号の劣化を高精度かつ高効
率で等化し、ディスクの互換性に優れた光ディスク装置
と、この装置に適した光ディスク媒体を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＤＦＥの構成を示す図。

【図２】光スポットとマークのサイズ比による光検出器
の出力信号と、ＦＦＦの出力波形を示す図。

【図３】本発明による第１及び第２の実施例の構成を示
す図。

【図４】本発明による第１の実施例の再生回路の構成を
示す図。

【図５】本発明による第２の実施例の再生回路の構成を
示す図。

【図６】従来の光ディスク装置の記録再生系の構成を示
す図。

【図７】光ディスク装置で記録されたマークと光検出器
の出力波形を示す図。

【図８】マークを記録しないビット０の連続数に対する
エッジシフト量の関係を示す図。

【図９】光検出器で生じうる非線形歪を説明する図。

【図１０】第１の実施例のディスク面の記録状態を示す
図。

【図１１】第２の実施例のディスク面の記録状態を示す
図。

【図１２】本発明による第３の実施例の再生回路の構成
を示す図。

【図１３】第１または第２の実施例を再生専用装置に変
形した成を示す図。

【図１４】第１及び第２の実施例のＤＦＥの構成規模の
範囲を示す図。

【符号の説明】

２：線形等化器（ＦＦＦ）、４：減算器（ＳＵＢ）、
６：判別器（ＤＥＴ）、８：帰還等化器（ＦＢＦ）、１
０：光スポット、１１：マーク、１４：判定帰還型等化
器（ＤＦＥ）、１６：記録回路、１７：変復調回路、１
９：コントローラ、２１：光ヘッド、２２：光ディス
ク、４９：データレジスタ（ＤＲ）、５０：乗算器（Ｍ
ＵＬ）、５１：加算器（ＳＵＭ）、５３：シフトレジス
タ（ＳＲ）、５４：ランダムアクセスメモリ（ＲＡ
Ｍ）、７８：係数補正回路、９０：学習制御回路、９
１：パターンメモリ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者杉山久貴東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者助田裕史東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者土永浩之東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者大内康英東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光スポットを情報の記録再生に用いる光デ
ィスク装置において、光検出手段と復調手段との間に光
ディスクの記録時と再生時の非線形歪を補正する非線形
等化手段を有することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項２】光スポットを情報の再生に用いる光ディス
ク装置において、光検出手段と復調手段との間に光ディ
スクの再生時の非線形歪を補正する非線形等化手段を有
することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項３】上記非線形等化手段は、ランダムアクセス
メモリを用いた判定帰還型等化器を含むことを特徴とす
る請求項１または２に記載の光ディスク装置。
【請求項４】上記非線形等化手段は、線形に等化する手
段を含むことを特徴とする請求項１、２または３に記載
の光ディスク装置。
【請求項５】上記非線形等化手段を有する光ディスク装
置は、上記非線形等化手段の等化特性を学習するための
学習制御手段を有することを特徴とする請求項１、２、
３または４に記載の光ディスク装置。
【請求項６】上記線形に等化する手段を、シンボルレー
トで動作するトランスバーサル型等化器とし、変調方式
で決まるビット０の最小連続数と、変調方式で決まる最
短ビット長と、レーザー光の再生スポット径とから、上記トランスバーサル型等化器のタップ数Ｎｆを、Ｎｆ≧（ビット０の最小連続数＋１）／２＋再生スポット径／最短ビット長／２（Ｎｆは正の整数）とすることを特徴とする請求項４に記載の光ディスク装
置。
【請求項７】再生スポット径と、変調方式で決まる最短
ビット長とから、上記判定帰還型等化器のレジスタ長Ｎｂを、Ｎｂ≧再生スポット径／最短ビット長（Ｎｂは正の整数）とすることを特徴とする、請求項２、３、４、５または
６に記載の光ディスク装置。
【請求項８】上記再生スポット径を、光ディスク面上で
の光強度分布が、光スポットの中心光強度に対して、１
／ｅとなる位置で規定したことを特徴とする請求項６ま
たは７に記載の光ディスク装置。
【請求項９】変調方式で決まるマークを記録しないビッ
ト数の最大長から、上記判定帰還型等化器のレジスタ長Ｎｂを、Ｎｂ≧マークを記録しないビット数の最大長＋１（Ｎｂは正の整数）とすることを特徴とする、請求項１、３、４、５または
６に記載の光ディスク装置。
【請求項１０】ディスク回転数をＮ（ｒｐｓ）、ディス
クサイズ（直径）をＤ（ｉｎｃｈ）、データ転送速度を
Ｂｐｓ（ｂｙｔｅ／ｓｅｃ）、再生にしようするレーザ
ーの波長をＬλ（ｍ）、光学系の対物レンズの開口数を
Ｎａ、ディスクのデータエリア比をｄ（ｄ＝最内周トラ
ック位置／最外周トラック位置）、変調方式をビット０
の最小連続数がＢｍ（ｂｉｔ）で変調レートがＲａｔｅ
である変調方式、とする光ディスク装置において、上記トランスバーサル型等化器のタップ数Ｎｆを、Ｎｆ≧（Ｂｍ＋１）／２＋（０．８２Ｌλ／Ｎａ）／（２π×Ｄ×ｄ×０．０２５４×Ｎ×Ｒａｔｅ／Ｂｐ
ｓ／８）（Ｎｆは正の整数）とすることを特徴とする請求項４に記載の光ディスク装
置。
【請求項１１】ディスク回転数をＮ（ｒｐｓ）、ディス
クサイズ（直径）をＤ（ｉｎｃｈ）、データ転送速度を
Ｂｐｓ（ｂｙｔｅ／ｓｅｃ）、再生にしようするレーザ
ーの波長をＬλ（ｍ）、光学系の対物レンズの開口数を
Ｎａ、ディスクのデータエリア比をｄ（ｄ＝最内周トラ
ック位置／最外周トラック位置）、変調方式を変調レー
トがＲａｔｅである変調方式、とする光ディスク装置に
おいて、上記判定帰還型等化器のレジスタ長Ｎｂを、Ｎｂ≧（０．８２Ｌλ／Ｎａ）／（π×Ｄ×ｄ×０．０２５４×Ｎ×Ｒａｔｅ／Ｂｐｓ
／８）（Ｎｂは正の整数）とすることを特徴とする請求項３または４に記載の光デ
ィスク装置。
【請求項１２】変調方式で決まるマークを記録しないビ
ット数の最大長から、上記判定帰還型等化器のレジスタ長Ｎｂを、Ｎｂ≧マークを記録しないビット数の最大長＋１（Ｎｂは正の整数）とすることを特徴とする請求項１０に記載の光ディスク
装置。
【請求項１３】光ディスクの半径方向で、データ転送速
度を変えないようにしたことを特徴とする請求項１ない
し１２に記載の光ディスク装置。
【請求項１４】光ディスクの半径方向のトラック数を正
の整数で分割し、各トラック位置での線記録密度をほぼ
一定に保つようにしたことを特徴とする請求項１ないし
１２に記載の光ディスク装置。
【請求項１５】上記線形に等化する手段を、適応的に補
正する手段を有することを特徴とする請求項４ないし１
４に記載の光ディスク装置。
【請求項１６】光ディスクを脱着可能にする手段を有す
ることを特徴とする請求項１ないし１５に記載の光ディ
スク装置。
【請求項１７】請求項１ないし１６に記載の光ディスク
装置に適用する光ディスクであって、半径方向に、複数
個の非線形等化手段の特性を決めるための学習用トラッ
クを有することを特徴とする光ディスク。
【請求項１８】上記非線形等化手段を有する光ディスク
装置の信号処理回路であって、少なくとも、上記非線形
等化手段の等化特性を学習するための学習制御手段と学
習に用いる目標信号を記憶するメモリ手段と、上記学習
制御手段と上記メモリ手段とを制御するための制御入力
端子とを有するすることを特徴とする請求項１ないし１
７に記載の光ディスク装置の信号処理回路、及び信号処
理用集積回路。