JP2009238283A - 光学的情報再生装置、情報再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】検出性能が改善される情報再生装置を提供することである。
【解決手段】光学情報再生装置は、ビタビ検出器と、平均レベル算出器とを具備する。ビタビ検出器は、ビタビ検出の拘束長をＭ（Ｍは２以上の整数）とするとき、情報記録媒体から再生される再生信号に基づいて、最大２^Ｍ個のブランチメトリックの基準値を用いてビタビ検出を行って２値信号を検出する。平均レベル算出器は、再生信号と、２値信号のＭ時刻分の時系列パターンとに基づいて、所定の周期毎に２^Ｍ個の基準値の何れか１個を更新するローパスフィルタを備える。
【選択図】図９

Description

本発明は、光学的情報再生装置、情報再生方法に関し、特に、ＰＲＭＬ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）方式を用いた情報再生装置、情報再生方法に関する。

光ディスク装置等の高密度記録における情報再生方式として、ＰＲＭＬ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）方式と呼ばれる信号処理技術が用いられている。ＰＲＭＬ方式は、パーシャルレスポンス波形等化と最尤検出とを組み合わせた方式である。ＰＲＭＬ方式は、再生チャネルを考慮した最尤検出器の特性を最大限に引き出すために、再生信号を波形等化によって補正後、最尤検出する。

ＰＲ方式は、拘束長をＮとすると、ＰＲ（ｈ_０，ｈ_１，…，ｈ_Ｎ−１）のように表される。記録データ列ａ_ｋ＝“０１０…０”に対して、光ヘッドから読み出された信号をＦＩＲ（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）フィルタに代表される等化器によって、出力値が“０ｈ_０ｈ_１…ｈ_Ｎ−１０…０”となるように、符号間干渉を利用した波形等化を行う。これにより、ランダムな記録データ列は、等化後に多値のデータ列となる。拘束長Ｎが大きくなるほど、より多値となる。記録密度等の違いによる再生信号の特性に合わせて、拘束長Ｎやｈ_ｉ（ｉ＝０、１、…、Ｎ−１）が変更される。ＰＲＭＬ方式が採用された初期には、拘束長Ｎ＝２のＰＲ（１，１）方式が利用されていたが、近年の高密度化をめざす光ディスク装置では、ＰＲ（１，２，２，１）方式やＰＲ（１，２，２，２，１）方式が使われることが主流になってきている。図１に、記録波形に対するＰＲ（１，２，２，１）方式及びＰＲ（１，２，２，２，１）方式の出力波形が示される。また、ＰＲ（１，２，２，１）方式のアイパターンが図２Ａに、ＰＲ（１，２，２，２，１）方式のアイパターンが図２Ｂに示される。このように、記録データ列に基づいて、ＰＲ方式の出力信号は多値となる。

拘束長Ｎの最尤検出器は、Ｎ−１の長さの記録データ列ａ_{ｋ−Ｎ＋１}、ａ_{ｋ−Ｎ＋２}、…、ａ_ｋ−１のパターンに基づいた時刻ｋ−１における状態に対して、時刻ｋに入力信号系列ｙ_ｋによる状態遷移を基に検出が行われる。通常、情報記録媒体に記録される記録データ列は、適当な符号化によって連続する１の数と連続する０の数が制限されている。すなわち、符号化方式は、記録データ列ａ_ｋの連続する１または０の最小数である最小ランレングスｄによって特徴付けられる。例えば、最も単純である拘束長Ｎ＝２のＰＲ（１，１）方式において、ｄ＝０の場合の状態遷移を説明する。記録データ列ａ_ｋ＝０を状態Ｓ_０に、記録データ列ａ_ｋ＝１を状態Ｓ_１に割り当てるとすると、状態遷移は、図３に示されるように、等化器の出力に合わせた“０、１、２”の３値基準値で２状態の遷移をする。なお、ＤＣ成分を除去した基準値を用いることが一般的であり、これ以降はこの表記に準じて、“０、１、２”を“−１、０、１”と表現する。

図３に示される状態遷移図を時間軸上に展開したトレリス線図が図４に示される。各時刻のパスの長さは、ブランチメトリックと呼ばれる。時刻ｋ−１における状態Ｓ_ｉ（ｉ＝０，１）から時刻ｋにおける状態Ｓ_ｊ（ｊ＝０，１）に遷移するブランチメトリックは、式１−１〜式１−４で与えられる。
ｌ_ｋ ^００＝（ｙ_ｋ−（−１））^２ … 式１−１
ｌ_ｋ ^０１＝（ｙ_ｋ−０）^２ … 式１−２
ｌ_ｋ ^１０＝（ｙ_ｋ−０）^２ … 式１−３
ｌ_ｋ ^１１＝（ｙ_ｋ−１）^２ … 式１−４

ビタビアルゴリズムでは、トレリス線図上のある時刻ｋにおいて、時刻ｋ−１までのパスの長さの総和と、時刻ｋにおいて入力される入力信号系列ｙ_ｋの値とからそれぞれのパスを通った場合のパスの長さが計算される。そして、１つの状態に向かうパスの内から、よりパスの長さが小さいパスを選択する操作が行われる。ある時刻において、各状態に至るパスの長さの最小値は、パスメトリックと呼ばれ、ＰＲ（１，１）方式のパスメトリックは、式２−１、式２−２で与えられる。
ｍ_ｋ（Ｓ_０）＝ｍｉｎ｛ｍ_ｋ−１（Ｓ_０）＋ｌ_ｋ ^００，ｍ_ｎ−１（Ｓ_１）＋ｌ_ｋ ^１０｝ … 式２−１
ｍ_ｋ（Ｓ_１）＝ｍｉｎ｛ｍ_ｋ−１（Ｓ_０）＋ｌ_ｋ ^０１，ｍ_ｋ−１（Ｓ_１）＋ｌ_ｋ ^１１｝ … 式２−２

ｍ_ｋ（Ｓ_０）は、チャネルクロックにより定義された時刻ｋにおいて、状態Ｓ_０に遷移するパスの長さの最小値を示している。すなわち、時刻ｋ−１に状態Ｓ_０に遷移するまでのパスメトリックと時刻ｋ−１において状態Ｓ_０から時刻ｋにＳ_０に遷移するブランチメトリックとの和と、時刻ｋ−１に状態Ｓ_１に遷移するまでのパスメトリックと時刻ｋ−１において状態Ｓ_１から時刻ｋにＳ_０に遷移するブランチメトリックとの和とのうち、最小となる方が選択される。各時刻において、式２−１、２−２に示されるメトリックを持つパスのみが最尤パスとなる可能性を有するパスとして残され、パスメトリックが更新される。こうして残されたパスを生き残りパスと呼び、生き残りパスを過去に溯っていくと、ある時点でパスが１本にマージする確率が高くなる。マージしたパスを最尤パスとして検出し、検出データが得られる。拘束長が増えた場合も、ブランチの数が増えるだけで、同じような原理で最尤パスを求めることで検出データを得ることが出来る。

高密度化により情報記録媒体上のピット形状の歪みが大きくなると、再生波形にアシンメトリなどの非線形歪みが発生するようになる。例えば、アシンメトリは、主に記録されたマーク形状に依存して発生する。図５に、アシンメトリのある再生波形の例が示される。アシンメトリのある再生波形では、図５に示されるように、パターンの粗密に対応した正負のピークレベルが、中心となる基準値に対して対称にならない現象、つまり、正負のピークレベルの中心がパターンの粗密によって異なるという非線形な現象が起きる。最長のマーク及びスペースに対する再生波形の値をそれぞれＩ_１１Ｈ、Ｉ_１１Ｌとし、最短のマーク及びスペースに対する再生波形の値をそれぞれＩ_２Ｈ、Ｉ_２Ｌとすると、アシンメトリは、
０．５・［（Ｉ_１１Ｈ＋Ｉ_１１Ｌ）−（Ｉ_２Ｈ＋Ｉ_２Ｌ）］／（Ｉ_１１Ｈ−Ｉ_１１Ｌ） …式３
と定義される。

等化器として一般的に用いられるＦＩＲフィルタのような線形フィルタでは、この非線形性を低減することは出来ない。また、ビタビ検出器の基準値も、アシンメトリのような非線形歪に対して対応できるように設定されていない。そのため、例えば、ＰＲ（１，１）ＭＬ方式においては、ビタビ検出器の入力基準レベルは“−１、０、１”となるが、アシンメトリを有する波形の場合、入力波形が“−０．８、０．１、１．２”となる可能性がある。この場合、正しい基準値に対して、誤差が“０．２、０．１、０．２”とそれぞれ異なっており、オフセット補正では完全な補正は行うことが出来ない。各時刻において誤差があると、誤ったパスが選択される可能性が高くなり、検出精度を劣化させてしまうという問題がある。さらに、記録密度が高くなることによって、再生信号の符号間干渉が増加することから、検出精度の低下を抑えるために高次のＰＲＭＬ方式を用いることがある。この場合、ビタビ検出器の基準値が増加して、その間隔は狭くなるため、同じアシンメトリ量でも相対的にそのずれは大きくなり、再生性能が劣化する。

このような劣化を抑制するために、適応ＰＲＭＬ方式が提案されている。適応ＰＲＭＬ方式については、例えば、「ＯＤＳ ’０２ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ，ｐｐ２６９−２７１，“Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｐａｒｔｉａｌ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｍａｘｉｍｕｍ−Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ Ｍｅｄｉａ”」や「ＩＳＯＭ ’０７ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ，ｐｐ１５０−１５１，“Ｎｅｗ Ａｄａｐｔｉｖｅ ＰＲＭＬ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ−ｄｅｎｓｉｔｙ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ”」に開示されている。

適応ＰＲＭＬ方式を用いた情報再生装置の構成例が図６に示される。適応ＰＲＭＬ方式の情報再生装置は、光ヘッド１２と、Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）１４と、ＰＬＬ回路１６と、等化器２２と、ビタビ検出器４７と、平均レベル算出器３７と、タップ係数算出器２４と、等化目標算出器５７とを備え、光ディスク媒体１０に記録されている情報を再生する。平均レベル算出器３７は、図７に示されるように、判別器３５と平均化回路３８とを具備する。

光ディスク媒体１０は、スピンドルモータ（図示せず）により、等角速度回転あるいは等線速度回転で回転する。光ヘッド１２は、サーボ回路（図示せず）により、ディスク面と対物レンズとの距離、及び、ディスク案内溝と集光スポットの半径位置がそれぞれ正確に制御され、集光スポットが光ディスク媒体１０上に記録された情報マークに照射される。光ディスク媒体１０の記録面からの反射光は、情報マークの有無により反射率あるいは偏光が変化し、これを光ヘッド１２に搭載される検出器（図示せず）により検出して再生信号が得られる。

再生信号は、Ａ／Ｄ変換器１４によりデジタル信号に変換される。ＰＬＬ回路１６は、Ａ／Ｄ変換器１４の出力に基づいて、入力チャネル周波数に同期するように位相制御を行い、固定サンプリングレートのデータ列から補間されたリサンプリング信号のデータ列を等化器２２に出力する。等化器２２は、タップ係数算出器２４によって算出されたタップ係数により、ＰＬＬ回路１６の出力を所定のＰＲ特性となるように等化する。等化器２２の出力は、ビタビ検出器４７および平均レベル算出器３７に供給される。ビタビ検出器４７は、等化目標算出器５７の出力をビタビ検出器４７におけるブランチメトリック算出時の基準値として最尤検出を行い、２値信号である検出データ列（記録データ列）を検出する。

平均レベル算出器３７では、等化器２２の出力が平均化回路３８に、ビタビ検出器４７の出力である検出データ列が判別器３５にそれぞれ入力される。また、それぞれの判別器３５には検出データ列（記録データ列）に対応するデータパターンが入力される。判別器３５は、検出データ列とデータパターンとを比較判定し、その判定結果を平均化回路３８に出力する。平均化回路３８は、検出データ列とデータパターンとが一致していることを示す判定結果が出力された場合のみ等化器２２の出力の平均を算出して出力する。

等化目標算出器５７は、検出データ列を入力し、検出データ列とＰＲ方式の係数の畳み込みにより、等化目標信号を生成してタップ係数算出器２４に出力する。タップ係数算出器２４は、ＰＬＬ回路１６の出力と等化目標算出器５７の出力との二乗誤差が最小となるようなタップ係数を算出し出力する。

ビタビ検出器４７のブランチメトリック算出時の基準値は、通常のＰＲＭＬ方式では、ＰＲ方式の係数と記録データ列との畳み込みにより算出される等化器２２の目標値と同様の値が用いられる。これに対して、適応ＰＲＭＬ方式では、平均レベル算出器３７により算出した記録データ列に対応する等化器２２の出力の平均すなわち等化器の出力値が固定的に用いられる。例えば、ブランチメトリック算出時の基準値は、通常のＰＲ（１，１）ＭＬ方式においては“−１、０、１”であるのに対して、適応ＰＲＭＬ方式では、“−０．８、０．１、１．２”のようになる。これにより、非線形性を有する再生信号にも適応した基準値で最尤検出が行われ、通常のＰＲＭＬ方式に対し再生性能の改善が得られる。

また、適応ＰＲＭＬ方式の情報再生装置は、図８に示されるように、光ヘッド１２と、Ａ／Ｄ変換器１４と、ＰＬＬ回路１６と、等化器２２と、ビタビ検出器４７と、平均レベル算出器３７と、タップ係数算出器２４と、等化目標算出器５７とを備え、光ディスク媒体１０に記録されている情報を再生してもよい。平均レベル算出器３７は、判別器３５と平均化回路３８とを具備する。図６に示される装置と図８に示される装置とでは、平均化回路３８の入力信号Ｗ_ｋと、等化目標信号の生成方法とが異なる。図６に示される情報再生装置では、平均化回路３８の入力信号は等化器２２の出力である。これに対し、図８に示される情報再生装置では、平均化回路３８の入力信号はＰＬＬ回路１６の出力となる。図８に示される情報再生装置における等化目標信号は、等化目標算出器５８により、平均化回路３８の出力である平均レベル算出器３７の出力と記録データ列とに基づいて、記録データ列のパターンに応じた平均レベル算出器３７の出力を等化目標値として生成し、タップ係数算出器２４に出力する。

これにより、図８に示される情報再生装置においては、図６に示される情報再生装置と異なり、等化目標値とブランチメトリック計算時の基準値が一致する。さらに、等化器２２のタップ係数は、ＰＬＬ回路１６の出力と等化目標値とに基づいて算出される。目標値自体が図６に示される情報再生装置の場合と比べて等化前の信号に近くなるため、良好な等化が可能となり、検出性能を更に向上させることができる。

上述した適応ＰＲＭＬ方式においては、平均レベル算出器３７の出力は、単純な加算平均で算出される。例えば、ビタビ検出器４７における状態遷移で参照される記録データ列のデータ長が５の場合、記録データ列のパターンが“０００００”に対する基準値ｘ［０００００］は、図６では等化器２２の出力、図８ではＰＬＬ回路１６の出力を平均レベル算出器３７の入力ｗ_ｋとした時、式４によって求められる。

Ｘ［０００００］＝Ｅ［ｗ_ｋ（０００００）］ … 式４
なお、ビタビ検出器４７で検出された検出データ列は、光ディスク媒体１０に記録された記録データ列と必ずしも一致しないが、同一のものとする。ここで、Ｅ［ｗ_ｋ（０００００）］は、ｗ_ｋ（０００００）の時間平均を取ることを意味する演算子である。このような単純な加算平均で算出した方法では、振幅変動やオフセットなどが生じた場合に検出性能が劣化することがある。

特開２００３−２６３７４６号公報には、記録媒体に記録された情報を再生する情報再生装置に関する技術が開示されている。この情報再生装置は、検出手段と、変換手段と、補正手段と、等化手段と、最尤復号手段と、理想波形生成手段と、目標波形生成手段と、最適化手段とを具備する。検出手段は、記録媒体に記録されている情報を検出し検出信号を出力する。変換手段は、検出手段が出力した検出信号をデジタル信号に変換する。補正手段は、変換手段により変換されたデジタル信号をパラメータに応じて補正する。等化手段は、補正手段により補正された補正デジタル信号に、所定係数に基づいてパーシャルレスポンス等化処理を施し、等化信号を出力する。最尤復号手段は、等化手段により出力された等化信号に参照レベルに基づいて最尤復号処理を施し、復号信号を出力する。理想波形生成手段は、等化手段から出力された等化信号に応じて、理想波形信号を生成し出力する。目標波形生成手段は、理想波形生成手段が出力する理想波形信号の各レベルの中の、少なくとも１つのレベルを変化させて、等化手段の目標となる目標波形信号を生成し出力する。最適化手段は、目標波形生成手段が出力する目標波形信号と、等化手段が出力する等化信号との誤差を計算し、これが最小となるように補正手段のパラメータと等化手段の所定係数と最尤復号手段の参照レベルとの中の少なくとも１つを最適化する。

特開２００６−２２１７１９号公報には、ＰＲＭＬ復号装置の技術が開示されている。ＰＲＭＬ復号装置は、入力手段と、波形等化手段と、ＰＲＭＬ復号手段と、変換手段と、調整手段とを備える。入力手段は、固定パターンデータを含むようにされたデータ信号を入力する。波形等化手段は、上記入力手段により入力されるデータ信号について所定のパーシャルレスポンスのクラスに応じた波形等化処理を施す。ＰＲＭＬ復号手段は、上記所定のパーシャルレスポンスのクラスに応じた各基準レベルデータが設定され、波形等化手段を介して入力されるデータ信号について基準レベルデータを用いたパーシャルレスポンス最尤復号処理を行うことで２値化データを生成する。変換手段は、予め用意された上記固定パターンデータに対する所定演算を行うことで、固定パターンデータを所定のパーシャルレスポンスのクラスで想定される理想的な基準レベルデータで表現した理想レベル固定パターンデータに変換する。調整手段は、波形等化手段を介して入力される固定パターンデータの各値を、変換手段により得られた理想レベル固定パターンデータの各値と照らし合わせた結果に基づき、入力される固定パターンデータの各値を理想的な基準レベルデータの値ごとに振り分ける。そして、調整手段は、振り分けられた各値についてそれぞれ所定の統計処理を行った結果に基づき、ＰＲＭＬ復号手段に設定される各基準レベルデータの値を調整する。

特開平９−３３０５６５号公報には、記録符号化する手段と、プリコードする手段と、記録再生手段と、増幅する手段と、除去する手段と、Ａ／Ｄ変換手段と、ＰＲ等化手段と、最尤復号を行う手段と、復元する手段とで構成されるデジタル磁気記録再生装置が開示されている。デジタル記録再生装置は、さらに、遅延手段と、Ｄ／Ａ変換手段と、差し引く手段を設ける。記録符号化する手段は、入力デジタル信号を記録符号化する。プリコードする手段は、符号をプリコードする。記録再生手段は、プリコード出力信号を記録媒体に記録し、記録した信号を再生する。増幅する手段は、記録再生手段からのアナログ信号を増幅する。除去する手段は、増幅手段の出力信号の不要雑音を除去する。Ａ／Ｄ変換手段は、不要雑音が除去されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。ＰＲ等化手段は、デジタル信号をパーシャルレスポンス応答波形に等化する。最尤復号を行う手段は、ＰＲ等化手段により得られた再生信号を用いて最尤復号を行う。復元する手段は、最尤復号手段により得られた結果を記録復号化してもとのデータを復元する。遅延手段は、等化出力を一定時間遅延させる。Ｄ／Ａ変換手段は、非線形歪・ＴＡ補償手段を設けて非線形歪・ＴＡ補償手段より出力されたレベル変動成分の期待値をアナログ信号に変換する。差し引く手段は、アナログ信号を、Ａ／Ｄ変換手段の入力側で、不要雑音の除去されたアナログ信号から差し引く。また一方において非線形歪・ＴＡ補償手段より非線形歪成分の期待値を含んだ再生信号を最尤復号手段に出力し、最尤復号手段はこれを基準信号としてメトリック演算を行う。

特開２００３−２６３７４６号公報 特開２００６−２２１７１９号公報 特開平９−３３０５６５号公報 ＯＤＳ ’０２ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ，ｐｐ２６９−２７１，"Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｐａｒｔｉａｌ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｍａｘｉｍｕｍ−Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ Ｍｅｄｉａ" ＩＳＯＭ ’０７ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ，ｐｐ１５０−１５１，"Ｎｅｗ Ａｄａｐｔｉｖｅ ＰＲＭＬ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ−ｄｅｎｓｉｔｙ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ"

本発明の目的は、検出性能が改善される情報再生装置を提供することである。

本発明の観点では、光学情報再生装置は、ビタビ検出器と、平均レベル算出器とを具備する。ビタビ検出器は、ビタビ検出の拘束長をＭ（Ｍは２以上の整数）とするとき、情報記録媒体から再生される再生信号に基づいて、最大２^Ｍ個のブランチメトリックの基準値を用いてビタビ検出を行って２値信号を検出する。平均レベル算出器は、再生信号と、２値信号のＭ時刻分の時系列パターンとに基づいて、所定の周期毎に２^Ｍ個の基準値の何れか１個を更新するローパスフィルタを備える。

本発明の他の観点では、情報再生方法は、光学情報再生装置において情報記録媒体に記録された情報を再生する情報再生方法であり、再生するステップと、ビタビ検出ステップと、平均レベル算出ステップとを具備する。再生するステップでは、情報記録媒体から再生信号が再生される。ビタビ検出ステップでは、ビタビ検出の拘束長をＭ（Ｍは２以上の整数）とするとき、前記再生信号に基づいて、最大２^Ｍ個のブランチメトリックの基準値を用いてビタビ検出が行われ、２値信号が検出される。平均レベル算出ステップでは、再生信号と、２値信号のＭ時刻分の時系列パターンとに基づいて、所定の周期毎に２^Ｍ個の基準値の何れか１個が更新される。

本発明によれば、検出性能が改善される情報再生装置を提供することができる。特に、再生信号の振幅変動やオフセットなどが生じた場合に対して、検出性能を向上させることが可能となる。

（第１の実施の形態）
図を参照して本発明の第１の実施の形態が説明される。図９に、本発明の第１の実施の形態に係る適応ＰＲＭＬ方式の情報再生装置の構成が示される。情報再生装置は、光ヘッド１２と、Ａ／Ｄ変換器１４と、ＰＬＬ回路１６と、等化器２２と、ビタビ検出器４１と、平均レベル算出器３１と、タップ係数算出器２４と、等化目標算出器５１とを具備する。

光ディスク媒体１０は、スピンドルモータ（図示せず）により、等角速度回転あるいは等線速度回転で回転する。光ヘッド１２は、サーボ回路（図示せず）により、ディスク面と対物レンズとの距離、及び、ディスク案内溝と集光スポットの半径位置がそれぞれ正確に制御され、集光スポットが光ディスク媒体１０上に記録された情報マークに照射される。光ディスク媒体１０の記録面からの反射光は、情報マークの有無により反射率あるいは偏光が変化し、これを光ヘッド１２に搭載される検出器（図示せず）により検出して再生信号が得られる。

再生信号は、Ａ／Ｄ変換器１４によりデジタル信号に変換される。ＰＬＬ回路１６は、Ａ／Ｄ変換器１４の出力に基づいて、入力チャネル周波数に同期するように位相制御を行う。ＰＬＬ回路１６は、固定サンプリングレートのデータ列から補間されたリサンプリング信号のデータ列を等化器２２に出力する。等化器２２は、ＰＬＬ回路１６の出力を所定のＰＲ特性となるように等化してビタビ検出器４１に出力する。等化器２２では、タップ係数算出器２４によって算出されたタップ係数が用いられる。所定のＰＲ特性は、装置の外部から設定されることが好ましい。ビタビ検出器４１は、等化器２２の出力をビタビ検出器４１におけるブランチメトリック算出時の基準値として最尤検出を行い、２値信号である検出データ列（記録データ列）を検出して出力する。

平均レベル算出器３１は、等化器２２から出力されるデータ列と、ビタビ検出器４１から出力される検出データ列（記録データ列）とを取り込み、検出データ列のパターンに対応するブランチメトリックの基準値を算出してビタビ検出器４１に出力する。平均レベル算出器３１は、図１０に示されるように、判別器３５とローパスフィルタ（ＬＰＦ：Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）３６とを備える。判別器３５及びローパスフィルタ３６の数は、ビタビ検出器のブランチメトリックの基準値の数が最大である。

等化目標算出器５１は、ビタビ検出器４１から出力される検出データ列（記録データ列）を取り込み、検出データ列（記録データ列）とＰＲ方式の係数との畳み込みによって等化目標信号を生成してタップ係数算出器２４に出力する。タップ係数算出器２４は、ＰＬＬ回路１６から出力されるリサンプリングされたデータ列と、等化目標算出器５１から出力される等化目標信号とに基づいて、タップ係数を算出して等化器２２に出力する。このタップ係数は、リサンプリングされたデータ列と等化目標信号との二乗誤差が最小となるように算出される。なお、Ａ／Ｄ変換器１４とＰＬＬ回路１６の順序を逆にした構成としてもよい。また、等化器２２に至る信号経路に、信号の周波数特性等を補正するプリ等化器を設けてもよい。

次に、平均レベル算出器３１の動作について説明する。平均レベル算出器３１は、等化器２２から出力されるデータ列と、ビタビ検出器４１から出力される記録データ列とに基づいて、ビタビ検出器４１のブランチメトリック算出時の基準値を算出する。なお、ビタビ検出器４１で検出される検出データ列は、光ディスク媒体１０に記録された記録データ列とは必ずしも一致しないが、ここでは同一であるとして説明する。

図１０に示されるように、平均レベル算出器３１には、等化器２２から出力されるデータ列とビタビ検出器４１から出力される検出データ列（以降記録データ列と称する）とが、所定の周期で入力される。判別器３５は、ビタビ検出器４１から出力される検出データ列と、それぞれの状態遷移において参照される記録データのパターンとを取り込む。判別器３５は、ビタビ検出器４１から出力される記録データ列のうちのデータ長Ｍのデータパターンが、それぞれの状態遷移において参照される記録データのパターンに一致するか否か判別する。判別器３５は、その判別結果をローパスフィルタ３６に出力する。ローパスフィルタ３６は、等化器２２から出力されるデータ列と判別器３５から出力される判別結果とを取り込む。判別器３５の判別結果が一致したことを示す場合、ローパスフィルタ３６は、等化器２２から出力されるデータ列に基づいてフィルタ演算を行う。

記録データ長Ｍを５、最小ランレングスｄを１とすると、記録データ列のパターンは１６通りとなり、ビタビ検出器４１は、図１１に示されるように、状態遷移する。図１１において、状態Ｓの添字は、各状態における記録データ列のパターン“ａ_ｋ−４、ａ_ｋ−３、…、ａ_ｋ−１”を示している。記録データ列のパターン“ａ_{ｋ−Ｍ＋１}、ａ_{ｋ―Ｍ＋２}、…、ａ_ｋ−１”に対する等化器２２の出力をｗ_ｋ（ａ_{ｋ―Ｍ＋１}ａ_{ｋ―Ｍ＋２}…ａ_ｋ−１）と表し、更新係数をα（０＜α≦１）とするとき、記録データ列のパターンｎに対する基準値ｘ_ｎ，ｋは、
ｘ_ｎ，ｋ＝α・ｘ_{ｎ，ｋ−１}＋（１−α）・ｗ_ｋ （パターン一致時） … 式５−１
ｘ_ｎ，ｋ＝ｘ_{ｎ，ｋ−１} （パターン不一致時） … 式５−２
により求められる。

更新係数αを適切に設定することにより、再生信号の振幅変動やオフセットが生じた場合の追従速度を制御することができる。すなわち、基準値ｘ_ｋは、更新係数αの値を小さくすることにより、等化器２２の出力パターンｗ_ｋの値の変化に対して影響を受けやすくなる。また、更新係数αを記録データ列のそれぞれのパターンに対して設け、更新係数α_ｎとして複数の値が設定できるようにしてもよい。

それぞれのローパスフィルタ３６によって全ての状態遷移に対する基準値ｘ_ｎ，ｋが求められ、平均レベル算出器３１の出力となる。通常のＰＲＭＬ方式では、記録データ列が、例えば、パターン“００１１１”の基準値と“１１１００”の基準値とは一致し、基準値は９通りに縮退している。本発明の場合、例えば、記録データ列のパターン“００１１１”および“１１１００”に対する判別器３５の前段に論理和回路を配置し、両方のパターンに対する基準値を算出することにより、基準値を９通りに減らすこともできる。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る情報再生装置は、図１２に示されるように、第１の実施の形態に係る情報再生装置に比べて、平均レベル算出器３１への入力信号と、等化目標信号の生成方法とが異なる。すなわち、第１の実施の形態に係る情報再生装置では、平均レベル算出器３１には、等化器２２から出力される等化信号が入力されるのに対し、第２の実施の形態に係る情報再生装置では、ＰＬＬ回路１６から出力される信号が入力される。また、第２の実施の形態に係る情報再生装置では、等化目標信号は、平均レベル算出器３１の出力と記録データ列とを入力する等化目標算出器５２により生成される。等化目標算出器５２は、記録データ列のパターンに応じた平均レベル算出器３１の出力を選択して等化目標値として出力する。

このように、第２の実施の形態では、第１の実施の形態とは異なり、等化目標値と、ブランチメトリック計算時の基準値とが一致する。さらに、タップ係数算出器２４は、ＰＬＬ回路１６の出力データ列と等化目標値とを用いて等化器２２のタップ係数を算出する。目標値自体が等化前の信号に近くなるため、良好な等化が可能となり、検出性能をさらに向上させることができる。

次に、本発明の情報再生装置の検出性能について、一例を示す。図１３に、更新係数αと誤り率との関係（誤り率特性）が示される。図１３では、更新係数αは、カットオフ周波数に換算されて示される。第１の実施の形態に係る情報再生装置と、第２の実施の形態に係る情報再生装置にそれぞれ２種類の再生信号を与え、カットオフ周波数と誤り率（ＢＥＲ：ｂｉｔ ｅｒｒｏｒ ｒａｔｅ）との関係が測定された。２種類の再生信号は、容量２２ギガバイトの書き換え可能記録型光ディスク媒体に記録された情報を波長４０５ナノメートル、レンズ開口数０．６５の光ヘッドで再生した再生信号と、容量１５ギガバイトの再生専用光ディスク媒体に記録された情報を波長４０５ナノメートル、レンズ開口数０．３２の光ヘッドで超解像再生した再生信号とである。

図１３に示されるように、再生波形や情報再生装置の構成により最適なカットオフ周波数は異なっているが、１０ｋＨｚ以上３ＭＨｚ以下であれば、良好な誤り率性能を得ることができる。

上述のように、本発明によれば、ビタビ検出器４１のブランチメトリック算出時の基準値や等化器２２の等化目標値を、固定値ではなく再生信号の特性に応じてチャネルクロック毎に算出する。したがって、再生信号の振幅変動やオフセットなどが生じた場合に対して、検出性能を向上させることが可能となる。

記録波形に対するＰＲ（１，２，２，１）方式およびＰＲ（１，２，２，２，１）方式の出力波形である。 ＰＲ（１，２，２，１）方式のアイパターンである。 ＰＲ（１，２，２，２，１）方式のアイパターンである。 ＰＲ（１，１）方式におけるビタビ検出器の状態遷移図である。 ＰＲ（１，１）方式におけるビタビ検出器のトレリス線図である。 アシンメトリのある再生波形の例を示す図である。 関連する適応ＰＲＭＬ方式の情報再生装置の構成を示す図である。 関連する適応ＰＲＭＬ方式の情報再生装置の平均レベル算出器の構成を示す図である。 関連する適応ＰＲＭＬ方式の情報再生装置の他の構成を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る情報再生装置の構成を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る情報再生装置の平均レベル算出器の構成を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係るビタビ検出器の状態遷移図である。 本発明の第２の実施の形態に係る情報再生装置の構成を示す図である。 本発明におけるローパスフィルタのカットオフ周波数と誤り率との関係を測定した例を示す図である。

符号の説明

１０ 光ディスク媒体
１２ 光ヘッド
１４ Ａ／Ｄ変換器
１６ ＰＬＬ回路
２２ 等化器
２４ タップ係数算出器
３１、３７ 平均レベル算出器
３５ 判別器
３６ ローパスフィルタ
３８ 平均化回路
４１、４７ ビタビ検出器
５１、５２、５７、５８ 等化目標算出器

Claims (10)

1. ビタビ検出の拘束長をＭ（Ｍは２以上の整数）とするとき、情報記録媒体から再生される再生信号に基づいて、最大２^Ｍ個のブランチメトリックの基準値を用いてビタビ検出を行って２値信号を検出するビタビ検出器と、
   前記再生信号と、前記２値信号のＭ時刻分の時系列パターンとに基づいて、所定の周期毎に前記２^Ｍ個の基準値の何れか１個を更新する平均レベル算出器と
   を具備する光学情報再生装置。
2. さらに、情報記録媒体から再生される再生信号を等化して等化再生信号を出力する等化器を具備し、
   前記ビタビ検出器は、前記等化再生信号に基づいて前記ビタビ検出を行い、
   前記平均レベル算出器は、前記等化再生信号と、前記２値信号のＭ時刻分の時系列パターンとに基づいて、所定の周期毎に前記２^Ｍ個の基準値の何れか１個を更新する
   請求項１に記載の光学情報再生装置。
3. 前記所定の周期により定義される時刻をｋとし、前記２値信号のパターンに基づいて定める値をｎとし、前記等化再生信号もしくは前記再生信号をｗ_ｋとし、更新係数をα（０＜α≦１）とするとき、前記ブランチメトリックの基準値ｘ_ｎ，ｋは、
   ｘ_ｎ，ｋ＝α・ｘ_{ｎ，ｋ−１}＋（１−α）・ｗ_ｋ
   により算出される
   請求項１または請求項２に記載の光学情報再生装置。
4. 前記所定の周期により定義される時刻をｋとし、前記２値信号のパターンに基づいて定める値をｎとし、前記等化再生信号もしくは前記再生信号をｗ_ｋとし、更新係数をα_ｎ（０＜α_ｎ≦１）とするとき、前記ブランチメトリックの基準値ｘ_ｎ，ｋは、
   ｘ_ｎ，ｋ＝α・ｘ_{ｎ，ｋ−１}＋（１−α）・ｗ_ｋ
   により算出される
   請求項１または請求項２に記載の光学情報再生装置。
5. 前記平均レベル算出器は、前記再生信号もしくは前記等化再生信号を入力して前記ブランチメトリックの基準値を出力するローパスフィルタとして動作し、
   前記ローパスフィルタのカットオフ周波数をｆ１、入力チャネル周波数をｆ２とするとき、０．０００１５＜ｆ１／ｆ２＜０．０４６である
   請求項１から請求項４のいずれかに記載の光学情報再生装置。
6. 光学情報再生装置において情報記録媒体に記録された情報を再生する情報再生方法であって、
   前記情報記録媒体から再生信号を再生するステップと、
   ビタビ検出の拘束長をＭ（Ｍは２以上の整数）とするとき、前記再生信号に基づいて、最大２^Ｍ個のブランチメトリックの基準値を用いてビタビ検出を行って２値信号を検出するビタビ検出ステップと、
   前記再生信号と、前記２値信号のＭ時刻分の時系列パターンとに基づいて、所定の周期毎に前記２^Ｍ個の基準値の何れか１個を更新する平均レベル算出ステップと
   を具備する情報再生方法。
7. さらに、情報記録媒体から再生される再生信号を等化して等化再生信号を出力する等化ステップを具備し、
   前記ビタビ検出ステップは、前記等化再生信号に基づいて前記ビタビ検出を行うステップを備え、
   前記平均レベル算出ステップは、前記等化再生信号と、前記２値信号のＭ時刻分の時系列パターンとに基づいて、所定の周期毎に前記２^Ｍ個の基準値の何れか１個を更新するステップを備える
   請求項６に記載の情報再生方法。
8. 前記所定の周期により定義される時刻をｋとし、前記２値信号のパターンに基づいて定める値をｎとし、前記等化再生信号もしくは前記再生信号をｗ_ｋとし、更新係数をα（０＜α≦１）とするとき、前記平均レベル算出ステップは、前記ブランチメトリックの基準値ｘ_ｎ，ｋを
   ｘ_ｎ，ｋ＝α・ｘ_{ｎ，ｋ−１}＋（１−α）・ｗ_ｋ
   により算出するステップを備える
   請求項６または請求項７に記載の情報再生方法。
9. 前記所定の周期により定義される時刻をｋとし、前記２値信号のパターンに基づいて定める値をｎとし、前記等化再生信号もしくは前記再生信号をｗ_ｋとし、更新係数をα_ｎ（０＜α_ｎ≦１）とするとき、前記平均レベル算出ステップは、前記ブランチメトリックの基準値ｘ_ｎ，ｋを、
   ｘ_ｎ，ｋ＝α・ｘ_{ｎ，ｋ−１}＋（１−α）・ｗ_ｋ
   により算出するステップを備える
   請求項６または請求項７に記載の情報再生方法。
10. 前記平均レベル算出ステップにおける前記ブランチメトリックの基準値の更新処理はローパスフィルタ動作を示し、前記ローパスフィルタのカットオフ周波数をｆ１、入力チャネル周波数をｆ２とするとき、０．０００１５＜ｆ１／ｆ２＜０．０４６である
    請求項６から請求項９のいずれかに記載の情報再生方法。

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