JPH03178040A

JPH03178040A - 光ディスク記録再生装置

Info

Publication number: JPH03178040A
Application number: JP31648889A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Iwanaga; 敏明岩永
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1989-12-07
Filing date: 1989-12-07
Publication date: 1991-08-02
Anticipated expiration: 2011-11-06
Also published as: JP2550727B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、マルチビーム光ヘッドを用いた光ディスク記
録再生装置の高密度化に関する。

〔従来の技術〕

光記録再生のうち特にイレーザブルなディスクを代表す
る光磁気ディスクを例に、従来の光ディスク記録再生装
置について述べる。

一般に光磁気ディスク装置では、予め基板に刻まれてい
る案内溝に沿って磁性薄膜からなる記録媒体にレーザ光
を集光照射し、記録媒体上の磁化バタンとして情報を記
録する熱磁気記録が行われる。この案内溝はスパイラル
状に刻まれており、情報トラックとしての役割を果たす
。このとき、情報トラックと情報トラックの間の領域に
は、通常、情報の記録を行っていない。

一方、情報の読み出しでは、直線偏光のレーザビームを
磁気記録バクンに照射し、磁気カー効果による反射偏光
面の回転変化を光量変化に変換し情報を読み出している
。すなわち、従来のこのような光磁気ディスク装置にお
ける情報の読み出し方法では、記録媒体面上の磁化の変
化した領域（＆ｆｉ化バツバタン門または暗の領域（以
降記録ピットと称する）となる。これは反射率変化型の
光ディスク装置で記録ピットでの反射光全体の光量変化
を検出することで再生信号が読み出される方式と基本的
に等価である。この様な検出方法には、単一の光検出器
を用いたものや、偏光ビームスプリッタにより２つに偏
光分割された光束をそれぞれ２つの光検出器で受光し、
その出力の斧をとる差動検出法等がある。

再生データの再生識別には、読み出し信ぢ振幅の中点付
近にスライスレベルを設けて、記録ピット列から記録ピ
ット情報のパルス化を行う。同時に読み出し波形の“０
°゛、“１°”に対応してピーク値を検出して、ピット
情報と各種変調方式で決まる再生クロックとのタイくン
グ関係から０°゛“１′°のバクーンを判定し、源デー
タの情報再生を行っている。

大量の情報の記録再生を行う光記録再生装置では、更に
記録容量を増加させる目的で記録ピット間を密にしたり
、情報トラック間のピッチを密にする方法が必要とされ
る。しかしながら、記録ピット間を単純に密にすると、
隣接する記録ビットからの符号量干渉が大きくなり再生
信号のピークシフトやジッタに影響してピットエラーレ
ートの劣化を招くため、大幅な記録密度の増加は望めな
い。同様に、情報トラック間のピッチを密にすると、隣
接情報トラックからのクロストークが大きくなり再生信
号のピークシフトやジッタに影響してピットエラーレー
トの劣化を招く。そのため、従来ではトラックピッチと
してはビーム径より若干大きくとり、クロストークの影
響を物理的な寸法で逃げている。

よって、ディスク容量を増大するには光ビームの波長を
短くしてビーム径を微小化するといった方法や、非線形
光学素子を用いた短波長化の方法が考えられている。し
かしながら、半導体レーザの短波長化では、光の出射パ
ワーが実用化されている長波レーザ（８３０ｎｍ）に比
べてはるかに小さいことに加え信頼性に乏しい、また、
非線形光学素子では、光周波数の高調波成分を取り出し
て使うため効率が悪く、記録用には使用できないといっ
た欠点を有する。

そのため上記の欠点を回避する方策として、クロストー
クと符号量干渉を同時に取り除いて再生信号を改善する
特願平１−１７６５１４号明細書に記載されている方法
が考えられている。

第５図には、この方法により、マルチビーム光ヘッドの
３系統の集光ビー１、を隣接する情報トラック上に照射
し、書き込まれた情報を同時に再生する記録媒体面上で
の様子を示す。図で１５は情報トラック中心を、また１
６は記録ビットを示す。このとき、各集光ビーム１７．
１８．１９のビーム間隔ａは一般に情報トラックのピッ
チｐに等しくないため、トラック周方向にずらして各集
光ビームが各情報トラック中心上に位置するように設定
する。

このとき中央に位置する主ビーム１８に対して、■系統
（副ビームａ）１７は先行し、他の１系統の集光ビーム
（副ビームｂ）１９は主ビームに対して後続の形をとる
ことになる。したがって、情報トラック間のピッチｐを
密にしていくと、隣接する情報トラック上の記録ビット
に各集光ビームの一部が照射されるため、再生信号中に
はクロストーク成分が増大することになる。

第６図には、３系統の集光ビームの主ビーム１８から光
検出器２１により読み出される再生信号（以下、主信号
と称す）からクロストーク成分を除去する従来装置例を
示す。まずタイミング制御回路２３により予めディスク
に記録されたプリアンプル領域の先頭と終了位置を主信
号から検出する。次に、その領域時間だけスイッチ２４
によりリファレンス信号発生回路２５から出力した参照
信号を誤差信号検出回路３２へ出力する。

各情報トラックを読み出した光検出器２０．２１゜２２
は、独立に周波数可変フィルタ２６．２７．２８に入力
され加算器２９により加算される。加算された信号は判
定器３０によりデータ識別され、判定結果として出力さ
れる。

プリアンプル領域で出力された参照信号と加算器２９の
出力が、誤差信号検出回路３２に入力され誤差信号を出
力する。ここでは予め決められた記録データ領域（プリ
アンプル領域）を再生して周波数特性を制御するもので
、記録データが既知であるため、誤差信号検出回路３２
において再生信号と記録データとの差をとることで誤差
成分を抽出することになる。

この誤差信号が周波数可変フィルタ制御回路３１へ入力
されて、後はど述べるアルゴリズムによってタップ係数
が最適制御され、り１７ストークを除去するものである
。

以上のようにして、主ビーム１８から読み出される主信
号からクロストーク成分を除去することが可能となると
同時に、周波数可変フィルタの特性から符号間干渉成分
も除去することが可能となるものである。

次に、周波数可変フィルタのうち代表的なトランスバー
サルフィルタのタップ係数を調整することで周波数特性
を決定するアルゴリズムについて述べる。

加算器２９の出力信号に含まれるクロストークや符号間
干渉成分を最小にするには、周波数可変フィルタ制御回
路３１において、３系統の再生信号と誤差成分とがそれ
ぞれ無相関となるように、トランスバーサルフィルタの
周波数特性を制御すればよい。そのための制御アルゴリ
ズムとして、ＭＳＥ　（Ｍｅａｎ　５ｑｕａｒｅ　Ｅｒ
ｒｏｒ）法、　Ｍ　Ｚ　Ｆ　（ＭｏｄｉｆｉｅｄＺｅｒ
ｏ　Ｆｏｒｃｉｎｇ）法等、多数のアルゴリズムが知ら
れている。

一例として、ＭＳＥ法について説明する。周波数可変フ
ィルタ制御回路では、トランスバーサルフィルタの各タ
ップの信号と誤差成分との相関計算を行い、相関に比例
した微小量を各タップ係数から減するといった動作を繰
り返す０時刻ｊにおけつ各タップ係数を要素とするベク
トルをＣ（ｊ）とすると、各タップの係数は、Ｃ（ｊ＋１）＝Ｃ（ｊ）　　−αΣＥ　　Ｎ）　　Ｈ（
ｊ）の関係式によって制御される。右辺の第２項が相関
に比例する。ここで、αは予め決められた正の定数であ
る。これによって、誤差信号と再生信号との相関は徐々
に減少することになる。また、簡便な方法として第２項
のΣを省き更にＥ（ｊ）Ｈ（ｊ）の符号のみを用いる方
法もある。この場合には、上式のＣ（ｊ）を与える回路
は、アップダウンカウンタを用い、Ｅ　（ｊ）　Ｈ（ｊ
）の符号によって増減を切り替えることによって簡単に
構成できる。

また、トランスバーサルフィルタおよび加算器の出力は
、Ａ／Ｄ変換の際に決まるサンプル間隔で離散的に得ら
れる。このときのサンプル周波数を記録符号のビットレ
ートに等しくとることで、加算器の出力は符号系列とし
て直接取り扱うことが可能となる。しかし、副ビームａ
、ｂによって再生された信号（以下副信号Ａ、Ｂと称す
る）がそれ自身のクロックと異なるタイミングでサンプ
リングされた場合には、著しくクロストーク除去ａ能が
低下する。例えば、副信号が“１．Ｏ，Ｉ。

ｏ、ｉ、ｏ、　　・・・”の繰り返しの場合には、サン
プリングが１／２クロツクずれると、“１”と°Ｏ°”
の中間の値しかとれず、クロストーク成分が取り出せな
いことになる。これを回避する方法として、サンプル周
波数をビットレートの２倍にとりトランスバーサルフィ
ルタのタップ数を増やすことで、サンプリングずれによ
る悪影響を防ぐ方法が知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したように３系統の集光ビームを第５図に示すよう
に隣接する情報トラック上に照射した場合、主信号中に
含まれるクロストーク成分と副信号Ａ、Ｂとの間の相互
相関のピークは、情報トラック方向のビーム位置の違い
による同一記録ピットの読み出し時間の差に相当する時
間τで現れる。

すなわち、主信号中に含まれるクロストーク成分の内、
副信号Ａをτ遅らせた成分と、副信号Ｂをτ進ませた成
分とが最も大きなものとなる。ここで、ディスクの線速
度をＶとするとτは、■ と表される。

そのため、原理的にクロストーク成分を除去するには、
２τ以上の時間にわたるタップ数を有するトランスバー
サルフィルタが必要となる。そのため、クロストーク除
去に寄与しない多数のタップが７ｉ在し、むだに乗算器
や相関器を多数必要とするといったハードウェアの増大
や経済性ぽかりでなく、タップ係数の収束の速度にも悪
影響をｔ４えることになるといった欠点を有する。

またサンプリングずれの影響を抑えるため前述したよう
にサンプル周波数を記録符号の２倍にとると、ビットレ
ートに等しい周波数でサンプリングする場合に比べて、
トランスバーサルフィルタのタップ数を倍必要とし経済
的でない。同時に、光ディスクのデータ転送レートは非
常に高いため、倍の周波数でのサンプリングは高速回路
を必要とするなど負担が大きいといった欠点を有する。

また、プリアンプル領域での周波数可変フィルタの最適
設定を行うため、記録ユーザ領域以外に余分な領域を設
定しなければならず、記録ユーザ容量の損失を招く欠点
を有している。

本発明の目的は、上記のごとき欠点を改善して、クロス
トークと符号量干渉の除去を安定にしかも経済性よく実
現できる光記録再生装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、複数の集光ビームによりピット列を異なる情
報トラックに沿って記録再生する光ヘッドを用いた光デ
ィスク記録再生装置において、前記情報トラック毎に複
数の集光ビームの周方向での間隔とディスク線速で決ま
る時間差の遅延時間を与えるタイミング調整をとる遅延
手段と、前記情報トラック毎に独立に、信号の周波数特
性を可変できる波形等化手段と、前記波形等化手段からの前記情報トラック毎の出力信号
を入力とし、前記情報トラック毎に隣接する情報トラッ
クに対応する出力信号を加算した結果を出力する加算手
段と、前記加算手段の出力と予め設定する参照信号とから前記
情報トラック毎に誤差信号を抽出する誤差抽出手段と、前記光ヘッドの再生信号出力および前記誤差抽出手段の
出力を入力とし、前記波形等化手段の周波数特性を独立
に制御する信号を出力する等化器制御手段とを有するこ
とを特徴とする。

（作用）本発明では、従来技術で述べたような３本の集光ビーム
でクロストーク成分を除去し１本の再生信号を得る系で
はなく、複数の集光ビームによる複数の再生信号に含ま
れるクロスト−り成分を同時に除去し、複数の再生信号
を同時に得ることが可能である。このため複数のビーム
を有する光ヘッドで複数の情報トラックを用いて同時に
並列記録再生が可能となり、高速データ転送が安定に実
現可能である。

また、従来技術ではサンプルタイミングの微調整が難し
いが、本発明ではトランスバーサルフィルタのクロスト
ーク除去に関与しないタップを省略することができフィ
ルタの回路規模を小型化できるとともに、トランスバー
サルフィルタの周波数特性を最適化するために要する時
間を低減できる。

また、各集光ビーム間の時間差を遅延回路により予め調
整するため、サンプル周波数を記録符号の２倍にとる必
要がなくなり、ビットレートに等しい周波数でサンプリ
ングでき、安定してクロストーク除去が理想的に可能と
なる。

また、プリアンプル領域などの余分な領域を設定する必
要がなく、適応的にタップ係数を決定したクロストーク
除去、符号量干渉除去が可能である。

〔実施例〕

第１図は本発明の光記録再生装置の一実施例を示すブロ
ック図である。

本実施例の光ディスク記録再生装置は、半導体レーザを
光源とする４ビーム光ヘツド２で集光された４つのビー
ムスポットをディスク媒体ｌの４つの隣接する情報トラ
ックに位置決めし、同時に記録再生する光ディスク装置
を例に示す。本実施例では、装置動作を決めるクロック
はマスタクロックを１本だけ有するものとする。そこで
、クロック抽出回路５は、４本の集光ビームに対応する
４つの光検出器からの再生信号Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄの内、中
央の２本のどららか一方（図では信号Ｂ）を入力として
再生時の装置動作のクロックを抽出する。クロック抽出
回路５の例としては、従来技術で述べた再生信号のピー
ク位置を検出する方法にＰＬＬ回路構成を組合せること
により、安定に抽出される。

第３図には、光ディスク上での４つの集光ビームａ、ｂ
、ｃ、ｄと記録ピット１６の列との位置関係を示す。集
光ビームａ、ｂ、ｃ、ｄは、それぞれ情報トラックＴＡ
、ＴＢ、ＴＣ，ＴＤ　（ピッチｐ）に照射され、集光ビ
ームの距乱ａは、記録時に熱干渉が起きない程度に離れ
るように選定される。記録時には、例えば２本の隣接す
る集光ビームを用いマスククロックに従い、並列同時記
録を行う。２本の集光ビームは、前述したように、記録
時の熱干渉が起きない程度に距離ａだけ離れて配置され
るため、記録には問題が起きない。

一方再生時は、４つの再生信号Ａ、　Ｂ、　　Ｃ，Ｄが
それぞれクロック抽出回路５からのクロックでＡ／Ｄ変
換器３によりディジタル化される。

読み出した情報トラックが、情報トラックＴＢおよび情
報トラックＴＣである場合について説明する。まず情報
トラックＴＢを読み出す場合、情報トラックＴＢを中心
に隣接する情報トラックＴＡとＴＣ上にもビームａとビ
ームＣが集光される。

集光ビームｂと集光ビームａ、Ｃとの距離は常に固定の
ため、先行する集光ビームａとｂおよび後続する集光ビ
ームｂとＣとの遅延時間τは固定である。そこで、Ａ／
Ｄ変換された出力信号は遅延回路４により上述の遅延時
間τだけ遅延させられタイミング調整がなされる。すな
わち集光ビームａで再生された信号Ａは２τ、同時に集
光ビームｂで再生された信号Ｂはτだけ遅延されること
になる。このとき、再生時に生ずるクロストークの相関
が最大となり、クロストークキャンセルの効果が最大に
発揮されることになる。

このタイミング調整されたＡ／Ｄ変換変換値号Ａ、Ｂ、
Ｃは、４系統で独立に、信号の周波数特性を可変できる
波形等化器である可変フィルタ回路６に入力される。第
２図に可変フィルタ回路の一例のブロック図を示す。こ
の可変フィルタ回路は、波形等化器として代表的なトラ
ンスバーサルフィルタ１０と、フィルタ制御回路９とか
ら構成される。

第４図には、トランスバーサルフィルタ１０の７タツプ
の例を示す。ここで、Ｚ−１は遅延素子を、また、Ｃ，
、Ｃ，、・・・、Ｃｈは乗算器の係数（タンプ係数）を
意味しており、演算結果はそれぞれ加算器によって加算
される。それぞれのタップの計算にかかる遅れ時間は、
遅延素子によって吸収できる時間内に演算を終える。

このトランスバーサルフィルタＩＯからの各出力信号は
、読み出したい情報トラックＴＢとこの情報トラックＴ
Ｂに隣接する情報トラックＴＡ、ＴＣに対応するトラン
スバーサルフィルタの出力信号とを加算した結果を出力
する加算回路７に入力する。加算回路７は、例えば通常
のディジタル加算器により構成される。

加算回路７から出力された信号は、誤差抽出回路８によ
って予め設定した判定レベルで正しいデータを推定され
、その推定信号と加算出力との差をとることで誤差成分
を出力する。

具体的には予め２値データの参照信号として“ｌ”、“
０”に対応して２つの基準レベルを設け、入力信号の値
に近いレベルの方を再生データの推定値とし再生データ
出力とし、同時に入力信号との差を誤差成分として出力
することになる。

出力された誤差成分はフィルタ制御回路９に入力され、
Ａ／Ｄ変換出力の信号との相関計算を行い無相関になる
ようにトランスバーサルフィルタ６のタップ係数を前述
したアルゴリズムによって制御する。その結果として、
隣接するトラックＴＡ、ＴＣからのクロストークを除去
することが可能となる。またトランスバーサルフィルタ
１０では、記録ピット間の符号干渉も除去することにな
る。

一方、情報トラックＴＣの情報を再生するときにも上述
したことと同様に、隣接する情報トランクＴＢ、ＴＤか
らのクロストークと符号量干渉を除去することになる。

以上の実施例では、波形等化器にトランスバーサルフィ
ルタを例に示したが、その他のディジタルフィルタやア
ナログフィルタによっても同様な効果を得ることが可能
である。

また本実施例では、適応的にクロストークと符号量干渉
を除去する光記録再生装置を２値データのみを例に示し
たが、多値信号検出系として種々の方法例えばパーシャ
ルレスポンス符号を用いることも可能である。そのとき
には、トランスバーサルフィルタを含む信号処理系にＮ
元のモジュロ加算回路を用いることで対処可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の光記録再生装置は、複数の
集光ビームによる光ヘッドを用いて並列同時記録および
クロストーク除去による並列同時再生が可能で、大容量
化とともに高速データ転送が実現できる。

また、必要に応じてプリアンプル領域を設定することも
可能であるが、製品化された光ディスク装置との互換性
を保つため、余分な領域を設定しなくても情報データ自
身からクロストーク除去が可能である。

また、同時に符号量干渉が除去できることで情報の線記
録密度を従来の数倍以上に増加できると共に情報の転送
レートを向上させることができ、光ディスクの応用範囲
を拡大できるものである。

また、トランスバーサルフィルタは適応的に制御される
ため記録再生条件が変化する場合、例えば回転数一定の
光ディスクなどで半径方向に移動した場合などにも問題
なくクロストークを除去することが可能となる。

また、本発明によれば光ディスク媒体やヘッド系の特性
ばらつき、経時変化などによる再生特性の劣化を適応的
に補償することが可能となるため、常に安定で高品質の
記録再生が可能となる。

なお本発明では、光ディスクと一般的な呼称で説明した
がもちろん再生専用型、追記型、相変化型などの反射率
変化型媒体や光磁気ディスクを用いた光ディスク系でも
同様にクロストークや符号量干渉を除去することが可能
となり、種々の光ディスクの大容量化に寄与できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光記録再生装置の一実施例を示すブロ
ック図、第２図は第１図の実施例の可変フィルタの構成を示すブ
ロック図、第３図は光ディスク上での集光ビームと記録ピットとの
位置関係を説明する図、第４図はトランスバーサルフィルタの構成を示すブロッ
ク図、第５図は従来技術における光ディスク上での集光ビーム
と記録ピットとの位置関係を説明する図、第６図は３ビ
ーム光ヘツドを用いた従来の記録再生装置を示すブロッ
ク図である。ｌ・・・・・光ディスク媒体２・・・・・４ビーム光ヘツド３　・　・４　・　・５　・　・６　・　・７　・　・８　・　・９　・　・ｌＯ・　・１５・　・１６・　・１７、　１８゜２０、　２１゜２６、　２７゜２３・　・２４・　・２５・　・２９・　・３０・　・３１・　・３２・　・・・・Ａ／Ｄ変換器・・・遅延回路・・・クロック抽出回路・・・可変フィルタ回路・・・加算回路・・・誤差抽出回路・・・フィルタ制御回路・・・トランスバーサルフィルタ・・・情報トラック中心・・・記録ピット１９・・・集光ビーム２２・・・光検出器２８・・・周波数可変フィルタ・・・タイミング制御回路・・・スイッチ・・・リファレンス信号発生回路・・・加算器・・・判定器・・・周波数可変フィルタ制御回路・・・誤差信号検出回路第２図第図第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）複数の集光ビームによりピット列を異なる情報ト
ラックに沿って記録再生する光ヘッドを用いた光ディス
ク記録再生装置において、前記情報トラック毎に複数の集光ビームの周方向での間
隔とディスク線速で決まる時間差の遅延時間を与えるタ
イミング調整をとる遅延手段と、前記情報トラック毎に
独立に、信号の周波数特性を可変できる波形等化手段と
、前記波形等化手段からの前記情報トラック毎の出力信号
を入力とし、前記情報トラック毎に隣接する情報トラッ
クに対応する出力信号を加算した結果を出力する加算手
段と、前記加算手段の出力と予め設定する参照信号とから前記
情報トラック毎に誤差信号を抽出する誤差抽出手段と、前記光ヘッドの再生信号出力および前記誤差抽出手段の
出力を入力とし、前記波形等化手段の周波数特性を独立
に制御する信号を出力する等化器制御手段とを有するこ
とを特徴とする光ディスク記録再生装置。