光信息再现装置和光信息再现方法
【专利摘要】获得在全息图的解码处理中计算有效的可靠度的方法。利用全息图再现信息的光信息再现装置，包括：图像获取部，其从全息光盘再现二维数据；图像均衡部，其将上述二维数据均衡化为具有目标PR特性的目标数据；软输出解码部，其基于上述PR特性进行上述图像均衡部输出数据的解码，输出具有可靠度的解码结果；纠错部，其根据上述解码结果进行数据纠错。
【专利说明】光信息再现装置和光信息再现方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及使用全息图从光信息记录介质再现信息的装置和方法。
【背景技术】
[0002]现有技术中，通过使用蓝紫色半导体激光器的Blu-ray Disc (BD)规格或HighDefinition Digital Versatile Disc (HD-DVD:高清晰度数字通用光盘)规格等，在民用领域中具有50GB左右记录密度的光盘的商品化也变得可能。
[0003]今后光盘中与100GB?ITB的所谓HDD (Hard Disc Drive:硬盘驱动器)容量同样程度的大容量化也将实用化。
[0004]然而，为了在光盘中实现这样超高密度，需要与至今以来的各种基于短波长化和物镜高NA化的传统高密度技术的趋势不同的新存储技术。
[0005]在进行下一代的光存储技术相关的研究中，利用全息图来记录数字信息的全息记录技术正在得到关注。
[0006]作为全息记录技术，例如有日本特开2004-272268号公报(专利文献I )。在该公报中记载了所谓角度复用记录方式:在将信号光束通过透镜聚光到光信息记录介质上的同时照射平行光束的参考光而干涉，进行全息图的记录，进一步地，在改变参考光对光记录介质的入射角度的同时，在空间光调制器中显示不同的页数据，进行复用记录。进一步地，在该公报中记载了如下技术:通过利用透镜对信号光进行聚光并在其光束腰(Beam Waist)处配置开口(空间滤波器)，能够缩短邻接的全息图的间隔，相比现有的角度复用记录方式增大了记录密度/容量。
[0007]此外，作为全息记录技术，例如有W02004-102542号公报(专利文献2)。在该公报中记载了使用如下的移位(Shift)复用方式的例子:在一个空间光调制器中，以来自内侧像素的光作为信号光，以来自外侧的环状像素的光作为参考光，利用同一透镜将两束光束聚光在光记录介质中，使信号光与参考光在透镜的焦平面附近发生干涉，记录全息图。
[0008]作为如上所述的全息图的再现方法，例如有日本特开2009-48727号公报(专利文献3)。在该公报中记载了:配备维特比解码电路，该电路基于对二维调制后的页数据的二维再现信号中包含解码对象行的多行的网格(Trellis)状态的迁移，通过计算路径度量(Path Metric)进行维特比解码，该二维维特比解码电路基于表示对上述包含解码对象行的多行的网格状态的迁移的位图案和上述二维调制的图案来除去该网格状态的迁移，进行维特比解码。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:日本特开2004-272268号公报
[0012]专利文献2:W02004-102542号公报
[0013]专利文献3:日本特开2009-48727号公报
【发明内容】
[0014]发明要解决的课题
[0015]对由专利文献I或专利文献2记载的方法记录在光记录介质中的全息图的再现，专利文献3中记载的解码方法是有效的，但由于其输出值为O和I的二值，无法获得使用软判定解码等所需的可靠度。
[0016]因此，本发明的目的是提供全息图的解码处理中计算有效的可靠度的方法。
[0017]用于解决课题的方案
[0018]上述问题通过权利要求书的范围中记载的发明解决。举其一例为:本发明的利用全息图再现信息的光信息再现装置，包括:图像获取部，其从全息光盘再现二维数据；图像均衡部，其将上述二维数据均衡化为具有目标PR特性的目标数据；软输出解码部，其基于上述PR特性进行上述图像均衡部输出数据的解码，输出具有可靠度的解码结果；和纠错部，其根据上述解码结果进行数据纠错。
[0019]发明效果
[0020]通过本发明，能够在全息图的解码处理中计算有效的可靠度，能够应用软判定解码，由此能够提供纠错能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是本发明的第一实施方式中的光信息记录再现单元的结构图。
[0022]图2是本发明的第一实施方式中的拾取器的结构图。
[0023]图3是本发明的第一实施方式中表示动作步骤的流程图。
[0024]图4是本发明的第一实施方式中的信号生成单元的结构图。
[0025]图5是本发明的第一实施方式中的信号处理单元的结构图。
[0026]图6是表示每个图案的似然分布和合成的似然分布的图。
[0027]图7是表示每个图案的归一化似然分布和合成的归一化似然分布的图。
[0028]图8是表示本发明的第一实施例中的软输出解码单元的结构图。
[0029]图9是本发明的第一实施例中的存储器结构图。
[0030]图10是说明本发明的第一实施例中的软输出解码的网格(Ttrellis)图。
[0031]图11是表示说明本发明的第一实施方式的软输出解码的波形的图。
[0032]图12是表示本发明的第一实施方式中的似然更新步骤的流程图。
[0033]图13是表示本发明的第二实施方式中的软输出解码单元的结构图。
[0034]图14是本发明的第二实施例中的存储器结构图。
[0035]图15是表示本发明的第二实施方式中的似然更新步骤的流程图。
[0036]图16是表示本发明的第三实施方式中的软输出解码单元的结构图。
[0037]图17是表示本发明的第三实施方式中的似然更新步骤的流程图。
[0038]图18是表示每个图案的似然分布和合成的似然分布的图。
[0039]图19是表示本发明的第四实施方式中的软输出解码单元的结构图。
[0040]图20是说明本发明的第四实施例中的软输出解码的网格图。
[0041]图21是说明本发明的第四实施例中的软输出解码的网格图。
[0042]图22是利用PR (I, 2，2，2，I)的维特比算法的状态迁移图。[0043]图23是表示最大似然波形、误差波形、再现波形的例子的图。
[0044]图24是表示最大似然波形、误差波形的例子的图。
[0045]图25是表示最大似然波形、误差波形的例子的图。
[0046]图26是利用PR (a,b;c, d)的维特比算法的状态迁移图。
[0047]图27是说明本发明的第五实施例中的软输出解码的网格图。
【具体实施方式】
[0048]以下对本发明的实施例进行说明。
[0049]实施例1
[0050]图1表示利用全息图对数字信息进行记录和/或再现的光信息记录再现装置的整体结构。
[0051]光信息记录再现装置10配备拾取器11、相位共轭光学系统12、盘固化(cure)光学系统13、盘旋转角度检测用光学系统14以及旋转电机50，为光信息记录介质I能够通过旋转电机50旋转的结构。
[0052]拾取器11起到向光信息记录介质I射出参考光和信号光、利用全息图记录数字信息的作用。
[0053]此时，待记录的信息信号由控制器89通过信号生成电路86送入拾取器11内的下述空间光调制器中，信号光由该空间光调制器调制。
[0054]对记录在光信息记录介质I中的信息进行再现的情况下，由相位共轭光学系统12生成从拾取器11射出的参考光的相位共轭光。在此，相位共轭光为具有与输入光相同的波平面且反向传播的光波。通过拾取器11内的下述光检测器检测由相位共轭光再现的再现光，通过信号处理电路85再现信号。
[0055]向光信息记录介质I照射的参考光与信号光的照射时间能够通过由控制器89经由光闸控制电路87控制拾取器11内的后述光闸(Shutter)的开闭时间来调整。
[0056]盘固化光学系统13起到生成用于光信息记录介质I的预固化(pre-cure)和后固化(post-cure)的光束的功能。在此,预固化为如下预处理工序:在光信息记录介质I内的期望位置记录信息时，在对该期望位置照射参考光与信号光之前预先照射规定的光束。后固化为如下后处理工序:在光信息记录介质I内的期望位置上记录了信息后，为使该期望位置无法追加记录而照射规定的光束。
[0057]盘旋转角度检测用光学系统14用于检测光信息记录介质I的旋转角度。在将光信息记录介质I调整到规定的旋转角度时，通过盘旋转角度检测用光学系统14检测出与旋转角度相应的信号，能够利用检测出的信号由控制器89经由盘旋转电机控制电路88控制光信息记录介质I的旋转角度。
[0058]规定的光源驱动电流从光源驱动电路82供给到拾取器11、盘固化光学系统13、盘旋转角度检测用光学系统14内的光源，能够使各光源以规定的光量产生光束。
[0059]此外，拾取器11、相位共轭光学系统12和盘固化光学系统13设有可在光信息记录介质I的半径方向上移动位置的机构，通过访问控制电路81进行位置控制。
[0060]而利用全息图的记录技术由于为可记录超高密度的信息的技术，因此有对例如光信息记录介质I的倾斜或位置偏差的容许误差极小的特性。因此，需要在光拾取器11内设置检测例如光信息记录介质I的倾斜或位置偏差等容许误差小的偏差因素的偏差量的机构，在光信息记录再现装置10中配备用于在信号生成电路83中生成伺服控制用信号并经由伺服控制电路84修正该偏差量的伺服机构。
[0061]此外，拾取器11、相位共轭光学系统12、盘固化光学系统13、盘旋转角度检测用光学系统14可将若干光学系统结构或者全部光学系统结构合并简化为一个。
[0062]图2表示光信息记录再现装置10中拾取器11的光学系统结构的一个例子。从光源201射出的光束透过准直透镜202，入射到光闸203。在光闸203开启时，光束通过光闸203后，由例如由1/2波片等构成的光学兀件204以P偏振光与S偏振光的光量成规定的比的方式控制偏振方向后，入射到PBS (Polarization Beam Splitter:偏振分束器)棱镜205。
[0063]透过PBS棱镜205的光束由扩束器209扩大光束直径后，透过相位掩模211、中继透镜210以及PBS棱镜207，入射到空间光调制器208。
[0064]由空间光调制器208附加了信息的信号光束被PBS棱镜207反射，经过中继透镜212和空间滤波器213传播。之后，信号光束被由物镜225聚光到光信息记录介质I上。
[0065]另一方面，被PBS棱镜205反射的光束起到参考光的作用，由偏振方向变换兀件224根据记录时或再现时设定为规定的偏振方向后，经由反射镜214和反射镜215入射到电流计镜(Galvanometer Mirror)216。并且电流计镜216可由致动器217调整角度，因此能够将通过透镜219和透镜220后入射到信息记录介质I的参考光束的入射角度设定在期望的角度。
[0066]这样通过使信号光和参考光互相重叠地入射到光信息记录介质I中，在记录介质中形成干涉条纹图案，通过将该图案写入记录介质来记录信息。并且，由于能够通过电流计镜216使入射到光信息记录介质I的参考光的入射角度变化，能够实现基于角度复用的记录。
[0067]对记录的信息进行再现时，如上所述使参考光入射到光信息记录介质I中，透过光信息记录介质I的光束由电流计镜224所反射，由此生成其相位共轭光。
[0068]通过该相位共轭光再现的信号光，经过物镜225、中继透镜212以及空间滤波器213传播。之后，再现光束透过PBS棱镜207，入射到光检测器218中，能够再现所记录的信号。此外，拾取器11的光学系统结构并不限于图2。
[0069]图3表示光信息记录再现装置10中的记录、再现的动作流程。图3 (a)表示在光信息记录再现装置10中插入光信息记录介质I后直到完成记录或再现的准备的动作流程，图3 (b)表示从准备完成状态到将信息记录在光信息记录介质I上为止的动作流程，图3(c)表示从准备完成状态到再现光信息记录介质I上记录的信息为止的动作流程。
[0070]如图3 Ca)所示插入介质后(S301)，光信息记录再现装置10进行盘判别，判断例如插入的介质是否是利用了全息图记录或再现数字信息的介质(S302)。
[0071]盘判别的结果，如果判断为利用了全息图记录或者再现数字信息的光信息记录介质，光信息记录再现装置10读取光信息记录介质上设置的控制数据，获取例如关于光信息记录介质的信息，以及例如记录和再现时关于各种设定条件的信息(S303)。
[0072]读出控制数据后，进行与控制数据相应的各种调整和与拾取器11相关的学习处理(S304)，光信息记录再现装置10完成记录或再现的准备(S305)。[0073]从准备完成状态到记录信息的动作流程如图3 (b)所示，首先接收记录的数据，将与该数据相应的信息送入拾取器11中的空间光调制器(S306)。
[0074]之后，为了能够在光信息记录介质上记录高品质的信息，根据需要事先进行各种学习处理(S307)，重复寻轨动作(S308)以及地址再现(S309)，并将拾取器11和盘固化光学系统13的位置配置在光信息记录介质的规定位置。
[0075]之后，利用从盘固化光学系统13射出的光束，对规定的区域进行预固化(S310)，利用从拾取器11射出的参考光和信号光来记录数据(S311)。
[0076]记录了数据后，根据需要对数据进行校验(S312)，利用从盘固化光学系统13射出的光束进行后固化(S313)。
[0077]从准备完成状态到再现所记录的信息的动作流程如图3 (C)所示，为了能够从光信息记录介质再现高品质的信息，根据需要事先进行各种学习处理(S314)。之后，在通过寻轨动作(S315)以及地址再现(S316)将拾取器11和相位共轭光学系统12的位置配置在光信息记录介质的规定位置。之后从拾取器11射出参考光，读出记录在光信息记录介质中的信息(S317)。
[0078]对本实施例的上述光信息记录再现装置中的信号生成电路86中的信号生成处理，利用图4详细地说明。
[0079]从控制器89接收用户数据，在扇区化部401中将数据分割成规定的数据量单位，在头部附加部402中对每扇区附加扇区信息、地址等信息。加扰部403中对除头部附加部402中附加的信息之外的用户数据串施以加扰。该加扰是为了避免因数据的“O”和“I”连续而使得同样的图案连续而进行，不必一定进行。接着在纠错编码部404中通过LDPC(LowDensity Parity Check:低密度奇偶校验)编码等进行纠错编码,在调制部405中根据例如BD中使用的(1、7)RLL调制方式执行从2比特数据调制到3比特数据的处理。(1、7)RLL调制方式为变成遵从RLL (1、7)的游程长度(Run Length)限制的调制数据的调制方式，其中RLL (1、7)的游程长度限制为在调制后的比特中连续的O的数目在最小为1、最大为7的范围内。并且，在此为了说明方便而举一维调制为例，但调制并不限于RLL，不仅一维调制，也可采用到二维方向的调制。在二维编码部406中将该调制数据在二维上排列，构成一页的量的二维数据，在同步信号附加部407中附加作为再现时的基准的标记和作为页信息的头部，将数据发送到拾取器11。
[0080]接着对本实施例的光信息记录再现装置中的信号处理电路85的再现信号处理，利用图5详细地说明。
[0081]从拾取器11接收二维再现数据，在同步信号检测部501中以图像的标记为基准来检测图像位置，在图像失真修正部502中修正图像的倾斜、倍率、畸变等失真。此外，由于光检测器218的分辨率比一般记录中使用的空间光调制器208的分辨率更高，拾取器11中得到的二维再现数据由对所记录的二维数据过采样而得。因此，重采样部503中利用二维FIR (有限长脉冲响应)滤波器主要实施减采样(DownSampling)。此外，也可在图像失真修正部502中同时实施失真修正和重采样部503的减采样。图像均衡部504中对该重采样后的二维数据均衡化为适合于后端的软输出解码部505的处理的PR特性。均衡化利用二维FIR滤波器实施，其滤波器系数可利用最小线性均方差LMMSE (Linear MinimumMean Squared Error)等自适应算法来计算。LMMSE为如非专利文献Japanese Journal ofApplied Physics Vol.45，N0.2B, 2006，PP.1079-1083中记载的、计算使均衡化后的信号与理想信号的方差的平均值最小的滤波器系数的算法。其中，以LMMSE为例进行了说明，但不限于此，也适合其它的算法。此外，PR特性由于是相对于二维数据的，因此优选采用二维PR特性，但为了说明的方便，以下仅以一维方向PR (1，2，2，2，I)进行说明。软输出解码部505中，通过下述的方法获得软输出解码值。在软值解码部506中按软输出解码部505的软输出解码值的原样对(I, 7)RLL调制进行解调，在纠错部507中实施基于Sum-product解码等的LDPC编码的纠错。之后，在头部检测部508中读出扇区信息、地址等信息，在扇区检测部509中基于该信息将数据分割成扇区，在解扰部510中解扰，将数据发送到控制器89。
[0082]在此，利用图22至图25以及图6、图7对软输出解码部505的概念进行说明。
[0083]软输出解码部505基本上为维特比解码，例如在BDXL (商标)中使用PR(1，2，2，2，I)这一 PR特性，如图22所示，进行基于反映了( 1，7) RLL调制的状态迁移的解码。将维特比解码中的最大似然波形(图23的T)与图像均衡部504的输出波形(图23的W)的欧氏距离(公式I)和误差波形(图23的F)与图像均衡部504的输出波形的欧氏距离(公式2)的差(公式3)作为似然Λ。如、^1、^1为第11像素的1\?、1振幅值。
[0084]公式I
【权利要求】
1.一种利用全息图再现信息的光信息再现装置，其特征在于，包括: 图像获取部，其从全息光盘再现二维数据； 图像均衡部，其将所述二维数据均衡化为具有目标PR特性的目标数据； 软输出解码部，其基于所述PR特性进行所述图像均衡部输出数据的解码，输出具有可靠度的解码结果；和 纠错部，其根据所述解码结果进行数据纠错。
2.如权利要求1所述的光信息再现装置，其特征在于，包括: 最大似然路径判定部，其输出得到最可几的解码结果的最大似然路径； 竞争路径判定部，其输出得到与所述最大似然路径不同的解码结果的竞争路径； 似然运算部，其输出作为所述最大似然路径与所述竞争路径的差的似然； 信号间距离运算部，其输出作为从所述最大似然路径的解码结果生成的最大似然波形与从所述竞争路径的解码结果生成的竞争波形的距离的信号间距离； 归一化似然运算部，其输出利用所述信号间距离将所述似然归一化后的归一化似然；似然更新部，其对所述最大似然路径的解码结果与所述竞争路径的解码结果不同的像素的似然候选与所述归一化似然进行比较，在所述归一化似然较小的情况下，将所述归一化似然作为似然候选；和 可靠度输出部，其根据所述似然候选输出可靠度。
3.如权利要求1所 述的光信息再现装置，其特征在于，包括: 最大似然路径判定部，其输出得到最可几的解码结果的最大似然路径； 竞争路径判定部，其输出得到与所述最大似然路径不同的解码结果的竞争路径； 似然运算部，其输出作为所述最大似然路径与所述竞争路径的差的似然； 信号间距离运算部，其输出作为从所述最大似然路径的解码结果生成的最大似然波形与从所述竞争路径的解码结果生成的竞争波形的距离的信号间距离； 似然更新部，其对所述最大似然路径的解码结果与所述竞争路径的解码结果不同的像素的似然候选与所述似然进行比较，在所述似然较小的情况下，将所述似然作为似然候选; 归一化似然候选运算部，其输出利用所述信号间距离将所述似然候选归一化后的归一化似然候选；和 可靠度输出部，其根据所述归一化似然候选输出可靠度。
4.如权利要求1所述的光信息再现装置，其特征在于，包括: 最大似然路径判定部，其输出得到最可几的解码结果的最大似然路径； 竞争路径判定部，其输出得到与所述最大似然路径不同的解码结果的竞争路径； 似然运算部，其输出作为所述最大似然路径与所述竞争路径的差的似然； 似然更新部，其对所述最大似然路径的解码结果与所述竞争路径的解码结果不同的像素的似然候选与所述似然进行比较，在所述似然较小的情况下，将所述似然作为似然候选；和 可靠度输出部，其根据所述似然候选输出可靠度。
5.一种利用全息图再现信息的光信息再现方法，其特征在于: 从全息光盘再现二维数据，将所述二维数据均衡化为具有目标PR特性的目标数据， 基于所述PR特性进行具有所述均衡化后数据的可靠度的解码， 根据所述解码结果进行数据纠错。
6.如权利要求5所述的光信息再现装置，其特征在于: 输出得到最可几的解码结果的最大似然路径， 输出得到与所述最大似然路径不同的解码结果的竞争路径， 输出作为所述最大似然路径与所述竞争路径的差的似然， 输出作为从所述最大似然路径的解码结果生成的最大似然波形与从所述竞争路径的解码结果生成的竞争波形的距离的信号间距离， 输出利用所述信号间距离将所述似然归一化后的归一化似然， 对所述最大似然路径的解码结果与所述竞争路径的解码结果不同的像素的似然候选与所述归一化似然进行比较，在所述归一化似然较小的情况下，将所述归一化似然作为似然候选， 根据所述似然候选输出可靠度。
7.如权利要求5所述的光信息再现装置，其特征在于: 输出得到最可几的解码结果的最大似然路径，· 输出得到与所述最大似然路径不同的解码结果的竞争路径， 输出作为所述最大似然路径与所述竞争路径的差的似然， 输出作为从所述最大似然路径的解码结果生成的最大似然波形与从所述竞争路径的解码结果生成的竞争波形的距离的信号间距离， 对所述最大似然路径的解码结果与所述竞争路径的解码结果不同的像素的似然候选与所述似然进行比较，在所述似然较小的情况下，将所述似然作为似然候选， 输出利用所述信号间距离将所述似然候选归一化后的归一化似然候选， 根据所述归一化似然候选输出可靠度。
8.如权利要求5所述的光信息再现装置，其特征在于: 输出得到最可几的解码结果的最大似然路径， 输出得到与所述最大似然路径不同的解码结果的竞争路径， 输出作为所述最大似然路径与所述竞争路径的差的似然， 对所述最大似然路径的解码结果与所述竞争路径的解码结果不同的像素的似然候选与所述似然进行比较，在所述似然较小的情况下，将所述似然作为似然候选， 根据所述似然候选输出可靠度。
【文档编号】G11B20/10GK103548084SQ201280024506
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2012年4月19日 优先权日:2011年6月17日
【发明者】中村悠介, 石原一 申请人:日立民用电子株式会社