JP2005327465A - 光ディスク - Google Patents

Abstract

【課題】記録密度が高く、記録容量の大きい光ディスクを提供する。
【解決手段】ランドとグルーブとの両方にデータが記録される光ディスクにおいて、ランドの中心と、このランドに隣接するグルーブの中心との間隔を０．２８μｍ以上とし、全データ容量に対するユーザデータ容量の割合であるデータ効率を８０％以上とすることによって、２３ＧＢ以上の記録容量を有する光ディスクとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、光によってデータが記録されるディスク状の記録媒体（以下、光ディスクと呼ぶ）に関する。

近年、デジタル情報を高密度に記録するための記録媒体として、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷなどの光ディスクが用いられている。現在一般的に用いられているこれらの光ディスクはいずれも、波長６５０ｎｍのレーザビームを開口数０．６の光学系（対物レンズ）を用いて照射することによって、片面で４．７ＧＢのデータを記録できるように設計されている。これにより片面で約１時間分のビデオ信号を記録することができる。
特願２０００−１４４９４号明細書 特願２００１−３４９１４号明細書 特願２０００−３１７４５２号明細書 特願２０００−３１９００９号明細書 特願２０００−６５９３号明細書 特願２０００−１８７２５９号明細書

しかしながら、約１時間分の記録しかできないのでは、時間が短く十分でない。従って、光ディスクを用いる場合に、家庭用のビデオテープレコーダと同様の使い勝手を確保するためには、さらに多くの容量を記録可能にする必要がある。また、光ディスクの特徴であるランダムアクセス等を有効に利用して編集等の処理を行なうためには、映像信号を約５時間以上記録することが必要である。この場合、容量として、少なくとも２３ＧＢ以上のデータを記録可能にすることが望ましい。

しかし、このような大容量の光ディスクを作製することは、記録密度を現状より大幅に向上させる必要があるので容易ではない。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主な目的は、記録密度が高く、記録容量の大きい光ディスクを提供することにある。

本発明の光ディスクは、ランドとグルーブとを有し、前記ランドとグルーブとの両方にデータが記録される光ディスクであって、前記ランドの中心と、前記ランドに隣接するグルーブの中心との間隔が０．２８μｍ以上であり、データ効率が８０％以上である。

ある好ましい実施形態において、前記データの記録には、変調コードとして３Ｔ系の変調コードが用いられる。

ある好ましい実施形態において、前記データの記録には、変調コードとして２Ｔ系の変調コードが用いられる。

ある好ましい実施形態において、エラー訂正符号として、プロダクトコードが用いられる。

ある好ましい実施形態において、前記グルーブはウォブルしている。

ある好ましい実施形態において、前記グルーブおよび前記ランドが形成されたディスク面上に設けられた光透過層を有し、前記光透過層の厚さが０．２ｍｍ以下である。

本発明の光ディスクは、ランドとグルーブとを有し、前記ランドまたはグルーブの何れか一方にデータが記録される光ディスクであって、前記グルーブ間のピッチおよび前記ランド間のピッチが０．３２μｍ以上であり、データ効率が８０％以上である。

ある好ましい実施形態において、前記データの記録には、変調コードとして３Ｔ系の変調コードが用いられる。

ある好ましい実施形態において、前記データの記録には、変調コードとして２Ｔ系の変調コードが用いられる。

ある好ましい実施形態において、エラー訂正符号として、プロダクトコードが用いられる。

ある好ましい実施形態において、前記グルーブはウォブルしている。

ある好ましい実施形態において、前記グルーブは、複数のウォブルパターンを有する。

ある好ましい実施形態において、前記複数のウォブルパターンは、アドレス情報を表す。

ある好ましい実施形態において、前記グルーブおよび前記ランドが形成されたディスク面上に設けられた光透過層を有し、前記光透過層の厚さが０．２ｍｍ以下である。

ある好ましい実施形態において、記録容量が２３ＧＢ以上である。

ある好ましい実施形態において、相変化媒体記録層を有し、前記データを書き換え可能である。

本発明によれば、記録密度を大幅に向上させて、記録容量が大きい光ディスクを提供することができる。例えば、本発明によれば、直径１２０ｍｍで２３ＧＢ以上の記録容量を有する光ディスクを実現することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳述する。

（実施形態１）
図１（ａ）は、本発明の実施形態１にかかる光ディスク１の斜視図であり、図１（ｂ）は、その部分図である。

図１（ａ）に示すように、光ディスク１には、グルーブ２がスパイラル状に形成されている。この光ディスク１の直径は１２０ｍｍであり、全体が１．２ｍｍの厚さになるよう形成されている。また図１（ｂ）に示すように、光ディスク１は、ディスク基板３上に、ＧｅＳｂＴｅ膜等の相変化媒体からなる情報記録層４を形成することによって作製されている。さらにこの情報記録層４の上には、レーザビームを透過して情報記録層４に導く光透過層５が約０．１ｍｍの厚さで形成される。また、グルーブ２とグルーブ２との間はランド６と呼ばれるが、光ディスク１では、グルーブ２上とランド６上の両方に対してデータの記録が行われる。

図１（ｂ）からわかるように、グルーブ２はウォブルしている。なお、グルーブ２の光学的な深さは、レーザ波長をλとして、λ／６付近に設定される。これは、ランド６とグルーブ２との間のクロストークを低減するためである。

次に、図２を参照しながら、この光ディスク１に情報を記録する、または、光ディスク１から情報を再生することができる光ディスク装置８００について説明する。

光ディスク装置８００は、レーザービームを出射する半導体レーザー８０２を備えている。半導体レーザー８０２から出射されたレーザービームは、コリメートレンズ８０３、ビームスプリッタ８０４を通ったあと、対物レンズ８０５によって光ディスク１の情報記録層上に集光される。

光ディスク装置８００が記録動作を行なうときには、この光ビームの強度を変化させることで、光ディスクの記録層に情報を記録する。一方、再生動作を行なうときには、光ディスク１によって反射・回折された光を、対物レンズ８０５、ビームスプリッタ８０４、収光レンズ８０６を介して光検出器８０７で受け取り、この受け取った光に基づいて再生信号を生成する。光検出器８０７は、例えば、複数の受光素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを備えており、それぞれの受光素子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄで検出された光量に基づいて再生信号演算手段８０８が再生信号を生成する。

再生信号演算手段８０８からは、フォーカスエラー信号（ＦＥ信号）やトラッキングエラー信号（ＴＥ信号）がフォーカス制御手段８０９、トラッキング制御手段８１０に送られる。これらは、ＦＥ信号やＴＥ信号に基づいて、対物レンズ８０５を移動させるアクチュエータ８１１を適切に駆動し、これによって、所望のトラック位置に集束光の光スポットを照射する。

また、フォーカス制御およびトラッキング制御された光スポットを用いて、光ディスク１上に記録された情報を読み出すが、再生信号再生手段８０８の出力信号のうち、ＲＦ信号およびＴＥ信号によってアドレス検出手段８１２はアドレスを検出する。

以下（表１）に、本実施形態の光ディスク１の設計パラメータと、この光ディスクに情報を記録するために用いられるレーザビームの波長、およびそのレーザビームを光ディスク上に集束させる対物レンズの開口数を示す。

（表１）に示すように、本実施形態の光ディスク１は、波長４０５ｎｍという比較的短い波長のレーザを用いるとともに、開口数０．８５という比較的大きい開口数の対物レンズを用いる光ディスク装置によって情報が記録されることを前提にして設計されている。

まず、光透過層となるディスク基材の厚さを０．１ｍｍにした理由について説明する。２３ＧＢ程度のデータを記録するにあたって、光スポットを小さくするために、光ディスク装置では、波長４０５ｎｍのレーザを用いるとともに、開口数０．８５という高い開口数の対物レンズを使用する。しかし、対物レンズの開口数を大きくすると、ディスク傾きに対するコマ収差が大きくなってしまう。コマ収差は、対物レンズの開口数の３乗に比例するので、従来の開口数０．６の対物レンズを用いる場合に比べて、コマ収差は約２．８倍となる。これを解消するためには、コマ収差が基材厚に比例する性質を利用し、ＤＶＤの場合の０．６ｍｍに対して、０．２ｍｍ以下の基材を用いれば良いことがわかる。本実施形態では０．１ｍｍの基材を用いている。これにより、ディスクの傾き許容度が従来のＤＶＤの場合以上に確保される。

また、ディスク直径を１２０ｍｍに設計した理由は、現行のＣＤ、ＤＶＤのサイズが１２０ｍｍであり、ＣＤ、ＤＶＤの手軽さ、使い勝手に慣れ親しんだユーザに対して違和感なく受け入れられるというメリットがあるからである。

次に、データ記録エリアを半径２４ｍｍ〜５８ｍｍの範囲にした理由について説明する。内径２４ｍｍをデータ記録エリアの内側の限界としているのは、従来のＤＶＤと同様の設計にすることで、ドライブ（ディスク装置）側の設計を容易にするためである。また、光透過層を射出成形等で作成すると、ディスクの外周では複屈折が急激に大きくなる。複屈折が大きいと再生信号振幅が小さくなりデータを正しく再生できない。従って、データ記録エリアの外側限界は、複屈折が安定している範囲として５８ｍｍ以下とした。

次に、ランド・グルーブ記録を用いた理由について説明する。ランド・グルーブ記録とは、グルーブトラックだけでなく、グルーブトラックとグルーブトラックとの間のランドトラックにも信号を記録する方法である。上述のようなサイズを有する光ディスクにおいて、約２３ＧＢのデータを記録するには、グルーブのピッチが非常に小さいディスクを作成しなければならない。これに対して、本実施形態のようにランド・グルーブ記録を採用した場合は、ランドにも記録されるため、グルーブのピッチはより大きくても良い。従って、非常に幅の狭いグルーブを形成する必要がなく、ディスクの製造が容易になるという利点が得られる。

次に、トラックピッチ（すなわち、グルーブの中心と、隣接するランドの中心との間の距離）を０．２９４μｍにした理由について説明する。上述のように、約２３ＧＢのデータを記録するために、光ディスク装置では、波長が約４０５ｎｍのレーザビームおよび開口数が約０．８５の対物レンズを用いている。一方で、従来のＤＶＤ−ＲＡＭでは、レーザ波長６６０ｎｍ、開口数０．６の条件で記録を行なう。この従来のＤＶＤ−ＲＡＭにおけるトラックピッチとしては０．６１５μｍのピッチが実現されている。

ここで、光スポット径が、レーザの波長に比例して小さくなり、かつ、対物レンズの開口数に反比例して小さくなることを考慮すれば、本実施形態の光ディスク１では、トラックピッチを０．２６６μｍにすることができることがわかる。

ただし、ランド・グルーブ記録においては、記録時の熱拡散により隣のトラックの信号を消してしまうクロスイレーズの影響を考慮する必要がある。ランド部とグルーブ部との間には、熱拡散を抑制する効果のある物理的な段差が１段しかないからである。ちなみに、グルーブのみに情報を記録する場合、グルーブとグルーブとの間には、物理的な段差としては、グルーブからランドへの段差とランドからグルーブへの段差の２段があるので、熱拡散は抑制されやすい。

レーザ波長のばらつき（約１０ｎｍ）、開口数のばらつき（約０．０１）による光スポット径の拡大分を考慮すれば、必要とされるトラックピッチは０．２７６μｍとなる。従って、トラックピッチは０．２８μｍ以上としておけば、光学系のばらつきも含めて、従来のＤＶＤ−ＲＡＭと同等の性能が得られる。ただし、トラックピッチが０．３２μｍより大きいと、データビット長を非常に短く設定しない限り、所望の記録容量を得ることができない。しかし、この場合には再生信号のジッタが大きくなるため適切でない。従って、トラックピッチは０．２８μｍ以上０．３２μｍ以下にすることが好ましい。以上のような理由から、本実施形態の光ディスクでは、トラックピッチを０．２９４μｍとしている。

次に、データ効率を８３．７％としている理由について説明する。データ効率（フォーマット効率）とは、ユーザデータ容量（ユーザが使用可能なデータ容量）の全データ容量に対する割合である。本実施形態では、適切なデータ記録フォーマットを用いることによって、８０％以上の高いデータ効率を実現している。以下、この点について説明する。

従来のＤＶＤ−ＲＡＭにおいては、ユーザデータ２０４８バイトごとに、３７０バイトのＥＣＣ（エラー訂正コード）データと２７９バイトのアドレスデータ・同期データ等を付加しているフォーマットが用いられていた。この場合、データ効率は約７５．９％となる。

これに対して、ユーザデータ（２０４８バイト）＋ＥＣＣデータ（３７０バイト）を１単位として、１６単位ごと、すなわち２４１８×１６バイトごとに、２７９バイトのアドレスデータ・同期データ等を付加するフォーマットを用いれば、データ効率を約８４％にまで増加させることができる。ここで、ＤＶＤ−ＲＡＭにおいて、ＥＣＣデータは、ユーザデータ２０４８×１６の単位で計算されることから、１６単位ごとにアドレスデータ・同期データを設ければ整合性が良い。

また、上述のようにユーザデータに対するアドレスデータの比率を従来よりも低下させるフォーマットについては、例えば、本出願人による特許文献１に記載されており、本明細書においてこれを援用する。このフォーマットでは、従来それぞれのセクタに対応づけて設けられていたアドレスデータ（典型的にはプリピットによって表される）を複数のセクタに分散させて配置している。これによって、各セクタにおけるアドレスデータの冗長部分を排除し、光ディスクの容量全体に対するアドレスデータの容量を減少させている。本実施形態では、このような方法を用いて、ユーザデータ２０４８バイトごとに、３７０バイトのＥＣＣデータと４バイトのアドレスデータおよび２６バイトの同期データ等とを付加しているフォーマットを用いており、これによって、データ効率８３．７％を得ている。

また、上述のように複数のセクタに分散してアドレスデータを割り当てるときに、アドレスデータを表すプリピットとして互いに異なる長さを有する複数のプリピットを用いるようにしてもよい。このような技術は、本出願人による特許文献２に記載されており、本明細書ではこれを援用する。

このようにして、データ効率を８０％以上にすることは比較的容易に実現される。データ効率を高めることによって、より大きなマークを記録することが可能になるので、再生信号の振幅が増加し、信号品質が向上する。

次に、データビット長について説明する。データビット長は、トラックピッチと、データ効率と、データ記録エリアと、必要なユーザデータ容量を考慮して決定される。上記（表１）に示した場合では、データビット長を０．１２１３μｍにすることによって、ユーザデータ容量２５ＧＢを達成することができる。

次に、変調コードとして３Ｔ系（すなわち、最短マーク長がチャネルビット長Ｔの３倍である変調コード）を用いた理由について説明する。一般に光ディスクあるいは磁気ディスクに用いられる変調コードとして、最短マーク長が２Ｔであるものと３Ｔであるものとが知られている。前者で最もよく用いられるものとしては（１，７，２，３）符号、いわゆる（１，７）符号がある。また後者では、例えばＤＶＤの場合（２，１０，８，１６）符号、いわゆる８−１６符号がある。両者には一長一短があり、（１，７）符号の場合はチャネルバイト長が１２ビットと短く、変換効率が良いという反面、最短マークが２Ｔと短い。一方、８−１６符号の場合は最短マーク長が３Ｔと（１，７）符号に比べて長いがチャネルバイト長は１６ビットとなって変換効率が悪い。

本発明者は、２５ＧＢ以上のデータを記録するにあたって、それぞれの変調符号を用いた場合にどのような違いが生じるかについて検討した。その結果を図３に示す。図３は記録密度（ディスク容量）と再生信号ジッタとの関係を示すものである。図３において、記録容量が２４ＧＢ相当以下の密度においては（１，７）符号（２Ｔ系）を用いたほうがジッタは小さい。これは、変換効率が高い、言い換えれば１チャネルウィンドウ幅が８−１６符号より広いためと考えられる。ところが、２４ＧＢ相当以上の密度においては両者の関係は逆転し、（１，７）にジッタは急激に悪化する。最短マークが２Ｔと短いため、そのマークのＳＮ比が極度に悪化し、それが信号ジッタに影響するためと考えられる。よって、再生信号ジッタを低減することを考慮すれば、２５ＧＢ以上の容量においては３Ｔ系である８−１６符号の方が有利と言える。

図４は、記録密度（ディスク容量）とビットエラーレートとの関係を示している。これについては２２ＧＢあたりで両符号の関係は逆転し、２５ＧＢ相当の密度においては８−１６符号は（１，７）よりも１桁以上ビットエラーレートが小さいことが解った。

以上により、２５ＧＢあるいはそれ以上の記録密度を達成する場合、ジッタおよびビットエラーレートの観点からは、３Ｔ系の変調符号を用いることが有利であることがわかった。なお、３Ｔ系の符号としては、上記８−１６変調以外にも、特にチャネルビット長を１５ビットにまで効率化した８−１５変調が挙げられる。

次に、エラー訂正符号（ＥＣＣ）としてＲＳ（２０８，１９２，１７）×ＲＳ（１８２，１７２，１１）で表記されるいわゆるプロダクト符号（ＰＣ）を用いる理由について以下に説明する。光ディスクあるいは磁気ディスクに適したエラー訂正符号として、上記プロダクト符号の他に、例えば（３０４）×ＲＳ（２４８，２１６，３３）等で表記されるロングディスタンス符号（ＬＤＣ）がある。本発明者は、変調符号と同様、２５ＧＢのデータを記録するために何れが適しているか検討した。ただし、データ容量・記録密度に応じて、両者の適性を判断することは有効ではない。

つまり、容量を増した場合、図４のようにエラーが発生するが、そのときのエラーは主としてランダムエラーである。エラー訂正処理は、このようなランダムエラーを訂正することも目的としているが、むしろディスク表面に付着するゴミ・埃によって発生するバーストエラーに対しての訂正能力がより重要である。そこで、本発明者はエラーの平均バースト長と両者の訂正能力との関係を計算した。その結果を図５に示す。

図５において、横軸は平均バーストエラー長である。いずれの平均バーストエラー長においても、トータルのシンボルエラーレートは２×１０^-2としてある。縦軸は訂正不能確率であり、誤り訂正処理を施してもなおかつ残留しているエラーの確率である。図５より明らかなように、平均バースト長３０〜４０バイトのあたりで両者の関係は逆転している。すなわち、これよりバースト長が長い場合はＬＤＣの方が訂正不能確率が低く、より適切に訂正できることになるが、バーストエラーが短い場合はＰＣの方が訂正能力が高い（訂正不能率が低い）。なお、図５を計算するにあたっては、ＰＣについては図６に示されるような斜めインターリーブ処理を予め施している。

ここで斜めインターリーブ処理とは以下のような処理を言う。まず、メモリに記録された２つのＰＣをインターリーブ処理することによってＰＣグループを形成する。次に、形成されたＰＣグループを、1行１列目のシンボルを読み出した次に２行２列目のシンボルを読み出すというように斜めに読出し、その読み出した順にディスクに対してＰＣを記録する。このようにすれば、バースト誤りに対して強い訂正能力を発揮させることができる。なお、上述のような斜めインターリーブ処理については、例えば、本出願人による特許文献３に記載されており、本明細書においてこれを援用する。

ここで問題になるのは、実際の光ディスクに付着するゴミがどの程度のサイズを有しているかということである。カートリッジに封入された光ディスクの場合、カートリッジの隙間から進入してくるようなゴミ・埃しか付着しないと考えられる。例えば煙草の煙などは高々直径１０μｍ程度である。先述のように１データビット長＝０．１２μｍ程度とすれば１データバイトはその８倍の約１μｍとなる。従って、煙草の煙のサイズである１０μｍは、約１０バイト相当であると言える。従って、カートリッジに進入してくるような細かな粒子によるバーストエラーを考えた場合、プロダクトコードの方が、より高い訂正能力を発揮することが期待できる。

以上のように、本発明の実施形態１の光ディスクによれば、トラックピッチ＝０．２９４μｍ、データビット長＝０．１２１３μｍとしたことにより、クロスイレーズに対して光学系のばらつきも含めて余裕のあるトラック密度を実現することができる。また、最短マーク長３Ｔ系の変調符号（例えば、８−１６符号）を適用したことにより、２４ＧＢ以上の記録密度では２Ｔ系の符号（例えば（１，７符号）よりもジッタを小さくすることができる。さらに、ＲＳ（２０８，１９２，１７）×ＲＳ（１８２，１７２，１１）のエラー訂正符号（すなわちプロダクトコード）を用いたことにより、ディスクの表面についた埃によるショートバーストエラーを効果的に訂正することができる。これらのことによって、実用的な２５ＧＢ容量の光ディスクを提供することができる。

なお、以上には、グルーブがスパイラル状に形成された光ディスクを説明したが、光ディスクはグルーブおよびランドが同心円状に形成されているものであってもよい。

（実施の形態２）
図７（ａ）は、本発明の実施形態２にかかる光ディスク１１の斜視図であり、図７（ｂ）は、その部分図である。

図７（ａ）に示すように、光ディスク１１には、グルーブ１２がスパイラル状に形成されている。この光ディスク１１の直径は１２０ｍｍであり、全体が１．２ｍｍの厚さになるように形成されている。また図７（ｂ）に示すように、光ディスク１１は、ディスク基板１３上に、ＧｅＳｂＴｅ膜等からなる情報記録層１４を形成することによって作製されている。さらにこの情報記録層１４の上には、レーザビームを透過して情報記録層１４に導く光透過層１５が約０．１ｍｍの厚さで形成される。ここでも、グルーブ１２とグルーブ１２との間をランド１６と呼ぶ。ただし、本実施形態の光ディスク１１では、データの記録は、グルーブ１２上またはランド１６上のいずれか一方に対してのみ行われる。

グルーブはウォブルしている。グルーブの光学的な深さは、レーザ波長をλとして、λ／１２付近に設定される。信号振幅を大きくし、かつ実用的なプッシュプル信号振幅を得るためである。

グルーブ１２のみに記録するときは、グルーブ幅をランド幅より大きく設定する。一方、ランドのみに記録するときは、ランド幅をグルーブ幅より大きく設定する。このようにすれば、信号振幅を大きくすることができ、信号品質を向上させることができる。

以下（表２）に、本実施形態の光ディスク１１のパラメータと、この光ディスクに情報を記録するために用いられるレーザビームの波長、およびそのレーザビームを光ディスク上に集束させるための対物レンズの開口数を示す。

光透過層厚として０．１ｍｍの基材を用いた理由は、実施形態１と同様である。また、ディスク直径１２０ｍｍを用いた理由、データ記録エリアを半径２４ｍｍから５８ｍｍの範囲にした理由も、実施形態１と同じである。

次に、グルーブ記録を用いた理由について説明する。例えば、相変化材料を用いて、記録マークとしてアモルファスを形成し、結晶部とアモルファス部との反射率差を信号として読み出す光ディスクにおいて、グルーブ記録においては、アモルファスと結晶の間に、位相差を生じさせるような膜設計をして、大きな振幅を得ることが可能である。しかしながら、ランド・グルーブ記録では、ランドとグルーブとの深さの差、すなわち位相差をクロストークの低減に用いているため、アモルファスと結晶の間に位相差を生じさせる設計はクロストークを増加させることから好ましくない。このため、グルーブ記録にすることによって、信号振幅を大きく設計でき、信号品質を向上できる。

次に、トラックピッチ０．３２０μｍにした理由について説明する。本実施形態でも、約２３ＧＢのデータを記録するために、実施形態１と同様、波長約４０５ｎｍのレーザおよび開口数約０．８５の対物レンズを用いている。従って、実施形態１で説明したように、記録の観点からはトラックピッチを０．２６６μｍにすることができる。

しかし、グルーブ記録では、トラックピッチ（すなわち、グルーブの中央と隣接するグルーブの中央との間の間隔）が０．２６６μｍでは、プッシュプル信号振幅が小さく、トラックピッチむらによるプッシュプル振幅変動が大きくなるのでトラッキングサーボが困難である。

図８にトラックピッチとトラックピッチむらによるプッシュプル信号振幅変動の関係をシミュレーションした結果を示す。トラックピッチむらはプラスマイナス１５ｎｍと仮定した。これは、カッティングマシーンの送り精度などを考えて製造できる妥当な数値である。安定なトラッキングサーボシステムの実現には振幅変動が２ｄＢ以下であることが望ましい。そのためには、トラックピッチ０．３２μｍ以上が望ましい。

次に、データ効率を８４．６％とした理由について説明する。従来のＤＶＤ−ＲＡＭにおいてはユーザデータ２０４８バイトごとに３７０バイトのＥＣＣデータと２７９バイトのアドレスデータ・同期データ等を付加しているフォーマットなので、データ効率は７５．９％であった。このデータ効率を高めることができれば、より大きなマークを記録することができ、再生信号振幅が増加し、信号品質が向上する。

例えば、上記の従来のＤＶＤ−ＲＡＭにおけるフォーマットを、ユーザデータ＋ＥＣＣデータを１単位として１６単位ごと、すなわち２４１８×１６バイトごとに２７９バイトのアドレスデータ・同期データ等を付加するフォーマットに変えることで、データ効率を約８４％にできる。ここで、ＤＶＤ−ＲＡＭにおいて、ＥＣＣデータは、ユーザデータ２０４８×１６の単位で計算されることから、１６単位ごとにアドレスデータ・同期データを設ければ整合性が良い。このように、データ効率を８０％以上にすることは比較的簡単である。

データ効率の高いフォーマットとして、本実施形態では、ユーザデータ＋ＥＣＣデータを１単位として３２単位ごと、すなわち２４１８×３２バイトごとに９３バイトのブロックマーク等を付加するフォーマットを採用することで、データ効率８４．６％を実現している。ここで、ＤＶＤ−ＲＡＭにおいてＥＣＣデータはユーザデータ２０４８×１６の単位で計算されることから、その２倍として３２単位ごとにブロックマーク等を付加すれば整合性が良い。

なお、このような高いデータ効率を実現するために、本実施形態では、グルーブのウォブルのパターンの変化によって、アドレスデータを表すようにしている。これによって、アドレスデータ用の領域を無くすことができる。このようにすれば、アドレスデータが占める領域分をユーザデータ領域として使用することができるので、データ効率を向上させることができる。なお、この技術は、本願出願人による特許文献４に記載されており、本明細書においてこれを援用する。

以下、図面を参照しながら、トラックグルーブのウォブリング構造が複数種類の変位パターンの組み合わせによって規定される光ディスクを詳しく説明する。

本実施形態におけるトラックグルーブの平面形状は、単なる正弦波形のみからなるのではなく、正弦波形とは異なる形状部分を少なくとも一部に有していている。このようなグルーブの基本構成は、本出願人による特許出願（特許文献５、特許文献６、および特許文献４）の明細書に開示されている（本明細書ではこれらを援用する）。

図１０（ａ）は、トラックグルーブ２のウォブルパターンを構成する４種類の基本要素を示している。図１０（ａ）には、滑らかな正弦波形部位１００および１０１、ディスク外周向き変位を急峻にした部位１０２、ならびに、ディスク内周向き変位を急峻にした部位１０３が示されている。これらの要素部分の組み合わせによって、図１０（ｂ）に示すような、４種類のウォブルパターン１０４〜１０７が形成される。

ウォブルパターン１０４は変位が急峻な部位のない正弦波である。このパターンを「基本波形」と称することとする。また、「正弦波」とは、完全な正弦波形に限定されず、滑らかな蛇行を広く含むものとする。

ウォブルパターン１０５は、正弦波形による変位よりも急激にディスク外周側に変位する部分を有している。このような部分を「外周向き変位矩形部」と称することにする。

実際の光ディスクでは、トラックグルーブのディスク径方向変位をトラック方向に対して垂直に実現することは困難であるため、完全な矩形が形成されるわけではない。従って、実際の光ディスクにおける矩形部のエッジ形状は、正弦波部位に対して相対的に急峻に変位していれば良く、完全な矩形である必要はない。図１０（ｂ）からもわかるように、正弦波部位では、最内周側から最外周側への変位がウォブル周期の１／２の時間で完了する。矩形部位では、同様の変位がウォブル周期の例えば１／４以下で完了するようにすれば、これらの形状差を充分に検知することが可能である。

なお、ウォブルパターン１０６は、内周向き変位矩形で特徴付けられ、ウォブルパターン１０７は、「内周向き変位矩形」プラス「外周向き変位矩形」で特徴付けられる。

ウォブルパターン１０４は、基本波形のみによって構成されているため、その周波数成分は、ウォブル周期Ｔの逆数に比例する「基本周波数（またはウォブル周波数）」によって規定される。これに対して、他のウォブルパターン１０５から１０７の周波数成分は、基本周波数成分以外に、高周波成分を有している。高周波成分は、ウォブルパターンの矩形部分における急激な変位によって発生する。

ここでは、ウォブル周波数を変調することによってグルーブ２にアドレス情報を書き込む代わりに、前述の複数種類のウォブルパターンを組み合わせることによって、アドレス情報を含む種々の情報をトラックグルーブに記録させることができる。具体的には、トラックグルーブの所定区間毎に上記４種類のウォブルパターン１０４〜１０７のいずれかを割り当てることにより、例えば「Ｂ」、「Ｓ」、「０」、および「１」などの４つの符号を記録しておくことが可能である。ここで、「Ｂ」はブロック情報を示し、「Ｓ」は同期情報を示すものとする。「０」および「１」は、それらの組み合わせによってアドレスデータなどを表現する。

次に、図１１および図１２を参照しながら、本発明による光ディスクからトラックグルーブのウォブルによって記録された情報を再生する方法の基本を説明する。

図１１は、再生装置の主要部を示す図である。図１２に示す模式的に示すトラックグルーブ１２００に対して、再生用レーザビーム１２０１のスポットを矢印方向に走査する。レーザビーム１２０１は光ディスクから反射され、反射光１２０２が形成される。反射光１２０２は、図１１に示す再生装置のディテクタ１２０３、１２０４で受け取られる。ディテクタ１２０３、１２０４は、ディスク半径方向に対応した方向に分割されており、それぞれ、受け取った光の強度に応じた電圧を出力する。ディテクタ１２０３、１２０４に対する反射光１２０２の照射位置（受光位置）がディテクタ１２０３とディテクタ１２０４との間にある分割位置に対していずれかの側にシフトすると、ディテクタ１２０３の出力とディテクタ１２０４の出力との間に差異が発生する（差動プッシュプル検出）。ディテクタ１２０３、１２０４の出力は差動回路１２０５に入力され、差動回路１２０５において引き算が実行される。その結果、グルーブ１２００のウォブル形状に応じた信号（ウォブル信号）１２０６が得られる。ウォブル信号１２０６は、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１２０７に入力され、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１２０７で微分される。その結果、ウォブル信号１２０６に含まれていた滑らかな基本成分は減衰し、急峻な傾斜を持った矩形部分に対応したパルス成分をもつパルス信号１２０８が得られる。図１２からわかるように、パルス信号１２０８における各パルスの極性は、グルーブ１２００における急峻な変位の方向に依存している。このため、パルス信号１２０８から、グルーブ１２００の持つウォブルパターンを識別することが可能である。

次に、図１３を参照する。図１３は、図１２に示すウォブル信号１２０６からパルス信号１２０８とクロック信号１２０９とを生成する回路の構成例を示している。

図１３の構成例では、ウォブル信号１２０６は、第１のバンドパスフィルタＢＰＦ１および第２のバンドパスフィルタＢＰＦ２に入力される。そして、第１のバンドパスフィルタＢＰＦ１および第２のバンドバスフィルタＢＰＦ２は、それぞれ、パルス信号１２０８およびクロック信号１２０９を生成している。

トラックのウォブル周波数をｆｗ（Ｈｚ）とすると、第１のバンドバスフィルタＢＰＦ１は、４ｆｗ〜６ｆｗ（例えば５ｆｗ）の周波数でゲイン（透過率）がピークとなる特性をもつフィルタから形成される。このようなフィルタによれば、低周波からピーク周波数までは例えば２０ｄＢ／ｄｅｃでゲインが上昇し、ピーク周波数よりも周波数が高い領域では急激に（例えば６０ｄＢ／ｄｅｃ）でゲインが低下することが好ましい。第１のバンドパスフィルタＢＰＦ１は、トラックのウォブルが矩形的に変化する部分を示すパルス信号１２０８をウォブル信号１２０６から適切に生成することができる。

一方、第２のバンドパスフィルタＢＰＦ２は、所定の周数数帯域（例えばウォブル周波数ｆｗを中心に含む、０．５ｆｗ〜１．５ｆｗの帯域）でゲインが高く、それ以外の周波数ではゲインが小さいフィルタリング特性を有している。このような第２のバンドパスフィルタＢＰＦ２は、トラックのウォブル周波数に対応した周波数を持つ正弦波信号をクロック信号２０９として生成することができる。

次に、データビット長について説明する。データビット長は、トラックピッチと、データ効率と、データ記録エリアと、必要なユーザデータ容量を考慮して決定される。上記（表２）に示した場合では、データビット長を０．１１５５μｍにすることによって、ユーザデータ容量２５ＧＢを達成することができる。

なお、変調コードとして３Ｔ系を用いた理由、エラー訂正符号としてＲＳ（２０８，１９２，１７）×ＲＳ（１８２，１７２，１１）で表記されるいわゆるプロダクト符号（ＰＣ）を用いる理由については、実施形態１と同じである。

以上のように本発明の実施形態２のディスク装置によれば、トラックピッチ＝０．３２μｍ、データビット長＝０．１１５５μｍとすることによって、トラッキングエラー信号が検出できる範囲で最大のトラック密度を実現することができる。また、最短マーク長３Ｔ系の変調符号（例えば、８−１６符号）を適用したことにより、２４ＧＢ以上の記録密度では２Ｔ系の符号（例えば（１，７符号）よりもジッタを小さくすることができる。さらにＲＳ（２０８，１９２，１７）×ＲＳ（１８２，１７２，１１）エラー訂正符号を用いたことにより、ディスクの表面についた埃によるショートバーストエラーを効果的に訂正することができる。これらのことによって、実用的な２５ＧＢ容量の光ディスクを提供することができる。

なお、以上には、グルーブがスパイラル状に形成された光ディスクを説明したが、光ディスクはグルーブおよびランドが同心円状に形成されているものであってもよい。

（実施形態３）
以下、実施形態３の光ディスクを説明する。この光ディスクは、図１に示した実施形態１の光ディスク１と同様の構成を有するが、２Ｔ系の変調符号を用いて変調されるという点で異なる。

以下（表３）に、本実施形態の光ディスクのパラメータと、この光ディスクに情報を記録するために用いられるレーザビームの波長、およびそのレーザビームを光ディスク上に集束させるための対物レンズの開口数を示す。

ここで、光透過層厚として０．１ｍｍの基材を用いた理由、ディスク直径１２０ｍｍを用いた理由、実施の形態１と同じである。データ記録エリアを半径２４ｍｍから５８ｍｍの範囲にした理由、ランド・グルーブ記録を採用した理由などは、それぞれ実施形態１の場合と同じである。

ただし、本実施形態では、２Ｔ系の変調符号を用いている。その理由を以下に説明する。

２Ｔ系の変調符号を用いる場合、データビット長が同じであれば、チャネルビット長は３Ｔ系の場合よりも大きくなる。従って、同じデータ転送レートを実現するために必要なチャネルクロック周波数は、２Ｔ系の方が低くなる。このことから、２Ｔ系の変調符号を用いる方が、転送レートが高い場合には適切である。

より具体的には、上記（表３）に示した場合において、データ転送レートをＴ（Ｍｂｉｔ／ｓｅｃ）とすると、チャネルクロック周波数は、２Ｔ系（（１，７）変調）では１．５Ｔ（ＭＨｚ）となり、３Ｔ系（８−１６変調）では、２．０Ｔ（ＭＨｚ）となる。

しかしながら、２Ｔ系の変調符号を用いる場合、最短マーク長が３Ｔ系に比べて短く、２Ｔマークの信号振幅が小さいことによって、ジッタが悪くなるという問題が生じ得る。この場合、２Ｔマークは、１Ｔマークに誤検出されやすく、そのことによってエラーが発生し得る。

ただし、ＰＲＭＬ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）方式で信号を復号する場合、信号のパターンマッチングを行なうことによって、最尤な信号が推定されるため、エラーを含む信号であっても適切に復号され得る。この場合、２Ｔマークが、１Ｔマークとして誤検出されていたとしても、ＰＲＭＬ復号方式であれば適切に復号化される。

図９（ａ）および（ｂ）は、最短マーク長が０．１３８μｍの場合における、チルト角に対する再生信号のジッタおよびＰＲＭＬ再生方式でのビットエラーレートとを示す。なお、図９（ａ）および（ｂ）の横軸は、それぞれ接線方向のチルト角（タンジェンシャルチルト）および半径方向のチルト角（ラジアルチルト）とを示している。

これらの図からわかるように、０．１３８μｍという短いマーク長を含むために、ジッタは１５％と大きくなっている。しかし、このようにジッタが大きい場合にも、ＰＲＭＬ再生方式で復号した後のビットエラーレートは１０×ｅ^-4で良好な値が得られている。

このように、ＰＲＭＬ方式で復号する場合には、２Ｔ系の変調符号を用いてもエラーの発生は抑制されるので問題が生じない。

また、図９に示したように、２Ｔ系の変調符号を用いた場合にＰＲＭＬ再生方式で再生するようにすれば、最短マーク長が０．１３８μｍであっても、高い再生信号品質が確保される。従って、最短マーク長を０．１３８μｍにした場合において、２５ＧＢの容量を実現することができるトラックピッチとして、少なくとも０．３４４μｍまで許容される。

（実施形態４）
以下、実施形態４の光ディスクを説明する。この光ディスクは、図７に示した実施形態２の光ディスク１１と同様の構成を有するが、２Ｔ系の変調符号を用いるという点で異なる。

以下（表４）に、本実施形態の光ディスクのパラメータと、この光ディスクに情報を記録するために用いられるレーザビームの波長、およびそのレーザビームを光ディスク上に集束させるための対物レンズの開口数を示す。

ここで、光透過層厚として０．１ｍｍの基材を用いた理由、ディスク直径１２０ｍｍを用いた理由、データ記録エリアを半径２４ｍｍから５８ｍｍの範囲にした理由、グルーブ記録を採用した理由なども、それぞれ実施形態２の場合と同じである。

ただし、本実施形態では、２Ｔ系の変調符号を用いている。この場合にも、上記実施形態３で説明したようにＰＲＭＬ再生方式と組み合わせることで、エラーレートを低減することができる。また、チャネルクロック周波数が比較的低くなるので高転送レートを実現するのに適している。

なお、本実施形態の光ディスクにおいても、最短マーク長を０．１３８μｍに設定したときに図９（ａ）および（ｂ）に示すような結果が得られた。従って、最短マーク長が０．１３８μｍにした場合において、２５ＧＢの容量を実現することができるトラックピッチとしては、少なくとも０．３５７μｍまで許容される。

本発明によれば、記録密度を大幅に向上させて、記録容量が大きい光ディスクを提供することができる。例えば、本発明によれば、直径１２０ｍｍで２３ＧＢ以上の記録容量を有する光ディスクを実現することができる。

実施形態１の光ディスクを示す図であり、（ａ）は斜視図（ｂ）は部分図である。 実施形態１の光ディスクに対して記録／再生を行なう光ディスク装置を示す模式図である。 ２Ｔ系の変調記号（１，７）と、３Ｔ系の変調記号（８−１６）とのそれぞれについての記録容量対ジッタ特性を示すグラフである。 ２Ｔ系の変調記号（１，７）と３Ｔ系の変調記号（８−１６）とのそれぞれについての記録容量対エラーレート特性を示すグラフである。 プロダクト符号（ＰＣ）とロングディスタンス符号（ＬＤＣ）とのそれぞれの訂正能力を比較して示すグラフである。 プロダクト符号に対する斜めインターリーブ処理の一例を示す図である。 実施形態２の光ディスクを示す図であり、（ａ）は斜視図（ｂ）は部分図である。 トラックピッチ対プッシュプル信号振幅変動量特性を示すグラフである。 ２Ｔ系の変調符号を用いた場合における、チルト角に対するジッタおよびＰＲＭＬ再生信号のビットエラーレートを示すグラフであり、（ａ）はタンジェンシャルチルトに関するグラフ、（ｂ）はラジアルチルトに関するグラフである。 トラックグルーブにおける４種類のウォブルパターンを説明するための図であり、（ａ）はパターンの基本要素を示し、（ｂ）はウォブルパターンを示す。 実施形態２に係るディスクを再生する装置の主要部を示す図である。 ディスクのグルーブと、生成されるウォブル信号およびパルス信号を示す図である。 図１２に示すウォブル信号からパルス信号とクロック信号とを生成する回路の構成例を示す図である。

符号の説明

１、１１ 光ディスク
２、１２ グルーブ
３、１３ ディスク基板
４、１４ 情報記録層
５、１５ 光透過層
６、１６ ランド

Claims (6)

1. ランドとグルーブとを有する光ディスクであって、
   ユーザデータ容量の全データ容量に対する割合であるデータ効率が８０％以上であることを特徴とする光ディスク。
2. 前記グルーブおよび前記ランドが形成されたディスク面上に設けられた光透過層を有し、前記光透過層の厚さが０．２ｍｍ以下である請求項１に記載の光ディスク。
3. 前記ランドの中心と、前記ランドに隣接するグルーブの中心との間隔が０．２８μｍ以上であり、
   前記グルーブは、複数のウォブルパターンを有し、前記複数のウォブルパターンは、アドレス情報を表す請求項１に記載の光ディスク。
4. 前記グルーブ間のピッチおよび前記ランド間のピッチが０．３２μｍ以上であり、
   前記グルーブは、複数のウォブルパターンを有し、前記複数のウォブルパターンは、アドレス情報を表す請求項１に記載の光ディスク。
5. 記録容量が２３ＧＢ以上である請求項１に記載の光ディスク。
6. 相変化媒体記録層を有し、前記データを書き換え可能である請求項１に記載の光ディスク。
   
   

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