JP2006269077A - 光情報記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】高速かつ高信頼にアドレス信号の再生が可能な光ディスクを提供すること。
【解決手段】複数の変調・符号化方式のウォブルを併用した光ディスクのウォブルアドレス方式とする。
【効果】アドレス信号への同期が容易となり，高速にアドレス信号の再生ができる。また，アドレス信号の効率的な変調方式と，冗長度により，高信頼にアドレス情報が検出の可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、大容量記録型光ディスクの記録フォーマット、グルーブまたはランド部を記録トラックとする光ディスクの記録領域識別情報すなわちアドレスの配置方法・保持方法に関する。

従来の光ディスクのトラック構造の一例を、図１６を用いて説明する。ディスク状記録媒体の半径方向に複数のグルーブトラック１１及びランドトラック１２が交互に配置されている。各トラックは半径方向に微小量ウォブルされている。

また、各トラックは半径方向にそろった複数の円弧状セクタに分割されており、各円弧状セクタの先頭部には、記録領域を識別するアドレス情報を有するヘッダ６が配置されている。ヘッダ６は半径方向にそろった、すなわち放射線上に配置されている。この例では、各トラックの幅は約０．６μｍ、グルーブ部の溝深さは約６０ｎｍである。この例ではセクタの長さは約６ｍｍで、２０４８バイトのユーザ容量に相当する。グルーブ部およびランド部は約２０ｎｍの振幅で半径方向に搖動（ウォブル）されている。ウォブルの周期はセクタ長さの１／２３２、すなわち、約２５μｍに設定されている。この１：２３２という比は、記録データの長さ（チャネルビット長）に対してウォブルの周期が整数倍になるように選ばれている。これは、ウォブルから記録クロックを容易に生成できるようにするためである。

図１６はトラック先頭部のヘッダ部分すなわち識別情報部分の詳細を示したものである。図１６で識別情報は第１の位置６３１、第２の位置６３２の２つの場所に半径方向にそろって放射状に配置されている。前後のトラックはグルーブ部１１同士、ランド部１２同士で接続している。この図の例では、各識別情報はその右側の情報トラックの記録領域に対応している。さらに、図の右側の溝部情報トラック３に対応する識別情報は第１の位置６３１に、溝間部情報トラック４に対応する識別情報は第２の位置６３２に配置されている。すなわち、識別情報は、情報トラックに沿う方向の位置が隣接するトラック同士で異なっており、かつ２つ隣のトラックとは一致するように配置されている。すなわち、ランドとグルーブトラックの境界線上で見ると、識別情報の配置位置を第一と第二の領域に分け、１トラックおきに交互に第一と第二の識別情報領域を用いる構成となっている。

このため、例えば、グルーブ部１１上を光スポット２１が走査した場合、常にどちらか片方のピットだけが再生されることとなり、隣接トラックからのクロストークが生じる心配が無い。従って、プリピットに配されたアドレス情報をクロストーク無く良好に再生することが可能となる。プリピットのアドレス情報は、この例では８／１６変調符号（チャネルビット長０．１４μｍ）により記録されている。

ヘッダ部の識別情報は小さな窪み（ピット）によって形成されており、これはディスクの製造時に基板の凹凸などとして、グルーブなどと同時に形成される。

記録膜として相変化型記録膜（ＧｅＳｂＴｅ）を用いており、記録マークは非晶質領域の形で形成される。

以上の従来例については、たとえば、特許第２８５６３９０号公報などに詳しく記載されている。

しかしながら、上記従来例を、たとえば、青色光源を用いて記録再生を行う高密度記録に適用すると、ヘッダ部の微細なエンボスピットの形成が困難となる問題があった。また、ヘッダ部にはグルーブが無く、記録領域としては用いることができないため、記録トラックの利用効率（フォーマット効率）が低下してしまう問題があり、大容量化実現には不利であった。

ヘッダ部に記録を行わずに、グルーブ部のウォブルによりアドレス情報を記録する別の従来例としては、例えば、国際規格ＩＳＯ／ＩＥＣ１６９６９に記載された方法がある。

この例では、アドレスデータを記録するのに周波数変調されたウォブルグルーブを用いている。ディスク一周は約３０００個のウォブルからなり、アドレスデータ１ビットを７．５周期のウォブルを用いて記録している。ビット１を表す際には、この７．５周期のうち前半を４周期、後半を３．５周期となるようにしている。すなわち、前半が高周波数、後半が低周波数となるようにしている。周波数比は８：７である。ビット０はその逆で、前半部が３．５周期の低周波数ウォブル、後半部は４周期の高周波数のウォブルで表されている。アドレスビット４８個でアドレス符号語が構成されている。アドレス符号語４８ビットの内、１４ビットはエラー検出の為のパリティ、また、先頭の４ビットはこの符号語に同期する為の同期情報である。この４ビット、すなわち３０周期のウォブルの内訳は、１２周期の高周波数ウォブル、３．５周期の低周波数ウォブル、４周期の高周波数ウォブル、１０．５周期の低周波数ウォブルとなっている。通常のアドレスビットの境界においては高々８周期の高周波ウォブルあるいは７周期の低周波ウォブルしか同一周波数が連続することはないが、同期情報部では連続が通常より４周期または３．５周期長いことを利用して同期情報を他のデータから識別することができる。

しかしながら、上記従来例においては、アドレスデータの１アドレスビットを７．５周期のウォブルで表しており、前半部と後半部の周波数の差が余り大きくないため、このウォブルだけからは前半部と後半部の境界をウォブル周期単位の高精度で検出するのが困難であった。また、同期情報と他のアドレスビットとの違いも余り大きくない為、同期情報の誤検出の確率が高いという問題があった。さらに、アドレス符号語中のパリティは高々１４ビットであり、実質的にエラー訂正機能は持たずに、チェック機能のみであるため、アドレス符号語中１ビットでも誤検出が有るとアドレス情報が再生できないため、アドレス再生の信頼性を確保するには、十分な媒体のＳ／Ｎを確保する必要があった。特にこの方式を、青色光源を用いた高密度ディスクに適用しようとすると、青色光源での検出器の効率が低いため、十分なＳ／Ｎの確保が困難になる。

本発明の第１の目的は、フォ−マット効率の有利なウォブルアドレス方式において、高信頼に検出の可能なアドレス情報の配された光情報記録媒体を提供することである。
本発明の第２の目的は、アドレス信号への同期の容易な、すなわち、高速にアドレス信号の再生ができる、高性能光情報記録媒体を提供することである。
本発明の第３の目的は、安価な光情報記録媒体の再生装置を提供することである。

本発明の目的を達成するため以下の手段を用いた。

（１）スパイラル状あるいは同心円状の溝部又は溝間部の少なくとも一を情報記録トラックとする光情報記録媒体であって、該溝部あるいは溝間部に、変調されたウォブル情報を有し、このウォブル情報は複数種類の異なる変調・符号化方式を重畳してあるいは相補的に用いて形成することとした。

ウォブルの波形はトラック追従のためのトラッキング信号検出器（例えば、プッシュプル検出器等）などを用いて検出することができる。

本発明の媒体を用いれば、この検出されたウォブル信号に複数の方式で変調・符号化された情報が同時に埋め込まれているため、冗長度が高く、非常に信頼性良く情報を検出することが可能となる。たとえば、上記複数の方式として、振幅変調型のウォブルと周波数変調型のウォブルを少なくとも用いることにした場合、振幅変調型のウォブルを同期情報として用い、周波数変調型のウォブルをアドレス情報として用いたりするといったように、変調方式ごとに別の用途の情報を担わせることができ、検出がより確実にかつすばやくできることになる。このため、たとえば、ＣＬＶ方式でアドレス情報が埋め込まれたＣＤ−Ｒのような媒体をＣＡＶ方式で記録再生するような場合にでも、半径方向の異なる位置にアクセスした際の同期が確実にできるため、非常に都合がよい。
また、同期の便のため、上記の複数のウォブルのうちには実質無変調の部分、すなわち搬送波成分を設けることもできる。その場合、無変調成分を用いて同期すなわちクロック情報を確実に得たり、ディスクの回転制御を正確に行ったりすることが容易になる。

例えば、無変調の基本波に、１８０度位相変調された二次高調波を重ね合わせた波形を用いると、アドレス情報の如何にかかわらず、基本波の確実な再生が可能になる効果がある。

（２）互いに直交する（独立に記録検出できる）２種類の変調・符号化方式を重畳してウォブルを形成した。

この場合、「Ａ方式とＢ方式の変調・符号が直交する」とは、Ａ方式とＢ方式の変調波形の積演算の積分値がほぼ零になるか、または、デジタル符号列の相互相関関数（一致するビット数と不一致のビット数の差）がほぼゼロになることを言う。これら直交する符号は、幾何学的な直交と同様に互いに独立な情報を担うことができ、検出も独立に行うことができる。たとえば、直交する変調の例としては、図３に示したような正弦二相位相変調（ｂ）と余弦二相位相変調（ａ）が挙げられる。（ａ）は”11001011”、（ｂ）は”10110111”といった情報で変調されており、（ａ）はＩ成分、（ｂ）はＱ成分と呼ばれる。この場合、（ａ）と（ｂ）の和である（ｃ）の波形に、余弦の参照波を掛け合わせることにより、（ａ）の変調情報、すなわちＩ成分”11001011”が得られる。（ｂ）の変調情報を再生するには正弦の参照波信号を掛け合わせればよい。ここで、（ｂ）に（ａ）を掛け合わせたものは、チャネルビット単位（図中破線の間隔）で積分するとすべてゼロになる。すなわち直交している。これは、サイン波とコサイン波の積の一周期の積分がゼロになることに起因している。この図３の方式はＱＰＳＫとして知られている。

以上説明したように、互いに直交する変調・符号方式を用いることにより、ウォブルに複数の情報を独立に担わせることが可能となる。

（３）上記のウォブル情報は、トラック方向に分割された複数の領域に複数種類の異なる変調・符号化方式のうち少なくとも１種類ずつを適用して形成することとした。

これは、たとえば、図１に示したように、トラックの一部を第１の変調・符号方式の領域１４１と第２の変調・符号方式の領域１４２に分割して使用する。図１はトラックの一部を示したものであり、実際には、領域１４１と領域１４２が交互にくりかえして配置されている。この方式の場合、空間／時間的に分離されているので、２種類の変調情報が独立に再生できるのは言うまでもない。

また領域は必ずしも１４１と１４２の２種である必要がなく、３種以上でもよい。
この場合、２種の領域に同期情報とアドレス情報を分担して割り当ててもよいし、それぞれに両者を含むように割り当ててもよい。また、たとえば、一方にトラックアドレス、もう一方にトラック内での角度位置を表すセグメントアドレスというように役割分担して配置するのもよい。

たとえば、トラックアドレスとトラック内セグメントアドレスを分担する場合、トラックアドレスについてはトラック毎に異なるが、セグメントアドレスはすべてのトラックで同一となるので、たとえば、トラックアドレスにより冗長性の高い符号化方式を用いたり、多くの領域を割り当てるなどして、トラックアドレスのクロストークなどによる検出誤りを低減するのがよい。また、後述のように、クロストークの影響低減のためトラック毎に直交する符号あるいは変調方式を用いるのもよい。

セグメントアドレスに関しては、より同期が確実に取れるようにＣＡＶ状に配置する方法も採用できる。

（４）隣接するトラック同士に異なる変調・符号化方式を適用してウォブル情報を配置した。その場合、隣接するトラックごとに直交する符号や変調方式を割り当てておくことにより、トラック間のクロストークの影響を少なくして、確実に、信頼性よく、アドレス情報などのウォブル情報を再生することができる。

たとえば、図２に示したように、トラック１１１、トラック１１２、トラック１１３、トラック１１４それぞれに互いに直交する符号を割り当てるか、あるいは一トラックおきに直交する２種の符号を交互にもちいてもよい。たとえば、トラック１１１、トラック１１３は図３の（ａ）すなわちＩ系列、トラック１１２、トラック１１４は図３の（ｂ）すなわちＱ系列としてもよい。その場合、隣接トラックごとに位相が互いに９０度になるように制御する必要があるため、ＣＡＶ状にウォブル情報を配置するのがより望ましい。

この方法は、複数の記録層を有する多層記録媒体に適用することもできる。その場合、記録層間で、上記ウォブル情報を互いに異なるようにすることにより、層の判別や、層間のクロストークの影響を低減できるため、より望ましい。

（５）ウォブル情報でアドレス情報以外の付加データを保持することとした。これにより、形成の困難なエンボスピットを用いることなしに、記録型光ディスクに必要な媒体情報などを提供することができる。

この際、この付加情報はエラー訂正符号を付加して冗長に配置しておくことにより、欠陥部を有する媒体などにおいても確実に必要情報を再生することができる。

また上記の付加データとして、記録時または再生時のデータの保護またはアクセス制限の為の管理情報あるいは暗号鍵情報を記憶するか、あるいは、上記の付加データとして、ディスクの種別や特徴を示す制御情報を記憶する。これらは従来エンボスデータを用いて記録されていた情報であるが、エンボスデータを用いることなしに提供できるため、安価なディスクの提供が可能になる。

（６）スパイラル状あるいは同心円状の溝部又は溝間部の少なくとも一を情報記録トラックとする光情報記録媒体を再生する装置であって、該溝部あるいは溝間部に複数種類の異なる変調・符号化方式で形成されたウォブル情報の内、少なくとも１種類の情報を再生する再生手段を備えている再生装置を用いる。

ウォブル情報が複数種類冗長に配置されている場合には、媒体の記録・再生には必ずしもすべての種類の変調・符号化方式に対応する必要はない。再生装置の信頼性と製造コストから、製造者の判断で、必要最小限のウォブル再生機能のみを搭載した装置を投入することも可能である。

本発明の光ディスクは、フォ−マット効率の有利なウォブルアドレス方式において、アドレス信号への同期が容易、すなわち、高速にアドレス信号の再生ができる。また、アドレス信号の効率的な変調方式と、冗長度により、高信頼にアドレス情報が検出可能となる。この効果は特に、信号光量および再生品質の低下しがちな、青色光源を用いた光記録再生において効果的である。さらに、複数の種類のウォブル変調・符号方式の採用により、トラック間のクロストークを低減できる。また、ウォブルにアドレス情報の他の付加データを保持することとしており、エンボスピットを用いることなしに、記録型光ディスクに必要な媒体情報を与えることができるため、高信頼（高セキュリティー）のディスクが安価かつ容易に実現できる。このウォブルによる付加データの保持は、本発明の高検出効率なウォブルの導入により始めて実現できたものである。

［実施例１］
本発明の、一実施例の光ディスクの部分拡大図を図５（ｃ）に示す。情報トラックは、ディスク状基板上に、スパイラル状に設けられたグルーブ１１で構成されている。本実施例ではランド部１２には情報は記録しない。トラック間隔（隣接グルーブ中心間の平均距離）は０．３２ミクロンである。グルーブ部は基板上に設けられた溝部となっており、該溝部の深さは約２０ｎｍである。本実施例は波長約４０５ｎｍ、開口比約０．８５の光ヘッドにて記録再生を行うことを想定しているため、この２０ｎｍの溝深さは波長の１２分の１の光学距離にほぼ等しい。溝部は、振幅約１５ｎｍｐｐで半径方向にウォブルして形成されている。

記録トラックは、図５（ａ）に示す４種の単位ウォブル波形を結合した図５（ｂ）のような波形を、図５（ｃ）のようなウォブル列の形で変調・記録している。図５（ｂ）のように、結合する際、図５（ａ）の上段と下段の波形は、結合部での波形の位相が連続するように選択する。図５（ｃ）は、説明のため、ウォブルの周期を短くして、半径方向のウォブルの振幅を強調して図示してある（実際にはウォブル振幅はトラック幅の約５％となっており図示できない為）。

図５（ａ）の単位ウォブル波形の長さは、記録データの７２チャネルビット分である。ここで、本実施例では、ユーザ記録データのビット長は約０．１１μｍであり、ＲＬＬ（１，７）符号を用いているため、チャネルビット長は０．０７３μｍである。すなわち単位ウォブル波形の長さは約５．２μｍである。

また、単位ウォブル波形は１周期の高周波成分と半周期の低周波成分からなっており、高周波成分と低周波成分の周波数は２：１の比になっている。本実施例のウォブルの特徴は、単位ウォブル波形が常に１．５周期のウォブル波形から成っている点である。このため、単位ウォブル波形の長さを１．５周期とするような搬送波が容易に再生される。

図４は、ウォブル列とアドレスデータや同期符合との対応を示した表である。図中、１，０は各々図５（ａ）の波形１及び波形０と対応している。同期用符号Ａは５ビットのシフトレジスタで生成される３１ビット長の最長周期系列（Ｍ系列）となっており、同期符号Ｂは同期符号Ａの補数系列である。また、シンボル０は同じく３１ビット長の別のＭ系列であり、シンボル１はその補数系列である。シンボルαは同じく３１ビット長の別のＭ系列であり、シンボルβはその補数系列である。アドレス情報に対し、シンボル０及び１と、シンボルα及びβのいずれの組を用いるかはトラックによって異なる。偶数トラックではシンボル０及びシンボル１を、奇数トラックではシンボルαおよびシンボルβを用いるようにしている。

これら３組のＭ系列は互いに相互相関関数±１になるように選ばれている。
したがって、隣接トラックとは符号がほぼ直交することになるため、隣接トラックの情報とは独立にアドレス情報を再生できる。すなわち、トラック間のクロストークを低減できる。

以上のような３１個の単位ウォブル波形からなるアドレスデータビット及び同期符号Ａ，Ｂを図８のように配置して、アドレス符号語（アドレスワード）を構成した。図８は３つのアドレスワードを示しているが、個々のアドレスワードはアドレスビット２６個分の長さの４つの同期フレームで構成されている。図中、矢印は記録媒体上での配置の順序を示したものである。各々の同期フレームは、先頭部（１ビット目）と３ビット目に図４の同期符号Ａ及びＢをそれぞれ配置し、２ビット目と４ビット目に同期フレーム識別番号がシンボル０（又はα）とシンボル１（またはβ）の符号列を使って記録されている。このとき、同期領域１４１にあるフレーム識別番号は、領域１４２にあるアドレスデータ部とは逆に、奇数トラックの場合シンボル０とシンボル１、偶数トラックのときシンボルαとシンボルβを用いる。

領域１４２にある２２ビットが、この例では実際の（アドレス）データとして用いられる。このような同期符号及び識別番号の配置により、同期符号８個のうちのいずれか一つと、２ビット目の識別番号４つのうちいずれか、さらに４ビット目の識別番号４つのうちいずれかが検出されれば、それらの出現のタイミングにより、アドレスワードの中での位置が確定される。すなわち、アドレスワードに対し同期が確立する。このように本実施例によれば、同期確立のためのデータ（ウォブル列）に十分な冗長度が有る為、Ｓ／Ｎの十分に確保できない青色光源を用いた本実施例の系においても、十分な信頼度で同期を確立することが可能になる。

また、本実施例では、同期部１４１とアドレス部１４２で異なる符合かつ互いに直交する符号を用いているので、アドレス情報部から同期情報を抽出するのが容易である。さらに、隣接トラックとは常に違う符号を用いているため、隣接トラックからのクロストークの影響を受ける心配がない（クロストークがあったとしても、符号が直交しているために影響を受けない）。

本実施例では、同期用符号Ａ，Ｂを各同期フレームの先頭部に配置したが、同期符号Ａを先頭部、同期符号Ｂを同期フレームの中間部に分散して配置する方法もある。この場合、記録・再生中に万一トラック外れなどが生じた場合でも、同期ずれをすばやく検出できるという特徴がある。

図９は、アドレスワード内のデータの用途を示したものである。図８のように、各アドレスワードは、同期用符号４ビットとアドレスデータ２２ビットの組で構成される４つの同期フレームで構成されている。アドレス情報などに利用できるデータは、この２２ビットの部分を４つ合わせた合計８８ビットすなわち１１バイト分となる。本実施例では、このうち先頭の４バイト（３２ビット）をアドレス番号、２バイト（１６ビット）をアドレス番号が正常に検出されたかどうかを検査するパリティ（検査符号）とした。この検査符号はアドレス番号の４バイトのみに対して付加され、８ビットシンボル単位でのリードソロモン符号とした。この検査符号でアドレス番号の誤検出を見逃す確率は、約６万分の１と実用上十分に小さい。付加データは各アドレス符号語に対し５バイトずつある。

本実施例では、合計６４個のアドレスワードに付随する付加データを組にして、図１０に示したように、エラー訂正ブロックを構成した。５×５２＝２６０バイトのデータに対し、５×１２＝６０バイトのエラー訂正符号が付加されており、最大６アドレス符号語にまたがるバーストエラーまで訂正可能である。付加データの再生の信頼性は、十分に確保されている。

以上の例では、１つのアドレス符号語は、７２×３１×２６×４＝２３２１２８チャネルビットであり、フォーマット効率約８５％を考慮すると、ユーザ記録データ約１６ｋＢ分の長さを占める。

［実施例２］
実施例１の光ディスクを用いた光記録再生装置の一例を、図１１を用いて説明する。図１１は、本発明の光記録フォーマットを用いる光記録再生装置のブロック図を示したものである。ヘッド２の一部であるレーザ光源２５（本実施例では波長約４０５ｎｍ）から出射された光は、コリメータレンズ２４を通してほぼ平行な光ビーム２２へとコリメートされる。光ビーム２２は、光ディスク１上に、対物レンズ２３を通して照射され、スポット２１を形成する。その後、ビームスプリッタ２８やホログラム素子２９などを通してサーボ用検出器２６や信号検出器２７へと導かれる。各検出器からの信号は加算・減算処理され、トラッキング誤差信号やフォーカス誤差信号などのサーボ信号となり、サーボ回路に入力される。サーボ回路は、得られたトラッキング誤差信号やフォーカス誤差信号を元に、対物レンズ３１や光ヘッド２全体の位置を制御し、光スポット２１の位置を目的の記録・再生領域に位置づける。検出器２７の加算信号は信号再生ブロック４１へ入力される。入力信号は、信号処理回路によってフィルタ処理、周波数等化処理された後、デジタル化処理される。グルーブ（溝部）のウォブル情報は、分割検出器２７からの差動信号として検出され、信号再生ブロック４１の中のウォブル検出回路４２へと入力される。ウォブル検出回路４２は、ウォブル信号と同期したクロックを生成し、ウォブル波形を弁別する働きを持つ。

ウォブル信号検出回路の内部構成例を、図１２（ａ）に示す。分割検出器２７からの差動信号（プッシュプル信号）は、まずバンド・パス・フィルタ４２１に入力され、必要帯域のみが抽出される。フィルタされた信号は二値化回路４２２に入力され、二値化される。二値化信号はＰＬＬ回路４２５へ入力される。ＰＬＬ回路４２５は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）４２６、搬送波生成回路（分周・逓倍回路）４２４および周波数位相比較器４２３よりなる。本実施例の例では、ＶＣＯ４２６はチャネルクロックの周波数で発振させ、分周回路４２４により、７２÷１．５＝４８分周され、搬送波が生成される。搬送波は二値化信号と位相及び周波数比較され、その比較結果を元に光ディスクの回転数が制御されると同時に、ＶＣＯ４２６の発振周波数が制御され、結果として、ウォブル信号と同期した搬送波が生成される。図５（ａ）の単位ウォブル波形（全て１．５周期からなる）は前述のように７２チャネルクロック周期になっているので、ウォブルの平均周期は４８チャネルクロック分となっているため、４８分周したチャネルクロックとの同期により、単位ウォブル波形が７２チャネルクロックになるように制御される。

参照波形生成回路４２９では、参照波形として、図５（ａ）の左上の波形を二値化したものを用いる。この参照波形と二値化ウォブル信号との排他的論理和演算を行い、その結果を積分器で７２チャネルビット分積算する。ノイズが無ければ、積算結果は図５（ａ）の左上が７２、左下が０、右上が３６、右下が３６となる。この為、積算結果が１８以上５４以下の場合、波形１、其の他の場合、波形０と弁別回路４２８において判断することができる。これは、最も確からしい波形と判断するいわゆる、最尤検出となっており、ノイズに対しての信頼性が非常に高い。

上記排他的論理和の代わりに、二値化データを１と−１と扱って掛け算することによっても同様の結果が得られる。その場合、積算結果は７２，−７２，０，０となるので、同様に弁別回路４２８において−３６から＋３６までを波形１、その他を波形０とみなせばよい。

以上のように検出されたウォブル波形データは、アドレスビット検出回路４３で処理され、ウォブル列の種別を判定するとともに、アドレスビットへの同期処理が行われ、アドレスビットが検出される。

図１２（ｂ）は、このアドレスビット検出回路の構成を示したものである。ウォブル検出回路からの出力０，１は３１ビットのシフトレジスタに入力され、逐次図４の４種類のパターンとの比較が行われる。この際、３１ビットのシフトに対するパターン比較は、図４の相関関数を見ることに他ならない。３１ビットのデータ入力毎に４種のいずれかのパターンが現れるため、相関関数は３１ビットごとにパルス状のピークを持つ。したがって、相関関数がある閾値（例えば２７）を越えた時に「ほぼ同期」と判断し、その３１ビット後に再び２７を越えたとき「同期」と判断するような閾値と間隔の組み合わせによる判定を同期回路で導入すれば、確実に同期をとることができる。さらに、閾値は、同期確定前は比較的低くし、そのかわりに、３個以上連続して同期パルスが検出されて初めて確定と判断するといった「連続性」処理を重視し、一方、同期確定後は閾値を低く設定し、３１ビットの間隔以外で発生したパルスに対して無視あるいは閾値を高くするなどといった「ウィンド」処理を重視する等、処理の「切り替え」を行うと、さらに同期性能、信頼性が向上する。

パターンの種別は４種類あるが、Ａ，Ｂのいずれかが確実に検出され、同期フレーム（図８）への同期が確定した後は、アドレスビット位置によって同期符号かデータかの区別はつく。データ０とデータ１は完全な反転（補数）になっており、パターン間の距離（ハミング距離）は３１ビットある。このため、データ１かデータ０かの判定は、どちらに近いかだけを使った軟判定すなわち多数決判定を行うことができるため、アドレスビットの誤検出の確率を格段に低減することができる。仮に、単位ウォブル波形の誤検出率が１％だと仮定すると、アドレスビットの誤検出率は１０のマイナス５０乗以下、極端な例として、単位ウォブル波形の誤検出率が５％と最悪の状態であったとしても、アドレスビットの誤検出率は１０のマイナス１４乗程度となり、実用上十分な高信頼性が確保できる。

検出されたアドレスビットは、復号回路４６によってエラー判定等のアドレスデータ復号処理が行われ、さらには付加データに関してエラー訂正処理および判定処理が行われる。

付加データに関するエラー訂正処理は場合によっては、マイクロプロセッサによって行われることもある。

［実施例３］
記録トラックは、図１に示したように２つの領域１４１と１４２に分割されており、図１３は領域１４１での変調方式（ウォブル波形）を示したものである。１チャネルビットあたり１．５周期のウォブルが波形１、１チャネルビットあたり１周期のウォブルが波形０に対応しており、結合する際、図１３（ａ）の上段と下段の波形は、結合部での波形の位相が連続するように選択する。

また図１４は、領域１４１での符号を示したものである。領域１４１は７チャネルビットの長さであるため、図に示した符号がいずれか１つだけ配置される。この例では、アドレス情報は５２個の領域１４１で１ワードとなっている。５２個の領域には同期符号２個、同期符号識別データ２個と残りの４８個でアドレス情報及びアドレスエラー検出符号が保持される。

すべての符号は４つの”１”と３つの”０”で構成されているため、合計７．５周期のウォブルとなっている。このため、データによって、１４２の前後で位相が変わったり周波数が変動したりする恐れがなく、後続する領域１４２の情報の再生が容易である。

図１５は、領域１４２での変調方式（ウォブル波形）を示している。
本領域のウォブルは、角周波数ωの無変調基本波形に角周波数２ωの１８０度位相変調波形をかさね合わせたものである。適当なバンドバスフィルタにより、無変調成分と、変調成分の分離が可能となり、変調成分の再生にあたっては、変調成分から生成した安定なクロックを用いることができるため、同期特性ならびにアドレス情報再生特性にすぐれる。

図７は領域１４２での符号を示したものである。Ａ，Ｂは、図１５における２種の波形、０は搬送波のみの無変調正弦波を表す。本領域でも領域１４１と同様に１ビット情報しか表すことができないが、１ビットの情報を表すのに２９個といった多数のウォブル波形を用いているため、低域濾波や多数決検出によって、非常に高信頼の検出が可能となる。

［実施例４］
実施例３と同様の変調波形および符号を用いて、領域１４１でトラック内のセグメントアドレスを、領域１４２でトラックアドレスを示すようにした。この場合、アドレス情報はＣＡＶ状に配置し、１トラックは１６セグメントで構成されている。このため、セグメントアドレスは、誤り検出パリティなどの付加情報を含めて２４箇所の領域１４２で構成されている。したがって、セグメントアドレスは１６分の１回転以内に判別することができ、高速アクセスに適している。

トラックアドレスは４８個の領域１４２で示される。この、４８ビットの中には１６ビットのアドレス誤り検出符号が含まれている。領域１４２は多数のウォブルで構成されているので、信頼性高く検出でき、確実にトラックアドレスを得ることができる。

もちろん、セグメントの数をゾーンごとに変えたＺＣＡＶ型のアドレス配置も可能であり、その場合、ＺＣＬＶ動作に適する。

複数の領域の使い方は本実施例に限られるものではなく、さらにもうひとつ領域を設けて、たとえば、付加情報を配置してよい。著作権管理などの情報を配置することが可能となり、光ディスクの応用範囲が拡大する。

［実施例５］
実施例１において、偶数トラックと奇数トラックでシンボル０，１とシンボルα，βのいずれかを選択するのではなく、すべてのトラックで４つのシンボルを用いて、多値記録することとした。これにより、記録する情報が２倍に増えるため、アドレス符号語長を図８の約半分にすることが可能となる。

この場合、１ワードは２フレームで構成される。各フレームの先頭には同期シンボルＡまたはＢが配置され、その後に続く２２シンボルが各々、シンボル０，１，α，βの４種を使って４値記録されている。したがって、１シンボルあたり２ビット情報を格納することが可能となる。２フレームで２２シンボル×２ビット×２フレーム＝８８ビットの情報を記録することができる。すなわち、約半分の領域に実施例１と同様の情報を記録することができるため、効率が良い。

このため、非常に冗長度が高く密にアドレス情報を提供することができるため、アドレス検出の信頼性が高く、アクセスの際の待ち時間も短くなるため、高性能な情報記録再生システムを構成できる。

［実施例６］
図４に示したような３組のＭ系列を用いて、２相位相変調したウォブル波形の加算によって、周波数を増大させることなく３倍の情報を保持することが可能となる。図１７はその原理を示したもので、Ａ，Ｂ，Ｃは互いに直交する符号（系列）によって変調されている。

Ａ＋Ｂ−Ｃの演算を行った波形に、たとえば、Ａの波形を参照波として掛け合わせたのが最下段の図である。この例では、この系列全体を積分すれば＋８という値が得られる。同様にＢを掛け合わせた場合＋８、Ｃを掛け合わせた場合−８が得られ、最初の演算の符号が再現されている。このことを拡張すると、ｉｘＡ＋ｊｘＢ＋ｋｘＣの演算を行うと、３種類の参照波を掛け合わせた同期検出（相関検出）により、３つの係数ｉ，ｊ，ｋを独立に検出できる。この事を利用すると、アドレスのみならず、大量の情報をウォブルとして記録することが可能となる。

本発明の記録トラックの一部の領域分割法を示す図。 本発明の符号・変調コードの割り当て方法の一例を示す図。 本発明のウォブル波形の重畳方式の一例を示す図。 本発明のウォブル符号化の一例を示す図。 本発明のウォブル波形の一例および記録トラックの部分拡大平面図。 本発明のウォブル符号化の一例を示す図。 本発明のウォブル符号化の一例を示す図。 本発明の同期フレームの構成を示す図。 本発明のアドレス符号語の構成を示す図。 本発明の付加データ用エラー訂正ブロックの構造を示す図。 本発明の光ディスクの記録再生システムのブロック構成を示す図。 本発明のウォブル検出回路の一例。 本発明のウォブル変調方式（波形）の一例を示す図。 本発明のウォブル符号の一例。 本発明のウォブル列の構成例を示す図。 従来の光ディスクフォーマット。 本発明のウォブル情報の重畳方法の一例を示す図。

符号の説明

１…光ディスク、１１…グルーブ、１２…ランド、１３…記録マーク、１３１…記録マーク、２…光ヘッド、２１…光スポット、２２…光ビーム、２３…対物レンズ、２４…コリメタ−レンズ、２５…レーザ、２６…検出器、２７…検出器、２８…ビームスプリッタ、２９…ホログラム素子、３１…レンズアクチュエータ、４１…信号再生ブロック、５０…リンク部、５１…データセグメント、５２…ギャップ領域、５３…ガード領域、５４…同期信号領域、５４１…同期信号、５４２…再同期信号、５５…データ領域、５６…ポストアンブル、５７…記録部、５８…データフレーム、５９…記録ユニット、６…ヘッダ、６１…ミラー、６２…ピット領域、６３…アドレス情報ピット、６４…物理フレーム。

Claims (3)

1. スパイラル状あるいは同心円状の溝部又は溝間部の少なくとも一を情報記録トラックとする光情報記録媒体であって、該溝部又は溝間部に、変調されたウォブル情報を有し、このウォブル情報は複数種類の異なる変調・符号化方式を重畳してあるいは相補的に用いて形成されており、上記ウォブル情報のうち、少なくとも一つの変調・符号化方式が適用されたものが、付加データを保持していることを特徴とする光情報記録媒体。
2. 上記付加データとして、記録時または再生時のデータの保護またはアクセス制限の為の管理情報あるいは暗号鍵情報が記憶されていることを特徴とする請求項１に記載の光情報記録媒体。
3. 上記付加データとして、ディスクの種別や特徴を示す制御情報が記憶されていることを特徴とする請求項２に記載の光情報記録媒体。

Images