JP2006302502A - 光ディスク - Google Patents

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Abstract

【課題】ディスクのリードイン領域、使用者データ領域及びリードアウト領域の全面にグルーブ及びランドを形成して均一な条件で製造でき、信頼性の高い再生信号が得られる光ディスクを提供する。
【解決手段】リードイン領域、使用者データ領域及びリードアウト領域を有する記録及び／または再生用光ディスクであって、前記リードイン領域、使用者データ領域及びリードアウト領域がグルーブ及びランドよりなり、前記リードイン領域が再生専用領域及び記録／再生領域を具備し、前記再生専用領域に第１ウォッブルが形成され、前記記録／再生領域に前記第１ウォッブルと異なる変調方式の第２ウォッブルが形成されることを特徴とする光ディスク。
【選択図】図１４

Description

本発明はディスクのリードイン領域、使用者データ領域、リードアウト領域及び特定目的の所定領域を含む全面にグルーブ及びランドを形成して均一な条件で製造でき、信頼性の高い記録／再生信号が得られるようになった光ディスクに関する。
一般に光ディスクは、非接触式で情報を記録／再生する光ピックアップ装置の情報記録媒体として広く採用され、情報記録容量によってコンパクトディスク（ＣＤ； ｃｏｍｐａｃｔ ｄｉｓｋ）、デジタル多機能ディスク（ＤＶＤ； ｄｉｇｉｔａｌ ｖｅｒｓａｔｉｌｅ ｄｉｓｋ）に区分される。さらに、情報の記録、消去及び再生が可能なＤＶＤ系光ディスクとして、ＤＶＤ−ＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）とＤＶＤ−ＲＷ（ｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ）とがある。
このようなＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷディスクは、図１に示したように、ディスクの大きさや判読面のトラック層数、複写防止情報などの再生専用データが記録されるリードイン領域１０、反復再生及び／または記録が可能な使用者データ領域２０及び他のディスクに関する情報が記録されるリードアウト領域３０に分けられる。
前記リードイン領域１０及びリードアウト領域３０の一部（Ａ部及びＢ部）を拡大すれば物理的な形態のピット１５が形成されており、これは再生専用データである。そして、前記使用者データ領域２０は一定のトラックに沿って情報マーク２７の記録及び／または再生がなされるようにグルーブ２３とランド２５とが交互に形成されている。ここで、参照番号４０は再生ビームを示す。
ところが、ＤＶＤ−ＲＡＭとＤＶＤ−ＲＷとの一番大きな差異点は記録を行なう物理的な領域にある。すなわち、ＤＶＤ−ＲＡＭはランド２５とグルーブ２３との両領域ともに記録を行う一方、ＤＶＤ−ＲＷはグルーブ２３領域だけに記録を行う。この２つの規格には次のような問題点がある。
第１に、ＤＶＤ−ＲＷの場合、記録された状態が再生専用光ディスクのＤＶＤ−ＲＯＭと同じ物理的構造よりなっていてＤＶＤ−ＲＯＭドライブやＤＶＤプレーヤーで再生互換性が優秀である。これに対し、ＤＶＤ−ＲＡＭはランドとグルーブの深さにしたがう位相差によって、ＤＶＤ−ＲＯＭで再生するためにはランドとグルーブの各々に合うトラッキングをしなければならないため、ハードウェアー的な追加修正が必要なので互換性が落ちる。
第２に、ＤＶＤ−ＲＷでグルーブに記録する場合に記録再生特性、射出特性を考慮してグルーブ深さがＤＶＤ−ＲＡＭに比べて２倍以上浅く形成される。ここで、リードイン領域１０に再生専用データが必要な場合にピット１５上に再生専用データが形成される。図２は、再生ビームの波長λとディスクの屈折率ｎにおいて、λ／ｎ単位のピット深さに対する再生信号の振幅比をグラフで示したものである。
ここで、最小記録マークの長さＴに対して記録マークの長さが３Ｔ及び１４Ｔである場合を調べれば、ＤＶＤ−ＲＡＭのピットの深さをＤＶＤ−ＲＷのグルーブ深さの約０．０６（λ／ｎ）とする時、振幅比が各々ｍ１、ｍ２で０．２〜０．３に現れる。そして、ピットの深さが０．２５の時に振幅比が約１に近く現れる。したがってピットの深さをＤＶＤ−ＲＷのグルーブ深さのλ／１２ｎ深さとした場合、λ／４ｎ深さでの結果に比べて約３０％（１：０．３）以下の信号レベルを示す。このように、ＤＶＤ−ＲＡＭでＤＶＤ−ＲＷのグルーブの深さのように浅く再生専用データを形成した場合、信頼性のあるピット信号が得られない。
第３に、記録容量をさらに高めるために、図３に示したように入射ビーム方向から見た時、記録層が複数で設計された多層ディスクが必要である。これにより、例えば第１記録層Ｌ０及び第２記録層Ｌ１を有する二重記録層が形成された場合、前記第２記録層Ｌ１に記録を行なう時に記録光が第１記録層Ｌ０を通過するが、この時、ピットのある部分とグルーブのある部分で光パワーに差が生じる。また、データ領域内に記録基本単位を示す物理的なヘッダを使用する場合、記録される領域とは違って、物理的なヘッダ領域は常に結晶化状態に残っているために透過率の側面でも差が生じる。
図４を参照すれば、ミラー領域、ピット領域、グルーブ領域、マークが形成されたグルーブ領域に対して各々光パワーを計算してグラフで示した。このグラフによれば、第１記録層Ｌ０の各領域の物理的な形状によって光パワーに影響を及ぼすということが分かる。
次の表１は、光パワー実験に使われた条件を示すものである。
Figure 2006302502
上の表でＲｃは記録層で結晶部分の反射率を、Ｒａは非晶質部分の反射率を各々示す。実験結果によれば、光パワーはミラー領域で一番小さく減少し、ピット領域、グルーブ領域及びマークが形成されたグルーブ順に益々減少する。この結果によれば、図３に示したように、第１記録層Ｌ０のリードイン領域１０とグルーブＬＯを備えるデータ領域２０との境界に記録／再生ビーム４０がかかっている場合と、グルーブだけにビームがかかる場合とを比較する時、第２記録層Ｌ１に到達するビームの光量が変わる。このようにマークが形成されたグルーブは、二重記録層において第２記録層Ｌ１にデータを記録する時に記録パワーに影響を与えるので記録／再生が不良になる。
さらに、高密度化のために再生ビームのスポットサイズを縮めるためには開口数ＮＡを大きくしなければならないが、この時に二重記録層についての問題点、すなわち、光パワーの差が開口数が大きくなるほどさらに激しくなる。次の表２は開口数が高くなるほど光パワーの差が大きくなる原因を項目別に分析したものである。
Figure 2006302502
前記表２のように、二重記録層の第１記録層でグルーブとピットとが形成された場合、開口数ＮＡが高いほどビームにかかるトラック数が多くなり、入射されるビームの入射角度が大きくなるので光パワーに影響を大きく及ぼす。
第４に、ディスクマスタリング時にリードイン（ピット）／データ領域（グルーブ）／リードアウト（ピット）領域ごとにディスク構造が異なって製造条件が変わるため、製造工程が複雑になり、これにより収率が低くなり、結果的に製造コストが上がる問題点がある。
本発明は前記問題点を解決するために案出されたものであって、データ領域及びリードイン、リードアウト領域をいずれもグルーブで形成してマスタリング時に製造条件を同一にすることによって収率及び製造コストを向上させ、記録／再生性能を向上させた光ディスクを提供することを目的とする。
また、多層記録層を有するディスクに対して記録／再生時に光パワーが均一に照射されるように構造が改善された光ディスクを提供することを目的とする。
本発明の目的を達成するために、本発明による光ディスクは、リードイン領域、使用者データ領域及びリードアウト領域を有する記録及び／または再生用光ディスクであって、前記リードイン領域、使用者データ領域及びリードアウト領域がグルーブ及びランドよりなり、前記リードイン領域が再生専用領域及び記録／再生領域を具備することを特徴とする。
また、前記再生専用領域に第１ウォッブルが形成され、前記記録／再生領域に前記第１ウォッブルと異なる変調方式の第２ウォッブルが形成されることを特徴とする。
また、第１ウォッブルはＱＰＳＫ方式、周波数変調方式、振幅変調方式、所定周期の単一周波数ウォッブル部と所定周期の非ウォッブル部とを組合わせた方式、位相変調方式、ＭＳＫ方式及び鋸状変調方式のうちのいずれか一つの方式であり、前記第２ウォッブルは前記第１ウォッブルと異なる変調方式のウォッブルであることを特徴とする。
また、前記第１ウォッブルは高周波ウォッブルであり、前記第２ウォッブルは第１ウォッブルに比べて相対的に低周波ウォッブルであることを特徴とする。
また、前記再生専用領域にはアドレス情報を示すヘッダフィールドがＥＣＣ記録単位の先頭、末尾またはＥＣＣ記録単位境界に位置することを特徴とする。
また、前記ヘッダフィールドに形成されたウォッブルは低周波であることを特徴とする。
前述したように、本発明に係る光ディスクは、ディスク製造時にディスクの全体領域にわたってグルーブを連続して掘るだけですむので、製造が容易でマスタリング時に工程に関するパラメータを制御する側面でも有利なだけでなく、ディスクマスタリング時に製造条件を同一にして収率を高め、製造コストを節減できる。また、再生専用データをピットの代わりにウォッブルで形成することによって多層ディスクで再生／記録を行なう時にビームの光パワーを均一にできる。
以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施形態について詳細に説明する。
本発明に係る光ディスクは、図５を参照すれば、リードイン領域１００、使用者データ領域１２０及びリードアウト領域１３０を含む光ディスクであって、ディスク全体領域をグルーブ１２３及びランド１２５より構成することを特徴とする。
ここで、使用者データは前記グルーブ１２３だけに記録でき、また、グルーブ１２３及びランド１２５の両側に記録できる。
一方、再生専用データを記録する時に、ピットの代わりにグルーブ１２３及びランド１２５の少なくとも一側壁に特定周波数の信号のウェーブ状のウォッブル信号１０５を連続して記録する。図５のＣ部及びＤ部を拡大してみれば、リードイン、リードアウト領域１００、１３０でグルーブ１２３及びランド１２５が交互に形成され、グルーブ１２３及びランド１２５の両側壁にウェーブ状のウォッブル１０５が形成されている。そして、前記使用者データ領域１２０の一部の図５のＥ部を拡大してみれば、グルーブ１２３及びランド１２５が交互に形成され、前記グルーブ１２３及びランド１２５の両側壁にウォッブル１０５が形成されている。ここで、記録／再生ビーム１１０がグルーブ及び／またはランドトラックに沿って行きつつ記録又は再生する。
ウォッブルを形成するに当って、図６に示したようにランド１２５’またはグルーブ１２３’の一側面だけにウォッブル１０８’を形成する片側ウォッブル方式を利用できる。またはグルーブ１２３’及びランド１２５’の両側ともにウォッブルを形成することもできる。
また、図７は、ウォッブル１２７とランド１２５に所定間隔ごとにピットが形成されたランドプレピット１３０を混合して再生専用データを記録する方式が示されている。このランドプレピット１３０はディスク基板を製造する時にあらかじめ定まった領域に形成され、記録／再生装置に備わるピックアップ装置は、ここに記録された情報により所望の位置に容易に探して行くことができる。また、ランドプレピット状に記録された情報によりピックアップ装置は、例えば、セクター番号、セクタータイプ、ランド／グルーブなどを認識でき、サーボ制御もできる。
このように、本発明では、ピットの代わりにウォッブル信号で再生専用データを記録するので、ディスク全体にわたって記録層の物理的な形状が均一であって、多層記録層を備えるディスクの場合に光パワーの減少が従来に比べて少ない。
図８Ａには、本発明のウォッブル信号の変調方式の一例が示されている。この変調方式は、周波数変調方式でウォッブル１０８、１０８’の周波数を変えることによってデータを記憶させることである。例えば、データは“０”ビットと“１”ビットの組合わせで記録され、ビットが論理値“０”をとる場合のウォッブルの周波数とビットが論理値“１”をとる場合のウォッブルの周波数とを異にすることによってデータを記録する。ここでは、“０”ビットでの周波数が“１”ビットでの周波数より大きく現れるため、“０”ビットと“１”ビットとが認識される。
他の例として、図８Ｂに示したような位相変調方式がある。これは、ウォッブル１０８、１０８’の位相を変えることによってデータを記録することである。例えば、ビットが論理値“０”をとる場合のウォッブル位相と、ビットが論理値“１”をとる場合のウォッブル位相を相異にすることによってデータを記録する。例えば、“０”ビットを示すウォッブル位相と“１”ビットを示すウォッブル位相との差を１８０°にすることによってデータを記録できる。
また、図８Ｃに示したように、振幅変調方式がある。例えば、ビットが論理値“０”をとる場合のウォッブルの振幅と、ビットが論理値“１”をとる場合のウォッブルの振幅とを異にすることによってデータを記録する。
また、図８Ｄに示したように、所定周期の単一周波数のウォッブル部１３５及び／または所定周期の非ウォッブル部１３７の組合わせよりなるＭＡＭ（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式によりデータを記録する方式を利用できる。ここで、前記ウォッブル部１３５は単一周波数で構成され、前記非ウォッブル部１３７はウォッブルが形成されていない部分である。したがって、例えば、前記ウォッブル部１３５及び非ウォッブル部１３７のそれぞれの全体長さを異にすることによってデータを記録できる。
さらに他の例として、図９に示したように、各ウォッブル信号１４０の位相を９０゜ずつ外れるように変調するＱＰＳＫ方式で記録する方式を利用できる。ここで図面符号１４５は、使用者データである記録マークを示す。このように、ウォッブルにより再生専用データを記録すれば、グルーブ及び／またはランドトラックに沿って使用者データと再生専用データとが共に記憶されるのでディスクの記録領域使用効率が向上する。
または、図１０に示したように連続するウォッブルの一部区間の周波数だけを変えるＭＳＫ方式または図１１に示したように鋸状のウォッブル１５０を形成したＳＴＷ（Ｓａｗ Ｔｏｏｔｈ Ｗｏｂｂｌｅ）方式を採用できる。前記鋸状ウォッブル１５０は傾斜度が相対的に大きい部分１５０ａ及び傾斜度が相対的に小さな部分１５０ｂの形状によって“０”ビットまたは“１”ビットが決定される。一方、図１２に示したようにウォッブルのトラックピッチＴＰ１、ＴＰ２を異に構成してトラック間クロストークを減らしうる。
本発明の他の実施形態による光ディスクは図１４に示したように前記リードイン領域（図５の１００）に第１ウォッブルにより再生専用データが記録される再生専用領域１０３及び、第２ウォッブルが形成された記録／再生領域１０５が備わる。前記第１及び第２ウォッブルは相異なる変調方式を採用したり、ウォッブルを表示する仕様を異にして構成される。言い換えれば、前記第１ウォッブルは前記ＱＰＳＫ方式、周波数変調方式、振幅変調方式、所定周期の単一周波数ウォッブル部と所定周期の非ウォッブル部とを組合わせた方式及び位相変調方式、ＭＳＫ方式及び鋸状ウォッブル方式のうちのいずれか一方式で構成され、前記第２ウォッブルは前記第１ウォッブルと異なる方式で構成される。
一方、図１３に示したように前記記録／再生領域１０５はグルーブの全領域にアドレス情報があり、前記再生専用領域１０３にはアドレス情報を示す別のヘッダフィールド１０１及び再生専用データフィールド１０２が備わりうる。前記ヘッダフィールド１０１はＥＣＣ記録単位の先頭、末尾またはＥＣＣ記録単位境界に配置されうる。ここで、前記ヘッダフィールド１０１のウォッブルの仕様が前記記録／再生可能領域でのウォッブルまたは再生専用領域のウォッブルの仕様と同じかまたは異なる。特に、図１４に示したように前記再生専用領域１０３の再生専用データフィールド１０２では高周波のウォッブルが、前記ヘッダフィールド１０１及び記録／再生領域１０５では低周波のウォッブルが形成できる。これは前記ヘッダフィールド１０１にあるアドレス情報が高周波で記録される場合に再生信号が不良になることを防止するためである。また、トラック間クロストークを減らせるよう前記記録／再生領域１０５と再生専用領域１０３のトラックピッチを相違に構成することもできる。さらに望ましくは、前記再生専用領域１０３のトラックピッチが記録／再生領域１０５のトラックピッチより大きくするのが望ましい。
前述した本発明による光ディスクにリードイン領域１００、データ領域１２０、リードアウト領域１３０以外に特定の目的で形成される所定領域をさらに備えうる。
図１５は、前記のような本発明による光ディスクを記録／再生するシステムを概略的に示すものである。この光ディスク記録／再生システムは光を照射するレーザーダイオード１５０、前記レーザーダイオード１５０から照射される光を平行にするコリメーティングレンズ１５２、入射光の偏光方向によって光の進行経路を変換する偏光ビームスプリッタ５４、１／４波長板１５６、入射光を光ディスク１６０に集束させる対物レンズ１５８を含む。前記光ディスク１６０から反射された光が前記偏光ビームスプリッタ１５４により反射されて光検出器、例えば４分割光検出器１６２に受光される。前記光検出器１６２に受光された光は電気信号に変換されてＲＦ信号に検出されるチャンネル１及びプッシュプル方式によりウォッブル信号を検出するチャンネル２に出力される。ここで、Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４はＤＣ増幅器を、Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ、Ｉｄは前記４分割光検出器１６２から出力される第１ないし第４電流信号を示す。
本発明の光ディスクは、前述したようないろいろな変調方式を用いて再生専用データを形成できる。特に、前記リードイン領域１００、リードアウト領域１３０及び使用者データ領域１２０とも変調方式によりウォッブル信号を形成できる。
または、前記リードイン領域１００、使用者データ領域１２０またはリードアウト領域１３０は相異なる変調方式によりウォッブルを形成できる。例えば、前記使用者データ領域１２０では、周波数変調方式、位相変調方式、振幅変調方式、ウォッブル部と非ウォッブル部との混合方式及びＱＰＳＫ方式、位相変調方式、ＭＳＫ方式、鋸状ウォッブル方式のうちのいずれか一つの変調方法をとり、前記リードイン領域１００及びリードアウト領域１３０は、前記使用者データ領域１２０に採用した変調方式とは異なる変調方式によりウォッブルを形成できる。
一方、本発明において、記録容量を向上させるために記録層が少なくとも一つ以上のディスクを構成できる。例えば、第１記録層及び第２記録層の二重層よりなるディスクにおいて、本発明では前述したように全領域がグルーブ及びランドで形成され、再生専用データがウォッブルで均一に形成されるのでリードイン領域またはリードアウト領域と使用者データ領域との境界領域で光パワーの差が生じない。
従来の光ディスク及びＡ部、Ｂ部及びＣ部の拡大図である。 ピット深さに対する再生信号の振幅比を示すグラフである。 従来の光ディスクの一部断面図である。 いろいろな場合による光パワーを示すグラフである。 本発明に係る光ディスク及びＣ部、Ｄ部及びＥ部拡大図である。 本発明の一実施形態による光ディスクの片側ウォッブリング方式を示す図面である。 本発明の他の実施形態による光ディスクのウォッブル及びランドプレピット混合方式を示す図面である。 本発明の他の実施形態による周波数変調によるウォッブルから得られる波形を示す図面である。 本発明の他の実施形態による位相変調によるウォッブリング部から得られる波形を示す図面である。 本発明の他の実施形態による振幅変調によるウォッブルから得られる波形を示す図面である。 本発明の他の実施形態によるＭＡＭ変調によるウォッブルから得られる波形を示す図面である。 本発明の他の実施形態によるＱＰＳＫ方式を示す図面である。 本発明の他の実施形態によるウォッブルから得られる波形を示す図面である。 本発明の他の実施形態によるウォッブルから得られる波形を示す図面である。 本発明の他の実施形態によるウォッブルを示す図面である。 本発明による光ディスクで再生専用データがウォッブルで形成された領域でのアドレスを表するヘッダフィールド及び再生専用データの配置を示す図面である。 本発明による光ディスクで再生専用データがウォッブルで形成された領域でのアドレスを表するヘッダフィールド及び再生専用データの配置を示す図面である。 本発明による光ディスクの記録／再生システムを概略的に示す図面である。
符号の説明
１００ リードイン領域
１０５ ウォッブル
１２０ 使用者データ領域
１３０ リードアウト領域

Claims (5)

  1. リードイン領域、使用者データ領域及びリードアウト領域を有する記録及び／または再生用光ディスクであって、前記リードイン領域、使用者データ領域及びリードアウト領域がグルーブ及びランドよりなり、前記リードイン領域が再生専用領域及び記録／再生領域を具備し、
    前記再生専用領域に第１ウォッブルが形成され、前記記録／再生領域に前記第１ウォッブルと異なる変調方式の第２ウォッブルが形成されることを特徴とする光ディスク。
  2. 第１ウォッブルはＱＰＳＫ方式、周波数変調方式、振幅変調方式、所定周期の単一周波数ウォッブル部と所定周期の非ウォッブル部とを組合わせた方式、位相変調方式、ＭＳＫ方式及び鋸状変調方式のうちのいずれか一つの方式であり、前記第２ウォッブルは前記第１ウォッブルと異なる変調方式のウォッブルであることを特徴とする請求項１に記載の光ディスク。
  3. 前記第１ウォッブルは高周波ウォッブルであり、前記第２ウォッブルは第１ウォッブルに比べて相対的に低周波ウォッブルであることを特徴とする請求項１に記載の光ディスク。
  4. 前記再生専用領域にはアドレス情報を示すヘッダフィールドがＥＣＣ記録単位の先頭、末尾またはＥＣＣ記録単位境界に位置することを特徴とする請求項１に記載の光ディスク。
  5. 前記ヘッダフィールドに形成されたウォッブルは低周波であることを特徴とする請求項１に記載の光ディスク。

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