JP2014032711A - 光情報記録媒体、記録再生方法及び記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ランドグルーブ方式においてウォブル干渉を低減する。
【解決手段】ウォブル干渉の生じる可能性のある個所、例えばグルーブの両側側壁の形状が等しくなく、グルーブ幅変調が不可避な個所のウォブル変調にＳＴＷ変調を用いる。これにより、グルーブ幅変調の振幅をＢＰＳＫ変調を用いた場合の１／４に抑えることが可能になる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光を用いて情報を記録する媒体及びそれを用いる情報記録再生装置に関わる。

以下における説明中の用語の一部は、Blu-ray Disc（ＢＤ）で使用される表現を用いている。これらは、ＢＤ以外のシステムでは、別の呼称が用いられる可能性がある。しかし、当業者であれば容易に読み替えることができることである。

光ディスクの記録容量の拡大は、光源の短波長化と対物レンズの開口数（ＮＡ）の増大に加えてディスク１枚当たりの記録層数を増やすことにより実現されてきた。ＢＤでは青色半導体レーザと、ＮＡが０．８５という高ＮＡ対物レンズを用いて２層で５０ＧＢの記録容量を実現している。更に、２０１０年には、記録層の数を３乃至４に増やすと同時に面記録容量も高めることにより１００ＧＢ以上の記録容量を有するＢＤ ＸＬの実用化に至った。

記録再生光の波長の短波長化や対物レンズの高ＮＡ化は限界に近い状況にあるものの、非特許文献１に解説されているランドグルーブ効果を用いることによりランドとグルーブに記録してトラックピッチを狭め、面記録容量を更に増大させる方式が考えられる。以後、このランドグルーブ効果を用いた方式をランドグルーブ方式と呼ぶこととする。実際に、ランドグルーブ方式を応用した光ディスクシステムとして、ＤＶＤ−ＲＡＭが知られている。

ランドグルーブ方式を用いた記録型光ディスクシステムを構築する際には、アドレス情報をディスク上に形成する方法が解決すべき基本的課題の一つとなる。記録型光ディスクの多くでは、ディスク基板上に螺旋状に形成された案内溝（グルーブ）若しくはランドに沿って情報が記録される。グルーブを一定周期で蛇行（ウォブル）させておき、記録または再生時に、このウォブルを検出することで回転速度に同期したクロックを得ることができる。更に、ウォブルに変調を加えることにより、アドレスやディスクに関する補助的な情報をグルーブに物理形状として記録している。グルーブに記録されたアドレス情報（ＡＤＩＰ：address in pre-groove）を検出することにより、ディスク上の所望の位置に情報を記録することを可能としている。

グルーブのみに記録する方式の場合、ウォブルはグルーブの両側の側壁を同じ形状に整形すればよい。ランドのみに記録する場合も同じである。以下においては、グルーブを記録域とした場合、これをグルーブトラックと呼称し、同様に、ランドを記録域とした場合、これをランドトラックと呼称することとする。よって、ランドグルーブ方式の場合、ランドトラックとグルーブトラックが存在する。ランドグルーブ方式では、互いに隣接するランドトラックとグルーブトラックが同一側壁を共用している。このため、ランド及びグルーブトラックのそれぞれに独立したアドレスを割り振ろうとすると、グルーブ又はランドの両側の側壁形状を同じにできない区間を生じる。即ち、このような区間ではグルーブ又はランドの幅が変化するために、記録された信号の振幅がトラック幅の変動に伴い変調されるという悪影響が観測される。また、当該区間では、ウォブル信号の振幅も変動するという悪影響も同時に受ける。以下では、これらの現象をウォブル干渉と呼称する。当該技術分野において、ウォブル干渉なる用語が他の事象を指す可能性があるが、本明細書中では上記の意味で使用する。

上述のようにランドトラック及びグルーブトラックのそれぞれに独立したアドレスを割り振ろうとすると、ウォブル干渉の発生は不可避であるものの、その頻度を低減することは可能である。例えば、特許文献１に開示されている技術によれば、アドレス情報の一部にグレイコードを用いることにより隣接するトラックによるウォブル干渉の頻度を低減することが可能である。

なお、以下においては、グルーブとランドを区別する必要がない場合には単にトラックと呼ぶこととする。

特開２００５−１６６１２０号公報

Jpn. J. Appl. Phys., Vol.32 (1993) pp.5324-5328 Jpn. J. Appl. Phys., Vol.42 (2003) pp.915-918 Standard ECMA-274 Appendix J

特許文献１に記載の技術においては、ウォブル干渉を低減する為に互いに隣接するグルーブの形状を極力一致させる手段としてアドレス情報の一部にグレイコードを用いている。しかし、ウォブルの変調手段としてＢＰＳＫ（binary phase shift keying）を用いているので、互いに隣接するグルーブ側壁の形状が一致していない箇所では大きなウォブル干渉を生じるという課題がある。

また、特許文献１に記載の技術では、ＡＤＩＰをエラー訂正符号で保護することをしていない。これは、例え組織符号を用いたとしても、符号語は、隣接トラックのそれとは異なるために、この部分のウォブル形状が互いに異なる確率が高くなり、その結果、ウォブル干渉の頻度を低減するという効果が希薄化され、或いは失われてしまうためである。特許文献１に記載の技術では、ＡＤＩＰがエラー訂正符号で保護されていないためにウォブル信号から再生されたＡＤＩＰ情報の信頼性が低いという課題を有している。特に、ウォブル形状の不良などのディスクの欠陥に起因するＡＤＩＰエラーやディスク表面に付着したごみや汚れに起因するＡＤＩＰエラーに対しては極めて脆弱であるという課題がある。

本発明は、以上の課題を解決してウォブル干渉の影響が少なく、かつ、信頼性の高いＡＤＩＰシステムを実現するための方法及び光情報記録媒体、並びにその光情報記録媒体に対する光情報記録再生方法及び記録再生装置を提供することを目的とする。

本発明の光情報記録媒体は等角度ウォブルフォーマットを有し、ウォブルが保持するデータをウォブル干渉の発生の頻度で分類し、ウォブル干渉が発生するデータを保持する個所のウォブル変調波形にウォブル干渉振幅がキャリアウォブル振幅の２倍よりも小さい波形を用いる。ウォブル干渉振幅が小さい波形としては、キャリアウォブルに当該キャリアウォブルの高調波を重畳した波形、例えばＳＴＷ（saw-tooth wave）を用いることができる。ＡＤＩＰデータは、組織化符号で保護する。

また、等角度ウォブルフォーマットの各部に適用されている変調波形に適応してデータを判別する手段を有する。

本発明によれば、ウォブル干渉の影響を抑圧することができる。また、ウォブル形状の不良などのディスクの欠陥及びディスク表面に付着したごみや汚れに起因するＡＤＩＰエラーに対して十分に対抗できる信頼性の高いＡＤＩＰシステムを構築することが可能となる。

上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明を実施した一例を示す図。 ランドグルーブ方式における記録マークの配置を説明する図。 本発明に基づいた光ディスクの説明図。 データの構成とウォブル波形生成過程を説明する図。 位相変調ウォブル部及び位相変調ユニットの構成を説明する図。 ＳＴＷ変調ウォブル部及びＳＴＷ変調ユニットの構成を説明する図。 ＰＳＴＷ及びＮＳＴＷ波形の例を示す図。 ＭＳＫマークの説明図。 シンクコードウォブル部の構成を説明する図。 シンクコードユニットの構成を説明する図。 エラー訂正符号を含むデータの構成とウォブル波形生成過程を説明する図。 エラー訂正符号を含むデータの構成とその一部を再配列した場合のウォブル波形生成過程を説明する図。 記録領域をゾーンに分割した場合の模式図。 記録領域をゾーンに分割した場合のデータの構成とウォブル波形生成過程を説明する図。 線記録密度一定で記録した場合のＲＵＢ配置の模式図。 パリティ生成方法の種類を説明する図。 記録及び再生動作の説明図。 ＡＤＩＰデコーダの構成例の説明図。 光ディスク装置の構成例の説明図。

はじめに、改めてランドグルーブ方式について説明する。図２は、ランドグルーブ方式における記録マーク１６の配置を説明した図である。ディスク基板１１の上には、図２に示したような、底が平坦な溝、即ちグルーブ１４が形成されている。グルーブは、等ピッチの螺旋で形成されている。前述のように、グルーブはウォブルされている。等ピッチの螺旋グルーブによって分断された基板表面をランド１５と呼称する。なお、ランド及びグルーブの定義様式は、種々存在するが、本明細書中では、光の入射面から見て凹である領域をグルーブ、凸である領域をランドと定義する。ランド及びグルーブの上には記録層１２が形成されていて、光スポット１３によって記録マーク１６の記録及び再生が行われる。なお、ランド及びグルーブそれぞれに沿って記録マーク列が形成されるので記録領域であるという意を表してそれぞれランドトラック、グルーブトラックとも呼称する。なお、簡単のために図示していないものの、記録層の上にはカバー層が設けられる。

＜ＣＡＶフォーマット＞
次に、実施例の説明を行う。図３に、本発明に基づいた光ディスクの説明図を示す。グルーブは、光ディスク１上に、等ピッチの螺旋を描くように形成されている。但し、図中では、簡単のためにグルーブの描画を省略している。グルーブトラック及びランドトラックは、１周を８つのセグメント２で構成している。各セグメントには０から７までの番号が付与されている。また、セグメントには、グルーブトラックからなるグルーブセグメント３とランドトラックからなるランドセグメント４がある。また、各セグメントが占める角度は等しい。

各グルーブセグメントは、同一のフォーマットを有する。あるグルーブセグメントのウォブル形状は、このフォーマットとウォブルに記録される情報によって決定される。これらのことは、ランドセグメントにおいても同様である。グルーブを構成する２つの側壁の形状は、電子線描画などを用いることにより独立して制御可能であるので、グルーブの代わりにランドの形状を任意に制御することも可能である。但し、隣接するランドとグルーブは同一側壁を共用し両者を完全に独立して形成することはできないので、グルーブセグメントとランドセグメントでは、後述するように物理的な構成には若干の相違がある。また、１セグメントに含まれるウォブルの周期は、全て同一である。よって、周の長さが異なっても１トラックに含まれるウォブルの周期も同一である。セグメントの数は８であるから、変調部を除けばウォブルの位相は半径方向で揃っているので、変調されていない区間では隣接トラック間でのウォブル干渉は起こらない。このように、トラックの周の長さが異なっても１トラックに含まれるウォブルの周期が同一であるようなウォブルフォーマットのことを等角度フォーマットと呼称する事とする。

ユーザデータは、記録領域中の所望の位置に記録する必要があり、その際に各グルーブセグメント及びランドセグメントを位置目標として用いる。よって、これらはユニークに判別される必要がある。即ち、光学的な手法で読み出し可能な形状などを用いてアドレスを付与する必要がある。一般的なアドレスの構成要素を列挙すると、記録層番号（記録層が複数ある場合）、ゾーン番号（ゾーンが存在する場合）、セグメント番号、ランドグルーブ判別符号（トラックエラー信号の符号のみで判別する場合は不要）、トラック番号が挙げられる。また、これらと共に補助情報も記録される。補助情報の内容は、当該ディスク固有の情報などで、複数のセグメントの補助情報記録領域を用いて記録されている。以上の情報は、必要に応じた符号化処理を成された後にウォブル波形の変調としてディスク表面に形状として記される。

図４は、データの構成とウォブル波形生成過程を説明する図である。図３に示した構成のディスクを例に図４を参照しながら、上記手順によるウォブル波形データの準備過程を説明する。図３に示した構成のディスクでは、ゾーンを設定していないのでウォブルに記録するデータとその情報量は、配列順に以下の通りである。なお、以下においてＡＤＩＰデータ、或いは、単にデータという呼称は、特に断らない限り、又は、文脈上明らかな場合を除き、ウォブルに記録する以下のような内容のデータを指すものとする。すなわち、記録層番号１０１（４ビット）、セグメント番号１０２（４ビット）、トラック番号１０３（１９ビット）、ランドグルーブ判別ビット１０４（１ビット）、補助情報１０５（８ビット）である。ここで、トラック番号は、ランドトラックとその外周側に隣接するグルーブトラックには同じ値を割り当てている。また、ランドトラックのトラック番号と内周側に隣接するグルーブトラック番号の差は、１である。ランドグルーブ判別ビットの値は、ランドトラックに０を、グルーブトラックに１を割り当てている。よって、ランドグルーブ判別ビットをトラック番号の最下位ビットと看做すと、互いに隣接するトラック番号同士のバイナリ値の差は１となる。そして、ランドグルーブ判別ビットをトラック番号の最下位ビットと看做した上で、これをグレイコード変換したものをグレイコード化トラック番号１０６と呼ぶ。ここで、各データは、隣接トラックの該当するデータとハミング距離の差が小さいことが予想される項目順に配列している。即ち、記録層番号及びセグメント番号は、隣接するトラックと同じ値を有する（ハミング距離０）。互いに隣接するトラック間のグレイコード化トラック番号のハミング距離は、１である。補助情報は、任意のバイナリ値をとるのでハミング距離は、互いに隣接するトラック間のこの項目のハミング距離は、０から８となる。

次に、ウォブルの変調波形を決定する。ここで、隣接トラック間でハミング距離が０である項目に関しては、ウォブル干渉が発生する可能性がないので符号の判別が容易な２値位相変調（ＢＰＳＫ：binary phase-shift keying）を用いる。即ち、位相変調区間１０７に割り当てられる。一方、隣接トラック間でハミング距離が１以上である項目に関しては、ウォブル干渉が起こるのでＳＴＷ変調区間１０８に割り当てる。後述するように、ＳＴＷ変調区間で用いるＳＴＷ（saw-tooth wave）は、ウォブル干渉を起こす条件においてもその程度がＢＰＳＫなどよりも著しく小さいという性質を有する。最後に、実際に形成するウォブル波形を決定する。１つのセグメントに対応するウォブル波形の先頭には、セグメントの開始を明示するためのシンクコードウォブル１０９を生成する。次いで、位相変調区間に対応して生成した位相変調ウォブル部１１０をシンクコードウォブルの後に付加する。

そして、ＳＴＷ変調区間に対応して生成したウォブル波形を上記までに生成した波形に付加する。前述のように、ランドとグルーブは同一側壁を共有しているのでランドセグメントとグルーブセグメントで異なるデータを保持する区間に関しては、図４（ｄ）のようにそれぞれに専用領域、ランドＳＴＷ変調ウォブル部１１１とグルーブＳＴＷ変調ウォブル部１１２を設けている。対象としているセグメントがランドセグメントである場合、位相変調ウォブル部の直後にあるランドＳＴＷ変調ウォブル部１１１にＳＴＷ変調区間に対応して生成したウォブル波形を付加する。この時、グルーブＳＴＷ変調ウォブル部１１２にはこの部分を使用しないことを示すデータを入れる。一方、対象としているセグメントがグルーブセグメントである場合、グルーブＳＴＷ変調ウォブル部１１２にＳＴＷ変調区間に対応して生成したウォブル波形を付加し、ランドＳＴＷ変調ウォブル部１１１にはこの部分を使用しないことを示すデータを入れる。

実際に電子線描画装置などでウォブルを形成するには、グルーブ又はランドのどちらか一方の形状を描画することになる。仮に、グルーブを描画するものとする。また、トラック番号はディスクの内周から外周に向かって増大しているものとする。この時、シンクコードウォブル部、位相変調ウォブル部、グルーブＳＴＷ変調ウォブル部を描画する場合は、上で作成したデータの内、当該グルーブセグメントのウォブル波形データを参照して両側の側壁形状を描画する。一方、ランドＳＴＷ変調ウォブル部では、ディスク内周側の側壁を描画する際には、１つ内側のランドセグメントに対応するウォブル波形データを参照し、外周側の側壁を描画する際には１つ外側のランドセグメントに対応するウォブル波形データを参照する。

次に、各ウォブル部の構成について述べる。図５は、位相変調ウォブル部及び位相変調ユニットの構成を説明する図である。始めに図５に基づき、位相変調ウォブル部の構成を説明する。位相変調ウォブル部１１０は、保持する情報量８ビットに対応して８個の位相変調ユニット１２０から構成される。位相変調ユニット１２０は、１ビットのデータを担う。位相変調ユニット１２０の長さは、５７ウォブル周期である。なお、ウォブル波形が意味を有し得る最小の長さは１周期（但し、ウォブルの長さの単位は、弧の長さではなく角度である）であるので、以下においては１ウォブル周期を単にウォブルと呼称する。また、今後定義する各種ウォブルの波形もウォブル単位で定義され、例えば、キャリアウォブルのように種類を表す接頭語を付けて呼称する（長さは当然、暗示的に１ウォブルである）。

位相変調ユニット１２０の構成を説明する。位相変調ユニット１２０は、位相シンク１２１から開始する。これは、位相変調ユニット１２０の開始を表す長さ９ウォブルの波形である。即ち、πウォブル１２３が３ウォブル連続した後、キャリアウォブル１２４が３ウォブル連続し、その後にπウォブルが３ウォブル連続する。ここで、キャリアウォブル１２４は、当該ディスクから再生されるウォブル信号のキャリアに対応する波形で正弦波である。即ち、キャリアウォブル以外の種類のウォブルの周波数と位相の基準となる。また、後述するように位相変調ユニット１２０の特定箇所に使用することによりビット０を表す役割も持つ。なお、πウォブル１２３の波形は、キャリアウォブル１２４と位相がπラジアン異なる正弦波である。

位相シンク１２１の後には、キャリアウォブルが３６ウォブル連続する部分がある。これは、十分に長いキャリアウォブルを用意することによりウォブルの主要な役割の一つである安定したクロック生成を保証するためのものである。

上記のキャリアウォブルが連続する部分に続く６ウォブルは、当該位相変調ユニットが表すデータを保持する部分である位相変調データ部１２２である。即ち、この部分の波形が全てキャリアウォブルである場合、当該位相変調ユニットが保持するデータは０である。一方、この部分の波形が全てπウォブルである場合、当該位相変調ユニット１２０が保持するデータは１である。位相変調データ部１２２に続く、６ウォブルのキャリアウォブルで位相変調ユニット１２０は終端される。

図６は、ＳＴＷ変調ウォブル部及びＳＴＷ変調ユニットの構成を説明する図である。図６を参照しながらランドＳＴＷ変調ウォブル部１１１及びグルーブＳＴＷ変調ウォブル部１１２の構成を説明する。ランドＳＴＷ変調ウォブル部１１１とグルーブＳＴＷ変調ウォブル部１１２の構成は同じである。ランド並びにグルーブＳＴＷ変調ウォブル部は、２８個のＳＴＷ変調ユニット１３１から構成される。１つのＳＴＷ変調ユニット１３１がデータの１ビットを保持する。

ＳＴＷ変調ユニット１３１の構成を説明する。ＳＴＷ変調ユニット１３１は、位相シンク１２１から開始する。これは、位相変調ユニット１２０の開始を表すのに使用されているのと同じものである。即ち、πウォブル１２３が３ウォブル連続した後、キャリアウォブル１２４が３ウォブル連続し、その後にπウォブルが３ウォブル連続する。位相シンクの後には、キャリアウォブルが６ウォブル連続する。この後に続く３６ウォブルは、当該ＳＴＷ変調ユニットが表すデータを保持する部分であるＳＴＷ変調データ部１３０である。ＳＴＷ変調データ部１３０には、保持すべきデータビットに対応して２種類の波形が用いられる。

即ち、この部分の波形が全てＮＳＴＷ（negative STW）である場合、当該ＳＴＷ変調ユニット１３１が保持するデータは０である。一方、この部分の波形が全てＰＳＴＷ（positive STW）である場合、当該ＳＴＷ変調ユニット１３１が保持するデータは１である。ここで、ＰＳＴＷ及びＮＳＴＷの波形は、キャリアウォブルの整数倍の周波数を有する正弦波をキャリアウォブルに加算又は減算したもので、式（１）及び式（２）でそれぞれ与えられる。

ここで、係数ａ₀及びｂ_nは、所望の波形に合わせて決定する。復調の容易性を考慮して各係数を定めた場合の一例を、式（３）（ＰＳＴＷ）及び式（４）（ＮＳＴＷ）に示す。

ここで、Ａ及びω_wは、それぞれキャリアウォブル信号の振幅及び角周波数である。

図７（ａ）及び図７（ｂ）にＰＳＴＷ及びＮＳＴＷの波形の例をそれぞれ示す。式（３）及び式（４）と図７から明らかなように、例示したＳＴＷは、キャリアウォブルにキャリアウォブルの２倍の周波数の正弦波を加減算したものであるからＳＴＷ変調データ部からもキャリアを容易に抽出することができるという特徴がある。

ＳＴＷ変調データ部に続く、６ウォブルのキャリアウォブルでＳＴＷ変調ユニットは終端される。

ここで、図１を参照しながらＳＴＷがウォブル干渉を起こす条件においても、その程度がＢＰＳＫなどよりも著しく小さい理由を説明する。図１は、ＳＴＷ及びＢＰＳＫ変調を用いたグルーブにおけるウォブル干渉の様子を説明する模式図である。図１（ａ）は、簡単のためにＳＴＷ変調ユニットなどの構造は簡略化して変調波形の部分のみを抜き出してある。考察の対象はグルーブトラックのランドＳＴＷ変調部１１１とする。また、図１の上方及び下方は、それぞれディスクの外周及び内周側であるとする。図１（ａ）の上側の曲線は、グルーブ外側壁１５１（グルーブの外周側の側壁）を表し、その近傍に記した０又は１の符号は、当該グルーブの外周側に隣接するランドトラックのＳＴＷ変調ユニットが保持するデータを表す。図１（ａ）の下側の曲線は、グルーブ内側壁１５２（グルーブの内周側の側壁）を表し、その近傍に記した０又は１の符号は、当該グルーブの内周側に隣接するランドトラックのＳＴＷ変調ユニットが保持するデータを表す。グルーブ外側壁１５１及びグルーブ内側壁１５２の形状は、それぞれに対応するＳＴＷ変調ユニットが保持するデータが０の場合はＮＳＴＷ、１の場合はＰＳＴＷとなっている。図１（ａ）の最下段の曲線は、当該グルーブの幅の変化を表している。即ち、内周側ランドと外周ランドのデータが等しい場合、グルーブ幅の変化は０である。一方、内周側ランドと外周ランドのデータが等しくない場合、グルーブ幅は式（３）、（４）から明らかなように下式（５）に従って変化する。

図１（ｂ）は、図１（ａ）と同様の状況で変調波形にＢＰＳＫを用いた場合のグルーブ幅変化の様子を説明する図である。位相変調ユニットなどの構造は簡略化して変調波形の部分のみを抜き出してある。グルーブトラックのランドＳＴＷ変調部に相当する部分で、ＳＴＷの代わりにＢＰＳＫ波形を用いた場合を考えている。この場合、内周側ランドと外周ランドのデータが等しくない状況下では、グルーブ幅は下式（６）に従って変化する。

２Ａcosω_wｔ (6)

即ち、グルーブの両側側壁の形状が等しくなく、グルーブ幅変調が不可避な状況においてもウォブル変調にＳＴＷ変調を用いることによりグルーブ幅変調の振幅をＢＰＳＫ変調を用いた場合の１／４に抑えることが可能である。なお、図１及び以上の説明においてはグルーブを例にして説明したが、ランド幅の変調についても状況は同様であることは明らかであるので説明は省く。なお、以下においては、ウォブル干渉によるトラック幅変調の振幅のことをウォブル干渉振幅と呼ぶこととする。

次に、シンクコードウォブル部の構成を説明する。シンクコードウォブル部は、セグメントの開始を明示し、また、光スポットの正確な角度位置を導く役割がある。そのため、他のウォブル部と異なりデータを保持しない代わりにセグメントの開始を判別し易く、かつ、光スポットの正確な角度位置を割り出し易い波形となっている。そのために、シンクコードウォブル部には、他のウォブル部には使用されていないＭＳＫ（minimum shift keying）マーク１４０という波形を用いている。図８は、ＭＳＫマークの説明図である。図８に示すように、３ウォブル一組で一つのＭＳＫマークを構成する。即ち、中央のウォブルはキャリアウォブルとは位相が反転した正弦波であるものの前後それぞれ１ウォブルは、位相が連続するものの周波数が１．５倍の正弦波となっていてキャリアウォブルと滑らかに接続している。これは、一種の２値位相変調であるものの位相が反転している中央のウォブルとキャリアウォブルは滑らかに接続しているので、この部分におけるスペクトルの広がりがＢＰＳＫなどよりも大幅に小さいために観測されるウォブル信号の振幅変動も小さいという特徴を有する。また、位相が反転している区間が１ウォブルに限定されているのでＭＳＫマークを検出することにより位置を１ウォブル以内の精度で決定することを可能とする。ＭＳＫマークの特徴については、非特許文献１に開示されているのでこれ以上の詳細は省く。

図９は、シンクコードウォブル部の構成を説明する図である。シンクコードウォブル部は、４種類のシンクコードユニット（シンクコードユニット０ １４１、シンクコードユニット１ １４２、シンクコードユニット２ １４３、シンクコードユニット３ １４４）が順に並ぶことにより構成されている。各シンクコードユニットは、固有のシンクコード（ＭＳＫマーク出現パターン）を有しているので、何らかの理由で一部のシンクコードを検出できなかった場合でも検出できたシンクコードから位置を推定するのは容易である。なお、全てのシンクコードユニットの長さは５７ウォブルである。

図１０は、各シンクコードユニットの構成を示す図である。全てのシンクコードユニットは、ＭＳＫマークで開始し、第１のＭＳＫマークの中央から１９ウォブル離れて第２のＭＳＫマークの中央が出現する。ＭＳＫマークは、キャリアウォブルに対して位相反転したウォブル、即ち、中央のウォブルを判別することにより検出される。つまり、第１のＭＳＫマークを検出してから１９ウォブルクロック経過した際に第２のＭＳＫマークを検出した場合、シンクコードを検出したことを確定できる。なお、上記のように第１のＭＳＫマークを検出してから第２のＭＳＫマークを検出するまでの距離をＭＳＫマーク間の距離と呼ぶことにする。

シンクコード同士の判別には、第２のＭＳＫマークと第３のＭＳＫマークの間の距離を用いる。即ち、図１０に示したように、シンクコードユニット０から３におけるＭＳＫマーク間の距離はそれぞれ８，１０，１２，１４である。

＜ＥＣＣ付加＞
上の実施例においては、データはエラー訂正符号化されていない。よって、ウォブル干渉の影響は低減されたものの、依然としてウォブル形状の不良などのディスクの欠陥やディスク表面に付着したごみや汚れに対しては脆弱である。図１１は、上の実施例と同様の状況下においてデータをエラー訂正符号で保護する場合のウォブル波形生成手順を説明するものである。

図１１（ａ）のＡＤＩＰデータから図１１（ｂ）のグレイコード化トラック番号を準備するまでの工程は、図４で説明したものと同じである。図１１（ｃ）の工程でパリティ１００を付加する。ここでは、記録層番号４ビット、セグメント番号４ビット、トラック番号１９ビット、ランドグルーブ判別１ビット、補助情報８ビットをこの出現順に長さ４ビットのシンボルを７つ構成し、これを元に組織化されたリードソロモン符号を生成した。即ち、ガロア拡大体ＧＦ（２⁴）上で構成した。この際生成されたパリティ１００は、８シンボル（３２ビット）である。よって、この符号は、コードワード長が１５シンボルでデータが７シンボルであるから最小符合距離は９である。

組織化符号としたことで、上記で得られた図１１（ｃ）は、図４（ｂ）に単純にパリティを付け加えただけの形になっている。よって、図１１（ｄ）に示すように、図４（ｃ）の場合と同じ要領でウォブル変調波形を生成する。即ち、記録層番号とセグメント番号は、隣接トラックと同じ値を有し、ウォブル変調を起こさないのでＢＰＳＫで変調し、位相変調区間１０７を生成する。グレイコード化トラック番号、補助情報、パリティは、ウォブル干渉を起こす箇所が必ずあるのでＳＴＷで変調を行い、ＳＴＷ変調区間１０８を生成する。以上で決定したウォブル変調波形を元に図４（ｄ）の場合と同じ要領でウォブルの側壁形状を決定することができる。その際に先頭に付加するシンクコードウォブル部は図４（ｄ）の場合と同じものを使用する。

なお、図１１（ｃ）及び（ｄ）から分かるように、ＳＴＷ変調区間の前半はグレイコード化トラック番号である。従って、先に説明したように、ランドＳＴＷ変調ウォブル部及びグルーブＳＴＷ変調ウォブル部の内、ＳＴＷ変調区間の前半部分から派生する部分は、隣接するトラック間でのハミング距離は２に過ぎない。即ち、ウォブル干渉の頻度はデータ２０ビットに対して２回である。一方、ＳＴＷ変調区間の後半を構成するのは補助情報とパリティである。これらは、一般にランダムなバイナリ符号であるのでこの部分から派生するランドＳＴＷ変調ウォブル部及びグルーブＳＴＷ変調ウォブル部に関しては隣接するトラック間でのハミング距離は平均で２０である。即ち、ウォブル干渉の頻度はデータ４０ビットに対して平均２０回である。ＳＴＷ変調によりウォブル干渉の程度は大幅に抑圧されているものの、局面によってはウォブル干渉を起こすＳＴＷ変調ユニットが連続して出現することが問題になる可能性がある。

図１２は、エラー訂正符号を含むデータの構成とその一部を再配列した場合のウォブル波形生成過程を説明する図である。上記のようにウォブル干渉が連続して出現するのを軽減するために、図１２に示したようにウォブル波形を生成するのに先立ってインターリーブする、すなわちデータの並びを変更する方法がある。図１２（ａ）は、データにパリティを付加した状態、即ち、図１１（ｃ）に相当する。ここで、グレイコード化トラック番号１０６を長さが等しい２つの部分、グレイコード上位部１３２とグレイコード下位部１３３に分ける。また、補助情報１０５とパリティ１００を１つのデータと見做した上で、これをやはり長さが等しい２つの部分バイナリ上位部１３４とバイナリ下位部１３５に分ける。次に、これらの出現順を入れ替える。即ち、グレイコード上位部１３２、バイナリ上位部１３４、グレイコード下位部１３３、バイナリ下位部１３５の順である。その後の処理過程は図１１（ｄ）以下と同様である。このようにウォブル干渉振幅が小さい波形で変調した区間のウォブル波形の一部と、ウォブル干渉振幅が大きい波形で変調した区間のウォブル波形の一部とをインターリーブする処理により、少なくともウォブル干渉を起こすＳＴＷ変調ユニットが連続する場合でもその長さを抑えることが可能となる。

＜ゾーン＞
上で説明した実施例では図３のようにディスクの記録領域を等角度のセグメントに分割したのみである。このようなディスクに対してユーザデータを記録する際にチャネルクロック周波数をウォブルクロック周波数の定数倍に固定して記録した場合、ディスク上の半径位置によって線記録密度が大きく異なる。例えば、記録領域の最内周及び最外周をそれぞれ２４ｍｍと５８ｍｍとすると線記録密度は最大２．４倍異なる。よって、最内周で可能な限り高い線記録密度で記録しても記録領域全体での平均線記録密度は最内周のそれよりも相当に低くなるという問題がある。

この問題を解決するひとつの方法は、図１３に示すようにゾーンを設定することである。即ち、記録領域を半径方向に複数のゾーン１５３に分割し、ゾーン毎に収容するセグメントの数を設定する。即ち、外周のゾーンほど多くのセグメントを持つように設定し、各ゾーンの内部においてはチャネルクロック周波数をウォブルクロック周波数の定数倍に固定して記録を行う。この結果、線記録密度の変動幅が小さくなり平均線記録密度を高めることができる。この場合、ゾーン毎に異なる等角度フォーマットが定義されていることになる。

図１４は、記録領域をゾーンに分割した場合のデータの構成とウォブル波形生成過程を説明する図である。記録領域をゾーンに分割した場合、図１４に示すように、ＡＤＩＰデータ構成及びウォブル変調データ生成過程もそれに合わせて変更する必要がある。即ち、ゾーンを設けていない場合の図１１（ａ）と対比すると、長さ４ビットのゾーン番号１５４を新たに層番号の後に配置している。記録領域をゾーンに分割したのでトラック番号は、ゾーン内でのトラック番号を表現できれば十分なので１９ビットから１５ビットに減らしている。よって、データの長さは変化していない。ゾーン番号は、ゾーン内では一定値を保つのでこの部分に起因するウォブル干渉は起きない。このため、層番号やセグメント番号と共に位相変調区間に割り当てている。

＜ＣＬＶ記録＞
上記問題を解決する別の方法として、図１５に示したように線記録密度一定でユーザデータを記録する方法がある。この場合、ユーザデータの記録単位であるＲＵＢ（recording unit block）１５５の先頭位置は、セグメントの先頭と同期しないのでＲＵＢ毎に算出する必要がある。それには、例えば、非特許文献３に開示されているのと同様に螺旋の長さの計算式を応用して求める。

＜パリティの組み方＞
図１６は、パリティ生成方法の種類を説明する図である。図１１の例で説明したようにパリティ１００は、図１６（ａ）に示すようにデータ全体から生成している。ところで、データの内、層番号は同じ記録層に留まっている限り同一値が繰り返し出現する。また、セグメント番号は０から最大値までを１ずつ増加して０に戻る周期を繰り返す。これらのように同じ値が繰り返し出現したり、或いは単純な規則に従って出現する値をエラー訂正符号で保護しないという方法が考えられる。仮に、これらを再生した際のビットエラーレートが十分な信頼をおけない状況であったとしても、同一の値が期待される状況においては十分に多くのセグメントを再生することにより、最も多く出現した値を採用すれば十分に信頼できる。また、局所的なエラー要因の影響回避も容易である。

図１６（ｂ）に示すように層番号やセグメント番号を含めずにエラーパリティを生成することのメリットとしては、まず、符号語の長さを変えずに補助情報の長さを増やすことができる。或いは、やはり符号語の長さを変えずにパリティを増やすことにより、エラーに対して更に強固な符号にすることが可能である。

＜記録再生＞
図１７は、光ディスク装置の内、記録及び再生に関わる主要な部分を抜粋した模式図である。図１７を用いて記録及び再生動作を説明する。まず、セグメントとＲＵＢが同期している場合の記録動作を説明する。ユーザデータは、記録先のアドレスと共にユーザデータエンコーダ１７２に入力され、エラー訂正符号生成及びインターリーブ、符号変調などの過程を経てＲＵＢとして記録されるチャネルビット列が編成される。チャネルビット列は、記録制御装置１７１へ送られる。一方、光ピックアップ１７０は、ウォブル信号を常に出力していて、これはＡＤＩＰデコーダ１７３へと入力されている。ＡＤＩＰデコーダ１７３は、ウォブル信号からＡＤＩＰデータの復調とエラー訂正符号の復号を行う。得られたデータは、常に記録制御装置１７１へ入力され、再生されたＡＤＩＰを常に監視している。即ち、現在光スポットが所在しているＡＤＩＰが記録先よりも手前であり、現在のトラックを追従して行く事で記録先ＡＤＩＰに到達可能であることを確認し、また、再生したＡＤＩＰの値とシンクコードを監視しながら記録開始のタイミング情報を記録制御装置１７１に伝達する。記録制御装置１７１は、このタイミング情報を元に光スポットが記録開始位置に到達した事を検出すると、光ピックアップ１７０に記録発光開始指令と波形データを伝送し記録を開始する。

図１８は、ＡＤＩＰデコーダの構成を説明する図である。光ピックアップで検出されたウォブル信号には、直流成分及び低周波成分が含まれているのでこれらをハイパスフィルタ１８０で除去する。ハイパスフィルタ１８０を通過したウォブル信号は、ウォブルＰＬＬ１８１に入力され、ここでウォブル信号のキャリアの周波数と位相に同期したクロックを再生する。再生されたクロックは、ＡＤＩＰデコーダ内でウォブルクロックにて駆動される各要素に供給される。図中では、簡単のためにクロック供給線を省略している。但し、ＳＴＷ復調器１８３は、ウォブルキャリアの２倍の周波数のクロックで駆動する必要があるので、２逓倍器１８２で２逓倍したクロックを供給する。

ハイパスフィルタ１８０の出力は、ＭＳＫ検出器１８５、ＢＰＳＫ復調器１８４、ＳＴＷ復調器１８３にも入力される。これらは、各変調方式に対応した復調器である。ＭＳＫ検出器は、ＭＳＫマークの出現パターンをシンクコード検出器１８６へと送出する。シンクコード検出器は、パターンをシンクコードと比較して光スポットがシンクコードを通過した時刻をウォブル単位で把握することができる。よって、シンクコード通過後のウォブル数をウォブルカウンタ１８７で計数することにより、次のセグメントの先頭にて記録開始タイミング信号を出すことができる。即ち、記録開始の２つ手前のＡＤＩＰを検出した後に、一つ手前のセグメントのシンクコードで記録開始タイミング信号を生成することで、所望のセグメントに記録することができる。

シンクコード検出器１８６は、光スポットがシンクコードを通過した時刻を判別器１８８にも同時に通知する。判別器１８８は、通知を受けると内部のカウンターでウォブルクロックをカウントし、ＡＤＩＰワードの構成に基づいてＢＰＳＫ復調器１８４又はＳＴＷ復調器１８３のいずれかの適切な出力を選択した上でデータのビット値を判別する。判別結果は、リードソロモン符合復号器１８９へと送出され、ＡＤＩＰワード分のデータが揃った段階でリードソロモン符号を復号し、ＡＤＩＰデータを得る。

次に、図１７を用いて再生時の動作について説明する。ホストから指定されたアドレスのデータを読み出す指令を受けると、光ピックアップ１７０の位置を概ね所望の位置に移動させる。光ピックアップ１７０は、ウォブル信号を常に出力していて、これはＡＤＩＰデコーダ１７３へと入力されている。ＡＤＩＰデコーダは、ウォブル信号からＡＤＩＰデータの復調とエラー訂正符号の復号を行う。得られたデータは、常にファームウェアによって監視されている。ファームウェアは、現在光スポットが所在しているＡＤＩＰが目的のそれよりも手前であり、現在のトラックを追従して行く事で読み出すアドレスに対応するＡＤＩＰに到達可能であることを確認する。

光ピックアップ１７０の再生信号出力は、チャネルＰＬＬ１７４に供給されチャネルビット列のチャネルクロックを再生する。光ピックアップ１７０の再生信号出力は、リードチャネル１７５でビット列に復号される。復号されたビット列は、ユーザデータデコーダ１７６でフレーム構造解析及びエラー訂正処理を経てユーザデータを得る。その際に、ユーザデータと共に記録先のアドレスも同時に得られるので、これとＡＤＩＰとの対応が正しいか否かを照合することにより確実性を高める。

図１９は、光ディスク装置の構成の一例を示したものである。光ディスク１は、スピンドルモータ５２によって回転される。光ピックアップ１７０は、記録再生に用いる光源、対物レンズをはじめとする光学系などで構成されている。光ピックアップ１７０は、スライダ５３によりシークを行う。シーク及びスピンドルモータの回転などはメイン回路５４からの指示によって行う。メイン回路５４には、信号処理回路やフィードバック調節計などの専用回路及びマイクロプロセッサ、メモリなどが搭載されている。光ディスク装置全体の動作を制御するのはファームウェア５５である。ファームウェア５５は、メイン回路５４中のメモリに格納されている。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１：光ディスク、２：セグメント、３：グルーブセグメント、４：ランドセグメント、
１１：ディスク基板、１２：記録層、１３：光スポット、１４：グルーブ、１５：ランド、１６：記録マーク、
５２：スピンドルモータ、５３：スライダ、５４：メイン回路、５５：ファームウェア、
１００：パリティ、１０１：記録層番号、１０２：セグメント番号、１０３：トラック番号、１０４：ランドグルーブ判別ビット、１０５：補助情報、１０６：グレイコード化トラック番号、１０７：位相変調区間、１０８：ＳＴＷ変調区間、１０９：シンクコードウォブル部、１１０：位相変調ウォブル部、１１１：ランドＳＴＷ変調ウォブル部、１１２：グルーブＳＴＷ変調ウォブル部、
１２０：位相変調ユニット、１２１：位相シンク、１２２：位相変調データ部、１２３：πウォブル、１２４：キャリアウォブル、
１３０：ＳＴＷ変調データ部、１３１：ＳＴＷ変調ユニット、１３２：グレイコード上位部、１３３：グレイコード下位部、１３４：バイナリ上位部、１３５：バイナリ下位部、
１４０：ＭＳＫマーク、１４１：シンクコードユニット０、１４２：シンクコードユニット１、１４３：シンクコードユニット２、１４４：シンクコードユニット３、
１５１：グルーブ外側壁、１５２：グルーブ内側壁、１５３：ゾーン、１５４：ゾーン番号、１５５：ＲＵＢ、１６０：リードソロモン符号化器、
１７０：光ピックアップ、１７１：記録制御装置、１７２：ユーザデータエンコーダ、１７３：ＡＤＩＰデコーダ、１７４：チャネルＰＬＬ、１７５：リードチャネル、１７６：ユーザデータデコーダ、
１８０：ハイパスフィルタ、１８１：ウォブルＰＬＬ、１８２：２逓倍器、１８３：ＳＴＷ復調器、１８４：ＢＰＳＫ復調器、１８５：ＭＳＫ検出器、１８６：シンクコード検出器、１８７：ウォブルカウンタ、１８８：判別器、１８９：リードソロモン符号復号器

Claims (13)

1. 等角度ウォブルフォーマットを有し、
   ウォブルが保持するデータ種がウォブル干渉の発生の頻度で分類及び配列されていて、
   前記ウォブル干渉の発生頻度が１以上である前記データ種について、ウォブル変調波形に前記ウォブル干渉振幅がキャリアウォブル振幅の２倍よりも小さい波形が用いられていることを特徴とする光情報記録媒体。
2. 請求項１に記載の光情報記録媒体において、
   前記ウォブル干渉振幅が小さい波形として前記キャリアウォブルに当該キャリアウォブルの高調波を重畳した波形を用いたことを特徴とする光情報記録媒体。
3. 請求項１に記載の光情報記録媒体において、
   前記ウォブル干渉の発生頻度が０である前記データ種のウォブル変調波形にＭＳＫ波形を用い、
   前記ウォブル干渉振幅が小さい波形として前記キャリアウォブルに当該キャリアウォブルの高調波を重畳した波形を用いたことを特徴とする光情報記録媒体。
4. 請求項１に記載の光情報記録媒体において、
   前記データが組織化符号であることを特徴とする光情報記録媒体。
5. 請求項１に記載の光情報記録媒体において、
   前記ウォブル干渉振幅が小さい波形で変調した区間のウォブル波形の一部と前記ウォブル干渉振幅が大きい波形で変調した区間のウォブル波形の一部とがインターリーブされていることを特徴とする光情報記録媒体。
6. 請求項１に記載の光情報記録媒体において、
   前記記録領域が半径方向に複数のゾーンに区分され、前記ゾーン毎に異なる等角度フォーマットが定義されていることを特徴とする光情報記録媒体。
7. 請求項４に記載の光情報記録媒体において、
   前記組織化符号に記録層を判別する情報又はセグメントを判別する情報を含まないことを特徴とする光情報記録媒体。
8. 等角度ウォブルフォーマットを有し、ウォブルが保持するデータ種がウォブル干渉の発生の頻度で分類及び配列されていて、前記ウォブル干渉の発生頻度が１以上である前記データ種について、ウォブル変調波形に前記ウォブル干渉振幅がキャリアウォブル振幅の２倍よりも小さい波形が用いられているランドグルーブ方式の光情報記録媒体を用い、
   前記光情報記録媒体からウォブル信号を再生する工程と、
   前記ウォブル信号からアドレス情報を取得する工程と、
   前記取得したアドレス情報を参照して記録開始のタイミング情報を発生する工程と、
   前記タイミング情報を元に所望のセグメントにユーザ情報を記録する工程と
   を有することを特徴とする情報記録方法。
9. 請求項８に記載の情報記録方法において、
   前記ウォブル信号はアドレスデータとエラー訂正符号を含み、
   前記ウォブル信号からアドレス情報を取得する工程は前記アドレスデータを復調する工程と前記エラー訂正符号を復号する工程を含むことを特徴とする情報記録方法。
10. 請求項８に記載の情報記録方法において、
    前記等角度フォーマットの各部に適用されている変調波形に適応してデータを判別することを特徴とする情報記録方法。
11. 等角度ウォブルフォーマットを有し、ウォブルが保持するデータ種がウォブル干渉の発生の頻度で分類及び配列されていて、前記ウォブル干渉の発生頻度が１以上である前記データ種について、ウォブル変調波形に前記ウォブル干渉振幅がキャリアウォブル振幅の２倍よりも小さい波形が用いられているランドグルーブ方式の光情報記録媒体を用い、
    前記光情報記録媒体からウォブル信号を再生する工程と、
    前記ウォブル信号からアドレス情報を取得する工程と、
    前記取得したアドレス情報を参照して所望のセグメントからユーザ情報を読み出す工程と
    を有することを特徴とする情報再生方法。
12. 請求項１１に記載の情報再生方法において、
    前記ウォブル信号はアドレスデータとエラー訂正符号を含み、
    前記ウォブル信号からアドレス情報を取得する工程は前記アドレスデータを復調する工程と前記エラー訂正符号を復号する工程を含むことを特徴とする情報再生方法。
13. 請求項１１に記載の情報再生方法において、
    前記等角度フォーマットの各部に適用されている変調波形に適応してデータを判別することを特徴とする情報再生方法。

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