JP2015109122A - 光情報記録媒体及びそれを用いた再生方法、記録方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ランドグルーブ方式においてウォブルにアドレス情報を効率的に配置でき，かつウォブル干渉の影響が少ないＡＤＩＰシステムを実現するための光情報記録媒体を提供する。【手段】半径方向に隣接したランドトラックとグルーブトラックの境界が成すトラック側壁の形状は，正弦波のキャリア信号と，第１の高調波ウォブル信号と，第２の高調波ウォブル信号と，の合成信号によって決定され，第１の高調波信号は，キャリア信号に対して同相の関係を成し，第２の高調波信号は，キャリア信号に対して直交位相の関係を成し，第１の高調波信号は，ランドトラックにおけるアドレス情報ビットに対応して極性が反転し，第２の高調波信号は，グルーブトラックにおけるアドレス情報ビットに対応して極性が反転するようにした。【選択図】 図１６

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た再生方法、記録方法に関わる。

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。

ランドグルーブ方式においてウォブルにアドレス情報を配置する方法として種々の先行技術がある。

（１）特許文献１には，複数のランドトラックとグルーブトラックを有する情報記録媒体であって、前記ランドトラックないしグルーブトラックは、前記ランドトラックないしグルーブトラックのいずれかの円周方向に少なくとも一つ配置されたセグメントと、前記セグメント毎に配置されたアドレス情報領域と、前記アドレス情報領域に設けられ、前記ランドトラックまたはグルーブトラックの位置情報を示すアドレス情報が記録された第１のアドレス情報領域と第２のアドレス情報領域と、前記セグメント毎に配置されたマーク形成領域とを備え、当該マーク形成領域の前記ランドトラックまたはグルーブトラックには、前記ランドトラックおよびグルーブトラックに関して、前記第１のアドレス情報領域と前記第２のアドレス情報領域のいずれが有効であるかを示す選択信号を形成するための、２つの第１のウォブルマーク、第１のウォブルマークと第２のウォブルマーク、２つの第２のウォブルマークおよび第２のウォブルマークと第１のウォブルマークのいずれかの組み合わせにより構成される一対のウォブルマークが、隣接トラック方向に交互に記録されたことを特徴とする情報記録媒体が記載されている。

（２）特許文献２には，グルーブトラックの両側壁のうち何れか一側壁にはウォブルクロック信号を用いて物理的識別情報を示すグルーブアドレス情報を位相変調し、他側壁にはウォブルクロック信号とは所定の角度だけ位相のシフトされたウォブルクロック信号を用いてランドアドレス情報を位相変調して記録することによって、９０°位相差を有する隣接トラック間のウォブル信号を用いて変調されたアドレス情報がＱＰＳＫ信号となるように記録するＰＩＤアドレッシング方法が記載されている。

（３）特許文献３には，正弦波のキャリア信号に対して偶数次の高調波信号を付加し、当該高調波信号の極性を変化させることによって変調されたアドレス情報が、ウォブルに含まれている光ディスクが記載されている。ウォブル情報検出方法では、このような光ディスクからウォブル信号を検出してアドレス情報を復調する際に、偶数次の高調波信号及びデータクロックを生成し、再生したウォブル信号に対して生成した偶数次の高調波信号を乗算し、乗算して得られた信号をデータクロック毎に積算し、データクロックの終了エッジでの積算値に基づきデジタル情報の符号を判断している。

US2004/0174792 US2005/0105425 US2004/0174800

Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 32 (1993) pp. 5324-5328

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。

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。

特許文献１に記載の技術では，上記のウォブル干渉の影響を回避するため，ランドに有効なアドレス情報領域とグルーブに有効なアドレス情報領域が半径方向において隣接しないように同一トラック内で交互に配置している。しかしながら，ランドトラック及びグルーブトラックの各トラック長のうち１／２しかアドレス情報領域として利用することができず，アドレス情報を効率的に配置することができないという課題がある。

更に特許文献１に記載の技術では，アドレス情報を検出する際の情報“０”と“１”の判別は，グルーブにおいては，一周期の正弦波のウォブル信号波形と，それとは位相が１８０度反転した正弦波のウォブル信号波形とを識別することによりなされるのに対して，ランドにおいては，一周期の正弦波のウォブル信号波形とゼロ信号波形とを比較することにより行われる。このため，ランドにおいては，ウォブル検出信号のＳ／Ｎ比が，グルーブに対して原理的に約１／２に低下してしまうという課題もある。

特許文献２に記載の技術では，グルーブトラックの一側壁と他側壁のウォブル信号の位相関係を直交させることによりアドレス情報を効率的に配置できるようにしている。しかしながら，特許文献２に記載の技術では，ウォブル干渉の影響を強く受けるという課題がある。

特許文献２に記載の技術では，トラックの一側壁と他の一側壁が９０度の位相差を持ってウォブルされているため，常にトラックの一側壁と他の一側壁の形状が異なる。そのため，ウォブルに付与されるアドレス情報のパターンによらず常にトラック幅が変調されているので、ウォブル干渉が発生することになる。

加えて，特許文献２に記載の技術では、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。

特許文献３に記載の技術では，正弦波のキャリア信号に対して付加する高調波信号の振幅を小さくすることにより，同等のキャリア信号振幅が得られる条件においてウォブル干渉の影響を低減することができる。例えば，高調波信号の振幅をキャリア信号の１／４とした場合，ウォブル干渉の影響を，ウォブルの変調手段としてＢＰＳＫを用いる場合と比較して１／４に抑えることが可能である。

しかしながら，特許文献３に記載の技術では，ランドトラック及びグルーブトラックの両方にアドレス情報を配置する方法は開示されていない。

本発明の目的は，アドレス情報を効率的に配置する上記特許文献２に対し、ウォブル干渉を低減させるＡＤＩＰシステムを実現するための情報記録媒体、並びにそれを用いた再生方法及び記録方法を提供することにある。

本発明では，上記課題を解決するために，半径方向に隣接したランドトラックとグルーブトラックの境界が成すトラック側壁の形状は，正弦波のキャリア信号と，第１の高調波ウォブル信号と，第２の高調波ウォブル信号と，の合成信号によって決定され，第１の高調波信号は，キャリア信号に対して同相の関係を成し，第２の高調波信号は，キャリア信号に対して直交位相の関係を成し，第１の高調波信号は，ランドトラックにおけるアドレス情報ビットに対応して極性が反転し，第２の高調波信号は，グルーブトラックにおけるアドレス情報ビットに対応して極性が反転するようにした。

本発明に拠れば、トラックの幅が，隣接する２つのトラックのアドレス情報ビットが等しい区間で一定となるため、ウォブル干渉の影響を抑圧することができる。また，アドレス情報の配置効率の高いADIPシステムを構築することが可能となる。その結果、信頼性の高いADIP形成方法及び同方法によりADIPを形成された光情報記録媒体及び同光情報記録媒体に対する情報記録再生方法を提供することが可能となる。

本発明の情報記録媒体におけるトラック形状を模式的に示した図。 ランドグルーブ方式に於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波形の例を示した図。 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。 グルーブトラックにおける高調波信号成分によるトラック形状を示した図。 高調波成分を示した図。 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。 本発明を実施した一例を示す図。 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。 キャリア信号成分によるトラック形状を示した図。 ランドトラックにおける高調波信号成分によるトラック形状を示した図。 ＳＴＷ復調器の構成を示したブロック図。

＜ランドグルーブ方式＞
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於ける記録マーク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。尚、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。尚、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。尚、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於いても同様である。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するので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以下に説明する。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。尚、以下に於いて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、または、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。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）。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於いてもその程度が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、ＳＴＷ変調ウォブル部１１１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。

実際に電子線描画装置などでウォブルを形成するには、グルーブまた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１０９、位相変調ウォブル部１１０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。ＳＴＷ変調ウォブル部１１１では、ディスク内周側の側壁を描画する際には、当該グルーブセグメントに対応するウォブル波形データ及び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，当該グルーブセグメントに対応するウォブル波形データ及び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。始めに、位相変調ウォブル部の構成を図５に基づき説明する。位相変調ウォブル部は、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。位相変調ユニットは、1ビットのデータを担う。位相変調ユニットの長さは、５７ウォブル周期である。尚、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、以下に於いては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。位相変調ユニットは、位相シンク１２１から開始する。これは、位相変調ユニットの開始を表す長さ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。尚、πウォブル１２３の波形は、キャリアウォブルと位相がπラジアン異なる正弦波である。

位相シンクの後には、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１２３である場合、当該位相変調ユニットが保持するデータは１である。位相変調データ部に続く、6ウォブルのキャリアウォブルで位相変調ユニットは終端される。

次に、図６を参照しながらSTW変調ウォブル部の構成を説明する。STW変調ウォブル部は、28個のSTW変調ユニットから構成される。1つのSTW変調ユニットがデータの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変調ユニットは、位相シンク１２１から開始する。これは、位相変調ユニット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変調データ部には，当該トラック及び１つ隣のトラックが保持すべきデータビットに応じて異なる波形が用いられる。

この部分の波形は，キャリアウォブルの整数倍の周波数を有する正弦波（高調波ウォブル）をキャリアウォブルに加算または減算したものであり，キャリアウォブルは数１で与えられる。
キャリアウォブル：

また，この波形を図７（ａ）に示す。
一方，高調波ウォブルは，ランドにおいては数２及び３，グルーブにおいては数４及び５でそれぞれ与えられる。
高調波ウォブル（ランドトラック）：

高調波ウォブル（グルーブトラック）：

ここで、係数a0及びbnは、所望の波形に合わせて決定する。

ランドトラックにおいては，STW変調データ部における高調波ウォブルの波形が全て式２である場合、当該STW変調ユニットが保持するデータは１である。一方、この部分の波形が全て式３である場合、当該STW変調ユニットが保持するデータは０である。同様に，グルーブトラックにおいては，STW変調データ部における高調波の波形が全て数４である場合、当該STW変調ユニットが保持するデータは１であり，この部分の波形が全て数５である場合、当該STW変調ユニットが保持するデータは０である。

復調の容易性を考慮して各係数を定めた場合の一例を数６，７，８及び９に示す。また、これらの波形を図７（ｂ）〜（ｅ）にそれぞれ示す。
ランド：

グルーブ：

ここで、A及びωw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。数６，７，８及び９の波形は，それぞれ数２及び３，数４及び５において，b2=1/4，bn=0（n≧3）として得られたものである。すなわち，キャリアウォブルの３倍以上の周波数を有する高調波成分を省略し，２倍の周波数を有する正弦波の極性を変化させることでデータを保持している。２倍の周波数を有する正弦波の振幅はキャリアウォブルの振幅の１／４としている（b2=1/4）。これは，互いにトレードオフの関係にあるアドレス復調の信頼性とウォブル干渉の抑制との両立を考慮して決定されたものである。
＜トラック形状，ウォブル波形＞
次に，STW変調データ部のトラック形状について説明する。図１は，本発明を適用した光ディスク媒体におけるランドトラック及びグルーブトラックの形状の一例を模式的に示した図である。図の横方向はトラックの接線方向，縦方向はディスクの半径方向に対応している。分かりやすさのため，ウォブルの振幅が強調して描かれている。

図１に示したウォブル形状は以下のようにして決定される。図２０は，仮想的にキャリアウォブル成分のみがウォブルに付加された場合のトラック形状を示した図である。キャリア信号のウォブル波形は数１のコサイン波形で与えられる。このように，キャリアウォブルは無変調の正弦波であるため，ランドトラックとグルーブトラックとのウォブル波形は同一となる。

図２１は，ランドにおいて仮想的に高調波ウォブルのみで形成されたトラックの形状を示した図である。保持すべきデータビットが”１”の場合及び”０”の場合の高調波ウォブル波形は数２及び３で与えられる。このように，ランドトラックにおける高調波ウォブル波形はキャリアウォブルと同じコサイン波形となっているため，キャリアウォブルに対して同相の関係を成している。

図１１は，グルーブにおいて仮想的に高調波ウォブルのみで形成されたトラックの形状を示した図である。保持すべきデータビットが”１”の場合及び”０”の場合のウォブル波形は数４及び５で与えられる。このように，グルーブトラックにおける高調波ウォブル波形はサイン波形となっているため，キャリアウォブルに対して直交位相の関係を成している。また，その結果として，グルーブトラックにおける高調波ウォブルはランドトラックにおける高調波ウォブルと直交位相の関係を有する。

図１２は，図２１及び図１１にそれぞれ示したランドトラック及びグルーブトラックにおける高調波ウォブルの波形を合成したトラック形状を示した図である。トラック側壁の形状は，当該トラック側壁を挟むランドトラックとグルーブトラックにおける高調波信号を合成した形状となる。前述のように，ランドトラック及びグルーブトラックにおける高調波ウォブルは互いに直交しているため，互いに干渉することなく合成することができ，またそれぞれ完全に独立して検出することが可能である。すなわち，ランドトラックにおいてはキャリアウォブルに対して同相の関係を成す高調波ウォブル成分を抽出することにより，図２１におけるランドトラックを再生する場合と同等のウォブル信号が得られ，またグルーブトラックにおいてはキャリアウォブルに対して直交位相の関係を成す高調波ウォブル成分を抽出することにより，図１１におけるグルーブトラックを再生する場合と同等のウォブル信号が得られる。

以上のようにして決定されたキャリアウォブル波形（図２０）と高調波ウォブル波形（図１２）を合成することにより，光ディスク媒体に実際に形成されるトラックの形状が得られる。

ここで，当該トラックの１つ内側のトラックと１つ外側のトラックのデータビットが一致する区間では，当該トラックの内側と外側の側壁の形状が同一となるためトラック幅が一定となりウォブル干渉を生じない。ＳＴＷ変調データ部にランダムなデータが配置される場合，当該トラックの１つ内側のトラックと１つ外側のトラックのデータビットが一致する確率は１／２であるから，ＳＴＷ変調データ部のうち，ウォブル干渉が生じる区間の割合は１／２に抑制される。これにより，特許文献２に記載された技術のように，常にトラックの一側壁と他の一側壁の形状が異なるため，常にトラック幅が変調されウォブル干渉が発生する方式と比較して，ユーザデータの再生信号に与える影響が大幅に低減される。

なお，上記の構成例では，高調波ウォブルの波形として，ランドトラック及びグルーブトラックに対してそれぞれコサイン波形及びサイン波形を用いているが，これに限られるものではなく，逆にランドトラック及びグルーブトラックに対してそれぞれサイン波形及びコサイン波形を用いても同様の効果が得られる。

数1及び2と或いは図７から明らかなように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１６を参照しながらＳＴＷがウォブル干渉を起こす条件に於いても、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１６は、ＳＴＷ及びＢＰＳＫ変調を用いたグルーブに於けるウォブル干渉の様子を説明する模式図である。図１６(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１６の上方及び下方は、それぞれディスクの外周及び内周方であるとする。図１６(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または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１６(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または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。グルーブの形状は、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１６(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、グルーブ幅は数８，９から明らかなように数１０に従って変化する。

図１６(b)は、図１６(a)と同様の状況で変調波形に，特許文献２のように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波形を用いたとし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2Acosω_Ｗtで変化する。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於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。尚、図１６及び以上の説明に於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。尚、以下に於いては、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。

シンクコードウォブル部は、図９に示すように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。尚、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。

各シンクコードユニットの構成を図１０に示す。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。尚、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のそれはそれぞれ８、１０，１２，１４である。
＜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、各ゾーンの内部に於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。

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＞
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、螺旋の長さの計算式を応用して求める。
＜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、これ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（recording unit block）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デコーダは、ウォブル信号からＡＤＩＰデータの復調を行う。得られたデータは、常に記録制御装置へ入力され、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に伝達する。記録制御装置は、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。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。

ハイパスフィルタの出力は、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は、光スポットがシンクコード通過した時刻を判別器１８８にも同時に通知する。判別器は、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復調器またはSTW復調器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。
＜ＳＴＷ復調器＞
次に，ＳＴＷ復調器１８３の具体的な構成を図２２に示す。本構成はいわゆる同期検波の方法によって入力されたウォブル信号のうちの高調波ウォブル成分を抽出してアドレス情報を得るものである。極性反転器２４１１は，ランドトラック再生時には入力信号をそのまま出力し，グルーブトラック再生時には入力信号の極性を反転させて出力する。ランドトラックとグルーブトラックは溝の凹凸が互いに逆であるので同一のウォブル形状から得られるウォブル信号の極性は互いに反転するが，極性反転器２４１１の処理によりこれらの極性が一致し，以降の処理が単純化される。バンドパスフィルタ２４０１は入力信号のうち１ωwの周波数成分を通過させる。すなわち入力されたウォブル信号

のうちのキャリアウォブル信号成分

を通過させる。また，バンドパスフィルタ２４０２は入力信号のうち２ωwの周波数成分を通過させる。すなわち入力されたウォブル信号、数１１のうちの高調波ウォブル信号成分

を通過させる。２逓倍器２４０５は，入力信号を２逓倍，すなわち周波数を２倍にして出力する。２逓倍器２４０５は，入力されたキャリアウォブル信号成分、数１２を

に変換して出力し，これはランド用基準信号となる。π／２位相シフタ２４０６は，入力信号の位相をπ／２だけシフトして出力する。π／２位相シフタ２４０６は，入力されたランド用基準信号、数１４を

に変換して出力し，これはグルーブ用基準信号となる。高調波ウォブル信号成分、数１３は，乗算器２４０３によってランド用基準信号、数１４と乗算され，ローパスフィルタ２４０７によって２ωwの周波数成分のみが抽出され，ビット判定器２４０９によって信号の極性を判別され，負の場合は０，正の場合は１としてランドのデータビットが出力される。同様に，高調波ウォブル信号成分、数１３は，乗算器２４０４によってグルーブ用基準信号、数１５と乗算され，ローパスフィルタ２４０８によって２ωwの周波数成分のみが抽出され，ビット判定器２４１０によって信号の極性を判別され，負の場合は０，正の場合は１としてグルーブのデータビットが出力される。

このように乗算して得られた信号をデータクロック毎に積算し、データクロックの終了エッジでの積算値に基づき、ランドトラックまたはグルーブトラックにおけるデジタル情報の符号を判断して、アドレス情報を検出する。

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、ＡＤＩＰ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には、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。ファームウェアは、メイン回路中のメモリに格納されている。

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、
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
２４０１ バンドパスフィルタ（２ω）
２４０２ バンドパスフィルタ（１ω）
２４０３，２４０４ 乗算器
２４０５ ２逓倍器
２４０６ π／２位相シフト回路
２４０７，２４０８ ローパスフィルタ
２４０９，２４１０ ビット判定器
２４１１ 極性切り替え回路

Claims (7)

1. ランドトラックとグルーブトラックとの両方をユーザデータの記録領域として用い，ウォブルにアドレス情報を重畳する情報記録媒体において，
   半径方向に隣接したランドトラックとグルーブトラックの境界が成す側壁の形状は，正弦波のキャリア信号と，第１の高調波信号と，第２の高調波信号と，の合成信号によって決定され，
   前記第１の高調波信号は，前記キャリア信号に対して同相の関係を成し，
   記第２の高調波信号は，前記キャリア信号に対して直交位相の関係を成し，
   前記第１の高調波信号は，前記ランドトラックにおけるアドレス情報ビットに対応して極性が反転し，
   前記第２の高調波信号は，前記グルーブトラックにおけるアドレス情報ビットに対応して極性が反転する
   ことを特徴とする情報記録媒体。
2. 前記第１の高調波信号は前記キャリア信号に対して同相の関係を成し，
   前記第２の高調波信号は前記キャリア信号に対して直交位相の関係を成す
   ことを特徴とする請求項１記載の情報記録媒体。
3. 前記第１の高調波信号は前記キャリア信号に対して直交位相の関係を成し，
   前記第２の高調波信号は前記キャリア信号に対して同相の関係を成す
   ことを特徴とする請求項１記載の情報記録媒体。
4. 前記キャリア信号は、
   

   

   で表され、
   前記第１の高調波信号は、
   

   

   

   で表され、
   前記第２の高調波信号は、
   

   

   

   （但し、ａ_０及びｂｎは係数）
   で表されることを特徴とする請求項１記載の情報記録媒体。
5. 前記キャリア信号は、
   

   

   で表され、
   前記第１の高調波信号は、
   

   

   

   で表され、
   前記第２の高調波信号は、
   

   

   

   で表されることを特徴とする請求項１記載の情報記録媒体。
6. ランドトラックとグルーブトラックとの両方をユーザデータの記録領域として用い，ウォブルにアドレス情報が重畳され、
   半径方向に隣接したランドトラックとグルーブトラックの境界が成す側壁の形状は，正弦波のキャリア信号と，第１の高調波信号と，第２の高調波信号と，の合成信号によって決定され，
   前記第１の高調波信号は，前記キャリア信号に対して同相の関係を成し，
   記第２の高調波信号は，前記キャリア信号に対して直交位相の関係を成し，
   前記第１の高調波信号は，前記ランドトラックにおけるアドレス情報ビットに対応して極性が反転し，
   前記第２の高調波信号は，前記グルーブトラックにおけるアドレス情報ビットに対応して極性が反転する
   情報記録媒体を用い、
   検出された前記合成信号のうちの前記キャリア信号から、前記ランドトラック用の第１の基準信号と、前記グルーブトラック用の第２の基準信号とを生成し、
   検出された前記合成信号のうちの高周波信号成分に前記第１の基準信号を乗算し、前記乗算して得られた信号に基づいて、前記ランドトラックにおけるデジタル情報の符号を判断し，
   検出された前記合成信号のうちの高周波信号成分に前記第２の基準信号を乗算し、前記乗算して得られた信号に基づいて、前記グルーブトラックにおけるデジタル情報の符号を判断し，アドレス情報を検出し、
   前記ユーザデータを再生することを特徴とする情報再生方法。
7. ランドトラックとグルーブトラックとの両方をユーザデータの記録領域として用い，ウォブルにアドレス情報が重畳され、
   半径方向に隣接したランドトラックとグルーブトラックの境界が成す側壁の形状は，正弦波のキャリア信号と，第１の高調波信号と，第２の高調波信号と，の合成信号によって決定され，
   前記第１の高調波信号は，前記キャリア信号に対して同相の関係を成し，
   記第２の高調波信号は，前記キャリア信号に対して直交位相の関係を成し，
   前記第１の高調波信号は，前記ランドトラックにおけるアドレス情報ビットに対応して極性が反転し，
   前記第２の高調波信号は，前記グルーブトラックにおけるアドレス情報ビットに対応して極性が反転する
   情報記録媒体を用い、
   検出された前記合成信号のうちの前記キャリア信号から、前記ランドトラック用の第１の基準信号と、前記グルーブトラック用の第２の基準信号とを生成し、
   検出された前記合成信号のうちの高周波信号成分に前記第１の基準信号を乗算し、前記乗算して得られた信号に基づいて、前記ランドトラックにおけるデジタル情報の符号を判断し，
   検出された前記合成信号のうちの高周波信号成分に前記第２の基準信号を乗算し、前記乗算して得られた信号に基づいて、前記グルーブトラックにおけるデジタル情報の符号を判断し，アドレス情報を検出し、
   前記ユーザデータを記録することを特徴とする情報記録方法。

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