JP2586678B2 - 情報記録媒体と信号同期装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光ディスクあるいは磁気ディスク等の情報
記録媒体およびそれよりトラッキング制御および情報信
号の記録・再生に必要な同期信号を抽出する信号同期装
置に関するものである。

従来の技術 近年、サンプルフォーマットされた光ディスクならび
にそれを用いた記録・再生装置は量産性ならびに信頼性
が秀でているのみならず高速アクセスなど高度なドライ
ブ制御技術が容易に適応できるものとして注目を集めて
いる。

以下、図面を参照しながら、上述した従来の情報記録
媒体（光ディスク）ならびにその記録・再生装置の中枢
である信号同期装置の一例について説明する。

第９図は従来の情報記録媒体の構成図、第10図はその
要部構成図である。第９図において10は光ディスク基板
であり、11は光ディスク基板10の記録面上に同心円周状
あるいは螺旋（スパイラル）状に形成されたトラックの
うちの一つであり、12はトラック11を構成するセクタの
うちの一つである。さらにセクタ12は第10図に示される
ように一定数のブロックによって形成されている。120
はそのうちの１ブロックである。またさらにブロック12
0は同図に示されるようにサーボエリア121とデータエリ
ア122によって構成されている。さらにサーボエリア121
には同期マーク121aおよびウォブルマーク121b、121cが
形成されている。

第11図は上述のサンプルフォーマットされた光ディス
クから、トラッキング制御および情報信号の記録・再生
に必要な同期信号を抽出する信号同期装置のブロッキン
グ図である。第11図において15はスピンドルモーターで
あり、第９図で示された光ディスクを一定の角速度で回
転させる。20は、上記同期マーク121aおよびウォブルマ
ーク121b、121cを含む、光ディスク基板10の記録面上に
記録された情報を電気信号に変換する読取手段である。
201は上記同期マーク121aを再生した信号と同期信号Ｐ
との位相を比較しそれらの位相差に応じた電気信号を出
力する位相比較手段である、203は位相比較手段201の出
力に応じた周波数のクロック信号Ｃを出力するVCO（電
圧制御発信器）である。24は上記クロック信号Ｃを計数
し、ある一定の数に達したときにパルス信号を発生し同
期信号Ｐとする計数器である。202は上記位相比較手段2
01、VCO203、計数器204で構成される閉ループの応答周
波数を決定するループフィルターである。205はウォブ
ルマーク121b、121cから上記クロック信号Ｃに同期した
タイミングでが上記読取手段20のトラッキング位置制御
あるいは速度制御に関する情報即ちトラッキング制御信
号を取得するトラッキング制御信号生成手段であり、20
6は同じく上記クロック信号Ｃに同期したタイミングで
データエリア122に記録された情報を再生する情報信号
再生手段である。

以上のように構成された従来の情報記録媒体および信
号同期装置について以下その機能を説明する。まず光デ
ィスク基板10の記録面に設けられた各々のトラックはす
べて一定数のセクタによって等分されている。各セクタ
の境界は第９図に示されている如く、光ディスク中心か
ら半径方向に放射状に配置されている。ここでトラック
の１単位は同心円周形状あるいはスパイラル形状に関わ
らずトラック１周分とする。さらにセクタは一定数のブ
ロックによって等分されている、従って必然的に各ブロ
ックの境界あるいはブロックを構成する同期マーク121a
も放射状に配列していることになる。

ここで光ディスクが読取手段20に対して一定の角速度
で回転しているとすると読取手段20からは一定の時間間
隔で同期マーク121aを再生した信号が出力される。さら
に現在読取手段20が位置しているトラック11が内周側に
あるか外周側にあるかに関わらず、等時間間隔ならびに
等位相で同期マーク121aが検出される。従ってこれと完
全同期した同期信号Ｐは第11図に示された閉ループ回路
によって容易に生成される。さらに、もともと同期信号
Ｐはクロック信号Ｃを一定数計数したものであるから、
例えばその一定数をＭとすると、クロック信号Ｃは順次
検出される同期マーク121aの検出周期をＭ分割すること
になる。これを光ディスク記録面10に形成されたブロッ
クと対応させると、第12図に示されたように、同期マー
ク121aと次の同期マークとの間をＭ個のビット単位で区
切ることになる。従って、このクロック信号Ｃに同期し
て情報信号の記録・再生を行えば、常に正確な位置に情
報を記録できまた確実にそれを再生することが可能であ
る。情報信号再生手段206はこうしてデータエリア122に
記録された情報を再生してSIGとする。

さらにブロック12を構成するＮビットのうちのいくつ
かをトラッキングサーボ信号検出用のビットとして割り
当てておけば、光ディスク記録面10上に特にトラッキン
グ位置検出用のガイド溝を設ける必要は無くなる。第10
図の例では１ビット目が同期マーク121aであり、第２ビ
ット目と第３ビット目がそれぞれトラッキングサーボ信
号検出用のウォブルマーク121b、121cとなっている。読
取手段20がウォブルマーク121bの側へずれればウォブル
マーク121bを再生した信号の振幅が増大し、それと反対
にずれればウォブルマーク121cの再生信号の振幅が増大
する。この差がトラキング誤差信号TEとしてトラッキン
グ制御信号生成手段205より出力される。このトラキン
グ誤差信号TEが０になるように読取手段20を位置制御す
れば読取手段20はトラック中心線上を確実に走査するこ
とになる。（例えば、「日経エレクトロニクス」12/15
第410号165ページ〜167ページ） 発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のような構成では、光ディスク記録
面外周部の情報記録密度が内周部に比べて必然的に低く
なるという問題点を有していた。

本発明は上記問題点に鑑み、記録領域を最大限に有効
利用することにより従来のものよりも記録容量を増大せ
しめた、ブロック構造を有する光ディスクを提供するも
のである。

課題を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明の情報記録媒体
は光ディスク外周トラックにおけるセクタを構成するブ
ロックの数を内周側よりも少なくし、さらに本発明の信
号同期装置は、分周比一定の第１の分周器と、外周トラ
ックほど分周比が大きくなる第２の分周器を具備してい
る。

作 用 本発明は上記した構成によって、内・外周における情
報の記録密度をほぼ一定にすることができ、その結果、
総記録容量を増加させることができる。

実 施 例 以下本発明の一実施例の情報記録媒体と信号同期装置
について、図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の第１の実施例における情報記録媒体
（光ディスク）の構成を示すものである。

第１図において、１は光ディスク基板であり、その記
録面上にトラック2a〜2iが設けられている。各トラック
は複数のセクタに分割されていて、さらに各セクタは複
数のブロックに分割されている。各トラックにおけるブ
ロックの数は一定数であり、また従来例のように半径方
向に放射状に配置されている。従来例と異なるのは上記
トラック2a〜2iがゾーン31、32および33によってグリー
プ分けされていることである。即ちトラック2a、2b、2c
はゾーン31に属し、トラック2d、2e、2fはゾーン32に、
トラック2g、2h、2iはゾーン33に属する。さらに各ゾー
ンによってセクタを構成しているブロックの数Nbが異な
っており、外周ブロックほど１セクタあたりのブロック
数が少なくなっていることを特徴としている。従って必
然的に１トラックあたりのセクタ数Nsも各ゾーンによっ
て異なり、外周ほどセクタ数が多くなることになる。例
えば第１図の例では、 のように構成されている。

41はゾーン31における１セクタであり、同様に41、42
はそれぞれゾーン32、ゾーン33における任意のセクタで
ある。第２図にセクタ41の内部構造を示す。セクタ41は
サーボエリア410とデータエリア411で構成され、サーボ
エリア410には同期クロック410aとウォブルマーク410
b、410cが形成されている。同様にセクタ42、43におけ
るブロック402、403の構造も第２図に示す。ブロック40
2、403はそれぞれサーボエリア420とデータエリア421お
よびサーボエリア430とデータエリア431で構成され、各
々のサーボエリアには同期クロック420aとウォブルマー
ク420b、420cおよび同組クロック430aとウォブルマーク
430b、430cが形成されている。各ブロックは従来例とす
べてのトラックで同数設けられているため必然的に外周
側ゾーン33における１ブロック長は内周側ゾーン31にお
ける１ブロック長よりも長くなる。

次に、上記の構造を持つ光ディスクより同期信号を得
る信号同期装置の構成について図面を参照しながら説明
する。第３図は本実施例のおける同期信号抽出装置のブ
ロク図である。第３図において、１は第１図で示された
光ディスク基板である。位相比較手段201、ループフィ
ルター202、VCO203、計数器204、トラッキング誤差信号
生成手段205は従来例で述べたものと同等な機能を果た
すものである。従来例と異なるのは、さらに位相比較手
段301、ループフィルター302、VCO303、計数器304、情
報信号再生手段305が付加されたことである。さらに計
数器304に設定する分周比は分周比設定手段305によって
決定される。

以上のように構成された同期信号抽出装置の動作につ
いて以下図面を参照しながら説明する。まず位相比較手
段201、ループフィルター202、VCO203、計数器204で構
成される閉ループは光ディスク基板１の記録面に形成さ
れた同期マーク410a、420a、又は430aをMs分周する制御
クロック信号Csを生成し、これに同期したタイミングで
トラッキング誤差信号生成手段205は上記ウォブルマー
クからトラッキング誤差信号TEを生成する。さらに位相
比較手段301、ループフィルター302、VCO303、計数器30
4で構成される閉ループは同期マーク410a、420a、又は4
30aをMd分周するデータクロック信号Cdを生成する。こ
こで計数器204において設定されている分周比Msは固定
されている。一方計数器304において設定される分周比M
dは可変であり、その値は分周比設定手段06によって決
定される。分周比Mdを可変にしたのは以下の理由によ
る。即ち、従来例で既に明らかであるが、１ブロック内
に内周、外周とも同じクロックサイクルで情報を記録し
た場合、外周側で情報の記録密度が必然的に低下する。
これは、外周における光ディスクの線速度が内周側に比
べて速いからである。従って、外周ゾーンにおけるクロ
ックサイクルを内周ゾーンよりも短くすることにより、
外周ゾーンにおける記録密度を第２図に示されているよ
うに内周ゾーン並みにすることができる。このとき外周
ゾーンにおける１ブロック当りの容量は内周ゾーンにお
けるものよりも大きくなる。

一方、分周比Msが一定なのは、トラッキング制御が情
報の配置・再生に優先しなければならないからである。
即ち、従来例で述べたように、トラッキング制御に必要
なトラッキング誤差信号TEを定められたビット位置に配
置されたウォブルマークのパーク値より求められる。こ
のビット位置とクロック信号C_Sが完全に同期していなけ
れば正しいトラッキング誤差信号は検出されない。従っ
て、クロック制御がゾーンによって異なることは確雑な
トラッキング制御を支障をきたすことになる。トラッキ
ング制御が行われないことには情報信号の記録・再生も
出来ない。以上の理由により、本実施例ではトラッキン
グ制御用の情報を再生するためのクロック信号Csと、情
報記録・再生用のデータクロック信号Cdを別途用い、ク
ロック信号Csは一定周期、クロック信号Cdとした。

しかし、データクロック信号がゾーンによって異なっ
て問題になるのは制御系ではない。情報を記録・再生す
る際に読取手段20の位置しているゾーンがわかっていな
ければ、分周比Mdを設定できず、正しいデータクロック
で情報を記録・再生できない。したがって、制御クロッ
クCsに同期した、ゾーンあるいはトラックに関する情報
を、すべてのトラックに設けておく必要がある。これに
ついてこの詳細は後の実施例で述べるとして、ここでは
この情報によってデータクロックCdを切り換えることに
ついて説明する。データクロックCdのサイクルを決定す
る分周比設定手段306の分周比Mdは分周比設定手段306に
よって決定されることは先に述べたが、この分周比設定
手段306はゾーンあるいはトラックに関する情報を制御
クロックCsに同期して読み取り、その値に応じて分周切
Mdを決定する。

この考え方は特にトラック検索のように、読取手段が
或るトラックから別のトラックに短時間に移動する場合
において効果的である。

以上、本実施例によれば、記録密度が高い情報記録媒
体を実現でき、またこの情報記録媒体と完全同期がとれ
る信号同期装置を実現することが可能である。

以下、本発明の第２の実施例例について説明する。第
４図は本発明の第２の実施例の情報記録媒体の構成図で
ある。第１図のものと同様光ディスク基板１の記録面に
はゾーン31、32、および33が設けられていて、各ゾーン
においてはそれぞれ異なるブロック数のテクタが１トラ
ックを構成している。第１図と異なるのは、各トラック
にトラックアドレスエリア35が設けられている点であ
る。トラックアドレスエリア35は一定周期の制御クロッ
ク信号Csと同期するように形成されていて、読取手段20
が位置しているトラックのアドレスを制御クロック信号
Csでもって識別することができる。言うまでもなく、ト
ラックアドレスエリア35の長さは内周から外周へ行くに
従って、連続的に増大する。

トラックアドレスエリア35は必ずしも第４図のように
光ディスク記録面に一本の扇状に設けられたものである
必要は無い。内・外周に係わらず、一定周期の制御クロ
ック信号Csに同期するように形成されているものであれ
ば良い。例えば第５図に示されているような各セクタの
先頭に設けられるヘッダの領域を一定周期のクロック信
号Csと同期するように形成し、続くデータ領域を第２図
で示したような、サーボエリアとデータエリアで構成さ
れるブロックで構成するようにしても良い。

以下、本発明の第３の実施例について述べる。ここで
は特に最適なゾーンの分け方および各ゾーンにおける最
適なセクタ長、ブロック長について述べる。第１の実施
例で述べたゾーン・セクタフォーマットは光ディスク記
録面１を無駄無く利用できるフォーマットの一例であ
る。すなわち、１トラックを構成するブロック総数Ｎ
（＝24）は各ゾーンにおける１トラックあたりのセクタ
数Ns（＝６、８、12）の最小公倍数になっている。した
がって各ゾーンにおいて１セクタをNb＝N/Ns（＝４、
３、２）ブロックで構成することができる。

しかし実用上は１トラック当たりのブロック数は1000
〜2000である。これより少なすぎるとトラッキング制御
に必要な誤差信号のサンプル数が確保できなくなり、ト
ラッキング制御が難しくなる。またこれより多すぎると
全体としてオーバーヘッド（データ以外の領域が全体に
占める割合）が増える。従って、ここで１トラック当た
りのブロック数Ｎを1200とし、１トラック当たりのセク
タ数Nsを12、１、24としても１セクタ当たり100、75、5
0ブロックで均等に割付を行うことができる。

しかし、この例であくまでも理想上のものであって、
ブロック総数Ｎが各ゾーンにおける１トラックあたりの
セクタ数Nsの最小公倍数になるケースは極めて限定され
ている。例えば、より効率的に光ディスク記録面を使お
うとすれば、ゾーン数をできるだけ多くした方が良い。
だが、ゾーン数が多くなるほど最小公倍数も大きくな
る。例えば、下記のように６ゾーンにした場合でも上述
したような分割は可能である。

しかしこのとき１トラック当たりのブロック数は1008
0にも及ぶ。このように１トラックを多くのブロックで
分割することは記録容量の低下につながり、決して好ま
しいことではない。

しかしここで、ブロックのさらに下位単位としてサブ
ブロックなるものを導入すればブロック数を増やさずし
てゾーン数を増やすことが可能になる。このサブブロッ
クの概念を第６図を参照しながら説明する。ブロック50
1はサーボエリア510とデータエリア511に分割されてい
て、さらにデータエリアは一定数のサブブロック505に
よって構成されている。こうすればセクタ当りのブロッ
クの割り振りで端数で生じても１セクタはｉブロック＋
ｊサブブロック（ｉ、j:整数）で記述される。１ブロッ
クあたりのサブブロック数は各ゾーンにおける１トラッ
クあたりのセクタ数Nsの最小公倍数と１トラック当たり
の適切なブロック数より求められる。例えば、先に求め
た10080のブロックをサブブロックと考え、しかも１ト
ラック当たりのブロック数を1000〜2000の間で考える
と、１トラック＝1008ブロック、１ブロック＝10サブブ
ロックとなる。１例としてゾーンｄを考えると、１セク
タ＝315サブブロック＝31ブロック＋５サブブロックと
なる。しかし、このようにすると次のセクタは32番目の
ブロックの途中から始まることになるが、論理フォーマ
ット上は全く問題にならない。ただ、ひとつのブロック
中にセクタの境界が存在する場合が生じるため論理フォ
ーマットから物理フォーマットへ変換するアルゴリズム
が若干複雑になる。これを少しでも軽減するにはセクタ
の切れ目を装置側で識別できるようにしておくことが望
ましい。例えば、セクタの先頭つまりヘッダの前後を１
サブブロックあけておくなどすればよい。

ここで問題になるのは１サブブロックがあまりに小さ
くなると論理フォーマット上の最小単位“バイト”との
整合性が難しくなることである。先にも述べたが、１ブ
ロックに記録される情報量はゾーンによって異なる。従
ってブロックを一定数分割するサブブロックの一個の容
量もゾーンによって異なる。ここで１サブブロックが高
々数バイトであったとき、ゾーンが外周になるごとに連
続的に容量（バイト数）を増やすことは、ゾーン数が増
えるほど困難になる。

しかしこの問題は１ブロック当たりのサブブロック数
をゾーンによって可変にすることにより解決できる。こ
のときサブブロックの容量はゾーンに関わらず一定であ
り、たとえば１サブブロック＝１バイトとすることも可
能である。すなわち、 Nb・・１トラックあたりのセクタ数 Nsb（#ｚ）・・ゾーン#ｚにおける１ブロックあたりの
サブブロック数 Ns（#ｚ）・・ゾーン#ｚにおける１ブロックあたりのセ
クタ数 とすれば、 １トラックあたりのサブブロック数・・・Nb×Nsb（#
ｚ） １セクタあたりのサブブロック数・・・Nb×Nsb（#ｚ）
/Ns（#ｚ） となり、ここで、 Nsb（#ｚ）/Ns（#ｚ）＝定数 であり、しかも Nb×Nsb（#ｚ）/Ns（#ｚ）＝整数 になるようにNsb（#ｚ）とNs（#ｚ）を決めれば、すべ
てのセクタは整数個のサブブロックで構成されることに
なる。一例として、 Nb＝1536 とすると、ゾーンに関わらず Nsb（#ｚ）/Ns（#ｚ）＝1/3 となり、１セクタあたりのサブブロック数は Nb×Nsb（#ｚ）/Ns（#ｚ）＝512 となる。

以下、本発明の第４の実施例について述べる。本実施
例では情報の記録・再生のより具体的手法について説明
する。既に述べたが、本発明における情報記録媒体を機
能させるには制御クロック信号Csとデータクロック信号
Cdの二種類のクロック信号が必要であることは既に述べ
た。この両者の関係を第７図に示す。第７図は第２図を
もとにしてゾーン31におけるブロック401のストラクチ
ャおよび制御クロック信号Csとデータクロック信号Cdを
同一紙面上に描いたものである。

第７図では特に明記されていないが第２図より明らか
なようにサーボエリアの物理長は各ゾーンで異なってい
るため、それぞれのサーボエリアにおける同期マークを
基準に情報を記録あるいは再生し始めるタイミングCd0
もそれにあわせて適宜変えなければならない。タイミン
グCd0が不適切であると、サーボエリア中に情報を記録
したり、また逆にサーボエリアとデータエリアの間隔が
開すぎることになる。従って一般的記述をすれば、 Cd0＝定数／データクロック周期 となるようにしなければならない。さらにこれがすべて
のゾーンで整数なるように定数を定めておくのが望まし
い。

以下、本発明の第５の実施例について説明する。第８
図は第５の実施例の部分構成図である。第８図におい
て、サーボエリア410には制御信号同期マーク410sとウ
ォブルマーク410b、410cが形成されていて、さらにデー
タ同期マーク410dがサーボエリア410とデータエリア411
の境界近傍に設けられている。本実施例では制御用の同
期マークとデータ用の同期マークを別々に用意してい
る。このようにすれば、先の実施例のように情報の記録
・再生のタイミングを各ゾーンで計算のすることなしに
設定することができる。第６図の構成ではゾーンに係わ
らずデータ同期マーク410dを検出した直後あるいは一定
のデータクロックの後に情報を記録・再生するようにす
ればよい。

発明の効果 以上のように本発明に外周ゾーンのセクタを構成する
ブロックの数を内周ゾーンよりも少なくし、外周ゾーン
のブロックの記録容量を内周ゾーンよりも高くすること
により総記録容量の大きい情報記録媒体を実現すること
が可能である。また、固定周期のサーボクロックとゾー
ンに依存する周期とデータクロックでそれぞれ同期をか
けることで上記情報記録媒体に対して情報の記録・再生
が可能な信号同期装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の情報記録媒体の構成図、第
２図は第１図の要部構成図、第３図は第１図の情報記録
媒体を用いた信号同期装置のブロック図、第４図、第５
図はそれぞれ第２の実施例の情報記録媒体の構成図なら
びに要部構成図、第６図は第３の実施例の要部構成図、
第７図は第４の実施例の説明図、第８図は第５の実施例
の説明図、第９図は従来の情報記録媒体の構成図、第10
図は第９図の要部構成図、第11図は従来の信号同期装置
のブロック図、第12図は従来の信号同期装置の動作説明
図である。 １……光ディスク基板、2a−2i……トラック、31、32、
33……ゾーン、41、42、43……セクタ、401、402、403
……ブロック、410、420、430……サーボエリア、411、
421、431……データエリア、410a、420a、430a……同期
マーク、410b、410c、420b、420c……ウォブルマーク、
20……読取手段、201、301……位相比較手段、203、303
……VCO、204、304……分周器、306……分周比設定手
段。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同心円状または螺旋状のトラックが設けら
   れ、情報を記録あるいは再生するデータ領域と、上記情
   報に同期する同期マークと上記トラックの中心線を指示
   するトラック識別マークが存在する制御領域とが上記ト
   ラックに設けられた情報記録媒体であって、 上記データ領域の線記録密度と上記制御領域の線記録密
   度の比率が上記トラックによって異なっていることを特
   徴とする情報記録媒体。
2. 【請求項２】トラックのアドレスまたは一群のトラック
   を特称する情報を制御領域の線記録密度の一定倍の線記
   録密度で各トラックに設けたことを特徴とする請求項１
   記載の情報記録媒体。
3. 【請求項３】請求項１記載の情報記録媒体を用いる信号
   同期装置であって、 同期マークを検出する手段と、 検出された同期マークから得られる時系列信号に対し単
   一の比率の周期のクロックを生成する第１のクロック生
   成手段と、 検出された同期マークから得られる時系列信号に対し任
   意の比率の周期のクロックを生成する第２のクロック生
   成手段とを具備した信号同期装置。
4. 【請求項４】請求項２記載の情報記録媒体を用いる信号
   同期装置であって、トラックのアドレスまたは一群のト
   ラックを特称とする情報を第１のクロック生成手段によ
   り得られる信号に同期して取得することを特徴とする請
   求項３記載の信号同期装置。