JP3067176B2 - 光ディスク装置 - 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装置、中でも特に低データレート
の信号、もしくは複数のデータレートの信号を記録、或
は再生する装置に関するものである。

従来の技術 従来より、例えば音声や演奏などのオーディオ信号を
ディジタル化して光ディスクに記録したコンパクトディ
スク（以下、CDと称す）を再生する再生専用の光ディス
ク装置がある。これに加えて、近年記録が可能な光ディ
スク装置の開発が盛んである。一方、長時間の記録もし
くは再生を可能にするため（以後、記録時間および再生
時間を総称して演奏時間とする。）、あるいは演奏時間
を保ったままでのディスクの小径化を図るために、ディ
ジタル化されたオーディオ信号をデータ圧縮し、データ
量を減らして光ディスクに記録することができる。

このデータ圧縮については様々な方法があるが、通常
1/4〜1/8程度までが聴感上高音質なものとして感知さ
れ、圧縮率によりその音質レベルが変化する。

第12図は、従来例による記録再生方法を示す図であ
り、圧縮されたオーディオ信号を従来のCDのフォーマッ
トのように、トラック上に連続記録した場合のデータレ
ートを示した図である。同図（ａ）は非圧縮状態、同図
（ｂ）は圧縮率を1/4とし、同図（ｃ）では圧縮率を1/8
とした例について示している。同図に示した様な方法の
場合、データレートと線速度は略比例関係になる。よっ
て、 （１）圧縮を行うとデータレートが低くなり、それに応
じ記録及び再生の線速度を低くする必要があった。

（２）また、必要とする音質或は時間に合せ、非圧縮,1
/4圧縮,1/8圧縮の如き複数のデータレートを必要とする
モードを設けた場合、圧縮率に合せた広範囲な線速度で
記録或は再生を行う必要が生じる。

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、データレートを
あまり低くすると様々な問題が生じる。前記CDの線速度
でも1.2〜1.4m/sと低速であるが、４分の１のデータ圧
縮を行うと30cm/s、８分の１の圧縮を行うと15cm/s程度
の、更に低い速度になる。このような低線速度では、例
えば下記のような問題が発生する。

（ａ）相変化型等の熱記録型光ディスクでは、レーザビ
ームをレンズで絞り込み、ディスク中の記録層を加熱し
て記録するため、熱のこもりや拡散が生じて良好な記録
が困難となる。

（ｂ）トラッキングサーボにおいて、ディスク上の傷や
ゴミによる異常信号が生じる期間が長くなるので、トラ
ッキングが外れ易くなり、安定な記録および再生の妨げ
となる。。

（ｃ）また、フォーカスサーボ系においても同様に、傷
やゴミにより発生する異常信号の期間が長くなるため、
安定な記録及び再生の妨げとなる。

（ｄ）一方、前記（ｂ），（ｃ）の問題解決を図るべく
ループゲインを下げてサーボ系の応答性を落とした場
合、記録時及び再生時の耐震性が悪化してしまう。

（ｅ）さらに、線速度を低くすると再生時のレーザ照射
パワーを弱めねばならず、再生信号レベルも低下し、そ
のC/N比が悪化する。

（ｆ）また、前記従来例第12図に記載したデータレート
を変えるような場合、複数の広範囲な線速度に対応した
記録を行う必要があるが、熱記録型の光ディスクにおい
ては広範囲な線速度に対応して、良好な記録を行うこと
は困難である。

本発明は上記の従来の問題点に鑑み、例えば圧縮され
たオーディオ信号などのように低いデータレートの信号
を光ディスクの記録或は再生に適した高い線速度で記録
すること、および異なるデータレートの信号でも同一の
線速度で記録、或は再生することが可能な光ディスク装
置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明の光ディスク装置
は、情報トラック上にギャップを備える複数のセクタを
設け、これらのセクタのうちＮ個毎に周期的に選択され
た領域を以て第１より第Ｎまでのチャンネル番号を有す
るＮ個の仮想的なチャンネルを形成し、このチャンネル
を形成するセクタを単位に信号を順次記録、或は再生す
る。および、記録する信号のデータレートに応じて前記
チャンネル数Ｎを可変する。或は前記チャンネル数Ｎは
一定にし、データレートに応じて割り当てるチャンネル
数ｐを可変する。或はチャンネル数Ｎと割り当てるチャ
ンネル数ｐの両方を可変することを特徴としている。

作用 上記の特徴を備えたことにより本発明の光ディスク装
置では、データレートの低い信号でも光ディスクに適し
た比較的高線速度での記録、或は再生が可能となり、且
つ異なるデータレートの信号を同一の線速度で記録、或
は再生することが可能となる。

実施例 以下、本発明の一実施例の光ディスク装置について、
図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明による光ディスク装置の記録、或は再
生方法を示す。同図（ａ）において光ディスク１上の斜
線で示した半径r1〜r2に記録領域が設けられ、その記録
領域にはスパイラル状、または同心円状に情報トラック
２が形成されている。この情報トラック２の一部を拡大
したものをディスク１の下に示す。この情報トラック２
はセクタ，フレーム，セグメント或はブロックなどと一
般に呼ばれている所定単位で分割された領域（以下、こ
れらの領域を総称してセクタと記す。）SCより構成され
る。

このセクタSCをＮ個（同図においてはＮ＝８としてい
る。）毎に周期的に選択し、第１より第Ｎまでのチャン
ネル番号を有するＮ個の仮想的なチャンネルを形成して
いる。また、このＮをチャンネル周期と記すことにす
る。

第１図（ｂ）は、仮想的にチャンネル数Ｎ個のチャン
ネルを並列にＮ＝８個,CH1〜CH8まで書き現わしたもの
である。

チャンネルを単位に間欠的記録再生を行えば、第１図
（ａ）に示した情報トラック２上のチャンネル番号１の
領域（斜線で塗りつぶした部分）を、第１図（ｂ）のCH
1に対応させることができる。このCH1は１つの独立した
記録再生が可能な領域と等価になる。同様に、情報トラ
ック２上のチャンネル番号２〜８の領域においても第１
図（ｂ）のCH2〜CH8に示すような独立した記録再生が可
能な領域を構成でき、これにより合計８つの独立した仮
想的並列チャンネルを得ることができる。

このCH1〜CH8の１個当りのデータレートは情報トラッ
ク２の有するデータレートの1/8になり、線速度を下げ
ずとも低データレートの信号の記録再生が可能となる。
言い換えれば、前記チャンネルを低データレートの１枚
の小ディスクと見なすことができ、光ディスク１はこの
小ディスクの集合体と考えることができる。

以上のように構成された光ディスクに、非圧縮,1/4圧
縮,1/8圧縮されたディジタル音声信号を記録する場合に
ついて、以下図面を参照しながら説明する。

第２図はデータレートが変化する複数種類の信号の記
録再生に本発明を適用した場合の第１の実施例を示す図
である。同図では光ディスクの記録データレートＤR1が
非圧縮時の信号データレートＤR0より少しだけ大きいＤ
R1＞ＤR0となるように設定されている。データレートを
このように選ぶ理由は、後で述べるようにセクタ内にギ
ャップと呼ぶ記録禁止部分が設けられており、両者の時
間平均したデータレートを等しくするためである。ま
た、第２図では非圧縮時と圧縮（1/4圧縮,1/8圧縮）時
の 信号データレート、 情報トラック上への記録、 割り当てチャンネルの状態 を示している。さて、各々の状態について説明すると、 （１）非圧縮状態 第２図の（ａ）〜（ｃ）は非圧縮時における上記〜
を示し、同図（ｂ）のように情報トラック上のセクタ
SCには連続してデータが記録され、同図（ｃ）に斜線で
示すように信号記録への割り当てチャンネル数ｐは８と
なる。

（２）1/4圧縮状態 第２図の（ｄ）〜（ｆ）は1/4圧縮時における上記
〜を示す。信号のデータレートが非圧縮時の1/4とな
るため、第２図（ｅ）のように８個のチャンネル中の２
つのチャンネル（例えば同図に示すようなチャンネル番
号1,2）に同時に記録し、第２図（ｆ）の斜線で示すよ
うに信号記録への割り当てチャンネル数ｐは２となる。

（３）1/8圧縮状態 第２図の（ｇ）〜（ｉ）は1/8圧縮時における上記
〜を示す。信号のデータレートが非圧縮時の1/8とな
るため、第２図（ｈ）のように８個のチャンネル中の１
つのチャンネル（例えば同図に示すようなチャンネル番
号１）に記録し、第２図（ｉ）の斜線で示すように信号
記録への割り当てチャンネル数ｐは１となる。

このように構成することにより、圧縮等に伴って信号
のデータレートが非常に低くなった場合でも記録のデー
タレートを下げる必要はなく、また、信号のデータレー
トが変わる場合でも情報トラック上での記録データレー
トを一定に保つことが可能となる。

以上、データレートが変化する複数種類の信号記録に
対しチャンネル周期Ｎを固定として、割り当てチャンネ
ル数ｐを変えた場合について述べた。

次に、データレートが変化する複数種類の信号の記録
再生に本発明を適用した第２の実施例について第３図を
用いて説明する。第３図ではデータレートの変化に対
し、チャンネル周期Ｎを変えて対応している。

第３図（ａ）は第２図同様非圧縮時の信号データレー
トを示す。非圧縮時の情報トラックへの記録、割り当て
チャンネルの状態は第２図と同様となるので省略する。
このため、1/4,1/8圧縮を行った場合について記す。

（４）1/4圧縮状態 第３図（ｂ）〜（ｄ）は1/4圧縮時における信号デー
タレート、情報トラックへの記録、割り当てチャンネル
を示す。本方式においては第２図とは異なり、チャンネ
ル周期Ｎをデータレートに応じて可変しており、データ
レートが圧縮により1/4となるためＮ＝４とし、セクタS
C4個毎に間欠的に記録を行っている。

（５）1/8圧縮状態 第３図（ｅ）〜（ｇ）は1/8圧縮時における信号デー
タレート、情報トラック上への記録、割り当てチャンネ
ル数を示す。1/8圧縮時はデータレートが1/8となるた
め、チャンネル周期Ｎを８に選びセクタSC8個毎に間欠
的に記録を行っている。この第３図に示したチャンネル
周期Ｎを可変する方式は、データレートが任意の1/Nに
ついて対応可能で、例えば、データレートが1/3,1/6と
なった場合においてもＮ＝3,6に選択することで対応で
きる。

また、前記第２図ではチャンネル周期Ｎ＝８に固定し
ているが、この方式においてＮ＝８の約数（1,2,4）以
外の圧縮比、例えば1/3となったときを考えてみる。1/3
圧縮状態のときはデータレートがこれより早くなる4CH
（ｐ＝４）を割り当て、データレートの差に相当する部
分をブランクにする等の方法が考えられるが、無駄が生
じる。しかし一方では、チャンネル数Ｎが固定している
ため同一ディスク上に異なるデータレートの信号を混在
して記録させるとき、管理が行い易いなどの優れた点が
ある。

そして、本発明においては、第２図或は第３図に示し
た方法以外にチャンネル周期Ｎと、割り当てチャンネル
数ｐの両方を切り換えて、例えばデータレートが2/3
（Ｎ＝3,p＝２）のような（1/整数）以外のデータレー
トに対する記録を行うことができる。

また、本発明の光ディスク装置では、以上説明した記
録と同様に再生を行なうこともできる。

さて、次に情報トラックとセクタについて簡単に説明
する。第４図は本発明の適用に向いた情報トラックとセ
クタについての説明図である。同図（ａ）に示すように
セクタSCはギャップと呼ぶ記録禁止区域とデータ記録領
域とから構成される。ギャップはセクタを単位に記録を
行うときの分離帯で、光ディスクを回転駆動するスピン
ドルモータの回転ムラなどにより発生する時間軸変動に
起因して、記録領域が隣接セクタと重なることのないよ
う設けたものである。また、データ記録領域の先頭に
は、後述するヘッダと呼ばれる領域が設けられている。

光ディスクにおける情報トラック２は第４図（ｂ）に
示すようなプリグルーブと呼ぶトラッキング用の案内溝
により構成され、この溝の深さは、一般に記録或は再生
に用いるレーザ波長λの1/8に設定されている。このグ
ルーブを同心円もしくはスパイラル状に設け情報トラッ
クを形成している。

次に、本発明における管理方式について説明する。ま
ず、本発明においてはセクタを最小単位に管理が行わ
れ、前記ヘッダがその管理領域に割り当てられる。第５
図は本発明によるヘッダの一実施例を示すものでこのヘ
ッダには、セクタアドレス，トラックアドレスなどのセ
クタに関する番地情報、或はセクタの属性に関する情報
が記録されている。この属性に関する情報として、前記
CDのサブコードに書き込まれているようなものを含め、
例えば下記のようなものがある。

記録信号の種類としては、例えば音声，映像，データ
があり、 時間情報としては、例えば記録始めからの絶対時間，
曲の初めからの相対時間，曲間における次曲演奏開始ま
での時間がある。

また、チャンネルに関する情報としては、例えば属す
るチャンネル番号，関連チャンネル番号，（割り当てチ
ャンネルｐ＞１のとき、同一信号記録に際し必要な関連
チャンネル情報）があり、 再生の順番に関する情報としては、再生すべき次のセ
クタ番地がある。

この中でも、本発明における特徴的なものは、チャン
ネルに関する情報、および再生の順番に関する情報を記
録している点である。

さて、次にディスク全体の管理方式について述べる。
前記の如く本発明の各チャンネルは１枚の小ディスクと
みなすことができ、第６図に示すように光ディスク１は
CH1〜CH8までの小ディスクが並列に存在すると考えるこ
とができる。

第７図は本発明による管理ファイルの階層構造を示す
第１の実施例であり、管理ファイル（CDなどではTOC,コ
ンピュータ用のデータファイルなどではディレクトリと
呼ばれている領域）を階層構造とし、チャンネル（小デ
ィスク）毎に副管理ファイルを設けると共に、その上位
階層として主管理ファイルを設け、管理が行い易いよう
に構成している。

また、第８図は本発明による管理ファイルの階層構造
を示す第２の実施例である。第８図に示すように前記第
２図（ｅ）に示した例のような割当チャンネルｐ＞１の
ときは、同一信号記録に関連する複数のチャンネル（小
ディスク）を同一グループとして扱って、このグループ
に対して副管理ファイルを設けてもよい。

次に、これら管理ファイルの記録領域について第９図
を用いて説明する。これらの管理ファイルは第９図
（ａ）に示すように光ディスク１上の特定領域、例えば
同図に示すような内周部r1〜r1＋Δｒに設けてある。そ
して、第９図（ｂ）に示すように内周部から順に主管理
ファイル領域,CH1用副管理ファイル領域,CH2用副管理フ
ァイル領域，…,CH8用副管理ファイル領域が設けられて
いる。

この管理ファイル領域では、短時間で管理情報を得る
ことが望ましい。このため、データレートを速くする目
的で、第２図，第３図に示したような間欠記録は行われ
ず、セクタに連続して管理情報を記録している。さて、
これら管理ファイルで扱う情報としては、 信号の種類と付随する情報として、第１表に示すも
の。

チャンネルに関する情報として、例えば属するチャン
ネル番号，関連チャンネル番号，（割当チャンネルｐ＞
１のとき、同一信号記録に際し必要な関連チャンネル情
報）、 記録処理方法に関する情報として、例えば変調方式，
誤り訂正方式、 再生の順番に関する情報として、例えば再生すべきチ
ャンネルの順番，再生すべきプログラムの順番、 記録領域として、例えば使用されているチャンネルと
その記録範囲，使用可能なチャンネル、 演奏の順番に関する情報として、チャンネル内での演
奏の順番，チャンネル間での演奏の順番、 等があげられる。

次に本発明において、チャンネル当りの記録可能な時
間Tcを越える長時間におよぶ記録や再生を行う場合につ
いて考えてみる。

例えば、前記第２図（ｉ）のような割当チャンネル数
ｐ＝１の信号を記録する場合、第10図（ａ）に示す如く
CH1の始端より記録を始めCH1の終端に達すると、次にCH
2の始端から記録を始め以下、CH8の終端まで記録を行う
ことができる。このような構成にすることにより、１つ
のチャンネルの有する記録時間TcのＮ倍まで記録時間を
伸ばすことが可能となる。

また、前記第２図（ｆ）のような割当チャンネル数ｐ
＞１の場合を、第10図（ｂ）に示す。CH1とCH2の始端よ
り記録を始め、それぞれの終端に達するとCH3,CH4の始
端から記録を始め、以下CH7,CH8の終端に達するまで記
録を行うことができる。

一般にｐ＞１の場合、１〜pCHより記録を始めｐ＋１
〜2pCH,2p＋１〜3pCH,…とｐ個ずつグループ化して記録
を行うことにより前記記録時間Tcに対しN/p倍の長時間
記録が可能である。なお、各チャンネルの終端には指示
領域と呼ぶ領域を設け、ここに、次に記録、或は再生す
るチャンネルに関する情報（次に再生すべきチャンネル
番号等）を記録しておく。これは、第10図のようなチャ
ンネル間にまたがった記録を行った場合に再生をより確
実に行うためである。この記録したチャンネルの順番は
同時に前記主管理ファイルにも書き込んでいる。

また、第10図は全チャンネルに記録が可能な例につい
て示したが、例えばいくつかのチャンネルには信号が記
録されており、これを消去或は破壊することなく、チャ
ンネル間にまたがる長時間記録を行う場合について第11
図を用いて説明する。第11図において、CH2,CH3,CH5,CH
6には既に信号が記録された記録禁止チャンネルであ
る。この場合、記録が可能なCH1より記録を始め、次にC
H4に記録を行い、続いてCH7,CH8に記録を行う。

この記録禁止チャンネルなどの情報は前記管理ファイ
ルに書き込まれており、この情報を基に第11図のような
記録を行う。このとき、CH1の指定領域には次に記録す
るCH4に関する情報が書き込まれ、CH4の指定領域にはCH
7に関する情報が書き込まれている。また、CH1,CH4,CH
7,CH8の順で記録したことが管理情報として前記主管理
ファイルに記録される。

また、主管理ファイルに記録禁止情報、或は記録の順
番を指示する情報がないとき、前記第10図に示したよう
な記録および再生を行う。また、第10図、第11図のよう
にチャンネル間にまたがって記録や再生を行なうとき、
先行するチャンネルの終端から次のチャンネルの始端に
移行するヘッドアクセス時間が必要になるが、このアク
セス期間中は記録、或は再生動作が行えない。このため
バッファメモリを設け、信号を蓄えたり、放出すること
により、見かけ上連続した記録、或は再生を可能にする
ことができる。

なお、以上オーディオ信号を例にとり説明したが、例
えばビデオ信号のような更に高速な信号の記録が可能な
光ディスクおよびその記録、或は再生を行なう光ディス
ク装置にも本発明は適用可能である。

発明の効果 以上のように本発明は、情報トラック上にギャップを
備える複数のセクタを設け、これらのセクタのうちＮ個
毎に周期的に選択された領域を以て第１より第Ｎまでの
チャンネル番号を有するＮ個の仮想的なチャンネル形成
し、このチャンネルを形成するセクタを単位に信号を順
次記録、或は再生する。及び、記録する信号のデータレ
ートに応じて前記チャンネル数Ｎを可変する、或は前記
チャンネル数Ｎは一定にしデータレートに応じて割り当
てるチャンネル数ｐを可変する、或はチャンネル数Ｎと
割り当てるチャンネル数ｐの両方を可変することによ
り、低データレートの信号、或はデータレートの異なる
信号を安定に記録再生することが可能な光ディスク装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光ディスク装置の記録或は再生方
法を説明するための模式図、第２図はデータレートが変
化する複数種類の信号の記録再生に本発明を適用した場
合の第１の実施例を示す模式図、第３図はデータレート
が変化する複数種類の信号の記録再生に本発明を適用し
た場合の第２の実施例を示す模式図、第４図は情報トラ
ックとセクタについての模式図、第５図は本発明による
ヘッダの一実施例を示す模式図、第６図は光ディスクを
小ディスクに分解した模式図、第７図は本発明による管
理ファイルの階層構造を示す第１の実施例の模式図、第
８図は本発明による管理ファイルの階層構造を示す第２
の実施例の模式図、第９図は本発明による管理ファイル
の記録領域を示す模式図、第10図はチャンネル間にまた
がる信号記録再生方法の第１の実施例を示す模式図、第
11図はチャンネル間にまたがる信号記録再生方法の第２
の実施例を示す模式図、第12図は従来例による記録再生
方法を示す模式図である。 １……光ディスク、２……情報トラック、SC……セク
タ、Ｎ……チャンネル周期、CH1〜CH8……チャンネル、
ｐ……割当チャンネル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−3467（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−52768（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−182563（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−201572（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−73569（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−241768（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−146287（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−48283（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−55311（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−105957（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 20/10 - 20/16 351 G11B 27/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】情報トラック上に複数のセクタを設け、こ
   れらのセクタのうちＮ個毎に周期的に選択された領域を
   以て第１より第Ｎまでのチャンネル番号を有するＮ個の
   仮想的なチャンネルを形成し、このチャンネルを形成す
   るセクタを単位に信号を順次記録或いは再生する装置で
   あって、 信号のデータレートに応じて前記Ｎ個のチャンネルに割
   り当てるチャンネル数ｐ（ｐ＜Ｎ）を可変し、前記信号
   のデータレートに関わらず情報トラック上でのデータレ
   ートを一定とする光ディスク装置。
2. 【請求項２】情報トラック上に複数のセクタを設け、こ
   れらのセクタのうちＮ個毎に周期的に選択された領域を
   以て第１より第Ｎまでのチャンネル番号を有するＮ個の
   仮想的なチャンネルを形成し、このチャンネルを形成す
   るセクタを単位に信号を順次記録或いは再生する装置で
   あって、 信号のデータレートに応じて前記チャンネル数Ｎおよび
   信号の記録に割り当てるチャンネル数ｐ（ｐ＜Ｎ）を可
   変し、前記信号のデータレートに情報トラック上でのデ
   ータレートを対応させる光ディスク装置。
3. 【請求項３】セクタの記録領域に設けたヘッダに、セク
   タの属性情報として少なくともチャンネルに関する情
   報、あるいは再生の順番に関する情報を記録する請求項
   １または２に記載の光ディスク装置。
4. 【請求項４】チャンネル間にまたがった記録を行うと
   き、先行記録チャンネルの終端部に指示領域を設け、こ
   の指示領域に次に記録するチャンネルに関する情報を記
   録した請求項１ないし３のいずれかに記載の光ディスク
   装置。