JP4000164B2 - ウォブルトラックを持つ光ディスクおよびこの光ディスクを用いる装置と方法 - Google Patents
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図1はこの発明の一実施の形態に係る光ディスク装置(記録再生装置)の構成例を説明するブロック図である。この装置に光ディスク10が装填されると、アクチュエータ20の作用によって、光ディスク10の記録面上の所定位置に光ヘッド(図示せず)が移動できるようになっている。この装置では、光ヘッドから出射されるレーザ光を光ディスク10の情報記録層に集光することで、情報の記録再生を行っている。
図3は、この発明を適用できる記録再生可能な情報記録媒体としての光ディスク10の概略構成を説明する図である。この発明の一実施の形態に係る光ディスク10は、透明基板上に設けられたデータ記録領域DRA(情報記録層の情報記録エリア)に、グルーブと呼ばれる案内溝を有している。この案内溝を形成することによりできる凹凸構造はトラックとよばれ、情報の記録再生はこのトラックTKに沿って行われる。なお、このトラックTKには、図3に示すように内側から外側まで連続してつながる螺旋(スパイラル)型トラックの他に、複数の同心円状トラックから形成される同心円型トラックがある。
図5は、例えば図3の光ディスク10に形成されたトラックTK(振幅Wppのウォブルを持つウォブルトラックWTが、グルーブトラックGTおよびランドトラックLTとして設けられている例)上をレーザビームスポットBSが走行する状態を説明する図(トラックの上面図)である。この発明の一実施の形態に係る光ディスク10のトラックは、半径方向にわずかに蛇行している。これをウォブルトラック(WT)という。このウォブルトラックWTに沿って、集光されたビームスポットBSを走査していくと、ウォブルの周波数はトラッキングサーボ信号の帯域に比べ高い周波数であるため、ビームスポットBSはウォブルトラックの中心をほぼ直進する。このとき、図2の和信号SSはほとんど変化せず、半径方向の差信号DSすなわちラジアルプッシュプル信号のみがウォブルにあわせて変化する。これをウォブル信号と呼ぶ。このウォブル信号は、光ディスク10を回転駆動するスピンドル(図示せず)の回転周波数の調整(回転サーボ制御)や、記録クロックのリファレンス、物理アドレス情報等に利用される。
この発明の一実施の形態に係る光ディスク10では、上記ウォブル信号を変調することによって、光ディスクの情報記録領域における物理的な位置を示す物理アドレス情報が記録されている。この記録には、2種類の変調方法が利用可能である。すなわち、トラックTKに付与するウォブルを、周波数変調または位相変調することによって、物理アドレス情報を記録できる。
図11は、例えば図8(あるいは図14、図16)のように位相変調されたウォブル信号からその記録情報を復調する復調回路の一例を説明する図である。ここでの記録情報は、図10の同期信号SYNCを検出することで再生タイミング(先頭位置)が求まるアドレス情報AIに対応した、ビット0、1の列に相当している。この発明の一実施の形態に係る光ディスク10に記録された物理アドレス情報は、例えば図11のように構成された復調回路を用いることで、読み取ることが可能になる。
ここで、位相変化点における振幅減衰について説明する。図13は、例えば図11の復調回路に与えられたウォブル信号S1とウォブルの搬送波S2との積から得られるウォブルの位相変化点を示す信号波形が、BPFを通ることにより曖昧になる(波形がなまる)様子を説明する図である。この波形がなまった部分のエンベロープレベル変化ポイントは、ウォブル信号に含まれるノイズやジッタの影響でふらつき易く、アドレス検知精度を低下させる原因の1つとなる。
上記の問題(外来雑音が増加した際に符号誤りが起こりやすい等の悪影響)を解決するための変調方法の例を、以下で説明する。
図10に示したように、アドレス情報を読み取る際はアドレス情報の開始位置を知るために同期用の信号を記録しておく必要がある。この同期信号は、アドレス情報開始位置の誤検出を防ぐため、アドレス情報部に記録されていないパターンで変調する必要がある。つまり、アドレス情報がNRZ記録されている場合、符号のラン長を制限し(ランレングスリミテッド:RLL)、アドレス情報部の最長パターンより長い連続符号を含むように同期信号を構成するか、もしくは最短パターンより短い連続符号を含むように同期信号を構成する必要がある。ここで、ラン長制限とは、記録されるビットにおいて、同符号が連続する回数を制限することである。例えば(1、2)RLLといえば、最短連続数が2回、最長連続数が3回までに制限されたもののことをいう。具体的には、(1、2)RLLでは、00、11、000、111のみを取り得ることになる。ラン長制限は、一般に、実際に記録したいビット列に対して「何ビットかの冗長ビット」を設け、変調テーブルを用意することで実現できる。
(a)最短連続数がRLLされたNRZでアドレス情報が記録されている場合
最短連続数がRLLされたNRZでアドレス情報が記録されている場合、アドレス情報部での最短連続数より少ない連続符号を含むように同期信号を構成する。例えば(2、∞)でラン長制限されている場合、アドレス情報部にはありえない、010、101、0110、1001等の符号によって同期信号を構成する。具体的には同期信号用に用意された符号長が5ビットのとき、010101、10101、01100、10010のように「アドレス情報部にないパターン」を最低1回入れる必要がある。
最長連続数がRLLされたNRZでアドレス情報が記録されている場合、アドレス情報部での最長連続数より長い連続符号を含むように同期信号を構成する。例えば(0、4)でラン長制限されている場合、アドレス情報部にはありえない、01111110、10000001、等の符号によって同期信号を構成し、この場合もアドレス情報部にないパターンを最低1回入れる必要がある。
アドレス情報の符号がRLLされていない場合、記録符号の連続数としては1〜無限大までの値をとり得る。このためアドレス情報部と同じ単位で1ビットあたりの波数を規定した場合、アドレス情報部の一部を同期信号として誤検出する可能性がある。そこでこの発明の一実施の形態では、アドレス情報の符号がRLLされていない場合は、アドレス情報部と異なる波数で、同期信号部の符号を構成するようにしている。
同期信号には、アドレス情報部と区別をするためアドレス情報部にありえないパターンをより多く含ませる必要がある。そうするとアドレス情報部は11、00を基本単位として情報が記録されているので、これにない010、101のパターンをより多く含ませるのが望ましい。ただし、位相復調をおこなうシステムによっては、PLLから出力される搬送波の位相が第1位相もしくは第2位相のどちらにロックされているかわからない場合がある。
前述したように、同期信号部はアドレス信号部と同ようにウォブルの位相変調によって、符号を記録している。また位相変化点では復調処理の際、振幅が減衰してしまうことも言及した。同期信号部では、アドレス情報部の半波数によって位相変調されているので、位相変化回数が多くなる。このため同期信号を構成する際にはアドレス情報部にないパターンで、なるべく位相変化回数の少ないものを入れるのが望ましい。具体的には10001、01110、1000001、0111110等であるが、アドレス情報部には00、0000等のパターンが存在する。前述のパターンと比較すると両者の差異は半波数分しかないため、符号間の距離が近くなってしまう。よって、位相変化回数を少なくかつ同期信号のビット数をできるだけ無駄にしないためには、10001、01110を含むように同期信号を構成するのがよい。具体的には0101110101、0100010101等である。
ハミング距離(H[X,Y])とは符号間距離のことであり、例えばA=(0,0,0)、B=(0,1,0)とした時H[A,B]=1となり、A=(0,1,0)、B=(1,0,1)とした時H[A,B]=3となる。一般にハミング距離が大きな符号間ほど検出誤りはおこりにくい。そのため同期信号は、すべてのアドレス情報部の符号、及び位相ずれした同期信号に対するハミング距離が最大となるようなパターンで構成されるのがよい。
上述した同期信号のほかに、以下の同期信号を用いるのもよい。同期信号と、すべてのアドレス情報部の符号及び位相ずれした同期信号に対するハミング距離が、最大もしくは次に大きいパターンを選択する。そうして得られたパターンの中から位相変化回数が最も少ないパターンを選択することで、同期信号パターンを選ぶ方法である。この方法によって選ばれたパターンはハミング距離は最大でない可能性があるものの、位相変化点がより少ないパターンを選ぶことは可能であり、結果として同期信号の検出率が向上する。
上述したように、同期信号は、すべてのアドレス情報部の符号及び位相ずれした同期信号に対するハミング距離が大きいものを選択するのが一般的に望ましい。しかし位相変調の場合、位相変化回数が少ないほうが検出率が良好となるため、ハミング距離より位相変化回数をより重視したほうが同期信号の検出率が良い場合がある。このため、1つの考え方として、同期信号内の最大反転回数を同期信号ビット桁BDの3分の1以下に抑えるのが望ましい。
図17は、例えば図16(あるいは図8、図14)のように位相変調されたウォブル信号からその記録情報を復調する復調回路の他例を説明する図である。ここでの記録情報は、図10の同期信号SYNCを検出することで再生タイミング(先頭位置)が求まるアドレス情報AIに対応した、ビット0、1の列に相当している。
図20は、図10の同期信号およびアドレス情報を記録する際に用いるウォブル位相変調器の一例(図3または図9の光ディスクを製造するのに用いるマスタリング装置の要部)を説明する図である。図20において、搬送波入力とは、記録対象のウォブル周波数(f)に応じて入力されるSin波のことである。またベースバンドパルス入力とは、記録した同期信号及びアドレス情報に応じて入力される電圧値である(図20(b)は、“01101001110”を記録する場合のベースバンドパルス入力波形を例示している)。
以下、ハミング距離及び位相変化回数を用いた同期信号生成方法について説明する。図21は、ハミング距離および位相変化回数に応じた同期信号パターン選択方法の一例を説明するフローチャートである。前述した同期信号生成は、同期信号の桁数を決定した後、図21に記載したフローチャートに従って行うことができる。
(1)ウォブルを伴うグルーブが同心状あるいは螺旋状に形成され、物理アドレス情報がグルーブウォブルの位相変調により記録された光ディスクにおいて、整数Mをウォブル波数としたときに、前記アドレス情報を1ビットMウォブルを基本単位として構成し、かつ前記アドレス情報がNRZ記録されるように構成する。このように、アドレス情報部において1ビットを複数ウォブルで構成し、かつNRZ記録をすることで、アドレス情報部における位相変化点をより少なくすることが可能となる。それによって復調誤り率が良好になる効果がある。
例えば同期信号が0101、隣接符号が11及び00で符号の極性が不明な場合、復調結果は11010100もしくは00101011の連続符号となる。このとき同期信号かどうかの判定は、0101(もしくは0101をビット反転した1010)が復調ビット列に含まれているかどうかで行なう。すると前者の復調結果(11010100)では正しく同期信号の検出ができるが、後者(00101011)では前者の復調結果よりも1ビット前の段階で同期信号を検出してしまう。これを位相ずれ検出という。
Claims (5)
- ウォブルを伴うグルーブが同心状あるいは螺旋状に形成され、物理アドレス情報がグルーブウォブルの位相変調により記録された光ディスクにおいて、整数Mをウォブル波数としたときに、前記アドレス情報が1ビットMウォブルを基本単位として構成され、かつ前記アドレス情報がNRZ記録されるように構成され、さらに、
整数Nをウォブル波数とし、前記Mが2Nであるときに、前記アドレス情報の同期検出に用いる同期信号が1ビットNウォブルを基本単位として構成され、このような構成の同期信号が前記アドレス情報の先頭側に記録されるように構成され、さらに、
前記アドレス情報に存在しない符号として、010、101、10001、01110のいずれかの符号が、前記同期信号に含まれるように構成された光ディスク。 - 請求項1に記載の光ディスクを用いる装置であって、前記同期信号を検出するための専用検出回路を搭載して構成された光ディスク記録再生装置。
- 請求項1に記載の光ディスクを用いて、情報の記録再生をするように構成された光ディスク記録再生装置。
- 請求項1に記載の光ディスクの製造に用いるマスタリング装置。
- 請求項1に記載の光ディスクを回転駆動し、この光ディスクから前記アドレス情報を再生する光ディスク再生方法。
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