JP4051357B2 - 光記録媒体の記録方法及び記録装置 - Google Patents

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本発明は、ウォブルしたグルーブを有する光記録媒体に関するものであり、信号を高密度に記録することが可能な新規な光記録媒体に関し、さらには、このような光記録媒体に対する記録方法及び記録装置に関する。
例えば、いわゆるコンパクトディスク・レコーダブルシステム(CD−R)に用いられるCD−Rディスクは、ウォブルしたグルーブを有し、アドレス情報を含むセクター情報は、ウォブル信号の変調で記録されている。
すなわち、CD−R記録再生装置においては、グルーブ上に集光させた記録再生光スポットによって、例えば22kHzを搬送波とするウォブル信号を検出し、アドレス情報を含むデータ列はその信号をFM復調することによって検出する。
セクターの先頭にアドレスを配置する方式では、アドレス情報と記録情報を時分割で記録することになり、記録した信号が不連続となってしまうが、この方式では、連続にデータを記録することが可能であり、信号が連続的に記録されている再生専用ディスクとの互換性を重視する用途において有用性が高い。
ところで、ウォブル信号の変調でアドレス情報を記録する方法では、隣接するグルーブ間の距離であるトラックピッチを狭くすると、隣接グルーブからのウォブル信号の漏れ込みが大きくなり、ウォブル信号のS/Nが低下し、アドレス情報の復調が正しくできなくなるばかりか、ディスクの回転制御に必要なウォブル信号の搬送波の検出も困難となり、その場合にはディスクの回転制御にも支障をきたす。
高密度で信号を記録するためには、トラックピッチを狭くする必要があるため、狭いトラックピッチでも正確にアドレス情報を再生することが課題となる。
また、上述の方式においては、再生したアドレス情報によって得られる記録再生スポットのディスク上での位置精度は、搬送波の周波数に依存し、およそ搬送波の波長のオーダーである。一方、搬送波の周波数、すなわちウォブリングの周波数は、記録信号に悪影響を与えないように、比較的低い周波数を選択する必要がある。CD−Rの例で言えば、22kHzであり、ディスク上での波長は54μmである。
データを連続的ではなく間をおいて記録し、さらに後から未記録部分にデータを記録する場合には、ディスク上の正確な位置にデータを記録する必要がある。正確に記録できない場合には、記録するデータの単位毎に、記録位置の誤差を吸収するための,いわゆるギャップを設け、記録データ同士の重複を避ける必要がある。
ギャップはディスクに記録可能な容量を減少させるので、その長さは極力小さくする必要があるが、先に述べた精度では不十分である。
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであって、狭いトラックピッチにおいてもアドレス情報やディスクの回転制御情報を正確に得ることが可能で、信号を高密度に記録することが可能な光記録媒体の記録方法及び記録装置を提供することを目的とする。
上述の目的を達成するために、本発明に係る光記録媒体の記録方法は、ディスク状光記録媒体の内周から外周に亘ってスパイラル状に形成され、上記光記録媒体の半径方向に蛇行して形成された一定幅のグルーブを有するとともに、互いに隣接するグルーブとグルーブの間のランド部に所定の間隔でピットが形成されてなる上記光記録媒体に対し信号を記録するに際し、上記蛇行して形成されたグルーブから検出されたウォブル信号により上記光記録媒体の回転を制御するとともに、上記ピットから検出したピット信号により上記光記録媒体上でのアドレスを検出するようにしたものである。
また、本発明に係る記録装置は、ディスク状光記録媒体の内周から外周に亘ってスパイラル状に形成され、上記光記録媒体の半径方向に蛇行して形成された一定幅のグルーブを有するとともに、互いに隣接するグルーブとグルーブの間のランド部に所定の間隔でピットが形成されてなる上記光記録媒体に対し信号を記録する記録装置であり、上記光記録媒体の蛇行して形成された一定幅のグルーブウォブル信号を検出する検出手段と、上記ピットからピット信号を検出する検出手段とを備え、上記蛇行するように形成された一定幅のグルーブから検出されたウォブル信号により上記光記録媒体の回転が制御されるとともに、上記ピットから検出したピット信号により上記光記録媒体上でのアドレスが検出されるようにしたものである。
以上の構成を有する本発明によれば、狭いトラックピッチにおいても、アドレス情報や光記録媒体の回転制御情報が正確に得られ、高密度化に有利である。
また、同時に、光記録媒体の回転制御の応答速度と確実性が向上される。例えば、ランドプリピットのみでCLVディスクの回転制御しようとすると、ランダムアクセスによって線速度が大きく変化した時に、プリピットが一時的に検出できなくなり、再び検出し回転制御が復帰するのに時間がかかってしまうが、ウォブル信号とピット信号を併用することで、このような不都合が解消される。
まず、本発明に用いられる光記録媒体を説明すると、本発明に係る記録方法及び記録装置に用いられる光記録媒体は、ウォブルしたグルーブを有するとともに、これらグルーブ間の領域に所定間隔でピットが形成され、グルーブのウォブル信号とピットのピット信号の併用により高密度記録を可能としている。
光記録媒体に設けられるピットは、グルーブとグルーブの間の領域、すなわちランド部に形成され、その形状は、通常のピットであってもよいし、グルーブとグルーブを繋ぐランド部の切り欠きとして隣接するグルーブ間に連なって形成されてもよい。
このピットは、通常、シンクピットやアドレスピット等を含むセクター情報を有しており、このセクター情報によってアドレス情報等が得られるようにするが、本発明に用いられる光記録媒体においては、必ずしもこのようなセクター情報が存在しなくともよく、また、アドレスピットのみを有するものであってもよい。なお、シンクピットは、セクター情報の開始位置を示すピットであり、例えば近接して配置された2個のピットや、他のピットとはピット長の異なるピットとして形成され、他のピットとは区別して検出することが可能である。
セクター情報は、記録データのセクター、又は記録データセクターの集合であるクラスタに関連付けられた情報であり、同期信号、又はアドレスデータ、あるいは同期信号とアドレスデータの両者を有する。
また、これらの組み合わせも任意であり、例えば、単一周波数のウォブル信号を有するグルーブとシンクピット、アドレスピットの組み合わせ変調でセクター情報が記録されたウォブル信号を有するグルーブと光記録媒体上でのアドレスを検出するための所定の間隔のピットの組み合わせ等が挙げられる。
上記組み合わせのうち、例えば単一周波数のウォブル信号を有するグルーブとシンクピット、アドレスピットの組み合わせを採用した場合には、これらシンクピットやアドレスピットにより確実に同期情報、アドレス情報が得られるとともに、ウォブル信号によりディスクの回転制御情報を正確に得ることが可能である。
ウォブル信号を単一周波数の信号とすると、隣接グルーブからの漏れ込み信号が大きくなっても、その漏れ込み信号が本来検出するべき信号と正確に同じ周波数であるため、漏れ込みの影響は、検出されるウォブル信号において振幅のゆっくりとした変化となるのみで、したがって検出すべき単一周波数は容易に検出される。
以上のようなグルーブとピットとを組み合わせる場合、ピットの位置をグルーブに対してランダムに形成すると、ピットの位置によって得られる再生信号のレベルが変動し、正確にピットを検出することが難しくなる虞れがある。あるいは、これらを再生するための再生装置におけるクロック発生回路が複雑化するという問題もある。
そこで、これを解消するために、例えばウォブル周波数fw(平均周波数)とピット周波数fpとの関係を、下記の数式で示すように整数関係にすることが好ましい。
M×fw=N×fp(但し、M、Nは整数である。)
これは、言い換えれば、ウォブル周期Twとピット周期Tpとの関係を整数関係とすることである。
M×Tw=N×Tp(但し、M、Nは整数である。)
なお、ウォブル周期Twは、ウォブルの平均周期であり、ピット周期Tpは、ピットを所定の間隔の整数倍の間隔で記録する場合の、その所定の間隔である。また、例えば連続する2個のピットをシンクピットとした場合のピット周期Tpは、その連続する2個のピットを1個のピットと見なし、これら2個のピット間の周期は無視する。
このようにウォブル周波数fwとピット周波数fpと整数関係とすれば、基準クロックを1つにしたり、電圧制御発振器VCOを1つにすることが可能になり、記録再生装置のクロック発生回路を簡易なものとすることができる。
また、PLLを利用してウォブル信号からピット周期に同期した信号を生成することが可能となり、その結果、正確にピットを検出することができる。
あるいは、ウォブルとピットの位相を合わせることで、正確にピットを検出するようにしてもよい。
すなわち、ピットの位置をウォブルの一定位相に対応させ、ウォブル量(グルーブの蛇行量)が一定となる位置にピットを形成することにより、ピット検出信号を安定にさせることができ、正確にピットを検出することが可能になる。
この場合、図1に示すように、グルーブGのウォブル中心位置(ウォブル量が最小となる位置)に対応してピットPを形成してもよいし、図2に示すように、ウォブル量が略最大となり且つ隣接するグルーブに対して近接する位置にピットPを形成してもよい。前者の場合、他のグルーブからのクロストークが最小となり、後者の場合、ウォブル信号成分を除去せずに信号レベルのみでピットを検出することができる。
上述の光記録媒体に対して記録再生を行う場合には、ウォブルしたグルーブから検出した信号を用いてディスクの回転を制御し、ランド部のピットから検出した情報により、記録信号のディスク上での位置を制御する。
このとき、ウォブル信号とピットの信号を、プッシュプル法を用いて一つのビームスポットで同時に読み出すようにすれば、記録再生装置の簡略化が可能である。
以下、本発明の具体的な例を図面を参照しながら詳細に説明する。
実施例1
本例において用いられる光ディスクは、波長635nmのレーザ光で記録が可能な有機色素の記録膜を持つ直径12cmの追記型ディスクである。
ディスクの材質は、ポリカーボネートであり、射出成型により形成された案内溝(グルーブ)と、グルーブ間のランド部を有する。
上記グルーブは、幅約0.25μm、深さ約70nmであり、グルーブ間隔(トラックピッチ)約0.74μmで内周から外周まで連続したスパイラルとして形成されている。
また、上記グルーブには、ディスクの回転数と記録信号のクロック周波数を制御するための情報として、単一周波数のウォブル信号が記録されている。なお、ウォブルとは、グルーブをディスクの半径方向に僅かに蛇行させることである。
本例においては、蛇行幅は20nm、蛇行周期は約30μmである。したがって、このディスクを線速度3.5m/秒で回転させ、ウォブル信号を再生すると、その周波数は約120kHzとなる。
一方、グルーブとグルーブの間のランド部には、アドレス情報を記録するピット(アドレスピット)として、幅約0.3μmで、深さがグルーブと同じ約70nmの溝が形成されている。
図3は、上述のグルーブとアドレスピットを模式的に示すもので、本例では、ウォブルするグルーブ1の間の領域に、所定の間隔でアドレスピット2が形成されている。各アドレスピット2は、隣接するグルーブ間に連なり、ディスクの半径方向の溝として形成されている。
上記アドレスピットは、本例では約0.2mm間隔で、情報の1/0に対応して形成されている。すなわち、情報1に対応する位置にはアドレスピットが有り、情報0に対応する位置にはアドレスピットは無い。したがって、アドレスピットの有無が情報の1/0に対応する。
図4は、グルーブに沿ってビームスポットBを走査したときに得られる信号を示すものある。具体的には、内周側のアドレスピットによるパルスと、これとは逆の極性を有する外周側のアドレスピットによるパルスとが得られる。したがって、これらのいずれか一方に基づいてアドレス情報を検出すればよい。
この記録方式では、情報の0が連続すると、アドレスピットが記録されない状態が連続し、アドレスピットの検出が困難となることが予想され、本実施例では、記録する情報を予め,いわゆるバイフェイズ変調し、0の連続は最大2ビットとしている。
但し、同期信号の中には、同期信号の検出を容易にするため、000111という変調規則外のパターンを設けるので、同期信号区間には、3チャンネルビット連続してアドレスピットが記録されない部分がある。
図5に同期パターンとデータビットの変調の例を示す。同期パターンは、0110001110001110であり、既に説明したように、変調規則外の3チャンネルビット連続の0及び1が含まれている。
データビットは、0は1−0、1は0−1と変調されており、したがって、データ部分には3チャンネルビット以上の1の連続、0の連続は含まれていない。
一方、図6がセクター情報の記録フォーマットの一例である。合計208チャンネルビットでセクター情報は構成されており、先頭の16チャンネルビットが同期パターンであり、8バイトのアドレスデータに4バイトのリードソロモン符号のエラー訂正のためのパリティを付加している。
この記録フォーマットでは、4バイトのパリティによって2バイトまで訂正可能であるので、208チャンネルビットのセクター情報のうち、任意の位置の2チャンネルビットが誤っていても、アドレスデータを正しく検出することができる。
次に、上記の構成を有する光ディスクの信号再生について説明する。なお、ここでは、グルーブのウォブル信号とピットのアドレス信号を、プッシュプル法を用いて一つのビームスポットで同時に読み出す方法について説明する。
図7は、信号再生回路のブロック図である。図3において、グルーブ1上に集光されたビームスポットBからの戻り光を、4分割のPINダイオードA,B,C,Dをディテクタとして光電変換し、これをI−V変換して4分割された各々のダイオードに対応する信号A,B,C,Dを得る。
これら信号のうち、信号A,B,C,Dを加算したもの(A+B+C+D)が、記録された信号の再生信号であり、等化回路11で記録再生の周波数特性を補償した後、2値化回路12によって2値化することにより再生データが得られ、位相比較器13と電圧制御発振器(VCO)14とによって構成したPLL回路により、この2値化データから再生データのクロックを得る。
一方、上記信号A,B,C,Dを利用して(A−B)+(C−D)なる演算を行うと、非点収差方式のフォーカス誤差信号が得られる。
このフォーカス誤差信号は、位相補償回路15を経てフォーカス駆動回路16に送られ、このフォーカス駆動回路16から対物レンズの焦点位置を制御するフォーカス駆動信号が出力される。
また、上記信号A,B,C,Dを利用して(A+B)−(C−D)なる演算を行うと、いわゆるプッシュプル方式のトラッキング誤差信号が得られる。この信号は、グルーブとビームスポットBの半径方向の相対位置に対応した信号であるから、グルーブのウォブル信号も同時に再生される。さらに、アドレスピットが記録された位置でも、アドレスピットがグルーブに対してディスクの内周側であるか外周側であるかに応じて、プラスあるいはマイナスのパルスが検出され、これも信号(A+B)−(C−D)に含まれる。
そこで、先ず、この信号(A+B)−(C−D)をローパスフィルタ(LPF)17を通してトラッキング誤差信号のみを取り出し、これを位相補償回路18を介してトラッキング駆動回路19に送り、トラッキング駆動信号を出力する。
また、アドレスピットによって発生するパルス信号を検出するためには、ウォブル信号の影響や、ウォブルの蛇行等による低周波数帯域のノイズの影響を避けるため、130kHz以下の信号を抑圧するハイパスフィルタ(HPF)20を用いる。
ウォブル信号は、狭い帯域の信号であるから、その帯域を通過させるバンドパスフィルター(BPF)21を用いることによって、良好なS/Nのウォブル信号を得ることができる。得られたウォブル信号は、2値化回路22によって2値化し、この2値化データを周波数比較回路23において基準周波数と比較することで、スピンドルモータ制御信号を得る。
以上説明したように、本実施例では、1つの4分割PINダイオードにより信号再生に必要な全ての信号を得ることが可能である。
実施例2
本例では、ウォブルとピットの様々な組み合わせについて説明する。
先ず、第1の例は、単一周波数のウォブルと、このウォブル信号の周波数と整数関係にあるようにピットを形成した例である。
この場合、得られる信号は、図8に示すようなものとなり、ウォブル信号Swの周期Twの整数倍の間隔、すなわちピット周期Tpのさらに整数倍の間隔でピット信号Spが検出される。
第2の例は、変調されたウォブル信号に対して位相を合わせてピットを形成した例である。本例は、ウォブル量が略最大となり且つ隣接するグルーブに対して近接する位置にピットを形成した例であり、図9に示すように、ピット信号Spがウォブル信号Swの頂点に位置し、ピット信号Spの信号レベルのみでピットが検出される。
図9において、ピット信号Spは、トラッキング中のグルーブの内周側に配置されたピットにより生成されたピット信号であり、一方、ピット信号Sp´は、前記グルーブの外周側に配置されたピットにより生成されたピット信号である。
なお、先の実施例1では、ピット信号からウォブル信号をハイパスフィルターにより除去した後、ピット信号を検出しているが、本例でのハイパスフィルターは、ウォブル信号を通過させ、ウォブル信号を含むピット信号Spを検出レベルLと比較することによりピットが検出される。これは、ウォブル信号の周波数帯域とピット信号の周波数帯域が近い場合、ハイパスフィルターによる周波数分離が困難な場合が想定されるからである。
また、本例では、グルーブの内周側のピットは、そのグルーブが内周側に略最大の量ウォブルした位置に記録してある。この場合、外周側のピットは、外周側の隣接グルーブが内周側に略最大量ウォブルした位置に記録されることになる。
隣接グルーブ間のウォブル信号は必ずしも一致しないため、図9に示すように、内周側のピットによるピット信号Spがウォブル信号が一定の値になる位置に位置しても、別のグルーブに関連付けられて記録された外周側のピットによるピット信号Sp´は、ウォブル信号とは無関係に位置することになる。
図9に示すように、ウォブル信号と無関係に位置した外周側ピットによるピット信号Sp´のピーク値がピット毎に変動するのに対して、ウォブル量が一定となる位置に記録された内周側ピットによるピット信号Spのピーク値は一定である。
ピーク値が一定である場合、例えば、ピット信号の振幅が変動しても簡単なピークホールド回路によりピーク値が容易に検出可能であり、その検出したピーク値を利用して、ピット検出レベルを最適値に保ち、安定したピットの検出が可能である。これは、ウォブル量がほぼ一定となる位置にピットが形成された場合に得られる利点である。
さらに、本例では、ピット信号Spはウォブル信号Swの頂点に位置するため、検出レベルの許容変動幅が最も大きくなる。このことが、ウォブル量がほぼ最大であり且つ隣接するグルーブに対して近接する位置にピットが形成された場合の利点である。
図10は、ウォブル信号に同期信号Swsを記録し、これをシンクピットSspと組み合わせた例である。
この場合には、ウォブル信号の同期信号SwsからシンクピットSspの位置を予め知ることができ、より確実にシンクピットSspが検出される。
このように、ウォブルとピットに関しては、種々の組み合わせが考えられるが、これらの組み合わせによって、次のような利点が生ずる。
先ず、ウォブルとピットの位相を合わせて形成した場合について説明する。
図11は、このような光ディスクから得られる再生信号を示すもので、この再生信号はウォブル信号Swとピット信号Spとからなる。ここで、ピット信号にはノイズ成分Snが含まれているとする。
一方、図12は、これらウォブル信号とピット信号を再生するための再生装置のブロック図である。
この再生装置では、ウォブル信号Swは、バンドパスフィルタ31を介して2値化回路32に供給され、一方、ピット信号Spは、ハイパスフィルタ33を介して2値化回路34に供給され、それぞれ2値化される。
このとき、2値化回路34からは、図11(B)に示すように、各ピット信号Sp及びノイズ成分Snが出力される。
ウォブル信号Swは、さらに位相比較回路35へと送られ、電圧制御発振器36の発振周波数を1/100分周回路37及び1/M分周回路38によって1/(M*100)分周された信号と位相比較される。位相比較回路35によって検出された位相情報により電圧制御発振器36を制御することにより、フェイズロックドループが形成され、その結果、ウォブル信号周波数Fwの(M*100)倍の周波数Foが電圧制御発振器36から出力される。
ウォブル周波数Fwとピット周波数FpとがFw*M=Fp*Nの関係にあるとすると、電圧制御発振器36の発振周波数Foは、Fo=Fw*(M*100)=Fp*(N*100)であるから、ピット周波数Fpの(N*100)倍の周波数となる。
したがって、電圧制御発振器36の出力を1/(N*100)カウンタ39で分周することによって、図11(C)に示す位相情報が得られ、ピットパルス検出・補間回路40へ出力される。
そして、この図11(C)に示す位相情報と2値化回路34からの出力のアンドをとることによって、図11(D)に示すように、ノイズ成分Snがキャンセルされ、本来のピット信号Spのみが検出され、図11(E)に示すピットデータクロックや図11(F)に示すピットデータが出力される。
この例のように、ウォブル周波数Fwとピット周波数FpとがFw*M=Fp*N(M、Nは整数)の関係にあるときは、ウォブル信号からフェイズロックドループによって、ピット周期で位相情報を得ることが可能であり、正確なピットアドレスの検出が可能である。
また、ゲート以外の使用方法として、図1に示すように、プリピット列の先頭判別信号をウォブルで入れることも可能である。
この結果、シンクパターンをプリピットで形成する必要がなく、プリピット情報を増加させることが可能である。また、プリピットシンクパターンの検出も不要なため、回路節減が可能であり、制御系が2重になるため信頼性が増す。
以上、本発明を適用した具体的な実施例について説明してきたが、本発明がこの実施例に限定されるものでないことは言うまでもなく、種々の変形、組み合わせが可能である。
例えば、図1に示すように、アドレスピット2を通常のピット形状とすることも可能である。
ウォブル中心にピットを配置した例を示す模式図である。 ウォブル量が最大で隣接グルーブに近接する位置にピットを形成した例を示す模式図である。 本発明を適用した光記録媒体におけるグルーブとピットの一例を模式的に示す要部概略平面図である。 ピットから得られるパルス信号を示す波形図である。 同期パターンとデータビットの変調例を示す図である。 アドレス情報の記録フォーマットの一例を示す図である。 信号再生回路の一例を示す回路図である。 ウォブル信号とピット信号の周波数を整数関係にしたときの再生信号の一例を示す波形図である。 ウォブル信号とピット信号の位相を合わせたときの再生信号の一例を示す波形図である。 ウォブルとピットの両者に同期信号を記録したときの再生信号の一例を示す波形図である。 ウォブル信号とピット信号の位相を合わせたときのタイミングチャートである。 再生装置における再生回路の一例を示すブロック図である。 プリピット列の先頭判別信号をウォブルで入れた場合のタイミングチャートである。 グルーブとピットの他の例を模式的に示す要部概略平面図である。
符号の説明
1 グルーブ、 2 ピット、 12 2値化回路、 13 位相比較器、 14 電圧制御発振器、 18 位相補償回路、 19 トラッキング駆動回路

Claims (4)

  1. ディスク状光記録媒体の内周から外周に亘ってスパイラル状に形成され、上記光記録媒体の半径方向に蛇行して形成された一定幅のグルーブを有するとともに、互いに隣接するグルーブとグルーブの間のランド部に所定の間隔でピットが形成されてなる上記光記録媒体に対し信号を記録するに際し、
    上記蛇行して形成されたグルーブから検出されたウォブル信号により上記光記録媒体の回転を制御するとともに、上記ピットから検出したピット信号により上記光記録媒体上でのアドレスを検出することを特徴とする光記録媒体の記録方法。
  2. 上記ウォブル信号と上記ピット信号をプッシュプル法により一つのビームスポットで同時に読み出すことを特徴とする請求項1記載の光記録媒体の記録方法。
  3. ディスク状光記録媒体の内周から外周に亘ってスパイラル状に形成され、上記光記録媒体の半径方向に蛇行して形成された一定幅のグルーブを有するとともに、互いに隣接するグルーブとグルーブの間のランド部に所定の間隔でピットが形成されてなる上記光記録媒体に対し信号を記録する記録装置であり、
    上記光記録媒体の蛇行して形成された一定幅のグルーブウォブル信号を検出する検出手段と、
    上記ピットからピット信号を検出する検出手段とを備え、
    上記蛇行するように形成された一定幅のグルーブから検出されたウォブル信号により上記光記録媒体の回転が制御されるとともに、上記ピットから検出したピット信号により上記光記録媒体上でのアドレスが検出されることを特徴とする記録装置。
  4. 上記ウォブル信号を検出する検出手段と上記ピット信号を検出する検出手段が、これら信号をプッシュプル法により一つのビームスポットで同時に読み出す検出手段であることを特徴とする請求項3記載の記録装置。
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