JP4313403B2 - 光ディスク - Google Patents

Description

本発明は、光ディスクに関する。更に詳しくは、本発明は、再生専用情報領域を備えた光ディスクに関する。

書き換え可能でリムーバブルな光ディスクは、パソコン用ファイルメモリとして広く用いられるようになり、その記録密度を増加させるべく様々な技術が開発されてきている。
記録密度を高める方法として、マークの記録方法（マークポジション記録／マーク長記録）やセクタの分割方法（ＣＡＶ／ＺＣＡＶ）等がある。これら方法以外にも、短い波長の光を用いることによりトラックピッチやマーク長を小さくする方法があり、この方法は記録密度の向上に大きく寄与している。

また、従来は案内溝（プリグルーブ）に挟まれたランドから構成されるトラックにだけ情報を記録及び再生する、いわゆるランド記録方式が採用されていた。しかし、近年、光ディスクでは、グルーブの幅（グルーブの短軸方向の幅）を広げることで、ランドに加えグルーブ内にも情報を記録する、いわゆるランド／グルーブ記録方式も実用化されるようになってきた。なお、本明細書では、光ディスク中の情報を記録及び再生しうる領域を書換可能領域と称する。

光ディスクは、その種類や記録条件等のコントロールデータと呼ばれる再生専用情報が、消去できない状態で、予め記録されている必要がある。第８図に光ディスク中のコントロールデータの配置例を示す。第８図中、２１は光ディスクであり、２２は書換可能領域であり、２３はコントロールデータが記録された領域（以下、コントロールデータ領域と称する）である。

コントロールデータは、ランド記録方式の場合、ランドトラック上に凹凸ピット列を配置することで光ディスク上に記録されている。これに対して、ランド／グルーブ記録方式の場合、前記書換可能領域とは異なるフラットな領域に凹凸ピットを配置することでコントロールデータを記録する方法が提案されている。しかし、フラットな領域を設けることで、光ディスクの容量に無駄が生じることとなる。

上記以外のコントロールデータを記録する方法として、特開平９−２７４７３３号公報には、フラットな領域に、グルーブと同じトラックピッチのピット列を形成することで記録する方法が記載されている。
しかし、凹凸ピットがグルーブのないフラットな面に設けられているため、この領域を光学ヘッドでシークした際に、トラックピッチを誤検出し、所望の制御ができない恐れがある。

また、上記コントロールデータとは別に、光ディスクには、高速アクセスを可能にするために、書換可能領域の一単位であるセクタの先頭に、セクタマーク、同期用信号（ＶＦＯ）、アドレスマーク、ＩＤデータ等のヘッダデータからなる再生専用情報が凹凸ピット列を配置することで記録されている。具体的には、第８図に示す構成でヘッダデータが記録されている。第８図中、２５はセクタであり、２６はヘッダデータが記録された領域（以下、ヘッダデータ領域と称する）、２７はセクタ中の書換可能領域である。また、ヘッダデータ領域２６は、トラッキング方向の先頭から、セクタマーク領域２８、ＶＦＯ領域２９、アドレスマーク領域３０及びＩＤデータ領域３１等とからなる。

ここで、光ディスクの一種である光磁気ディスクでは、再生光の回折限界以下の大きさの光磁気マークを分解能よく再生する技術（磁気超解像技術）が実用化されている。しかし、前記凹凸ピットの再生分解能は、この技術では上がらないため、光ディスクの円周方向（トラッキング方向）に対して、光磁気マークと同じ間隔のピットの情報を分解能よく読み出すことはできなかった。そのため、光磁気マークの再生と凹凸ピットのデータ（コントロールデータ及びヘッダデータ）の読み出しを両方可能にするためには、後者の記録周波数を前者のそれより低くする必要がある。

また、光磁気ディスクの半径方向（シーク方向）に対しても、光磁気マークと同じトラックピッチで形成した凹凸ピットを分解能よく、かつクロストークを抑制しつつ再生することは困難である。そのため、ランドトラックのヘッダデータと、グルーブトラックのヘッダデータの凹凸ピットを円周方向にずらして配置する方法が提案されている（特開平６−２８７２９号公報及び特開平１０−７９１２５号公報）。

更に、ヘッダデータの内、例えばセクタマークは各トラックで共通であるから、ヘッダデータ領域の開始を示すセクタマーク領域をトラックの一つおきに配置し、セクタマーク領域のないトラックに光学ヘッドが存在するときは、両隣のトラックのセクタマーク領域からのクロストークによる情報を、そのトラックのセクタマークとして検出する方式が提案されている（特開平７−１１０９４４号公報）。しかしこの方式では、クロストークで再生されるセクタマークの長さが、オントラックで再生されるセクタマークより短く見えるという問題がある。

また、単にランドトラックとグルーブトラックの両方にセクタマーク用の凹凸ピットを置く方式も提案されている（特開平９−８１９６５号公報）。しかしこの方式では、トラックエラー信号に大きな歪が生じるので、光学ヘッドのシーク性能が低下するという問題があった。

かくして本発明によれば、書換可能領域と再生専用情報領域とを少なくとも有する光ディスクであって、書換可能領域が複数のグルーブトラックと複数のランドトラックとからなり、再生専用情報領域が複数のグルーブトラックと複数のランドトラックとからなり、かつコントロールデータからなる再生専用情報を再生専用情報領域のグルーブのトラック及び／又はランドのトラックに凹凸ピットとして記録し、再生専用情報領域のグルーブの幅が書換可能領域のグルーブの幅より狭い光ディスクが提供される。
更に、本発明によれば、複数のグルーブトラックと複数のランドトラックの両方に書換可能領域を有するランド／グルーブ記録方式の光ディスクであって、トラックが複数のセクタに分割されており、光ディスクが、ヘッダデータからなる再生専用情報をセクタ毎にグルーブトラック及びランドトラックに凹凸ピットとして記録した再生専用情報領域を有し、グルーブトラックとランドトラックに記録された再生専用情報の内、共通データの凹凸ピットの一部又は全部が、異なる幅及び／又は深さを有し、かつ光ディスクの半径方向に隣接する光ディスクが提供される。

本発明の第１の目的は、光ディスクへの情報を記録及び再生するためのシステムの高速性（例えば、光学ヘッドのシーク性能）を損なうことなく、ユーザーの記録可能な領域を極力広く確保して、再生専用情報としての凹凸ピットを含む再生専用情報領域（コントロールデータ領域とヘッダデータ領域）を備えた光ディスクを提供することである。
また、第２の目的は、磁気超解像再生方式では分解能良く再生することが困難である凹凸ピットからなる再生専用情報領域（ヘッダデータ領域）が効率よく配置された光ディスクを提供することである。特に、複数のランドトラックと複数のグルーブトラックのセクタ開始位置を正確に検出しうる構成の光ディスクを提供することである。

本発明の光ディスクは、相変化型光ディスク、光磁気ディスク等として使用することができる。また、光ディスクは、ディスク基板上に記録層（例えば、相変化型光ディスクの場合は相変化層、光磁気ディスクの場合は磁性層）を備えた構成を有している。ディスク基板及び記録層としては、公知の材料をいずれも使用することができる。更に、所望に応じて、保護層のような他の構成部材を有していてもよい。また、ランド、グルーブ及び凹凸ピットの形成方法は、例えばスタンパを利用した成型法のような公知の方法が挙げられる。
なお、書換可能領域及び再生専用情報領域のグルーブの幅及び深さ、ランドの幅及び高さは、適宜設定できる。

まず、再生専用情報領域の内、コントロールデータ領域について説明する。
光学ヘッドのシーク性能を劣化させずに、コントロールデータを読み出すためには、そのデータとしての凹凸ピットを連続するグルーブトラック上に形成するか、グルーブトラック間のランドトラック上に形成するか、グルーブトラックとランドトラックの両方に形成すればよい。但し、トラッキング方向に隣接する凹凸ピットは、一定距離離して配置される。なお、グルーブトラック及びランドトラックは、通常同心円状又はスパイラル状の構成を有している。更に、コントロールデータ領域は、シーク方向に対して、ディスクの内側及び／又は外側に設けることができる。

この内、グルーブトラック上に凹凸ピットを形成する場合は、ランドトラック上に凹凸ピットを形成する場合より、良好な信号振幅を得ることができるので好ましい。また、凹凸ピットをグルーブトラックとランドトラックに交互に配置すれば、光学ヘッドがランドトラック又はグルーブトラックのどちらをトラッキングしている場合でも、確実にコントロールデータを得ることができる。なお、ランドトラック上に凹凸ピットを形成する場合でも、凹凸ピットとグルーブの形状を最適化することにより、シーク性能が劣化することを防ぐことができる。

グルーブトラックとランドトラックの両方に凹凸ピットを形成する場合、凹凸ピットは、第５図（ａ）のように、トラッキング方向において、ランドトラックとグルーブトラックに交互に配置されていてもよく、第５図（ｂ）のように、ランドトラックのみに複数の凹凸ピットを設けた群と、グルーブトラックのみに複数の凹凸ピットを設けた群とが、隣接するように配置されていてもよい。なお、第５図（ａ）及び（ｂ）中、７は複数の凹凸ピットからなるコントロールデータを意味し、図の簡単化のために長形円で表している。また、第５図（ａ）及び（ｂ）の詳細な説明は後述する。

また、グルーブトラックとランドトラックの凹凸ピットにより得られるコントロールデータは、互いに異なるデータであってもよく、同じデータであってもよい。例えば、グルーブトラックの凹凸ピットにより得られるコントロールデータが、書換可能領域のグルーブトラックに関するデータであり、ランドトラックの凹凸ピットにより得られるコントロールデータが、書換可能領域のランドトラックに関するデータであってもよい。
更に、本発明では、コントロールデータ領域のグルーブの幅は、書換可能領域のグルーブの幅より狭い、又は凹凸ピットの開口幅より狭いことを特徴の１つとしている。これらはトラック数のカウントミスを抑制しつつ、所望の強さのコントロールデータ信号の実現に寄与する。

次に、再生専用情報領域の内、ヘッダデータ領域について説明する。
書換可能領域のトラックは、通常、複数のセクタに分割されている。ヘッダデータとしての凹凸ピットは、セクタごとに設けられる。この場合、ヘッダデータ領域は、通常セクタの先頭に配置される。
ヘッダデータは、例えば、第８図に示すように、セクタ２５の開始を示すセクタマーク領域２８、アドレスデータ再生用のクロックを発生させるＶＦＯ領域２９、アドレスデータの開始を示すアドレスマーク領域３０、ＩＤデータ（アドレスデータ）領域３１等からなる。

上記ヘッダデータの内、ＶＦＯ、アドレスマーク及びＩＤデータとしての凹凸ピットは、隣接するランドとグルーブのトラックにおいて、互いに所定長トラッキング方向にずらして配置することが好ましい。更に、ヘッダデータの内、各セクタに共通するデータ（例えば、セクタマークやＶＦＯ）を示すための隣接するランドとグルーブのトラックの凹凸ピットの一部又は全部は、隣接していてもよい。この場合、隣接するランドとグルーブのトラックの凹凸ピットは、異なる深さ及び／又は幅を有することが好ましい。特に、ランドトラックの凹凸ピットの開口幅を、グルーブトラックの凹凸ピットの開口幅（グルーブの短軸方向の開口幅）より狭く及び／又は深さより浅くすることが好ましい。これにより、トラッキングエラー信号の歪を低減することができる。

以下では、再生専用情報領域のピットの開口幅及び深さ、再生専用情報領域のグルーブの幅及び深さの設定方法について説明する。
上記幅及び深さからなるパラメータは、互いに関連し合って、ピット信号やトラッキング信号の振幅や位相を変化させる値である。
基本的には、グルーブトラックについては、グルーブトラック上に凹凸ピットが設けられているので、グルーブトラック及び凹凸ピットの両方から正位相のトラッキング信号が発生する。そのためトラッキング信号の位相については考慮する必要がない。よって、凹凸ピットの深さを深め及び／又は開口幅を広めに形成することができる。なお、グルーブトラック上の凹凸ピットの開口幅及び／又は深さは、グルーブの幅より広く及び／又はグルーブの深さより深くてもよい。

一方、ランドトラックでは、ランドトラック上の凹凸ピットが逆位相のトラッキング信号を発生させる。そのため、凹凸ピットの深さを浅めに、グルーブの深さを深め及び／又は幅を広めに形成し、グルーブトラックからのトラッキング信号が、凹凸ピットからのトラッキング信号より相対的に強くなるようにすることが好ましい。更に、凹凸ピットからの信号が得られ、かつトラッキング信号が乱れない範囲の深さ及び／又は開口幅を凹凸ピットが有することが好ましい。

実際には、グルーブと凹凸ピットの開口幅及び深さを種々変更した光ディスクを作成し、その中から好適な条件を探すことで、それら開口幅及び深さを決定することができる。例えば、グルーブトラック上の凹凸ピットから得られる再生専用情報の信号の振幅が小さい場合は、凹凸ピットの深さを深く及び／又は開口幅を広く形成するか、グルーブの深さを浅く及び／又は幅を狭くするように修正することが好ましい。一方、ランドトラック上の凹凸ピットから得られる再生専用情報の信号の振幅が小さいときも、グルーブトラックの場合と同様に修正するが、トラッキング信号の振幅が必要量以上となるように設定することが好ましい。逆に、トラッキング信号の振幅が小さい場合、グルーブの深さを深く及び／又は幅を広くするか、凹凸ピットの深さを浅く及び／又は開口幅を狭く修正するが、再生専用情報の信号の振幅が必要量以上になるように設定することが好ましい。

以下、実施例及び比較例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
第１の実施例
第１図は、本発明の第１の実施例の光ディスクの概略斜視図である。この図には、書換可能領域であるランドトラック／グルーブトラック領域Ａと、これに内接して再生専用情報領域として、コントロールデータを凹凸ピット１として備えるコントロールデータ領域Ｂを備えた光ディスクが示されている。また、第１図の光ディスクは、例えばポリカーボネート基板上に、ＧｄＦｅＣｏ／ＧｄＦｅＣｏＳｉ／ＴｂＦｅＣｏの３層からなる磁気超解像光磁気記録膜２を備えている。
ランドトラック／グルーブトラック領域Ａのトラックピッチは０．６μｍである。また、ランド３とグルーブ４の幅は略同等（０．６μｍ）であり、グルーブの深さは５５ｎｍである。

コントロールデータ領域Ｂに設けられた凹凸ピット１は、０．４μｍの開口幅と５５ｎｍの深さを有している。また、この領域Ｂに設けられたグルーブ４ａは、０．２μｍの開口幅、１７ｎｍの深さとし、長さ方向に垂直な方向の断面がＶ字型の形状を有している。領域Ｂのグルーブ４ａのピッチは、領域Ａのグルーブのピッチと同様に、１．２μｍである。
第１図の光ディスクを光学ヘッドでシークした場合のトラッキングエラー信号（ＴＥＳ）を第２図に示す。この信号は、トラック数を計測するため帯域を広くとっている。第２図では、コントロールトラック領域Ｂで若干の振幅の減少が見られるが、トラック数の計測に影響はない。そのため良好なシークが可能である。

第３図は、比較例として作成した光ディスクである。第３図の光ディスクは、コントロールトラック領域Ｂにグルーブが形成されていないこと以外は、第１図の光ディスクと同じ構成である。この光ディスクに対して、第１図の光ディスクと同様にしてＴＥＳを測定した。その結果、グルーブが形成されていないため、ＴＥＳに欠落する領域が見られ、トラック数のカウントミスにより誤動作する恐れがあることが分かった。

第２の実施例
第４図は、本発明の光ディスクの第２の実施例である。この光ディスクは、コントロールデータ領域Ｂのランド３ａに凹凸ピット１を備え、コントロールデータ領域Ｂのグルーブ４ａが０．４μｍの開口幅で、５５ｎｍの深さであり、凹凸ピットが０．４μｍの幅で、５０ｎｍの深さであること以外は、第１図の光ディスクと同じ構成である。第４図の光ディスクでも、第１図の光ディスクと同様に、良好なシークが可能である。

第３の実施例
第５図（ａ）及び（ｂ）は、本発明の光ディスクの第３の実施例である。これら光ディスクは、コントロールデータ領域Ｂのランド３ａ及びグルーブ４ａの両方に凹凸ピットを備えていること以外は、第１図の光ディスクと同じ構成である。第５図（ａ）及び（ｂ）中、５はヘッダデータ領域、６はバッファトラック、７はコントロールデータを示す。ヘッダデータ領域５とコントロールデータ領域７は実際は複数の凹凸ピットの凹凸ピット列からなるが、ここでは簡略化して示している。

なお、第５図（ａ）では、トラッキング方向に対して、ランド３ａに設けられた複数の凹凸ピットからなるピット列７とグルーブ４ａに設けられた複数の凹凸ピットからなるピット列７が、ヘッダデータ領域５を介して、交互に配置されている。つまり、光ディスクのある半径方向における各セクタには、コントロールデータはランド上に形成され、異なる半径方向での各セクタにはグルーブ上にコントロールデータが形成されている。一方、第５図（ｂ）では、シーク方向に対して、ランド３ａに設けられた複数の凹凸ピットからなる一群のピット列７とグルーブ４ａに設けられた複数の凹凸ピットからなる一群のピット列７が、別々に配置されている。つまり、領域Ｂ１ではコントロールデータはランド上のみに形成され、領域Ｂ２ではグルーブ上のみに形成されている。

また、第５図（ｂ）では、シーク方向において、ランド３ａに設けられたピット列７とグルーブ４ａに設けられたピット列７が隣接する箇所が存在するが、その箇所にはバッファトラック６を設けることにより、誤動作を防いでいる。
これら第５図（ａ）及び（ｂ）の光ディスクでも、第１図の光ディスクと同様に、良好なシークが可能である。

第４の実施例
第６図は、本発明の光ディスクの第４の実施例である。第６図は、セクタの開始を示すセクタマーク付近を示している。
書換可能領域としてのランド／グルーブ領域Ａの延長上に再生専用情報領域としてのヘッダデータ領域５が形成されている。ヘッダデータ領域５は、セクタマーク領域Ｃとその他の領域Ｄとから構成されている。セクタマーク領域Ｃは、実際の光ディスクでは多数の凹凸ピットで構成されているが、第６図では簡略化して２個の長いピットで図示している。各セクタのセクタマークは共通のデータ（同一内容）からなっている。また、領域Ｄには、ＶＦＯ、アドレスマーク、ＩＤデータ等の凹凸ピットが設けられているが、簡略化して２個の短いピットで表しており、凹凸ピット１ｃはグルーブ部に、凹凸ピット１ｄはランド部に設けられている。

更に、ヘッダデータ領域５には、シーク時のトラック数をカウントするために、ランド／グルーブ領域Ａのグルーブ３（幅０．６μｍ、深さ５５ｎｍ）から延びるＶ字型の細いグルーブ３ｂ（幅０．２μｍ、深さ１７ｎｍ）が凹凸ピット１ａを貫通するように存在している。

第６図中のセクタマーク領域Ｃのランド４ｂ上の凹凸ピット１ｂの開口幅が広すぎると、ＴＥＳの歪が大きくなるので、ランド４ｂ上の凹凸ピット１ｂは、グルーブ３ｂ上の凹凸ピット１ａの開口幅より狭く及び／又は深さより浅く形成することが好ましい。狭く及び／又は浅くする度合いは、ランド４ｂ及びグルーブ３ｂのトラック上の凹凸ピット（１ａと１ｂ）の大きさを変化させながら、両トラックでのセクタマーク再生振幅やＴＥＳの歪を観察しながら最適化することで決定することができる。なお、第６図では、ランド４ｂ上の凹凸ピット１ｂの開口幅を０．２μｍ、深さを５０ｎｍとし、グルーブ３ｂ上の凹凸ピット１ａの開口幅を０．４μｍ、深さを５５ｎｍとした。
更に、第６図では、ランドトラックの領域Ｄのランド４ｂ上の凹凸ピット１ｄは、グルーブトラックの領域Ｄのグルーブ３ｂ上の凹凸ピット１ｃから、トラッキング方向にずらして設けられている。

第６図の光ディスクのセクタマーク領域から得られた信号を第７図（ａ）及び（ｂ）に示す。第７図（ａ）はグルーブから得られたセクタマークの信号であり、第７図（ｂ）はランドから得られた信号である。第７図（ａ）及び（ｂ）から、実際に得られるセクタマークの信号の長さがほぼ等しいことが分かる。つまり、両トラックのセクタマーク領域の凹凸ピットをシーク方向に隣接させても、ランドトラック上のセクタマークの凹凸ピットの開口幅をグルーブトラック上の凹凸ピットの開口幅より若干小さくすると共に、両凹凸ピットの長さを等しくすることで、セクタの開始を正しく検出することができると共に、ＴＥＳも歪まないのでトラックカウントミスが生じないことを意味している。

本実施例においては、ランドトラックとグルーブトラックとで共通する信号としてセクタマークを挙げたが、本発明はこれに限るものでなく、他の信号にも適用することができる。例えば、ＶＦＯ信号も共通信号であるため、これも上記セクタマークと同様に形状を調整して隣接させることでヘッダ部全体の長さを短くでき、データ効率を上げる効果がある。ただし、ＶＦＯ信号は再生すべき信号の直前に置くことが特性上好ましいため、本実施例においてはセクタマークのみを隣接させた。配置の制約を受けない共通信号については、両トラックで隣接配置できることは上記説明より明らかである。

本発明によれば、凹凸ピットを備えたコントロールデータ領域にもグルーブが形成されているので、トラック数のカウントミスが発生し難いので、高速で安定したシークを行うことができる。
更に、凹凸ピットを備えたヘッダデータ領域にもグルーブが形成されているので、トラック数のカウントミスが発生し難く、その上ランド及びグルーブの両トラックとも正しくヘッダデータ（特に、セクタマーク）を検出することができるので、高速で安定したディスクへのアクセスを行うことができる。

本発明の第１の実施例の光ディスクの概略斜視図である。 第１図の光ディスクをシークした場合のトラッキングエラー信号を示す図である。 比較例の光ディスクの概略斜視図である。 本発明の第２の実施例の光ディスクの概略斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の第３の実施例の光ディスクの概略斜視図である。 本発明の第４の実施例の光ディスクの概略斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は、第６図の光ディスクから得られる信号を示す図である。 光ディスクのコントロールデータ領域とヘッダデータ領域の配置例を示す概略図である。

Claims (4)

1. 複数のグルーブトラックと複数のランドトラックの両方に書換可能領域を有するランド／グルーブ記録方式の光ディスクであって、トラックが複数のセクタに分割されており、光ディスクが、ヘッダデータからなる再生専用情報をセクタ毎にグルーブトラック及びランドトラックに凹ピットとして記録した再生専用情報領域を有し、グルーブトラックとランドトラックに記録された再生専用情報の内、共通データの一部又は全部において、光ディスクの半径方向に隣接するグルーブトラックの凹ピットとランドトラックの凹ピットとが、互いに異なる開口幅及び／又は深さを有する光ディスク。
2. 再生専用情報領域における共通データがセクタマークである請求項１に記載の光ディスク。
3. 再生専用情報領域におけるグルーブトラックの凹ピットの開口幅が、グルーブの幅より広く及び／又はグルーブトラックの凹ピットの深さが、グルーブの深さより深く、グルーブトラックの凹ピットの開口幅が、再生専用情報領域のグルーブが対応する書換可能領域のグルーブの幅より狭く及び／又はグルーブトラックの凹ピットの深さが、グルーブの深さより浅い請求項２に記載の光ディスク。
4. 再生専用情報領域におけるランドトラックの凹ピットの開口幅が、グルーブトラックの凹ピットの開口幅より狭く及び／又はランドトラックの凹ピットの深さが、グルーブトラックの凹ピットの深さより浅い請求項２に記載の光ディスク。

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