JP5195648B2 - データ記録方法および装置、データ再生方法および装置、並びに記録媒体 - Google Patents

Description

この発明は、光ディスク例えばコンパクトディスクに適用して好適なデータ記録方法および装置、データ再生方法および装置、並びに記録媒体に関する。

光ディスクとしてコンパクトディスク（以下、ＣＤと略す）が普及している。ＣＤにおいては、オーディオデータを順次ブロック化して誤り訂正符号の符号化を行った後、ＥＦＭ(Eight To Fourteen) 変調し、その変調結果がＮＲＺＩ(Non Return to Zero Inverted) 変調により記録される。

ＥＦＭ変調の結果、チャンネルクロックの周期である基本周期Ｔに対して、この基本周期Ｔを単位とした３Ｔ〜１１Ｔの９種類の長さによるピットおよびランドの繰り返しでもって、オーディオデータがディスク上に記録されている。ＣＤの場合、３Ｔ〜１１Ｔに対応して長さが約０．８７〜３．１８〔μｍ〕で、ピット幅が約０．５〔μｍ〕、深さが約０．１〔μｍ〕をピットが有する。

ＣＤに記録されているオーディオデータは、サンプリング周波数が４４．１〔ｋHz〕で、量子化ビット数が１６ビットの２チャンネルデータである。しかしながら、高音質化、多チャンネル化の要請もある。この場合、既存のＣＤプレーヤによって再生できる再生互換性があることが必要とされる。また、高音質化、多チャンネル化に伴い、１枚のＣＤに記録できるオーディオプログラムの時間が短くなることは好ましくない。さらに、ＣＤでは、著作権保護のためのコピー防止の技術が使用されてないために、不正なコピーが行われている現状がある。

従って、この発明の目的は、記録できるプログラムの時間が短くなることがなく、再生互換性があり、より高音質化を図ることができ、また、著作権の保護を可能とし、さらに、ＣＤ等の光媒体の利用範囲を拡張することができるデータ記録方法および装置、データ再生方法および装置、並びに記録媒体を提供することにある。

上述した課題を解決するために、第１の発明は、入力ディジタルデータを処理して"0"
または"1"が連続する長さが所定の基本周期Ｔに対応する長さの整数倍の長さに制限され
る第１のデータに変換し、第１のデータの"0"または"1"に対応して、順次ピットおよびランドをデータ記録媒体に形成するデータ記録装置であって、
第１のデータと異なるディジタルデータであって、"0"または"1"の連続が所定数以下となるように変調されて第２のデータが形成され、
第１のデータの同期信号エリアが第１のデータの所定間隔ごとに形成され、該同期信号エリアに形成されるピットの少なくとも一部がトラックセンターに配置され、
第２のデータの"0"に対応するピットを、第１のデータの同期信号エリアのピットが形
成されるトラックセンターを基準として、トラック方向と交差する第１の方向に変位させ、
第２のデータの"1"に対応するピットを、第１のデータの同期信号エリアのピットが形
成されるトラックセンターを基準として、トラック方向と交差する第２の方向に変位させ、
変位がオフトラックしない範囲の所定量以内とされるデータ記録装置である。

また、第２の発明は、入力ディジタルデータを処理して"0"または"1"が連続する長さが所定の基本周期Ｔに対応する長さの整数倍の長さに制限される第１のデータに変換し、第１のデータの"0"または"1"に対応して、順次ピットおよびランドをデータ記録媒体に形成するデータ記録方法であって、
第１のデータと異なるディジタルデータであって、"0"または"1"の連続が所定数以下となるように変調されて第２のデータが形成され、
第１のデータの同期信号エリアが第１のデータの所定間隔ごとに形成され、該同期信号エリアに形成されるピットの少なくとも一部がトラックセンターに配置され、
第２のデータの"0"に対応するピットを、第１のデータの同期信号エリアのピットが形
成されるトラックセンターを基準として、トラック方向と交差する第１の方向に変位させ、
第２のデータの"1"に対応するピットを、第１のデータの同期信号エリアのピットが形
成されるトラックセンターを基準として、トラック方向と交差する第２の方向に変位させ、
変位がオフトラックしない範囲の所定量以内とされるデータ記録方法である。

また、第３の発明は、入力ディジタルデータを処理して"0"または"1"が連続する長さが所定の基本周期Ｔに対応する長さの整数倍の長さに制限される第１のデータに変換し、第１のデータの"0"または"1"に対応して、順次ピットおよびランドを含むデータが記録されるデータ記録媒体であって、
第１のデータと異なるディジタルデータであって、"0"または"1"の連続が所定数以下となるように変調されて第２のデータが形成され、
第１のデータの同期信号エリアが第１のデータの所定間隔ごとに形成され、該同期信号エリアに形成されるピットの少なくとも一部がトラックセンターに配置され、
第２のデータの"0"に対応するピットが、第１のデータの同期信号エリアのピットが形
成されるトラックセンターを基準として、トラック方向と交差する第１の方向に変位され、
第２のデータの"1"に対応するピットが、第１のデータの同期信号エリアのピットが形
成されるトラックセンターを基準として、トラック方向と交差する第２の方向に変位され、
変位がオフトラックしない範囲の所定量以内とされるデータ記録媒体を再生するデータ再生装置であって、
ピットおよびランドを読み取ることによって第１のデータを再生する第１の再生手段と、
同期信号エリアのピットが形成されるトラックセンターを基準としてピットの変位の方向が第１の方向と第２の方向の何れであるかを判別することによって、第２のデータを再生する第２の再生手段と
を備えるデータ再生装置である。

また、第４の発明は、入力ディジタルデータを処理して"0"または"1"が連続する長さが所定の基本周期Ｔに対応する長さの整数倍の長さに制限される第１のデータに変換し、第１のデータの"0"または"1"に対応して、順次ピットおよびランドを含むデータが記録されるデータ記録媒体であって、
第１のデータと異なるディジタルデータであって、"0"または"1"の連続が所定数以下となるように変調されて第２のデータが形成され、
第１のデータの同期信号エリアが第１のデータの所定間隔ごとに形成され、該同期信号エリアに形成されるピットの少なくとも一部がトラックセンターに配置され、
第２のデータの"0"に対応するピットが、第１のデータの同期信号エリアのピットが形
成されるトラックセンターを基準として、トラック方向と交差する第１の方向に変位され、
第２のデータの"1"に対応するピットが、第１のデータの同期信号エリアのピットが形
成されるトラックセンターを基準として、トラック方向と交差する第２の方向に変位され、
変位がオフトラックしない範囲の所定量以内とされるデータ記録媒体を再生するデータ再生方法であって、
ピットおよびランドを読み取ることによって第１のデータを再生する第１の再生ステップと、
同期信号エリアのピットが形成されるトラックセンターを基準としてピットの変位の方向が第１の方向と第２の方向の何れであるかを判別することによって、第２のデータを再生する第２の再生ステップと
を備えるデータ再生方法である。

また、第５の発明は、入力ディジタルデータを処理して"0"または"1"が連続する長さが所定の基本周期Ｔに対応する長さの整数倍の長さに制限される第１のデータに変換し、第１のデータの"0"または"1"に対応して、順次ピットおよびランドを含むデータが記録され、情報処理装置に装着され再生されるデータ記録媒体であって、
第１のデータと異なるディジタルデータであって、"0"または"1"の連続が所定数以下となるように変調されて第２のデータが形成され、
第１のデータの同期信号エリアが第１のデータの所定間隔ごとに形成され、該同期信号エリアに形成されるピットの少なくとも一部がトラックセンターに配置され、
第２のデータの"0"に対応するピットが、第１のデータの同期信号エリアのピットが形
成されるトラックセンターを基準として、トラック方向と交差する第１の方向に変位され、
第２のデータの"1"に対応するピットが、第１のデータの同期信号エリアのピットが形
成されるトラックセンターを基準として、トラック方向と交差する第２の方向に変位され、
変位がオフトラックしない範囲の所定量以内とされるデータ記録媒体である。

この発明では、ピットとランドにより第１のデータを記録できると共に、ピットの変位として第２のデータを記録することができる。従って、第２のデータを使用して第１のデータとして記録されている音楽データの高品質化を図ることができ、また、第１のデータの著作権を保護するために第２のデータを使用することができる。第２のデータを記録することによって、第１のデータの記録量が減少することがない。さらに、第１のデータは、既存のプレーヤによって再生することができ、再生互換性を持つものとできる。

この発明では、ピットとランドにより第１のデータを記録できると共に、ピットの変位として第２のデータを記録することができる。従って、第２のデータを使用して第１のデータとして記録されている音楽データの高品質化を図ることができ、また、第１のデータの著作権を保護するために第２のデータを使用することができる。第２のデータを記録することによって、一つの媒体上に記録できる第１のデータのデータ量が減少することがない。さらに、ピットの変位がオフトラックしない範囲の所定量以内とされているので、第１のデータを既存のプレーヤが再生することができ、再生互換性を持つことができる。

この発明による記録装置の一実施形態のブロック図である。 この発明の一実施形態におけるデータの記録処理の説明に用いる略線図である。 この発明による再生装置の一実施形態のブロック図である。 再生装置に設けられたピックアップの一例の説明に用いる略線図である。 この発明を適用できるコンパクトディスクのデータ構成の説明に用いる略線図である。 この発明の一実施形態におけるピットの変位の一例の説明に用いる略線図である。 この発明に使用できる第２のデータの変調処理の一例を説明するための略線図である。 この発明に使用できる多値記録の処理を説明するための略線図である。

以下、この発明の一実施形態について図面を参照して説明する。この一実施形態は、ＣＤに対してこの発明を適用した例である。図１において１は、ＣＤの製造に使用する光ディスク記録装置を示す。一実施形態では、光ディスク記録装置１により露光されたディスク原盤２を現像した後、電鋳処理することによってマザーディスクが作成される。さらに、このマザーディスクを用いてＣＤが製造される。

露光処理されるディスク原盤２は、例えば平坦なガラス基板に感光剤（レジスト）を塗布して形成される。スピンドルモータ３は、スピンドルサーボ回路４の制御によりディスク原盤２を回転駆動する。スピンドルモータ３は、底部に設けられたＦＧ信号発生器により所定の回転角毎に信号レベルが立ち上がるＦＧ信号ＦＧを出力する。スピンドルサーボ回路４は、ＦＧ信号が所定周波数となるように、スピンドルモータ３を駆動し、それによってディスク原盤２を線速度一定（ＣＬＶ）で駆動する。

このようにして露光処理されるディスク原盤２は、例えば平坦なガラス基板に感光剤（レジスト）を塗布して形成される。スピンドルモータ３は、スピンドルサーボ回路４の制御によりこのディスク原盤２を回転駆動する。このときスピンドルモータ３は、底部に設けられたＦＧ信号発生器により所定の回転角毎に信号レベルが立ち上がるＦＧ信号ＦＧを出力する。スピンドルサーボ回路４は、このＦＧ信号ＦＧが所定周波数になるようにスピンドルモータ３を駆動し、これによりディスク原盤２を線速度一定の条件により回転駆動する。

記録用レーザ５は、ガスレーザ等により構成され、所定光量のレーザビームを照射する。光変調器６は、電気音響光学素子等により構成され、記録用レーザ５から入射するレーザビームＬを駆動信号Ｓ３に応じてオン／オフするようになされる。光変調器６からのレーザ光がミラー８に入射される。

ミラー８は、レーザビームＬの行路を折り曲げ、ディスク原盤２に向けて射出する。対物レンズ９は、このミラー８の反射光をディスク原盤２の記録面に集光する。ミラー８は、駆動回路７からの駆動信号Ｓ４によってトラック方向と交差する方向における変位が制御される。すなわち、生成されるピットがデータの記録方向に対してそれぞれ左右の一方に変位したものとされる。この変位量は、再生時に再生用のレーザビームがオフトラックしない範囲、言い換えると、変位しているピットを読み取ることが可能な所定量以内とされる。

ミラー８および対物レンズ９は、図示しないスレッド機構により、ディスク原盤２の回転に周期してディスク原盤２の半径方向に順次移動するようになされている。これにより光ディスク記録装置１は、レーザビームＬの集光位置をディスク原盤２の外周方向に順次変位させ、ディスク原盤２上にラセン状にトラックを形成する。このトラック上に、変調信号Ｓ３に応じたピット列であって、トラックセンターからの変位が駆動回路７からの変調信号Ｓ４によって変調されたピット列が形成される。

なお、ミラー８以外にピットを記録方向に対して左右に変位したものとするために光偏向器を使用できる。例えばＡＯＤ(Acousto Optic Deflector),ＥＯＤ(Electro Optic Deflector) によって、記録レーザビームを偏向することができる。

所定の音楽源より出力されるオーディオ信号ＳＡがアナログディジタル変換回路（Ａ／Ｄ）１０に供給される。Ａ／Ｄ変換回路１０は、オーディオ信号ＳＡをアナログディジタル変換し、サンプリング周波数４４．１〔ｋHz〕、２０ビットパラレルのオーディオデータＤＡを出力する。

ビット操作部１１は、この２０ビットパラレルのオーディオデータＤＡを上位側１６ビットのオーディオデータＤ２Ｕと、下位側４ビットのオーディオデータＤ２Ｌに分解して出力する。これによりビット操作部１１は、オーディオデータＤＡから従来のコンパクトディスクと同等の音質によるオーディオデータＤ２Ｕを分解すると共に、この分離したオーディオデータＤ２Ｕに付加してオーディオデータＤ２Ｕの音質を向上させることが可能な品質向上のデータＤ２Ｌを生成する。

データ処理回路１２は、コンパクトディスクのリードインエリアに記録するＴＯＣ(Table of Contents) のデータを入力し、このＴＯＣのデータをコンパクトディスクについて規定されたフォーマットに従って処理する。これによりデータ処理回路１２は、ピット列に対応するチャンネルデータを生成して出力する。

このようにして記録するＴＯＣのデータは、品質向上のデータＤ２Ｌが記録されていることを示すディスク識別データＩＤ、マザーディスクより作成されるオリジナルのコンパクトディスクであることを示すコピー識別データＩＣとが割り当てられるようになされている。これにより一実施形態では、再生時、このディスク識別データＩＤの検出結果に基づいて、上位１６ビットと下位４ビットに分離して処理されたオーディオデータＤＡを再生できるようになされている。またコピー識別データＩＣに基づいて、オリジナルのコンパクトディスクかコピーされたコンパクトディスクかを判定できるようになされている。

また、データ処理回路１２は、同様にして、ビット操作部１１より出力される上位１６ビットのオーディオデータＤ２Ｕをコンパクトディスクについて規定されたフォーマットに従って処理し、ピット列に対応するチャンネルデータＤ３を生成して出力する。

すなわち、データ処理回路１２は、オーディオデータＤ２Ｕに誤り訂正符号等を付加した後、インターリーブ処理し、その処理結果をＥＦＭ変調する。このＥＦＭ変調において、データ処理回路１２は、オーディオデータＤ２Ｕの各バイトから基本周期Ｔの１４倍の周期による１４チャンネルビットを生成し、これら１４チャンネルビットのデータを３チャンネルビットによる接続ビットで接続する。

図２Ａは、ＥＦＭ変調データの一部を示す。データ処理回路１２は、このシリアルデータ列をＮＲＺＩ変調してチャンネルデータＤ３を生成する（図２Ｂ）。通常のコンパクトディスクの場合では、図２Ｃに示すように、チャンネルデータＤ３に応じてレーザビームＬがオンオフ制御されて、ピット幅０．５〔μｍ〕のピット列が形成される。上述したように、一実施形態では、レーザビームがミラー８により偏向され、各ピットがトラックセンターに対して左または右に変位するようになされる。

データ処理回路１２は、この上位側１６ビットのオ−ディオデータＤ２Ｕの処理単位に対応した処理により、下位側４ビットのオーディオデータＤ２Ｌに誤り訂正符号を付加すると共にインターリーブ処理した後、シリアルデータ列に変換する。このときのデータ処理回路１２は、８ビット単位の単位パリティを２系列かけて誤り訂正符号を付加する。すなわち、データ処理回路１２は、上位側のオーディオデータＤ２Ｕの処理に対応して、オーディオデータＤ２Ｌを８ビット単位でまとめて６個のデータ（４８ビット）によるブロックを形成し、各ブロックに４ビットによる１個のパリティを付加する。さらに、データ処理回路１２は、これら６個のデータ（４８ビット）と１個のパリティ（８ビット）とによる１のブロックをインターリーブ処理した後、８ビットのパリティを付加する。

データ処理回路１２は、このようにして生成したビット列をシリアルデータ列に変換する。さらに、データ処理回路１２は、チャンネルデータＤ３の論理レベルがピットに対応する論理レベルに対してシリアルデータの各ビットを順次割り当ててなる変位制御データＤ４を生成して出力する。より具体的には、下位４ビットデータを処理して得られたデータの各ビットの論理０または論理１が各ピットの変位に割り当てられる。

駆動回路１３は、このようにしてデータ処理回路１２により出力されるチャンネルデータＤ３を受け、このチャンネルデータＤ３の論理レベルに対応してレーザビームをオン／オフさせる駆動信号Ｓ３を生成する。従って、オーディオデータＤＡを構成する２０ビットのデータのうち、上位側１６ビットについては、通常のコンパクトディスクプレーヤで再生して正しく再生できるようにディスク原盤２に記録される。

駆動回路７は、ディスク上に形成される各ピットが変位制御データＤ４に応じてトラックセンターに対して左右方向の変位を持つように、駆動信号Ｓ４を生成する。従って、ディスク上には、図２Ｄに示すように、通常のコンパクトディスクと同様に上位１６ビットのデータに対応するピットが変位制御データＤ４に応じて変位されたピットが形成される。変位制御データＤ４は、下位４ビットのデータに対応するものである。このように、一実施形態においては、品質向上のデータＤ２Ｌをピットのトラックセンターからの変位によって記録するようになされる。

ピットのトラックセンターからの変位により変位制御データＤ４を記録した場合、後述するように、変位制御データＤ４に応じてトラッキングエラー信号ＲＦＤが変化することになる。従って、トラッキングエラー信号ＲＦＤから変位制御データＤ４を取り出すことができる。一実施形態では、図２Ｄに示すように、従来のコンパクトディスクプレーヤによって上位１６ビットのオーディオデータを再生できるように、変位幅を±５０〔ｎｍ〕に選定している。

一実施形態では、１サンプルを構成する２０ビットが上位１６ビットと下位４ビットに分割され、上位１６ビットがピットおよびランドとして記録され、下位４ビットがピットの変位として記録される。このように記録方式が異なるので、両方のデータの同期関係を保つことが必要とされる。例えばコンパクトディスクの信号フォーマットでは、１フレームに含まれるデータのワード数（シンボル数）が固定であるので、１フレーム内に含まれる１６ビットデータに対応する４ビットデータを同一フレーム内に記録するようになされる。この方法は、一方法であって、同期関係を実現するための方法としては他の方法を使用できる。さらに、後述するように、ピットの変位として記録するデータの種類によっては、同期関係を必ずしも必要としない。

以下、この図１の光ディスク記録装置１により製造されるコンパクトディスクを従来からのコンパクトディスクと区別して示す場合にはＥｘＣＤディスクと呼ぶことにする。Ｅｘディスクの場合、最内周側にリートインエリアを有し、最外周側にリードアウトエリアを有する点は、既存のコンパクトディスクと同様である。

図３は、コンパクトディスクプレーヤを示すブロック図である。図３において、２０が全体としてコンパクトディスクプレーヤを示し、コンパクトディスクプレーヤ２０は、従来のコンパクトディスク、ＥｘＣＤディスクを再生することが可能とされている。２１がコンパクトディスクを示し、コンパクトディスク２１がスピンドルモータ２２により線速度一定の条件により回転駆動される。

コンパクトディスク２１は、光ピックアップ２３により読み取られ、光ピックアップ２３の出力信号がＲＦ回路２４に供給される。光ピックアップ２３は、内蔵の半導体レーザよりコンパクトディスク２１にレーザビームを照射し、その戻り光を所定の受光素子により受光する。ＲＦ回路２４は、光ピックアップ２３の出力信号の増幅と信号の演算を行い、再生信号ＲＦとトラッキングエラー信号ＲＦＤとを出力する。

光ピックアップ２３およびＲＦ回路２４は、一例として図４に示す構成とされている。図４におい、８２が４分割ディテクタである。ディテクタ８２は、トラック方向と、トラック方向と直交する方向とで分割された４個の受光素子Ａ〜Ｄを有する。受光素子Ａ〜Ｄのそれぞれの検出信号ＳＡ〜ＳＤがＲＦ回路２４内の演算回路で演算される。加算回路８３によって、ＳＡ＋ＳＢ＋ＳＣ＋ＳＤにより再生信号ＲＦが形成される。また、加算回路８４および８５と減算回路８６によって、（ＳＡ＋ＳＢ）−（ＳＣ＋ＳＤ）の演算がなされ、その結果、トラッキングエラー信号ＲＦＤが形成される。再生信号ＲＦは、コンパクトディスク２１に形成されたピットおよびランドに応じて信号レベルが変化し、さらにトラッキングエラー信号ＲＦＤの高周波成分がコンパクトディスク２１に形成されたピットの変位方向に応じて変化することになる。

トラッキングエラーを検出するための構成としては、図４に示す構成以外に種々のものを使用することができる。例えば３個のビームスポットを使用する３ビーム法、２分割ディテクタを使用するプッシュプル法、４分割ディテクタの対角線方向の受光出力の差をＲＦ信号のエッジでサンプリングするヘテロダイン法等を使用することができる。

トラッキングエラー信号ＲＦＤがトラッキングサーボ回路（図示しない）に供給され、コンパクトディスク２１上の読み取りレーザビームのスポットがトラックセンターを通るようになされる。Ｅｘディスクの場合では、ピットがトラックセンターに対して変位されており、その変位に対応してトラッキングエラー信号ＲＦＤのレベルが変化する。この変化は、高周波分であり、トラッキングサーボ回路が殆ど応答しない周波数成分である。トラッキングサーボ回路は、ディスク製造時、あるいはディスク装着時に発生する偏心によるオフトラックを補正する機能を有し、比較的低い周波数成分のトラッキングエラーを補正するように構成されているのが普通である。従って、Ｅｘディスクの場合でも、ピットの変位によっては影響を受けず、読み取りレーザビームのスポットがトラックセンターを通るようになされ、その場合に、変位量が±０．０５〔μｍ〕に抑えられているので、変位されたピットを読み取ることができる。

図３に戻って説明すると、ＲＦ回路２４からの再生信号ＲＦがＥＦＭ(eight to fourteen) 復調回路２６に供給され、トラッキングエラー信号ＲＦＤが選択回路２５およびハイパスフィルタ２８を介して２値復調回路３０に供給される。ハイパスフィルタ２８は、トラッキングエラー信号ＲＦＤ中のピット変位を表す高周波成分を取り出すために設けられている。選択回路２５は、コンパクトディスク２１がＥｘＣＤディスクであることがディスク判別部２７により検出されると、このディスク判別部２７の制御によりＲＦ回路２４からのトラッキングエラー信号ＲＦＤをハイパスフィルタ２８へ出力する。

上述したように、ＥｘＣＤディスクの場合には、ディスク識別データＩＤ、マザーディスクより作成されるオリジナルのコンパクトディスクであることを示すコピー識別データＩＣとがＴＯＣに記録されている。ＣＩＲＣ(Cross Interleaved Reed Solomon Code) デコーダ２９は、コンパクトディスク２１が装填された直後においては、再生信号ＲＦを処理することにより、コンパクトディスク２１のリードインエリアに記録されたＴＯＣ情報を再生してシステムコントローラ（ディスク判別部２７）に出力する。従って、ディスク判別部２７は、このディスク識別データＩＤの検出結果に基づいて、コンパクトディスク２１がＥｘディスクと判別すると、選択回路２５をオンとする。

ＥＦＭ復調回路２６は、ＲＦ回路２４から出力される再生信号ＲＦをＥＦＭ復調する。ＣＩＲＣデコーダ２９は、このＥＦＭ復調回路２６の出力データをデスクランブル処理すると共に、記録時に付加した誤り訂正符号により誤り訂正処理し、これによりオーディオデータＤ６Ｕを再生して出力する。このように、コンパクトディスク２１が既存のコンパクトディスクとＥｘＣＤディスクの何れであっても、既存のコンパクトディスクプレーヤにおける信号処理の場合と同様に、ピットの有無に対応する再生信号ＲＦから１６ビット／サンプルのオーディオデータＤ６Ｕが出力される。

選択回路２５がオンする時にトラッキングエラー信号ＲＦＤの高周波成分が２値復調回路３０に供給される。２値変調回路３０は、トラッキングエラー信号ＲＦＤの高周波成分のレベル変化をしきい値との比較処理によって弁別し、これにより品質向上データについての２値の再生データを出力する。

ＥＣＣデコーダ３１は、この２値復調回路３０より出力される再生データを誤り訂正処理すると共に、デインターリーブ処理し、これにより４ビットの品質向上データＤ６Ｌを再生して出力する。なお、ＥＣＣデコーダ３１は、コンパクトディスク２１が既存ディスクの場合、後述するミキサー３５において排他的論理和によりオーディオデータＤ６Ｕを処理する場合、この４ビットの品質向上データＤ６Ｌに代えて（００００）の４ビットデータを出力する。また、ミキサー３５において乗算によりオーディオデータＤ６Ｕを処理する場合、所定の乱数データによる４ビットのデータ列を順次出力する。

マルチプレクサ（ＭＵＸ）３３は、ＣＩＲＣデコーダ２９より出力される１６ビットパラレルのオーディオデータの下位側に、ＥＣＣデコーダ３１より出力される４ビットパラレルによる品質向上データＤ６Ｌを付加し、２０ビットパラレルのオーディオデータＤＡＥｘを出力する。これによりマルチプレクサ３３は、コンパクトディスク２１がＥｘＣＤディスクの場合、高音質、すなわち、２０ビット／サンプルのオーディオデータＤＡＥｘを出力するようになされている。

これに対してミキサー（ＭＩＸ）３５は、ＣＩＲＣデコーダ２９より出力される１６ビットパラレルのオーディオデータＤ６Ｕの下位４ビットに、ＥＣＣデコーダ３１より出力される品質向上データＤ６Ｌの各ビットを排他的論理和で加える。これによりミキサー３５は、ＣＩＲＣデコーダ２９より出力されるオーディオデータの音質を劣化させてなるオーディオデータＤＢを出力するようになされている。なお、上述したＥＣＣデコーダ３１から乱数によるデータを出力する場合に、ミキサー３５は、オーディオデータの下位４ビットをこの乱数データにより乗算処理し、これにより音質を劣化させてなるオーディオデータＤＢを出力するようになされている。

ディスク判別部２７は、システムコントローラにより構成される。ここでシステムコントローラは、コンパクトディスク２１が装填されると、光ピックアップ２３をシークさせ、コンパクトディスク２１のリードインエリアのＴＯＣ情報からコンパクトディスク２１に記録された曲数、演算時間等の情報を取得し、所定の表示手段により表示する。このときシステムコントローラは、併せてコンパクトディスク２１のディスク識別データＩＤを取得し、このディスク識別データＩＤに従ってコンパクトディスク２１が従来からのコンパクトディスクかＥｘＣＤディスクかを判定する。ディスク判別部２７は、この判別結果に基づいて選択回路２５および３６を切り換え制御する。

すなわち、コンパクトディスク２１がＥｘＣＤディスクの場合、選択回路２５がオンし、選択回路３６がマルチプレクサ３３の出力を選択する。従って、選択回路３６からは、高音質のオーディオデータＤＡＥｘが出力される。一方、選択回路３６は、コンパクトディスク２１が従来からのコンパクトディスクの場合、ＣＩＲＣデコーダ２９より出力されるオーディオデータＤ６Ｕをディジタルアナログ変換回路（Ｄ／Ａ）３７に選択的に出力する。

Ｄ／Ａ変換回路３７は、この選択回路３６より出力されるオーディオデータをディジタルアナログ変換処理し、アナログ信号によるオーディオ信号ＳＡを出力する。これによりコンパクトディスクプレーヤ２０においては、アナログ信号による再生音質においては、従来からのコンパクトディスクの場合、ＣＩＲＣデコーダ２９より出力されるオーディオデータＤ６Ｕを処理して従来と同様の１６ビット相当の音質（ＣＤ音質として示す）により再生できる。一方、ＥｘＣＤディスクの場合、マルチプレクサ３３より出力されるオーディオデータＤＡＥｘを選択的に処理して、２０ビット相当の高音質（ＥｘＣＤ音質）により再生できるようになされている。

図３において、３８は、インターフェースを示す。インターフェース３８は、外部機器等との間で種々のデータを送受する入出力回路を構成し、例えばオーディオレコーダにオーディオデータを出力し、また、オーディオデータに関連する各種のデータを送受する。インターフェース３８を介して外部機器判別部３９が接続されている。外部機器判別部３９は、外部機器との間で認証を行い、接続された外部機器が正規の機器（データのコピー、または移動が許される機器）であるか否かが決定される。

外部機器判別部３９の判別結果に応じて選択回路４０が制御される。認証の結果、正規の機器が接続されていると判断される時には、選択回路３６からのディジタルオーディオデータがインターフェース３８を介して外部の機器に対して出力される。一方、正規の機器ではないと判断すると、選択回路４０がミキサー３５からの音質の悪いディジタルオーディオデータを外部の機器に対して出力する。このように、著作権の保護が図られている。

なお、ＥｘディスクのＴＯＣとして記録されているコピー識別データＩＣによって、オリジナルでない、すなわち、Ｅｘディスクからコピーされたデータであるとディスク判別部２７が判断した時に、選択回路２５および３６を制御し、通常のコンパクトディスクと同様の１６ビット／サンプルのデータを出力するようにしても良い。

また、ピットの変位として記録されているデータを再生し、コンパクトディスクの再生データとは独立して出力する構成としても良い。

上述した一実施形態においては、図２を参照して説明したように、変位制御データＤ４の各ビットの論理０（"0" ）および論理１（"1" ）にそれぞれ対応してピットの変位を記録方向（トラック方向）に対して、左および右にそれぞれ変位させている。つまり、ピットとランドの繰り返して記録される１６ビットのオーディオデータを第１のデータとし、変位制御データＤ４（下位４ビットのデータ）を第２のデータと称すると、第２のデータの各１ビットが各ピットの変位により記録されている。

以下、ピットの変位によりデータを記録する点について、より具体的に説明し、さらに、上述したものと異なる例について説明する。図５は、コンパクトディスクのデータフォーマットを示す。コンパクトディスクでは、２チャンネルのディジタルオーディオデータ合計１２サンプル（２４シンボル）から各４シンボルのパリティＱおよびパリティＰが形成される。この合計３２シンボルに対してサブコードの１シンボルを加えた３３シンボル（２６４データビット）をひとかたまりとして扱う。つまり、ＥＦＭ変調後の１フレーム内に、サブコードと、データＤ１〜Ｄ２４と、パリティＱ１〜Ｑ４と、パリティＰ１〜Ｐ４とからなる３３シンボルが含まれるようにする。

ＥＦＭ変調では、各シンボル（８データビット）が１４チャンネルビットへ変換される。また、各１４チャンネルビットの間には、３ビットの接続ビットが配される。さらに、フレームの先頭にフレームシンクパターンが付加される。フレームシンクパターンは、チャンネルビットの周期をＴとする時に、１１Ｔ、１１Ｔおよび２Ｔが連続するパターンとされている。このようなパターンは、ＥＦＭ変調規則では、生じることがないもので、特異なパターンによってフレームシンクを検出可能としている。

また、ＥＦＭ変調においては、"0" または"1" が連続する長さが３Ｔ〜１１Ｔの間でＴの整数倍に規定されている。これは、"0" または"1" が長い期間連続することによって、再生時のクロックの再生が困難となることを防止するためである。ＥＦＭ変調に限らず、他のディジタル変調例えば８ビットを１６チャンネルビットのパターンに変換する８−１６変調においても同様の目的を達成しようとするものである。言い換えると、ディジタル変調は、記録／再生データの最小反転間隔がなるべく大きく、また、最大反転間隔がなるべく長くするように、データを変換するものである。従って、ピットの変位として第２のデータを記録する時に、ディジタル変調方式に応じて、平均的に記録できるデータ量が規定されることになる。例えばＥＦＭ変調の場合では、データの２バイト（接続ビットを含んで３４Ｔ）に対して、平均的に３ピット前後が入る。従って、第２のデータを２値で直接記録する場合には、データの２バイトに対して３ビットを記録することができる。後述する３値記録を行えば、４．５ビットを記録することができる。

このように、最大反転間隔（最大ピット長）が１１Ｔとされているので、再生ビームスポットの読み取り位置がトラックセンターからずれた位置となることをある程度防止することができる。しかしながら、第２のデータのビットパターンによっては、トラックセンターに対する変位が一方向に偏るおそれがあり、それによって、再生時のトラッキングがオフセットを持つ問題が生じる。この問題を避けるために、１フレーム内にトラックセンター上に位置するピットを意識的に配置する。

図６の例では、斜線を付して示すように、１フレームの先頭エリア（フレームシンクパターンおよびサブコード）、並びに１フレームのほぼ中間のエリア（データＱ４およびＤ１３）に配置されるピットは、トラックセンター上に形成する。これらのトラックセンター上のピットによって、再生時のトラッキングがオフセットを持つことを防止できる。なお、１フレームの先頭エリアおよび中間のエリアの一方にトラックセンター上のピットを配置するようにしても良く、複数のピットではなく、一つのピットをトラックセンター上に配置しても良い。

また、トラッキングがオフセットを持つことを防止するために、第２のデータを直接記録するのではなく、変調して記録することが有効である。変調方式としては、８ビットを９ビットに変換する８−９変換、８ビットを１０ビットに変換する８−１０変換等種々のものを使用できる。変調を行うことによって、上述したように、トラックセンター上にピットを配置する必要性をなくすことも可能である。

図７は、４−５変換の例を示す。図７Ａに示すように、ピットの変位の方向に応じて"0" および"1" がそれぞれ割り当てられる。そして、図７Ｂに示す変換規則のテーブルに従って、データワード（データシンボル）の４ビットをコードワード（コードシンボル）の５ビットへ変換する。各コードワードには、２ビットの"0" （または"1" ）と３ビットの"1" （または"0" ）が含まれ、コードワード毎では、"0" または"1" が４個以上連続しないようになされる。

さらに、図７Ｂに示す４−５変換は、コードワードの端部では、"0" または"1" が２個以下とされ、２個のコードワードの接続点において、"0" または"1" の連続数が４個以下となるようにされている。このように、４−５変換した第２のデータによって、ピットの変位を変調することによって、トラッキングがオフセットを持つことを防止することができる。よりさらに、図７Ｂに示す４−５変換は、コードワードの５ビットの排他的論理和を演算すると、奇数パリティとなるようなビットパターンとされ、それによってエラー検出能力を持つものとされている。

次に、図８を参照してピットの変位として、記録（再生）方向に対して左右の変位に加えて変位０（すなわち、トラックセンター上のピット）を使用する多値記録について説明する。記録方向に連続する２ピット（ピット長が等しいとは限らない）の変位に対して、第２のデータの３ビットを割り当てる。記録方向が図面に向かって左から右の方向とすると、例えばトラックセンターに対して右の変位を持つピットと、左の変位を持つピットの２ピットに対しては、０１０の３ビットを割り当てる。

図８の最も下側に示すようなトラックセンター上に位置する２つのピットは、通常使用しない特別なピットとして使用する。すなわち、この２個のピットに対しては、０００または１１１の３ビットを割り当て、適宜、通常、０００に対して割り当てる２個のピット（共に右の変位を持つ）、または通常、１１１に対して割り当てる２個のピット（共に左の変位を持つ）の代わりのものとして使用する。若し、第２のデータの０００または１１１が連続する時には、トラッキングのオフセットが生じるので、その場合には、特別な２個のピットを使用するようになされる。特別な２個のピットが０００および１１１の何れであるかは、その前後の２個のピットで表される３ビットによって規定される。図８に示すように、多値記録を行うことによって、所定量の第１のデータに対して記録可能な第２のデータのデータ量を多くすることが可能である。

次に、ピットの変位として記録される第２のデータの種類等について説明する。上述した例においては、第２のデータが下位４ビットデータに対応しており、オーディオデータの１サンプル当たりのビット数を２０ビットへ拡張することにより音質向上が図られている。音質向上のための第２のデータの他の例として、多チャンネル化のためのオーディオデータがある。コンパクトディスクのデータが２チャンネルであるのに対して、さらに、複数のチャンネルのデータを第２のデータとして記録するものである。例えばセンターの低域成分のデータを記録したり、後方の左右のチャンネルのデータを記録したりできる。この場合、第２のデータとして記録できるデータ量が少ないので、予め圧縮処理（ＡＰ３、ＡＴＲＡＣ等）を施したオーディオデータを記録するようにしても良い。圧縮処理によっては、第１のデータと同一のオーディオデータを第２のデータとして記録し、再生装置から独立して再生された第２のデータを他のデータ記録媒体例えばメモリカードに記録することもできる。

また、第２のデータとして、第１のデータと関連する文字データを記録することができる。例えば曲名、歌手、歌詞等を記録できる。また、レコード会社、アーティストのホームページ等のＵＲＬ(Uniform Resource Locator)を記録しても良い。第２のデータとして、静止画データ例えばジャケット写真、アーティストの写真等を記録しても良い。画像データの場合も、圧縮処理でデータ量を低減することが望ましい。第２のデータとして、カラオケデータ（すなわち、第１のデータとして記録されている曲の伴奏）を記録しても良い。

さらに、第２のデータとして、第１のデータを変換および／または制御するためのデータを記録しても良い。例えば第１のデータの著作権を保護するための著作権データを記録するようにしても良い。すなわち、第１のデータとしてのオーディオデータの著作権を保護するために、暗号化されている場合に、暗号化を復号するための鍵データを第２のデータとして記録する。また、第２のデータとして、ＳＣＭＳ(Serial Copy Management System) と称されるコピー制御情報を記録しても良い。ＳＣＭＳは、コピーの禁止／許可、コピーの世代等に関する情報である。

さらに、ディジタル著作物（画像、音楽等）の不正なコピーを防止する技術として電子透かしが提案されている。これは、ディジタル著作物にＩＤ情報（著作権者のＩＤ番号、レコード会社のＩＤ番号、音楽ソフト利用者のＩＤ番号等）、コピー制御情報、暗号化を復号する鍵等を透かし情報として埋め込む方法である。埋め込まれたＩＤ情報、コピー制御情報、鍵等は、データ圧縮等の処理を行っても失われることがない。従って、透かし情報として埋め込まれたこれらの情報を使用して不正なコピーかどうかを判断したり、コピーの制御を行ったり、暗号化を復号する等の処理が可能となる。

上述したこの発明における第２のデータが埋め込まれたＩＤ情報等を検出または制御するための鍵データとして使用することができる。すなわち、鍵データは、ＩＤ情報の埋め込んでいる場所、埋め込んでいる方法等を示すものである。鍵データ自身を暗号化して保護するようにしても良い。また、透かし情報の一部を第２のデータによって生成するようにしても良い。

以上の実施形態では、コンパクトディスクと、そこに記録された音楽データに対してこの発明を適用した場合である。しかしながら、この発明は、コンパクトディスク以外の光ディスクに対しても適用できる。例えばＣＤーＲＯＭ、ＤＶＤ(Digital Versatile Disc またはDigital Video Disc) に対してもこの発明を適用できる。ＤＶＤの場合では、８−１６変調がＥＦＭ変調に代えて使用される。また、光ディスクに限らず、光カードに対してもこの発明を適用することができる。さらに、音楽データに限らず、ＣＤーＲＯＭ等に記録されたゲームソフト、ナビゲーションソフト、コンピュータソフト等の著作権保護を図るためにこの発明を適用しても良い。

２・・・ディスク原盤、８・・・ミラー、２１・・・ディスク、２３・・・ピックアップ、２４・・・ＲＦ回路、２６・・・ＥＦＭ変調の復調回路、２７・・・ディスク判別部、２８・・・ハイパスフィルタ、２９・・・ＣＩＲＣデコーダ、３０・・・２値復調回路

Claims (5)

1. 入力ディジタルデータを処理して"0"または"1"が連続する長さが所定の基本周期Ｔに対応する長さの整数倍の長さに制限される第１のデータに変換し、上記第１のデータの"0"
   または"1"に対応して、順次ピットおよびランドをデータ記録媒体に形成するデータ記録
   装置であって、
   上記第１のデータと異なるディジタルデータであって、"0"または"1"の連続が所定数以下となるように変調されて第２のデータが形成され、
   上記第１のデータの同期信号エリアが上記第１のデータの所定間隔ごとに形成され、該同期信号エリアに形成されるピットの少なくとも一部がトラックセンターに配置され、
   上記第２のデータの"0"に対応するピットを、上記第１のデータの同期信号エリアのピ
   ットが形成される上記トラックセンターを基準として、トラック方向と交差する第１の方向に変位させ、
   上記第２のデータの"1"に対応するピットを、上記第１のデータの同期信号エリアのピ
   ットが形成される上記トラックセンターを基準として、トラック方向と交差する第２の方向に変位させ、
   上記変位がオフトラックしない範囲の所定量以内とされるデータ記録装置。
2. 入力ディジタルデータを処理して"0"または"1"が連続する長さが所定の基本周期Ｔに対応する長さの整数倍の長さに制限される第１のデータに変換し、上記第１のデータの"0"
   または"1"に対応して、順次ピットおよびランドをデータ記録媒体に形成するデータ記録
   方法であって、
   上記第１のデータと異なるディジタルデータであって、"0"または"1"の連続が所定数以下となるように変調されて第２のデータが形成され、
   上記第１のデータの同期信号エリアが上記第１のデータの所定間隔ごとに形成され、該同期信号エリアに形成されるピットの少なくとも一部がトラックセンターに配置され、
   上記第２のデータの"0"に対応するピットを、上記第１のデータの同期信号エリアのピ
   ットが形成される上記トラックセンターを基準として、トラック方向と交差する第１の方向に変位させ、
   上記第２のデータの"1"に対応するピットを、上記第１のデータの同期信号エリアのピ
   ットが形成される上記トラックセンターを基準として、トラック方向と交差する第２の方向に変位させ、
   上記変位がオフトラックしない範囲の所定量以内とされるデータ記録方法。
3. 入力ディジタルデータを処理して"0"または"1"が連続する長さが所定の基本周期Ｔに対応する長さの整数倍の長さに制限される第１のデータに変換し、上記第１のデータの"0"
   または"1"に対応して、順次ピットおよびランドを含むデータが記録されるデータ記録媒
   体であって、
   上記第１のデータと異なるディジタルデータであって、"0"または"1"の連続が所定数以下となるように変調されて第２のデータが形成され、
   上記第１のデータの同期信号エリアが上記第１のデータの所定間隔ごとに形成され、該同期信号エリアに形成されるピットの少なくとも一部がトラックセンターに配置され、
   上記第２のデータの"0"に対応するピットが、上記第１のデータの同期信号エリアのピ
   ットが形成される上記トラックセンターを基準として、トラック方向と交差する第１の方向に変位され、
   上記第２のデータの"1"に対応するピットが、上記第１のデータの同期信号エリアのピ
   ットが形成される上記トラックセンターを基準として、トラック方向と交差する第２の方向に変位され、
   上記変位がオフトラックしない範囲の所定量以内とされるデータ記録媒体を再生するデータ再生装置であって、
   上記ピットおよびランドを読み取ることによって上記第１のデータを再生する第１の再生手段と、
   上記同期信号エリアのピットが形成されるトラックセンターを基準として上記ピットの変位の方向が上記第１の方向と上記第２の方向の何れであるかを判別することによって、上記第２のデータを再生する第２の再生手段と
   を備えるデータ再生装置。
4. 入力ディジタルデータを処理して"0"または"1"が連続する長さが所定の基本周期Ｔに対応する長さの整数倍の長さに制限される第１のデータに変換し、上記第１のデータの"0"
   または"1"に対応して、順次ピットおよびランドを含むデータが記録されるデータ記録媒
   体であって、
   上記第１のデータと異なるディジタルデータであって、"0"または"1"の連続が所定数以下となるように変調されて第２のデータが形成され、
   上記第１のデータの同期信号エリアが上記第１のデータの所定間隔ごとに形成され、該同期信号エリアに形成されるピットの少なくとも一部がトラックセンターに配置され、
   上記第２のデータの"0"に対応するピットが、上記第１のデータの同期信号エリアのピ
   ットが形成される上記トラックセンターを基準として、トラック方向と交差する第１の方向に変位され、
   上記第２のデータの"1"に対応するピットが、上記第１のデータの同期信号エリアのピ
   ットが形成される上記トラックセンターを基準として、トラック方向と交差する第２の方向に変位され、
   上記変位がオフトラックしない範囲の所定量以内とされるデータ記録媒体を再生するデータ再生方法であって、
   上記ピットおよびランドを読み取ることによって上記第１のデータを再生する第１の再生ステップと、
   上記同期信号エリアのピットが形成されるトラックセンターを基準として上記ピットの変位の方向が上記第１の方向と上記第２の方向の何れであるかを判別することによって、上記第２のデータを再生する第２の再生ステップと
   を備えるデータ再生方法。
5. 入力ディジタルデータを処理して"0"または"1"が連続する長さが所定の基本周期Ｔに対応する長さの整数倍の長さに制限される第１のデータに変換し、上記第１のデータの"0"
   または"1"に対応して、順次ピットおよびランドを含むデータが記録され、情報処理装置
   に装着され再生されるデータ記録媒体であって、
   上記第１のデータと異なるディジタルデータであって、"0"または"1"の連続が所定数以下となるように変調されて第２のデータが形成され、
   上記第１のデータの同期信号エリアが上記第１のデータの所定間隔ごとに形成され、該同期信号エリアに形成されるピットの少なくとも一部がトラックセンターに配置され、
   上記第２のデータの"0"に対応するピットが、上記第１のデータの同期信号エリアのピ
   ットが形成される上記トラックセンターを基準として、トラック方向と交差する第１の方向に変位され、
   上記第２のデータの"1"に対応するピットが、上記第１のデータの同期信号エリアのピ
   ットが形成される上記トラックセンターを基準として、トラック方向と交差する第２の方向に変位され、
   上記変位がオフトラックしない範囲の所定量以内とされるデータ記録媒体。

Images