JPH044677B2

JPH044677B2 -

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Publication number: JPH044677B2
Application number: JP5892781A
Authority: JP
Priority date: 1981-04-17
Filing date: 1981-04-17
Publication date: 1992-01-29
Also published as: JPS57172533A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は光学的情報記録再生装置に関するもの
である。光感応性記録材料を用いてデイスクを形
成し該デイスクを回転させておき、これにレーザ
等の光を1μmφ以下の微小径に絞つて照射するこ
とによつて前記デイスクに凹凸、穴形成あるいは
濃淡等の変化として信号を高密度に記録し、また
は再生することが行なわれている。

例えば光学式のビデオデイスクは上述の技術の
中であらかじめ高密度に記録された信号を再生す
る装置として良く知られている。

またビデオデイスクの原盤を作る装置において
上記の信号を記録する技術が用いられる。

また記録信号の対象としても、映像信号や音響
信号、デイジタル信号等が考えられている。

前記光学的記録再生装置において信号の記録は
前記デイスク上の記録薄膜にレーザ光を照射して
上記薄膜の光照射部を溶融蒸発させたり、あるい
は薄膜の反射率や透過率を変化させることによつ
て記録が行なわれる。すなわち、レーザ光のエネ
ルギーを熱的に利用して記録材料の光学特性を変
化させることが一般に行なわれる。

上記の光学的に記録再生できるデイスクに簡単
な装置で信号を高密度で記録する場合に幾つかの
困難な要因がある。

例えば記録トラツクのピツチを狭くしていこう
とすると装置の振動がまず問題となつてくる。ま
た光学ヘツドとデイスクとの相対的送りを行なう
モータあるいはネジなどの送り機構の送りムラも
問題になつてくる。上記のように簡単な装置でも
狭トラツクピツチで高密度の記録を行なうため
に、デイスクに光学的に検出可能な案内トラツク
を設け、この案内トラツクに従来公知のトラツキ
ング制御をかけて、この案内トラツクに沿つて或
いは案内トラツク上に信号を記録再生する方法の
一例が特開昭53−109601号公報に記載されてい
る。このように光学的に検知可能な案内トラツク
を有するデイスクを用いることによつて前記装置
の振動、送り機構の送りムラ、およびデイスク偏
心による影響の少ない高密度の光学的記録再生装
置を得ることができる。

上記案内トラツクは記録する情報の内容あるい
は信号によつて選択されるものであるが、一般的
にはデイスクの中心に対してスパイラル状あるい
は同心円状の形状で構成される。

本発明は、光学的な案内トラツクを有する光学
的に記録再生可能なデイスクで、案内トラツクが
複数の情報区域（セクターと言う）に分割され、
この情報区域単位で記録、あるいは再生読出しさ
れる光学的記録再生装置の変復調方式に係り、な
かでもトラツクアドレス、セクターアドレスなど
の識別情報を含む識別フイールドとデータを記録
するデータフイールドの変調方式を違えて、識別
フイールドを高い信頼性と速い復調速度で再生す
るとともに、データフイールドに高密度にデータ
を記録する光学的情報記録再生装置を提供するも
のである。

以下図面にしたがつて本発明の詳細を説明す
る。

第１図に本発明の前提となるデイスクの一例を
示す。第１図のデイスク１は情報を記録する情報
区域（セクターと呼ぶ）S₁〜S₁₀とトラツクアド
レス域TAとで構成される。デイスク１にはスパ
イラル状または同心円状の案内トラツクが切られ
ている。第１図では有効記録区域Ｗに同心円状ト
ラツク２が切られた例を示している。各トラツク
２は角度βで等分割された情報区域S₁〜S₁₀に区
切られ、セクター単位で情報の記録再生が行なわ
れる。各センターの区別はデイスク１の内周部の
同心円３上に配されたセクターマークs₁〜s₁₀お
よびインデツクスマークｉ（セクターマークs₁は
インデツクスマークｉに含まれる。）で行なう。
インデツクスマークｉはトラツク２のトラツクア
ドレス域TAと同一角α上に整列配置されてお
り、トラツクアドレス域TAおよびセクターの位
置検出に使う。

第２図は、第１図のトラツク２のトラツクアド
レス域TAとセクターS₁の境界Ａ−A′部の拡大図
である。第２図ａはトラツク２の平面図で、第２
図ｂはトラツク２の断面図である。トラツク２は
トラツクアドレス部４とセクターを構成する案内
トラツク５がある。案内トラツク５は深さδ、幅
Ｗのデイスク周方向に平坦な溝である。溝の深さ
δは微小スポツト光のトラツキング信号が得やす
い1/8波長程度にする。トラツクアドレス部４は
デイスク原盤製造時にあらかじめカツテイングさ
れ、公知のスタンパー技術によつて一度に複写さ
れる。これらトラツク部４と案内トラツク５の上
にはアモルフアス金属薄膜が蒸着されて、記録層
６がある。デイスクへの情報の記録はヒートモー
ド記録が良く知られており、前記記録層６に孔を
あけたり、反射率変化を起したりすることによつ
て行なわれる。記録済情報や信号は記録層６の感
光閾値以下の低レベル光パワーで反射光の強度変
化で読出される。この様子を第２図ｃに示す。ト
ラツクアドレス部４は位相構造でトラツクアドレ
ス情報が記録されている。したがつて、1μmφの
微小スポツト光はトラツクアドレス部４の凹凸部
で回折されるためセクターと同様に反射光強度変
化で再生される。トラツクアドレス部４と案内ト
ラツク５の再生振幅は記録形態が異なるため一般
に同一レベルにはならない。

第３図は本発明の光学的情報記録再生装置にお
いて使用するデイスクのセクターの信号の構成の
一実施例を示す。セクターは識別フイールド
（IDフイールドと呼ぶ）７とデータフイールド８
で構成される。IDフイールド７はトトラツクア
ドレスおよびセクターアドレスなどのトラツクと
セクターの識別情報が記録されている。第３図は
各セクターにIDフイールドが付く場合を示すの
に対して、第１図では１つのIDフイールドがト
ラツクアドレス域TAにトラツクアドレス用に使
われており、各セクターはセクターマークs₁〜
s₁₀で識別される場合を示している。

IDフイールド７はデイスクの原盤作成時にカ
ツテイングされており、フラツグ７ａと識別デー
タ７ｂからなつている。フラツグ７ａはIDフイ
ールド７の始まりを識別するための特別なビツト
列である。このIDフイールド７は変調信号のビ
ツトセルに必らず１ケのクロツクパルス成分を含
む変調方式、たとえばFM変調、PE変調で、特
別な同期引込み用のデータ列、クロツク再生回路
を必要としないよう配慮してある。

データフイールド８は、IDフイールド７と異
なる変調方式で、変調信号のビツトセルは必らず
しもクロツクパルス成分が含まれない。いわゆる
ミツシングクロツクのある変調方式、たとえば、
MFM変調、M²FM変調、である。このため、ク
ロツク再生はPLLループで行なう必要があり、
データフイールド８はPLLループの引込みをす
みやかに行なうための同期部８ａを持つ。データ
フイールド８のデータ部８ｃと同期部８ａとの区
別は、アドレスマーク８ｂで行なう。アドレスマ
ーク８ｂはデータ部８ｃおよび同期部８ａに含ま
れない特別なビツト列の組合せが最適である。

第４図は、PE変調したIDフイールド７の信号
波形を示す図である。IDフイールド７のデータ
‘1'の中央で立上り、データ‘0'の中央で立下る
ように第４図ａの識別フイールドデータは変調さ
れる。第４図ｂの識別フイールド変調信号は第４
図ｃに示すようにビツトセルの間隔２T₁に必ら
ずクロツクパルスがあり、ミツシングクロツクの
部分はない。このため変調信号の立上りパルスを
使つて容易にデータを再生することができる。

第５図はデータフイールド８の変調信号の一実
施例である。データフイールド８のデータ列はｍ
ビツト単位でｎビツトの符号語に変換するNRZ
（Non Return to Zero）変調するLDC（Low
Disparity Code）の例を示している。

第５図では、ｍ＝４ビツト、ｎ＝５ビツトの図
を示している。第５図ａはデータフイールドデー
タで、第５図ｂのデータフイールド変調信号は第
５図ｃに示すように２T₂，３T₂，４T₂（T₂＝符
号ビツト幅）の区間でクロツクパルスの含まれな
いミツシングクロツク部分がある。このミツシン
ググクロツク区間のクロツクパルスの再生は
PLLループで行なう必要がある。

第４図と第５図で説明した変調方式で記録した
セクターは、次のような効果、特徴をもつてい
る。

IDフイールドはミツシングクロツクがないた
め特別なクロツク再生回路が不用で、クロツク再
生のための同期部がいらないので、フオーマツト
効率を下げることなく変調周波数が下げられるの
でドロツプアウトに強い信頼性の高いIDフイー
ルド再生を可能とする。また、復調が早いためデ
ータフイールドとの間隔を短かくできるので高密
度なフオーマツトにできる。

さらに、データフイールドはIDフイールドと
切離して高密度化がはかれ、IDフイールドと別
な変調方式を採用しているので、フオーマツト効
率を下げることなく強力な同期部、エラー検出、
訂正部を使えるメリツトがある。

第６図は本発明の前提となるデイスクを用いた
光学的情報記録再生装置の構成図であつて、第１
図に示したデイスクフオーマツトのデイスクの場
合のデータの読出し再生と記録のブロツク図であ
る。

デイスク１はデイスクモータ９によつて安定に
回転されている。セクター位置検出器１０は発光
素子と受光素子を組合せた光反射形検出素子であ
つて、第１図に示すように同心円状に配されたセ
クターマークs₁〜s₁₀およびインデツクスマーク
ｉで発光素子からの光を散乱反射することによつ
て受光素子への反射光量の減少することを検出す
る。セクター位置検出器１０の出力はセクター分
離回路１１でインデツクス信号ａとセクター信号
ｂに分離出力される。インデツクス信号ａはデイ
スクモータドライブ回路１２に供給されデイスク
モータ９の回転同期をとる。

セクター信号ｂはセクターアドレス発生回路１
３で計数され、光学ヘツド１４のセクターアドレ
スを指示する。このセクターアドレス発生回路１
３はインデツクス信号ａで初期化する。

次にデイスク１へのセクター書込みを説明す
る。書込みデータはCPU１５の制御でデータ入
出力装置１６からのデータがセクター容量分、バ
ツフアメモリ１７へ転送される。次にCPU１５
はデータを書込むデイスク１の書込みトラツクア
ドレスをトラツクアドレスレジスタ１８へセツト
し、書込みセクターアドレスをセクターアドレス
レジスタ１９へセツトし、CPU１５は書込み指
令を出力する。一方、光ヘツド１４からの読出し
信号ｃはRF再生回路２０で波形等化およびパル
ス整形され、IDデータフイールド分離回路２１
で第１０図で詳述するようにIDフイールド信号
ｄとデータフイールド信号ｅに分離され、それぞ
れ、ID復調回路２２とデータ復調回路２３に入
力される。ID復調回路２２で復調された現在ト
ラツクアドレスは、現在トラツクアドレスレジス
タ２４に格納される。この現在トラツクアドレス
はトラツクアドレスレジスタ１８の書込みトラツ
クアドレスとトラツクアドレス比較回路２５で比
較される。一致していないときは光学ヘツド１４
を搬送するリニアモータ４６を不一致量に応じて
高速に移動する。光学ヘツド１４が書込みトラツ
クをアクセスすると、現在セクターアドレスと書
込みセクターアドレスの一致比較をセクターアド
レス比較回路２６で行ない、セクターアドレスが
一致するとバツフアメモリ１７の出力は変調回路
２７で変調されて半導体レーザドライブ回路２８
に入力される。半導体レーザドライブ回路２８は
光学ヘツド１４に内蔵された半導体レーザの光出
力強度を変調してデイスク１に書込んでいく。デ
イスク１への書込みは、デイスクに蒸着された記
録材料に反射率変化（孔形成あるいは濃淡変化な
ど）を生じさせることにより行なわれる。再生読
出し時には半導体レーザの光出力レベルを記録材
料の感光閾値以下に下げて行なう。リード／ライ
ト制御回路２９はバツフアメモリ１７のデータの
セクター書込みと再生読出しのタイミングを制御
する回路で、半導体レーザ出力レベルの切換えも
制御する。

セクター読出しの場合は、所定のセクター指定
は書込みと同様に読出しトラツクアドレスと読出
しセクターアドレスをセツトして行なう。読出し
セクターが検出されるRF再生回路２０でパルス
整形された読出し信号はID・データフイールド
分離回路２１で分離されたデータフイールド信号
ｅはデータ復調回路２３で復調され、バツフアメ
モリ１７へ書込まれる。

次に、バツフアメモリ１７に書込まれた読出し
データはCPU１５によつてデータ入出力装置１
６へ出力される。

以上の説明は、第１図に示したデイスクフオー
マツトのデイスクを用いた本発明の前提となる光
学的記録再生装置の説明である。

本発明の光学的情報記録再生装置で用いるデイ
スクのフオーマツトは、第３図に示すように、
IDフイールド７にセクターアドレスおよびトラ
ツクアドレスがプリフオーマツトされている。

従つて本発明の光学的記録再生装置は、第６図
の構成において、光学ヘツド１４で読み出した現
在トラツクアドレスとセクターアドレスをID復
調回路２２で再生し、現在トラツクアドレスは前
記第６図の本発明の前提となる光学的情報記録再
生装置と同様にトラツクアドレス比較回路２５で
比較し、現在セクターアドレスのみセクターアド
レス発生回路１３からの入力に代えてID復調さ
れた現在セクターアドレスをセクターアドレス比
較回路２６で比較すればよい。以降、本発明の前
提となる光学的情報記録再生装置と同様な動作に
より、デイスクに情報の記録再生が可能となる。

第７図は変調回路２７のブロツク図である。第
５図に示したようにデータは、ｍビツト単位に分
割されて符号変換ROM３０のアドレス信号とし
て入力され、ｎビツトの符号に変換されて、クロ
ツク発生回路３１のクロツクでシフトレジスタ３
２から直列変調信号として出力される。

第８図は第７図の符号変換ROMに収容される
符号語を特殊用途、すなわち同期部３３とデータ
部３４とを区別するアドレスマーク３５に使用す
る例を示している。第８図ではｍ＝４ビツト、ｎ
＝５ビツトの例を示している。この場合、2⁵＝32
通りの組合せの内から2⁴＝16通りの組合せを選択
して使用する。残りの符号は前述の特殊用途、ア
ドレスマークなどに使用する。５ビツトの符号語
で‘0'と‘1'の個数の差が±１である符号語を選
択すると20個あつて、データ語に対応させる16個
の符号語を除くと４個の符号語が残る。本発明で
はこの４個の符号語の‘11100'、‘00111'の少な
くとも一方を含むビツト列をアドレスマークに使
つて符号語のビツト列中に高々４倍のビツトセル
間隔の‘0'または‘1'の連続があるようにしてデ
ータ変調信号のスペクトルの拡がりを抑えてい
る。

第９図はIDフイールドの変調信号とデータフ
イールドの変調信号の分離を良好に行なう分離回
路の一実施例である。第１０図は第９図の各部の
信号波形である。

第４図と第５図に示した変調信号波形におい
て、IDフイールドの変調信号の最小ビツト反転
間隔T₁、データフイールドの変調信号の最大ビ
ツト反転間隔を4T₂とするとき、T₁＞4T₂が成立
するようにビツトレートを設定する。

こうすることによつて、光デイスクからの再生
信号を微分回路３６で微分し、再生信号の立上
り、立下りを検出して、再トリガタイプのモノマ
ルチ３７，３８およびカウンタ３９に入力して
IDフイールドの信号とデータフイールドの信号
を分離できる。以下詳細に説明する。

モノマルチ３７のパルス幅（時定数）t₁は、t₁
＞2T₁（2T₁：IDフイールド部の最大信号反転間
隔）に選び、第１０図ｂに示すようにIDフイー
ルド部の信号およびデータフイールド部の信号が
出力されている間、‘H'レベルの出力Q₁を出力
する。なぜならモノマルチ３７の時定数t₁がID及
びデータフイールド部の最大信号反転間隔より大
きいからである。

モノマルチ３８はパルス幅t₂（時定数）が、T₁
＞t₂＞4T₂にセツトされて、IDフイールド部の信
号では‘H'、‘L'の両パルスを含むが、データ
フイールド部では‘H'となる出力Q₂を出力する。

すなわちモノマルチ３８の出力Q₂は、IDフイ
ールド部の変調信号の反転間隔時間のうち、モノ
マルチ３８の時定数t₂時間経過するまでの部分で
は‘H'に、IDフイールド部の変調信号の反転間
隔時間のうち、モノマルチ３８の時定数t₂時間経
過した後の部分では‘L'になる。これはIDフイ
ールド部の最小ビツト反転間隔T₁がモノマルチ
３８の時定数t₂より大きいからである。

モノマルチ３８の出力Q₂は、データフイール
ド部では、時定数t₂がデータフイールド部の最大
信号反転間隔4T₂より大きいので‘H'となる（第
１０図ｃ参照）。

カウンタ３９は微分回路３６の出力を係数し、
カウント値が所定数に達したとき、出力Q3とし
て‘H'が出力される。カウンター３９は、モノ
マルチ３８の出力Q2が‘L'でクリアされるので、
上記説明から明らかなようにIDフイールド部で
はつねにクリアされ、‘H'は出力されない。

データフイールド部では、モノマルチ３８の出
力Q2が‘H'なのでカウンタ３９はクリアされる
ことなく、カウント値が所定数に達したとき、カ
ウンター３９の出力Q3は‘H'となる。なおカウ
ンター３９の出力Q3が一旦‘H'となると、イン
バータ４０とNANDゲート４１の働きにより、
カウントが禁止され、モノマルチ３８の出力Q2
が‘L'になるまで、出力‘H'を保持する。

第１０図ｅのIDフイールド検出出力は、モノ
マルチ３７の出力Q₁とカウンタ３９の出力Q₃を
インバータ４２で反転して、ANDゲート４３に
入力したAND出力である。

第１０図ｆのデータフイールド検出出力は、モ
ノマルチ３８の出力Q₂とIDフイールド検出出力
をインバータ４４で反転してANDゲート４５で
ANDした信号として得られる。

以上の説明で明らかであるが、今一度本発明の
効果をまとめると次のようになる。

IDフイールドとデータフイールドの変調方式
をかえ、しかもIDフイールドの変調方式をビツ
トセルにミツシングクロツク部分のない方式とす
ることによつて、IDフイールドをドロツプアウ
トによる影響の少ない高い信頼性で検出でき、し
かも復調にPLLループなどによるクロツク再生
によらないため復調が早く、しかもIDフイール
ド長が短かくIDフイールドとデータフイールド
の間隔をつめられるためフオーマツト効率がよ
い。さらに、データ部は通常の高密度変調方式を
採用しているので一層の高密度化がはかれるとい
う効果がある。

また、データフイールドの変調方式の最大ビツ
ト反転間隔とIDフイールドの最小ビツト反転間
隔を選択することによつて、容易にこれらの信号
を分離できるので誤動作のない再生を容易とす
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明の前提である光デイスクの１
例を示す平面図、ｂは同側面図、第２図ａは光デ
イスクのトラツク部を示す平面図、ｂは同側断面
図、ｃは同再生信号波形図、第３図は本発明の光
学的情報記録再生装置において使用するデイスク
のセクターの信号構成を示すフオーマツト図、第
４図および第５図はIDフイールドとデータフイ
ールドの変調信号の波形を示す図、第６図は本発
明の前提である光学的情報記録再生装置のブロツ
ク図、第７図はデータの変調回路のブロツク図、
第８図はデータフイールドの動作説明図、第９図
はIDフイールドとデータフイールドの分離回路
のブロツク図、第１０図は同各部の動作波形図で
ある。１……デイスク、２……トラツク、３……イン
デツクスマークとセクターマーク、４……トラツ
クアドレス部、５……案内トラツク、７……ID
フイールド、８……データフイールド、６……記
録層、９……デイスクモータ、１０……セクター
検出器、１１……セクター分離回路、１２……デ
イスクモータドライブ回路、１３……セクターア
ドレス発生回路、１４……光学ヘツド、１５……
CPU、１６……データ入出力装置、１７……バ
ツフアメモリ、１８……トラツクアドレスレジス
タ、１９……セクターアドレスレジスタ、２０…
…RF再生回路、２１……ID・データフイールド
分離回路、２２……ID復調回路、２３……デー
タ復調回路、２４……現在トラツクアドレスレジ
スタ、２５……トラツクアドレス比較回路、４６
……リニアモータ、２６……セクターアドレス比
較回路、２７……変調回路、２８……半導体レー
ザドライブ回路、２９……リード／ライト制御回
路、３０……符号変換ROM、３２……シフトレ
ジスタ、３６……微分回路、３７，３８……再ト
リガタイプモノマルチ、３９……カウンタ、４
０，４２，４４……インバータ、４１……
NANDゲート、４３，４５……ANDゲート。

Claims

【特許請求の範囲】１データを記録再生するためのセクタにおける
アドレスがアドレスビツト毎に必ずクロツク情報
を有する変調方式でプリフオーマツトされた識別
フイールド部と、データを記録再生するためのデ
ータフイールド部とを備えたトラツクを有するデ
イスクに、データを記録再生する光学的情報記録
再生装置において、前記トラツクにレーザ光を照射して信号を記録
再生する光ヘツドと、この光ヘツドを目的トラツクに移送するトラツ
ク検索手段と、前記光ヘツドで再生された再生信号を前記識別
フイールド部と前記データフイールド部の再生信
号に分離するフイールド分離手段と、前記識別フイールド部の再生信号から直接抽出
したクロツクパルスで識別フイールド部の再生信
号をサンプリングしてアドレスを再生するアドレ
ス再生手段と、ビツトセル毎には必ずしもクロツク情報を含ま
ず、前記変調方式の最小反転間隔以下の最大反転
間隔を有する変調方式で、データを前記データフ
イールド部に記録し、前記データフイールド部の
再生信号からPLL（Phase Locked Loop）回路
で連続したクロツクパルスを回復して、前記再生
信号をサンプリングし、データを復調するデータ
記録再生手段と、前記アドレス再生手段が再生したアドレスと目
的アドレスとを比較して、前記アドレス信号と前
記目的アドレスが一致した時、目的セクタへの情
報の記録または再生を前記データ記録再生手段に
行わせるセクタ記録再生制御手段とを備えること
を特徴とする光学的情報記録再生装置。２フイールド分離手段は、識別フイールド部を
検出する第１の再トリガ型マルチバイブレータ回
路と、データフイールド部を検出する第２の再トリガ
型マルチバイブレータ回路と、データの立ち上がりおよび立ち下がりをカウン
トすると共に、前記第２の再トリガ型マルチバイ
ブレータ回路出力でクリアされるカウンタで構成
され、前記第１の再トリガ型マルチバイブレータ回路
出力及び前記カウンタ反転出力から識別フイール
ド部の信号を検出することを特徴とする特許請求
の範囲第１項に記載の光学的情報記録再生装置。３アドレス再生手段は、アドレス信号をPE
（Phase Encoding）復調回路或はFM
（Frequency Modulation）復調回路で再生する
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
光学的情報記録再生装置。