JPH0589474A - 光デイスク記憶装置のデータ読み取り方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ビットエッジ記録方式の光ディスク記憶装置の
データの記録密度を増加させるためデータのコードパタ
ーンを短縮して書き込む場合にもそれが表すデータコー
ドを正確に再生できるようにする。 【構成】光スポットにより読み取ったコードパターンの
読取信号を微分信号に変換することにより、その波形中
にコードパターンの端を示す正負のピークを発生させ、
この微分信号の波形があらかじめ設定された正負１対の
基準値をそれぞれ切るタイミングで正負のピークごとに
パルスを発生させて、データコードを表すディジタルな
パルス列信号を再生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は相変化形等の光ディスク
記憶装置の光ディスクからビットエッジ記録方式で書き
込まれたデータを読み取る方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスク記憶装置は磁気ディスク記憶
装置よりもデータ記録密度を１〜２桁高め得るので大記
憶容量に適し、かつ光のスポットでデータを読み書きす
るので記録媒体の損傷がなく長寿命で記憶信頼性が高い
特長があり、周知のように大量情報の記憶用としてかね
てから囑目されていたが、とくに近年に至りその開発と
実用化が益々活発に進められている。

【０００３】この光ディスク記憶装置には再生専用形，
追記形，書換形等の種類が知られているが、計算機等の
外部記憶装置として重要なのはもちろんデータの読み書
きが自在な書換形である。これにも光磁気形と相変化形
があってそれぞれ一長一短があるが、相変化形は光ディ
スク内の古いデータを一旦消去することなくその上に新
しいデータを重ね書きするいわゆるオーバライトが容易
なのでデータ書き込み時のアクセスタイムを短縮できる
利点を有する。本発明のデータ読み取り方法は上述の書
換形でかつ相変化形である光ディスク記憶装置に適する
が、その内でもディスクの記録密度を上げるためにビッ
トエッジ記録と呼ばれる方式でデータが書き込まれるも
のに関する。以下、図３と図４を参照してビットエッジ
記録方式の概要とディスクにこの方式で書き込まれたデ
ータを読み取る従来からの要領を相変化形の光ディスク
記憶装置について説明する。

【０００４】図３はビットエッジ記録方式と対比される
一般の方式であるビットポジション記録方式を示すもの
である。同図(a) はディスクにデータを実際に記録する
際のＲＬＬ方式等の所定変調方式のデータコードDCを０
と１により示し、同図(b) はそれに対応して光ディスク
のトラックＴに書き込まれるコードパターンを示す。ビ
ットポジション記録方式では、図示のようにデータコー
ドDCの内容が０か１かに応じてトラックＴ内の対応する
位置にPaかPcのコードパターンが書き込まれ、相変化形
の光ディスクではこの内のコードパターンPaが例えば非
晶質で光反射率の低い領域, コードパターンPcの方が逆
に結晶質で光反射率の高い領域であり、図では便宜上前
者のみをハッチングを付した領域で示す。かかるコード
パターンPaとPcは相変化形の光ディスクでは光スポット
LSの強度の制御により書き分け、かつ両者の光反射率の
差を利用して読み分けられる。

【０００５】しかし、図示のようにコードパターンPcの
繰り返しが多く、コードパターンPaを光スポットLSより
若干長めにする必要があり、ビットポジション記録方式
ではこれによりコードパターンの配列ピッチが決まるの
で光ディスクの面積利用効率があまり高くない問題があ
る。

【０００６】図４のビットエッジ記録方式はこの点を改
善するため、同図(b) のトラックＴ上の２種のコードパ
ターンPaとPcが切り換わるパターンの端に同図(a) のよ
うにデータコードDC中の例えば１を対応させ、かつ各コ
ードパターンの長さにデータコード中に並ぶ０の個数を
対応させることにより、この例ではコードパターンPaの
方の長さを増して書き込みを容易にしながら図のように
トラックＴ上のデータコードDCの記録密度を向上するも
のである。

【０００７】図４(c) はトラックＴに光スポットLSを当
ててこれらのコードパターンPaとPcを読み取った読取信
号RSの波形を示し、図のように低反射率のコードパター
ンPaに対応する低い信号値vaと高反射率のコードパター
ンPcに対応する高い信号値vcとが交代する波形となる。
この読取信号RSから同図(a) のデータコードCDを表す同
図(d) のパルス列信号PSを再生するには、従来から図示
のように読取信号RSの波形が適宜に設定された基準値Vr
を切るタイミングで両コードパターンPaとPcの切り換わ
り時点に対応するデータコードDC中のこの例では１を示
すパルスを発生させるのが通例である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、ビット
エッジ記録方式ではコードパターンをビットポジション
記録方式より伸ばしながらデータコードの記録密度を高
め得るが、最近ではこの記録密度を一層高める要求が強
くなって来た。ビットエッジ記録方式ではコードパター
ンが比較的長いので、この要求を満たすためそれを書き
込みに支障がない程度にまでは縮めることが可能である
が、コードパターンを縮めて行くとそれを読み取った際
のデータコードの再生が非常に困難になって来る。図５
はこの様子を示すもので、同図(a) のデータコードDCを
表す同図(b) のコードパターンPaとPcは図４(b) より縮
められている。図５(c) のその読取信号RSから上と同じ
要領で作った図５(d) のパルス列信号PSは、図ではＥで
示すパルス間隔が非常に狭い所があることからわかるよ
うにデータコードDCを忠実に再生したものにならず、も
ちろんこのＥの個所で読み取りエラーが発生する。

【０００９】本発明は、かかる問題点を解決して、ビッ
トエッジ記録方式のコードパターンが縮めて書き込まれ
た場合にもそれが表すデータコードをできるだけ正確に
再生できる光ディスク記憶装置の読み取り方法を提供す
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この目的は本発明方法に
よれば、光スポットによるコードパターンの読取信号を
その微分信号に変換し、この微分信号の波形があらかじ
め設定された正負１対の基準値をそれぞれ切るタイミン
グでパルスを発生させて、データコードを表すディジタ
ルなパルス列信号を再生することによって達成される。

【００１１】なお、上述のディジタルパルス列信号用の
パルスを発生させるタイミングは、微分信号の立ち上が
りや立ち下がりの波形が正負１対の基準値をそれぞれ所
定の方向, とくに互いに逆方向に切るタイミング, 例え
ば波形の立ち上がり時に負側基準値, 立ち下がり時に正
側基準値をそれぞれ切るタイミングとするのがよい。ま
た、このタイミングでパルスを発生させる動作は光ディ
スクの回転に同期した同期化信号に同期させるのが望ま
しい。

【００１２】

【作用】ビットエッジ記録方式の光ディスクには前述の
ように２種のコードパターンが交互に書き込まれるの
で、その読取信号の波形には各コードパターンに対応す
る山と谷が交互に含まれる。本発明はこの読取信号を微
分すればその波形にかかる山と谷の境目, つまり両コー
ドパターンの境目ないしはパターンの端に正や負のピー
クが発生する点に着目して、この微分信号の波形内のピ
ークごとにパルスを発生させてデータコードを再生した
パルス列信号を作る。原理上はこのピークの極大点や極
小点を検出するのが望ましいが、そのためにはふつうは
もう一度微分した上で再微分信号の波形中のゼロクロス
点を検出する必要があり、この波形中に偽のゼロクロス
点が余分に発生してピークに対応する正しいゼロクロス
点との判別が非常に困難になる。

【００１３】このため、本発明では微分信号のピーク波
形があらかじめ設定された基準値を切るタイミングでパ
ルス列信号のパルスを発生させる。ただし、微分信号の
波形にはコードパターンの端に対応して必ず正と負のピ
ークが交互に発生するので、本発明ではこれに対応して
正負１対の基準値を設定して置いてそれらを微分信号の
波形がそれぞれ切るタイミング，望ましくは前述のよう
に所定方向に切るタイミングでパルスを発生させる。か
かる構成によりビットエッジ記録方式のコードパターン
の端に対応するピークだけを検出してデータコードを表
すパルス列信号を正確に再生することができる。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。図１は本発明のデータ読み取り方法に関連す
る主な信号等の波形図、図２は光ディスク記憶装置のそ
の実施に関連する部分の構成図であり、これら図中の図
３以降に対応する部分には同じ符号が付けられている。
以下に説明する実施例では光ディスクは相変化形とする
が、本発明はもちろんそれ以外の種類の光ディスクを用
いる記憶装置全般に適用が可能である。

【００１５】図１(a) のデータコードDCと同図(b) のコ
ードパターンPaとPcは前の図３(a)や(b) と同じであ
る。トラックＴに縮めて書き込まれたビットエッジ記録
方式のコードパターンPaとPcの内の最短パターンは図示
の例では光スポットLSの直径の1.5倍程度で、データコ
ードCD中の０, １のコードの間隔は光スポットLSの半径
に相当する。なお、図１(a) のデータコードDC中の1001
の順序でコードが並んだ部分に対応する図２(b) のコー
ドパターンPaとPcが最短パターンでコード間隔の３個分
に相当する。光スポットLSを当ててこのトラックＴを読
み取った図１(c)の読取信号RSには、図のようにコード
パターンPaとPcに対応する谷と山が交互に現れて信号値
は最低値vaと最高値vcの間で変わるが、最短のコードパ
ターンPaに対応する谷は最低信号値vaより高い信号値va
１をもち、最短のコードパターンPcに対応する山は最高
信号値vcより低い信号値vc１をもつ。

【００１６】本発明方法ではこの読取信号RSを微分して
図１(d) に示す微分信号DSを作る。この微分信号DSに
は、図のように読取信号RSの谷から山に立ち上がる部分
に対応して正のピークが, 山から谷に立ち下がる部分に
対応して負のピークがそれぞれ現れ、これらのピークの
位置は図からわかるように図１(b) のコードパターンPa
やPcの端, つまり図１(a) のデータコードCD中のこの例
では１に対応している。この微分信号DSの信号値は正負
の最大ピーク値Vmの間に変わるが、最短のコードパター
ンPaやPcの端に対応する部分にはこの最大値より低い正
のピーク値Vp１や負のピーク値Vn１が現れる。

【００１７】本発明方法では、コードパターンPaやPcと
端をこれらのピークの位置によって検出するため正負の
ピークに対応して正負１対の基準値VpとVnを設定する。
検出すべきピークには上述の低い正負のピーク値Vp１や
Vn１が含まれるので、正負の基準値VpとVnの絶対値は図
示のようにそれらよりも若干小さいめに設定される。次
に、図１(d) の微分信号DS中のピークを検出して図１
(a) のデータコードDCを再生するため、本発明方法では
微分信号DSの波形が基準値VpとVnをそれぞれ切るタイミ
ングで図１(e) のパルスを発生させるが、このタイミン
グをピークごとに１回とするために微分信号DSの波形が
基準値VpとVnを所定方向, とくに逆方向にそれぞれ切る
タイミングを捉えるのがよく、この例では図のように微
分信号DSの波形の立ち上がり時には負側の基準値Vnを,
立ち下がり時には正側の基準値Vpをそれぞれ切るタイミ
ングで図１(e) のタイミングパルスTPを発生させる。

【００１８】なお、このタイミングパルスTPにより図１
(f) に示すパルス列信号PSを直ちに形成してもよいが、
この実施例ではこれを適宜なパルス幅τで発生させた上
で、このタイミングパルスTPと光ディスク記憶装置内の
同期化信号SSとからパルス列信号PSを光ディスクの回転
に同期して発生させることにより、微分信号DSの波形の
乱れ等によるパルスの発生タイミングに生じ得る誤差を
補償する。このように発生された図１(f) のパルス列信
号PSは、図からわかるように同図(a) のデータコードDC
を忠実かつ正確に再生したものになる。

【００１９】ついで、図２を参照して上述の本発明方法
を実施する際の光ディスク記憶装置内の関連回路の構成
例とその動作の概要を説明する。相変化形の光ディスク
１は例えばポリカーボネートの基板に記録媒体としてZn
Ｓ, GeSbTe等をスパッタした130mm径のもので、スピン
ドルモータ２により例えば3600回転／分の高速で回転さ
れる。その面内のトラックＴにはヘッド３から例えば 8
30nmの波長のレーザ光の光スポットLSが照射され、これ
によりＲＬＬ変調方式の２：７コード等である図１(a)
のデータコードDCが図１(b) のビットエッジ記録方式の
コードパターンPaとPcで書き込まれる。

【００２０】ヘッド３によりコードパターンPaとPcを読
み取った図１(c) の読取信号RSは、例えば増幅器４で増
幅された後に微分回路５に与えられて図１(d) の微分信
号DSに変換される。タイミング検出回路６はコンパレー
タ等からなり、微分信号DSと正負１対の基準値VpとVnを
受けて図１(d) に示す要領でタイミングを検出して、次
のワンショット回路７等の手段により図１(e) に示すパ
ルス幅τのタイミングパルスTPを発生させる。データ回
路８は通例のようにエンコーダ・デコーダ回路や光ディ
スク記憶装置に組み込まれた制御用のプロセッサ10と連
系動作する小形のデータプロセッサを含み、例えばヘッ
ド３から与えられる光ディスク１の回転に同期した同期
化信号SSに同期してタイミングパルスTPから図１(f) の
パルス列信号PSを発生した上で、これを通例のようにデ
コードしかつ並列なデータに変換して内部バス11に乗
せ、インタフェース回路12と外部バス13を介して図示し
ない計算機等に送る。

【００２１】なお、上のパルス列信号PSの発生には例え
ばタイミングパルスTPをデータ入力に, 同期化信号SSを
トリガ入力にそれぞれ受けるＤ形のフリップフロップを
含む回路を利用するのがよく、図１(e) と(f) からわか
るように例えば同期化信号SSのハイ・ローが切り換わる
際にタイミングパルスTPがハイのときはこのフリップフ
ロップ回路をセットし、ローのときはリセットさせるな
がらパルス列信号PSをこの回路の出力として取り出すよ
うにすればよい。

【００２２】以上のように構成された図２の光ディスク
記憶装置に対して本発明方法による読み取り実験を行な
った。まず相変化形の新しい光ディスク１の全面にレー
ザ光を照射して非晶質状態から結晶質状態にした後に、
フォーマッティングを施してトラックＴを設定した上で
最初はランダムなデータを書き込み、次に試験データを
その上にオーバライトした。この試験データとしては図
１(b)の最短のコードパターンPaやPcに対応する1001の
データコードDCを多数含むデータを用い、その書き込み
時の光スポットLSのレーザ光強度は非晶質領域であるコ
ードパターンPaに対して15mW, 結晶質領域であるコード
パターンPcに対して９mWとそれぞれし、かつデータコー
ドDC中の０, １の相互間隔に当たる書き込み上の基本周
期は25nSとした。最短のコードパターンPaやPcはこの３
倍の75nSに相当する。

【００２３】この試験データを読み取った図１(c) の読
取信号RSの波形を観察したところ、最短のコードパター
ンPaに対応する谷が浅く最短のコードパターンPcに対応
する山が低いことが認められ、この傾向は光ディスク１
の内径側においてとくに顕著であった。さらに、その図
１(d) の微分信号DSの波形を観察したところ、波形中の
ピークが最短のコードパターンPaやPcの端に対応する個
所では正規の位置から若干ずれていることが認められ、
このピークの位置ずれ方向はコードパターンPaとコード
パターンPcとでは逆であった。

【００２４】次に前述の要領で図１(e) のタイミングパ
ルスTPを発生させ、かつ25nSの周期ないしはいわゆるウ
ィンドゥ幅をもつ同期化信号SSを用いて図２のデータ回
路８に図１(f) のパルス列信号PSを作らせかつ読み取ら
せた上で、そのプロセッサがもつデータ検査機能を利用
してビットエラー率を測定したところ10^-5以下である好
成績が得られた。比較例として、前に説明した図５の要
領でパルス列信号PSを発生させて同様な読み取り試験を
行なったところビットエラー率は10^-4以上で、図５(c)
の基準値Vrをどのように調節してもこれ以下にはならな
かった。本発明では上述の読取信号RSの波形不整や微分
信号DSのピークずれが発生してもビットエラー率を減少
させ得ることがわかる。

【００２５】なお、参考用に書き込み時の基本周期と同
期化信号SSの周期を35nSとした条件で同様な読み取り試
験を行なったところ、図１の本発明方法と図５の従来方
法のいずれでもビットエラー率は10^-5であった。この場
合の波形観察結果では上述の読取信号RSの波形不整等は
ほとんど認められなかった。これから、本発明方法は記
録密度を上げるためデータ書き込み時の基本周期を短縮
してコードパターンPaやPcを縮めた場合にその効果を発
揮することがわかる。

【００２６】

【発明の効果】本発明のデータ読み取り方法では、光デ
ィスクにビットエッジ記録方式で書き込まれたデータの
コードパターンを読み取るに際し、光スポットによるそ
の読取信号をまず微分信号に変換することにより、読取
信号の波形中の山と谷との境目であるコードパターンの
端に対応して正負のピークをもつ微分信号を作り、この
正負のピークを検出するために正負１対の基準値を設定
して、微分信号の波形が両基準値を切るタイミングでピ
ークごとにパルスを発生させ、これによりデータコード
を表すディジタルなパルス列信号を再生することによ
り、データ記録密度の向上のために縮めて書き込まれた
コードパターンにより読取信号の波形不整や微分信号中
のピーク位置のずれが発生しても、パルス列信号により
データコードを正確に再生することができ、従ってデー
タ読み取り時のビットエラー率を減少させることができ
る。

【００２７】さらに、微分信号の立ち上がりや立ち下が
りの波形が正負の基準値をそれぞれ所定方向, とくに互
いに逆方向に切るタイミング, 例えば波形の立ち上がり
時に負側基準値を, 立ち下がり時に正側基準値をそれぞ
れ切るタイミングでパルス列信号のパルスを発生させる
ことにより、上述の効果を一層高めることができる。本
発明方法はこのようにビットエッジ記録方式が本来もつ
データの高記録密度の特長を一層有利に発揮させるもの
で、その実施により光ディスク記憶装置の記憶容量を増
加させかつデータ読み取りの信頼性を向上してその一層
の発展と普及に貢献し得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のデータ読み取り方法に関連する主な信
号等を示し、同図(a) はデータコード例を示す図、同図
(b) はこれに対応するコードパターンの配列図、同図
(c) は読取信号の波形図、同図(d) はその微分信号の波
形図、同図(e) はタイミングパルスの波形図、同図(f)
はパルス列信号と関連する同期化信号の波形図である。

【図２】光ディスク記憶装置の本発明の実施に関連する
部分の構成回路図である。

【図３】ビットポジション記録方式を示し、同図(a) は
データコードの例を示す図、同図(b) はこれに対応する
コードパターンの配列図である。

【図４】ビットエッジ記録方式を示し、同図(a) はデー
タコード例を示す図、同図(b)はこれに対応するコード
パターンの配列図、同図(c)はその読取信号の波形図、
同図(d)はパルス列信号の波形図である。

【図５】図４のビットエッジ記録方式においてコードパ
ターンを縮めて書き込んだ場合を示し、同図(a) はデー
タコード例を示す図、同図(b) はこれに対応するコード
パターンの配列図、同図(c) はその読取信号の波形図、
同図(d) はパルス列信号の波形図である。

【符号の説明】

１ 光ディスク ３ 読み書き用ヘッド ５ 微分回路 ６ タイミング検出回路 DC データコード DS 微分信号 LS 光スポット Pa コードパターン Pb コードパターン PS パルス列信号 RS 読取信号 SS 同期化信号 Ｔ データ記録用のトラック TP タイミングパルス Vn 負側基準値 Vp 正側基準値

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成３年１０月３１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 漆谷 多二男 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 小沢 賢治 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】データをそのコードパターンの端で記録す
   るビットエッジ記録方式の光ディスクからデータを読み
   取る方法であって、光スポットによるコードパターンの
   読取信号をその微分信号に変換し、この微分信号の波形
   があらかじめ設定された正負１対のディジタル化用基準
   値をそれぞれ切るタイミングでパルスを発生させて、デ
   ータコードを表すディジタルなパルス列信号を再生する
   ようにしたことを特徴とする光ディスク記憶装置のデー
   タ読み取り方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載の方法において、微分信号
   の立ち上がりと立ち下がり波形が正負１対の基準値を所
   定の方向にそれぞれ切るタイミングでパルス列信号のパ
   ルスを発生させるようにしたことを特徴とする光ディス
   ク記憶装置のデータ読み取り方法。
3. 【請求項３】請求項１に記載の方法において、微分信号
   の波形が正負１対の基準値を切るタイミングに基づき光
   ディスクの回転に同期した同期化信号に同期してパルス
   列信号のパルスを発生させるようにしたことを特徴とす
   る光ディスク記憶装置のデータ読み取り方法。