JPH01223634A

JPH01223634A - 光学的情報記録媒体および記録再生装置

Info

Publication number: JPH01223634A
Application number: JP63047441A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Saito; 斉藤　規; Takashi Takeuchi; 崇竹内; Seiji Yonezawa; 成二米澤; Toshiaki Tsuyoshi; 敏明津吉
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-03-02
Filing date: 1988-03-02
Publication date: 1989-09-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コ本発明は光学的に情報を記録する情報記録媒体及び装置
に係り、特にディスク上に予め設けたピットの情報をも
とにデータを記録再生するのに好適な光学的情報記録媒
体及び記録再生装置に関する。

［従来の技術］近年、ディスク状の記録媒体に光学的に情報を記録し再
生する、いわゆる光デイスク装置が開発され、ようやく
普及し始めようとしている。このような光デイスクシス
テムのフォーマットの１つとして、サンプルドフォーマ
ット（ｓａｍｐｌｅｄ　　ｆｏｒｍａｔ）と呼ばれるフ
ォーマットが知られている。この方式については、プロ
シーディング　オブ　ニス・ビー・アイ・イー、ヴオリ
ューム６９５、オプティカル　マス　データ　ストレー
ジ■、１９８６．第１１２頁から第１１５頁および第２
３９頁から第２４２頁　　（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ　ｏ
ｆ　５ＰＩＥ、　ｖｏｌ　６９５．０ｐｔｉｃａｌ　Ｍ
ａｓｓ　Ｄａｔａ　Ｓｔ。

ｒａｇｅ　ｎ　、　１９８６．ｐ１１２−ｐ１１５．ｐ
２３９−ｐ２４２）において詳しく論じられている。

このフォーマットは、第４図に示すようにディスク上に
予め設けられたサンプルマークを用いて。

トラッキング誤差信号とタイミング信号を得る。

このタイミング信号を逓倍してクロック信号を抽出し、
トラッキングやフォーカスなどのサーボ系誤差信号の検
出と、データの記録再生を、抽出したクロック信号に同
期して行う。サンプルマークは仮想的なトラック中心６
−１．６−２、・・・、に対して１／４トラツクピツチ
だけ互いに反対方向にオフトラックした１対のウォブリ
ングピット７−１．７−２、・・・、８−１．８−２、
・・・、と、トラック中央に位置するタイミングピット
９−１．９−２、・・・、からなる、ウオブリングピッ
ト７と８の再生信号振幅差からトラッキング誤差信号を
検出し、タイミングピット９からクロックを抽出する。

ピット８と９の間が変調パターンに存在しないいわゆる
特異パターン（０が１８個連続する）となっており、こ
れでサンプルマークの識別を行っている。第１のウオブ
リングピット７の位置は、１６トラツクごとに位置が変
化する。これは、シーク時にクロストラック信号を得る
ためのものである。

データフォーマットは、第５図に示すようにトラック１
周が３２セクタに分割され、１セクタは４３個のセグメ
ントから構成され、１セグメントは１８バイトに分割さ
れる。１バイトはさらに１５チヤネルビツトに分けられ
る。セグメントの１つは、セクタ識別情報（ＩＤ）用で
あり、セクタ識別情報（ＩＤ）がプリピットにより記録
されている。データは残りの４２セグメントに記録され
る。１セグメントは２バイトのサンプルマークと１６バ
イトのデータ領域から構成されるので、１セクタ内に６
７２バイトのデータが記録される。

６７２バイトのデータの内訳は、ユーザデータ５１２バ
イト、コントロールデータ１６バイト、誤り訂正符号１
４４バイトである。

記録時には、データは４／１５変換と呼ばれる変調方式
により１バイトごとに８ビツトのデータが１５チヤンネ
ルビツトに変換されて、サンプルマーク間のデータ領域
に記録される。４／１５変換については、前述の文献に
詳述されている。４／１５変調では、１５番目のチャン
ネルピットは必ず０であり、それ以外の１４チヤンネル
ビツトの内の奇数番目２個、偶数番目２個のチャンネル
ピットが１となる。１は最大４個まで連続するが、１と
１の間にＯが入る場合には最低２個の０が入る。（デー
タのバイトの切目では、Ｏが１個だけと成りうるが、こ
れは常に０なので問題とはならない。）　０が連続する
場合には、最大１７個の０が続く。（例えばデータが１
６進表示でＯＯ１ＥＥの場合であり、最初のデータの１
．２．５．６番目と２番目のデータの９．１０．１３．
１４番目のチャンネルピットが１と成り、その他はＯと
なる。）再生時には、各チャンネルピットごとの再生信号振幅を
検出し、奇数番目、偶数番目それぞれに、再生信号振幅
の上位２個を選択し、その位置にピット即ち１が存在す
ると判断する。そして４／１５変調の変換表から逆にデ
ータを求める。

ディスクの記録領域は内径６０ｍｍ、外径１２０ｍｍで
あり、トラック密度は１．５μｍ／トラック、線記録密
度は０．９５μｍ／ピット、ディスク回転数は通常１８
００ｒｐｍであるが、規定されているわけではない、ト
ラック１周あたりのサンプルマークの数は１３７６個で
あり、サンプリング周波数は約４１ｋＨｚとなる。

この方式では、サンプルマークからの情報だけを用いて
トラッキングサーボを行うので、アクセス時のトラック
移動量もサンプルマークから得る。

第３図に示すように１６トラツクごとに第１のウォブリ
ングピット２の位置が変化するので、このピットの位置
検出により１６トラツクごとのトラック移動量が検出で
きる。移動速度の検出限界は、約１ｍ／ｓである。

しかしこの方式では、アクセス時のトラック移動量が１
６トラツクごとにしか検出できず分解能が低いという問
題があった。またこの方式では、２つのパターンしか用
いていないので、アクセス時の移動方向が判別できない
という問題もあった。

［発明が解決しようとする課題］上記従来技術は、ディスク上に予め設けられたサンプル
マークの情報からでは、アクセス時の移動方向が判別で
きないという問題があり、またトラック移動量の分解能
が低いという問題もあった。

本発明の目的は、アクセス時の移動方向が判別でき、ま
たトラック移動量の分解能が高い光デイスクシステムに
最適なフォーマットを提供することにある。

［課題を解決するための手段］上記目的は、１対のウォブリングピットだけでサンプル
マークを形成し、１つのウォブリングピットの位置を変
化させることにより、少なくとも３個以上のパターンを
作り、かつこれらのパターンをトラックの変化に応じて
周期的に用いることにより達成される。

［作用］一般にサンプルサーボ方式の光デイスク装置では、ディ
スク上に周期的に設けられたサンプルマークを用いて、
次の３つの動作を行う。

（１）データの記録再生に用いるクロックの抽出。

（２）光スポットのトラッキングを行うためのトラッキ
ング誤差信号の検出。

（３）アクセスを行うためのトラック移動量及び移動方
向の検出。

本発明では、１対のウォブリングピットだけで構成され
るサンプルマークをトラック上に周期的に設けることに
よりウォブリングピットの再生信号からトラッキング誤
差信号を検出し、ウォブリングピットの１つのピットの
位置を固定することによりこのピットからクロックを抽
出し、他方のピットの位置を変化させることにより少な
くとも３種類のサンプルマークを設けることにより、ト
ラック移動量の分解能の向上と移動方向の検出を達成し
ている。

［実施例］以下、本発明の一実施例を第１図以下により説明する。

第１図は本発明の一実施例を示し、第２図は第１図の実
施例のピット配置を示している。

１は本発明による円盤状の情報記録缶体であり、その上
にスパイラル状あるいは同心円状のトラック２が形成さ
れており、トラック上にはサンプルマーク３が周期的に
設けられている。第２図に示すように、サンプルマーク
は仮想的なトラック中心２に対して互いに反対方向にウ
オブリングされた２つのピットで構成されている。第１
のピット４は固定の位置に在り、第２のピット５はトラ
ックに応じて少しずつその位置を変える。サンプルマー
クのパターンとしては全部で６パターンあり、６トラツ
クごとに周期的に繰りかえす。

第３図に第１図の実施例のデータフォーマットを示す。

１トラツクは、２２セクタから構成され、１セクタは１
７２セグメントから成る。１セグメントは、１バイトの
サンプルマークと４バイトのデータ領域の計５バイトに
より構成される。

ディスク径は、ユーザ領域の内径４８ｍｍ。

外径８０ｍｍ、リードイン、リードアウト領域を含める
と内径４６ｍｍ、外径８２ｍｍであり、回転数が１８０
Ｏｒｐｍの場合には、線記録密度は０゜９９μｍ／ピッ
ト（０，５３μｍ／チャネルピット）、トラック−周あ
たりサンプルマーク３７８４個（サンプル周期１１３．
５ｋＨｚ）、ユーザデー５８１１２０Ｍバイトとなる。

従来例と比較すると、線記録密度は約５％低く、従来例
とまったく同じ技術（レーザ波長８３０ｎｍ、レンス開
口比０．５３）で十分実現可能である。レーザの波長や
レンズ開口比などの光学的な改良により光スポットが小
さくなれば、さらに内周ま・で利用でき、ユーザデータ
容量がさらに増やせる。

ユーザデータの転送レートは、従来例が３．９Ｍ　ｂ　
ｐ　ｓにたいして２．７Ｍｂｐｓと減少している。しか
しこれは、ディスク径の減少によるものであり、ディス
ク回転数の増加により増やすことが可能である。

サンプル周期は従来の約３倍になっている。これは、ト
ラック−周あたりのサンプルマーク数が約３倍になって
いることによる。従ってトラックサーボ、フォーカスサ
ーボ、及びクロック再生ＰＬＬなどのフィードバック制
御系は、サンプラーによる位相遅れが約３分の１になり
、より安定性が増加する。

トラックの移動量検出の分解能は１トラツクである。ま
た、トラックの移動速度検出限界は、１サンプル周期に
対して５トラツクまで検出できるので、約０．８５ｍ／
ｓとなる。これは、サンプルマークをウオブリングピッ
ト対のみで構成しウオブリングピットの１つをタイミン
グピットと兼用することにより、サンプルマークの大き
さを半分にし、冗長度を損なわずにサンプル周期を短く
したことにより実現している。すなわち、サンプルマー
クは６個のパターンしか存在しないが、サンプル周期が
短いのでトラックの移動速度の検出限界が高い。記録領
域が１６ｍｍなので、等加速度で加速、減速すると仮定
すると平均アクセス時間は１２．５ｍｓとなり、十分な
性能が実現できる。

回転数を増加させた場合には、例えば２７００　−ｒｐ
ｍとすると、記録密度、サンプルマーク数は変化せず、
サンプル周期は１７０．３ｋＨｚ、ユーザデータの転送
レートは、４．１Ｍｂｐｓ、トラック移動速度の検出限
界は１．２８ｍ／ｓとなる。

これは平均アクセス時間８．４ｍｓに相当する。

回転数が増加した場合、サーボ系に要求される特性は、
条件がまったく同じならば、同じサーボ特性を得るため
にはトラック−周のサンプルマーク数は同じでよい。ト
ラッキングやフォーカスなどのサーボ系の外乱は、回転
数の２乗に比例するが、サーボ系の特性も２次なので必
要サーボ帯域は回転数に比例する。しかし、実際にはサ
ーボ径を形成しているレンズアクチェータに渦電流など
による損失が発生し高域での位相遅れが生じるので、回
転数を上げる場合にはサンプル周期も上げる必要がある
。しかし、前述したように従来例に比べて約３倍にサン
プルマーク数が増えているので全く問題はない。

以上述べたように、本発明ではサンプル周期が従来の３
分の１と向上し、データ密度、冗長度はほとんど変化せ
ず１、しかもトラック移動量の検出分解能が１トラツク
であり方向検出が可能である。トラック移動速度の検出
限界もアクセスに十分な性能である。

第６図に第１図のディスクを用いる光デイスク記録再生
装置の一実施例を示す、１は光デイスクディスクであり
、第１の実施例に示す様に予めウオブリングピットがデ
ィスク−面に設けられている。１０はスピンドルモータ
であり、光ディスク１を回転させる。１１は光学ピック
アップであり、レーザ１２から照射されたレーザ光をコ
リメートレンズ１３、偏光ビームスプリッタ１４．４分
の１波長板１５、対物レンズ１６を通してディスク１の
記録面１７に集光する。ディスク１の記録面１７から反
射された光は、入射したときと反対方向に進み、偏光ビ
ームスプリッタ１４により反射されて検出レンズ１８に
より光検出器１９上に集光される。光検出器１９は、２
つの領域に分割され各領域の光量差によりフォーカス誤
差信号が検出できるように構成されている。

２０は差動増幅回路であり、光検出器１９の検出信号の
差信号を増幅する。２２はサンプルホールド回路であり
、検出されたフォーカス誤差信号（ピットやデータの影
響のない第１のピットの直後の値）を検出し保持する。

２３は、フォーカスサーボを行うためのサーボ回路であ
り、フォーカス方向に対物レンズ１６を駆動するアクチ
エータ２４を動かし、フォーカスサーボをおこなう。

２１は増幅回路であり、光検出器１９に入射する全光量
を検出する。２５は、ピーク検出回路であり、増幅回路
２１で検出された再生信号から、ウォブリングピットに
対応する再生信号のピーク位置を検出する。第７図に示
すように、第２のウオブリングピットの位置に応じて再
生信号も変化し、ピーク検出回路２５の出力も変化する
。しかし、第１のウォブリングピットの位置は、ディス
ク−面に渡って変化せず、トララッキングサーボをかけ
ない場合でもつねに一定周期で現われる。

従って、第１のウォブリングピットに対応するピーク信
号（第７図の６４）は変動しない、そこで、クロック再
生回路２６は、第１のウォブリングピットに対応するピ
ーク信号を用いて７５逓倍し、データの記録再生を行う
クロックを抽出する。ウォブリングピットの周期は、１
１３．５２ｋＨｚ（１８００ｒｐｍ時）であり、クロッ
ク周波数は８．５１４ＭＨｚである。クロック再生回路
２６の出力は、マイコンで構成される制御回路３４を除
くディジタル処理回路２７のクロックとして利用される
。

２８は、ウォブリングピットの再生信号振幅と、その位
置を検出する回路である。この回路の詳細については、
後述する。２９は、トラッキング誤差信号検出回路であ
り、第１及び第２のウォブリングピットの再生信号振幅
の差からトラッキング誤差信号を検出する。３３は、Ａ
／Ｄ変換器であり、３１はトラックサーボ回路である。

トラッキング誤差信号は、Ａ／Ｄ変換器３３を通して出
力され、トラッキング方向のアクチエータ３２を駆動し
対物レンズ１６をトラック方向に微動させ、トラッキン
グを行う。

３０は、トラック移動量検出回路であり、ウオブリング
ピット検出回路２８から出力されるウォブリングピット
の位置信号からトラック移動量およびトラック移動速度
と方向を検出する。３４はマイコンで構成される制御回
路であり、ドライブ装置全体の制御だけでなくトラック
アクセスも制御する。トラック移動量検出回路３０から
出力されるトラック移動量から現在位置を計算し目標速
度関数を出力する。３５は引算回路であり、制御回路３
４が出力する速度目標値とトラック移動量検出回路３０
が出力する速度検出値との差を求め、Ａ／Ｄ変換器５１
を通して出力する。３６はトラックアクセス用のりニア
モータのサーボ回路であり、リニアモータ３７を駆動し
て光ピックアップ１１全体をトラック方向に移動させる
。

３８は半導体レーザ１２の駆動回路、３９はデータ変調
回路であり、入力された記録データを４７１５変調して
シリアルデータに変換し、駆動回路３８によりレーザ光
の強弱信号に変換し、ディスク・１の記録面に熱的な変
化を発生させて、ピットを形成しデータを記録する。４
０は差分検出回路であり、再生信号振幅の大か比較によ
りピット位置を検出する。４１は復調回路であり４／１
５変調のルールに従ってピット位置信号から記録されて
いたデータを復調する。

第８図にウオブリングピット検出回路２８の細部を示す
、４２はＡ／Ｄ変換器、４３はカウンタ、４４．４５．
４６と４７はレジスタ、４９はコンパレータ、４８はコ
ンパレータ兼セレクタ、５０は制御部である。第９図を
用いて第８図の動作を説明する。ウオブリングピット検
出回路２８は、前述のクロック再生回路２６から構成さ
れる装置ツクにより動作している。その為、ウオブリン
グピットがチャネルピットの３及び１０の位置に在る場
合、再生信号（第８図、第９図のＡ）はチャネルピット
の３及び１０の位置で振幅の極大値をとる。Ａ／Ｄ変換
器４２では各クロック点での再生信号値を検出する。レ
ジスタ４４．４５．４６．４７は予めリセットしておく
、コンパレータ兼セレクタ４８はレジスタ４４とレジス
タ４６の大小を比較し、小さい方（第９図では上の方を
しめす。

）を出力する。コンパレータ４９はＡ／Ｄ変換器４２の
出力と、レジスタ４４とレジスタ４６の小さい方を比較
し、もしレジスタの方が小さければ選択されているレジ
スタの値を更新しＡ／Ｄ変換器４２の値を取り込む。制
御部５０はこれらの動作を制御するタイミング信号を出
力する。カウンタ４３及びレジスタ４５．４７はピット
位置を検出するためのものであり、カウンタ４３は第９
図に示すようにチャネルピットに同期させて動作させる
。そしてレジスタ４４とレジスタ４６にデータを取り込
むのと同じクロックでカウンタ４３の値をレジスタ４５
とレジスタ４７に取り込む。

トラッキング誤差信号は、２つのウォブリングピットの
再生信号振幅、すなわちレジスタ４４とレジスタ４６の
値（第８図のＢ、Ｄ）から求められる。ただし、どのピ
ットがどのレジスタに対応するかは必ずしも明確ではな
いのでピット位置信号（第８図のＣ，Ｅ）を用いて判定
する。

トラックの移動量及び移動方向は、ピット位置信号（第
８図のＣ，Ｅ）から求められる。今あるサンプルマーク
での第２のピットの位置が１０であり１つ前の値が８で
あると、その差（ｍｏｄ６演算での差）から１サンプル
周期でのトラックの移ｖＪ量が２トラツクであることが
判る。トラックの移動方向は、同様にしてピット位置信
号の差の極性から判定可能である。移動速度が速くなり
、速度検出限界の半分を超えるとトラックの移動量及び
移動方向は、共に逆方向のトラック移動と見分けが付か
なくなるが、移動速度が急激に変化することは物理的に
ありえないので過去の移動速度の値から識別可能である
。

光スポットがトラックの間を通過する場合には、２つの
トラックのピットのクロストークにより、再生信号に３
つのピークが現われる。このような場合でも、トラック
間では１カ所しかピット位置が変化しないので、第１０
図に示すように第２のピットに対応する２つのピーク６
５．６６のいずれか大きい方に判定されるだけであり、
誤った値にはならない。

［発明の効果］以上述べたように、本発明によれば３．５インチサイズ
の光ディスクにおいて、５．２５インチサイズの光ディ
スクとほぼ同一の技術が利用でき、従って、ディスクの
記録材料からディスクの製造技術、さらには光学ピック
アップや信号処理方法まで共用可能である。データの記
憶容量は１００Ｍバイト以上あり、かつサーボ特性が向
上しており信頼性が高い。さらに５．２５インチサイズ
の光ディスクよりもトラック移動量検出分解能が高く移
動方向も検出でき、より高速なアクセスがか能である。

用いるサンプルマークも２つのピットのみから成りディ
スクの製造も容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の実施例による光学的情報記録
媒体の平面図及び模式図、第３図は本発明の実施例のデ
ータフォーマットの説明図、第４図は従来例に用いられ
るサンプルマークの説明図、第５図は従来例のデータフ
ォーマットの説明図、第６図は本発明の実施例による光
デイスク装置のブロック図、第７図は本発明の実施例に
よるクロック再生回路の動作説明図、第８図は第６図の
実施例の詳細なブロック図、第９図、第１０図は第８図
の実施例の動作説明図である。１・・・・・・ディスク、２・・・・・・仮想トラック、３・・・・・・サンプルマーク、４．５・・・・・・ウォブリングピット、１０・・・・
・・スピンドルモータ、１１・・・・・・光ピツクアップ１２・・・・・・半導体レーザ、２８・・・・・・ウォブルピット検出回路、２９・・・
・・・トラッキング誤差信号検出回路、３０・・・・・
・トラック移動量検出回路。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ディスク状の光学的情報記録媒体において、トラ
ック中心に対し互いに反対方向に位置ずれした１対のピ
ット対から構成される固有のマークを、等間隔でトラッ
ク上に設け、トラックの変化に応じ前記ピット対の第１
のピット位置は変化せず第２のピットの位置がトラック
方向に変化することを特徴とする光学的情報記録媒体。
（２）請求項１記載の光学的情報記録媒体において、前
記第２のピットの位置が少なくとも３ヵ所異なる位置に
存在し、トラックの変化に応じて周期的に繰り返すこと
を特徴とする光学的情報記録媒体。
（３）請求項２記載の光学的情報記録媒体において、複
数個のトラックにわたり前記第２のピットの位置が変化
せず、かつトラックの変化に応じて周期的に繰り返すこ
とを特徴とする光学的情報記録媒体。
（４）請求項１記載の光学的情報記録媒体において、前
記固有のマークと、該マークによりはさまれるデータ領
域の長さの比率が１対４であることを特徴とする光学的
情報記録媒体。
（５）請求項４記載の光学的情報記録媒体において、前
記第２のピットの位置が６ヵ所異なる位置に存在し、ト
ラックの変化に応じて周期的に繰り返すことを特徴とす
る光学的情報記録媒体。
（６）トラック中心に対し互いに反対方向に位置ずれし
た１対のピット対から構成される固有のマークを、等間
隔でトラック上に設け、トラックの変化に応じ前記ピッ
ト対の第１のピット位置は変化せず第２のピットの位置
がトラック方向に変化するディスク状の光学的情報記録
媒体を用いる記録再生装置において、ピーク検出回路と
、クロック再生回路と、ウォブリングピット検出回路と
、トラッキング誤差検出回路と、トラック移動量検出回
路とを備え、前記第１のピットのピークを前記ピーク検
出回路で検出して前記クロック再生回路でクロックを再
生し、前記ウォブリングピット検出回路で前記第１およ
び第２のピットの再生振幅値とピット位置を検出し、前
記トラッキング誤差検出回路で前記ピットの再生振幅値
からトラッキング誤差信号を検出し、前記トラック移動
量検出回路で前記ピット位置信号からトラック移動量を
検出することを特徴とする光学的情報記録媒体の記録再
生装置。