JPH01277327A - 光学式記録媒体及び光学式情報記録装置 - Google Patents

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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は光学的に情報の記録、再生を行なう光学式記録
媒体及び光学式記録装置に関する。

（従来の技術） 従来より光学的に情報の記録、再生を行なうものとして
光ディスクが広く知られているが、特に現在、光ディス
クの記録密度を高め、しかも任意のデータアクセスを可
能とするためにサーボ情報を予め記録しておく（プリフ
ォーマット）ことが一般に行なわれている。この技術の
うちサーボ情報とデータ情報の記録域を完全に分離し、
相互の干渉を避ける方式としてサンプルドサーボ方式と
呼ばれるものがある。

このサンプルドサーボ方式ではサーボ情報（りイミング
情報）が間欠的に得られるためサーボ情報をサンプル・
ホールドして用いるが、このサンプルタイミングを正確
に制御しなければならず、又さらにデータ情報も、ディ
スクの回転変動による書き込み、読み取りミス防止のた
めに正確にディスク回転に追従した書き込み、読み取り
基準クロックを作らなければならないという技術的課題
があった。

このように間欠的に得られるサーボ情報からディスク回
転変動に追従した基準クロックを得る手段として例えば
特開昭６２−１４３２３２号公報に示されるようにＰＬ
Ｌによる逓倍が知られているが、これはタイミング情報
が、単一のタイミングクロックでされるようになってお
り、その出現タイミングによりＰＬＬの位相比較をとっ
ている。

この高々１個の位相比較により基準クロックを再生する
ためにディスク回転変動の許容値は小さく　（１８００
ｒｐ■にて±０．１％以内）それ故に、装置の回転精度
、およびディスクへのプリフォーマットの精度、ディス
クの形状精度を上げる必要性があることから、非常にコ
スト高を招くこととなってしまう。

ところで、サーボ情報の数は、フォーカス、トラッキン
グサーボの帯域、および基準クロック再生回路への情報
数から決められ、サーボ帯域からは、１８００ｒｐｍの
ディスク回転数において、１０００個／回転あれば十分
であるにもかかわらずクロック再生の都合上１７００個
／回転程度のサーボ情報が必要となっている。サンプル
ドサーボ方式の構造上、サーボ情報の数を減らすほど、
データ情報を多く記録でき、ディスクの利用効率（フォ
ーマット効率）を上げることができるが、従来のような
方法では少なくともクロック再生に必要なサーボ情報数
が必要となってしまい極めて効率が悪い。

又さらにサーボ情報のうちのタイミング情報は、ピット
と読ばれるトラックごとに分離した点状の形態で記録さ
れるのが普通であるが、シーク動作。

トラッキング不良などで、−時的にトラッキングが外れ
た場合、トラック間を再生光スポットがよぎりピットと
ビットの間を通過する可能性があるので、従来のような
方法では再生タイミング信号の振幅が安定せず、クロッ
ク再生が不安定になるという問題点があった。

（発明が解決しようとする課題） 上記したように、従来のサンプルドサーボ方式（サーボ
情報数１３００〜１７００個／回転）では高い基準クロ
ック精度（ディスク回転数１８００ｒｐ■、ジッタ土量
旧以下）を得るためにディスク回転変動を小さく（±０
．１％以内）しなければならず、ディスクの製造精度も
高いものが求められており、コスト高でありしかも、デ
ータ情報記録域に対し、サーボ情報記録域が占める割合
を合一ボ帯域から求められる値よりも多くせねばならな
いため、ディスク容量の有効利用ができていないという
問題点があった。

またサーボ情報のタイミング信号をビットにより記録し
ていたため、トラッキングが外れた時、再生信号が変動
し、基準クロックの再生が不安定になるという問題点も
あった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、デ
ィスク回転変動許容値、およびディスク精度許容値を大
きくし、フォーマット効率を上げるとともに、トラック
が外れた状態でも安定な動作をするサンプルドサーボ方
式の光学式記録媒体及び光学式情報記録装置を提供する
ことを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、螺旋状または同心円状のトラックを有しこの
トラックを少なくとも光学的にデータの記録を行う複数
のデータ領域と、これらデータ領域間に設けられ、トラ
ッキングの為の情報が記録されたサーボ領域とで構成し
、各ターボ領域中には少なくとも２回以上連続してくり
返されたタイミング情報を有することを特徴とする光学
式記録媒体と。

この光学式記録媒体を用いデータの記録、読み出しに先
がけて、前記サーボ領域のパターン情報を読み取り、読
み取られるパターン情報からタイミング情報を発生させ
、このタイミング情報に応じて、データ領域へのデータ
の記録タイミング。

または読み取りタイミングを制御することを特徴とする
光学式情報記録装置を提供し。

又、光学式記録媒体におけるパターン情報が回転中心か
ら放射状に広がりトラック間で連続したパターンとなる
ように構成した光学式記録媒体を提供することを目的と
するものである。

（作用） サーボ情報にタイミング情報を少なくとも２個以上の連
続したくり返しパターンとして入れることで、ディスク
回転変動、ディスク形状不良によりサーボ情報とデータ
情報を１組とするセグメント部間で発生した再生信号と
基準クロックとの位相の不連続点に対して、単一セグメ
ント部内のタイミング情報のみで基準クロック発生用Ｐ
ＬＬ回路を再生信号に追従させることができる。また、
多少の欠陥発生によりタイミング情報の欠落が発生して
も、残りのタイミング情報により基準クロックを得るこ
とが可能となる０例えば１８００ｒｐｍで回転させた時
サーボ帯域からすると高々１０００個／回転もサーボ情
報があれば通常の樹脂、ガラスディスクにおいては、フ
ォーカス、トラックサーボは正常に動作する。・これを
満足する範囲内でデータ情報をサーボ情報に対し長くす
ることで、ディスク容量の利用効率（フォーマット効率
）を向上できる０本発明ではタイミング情報の充実によ
りサーボ情報をフォーカス、トラックサーボの帯域から
の要求数限界まで減らすことが可能である。もし容量を
同一とするならば、光ディスクの記録単位であるビット
の大きさを書き込み、読み出し光スポツト径に対して大
きくできるので、光学的な読み取り精度を上げることが
可能となる。また、信号検出の時間的なタイミング精度
もゆるくでき。

同等のＳ／Ｎ検出信号からの読み取りエラーが減少する
。

タイミング情報を半径方向に連続な構成とすることで、
シーク中や装置の始動直後のトラックサーボが外れた状
態においても、常時、一定振幅のタイミング情報を検出
できるため、安定な基準クロックの再生が可能である。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

第１図は実施例に係る光ディスクの構成図である。光デ
ィスク基板ω上に同心円状、またはスパイラル状に多数
のトラック■がピッチｐをもって存在する。

ディスク中心０を通り１回転を０２度づつの等角に分割
する放射線■と、トラックの交点に）にサーボ情報を予
め記録した領域（プリフォーマット領域）であるサーボ
ブロックを設ける。プリフォーマットは、ディスク上の
局部的形状変化９反射率変化１反射光の変更角変化のい
ずれか、またはその組み合せで記録する。

第２図は第１図の部分を拡大した図で、サーボブロック
（２１）とデータブロック（２２）の位置関係を示して
いる。

ディスクは第２図中の矢印Ｒの方向に回転し、光スポッ
ト■の反射率の変化、または変更角の変化を検知するこ
とで再生信号を得る。サーボブロックとデータブロック
を交互に再生する。

サーボブロックを構成する各要素の機能についてはサン
プルホールド技術としてすでに知られているように、主
にトラッキング信号を得るための情報域（２３）　、光
スポット■の焦点を合わせる（フォーカシング）ための
情報域（２４）、主にトラックの番号（・・・Ｎ−１，
Ｎ、Ｎ＋１．・・・）を判別するのに利用する情報域（
２５）　、および書き込み、読み出し、サンプリングタ
イミング基準クロック再生に用いるタイミング情報域（
２６）からなる、データブロック（２２）は使用者で任
意に使用できる領域で、タイミング情報域（２６）から
の信号を用いて作る基準クロックに同期した信号で書き
込むか、または、すでに書き込まれた状態となっている
ものである。

第３図は、このサーボブロック部の構成例を示す図で、
ｂ、ｃ、ｄが本実施例であり特にタイミング情報域（２
６）に特徴がある。ａは従来例でタイミング情報（２７
）は１個のビットが有るにすぎないが、ｂ、ａ、ｄでは
４個の連続した同期パターンとなっているが、このよう
にタイミング情報域（２６）は少なくとも２個以上の連
続した同期パターンとするものである。

第３図のデータブロック（２２）は、基準クロックによ
る仮想的な分割線（３１）で区分されている。データは
この区分（３１）に従って書き込み、読み出しできる。

また、サーボブロック内での読み出しも、この区分（３
１）に順じた区分に同期して行なう、従って基準クロッ
クがディスク面に対して常に一定の位相関係を保つ必要
があることになる。サンプルドサーボ方式では、タイミ
ング情報域（２６）からの再生信号によりこの基準クロ
ックを作ることは今までに説明してきたとおりであり基
準クロックを容易に安定して再生できるタイミング情報
の構成が重要であることが分る。

第３図におけるサーボブロック（２１）の構成の特徴を
以下に述べる。

第３図すは、タイミング情報域（２６）がデータブロッ
ク（２２）の直前にありデータに対する基準クロックの
位相合わせの信頼性を高めやすいという特徴がある。

第３図Ｃは、サーボブロック（２１）の先頭にタイミン
グ情報域（２６）があり、サーボブロック（２１）の信
号読み出し信頼性を高められるという特徴がある。第３
図ｄは第３図すからアドレス検出用信号域（２５）を除
いたので、サーボブロック（２１）を短くし、データブ
ロック長に対しサーボブロック長を小さくできることか
ら全体のフォーマット効率を高くできるという特徴を持
つ、なお、サーボブロック（２１）内の構成要素は必ず
しも第３図に示したとおりに各々が独立した領域を占め
る必要は無く、２つ以上の機能を含んだ要素を用いた構
成も可能である。

次にタイミング情報域を２個以上の連続した同期パター
ンで構成すること、の有効性を第４図を用いて説明する
。

第４図ａは本実施例によるタイミング情報（出願人らは
これをマルチブロック、略してＭＣと呼んでいるので以
下ＭＣと記す、）域を示したもので、同期Ｔのバースト
状の信号が検出できることを示している。第４図の横軸
は、時間軸である。

第４図すは基準クロックでＭＣとは一般に位相差φを持
つ。

今１時刻ｔ、でＭＣの先頭位置ρを検出したとする１時
刻の経過に従い第４図ａ、ｂで示すようにＭＣクロック
の１番目で位相差φＩ、ｔｏ　　２番目でφ＃、３Ｆ３
番目でφ＃、、、４番目でφ２２．が存在する。第４図
Ｔｐは、位相差φＩ、ｚ−４を０にするように後述する
基準タロツク発生回路が動作する期間で、Ｔ、は一定の
クロックを発生する期間である。第４図ａ、ｂでは、４
周期分のタイミング情報（２６）によりφ２，３．φ２
，４が０とできたことを示しており、Ｔｆ期間中は、基
準クロックを一定に保ち、データブロックでの時間軸上
の区分（３１）を発生している様子を示している６時間
Ｔ後の次のＭＣ２ρ＋１においては、ディスク回転装置
の回転変動、ディスクの変型、取り付は誤差、プリフォ
ーマット時の時間軸変動、基準クロックのゆらぎにより
位相誤差φＩＩ＋ｓ、１が発生する・このφＩ＋１．ｘ
もＴＰ期間中に４周期分のＭＧを検出してφＩ＋１．＊
をＯとできることを示している。

第４図ｃ、ｄは従来の基準クロック再生を示しており、
単一クロック（２７）により基準クロックを再生するが
、Ｔｐに対し、Ｔｆが長く、かつ単一の位相比較しかで
きないため、　　Ｔｆ期間中に発生する位相差をＴ、期
間中で０にすることはできない。

複数のρ、ρ＋１．ｐ＋２・・・の位相比較を用いて平
均的に位相差を小さく保つ動作をする。このために、も
し期間Ｔｆ中に基準クロック１周期以上の大きな位相差
が発生した場合には、基準クロックが安定になるまで、
数個のサーボブロックの出現を待たねばならず、その間
のデータブロックに対する書き込み、再生が不可能にな
る。

これに対し、本実施例によるＭＣでは、複数の同期クロ
ックによりサーボブロック部で基準クロックの位相差を
０（または一定値）にすることができるためＴ、期間中
に大きな回転変動やノイズの混入により位相が１クロッ
ク以上ずれてもすみやかに位相差を０とすることが可能
である。よって次のサーボブロックに続くデータブロッ
クでは正常に書き込み、読み出しが行える。

以上の特性の差を定性的に説明すれば次の様になる。

基準クロックをある特定のディスク上のパターンに同期
させるためには、■周波数と■位相を合わせなければな
らない、■位相は、単一クロックにより比較できるかの
周波数は、２個以上の基準タイミングの周期をもって決
定する必要がある。

従って、２個以上の周期パターンを持つＭＣでは単独の
ＭＣで周波数、位相の同期が可能だが、単一の基準タイ
ミングしか発生しない従来例（第４図ｃ、ｄ）のもので
は、複数のサーボブロックを用いなければ基準クロック
を確定できないことになる。

以上説明して来たように、ＭＣを用いる事で従来例に比
べ、ディスク回転変動、ディスク製造時のプリフォーマ
ット時間軸変動、ディスクの変型。

ディスク取り付は誤差そして装置の基準クロックのゆら
ぎに対して許容値を大きくできるのである。

第５図は、以上説明して来た動作を行なう装置の回路の
一構成例である。ディスクからの再生信号を端子（５１
）から入力する。ゲート（５２）を通り。

Ｐ　Ｌ　Ｌ　（５３）に基準信号として入力する。ゲー
ト（５２）はカウンタ（５４）またはパターンマツチン
グ回路（５５）により開閉し、上記したタイミング情報
域（２６）からの再生信号のタイミングでのみ信号を通
過させるように働＜、ＰＬＬは間欠的にタイミング情報
信号をゲート（５２）から受は取り時間的に連続した基
準クロックを発生する。ＰＬＬ（５３）が安定に動作し
ている時はカウンタ（５４）により基準クロックをカウ
ントし次のタイミング情報位置を予測し、ゲート（５２
）を開いて信号をＰ　Ｌ　Ｌ　（５３）に供給する。

Ｐ　Ｌ　Ｌ　（５３）が安定しない場合はパターンマツ
チング回路（５５）により、タイミング情報域に先行す
る領域に記録した特定パターンを検知し、ゲート（５２
）を開く。

この選択はＰ　Ｌ　Ｌ　（５３）の位相ロック信号（５
６）により行なう。

この選択信号を用いず常時カウンタ、またはパターンマ
ツチング回路を用いてＰＬＬをかける事も可能である。

Ｐ　Ｌ　Ｌ　（５３）からの基準クロックを用い信号復
調回路（５７）、　トラッキングサーボ回路（５８）　
、フォー−カスサーボ回路（５９）で用いられ各回路の
制御タイミングを同期させる。端子（６０〜６３）は各
制御回路、および基準クロックの出力端子でサーボドラ
イブ変調回路等の回路に信号を供給する。端子（６４）
は、フォーカス誤差信号の入力端子である。

パターンマツチング回路（５５）でのマツチングには、
特定パターンからの再生信号を用いる方式を述べたが、
光磁気媒体に代表される表面形状の変化および反射率の
変化を発生しない記録媒体を用いる光ディスクにおいて
は、簡単な方式でサーボブロックを検出可能である。つ
まりサーボブロック部を表面形状の変化、または反射率
変化により記録すれば、偏光を検知しない光検出器を用
いることでサーボブロック部のみからの信号を検出でき
るために、容易にサーボブロック部を抽出できる。

次にＭＣの導入によりディスク容量の利用率。

つまりフォーマット効率を向上できることを示す。

サーボブロックのデータブロックに対する割合を減らす
ことで同一面積におけるデータ数を増やすことができフ
ォーマット効率をあげられる。サーボブロック長は限ら
れしかもディスクに記録できる面積も限られるので、サ
ーボブロック数を減らすことになる。サーボブロック数
を減らせば、第４図の周期Ｔが延びる。従来例では位相
比較情報を取る期間が延びるのでその分デイスク回転変
動等による位相誤差を小さくする必要が出てくる。

ところが製造技術、コスト等から位相誤差発生要因をあ
る値より小さくする°ことが不可能となり。

これによりフォーマット効率の上限が決まる。−般にフ
ォーカス、トラッキングサーボのサーボ帯域から必要と
されるサーボブロック数（１０００億／回転）に対し、
この位相誤差を小さくする必要から出てくるサーボブロ
ック数（１７００億／回転）の方が多いことが知られて
いる。

本発明によるとＭＣにより周期Ｔが延びても基準クロッ
クを安定に発生できるので、サーボブロック数をサーボ
帯域からの要求値にまで減らすことができフォーマット
効率・をその分上げることが可能である。また、信号の
変復調方式として（２゜７）変調を用いセルフクロック
技術により、データブロック部での位相差（Ｔ　を期間
での位相誤差）に影響を受けない信号り式を用いれば、
さらにディスク回転変動、ディスク変形に対して許容値
を大きくできる。

ＭＣのプリフォーマット形状につき他の構成例を示す。

第６図はＭＣ部をトラック■単位で完全に分離したピッ
ト（６５）により形成した場合であるが、このピットは
ディスク上で局部的に光学的手段で検出可能な変化を与
えたものであり１例えば、形状変化９反射率変化２反射
光の偏光特性変化等で実現できる。このとき、光スポッ
トが軌道（６６）を通ったとする。それに伴う再生信号
は例えば第６図すの様になる。この例ではピット部で反
射率が低下し、信号振幅Ａが下方に動くとした。ピット
間を通過する場合にはＡ工に示すように振幅は小さく、
　ピットを大きくよぎる時にはＡ２に示すように大きな
振幅の信号を検出できる。つまり軌道（６６）のように
トラック■を外れた光スポットの場合、タイミング情報
信号は一定振幅とならず、ＰＬＬ回路（５３）に入力す
るタイミングが不安定となり：基準クロックが不安定と
なりやすい。

これに対し第７図に示すＭＣ構成では、トラック０間を
完全に連結するようにＭ　Ｃ（７１）を構成している。

この時には、トラックをよぎる軌道（７２）を通っても
、再生信号は第７図すに示すように振幅Ａ０を保ち、基
準クロックも安定である。このＭ　Ｃ（７１）もピット
（６５）と同様の手段で記録する。

第７ｒＲのようなＭＣを記録（プリフォーマット）する
手法の一例を第８図を用いて示す、第８図には、スパイ
ラル状（あるいは同心円状）にピッチｐで外周に向う軌
道を描きながら光学的にプリフォーマットを行なう装置
における記録法を示す。

光学的なプリフォーマット手段は公知の方式たとえば、
ガラス基板上に塗布したレジストをレーザスポットで露
光後、現像する手段をとることができる。

第８図では２つの記録ビームを用いる０円形ビーム（８
１）と長方形ビーム（８２）は、相対的な位置関係を保
っている０円形ビーム（８１）は通常のプリフォーマッ
ト情報ピット（８３）を記録する。長方形ビーム（８２
）は特定のディスク回転位置ρに同期して露光し、長方
形領域（８４）を記録していく、この状態は、トラック
Ｎを記録した直後であり次のＮ＋１トラツクでは長方形
ビーム（８２）で領域（８５）を記録する。これのくり
返しで放射状にＭＣを記録できる。なお、この長方形ビ
ーム（８２）の半径方向の長さＱ、はトラックピッチｐ
と同等かそれ以上でなければならない。第８図中、矢印
Ｒは、ディスクの回転方向を示している。

本発明は上記実施例に限らず例えば電子ビーム描画装置
により直接放射状にＭＣを書き込むことも可能である。

〔発明の効果〕

以上詳述してきたように本発明によればタイミング情報
として、サーボブロック毎に２個以上の周期的なパター
ンを用いることでサンプルドサーボ方式の基準クロック
を安定化でき、その結果フォーマット効率を上げ、さら
に回転変動や、ディスク製造上の精度に対する許容値を
増やすことができ、さらにタイミング情報を半径方向に
連続なパターンとすることでトラッキングが外れた場合
にも基準クロックを安定化できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るディスクの構成図、第２図はサン
プルドサーボ方式ディスクの一部拡大図。 第３図はサーボブロックの構成例を示す図、第４図は本
発明に係る基準クロックの様子を示す説明図、第５図は
本発明に係る電気回路の一構成図、第６図は従来方式の
問題点を説明する図、第７図は本発明に係るＭＣの構成
図、第８図は本発明の一実施例を示す図である。 １・・・ディスク　　　　２・・・トラック３・・・半
径分割線　　　４・・・サーボブロック５・・・光スポ
ット　　　２１・・・サーボブロック２２・・・データ
ブロック ２３・・・トラックサーボエラー検出域２４・・・フォ
ーカスエラー検出域 ２５・・・トラック位置検出域 ２６．２７・・・タイミング情報域 ３１・・・データ部区分線　５０・・・クロック再生回
路５１・・・再生信号入力端子　　５２・・・ゲート５
３・・・Ｐ　Ｌ　Ｌ　　　　　　５４・・・カウンタ５
５・・・パターンマツチング回路 ５６・・・ＰＬＬロック出力　５７・・・データ復調回
路５８・・・トラッキングサーボ回路 ５９・・・フォーカスサーボ回路 ６０〜６３・・・出力端子 ６４・・・フォーカスエラー信号入力端子６５・・・ピ
ット　　　　６６、７２・・・光スポツト軌道７１・・
・タイミング情報部（ＭＣ） ８１・・・円形ビーム　　　８２・・・長方形ビーム８
３・・・プリピット ８４．８５・・・タイミング情報（ＭＣ）代理人　弁理
士　則　近　憲　佑 同　　松山光之 第６図 第７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）螺旋状または同心円状のトラックを有しこのトラ
   ックを少なくとも光学的にデータの記録を行う複数のデ
   ータ領域と、これらデータ領域間に設けられ、トラッキ
   ングの為の情報が記録されたサーボ領域とで構成し、各
   ターボ領域中には少なくとも２回以上連続してくり返さ
   れたタイミング情報を有することを特徴とする光学式記
   録媒体。
2. （２）請求項（１）記載の光学式記録媒体におけるパタ
   ーン情報が回転中心から放射状に広がりトラック間で連
   続したパターンであることを特徴とする光学式記録媒体
   。
3. （３）請求項（１）記載の光学式記録媒体を用い、デー
   タの記録、読み出しに先がけて、前記サーボ領域のパタ
   ーン情報を読み取る手段と、 この手段により読み取られるパターン情報からタイミン
   グ情報を発生する手段とを具備し、この手段によるタイ
   ミング情報に応じて、前記データ領域へのデータの記録
   タイミング、または読み取りタイミングを制御すること
   を特徴とする光学式情報記録装置。