JP3899861B2 - 光ディスク、情報再生方法及び記録方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，大容量記録型光ディスクの記録フォーマット，グルーブまたはランド部を記録トラックとする光ディスクの記録領域識別情報すなわちアドレスの配置方法・保持方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光ディスクのトラック構造の一例を，図１６を用いて説明する。ディスク状記録媒体の半径方向に複数のグルーブトラック１１及びランドトラック１２が交互に配置されている。各トラックは半径方向に微小量ウォブルされている。また，各トラックは半径方向にそろった複数の円弧状セクタに分割されており，各円弧状セクタの先頭部には，記録領域を識別するアドレス情報を有するヘッダ６が配置されている。ヘッダ６は半径方向にそろった，すなわち放射線上に配置されている。この例では，各トラックの幅は約０．６μｍ、グルーブ部の溝深さは約６０ｎｍである。この例ではセクタの長さは約６ｍｍで、２０４８バイトのユーザ容量に相当する。グルーブ部およびランド部は約２０ｎｍの振幅で半径方向に搖動（ウォブル）されている。ウォブルの周期はセクタ長さの１／２３２すなわち、約２５μｍに設定されている。この１：２３２と言う比は、記録データの長さ（チャネルビット長）に対してウォブルの周期が整数倍になるように選ばれている。これは、ウォブルから記録クロックを容易に生成できるようにするためである。
図１６はトラック先頭部のヘッダ部分すなわち識別情報部分の詳細を示したものである。図１６で識別情報は第１の位置６３１、第２の位置６３２の２つの場所に半径方向にそろって放射状に配置されている。前後のトラックはグルーブ部１１同志、ランド部１２同志で接続している。この図の例では各識別情報はその右側の情報トラックの記録領域に対応している。さらに、図の右側の溝部情報トラック３に対応する識別情報は第１の位置６３１に、溝間部情報トラック４に対応する識別情報は第２の位置６３２に配置されている。すなわち、識別情報が、情報トラックに沿う方向の位置が隣接するトラック同志で異なっておりかつ２つ隣のトラックとは一致するように配置されている。すなわち，ランドとグルーブトラックの境界線上で見ると，識別情報の配置位置を第一と第二の領域に分け，1トラックおきに交互に第一と第二の識別情報領域を用いる構成となっている。このため、例えば、グルーブ部１１上を光スポット２１が走査した場合、常にどちらか片方のピットだけが再生されることとなり隣接トラックからのクロストークが生じる心配が無い。従って、プリピットに配されたアドレス情報をクロストーク無く良好に再生することが可能となる。プリピットのアドレス情報はこの例では８／１６変調符号（チャネルビット長０．１４μｍ）により記録されている。
ヘッダ部の識別情報は小さな窪み（ピット）によって、形成されており。これはディスクの製造時に基板の凹凸などとして，グルーブなどと同時に形成される。
【０００３】
記録膜として相変化型記録膜（ＧｅＳｂＴｅ）を用いており，記録マークは非晶質領域の形で形成される。
以上の従来例については，たとえば，特許２８５６３９０などに詳しく記載されている。
【０００４】
しかしながら，上記従来例をたとえば，青色光源を用いて記録再生を行う高密度記録においては，ヘッダ部の微細なエンボスピットの形成が困難となる問題があった。また，ヘッダ部には、グルーブが無く，記録領域としては用いることができないため記録トラックの利用効率（フォーマット効率）が低下してしまう問題があり，大容量化実現には不利であった。
【０００５】
ヘッダ部に記録を行わずに，グルーブ部のウォブルによりアドレス情報を記録する別の従来例としては，例えば，国際規格ＩＳＯ／ＩＥＣ１６９６９に記載された方法がある。
【０００６】
この例では，アドレスデータを記録するのに周波数変調されたウォブルグルーブを用いている。ディスク一周約３０００個のウォブルからなり，アドレスデータ１ビットを７．５周期のウォブルを用いている。ビット１を表す際には，この７．５周期のうち前半を４周期，後半を３．５周期となるようにしている。すなわち，前半が高周波数，後半が低周波数となるようになっている。周波数比は８：７である。ビット０はその逆で，前半部が３．５周期の低周波数ウォブル，後半部は４周期の高周波数のウォブルであらわされている。アドレスビット４８個でアドレス符号語が構成されている。アドレス符号語４８ビットの内１４ビットはエラー検出の為のパリティー，また，先頭の４ビットは，この符号語に同期する為の同期情報である。この４ビットすなわち３０周期のウォブルの内訳は，１２周期の高周波数ウォブル，３.５周期の低周波数ウォブル４周期の高い周波数ウォブル，１０．５周期の低周波数となっている。通常のアドレスビットの境界においては高々８周期の高周波ウォブルあるいは７周期の低周波ウォブルしか同一周波数が連続することはないが，同期情報部では連続が通常より４周期または３．５周期長いことを利用して同期情報を他のデータから識別することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，上記従来例においては，アドレスデータの１アドレスビットを７．５周期のウォブルで表しており，前半部と後半部の周波数の差が余り大きくないため，このウォブルだけからは前半部と後半部の境界をウォブル周期単位の高精度で検出するのが困難であった。また，同期情報と他のアドレスビットとの違いも余り大きくない為，同期情報の誤検出の確立が高いという問題があった。さらに，アドレス符号語中のパリティーは高々１４ビットであり，実質的にエラー訂正機能は持たずに，チェック機能のみであるため，アドレス符号語中１ビットでも誤検出が有るアドレス情報が再生できないため，アドレス再生の信頼性を確保するには，十分な媒体のＳ／Ｎを確保する必要があった。特にこの方式を，青色光源を用いた高密度ディスクに適用しようとすると，青色光源での検出器の効率が低いため，十分なＳ／Ｎの確保が困難になる。
【０００８】
本発明の第１の目的は，フォ−マット効率の有利なウォブルアドレス方式において，アドレス信号への同期の容易な，すなわち，高速にアドレス信号の再生ができる，高性能光ディスクを提供するものである。
【０００９】
本発明の第２の目的は，高信頼に検出の可能なアドレス情報の配された光ディスクを提供するものである。
【００１０】
本発明の第３の目的は形成の困難なエンボスピットを用いること無に、記録型光ディスクに必要な媒体情報を与える方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的を達成するため以下の手段を用いた。
（１）スパイラル状あるいは同心円状の溝部又は溝間部の少なくとも一を情報記録領域とする光ディスクであって、少なくとも一定周波数で無変調の同期用成分と、少なくともアドレスデータにしたがって変調された信号成分との合成からなる波形で、溝部あるいは溝間部を半径方向に微少変位させて形成した。
【００１２】
この溝部すなわちグルーブ部，あるいは，溝間部すなわちランド部の微小変位は通常ウォブルと呼ばれているが，このウォブルの波形はトラック追従のためのトラッキング信号検出器（例えば，プッシュプル検出器等）で，容易に検出することができる。本手段の方法を用いれば，この検出されたウォブル信号の中に、無変調の成分と，変調された成分の両方の成分がある。この無変調成分を用いて，容易に速度制御や情報への位相同期を行うことが可能であり，また，変調成分を用いて，アドレス情報を再生することが容易である。
【００１３】
この際，
（２）上記の、変調成分の周波数帯域を、無変調成分の周波数帯域には重ならないようにしておいた。
【００１４】
例えば，無変調の基本波に，180度位相変調された二次高調波を重ね合わせた波形を用いる。
【００１５】
これにより，バンドパスフィルタなどにより周波数分離することにより，容易に無変調成分とアドレス情報を分離して，確実に検出することが可能になる。すなわち，本発明の第１の目的が達成される。
（３）無変調成分とアドレス情報を，ウォブルの平均周期の二分の一以上の周期、かつ、略等周期で、時分割されて合成するのがよい。
【００１６】
例えば，無変調成分をウォブルの前エッジ，変調成分を後ろエッジに分ける。これにより，前エッジのみを選択的に検出するＰＬＬ回路等を用いて安定に同期を行い，また，後ろエッジの位置を検出することで，アドレス情報を得ることができる。
【００１７】
別の例として，３つのエッジを一組として三つに一つは無変調とし，残りの二つのエッジは位相変調を受けた波形を用いるてもよい。さらに別の例として，無変調部から変調部へ変調度が周期的に変化するように構成しても良い。
【００１８】
いずれにしても，アドレス情報の如何にかかわらず無変調信号成分の抽出により位相同期情報は安定に得ることができるため，アクセス時の高速同期が可能となる。すなわち，本発明の第１の目的が達成される。
（４）スパイラル状あるいは同心円状の溝部又は溝間部の少なくとも一を情報記録領域とする光ディスクであって、溝部あるいは溝間部の少なくともいずれかは，半径方向にウォブルされて形成されており，複数種類の一定長さの単位ウォブル波形に少なくとも二値以上の情報を対応させ，さらに，該単位ウォブル波形を複数個並べて構成し，互いに並べ方の異なる少なくとも二種類のウォブル列によって，１ビットのアドレスデータあるいはユーザデータを表すようにした。
【００１９】
すなわち，複数種類のウォブル波形として，例えば図１（ａ）のようなものを用い，これらの波形を複数並べたウォブル列を持ってのアドレスデータの１ビットを表すようにする。この場合，複数種類のウォブル列は，異なる部分ができるだけ多くする（複数の単位ウォブル波形において互いに異なるようにする）のがよい。なぜなら，ウォブル列間の違いが多いと，一部の単位ウォブルの検出が欠陥などのエラーにより正常に検出できなかったとしても，再生されたウォブル列全体をみて，どのウォブル列に最も近いかを調べて，再生アドレスデータとすることができる。ウォブル列間の違いが大きければ大きいほど，多くの誤検出ウォブルを許容できる為より望ましい。また，ウォブル列は長い（ウォブル列に含まれる単位ウォブル波形の数が多い）方が，誤検出への耐性が高い。すなわち，本発明の第２の目的が達成される。
（５）ウォブル列として，単位ウォブル波形長さ毎のシフトに対して，自己相関性の強い並べ方とした。
【００２０】
自己相関性が強いとは，ウォブル列と自分自身を（巡回）シフトしたウォブル列を，単位ウォブル波形毎に比較すると，シフトが無い時には当然，すべての単位ウォブルが一致するが，シフトが少しでもある場合には，一致の数が半数程度まで減少してしまうような性質をいう。このような，性質を持つウォブル列として例えば、最長周期系列（Ｍ系列）の０と１に対し，異なる単位ウォブル波形を対応させて得られるウォブル列が有る。
【００２１】
このような，自己相関性の強いウォブル列を用いることにより，
単位ウォブル波形長以下の精度で，再生信号に正確に同期することができる。単位ウォブル波形への同期が，ＰＬＬなどにより確立してるとすると，ウォブルデータ１ビット単位の同期がＰＬＬのクロック単位で確実に行うことができる。すなわち，本発明の第１の目的が達成される。
【００２２】
アドレスビットを表すのに複数のウォブル列を用いる場合は，異なるウォブル列間の相互相関（シフトを含む）はできるだけ低い方が望ましい。すなわち，異なるウォブル列と間違えて同期してしまいやすいウォブル列を選ぶのは望ましくない。望ましくは相互相関は常に，自己相関で得られるピーク値の２／３以下となるように選ぶのが望ましい。
（６）スパイラル状あるいは同心円状の溝部又は溝間部の少なくとも一を情報記録領域とする光ディスクであって、溝部あるいは溝間部の少なくともいずれかは，半径方向にウォブルされて形成されており，複数のウォブルによって記録領域を識別するアドレス符号語が構成されており，該，アドレス符号語中に複数の同期の為のウォブル列を配置した。
または
（７）スパイラル状あるいは同心円状の溝部又は溝間部の少なくとも一を情報記録領域とする光ディスクであって、溝部あるいは溝間部の少なくともいずれかは，半径方向にウォブルされて形成されており，複数のウォブルによって記録領域を識別するアドレス符号語が構成されており，該アドレス符号を，同期の為のウォブル列によって区切られた複数の同期フレームに分割して配置した。
【００２３】
これにより，アドレス符号語自体の再生に要する時間よりも短い時間で全ての同期が確立できる。すなわち，本発明の第２の目的が達成される。
【００２４】
また，一つの符号内に複数の同期情報が配置れているため，同期情報自体に冗長度を加えることができるため，結果として、同期情報の欠落や誤検出に対して信頼性を確保することができる。また，万一の同期はずれや，トラック外れなどの情報もより短い時間で検出できるため高信頼性が確保できる。
【００２５】
ここで，
（８）上記の，同期のためのウォブル列は複数の種類の配列からなり，アドレス符号語中に配置された複数種類のウォブル列の並びあるいは配置の違いを利用して，アドレス符号語内での位置を特定できるように複数種類のウォブル列を配置するのがよい。
【００２６】
すなわち，同期情報は一種類ではなく複数種類として，符号語内での位置によって異なるように同期情報を配置するのが望ましく，このようにすることによって、符号語内の複数の同期情報のうち一部を再生するだけで，符号語全体への同期を確立することができる。
（９）スパイラル状あるいは同心円状の溝部又は溝間部の少なくとも一を情報記録領域とする光ディスクであって、溝部あるいは溝間部の少なくともいずれかは，半径方向にウォブルされて形成されており，複数のウォブルによって記録領域を識別するアドレス符号語が構成されており，該アドレス符号語中にアドレス情報以外の付加データを配置し，複数のアドレス符号語に配置された付加データを一まとめにして，付加データの誤り訂正のための符号ブロックを構成した。
【００２７】
これにより，形成の困難なエンボスピットを用いること無に、記録型光ディスクに必要な媒体情報などを提供ことができるため，本発明の第三の目的を達成できる。
この際，この付加情報はエラー訂正符号が付加されているため，欠陥部を有する媒体などにおいても確実に必要情報を再生することができる。
（１０）上記の，付加データとして，記録時または再生時のデータの保護またはアクセス制限の為の管理情報あるいは暗号鍵情報が記憶するか，あるいは
（１１）上記の，付加データとして，ディスクの種別や特徴を示す制御情報が記憶した。
【００２８】
これらは従来エンボスデータを用いて記録されていた情報であるが，エンボスデータを用いること無に提供できるため，安価なディスクの提供が可能になる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
[実施例１]
本発明の，一実施例の光ディスクの部分拡大図を図１（ｃ）に示す。情報トラックは，ディスク状基板上に，スパイラル状に設けられたグルーブ１１で構成されている。本実施例ではランド部１２には情報は記録しない。トラック間隔（隣接グルーブ中心間の平均距離）は０．３２ミクロンである。グルーブ部は基板上に設けられた溝部となっており，該溝部の深さは約２０ｎｍである。本実施例は波長約４０５ｎｍ，開口比約０．８５の光ヘッドにて記録再生を行なうことを想定しているため，この２０ｎｍの溝深さは波長の１２分の１の光学距離にほぼ等しい。溝部は，振幅約１５ｎｍｐｐで半径方向にウォブルして形成されている。ウォブルは図１（ａ）に示す４種の単位ウォブル波形を結合した図１（ｂ）のような波形を図（ｃ）のようなウォブル列の形で記録している。（ｂ）のように、結合する際、図（ａ）の上段と下段の波形は，結合部での波形の位相が連続するように選択する。図（ｃ）は，説明のため，ウォブルの周期を短くして，半径方向のウォブルの振幅を強調して図示してある（実際にはウォブル振幅はトラック幅の約５％となっており図示できない為）。
【００３０】
図１（ａ）の単位ウォブル波形の長さは，記録データの７２チャネルビット分である。ここで，本実施例では，ユーザ記録データのビット長は約０．１１μmであり，ＲＬＬ（1，7）符号を用いているため，チャネルビット長は０．０７３μmである。すなわち単位ウォブル波形の長さは約５．２μmである。
【００３１】
また，単位ウォブル波形は１周期の高周波成分と半周期の低周波成分からなっており，高周波成分と，低周波成分の周波数は２：１の比になっている。本実施例のウォブルの特徴は，単位ウォブル波形が常に１．５周期のウォブル波形から成っている点である。このため，単位ウォブル波形の長さを１．５周期とするような搬送波が容易に再生される。
【００３２】
図６はウォブル列とアドレスデータや同期符合との対応を示した表である。図中１，０は各々図１の波形１及び波形０と対応している。同期用符号Ａは５ビットのシフトレジスタで生成される３１ビット長の最長周期系列（Ｍ系列）となっており，同期符号Ｂは同期符号Ａの補数系列である。また，データ０は同じく３１ビット長の別のＭ系列であり，データ１はその補数系列である。
【００３３】
これら，４種の系列の自己相関関数及び相互相関関数を図７に示す。この相関関数を求める際には２種の系列の対応ビットが一致したとき１，不一致の時−１として，系列長分の和を取ったものである。シフトが０及び３１の点でかつ自己相関関数が３１となっており，その他の点及び相互相関関数は１１以下となっている。相関関数＝(一致数)―(不一致数)であるから相関関数が１１以下であると言うことは，一致数は２１以下，不一致数は１０以上である。したがって，自分自身が自分自身と一致する場合と比べて其の他の全ての場合で１０単位ウォブル以上の不一致があることを利用して，３１ビット単位の同期を取ることが容易である。同期を取るには，例えば，図１２に示した回路（後述）を用いて，相関を調べ，１単位ウォブルシフト毎での相関関数を調べ，例えば，相関関数が２７以上の時同期確立と判断するようにすれば良い。相関関数の最大３１であるから（３１−２７）／２＝同期に当たって２ビットまでの不一致を許容していることになる。この例で，３１個中，２個の単位ウォブルがたとえ正常に検出できなくともアドレスビットの同期が確立できることを示している。一方，同期できていない場合に誤って同期確立と判断するためには，少なくとも（２７−１１）／２＝８ビット以上の誤りが同時に起こっている場合に限られる。例えば，仮に単位ウォブルの誤検出確立を，１％とした場合（実際には誤検出確率は0.1％以下），相関関数値として３１が得られない確率は約27％有るが，誤りが２ビット以上である確率は0.3％程度と各段に低くなる。誤って同期確立と判断する確立は１０のマイナス４乗以下とさらに低く，実用上全く問題ないレベルになる。
【００３４】
以上のような３１個の単位ウォブル波形からなるアドレスデータビット及び同期符号Ａ，Ｂを図８のように配置してアドレス符号語（アドレスワード）を構成した。図８は３つのアドレスワードを示しているが，個々のアドレスワードはアドレスビット２６個分の長さの４つの同期フレームで構成されている。図中矢印は記録媒体上での配置の順序を示したものである。各々の同期フレームは先頭部（１ビット目）と３ビット目に図６の同期符号Ａ及びＢをそれぞれ配置し，２ビット目と４ビット目に同期フレーム識別番号が図６データ０とデータ１の符号列を使って記録されている。残りの２２ビットがこの例では実際の（アドレス）データとして用いられる。このような同期符号及び識別番号の配置により，同期符号８個のうちのいずれか一つと，２ビット目の識別番号４つのうちいずれかさらに４ビット目の識別番号４つのうちいずれかが検出されれば，それらの出現のタイミングにより，アドレスワードの中での位置が確定される。すなわちアドレスワードに対し同期が確立する。このように本実施例によれば同期確立のためのデータ（ウォブル列）十分な冗長度が有る為，Ｓ／Ｎの十分に確保できない青色光源を用いた本実施例の系においても十分な信頼度で同期を確立することが可能になる。
【００３５】
本実施例では，同期用符号Ａと，Ｂを各同期フレームの先頭部に配置したが，同期符号Ａを先頭部，同期符号Ｂを同期フレームの中間部に分散して配置する方法もある。この場合，記録・再生中に万一トラック外れなどが生じたばあいでも，同期ずれをすばやく検出できると言う特徴がある。
【００３６】
図９はアドレスワード内のデータの用途を示したものである。
図８のように，各アドレスワードは同期用符号４ビットとアドレスデータ２２ビットの組で構成される４つの同期フレームで構成されている。アドレス情報などに利用できるデータはこの２２ビットの部分を４つ合わせた合計８８ビットすなわち１１バイト分となる。本実施例では，このうち先頭の４バイト（３２ビット）をアドレス番号，２バイト（１６ビット）をアドレス番号が正常に検出されたかどうかを検査するパリティー（検査符号）とした。この検査符号はアドレス番号の４バイトのみに対して付加され，８ビットシンボル単位でのリードソロモン符号とした。この検査符号でアドレス番号の誤検出を見逃す確立は約６万分の１と実用上十分に小さい。付加データは各アドレス符号語に対し５バイトずつある。
【００３７】
本実施例では，合計６４個のアドレスワードに付随する付加データを組にして，図１０に示したように，エラー訂正ブロックを構成した。５×５２＝２６０バイトのデータに対し，５×１２＝６０バイトのエラー訂正符号が付加されており，最大６アドレス符号ごにまたがるバーストエラーまで訂正可能である。付加データの再生の信頼性は，十分に確保されている。
【００３８】
以上の例では，１つのアドレス符号語は，７２×３１×２６×４＝232128チャネルビットのユーザデータ。フォーマット効率約８５％を考慮すると，ユーザ記録データ約１６ｋＢ分の長さを占める。
[実施例２]
実施例１の光ディスクを用いた光記録再生装置の一例を図１１を用いて説明する。図１１は本発明の光記録フォーマットを用いる光記録再生装置のブロック図を示したものである。ヘッド２の一部であるレーザ光源２５（本実施例では波長約405nm）から出射された光はコリメータレンズ２４を通してほぼ平行な光ビーム２２へとコリメートされる。光ビーム２２は光ディスク１１上に，対物レンズ２３を通して照射され，スポット２１を形成する，その後，ビームスプリッタ２８やホログラム素子２９などを通してサーボ用検出器２６や信号検出器２７へと導かれる。各検出器からの信号は加算・減算処理されトラッキング誤差信号やフォーカス誤差信号などのサーボ信号となりサーボ回路に入力される。サーボ回路は得られたトラッキング誤差信号やフォーカス誤差信号を元に，対物レンズ３１や光ヘッド２全体の位置を制御し，光スポット２１の位置を目的の記録・再生領域に位置づける。検出器27の加算信号は信号再生ブロック41へ入力される。入力信号は信号処理回路によってフィルタ処理，周波数等化処理後，デジタル化処理される。グルーブ（溝部の）ウォブル情報は分割検出器２７からの差動信号としての検出され，信号再生ブロック４１の中のウォブル検出回路４２へと入力される，ウォブル検出回路４２は，ウォブル信号と同期したクロックを生成し，ウォブル波形を弁別する働きを持つ。
【００３９】
ウォブル信号検出回路の内部構成例を図１２（ａ）に示す。
分割検出器２７からの差動信号（プッシュプル信号）は，まずバンド・パス・フィルタ421に入力され必要帯域のみが抽出される。フィルタされた信号は二値化回路422に入力され二値化される。
二値化信号はＰＬＬ回路425へ入力される。ＰＬＬ回路425は電圧制御発振器（ＶＣＯ）426，搬送波生成回路（分周・逓倍回路）424および周波数位相比較器423よりなる。本実施例の例ではＶＣＯ426はチャネルクロックの周波数で発振させ，分周回路424により，７２÷１．５＝４８分周され搬送波が生成される。搬送波は二値化信号と位相及び周波数比較されその比較結果を元に光ディスクの回転数が制御されると同時に，ＶＣＯ426の発振周波数が制御され，結果として，ウォブル信号と同期した搬送波が生成される。
図１の単位ウォブル波形（全て１.５周期からなる）は前述のように７２チャネルクロック周期なっているので，ウォブルの平均周期は４８チャネルクロック分となっているため，４８分周したチャネルクロックとの同期により，単位ウォブル波形が７２チャネルクロックになるように制御される。
【００４０】
参照波生成回路429では参照波形として，図１（ａ）の左上の波形を二値化したものを用いる。この参照波形と二値化ウォブル信号との排他的論理和演算を行い，その結果を積分器で７２チャネルビット分積算する。ノイズが無ければ精算結果は図１（ａ）の左上が７２，左下が０，右上が３６，右下が３６となる。この為，積算結果が１８以上５４以下の場合波形１，其の他の場合波形０と弁別回路428において判断することができる。これは，最も確からしい波形と判断するいわゆる，最尤検出となっており，ノイズに対しての信頼性が非常に高い。
【００４１】
上記，排他的論理和の代わりに，二値化データを１と−1と扱って掛け算することによっても同様の結果が得られる。その場合は
積算結果は７２，−７２，０，０となるので，同様に弁別回路428において−３６から＋３６までを波形１，その他を波形０とみなせばよい。
【００４２】
以上のように検出されたウォブル波形データはアドレスビット検出回路１３で処理されウォブル列の種別を判定するとともに，アドレスビットへの同期処理が行われアドレスビットが検出される。
【００４３】
図１２（ｂ）はこのアドレスビット検出回路の構成を示したものであるウォブル検出回路からの出力０，１は３１ビットのシフトレジスタに入力され，逐次図６の４種類のパターンとの比較が行われる。この際，３１ビットのシフトに対するパターン比較はは図７の相関関数を見ることに他ならない。３１ビットのデータ入力毎に４種のいずれかのパターンがあらわれるため，相関関数は３１ビットごとにパルス状のピークを持つ。したがって，相関関数が有る閾値（例えば27）を越えた時に「ほぼ同期」判断しその３１ビット後に再び27を越えたとき「同期」する判断するような閾値と間隔の組み合わせによる判定を同期回路で導入すれば確実に同期をとることができる。さらに，閾値は同期確定前は比較的低くし，そのかわりに，3個以上連続して同期パルスが検出されて始めて確定と判断するといった「連続性」処理を重視し，一方，同期確定後は閾値を低く設定し，３１ビットの間隔以外で発生したパルスに対して無視あるいは閾値を高くするなどと言った「ウィンド」処理を重視する等といった処理の「切り替え」を行うとさらに同期性能，信頼性が向上する。
【００４４】
パターンの種別は４種類あるがＡ，Ｂのいずれかが確実に検出され，同期フレーム（図８）への同期が確定したの地は，アドレスビット位置によって同期符号かデータかの区別はつく，データ０とデータ１は完全な反転（補数）になっており，パターン間の距離（ハミング距離）は３１ビットある。このため，データ１かデータ０か判定はどちらに近いかだけを使った軟判定すなわち多数決判定を行うことができるため，アドレスビットの誤検出の確立を格段に低減することができる。仮に，単位ウォブル波形の誤検出率が1％だと過程すると，アドレスビットの誤検出率は１０のマイナス５０乗以下，極端な例として，単位ウォブル波形の誤検出率が５％と最悪の状態で有ったとしても，アドレスビットの誤検出率は１０のマイナス１４乗程度となり，実用上十分な高信頼性が確保できる。
【００４５】
検出されたアドレスビットは複号回路４６にエラー判定等のアドレスデータ複号処理，さらには付加データに関してエラー訂正処理および判定処理が行われる。
【００４６】
付加データに関するエラー訂正処理は場合によっては，マイクロプロセッサによって行われることもある。
[実施例３]
本発明の別の実施例を図２を用いて示す。
【００４７】
実施例１とは単位ウォブルの波形が異なる。実施例１では単位ウォブルの波形が１周期の高周波成分と半周期の低周波成分からなっていたが，本実施例で単位ウォブル波形が半周期の低周波成分と半周期の高周波成分からなっている。この例も，実施例１と同様，高周波成分と，低周波成分の周波数は２：１の比になっている。本実施例のウォブルの特徴は，前エッジが常に単位ウォブル波形の前端と後端に位置しており，前エッジの位相（位置）アドレスデータによらず全く変化しない点である。したがって，単位ウォブルの波形当たりのウォブル周期は記録波形によらず１周期となっている。本発明の波形の再生には例えば図３に示したエッジの存在の有無を確認する方法や，実施例２と同様の参照波形との排他的論理和の値を単位ウォブル波形の長さで積分して得られる値を用いる方法（図4）がある。
【００４８】
図３の方法の場合，単位ウォブル波形の長さを３周期とするような記録・再生クロックを発生させ，該クロックの間隔で，二値化データを検出する。図３では，二値化データは３チャネルビット単位で100→0，110→1と再生する。
【００４９】
図４の方法は実施例１，２とほぼ同じである。すなわち，図４二段目の二値化データと三段目の参照データとの排他的論理和処理結果（最下段）のデューティを見ることによって，アドレスデータを検出している。
図５は，図４の検出方式が，ウォブル信号のＤＣ変動に対し強いことを示している。生信号（最上段）のＤＣレベルが変化すると，二値化信号のデューティー比は変化するが，参照信号（三段目）との排他的論理和処理により，デューティーの変化はほとんどないことが分かる。すなわち，再生（ウォブル）信号の低周波揺らぎに対して強い。このことは特に，データ記録中や，データ記録後の記録データの漏れこみや，隣接トラックのウォブルのクロストークといった，実際上，支配的な揺らぎ（ノイズ）に対して高い耐性を示すことを示す。
[実施例４]
図１３は本発明のウォブル列として，三ッ種類のＭ系列を用い
該Ｍ系列に各々２相符号化（Bi-phase modulation）施した例である。例えば，実施例３の様に単位ウォブル波形自体がＤＣ成分を持つ場合に本方式を適用すると，ＤＣ成分をゼロにできるため，再生信号やサーボ信号への影響が無くなる有効である。
【００５０】
図１の単位ウォブル波形も一見ＤＣ成分を持っているように見えるが，図１の例の場合は，単位ウォブルの数が二組のＤＣ成分の異なる単位ウォブル波形が交互に繰り返される為，ＤＣ成分は生じないため，本実施例の方法を適用する方法はない。
【００５１】
図１４は図１３の系列の相関関数を示したものであり，非常に良好な相関特性が得られている。
[実施例５]
本発明の別の実施例の単位ウォブル波形を図１５に示す。本実施例のウォブルは角周波数ωの無変調基本波形に角周波数２ωの180度位相変調波形をかさね合わせたものである。
【００５２】
適当なバンドバスフィルタにより，無変調成分と，変調成分の分離が可能となり，変調成分の再生にあったっては，変調成分から生成した安定なクロックを用いることができるため，同期特性ならびにアドレス情報再生特性にすぐれる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明の光ディスクは，フォ−マット効率の有利なウォブルアドレス方式において，アドレス信号への同期が容易，すなわち，高速にアドレス信号の再生ができる。また，アドレス信号の効率的な変調方式と，冗長度により，高信頼にアドレス情報が検出の可能となる。この効果は特に，信号光量および再生品質の低下しがちな，青色光源を用いた光記録再生において効果的である。また，ウォブルにアドレス情報の他の付加データを保持することとしており，エンボスピットを用いること無に、記録型光ディスクに必要な媒体情報を与えることができるため，高信頼（高セキュリティー）のディスクが安価かつ容易に実現できる。このウォブルによる付加データの保持は本発明の高検出効率なウォブルの導入により始めて実現できたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のウォブル波形の一実施例を示す図および光ディスクの部分拡大図。
【図２】本発明の一実施例のウォブル波形を示す図。
【図３】本発明の一実施例のウォブル波形の再生方式の一例を示す図。
【図４】本発明の一実施例のウォブル波形の再生方式の一例を示す図。
【図５】本発明のウォブル波形の再生方式の効用を示す図。
【図６】本発明のウォブル列の構成例を示す図。
【図７】本発明のウォブル列の自己相関関数及び相互相関関数。
【図８】本発明の同期フレームの構成を示す図。
【図９】本発明のアドレス符号語の構成を示す図。
【図１０】本発明の付加データ用エラー訂正ブロックの構造を示す図。
【図１１】本発明の光ディスクの記録再生システムのブロック構成を示す図。
【図１２】本発明のウォブル検出回路の一例。
【図１３】本発明のウォブル列の構成例を示す図。
【図１４】本発明のウォブル列の自己相関関数及び相互相関関数。
【図１５】本発明のウォブル列の構成例を示す図。
【図１６】従来の光ディスクフォーマット。
【符号の説明】
１…光ディスク，１１…グルーブ，１２…ランド，１３…記録マーク，１３１…記録マーク，２…光ヘッド，２１…光スポット，２２…光ビーム，２３…対物レンズ，２４…コリメタ−レンズ，２５…レーザ，２６…検出器，２７…検出器，２８…ビームスプリッタ，２９…ホログラム素子，３１…レンズアクチュエータ，４１…信号再生ブロック，５０…リンク部，５１…データセグメント，５２…ギャップ領域，５３…ガード領域，５４…同期信号領域，５４１…同期信号，５４２…再同期信号，５５…データ領域，５６…ポストアンブル，５７…記録部，５８…データフレーム，５９…記録ユニット，６…ヘッダ，６１…ミラー，６２…ピット領域，６３…アドレス情報ピット，６４…物理フレーム。
【発明の属する技術分野】
本発明は，大容量記録型光ディスクの記録フォーマット，グルーブまたはランド部を記録トラックとする光ディスクの記録領域識別情報すなわちアドレスの配置方法・保持方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光ディスクのトラック構造の一例を，図１６を用いて説明する。ディスク状記録媒体の半径方向に複数のグルーブトラック１１及びランドトラック１２が交互に配置されている。各トラックは半径方向に微小量ウォブルされている。また，各トラックは半径方向にそろった複数の円弧状セクタに分割されており，各円弧状セクタの先頭部には，記録領域を識別するアドレス情報を有するヘッダ６が配置されている。ヘッダ６は半径方向にそろった，すなわち放射線上に配置されている。この例では，各トラックの幅は約０．６μｍ、グルーブ部の溝深さは約６０ｎｍである。この例ではセクタの長さは約６ｍｍで、２０４８バイトのユーザ容量に相当する。グルーブ部およびランド部は約２０ｎｍの振幅で半径方向に搖動（ウォブル）されている。ウォブルの周期はセクタ長さの１／２３２すなわち、約２５μｍに設定されている。この１：２３２と言う比は、記録データの長さ（チャネルビット長）に対してウォブルの周期が整数倍になるように選ばれている。これは、ウォブルから記録クロックを容易に生成できるようにするためである。
図１６はトラック先頭部のヘッダ部分すなわち識別情報部分の詳細を示したものである。図１６で識別情報は第１の位置６３１、第２の位置６３２の２つの場所に半径方向にそろって放射状に配置されている。前後のトラックはグルーブ部１１同志、ランド部１２同志で接続している。この図の例では各識別情報はその右側の情報トラックの記録領域に対応している。さらに、図の右側の溝部情報トラック３に対応する識別情報は第１の位置６３１に、溝間部情報トラック４に対応する識別情報は第２の位置６３２に配置されている。すなわち、識別情報が、情報トラックに沿う方向の位置が隣接するトラック同志で異なっておりかつ２つ隣のトラックとは一致するように配置されている。すなわち，ランドとグルーブトラックの境界線上で見ると，識別情報の配置位置を第一と第二の領域に分け，1トラックおきに交互に第一と第二の識別情報領域を用いる構成となっている。このため、例えば、グルーブ部１１上を光スポット２１が走査した場合、常にどちらか片方のピットだけが再生されることとなり隣接トラックからのクロストークが生じる心配が無い。従って、プリピットに配されたアドレス情報をクロストーク無く良好に再生することが可能となる。プリピットのアドレス情報はこの例では８／１６変調符号（チャネルビット長０．１４μｍ）により記録されている。
ヘッダ部の識別情報は小さな窪み（ピット）によって、形成されており。これはディスクの製造時に基板の凹凸などとして，グルーブなどと同時に形成される。
【０００３】
記録膜として相変化型記録膜（ＧｅＳｂＴｅ）を用いており，記録マークは非晶質領域の形で形成される。
以上の従来例については，たとえば，特許２８５６３９０などに詳しく記載されている。
【０００４】
しかしながら，上記従来例をたとえば，青色光源を用いて記録再生を行う高密度記録においては，ヘッダ部の微細なエンボスピットの形成が困難となる問題があった。また，ヘッダ部には、グルーブが無く，記録領域としては用いることができないため記録トラックの利用効率（フォーマット効率）が低下してしまう問題があり，大容量化実現には不利であった。
【０００５】
ヘッダ部に記録を行わずに，グルーブ部のウォブルによりアドレス情報を記録する別の従来例としては，例えば，国際規格ＩＳＯ／ＩＥＣ１６９６９に記載された方法がある。
【０００６】
この例では，アドレスデータを記録するのに周波数変調されたウォブルグルーブを用いている。ディスク一周約３０００個のウォブルからなり，アドレスデータ１ビットを７．５周期のウォブルを用いている。ビット１を表す際には，この７．５周期のうち前半を４周期，後半を３．５周期となるようにしている。すなわち，前半が高周波数，後半が低周波数となるようになっている。周波数比は８：７である。ビット０はその逆で，前半部が３．５周期の低周波数ウォブル，後半部は４周期の高周波数のウォブルであらわされている。アドレスビット４８個でアドレス符号語が構成されている。アドレス符号語４８ビットの内１４ビットはエラー検出の為のパリティー，また，先頭の４ビットは，この符号語に同期する為の同期情報である。この４ビットすなわち３０周期のウォブルの内訳は，１２周期の高周波数ウォブル，３.５周期の低周波数ウォブル４周期の高い周波数ウォブル，１０．５周期の低周波数となっている。通常のアドレスビットの境界においては高々８周期の高周波ウォブルあるいは７周期の低周波ウォブルしか同一周波数が連続することはないが，同期情報部では連続が通常より４周期または３．５周期長いことを利用して同期情報を他のデータから識別することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら，上記従来例においては，アドレスデータの１アドレスビットを７．５周期のウォブルで表しており，前半部と後半部の周波数の差が余り大きくないため，このウォブルだけからは前半部と後半部の境界をウォブル周期単位の高精度で検出するのが困難であった。また，同期情報と他のアドレスビットとの違いも余り大きくない為，同期情報の誤検出の確立が高いという問題があった。さらに，アドレス符号語中のパリティーは高々１４ビットであり，実質的にエラー訂正機能は持たずに，チェック機能のみであるため，アドレス符号語中１ビットでも誤検出が有るアドレス情報が再生できないため，アドレス再生の信頼性を確保するには，十分な媒体のＳ／Ｎを確保する必要があった。特にこの方式を，青色光源を用いた高密度ディスクに適用しようとすると，青色光源での検出器の効率が低いため，十分なＳ／Ｎの確保が困難になる。
【０００８】
本発明の第１の目的は，フォ−マット効率の有利なウォブルアドレス方式において，アドレス信号への同期の容易な，すなわち，高速にアドレス信号の再生ができる，高性能光ディスクを提供するものである。
【０００９】
本発明の第２の目的は，高信頼に検出の可能なアドレス情報の配された光ディスクを提供するものである。
【００１０】
本発明の第３の目的は形成の困難なエンボスピットを用いること無に、記録型光ディスクに必要な媒体情報を与える方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的を達成するため以下の手段を用いた。
（１）スパイラル状あるいは同心円状の溝部又は溝間部の少なくとも一を情報記録領域とする光ディスクであって、少なくとも一定周波数で無変調の同期用成分と、少なくともアドレスデータにしたがって変調された信号成分との合成からなる波形で、溝部あるいは溝間部を半径方向に微少変位させて形成した。
【００１２】
この溝部すなわちグルーブ部，あるいは，溝間部すなわちランド部の微小変位は通常ウォブルと呼ばれているが，このウォブルの波形はトラック追従のためのトラッキング信号検出器（例えば，プッシュプル検出器等）で，容易に検出することができる。本手段の方法を用いれば，この検出されたウォブル信号の中に、無変調の成分と，変調された成分の両方の成分がある。この無変調成分を用いて，容易に速度制御や情報への位相同期を行うことが可能であり，また，変調成分を用いて，アドレス情報を再生することが容易である。
【００１３】
この際，
（２）上記の、変調成分の周波数帯域を、無変調成分の周波数帯域には重ならないようにしておいた。
【００１４】
例えば，無変調の基本波に，180度位相変調された二次高調波を重ね合わせた波形を用いる。
【００１５】
これにより，バンドパスフィルタなどにより周波数分離することにより，容易に無変調成分とアドレス情報を分離して，確実に検出することが可能になる。すなわち，本発明の第１の目的が達成される。
（３）無変調成分とアドレス情報を，ウォブルの平均周期の二分の一以上の周期、かつ、略等周期で、時分割されて合成するのがよい。
【００１６】
例えば，無変調成分をウォブルの前エッジ，変調成分を後ろエッジに分ける。これにより，前エッジのみを選択的に検出するＰＬＬ回路等を用いて安定に同期を行い，また，後ろエッジの位置を検出することで，アドレス情報を得ることができる。
【００１７】
別の例として，３つのエッジを一組として三つに一つは無変調とし，残りの二つのエッジは位相変調を受けた波形を用いるてもよい。さらに別の例として，無変調部から変調部へ変調度が周期的に変化するように構成しても良い。
【００１８】
いずれにしても，アドレス情報の如何にかかわらず無変調信号成分の抽出により位相同期情報は安定に得ることができるため，アクセス時の高速同期が可能となる。すなわち，本発明の第１の目的が達成される。
（４）スパイラル状あるいは同心円状の溝部又は溝間部の少なくとも一を情報記録領域とする光ディスクであって、溝部あるいは溝間部の少なくともいずれかは，半径方向にウォブルされて形成されており，複数種類の一定長さの単位ウォブル波形に少なくとも二値以上の情報を対応させ，さらに，該単位ウォブル波形を複数個並べて構成し，互いに並べ方の異なる少なくとも二種類のウォブル列によって，１ビットのアドレスデータあるいはユーザデータを表すようにした。
【００１９】
すなわち，複数種類のウォブル波形として，例えば図１（ａ）のようなものを用い，これらの波形を複数並べたウォブル列を持ってのアドレスデータの１ビットを表すようにする。この場合，複数種類のウォブル列は，異なる部分ができるだけ多くする（複数の単位ウォブル波形において互いに異なるようにする）のがよい。なぜなら，ウォブル列間の違いが多いと，一部の単位ウォブルの検出が欠陥などのエラーにより正常に検出できなかったとしても，再生されたウォブル列全体をみて，どのウォブル列に最も近いかを調べて，再生アドレスデータとすることができる。ウォブル列間の違いが大きければ大きいほど，多くの誤検出ウォブルを許容できる為より望ましい。また，ウォブル列は長い（ウォブル列に含まれる単位ウォブル波形の数が多い）方が，誤検出への耐性が高い。すなわち，本発明の第２の目的が達成される。
（５）ウォブル列として，単位ウォブル波形長さ毎のシフトに対して，自己相関性の強い並べ方とした。
【００２０】
自己相関性が強いとは，ウォブル列と自分自身を（巡回）シフトしたウォブル列を，単位ウォブル波形毎に比較すると，シフトが無い時には当然，すべての単位ウォブルが一致するが，シフトが少しでもある場合には，一致の数が半数程度まで減少してしまうような性質をいう。このような，性質を持つウォブル列として例えば、最長周期系列（Ｍ系列）の０と１に対し，異なる単位ウォブル波形を対応させて得られるウォブル列が有る。
【００２１】
このような，自己相関性の強いウォブル列を用いることにより，
単位ウォブル波形長以下の精度で，再生信号に正確に同期することができる。単位ウォブル波形への同期が，ＰＬＬなどにより確立してるとすると，ウォブルデータ１ビット単位の同期がＰＬＬのクロック単位で確実に行うことができる。すなわち，本発明の第１の目的が達成される。
【００２２】
アドレスビットを表すのに複数のウォブル列を用いる場合は，異なるウォブル列間の相互相関（シフトを含む）はできるだけ低い方が望ましい。すなわち，異なるウォブル列と間違えて同期してしまいやすいウォブル列を選ぶのは望ましくない。望ましくは相互相関は常に，自己相関で得られるピーク値の２／３以下となるように選ぶのが望ましい。
（６）スパイラル状あるいは同心円状の溝部又は溝間部の少なくとも一を情報記録領域とする光ディスクであって、溝部あるいは溝間部の少なくともいずれかは，半径方向にウォブルされて形成されており，複数のウォブルによって記録領域を識別するアドレス符号語が構成されており，該，アドレス符号語中に複数の同期の為のウォブル列を配置した。
または
（７）スパイラル状あるいは同心円状の溝部又は溝間部の少なくとも一を情報記録領域とする光ディスクであって、溝部あるいは溝間部の少なくともいずれかは，半径方向にウォブルされて形成されており，複数のウォブルによって記録領域を識別するアドレス符号語が構成されており，該アドレス符号を，同期の為のウォブル列によって区切られた複数の同期フレームに分割して配置した。
【００２３】
これにより，アドレス符号語自体の再生に要する時間よりも短い時間で全ての同期が確立できる。すなわち，本発明の第２の目的が達成される。
【００２４】
また，一つの符号内に複数の同期情報が配置れているため，同期情報自体に冗長度を加えることができるため，結果として、同期情報の欠落や誤検出に対して信頼性を確保することができる。また，万一の同期はずれや，トラック外れなどの情報もより短い時間で検出できるため高信頼性が確保できる。
【００２５】
ここで，
（８）上記の，同期のためのウォブル列は複数の種類の配列からなり，アドレス符号語中に配置された複数種類のウォブル列の並びあるいは配置の違いを利用して，アドレス符号語内での位置を特定できるように複数種類のウォブル列を配置するのがよい。
【００２６】
すなわち，同期情報は一種類ではなく複数種類として，符号語内での位置によって異なるように同期情報を配置するのが望ましく，このようにすることによって、符号語内の複数の同期情報のうち一部を再生するだけで，符号語全体への同期を確立することができる。
（９）スパイラル状あるいは同心円状の溝部又は溝間部の少なくとも一を情報記録領域とする光ディスクであって、溝部あるいは溝間部の少なくともいずれかは，半径方向にウォブルされて形成されており，複数のウォブルによって記録領域を識別するアドレス符号語が構成されており，該アドレス符号語中にアドレス情報以外の付加データを配置し，複数のアドレス符号語に配置された付加データを一まとめにして，付加データの誤り訂正のための符号ブロックを構成した。
【００２７】
これにより，形成の困難なエンボスピットを用いること無に、記録型光ディスクに必要な媒体情報などを提供ことができるため，本発明の第三の目的を達成できる。
この際，この付加情報はエラー訂正符号が付加されているため，欠陥部を有する媒体などにおいても確実に必要情報を再生することができる。
（１０）上記の，付加データとして，記録時または再生時のデータの保護またはアクセス制限の為の管理情報あるいは暗号鍵情報が記憶するか，あるいは
（１１）上記の，付加データとして，ディスクの種別や特徴を示す制御情報が記憶した。
【００２８】
これらは従来エンボスデータを用いて記録されていた情報であるが，エンボスデータを用いること無に提供できるため，安価なディスクの提供が可能になる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
[実施例１]
本発明の，一実施例の光ディスクの部分拡大図を図１（ｃ）に示す。情報トラックは，ディスク状基板上に，スパイラル状に設けられたグルーブ１１で構成されている。本実施例ではランド部１２には情報は記録しない。トラック間隔（隣接グルーブ中心間の平均距離）は０．３２ミクロンである。グルーブ部は基板上に設けられた溝部となっており，該溝部の深さは約２０ｎｍである。本実施例は波長約４０５ｎｍ，開口比約０．８５の光ヘッドにて記録再生を行なうことを想定しているため，この２０ｎｍの溝深さは波長の１２分の１の光学距離にほぼ等しい。溝部は，振幅約１５ｎｍｐｐで半径方向にウォブルして形成されている。ウォブルは図１（ａ）に示す４種の単位ウォブル波形を結合した図１（ｂ）のような波形を図（ｃ）のようなウォブル列の形で記録している。（ｂ）のように、結合する際、図（ａ）の上段と下段の波形は，結合部での波形の位相が連続するように選択する。図（ｃ）は，説明のため，ウォブルの周期を短くして，半径方向のウォブルの振幅を強調して図示してある（実際にはウォブル振幅はトラック幅の約５％となっており図示できない為）。
【００３０】
図１（ａ）の単位ウォブル波形の長さは，記録データの７２チャネルビット分である。ここで，本実施例では，ユーザ記録データのビット長は約０．１１μmであり，ＲＬＬ（1，7）符号を用いているため，チャネルビット長は０．０７３μmである。すなわち単位ウォブル波形の長さは約５．２μmである。
【００３１】
また，単位ウォブル波形は１周期の高周波成分と半周期の低周波成分からなっており，高周波成分と，低周波成分の周波数は２：１の比になっている。本実施例のウォブルの特徴は，単位ウォブル波形が常に１．５周期のウォブル波形から成っている点である。このため，単位ウォブル波形の長さを１．５周期とするような搬送波が容易に再生される。
【００３２】
図６はウォブル列とアドレスデータや同期符合との対応を示した表である。図中１，０は各々図１の波形１及び波形０と対応している。同期用符号Ａは５ビットのシフトレジスタで生成される３１ビット長の最長周期系列（Ｍ系列）となっており，同期符号Ｂは同期符号Ａの補数系列である。また，データ０は同じく３１ビット長の別のＭ系列であり，データ１はその補数系列である。
【００３３】
これら，４種の系列の自己相関関数及び相互相関関数を図７に示す。この相関関数を求める際には２種の系列の対応ビットが一致したとき１，不一致の時−１として，系列長分の和を取ったものである。シフトが０及び３１の点でかつ自己相関関数が３１となっており，その他の点及び相互相関関数は１１以下となっている。相関関数＝(一致数)―(不一致数)であるから相関関数が１１以下であると言うことは，一致数は２１以下，不一致数は１０以上である。したがって，自分自身が自分自身と一致する場合と比べて其の他の全ての場合で１０単位ウォブル以上の不一致があることを利用して，３１ビット単位の同期を取ることが容易である。同期を取るには，例えば，図１２に示した回路（後述）を用いて，相関を調べ，１単位ウォブルシフト毎での相関関数を調べ，例えば，相関関数が２７以上の時同期確立と判断するようにすれば良い。相関関数の最大３１であるから（３１−２７）／２＝同期に当たって２ビットまでの不一致を許容していることになる。この例で，３１個中，２個の単位ウォブルがたとえ正常に検出できなくともアドレスビットの同期が確立できることを示している。一方，同期できていない場合に誤って同期確立と判断するためには，少なくとも（２７−１１）／２＝８ビット以上の誤りが同時に起こっている場合に限られる。例えば，仮に単位ウォブルの誤検出確立を，１％とした場合（実際には誤検出確率は0.1％以下），相関関数値として３１が得られない確率は約27％有るが，誤りが２ビット以上である確率は0.3％程度と各段に低くなる。誤って同期確立と判断する確立は１０のマイナス４乗以下とさらに低く，実用上全く問題ないレベルになる。
【００３４】
以上のような３１個の単位ウォブル波形からなるアドレスデータビット及び同期符号Ａ，Ｂを図８のように配置してアドレス符号語（アドレスワード）を構成した。図８は３つのアドレスワードを示しているが，個々のアドレスワードはアドレスビット２６個分の長さの４つの同期フレームで構成されている。図中矢印は記録媒体上での配置の順序を示したものである。各々の同期フレームは先頭部（１ビット目）と３ビット目に図６の同期符号Ａ及びＢをそれぞれ配置し，２ビット目と４ビット目に同期フレーム識別番号が図６データ０とデータ１の符号列を使って記録されている。残りの２２ビットがこの例では実際の（アドレス）データとして用いられる。このような同期符号及び識別番号の配置により，同期符号８個のうちのいずれか一つと，２ビット目の識別番号４つのうちいずれかさらに４ビット目の識別番号４つのうちいずれかが検出されれば，それらの出現のタイミングにより，アドレスワードの中での位置が確定される。すなわちアドレスワードに対し同期が確立する。このように本実施例によれば同期確立のためのデータ（ウォブル列）十分な冗長度が有る為，Ｓ／Ｎの十分に確保できない青色光源を用いた本実施例の系においても十分な信頼度で同期を確立することが可能になる。
【００３５】
本実施例では，同期用符号Ａと，Ｂを各同期フレームの先頭部に配置したが，同期符号Ａを先頭部，同期符号Ｂを同期フレームの中間部に分散して配置する方法もある。この場合，記録・再生中に万一トラック外れなどが生じたばあいでも，同期ずれをすばやく検出できると言う特徴がある。
【００３６】
図９はアドレスワード内のデータの用途を示したものである。
図８のように，各アドレスワードは同期用符号４ビットとアドレスデータ２２ビットの組で構成される４つの同期フレームで構成されている。アドレス情報などに利用できるデータはこの２２ビットの部分を４つ合わせた合計８８ビットすなわち１１バイト分となる。本実施例では，このうち先頭の４バイト（３２ビット）をアドレス番号，２バイト（１６ビット）をアドレス番号が正常に検出されたかどうかを検査するパリティー（検査符号）とした。この検査符号はアドレス番号の４バイトのみに対して付加され，８ビットシンボル単位でのリードソロモン符号とした。この検査符号でアドレス番号の誤検出を見逃す確立は約６万分の１と実用上十分に小さい。付加データは各アドレス符号語に対し５バイトずつある。
【００３７】
本実施例では，合計６４個のアドレスワードに付随する付加データを組にして，図１０に示したように，エラー訂正ブロックを構成した。５×５２＝２６０バイトのデータに対し，５×１２＝６０バイトのエラー訂正符号が付加されており，最大６アドレス符号ごにまたがるバーストエラーまで訂正可能である。付加データの再生の信頼性は，十分に確保されている。
【００３８】
以上の例では，１つのアドレス符号語は，７２×３１×２６×４＝232128チャネルビットのユーザデータ。フォーマット効率約８５％を考慮すると，ユーザ記録データ約１６ｋＢ分の長さを占める。
[実施例２]
実施例１の光ディスクを用いた光記録再生装置の一例を図１１を用いて説明する。図１１は本発明の光記録フォーマットを用いる光記録再生装置のブロック図を示したものである。ヘッド２の一部であるレーザ光源２５（本実施例では波長約405nm）から出射された光はコリメータレンズ２４を通してほぼ平行な光ビーム２２へとコリメートされる。光ビーム２２は光ディスク１１上に，対物レンズ２３を通して照射され，スポット２１を形成する，その後，ビームスプリッタ２８やホログラム素子２９などを通してサーボ用検出器２６や信号検出器２７へと導かれる。各検出器からの信号は加算・減算処理されトラッキング誤差信号やフォーカス誤差信号などのサーボ信号となりサーボ回路に入力される。サーボ回路は得られたトラッキング誤差信号やフォーカス誤差信号を元に，対物レンズ３１や光ヘッド２全体の位置を制御し，光スポット２１の位置を目的の記録・再生領域に位置づける。検出器27の加算信号は信号再生ブロック41へ入力される。入力信号は信号処理回路によってフィルタ処理，周波数等化処理後，デジタル化処理される。グルーブ（溝部の）ウォブル情報は分割検出器２７からの差動信号としての検出され，信号再生ブロック４１の中のウォブル検出回路４２へと入力される，ウォブル検出回路４２は，ウォブル信号と同期したクロックを生成し，ウォブル波形を弁別する働きを持つ。
【００３９】
ウォブル信号検出回路の内部構成例を図１２（ａ）に示す。
分割検出器２７からの差動信号（プッシュプル信号）は，まずバンド・パス・フィルタ421に入力され必要帯域のみが抽出される。フィルタされた信号は二値化回路422に入力され二値化される。
二値化信号はＰＬＬ回路425へ入力される。ＰＬＬ回路425は電圧制御発振器（ＶＣＯ）426，搬送波生成回路（分周・逓倍回路）424および周波数位相比較器423よりなる。本実施例の例ではＶＣＯ426はチャネルクロックの周波数で発振させ，分周回路424により，７２÷１．５＝４８分周され搬送波が生成される。搬送波は二値化信号と位相及び周波数比較されその比較結果を元に光ディスクの回転数が制御されると同時に，ＶＣＯ426の発振周波数が制御され，結果として，ウォブル信号と同期した搬送波が生成される。
図１の単位ウォブル波形（全て１.５周期からなる）は前述のように７２チャネルクロック周期なっているので，ウォブルの平均周期は４８チャネルクロック分となっているため，４８分周したチャネルクロックとの同期により，単位ウォブル波形が７２チャネルクロックになるように制御される。
【００４０】
参照波生成回路429では参照波形として，図１（ａ）の左上の波形を二値化したものを用いる。この参照波形と二値化ウォブル信号との排他的論理和演算を行い，その結果を積分器で７２チャネルビット分積算する。ノイズが無ければ精算結果は図１（ａ）の左上が７２，左下が０，右上が３６，右下が３６となる。この為，積算結果が１８以上５４以下の場合波形１，其の他の場合波形０と弁別回路428において判断することができる。これは，最も確からしい波形と判断するいわゆる，最尤検出となっており，ノイズに対しての信頼性が非常に高い。
【００４１】
上記，排他的論理和の代わりに，二値化データを１と−1と扱って掛け算することによっても同様の結果が得られる。その場合は
積算結果は７２，−７２，０，０となるので，同様に弁別回路428において−３６から＋３６までを波形１，その他を波形０とみなせばよい。
【００４２】
以上のように検出されたウォブル波形データはアドレスビット検出回路１３で処理されウォブル列の種別を判定するとともに，アドレスビットへの同期処理が行われアドレスビットが検出される。
【００４３】
図１２（ｂ）はこのアドレスビット検出回路の構成を示したものであるウォブル検出回路からの出力０，１は３１ビットのシフトレジスタに入力され，逐次図６の４種類のパターンとの比較が行われる。この際，３１ビットのシフトに対するパターン比較はは図７の相関関数を見ることに他ならない。３１ビットのデータ入力毎に４種のいずれかのパターンがあらわれるため，相関関数は３１ビットごとにパルス状のピークを持つ。したがって，相関関数が有る閾値（例えば27）を越えた時に「ほぼ同期」判断しその３１ビット後に再び27を越えたとき「同期」する判断するような閾値と間隔の組み合わせによる判定を同期回路で導入すれば確実に同期をとることができる。さらに，閾値は同期確定前は比較的低くし，そのかわりに，3個以上連続して同期パルスが検出されて始めて確定と判断するといった「連続性」処理を重視し，一方，同期確定後は閾値を低く設定し，３１ビットの間隔以外で発生したパルスに対して無視あるいは閾値を高くするなどと言った「ウィンド」処理を重視する等といった処理の「切り替え」を行うとさらに同期性能，信頼性が向上する。
【００４４】
パターンの種別は４種類あるがＡ，Ｂのいずれかが確実に検出され，同期フレーム（図８）への同期が確定したの地は，アドレスビット位置によって同期符号かデータかの区別はつく，データ０とデータ１は完全な反転（補数）になっており，パターン間の距離（ハミング距離）は３１ビットある。このため，データ１かデータ０か判定はどちらに近いかだけを使った軟判定すなわち多数決判定を行うことができるため，アドレスビットの誤検出の確立を格段に低減することができる。仮に，単位ウォブル波形の誤検出率が1％だと過程すると，アドレスビットの誤検出率は１０のマイナス５０乗以下，極端な例として，単位ウォブル波形の誤検出率が５％と最悪の状態で有ったとしても，アドレスビットの誤検出率は１０のマイナス１４乗程度となり，実用上十分な高信頼性が確保できる。
【００４５】
検出されたアドレスビットは複号回路４６にエラー判定等のアドレスデータ複号処理，さらには付加データに関してエラー訂正処理および判定処理が行われる。
【００４６】
付加データに関するエラー訂正処理は場合によっては，マイクロプロセッサによって行われることもある。
[実施例３]
本発明の別の実施例を図２を用いて示す。
【００４７】
実施例１とは単位ウォブルの波形が異なる。実施例１では単位ウォブルの波形が１周期の高周波成分と半周期の低周波成分からなっていたが，本実施例で単位ウォブル波形が半周期の低周波成分と半周期の高周波成分からなっている。この例も，実施例１と同様，高周波成分と，低周波成分の周波数は２：１の比になっている。本実施例のウォブルの特徴は，前エッジが常に単位ウォブル波形の前端と後端に位置しており，前エッジの位相（位置）アドレスデータによらず全く変化しない点である。したがって，単位ウォブルの波形当たりのウォブル周期は記録波形によらず１周期となっている。本発明の波形の再生には例えば図３に示したエッジの存在の有無を確認する方法や，実施例２と同様の参照波形との排他的論理和の値を単位ウォブル波形の長さで積分して得られる値を用いる方法（図4）がある。
【００４８】
図３の方法の場合，単位ウォブル波形の長さを３周期とするような記録・再生クロックを発生させ，該クロックの間隔で，二値化データを検出する。図３では，二値化データは３チャネルビット単位で100→0，110→1と再生する。
【００４９】
図４の方法は実施例１，２とほぼ同じである。すなわち，図４二段目の二値化データと三段目の参照データとの排他的論理和処理結果（最下段）のデューティを見ることによって，アドレスデータを検出している。
図５は，図４の検出方式が，ウォブル信号のＤＣ変動に対し強いことを示している。生信号（最上段）のＤＣレベルが変化すると，二値化信号のデューティー比は変化するが，参照信号（三段目）との排他的論理和処理により，デューティーの変化はほとんどないことが分かる。すなわち，再生（ウォブル）信号の低周波揺らぎに対して強い。このことは特に，データ記録中や，データ記録後の記録データの漏れこみや，隣接トラックのウォブルのクロストークといった，実際上，支配的な揺らぎ（ノイズ）に対して高い耐性を示すことを示す。
[実施例４]
図１３は本発明のウォブル列として，三ッ種類のＭ系列を用い
該Ｍ系列に各々２相符号化（Bi-phase modulation）施した例である。例えば，実施例３の様に単位ウォブル波形自体がＤＣ成分を持つ場合に本方式を適用すると，ＤＣ成分をゼロにできるため，再生信号やサーボ信号への影響が無くなる有効である。
【００５０】
図１の単位ウォブル波形も一見ＤＣ成分を持っているように見えるが，図１の例の場合は，単位ウォブルの数が二組のＤＣ成分の異なる単位ウォブル波形が交互に繰り返される為，ＤＣ成分は生じないため，本実施例の方法を適用する方法はない。
【００５１】
図１４は図１３の系列の相関関数を示したものであり，非常に良好な相関特性が得られている。
[実施例５]
本発明の別の実施例の単位ウォブル波形を図１５に示す。本実施例のウォブルは角周波数ωの無変調基本波形に角周波数２ωの180度位相変調波形をかさね合わせたものである。
【００５２】
適当なバンドバスフィルタにより，無変調成分と，変調成分の分離が可能となり，変調成分の再生にあったっては，変調成分から生成した安定なクロックを用いることができるため，同期特性ならびにアドレス情報再生特性にすぐれる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明の光ディスクは，フォ−マット効率の有利なウォブルアドレス方式において，アドレス信号への同期が容易，すなわち，高速にアドレス信号の再生ができる。また，アドレス信号の効率的な変調方式と，冗長度により，高信頼にアドレス情報が検出の可能となる。この効果は特に，信号光量および再生品質の低下しがちな，青色光源を用いた光記録再生において効果的である。また，ウォブルにアドレス情報の他の付加データを保持することとしており，エンボスピットを用いること無に、記録型光ディスクに必要な媒体情報を与えることができるため，高信頼（高セキュリティー）のディスクが安価かつ容易に実現できる。このウォブルによる付加データの保持は本発明の高検出効率なウォブルの導入により始めて実現できたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のウォブル波形の一実施例を示す図および光ディスクの部分拡大図。
【図２】本発明の一実施例のウォブル波形を示す図。
【図３】本発明の一実施例のウォブル波形の再生方式の一例を示す図。
【図４】本発明の一実施例のウォブル波形の再生方式の一例を示す図。
【図５】本発明のウォブル波形の再生方式の効用を示す図。
【図６】本発明のウォブル列の構成例を示す図。
【図７】本発明のウォブル列の自己相関関数及び相互相関関数。
【図８】本発明の同期フレームの構成を示す図。
【図９】本発明のアドレス符号語の構成を示す図。
【図１０】本発明の付加データ用エラー訂正ブロックの構造を示す図。
【図１１】本発明の光ディスクの記録再生システムのブロック構成を示す図。
【図１２】本発明のウォブル検出回路の一例。
【図１３】本発明のウォブル列の構成例を示す図。
【図１４】本発明のウォブル列の自己相関関数及び相互相関関数。
【図１５】本発明のウォブル列の構成例を示す図。
【図１６】従来の光ディスクフォーマット。
【符号の説明】
１…光ディスク，１１…グルーブ，１２…ランド，１３…記録マーク，１３１…記録マーク，２…光ヘッド，２１…光スポット，２２…光ビーム，２３…対物レンズ，２４…コリメタ−レンズ，２５…レーザ，２６…検出器，２７…検出器，２８…ビームスプリッタ，２９…ホログラム素子，３１…レンズアクチュエータ，４１…信号再生ブロック，５０…リンク部，５１…データセグメント，５２…ギャップ領域，５３…ガード領域，５４…同期信号領域，５４１…同期信号，５４２…再同期信号，５５…データ領域，５６…ポストアンブル，５７…記録部，５８…データフレーム，５９…記録ユニット，６…ヘッダ，６１…ミラー，６２…ピット領域，６３…アドレス情報ピット，６４…物理フレーム。
Claims (4)
- スパイラル状あるいは同心円状の溝部又は溝間部の少なくとも一を情報記録領域とする光ディスクであって、溝部あるいは溝間部の少なくともいずれかは，半径方向にウォブルされて形成されており，複数種類の一定長さの単位ウォブル波形に少なくとも二値以上の情報を対応させ，さらに，該単位ウォブル波形を複数個並べて構成され，互いに並べ方の異なる少なくとも二種類のウォブル列によって，１ビットのアドレスデータあるいはユーザデータを表し、上記ウォブル列の並べ方は，最長周期系列あるいは最長周期系列の一部を少なくとも含む二値系列の０および１に対応させて，上記の複数のウォブルを割り当てたものであることを特徴とする光ディスク。
- 上記の複数種類のウォブル列は，少なくとも複数の単位ウォブル波形において互いに異なることを特徴とする請求項１に記載の光ディスク。
- スパイラル状あるいは同心円状の溝部又は溝間部の少なくとも一を情報記録領域とし、溝部あるいは溝間部の少なくともいずれかは，半径方向にウォブルされて形成されており，複数種類の一定長さの単位ウォブル波形に少なくとも二値以上の情報を対応させ，さらに，該単位ウォブル波形を複数個並べて構成され，互いに並べ方の異なる少なくとも二種類のウォブル列によって，１ビットのアドレスデータあるいはユーザデータを表し、上記ウォブル列の並べ方が，最長周期系列あるいは最長周期系列の一部を少なくとも含む二値系列の０および１に対応させて，上記の複数のウォブルを割り当てたものである光ディスクに記録された情報を再生することを特徴とする情報再生方法。
- スパイラル状あるいは同心円状の溝部又は溝間部の少なくとも一を情報記録領域とし、溝部あるいは溝間部の少なくともいずれかは，半径方向にウォブルされて形成されており，複数種類の一定長さの単位ウォブル波形に少なくとも二値以上の情報を対応させ，さらに，該単位ウォブル波形を複数個並べて構成され，互いに並べ方の異なる少なくとも二種類のウォブル列によって，１ビットのアドレスデータあるいはユーザデータを表し、上記ウォブル列の並べ方が，最長周期系列あるいは最長周期系列の一部を少なくとも含む二値系列の０および１に対応させて，上記の複数のウォブルを割り当てたものである光ディスクに、情報を記録することを特徴とする情報記録方法。
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