JP2654766B2

JP2654766B2 - 情報再生装置

Info

Publication number: JP2654766B2
Application number: JP7154626A
Authority: JP
Inventors: 隆司星野; 規斉藤; 崇竹内
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-06-21
Filing date: 1995-06-21
Publication date: 1997-09-17
Anticipated expiration: 2012-09-17
Also published as: JPH08190720A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、情報を記録した円盤状
の情報媒体に記録されたディジタル信号を再生する装置
に係り、特に、コンピュータの外部記憶装置等に用いら
れる光ディスク等の情報媒体の記録容量の増加を実現す
る装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の光ディスク装置において
は、ディスク上にあらかじめ案内溝を設け、光ビームが
この案内溝の上に位置するように制御を行なうトラッキ
ング方式が多く採用されている。この場合の制御誤差信
号は、光ビームの反射光から案内溝による回析光を検出
して連続的に得ており、連続サーボ方式と呼ばれてい
る。この連続サーボ方式においては、案内溝の形状や反
射率の違いが誤差信号に影響し、トラッキング精度を悪
化させるという問題が生じる。また記録時には読取時に
比して大光量の光ビームが照射されるため、反射光量も
比例して大きくなってしまうのでこのような場合におい
ても正しく誤差信号が得られ制御が行なわれるような配
慮が必要となっている。

【０００３】これに対し、サンプルサーボ方式において
は、サーボ情報を得る手段として、案内溝を用いるので
はなく、トラック上をサーボ領域とデータ（情報）領域
にわけサーボ領域とデータ領域とを交互に配置し、光ビ
ームがこのサーボ領域上を通過するように制御を行な
う。制御誤差信号は、サーボ領域内に、トラック位置を
中心として互いに逆方向に微妙にオフセットをさせた１
組（２個）のピットをあらかじめ記録しておき、光ビー
ムが両ピットを通過する際の反射光量の差を検出するこ
とによって得ている。このように、サンプルサーボ方式
によれば案内溝の影響が無く、また制御誤差信号を得る
のはサーボ領域のみであり、しかもこの領域内では常に
サーボ情報を得る動作しか行なわれないため記録時のレ
ーザ光量増加の影響が生じないなど、連続サーボ方式の
問題点のいくつかが解決される。このサンプルサーボ方
式に関しては、エス・ピー・アイ・イー，プロシーディ
ングス，オプティカル・マス・データ・ストレイジＩ
Ｉ，第６９５巻（１９８６年）第２３９頁から第２４６
頁（ＳＰＩＥ，Ｐroceedings，Ｏptical Ｍass ＤataＳ
torageＩＩ，vol．６９５（１９８６）ｐｐ２３９−２
４６）において論じられている。

【０００４】一方、光ディスクや磁気ディスクなどを用
いる情報処理装置においては、扱う情報量の増大に伴い
より大容量の装置が求められているが、そのためには、
ディスク上の記録密度を向上させる必要がある。一定の
角速度でディスクを回転させて記録再生を行なういわゆ
るＣ．Ａ．Ｖ（Ｃonstant Ａngular Ｖelocity）方式に
おいては、線速度が一番遅い最内周でピット周期が制限
されてしまう。したがって、外周に向かうほど余裕が生
じ、例えば最内周の２倍の直径の外周部では記録密度が
１／２に低下してしまう。このように、Ｃ．Ａ．Ｖ．方
式ではディスクの記録能力を充分に利用しておらず無駄
を生じている。

【０００５】これに対して、線速度を一定にたもつＣ．
Ｌ．Ｖ．（Ｃonstant Ｌinear Ｖelocity）方式におい
ては内周から外周まで同一の記録密度となり、最大の記
録容量を得ることができる。しかしながら、Ｃ．Ｌ．
Ｖ．方式ではトラック位置に応じてディスクの回転数を
変えなければならず、アクセス時間がＣ．Ａ．Ｖ．方式
より増加してしまい、ランダムアクセスが行なわれ、高
速のアクセスが必要とされるコンピュータ用データ記録
再生装置としては支障がある。そこで、両方式の欠点の
解消をねらった方法の一つとして、ディスクを径方向に
複数の領域に分割し、それぞれの領域に対し記録密度が
高くなるよう、異なった回転数を設定する装置が特開昭
６１−１７２２３号公報に述べられている。また、同様
に複数の領域に分割し、回転数は一定として各領域内の
ピット周期を変えて記録容量を高める装置が特開昭６１
−１７５９６８号公報に述べられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術はいずれ
も連続サーボ方式の光ディスク装置に関するものであ
り、サンプルサーボ方式による光ディスク装置について
配慮されていない。サンプルサーボ方式はサーボ領域に
記録されているクロックピットを検出し、これを基準に
してクロック再生を行なう、いわゆる埋込クロック方式
を使用する。この再生クロックがサーボを含めた全ての
動作の基準となるので常に安定なクロックを得ている必
要がある。また、サーボ情報を得る周期がサーボ特性に
影響するので、一定周期にする必要がある。しかし、一
枚のディスク上で領域により回転数や記録データ周期を
変化させると、サーボ情報の周期も同時に変化し、サー
ボ特性も変化してしまうため、サーボ特性をも切換えな
ければならないという問題がある。

【０００７】本発明の目的は、サーボ情報のサンプル周
期を変化させることなく記録容量を増加させたサンプル
サーボ方式による円盤状の情報媒体の情報を再生する情
報再生装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、情報領域と
サーボ領域とが同一トラック上に交互にかつ該サーボ領
域が一定角度間隔で配置された円盤状の情報媒体を一定
角速度で回転させる駆動手段と、該情報媒体に光束を照
射するとともに該情報媒体からの反射光の検出を行う光
学手段と、該光学手段により検出される該サーボ領域の
反射光信号に基づいてサーボ情報を得て該光学手段の制
御を行うサーボ手段とを備えた情報再生装置において、
該サーボ領域からの反射光信号を基準信号とし、該サー
ボ領域内のサーボ情報の記録周期に同期させてサーボク
ロックを生成する第１のクロック生成手段と、該サーボ
領域の検出時間間隔を等分し、かつ前記基準信号に同期
させた複数の異なる周波数のクロックを生成する第２の
クロック生成手段と、該第２のクロック生成手段で生成
される複数のクロックのうち、いずれの周波数のクロッ
クを使用するかを指示する制御手段と、前記制御手段に
より選択されたクロックに基づいて情報領域の情報の再
生を行う再生手段とを備えることにより達成される。

【０００９】

【作用】第１のクロック生成手段は、サーボ領域内の所
定の情報（クロックピット）を基準信号として、常に一
定周波数のクロックを再生する。このクロックを用いて
サーボ情報の検出を行ない、安定なサーボ動作を行な
う。第２のクロック生成手段は、同様にサーボ領域内の
クロックピットを基準信号とするが、トラック位置に応
じて再生クロック周波数を変化させる。これにより、情
報媒体（ディスク）の回転速度を一定に保持しながら、
径方向のトラック位置に応じて情報の記録密度を変える
ことが可能になる。

【００１０】つまり、ディスクにデータを記録するにあ
たり、例えば、第２のクロック生成手段により生成され
る再生クロックの中から、制御手段により指示される周
波数のクロックに基づいて記録を行う。例えば、外周側
に向かうほどクロックの周波数を高くすることにより、
ディスク上の記録密度を向上させ、記録容量を増加させ
ることができる。そして、その記録の際に制御手段によ
り指示されたクロックと同一の周波数のクロックに基づ
いてデータ領域のデータを再生する。

【００１１】

【実施例】本発明の実施例を図１により説明する。同図
は、本発明を用いたサンプルサーボ方式による光ディス
クを用いた情報処理装置の構成図であるが、本発明の特
徴及び動作の説明に関与しない部分については図示して
いない。同図において、１が光ディスク、２がディスク
モータ、３が光ピックアップ装置、４がレーザドライ
バ、５がプリアンプ、６がピーク検出回路、７が変調回
路、８が復調回路、９ａ〜ｄがクロック再生回路、１０
が選択回路、１１がトラッキング誤差検出回路、１２が
制御回路である。光ディスク１はディスクモータ２によ
り一定の角速度で回転させられている。

【００１２】ディスクへのデータの書き込み・読み出し
は光ピックアップ３により行なわれる。書き込みデータ
は変調回路７で所定の変調をうけた後、レーザドライバ
４に入力され、レーザダイオードが駆動されて光ビーム
の強弱に変換される。光ディスク１は照射される光ビー
ムの強度により光の反射率が変化し、光ビームが通過し
た後にもこの反射率の変化が残ることによりデータが記
録される。読み出しは、書き込み時の様な反射率の変化
を生じさせない程度の弱い光ビームをレーザダイオード
から発光させ、この光ビームが光ディスク１に照射され
た際の反射光を光ディテクタにより検出し反射率の違い
による反射光量の差異を電気信号に変換する。検出され
た信号はプリアンプ５で増幅された後復調回路８で復調
されて元のデータが復元される。

【００１３】このような光ビームによるデータの記録再
生を実現するためには、光ビームが光ディスク上のあら
かじめさだめられたトラックの上に正確に照射させる、
いわゆるトラッキング制御が必要である。サンプルサー
ボ方式においては、図２に示すように、サーボ領域とデ
ータ領域とを交互に配置し、トラッキング制御等のサー
ボ情報はサーボ領域からのみ得る。したがってサーボ情
報は連続信号としてではなく離散信号として得られる。
トラッキング誤差情報は、光ビームがサーボ領域を通過
する際の第１のトラッキングピット２１と第２のトラッ
キングピット２２との光量差によって得られる。すなわ
ち、この２個のトラッキングピットは、トラックの中心
線に対してその両側に等距離オフセットして記録されて
いるため、光ビームの照射位置がトラックの中心からず
れると、ずれた側のトラッキングピットの反射光量が増
加し、反対側のトラッキングピットの反射光量が減少す
る。正しくトラックの中心を光ビームが照射している場
合には、両トラッキングピットの反射光量は同一にな
る。したがって、両トラッキングピットの反射光量の差
分と極性によりトラッキングのずれ量と方向が判別で
き、これを打ち消す様に光ビームを制御することにより
トラッキング制御が行なわれる。

【００１４】このようなサンプリング方式によるトラッ
キング制御を実現するためには、トラッキングピットか
らの再生信号を正確に抽出するためのクロック信号が必
要となる。クロック信号を得るためには図２に示したサ
ーボ領域信号の三番目のビットであるクロックピット２
３から得る。サーボ領域ごとに得られるクロックピット
の再生信号を基準としてクロックピット間を所定の数で
等分するクロックを発生する。前述したトラッキングピ
ットをその再生信号がこのクロック信号に同期した位置
に得られるようにあらかじめ形成しておくことにより、
トラッキングピットの再生信号を正確に抽出することが
できる。

【００１５】このように、サンプルサーボ方式において
はディスクの回転に同期したクロックを使用する点に特
徴があり、このクロックはサーボ情報を得るためだけで
なくデータ領域におけるデータの記録再生にも用いられ
る。

【００１６】ディスク１周におけるサーボ情報の数は多
いほど良好なサーボ特性が得られるがデータ領域が少な
くなり記録容量が低下する。逆にサーボ領域の数を少な
くすると充分なサーボ特性が得られない。１８００ｒｐ
ｍで回転させる場合の適切な数はディスク一周あたり１
０００〜２０００個である。ディスクの内周から外周ま
で、ランダムにピックアップを動かしてデータの記録再
生を行なうためには、ディスクの全領域にわたってサー
ボ領域の時間軸上の間隔が一定であることが必要であ
る。そのためサーボ領域は、ディスクの中心から一定角
度おきに外周に向かって直線上に配置される。ピックア
ップをディスクの径方向に移動させても、サーボ領域の
再生信号は一定間隔で得られるので常に一定のサーボ特
性が得られ、また移動先でただちにトラッキング動作を
行なえるので高速アクセスを実現できる。

【００１７】しかし、サーボ領域が時間軸上で一定、つ
まりサーボ領域の再生時間間隔が一定であることは、先
に述べたクロックも一定である必要があり、この結果同
一クロックを用いて行なわれるデータの記録再生も一定
周期となるため、ディスクの外周側になるほど記録密度
が低下してしまう。

【００１８】そこで、本発明においては、サーボ信号検
出用のクロックと、データ記録再生用のクロックとを異
なるものとすることによりデータの記録密度を高くする
ことができる。図３に本発明による光ディスクの一例を
示す。この光ディスク１はサーボ領域がディスクの中心
から放射状に配置されており、一定回転で回転させた場
合に一定時間間隔で再生信号が得られる。一方、データ
領域は図に示すように４領域に分割され、それぞれが異
なるクロックで記録再生が行なわれる。ただし、図中の
分割線は説明上の仮想のものであり、領域の境界部にお
いても、トラックは連続している。

【００１９】各領域の分割例を図４に示す。各領域は５
０００トラックごとに分割されており、領域ａは一周あ
たり３２セクタ、サーボ領域とデータ領域により１セグ
メントを構成するとすると、１セグメントに記録される
データが１６バイト、記録クロック周波数は１１.１４
５６ＭＨｚである。このクロック周波数は、サーボ信号
を検出するためのクロックと同一であり、先述したクロ
ックピットを基準として、その間を２７０等分するクロ
ックである。領域ｂは一周あたり３９セクタ、１セグメ
ントあたり２０バイト、記録クロック周波数は１３.９
５２６ＭＨｚになりこの周波数はクロックピット間を３
３８等分したものになる。同様に領域ｃ・ｄも図に示す
ように設定され、記録クロック周波数はそれぞれクロッ
クピットの４０５等分、４７３等分に相当する。記録容
量は、全領域をａの設定で記録した場合の３２０ＭByte
に比し、１.３５倍の４３２.５ＭByte が得られる。ク
ロック周波数の生成は図１における４個のクロック生成
回路９ａ〜９ｄにより行なわれる。クロック生成回路ａ
は１１．１４５６ＭＨｚ、クロック生成回路ｂは１３.
９５２６ＭＨｚ、クロック生成回路ｃは、１６.７１８
４ＭＨｚ、クロック生成回路ｄは１９.５２５４ＭＨｚ
をそれぞれ生成する。各クロック出力は選択回路１０に
入力され、かつ、クロック生成回路ａの生成クロックは
トラッキング誤差検出回路１１に入力され、トラッキン
グピット再生信号の抽出に用いられる。選択回路１０に
入力された各クロックは、記録再生を行なうトラック番
号により、マイクロプロセッサ等で構成される制御装置
１２から出力される選択信号によって１本のクロックが
選択され、変調回路、復調回路に入力される。

【００２０】クロック再生回路９ａ〜９ｄは、図５に示
すいわゆるＰＬＬ（Ｐhase ＬockedＬoop；フェイズ・
ロックド・ループ）回路により構成される。このＰＬＬ
回路は、位相比較器９１、低域通過フィルタ９２電圧制
御発振器９３、分周器９４より構成され、分周器９４の
出力と外部から入力される基準信号との位相が一致する
ように電圧制御発振器９３の発振周波数及びその位相が
制御される。したがって、電圧制御発振器の出力は、周
波数が基準信号を分周器９４の分周比数てい倍した値と
なり、位相が基準信号と常に一定の値となるクロック信
号となる。本例においては、基準信号が先に述べたサー
ボ領域の３番目のピットであるクロックピットであり、
出力クロック信号が先述した４種類のクロック信号であ
る。例えば、クロック再生回路ａにおいては、分周器９
４の分周比は２７０であり、電圧制御発振器９３は、制
御電圧の中心値で１１.１４５６ＭＨｚを発生する様、
発振周波数制御素子が調整される。クロック生成回路ｂ
〜ｄにおいても同様に、所定の分周比及び発振周波数が
設定される。

【００２１】実際の光ディスク上における再生信号とク
ロックとの関係を図６に示す。同図におけるａ〜ｄは、
それぞれ、図３における領域ａ〜ｄに対応する。２３は
クロックピットであり、２５ａ〜２５ｄは、データ領域
の先頭ピットである。各クロックはクロックピットに同
期して生成されるためこの時点においてはすべてのクロ
ックの位相がそろっているが、その後は周波数が異なる
ためクロック間の位相にずれが発生する。データ領域の
開始位置は、追記データによるクロックピットへの影響
を防ぐため一定間隔以上（時間距離）に設定される。デ
ータ領域の終了地点と第１のトラッキングピットとの間
隔も同様に一定間隔以上に保たれる。図３および図４に
示したように、４領域に等分割した場合、領域ａを基準
とすると領域ｂ、ｃ、ｄはそれぞれ１.２５倍、１.５
倍、１.７５倍の記録容量が得られる。領域ａにおける
１セグメント間のサーボ領域とデータ領域との配分は全
クロック数を２７０とするとサーボ領域が３０クロッ
ク、データ領域が２４０クロック（１５クロック×１６
バイト）である。同一配分比を領域ｂに適応すると１.
２５倍され、全クロック数が３３７.５クロック、サー
ボ領域が３７.５クロック、データ領域が３００クロッ
クである。しかるに、クロック生成回路の分周比は整数
である必要があるからとり得るクロック数は３３７個あ
るいは３３８個である。前者の場合はサーボ領域が３７
クロックとなり本来の長さより０.５クロック短かく、
前述したクロックピットとデータピットあるいは第１の
トラッキングピットとデータピットとの間隔が領域ａの
場合より短かくなる。また、後者の場合はサーボ領域が
３８クロックとなり、データ領域との間隔は問題ない
が、領域ｂの最初のトラックのピット間隔が領域ａの最
初の部分すなわちディスクの最内周より短かくなってし
まう。これを解決する方策は、領域ｂの開始地点を外周
がわにずらすことにより実現される。最内周半径３０ｍ
ｍ、最外周半径６０ｍｍのディスクに１.５μｍピッチ
で記録再生を行なう場合で考えれば領域ｂの開始地点を
３７.５ｍｍの地点から０.５７ｍｍ外周がわにずらすこ
とにより達成される。この部分のトラック数は５７トラ
ックでありこの分だけ記録容量が減少するが全体の容量
から見れば問題になる量ではない。この３方式のうちい
ずれを採用するかは、光ディスク装置全体のマージン設
定により決定される。領域ｃ、ｄにおいても同様の考え
方にもとずき、クロック周波数が決定される。

【００２２】本発明による光ディスクを用いた情報処理
装置の第２の実施例を図７に示す。同図において図１と
同一の構成要素に関しては同一の番号を付してある。こ
の例においては、２個のクロック生成回路を有する。図
３及び図４の光ディスクを用いるものとして動作を説明
すると、第１のクロック生成回路９はトラッキングピッ
トを検出するためのクロック１１.１４５６ＭＨｚを生
成し、第２のクロック生成回路９′は制御装置１２の選
択信号により４種類のクロックを生成する。第２のクロ
ック生成回路９′の構成例を図８に示す。分周比可変分
周器９５は選択信号により２７０、３３８、４０５、４
７３分周が設定される。電圧制御発振器９３は制御電圧
の中心値で４周波数の中心周波数を発振するよう発振要
素が調整される。また、クロック再生回路全体として
は、４周波数全部をカバーする引込範囲を持つ必要があ
る。次に、第２のクロック生成回路の第２の構成例を図
９に示す。この例においては選択信号によって分周比だ
けでなく、電圧制御発振器の中心周波数をも切りかえる
ため、発振要素を切換回路９６で切りかえている。各発
振要素は４周波数のいずれかが中心周波数となるように
調整される。この場合のクロック生成回路は図８の実施
例のような広い引込範囲を持つ必要がない。

【００２３】図７の実施例は図１の実施例に比してクロ
ック生成回路の数を減らすことが可能である。しかし、
領域の境界をこえるたびにクロック生成回路の同期動作
が行なわれるためアクセス速度が低下する。また境界を
こえての連続した記録再生が行なえない。

【００２４】以上述べた様に、本実施例によればサンプ
ルサーボ方式の光ディスクにおいて、サーボ特性を変化
させることなく容量を増加させることができる。また、
本装置を用い、クロック周波数の切換えを行なわなけれ
ば、本発明が適用されていない光ディスクの記録再生も
まったく問題なく行なうことができる。

【００２５】なお、本実施例は、４領域に分割する場合
を例にとり数値を用いて説明しているが、本発明の主旨
は、分割数や先に述べた数値により限定されるものでは
なく、様々な組み合わせがとり得るものである。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、サンプルサーボ方式に
よる光ディスクの記録容量を、サーボ回路に影響を与え
ることなく増加させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による第１の実施例の構成図である。

【図２】光ディスクの再生信号の波形図である。

【図３】光ディスクの領域分割を示す模心図である。

【図４】４領域分割を行なう場合の数値例を示す図であ
る。

【図５】クロック生成回路の構成図である。

【図６】４領域に分割した場合の波形図である。

【図７】本発明による第２の実施例の構成図である。

【図８】第２の実施例におけるクロック生成回路の第１
の実施例の構成図である。

【図９】第２の実施例におけるクロック生成回路の第２
の実施例の構成図である。

【符号の説明】

１光ディスク３光ピックアップ７変調回路８復調回路９ａ〜９ｄクロック生成回路１０選択回路１１トラッキング誤差検出回路１２制御装置９１位相比較器９２低域通過フィルタ９３電圧制御発振器９４分周器

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】情報領域とサーボ領域とが同一トラック
上に交互にかつ該サーボ領域が一定角度間隔で配置され
た円盤状の情報媒体を一定角速度で回転させる駆動手段
と、該情報媒体に光束を照射するとともに該情報媒体か
らの反射光の検出を行う光学手段と、該光学手段により
検出される該サーボ領域の反射光信号に基づいてサーボ
情報を得て該光学手段の制御を行うサーボ手段とを備え
た情報再生装置において、該サーボ領域からの反射光信
号を基準信号とし、該サーボ領域内のサーボ情報の記録
周期に同期させてサーボクロックを生成する第１のクロ
ック生成手段と、該サーボ領域の検出時間間隔を等分
し、かつ前記基準信号に同期させた複数の異なる周波数
のクロックを生成する第２のクロック生成手段と、該第
２のクロック生成手段で生成される複数のクロックのう
ち、いずれの周波数のクロックを使用するかを指示する
制御手段と、前記制御手段により選択されたクロックに
基づいて情報領域の情報の再生を行う再生手段とを備え
たことを特徴とする情報再生装置。
【請求項２】請求項１に記載の情報再生装置におい
て、第２のクロック生成手段は、１つのクロック生成回
路により構成され、該１つのクロック生成回路は、前記
制御手段の指示により前記サーボクロックの周波数と等
しいか或いはそれ以上の周波数のクロックを生成するこ
とを特徴とする情報再生装置。
【請求項３】請求項１に記載の情報再生装置におい
て、第２のクロック生成手段は、前記複数のクロックを
それぞれ生成する複数のクロック生成回路と、該複数の
クロック生成回路から出力される前記複数のクロックを
入力とする選択回路とにより構成され、該選択回路は、
前記制御手段の指示に基づいて前記複数のクロックの中
の１つのクロックを選択するものであり、該複数のクロ
ックは前記サーボクロックの周波数と等しいか或いはそ
れ以上であることを特徴とする情報再生装置。
【請求項４】請求項１に記載の情報再生装置におい
て、前記制御手段は、前記情報媒体のトラック番号に応
じて前記第２のクロック生成手段で生成される複数のク
ロックの１つを選択し、かつ外周側のトラックほど高い
周波数を選択するものであることを特徴とする情報再生
装置。
【請求項５】請求項１に記載の情報再生装置におい
て、前記制御手段は、前記情報媒体のトラックを複数の
グループに分割し、該グループに応じて前記第２のクロ
ック生成手段の前記複数のクロックを段階的に選択し、
かつ最内周のグループでは前記サーボクロックと同一周
波数のクロックを選択し、外周側のグループほど高い周
波数のクロックを選択することを特徴とする情報再生装
置。
【請求項６】請求項１に記載の情報処理装置におい
て、前記制御手段は、前記情報媒体の全てのトラック番
号に対して共通に、前記第２のクロック生成手段で生成
される複数のクロックの内の１つを選択するものである
ことを特徴とする情報再生装置。