JP2807979B2 - 情報記録媒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル信号の記録
再生に用いる円板状の情報記録媒体に係り、特に、コン
ピュータの外部記憶装置として用いられる光ディスク等
の情報記録媒体の記録容量を増加することに関する。 【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折光を検出
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、かつ制御が行なわれ
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領域にわけ
て、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。このような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 Ｄata
ＳtorageＩＩ，vol．６９５（１９８６）ｐｐ２３９−
２４６）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の情
報記録媒体は、扱う情報量の増大に伴い、より大容量の
ものが求められている。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。この点に関し、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）方式の
場合、線速度が一番遅い最内周においてピット周期が制
限されてしまう。その結果、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、線速度を一定に保つＣ．
Ｌ．Ｖ．（Ｃonstant Ｌinear Ｖelocity）方式におい
ては内周側から外周側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、かつ高速のアクセスが必要とされるコンピュータ用
データ記録再生媒体としては支障がある。 【０００６】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（ゾー
ン）に分割し、それぞれの領域に対し記録密度が高くな
るように、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６１−１
７５９６８号公報に述べられている。 【０００７】 【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。 【０００８】本発明の目的は、サンプルサーボ方式の情
報記録再生装置に用いる情報記録媒体において、サーボ
情報のサンプル周期を変化させる必要がなく、かつ記録
容量を増加させてなる情報記録媒体を提供することにあ
る。 【０００９】 【課題を解決するための手段】上記目的は、サーボ領域
と情報領域とを円盤状の記録媒体の円周方向に交互に配
置し、かつ一定角速度回転時に一定周期ごとにサーボ信
号が検出されるように一定角度間隔でサーボ領域を配置
し、サーボ領域では一定角度回転時にサーボ領域の検出
間隔に同期し、かつその検出間隔を等分する基準時間間
隔の整数倍の時間間隔でサーボ信号を記録してなり、情
報領域では一定角度回転時にサーボ領域の検出間隔に同
期し、かつその検出間隔を等分する記録時間間隔で記録
信号を記録してなり、該情報領域の記録時間間隔が前記
基準時間間隔とは異なる間隔で記録信号を記録した部分
を少なくとも有してなる情報記録媒体とすることにより
達成される。 【００１０】この場合において、情報領域への記録は、
一定角速度回転時に記録媒体の径方向に応じて信号の記
録時間間隔が異なり、かつ外周側ほど短い記録間隔で行
われているものとすることができる。 【００１１】 【作用】サーボ領域には、サーボ領域の配置間隔を等分
する一定のサーボクロックでサーボ信号が記録されてい
るから、情報記録媒体（以下、ディスクと称する。）を
一定の角速度で回転し、そのサーボ信号を検出すれば、
一定周波数のサーボクロックを再生できる。このサーボ
クロックを用いてサーボ情報の検出を行なえば、安定な
サーボ制御動作を確保できる。一方、サーボ領域の配置
間隔を等分しかつサーボクロックとは異なる周波数のク
ロックで情報領域に記録を行うようにしたから、ディス
クを一定の角速度で回転させても、トラック位置に応じ
て情報再生のクロック周波数を変化させることにより、
ディスク上の記録密度を変化させることが可能になる。 【００１２】例えば、ディスクの外周側に向かうほど、
情報記録再生用のクロック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。 【００１３】 【実施例】本発明を図１〜５に示した実施例により説明
する。図１は、本発明に係る光ディスクに適用したサー
ボ領域の再生信号及びデータ記録再生用のクロックの一
実施例の波形図を示している。図示の（iv)〜（vii）に
示すように、データ記録再生用のクロック２４ａ〜ｄ
は、光ディスクを図３に示すように径方向に４つの領域
に分割し、内周側から外周側に向かうにつれて各領域の
クロック周波数が高くなるように設定されている。 【００１４】図２は、本発明の光ディスクの情報記録再
生に好適なサンプルサーボ方式による光ディスク装置の
構成図である。但し、図２には、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。 【００１５】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。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。 【００１６】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１の（i）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。 【００１７】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、図１の（ii)に示すト
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。このサーボクロック信
号を得るためには、図１の（i）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２３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し、
図１の（iii）に示すクロック２４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。 【００１８】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。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。１８００ｒｐｍで回転
させる場合の適切な数はディスク一周あたり１０００〜
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、すなわちサーボ領域の配置間隔が一定
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。これにより、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。 【００１９】しかし、サーボ領域が時間軸上で一定であ
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。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。 【００２０】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。 【００２１】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。 【００２２】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４３２.５ＭB
yte が得られる。クロック周波数の生成は図２における
４個のクロック再生回路９ａ〜９ｄにより行なわれる。
クロック再生回路ａは１１.１４５６ＭＨｚ、クロック
再生回路ｂは１３.９５２６ＭＨｚ、クロック再生回路
ｃは、１６.７１８４ＭＨｚ、クロック再生回路ｄは１
９.５２５４ＭＨｚ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、クロック再生回路
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。 【００２３】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。 【００２４】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９３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。したがって、例えばクロック再生回路ａにお
いては、分周器９４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１１.１４５６ＭＨ
ｚを発生する様、発振周波数制御素子が調整される。ク
ロック再生回路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。 【００２５】実際の光ディスク上における再生信号と情
報記録再生用のクロック２４ａ〜２４ｄとの関係を図１
の（iv）〜（vii）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。 【００２６】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
再生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３０ｍｍ、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０.５７ｍ
ｍ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。 【００２７】本発明の光ディスクに好適な光ディスク装
置の第２の実施例を図６に示す。同図において図２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個のクロック再生回路を有する。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のクロック再生回路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のクロック再生回路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。 【００２８】第２のクロック再生回路９′の構成例を図
７に示す。分周比可変分周器９５は選択信号により２７
０、３３８、４０５、４７３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。 【００２９】次に、第２のクロック再生回路の第２の構
成例を図８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再生回路は図
７の実施例のような広い引込範囲を持つ必要がない。 【００３０】図６の実施例は図２の実施例に比してクロ
ック再生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再生回路の同期動作
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。 【００３１】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。 【００３２】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。 【００３３】 【発明の効果】本発明によれば、サンプルサーボ方式に
よる光ディスク等の情報記録媒体の記録容量を、サーボ
情報のサンプル周期を変化させ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】本発明に係る光ディスクにより得られる再生信
号及び情報記録再生用のクロックの一実施例の波形図を
示す。 【図２】本発明に係る光ディスクの記録再生に好適なサ
ンプルサーボ方式による光ディスク装置の第１の実施例
の構成図である。 【図３】光ディスクの領域分割を示す模式図である。 【図４】光ディスクを４つの領域に分割する場合の数値
例を示す図である。 【図５】クロック再生回路の構成図である。 【図６】本発明に係る光ディスクの記録再生に好適なサ
ンプルサーボ方式による光ディスク装置の第２の実施例
の構成図である。 【図７】第２の実施例におけるクロック再生回路の第１
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再生回路の第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 クロック再生回路 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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−175968（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−253674（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G11B 20/12

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．サーボ領域と情報領域とを円盤状の記録媒体の円周
   方向に交互に配置し、かつ一定角速度回転時に一定周期
   ごとにサーボ信号が検出されるように一定角度間隔でサ
   ーボ領域を配置し、サーボ領域では一定角度回転時にサ
   ーボ領域の検出間隔に同期し、かつその検出間隔を等分
   する基準時間間隔の整数倍の時間間隔でサーボ信号を記
   録してなり、情報領域では一定角度回転時にサーボ領域
   の検出間隔に同期し、かつその検出間隔を等分する記録
   時間間隔で記録信号を記録してなり、該情報領域の記録
   時間間隔が前記基準時間間隔とは異なる間隔で記録信号
   を記録した部分を少なくとも有してなる情報記録媒体。 ２．請求項１に記載の情報記録媒体において、前記情報
   領域への記録は、一定角速度回転時に記録媒体の径方向
   に応じて記録信号の記録時間間隔が異なり、かつ外周側
   ほど短い記録時間間隔で行われていることを特徴とする
   情報記録媒体。