JP3567101B2 - 光記録情報の再生方法および光ディスク装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は記録面の全面あるいは一部に、あらかじめ凹凸形状を有するピットによって情報が記録された光ディスクにおいて、記録容量を増大させる手法と共に、その増大させた容量を用いて付加情報を記録する事で主情報の記録容量の減少を防ぎ、また記録した付加情報を有効に利用し得る技術を提供するものであって、より具体的にはピットの深さに情報を含ませた光ディスク及びその再生方法と光ディスク装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の光ディスクは2値のデータをピットの有無に対応させる2値記録である。
ディスクの高密度化を行うには、ピットの大きさを小さくして行き、また、それを読み取るためのレーザービームスポットも小さくしてゆくことが行われている。これ以外に、1つのピットに多値データを持たせるいわゆる多値記録も高密度化に有効な手段である。
【0003】
例えば、特開昭58−215735号公報には、ピットの深さを複数段階に設定して反射光量を多段階に変えることで、多値データを記録するようにした光ディスクが提案されているが、この方法では、反射光量レベルの判定が難しく、再生データにエラーが多くなるという問題がある。これに対し、特開平5−205276号公報には、反射光量レベルとプッシュプル信号レベルを組み合わせて多値記録データを再生する方法が開示されている。
【0004】
また、現在、CD、DVDに代表される、あらかじめ凹凸ピットを形成することで情報を記録した光ディスクは、主にピットの有無と、その長さで情報を表現するピット長記録と呼ばれる方法で情報を記録している。
【0005】
図11に於いて、図示しないピックアップから光ディスク上に照射された光ビーム1101がピット131に差し掛かると、ピットによる光の干渉・回折現象により、反射光量は図11(a)のような変化を生じる。この反射光をフォトディテクタ上に集光し、電気信号として取り出し、所定のリファレンス電圧と比較して2値化すれば再生データ(b)を得る。これに基いてピット131の有無及びその長さを検出する事で、情報の再生を行なう事が出来る。これが従来のピット長記録された光ディスクの情報の再生原理である。
【0006】
CDとDVDはその容量が大きく異なるが、これは、形成されているピットの大きさやピットの列であるトラックの密度によるものである。また用いられている対物レンズのNAと光の波長も異なり、CDでは対物レンズのNAは0.4前後、レーザー波長は780nmから830nm程度であるのに対し、DVDではNAは0.6、レーザーの波長は650nmが用いられ、光学系の違いで生じる光ビームの大きさにも差がある。
【0007】
ところで光ディスクに記録される情報は、最終的にユーザーが必要とする情報、即ち主情報と、主情報を効率的に再生したり、主情報の信頼性を高めるための付加情報とに分ける事が出来る。
【0008】
主情報としては、音声、画像、文字などが挙げられる。付加情報には、効率的な再生を行うためのインデックス情報やナビゲーション情報、映画の字幕、副音声、主情報の信頼性を高めるための誤り訂正用の符号や、ディスク上の位置を示すアドレス情報などが挙げられる。また、近年、光ディスクの情報を不正にコピー出来ないようにする技術として、不正コピー防止用の情報をあらかじめ記録しておくといった技術や、主情報に保護用の情報を埋め込む、電子透かしと呼ばれる技術が検討されており、これらも付加情報と言える。
【0009】
このような付加情報の存在により、光ディスクの総容量にしめる付加情報の割合は増える傾向にある。光ディスク上の記録容量に限りがある以上、付加情報の増大は主情報の減少を意味するわけであり、これを解決するには光ディスクの記録密度を高めて記録容量を増大させることが必要となってくる。
【0010】
ところが、光ディスクの面記録密度を大きくするには、CDとDVDの容量差を説明した上記の理由により、より細かなピットを高密度に形成すると共に、これを再生するためにピックアップの光学系を変更し、より小さな光ビームスポットを作り出す必要が生じる。
【0011】
これに対し、例えば特開平11−66607号公報に開示される技術がある。この技術は同公報の図1あるいは図3に記載の如く、通常の主情報をCD用の高密度のピットP0として記録すると共に、それが幾つか含まれる様な、大きく低密度のピットP1を重畳させて記録している。
【0012】
そしてこの高密度のピットの情報(主情報)は同公報図2に記載のCD読取り用光ヘッドH0から直径2[μm]程度の光ビームスポットを照射して再生すると共に、低密度の情報(付加情報)はスポット径の大きい低密度読取り用光ヘッドH1から直径500[μm]程度の光ビームを照射する事で再生すると言うものである。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特開平5−205276号公報で開示された方法では、反射光量を得るためのビームスポットとは別に、プッシュプル信号を得るためのビームスポットを用意する必要があり、2つのビームスポットが必要となる。1つのビームスポットで行うには、ビームスポットをトラック中心からずらせるか、もしくは、トラックをウォブルさせて相対的にビームとトラック中心の位置ずれを起こす必要がある。
【0014】
このような場合、トラッキング制御が安定せず、トラックはずれや、再生エラーを招きやすいという問題がある。
【0015】
また、特開平11−66607に開示されている技術では光ヘッド(ピックアップ)を2種類用意しなければならず、まず製造コストや装置寸法などの増大を招く上、付加情報を再生するための光ヘッド(ピックアップ)の制御も必要となる。また付加情報は大きなピットとして形成する事になるので、記録出来る付加情報量は小さく、付加情報の記録による主情報の記録容量の減少は回避し難い。
【0016】
本発明は、係る問題を解決するためになされたものであり、記録密度の向上と共に、トラッキングを安定させ、多値データを正しく再生でき、また、新たな光ピックアップの必要性や、コストや装置寸法などの増大を招くことも無く、光ディスクの記録容量を増大させると共に、その増大した容量を用いて付加情報を記録する事で付加情報量の増大による主情報量の減少を防止し、更にはその付加情報を有効に利用する光ディスク、光記録情報の再生方法、並びに光ディスク装置を提供するものである。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明は以下のような手段を講じた。
【0023】
即ち、本発明の光記録情報の再生方法では、光ディスク上のタンジェンシャルプッシュプル信号を正負それぞれの基準値を越えた事を示す2組の2値化信号に変換し、これら第2の2値化信号の各組を正負の信号として加減算し、その加減算の結果に基づき情報を再生する事を特徴としている。
【0024】
また、本発明の光記録情報の再生方法では、光ディスクからの反射光量に基づく信号を第1の2値化信号に変換すると共に、タンジェンシャルプッシュプル信号を正負それぞれの極性で所定の基準値を越えた事を示す2組の第2の2値化信号に変換し、第1の2値化信号の変化点に於いて第2の2値化信号を観測して情報を再生する事を特徴としている。
【0029】
また、本発明の光ディスク装置では、光ディスク上のタンジェンシャルプッシュプル信号を正負それぞれの基準値を越えた事を示す2組の2値化信号に変換し、これら第2の2値化信号の各組を正負の信号として加減算し、その加減算の結果に基づき情報を再生する事を特徴としている。
【0030】
そして、本発明の光ディスク装置では、光ディスクからの反射光量に基づく信号を第1の2値化信号に変換すると共に、タンジェンシャルプッシュプル信号を正負それぞれの極性で所定の基準値を越えた事を示す2組の第2の2値化信号に変換し、第1の2値化信号の変化点に於いて第2の2値化信号を観測して情報を再生する事を特徴としている。
【0053】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した具体的な実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0054】
波長650nmのレーザー光とNA0.6のレンズからなる光学系を用いて、トラックピッチ(グルーブとグルーブの間隔=Wg+Wl=)0.74μmで、様々なピット深さをもつディスクに対して実験を行った。
【0055】
ディスク基板には屈折率1.5のポロカーボネートを用い、反射膜はAlとした。2種類のピット深さをもつディスクは、米国特許5246531やカナダ特許2062840に示された方法を用いることで作製した。また、トラッキングはDifferential Phase Detection(DPD)法を用い、トラック中心をビームスポットが走行するようにしている。
[実施形態1]
本発明の第1の実施形態を図1乃至図5を用いて説明する。
【0056】
図1は、ピット深さとタンジェンシャルプッシュプル信号振幅、及び、RF信号振幅の関係を表わしたものである。横軸はピットの深さであって、使用する光の波長を基準として表わしているが、この実験では、λ/8n=54nm、λ/4n=108nm、3λ/8n=162nm、λ/2n=216nmである。
【0057】
RF信号振幅はピット深さがλ/4nのとき最大値をとり、図1の右側の縦軸はこの値を1として規格化している。タンジェンシャルプッシュプル(TPP)信号振幅はピット深さがλ/8nのとき最大となり、図1の左側の縦軸はこの時の値を1として規格化して示している。
【0058】
TPP信号はピット深さλ/4nを境にして、その極性が反転するが、それを表わすために、図1では、λ/4n<ピット深さ<λ/2nの領域でTPPの値を負にとっている。
【0059】
次にTPP信号とRF信号について図2と図3で説明する。図2(a)は、ピット上をビームスポットが走行しており、図2(b)は、その反射光が2分割受光素子A、Bで構成されるディテクターに導かれている様子を示している。TPP信号とRF信号はこの2分割受光素子A、Bの出力を用いて、以下の演算により、求められる。
TPP=A−B
RF=A+B
図1において、D1(80nm)、D2(135nm)で表わされる深さのピットを作製し、それに対応したRF信号とTPP信号の現われ方を図3を用いて説明する。
【0060】
なお、ここでλ=650nm、n=1.5であるから、D1<λ/4n、λ/4n<D2となっている。
【0061】
RF信号はビームスポットを光ディスクたるディスクに照射した際に受光素子A、Bに戻って来る光量の総和信号である。ビームスポットがピット上に位置する時点では、光はピットによる回折の影響を受け、受光素子への戻り光量(反射光量と言い換えても良い)が少なくなるため、RF信号のレベルは低下する。
【0062】
一方、TPP信号は、ビームスポットを光ディスクたるディスクに照射した際に、その反射光のピットの長さ方向(タンジェンシャル方向)における光量の偏りを示す信号である。ビームスポットがピットのエッジに差し掛かると、光の回折方向はピットの長さ方向に偏り、その偏る方向はピットの前後何れのエッジであるかによって相違するため、受光素子A、Bの出力の差を求めると、ピットの前・後のエッジで極性が異なるパルス状の信号が得られる。
【0063】
但し、ピットの前後エッジでどちらの極性の信号が現れるかはピットの深さにも依存しており、上記の条件を満たす深さD1のピットでは、ピットの前エッジでは正方向、後エッジでは負方向に信号が出るのに対し、深さD2のピットでは、その逆となる。
【0064】
このようにピットの前後エッジでの信号の出方がD1とD2では反転しており、これを先の図1に於いてはタンジェンシャルプッシュプル信号の極性が異なると表現している。
【0065】
再度図1を参照すると、上記の条件を満たす深さD1並びにD2のピット双方ではRF信号振幅、TPP信号振幅の絶対値はほぼ同等であり、TPP信号の極性のみが異なることになる。
【0066】
以下に、RF信号とTPP信号を用いて多値データを再生する方法、及びその装置の主要部の構成について図4並びに図5を用いて説明する。図4は再生装置の主要部の構成を示すブロック図であり、図5は再生する方法や動作、その際の波形やタイミングを説明する図である。
【0067】
まず、図5(a)に示すように配置されたピットを再生する場合を考える。この図5ではピット深さは左から順にD1、D2、D1となっている場合を想定している。受光素子A、Bからなるディテクター1からの出力は差動アンプ2により両者の差が求められてTPP信号(図5(c))となる一方、加算アンプ3により総和が求められRF信号(図5(b))となる。
【0068】
RF信号は等化回路7により特に短いピットからの再生信号に対する周波数特性の補正等が行われ、2値化回路8により2値化された後(図5(d))、図示しない復調回路へ送られる。
【0069】
一方、TPP信号はコンパレーター4により、正の基準値と比較され、基準値より大きい(符号が正で絶対値が大きい)場合に、加減算回路6へパルス(+1)が出力される(図5(e))。同様にコンパレーター5により、負の基準値と比較され、負の基準値より小さい(符号が負で絶対値が大きい)場合に、加減算回路6へパルス(−1)が出力される(図5(f))ようになっている。加減算回路6ではコンパレーター4、5からのパルスを加算して、−1、0、+1の3状態を2ビットの出力信号(図5(g))として復調回路へ導く。
【0070】
即ち、加減算回路6ではタンジェンシャルプッシュプル信号からコンパレーター4、5により2値化された2組のパルス信号を演算(この例ではその極性も含めて加算)している事になり、その加減算の結果を以って、ピット部ではそのピット深さ(換言すればタンジェンシャルプッシュプル信号上の正負パルスの出る順序)に応じて−1と+1の2状態を復元・再生出来ることになり、またピットが形成されていない非ピット部では0と言う状態が復元出来、ピットの有無と深さによって合計3値の記録情報の再生が可能となる。従って従来の所謂2値記録した場合に比べて、光ディスク上の情報の記録密度を大幅に向上させる事が可能である。
【0071】
因みに従来の2値記録再生と同様な記録情報の再生を行うためには、ピットの深さを全て同一のものとすれば良い。先の図5を参照すれば、例えば深さD1のピットではビームスポットがその前エッジに差し掛かった場合にはタンジェンシャルプッシュプル信号(TPP信号)(図5(c))は正、後エッジで負に出現するので、図5(e)(f)のパルスを符号を含めて加算して行けば、ピット部では+1、非ピット部では0の状態が得られる事になる。
【0072】
更に換言すれば本発明における、この記録情報の再生方法あるいは装置では、ピットの深さが同一である従来の2値記録された光ディスクに対しては2値化情報を、深さを異ならせた新たな光ディスクに対しては3値化情報をそれぞれ復元・再生出来る事になり、従来の2値化記録された光ディスクに対する互換性も維持する事が可能である。
【0073】
ここで説明したように、RF信号と、TPP信号を組み合わせて多値記録を行うには、TPP信号の極性が反転する深さλ/4nを挟んで2種類の深さD1、D2のピットを光ディスクに形成すれば良く、D1、D2の条件としては、図1から判るように、
0<D1<λ/4nかつλ/4n<D2<λ/2n
を満たすように構成されていればよい。
【0074】
更に、図1からこのD1、D2の範囲をより限定し、
λ/8n<D1<λ/4nかつλ/4n<D2<3λ/8n
とすればRF信号、TPP信号共にバランス良く、振幅を大きく得られることが読み取れる。
【0075】
即ち、より大きな振幅の信号を得ることでその信号品質を向上させ、記録されている情報を再生する際のエラーを低減することが可能となる。
【0076】
また、従来のピット深さが一定の光ディスクでも2値の情報の再生が可能である事は既に述べたが、上記の様にピット深さを設定した光ディスクを用いるとピットの深さによって3値の情報再生が可能であり、更にその深さをより限定するとRF信号・TPP信号共にバランス良く大きな振幅で得る事が出来るので信号品質が向上し、情報を再生する際のエラーが低減出来てなお好適である。
[実施形態2]
先の第1の実施形態ではタンジェンシャルプッシュプル信号(TPP信号)の正負に応じた2組の2値化信号を生成し、その加減算結果から記録されている情報の再生を行うものを示した。しかし同じ光ディスク上の情報を別の手法・構成によっても同様に再生する事は可能である。
【0077】
まず先の図5に戻り、RF信号(b)の2値化信号(d)と、TPP信号(c)を正負それぞれの基準値で2値化した信号(e)(f)の関係に注目すると、(d)の変化点における(e)または(f)の出現タイミングはほぼ同一であり、しかも
(1)(d)の立ち下がりで(e)が出現すれば、再生情報は+1
(2)(d)の立ち下がりで(f)が出現すれば、再生情報は−1
(3)(d)の立ち上がりでは、再生情報は常に0
とすれば、先の実施例1と全く同様の再生情報が得られる事が判る。
図6はこの手法・考え方により同じ情報を再生するための再生装置の主要部の構成を示している。
【0078】
構成は先の第1の実施形態における図4とほぼ同等であるが、加減算回路6に代わってラッチ9、10が設けられている。これらラッチ9、10の入力としてはコンパレーター4、5から出力されるパルス(図5における(e)(f))が与えられており、RF信号を2値化した信号(図5における(b))の立ち下がりでこれら入力をラッチして出力する一方、立ち上がりではこれらの入力に関わらずラッチ9、10はクリアされて0を出力される様に構成されている。
【0079】
これらラッチ9、10の出力はRF信号の2値化した信号(2値化回路8の出力)と共に、図示しない復調回路に与えられ、復調回路はラッチ9の出力が1となっていれば再生した情報は+1、ラッチ10の出力が1となっていれば再生した情報は−1、ラッチ9、10双方の出力が0であれば再生した情報は0として判断すれば良い。
【0080】
なおこの第2の実施形態に於いても、使用する光ディスクのピット深さは第1の実施形態で述べたものが好適であるのは当然であり、メリットもそのまま享受出来る。
【0081】
本実施形態では、650nm波長、NA0.6の光学系を用いたが、本発明の効果は光学系に制限されるものではないことは自明である。さらに、ピット深さの値は、上記実施例で示した値に限定されるものではなく、本発明の主旨に従えば、請求項に述べた範囲の幅で様々な組み合わせが可能であることは言うまでもない。
[実施形態3]
本発明の第3の実施形態を、以下図7乃至図10を参照して行う。
【0082】
本発明における情報の再生原理は、図11を用いて説明した従来の再生原理とは幾分異なるものであるので、まずこれについて説明を行う。
【0083】
図7は本発明における情報再生の基本原理を示したものである。本発明に於いては光ディスクに形成された凹凸形状を有するピットの深さを変える事で、ピット長さに加えてピット深さにも情報を与えたものであって、特にその深さは浅いものと深いものの2種類に区分される。
【0084】
使用する光の波長をλ、光ディスク基板の屈折率をnとした時、図7に於いてピット131は深さが(λ/6n)程度の比較的浅いピットであり、斜線で表したピット132は深さが(λ/3n)程度の比較的深いピットであって、それぞれの深さは、
0<(ピット131の深さ)<λ/4n
かつ
λ/4n<(ピット132の深さ)<λ/2n
を満たすように構成されている。
【0085】
これらのピット列を光ビーム1101にて図7中の矢印の方向に走査した場合、先に図11でも説明した様にピットで光の干渉が生じ、反射光量も変化するためフォトディテクタへの入射光量の総和信号(a)はピットの有無に応じたレベル変化を示し、これを2値化することで総和信号2値化信号(c)を得る。ピットの長さは、この総和信号2値化信号(c)より判別することが出来るが、これは図11で説明した従来の光ディスクの再生原理と全く同じである。
【0086】
次に、フォトディテクターへの入射光(言い換えれば光ディスクからの反射光)を、光ビームの進行方向で前後半部に分けてその光量差を求めた信号である、タンジェンシャルプッシュプル信号(b)に注目する。ピットに光ビームが差し掛かり、あるいは抜け出す瞬間を考えると、光ビームの前半あるいは後半部分のみがピット上に位置する事になるので、その反射光の強度分布には前後方向で差が生じ、その差を求めたタンジェンシャルプッシュプル信号は光ビームがピットに差し掛かりあるいは抜け出す瞬間、換言すればピットのエッジ部でパルス状の信号を発生する事になる。
【0087】
このタンジェンシャルプッシュプル信号の極性は幾つかの要因により変動するが、その1つはピットの深さである。この図7では便宜上、浅いピット131では前エッジ(光ビーム1101がピットに差し掛かった瞬間)で正のパルスが発生し、後エッジ(光ビーム1101がピットから抜け出す瞬間)で負のパルスが発生するのに対し、深いピット132では、前エッジで負のパルスが発生し、後エッジで正のパルスが発生するものとしている。
【0088】
この現象は反射光のピットによる干渉、あるいは回折パターンがピット131、132の深さにより反転するためであり、ピット131、132の深さによりタンジェンシャルプッシュプル信号の極性が反転していると表現する事も出来る。
【0089】
このタンジェンシャルプッシュプル信号の極性を検出することで、ピットの深さを検出することが可能となり、換言すればピット深さに情報を含ませることが可能となる。
【0090】
このタンジェンシャルプッシュプル信号を正負の基準値と比較し、正方向の所定のレベルを超えた時にタンジェンシャルプッシュプル信号正極性検出信号(d)を発生させると共に、負方向に絶対値が所定のレベルを越えた時にタンジェンシャルプッシュプル信号負極性検出信号(e)を発生させる様にすれば、これらと上記総和信号2値化信号(c)とを組み合わせることでピット深さ検出信号(f)が得られる。即ち、総和信号2値化信号(c)の立ち下がりの時点で(d)、立ち上がりの時点で(e)にパルスが観測されれば浅いピットであり、逆であれば深いピットであると判断する事が出来る。
【0091】
続いて、本発明の第3の実施形態について以下図8乃至図10を参照して説明する。
【0092】
図8は本発明にかかる光ディスク装置の、主情報並びに付加情報を再生する部位の構成の例を示すブロック図である。
【0093】
図8において、光ディスクからの反射光101はフォトディテクタ102上の中心に集光される。フォトディテクタ102はピット列の接線方向の分割線と、光ディスク半径方向の分割線で4つの素子a,b,c,dに分割されており、それぞれの部分は入射する光量に比例した信号を出力する。加算回路103−1は、ビーム進行方向に対して後側に位置する素子b,cの和信号(b+c)を出力し、加算回路103−2は、ビーム進行方向に対して前側に位置する素子a,dの和信号(a+d)を出力する。また、加算回路4は4つの素子の出力の総和(a+b+c+d)を出力する。
【0094】
加算回路103−1、103−2の出力は差分回路105に入力され、その結果が反射光の前後半部、即ちピットの列の接線方向における強度分布の差を示すタンジェンシャルプッシュプル信号となり、コンパレータ106−1、106−2に入力される。コンパレータ106−1、106−2はそれぞれあらかじめ決められたリファレンス電圧+Ref1、−Ref1とタンジェンシャルプッシュプル信号を比較し、+Ref1に比べてタンジェンシャルプッシュプル信号の振幅が大きい場合にはコンパレータ106−1が“H”を、−Ref1に比べてタンジェンシャルプッシュプル信号の振幅が負方向に絶対値が大である場合にはコンパレータ106−2が“H”を付加情報再生回路8に出力する。また加算回路104の出力はコンパレータ107にてリファレンス電圧+Ref2と比較され、その結果である2値化信号は主情報再生回路109及び付加情報再生回路108、並びに光ディスク装置の動作を制御するコントローラ110に出力される。
【0095】
コントローラ110は主情報再生回路109やサーボ制御部111、表示部112などの制御を行う。
【0096】
前述のように、タンジェンシャルプッシュプル信号は、ピットの深さによって反転する。そこで、例えば、タンジェンシャルプッシュプル信号が浅いピットの前エッジで正のパルス、後エッジで負のパルスを出すような回路構成にした場合、深いピットを再生すると、タンジェンシャルプッシュプル信号はピットの前エッジでは負のパルス、後エッジでは正のパルスを出力することになる。付加情報再生回路108はこの原理に基づいてピットの深さを検出し、深さによって記録された情報の再生を行なう。
【0097】
図9には付加情報再生回路108のより具体的な構成を示している。コンパレータ107の出力信号はエッジ検出回路183に入力される。エッジ検出回路183はコンパレータ107の出力信号の立ち下がりエッジ、すなわちビームスポットがピットの前エッジに差し掛かったことを検出し、パルスを出力する。この出力パルスはNAND回路181の入力の1つとFF回路182のクロック入力、及びカウンタ回路185に入力される。
【0098】
NAND回路181の他方の入力にはコンパレータ106−1の出力が入力されており、NAND回路181の出力はFF回路182のReset入力に接続されている一方、コンパレータ106−2の出力は、FF回路182のデータ入力端子Dに接続されている。FF回路182の出力Qはデータ復元回路184に接続されており、データ復元回路184はこれに基き付加情報を復元・再生する。
【0099】
またカウンタ185もFF回路182の出力Qに接続されており、これと先のエッジ検出回路183からの信号に基いて、深いピットを検出した回数や頻度をカウントするものであるが、これについては別途後述する。
【0100】
FF回路182の出力Qやデータ復元回路184、並びにカウンタ185もコントローラ110に接続されているが、これらについても後に説明する
続いて図10を参照してその動作タイミングを説明する。なお図中最上段に示したピットの内、131は浅いピット、132は深いピットである。
【0101】
光ビーム1101がこの上を通過するに従い、その反射光量を表した、加算回路104の出力信号(a)はピットの有無に応じたレベル変動を示し、タンジェンシャルプッシュプル信号(b)はピットのエッジ、換言すれば加算回路の出力信号(a)がレベル変化をする時点に於いて、その深さに応じた極性のパルス信号となる。
【0102】
コンパレータ107の出力(c)、コンパレータ106−1の出力(d)及びコンパレータ106−2の出力(e)はそれぞれ前述した通り、加算回路104の出力即ち反射光量に基く信号、並びにタンジェンシャルプッシュプル信号の正負方向における2値化信号である。
【0103】
エッジ検出回路183はピットの前エッジ、即ちコンパレータ107の出力(c)の立ち下がりに於いて(f)の様にパルスを出力する。光ビーム1101が浅いピット131に差し掛かると、コンパレータ106−1の出力(d)が“H”となるため、NAND回路181の出力(g)には“L”レベルのパルスが出力されてFF回路182をリセットし、FF回路182の出力であるQ端子(信号は図10の(h))は“L”となって、再生されたピットが浅いピットである事を表示する。
【0104】
一方光ビーム1101が深いピット132に差し掛かると、コンパレータ106−2の出力(e)が“H”となるため、FF回路182のデータ入力端子Dは“H”になり、FF回路182はクロック入力であるエッジ検出回路183の出力パルスが入力されたときに、その出力であるQ端子(信号は図10の(h))は“H”となって、深いピットである事を表示する。
【0105】
データ復元回路184は、このFF回路182の出力Qと、エッジ検出回路183からピット毎に得られる信号を利用してピット深さによって記録された付加情報の復元・再生、あるいは付加情報の存在の有無の検出を行い、その結果をコントローラ110へと出力し、コントローラ110はその結果に応じて光ディスク装置各部の動作を制御する。
【0106】
従って光ディスク装置としてはその付加情報により各種の動作を制御する事が出来る一方、光ディスクはそれら付加情報を記録しても主情報の記録容量は減少せず、総合的に見た記録容量は増大する事になる。
【0107】
なお上記の説明では主情報はピットの有無と長さによって記録されているものを説明したが、ピットの幅や位置、若しくはこれらの少なくとも1つにより主情報が記録されている光ディスクであれば、換言すればピットが形成されている光ディスクであれば、その深さによりタンジェンシャルプッシュプル信号の極性は変化するので、本発明の技法は適用可能である。
【0108】
この様に構成された光ディスク装置に、ピットの深さを意図的に変えてはいない従来の光ディスクを装着して再生させた場合、タンジェンシャルプッシュプル信号の極性は各ピットで同じ変化を示す。従ってFF回路182の出力(図10の(h))は“H”あるいは“L”レベルの何れかに固定され、当然ながらピットの深さに基く有意な付加情報の再生は行えないが、主情報はピットの有無や長さによる反射光量の変化に基いて再生が行える。具体的には図8中でコンパレータ107の出力から主情報再生回路9が主情報の再生・復号を行う。そしてその主情報の再生に際して、ピットの深さによる付加情報が必要無ければ、そのまま主情報の再生を行えば良い。具体的には、例えば主情報が暗号化されて記録されておらず、復号・再生に際して別段解読鍵情報が不要な光ディスクを再生する様な場合がこれに該当する。
【0109】
従って本発明の光ディスク装置では、従来の光ディスクに対する再生互換性も持たせる事が出来る。
【0110】
即ち、最初は従来の光ディスクを再生する光ディスク装置と同様に、まず主情報の再生を行い、主情報が正常に再生出来ない、あるいは主情報の内容から付加情報の存在が判断若しくは予想される際に、付加情報の再生を行う様にしても良い。
【0111】
この様にすれば、従来の光ディスクに対する再生の互換性を保ち得ると共に、主情報が正常に再生出来る様であれば、当面動作が不要である付加情報の再生に関連するブロックの電源をコントローラ110の制御によってOFFする事も出来、消費電力の削減にも有効である。
【0112】
また上記説明した光ディスク装置の構成は、主情報は反射光の光量を示す和信号に基いて再生すると共に、付加情報は照射した光ビームの反射光の、ピットの列の接線方向における強度分布の差を示す、タンジェンシャルプッシュプル信号を参照して再生する構成である。
【0113】
従って主情報の再生に際しては前述の通り、従来の光ディスクに対する再生互換性を有する一方、このタンジェンシャルプッシュプル信号はピットの深さが既述の(λ/4n)を境にして出現するパルスの極性が明確に反転するため、確実に深さの相違を判別し得る他、そのための回路も簡単な構成で良い。
【0114】
またこの様な従来の光ディスクでは、反射光量の変化、言い換えれば主情報を得るための再生信号の振幅やS/Nがある程度得られれば、ピットをそれ以上に深く形成する必要は無い。従って付加情報を記録した光ディスクでは、ピットの深さを従来の光ディスクにおけるものや、付加情報を含ませないピットよりも深く形成すると共に、光ディスク装置としてはピットが深いと判断されれば付加情報が存在すると検出・判断したり、あるいはその付加情報を再生する事とすれば良い。
【0115】
必ずしも光ディスク上の全てのピットに付加情報を持たせる必要は無いので、上記の様に付加情報を有するピットだけを深く形成する事は、光ディスク自体の生産性の上でも有利である。
【0116】
また光ディスク装置としても、ピットが深いと言う事を検出した時点で、従来の光ディスクと、ピット深さに付加情報を持たせた光ディスクとを容易に判別する事が可能となる。
【0117】
ところで先の図9を参照すると、データ復元回路184と同様、カウンタ185にもエッジ検出回路183からの信号とFF回路182の出力Qが接続されているが、これは先述の通り深いピットに於いてFF回路182の出力Qが“H”になるので、その区間あるいは回数・頻度、若しくは変化の回数等をエッジ検出回路183からピット毎に得られる信号で計測するためのものである。
【0118】
単純な用途に付加情報を用いる場合、例えば深いピットが所定の割合以上含まれているか否かだけが判れば良い様な場合に於いては、先のデータ復元回路184で付加情報の復元を行うまでも無く、このカウンタ185の値をコントローラ110で読み取る様にしても良い。こうすれば付加情報を有するピットの数や割合、出現間隔あるいは出現頻度を測定し、その結果が所定値以上であれば付加情報を検出したと判断する事が出来、ピットの深さ形成に多少乱れやばらつきがあった場合に於いても、少なくともそれが付加情報を有する光ディスクであるか否かの判定が行える。
【0119】
あるいはカウンタ185の値が所定値以上である場合にのみ、データ復元回路184に付加情報の復元・再生を行わせたり、コントローラ110に復元された付加情報の解読などを行わせる様にしても良い。
【0120】
また使用される光ディスクに於いても、この様に付加情報を有するピットの数や割合、出現間隔や出現頻度が所定値以上となる様に製造しておけば、それを検出して付加情報の有無を判断させる事が出来る。同時にピットの深さ形成に乱れやばらつきが有ったとしても、付加情報の有無だけは正しく判断しやすくなる。
【0121】
ところでデータ復元回路184はピット深さ検出結果であるFF回路182の出力から付加情報を再生することができる。この場合、ピット1つにつき付加情報がその深さに応じて1ビット割り当てられることになるため、ピット1つ毎に出力されるエッジ検出回路の出力パルスが、付加情報の1ビット毎に対応したクロックを表すことになる。
【0122】
一般的に、光ディスクではピットの出現頻度及び長さは、比較的長い時間に渡って平均すると一定の値になるが、この値は変調等によって決定するため既知の値である。したがって、この値に応じて光ディスクに記録する付加情報の一単位の情報量を規定し、主情報の記録単位と関連付けると共に、光ディスク装置側ではその一単位の情報を抽出することで、主情報と付加情報の同期をとることも可能である。この場合、例えば主情報の映画画像に対して付加情報を字幕としたり、主情報を地図や風景画像に対して付加情報を観光案内の音声や文字情報とする事で、主情報の内容に適合した付加情報を再生する事が出来る。
[実施形態4]
本発明の第4の実施形態を以下説明する。本実施例では先の実施例に於いて説明した付加情報を、主に不正なコピーに対する防御・対抗策として用いる例を説明する。
【0123】
良く知られている様に、光ディスクとしてはピットで情報が記録された再生専用のものばかりでは無く、反射率が異なるマークを形成する事で記録可能なものもあり、例えば色素や相変化材料を用いたタイプのものが挙げられる。これらも照射した光ビームに対して、その記録マークの反射光量の変化に基き、ピットで記録された光ディスクと同様に再生を行う事は可能である。
【0124】
しかし記録可能な光ディスクと言っても、記録マークの有無や長さの記録は可能であるが、ピットの深さに相当する情報を記録する事は不可能である。従って元の光ディスクにピット深さによる付加情報無しでは正常に再生出来ない様な内容の情報を記録しておけば、これを記録可能な光ディスクにデッドコピーした、言わば海賊版の光ディスクは正常に再生出来ない事になり、不正なコピーあるいはそのコピーされた海賊版の光ディスクの使用を防止することが出来る。
【0125】
この付加情報が再生あるいは検出出来ない時の対応、言い換えれば付加情報を用いた不正コピーへの対策に関する例を以下幾つか挙げる。
【0126】
まず簡単な例としては、付加情報が再生されるかあるいは検出されない場合、コントローラ110の制御により、主情報の制限を行う事が考えられる。例えば映画を記録した光ディスクを再生する際、最初の数分だけ主情報である映画や音声の再生を認める、あるいは再生自体を全く認めない様にしても良い。
【0127】
この様にすれば不正にコピーされた光ディスクの再生が行えない様にする事も当然可能ではあるが、敢えて部分的な再生を認める様な再生制限を行う様にすれば、その内容によってはユーザーに対して不正コピーでは無く、ピットで情報が記録された正当な光ディスクの購入意欲を喚起する事も考えられる。
【0128】
なお付加情報が物理的に再生出来ても、それが予め主情報の一部として記録されている、一種のパスワードと合致しない場合には、付加情報が再生出来ていないものとして取り扱っても良い。これは以下の説明に於いても同様である。
【0129】
あるいは付加情報が再生あるいは検出されない場合に於いて、その光ディスクの再生を認めないのであれば、光ディスク装置自体としての以降の動作を制限しても良い。
【0130】
具体的にはユーザーから光ディスクの取り出しを指示されてもこれを拒絶・無視したり、逆に光ディスクを即時排出する動作だけを行う等の処理を行えば、不正コピーディスクの再生が行えない上、ユーザーには不正コピーディスクの使用に対する罪悪感を助長させ、以降の不正コピーディスクへの関心を薄めさせる効果も期待出来る。
【0131】
若しくはコントローラ110の指示によりサーボ制御回路111の電源をOFFしたり、内部の動作を停止させたりしてサーボ信号の経路を実質的に遮断して、情報の再生が行えない様にする事も考えられるが、この場合も同様に再生が行えないばかりか、光ディスク装置のサーボ動作による微かな動作音さえも消え、装置がいきなり停止してしまう訳であるから、ユーザーから見ると不正コピーディスクを装着したがために装置が不良になった様にも思えるため、不正コピーディスクへの関心を薄めさせる効果がより一層期待出来る。
【0132】
若しくは付加情報が再生あるいは検出出来ない場合、装着された光ディスクが記録可能なものである可能性があるので、その光ディスクの特定部位に不正コピーである旨の情報を記録したり、情報の一部を重ね書きして破壊したり消去するなどして、以降の再生を妨げる事も考えられる。
【0133】
こうすれば単に光ディスクを排出したり、再生を拒否したりするレベルとは異なり、一度再生を試みた不正コピーの光ディスクは他の光ディスク装置に於いても2度と再生不可能とする事も可能であるため、不正コピーディスクに対する強力なペナルティとする事が出来る。
【0134】
無論、記録可能な光ディスク全てが不正コピーとは限らないので、付加情報が無くとも主情報が再生出来る光ディスクに対しては、この情報の記録あるいは消去を行わない様にしておけばなお良い。
【0135】
なおこの手法については実現上、法的な問題の考察が必要ではあるが、不正コピーに対するペナルティの強化が社会的に認められるようになれば有効な手法である。
【0136】
あるいは付加情報が再生あるいは検出出来ない場合、トラッキングサーボの極性を反転させても良い。これは不正コピーと思われる光ディスクに対し情報の再生を妨げる事が出来る一方、付加情報が記録されているにもかかわらず再生出来ない場合の原因を調べるのに際し、念の為にサーボ極性を反転させて付加情報の再生を試みるリカバリーの手法とする事も出来る。
【0137】
更には付加情報が再生あるいは検出出来ない場合には、単にその旨を図2中の表示部112、より具体的にはディスプレイやLEDなどで視覚的に表示したり、あるいは合成音声やブザー音などで聴覚的に表示する、あるいはこれらの手法を用いて警告を発するようにしても良い。これは不正コピーディスクである事を表示したり警告したりする事も出来るが、単にピット深さで付加情報を記録していない、従来の光ディスクである事をユーザーに告知する事も出来る。
[実施形態5]
続いて本発明の第5の実施形態を説明する。先の第4の実施形態では付加情報を主に不正コピーに対する対抗策として使用する手法を説明した。本実施形態では付加情報を主情報再生のための補助情報として使用する例を説明する。
【0138】
光ディスクの情報を再生するのに必要な補助情報としては、主情報のスクランブル解除キー、暗号解除キー、誤り訂正用パリティ、同期信号、アドレス情報といったものが挙げられる。従来の光ディスクではこれらの情報も主情報の中に埋め込まれているため、光ディスクの記録容量を消費する事となっていたが、これらの情報をピット深さによる付加情報として記録するとその消費を避ける事が出来る。また光ディスク装置としても、記録容量の増大は1枚の光ディスクからの再生時間の増大を意味するので好ましい。
【0139】
同時に上記の補助情報は何れも重要なものであり、これらが付加情報として再生出来ないと必然的に主情報は再生出来ない。従って前述したような不正コピーした光ディスクに対しては、先の第2の実施例で挙げた様な動作を光ディスク装置側で別段行わなくとも、その再生を防止する事が出来る。
【0140】
また、誤り訂正用パリティはその数が多いほど訂正能力は向上するが、従来の光ディスクでは主情報の記録容量の低下を招くため、その数が制限されている。本発明の光ディスクの場合、付加情報の情報量を増加は、主情報の容量の減少に直接つながるわけではないので、深さで記録される付加情報を誤り訂正用パリティーとすることで、必要な訂正能力に見合った誤り訂正パリティ数とすることが出来る。光ディスク装置としても誤り訂正能力が高くなると再生する信号の信頼性が高まるので、画像や音声の乱れやデータのエラーの確率をより低くする事になる。
【0141】
この場合、CDやDVDといった従来の光ディスクを再生する際には、既に説明した様に、深さの異なるピットの有無に基いて従来の光ディスクと判断しても良いし、あるいは主情報で誤り訂正が行なえるようであれば従来の光ディスクと判断し、主情報の中に埋め込まれた誤り訂正用パリティなどを使用しても良い。
【0142】
若しくは付加情報をアドレス情報とする事も考えられる。この場合、主情報中に埋め込まれたものを検出・再生するのに比べて、アドレス情報の検出や再生はもっとも深さで記録されている付加情報がスクランブル解除キーや暗号解除キー、あるいはこれに類するものであった場合、これが固定されたものであれば、特に技術を有する不正なユーザにとってはこれらを解読する事は必ずしも不可能とは言い切れない。主情報を別の記録可能な光ディスクにコピーすると共に、解読されたキーを配布する等で、海賊版が流布される可能性もある。
【0143】
しかしこのスクランブル解除キーや暗号解除キー等の情報を頻繁に、例えばセクター単位で変更すれば、不正なユーザーにより解読される可能性を著しく低下させることが可能である。従来の光ディスクでは主情報の容量減少を招くため、このような頻繁なキー変更は出来なかったが、本発明では付加情報により主情報の容量は低下しないため、解除キーを頻繁に変更する事も可能であり、不正コピーはほぼ不可能となる。
【0144】
あるいは補助情報としてはこれらの他、例えば字幕、音声ガイド、簡単な静止画像や文字情報、操作ガイドなどである場合も考えられる。
【0145】
この場合、第4の実施形態と同様に付加情報再生回路108で再生された付加情報はコントローラ110に入力される。コントローラ110は付加情報の内容が何であるかを判断し、例えば字幕であれば主情報である動画像と同期を取って出力し、操作ガイド情報であれば所定の動作を行なう。
【0146】
これらの補助情報は主情報と共に記録しても良いが、例えば操作ガイドを例に挙げると、光ディスク装置としては前以ってその領域の情報を読み取り、メモリに記憶させておくなどの処理が必要である。あるいは主情報の再生中に、少し離れた補助情報領域にアクセスして補助情報を読み取り、再び主情報の再生を継続するなどの処理が要求される事もある。
【0147】
しかし本発明にかかる、ピット深さにより付加情報を有した光ディスクを用いれば、主情報の再生と同期しあるいは併行してこれら補助情報を得る事が出来るので、上記の様な処理は不要であり、メモリの削減や主情報の再生に際しての装置動作の安定性向上が図れる。
【0148】
なお本発明にかかる光ディスク装置では、機構系や光ピックアップに別段特殊なものを要求しておらず、従来の機構系や光ピックアップを使用可能である。
【0149】
そのためコストや装置寸法の増大も抑える事が出来る。
【0155】
【発明の効果】
本発明の光記録情報の再生方法では、光ディスク上のタンジェンシャルプッシュプル信号を正負それぞれの基準値を越えた事を示す2組の2値化信号に変換し、これら第2の2値化信号の各組を正負の信号として加減算し、その加減算の結果に基づき情報を再生する事を特徴としている。従って簡単な手法で3値記録された光ディスクの情報を再生する事が可能である。
【0156】
また、本発明の光記録情報の再生方法では、光ディスクからの反射光量に基づく信号を第1の2値化信号に変換すると共に、タンジェンシャルプッシュプル信号を正負それぞれの極性で所定の基準値を越えた事を示す2組の第2の2値化信号に変換し、第1の2値化信号の変化点に於いて第2の2値化信号を観測して情報を再生する事を特徴としている。従ってまた別の簡単な手法で3値記録された光ディスクの情報を再生する事が可能である。
【0161】
本発明の光ディスク装置では、光ディスク上のタンジェンシャルプッシュプル信号を正負それぞれの基準値を越えた事を示す2組の2値化信号に変換し、これら第2の2値化信号の各組を正負の信号として加減算し、その加減算の結果に基づき情報を再生する事を特徴としている。従って簡単な構成で3値記録された光ディスクの情報を再生する事が可能である。
【0162】
そして、本発明の光ディスク装置では、光ディスクからの反射光量に基づく信号を第1の2値化信号に変換すると共に、タンジェンシャルプッシュプル信号を正負それぞれの極性で所定の基準値を越えた事を示す2組の第2の2値化信号に変換し、第1の2値化信号の変化点に於いて第2の2値化信号を観測して情報を再生する事を特徴としている。従ってまた別の簡単な構成で3値記録された光ディスクの情報を再生する事が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】ピット深さとタンジェンシャルプッシュプル信号振幅、RF信号振幅の関係を表わす図である。
【図2】タンジェンシャルプッシュプル信号を説明する図である。
【図3】ピット深さとRF信号、タンジェンシャルプッシュプル信号の様子を表わす図である。
【図4】本発明の第1の実施例の内、情報の再生装置の主要部の構成を示すブロック図である。
【図5】図4の構成の再生装置の波形や動作を説明する図である。
【図6】本発明の第2の実施例にかかる、情報の再生装置の主要部のまた別の構成を示す図である。
【図7】本発明における情報再生の原理の説明図である。
【図8】本発明の1実施例にかかる光ディスク装置の、情報再生に関する部位のブロック図である。
【図9】図8中の付加情報再生回路の構成例を示す図である。
【図10】動作のタイミングを説明する図である。
【図11】従来の情報再生の原理の説明図である。
【符号の説明】
1・・ディテクター
2・・差動アンプ
3・・加算アンプ
4・・コンパレーター
5・・コンパレーター
6・・加減算回路
7・・等化回路
8・・2値化回路
9、10・・ラッチ
101・・反射光
102・・フォトディテクタ
103−1、103−2・・加算回路
104・・加算回路
105・・差分回路
106−1、106−2・・コンパレータ
107・・コンパレータ
108・・付加情報再生回路
109・・主情報再生回路
110・・コントローラ
111・・サーボ制御回路
112・・表示部
131・・浅いピット
132・・深いピット
181・・NAND回路
182・・FF回路
183・・エッジ検出回路
184・・データ復元回路
185・・カウンタ
1101・・光ビーム
Claims (4)
- 基板上に2種類(D1、D2)の深さをもつピットが形成された光ディスクであって、使用する光の波長をλ、光ディスクの基板の屈折率をnとしたとき、0<D1<λ/4nかつλ/4n<D2<λ/2nを満たすように構成され、前記光ディスクの反射光量に基づく信号と、前記ピットから得られるタンジェンシャルプッシュプル信号を組み合わせて記録データを再生する光記録情報の再生方法において、
前記光ディスク上の前記ピットから得られる前記タンジェンシャルプッシュプル信号を正負それぞれの極性で所定の基準値を越えた事を示す2組の第2の2値化信号に変換し、これら第2の2値化信号の各組を正負の信号として加減算し、その加減算の結果に基づき情報を再生することを特徴とする光記録情報の再生方法。 - 基板上に2種類(D1、D2)の深さをもつピットが形成された光ディスクであって、使用する光の波長をλ、光ディスクの基板の屈折率をnとしたとき、0<D1<λ/4nかつλ/4n<D2<λ/2nを満たすように構成され、前記光ディスクの反射光量に基づく信号と、前記ピットから得られるタンジェンシャルプッシュプル信号を組み合わせて記録データを再生する光記録情報の再生方法において、
前記光ディスクの反射光量に基づく信号を第1の2値化信号に変換すると共に、前記ピットから得られる前記タンジェンシャルプッシュプル信号を正負それぞれの極性で所定の基準値を越えた事を示す2組の第2の2値化信号に変換し、第1の2値化信号の変化点に於いて第2の2値化信号を観測して情報を再生することを特徴とする光記録情報の再生方法。 - 基板上に2種類(D1、D2)の深さをもつピットが形成された光ディスクであって、使用する光の波長をλ、光ディスクの基板の屈折率をnとしたとき、0<D1<λ/4nかつλ/4n<D2<λ/2nを満たすように構成され、前記光ディスクの反射光量に基づく信号と、前記ピットから得られるタンジェンシャルプッシュプル信号を組み合わせて記録データを再生する光ディスク装置において、
前記光ディスク上の前記ピットから得られる前記タンジェンシャルプッシュプル信号を正負それぞれの極性で所定の基準値を越えた事を示す2組の第2の2値化信号に変換し、これら第2の2値化信号の各組を正負の信号として加減算し、その加減算の結果に基づき情報を再生することを特徴とする光ディスク装置。 - 基板上に2種類(D1、D2)の深さをもつピットが形成された光ディスクであって、使用する光の波長をλ、光ディスクの基板の屈折率をnとしたとき、0<D1<λ/4nかつλ/4n<D2<λ/2nを満たすように構成され、前記光ディスクの反射光量に基づく信号と、前記ピットから得られるタンジェンシャルプッシュプル信号を組み合わせて記録データを再生する光ディスク装置において、
前記光ディスクの反射光量に基づく信号を第1の2値化信号に変換すると共に、前記ピットから得られる前記タンジェンシャルプッシュプル信号を正負それぞれの極性で所定の基準値を越えた事を示す2組の第2の2値化信号に変換し、第1の2値化信号の変化点に於いて第2の2値化信号を観測して情報を再生することを特徴とする光ディスク装置。
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