JPH01229428A

JPH01229428A - 光ディスクの記録再生方法及びその装置

Info

Publication number: JPH01229428A
Application number: JP5485188A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Maeda; 武志前田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-03-10
Filing date: 1988-03-10
Publication date: 1989-09-13
Anticipated expiration: 2013-07-16
Also published as: JP2776822B2

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】〔産業上の利用分野〕光デイスク装置の記録再生方式に係り、特に記録再生に
好適なフォーマット構成に関する。

〔従来の技術〕

従来、トラッキングの方式として左右に微小量蛇行され
たプリピットを用い、このプリピット間にデータを記録
する方式は、知られている（特開昭５６−３４３９号）
。

〔発明が解決しようとする課題〕

この従来例では、トラッキング動作が開示されている、
記録再生については追記型媒体しか述べていない。しか
し、最近光ディスクの媒体としては可逆性をもったもの
が開発され、特にオーバライド可能な媒体が注目されて
いる。この中で有望なのは磁界変調を用いたオーバライ
ド方式である。

この方式を用いて光デイスク装置を構成しようとした場
合には、トラッキングの方式を再構成するとともに、ア
クセス方式、データの記録再生など、装置として稼働す
るような構成を取る必要がある。

従来、このような全体構成を提案したものはなかった。

このようなシステムからみた課題としては以下のような
ものがある。

■　媒体としてオーバライド可能なものを使用すること
により、記録時に形成されるドメインは記録パルスとタ
イミングがずれてしまう。

■　光磁気信号の信号量とプリピットからの信号を比較
すると、プリピットからの信号量が大きいため、光磁気
信号にプリピット信号が洩れ込んでくる。

■　プリピットの蛇行位相を信頼性よく検討できる手段
が必要である。

■　アクセスのためには、ディスク面から光スポットの
位相情報を検出する手段が必要である。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では、 ■の問題点については、データのクロック作成方式とし
てセルフクロッキングを用いることにした。

■の問題点については、データの記録領域とプリピット
の間に空きエリアを設けた。

■の課題については、プリピットのパターンにはないも
の、またはデータパターンにはないものを同期マークと
してプリピットとともにあらかじめ設ける。そして、再
生時にこれを認識する。

■の課題については、ディスク面上に光スポットがトラ
ックを通過するだけでトラック番地が略検出できるよう
なアクセス用の特別パターンを設け、これを同期マーク
とともに同期用領域しこ予め設けておく。さらに微細な
トラック位置情報を検出するために蛇行ピットの位置、
または特殊ピットの位置を変えておく。

〔作用〕

記録パルスと形成されたドメインとのずれは、同一セク
ター内では一定であることから、セルフクロッキングに
することによりこのずれを吸収することができる。

空きエリアを設けることにより、プリピットと光磁気信
号の干渉を低減できる。

データおよびプリピットが存在しても、信頼度よく同期
パターンを検出できるようになる。

ディスク面から直接光スボツ１−の位置情報を検出でき
、アクチュウエータを制御して目的のトラックまで高速
にアクセスできるようになる。

以上の作用が集まって、光ディスクの駆動装置が実現で
きる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第一図を用Ｕ）で説明する。

磁界変調オーバライド方式についてはＪＡＰＡＮＥＳＥ
　　ＪＡＯＵＲＮＡＬ　　０ＦＡＰＰＬＩＥＤ　　ＰＨ
ＹＳＩＣ８Ｖｏｌ、２６（１９８７）Ｓｕｐｐｌ、２６
−４．ｐｐ１４９−１５４に、詳細に述べられており、
さらに記録再生の光学系については同書ｐｐＨ７−１２
０に動作原理が述べられているので、ここでは省略し、
光デイスク装置としてのシステム構成について述べる。

第１図において、ディスク１は回転スピンドル２によっ
て駆動され、ディスク面上には、磁気ヘッド磁気コイル
３が設定され、数ミクロンの間隙でディスク面から浮上
している。磁気ヘッドに対向して光ヘッド４が置かれ、
光ヘッドからの光スポットが磁気ヘッドによって発生さ
れる磁場領域に位置決めされている。光ヘッド４による
検出信号は演算処理回路１０に入り、ここで光磁気信号
とプリピットからの信号に分けられ、光磁気信号はデー
タ復調回路１１に入り、再生クロックＲＣＫとデータの
在処を示すゲート信号ＲＤＴによって復調され、データ
コントローラ１５に送られる。

演算処理回路１０からのプリピット信号はまず、クロッ
ク作成回路１２に入り、データの記録再生、及びトラッ
キングに必要なりロックＲＣＫ、ＷＣＫを作成する。ま
た、プリピット信号は、トラックずれ検出回路１４に入
り、タイミング発生回路１３からの制御信号を用いてト
ラックずれ信号ＴＥを発生する。さらに、プリピット信
号は、タイミング発生回路１３に入り、クロック発生回
路１２からのクロック信号を用いて、）−ラックずれを
検出するための制御信号、アクセスのための位置情報を
検出する制御信号、記録再生のデータを制御するための
信号等を発生し、それぞれトランクずれ検出回路１４、
アクセスコントローラ１６、データコントローラ１５に
送る。

アクセスコントローラ１６へはプリピットからの信号が
入力されており、タイミング発生回路１３からの信号を
用いて、光スポットの位置を表られす情報を検出する。

さらに微小トラック情報を検出するためにトラックずれ
検出回路１４からの信号が入力される。これらの信号と
上位ＣＰＵ１７から指命された目標トラック番号（バス
１８を介して入力される）とを基に二つのアクチュエー
タを制御する指令情報ＦＡ、ＣＡを送出する。

データコントローラ１５によって処理された再生データ
はバス１８を介して上位ＣＰＵ１７に送られる。一方、
記録すべきデータは、上位ＣＰＵ１７からバス１８を介
してデータコントローラに送られ、ＦＣＣ（２３−訂正
コード）等の制御データを付加し、インターリーブ等の
処理を受けたのち、データ変調回路２０に送られる。こ
の回路では、クロック作成回路１２とタイミング発生回
路１３からの信号ＷＣＫ、ＶＤＴを用いて、ディスク面
に実際に記録するデータパルスを作成する。

この信号に従って、コイルドライバー７を駆動し、磁界
を変調する。ディスク面上のスポットのパワーはレーザ
ドライブ回路６によって制御されるが、このタイミング
は上位ＣＰＵ１７から出される記録再生状態を表られす
信号ＷＲＣと同期をとる。

光ディスク１からの検出信号のうち、一部はフォーカス
エラー検出回路１９に入力させ、自動焦点サーボ系の制
御信号ＡＦを作成し、これを光スポツト制御回路９に入
力し、位相補償等を行なった後光ヘッド４内のボイスコ
イルレンズ２１を坊区動し、焦点制御を行なう。また、
光スポツト制御回路９にはトラックずれ信号ＴＥが入力
され、位相補償等の処理の後、ファインアクチュエータ
とコースアクチュエータを制御する信書を作成する。

コースアクチュエータ制御信号はコースドライブ回路８
に介して、コースアクチュエータ５を駆動し、ヘッド全
体をディスク半径方向に移動させる。

アクセスコントローラからの信号ＦＡは光スポツト制御
回路９に入力され、光ヘツド４内のファインアクチュエ
ータ（図示せず）を制御し、アクセス時の微小で高速な
光スポットの制御を可能にする。さらに、信号ＣＡはコ
ースドライブ回路８に入力され、アクセス時の光ヘツド
全体のマクロな移動を制御する。

記録再生を表られす信号ＷＲＣはクロック作成回路１２
、タイミング発生回路１３に入力され、記録再生状態に
応じて、それぞれの出力信号を制御する。以上が、本発
明による光デイスク装置の全体構成である。

次にプリピット形状について、第２図を用いて説明する
。ディスク面の各トラックには、データの区切れ単位や
フタ毎にくり返しのピットパターンを設ける。このセク
タには先頭にアドレス情報、その他の制御情報を持つＩ
Ｄ部を設け、さらにトラック中心に対して、左右に微少
量だけ蛇行させられたプリピットを配置する。データは
このプリピッ゛トの間に記録する。従来の方式では、こ
のプリピットから第４図に示すようにピット位置を示す
ピットパルスを作成し、このピットパルスからデータを
記録再生するためのクロック信号とトラックずれ信号を
同時に検出していた。トラックずれ信号の具体的な波形
を第３図に示した。プリピットの蛇行状態としては第３
図に示したように同相ピットと位相反転ピットがある。

これらのピットパターンに対してサーボ動作ＯＦＦの時
のトラックずれ信号とサーボ動作ＯＮ時のフォーロイン
グ状態を示す。

データは第４図のピットパルスからこれに同期したクロ
ック信号を作成し、このクロックを用いて記録データを
変調し、プリピットの間のデータ領域を記録する。磁界
変調オーバライド方式では形態される磁化ドメインは第
４図のような短冊形となる。これを読み出す場合にも、
プリピットから作成したクロックを従来では用いていた
。これは次のような問題がある。すなわち、第５図にお
いて、データパルスが照射されたことによって、面上の
温度分布は光スポットの強度分布と合いまって、光スポ
ットの後方にΔ１だけ尾を引くような分布となる。磁界
変調オーバライドの原理によれば、ディスク面上でキュ
ーり温度以下になった点が外部磁界の磁化方向にならっ
て記録される。

このため分布の中心よりΔ２だけずれたところで温度が
キューり意思下になるとすると、データパルスのエツジ
と記録ドメインのエツジのずれΔ３はΔ３はΔ１とΔ２
の和となる。

以上のことから、磁界変調オーバライド方式では原理的
に記録パルスとドメインはずれる。しかし、このずれ量
は照射パワー、線速度、ディスク感度等によって左右さ
れるが、同一セクタ内ではほぼ一定、ドメイン各々は変
化しないものと考えられる。このため、再生クロック作
成方法として、データからクロックを作り出す、セルフ
クロッキング方式を採用する。

もう１つ問題がある。光磁気信号とプリピットからの信
号を後述するように２つの偏光成分の差と和によって検
出すると、この２つの信号の強度比は１：５０〜１００
程度あり、プリピットの信号が光磁気信号に洩れ込んで
くる。例えば、再度スポット径１．５μｍφ、プリピッ
ト径０．６μｍφとすると、プリピット信号が光磁気信
号と等しくなるのは１．３μｍ程度離れたところであり
、信号検出のマージンを考えるとピット中心から２〜２
．５μｍ程度、データを離しておかなくてはならない。

従って、プリピットを中心として４〜５μｍ程度の空き
エリアを設ける。

さらに、プリピットの位置を検出するためにピットを微
分すると、ディスク上のノイズ、欠陥等によって誤った
信号を発生し、プリピット位置と間違った信号を発生し
、トラックずれ信号を間違うという問題がある。また、
トラックずれ信号を検出するために蛇行の位相を知る必
要がある。このため、同期用のマークを予めプリピット
の形態でディスク上に作成し、この同期用マークを検出
して、蛇行の位相を決めると同時に、゛プリピットの位
置を同定する。

以上を考慮したトラックフォーマットを第６図に示す。

１トラツクのセクタはＮ個からなり、１つのセクタは１
Ｍ個のブロックから成り、１つのブロックは１個のプリ
ピットペア領域から成る。

１つのプリピットペア領域は、プリピットとこれをはさ
んだ空きエリアとデータ領域から成る。今３．５光デイ
スクを例にとると、１トラツク中のデータバイト数はア
ンフォーマットで１８ＫＢ、セクタ数Ｎは２０〜２４、
Ｍは２０〜４ＯＬは８〜１６程度となる。またトラッキ
ングサーボ、クロック作成の能力に関係するプリピット
数／１トラツクは６０００〜３０００個程度となる。

変調方式としては、データが固定長で切られているので
、固定長コードが好適である。このような変調方式でセ
ルフクロック可能なものとしては８／９変換、４１５変
換、ある種の２−７変調方式等がある。しかし、記録密
度の効率を考慮すると可変長コードも適用可能である。

中でも、２−７変調、１−７変調は優れた方式であり、
密度の観点からは２−７変調、検出マージンの上からは
１−７変調に利点がある。光磁気ディスクのようにＳ／
Ｎが厳しく、かつ使用するデータ周波数での振幅劣化が
少ない記録再生系では検出マージンに余裕のある１−７
変調が有利である。

記録方式としては、第６図に示したようなピットポジシ
ョン記録、又は第４図のようなエツジ記録がある。ピッ
トポジション記録は変調方式に特別な考慮がいらないが
、記録密度はピットエツジ記録より減少する。ピットエ
ツジ記録的ではデータが固定長なので、記録データの開
始点と終点がどちらかの記録レベルに一致しなくてはな
らないという、制約ができてしまう。これを回避する方
法としては、変調する前のデータに応じて付加ピットを
付けて変調後のデータ終点が必ずどちらかの記録レベル
に一致させるか、変調後のデータに付加ビットを付けて
、記録レベルを合せることをやらなくてはならない。

第７図、第８図において、このフォーマットを用いた検
出信号の処理方法について説明する。ディスク１上にあ
る光スポット７０がトラック７１．７２を通過すると、
その反射光はボイスコイルレンズ２１、ガルバノミラ−
偏向器３４を通って、ビームスプリッタ３０によって、
１部反射され、ビームスプリッタ３３によって、さらに
光束が分離され、１部は焦点ずれ検出系１９に入る。も
う一方は、１／２板３５を通って偏光ビームスプリッタ
３６によって偏光成分が分けられ、レンズ３７．３９に
よって、それぞれディテクタ、４０に集束させられる。

ディテクタ：ｊ８．４０からの信号をそれぞれ加算、減
算することによって、和信号より、プリピット、及びデ
ィスクからの反射光を検出でき、差の信号により光磁気
信号成分のみが得られる。和信号７３はプリピット７４
から８３を通過することによって、第８図のようにプリ
ピットに対応して変化する。この信号７３を増幅器４１
を介して高域雑音をとり除くための低減フィルタ４２に
通し、この出力を微分回路４３によって微分する。微分
信号８８をあるスレッシュホールドでコンパレータ４４
によってコンバレーしト々、信号８９を得、これをモノマルチバイブレータ４
５によってパルス幅を拡げ、信号９０を得、これと、微
分信号８８の零クロス点の信号９１をクロスポイント検
出回路４６によって求め、上記信号９０と論理積をとる
と、プリピット部のみを示すピット信号９２が得られる
。この信号９２をシフトレジスタ４８に入力し、特定ク
ロック４７によって、ピット信号を時間シフトさせ、プ
リピット８６，８７．及び７７と８２との時間間隔から
プリピット８６．８７から成る同期マークをレジスタ４
８の遅延時間から同期タイミング９３をのためのＰＬＬ
　（フェーズ、ロックドループ）４９に入力し、ピット
信号に同期したクロックＷＣＫを発生させる。この信号
ＷＣＫをカウンタから構成される分周回路５０に入力し
、プリピット周期で、プリピットの存在するタイミング
に合せて、推定パルス９４を発生する。カウンタ５０の
開始タイミングは上述の同期タイミング９３によって行
なう。信号９４をフリップフロップ５３に入力し、プリ
ピットの周期の２倍の周期を持った信号を作成し、信号
９４と論理積をとると信号φ１．φ２となり、それぞれ
トラック中心に対して、左か右側のピットの位置に対応
するタイミング情報となる。また、クロック信号ＷＣＫ
をカウンタから構成される分周回路５１に入力し、信号
９４によって、カウンタの開始タイミングをとって、プ
リピットの丁度中間あたりでパルスが発生するようにし
、これをフリップフロップ５２によって信号φ３とする
。

低減フィルタ４２の出力をそれぞれサンプルホールド回
路５７．５８に入力し、信号φ１．φ２によってそれぞ
れサンプルホールドを行なう。それぞれの出力を差動ア
ンプ５９に入力し、差をとる。この出力のままでもトラ
ックずれ信号として用いることができるが、さらに反転
回路６０を通した信号とそのままの信号をアナログスイ
ッチ６１のそれぞれの入力に入れ、これを信号φ３とイ
ンバータ６２によって反転させた信号によって交互に切
り換えると、実効的にトラックずれの検出サンプリング
周波数を２倍に向上できる。

同期パターンとしてはプルピット８６．８７のように左
右蛇行のプリピット列にはない時間配置を持つ特定のパ
ターンを用いても良いが、第９図のように、データには
ない長穴パターン９５゜９６でも良い。また、長穴をト
ラック間にも配置することもできる。同様にピット８４
，８５゜８６．８７のパターンをトラック間に入れるこ
ともできる。このようにすると光スポットがトラック間
にあっても同期マークを検出できる。さらに今後の光デ
ィスクの応用を考えると今まで用いられてきた追記型デ
ィスクをこの装置でも再生することが必要となる。この
ときには、データは和信号から検出することになり、ト
ラックずれ信号、及び同期マークと同一レベルの信号と
なる。同期マークが区別できるためには、記録データに
はないピットパターンを選択すれば良い。

データ変調について述べる。差信号を２値化回路５４に
よってディジタル信号に変換し、これを位相比較器５５
に入力する。もう一方の入力にはＰＬＬ４９からのクロ
ックＷＣＫの位相ずれを行なった信号を入力し、位相比
較器５５の出力によって、位相シフト回路５６を制御す
る。このようにすると記録時のドメインシフトがあって
も、位相だけを動かして記録データに同期させることが
できる。この再生用フロックＲＣＫを復調回路１１に入
れ、データを復調する。このようにすると、記録時には
プリピットに同期したクロックＷＣＫを用いているので
、ディスク偏心、回転変動の影響を受けず記録すること
ができる。

一方、再生時にはプリピットに同期して、ディスフ偏心
、回転変動の影響を受けず、記録データにとって周波数
が一致したクロックが検出されることになる。ここで、
データから位相ずれのみを検出して、位相合せをやれば
データに同期した再生クロックＲＣＫが得られる。

再生クロックを発生するもう１つの実施例を第１０図を
用いて説明する。信号φ４をＦ／Ｖ変換器１０１に入力
し、周波数を電圧に変換し、その後、基準になる速度電
圧と差動アンプ１０２により比較し、そのずれを位相補
償回路１０３を介して、加算器１０４に入れる。加算器
１０４のもう一方には、電圧制御発振器１０５の出力と
光磁気信号の２値化信号との位相ずれを位相比較器１０
７によって検出し、この出力を位相補償回路１０６に通
した結果を入力する。このようにすると、２人力、１出
力の制御系となる。このループはＦ／Ｖ系と通常のＰＬ
Ｌの位相制御系とから成り、そのループ特性は（ｂ）図
のような構成が望しい。Ｆ／Ｖ系は慣性をもたせるため
、交鎖周波数ｆｃ２を２〜５ＫＨｚ程度に選らない。位
相制御系は通常のセルフクロッキングでは数百ＫＨｚで
あるが、このように帯域を拡げると雑音による影響が大
きくなることからｆｃ２の約１桁倍、２０〜５０ＫＨｚ
とすることが望ましい。このようにすると、欠陥等によ
って再生クロックが暴走するようなことがなくなり、か
つ通常のセルフクロックに比較して、雑長によるジッタ
が少なくなり、さらに、２重ループになっているので、
低域での利得が増加され追従特性が向上する。

次にアクセスのためのフォーマットについて第１１図か
ら第１４図を用いて説明する。アクセスのためには、光
スポットが高速から低速まで移動速度が変化しても、常
に位置を正しく検出する必要がある。３．５“光ディス
クの場合、トランクピッチを１．５〜１．４μｍとする
とトラック本数は１５，０００〜１１，０００本となり
、１４ビツトあれば十分表現できる。このビット数で以
下実施例を説明する。

本フォーマットでは基本的な構成として同期用領域に同
期マークとともにアドレス情報を入れる。

例えば第１１図のように、同期マーク（図ではＸ印で表
られしている）の後に最上位ビットＢ１３から最下位ビ
ットＢＯまでを入れる。しかし、基本構成ではアクセス
中に高速に移動しているとき、例えば、１ｍ／ｓｅｅで
移動中にはすべてのビットを読まないうちに光スポット
がトラックを通過する確率が大きい。

そこで、第１１図のように少なくとも上位９ビツトのビ
ットパターンをトラック間にも配置するようにする。す
なわち、最高速度で通過する本数５ビット分の不確定上
は必ず残るためこれより上位ビットを高速移動中に確実
に検出できるようにするためである。高速移動中には上
位ビットのみでも十分にアセジス時の速度制御が可能で
ある。

下位ビットについても、点線のようにトラック間にプリ
ピットを配置した方がより、トラックアドレス検出の信
頼性が向上する。

第１１図の実施例ではアドレス用のビットが１４ビツト
も必要になり、同期領域に記録できるデータ数に余裕が
ない場合には適用できない。そこで、第１２図のように
上位９ビツトを１ビツトずつ、９つのブロックの同期領
域に分散させ、下位５ビツトを各ブロックの同期領域に
配置させる。

このようにすると上位ビットは９ブロック読んで始めて
検出できるが、ある程度の速度ならば制御が可能となる
。９ブロツクが多いならば、２ビツトずつ又は３ビツト
ずつ、分散させれば良い。

第１２図の実施例ではブロック数が多い場合には良いが
、少ない場合には速度制御のサンプル値が少なくなるこ
とから不安定となり、高速シークが困難となる。そこで
、第１１図の下位５ビツトを左右蛇行ビットを用いて表
られす。すなわち、第１３図のように、本来プリピット
のあるべき位置（点線で示す）からΔ１だけプリピット
をずらす。また、もう１つのプリピットも本来の位置か
らΔ２だけずらす。具体的には第１４図のように空きエ
リアをもう１ビツト分増加し、プリピットの位置を１／
２ビツトずづずらして、各位相を下位ビットに対応させ
る。

この場合にはΔ１とΔ２は同じ値と同じ時間軸方向にず
らす。

もう１つの実施例は第１４図（ｂ）のようにペアピット
のずれ位置で下位ピントを表られす。

また、Δ１．Δ２で下位ビットを２つに分けて各ビット
を表られしても良い。このようにすると空きエリアオー
バヘッドが少なくなりデータの利用効率が向上する。

第１３図の実施例ではプリピントからタロツクを発生す
ることができないので５ＹＮＣ領域でＰＬＬの位相同期
をとるか、またＰＬＬ同期用のマークを第９図の（ｂ）
のようなパターンを丸穴の半径方向の連続列として形成
し、これで位相同期をとる。

このようにするとプリピッ１−を通過するだけで通過ト
ラックアドレスを正確に検出できる。

以上、アクセス用のパターンとして用いる１４ｂｉｔの
符号化は交番２進符号（グレーコード）を用いる。この
ようにすると符号の変化が１ビツトのみであることから
、エラーチエツク等が可能となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、オーバライド可能な光ディスクにおい
ても左右に蛇行されたプリピットからトラッキング信号
、タロツク情報を信頼度良く検出でき、かつアクセスの
ための光スポツト位相情報を検出することができる。ま
た追記型ディスクの他、他の媒体に対しても装置間、媒
体間の互換性を確保することができる。すなわち、プリ
ピットからの信号を１つの光検出器で受光し、ディスク
傾き、光スポットの移動によってトラックずれを生じる
ことなく、かつ、熱記録による記録データの時間シフト
の影響を受けることがない新しい光デイスク装置を実現
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による光デイスク装置のシステム構成
を示す図、第２図は、トラックフォーマットを示す図、
第３図は、プリピットとピットからの検出信号を示す図
、第４図は、ディスクフォーマット及び再生信号を示す
図、第５図は、記録タイミングずれを説明する図、第６
図は本発明によるトランクフォーマットの一例を示す図
、第７図は検出系のブロック図、第８図はトラックずれ
検出のタイムチャート、第９図は５ＹＮＣの一例を示す
図、第１０図は再生用クロック発生の一例を示す図、第
１１図、第１２図、第１３図はアクセスのための５ＹＮ
Ｃゾーンパターンの例を示す図、第１４図は第１３図の
パターンの具体例を示す図である。Ｙ１回第２臣第３回搦りビＹ１回Ｓ２回第　７ノ　圓

Claims

【特許請求の範囲】

１、トラック中心に対し左右に微小量変位されたプリピ
ットを有し、該プリピットの間にデータを追加記録する
光ディスクを用い、複数のプリピットペアごとに１つの
同期用プリピットパターンを設け、変位ピットの位相を
検出するとともに、アクセスのための位置情報を検出す
ることを特徴とする光ディスクの記録再生方式。