(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ記録領域を有する光ディスクであって、
溝部と、前記溝部の間の溝間部とを含むディスク基板と、
情報を記録する相変化記録膜と、
トラックピッチがｐである前記溝部と前記溝間部との記録トラックとが交互となる単一の記録スパイラルと
を備え、
前記記録トラックの各々は、その各々がミラー面のみからなるミラー領域を含む整数個の記録セクタと、アドレス情報などの情報を表すエンボスピットでプリフォーマットされたヘッダ領域とを有し、
前記ヘッダ領域は４つの物理アドレス領域ＰＩＤ１，ＰＩＤ２，ＰＩＤ３，ＰＩＤ４を、前記物理アドレス領域ＰＩＤ１を先頭にして順次に有し、それぞれの前記物理アドレス領域は、再生時の同期クロック生成及び検出タイミングを得るための単一周波数パターン領域ＶＦＯと、ヘッダ再生時のバイト同期及び前記検出タイミングの開始のためのアドレスマークＡＭと、セクタのアドレス情報を保持するアドレス領域Ｐｉｄと、アドレス誤り検出符号を保持するアドレス誤り検出領域ＩＥＤと、ポストアンブルＰＡとを含み、
前記物理アドレス領域ＰＩＤ１，ＰＩＤ２は前記溝部の前記記録トラックの中心から約ｐ／２だけ前記ディスク基板の径に沿った第１の方向に変位して配置され、
前記物理アドレス領域ＰＩＤ３，ＰＩＤ４は前記溝部の前記記録セクタのトラック中心から約ｐ／２だけ前記ディスク基板の径に沿った第１の方向とは反対の第２の方向に変位して配置され、
前記物理アドレス領域ＰＩＤ１，ＰＩＤ３における前記単一周波数パターン領域ＶＦＯは、当該単一周波数パターン領域ＶＦＯ内における再生クロックの同期引き込みに十分な個数の記録マークのエッジを含めることのできる長さであり、
前記物理アドレス領域ＰＩＤ２，ＰＩＤ４における前記単一周波数パターン領域ＶＦＯは、当該単一周波数パターン領域ＶＦＯ内における前記再生クロックの再同期引き込みに十分な個数の記録マークのエッジを含めることのできる長さであり、
前記物理アドレス領域ＰＩＤ１，ＰＩＤ３における前記単一周波数パターン領域ＶＦＯは前記物理アドレス領域ＰＩＤ２，ＰＩＤ４における前記単一周波数パターン領域ＶＦＯよりも十分長く、
前記アドレス領域Ｐｉｄは少なくとも、ユーザデータを収容できる個数の前記記録セクタを識別できる長さであり、
前記アドレス誤り検出領域ＩＥＤは前記アドレス領域Ｐｉｄの再生誤りを所定値以下の検出誤り率で検出できる長さであり、
前記ポストアンブルＰＡは記録マークを終結できる長さであり、
前記単一周波数パターン領域ＶＦＯのパターンは、その周波数が当該光ディスクに採用される変調方式で得られる最高周波数よりも低く、かつ後続するアドレスマーク領域ＡＭの先頭部分のパターンと同じ周期のパターンである、光ディスク。
【請求項２】
前記単一周波数パターン領域ＶＦＯは、前記物理アドレス領域ＰＩＤ１，ＰＩＤ３においては３６バイト、前記物理アドレス領域ＰＩＤ２，ＰＩＤ４においては８バイトであり、
前記アドレスマークＡＭは３バイトであり、
前記アドレス領域Ｐｉｄは４バイトであり、
前記アドレス誤り検出領域ＩＥＤは２バイトであり、
前記ポストアンブルＰＡは１バイトであり、
前記ミラー領域は２バイトである、請求項１記載の光ディスク。
【請求項３】
前記請求項１に記載した光ディスクを駆動する光ディスク駆動装置であって、
前記光ディスクを所定の線速度で回転させるディスクモータと、
所定の波長λのレーザビームを発生するレーザダイオードと、
開口数ＮＡの集光レンズと、
前記光ディスクからの反射光を検知する光検知器と、
前記光検知器へ入射する全ての光の和信号を求める第１の再生回路と、
前記光検知器へ入射する光から前記径に沿った方向での差動信号を求める第２の再生回路と、
照射されるレーザパワーを情報再生時の再生パワーとなるように制御する手段と、
前記光ディスク上で前記レーザビームの焦点を制御する焦点サーボ及びトラッキングサーボ制御手段と、
前記物理アドレス領域ＰＩＤ１，ＰＩＤ２，ＰＩＤ３，ＰＩＤ４を前記レーザビームが走査する際に、前記第２の再生回路から得られる前記差動信号を使用して、前記溝部の記録トラックと前記溝間部の記録トラックの境界を検出する手段と
を備える光ディスク駆動装置。
【請求項４】
前記第１の再生回路からの前記和信号を使用してトラッキングオフセットを除去する手段を更に備える、請求項３記載の光ディスク駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、案内溝によって形成された凹部の記録トラックと案内溝の間に形成された凸部の記録トラックの両方に信号を記録するようにした書換型光ディスク及びその駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大容量の書換可能型光ディスク媒体の記録方式として記録密度向上のために案内溝の溝部（グルーブ：Ｇ、ともいう）と溝間部（ランド：Ｌ、ともいう）の両方にデータを記録するいわゆるランド／グルーブ記録方式が提案されている。同一のグルーブピッチのディスクで、記録トラックピッチを半減できるために高密度化への効果が大きい。溝部と溝間部は、その形状から、それぞれ凹部と凸部、あるいはグルーブとランドという呼び方をすることもある。
【０００３】
従来のランド／グルーブ記録光ディスク媒体としては、例えば、図１３に示したような特開昭６３−５７８５９号公報に記載されたものがある。図１３にあるように、ディスク基板上に刻まれた案内溝により、グルーブ部９４とランド部９５が形成され、その上に記録層９１が形成されている。記録ピット９２はグルーブ部９４とランド部９５の両方の記録層上に記録される。ディスク上でグルーブ部９４とランド部９５は、それぞれ連続した記録トラックを成している。この記録媒体を記録再生する光ディスク装置の集光スポット９３はどちらかの記録トラック上を走査しながら情報を記録／再生する。従来のランド／グルーブ記録フォーマットでは、案内溝がディスク上で連続していたので、グルーブ部９４もランド部９５も記録トラックが連なって、それぞれが連続した１本ずつの記録スパイラルを成している。後述するフォーマットと区別するために、このフォーマットを、ここではダブルスパイラル・ランド／グルーブフォーマットと呼ぶことにする。
【０００４】
図１４はディスク１周に相当する溝部の記録トラック（以降、グルーブトラックとも記す。）とこの溝部の間に設けるやはりディスク１周に相当する溝間部の記録トラック（以降、ランドトラックとも記す。）を交互に接続し１本の記録スパイラルを形成するようにしたフォーマットを有する光ディスクの構成を示す図である。図１４に示すような溝部の記録トラックと前記溝間部の記録トラックを交互に接続し１本の記録スパイラルを形成するようにしたフォーマットを有する光ディスクとしては、例えば特開平４−３８６３３号公報や特開平６−２７４８９６号公報に記載されたものがある。このような光ディスクのフォーマットを、ここではシングルスパイラル・ランド／グルーブフォーマット、あるいは、ＳＳ−Ｌ／Ｇフォーマットと呼ぶことにする。
【０００５】
ＳＳ−Ｌ／Ｇフォーマットのディスクは、記録トラックがディスク上で連続しているため、データの連続的な記録再生に適するという大きな特長を持っている。たとえば、ビデオファイル用途では、データの連続記録再生が必須である。ところが、図１３に示したような従来のランド／グルーブ記録では、ランドトラックとグルーブトラックがそれぞれ１本の記録スパイラルを構成しているので、例えばランドトラックからグルーブトラックへ引き続き記録再生を行う際に、ディスク１面中に少なくとも１箇所において、ランドトラックとグルーブトラックとの間をつなぐアクセスにより連続記録再生が中断される。このことは、グルーブトラックからランドトラックへ引き続き記録再生を行う際も同様である。このような記録再生の中断を避けるには、コストアップ要因であるバッファメモリの増設が必要になるが、シングルスパイラル・ランド／グルーブフォーマットにすればこれが不要になる。
【０００６】
ＳＳ−Ｌ／Ｇフォーマットのディスクでは、特開平６−２９０４６５号公報と特開平７−５７３０２号公報に開示されているように、溝部の記録トラックと溝間部の記録トラックを交互に接続している接続点を検出して、そこでトラッキングサーボ極性を溝部の記録トラックをトラッキングするように設定するか、溝間部の記録トラックをトラッキングするように設定するかのサーボ極性を切り替えるようにする。
【０００７】
つぎに、従来のランド／グルーブ記録方式の光ディスクに提案されている識別信号プリピットの入れ方について述べる。シングルスパイラルではない従来のダブルスパイラル・ランド／グルーブ記録方式において、識別信号プリピットの入れ方には図１５に示すような３通りが知られている。ランド／グルーブ独立アドレス方式とも呼ばれる図１５（ａ）に示す方法では、ランドトラックのセクタとグルーブトラックのセクタにそれぞれ固有のセクタアドレスが付けられる。識別信号を表すピット幅をグルーブ幅と同一にすると、隣接トラックのセクタの識別信号プリピットがつながってしまい、信号を検出することができなくなるので、識別信号のピット幅は、グルーブ幅より狭く、通常、グルーブ幅の半分程度とされる。
【０００８】
ところがこの時、光ディスクの原盤作製工程においてプリピットをカッティングするビームとグルーブをカッティングするビームのビーム径を変えなければ、このように幅の異なるグルーブとプリピットを連続して形成することができない。したがって、グルーブカッティング用のビームとピットカッティング用のビームの２つのビームを用いて原盤のカッティングをおこなわなければならない。２本のビームの中心がずれると、識別信号プリピットの再生中と情報記録信号の記録／再生中とでトラッキングのオフセットが生じてしまい、再生データの品質を悪化させる。具体的にはトラッキングのずれにより誤り率が増加し、データの信頼性の低下を招く。このため２本のビームの位置合わせに高い精度が要求され、ディスク原盤作製工程におけるコストアップの要因となる。
【０００９】
こうした事情を考慮すると、ディスク作製の精度、コスト面から見て、識別信号のピット幅をグルーブ幅と略等しくとることによりグルーブとピットを１本のビームでカッティングできる図１５（ｂ）または（ｃ）に示す方式が望ましい。
【００１０】
図１５（ｂ）は特開平６−１７６４０４号公報に記載されている従来の光ディスクであり、ランド／グルーブ共用アドレス方式とも呼ばれる。隣り合う１組のグルーブトラックとランドトラックの中心付近に識別信号のプリピットを配置し、両トラックで同一の識別信号プリピットを共用する方式である。
【００１１】
また、図１５（ｃ）は特開平７−１１０９４４号公報に記載されている従来の光ディスクであり、時分割のＬ／Ｇ独立アドレス方式である。ランドトラック、グルーブトラックそれぞれにアドレスを付加することとし、ただし、隣接するトラックで識別信号のプリピットが隣り合わないように、トラックに平行な向きにそれぞれのプリピットの配置する位置をずらせたものである。
【００１２】
ランド／グルーブ記録方式において、トラックフォーマットやセクタフォーマットを考える場合にもう一つ考慮しておくべき点は、サーボ特性への配慮である。
記録可能型光ディスクにおいては、光の利用効率を高めるために１ビームの光学系が用いられる。１例としていわゆるプッシュプル法がある。プッシュプル法ではレンズがラジアル方向にシフトすることに伴い、センサのオフセットが発生する。トラッキングオフセットは、クロストークやクロスイレーズなどを招いて高密度記録に際して大きな障害となるので、オフセット補正を施して除去する必要がある。このために様々な方法が検討されている。
【００１３】
上に述べたランド／グルーブ記録への識別信号挿入方式の従来例にある方式では、ＳＳ−Ｌ／Ｇフォーマットのディスクに求められる、こうしたトラッキングオフセット補償に必要な特性を満たすことができなかった。たとえば、前記図１５（ｂ）に示したランド／グルーブ共用アドレス方式の場合、識別信号再生中には、ピットが片側だけにあるので、トラッキングオフセットが増加する一方である。また、図１５（ｃ）に示したようなＬ／Ｇ独立アドレス方式の場合、図１５（ｂ）の場合も同様であるが、トラッキングオフセットの検出が難しい。
【００１４】
従来、プッシュプル方式のトラッキングサーボ系に生じるこうしたトラッキングオフセットを補正するための代表的な方法として、特公平７−４６４３０号公報などに開示されている、いわゆる、コンポジットトラックウォブリング方式が知られている。この方式においては、「所定箇所に配置されたトラック中心に対して左右にずらしたピット配列からなるヘッダ領域と、所定深さからなるプリグルーブからなるデータ記憶領域とが、予めトラックに沿って交互に形成されてなる光ディスク」に対して、プッシュプル方式で連続的にトラッキングサーボ制御をしつつ、ヘッダ領域にウォブリング配置されたピットを再生したときの信号振幅の対称性を利用して、左右のウォブリングピットの再生振幅が等しくなるように制御することにより、低域のトラッキングオフセットを補正するものである。ヘッダの識別信号の入れ方において、こうした従来技術を利用することは図１５に示した各方式に比べて有効である。
【００１５】
ここで、書換型光ディスクのセクタフォーマットに関する従来例を説明しておく。
書換型光ディスクのセクタフォーマットとしては、記録容量が両面２ＧバイトのＩＳＯ規格１３０ｍｍ光磁気ディスクにおけるものが知られている。これは、ＩＳＯ１３８４２：”Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  −  Ｅｘｔｅｎｄｅｄ  Ｃａｐａｃｉｔｙ  Ｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ  ａｎｄ  ＲｅａｄＯｎｌｙ  １３０ｍｍ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄｉｓｋ  Ｃａｒｔｒｉｄｇｅｓ”として標準化されている。一例として、５１２ユーザバイト用セクタのセクタフォーマットを図１６に示す。
【００１６】
この従来例では、各セクタはアドレス情報などを表すヘッダ領域と情報記録領域からなり、ヘッダ領域はランド上にランド幅より狭いエンボスピットによりプリフォーマットして形成され、情報記録領域はランド上に形成される。記録セクタ長は５１２バイトのデータを含んで７９９バイトである。
【００１７】
ヘッダ領域は、先頭から順に、セクタ先頭の検出用にデータの変調信号に現れない長いエンボスピットと鏡面によって構成されたセクタマーク領域ＳＭ、再生クロック同期用の単一周波数パターン領域ＶＦＯ１、ヘッダ再生時のバイト同期用のアドレスマーク領域ＡＭ、セクタのアドレス情報を保持するアドレス領域Ｐｉｄ１、その後に再び、再生クロック同期用の単一周波数パターン領域ＶＦＯ２、ヘッダ再生時のバイト同期用のアドレスマーク領域ＡＭ、セクタのアドレス情報を保持するアドレス領域Ｐｉｄ２、が繰り返された後、変調完結のためのポストアンブル領域ＰＡ、が付いて構成されている。
【００１８】
各領域の長さは、ＳＭを８バイト、ＶＦＯ１を２６バイト、ＡＭを１バイト、Ｐｉｄ１を５バイト、ＶＦＯ２を２０バイト、ＡＭを１バイト、Ｐｉｄ２を５バイト、ＰＡを１バイトとしている。２箇所にあるＶＦＯは、ＶＦＯ１の方がＶＦＯ２より長い。
Ｐｉｄ領域は、セクタのアドレス情報とＰｉｄの番号を示す情報を含む３バイトと、アドレス領域の誤りを検出する符号２バイトで構成されている。セクタアドレスは、第１バイト及び第２バイトに置かれたトラックアドレスと、第３バイトの下位６ビットに置かれたセクタアドレスに基づいて算出することになる。
【００１９】
情報記録領域は、先頭から順に、記録パワー調整のための領域ＡＬＰＣとその前後のマージンのための領域Ｇａｐ、記録情報の再生クロック同期用の単一周波数パターン領域ＶＦＯ３、再生時のバイト同期用のシンクマーク領域Ｓｙｎｃ、セクタに記録されるユーザデータＵｓｅｒ  Ｄａｔａとその誤り検出・訂正用の符号ＣＲＣのほか同期外れ回復用の再同期バイトＲｅｓｙｎｃなどから成るデータ領域Ｄａｔａ、その後にディスク回転数やクロック周波数のばらつき吸収用のバッファ領域Ｂｕｆｆｅｒ、が付いて構成されている。
【００２０】
各領域の長さは、ＡＬＰＣとＧａｐで１０バイト、ＶＦＯ３を２７バイト、Ｓｙｎｃを４バイト、Ｄａｔａを６７０バイト、Ｂｕｆｆｅｒを２１バイト、としている。ＶＦＯ３はＶＦＯ１より長い。
【００２１】
この規格では、変調に符号パラメータで表したとき（ｄ，ｋ；ｍ，ｎ）＝（１，７；２，３）となるいわゆる（１−７）変調符号を使用する。（１−７）変調では最短マーク長Ｔｍｉｎは（ｄ＋１）Ｔ＝２Ｔ、最長マーク長Ｔｍａｘは（ｋ＋１）Ｔ＝８Ｔである。ＶＦＯ１，ＶＦＯ２，ＶＦＯ３には（１−７）変調の最短周期パターンである２Ｔパターンを使用している。変調後のチャネルビットは、ディスク上の記録マークの前後両端のエッジが情報を表現するように、ＮＲＺＩ記録方式で、マークエッジ記録される。これは、本発明で使用する記録方式と同じ方式である。
【００２２】
ランドグルーブ記録方式は、現在のところダブルスパイラルでもシングルスパイラルでも実用化されているものはなく、従来の光磁気ディスクのセクタフォーマットのような完成した物理フォーマットもまだないのが実状である。
【００２３】
書換型光ディスクのセクタフォーマットを考える場合には、ディジタルビデオ用途の再生専用型光ディスクとのフォーマット互換にも配慮が必要である。たとえば１個のセクタを９３バイトからなる同期フレーム２６個、すなわち２４１８バイトで構成する再生専用型ディジタルビデオディスクに対してできるだけ互換性の高いセクタフォーマットとするには、書換型光ディスクのセクタを少なくとも、データ領域に２４１８バイトのユーザデータを収容することができるようにすることと、ヘッダ領域を含めたセクタ長を９３バイトの整数倍にすることが必要である。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のランド／グルーブ記録光ディスク媒体では、１ビームでトラッキングする光学系が用いられる場合に、対物レンズのシフトに伴いトラッキングセンサにオフセットが発生する問題があり、また、それに付加された識別信号によって、トラッキングオフセットを検出することは困難であった。
【００２５】
シングルスパイラル・ランド／グルーブ記録フォーマットの光ディスクにおいて、ランドトラックとグルーブトラックの接続点を、高い信頼性で検出する必要があるが、従来のランド／グルーブ記録光ディスクの識別信号の付加方法では、このランドトラックとグルーブトラックの接続点を高い信頼性で検出することが困難であった。
【００２６】
また、書換可能型光ディスク媒体は、再生専用型光ディスクと同様に、ビデオ用途にも用いられる。そこで、再生装置においてできるだけ共通の再生回路を用いることができるように、再生専用型光ディスクとの互換性を考慮したフォーマットを有している必要がある。
【００２７】
相変化媒体では繰り返し記録再生したときに記録領域両端から性能劣化が徐々に進行することは避けられない。繰り返し記録可能回数で決まる媒体寿命を一般使用に求められる程度確保するには、記録領域に寿命確保のためのガード領域を設けたり、記録位置をずらせるための余裕領域を設ける必要がある。
したがって、識別情報を物理フォーマットに付加するとき、識別情報の読み取り信頼性を確保できるようにするとともに、相変化媒体に必要とされるデータ記録領域の長さを確保する必要もある。
【００２８】
この発明は以上のような問題点を解決するためになされたものであり、シングルスパイラル・ランド／グルーブフォーマットの光ディスクにおいて、セクタ先頭部分の識別信号によりトラッキングオフセットを正確に補正でき、しかも、ランドトラックとグルーブトラックの接続点を正確に検出できる光ディスク及びその駆動装置を得ることを目的とする。
【００２９】
また、再生専用光ディスクとフォーマット互換を取りやすい物理フォーマットを有する光ディスクを得ることを目的とする。
【００３０】
さらに、データの書き換えの信頼性と識別情報の読み取り信頼性を向上することができるような物理フォーマットを有する光ディスクを得ることを目的とする。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の光ディスクは、データ記録領域を有する光ディスクであって、溝部と、前記溝部の間の溝間部とを含むディスク基板と、情報を記録する相変化記録膜と、トラックピッチがｐである前記溝部と前記溝間部との記録トラックとが交互となる単一の記録スパイラルとを備える。そして、前記記録トラックの各々は、その各々がミラー面のみからなるミラー領域を含む整数個の記録セクタと、アドレス情報などの情報を表すエンボスピットでプリフォーマットされたヘッダ領域とを有する。前記ヘッダ領域は４つの物理アドレス領域ＰＩＤ１，ＰＩＤ２，ＰＩＤ３，ＰＩＤ４を、前記物理アドレス領域ＰＩＤ１を先頭にして順次に有し、それぞれの前記物理アドレス領域は、再生時の同期クロック生成及び検出タイミングを得るための単一周波数パターン領域ＶＦＯと、ヘッダ再生時のバイト同期及び前記検出タイミングの開始のためのアドレスマークＡＭと、セクタのアドレス情報を保持するアドレス領域Ｐｉｄと、アドレス誤り検出符号を保持するアドレス誤り検出領域ＩＥＤと、ポストアンブルＰＡとを含む。前記物理アドレス領域ＰＩＤ１，ＰＩＤ２は前記溝部の前記記録トラックの中心から約ｐ／２だけ前記ディスク基板の径に沿った第１の方向に変位して配置され、前記物理アドレス領域ＰＩＤ３，ＰＩＤ４は前記溝部の前記記録セクタのトラック中心から約ｐ／２だけ前記ディスク基板の径に沿った第１の方向とは反対の第２の方向に変位して配置され、前記物理アドレス領域ＰＩＤ１，ＰＩＤ３における前記単一周波数パターン領域ＶＦＯは、当該単一周波数パターン領域ＶＦＯ内における再生クロックの同期引き込みに十分な個数の記録マークのエッジを含めることのできる長さであり、前記物理アドレス領域ＰＩＤ２，ＰＩＤ４における前記単一周波数パターン領域ＶＦＯは、当該単一周波数パターン領域ＶＦＯ内における前記再生クロックの再同期引き込みに十分な個数の記録マークのエッジを含めることのできる長さであり、前記物理アドレス領域ＰＩＤ１，ＰＩＤ３における前記単一周波数パターン領域ＶＦＯは前記物理アドレス領域ＰＩＤ２，ＰＩＤ４における前記単一周波数パターン領域ＶＦＯよりも十分長い。前記アドレス領域Ｐｉｄは少なくとも、ユーザデータを収容できる個数の前記記録セクタを識別できる長さであり、前記アドレス誤り検出領域ＩＥＤは前記アドレス領域Ｐｉｄの再生誤りを所定値以下の検出誤り率で検出できる長さであり、前記ポストアンブルＰＡは記録マークを終結できる長さであり、前記単一周波数パターン領域ＶＦＯのパターンは、その周波数が当該光ディスクに採用される変調方式で得られる最高周波数よりも低く、かつ後続するアドレスマーク領域ＡＭの先頭部分のパターンと同じ周期のパターンである。
【００３２】
請求項２に記載の光ディスクは請求項１記載の光ディスクであって、前記トラックピッチｐは０．７４μｍであり、前記単一周波数パターン領域ＶＦＯは、前記物理アドレス領域ＰＩＤ１，ＰＩＤ３においては３６バイト、前記物理アドレス領域ＰＩＤ２，ＰＩＤ４においては８バイトであり、前記アドレスマークＡＭは３バイトであり、前記アドレス領域Ｐｉｄは４バイトであり、前記アドレス誤り検出領域ＩＥＤは２バイトであり、前記ポストアンブルＰＡは１バイトであり、前記ミラー領域は２バイトである。
【００３３】
請求項３に記載の光ディスク駆動装置は、前記請求項１に記載した光ディスクを駆動する光ディスク駆動装置であって、前記光ディスクを所定の線速度で回転させるディスクモータと、所定の波長λのレーザビームを発生するレーザダイオードと、開口数ＮＡの集光レンズと、前記光ディスクからの反射光を検知する光検知器と、前記光検知器へ入射する全ての光の和信号を求める第１の再生回路と、前記光検知器へ入射する光から前記径に沿った方向での差動信号を求める第２の再生回路と、照射されるレーザパワーを情報再生時の再生パワーとなるように制御する手段と、前記光ディスク上で前記レーザビームの焦点を制御する焦点サーボ及びトラッキングサーボ制御手段と、前記物理アドレス領域ＰＩＤ１，ＰＩＤ２，ＰＩＤ３，ＰＩＤ４を前記レーザビームが走査する際に、前記第２の再生回路から得られる前記差動信号を使用して、前記溝部の記録トラックと前記溝間部の記録トラックの境界を検出する手段とを備える。
【００３４】
請求項４に記載の光ディスク駆動装置は、請求項３記載の光ディスク駆動装置であって、前記第１の再生回路からの前記和信号を使用してトラッキングオフセットを除去する手段を更に備える。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図をもとに具体的に説明する。
実施の形態１．
本発明の実施の形態として以下説明する大容量の書換可能型光ディスクにおいては、次のような制約条件を考慮するものである。
１．ディスク全体として、所定の記録容量を確保すること。
２．再生専用型光ディスクとの互換性を確保すること。
３．記録密度は実用的なデータ信頼性を確保できる程度とすること。
ここで、ディスク総容量と線記録密度がトレードオフ関係にあるので、その条件の両立するところで、ゾーンの分割、セクタ構造、セクタ長やセクタ内の各領域のバイト数割り付けを決める。
【００３６】
まず、再生専用型光ディスクのセクタフォーマットとの互換性を考慮したときのセクタのサイズに対する制約条件を考える。なお、ここでは再生専用型光ディスクを、再生専用型ＤＶＤ（再生専用型Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｄｉｓｃ。ＤＶＤ−ＲＯＭとも称する。）とする。この再生専用型光ディスクは１つの記録セクタに２０４８バイトの情報データを収容できる。そのセクタには、データの他、誤り訂正符号や同期信号、セクタアドレス信号などの制御情報が含まれる。そしてそのセクタフォーマットにおいては、同期フレーム長が９３バイトであり、記録セクタは９３バイトの同期フレームを２６フレーム連結して構成されている。同期マークが同期フレーム長の９３バイト間隔で挿入されており、セクタの大きさは９３×２６＝２４１８バイトである。
本実施の形態による書換可能型光ディスクは、ディスクの回転数制御などに利用される同期フレーム長を再生専用型光ディスクと等しくしておく。このことは、再生専用型光ディスクの駆動装置にかけたときに容易に再生できる、すなわち、再生時における再生専用型光ディスクとの互換性を確保する上で、非常に重要なポイントである。
再生専用型光ディスクの同期フレーム長は９３バイトであるので、本実施の形態における光ディスクにおいては、記録セクタ長を、９３×ｎバイトとする。そして、再生専用型光ディスクのデータを誤り訂正符号などを含めて２４１８バイトの記録セクタごと収容し、さらに、書き換えのためのアドレス管理用として、新たにヘッダ領域を付加して記録セクタを構成する。ここで、ヘッダ領域を含めたセクタ長を決めるためにｎを決定するにあたり、９３×ｎ＞２４１８よりｎは２７以上となるが、ｎを必要以上に大きくするとデータ容量に対して冗長度が大きくなる。
【００３７】
次に、情報データの記録密度は、トラックピッチと線記録密度、及びセクタフォーマットの冗長度から決定される。トラックピッチは、トラッキングサーボ信号が安定に検出できる限界と、隣接トラックからのクロストークがデータの誤り率を所定以下のレベルに抑えることのできるクロストーク性能の確保できる限界から、後で説明するように、０．７４μｍと決まり、また、線記録密度は、記録後に再生した信号のジッタが、再生誤り率を所定値以下のレベルに抑えることのできる限界から、ビット長＝０．４μｍ以上に制限される。この制限の中では、ディスク全体の記録容量として、たとえば、直径１２０ｍｍディスクの片面当たりで２．６Ｇバイトを確保しようとすると、ｎ＝２９が最も効率が良い。このとき記録セクタ長は２６９７バイトになる。
このように、記録セクタ長を２６９７バイトとすると、セクタ内に配置される各領域のバイト数割り振りは全く余裕のない状態となる。以下、各領域に求められる条件と、それを満足しつつ全体の制約を満たすように割り振った内容を述べる。バイト数に余裕さえあれば、冗長部分であるヘッダ領域にも十分な長さを割り当てて識別情報の再生に高い信頼性を確保することは容易であるが、本実施の形態による光ディスクにおいては、上述したような理由により、識別信号の配置を工夫して冗長度を省きつつ、信頼性を確保することが非常に重要になってくる。
【００３８】
さて、以下、本実施の形態である光ディスクにおけるセクタ領域レイアウトについて図に基づいて説明する。ここで、セクタとはディスク駆動装置が一度に読み書きする事ができるデータの単位である。
【００３９】
なお、本実施の形態である光ディスクは、ディスク基板上に円周状に形成された溝部と該溝部の間の溝間部の両方を情報記録領域とし、この情報記録領域には、所定の開口数ＮＡのレンズで集光された所定の波長λのレーザビームを照射することによって局所的反射率変化が生じる相変化記録膜を含んでいる。また、局所的反射率変化により生じた記録マークの前後両端のエッジ位置により情報記録が行われるものとする。
さらに、各セクタのヘッダ領域が隣接トラックのヘッダ領域と同一半径上に整列する、いわゆる、アラインドセクタフォーマットによるものとする。そしてさらに、ディスク１周に相当する溝部の記録トラックとこの溝部の間に設けるやはりディスク１周に相当する溝間部の記録トラックを交互に接続し１本の記録スパイラルを形成するようにしたフォーマット、すなわち、シングルスパイラル・ランド／グルーブフォーマット（ＳＳ−Ｌ／Ｇフォーマット）によるものとし、記録トラックを整数個の記録セクタで構成するものとする。
加えて、ディスク面全体が複数のゾーンに分割されていて、外周側のゾーンに行くにしたがって１トラック当たりの記録セクタ数を増加させ、各ゾーンのセクタの線記録密度をほぼ等しくするようにしたゾーンフォーマットを有するものとする。
【００４０】
図１はこの発明の実施の形態１である光ディスク媒体のセクタの構成を示す図である。図に示すように、各セクタは、ラジアル方向の差信号から検出が可能なエンボスピットがアドレス情報などを表すようにプリフォーマットされたプリピット領域、及び情報を記録するための情報記録領域から構成される。そして、ヘッダ領域の前部（後述するＰＩＤ１及びＰＩＤ２に相当する部分）はトラック中心からディスクの外周側に約ｐ／２だけ（但し、ｐは記録トラックのトラックピッチを表す。）変位して配置されており（ウォブルされており）、後部（後述するＰＩＤ３及びＰＩＤ４に相当する部分）はトラック中心からディスクの内周側に約ｐ／２だけ変位して配置されている。
【００４１】
また、図２はこの発明の実施の形態１である光ディスク媒体のセクタのレイアウトを示す図である。図に示すように、１つのセクタ（２６９７バイト）はヘッダ領域（１２８バイト）とミラー面のみからなるミラー（Ｍｉｒｒｏｒ）領域（２バイト）との２つの領域を含むプリピット領域（１３０バイト）と、２０４８バイトのユーザデータを記録することができる情報記録領域（２５６７バイト）とからなる。該情報記録領域はギャップ（１０バイト）、ガードデータ（１５バイト）、ＶＦＯ３（３５バイト）、プリシンク（３バイト）、データ領域（２４１８バイト）、ポストアンブルＰＡ（１バイト）、ガードデータ（４５バイト）、バッファ（４０バイト）からなる。書き込みクロックやディスク回転数誤差によるセクタ長の誤差は、セクタの最後にあるバッファで補正する。
光ディスクに記録できるユーザデータ容量を大きくするために、冗長部分であるヘッダ領域は、アドレスの再生信頼性を確保できる範囲でできるだけ短くする必要がある。再生専用型光ディスクとのフォーマット互換を取るために、セクタ長＝２６９７バイトのうち、９３×３＝２７９バイトを、ヘッダ領域と、ギャップ、ガードデータ、ＶＦＯ３、バッファなどのデータの書き換えのために必要とする領域とに割り振る。
【００４２】
光ディスクにデータなどを記録するときの変調方式としては、符号パラメータが（ｄ、ｋ；ｍ、ｎ）＝（２、１０；８、１６）のいわゆる８−１６変調を用いる。この変調方式では、最短マーク長Ｔｍｉｎ＝３Ｔ、最長マーク長はＴｍａｘ＝１１Ｔであり、ランレングスが制限されている。
【００４３】
図３はこの発明の実施の形態１である光ディスクのヘッダ領域のレイアウトを示す図である。図に示すように、ヘッダ領域は、ＰＩＤ１、ＰＩＤ２、ＰＩＤ３、ＰＩＤ４の領域からなる。ＰＩＤ１は、ＶＦＯ（Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）１、アドレスマーク（Ａｄｄｒｅｓｓ  Ｍａｒｋ：ＡＭ）、Ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｉｄ（Ｐｉｄ）１、ＩＥＤ（ＩＤ  Ｅｒｒｏｒ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｃｏｄｅ）１、Ｐｏｓｔａｍｂｌｅ（ＰＡ）からなる。ＰＩＤ２は、ＶＦＯ２、ＡＭ、Ｐｉｄ２、ＩＥＤ２、ＰＡからなる。ＰＩＤ３は、ＶＦＯ１、ＡＭ、Ｐｉｄ３、ＩＥＤ３、ＰＡからなる。ＰＩＤ４は、ＶＦＯ２、ＡＭ、Ｐｉｄ４、ＩＥＤ４、ＰＡからなる。
ＰＩＤ１とＰＩＤ２は溝トラックと外周側に隣接した溝間トラックとの境界上に配置する。ＰＩＤ３とＰＩＤ４は溝トラックと内周側に隣接した溝間トラックとの境界上に配置する。言い換えれば、ＰＩＤ１とＰＩＤ２は溝部の記録セクタのトラック中心から約ｐ／２だけ外周側に変位して配置され、ＰＩＤ３とＰＩＤ４は溝部の記録セクタのトラック中心から約ｐ／２だけ内周側に変位して配置される。なお、図２及び図３において各領域に記述されている数字は、その領域のバイト数を示す。
【００４４】
次に、再生時の同期クロック生成及び検出タイミングを得るための単一周波数パターン領域ＶＦＯについての説明をおこなう。ヘッダ領域には、２つのＶＦＯ１と２つのＶＦＯ２がある。また、情報記録領域には１つのＶＦＯ３がある。これらのＶＦＯは信号再生時に使用するリードチャネルビットクロックを生成するＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ−Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）の引き込み動作に用いられる。ＶＦＯ１、２はプリピットとされているが、ＶＦＯ３はデータ記録時に書き込まれる。
【００４５】
図３で示したように、ＶＦＯ１が３６バイト、ＶＦＯ２が８バイトである。ＰＩＤ１とＰＩＤ２の組とＰＩＤ３とＰＩＤ４の組は、上述したようにトラック中心から半径方向にずれて配置されている。ＰＩＤ１，３内のＶＦＯ１をＰＩＤ２，４内のＶＦＯ２に比べてより長い領域としているのは以下の理由による。ここで、この発明の実施の形態１である光ディスクに対して、光スポットが溝部トラックを走査中に該トラックのヘッダ領域を図４に示すような経路で走査する場合を考える。図の（ａ）の経路は溝の中心を走査している場合を示しており、ＰＩＤ１〜ＰＩＤ４ともにＶＦＯ１を正しく読みとれる。しかし、光スポットが外周側にずれて図の（ｂ）の経路をたどった場合には、ＰＩＤ３，４とは離れた経路を通過するので、そこからの信号は小さなものとなってしまい、最悪の場合はＰＩＤ３，４からはデータが読み出せない。この場合、ＰＬＬの引き込みはＰＩＤ１領域のＶＦＯ１ではじめにおこなわれる。反対に光スポットが内周側にずれて（ｃ）の経路をたどった場合には、ＰＩＤ１，２とは離れた経路を通過するので、同様にそこからの信号は小さくなってしまい、最悪の場合ＰＩＤ１，２からはデータが読み出せない。この場合、ＰＬＬの引き込みはＰＩＤ３領域のＶＦＯ１ではじめにおこなわれる。つまりこれらのことから明らかなように、ＰＩＤ１，３内のＶＦＯ１はＰＬＬ引き込みを開始する箇所であるので、再生信頼性向上のために、ＰＩＤ２，４内のＶＦＯ２に比べてより長い領域が必要になる。
【００４６】
また、このほかに、グルーブトラックとランドトラックにおけるＰＩＤの配置の誤差に対する配慮もある。グルーブトラックから読み出されるＰＩＤは４個とも続けてカッティングされたものなので、ビット同期が取れているのが普通であるが、ランドトラックから読み出す場合には、両隣のグルーブトラックをカッティングしているときにカッティングされたピットが両側から迫り出してきた形になっていて、これを続けて読み出すことになる。したがって、カッティング時に２トラック分ターンテーブルが周回している間に生じた回転むらの影響が現れ、ビット同期が取れていない状態になると考えるのが普通である。このため、ランドトラックでＰＩＤを読むときには、ＰＩＤ３，４先頭のＶＦＯとＡＭで再度、ビット同期とバイト同期を確立する必要がある。
ＶＦＯの長さについては、トラック中心から左右にウォブル配置にしたヘッダ領域を、グルーブトラッキング中もランドトラッキング中も、多少のトラッキングずれがあっても誤り無く再生するために最低限必要な長さになっている。
【００４７】
本実施の形態の光ディスクで用いるＶＦＯは・・・・１０００１０００１０００１・・・・というパターンを用いる。従来は、たとえばＩＳＯ１３８４２（１３０ｍｍ光ディスク規格：変調方式は１−７変調）で用いられているＶＦＯは、最高周波数が得られる・・・・１０１０１０・・・・を用いている。これに従えば、本実施の形態では８−１６変調を用いていることから・・・・１００１００１００１・・・・が最も高い周波数を得られるのであるが、ディスクからの再生信号振幅が小さくなり、セクタ先頭を見つけにくく、また、ジッタが大きくなりやすい等の欠点がある。従来のＩＳＯ規格光ディスクではＶＦＯの前にセクタマーク（ＳＭ）があり、セクタの先頭を見つけることが容易であったために、最高周波数のＶＦＯでも、ＰＬＬの引き込みが容易であった。しかし本実施の形態では、セクタの先頭はＶＦＯなので、捉えるのが難しい。反対に周波数を下げすぎると、つまり”１”の間隔を広くとりすぎると、限られたバイト長の領域中で、ＰＬＬによるチャネルビットクロックの生成が難しくなる。この両者の問題が最も少なくなるように、先にあげた”・・・・１０００１０００１・・・”というパターンを用いる。このパターンはＶＦＯ１，２，３とも共通である。
【００４８】
ＶＦＯ１のバイト数をｋバイトとする。変調方式として８ビットのデータを１６ビットに変換する、いわゆる８−１６変調を用いた場合ｋ×８×２＝１６ｋチャネルビット（チャネルビットとは変調後のビットを表すものとする。）の長さになる。ＶＦＯのパターンとして”・・・１０００１０００１・・・”を用いるために、スペースとマークの変化箇所は１６ｋ／４＝４ｋ（箇所）になる。前記のＩＳＯ１３８４２に記述されているＶＦＯのサイズは２６バイトである。この場合のスペースとマークの変化箇所は、２６×８×３／２／２＝１５６（箇所）である。これに従えば、４ｋ＝１５６よりｋ＝３９バイト程度であれば、十分である。よって本実施の形態では、ＰＬＬやスライスレベルの整定時間を考慮に入れ、最低限必要な３６バイトとする。
【００４９】
ヘッダ領域再生時のバイト同期及び同期クロックの検出タイミングの開始を認識するためのアドレスマーク領域ＡＭは、各ＰＩＤ領域中のＶＦＯとＰｉｄの間に設けられる。これは、前のＶＦＯでビット同期を完了させたあと、バイト同期をとるためのものである。また、ＡＭをユーザデータ領域中のデータ等と間違って装置が捕捉しないように、変調方式の最長記録マーク長より長く、変調規則に現れないパターン（変調ビット列に現れない記録マーク長のチャネルビットパターン）を用いて構成する。ここでは、他のどこにも使われていないパターンとして、例えばＴｍａｘ＝１１Ｔより長い１４Ｔを２つ含む３Ｂｙｔｅすなわち４８ｂｉｔからなる”０００１０００１０００００００００００００１０００１０００１０００００００００００００１０００１”というパターンを用いる。
パターンのユニーク性を確保すると共に、多少の誤りがあっても同期ポイントを確実にとらえるため、３バイトの上記パターンとする。
このように、ＡＭには変調ビット列に現れない記録マーク長のチャネルビットパターンを用いているので、ヘッダ領域を読み取る際に、容易に確実にＡＭを識別することができる。
【００５０】
アドレスマークに続くＰｉｄ領域は、セクタアドレスつまり物理アドレスを持つ。その大きさは４バイトであり、最初の１バイトは、そのセクタとＰｉｄに関する各種情報が入り、あとの３バイトでセクタ固有の識別番号を示す。セクタ管理や制御Ｆ／Ｗの構築の容易さから、アドレス情報は整数バイト数であることが望ましい。もし２バイトであれば２の１６乗である６５５３６個のセクタを管理でき、１セクタが２０４８ユーザバイトであるので、２０４８×６５５３６＝１３４２１７７２８となり、約１３４Ｍバイトの容量の管理ができる。しかしながらこれでは、十分でない。そこで、３バイトあれば２の２４乗である１６７７７２１６個のセクタを管理でき、２０４８×１６７７７２１６＝３４３５９７３８３６８となり約３４．３６Ｇバイトの容量を管理することができる。
ここで本実施の形態による書換型光ディスクの記録容量としては、約２．６Ｇバイトを想定しており、一方、フォーマット互換を採ろうとしているディジタルビデオ用の再生専用型光ディスクの記録容量は、約４．７Ｇバイトである。３バイトのＰｉｄで管理できる約３４Ｇバイトの記録容量は、それぞれの約１３倍と７倍に相当する。これだけの容量を管理できれば、将来ディスク容量を大容量化するように規格を拡張する場合でも、当分の間セクタフォーマットを変更せずに同じものを使用でき、将来への互換性が確保できる。
【００５１】
ＩＥＤ領域は上で述べた、Ｐｉｄに対して、誤りがあるかを検知するコード（符号）のための領域である。その大きさは２バイトである。このコードにより誤りが検知されたＰｉｄはアドレス検出に用いない。１つのセクタ先頭のヘッダ領域には４つのＰｉｄを配置しており、Ｐｉｄが３個まで壊れていたとしても誤りが検知されないＰｉｄにより、アドレスを特定することができる。
４バイトのＰｉｄに対して生成した２バイト、すなわち１６ビットのＩＥＤを付加することにより、Ｐｉｄに生じた誤りを見逃す確率は、２の１６乗分の１、すなわち、１／６５５３６となる。Ｐｉｄが４重に書かれていることを考慮に入れると、これでＰｉｄの誤りは十分に検出が可能になる。ＩＥＤもバイト単位で扱うことになるので、１バイトではＰｉｄに生じた誤りを見逃す確率は、２の８乗分の１、すなわち、１／２５６では信頼性上不足であり、問題が生じることも考えられる。この理由により、２バイトのＩＥＤを付加する。
【００５２】
プリピット領域でピットがあるところをマーク部、ないところをスペース部と呼ぶことにする。ＰＩＤを記録してゆく場合、ＰｉｄとＩＥＤを８−１６変調で変調する。８−１６変調の性質から、後ろに１バイトの変調完結用のポストアンブルバイトが必要になる。このほか、ＩＥＤの末尾がマーク部の場合とスペース部の場合があるので、もし、ＰＡを入れずＩＥＤのあとすぐにＶＦＯを記録してゆくと、ＩＥＤ末尾がスペースか、マークかによって、ＶＦＯのパターンが一意に定まらない。このために、ＰＡのパターンは変調規則に応じて複数個用意している。１バイトあれば、変調、及び、記録マークの両方を完結させることができる。
【００５３】
ヘッダ領域の終わりにはミラー領域がある。この領域は２バイトからなり、溝もマークも入れないミラー面だけで構成される。この部分を用いて、ディスクの鏡面からの反射光と、溝のある領域からの反射光を比較することにより、サーボセンサ信号の補正を行うことができる。電気回路系の応答速度を考慮すると、これには最低２バイト以上の長さが必要になる。
【００５４】
ギャップは１０バイトからなり、情報記録領域の最初の領域である。光ディスクを駆動する装置がヘッダフィールドを読みとった後、このギャップによりＶＦＯ３の読み書きを開始するまでに、記録のためのレーザパワーを校正して設定するための時間的な余裕を設ける。約６μｓｅｃの時間を確保しようとすると、ギャップ長として１０バイト程度必要になる。
【００５５】
ガードデータは情報記録領域内のＶＦＯ３領域直前及びデータ領域後のＰＡの直後に配置される。この領域は、媒体劣化によるデータ破壊を防ぐことが目的である。相変化媒体の特性として、記録消去を繰り返した場合、オーバーライト記録が開始・終了する箇所から媒体が劣化しやすいという性質を持つ。このガードデータ領域を設けることにより媒体劣化が生じてもその劣化がガードデータ領域内に収まるようにすることで、セクタのデータ本体に劣化が及ぶことを避けることができる。
ガードデータ領域に必要な長さは、相変化記録媒体の繰り返し記録寿命の評価実験の結果から明らかになっている。ここでは、それぞれの最小限必要なバイト数として、データに先行して１５バイト、データの後ろに４５バイト程度を組み込むこととする。但し、データの後ろのガードデータの長さは、後述するスタートポジションシフトの分を考慮しておく。
また、相変化媒体の特性として、同じデータを同じ場所に繰り返し記録消去をした場合、媒体劣化が進み、繰り返し記録の寿命が縮みやすいという性質もある。同じデータパターンを同じ場所に書かないようにするために、データ領域が記録される位置を記録の度に毎回ランダムに動かす、いわゆるスタートポジションシフトという技術を採用する。ここで所定の繰り返し記録寿命を得るためには、必要なシフト量を、ガードデータ領域の長さを変化することで得る。データに先行する部分を延長し、データの後ろの部分を短縮する。データ前後のガードデータ領域の長さの合計は一定とする。
【００５６】
データ領域にはユーザのデータ２０４８バイトが記録可能となるようにそのサイズを決定する。ユーザデータ２０４８バイトに、データＩＤを４バイト、データＩＤエラー検知コード（ＩＤ  Ｅｒｒｏｒ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｃｏｄｅ：ＩＥＤ）を２バイト、予備（Ｒｅｓｅｒｖｅ：ＲＳＶ）を６バイト、エラー検知コード（Ｅｒｒｏｒ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ｃｏｄｅ：ＥＤＣ）を４バイトを付加する。その後スクランブルをかることによりできた単位をデータ単位Ａと呼ぶ。よって１データ単位Ａは、２０４８＋１６＝２０６４バイトとなる。
データ単位Ａを１６個集めて、２０６４×１６＝３３０２４バイトとし、これを１９２行×１７２列の配列とする。これに、ＥＣＣ（Ｅｒｒｏｒ  Ｃｏｒｅｃｔｉｏｎ  Ｃｏｄｅ）コードを行方向に１６行、また列方向に１０列だけ付加する。これにより２０８行×１８２列のＥＣＣブロックができる。その大きさは２０８行×１８２列＝３７８５６バイトである。
９１バイトごとに２バイトの同期マークをその９１バイトの先頭部にいれることにより、１３行×１８６バイト（２４１８バイト）のデータ単位Ｂが１６個できる。
【００５７】
以上述べたように、２０４８バイトのユーザデータは１６個集まって、ＥＣＣなどが付加され２４１８バイトの単位１６個となる。また、ここでは省略したが、変調処理もここでおこなわれる。１セクタあたり２４１８バイトのデータ記録ができれば、２０４８バイト／セクタのユーザ容量が確保できる。よってデータ領域は２４１８バイトとした。
【００５８】
データ領域の後ろにも、ヘッダ領域と同様にＰＡが必要である。ヘッダ領域のＰＡと同様に１バイト配置して、変調及び記録マークの両方を完結させることに使用する。
【００５９】
データ領域後のＰＡの直後にガードデータが配置され、それに続き、バッファ領域が設けられる。光ディスクを回転駆動する装置のスピンドルモータには、ある程度の回転数変動が避けられないため、また、光ディスクをスピンドルモータに取り付けるとき、所定のたとえば１００μｍの偏芯も考慮に入れておく必要があるため、セクタの時間的な長さがある程度変化しても良いようにマージン確保のための領域として、このようなバッファ領域を設けている。装置が光ディスクに記録するとき、装置が持っているチャネルクロック周波数で変調データを光ディスク上に記録する。ここで、通常、スピンドルモータの回転数変動は目標回転数の１％以内であればよく、また、光ディスクの偏芯による線速度の誤差は目標回転数に換算してその０．５％以内であればよい。したがって、バッファ領域として、セクタ長２６９７バイトの１．５％、すなわち、４０バイト程度が必要となり、ここではバッファ領域として４０バイトを割り当てる。記録時にはこの領域へデータを書き込まないようにし、再生時にはこの領域からのデータは読み出さないようにする。
【００６０】
以上述べたように、同期マークが９３バイト単位で挿入されていることから、セクタ（物理セクタ全体）の大きさは９３×ｎ（ｎは整数）であるのが望ましい。ｎを決定するにあたり、９３×ｎ＞２４１８よりｎは２７以上となるが、必要以上に大きくするとデータ容量に対して冗長度が大きくなるのでｎ＝２９とする。よってセクタは２６９７バイトとする。
このようなセクタサイズにすることにより、同期フレーム長が９３バイトの再生専用型のディジタルビデオ用光ディスク（ＤＶＤ−ＲＯＭ）とのフォーマット互換が実現可能となる。これは、たとえば１個のセクタを９３バイトからなる同期フレーム２６個、すなわち２４１８バイトで構成する再生専用型ディジタルビデオディスクに対して、本実施の形態による光ディスクにおいてはデータ領域に２４１８バイトのユーザデータを収容することができ、しかも、ヘッダ領域を含めたセクタ長を９３バイトの整数倍にしたためである。また、同期マークは９３バイト毎に配置されているので、再生専用型のディジタルビデオ用光ディスクを再生可能な装置において、共通の再生回路を用いても、容易に９３バイトからなる同期フレームを検出することができる。
【００６１】
ここで、溝部や溝間部へのトラッキング、及びＰＩＤのプリピット信号の読み出しに関係するパラメータとして、溝幅、ピット幅とビームスポット径の関係について説明する。光ディスクの記録再生に使用するレーザの波長をλとし、ディスク上に集光する対物レンズの開口数をＮＡとするとき、集光スポット径は、良く知られているように、レーザ側から対物レンズに入射するビームの強度分布にも関係するが、概略（λ／ＮＡ）となる。例えば、λ＝６５０ｎｍ、ＮＡ＝０．６であるとき、λ／ＮＡ＝１．０８μｍとなる。
本実施の形態においては、トラックピッチをｐとするとき、隣り合う溝部の中心間隔は２ｐであり、溝部と溝間部の幅を、それぞれ、およそｐに設定する。そして、記録密度を向上するために、トラック密度を可能な限り大きくできるようにトラックピッチｐを設定する。上記のλとＮＡにより、集光スポット径をλ／ＮＡ＝１．０８μｍとした場合、隣接トラックからのクロストークを避けることのできるトラックピッチｐは、０．７μｍ以上であることが、実験的に確認されている。集光スポットの外縁が隣接トラックにかかる大きさによるが、溝深さをλ／６程度に設定することにより、隣接トラック上に相変化記録によって書かれた情報のクロストークは、ほとんど回避することができる。
一方、トラックピッチの上限として、トラックピッチが（λ／ＮＡ）に対して相対的に大きくなる場合を考える。ランドグルーブ記録において、トラックピッチは、ほぼグルーブ幅、ランド幅と等しく採る。グルーブ幅やランド幅が集光スポット径よりも広くなると、集光ビームはトラック中心を走査しているときグルーブによるラジアル方向の回折をほとんど受けなくなる。これは、スポット径の範囲でディスク面がミラー面になったことと等価であり、これでは、書換型の光ディスク装置に多用される１ビームでトラッキングを行うプッシュプル法などのトラッキングセンサ方式ではトラッキングエラー信号が出なくなるので、不適当である。
こうした理由に基づいて、トラックピッチｐと概略の集光スポット径（λ／ＮＡ）の関係は、ｐ＜（λ／ＮＡ）＜２ｐとすべきことがわかる。本発明では、（λ／ＮＡ）＝１．０８μｍに対して、トラックピッチはｐ＝０．７４μｍとした。このとき、溝幅、ピット幅ともトラックピッチに等しく、ほぼ０．７４μｍ、また、溝間隔は１．４８μｍとなり、ｐ＜（λ／ＮＡ）＜２ｐとの条件を満たしている。
【００６２】
溝部の深さについても、トラッキング制御にプッシュプル法を使用できるようにしておく必要がある。溝深さ＝λ／６程度と設定すれば、トラッキング制御に必要なトラッキングエラー信号を検出することができる。
【００６３】
また、線記録密度については、ヘッダ領域もデータ領域も共通の密度に詰めることとする。実験的に得られているデータによれば、８−１６変調のマークエッジ記録方式の場合、データビット長＝０．４μｍが信号特性の限界になる。このとき、記録マークの最短長さは、０．６μｍである。
【００６４】
次にヘッダ領域中のＰＩＤの配置について述べる。図５はこの発明の実施の形態１である光ディスク媒体の記録セクタ内のＰＩＤ領域の配置を説明する模式図である。ＰＩＤ１，２は溝部の情報記録領域直前のヘッダ領域の中に、溝部中心から溝幅の１／２だけ外周側に変位して配置する。ＰＩＤ３，４は溝部の情報記録領域直前のヘッダ領域の中に、溝部中心から溝幅の１／２だけ内周側に変位して配置する。結果として、溝間部の情報記録領域直前のヘッダ領域では、ＰＩＤ１，２の位置にはその溝間部の記録トラックの１本内周側の溝部の記録トラックのヘッダ領域のＰＩＤ１，２が、ＰＩＤ３，４の位置にはその溝間部の記録トラックの１本外周側の溝部の記録トラックのヘッダ領域のＰＩＤ３，４が、それぞれ両側の溝部の中心から溝幅の１／２だけ溝間部のトラック側に変位して位置する形になる。
【００６５】
次に、ディスク１周に１回、ディスクの半径方向に整列して存在するランドとグルーブの接続部について説明する。図６はこの発明の実施の形態１である光ディスク媒体のランドとグルーブの境界線における記録セクタ内のＰＩＤ領域の配置を説明する模式図である。ＳＳ−Ｌ／Ｇフォーマットディスクでは、半径方向に１個所溝部の記録トラックと溝間部の記録トラックが接続する境界線がある。
【００６６】
ヘッダ領域の配置は境界部以外のヘッダ領域の配置と同様に、ＰＩＤ１，２は溝部の情報記録領域直前のヘッダ領域の中に、溝部中心から溝幅の１／２だけ外周側に変位して配置する。ＰＩＤ３，４は溝部の情報記録領域直前のヘッダ領域の中に、溝部中心から溝幅の１／２だけ内周側に変位して配置する。結果として、溝間部の情報記録領域直前のヘッダ領域では、ＰＩＤ１，２の位置にはその溝間部の記録トラックの１本内周側の溝部の記録トラックのヘッダ領域のＰＩＤ１，２が、ＰＩＤ３，４の位置にはその溝間部の記録トラックの１本外周側の溝部の記録トラックのヘッダ領域のＰＩＤ３，４が、それぞれ両側の溝部の中心から溝幅の１／２だけ溝間部のトラック側に変位して位置する形になる。
【００６７】
このように説明したのは、ディスク原盤カッティング時に生じるトラックオフセットを考慮したからである。溝部のヘッダ領域も、溝間部のヘッダ領域も共に、溝部・溝間部の各トラック中心から溝幅の１／２だけ変位している。この識別信号の両方を、溝部の記録トラックをカッティングする時に同時にカッティングする方が、ヘッダ領域のＰＩＤ１，２とＰＩＤ３，４の中心と溝の中心の間に生じるトラックオフセットを小さくすることができる。
ただし、図５及び図６に示したようなＰＩＤの配置が得られるのであれば必ずしもこのようなディスク原盤カッティング方法によらなくても良い。
【００６８】
以上のようなヘッダ領域の配置により、トラッキングオフセット補正が可能になる。ウォブルピットによるトラッキングオフセット補正方法としてよく知られているように、トラック中心から左右に一定量だけ変位させたトラックオフセット検出ピット対を設けると、トラッキングオフセット量を検出することができる。光ビームがウォブルして配置されたトラックオフセット検出ピット対の丁度中間を通過すると、各検出ピット位置における再生信号振幅は等しくなる。一方にオフトラックしていると、片側のピット横を通ったときの再生信号振幅が増加し、反対側のピット位置における再生信号振幅が減少する。よって、光ビームのトラックオフセット量を検出し補正をかけ、光ビームがトラック中心を通過するように制御することができる。本実施の形態においては、ヘッダ領域を２部分に分けてウォブル配置することにより、これと同じ原理と効果を、シングルスパイラル・ランドグルーブ記録フォーマットに組み込むことができるようになった。
【００６９】
いま、光ビームが特定の溝部記録セクタ中の情報記録領域から、次の溝部記録セクタのヘッダ領域に入ったとする。識別信号の先頭はディスク外周に溝幅の１／２だけずれているのでそれに対応した再生信号が出力される。次にディスク内周に溝幅の１／２だけずれてヘッダが配置された部分にくると、それに対応した溝間部の再生信号が出力される。このようにヘッダ信号が再生されるので、溝部セクタのヘッダ領域と溝間部セクタのヘッダ領域では、トラッキングオフセットに対して再生信号振幅の増減が逆になる。この２つの信号は理想的には同一振幅で検出されればトラック中心を走査していることになる。よって内周と外周にずれたヘッダ領域からの再生信号の差を用いて、トラックッキングサーボのオフセット補正をすることが可能になる。
【００７０】
本発明ではＰＩＤ１，ＰＩＤ２に６４バイト、ＰＩＤ３，ＰＩＤ４に６４バイトの長さを割り当てた。このため、トラッキングオフセット検出回路系が、あまり広帯域な周波数特性を持っていなくても、ヘッダ領域において上記方法によるオフセット補正が可能となる。
【００７１】
さて、以上のようにヘッダ領域を構成したとき、識別信号の読みとりを行うときに理論上は２種類の信号を用いて検出することが可能である。１つは、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）のようにトラック中心に位相ピットが置かれたフォーマットのディスクを再生するときに用いられる、いわゆる和信号検出である。ディスクからの反射光量が、位相ピットによる回折によって減少するので、反射光量の和をとらえて信号を検出する方法である。
あと１つは、プッシュプル法のトラッキングエラー検出と同じ原理に基づく、いわゆる差信号検出である。光検知器をディスクのトラック方向に沿って分割し、ディスクのラジアル方向の差信号がプッシュプル検出されるように２分割光検知器を配置して、その２つの出力の差から信号を検出する方法である。
【００７２】
上述したように、本実施の形態における光ディスクフォーマットでは、プリピットはトラック中心から丁度トラックピッチの１／２だけラジアル方向にずれて配置される。２分割光検知器の出力からラジアル方向の差信号を生成すると、ヘッダ領域以外ではランド中心、または、グルーブ中心をトラッキングすることになるので、ラジアル方向の差信号はほぼ０となる。
次にたとえば溝部のトラックのヘッダ領域のＰＩＤ１とＰＩＤ２では、溝部のトラックを走査している集光スポットから見ると、プリピットがディスクの外周側、つまり進行方向の左側に変位しているのでスポット自身がトラック中心から右側、つまり内周側にずれたと見える。ラジアル方向の差信号がこのときプラス側の極性をもつとすると差信号は最大になる。プリピットの有無により、信号は０と最大値の間で変化する。
続いてＰＩＤ３とＰＩＤ４では、溝部のトラックを走査している集光スポットから見ると、プリピットがディスクの内周側、つまり進行方向右側に変位しているのでスポットがトラック中心から左側、つまり外周側にずれたと見える。ラジアル方向の差信号はマイナス側に最小になる。プリピットの有無により、信号は０と最小値の間で変化する。
【００７３】
差信号検出は、２つのセンサに逆位相で現れる信号を差を採ることによって２倍の振幅として扱うことになるので、和信号検出に比較してＳ／Ｎが良くなるという特長を持つ。また書換型の光ディスク駆動装置の構成において、トラッキング制御に１ビーム光学系のプッシュプル方式を採用した構成は、ラジアル方向の差信号センサを持っている。ヘッダ情報を差信号検出するには、そのセンサ系にデータ帯域の周波数を通す特性を持たせるだけでよい。したがって追加部分がほとんどかからずに再生信号品質を向上させることができる。
またピット深さを溝深さと同じλ／６程度とすれば必要な信号振幅を得ることができる。ディスク原盤カッティング時にピットと溝を同じ深さにすればよく製造しやすい利点もある。
こうした利点を考えて、識別信号などを表すヘッダ領域はラジアル方向の差信号で検出可能となるようにエンボスピットをプリフォーマットして形成する。ディスクを実際に製作する場合には、ヘッダ領域をラジアル方向の差信号で読んだときの検出ジッタが最小になるよう、条件を合わせ込むことになる。こうして差信号検出に最適化したディスクに対して和信号検出を適用すると、検出マージンが少なくなってメリットはない。
【００７４】
なお、ヘッダ領域中のＰＩＤの配置について別の構成も可能である。すなわち、図７に示すように、図５に示した例とは逆に、ＰＩＤ１，２を溝部の情報記録領域直前のヘッダ領域中に溝部中心から溝幅の１／２だけ内周側に変位して配置し、ＰＩＤ３、４を溝部の情報記録領域直前のヘッダ領域中に溝部中心から溝幅の１／２だけ外周側に変位して配置することもできる。この場合には、結果として、溝間部の情報記録領域直前のヘッダ領域では、ＰＩＤ１，２の位置にその溝間部の記録トラックの１本外周側の溝部の記録トラックのヘッダ領域のＰＩＤ１，２が、ＰＩＤ３，４の位置にその溝間部の記録トラックの１本内周側の溝部の記録トラックのヘッダ領域のＰＩＤ３，４が、それぞれ両側の溝部の中心から溝幅の１／２だけ溝間部のトラック側に変位して位置する形になる。
【００７５】
同様に、ディスク１周に１回、ディスクの半径方向に整列して存在するランドとグルーブの接続部についても図８に示すように、図６に示した例とは逆に配置できる。すなわち、境界部以外のヘッダ領域と同様に、ＰＩＤ１，２は溝部の情報記録領域直前のヘッダ領域中に溝部中心から溝幅の１／２だけ内周側に変位して配置し、ＰＩＤ３、４は溝部の情報記録領域直前のヘッダ領域中に溝部中心から溝幅の１／２だけ外周側に変位して配置することもできる。この場合には、結果として、溝間部の情報記録領域直前のヘッダ領域では、ＰＩＤ１，２の位置にその溝間部の記録トラックの１本外周側の溝部の記録トラックのヘッダ領域のＰＩＤ１，２が、ＰＩＤ３，４の位置にその溝間部の記録トラックの１本内周側の溝部の記録トラックのヘッダ領域のＰＩＤ３，４が、それぞれ両側の溝部の中心から溝幅の１／２だけ溝間部のトラック側に変位して位置する形になる。
【００７６】
このように図７及び図８に示すようなヘッダ領域の配置にしても、溝部、溝間部と交互にセクタの物理形状は図５及び図６に示したものとは別なものとなるが、トラッキングオフセット補正が可能な機能に変わりはない。
【００７７】
実施の形態２．
実施の形態２は、実施の形態１において説明した光ディスクを駆動する装置に関するものである。以下、実施の形態２である光ディスク駆動装置について図をもとに説明する。
図９は、実施の形態２である光ディスク駆動装置の構成を示すブロック図である。１０１はシングルスパイラル・ランドグルーブ記録フォーマットの光ディスク、１０２はディスク上の記録トラック、１０３はディスク上に照射されたレーザの集光スポットである。このディスク１０１は図示しないスピンドルモータとそのスピンドルモータの制御回路により、線速度が所定値になるように回転数が制御される。１１０は光ヘッドであり、レーザ１１１、コリメートレンズ１１２、ビームスプリッタ１１３、対物レンズ１１４、分割型光検知器１１５、レンズアクチュエータ１１６などにより構成される。
レーザ１１１はレーザ駆動回路１５２により、再生時には所定の再生パワーに制御され、記録時には記録信号処理回路１５１から記録データに応じた所定のパルスパワーを出力するように信号を受けて制御される。レーザ１１１から発光される波長λのレーザ光は、コリメートレンズ１１２によりコリメートされ、ビームスプリッタ１１３を介して開口数ＮＡの対物レンズ１１４に入射され、集光スポット１０３を結ぶように光ディスク面上に集光される。集光スポットが光ディスク面上に位置するように、図示しないフォーカスサーボ制御系により、光ディスク面に垂直方向の焦点位置が制御される。また同時に、集光スポットが光ディスク面上の記録トラック上に位置するように、トラッキング制御系により光ディスク面内半径方向の焦点位置が制御される。
【００７８】
トラッキング制御系は、差動信号検出回路１３１、ローパスフィルタ１４１、トラッキング制御回路１４２、トラッキング駆動回路１４３、サンプルホールド回路Ａ１４４、サンプルホールド回路Ｂ１４５、トラッキングオフセット検出回路１４６、及びレンズアクチュエータ１１６で構成される。トラッキング制御系では、分割型光検知器１１５の出力から光ディスクのラジアル方向の差信号を差動信号検出回路１３１により検出して差動信号を得る。そして、これをサーボ帯域信号を取り出すためのローパスフィルタ１４１に通してトラッキングエラー信号を生成し、トラッキング制御回路１４２でこの信号を用いてプッシュプル法によりトラッキング制御を行う。
また、光ディスクからの反射光の和信号を検出する全量信号検出回路１２１の出力を、プリピットがトラック中心から左右に変位して配置されているヘッダ領域においてそれぞれサンプルホールドし、その差からトラッキングオフセットを検出する。このため、領域判別信号によって指示されるタイミングでサンプルホールド回路Ａ１４４、サンプルホールド回路Ｂ１４５が全量信号をサンプリングする。トラッキングオフセット検出回路１４６でその差をとり、トラッキングオフセット信号が検出される。トラッキングオフセット信号は差動信号と同様にローパスフィルタ１４１を通してトラッキング制御回路１４２に入力される。
【００７９】
トラッキング制御回路１４２で生成したトラッキング制御信号はレンズアクチュエータ１１６を駆動するトラッキング駆動回路１４３に入力され、その出力電流によりレンズアクチュエータ１１６と対物レンズ１１４が光ディスクのラジアル方向に駆動される。
分割型光検知器１１５の出力は、上記のように１つにはトラッキングサーボ制御のために、光ディスクのラジアル方向の差信号を取り出す差動信号検出回路１３１に接続されるとともに、１つには光ディスクの記録トラックの反射率変化から相変化記録された情報を読み出すためと、トラッキングオフセットを検出するためにディスクからの反射光の和信号を検出する全量信号検出回路１２１にも接続される。また、差動信号はヘッダ領域の情報を読み出すためにも用いられる。
【００８０】
全量信号検出回路１２１の出力と差動信号検出回路１３１の出力信号が再生信号セレクタ１２２に入力され、領域判別信号によって選択された方の再生信号が再生信号セレクタ１２２から出力される。再生信号は検出誤りを低減させるために波形等化回路１２３に通されてデータ帯域の周波数スペクトルを補正され、データスライス回路１２４で２値化される。ＰＬＬ１２５では２値化信号から再生クロックを抽出してビット同期を取るとともにチャネルビットの検出を行う。再生されたチャネルビットは、復調回路セレクタ１２６に入力され、データ領域再生中であればデータ復調回路１２７へ、ヘッダ領域再生中であればアドレス復調回路１２９に入力される。
相変化記録された情報を全量信号から読み出すときはデータ復調回路１２７へ通されて復調された後、誤り訂正回路１２８によって検出された誤りが訂正され、再生データとして出力される。また、プリピットされたヘッダ情報を差動信号から読み出すときはアドレス復調回路１２９へ通されて復調された後、誤り検出回路１３０によって検出されたアドレスの誤りの有無を判定され、正しい場合にヘッダ情報が再生される。
復調回路セレクタ１２６をどちらに出力するかの切り替えは、ＡＭ検出回路１３４によって制御される。ＡＭ検出回路１３４はＰＬＬ１２５から出力されるチャネルビット列を監視し、ＡＭが現れたとき、その直後に現れるＰｉｄを再生するために、セクタフォーマットに従ったタイミングでチャネルビット列をアドレス復調回路１２９に送り込むように切り替え制御を行う。
【００８１】
差動信号検出回路１３１の出力は、上記のようなトラッキング制御用とヘッダ情報検出用の２つの役割の他に、ランドトラックとグルーブトラックの接続点を検出することにも使用される。差動信号がエンベロープ検出回路１３２に入力され、差動信号波形のプラス側をエンベロープ検波してプラスエンベロープ信号が生成され、マイナス側をエンベロープ検波してマイナスエンベロープ信号が生成される。両エンベロープ信号はＣＡＰＡ検出回路１３３に入力される。なお、ＣＡＰＡとはＣｏｍｐｌｉｍｅｎｔａｒｙ  Ａｌｌｏｃａｔｅｄ  Ｐｉｔ  Ａｄｄｒｅｓｓの略称であり、ヘッダ領域においてセクタアドレス情報がトラック中心から左右に同量だけ変位して配置されたプリピットで表現された部分を言う。ＣＡＰＡ検出回路１３３はヘッダ領域のエンベロープ波形からそのセクタがランドトラックのセクタか、グルーブトラックのセクタかを判定してトラック極性信号を出力する。その判定のために、ＡＭ検出回路１３４からＡＭの出現毎にＡＭ検出信号を受ける。トラック極性信号の情報はトラッキング制御回路１４２に伝えられ、ランドトラッキングを行うか、グルーブトラッキングを行うかの切り替えに利用される。
なお、再生信号セレクタ１２２と復調回路セレクタ１２６について付け加えておくと、差動信号検出回路１３１で再生する差信号はアドレス復調回路１２９で復調し、全量信号検出回路１２１で再生する和信号はデータ復調回路１２７で復調することになるので、波形等化回路１２３、データスライス回路１２４、ＰＬＬ１２５を２系統持てば、再生信号セレクタ１２２と復調回路セレクタ１２６の２つの選択回路は不要である。同時に使用しない共通回路を共用化して回路を減らすために、上記のような構成としている。
【００８２】
次に、実施の形態１において図２、図３に示したセクタフォーマットを有する光ディスクを再生するときの光ディスク駆動装置の動作を時系列に従って説明する。
シングルスパイラル・ランドグルーブフォーマットディスクの、ランドトラックとグルーブトラックの接続点でないある位置において、たとえばグルーブトラックへのトラッキング引き込みが完了したとする。集光スポット１０３は記録トラック１０２上を走査しながら、全量信号と差動信号の両方を生成している。
【００８３】
このときの線速度は、たとえば６．０ｍ／ｓｅｃ程度に設定される。波長λ＝６５０ｎｍのレーザ光をＮＡ＝０．６のレンズで集光し、相変化光ディスク上にデータを記録するとき、誤り訂正なしで１０の−４乗以下のバイト誤り率で再生できる記録マークの最小のサイズは、実験的に０．６μｍ以上必要なことが確認されている。変調に８−１６変調のように、符号化レート１／２で最短マーク長が３Ｔの変調方式を使用し、マークエッジ記録した場合、記録マーク長＝０．６μｍは、チャネルビット長で（０．６／３）μｍ＝０．２μｍ、データビット長で（０．６／３）×２μｍ＝０．４μｍに相当する。
２０４８バイトの情報データが２６９７バイトの記録セクタに収容されているセクタフォーマットの本ディスクを再生したときに、ビデオ再生に要求されている１１．０８Ｍｂｉｔ／ｓｅｃのデータレートを得ようとすると、線速度は、１１．０８（Ｍｂｉｔ／ｓｅｃ）×０．４（μｍ／ｂｉｔ）×（２６９７／２０４８）から約５．８ｍ／ｓｅｃとなるからである。
チャネルビット周波数は、１１．０８（Ｍｂｉｔ／ｓｅｃ）×２×（２６９７／２０４８）＝２９．１８ＭＨｚである。このとき、１セクタを再生する時間は、（２６９７×８×２）／２９．１８ＭＨｚ＝１．４８ｍｓｅｃかかり、ヘッダ領域を再生する時間は、（１２８×８×２）／２９．１８ＭＨｚ＝７０μｓｅｃかかる。ディスクの線速度、すなわちディスク回転数を制御するには、この１．４８ｍｓｅｃごとに現れるヘッダ領域の周期を検出して、フィードバック制御をかければ、ほぼ目標回転数に設定することが可能である。回転数をラフに制御しておいてヘッダ領域・データ領域の読み出しが可能になった後、現在のトラックアドレスやゾーンを判別して規定回転数に合わせ直すなどして回転数を確実に制御することが可能である。
【００８４】
本ディスクフォーマットでは、ディスクの内周から外周にわたり２４個のゾーンに分割し、各ゾーンの線速度がほぼ一定になるようにゾーンごとにディスクの回転数を変える、いわゆるＺＣＬＶ（Ｚｏｎｅｄ  Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｌｉｎｅａｒ  Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）方式を採る。このためディスクの回転数は、最低となる最外周の１６．９Ｈｚに対して最高となる最内周の３９．８Ｈｚまで、約２．３倍以上の幅で変化することになる。
【００８５】
さてオントラックしているときの差動信号の波形を図１０と図１１に、全量信号の波形を図１２に示す。本ディスクではグルーブトラックにおいてはヘッダ領域の識別信号のプリピットが、ＰＩＤ１，ＰＩＤ２ではトラック中心から外周側に変位しており、この部分で差動信号がプラス側に出るよう、分割型光検知器１１５の配置と差動信号検出回路１３１の信号極性設定がなされるようにする。このときＰＩＤ３，ＰＩＤ４ではプリピットがトラック中心から内周側に変位しているので、差動信号はＰＩＤ１，ＰＩＤ２とは逆にマイナス側に出る。この様子を図１０に示している。また、ランドトラックでは逆に、ヘッダ領域ＰＩＤ１，ＰＩＤ２での識別信号のプリピットが、トラック中心から内周側に変位し、ＰＩＤ３，ＰＩＤ４ではトラック中心から外周側に変位しているので、差動信号の極性はＰＩＤ１，ＰＩＤ２ではマイナス側で、ＰＩＤ３，ＰＩＤ４ではプラス側になる。この様子を図１１に示している。
ＰＩＤ１のＶＦＯの信号振幅をＩ（ＶＦＯＰＩＤ１）、ＰＩＤ２のＶＦＯの信号振幅をＩ（ＶＦＯＰＩＤ２）、等としている。また、ＰＩＤ１のＡＭの信号振幅をＩ（ＡＭＰＩＤ１）、ＰＩＤ２のＡＭの信号振幅をＩ（ＡＭＰＩＤ２）、等としている。また図中に示していないＰＩＤ領域のＰｉｄ，ＩＥＤ，ＰＡの信号振幅は、情報の内容によって変化するが、ＡＭの信号振幅を越えることはない。ＡＭがデータ中に現れる最大マーク長１１Ｔより長いマーク長１４Ｔのマークとスペースによって構成されているためである。ＰＩＤ１，ＰＩＤ２の振幅とＰＩＤ３、ＰＩＤ４の振幅はオフトラック量に応じて変動する。
【００８６】
全量信号については、識別信号のプリピットがトラック中心から変位しているが、集光スポット径約１．０μｍとピット幅約０．７４μｍの関係からピットによる回折が生じるので、ディスクからの反射光量はピットによって変調され、図１２のように変化する。図には各ＰＩＤのＶＦＯの最大信号レベルをＩ（ＰＩＤ１）、Ｉ（ＰＩＤ２）、等と表している。信号レベルはプリピットのある部分で減少するので、図１２中ではピットによる変調の大きいほどレベルが下がることになる。ＰＩＤ１，ＰＩＤ２におけるＶＦＯのレベルとＰＩＤ３，ＰＩＤ４におけるＶＦＯのレベルもオフトラック量に応じて変動する。
【００８７】
差動信号検出回路１３１から出力される図１０及び図１１に示したヘッダ領域の再生信号と全量信号検出回路１２１から出力される図１２に示した情報記録領域の再生信号をＰＬＬ１２５でレベルスライスして２値化する。スライスレベルは、再生信号をモニタして設定する。ＰＩＤ１，ＰＩＤ２では、ＰＩＤ１のＶＦＯ１において振幅中央になるようにレベルを設定する。ＶＦＯ１は再生クロックの同期に使用するので、スライスレベル設定はＶＦＯ１の開始部分で調整してしまう必要がある。このためデータを再生していないとき、常にヘッダ領域を再生するよう再生信号セレクタ１２２が差動信号側を通すようにしておくとスライスレベル設定を素早くできる。
まずＶＦＯ１先頭の数バイト程度でスライスレベルを高速に整定させてＰＬＬ１２５に正しいタイミングのエッジを持った２値化信号を送り込めるようにする。たとえば５μｓｅｃ程度ＶＦＯ１が現れたところでスライスレベルを設定しようとすると、９バイト必要になる。以後レベルをホールドするか、再生信号に対するスライスレベルの追従応答速度を大幅に低下させるかしてスライスレベルをデータ振幅中心に保持する。ＶＦＯもＡＭも信号のデューティ比はほぼ５０％であり、Ｐｉｄ，ＩＥＤも直流成分をキャンセルできる８−１６変調符号で変調されマークエッジ記録されるので、ＰＩＤ中でデューティ比はほぼ５０％に維持されているので、スライスレベルの追従速度を低下させても大きなレベル誤差は生じない。こうして適正レベルに設定された以後の２値化信号が有効になる。
【００８８】
エッジのタイミング情報が有効になって以後のＰＩＤ１のＶＦＯ１の２値化信号を使って再生用のクロック信号を生成する。クロック同期の引き込みに必要なエッジの個数は、既に実施の形態１において説明したように、ＶＦＯ１に入っている４Ｔマークと４Ｔスペースの単一周波数パターンに合わせて規定した。
ディスク回転数の変化幅が大きいため、再生信号から得られるクロック情報も変動することを想定する必要があり、ＰＬＬの引き込みレンジを拡大すると周波数引き込みに時間を要する。本フォーマットでは３６バイト長のＶＦＯ１を用意しているので、スライスレベル設定に要する開始部分の数バイトを経過した以後の、たとえば２４バイト程度が上記の再生クロックの生成に利用できる部分になる。
ＰＩＤ２のＶＦＯ２は８バイト用意している。この部分では、まずスライスレベルの設定が不要である。また、ＰＩＤ１で一旦同期引き込みした後に媒体欠陥部分などによってクロックにあまり大きくない誤差や位相ずれが生じた場合の再引き込みに使用できればよいとして短くしている。本来、長くしておいてＰＩＤ２だけでＰＩＤ１と同等の検出信頼性を確保したいが、セクタのバイト数制約のある中でのトレードオフで決定している。回路動作としては、ＶＦＯ２でスライスレベルの設定は行わない。
【００８９】
ＰＬＬ１２５で生成した再生クロックを用いて、データスライス回路１２４で２値化した信号を同期化してチャネルビット列とし、ＰＬＬ１２５から出力する。
【００９０】
ヘッダ領域のデータを読み出すには、特異なチャネルビットパターンであるＡＭをビットパターンマッチングによって検出してビット単位のタイミングを識別し、バイトの境界を判別する。ＡＭの３バイト中には１４Ｔのマークとスペースが各１個含まれており、情報記録領域を含めて他のどの部分にもこのパターンは現れない。
実施の形態１における光ディスクのセクタフォーマットによれば、ＡＭの後、Ｐｉｄ、ＩＥＤ，ＰＡが７バイト続く。この７バイトだけを切り出してアドレス復調回路１２９に入力してヘッダ情報を再生することになる。ＡＭ検出回路１３４はそのタイミングを管理する。ヘッダ領域には各ＰＩＤに１個づつＡＭが付加されているので、ＰＩＤ毎にバイト同期を取り直し、各Ｐｉｄごとに合計４回ヘッダ情報を再生することになる。
【００９１】
ヘッダを再生するために、上記のような各回路の動作が実行されるが、これらの動作を起動するためにヘッダ領域の出現を検出する必要がある。これには、トラッキング中は差動信号がヘッダ領域だけに現れるという性質を利用する。全量信号は、図１２に波形を示したようにヘッダ領域にも現れ、また、データの書かれている情報記録領域でも現れる。これに対して差動信号は、データ領域では、たとえ相変化の記録マークがあってもトラック中心に書かれている限り差動信号には現れない。このため、差動信号をエンベロープ検出した信号から、エンベロープ信号の絶対値が一定値以上になるか否かを監視しておけばヘッダ領域の検出が可能である。
エンベロープ検出回路では、差動信号波形のプラス側のエンベロープと、マイナス側のエンベロープの２つを求めるようにし、それぞれ、プラスエンベロープ信号、マイナスエンベロープ信号と名付ける。両エンベロープ信号をＣＡＰＡ検出回路１３３に入力する。
【００９２】
グルーブトラックのセクタのヘッダ領域では、図１０を参照すれば、差動信号波形のプラス側をエンベロープ検波することにより生成されたプラスエンベロープ信号は、ＰＩＤ１からＰＩＤ２の期間再生した差動信号のプラス側の最大振幅の包絡線（エンベロープ）をたどり、ＰＩＤ３からＰＩＤ４の期間はほぼ０レベルに落ちるような波形になる。差動信号波形のマイナス側をエンベロープ検波することにより生成されたマイナスエンベロープ信号は、ＰＩＤ１からＰＩＤ２の期間ほぼ０レベルに落ち、ＰＩＤ３からＰＩＤ４の期間は再生した差動信号のマイナス側の最大振幅の包絡線をたどるような波形になる。
したがってＣＡＰＡ検出回路１３３において、ＡＭ検出信号を受けてＰＩＤ１，ＰＩＤ２，ＰＩＤ３，ＰＩＤ４のＡＭが検出されたタイミングでプラスエンベロープ信号をあるプラスの閾値レベルに対してコンパレート（比較）すると「Ｈ，Ｈ，Ｌ，Ｌ」となる。ただしここで、Ｈはエンベロープ信号の絶対値が閾値の絶対値以上、Ｌはエンベロープ信号の絶対値が閾値の絶対値以下、であることを示す。また、同じタイミングでマイナスエンベロープ信号をあるマイナスの閾値レベルに対してコンパレートすると「Ｌ，Ｌ，Ｈ，Ｈ」となる。ただしここでも、Ｈはエンベロープ信号の絶対値が閾値の絶対値以上、Ｌはエンベロープ信号の絶対値が閾値の絶対値以下、であることを示す。
【００９３】
また、ランドトラックのセクタのヘッダ領域では、図１１を参照すれば、プラスエンベロープ信号は、ＰＩＤ１からＰＩＤ２の期間ほぼ０レベルに落ち、ＰＩＤ３からＰＩＤ４の期間は再生した差動信号のプラス側の最大振幅の包絡線をたどるような波形になる。マイナスエンベロープ信号は、ＰＩＤ１からＰＩＤ２の期間再生した差動信号のマイナス側の最大振幅の包絡線をたどり、ＰＩＤ３からＰＩＤ４の期間はほぼ０レベルに落ちるような波形になる。
したがってＣＡＰＡ検出回路１３３において、ＰＩＤ１，ＰＩＤ２，ＰＩＤ３，ＰＩＤ４のＡＭが検出されたタイミングで同様にプラスエンベロープ信号をコンパレートすると「Ｌ，Ｌ，Ｈ，Ｈ」、マイナスエンベロープ信号をコンパレートすると「Ｈ，Ｈ，Ｌ，Ｌ」となる。
このように、グルーブトラックとランドトラックのセクタのヘッダ領域において、２つのエンベロープ信号のコンパレート結果が異なるので、グルーブトラックかランドトラックかのトラック極性をエンベロープ信号から判定することが可能である。結果はトラック極性信号として出力する。トラッキング制御回路でこのトラック極性信号を利用して、ランド／グルーブへのトラッキングを行うことになる。
【００９４】
また、ヘッダ領域が現れたことは、上記のようにして４つのＰＩＤを検出したのと同様に差動信号波形をコンパレートして検出することができる。この結果はＣＡＰＡ検出回路１３３からヘッダ領域判別信号として出力する。このヘッダの検出結果より、そのセクタの情報記録領域の開始するタイミングも判るので、再生信号セレクタ１２２を、情報記録領域と判断できる期間中全量信号が通るように切り替えてデータの再生を行うことができる。
なお、エンベロープ検出回路の応答速度は、媒体欠陥などによる誤動作を避けるためにある程度制限しておいて、ヘッダ領域のＶＦＯ１領域の先頭部分の数バイトでヘッダ検出できるように設定する。たとえば５μｓｅｃ程度差動信号が現れたことでヘッダ検出しようとすると、９バイト必要になる。
【００９５】
ＰＩＤのプリピットがトラック中心から左右に変位して配置されていることを利用して、ディスク反射光の全量信号からトラッキングオフセットを検出することは既に述べた。このとき、全量信号をサンプルホールドするタイミングもＰＩＤを検出したのと同様にＣＡＰＡ検出回路１３３で行う。全量信号は、図１２に示すように４つのＰＩＤのＶＦＯで最大振幅を規定している。トラッキング中心をトラキング中に光ヘッドの光学系がバランス状態で動作しているとき、ＰＩＤ１，ＰＩＤ２におけるＶＦＯのレベルとＰＩＤ３，ＰＩＤ４におけるＶＦＯのレベルは同一となる。トラックオフセットが生じているときにはその量に応じてＰＩＤ１，ＰＩＤ２におけるＶＦＯのレベルとＰＩＤ３，ＰＩＤ４におけるＶＦＯのレベルの差が生じる。
これを知るために、ＣＡＰＡ検出回路１３３からＰＩＤ１，２のＶＦＯ領域を示すＶＦＯ領域判別信号ＡとＰＩＤ３，４のＶＦＯ領域を示すＶＦＯ領域判別信号Ｂを出力して、それぞれ、サンプルホールド回路Ａ１４４がＰＩＤ１とＰＩＤ２のＶＦＯのタイミングで全量信号レベルをサンプル＆ホールドするように、及び、サンプルホールド回路Ｂ１４５がＰＩＤ３とＰＩＤ４のＶＦＯのタイミングで全量信号レベルをサンプル＆ホールドするように制御する。
【００９６】
トラックキングオフセットの補正を行う方法として、特公平７−４６４３０号公報に開示された、いわゆるコンポジットトラックウォブリング方式を用いる。ただし、再生信号振幅をサンプリングするポイントを単一周波数の固定パターンの入ったＶＦＯ領域とする。セクタ長の制約から、トラッキングオフセット検出専用のウォブルピットを設けることができなかったため、できるだけ長くて振幅の安定した領域を利用するようにしたためである。グルーブ上、またはランド上をプッシュプル方式で連続的にトラッキングサーボ制御しながら、ヘッダ領域にウォブリングして配置されたＰＩＤのＶＦＯのプリピットにおける再生レベルＩ（ＰＩＤ１），Ｉ（ＰＩＤ２）とＩ（ＰＩＤ３），Ｉ（ＰＩＤ４）とが等しくなるようにフィードバック制御することにより、低域のトラッキングオフセットを補正することができる。
実施の形態１における光ディスクはラジアル方向にもトラック方向にも非常に記録密度が高くなるので、検出誤り率が低くて信頼性の高い信号検出とデータ再生を行おうとしたとき、誤りを増加させる要因は可能な限り除去しておく必要がある。１ビーム光学系を用いるプッシュプル方式などのトラッキングサーボ制御系を利用するときには課題として述べたようにオフセットの補正が大きな問題になる。
【００９７】
以上に説明したように、ＰＩＤを再生する時に、和信号を用いたトラッキングオフセット補正と、差信号を用いたトラック極性の検出が同時に行われる。実施の形態１に説明したＰＩＤの構成法によりこの２つの機能を光ディスクの物理フォーマット構成上で一体化することができた。そして本実施の形態に説明した光ディスク駆動装置により、ＰＩＤを再生する時に、和信号を用いたトラッキングオフセット補正と、差信号を用いたトラック極性の検出を、２系統の信号処理系により同時に行うことで２つの機能を実現した。
【００９８】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
本発明に係る光ディスクにおいては、プリピット領域を、単一周波数パターン領域ＶＦＯ、アドレスマーク領域ＡＭ、アドレス領域Ｐｉｄ、アドレス誤り検出領域ＩＥＤと、ポストアンブル領域ＰＡと、から成る物理アドレス領域ＰＩＤを４回繰り返し記録した部分と、ミラー領域Ｍｉｒｒｏｒによって構成することにより、書換型光ディスク媒体に適したシングルスパイラル・ランド／グルーブフォーマットの光ディスクとすることができる。
【００９９】
また、プリピット領域を２分割し、溝部トラック中心からそれぞれ内外周にウォブリングさせて配置することにより、このディスクを再生する光ディスク装置でトラッキングオフセット補正を実施することができ、かつ、セクタ先頭部分の識別信号によりランドトラックとグルーブトラックの接続点を正確に検出できる。
【０１００】
さらに、ディジタルビデオ用途の再生専用型光ディスクとフォーマット互換を容易に取ることが可能になる。
【０１０１】
さらにまた、データの書き換えの信頼性と識別情報の読み取り信頼性を向上することができるような物理フォーマットを有するものとすることができる。
【０１０２】
本発明の光ディスク駆動装置においては、トラッキングオフセットを正確に補正でき、かつ、ランドトラックとグルーブトラックの接続点を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１である光ディスクのセクタの構成を示す図である。
【図２】  この発明の実施の形態１である光ディスクのセクタのレイアウトを示す図である。
【図３】  この発明の実施の形態１である光ディスクのヘッダ領域のレイアウトを示す図である。
【図４】  この発明の実施の形態１である光ディスクのヘッダ領域を光スポットが走査する様子を示す図である。
【図５】  この発明の実施の形態１である光ディスクのヘッダ領域の配置を示す図である。
【図６】  この発明の実施の形態１である光ディスクのヘッダ領域の配置を示す図である。
【図７】  この発明の実施の形態１である光ディスクのヘッダ領域の他の配置を示す図である。
【図８】  この発明の実施の形態１である光ディスクのヘッダ領域の他の配置を示す図である。
【図９】  この発明の実施の形態２である光ディスク駆動装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】  この発明の実施の形態２である光ディスクのヘッダ領域の差信号再生波形を示す図である。
【図１１】  この発明の実施の形態２である光ディスクのヘッダ領域の差信号再生波形を示す図である。
【図１２】  この発明の実施の形態２である光ディスクのヘッダ領域の和信号再生波形を示す図である。
【図１３】  従来のランド／グルーブ記録光ディスクの構造を示す図である。
【図１４】  従来のシングルスパイラル・ランド／グルーブ記録の光ディスクフォーマットを示す図である。
【図１５】  従来のランド／グルーブ記録のヘッダ領域の構成を示す図である。
【図１６】  従来のＩＳＯ規格１３０ｍｍ光磁気ディスクのセクタフォーマットを示す図である。
【符号の説明】
９１  記録層、９２  記録ピット、９３  集光スポット、９４  グルーブ部、９５  ランド部。
【図１】
0003910781.tif 000002
【図２】
0003910781.tif 000003
【図３】
0003910781.tif 000004
【図４】
0003910781.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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