JP2007510249A

JP2007510249A - 連続ピット−マークの形で記録担体に情報を記録する記録装置および方法

Info

Publication number: JP2007510249A
Application number: JP2006537503A
Authority: JP
Inventors: ハーイェーイミンク，アルベルト; デルレー，アレクサンデルエムファン; エムブリュルス，ドミニク; エムイェーエムクーネ，ウィレム
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2003-10-29
Filing date: 2004-10-20
Publication date: 2007-04-19
Also published as: KR20060103259A; US20070070874A1; WO2005043518A1; CN1875406A; EP1683137A1; TW200525525A

Abstract

チャンネルデータストリームのチャンネル符号を記録担体に記録する記録装置において、当該記録装置は、前記チャンネル符号を、第1の方向に沿って一次元的に進展し、第2の方向に沿って相互に整列された、少なくとも2つの符号行のチャンネルバンドとして記録するように適合され、前記2つの方向は、符号セルの二次元格子を構成し、各符号セルは、前記記録担体の符号領域に対応する。記録チャンネルバンドにおけるピット−マークの前端および後端の発生を減らし、前記第2の記録方向である半径方向の幅が短くなるように書き込みを行い、クロスライト効果を抑制するため、チャンネル符号を、細長い形状のマーク領域の形で記録することが提案され、前記マーク領域の前記第1の方向における長さは、符号領域の前記第1の方向の長さと実質的に等しく、前記マーク領域の前記第2の方向における幅は、符号領域の前記第2の方向の幅よりも短くなるようにする。

Description

本発明は、チャンネルデータストリームのチャンネル符号を記録担体に記録する記録装置であって、当該記録装置は、前記チャンネル符号を、第1の方向に沿って一次元的に進展し、第2の方向に沿って相互に整列された、少なくとも2つの符号行のチャンネルバンドとして記録するように適合され、前記2つの方向は、符号セルの二次元格子を構成し、各符号セルは、前記記録担体の符号領域に対応する記録装置に関する。さらに本発明は、対応する記録方法および情報が記録できる記録担体に関する。

データ記憶用の光学システムでは、ビット、またはより一般的には、二次元格子上に積層されたシンボルを用いた、マルチトラック読み取り方式が利用される。これは、例えば、TwoDOSと呼ばれるプロジェクトにおいて開発された、二次元光記憶システムに適用される。このシステムは、二次元光記憶方式の新しい概念であり、記録担体上の情報は、基本的に、二次元特性を有する。この目的は、データ密度増大と、データ速度向上を実現することである。そのような二次元光記憶システムは、例えば欧州特許出願第02076665.5（PHNL 020368）に示されている。

所定の状態に対応する、例えばピット領域のような情報用のマーク領域を、光記録媒体の記録表面に形成することによって、前記光記録媒体に前記情報を書き込む記録方式は、欧州特許出願第02076255.5（PHNL020279）号に示されている。記録方式は、所定の方法で、前記マーク領域の形状を変化させるように適合され、ビット（またはシンボル）セルの寸法を完全に被覆しない不完全なマーク領域が得られ、このマーク領域には、書き込み用のチャンネルビット（または符号）が割り当てられる。これにより、書き込み時もしくはマスター処理の際の、信号の折りたたみの問題が回避または軽減される。隣接するピットが組み合わされてクラスター化するとき、不完全なマーク領域には、例えばピット効果によって、大きな連続非マーク領域と等価な、大きな連続ミラー表面が形成されないためである。不完全なマーク領域は、反射表面を抑制すること、および／または物理検出に使用される中央開口の外側での回折を増大させることに適した何らかの方法で、マーク形状を変化させることによって得ることができる。また、不完全マーク領域の形状または数を制御することによって、それぞれ、マルチレベルの符号化情報のレベルに合致した、マルチレベル変調またはバイナリー変調が行われても良い。

マスターディスクの生産において、小さな円形ピット−孔マークは、電子ビーム録画法（EBR）によって連続的に書き込むことができる（再生専用媒体、すなわちROM媒体の場合）。しかしながら、物理記録チャンネルには、半径方向において極めて狭小のピット−マークが記録されることが好ましい。例えば、相変化記録方式に基づく書き換え可能型のマルチトラックフォーマット（TwoDOS）では、そのような狭小のピットマークには、半径方向において相互に極めて接近したトラックを書き込む際に生じるクロスライトを抑制することができるという利点がある。半径方向において相互に極めて接近したトラックを書き込むことは、六角形状二次元格子のような二次元稠密格子に基づく二次元フォーマットにおいて必要となる。

（微細）ピット−孔マスター処理の別の態様では、各ピット−孔が、個々に別の書き込み動作で媒体上に書き込まれた場合、媒体ノイズが極めて大きくなる。EBRマスター形成での電子ビームの黒色化のため、ピット−マークの前端および後端では、大きなジッターが生じやすい。従って、前端および後端をできるだけ少なくすることが好ましい。また、相変化記録方式を適用した書き換え可能型では、マーク端部のジッターは、媒体ノイズに重要な影響を及ぼすため、これを最小限に抑制する必要がある。
欧州特許出願公開第02076665.5号明細書

従って、本発明の課題は、ピット−マークの前端および後端の発生が抑制され、所与の書き込み／記録技術において、記憶容量が増大した記録担体、記録方法および記録装置を提供することである。

この課題は、本発明による請求項1に記載の記録装置によって解決される。この記録装置は、細長い形状のマーク領域の形でチャンネル符号を記録するように適合され、前記マーク領域の前記第1の方向における長さは、符号領域の前記第1の方向の長さと実質的に等しく、前記マーク領域の前記第2の方向における幅は、符号領域の前記第2の方向の幅よりも短い。

対応する記録方法および適切な記録担体は、請求項8および9に記載されている。本発明の好適実施例は、従属項に記載されている。

本発明は、細長い形状で、半径方向（第2の方向）における寸法が短いピット−マーク（マーク領域とも呼ぶ）を書き込むことによって、前端および後端の数を抑制するという発想に基づくものである。このピット−マークは、書き込みが行われる方向に沿った、幅広の螺旋の接線方向（第1の方向）においては、ビットセルとも呼ばれる符号領域を完全に覆う。この場合、いくつかの「1」ビットが、幅広の螺旋の所与の符号行に沿って書き込まれ、その後、一つの前端および後端のみを有する、単一の細長い連続ピット−マークが得られる。このようにして、マーク端のジッターによって生じる媒体ノイズの影響を抑制することができる。

好適実施例では、マークは、長方形または四角形状であり、半径方向（幅広の螺旋の第2の方向）におけるマークの幅は、ほぼ一定である。そのようなマーク形状の選択によって、所与のマーク領域内の異なるビット位置に、適正に制御された不変符号間干渉が得られる。

別の実施例では、マーク領域は、対応する符号領域の75％未満を覆い、特に、対応する符号領域を45％から55％の間で覆うことが好ましい。この場合、前述の欧州特許出願第02076255.5（PHNL020279）号に示されているような、信号の折れ曲がりが回避されるという利点が得られる。好適な被覆率は、約50％である。

マーク領域は、異なる方法で表すこともできる。特にROMディスクの場合の好適な方法は、支柱部または円形もしくは長方形状の孔を有するようにピット領域を構成することである。特に、本発明の実施例では、ピット領域は、長方形状の支柱部または長方形状の孔であることが好ましい。書き換え可能型相変化ディスクまたは追記型ディスクの場合、特に好適な方法は、多結晶周囲内に長方形状アモルファス領域を有するように、またはアモルファス周囲内に長方形状多結晶領域を有するように、ピット領域を構成することである。

一般に本発明は、多次元符号化方式、すなわち二次元または三次元以上の符号化方式に適用することができ、特にTwoDOSプロジェクトで提案されている二次元符号化方式に適用することができる。符号セルは、準六角形、準長方形または準四角形格子等の、いかなる種類の格子の格子点に配置されても良く、それぞれ六角形、長方形または四角形等の、異なる形状であっても良い。特にTwoDOS方式には、六角形状が使用されることが好ましく、符号セルは、準六角形格子の格子点に配置される。

添付図面を参照して、本発明を以下に詳細に説明する。

図1には、通常のデータ記憶システムの符号化信号処理装置を示す。入力DIから出力DOまでのユーザーデータのサイクルには、インターリービング処理10、エラー補正コード（ECC）および変調エンコード処理20、30、信号予備処理40、記録媒体50でのデータ記憶処理、信号後処理60、バイナリー検出処理70、ならびに変調コードとインターリーブECCのデコード処理80、90が含まれる。ECCエンコーダ20は、各種ノイズ源からのエラーに対抗するため、データに冗長性を加える。次に、ECCエンコードデータは、変調エンコーダ30に送られ、変調エンコーダ30は、データをチャンネルに適合させ、すなわちデータを、チャンネルエラーによる破損が生じ難い形にし、チャンネル出力側でのデータ検出が容易となるように操作する。次に変調されたデータは、例えば空間光変調器等のような記録装置に入力され、記録媒体50に保管される。検出側では、読み取り装置（例えば光検出装置または電荷結合装置（CCD））によって、疑似アナログデータ値が返され、このデータ値は、デジタルデータに逆変換される（バイナリー変調方式の場合、1画素当たり1ビット）。この処理の第1のステップは、均等化と呼ばれる後処理ステップ60であり、このステップでは、疑似アナログ領域のまま、記録処理ステップにおいて生じた変形が元に戻される。次に、疑似アナログ値の配列は、ビット検出器70を介して、バイナリーデジタルデータの配列に変換される。次にデジタルデータの配列は、まず変調エンコードとは逆の動作を実行する変調デコーダ80に送られ、さらにECCデコーダ90に送られる。

従来の二次元（TwoDOS）符号化方式では、図2に示すように、チャンネル符号は、幅広の螺旋に体系化される。そのような螺旋は、半径方向に一定の位相関係で相互に積層された、多数の符号行からなり、符号は、二次元格子上に配置される。符号の二次元順列化には稠密六角形が選定されることが好ましい。これは、四角形格子よりも15％充填率が高くなるからである。幅広の螺旋の一周部分は、図2に示すように、一つの空の符号行からなるガード帯によって分離されている。並列読み取り用の多重スポット光路が提供され、各スポットは、BD（ブルーレイディスク（登録商標））特性を有する。均等化による信号処理、時差回復、および符号検出は、二次元的に行われ、すなわち幅広の螺旋内の符号行の全てにわたって実施される。

信号の折りたたみの問題は、一般的な二次元符号化方式に使用されるようなコヒーレント信号が発生する場合、ビット検出に関する問題でもある。まず、大きなランド部（ゼロレベルのミラー）、および大きな連続ピット部（ディスクの情報層上部の被覆層内で使用される光の波長をλ’としたとき、深さλ’／4でのゼロレベル未満のミラー）からの反射信号は、完全に等しいことに留意する必要がある。図3には、両状態の概略図を示す。一般的な一次元ランレングス限定（RLL）符号化方式では、一連のピット−ビット項は、一つの大きな連続ピット（またはマーク）として記録される。マークの半径方向の幅は、常に、一連のトラック間の距離（トラックピッチ）の一定割合を占める。一次元-RLL符号化方式では、信号の折りたたみの問題は生じない。スポット径は、常にピットの半径方向の幅よりも広いからである。これにより、半径方向に回折が生じ、（物理検出の際に使用される、中央開口（CA）の外側での回折によって）反射光線がある強度で消失する。一方、二次元符号化方式では、全ての（またはほぼ全ての）種類のピットについての、多くの隣接ビットからなる大きな連続ピット領域が存在する可能性があるため、信号の折りたたみの問題が生じ得る。（各符号の符号セルを完全に覆うピット−マークを用いて）大きなピット領域または大きなランド領域に集束レーザースポットが入射する場合、いずれも理想的なミラーとしての挙動を示すため、全く回折が生じないことに留意する必要がある。

信号の折りたたみを回避する主な理由の一つは、二次元符号化方式に利用される信号処理およびビット検出にある。好ましい特性は、HF信号値が体系的なロールオフを示すことであり、これは、隣接する「1」ビット（ピットタイプのビット）の数の増大とともに、信号波形値が減少することを意味し、この特性は、中央ビットの想定し得るビット値の両方で成立する必要がある。信号の折りたたみが生じる場合、隣接するビット−ビットの数が増えると、HF信号値（の一部）が（減少する代わりに）増大する（中央ビットがピットタイプ、すなわち「1」ビットのとき）。この効果は、変調（媒体）ノイズの場合であっても、ビット−検出のロバスト性を妨げる。

通常、信号の折りたたみは、ピット−ビットが物理的に書き込まれる（例えばROMディスクにマスター化される）際に生じ、ピット領域は、大きな割合でまたは完全に符号セルの領域を覆う。この符号セルは、六角形であることが好ましく、二次元六角形格子の基本セルを構成する。前述の欧州特許出願02076255.5（PHNL020279）号には、最大のピット−孔よりも（比較的）小さなピット−孔の書き込みによって、信号の折りたたみが除去されることが示されており、いわゆるデューティファクターが50％の場合、すなわちピット−孔が、利用可能な六角形の符号領域の約半分だけ覆う場合、適当なロールオフ信号値が得られる。前述の知見から、TwoDOSにおける記録チャンネルについての以下の方式が得られる。各ピット−符号は、六角形符号セルよりも小さな寸法の、別個の（好ましくは円形の）ピット−孔として記録される。ピット−符号の形状は、図4に示されている。このようにして、ピット−マークの大きな連続領域の形成が回避され、信号の折りたたみの問題が解消される。

ただし前述のように、特に相変化材料を含む記録層を有する書き換え可能型記録担体に、狭小のピット−マークを書き込むことが好ましく、そのような狭小のピット−マークを用いることにより、クロスライト効果が抑制される。さらに、ジッターを抑制するため、ピット−マークの前端および後端の数を制限することが好ましい。ここで、前端および後端とは、幅広の螺旋の第1の方向に沿った方向、すなわち記録処理時の接線方向に対して用いられる。

図5には、円形ピット−マークcpmを用いた従来の方式と比較して、長方形ピット−マークrpmを用いた新しい記録方式を示す。いずれの場合も、関連する符号セルscのマーク領域のうち約50％が満たされる。図6および7には、2つの記録方式のTwoDOSの一部の概略図を示す。

TwoDOSプロジェクトにおいて提案されているある実施例では、六角形格子における六角形格子パラメータ（符号セルの中央の間の距離）は、a=165nmである。円形ピット−マークの場合、最適ピット−孔寸法は、前述のように各符号に利用される六角形符号セルが50％充填される時に得られる。この場合、ピット−孔径bは、b_50%＝a√（√3／π）となる。これにより、b_50%＝122nmとなり、ピット−孔面積Sは、S=11789nm²となる。長方形ピット−マークの場合、半径方向の幅wはw＝71.5nmとなる（ピット−マークの長さlは、l＝a＝165nm）。高容量（例えば、BDの2倍）が得られる別の実施例では、六角形格子パラメータは、a＝138nmである。円形ピット−孔の径は、b_50%＝102.5nmであり、ピット−孔の面積は、S＝8246nm²である。長方形ピット−マークの場合は、半径方向の幅は、w＝60nmである（ピット−マークの長さは、l＝a＝138nmである）。

図8には、格子パラメータがa＝165nm（ブルーレイディスクパラメータの場合、λ＝405nm、NA＝0.85）のときの、ビット格子に対するスポット形状を示す。円形ピット−孔の場合、中間符号干渉（ISI）が回転対称であることは明らかである。長方形ピット−マークの場合、ISIは、その特性を消失する：スポットの中心から水平軸hに沿った所与の位置にあるピット−マーク（図8のケース(b)）では、スポットの中心から半径方向にオフセットを有する位置でのピット−マーク（図8のケース（a））に比べて、大きな干渉が生じる。二次元格子に適切な変形を加え、格子の半径方向の寸法を絞り、接線方向の寸法を伸ばすことにより、ISIの回転対称な特性が維持され、初期の傾斜格子が得られる（初期値に対する格子容量は、維持されたままである）。

本発明は、二次元符号化方式、さらには3Dまたは多次元符号化方式に基づく光記録システムに利用することができる。例えば、ビットが二次元の六角形格子上に配置されるTwoDOSプロジェクトにおいて提案されているような、二次元光記憶方式では、チャンネルの顕著な非線形性による「信号の折りたたみ」の問題に対応することができる。従来の対策では、各ピット−ビットに、ビットセルの50％以下を被覆する円形ピット−マークを割り当てることにより、チャンネル全体を十分なレベルにまで線形化することが提案されていた。例えば、特に書き込み方向にジッターが生じやすいマーク端部に生じる媒体ノイズのため、ある物理的な記録チャンネルでは、分離した円形ピット−マークが書き込みまれるという問題がある。本発明では、各ピット−ビットに長方形ピット−マークを書き込むことが提案される。このピット−マークは、ビットセルの接線方向を十分に覆うため、螺旋の半径方向幅がより狭小となり、一つの前端および後端を有する単一のピット−マークとして、連続ピット−ビット項が書き込まれる。ピット−マークの全長は、信号の折りたたみを回避するため、50％以下であることが好ましい。通常の一次元条件との違いは、二次元では、二次元の幅広の螺旋内の連続ビット行上のピット−マークが、相互に整列することである。長方形ピット−マークの好適な使用によって、六角形格子の中間符号干渉（ISI）の回転対称からのずれを小さくすることができ、このずれは、ビット格子の僅かの変形によって補正することができる。

符号化システムの一般的配置のブロック図である。六角形格子を用いた二次元の幅広の螺旋区画を有するフォーマットの概略図である。符号セルを完全に覆うピット−マークを用いた、従来の二次元符号化方式における大きなランドと大きなピットの領域を示す図である。符号セルの一部のみを覆うピット−マークを用いた、従来の二次元符号化方式における円形ピット形状を示す図である。従来の円形ピット−マークと、新しい六角形ピット−マークを比較して示した図である。符号セルの一部のみを覆うピット−マークを用いた、従来の二次元符号化方式に使用される二次元の幅広の螺旋の概略図である。本発明による二次元の幅広の螺旋の概略図である。従来のピット−マークと新しいピット−マークのスポットプロファイル形状を示す図である。

Claims

チャンネルデータストリームのチャンネル符号を記録担体に記録する記録装置であって、
当該記録装置は、前記チャンネル符号を、第1の方向に沿って一次元的に進展し、第2の方向に沿って相互に整列された、少なくとも2つの符号行のチャンネルバンドとして記録するように適合され、前記2つの方向は、符号セルの二次元格子を構成し、各符号セルは、前記記録担体の符号領域に対応し、
チャンネル符号は、細長い形状のマーク領域の形で記録され、前記マーク領域の前記第1の方向における長さは、符号領域の前記第1の方向の長さと実質的に等しく、前記マーク領域の前記第2の方向における幅は、符号領域の前記第2の方向の幅よりも短いことを特徴とする記録装置。
前記マーク領域は、長方形状または四角形状であることを特徴とする請求項1に記載の記録装置。
前記マーク領域は、長方形状支柱部または長方形状孔を有するピット領域であることを特徴とする請求項2に記載の記録装置。
前記マーク領域は、対応する符号領域の75％未満を覆い、特に対応する符号領域の45％から55％を覆うことを特徴とする請求項1に記載の記録装置。
前記マーク領域は、多結晶周囲内に長方形状アモルファス領域を有するピット領域であることを特徴とする請求項1に記載の記録装置。
前記マーク領域は、アモルファス周囲内に長方形状多結晶領域を有するピット領域であることを特徴とする請求項1に記載の記録装置。
当該記録装置は、準六角形状、準長方形状または準四角形状の格子の格子点に、前記符号セルが配置されるように適合され、前記符号セルは、符号領域が、それぞれ六角形状、長方形状または四角形状となるように配置されることを特徴とする請求項1に記載の記録装置。
チャンネルデータストリームのチャンネル符号を記録担体に記録する方法であって、
前記チャンネル符号は、第1の方向に沿って一次元的に進展し、第2の方向に沿って相互に整列された、少なくとも2つの符号行のチャンネルバンドとして記録され、前記2つの方向は、符号セルの二次元格子を構成し、各符号セルは、前記記録担体の符号領域に対応し、
チャンネル符号は、細長い形状のマーク領域の形で記録され、前記マーク領域の前記第1の方向における長さは、符号領域の前記第1の方向の長さと実質的に等しく、前記マーク領域の前記第2の方向における幅は、符号領域の前記第2の方向の幅よりも短いことを特徴とする方法。
第1の方向に沿って一次元的に進展し、第2の方向に沿って相互に整列された、少なくとも2つの符号行のチャンネルバンドとして、チャンネルデータストリームのチャンネル符号が記録される記録担体であって、
前記2つの方向は、符号セルの二次元格子を構成し、各符号セルは、当該記録担体の符号領域に対応し、
チャンネル符号は、細長い形状のマーク領域の形で記録され、前記マーク領域の前記第1の方向における長さは、符号領域の前記第1の方向の長さと実質的に等しく、前記マーク領域の前記第2の方向における幅は、符号領域の前記第2の方向の幅よりも短いことを特徴とする記録担体。
前記記録担体は、追記型または書換可能型の記録担体であり、特に相変化記録層を有することを特徴とする請求項9に記載の記録担体。