JP3707695B2 - 情報信号記録方法 - Google Patents

Description

本発明は、周回状の情報トラックを有する情報信号記録媒体に、スクランブル信号を用いて情報信号を記録する情報信号記録方法に関するものである。

一般に、コンパクトディスク（ＣＤ）等の光ディスクは、ディスクのトラック上にピット、ランドと呼ばれる凹凸形状の形成によりディジタル信号が記録されており、前記ピット、ランドからの反射光が光学ヘッド内の４分割光検出器で受光されて電気信号に変換され、信号が読み出される。

フォーカシングはディスクの面振れに対して、ピックアップの光学系の対物レンズを追従させるためのものであり、方式としては非点収差法等がある。
また、トラッキングはディスクの偏心に対して、ピックアップをトラックに追従させるためのものであり、その方式としては３ビーム法、プッシュプル方式、ヘテロダイン方式等がある。

フォーカシング、トラッキングは、２分割、または４分割された光検出器のそれぞれの分割センサの出力信号を演算してフォーカシング制御信号、トラッキング制御信号を得て、これによりサーボ制御することにより行なわれる。

ピックアップから出たレーザビームはピット部からの反射光とランド部からの反射光とで位相差が生じ、これによる干渉効果によりピット部とランド部で光検出器に入射する反射光量に差が生じることにより再生信号が得られる。記録されているデータはＣＤにおいてはＥＦＭと呼ばれるディジタル変調が施された信号がピット、ランドのパターンを形成して記録されている。記録されているデータはピット、ランドでの光量変化による再生信号を２値化し、ディジタル復調されてデータが再生される。

ところで、信号の記録方式には、ディスクの角速度が一定な定角速度方式ＣＡＶ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ａｎｇｌａｒ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）と、線速度が一定な定線速度方式ＣＬＶ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｌｉｎｅａｒ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）が知られており、ＣＡＶ方式は各トラックに含まれるセクタ数が等しく、全トラックに関してディスクの中心からの放射線上にセクタの先頭が完全に一致する構造になっている。

また、ＣＬＶ方式は線速度が一定のため、全トラックのセクタの先頭が一致することはないが、一部の隣接トラックに関してディスクの中心からの放射線上にセクタの先頭が一致する場合がある。

このような状況においては、同一内容の情報、例えば画像情報や音楽情報が記録される場合で言えば、曲間、チャプタ間の無音部、無画像区間などを大量に記録する時に、隣接トラックに同一の形状や配置の記録信号が出現しないようにするために、一般的にはスクランブル操作が講じられている。

このスクランブルは情報のセクタの先頭を同期させるための同期信号が、データ中に疑似同期信号として発生しないようにするため及びＥＦＭ変調のＤＳＶ制御性を向上させる目的で行なうものであり、情報信号とＭ系列との排他的論理和によってスクランブル信号が発生される。そして、スクランブルに用いられるＭ系列は、２^x −１個の０または１で表現される巡回符号である。

例えば、ＣＤ−ＲＯＭで採用されている既知のスクランブル手段には２¹⁵−１＝３２７６７周期のＭ系列が用いられており、各セクタ毎に同一の初期値を用いて行なわれている。

ここで図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に基づいて従来の情報信号記録方法を説明すると、セクタアドレス信号Ｓ１は、スクランブル手段１０のＭ系列発生部１１へ入力されることによりスクランブル信号Ｓ１０が発生し、このスクランブル信号Ｓ１０により情報信号Ｓ３には加算部１２によりスクランブルが施され、実際に記録媒体へ記録する記録信号Ｓ４が出力される。

この時のＭ系列は、２^x −１個の０または１で表される巡回符号である（図６（Ｂ）参照）。
現在の光ディスクの動向では、記録容量の高密度化が図られているが、しかしながら従来のスクランブル手段を用いて前記のような同一内容の情報がディスクの中心からの放射線上にセクタの先頭が一致している場所に記録されると、隣接トラック間でのピットとランドの形状が一致するため、相関性が高まりトラッキング誤差信号の振幅が低下して信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）が低下し、トラッキング制御が安定に行なわれないという問題があった。

本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものであり、その目的はスクランブル信号の一部を重複して用いることにより隣接トラック間での相関性を除去することができる情報信号記録方法を提供することにある。

本発明は、上記問題点が、１トラック内に複数のセクタ数が含まれるにも係わらず短い周期のＭ系列スクランブル信号を用いてスクランブル処理を行なっていることに起因して発生している、という知見を得ることによりなされたものである。

本発明は、上記問題点を解決するために、
アドレス値を有する複数のセクタに分割された２値のディジタル信号列からなる情報信号を周回状の情報トラックを有する情報信号記録媒体に記録する際に前記情報信号を巡回コードの一部分を使用したスクランブル信号により各セクタごとにスクランブルさせる情報信号記録方法において、
前記各セクタごとにスクランブルさせるための複数の前記スクランブル信号を、前記巡回コード上において一部が重複するようにし、かつ、初期値を前記巡回コード上において予め設定した値ずつずらした前記複数のスクランブル信号として生成し、
前記アドレス値が連続する所定期間の前記情報信号に対しては、前記巡回コードに対して前記アドレス値に基づき同一の初期値を設定して得られる同一のスクランブル信号を繰り返し使用する、
ようにしたものである。

本発明によれば、各セクタごとの記録信号に対するスクランブル操作において、一部が重複しているスクランブル信号を用いることにより、情報信号記録媒体への情報信号の記録以前に、同一内容の情報が隣接トラックに現れないようにしている。これによって、トラッキング制御の安定性が確保できるので、隣接トラック間の距離を狭め、高記録密度のディスクを実現することができる。さらに、本発明では、一部が重複しているスクランブル信号を用いているので、スクランブル信号の周期をある程度短くしても、トラッキング制御の安定性を確保できる。

以上説明したように、本発明の情報信号記録方法によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
スクランブル信号の一部を重複して用いることにより、隣接トラック間での相関性を完全に除去することができる。従って、情報信号記録媒体の高密度化のためにトラックピッチを狭めても安定したトラッキング制御を行うことができる。さらには、スクランブル信号の周期をある程度短縮化することもでき、その分スクランブル操作の簡素化も実現できる。また、ある所定期間において同一のスクランブル信号を繰り返して使用しているので、その分さらにスクランブル操作の簡素化が図れる。

以下に本発明に係る情報信号記録方法の一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明を実施するための記録信号発生装置のスクランブル手段を示す構成図である。

図１（Ａ）に示すようにこのスクランブル手段１はアドレス信号Ｓ１に基づいて、予め記憶された初期値を発生する例えばＲＯＭよりなる初期値記憶部２と、この記憶部２からの出力に基づいてＭ系列のスクランブル信号Ｓ２を発生するＭ系列発生部３と、ディジタル信号列からなる情報信号Ｓ３に対して上記スクランブル信号Ｓ２を加えることによってスクランブル操作を行ない、記録信号Ｓ４を形成する加算部４とにより形成されている。この時、図１（Ｂ）に示すように１つのＭ系列の初期値から次のＭ系列の初期値まで所定の長さＤw だけずらされている。又、上記初期値記憶部２では、当然のこととしてアドレス信号Ｓ１のアドレス値に基づいて初期値が読み出される。

図２は本発明によるスクランブル手順とＭ系列の関係を示す図であり、図２（Ａ）に示すようにディスクの如き情報記録媒体５の記録領域に例えばＴｎ番目のトラックとＴ（ｎ＋１）番目のトラックが同心円状或いは螺旋状に記録される。図示例にあってはＣＬＶ方式の記録方式を示しており、各トラックのセクタはディスクの中心点Ｏからの放射線Ｌを始点としている。図２（Ｂ）はこの時の隣接トラックに記録される情報を直線状に書き替えた図を示し、図２（Ｃ）はこの時の記録信号の配置を示す。

ここで本発明のスクランブル手段で用いるＭ系列の次数と初期値の決定方法を記述するに際し、記録方式はＣＬＶ方式を例にとって説明し、記録されるディスクに関する定数は以下のように与えておく。

Ｓmin ：最内周に含まれるセクタ数
Ｓmax ：最外周に含まれるセクタ数
Ｄw ：一つのＭ系列の初期値から次のＭ系列の初期値までのずらし幅（単位：セクタ）（０＜Ｄw ），但し、このＤwは可変である。

Ｃycle：Ｍ系列の巡回周期（２^x −１）で表現できる最大セクタ数
Ｂsect：１セクタに含まれる情報のバイト数
＜実施例１＞
図３は実施例１に関する、最外周のトラックと最外周に隣接するトラックにスクランブル手順を経て記録される情報の位置関係を示している。

図３（Ａ）中のＭ系列の図は、スクランブル信号の巡回周期が、最外周に記録される情報量以上の長さのものを最外周に記録される情報と１：１で対応するようなものを示している。

図３（Ｂ）に示す記録信号の配置は、図２に示すように実際はディスクの中心点Ｏからの同心円状または螺旋状に記録信号が配置しているものを、図２のディスクの中心点Ｏからの放射線Ｌを始点として隣接トラックに記録される情報を直線状に書き替えた図である。

Ｍ系列の性質上、たとえ同一の情報を多量に記録する場合でも、最外周に記録される情報量の長さの範囲には異なった記録信号が発生されるので、最内周から最外周までの全てのトラックで、隣接トラックのディスクの中心点Ｏからの放射線Ｌ上には異なった信号が記録されることになるのである。

以上のことから、用いるべきＭ系列の次数の条件は、数式１のようになる。
Ｓmax ≦Ｃycle・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）
ここで、Ｃycleはセクタ単位で表現すると、数式２のようになる。

Ｃycle＝（２^x −１）／（８・Ｂsect）・・・・・・・・・・・・（２）
従って、求めるＭ系列の次数ｘは、数式３、数式４、数式５により求めることができる。

Ｓmax ≦（２^x −１）／（８・Ｂsect）・・・・・・・・・・・・（３）
２^x ≧８・Ｂsect・Ｓmax ＋１ ・・・・・・・・・・・・・・（４）
ｘ ≧ｌｏｇ₂ （８・Ｂsect・Ｓmax ＋１）・・・・・・・・・（５）
従って、情報信号Ｓ３を、上記数式（５）により求めた次数により規定されるＭ系列の巡回周期（２^x −１）のスクランブル信号Ｓ２でスクランブル操作することにより、安定したトラッキングを行なうことができる記録信号Ｓ４を得ることができる。

例えば、ＣＤ−ＲＯＭでは、１セクタに含まれる情報量は２３５２バイトであり、最外周に含まれるセクタ数は約２２セクタであるので、数式５を用いて次数ｘを計算すると、１９次以上のＭ系列を用いれば、最内周から最外周までの全てのトラックで、隣接トラックのディスクの中心点からの放射線上には異なった信号が記録されることになるのである。

このように、スクランブル信号Ｓ２が一巡する周期を、最も記録容量の大きなトラック、すなわち最外周トラックの情報量以上の長さに設定したので、隣接トラック間での相関性を完全に排除することができる。

従って、記録媒体の高密度化のためにトラックピッチを狭めても安定したトラッキング制御を行なうことが可能となる。
＜実施例２＞
図４は実施例２に関する、最内周のトラックと最内周に隣接するトラックにスクランブル手順を経て記録される情報の位置関係を示している。

図４（Ａ）中のＭ系列の図では、この場合、スクランブル信号の巡回周期が、少なくとも２セクタに含まれる情報ビット数よりも大きい巡回周期のものであると仮定する。
図４（Ａ）中のＭ系列の図のようにそれぞれのセクタに、前のセクタで用いた初期値からずらし幅Ｄw だけずらした初期値を用いてスクランブル操作を行なうことにする。

図４（Ｂ）中に示す記録信号の配置は、図２に示すように実際にはディスクの中心点Ｏから同心円状または螺旋状の配置であるものを、図２のディスクの中心点Ｏからの放射線Ｌを始点として隣接トラックに記録される情報を直線状に書き替えた図である。

ここで問題となるのは、最内周に記録される最初のセクタの信号であるセクタ１と、隣接する（最内周＋１）番目のトラックで上記セクタ１と同じ位置にあるセクタの信号（セクタ（ｎ＋１）、セクタ（ｎ＋２））との相関性である。

図４（Ｂ）において、問題となる部分に上記セクタで用いたスクランブル信号を含むスクランブル信号を用いた場合、記録される情報が同一のものであれば、上記セクタ１と等しい信号を含んで記録することになる。

従って、最内周にＳmin に相当するセクタ分の情報を記録することができるディスクの場合、セクタ（Ｓmin ＋１）のスクランブル手順を行なう時にセクタ１で用いたＭ系列の部分から１セクタに用いられるＭ系列の符号以上ずらしたＭ系列の初期値を用いてスクランブル操作を行なえば良いのである。

上記した内容について、式で表すと数式６に示すように表される。
Ｓmin ・Ｄw ≧１・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（６）
次に、ディスクの最外周のトラックについて考える。

本来は、最外周と（最外周−１）のトラックについて考えるのであるが、ここでは（最外周＋１）トラックが存在しているものと仮定して考える。
隣接トラックで等しいスクランブルパターンを発生させないという考え方は全く同じであるので、ここでは定数の与え方を示す。

最外周に含まれる情報ビットによってＭ系列の次数が決定された場合、（最外周＋１）には最外周で用いられたスクランブルパターンと全く等しく記録されることになるので、最外周に含まれるセクタ数に、最外周の最初に用いられたＭ系列の一部分が用いられなくなるまでのセクタ数（１／Ｄw ）を加えたセクタ数で一周する周期以上のＭ系列を選択すれば良いことになる。従って、数式７に示す条件を満たせば良いことになる。

（Ｓmax ＋１／Ｄw ）・Ｄw ≦Ｃycle・・・・・・・・・・・・・（７）
上の数式６、７より以下の数式８を得ることができる。
１／Ｓmin ≦Ｄw ≦（Ｃycle−１）／Ｓmax ・・・・・・・・・・（８）
ここで、Ｓmin とＳmax は記録すべきディスクによって決定することができる。従って、式中に示したＣycleをセクタ単位で表現しなおすと数式９のようになる。

Ｃycle＝（２^x −１）／（８・Ｂsect）・・・・・・・・・・・・（９）
従って、上記数式８の左辺と右辺より、Ｍ系列の次数ｘは、以下に示す数式１０、１１、１２により求めることができる。

１／Ｓmin ≦［（２^x −１）／（８・Ｂsect）−１］／Ｓmax ・・（１０）
２^x ≧８・Ｂsect・（１＋Ｓmax ／Ｓmin ）＋１・・・・・（１１）
ｘ≧ｌｏｇ₂ ［８・Ｂsect・（１＋Ｓmax ／Ｓmin ）＋１］・・（１２）
これにより、Ｍ系列の次数ｘを決定することができる。

上記数式７の左辺と右辺は共に定数となり、ずれ幅Ｄw も決定することができる。
例えば、ＣＤ−ＲＯＭでは、１セクタに含まれる情報量は２３５２バイトであり、最外周及び最内周に含まれるセクタ数はそれぞれ約２２セクタ、９セクタであるので、数式１２を用いて次数ｘを計算すると、１６次以上のＭ系列を用いればよいことが判明する。これにより、最内周から最外周までの全てのトラックで、隣接トラックのディスクの中心点Ｏからの放射線Ｌ上には異なった信号が記録されることになるのである。

また、前記実施例１の結果と比較すると、隣接トラック間の相関性を取り除く作用には、実施例１で表した方法を用いれば１９次のＭ系列を必要とするが、実施例２で表した方法を用いれば、１６次のＭ系列を用いて同様の作用が得られるのである。

このように、スクランブル信号の一部を重複して用いることにより実施例１と同様に隣接トラック間での相関性を完全に排除することができ、トラックピッチを狭めても安定したトラッキング制御を行なうことができる。

＜実施例３＞
次に、実施例２の変形例である実施例３について説明する。図５は上記実施例とは異なったスクランブル手順を行なった場合の最内周側及び最外周側トラックに記録されている情報の位置関係を示す図である。

図５（Ａ）に示すＭ系列の図では、この場合、スクランブル信号の巡回周期が、少なくとも２セクタに含まれる情報ビット数よりも大きい巡回周期のものであると仮定し、一つのスクランブルパターンの次に与えるスクランブルパターンに１−Ｄw の範囲だけ、同一のパターンを含ませるように初期値を与えている。

図５（Ｂ）と図５（Ｃ）に示す記録信号の配置は、図２に示すように実際にはディスクの中心点Ｏからの同心円状または螺旋状の配置であるものを、図２のディスクの中心点Ｏからの放射線Ｌを始点として隣接トラックに記録される情報を直線状に書き替えた図である。

まず、ディスクの最内周トラックについて考える。
考え方としては実施例２と同じく、問題となるのは最内周に記録される最初のセクタの信号であるセクタ１の記録される領域とその隣接トラックのディスクの中心点Ｏからの放射線Ｌを上記セクタ１の最初と最後に引いた領域内に関する場所である。

図５（Ｂ）ではセクタ（ｎ＋１）以降に上記セクタ１で用いられたスクランブル信号の初期値から１セクタに含まれる情報量以上ずれた距離を持つスクランブル信号の初期値を用いてスクランブル手順を行なえば良いのである。

ここで、一つのスクランブル信号を繰り返し連続して用いる回数をＭloopとすると、数式１３に示すように表される。
（Ｓmin ／Ｍloop）・Ｄw ≧１・・・・・・・・・・・・・・・（１３）
次に、ディスクの最外周のトラックについて考える。

本来は、最外周と（最外周−１）のトラックについて考えるのであるが、ここでは（最外周＋１）トラックが存在しているものと仮定して考える。
隣接トラックで等しいスクランブルパターンを発生させないという考え方は全く同じであるので、ここでは定数の与え方を示す。

最外周に含まれる情報ビットによってＭ系列の次数が決定された場合、（最外周＋１）には最外周で用いられたスクランブル信号と全く等しく記録されることになるので、（最外周＋１）トラックで最外周の最初と同じ放射線上に位置するセクタに用いられたスクランブル信号が最外周の最初に用いられたスクランブル信号のＢsect以上手前のスクランブル信号を用いれば良いのであり、次の数式１４が与えられる。

［（Ｓmax ／Ｍloop）＋１／Ｄw ］・Ｄw ≦Ｃycle・・・・・・（１４）
上記数式１３、１４より下記の数式１５を求めることができる。
Ｍloop／Ｓmin ≦Ｄw ≦（Ｃycle−１）・Ｍloop／Ｓmax ・・・（１５）
ここで、Ｓmin とＳmax は記録すべきディスクによって決定することができる。従って、式中に示したＣycleをセクタ単位で下記に示す数式１６のように表すことができる。

Ｃycle＝（２^x −１）／（８・Ｂsect）・・・・・・・・・・・（１６）
上記数式１５の左辺と右辺より、Ｍ系列の次数ｘは、以下に示す数式１７、１８、１９により求めることができる。
Ｍloop／Ｓmin ≦［( ２^x −１）／（８・ Ｂsect) −１] ・Ｍloop／Ｓmax ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１７）
２^x ≧８・Ｂsect・（１＋Ｓmax ／Ｓmin ）＋１・・・・（１８）
ｘ≧ｌｏｇ₂ ［８・Ｂsect・（１＋Ｓmax ／Ｓmin ）＋１］・・（１９）
数式１９は実施例２の数式１２と全く同じ式となり、これと同じ結果が得られることがわかる。

従って、実施例１の方法の結果と比較すると、隣接トラック間の相関性を取り除く作用には、実施例１の方法を用いれば１９次のＭ系列を必要とするが、実施例３の方法を用いれば、実施例２の結果と同様、１６次のＭ系列を用いて同様の作用が得られる。

更には、一つのスクランブル信号を繰り返して用いることにより、図１中の初期値記憶部２に記録しておく初期値の数を実施例２の場合よりも少なくするという作用も得られる。

尚、上記実施例にあってはＣＬＶ方式により記録する場合について説明したが、これに限らずＣＡＶ方式により記録する場合にも適用し得るのは勿論である。

本発明を実施するためのスクランブル手段を示すブロック図である。 本発明のスクランブル手順におけるＭ系列の関係を示した図である。 実施例１における最外周とその次におけるスクランブルパターンを線形的に示した図である。 実施例２における最内周とその次におけるスクランブルパターンを線形的に示した図である。 実施例３における最内周と最外周のそれぞれに隣接するトラックにおけるスクランブルパターンを線形的に示した図である。 従来のスクランブル手段を示すブロック図である。

符号の説明

１…スクランブル手段、２…初期値記憶部、３…Ｍ系列発生部、４…加算部、５…情報記録媒体、Ｌ…放射線、Ｏ…中心点、Ｓ１…セクタアドレス信号、Ｓ２…スクランブル信号、Ｓ３…情報信号、Ｓ４…記録信号。

Claims (1)

1. アドレス値を有する複数のセクタに分割された２値のディジタル信号列からなる情報信号を周回状の情報トラックを有する情報信号記録媒体に記録する際に前記情報信号を巡回コードの一部分を使用したスクランブル信号により各セクタごとにスクランブルさせる情報信号記録方法において、
   前記各セクタごとにスクランブルさせるための複数の前記スクランブル信号を、前記巡回コード上において一部が重複するようにし、かつ、初期値を前記巡回コード上において予め設定した値ずつずらした前記複数のスクランブル信号として生成し、
   前記アドレス値が連続する所定期間の前記情報信号に対しては、前記巡回コードに対して前記アドレス値に基づき同一の初期値を設定して得られる同一のスクランブル信号を繰り返し使用するようにした、
   ことを特徴とする情報信号記録方法。

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