JP3991369B2 - optical disk - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はディジタル信号を記録再生する光ディスクに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、光ディスク装置は大容量のデータを記録再生する手段として注目され、技術開発も活発に行われている。特に、高記録密度化、高転送レート化、高信頼性等は重要な課題となっている。また、種々の光ディスクが実用化され、コンピュータ分野あるいは映像、音響の分野等の分野で広まってきているが、今後さらに普及することが期待されている。
【0003】
ところで、図4に音楽用光ディスクとして商品化されているCD(コンパクトディスク)のフレームフォーマットを示す図である。1フレーム588チャネルビットで構成され、先頭に24ビットの同期パターンとサブコーディングデータ1バイト(1バイトのデータは実際にディスクに記録されるときにEFM変調が加えられ14チャネルビットになる)及びデータ12バイトとパリティー4バイトが2回繰り返される。同期パターン、サブコーディングデータ、データ、パリティーとの間はそれぞれ3チャネルビットの結合ビットが存在する。結合ビットはビット0とビット1の個数を概ね等しくするようなパターンが選択され記録される。このフレームフォーマットが連続して記録され、ディスク全体を構成している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように従来例の光ディスクのフォーマットにおいて、EFM変調された14ビットのチャネルビットは、ユーザデータ1バイトに一義的に変換できる。また、CDの様なROM型の光ディスクでは、書換型光ディスクに特有の記録の繰り返しによる記録面の劣化というものがない。
【0005】
しかしながら、書換型の光ディスクで、同一記録セクタに繰り返しデータを記録することにより、記録面への光スポットの照射によって熱負荷がかかり、記録面の劣化を生じる可能性がある。特に各記録セクタの内、記録を行う領域と記録を行わない領域との境界では、熱負荷がかかりやすく、繰り返し記録により境界部分が劣化して正しくデータを読みとることが不可能になる可能性がある。従って、繰り返し記録により記録面の劣化が起こりうる光ディスクでは、この境界付近に必要なデータを記録することは好ましくないといった課題があった。つまり、データ記録領域の先頭及び末尾では繰り返し記録を続けると最悪データが再生できなくなるという課題があった。
【0006】
また、書換型の光ディスクが採用している変調符号では、符号変換されてデータが記録されるデータ記録領域の末尾に、特定パターンのデータが存在しない場合、データの最後の部分で、変換がうまくできない場合が出現するという課題があった。
【0007】
また、データ記録領域における記録データは必要なデータ以外はなるべく短くして、ユーザが使用できる記録容量をなるべく多くできるようなフォーマットにし、なおかつ信頼性を確保しなければならないという課題があった。
【0008】
本発明は、以上の課題を解決し、より大容量で信頼性の高い光ディスクのフォーマットを提供することを目的とする。
【0009】
上記した目的を達成するために、本発明の光ディスクはトラックを複数に分割した各セクタにデータ記録領域を設け、前記データ記録領域の末尾を特定パターン(P1、P2、P3、P4)のデータとダミーデータを記録するガードデータ記録領域とし、少なくとも前記ガードデータ記録領域以外の前記データ記録領域のデータは、ステート(St)に基づいて複数のテーブルから1つを選択して変換され、前記特定パターンのデータは前記特定パターンのデータの直前の前記データ記録領域のデータから決まるステート(St+1)を識別するための情報を含むデータとすることを特徴とした。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下本発明の第1及び第2の実施例について図面を参照しながら説明する。
【0014】
図1(a)に本発明の実施例における光ディスクの概要図を示す。図1(a)において、1aは光ディスクで、1bは光ディスク1a上に存在するトラック、1cはセクタである。光ディスクは所定の物理フォーマットに従ってトラックに沿ってセクタを1単位としてセクタが連続して配置されている。図1(b)(c)(d)(e)は本発明の実施例における光ディスクのセクタの信号フォーマットを示す図である。セクタ1cの先頭にはヘッダ領域2が設けられ、番地情報を読みとるための信号が予め記録されている。ヘッダ領域2の後にはギャップ領域3、データ記録領域4、バッファ領域5が順に続く。ギャップ領域3にはデータの記録は行われず、例えばデータ記録再生に用いる半導体レーザのパワー制御等に用いられる。データ記録領域4は実際にユーザーデータを記録する領域であり、ユーザデータに誤り訂正符号等の冗長データを付加したディジタルデータがゼロランが2から10の間で制限されたラン長制限符号を用いて変調されマーク長記録される。このラン長制限符号を(2,10)変調符号と呼ぶ。バッファ領域5は光ディスクの回転変動等を吸収するために設けられ、信号の記録は行われない。
【0015】
データ記録領域4の先頭にはVFO領域6があり、データ記録領域の末尾にはガードデータ記録領域8がある。また、VFO領域6とガードデータ記録領域8の間が実際にユーザデータを記録する領域7である。VFO領域6は、光ディスク装置が再生時に再生信号よりクロック再生を行うために存在するものである。
【0016】
ガードデータ記録領域8は同一記録セクタに繰り返しデータを記録することによる記録面の劣化の影響を抑えるために設けられている。
【0017】
同一記録セクタに繰り返しデータを記録することによる記録面の劣化の原因として、記録面への光スポットの照射による熱負荷がある。特に各記録セクタの内、記録を行う領域と記録を行わない領域との境界では、熱負荷がかかりやすく、繰り返し記録により境界部分が劣化して正しくデータを読みとることが不可能になる可能性がある。従って、繰り返し記録により記録面の劣化が起こりうる光ディスクを使用した場合に、この境界付近に必要なデータを記録することは好ましくない。従って、ガードデータ記録領域8は、上述した問題を解決するために設けられたものである。ガードデータ記録領域8に記録するデータとしては、ガードデータ記録領域8の先頭データを特定パターン8aのデータとし、先頭データ以外のデータは、任意のデータ8bの場合と特定パターン8aのデータの繰り返しの場合とがある。
【0018】
任意データ8bの一例としては、図6に示したようなパターンが考えられる。このパターンは、(2、10)変調の規則を満たしたパターンであり、かつ、マークが短くスペースが長い、なおかつバイト完結したパターンの繰り返しである(後述するステート変調符号では、ユーザーデータ1バイトが16ビットデータに変換されるので、図6では、16ビットデータパターンの繰り返しとなっている)。マークを短くスペースを長くしたのは、実際にデータを書き込むときにマーク部の方がスペース部より高パワーの半導体レーザ出力がかかるので、繰り返し記録による記録面の劣化をできる限り小さく抑えることが可能であるからである。
【0019】
特定パターン8aの繰り返しとした場合は、光ディスク装置において、特定パターン8aを繰り返し発生する信号発生器を持つだけでガードデータ記録領域8の記録を簡単にできる。また、再生時においても、特定パターン8aの先頭にエラーがあった場合でも、2つ目、3つ目、・・・の特定パターン8aを再生することにより、特定パターン8aの検出精度を上げることができる。
【0020】
ガードデータ記録領域8の先頭データを特定パターンのデータ8aとするのは、以下のような理由による。
【0021】
図2(a)、図2(b)、及び図2(c)は、本実施例のユーザデータ記録領域7で用いるステート変調符号の変調方法及び復調方法を説明するための概略図である。ステート変調符号は8ビットのバイナリデータを16ビットの符号系列に変換する変調符号である。ある時刻tにおける8ビットの入力データDtに対する16ビットの出力符号系列Ytは、その時刻tにおけるステートStに基づいて決定される。即ち、図2(a)に示すように、時刻tにおけるデータDt及びステートStを入力とし、符号系列Yt及び次の時刻t+1におけるステート(以下ネクストステートと呼ぶ)St+1を出力とする変換テーブル21と、Dフリップフロップ22を用いて変調を行う。
【0022】
図2(b)は変換テーブル21の内容の一部を示したものである。各時刻のステートStは1から4まで全部で4状態あり、各状態毎に異なる符号系列Ytが割り当てられている。各時刻におけるステートStとデータDtにより、ネクストステートSt+1は決定される。出力符号系列Ytとしてテーブルに割り当てられた16ビットの系列はすべてゼロランが2から10の間で制限されており、しかも2時刻間の系列を接続した時にもゼロランが2から10の間で制限されるようにネクストステートSt+1が決まっている。
【0023】
また、テーブル中に下線を引いたパターンp1b及びp2bのように異なる入力データdtに対し、同一の出力系列Ytが2箇所で割り当てられている場合もある。このような場合には、必ず両者のネクストステートが2及び3(本例の場合、p1bがネクストステート2、p2bがネクストステート3)となっている。このような場合以外は、出力系列Ytが2箇所で重複して割り当てられていることは無い。
【0024】
また、ステート2及びステート3に属する符号系列Ytには以下の性質がある。ステート2に属する出力系列Ytは左端から1ビット目及び12ビット目が共に"0"であり、ステート3に属する出力系列Ytは左端から1ビット目と12ビット目のいずれか一方が"1"である。
【0025】
ステート変調符号の復調では、変調とは逆に16ビットの符号系列を8ビットのバイナリデータに変換する必要がある。図2(c)は復調回路の構成を説明するブロック図である。ある時刻tにおける16ビットの符号系列Ytと、続く時刻t+1における符号系列Yt+1のうちの1ビット目Yt+1_1と、12ビット目Yt+1_12の合計18ビットが逆変換テーブル23に入力される。逆変換テーブル23の各時刻tにおける出力が8ビットのバイナリデータDtとなる。
【0026】
逆変換テーブル23の構成は、基本的に図2(b)に示した変換テーブル23を逆に見たものとなる。符号系列Ytのうち重複して割り当てられていないパターンに対しては、その復調結果であるバイナリデータDtは一意に決定される。
【0027】
一方、図2(b)内のp1及びp2のように重複して割り当てられているパターンに対しては、符号系列YtのみではバイナリデータDtは一意に決まらない。ところが、上述したように、このような重複が現れるのは両者のネクストステートが2と3の場合のみであるから、ステート2とステート3の符号系列の性質を用いることにより一意に決定することが可能である。つまり、変調時に時刻tにおけるネクストステートにより決定された符号系列である時刻t+1における符号系列の1ビット目と12ビット目を合わせて見ることにより、バイナリデータDtが一意に決まる。
【0028】
上述したような変調方法を用いて、ユーザデータ記録領域7のデータが符号変換される。データ記録領域4の末尾のガードデータ記録領域8の先頭データのパターンはデータ記録領域の変調結果に基づいて決定される。
【0029】
以上の理由により、ガードデータ記録領域8の先頭データは、特定パターンのデータであることが重要である。
【0030】
図3に特定パターンのデータ8aの一例を示す。図3においてネクストステートは直前のデータを変調した際のネクストステートである。つまり、ユーザデータ記録領域7の末尾のデータを変調した際のネクストステートが1もしくは2かつユーザデータ記録領域7の末尾の最終ビットがマークの場合は、パターンp1を選択し、ネクストステートが1もしくは2かつユーザデータ記録領域7の末尾の最終ビットがスペースの場合は、パターンp2を選択し、ネクストステートが3もしくは4かつユーザデータ記録領域7の末尾の最終ビットがマークの場合は、パターンp3を選択し、ネクストステートが3もしくは4かつユーザデータ記録領域7の末尾の最終ビットがスペースの場合は、パターンp4を選択し、それぞれマーク長記録する。
【0031】
パターンp1とp2の1ビット目と12ビット目は共に"0"となっている。これに対し、パターンp3とp4の1ビット目は"1"である。
【0032】
このようなパターンを特定パターンデータ8aとして用いることにより、ユーザデータ記録領域7の最終データパターンを一意に復調することが可能となる。
【0033】
また、さらなる特徴として、パターンp1とp2は、ステートを識別するビット(1ビット目と12ビット目)の隣接ビットである2ビット目と11ビット目と13ビット目も全て"0"となっている。これにより、ビットシフト等により12ビット目が"1"と認識されステートを間違って復調されることを防ぐ事が可能である。
【0034】
また、本発明の第3の実施例を図1(b)(c)を用いて説明する。
第1の実施例で示したように、ガードデータ記録領域8は、同一セクタに繰り返しデータを記録することによる記録面の劣化の影響を抑えるために設けられている。
【0035】
ところで、上記した記録面の劣化は記録データ領域4の末尾だけでなく。先頭部でも同様な現象があると考えられる。従って、データ記録領域の先頭部であるVFO領域6にもガードデータ領域8と同様の役割を与える必要がある。従って、VFO領域6の役割は、1つは、同一記録セクタに繰り返しデータを記録することによる記録面の劣化の影響を抑えるため、もう1つは、光ディスク装置が再生信号よりクロック再生を行うためである。2つ目の役割を達成するためには、例えば、ISOで規格化されている書換型光ディスク(ISO/IEC10090参照)では12バイトの長さに決められている。また、ガードデータ記録領域8に関しては、その役割の1つは、同一記録セクタに繰り返しデータを記録することによる記録面の劣化の影響を抑えるため、もう1つは、ユーザデータの符号変換を完結させ、再生時に誤りなく一義的に符号変換できるようにするためである。2つ目の役割は、最低1バイト長で達成できる。従って、共通の役割である、同一記録セクタに繰り返しデータを記録することによる記録面の劣化の影響を抑えるという目的を達成するための必要バイト長が一定であれば、ガードデータ記録領域8の長さはVFO領域6の長さ以下で可能である。そこで、セクタ1cのフォーマット効率を考えて、ガードデータ記録領域8の長さをVFO領域6の長さ以下と決めた。
【0036】
なお、バッファ領域5は光ディスクの回転変動等を吸収するために設けられ、信号の記録は行われない。
【0037】
【発明の効果】
本発明の光ディスクは、各セクタのデータ記録領域の末尾に、特定パターンのデータと任意のダミーデータを記録するガードデータ記録領域を設けることにより、繰り返し記録による記録面の劣化のためにデータの信頼性が損なわれるのを防止することが出来ると同時に、ユーザデータの最後のデータを一義的に符号変換をすることができ、また、特定パターンを繰り返し記録することにより、再生時に特定パターンの誤検出が起こっても、複数回検出することにより特定パターンの多数決を取る等して、精度を向上させることが可能である。さらに、特定パターンの信号を検出することにより、有効データの終端を確実に認識することができると共に符号変換の完結を知ることができ、次の符号変換を初期化することができる。
【0038】
また、本発明の光ディスクは、各セクタのデータ記録領域の末尾に存在するガードデータ記録領域の長さをデータ記録領域の先頭のVFO領域の長さより短くすることにより、フォーマット効率をできるだけ下げることなく、ユーザ記録データ容量をできる限り大きく保ち、かつ信頼性の高くすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における光ディスクの概要図
【図2】本発明の一実施例におけるステート変調符号を説明するための図
【図3】ガードデータ記録領域の特定パターンデータを説明するための図
【図4】従来例の光ディスクの記録セクタの信号フォーマットを説明するための図
【図5】ガードデータ記録領域のダミーデータの一実施例を説明するための図
【符号の説明】
1a 光ディスク
1b トラック
1c セクタ
2 ヘッダ領域
3 ギャップ領域
4 データ記録領域
5 バッファ領域
6 VFO領域
7 ユーザデータ記録領域
8 ガードデータ記録領域
8a 特定パターンデータ
8b 任意データ
21 変換テーブル
22 Dフリップフロップ
23 逆変換テーブル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical disc for recording and reproducing digital signals.
[0002]
[Prior art]
In recent years, optical disk devices have been attracting attention as means for recording and reproducing large volumes of data, and technological development is actively being carried out. In particular, high recording density, high transfer rate, high reliability, and the like are important issues. Various optical discs have been put into practical use and are spreading in the computer field or the fields of video and sound, but are expected to become more widespread in the future.
[0003]
Incidentally, FIG. 4 is a diagram showing a frame format of a CD (compact disc) commercialized as a music optical disc. It consists of 588 channel bits per frame, 24 bits of sync pattern at the head and 1 byte of sub-coding data (1 byte data is EFM modulated when actually recorded on the disk to become 14 channel bits) and data 12 bytes and 4 parity bytes are repeated twice. Between the synchronization pattern, sub-coding data, data, and parity, there are 3 channel combination bits. For the combined bits, a pattern that makes the number of
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional optical disc format, 14 channel bits subjected to EFM modulation can be uniquely converted into 1 byte of user data. In addition, in a ROM type optical disk such as a CD, there is no deterioration of the recording surface due to repeated recording unique to the rewritable optical disk.
[0005]
However, when data is repeatedly recorded in the same recording sector with a rewritable optical disk, there is a possibility that a thermal load is applied due to the irradiation of the light spot on the recording surface and the recording surface is deteriorated. Especially in each recording sector, the boundary between the recording area and the non-recording area is likely to be subject to heat load, and the boundary portion may deteriorate due to repeated recording, making it impossible to read data correctly. is there. Therefore, there is a problem that it is not preferable to record necessary data in the vicinity of the boundary in an optical disc in which the recording surface may be deteriorated by repeated recording. That is, there is a problem that the worst data cannot be reproduced if recording is repeated at the beginning and end of the data recording area.
[0006]
Also, in the modulation code adopted by the rewritable optical disc, if there is no data of a specific pattern at the end of the data recording area where the data is recorded after the code conversion, the conversion is successful at the last part of the data. There was a problem that a case where it was not possible to appear.
[0007]
In addition, there is a problem that the recording data in the data recording area must be as short as possible except for the necessary data so that the recording capacity usable by the user can be increased as much as possible, and the reliability must be ensured.
[0008]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above problems and provide an optical disk format having a larger capacity and higher reliability.
[0009]
To achieve the above object, the optical disk of the present invention is provided a data recording area in each sector obtained by dividing a track into a plurality, and data of a specific pattern at the end of the data recording area (P1, P2, P3, P4 ) A dummy data is recorded as a guard data recording area, and at least data in the data recording area other than the guard data recording area is converted by selecting one from a plurality of tables based on the state (St) The pattern data is data including information for identifying a state (St + 1) determined from data in the data recording area immediately before the data of the specific pattern.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, first and second embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0014]
FIG. 1A shows a schematic diagram of an optical disc according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1A, 1a is an optical disk, 1b is a track existing on the optical disk 1a, and 1c is a sector. An optical disc has sectors arranged continuously along a track with a sector as a unit according to a predetermined physical format. FIGS. 1B, 1C, 1D and 1E are diagrams showing signal formats of the sectors of the optical disc in the embodiment of the present invention. A
[0015]
There is a
[0016]
The guard
[0017]
As a cause of deterioration of the recording surface due to repeated recording of data in the same recording sector, there is a thermal load due to irradiation of a light spot on the recording surface. Especially in each recording sector, the boundary between the recording area and the non-recording area is likely to be subject to heat load, and the boundary portion may deteriorate due to repeated recording, making it impossible to read data correctly. is there. Therefore, it is not preferable to record necessary data in the vicinity of this boundary when using an optical disc in which the recording surface may be deteriorated by repeated recording. Therefore, the guard
[0018]
As an example of the arbitrary data 8b, a pattern as shown in FIG. 6 can be considered. This pattern is a pattern that satisfies the rules of (2, 10) modulation, and is a repetition of a pattern in which a mark is short, a space is long, and a byte is complete. Since the data is converted into 16-bit data, the 16-bit data pattern is repeated in FIG. 6). The reason why the mark is shortened and the space is increased is that when the data is actually written, the mark portion generates a higher power semiconductor laser output than the space portion, so that the degradation of the recording surface due to repeated recording can be minimized. Because.
[0019]
In the case where the specific pattern 8a is repeated, the recording of the guard
[0020]
The reason why the top data of the guard
[0021]
FIGS. 2A, 2B, and 2C are schematic diagrams for explaining a modulation method and a demodulation method of a state modulation code used in the user
[0022]
FIG. 2B shows a part of the contents of the conversion table 21. There are a total of four states St from 1 to 4 at each time, and a different code sequence Yt is assigned to each state. The next state St + 1 is determined by the state St and the data Dt at each time. All 16-bit sequences assigned to the table as the output code sequence Yt are limited to a zero run between 2 and 10, and even when a sequence between two times is connected, the zero run is limited between 2 and 10. The next state St + 1 is determined as follows.
[0023]
Further, there are cases where the same output series Yt is assigned at two locations to different input data dt, such as the underlined patterns p1b and p2b in the table. In such a case, the next states of both are always 2 and 3 (in this example, p1b is the
[0024]
Further, the code sequences Yt belonging to the
[0025]
In the demodulation of the state modulation code, it is necessary to convert a 16-bit code sequence into 8-bit binary data, contrary to the modulation. FIG. 2C is a block diagram illustrating the configuration of the demodulation circuit. A total of 18 bits of the 16-bit code sequence Yt at a certain time t, the first bit Yt + 1_1 of the code sequence Yt + 1 at the subsequent
[0026]
The configuration of the reverse conversion table 23 is basically the reverse view of the conversion table 23 shown in FIG. The binary data Dt that is the demodulation result is uniquely determined for a pattern that is not assigned redundantly in the code sequence Yt.
[0027]
On the other hand, the binary data Dt is not uniquely determined only by the code sequence Yt with respect to the patterns assigned overlappingly as in p1 and p2 in FIG. However, as described above, such duplication appears only when the next states of the two are 2 and 3, so that it can be uniquely determined by using the properties of the code sequences of the
[0028]
The data in the user
[0029]
For the above reasons, it is important that the head data of the guard
[0030]
FIG. 3 shows an example of the specific pattern data 8a. In FIG. 3, the next state is the next state when the immediately preceding data is modulated. That is, if the next state when the last data of the user
[0031]
The first and twelfth bits of the patterns p1 and p2 are both “0”. On the other hand, the first bit of the patterns p3 and p4 is “1”.
[0032]
By using such a pattern as the specific pattern data 8a, the final data pattern in the user
[0033]
Further, as a further feature, the patterns p1 and p2 are all "0" in the second bit, the eleventh bit, and the thirteenth bit, which are adjacent bits to the bits (first bit and twelfth bit) for identifying the state. Yes. As a result, it is possible to prevent the 12th bit from being recognized as “1” and demodulating the state by mistake due to bit shift or the like.
[0034]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in the first embodiment, the guard
[0035]
By the way, the above-described deterioration of the recording surface is not limited to the end of the
[0036]
Note that the
[0037]
【The invention's effect】
The optical disc of the present invention is provided with a guard data recording area for recording data of a specific pattern and arbitrary dummy data at the end of the data recording area of each sector. Can be prevented from being lost, and at the same time, the last data of user data can be uniquely converted, and a specific pattern can be repeatedly recorded, so that a specific pattern is erroneously detected during playback. Even if this occurs, the accuracy can be improved by taking a majority decision of a specific pattern by detecting a plurality of times. Furthermore, by detecting a signal of a specific pattern, it is possible to reliably recognize the end of valid data, to know the completion of code conversion, and to initialize the next code conversion.
[0038]
Further, the optical disk of the present invention reduces the format efficiency as much as possible by making the length of the guard data recording area existing at the end of the data recording area of each sector shorter than the length of the VFO area at the head of the data recording area. It is possible to keep the user record data capacity as large as possible and to increase the reliability.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of an optical disc in an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram for explaining a state modulation code in an embodiment of the present invention. FIG. 3 is for explaining specific pattern data in a guard data recording area. FIG. 4 is a diagram for explaining a signal format of a recording sector of an optical disc according to a conventional example. FIG. 5 is a diagram for explaining an example of dummy data in a guard data recording area.
1a Optical disc 1b
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