JP4055820B2 - 光ディスク装置 - Google Patents

Description

本発明はディジタル信号を記録再生する光ディスク装置に関する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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並びにフォーマットに対応した装置を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明の光ディスクのフォーマットは、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する構成とした。

また、本発明の光ディスクのフォーマットは、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のデータを１つ以上繰り返し記録するガードデータ記録領域とした構成である。

さらに、前記特定パターンのデータを前記特定パターンの直前のデータから決まるデータパターンとする構成とした。

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、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。

以下本発明の第１及び第２の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１（ａ）に本発明の実施の形態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）は本発明の実施の形態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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

図２（ａ）、図２（ｂ）、及び図２（ｃ）は、本実施の形態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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

また、本発明の第３の実施の形態を図１（ｂ）（ｃ）を用いて説明する。

第１の実施の形態で示したように、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。

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。

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。

本発明の実施の形態における光ディスクの概要図 本発明の一実施の形態におけるステート変調符号を説明するための図 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 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 ガードデータ記録領域のダミーデータの一実施の形態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

Claims (8)

1. トラックを複数に分割した各セクタのデータ記録領域にデータを記録する光ディスク装置で、
   前記データ記録領域の末尾をガードデータ記録領域とし、前記ガードデータ記録領域に記録する特定パターン（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）のデータとダミーデータを生成し、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に対しては、ステート（Ｓｔ）に基づいて複数のテーブルから１つを選択して変換し、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したことを特徴とする光ディスク装置。
2. 前記データ記録領域のデータ（Ｄｔ）は、８ビットを単位として、１６ビット（Ｙｔ）に変換することを特徴とする請求項１記載の光ディスク装置。
3. ダミーデータバイトとして、バイト完結パターンの繰り返しパターンを記録することを特徴とする請求項１記載の光ディスク装置。
4. 前記ステートを識別するための情報を、前記特定パターンの１ビット目のデータとして記録することを特徴とする請求項１、２記載の光ディスク装置。
5. 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を記録するあるいは記録した光ディスクを再生する光ディスク装置。
6. 前記光ディスクに記録するあるいは記録した前記データ記録領域のデータ（Ｄｔ）は、８ビットを単位として変換され、変換後は１６ビット（Ｙｔ）としたことを特徴とする請求項５記載の光ディスク装置。
7. 前記光ディスクに記録するあるいは記録した前記ガードデータ記録領域のダミーデータは、バイト完結パターンの繰り返しパターンとしたことを特徴とする請求項５記載の光ディスク装置。
8. 前記光ディスクに記録するあるいは記録した前記ステートを識別するための情報は、前記特定パターンの１ビット目のデータであることを特徴とする請求項５、６記載の光ディスク装置。

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