JP4095001B2 - 空間的特徴を有する光ディスク - Google Patents

Description

本発明は、リライタブル・デジタル光ディスク（rewritable digital optical disc）一般に関連し、より具体的には、データマークおよびスペースの正確な位置決めを容易にするためのディスク上の空間的特徴の使用に関連する。

部分的に記録された媒体にデータを追記することができ、かつ以前に書き込まれたデータを消去して重ね書きすることができるリライタブル・データ媒体（rewritable data media）では、一般に、データフォーマットがデータギャップを提供してドライブ装置間の角速度の変動およびクロックのズレを受け入れる。また、リライタブル・データフォーマットは、書き込みクロック周波数および位相を調整するために、一般に、クロック同期パターンも提供する。例えば、磁気ディスクおよびテープは、典型的には複数のセクタにフォーマットされる。各セクタは、書き込みクロックを同期させるためのプリアンブル（preamble）を含むと共に、媒体の速度変動を許容するための余分なスペースをその末尾に含んでいる。同期パターンおよびデータギャップは、ユーザデータにより占有されるはずのスペースを占有してしまうので、実際のデータ容量を低減する。

それに対して、リライタブル用デジタル・バーサタイル・ディスク（ＤＶＤ）のために提案されている、いくつかのフォーマットは、セクタの末尾にクロック同期フィールドまたは余分なスペースを持たない。あるリライタブル用ＤＶＤフォーマットは、ランドとグルーブの構造を規定している。グルーブは正弦波状で半径方向（ラジアル方向）に変位（ウォブルと呼ばれる）しており、グルーブのウォブルが書き込みクロックを同期するのに使用される。一般に、データは、マークとスペースとの間の遷移のタイミングで符号化される。この特定のフォーマットは、ウォブルの空間的なゼロ交差（spatial zero-crossing）に対して空間的な位置（spatial position）の規定範囲内にマークを書き込まなければならないことを規定している。データマークおよびスペースを正確な位置に書き込む必要があり、かつその配置の正確さを検証することができる必要がある。一般的に、データマークおよびスペースの先頭および末尾は、書き込みクロックのエッジによって定められる。したがって、配置を正確に制御するのに必要な第１のステップは、正確に同期された書き込みクロックである。しかし、時間と温度と共に変動する様々な信号経路遅延、ならびにドライブ装置毎に変わる信号経路遅延が存在する。加えて、これらの信号経路遅延の影響は、ディスクが書き込まれる際の角速度に応じて変化する。信号経路遅延が変化して未知であっても、データマークおよびスペースの空間的配置の正確さを制御し、かつ検証する能力が必要とされる。

上述のように、いくつかの光ディスクのフォーマットはランドとグルーブの構造を有しており、グルーブの少なくとも１つの側壁は、正弦波状で半径方向に変位している。グルーブのウォブルは、周波数変調されて時間情報またはアドレス情報を符合化することができる。あるいは、グルーブのウォブルは、書き込みクロックを同期するのに使用される。いくつかの光ディスクフォーマットは、例えばグルーブ側壁におけるノッチ（notch；切り欠き）などのような空間的な特徴（spatial feature）を提供する。この空間的特徴は、インデックスマーク、セクタ・アドレス、または書き込みクロックの付加的な位相制御のために使用される。その様な例は、米国特許番号第５，９３３，４１１号（イヌイら（Inui et al.））および米国特許番号第５，８５２，５９９号（フジ（Fuji））に示される。さらに、その様な例は、ヨシダら（M.Yoshida et al.）によるIEEE Transactions on Consumer Electronics（１９９９年１１月１日）、第４５巻第４号、第１２７０〜１２７６頁の「ＤＶＤ−Ｒシステムに基づいた４．７ギガバイトリライタブル・ディスクシステム（4.7 Gbyte Re-writable Disc System Based on DVD-R System）」（Yoshida et al.）にも示される。

図１（従来技術）は、ディスクドライブ装置の代表的な例を示している。図１の以下の説明から、マークの正確な空間的配置のために正確なクロックが必要とされるが、十分な状態ではないことがわかる。また、様々な信号経路遅延を補償しなければならないこともわかる。

多くの光ディスクドライブ装置では、データ信号、ラジアル位置エラー信号（radial position error signal）、フォーカスエラー信号、ウォブル信号を生成するために単一の光検出器を使用する。図１は、複数の機能のために１つの光検出器を使用する光ディスクドライブ装置について様々にまとめられた経路遅延を示している。図１では、光スポット１００が、光ディスク上のデータ層上にフォーカスされる。ディスクからの反射光は、様々な光学部品を通過してから光検出器１０４によって検出される。図１において、ディスクと検出器１０４との間の光学経路遅延は、遅延１（１０２）としてまとめられている。図１に示されているように、光検出器１０４は４つの部分（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）に分割されており、各部分が別個の信号を提供する。４つの信号の合計（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）が、任意の電子的フィルタリングと処理を施されてアナログのリード・データ信号（１０８）となる。フィルタリングおよびその他の電子的な処理によるリード・データ信号の経路遅延は、遅延２（１０６）としてまとめられている。アナログ・リード・データ信号（１０８）はアナログ比較器１３０によって受信され、基準電圧と比較される。アナログ比較器のバイナリ出力がバイナリ・リード・データ信号１３２である。

ラジアル・プッシュプル（ＲＰＰ；Radial Push-Pull）信号と呼ばれる半径方向位置エラー信号は、４分割検出器信号の適当なペアの減算（例えば（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ））によって得られる。ウォブルされたグルーブを有する媒体では、ウォブル信号は、相対的に低周波数であるＲＰＰ信号の高周波変調成分である。図１において、ＲＰＰ／ウォブル信号に対する様々な電子的なフィルタリングおよび処理の遅延は、遅延３（１１０）としてまとめられている。ウォブル信号が書き込みクロック信号の同期に使用される場合、ウォブル信号は、典型的にはフェーズ・ロック・ループ（ＰＬＬ、１１２）により受信される。ＰＬＬの出力は、書き込みクロック（１１４）のために使用される。ライト・データ信号（１１６）は、ラッチ１１８による制御に応じて書き込みクロック（１１４）のエッジに同期され、ライト強度信号（１２０）を生成する。レーザ強度回路１２６がライト強度信号（１２０）またはリード強度信号により制御され、レーザ強度回路がレーザダイオード光源の強度を制御する。図１において、レーザ強度回路を駆動する際の経路遅延、および任意の光経路遅延は、遅延４（１２８）としてまとめられている。

典型的には、遅延１および遅延４は無視できる。しかし、遅延２および遅延３は重要であり、この両方の遅延は、時間および温度と共に変化し、かつドライブ装置毎に変動する。これらの遅延の相対的な影響もディスクの角速度と共に変動する。例えばディスクが１ｘの角速度のドライブ装置で部分的にライトされ、かつ２ｘの角速度のドライブ装置でリライトされる場合、遅延は、１ｘのドライブ装置と２ｘのドライブ装置とでは異なる影響を有する。

ウォブルの空間的なゼロ交差に対する正確な空間的位置に新しいマークを書き込む、または、既存のマークに対する正確な空間的位置に新しいマークを書き込むという問題を考える。１つの方法では、ウォブル信号におけるゼロ交差を検出し、適当な数の書き込みクロック（１１４）周期を待ち、最初の新しいマークを書き込むことができる。別の方法では、リード・データ信号（１０８）を使用して既存のマークの終わりを検出し、適当な数の書き込みクロック周期を待ち、新しいマークの先頭を書き込むことができる。典型的には、ウォブルのゼロ交差またはマーク・エッジは、フェーズ・ロック・ループを使用して多数の遷移にわたって平均化される。適当な数の書き込みクロック周期は、較正されたドライブ装置では既知であるが、時間と共に変化し、ドライブ装置毎に変化する。問題は、遅延２（１０６）、遅延３（１１０）、およびＰＬＬ１１２における遅延が未知であり、かつ変動することにあり、ウォブル信号（ＲＰＰ信号で検出される）に対して新しいマークを書くべき時、または既存のマーク・エッジ（バイナリ・リード・データ信号で検出される）に対して新しいマークを書くべき時に不確定さが存在することにある。結果として、空間的なウォブルに対する新しいマークの空間的位置に任意の変動が存在するか、または既存のマークに対する新しいマークの空間的位置に任意の変動が存在することになる。すなわち、その新しいマークの任意の変動は、読み取り中にデータエラーを生じさせることがある。ウォブルの空間的なゼロ交差または既存のマークの立ち下がりエッジに対して、新しいマークの立ち上がりエッジを空間的に正確に配置したい場合、システムは、遅延２、遅延３、ならびにＰＬＬ１１２およびラッチ１１８における遅延を補償する必要がある。

例えば、先に述べたフジ氏およびヨシダ氏らの例について考える。これらの例では、空間的特徴を使用して書き込みクロックを同期させる。しかし、前述したように正確な書き込みクロックの生成は必要ではあるが、それで十分ではない。書き込みクロックは、問題の一部に過ぎない。正確なクロックは、リード信号またはウォブル信号において特徴を検出した後で任意のレイテンシ（latency；待ち時間）に合わせてマークが書き込まれるような相対的な正確さを可能にする。しかしながら、そのレイテンシは、未知であり、時間と共に変わり、かつドライブ装置毎に変わる。書き込み面の片面に４．７ギガバイトの容量を有するリライタブル用ＤＶＤに対して提案された規格では、絶対的な空間的位置の正確さが要求されている。具体的には、ある提案されている規格では、３２チャネルビットの空間的周期を有する空間的ウォブルの空間的ゼロ交差の±５チャネルビット以内に、規定マークを空間的に配置しなければならない。

ある公差内の空間的ウォブルに対してマークが空間的に配置されたことを検証する能力が必要とされている。さらに、絶対的な空間的位置にマークを正確に配置することができるドライブ装置が必要とされている。

アナログ・データ読み取り信号を意図的に歪ませるように空間的特徴（ノッチ、バンプ、など）が実施される。マークとスペースとの間の遷移がグルーブの特徴の近くになければ、この歪みは、結果としてのバイナリ・リード・データ信号に影響を及ぼさない。対照的に、マークとスペースとの間の遷移がグルーブの特徴の近くにあれば、結果としてのバイナリ・リード・データ信号のタイミングは、（データ読み取りエラーを生じさせるのに十分なほど）顕著に影響を受ける。較正（calibration；キャリブレーション）では、マークまたはスペースが空間的特徴に隣接して書き込まれ、ライト・データ信号のタイミングがデータ読み取りエラーをモニタしながら調節される。Ｓｙｎｃコード内の長いマークおよびスペースを較正のために使用してもよい。Ｓｙｎｃコードは、許容される最長のマークおよびスペースを含み、ディスク中で定期的に発生し、およびエラー訂正ブロック外に位置しているので便利である。もう１つの方法として、それについてのエラーレート（エラー率）が書き込みの時間の関数としてみなされる予め定めたデータセットを使用してもよい。Ｓｙｎｃコード内の長いマークおよびスペース、またはデータセットのどちらの場合も、較正手順から、空間的特徴に対する既知の空間的位置にマークまたはスペースを空間的に配置するために、マークまたはスペースのエッジをライト・データ信号においていつ開始しなければならないかがわかる。既知の空間的位置にマークまたはスペースが与えられた場合、ウォブル信号におけるゼロ交差の検出とマークを書き込む時間との間の遅延を求めることができる。もう１つの方法として、既知の空間的位置にマークまたはスペースが与えられた場合、マークまたはスペースの空間的エッジとバイナリ・リード・データ信号においてそのエッジが検出される時間との間の遅延を求めることができる。これらの既知の時間および空間的位置から、ウォブル信号におけるゼロ交差の検出に対してマークまたはスペースをいつ書き込まなければならないかがわかり、空間的ウォブル内でのゼロ交差に対する正確な配置を確実にする。既存のマークおよびスペースのエッジがバイナリ・リード・データ信号において検出された場合、既存のマークまたはスペースに対して正確な位置に新しいマークまたはスペースを配置するために、新しいマークまたはスペースをいつ開始しなければならないかが、これらの既知の時間および空間的位置からわかる。較正方法は、任意の角速度で実行されることができる。

検出器アレイの表面で受光される光は、均一ではなく、強度分布を生じる干渉パターンを有している。バイナリデータは、コントラストをなす反射率の領域間の遷移として符号化される。すなわち、反射光の位相（および干渉パターン）に影響を及ぼすピットおよびランドによって符号化される。リライタブル光ディスク媒体は、通常、相変化材料を記録層に使用している。書き込みの間、相変化材料は、融点直下に加熱され比較的遅い速度で冷やされたときに結晶化し、その融点を越えて加熱され急冷されたときにアモルファス化する。データマークおよびスペースは、集束されたレーザ光を使用して２つのレベルの一方まで相変化材料の小領域を加熱し、それから材料を冷却させることによって形成される。結晶性領域は、典型的にはアモルファス領域よりも多くの光を反射する。以下の説明では、書き込み前のディスクが結晶質であり、データマークがアモルファスであり、結晶性領域がアモルファス領域よりも多くの光を反射するものとする。

読み取り中には、光ディスク上に集束されるレーザスポットは、典型的には、比較的高強度の中央領域と、はるかに低強度ないくつかのサイドローブリングとを有している。ランドおよびグルーブを有する媒体では、高強度の中央領域は全体的にかなり大きな直径を有しており、スポットの中央がグルーブの中央に位置する場合、いくらかの光がそれぞれ隣接するランドにはみでる。ランドとグルーブの構造は回折格子として作用し、高次の光がディスクから回折される。対物レンズの口径のサイズおよびトラックピッチが、どれだけ高次の光がディスクから反射されるかを決定し、どれだけ高次の光が０次光（中央スポット）と干渉するかを決定する。アモルファス領域は、結晶領域よりも反射光が少ないが、アナログ・リード・データ信号も干渉パターンによって影響される。干渉パターンが原因で、グルーブ幅の増加は、センサでの全体的な強度の増加を生じさせるか、またはセンサでの強度の減少を生じさせることがある。これは、ランドに対するグルーブの深さ、トラックピッチなどのような要因に依存する。グルーブ深さおよびトラックピッチに依存して、グルーブ深さのランド内のノッチ（切り欠き）は、干渉パターンに影響を及ぼし、リード・データ信号レベルを増減させることができる。同様に、グルーブ深さおよびトラックピッチに依存して、ランド高さのグルーブ内の突起（protrusion）は、干渉パターンに影響を及ぼし、リード・データ信号レベルを増減させることができる。同様に、ランドに対してグルーブの深さを変えるバンプ（bump）またはピットは、アナログ・リード・データ信号レベルが増減するように干渉パターンを変化させることができる。以下の説明では、アナログ・リード・データ信号に影響を及ぼす空間的特徴の例を説明するためにランド内のノッチを使用するが、一般に、グルーブ内への突起、バンプ、またはピットを使用することもできる。以下の説明では、（例えばランド内にノッチを設けることによって）グルーブ幅を増加して、干渉パターンを変化させ、アナログ・リード・データ信号レベルを増加させるものと想定する。したがって、ランド内のノッチは、アモルファス領域（低反射率）を読み取るときに、アナログ・リード・データ信号を増加させると想定する。

図２は、本発明に従った例示的な実施形態の光ディスクの拡大部分を示しており、２つのランド２０２および２０４の間で半径方向に対称にウォブルされたグルーブ２００を示している。図２のウォブルは、描写を容易にするために誇張されている。グルーブ２００は、２つの空間的特徴（幅変調）２０６および２０８を有している。グルーブのウォブルは、参照番号２１０、２１２、および２１４に空間的なゼロ交差を有している。図１の説明から、ラジアル・トラッキング・エラー信号（ＲＰＰ）が差分信号であることを思い出されたい。空間的特徴２０６および２０８が半径方向に対称である場合、干渉パターンに対する変化は半径方向に対称であり、差分のＲＰＰ信号（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ＋Ｄ）は、空間的特徴によって影響を受けない。しかしながら、先に説明したように、グルーブの幅の増加（例えば図２に示すランドにノッチを設けることによる）は、センサでの全体的な強度を増加させる。

本発明を実施するドライブ装置は、マークとスペースとの間の遷移が空間的特徴の近くに位置しているときを判断することができる。この情報は、空間的ウォブルのゼロ交差に対するマークまたはスペースの空間的な位置が、規定交差内にあることを検証するために使用される。もう１つの方法として、この情報は、マークおよびスペースが規定交差内に書き込まれるよう、書き込みチャネルを較正するのに使用される。マークまたはスペースについて書き込みの時間（write time）を変化させることによって、マークまたはスペースの終わりが空間的特徴の近くにない書き込みの時間の範囲を求めることができる。この時間の範囲を使用して、マークまたはスペースが空間的特徴に対して正確に空間的に中央に位置することになる書き込みの時間が求められ、その情報を使用して様々な信号遅延を補償し、正確な空間的位置にマークまたはスペースが書き込まれる。特に、本発明はウォブルされたグルーブを持つディスクに限定されるものではなく、空間的特徴に対するマークまたはスペースの配置一般に適用可能である。

便宜的に以下の説明では、書き込みクロックを同期する方法例として、ウォブルされたグルーブが使用される。特に、ウォブルされたランドおよびグルーブは、いくつかのＤＶＤ規格の一部に存在する。しかしながら、本発明は、ウォブルされたグルーブに限定されるものではない。書き込みクロックのためのデータは、例えば専用のクロック・トラックから来てもよいし、ディスクの他の層から来てもよいし、またはウォブル以外の発生源から来てもよい。ある媒体はグルーブを使用しない。空間的な特徴は、半径方向に非対称であってもよい。例えば、空間的特徴はグルーブの一方の側だけにあってもよい。しかしながら、ウォブルが書き込みクロック用の基準のために使用される場合、空間的特徴は、ウォブル信号の歪みを回避するために半径方向に対称であることが好ましい。

以下の説明では、ある特定の標準ＤＶＤデータフォーマットが説明に使用される。しかしながら、代替的に提案されている複数のＤＶＤデータフォーマットが存在し、本発明は、多くの代替的な光ディスクのデータフォーマットに適用可能である。情報は、典型的にはラン・レングス・リミテッド変調符合（run-length-limited modulation code）を使用することによってディスク上に符号化される。そのような符合は、マークおよびマーク間のスペースがいくつかの可能な空間的な長さを持つことを可能にする。許される全ての空間的な長さは、チャネルビットと呼ばれる長さの倍数として表現される。ディスクが光変換器（optical transducer）に対して回転すると、ディスク上の空間周波数（spatial frequency）は、光変換器からの様々な信号で時間周波数(temporal frequency)に変換される。書き込みクロックの時間的な１周期は、一般的に１チャネルビットのディスク上の距離が光変換器を通過するのに必要な時間に対応する。具体的には、時間領域では書き込みクロックの１周期は通常「Ｔ」と呼ばれ、様々なマークおよびスペースの時間は「Ｔ」の倍数で表される。特定のＤＶＤフォーマットでは、グルーブは３２チャネルビットのウォブル周期で半径方向に対称にウォブルされる。すなわち、書き込みクロックの周波数は、ウォブル信号の周波数の３２倍である。

ある一般的なＤＶＤ規格では、１つのチャネルビットは０．１３３μｍの長さを有している。最短のマークまたはスペースは３チャネルビットの長さ（０．４００μｍ）であり、最長のマークまたはスペースは１４チャネルビットの長さ（１．８６６μｍ）である。この例のＤＶＤフォーマットでは、データが１１チャネルビット以下の長さのマークおよびスペースを使用して符号化され、最長（１４チャネルビット）のマークまたはスペースは、「Ｓｙｎｃコード」にだけ使用される。この最長（１４チャネルビット）のマークまたはスペースは、１４８８チャネルビット毎に周期的に発生し、その周期的な間隔でしか発生しない。各々の最長マークまたはスペースの後には、最短（３チャネルビット）のマークまたはスペースが続く。このＤＶＤフォーマットの例では、データは、ＥＣＣブロックと呼ばれるエラー訂正を有するブロックにフォーマットされるが、Ｓｙｎｃコードは、ＥＣＣブロック外で発生する。

図３の（ａ）は、ウォブルされたグルーブにおける最長マーク３００および最短マーク３０２を示している。マーク３００は１４チャネルビットの長さであり、ウォブルの空間的な周期は３２チャネルビットである。上述の説明から、ディスクが回転すると、ディスク上の空間周波数が光変換器からの様々な信号で時間周波数に変換されることを思い出されたい。したがって、図３の（ｂ）は、時間的なアナログ・リード・データ信号３０４を示しており、図３の（ｃ）は、バイナリ・リード・データ信号３０６を示している。これらの信号は、図３の（ａ）に示されたマークおよびスペースから得られたものである。図を簡単にするため、図３の（ｂ）および図３の（ｃ）には、信号遅延は示されていない。アモルファスのマークが対物レンズの下を通過して、データ層からの反射光が減少し、センサに伝搬する光の全体的な強度が減少するとき、アナログ・リード・データ信号３０４の振幅は減少する。

図４の（ａ）は、壁に空間的特徴２０６および２０８を有するウォブルされたグルーブにおける最長マーク３００および最短マーク３０２を示す。図４の（ａ）において、最長マーク３００は、空間的特徴に対して長さ方向の中央に位置する。図４の（ｂ）は、図４の（ａ）に示したマークおよびスペースならびに空間的特徴から得られた時間的なアナログ・リード・データ信号４００を示す。図を簡単にするため、図４の（ｂ）には信号遅延は示されない。波形４００は、空間的特徴２０６および２０８に対応するバンプ４０２を有している。空間的特徴は、マークとスペースとの間の遷移が空間的特徴の近くににないときに、アナログ・リード・データ信号に結果として生じるバンプが比較器（図１の１３０）に対する基準電圧を越えないよう設計される。その結果、バイナリ・リード・データ信号（図１の１３２）は影響を受けない。これは、図４の（ｃ）に示される。図４の（ｃ）では、結果として生じるバイナリ・リード・データ信号４０４は、空間的特徴２０６および２０８による影響を受けていない。

図５の（ａ）は最長マーク３００および最短マーク３０２を示しており、空間的特徴２０６および２０８の近くにスペースと最長マークとの間の遷移がある。図５の（ｂ）は、図５の（ａ）に示すマークおよびスペースならびに空間的特徴から得られる時間的なアナログ・リード・データ信号５００を示す。図を簡単にするため、図５の（ｂ）には信号遅延は示されない。図５の（ｂ）の参照番号５０２で、データマーク３００の遷移に応じてアナログ・リード・データ信号がちょうど下がり始めるときに、空間的特徴が信号を立ち上げさせる。その結果、アナログ・リード・データ信号が比較器（図１の３００）の基準電圧より下がる時点が実質的に遅れる。これは図５の（ｃ）に示されており、参照番号５０６で示される時間にバイナリ・リード・データ信号５０４が立ち下がりエッジを有するべきが、参照番号５０８で示される時間まで立ち下がりエッジが遅れている。あるいは、アナログ・リード・データ信号は、一時的に基準電圧より低く下がって、それからバンプの間で基準電圧を越え、それから再び基準電圧より低く下がるかもしれない。どちらの場合においても、バイナリ・リード・データ信号が処理されるとき、バイナリ・リード・データ信号における少なくとも１つの遷移のタイミング、およびバイナリ・リード・データ信号において見られる少なくとも１つのマークまたはスペースの期間（duration）は不正確になり、読み取りエラーが発生する。

先に述べたように、他の媒体の設計では、グルーブ内に空間的特徴を突出させ、グルーブを広げる代わりに狭くすることが適当かもしれない。一般に、データがランド上およびグルーブ内に記録されてよいし、媒体がランドおよびグルーブを使用しなくてもよい。またはマークがスペースよりも高反射でもよいし、マークが記録面の高さ（ピットまたはバンプ）を変えてもよい。空間的特徴は、曲線の側部の代わりに、直線の側部であってよい。あるいは、空間的特徴は、データ記録面の高さ（ピットまたはバンプ）で変化されてもよく、または光検出器での全光強度に影響を及ぼす任意の他のものであってよい。主要な要件は、マークとスペースとの間の遷移が空間的特徴の近くにあれば、その空間的特徴がバイナリ・リード・データ信号の遷移のタイミングに影響を及ぼさなければならないということであり、マークとスペースとの間の遷移が空間的特徴の近くになければ、バイナリ・リード・データ信号で検出可能であってはならないということである。空間的特徴は、ＲＰＰ信号にはほとんど影響を与えず、隣接するトラックからの信号にほとんど影響を与えないことが好ましい。したがって、一般的に、マークまたはスペース、あるいはその両方を検証および較正のために使用することができる。

図６は、本発明にしたがう較正方法の一例を示す。データ・マーク（またはスペース）は、空間的特徴の近くに書き込まれる（ステップ６０２）。多くの空間的特徴が存在するので、平均化がノイズを低減するのに使用されてもよい。各マーク（またはスペース）について、そのマーク（またはスペース）から生じるバイナリ・リード・データ信号が評価される（ステップ６０４）。その評価は、マーク（またはスペース）が読み取りエラーになるかどうかの観測を含んでもよい。もう１つの方法として、評価は、バイナリ・リード・データ信号で検出されるマーク（またはスペース）の期間の測定を含んでもよい。バイナリ・リード信号に影響を及ぼさない書き込みの開始時間の範囲が求められるまで、ライト・データ信号のタイミングを調整しながら（ステップ６１０）マーク（またはスペース）が繰り返しライトされるか、またはリライトされる。例えば、この方法は、読み取りエラーを生じさせることなく時間を±５Ｔだけシフトすることができる書き込みの時間を求めてもよい。もう１つの方法として、この方法は、バイナリ・リード・データ信号が影響を受ける書き込みデータ遷移時間を境とする、バイナリ・リード・データ信号が影響を及ぼされない書き込みデータ遷移時間の範囲を求めてもよい。歪んだバイナリ・リード・データ信号を生じさせる時間の中間の時間は、空間的特徴を中央とするマークまたはスペースを生じさせる。

図４の（ａ）および図５の（ａ）では、最長（１４Ｔ）のマークだけが空間的特徴の近くに示されていた。最長マークおよびスペースは特に便利であるが、これは第１に、これらの長さがオフセットを±５Ｔの範囲で計算できる較正スキーム（calibration scheme）を可能にするからであり、第２に、これらの最長マークおよびスペースがデータ内で周期的に生じるからであり、第３に、これらの最長マークおよびスペースがＥＣＣブロック外（Ｓｙｎｃコード内）で生じるからである。しかしながら、一般に、任意の長さのマークおよびスペースを使用することができる。しかし、光学システムが３Ｔマークまたはスペースよりもはるかに短い長さを解像することができない場合、その光学システムで検出可能にするために、空間的特徴の長さをおよそ２Ｔ程度にする必要がある。特定の実施形態では、空間的特徴は約２Ｔの長さである。したがって、較正に使用されるマークおよびスペースは、３Ｔよりも長い必要がある。実際には、様々な公差のせいで９Ｔまたは１０Ｔなどのような容易に利用することができる、より長いマークを使用することが望ましい。

図７は、較正のためにデータセット全体を使用する方法を示す。この方法は、可変の長さのマークおよびスペースを使用する。ディスクは、空間的特徴が予め定められたデータセットにしたがって配置されるよう製造される。空間的特徴を含む領域にデータセットが書き込まれる場合、その予め定められたデータセットについてのエラーレートは、ライト・データ信号のタイミングの関数としてみなされる。例えば、空間的特徴がマークおよびスペースの長さの範囲に配置されている場合、書き込みタイミングが２Ｔずれると、エラーが９Ｔマークおよびスペースに対して発生し始め、書き込みタイミングが３Ｔだけずれると、エラーが１０Ｔマークおよびスペースに対して発生し始め、以下同様にしてエラーが発生する。エラーの多くは自動的に訂正されるが、エラー訂正システムは、訂正されたエラー数を報告することができることに留意されたい。この情報はドライブ機構の外部で利用できてもできなくてもよいが、ドライブ装置は、エラー数へのアクセスを有するのが一般的である。

ステップ７００で、予め定めたデータセットは、空間的特徴を有するディスク上の位置に書き込まれる。ステップ７０２で、そのデータセットについてエラーレートが測定される。ステップ７０４で、そのエラーレートは、ライト・データ信号のタイミングの関数としての事前のエラーレートの特性と比較される。その結果、タイミングエラーの大きさがわかるが、その符号はわからない。ライト・データ信号のタイミングは、それから、ステップ７０４で求められた大きさによって調整され、図７の方法が繰り返される。エラーレートが悪化していれば、そのタイミングは誤った方向に調整されており、そのタイミング調整が逆方向に反転される。

図７の方法で一般に示す特性づけられたデータセットの使用に対する多くの代替方法が存在する。例えば、予め定めたデータセットの１つのセットが以下の特色を有して規定される。第１のデータセットは、書き込みタイミングが理想的であるときにゼロではない予め定めたエラーレートを生じ、タイミングがある方向にシフトするときにエラーレートが増大し、タイミングが反対方向にシフトするときエラーレートが低減するように設計される。第２のデータセットは、第１のデータセットとは逆の特性を有するように設計され、第１のデータセットとは反対方向のタイミングのズレ方向に対してエラーレートが増大する。例えば、書き込みタイミングが理想的であるとき、第１のデータセットが、空間的特徴に立ち上がりエッジを合わせた予め定めた数のマーク（またはスペース）を有し、第２のデータセットが、空間的特徴に立ち下がりエッジを合わせた予め定めた数のマーク（またはスペース）を有する。第３のデータセットは、理想的な書き込みタイミングがエラーレートをゼロにし、その理想のタイミングからどちらの方向にタイミングがズレてもエラーレートが増大するように設計される。３つのデータセット全てについてエラーレートを蓄積し、この手順を多数繰り返すことによって、ノイズが低減され、高精度が達せられる。

図４の（ａ）のように、マークまたはスペースが既知の空間的位置に与えらた場合、そのマークまたはスペースの空間的なエッジとバイナリ・リード・データ信号（図１の１３２）でエッジが検出されるタイミングとの間の遅延を求めることができる。その較正手順から、既知の空間的位置にマークまたはスペースを配置するためにライト・データ信号（図１の１１６）においてマークとスペースとの間の遷移をいつ開始しなければならないかが分かる。図１から、較正手順は｛（遅延３）＋（ＰＬＬおよび書き込み回路における遅延）｝および（遅延２）を求める。ウォブル信号におけるゼロ交差が検出された場合、これらの既知の時間から、マークまたはスペースをいつ書き込まなければならないかが分かり、空間的ウォブルにおける空間的ゼロ交差に対する空間的な正確さが確保される。もう１つの方法として、バイナリ・リード・データ信号における既存のマークおよびスペースのエッジが検出された場合、これらの既知の時間から、新しいマークまたはスペースを既存のマークまたはスペースに対して正確な位置に配置するために、この新しいマークまたはスペースをいつ開始しなければならないかがわかる。この較正方法を任意の角速度で実行することができることに留意されたい。

検証および較正のための空間的特徴は、ディスクの特別な較正領域の中に限定されてもよい。例えば、リライタブルＣＤおよびＤＶＤでは、ディスクの最内周の領域（パワー較正領域（power calibration area）と呼ばれる）は、各媒体に固有のレーザパワーの較正に使用されるのが一般的である。レーザパワーは、新しい媒体が挿入される毎に、またはディスクが挿入された状態でドライブの電源がオンされる毎に、その挿入されているディスクに対して較正される。空間的特徴をパワー較正領域だけに配置して、信号遅延の検証および補償のためにもパワー較正領域を使用することができる。あるいは、先に述べたように、最長（１４チャネルビット）のマークまたはスペースは、Ｓｙｎｃコード内だけで使用される。最長（１４チャネルビット）のマークおよびスペースは、１４８８チャネルビット毎に周期的に生じ、その周期的間隔だけで生じる。したがって、１４８８チャネルビット毎に空間的特徴を周期的に配置してもよい。より具体的には、空間的特徴は、ディスク全体にわたってＳｙｎｃコードを有する最長マークおよびスペースの位置に配置される。それから、書き込み後の読み出しプロセスとして書き込みの空間的な正確性を定期的に検証することができる。

上記の説明では、リライタブル媒体に着目していることに留意されたい。しかしながら、本発明は、追記型（ライト・ワンス（write-once））媒体に対しても等しく適用可能である。空間的特徴は、リライタブル媒体に対して説明されたものとちょうど同じようにして、追記型媒体に対しても使用されることができる。空間的位置の較正は上記で説明したように実行されるが、較正用の各マークまたはスペースは、１回しか書き込むことができない。

本発明の上記の説明は、描写および説明の目的で提示されてきたものである。これは、網羅的であることは意図しておらず、または、本発明を開示された厳密な形態に限定することは意図されていない。上記の教示を考慮して、その他の改変および変更が可能である。実施形態は、本発明の原理およびそのアプリケーションを最もよく説明し、それによって、他の当業者が本発明を、様々な実施形態および様々な改変において、意図される特定の使用方法に適合するように最もよく利用できるように、選ばれ、かつ説明された。請求の範囲は、従来技術によって制限されるものを除いて本発明の他の代替的な実施形態を包含することが意図される。

この発明は例として次の実施形態も含む。

(１)光ディスクのデータトラック上にマーク（３００）またはスペースを位置合わせする方法であって、
前記データトラック上の空間的特徴（２０６、２０８）の空間的近傍に、前記マークまたはスペースを書き込むステップ（６０２）と、
前記マークを照らしている光から信号（３０６、４０４、５０４）を読み取るステップと、
前記信号におけるマークまたはスペースの継続時間が正しいかどうかを判断するステップ（６０４）と、
前記信号におけるマークまたはスペースの継続時間が正しくないと判断されたされた場合、前記マークまたはスペースを書き込む時間を調整するステップと、を含む、方法。

（２）前記信号におけるマークまたはスペースの継続時間が正しいかどうかを判断するステップは、前記マークまたはスペースがデータエラーを生じるかどうかを判断するステップを含む（１）に記載の方法。

（３）前記マークまたはスペースを書き込む時間を調整するステップ（６１０）と、
前記マークまたはスペースを書き込む時間の範囲が前記信号におけるマークまたはスペースの正しい継続時間の結果をもたらすまで、前記信号の読み取りステップ、および前記信号におけるマークまたはスペースの継続時間が正しいかどうかを判断するステップを繰り返すステップと、を含む（１）に記載の方法。

（４）光ディスク上のグルーブの空間的ウォブルに対してマーク（３００）またはスペースを位置合わせする方法であって、
前記空間的ウォブルのゼロ交差（２１０、２１２、２１４）に対して既知の空間的位置を有する空間的ウォブル上の空間的特徴（２０６、２０８）の空間的近傍に、テストマークまたはスペースを書き込むステップ（６０２）と、
前記テストマークまたはスペースを照らしている光からデータ信号（３０６、４０４、５０４）を読み取るステップと、
前記ウォブルを照らしている光からウォブル信号を読み取るステップと、
前記データ信号における前記テストマークまたはスペースの継続時間が正しいかどうかを判断するステップ（６０４）と、
前記データ信号におけるテストマークまたはスペースの継続時間が正しい場合、前記テストマークまたはスペースを書き込んだ時間を使用して、前記ウォブル信号のゼロ交差に対して追加のマークまたはスペースを書き込むステップと、を含む、方法。

（５）前記データ信号におけるテストマークまたはスペースの継続時間が正しいかどうかを判断するステップは、該テストマークまたはスペースがデータエラーを引き起こすかどうかを判断するステップを含む（４）に記載の方法。

（６）追加のテストマークまたはスペースを書き込むステップと、
前記テストマークまたはスペースのそれぞれが書き込まれる時間を調整するステップ（６１０）と、
前記テストマークまたはスペースが書き込まれる時間の範囲が前記信号におけるテストマークまたはスペースの正しい継続時間をもたらすまで、前記データ信号の読み取りステップ、および前記信号におけるテストマークまたはスペースのそれぞれの継続時間が正しいかどうかを判断するステップを繰り返すステップと、を含む（４）に記載の方法。

（７）光ディスク上のグルーブの空間的ウォブルに対してマーク（３００）またはスペースの空間的正確さを検証する方法であって、
前記空間的ウォブルのゼロ交差（２１０、２１２、２１４）に対して既知の空間的位置を有する空間的ウォブル上の空間的特徴（２０６、２０８）の空間的近傍に、テストマークまたはスペースを書き込むステップ（６０２）と、
前記テストマークまたはスペースを照らしている光からデータ信号（３０６、４０４、５０４）を読み取るステップと、
前記データ信号におけるテストマークまたはスペースの継続時間が正しいかどうかを判断するステップ（６０４）と、
前記データ信号におけるテストマークまたはスペースの継続時間が正しい場合、該テストマークまたはスペースが空間的に正確であると判断するステップと、を含む、方法。

（８）前記データ信号におけるテストマークまたはスペースの継続時間が正しいかどうかを判断するステップは、該テストマークまたはスペースがデータエラーを生じるかどうかを判断するステップを含む（７）に記載の方法。

（９）空間的特徴（２０６、２０８）を有する光ディスクであって、
マーク（３００）またはスペースが前記空間的特徴の隣に書き込まれており、該マークまたはスペースが該空間的特徴に対して空間的に中央に置かれている状態で、該マークまたはスペースが互換性のあるディスクドライブ装置で読み取られるときに、結果として得られるバイナリ読み取りデータ信号（３０６、４０４、５０４）が影響を受けず、
前記マークまたはスペースの終わりが前記空間的特徴に隣接するよう該マークまたはスペースが配置されている状態で、該マークまたはスペースが互換性のあるディスクドライブ装置で読み取られるときに、結果として得られるバイナリ読み取りデータ信号が影響を受ける、光ディスク。

（１０）グルーブ（２００）を有し、前記マークまたはスペースが前記グルーブに書き込まれる（９）に記載の光ディスク。

（１１）空間的特徴がグルーブの半径方向の幅における増加または減少を含み、前記グルーブの中心線に対する接線方向の距離が前記マークまたはスペースの空間的な長さ未満である（１０）に記載の光ディスク。

従来技術における様々な信号経路遅延を示す典型的な光ディスクドライブのブロック図。 本発明に従うウォブルされたグルーブにおける空間的特徴を示すディスクの平面図。 図３の（ａ）は、図２におけるウォブルされたグルーブを有するディスクの平面図であり、そのウォブルされたグルーブにおけるデータマークおよびスペースを示す図であり、図３の（ｂ）は、図３の（ａ）に示すマークおよびスペースから結果的に得られるアナログ・データ信号の波形を示す図であり、図３の（ｃ）は、図３の（ａ）に示すマークおよびスペースから結果的に得られるバイナリデータ信号の波形を示す図である。 図４の（ａ）は、図２に示す空間的特徴を有するディスクの平面図であり、その空間的特徴の中央に位置するデータマークを示す図であり、図４の（ｂ）は、図４の（ａ）に示すマークおよびスペースから結果的に得られるアナログ・データ信号の波形を示す図であり、図４の（ｃ）は、図４の（ａ）に示すマークおよびスペースから結果的に得られるバイナリ・データ信号の波形を示す図である。 図５の（ａ）は、図２に示す空間的特徴を有するディスクの平面図であり、その空間的特徴の近傍におけるデータマークとスペースとの間の遷移を示す図であり、図５の（ｂ）は、図５の（ａ）に示すマークおよびスペースから結果的に得られるアナログ・データ信号の波形を示す図であり、図５の（ｃ）は、図５の（ａ）に示すマークおよびスペースから結果的に得られるバイナリ・データ信号の波形を示す図である。 本発明に従う第１の実施形態のフローチャート。 本発明に従う第２の実施形態のフローチャート。

符号の説明

２０６、２０８ 空間的特徴
７００ データセットの書き込みステップ
７０２ データセットについてエラーレートを求めるステップ
７０４ 書き込みタイミングの調整ステップ

Claims (1)

1. マークまたはスペースが書き込まれるデータトラックのグルーブを有し、アナログ読み取り信号を歪ませる空間的特徴を、データトラックの前記グルーブに備えた光ディスクであって、前記空間的特徴が前記グルーブの半径方向の幅における増加または減少を含み、前記グルーブの半径方向に対称であり、
   光ディスクのデータトラック上において、バイナリ・リード・データ信号を生成するマークまたはスペースを位置合わせするために、
   前記空間的特徴の前記半径方向の幅は、マークとスペースとの間の遷移が近くにないときにはバイナリ・リード・データ信号に影響を与えず、近くにあるときには、バイナリ・リード・データ信号におけるマークとスペースの期間を変化させるように構成されており、前記空間的特徴の、グルーブの中心線に対する接線方向の距離は、マークまたはスペースの空間的な長さに対して十分に短く、その結果、バイナリ・リード・データ信号におけるマークとスペースの期間を観察し、マークとスペースの期間が正確であるようにマークまたはスペースを書き込む時間を調整することによってマークまたはスペースの位置合せを行うことができるように構成された、光ディスク。

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