JP2004303395A - 光ディスクとその情報記録方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録型光ディスクのプリフォーマット情報の劣化を防止する。
【解決手段】記録型光ディスクの物理セグメントの情報を示すプリフォーマット情報のウオーブル変調部と、トラックに記録するデータセグメントの記録開始先頭位置とがトラックの同じ区間に配置されるのを避けるように、前記データセグメントの記録タイミングを設定する。
【選択図】 図１１

Description

この発明は、光ディスクとその情報記録方法及び装置に関する。

記録型の光ディスクでは予め光ディスク上にプリフォーマット情報を記録されている。光ディスクのための情報記録装置が、光ディスク上にデータ記録を行うときは、プリフォーマット情報を検出し、この検出情報を参照し、データの記録位置を決めている。

光ディスクは、スパイラル状に形成された記録トラックを有する。記録トラックは、所定の長さの物理セグメントに分割され、それぞれのセグメントに番地を示すアドレスが付与される。このアドレスが、各セグメントにプリフォーマット情報として書き込まれている。

プリフォーマット情報の書込み方法としては、トラックに対してプリピットにより記録する方法がある。また最近では、光ディスク面にグルーブとランドを形成し、さらにグルーブ側壁に蛇行したウオーブル信号を形成し、このウオーブル信号を変調することでプリフォーマット情報を記録する方式がある。

一方、上記記録トラックにユーザデータとして記録されるデータは、通常は、原データに対してエラー訂正用のコードが付加されており、さらに細かい同期フレームに分割されて記録データとされている。例えば、ＤＶＤ（デジタルバーサタイルディスク）においては、エラー訂正コードブロック（ＥＣＣブロック）が変調され、所定間隔で同期コードが付加され、複数の同期フレームが生成され、この複数の同期フレームの列が記録データとなっている。なお、ここでは、ユーザデータは、プリフォーマット情報と異なり、光ディスクに対してユーザが記録再生装置を用いて記録し、また再生するデータのことを意味する。

光ディスクに関連する文献としては以下ような文献がある
特許２,６６３,８１７号（文献１）…識別情報が、ランド（Ｌ）とグルーブ（Ｇ）で共有されランドおよびグルーブの中心からずれている。これは、現行のＤＶＤ−ＲＡＭディスク規格に関連している。

特開平０４−１７２６２３（文献２）、特開２０００−１１４６０（文献３）…グルーブ位置に記録マークを形成し、ランド部にアドレス用ランドプリピットを有する。これは、現行ＤＶＤ−ＲＷディスク及びＤＶＤ−Ｒディスクに関連している。

特開平１１−１４９６４４、特開２００１−３４９５２（文献４、５）…Ｌ（ランド）／Ｇ（グルーブ）に記録を行う方法が示され、グレイコードを用いたウオーブル変調によりアドレス情報を記録する。
特許２,６６３,８１７号 特開平０４−１７２６２３ 特開２０００−１１４６０ 特開平１１−１４９６４４ 特開２００１−３４９５２

最近では光ディスクの大容量化が要望されている。これを実現するために、光ディスク基板に形成した溝状のグルーブと、溝と溝の間のランドの両方を記録トラックとして用いる、所謂ランド・グルーブ光ディスクが開発されている。また、プリフォーマット情報としては、ウオーブル信号を変調して記録する方法が研究されている。これは、プリピットを記録する方式に比べて、データ記録領域を効率的に利用できるからである。つまり、プリピットを記録する方式を採用した場合、プリピットを形成した部分は物理的にユーザデータを記録することが制限されるからである。

ここで、ウオーブル信号を変調してプリフォーマット情報を記録する方式を採用した場合、発明者は、プリフォーマット情報の位置と、ユーザデータの記録開始位置及び記録終了位置との関係が、重要な意味をもつことに着目した。つまり、書き換え形の光ディスクでは、ユーザデータを既記録部分に繋ぎ記録する、所謂追加記録が行われる。また、既に記録ユーザデータが記録されている部分に上書き記録が行なわれることがある。上書き記録は、繰り返し同一領域に実行される場合もある。このような場合、プリフォーマット情報の位置と、ユーザデータとの記録開始位置とが、同じ領域に存在すると、プリフォーマット情報に歪みが生じる、検出レベルが低下するなどの問題が生じる。

（Ａ）そこで、本発明の目的は、上記の問題点を生じることなく、良好な高密度記録を行うことが出来る光ディスクとその情報記録方法及び装置を提供することにある。

（Ｂ）またこの発明の目的は、プリフォーマット情報の安定した検出を維持できるようにした光ディスクとその情報記録方法及び装置を提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、本発明の基本的な考え方は、記録トラックが複数の物理セグメントに分割され、かつ記録トラックが蛇行しており、記録トラックに記録されたデータセグメントから再生信号を得たときは、前記蛇行形状に起因するウオーブル信号が得られ、前記蛇行形状に応じて変調されたウオーブル信号を得ることができる光ディスクにおいて、前記ウオーブル信号の所定数の波の繰り返しの単位のウオーブルデータユニットが定義され、このウオーブルデータユニット内には、変調部、無変調部を有し、複数の前記ウオーブルデータユニットの集合により、少なくとも同期フィールド、アドレスフィールドが定義され、前記同期フィールドは、ウオーブルデータユニットを含み、このウオーブルデータユニット内の前記変調部には同期ビット情報が含まれており、前記同期フィールドの前記ウオーブルデータユニット内の前記無変調部の存在する区間のトラック領域に、追加記録するデータセグメントの先頭位置が存在するように設定されているところに特徴を備える。

以上説明したようにこの発明は、良好な高密度記録を行うことが出来るし、ランド・グルーブ光ディスクにおけるフォーマット情報の記録方式としてウオーブル方式を採用し、フォーマット情報を安定して検出することができる。またフォーマット情報の安定した維持が可能である。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

先ず本発明の具体例を説明する前に、前提となる技術を説明する。図１において、光ディスク１は、通常はスパイラル状に形成された記録トラック２を有する。記録トラック２は、所定の長さの物理セグメント３に分割され、それぞれの物理セグメント３には、アドレスが付与される。このアドレスは、プリフォーマットデータとして各物理セグメント３に書き込まれている。

記録線密度が一定となる、ＣＬＶ方式を採用した光ディスクでは、物理セグメント長は、全て同じ長さとなる。物理セグメント長が長すぎると、ランダムアクセスでアドレス情報を探す時間が増えるので、１周回が１０〜数１０個の物理セグメント３となるような長さが選択される。

プリフォーマットとしては、物理セグメント３の先頭にプリピットとして形成する方法がある。しかしプリフォーマットの部分はデータ領域としては利用できない。この問題を改善するために、グルーブの蛇行によるウオーブル信号を、データ記録トラックに形成し、このウオーブル信号でフォーマット情報を表すという方法がある。

ウオーブルでフォーマット情報を記録する場合は、位相反転、周波数変化などの変調を掛けたウオーブル信号を記録することになる。＋Ｒでこのような手法がとられている。一方、ＤＶＤ−Ｒでは、グルーブ間のランドにプリピットを離散的に形成して、フォーマット情報を表している。

図２にゾーンＣＡＶ構成の例を示す。光ディスク１内は、いくつかのゾーンＺ０、Ｚ１，…に分割され、同一ゾーン内の記録トラック２は、図に示すように、物理セグメント３が、半径方向にアラインした構造となっている。この場合は、光ディスク中心に対する見込み角を長さの単位とすると、これまでの長さに関する議論をそのまま適用することが出来る。例えば、同一ゾーン内の内周側と外周側とでは、物理セグメントの記録トラック方向に沿った物理長は異なっているが、中心に対する見込み角は同一のため、同じ長さと考えることになる。

従って、追加同期フレームを加えた記録データブロック列の使用、記録データブロック列を奇数個の物理セグメントで構成すること等も同じように有効となる。

ゾーンＣＡＶは、トラック溝間のランド部も記録トラックとして使用する、ランド、グルーブ記録型の光ディスクに対して有効なフォーマットである。これは、グルーブウオーブルをそのままランドウオーブルデータとして利用できるからである。

図３は、そのようなランド、グルーブ型の光ディスクのフォーマット情報の原理的な構成例を示す。つまり物理セグメント領域内でプリフォーマット情報を形成するウオーブル変調部に相当する部分である。

グルーブフォーマット変調部では、グルーブ記録トラック５に対して、両側の壁が同相で変化するように形成されており、再生されたウオーブル変調信号からフォーマットデータを復調再生出来る。ランドフォーマット変調部では、ランド記録トラック６に対して、両側の壁が同相で変化するように形成されており、再生されたウオーブル変調信号からフォーマットデータを復調再生出来る。このような変調構成では、グルーブフォーマット変調部のランド記録トラック６、ランドフォーマット変調部のグルーブ記録トラックでは、両側のグルーブ壁が逆相で変化する部分が発生する。

図４は、ゾーン境界付近（ゾーンｍとゾーンｍ+1）における物理セグメント（Physical segment）の配列例を示している。この例では、光ディスクのリードインエリア、データエリア、リードアウトエリアはそれぞれ、ゾーンと複数のトラックと、複数の物理セグメントで構成されている。そして、１つの物理セグメントは、ゾーン番号とトラック番号と、セグメント番号とで特定される。各ゾーンには、同じ物理セグメント番号のセグメントが存在する。各ゾーンの中では、隣接するトラック間の物理セグメントの第1のチャンネルビット間の角度距離は、±４チャンネルビットよりも少ない方が好ましい。角度距離は、ディスクの中心から半径方向を見た時の広がり角である。トラックの開始位置の物理セグメント番号は、０であり、この物理セグメントは、ゾーンとゾーンの境界に位置する。各リードイン、データエリア、そしてリードアウトエリア内において、２つのトラックの開始位置の物理セグメントの最初のチャンネルビット間の角度距離は、±２５６チャンネルビット以内である。ゾーン境界に隣接するランドトラックのアドレスは、読み取り不可である。

図５には、定期的な位置の情報であるウオーブルアドレスのレイアウトを示している。上記の物理セグメントが特定されるためには、ウオーブルアドレスが用いられる。ここでウオーブルアドレスのことを定期位置ウオーブルアドレス（WAP: Wobble Address in Periodic Position）と呼ぶことにする。ＷＡＰは、17個のウオーブルデータユニット（ＷＤＵ）で構成されている。また、ＷＡＰは、その情報内容がＳＹＮＣ（同期）フィールド、アドレスフィールド、ユニティーフィールドで構成されている。

ＳＹＮＣ（同期）フィールドは、１つのＷＤＵが割り当てられている。アドレスフィールドには、１３のＷＤＵが割り当てられている。ユニティーフィールドには、３つのＷＤＵが割り当てられている。

図６には、アドレスフィールド（Address field）のレイアウトの例を示している。

アドレスフィールドの内部には、セグメント情報（Segment information）（３ビット）、セグメントアドレス（Segment address）（６ビット）、ゾーンアドレス（Zone address）（５ビット）、アドレスパリティ（Address parity）（１ビット）、グルーブトラックアドレス（１２ビット）、ランドトラックアドレス（１２ビット）が割り当てられている。

セグメント情報は、予約フィールドであり、オール０がセットされている。ここには、ディスクの「層」の情報を与えても良い。セグメントアドレスは、トラック上の物理セグメント番号を示すために用いられる。ゾーンアドレスは、データエリアにおいてはゾーン番号を示すために用いられる。リードインエリアにおけるこのゾーンアドレスは、０にセットされ、リードアウトエリアにおけるこのゾーンアドレスは、１８にセットされる。アドレスパリティは、セグメント情報のパリティー記述部である。

グルーブトラックアドレスは、物理セグメントがグルーブセグメントであるときに、ゾーン内のトラック番号を示している。グルーブトラックアドレスには、グレーコード形式でトラックアドレスが記録されている。

ランドトラックアドレスは、物理セグメントがランドセグメントであるときに、ゾーン内のトラック番号を示している。ランドトラックアドレスには、グレーコード形式でトラックアドレスが記録されている。

図７には、バイナリ−コードからグレーコードの変換方法を示している。グルーブトラックアドレスを得るときは、ビットｂ２３−ｂ１２が用いられ、ランドトラックアドレスを得るときは、ビットｂ１１−ｂ０が用いられる。

図８（Ａ）には、図５に示したＳＹＮＣ（同期）フィールドを形成するＷＤＵ（ウオーブルデータユニット）を詳しく示している。同期フィールドは、６ウオーブルであるインバートフェーズウオーブル（ＩＰＷ）、６ウオーブルであるノーマルフェーズウオーブル（ＮＰＷ）、６ウオーブルであるインバートフェーズウオーブル（ＩＰＷ）、６８ウオーブルであるノーマルフェーズウオーブル（ＮＰＷ）からなる。インバートウオーブルは、“１ｂ”を意味し、ノーマルウオーブルは、“０ｂ”を意味する。ビット変調ルールは、以下のように取決められている。

即ち、ディスクの外周側と内周側に対して、図８（Ｂ）に示すようにウオーブルがスタートして変化した場合は、ノーマルフェーズウオーブル（ＮＰＷ），逆に図８（Ｃ）に示すようにウオーブルがスタートして変化した場合は、インバートフェースウオーブル（ＩＰＷ）と定義されている。

図９（Ａ）には、図５に示したアドレスフィールドを形成するＷＤＵ（ウオーブルデータユニット）を詳しく示している。まず先頭に４ウオーブルのＩＰＷが配置され、次に、４ウオーブルで表されるビット２、４ウオーブルで表されるビット１、４ウオーブルで表されるビット０が配置され、次に、６８ウオーブルのＮＰＷが配置されている。つまり、先頭のＩＰＷは同期信号であり、次のビット２，１，０の3ビットがアドレスを表すことになる。

図９（Ｂ）には、図５に示したユニティーフィールドを形成するＷＤＵ（ウオーブルデータユニット）を示している。このＷＤＵは、全てＮＰＷである。

次に、上記したグルーブトラック及びランドトラックに記録されるレコーディングクラスタについて説明する。リードインエリア、データエリア、リードアウトエリアにおいても、レコーディングクラスタという単位が利用される。

図１０は、レコーディングクラスタの形態を示している。レコーディングクラスタは、例えば、１以上のデータセグメントとガードフィールドで構成される。データセグメントの長さは、７物理セグメントの長さに等しい。1回の記録では、１レコーディングクラスタが記録される。レコーディングクラスタ内に示した数は、バイト単位のフィールドの長さを示している。

ランドトラックにおけるデータセグメントは、どのようなギャップも許容しない。どうようにグルーブトラックにおけるデータセグメントも、どのようなギャップも許容しない。データセグメントが書き込まれるとき、その開始物理セグメント番号は、次の式を満足する。

｛（トラック当たりの物理セグメントの数）×（トラックアドレス）＋（物理セグメントアドレス）｝mod7 ＝０、ここで,“Ａ mod Ｂ”は、ＡをＢで割ったときの余りを意味する。つまり、クラスターを構成する最初のデータセグメントの先頭が書き込まれる物理セグメントのアドレスは、７の倍数（アドレス０、７、１４、…）ということになる。

次にこの発明では、データの追記を行う場合、既記録クラスターと新たに書き込むクラスターとの繋ぎ部分に“リンキング”という概念を導入している。リンキングについて以下説明する。

図１１には、物理セグメント（ｎ）、（ｎ＋１）の境界付近と、既記録データセグメント（ｍ）と、これらから記録するデータセグメント（ｍ＋１）との関係を示している。先ずこの発明では、物理セグメント（ｎ＋１）のスタート位置から２４ウオーブル進んだ位置に、基準ポイント（Ｐ１１）を定めている。次に±１バイトの位置にアクチュアルスタートポイント（Ｐ１２）を定めている。この±１は、誤差の範囲を考慮したものである。

次に、実際の書込み開始ポイント（Ｐ１３）が、ランダムシフト量（Ｊ／１２バイト）の範囲に設定される。Ｊは、０〜１６７ビットであり、Ｊランダムに可変されて書込みが開始される。ガードフィールドのデータは、７Ｆhに設定されている。

図１２を参照して、上記のように各ポイントＰ１１，Ｐ１２，Ｐ１３，Ｐ１４を設定する理由を以下説明する。トラック上の物理セグメントに対しては、プリフォーマット情報が記録されることを先に説明した。このプリフォーマット情報は、最初に同期フィールドが存在し、次にアドレスフィールドが存在することもさきに説明した（図５、図６、図８（Ａ）〜（Ｃ））。ここで同期フィールドに着目すると、先頭から１６ウオーブルがデータとして利用され、残りの６８ウオーブルは無変調である。そこで、先頭から１６ウオーブル経過した後の領域に、書込み開始位置を設定すれば、ウオーブル自体も影響を受け難いし、またデータセグメントの先頭位置の情報もウオーブル変調信号からのノイズを受け難いことになる。

本発明はこのような有利性を考慮して、図１１に示したデータセグメント（Data segment）の配置となるように工夫したのである。図１２では、プライマリーウオーブルデータユニット（ＷＤＵ１）（次世代書き換え型ディスク（HD-DVD for rewiterble Disc）の場合に採用される）のほかにセカンダリーウオーブルデータユニット（ＷＤＵ２）を示している。このＷＤＵ２は、光ディスクが、追記型ディスク（ＤＶＤ−Ｒ）（DVD - Recordable）の場合に採用される。このＷＤＵ１とＷＤＵ２の間には、２６ウオーブルが存在する。また図１２では、同期フィールドの先頭から２４ウオーブルのポイントだけでなく、各種のポイントを示している。

なお図１２は、書き換え型と追記型のディスクのＳＹＮＣフィールドを合わせて示したが、書き換え型のディスクではＷＤＵ１のみが存在し、図8に示したように、後半は全て無変調区間（６８ウオーブル）である。

この発明では、ウオーブルが変調されていない領域に、次の書込みデータセグメントの先頭位置を設定することを基本的な思想としている。したがって、図１２に示すポイントＰ２１，Ｐ２２，Ｐ２３，Ｐ２４のいずれに先頭位置を設定しても良い。また、先頭から７１ウオーブル経過した位置或は６３ウオーブル経過した位置に設定した場合、同期フィールドの情報を正確に確認した上で、次の書込みを開始する場合、時間的余裕が得られる。

次に、図１３に上記したデータセグメントを示し、そのレイアウトについて説明する。データセグメントは、ＶＦＯ（可変周波数オシレータ）フィールド、デタフィールド、ポスタンブルフィールド（Postamble field）、リザーブドフィールド、バッファーフィールドからなる。ＶＦＯフィールド内のデータワードは、７Ｅｈである。変調パターンは、“０１０００１０００１００”の繰り返しである。

＜データフィールド及びＥＣＣブロックに関する説明＞
情報記録媒体のデータフィールドに記録されるデータは、図１４に示すように、信号処理段階に応じて、データフレーム（Data frame）、スクランブルドフレーム（Scrambled frame）、記録フレームまたは記録データフィールド（Recording frame or the Recorded data field）と称される。データフレームは、２０４８バイトからなり、メインデータ、４バイトのデータＩＤ、２バイトのＩＤエラー検出コード（IED）、６バイトの予約バイト、４バイトのエラー検出コード（EDC）を有する。

エラー検出コード（EDC）が付加された後、メインデータに対するスクランブルが実行される。ここで、スクランブルされた３２個のデータフレーム（スクランブルドフレーム）に対して、クロスリードソロモンエラーコレクションコード（Cross Reed-Solomon error correction code）が適用されて、所謂ECCエンコード処理が実行される。これにより、記録フレームが構成される。この記録フレームは、アウターパリティーコード（Parity of Outer-code (PO)）、インナーパリティーコード（Parity of Inner-code (PI)）を含む。

PO,PIは、それぞれ３２個のスクランブルドフレームによりなる各ECCブロックに対して作成されたエラー訂正コードである。

記録データフィールドは、８／１２変調される。そして、９１バイト毎に先頭に同期コード（SYNC）が付加され記録フレームとなる。１つのデータフィールドに４つの記録データフィールドが記録される。

図１４は、メインデータから記録フレームまで、データが変遷する様子を示している。図１５は、データフレームの形態を示している。データフレームは、１７２バイト×２×６行からなる２０６４バイトであり、そのなかに２０４８バイトのメインデータを含む。

図１６は、データＩＤを示す、データＩＤは、４バイトで構成される。ビットｂ３１−ｂ２４の最初の１バイトは、データフレーム情報であり、３バイト（ビットｂ２３−ｂ０）は、データフレーム番号である。

システムリードインエリア（System Lead-in area）の中のデータフレーム情報は、次のようになっている。セクターフォーマットタイプ、トラッキング方法、反射率、記録タイプ、エリアタイプ、データタイプ、層番号等の情報が含まれる。

セクターフォーマットタイプ…１ｂならゾーンフォーマットタイプ、トラッキング方法…０ｂならピットトラッキング、反射率…１ｂなら４０％と等しいかそれ以下、記録タイプ…０ｂならジェネラル、１ｂならリアルタイム情報（０ｂと１ｂで欠陥管理方法が異なる）、エリアタイプ…０１ｂでリードインエリア、データタイプ…０ｂでリードオンリーデータ、層番号…０ｂでデュアルレイヤーの層０或は、単一層ディスクを示し、１ｂでデュアルレイヤーの層１を示す。

データエリア（Data area）、データリードインエリア（Data Lead-in area）、データリードアウトエリア（Data Lead-out area）の中のデータフレーム情報は、次のようになっている。

セクターフォーマットタイプ…１ｂ ならゾーンフォーマットタイプ、トラッキング方法…１ｂならグルーブトラッキング、反射率…１ｂなら４０％と等しいかそれ以下、記録タイプ…０ｂならジェネラル、１ｂならリアルタイム情報（０ｂと１ｂで欠陥管理方法が異なる）、エリアタイプ…００ｂでデータエリア、０１ｂでリードインエリア、１０ｂでリードアウトエリア、データタイプ…１ｂでリライタブルデータ、層番号…０ｂでデュアルレイヤーの層０或は、単一層ディスクを示し、１ｂでデュアルレイヤーの層１を示す。これらのビットは、また上記のルールで割り当てられなければならない。

ＩＥＤは、上記のデータＩＤのエラー検出コードとして機能し、また利用される。

次に６バイトのＲＳＶについて説明する。

ＲＳＶは、０ｈであり予約（ｒｅｓｅｒｖｅｄ）である。エラー検出コード（ＥＤＣ）は、４バイトのチェックコードであり、スクランブル前のデータフレームの２０６０バイトに付随している。

図１７（Ａ）は、スクランブルドフレームを作成するときに、フィードバックシフトレジスタに与える初期値の例を示し、図１７（Ｂ）は、スクランブルバイトを作成するためのフィードバックシフトレジスタを示している。１６種類のプリセット値が用意されている。ｒ７（ＭＳＢ）からｒ０（ＬＳＢ）が、８ビットずつシフトし、スクランブルバイトとして用いられる。図１７（Ａ）の初期プリセット番号は、データＩＤの４ビット（ｂ７（ＭＳＢ）〜ｂ４（ＬＳＢ））に等しい。データフレームのスクランブルの開始時には、ｒ１４〜ｒ０の初期値は、図１７（Ａ）のテーブルの初期プリセット値にセットしなければならない。

１６個の連続するデータフレームに対して、同じ初期プリセット値が用いられる。次は、初期プリセット値が切り換えられ、１６個の連続するデータフレームに対しては、切り換わった同じプリセット値が用いられる。ｒ７〜ｒ０の初期値の下位８ビットは、スクランブルバイトＳ０として取り出される。その後、８ビットのシフトが行なわれ、次にスクランブルバイトが取り出され、２０４７回このような動作が繰り替えされる。ｒ７〜ｒ０より、スクランブルバイトＳ０〜Ｓ２０４７が取り出されると、データフレームは、メインバイトＤｋからスクランブルドバイトＤ’ｋとなる。

次に、ＥＣＣブロックの構成について説明する。

図１８にはＥＣＣブロックを示している。ＥＣＣブロックは、連続する３２個のスクランブルドフレームから形成されている。縦方向に１９２行＋１６行、横方向に（１７２＋１０）×２列が配置されている。Ｂ０，０、Ｂ１，０、…はそれぞれ１バイトである。ＰＯは、ＰＩは、エラー訂正コードであり、アウターパリティー、インナーパリティーである。

図１８のＥＣＣブロックは、（６行×１７２バイト）単位が１スクランブルドフレームとして扱われる。このようにスクランブルドフレーム配置として書き直した図が、図１９である。つまり連続する３２個のスクランブルドフレームからなる。さらに、このシステムでは、（ブロック１８２バイト×２０７バイト）をペアとして扱う。左側のＥＣＣブロックの各スクランブルドフレームの番号にＬを付け、右側のＥＣＣブロックの各スクランブルドフレームの番号にＲを付けると、スクランブルドフレームは、図１９に示すように配置されている。つまり左側のブロックに左と右のスクランブルドフレームが交互に存在し、また右側のブロックにスクランブルドフレームが交互に存在する。

つまり、ＥＣＣブロックは、３２個の連続スクランブルドフレームから形成される。奇数セクタの左半分の各行は、右半分の行と交換されている。１７２×２バイト×１９２行は１７２バイト×１２行×３２スクランブルドフレームに等しく、情報フィールドとなる。１６バイトのＰＯが、各１７２×２列にＲＳ（２０８，１９２，１７）のアウターコードを形成するために付加される。また１０バイトのＰＩ（ＲＳ（１８２，１７２，１１））が、左右のブロックの各２０８×２行に付加される。ＰＩは、ＰＯの行にも付加される。フレーム内の数字は、スクランブルドフレーム番号を示し、サフィックスのＲ，Ｌは、スクランブルドフレームの右側半分と、左側半分を意味する。

図１９に示したＰＯ，ＰＩの生成は以下のような手順で行なわれる。

先ず、列ｊ（ｊ＝０〜１７１と、ｊ＝１８２〜３５３）に対して、１６バイトのＢi,j(ｉ＝１９２〜２０７)が付加される。このＢi,jは、多項式Ｒj(X)により定義されており、この多項式は、アウターコードＲＳ（２０８，１９２，１７）を各１７２×２列に形成するものである。

次に、行i（i＝０〜２０７）に対して、１０バイトのＢi,j(j＝１７２〜１８１、j＝３５４〜３６３)が付加される。このＢi,jは、多項式Ｒi(X)により定義されており、この多項式は、インナーコードＲＳ（１８２，１７２，１１）を（２０８×２）／２の各行に形成するものである
図１８の各Ｂマトリックスの要素であるＢi,jは、２０８行×１８２×２列を構成している。このＢマトリックスは、Ｂi,jがＢｍ,ｎで再配置されるように、行間においてインターリーブされている。

この結果、図２０に示す様に、１６のパリティー行は、１行ずつ分散される。つまり、１６のパリティー行は、２つの記録フレーム置きに対して、１行ずつ配置される。したがって、１２行からなる記録フレームは、１２行＋１行となる。この行インターリーブが行なわれた後、１３行×１８２バイトは、記録フレームとして参照される。したがって、行インターリーブが行なわれた後の、ＥＣＣブロックは、３２個の記録フレームである。１２＋１行の記録フレーム内には、図２０に示したように、右側と、左側のブロックの行が６行ずつ存在する。また、ＰＯは、左のブロック（１８２×２０８バイト）と、右のブロック（１８２×２０８バイト）間では、異なる行に位置するように配置されている。図では、１つの完結型のＥＣＣブロックとして示している。しかし、実際のデータ再生時には、このようなＥＣＣブロックが連続してエラー訂正処理部に到来する。このようなエラー訂正処理の訂正能力を向上するために、図２０に示すようなインターリーブ方式が採用された。

次に、記録データフィールドの構成について説明する。

１３行×１８２バイトの記録フレーム（２３６６バイト）が連続変調され、これに２つの同期コードが付加される。１つの同期コードは第０列の前、もう１つの同期コードは第９１番目の列の前に付加される。データフィールドの開始時は、同期コードＳＹ０の状態は、ｓｔａｔｅ １（図２２の状態１）である。記録データフィールドは、図２１に示すように、１３セット×２ｓｙｎｃ フレームである。２９０１６チャンネルビット長の１つの記録データフィールドは、変調前は、２４１８バイトに等価である。

図２１のＳＹ０−ＳＹ３は同期コード（ＳＹＮＣ）であり、図２２に示すコードの中から選択されたものである。図２１に記載されている数字２４、数字１０９２はチャンネルビット長である。

図２１において偶数物理セクター（Ｅｖｅｎ Ｐｈｙｓｉｃａｌ sector)及び奇数物理セクター（Odd Ｐｈｙｓｉｃａｌ sector)のいずれも最後の２シンクフレーム（すなわち最後の“SYNC codeがＳＹ３”の部分とその直後の“シンクデータ”及び“SYNC codeがＳＹ１”の部分とその直後の“シンクデータ”が並んだ部分）内のシンクデータ領域に図２０で示したＰＯ（Parity Out）の情報が挿入される。図２１（Ａ）と（Ｂ）は、図２１の一部である１２＋１行分を取り出して示している。

Even Recorded data field 内の最後の２シンクフレーム箇所には図２０に示した“左側のＰＯの一部”が挿入され、Odd Recorded data field 内の最後の２シンクフレーム箇所には図２０に示した“右側のＰＯの一部”が挿入される。図１９、図２０に示すように１個のＥＣＣブロックはそれぞれ左右の“小ＥＣＣブロック”から構成され、セクター毎に交互に異なるＰＯグループ（左の小ＥＣＣブロックに属するＰＯか、右の左の小ＥＣＣブロックに属するＰＯか）のデーターが挿入される。

同期コードＳＹ３，ＳＹ１が連続する左側のデータフィールドは、図２１の上段（Ａ）に示されており、同期コードＳＹ３，ＳＹ１が連続する右側のデータフィールドは、図２１の下段（Ｂ）に示されている。ＥＣＣブロックは上記の如く構成される。なお本発明のコンセプトでは、図１９に示したように、左右の行（６行毎）を入れ替える方式は必ずしも必要ではない。

1つの物理セグメントのフォーマットは、さきに説明したようにに17個のウオーブルデータユニット（ＷＤＵ）で形成される。ウオーブルデータユニット（ＷＵＤ）の０〜１７（１７個）内の復調データが集合すると、所定の意味を持つデータとなる。

上記のような物理構造、つまり１データセグメント＝７物理セグメント、１物理セグメント＝１７ウオーブルデータユニット、１ウオーブルデータユニット＝８４ウオーブル、１ウオーブル＝９３チャンネルビットとしている。

１セクタは２６同期フレームである（図２１（Ａ）と図２１（Ｂ）のシンクフレーム分）。１ＥＣＣブロックは３２セクタであることから、フレームで表すと２６×３２＝８３２シンクフレームである。ここで本発明ではガードエリアとして１シンクフレーム分を追加している。したがって、全体では８３２＋１＝８３３フレームとなる。８３３と言う数字を記録データブロック列とすると、８３３＝７×７×１７となり、７つの物理セグメントで１つの記録データブロックを構成することが出来る。つまり１つのセグメント長を１１９フレームとすると、１１９×７＝８３３となり、Ｅ＝２あるいはＥ＝４などでは割り切れない構成を実現することができる。

このようにすると、ＥＣＣブロックの変調された記録データの物理的配列が、プリフォーマット情報の物理位置に対して、非同期となる。このとは、ＥＣＣブロックのデータ配列に対する、プリフォーマット情報の相関性が薄くなり、相互に干渉しにくくなることである。これにより、相互のデータの再現性が劣化するのを防止できることになる。

以上の説明は、追加記録型光ディスク媒体や書換型光ディスク媒体のように、物理セグメントがプリフォーマットとして記録された媒体について行ってきた。

しかし、ＲＯＭ型媒体においても、フォーマット効率の大きな低下なく導入可能な記録データフォーマットとなっている。ＲＯＭ型媒体の場合、フォーマット変調部が光ディスク自身には無いため、直接データ劣化が問題となることは無いが、追記型媒体と互換を維持するために、本発明の構成を採用することは、光ディスク装置を低コストで構成するためにも有効なものである。

図２３は、この発明を提供した情報記録再生装置の構成例であり、本発明に特に関連する部分だけを抽出して示している。光ディスク１１０には、上記したしたようにプリフォーマット情報が記録されている。光ディスク１１０はスピンドルモータ１２１により回転制御される。光ディスク１１０のトラックは、光ヘッド１３０から光ビームによりトラッキングされる。光ヘッド１３０には、フォーカス制御、トラッキング制御を行うサーボ機能が設けられている。

光ヘッド１３０から読取られた信号は、ウオーブル信号に同期したクロックを生成するクロック生成器１３１、ウオーブル信号に変調を掛けているデータを復調するためのウオーブル信号情報復調部１３２に供給される。また読取られた信号は再生信号処理部１３３に入力される。再生信号処理部１３３では、ＥＣＣブロックに対するエラー訂正処理が実行され、また、ＤＶＤフォーマットにしたがって、メインビデオパケット、オーディオパケット、副映像パケットなどが分離される。分離されたパケット内のデータは、それぞれをデコードするデコーダ群１３４のブロックに供給される。また制御データは、システム制御部１５０に読取られ、データ読み取り位置、或は、属性、ストリームなどが認識される。

次に記録系統について説明する。エンコーダ群１４１では、メイン映像データ、音声データなどがデコードされ、記録信号処理部１４２に入力される。記録信号処理部では、デコーダでは、元のデータが圧縮処理され、次にパケット化されＤＶＤフォーマットの形態に変換される。記録信号処理部１４２では、先に説明したようにＥＣＣブロックが構築され、図１４で説明したような記録フィールドが作成され、書込み信号出力部１４３に送られる。

書込み信号出力部１４３は、バッファメモリを有し、図１１、図１２で説明したようなデータセグメントを格納し、レコーディングクラスタを用意する。そして、システム制御部１５０のタイミング信号生成部１５２から、記録開始のタイミング信号が書込み信号出力部１４３に与えられる。記録開始のタイミング信号が与えられたとき、書込み信号出力部１４３は、記録セグメント信号を光ヘッド１３０のレーザ光制御信号として与える。これにより、図１１、図１２で説明したような記録タイミングが得られる。

ウオーブル信号情報復調部１３２からは、ウオーブル信号の変調部、無変調部に応じたデータが、システム制御部１５０の復調情報解析部１５１に与えらえている。これにより、復調情報解析部１５１は、現在の物理セグメントのアドレスを認識している。また、ウオーブル信号に位相同期したクロックもシステム制御部１５０に導入されている。このために、システム制御部１５０は、物理セグメントの先頭を光ビームが通過した時からのウオーブル波の数を計数している。これにより、図１２に示した各種のタイミングを認識している。

本発明により、高密度記録に対しても有効なデータ記録が可能な光ディスク媒体および光ディスク装置を実現することが出来る。

上記したように本発明では、記録トラックが複数の物理セグメントに分割され、かつ記録トラックが蛇行してウオーブル信号を得られるように構成されており、前記ウオーブル信号は、所定数の波の繰り返し含むウオーブルデータユニットを定義されている。ウオーブルデータユニット内には、変調区間、無変調区間を有することができるもので、変調区間の情報により前記物理セグメントのアドレス情報は、複数のウオーブルデータユニットの情報が集合することで表されるように定義されている。複数のウオーブルデータユニットの集合により、少なくとも同期フィールド、アドレスフィールドが形成される。同期フィールドは、１つのウオーブルデータユニットを含み、このウオーブルデータユニット内には、ウオーブル信号の変調部と、無変調部が含まれており、前記変調部には同期ビット情報が含まれている。この発明は、光ディスク及びその情報記録方法及び装置に限定されるものではなく、再生装置及び方法にも及ぶものである。

即ち、記録トラックが複数の物理セグメントに分割され、かつ記録トラックが蛇行しており、記録トラックに記録されたデータセグメントから再生信号を得たときは、前記蛇行形状に起因するウオーブル信号が得られ、前記蛇行形状に応じて変調されたウオーブル信号を得ることができる光ディスクの再生方法又は再生装置として適用できる。

特徴点は、前記ウオーブル信号の所定数の波の繰り返しの単位のウオーブルデータユニットが定義され、このウオーブルデータユニット内には、変調区間、無変調区間を有することができる。複数の前記ウオーブルデータユニットの集合により、少なくとも同期フィールド、アドレスフィールドが定義されている。前記物理セグメントのアドレス情報は、前記アドレスフィールドの前記変調区間の情報が集合することで表される。前記同期フィールドは、１つのウオーブルデータユニットを含み、このウオーブルデータユニット内には、ウオーブル信号の変調部と、無変調部が含まれ、前記変調部には同期ビット情報が含まれている。前記同期フィールドの前記ウオーブルデータユニット内の前記無変調部の存在する区間のトラック領域に、追加記録するデータセグメントの先頭位置が存在するように設定されている。ここで、再生方法及び装置は、上記のデータセグメントの先頭位置を前記ウオーブルデータユニットの情報を参照するとともに、ウオーブル信号の繰り返しを計数することでサーチできるものである。この発明の思想は、またデータセグメントの消去機能にも利用できることは勿論である。

上記の物理セグメントを特定するための情報としては、定期位置ウオーブルアドレス（図５）が利用される。ウオーブルアドレス内には、17個のＷＤＵが割り当てられている。

このようにこの発明では、前記同期フィールドを構成するウオーブルデータユニット内の無変調部の存在する区間のトラックに、記録するデータセグメントの先頭位置が存在するように設定される。

また、上記したように本発明では、光ディスク媒体において、所定長さの物理セグメントに分割され、その物理セグメント内の一部の所定位置にプリフォーマット情報が形成された、スパイラル状の記録トラックを有する光ディスク媒体を対象としている。ここで所定の長さの原データ列を、ブロックに分けてエラー訂正コードを生成付加し、さらに、先頭に同期データ（ＳＹ０〜ＳＹ３）と符号化データに変換した固定数データ有する複数の同期フレームで構成した記録データ列(図２１)を生成する。このデータをトラックに記録した場合、同一のエラー訂正コード生成に寄与するデータの符号化データが、一定間隔Ｅで記録データ列内に配置される。ここで前記記録データ列に追加同期フレームを加えた記録データブロック長Ｌと物理セグメント長Ａとが、自然数ｍを用いて、Ｌ＝ｍＡとなり、かつ、ＡがＥで割り切れないようにしたことを基本としている。

本発明に関連する光ディスクの概略説明図。 ゾーンＣＡＶ構成の光ディスクの例を示す図。 ランド・グルーブ型の光ディスクのウオーブル変調部の例を示す説明図。 本発明に係る光ディスクのゾーン境界付近（ゾーンｍとゾーンｍ+1）における物理セグメントの配列例を示す図。 定期的な位置の情報であるウオーブルアドレスのレイアウトを示す説明図。 図５の定期的アドレスフィールドのレイアウトの例を示す図。 バイナリ−コードからグレイコード変換方法の説明図。 図５の同期フィールド内のウオーブルデータユニット（ＷＤＵ）のレイアウトの例を示す図。 アドレスフィールド内のウオーブルデータユニット（ＷＤＵ）の具体的レイアウトの例と、ユニティーフィル−ド内のウオーブルデータユニット（ＷＤＵ）の具体的フォーマットを示す図。 この発明に係るレコーディングクラスタの説明図。 この発明に係る物理セグメントとデータセグメントの配置関係および、データセグメントのリンク部の説明図。 この発明に係るリンク部の各種例を示す説明図。 データセグメントの構成例を示す図。 メインデータから記録フレームまでデータが変遷し、記録媒体に記録されるまでの様子を示す説明図。 記録データ列を得る場合の初期のデータフレームの形態を示す説明図。 図１５のデータＩＤの説明図。 スクランブルドフレームを作成するときにフィードバックシフトレジスタに与える初期値の例と、スクランブルバイトを作成するためのフィードバックシフトレジスタの例を示す図。 連続する３２個のフレームから形成されるＥＣＣブロックを示す図。 ＥＣＣブロックをスクランブルドフレーム配置として書き直して示す図。 ＥＣＣブロックにおいて１６のパリティー行が分散された様子を示す説明図。 ＥＣＣブロックのデータが変調され、かつ同期コードが付加されて記録データフィールドとなった様子を示す説明図。 各種の同期コード（ＳＹＮＣ）の例を示す説明図。 本発明に係る装置の構成例を示す説明図。

符号の説明

１、１１０…光ディスク、２…記録トラック、３…物理セグメント、４…フォーマット変調部、５…グルーブ記録トラック、６…ランド記録トラック、１２１…スピンドルモータ、１３０…光ヘッド、１３１…ウオーブル信号同期クロック生成器、１３２…ウオーブル信号情報復調部、１３３…再生信号処理部、１３４…デコーダ群、１４１…エンコーダ群１４１、１４２…記録信号処理部、１４３…書込み信号出力部、１５０…システム制御部、１５１…復調情報解析部、１５２…タイミング信号生成部。

Claims (8)

1. 記録トラックが複数の物理セグメント（…、n、n+1,…）に分割されており、かつ前記記録トラックが蛇行しており、前記記録トラックに記録されたデータセグメント（…、ｍ、ｍ+1,…）が再生されたときは、前記記録トラックの蛇行形状に応じて変調されたウオーブル信号が得られる光ディスクであり、
   前記ウオーブル信号の変調部（ＩＰＷ）、無変調部（ＮＰＷ）が前記物理セグメントのための同期フィールド（ＳＹＮＣ）を形成し、
   前記記録トラックに記録された前記データセグメント（Ｍ＋１）の先頭位置は、前記無変調部（ＮＰＷ）に位置する光ディスク。
2. 前記ウオーブル信号の所定数の波の繰り返しの単位は、ウオーブルデータユニット（ＷＤＵ）であり、
   １つのウオーブルデータユニット（ＷＤＵ）が、前記同期フィールド（ＳＹＮＣ）であり、
   前記変調部及び無変調部は、前記ウオーブルデータユニット内に存在し、
   前記同期フィールドのウオーブルデータユニット内の前記変調部は、同期ビット情報を表し、
   前記データセグメント（Ｍ＋１）の先頭位置は、物理セグメントの先頭から２４ウオーブル目付近に設定している請求項1記載の光ディスク。
3. 前記同期フィールドは、前記物理セグメントの先頭部分に形成されていることを特徴とする請求項２記載の光ディスク。
4. 前記同期フィールドは、
   ６ウオーブルであるインバートフェーズウオーブル（ＩＰＷ）、
   ４ウオーブルであるノーマルフェーズウオーブル（ＮＰＷ）、
   ６ウオーブルであるインバートフェーズウオーブル（ＩＰＷ）、
   ６８ウオーブルであるノーマルフェーズウオーブル（ＮＰＷ）からなり、
   前記無変調部は、前記６８ウオーブルであるノーマルフェーズウオーブル（ＮＰＷ）の部分である請求項３記載の光ディスク。
5. 光ディスクは、
   記録トラックが複数の物理セグメント（…、n、n+1,…）に分割されており、かつ前記記録トラックが蛇行しており、前記記録トラックに記録されたデータセグメント（…、ｍ、ｍ+1,…）が再生されたときは、前記記録トラックの蛇行形状に応じて変調されたウオーブル信号が得られ、また、前記ウオーブル信号の変調部（ＩＰＷ）及び無変調部（ＮＰＷ）が同期フィールド（ＳＹＮＣ）及びアドレスフィールドを形成しており、
   前記光ディスクに情報を記録する場合、
   記録用のデータセグメントを用意するステップと、
   前記同期フィールド及びアドレスフィールドに含まれる変調部（ＩＰＷ）、無変調部（ＮＰＷ）の再生情報から、前記物理セグメントのアドレス認識するステップと、
   前記物理セグメントの先頭を経過した無変調部の位置から、前記記録用のデータセグメントの先頭を書き込むステップと、
   を有したことを特徴とする情報記録方法。
6. 前記物理セグメントの先頭を経過した無変調部の位置は、前記先頭から２４ウオーブル目近傍であることを特徴とする請求項5記載の情報記録方法。
7. 光ディスクは、
   記録トラックが複数の物理セグメント（…、n、n+1,…）に分割されており、かつ前記記録トラックが蛇行しており、前記記録トラックに記録されたデータセグメント（…、ｍ、ｍ+1,…）が再生されたときは、前記記録トラックの蛇行形状に応じて変調されたウオーブル信号が得られ、また、前記ウオーブル信号の変調部（ＩＰＷ）及び無変調部（ＮＰＷ）が同期フィールド（ＳＹＮＣ）及びアドレスフィールドを形成しており、
   前記光ディスクに情報を記録する装置は、
   記録用のデータセグメントを用意する記録信号処理部と、
   前記同期フィールド及びアドレスフィールドに含まれる変調部（ＩＰＷ）、無変調部（ＮＰＷ）の再生情報から、前記物理セグメントの先頭及びアドレスを認識するウオーブル信号情報復調部及び復調情報解析部と、
   前記物理セグメントの先頭を経過した無変調部から、前記記録用のデータセグメントの先頭を書き込むタイミング信号生成部及び書き込み信号出力部を具備することを特徴とする情報記録装置。
8. 前記タイミング信号生成部及び書き込み信号出力部は、
   前記物理セグメントの先頭から２４ウオーブル目近傍から、前記記録用のデータセグメントの先頭を書き込むことを特徴とする請求項８記載の情報記録装置。

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