JP3707222B2 - 光ディスク、光ディスク処理装置および光ディスク処理方法 - Google Patents

光ディスク、光ディスク処理装置および光ディスク処理方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ディスクおよび光ディスク処理装置に係わるものであり、より詳しくは記録領域が円周状の境界によって複数のグループに分割された記録可能な光ディスクであり、前記グループ毎にディスクの欠陥セクタの代替としてのセクタを割り付けることが可能な予備領域をもつ光ディスクおよびその光ディスクを記録再生することが可能な光ディスク処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の光ディスクのデータゾーンのフォーマットについて述べる。図１６はＳＴＡＮＤＡＲＤ ＥＣＭＡ−２０１ ＤＡＴＡ ＩＮＴＥＲＣＨＡＮＧＥ ＯＮ ９０ｍｍ ＯＰＴＩＣＡＬ ＤＩＳＫ ＣＡＲＴＲＩＤＧＥＳに記載された光ディスクのデータゾーンを構成を示す図である。なお、本規格は再生専用型、部分記録可能型、記録可能型について述べられているが、ここでは、記録可能型に限って説明する。
図において、データゾーンは４つの欠陥管理領域（Ｄｅｆｅｃｔ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ａｒｅａｓ：ＤＭＡ）を含む。その２つはユーザ領域の前に、後の２つはユーザ領域の後ろに配置される。バッファトラックは欠陥管理領域１の内周側と欠陥管理領域４の外周側に配置される。欠陥管理領域２と欠陥管理領域３に挟まれる領域はユーザ領域と呼びユーザのデータが記録あるいは再生される記録再生領域を構成する。各々の欠陥管理領域にはディスク定義構造（Ｄｉｓｋ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ：ＤＤＳ）、１次欠陥リスト（Ｐｒｉｍａｒｙ Ｄｅｆｅｃｔ Ｌｉｓｔ：ＰＤＬ）、２次欠陥リスト（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｄｅｆｅｃｔ Ｌｉｓｔ：ＳＤＬ）が含まれる。ＤＤＳはディスクの初期化終了後、各々のＤＭＡの最初のセクタに記録される。その内容は記録可能、再生専用などグループ毎のディスクの種類を示すコードの他、ＰＤＬ，ＳＤＬの開始アドレスが格納される。ＰＤＬは初期化時に検出されたすべての欠陥セクタのアドレスを含んでいる。また、ＳＤＬはＰＤＬの直後に配置され、記録時に検出された欠陥セクタを管理するための欠陥セクタのアドレスと交替セクタのアドレスを含んでいる。このように、ＰＤＬおよびＳＤＬは、光ディスクにおける欠陥セクタを管理する欠陥（管理）情報であり、ＰＤＬおよびＳＤＬのサイズはその内容によって決まる。そして、光ディスク上の４つの欠陥領域におけるＰＤＬ，ＳＤＬは同じものが記録される。
【０００３】
ＤＭＡの配置位置は、ディスク上に予め決められた開始アドレス値を持っている。図１７は従来の光ディスクのＤＭＡの配置位置を示す図である。今例に挙げているＥＣＭＡ−２０１の場合には図１７のように、固定値が規定されている。
【０００４】
ここで、同じタイプで容量の異なる規格ＩＳＯ／ＩＥＣ１５０４１においては、類似のグループ構成をとっているものの、１セクタが５１２バイトと２０４８バイトの２種が定義されている。図１８は従来の別の光ディスクのＤＭＡの配置位置を示す図である。図１８に示すように先の場合とはそれぞれ別の固定値を持っている。
【０００５】
従って、上で述べた２種のディスクを再生することが可能な駆動装置は、それぞれのディスクタイプの持つＤＭＡの格納してある場所を、それぞれＦ／Ｗ（ファームウエア）に組み込んでいる。
【０００６】
また、これらのディスクの各ゾーンの予備領域の大きさは、各ゾーンのユーザ領域の大きさにほぼ比例している。図１９は従来の光ディスクＥＣＭＡ−２０１の予備領域の大きさを示す図である。図に示すように、予備トラック数は予備トラック数のデータトラック数に対する割合が、０．２％を下まわらないように予備トラック数を決めている。
【０００７】
以上のような光ディスク媒体を駆動する装置においては、ホストからくる書き込み／読み出し命令のパラメータとしての位置情報は論理アドレスであるが、これをドライブが物理アドレスに変換する必要がある。さらに、欠陥セクタに対応する交替セクタの位置の特定においても、グループ構成を特定する必要がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光ディスクは、以上のように構成されていたので、グループ構成の異なる媒体の出現によって、物理アドレスと論理アドレスの変換や予備領域の割付を管理する欠陥管理を制御する光ディスク装置のファームウェアの追加変更が必要になる問題点があった。
【０００９】
また、特定のグループ構成のディスクにおいても、グループごとの欠陥管理領域のサイズが固定されているために、アプリケーションによっては必要以上の欠陥管理領域を持つといった場合も起こりうるという問題点があった。
【００１０】
また、新しいグループ構成の異なる媒体が出現した場合、欠陥セクタの位置情報を有する領域とグループ構造を特定できる情報を格納する領域の位置情報を有する領域の位置を示す情報がディスクからは判別できないために、従来のグループ構成のみに対応している光ディスク装置では、新しいグループ構成の媒体を再生できないという問題点があった。
【００１１】
また、データの記録は通常、論理アドレスの小さいセクタを含むゾーンから記録するために、論理アドレスのより小さいセクタを含むゾーンほど予備領域を使用する確率が高い。にもかかわらず、ディスクの各ゾーンの予備領域の大きさが、各ゾーンのユーザ領域の大きさにほぼ比例しているために、ディスク内の各ゾーンに記録されているデータの誤り率に偏りが生じる。
【００１２】
さらに、論理アドレス値０のセクタを含むゾーンには、各種コントロールデータが格納されており、より高い信頼性の確保が必要であるにもかかわらず、ディスクの各ゾーンの予備領域の大きさが、各ゾーンのユーザ領域の大きさにほぼ比例しているために、コントロールデータの信頼性が不十分であった。
【００１３】
この発明は以上のような問題点を解決するためになされたもので、グループ構成の異なる光ディスクの出現においても、従来装置のファームウェアを変更することなく記録再生できる光ディスクを得ることを目的とする。また、アプリケーションによって予備領域の大きさの変更を任意に可能とする光ディスクおよび光ディスク処理装置を得ることを目的とする。また、ユーザのアクセス頻度や記録されるデータの重要度に応じた予備領域の割付を容易におこなえる光ディスクを得ることをも目的とする
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の光ディスクは、再生可能領域に光ディスクの記録再生動作を制御するための情報を有するコントロールデータ領域を含み、記録再生可能領域に欠陥セクタの交替処理を制御するための情報を有する複数個の欠陥管理領域を含み、かつ、前記コントロールデータ領域には前記欠陥管理領域の位置を示す情報を記録していることを特徴とする。
【００１５】
請求項２記載の光ディスクは、前記位置情報に前記複数個の欠陥管理領域の先頭位置、数、あるいはサイズを含むことを特徴とする。
【００１６】
請求項３記載の光ディスクは、前記コントロールデータ領域の先頭位置が光ディスクの記録可能容量に関わらず、常に同位置に配置されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項４記載の光ディスクは、前記予備領域の先頭アドレスあるいはサイズをあらわす情報を含むことを特徴とする。
【００１８】
請求項５記載の光ディスク処理装置は、光ディスクの初期化時に、予備領域のサイズを設定し、設定したサイズあるいは予備領域の先頭アドレスを前記欠陥管理領域に記録することを特徴とする。
【００１９】
請求項６記載の光ディスクは、記録領域が円周状の境界によって複数のグループに分割された記録可能な光ディスクであって、前記グループごとにトラック１周あたりのセクタ数が異なる光ディスクであって、前記光ディスクは、再生可能領域に光ディスクの記録再生動作を制御するため情報を有するコントロールデータ領域を含み、前記コントロールデータ領域は所定のグループに対するトラック数を求めるためのグループ番号に関する一次関数あるいは、所定のグループに対するセクタ数を求めるための一次関数を表現するパラメータを有することを特徴とする。
【００２０】
請求項７記載の光ディスクは、記録再生可能領域に欠陥セクタの交替処理を制御するための情報を有する複数個の欠陥管理領域を含み、前記欠陥管理領域は、所定のグループにおける予備領域のセクタ数を求めるためのグループ番号に関する一次又は二次関数のパラメータを含むことを特徴とする。
【００２１】
請求項８記載の光ディスクは、記録再生可能領域に欠陥セクタの交替処理を制御するための情報を有する複数個の欠陥管理領域を含み、前記欠陥管理領域は、所定のグループ内に属する全セクタ数に対する予備領域に属するセクタ数の比率をあらわす情報を含むことを特徴とする。
【００２２】
請求項９記載の光ディスクは、記録領域が円周状の境界によって複数のグループに分割された記録可能な光ディスクであって、前記グループごとにトラック１周あたりのセクタ数が異なり、前記グループ毎にディスクの欠陥セクタの代替としてのセクタを割り付ることが可能な予備領域とユーザが情報を記録再生可能なユーザ領域とを有する光ディスクであって、論理アドレス値が０のセクタを含むグループにおけるユーザ領域のセクタ数に対する予備領域のセクタ数の比率を他のグループにおける比率よりも大きくなるように構成したことを特徴とする。
【００２３】
請求項１０記載の光ディスクは、記録領域が円周状の境界によって複数のグループに分割された記録可能な光ディスクであって、前記グループごとにトラック１周あたりのセクタ数が異なり、前記グループ毎にディスクの欠陥セクタの代替としてのセクタを割り付ることが可能な予備領域とユーザが情報を記録再生可能なユーザ領域とを有する光ディスクであって、論理アドレス値が最小のセクタを含むグループにおけるユーザ領域のセクタ数に対する予備領域のセクタ数の比率及び、論理アドレス値が最大のセクタを含むグループにおける当該比率を他のグループにおける比率よりも大きくなるように構成したことを特徴とする。
【００２４】
請求項１１記載の光ディスクは、請求項９または１０記載の光ディスクにおいて、前記他のグループにおけるユーザ領域のセクタ数に対する予備領域のセクタ数の比率を、論理アドレスの小さい値を含むグループほど、大きくなるように構成したことを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図をもとに具体的に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１である光ディスク媒体のゾーンの構成を示す図である。ゾーンはディスクの半径方向の位置に応じて分割した複数の環状領域であり、複数のトラックから構成される。トラックは、例えばセクタなどの記録再生単位から構成される。図１においては、ゾーン０が４つのセクタ、ゾーン１が５つのセクタ、ゾーン２が６つのセクタから構成されており、グループ毎にトラック一周あたりのセクタ数が異なる。図２はこの発明の実施の形態１である光ディスク媒体のゾーンの構成例を示す図である。各ゾーンはユーザ領域と予備領域から構成されるグループとそれを挟むガード領域とからなる。ガード領域はゾーン境界での、隣接ゾーンのトラックからのクロストークを防ぐためにある。つまり、例えばプリフォーマットヘッダを有するＺＣＡＶ方式の光ディスクにおいて、ゾーン境界の隣り合うトラックでは、ヘッダの位置が周方向に異なっていて、クロストークが発生するので、ゾーンの最内周と最外周の数トラックはガ−ド領域と称しデータの記録再生に用いないようにしている。ユーザ領域はユーザがデータを記録再生する領域であり、予備領域はユーザ領域に欠陥等があって正常に記録再生できないセクタがある場合、そのセクタの代わりに使用する領域である。
【００２６】
ディスクの最内周の再生可能領域には、ディスクの回転速度や記録再生時に必要なレーザーパワーなど記録再生動作を制御するために必要な情報を有するコントロールデータ領域が設けられている。
【００２７】
最内周のゾーンの内周側と最外周のゾーンの外周側の記録再生可能領域には、欠陥セクタの交替処理を制御するための情報を有する欠陥管理領域（Ｄｅｆｅｃｔ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ａｒｅａ：ＤＭＡ）を設ける。図１１はこの発明の実施の形態１である光ディスク媒体のＤＭＡとコントロールデータ領域の配置を示す図である。本実施の形態１で、ＤＭＡは信頼性を高めるために内容が同一のものを４つ設けており、ＤＭＡ１とＤＭＡ２はディスクの内周側に配置し、ＤＭＡ３とＤＭＡ４は外周側に配置している。
【００２８】
コントロールデータ領域内には、上で述べた欠陥管理領域ＤＭＡ１から４の位置を示す位置情報が記録されている物理フォーマット情報が含まれる。図３はこの発明の実施の形態１である光ディスク媒体のコントロールデータ領域内の物理フォーマット情報を示す図である。図に示すように、位置情報にはＤＭＡの個数、サイズ、先頭位置などのＤＭＡに関連する各種の情報が含まれる。また、物理フォーマット情報が格納されているコントロールデータ領域の位置は、光ディスクの記録可能容量に関わらず、常に同じ位置に記録しておく。
【００２９】
さらに、コントロールデータ領域内の物理フォーマット情報には、ディスクのグループ構成を特定できるパラメータが格納されている。そのパラメータには、以下のようなものがある。
・ディスクのゾーン数 ｚｎ
・ガード領域のトラック数 ｇｔｎ（Ｎ）
・各ゾーンのトラック数 ｔｎ（Ｎ）
・各トラックのセクタ数 ｓｎ（Ｎ）
・各ゾーンのユーザ領域の開始先頭アドレス ｕａ（Ｎ）
但しＮはゾーン番号
これらの値や関数は、ディスクの物理構成を示すものであり同一ディスク基盤を用いる限り変更されることはない。各ゾーンのトラック数ｔｎ（Ｎ）や各トラックのセクタ数ｓｎ（Ｎ）は、一次関数の形式で表せるようにディスクを構成する。図３中、各ゾーンのトラック数ｔｎ（Ｎ）や各トラックのセクタ数ｓｎ（Ｎ）には、一次関数の定数のみを登録しておく。例えば各ゾーンのトラック数がｔｎ（Ｎ） ＝ ｔ１・Ｎ＋ｔ０とすると、ｔ１（定数）とｔ０（定数）をパラメータとして登録する。各トラックのセクタ数ｓｎ（Ｎ）も同様にｓ１（定数）とs０(定数）をパラメータとして登録する。各ゾーンのユーザ領域の開始先頭アドレスも同様に関数の定数のみを登録する形式で登録する。
【００３０】
ディスクのグループ構造を定義する要素のひとつに、予備領域の大きさがある。従来予備領域のサイズ、位置は固定であったが、本実施の形態では、図示しない光ディスク処理装置を用いることにより、光ディスクの初期化時に、予備領域のサイズを設定し、設定したサイズあるいは予備領域の先頭アドレスを欠陥管理領域に記録するようにしている。前にも述べたように、この領域はディスクの欠陥処理に用いられるものである。ユーザ領域内のあるセクタが汚れや媒体欠陥により、正常に記録再生できない場合、この記録再生できないセクタの変わりに予備領域内にあるセクタを代わりに用いる。どこのセクタが欠陥で、その欠陥セクタの代わりに、どの予備領域を使用したかは通常、ＤＭＡ（Ｄｅｆｅｃｔ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ａｒｅａ）と呼ぶ欠陥管理領域中の欠陥リストを用いて管理する。図４はこの発明の実施の形態１である光ディスク媒体のＤＭＡおよびＤＤＳの構成例を示す図である。それぞれのＤＭＡには欠陥リストの他にディスクのデータ領域の構造を定義するＤＤＳ（Ｄｉｓｃ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）がある。本実施例ではこの中に、予備領域を定義するパラメータを格納する。予備領域のセクタ数ｓｐｎ（Ｎ）は、ユーザ領域と予備領域の比が各ゾーンで同じになるように設定するのが望ましい。もし、特定のゾーンだけ予備領域が少ない場合には、そのゾーンだけ他のゾーンより早く予備領域を使い切ってしまい、別のゾーンの予備領域を割り当てることになるためにヘッドのシーク回数が大きくなってしまいデータの転送速度の低下が起こるからである。
【００３１】
各ゾーンのトラック数ｔｎ（Ｎ）と各トラックのセクタ数は高々一次の関数なので、各ゾーンのセクタ数は高々２次の関数となる。図４では、各ゾーンの予備領域のセクタ数はｓｐｎ（Ｎ）＝ ｓｐ２・Ｎ・Ｎ + ｓｐ１・Ｎ + ｓｐ０と２次の関数で表現しているが、ゾーンあたりのトラック数が一定の場合には、ｓｐｎ
(Ｎ)は１次関数の形式で表現できる。
図１２はこの発明の実施の形態１である光ディスク媒体のＤＭＡおよびＤＤＳの構成例を示す図である。
【００３２】
ガード領域のトラック数も予備領域のサイズと同様に、関数形式のパラメータを記録する。図４では、ガード領域のトラック数ｇｔｎ（Ｎ）＝ ｇｔ０のように定数としている。これは、必要なガード領域はゾーンの位置によらず一定としているためである。
【００３３】
また、各ゾーンの予備領域のセクタ数の別の表現方法として、ユーザ領域のセクタ数に対してどの程度の割合か、という表現で記述することにより、関数の記録領域の削減がおこなえる。
【００３４】
また、各ゾーンの予備領域のセクタ数以外の表現方法として、予備領域のサイズの代わりに、予備領域の先頭アドレスを用いても同様に関数化することが可能である。
【００３５】
一般に予備領域が大きいほど、欠陥に対して丈夫なディスクとなるがその反面、ユーザが使用できる領域が減る。つまり、ディスクのユーザ容量が減ることになる。従来の光ディスクの予備領域の大きさは、ディスクの欠陥率から、ユーザデータエラー率を算出し、十分な信頼性を得ることができる大きさをとっていた。しかしながら、映像や音声のような、情報の記録においては、多少欠陥率が高くなっても、記録容量（時間）が長い方が望ましいアプリケーションもある。このために、各ゾーンの予備領域の位置や大きさは一意に決めるのではなく、変更が可能なようにしておくほうが、利便性を向上できる。図４に示すように各ゾーンの予備領域の配置情報を記録再生可能領域に記録することで、この機能を実現できる。この情報を記録するのは、ディスクの初期化の時である。
【００３６】
予備領域の開始位置に関して、ＤＤＳに各ゾーンの予備領域の開始位置を登録しておくことも考えられるが、ユーザ領域の直後から切れ目なく始まるように決めておけば、特に登録の必要はない。
【００３７】
以上により、ユーザやアプリケーションがディスクの初期化時に予備領域の大きさを決定することが可能となる。さらに、例えば予備領域の大きさを０として、つまりユーザ領域を最大にして、この上に例えば、ホストコンピュータのファイルシステム側だけで、欠陥管理をするといった独自の欠陥管理方法を構築することも可能となる。
【００３８】
物理フォーマット情報とＤＤＳのパラメータのみで、ディスクのゾーン構成が明らかになるように構成されている。これは、今後出現するであろう多様なフォーマットの媒体の記録再生が可能なディスク駆動装置のＦ／Ｗ構築を容易にすることができる。つまり、複数のフォーマットそれぞれに対応したディスクのグループ構造を記憶しておかなくても良い。さらに、装置が完成した後に新しいグループ構造のディスクが登場した場合においても、ファームウェアの変更は従来より少なくなる。従来と同じ物理特性での再生が可能であれば、変更なして再生できる場合もある。
【００３９】
以上の情報からグループ構成を認識するためには、ＤＭＡの中のＤＤＳを正しく読み取ることが必要である。図４に示しているように、もし、４つのＤＭＡが、ＤＭＡ１とＤＭＡ２はディスクの内周側に配置し、ＤＭＡ３とＤＭＡ４は外周側に配置するものとすると、外周側のＤＭＡ３，４はディスク容量の違いやディスク径の違いにより、その配置位置が変わらざるを得なくなる。このために、ＤＭＡの位置情報はディスクの再生専用領域のコントロールデータゾーン内の物理フォーマット情報部に記録しておく。またこれとあわせて、ＤＭＡのサイズ、個数も記録しておく。こうすることにより、容量の異なるディスクにおいても、まず物理フォーマット情報部を読むことにより、ＤＭＡの位置の把握が可能になる。さらに再生専用領域にプリピットとして位置情報を記録しているために、誤って消去する危険から逃れることができる。ここで、物理フォーマット情報部が記録されている位置はディスクの種類に関わらず、同じアドレスに配置しておく。
【００４０】
但し、複数のディスクタイプで、回転数や変調方法が異なるとコントロールデータゾーンの読み取りに困難が生じる。このために、互換が取り易いよう変調方式を統一し、コントロールデータゾーン内のデータだけは、ディスクの種別が不明であっても読める形式で記録されていることが望ましい。
【００４１】
図５はこの発明の実施の形態１である光ディスク駆動装置がディスクをロードした時の処理フローを示す図である。また、 図１３はこの発明の実施の形態１である光ディスク処理装置の構成を示す図である。図１３において１は光ディスク、２はディスクモータ、３は光ヘッド、４は誤り訂正処理部、変復調処理部を含む情報記録再生手段である。また、５はゾーン数ｚｎ、各ゾーンのトラック数ｔｎ（Ｎ）、各トラックのセクタ数ｓｎ（Ｎ）、ガード領域のトラック数ｇｔｎ（Ｎ）、各ゾーンのユーザ領域開始先頭アドレスｕａ（Ｎ）の情報から光ディスクのグループ構成を判定するグループ構成判定部である。また、６は物理−論理アドレス変換部であり、ＤＭＡ中の予備領域情報からゾーン毎の予備領域を特定し、ホストコンピュータからディスクを読み書きする時などに送られてくる論理アドレス値を物理アドレスに変換する。７は欠陥リストを記憶するＲＡＭである。８は各部を制御するコントローラである。図１３に示す処理装置で光ディスクの読み書きをする場合の説明をする。ディスクがロードされるとまず、コントロールデータ領域内の物理フォーマット情報部を読み取る。これにより、ゾーン数ｚｎ、各ゾーンのトラック数ｔｎ（Ｎ）、各トラックのセクタ数ｓｎ（Ｎ）、ガード領域のトラック数ｇｔｎ（Ｎ）、各ゾーンのユーザ領域開始先頭アドレスｕａ（Ｎ）が得られグループ構成判定部５に送られる。つぎに、得られたＤＭＡの位置、個数、サイズからＤＭＡの位置を判断し、ＤＭＡにアクセスしてその情報を読み取りその中の欠陥管理情報から予備領域のセクタ数ｓｐｎ（Ｎ）を得る。それと同時に、欠陥管理テーブルをＲＡＭ７に保存する。これらにより、物理ー論理アドレス変換部６がグループ構成を特定し、さらに、予備領域の位置やサイズが明らかになる。その結果ＲＡＭ７にある欠陥管理テーブルを参照しながらホストコンピュータから送られる読み書きするセクタの論理アドレスを物理アドレスに変換することが可能になる。
【００４２】
実施の形態２．
実施の形態１では、各ゾーンの予備領域のセクタ数を２次以下の関数として定義し、その関数の定数をパラメータとしてＤＤＳに記録した。本実施の形態では、各ゾーンの予備領域のセクタ数はそのゾーンの総セクタ数と比例関係になるように設定し、ＤＤＳには、その比例係数を記録することにより、グループの構成を知るパラメータとする。図６はこの発明の実施の形態２である光ディスク媒体のＤＤＳの構成例を示す図である。図に示すように各ゾーンの予備領域のセクタ数ｓｎ（Ｎ）は、各ゾーンのセクタ数ｔｎ（Ｎ）・ｓｎ（Ｎ）のｋ（定数）倍とし、ＤＤＳ内にはｋのみを登録する。この実施の形態は、実施の形態１に比べ記憶すべきパラメータが少なく、また、グループの構成がより容易に把握できる。
【００４３】
実施の形態３．
実施の形態１では、ユーザ領域に対する予備領域の割合を一定になるように、予備領域のサイズを１次関数として設定した。図７はこの発明の実施の形態３である光ディスク媒体の各ゾーンの大きさの例を示す図である。図７（ａ）では、内周のゾーンほど小さな論理アドレスが割り当てられている。また、ユーザ領域セクタ数ｕｓも予備領域ｓｓも比例関係つまりゾーン番号に対して１次関数の関係にある。しかしながら、ユーザ領域に対する予備領域のセクタ数の割合は、内周側が大きく、外周側が小さくなっている。
【００４４】
論理アドレスはユーザ領域の先頭から順に連続して割り付けられるアドレス値である。本実施の形態の光ディスクでは、内周側から外周側に論理アドレスを割り振っている。データはディスクの内周側から順に記録してゆく。したがって、内周ほど記録再生する頻度が高くなる。本実施の形態のように、予備領域の大きさを設定しておけば、簡単にこのグループ構造をパラメータ化しディスクに記録しておくことができる。また、内周側ほど予備領域の割合を大きくさせ、記録再生の頻度の高いゾーンの記録再生欠陥率を減少させて、アクセス頻度に応じたゾーン毎の予備領域のユーザ領域に対する割合で予備領域を配置することができる。
【００４５】
通常ディスク全面を必ず使い切ることは少なく、論理アドレスの若い方ほど良く使われる。この実使用状態において、予備領域を効率よく使う方法を実現できた。また、欠陥リストに登録可能な欠陥交替数よりも多くの予備領域を設定したディスクにおいて、余分な予備領域を、交替発生確率の高い所に多く傾斜配分することによって、同様の効果を得ることができる。
【００４６】
図７（ａ）では、ディスクの内周側から外周側に論理アドレスが割り当てた側を説明しているが、これとは反対に外周から内周に論理アドレスが割り当てられている場合には、外周側ほど、ユーザ領域の大きさに対する予備領域の大きさの割合を大きくすることは言うまでもない。図７（ｂ）にその一例を示した。
【００４７】
実施の形態４．
この実施の形態４のディスクでは、計算機の記憶メディアとして使用する場合、ＵＤＦ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｄｉｓｋ Ｆｏｒｍａｔ）や ＤＯＳなどの論理フォーマットを用いてユーザのデータをファイルとして記録する。本実施例で用いる論理フォーマットにおいては、ファイルの記録位置、サイズ、属性などの記述子は、論理アドレスが０付近に記録される。例えば内周から外周へ順に論理アドレスを割付けているディスクでは、最内周のゾーンに記述子を保存する。図８はこの発明の実施の形態４である光ディスク媒体の各ゾーンの大きさの例を示す図である。この図に示すディスクでは記述子は最内周にあり、最内周のゾーン０の予備領域のユーザ領域に対する割合が他のゾーンよりも大きい。図９はこの発明の実施の形態４である光ディスク媒体の各ゾーンの予備領域のセクタ数を示すパラメータ配置を示す図である。図に示すようにＤＤＳ内にある各ゾーンの予備領域のセクタ数を表す関数ｓｐｎ（Ｎ）はｎが１以上の時に用い、Ｎが０の時は個別に記録してある値を用いる。
【００４８】
このようなディスク構成をとることにより、論理フォーマット上重要である記述子を含むゾーンに許容される欠陥や汚れによる不良セクタの数が増加した時のアクセス性能の低下を大幅に抑圧することが可能となる。記述子の読み書きに長時間かかる率が減少するため欠陥に強いディスクが得られる。
【００４９】
ファイル管理に用いられる記述子はディスクのデータを、再生／記録／消去するたびにアクセスされるので、もしゾーン内の不良セクタが増加し、欠陥交替処理によって、他のゾーンの予備領域を用いることになると、長距離のシーク動作が頻繁に発生するようになる。本実施の形態４に示す予備領域の割り当て方法を用いれば、こういう状況を避けることができる。
【００５０】
実施の形態５．
この実施の形態５のディスクでは、ファイルの記録位置、サイズ、属性などの記述子は、論理アドレスが０付近と最大論理アドレス付近に記録される。図１０はこの発明の実施の形態５である光ディスク媒体の各ゾーンの大きさの例を示す図である。この図に示すディスクでは記述子は最内周と最外周のゾーン内にあり、最内周のゾーン０と最外周のゾーン６の予備領域のユーザ領域に対する割合が他のゾーンよりも大きい。この方法を用いれば、ディスクの最内周に位置するゾーンと最外周に位置するゾーンに記述子を保存するような論理フォーマットを有するファイルフォーマットにおいて、欠陥に対するアクセス性能の低下が少ないディスクを得ることができる。
【００５１】
このようなディスク構成をとることにより、実施の形態４と同様に、論理フォーマット上重要である記述子を含むゾーンに許容される欠陥や汚れによる不良セクタの数が増加し、記述子の読み書きに長時間かかる率が減少するため欠陥に強いディスクが得られる。
【００５２】
この発明で述べているセクタとは記録再生単位の一つを表しており、例えば複数セクタを１ブロックとして誤り訂正符号などを付加する処理をおこなっている系では、セクタをブロックと読みかえることもできる。
【００５３】
実施の形態６．
図１４に直径１２０ｍｍ光ディスクに適用したゾーンとグループの構成、および、各グループのユーザ領域と予備領域の割当ての例を示す。以下に図１４を参照して説明する。図中の「ゾーン番号」に示すように、ディスク面を番号０から番号３４までの３５ゾーンに分割し、各ゾーンにユーザ領域と予備領域からなるグループを形成する。ディスクは最内周をスタート位置として、内周から外周に向ってユーザ領域の各セクタに順に論理アドレスを付加する。
【００５４】
トラックピッチは０．５９μｍで一定とし、ゾーン０をディスク半径２４ｍｍの位置から開始する。図中の「半径」は各ゾーンの開始される半径位置を示す。各ゾーン内では１トラックを図中の「ｓｎ（Ｎ）」に示すセクタ数で構成している。たとえばゾーン０は１トラックを２５セクタで構成し、１つ外側のゾーンに移るにしたがって１トラック当りのセクタ数を１セクタずつ増やす。各ゾーンに含まれるトラック本数を１６３２本としたので、図中に示すように１ゾーンは半径方向に約０．９６ｍｍの幅で構成されるようになった。但し、ゾーン３４のみ１トラックを１３４４本で構成した。これは最外周トラックの位置を、ディスクの記録膜の特性変動を考慮してディスク端から約２．５ｍｍ内側で終らせるようにするために、その半径を５７．５３ｍｍとしたためである。
【００５５】
ここに示す例では、データの記録再生の単位として、論理アドレスの連続する１６セクタをまとめて１ブロックとして扱うようにした。各ゾーンに含まれるブロック数を図中の「ｂｎ（Ｎ）」に示す。各ゾーンのｂｎ（Ｎ）は、ｂｎ（Ｎ）＝ｓｎ（Ｎ）×ｔｎ（Ｎ）／１６ なる式で与えられる。ゾーン０からゾーン３３では、ｂｎ（Ｎ）＝ｓｎ（Ｎ）×１６３２／１６、ゾーン３４のみ１ゾーン当りのトラック本数が少ないので、ｂｎ（Ｎ）＝ｓｎ（Ｎ）×１３４４／１６ で与えられる。
【００５６】
各ゾーンのｂｎ（Ｎ）個のブロックからなる領域は、ユーザ領域を成すユーザブロックＵＢ、予備領域を成す予備ブロックＳＢ、及び、これらを内周側／外周側から挟むガード領域を成すガードブロックＧＢ１／ＧＢ２から構成され、ＵＢとＳＢで１グループを構成する。
【００５７】
ＧＢ１とＧＢ２は、各ゾーン内でそれぞれ２トラック以上の長さになるように、すなわち、ｇｔｎ（Ｎ）＝ｇｔ０＝２として、整数ブロック数のセクタを割り当てた。このため、外周側のゾーンほど、徐々にＧＢ１とＧＢ２のブロック数が増えている。なお、ゾーン０のＧＢ１には、本来のガード領域のブロックの他に、ディスクの最内周に配置するリードイン領域のブロックを含めて書いている。このためにブロック数が増え、２５６ブロックとなった。リードイン領域には、欠陥管理領域など光ディスクドライブの制御に用いるために必要な領域を配置する。
【００５８】
上記の条件を満たすようなガード領域のブロック数は、計算処理によって求めることができる。この実施例の場合、１トラック当たりのセクタ数ｓｎ（Ｎ）を用いて、ＧＢ１＝ＧＢ２＝ＩＮＴ［（ｓｎ（Ｎ）×ｇｔ０−１）／１６］＋１ により求めることができる。ただし、記号ＩＮＴ［・］は少数部分の切り捨てを表す。したがって、実際の光ディスク装置においても、各ゾーン毎に１トラック当たりのセクタ数（ｓｎ（Ｎ））からＧＢ１、ＧＢ２を求めることができる。
【００５９】
各ゾーンの予備ブロック数ＳＢは、図中に示すようにゾーン０では７５ブロックであり、以下、１つ外側のゾーンに移ってゾーン番号が１増加する毎に３ブロックずつ増えるように割り当てた。したがって、グループ番号Ｎの予備領域のセクタ数ｓｐｎ（Ｎ）は、ｓｐｎ（Ｎ）＝（３Ｎ＋７５）×１６＝４８Ｎ＋１２００ と表される。この式中の「４８」と「１２００」を予備領域のサイズを表すパラメータとして欠陥管理領域に登録しておけば、各グループの予備セクタ数を容易に求めることができる。
【００６０】
また、ｓｐｎ（Ｎ）の代りとして予備ブロック数ｓｐｂ（Ｎ）を、ｓｐｂ（Ｎ）＝ｓｐｎ（Ｎ）／１６ のように定義して用いて、ｓｐｂ（Ｎ）＝３Ｎ＋７５としてもよい。予備領域のサイズを示すパラメータとして欠陥管理領域に登録する値は「３」と「７５」のように小さい値となるので少ないビット数で記録しておくことができて扱いやすい。勿論このとき、ｓｐｂ（Ｎ）もｓｐｎ（Ｎ）と同様に予備領域のサイズの算出に用いることができる。
【００６１】
図中のＳＢ／ＵＢには、各グループのユーザブロック数ＵＢに対する予備ブロック数ＳＢの比率を示した。ここに示す例では、ゾーン１からゾーン３３にある各グループで、ユーザブロックの３．０４％のブロック数の予備ブロックを割り当てるように設定した。また、このディスクに記録されるファイルの管理情報などファイルシステムに使用される重要情報の置かれる最内周のゾーン０と最外周のゾーン３４には、それぞれ３．３９％と３．７２％、のように他のゾーンよりも高い比率で予備ブロックを割り当てた。
【００６２】
こうすることによって、先述した実施の形態４と５に説明したように、欠陥に対して強い光ディスクを得ることができた。
【００６３】
図１５には、図１４に示したのと同じゾーン構成を持つ光ディスクに対して、ユーザ領域と予備領域のブロック数の割当て方法を変えた別の例を示す。ゾーン数、各ゾーンのトラック数、トラックピッチ、半径位置、１トラック当りのセクタ数、１ブロック当りのセクタ数などは同一とする。また、ディスクは最内周をスタート位置として、内周から外周に向ってユーザ領域の各セクタに順に論理アドレスを付加することも同様である。したがって各ゾーンの「ｂｎ（Ｎ）」は図１４の例と同じとなっている。以下に図１５を参照して説明する。
【００６４】
ここで、各ゾーンに割り当てる予備ブロック数ＳＢは、図中に示すようにゾーン０では９０ブロックであり、以下、１つ外側のゾーンに移ってゾーン番号が１増加する毎に２ブロックずつ増えるように設定した。したがって、グループ番号Ｎの予備領域のセクタ数ｓｐｎ（Ｎ）は、ｓｐｎ（Ｎ）＝（２Ｎ＋９０）×１６＝３２Ｎ＋１４４０ と表される。この式中の「３２」と「１４４０」を予備領域のサイズを示すパラメータとして欠陥管理領域に登録しておいて、各グループの予備セクタ数を容易に求めることができる。
【００６５】
また先の例と同様、ｓｐｎ（Ｎ）の代りとして予備ブロック数ｓｐｂ（Ｎ）を用いて、ｓｐｂ（Ｎ）＝２Ｎ＋９０ としてもよい。こうすれば予備領域のサイズを示すパラメータとして欠陥管理領域に登録する値は「２」と「９０」となる。
【００６６】
図中のＳＢ／ＵＢには、各グループのユーザブロック数ＵＢに対する予備ブロック数ＳＢの比率を示した。ここに示す例では、ゾーン１からゾーン３３にある各グループで、予備ブロックの比率ＳＢ／ＵＢを、論理アドレスの大きくなる外周側に行くにしたがって逓減していくように割り当てた。予備ブロックは、ユーザブロックの約３．６１％から２．７２％のブロック数となるように傾斜を付けて配分している。また、このディスクに記録されるファイルの管理情報などファイルシステムの重要情報の置かれる最内周のゾーン０と最外周のゾーン３４には、それぞれ４．０９％と３．７８％、のように他のゾーンよりも高い比率で予備ブロックを割り当てた。
【００６７】
こうすることによって、図１４について述べたのと同じように、欠陥に対して強い光ディスクを得るとともに、使用頻度の高いディスク内周側のグループにあるユーザ領域に対してより多くの予備領域を接近して配置することができ、予備領域が枯渇してきた場合にも平均的なアクセス性能の低下を最小限に抑えることが可能となった。
【００６８】
さて、図１４のように予備領域の割当てを設定したとき、予備領域のブロック数は合計４４１０ブロックとなる。また、図１５のように予備領域の割当てを設定したとき、予備領域のブロック数は合計４３６２ブロックとなる。一方、ディスクの欠陥管理領域に置かれた欠陥交替のためのリストに登録可能な欠陥の数は、リストの最大長に制限される。リストは通常、ディスクをドライブに装着したときに全体が読出され、装置上のメモリに格納されて使用される。したがって一般的に使用されると想定した装置上のメモリサイズが、欠陥交替のためのリスト長の限界となる。
【００６９】
よく用いられる値として、欠陥１登録当りの情報が８バイトでリスト上に表されるとすれば、３２Ｋバイトのメモリを使用する場合、４０９６個までの欠陥の交替情報を一時に登録することが出来る。前記の予備領域のブロック数４４１０ブロックや４３６２ブロックの場合、予備ブロック数がこの欠陥の交替情報の登録数である４０９６以上あるので、欠陥交替のためのリストを余さずに利用することが可能である。
【００７０】
また４０９６を越える予備ブロックが用意され各グループに分配されているので、欠陥発生の多いグループでは自グループ内の予備領域を優先的に使用することができ、欠陥発生の少ないグループは自グループ内の予備領域をあまり使用しない。このため、グループ間を越えて予備領域に交替する確率が減少し、欠陥が多い場合でも平均的なアクセス性能の低下を最小限に抑えることが可能となった。
【００７１】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
【００７２】
本発明の請求項１に記載の光ディスクにおいては、再生可能領域に設けたコントロールデータ領域に欠陥管理領域の位置を示す位置情報を記録し、この情報を読み出すことによって記録再生可能領域にある欠陥管理領域にアクセスできるようにしたので、この光ディスクを駆動する光ディスク装置は、この光ディスクの欠陥管理領域の配置に関する情報をあらかじめ知らなくてもこの光ディスクを記録再生することができる。
【００７３】
光ディスクのフォーマット変更や追加があった場合に、既に製造後の装置であってもその光ディスクに対応可能となるので、光ディスクの互換性が格段に改善される。
【００７４】
本発明の請求項２に記載の光ディスクにおいては、再生可能領域に設けたコントロールデータ領域に欠陥管理領域の位置を示す位置情報を記録し、この情報を読み出すことによって記録再生可能領域にある欠陥管理領域にアクセスできるようにしたので、この光ディスクを駆動する光ディスク装置は、この光ディスクの欠陥管理領域の配置に関する情報をあらかじめ知らなくてもこの光ディスクを記録再生することができる。
【００７５】
光ディスクのフォーマット変更や追加があった場合に、既に製造後の装置であってもその光ディスクに対応可能となるので、光ディスクの互換性が格段に改善される。さらに、欠陥管理領域の先頭位置だけでなく、数、あるいはサイズの情報を有するので、こうした内容の変更にも対応可能であり、互換可能なフォーマット変更や追加の幅が格段に広くなる。
【００７６】
本発明の請求項３に記載の光ディスクにおいては、前記コントロールデータ領域の先頭位置を光ディスクの記録可能容量に関わらず、常に同位置に配置させたことにより、グループ構造や容量の違う光ディスクに対しても、容易に記録再生がおこなえるような駆動装置の実現を可能とする。
【００７７】
本発明の請求項４に記載の光ディスクにおいては、前記欠陥管理領域に、前記予備領域の先頭アドレスあるいはサイズをあらわす情報を含ませたことにより、予備領域の配置に関する情報がすべて光ディスク上から得られるので、用途に合わせて、予備領域を自在に設定可能となった。
【００７８】
本発明の請求項５に記載の光ディスク処理装置においては、初期化時に予備領域のサイズを任意に設定することができる。この設定を光ディスク上に保持しておくことができるので、初期化により変更も自在である。また、使用する目的により予備領域のサイズを変更することを可能としたことにより、ユーザやアプリケーションがディスクのフォーマット時に予備領域の大きさを決定することが可能となる。さらに、例えば予備領域の大きさを０として、つまりユーザ領域を最大にして、この上に例えば、交替処理をせずスリップ処理だけで欠陥管理をするといった独自の欠陥管理方法を構築することも可能となり、今後多様な光ディスクの登場においても柔軟なフォーマットが構築できる。
【００７９】
本発明の請求項６に記載の光ディスクにおいては、特定のグループ内に対するトラック数あるいはトラック１周あたりのセクタの数は、グループの番号に関する一次関数にし、該関数の定数をグループ構造を特定できる情報として用いることによって、ゾーン構成を特定するために、各ゾーンのグループ数をそのままテーブルとして持つ場合に比べ、より少ないパラメータで、ゾーン構成を特定することができる。また、光ディスク内のゾーン構成を決定するパラメータをすべて線形な関係に保つことにより、光ディスク駆動装置のファームウェアルーチンを簡単化することが可能となる。
【００８０】
本発明の請求項７に記載の光ディスクにおいては、特定のグループ内での予備領域のセクタ数は、グループの番号に関する１次または２次関数にし、該関数の定数をグループ構造を特定できる情報として用いていることによって、各グループの予備領域のセクタ数を特定する。各ゾーンのグループ数をそのままテーブルとして持つ場合に比べ、より少ないパラメータで、グループ構造を特定することができる。また、光ディスク内の予備領域のセクタ数を決定するパラメータをすべて線形な関係に保つことにより、光ディスク駆動装置のファームウェアルーチンを簡単化することが可能となる。
【００８１】
本発明の請求項８に記載の光ディスクにおいては、特定のグループ内での予備領域のセクタ数は、該グループの属するセクタ数との比例関係とし、その比例係数をグループ毎の予備領域の位置情報を有する領域に記録することにより、光ディスク駆動装置のファームウェアで具体的な予備領域の大きさや位置のテーブルを用いるのに比べ、より少ないパラメータで、ゾーン構成を特定することができる。
【００８２】
また、光ディスク駆動装置がディスクのグループ構造が未知の光ディスクを駆動する場合でも、予備領域の位置情報のパラメータを用いることによって、データの記録再生がおこなえるようになる。
【００８３】
本発明の請求項９に記載の光ディスク、また、本発明の請求項１０に記載の光ディスクにおいては、論理アドレス値が０のセクタを含むグループ内あるいは、論理アドレス値が０と最大論理アドレス値を含むグループにおいてユーザ領域に対する予備領域の大きさの割合を、その他のゾーンにおけるユーザ領域に対する予備領域の大きさの割合よりも大きくしたことによって、論理フォーマット上重要である記述子を含むゾーンの欠陥や汚れによる不良セクタの数の許容値があがり、記述子の読み書き性能の低下する率が減少するため欠陥に強い光ディスクが得られる。
【００８４】
本発明の請求項１１に記載の光ディスクにおいては、特定のグループ内での予備領域のセクタ数を、論理アドレスの小さい値の入っているゾーンほどユーザ領域の大きさに対する予備領域大きさの割合が大きくなるようにしたことによって、ユーザのデータが記録される確率の高い、論理アドレスの小さいセクタを含むゾーンほど、予備領域を使い果たして読み書きができなくなる率が小さくなると同時に、簡単にこのグループ構造をパラメータ化し、光ディスクに記録しておくことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１である光ディスクのゾーンの構成を示す図である。
【図２】 この発明の実施の形態１である光ディスクのゾーンの構成例を示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態１である光ディスクの物理フォーマット情報の例を示す図である。
【図４】 この発明の実施の形態１である光ディスクのＤＭＡおよびＤＤＳの構成例を示す図である。
【図５】 この発明の実施の形態１である光ディスク駆動装置がディスクをロードした時の処理フローを示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態２である光ディスクのＤＤＳの構成例を示す図である。
【図７】 この発明の実施の形態３である光ディスクの各ゾーンの大きさの例を示す図である。
【図８】 この発明の実施の形態４である光ディスクの各ゾーンの大きさの例を示す図である。
【図９】 この発明の実施の形態４である光ディスクの各ゾーンの予備領域のセクタ数を示すパラメータ配置を示す図である。
【図１０】 この発明の実施の形態５である光ディスクの各ゾーンの大きさの例を示す図である。
【図１１】 この発明の実施の形態１である光ディスクのＤＭＡとコントロールデータ領域の配置を示す図である。
【図１２】 この発明の実施の形態１である光ディスクのＤＭＡおよびＤＤＳの構成例を示す図である。
【図１３】 この発明の実施の形態１である光ディスク処理装置の構成を示す図である。
【図１４】 この発明の実施の形態６である光ディスクの各ゾーンの構成例を示す図である。
【図１５】 この発明の実施の形態６である光ディスクの各ゾーンの別の構成例を示す図である。
【図１６】 従来の光ディスクのデータゾーンを構成を示す図である。
【図１７】 従来の光ディスクのＤＭＡの配置位置を示す図である。
【図１８】 従来の別の光ディスクのＤＭＡの配置位置を示す図である。
【図１９】 従来の光ディスクの予備領域の大きさを示す図である。
【符号の説明】
１ 光ディスク、２ ディスクモータ、３ 光ヘッド、４ 情報記録再生手段、５ グループ構成判定部、６ 物理−論理アドレス変換部、７ ＲＡＭ、８ コントローラ、

Claims (2)

  1. 記録領域が円周状の境界によって複数のグループに分割された記録可能な光ディスクであり、前記グループごとにトラック１周あたりのセクタ数が異なる光ディスクであって、前記光ディスクは、再生可能領域に光ディスクの記録再生動作を制御するための情報を有するコントロールデータ領域を含み、前記コントロールデータ領域は所定のグループに対するトラック数を求めるためのグループ番号に関する一次関数あるいは、所定のグループに対するセクタ数を求めるためのグループ番号に対する一次関数を表現するパラメータを有することを特徴とする光ディスク。
  2. 記録領域が円周状の境界によって複数のグループに分割された記録可能な光ディスクであり、前記グループごとにトラック１周あたりのセクタ数が異なる光ディスクであって、前記光ディスクは、記録再生可能領域に欠陥セクタの交替処理を制御するための情報を有する複数個の欠陥管理領域を含み、前記欠陥管理領域は、所定のグループにおける予備領域のセクタ数を求めるためのグループ番号に関する一次又は二次関数のパラメータを含むことを特徴とする光ディスク。
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