JP3714897B2 - データ記録／再生装置及びその方法並びにデータ符号化方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は記録媒体上のデータ記録及び再生装置並びにその方法、そして記録媒体上のデータ変調方法に係り、より詳細には、チャンネル歪みに強いようにデータを変調して記録及び再生するデータ記録及び再生装置並びにその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、記録媒体の記録密度が高くなるにつれて、現在のＤＶＤ-ＲＡＭやＤＶＤ-Ｒ／ＲＷは以前よりもトラック間隔が狭くなり、隣接トラックから流入されるクロストーク及びノイズと、隣接ピットから流入されるシンボル間干渉（Ｉｎｔｅｒ−Ｓｙｍｂｏｌ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ；ＩＳＩ）量が増えつつある。これらの外乱は、特に物理アドレスをピット状にして製作した記録媒体をアクセスするとき、ＲＦ信号のジッタが大きくなる主な原因となり、その結果、アドレス検出エラーが多くなる。
【０００３】
通常、記録媒体に採用されているデータ変調コードは最小、最大拘束長が制限を有するＲＬＬ（ランレングスリミテッド）コードである。ここで、最小拘束長を決定するパラメータｄは光ディスク上のピット（またはランド）を認識できる検出性能の正確度及びコードの記録密度を左右する。また、最大拘束長を決定するパラメータｋはコードの効率及びシンク戦略に影響を与える。通常のＲＬＬコードはｄ及びｋの間に拘束長が連続的に存在する。例えば、ＤＶＤ系で使用されているＥＦＭ＋コードは、ｄ=２、ｋ=１０であるため、シンクを除けば、最小ピット（またはランド）３Ｔ（Ｔは１再生クロック）と最大ピット（またはランド）１１Ｔとの間に４Ｔ，５Ｔ，．．．，１０Ｔのコードがいずれも存在する。図１は、前記ＥＦＭ＋変調コードのランレングスの分布ヒストグラムを示したものである。しかし、このように、スペースが１Ｔであるコードを使用する場合、チャンネル上に生じ得る歪みにより再生されるＲＦ信号にジッタが生じるとき、±０．５Ｔから外れればエラーが生じる可能性が高くなる。
【０００４】
図２は、通常のＤＶＤ-ＲＡＭヘッダ領域における物理アドレス構造を示した表である。通常のＤＶＤ-ＲＡＭの場合、物理アドレスの検出性能を高めるためにヘッダに同一のアドレスを２回繰り返して構成する。すなわち、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）をかけるための可変周波数発振器ＶＦＯ１情報、ＡＭ（Ａｄｄｒｅｓｓ Ｍａｒｋ）情報、ＩＤ情報（ＰＩＤ１）、ＩＤエラー検出のためのＩＥＤ１（ＩＤ Ｅｒｒｏｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）情報及びＩＥＤ１を復調するために必要なＰＡ１（ＰｏｓｔＡｍｂｌｅ）情報と、これと同一の機能で同一のアドレスを記録するためのＶＦＯ２、ＡＭ、ＰＩＤ２、ＩＥＤ２及びＰＡ２情報を含む。このように、ＲＬＬ変調コードを用いた物理アドレスの記録は検出性能を高めるための記録の冗長が伴われる必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が達成しようとする技術的課題は、外乱に強いデータ変調がなされるデータ記録装置及びその再生装置並びにその各々の方法を提供し、さらに、歪みに強く記録媒体の記録密度を高めるためのデータ変調方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を達成するために、デジタル変換されたデータを記録媒体上に記録するためのデータ変換装置は、前記デジタル変換されたデータが入力されれば、ランレングスを所定長さだけ拡張する第１コード変換を行って出力するスペース拡張用エンコーダと、前記スペース拡張用エンコーダから出力されたデータ及び所定の第２コード変換されたデータを多重化する多重化器、及び前記多重化器から出力されたデータを記録媒体上に記録するのに適した所定のデータフォーマットに変換する変換器を含むことを特徴とする。
【０００７】
望ましくは、第１コード変換は、データビット"１"は"０１０"に変換し、データビット"０"は"０００"に変換する。
【０００８】
望ましくは、ヘッダ領域に属するデータに対して前記第１コード変換を行う。
【０００９】
望ましくは、前記ヘッダ領域に属するデータは、アドレスの開始を知らせるアドレスマークと、同期信号であるＶＦ０信号、及びアドレス信号を含む。
【００１０】
望ましくは、前記アドレス信号は、前記スペース拡張用エンコーダへの入力前に８／９変調方式により変調される。
【００１１】
望ましくは、前記第２コード変換は、ユーザデータをＥＦＭ＋変換する。
【００１２】
望ましくは、前記変換器におけるフォーマット変換は、ＮＲＺの形のデータをＮＲＺＩの形に変換する。
【００１３】
前記課題を達成するために、データのランレングスが所定の長さだけ拡張された形に変調されて記録されている記録媒体からデータを復調するためのデータ復調装置は、記録媒体上のデータを検出する検出部と、検出されたデータのエラーを訂正するエラー訂正部、及びエラー訂正されたデータの前記所定長さだけ拡張されたランレングスを縮めて元のビット信号を復旧するデコーダを含むことを特徴とする。
【００１４】
望ましくは、あるビットに対して前記所定長さだけ拡張された形のデータ及び他のビットに対するデータを区分する同期検出器をさらに含む。
【００１５】
望ましくは、前記記録媒体上に記録されたデータの変調形態が、"１"に対して"０１０"に、"０"に対して"０００"に拡張されて変調された形態であるとき、前記エラー訂正部は、"１ｘｘ"、"ｘ１ｘ"、"ｘｘ１"の形のデータをいずれも"０１０"に訂正する。
【００１６】
望ましくは、前記デコーダは、"０１０"のデータを"１"に、"０００"のデータを"０"に復号する。
【００１７】
前記課題を達成するために、記録媒体上にヘッダ及びユーザデータよりなるデータを記録するための記録装置は、前記ヘッダをなすデータに対してランレングスを拡張する第１コード変換を行う第１変換エンコーダと、前記ユーザデータに対して第２コード変換を行う第２変換エンコーダと、前記第１変換エンコーダ及び第２変換エンコーダから変換されたデータを多重化する多重化器と、前記多重化器で多重化されたデータを前記記録媒体に記録するのに適したフォーマットに変換する変換器、及び前記変換器から出力されたデータを波形整形して記録媒体上に記録する波形整形器を含むことを特徴とする。
【００１８】
望ましくは、前記第１変換は、入力されるビット"１"に対して"０１０"に、"０"に対して"０００"に変換する。
【００１９】
前記課題を達成するために、ヘッダデータ及びユーザデータが各々第１変換及び第２変換により変換されて記録された記録媒体上のデータを復調する復調装置は、記録媒体に記録されたデータを検出して２値化する検出手段と、前記２値化したデータから前記ヘッダデータの同期を検出する同期検出手段と、前記２値化したデータのうちヘッダデータに対して、前記同期検出手段で検出された同期に合わせてエラーを訂正する第１エラー訂正手段と、前記エラー訂正されたデータを第１復号方法により復号する第１デコーダと、前記２値化したデータのうちユーザデータに対して第２復号方法により復号する第２デコーダと、前記第１デコーダから復号化されたヘッダデータからアドレスを復号するアドレスデコーダ、及び前記第２デコーダから復号されたユーザデータのエラーを訂正する第２エラー訂正手段を含むことを特徴とする。
【００２０】
望ましくは、前記ヘッダデータがビット"１"に対して"０１０"に変換され、"０"に対して"０００"に変換されて記録されているとき、前記第１エラー訂正手段は前記同期検出手段に合わせて"１ｘｘ"、"ｘ１ｘ"または"ｘｘ１"として入力されるデータに対して"０１０"に訂正し、"０００"として入力されるデータは"０００"に訂正する。
【００２１】
望ましくは、前記第１デコーダは、前記第１エラー訂正手段から出力された"０１０"を"１"に、"０００"を"０"に変換する。
【００２２】
前記課題を達成するために、記録媒体にデータを記録する方法は、ヘッダデータであるか、あるいはユーザデータであるかを区分する段階と、所定のランレングス制限（ＲＬＬ）コードよりなるヘッダデータに対してランレングスを拡張する第１コード変換を行う段階と、ユーザデータに対して所定の第２コード変換を行う段階と、前記第１コード変換されたヘッダデータ及び第２コード変換されたユーザデータを多重化する段階と、前記多重化されたデータのフォーマットを前記記録媒体に適した所定のフォーマットに変換する段階、及び前記フォーマット変換されたデータを記録媒体に記録する段階を含むことを特徴とする。
【００２３】
望ましくは、前記第１コード変換は、データをなすビット"１"を"０１０"に変換し、ビット"０"を"０００"に変換する。
【００２４】
前記課題を達成するために、データが記録された記録媒体からデータを復旧するデータ再生方法は、記録媒体に記録されたデータを検出して２値化する段階と、２値化したデータを所定の復調用フォーマットに変換する段階と、前記復調用フォーマットに変換されたデータからヘッダデータ及びユーザデータを区分する段階と、前記ヘッダデータに対してエラーを訂正する段階と、エラー訂正されたヘッダデータを第１コード復号方法により復号する段階と、前記復号されたヘッダデータからアドレスデータを復旧する段階と、前記ユーザデータに対して第２コード復号方法により復号化する段階と、前記ユーザデータに対してエラー訂正する段階とを含むことを特徴とする。
【００２５】
前記ヘッダデータのエラーを訂正する段階は、記録媒体上に記録されたデータがビット"１"が"０１０"に、ビット"０"が"０００"に変換されたとき、エラーにより記録媒体から読み出したデータが"１ｘｘ"、"ｘ１ｘ"、または"ｘｘ１"として検出されたとき、これらをいずれも"０１０"に訂正する。
【００２６】
望ましくは、前記エラー訂正されたヘッダデータを第１コード復号化する段階は、"０１０"を"１"に、"０００"を"０"に復号する段階である。
【００２７】
前記他の課題を達成するために、最小ランレングスｄ、最大ランレングスｋ、変調前のデータビット長ｍ、変調後のコードワードのビット数ｎ、ランレングス間のスペースｓを用いてＲＬＬ（ｄ，ｋ，ｍ，ｎ、ｓ）で表わす、記録媒体に記録されるデータのＲＬＬ変調方法は、前記記録媒体の所定ピット以下である短いピットやランドに対してはｓ=２以上であるＲＬＬ（ｄ，ｋ，ｍ，ｎ，ｓ）変調コードを使用し、それ以外のピットやランドに対してはｓ=１であるＲＬＬ（ｄ，ｋ，ｍ，ｎ，ｓ）変調コードを使用することを特徴とする。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき、本発明を詳細に説明する。
図３は、本発明の記録媒体上のデータ記録装置の実施形態を示したものであって、データ記録装置は、スペース拡張用エンコーダ３００、多重化器３１０、波形変換器３２０及び波形整形制御器３３０を含む。スペース拡張用エンコーダ３００は、記録媒体に記録するデジタル変換されたデータが入力されれば、ランレングスを所定長さだけ拡張する第１コード変換を行う。これは、記録媒体上のデータ再生時にその検出エラーを低減するためであって、Ｔを再生時の基本クロックとしたとき、記録媒体に形成するピット間の間隔が２Ｔ以上隔てられるようにデータを変調するのである。ピット間の間隔（スペース）を２Ｔや３Ｔだけ隔てたコードを使用すれば、同一のジッタに対してスペースが１Ｔであるコードに比べて一層改善された検出性能が得られる。もちろん、スペースを２Ｔや３Ｔだけ隔てればコードが長くなり、記録密度の側面からは不利であるかもしれないが、ディスク上の物理アドレスなどの重要な情報はジッタなどによる検出エラーを低減することがより重要であるため、改善された検出性能を保証するために望ましいと言える。本発明のスペース拡張エンコーダ３００は前述した概念のスペース拡張のために、入力されるデータにおいて"１"のビットは"０１０"に、"０"のビットは"０００"に変調する。ここで、スペース拡張エンコーダ３００に入力されるデータは検出エラーに敏感な物理領域上に記録されるデータであって、以下ではヘッダデータと称する。ヘッダデータにはアドレスマーク（Ａｄｄｒｅｓｓ Ｍａｒｋ；ＡＭ）、可変周波数発振器ＶＦＯ及びアドレスデータが含まれる。ここで、ＶＦＯやＡＭ信号は一定の信号パターンを有し、アドレスデータはスペース拡張エンコーダ３００に入力される前に８／９変調コード化した形のデータであり得る。ＶＦＯはＰＬＬ同期のための信号であり、ＡＭはアドレスの開始を知らせるための信号である。ユーザデータに対しては、例えばＥＦＭ＋などの第２コード変換を行う。多重化器３１０はスペース拡張エンコーダ３００を通じてコード変換されたヘッダデータ及び第２コード変換されたユーザデータを多重化して出力する。多重化器３１０においてこれらの信号の入力は、外部から与えられる選択信号ＳＥＬ１、ＳＥＬ２の組合せによりなされる。多重化器３１０を通じて、ＶＦＯ、ＡＭ、アドレスデータストリーム及びユーザーデータストリームが次第に多重化されて出力される。波形変換器３２０は多重化器３１０を通じて出力されたデータストリームを記録媒体上に記録するのに適したフォーマットに変換する。例えば、多重化器３１０を通じて出力されたデータストリームのフォーマットがＮＲＺであるとき、ＮＲＺＩの形に変換することをいう。波形整形制御器３３０はレーザパワー調整（ＬＰＣ）手段などのものであって、波形変換器３２０から出力されたデータストリームを記録媒体に記録する。記録可能な記録媒体の場合にはユーザデータ空間を空きにした状態でヘッダデータだけが記録される。
【００２９】
図４は、図３の記録装置を通じて記録された記録媒体上のデータを再生するための本発明の再生装置を示したものであって、検出部４００、エラー訂正部４２０及びデコーダ４４０を含む。検出部４００は、記録媒体からデータを読み出して２値化する。エラー訂正部４２０は、検出部４００で２値化したデータに含まれている、ジッタなどの歪みにより生じたエラーを訂正する。図３において、記録媒体上に記録されたデータの変調形態が"１"に対して"０１０"、"０"に対して"０００"の形に拡張されて変調されているため、エラー訂正部４２０は、"１ｘｘ"、"ｘ１ｘ"、"ｘｘ１"の形のデータをいずれも"０１０"に訂正する。検出部４００とエラー訂正部４２０との間には、記録時に例えばＮＲＺＩの形に変換されたデータフォーマットを、例えば、ＮＲＺなどの元のフォーマットに変換する第２波形変換器４１０がさらに含まれ得る。デコーダ４４０は、エラー訂正部４２０でエラー訂正されたデータを復号化する。図３において、スペース拡張エンコーディング方式により符号化されたデータはデコーダ４４０でエラー訂正されたデータの前記所定長さだけ拡張されたランレングスを縮めて元のビット信号を復旧する。すなわち、"０１０"を"１"に、"０００"を"０"に復号する。連続するデータストリームからデコーディングするデータが正確に区分可能に、すなわち、ある拡張された形のデータと他の拡張形態のデータとが区分可能に、同期検出器４６０が使用される。同期検出器４６０は一定のパターンで入力されるＶＦＯ信号及びアドレスマーク（ＡＭ）などの信号を検出した後、以降に入力されるデータを区分するための同期パルスを生じる。すなわち、ＶＦＯ信号及びアドレスマーク信号を検出した後、以降に入力されるアドレスデータストリームが"０００１００００００１０００１０００．．．"であれば、"０００""１００""０００"""０１０"００１""０００"に区分して区分された各データの２番目のビットに合わせてビット１が生じるように同期信号が生じる。この同期信号（または同期パルス）により、エラー訂正部４２０は前記データを"０００""０１０""０００""０１０""０１０""０００"にエラー訂正を行う。
【００３０】
図５は、本発明のデータ記録／再生装置の詳細ブロック図である。記録を行う部分は、アドレス生成器５００、アドレスマーク入力器５０２、ＶＦＯ入力器５０４、第１エンコーダ５０６、ユーザデータ入力器５０８、第２エンコーダ５１０、多重化器５１２、波形変換器５１４及び光波形整形器５１６を含む。ヘッダデータ及びユーザデータは相異なるコーディング方式によりエンコーディングされ、ヘッダデータをなすＶＦＯ信号及びアドレスマーク（ＡＭ）信号は各々ＶＦＯ入力器５０４及びアドレスマーク入力器５０２を通じて第１エンコーダ５０６に入力され、アドレスデータはアドレス生成器５００を通じて生成されて８／９変調器５０１を通じてエンコーディングされた後第１エンコーダ５０６に入力される。ユーザデータはユーザデータ入力器５０８を通じて入力されてＥＦＭ＋などのエンコーディング方式を採用する第２エンコーダ５１０に入力される。第１エンコーダ５０６はヘッダデータをなすデータに対してランレングスを拡張するスペース拡張エンコーディングを行う。例えば、入力される各々のデータビットが"１"であれば"０１０"に変換し、"０"であれば"０００"に変換する方式のランレングス拡張エンコーディングを行う。多重化器５１２は、第１エンコーダ５０６及び第２エンコーダ５１０を通じて符号化されたヘッダデータ及びユーザデータを多重化する。波形変換器５１４は、記録媒体上に記録するのに適したパターンにデータパターンを変換するものであって、多重化器５１２から出力されたＮＲＺの形のデータストリームをＮＲＺＩの形に変換する。波形整形器５１６は波形変換器５１４から出力されたデータを波形整形して記録媒体上に記録する。８／９変調器５０１、第１エンコーダ５０６、第２エンコーダ５１０、波形変換器５１４及び波形整形器５１６の動作を行わせるために、記録クロックＷＣＬＫの１／３倍のクロック発生器５１５が含まれる。
【００３１】
図５のデータ記録／再生装置において、再生のための構成部分は、２値化検出手段５２０、波形再生器５２２、同期検出手段５２４、エラー訂正部５２６、第１デコーダ５２8、第２デコーダ５３０、８／９復調器またはアドレスデコーダ５３２及び第２エラー訂正部５３４を含む。２値化検出手段５２０は、記録媒体からデータを読み出して２値化する。波形再生器５２２は、２値化したデータのデータパターンを元のパターンに復旧するためにＮＲＺＩの形のデータストリームをＮＲＺの形に変換する。同期検出手段５２４は、波形再生器５２２からの信号から予め知っている一定のパターンのＶＦＯ信号及びＡＭ信号のパターンを検出し、以降に入力されるデータストリームから復調するためのアドレスデータを各々分類してその各々の分類されたデータごとに同期パルスを一つずつ生じる。すなわち、ＶＦＯ信号及びアドレスマーク信号の検出後、以降に入力されるアドレスデータストリームが"０００１００００００１０００１０００．．．"であれば、"０００""１００""０００""０１０""００１""０００"に区分して区分された各データの２番目のビットに合わせてビット１が生じるように同期信号が生じる。この同期信号（または同期パルス）によりエラー訂正部５２４は前記データを"０００""０１０""０００""０１０""０１０""０００"にエラー訂正を行う。エラー訂正部５２４は、同期検出手段５２２で生じた波形に合わせて"１ｘｘ"、"ｘ１ｘ"または"ｘｘ１"として入力されるデータに対して"０１０"に訂正し、"０００"として入力されるデータは"０００"に訂正する機能を有する。第１デコーダ５２６は、エラー訂正されたデータに対し、拡張されたランレングスを縮めて元のデータに復旧する動作を行う。すなわち、"０００""０１０""０００""０１０""０１０""０００"を次第に、"０""１""０""１""１""０"に復号する。第２デコーダ５２８は、ユーザデータに対してデコーディングを行うものであって、ＥＦＭ＋変調されたユーザデータは第２デコーダ５２８でＥＦＭ＋復調されて出力される。第１デコーダ５２６で復調されたヘッダデータにおいて、アドレスデータは８／９復調器またはアドレスデコーダ５３２を元のアドレスデータに復元する。再生部分をなす各構成素子の動作のために、再生クロックを生じるＰＬＬ回路部５２１及びＰＬＬ回路部５２１からのクロックを１／３倍した１／３クロック器５２３が使用される。
【００３２】
図６の（ａ）〜（ｅ）は図５の各データの波形図であって、（ａ）はＶＦＯ信号区間、（ｂ）はアドレスマーク信号区間、（ｃ）はアドレスデータ区間、（ｄ）はヘッダデータの全体区間、（ｅ）は図５の多重化器５１０から入力される信号を選択するための信号区間である。ユーザデータは図６には示していないが、（ｄ）のヘッダデータ区間が“ロー”（０）である区間にある。（ｅ）の多重化器５１０の選択信号は（ａ）〜（ｄ）の波形を用いて作られる。選択信号の波形において、数字０の区間はユーザデータを選択する区間であり、１はＶＦＯ信号を選択する区間であり、２はアドレスマーク信号を選択する区間であり、３はアドレスデータを選択する区間であって、これらの数字は各々多重化器５１０の２ビットの選択信号の値を意味する。
【００３３】
図７は、図５においてアルファベットで表わした各構成要素の出力信号の例を示したものであって、図７の（ａ）はヘッダをなすＶＦＯ、ＡＭ、アドレスデータ信号Ａ'、Ｂ'、Ｃ'である。（ａ）の信号は第１エンコーダ５０６を通じてランレングスが拡張された（ｂ）のような信号に符号化される。（ｃ）は、波形変換器５１２を通じてＮＲＺＩのフォーマットに変換されたデータである。（ｄ）は波形整形されて記録媒体に記録された信号を読み出して２値化検出手段５２０から２値化した信号である。このとき、ジッタなどの外乱により記録されていた状態とは異なって、読み出されたデータにエラーが生じた（斜線の部分）ことが分かる。（ｅ）は記録時にＮＲＺＩであったデータフォーマットをＮＲＺのフォーマットにさらに復旧したデータである。（ｆ）は、（ｅ）の信号がエラー訂正部５２４を通じてエラー訂正された結果である。ＶＦＯ信号及びアドレスマーク（ＡＭ）信号は一定のランレングスの信号よりなるように記録前に予め定めておくので、再生時に読み出された一定のパターンの信号を検出すれば、それがＶＦＯ及びアドレスマーク信号であることが分かる。ＶＦＯコンボルーションはデータストリームのデータパターンを知らせるためのものであって、最大に生じるランレングスの信号を検出するものである。本発明において、ＶＦＯ信号は６Ｔ信号のパターンを用いて記録し、再生時にそのパターンが符号化した形のパターンを検出することによりＶＦＯ信号であることが分かる。アドレスマーク信号は所定の論理ゲートを用いて特定の記録時に用いられた特定のパターンを検出することにより、アドレスマーク信号であることを区別し得る。本発明において、アドレスマーク信号は１５Ｔ信号パターンを用いて記録し、再生時にそのパターンが符号化した以降の該当パターンを検出することにより、アドレスマーク信号であることが区別される。アドレスマーク信号及びＶＦＯマーク信号が区別されたならば、図６での多重化器の記録順序からみたとき、以降のデータがアドレスデータであることが分かる。アドレスマーク信号の検出後に入力されるデータストリームに対して各々符号化した単位別にデコーディングする有効ビット及び同期された同期パルスが生じ、これにより符号化したデータが正確に区分され、デコーディングされる有効ビットが正確に見つかった状態でデコーディングがなされ得る。
【００３４】
図８は、本発明のデータ記録方法のフローチャートであって、まず、記録するデータがヘッダデータであるか、あるいはユーザデータであるかを区分する（ステップ８００）。ヘッダデータである場合、所定のランレングス制限（ＲＬＬ）コードよりなるヘッダデータに対してランレングスを拡張する第１コード変換を行う（ステップ８１０）。ここで、第１コード変換とは、前述したスペース拡張コード変換に当たる。すなわち、データをなすビット"１"を"０１０"に変換し、ビット"０"を"０００"に変換する方式によりランレングスを拡張する変換がスペース拡張コード変換であると言える。ユーザデータに対してＥＦＭ＋変換などの第２コード変換を行う（ステップ８２０）。第１コード変換されたヘッダデータ及び第２コード変換されたユーザデータを多重化して１本のデータストリームを形成する（ステップ８３０）。多重化したデータのフォーマットを前記記録媒体に適した所定のフォーマットに変換する（ステップ８４０）。ここで、所定のフォーマットの例として、ＮＲＺＩフォーマットが挙げられる。フォーマット変換されたデータを記録媒体に記録する（ステップ８５０）。
【００３５】
図９は、図８のように記録媒体上に記録されたデータを再生する方法のフローチャートであって、記録媒体からデータを読み出して２値化する（ステップ９００）。２値化したデータが記録時に所定の記録用パターンに変換されたものであるとき、そのパターンを元のパターンに復旧する変換を行う（ステップ９１０）。元のデータパターンに変換されたデータストリームからヘッダデータ及びユーザデータを区分する（ステップ９２０）。ヘッダデータのエラーを訂正する（ステップ９３０）。ヘッダデータが記録時にビット"１"に対して"０１０"に、"０"に対して"０００"に符号化されて記録されたならば、記録媒体から読み出されたデータは特に"０１０"のデータが"１ｘｘ"、"ｘ１ｘ"または"ｘｘ１"に歪んだ状態であり得る。このように歪んだデータをいずれも"０１０"に訂正するのが本発明のエラー訂正段階である。エラー訂正されたヘッダデータは第１コード復号方法により復号化されてアドレスデータが復旧される（ステップ９４０）。エラー訂正されたデータに対し、例えば、記録時に拡張されたランレングスを縮めて元のデータに復旧するデコーディングを行い、これは"０００"を"０"に、"０１０"を"１"に復旧することをいう。ユーザデータに対してエンコーディングされた方法に当たるデコーディング方法である第２コード復号方法により復号化する（ステップ９５０）。復号化されたユーザデータからエラーを訂正する（ステップ９６０）。
【００３６】
図１０は、記録可能な光ディスク記録／再生媒体において、ヘッダ構造の一例を示したものである。従来には、図１０の（ａ）のように、通常のＲＬＬコードにより形成されたヘッダは、３Ｔから１Ｔ間隔の各パターンをもったデータパターンよりなることが分かる。本発明においては、図１０の（ｂ）のように、スペース拡張型ＲＬＬコードを用いることにより、３Ｔ、６Ｔ、９Ｔ、１２Ｔの信号パターンだけでヘッダが構成されることが分かる。
【００３７】
図１１及び図１２は、本発明のスペース拡張型コードを用いたヘッダ構造を示した表であって、図１１はアドレスデータ及び関連データを１回ずつ記録した場合の例であり、図１２はアドレスデータ及び関連データを２回ずつ記録した場合の例である。
【００３８】
図１３、図１４は、図２のような従来のヘッダ及び図１１のようなヘッダからアドレスを読み出す場合であって、図１３が信号対雑音比（ＳＮＲ）の変化に対する読出しエラー率を比較したグラフであり、図１４がチルトの変化による読出しエラー率を比較したグラフである。
【００３９】
図１５、図１６は、図２のような従来のヘッダ及び図１２のようなヘッダからアドレスを読み出す場合であって、図１５が信号対雑音比（ＳＮＲ）の変化に対する読出しエラー率を比較したグラフであり、図１６がチルトの変化による読出しエラー率を比較したグラフである。
【００４０】
図１３乃至図１６から、雑音及びディスクのチルトなどの外乱に対してスペース拡張型コードを用いた本発明の場合が従来の場合よりもアドレス検出率においてより優れていることが分かる。
【００４１】
図１７は、本発明において、ヘッダ区間の信号を２値化した直後の各Ｔ別の発生頻度を示したものであり、図１８は、エラー訂正がなされた後の各Ｔ別の発生頻度を示したヒストグラムであって、エラー訂正後に、使用されていないパターンの信号である２Ｔ、４Ｔ、５Ｔ、７Ｔ、８Ｔ、１０Ｔ、１１Ｔの信号が完壁に消去されたことが分かる。
【００４２】
前述したヘッダデータの変調方法から、最小ランレングスｄ、最大ランレングスｋ、変調前のデータビット長ｍ、変調後のコードワードのビット数ｎ、ランレングス間のスペースｓを用いてＲＬＬ（ｄ，ｋ，ｍ，ｎ，ｓ）で表わす、記録媒体に記録されるデータのＲＬＬ変調方法は、前記記録媒体の所定ピット以下である短いピットやランドに対してはｓ=２以上であるＲＬＬ（ｄ，ｋ，ｍ，ｎ，ｓ）変調コードを使用し、それ以外のピットやランドに対してはｓ=１であるＲＬＬ（ｄ，ｋ，ｍ，ｎ，ｓ）変調コードを使用できる。図１７から明らかなように、２値化直後に生じるエラーの頻度数は短いピットで高い。この点に着目して、データの成形形状を（例えば、光ディスクにおいてピットまたはランド間の間隔を）一定にスペース拡張するのではなく、ジッタなどによりエラーが生じる可能性の高い短いピットまたはランドはできる限り間隔（スペース）を広くして保護し、エラー発生の可能性が低い長いピットまたはランドに対しては間隔をそのままにしておくか、あるいは狭めることにより、記録密度を高め得るようにしたのである。例えば、３Ｔを最小ピットとしたとき、３Ｔと６Ｔとの間に４Ｔ及び５Ｔを空きにし、６Ｔ以上からは最大ピットまたはランドまで１Ｔ間隔でデータピットの大きさが存在するようにできる。図１９は、前述したヘッダ区間信号のＴ別の発生頻度を示したヒストグラムである。
図２０は、前述した８／９変調器の変調コードテーブルの例である。
【００４３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によるデータ記録／再生装置により、チャンネル歪みによる記録媒体上のデータをより安定的に再生でき、さらに、歪みに強く記録媒体の記録密度をも向上させた記録が行われ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ＥＦＭ＋変調コードのランレングスの分布を示したヒストグラムである。
【図２】 通常のＤＶＤ-ＲＡＭヘッダ領域における物理アドレス構造を示した表である。
【図３】 本発明の記録媒体上のデータ記録装置の実施形態を示す図である。
【図４】 図３の記録装置を通じて記録された記録媒体上のデータを再生するための本発明の再生装置の実施形態を示した図である。
【図５】 本発明のデータ記録／再生装置の詳細ブロック図である。
【図６】 （ａ）〜（ｅ）は図５の各データの波形図である。
【図７】 図５においてアルファベットで表わした各構成要素の出力信号の例を示す図である。
【図８】 本発明のデータ記録方法のフローチャートである。
【図９】 本発明のデータ再生方法のフローチャートである。
【図１０】 記録可能な光ディスク記録／再生媒体において、ヘッダ構造の一例を示した図である。
【図１１】 本発明のスペース拡張型コードを用いたヘッダ構造を示した表である。
【図１２】 本発明のスペース拡張型コードを用いたヘッダ構造を示した表である。
【図１３】 従来のヘッダ及び図１１のヘッダからアドレスを読み出す場合、（ａ）信号対雑音比（ＳＮＲ）の変化に対する読み出しエラー率を比較したグラフである。
【図１４】 従来のヘッダ及び図１１のヘッダからアドレスを読み出す場合、チルトの変化による読み出しエラー率を比較したグラフである。
【図１５】 従来のヘッダ及び図１２のヘッダからアドレスを読み出す場合、信号対雑音比（ＳＮＲ）の変化に対する読み出しエラー率を比較したグラフである。
【図１６】 従来のヘッダ及び図１２のヘッダからアドレスを読み出す場合、チルトの変化による読み出しエラー率を比較したグラフである。
【図１７】本発明においてヘッダ区間の信号を２値化した直後の各Ｔ別の発生頻度を示したヒストグラムである。
【図１８】 エラー訂正がなされた後の各Ｔ別の発生頻度を示したヒストグラムである。
【図１９】前述したヘッダ区間信号のＴ別の発生頻度を示したヒストグラムである。
【図２０】前述した８／９変調器の変調コードテーブルの例である。
【符号の説明】
３００ スペース拡張用エンコーダ
３１０，５１２ 多重化器
３２０，５１４ 波形変換器
４００ 検出部
４２０ エラー訂正部
４４０ デコーダ
４６０ 同期検出器
５０６ 第１変換エンコーダ
５１０ 第２変換エンコーダ
５１６ 波形整形器
５２０ 検出手段
５２４ 同期検出手段
５２６ 第１エラー訂正手段
５２８ 第１デコーダ
５３０ 第２デコーダ
５３２ ８／９復調器またはアドレスデコーダ
５３４ 第２エラー訂正手段
【発明の属する技術分野】
本発明は記録媒体上のデータ記録及び再生装置並びにその方法、そして記録媒体上のデータ変調方法に係り、より詳細には、チャンネル歪みに強いようにデータを変調して記録及び再生するデータ記録及び再生装置並びにその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、記録媒体の記録密度が高くなるにつれて、現在のＤＶＤ-ＲＡＭやＤＶＤ-Ｒ／ＲＷは以前よりもトラック間隔が狭くなり、隣接トラックから流入されるクロストーク及びノイズと、隣接ピットから流入されるシンボル間干渉（Ｉｎｔｅｒ−Ｓｙｍｂｏｌ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ；ＩＳＩ）量が増えつつある。これらの外乱は、特に物理アドレスをピット状にして製作した記録媒体をアクセスするとき、ＲＦ信号のジッタが大きくなる主な原因となり、その結果、アドレス検出エラーが多くなる。
【０００３】
通常、記録媒体に採用されているデータ変調コードは最小、最大拘束長が制限を有するＲＬＬ（ランレングスリミテッド）コードである。ここで、最小拘束長を決定するパラメータｄは光ディスク上のピット（またはランド）を認識できる検出性能の正確度及びコードの記録密度を左右する。また、最大拘束長を決定するパラメータｋはコードの効率及びシンク戦略に影響を与える。通常のＲＬＬコードはｄ及びｋの間に拘束長が連続的に存在する。例えば、ＤＶＤ系で使用されているＥＦＭ＋コードは、ｄ=２、ｋ=１０であるため、シンクを除けば、最小ピット（またはランド）３Ｔ（Ｔは１再生クロック）と最大ピット（またはランド）１１Ｔとの間に４Ｔ，５Ｔ，．．．，１０Ｔのコードがいずれも存在する。図１は、前記ＥＦＭ＋変調コードのランレングスの分布ヒストグラムを示したものである。しかし、このように、スペースが１Ｔであるコードを使用する場合、チャンネル上に生じ得る歪みにより再生されるＲＦ信号にジッタが生じるとき、±０．５Ｔから外れればエラーが生じる可能性が高くなる。
【０００４】
図２は、通常のＤＶＤ-ＲＡＭヘッダ領域における物理アドレス構造を示した表である。通常のＤＶＤ-ＲＡＭの場合、物理アドレスの検出性能を高めるためにヘッダに同一のアドレスを２回繰り返して構成する。すなわち、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）をかけるための可変周波数発振器ＶＦＯ１情報、ＡＭ（Ａｄｄｒｅｓｓ Ｍａｒｋ）情報、ＩＤ情報（ＰＩＤ１）、ＩＤエラー検出のためのＩＥＤ１（ＩＤ Ｅｒｒｏｒ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）情報及びＩＥＤ１を復調するために必要なＰＡ１（ＰｏｓｔＡｍｂｌｅ）情報と、これと同一の機能で同一のアドレスを記録するためのＶＦＯ２、ＡＭ、ＰＩＤ２、ＩＥＤ２及びＰＡ２情報を含む。このように、ＲＬＬ変調コードを用いた物理アドレスの記録は検出性能を高めるための記録の冗長が伴われる必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が達成しようとする技術的課題は、外乱に強いデータ変調がなされるデータ記録装置及びその再生装置並びにその各々の方法を提供し、さらに、歪みに強く記録媒体の記録密度を高めるためのデータ変調方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を達成するために、デジタル変換されたデータを記録媒体上に記録するためのデータ変換装置は、前記デジタル変換されたデータが入力されれば、ランレングスを所定長さだけ拡張する第１コード変換を行って出力するスペース拡張用エンコーダと、前記スペース拡張用エンコーダから出力されたデータ及び所定の第２コード変換されたデータを多重化する多重化器、及び前記多重化器から出力されたデータを記録媒体上に記録するのに適した所定のデータフォーマットに変換する変換器を含むことを特徴とする。
【０００７】
望ましくは、第１コード変換は、データビット"１"は"０１０"に変換し、データビット"０"は"０００"に変換する。
【０００８】
望ましくは、ヘッダ領域に属するデータに対して前記第１コード変換を行う。
【０００９】
望ましくは、前記ヘッダ領域に属するデータは、アドレスの開始を知らせるアドレスマークと、同期信号であるＶＦ０信号、及びアドレス信号を含む。
【００１０】
望ましくは、前記アドレス信号は、前記スペース拡張用エンコーダへの入力前に８／９変調方式により変調される。
【００１１】
望ましくは、前記第２コード変換は、ユーザデータをＥＦＭ＋変換する。
【００１２】
望ましくは、前記変換器におけるフォーマット変換は、ＮＲＺの形のデータをＮＲＺＩの形に変換する。
【００１３】
前記課題を達成するために、データのランレングスが所定の長さだけ拡張された形に変調されて記録されている記録媒体からデータを復調するためのデータ復調装置は、記録媒体上のデータを検出する検出部と、検出されたデータのエラーを訂正するエラー訂正部、及びエラー訂正されたデータの前記所定長さだけ拡張されたランレングスを縮めて元のビット信号を復旧するデコーダを含むことを特徴とする。
【００１４】
望ましくは、あるビットに対して前記所定長さだけ拡張された形のデータ及び他のビットに対するデータを区分する同期検出器をさらに含む。
【００１５】
望ましくは、前記記録媒体上に記録されたデータの変調形態が、"１"に対して"０１０"に、"０"に対して"０００"に拡張されて変調された形態であるとき、前記エラー訂正部は、"１ｘｘ"、"ｘ１ｘ"、"ｘｘ１"の形のデータをいずれも"０１０"に訂正する。
【００１６】
望ましくは、前記デコーダは、"０１０"のデータを"１"に、"０００"のデータを"０"に復号する。
【００１７】
前記課題を達成するために、記録媒体上にヘッダ及びユーザデータよりなるデータを記録するための記録装置は、前記ヘッダをなすデータに対してランレングスを拡張する第１コード変換を行う第１変換エンコーダと、前記ユーザデータに対して第２コード変換を行う第２変換エンコーダと、前記第１変換エンコーダ及び第２変換エンコーダから変換されたデータを多重化する多重化器と、前記多重化器で多重化されたデータを前記記録媒体に記録するのに適したフォーマットに変換する変換器、及び前記変換器から出力されたデータを波形整形して記録媒体上に記録する波形整形器を含むことを特徴とする。
【００１８】
望ましくは、前記第１変換は、入力されるビット"１"に対して"０１０"に、"０"に対して"０００"に変換する。
【００１９】
前記課題を達成するために、ヘッダデータ及びユーザデータが各々第１変換及び第２変換により変換されて記録された記録媒体上のデータを復調する復調装置は、記録媒体に記録されたデータを検出して２値化する検出手段と、前記２値化したデータから前記ヘッダデータの同期を検出する同期検出手段と、前記２値化したデータのうちヘッダデータに対して、前記同期検出手段で検出された同期に合わせてエラーを訂正する第１エラー訂正手段と、前記エラー訂正されたデータを第１復号方法により復号する第１デコーダと、前記２値化したデータのうちユーザデータに対して第２復号方法により復号する第２デコーダと、前記第１デコーダから復号化されたヘッダデータからアドレスを復号するアドレスデコーダ、及び前記第２デコーダから復号されたユーザデータのエラーを訂正する第２エラー訂正手段を含むことを特徴とする。
【００２０】
望ましくは、前記ヘッダデータがビット"１"に対して"０１０"に変換され、"０"に対して"０００"に変換されて記録されているとき、前記第１エラー訂正手段は前記同期検出手段に合わせて"１ｘｘ"、"ｘ１ｘ"または"ｘｘ１"として入力されるデータに対して"０１０"に訂正し、"０００"として入力されるデータは"０００"に訂正する。
【００２１】
望ましくは、前記第１デコーダは、前記第１エラー訂正手段から出力された"０１０"を"１"に、"０００"を"０"に変換する。
【００２２】
前記課題を達成するために、記録媒体にデータを記録する方法は、ヘッダデータであるか、あるいはユーザデータであるかを区分する段階と、所定のランレングス制限（ＲＬＬ）コードよりなるヘッダデータに対してランレングスを拡張する第１コード変換を行う段階と、ユーザデータに対して所定の第２コード変換を行う段階と、前記第１コード変換されたヘッダデータ及び第２コード変換されたユーザデータを多重化する段階と、前記多重化されたデータのフォーマットを前記記録媒体に適した所定のフォーマットに変換する段階、及び前記フォーマット変換されたデータを記録媒体に記録する段階を含むことを特徴とする。
【００２３】
望ましくは、前記第１コード変換は、データをなすビット"１"を"０１０"に変換し、ビット"０"を"０００"に変換する。
【００２４】
前記課題を達成するために、データが記録された記録媒体からデータを復旧するデータ再生方法は、記録媒体に記録されたデータを検出して２値化する段階と、２値化したデータを所定の復調用フォーマットに変換する段階と、前記復調用フォーマットに変換されたデータからヘッダデータ及びユーザデータを区分する段階と、前記ヘッダデータに対してエラーを訂正する段階と、エラー訂正されたヘッダデータを第１コード復号方法により復号する段階と、前記復号されたヘッダデータからアドレスデータを復旧する段階と、前記ユーザデータに対して第２コード復号方法により復号化する段階と、前記ユーザデータに対してエラー訂正する段階とを含むことを特徴とする。
【００２５】
前記ヘッダデータのエラーを訂正する段階は、記録媒体上に記録されたデータがビット"１"が"０１０"に、ビット"０"が"０００"に変換されたとき、エラーにより記録媒体から読み出したデータが"１ｘｘ"、"ｘ１ｘ"、または"ｘｘ１"として検出されたとき、これらをいずれも"０１０"に訂正する。
【００２６】
望ましくは、前記エラー訂正されたヘッダデータを第１コード復号化する段階は、"０１０"を"１"に、"０００"を"０"に復号する段階である。
【００２７】
前記他の課題を達成するために、最小ランレングスｄ、最大ランレングスｋ、変調前のデータビット長ｍ、変調後のコードワードのビット数ｎ、ランレングス間のスペースｓを用いてＲＬＬ（ｄ，ｋ，ｍ，ｎ、ｓ）で表わす、記録媒体に記録されるデータのＲＬＬ変調方法は、前記記録媒体の所定ピット以下である短いピットやランドに対してはｓ=２以上であるＲＬＬ（ｄ，ｋ，ｍ，ｎ，ｓ）変調コードを使用し、それ以外のピットやランドに対してはｓ=１であるＲＬＬ（ｄ，ｋ，ｍ，ｎ，ｓ）変調コードを使用することを特徴とする。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき、本発明を詳細に説明する。
図３は、本発明の記録媒体上のデータ記録装置の実施形態を示したものであって、データ記録装置は、スペース拡張用エンコーダ３００、多重化器３１０、波形変換器３２０及び波形整形制御器３３０を含む。スペース拡張用エンコーダ３００は、記録媒体に記録するデジタル変換されたデータが入力されれば、ランレングスを所定長さだけ拡張する第１コード変換を行う。これは、記録媒体上のデータ再生時にその検出エラーを低減するためであって、Ｔを再生時の基本クロックとしたとき、記録媒体に形成するピット間の間隔が２Ｔ以上隔てられるようにデータを変調するのである。ピット間の間隔（スペース）を２Ｔや３Ｔだけ隔てたコードを使用すれば、同一のジッタに対してスペースが１Ｔであるコードに比べて一層改善された検出性能が得られる。もちろん、スペースを２Ｔや３Ｔだけ隔てればコードが長くなり、記録密度の側面からは不利であるかもしれないが、ディスク上の物理アドレスなどの重要な情報はジッタなどによる検出エラーを低減することがより重要であるため、改善された検出性能を保証するために望ましいと言える。本発明のスペース拡張エンコーダ３００は前述した概念のスペース拡張のために、入力されるデータにおいて"１"のビットは"０１０"に、"０"のビットは"０００"に変調する。ここで、スペース拡張エンコーダ３００に入力されるデータは検出エラーに敏感な物理領域上に記録されるデータであって、以下ではヘッダデータと称する。ヘッダデータにはアドレスマーク（Ａｄｄｒｅｓｓ Ｍａｒｋ；ＡＭ）、可変周波数発振器ＶＦＯ及びアドレスデータが含まれる。ここで、ＶＦＯやＡＭ信号は一定の信号パターンを有し、アドレスデータはスペース拡張エンコーダ３００に入力される前に８／９変調コード化した形のデータであり得る。ＶＦＯはＰＬＬ同期のための信号であり、ＡＭはアドレスの開始を知らせるための信号である。ユーザデータに対しては、例えばＥＦＭ＋などの第２コード変換を行う。多重化器３１０はスペース拡張エンコーダ３００を通じてコード変換されたヘッダデータ及び第２コード変換されたユーザデータを多重化して出力する。多重化器３１０においてこれらの信号の入力は、外部から与えられる選択信号ＳＥＬ１、ＳＥＬ２の組合せによりなされる。多重化器３１０を通じて、ＶＦＯ、ＡＭ、アドレスデータストリーム及びユーザーデータストリームが次第に多重化されて出力される。波形変換器３２０は多重化器３１０を通じて出力されたデータストリームを記録媒体上に記録するのに適したフォーマットに変換する。例えば、多重化器３１０を通じて出力されたデータストリームのフォーマットがＮＲＺであるとき、ＮＲＺＩの形に変換することをいう。波形整形制御器３３０はレーザパワー調整（ＬＰＣ）手段などのものであって、波形変換器３２０から出力されたデータストリームを記録媒体に記録する。記録可能な記録媒体の場合にはユーザデータ空間を空きにした状態でヘッダデータだけが記録される。
【００２９】
図４は、図３の記録装置を通じて記録された記録媒体上のデータを再生するための本発明の再生装置を示したものであって、検出部４００、エラー訂正部４２０及びデコーダ４４０を含む。検出部４００は、記録媒体からデータを読み出して２値化する。エラー訂正部４２０は、検出部４００で２値化したデータに含まれている、ジッタなどの歪みにより生じたエラーを訂正する。図３において、記録媒体上に記録されたデータの変調形態が"１"に対して"０１０"、"０"に対して"０００"の形に拡張されて変調されているため、エラー訂正部４２０は、"１ｘｘ"、"ｘ１ｘ"、"ｘｘ１"の形のデータをいずれも"０１０"に訂正する。検出部４００とエラー訂正部４２０との間には、記録時に例えばＮＲＺＩの形に変換されたデータフォーマットを、例えば、ＮＲＺなどの元のフォーマットに変換する第２波形変換器４１０がさらに含まれ得る。デコーダ４４０は、エラー訂正部４２０でエラー訂正されたデータを復号化する。図３において、スペース拡張エンコーディング方式により符号化されたデータはデコーダ４４０でエラー訂正されたデータの前記所定長さだけ拡張されたランレングスを縮めて元のビット信号を復旧する。すなわち、"０１０"を"１"に、"０００"を"０"に復号する。連続するデータストリームからデコーディングするデータが正確に区分可能に、すなわち、ある拡張された形のデータと他の拡張形態のデータとが区分可能に、同期検出器４６０が使用される。同期検出器４６０は一定のパターンで入力されるＶＦＯ信号及びアドレスマーク（ＡＭ）などの信号を検出した後、以降に入力されるデータを区分するための同期パルスを生じる。すなわち、ＶＦＯ信号及びアドレスマーク信号を検出した後、以降に入力されるアドレスデータストリームが"０００１００００００１０００１０００．．．"であれば、"０００""１００""０００"""０１０"００１""０００"に区分して区分された各データの２番目のビットに合わせてビット１が生じるように同期信号が生じる。この同期信号（または同期パルス）により、エラー訂正部４２０は前記データを"０００""０１０""０００""０１０""０１０""０００"にエラー訂正を行う。
【００３０】
図５は、本発明のデータ記録／再生装置の詳細ブロック図である。記録を行う部分は、アドレス生成器５００、アドレスマーク入力器５０２、ＶＦＯ入力器５０４、第１エンコーダ５０６、ユーザデータ入力器５０８、第２エンコーダ５１０、多重化器５１２、波形変換器５１４及び光波形整形器５１６を含む。ヘッダデータ及びユーザデータは相異なるコーディング方式によりエンコーディングされ、ヘッダデータをなすＶＦＯ信号及びアドレスマーク（ＡＭ）信号は各々ＶＦＯ入力器５０４及びアドレスマーク入力器５０２を通じて第１エンコーダ５０６に入力され、アドレスデータはアドレス生成器５００を通じて生成されて８／９変調器５０１を通じてエンコーディングされた後第１エンコーダ５０６に入力される。ユーザデータはユーザデータ入力器５０８を通じて入力されてＥＦＭ＋などのエンコーディング方式を採用する第２エンコーダ５１０に入力される。第１エンコーダ５０６はヘッダデータをなすデータに対してランレングスを拡張するスペース拡張エンコーディングを行う。例えば、入力される各々のデータビットが"１"であれば"０１０"に変換し、"０"であれば"０００"に変換する方式のランレングス拡張エンコーディングを行う。多重化器５１２は、第１エンコーダ５０６及び第２エンコーダ５１０を通じて符号化されたヘッダデータ及びユーザデータを多重化する。波形変換器５１４は、記録媒体上に記録するのに適したパターンにデータパターンを変換するものであって、多重化器５１２から出力されたＮＲＺの形のデータストリームをＮＲＺＩの形に変換する。波形整形器５１６は波形変換器５１４から出力されたデータを波形整形して記録媒体上に記録する。８／９変調器５０１、第１エンコーダ５０６、第２エンコーダ５１０、波形変換器５１４及び波形整形器５１６の動作を行わせるために、記録クロックＷＣＬＫの１／３倍のクロック発生器５１５が含まれる。
【００３１】
図５のデータ記録／再生装置において、再生のための構成部分は、２値化検出手段５２０、波形再生器５２２、同期検出手段５２４、エラー訂正部５２６、第１デコーダ５２8、第２デコーダ５３０、８／９復調器またはアドレスデコーダ５３２及び第２エラー訂正部５３４を含む。２値化検出手段５２０は、記録媒体からデータを読み出して２値化する。波形再生器５２２は、２値化したデータのデータパターンを元のパターンに復旧するためにＮＲＺＩの形のデータストリームをＮＲＺの形に変換する。同期検出手段５２４は、波形再生器５２２からの信号から予め知っている一定のパターンのＶＦＯ信号及びＡＭ信号のパターンを検出し、以降に入力されるデータストリームから復調するためのアドレスデータを各々分類してその各々の分類されたデータごとに同期パルスを一つずつ生じる。すなわち、ＶＦＯ信号及びアドレスマーク信号の検出後、以降に入力されるアドレスデータストリームが"０００１００００００１０００１０００．．．"であれば、"０００""１００""０００""０１０""００１""０００"に区分して区分された各データの２番目のビットに合わせてビット１が生じるように同期信号が生じる。この同期信号（または同期パルス）によりエラー訂正部５２４は前記データを"０００""０１０""０００""０１０""０１０""０００"にエラー訂正を行う。エラー訂正部５２４は、同期検出手段５２２で生じた波形に合わせて"１ｘｘ"、"ｘ１ｘ"または"ｘｘ１"として入力されるデータに対して"０１０"に訂正し、"０００"として入力されるデータは"０００"に訂正する機能を有する。第１デコーダ５２６は、エラー訂正されたデータに対し、拡張されたランレングスを縮めて元のデータに復旧する動作を行う。すなわち、"０００""０１０""０００""０１０""０１０""０００"を次第に、"０""１""０""１""１""０"に復号する。第２デコーダ５２８は、ユーザデータに対してデコーディングを行うものであって、ＥＦＭ＋変調されたユーザデータは第２デコーダ５２８でＥＦＭ＋復調されて出力される。第１デコーダ５２６で復調されたヘッダデータにおいて、アドレスデータは８／９復調器またはアドレスデコーダ５３２を元のアドレスデータに復元する。再生部分をなす各構成素子の動作のために、再生クロックを生じるＰＬＬ回路部５２１及びＰＬＬ回路部５２１からのクロックを１／３倍した１／３クロック器５２３が使用される。
【００３２】
図６の（ａ）〜（ｅ）は図５の各データの波形図であって、（ａ）はＶＦＯ信号区間、（ｂ）はアドレスマーク信号区間、（ｃ）はアドレスデータ区間、（ｄ）はヘッダデータの全体区間、（ｅ）は図５の多重化器５１０から入力される信号を選択するための信号区間である。ユーザデータは図６には示していないが、（ｄ）のヘッダデータ区間が“ロー”（０）である区間にある。（ｅ）の多重化器５１０の選択信号は（ａ）〜（ｄ）の波形を用いて作られる。選択信号の波形において、数字０の区間はユーザデータを選択する区間であり、１はＶＦＯ信号を選択する区間であり、２はアドレスマーク信号を選択する区間であり、３はアドレスデータを選択する区間であって、これらの数字は各々多重化器５１０の２ビットの選択信号の値を意味する。
【００３３】
図７は、図５においてアルファベットで表わした各構成要素の出力信号の例を示したものであって、図７の（ａ）はヘッダをなすＶＦＯ、ＡＭ、アドレスデータ信号Ａ'、Ｂ'、Ｃ'である。（ａ）の信号は第１エンコーダ５０６を通じてランレングスが拡張された（ｂ）のような信号に符号化される。（ｃ）は、波形変換器５１２を通じてＮＲＺＩのフォーマットに変換されたデータである。（ｄ）は波形整形されて記録媒体に記録された信号を読み出して２値化検出手段５２０から２値化した信号である。このとき、ジッタなどの外乱により記録されていた状態とは異なって、読み出されたデータにエラーが生じた（斜線の部分）ことが分かる。（ｅ）は記録時にＮＲＺＩであったデータフォーマットをＮＲＺのフォーマットにさらに復旧したデータである。（ｆ）は、（ｅ）の信号がエラー訂正部５２４を通じてエラー訂正された結果である。ＶＦＯ信号及びアドレスマーク（ＡＭ）信号は一定のランレングスの信号よりなるように記録前に予め定めておくので、再生時に読み出された一定のパターンの信号を検出すれば、それがＶＦＯ及びアドレスマーク信号であることが分かる。ＶＦＯコンボルーションはデータストリームのデータパターンを知らせるためのものであって、最大に生じるランレングスの信号を検出するものである。本発明において、ＶＦＯ信号は６Ｔ信号のパターンを用いて記録し、再生時にそのパターンが符号化した形のパターンを検出することによりＶＦＯ信号であることが分かる。アドレスマーク信号は所定の論理ゲートを用いて特定の記録時に用いられた特定のパターンを検出することにより、アドレスマーク信号であることを区別し得る。本発明において、アドレスマーク信号は１５Ｔ信号パターンを用いて記録し、再生時にそのパターンが符号化した以降の該当パターンを検出することにより、アドレスマーク信号であることが区別される。アドレスマーク信号及びＶＦＯマーク信号が区別されたならば、図６での多重化器の記録順序からみたとき、以降のデータがアドレスデータであることが分かる。アドレスマーク信号の検出後に入力されるデータストリームに対して各々符号化した単位別にデコーディングする有効ビット及び同期された同期パルスが生じ、これにより符号化したデータが正確に区分され、デコーディングされる有効ビットが正確に見つかった状態でデコーディングがなされ得る。
【００３４】
図８は、本発明のデータ記録方法のフローチャートであって、まず、記録するデータがヘッダデータであるか、あるいはユーザデータであるかを区分する（ステップ８００）。ヘッダデータである場合、所定のランレングス制限（ＲＬＬ）コードよりなるヘッダデータに対してランレングスを拡張する第１コード変換を行う（ステップ８１０）。ここで、第１コード変換とは、前述したスペース拡張コード変換に当たる。すなわち、データをなすビット"１"を"０１０"に変換し、ビット"０"を"０００"に変換する方式によりランレングスを拡張する変換がスペース拡張コード変換であると言える。ユーザデータに対してＥＦＭ＋変換などの第２コード変換を行う（ステップ８２０）。第１コード変換されたヘッダデータ及び第２コード変換されたユーザデータを多重化して１本のデータストリームを形成する（ステップ８３０）。多重化したデータのフォーマットを前記記録媒体に適した所定のフォーマットに変換する（ステップ８４０）。ここで、所定のフォーマットの例として、ＮＲＺＩフォーマットが挙げられる。フォーマット変換されたデータを記録媒体に記録する（ステップ８５０）。
【００３５】
図９は、図８のように記録媒体上に記録されたデータを再生する方法のフローチャートであって、記録媒体からデータを読み出して２値化する（ステップ９００）。２値化したデータが記録時に所定の記録用パターンに変換されたものであるとき、そのパターンを元のパターンに復旧する変換を行う（ステップ９１０）。元のデータパターンに変換されたデータストリームからヘッダデータ及びユーザデータを区分する（ステップ９２０）。ヘッダデータのエラーを訂正する（ステップ９３０）。ヘッダデータが記録時にビット"１"に対して"０１０"に、"０"に対して"０００"に符号化されて記録されたならば、記録媒体から読み出されたデータは特に"０１０"のデータが"１ｘｘ"、"ｘ１ｘ"または"ｘｘ１"に歪んだ状態であり得る。このように歪んだデータをいずれも"０１０"に訂正するのが本発明のエラー訂正段階である。エラー訂正されたヘッダデータは第１コード復号方法により復号化されてアドレスデータが復旧される（ステップ９４０）。エラー訂正されたデータに対し、例えば、記録時に拡張されたランレングスを縮めて元のデータに復旧するデコーディングを行い、これは"０００"を"０"に、"０１０"を"１"に復旧することをいう。ユーザデータに対してエンコーディングされた方法に当たるデコーディング方法である第２コード復号方法により復号化する（ステップ９５０）。復号化されたユーザデータからエラーを訂正する（ステップ９６０）。
【００３６】
図１０は、記録可能な光ディスク記録／再生媒体において、ヘッダ構造の一例を示したものである。従来には、図１０の（ａ）のように、通常のＲＬＬコードにより形成されたヘッダは、３Ｔから１Ｔ間隔の各パターンをもったデータパターンよりなることが分かる。本発明においては、図１０の（ｂ）のように、スペース拡張型ＲＬＬコードを用いることにより、３Ｔ、６Ｔ、９Ｔ、１２Ｔの信号パターンだけでヘッダが構成されることが分かる。
【００３７】
図１１及び図１２は、本発明のスペース拡張型コードを用いたヘッダ構造を示した表であって、図１１はアドレスデータ及び関連データを１回ずつ記録した場合の例であり、図１２はアドレスデータ及び関連データを２回ずつ記録した場合の例である。
【００３８】
図１３、図１４は、図２のような従来のヘッダ及び図１１のようなヘッダからアドレスを読み出す場合であって、図１３が信号対雑音比（ＳＮＲ）の変化に対する読出しエラー率を比較したグラフであり、図１４がチルトの変化による読出しエラー率を比較したグラフである。
【００３９】
図１５、図１６は、図２のような従来のヘッダ及び図１２のようなヘッダからアドレスを読み出す場合であって、図１５が信号対雑音比（ＳＮＲ）の変化に対する読出しエラー率を比較したグラフであり、図１６がチルトの変化による読出しエラー率を比較したグラフである。
【００４０】
図１３乃至図１６から、雑音及びディスクのチルトなどの外乱に対してスペース拡張型コードを用いた本発明の場合が従来の場合よりもアドレス検出率においてより優れていることが分かる。
【００４１】
図１７は、本発明において、ヘッダ区間の信号を２値化した直後の各Ｔ別の発生頻度を示したものであり、図１８は、エラー訂正がなされた後の各Ｔ別の発生頻度を示したヒストグラムであって、エラー訂正後に、使用されていないパターンの信号である２Ｔ、４Ｔ、５Ｔ、７Ｔ、８Ｔ、１０Ｔ、１１Ｔの信号が完壁に消去されたことが分かる。
【００４２】
前述したヘッダデータの変調方法から、最小ランレングスｄ、最大ランレングスｋ、変調前のデータビット長ｍ、変調後のコードワードのビット数ｎ、ランレングス間のスペースｓを用いてＲＬＬ（ｄ，ｋ，ｍ，ｎ，ｓ）で表わす、記録媒体に記録されるデータのＲＬＬ変調方法は、前記記録媒体の所定ピット以下である短いピットやランドに対してはｓ=２以上であるＲＬＬ（ｄ，ｋ，ｍ，ｎ，ｓ）変調コードを使用し、それ以外のピットやランドに対してはｓ=１であるＲＬＬ（ｄ，ｋ，ｍ，ｎ，ｓ）変調コードを使用できる。図１７から明らかなように、２値化直後に生じるエラーの頻度数は短いピットで高い。この点に着目して、データの成形形状を（例えば、光ディスクにおいてピットまたはランド間の間隔を）一定にスペース拡張するのではなく、ジッタなどによりエラーが生じる可能性の高い短いピットまたはランドはできる限り間隔（スペース）を広くして保護し、エラー発生の可能性が低い長いピットまたはランドに対しては間隔をそのままにしておくか、あるいは狭めることにより、記録密度を高め得るようにしたのである。例えば、３Ｔを最小ピットとしたとき、３Ｔと６Ｔとの間に４Ｔ及び５Ｔを空きにし、６Ｔ以上からは最大ピットまたはランドまで１Ｔ間隔でデータピットの大きさが存在するようにできる。図１９は、前述したヘッダ区間信号のＴ別の発生頻度を示したヒストグラムである。
図２０は、前述した８／９変調器の変調コードテーブルの例である。
【００４３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によるデータ記録／再生装置により、チャンネル歪みによる記録媒体上のデータをより安定的に再生でき、さらに、歪みに強く記録媒体の記録密度をも向上させた記録が行われ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ＥＦＭ＋変調コードのランレングスの分布を示したヒストグラムである。
【図２】 通常のＤＶＤ-ＲＡＭヘッダ領域における物理アドレス構造を示した表である。
【図３】 本発明の記録媒体上のデータ記録装置の実施形態を示す図である。
【図４】 図３の記録装置を通じて記録された記録媒体上のデータを再生するための本発明の再生装置の実施形態を示した図である。
【図５】 本発明のデータ記録／再生装置の詳細ブロック図である。
【図６】 （ａ）〜（ｅ）は図５の各データの波形図である。
【図７】 図５においてアルファベットで表わした各構成要素の出力信号の例を示す図である。
【図８】 本発明のデータ記録方法のフローチャートである。
【図９】 本発明のデータ再生方法のフローチャートである。
【図１０】 記録可能な光ディスク記録／再生媒体において、ヘッダ構造の一例を示した図である。
【図１１】 本発明のスペース拡張型コードを用いたヘッダ構造を示した表である。
【図１２】 本発明のスペース拡張型コードを用いたヘッダ構造を示した表である。
【図１３】 従来のヘッダ及び図１１のヘッダからアドレスを読み出す場合、（ａ）信号対雑音比（ＳＮＲ）の変化に対する読み出しエラー率を比較したグラフである。
【図１４】 従来のヘッダ及び図１１のヘッダからアドレスを読み出す場合、チルトの変化による読み出しエラー率を比較したグラフである。
【図１５】 従来のヘッダ及び図１２のヘッダからアドレスを読み出す場合、信号対雑音比（ＳＮＲ）の変化に対する読み出しエラー率を比較したグラフである。
【図１６】 従来のヘッダ及び図１２のヘッダからアドレスを読み出す場合、チルトの変化による読み出しエラー率を比較したグラフである。
【図１７】本発明においてヘッダ区間の信号を２値化した直後の各Ｔ別の発生頻度を示したヒストグラムである。
【図１８】 エラー訂正がなされた後の各Ｔ別の発生頻度を示したヒストグラムである。
【図１９】前述したヘッダ区間信号のＴ別の発生頻度を示したヒストグラムである。
【図２０】前述した８／９変調器の変調コードテーブルの例である。
【符号の説明】
３００ スペース拡張用エンコーダ
３１０，５１２ 多重化器
３２０，５１４ 波形変換器
４００ 検出部
４２０ エラー訂正部
４４０ デコーダ
４６０ 同期検出器
５０６ 第１変換エンコーダ
５１０ 第２変換エンコーダ
５１６ 波形整形器
５２０ 検出手段
５２４ 同期検出手段
５２６ 第１エラー訂正手段
５２８ 第１デコーダ
５３０ 第２デコーダ
５３２ ８／９復調器またはアドレスデコーダ
５３４ 第２エラー訂正手段
Claims (27)
- デジタル変換されたデータを記録媒体上に記録するためのデータ変換装置において、
前記デジタル変換されたデータが入力されれば、そのデータの各ビットを該ビットの値に対応づけられた所定長さのビット列に拡張する第１コード変換を行って出力するスペース拡張用エンコーダと、
前記スペース拡張用エンコーダから出力されたデータ及び所定のユーザデータを多重化する多重化器と、
前記多重化器から出力されたデータを記録媒体上に記録するのに適した所定のデータフォーマットに変換する波形変換器とを含み、
第１コード変換は、データビット " １ " は " ０１０ " に変換し、データビット " ０ " は " ０００ " に変換することを特徴とするデータ変換装置。 - ヘッダ領域に属するデータに対して前記第１コード変換を行うことを特徴とする請求項１に記載のデータ変換装置。
- 前記ヘッダ領域に属するデータは、
アドレスの開始を知らせるアドレスマークと、
同期信号であるＶＦＯ信号と、
アドレス信号とを含むことを特徴とする請求項２に記載のデータ変換装置。 - 前記アドレス信号は、前記スペース拡張用エンコーダへの入力前に８／９変調方式により変調されることを特徴とする請求項３に記載のデータ変換装置。
- 前記第２コード変換は、
ユーザデータをＥＦＭ＋変換することを特徴とする請求項１に記載のデータ変換装置。 - 前記波形変換器におけるフォーマット変換は、ＮＲＺの形のデータをＮＲＺＩの形に変換することを特徴とする請求項１に記載のデータ変換装置。
- データの各ビットが該ビットの値に対応づけられた所定長さのビット列に拡張された形に変調されて記録されている記録媒体からデータを復調するためのデータ復調装置において、
記録媒体上のデータを検出する検出部と、
検出されたデータのエラーを訂正するエラー訂正部と、
エラー訂正されたデータの前記所定長さだけ拡張されたランレングスを縮めて元のビット信号を復旧するデコーダとを含むことを特徴とするデータ復調装置。 - 一方のビットの値に対して前記所定長さだけ拡張された形のデータと他方のビットの値に対して前記所定長さだけ拡張された形のデータとを区分する同期検出器をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のデータ復調装置。
- 前記記録媒体上に記録されたデータの変調形態が、"１"に対して"０１０"、"０"に対して"０００"の形に拡張されて変調された形態であるとき、前記エラー訂正部は、"１ｘｘ"、"ｘ１ｘ"、"ｘｘ１"の形のデータをいずれも"０１０"に訂正することを特徴とする請求項７に記載のデータ復調装置。
- 前記デコーダは、
"０１０"のデータを"１"に、"０００"のデータを"０"に復号するものであることを特徴とする請求項９に記載のデータ復調装置。 - 記録媒体上にヘッダ及びユーザデータよりなるデータを記録するための記録装置において、
前記ヘッダをなすデータに対して各ビットを該ビットの値に対応づけられた所定長さのビット列に拡張する第１コード変換を行う第１変換エンコーダと、
前記ユーザデータに対して第２コード変換を行う第２変換エンコーダと、
前記第１変換エンコーダ及び第２変換エンコーダから変換されたデータを多重化する多重化器と、
前記多重化器で多重化されたデータを前記記録媒体に記録するのに適したフォーマットに変換する波形変換器と、
前記波形変換器から出力されたデータを波形整形して記録媒体上に記録する波形整形器とを含むことを特徴とするデータ記録装置。 - 前記第１変換は、入力されるビット"１"は"０１０"に、"０"は"０００"に変換することを特徴とする請求項１１に記載のデータ記録装置。
- 前記第２変換は、ＥＦＭ＋変換であることを特徴とする請求項１１に記載のデータ記録装置。
- 前記波形変換器は、前記多重化器から出力されたデータをＮＲＺＩのフォーマットに変換することを特徴とする請求項１１に記載のデータ記録装置。
- ヘッダデータ及びユーザデータが各々第１変換及び第２変換により変換されて記録された記録媒体上のデータを復調する復調装置において、
記録媒体に記録されたデータを検出して２値化する検出手段と、
前記２値化したデータから前記ヘッダデータの同期を検出して所定長さのビット列に区分する同期検出手段と、
前記２値化したデータのうちヘッダデータのビット列に対して、前記同期検出手段で検出された同期に合わせてエラーを訂正する第１エラー訂正手段と、
前記エラー訂正されたデータをビット列毎に対応づけられたビットの値に縮める第１復号方法により復号する第１デコーダと、
前記２値化したデータのうちユーザデータに対して第２復号方法により復号する第２デコーダと、
前記第１デコーダから復号化したヘッダデータからアドレスを復号するアドレスデコーダと、
前記第２デコーダから復号されたユーザデータのエラーを訂正する第２エラー訂正手段とを含むことを特徴とするデータ復調装置。 - 前記ヘッダデータがビット"１"に対して"０１０"に変換され、"０"に対して"０００"に変換されて記録されているとき、前記第１エラー訂正手段は前記同期検出手段に合わせて"１ｘｘ"、"ｘ１ｘ"または"ｘｘ１"として入力されるデータに対して"０１０"に訂正し、"０００"として入力されるデータは"０００"に訂正することを特徴とする請求項１５に記載のデータ復調装置。
- 前記第１デコーダは、
前記第１エラー訂正手段から出力された"０１０"を"１"に、"０００"を"０"に変換することを特徴とする請求項１６に記載のデータ復調装置。 - 前記第２デコーダは、
ＥＦＭ＋復調を行うことを特徴とする請求項１５に記載のデータ復調装置。 - 記録媒体にデータを記録する方法において、
ヘッダデータであるか、あるいはユーザデータであるかを区分する段階と、
所定のランレングス制限（ＲＬＬ）コードよりなるヘッダデータに対して各ビットを該ビットの値に対応づけられた所定長さのビット列に拡張する第１コード変換を行う段階と、
ユーザデータに対して所定の第２コード変換を行う段階と、
前記第１コード変換されたヘッダデータ及び第２コード変換されたユーザデータを多重化する段階と、
前記多重化したデータのフォーマットを前記記録媒体に適した所定のフォーマットに変換する段階と、
前記フォーマット変換されたデータを記録媒体に記録する段階とを含むことを特徴とするデータ記録方法。 - 前記第１コード変換は、データをなすビット"１"を"０１０"に変換し、ビット"０"を"０００"に変換することを特徴とする請求項１９に記載のデータ記録方法。
- 前記第２コード変換は、ＥＦＭ＋変換であることを特徴とする請求項１９に記載のデータ記録方法。
- 前記フォーマット変換段階は、
ＮＲＺＩのフォーマットに変換することを特徴とする請求項１９に記載のデータ記録方法。 - データが記録された記録媒体からデータを復旧するデータ再生方法において、
記録媒体に記録されたデータを検出して２値化する段階と、
２値化したデータを所定の復調用フォーマットに変換する段階と、
前記復調用フォーマットに変換されたデータからヘッダデータ及びユーザデータを区分する段階と、
前記ヘッダデータが所定長さのビット列に区分され、該ビット列に対してエラー訂正を行う段階と、
エラー訂正されたヘッダデータのビット列を該ビット列毎に対応づけられたビットの値に縮める第１コード復号方法により復号する段階と、
前記復号されたヘッダデータからアドレスデータを復旧する段階と、
前記ユーザデータを第２コード復号方法により復号化する段階と、
前記ユーザデータに対してエラー訂正を行う段階とを含むことを特徴とするデータ再生方法。 - 前記２値化したデータを変換する段階は、
ＮＲＺのフォーマットに変換することを特徴とする請求項２３に記載のデータ再生方法。 - 前記ヘッダデータのエラーを訂正する段階は、
記録媒体上に記録されたデータがビット"１"が"０１０"に、ビット"０"が"０００"に変換されたものであるとき、エラーにより記録媒体から読み出したデータが"１ｘｘ"、"ｘ１ｘ"、または"ｘｘ１"として検出されたとき、これらをいずれも"０１０"に訂正することを特徴とする請求項２３に記載のデータ再生方法。 - 前記エラー訂正されたヘッダデータを第１コード復号化する段階は、
"０１０"を"１"に、"０００"を"０"に復号する段階であることを特徴とする請求項２５に記載のデータ再生方法。 - 前記ユーザデータを第２コード復号化する段階は、
ＥＦＭ＋復号化段階であることを特徴とする請求項２３に記載のデータ再生方法。
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