KR20040091775A - 광 기록매체의 기록 방식 - Google Patents

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KR20040091775A
KR20040091775A KR10-2004-7015334A KR20047015334A KR20040091775A KR 20040091775 A KR20040091775 A KR 20040091775A KR 20047015334 A KR20047015334 A KR 20047015334A KR 20040091775 A KR20040091775 A KR 20040091775A
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KR10-2004-7015334A
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보브 반소메렌
코에네빌렘엠.제이.엠.
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은, 소정 상태의 정보에 대응하는 마크 영역들을, 예를 들면 피트 영역들을 상기 광 기록매체의 기록면에 형성하여, 상기 광 기록매체에 상기 정보를 기록하기 위한 기록방식에 관한 것이다. 이 기록방식은, 소정의 방법으로 상기 마크 영역들의 형태를 변조하여, 기록하고자 하는 채널 비트에 할당되는 크기를 완전히 덮지 않는 불완전한 마크 영역들을 얻도록 구성된다. 이에 따르면, 불완전한 마크 영역들, 예를 들면 피트 효과들이 인접한 피트들의 클러스터들에 결합될 때 큰 거울면들을 형성하지 않는다는 사실로 인해, 기록 또는 마스터링 과정중에 폴딩의 문제를 방지하거나 경감시킬 수 있다. 반사 표면을 줄이거나 및/또는 회절을 증가시키는데 적합한 임의의 방법으로 그들의 형태를 변조함으로써, 불완전한 마크 영역들이 얻어질 수 있다. 더구나, 다중레벨 코딩된 정보의 레벨에 따라, 불완전한 마크 영역들 각각의 형태 또는 수를 조절함으로써, 다중레벨 변조 또는 이진 변조가 달성될 수 있다.

Description

광 기록매체의 기록 방식{WRITING SCHEME FOR AN OPTICAL RECORDING MEDIUM}
본 발명은, 다차원 코딩을 사용하여, 광 기록매체, 예를 들면 광 디스크 또는 카드에 기록하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 이와 같은 기록 방식은 다중레벨 코딩 기능을 제공하기 위해 사용될 수도 있다.
개별적인 비트들이 1차원(1-D) 특성을 갖는 트랙들을 따라 구성되며, 기록매체의 표면에 독특한 자기 또는 광학적인 변화로서 저장되는 자기 데이터 저장기술과 종래의 광학 데이터 저장기술은, 개별적인 비트들이 너무 작아 저장할 수 없거나 저장하기 너무 곤란한 물리적인 한계에 접근하고 있다. 단지 1-D 트랙을 따르지 않고, 매체의 표면 전체에 정보를 저장하는 것은 매력적인 고용량의 대안을 제공한다.
도 1은 데이터 저장 시스템의 일반적인 코딩 및 신호처리 구성요소들을 나타낸 것이다. 입력 DI로부터 출력 DO로의 사용자 데이터의 순환은, 인터리빙(10), 오류정정 코드(ECC)와 변조 인코딩(20, 30), 신호 전처리(40), 기록매체(50)에의 데이터 저장, 신호 수집 및 후처리(60), 이진 검출(70)과, 인터리브된 ECC의 디코딩(80, 90)을 포함할 수 있다. 다양한 노이즈 발생원으로부터 보호하기 위해, ECC 인코더(20)는 데이터에 중복도(redundancy)를 추가한다. 그후, ECC 인코딩된 데이터는 변조 인코더(30)로 전달되어, 데이터를 채널에 맞추어 변형시키는데, 즉이 변조 인코더는 데이터를 채널 에러에 의해 덜 손상되며 채널 출력에서 더 용이하게 검출되는 형태로 처리한다. 그후, 변조된 데이터, 즉 채널 비트들은 기록 또는 마스터링 장치, 예를 들면 공간 광 또는 전자 빔 변조기 등에 입력되어, 기록매체(50), 예를 들면 광 디스크 또는 카드 상에 저장된다. 수신측에서는, 예를 들면 분할된 광검출기, 1D 또는 전하결합소자(CCD)에서와 같이 2-D일 수 있는 검출기 어레이를 포함하는 판독장치 또는 픽업부가 기록매체(50)에서 반사된 수신된 방사빔 패턴을 의사 아날로그 데이터 값들로 변환하며, 이들 데이터 값들은 디지털 데이터(일반적으로, 이진 변조에 대해서는 픽셀당 1 비트이지만, 다중레벨, 즉 M차 변조에 대해서는 픽셀당 log2(M) 비트이다)로 다시 변환되어야 한다. 따라서, 이와 같은 판독과정에서의 첫번째 단계는, 기록과정에서 생성된 왜곡을 원상태로 돌리도록 시도하는 등화단계를 포함하는 검출 및 후처리 단계(60)이다. 등화단계는 의사 아날로그 영역에서 수행될 수 있다. 그후, 의사 아날로그 값들의 어레이가 검출기(70)를 통해 이진 디지털 데이터의 어레이로 변환된다. 그후, 디지털 데이터의 어레이가 먼저, 변조 인코딩에 대한 역동작을 수행하는 변조 디코더(80)로 전달된 후, ECC 디코더(90)로 전달된다.
픽셀간 또는 심볼간 간섭(ISI)은, 한 개의 특정한 픽셀에서의 신호 파형이 인접한 픽셀들에 있는 데이터에 의해 오염되는 현상이다. 물리적으로, 이것은, 광학 회절에서 유래되는 (광학) 채널의 대역제한이나, 디스크 틸트 및 레이저빔의 초점 흐려짐(defocus) 등의 광 픽업 시스템의 시변 수차로부터 발생된다. 이와 같은 간섭을 없애는 한가지 접근방법은, 변조 코딩을 토해 높은 공간 주파수를 갖는 특정한 패턴들을 금지하는 것이다. 높은 공간 주파수를 갖는 패턴(또는, 더욱 일반적으로, 급속히 변하는 0과 1 픽셀들을 지닌 이와 같은 패턴들의 집합)을 금지하는 코드는 저역 코드로 불리며, 변조 인코더(30)와 디코더(80)에서 변조 코딩/디코딩을 하는데 사용될 수 있다. 이와 같은 변조 코드들은, (홀로그래픽 저장의 허용된 페이지들에서와 같이) 2차원 영역으로 기록된 정보가 제한된 높은 공간 주파수 성분을 갖도록 강요한다. 이들 2-D 코드들의 또 다른 특성은, (디지털) 아이패턴의 아이-개구(eye-opening)의 증가이다.
저역 필터링 특성을 갖는 2차원 코드들은, 신규한 2차원 및/또는 입체(volumetric) 광 기록 방식을 위한 변조 코드들로서 매우 중요하다. 그러나, 2차원 코딩은, 카드 또는 디스크의 2차원 영역에 기록된 2차원 패턴들(마크들)의 코히어런트 회절을 사용한, 예를 들면 반사 광 디스크 기술에 기반을 둔, 더욱 일반적인 형태의 광 기록에 더욱 근접한 새로운 방법들에 대한 중요한 문제가 될 수도 있다. 종래기술에서, 정방 격자들에의 코딩이 고려된 바 있다. 특히, 체커판(checkerboard) 코드들의 용량이, W. Weeks, R.E. Blahut, "The Capacity and Coding Gain of Certain Checkerboard Codes", IEEE Trans. Inform. Theory, Vol. 44, No. 3, 1998, pp 1193-1203에서 연구되었다. 이때, 저역 특성을 달성하여, 채널 비트들의 판독 및 검출중에 심볼간 간섭(ISI)의 영향을 줄이기 위해 다양한 체커판 제약들이 정방 격자에 대해 고려되었다.
2-D 광학 데이터 저장에서는, 정보 콘텐트가 1-D 광학 저장의 경우에서와 같이 디스크의 접선 방향으로의 효과들의 상관관계에서 뿐만 아니라, 반경 방향으로기록된 효과들 사이의 상관관계들로부터 발생하도록 하는 방식으로, 효과들(effects)(예를 들면, 피트들 또는 랜드들)이 기록된다. 따라서, 기록매체의 2-D 영역의 전체가 활용된다. 즉, 2-D 격자 상의 위치들의 특정한 충전이 정보층의 정보 콘텐트를 결정한다.
일례로서, 2-D 코딩된 매체는 채널 비트들의 위치들을 표시하는 육방 격자로 배치될 수 있다. 채널 비트들의 광학 매체의 소정의 표면 영역들 상에 배치된 피트 영역들 또는 피트 효과들과 랜드 영역들 또는 랜드 효과들로 형성된다. 정방 격자 상의 2-D 코딩과 달리, 육각형 코딩 배열은 더욱 효과적인 저장을 제공할 수 있으므로, 더 높은 저장밀도를 얻을 수 있다.
그러나, 그러나, 2-D 코딩에서는 비트 검출 문제가 존재하는데, 이것은 코히어런트 신호 발생에 대해서는 일반적인 것이다. 도 2a 및 도 2b는 (간략을 기하기 위해 육각형들로 표시된) 복수의 채널 비트 영역들을 포함하는 2-D 육방 격자의 개략도로서, 이때 백색 영역들은 랜드 효과들을 표시하고, 음영 영역들은 피트 효과들을 표시한다. 따라서, 도 2에서는, 광학 매체 상에 저장되거나 기록된 정보를 판독하는데 사용된 픽업부의 방사빔 스폿 LS가 인접한 랜드 효과들로 이루어진 (예를 들면, 제로값 레벨에 있는) 연속적인 큰 랜드 부분에서 완전히 반사된다. 마찬가지로, 도 2b에 도시된 것과 같이, (예를 들면, 제로값 레벨보다 아래의) 큰 피트 부분은 인접한 피트 효과들로 이루어질 수도 있다. 그러나, 큰 랜드 부분, 즉 제로 레벨에 있는 거울 부분과, 큰 피트 부분, 즉 제로 레벨보다 작은(예를 들면, 대략 λ/4 또는 이와 동일한 값의 깊이에 있는, 이때 λ는 판독을 위해 사용되고 디스크의 기판층을 위해 사용된 물질의 굴절률 n에 맞추어 변형된 방사빔의 파장을 표시한다) 거울 부분에서의 반사 신호들이 완전히 동일하다. 따라서, 검출시에 2개의 이진 레벨을 구별할 수 없다. 도 2a 및 도 2b에 도시된 것과 같이, 큰 피트 영역 또는 큰 랜드 영역에 입사하는 초점이 맞추어진 레이저 또는 기타 반사빔 스폿에 대해서는 회절이 전혀 존재하지 않으므로, 2-D 코딩에서는 전술한 문제가 발생하지 않는다. 이들 모두는 이상적인 거울로서 거동한다. 특히, 특정한 피크 효과는 6개의 인접한 피트 효과들 뿐만 아니라, 다음의 가장 근접한 인접 피트 효과들에 의해서도 둘러싸여, 폴딩(folding)으로 일반적으로 알려진 효과에 해당하는, 큰 피트 영역들과 큰 랜드 영역들에 대해 유사한 신호를 발생하게 된다.
도 3에 도시된 것과 같이, (도 3에 화살표로 표시된) 기록 방향 또는 트랙에 수직한 방향으로 피트 효과들(음영 영역들)이 너무 폭이 넓게 기록되는 경우에, 이와 같은 폴딩 효과가 1-D 코딩된 광학 매체에서도 발생될 수 있다. 더구나, (예를 들면, 개구수, NA의 저하에 의해, 스폿 품질을 더욱 더 열화시키지 않으면서) 예를 들어, DVD-드라이브에서 사용된 광 픽업부를 사용하여 큰 피트들을 갖는 CD 디스크를 판독할 때에도, CD 피트들이 DVD 레이저의 해상력에 대해 훨씬 더 폭이 넓다는 사실로 인해, 이러한 신호 폴딩의 문제가 일어날 수도 있다. 확장된 피트 효과는 반경방향으로 상당히 줄어든 회절과, 이에 따라, 도 3의 하부의 신호 파형도에서 (파선 화살표로 표시된) 각각의 피크로 나타낸 것과 같이, 방사빔의 상당한 반사 또는 신호 레벨을 일으키게 된다. 이와 같은 신호 파형도는, 방사빔 스폿이 트랙 방향을 따라 움직일 때, 픽업부의 출력신호의 시간에 의존하는 레벨을 개략적으로 나타낸 것이다.
1-D 인코딩된 데이터의 기록시에, 피트 효과들의 폭이 허용가능한 범위 내에서 유지되도록 주의함으로써, 폴딩을 용이하게 방지할 수 있다. 이때에는, 스폿 직경이 피트 효과의 반경방향의 폭보다 항상 크고, 회절이 항상 반경방향으로 일어나므로, 폴딩 문제가 발생하지 않는다. 따라서, 반사된 광 빔이 중앙 개구의 외부에서 회절에 의해 충분한 강도를 방출하게 된다.
2-D 코딩 방식에서는, 종래, 2-D 채널 또는 변조 코드의 고역 제약을 도입함으로써 동일한 형태를 갖는 채널 비트들의 큰 영역들을 피하였다. 이와 같은 제약은 2-D 코드의 고역 특성값들을 발생하는 한 개의 파라미터에 의해 실현될 수 있다. 특히, 이 파라미터는, 클러스터의 중앙 위치에 있는 채널 비트의 비트값과 비교할 때 반대의 비트 형태 또는 비트 상태를 가져야만 하는 최소수의 가장 근접한 인접부들을 표시할 수 있다. 이에 따라, 매체 상의 임의의 1개의 피트 효과에 인접한 피크 효과들의 수를 조절할 수 있다. 그러나, (육방 격자의 동일한 물리 치수들에 대한) 이와 같은 고역 제약은 2-D 코딩된 기록매체 상에 기록될 수 있는 사용자 데이터 밀도의 손실을 일으킨다.
결국, 본 발명의 목적은, 다차원 코딩된 광 기록매체에서 사용자 데이터 밀도를 증가시킬 수 있는 개량된 기록방식을 제공함에 있다.
상기한 목적은, 청구항 1에 기재된 기록방법, 청구항 15에 기재된 장치와, 청구항 18에 기재된 기록매체에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 인접한 피트들의 클러스터들에 결합될 때, 큰 거울면들을구성하지 않는 불완전한 마크들로써 마크들, 예를 들면 피트 효과들을 구현함으로써, 기록 또는 마스터링 과정 중에 폴딩 문제를 방지하거나 경감할 수 있다. 불완전한 마크들은, 반사면을 줄이거나 및/또는 회절을 증가시키는데 적합한 임의의 방법으로 피트 효과들의 형태를 변조시킴으로써 얻어질 수 있다. 더구나, 다중레벨 코딩된 정보의 레벨에 따라 소정의 클러스터에 있는 1개의 불완전한 마크의 형태 또는 크기를 조절함으로써, 다중레벨 코딩된 정보가 기록될 수 있다. 더욱이, 이진 변조를 사용하여, 즉 각각의 채널 비트 영역에 불완전한 마크들의 클러스터 패턴을 형성하고, 디더링 과정과 유사하게, 이 패턴을 다중레벨 코딩된 정보의 레벨에 따라 조절함으로써, 다중레벨 코딩된 정보가 기록될 수도 있다.
또 다른 바람직한 개량예들은 종속항에 기재되어 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 다음의 첨부도면을 참조하여 더욱 더 상세히 설명한다:
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 데이터 저장 시스템의 코딩 및 신호처리 구성요소들의 개략도이고,
도 2a 및 도 2b는 2-D 코딩된 기록매체에서 채널 비트 위치들의 육방 격자로 형성된 큰 비트 및 랜드 부분들의 예를 각각 나타낸 것이며,
도 3은 1-D 코딩된 기록매체에서 확장된 피트로 인해 발생된 폴딩효과를 나타낸 것이고,
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 거의 중앙 부분에 기둥을 갖는 불완전한 피트 효과를 나타낸 것이며,
도 5는 육각형 2-D 코딩 방식에서 피트 영역들의 정렬 패턴인 육방 격자를 나타낸 것이고,
도 6a는 본 발명의 제 2 실시예에 따라 거의 중앙 부분에 대응하는 피트 영역의 거의 중앙 부분에 위치한 원형 피트 구멍으로 불완전한 피트 효과가 형성되는 랜드 및 피트 효과들에 대한 기록방식을 나타낸 것이며,
도 6b는 제 2 실시예에 따른 불완전한 피트 효과의 사시도이고,
도 7은 특정한 디스크 용량에서 이진 변조에 대해 예상되는 신호 레벨들을 나타낸 개략도이며,
도 8 내지 도 11은 얻어진 코딩 레벨에 미치는 불완전한 피트 효과들의 형태의 변화의 영향을 나타낸 도면이다.
이하, 준육방 격자가 사용되는 2-D 코딩에 근거하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다.
육방 격자가 가장 높은 패킹 비율을 제공한다는 것은 결정학에서 공지되어 있다. 예를 들어, 그것의 패킹 비율이 최근접의 이웃하는 격자점들 사이에 동일한 거리 α를 갖는 정방 격자의 패킹 비율보다 우수한 1/cos(30°)=1.155가 된다. 후자의 거리 α는, 예를 들어 2차원으로 코히어런트 회절을 갖는 종래의 반사형 광 기록에 의해, 광학매체에 기록하는데 사용된 2차원 채널의 2차원 임펄스 응답의 크기에 의해 결정될 수도 있다.
정방 격자의 사용과 비교한 육방 격자를 사용하는 또 다른 이점으로는, 이들 2개의 격자들에서의 격자 비트면들의 최대의 임계 공간 주파수를 들 수 있다. 최대의 임계 주파수들은 대각선 방향의 격자면들에 해당한다. 이와 같은 최대의 임계 주파수가 광학 채널의 채널 전달함수(MTF)의 차단 주파수에 위치해야 한다는 기준을 이용하면, 디스크 상의 사용자 비트의 크기를 식별할 수 있다. 코딩되지 않은 2-D 변조의 경우에 대해 간략을 기하기 위해, 채널의 차단 주파수에 위치한 최대 임계 주파수의 이러한 기준을 사용하면, 육방 격자에 대해서는, 사용자 비트의 크기가 SH.L.=1/[λ/(2NA)]2이 되는 반면에, 사방 격자에 대해서는, 사용자 비트의 크기가 SS.L.=1/2[λ/2NA)]2이 된다. 이것은, 사방 격자에 비해 육방 격자에 대해 73.2%의 인자만큼 더 높은 효율을 표시한다.
본 발명에 따르면, 피트 영역들 또는 효과들의 형태가 광학 매체, 예를 들면 광 디스크 또는 카드의 기록 또는 마스터링 동작 중에 소정의 방식으로 변조되어, 랜드 효과의 크기 또는 형태에 비해 불완전한 피트 효과를 얻는 새로운 형태의 기록 방식에 의해, 큰 피트 부분들에서의 감소된 회절 또는 증가된 반사의 문제점을 경감하거나 제거할 수 있다. 일반적으로, 불완전한 피트 효과에서 반사되고 픽업부에서 수신된 판독신호의 레벨이 줄어들도록 피트 형태가 변조된다. 이것을 다양한 방법으로 달성될 수 있다. 한편으로는, 판독된 방사빔이 (복수의 방향으로) 확산되거나 회절되기 때문에, 도 2b에 도시된 것과 같은 인접한 피트 효과들로 이루어진 클러스터가 큰 거울 부분을 생성하지 않고, 그 대신에 나머지 랜드 부분들에 의해분리된 더 작은 다수의 피트들 또는 불규칙한 형태를 갖는 피트들을 생성함으로써, 판독 방사빔에 의해 발생된 신호가 줄어들도록, 피트 효과의 폭 또는 형태가 변경될 수 있다. 다른 한편으로는, 예를 들면, 1개 또는 복수의 돌기, 예를 들면, 기둥이나 구멍들 또는 다른 규칙성 또는 불규칙성을 도입함으로써, 피트 효과들의 저면이 변조됨으로써, 판독 방사빔의 반사가 줄어들거나 판독 방사빔이 확산 또는 회절된다.
도 4는 제 1 실시예에 따른 불완전한 피트 효과의 개략도로서, 원통형 기둥 P가 각각의 피트 효과의 거의 중앙 부분에 형성된다. 기둥 P의 상단은 나머지 부분에 랜드 영역을 형성한다. 본 경우에, 나머지 랜드 영역의 모서리는 원형 형상을 갖는다. 그러나, 모서리 H는 이와 다른 거의 원형의 형상을 가질 수도 있다.
도 2b에 따른 2-D 코딩에서 너무 많은 수의 인접한 피트 효과들이 존재하는 경우에, 중앙에 기둥 P를 갖는 불완전한 피트 효과가 폴딩을 방지한다. 이때, 도 2의 육각형들은 별개의 비트 셀들을 방사시키지만, 도 2에 도시된 큰 마스터링된 피트는 거의 원형의 경계를 갖게 된다는 점에 주목하기 바란다. 기둥들 P는, 주로 픽업부에 위치한 검출계의 동공 또는 렌즈의 외부에서, 입사 방사빔, 예를 들면 레이저광의 회절을 일으킨다. 이에 따라, 방사빔이 큰 피트 영역들에 입사할 때, 중앙 개구신호의 강도가 줄어든다. 6개보다 적은 피트 인접부들을 갖는 피트 효과들의 경우에는, 기둥 P의 크기를 판독신호의 변조도를 거의 일정하게 유지하도록 조정할 수 있다. 이와 같은 의미에서, 인접한 비트셀들에 기록된 비트들에 의존하며, 예를 들면 선형 채널 전달함수가 가능한 한 많이 얻어지도록 전체 채널(기록 채널+판독채널)의 특성값을 유지하는 것을 목표로 하는 더욱 더 복잡한 기록방식들을 고안할 수 있다.
이와 같은 불완전한 피트 효과의 마스터링은, 예를 들면, 특정한 종류의 중공형 원추형 전자빔을 사용하거나, 피트 효과의 형태에 따라, 예를 들면 원형으로 주사된 고해사도 기록 빔을 사용하여, 거의 중앙에 기둥 P를 갖는 피트 효과를 기록함으로써 행해질 수 있다. 이와 같은 기록 또는 마스터링 동작에 대해서는, 바람직하게는, 판독장치의 해상도의 적어도 4배의 해상도를 갖는 기록장치, 예를 들면 전자빔 마스터링 장치가 필요하다.
2차원 코딩의 경우에는, 육방 격자의 벌크 내부에 배치된 풀 사이즈의 육방 클러스터들이 7개의 비트 위치들 또는 장소들, 즉 1개의 중앙 위치와 6개의 최근접의 이웃하는 위치들을 갖는다. 간략을 기하기 위해, 준육방 격자 상의 비트들의 준육방 클러스터를 언급할 때에도, 용어 "육방 클러스터"를 사용한다.
도 5는, 육방 클러스터 내부에서 각각의 위치 벡터들 (n,m)을 갖는 불완전한 피트 효과들의 위치를 설명하기 위한 정렬 패턴을 나타낸 것으로, 이때 파라미터 n 및 m은 "-1", "0" 또는 "1"로 설정될 수 있다. 파라미터 n은 수평 위치를 나타내고, 파라미터 m은 수직 위치를 나타낸다. 더구나, 육각형의 변 길이 a'과, 기둥 또는 구멍 부분의 직경 b와, 최근접의 인접 격자점들 사이의 거리 a를 도 5에 표시하였는데, 이때 a'=이고, 채널 비트 표면적 S2D=이다.
도 6a는 본 발명의 기록 방식의 일례에 따른 랜드 효과와 불완전한 피트 효과의 개략적인 평면도를 나타낸 것이다. 제 1 실시예에서, 불완전한 피트 효과의 어두운 원형 부분은 기둥 P를 표시한다.
이와 달리, 제 2 실시예에 따르면, 어두운 원형 부분은 피트 효과에 할당된 채널 비트 영역의 거의 중앙 부분에 배치된 작은 원형의 피트 구멍을 표시할 수도 있다. 따라서, 불완전한 피트 효과는, 랜드 레벨에 있는 나머지 모서리 부분과 더 낮은 기저 레벨을 갖는 중앙 피트 구멍으로 이루어진다. 도 6b는 불완전한 피트 효과의 사시도로서, 이때 화살표는 피트 구멍의 길이, 즉 랜드 레벨과 하부 피트 레벨 사이의 거리를 표시한다. 이때, 복수의 이와 같은 불완전한 피트 효과들이 클러스터 내부에서 서로 인접하여 배치되는 경우에, 나머지 랜드 레벨에 의해 둘러싸인 이와 같은 피트 구멍은 줄어든 반사율을 제공하게 된다는 것은 명백하다.
본 발명의 바람직한 변형예로서, 제 1 또는 제 2 실시예에 따른 불완전한 피트 효과들의 크기 또는 형태를 체계적으로 변형하여 다중레벨 코딩된 정보를 기록할 수도 있다. 따라서, 본 발명의 기록방식은 정보의 다중레벨 코딩을 제공하는데 사용될 수 있다. 판독동작 중에, 복수의 값에서 1개의 신호값을 발생하는 각각의 비트에서의 방사빔의 반사율 레벨을 디코딩하여, 다중레벨 코딩된 정보의 대응하는 레벨을 얻는다. 이때, 이와 같은 복수의 값들은 인코더측에서 목적으로 하였던 다중레벨값들이라는 점에 주목하기 바란다. 이들 값들은 노이즈와, 심볼간 간섭에 의해 더 영향을 받는다.
즉, 다중레벨 코딩을 통해 사용자 비트들의 세트(log2(M))로부터 정보를 기록하는데 각각의 단일의 불완전한 피트 효과가 사용될 수도 있다. 따라서, 각각의 단일 피트 효과의 기둥 또는 구멍 부분의 형태 또는 크기는 기록하고자 하는 다중레벨 코딩된 정보의 레벨에 따라 조절된다. 이에 따르면, 각각의 개별적인 피트 효과에서의 반사 레벨이 조절되어, 서로 다른 레벨의 다중레벨 코딩된 정보를 기록할 수 있다.
2-D 육방 격자 상의 이진 변조에 대해, 도 7은 육방 격자들의 14개의 서로 다른 패턴과 그들 각각의 반사율 레벨을 나타낸 개략도이다. 클러스터 패턴들의 좌측 그룹에서는, 중앙 채널 비트 CB가 "0"으로 설정되는 한편(즉, 랜드 효과가 중앙에 배치된다), 클러스터 패턴들의 우측 그룹에서는, 중앙 채널 비트 CB가 "1"로 설정된다(즉, 불완전한 피트 효과가 중앙에 배치된다). 도 7에서 알 수 있는 것과 같이, 불완전한 피트 효과들의 수가 증가하면 반사율 레벨이 줄어든다. 특히, 도 7은, 서로 다른 신호 레벨들이 도시된 육방 클러스터들의 중앙 비트들에서 심볼간 간섭을 일으키는 최근접의 인접한 피트-비트들 및/또는 랜드-비트들의 수에 의해 좌우되는 (1-D 용량에 비해 상당한 비율만큼 증가된) 특정한 디스크 용량에서의 이진 변조에 대해 예상되는 신호 레벨들을 나타낸다. 이에 따르면, 기록하고자 하는 다중레벨 코딩된 정보의 레벨에 따라 클러스터 패턴을 선택함으로써, 다중레벨 코딩된 정보가 기록될 수도 있다.
도 8 내지 도 11은, 거리 a=165nm 및 DVR(Digital Video Recording) 판독장치(λ=405nm, NA=0.85)의 경우에, 도 7의 14개의 클러스터 패턴들에 대한 중앙 기둥 부분의 직경 b의 변화가 미치는 영향을 나타낸 것이다. 이것은, 1-D-DVR(코드 레이트 2/3, 채널 비트 길이=75nm, 트랙 피치=320nm)와 비교하여 1.40x의 비율만큼증가된 용량에 해당한다(11/12의 효율을 제공하는 1개의 비트 행의 보호 대역을 갖는 11개의 트랙들의 폭이 넓은 나선을 가정한다). 특히, 도 11에서는 신호 폴딩이 증가하였다는 것을 알 수 있다. 횡축은 도 7의 클러스터들을 표시하는 클러스터 패턴 번호들을 표시하는 한편, 종축은 최대 반사율 레벨과 관련된 판독신호의 상대적인 HF 신호 레벨을 표시한다. HF 신호 레벨들은 (매우 실제적인) 스칼라 회절 계산에 의해 얻어진 것이다. 특히, 클러스터 패턴 번호 0 내지 6은 도 7에 도시된 클러스터들의 좌측 그룹, 즉 중앙에 랜드 효과를 갖는 클러스터 패턴들에 해당하는 한편, 클러스터 패턴 번호 10 내지 16은 도 7에 도시된 클러스터들의 우측 그룹, 즉 중앙에 불완전한 피트 효과를 갖는 클러스터 패턴들에 해당한다.
도 8 내지 도 11에서, 직경 b는 각각 50nm, 60nm, 70nm 및 82.5nm로 설정하였다. 도 8의 결과는, 클러스터 패턴들의 전체 범위에 걸쳐 거의 직선적인 반사율 레벨의 거동을 나타낸다. 따라서, 이들 두가지 패턴 그룹들에 대해 불완전한 피트 효과들의 수에 의해 반사율 레벨의 양호한 제어가 달성될 수 있다. 더구나, 이들 2가지 패턴 그룹들은 최고의 가능한 유사성을 갖는 거동을 나타내어, 광학 기록에서 일반적인 피트-랜드 비대칭의 영향을 줄인다. 이와 같은 유사한 거동은 두가지 형태의 비트들(랜드-비트들인 "0" 비트들과 불완전한 피트-비트들인 "1" 비트들)의 검출에 대해, 채널의 노이즈에 대한 유사한 의존성도 제공한다. 따라서, 이와 관련하여, (눈에 띄는 신호 폴딩이 없는) 도 8과 도 9는 모든 채널 에러들에 대한 2가지 형태의 비트들의 동일한 감도의 면에서도 최적이 된다. 더구나, 도 8 및 도 9의 상태에 대해서는 신호 폴딩이 크게 방지되는데, 이것은 전체적인 채널이 거의 직선적으로 거동한다는 것을 의미한다. 신호 폴딩은 실제로는 2차 채널 비직선성에 해당한다. 채널 비직선성의 방지는 수신기(비트 검출기)의 검출 알고리즘과 전자회로의 단순함에 대해서도 유리하다. 도 9 및 도 10의 결과는 클러스터 패턴들 0 내지 6에 대해 양호한 성능을 표시하지만, 클러스터 패턴들 10 내지 16에 대해서는 범위와 직선성이 줄어든다. 특히, 도 10의 클러스터 패턴 16에서 폴딩이 개시된다. 따라서, 그 이유는, 큰 전체 반사 영역에 의해 얻어진 큰 전체 반사 신호가 "모든 피트 클러스터" 내부의 각각의 불완전한 피트 효과의 비교적 큰 랜드 부분들의 총합에 의해 발생되기 때문이다.
마지막으로, 도 11의 결과는, 클러스터 패턴들의 양쪽 그룹에서, 즉 클러스터 패턴들 6과 13 내지 16에서 폴딩이 일어나는 것을 나타내고 있다. 따라서, 기둥 부분의 직경이 너무 커서 충분한 제어를 할 수가 없다.
이때, 전술한 육방 격자 기반의 다차원 코딩은 모든 반사 기반의 데이터 저장 시스템에 사용될 수 있다는 점에 주목하기 바란다. 특히, 본 발명은, 전술한 다차원 코딩 방식을 사용하여 정보가 기록 또는 저장되는 이와 같은 데이터 저장 시스템에서 사용되는 모든 종류의 기록매체들, 예를 들면 광 디스크들을 포괄하도록 의도된 것이다. 줄어든 반사율 특성 또는 증가된 회절 특성을 갖는 불완전한 피트 효과들을 얻기 위해 모든 종류 또는 형태의 변조가 사용될 수 있다. 더구나, 재기록가능한 시스템에서는, 변조가 피트-마크들과 랜드-마크들 사이의 물리적인 깊이 차이에 의해 얻어지는 것이 아니라, 비정질 영역들과 다결정 영역들 사이의 반사율 레벨의 차이에 의해 얻어진다. 상변화 기록에서의 2-D 기록에 대한 기록방식은 비정질 또는 다결정 영역들의 형태 또는 구조를 변경하여 동일한 라인들을 따라 행해질 수 있으며, 이때 피트-비트의 중앙에 있는 기둥 또는 피트 구멍은 작은 비정질 마크에 해당할 수 있다. 더구나, 마스터링 공정에서 발생된 구멍은 제조된 광 디스크 또는 카드 상의 기둥에 대응할 수도 있다는 점에 주목하기 바란다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위의 범위에 속하는 모든 변형을 포괄하는 것이 의도된다.

Claims (20)

  1. 소정 상태의 정보에 대응하는 마크 영역들을 광 기록매체의 기록면에 형성하여 상기 광 기록매체(50)에 상기 정보를 기록하는 방법에 있어서,
    상기 형성단계를 변형하여, 상기 마크 영역들의 형태를 소정의 방법으로 변조함으로써, 기록하고자 하는 채널 비트와 관련된 매체의 영역을 부분적으로 덮는 불완전한 마크 영역들을 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기록방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 마크 영역들의 상기 형태를 변조하여 상기 마크 영역에서 감소된 반사율을 얻는 것을 특징으로 하는 기록방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 마크 영역은 피트 영역이고, 상기 피트 영역의 거의 중앙에 돌기 부분이 생성되는 것을 특징으로 하는 기록방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 피트 영역의 거의 중앙에 랜드 레벨 부분을 형성하도록 상기 돌기 부분의 상단 영역이 구성되는 것을 특징으로 하는 기록방법.
  5. 제 3항 또는 제 4항에 있어서,
    상기 돌기 부분의 크기는 인접한 피트 영역들로 이루어진 전체 피트 영역의 크기에 근거하여 조정되는 것을 특징으로 하는 기록방법.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 마크 영역은 피트 영역이고, 상기 피트 영역의 거의 중심에 구멍이 생성되는 것을 특징으로 하는 기록방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 피트 구멍의 크기는 인접한 피트 영역들로 이루어진 전체 피트 영역의 크기에 근거하여 조정되는 것을 특징으로 하는 기록방법.
  8. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 불완전한 마크 영역은 초점이 맞추어진 전자빔 또는 초점이 맞추어진 레이저 빔에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 기록방법.
  9. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 기록매체는 상변화 기록매체이고, 상기 불완전한 마크 영역은 작은 비정질 마크를 포함하는 것을 특징으로 하는 기록방법.
  10. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 기록매체(50)는 2차원 인코딩된 매체인 것을 특징으로 하는 기록방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 불완전한 피트 영역은 2차원 코딩 방식의 육방 격자로 배치되는 것을 특징으로 하는 기록방법.
  12. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기록방법이 기록매체(50)를 마스터링하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 기록방법.
  13. 선행하는 청구항 중 어느 한 항에 있어서.
    상기 정보는 다중레벨 코딩된 정보이고, 상기 불완전한 피트 영역의 상기 형태는 상기 다중레벨 코딩된 정보의 레벨에 따라 변조되는 것을 특징으로 하는 기록방법.
  14. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 채널 비트 영역 상에 상기 불완전한 마크들의 클러스터 패턴을 형성하고, 다중레벨 코딩된 정보에 따라 패턴을 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기록방법.
  15. 소정 상태의 정보에 대응하는 마크 영역들을 광 기록매체의 기록면에 형성하여 상기 광 기록매체(50)에 상기 정보를 기록하는 장치에 있어서,
    상기 마크 영역들의 형태를 소정의 방법으로 변조함으로써, 기록하고자 하는 채널 비트와 관련된 매체의 영역을 부분적으로 덮는 불완전한 마크 영역들을 얻도록 구성된 것을 특징으로 하는 기록장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 마크 영역은 피트 영역이고, 상기 기록장치는 상기 피트 영역 내부에 기둥 부분 또는 구멍을 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기록장치.
  17. 제 15항 또는 제 16항에 있어서,
    상기 기록장치는, 상기 다중레벨 코딩된 정보의 레벨에 따라 상기 불완전한 마크 영역들의 형태 또는 수를 조절하여 다중레벨 코딩된 정보를 기록하도록 구성된 것을 특징으로 하는 기록장치.
  18. 소정 상태의 정보에 대응하는 마크 영역들의 형태로 정보가 기록된 기록매체에 있어서,
    기록하고자 하는 채널 비트와 관련된 매체의 영역을 부분적으로 덮는 불완전한 마크 영역들을 얻도록, 상기 마크 영역들의 형태가 소정의 방법으로 변조된 것을 특징으로 하는 기록매체.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 불완전한 마크는 기둥 부분 또는 구멍을 포함하는 피트 영역인 것을 특징으로 하는 기록매체.
  20. 제 18항 또는 제 19항에 있어서,
    상기 정보는 다중레벨 코딩된 정보이고, 상기 불완전한 마크 영역들의 형태 또는 수는 상기 다중레벨 코딩된 정보의 레벨을 규정하는 것을 특징으로 하는 기록매체.
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