(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
データを行及び列方向に二重に誤り検出訂正符号化して誤り検出訂正符号の単位である積符号データを生成し、該積符号データを複数の記録セクタ構造を有する円盤状記録媒体に記録する円盤状記録媒体記録装置であって、
該積符号データをセクタ単位の大きさで所定数に分割する符号化手段と、
該分割された積符号データを該円盤状記録媒体の第一の記録領域上のセクタにそれぞれ記録する手段と、
欠陥セクタの位置が記録されている欠陥リストを再生し、欠陥セクタが存在する場合には、欠陥セクタのみをスキップし、該欠陥セクタ以降のセクタに記録されるべき該積符号データを１セクタずつ順次スリッピングし、上記所定数と該欠陥セクタ数とを加えた複数セクタの領域を使用して代替記録する欠陥セクタ代替手段とを有することを特徴とする円盤状記録媒体記録装置。
【請求項２】
前記欠陥リストは、複数セクタに分割して記録された積符号データを再生することにより、欠陥セクタであるかをセクタ単位で判別された、欠陥セクタのアドレスが記録されていることを特徴とする請求項１記載の円盤状記録媒体記録装置。
【請求項３】
前記欠陥セクタの判別は、該セクタに記録されているデータだけで復号が可能な誤り検出訂正符号のみを復号することを特徴とする請求項２記載の円盤状記録媒体記録装置。
【請求項４】
データを行及び列方向に二重に誤り検出訂正符号化して誤り検出訂正符号の単位である積符号データを生成し、該積符号データを複数の記録セクタ構造を有する円盤状記録媒体に記録する円盤状記録媒体記録方法であって、
該積符号データをセクタ単位の大きさで所定数に分割して符号化し、
該分割された積符号データを該円盤状記録媒体の第一の記録領域上のセクタにそれぞれ記録し、
欠陥セクタの位置が記録されている欠陥リストを再生し、欠陥セクタが存在する場合には、欠陥セクタのみをスキップし、該欠陥セクタ以降のセクタに記録されるべき該積符号データを１セクタずつ順次スリッピングし、上記所定数と該欠陥セクタ数とを加えた複数セクタの領域を使用して代替記録することを特徴とする円盤状記録媒体記録方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、セクタ構造を有する円盤状記録媒体の欠陥代替方法及びその欠陥代替方法を用いて円盤状記録媒体にデータの記録再生を行う装置に関し、更に詳述すれば、複数のセクタにまたがって誤り検出訂正符号化される記録方法に於ける光ディスクの欠陥管理方法、および光ディスク記録再生装置に関する。
背景技術
円盤状記録媒体は、高速なランダムアクセスが可能であり、更にデータトラックピッチ及びピットピッチを狭隘にする事により、高記録密度を達成できる。円盤状記録媒体は、一般的には、記録方式の違いによって磁気ディスク（magnetic disk）と光ディスク（optical disc）に大別され、更に、記録再生装置内での使用時の装着形態の違いによって固定型（fixed type）と交換可能型（removable type）に大別される。円盤状記録媒体に於いては、一般に、セクタと呼ばれる最小単位から構成される物理記録領域にデータが記録される。円盤状記録媒体は、製造時の欠陥或いは製造後の損傷が原因で、データの保存に使用できないセクタが生じる。このような、円盤状記録媒体自体の欠陥による不良セクタへのデータ書き込み不良に加えて、下記に述べるように、使用時の環境に起因するデータ書き込み不良が生じる。
近年、DVD等に代表されるような、光ディスクはその高記録密度性により大容量記録媒体として広く用いられている。より一層の大容量化を図るために、更なる高記録密度化が進められている。しかしながら、光ディスクは、一般にポリカーボネート等の低剛性材料で構成されているため、自重による撓みですら無視できない。更に、このような光ディスク記録媒体は、概ね、交換可能なリムーバブル記録媒体として用いられている。使用時には、記録再生装置に挿入して、回転スピンドルに嵌合して固定するというシステムのため、その位置精度は保障されていない。
更に、光ディスクは保護ケースに収納されずに、直接記録再生装置に挿入されて使用されることが多い。また、保護ケースに収納されて使用されるような場合に於いても、保護ケースは気密では無い為、記録再生時には記録媒体は完全に剥き出しにされる。つまり、光ディスク記録媒体は周囲の雰囲気に対する遮蔽性は無いに等しい。これら光記録媒体に固有の問題は、記録密度の劣る固定式或いはリムーバブル型磁気記録媒体であるハードディスク記録媒体と異なる点である。
このように、光ディスク記録媒体では、その剛性、取り付け精度、及気密性の低さ故に、記録装置に挿入してデータを記録再生する際には、光ピックアップとの相対位置が変動したり、更に空気中のゴミによって光ピックアップのレーザーが遮られることにより、正常な記録再生動作が妨げられることがある。このような場合、たとえ光ディスク記録媒体の該当セクタ部自体に欠陥や損傷が無くても、高記録密度化のための狭隘なトラックピッチ及びドットピッチ故に、記録領域の広範囲に渡ってデータの記録再生が妨げられる、バースト性の記録再生誤りが発生しやすい。このような、バースト性の記録再生不良は、光ディスク記録媒体により発生しやすい問題ではあるが、上述の磁気記録媒体にもやはり生じる円盤形記録媒体全般に共通な問題である。
一般に、記録媒体自体の欠陥や損傷、及び使用時の条件により生じる記録不能状態を含めて、記録欠陥と呼ぶ。目的のセクタにデータ記録しようとした時に、この記録欠陥が発生した場合には、原因を問わずに、そのセクタとは別の予め用意されている予備の記録セクタ領域に、データを退避させて記録することによって記録媒体上に引き続きデータを記録する。このように、記録欠陥が生じたセクタに書き込むべきデータを予備のセクタ領域に記録することを代替記録と呼び、さらに代替記録される予備のセクタ領域を代替領域と呼ぶ。
本発明は、上記の問題点を鑑みて、必要な代替領域量を抑えて円盤状記録媒体の効率的な使用を可能とする欠陥管理方法、および円盤状記録媒体の記録再生装置を提供することを目的とする。
発明の開示
複数の記録セクタ構造を有する円盤状記録媒体にデータをセクタ単位で記録する円盤状記録媒体記録装置であって、該データを行及び列方向に二重に誤り検出訂正符号化してセクタ単位に分割する符号化手段と、該セクタ単位に符号化されたデータを該円盤状記録媒体の第一の記録領域上のセクタにそれぞれ記録する手段と、該セクタを再生することにより、該セクタが欠陥セクタであるかを判別する欠陥セクタ判別手段と、該セクタが欠陥セクタであると判断された場合には、該欠陥セクタに記録するデータを該円盤状記録媒体上に設けられた第二の記録領域上の代替セクタに記録する欠陥セクタ代替手段を有することを特徴とする円盤状記録媒体記録装置。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明にかかる光ディスク記録媒体の記録面の状態を示す模式図であり、
図２は、図１に示した光ディスク記録媒体の記録領域の論理構造を示す模式図であり、
図３は、本発明にかかる誤り検出訂正符号化データとセクタの関係を示す模式図であり、
図４は、本発明にかかる誤り検出訂正符号のインターリーブ方法を示す模式図であり、
図５は、本発明にかかる光ディスク記録媒体記録再生装置の構成を示すブロック図であり、
図６は、本発明の第一の実施形態にかかる欠陥セクタの代替処理を説明する模式図であり、
図７は、本発明の第二の実施形態にかかる欠陥セクタの代替処理を説明する模式図であり、
図８は、図５に示す光ディスク記録媒体記録再生装置の動作を示すフローチャートであり、
図９は、図８に示す再生制御ステップの詳細な動作を示すフローチャートであり、
図10は、図８に示す記録制御ステップの詳細な動作を示すフローチャートであり、
図11は、図８に示す目的アドレス導出ステップの詳細な動作を示すフローチャートであり、
図12は、図11に示すPDLに基づくアドレス変換ステップの詳細な動作を示すフローチャートであり、
図13は、図11に示すSDLに基づくアドレス変換ステップの詳細な動作を示すフローチャートであり、
図14は、図８に示すセクタ代替処理ステップの第一実施例に基づく詳細な動作を示すフローチャートであり、
図15は、図８に示すセクタ代替処理ステップの第二実施例に基づく詳細な動作を示すフローチャートである。
発明を実施するための最良の形態
以下、磁気記録型記録媒体等を含む円盤形記録媒体の一例として、光ディスク記録媒体に関して、本発明の実施例に基づく欠陥代替方法及び記録再生装置について、図面を参照しながら説明する。
図１に、本発明にかかる記録再生装置で記録された光ディスク記録媒体の記録面の物理的フォーマットを示す。光ディスク記録媒体（以降光ディスクと称する）は、ディスクの内周から、リードイン領域LiA、データ領域DuA、リードアウト領域LoAの領域に分割されている。リードイン領域LiAおよびリードアウト領域LoAには、欠陥管理のための管理情報を含む光ディスク上の記録データの管理情報が記録される。データ領域DuAには、ユーザーデータが記録される。ディスクの１回転を１トラックとするとき、各トラックは、複数のセクタ（sector）に分割されている。
各セクタは、セクタのアドレスが予めフォーマットされたID部とデータが記録されるデータ記録領域UDから構成されている。ID部に記録されているセクタのアドレスは、最内周のセクタが最も小さく、セクタ毎に昇順のアドレスが記録されている。
本例に於いては、データ領域DuAは、複数のゾーンZN0〜ZNm（ｍは整数）に分割され、ゾーンZN毎に、１トラックあたりのセクタ数が内周から外周にかけて増加し、ゾーン毎に回転数を変更し転送速度が一定となるようにした、いわゆるZCLV（Zone Constant linear）方式でフォーマットされている。ゾーンZN0及びリードイン領域LiAは１トラックあたり８セクタに、ゾーンZN1は１トラックあたり９セクタに、ゾーンZNm及びリードアウト領域LoAは１トラックあたり16セクタに構成されている。
図２に、図１に示した光ディスクの記録面の論理的なフォーマットを示す。リードイン領域LiAは、欠陥管理のための管理情報が記録されるDMA1（Defect Management Area 1）とDMA2の２つの領域に分割される。データ領域DuAは、複数のゾーンZN0〜ZNmに分割されている。各ゾーンZNは、ユーザーデータを記録するためのデータセクタ領域ADSと欠陥セクタが発生した場合の代替セクタとして用いるためのスペアセクタ領域ASSに分割されている。
リードアウト領域LoAは、欠陥管理のための管理情報が記録されるDMA3とDMA4の２つの領域に分割される。DMA1、DMA2、DMA3、及びDMA4には信頼性を高めるために、同一の情報が主欠陥リストPDLと副欠陥リストSDLにそれぞれれ記録されている。主欠陥リストPDLには、後述のスリッピング方式のための欠陥管理情報である欠陥セクタのアドレスPDSA0〜PDSAn（ｎは整数）が昇順に記録されている。副欠陥リストSDLには、後述のリニアリプレースメント方式のための欠陥管理情報である欠陥セクタのアドレスSDSA0〜SDSAp（ｐは整数）と代替セクタのアドレスSSSA0〜SSSApのリストが昇順に記録されている。
このようにフォーマットされた光ディスクに、上述のバースト性記録再生誤りに対する対策として、誤り検出訂正符号のインターリーブ長を深くし、バースト性の誤りを誤り検出訂正符号に対して分散し、ランダム的な誤りに等価にすることにより、データ再生の信頼性を向上させる方法が有効である。例えば、デジタル圧縮画像データの記録再生に供される光ディスク記録媒体に於いては、１セクタのユーザーデータを2KBとし、16セクタで１つの誤り検出訂正符号を構成して、誤り検出訂正のインターリーブを深くする。すなわち、32KBのユーザーデータ全体に対して、行、および列方向の２重に誤り検出訂正符号化して、誤り検出訂正符号のパリティを含めて、合計約38KBのデータで１つの符号化データを構成することによりインターリーブ長が深くなるようにフォーマットする。
記録再生が可能な光ディスク記録媒体（以降RAMディスクと称する）に於いては、予めデータが記録されている読出専用光ディスク記録媒体（以降ROMディスクと称する）のように再生のみを行うのではなく、記録装置（以降ドライブと称する）を用いてユーザーがデータを記録する。このために、上述の理由により、記録したデータが必ずしも完全に記録できるとは限らない。すなわち、媒体事態の製造時或いは製造後の欠陥、媒体の撓み、装置内の位置精度の変動、あるいは、ゴミ、ほこり等により、全てのセクタでデータの正常な記録を保証することは一般的に難しい。
このため、記録したデータを再生し、正常に再生できることを確認するリードベリファイ処理を行い、書き込み不良を検出した場合には、別な記録領域に代替する欠陥代替機能をドライブに有することが一般的である。この場合の、代替処理の単位は、書き込み不良の判定が基本的に再生時の誤り検出訂正符号の復号処理過程で行われるために、誤り検出訂正符号の単位で行える。例えば、コードデータの記録を目的とした光磁気記録媒体であるMOディスクでは、誤り検出訂正符号の単位である512Bあるいは、1KBのユーザーデータに相当する１セクタを単位に欠陥代替処理を行う。
このように、誤り検出訂正符号を欠陥代替処理の単位とする方法では、１カ所の書き込み不良に対して、１つの誤り検出訂正符号を全て代替記録し直す必要があり、インターリーブの深い誤り訂正符号を用いた場合には、予備として予め用意しておかなければならない代替領域が多く必要となり、記録媒体に於ける記録領域の有効使用率が損なわれる虞がある。例えば、RAMディスク等で、上記16セクタを１つの誤り検出訂正符号の単位とすれば、１セクタの書き込み不良のために、16セクタすべてを代替する必要があり、最悪、１セクタの不良毎に16セクタの代替領域が必要となる。そこで、本発明に於いては、図３〜図15を参照して詳しく説明するように、１カ所の書き込み不良に対する代替領域を最小限に抑えて記録媒体の効率的な使用を高める為に誤り検出訂正符号化方法と装置を更に提供する。
図３は、本発明にかかる誤り検出訂正符号化データとセクタの関係を示す。１つの誤り検出訂正符号の符号化データは、16個のセクタのデータ記録領域UDに分割して記録される。前述のように、ID部にはアドレス情報が予め記録され、データ記録領域UDにはユーザデータが記録される。
図４に、本発明にかかる誤り検出訂正符号のインターリーブ方法を模式的に示す。同図の左半部には誤り検出訂正符号の構成をしめし、右半部には誤り検出訂正符号をインターリーブして、図３に示したように16個のセクタに分割された構成を示している。
先ず、左半部の誤り訂正符号の構成に於いて、３は、2KBのユーザーデータに、誤り検出のためのCRC、著作権保護等のための制御データ等が付加された各々約2KBのData0からData15の約32KBのデータであり、行方向に172バイト、列方向に192バイトの行列状に配置されている。４は、データ３を行方向に誤り検出訂正符号化し、行毎に10バイトのパリティを付加することによって構成されるC1−０からC1−15までのC1パリティである。５は、データ３を列方向に誤り検出訂正符号化し、列毎に16バイトのパリティを付加することによって構成されるC2−０、からC1−15までのC1パリティである。
以上のように、約32KBのデータを行、および列の両方向に誤り検出訂正符号化する積符号を用いている。また行及び列方向のそれぞれの誤り検出訂正符号は、リードソロモン符号（Reed−Solomon Code）を用いており、パリティを含めると約38KBという十分な長さのインターリーブ長が確保され、ランダム誤り、バースト誤り両方に対して有効で、信頼性の高い誤り訂正フォーマットに構成されている。
次に、右半部におけるインターリーブされた誤り検出訂正符号の構成に於いて、データ３をData0からData15に行方向に16個に分割している。C1パリティ４をC1−０からC1−15に行方向に16個に分割し、そして、C2パリティ５をC2−０からC2−15に行方向に16個に分割している。更に、分割されたデータ３、C1パリティ４、C2パリティ５が各１個ずつ合わせて１つのセクタの記録データを構成している。この１セクタの記録データをｍ行方向に16個のセクタのデータ記録領域UDに記録する。
つまり、最初のセクタには、Data0の１行目、C1−０の１行目、Data0の２行目、C1−０の２行目、・・・、Data0の12行目、C1−０の12行目、C2−０を記録する。そして、２番目のセクタには、Data1の１行目、C1−１の１行目、Data1の２行目、C1−１の２行目、・・・、Data1の12行目、C1−１の12行目、C2−１を記録する。以下同様に各データが記録されて、16番目のセクタには、Data15の１行目、C1−15の１行目、Data15の２行目、C1−15の２行目、・・・、Data15の12行目、C1−15の12行目、C2−15を記録する。
以上のように本実施例に於いては、32KBのユーザーデータを積符号化し、これを16個のセクタに分割記録する。
図５に、本発明にかかる円盤状記録媒体記録再生装置を光ディスクに適応した場合の構成を示す。光ディスク８、ディスクモータ９、光ヘッド10、レーザー駆動回路11、変復調器12、誤り検出訂正器13、RAM14、I/F器15、アンプ／二値化器16、フォーカストラッキング制御器17、及び制御CPU18から構成されている。ディスクモータ９は光ディスク８を回転させる。光ヘッド10は光学レンズおよび半導体レーザで構成されて、光ディスク８に対してデータの読み書きを行う。レーザー駆動回路11は光ヘッド10のレーザーを駆動する。変復調器12は記録時にはデータを記録に適した形態にデジタル変調し、再生時には復調を行う。誤り検出訂正器13は記録時にはデータを誤り検出訂正符号化し、再生時には符号化データを復号し、誤り検出訂正を行う。RAM14は誤り検出訂正器13の作業用およびデータバッファとして用いられる。I/F器15は外部の入力端子Ti及び出力端子Toを経由して15はホストコンピュータとのインターフェース制御を行う。アンプ／二値化器16は再生信号を増幅すると共に二値化する。フォーカストラッキング制御器17は光ヘッド10を目的トラックに追従させ、記録面にレーザー光を収束させる。
制御CPU18は、光ディスク記録再生装置全体を制御する制御装置であって、目的アドレスの導出器31、再生制御器32、コマンド解釈等を行うコマンド制御器33、記録制御器34、及びセクタ代替処理器35から構成される。目的アドレスの導出器31は最終的に記録あるいは再生を行うセクタドレスを求める。再生制御器32は、セクタからデータを再生する。コマンド解釈等を行うコマンド制御器33は、ホストコンピュータからのコマンド解釈等を行う。記録制御器34は、セクタにデータを記録するための記録制御を行う。セクタ代替処理器35は、記録時に欠陥セクタが発生した場合に、セクタ単位に代替記録する。制御CPU18は、好ましくはマイクロコンピュータ等によって構成され、各器の機能はソフトウェアによって構成することができる。
以下に、上述の如く構成された光ディスク記録再生装置に於けるデータを記録する動作について簡単に説明する。ホストコンピュータから送られてきたユーザーデータS19は、I/F制御器15を経由して誤り検出訂正器13の作業用バッファであるRAM14に一旦格納される。ユーザデータS19は、図４を参照して説明したData0からData15のそれぞれに対応する。誤り検出訂正器13は行方向の符号化すなわちC1符号化、および列方向の符号化すなわちC2符号化を行い、C1パリティ４、およびC2パリティ５を生成する。一方、制御CPU18は、フォーカストラッキング制御器17に対して、目的トラックを指定する。フォーカストラッキング制御器17は光ヘッド10を目的トラックに移動させる。光ヘッド10から照射された光ビームは、光ディスク８で反射され、再生光となりアンプ／二値化器16に送られる。
再生光は、アドレス情報が予め記録されているID部では、凹凸のピットで変調される。また、再生光は、データが記録されるデータ記録領域UDでは、記録マークによる反射光量の変化となって変調される。この変調された再生光は、アンプ／二値化器16によって、再生二値化信号S20となり、変復調器12に送出される。変復調器12は、再生二値化信号S20から、目的セクタのアドレスを検出し、誤り検出訂正器13から送出される符号化データS21をデジタル変調する。デジタル変調された変調データS22はレーザー駆動回路11に送られ、変調データ22に従って、レーザーの強度変化を行うことで、光ディスク８上の目的セクタのデータ記録領域UDにデータが記録される。誤り検出訂正符号の符号化は、16セクタのデータが最小単位になっているが、データの記録は、各セクタに固有のアドレスを有しているため、セクタ単位の記録が可能となっている。
次にデータを再生する動作について簡単に説明する。データを再生する場合、制御CPU18は再生の目的トラックをフォーカストラッキング制御器17に送出する。フォーカストラッキング制御器17は光ヘッド10からの光ビームを目的トラックに追従させる。記録時と同様に、光ディスク８の反射光から再生二値化信号20が生成され、変復調器12によって目的セクタが検出される。変復調器12は目的セクタのデータ記録領域から得られた再生二値化信号20をデジタル復調し、再生データとして、誤り検出訂正器13に送る。誤り検出訂正器13は変復調器12から再生データが16セクタ分送られた後、誤り検出訂正動作を開始する。すなわち、C1およびC2の誤り訂正符号の復号の繰り返し行い、訂正能力の限りの復号を行い、光ディスク８の記録面に付着したゴミ等に起因する再生誤りを訂正する。訂正されたデータはI/F制御器15を経由してホストコンピュータに送られる。
以上のすべての動作は、制御CPU18の制御によって、一連の動作として実行される。尚、図５及び上記説明に於いて、タイミング制御回路等の従来の光ディスク記録媒体用の記録再生装置に用いられている各装置と共通で使用できるものについては、説明を省略している。
図６に、本発明をリニアリプレースメント方式のセクタ代替処理に適用した場合の代替処理を模式的に示す。リニアリプレースメント方式に於いても、図２を参照して説明したように、データは各ゾーンZN毎にもうけられたデータセクタ領域ADSに記録され、欠陥セクタに記録されるべきデータは代替データスペアセクタ領域ASSに記録される。セクタS0からS15の16セクタに１つの誤り検出訂正符号化されたデータを記録する場合を考える。記録時のアドレス再生不良或はベリファイ処理、すなわちデータ記録した後にデータを再生して正しく再生されるかどうかで記録が正常であったかどうかの判別が行われる。判別の結果、セクタS2が記録不良、すなわち、欠陥セクタであったとする。
この場合、誤り検出訂正符号の単位である16個のセクタをすべて代替するのでなく、欠陥セクタS2に記録すべきデータD2のみをスペアセクタ領域ASSの、例えば、代替セクタAS1に記録する。以後の記録再生には、常に欠陥セクタS2の代わりに代替セクタAS1を用いる。このように、代替データを連続的に記録していく方法をリニアリスプレースメント方式という。以上、本実施例においては、誤り訂正符号の単位である16セクタを一括して代替するのでなく、セクタ単位で代替セクタ処理を行うことにより、欠陥セクタが発生した場合でも、１セクタの欠陥セクタに対して、１セクタの代替セクタが必要となるだけであるため、代替セクタとして用意すべきセクタ数を少なくでき、効率的に光ディスクを使用することができる。
次に、記録したデータを直後に再生し、正しく記録できたかどうかを判別するベリファイ処理と、それに続いて実施される本実施例に於けるリニアリプレースメント方式に基づく代替方法について説明する。データの記録は、上記したように記録される。記録したデータは以下のベリファイ処理が終了するまで、RAM14に保管される。ベリファイ処理におけるデータ再生は、上記した通常の再生動作と、誤り検出訂正器13の動作が異なる。ベリファイ処理における再生の場合、誤り検出訂正器13は変復調器12から送られた再生データを復号する場合、同一セクタのデータだけで復号を行えることから、C1符号の復号のみ行う。C1符号は10バイトのパリティが付加されたリードソロモン符号であるため、符号語中の任意の位置の最大５バイトまで訂正できるが、ここで、例えば訂正動作を３バイトまでに制限し、これを越える誤りを検出した場合には、記録不良と判別する。C1符号は行方向で符号化されているため、３バイトを越えるエラーを検出した場合には、一意にセクタを特定することができる。１つでも３バイトを越えるエラーが存在するセクタは、記録不良セクタと判別され、および、記録時に、ID部にエラーが発生し、アドレス情報が検出されなかったセクタは合わせて、欠陥セクタとして以下のセクタ代替処理が実行される。
セクタ代替処理では、制御CPU18は、誤り検出訂正器13から記録不良セクタの検出を報告されるとスペアセクタ領域ASSにある未使用の代替セクタのアドレスを決定する。決定した代替セクタのアドレスから目的トラックを導出し、上記記録と同様にフォーカストラッキング制御器17に目的トラックを指定し、以後データの記録動作を実行する。代替セクタの記録の場合には、当該不良セクタのデータのみが記録され、セクタ単位の記録動作が実行される。このとき、さらに、欠陥セクタと代替セクタの関連情報をマップ情報として、別な代替管理セクタに記録しておく。上述のように、セクタ単位で代替セクタ処理を行うことにより、欠陥セクタが発生した場合でも、１セクタの欠陥セクタに対して、誤り訂正符号の単位である複数セクタの代替セクタを必要とせずに、１セクタの欠陥セクタに対して１セクタの代替セクタが必要とするだけである。その結果、代替セクタとして用意すべきセクタ数を少なくでき、効率的に光ディスクを使用することができることは、上述の通りである。
図７は、本発明をスリッピング方式のセクタ代替処理に適用して場合の代替処理を模式的に示す。スリッピング方式に於いても、データは各ゾーンZN毎に設けられたデータセクタ領域ADSに記録されるが、欠陥セクタに記録されるべきデータはデータセクタ領域ADSに、欠陥セクタの後に続いて記録される。つまり、スリッピンング方式においては、データセクタ領域ADSには、データセクタ領域（ADS）とリニアリプレースメント方式に於けるスペアセクタ領域（ASS）を合わせた領域という見方ができる。
なお、スリッピング方式に於いても、データベリファイ処理はリニアリプレースメント方式の場合と同様であるので、セクタ代替処理について以下に簡単に説明する。セクタS0からS15の16セクタに１つの誤り検出訂正符号化されたデータを記録する場合を考える。今、記録時のアドレス再生不良、あるいは、ベリファイ処理、すなわちデータを記録した後にデータを再生して正しく再生されるかどうかで、記録が正常であったかどうかを判別した結果、セクタS2が記録不良、すなわち欠陥セクタであったとする。このような場合、本実施例では、誤り検出訂正符号の単位である16セクタだけ、記録セクタをずらすのではなく、欠陥セクタS2に記録すべきデータD2をセクタS3に、S3のセクタに記録すべきデータD3をS4に、という手順で、欠陥セクタ以降のセクタの記録セクタを順次１セクタづつずらして記録する。そして、後にデータの記録再生を行う場合には、欠陥セクタS2を常にスキップして使用するスリッピング方式の代替セクタ処理を行う。以上の様に、本実施例においては、誤り訂正符号の単位である16セクタを一括してスキップするのでなく、セクタ単位でスキップする。つまり、１セクタの欠陥セクタに対して１セクタの代替セクタのみを必要する。その結果、代替セクタとして用意すべきセクタ数を少なくでき、効率的に光ディスクを使用することができる。尚、代替セクタのスリッピングによって、データセクタ領域ADS内のデータセクタが不足すれば、リニアリプレースメント方式のスペアセクタ領域ASS領域にずれ込んでデータを記録することができる。
スリッピング方式の場合には、欠陥セクタを代替した場合でも、リニアリプレースメント方式のようにデータの記録再生を行う時にデータセクタ領域ADSスペアセクタ領域ASSで光ヘッド10の移動処理、いわゆるシーク動作を行う必要がなく、性能的に劣化が発生しないという特徴を有している。但し、後続のセクタが未使用であるという制限がある為、実施に当たっては、スリッピング方式とリニアリプレースメント方式を組み合わせた、つまり、ディスクを初期化後に初めて記録する時には、スリッピング方式の代替セクタ処理を行い、以後の記録には、リニアリプレースメント方式の代替セクタ処理を行うことが望ましい。
尚、リニアリプレースメント方式及びスリッピング方式では、記録不良セクタの判別に、C1符号の訂正処理のみを行っているが、例えば、各セクタのデータ３の一部にそれぞれそれぞれ各セクタのデータ３のCRC符号等のエラー検出符号がさらに挿入されている場合には、このCRCはセクタ内のデータのみで復号できることから、C1符号の訂正を行った後に、CRC符号にるエラー検出を行い、この検出結果で記録不良セクタを判別してもよい。
以上説明したように、本発明では、リニアリプレースメント及びスリッピングの両方式に於いても、16セクタの誤り訂正符号単位に対して、代替セクタ処理を１セクタ単位で行うことにより、欠陥セクタが発生した場合でも少ない代替セクタの消費ですみ、効率的にディスクを使うことができる。
図８を参照して、図５に示す本発明に基づく光ディスク記録再生装置の動作を説明する。先ず、ユーザーがキーボード等の適当な入力手段を使用してホストコンピュータに、光ディスク８に対するデータの書き込みを指示する。
ステップ＃100で、制御CPU18が入力端子Tiを経由して送られてくるホストコンピュータからのコマンドを解釈して、処理内容が記録、あるいは再生かを判断する。コマンドが記録の場合には、ステップ＃200に進む、一方コマンドが再生の場合にはステップ＃800に進む。
ステップ＃200では、記録するデータをホストコンピュータから受領するためにI/F制御器15を制御して記録データS19を受領した後、次のステップ＃300に進む。
ステップ＃300では、主欠陥リストPDL及び副欠陥リストSDLに基づいて、最終的に記録を行うセクタのアドレスを導出する目的アドレスの導出後、次のステップ＃400に進む。尚本ステップの詳細については、図11を参照して後程、詳しく説明する。つまり、図２を参照して説明したように、主欠陥リストPDLに含まれる欠陥セクタアドレスPDSA0〜PDSAn、及び副欠陥リストSDLに含まれる欠陥セクタアドレスSDSA0〜SDSApと代替セクタアドレスSSSA0〜SSSApを検出する。
ステップ＃400では、ステップ＃300で導出した目的アドレスのセクタにデータを記録した後に、次のステップ＃500に進む。ただし、本ステップ＃400で記録したデータは、後続のステップ＃500、＃600、及び＃700でのすべての処理が終了するまで、RAM14に保管される。尚、本ステップの動作については、図10を参照して後程、詳しく説明する。
ステップ＃500では、記録したセクタが正しく再生できるかどうかを確認、つまり記録データのベリファイ処理を実施後、次のステップ＃600に進む。本ベリファイ処理ステップに於ける誤り検出訂正器のデータ再生制御は、通常のデータ再生時とは異なる。つまり、誤り検出訂正器13は変復調器12から送られた再生データを復号する場合、同一セクタのデータだけで復号を行えることから、C1符号の復号のみ行う。
ステップ＃600では、ステップ＃400でのベリファイ処理の結果、記録対象セクタに正常に記録が行われたかどうかについて判断される。C1符号は10バイトのパリティが付加されたリードソロモン符号であるため、符号語中の任意の位置の最大５バイトまで訂正できる。しかし、本ステップでは、例えば訂正動作を３バイトまでに制限し、これを越える誤りを検出した場合には、記録不良と判別する。つまり、１つでも３バイトを越えるエラーが存在するセクタは、記録不良セクタと判別され、更に記録時に、ID部にエラーが発生してアドレス情報が検出されなかったセクタは、合わせて欠陥セクタとして判断される。ベリファイによって、対象セクタから記録が正常に再生できない場合にはYES、つまり対象セクタは欠陥セクタであると判断してステップ＃700に進む。
ステップ＃700では、上述の如くスリッピング方式或はリニアリプレースメント方式でセクタ代替処理を実施した後、処理を終了する。尚、スリッピング方式及びリニアリプレースメント方式のそれぞれの場合に於ける動作については、図14及び図15を参照して後で詳しく説明する。
一方、ステップ＃600でNO、つまり対象セクタは欠陥セクタではないと判断して処理を終了する。
さらに、最初のステップ＃100で、再生コマンドであると判断された場合には、ステップ＃800で、ステップ＃300と同様の方法にて、最終的に再生を行うセクタのアドレスを導出した後、次のステップ＃1000に進む。つまり、主欠陥リストPDLに含まれる欠陥セクタアドレスPDSA0〜PDSAn、及び副欠陥リストSDLに含まれる欠陥セクタアドレスSDSA0〜SDSApと代替セクタアドレスSSSA0〜SSSApに基づいて、再生順にアクセスすべきセクタのアドレスを導出する。
ステップ＃1000では、ステップ＃800で導出された目的アドレスのセクタからデータを再生した後、次のステップ＃1100に進む。本ステップの動作については、後程、図９を参照して更に詳しく説明する。
ステップ＃1100では、I/F制御器15を制御して、再生データをホストコンピュータに転送した後、処理を終了する。
図９を参照して、図８に示す再生制御ステップ＃1000での制御CPU18の詳細な動作について説明する。
ステップS1002で、フォーカストラッキング制御器17を制御し、再生の目的セクタの属する目的トラックに光ヘッド10を移動させる検索シークを行った後、次のステップS1004に進む。検索シークでは、フォーカストラッキング制御器17を制御し、目的セクタが属する目的トラックに光ヘッド10を移動させ、目的トラック上に光ビームを追従させる。
ステップS1004では、変復調器12によってセクタのID部に記録されているアドレスを再生し、目的セクタのアドレスと一致比較することにより、目的セクタを検出した後、次のステップS1006に進む。目的セクタの検出は、具体的には、目的セクタのアドレスと、ディスクのID部から再生されたアドレスとを変復調器12で一致比較させることで行う。
ステップS1006では、検出した目的セクタのデータ記録領域UDから、データを再生し、デジタル復調した後、次のステップS1008に進む。変復調器12からデジタル復調された再生データは、誤り検出訂正器13に送られる。
ステップS1008では、誤り検出訂正器13を制御し、ディスク８上の欠陥、埃等に起因する誤りを訂正する誤り訂正した後、処理を終了する。つまり、誤り検出訂正符号の復号を行い、誤り訂正処理が施され、訂正されたデータは、バッファRAM14に格納される。
図10を参照して、図８に示す記録制御ステップ＃400での制御CPU18の動作について説明する。
ステップS402では、フォーカストラッキング制御器17を制御し、記録の目的セクタの属する目的トラックに光ヘッド10を移動させて検索シークを行った後、次のステップS404に進む。検索シークでは、フォーカストラッキング制御器17を制御し、目的セクタが属する目的トラックに光ヘッド10を移動させ、目的トラック上に光ビームを追従させる。
ステップS404では、誤り検出訂正器13を制御し、16セクタの記録データをひとかたまりに、二重に誤り訂正符号化して積符号を構成する誤り検出訂正符号化した後、次のステップS406に進む。この誤り検出訂正符号化時に、ホストコンピュータから送られた記録データは、誤り検出訂正回路13によって、誤り検出訂正符号の符号化処理を行われ、符号化されたデータは、バッファRAM14に格納されている。
ステップS406では、変復調器12によってセクタのID部に記録されているアドレスを再生し、目的セクタのアドレスと一致比較することにより、目的セクタを検出した後、次のステップS408に進む。
ステップS408では、誤り検出訂正符号化されたデータを変復調器12によってデジタル変調し、検出した目的セクタのデータ記録領域UDに記録するデータ変調記録を行った後、処理を終了する。
図11を参照して、図８に示す目的アドレス導出ステップ＃300での制御CPU18の動作について説明する。
ステップS310では、リードイン領域LiA、及びリードアウト領域LoAに多重に記録されている主欠陥リストPDLを再生し、バッファRAM14に格納するした後、次のステップS320に進む。
ステップS320では、再生した主欠陥リストPDLの内容から、スリッピング方式によるアドレス変換を行い、ホストから要求されたアドレスLADRから主欠陥リストPDLに基づくセクタドレスPADRを導出した後、次のステップS330に進む。
ステップS330では、リードイン領域LiA及びリードアウト領域LoAに多重に記録されている副欠陥リストSDLを再生し、バッファRAM14に格納した後、次のステップS340に進む。
ステップS340では、再生した副欠陥リストSDLの内容から、リニアリプレースメント方式によるアドレス変換を行い、PADRアドレスから最終的な記録あるいは再生の目的アドレスTADRを導出した後、処理を終了する。
図12を参照して、図11に示すPDLに基づき、スリッピング方式でのアドレス変換を行うステップS320に於ける制御CPU18の動作を更に説明する。
ステップS321では、アドレスがLADRであるセクタが属するゾーンZNの所定の先頭セクタのアドレスを、ZADRに代入した後、次のステップS323に進む。つまり、アドレスがLADRであるセクタが属するゾーンの先頭アドレスをZADRに設定する。尚、ZADRは、所定のフォーマットとして、各ゾーン毎に一意に定められている。
ステップS323では、主欠陥リストPDLに登録されている欠陥セクタのアドレスの中で、ZADR以上で、かつ、LADR以下のアドレスの個数ｑ（ｑは整数）を数える欠陥セクタ数ｑを導出した後、次のステップS325に進む。つまり、アドレスがLADRまでのセクタにゾーン内に生起した欠陥セクタの数ｑを導出する。セクタ単位にセクタスリッピングを行うために、LADRのセクタは、スリッピングにより、欠陥セクタの数ｑだけずれることになる。
ステップS325では、欠陥セクタ数ｑが０であるかを判断する。欠陥セクタ数ｑが０で無い、つまり欠陥セクタが発生している場合には、NOと判断されてステップS327に進む。つまり、欠陥セクタ数ｑの値に基づいて、LADRをスリッピングの発生による変換を行う必要があるかないかを判別する。
ステップS327では、ZADRにLADR＋１、LADRにLADR＋ｑを代入した後、ステップS323に戻る。つまり、当初のLADRのセクタからずらしたLADR＋ｑのセクタの間で、さらに欠陥セクタが発生しているかを調べるために、ZADRにZADR＋１を代入し、LADRをLADR＋ｑを代入する。そして、欠陥セクタ導出ステップS323以降の処理を、ステップS325で、ｑ＝０と判別されるまで繰り返し実行する。
一方、ステップS325でNO、つまり欠陥セクタ数ｑが０であるの欠陥セクタ数が発生していないと判断された場合には、ステップS329に進む。
ステップS329では、PADRにLADRを代入した後、処理を終了する。つまり、ｑ＝０で欠陥セクタが発生していないということであるから、PADRにLADRをそのまま代入して終了する。
図13を参照して、図11に示すSDLに基づきリニアリプレースメント方式のアドレス変換を行うステップS340での、制御CPU18の動作について説明する。
ステップS341では、副欠陥リストSDLに登録されている欠陥セクタのアドレスの中で、主欠陥リストPDLに基づいて変換されたPADRと同じアドレスが登録されているかどうかを判断する。NO、つまり登録されていないと判断された場合には、ステップS345に進む。
ステップS345では、記録・再生の目的セクタドレスTADRに、PADRをそのまま代入した後に処理を終了する。
一方、ステップS341でYES、つまりSDLに該当のPADRのアドレスが欠陥セクタと登録されていると判断された場合には、ステップS343に進む。
S343では、対応する代替セクタのアドレスをTADRに置き換えた後、処理を終了する。
図14を参照して、図８に示すセクタ代替処理ステップ＃700をスリッピング方式で実施する際の制御CPU18の動作を説明する。
ステップS701では、該当の欠陥セクタのデータを次のセクタにスリップさせて記録するスリッピング記録を行った後、次のステップS703に進む。つまり、スリッピング方式でセクタ単位にセクタ代替処理を行う場合、欠陥セクタのデータをその欠陥セクタの次のセクタに代替記録する。
ステップS703では、スリッピング記録したセクタのデータを再度再生して正しく記録したことを確認するベリファイ処理を実施した後、次のステップS705に進む。尚、本ステップで実施するベリファイ処理は、図８のステップ＃500で実施するものと同じである。
ステップS705では、スリッピング記録したセクタが再び欠陥セクタであるかを判別する欠陥セクタ判別ステップであり、図８のステップ＃600で実施するものと同じである。スリッピング記録が正常に記録できた場合には、NOと判断して、ステップS707に進む。
ステップS707では、新規に発生した欠陥セクタのアドレスをPDLの最後に追加登録した後に、次のステップS709に進む。
ステップS709では、更新したPDLをDMA1,DMA2、DMA3、DMA4に多重記録した後、処理を終了する。
一方、ステップS705で、スリッピング記録が正常に記録できなかった場合には、YESと判断してステップS701に戻る。つまり、代替記録したセクタが正しく記録できたかどうかを、ベリファイ処理ステップS703と欠陥セクタ判断ステップS705で判断し、正しく記録できるまで、スリッピング記録ステップS701、ベリファイ処理ステップS703、及び欠陥セクタ判断ステップS705を繰り返す。
正常に記録できた場合、PDL登録ステップS707により、新規に発生した欠陥セクタのアドレスをすべてPDLの最後に追加登録する。そして、最後に、PDL記録ステップS707で、更新したPDLをリードイン領域LiAとリードアウト領域LoAのDMA1,DMA2、DMA3、及びDMA4に多重記録する。
図15を参照して、図８に示すセクタ代替処理ステップ＃700をリニアリプレースメント方式で実施する際の制御CPU18の動作を説明する。
ステップS711では、該当の欠陥セクタのデータを、同一ゾーンZNで、未使用で最もアドレスの小さなスペアセクタ領域ASSの代替セクタに記録するリプレースメント記録を実施後、次のステップS713に進む。
ステップS713では、リプレースメント記録したセクタのデータを再度再生して正しく記録したことを確認するベリファイ処理を実施した後、次のステップS715に進む。尚、本ステップで実施するベリファイ処理は、図８のステップ＃500で実施するものと同じである。
ステップS715では、リプレースメント記録したセクタが再び欠陥セクタであるかを判別する欠陥セクタ判別ステップであり、図８のステップ＃600で実施するものと同じである。リプレースメント記録が正常に記録できた場合には、NOと判断して、ステップS716に進む。
ステップS716では、始めに記録しようとした欠陥セクタのアドレスと、対応した代替セクタのアドレスを対にして、欠陥セクタのアドレスで昇順に副欠陥リストSDLに挿入した後、次のステップS718に進む。
ステップS718では、更新した副欠陥リストSDLをDMA1、DMA2、DMA3、及びDMA4に多重記録した後、処理を終了する。
リニアリプレースメント方式でセクタ単位にセクタ代替処理を行う場合、制御CPU18は、リプレースメント記録ステップS711、欠陥セクタのデータを未使用の代替セクタに代替記録する。次に、代替記録したセクタが正しく記録できたかどうかを、ベリファイ処理ステップS713、欠陥セクタ判別ステップS715で判別し、正しく記録できるまで、リプレースメント記録ステップS711、ベリファイ処理ステップS713、欠陥セクタ判別ステップS715を繰り返す。正常に記録できた場合、SDL登録ステップS716により、最終的に、始めに記録しようとした欠陥セクタのアドレスと、対応した代替セクタのアドレスを対にして、欠陥セクタのアドレスで昇順にSDLに挿入した後、処理を終了する。最後に、SDL記録ステップS718で、更新した副欠陥リストSDLをリードイン領域LiAとリードアウト領域LoAのDMA1,DMA2、DMA3、及びDMA4に多重記録する。
このようにして、スリッピング方式およびリニアリプレースメント方式に於ける、１欠陥セクタに対して１代替セクタを消費する代替処理が実施される。
産業上の利用可能性
以上のように、本発明にかかる円盤状記録媒体の記録欠陥代替方法、及び円盤状記録媒体記録再生装置は、バースト性の記録再生誤りが発生しやすい高記録密度円盤状記録媒体の欠陥セクタの代替領域を最小限におさえて、円盤状記録媒体の記録領域を高効率に使用できる。
【図１】
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【図２】
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【図９】
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【図３】
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【図６】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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