(57)【要約】本発明は、少なくとも二次元における符号化情報のビット位置を表す格子構造に／から情報を多次元的に符号化／復号化するための方法およびシステムに関する。符号化および／または復号化は、最密格子構造であって、好ましくは、準六角格子構造を用いることにより実行される。特に、１つの中央ビットおよび複数の最近接ビットを有する少なくとも一部の準六角クラスタが規定されることができ、各々の前記少なくとも一部の準六角クラスタに対して所定最小数の前記最近接ビットが前記中央ビットと同じビット状態であるように、符号制限が適用されることができる。これにより、符号間干渉は高い符号効率で最小化されることができる。さらに、前記少なくとも一部の準六角クラスタに対して所定最小数の前記最近接ビットが前記中央ビットと反対のビット状態であるように、他の符号制限が適用されることができる。この制限は同じタイプのチャネルビットの大きい領域を回避するために好ましいハイパス特性を提供する。
2005506648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２次元における符号化情報のビット位置を表す格子構造への／からの情報を多次元的に符号化および／または復号化するための方法であって：
前記多次元符号化および／または復号化のための準最密格子構造を使用する段階；
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記準最密格子構造は準六角格子に基づく、ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって：
ａ）１つの中央ビットを有する少なくとも一部の準六角クラスタと複数の最近接ビットとを規定する段階；並びに
ｂ）前記少なくとも一部の準六角クラスタの各々のために前記最近接ビットの所定の最小数が前記中央ビットと同じビット状態であるように第１符号制限を適用する段階；
をさらに有する、ことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法であって、前記最近接ビットの前記所定の最小数は３に等しいかまたはそれより小さい、ことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項２に記載の方法であって：
ａ）１つの中央ビットを有する少なくとも一部の準六角クラスタと複数の最近接ビットとを規定する段階；並びに
ｂ）前記少なくとも一部の準六角クラスタの各々のために前記最近接ビットの所定の最小数が前記中央ビットと同じビット状態であるように第１符号制限を適用する段階；
を有する、ことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５に記載の方法であって、前記所定の最近接ビットの最小数は１である、ことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項３乃至６のいずれに記載の方法であって、前記符号化および／または復号化はストリップベースの二次元符号化および／または復号化であり、前記少なくとも一部の準六角クラスタは６つの最近接ビットを有するバルククラスタと前記符号化および／または復号化が実行される符号化ストリップの端部に位置付けられ且つ４つの最近接ビットを有する境界クラスタとを有する、ことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、前記符号化ストリップは前記準六角格子構造の［１００］または［１１０］方向に配向している、ことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１乃至８に記載の方法であって、ピックアップ手段の視野は六角形である、ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、前記六角形は正六角形である、ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の方法であって、記憶データの読み出しは、前記ピックアップ手段の画像平面において、前記記憶データに対応する信号を生成するために配列された検出手段を使用することにより実行される、ことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、前記読み出しは前記記憶データを有する前記格子構造に亘って前記ピックアップ手段の連続的動きを用いて実行される、ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、前記記憶データは異なる時間段階に前記検出手段の異なるセグメントの検出信号を収集することにより検出される、ことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項９または１０に記載の方法であって、読み出しは記憶データを有する前記格子構造に亘って前記ピックアップ手段の段階低動きを用いて実行される、ことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、前記記憶データは特定の時間段階について個々の検出器の信号の合計により検出される、ことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１２乃至１５のいずれに記載の方法であって、前記ピックアップ手段の前記動きは前記記憶データを有する前記準六角格子構造の［１００］または［１１０］方向に実行される、ことを特徴とする方法。
【請求項１７】
少なくとも二次元において符号化情報のビット位置を表す格子構造へのおよび／またはからの情報を多次元的に符号化および／または復号化するためのシステムであって：
中央ビットおよび複数の最近接ビットを有する少なくとも一部の準六角クラスタを規定するために、および各々の前記少なくとも一部の準六角クラスタのために前記最近接ビットの所定の最小数が前記中央ビットと同じビット状態であるように符号制限を適用するために、準六角格子構造を用いることにより、符号化および／または復号化それぞれを実行するために配列される符号化手段および／または復号化手段；
を有することを特徴とするシステム。
【請求項１８】
少なくとも二次元において符号化情報のビット位置を表す格子構造への／からの情報を多次元的に符号化および／または復号化するためのシステムであって：
中央ビットおよび複数の最近接ビットを有する少なくとも一部の準六角クラスタを規定するために、および各々の前記少なくとも一部の準六角クラスタのために前記最近接ビットの所定の最小数が前記中央ビットと同じビット状態であるように符号制限を適用するために、準六角格子構造を用いることにより、符号化および／または復号化それぞれを実行するために配列される符号化手段および／または復号化手段；
を有することを特徴とするシステム。
【請求項１９】
請求項１７または１８に記載のシステムであって、前記システムはデータ記憶システムである、ことを特徴とするシステム。
【請求項２０】
請求項１７乃至１９のいずれに記載のシステムであって、ピックアップ手段の視野の形は六角形である、ことを特徴とするシステム。
【請求項２１】
請求項２０に記載のシステムであって、前記六角形は正六角形である、ことを特徴とするシステム。
【請求項２２】
請求項１７乃至２１のいずれに記載のシステムであって、記憶データの読み出しは前記ピックアップ手段の画像面における検出面により実行される、ことを特徴とするシステム。
【請求項２３】
請求項１７乃至２１のいずれに記載のシステムであって、前記読み出しは記憶媒体に亘り前記ピックアップ手段の連続的動きを伴って実行される、ことを特徴とするシステム。
【請求項２４】
請求項２３に記載のシステムであって、前記記憶データは異なる時間段階に異なる検出器セグメントの検出信号を収集することにより読み出される、ことを特徴とするシステム。
【請求項２５】
請求項１７乃至２２のいずれに記載のシステムであって、前記読み出しは前記ピックアップ手段の段階的動きを伴って実行される、ことを特徴とするシステム。
【請求項２６】
請求項２５に記載のシステムであって、前記記憶されたデータは特定時間に個々の検出器セグメントの信号の合計することにより読み出される、ことを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多次元符号化を実行するための方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネットにより接続される偏在するコンピュータ全てを伴って、情報化時代はユーザに利用可能である情報の爆発的な拡大に導く。データを記憶するコストの減少と同じ小さい装置フットプリントの記憶容量の増加は、この革命を可能にするキーである。現在の記憶のニーズが満たされる一方、記憶技術は急速に拡大する要求と歩調を合わせるための改善を継続する必要がある。
【０００３】
しかしながら、個々のビットが記録媒体の表面において区別可能な磁気的または光学的変化として記憶される、磁気および従来の光データ記憶技術の両方は、個々のビットが小さ過ぎるかまたは記憶するには困難である物理的限界に近づいている。媒体のボリュームに亘って、すなわちその表面のみではなく情報を記憶することは、興味深い代替となる大きい容量を提供する。
【０００４】
ホログラフィデータ記憶は、数十年前に着想されたが、低コストを可能にする技術の出現、長年に亘る研究努力から得られた重要な結果、およびホログラフィ記録材料における進歩を伴って実用性に向かう近年の進展をもたらすボリューメトリックアプローチである。ホログラフィデータ記憶においては、丸まる１ページの情報が、厚い、感光性光材料内における光干渉パターンとして一度に記憶される。これは、その記憶材料ないにおいて２つのコヒーレントなレーザビームを交差させることによりなされる。物体光と呼ばれる第１ビームは、記憶される情報を有しており、参照ビームと呼ばれる第２ビームは、例えば、平面的な波面をもつ単純なコリメートされたビームを再生するために単純であるようにデザインされる。結果的に得られる光干渉パターンは感光性媒体における化学的および物理的変化をもたらす。干渉パターンのレプリカは、吸収、屈折率または感光性媒体の厚さにおける変化として記憶される。記憶された干渉格子が、記録する間に用いられる２つの波動の１つにより照射されるとき、この入力光の一部はもう１つの波動が再構成されるような方式で記憶された格子により回折される。参照波動により記憶された格子は物体波動を再構成し、その逆も同様に起こる。
【０００５】
他の３次元的またはボリューメトリックアプローチとして、多層の蛍光カード／ディスク（ＦＭＤ／Ｃ）の概念は特異なブレークスルーであり、現在のＣＤ（コンパクトディスク）およびＤＶＤ（デジタル多機能ディスク）の反射型光ディスク技術に関連する信号劣化の問題を解決する。ＣＤまたはＤＶＤと同様に、ＦＭＤ層におけるデータは、一連の幾何学的な形態またはボリュメトリックマークの状態で基板に符号化される。各々の層は４．７ギガバイト（ＤＶＤの場合のように）の容量を有することができる。ＦＭＤ／Ｃ技術を用いると、各々の記憶層は、ＣＤまたはＤＶＤの反射性金属層ではなく、透明な蛍光材料を用いてコーティングされる。レーザビームが層におけるマークに当たるとき、蛍光が発光される。この発光された光は、入射レーザ光と異なる波長であって、光スペクトルのレッドエンド（ｒｅｄ  ｅｎｄ）の方向に僅かにシフトしており、現在の光学装置において反射されるコヒーレント光とは対象的に、本質的には非コヒーレントである。発光された光はデータマークにより影響されず、それ故、隣接層に影響を及ぼすことなく移動する。ドライブの読み出しシステムにおいて、レーザ光はフィルタリングされ、それ故、情報担持蛍光のみが検出される。これは迷光および干渉の影響を減少させる。
【０００６】
上記のおよび他のデータ記憶システム（従来の反射型光ディスク技術のような）において、符号化および信号処理の目的は、高密度および大きいデータ速度のような重要な性能指数を達成しつつ、十分小さいレベルまでＢＥＲ（ビットエラーレート）を減少させることである。これは、チャネルにエラーがないポイントをはるかに越えてシステムの物理構成要素にストレスを加えることにより達成され、それ故、誤り訂正（ＥＣＣ）復号化により処理される水準までＢＥＣを減少させるために変調符号化および信号処理スキームを導入し、ユーザに受け入れられる非常に小さい水準（典型的には、１０−１６のブロックエラーレート）までさらに減少される。
【０００７】
図１４は、データ記憶システムの代表的な符号化および信号処理素子を示している。入力ＤＩから出力ＤＯへのユーザデータの周期は、インターリービング１０、誤り訂正符号（ＥＣＣ）２０および変調符号化３０、信号前処理４０、記録媒体におけるデータ記憶５０、信号後処理６０、二値の検出７０およびインターリーブＥＣＣの復号化８０、９０を有することができる。ＥＣＣ符号化器２０は、種々のノイズソースに対する保護を提供するためにデータに冗長性を加える。ＥＣＣ符号化データは、次いで、チャネルにデータを適合させる変調符号化器３０であって、すなわち、チャネル出力において非常に容易に検出され且つチャネルエラーにより悪影響を及ぼされる可能性のない変調符号化器３０、に移動される。変調されたデータは、次いで、例えば、空間光変調器等のような記録装置に入力され、記録媒体５０に記憶される。検索においては、読み取り装置（例えば、電荷結合素子（ＣＣＤ））は、デジタルデータ（代表的には、画素当たり１ビット）に再び変換される必要のある擬似アナログデータ値を戻す。このプロセスの第１段階は、いまだに擬似アナログドメインにおいて、記録プロセスで生じる歪を元に戻すことを試みる、等価と呼ばれる後処理段階６０である。次いで、擬似アナログ値のアレイは、検出器７０により二値のデジタルデータのアレイに変換される。このとき、デジタルデータのアレイは、先ず、変調符号化に対して逆の操作を実行する変調復号化器８０に移動し、次いで、ＥＣＣ復号化器９０に移動する。
【０００８】
画素間または符号間干渉（ＩＳＩ）は、１つの特定の画素における強度が近くの画素におけるデータの品質を落とす現象である。物理的には、これは、光回折またはレーザビームのディスクの傾きまたはデフォーカスのような、レンズシステムにおける時間的に変化する収差に由来する（光）チャネルの帯域制限から生じる。そのような干渉に対して効果を発揮する方法は、変調符号化により大きい空間周波数の特定なパターンを禁止することである。高空間周波数（または、より一般的には、速く変化する０と１の画素のパターンのようなコレクション）のパターンを禁止する符号はローパス符号と呼ばれ、変調符号化器３０および復号化器８０における変調符号化／復号化のために使用されることができる。そのような変調符号は、制限された高空間周波数を有するように二次元領域（許容されたホログラフィ記憶のページにおけるように）に書かれた情報を制限する。
【０００９】
ローパスフィルタの特性をもつ二次元符号は、上記のタイプの新規なボリュメトリックな光記録スキームに対する変調符号として興味深い。しかし、二次元（２−Ｄ）符号化はまた、例えば、カードまたはディスクの二次元領域に記録される二次元パターン（マーク）のコヒーレント回折を用いて、反射型光ディスク技術に基づいて、従来のタイプの光記録に近い新しいルートのための重要な問題となっている。先行技術においては、四角形の格子における符号化が検討された。特に、格子縞模様のものにおける符号の容量については、Ｗ．Ｗｅｅｋｓ，Ｒ．Ｅ．Ｂｌａｈｕｔによる、“Ｔｈｅ  Ｃａｐａｃｉｔｙ  ａｎｄ  Ｃｏｄｉｎｇ  Ｇａｉｎ  ｏｆ  Ｃｅｒｔａｉｎ  Ｃｈｅｋｅｒｂｏａｒｄ  Ｃｏｄｅｓ”と題されたＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ，Ｉｎｆｏｒｍ．Ｔｈｅｏｒｙ，Ｖｏｌ．４４，Ｎｏ．３，１９９８，ｐｐ１１９３−１２０３における論文に、研究内容が発表されている。その論文においては、種々の格子縞模様のものにおける制限が、ローパス特性を達成するために、それ故、チャネルビットの読み取りおよび検出の間に符号間干渉（ＩＳＩ）の影響を減少させるために、四角形の格子において考慮された。
【００１０】
しかしながら、まさに一次元符号化、異なる符号化制限および符号化構造についての場合のように、二次元符号化について、先行技術において存在するような四角形の格子における符号化以外は、より効率的な記憶に導くことが可能であり、それ故、より大きい記憶密度が達成されることが可能である。従って、多次元記憶アプリケーションにおいて、また、符号化の効率を継続的に改善する必要性がある。
【００１１】
さらに、コヒーレントな信号生成のために代表的な２−Ｄ符号化におけるビット検出の問題が存在する。大きいランド部、すなわち、ゼロレベルのミラー部から、および大きいピット部、すなわちゼロレベル以下（λ／４における場合であって、ここでは、λは読み取りのために使用される放射の波長を意味する）の反射信号は全く同一である。それ故、２つの二値レベルは検出において区別されることができない。従来の１−Ｄ符号化においては、スポット直径はピット（または、マーク）の半径方向より常に大きく、回折は半径方向に常に生じるため、このような問題は起こらない。反射される光ビームは、それ故、中央のアパチャの外側への回折により一部の強度を失う。それとは対照的に、大きなピット領域または大きなランド領域に入射するフォーカシングされたレーザまたは他の放射スポットに対して全ての方向において回折が存在しないため、上記の問題は２−Ｄ符号化において生じる可能性がある。両方は理想鏡として振舞う。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
それ故、本発明の目的は、符号間干渉および／または同じ（バイポーラ）ビットタイプの大きい領域によるエラーレートが減少されることができる、改善された二次元またはそれ以上の次元の符号化スキームを提供することである。
【００１３】
この目的は、請求項１において規定される方法、請求項２２において規定されるシステムおよび請求項３２において規定されるような記録担体により達成される。
【００１４】
本発明に従って、準六角格子構造が、多次元符号化のためにしようされる。例えば、四角格子に比較するそのような準六角格子の利点は、符号化効率の微妙なコンビネーションと、また符号間干渉における最近接の効果とからもたらされる。準六角格子は、理想的に六角に配列されることが可能である格子を意味するが、理想的な格子からの小さい格子歪は存在することが可能である。例えば、単位格子の基本軸間の角度は正確に６０°に等しくないことが可能である。準六角格子は、読み出しの間に用いられる走査レーダスポットの強度プロファイルによく似たビット配列をもたらす。
【００１５】
六角格子構造の大きい充填率はより大きい符号効率を提供する。従って、中央ビットと同じビット状態をもつ最近接ビットの所定数についての制限は、符号スペクトルのローパス特性を減少させる干渉を提供することを意図されている一方、中央ビットと反対のビット状態をもつ最近接ビットの所定数についての他のまたは追加の制限は、同じビット状態の大きい領域を抑制するために符号スペクトルのハイパス特性を提供することを意図されている。従って、両方の制限はビットエラーレートにおける減少に導く。
【００１６】
さらに、中央ビットと同じビット状態をもつ最近接ビットに関する他の符号制限が適用されることができ、それに従って、方位角的に連続するビットの所定数が、中央ビットと同じビット状態を有するように設定される。これにより、最小のマークサイズを、書き込みプロセスを簡単化するために実現することができる。これは、例えば、レーザビーム記録装置（ＬＢＲ）が読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）の適用においてマスターディスクの記録のために使用されるときであって、小さいマークサイズを書き込むための十分な解像度を有しないレーザビームを用いるとき、有利であり得る。
【００１７】
さらにまた、通常の長方形から正六角形に読み出し対物レンズの視野形状を適合させることは、そのような記憶媒体の読み出しプロセスを改善する。
【００１８】
他のさらに優位性のある成果については従属請求項において規定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施形態について、準六角格子を使用するストリップベースの二次元符号化スキームに基づいて説明する。
【００２０】
六角格子は最も大きい充填率を与えることが結晶学において知られている。例えば、その充填率は１／ｃｏｓ（３０°）＝１．１５５であり、最近接格子点間の同じ距離ａをもつ正方格子のそれより大きい。距離ａは、記録媒体または記憶媒体に書き込まれるために用いられる二次元チャネルの二次元インパルス応答の範囲によって、例えば、ホログラフィ光記録または蛍光光記録、あるいは、二次元においてコヒーレント回折を伴う従来の反射型の光記録により、決定されることが可能である。
【００２１】
図１Ａおよび１Ｂは、正方格子および六角格子それぞれの充填構造を示している。各々の格子ポイントに対して、正方格子および六角格子は、図１Ａおよび１Ｂにそれぞれ示すように、サイズａ２およびａ２ｃｏｓ（３０°）の二次元領域を必要とする。最近接格子点の数は六角格子に対しては６つである一方、正方格子に対しては４つである。従って、一見したところでは、二次元符号間干渉に導く可能性がある最近接の数が多いため、六角格子を使用することは優位性がないようにみえる。しかしながら、例えば、正方格子に比較して、六角格子の利点は、符号化効率と符号間干渉における最近接の効果とを組み合わせた考慮からもたらされる。
【００２２】
より大きい距離におけるさらなる近接格子点に関して、六角格子は、距離√３において６つの第２近接と、距離２において６つの第３近接を有する。正方格子に対しては、距離√２において４つの第２近接と、距離２において４つの第３近接が得られる。
【００２３】
二次元符号化の場合、六角格子のバルクにおいて配列されるフルサイズの六角クラスタは７つのビット位置またはサイト、１つの中央サイトおよび６つの最近接サイトを有する。簡単化の理由で、準六角格子におけるビットの準六角クラスタに対して参照がなされるとき、用語“六角クラスタ”を用いる。しかしながら、ストリップベースの符号化に対して使用される二次元空間のストリップの境界において、部分サイズ化または境界クラスタが生じる。
【００２４】
図２Ａ乃至２Ｃは、バルククラスタ、底部境界クラスタおよび最上部境界クラスタそれぞれに対する六角格子におけるビットサイトのクラスタを示している。ビットサイトにおいて位置付けられるチャネルビットｘｉは、次のように番号付けされる。
【００２５】
バルククラスタにおいて、中央ビットは番号ｉ＝０であり、６つの最近接ビットは、それらの方位角の順序に従って、ｉ＝１，．．．，６の連続する番号が付けられる。ストリップのエッジにおける不完全なまたは部分サイズ化された境界クラスタは、バルククラスタに対する７つのビットまたはビットサイトに比較して、５つのビットまたはビットサイトのみを有する。中央ビットはまた、番号ｉ＝０を有する一方、４つの方位角的に連続する最近接ビットはｉ＝１，．．．，４の連続する番号が付けられる。
【００２６】
以下において、新しい一般的な符号制限が、フルサイズの六角クラスタまたは部分サイズ化された六角クラスタの中央サイトの最近接サイトに関する六角格子構造のために規定される。
【００２７】
第１実施形態に従って、制限は二重の目的を有する。第１に、それらは符号スペクトルのローパス特性を実現するために適合され、第２に、それらは書き込みチャネルにおいて要求を減少させる最小マークサイズを実現するために適合される。特に、制限は、次のような２つのパラメータにより表される。
（ｉ）中央の格子サイトに位置付けられるビットと同じタイプまたは同じビット状態の最小の最近接ビット数（Ｎｎｎ）
（ｉｉ）方位角的に連続する最小の最近接ビット数（Ｎａｃ）
ここで、１≦Ｎａｃ≦Ｎｎｎである。
【００２８】
パラメータＮｎｎは、二次元符号間干渉の影響を現象させるために有利であるローパス特性を提供する。これは、以下から容易に理解できる。各々のビットは６つの最近接ビットを有する。二次元インパルス応答関数（ＩＲＦ）は中央サイトにおいて値ｆ０を、最近接サイトにおいて値ｆ１を有する。それ故、同じタイプのＮｎｎ個（最小数）の最近接ビット数のみが存在する場合、所定の格子サイトにおける波形の最小数が認識される。この最小値は次の計算により与えられる。
【００２９】
ｆ０−（６−２Ｎｎｎ）ｆ１              （１）
パラメータＮａｃは書き込みチャネルの最小マークサイズ制限を考慮して使用される。例えば、制限Ｎｎｎ＝２、Ｎａｃ＝１は、連続する方位角ではない２つの最近接を尚も可能にする。それ故、一次元の２Ｔマーク（異なる方位角において、共通の１つのチャネルビットをもつ）が存在し、それらは書き込むことが困難である。しかしながら、Ｎｎｎ＝２、Ｎａｃ＝２のとき、一次元２Ｔマークが禁じられたことを意味するおなじタイプの少なくとも２つの方位角的に連続する最近接が存在する必要がある。それに代えて、最小マークは、この場合には、同じタイプのビットの三角形である。二次元書き込みチャネルに対して、これはＮａｃ＝１に比較して優位性があるが、対応するレート損失は後者の状態において厳しい制限であるために直面される必要がある。
【００３０】
上記の制限は、フルサイズのバルククラスタに対するバルク制限として規定されることができる。そこで、バルク制限に対する２つの条件は次の２つの式により与えられる。
【００３１】
【数１】
2005506648.tif 000003
および
【００３２】
【数２】
2005506648.tif 000004
準六角クラスタの境界における６ビットの指数は常に１と６との間の数であり、関係式（３）における指数ｉ＋Ｊがこの範囲外であるときはいつでも、ｉ＋Ｊは６の倍数を用いて減じられ、それ故、ｉ＋Ｊは好ましい１乃至６の範囲内に入ることに注意されたい。同様に、上記の制限は部分サイズ化された境界クラスタに対する符号制限として規定されることができる。そこで、バルク制限に対する２つの条件は２つの式により与えられる。
【００３３】
【数３】
2005506648.tif 000005
および
【００３４】
【数４】
2005506648.tif 000006
それ故、クラスタ制限はまた、隣接符号化ストリップにおいて存在する実際のビットに関係なく、ストリップの境界において満足される。境界制限は、制限が境界において不完全なクラスタのためにすでに満足されているため、何らかの制限の違反を伴わないで、互いの最上部においてストリップを積み重ねることを可能にする。
【００３５】
図３は、ストリップに基づいた二次元符号化スキームを示す模式図である。ストリップは水平に位置合わせされ、格子の行の数Ｎｒを有する。符号化は水平方向においてなされ、本質的に位置次元となる。符号語はストリップの境界を横断しない。符号語は、Ｎｒ個の行とＮｃ個の列を有する二次元領域に基づくことが可能である。ストリップは、垂直方向のストリップの連結がストリップの境界を横断する上記制限の違反に導かない方式で構成される。
【００３６】
容量を導き出し且つ効率的な符号をデザインするために、基本的な有限状態機械（ＦＳＭ：Ｆｉｎｉｔｅ  Ｓｔａｔｅ  Ｍａｃｈｉｎｅ）が導き出され、基本的な有限状態機械は二次元シーケンスの生成を推進する。これまでに提供された全ての制限は最近接のみに関係するため、六角格子における２つの連続的行に基づく状態を考慮することは十分であり、ストリップの全ての行をカバーしている。そこで、そのような状態の数は単純に２２Ｎｒである。所定の状態から次の状態への遷移により、チャネルビットの完全な列が出力される。定義により、第１状態の最終の列は、後継の状態の最初の列と同等である。
【００３７】
図４は、Ｎｒ＝６の場合に対する状態“ｉ”（４０９６のうちの１つ）と１つの可能なまたは許される後継の状態“ｊ”とを示している。さらに、式（２）乃至（４）において示されている制限は全て適合される。
【００３８】
二次元チャネル符号または変調符号の容量およびデザインの導出における重要なポイントは、Ｎｓｔ≦２２Ｎｒにより境界を付けられる、可能な状態数Ｎｓｔをもつ、サイズ２２Ｎｒｘ２２Ｎｒの正方マトリクスである接続マトリクスである。接続マトリクスのマトリクス要素Ｄｉｊは、状態“ｉ”がその後継の状態として対応する状態“ｊ”を有することができる場合、“１”に設定される。非許可後継状態に対応する他の全てのマトリクス要素は“０”に設定される。それ故、状態“１”から状態“０”への遷移は、次の条件が適合する場合に許される。
１）状態“ｉ”の最終の列が状態“ｊ”の最初の列と同等である。
２）状態の遷移はバルククラスタ（バルク制限）のための制限違反をもたらすことは可能ではない。これらの制限は容量の上限の導出のために考慮されるだけの制限である。
３）ストリップの連結はストリップの境界おける制限違反をもたらすことは可能でない。従って、ストリップを積み重ねることが隣接ストリップの内容に依存することなく実行されるように、境界制限が適用される。これらの制限は容量の下限の導出のために必要とされる。
【００３９】
図５Ａおよび５Ｂは、Ｎｎｎ＝１に対する、ストリップのバルク領域における非許可パターンまたは禁止パターンの代表的な例を示している。この場合、Ｎｎｎ＝１の制限は、状態“ｉ”から状態“ｊ”への遷移において違反される。パラメータ“Ｘ”は位置を構わないことを示し、いずれのビット値に設定されることも可能である。復号化方向は右である。
【００４０】
図６Ａおよび６Ｂは、Ｎｎｎ＝１に対する、ストリップの境界領域における非許可パターンまたは禁止パターンの代表的な例を示している。この場合はまた、Ｎｎｎ＝１の制限は、状態“ｉ”から状態“ｊ”への遷移において反対のビット状態に対して違反される。
【００４１】
図７乃至９は、ストリップの異なる幅、すなわち、行数の変化に対する符号容量の種々の計算を示している。上限はバルク制限のみを用いる容量により定義され、それはストリップが自由に連結されることができないことを意味する。下限は、バルク制限および境界制限に対して定義され、すなわち、ストリップは自由に連結されることができるが、これは必要な容量を減少させる余計なオーバーヘッドを必要とする。
【００４２】
図７に示すＮｎｎ＝１、Ｎａｃ＝１の場合の１行（Ｎｒ＝１）において、下限の場合は、ｄ＝１のランレングス制限を伴う一次元のランレングス制限（ＲＬＬ）に対応する。ｄ＝１のＲＬＬ符号化（２Ｔ）に対する最小ランレングスは水平方向においてのみ実現されることができる。１つの行から２つの行（Ｎｒ＝２）への移動のときの（下限）容量における著しい増加は、最小ランレングス制限（２Ｔ）はストリップの水平軸について６０°および１２０°未満の角度で傾く方向において実現されることができるという事実のために備わっている。
【００４３】
図８は、Ｎｎｎ＝２、Ｎａｃ＝１の場合についての容量対ストリップ幅特性について示し、図９は、Ｎｎｎ＝２、Ｎａｃ＝２の場合についての容量対ストリップ幅特性について示している。これらの場合、同じタイプまたは状態の最近接の最小数は２に等しい。Ｎａｃ＝１の場合、同じタイプの２つの最近接は必ずしも連続的な方位角に位置付けられない。Ｎａｃ＝２の場合、同じタイプの２つの最近接は連続的な方位角に位置付けられる。図８および９から推測されるように、大きい制限は、上限および下限両方を小さくするように導く。
【００４４】
図１０Ａおよび１０Ｂは、Ｎｒ＝８により与えられる行数を伴うストリップベースの符号化の場合に対する図８および９の下限に対応する容量についてのｅｙｅ−  ｈｅｉｇｈｔ対ユーザビットサイズ特性を示す数値計算図である。破線は六角格子に適用され、実線は従来の正方格子に適用される。インパルス応答関数は二次元ガウス関数（二次元において規格化される）であると仮定される。参照として、最上部における一定水準として、二次元ＩＲＦの中央のタップ値を図１０Ａおよび１０Ｂ各々に示す。対象となる実際的な範囲は正のｅｙｅ−ｈｅｉｇｈｔを有することに留意する必要がある。それ故、二次元チャネルは０のｅｙｅ−ｈｅｉｇｈｔおよびそれ以上について効果的に開いている（一次元チャネルについてのカットオフ周波数と同様に）。それ故、予想通りに、ｅｙｅ−ｈｅｉｇｈｔは六角格子における二次元符号化により改善されることができる。同じ状態の方位角的に連続する最近接に関する制限を加えることにより更なる改善を実現することができる。
【００４５】
図１１は、ｅｙｅ−ｈｅｉｇｈｔ対六角格子の符号化のみとＮｎｎ＝０、１、２とに対するユーザビットサイズ特性を示す図である。ｅｙｅ−ｈｅｉｇｈｔについて実現される符号化利得はこの制限を増加させるための明らかな傾向である。それは二次元チャネル符号のローパス特性を増加させることにより実現される。
【００４６】
書き込みチャネルによる制限は書き込まれる最小の二次元マークのサイズにより特徴付けられることが可能である。明らかに、この点で、制限Ｎｎｎ＝２およびＮａｃ＝２は最も興味深い。最小マークの形は六角格子符号化と正方格子符号化に対して異なる。両方の場合、最小の形は３チャネルビットの三角形である。前者においては、形は同じサイズおよび角をもつ正三角形であり、後者においては、形は直角の半分として得られた三角形であるため、書き込みの点ではあまり好ましくない。同じ制限に対する最小マークの相対的サイズは、六角格子符号化および正方格子符号化に対するそれぞれの容量の比に依存する。制限Ｎｎｎ＝２およびＮａｃ＝２に対しては、この比は１．６０であり、六角格子を有利としている。
【００４７】
従来の一次元ＲＬＬ符号化においては、読み込みシステムの放射ビームのスポットの直径は、光記録または記憶媒体のピット領域の半径方向の幅より常に大きい。従って、回折は半径方向において得られ、このことは反射ビームの強度における検出可能な損失をもたらす。しかしながら、第１の好ましい実施形態に従った上記の二次元符号化において、多くの隣接ビットを有する大きいピット領域が生じることが可能である。それ故、大きいピット領域において回折は生じず、強度損失は検出されない。
【００４８】
第２の好ましい実施形態に従って、同じタイプのチャネルビットの大きい領域は、二次元チャネルまたは変調符号の追加のまたは代わりの制限により回避される。この制限は、二次元符号のハーパス特性に導く単一のパラメータにより実現されることができる。
【００４９】
特に、ハイパス制限は、六角クラスタの中央のサイトにおけるチャネルビットのビット値に比較して反対のビットタイプまたはビット状態である必要がある最近接の際少数を示すパラメータＭｎｎにより導入される。
【００５０】
バルククラスタに対しては、上記のハイパス制限パラメータＭｎｎは、１つの関係においてローパス制限パラメータＮｎｎと結び付けられることができ、次式のようになる。
【００５１】
【数５】
2005506648.tif 000007
境界のクラスタに対しては、２つの制限パラメータＭｎｎおよびＮｎｎは次の２つの関係式により与えられる。
【００５２】
【数６】
2005506648.tif 000008
および
【００５３】
【数７】
2005506648.tif 000009
図１２Ａおよび１２Ｂは、少なくとも１つの最近接ビットが反対のタイプまたは状態（Ｍｎｎ＝１）にある必要がある状況について、バルククラスタおよび底部境界クラスタの禁じられたパターンの例を、それぞれ、示している。中央の格子サイトにおけるビットは値ｘ（すなわち、“０”または“１”）を有し、周囲の全てのビットは同じ値を有する。それ故、上記のハイパス制限は満足されない。
【００５４】
符号化容量に関しては、追加のハイパス制限により追加の容量損失に直面することとなる。制限Ｎｎｎ＝１、Ｍｎｎ＝１に対して、この容量損失は、３つの行のストリップについてマッピング８乃至９をもつ符号は不可能である一方、このマッピングはＮｎｎ＝１、Ｍｎｎ＝０の場合に可能である。
【００５５】
ストリップ当たり少ない数の行をもつ二次元ストリップに対して、ハイパス制限は、バルククラスタおよび境界クラスタに適用されるときに消費される容量であることが結果的に分かる。従って、バルククラスタおよび境界クラスタのために異なる制限の組み合わせを選択することは優位性があることである。一方で、ハイパス制限はバルククラスタのみのために用いられることが可能であり、他方で、ハイパス制限は、バルククラスタおよび最上部境界クラスタまたは底部境界クラスタのどちらかのために用いられることが可能である。
【００５６】
図１３は、バルククラスタと境界クラスタとに対する制限Ｎｎｎ＝１、並びに、種々の状態であって、クラスタがないこと、バルククラスタのみ、バルククラスタおよび最上部境界クラスタまたは底部境界クラスタのみ、並びにバルククラスタおよび境界クラスタの両方のタイプ（上から下に図の曲線の表される順序に）に対する制限Ｍｎｎ＝１に対して、容量対ストリップ幅特性について示す図である。増加したハイパス制限の適用は符号容量の減少に導くことを、図１３から結論付けることができる。
【００５７】
Ｎｎｎ制限とＭｎｎ制限とを組み合わせる実際の符号構成は符号デザインの複雑さの増大に導く。実際の符号として、バルクおよび両方の境界についての制限Ｎｎｎ＝１と、バルクおよび１つのみの境界についての制限Ｍｎｎ＝１とを伴う３行ベースのストリップに対する８乃至９のマッピングを伴う符号を生成することが可能である。さらに、バルクおよび両方の境界についての制限Ｎｎｎ＝１と、バルクに対してであっていずれかの境界に対してではない制限Ｍｎｎ＝１とを伴う３行ベースのストリップに対する１１乃至１２のマッピングを伴う符号を生成することが可能である。
【００５８】
上記の好ましい実施形態において、同一の制限が、両方のビット状態またはタイプであって、例えば、マークおよび非マークまたはピットおよびランドについて考慮された。しかしながら、書き込みチャネルの特性に依存して、非対称制限、すなわち、２つのタイプのまたは状態のビットのための異なる制限を改善することは優位性のあることである。また、単一のストリップではない境界であるが、ある保護バンドにより境界付けられる２Ｄ領域の境界における境界クラスタの場合に対して、保護領域は大きいランド領域を有するために、ピットビットよりランドビットにおいて制限された符号化をあまり有しないことは効果的である。さらに、二次元ストリップのために選択される水平方向は、六角格子の［１００］方向または［１１０］方向とすることが可能である。
【００５９】
少なくとも二次元（２Ｄ記録）において、例えばピットまたはマークに関する記憶された情報を担持刷る記録媒体における領域であるドメインを順序付けるとき、六角格子の状態として準最密格子を用いて、最も大きい有効領域記憶密度を達成することができる。さらに、これはまた、そのような記録データの読み出しをエンハンスするためであって、画像面に記憶されるデータを画像化するための対物レンズを有する読み出し光学素子とすることができるピックアップ手段の配列に特に関し、画像平面内において検出手段は読み出しデータを検出するために配列される。対物レンズの円形の視野ＶＦは、円形画像平面の一部のみが検出器手段により用いられるという事実のために、効果的に使用されない。従って、図１５Ａは、直交座標系に従った正方格子におけるドメインＤを順序付けるときの、２Ｄ読み出しのための読み出し対物レンズであって、特に、画像平面を検出する円形視野ＶＦの配列を示している。視野ＶＦ内において、正方形領域が、画像平面における検出素子の配列により規定される検出器手段の正方形視野ＶＦｓｑに対応して示されている。
【００６０】
下方領域の記憶密度に加えて、図１５Ａから導き出されるように、検出器手段の正方形視野ＶＦｓｑにより対物レンズの正方形視野ＶＦの一部である２／π、すなわち約６４％のみが用いられる。しかしながら、データドメインＤが、ここで導入される準六角格子構造において配列される場合、データ記憶密度は増加するが、検出器手段の正方形視野ＶＦｓｑとデータドメインの準六角格子との間の不整合のために途切れない読み出しは可能ではない。これは小さい読み出し速度において異なる読み出しおよび結果をもたらす。
【００６１】
従って、図１５Ｂにおいて、この実施形態において、正六角形である対物レンズの円形視野ＶＦ内の検出器の六角形視野ＶＦｅｘが導入される。これは、正方格子に比較して約１５％大きい高データ記憶密度、および対物レンズの視野ＶＦの使用による大きい読み出し速度に導く。特に、視野ＶＦの一部である３ｃｏｓ３０°／π、すなわち約８３％を使用することができる。それは、データドメインの準六角格子配列および検出器手段の六角形視野ＶＦｈｅｘの両方の効果を共に、約３０％の増加および約５０％改善する。さらに、読み出しの間に、これら正六角形の視野ＶＦｈｅｘの途切れないステッチングを得るための可能性が提供される。
【００６２】
読み出しの間の最大データ速度は、読み出しが準六角格子構造の［１００］、［０１０］または［１１０］格子方向により規定される３つの可能な方向の１つに沿って実行されるときにのみ、達成される。これらの場合、最大空間周波数は、“ピット”ドメイン（または、ピットビット）で満たされた（（１００）、（０１０）または（１１０）タイプの）１つの格子面が“ランド”ドメイン（または、ランドビット）により満たされた１つの格子面と変わるとき、与えられる。このような大きい空間周波数は、もちろん、ピックアップ手段の読み出し光学素子のカットオフ手段の読み出し光学素子のカットオフ周波数より小さい必要がある。
【００６３】
検出器手段の視野内の２Ｄデータ構造の再生成を実行するための最も明らかな方法は、データドメインを有する記録媒体における適切な領域のコヒーレントな照射による。特に、これらの領域は連続的にまたは段階的方法で走査することができる。第１の場合、ディスクの画像平面におけるデータドメインは読み出し検出器アレイを横断して移動し、それ故、１つの特定のドメインのデータはこの特定のドメインから十分なフ仮エネルギーを得るために異なる時間の段階において異なる検出器セグメントにより収集される必要がある。第２の場合、データドメインは、視野におけるデータ信号がそれぞれ加えられまたは統合されることができる特定の時間については、検出器アレイに関して静止している。特定の視野のデータドメインを読み出した後、ピックアップ手段は隣のフィールドに移動される必要があり、これが繰り返される。
【００６４】
しかしながら、蛍光読み出しを除いて、コヒーレント照射は、非コヒーレント照射のカットオフ周波数の半分であるカットオフ周波数を有する。非コヒーレント照射を用いると、ピックアップ手段の照射部分における回折格子により生成されることができる個別スポットの配列は、六角構造の１つの端部に沿って走査される。隣り合うスポットは重なり合うことがないことに留意する必要がある。従って、トラックピッチは連続するスポットの間の距離よりかなり小さい。同時に隣り合うトラックを読み出すために、それらスポットはトラックに関して斜めに位置付けられる。ピックアップ手段の対物レンズの視野内の照射スポットは種々の方法で分布されることが可能であるが、最大密度は準六角格子における分布を用いて得られる。
【００６５】
上記の多次元符号化に基づく六角格子は、例えば、ホログラフィ光記録、蛍光光記憶、ページ指向光記憶、従来の二次元で符号化される反射タイプの光記憶等、またはハイパス符号特性またはローパス符号特性が好ましい記憶システムの他のいずれかの種類のようないずれかのデータ記憶システムにおいて用いられることができる。特に、本発明はまた、例えば、情報が上記の多次元符号化スキームを使用することにより光ディスク書き込まれまたは記憶されるデータ記録システムにおいて使用される光ディスクのような記録担体をカバーすることを意図している。さらに、上記の符号化スキームは二次元より大きいいずれかの多次元符号化のために適用されることができる。例えば、三次元において、準最密格子構造を用いることができる。三次元において、そのような最密格子構造は、ＦＣＣ格子として知られる面心立法格子、または、ＨＣＰとして知られる六角最密格子とすることが可能である。本発明は、それ故、同時提出の請求の範囲の範囲内にあるいずれの修正をカバーすることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１Ａ】正方格子構造の模式的な充填の様子を示す図である。
【図１Ｂ】六角格子構造の模式的な充填の様子を示す図である。
【図２Ａ】好ましい実施形態に従ったビットサイトの六角バルククラスタを示す図である。
【図２Ｂ】好ましい実施形態に従ったビットサイトの六角底部境界クラスタを示す図である。
【図２Ｃ】好ましい実施形態に従ったビットサイトの六角最上部境界クラスタを示す図である。
【図３】ストリップベースの二次元符号化スキームを模式的に示す図である。
【図４】好ましい実施形態に従った二次元符号化のための可能な状態遷移を示す図である。
【図５Ａ】第１の好ましい実施形態に従ったストリップのバルク領域における禁止されたパターンを示す図である（Ｎｎｎ＝１）。
【図５Ｂ】第１の好ましい実施形態に従ったストリップの境界領域における禁止されたパターンを示す図である（Ｎｎｎ＝１）。
【図６Ａ】第１の好ましい実施形態に従ったストリップの境界領域における禁止されたパターンを示す図である（Ｎｎｎ＝１）。
【図６Ｂ】第１の好ましい実施形態に従ったストリップのバルク領域における禁止されたパターンを示す図である（Ｎｎｎ＝１）。
【図７】第１の好ましい実施形態に従った六角格子符号化の第１タイプのための上部容量境界および下部容量境界について示す図である。
【図８】第１の好ましい実施形態に従った六角格子符号化の第２タイプのための上部容量境界および下部容量境界について示す図である。
【図９】第１の好ましい実施形態に従った六角格子符号化の第３タイプのための上部容量境界および下部容量境界について示す図である。
【図１０Ａ】第１の好ましい実施形態に従った、第１符号化制限の正方格子符号化および六角格子符号化におけるｅｙｅ−ｈｅｉｇｈｔ対ユーザビットサイズ特性を示す図である。
【図１０Ｂ】第１の好ましい実施形態に従った、第２符号化制限の正方格子符号化および六角格子符号化におけるｅｙｅ−ｈｅｉｇｈｔ対ユーザビットサイズ特性を示す図である。
【図１１】第１の好ましい実施形態に従った、異なる符号制限における六角格子符号化についてのｅｙｅ−ｈｅｉｇｈｔ対ユーザビットサイズ特性を示す図である。
【図１２Ａ】第２の好ましい実施形態に従ったストリップのバルククラスタにおける禁止されたパターンを示す図である。
【図１２Ｂ】第２の好ましい実施形態に従ったストリップのバルククラスタにおける禁止されたパターンを示す図である。
【図１３】第２の好ましい実施形態に従った異なる制限についての下部容量境界について示す図である。
【図１４】従来のデータ記憶システムの符号化素子および処理素子を示す模式図である。
【図１５Ａ】正方形の場合についてのピックアップ手段の視野の形を示す図である。
【図１５Ｂ】正六角形の場合についてのピックアップ手段の視野の形を示す図である。
【図３】
2005506648.tif 000010
【図４】
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【図５Ａ】
2005506648.tif 000012
【図５Ｂ】
2005506648.tif 000013
【図６Ａ】
2005506648.tif 000014
【図６Ｂ】
2005506648.tif 000015
【図７】
2005506648.tif 000016
【図８】
2005506648.tif 000017
【図９】
2005506648.tif 000018
【図１０Ａ】
2005506648.tif 000019
【図１０Ｂ】
2005506648.tif 000020
【図１１】
2005506648.tif 000021
【図１２Ａ】
2005506648.tif 000022
【図１２Ｂ】
2005506648.tif 000023
【図１３】
2005506648.tif 000024
【国際公開パンフレット】
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2005506648.tif 000026
2005506648.tif 000027
2005506648.tif 000028
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2005506648.tif 000051
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【国際調査報告】
2005506648.tif 000053
2005506648.tif 000054