JPH1186288A - 相変化媒体上書き方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】相変化媒体上に同一のデータを繰り返し上書き
することによる媒体の劣化を防止する。 【構成・作用】データバイトのバターンに対して実際に
媒体へ書込まれるコードワードパターンを複数通り用意
しておくことにより、同一データで上書きを行っても、
実際に媒体上に上書きされるパターンは今そこに書込ま
れているパターンとは異なるようにする。更に、上書き
すべきデータブロックの先頭部分が今書込まれているも
とと同一であれば、この先頭部分（の一部）については
書込みを省略してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、相変化媒体上のデ
ータ記憶に関するものである。より詳細には、本発明
は、相変化媒体上に同一のデータを繰り返し上書きする
ことに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】パワー・ドライブ（ＰＤ）、デジタル・
ビデオ・ディスク（ＤＶＤ）、書き換え可能なコンパク
ト・ディスク（ＣＤ）システムなどのデジタル・データ
記憶システムは、ある種の材料または化合物が複数の相
で固体化することができることを利用して、情報をディ
スク上に記憶する。たとえば、テルルは（典型的には、
他の元素と組み合わせて）、非結晶相、結晶相のいずれ
の相でも固体化することができる。これらの２つの相は
相異なる光属性を有し、従って光学式に読み取ることが
できる情報を記憶するために使用することができる。こ
れらのタイプの材料は、一般に、相変化材料または相変
化媒体と呼ばれる。

【０００３】典型的な記録方式では、レーザ光線が回転
しているディスク上の相変化媒体層中の小さな点上に集
束する。レーザ光線に十分なパワーがある場合、相変化
媒体は軟化または融解する。媒体が急速に冷却されるか
それともゆっくり冷却されるかに応じて、非結晶相また
は結晶相として固体化する。媒体を融解した後、レーザ
・パワーをどれだけ急速にまたはゆっくりと低下させる
かによって、冷却速度を制御することができる。このよ
うに、レーザ・パワーの変化を制御することによって非
結晶相または結晶相のマークのシーケンスをディスク上
に記録することができる。適切な変調符号化方式を使用
することによって、データを媒体上に記録することがで
きる。

【０００４】相変化記録技術の主要な利点の１つは、相
変化媒体上にデータを何回も上書きすることができるこ
とである。しかしながら、同一のマークが何回も上書き
された場合、問題が起こる。この場合、媒体のある部分
が繰り返し１つの状態で固体化し、一方、その隣接部分
は他の状態で固体化する。これによって、媒体のある部
分から別の部分へ相変化材料が徐々に流れ、その結果、
媒体が劣化する。このため、記録データの完全性が低下
し、これにより、データの完全性を失う危険を伴わずに
実行することができる上書きの回数が制限される。

【０００５】同一データを繰り返し上書きする必要があ
る状況の例としては、同期マーク、ヘッダ中のアドレ
ス、及び最小記録可能ブロック（すなわち記録単位）よ
り少量のデータが変更される場合がある。これらの状況
は、たとえばＤＶＤフォーマットにおいて生じる。それ
は、このフォーマットでは、常にデータの同一の位置に
生じる１組の同期マークを使用し、また最小記録可能ブ
ロックが３２Ｋバイトであるにもかかわらずホスト・コ
ンピュータは２Ｋバイトのセクタで動作することができ
るからである。典型的な操作では、ブロックのいくつか
のセクタが変更されるが、残りの部分は以前と全く変化
しないままで再書込みされる。

【０００６】一部の再書込み可能フォーマットにおいて
は、「書込み開始位置」を数バイト変化させることによ
って、この上書きによる劣化の問題が解決される。これ
は、同一データが厳密に同一の位置には決して書き込ま
れないことを意味する。この解決方法は、フォーマット
にバッファ・ゾーンまたはエディット・ギャップを含ま
せることが必要になる。この方法は容量の損失も伴い、
また再書込み可能フォーマットが読取専用フォーマット
と非互換になる。バッファ・ゾーンを持つこれらのフォ
ーマットでは、バッファ・ゾーンのサイズを小さくする
ことが望ましい。

【０００７】ＲＯＭフォーマットなどの他のフォーマッ
トはエディット・ギャップを含まない。フォーマット間
の非互換性を回避するため、このようなフォーマットに
書き込むことができることが望ましい。「ＲＯＭ」フォ
ーマットで書き込まれたディスクは、エディット・ギャ
ップを知らないＲＯＭドライブで読み取り可能であろ
う。このようなＲＯＭフォーマットに書き込むには、上
書きされたデータが以前のデータと厳密に同一の位置で
開始し終了するよう、正確にデータ・ブロックを上書き
することが必要である。従って、以前に存在したデータ
に対して、上書きするデータの位置を変化させる機会が
ない。しかしながら、相変化媒体を劣化させずに上書き
することが依然として望ましい。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は相変化媒体上
書きシステムを提供する。本発明は、媒体上に同一デー
タを繰り返し上書きすることによって生じる相変化材料
の流動を減少させる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上書きによる劣化の問題
を解決するため、２つの技法を使用することができる。
第１の技法は、所与のデータ列を複数のビット・パター
ンで表すことができることを利用したものである。この
ビット・パターンの選択は、主として、ビット・パター
ンの低周波成分を減少させるのに使用される。しかし、
使用可能な選択肢の中には、同一ビット・パターンをい
つも使うことがないようにするなどの、他の目的に使用
できるものもある。

【００１０】第２の技法は、ビット・パターン中の書込
みが始まる位置を変化させるものである。この技法は、
ＲＯＭ型フォーマットで実現可能である。それは、新デ
ータが旧データと厳密に同一の位置に書き込まれるから
である。従って、旧データが新データと厳密に同一であ
る場合、旧データを上書きするかどうかは、任意に選択
できる。一般に旧データ及び新データのヘッダ情報は同
一であることに留意されたい。従って、ユーザから供給
される新データ（ヘッダ情報を含まない）が以前のデー
タとまったく異なる時でも、書込みを開始する位置を変
化させる機会が得られる。

【００１１】

【発明の実施の形態】パワー・ドライブ（ＰＤ）、デジ
タル・ビデオ・ディスク（ＤＶＤ）、コンパクト・ディ
スク（ＣＤ）再書込み可能システムなどの相変化媒体デ
ータ記憶システムは、ディスク上の物理的マークに関係
する０と１の列としてディスク上に情報を記憶する。こ
れらのマークは、相変化媒体の高反射率または低反射率
の領域に対応する。マークの開始と終了は、関連するビ
ット・ストリーム中の１に対応する。高反射率のマーク
から低反射率のマークへの変化のみが意味を持つ。従っ
て、本発明の一態様は、マーク極性の反転を利用するこ
とである。実際のマーク極性は意味を持たない。マーク
が同一パターンで媒体上に繰り返し上書きされるにつれ
て、ある部分から別の部分へ相変化材料が徐々に流れ、
材料の劣化、及び記録されたテータの完全性の低下を引
き起こすことがある。

【００１２】たとえば、図１を参照すると、これはＤＶ
Ｄフォーマットを簡略化した形態であるが、ユーザ・デ
ータが３２Ｋバイトに分割されている１０５。ここに
は、各行に関連する誤り訂正符号（ＥＣＣ）１０３、及
び各列に関連する誤り訂正符号１０４が２次元アレイと
して存在する。データ・ブロック全体の大きさは２０８
バイト×１８２バイトである。データ・ブロックの長さ
は１８２バイトで、その中の１７２バイトはユーザ・デ
ータ１０５であり、残りの１０バイトはエラー回復のた
めに追加されたＥＣＣ１０３である。同様に、行数は２
０８行であり、最後の１６行はもう１組のＥＣＣコード
１０４で構成されている。３２Ｋバイトのユーザ・デー
タ・セクション１０５内には、１６個の２Ｋバイト・セ
クタ１０２がある。各２Ｋバイト・データ・セクタ１０
２は、ヘッダ情報１０１用に確保された領域を含む。ヘ
ッダ情報１０１は長さが約１０バイトである。

【００１３】ＤＶＤフォーマットなど一部のフォーマッ
トは、各データ・ブロックにランダム・アクセスするこ
とができる。たとえばＤＶＤフォーマットでは、各３２
Ｋバイト・ブロックは独立である。というのも、各ブロ
ックはそれ自体のためのＥＣＣを含むからである。この
ＥＣＣがあるため、追加情報をブロックの外部に求める
ことを必要とせずに、ブロック中で生じた誤りを訂正で
きるからである。これは、更新可能、ランダム・アクセ
ス可能、かつ消去可能なディスクにするための、熟慮さ
れた設計上の判断であった。

【００１４】図２に関して、この設計の結果、２Ｋバイ
ト・セクタ２０５のデータが変更された場合、その領域
全体に渡ってＥＣＣを再計算しなければならないので、
３２Ｋバイト２０２全部を再書込みしなければならな
い。２Ｋバイトはコンピュータ環境にとってかなり論理
の上だけの、つまり物理的な実態とはかけ離れたサイズ
であり、ＤＶＤフォーマットでは自動的に３２Ｋバイト
・ブロックに変換される。２Ｋバイト・セクタ２０５
は、特定の３２Ｋブロック中に、この例ではブロックＢ
２０２に入っていることがわかる。この２Ｋバイト・セ
クタ２０５を更新するには、ブロックＢ２０２を読み取
り、新しい２Ｋバイトを旧２Ｋバイトと置き換える。次
にブロックＢ２０２についてＥＣＣを再計算し、ブロッ
クＢ２０２全体を媒体上に書き戻す。

【００１５】ブロックＢ２０２の一部分（たとえば３２
Ｋ中の２Ｋ）しか変更する必要がないので、旧データ
は、頻繁に同一の新データで上書きされる。さらに、２
Ｋバイト・セクタ全部のヘッダ情報は通常変更されない
ので、いずれの場合も、このヘッダ情報は常に以前に書
き込まれたのと同一のデータで再書込みされる。

【００１６】一般に、データは、記録される前にチャネ
ル・コード化される。これには、各８ビット・バイトを
８ビットより長い１と０の列で表現することが含まれ
る。ＤＶＤフォーマットでは、各８ビット・バイトは１
６ビット・ワードにチャネル・コード化される。その理
由は、記録される１と０の系列に（すなわちビット・パ
ターンに）別の制約条件を追加するためである。典型的
には、これらの制約条件は、２つの隣接する１の間に存
在することができる０の最大数と最小数を制限すること
にかかわる。さらに、チャネル・コード化方式は、典型
的には、チャネル・コード化処理中にいくつかの選択を
許すことによって、ビット・ストリームに対して何らか
の制御を行うことができるようにしている。これは、主
に、ビット・ストリームが読み出されているときの、再
生された信号の低周波成分を制御するためである。ＣＤ
フォーマットの場合、この選択は、連続する１４ビット
・チャネル・コードワードの間の３個のマージ・ビット
に関して行われる。ＤＶＤフォーマットの場合、一部の
チャネル・コードワードは、代替つまり代用のコードワ
ードが使える。符号化器は、どれが低周波成分を最もよ
く減少させるかに応じて、コードワードまたはその代替
を選択することができる。K. A. Schouhamer Imminkに
よるEFMPlus: The Coding Format of the Multimedia C
ompact Disk., IEEE Transactions on Consumer Electr
onics, 第４１巻、３号（１９９５年８月）を参照のこ
と。

【００１７】図３に関して、この方式は、８ビット・デ
ータ３０１を１６ビット・データ３０２に変換する表３
０４（ここでは最初の９エントリが示してある）から構
成される。各８ビット値３０１に対して１６ビットの選
択肢３０３が４つある。先行データに応じて、４つの可
能な選択肢３０３のうちから１６ビット値が選択され
る。

【００１８】図４を参照すると、コード化は表の形で充
分に定義されている。ここで、主表４０１は、０から２
５５までの８ビットの範囲についての変換をカバーして
いる。このコード化方式には、代用表４０２と呼ばれる
代替表があり、主表４０１の最初の８８バイト４０３に
使用することができる。ユーザはどちらのコードワード
を選択してもよい。これら２つの表の相違点は、一方の
表はＤＣレベルまたは低周波を一つの方向に累積する傾
向があり、他方は他の方向への累積を行う傾向があると
いう点である。統計的には、コードワードとその代替物
のどちらを選択するかということには大きな利点はない
ことが多く、従って符号化器は他の基準に基づいて自由
に選択を行うことができる。さらに、コードワードにお
ける選択が次のコードワードの極性及び状態の両方にし
ばしば影響を及ぼし、それが、その次のコードワードに
影響を及ぼす。このようにして、１つの選択が、後続の
ビット・パターンの実質的セクションに影響を及ぼすこ
とがあり得る。

【００１９】ＤＶＤフォーマットに使用される本発明の
一実施例においては、同一のデータ・シーケンスに対し
て異なるビット・パターンを提供するために、使用可能
なコードワードの選択肢の一部が使用される。従って、
ブロック・ヘッダを書き込んだり同一データ・ブロック
を再書込みする時などに生じるように、同一データを再
書込みする際に、実際に使用されるビット・パターン
は、同一の位置に書かれた以前のビット・パターンとは
異なる。

【００２０】本発明の第２の実施例において、以前に書
き込まれたデータと同一のデータを再書込みする際、新
しい書込みが始まる実際の位置が、そのデータ・ブロッ
クの開始位置にある必要はない。これが可能なのは、Ｒ
ＯＭ互換フォーマットでは、データが厳密に同一の位置
に再書込みされるので、旧データが新データと等しく有
効であるからである（新データが同一であるため）。た
とえば、ヘッダ情報は、典型的には常に全く同一である
ので、実際の書込みは、新データが旧データと異なるセ
クションより前の任意のデータ・バイトから開始しても
よい。同様に、旧データが（ここでもまた）新データと
同一で、かつ同一の位置にあるので、ブロック中でデー
タが以前と同一であるブロックの書込みを終了する時、
実際にデータの書込みを終了する位置を変化させること
ができる。これによって、書込みを行わないという状態
から書込みを行う状態へ、また書込みを行わない状態へ
の移行が同一の位置で起こらないようにすることができ
る。

【００２１】従って、同一データを上書きすることによ
ってデータの完全性が失われるという問題を、ディスク
上にバッファ領域を必要とせず従ってより効率的な方法
で回避することができる。これによって、また、ＤＶＤ
読み取り専用（ＲＯＭ）フォーマットと互換性のフォー
マットでディスクに書き込むことも可能となる。

【００２２】バッファ・ゾーンを持つフォーマットの場
合、バッファ・ゾーンのサイズを縮小するために、同一
のデータ・シーケンスを表現するのに異なるビット・パ
ターンを使用する技法が使用できる。バッファ・ゾーン
は、書込み位置の始めと終わりを変えるために依然とし
て必要とされるかもしれない。

【００２３】図５は、本発明による、相変化媒体上にデ
ータを繰り返し上書きするための装置を示すブロック図
である。図５では、相変化上書きモジュール５０が、相
変化媒体５２上のデータ５３と同一のデータ５４を再書
込みしなければならなくなったときそれを識別する。可
能なビット・パターンの集合から再書込みするデータの
ビット・パターンを選択するため、ビット・パターン選
択モジュール５５が設けられている。選択されたビット
・パターンに従って相変化媒体に書き込むデータを書き
込むため、書込みモジュール５６が設けられている。ビ
ット・パターン選択モジュール５５は、相変化媒体上に
データを繰り返し上書きするのを防止するための任意の
数の方式を実装することができる。たとえば、選択モジ
ュールは、媒体領域上のマーク極性を反転してもよい。
あるいは選択モジュールがコードワード表５８からコー
ドワードまたは代替物を選択してもよい。後者の場合、
コードワードを相変化媒体上の媒体領域中に書き込むた
め、コードワード書込みモジュール５９が書込みモジュ
ール５６と共に使用される。さらに、実際に書込みを開
始する開始位置を、データ・ブロック内の相変化媒体上
であって、再書込みすべきデータがデータ・ブロック内
の相変化媒体上のデータと異なる位置よりも前にある任
意の位置に再配置するためのモジュール５６を設けても
よい。この再配置モジュールはまた、相変化媒体上にエ
ディット・ギャップがあるかどうかを判定するためのエ
ディット・ギャップ・モジュール５７を含んでもよい。
後者の場合、再配置モジュール５６は、媒体領域の開始
位置をエディット・ギャップ内で再配置する。さらに、
ビット・パターン選択モジュール５５が、媒体上への上
書きを防止するための技法の組合せを提供してもよい。
従って、本発明の一実施例は、媒体領域上のビット・パ
ターンを変化させるため、コードワード表からコードワ
ードまたは代替物を選択すると共に、媒体上の極性マー
クを反転する。

【００２４】ここではＤＶＤフォーマットについて論じ
たが、当分野の技術者なら、これらの技法が他の相変化
媒体やその均等物に適用できることを容易に理解できる
であろう。

【００２５】以下に、本発明の実施態様の例を列挙す
る。

【００２６】［実施態様１］以下のステップ(a)ないし
(c)を設け、相変化媒体上にデータを繰り返し上書きす
る方法： (a) 前記相変化媒体上の前記データと同一のデータを再
書込みすべきことを識別する； (b) 可能なビット・パターンの集合から前記再書込みす
べきデータのビット・パターンを選択する； (c) 前記選択されたビット・パターンに従って前記相変
化媒体に前記再書込みすべきデータを書き込む。

【００２７】［実施態様２］以下の特徴(a)ないし(d)を
含み、相変化媒体上にデータを繰り返し上書きする方
法： (a) 前記相変化媒体上の前記データと同一のデータをい
つ再書込みするかを識別するステップ； (b) 前記相変化媒体上の対応する元のデータ・ブロック
内の異なる開始位置に、前記再書込みすべきデータを書
き込むステップ； (c) 前記ステップ(b)は前記再書込みすべきデータのう
ちの変更されていない部分を省略する； (d) 前記再書込みすべきデータが、前記元のデータ・ブ
ロックの範囲内に書き込まれる。

【００２８】［実施態様３］以下の(a)ないし(c)を設
け、相変化媒体上にデータを繰り返し上書きするための
装置： (a) 前記相変化媒体上の前記データと同一のデータを再
書込みすべきことを識別するための相変化上書きモジュ
ール（５０）： (b) 可能なビット・パターンの集合から前記再書込みす
べきデータのビット・パターンを選択するための選択モ
ジュール（５５）： (c) 前記選択されたビット・パターンに従って前記相変
化媒体に前記再書込みすべきデータを書き込むための書
込みモジュール（５６）。

【００２９】［実施態様４］前記選択モジュール（５
５）が前記媒体の領域上のマークの極性を反転させるこ
とを特徴とする実施態様３に記載の装置。

【００３０】［実施態様５］前記選択モジュール（５
５）がコードワード表からコードワードまたはその代替
物を選択することを特徴とする実施態様３または４に記
載の装置。

【００３１】［実施態様６］前記相変化媒体上の前記媒
体の領域中に前記適切なコードワードを書き込むための
モジュール（５９）をさらに含むことを特徴とする実施
態様３ないし５のいずれか一項に記載の装置。

【００３２】［実施態様７］前記相変化媒体上にエディ
ット・ギャップが存在するかどうかを判定するためのモ
ジュール（５７）と、前記エディット・ギャップ内で前
記媒体の領域の開始位置を再配置するためのモジュール
（５６）を含むことを特徴とする実施態様３ないし６の
いずれか一項に記載の装置。

【００３３】［実施態様８］実際に書込みを開始するた
めの開始位置を、データ・ブロック内であって、前記再
書込みすべきデータが前記データ・ブロック内の前記相
変化媒体上の前記データとは異なる位置より前の任意の
前記相変化媒体上の位置に再配置するモジュール（５
６）をさらに含むことを特徴とする実施態様３ないし７
のいずれか一項に記載の装置。

【００３４】［実施態様９］前記選択モジュールが、前
記媒体領域上のビット・パターンを変化させるため、コ
ードワード表からコードワードまたはその代替物を選択
すると共に、前記媒体領域上のマークの極性を反転する
ことを特徴とする実施態様３ないし８のいずれか一項に
記載の装置。

【００３５】［実施態様１０］以下の特徴(a)ないし(d)
を設け、相変化媒体上にデータを繰り返し上書きするた
めの装置： (a) 前記相変化媒体上の前記データと同一のデータを再
書込みすべきことを識別するためのモジュール（５０）
を設ける； (b) 前記相変化媒体上の対応する元のデータ・ブロック
内の異なる開始位置に前記再書込みすべきデータを書き
込む書込みモジュール（５６）を設ける； (c) 前記書込みモジュールが前記再書込みすべきデータ
の変更されていない部分を省略する； (d) 前記再書込みすべきデータが前記元のデータ・ブロ
ックの範囲内に書き込まれる。

【００３６】本明細書では好ましい実施例に関して本発
明を記述したが、当分野の技術者なら、本発明の精神及
び範囲から逸脱することなく、ここで述べた応用例の代
わりに他の応用例が使用できることを容易に理解できる
であろう。従って、本発明は本願特許請求の範囲のみに
よって限定されるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＤＶＤデータ・ブロックのデータ・レイアウト
を示すブロック図である。

【図２】ＤＶＤフォーマットのデータ・ブロック・レイ
アウトを示すブロック図である。

【図３】８−１４変調プラス（ＥＦＭＰｌｕｓ）の最初
から９番目までの８ビット値のコードワード表を示す図
である。

【図４】ＥＦＭＰｌｕｓコードワード表のレイアウトを
示すブロック図である。

【図５】本発明による、相変化媒体上にデータを繰り返
し上書きするための装置を示すブロック図である。

【符号の説明】 ５０：相変化上書きモジュール ５２：相変化媒体 ５５：ビット・パターン選択モジュール ５６：書込みモジュール ５７：エディット・ギャップ・モジュール ５８：コードワード表 ５９：コードワード表書込みモジュール

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】以下のステップ(a)ないし(c)を設け、相変
   化媒体上にデータを繰り返し上書きする方法： (a) 前記相変化媒体上の前記データと同一のデータを再
   書込みすべきことを識別する； (b) 可能なビット・パターンの集合から前記再書込みす
   べきデータのビット・パターンを選択する； (c) 前記選択されたビット・パターンに従って前記相変
   化媒体に前記再書込みすべきデータを書き込む。