Outline of Physical Format of DVD-R for Dual Layer Tohru Kanegae, Eisaku Kawano, Masahiro Miura Kyusho Omori, Masahiro Kato Summary When the second layer (Layer 1) of a DVD-R for Dual Layer disc is recorded, the LASER beam passes through the first layer (Layer ). In this case, the transparency difference of Layer which comes from its recording status (recorded or unrecorded) considerably affects to the signal reliability of the recorded signal on Layer 1. To avoid this, we have developed and introduced the new technical regulation that is called "Relative deviation" to the specification. The Relative deviation specifies the possible allocation range of the corresponding physical address on each layer. The Relative deviation is applied to design a disc so that the recorder can record data easily without complicated operation. We have also developed the verification method of the Relative deviation with simple measurement. It has been also adopted in the "DVD-R for Dual Layer book version 3. part 1 (physical specification)" book.
2 層 1 層 容量 12cm [GBytes] [ ] 8cm 時間 12cm [min] 8cm 8.54 4.7 2.66 1.46 218 12 68 37 (( ) ) 1 層 2 層 DVD-ROM DVD-R DVD-ROM DVD-R トラックピッチ [μm].74 最短ピット長 [μm].4.44 反射率 [%] 45 to 85 18 to 3 16 to 27 変調度.6 基板中間層 L 基板 反射層 色素層 L 反射層 ( 半透過膜 ) L 色素層 ジッター [%] トラックパス < 8. Parallel / Opposite Opposite 記録倍速 1x to 16x 2x to 8x Jitter(%) 12 11 1 9 8 7 6 5 L 38 4 42 44 46 48 5 52 Write power (mw)
反射層 基板 L 反射 到達 L 減衰 Information Lead-out Data Middle ODTA L 反射層 記録層 中間層 L RMA IDTA Lead-in Data L 記録層 L 基板入射光 Incremental recording mode Lead-out L Lead-in Layer Jump recording mode Lead-out L Lead-in Middle Middle Jitter (%) L 未記録 Jitter L 記録済 Jitter L 未記録 Asymmetry L 記録済 Asymmetry 14 13 12 11 1 9.2.15.1.5. -.5 8 -.1 7 -.15 4 42 44 46 48 5 Write power (mw) Asymmetry
層トラック 偏芯 L 記録部 L 未記録部記録部境界部透過 層 L 層 中間層 Rb L 未記録部透過 L 未記録部 記録部透過 { ( ) } Rb = L x tan sin -1 NA n L : 中間層厚み n : 中間層屈折率 NA : レンズ開口比
約 34 [ μ m] となる 作成時の誤差等によりアドレスの物理半径位置には誤 したがって 所要のクリアランスは 34 [ μ m] が 差が生じる この誤差をトレランスと呼んでいる 2 与えられる しかしここで レーザ光のビームプロファ 層ディスクにおいて層間の関係を考える際は 各々の イル形状から 外周部のオーバーラップは影響が少な 層での誤差を加算する ( 図 11) 相対偏芯およびトレ い これを考慮し 書き込み容量の減少を避けるため ランスにより L 層上のアドレスと 層上のトラッ 規格上では 実際の記録実験結果からデータエリアで クの物理位置は 回転の周内で変化する 実際には は 19 [ μ m] のオーバーラップを許し 15 [ μ m] を ディスクの回転中心との関係により位置関係の推移は クリアランスの値として採用している ( 図 9) ただし 正弦波とは若干異なるが 模式的には図 12 に示すよ 実際の記録機上でディスクの最適パワーを決定するた うな波形となる めに設けられた DTA(Disc Testing Area) では 正確な 値を得るため 領域内でオーバーラップが含まれない ようなアドレス規定がなされている 3.1.2 ディスク公差 Lトラック中心 Recording Order を考える上では さらに各々の記 トラック中心 録層トラック間の相対的な偏芯を考慮する必要があ る これは 層の記録を行う際 相対偏芯により 相対偏芯 L 層上のトラックとの間隔が ディスクの回転に伴っ て変化するためである ( 図 1) さらに ディスクはポリカーボネイト樹脂の成形 によって製造されるため 成型時の収縮や スタンパ 図 1 相対偏芯の概念 層トラック中心 トレランス ( tx ) x 実半径位置 ( rx' ) 理想半径位置 ( rx ) 光量密度高 層 層 記録後 未記録 L層 L層 15μm 理想半径位置( rx ) 実半径位置( rx' ) x Lトレランス( tx ) L層トラック中心 34μm 34μm クリアランス クリアランス 相対トレランス = tx + tx オーバーラップ オーバーラップ 図 9 オーバーラップ relative deviation 55 [μm deviation [ m] ] [μm deviation [ m] ] Radial deviation of the track where an address locates on Layer from the reference radius 55 図 11 difference of rotational radius -5-5 相対トレランス Relative rotational deviation between the track on Layer where an address locates and the track where the bit-inverted address on Layer 1 Maximum deviation Minimum deviation -5-5 -1-1 -1-1 Radial deviation of the track where the bit-inverted address locates on Layer 1 from the reference radius -15-15 9 18 27 36 rotational angle [deg] 9 18 図 12 27 36-15 -15 9 9 18 27 rotational angle [deg] 18 27 36 36 Relative deviation のトラック内変動 PIONEER R&D (Vol16,No2/26) 29
Dev upper (x) = (rx rx ) + ( tolerance max + run_out max ) Dev lower (x) = (rx rx ) ( tolerance max + run_out max ) 2 D r x π (x X ) π 2 2 D r x a π ( X x ) π 2 X D a : FF FFFh (L) 層内周基準アドレス ) : 48 mm (L) 層内周基準直径 ) : 2.58 mm (LRelative 層内周基準 deviation) : データ密度定数 32 124 8 3.84.74 248 8 6 26.16 1 2418 16 (mm 2 /E block).4 relative deviation [mm].348.3.258.2.195.168.15.1.15 FF FFFh FF 7FFFh FF 2FFFh FE DFFFh FE 8FFFh FE 3FFFh FD EFFFh FF E196h FD 664h E block address on Layer outer disc radius
(I14H+I14L) (I3H +I3L) Asy 2 x (I14H I 14L) I14L I3L I3H Zero Level I1 L アシンメトリ値 L 記録済 L 未記録 E block address on Layer 1 記録済未記録 層アシンメトリ値 L 層記録済 L 層未記録 理想的遷移 実測遷移 E block address on Layer 1 トレランス HF signal L 層未記録部 HF signal L 層記録済部
top bottom L層記録済部 a L層記録/未記録部境界 L層未記録部 b L 層記録 / 未記録境界部 HF Signal 図 18 層アシンメトリ値 c L層 L 層 記録済 記録済 b MY y a L層 L層 未記録 未記録 b 2 RY b b 2 RZ b MZ z top bottom c 理想的 遷移 y Y Ax z Z Ax E block address on Layer 1 相対偏芯量(p-p) 図 19 (4) Ax=23Eh(574) E blocks D 2 RY (Y X ) 2 レーザスポット直径 相対偏芯によるアドレスのズレ D RZ 2 この波形上で 遷移部分のアドレス長は記録レー 2 ( Z X ) (5) ザの概略直径を意味する つまり この測定により ディスク上での理論値と実際の差 すなわち Relative X : = FF FFFh. The start address of the Data. deviation の値を知ることができる 具体的には 相対偏芯量を考慮するために HF 波 D : = 48. mm. The reference diameter of the start address of the Data 形上から bottom 値によってアシンメトリ値を測定 し 図 2 および (4) (5) 式に示すように Relative b : b = tolerance max + run-out max +Rb deviation のエンベロープ上で各々上限側と下限側の tolerance max : = 4 μm run-out max : = 5 μm Rb : = radius of the Laser beam 理論値アドレスを求め 比較を行うことにより 対象 となったディスクが規格値を満足するかを判定するこ とができる 未記録 記録済 L Z 32 124 8 3.84.74 248 8 26.16 1 6 2418 16 Y 理想遷移 実測遷移 4.2 評価方法実証実験 前述の方法に基づいて テストディスクを用いた L記録済 実際の測定結果を図 21 に示す 測定結果より アシンメトリ値を算出してグラフ 化し その上へ前述の My Mz をプロットすると L未記録 z 図 2 32 PIONEER Mz My y E block address on Layer 1 アドレス判定模式 R&D (Vol16,No2/26) 両点ともが記録領域に含まれている これにより ディ スク自体はトレランスおよび相対偏芯を持っている
Asymmetry.1.9.8.7.6 Theoretical.5 Address 3h 358h 3Bh 48h 46h.1 3951h inner 3E17h outer E block address on Layer 1 1)DVD Specifications for Recordable Disc for Dual Layer Part 1 Version 3. Asymmetry -.1 -.2 -.3 Theoretical -.4 Address 1Dh 1E78h 1F3h 1FE8h 2Ah E block address on Layer 1 1ED57h inner 1F65Eh outer