JP2005346853A - 高速記録装置及び評価装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高速デジタル信号のハイレベルとローレベルの比率(クロスポイント)を所望の比率にする。
【解決手段】記録パルス発生器にクロスポイント調整機能１４を付け、波形のクロスポイント調整をおこなう。
【効果】精度の高いマークの形状やエッジ位置を得られる。
【選択図】図２

Description

本発明は、情報記録媒体に対する情報記録の際にマルチパルス化された光変調波形を駆動・制御する記録用光ディスク装置及び記録を評価する評価装置に関する。

記録用光ディスク装置全般では大容量化が進むと共に記録速度の増大も急務である。また、高速記録ためには、今後さらにデータ転送速度の高速化やパルス分割幅のより細分化、さらにパワーのレベル数の増加が要求されることになる。
例えば、ＤＶＤ−ＲＷに利用されるライトストラテジ技術は（図４のライトストラテジを参照）、３種類のパワーレベルを持つ複数のレーザパルスを利用する．３種類のパワーレベルは、高いレベルから順に、ライトパワー、イレイズパワー、ボトムパワーである。上記のライトパワーのレーザ光で光ディスクを照射すると、光ディスクの記録膜が溶融される。その後、急冷すると、光ディスクはアモルファス状態（非晶質状態）となり、光の反射率が低くなる。これが記録マークとして利用される。また、イレイズパワーのレーザ光で光ディスクを照射すると、光ディスクの記録膜は結晶状態にされる。レーザ光照射前に非晶質状態であった光ディスク部分は結晶状態になり、元々結晶状態であった光ディスク部分は、そのまま結晶状態に留まる。これにより、記録マークを消去できる。

図５に示すような光ディスク記録用のレーザ駆動回路１６の構成では、記録波形生成回路の2つの出力信号によって2個の電流源をスイッチさせる。即ち符号かデータは、記録パルス整形回路１５を通り、チャネル１，２の何れかを通り、チャネル１を通る時は記録電流１のスイッチ２４を制御、チャネル２を通る時は記録電流２のスイッチを制御する。そして、電流源２１にAPC回路２２，高周波重畳回路２３の出力がマージされ、レーザダイオード１９を動作させる。そして図６に示すように基本電流ＩｂにＩｗ＊とＩｅ＊を加算させて、その加算電流パルスでレーザを駆動させ所望のストラテジー用マルチパルスを形成する。この信号でレーザダイオードを駆動することにより光出力でストラテジーとなり、光ディスクに照射されることで所望の信号が光ディスク記録される。

特開２００２−２７９６１号公報

特開平７−２９６５１４号公報

光ピックアップは、情報を記録する際などに情報記録媒体の半径方向に可動（「シーク動作」と呼ぶ）させるため、光ピックアップと信号処理部等が搭載されている回路基板とはフレキシブルプリント（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔ Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＦＰＣ）基板と呼ばれる曲げの可能な基板で接続されるのが一般的である。ＬＤドライバ回路はピックアップに搭載された光源（ＬＤ）の近傍に配置され、デジタル信号発生部からＬＤドライバ回路まではそのＦＰＣ基板を用いて配線されている。しかし、光変調制御信号を供給するＦＰＣ基板はある程度の長さになることは避けられないので、光変調制御信号波形の歪み等によりハイレベルとローレベル比が５０％からずれ、ＬＤ駆動電流のスイッチタイミングのずれが生じ、所望の光波形でレーザ発光させることができなくなり、マーク形状やマークの位置の精度が損なわれた結果としてデータエラーが発生する。なお、本願明細書では、記録波形パルスのハイレベル/ローレベル比率を、「クロスポイント」ということとする。

特開２００２−２７９６１の図１にあるような光情報記録再生装置の制御ブロック図においてＤＡＣ(デジタル−アナログコンバータ)に入る波形はデジタル回路の出力ゆえハイレベルとローレベル比は５０％で常に一定で、矩形波であることが前提とされている。
しかしながら、例えばDVD16倍速や今後開発の進むBD10倍速では数GHzオーダーのクロックを用いたデジタル回路が必要となる。矩形波が理想とされるデジタル回路ではあるが、高速時はデジタル回路内でも立ち上がり/立ち下がり時間(tr/tf)が一周期の数〜数十％を占めてきて無視できなくなる。またデジタル回路に用いられる回路形式やトランジスタの特性によりtrとtfの間にも差が生じてしまう(図７参照)。

これを補償するためデジタル回路内にクロスポイント調整機能を設ける。クロスポイント調整に関しては、内部に差動回路を用いていれば、その差動の２つの入力レベルを変えることにより容易く実現できる。また回路の温度や記録速度に応じたテーブルを設けてフィードフォワードでクロスポイントを基本的に50％に調整する。また、デジタル回路の出力にクロスポイントを検出し、50％になるまでフィードバック調整をおこなってもよい。

さらに、デジタル回路出力後もインピーダンス不整合系の回路基板や距離の長いインピーダンス整合系の回路基板を伝送すると、波形劣化がおこるため、LDへの入力データのクロスポイントを50％確保するための調整に用いてもよい。この時もデジタル回路出力のクロスポイント調整と同様に回路温度や記録速度に応じたテーブルを設けてフィードフォワード調整をおこなってもよい。ただしデジタル回路出力から伝送路での劣化分は予め測定し補償するようにテーブルを構成する。また伝送路の劣化を含めた補償をドライバ回路でクロスポイントを検出し、フィードバック調整でおこなってもよい。

さらにはLD駆動回路にもこの機能を設け、LDの出力非線形性のパワー依存性を排除することやステラテジーによるパルス調整の代用にも用いることができる。
本発明のクロスポイント調整によるパルス発生方式は、特に、デジタル回路のｔｒ／ｔｆがパルスの一周期の数十％に達して無視できなくなると考えられる、波形で数100 MHz以上を必要とする、DVDでは１０倍速以上 BDでは４倍速以上に相当する毎秒１００Ｍビット以上転送速度の光ディスクストレージシステムに好適である。

また、例えばＤＶＤでは1倍速〜16倍速対応に対してデジタル回路も追従して動作する。この際、低速時と高速時において装置全体の消費電力が異なることが予想される。これは高速記録時にＬＤパワーが高くなり、ＬＤを駆動するＬＤドライバ回路の消費電力が高くなることに起因する。また装置の小型も進み、消費電力の増大と小型によりデジタル回路の周辺回路さらに熱による歪みや駆動回路までの伝送路の特性によって立ち上がり/立ち下がり時間において影響を受けハイレベルとローレベルの比率に変化が生じる(図８参照)。この時デジタル回路の出力でのハイレベルとローレベルの判定基準となる中心値でのハイレベル幅とローレベル幅は理想的な１：１にならないおそれがある。

また記録波形生成回路の出力に使われるトランジスタの種類が異なることや（例えばバイポーラトランジスタや電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）など）、出力回路形式が異なる(例えば「エミッタ接地」「コレクタ接地」「ベース接地」「ソース接地」「ドレイン接地」「ゲート接地」など)ことによりｔｒ／ｔｆが異なる可能性がある。
しかし、このような消費電力、熱等による影響も、上記のようにクロスポイント調整回路を設けることで、精度の高いマーク形状やエッジ位置を形成することができる。

図９は１００ＭＨｚの波形のＦＰＣ基板配線長２ｃｍを伝送路として想定した伝送前波形と伝送後波形である。伝送後でも中心値でのハイレベル幅とローレベル幅は理想的な１：１になっている。
図１０は、５００ＭＨｚの波形のＦＰＣ基板配線長２ｃｍを伝送路として想定した伝送前波形と伝送後波形である。１００ＭＨｚのときとは違い伝送後は中心値でのハイレベル幅とローレベル幅は理想的な１：１ではなくハイレベル比が小さくなっている。
なお、本願完成後に公知例調査を行った結果、特開平７−２９６５１４号が見いだされたが、これは、再生のデジタル回路に限られたもので、本願のような記録波形のクロスポイント調整に用いるものではない。

本発明によると、光ディスクの記録装置において高速デジタル信号のハイレベルとローレベルの比率(クロスポイント)を所望の比率にできるので、精度の高いマーク形状やマークの位置を得られる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

クロスポイント調整回路を適用した第１の実施例を図１、図２、図１１、図１２を用いて説明する。図２にあるように入力データ１７を符号化回路１８で符号化し、その符号化した信号をディスク上に書き込むためのストラテジーを形成する信号に記録パルス生成回路１５で変換する。この記録パルス生成回路１５には、クロスポイント調整回路１４が設けられている。そして、記録パルス生成回路１５の出力は、LDドライバ回路１６に入力され、LD１９を駆動させ、媒体２０に記録情報を書込む。

図２の記録パルス生成回路１５の詳細を図１に示す。符号化データは、パルス幅設定回路１０とパルス高さ設定回路１１を通り、波形生成を行う。一方、クロック生成回路１２の出力はシーケンス回路１３に入力され、クロスポイント調整回路１４でクロスポイントが調整されて、LDドライバ回路１６に入力される。この記録パルス生成回路内では高速動作時に出力の回路形式やトランジスタの特性によってtrとtfに差が生じていると想定している。そこで図１の記録パルス生成回路の出力にハイレベルとローレベルの比率が異なっているためクロスポイント調整機能を用いてこの比率を調整し1:1になるような調整値を得る。

また、光ディスクの速度毎に、最適なクロスポイントの調整量が異なることもあるので、倍速毎の最適調整値を記憶したテーブルを参照し、倍速毎の最適調整量で調整すると良い。
さらに、温度と光ディスクの速度によりクロスポイントが異なることが予想されるときには、図１２のように、温度検出器２６を設けて、温度を検出する。そして、線速度と温度との関係により、クロスポイント調整値を記録したクロスポイントテーブル図１１に基づいて、温度検出器２６による検出された温度に応じてクロスポイントを調整する。このように、倍速と温度に基づいて、最適なクロスポイント調整量を調整すると、より好ましい。

クロスポイント調整回路を適用した第２の実施例を図１３を用いて説明する。
実施例１と同様に記録パルス発生回路において高速動作時に出力の回路形式やトランジスタの特性によってtrとtfに差が生じていると想定している。さらに記録パルス生成回路からＬＤドライバ回路までの距離が長い場合、この出力波形が劣化し、ハイレベルとローレベルの比率がさらに５０％からずれを生じる。そこでＬＤドライバ回路内からクロスポイント値を、クロスポイント検出回路２７で検出し、所望の値になるまでクロスポイント調整をフィードバックする。クロスポイント検出方法で代表的なものはローパスフィルタを用いる方法である。ハイレベルとローレベルの滞在時間の平均値から容易にクロスポイントを検出でき、この値を５０％にするまでクロスポイント調整をおこなう。
なお、上記実施例の他、内周と外周で線速度が異なると、波形のデューティー比が内周と外周で異なる場合があるが、この場合にも、本願のクロスポイント調整を用いる事ができる。

実施例３を図５、図６、図１４を用いて説明する。ここではクロスポイントを故意に５０％ではなくする例を示す。記録パルス生成回路の2つの出力信号によって図５に示すような光ディスク記録用のレーザ駆動回路構成では、2個の電流源をスイッチさせる。そして図６に示すように基本電流ＩｂにＩｗ＊とＩｅ＊を加算させて、その加算電流パルスでレーザを駆動させ所望のストラテジー用マルチパルスを形成する。この信号でレーザダイオードを駆動することにより光出力でストラテジーとなり、光ディスクに照射されることで所望の信号が光ディスク記録される。

図１４ではマルチパルス部分(図１４中のＡ)のクロスポイントを５０％より大きくしているため、熱エネルギーをクロスポイント５０％時より多くディスク上に与えることになる。このとき図１４中のＡとＢが同等に加算されるとＡとＢの重なり部分が問題となるが、図１４のＡが出力されている間はＢの出力をしない選択ロジックを設ける。これにより、Ａの出力とＢの出力は重なることなく、ハイレベルとローレベル比率を変えて、パルス記録波形の調整パラメータとして使用できる。

図１５を用いて、クロスポイント調整機能を高速記録用ｍ：ｎマルチプレクサに適用した実施例を説明する。マルチプレクサとは光通信の高速化のキーデバイスであり、電気信号の高速限界に達する能力をもつ回路である。さらにｍ：ｎマルチプレクサとはこの回路を光ディスクに応用するために考えた構成である。図１５に示すように、記録データが符号化データとなって記録パルス整形回路２９に入力され、光ディスク２０上に書き込むためのストラテジーを形成する信号に変換する。このときの変換信号は多重化することを考慮した信号であり、Din1〜Dinｍまでのｍ個のデータ列を１〜ｍの順番に直列接続したときにｍ：ｎマルチプレクサ２８に入力しｎ個の信号が出力される。

このｍ：ｎマルチプレクサのｎ個の出力にもクロスポイント調整機能がありこれまで説明してきたようにこの信号がレーザダイオード駆動回路１６に入力され、スイッチ24-1,24-2,24-nを制御し、レーザダイオード１９を駆動してマルチパルス信号光が出力される。これにより、従来の回路構成では到達不可能な高速領域まで高速化が進んだ場合にもこれまで述べてきた問題を解決する。
このマルチプレクサは、ｍ個のデータビットが入力されてｎ個（ｍ＞ｎ≧２）のデータビットを出力する多重化回路であり、高倍速に適するものである。

第５の実施例を図１６を用いて説明する。記録波形生成回路の出力に差動回路を用いていた場合、クロスポイント調整回路は特別に付加せずに実現できる。通常差動回路は入力の２つの中心値を同じにすることにより、線形範囲を一番広くでき差動増幅される。しかしながら、図１６のように差動回路への２つの入力レベルのどちらかを、抵抗３０，トランジスタ３１を用いて可変にできるようにすると線形範囲は狭くなるものの、容易にクロスポイント調整機能となる。

図１７は本発明を光ディスク評価装置に適用した構成の一例を示すものである。光ヘッドユニット３２は、レーザダイオード１９を含む光学系、光ディスク２０を高速で回転させることを可能とするスピンドル３３、Xステージ位置やステージ角度θφを変えるためXステージ３４、θφステージ３５等からなる。

制御回路ユニット４２は、テストデータを用いて動作を制御するものである。即ち、指令された記録/再生パワーになるように制御して光を発生させる記録/再生パワー制御基板３６、サーボ調整を司るサーボ基板３７、スピンドルモータを制御するスピンドル制御基板３８、所望の位置の記録/再生を可能とするため、トラックジャンプを制御するトラックジャンプ基板３９、再生信号を用いて光ディスク媒体上に記録されたコード情報やアドレス情報などを再生するアドレスデコード基板４０、PLL(Phase Locked Loop)/等化基板４１等からなる。さらに制御回路ユニット全体を制御する制御器４３をもつ。

この評価装置は、通常の光ディスク装置のようなスタンドアロンではなく、様々な調整や制御によって動作するシステムである。これにより様々な調整や制御による評価が可能となり、調整マージンなどが測定できる。
また本発明を適用した場合は、入力データに関しては、テストデータを用いることにより高速化に対するマルチパルスのレベル数やパルス幅などストラテジーの最適化検討などに利用できる。

本発明によるクロスポイント調整機能を付加した記録波形生成回路を示す図。 本発明による記録信号の光ディスクへ書き込まれるまでの流れを示す図。 従来の記録信号の光ディスクへ書き込まれるまでの流れを示す図。 ライトステラテジー（３値の場合）の一例とこのストラテジーによる光記録媒体での形成される記録マークの図。 記録波形発生装置からＬＤドライバを示した概略図。 ストラテジー形成の例。 クロスポイント５０％とクロスポイント６５％の波形の例。 ｔｒとｔｆ異なる波形の例。 １００ＭＨｚパルスの伝送前と伝送後の波形。 ５００ＭＨｚパルスの伝送前と伝送後の波形。 クロスポイント調整テーブルの例。 実施例１を説明する記録データの流れを示す図。 実施例２を説明する記録データの流れを示す図。 実施例３を説明するドライバ回路の電流波形とライトストラテジーの例。 実施例４を説明する概略図。 実施例５の差動回路にＤＣ端子を付加しクロスポイント調整とした図。 実施例６を説明する光ディスク評価装置の構成図。

符号の説明

ＬＤ…レーザダイオード
１０…パルス幅設定回路
１１…パルス高さ設定回路
１２…クロック生成回路
１３…シーケンス回路
１４…クロスポイント調整回路
１５…記録パルス生成回路
１６…ＬＤドライバ回路
１７…記録データ
１８…符号化回路
１９…レーザダイオード（ＬＤ）
２０…光ディスク
２１…電流源
２２…ＡＰＣ（Auto Power Control)回路
２３…高周波重畳回路
２４…スイッチ
２５…クロスポイント調整テーブル
２６…温度検出器
２７…クロスポイント検出器
２８…ｍ：ｎ MUX(マルチプレクサ）
２９…記録パルス整形回路
３０…抵抗
３１…トランジスタ
３２…光ヘッドユニット
３３…スピンドル
３４…Ｘステージ
３５…Θφステージ
３６…記録/再生パワー制御基板
３７…サーボ基板
３８…スピンドル制御基板
３９…トラックジャンプ基板
４０…アドレスデコード基板
４１…ＰＬＬ/等化基板
４２…制御回路ユニット
４３…制御器。

Claims (14)

1. 記録媒体にレーザ光を照射する光源と、
   前記光源から発せられるレーザ光の記録波形パルスを生成する記録波形生成回路とを有し、
   前記記録波形生成回路は、出力側に、前記記録波形パルスのハイレベル/ローレベル比率を調整する調整回路が設けられていることを特徴とする情報記録装置。
2. 前記記録波形生成回路は、更に、前記記録波形パルスのパルス幅設定を設定するパルス幅設定回路と、前記記録波形パルスのパルス高さを設定するパルス高さ設定回路を有し、前記調整回路によって、前記パルス幅が調整されることを特徴とする請求項１記載の情報記録装置。
3. 前記情報記録装置は、毎秒１００Ｍビット以上転送速度で記録するものであることを特徴とする請求項１記載の情報記録装置。
4. 前記ハイレベルとローレベルの比率は１：１であることを特徴とする請求項１記載の情報記録装置。
5. 前記情報記録装置は、倍速毎の前記比率の調整量を記憶したテーブルを有し、前記テーブルを用いて、前記倍速毎の調整量を選択して調整を行うものであることを特徴とする請求項１記載の情報記録装置。
6. 前記情報記録装置は、更に、温度と記録速度に応じた前記比率の調整値を記録したテーブルと、温度検出器を有し、
   前記温度検出器で検出された温度と前記記録速度に応じて、前記調整回路は、前記テーブルの調整値に基づいて調整することを特徴とする請求項１記載の情報記録装置。
7. 前記情報記録装置は、前記記録波形パルスのハイレベル/ローレベル比率を検出する検出回路と、前記光源を駆動するＬＤドライバ回路を有し、
   前記検出回路は、前記ＬＤドライバ回路内から前記比率を検出し、所望の値になるまでクロスポイント調整をフィードバックする機能を有することを特徴とする請求項１記載の情報記録装置
8. 前記記録波形生成回路は少なくとも２つ以上のパルスを出力し、その中の１つ以上のパルスのハイレベルとローレベルの比率を１：１以外に調整することを特徴とする請求項１記載の情報記録装置
9. 前記情報記録装置は、更に、記録データを符号化する符号化回路と、
   前記符号化回路の出力が入力されｍ本のパルス信号を出力する記録パルス整形回路と、
   前記記録パルス整形回路から出力されたｍ本のパルス信号を多重化してｎ本（ｍ＞ｎ≧２）のパルス信号を出力するｍ：ｎマルチプレクサと、
   前記ｍ：ｎマルチプレクサのｎ本の出力により駆動されるレーザ駆動回路とを有することを特徴とする請求項１記載の情報記録装置。
10. 前記記録波形生成回路の出力に、差動回路を用いることを特徴とする請求項１記載の情報記録装置。
11. 前記差動回路への２つの入力レベルの何れかが可変になるようにされていることを特徴とする請求項１０記載の情報記録装置。
12. 記録媒体にレーザ光を照射する光源と、
    テストデータから前記光源から発せられるレーザ光の記録波形パルスを生成する記録波形生成回路とを有し、
    前記記録波形生成回路は、出力側に、前記記録波形パルスのハイレベル/ローレベル比率を調整する調整回路が設けら、
    前記テストデータを用いて、動作を制御する制御回路ユニットとを含むことを特徴とする評価装置。
13. 前記制御回路ユニットは、記録/再生パワー制御基板、サーボ基板、スピンドル制御基板、トラックジャンプ基板、アドレスデコード基板、PLL/等化基板を含むことを特徴とする請求項１２記載の評価装置。
14. 更に、前記制御回路ユニットを制御する制御器を有することを特徴とする請求項１２記載の評価装置。

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