JP2006268985A - 光記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録時の線速度が変わるような記録システムにおいては，すべての線速度での記録波形パラメータを試し書きで求めることは難しい。
【解決手段】高速時の条件もしくは低速時の最適記録波形条件を試し書き等によりもとめ，あらかじめテーブル化された周波数特性からパワー補償値を決定する。
【効果】光ディスクドライブの性能ばらつき，経年劣化や温度特性にも対応できる。
【選択図】図１

Description

本発明は，情報記録媒体に対する情報記録の際に光変調波形を駆動・制御するＣＤ−Ｒドライブ装置，ＣＤ−ＲＷドライブ装置，ＤＶＤ−Ｒドライブ装置，ＤＶＤ−ＲＷドライブ装置，ＤＶＤ−ＲＡＭドライブ，Ｂｌｕ-rａｙディスクドライブ、ＨＤ−ＤＶＤドライブ装置等の光ディスクドライブ装置および光記録方法に関する。

記録用光ディスク装置全般では大容量化が進み，従来までの赤外レーザ(波長７８０ｎｍ)を用いたＣＤや赤色レーザ(波長６５０ｎｍ)を用いたＤＶＤ，さらに青色レーザ(４０５ｎｍ)を用いたＢｌｕ-Ｌａｙ Ｄｉsｋ(ＢＤ)やＨｉｇｈ Ｄｅｎｓｉｔｙ (ＨＤ)-ＤＶＤ の製品化が始まっている。

例えば，ＤＶＤ−ＲＡＭに利用されるライトストラテジ技術は（図５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（Ｐｗ），ギャップパワー（Ｐｇ），イレイズパワー（Ｐｅ）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。

記録ストラテジには，CD-R，DVD-R等で採用されている矩形状のモノパルス(図８参照)，CD-RW，DVD-RW，DVD-RAM等で採用されているくし型のマルチパルス(図５参照)，DVD系光ディスクの高倍速記録で採用されているキャッスル型（ノンマルチ型）(図６参照)の記録パルス等がある。

以上図５，図６，図８に記載した記録波形のエッジタイミングを決める値とPw，Peのように記録パワーを決める値（例えば，Pw，Pg，Pe），記録パラメータと呼ぶ。これらの記録パラメータは，最適な値が記録媒体ごとに予め記録されており，例えば，DVD-RAMでは内周のLead in area に設けられたControl Data Zone 内部のPhysical format information (PFI)エリアに記録されている。記録パラメータ群の最適値が，記録媒体の組成，材料等により異なるためである。

即ち，記録マークを記録する場合には，記録波形のエッジタイミングを決める値とPw，Pmのように記録パワーを決める値，およびシフトテーブルの各値等の記録パラメータを記録媒体から読み出し，この読み出された記録パラメータを用いてレーザーパルスを制御することで，最適な記録マークを形成するようにしている。

上記の技術は特開２００３−８５７５３号公報（対応ＵＳ2003-67857）に記載されている。
一方，光ディスクの記録/再生時の回転制御方式は大きく2種類に分けられる。1つは，ディスクの線速度一定に回転を制御するCLV(Constant Linear Velocity) 方式，他方はディスクの回転角速度を一定に制御するCAV(Constant Angular Velocity)方式である。

CLV方式では直径120mmのディスクの場合，内外周の線速度を等しくすると回転数は外周から内周で約2.5倍に変化する。そのため，線速度を上げて記録，再生速度の高速化を図る場合，内周の線速度に合わせた回転速度がネックとなる。その点，CAV方式では回転数一定のため，最外周の線速度を使って容易に高速化が実現できる。しかしながら，CAV方式では，回転数一定のため，線速度が内周から外周で約2.5倍に変化し，記録速度も約2.5倍変化するため，上記記録パラメータ群も内周，外周で異なる。さらに内周から外周に向かって線速度が逐次変化していくため，半径位置の変化に応じて上記記録パラメータを逐次変化させていくことが必要になる。例えば5倍速DVD-RAMの場合，媒体製造者より2倍速，3倍速，5倍速での記録パラメータ群が提供される。これにたいして，例えばあるドライブで内周2倍速，外周5倍速のCAV方式で記録を行う場合，内周2倍速，外周5倍速でそれぞれ媒体製造者より提供された記録パラメータ群を元に，そのドライブに最適に記録パラメータ群を記録品質等を確認しながら決定し(この過程を以下記録パラメータ学習と記す)，間の倍速についてはドライブ独自で記録パラメータを求めながら記録を行うが，最高速度と最低速度の間で補間するのが一般的である。上記の技術は特開２００４−２３４６９９（対応ＵＳ2004-145993）に記載されている。

特開２００３−８５７５３号

特開２００４−２３４６９９号

今後の光ディスクの高速化が進むと，ＤＶＤ16倍速やＢＤ10倍速相当の高速記録では数100MHz〜GHzオーダーの高周波のパルスを扱うことになる。たとえばＤＶＤ−ＲＡＭ１６倍速では，さきほど述べたＣＡＶ記録において、内周では６．８倍速，外周で１６倍速となる。高速記録ほど細いパルスを要求される傾向があり(図9参照)，DVD-RAM１６倍速では，パルス幅として，１ウィンドウ幅Ｔｗが１６倍速で約2nsとなる。一般的に光ディスクドライブで用いられるレーザドライバの帯域や１０−９０％の立ち上がり速度/立下り速度tr/tfが現状1ns前後であることを考えると，指令通り発光パワーが出ない領域に入っている(図１０参照)。これは10-90％が1nsとすると単純に0-100％は1.25倍以上の時間がかかるため1.25nsとなるパルス幅2nsでは0-100%立ち上がりが1ns以上かかると立ち上がりきれない。すると、波形は図７のように周波数劣化分だけパワーが出ずに、歪を生じ，所望のマークを記録できなくなる。それを補償するため，レーザドライバの指令値を大きくするなどの処置が考えられるが，その補償量はレーザドライバのばらつき，温度特性，経年劣化などによりばらつくことが予想される。

そこで本発明は以上の点を考慮し，試し書きによる学習を１回でレーザドライバの周波数特性(本発明内で述べる周波数特性は，振幅の減衰の周波数依存性を意味する。)の補償をし，さらにレーザドライバのばらつき，温度特性，経年劣化などを補償する光記録装置および記録方法を提供することを目的とする。

レーザドライバの周波数特性を補償するため，実際のドライブでの学習時，内周で一度試し書きする。このとき，レーザドライバの周波数特性が劣化する周波数に相当するパルス幅を少なくとも1つ以上用いて試し書きをおこなう。その再生信号特性から発光指令と実際の発光との差分(劣化分)をもとめる。この結果を、あらかじめレーザドライバの周波数特性をテーブル化しておいたテーブルと比較して，レーザドライバの周波数特性を割り出し，発光パルス指令幅に対するパワーの補償量を決める。

また，レーザー光を照射して記録層にマークを形成することにより情報の記録を行う記録媒体に情報を記録する光学的情報記録方法であって，内周から外周のどこかで試し書きし，そのときの試し書きの結果からレーザドライバの周波数特性を割り出し値からあらかじめ用意した周波数テーブルを参照し，所望の波形を作り出すようレーザドライバのパワーレジスタを書き換えて設定する。

なお、２つ以上の複数のＬＤを一つのＬＤドライバ回路で駆動する場合も適用可能である。
また、本発明は、波形の立ち上がりや立ち下がりが問題となるような高速時において特に効果を発するものであり、特に毎秒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。

本発明によれば，光ディスクドライブのレーザドライバの性能ばらつき，経年劣化や温度特性により劣化する周波数特性に極力少ない試し書き数で対応し，劣化分を補償できる。

以下，図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

パワー補償（ドライブの周波数特性のばらつき）
実施例１は、パワー補償（ドライブの周波数特性のばらつき）について、図１〜図４，図７，図１１，図１２を用いて説明する。図３は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。本発明内において，レーザドライバは単にレジスタ指令を受け，電流を出力する機能を意味する。入力データを符号化回路で符号化し，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で変換する。ゆえにパワーレジスタは記録パルス生成回路にあるものとする（図３）。この信号がレーザドライバ回路に入力される。レーザドライバからの電流波形はそのままレーザに伝わりレーザ発光波形となる(図4参照)。

記録の際には，記録パラメータを記録媒体と記録装置の間で最適化する必要があり，例えば記録媒体に記載されている媒体製造者より提供される記録パラメータを基に，媒体に記録を行って該記録領域を再生した際に，記録品質の指標となる再生波形のジッタ，もしくはエラー数が最小となるように記録パラメータを最適化する等の動作（以下，「記録パラメータ学習」という）が必要になる。

例えば図７のような例を用いて説明する。この場合，ラストパルスがファーストパルスと同じパワーレベル指令なのに対して，ラストパルスがファーストパルスよりパルス幅が細いため，波形のtr/tf特性の影響を受け，指令パワーレベルまで立ち上がっていない。以下にこの場合の対処方法について図１１に示すＤＶＤ−ＲＡＭ１６倍速のＣＡＶを例としたシーケンスを示す。この場合ファーストパルスを3ns、ラストパルスを2nsとした例を示している。

１.記録パラメータを学習する最内周において，2ns幅パルスで記録し再生結果101を得る。
２.101の結果を内臓テーブルと比較し，最内周での2ns幅パルスの劣化量102を見積もる(図１参照)
３.102を記録パルス生成回路内のテーブルと比較しドライバの周波数特性を103と決定（図２参照）
４.記録パラメータの再生 (最内周(6.8x)=１04，最外周(16x)=105
５.104と105から最内周と最外周間のパラメータを補間により求める=106
６.104，105，106のパラメータのうち103の周波数特性からレジスタ補償が必要なパルス幅の補償量からレジスタを書き換える107。(図１２参照)
以下、このシーケンスを、図面を用いて詳細に説明する。

レーザドライバの周波数特性(振幅の減衰の周波数依存性)は、図２のように、仕様範囲内での温度特性や，加速試験により擬似的に経年劣化を起こすことにより、ドライバ特性が変化し、複数の周波数特性をもつことが予想される。またドライバ回路自体のばらつき，駆動するレーザのばらつきにも依存した発光波形の周波数依存性も考えられる。この複数の周波数特性を、装置内の記憶手段に記憶しておく。この複数の周波数特性は、図２のそれぞれの曲線に対応する。

一方、図１では、図２のぞれぞれの周波数特性を示す曲線を、（ａ）（ｂ）（ｃ）としたときに、波形のパルス幅と周波数特性との関係を示したテーブルを示している。ここで、Ａ〜Ｅは、ＬＤＤのパワーレジスタの設定値で、パワーを最適に補償するための値が記憶されている。従って、上記シーケンスのステップ２で、２ｎｓの時の劣化量を見積もり、ステップ３で、周波数特性（ａ）〜（ｃ）の何れかを選択することによって、Ｂ〜Ｄのレジスタ設定値を得られることになる。

これにより，ラストパルスのレジスタ値を書き換え，ファーストパルスと同じパワーレベルを出力できる。指令通り発光パワーが出ない領域をもつレーザドライバ(パルス幅Ｔｐ≦1.25×(Ｔｒ＋Ｔｆ))を用いても，最内周の学習１回(もしくはどこかの学習1回)で，高速な動作を実現する。この手法によりＣＡＶ記録における，第一の記録速度における記録パラメータと，第一の記録速度と異なる最低でも１つ以上の記録速度に対する記録パラメータが，該記録媒体に記録されて媒体製造者より提供されている場合においても，それぞれの波形を忠実に再現でき，さらには第１，第２の記録速度の中間速度の補間も波形歪の影響を受けずにできる。また，この手法はＣＡＶのみならずおよびＣＬＶのどちらに用いてもよい。なお、記録パラメーターとは、マルチパルスかモノパルスか、また、先頭パルスや最終パルスのシフト幅や、パルス高さなど、記録波形を形成するパラメーターを意味する。

また、周波数特性を選択するに際しては、周波数特性が劣化する領域、即ち図２でいうと、所定値を境に、ゲインが低下した領域のパルス幅を用いると良い。このパルス幅であれば、どの周波数特性に合致しているか、決定しやすいためである。

なお、図５のようなマルチパルスの場合は、Ｔｆｐ≦1.25×(Ｔｒ＋Ｔｆ)、Ｔｍｐ≦1.25×(Ｔｒ＋Ｔｆ)の少なくとも何れかを満たすようにし、図６のような先頭パルス、後端パルスを有する場合は、Ｔｆｐ≦1.25×(Ｔｒ＋Ｔｆ)、Ｔｅｐ≦1.25×(Ｔｒ＋Ｔｆ) の少なくとも何れかを満たすようにし、図１０のようなモノパルスの場合は、Ｔｐ≦1.25×(Ｔｒ＋Ｔｆ)を満たすようにすると良い。

パワー補償（ドライブの温度特性の補償）
ドライブ内の温度変化に対する第２の実施例を図１６のシーケンスと図１７を用いて説明する。基本的に実施例１と同じことに関しては説明を省略する。通常半導体の回路によって作製されるレーザドライバは，温度によって特性が変化する。この温度特性により，先に述べたtr/tfが変化する。特に高速化に対応するドライバにとってtr/tfがパルス幅と大差なく，tr/tfの変化が周波数特性に影響を及ぼす。また高速化になるほど、ドライバ回路は消費電力が大きくなる傾向にあるため、温度変化も大きくなる傾向にある。この温度変化による周波数特性の変化はあらかじめ測定しておき，その温度時に応じた温度テーブルも用意しておく(図１７参照)。図１６のシーケンスをもちいて説明する。

１. 常時ドライブ動作中に常に温度を観測しておく＝201
２.パラメータ学習をしたときの温度と変化した場合，温度テーブルから周波数特性を参照=202
３.現在の記録パラメータを参照＝203
４. 203のパラメータのうち202の周波数特性からレジスタ補償が必要なパルス幅の補償量からレジスタを書き換える204。
このように動作中にも，温度を観測し，温度変化によって選択するテーブルを変え，レーザドライバのレジスタ変更などをおこない，温度変化に対して安定なドライブ動作を提供する。

ドライバの周波数テーブルの書き方の実施例を図１３，図１４を用いて説明する。まずドライブ出荷時に，図１４のようなモノパルスを用いて試し書きする。図１４に示すように周波数特性によって劣化すると（指令値よりパワーがでないと），記録されるマーク形状が変わり，その再生信号も異なる。このとき試し書きするパルス幅を対応するディスクに必要とされる，記録速度と記録パラメータから割り出した必要とされるパルス幅に対応してドライバ周波数テーブルを作成しておく。このとき，実施例２に示した温度特性や経年劣化も考慮するため，仕様範囲内での温度特性や，加速試験により擬似的に経年劣化を起こしたドライバ特性などもテーブル化しておく。これにより例えば図１３のような周波数特性（ａ）（ｂ）（ｃ）などが得られ，テーブル化した保存しておき，ドライブのばらつきや温度特性，経年劣化に対応する。

実際のドライブでの試し書きのやり方の実施例を図１３，図１４を用いて説明する。試し書きが行われる内周において，レーザドライバの周波数特性が劣化する周波数に相当するモノパルス幅を1つ用いて試し書きをおこなう。例えば図１３のF１に相当するパルス幅で試し書きした場合，再生信号がパルスパワー劣化によって異なるため、レーザドライバの出力値（Ｇａｉｎ)が特定できる。そこから現状の周波数特性が例えば（ａ）であると特定でき，周波数テーブル決定し，それを参照することにより周波数劣化分を補償できる。
また試し書きを行なう際，図１３中のF１およびF２のように２つ以上のおこなうパルス幅を用いることによりさらに精度が高く，周波数テーブルを特定できる。

実際のドライブでの試し書きの実施例４とは別のやり方の実施例を図１３，図１５を用いて説明する。試し書きが行われる内周において，レーザドライバの周波数特性が劣化する周波数に相当するパルス幅を含んだ例えば，マルチパルス1つ用いて試し書きをおこなう(図１５参照)。例えば図１３中のF１に相当するパルス幅で含んだマルチパルスで試し書きした場合，このときも再生信号がパルスパワー劣化によって異なるため、レーザドライバの出力値（Ｇａｉｎ）が特定できる。そこから現状の周波数特性が例えば（ａ）であると特定でき，周波数テーブル決定し，それを参照することにより周波数劣化分を補償できる。実施例４と同様に図１３中のF１およびF２のようにことなるパルス幅を含んだ２つ以上のマルチパルスを用いることによりさらに精度が高く，周波数テーブルを特定できる。本実施例ではマルチパルスを示したが，周波数特性が劣化する周波数に相当するパルス幅を含んだパルスであればパルス形状は特定しない。

2つ以上のＬＤを搭載したドライブに本発明を適用した実施例を図１８を用いて説明する。ここでは簡単にするためＬＤをＬＤ１とＬＤ２の2つの場合を示す。2つ以上のＬＤを一つのレーザドライバ回路で駆動しようとすると，光学部品の配置制限などの要因により，ＬＤ−ドライバ間の距離が長く，周波数特性が著しく劣化する可能性がある。この場合も今まで述べてきたことと同様に，距離が長くなった場合の周波数特性をあらかじめ求めておき，テーブル化しておく。このとき，図１８にあるようにＬＤ１，ＬＤ２それぞれに対して，テーブルを持つことにより，今まで述べてきた経年劣化や温度変化以外にも，さらにＬＤ数が増えた場合の配置制限によるＬＤ−ドライバ間の配線が長くなった場合にも対応し安定な高速動作を保障する。

本発明によるレーザドライバ周波数特性テーブルとレジスタ値の関係。 レーザドライバの周波数特性のばらつき。 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概略図。 駆動電流から光出力の関係を示す図。 マルチパルスの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。 ノンマルチパルス(別名キャスルパルス)の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。 ノンマルチパルス(別名キャスルパルス)のライトステラテジー（３値の場合）のラストパルスのレーザドライバによる周波数劣化を説明する図。 モノパルスのライトステラテジー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。 ＤＶＤを例とした記録速度と必要とされるパルス幅の関係。 レーザドライバのtf/tfとパルス幅を説明する図。 実施例１を説明するシーケンス。 本発明を導入した実施例でのレジスタ書き換えを示す図。 レーザドライバの周波数劣化を特定する手段を説明する図。 モノパルス記録パルスと記録したマーク形状と再生信号を示す図。 マルチパルス記録パルスと記録したマーク形状と再生信号を示す図。 ドライブ動作中の温度変化によるレジスタ書き換えのシーケンスを示す図。 温度特性によるレジスタ値の一例を示す図。 ＬＤを2つ以上駆動する一例を示す図。

符号の説明

ＬＤ…レーザダイオード
ＬＤＤ…レーザドライバ
１０…光ディスク
１１…レーザダイオード
１２…ＬＤドライバ回路
１３…記録パルス生成回路
１４…符号化回路
１５…記録データ。

Claims (14)

1. レーザ光を照射して、記録媒体に情報の記録を行う情報記録方法であって、
   試し書きを行う工程と、
   前記試し書きを行った情報を再生し、前記レーザ光の周波数特性を求める工程と、
   前記レーザ光を駆動するレーザドライバの周波数特性を記憶した記憶手段を用いて、前記求めた周波数特性から記録波形を決定し、前記記録波形で情報を記録する工程を有することを特徴とする情報記録方法。
2. 前記記憶手段は、複数の前記周波数特性それぞれのパワーレジスタ設定値を記憶したものであり、
   前記記憶手段を用いて記録波形を決定する工程は、前記複数の周波数特性の中から所定の周波数特性を決定し、前記所定の周波数特性における前記レーザドライバのパワーレジスタを、前記記憶手段のパワーレジスタ設定値に設定し、記録波形を決定することを特徴とする請求項１記載の情報記録方法。
3. 前記試し書きは、前記レーザドライバの周波数特性が劣化する周波数に相当するパルス幅の記録波形を用いて行われ、
   前記所定の周波数特性を決定する工程は、前記パルス幅に基づいて、決定することを特徴とする請求項２記載の情報記録方法。
4. 前記記憶手段は、それぞれの前記周波数特性における、複数のパルス幅についての前記パワーレジスタ設定値を記憶していることを特徴とする請求項２記載の情報記録方法。
5. 前記レーザ光の周波数特性を求める工程は、前記試し書きした情報の再生信号特性から、レーザの発光指令と実際の発光との差分をもとめることによって行われることを特徴とする請求項１記載の情報記録方法。
6. 前記情報の記録は、ＣＡＶ方式によって行われ、
   記憶された第１の記録速度における第１の記録波形パラメータと、第２の記録速度における第２の記録波形パラメータとから、前記第１の記録速度と前記第２の記録速度の中間の第３の記録速度の記録波形パラメータを導出することを特徴とする請求項１記載の情報記録方法。
7. 前記情報の記録は、ＣＡＶ方式によって行われ、
   第１の記録速度における第１の記録波形パラメータと、第２の記録速度における第２の記録波形パラメータとが、前記記録媒体に予め記録されていることを特徴とする請求項１記載の情報記録方法。
8. 前記レーザ光の周波数特性は、温度に基づいて求められることを特徴とする請求項１記載の情報記録方法。
9. レーザ光源と、
   前記レーザ光源を駆動するドライバ回路と、
   前記レーザ光を駆動するドライバ回路の周波数特性を記憶したテーブルと、
   前記テーブルを用いて、記録波形のパラメータを決定し、符号化された記録データについて、記録波形を生成する記録波形生成回路とを有することを特徴とする情報記録装置。
10. 前記テーブルは、複数の前記周波数特性それぞれにおける、複数のパルス幅についての前記パワーレジスタ設定値を記憶しており、前記記録波形のパラメータは、前記記録波形のパワーの値であることを特徴とする請求項９記載の情報記録装置。
11. 前記レーザ光源は、複数有り、
    前記テーブルは、前記複数のレーザ光源毎に設けられていることを特徴とする請求項９記載の情報記録装置。
12. 前記記録波形は、先頭パルス、繰り返しパルス、後端パルスを有するマルチパルスであり、
    前記先頭パルスの時間幅をＴｆｐと，前記繰り返しパルスの時間幅をＴｍｐ，前記情報記録装置のレーザーパルスの立ち上がり時間(10-90％)をTｒ、レーザーパルスの立ち下がり時間(10-90%)をＴｆとするとき，
    Ｔｆｐ≦1.25×(Ｔｒ＋Ｔｆ)
    Ｔｍｐ≦1.25×(Ｔｒ＋Ｔｆ)
    の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項９記載の情報記録装置。
13. 前記記録波形は、先頭パルスと後端パルスを有し、
    前記先頭パルスの時間幅をＴｆｐ，前記後端パルスの時間幅をＴｅｐ，前記情報記録装置のレーザーパルスの立ち上がり時間をTｒ，レーザーパルスの立ち下がり時間をＴｆとするとき，
    Ｔｆｐ≦1.25×(Ｔｒ＋Ｔｆ)
    Ｔｅｐ≦1.25×(Ｔｒ＋Ｔｆ)
    の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項９記載の情報記録装置。
14. 前記記録波形は、モノパルスを有し、
    前記モノパルスの時間幅をＴｐ，前記情報記録装置のレーザーパルスの立ち上がり時間をTｒ，レーザーパルスの立ち下がり時間をＴｆとするとき，
    Ｔｐ≦1.25×(Ｔｒ＋Ｔｆ)
    であることを特徴とする請求項９記載の情報記録装置。

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