JP2007213757A - 光ディスク記録再生装置、光ディスク記録再生方法及び光記録媒体並びに光ディスク記録再生プログラム - Google Patents

光ディスク記録再生装置、光ディスク記録再生方法及び光記録媒体並びに光ディスク記録再生プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】2層の記録層をもった書き換え型の光ディスクについて、単層の光ディスクと同様な最適記録条件を取得する場合、特に一層目記録層において繰り返し記録の回数により、検出した結果にバラツキがあるために最適な記録品質の確保が難しい。
【解決手段】本発明では、消去パワーのパワー設定の誤差がジッタの悪化に影響し易く、また、2層の光ディスク1の一層目記録層に対する再生ジッタの許容範囲の余裕度が極めて狭いことに鑑み、光ディスク1のDC消去パワーを可変しながら一層目記録層に記録を行った、DC消去パワーが互いに異なる複数の領域から記録状態検出手段4がそれぞれ検出した値の中で、検出値がDC消去パワー用の所定の検出値もしくは検出条件と一致することを判定手段13が判定し、演算手段12によりその判定した検出値の領域に対して記録したDC消去パワー値に、所定の係数を乗算して最適な消去パワーのレベルを求める。
【選択図】図1

Description

本発明は光ディスク記録再生装置、光ディスク記録再生方法及び光記録媒体並びに光ディスク記録再生プログラムに係り、特に複数の記録層を持つ書き換え可能型の円盤状光記録媒体(光ディスク)にレーザ光で記録をする際に、テスト記録信号を記録再生して最適記録パワー条件を検出してから、ユーザデータを最適記録パワー条件で記録し再生する光ディスク記録再生装置、光ディスク記録再生方法及び光記録媒体並びに光ディスク記録再生プログラムに関する。
光ディスク記録再生装置では、DVD−Rディスク又はDVD−RWディスク等の光ディスクのデータ領域に対する実際の記録(実記録)の開始より前に、対象となる光ディスクに対して記録条件を変えながら所定のテスト記録信号を試し書きし、試し書きした領域を再生することにより、取得される再生テスト記録信号の特性に基づいて最適記録条件を取得し、この最適記録条件によって実記録を行うようにしている。これにより、良好な記録品質を得ることができる。試し書きした領域からの再生テスト記録信号に基づいて最適記録条件を取得することを、最適記録パワー制御(OPC:Optimum Power Control)と呼ぶ。
ところで、近年、記録容量の増加要求から2層の記録層を持つDVD−Rディスク、DVD−RWディスクの開発が進められている。図15はこの2層DVD−Rディスク、2層DVD−RWディスクの一例の概略構造断面図を示す。同図に示すように、片面2層のDVD−Rディスク又はDVD−RWディスクは、一層目記録層301と二層目記録層302とが、記録再生時の光ビーム402の光軸方向に積層されており、光ビーム402は光ピックアップ内の対物レンズ401により一層目記録層301に集光されるか、又は一層目記録層301を透過して二層目記録層302に集光される。
光ピックアップに近い方の上記の一層目記録層301の記録領域は、内周から外周へ向かって、PCA領域(Power Calibration Area)311、RMA領域(Recording Management Area)312、リードイン領域(Lead-In)313、データ領域(Data Area)314及び中間領域(Middle Area)315に分割されている。
また、上記の二層目記録層302の記録領域は、内周から外周へ向かって、PCA領域321、RMA領域322、リードアウト領域(Lead-Out)323、データ領域(Data Area)324及び中間領域(Middle Area)325に分割されている。
最適記録条件を取得するOPC処理は、上記PCA領域311及びPCA領域321を用いて行われる。また、RMA領域312及びRMA領域322は記録管理領域であり、前記したリードイン領域313とデータ領域314、324とリードアウト領域323の記録状態の変遷やOPC情報を管理するための情報が記録される。リードイン領域313の一部は、コントロールデータゾーンと呼ばれる領域を持ち、そこにはディスクの大きさ等のディスク全体の情報及び記録パワーや記録波形パターン、消去パワーの比率等の記録する際の参考条件が、ディスク製造時にプリピットデータ情報として予め記録されている。
また、DVD−RディスクやDVD−RWディスクなどの光ディスクのトラック溝には、ディスク製造時のプリフォーマットの段階でディスク上のアドレス情報等がトラック溝情報(ランドプリピット:LPP)として記録されている(例えば、特許文献1参照)。
DVD−RディスクやDVD−RWディスクへの記録は、このLPPのアドレス情報を基にして行われる。LPPには、アドレス情報の他に、記録パワーや記録波形パターン等の記録する際の参考条件が格納されている。
一層目記録層301のデータ領域に実記録する前には、一層目記録層301のPCA領域311でOPCを行い、二層目記録層302のデータ領域に実記録する前には、二層目記録層302のPCA領域321でOPCを行う。最適記録パワーは一層目記録層301と二層目記録層302の厚みが異なると共に、同じ光ディスクでも書込み時のパルスストラテジの違いやレーザ波形の違いなどにより最適パワーが異なる場合があり、OPCによって最適記録パワーを取得することが必要となる。
DVD−RWディスクは、複数回の書き換えが可能な光ディスクであり、その記録層には相変化型の材料が用いられている。DVD−RWディスクの一層目記録層への記録には、記録パワーが例えば図16(A)に示すように3値Pw,Pe,Pbに変化するレーザ光が使用される。Pwは書込パワー(以下、記録パワーともいう)で、このパワーPwのレーザ光によって光ディスクの記録層の状態が結晶状態からアモルファス状態に変化してピットが形成される。Peは消去パワーで、このパワーPeのレーザ光によって、記録層がアモルファス状態にあるときは結晶状態に戻って古いピットが消去(オーバライト)される。Pbはバイアスパワーで、いわゆるパルス分割記録による分割パルスの底部のパワーに相当し、このパワーPbのレーザ光により記録時にレーザ光照射による熱が拡散するのを防ぐ働きをする。図16(A)のように、レーザ光に対するパワーが所定の順序で変化することによって、光ディスク上には同図(B)に示すようなピットが形成される。
相変化型の光ディスクのOPCを行う際の記録状態の良否を判定する特性パラメータとして、例えば、アシンメトリ値(高周波数信号の非対称性を表すパラメータ)あるいは変調度から得られる値γが用いられる(例えば、特許文献2参照)。特許文献2では、まず消去パワー、バイアスパワーを固定して、書込パワー(記録パワー)を変化させてテスト用記録信号を記録し、テスト用信号記録部分を再生して記録状態の良否を判定する特性パラメータを測定することで、最適な書込パワーを求める。
次に、その書込パワーを用い、バイアスパワーを固定して、消去パワーを変化させてテスト用記録信号を記録し、そのテスト用記録信号記録部分を再生して記録状態の良否を判定する特性パラメータを測定することで、最適な消去パワーを求める。最後に、それらの書込パワー、消去パワーを用い、バイアスパワーを変化させてテスト用記録信号を書込み、そのテスト用記録信号記録部分を再生して記録状態の良否を判定する特性パラメータを測定することで、最適なバイアスパワーを求める。
以上のようにして求めた書込パワー、消去パワー、バイアスパワーに基づいて、データ領域に実際のユーザデータの記録(実記録)を行う方法が特許文献2に記載されている。
また、特許文献2には記録状態の良否を判定する特性パラメータとして、アシンメトリ値βあるいはγ値、あるいはエラーレートを用いることが述べられている。
特開平10−293926号公報 特許第3259642号公報
しかしながら、2層の記録層をもった書き換え型の光ディスクについて、例えば特許文献2記載の従来の単層のDVD−RWの光ディスクと同様な最適記録条件を取得する手法を試みたところ、特に2層の記録層のうち光ピックアップに近い方の一層目記録層において繰り返し記録の回数によりRF信号の再生特性が記録回数1回目と2回目と3回目で異なる傾向を示し、このままの方法では検出した結果にバラツキがあるために最適な記録品質の確保が難しいという問題が生じた。記録回数4〜5回目以降は安定したRF信号の再生特性が得られている。
図17は同一の記録条件を用いて記録を行った場合の記録回数と再生ジッタの測定結果を示す。同図から分かるように、特に2回目の記録時の再生ジッタが比較的悪く、10回目以降1000回以上にわたって比較的良好な再生ジッタとなっている。ここで、「再生ジッタ」とは、一般には再生信号から位相同期ループ(PLL)回路で生成したクロックと、再生信号を2値化した信号の、クロックに対する立ち上がりと立下りの両エッジの差の時間を積分し平均化した値を、クロック周期で除算した値に100を乗じた値(単位%)であり、再生ジッタの値が小さいほど良好な再生状態であるといえる。
また、図18(A)、(B)に、記録パワーPwと再生ジッタとの測定結果、及び消去パワーPeと再生ジッタとの測定結果を示す。図18(A)、(B)から分かるように、記録パワーPw又は消去パワーPeの変化によって、再生ジッタが大きく変化することが分かる。また、図18(B)に示す消去パワーと再生ジッタの特性では、1回目の記録時(イニシャル時)の再生ジッタが最小となる最適な消去パワーPeと、書換え回数(オーバーライト回数)1回目(DOW1)及び10回目(DOW10)の記録時の再生ジッタが最小となる最適な消去パワーPeには差があることが分かる。
小なる値の再生ジッタが得られる記録パワーの許容範囲、すなわち、再生ジッタに対する記録パワーの余裕度は、図18(A)から比較的広いことが分かる。これに対して消去パワーの余裕度は図18(B)から書き換え回数により最適消去パワーが変化すると共に、最適消去パワーの許容範囲が狭いことが分かる。例えば図18(A)及び(B)より書き換え回数10回目(DOW10)の場合、ジッタ9%以内で許容される記録パワーと消去パワーの設定誤差の範囲を見ると、記録パワーが約±2.2mW、消去パワーは約±0.4mWであり、特に消去パワーのパワー設定の誤差がジッタの悪化に影響し易いことが分かる。
また、図19は、記録パワーに対する消去パワーの比率(以下、これをεという)と再生ジッタとの関係を、単層DVD−RWと、A社とB社とC社の各2層のDVD−RWの一層目記録層のそれぞれについて示した特性図である。図19から分かるように、εは単層DVD−RWの再生ジッタに比べて、2層のDVD−RWの一層目記録層に対する再生ジッタの許容範囲の余裕度が極めて狭く、また、2層のDVD−RW同士でもメーカー(A社、B社、C社)によって上記の余裕度が若干異なる。
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、多層光ディスクの光ピックアップに最も近い一層目記録層に着目して、特に消去パワーの設定誤差を少なくして、記録後の再生ジッタが最良状態となる最適な記録条件を検出できる光ディスク記録再生装置、光ディスク記録再生方法及び光記録媒体並びに光ディスク記録再生プログラムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、第1の発明は、多層の記録層を持つ書き換え可能な光ディスクに対して、パワーを設定したレーザ光を用いて記録/再生を行う光ディスク記録再生装置において、所定の記録条件で、記録層を結晶状態からアモルファス状態に変化させる記録パワーと、記録層をアモルファス状態から結晶状態に変化させる消去パワーと、記録層への記録時の熱拡散を防止するためのバイアスパワーとを設定し、設定した記録パワー、消去パワー及びバイアスパワーを所定の順序で変化させたレーザ光により光ディスクの所定領域にテスト記録信号を記録する記録手段と、記録手段によりテスト記録信号を記録した光ディスクの領域を、設定した消去パワーに関連したパワーを基準とし、かつ、レベルが段階的に変化する消去パワーであるDC消去パワーのみのレーザ光により記録を行うDC消去手段と、DC消去手段によりDC消去パワーで記録を行った領域を再生して、その再生信号の変調度、変調度の正規化された傾き特性を示すパラメータであるγ値、及び再生信号の非対称性を表すパラメータ(β値又はアシンメトリ値)のうちの少なくとも1つを検出する記録状態検出手段と、DC消去手段によりDC消去パワーで記録を行った、消去パワーが互いに異なる複数の領域から記録状態検出手段がそれぞれ検出した値の中で、DC消去パワー用の所定の検出値もしくは検出条件と一致する検出値を判定する判定手段と、判定手段で検出値が一致した領域に対して記録した消去パワー値に、所定の係数を乗算して最適な消去パワーのレベルを求める演算手段とを備え、光ディスク記録時の最適な消去パワーの値を導き出すようにしたことを特徴とする。
この発明では、複数の記録層を持つ書き換え可能型の光ディスクに対して、DC消去パワーで記録を行った、消去パワーが互いに異なる複数の領域から記録状態検出手段がそれぞれ検出した値の中で、検出値がDC消去パワー用の所定の検出値もしくは検出条件と一致した領域に対して記録した消去パワー値に、所定の係数を乗算して最適な消去パワーのレベルを求めることにより、光ディスク記録時の最適な消去パワーの値を導き出すことができる。
また、上記の目的を達成するため、第2の発明は、上記の記録手段を、記録波形パターンを用いて光ディスク上に記録マークを形成する手段であって、テスト記録信号として、短いマークと長いマークの記録波形パターンが混在した信号、又はランダムに出力される異なるマーク長の記録波形パターンで構成された信号を用いて光ディスクに記録を行う構成とすることにより、記録状態検出手段のβ値の検出精度を高めることを特徴とする。
また、上記の目的を達成するため、第3の発明は、上記の記録手段を、記録波形パターンを用いて光ディスク上に記録マークを形成する手段であって、テスト記録信号として、最長マーク信号を含む信号、又は最長マーク信号を含む長いマークで構成された信号または単一の長いマークのみの信号を用いて光ディスクに記録を行うことにより、記録状態検出手段の変調度又はγ値の検出精度を高めることを特徴とする。
また、上記の目的を達成するため、第4の発明は、記録状態検出手段が、DC消去手段で記録を行った領域を再生してγ値を検出するとき、判定手段は、γ値検出信号がピークを示したDC消去パワーを、条件が一致したと判定する手段であることを特徴とする。
また、上記の目的を達成するため、本発明は、多層の記録層を持つ書き換え可能な光ディスクに対して、レーザ光を用いて記録/再生を行う光ディスク記録再生方法において、所定の記録条件で、記録層を結晶状態からアモルファス状態に変化させる記録パワーと、記録層をアモルファス状態から結晶状態に変化させる消去パワーと、記録層への記録時の熱拡散を防止するためのバイアスパワーとを設定し、設定した記録パワー、消去パワー及びバイアスパワーを所定の順序で変化させたレーザ光により光ディスクの所定領域にテスト記録信号を記録する第1のステップと、第1のステップによりテスト記録信号を記録した光ディスクの領域を、設定した消去パワーに関連したパワーを基準とし、かつ、レベルが段階的に変化する消去パワーであるDC消去パワーのみのレーザ光により記録を行う第2のステップと、第2のステップにより消去パワーを可変しながら記録を行った領域を再生して、その再生信号の変調度、変調度の正規化された傾き特性を示すパラメータであるγ値、及び再生信号の非対称性を表すパラメータ(β値又はアシンメトリ値)のうちの少なくとも1つを検出する第3のステップと、第2のステップにより消去パワーを可変しながら記録を行った、消去パワーが互いに異なる複数の領域から第3のステップでそれぞれ検出した値の中で、DC消去パワー用の所定の検出値もしくは検出条件と一致する検出値を判定する第4のステップと、第4のステップで検出値が一致した領域に対して記録したDC消去パワー値に、所定の係数を乗算して最適な消去パワーのレベルを求める第5のステップとを含み、光ディスク記録時の最適な消去パワーの値を導き出すようにしたことを特徴とする。
また、上記の目的を達成するため、本発明の光記録媒体は、第1の発明の光ディスク記録再生装置により情報が記録又は再生される記録層が、記録又は再生用のレーザ光の光軸方向に複数積層された多層構造の書き換え可能なディスク状光記録媒体であって、複数の記録層の各々は、レーザ光の最適記録パワーを求めるためのテスト記録信号が記録再生される第1の領域と、記録管理情報が記録される第2の領域と、ユーザデータが記録再生される第3の領域とを少なくとも有し、第2の領域に、推奨記録パワーの値と、記録パワーと消去パワーの比率の値と、推奨バイアスパワーの値とが予め記録されており、かつ、所定の係数が第1乃至第3の領域のうちの少なくとも一の領域内に製造段階予め記録されていることを特徴とする。この発明では、光ディスク記録再生装置に記録パワーを設定する光記録媒体の各種情報を有していない場合であっても、光記録媒体からの情報で記録パワー設定処理を実行できるため、未知の光記録媒体などに対しても最適な記録パワーの設定が行える。
また、本発明の光記録媒体は、プリピットエリア又はトラック溝に記録媒体上の位置を示すアドレスが製造段階で記録されており、上記の所定の係数は、係数の種類毎にアドレスの所定のバイト位置に割り当てられ、係数値がコード化されて記録されていることを特徴とする。
また、上記の目的を達成するため、本発明の光ディスク記録再生プログラムは、多層の記録層を持つ書き換え可能な光ディスクに対して、コンピュータを用いてレーザ光により記録/再生を行わせる光ディスク記録再生プログラムであって、コンピュータに、
所定の記録条件でレーザ光の記録パワーと消去パワーとバイアスパワーを設定し、光ディスクの所定領域にテスト記録信号を記録する第1のステップと、テスト記録信号を記録した光ディスクの領域を、DC消去パワーのみでレベルを可変しながら記録する第2のステップと、第2のステップで記録を行った領域を再生して、その再生信号の変調度、変調度の正規化された傾き特性を示すパラメータであるγ値、及び再生信号の非対称性を表すパラメータ(β値又はアシンメトリ値)のうちの少なくとも1つを検出する第3のステップと、第2のステップによりDC消去パワーを可変しながら記録を行った、DC消去パワーが互いに異なる複数の領域から第3のステップでそれぞれ検出した値の中で、DC消去パワー用の所定の検出値もしくは検出条件と一致する検出値を判定する第4のステップと、第4のステップで検出値が一致した領域に対して記録したDC消去パワー値に、所定の係数を乗算して最適な消去パワーのレベルを求める第5のステップとを実行させることを特徴とする。この発明では、コンピュータにより光ディスクの最適な消去パワーのレベルを求めることができる。
本発明によれば、複数の記録層を持つ書き換え可能型の光ディスクに対して、レーザ光のDC消去パワーを可変しながら記録を行った、DC消去パワーが互いに異なる複数の領域から記録状態検出手段がそれぞれ検出した値の中で、検出値がDC消去パワー用の所定の検出値もしくは検出条件と一致した領域に対して記録したDC消去パワー値に、所定の係数を乗算して最適な消去パワーのレベルを求めることにより、光ディスク記録時の最適な消去パワーの値を導き出すようにしたため、特に多層光ディスクの光ピックアップに最も近い一層目記録層の消去パワーのマージンが少なく最適な記録を行うためには精度の良い消去パワーの検出技術が必要であるという要求を満たすことができ、これによりジッタの良い記録ができる。
また、本発明によれば、テスト記録領域をDC消去パワーで段階的に可変しながら記録マークを消去した後、その領域を再生して、その再生信号の変調度、変調度の正規化された傾き特性を示すパラメータであるγ値、及び再生信号の非対称性を表すパラメータ(β値又はアシンメトリ値)のうちの少なくとも1つを検出し、その検出特性が急峻に変化し消去が急激に行われるポイントが繰り返し記録特性に殆ど影響がなく検出できることを利用し、このポイントの消去パワーを基準にして所定の係数を乗算することにより、高精度な消去パワーを導き出すことができる(この精度は高く最適な消去パワーに対して誤差が2%以内という実験結果が得られている)。
また、本発明によれば、導き出した消去パワーから、光ディスク情報もしくは装置メモリから記録パワーに対する消去パワーの比率εを用いて記録パワーを計算するようにしたため、最適な記録パワーのOPC処理が省略でき、OPC処理の回数を減らせると共にドライブ装置の起動時間を短くできる。
更に、本発明によれば、最適な書き込みパワーを求めるために、判定手段で一致したところのDC消去パワーを基準値として、その基準値と乗算することで消去パワーを求めるための所定の係数を、光ディスクのプリピットエリアもしくはトラック溝に、製造段階で予め記録させる構成をとるようにしているため、新しく参入した光ディスクメーカーの光ディスクや装置メモリにデータがない光ディスクのOPC処理をするような場合でも、光ディスク内の情報を用いて最適な消去パワーを求めることができる。
次に、本発明の各実施の形態について図面と共に説明する。
(第1の実施の形態)
図1は本発明になる光ディスク記録再生装置の一実施の形態のブロック図を示す。同図に示す本実施の形態の書き換え可能型光ディスク記録再生装置15は、この発明に係る部分の制御ブロック構成を主に示したものである。光ディスク記録再生装置15は、複数の記録層が記録再生用レーザ光の光軸方向に積層された書き換え可能型光ディスク1に対して、光ピックアップ(PU)2を用いてRF信号の再生及び記録マークの書き込みを行う。ここでは、一例として光ディスク1は、図15に示した断面構造の片面2層光ディスクであるものとして説明する。光ピックアップ2により光ディスク1から再生されたRF信号は信号処理回路3に入力され、データ復調(図示せず)されて外部インターフェースを介してコンピュータ又はDVDレコーダなどのシステム制御装置(図示せず)へ出力される。
信号処理回路3は、記録状態検出手段4、DC消去手段5及び記録手段6などを有しており、光ピックアップ2により光ディスク1から再生されたRF信号から内部の復調手段(図示せず)で復調して光ディスク1の情報(ディスク構造、推奨記録パワー、記録ストラテジ、記録パワーと消去パワーの比率εなど)を得て、内部バス10及び制御回路11を介して装置メモリ14に保存する。データを光ディスク1に記録する際は、制御回路11より記録手段6に書き込みアドレスと書き込みパワー(記録パワー、消去パワー、バイアスパワー)及び記録ストラテジの設定情報が信号処理回路3内の内部バス10を介して記録手段6へ伝送される。記録手段6はこれらの設定情報を基に、光ピックアップ2により光ディスク1の所定のアドレスに書込みを行う。
この第1の実施の形態においては、テスト記録信号として記録波形パターンの記録マークの短いマーク(例えば、8/16変調信号の場合には3T(Tはチャネルクロックの周期:以下同じ)から7Tの任意のマーク信号)と長いマーク(例えば、8/16変調信号の場合には8Tから14Tの任意のマーク信号)とが混在したテスト記録信号、又は記録波形パターンのランダムパターン信号を用いて光ディスク1にテスト記録を行う。
相変化型の光ディスク1に対するレーザーパワーの波形は図16に示すような書き込み波形(記録パワーPw、消去パワーPe、バイアスパワーPb及び記録ストラテジ)を用いて行い、記録マークを形成していく。光ピックアップ2から出射されるレーザ光のパワーは記録手段6の内部のALPC(Automatic Laser Power Control)手段(図示せず)によって設定された書き込みパワー値に高精度に制御される。通常のOPC処理は、光ディスク1のOPC領域の所定ブロックのアドレスに書き込みパワーを段階的に変化させて記録するが、この動作を記録手段6で行うことができる。また実際の記録(実記録)を行う場合は、記録手段6に最適な書き込みパワーの設定をすることにより連続したデータの記録が行える。
本実施の形態の最適消去パワーの検出には、この記録手段6は始めに記録条件を一定にした書き込みパワーと記録ストラテジでOPC領域をテスト記録する。記録条件を一定にした書き込みパワーは記録手段6で設定され、例えば光ディスク1又は装置メモリ14から読み出した推奨記録パワーの値(以下、Pindという)を記録パワーの固定値として設定し、同じく光ディスク1又は装置メモリ14から読み出した記録パワーと消去パワーの比率εの値と前記推奨記録パワーの値(Pind)から演算により求めた消去パワーの値(=ε・Pind)を消去パワーの固定値として設定し、装置メモリ14から読み出した推奨バイアスパワーの値をバイアスパワーの固定値として設定して、レーザ光によりテスト記録信号を記録する(テスト記録を行う)。装置メモリ14から読み出した推奨バイアスパワーの値は、例えば0.7mW以下の固定値であるものとする。
本実施の形態の特有の構成としてのDC消去手段5は、記録手段6で一定の記録条件でテスト記録を行った所定のOPCアドレス領域に対し、同じ領域にレーザ光の消去パワーのみを図2に示すように段階的にパワーレベルを可変しながら記録する。この場合、DC消去手段5は、前記推奨記録パワーの値(Pind)と、前記記録パワーと消去パワーの比率εの値と、同じく光ディスク1又は装置メモリ14から読み出した最適な消去パワー算出のために乗算する所定の係数(以下、係数Sという)の値とから、演算により基準に近いDC消去パワーの値(=ε・Pind/S)を求め、該基準の値の周辺においてDC消去パワー値を可変する。尚、装置メモリ14から読み出した記録パワーと消去パワーの比率εの値、推奨記録パワーの値(Pind)、最適な消去パワー算出のために乗算する所定の係数Sは、光ディスクの種類に合わせてこの光ディスク記録再生装置に対応して設定された値である。光ディスク記録再生装置は学習機能や制御プログラムのアップデートにより、より信頼性の高い値が装置メモリ14に格納されている場合には、装置メモリ14に格納されている値の方を優先して選択するようにしてもよい。
そして、同じOPCアドレスの領域を再生してDC消去手段6で図2に示すように段階的に消去パワーを可変して記録した領域毎に、記録状態の変化を、記録状態検出手段4によって光ディスク1からの再生RF信号の変調度又は変調度の特性を微分したパラメータ(以下γ値という)又はRF信号の非対称性を表すパラメータのアシンメトリ値又はβ値(以下、アシンメトリ用β値ともいう)の測定を行うことで検出する。
RF信号の変調度又はγ値又はアシンメトリ用β値の測定は、図3に示すブロック図の構成で行う(このブロック図の構成及び動作については後ほど詳細に説明する)。記録状態検出手段4によって検出された記録状態の測定結果は、図1の信号処理回路3内の内部バス10を介して制御回路11に転送される。制御回路11は、装置メモリ14に格納された制御プログラムで予め定めた所定の値(変調度、γ値の条件、アシンメトリ用β値)と、信号処理回路3から入力された検出された記録状態の測定結果とを判定手段13で比較し、一致若しくは一番近い値を示した光ディスク1のDC消去領域を確定すると共に、そのDC消去領域で行った消去パワーの値を求める。
この消去パワーの値は基準値として用い、制御回路11内の演算手段12により、装置メモリ14に予め保存してあるこの種の光ディスク1に最適な所定の係数Sを用いて乗算処理を行い、最適消去パワーの値を求める。以上のようにして、この光ディスク1に最適な消去パワーを本発明のOPC処理により求めることができる。
次に、本発明における記録状態検出手段4及び制御回路11のブロック構成と動作を図3乃至図6と共に説明する。図3は記録状態検出手段4及び制御回路11の一部の一実施の形態のブロック図を示す。この記録状態検出手段4等により、再生RF信号の変調度又はγ値又はアシンメトリ用β値を検出・測定することができる。図3において、図1の光ピックアップ2により光ディスク1のDC消去パワーを段階的に可変して記録した複数のDC消去領域からの再生RF信号は、高域フィルタ(HPF)100によりACカップルした状態で0Vを基準に正側(上側)の振幅レベルをピークレベル検出回路101で検出され、次段の低域フィルタ(LPF)104でピークレベル検出回路101のドループ特性による信号の変動が平均化されて信号A1として出力される。
一方、HPF100によりACカップルされた再生RF信号は、0Vを基準に負側(下側)の振幅レベルをボトムレベル検出回路102で検出され、次段のLPF105でボトムレベル検出回路102のドループ特性による信号の変動を平均化されて信号A2として出力される。RF信号の非対称性を表すパラメータのアシンメトリ用β値は、上記信号A1と信号A2から下記のような式で算出される。この演算は演算手段107で行われる。
β値=(A1+A2)/(A1−A2) (1)
演算手段107で算出されたアシンメトリ用β値は、比較判定回路110で所定のアシンメトリ用β値と比較される。比較判定回路110は判定手段13の処理内容を示している。
実際のRF信号を図4(A)に示し、信号A1と信号A2のレベルを図中に示す。また、図4(B)乃至図4(D)はDVD−RWの2層光ディスクの特性を測定したものである。図4(B)は記録パワーを可変してアシンメトリ用β値をグラフ化したもので、特性としては一層目記録層へのテスト記録信号の記録を1回(イニシャル)、2回(DOW1)、11回(DOW10)と繰り返し行った場合、繰り返し記録の回数の違いによる特性差はあるものの、ピークの位置が同じ付近にある。このことからアシンメトリ用β値検出でも使用できる可能性があることが分かる。すなわち、図4(B)の各カーブの振幅最大点を記録後の再生ジッタの最良点として、この位置を最適な記録パワーの位置とほぼ見做すようにすることにより、繰り返し記録の回数の違いの影響がない最適な記録パワーとして算出に使用できる。
また、図4(C)は記録パワーを一定にし、かつ、消去パワーを可変してアシンメトリ用β値をグラフ化したものを示す。すなわち、図16(A)のパルスのうち、書込パワー(記録パワー)Pwと、バイアスパワーPbとをそれぞれ一定値で固定し、消去パワーPeのみを可変して記録した場合の消去パワーとアシンメトリ用β値との特性図を示す。この特性は上記繰り返し記録回数による記録特性の差が大きく出ており、グラフの位置にバラツキが多い。例えば、β=0の点の消去パワーPeを求めた場合、約0.8mWの誤差を持つ。図18(B)の消去パワー対ジッタのグラフからわかるように消去パワーのマージンは非常に少なく、±0.4mW以内の高い精度で設定することが必要であり、検出バラツキを考慮すると、このアシンメトリ用β値の検出では実用に難点がある。
図4(D)は本発明のOPC技術を用いてDC消去β特性の測定を行ったDC消去パワー対β値特性図を示す。この特性図は2層光ディスクの1層目記録層のOPC領域内の1回記録(イニシャル)、2回の繰り返し記録(DOW1)、11回の繰り返し記録(DOW10)の各記録領域を、図2に示すようにレベルが可変される消去パワーのみで記録した(DC消去した)後、その領域を再生して得た再生RF信号からアシンメトリ用β値を検出したものであるが、繰り返し記録回数による記録特性の差が殆どなく、それぞれの特性がほぼ一致していることが分かる。
この特性を利用して図3の比較判定回路110(図1では判定手段13の一部に相当)にて演算手段107からのβ値と比較する所定のβ値として、図4(D)の例えば「−40」という値を使用することにより、誤差の少ない消去パワーの基準値の値が検出できる。そして、この基準の消去パワーに最適消去パワーを求める係数Sを係数Sbとして乗算することにより、最適な消去パワーを求めることができる。実験によれば最適な消去パワーとの誤差は4%以内であった。
次に、変調度(m)の検出について説明する。図3において、再生RF信号は2分岐されて、一方はHPF100に入力され、他方はピークレベル検出回路103に入力される。ピークレベル検出回路103は、再生RF信号の振幅電圧をDCレベルの基準電圧から測定し、その検出電圧を次段のLPF106に供給してピークレベル検出回路103のドループ特性による信号の変動を平均化して、信号A3を出力させる。
変調度mの値は、LPF104、105から出力される信号A1と信号A2と、上記の信号A3とから演算手段108により次式で算出される。
変調度 m=I14/I14H
=(A1−A2)/A3 (2)
上式中、I14はRF信号(具体的には8/16変調方式の14T信号)の振幅値であり、I14HはDCレベルの基準値から上記RF信号の上側包絡線までの振幅値を意味している。
演算手段108で算出された変調度mは、比較判定回路111に供給されて所定の変調度の値と比較判定される。なお、図3中の比較判定回路111は図1の判定手段13の処理内容を示している。
実際のRF信号を図5(A)に示し、上記のRF信号の振幅値I14と、DCレベルの基準値からRF信号の上側の包絡線までの振幅値I14Hの各レベルを同図中に示す。図5(B)は記録パワーを可変して変調度mをグラフ化した記録パワー対変調度特性を示す。図5(B)に示すように、テスト記録信号の一層目記録層への記録を1回(イニシャル)、2回(DOW1)、11回(DOW10)と繰り返し行った場合、DVD−RWの2層光ディスクの問題点として挙げた繰り返し記録の回数により記録パワー対変調度特性に、差が若干ある(0.2mW程度の差)ものの、最適な消去パワーが仮に±0.4mW程度は問題ない範囲とすると、十分使えるレベルであることが分かる。
図5(C)は記録パワーを一定にし、かつ、消去パワーを可変して変調度をグラフ化した消去パワー対変調度特性を示す。すなわち、図16(A)のパルスのうち、書込パワー(記録パワー)Pwと、バイアスパワーPbとをそれぞれ一定値で固定し、消去パワーPeのみを可変して記録した場合の消去パワーと変調度の特性を示す。図5(C)に示すように、記録を1回目(イニシャル)、2回目(DOW1)、11回目(DOW10)と繰り返し行った場合、消去パワーを可変しても変調度がほぼ一定であるため、この方法は最適な消去パワーの検出には使えないことが分かる。
図5(D)は本発明のOPC技術を用いて行った、DC消去パワー対変調度特性を示す。すなわち、図5(D)に示す特性は、記録を1回目(イニシャル)、2回目(DOW1)、11回目(DOW10)と繰り返し行ったそれぞれの領域を、消去パワーのみで、かつ、そのレベルを可変して記録した(DC消去した)場合、繰り返し記録回数による記録特性の差は多少はあるが、それぞれの特性がほぼ一致していることが分かる。
この特性を利用して図3の比較判定回路111にて比較する所定の変調度の値(m値)として、図5(D)の例えば「0.3」という値を使用することにより、比較的誤差の少ない消去パワーの基準値の値が検出できる。そして、この基準の消去パワーに最適消去パワーを求める係数Sを係数Smodとして乗算することにより最適な消去パワーを求めることができる。実験によれば、最適な消去パワーとの誤差は5%以内であった。
なお、RF信号の非対称性を表すパラメータのアシンメトリ値については、上記β値の説明をもって省略するが、同様な検出と効果が期待できる。このアシンメトリ値を検出する構成は、上記β値の検出構成と変調度の検出構成を用いることができる。つまり、アシンメトリ値は上記信号A1と信号A2と信号A3を用いて次式で算出される。この演算は演算手段12で行われる(図3には図示せず)。
アシンメトリ=[(I14H+I14L)―(I3H+I3L)]/
2[(I14H−I14L)] (3)
上式中、I14H、I14L、I3H、I3Lは、図5(A)に示したRF信号の波形中に示してあり、これらは前記信号A1、A2、A3を用いて下記の式で表される。
I14H=A3 (4)
I14L=A3−(A1−A2) (5)
I3H=A3 (6)
I3L=A3−(A1−A2) (7)
この検出をする場合、テスト記録信号の記録波形パターンを例えば8/16変調としたとき、3T及び14Tの単一パターンを一組として交互に出力しながら記録をPCA領域(図15のPCA領域311に相当)内の所定のアドレスからの領域に行う。そして、上記同じアドレスからの領域にDC消去パワーを行うとき上記一組毎に段階的にパワーを変えながら記録を行う。なお、上記の記録は2層光ディスクに対しては、1層目記録層に対する記録である。
次に、上記同じアドレスからの領域を再生して記録状態を検出するときには、3T及び14Tの書き込み領域に対応したタイミングでそれぞれのRF信号のレベルを再生して信号A1、信号A2及び信号A3を検出することにより、上記の計算を実現することができる。なお、判定手段13で一致を検出したときのDC消去パワーと演算する係数Sは係数Saとする。
次に、パラメータγの検出について説明する。予めテスト記録したPCA領域を、図2に示すようなDC消去パワーを段階的に1ステップずつ可変しながら記録し、同じ領域を再生して記録状態検出手段4より得られる変調度mの検出信号を、各ステップ毎にDC消去パワーに対応した変調度mを図1の装置メモリ14に記憶していく。そして、図3に示すように、装置メモリ14よりのデータを基に“変調度mの1ステップ先との変化量(dm)”113と、“消去パワーの1ステップ先との変化量(dPe)”114と、“現在のステップでの変調度mの値(m)”115と、“現在のステップでのDC消去パワーの値(Pe)”116とを得る。
なお、上記1ステップ毎のメモリの参照内容113を“変調度mの1ステップ先と1ステップ後の変化量(dm)”と、参照内容114を“消去パワーの1ステップ先と1ステップ後の変化量(dPe)”としてもよい。
これらの値から消去パワーのパラメータγ(Pe)は、図3に示す演算手段109により次式で算出される。
γ(Pe)=(dm/dPe)/(m/Pe) (8)
演算手段109により算出された消去パワーのパラメータγは、判定回路112に供給されてγ値の最小ピーク点が判定される。
なお、記録パワーのパラメータγ(Pw)は図3には図示していないが、上記値113〜116を下記のように読み替えることで同様に計算される。
113:“変調度mの1ステップ先と1ステップ後の変化量(dm)”
114:“記録パワーの1ステップ先と1ステップ後の変化量(dPw)”
115:“現在のステップでの変調度mの値(m)”
116:“現在のステップでの記録パワーの値(Pw)”
これらの値から記録パワーのパラメータγ(Pw)が次式で算出される。
γ(Pw)=(dm/dPw)/(m/Pw) (9)
記録パワー(書込パワー)Pwに対する変調度と、上記のパラメータγ(Pw)との一般的な特性図を図6(A)に示す。最適な記録パワーPoを求めるためには、図6(A)中のγターゲット(γtarget)を定め、検出したγ特性がこのγターゲットと一致したところの記録パワー(Ptarget)を求め、この値を基準値として係数ρを乗算して計算で求める。なお、係数ρは、前記図17の特性図に鑑み、DOW1のジッタが最小となる記録パワーと消去パワーに合わせる。記録再生装置の設計では一番不利となる記録条件(DOW1)で最良の記録(再生ジッタ最小)ができるようにするためである。
この手法を用いて、記録パワーと消去パワーの比率εの値を一定としてDVD−RWの2層光ディスクの記録パワーとパラメータγ(Pw)とを測定した結果を図6(B)に示す。特性としては2層光ディスクの1層目記録層への記録を1回目(イニシャル)、2回目(DOW1)、11回目(DOW10)と繰り返し行っても、DVD−RWの2層光ディスクの問題点として挙げた繰り返し記録回数による記録特性の変化については、比較的少なく、図6(A)と共に説明した方法(γ法)で十分検出できることが分かる。
図6(C)は図16(A)のパルスのうち消去パワーPeだけを可変して記録した領域を再生してパラメータγ(Pe)を測定した特性図を示す。この特性は、図6(C)に示すように、記録を1回目(イニシャル)、2回目(DOW1)、11回目(DOW10)と繰り返し行っても、消去パワーによりγ(Pe)があまり変化せず、最適な消去パワーの検出には使えないことが分かる。
図6(D)は本発明のOPC技術を用いてテスト記録信号の記録回数1回目(イニシャル)、2回目(DOW1)、11回目(DOW10)でそれぞれ記録した領域から測定したDC消去パワーとパラメータγ(Pe)との測定結果を示す。この特性は変調度の特性を微分したグラフ(変調度の正規化された傾き特性)である。図6(D)から特に急激にDC消去されて変調度が減衰したところが大きくピーク(ディップ)を持っていることが分かる。このピークの頂点部分の位置は繰り返し記録回数による記録状態の変化に影響なくほぼ同じポイントで生じていることが分かる。本発明のOPCはDC消去したテスト記録信号の残留振幅が完全に消えてしまわない領域の特性で検出を行っている。
このような特性からこのピークの頂点に対応するDC消去パワーを基準値として用い、予め定めた最適な消去パワーを求めるための係数Sgで乗算することにより、最適な消去パワーを求めることができる。実験によれば最適な消去パワーとの誤差は3%以内であった。
本実施の形態で用いた係数Sb、係数Smod、係数Sg、係数Saはそれぞれ書き換え回数の2回目のジッタが最良になる消去パワーを求める値に予め決めている。これは、図17に示したように、2回目の記録時の再生ジッタが比較的悪いことに鑑みて決められたものであり、これにより短時間で最適な消去パワーを設定することができる。なお、上記の各係数の値は光ディスクの記録層の特性により変わる値である。
図20に係数Sgのバラツキの測定結果を示す。係数Sgの設定値の範囲を1.0以上1.6付近までにすること(より余裕を見る場合は1.7付近までにすること)で最適な消去パワーが得られることが分かった。測定は3種類のサンプルディスクをRW2層A、RW2層B、RW2層Cとして、それぞれの光ディスクを4台の異なる記録装置(装置A、装置B、装置C、装置D)でテスト記録をし、11回繰り返してテスト記録した後DC消去を行い(DOW10)、記録信号の残留振幅よりγ値を求め、ピーク点からDC消去パワーの基準値を求めている。そして、このDC消去パワーの基準値と実際に最適な記録が行える条件での消去パワー値とから下記のような計算式で係数Sgを求めている。
Sg=(最適な記録状態での消去パワー値)/(DC消去パワーの基準値)
係数Sgの実測値は図20のグラフより、最小1.0〜最大1.22であった。RW2層の各ディスクの係数Sgのバラツキは±10%以内に入っている。ディスクの製造バラツキや将来発売されるRW2層のディスク特性を考慮して係数Sgの最大1.22に対して20%〜30%のマージンを見込むと、係数Sgは1.5〜1.6付近まであれば足りることが分かる。更に余裕を見て40%までマージンを見込むと、係数Sgは1.7付近まであれば足りることが分かる。また、係数Sgの最小値については、検出したDC消去パワーより実際の最適な記録条件での消去パワーが低いと消去残りが発生するなどの問題が生じることから1.0より小さい値は現実的ではない。そこで、係数Sgの設定範囲の最小値は1.0とした。
次に、本実施の形態による、最適な書き込みパワーの実際の設定例を図7のフローチャートを参照して説明する。OPC処理のテスト記録モードが指示されると、図1の制御回路11は最適な記録パワーを求めるためのテスト記録の処理に入るが、その前にPCA領域を初期化する処理(サブルーチンA)を実行してもよい。その後、光ディスク1から又は装置メモリ14から推奨の記録パワー値を読み出し固定値とし、消去パワーは同じく光ディスク1から又は装置メモリ14から読み出したε(記録パワーに対する消去パワーの比率)の値を基に、記録パワーと乗算して求め、バイアスパワーは装置メモリ14から読み出した値を固定値として、図1の記録手段6に設定する(ステップ201)。
続いて、記録するテスト記録信号を記録波形パターンのランダムパターン信号(EFM信号)に設定し、記録ストラテジ及び書き込みパワー(記録パワーPw、消去パワーPe、バイアスパワーPb)を一定条件にして、2層光ディスク1の1層目記録層のOPC領域(図15の311に相当)にテスト記録する(ステップ202)。続いて、テスト記録したOPC領域と同じ領域をDC消去パワーで段階的(例えば10ステップ)に可変しながら記録する(DC消去する)。このときのDC消去パワーの値は、装置メモリ14に各ステップ毎に記録する(ステップ203)。
そして、DC消去による記録の状態変化を検出するために、DC消去したOPC領域を再生する(ステップ204)。再生して得られたRF信号のうち、OPC領域をDC消去パワーのステップ毎にレベルを変えて記録したエリア毎のRF信号から、変調度mを算出し、さらにγ値を算出する。またはアシンメトリ用β値を算出する。求めた値は装置メモリ14に格納する(ステップ205)。
続いて、図3の比較判定回路110、111、112の出力から、算出したアシンメトリ用β値、変調度m、γ値が所定の値と一致したかを判定する(ステップ206)。判定の結果、一致したステップでのDC消去パワー値を求め、このDC消去パワー値を基準値として、係数Sbまたは係数Smod又は係数Sgを掛けて最適な消去パワーを算出する(ステップ207)。
続いて、算出した消去パワーを固定値として設定し、記録パワーを光ディスク1もしくは装置メモリ14から読み出したεの値によって算出して固定値とし、バイアスパワーは装置メモリ14から読み出した値を固定値として記録手段6に設定する(ステップ208)。最後に、最適な書き込みパワー(記録パワーPw、消去パワーPe、バイアスパワーPb)のすべてが決まりOPC動作を終了する(ステップ209)。
このように、本実施の形態によれば、記録パワーの設定許容度が図18(A)から比較的広いことと、2層光ディスクの1層目記録層の消去パワーの設定許容度が図18(B)および図19から極めて狭いことから、まず最適な消去パワーの検出を精密に行い、求められた消去パワーからεを用いて記録パワーを求めるようにしたため、光ディスクにOPC処理のためにテスト記録する回数を減らし、実質的にはドライブ装置の起動時間の短縮を行うことができる特徴がある。
(第2の実施の形態)
上記の第1の実施の形態においては、テスト記録信号として、記録波形パターンの記録マークの短いマークと長いマークが混在したテスト記録信号又は記録波形パターンのランダムパターン信号を用いて光ディスクにテスト記録を行ったが、そのテスト記録領域をDC消去パワーを段階的に上げて消去すると、短いマークから最初に消去され、RF信号の振幅が減衰していくことから、消え残りの度合いは長いマークの方が高いことが分かる。
このことはピークレベル検出とボトムレベル検出で検出している記録マークの振幅は長いマークの消え残り度合いを主に検出しているのではないかと思われる。
そこで、この第2の実施の形態では検出精度を高めるために、テスト記録信号として最長の長いマークのみ(8/16変調信号の場合には14T信号)を用いてテスト記録を行うものである。なお、光ディスク記録再生装置の基本的な構成、及びその記録処理の手順は、図1〜図3、図7に示した構成と同じであるので省略し、第2の実施の形態特有の構成について説明する。
図8は、テスト記録信号として14T信号を用いてテスト記録を行い、その記録領域をDC消去パワーを段階的に可変して記録(消去)した後、そのDC消去個所を再生して得られた消去パワーのパラメータγ(Pe)値との関係を示す本実施の形態の特性図である。図8では、14T信号を1回記録した個所をDC消去パワーで段階的に可変しながらDC消去した場合(イニシャル)、14T信号を計2回繰り返して記録した個所をDC消去パワーで段階的に可変しながらDC消去した場合(DOW1)、14T信号を計11回繰り返して記録した個所をDC消去パワーで段階的に可変しながらDC消去した場合(DOW10)のそれぞれについて、パラメータγ(Pe)と変調度の正規化された傾き特性を示すパラメータであるγ値とを測定した実験結果を示す。
図8から分かるように、完全に消去される少し手前でこの検出特性が急峻に変化し消去が急激に行われるポイントがある。本実施の形態はこのポイントが繰り返し記録特性に殆ど影響がなく検出できることを利用し、このポイントの消去パワーを基準にして所定の係数を乗算することにより最適な消去パワーを導き出している。この場合の最適な消去パワーとの誤差は2%以内であった。
このことからテスト記録信号は、記録波形パターンの記録マークの最長マーク信号又は最長マーク信号を含む長いマーク(例えば、8/16変調信号の場合には8Tから14Tの任意のマーク信号)又は単一の長いマーク(例えば、8/16変調信号の場合には8Tから14Tの任意のマーク信号)を用いて光ディスクにテスト記録を行うと良好な結果が得られることが分かる。
(第3の実施の形態)
上記の第1の実施の形態及び第2の実施の形態においては、最適な書き込みパワーを求めるために判定手段13で所定値と一致したところのDC消去パワーを基準値として、装置メモリ14内の所定の係数Sb又は係数Smod又は係数Sgと乗算して最適な消去パワーを求めるように構成している。しかし、この場合、新しく参入した光ディスクメーカーの光ディスクや装置メモリ14にデータが無い光ディスクのOPC処理をする必要が生じた場合に、OPC処理ができないという不具合が生じてしまう。
そこで、この第3の実施の形態ではこの不具合を解消するため、上記所定の係数Sb及び係数Smod及び係数Sgの値を光ディスク内のプリピットエリアもしくはトラック溝情報に予め記録させておくようにしたもので、光ディスクの構成に特徴がある。この場合、記録状態検出手段4で用いた変調度法またはアシンメトリ用β法またはγ法の検出手段の種類に対応させるための区別もできる管理が必要となり、光ディスク情報の参照時に予め定義しておく必要がある。
具体的には、上記の各係数の値はコード化してディスク製造時にLPPやコントロールデータゾーンの所定のアドレスに予め消去されない形態で記録される。LPPとしての記録位置はPCA領域やRMA領域が考えられるが、これに限らず光ディスク上のどこでも差し支えない。このコードは図9(B)のDC消去パワー係数表に示すように、DC消去パワー係数コードによってDC消去パワー係数S(係数Sbおよび係数Smodおよび係数SgおよびSaに相当する値)が定められる。DC消去パワー係数表は装置メモリ14にプログラムとして格納される。
また、図9(A)のアドレス表はLPPやコントロールデータゾーン上のアドレスに対応しており、DC消去パワー係数が格納されているアドレス部分を示す。アドレスのバイト位置はN〜N+3で表され、アドレスNの内容は変調度法用の係数Smodのコード、アドレスN+1の内容はβ法用の係数Sbのコード、アドレスN+2はγ法用の係数Sgのコード、アドレスN+3はアシンメトリ法の係数Saのコードを意味している。例えば、バイト位置Nに06hが格納されているが、これは変調度法用の係数Smodで、その値が図9(B)から「1.30」であることを示す。
また、他の例として、前記図9(B)のDC消去パワー係数表を用いず、以下に示すような演算式を予め定めておき、前記係数のアドレス内のコードをその演算式に代入して係数Sgを算出してもよい。
Sg=0.99+(係数Sgのコード×0.01)
(ただし、係数Sgのコードは16進数で01hから3Fhまでとする。)
具体的には、係数Sgのコードの設定範囲を上記演算式に代入すると、係数Sgは1.0〜1.62の値として求めることができる。
このDC消去パワー係数を予め光ディスク1に持たせる構造とすることにより、本発明のOPC処理を光ディスクからの情報で実行できるようになり、未知の光ディスクなどに対しても最適な書き込みパワーの設定が行えるようになる。なお、本実施の形態も光ディスク記録再生装置の基本的な構成、及びその記録処理の手順は、図1〜図3、図7に示した第1の実施の形態の構成と同じである。
(第4の実施の形態)
本実施の形態は、最適な消去パワーを検出するためにより精度の高い検出を行うための手段を備えた例である。この手段はPCA領域を予めDC消去パワーで初期化させてから最適な消去パワーを検出する処理を行うものである。既にγ値に基づいて最適な記録ができることを上記の実施の形態で説明したが、特にその他の変調度やβ値のパラメータで検出性能を向上することができる。なお、光ディスク記録再生装置の基本的な構成、及びその記録処理の手順は、図1〜図3、図7に示した構成と同じであるので省略し、第4の実施の形態特有の構成について説明する。
図10はアシンメトリ用β値と初期化パワーとの一例の特性図を示す。図10はテスト記録する1層目記録層のPCA領域を予めDC消去パワーのパワーを可変して初期化処理した後に、アシンメトリ用β値の繰返し記録特性を測定した場合を示す。図10において、初期化処理するときのDC消去パワー(初期化パワー)が0mW時は初期化を行わずにアシンメトリ用β値を測定した場合に相当する。このような場合、繰り返し記録の特性(初回記録、繰返し記録1回目、繰返し記録10回目)は一致せず大きくずれていることがわかる。このように繰り返し記録で変化が大きいとこのままではアシンメトリ用β値を指標に最適な記録パワーを検出することは難しくなる。
図10に示すように、初期化パワーが8mWを越えると、繰返し記録特性が徐々に一致してくることが分かる。よって、この光ディスクの場合、最適な消去パワー(Pe)が5.85mWであったことから、初期化処理のDC消去パワーとしては、最適な消去パワー(Pe)よりもやや高い9mWから14.5mW程度(図10のW)あれば、繰返し記録の依存性の少ない状態を得られることが分かる。目安として最適な消去パワーの1.5倍から2.5倍のパワーがあればよい(以下この処理を高パワー初期化処理という)。そして、OPCを行う1層目記録層のPCA領域を最適な消去パワーの約2倍の13mWで1回だけ高パワー初期化処理した後に、変調度、γ値、アシンメトリ用β値について特性の確認を行った結果を示す。
図11(A)と図11(B)はDC消去パワーとβ値の特性図を示し、図11(A)は初期化なしで図11(B)は初期化ありの特性を示している。図12(A)と図12(B)はDC消去パワーと変調度の特性図を示し、図12(A)は初期化なしで図12(B)は初期化ありの特性を示している。図13(A)と図13(B)はDC消去パワーとγ値の特性図を示し、図13(A)は初期化なしで図13(B)は初期化ありの特性をそれぞれ示している。
図11〜図13では、それぞれ1層目記録層のPCA領域内の領域において、1回テスト記録信号を記録した個所をDC消去パワーを可変してDC消去した場合(イニシャル)、テスト記録信号を計2回繰り返して記録した個所をDC消去パワーを可変してDC消去した場合(DOW1)、テスト記録信号を計11回繰り返して記録した個所をDC消去パワーを可変してDC消去した場合(DOW10)のそれぞれについて、β値又は変調度又はγ値を測定した実験結果を示している。
初期化した方の図11(B)と図12(B)に示す特性は、基準値周辺で繰返し記録によるバラツキが少なくなり、初期化しない場合に比べて検出性能が向上していることが分かる。また、初期化した方の図13(B)は検出性能が良好でバラツキが元々少ないので、大きな性能向上は見られないが、ピークの振幅が一致していることから安定した検出特性になっているものと思われる。このように、高パワー初期化処理をOPCの前に1回行っておけば、光ディスクの記録層の特性が均一化される。なお、図11(B)、図12(B)、図13(B)の特性は、2層のDVD−RWディスクを用い、2倍速のディスク回転速度で高パワー初期化処理した場合を示す。
図14は本発明の光ディスク記録再生方法の第4の実施の形態のフローチャートを示す。図14は、必要な場合には図7のステップ201の直前に適宜追加処理することができるサブルーチンに相当し、上記の高パワー初期化処理を行うかどうかを、記録管理エリアの判別用フラグで管理するようにした動作例を示したものである。
図14において、ステップ500でサブルーチンAの処理が開始されると、まず、光ディスクの記録管理エリア(例えば、図15のRMA領域312に相当)から読み出したフラグ情報から光ディスクのPCA領域(図15のPCA領域311に相当)に高パワー初期化処理がされているかを確認する(ステップ501)。PCA領域の高パワー初期化処理がされている場合(Y)は、PCA領域を使い果たしたかどうかが判断され(ステップ506)、PCA領域を使い果たしている場合(Y)は、PCA領域すべてを推奨の消去パワーの値(=ε・Pind)または最適な消去パワー(Pe)のDC消去パワーで初期化を行い(ステップ507)、サブルーチンAを終了する(ステップ508)。
一方、PCA領域の高パワー初期化処理がされていない場合(ステップ501のN)、PCA領域が最初から使用される状態であるか、又はPCA領域が使い果たしかどうかを判別し(ステップ502)、PCA領域が最初から使用される状態であるならば(Y)、算出した推奨の消去パワーの値(=ε・Pind)または最適な消去パワー(Pe)の約2倍のDC消去パワーでPCA領域の初期化を行う(ステップ503)。そして、高パワー初期化処理済みとして記録管理エリア(RMA領域)にフラグを記録し(ステップ505)、サブルーチンAを終了する(ステップ508)。この場合、PCA領域すべてが高パワー初期化処理される。
一方、ステップ502でPCA領域を最初から使用する状態でなく、PCA領域が使い果たされていないと判定された場合(N)、つまり、PCA領域を高パワー初期化処理せずに使用されている場合、使用するOPC領域のみを推奨の消去パワーの値(=ε・Pind)又は最適な消去パワー(Pe)の約2倍のDC消去パワーでPCA領域の高パワー初期化処理を行い(ステップ504)、サブルーチンAを終了する(ステップ508)。
この場合も、すべてPCA領域が使い果たされたときに、ステップ502を経由してステップ503でPCA領域全体を高パワー初期化処理とすることができる。
なお、本発明は以上の実施の形態に限定されるものではなく、例えば、光ディスク1は図15に示した断面構造のような片面2層光ディスクに限定されるものではなく、3層以上、レーザービームの光軸方向に積層された多層光ディスクの1層目記録層の記録再生に適用することができる。また、本発明は、図1の構成、図7のフローチャート、あるいは図14のフローチャートをコンピュータにより実行させるコンピュータプログラムも包含するものである。この場合、コンピュータプログラムは、記録されている記録媒体からコンピュータに取り込まれてもよいし、ネットワークを介して配信されてコンピュータに取り込まれてもよい。更に、装置内にファームウェアとして元々組み込まれていてもよい。
本発明の光ディスク記録再生装置の一実施の形態のブロック図である。 相変化型光ディスクのDC消去用レーザ光パワーの段階的なパワー変化を示す波形図である。 図1中の記録状態検出手段及び制御回路の一部の一実施の形態のブロック図である。 図1中の記録状態検出手段のアシンメトリ用β値を検出する説明図、記録パワー対β値特性、消去パワー対β値特性及びDC消去パワー対β値特性を示す図である。 図1中の記録状態検出手段の変調度mを検出する説明図、記録パワー対変調度特性、消去パワー対変調度特性及びDC消去パワー対変調度特性を示す図である。 図1中の記録状態検出手段のγ値を検出する説明図、記録パワー対γ値特性、消去パワー対γ値特性及びDC消去パワー対γ値特性を示す図である。 本発明によるテスト記録モード時の制御動作説明用フローチャートである。 テスト記録信号に最長マークを用いた場合のDC消去パワーとγ値の特性を示す特性図である。 本発明の光ディスクに格納されるDC消去パワーの各種係数情報のアドレス表とDC消去パワー係数表の一例を示す図である。 アシンメトリ用β値と初期化パワーとの一例の特性図である。 初期化なしのDC消去パワー対β値特性図と初期化ありのDC消去パワー対β値特性図である。 初期化なしのDC消去パワー対変調度特性図と初期化ありのDC消去パワー対変調度特性図である。 初期化なしのDC消去パワー対γ値特性図と初期化ありのDC消去パワー対γ値特性図である。 本発明の光ディスク記録再生方法の第4の実施の形態のフローチャートである。 2層DVD−Rディスク、2層DVD−RWディスクの一例の概略構造断面を示す図である。 相変化型光ディスクの記録用レーザ光パワーの変化を示す波形図および形成されるピットを示す図である。 繰り返し記録回数に対する再生ジッタの変化を示す図である。 記録パワー及び消去パワーと再生ジッタの特性を示す図である。 記録パワーを一定にしたときの記録パワーに対する消去パワーの比率εとジッタとの特性を示す図である。 係数Sgのバラツキの測定結果を示す図である。
符号の説明
1 複数の記録層を持つ書き換え可能型光ディスク
2 光ピックアップ
3 信号処理回路
4 記録状態検出手段
5 DC消去手段
6 記録手段
10 内部バス
11 制御回路
12 演算手段
13 判定手段
14 装置メモリ
100 高域フィルタ(HPF)
101、103 ピークレベル検出回路
102 ボトムレベル検出回路
104、105、106 低域フィルタ(LPF)
107、108、109 演算手段
110、111 比較判定回路
112 γ値の最小ピーク点判定回路




Claims (21)

  1. 多層の記録層を持つ書き換え可能な光ディスクに対して、パワーを設定したレーザ光を用いて記録/再生を行う光ディスク記録再生装置において、
    所定の記録条件で、前記記録層を結晶状態からアモルファス状態に変化させる記録パワーと、前記記録層をアモルファス状態から結晶状態に変化させる消去パワーと、前記記録層への記録時の熱拡散を防止するためのバイアスパワーとを設定し、設定した前記記録パワー、消去パワー及びバイアスパワーを所定の順序で変化させた前記レーザ光により、前記光ディスクの所定領域にテスト記録信号を記録する記録手段と、
    前記記録手段により前記テスト記録信号を記録した前記光ディスクの領域を、設定した前記消去パワーに関連したパワーを基準とし、かつ、レベルが段階的に変化する消去パワーであるDC消去パワーのみの前記レーザ光により記録を行うDC消去手段と、
    前記DC消去手段により前記DC消去パワーで記録を行った領域を再生して、その再生信号の変調度、該変調度の正規化された傾き特性を示すパラメータであるγ値、及び前記再生信号の非対称性を表すパラメータ(β値又はアシンメトリ値)のうちの少なくとも1つを検出する記録状態検出手段と、
    前記DC消去手段によりDC消去パワーで記録を行った、消去パワーが互いに異なる複数の領域から前記記録状態検出手段がそれぞれ検出した値の中で、DC消去パワー用の所定の検出値もしくは検出条件と一致する検出値を判定する判定手段と、
    前記判定手段で前記検出値が一致した前記領域に対して記録した消去パワー値に、所定の係数を乗算して最適な消去パワーのレベルを求める演算手段と
    を備え、光ディスク記録時の最適な消去パワーの値を導き出すようにしたことを特徴とする光ディスク記録再生装置。
  2. 前記記録手段は、記録波形パターンを用いて前記光ディスク上に記録マークを形成する手段であって、前記テスト記録信号として、短いマークと長いマークの記録波形パターンが混在した信号、又はランダムに出力される異なるマーク長の記録波形パターンで構成された信号を用いて前記光ディスクに記録を行うことにより、前記記録状態検出手段の前記β値の検出精度を高めることを特徴とする請求項1記載の光ディスク記録再生装置。
  3. 前記記録手段は、記録波形パターンを用いて前記光ディスク上に記録マークを形成する手段であって、前記テスト記録信号として、最長マーク信号を含む信号、又は最長マーク信号を含む長いマークで構成された信号または単一の長いマークのみの信号を用いて前記光ディスクに記録を行うことにより、前記記録状態検出手段の前記変調度又は前記γ値の検出精度を高めることを特徴とする請求項1記載の光ディスク記録再生装置。
  4. 前記記録状態検出手段が、前記DC消去手段で記録を行った領域を再生して前記γ値を検出するとき、前記判定手段は、γ値検出信号がピークを示した前記DC消去パワーを、条件が一致したと判定する手段であることを特徴とする請求項1記載の光ディスク記録再生装置。
  5. 推奨記録パワーの値と、記録パワーと消去パワーの比率の値と、推奨バイアスパワーとが予め記憶されている装置メモリを更に有し、前記記録手段は、前記光ディスク又は前記装置メモリから読み出した推奨記録パワーの値を前記記録パワーの固定値として設定し、前記光ディスク又は前記装置メモリから読み出した記録パワーと消去パワーの比率の値と前記推奨記録パワーの値とから演算により求めた消去パワーの値を前記消去パワーの固定値として設定し、前記装置メモリから読み出した推奨バイアスパワーの値を前記バイアスパワーの固定値として設定してテスト記録を行うことを特徴とする請求項1記載の光ディスク記録再生装置。
  6. 推奨記録パワーの値と、記録パワーと消去パワーの比率の値と、推奨バイアスパワーの値とが予め記憶されている装置メモリを更に有し、
    前記記録手段は、前記演算手段により算出した最適な消去パワーの値を固定値として設定し、前記光ディスク又は装置メモリから読み出した記録パワーと消去パワーの比率の値と前記消去パワーの固定値とから算出した記録パワーの値を、前記光ディスクに最適な記録パワーの固定値として設定し、前記装置メモリから読み出した推奨バイアスパワーの値を前記バイアスパワーの固定値として設定して、データの実記録を行うことを特徴とする請求項1記載の光ディスク記録再生装置。
  7. 前記演算手段は、前記判定手段で前記検出値が一致した前記領域に対して記録したDC消去パワー値に乗算する前記所定の係数を、前記光ディスクの製造段階で予め形成されるプリピットエリア及びトラック溝の両方又はどちらか一方の記録済み領域から読み出して用いることを特徴とする請求項1記載の光ディスク記録再生装置。
  8. 推奨記録パワーの値と、記録パワーと消去パワーの比率の値と、最適消去パワー算出のために乗算する係数とが記憶されている装置メモリを更に有し、
    前記DC消去手段は、前記光ディスク又は前記装置メモリから読み出した推奨記録パワーの値と、前記光ディスク又は前記装置メモリから読み出した記録パワーと消去パワーの比率の値と、前記光ディスク又は前記装置メモリから読み出した最適消去パワー算出のために乗算する所定の係数の値とから演算により基準に近いDC消去パワーの値を求め、該基準に近いDC消去パワーの値の周辺において前記消去パワーを可変することを特徴とする請求項1記載の光ディスク記録再生装置。
  9. 前記DC消去パワー値と乗算する前記所定の係数は、前記光ディスクに前記テスト記録信号を2回繰り返し記録した領域の再生信号のジッタが最良になるための値に設定することを特徴とする請求項1又は請求項7記載の光ディスク記録再生装置。
  10. 前記記録状態検出手段は、前記テスト記録信号が記録された前記光ディスクの領域から再生されたRF信号を入力として受け、そのRF信号の平均電圧に対して該RF信号の最大電圧を検出するピークレベル検出手段と、前記RF信号の平均電圧に対して該RF信号の最小電圧を検出するボトムレベル検出手段と、前記ピークレベル検出手段のドループ特性を平均化させる第1の平滑手段と、前記ボトムレベル検出手段のドループ特性を平均化させる第2の平滑手段とを備え、前記第1の平滑手段と前記第2の平滑手段の各出力信号に基づいて、前記RF信号の非対称性を表すパラメータである前記β値を演算で求めることを特徴とする請求項1記載の光ディスク記録再生装置。
  11. 前記記録状態検出手段は、前記テスト記録信号が記録された前記光ディスクの領域から再生されたRF信号を入力として受け、そのRF信号の平均電圧に対して該RF信号の最大電圧を検出する第1のピークレベル検出手段と、前記RF信号の平均電圧に対して該RF信号の最小電圧を検出するボトムレベル検出手段と、前記第1のピークレベル検出手段のドループ特性を平均化させる第1の平滑手段と、前記ボトムレベル検出手段のドループ特性を平均化させる第2の平滑手段と、前記RF信号の基準電圧に対して該RF信号の最大電圧を検出する第2のピークレベル検出手段と、該第2のピークレベル検出手段のドループ特性を平均化させる第3の平滑手段とを備え、前記第1の平滑手段と前記第2の平滑手段の各出力信号の差から求めたRF信号の振幅電圧と、前記第3の平滑手段の出力信号とから前記RF信号の変調度を演算で求めることを特徴とする請求項1記載の光ディスク記録再生装置。
  12. 前記記録状態検出手段は、前記テスト記録信号が記録された前記光ディスクの領域から再生されたRF信号を入力として受け、そのRF信号の平均電圧に対してRF信号の最大電圧を検出する第1のピークレベル検出手段と、前記RF信号の平均電圧に対してRF信号の最小電圧を検出するボトムレベル検出手段と、前記第1のピークレベル検出手段のドループ特性を平均化させる第1の平滑手段と、前記ボトムレベル検出手段のドループ特性を平均化させる第2の平滑手段と、前記RF信号の基準電圧に対してRF信号の最大電圧を検出する第2のピークレベル検出手段と、該第2のピークレベル検出手段のドループ特性を平均化させる第3の平滑手段とを備え、前記第1の平滑手段と前記第2の平滑手段の各出力信号の差から求めたRF信号の振幅電圧と、前記第3の平滑手段の出力信号とから前記RF信号の変調度を求め、更に該変調度から正規化された傾き特性を示すパラメータである前記γ値を演算で求めるようにしたことを特徴とする請求項1記載の光ディスク記録再生装置。
  13. 前記DC消去手段により消え残ったRF信号の変調度から正規化された傾き特性を示すパラメータである前記γ値で前記記録状態検出手段が検出をするとき、前記演算手段は、 前記DC消去手段によりDC消去した現在のステップでのDC消去パワーの値をPe、現在のステップでの前記変調度の値をm、前記変調度の1ステップ先との変化量をdm、前記DC消去パワーの1ステップ先との変化量をdPeとしたとき、又は前記変調度mの1ステップ先と1ステップ後との差の変化量をdm、前記DC消去パワーの1ステップ先と1ステップ後との差の変化量をdPeとしたとき、
    (dm/dPe)×Pe/m
    なる式に基づいて前記γ値を算出することを特徴とする請求項1記載の光ディスク記録再生装置。
  14. 前記記録手段によって前記光ディスクにテスト記録を行う前に、所定の初期化パワーでDC消去を行う初期化手段を更に有することを特徴とする請求項1記載の光ディスク記録再生装置。
  15. 前記初期化手段は、前記光ディスクに最適な消去パワー又は推奨の消去パワーの1.5倍から2.5倍の値に前記初期化パワーを設定してDC消去することを特徴とする請求項14記載の光ディスク記録再生装置。
  16. 前記初期化手段は、前記光ディスクに最適な消去パワー又は推奨の消去パワーの1.5倍から2.5倍の値に設定した前記初期化パワーでDC消去を実行した場合、前記光ディスクの記録管理エリアに初期化処理の実行済みのフラグを光ディスク情報データとして書き込むことを特徴とする請求項14記載の光ディスク記録再生装置。
  17. 前記記録手段は、前記光ディスクの前記多層の記録層のうち、前記レーザ光の入射側に最も近い1層目記録層の所定領域に、前記テスト記録信号を記録することを特徴とする請求項1記載の光ディスク記録再生装置。
  18. 多層の記録層を持つ書き換え可能な光ディスクに対して、レーザ光を用いて記録/再生を行う光ディスク記録再生方法において、
    所定の記録条件で、前記記録層を結晶状態からアモルファス状態に変化させる記録パワーと、前記記録層をアモルファス状態から結晶状態に変化させる消去パワーと、前記記録層への記録時の熱拡散を防止するためのバイアスパワーとを設定し、設定した前記記録パワー、消去パワー及びバイアスパワーを所定の順序で変化させた前記レーザ光により前記光ディスクの所定領域にテスト記録信号を記録する第1のステップと、
    前記第1のステップにより前記テスト記録信号を記録した前記光ディスクの領域を、設定した前記消去パワーに関連したパワーを基準とし、かつ、レベルが段階的に変化する消去パワーであるDC消去パワーのみの前記レーザ光により記録を行う第2のステップと、 前記第2のステップによりDC消去パワーを可変しながら記録を行った領域を再生して、その再生信号の変調度、該変調度の正規化された傾き特性を示すパラメータであるγ値、及び前記再生信号の非対称性を表すパラメータ(β値又はアシンメトリ値)のうちの少なくとも1つを検出する第3のステップと、
    前記第2のステップによりDC消去パワーを可変しながら記録を行った、DC消去パワーが互いに異なる複数の領域から前記第3のステップでそれぞれ検出した値の中で、DC消去パワー用の所定の検出値もしくは検出条件と一致する検出値を判定する第4のステップと、
    前記第4のステップで前記検出値が一致した前記領域に対して記録したDC消去パワー値に、所定の係数を乗算して最適な消去パワーのレベルを求める第5のステップと
    を含み、光ディスク記録時の最適な消去パワーの値を導き出すようにしたことを特徴とする光ディスク記録再生方法。
  19. 請求項1記載の光ディスク記録再生装置により情報が記録又は再生される記録層が、記録又は再生用のレーザ光の光軸方向に複数積層された多層構造の書き換え可能なディスク状光記録媒体であって、
    前記複数の記録層の各々は、
    前記レーザ光の最適記録パワーを求めるためのテスト記録信号が記録再生される第1の領域と、
    記録管理情報が記録される第2の領域と、
    ユーザデータが記録再生される第3の領域とを少なくとも有し、
    前記第2の領域に、前記推奨記録パワーの値と、前記記録パワーと消去パワーの比率の値と、前記推奨バイアスパワーの値とが予め記録されており、かつ、前記所定の係数が製造段階で前記第1乃至第3の領域のうちの少なくとも一の領域内のプリピットエリア又はトラック溝に、消去されない形態で予め記録されていることを特徴とする光記録媒体。
  20. 前記プリピットエリア又はトラック溝に記録媒体上の位置を示すアドレスが製造段階で記録されており、前記所定の係数は、係数の種類毎に前記アドレスの所定のバイト位置に割り当てられ、係数値がコード化されて記録されていることを特徴とする請求項19記載の光記録媒体。
  21. 多層の記録層を持つ書き換え可能な光ディスクに対して、コンピュータを用いてレーザ光により記録/再生を行わせる光ディスク記録再生プログラムであって、
    前記コンピュータに、
    所定の記録条件で、前記記録層を結晶状態からアモルファス状態に変化させる記録パワーと、前記記録層をアモルファス状態から結晶状態に変化させる消去パワーと、前記記録層への記録時の熱拡散を防止するためのバイアスパワーとを設定し、設定した前記記録パワー、消去パワー及びバイアスパワーを所定の順序で変化させた前記レーザ光により前記光ディスクの所定領域にテスト記録信号を記録する第1のステップと、
    前記第1のステップにより前記テスト記録信号を記録した前記光ディスクの領域を、設定した前記消去パワーに関連したパワーを基準とし、かつ、レベルが段階的に変化する消去パワーであるDC消去パワーのみの前記レーザ光により記録を行う第2のステップと、 前記第2のステップで記録を行った領域を再生して、その再生信号の変調度、該変調度の正規化された傾き特性を示すパラメータであるγ値、及び前記再生信号の非対称性を表すパラメータ(β値又はアシンメトリ値)のうちの少なくとも1つを検出する第3のステップと、
    前記第2のステップにより消去パワーを可変しながら記録を行った、消去パワーが互いに異なる複数の領域から前記第3のステップでそれぞれ検出した値の中で、DC消去パワー用の所定の検出値もしくは検出条件と一致する検出値を判定する第4のステップと、
    前記第4のステップで前記検出値が一致した前記領域に対して記録したDC消去パワー値に、所定の係数を乗算して最適な消去パワーのレベルを求める第5のステップと
    を実行させることを特徴とする光ディスク記録再生プログラム。

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