JP2009301601A - 光ディスク記録再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 より適切に消去パワー、書込みパワーを導出する光ディスク記録再生方法を提供する。
【解決手段】 書換え型光ディスクに対し、書込みパワーを段階的に変化させてテスト記録を1回、または重ね書き(DOW：Direct OverWrite)を複数回行った後に、消去パワーのみを出力したDC消去パワーを段階的に変化させて記録領域の消去を行うことを特徴とする光ディスク記録再生方法。 また前記テスト記録を実施したテスト記録領域を再生した際、再生信号が所定の振幅値となるDC消去パワーを書込みパワー条件毎に演算することを特徴とする光ディスク記録再生方法。
【選択図】 図６

Description

本発明は、光ディスク記録再生方法に関する。

書換え型の光ディスクに対する技術として、OPC(Optimum Power Control：最適記録レーザパワー決定法)なるものがあり、各種工夫されている。

例えば特許文献１にあるものは概要として、光ディスクドライブ内のメモリや光ディスクの所定の領域に予め記憶されている推奨書込みパワー値、εと呼ばれる書込みパワーと消去パワーの比率、推奨ボトムパワー値を基に、一定の書込みパワーでテスト記録を行った後、消去パワーを段階的に変えながら前記記録領域を消去し、最適消去パワーを決定して、得られた最適消去パワーをεで割り算することで、最適書込みパワーを導出するというものである。

しかし問題点としてこの方式では、予め記憶されている推奨書込みパワー、推奨ε等を基に最適消去パワー、最適書込みパワーを導出するので、推奨値の信頼性が非常に重要であるが、光ディスクドライブや光ディスクには個体差があるので、予め記憶されている推奨値が個々のドライブやディスクにとって不適切な場合が出てくる。このような場合、特許文献１の方式では、最適消去パワー、最適書込みパワーを導出することができない。特にこの問題は、従来のDVDよりも記録密度が上がり、より高精度な記録レーザパワー決定法が必要とされる次世代DVD等において深刻である。

また特許文献２では概要として、ＤＯＷを数回行った後に、消去パワーのみで、かつ、そのレベルを可変にして消去し、評価した例があるが、最適記録パワー、最適消去パワーを導出するために、あらかじめ光ディスクドライブに記録させている所定の係数を乗じて導出していて、適切な所定の係数を必要とするという問題があった。
特開２００７−２１３７５７号公報（図７） 特開２００７−１４９３０４号公報（図６）

本発明は、より適切に消去パワー、書込みパワーを導出する光ディスク記録再生方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の光ディスク記録再生方法は、書換え型光ディスクに対し、書込みパワーを段階的に変化させてテスト記録を1回、または重ね書き(DOW：Direct OverWrite)を複数回行った後に、消去パワーのみを出力したDC消去パワーを段階的に変化させて記録領域の消去を行うことを特徴とする。

また前記テスト記録を実施したテスト記録領域を再生した際、再生信号が所定の振幅値となるDC消去パワーを書込みパワー条件毎に演算することを特徴とする。

本発明によれば、より適切に消去パワー、書込みパワーを導出する光ディスク記録再生方法が得られる。

以下、本発明の実施形態を説明する。

本発明による実施形態１を図１乃至図１４を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施形態の装置（システム）を示す概略ブロック図である。
光ディスク１へのデータ記録時は、メモリから記録データが変調回路１６に送られて変調され、レーザ駆動回路１７に送られる。レーザ駆動回路１７には、記録レーザパワーと記録ストラテジと呼ばれる符号パターンごとのタイミング微調整情報が事前に設定されており、この情報に基づいてレーザ駆動電流がレーザダイオード１８に流される。そして、レーザダイオード１８の発光は光学系１９を通じて光ディスク１のディスク表面に照射される構成となっている。なお、本構成では、記録レーザパワーの出力として図２(b)に示すように消去パワーのみを出力することも可能である。

データ再生時は、光ディスク１からの戻り光が光学系１９、光電変換素子１１を通じて電気信号に変換され、アンプ・等化器１２を経てPRML （Partial Response Maximum Likelihood）方式で復調され、デジタルデータとしてデータプロセッサのアクセスできるメモリ１５に蓄えられる。また、アンプ・等化器１２を経た信号はRF振幅検出回路１３にも入力され、計測したRF振幅はデータプロセッサのアクセスできるメモリ１５に蓄えられる構成となっている。

図２ (a)に記録レーザパワー（書込み、消去、ボトム）、図２(b)にDC消去パワーの概要図を示す。
光ディスクへの記録は、記録膜に照射されたレーザ光のエネルギーにより温度が上昇し、記録膜が変化することで行われる。DVD-RWのような相変化記録媒体では、数種類のパワーレベルを設定して記録を行う。

例として図２(a)に、書込みパワー、消去パワー、ボトムパワーという３段階のパワーレベルを設定した場合を示す。書込みパワーのレーザ光により、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記録マークが形成される。形成された記録マークは、消去パワーのレーザ光によりアモルファス状態から結晶状態に戻され、消去される。

また、図２(b)のように記録レーザパワーとして消去パワーのみを出力した場合を本実施形態では「DC消去パワー」と呼ぶ事とする。
図３、図４、図５において、本実施形態のポイントである、繰り返し記録(DOW：Direct OverWrite)回数を増やしていった場合の、残留RF振幅とDC消去パワーの関係を示す。

図３(a),(b)のグラフは、テスト記録領域に一定の書込みパワーで 1回記録（初回記録）11回繰り返し記録(10DOW)、31回繰り返し記録(30DOW)、51回繰り返し記録(50DOW) を行った各領域を作成後、各領域に対し DC消去パワーレベルを段階的に変化させて消去を行い、消去後の各領域のRF振幅を計測したグラフである。

本実施形態では、記録後DC消去によって消去された領域を再生した際に得られるRF振幅を「残留RF振幅」と呼んでいる。
図３(a)は書込みパワー小の場合、図３(b)は書き込みパワー大の場合の結果を示している。図３(a)のように書込みパワーが小さい場合は、DOW回数による残留RF振幅特性の差はほとんど見られない。

ところが、図３(b)のように書込みパワーが大きい場合は、DOW回数が増加するにつれて、記録マークの消去に必要なDC消去パワーが大きくなっていることがわかる。

このことを分かりやすく示すために、残留RF振幅が消去前振幅の50%となる値を残留RF閾値をとし、横軸にDOW回数、縦軸に残留RF閾値におけるDC消去パワーをプロットしたグラフを図４(a),(b)に示す。

図４(a)のように書込みパワーが小さい場合は、残留RF閾値におけるDC消去パワーはDOW回数が増加してもほとんど変化ない。ところが、図４(b)のように書込みパワーが大きい場合は、残留RF閾値におけるDC消去パワーはDOW回数の増加と共に大きくなる。このことはつまり、書込みパワーが大きい場合はDOW回数の増加に伴い消去性能が劣化するということを示している。

この消去性能の劣化を分かりやすく示すために、初回記録時の残留RF閾値におけるDC消去パワーを基準として、DOW回数の増加に伴うDC消去パワーの増加量をΔDC消去パワーとしてプロットしたグラフを図５に示す。図５(a)の書込みパワーが小さい場合は、ΔDC消去パワーはほとんど変化せず、消去性能の劣化は少ない。一方、図５(b)の書込みパワーが大きい場合は、DOW回数の増加と共にほぼ線形にΔDC消去パワーが変化していることがわかる。

そこで、この「DOW回数の増加に伴いΔDC消去パワーが線形的に変化する」という実験事実に基づく仮定を置くことで、少ないDOW回数におけるΔDC消去パワーからDOW回数を増やしていった場合の消去性能の劣化を判定することが可能となる。

図６で、最適記録パワー、最適消去パワーを決定する際のフローチャートを説明する。
まず、Step1で試し書き時のDOW回数を設定する。DOW回数については多い方が記録パワー調整の精度は上がるものの調整時間が長くなるのでドライブ設計指針に合わせて適当な回数を設定する。

続いて、Step2で段階的に変化させる書込みパワー、消去パワーの中心値を設定する。
本実施例では、DOW回数を30回、書込みパワー中心値=9.0[mW]、消去パワー中心値=3.5[mW]としている。
Step3では、光ディスクのテスト記録領域において書込みパワーを段階的に変化させながらテスト記録を行う。図７上部に、書込みパワーを段階的に変化させる際の概要を示す。例えば、7条件の書込みパワーを変化させる場合、1ECC Blockにつき1条件の書込みパワーで記録を行う。また、この際の書込みパワー変化ステップ量は予め光ディスクドライブのファームウェアに設定しておく。本実施例では、書込みパワー変化ステップ量=1.0[mW]としている。

Step4では、Step3で記録を行った領域を再生し、下限書込みパワー、残集RF閾値を算出する。
図７下部に、再生信号の概念図を示す。図示したように、再生信号（RF信号）の振幅は書込みパワーの増加に伴い大きくなる。その際、十分なRF振幅が得られない書込みパワーは、書込みパワー不足として除外することが望ましい。そこで、予め光ディスクドライブのファームウェアに設定しておいた下限書込みパワー判定閾値で下限書込みパワーの算出を行う。

同時に、後のStepの演算で用いる残留RF閾値を算出しておく。この残留RF閾値は、各書込みパワー条件で記録した際に得られるRF振幅値の50%の値としている。

Step5では、DC消去パワー（図２(b)参照）を段階的に変化させながらStep3で記録した領域を消去する。
図８に、DC消去パワーを段階的に変化させる際の概要を示す。Step3にて、1ECC Blockにつき1条件の書込みパワーで記録を行った領域に対し、DC消去パワーを図示したように変化させる。HD DVD において1ECC Blockは 7Physical Segment なので、1Physical Segment につき１条件のDC消去パワーで消去を行うことでこの操作が実現できる。なお、消去の際のDC消去パワー変化ステップ量は予め光ディスクドライブのファームウェアに設定しておく。本実施例では、DC消去パワー変化ステップ量=0.5[mW]としている。

Step6では、Step5にて消去を行った領域を再生し、残留RF振幅を計測する。
図９(a)に、初回記録→DC消去→再生 という手順を行ったテスト記録領域の残留RF振幅を示す。
ここで、残留RF閾値（Step4で算出済）におけるDC消去パワーを各書込みパワーで算出する。算出した結果を、横軸：書込みパワー、縦軸：残留RF閾値におけるDC消去パワーとしてプロットする。

プロットしたグラフを図１０に示す。初回記録におけるこのグラフは後のStepで基準となる重要な演算結果である。
Step7では、Step5にて消去を行った領域に対し、書込みパワーを段階的に変化させながらDOWを行う。書込みパワーの中心値、および変化量はStep3と同様である。

Step8では、Step1にて設定したDOW回数が実行されたかどうかを判定する。
判定結果がNoであった場合は、Step7に戻りDOWを行う。判定結果がYesであった場合は、Step9に進む。
Step9では、DC消去パワー（図２(b)参照）を段階的に変化させながら記録領域の消去を行う。DC消去パワーの中心値、および変化量はStep5と同様である。

Step10では、Step9にて消去を行った領域を再生し、残留RF振幅を計測する。
図９(b)に、初回記録→DC消去→再生→30DOW→DC消去→再生という手順を行ったテスト記録領域の残留RF振幅を示す。Step6の場合と同様に、残留RF閾値（Step4で算出済）におけるDC消去パワーを各書込みパワーで算出する。算出した結果を、横軸：書込みパワー、縦軸：残留RF閾値におけるDC消去パワーとしてプロットしたグラフを図１０に示す。

図１０より、書込みパワーが大きくなるにつれて残留RF閾値におけるDC消去パワーの30DOWと初回記録との差分が大きくなっていることがわかる。この結果は、大きい書込みパワーでDOWを複数回行ったことによる消去性能の劣化を示している。この差分をΔDC消去パワーと呼ぶこととする。

図１１に、各書込みパワーにおけるΔDC消去パワーのDOW回数による変化を、横軸：DOW回数、縦軸：ΔDC消去パワーとしてプロットしたグラフを示す。図１１のように、ΔDC消去パワーはDOW回数の増加と共にほぼ線形に変化していることがわかる。そこで、DOW回数の増加に伴うΔDC消去パワーが線形的に変化するという実験事実に基づく仮定を置くことで、少ないDOW回数におけるΔDC消去パワーからDOW回数を増やしていった場合の消去性能の劣化を判定することが可能となる。

Step10で得られたΔDC消去パワーはばらつきを持っているので、Step11にて信頼性判定ΔDC消去パワー値を用いて信頼性を判定する。
判定の結果、全ての書込みパワーにおけるΔDC消去パワーの信頼性がNGであった場合は、設定した書込みパワー中心値、消去パワー中心値が不適切であったと判断し Step2に戻り、別の書込みパワー中心値、消去パワー中心値を設定する。一方、１つでも信頼性OKとなるΔDC消去パワーがあった場合はStep12に進む。

図１２に、30DOWでのΔDC消去パワーを示す。この場合、信頼性OKとなる値は、書込みパワー13[mW],12[mW]の場合である。
なお、この信頼性判定ΔDC消去パワー値は予め光ディスクドライブのファームウェアに設定しておく。
Step12では、最適書込みパワー、最適消去パワーを算出する。
まずは最適書込みパワーの導出について図１３を用いて説明する。
図１３には、Step1にて設定したDOW回数（30回）でのΔDC消去パワーのうち、信頼性OKと判定された書込みパワー13[mW],12[mW]での結果を示している。

図１１で示した「DOW回数の増加に伴いΔDC消去パワーが線形的に変化する」という実験事実に基づく仮定のもと、原点と設定DOW回数（30回）におけるΔDC消去パワーとの2点間を直線で結ぶ。この直線が30DOWでのΔDC消去パワーから判定した「消去性能劣化特性」ということになる。

ここで、消去性能劣化を判定するための基準を決めておく。
本実施例では、100回DOW（目標DOW回数）を行った時にΔDC消去パワーが0.5[mW]（劣化判定ΔDC消去パワー値）を超える場合は、消去性能が劣化したと判定することとした。この100回DOWを行った時にΔDC消去パワーが0.5[mW]変化するという関係から、設定DOW回数における消去性能劣化判定値として、消去性能劣化判定値＝劣化判定ΔDC消去パワー値×設定DOW回数÷目標DOW回数という、判定式が得られる。

目標DOW回数：100回、劣化判定ΔDC消去パワー値：0.5[mW]、設定DOW回数：30回という条件の下では、消去性能劣化判定閾値は0.15[mW] となる。

30DOWにおけるΔDC消去パワー値が0.15[mW]を超えるような書込みパワーは、消去性能の劣化が激しい不適切な書込みパワーとして除外し、この判定値を超えない最大の書込みパワーを上限書込みパワーとする。

したがって、以降では消去性能劣化判定値を上限書込みパワー判定閾値と呼ぶこととする。
そして、最適書込みパワーはStep4で算出した下限書込みパワーと先ほど導出した上限書込みパワーを用いて、最適書込みパワー＝（上限書込みパワー＋下限書込みパワー）÷２という演算を行い、導出する。

続いて、最適消去パワーの導出について説明する。
最適消去パワーの導出には、図１３に示したように設定DOW回数（30回）での残留RF閾値におけるDC消去パワーと書込みパワーの関係を用いる。
導出した最適書込みパワーにおけるDC消去パワー値を基準消去パワーとして算出する。
ただし、ここで算出した基準消去パワーは消去前振幅の50%が消え残っている消去パワーなので、消去パワー不足の状態である。そこで、基準消去パワーにオフセット消去パワーを加えることで最適消去パワーとする。

実験結果から、オフセット消去パワーとしては0.5[mW]程度必要であることを確認している。
また、このオフセット消去パワーは予め光ディスクドライブのファームウェアに設定しておく。
最後に、図１４で本発明の実験結果を示す。
図１４のグラフは、HD DVD-RWの単層ディスクに対し、各種書込みパワー、消去パワーにて記録ストラテジ調整を実施し150回DOWを行った後、HD DVDの再生信号評価指標であるPRSNRを計測したマップである。なお、記録速度は1倍速である。

150DOWの例においては図１４に示したように、本発明によって導出した書込みパワー、消去パワーは、最も信号品位の良いパワーを選択できていることがわかる。

従来は概要として、最適書込みパワー、最適消去パワー導出のためにDOWを50〜100回程度実施する必要があり、多くの時間を要してしまった。本実施形態では、例えば11Tスペース部のみを符号弁別する検出部を必要としない。

本実施形態では同一のディスク領域に対し、書込みパワー及び消去パワーを段階的に変えながら重ね書き(DOW：Direct OverWrite)を複数回実施し、同領域を再生する。その際、不適切な書込みパワー・消去パワーでDOWを行った領域は、再生信号のスペースレベルの変動が大きくなる。そこで、このスペースレベル変動が生じない書込みパワー・消去パワーを最適値として選択する。この方式では、ドライブ内のメモリやディスクに予め記憶されている推奨書込みパワー、推奨ε等を用いることなく最適書込みパワー、最適消去パワーを導出できる。

すなわち記憶されている推奨εを用いて最適書込みパワーを算出しない。また、本実施形態では最適記録パワー、最適消去パワー導出のために実際にテストオーバーライトを行っている。

概要は以下のようである。
ａ）書き込みパワーを段階的に変化させてテスト記録を一回、またはＤＯＷを数回行った後に、消去パワーのみを出力してそのパワーを段階的に変化させて記録領域の消去を行う。

ｂ）ＤＯＷ回数の増加とΔＤＣ消去パワーの線形的変化の関係を基に、少ないＤＯＷ回数で消去性能の劣化を判定する。
・ 「DOW回数の増加に伴いΔDC消去パワーが線形的に変化する」という実験事実に基づく仮定を置くことで、少ないDOW回数におけるΔDC消去パワーからDOW回数を増やしていった場合の消去性能の劣化を判定することが可能となり、調整時間が短縮した。

・ 書込みパワー、消去パワーを段階的に振りながら最適パワーを探索することで、光ディスクドライブ内のメモリや光ディスクの所定の領域に予め記憶されている推奨書込みパワー値や推奨εが不適切な場合でも、最適書込みパワー、消去パワーの導出が可能となり、未知メディアへの記録性能を向上させるとともに、メディア・機体バラツキの吸収が期待できる。

総合的な効果としては公知例の問題点を解決し、従来の光ディスク記録再生装置とほぼ同様な構成で、迅速かつ容易に相変化光ディスクに対する最適な書込みパワー、消去パワーを選択することが可能となり、既知／未知メディアへの記録性能を向上させる。また、メディア・機体バラツキの吸収が期待できるため、歩留まり向上、開発時間短縮にもつながる。

なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、この外その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
また、上記した実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜に組み合わせることにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良いものである。さらに、異なる実施の形態に係る構成要素を適宜組み合わせても良いものである。

この発明の一実施形態の装置（システム）を示す概略ブロック図。 同実施形態の記録レーザパワー（書込み、消去、ボトム）と DC消去パワー の概要図。 同実施形態のDOW回数を増やしていった場合の、残留RF振幅とDC消去パワーの関係を説明するために示す特性図。 同実施形態の残留RF閾値(=残留RF振幅が消去前振幅の50%となる値)におけるDC消去パワーとDOW回数の関係を説明するために示す特性図。 同実施形態に用いられるモニタガンマ特性曲線を示す特性図。ΔDC消去パワーとDOW回数の関係を説明するために示す特性図。 同実施形態のフローチャート。 同実施形態に用いられる書込みパワーの段階的な変化と、その結果得られる再生信号の概念図。 同実施形態に用いられるDC消去パワーの段階的な変化の概念図。 同実施形態の残留RF振幅とDC消去パワーの関係を説明するために示す特性図。 同実施形態の残留RF閾値(=残留RF振幅が消去前振幅の50%となる点)におけるΔDC消去パワーと書込みパワーの関係を説明するために示す特性図。 同実施形態のDOW回数を増していった際のΔDC消去パワーの線形性を説明するために示す特性図。 同実施形態の評価DOW回数における、ΔDC消去パワーの信頼性判定を説明するために示す特性図。 同実施形態の最適書込みパワー、最適消去パワーの算出を説明するために示す特性図。 同実施形態の実験結果の関係を説明するために示す特性図。

符号の説明

１…光ディスク、１１…光電変換素子、１２…アンプ・等化器、１３…RF振幅検出回路、１４…PRML復調回路、１５…データプロセッサ＆メモリ、１６…変調回路、１７…レーザ駆動回路、１８…レーザダイオード、１９…光学系。

Claims (4)

1. 書換え型光ディスクに対し、
   書込みパワーを段階的に変化させてテスト記録を1回、または重ね書き(DOW：Direct OverWrite)を複数回行った後に、
   消去パワーのみを出力したDC消去パワーを段階的に変化させて記録領域の消去を行うことを特徴とする光ディスク記録再生方法。
2. 前記テスト記録を実施したテスト記録領域を再生した際、再生信号が所定の振幅値となるDC消去パワーを書込みパワー条件毎に演算することを特徴とする請求項１に記載の光ディスク記録再生方法。
3. DOW回数の増加に伴いΔDC消去パワーが線形的に変化するという推定に基づいて、比較的少ない重ね書き回数において消去性能の劣化を判定することを特徴とする請求項１に記載の光ディスク記録再生方法。
4. 初回記録時のRF振幅が所定の振幅値となる下限書込みパワーと、前記判定に基づき決定された上限書込みパワーを用い、（上限書込みパワー＋下限書込みパワー）÷２ なる演算式で概最適書込みパワーを算出する請求項３に記載の光ディスク記録再生方法。

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