JP2012018732A - 光ディスク装置及び光ディスクへの記録においてレーザ光のパワーを制御する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】記録動作においてレーザ光パワーを正確に制御し、より安定した記録動作を実現する。
【解決手段】本発明の一実施形態において、光ディスク装置１００は、モニタ・ダイオード１２１により、レーザ光のパワーをモニタし、その結果に従ってレーザ光パワーを制御する。光ディスク装置１００は、ディスク半径位置に応じてデータ転送レート（記録周波数）を変化させる。光ディスク装置は、記録面上において、記録周波数に応じてモニタ・ダイオードのゲインを制御する。これにより、レーザ光パワー制御の正確性を高め、その結果、適切なサーボ制御による記録動作の安定化を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ディスク装置及び光ディスクへの記録においてレーザ光のパワーを制御する方法に関し、特に、レーザ光源のパワー制御のためにそのレーザ光を検出する検出器のゲイン制御に関する。

動画再生装置、動画記録再生装置あるいはコンピュータのデータ記憶装置など、光ディスク装置は多くの用途において使用されている。データを記憶する光ディスクの種類として、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）あるいはＢＤ（Ｂｌｕｅ-ｒａｙ Ｄｉｓｃ）などが知られている。また、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤのそれぞれは、再生のみのディスク・タイプと記録再生のディスク・タイプとを有している。

光ディスク装置は、レーザ光源から発光するレーザ光を光ディスクに照射して、光ディスクの記録面に反射したレーザ光によって、光ディスクに記録されたデータを再生する。また、記録機能を有する光ディスク装置は、光ディスクの記録面にレーザ光を照射し、記録面の状態を変化させることによってデータを光ディスクに記録する。

正確かつ安定した再生及び記録を行うためには、レーザ光のパワー（レーザ出力パワー）を正確に制御することが必要である。そのため、光ディスク装置においては、レーザ出力パワーを自動的に制御するシステムが実装されている。これを、ＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）と呼ぶ。ＡＰＣは、レーザ光源からのレーザ光のパワー（強度）をモニタし、レーザ光パワーが所望の範囲内となるようにレーザ光源へ与える駆動電流を調整する。

レーザ光のパワーは、正確かつ安定したサーボ制御のためにも、正確に制御する必要がある。光ディスク装置は、ピック・アップ（光ヘッド）のサーボ制御により、レーザ・スポットを正確に目的位置に位置決めする（レーザ・スポットの位置制御）。光ディスク装置のサーボ制御システムは、ディスク半径方向における位置制御であるトラッキング・サーボ制御と、フォーカシング・サーボ制御とを行なう。サーボ制御システムは、ユーザ・データの再生と同様に記録面によるレーザ光の反射光（のサーボ信号）を使用するため、正確かつ安定したサーボ制御のために、レーザ発光強度を正確かつ安定的に制御することが要求される。

ＡＰＣは、レーザ光源から光ディスクに照射される一部のレーザ光をフォト・ダイオード素子により受光し、光信号を電気信号に変換する。この電気信号は、増幅器により増幅されて、コントローラに転送される。フォト・ダイオード素子と増幅器とを含む回路装置をモニタ・ダイオードと呼ぶ。

光ディスクに照射されるレーザ光パワーは、光ディスクの種類や記録再生動作によって異なる。そのため、フォト・ダイオード素子が受光するレーザ光パワーも、それらによって変化する。モニタ・ダイオード（の増幅器）のゲインが一定である場合、モニタ・ダイオードからの出力は、レーザ光の光強度変化に応じて大きく変化する。このため、モニタ・ダイオードのゲインをレーザ光パワーに応じて変化させるＡＰＣが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００４−１４６０５０号公報

レーザ光源の発光強度に応じてモニタ・ダイオードのゲインを変化させることにより、モニタ・ダイオード出力の大きさを所定レベルよりも大きくすることができる。これにより、正確なＡＰＣを実現することができる。しかし、発明者らの検討によれば、光ディスクへの記録動作においては、レーザ光パワーとは異なる要因を考慮してモニタ・ダイオードのゲインを制御することが重要であることがわかった。

いくつかの種類の記録可能な光ディスクが知られており、それらに対して、記録における異なる回転制御が使用されている。具体的には、ＣＬＶ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｌｉｎｅａｒ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）、ＣＡＶ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ａｎｇｕｌａｒ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）、ＺＣＬＶ（Ｚｏｎｅｄ Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｌｉｎｅａｒ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）、そして、ＺＣＡＶ（Ｚｏｎｅｄ Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ａｎｇｕｌａｒ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）の回転方式が知られている。

ＣＬＶ方式は、全ての半径位置におけるデータ記録において線速度が一定となるように、光ディスクの回転を制御する。ＣＡＶ方式は、データ記録において、半径位置によらず光ディスクの角速度を一定に維持する。従って、記録位置が外周側へ移動するにつれて、線速度が増加する。ＺＣＬＶ方式は、光ディスクの記録面を同心円状の複数のゾーンに分割し、ゾーンの内部ではＣＬＶ方式で記録し、ゾーンの切り替えの前後で角速度を変化させる。ＺＣＡＶ方式は、光ディスクの記録面を同心円状の複数のゾーンに分割し、ゾーンの内部ではＣＡＶ方式で記録する。

光ディスクの記録面上では、データ記録密度（ビット／インチ）はディスク半径位置に寄らず一定である。これにより、光ディスク装置は、他の光ディスク装置が記録した光ディスクから、その記録動作における回転制御方式によらず、データを正確に再生することができる（互換性の確保）。

上記４つの回転制御方式の内、ＣＬＶ方式以外の３つの回転制御方式においては、線速度がディスク半径位置によって変化する。また、上述のように、光ディスクのデータ記録密度はいずれのディスク半径位置においても同一である。そのため、光ディスク装置は、そのデータ記録動作において、線速度の変化に応じて記録周波数（データ転送レート）を変化させる。

発明者らの検討によれば、同一記録面上の半径位置によって記録周波数が変化する場合、一定のモニタ・ダイオード・ゲインは、データ記録におけるＡＰＣに悪影響を及ぼしうることがわかった。具体的には、スペース（光ディスク記録面において記録マーク間の領域）に対するレーザ照射において、モニタ・ダイオードがレーザ光パワーのサンプリングを適切に行うことができないことが起こりうる。これは、正確なＡＰＣの妨げとなる。

不正確なＡＰＣの下において適切なサーボ制御を行うことは不可能であり、その結果、記録動作が不安定なものとなる。従って、ディスク半径位置によって記録周波数が変化するデータ記録において、適切なＡＰＣ及びサーボ制御を可能とするモニタ・ダイオード・ゲイン制御が望まれる。

本発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、その一例は、光ディスクを回転するモータと、レーザ光を回転する前記光ディスクに向けて照射するレーザ光源と、前記レーザ光制御のために前記レーザ光源からのレーザ光を受光するモニタ光検出器と、前記モニタ光検出器の出力に応じて前記レーザ光源の出力パワーを制御するレーザ・パワー制御部と、前記光ディスクの記録面への記録において、ディスク半径位置よる記録周波数の変化に応じて前記モニタ光検出器のゲインを制御する制御部とを有する光ディスク装置である。

本発明の実施の形態によると、光ディスク半径位置によって記録周波数が変化するデータ記録において、より適切なレーザ光パワー制御及びサーボ制御を実現することができる。

本実施形態の光ディスク装置の全体構成を模式的に示すブロック図である。 本実施形態のモニタ・ダイオードの構成を模式的に示す図である。 本実施形態において、低い記録周波数の記録動作における、時間、レーザ光パワー及びモニタ・ダイオード出力の間の関係を模式的に示す図である。 本実施形態において、高い記録周波数の記録動作における、時間、レーザ光パワー及びモニタ・ダイオード出力の間の関係を模式的に示す図である。 本実施形態において、ダイオード・モニタ出力のノイズにより変動するレーザ光パワーとトラッキング・エラー（ＴＥ）信号との関係を模式的に示す図である。 本実施形態において、複数の異なる回転制御方式を説明する図である。 本実施形態において、モニタ・ダイオードのゲイン制御処理の流れを示すフローチャートである。 本実施形態において、ＣＡＶ方式を使用する記録動作において、ディスク半径位置と記録周波数との関係を示すグラフである。 本実施形態において、ＣＡＶ方式の回転制御方法を使用する記録動作におけるモニタ・ダイオード・ゲイン制御の方法を説明する図である。 本実施形態において、ＣＡＶ方式の回転制御方法を使用する記録動作におけるモニタ・ダイオード・ゲイン制御の他の方法を説明する図である。 本実施形態において、ＣＡＶ方式の回転制御方法を使用する記録動作におけるモニタ・ダイオード・ゲイン制御の他の方法を説明する図である。 本実施形態において、図７Ｃに示すモニタ・ダイオード・ゲイン制御が使用するゲイン設定テーブルの例である。 本実施形態において、ＺＣＬＶ方式を使用する記録動作において、ディスク半径位置と記録周波数との関係を示すグラフである。 本実施形態において、ＺＣＬＶ方式の回転制御方法を使用する記録動作におけるモニタ・ダイオード・ゲイン制御の方法を説明する図である。 本実施形態において、ＺＣＬＶ方式の回転制御方法を使用する記録動作におけるモニタ・ダイオード・ゲイン制御の他の方法を説明する図である。

以下に、本発明の実施の形態を説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略されている。

本実施形態は、光ディスク装置におけるレーザの出力パワー制御に特徴を有している。本実施形態において、この制御をＡＰＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）と呼ぶ。ＡＰＣにより、レーザ光源周辺の温度変化、経時劣化等による発光効率の変化を補正し、レーザ光パワー（レーザ光強度）が安定するように制御することができる。

光ディスク装置は、レーザ光源からのレーザ光を受け、その発光パワー（レーザ光パワー）をモニタするモニタ・ダイオードを有している。モニタ・ダイオードは、レーザ光源からのレーザ光パワーに応じた電気信号を生成し（光信号を電気信号に変換し）、レーザ光制御部に送る。

レーザ光制御部は、モニタ・ダイオードの測定結果に応じてレーザ光源への駆動電流を制御し、所望のレーザ光パワーを得る。本実施形態の光ディスク装置は、特に、記録動作におけるモニタ・ダイオードのゲイン制御（感度制御）に特徴を有している。本実施形態のゲイン制御は、ディスク半径位置に応じて記録周波数（データ転送レート）を変化させる光ディスク装置に適用することができる。本実施形態の光ディスク装置は、記録面上において、記録周波数に応じてモニタ・ダイオード・ゲインを制御することで、ＡＰＣの正確性を高め、その結果、適切なサーボ制御による記録動作の安定化を図る。

本実施形態のＡＰＣについて具体的な説明を行なう前に、本実施形態の光ディスク装置の全体構成について、図１のブロック図を参照して説明する。図１は、本実施形態の光ディスク装置１００の構成を模式的に示すブロック図である。光ディスク装置１００は、ホスト・コンピュータ１５０と接続され、装着された光ディスク１０１（例えば、ブルーレイ・ディスク（ＢＤ））から再生したデータをホスト・コンピュータ１５０へ転送する。

さらに、光ディスク装置１００は、ホスト・コンピュータ１５０から転送されたデータを受信し、そのデータを書き込み可能な光ディスク１０１（例えば、ＢＤ−Ｒ）に記録する。本実施形態は、記録動作におけるＡＰＣに特徴を有している。

光ディスク装置１００は、スピンドル・モータ１０２、信号処理回路１１０、変復調回路１１１、光ディスク判別回路１１２、レーザ・ドライバ１１３、システム・コントローラ１１４、メモリ１１５、データ・バス１１６、光ピック・アップ１２０、レーザ・パワー制御回路１２３、エラー訂正処理回路１２７及びモータ・ドライバ１２８を有する。

スピンドル・モータ１０２は、そこに装着された光ディスク１０１を回転する。モータ・ドライバ１２８は、スピンドル・モータ１０２を駆動する。システム・コントローラ１１４は、モータ・ドライバ１２８を介して、スピンドル・モータ１０２の回転数（角速度）を制御する。

具体的には、システム・コントローラ１１４は、モータ・ドライバ１２８のレジスタに回転数を示すデータをセットし、モータ・ドライバ１２８はそのデータの示す回転数を実現するように駆動電流をスピンドル・モータ１０２に与える。システム・コントローラ１１４は、記録動作における回転制御方法に従って、回転数を一定に維持する、あるいは、記録ターゲットのディスク半径位置に応じて回転数を変化させる。この点については後述する。

光ピック・アップ１２０は、対物レンズ１０３、スプリッタ１０４、コリメート・レンズ１０５、集光レンズ１０６、光電変換素子１０７、レーザ光源１０８及びモニタ・ダイオード１２１を有する。光ピック・アップ１２０は、光ディスク１０１からデータを再生する時には、弱いレーザ光を光ディスク１０１に照射し、そのレーザ光の反射光により、光ディスク１０１に記録されているデータを再生し、反射光に対応する信号を出力する。

レーザ光源１０８は、典型的には、半導体レーザであり、記録及び再生のために所定の強度（パワー）のレーザ光を出力する。レーザ光源１０８は、装着される光ディスクの種類毎に定められた波長のレーザ光を出す。レーザ光源１０８から出射されたレーザ光は、コリメート・レンズ１０５及び対物レンズ１０３を通って光ディスク１０１の記録面の所定半径位置に照射される。対物レンズ１０３は、光ピック・アップ１２０内のアクチュエータによって駆動され、光ディスク面上にレーザ光が合焦するように調整される。

レーザ光源１０８は、光ディスク１０１にデータを記録する時には、再生時より強いレーザ光を光ディスク１０１に照射する。記録可能な光ディスク１０１は、レーザ光が照射された部分の熱による物理特性の変化によって記録層に記録ピット（マーク）を形成し、記録層の反射率を変化させてデータを記録する。記録動作において、レーザ光源１０８は、非記録領域（スペースと呼ぶ）には、記録時（マーク形成時）よりも弱いレーザ光を照射する。光ディスク装置１００は、スペースにおいて反射されたレーザ光を使用してサーボ制御を実行する。

データ再生において、光ディスク１０１の記録面で反射したレーザ光は、スプリッタ１０４で分離され、集光レンズ１０６で集光され、光電変換素子１０７に導かれる。光電変換素子１０７は、受光した反射光を電気信号に変換し、反射光に対応する電気信号を出力する。信号処理回路１１０は、光電変換素子１０７から出力された電流信号からＲＦ信号を生成する。

モニタ・ダイオード１２１はレーザ光パワーをモニタするための光検出器であり、ＡＰＣのために、レーザ光のパワー（レーザ光強度）を測定する。モニタ・ダイオード１２１は、光電変換素子であるフォト・ダイオード素子と、その出力を電圧に変換して増幅する増幅器と、を有している。本実施形態において、モニタ・ダイオード１２１のゲイン（感度）は可変であり、システム・コントローラ１１４がそのゲイン制御を実行する。

本実施形態は、記録動作におけるモニタ・ダイオード１２１のゲイン制御に特徴を有している。この点の詳細は後述する。モニタ・ダイオード１２１で検出されたモニタ・ダイオード出力信号はレーザ・パワー制御回路１２３に与えられる。

信号処理回路１１０は、デジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）であり、光電変換素子１０７から出力された信号からＲＦ信号のデジタル・データを生成する。また、信号処理回路１１０は、光電変換素子１０７の出力から、光ディスク構造によって異なる光ディスク判別用信号、光ビームの焦点を調整するためのフォーカス誤差信号、光ディスク１０１のトラックに追従するためのトラッキング誤差信号を生成し、それらを出力する。

変復調回路１１１は、再生動作において、信号処理回路１１０から出力されたデジタル・データを光ディスクの種類毎に定められた方法に従って復調する。記録動作において、ユーザ・データとエラー訂正符号とを含むデータを光ディスクの種類毎に定められた方法に従って変調する。エラー訂正処理回路１２７は、再生動作において、復調したデータのエラー検出及びエラー訂正を行う。また、記録動作において、ユーザ・データからエラー訂正符号を生成し、それをユーザ・データに付加する。メモリ１１５（バッファ）は、エラー訂正処理前のデータ及びエラー訂正処理後のデータを一時的に格納する。

光ディスク判別回路１１２は、信号処理回路１１０から出力される光ディスク判別用信号によって、装着された光ディスク１０１の種類を判別する。光ディスク判別回路１１２から与えられる光ディスク１０１の種類判定結果はデータ・バス１１６を介してシステム・コントローラ１１４に与えられる。

システム・コントローラ１１４は光ディスクの判別結果に基づいて、判別された光ディスクに最適な条件（再生条件／書込条件）になるように、各回路を制御する。システム・コントローラ１１４は、信号処理回路１１０からの誤差信号を使用して、トラッキング及びフォーカシング・サーボ制御を実行する。

レーザ・ドライバ１１３は、光学ヘッド１２０のレーザ光源１０８を駆動するためのレーザ駆動信号を出力する。レーザ・ドライバ１１３は、レーザ・パワー制御回路１２３の制御下において、レーザ駆動信号（駆動電流）をレーザ光源１０８に与える。

レーザ・パワー制御回路１２３は、ＡＰＣを実行する。レーザ・パワー制御回路１２３は、レーザ・ドライバ１１３を介してレーザ光源１０８へ駆動電流を制御して、レーザ光源１０８の出力パワーを制御する。レーザ・パワー制御回路１２３はレジスタを有しており、そこに再生時及び記録時のレーザ・パワー目標値を格納している。レーザ・パワー制御回路１２３は、目標値とモニタ・ダイオード１２１の測定結果に応じて、レーザ光源１０８への駆動電流を制御する。記録動作においては、レーザ・パワー制御回路１２３は、変復調回路１１１から転送された記録データに従って、レーザ・パワーを制御する。

システム・コントローラ１１４は、光ディスク装置１００の動作を制御するプロセッサ及びメモリを備える。また、システム・コントローラ１１４は、所定の処理を行うロジック回路を有していてもよい。システム・コントローラ１１４のメモリは、実行されるプログラム及び該プログラムを実行する際に必要なデータを格納する。

システム・コントローラ１１４は、光ディスク装置１００と接続されるホスト・コンピュータ１５０との間のデータ及びコマンドの送受信を制御するインターフェースを備える。システム・コントローラ１１４は、メモリ１１５に一時的に記憶されたデータの読み出し及びメモリ１１５へのデータの書き込みを制御する。また、システム・コントローラ１１４は、ホスト・コンピュータ１５０からコマンドを受信し、そのコマンドに従った処理を行う。

メモリ１１５は、バッファ領域を含み、光ディスク１０１から再生されたデータをそのバッファ領域に一時的に格納する。また、ホスト・コンピュータ１５０から転送されたデータを一時的に格納する。データ・バス１１６は、光ディスク装置１００の各回路を相互に接続する。各回路間の信号は、データ・バス１１６により伝送される。図１に示す構成は、光ディスク装置の回路構成の一例であって、いずれの機能をハードウェアあるいはソフトウェアにより実装するかは、光ディスク装置の設計に依存する。

上述のように、本実施形態の光ディスク装置１００は、そのＡＰＣに特徴を有しており、特に、モニタ・ダイオード１２１のゲイン制御に特徴を有している。図２は、モニタ・ダイオード１２１の構成の一例を模式的に示す周辺回路図である。図２の例において、モニタ・ダイオード１２１は、８つの入出力端子を有している。

具体的には、モニタ・ダイオード１２１は、グランド端子ＧＮＤ、電源端子ＶＣＣ、モニタ信号の出力端子ＯＵＴＰ、ＯＵＴＮ、シリアル・データ入力端子ＳＤＡ、クロック端子ＳＬＫ及びイネーブル信号端子ＥＮを有している。

モニタ・ダイオード１２１の動作パラメータは、シリアル・データ入力端子ＳＤＡから、クロック端子ＳＬＫのクロック信号に従って入力される。特に、本実施形態において、モニタ・ダイオード１２１（内の増幅器）のゲイン（出力の感度）が設定可能である。システム・コントローラ１１４は、シリアル・データ入力端子ＳＤＡを介して、ゲイン値をモニタ・ダイオード１２１に設定する。システム・コントローラ１１４は、イネーブル信号端子ＥＮへの信号により、シリアル・データ入力端子ＳＤＡでの受信の許否を制御する。

モニタ・ダイオード１２１は、出力端子ＯＵＴＰ、ＯＵＴＮから、検出したレーザ光パワー（強度）に応じた電気信号（電圧信号）を出力する。具体的には、モニタ・ダイオード１２１は、受光したレーザ光を電圧信号に変換し、設定されているゲイン値に従って増幅する。増幅されたモニタ信号は、出力端子ＯＵＴＰ、ＯＵＴＮからレーザ・パワー制御回路１２３に送られる。

なお、本実施形態において、モニタ・ダイオード１２１におけるゲインは、レーザ光入力に対する電気信号出力の比を定義するパラメータであれば、モニタ・ダイオード１２１内の回路構成におけるいずれのパラメータであってもよい。

レーザ・パワー制御回路１２３は、レーザ・パワー目標値を内部に保持している。レーザ・パワー制御回路１２３は、レーザ・パワー目標値とモニタ・ダイオード１２１からの出力とを比較し、その差分値を算出する。算出された差分値は、レーザ・ドライバ１１３に与えられる。記録動作は、マーク形成とスペースへの照射で異なるレーザ・パワー目標値を使用し、それぞれの差分値を算出する。

レーザ・ドライバ１１３は、レーザ・パワー制御回路１２３によって計算された差分値によって、レーザ光源１０８から出力されるレーザ光の強度を制御する。差分値はレーザ光源１０８への駆動電流を表わす値であり、レーザ・ドライバ１１３がこの駆動電流をレーザ光源１０８へ供給することで、所望のレーザ光パワーを得る。これによって、レーザ光源１０８周辺の温度変化、経時劣化等によるＩ／Ｌの変化を補正し、レーザ強度を安定して制御する。

システム・コントローラ１１４は、レーザ・パワー目標値をレーザ・パワー制御回路１２３にセットする。システム・コントローラ１１４は、光ディスク判別回路１１２による光ディスク種類のよって判別結果に応じて、再生動作時及び記録動作におけるレーザ・パワー目標値を設定する。

さらに、本実施形態のシステム・コントローラ１１４は、レーザ・パワー目標値の決定において、モニタ・ダイオード１２１のゲイン値を参照する。モニタ・ダイオード１２１のゲインに応じて、同一強度のレーザ光に対するモニタ・ダイオード１２１からの出力信号強度が変化する。そのため、システム・コントローラ１１４は、予め定められている設定に従って、モニタ・ダイオード１２１のゲインに応じて目標値を決定する。一般に、ゲイン値が大きくなれば、目標値も大きくなる。

システム・コントローラ１１４に代わって、レーザ・パワー制御回路１２３が目標値を算出してもよい。例えば、レーザ・パワー制御回路１２３は、システム・コントローラ１１４からモニタ・ダイオード・ゲインの値を取得し、それを保持する。レーザ・パワー制御回路１２３は、光ディスク判別回路１１２の判別結果とゲイン値とに応じて目標値を決定し、その値を保持する。

なお、システム・コントローラ１１４は、光ディスク判別回路１１２の判別結果に従って目標値を決定し、ゲイン設定値に応じてモニタ・ダイオード１２１から取得した値を変化させてもよい。あるいは、目標値とモニタ・ダイオード出力との間の差分の算出において、ゲイン値に応じてそれら双方の値を変化させてもよい。

以下において、記録動作におけるモニタ・ダイオード１２１のゲイン設定について、具体的に説明を行う。以下に説明する構成において、システム・コントローラ１１４がこの処理を行う。光ディスク装置の設計に従って、いずれの構成要素がこの処理を行ってもよい。システム・コントローラ１１４は、データの記録において、ディスク半径位置に応じてモニタ・ダイオード１２１のゲイン値を決定する。

上述のように、いくつかの種類の回転制御方式において、記録周波数がディスク半径位置に応じて変化する。記録周波数が高くなると、スペース時間が短くなる。スペース時間は、記録動作において、マークとマークとの間の領域であるスペースにレーザ光照射を行う時間である。

図３Ａ、図３Ｂは、記録動作における時間、レーザ光パワー及びモニタ・ダイオード出力の間の関係を模式的に示している。図３Ａ、図３Ｂにおいて、Ｘ軸は時間を示し、左側Ｙ軸はレーザ光パワー、右側Ｙ軸はモニタ・ダイオード出力を示している。二つの図において、点線はレーザ光パワーを示し、実線はモニタ・ダイオード出力を示している。図３Ａ、図３Ｂは、モニタ・ダイオード出力が飽和している状態を示している。

図３Ａは、相対的に低い記録周波数における、レーザ光パワーとモニタ・ダイオード出力とを示している。図３Ｂは、相対的に高い記録周波数における、レーザ光パワーとモニタ・ダイオード出力とを示している。図３Ａ及び図３Ｂが示す記録動作のデータ（ビット列）は同一であり、典型的には、記録フォーマットにおいて最も短いスペース長（物理的なスペースの長さ）を示している。

図３Ａ、図３Ｂに示すように、マーク形成においてモニタ・ダイオード出力が飽和していると、レーザ光パワーがマーク形成における値からスペースへの照射パワーまで下がっても、モニタ・ダイオード出力がレーザ光パワーに合った値まで下がるまでにいくらかの時間を必要とする（ここではこれを復帰時間と呼ぶ）。復帰時間は、記録周波数によらないため、図３Ａと図３Ｂとにおいて同一である。

図３Ａに示す低い記録周波数において、復帰時間に対して十分なスペース期間が確保されている。そのため、光ディスク装置１００は、スペース期間において、ＡＰＣのためのサンプリングを適切に行うことができる。一方、図３Ｂに示す高い記録周波数において、スペース期間が短縮される。そのため、復帰時間に対してスペース期間が短すぎるため、適切にＡＰＣサンプリングを行うことができない。このため、正確なＡＰＣを行うことができず、スペースの反射光による適切なサーボ制御が阻害される。

モニタ・ダイオード出力が飽和していなければ、復帰時間はゼロである。従って、モニタ・ダイオード１２１のゲイン制御は、モニタ・ダイオード出力が飽和しないように、ゲイン値を設定することが好ましい。

一方、スペース期間におけるＡＰＣサンプリングのためには、モニタ・ダイオード出力が大きいことが好ましい。図４は、レーザ光パワーとサーボ信号であるトラッキング・エラー（ＴＥ）信号との関係を模式的に示す図である。ＴＥ信号は、光ディスク１０１からの反射レーザ光の検出信号であり、レーザ光源１０８からのレーザ光パワーが変動すると、それに応じて変動する。ＡＰＣは、モニタ・ダイオード１２１の出力に応じてレーザ・パワーを変化させるため、ノイズによりモニタ・ダイオード出力が変動するとレーザ光パワーが変動し、その結果、ＴＥ信号が変動する。ＴＥ信号の信号振幅が小さくなると、サーボ制御の正確性及び安定性が低下する。

モニタ・ダイオード出力におけるノイズは、モニタ・ダイオード１２１の出力伝送線上で発生する。そのため、モニタ・ダイオード出力へのノイズの影響を小さくするためには、モニタ・ダイオード・ゲインを大きくすることが有効である。ゲインを大きくすることでモニタ・ダイオード出力値を大きくし、出力値に対するノイズ・レベルを小さくすることができる。

このように、スペース期間において、ノイズ低減のためには、モニタ・ダイオード・ゲインは大きいことが好ましい。一方、図３Ａ及び図３Ｂを参照した説明から理解されるように、モニタ・ダイオード出力の飽和によるＡＰＣへの悪影響の蓋然性は、記録周波数が高くなるほど高くなる。そのため、飽和を避けることは、より高い記録周波数においてより重要である。また、復帰時間はモニタ・ダイオード出力の飽和度が大きくなるほど長くなる。そのため、例え、マーク形成においてモニタ・ダイオード出力が飽和している場合でも、より高い記録周波数においては飽和度が小さいことが重要である。

本実施形態の光ディスク装置１００は、記録面上において、記録周波数に応じてモニタ・ダイオード１２１のゲインを制御する。光ディスク１０１における記録密度（ビット／インチ）はディスク半径位置によらず一定であるので、記録面上における記録周波数の変化は、光ディスク１０１の線速度変化に対応する。

ディスク媒体へのデータ記録において使用されている回転制御方式において、半径位置によって線速度が変化する回転制御方式は、ＣＡＶ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ａｎｇｕｌａｒ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）方式、ＺＣＬＶ（Ｚｏｎｅｄ Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｌｉｎｅａｒ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）方式、ＺＣＡＶ（Ｚｏｎｅｄ Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ａｎｇｕｌａｒ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）方式である。図５は、これら回転制御における、角速度、線速度、記録周波数、そして記録密度を模式的に示している。図５における各グラフのＸ軸はディスク半径位置（中心からの距離）である。

図５に示すように、ＣＡＶ方式は、ディスク回転の角速度（単位時間あたりの回転数）を一定値に維持する。ＣＡＶ方式において、記録位置が外周側にいくにつれて（中心位置から離れるにつれて）線速度及び記録周波数が線形に増加する。角速度は、光ディスク装置によって変化しうる。

ＺＣＬＶ方式は、記録面を同心円状の複数のゾーンに分割し、各ゾーンにおいて線速度を一定値に維持する。複数ゾーンの線速度は、外側のゾーンにいくに従って増加する。つまり、線速度は、ゾーン境界で不連続に変化し、ディスク半径位置に応じて階段状に変化する（外周側で増加）。記録周波数は、線速度と同様の変化を示す。ゾーン境界位置、ゾーンの数、ゾーン内での線速度は、光ディスク装置１００の設計により決まる。

ＺＣＡＶ方式は、各ゾーンにおいて、角速度を一定値に維持する。ゾーンの角速度は、外側のゾーンにいくにつれて減少しおり、ゾーン境界で不連続に変化する階段状の変化を示す（外周側で減少）。ゾーン内において、記録周波数は外周側にいくにつれて線形に増加する。各ゾーンの最内周位置における記録周波数は同じであり、また、各ゾーンの最外周位置における記録周波数は同じである。ゾーン境界位置、ゾーンの数、ゾーン内での線速度は、光ディスク装置１００の設計により決まる。

光ディスク装置１００は、設計に応じて、光ディスク１０１の種類や、その用途などに応じて、適切な記録方式を使用する。本実施形態のモニタ・ダイオード・ゲイン制御は、上記いずれの回転制御方式を使用する記録動作にも適用することができる。特に、ディスク半径位置に応じた記録周波数の変化量が大きいＣＡＶ方式及びＺＣＬＶ方式に、好適である。

次に、図６のフローチャートを参照して、記録動作におけるモニタ・ダイオード・ゲイン制御の流れを説明する。システム・コントローラ１１４は、ホスト１５０から記録動作指令を受信する（Ｓ１１）。記録動作指令は、データを記録すべきアドレスを示している。指定アドレスは、光ディスク１０１の記録面上の半径位置を表すデータであり、システム・コントローラ１１４は、指定アドレスからデータを記録すべき半径位置を特定することができる。

システム・コントローラ１１４は、光ディスクの装着時に判別した光ディスクの種類から、装着されている光ディスクの記録動作における回転制御方法を決定する（Ｓ１２）。光ディスクの種類と回転制御方法との関係は、光ディスク装置１００に予め設定しておけばよい。例えば、光ディスクの種類（及び／又はその他の要因）と回転制御方法とを対応づけるテーブルを、光ディスク装置１００に、予め設定する。

システム・コントローラ１１４は、特定した回転制御方法とディスク半径位置（アドレス）とから、モニタ・ダイオード１２１のゲイン値を決定する（Ｓ１３）。その後、システム・コントローラ１１４は、決定したゲイン値をモニタ・ダイオード１２１のレジスタにセットし（Ｓ１４）、ホスト１５０から指示されたアドレス位置に、ホスト１５０から受信したユーザ・データを書き込む。

以下において、記録動作におけるそれぞれの回転制御方法（記録周波数制御方法）について、モニタ・ダイオード１２１のゲイン制御の方法を説明する。図７Ａ〜図７Ｄは、ＣＡＶ方式の回転制御方法を使用する記録動作におけるモニタ・ダイオード・ゲイン制御の方法を説明する図である。図７Ａは、ディスク半径位置と記録周波数との関係を示すグラフであり、図７Ｂ〜図７Ｄは、それぞれ異なる制御方法におけるモニタ・ダイオード・ゲインとディスク半径位置との関係を模式的に示している。

図７Ｂに示す制御方法は、内周から外周に向かって、直線的にモニタ・ダイオード・ゲインを小さくする。ゲインは、中心からの距離に対して、線形に減少している。この制御方法において、典型的には、システム・コントローラ１１４は、予め設定されているゲイン計算式と記録位置を示すアドレスとを使用して、モニタ・ダイオード・ゲインの値を算出する。

典型的には、システム・コントローラ１１４は、トラック毎にゲインを変化させる。データは螺旋上に記録され、１トラックは、円周方向における特定位置を基準に定義することができる。ゲインは、ディスク半径位置の一次式で表すことができる。システム・コントローラ１１４は、ゲイン設定テーブルを使用してもよい。

図７Ｃに示す制御方法は、内周から外周に向かって、モニタ・ダイオード・ゲインを階段状に小さくする。つまり、モニタ・ダイオード・ゲインは、ディスク半径位置が内周端から遠くなり閾値に達すると、不連続で小さくなる。モニタ・ダイオード・ゲインは、複数の閾値のそれぞれにおいて変化する。閾値による画定される領域のそれぞれの内部において、モニタ・ダイオード・ゲインは一定である。各領域は複数のトラックから構成されている。

システム・コントローラ１１４は、例えば、図８に例示するゲイン設定テーブルを使用して、ゲイン値を決定することができる。閾値＿Ｎ（Ｎは１〜５の自然数）はディスク半径位置を表す数値であり、典型的にはアドレスである。ゲインＧ＿Ｎ（１は１〜５の自然数）は、モニタ・ダイオード・ゲインの値である。（Ｇ＿Ｎ＋１）−（Ｇ＿Ｎ）は、負である。

システム・コントローラ１１４は、閾値１よりも内周側の領域において、ゲインＧ＿０を使用し、閾値１と閾値２との間の領域においてゲインＧ＿１を使用する。同様に、閾値２と閾値３との間の領域においてゲインＧ＿２を、閾値３と閾値４との間の領域においてゲインＧ＿３を使用する。閾値４からデータを記録する記録端までの領域においては、ゲインＧ＿４を使用する。システム・コントローラ１１４は、記録動作において、閾値Ｎ（Ｎは１〜４の自然数）を超えるまでは、ゲインＧ＿Ｎ−１を使用し、それを超えるとＧ＿Ｎに切り替える。

隣接領域間のゲイン値の差（（Ｇ＿Ｎ）−（Ｇ＿Ｎ−１））の大きさは、記録面上で一定あるいは領域間により異なる。ゲイン一定の領域を画定する閾値及び各領域におけるゲモニタ・ダイオード・ゲインの値、あるいは、隣接領域間のゲイン値の差分などは、光ディスク装置１００の設計により適切な値を設定する。

一般的に、モニタ・ダイオード１２１のゲインを新たに設定すると、モニタ・ダイオード１２１の動作が安定するまでにある程度の時間を必要とする。そのため、モニタ・ダイオード１２１のゲインの頻繁すぎる変更は、記録動作の遅延をもたらす。そのため、特定の幅を有する領域毎にモニタ・ダイオード・ゲインを変化させる（階段状にモニタ・ダイオード・ゲインを変化させる）ことで、記録動作時間への悪影響を低減しつつ、より正確なＡＰＣを実現することができる。

図７Ｃに示す制御方法において、閾値により画定される各領域の幅（半径方向における寸法）は一定である。また、ゲイン一定領域間のゲイン差も一定である。図７Ｄに示す制御方法は、ゲイン一定の領域の幅を変化させる。具体的には、外周側において、ゲイン切り替えの頻度をあげる。これにより、モニタ・ダイオード出力のノイズをより効果的に低減することができる。

外周側の領域では記録周波数が高く、モニタ・ダイオード１２１のゲインは小さい。そのため、内周側の領域と比較して、外周側の領域におけるノイズの影響が大きくなる。従って、外周側の領域においては、各ディスク半径位置において、モニタ・ダイオード出力を飽和させることなく、あるいは飽和度を小さくしながら、モニタ・ダイオード１２１のゲインをできるだけ大きくすることが好ましい。

半径位置の単位変化量（半径方向における単位寸法）に対するゲイン切り替えの回数（切り替え頻度）を大きくすることで、ディスク半径位置に応じた最適値により近いゲイン値を設定することができる。典型的には、システム・コントローラ１１４は、切り替え頻度の増加に従い、一回の切り替えにおけるゲイン変化量は減少させる。

図７Ｄは、ゲイン一定領域の幅を外周側で狭くする（ゲイン切り替え頻度を高くする）制御の例を示している。図７Ｄに示す制御方法は、２つの異なる切り替え頻度を有し、外周側における切り替え頻度は内周側におけるそれよりも大きい。ゲインが一定である領域の幅（半径方向における寸法）に着目すると、この制御方法は２つの異なる幅を使用している。それぞれの領域の幅は、その領域より内周側の領域の幅以下である。

図７Ｄに示す例において、システム・コントローラ１１４は、ゲイン一定領域７０１において領域の幅を変化させている。領域７０１よりも内周側のゲイン一定領域の幅は、領域７０１及びそれより外周側の領域の幅よりも大きい。また、ゲイン一定領域７０１及びそれより外周側において、ゲイン一定領域間のゲイン差は、内周側の領域の差よりも小さい。

システム・コントローラ１１４は、３以上のゲイン一定領域の幅（切り替え頻度）を使用してもよい。内周から外周に向かって、領域毎にゲイン一定領域の幅を小さくしてもよい。つまり、全てのゲイン一定領域が異なる幅を有していてもよい。あるいは、いくつかのゲイン一定領域が同一の幅を有していてもよい。幅は、内側から外側に向かって減少する。このように、外周側でゲイン一定領域の幅を小さくする、つまり、切り替え頻度を大きくすることで、外周側領域においてモニタ・ダイオード出力のノイズの影響を適切に低減し、より正確なＡＰＣを実現することができる。

なお、システム・コントローラ１１４は、特定の半径位置から外周側において、連続的（典型的にはトラック毎に）にモニタ・ダイオード・ゲインを変化させてもよいが、上述のように、段階的に変化させることが好ましい。また、光ディスク装置１００の設計によっては、上述の方法と異なる方法によって、ディスク半径位置に応じて領域幅を変化させてもよい。

次に、図９Ａ〜図９Ｃを参照して、ＺＣＬＶ方式の回転制御方法を使用する記録動作におけるモニタ・ダイオード・ゲイン制御の方法を説明する。図９Ａは、ＺＣＬＶ方式における、ディスク半径位置と記録周波数との関係を示すグラフであり、図９Ｂ、図９Ｃは、それぞれ異なる制御方法におけるモニタ・ダイオード・ゲインとディスク半径位置との関係を模式的に示している。

図９Ａは、５つのゾーンにおける記録周波数を示している。各ゾーン内での線速度は一定であり、記録周波数も一定である。外周側に向かうにつれて、記録周波数は階段上に増加している。つまり、隣接ゾーン間において、外周側のゾーンの記録周波数は、内周側ゾーンの記録周波数よりも高い。ゾーンは複数のトラックで構成されている。

図９Ｂに示すように、好ましい構成において、システム・コントローラ１１４は、ゾーン境界においてモニタ・ダイオード・ゲインを切り替える。各ゾーン内において、モニタ・ダイオード・ゲインは一定である。また、外周側に向かうにつれて、モニタ・ダイオード・ゲインは階段状に減少する。このように、モニタ・ダイオード・ゲイン制御をゾーンに合わせて行うことで、記録動作全体の制御をよりシンプルなものとすることができる。

図９Ｃに示すように、システム・コントローラ１１４は、複数のゾーンにおいて同一のモニタ・ダイオード・ゲイン値を使用してもよい。ゾーン境界の内の一部の境界において、システム・コントローラ１１４は、モニタ・ダイオード・ゲインを切り替える。図８Ｃのディスク半径位置（記録周波数）に応じたモニタ・ダイオード・ゲイン変化は、図８Ｂの例と同様に、外周側に向かうにつれて、階段状に減少する。

ＺＣＬＶ方式の記録動作に対して、ＣＡＶ方式について説明したモニタ・ダイオード・ゲイン制御を適用することができる。例えば、システム・コントローラ１１４は、外周側においてゲイン一定領域の幅を狭くすることができる。ＣＡＶ方式において説明した制御を適用する場合でも、ゲイン切り替えがゾーン境界に一致していることが好ましい。設計によっては、システム・コントローラ１１４は、ゾーン内において、モニタ・ダイオード・ゲインを切り替えてもよい。

ＺＣＡＶ方式の記録動作に対して、上述のＣＡＶ方式の記録動作におけるモニタ・ダイオード・ゲイン制御を適用することができる。図５に示したように、ＺＣＡＶ方式を使用する記録動作は、各ゾーン内においてＣＡＶ方式によりデータを記録する。従って、各ゾーンにおいて、ＣＡＶ方式について説明した上記モニタ・ダイオード・ゲイン制御を使用することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明が上記の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、上記の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。

１００ 光ディスク装置、１０１ 光ディスク、１０２ スピンドル・モータ
１０３ 対物レンズ、１０４ スプリッタ、１０５ コリメート・レンズ
１０６ 集光レンズ、１０７ 光電変換素子、１０８ レーザ光源
１１０ 信号処理回路、１１１ 変復調回路、１１２ 光ディスク判別回路
１１３ レーザ・ドライバ、１１４ システム・コントローラ、１１５ メモリ
１１６ データ・バス、１２０ 光ピック・アップ、１２１ モニタ・ダイオード
１２３ レーザ・パワー制御回路、１２７ エラー訂正処理回路
１２８ モータ・ドライバ、１５０ ホスト・コンピュータ、７０１ ゲイン一定領域

Claims (10)

1. 光ディスクを回転するモータと、
   レーザ光を回転する前記光ディスクに向けて照射するレーザ光源と、
   前記レーザ光制御のために前記レーザ光源からのレーザ光を受光するモニタ光検出器と、
   前記モニタ光検出器の出力に応じて前記レーザ光源の出力パワーを制御するレーザ・パワー制御部と、
   前記光ディスクの記録面への記録において、ディスク半径位置よる記録周波数の変化に応じて前記モニタ光検出器のゲインを制御する制御部と、
   を有する光ディスク装置。
2. 前記制御部は、前記ゲインが前記記録面の内周側から外周側に向かって階段状に減少するように、前記ゲインを制御する、
   請求項１に記載の光ディスク装置。
3. 前記制御部は、前記ゲインが一定である領域の幅を外周側において減少させる、
   請求項２に記載の光ディスク装置。
4. 前記記録面は、その記録面への記録において複数のゾーンに分割されており、
   前記複数のゾーンの各ゾーン内において、記録周波数は一定であり、
   前記制御部は、前記複数のゾーンの一もしくは複数のゾーン境界において、前記ゲインを切り替える、
   請求項２に記載の光ディスク装置。
5. 前記制御部は、前記複数のゾーンのゾーン境界毎に、前記ゲインを切り替える、
   請求項４に記載の光ディスク装置。
6. 光ディスク装置による光ディスクへの記録において、レーザ光のパワーを制御する方法であって、
   光ディスクの記録面において、ディスク半径位置よる記録周波数の変化に応じてモニタ光検出器のゲインを設定し、
   前記光ディスクからのレーザ光を前記モニタ光検出器で受光して電気信号に変換し、前記設定ゲインに従って前記電気信号を増幅し、
   前記モニタ光検出器からの電気信号に応じて、前記レーザ光のパワーを制御する、
   方法。
7. 前記ゲインは、前記記録面の内周側から外周側に向かって階段状に減少する、
   請求項６に記載の方法。
8. 前記ゲインが一定である領域の幅は外周側において減少する、
   請求項７に記載の方法。
9. 前記記録面は、その記録面への記録において複数のゾーンに分割されており、
   前記複数のゾーンの各ゾーン内において、記録周波数は一定であり、
   前記ゲインは、前記複数のゾーンの一もしくは複数のゾーン境界において、切り替えられる、
   請求項７に記載の方法。
10. 前記ゲインは、前記複数のゾーンのゾーン境界毎に切り替えられる、
    請求項９に記載の方法。

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