JP4050761B2 - 光ディスク装置、最適記録パワー決定方法 - Google Patents

Description

本発明は、追記あるいは書き換え可能な光ディスクに対して試し書きにより最適レーザパワーを決定する光ディスク装置、最適記録パワー決定方法に関する。

光ディスク装置では、追記あるいは書き換えが可能な光ディスクに対してデータを記録する場合、光ディスクやレーザダイオードの特性などの差異があるため、データ記録を開始する前に、レーザを照射する際の最適記録パワーを決定している。

最適記録レーザパワーを決定は、実データを記録する前に、光ディスクに設けられた試し書き領域（パワーキャリブレーション領域（ＰＣＡ（Power Calibration Area））へ記録パワーを段階的に変えながら試し書きをすることにより行っている。

従来、最適記録レーザパワー値を求める記録レーザパワーの制御方法として、低い周波数成分と高い周波数成分の２種類の信号をそれぞれ交互にパワーを変更しながら記録する方法が考えられている（例えば特許文献１参照）。

特許文献１に記載された記録レーザパワーの制御方法では、低い周波数成分と高い周波数成分の信号を所定時間ごとに時分割してそれぞれ複数の異なる記録パワー値でディスクに記録する。そして、ディスクに記録した信号を再生して低い周波数成分パルスの信号に対応する再生信号の振幅中心の各所定時間毎の値と、高い周波数成分パルスの信号に対応する再生信号の振幅中心の各所定時間毎の値を比較して実記録レーザパワー値を決定する。
特開２００３−３４６３４１公報

特許文献１に記載された記録レーザパワーの制御方法では、低い周波数成分と高い周波数成分の信号を複数の異なる記録パワー値でディスクに記録し、ディスクに記録した信号を再生することでレーザパワー値を決定している。ところが、高周波成分の周波数によっては、ディスクに記録した信号に符号間干渉が発生するため、記録レーザパワー値を決定するために必要な信号が得られない可能性があった。

本発明の課題は、試し書きをする際の信号フォーマットを適切に選択することで符号間干渉を排除して最適記録パワーを決定することが可能な光ディスク装置、最適記録パワー決定方法を提供することにある。

本発明は、光ディスクに対してレーザ光によりデータを記録する光ディスク装置において、前記光ディスクに対して記録しようとするデータの符号間干渉比が所定値未満である場合に、前記光ディスクに対する試し書きの際のフォーマットを前記符号間干渉比が所定値以上となるフォーマットに決定するフォーマット決定手段と、前記フォーマット決定手段により決定されたフォーマットにより前記光ディスクに対して試し書きを実行する試し書き手段と、前記試し書き手段による試し書きの結果に基づいて、データを記録する際のレーザ光の最適パワーを決定する最適パワー決定手段とを具備したことを特徴とする。

本発明によれば、試し書きをする際の信号フォーマットを、光ディスクに対して記録しようとするデータの符号間干渉比に基づいて適切に選択することで符号間干渉を排除して最適記録パワーを決定することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本実施形態における光ディスク装置の構成を示すブロック図である。

記録媒体としての光ディスク１０は、表面にスパイラル状のトラックが形成されており、スピンドルモータ２１によって回転駆動される。本実施形態における光ディスク装置では、光ディスク１０として例えばＣＤ（Compact Disk）とＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、及びＨＤ−ＤＶＤ（High Definition ＤＶＤ）の３種類が使用可能であるものとして説明する。

光ディスク１０に対する情報の記録、再生は、光ピックアップヘッド（ＰＵＨ）１１から出力されるレーザ光によって行われる。

光ピックアップヘッド１１には、レーザダイオード１１ａ、コリメータレンズ、ビームスプリッタ、対物レンズ、シリンカドリカルレンズ、フォトディテクタ１１ｂ、レンズポジションセンサ等が含まれている。

レーザダイオード１１ａは、レーザ制御部１６による駆動制御によりレーザ光を出力する。なお、本実施形態における光ディスク装置では、複数の異なる波長のレーザを出力する複数のレーザダイオード１１ａが設けられており、装着された光ディスク１０（ＣＤ、ＤＶＤ、ＨＤ−ＤＶＤ）の何れかに応じてレーザ光が出力される。すなわち、ＣＤ用の赤外レーザ（波長：７８０ｎｍ）、ＤＶＤ用の赤レーザ（波長：６５０ｎｍ）、ＨＤ−ＤＶＤ用の青レーザ（波長：４０５ｎｍ）が設けられている。

レーザダイオード１１ａから出力されたレーザ光は、コリメータレンズ、ビームスプリッタ、光ピックアップヘッド１１を介して光ディスク１０上に照射される。光ディスク１０からの反射光は、光ピックアップヘッド１１、ビームスプリッタ、及びシリンカドリカルレンズを介して、フォトディテクタ１１ｂに導かれる。フォトディテクタ１１ｂは、例えば４分割の光検出セルから成り、これら光検出セルの検知信号をＲＦアンプ１３に出力する。フォトディテクタ１１ｂには、レーザダイオード１１ａの各レーザ（ＣＤ用の赤外レーザ、ＤＶＤ用の赤レーザ、ＨＤ−ＤＶＤ用の青レーザ）のそれぞれに対応するフォトダイオードが含まれている。

ＲＦアンプ１３は、フォトディテクタ１１ｂからの信号を処理して出力するもので、レーザ光のビームスポット中心とトラック中心との誤差を示すトラッキングエラー信号、ジャストフォーカスからの誤差を示すフォーカスエラー信号、例えばフォトディテクタ１１ｂの４分割の光検出セルから出力される信号を加算した全加算信号（ＲＦ信号）などを生成して出力する。

ＲＦアンプ１３により生成された全加算信号（ＲＦ信号）は、データ再生部１４及び物理アドレス復調部１５に供給される。

データ再生部１４は、ＲＦアンプ１３から供給されるＲＦ信号をもとにデータ再生処理を実行するもので、ＰＬＬ回路１４ａ、Sync検出回路１４ｂ、復号回路（Demodulator）１４ｃ、エラー訂正回路１４ｄなどが含まれている。

データ再生部１４では、ＰＬＬ回路１４ａによりＲＦ信号をもとに生成されるビット同期クロックに基づき、Sync検出回路１４ｂにより同期信号を検出する。復号回路１４ｃは、Sync検出回路１４ｂにより検出された同期信号に基づいて８／１６変調の復調を実行して８ビットデータを生成する。エラー訂正回路１４ｄは、復号回路１４ｃに復調されたデータに対して訂正を行う。データ再生部１４により再生されて再生データはメモリ２６に一時記憶され、インタフェース回路２７を介してホストコンピュータに出力される。

物理アドレス復調部１５は、ＲＦアンプ１３から供給されたＲＦ信号をもとにアドレス情報を検出するもので、例えば光ディスク１０のランド領域に配置されたピットをもとにしたＬＰＰ（Land Pre-Pit）方式（ＤＶＤ−Ｒの場合）、あるいは光ディスク１０に形成されたウォブル（wobble）をもとにしたＡＤＩＰ（Address In Pre-groove）方式（ＤＶＤ＋Ｒの場合）を用いる。物理アドレス復調部１５により検出されるアドレスに従い光ディスク１０に対するデータの記録が実行される。

また、ＲＦアンプ１３から出力されるＲＦ信号は、β値検出回路１７に入力される。β値検出回路１７は、ＲＦ信号のトップピーク値Ａ及びボトムピーク値Ｂを検出し、これらに基づいてアシンメトリ値βを次式に基づいて検出する。このβ値検出回路１７により検出されるアシンメトリ値（β）を用いてデータ記録時の最適記録パワーが決定される。

β＝（Ａ＋Ｂ）／（Ａ−Ｂ）
一方、ＲＦアンプ１３から出力されるトラッキングエラー信号及びフォーカスエラー信号はサーボ制御回路１８に供給される。

サーボ制御回路１８は、フォーカスエラー信号に応じて、ドライバ２０によりアクチュエータ２３（フォーカシングアクチュエータ）を駆動させて、光ピックアップヘッド１１から出力されるレーザ光が光ディスク１０の記録膜上にジャストフォーカスとなるようにフォーカスサーボを実行する。

また、サーボ制御回路１８は、ＲＦアンプ１３から出力されるトラッキングエラー信号に応じて、ドライバ２０によりアクチュエータ２３（トラッキングアクチュエータ）および／またはスレッドモータ２２を駆動させて、光ピックアップヘッド１１から出力されるレーザ光が光ディスク１０上に形成されたトラック上を常にトレースするようにトラッキングサーボを実行する。

ドライバ２０は、サーボ制御回路１８の制御のもとで、光ディスク１０を回転させるスピンドルモータ２１、光ピックアップヘッド１１を半径方向（トラッキング方向）に移動させるスレッドモータ２２、及び光ピックアップヘッド１１の対物レンズをフォーカシング方向（レンズの光軸方向）およびトラッキング方向（光ディスクの半径方向）に移動させるアクチュエータ２３を駆動する。

レーザ制御部１６は、データ再生時及びデータ記録時におけるレーザダイオード１１ａに対する駆動制御を行う。レーザ制御部１６には、データ記録時に記録データを光ディスク１０の種類に応じたフォーマットに変調するＣＤ用変調器１６ａ、ＤＶＤ用変調器１６ｂ、ＨＤ／Ｂｌｕｅ用変調器１６ｃ、及び特殊フォーマット用変調器１６ｄが設けられている。レーザ制御部１６は、データ書込み時のレーザ照射時間（パルス幅）をライトストラテジ回路１６ｅにより制御し、レーザ光の記録パワーを記録パワーコントロール回路１６ｆにより制御する。

本実施形態では、光ディスク１０に対してデータ書込みをする前に、光ディスク１０に設けられた試し書き領域（ＰＣＡ）に対して試し書きをすることにより最適記録パワーを決定する。

ＣＰＵ２５は、メモリ２６（ＲＡＭ）を作業エリアとして使用して装置全体を総合的に制御するもので、メモリ２６（ＲＯＭ）に記憶されたプログラムに基づいて、インタフェース回路２７を介してホストコンピュータから提供される動作コマンドに従って各部を制御する。本実施形態の光ディスク装置は、装着された光ディスク１０に対してデータを記録する際のレーザ光の最適記録パワーを、光ディスク１０に設けられたデータ試し書き領域（ＰＣＡ）に対する試し書きによって決定する。この際、ＣＰＵ２５は、光ディスク１０に試し書きを行った場合に、試し書きデータの再生時に符号間干渉が大きくなると判断した場合は、符号間干渉が少ないフォーマットにより試し書きを実行する制御を行う。

図２は、光ディスク１０に記録されたデータの符号間干渉の大小を表す指標として符号間干渉比を示している。図２において、横軸（フォーマット）左側から、ＨＤ−ＤＶＤのデータ領域の通常フォーマット（青レーザによる記録・再生）、ＤＶＤのフォーマット（赤レーザによる記録・再生）、ＣＤのフォーマット（赤外レーザによる記録・再生）、ＨＤ−ＤＶＤのシズテムリードインのフォーマット（青レーザによる再生）、ＨＤ−ＤＶＤのデータ領域にＤＶＤのフォーマットによって記録した場合（青レーザによる記録・再生）のそれぞれの符号間干渉比を示している。符号間干渉比は、以下のように、光ピックアップヘッド１１から照射するレーザ光の波長で決まる光学系空間周波数と、光ディスクのデータフォーマットによって要求される（フォーマット要求の）空間周波数とから算出される。符号間干渉比の値が大きいほど符号間干渉が小さいことを表す。

符号間干渉比（空間周波数比）
＝光学系空間周波数／フォーマット要求の空間周波数
ただし、光学系空間周波数＝２ＮＡ／λ
ＮＡ：開口率 λ：レーザ波長［ｎｍ］
フォーマット要求の空間周波数＝１／（２＊Ｔmin）
Ｔmin：最小マーク長［μｍ］
通常、データ書込み前に実行する最適記録パワーを決定するための試し書きでは、データ書込みの対象とするディスクの種類に応じたフォーマットが用いられる。例えば赤レーザが用いられるＤＶＤであればＤＶＤ用変調器１６ｂにより変調されたＤＶＤ用の（ＤＶＤ規格に従った）フォーマットが用いられ、ＣＤであればＣＤ用変調器１６ａにより変調されたＣＤ用の（ＤＶＤ規格に従った）フォーマットが用いられる。あるいは、予め決められた繰り返しパターン（例えば３Ｔ／１１Ｔフォーマット）が用いられることもある。

本実施形態では、空間周波数比が１．５未満に該当する符号間干渉が大きくなるデータ書込みを行う場合、すなわち図２において、青レーザが用いられるＨＤ−ＤＶＤの試し書き領域（データ領域の一部）に試し書きデータを書き込む場合には、ＨＤ／Ｂｌｕｅ用変調器１６ｃにより変調されたＨＤ−ＤＶＤ用のフォーマット（最小マークが２Ｔ）を用いるのではなく、符号間干渉が小さいフォーマット（例えばＤＶＤのフォーマット、最小マークが３Ｔ）を用いて試し書きを実行する。これにより、試し書きしたデータを再生する際に符号間干渉を排除し、最適記録パワーの決定を正確に行うことができる。

次に、本実施形態における光ディスク装置の動作について、フローチャートを参照しながら説明する。
図３は、光ディスク１０に対するデータ記録時の動作を説明するためのフローチャート、図４は、本実施形態における符号間干渉比からの試し書き領域の記録フォーマット決定ルーチンを説明するためのフローチャートである。

まず、インタフェース回路２７を介してホストコンピュータからデータの記録開始要求があると（ステップＡ１、Ｙｅｓ）、ＣＰＵ２５は、既に光ディスク１０に対するデータ記録のレーザ光のパワーが決定されているかを判別する。

ここで、記録パワーが決定されていない場合には（ステップＡ２、Ｎｏ）、符号間干渉比からの記録フォーマット決定ルーチンを実行する（ステップＡ４）。

図４に示すように、符号間干渉比からの記録フォーマット決定ルーチンでは、記録しようとするデータの符号間干渉比が１．５未満となるデータ書込みを行う状況にあるかを判別する（ステップＢ１）。

すなわち、図２に示すように、光ディスク１０に装着された光ディスク１０が青レーザによりデータが記録されるＨＤ−ＤＶＤであり、このＨＤ−ＤＶＤの試し書き領域に試し書きデータを書き込む場合には、通常のＨＤ−ＤＶＤフォーマットを用いると符号間干渉比が１．５未満になると判別できる。

符号間干渉比が１．５未満であると判別された場合（ステップＢ１、１．５未満）、符号間干渉比１．５以上のフォーマットを選択する（ステップＢ３）。例えば、ＤＶＤ用のフォーマットあるいはＣＤ用のフォーマットを選択する。また、予め決められた繰り返しパターンのフォーマット、例えば３Ｔ／１１Ｔフォーマットが用いられている場合には、５Ｔ（あるいは４Ｔ）／１１Ｔフォーマットを選択する。

一方、記録しようとする試し書きデータの符号間干渉比が１．５以上となるデータ書込みを行う状況である場合には（ステップＢ１、１．５以上）、そのまま試し書きを行う（符号間干渉が小さいフォーマットを選択したのと同義）が更に符号間干渉の小さいフォーマットを選択してもよい（ステップＢ２）。

例えば、装着された光ディスク１０がＤＶＤあるいはＣＤの場合には、それぞれＤＶＤ用のフォーマットあるいはＣＤ用のフォーマットを選択する。また、予め決められた繰り返しパターンのフォーマット、例えば３Ｔ／１１Ｔフォーマットを選択する。

こうして、試し書きフォーマットが選択されると、このフォーマットを用いた試し書き記録動作を実行する（ステップＡ５）。

まず、サーボ制御回路１８に対して光ディスク１０の試し書き領域（ＰＣＡ）の試し書き位置へ光ピックアップヘッド１１をシークするように制御する。また、レーザダイオード１１ａに対する書き込みレーザパワー値（記録レーザパワー値）の初期値をレーザ制御部１６により設定し、物理アドレス生成部１５により検出されるアドレス（同期信号）に応じて所定時間毎に記録パワーを変えながら記録を行うように制御する。

所定の書込みが終了すると試し書きを終了し、試し書きしたデータを読み取るため動作に移行する。すなわち、スピンドルモータ２１の回転数を再生回転数に設定とすると共に、アクチュエータ２３および／またはスレッドモータ２２を駆動して試し書きを行なった位置へ光ピックアップヘッド１１の光ビームをシークさせて、試し書き領域に記録されたデータの読み取りを実行させる。

試し書きされたデータの読み取りによりＲＦアンプ１３から出力されるＲＦ信号をもとに、β値検出回路１７によりアシンメトリ値（β）を検出する。ＣＰＵ２５は、β値検出回路１７により検出されたアシンメトリ値（β）をもとにして最適記録パワーを決定する（ステップＡ６）。

一方、ステップＡ２において、記録パワーが決定されていると判別された場合には、その決定された記録パワーを用いる（ステップＡ７，Ａ８）。

こうして、データ記録時の記録パワーが決定されると（ステップＡ６，Ａ３）、物理アドレス復調部１５により検出されるアドレスに基づいてデータ書込みのタイミングの微調整を行い（ステップＡ７）、メモリ２６に記憶された書込み対象とする試し書き用のデータを光ディスク１０の種類に応じた変調器１６ａ〜１６ｄにより変調して記録パルスを生成し、ライトストラテジ回路１６ｅと記録パワーコントロール回路１６ｆの制御によりデータ領域に対してデータを記録する。

図５には、最適記録パワーの決定を説明するための各信号を示している。
図５（ａ）は、試し書き領域（ＰＣＡ）に対して試し書きをする際のレーザダイオード１１ａから照射するレーザ光のパワーの変化を示している。図５（ａ）に示すように、所定時間毎に段階的にパワーが変更される。図５（ａ）では、記録パワーを段階的に下げているが、順次、記録パワーを上げるようにしても良い。

図５（ｂ）は、記録パワーのそれぞれの段階において記録される記録信号を示している。例えば、符号間干渉が小さい場合（符号間干渉比が１．５以上の場合）に、図５（ｂ）に示すような１１Ｔパルス区間と３Ｔパルス区間とが繰り返される３Ｔ／１１Ｔフォーマットが用いられる。

この場合、符号間干渉がないため、このフォーマットにより記録されたデータを読み取った場合、図５（ｃ）に示すＲＦ信号（再生信号）が得られる。この場合、再生信号の１１Ｔ信号振幅の中心に対して３Ｔ信号の振幅の中心位置の関係（アシンメトリー）がほぼ一致したときの記録レーザパワーの値を最適記録レーザパワー値として決定することができる。この場合、アシンメトリ波形は図５（ｆ）のようになり、中心位置の関係が一致する最適記録パワーが決定される（図５（ｆ）中の全振幅に対する平均電圧の比５０％を示すレベルとアシンメトリ波形が交差する位置に該当する記録パワー）。

これに対して、符号間干渉が大きい場合（符号間干渉比が１．５未満の場合）に、図５（ｂ）に示す３Ｔ／１１Ｔフォーマットを用いた場合、符号間干渉により図５（ｄ）に示すようなアシンメトリ波形が得られてしまい、最適記録パワーを決定できない可能性がある。

本実施形態では、符号間干渉が大きい場合には、例えば図５（ｅ）に示すように、符号間干渉が少なくなる例えば５Ｔ／１１Ｔフォーマットを用いることにより、図５（ｆ）に示すようなアシンメトリ波形を表す再生信号を得て、最適記録パワーを決定することができるようになる。

このようにして、光ディスク１０に対するデータ記録時の試し書きにおいて、符号間干渉が大きい（符号間干渉比が１．５未満）場合に、試し書きをする際の信号フォーマットを、符号間干渉比が１．５以上となるフォーマットを選択することで符号間干渉を排除して最適記録パワーを決定することが可能となる。

さらに、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜の組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題の少なくとも１つが解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも１つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

本発明の実施形態における光ディスク装置の構成を示すブロック図。 本実施形態における光ディスク１０に記録されたデータの符号間干渉の大小を表す指標とする符号間干渉比を説明するための図。 本実施形態における光ディスク１０に対するデータ記録時の動作を説明するためのフローチャート。 本実施形態における符号間干渉比からの記録フォーマット決定ルーチンを説明するためのフローチャート。 本実施形態における最適記録パワーの決定を説明するための各信号を示す図。

符号の説明

１０…光ディスク、１１…光ピックアップヘッド（ＰＵＨ）、１１ａ…レーザダイオード、１１ｂ…フォトディテクタ、１３…ＲＦアンプ、１４…データ再生部、１４ａ…ＰＬＬ回路、１４ｂ…Sync検出回路、１４ｃ…復号回路、１４ｄ…エラー訂正回路、１６…レーザ制御部、１６ａ…ＣＤ用変調器、１６ｂ…ＤＶＤ用変調器、１６ｃ…ＨＤ／Ｂｌｕｅ用変調器、１６ｄ…特殊フォーマット用変調器、１６ｅ…ライトストラテジ回路、１６ｆ…記録パワーコントロール回路、１７…β値検出回路、１８…サーボ制御回路、２０…ドライバ、２１…スピンドルモータ、２２…スレッドモータ、２３…アクチュエータ、２５…ＣＰＵ、２６…メモリ、２７…インタフェース回路（Ｉ／Ｆ）。

Claims (4)

1. 光ディスクに対してレーザ光によりデータを記録する光ディスク装置において、
   前記光ディスクに対して記録しようとするデータの符号間干渉比が所定値未満である場合に、前記光ディスクに対する試し書きの際のフォーマットを前記符号間干渉比が所定値以上となるフォーマットに決定するフォーマット決定手段と、
   前記フォーマット決定手段により決定されたフォーマットにより前記光ディスクに対して試し書きを実行する試し書き手段と、
   前記試し書き手段による試し書きの結果に基づいて、データを記録する際のレーザ光の最適パワーを決定する最適パワー決定手段と
   を具備したことを特徴とする光ディスク装置。
2. 前記符号間干渉比は、
   符号間干渉比＝光学系空間周波数／フォーマット要求の空間周波数
   ただし、光学系空間周波数＝２ＮＡ／λ
   ＮＡ：開口率 λ：レーザ波長［ｎｍ］
   フォーマット要求の空間周波数＝１／（２＊Ｔmin）
   Ｔmin：最小マーク長［μｍ］
   を示し、
   前記フォーマット決定手段は、前記符号間干渉比が１．５未満である場合に、前記符号間干渉比が１．５以上となるフォーマットに決定することを特徴とする請求項１記載の光ディスク装置。
3. 前記フォーマット決定手段は、前記光ディスクが青レーザによりデータが記録されるディスクであり、前記光ディスクに対して書込みを行う場合に、前記符号間干渉比が所定値未満であると判別することを特徴とする請求項１記載の光ディスク装置。
4. 光ディスクに対してレーザ光によりデータを記録する光ディスク装置の最適記録パワー決定方法において、
   前記光ディスクに対して記録しようとするデータの符号間干渉比が所定値未満である場合に、前記光ディスクに対する試し書きの際のフォーマットを前記符号間干渉比が所定値以上となるフォーマットに決定するフォーマット決定ステップと、
   前記フォーマット決定ステップにより決定されたフォーマットにより前記光ディスクに対して試し書きを実行する試し書きステップと、
   前記試し書きステップによる試し書きの結果に基づいて、データを記録する際のレーザ光の最適パワーを決定する最適パワー決定ステップとを含むことを特徴とする最適記録パワー決定方法。

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