JP4085974B2 - 情報記録再生装置、および、記録方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーザから照射する光によって情報の記録あるいは再生を行う情報記録再生装置に関し、特に、ＮＲＺ変調信号等の２値化信号とそれに同期したクロック信号を得て、２値化信号に対応した記録電流信号を発生することが出来るレーザドライバを有する情報記録再生装置に関するものである。

情報記録媒体の記録膜に光ビームを照射し、穴あけピット、相変化ピット、色素ピットあるいは磁化ドメイン等の記録マークを記録膜に形成して情報を記録し、記録媒体からの反射光を用いて情報を再生する光学的な情報記録再生装置においては、複数の情報記録媒体（光ディスクと称する）を入れ替えて使用できるので、情報を大量に記録再生することができる特徴を持ち、パーソナルコンピュータ用あるいは大型コンピュータ用の大容量外部記憶装置として使用されている。

近年、高密度記録化に伴い、情報記録媒体面に記録されるマーク（あるいはピット）はたとえば0.5μｍ長以下のものを形成することが要求され、このマーク形成を実現するために記録パワーをパルス分割化（マルチパルス化）し、さらにそのレベルを多値（例えば３値や４値）に変化させるパワー制御が必要となってきている。また記録マーク群とその間にあるスペース群の時間間隔を最適化するため、マーク記録時に、隣接のスペース長およびマーク長に応じて分割された記録パルスの時間的位置やパルス幅をアダプティブに可変制御する記録パルスのアダプティブ制御（以下、この制御を記録ストラテジ制御と称す。）が必要となってきている。

このような記録ストラテジ制御を行うためには、上記マルチパルスの各パルスの立ち上がり特性(Tr)／立ち下がり特性（Tf）を考慮する必要がある。この場合のＴｒ、Ｔｆ特性として数ｎｓ程度を要するが、さらに高速転送記録の要求からディスク回転数の高速化に対応して、このＴｒ、Ｔｆ特性をより高速にする場合には、光ヘッド上のレーザまで記録パルス波形のＴｒ、Ｔｆ特性の劣化無しに伝送することは非常に困難である。従来の構成では、記録ストラテジ制御を実行する回路を、変調回路側の基板上に配置していて、その構成上、基板から光ヘッドのレーザまでの記録パルス波形の伝送距離が長くならざるを得なかったためである。

本発明の目的は上記問題を解決し、高密度記録および高速転送記録が可能な情報記録再生装置を提供することにある。

本発明のもう一つの目的は、各種記録媒体に対する記録ストラテジ制御が可能となるような記録ストラテジ制御を実行する回路を備えたレーザドライバを提供し、かかるレーザドライバを用いて、情報記録媒体に対する情報データの記録あるいは再生の信頼性を向上させることができる情報記録再生装置を提供することにある。

上記課題は特許請求の範囲に記載した発明により解決される

以上説明したように、本発明によれば、高密度記録および高速転送記録が可能になる。

また、情報記録媒体に対する情報データの記録あるいは再生の信頼性を向上させることができる。

＜第１の実施例＞
図１に本発明の一実施形態である情報記録再生装置の一例を示す。情報の記録再生が行われる情報記録媒体１は、スピンドルモータ２によって保持され、回転する。情報記録媒体１を形成する記録膜としては、相変化形記録膜（ＧｅＳｂＴｅ）、有機色素膜や光磁気形記録膜（ＴｂＦｅＣｏ）がある。情報の記録、再生を行うためのレーザ光を発光する半導体レーザ（本図中に図示せず）と、半導体レーザからの光をディスク面上に１ミクロン程度の光スポットとして形成する光学系と、情報記録媒体１からの反射光を用いて情報の再生および自動焦点、トラック追跡などの光点制御を行うための光検出器１６とを有する光ヘッド３によって情報記録媒体１上に情報の記録、再生を行う。また、光ヘッド３は光ヘッド３自体をディスク半径方向に高速に駆動し、位置付けるリニアモータ(図示せず)を
構成している。本実施形態では、光ヘッド３と演算・制御回路６、変調回路７、再生回路１１及びサーボ制御回路１３との間はフレキシブルケーブル等の信号線で接続されている。また、インターフェース制御回路５、演算・制御回路６、変調回路７、再生回路１１、復調回路１２及びサーボ制御回路１３は、光ヘッド３とは別個の回路基板上に形成されている。

通常、情報記録再生装置としての光ディスク装置は、パーソナルコンピュータ、ワークステーション等のホストコンピュータ４(以下ホストと略す)と、例えばＳＣＳＩ（Small Computer System Interface)やＡＴＡＰＩ(AT Attached Packet Interface)の規格に則ったインターフェースケーブルで接続されており、ホスト４からの命令や情報データを含むコマンドを光ディスク装置内のインターフェース制御回路５で解読し、マイコン等から構成される演算・制御回路６を通して情報の記録、再生およびシーク動作を実行する。

まず最初に、この光ディスク装置における記録動作について説明する。記録データは、ホスト４から情報記録媒体１上の記録位置情報（アドレス情報）を付加された状態で記録コマンドが発行され、演算・制御回路６内のバッファメモリ（図示せず）内に蓄積された後、時系列的に変調回路７に送られる。そして、変調回路７において、記録データはランレングスリミティッド（ＲＬＬ）コード、例えば（１、７）ＲＬＬコード、（２、７）ＲＬＬコード、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）に使われている（２、１０）ＲＬＬコードあるいはＣＤフォーマットに対応したＥＦＭ（eight-fourteen modulation）コードに対応する符号列に変換され、さらに記録膜上に形成するマーク形状に対応したパルス列（２値化信号）に変換される。これらのパルス列（総称してＮＲＺ信号と呼ぶ。）は、光ヘッド３上のレーザドライバ８あるいは９に導かれ、このＮＲＺ信号に応じて半導体レーザがＯＮ，ＯＦＦしてパルス発光し、光ヘッド３で収束したスポットによって情報記録媒体１に記録マークが形成される。

図１ではレーザは2個搭載してある。レーザＤ８はＤＶＤ関連情報データ(ＤＶＤ−ＲＡＭ／−Ｒ／−ＲＷ＋ＲＷ)の記録時に使用する波長６５０ｎｍ帯のレーザであり、３０ｍＷ以上の出力を持つ。また、レーザＣ９はＣＤ関連情報データ(ＣＤ−Ｒ／−ＲＷ)の記録時に使用する波長７８０ｎｍ帯のレーザであり、５０ｍＷ以上の出力を持っている。本実施形態では、レーザドライバ１０が２つの出力端子を持っているために２個のレーザそれぞれを発光させることができる。

次に、この光ディスク装置における再生動作について説明する。再生時はホスト４からの再生コマンドにより指定された、情報記録媒体１（例えば、ＤＶＤ−ＲＡＭとする）上のトラックに光ヘッド３からの光スポットを位置付け、当該トラックから信号を再生する。まず、光ヘッド３上のレーザドライバ１０経由でレーザＤ８をＤＣ発光させて記録媒体１上の記録膜に照射すると、記録マークに対応した反射光が得られ、光ヘッド３内の光検出器１６で受光して光電変換され、電気信号となって再生回路１１に入力された後、データを再生されることになる。通常、再生回路１１は信号振幅を一定に保持するための自動利得制御回路（ＡＧＣ）、光学的な空間周波数劣化を補正する波形等化回路（ＥＱ）、低域制限フィルタ（ＬＰＦ）、二値化回路、ＰＬＬ(Phase Locked Loop)回路、弁別回路から構成されており、再生信号を二値化した後、弁別されたデータに変換する。弁別された二値化データは復調回路１２に入力され、（１、７）ＲＬＬコード、（２、７）ＲＬＬコード、（２，１０）ＲＬＬコードあるいはＥＦＭコードの復調を行って元のデータを復調する。復調されたデータは演算制御回路６に導かれてホスト４からの再生コマンドに対応してインターフェース制御回路５からホスト４に転送される。

光ヘッド３内の光検出器１６では、データ再生信号のほかに光スポットを記録膜上に焦点制御を行う自動焦点信号と任意のトラックに位置付けるトラック追跡制御を行うトラック追跡信号を検出することができ、これら光点制御を行う自動焦点信号、トラック追跡信号はサーボ制御回路１３に導かれる。サーボ制御回路１３は誤差信号生成回路、位相補償回路、および駆動回路（いずれも図示せず）から構成されており、光ヘッド３を任意のトラックに位置付けることにより情報の記録、再生を実行する。

図２を用いて、光ヘッド３上に搭載してある、レーザドライバ１０について詳しく説明する。Serial Interface制御部１００は、演算・制御回路６よりシリアル転送されて供給される各種レジスタの設定値を取込み、パラレルに変換して、対応するレジスタに設定値を書込む。なお、ＳＥＮは、Serial interface制御部１００を動作状態にする信号であり、ＳＣＬＫは、Serial interface制御部１００のクロック信号であり、ＳＤＩＯは、Serial interface制御部１００のデータ信号である。

Read-DAC１０２は、再生パワーレベルPreadを記憶する。ＨＦＭ（High Frequency Module）１０３は、Preadレジスタ１０１、Preadの値に対応して駆動電流Ireadを出力するディジタル・アナログ変換回路で構成される再生時にレーザＤ８に高周波電流Ihfを重畳する。

記録電流生成部１０５は、記録パワーPaを記憶するPaレジスタ１０６、記録パワーPbを記憶するPbレジスタ１０７、記録パワーPcを記憶するPcレジスタ１０８、記録パワーPdを記憶するPdレジスタ１０９、１０６から１０９のレジスタの出力のいずれかを選択するセレクタ１１０および選択されたレジスタの記録パワー値に対応して記録駆動電流Iwriteを出力するディジタル・アナログ変換回路で構成されるWrite Power DAC１１１より構成される。

また、Ｐｍａｘレジスタ１１２に記憶したＰｍａｘ値に対応した電流をWrite Power DAC１１１の基準電流Irefとして出力するディジタル・アナログ変換回路で構成されるFull-Scale DAC１１３を設けてある。Write Strategy制御部１０４は変調回路７より供給されるＮＲＺ信号（２値化信号）、クロック信号chCLKおよび記録再生状態を設定する制御信号ＷＲＧをもとに記録パワー波形のタイミング（Pa〜Pdレジスタを選択する制御信号Px-select）を生成することができる。

Write Strategy制御部１０４は、入力されるＮＲＺ信号に応じて記録パルスを生成し、そのパルスの時間的位置やパルス幅をアダプティブに可変制御する記録ストラテジ制御を実現するために遅延回路１１４と、外部からのクロック信号chＣＬＫに同期して安定な記録周波数を供給するためにＰＬＬ回路１１５を有している。

ＰＬＬ回路を基板ではなく、レーザドライバ１０内部に設置し、、クロック信号chＣＬＫ周波数を下げて伝送し、レーザドライバ１０内部のＰＬＬ回路１１５で正規の記録周波数に同期させて発振させることにより、通常基板上に配置される演算・制御回路６や変調回路７から基板上に配置することのできない光ヘッド３まで高周波信号を伝送する場合に、隣接する信号線（例えばフレキシブルケーブル）への影響や高周波信号発生時に発生する不要輻射などの影響を低減することができる。

しかし、光ディスク装置全体を制御する演算・制御回路６は、変調回路７を制御してＰＬＬ回路１１５に供給されるクロック信号chCLKの異常は判断できるが、レーザドライバ内部のＰＬＬ回路１１５の発振状態の異常を判断することができない。従って、クロック信号chＣＬＫはＰＬＬ回路１１５に正常に供給されているにも拘わらず、ＰＬＬ回路１１５の発振状態が異常になった場合には、光ディスク装置自身は正常に記録が行われていると判断しても、実際に情報記録媒体１に正常に記録が行われていないという問題が生じる。

そこで、レーザドライバ１０内部にＰＬＬ回路１１５の発振状態を検知するアンロック検出回路１１６を設置し、アンロック検出回路１１６からの検出信号をモニタ信号としてモニタ回路１１７から記録再生動作を司る演算・制御回路６に送出し、記録動作を制御することにより実現できる。

図３で、上述の光ディスク装置をＤＶＤ−ＲＡＭドライブ、情報記録媒体１をＤＶＤ−ＲＡＭディスクとして、記録を行なう場合の記録動作を詳細に説明する。図３(ｉ)は記録時の再生回路における再生信号であり、PID(Physical Identification Data)はセクタ単位にアドレシングされた番地で、DATA1は記録済みデータ、DATA2は記録時の反射光による信号で、データ記録は上位からの指定されたセクタ番号のデータ領域にのみ実施されることになる。図３(ii)は変調回路７より供給されるＮＲＺ信号で、データ領域のみに供給される。図３(iii)は記録可能状態を設定する制御信号ＷＲＧで、“Ｌ”時が記録状態を示し、“Ｈ”時は再生状態を示す。図３(iv)は変調回路から供給されるクロック信号CLKで、再生状態となるＰＩＤ読み取り時は、再生時の隣接信号線への影響を低減するためにＣＬＫ供給を中止する。この時、内部のＰＬＬ回路１１５は記録周波数を保持したまま、発振し続ける。図３(v)はＰＬＬアンロック回路１１６の出力信号でモニタ回路１１７の出力でもある。

ＰＬＬアンロック検出回路１１６は、通常出力が“Ｌ”であるが、ＰＬＬ回路１１５の異常状態が検出された場合には、その出力を“Ｈ”とする。この出力は、演算・制御回路６で受取られ、演算・制御回路６は、記録状態を設定するＷＲＧを“Ｈ”として変調回路７から出力するとともに、変調回路７からのＮＲＺ信号の送出を一時中止して、ＰＬＬ発振状態の回復を待つ。データ領域でＰＬＬ発振状態が回復した場合には、アンロック検出信号の出力は“Ｌ”に戻り、再び記録を開始する。

なお、ＰＬＬ回路１１５のアンロック状態が検出された場合にも、変調回路７からのクロックＣＬＫだけはＰＬＬ同期の安定化を図るために送り続ける。これにより、短期間でのＰＬＬ発振状態の安定化が可能となる。
＜第２の実施例＞
図４を用いて本発明の第２の実施形態としての情報記録再生装置を示す。本実施例では、別のレーザドライバの使い方として、ＣＤ−Ｒ記録やＤＶＤ−Ｒ記録のように書替えの出来ない、Write-Once型の光ディスクに対応する場合を考える。ＣＤ−Ｒ／ＤＶＤ−Ｒ記録媒体は有機色素膜であり、この記録媒体１はスピンドルモータ２に保持されて回転しており、第１の実施例と同様に情報の記録、再生を行うレーザ光を発光する半導体レーザ（本図中に図示せず）と、半導体レーザからの光をディスク面上に１ミクロン程度の光スポットとして形成する光学系と、記録媒体１からの反射光を用いて情報の再生および自動焦点、トラック追跡などの光点制御を行うための光検出器１６を有する光ヘッド３によって記録媒体１上に情報の記録、再生を行う。

以下、ＣＤ−Ｒのケースについて、詳しく説明する。ＣＤ−Ｒ記録においては記録動作が重要である。ＣＤ−Ｒ記録媒体に記録されるデータはＣＤフォーマットに対応したＥＦＭコード（以下、総称してＮＲＺ信号と言う。）であり、通常ＣＤ−ＲＯＭのデータあるいはCD-Audioのデータを連続あるいは単発的にホスト４におけるアプリケーションソフトにより記録媒体１上の指定されたトラック上に記録される。図４では図１と同様にレーザは2個搭載しているが、ＣＤ関連情報データを記録するために、波長７８０ｎｍ帯のレーザＣ９を使用する。

ＣＤ−Ｒの連続記録中においてもサーボ信号等を検出する必要があり、パルス変調された反射光のうち、再生パワーレベルに対応する、ＤＣレベルをサンプル・ホールドする必要がある。従来は変調回路７からのＮＲＺ変調信号に対し、反射光にタイミングを合わせるために基板上に遅延回路を設置していた。本発明でのレーザドライバ１０ではＮＲＺ変調信号とそれに同期したクロック信号ＣＬＫを得て、内部に配置した遅延回路１１４を通してＮＲＺ信号に対応した記録電流信号を発生することが出来る形態をとっているので、この遅延回路１１４を利用する。この遅延回路１１４の出力をモニタ信号としてレーザドライバ１０から送出し、このモニタ信号により記録媒体１からの反射光をサンプル／ホールドするためのタイミング信号を前置回路１４で生成するようにすることで、基板上に別個の遅延回路を設ける必要がなくなる。

図５を用いて詳しく説明する。図５(ｉ)はＮＲＺ信号であり、変調回路７からレーザドライバ１０に向かって送られる信号で、レーザドライバ１０内では遅延回路１１４で、ある規定遅延時間ΔＴ後に図５(ii)の記録パルス信号が発行される。この遅延時間ΔＴとしては８Ｔｗ〜３２Ｔｗを設定可能としておく。なお、Ｔｗは記録周波数の周期である。図５(ii)の記録パルス信号により、レーザを高出力駆動すると、データ記録中の光検出器１６には図５(iii)のような反射光信号が得られる。

図５(iii)のような反射光信号は、光パルス照射開始時は光ディスクの反射率に対応した信号が得られるが、ある時間後、記録膜の温度上昇によって記録が開始し、その反射光が減少する。この信号成分は記録中のサーボ信号にとって外乱となるために、レーザドライバ１０の図５(iv)モニタ信号の１つとして得られるゲート信号を用いて、反射光のうちの再生パワーレベルをサンプルし、パルス部はホールドするゲート信号（ＳＨ信号）を前置回路１４から出力することにより、記録中のサーボ信号の安定化を図る事が出来る。

また、図２に示すように、レーザＣ９の出射光をフロントモニタＣ３２で受光し、I-V変換回路３４で電圧に変換し、パワー制御回路１５に導く。記録中の出力波形は図５の(vi)フロントモニタ信号が得られ、レーザドライバ１０のモニタ信号の１つとして得られる図５(iv)ゲート信号を用いて、パワー制御回路１５に置いて記録パルスレベルと再生レベルを別々にサンプル、ホールドし、それぞれのレベルを演算・制御回路６に送付する。演算・制御回路６ではＡＤ変換器でデジタルデータとして取り込み、目標値を演算した結果をシリアルインターフェース経由でレーザドライバ１０に送ることにより、再生パワーの場合はPread値を更新し、記録パワーの場合はPmax値を更新するようなフィードバック制御を行うことにより、連続的な各パワーの安定化が実現できる。

本発明の第１の実施例の構成図である。 第１の実施例のレーザドライバの詳細図である。 第１の実施例の動作タイミング図である。 本発明の第２の実施例の構成図 第２の実施例の動作タイミング図

符号の説明

１…記録媒体、２…スピンドルモータ、３…光ヘッド、４…ホスト、５…インターフェース制御回路、６…演算・制御回路、７…変調回路、８…ＤＶＤ用レーザＤ、９…ＣＤ用レーザＣ、１０…レーザドライバ、１１…再生回路、１２…復調回路、１３…サーボ制御回路、１４…前置回路、１５…パワー制御回路、１６…光検出器、３１…フロントモニタＤ、３２…フロントモニタＣ、３３、３４…Ｉ−Ｖ変換回路、１００…Serial Interface制御部、１０１…Preadレジスタ、１０２…Read DAC、１０３…ＨＦＭ、１０４…Write Strategy制御部、１０５…記録電流生成部、１０６…Paレジスタ、１０７…Pbレジスタ、１０８…Pcレジスタ、１０９…Pdレジスタ、１１０…セレクタ、１１１…Write Power DAC、１１２…Ｐｍａｘレジスタ、１１３…Full Scale DAC、１１４…モニタ回路、１１５…内蔵ＰＬＬ回路、１１６…アンロック検出回路。

Claims (3)

1. ＰＩＤ領域とデータ領域を有するＤＶＤ−ＲＡＭディスクを記録再生する情報記録再生装置であって、
   前記ＤＶＤ−ＲＡＭディスクに記録する記録データを２値化信号に変調して出力するとともにクロック信号を出力する変調回路と、
   前記２値化信号と前記クロック信号に基づいてレーザ駆動電流を出力するレーザドライバと、
   前記レーザ駆動電流に基づくレーザ光を前記ＤＶＤ−ＲＡＭディスクに照射し、前記ＤＶＤ−ＲＡＭディスクに記録データを記録するレーザと、を具備しており、
   前記変調回路は、前記ＰＩＤを読み取る際、前記クロック信号の出力を停止し、前記データ領域を記録する際、前記クロック信号を出力することを特徴とする情報記録再生装置。
2. 請求項１に記載の情報記録再生装置において、
   前記レーザドライバと前記レーザは前記ＤＶＤ−ＲＡＭの半径方向に移動する光ヘッドに設けられており、
   前記変調回路と前記光ヘッドは別個の回路基板上に形成されていることを特徴とする情報記録再生装置。
3. ＰＩＤ領域とデータ領域を有するＤＶＤ−ＲＡＭディスクに対する記録方法であって、
   前記データ領域の記録時は、前記ＤＶＤ−ＲＡＭディスクに記録する記録データを２値化信号に変調して出力するとともにクロック信号を出力し、該２値化信号と該クロック信号に基づいて記録パワーレベルのレーザ駆動電流をレーザに出力することでデータ領域に対し記録データを記録し、
   前記ＰＩＤを読み取る際、前記クロック信号の出力を停止し、再生パワーレベルでレーザを駆動するレーザ駆動電流をレーザに出力し、ＰＩＤの読み取りを行うことを特徴とするＤＶＤ−ＲＡＭディスクに対する記録方法。

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