JP4151506B2 - 光ディスク装置 - Google Patents

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Description

本発明は、記録媒体上にレーザ光を照射して媒体上に記録された情報を再生するとともに、媒体上に情報を記録する光ディスク装置に関し、特に記録/再生時におけるレーザ光パワーの制御に関するものである。
光ディスク装置においてレーザ光を照射して光ディスク上の信号を読み取る場合、或いは光ディスク上に信号を記録する場合、記録再生動作を安定に行うためには、レーザ光量を一定に保つことが重要である。このレーザ光は光ピックアップ内のレーザダイオードから出射され、レーザダイオードに供給される電流によりレーザ光量は制御される。しかしながら、レーザダイオードの出力は温度により変動しやすい特性を有する。したがって、レーザダイオードを一定光量で安定して発光させるには、常にレーザ発光量をモニタしながら制御電流を増減させ続けることが必要である。光ディスク装置では一般的に、光ピックアップ内部のレーザダイオード近傍にフロントモニタと呼ばれるフォトダイオードを配し、そのモニタ検出光によりレーザ光のパワーが所望の値となるようAPC(オートマチックパワーコントロール)を行っている。
図9に従来のAPC動作を示す回路構成図を示す。レーザダイオード1から出射されたレーザ光はグレーティング2を通過して偏光された後、ビームスプリッタ3に入射する。ビームスプリッタ3は入射されたレーザ光を対物レンズ4に向って反射させるともに、一部をフロントモニタ6に向って透過させる。反射されたレーザ光は対物レンズ4を介して集光された状態でディスク5上に照射される。照射されたレーザ光はディスク5によって反射され、反射光はビームスプリッタ3を透過した後ディテクタ7によって検出される。ディテクタ7にはRFアンプを通じて再生信号処理回路やフォーカス、トラッキング等の各種サーボ信号処理回路等が接続されている(図示せず)。また、フロントモニタ6で検出された検出信号はサンプルホールド回路S/H10,11、差動増幅器12,13から構成されるAPC回路8に入力され、APC回路8の出力はレーザ駆動回路LDD9に入力されてレーザ出力光を制御するようになっている。次にAPC動作を再生時と記録時に分けて更に説明する。
再生時にはレーザダイオード1は一定の再生パワーで発光する。ディテクタ7により検出された再生信号は情報を再生するために再生信号処理されるとともに、フォーカス、トラッキング等のサーボ信号を生成する。また、フロントモニタ6で検出された検出信号はサンプルホールド回路S/H10,11に入力される。このときサンプルホールド回路S/H10は常にサンプル状態となっている。これに対して、サンプルホールド回路S/H11はオフ状態となっており、サンプルホールド動作は行われない。サンプルホールド回路S/H10の出力は差動増幅器12の反転端子に入力され、固定値である再生パワー目標値14と比較される。差動増幅回路12は再生パワーの差動信号をレーザ駆動回路LDD9に出力することによってレーザ出力光は制御される。このように再生中のAPC動作は、再生信号品質、各種サーボ信号(フォーカス、トラッキングなど)を安定させる為、再生パワーを一定に保つ動作を行う。
一方、記録時においては、レーザダイオード1は、図10(A)に示すように、エンコーダから出力されるEFM信号に応じて再生パワーより大なる記録パワーと再生パワーが交互に出力される。サンプルホールド回路S/H10は図10(B)に示すように再生パワータイミングでフロントモニタ検出信号をサンプリングし、記録パワー時にホールドする。再生パワータイミングでサンプリングされたサンプルホールド回路S/H10の出力は差動増幅器12で固定値である再生パワー目標値14と比較された後レーザ駆動回路LDD9に入力され、再生信号品質、各種サーボ信号(フォーカス、トラッキングなど)を安定させる為、再生パワーを一定に保つ動作を行う。これとは逆にサンプルホールド回路S/H11は図10(C)に示すように記録パワータイミングでフロントモニタ検出信号をサンプリングし、再生パワー時にホールドする。記録パワータイミングでサンプリングされたサンプルホールド回路S/H11の出力は差動増幅器13で固定値である記録パワー目標値15と比較された後レーザ駆動回路LDD9に入力され、記録信号品質を安定させるために記録パワーを一定に保つ動作を行う。
特開2003−141767号公報
上記APC回路においては、レーザダイオードから出射されたレーザ光に基づいてレーザ光の変動を検出し、レーザパワーを一定に保つように制御している。しかしながら、実際に記録再生を行う場合において、ディスクの内周側と外周側ではディスクの反りの影響によってディスクからの反射光量が変化する場合がある。また、ディスク製造時における記録材料の塗布ムラによって同一ディスク上であっても場所によって反射率が異なる場合がある。さらに、ディスク上の傷や指紋等のディフェクトによっても局所的に反射率が異なってくる。これらの影響により、たとえ上記APC回路でレーザパワーを一定に保ったとしてもディテクタで検出される反射光量が変動することにより、常に同一の再生信号レベル、サーボ信号レベルを得ることができなくなってくる。
また、記録時においてのAPC動作は、上述したように、記録品質を安定させる為の記録パワー、各種サーボ信号を安定させる為の再生パワーの2つのパワーをサンプルホールドしながら制御しているが、再生パワーAPCは記録パワーAPCに比して、大変微小パワーを制御する為、レーザダイオードのパルス発光波形、フロントモニタのパルス応答(セトリング)、サンプルホールド回路のオフセット等の影響が無視できなくなってくる。図10(D)はこのときのフロントモニタの出力波形を示す。これらの誤差は、記録が高速になる程増大し、ボトムパワーにずれが生じ、各種サーボ制御に深刻な影響を及ぼす。以上は、追記型ディスクにおける記録を例に挙げたが、相変化ディスクのような書換可能型ディスクの記録の場合も、再生パワーの代わりに消去パワーをサンプルホールドしてAPC動作を行ってはいるものの、同様の問題点を有している。
請求項1に記載の発明は、光ディスク上にレーザ光を照射するレーザダイオードと、記録データに応じて前記レーザダイオードを記録レベルの第1のパワーで駆動するとともに、記録データと記録データの間は前記記録レベルより低いレベルの第2のパワーで前記レーザダイオードを駆動する駆動回路と、前記レーザ光の出射光量をモニタするフロントモニタと、前記フロントモニタで検出された前記第2のパワーと目標値との誤差を得てレーザ光のパワーを制御する自動パワー制御回路とを備えた光ディスク装置において、照射されたレーザ光の光ディスクからの反射光の光量を検出する光検出器と、該光検出器の反射光量出力を取り込む手段と、記録コマンド受信後記録ゲートが開くまでの記録動作開始直前に取り込まれた該光検出器の反射光量出力から基準値を求める手段と、記録動作開始後の該光検出器の反射光量出力を該基準値と比較する比較手段と、該比較手段の比較結果に応じて前記第2のパワーの目標値を補正する手段とを有し、反射光量の変動にしたがってAPC回路の再生パワーの目標値を動的に変化させることを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、光ディスク上にレーザ光を照射するレーザダイオードと、前記レーザダイオードのレーザ光を再生パワーで駆動する駆動回路と、前記レーザ光の出射光量をモニタするフロントモニタと、前記フロントモニタで検出した光量と目標値との誤差を得てレーザ光のパワーを制御する自動パワー制御回路とを備えた光ディスク装置において、照射されたレーザ光の光ディスクからの反射光の光量を検出する光検出器と、該光検出器の反射光量出力を取り込む手段と、再生動作開始後の所定期間中に取り込まれた該光検出器の反射光量出力から基準値を求める手段と、該所定期間経過後の該光検出器の反射光量出力を該基準値と比較する比較手段と、該比較手段の比較結果に応じて前記再生パワーの目標値を補正する手段とを有し、再生パワーの反射光量の変動にしたがってAPC回路の再生パワーの目標値を動的に変化させることを特徴とする。
請求項1に記載の発明によれば、記録動作開始直前に反射光量出力から基準値を求めることから、その記録時における実際のディスクからの理想的な反射光量レベルを予め瞬時に学習することが可能であり、記録動作開始後の光検出器の反射光量出力を基準値と比較してAPC回路の目標値を変化させることによって、反射光量の変動やレーザ発光波形、フロントモニタのパルス応答、サンプルホールドオフセット等の誤差が自動補正され、常にサーボ信号が安定して得られることになり、安定した記録動作が実現できる。
また、請求項2に記載の発明によれば、再生動作開始後の所定期間中に取り込まれた該光検出器の反射光量出力から基準値を求めることから、その再生時における実際のディスクからの理想的な反射光量レベルを瞬時に学習することが可能であり、所定期間経過後の光検出器の反射光量出力を基準値と比較してAPC回路の再生パワー目標値を変化させることによって、反射光量の変動が自動補正され、あらためてサーボ調整を行うことなく常にサーボ信号が安定して得られることになり、安定した再生動作が実現できる。
本発明を追記型ディスクに適用した場合のAPC動作の回路構成図を図1に示す。ここで、前述した図9と同等な機能を有する部分には同一の符号を付し、説明を省略する。図9と異なる点は再生パワー目標値を補正するための機能を設けたことである。図1において、ディテクタ7に接続されたサンプルホールド回路S/H26、ピークホールド回路P/H27、A/D変換回路28、マイコン29、D/A変換回路30が当該機能を構成しており、再生パワー目標値の補正動作を行う。
次に再生時における本発明のAPC動作について説明する。まず、図2に基づいて再生パワー目標値補正のための基準値設定動作を説明する。最初に電源投入時やディスク装填時など、再生動作の開始に先立って、フォーカス及びトラッキングのオフセット調整、ゲイン調整、バランス調整からなる光ピックアップのサーボ特性の調整、RFアンプのイコライザ調整が行われる(S11)。この時の再生パワー目標値は初期値に設定されており、フロントモニタ6で検出された検出信号はサンプルホールド回路S/H20に入力される。このときサンプルホールド回路S/H20は常にサンプル状態とされている。サンプルホールド回路S/H20の出力は差動増幅回路22に入力され、初期値に設定された再生パワー目標値24との比較が行われる。差動増幅回路22の出力信号はレーザ駆動回路9に送出され、レーザ駆動回路9からの出力信号によってレーザからの出射光量を一定に保つように制御される。サーボ特性等の調整動作が終了し再生が開始されると、マイコン29は再生パワー目標値の基準値設定動作を開始する(S12)。4分割ディテクタ7の各分割面によって検出されたディスクからの反射光の和信号はサンプルホールド回路S/H26、ピークホールド回路P/H27、A/D変換回路28を通じてマイコン29に取り込まれる(S13)。ここでサンプルホールド回路S/H26は常にサンプル状態とされており、ピークホールド回路P/H27は反射光和信号中のピット成分を除去する。再生動作開始後の所定期間が経過すると、マイコン29はこの間に取り込まれた反射光和信号の平均値を算出する(S14,S15)。この所定期間は、後述する再生パワー目標値補正のために反射光和信号の平均値を算出する期間より長めに設定されている。算出された平均値はマイコン29内に記憶され、サーボ特性等の調整値に対応した最適な反射光和信号として再生パワー目標値補正のための基準値とされる(S16)。
所定期間の反射光和信号の平均値の算出後、基準値が設定されると、引き続きマイコン29に取り込まれる反射光和信号はこの基準値との比較に用いられ、基準値と反射光和信号に基づいて再生パワー目標値は動的に変更される。これを図3に基づいて説明する。基準値設定後、マイコン29に取り込まれた反射光和信号は基準値設定のための平均値を求める期間とは異なる所定の期間ごとに平均値が算出される(S21)。算出された反射光和信号の平均値は逐次基準値と比較される(S22,S24)。ここで反射光和信号の平均値が基準値と同じであれば再生パワー目標値をこのまま維持する(S23)。比較の結果、反射光和信号の平均値が基準値より小さい場合は再生パワー目標値を1ステップ上げる(S25)。逆に比較の結果、反射光和信号が基準値より大きい場合は再生パワー目標値を1ステップ下げる(S26)。変更された目標値はD/A変換回路30によりアナログ信号に変換され新たな目標値として設定される。この制御は再生が終了されるまで続けられる(S27)。したがって、再生パワー目標値はディスクからの反射光量にしたがって動的に変化される。これによってレーザ光の出射パワーはサーボが安定して働くようにディスクからの反射光量が常に所定の一定値に保たれるように制御される。再生が終了すると、再生パワー目標値は初期値に戻される(S28)。
次に記録時におけるAPC動作について説明する。記録時も前述の再生時と同様に、まず再生パワー目標値補正のための基準値の設定が行われる。これを図4に基づいて説明する。光ディスク装置はホストから記録コマンドを受け取るとコマンドにより指定されたディスク上の記録開始位置まで光ピックアップの移動を行うべくアクセス動作を行う。光ピックアップはサーボの安定に要する期間等を考慮して記録開始位置より手前付近まで移動するとサーボの引き込み動作を行い、サーボの引き込み完了後、トラックをトレースしながら記録開始位置まで達するように制御されており、アクセス動作により光軸から離れた位置に変位された対物レンズはトレースすることによって光軸に近い位置に戻される。光ピックアップはトレース状態においてアドレスの読み出しを行う。また、トレースが開始されると、ディテクタ7の反射光和信号はサンプルホールド回路S/H26、ピークホールド回路27、A/D変換回路28を通じてマイコン29に取り込まれる(S31,S32)。ここでサンプルホールド回路S/H26は常にサンプル状態とされている。読み出されたアドレスが記録開始位置に一致すると記録ゲートが開くことによって記録動作が開始される。マイコン29は記録ゲートが開くことによりそれまで取り込まれた複数個の反射光和信号の平均値を算出する(S33,S34)。算出された平均値は再生パワー目標値補正のための基準値として記憶される(S35)。なお、前述したように記録開始直前の前記期間はある程度の長さが設けられていることから最適な基準値を算出するための範囲としては十分である。
記録ゲートが開くと記録動作が開始され、レーザダイオード1からは、エンコーダから出力されるEFM信号に応じて再生パワーより大なる記録パワーと再生パワーが交互に出力される。フロントモニタ6の出力は、ピット生成時、あるいはピット非生成時の2つのタイミングでそれぞれサンプルホールド回路S/H21,20によりサンプルホールドされ、各々記録パワー、再生パワーを目標値に近づけるようレーザ光の出射パワーが制御される。この間、マイコン29は記録動作開始後に取り込まれる反射光和信号と基準値に基づいて再生パワー目標値を動的に変更する。これを図5に基づいて説明する。記録動作が開始されると、反射光和信号はサンプルホールド回路26によって再生パワータイミングでサンプルホールドされ、ピークホールド回路27、A/D変換回路28を通じてマイコン29に取り込まれる。マイコン29は取り込まれた複数の反射光和信号について所定期間ごとに平均値を算出する(S41)。平均値を算出された反射光和信号は先ほど求められた基準値と逐次比較される(S42,S44)。ここで反射光和信号の平均値が基準値と同じであれば再生パワー目標値をこのまま維持する(S43)。比較の結果、算出された反射光和信号が基準値より小さい場合は再生パワー目標値を1ステップ上げる(S45)。逆に比較の結果、反射光和信号が基準値より大きい場合は再生パワー目標値を1ステップ下げる(S46)。変更された目標値はD/A変換回路30によりアナログ信号に変換され新たな目標値として設定される。この制御は記録が終了されるまで続けられる(S47)。したがって、再生パワー目標値はディスクからの反射光量にしたがって動的に変化される。これによってレーザ光の出射パワーはサーボが安定して働くようにディスクからの反射光量が常に所定の一定値に保たれるように制御される。記録終了後、再生パワー目標値は記録前の初期値に戻される(S48)。
次に本発明を相変化型ディスクに適用した場合の例を説明する。図6にAPC動作の回路構成図を示す。ここで、差動増幅器42の反転端子に入力される目標値が再生/消去パワーとされている点、記録パワーのフロントモニタ光をサンプリングするサンプリング回路及び記録パワー目標値と比較する差動増幅器を設けていない点を除き図1と同じ構成である。再生時におけるAPC動作に関しては前述したものと同様であるので省略し、記録時のAPC動作のみ説明する。
相変化ディスクに記録する場合、エンコーダから出力されるEFM信号に応じてレーザダイオードからはディスク上にマーク部を形成するための記録パワーと非マーク部を形成するための消去パワーが出力される。記録時においては、まず消去パワー目標値補正のための基準値の設定が行われる。これを図7に基づいて説明する。光ディスク装置はホストから記録コマンドを受け取るとコマンドにより指定されたディスク上の記録開始位置手前付近まで光ピックアップを移動し、トレースを開始する。このときAPC回路の目標値44は再生パワー目標値に設定されており、レーザダイオードからは一定の再生パワーのレーザ光が出力されている。トレースが開始されると、ディテクタ7の反射光和信号はサンプルホールド回路S/H26、ピークホールド回路P/H27、A/D変換回路28を通じてマイコン29に取り込まれ(S51,S52)、記録ゲートが開くとマイコン29はそれまで取り込まれた複数個の反射光和信号の平均値を算出する(S53,S54)。算出された平均値は再生パワーに対する消去パワーの比が乗じられた後(S55)、消去パワー目標値補正のための基準値としてマイコン29内に記憶される(S56)。
記録ゲートが開くと記録動作が開始される。このとき目標値44は再生パワー目標値から消去パワー目標値の初期値に設定される。レーザダイオード1からは、エンコーダから出力されるEFM信号に応じて消去パワーと記録パワーが出力される。フロントモニタ6の出力は、マーク非生成時のタイミングでのみサンプルホールド回路S/H40でサンプルホールドされ、消去パワー、記録パワーを目標値に近づけるようレーザ光の出射パワーを制御する。マイコン29は記録ゲートが開いた後の反射光和信号を基準値と比較し、消去パワー目標値を動的に変更する。これを図8に基づいて説明する。マイコン29は目標値を再生パワー目標値から消去パワー目標値の初期値に設定した後(S61)、取り込まれた複数の反射光和信号について所定期間ごとに平均値を算出する(S62)。平均値を算出された反射光和信号は先ほど求められた基準値と逐次比較される(S63,S65)。ここで反射光和信号の平均値が基準値と同じであれば消去パワー目標値をこのまま維持する(S64)。比較の結果、算出された反射光和信号が基準値より小さい場合は消去パワー目標値を1ステップ上げる(S66)。逆に比較の結果、反射光和信号が基準値より大きい場合は消去パワー目標値を1ステップ下げる(S67)。変更された目標値はD/A変換回路30を通じて新たな目標値として設定される。この制御は記録が終了されるまで続けられる(S6)。したがって、消去パワー目標値はディスクからの反射光量にしたがって動的に変化される。これによってレーザ光の出射パワーはサーボが安定して働くようにディスクからの反射光量が常に所定の一定値に保たれるように制御される。記録終了後、目標値は記録前の再生パワー目標値に戻される(S69)。
以上の実施例では、再生又は消去パワー目標値の補正のための平均値を所定期間ごとに期間内の複数の反射光和信号について算出していたが、これを所定期間と次の所定期間が一部重複するようにしてもよい。また、期間内の反射光和信号のうち周囲の反射光和信号値より極端に異なる値を有するものがある場合は、その反射光和信号を除いた他の反射光和信号に基づいて平均値を算出するようにしてもよい。また、期間内の平均値が周囲の平均値より極端に異なる値を有する場合は、周囲の平均値と一致するようにその値を補正するか、所定の補正値を加算又は減算するようにしてもよい。この場合、所定のしきい値を予め設け、これを越えるときには補正処理を行うようにしてもよい。かかる設定の仕方によって、ノイズやディスク上の微細なディフェクトによってレーザ光の出射パワーが過剰に乱されることが防止される。また、サンプルホールドタイミングや平均値を算出する期間を調整することによってディフェクト等による反射光の変化に対してレーザ光の出射パワーの追従の程度を調整することができる。
また以上の実施例では、反射光より基準値を学習するようにしているが、これを固定値とすることも可能である。この場合、固定値は理想的な反射光和信号レベルとし、例えばサーボ信号レベルがセンター値となるような反射光和信号レベルとする。
なお、以上の実施例では再生又は消去パワー目標値の補正をマイコンによる演算で行っていたが、これをハードウエアのみで構成するようにしてもよい。
CD、DVD、次世代ブルーレーザディスク等、レーザ光を用いてディスク上の情報を再生又はディスク上に情報を記録可能な光ディスクを記録/再生する装置に適用可能である。
本発明を追記型ディスクに適用した場合のAPC動作の回路構成図である。 再生時における再生パワー目標値補正のための基準値設定動作を示すフローチャートである。 再生時における再生パワー目標値補正動作を示すフローチャートである。 記録時における再生パワー目標値補正のための基準値設定動作を示すフローチャートである。 記録時における再生パワー目標値補正動作を示すフローチャートである。 本発明を相変化型ディスクに適用した場合のAPC動作の回路構成図である。 記録時における消去パワー目標値補正のための基準値設定動作を示すフローチャートである。 記録時における消去パワー目標値補正動作を示すフローチャートである。 従来のAPC動作の回路構成図である。 従来のAPC動作のタイムチャートである。
符号の説明
1 レーザダイオード
6 フロントモニタ
7 ディテクタ
8,18,38 APC回路
9 レーザ駆動回路
26 サンプルホールド回路
27 ピークホールド回路
29 マイコン

Claims (2)

  1. 光ディスク上にレーザ光を照射するレーザダイオードと、記録データに応じて前記レーザダイオードを記録レベルの第1のパワーで駆動するとともに、記録データと記録データの間は前記記録レベルより低いレベルの第2のパワーで前記レーザダイオードを駆動する駆動回路と、前記レーザ光の出射光量をモニタするフロントモニタと、前記フロントモニタで検出された前記第2のパワーと目標値との誤差を得てレーザ光のパワーを制御する自動パワー制御回路とを備えた光ディスク装置において、照射されたレーザ光の光ディスクからの反射光の光量を検出する光検出器と、該光検出器の反射光量出力を取り込む手段と、記録コマンド受信後記録ゲートが開くまでの記録動作開始直前に取り込まれた該光検出器の反射光量出力から基準値を求める手段と、記録動作開始後の該光検出器の反射光量出力を該基準値と比較する比較手段と、該比較手段の比較結果に応じて前記第2のパワーの目標値を補正する手段とを有することを特徴とする光ディスク装置。
  2. 光ディスク上にレーザ光を照射するレーザダイオードと、前記レーザダイオードのレーザ光を再生パワーで駆動する駆動回路と、前記レーザ光の出射光量をモニタするフロントモニタと、前記フロントモニタで検出した光量と目標値との誤差を得てレーザ光のパワーを制御する自動パワー制御回路とを備えた光ディスク装置において、照射されたレーザ光の光ディスクからの反射光の光量を検出する光検出器と、該光検出器の反射光量出力を取り込む手段と、再生動作開始後の所定期間中に取り込まれた該光検出器の反射光量出力から基準値を求める手段と、該所定期間経過後の該光検出器の反射光量出力を該基準値と比較する比較手段と、該比較手段の比較結果に応じて前記再生パワーの目標値を補正する手段とを有することを特徴とする光ディスク装置。
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