JP4156589B2 - 光キャリア記録及び光記録キャリアのための記録パルス系列のパラメータからなるセットを決定する方法及び装置 - Google Patents

光キャリア記録及び光記録キャリアのための記録パルス系列のパラメータからなるセットを決定する方法及び装置 Download PDF

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Description

本発明は、光キャリア記録のための記録パルス系列のパラメータからなるセットの値を決定する方法に関し、ここで、記録パルス系列は、記録キャリア上に光学的に読取り可能なマークからなるパターンを書き込むために光記録キャリアの記録表面に印加され、マークは、1つの記録パルス系列により形成されており、該方法は、ライトテストを書き込むことを含んでおり、それぞれのライトテストは、多数Nのテストパターンを含み、それぞれのテストパターンは、記録パルス系列のパラメータからなるセットに関する予め決定された値をもち、該値は、それぞれのテストパターンについて異なる。また、該方法は、テストパターンを読取ること、読取り信号を形成すること、及びそれぞれのテストパターンに対応する読取り信号のジッタ値を計測することを含んでいる。
また、本発明は、光キャリア記録のための記録パルス系列のパラメータからなるセットに関する値を決定する装置に関し、記録パルス系列で記録キャリアの記録表面に放射線を照射することで記録キャリア上に光学的に読取り可能なマークであって、1つの記録パルス系列により形成されるマークからなるパターンを書き込む記録手段、テストパターンを含むテスト信号を発生し、該テスト信号を該記録手段の入力に供給するテスト信号ジェネレータ、記録キャリア上のマークを読み取り、リード信号を供給する読取り手段、テストパターンに対応するリード信号のジッタ値を計測し、制御手段にジッタ信号を供給するジッタ検出器、記録パルス系列のパラメータからなるセットに関する値を最適化し、記録パルス系列のパラメータからなる最適化されたセットを表す制御信号を供給する制御手段、及び記録されるべき入力情報を該記録手段に供給される出力信号に変換する処理手段を有しており、出力信号は、放射線からなるパルス系列に対応し、かつ入力情報を表しており、記録パルス系列のパラメータからなるセットに関する最適化された値は、制御信号で提供される。
さらに、本発明は、放射線ビームにより書き込み可能な光記録キャリアに関し、基板と、制御情報を含む該基板上の手段とを有している。
日本国特許出願第11005244号は、最適化された記録パルスのパラメータで光記録キャリアに書き込むための方法を開示している。公知の方法によれば、標準的な値の書込みパルスのパラメータによるライトテストが実施される。続いて、評価パラメータ(たとえばジッタ)によりライトテストが評価され、評価パラメータについて近似式の特性が決定される。最後に、最適化された記録パルスのパラメータ値は、近似式を使用して計算される。
しかし、公知の方法は、それぞれ特定のセットのライトテストに関する標準的な値について複雑な計算を必要とし、スケーラブルかつ一般的ではない近似式を使用している。
本発明の目的は、光キャリア記録のための記録パルスのパラメータに関する値を決定するための一般的な方法及び装置を提供することにある。
また、本発明の目的は、かかる方法を実行ために動作可能である装置を提供することにある。
本発明の目的は、本方法に関する情報が記録される光記録キャリアを提供することにある。
第一の目的は、記録パルス系列のパラメータからなるセットに関する値が、記録パルス系列のパラメータからなるセットに関する値と相対的なジッタ値との間の線形依存を使用して最適化されることを、プリアンブルに記載された方法が特徴とするときに達成される。本発明の別の特徴は、最少の数Nminのテストパターンは、式Nmin=2*P+1により多数Pの記録パルス系列のパラメータに依存することである。光学的に読取り可能なマークのパターンは、たとえば、ランレングス制限されたコード系列に対応している場合がある。さらに、記録パルス系列のパラメータの最適化された値が光記録キャリアに記録される場合がある。本発明はその実施の形態において、テストパターンがランダムなランレングス制限されたコード系列を有することを特徴としている。別の実施の形態では、パラメータは、記録パルス系列の記録パルスのうちの1つの放射電力、又は記録パルス系列の記録パルスのうちの1つの幅を示している。好適な実施の形態では、3Tマークのパラメータは、より長いマークのパラメータとは異なり、ここでTはデータ信号における基準クロックの1周期の時間長を表している。
本発明の第二の目的は、記録パルス系列のパラメータからなるセットに関する値と相対的なジッタ値との間の線形依存を使用して、記録パルス系列のパラメータからなるセットに関する最適化された値を導出するために制御手段が構成されることを、プリアンブルに記載された装置が特徴とするときに達成される。さらに、本装置は、記録パルス系列のパラメータからなるセットに関する値と相対的なジッタ値との間の線形依存に関する係数を記録するための記憶手段を有している場合がある。また、記憶手段は、記録パルス系列のパラメータからなるセットに関する最適化された値を記憶するために作用可能である場合がある。
本発明の第三の目的は、記録パルス系列のパラメータからなるセットに関する値と相対的なジッタ値との間の線形依存の係数に関する予め決定された値を制御情報が含むことを、プリアンブルに記載された光記録キャリアが特徴とするときに達成される。さらに、制御情報は、記録パルス系列のパラメータからなるセットに関する最適化された値を含んでいる場合がある。
本発明の目的、特徴及び効果は、添付図面に例示されるように本発明の実施の形態に関する更に詳細な説明から明らかとなるであろう。
図1は、本発明に係る装置、及び光記録型の記録キャリア1を示している。ディスク状の記録キャリア1は、透明な基板3と該基板に配置された記録層5を有している。記録層5は、放射線ビームにより情報を書き込むために適切な材料を含んでいる。記録材料は、位相変化、色素、又は光記録に適したいずれか他の材料である場合がある。情報は、記録キャリア上で光学的に検出可能なマーク及びランドの形式で記録キャリア1に記録される場合がある。
本装置は、放射線ビームを放出するための放射線源、たとえば半導体レーザ11を有している。本実施の形態では記録電力レベルである記録パルスパラメータにより特徴付けされる、放射線の単一の記録パルスに記録キャリア1の記録層5がさらされたとき、マークが形成される。また、マークは、同じ又は異なる長さであって、1以上の記録パワーレベルの一連の放射パルスにより書き込まれる場合がある。放射線ビームは、ビームスプリッタ13、対物レンズ15及び基板3を介して記録層5に集束される。また、記録キャリア1は、エアインシデントである場合があり、この場合、放射線ビームは、基板3を通り抜けることなく記録層5に直接集束される。半導体層11、ビームスプリッタ13及び対物レンズ15は、記録ユニット17を全体として形成する。
また、本装置は、処理ユニット21を有しており、この処理ユニットは、たとえば、処理ユニット21のプロセッサから構成されており、この場合、プロセッサは、たとえばマイクロプロセッサ又はデジタルシグナルプロセッサといった計算を実行するために適した如何なる手段をも意味することが理解される。信号S(たとえば、情報信号又はテスト信号)は、記録キャリア1に書き込まれるべき信号を表しており、処理ユニット21のプロセッサに供給される。処理ユニット21は、記録キャリア1に情報を記録するための記録パルス系列のパラメータからなるセットを決定する。特定の実施の形態では、記録パルス系列のパラメータからなるセットは、記録パルスの記録パワーレベルをから構成される。記録パワーレベルの決定は、制御ユニット61により計算される最適な記録パワーレベルPoptを考慮して実行される。制御ユニット61の制御信号SCは、処理ユニット21に供給される。特定の記録キャリア1について最適な記録パワーレベルPoptがひとたび計算されると、この最適な記録パワーレベルは、記録キャリア1に記録されている情報から処理ユニット21に供給される場合がある。処理ユニット21の出力は、半導体レーザ11及び制御ユニット61と接続される。
本装置は、テスト信号ジェネレータを更に有している。テスト信号ジェネレータ31は、テスト信号STを発生するのに適しているテスト信号ジェネレータのプロセッサから構成される場合がある。テスト信号STは、テストパターンを好ましくは表しており、このテストパターンは、いわゆる8−14変調(EFM)で符号化されたとき、全てのレングスのマークを有している。テスト信号STは、ランダム信号である場合がある。テスト信号STは、処理ユニット21の入力に供給される。
本装置は、読取りユニット41を更に有しており、この読取りユニットは、半導体レーザ11、ビームスプリッタ13、対物レンズ15、検出システム43及び読取りユニットの回路(図示せず)により形成されている。記録された記録キャリア1は、半導体レーザ11から放出される読取りパワーレベルPreadでの放射線ビームにさらされる。記録キャリア1から反射された放射線は、対物レンズ15により集束され、ビームスプリッタ13を通過した後、検出システム43に落ち、この検出システムは、入射した放射線を電気の検出器信号に変換する。検出器信号は、読取りユニットの回路に入力され、この読取りユニットの回路は、記録キャリア1から読み取られた情報を表すリード信号SRのような、検出器信号から幾つかの信号を引き出す。リード信号SRは、ジッタ検出器51に更に供給される。ジッタ検出器51は、リード信号SRのジッタ値を計測する。ジッタは、あるタイミングエラーの分散として定義される。これは、データ−クロック間又はデータ−データ間のタイミングエラーのいずれかとすることができる。その観点から、データ−データ間のジッタは、相関されていないジッタのデータ−クロック間のエッジではない2つの結果として生じているため、データ−データ間のジッタはデータ−クロック間のジッタの√2倍大きいことが容易に理解される。これは、この違いにも係らず、全てのタイプのジッタは、来るべき議論に類似して扱うことができる。
ジッタ値は、制御ユニットのプロセッサを有する制御ユニット61に供給され、この制御ユニットは、単なるマイクロプロセッサである場合がある。また、制御ユニット61には、このレベルによいテストパターンが記録される記録パワーレベルPの値を含む処理ユニット61からの信号SPが供給される。制御ユニット61の役割は、記録キャリア1について記録パワーレベルPoptの最適値を導出すること、及び制御信号SCを処理ユニット21に供給することである。
記録キャリアに情報を記録する前に、本装置は、以下の手順を実行することで、その記録パワーレベルPを最適値に設定する。はじめに、一連のテストパターンが記録キャリア1に記録され、それぞれのテストパターンは、異なる予め決定された記録パワーレベルPをもつ。
予め決定されたパワーのレンジは、記録キャリア1に制御情報から導出された指示するパワーレベルに基づいて選択される場合がある。後続するパターンは、ステップ毎に増加されるパワーで書き込まれる場合がある。パターンは、記録キャリア1の如何なる位置であっても書き込まれ、特にテストエリアを提供する場合がある。
記録キャリア1からテストパターンを読み取った後、制御ユニット61のプロセッサは、ジッタ検出器51により提供される、それぞれのパターンのリード信号SRのジッタJと、処理ユニット21により提供される、そのパターンが記録されている予め決定された記録パワーレベルとについて、一連の値のペアを形成する。
図2は、ジッタJとテストパターンの予め決定された記録パワーレベルとの値のペアをそれぞれ表している、一連のN=15ポイントを示している。ポイントは、予め決定された記録パワーレベルに関するジッタ値Jの依存度81を形成している。依存度は、非線形(バスタブ)の特性を示していることが図2から明らかである。
記録パルスのパラメータの最適化は、以下に基づいている。所定の記録パルスパラメータにおけるパラメータx(書き込み方式におけるパラメータ)は、クロック細分割の間の振幅、又は時間的なエッジ位置のいずれかとすることができる。このパラメータが線形にhf信号における特定のエッジでのシフトとなるレンジx±δxを考える。一般に、パラメータxがランレングス間の特定のエッジに影響を及ぼすようなやり方で、熱平衡ライト方式が定義される。ランダムEFMで計測されたデータからクロックのジッタについて、パラメータxの関数としてのジッタは、以下のように書きことができる。
Figure 0004156589
ここで、JBottomはボトムジッタであり、axはばらつきに関するジッタの感度である。
国際特許出願PCT/EP01/04566号には、熱平衡ライト方式が記載されている。本実施の形態で更に説明される熱クロストークパラメータは、本出願で定義されるパラメータである。3Tマーク(ランド)(c,u)のパラメータは、より長いマーク(d及びv)のパラメータとは異なる。パラメータc及びdは、中間的なパワーレベルを示し、パラメータu及びvは、記録パルスの上昇されたパワーレベルを示している。
パラボラは、3つの計測ポイントにより定義される。したがって、所定のパラメータxの少なくとも3つの設定についてジッタを計測した場合、最も低いジッタとなる単一のパラメータについて最良の設定
(外1)
Figure 0004156589
を計算することができる。
式1は、単一のライト方式のパラメータについて線形化された領域で有効である。さらに、全てのライト方式のパラメータのためにジッタ分散が相関付けされていないという仮定を考える。この仮定の実際の影響は、ジッタに関するパラメータの最適な設定が他のパラメータの設定に依存しないことである。アイデアは、多数J(x)の計測値からベクトル
(外2)
Figure 0004156589
を解くことである。なお、ベクトル
(外3)
Figure 0004156589
が(ライト方式がP個のパラメータを有することを意味する)サイズPを有する場合、最小の数の計測値は、N=2P+1に等しい。この仮定の下で以下の式に到達する。
Figure 0004156589
ここで、pはライト方式のパラメータの数、
(外4)
Figure 0004156589
はP個のライト方式のパラメータの値をもつベクトル、
(外5)
Figure 0004156589
は決定されるべき最適なパラメータをもつベクトル、
(外6)
Figure 0004156589
はそれぞれのパラメータの感度をもつベクトル、JBottom
(外7)
Figure 0004156589
のときに最も低く達成可能なジッタ、J(x)はパラメータxについて計測されたジッタ、及びn=0..N−1は計測数である。
式2は、関心のある
(外8)
Figure 0004156589
のベクトルが暗黙的に定義されることがわかる行列形式で表すことができる。しかし、ボトムジッタJBottomは、第一の例では関心のあるものではなく、計測値J0〜JN-2をJN-1で減じることで除くことができる。
この演算の利点は、式(式4.5)が以下の行列表示から見ることができる最適なパラメータベクトル
(外9)
Figure 0004156589
と線形なことである。
ΔJ=ΔX・ax
ここで、
Figure 0004156589
それぞれのベクトル又は行列は、それ自身の情報を有している。差分計測ベクトル
(外10)
Figure 0004156589
は、長さN−1(Nは計測値の数)を有し、したがって既知である。差分入力ベクトル
(外11)
Figure 0004156589
は、オペレータによりシステムに入力され、したがって既知である。一般に
(外12)
Figure 0004156589
は正方行列ではなく(したがって逆行列
(外13)
Figure 0004156589
をもたない)、線形最小自乗平均パラメータの予測アルゴリズム、決定されるべきベクトルは、
Figure 0004156589
を用いて発見することができる感度及び最適パラメータベクトル
(外14)
Figure 0004156589
である。
また、式(4)はN>2P+1について使用することができる。結果ベクトル
(外15)
Figure 0004156589
より、感度は偶数のエントリで発見することができ、最適パラメータは、奇数のエントリをこれらの感度に正規化した後に発見することができる。感度の相対的な値は、多数のファクタにより決定される(EFM系列における対応するランレングスの発生頻度、方式におけるこのパラメータにより変調される時間における幅、振幅パラメータのケースにおけるライトパワー変化は、パラメータ値の効果的なタイムスロット倍に等しい。TBWSにおけるパラメータc及びdは、T/4のみについて続き、u及びvは、9T/4の長さであり、これはac,ad,au及びav等に等しい)。熱クロストーク補償パラメータをもつ熱平衡ライト方式(Thermally Balanced Write Strategy)を使用した特定の実施の形態では、ランドI3についてc、ランドI4についてd、ピットI3についてu、ピットI4についてvである。
一連のパラメータ変動計測が実行される。ディスクcは、25mW(ディスク上のメインスポット)での16×についてその最適なライトパワーを有するMitsui phthalo disc(内部参照番号CDR01-001)である。自動反復最適化装置は、ライトパワーについて乗算要素として表される全てのパラメータをもつ全てのパラメータにより、30の繰返しの後に以下の結果を与える。
Figure 0004156589
はじめに、ランド作用のみが最適化される(パラメータ数P=2)。パラメータcは、それぞれのc値0.25、0.50及び0.75での3つのステップで変化され、dは0.5、0.75及び1.00での3つのステップで変化される。これらのレンジは、TBWSの実現から、cについての補償はdについての補償よりも強くなければならないことが分かっているために選択される。c及びdの両方は、1よりも低くなるべきである。5つの計測値は、このP=2の状態について十分であるが、9は更に信頼性の高いフィットを与える。u及びvパラメータは、1.10と1.04にそれぞれ選択される。これは、これらの値がROS-DOS-TOS計測のシーケンスで観測される殆ど全てのディスクに一般的な値であるためである。ジッタは、2Xで読み取られる。
フィットアルゴリズムは、MathCad6.0ワークシートを使用してオフラインで適用される。発見された最適パラメータは、感度8.6でのc=0.496、感度5.2でのd=0.842である。
感度間の差は、感度がc及びdパラメータのそれぞれにより影響されるために、比3T/4Tによるとされる。パラメータが発見された後、JBottomの期待される(最も低く達成可能な)値は、式2を使用して計算することができ、6.8%に等しい。
u=1.05,1.10,1,15及びv=1.00,1.05及び1.10についての計測値で(c=0.25,0.50,0.75及びd=0.50,0.75,1.00について)前のサブセクションの計測データを拡張するとき、TBWSにおける4つの熱クロストーク補償パラメータは同時にフィットすることができる。u及びvが変化される更なる計測では、c及びdは、これらが最も一般的な設定であるので0.65及び0.85にそれぞれ設定される。なお、c及びdは、u及びvをフィットするためにそれらの最良の値となる必要はない。P=4パラメータでのこの計測について、9の計測値が少なくとも必要とされる。良好なフィッティング精度のために、18の計測値が使用される。アルゴリズム結果は、感度9.2でc=0.464、感度5.1でd=0.792、感度1249でu=1.105、感度300でv=1.039である。c,dとu,vについての感度間の比は、c及びdレベルよりも9/4倍大きいu及びvレベルの幅の結果である。
別の実施の形態では、3Tランドの後のΔT、及び4Tの後のΔTは、4つのステップで変化される。記録されたジッタ(%)は、次のテーブルにある。ΔPについての値は、以下の表に示される。
Figure 0004156589
フィットされた結果は、計測されたデータと共に、3T後のΔTについて、最適設定0.126T、感度8.6であり、4T後のΔTについて、最適設定0.040T、感度5.3である。
この例によれば、DVD+Rについて、熱平衡パラメータへのジッタの依存性に関する完全な楕円特性が確認される。したがって、ライトワンス型DVDプラットフォームについて、完全な最適化アルゴリズムを適用することができる。
図3は、本発明に係るディスク状の光記録キャリア1を示している。記録キャリアの記録層は、記録装置により光学的又は光磁気的に書き込むことができる。記録キャリア上の情報は、マークのパターンにより表されている。情報は、記録プロセスによりトラックで記録される。それぞれのマークが一定又は可変の記録パワーレベルPからなる1以上の記録パルスにより形成される。記録パワーレベルP、パルス数のような記録プロセスの記録パラメータは、特にその材料の特性のために記録キャリアについて調整される。書込み可能な記録キャリアの例は、公知のCDライトワンスである。記録キャリアは、記録のために意図される連続トラック101を有している。トラック101は、螺旋状であり、エンボスの溝又は隆起の形態である場合がある。記録キャリアのエリアは、ユーザ情報を記録するための情報記録エリア103、及びユーザ情報を記録するために関連する情報を記憶するための制御エリア105に分割される。制御105は、図における破線トラックにより記録される。記録キャリアを記録するための最適な記録パワーレベルPoptの値は、制御エリア105における制御情報のパターンとして記憶される場合がある。制御エリアが打出しされたとき、記録キャリア1の製造者は値を記録する必要がある。代替的に、たとえば、記録キャリア1の初期化の間に、ユーザにより値が記録される場合があり、キャリアに特定な値の記録が可能となる。
図4は、制御情報がエンコードされるマーク109のパターンを含むトラックの拡大された部分107を示している。
記録パラメータとして記録パワーレベルを使用した実施の形態により説明されたが、他の記録パラメータ(たとえば、マークを記録するための記録パルスパターンの特定のタイミング)が本発明で使用される場合があることは明らかである。
たとえば、DVD、Blue-Ray等のような代替的な光記録システムに本発明が適用される場合があることは、当業者にとって明らかである。
本発明に係る光記録装置に関する図である。 非線形曲線でフィットされるレーザ放射に記録電力レベル(記録パルスパラメータ)に依存するジッタ値を示す図である。 本発明に係る光記録キャリアを示す図である。 制御情報がエンコードされるマークのパターンを含むトラックの拡大された部分を示す図である。

Claims (8)

  1. 光キャリア記録のための記録パルス系列のうちの1つの記録パルスの放射電力又はパルス幅の最適化された値である、記録パルス系列のパラメータのセットに関する最適化された値を決定する方法であって、前記記録パルス系列は、光記録キャリアに光学的に読取り可能なマークからなるパターンを書き込むために前記光記録キャリアの記録表面に印加され、前記マークは、1つの記録パルス系列により形成されており、
    それぞれが多数のテストパターンを含むライトテストを書き込むステップと、それぞれのテストパターンは記録パルス系列のパラメータのセットに関する予め決定された値を含み、前記値はそれぞれのテストパターンについて異なり、
    前記テストパターンを読取り、リード信号を形成するステップと、
    それぞれのテストパターンに対応するリード信号のジッタ値を計測するステップと、
    前記記録パルス系列のパラメータのセットの値と前記最適化された値とからなる関数としてジッタを定義する非線形方程式の微分により得られる、記録パルス系列のパラメータのセットの値と計測されたジッタ値との間の線形依存を使用して、最も低いジッタとなる該記録パルス系列のパラメータのセットに関する最適化された値を決定するステップとを含み、
    前記テストパターンの最小の数Nminは、式Nmin=2*P+1により、記録パルス系列のパラメータの数Pに依存する、
    ことを特徴とする方法。
  2. 前記光学的に読取り可能なマークのパターンは、ランレングス制限されたコード系列に対応する、
    請求項1記載の方法。
  3. 前記テストパターンは、ランダムなランレングス制限されたコード系列を含む、
    請求項1記載の方法。
  4. 前記記録パルス系列のパラメータに関する前記最適化された値のセットは、前記光記録キャリアに記録される、
    請求項1記載の方法。
  5. Tがデータ信号における基準クロックの1周期の時間長を表す場合、3Tマークのパラメータは、前記3Tマークよりも長いマークのパラメータとは異なる、
    請求項記載の方法。
  6. 光キャリア記録のための記録パルス系列のうちの1つの記録パルスの放射電力又はパルス幅の最適化された値である、記録パルス系列のパラメータのセットに関する最適化された値を決定する装置であって、
    記録パルス系列で光記録キャリアの記録表面に放射線を照射することで記録キャリアに光学的に読取り可能なマークであって1つの記録パルス系列により形成されるマークからなるパターンを書き込み、それぞれが多数のテストパターンを含むライトテストを書き込む記録手段と、前記テストパターンのそれぞれは記録パルス系列のパラメータのセットに関する予め決定された値を含み、前記値はそれぞれのテストパターンについて異なり、
    前記テストパターンを読取り、リード信号を形成する読取り手段と、
    それぞれのテストパターンに対応するリード信号のジッタ値を計測し、ジッタ信号を制御手段に供給するジッタ検出器と、
    前記記録パルス系列のパラメータのセットの値と前記最適化された値とからなる関数としてジッタを定義する非線形方程式の微分により得られる、記録パルス系列のパラメータのセットの値と計測されたジッタ値との間の線形依存を使用して、最も低いジッタとなる前記記録パルス系列のパラメータのセットに関する最適化された値を決定する制御手段とを含み、
    前記テストパターンの最小の数Nminは、式Nmin=2*P+1により、記録パルス系列のパラメータの数Pに依存する、
    ことを特徴とする装置。
  7. 前記記録パルス系列のパラメータのセットの値と測定されたジッタ値との間の線形依存に関する係数を記憶する記憶手段を有する、
    請求項記載の装置。
  8. 前記記録パルス系列のパラメータのセットに関する最適化された値を記憶する記憶手段を有する請求項6又は7記載の装置。
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