JP4254704B2

JP4254704B2 - 光ディスク装置

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Publication number: JP4254704B2
Application number: JP2004355178A
Authority: JP
Inventors: 圭司上野
Original assignee: Teac Corp
Current assignee: Teac Corp
Priority date: 2004-12-08
Filing date: 2004-12-08
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2024-12-08
Also published as: JP2006164417A

Description

本発明は、複数の記録層を持つ多層構造光ディスクの各層に対する記録パワーを決定する光ディスク装置に関する。

近年、複数の記憶層を備えた多層構造の光ディスクがある。多層構造光ディスクの場合、各記録層ごとにデータを記録できるため、記録容量を大幅に増加できる。一方で、記録層を多層とした場合、次のような課題がある。例えば、片面から記録・再生が可能な二層構造の光ディスクの場合、手前側（光源側）の記録層であるＬ０層にデータ記録する場合は、従来の単層光ディスクと同様の方法によりデータ記録できる。しかし、２層目であるＬ１層にデータ記録する場合は、Ｌ０層を透過したレーザ光でデータ記録するため、Ｌ０層の透過率の影響を受ける。Ｌ０層の透過率は、その記録状態によって変化するため、Ｌ１層に到達するレーザ光強度がＬ０層の記録状態によって変化することになる。

そこで、特許文献１には、Ｌ０層の記録状態に応じて、Ｌ１層の記録パワーを制御する情報記録装置が開示されている。より具体的には、Ｌ１層へのデータ記録時の光ディスクの戻り光を検出し、当該戻り光の検出レベルからＬ０の記録状態（未記録状態／記録状態）を判断する。そして、その記録状態に応じて、Ｌ１層の記録パワーを制御している。

特開２００２−２７９６３４号公報

ここで、特許文献１において、Ｌ１層の記録パワーを求める際に基準となる記録パワーＰ０は、全ての記録層が未記録状態の領域にテストデータを記録し、当該テストデータの再生品質に基づいて取得している。しかし、通常、このテストデータを記録できる範囲は、ＯＰＣエリアと呼ばれ、その範囲が限られている。そのため、全ての記録層が未記録状態の領域が存在するとは限らず、その場合、適切な基準の記録パワーＰ０を取得できない。そして、ひいては、Ｌ１層の記録品質を低下させる場合がある。

また、特許文献１では、実際にＬ１層にデータ記録した際の戻り光で透過率を取得し、その戻り光から最適記録パワーを求め、最終的にデータを記録している。したがって、不適切な記録パワーでデータ記録を開始することになり、望ましくない。

そこで、本発明では、多層構造の光ディスクにおいて記録品質をより向上でき得る光ディスク装置を提供することを目的とする。

本発明の光ディスク装置は、複数の記録層を持つ多層構造光ディスクの各層に対する記録パワーを決定する光ディスク装置であって、入射側からみて二層目以降の記録層である対象層への記録パワーを一定とした場合において、対象層より入射側に位置する前方層のβ値の変化に伴う対象層のβ値の変化をβ特性として記憶するβ特性記憶手段と、前方層のβ値を一定とした場合において、対象層への記録パワーの変化に伴う対象層のβ値の変化をパワー特性として記憶するパワー特性記憶手段と、対象層の記録領域に実データを記録する際に、当該記録領域に対応する前方層の領域のβ値を測定するβ値測定手段と、測定された前方層のβ値と、β特性と、パワー特性と、に基づいて、対象層の記録パワーを取得する手段と、を備えることを特徴とする。

好適な態様では、さらに、対象層のテスト領域に記録パワーを変えながらテストデータを記録し、当該テストデータを再生した際のβ値に基づいて、パワー特性を取得するパワー特性取得手段を備える。パワー特性取得手段は、対象層へのテストデータ記録の前に、当該テストデータを記録するテスト領域に対応する前方層の領域の記録深さを均一化することが望ましい。

本発明によれば、前方層のβ値に応じて対象層の記録パワーを決定しているため、より記録品質をより向上でき得る記録パワーを得ることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１に本発明の実施形態である光ディスク装置１０の概略ブロック図を示す。

光ピックアップ（ＰＵ）１２は光ディスク１１に対向配置され、光ディスク１１の表面にレーザ光を照射するレーザダイオード（ＬＤ）及びフォトディテクタを含んで構成される。レーザダイオードは、レーザダイオード駆動回路（ＬＤＤ）３２により駆動され、データを再生する際には再生パワーのレーザ光を照射し、記録する際には記録パワーのレーザ光を照射する。光ピックアップ１２のフォトディテクタは、差動プッシュプル法を用いる公知の構成と同様にメインビーム用及び２個のサブビーム用にそれぞれ設けられており、反射光量に応じた検出信号をサーボ検出部１４及びＲＦ検出部２０に出力する。

ここで、取り扱われる光ディスク１１としては、ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ／ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ±Ｒ／ＲＷの他、二層構造の光ディスクも含む。二層構造光ディスクは、二層の記録層を備えており、各層の記録層にデータを記録できるため大容量のデータ記録が可能となっている。図２は、二層構造光ディスクの概略断面図である。レーザ光源側の記録層であるＬ０層４２でデータ記録、再生する場合は、図２に示すようにＬ０層表面４２でレーザ光４０を合焦させる。一方、ラベル面側の記録層であるＬ１層４４でデータ記録、再生する場合は、レーザ光４０をＬ１層４４で合焦させる。ここで、Ｌ１層４４（奥側）に到達するレーザ光４０は、Ｌ０層４２を透過した光であり、Ｌ０層４２の透過率によりその強度が変化することがわかる。このＬ０層４２の透過率は、Ｌ０層４２のデータ記録状態によって大きく変化する。換言すれば、Ｌ１層４４にデータ記録するための最適記録パワーは、対応するＬ０層４２のデータ記録状態によって変化するのである。そこで、本実施形態では、Ｌ１層４４にデータ記録する場合は、後に詳説するように、その記録パワーを適宜、補正している。

再び、図１に戻り、サーボ検出部１４は、光ピックアップ１２からの信号に基づきトラッキングエラー信号ＴＥ及びフォーカスエラー信号ＦＥを生成してそれぞれトラッキング制御部１６及びフォーカス制御部１８に出力する。トラッキングエラー信号ＴＥは差動プッシュプル法により生成され、具体的にはメインビームのプッシュプル信号とサブビームのプッシュプル信号との差分により生成される。フォーカスエラー信号ＦＥは非点収差法により生成される。

トラッキング制御部１６は、トラッキングエラー信号ＴＥに基づき光ピックアップ１２を光ディスク１１のトラック幅方向に駆動してオントラック状態に維持する。また、フォーカス制御部１８はフォーカスエラー信号ＦＥに基づき光ピックアップ１２をフォーカス方向に駆動してオンフォーカス状態に維持する。

ＲＦ検出部２０は、光ピックアップ１２からの信号、具体的にはメインビームの反射光を受光するフォトディテクタからの和信号を増幅して再生ＲＦ信号を生成し、信号処理部２２及びデコーダ２６に出力する。信号処理部２２は、ＲＦ検出部から出力される再生ＲＦ信号に基づいて、β値や変調度ｍを検出してコントローラ３０に出力する。

ここで、β値について簡単に説明する。図３は、光ディスク１１に記録されている信号を再生した信号の波形図であり、Ａ１及びＡ２は高周波信号のプラス側のピークレベル及びマイナス側のピークレベルである。この場合における、β値は、β＝(Ａ１＋Ａ２)／(Ａ１−Ａ２)と表される。このβ値は、光ディスク１１の信号面に照射されるレーザ光の照射効率を示すパラメータであり、効率よく照射されるほど大きくなる。また、このβ値は、記録層の記録深さを示す指標としても取り扱うことができ、β値が大きいほど記録深さが大きいことになる。各記録層での記録パワーは、このβ値が所定の目標値になるように設定される。

コントローラ３０は、レーザダイオード駆動回路（ＬＤＤ）３２やＲＦ検出部２０等を制御してＯＰＣを実行させ、信号処理部２２で算出されたβ値や変調度ｍ、あるいはデコーダ２６からのジッタに基づき最適記録パワーを決定してＬＤＤ３２を最適記録パワーに制御する。ＯＰＣ実行時のテストデータはコントローラ３０が供給し、例えば３Ｔ〜１４Ｔのランダムデータをテストデータとする。また、Ｌ１層へデータ記録する場合は、適宜、その記録パワーを算出し、ＬＤＤ３２に出力する。Ｌ１層の記録パワーは、メモリ３４に記憶されているパワー特性およびβ特性に基づいて算出される。メモリ３４はＲＡＭなどで構成され、後述するβ特性やパワー特性、ＯＰＣで得られた記録パワー値、信号処理部で算出されたβ値などが記憶されている。

デコーダ２６は、イコライザや二値化器を備え、再生ＲＦ信号の所定周波数、具体的には３Ｔ信号の振幅をブーストして二値化し、二値化信号を復調してコントローラ３０に出力する。復調は、図示しないＰＬＬ回路で同期クロック信号を生成して信号を抽出することにより実行される。また、デコーダ２６は、二値化信号と同期クロックとの位相差を加算することでジッタを検出し、コントローラ３０に供給する。デコーダ２６から二値化信号と同期クロックを出力し、デコーダ２６とは別個のジッタ検出回路でジッタを検出してもよく、コントローラ３０でジッタを検出してもよい。コントローラ３０は、デコーダ２６からの復調データを上位装置に出力する。

次に、メモリ３４に記憶されているβ特性およびパワー特性について説明する。β特性は、二層構造の光ディスクにおける、Ｌ０層のβ値の変化に伴うＬ１層のβ値の変化を示すものである。既述したように、二層構造の光ディスクにおいてＬ１層へデータ記録する場合、Ｌ０層を透過した光でデータ記録する。このとき、Ｌ０層の記録状態、より具体的には記録深さによって、Ｌ１層へ透過する光量が異なる。β特性は、このＬ０層での記録深さに対するＬ１層での記録深さの変化を示すもので、記録深さを示すパラメータとしてはβ値が用いられる。

図４は、二層構造のＤＶＤ＋Ｒのβ特性の一例を示す図であり、横軸がＬ０層のβ値（β０）を、縦軸がＬ１層のβ値（β１）を示している。このβ特性は、Ｌ０層のβ値を変化させながら、同一の記録パワーＰ１＝ＰｘでＬ１層にデータ記録した際の、Ｌ１層のβ値の変化を示すものである。図４から、Ｌ０層のβ値が大きいほど、Ｌ１層のβ値が小さくなることが分かる。換言すれば、Ｌ０層の記録深さが深いほど、Ｌ１層に透過する光量が少なくなり、Ｌ１層へのデータ記録がされにくいことが分かる。なお、ここで、示したβ特性は、一例であり、光ディスクの種類により異なる特性となる。例えば、ＤＶＤ−ＲＡＭのような相変化型ディスクでは、図３とは逆に、Ｌ０層のβ値が高いほど、Ｌ１層のβ値も高くなることが知られている。このβ特性は、事前に実験等で取得され、工場出荷時にメモリ３４に記憶される。その際の記憶態様としては、各β値のテーブルとして記憶してもよいし、二次の近似式として記憶するようにしてもよい。

パワー特性は、記録パワーの変化に伴うＬ１層のβ値の変化を示すものである。これは、Ｌ０層のβ値を一定にした状態で、記録パワーを変えながらＬ１層にデータ記録することにより得られる。図５は、二層構造ＤＶＤ＋Ｒのパワー特性の一例を示す図で、横軸が記録パワーＰ１、縦軸がＬ１層のβ値（β１）を示している。Ｌ０層のβ値が一定の場合、Ｌ１層のβ値は、記録パワーＰ１に比例して増加することが分かる。

このパワー特性は、事前に実験等で取得し、工場出荷時にメモリ３４に記憶させておいてもよいが、本実施形態では、ＯＰＣの際にパワー特性を取得される。このＯＰＣにおけるパワー特性の取得について説明する。周知のとおり、光ディスク装置では、実際のデータ記録、再生に先立って、ＯＰＣを行い、記録パワー等を決定している。ＯＰＣでは、ＯＰＣエリアと呼ばれるテスト領域にテストデータを記録し、当該テストデータの再生品質、例えば、β値や変調度ｍ等の値に基づいて、記録パワーなどを決定する。二層構造の光ディスクにおいても同様に、このＯＰＣが実行される。二層構造の光ディスクの場合、Ｌ０層、Ｌ１層それぞれにＯＰＣエリアが設けられており、このＬ０層、Ｌ１層それぞれのＯＰＣエリアは、互いに対向して設けられる。換言すれば、Ｌ０層のＯＰＣエリア，Ｌ１層のＯＰＣエリアは、ディスク上面から見た場合に同位置に設けられている。

図６は、二層構造のＤＶＤ＋ＲにおけるＯＰＣエリアを使用順序を示す概略図である。通常、Ｌ０層では、内周側から外周側へ順にテストデータが記録される。テストデータは、記録パワーを段階的に変化させて記録されるため、その記録痕４６は階段状となる。Ｌ０層では、一つのテストデータを記録すれば、外周側に移動し、次のテストデータを記録する。一方、Ｌ１層の場合は逆に、外周側から内周側へ順にテストデータが記録される。つまり、一つのテストデータを記録すれば、内周側に移動し、次のテストデータが記録される。

したがって、テストデータの記録済み範囲が、ＯＰＣエリアの半分未満の場合、Ｌ１層のテストデータは、Ｌ０層の階段状記録痕４６の影響を受けることなく記録できる。しかし、テストデータの記録済み範囲がＯＰＣエリアの半分以上となった場合、Ｌ１層のテストデータは、Ｌ０層の階段状記録痕４６を透過したレーザ光によって記録されることとなる。その結果、Ｌ０層の記録深さによって、Ｌ１層の記録深さが変化してしまい、適切なＬ１層の記録パワーや、パワー特性を得ることができない。

そこで、本実施形態では、Ｌ１層にＯＰＣ用のテストデータを記録する場合、事前に、Ｌ０層の記録深さを均一化している。これについて、図７を用いて説明する。Ｌ１層にテストデータを記録する際に当該テストデータの記録領域に対応するＬ０層の領域に階段状記録痕４６がある場合、本実施形態では、Ｌ０層のβ値を測定する。続いて、得られたＬ０層のβ値に基づいて、階段状記録痕４６とは、逆の記録痕を形成でき得るパワー分布４８を求める。このパワー分布４８は、換言すれば、Ｌ０層にテストデータを記録したときのパワー分布とは逆のパワー分布となる。そして、この求めたパワー分布でテストデータをＬ０層に上書きする。これにより、Ｌ０層の階段状記録痕４６は、平坦な記録痕になり、Ｌ０層のβ値が均一となる。

Ｌ０層が均一となれば、Ｌ１層に記録パワーを変えながらテストデータを記録する。このとき、Ｌ０層は平坦であるため、Ｌ１層へのレーザ光の透過率は一定となる。そして、このテストデータを再生し、その再生品質に基づいて、Ｌ１層の記録パワーを決定する。さらに、Ｌ１層のテストデータ再生の際に得られたβ値、および、そのときの記録パワーから、既述のパワー特性を取得する。取得されたパワー特性は、メモリ３４に記憶、保持される。

このように、ＯＰＣで得られたデータに基づいてパワー特性を取得することにより、ディスクごとの精度の違いや、チルト値の違いを反映したパワー特性を得ることができる。その結果、後述するＬ１層の記録パワー補正をより正確に行なうことができる。また、Ｌ１層へのテストデータ記録に先立って、Ｌ０層を平坦化することにより、より正確な記録パワー、および、パワー特性を得ることができる。

次に、Ｌ１層へ実データを記録する場合の、記録パワー補正について説明する。通常、実データを記録する場合、ＯＰＣにおいて決定された記録パワーが用いられる。しかし、既述したように、Ｌ１層は、Ｌ０層を透過した光によりデータ記録されるため、Ｌ０層の記録状態に応じて最適な記録パワーが変化する。したがって、本実施形態では、実データを記録する場合、Ｌ０層の記録状態に応じて、その記録パワーを補正している。その補正の方法について、図８、図９を用いて説明する。

本実施形態では、Ｌ１層に実データを記録する場合、まず、当該実データを記録する領域に対応するＬ０層の領域のβ値を測定する。このＬ０層のβ値をβ０＝ａとする。続いて、メモリ３４に記憶されているβ特性に基づいて、β０＝ａ、Ｌ１層への記録パワーＰ１＝Ｐ１ｘの場合の、Ｌ１層のβ値を求める。図８の例では、このＬ１層のβ値はβ１＝Ａとなる。

次に、メモリに記憶されているパワー特性を、記録パワーＰ１＝Ｐｘのときβ１＝Ａとなるように補正する。図９の例では、元々、メモリ３４に記憶されているパワー特性（細実線）では、Ｐ１＝Ｐｘ，β１＝Ａの座標を通らないため、当該座標を通るようにパワー特性を平行移動させる（太実線）。この補正されたパワー特性（太実線）は、Ｌ０層のβ値がβ０＝ａのときの、Ｌ１層のパワー特性を示すものとなる。換言すれば、これから実データを記録するＬ１層に対して、どの程度の記録パワーで記録すれば、どの程度のβ値でデータ記録できるか、を示す特性となる。コントローラ３０は、この補正されたパワー特性に基づいて、目標β値となる記録パワーの値を求める。例えば、β１＝Ｂとなるようにデータ記録したい場合、図９の例では、Ｐ１＝ＹがＬ１層の記録パワーとなる。コントローラ３０は、こうして得られた記録パワーＰ１＝ＹでＬ１層に実データ記録されるように、ＬＤＤ３２や光ＰＵ１２に指示を出力する。

このように、Ｌ１層への実データ記録の際に、当該実データの記憶領域と対応するＬ０層の領域のβ値に応じて、記録パワーを補正することにより、常に、適切なパワーでの実データ記録が可能となる。その結果、より高精度でのデータ記録が可能となる。

次に、この光ディスク装置１０で二層構造の光ディスクにデータ記録する際の流れについて図１０のフローチャートを用いて説明する。二層構造光ディスクが装填された場合、光ディスク装置１０はＯＰＣを実行し、記録パワーやチルト値など、記録再生のための諸条件を取得する（Ｓ１０、Ｓ１２）。このＯＰＣの流れを示すフローチャートを図１１に示す。ＯＰＣは、まず、Ｌ０層から行なわれる。コントローラ３０は、ＬＤＤ３２などを駆動して、Ｌ０層のＯＰＣエリアの内周側から外周側へ順次記録された記録済領域の最後尾に続く未記録領域に、記録パワーを変えながらテストデータを記録する（Ｓ２２）。その結果、Ｌ０層に階段状の記録痕が形成される。続いて、当該テストデータを再生し、その再生品質に基づいて、Ｌ０層の記録パワーを求める（Ｓ２４）。

次に、Ｌ１層のＯＰＣエリアの外周側から内周側へ順次記録された記録済領域の最後尾に続く未記録領域に移動して、Ｌ１層へのテストデータ記録が行なわれるが、その前に、当該テストデータの記録領域に対応するＬ０層の領域のβ値を測定する（Ｓ２６）。次に、得られたβ値に基づいて、Ｌ０層の記録深さを求め、当該記録深さと逆の記録痕が形成できるようなパワー分布を求める。そして、求まったパワー分布でテストデータをＬ０層に上書きする（Ｓ２８）。これにより、対応するＬ０層の領域の記録深さが均一化される。

Ｌ０層が均一化されれば、Ｌ１層に記録パワーを変えながらテストデータを記録する（Ｓ３０）。そして、当該テストデータを再生し、そのときのβ値などに基づいて、Ｌ１層の記録パワーを決定する（Ｓ３２）。また、テストデータを記録したときの記録パワーおよびβ値に基づいて、図５に示すようなパワー特性を取得する（Ｓ３４）。ＯＰＣで得られたＬ１層、Ｌ０層それぞれの記録パワー、および、パワー特性はメモリ３４に記憶され、保持される。

ＯＰＣにより記録、再生の諸条件が決定すれば、実際に実データを記録する（Ｓ１６〜Ｓ２０）。このとき、実データの記録領域がＬ０層の場合は、従来と同様、メモリに記憶されている記録パワーで実データを記録する（Ｓ１６）。一方、Ｌ１層に実データ記録する場合は、そのデータ記録に先立って記録パワーＰ１の補正を実行する（Ｓ１８）。この記録パワーＰ１の補正の流れを図１２に示す。始めに、実データを記録するＬ１層の記録領域に対応するＬ０層の領域のβ値を測定する（Ｓ３６）。測定により得られたＬ０層のβ値をａとして記憶する。次に、このＬ０層のβ値、および、メモリ３４に記憶されているβ特性に基づいて、記録パワーＰ１＝Ｐｘ、β１＝ａのときのＬ１層のβ値をＡとして取得する（Ｓ３８）。次に、このＬ１層のβ値に基づいて、メモリ３４に記憶されているパワー特性を補正する（Ｓ４０）。これは、パワー特性を、座標Ｐ１＝Ｐｘ、β１＝Ａを通るように平行移動させることによりなされる。次に、補正されたパワー特性に基づいて、所望のβ値が得られる記録パワーをＬ１層の記録パワーとして求める（Ｓ４２）。記録パワーが取得できれば、当該記録パワーでＬ１層に実データを記録する（Ｓ２０）。このＬ１層の記録パワー補正を、実データを記録する微小領域ごとに繰り返し行い、全ての実データが記録できれば、終了となる。

このように、本実施形態によれば、Ｌ０層の記録状態、より具体的には、Ｌ０層のβ値に応じてＬ１層の記録パワーを適宜、補正しているため、より好適な状態でデータを記録することができる。また、ＯＰＣの際には、Ｌ１層へのデータ記録に先立ってＬ０層を平坦化しているため、より正確なパワー特性を得ることができる。その結果、より正確なＬ１層の記録パワーを得ることができる。なお、本実施形態では、二層の光ディスクの場合についてのみ説明したが、当然、より多層の光ディスクにも適用できる。

本発明の実施形態である光ディスク装置のブロック図である。二層構造の光ディスクの概略断面図である。 β値を説明する図である。 β特性の一例を示す図である。パワー特性の一例を示す図である。ＯＰＣエリアの使用順序を示す図である。Ｌ０層の平坦化を説明する図である。 β特性の一例を示す図である。パワー特性の補正の一例を示す図である。二層構造光ディスクへのデータ記録の流れを示すフローチャートである。ＯＰＣの流れを示すフローチャートである。Ｌ１層の記録パワー補正の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１０光ディスク装置、１１光ディスク、１２光ピックアップ、１４サーボ検出部、１６トラッキング制御部、１８フォーカス制御部、２０検出部、２２信号処理部、２６デコーダ、３０コントローラ、３４メモリ、４０レーザ光、４６記録痕、４８パワー分布。

Claims

複数の記録層を持つ多層構造光ディスクの各層に対する記録パワーを決定する光ディスク装置であって、
入射側からみて二層目以降の記録層である対象層への記録パワーを一定とした場合において、対象層より入射側に位置する前方層のβ値の変化に伴う対象層のβ値の変化をβ特性として記憶するβ特性記憶手段と、
前方層のβ値を一定とした場合において、対象層への記録パワーの変化に伴う対象層のβ値の変化をパワー特性として記憶するパワー特性記憶手段と、
対象層の記録領域に実データを記録する際に、当該記録領域に対応する前方層の領域のβ値を測定するβ値測定手段と、
測定された前方層のβ値と、β特性と、パワー特性と、に基づいて、対象層の記録パワーを取得する手段と、
を備えることを特徴とする光ディスク装置。
請求項１に記載の光ディスク装置であって、さらに、
対象層のテスト領域に記録パワーを変えながらテストデータを記録し、当該テストデータを再生した際のβ値に基づいて、パワー特性を取得するパワー特性取得手段を備えることを特徴とする光ディスク装置。
請求項２に記載の光ディスク装置であって、
パワー特性取得手段は、対象層へのテストデータ記録の前に、当該テストデータを記録するテスト領域に対応する前方層の領域の記録深さを均一化することを特徴とする光ディスク装置。