JP4279338B1 - 光ディスク装置および光パワーの補正方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光パワーの補正を可能とする光ディスク装置および光パワーの補正方法を提供する。
【解決手段】光ディスク装置が，半導体レーザの光パワーとモニタ値との関係を表す感度係数を取得する取得部と，光パワーをピークパワーに設定したときの第１のモニタ値を導出する第１の導出部と，光パワーをイレーズパワーに設定したときの第２のモニタ値を導出する第２の導出部と，感度係数に基づいて，前記第１，第２のモニタ値を第１，第２の光パワー値に変換する変換部と，第１，第２の光パワー値の比を算出する第１の算出部と，ピークパワーとイレーズパワーの比の設定値と，前記第１，第２の光パワー値の比の算出値に基づいて，補正係数を算出する第２の算出部と，補正係数に基づいて，前記半導体レーザの光パワーを補正する補正部と，を具備する。
【選択図】図３

Description

本発明は，光ディスク装置および光パワーの補正方法に関する。

光ディスク，特に，再書き込み可能（Rewritable）な光ディスクに情報を記録する際，記録品位の観点で，ピークパワー（Peak Power），イレーズパワー（Erase Power）の制御が重要である。ピークパワー，イレーズパワーはそれぞれ，光ディスクの記録層（例えば，相転移形記録層）を液晶状態，非結晶状態（消去状態）とするためのレーザ光のパワーを表し，光ディスクへの書き込みの際に用いられる。光ディスクに照射されるレーザ光のパワーによって，記録層の温度を制御することで，記録層の状態を液晶状態，非結晶状態とすることができる。

このピークパワー，イレーズパワーの比（係数）ε（＝イレーズパワー／ピークパワー）を用いて，光ディスクへの書き込みが制御される。例えば，検出したイレーズパワーと，係数εとの演算により，ピークパワーを算出する技術が公開されている（特許文献１参照）。
特開２００４−３２６８４１号公報，段落００４２

しかしながら，前述の技術では係数εが適切でない場合，算出されるピークパワーに誤差を含むことになる。
上記に鑑み，本発明は，光パワーの補正を可能とする光ディスク装置および光パワーの補正方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る光ディスク装置は，光ディスクに光を照射する半導体レーザと，前記半導体レーザからの出射光をモニタする光モニタと，前記半導体レーザの光パワーと前記光モニタでのモニタ値との関係を表す感度係数を取得する取得部と，前記半導体レーザの光パワーをピークパワーに設定したときの第１のモニタ値を導出する第１の導出部と，前記半導体レーザの光パワーをイレーズパワーに設定したときの第２のモニタ値を導出する第２の導出部と，前記感度係数に基づいて，前記第１，第２のモニタ値を第１，第２の光パワー値に変換する変換部と，前記第１，第２の光パワー値の比を算出する第１の算出部と，前記ピークパワーとイレーズパワーの比の設定値と，前記第１，第２の光パワー値の比の算出値に基づいて，補正係数を算出する第２の算出部と，前記補正係数に基づいて，前記半導体レーザの光パワーを補正する補正部と，を具備する。

本発明の一態様に係る光パワーの補正方法は，光ディスクに光を照射する半導体レーザの光パワーと光モニタでのモニタ値との関係を表す感度係数を取得するステップと，前記半導体レーザの光パワーをピークパワーに設定したときの第１のモニタ値を導出するステップと，前記半導体レーザの光パワーをイレーズパワーに設定したときの第２のモニタ値を導出するステップと，前記感度係数に基づいて，前記第１，第２のモニタ値を第１，第２の光パワー値に変換するステップと，前記第１，第２の光パワー値の比を算出するステップと，前記ピークパワーとイレーズパワーの比の設定値と，前記第１，第２の光パワー値の比の算出値に基づいて，補正係数を算出するステップと，前記補正係数に基づいて，前記半導体レーザの光パワーを補正するステップと，を具備する。

本発明によれば，光パワーの補正を可能とする光ディスク装置および光パワーの補正方法を提供できる。

以下，図面を参照して，本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は，本発明の一実施形態に係る光ディスク装置１００を表すブロック図である。光ディスク装置１００は，光ディスクＤに情報を記録及び再生する。

光ディスクＤは，例えば，ＤＶＤ（Digital Versatile Disc），ＨＤ−ＤＶＤ等の情報記憶媒体である。光ディスクＤには，同心円状，又は螺旋状に溝が刻まれている。この溝の一周をトラックと呼ぶ。このトラックに沿って，強度変調されたレーザ光を照射してマーク（ピット等）を形成することで，ユーザデータが記録される。データの再生時には，記録時より弱いレーザ光がトラックに沿って照射される。トラック上のマークからの反射光強度の変化を検出することで，データが再生される。

光ディスクＤは，ディスクモータ１１によって回転駆動される。ディスクモータ１１は，ディスクモータ制御回路１２によって制御される。光ピックアップ１３は，光ディスクＤに光を照射して情報を記録，再生する。即ち，光ピックアップ１３は，光ディスクに光を照射してデータを記録および再生する光照射部として機能する。

情報記録時（マーク形成時）には，インターフェース回路２４を介して，ホスト装置２５から変調回路１４にユーザデータが供給される。変調回路１４は，このユーザデータをＥＦＭ変調（例えば，８−１４変調）し，データ信号Ｓｄｔとして，レーザ制御回路３１に出力する。

レーザ制御回路３１は，変調回路１４から供給されるデータ信号Ｓｄｔに基づいて，書き込み用電流（駆動電流Ｉｄ）を半導体レーザ（レーザダイオード）３２に供給する。このとき，ＣＰＵ２１からの制御信号Ｓｃｒｌが用いられる。情報読取り時には，レーザ制御回路３１は前記書き込み用電流より小さい読取り用電流（駆動電流Ｉｄ）を半導体レーザ３２に供給する。

光検出器（フロントモニタ）３４は半導体レーザ３２が発生するレーザ光の光パワーを検出し，光パワー検出電流Ｉｐをレーザ制御回路３１に供給する。光検出器３４は半導体レーザ３４からの出射光をモニタする光モニタとして機能する。
レーザ制御回路３１は，半導体レーザ３２を制御する。なお，レーザ制御回路３１の詳細は後述する。

半導体レーザ３２から発せられるレーザ光は，ハーフプリズム３３，コリメータレンズ３５，ハーフプリズム３６，対物レンズ３７を介して光ディスクＤ上に照射される。光ディスクＤからの反射光は，対物レンズ３７，ハーフプリズム３６，集光レンズ４１，およびシリンドリカルレンズ４２を介して，光検出器４３に導かれる。光検出器４３は，例えば４分割の光検出セルからなり，これら光検出セルの検知信号がＲＦアンプ１５に出力される。

ＲＦアンプ１５は光検知セルからの信号を処理し，ＲＦ信号，トラッキングエラー信号ＴＥ，およびフォーカスエラー信号ＦＥを生成する。ＲＦ信号は，光検知セルからの信号の全てを加算した信号であり，光ディスクＤのトラック上に形成されたマークからの反射光が反映される。トラッキングエラー信号ＴＥは，レーザ光のビームスポット中心とトラック中心のズレ（誤差）を示す。フォーカスエラー信号ＦＥは，４分割の光検出セルの対角和の差分により得られ（非点収差法），光ディスクＤの記録層へのジャストフォーカスからのズレ（誤差）を示す。

ＲＦ信号が，データ再生回路１６に供給され，データが再生される。
トラッキングエラー信号ＴＥ，フォーカスエラー信号ＦＥがそれぞれ，トラッキング制御部１７，フォーカス制御部１８に供給され，トラック駆動信号およびフォーカス駆動信号が生成される。トラック駆動信号およびフォーカス駆動信号は，駆動コイル４４に供給され，対物レンズ３７がトラッキング方向（レンズの光軸と直交する方向）およびフォーカシング方向（レンズの光軸方向）に移動される。この結果，トラッキングサーボ（レーザ光が光ディスクＤ上に形成されたトラック上を常にトレースする），フォーカスサーボ（レーザ光が光ディスクＤの記録層に常時ジャストフォーカスとなる）がなされる。

ＣＰＵ(Central Processing Unit)２１はインターフェース回路２４を介してホスト装置２５から提供される動作コマンドに従って，光ディスク装置１００を総合的に制御する。ＣＰＵ２１は，ＲＡＭ（Random Access Memory）２２を作業エリアとして使用し，ＲＯＭ（Read Only Memory）２３に記録された制御プログラムに従って，動作する。

（レーザ制御回路３１の内部構成）
図２は，レーザ制御回路３１の内部構成を表すブロック図である。レーザ制御回路３１は，レーザ駆動回路５１，Ｓ／Ｈ部５２，ＡＰＣ部５３，ＡＣＣ部５４，ＡＤＣ５５，切替スイッチＳＷ，制御部５６を有する。

レーザ駆動回路５１は，制御部５６からの制御に基づき，半導体レーザ３２に駆動電流Ｉｄを出力する。
Ｓ／Ｈ（サンプル・ホールド）部５２は，光検出器３４からの光パワー検出電流Ｉｐ（モニタ信号）をサンプリングし，一定時間保持（ホールド）し，サンプリング信号として出力する。

ＡＰＣ（Automatic Power Control）部５３，ＡＣＣ（Automatic Current Control）部５４は，半導体レーザ３２をＡＰＣ（Automatic Power Control），ＡＣＣ（Automatic Current Control）で駆動するときに用いられる。ＡＰＣ，ＡＣＣは，制御部５６によって切り替えられる。

ＡＰＣ（Automatic Power Control）部５３は，Ｓ／Ｈ部５２からのサンプリング信号に基づき，レーザ駆動回路５１を制御し，半導体レーザ３２からの光パワーが一定となるようにする（ＡＰＣ駆動）。このとき，駆動電流Ｉｄは必ずしも一定とはならない。ＡＰＣ部５３は，ピーク（Peak）ＡＰＣ部，イレーズ（Erase）ＡＰＣ部を有する（図示せず）。ピークＡＰＣ部，イレーズＡＰＣ部はそれぞれ，ピークパワー，イレーズパワーとなるように半導体レーザ３２をＡＰＣ駆動する。

ＡＣＣ（Automatic Current Control）部５４は，レーザ駆動回路５１を制御し，半導体レーザ３２への駆動電流Ｉｄが一定となるようにする（ＡＣＣ駆動）。このとき，半導体レーザ３２からの光パワーは必ずしも一定とはならない。

ＡＤＣ（Analog Digital Converter）５５は，Ｓ／Ｈ（サンプル・ホールド）部５２からのサンプリング信号をＡＤ変換し，デジタル信号として出力する。

切替スイッチＳＷは，Ｓ／Ｈ（サンプル・ホールド）部５２からのサンプリング信号をＡＰＣ（Automatic Power Control）部５３，ＡＤＣ（Analog Digital Converter）５５のいずれに出力するかを切り替えるためのスイッチである。

制御部５６は，レーザ駆動回路５１，ＡＰＣ部５３，ＡＣＣ部５４を制御する。また，ＡＤＣ（Analog Digital Converter）５５からデジタル信号を入力する。制御部５６は，以下の要素として機能する。
・感度係数を取得する取得部
・半導体レーザの光パワーをピークパワーに設定したときの第１のモニタ値を導出する第１の導出部
・半導体レーザの光パワーをイレーズパワーに設定したときの第２のモニタ値を導出する第２の導出部
・感度係数に基づいて，第１，第２のモニタ値を第１，第２の光パワー値に変換する変換部
・第１，第２の光パワー値の比を算出する第１の算出部
・補正係数を算出する第２の算出部と，
・補正係数に基づいて，半導体レーザの光パワーを補正する補正部

（光ディスク装置１００の動作）
光ディスク装置１００の動作につき説明する。図３は，光ディスク装置１００の動作手順の一例を表すフロー図である。

図３の手順では，ε係数（ピークパワー（Peak Power）とイレーズパワー（Erase Power）の比）の設定値からのズレ量(補正係数)を算出し，この補正係数により光パワーを補正する。

（１）感度係数ξ(ξ_slope，ξ_offset)の取得（ステップＳ１１）
感度係数ξは，光パワーとデジタル値（モニタ値）間の関係（特に，線形関係）を表す係数である。図４は，モニタ値と光パワーとの関係を表すグラフＧを表す図である。この図の横軸，縦軸がそれぞれ，モニタ値と光パワーに対応する。感度係数ξ_slope，ξ_offsetはそれぞれ，グラフＧの傾き，切片（オフセット値）に対応する。即ち，この例では，感度係数ξは，モニタ値と光パワーとの関係を表す一次式を規定する。

以下のようにして，感度係数ξを求めることができる。
・ＡＰＣ部５３が半導体レーザ３２をＡＰＣで駆動させ，半導体レーザ３２の光パワーとモニタ値間の関係を取得する。即ち，ＡＣＣ部５４は用いられない。このとき，ＡＰＣ部５３中のピークＡＰＣ部，イレーズＡＰＣ部が適宜に選択される。例えば，イレーズＡＰＣ部が選択され，半導体レーザ３２がイレーズＡＰＣで駆動される。

光パワーＰ１，Ｐ２が指定されて，半導体レーザ３２がＡＰＣで駆動され，そのときのデジタル値（モニタ値）Ｄ１，Ｄ２が取得される。即ち，光検出器３４からのモニタ信号がＳ／Ｈ部５２でサンプルホールドされ，ＡＤＣ５５でＡＤ変換されて，デジタル値（モニタ値）として取得される。複数の光パワーＰ１，Ｐ２が指定され，これらの光パワーＰ１，Ｐ２それぞれに対応するモニタ値Ｄ１，Ｄ２が取得される。なお，サンプルホールドに替えて，ピークホールドを利用しても良い。

・感度係数ξの算出
次の式（１），（２）に基づき，感度係数ξを算出する。
ξ_slope = (Ｐ２ - Ｐ１) / (Ｄ２ - Ｄ１) …(1)
ξ_offset = Ｄ２ -ξ_slope*Ｐ２ …(2)

式（１），（２）に替えて，最小二乗法を使用してもよい。例えば，３点以上の光パワーＰに対するモニタ値Ｄを取得し，最小二乗法を用いて，一次式の係数として，感度係数ξを算出する。

ここで，この感度係数ξを光ディスク装置１００内の不揮発性メモリ（Non-Volatile Memory），例えば，フラッシュメモリに保存しておいても良い。この場合，光パワーとモニタ値間の関係の取得，感度係数ξの算出を不要とできる。

（２）ピークパワー，イレーズパワー設定時でのモニタ値の取得（ステップＳ１２）
次に記録で使用するピークパワー，イレーズパワー（ピークパワー，イレーズパワーの設定値）に対応するモニタ値Ｄ_peak，Ｄ_eraseを取得する。このとき，半導体レーザ３２がモノパルスやキャッスルパルスの駆動電流Ｉｄで駆動されることが望ましい。半導体レーザ３２からの光パワーがある程度の時間一定である方が安定的なモニタ値の取得が容易となる（モニタ値の精度向上）。このとき，半導体レーザ３２は，ＡＣＣ部５４によるＡＣＣで駆動される。即ち，ＡＰＣ部５３は用いられない。

例えば，図５に示すように，ピークパワー，イレーズパワー（ピークレベル，イレーズレベル）の双方を含む波形のレーザ光（駆動電流Ｉｄ）を用い，ピークパワー，イレーズパワーそれぞれをＳ／Ｈ部５２でサンプル・ホールドする。この結果，ピークパワー，イレーズパワーそれぞれに対応するモニタ値Ｄ_peak，Ｄ_eraseを取得できる。

ここで，サンプル・ホールド（Ｓ／Ｈ）に替えて，ピークホールド（Ｐ／Ｈ）を用いることも可能である。例えば，図６Ａ，図６Ｂに示すように，ピークパワー，イレーズパワーの一方のみを含む波形のレーザ光（駆動電流Ｉｄ）を用い，ピークホールドによりモニタ値を取得する。即ち，ピークパワーに対応するモニタ値を測定する際は，イレーズパワーを出力させない。またイレーズパワーに対応するモニタ値を測定する際は，ピークパワーを出力させない。このようにして，ピークパワー，イレーズパワーそれぞれに対応するモニタ値Ｄ_peak，Ｄ_eraseを別個に取得できる。

（３）モニタ値から光パワー値への変換（ステップＳ１３）
感度係数ξを用いて，記録時に使用されるピークパワー，イレーズパワー（ピークパワー，イレーズパワーの設定値）に対応するモニタ値を光パワー値（ピークパワー，イレーズパワーの実測値）Ｐ_peak_real，Ｐ_erase_realに変換する。即ち，次の式（３），（４）により，ピークパワー，イレーズパワーの実測値Ｐ_peak_real，Ｐ_erase_realそれぞれが算出される。

Ｐ_peak_real= ξ_slope * Ｄ_peak +ξ_offset …(3)
Ｐ_erase_real =ξ_slope * Ｄ_erase + ξ_offset …(4)

ここで，光パワーの設定値と，実測値は必ずしも一致しない。光パワーの設定値は，制御部５６等による半導体レーザ３２の制御の際に用いられる値である。これに対して，光パワーの実測値は，モニタ値に基づき算出された，半導体レーザ３２の現実の光パワーである。このように，光パワーの設定値と，実測値の不一致が光パワーの制御を不十分となる。本実施形態では，光パワーを補正し，設定された光パワーが半導体レーザ３２から出射されるようにする。

（４）補正係数τの算出（ステップＳ１４）
次のようにして，補正係数τが算出される。
・係数ε’の算出
次の(3)，(4)式より，係数ε’が算出される。係数ε’は，ピークパワー，イレーズパワーの実測値の比を表す。
ε’ = Ｐ_erase_real / Ｐ_peak_real
= (ξ_slope * Ｄ_erase + ξ_offset) / (ξ_slope * Ｄ_peak +ξ_offset)
…(5)

・補正係数τの算出
補正係数τは，次の式（６）により算出される。係数εは，ピークパワー，イレーズパワーの設定値の比を表す。
τ = ε / ε’ …(6)

（５）光パワーの補正（ステップＳ１５）
次のようにして，補正係数τを用いて，光パワーを補正できる。
・イレーズパワーを制御する場合
次の式（７），（８）のいずれかを用いて，イレーズパワーＰ_eraseを補正できる。
Ｐ_erase = Ｐ_erase * τ …(7)
Ｐ_erase = Ｐ_peak * ε * τ …(8)

・ピークパワーを制御する場合
次の式（９），（１０）のいずれかを用いて，ピークパワーＰ_peakを補正できる。
Ｐ_peak = Ｐ_peak * (１/τ) …(9)
Ｐ_peak = (Ｐ_erase / ε) * (1 / τ) …(10)

このように，本実施形態では，光パワー，あるいは係数εを補正できる。例えば，ＯＰＣ(Optic Power Calibration)の実施の際に，光パワーが補正される。光ディスクＤへの情報の記録に先立ち，光ディスクＤのＰＣＡ(Power Calibration Area)を使用し，ＯＰＣを実施するのが一般的である。OPCに先立ち，補正係数τを算出する。その後に，補正係数τ，あるいは補正された係数ε（＝ε * τ）を用いて，OPCを実施する。この結果，記録品位の向上が図られる。
なお，ＯＰＣ以外においても，光パワーの補正は適用可能である。即ち，補正係数の算出は，ＯＰＣ前に制限されない。

以上のように，光パワー（特に，ピークパワー，イレーズパワ−）を補正することで，光ディスクＤでの記録品位を向上できる。これに加えて，別個の光ディスク装置１００間でのパワー制御（ひいては，記録品位）のバラツキを軽減できる。

（その他の実施形態）
本発明の実施形態は上記の実施形態に限られず拡張，変更可能であり，拡張，変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の一実施形態に係る光ディスク装置１００を表すブロック図である。 レーザ制御回路３１の内部構成を表すブロック図である。 光ディスク装置１００の動作手順の一例を表すフロー図である。 モニタ値と光パワーとの関係を表すグラフＧを表す図である。 サンプル・ホールドにより，ピークパワー，イレーズパワーのモニタ値を取得するときの信号波形の一例を表す図である。 ピーク・ホールドにより，ピークパワーに対応するモニタ値を取得するときの信号波形の一例を表す図である。 ピーク・ホールドにより，イレーズパワーに対応するモニタ値を取得するときの信号波形の一例を表す図である。

符号の説明

１００…光ディスク装置，１１…ディスクモータ，１２…ディスクモータ制御回路，１３…光ピックアップ，１４…変調回路，１５…ＲＦアンプ，１６…データ再生回路，１７…トラッキング制御部，１８…フォーカス制御部，２１…ＣＰＵ，２２…ＲＡＭ，２３…ＲＯＭ，２４…インターフェース回路，２５…ホスト装置，３１…レーザ制御回路，３２…半導体レーザ，３３…ハーフプリズム，３４…フロントモニタ，３５…コリメータレンズ，３６…ハーフプリズム，３７…対物レンズ，４１…集光レンズ，４２…シリンドリカルレンズ，４３…光検出器，４４…駆動コイル

Claims (6)

1. 光ディスクに光を照射する半導体レーザと，
   前記半導体レーザからの出射光をモニタする光モニタと，
   前記半導体レーザの光パワーと前記光モニタでのモニタ値との関係を表す感度係数を取得する取得部と，
   前記半導体レーザの光パワーをピークパワーに設定したときの第１のモニタ値を導出する第１の導出部と，
   前記半導体レーザの光パワーをイレーズパワーに設定したときの第２のモニタ値を導出する第２の導出部と，
   前記感度係数に基づいて，前記第１，第２のモニタ値を第１，第２の光パワー値に変換する変換部と，
   前記第１，第２の光パワー値の比を算出する第１の算出部と，
   前記ピークパワーとイレーズパワーの比の設定値と，前記第１，第２の光パワー値の比の算出値に基づいて，補正係数を算出する第２の算出部と，
   前記補正係数に基づいて，前記半導体レーザの光パワーを補正する補正部と，
   を具備することを特徴とする光ディスク装置。
2. 前記感度係数が，光パワーが一定になるように前記半導体レーザが制御されたときの，前記半導体レーザの光パワーと前記光モニタでのモニタ値との関係を表す
   ことを特徴とする請求項１記載の光ディスク装置。
3. 前記第１，第２のモニタ値が，電流が一定になるように前記半導体レーザが制御されたときの，前記光モニタでのモニタ値である
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の光ディスク装置。
4. 前記取得部が，
   前記半導体レーザの光パワーと前記光モニタでのモニタ値との関係を取得する第１の取得部と，
   前記取得された関係を表す感度係数を取得する第２の取得部と，を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の光ディスク装置。
5. 前記感度係数を記憶する記憶部をさらに具備し，
   前記取得部が，前記記憶部から前記感度係数を取得する
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の光ディスク装置。
6. 光ディスクに光を照射する半導体レーザの光パワーと光モニタでのモニタ値との関係を表す感度係数を取得するステップと，
   前記半導体レーザの光パワーをピークパワーとしたときの第１のモニタ値を導出するステップと，
   前記半導体レーザの光パワーをイレーズパワーとしたときの第２のモニタ値を導出するステップと，
   前記感度係数に基づいて，前記第１，第２のモニタ値を第１，第２の光パワー値に変換するステップと，
   前記第１，第２の光パワー値の比を算出するステップと，
   前記ピークパワーとイレーズパワーの比の設定値と，前記第１，第２の光パワー値の比の算出値に基づいて，補正係数を算出するステップと，
   前記補正係数に基づいて，前記半導体レーザの光パワーを補正するステップと，
   を具備することを特徴とする光パワーの補正方法。

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