JP4470875B2 - 光ディスク記録装置 - Google Patents

Description

本発明は光ディスク記録装置に係り、特に光学ヘッドの光源を高周波信号を重畳した駆動信号により駆動して光ディスクに信号記録を行う光ディスク記録装置に関する。

光ディスク記録装置としては、ディスクへの上書きによる書き換えが可能なオーバーライト方式が存在し、ＣＤ（Compact Disc）方式のＣＤ−ＲＷ（ReWritable）、あるいはＤＶＤ（Digital Versatile Disc）方式のマイナス（−）系及びプラス（＋）系のＲＷ（ReWritable）に対応するドライブ装置が知られている。このようなオーバーライト方式の光ディスク記録装置として、光学ヘッドの光源を駆動する駆動信号のイレーズパワー値、ライトパワー値及びボトムパワー値を制御して生成した記録パルス波形の駆動信号により、光ディスクに高品質な記録マークを記録する光ディスク装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

上記の記録パルス波形としては、例えば１回のみ書き換え可能な光ディスクや、高倍速用の光ディスクに対して情報を記録する光ディスク記録装置で使用する図７（Ａ）に示す波形や、複数回の書き換え可能な光ディスクに対して情報を記録する光ディスク記録装置で使用する図７（Ｂ）に示す波形などがある。

一方、近年では、光ディスク記録装置においては、光ディスクの高密度化、及び記録速度の高速化が図られており、これに伴って光学ヘッド内の光源を駆動する駆動信号のパルス幅やパワーに対するマージンは少なくなり、各パラメータに敏感となっているため、例えば、ボトムパワー値とクーリングパワー値とを微妙に変えるなどの設定が必要になってきている。

図８はボトムパワー値とクーリングパワー値とを変えた場合の、制御電圧・レーザーパワー・駆動パルス波形の関係を示す。同図（Ａ）は、光学ヘッド内の光源であるレーザーダイオードの入力制御電圧対出力パワー特性を示しており、記録パルスにおけるボトムパワーBottom、クーリングパワーCooling、イレーズパワーErase、ピークパワーPeakそれぞれの制御電圧に対して、レーザーダイオードから出射されるパワーは、同図（Ｂ）に示すようになる。図８（Ｂ）において、ＲＰは読み出し時のリードパワー、ＥＰはイレーズパワー、ＰＰはピークパワー、ＢＰはボトムパワー、ＣＰはクーリングパワーを示す。

特開２００１−３４９８７号公報

従来の光ディスク記録装置では、前述した記録パルス波形のレーザー駆動信号を生成するに際し、通常は、複数のチャンネルに分解した各パワーの値を、電圧又は電流で制御し、それらのオン／オフをスイッチングすることにより、目的の記録パルス波形のレーザー駆動信号を生成する。この場合、複数のチャンネルの少なくとも１つのチャンネルは再生時のリードパワーを出力するためのチャンネルであり、記録時にはパルス制御は行わない。

従って、記録時には、リードパワーを出力するためのチャンネル以外のチャンネルのボトムパワーと、クーリングパワーの差を示すパワー（図７（Ａ）、（Ｂ）のＰ４）が必要となり、このパワーＰ４を示す制御電圧が必要となるが、このパワーＰ４は、レーザー発光閾値付近であり、正確にそのパワーを制御することが難しい。

この様子を図９に示す。同図（Ａ）は光学ヘッド内の光源であるレーザーダイオードの入力制御電圧対出力パワー特性を示しており、その制御電圧がＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４のときのレーザーダイオードの出射レーザー光のパワー値を図９（Ｂ）にＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４で示す。なお、この図９（Ｂ）のＰ１〜Ｐ４は、図７（Ｂ）のＰ１〜Ｐ４に対応する。

また、従来の光ディスク記録装置では、実際の制御電圧の駆動は、Ｄ／Ａ変換された電圧値や電流で制御されているため、大規模半導体集積回路（ＬＳＩ）等からＧＮＤ付近の値で駆動される可能性が高い。しかし、ＬＳＩ内部で構成されるアクティブ回路は、ＧＮＤや電源電圧付近の値を正確に出力することが困難であり、数百ｍＶ程度まで、オフセットやバラツキをもって発生してしまう。

結果として、前述した、ボトムパワーとクーリングパワーを微妙に変えるなどの設定が正確に行えなくなり、クーリング期間のパワーをボトムパワーに対して変えることによる再生波形品質の向上というメリットが得られないばかりでなく、記録性能が悪化するという問題が生じる。

逆に、ＧＮＤレベル付近の値を正確に出力できるようにするには、特殊な出力形態が必要となり、従来のＬＳＩが使用できなくなる。新規なＬＳＩの開発はコストアップ要因となることは明らかである。

本発明は以上の点に鑑みなされたもので、従来の精度（ＧＮＤレベル付近の値を正確に出力することが困難であり、数十から数十ｍＶ程度まで、オフセットやバラツキをもって発生してしまうもの）のレーザードライバを使用しつつ、記録レーザー光のボトムパワーやクーリングパワーを正確に設定し得る光ディスク記録装置を提供することを目的とする。

本発明は上記の目的を達成するため、光学ヘッドの光源であるレーザーダイオードを、記録信号に応じた記録パルス波形のレーザー駆動信号で駆動して、レーザーダイオードから出射されるレーザー光のパワーを記録信号に応じて制御し、そのレーザー光により光ディスクに信号記録を行う光ディスク記録装置において、予め定められた互いに異なるレベルの複数の信号を並列に出力する信号発生手段と、信号発生手段から並列に出力される複数の信号のうち、所定値のｍ倍（ｍは任意の定数）のレベルで出力される少なくとも１つの信号を、１／ｍ倍のレベルに減衰させるレベル減衰手段と、レベル減衰手段から出力された信号と、信号発生手段から並列に出力される複数の信号のうち、レベル減衰手段に入力されない残りの信号とを、記録信号に応じたタイミングパルスに基づいて一以上選択して加算合成することにより、記録パルス波形のレーザー駆動信号を生成するドライバ手段と、記録信号に応じて複数のタイミングパルスを生成し、そのタイミングパルスをドライバ手段に並列に供給して信号選択を行うタイミングパルス生成手段とを有することを特徴とする。

この発明では、信号発生手段から並列に出力される複数の信号を、タイミングパルスに基づき暫時１以上選択し、それらを加算合成して記録パルス波形のレーザー駆動信号を生成するに際し、上記の複数の信号のうち少なくとも１以上の信号については所定値のｍ倍のレベルで出力して、レベル減衰手段により１／ｍ倍にレベルが減衰されるため、上記のレベル減衰される前の信号の所定値をｐ、オフセットやバラツキをｑとすると、レベル減衰手段から出力される信号ｐ’は次式で示される。

ｐ'＝（ｍ・ｐ＋ｑ）・（１／ｍ）＝ｐ＋（ｑ／ｍ）
すなわち、レベル減衰手段によりオフセットやバラツキｑは１／ｍ倍に低減される。

また、本発明は、レベル減衰手段は抵抗分圧回路であり、レベル減衰手段でレベル減衰される少なくとも１つの信号は、レーザー光のボトムパワーとクーリングパワーとの差のパワーを示す信号であることを特徴とする。この発明では、レーザー光のボトムパワーとクーリングパワーとの差のパワーはレーザーダイオードの発光閾値付近の値であるため、その差のパワーを示す信号のオフセットやバラツキの影響が大きいが、これをレベル減衰手段である抵抗分圧回路により１／ｍ倍に低減できる。

本発明によれば、記録パルス波形のレーザー駆動信号を生成するに際し、レベル減衰手段によりオフセットやバラツキｑは１／ｍ倍に低減するようにしたため、ボトムパワーとクーリングパワーに差をつけるなど、レーザーダイオードの発光閾値付近での微妙な制御が可能となり、結果として、新規にレーザー駆動信号生成用のＬＳＩを開発することなく、記録品質を向上することができる。

次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。図１は本発明になる光ディスク記録装置の一実施の形態のブロック図を示す。同図において、光ディスク１に対して、情報信号を記録するためのレーザー光を照射し、それにより光ディスク１から反射される光を受光する光学ヘッドの光源となるレーザーダイオード（ＬＤ）８は、レーザードライバ７により駆動されて、その駆動信号に応じたパワーのレーザー光を出射する。

ＬＤ８から出射されたレーザー光は、ビームスプリッタ、対物レンズ等の光学系２を介してディスク１上に記録及び再生を行うために照射され、光スポットを結像する。ＬＤ８から出射したレーザー光の一部は光学系２を介してフォトダイオード（ＰＤ）３にも照射されて電気信号に変換された後、比較回路４で目標値と比較され、それらの差分値がレベル制御回路５に供給される。

レベル制御回路５は、上記差分値より生成されるフィードバック値、及び外部から入力される設定値をレーザードライバ７に出力するが、そのうちの一部のレベル制御信号が抵抗分圧回路６を経由してレーザードライバ７に入力される。一方、変調回路１０は光ディスク１に記録すべき信号を所定の変調方式で変調し、それにより得られた変調信号をタイミング制御回路９に供給する。タイミング制御回路９は、上記の変調信号に基づいて、記録パワーの各レベルの出力期間を制御するための切り換え信号を生成し、レーザードライバ７に出力する。

図２は光ディスク装置の要部である図１の点線で囲んだ回路部１１の第１の実施の形態の構成図を示す。図２において、レベル制御回路５は、４チャンネルのコントロール電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４’を並列に出力する。抵抗分圧回路６は、抵抗値Ｒ１の第１の抵抗と、抵抗値Ｒ２の第２の抵抗とからなり、レベル制御回路５から出力された第４のコントロール電圧Ｖ４’を１／ｍ（＝Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２））倍に抵抗分圧してレーザードライバ７ａへ出力する。このレーザードライバ７ａは図１のレーザードライバ７に相当する。

上記のコントロール電圧Ｖ１〜Ｖ３は、図９におけるＰ１〜Ｐ３の各パワーレベルに相当するコントロール電圧である。また、クーリングパワー出力のための加算分にあたるＰ４を制御するためのコントロール電圧Ｖ４’のみが、抵抗分圧回路６を経由してレーザードライバ７ａへ入力される。ただし、レベル制御回路５から出力されるコントロール電圧Ｖ４’は、本来必要とされる電圧Ｖ４のｍ倍（ｍは任意の定数）の値とされており、抵抗分圧回路６により１／ｍ倍に抵抗分圧されることにより、電圧Ｖ４がレーザードライバ７ａに供給される。

レーザードライバ７ａは、４つの電圧−電流変換（Ｖ／Ｉ）回路７１〜７４と、Ｖ／Ｉ回路７１〜７４にそれぞれ１対１に対応して設けられた４つのスイッチ７５〜７８と、スイッチ７５〜７８の各出力信号を加算合成してレーザー駆動信号を生成する加算回路７９とより構成されている。タイミング制御回路９は、レーザードライバ７ａ内のスイッチ７５、７６、７７及び７８を互いに独立してスイッチング制御するタイミングパルスＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３及びＳＷ４を、前記変調信号に基づいたタイミングで生成して並列に出力する。

次に、図２の動作について、図３のタイミングチャートを併せ参照して説明する。図３（Ｂ１）、（Ｃ１）、（Ｄ１）、（Ｅ１）に示すように、タイミングパルスＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４がタイミング制御回路９から出力されると、タイミングパルスＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４のローレベルＬの期間、スイッチ７５、７６、７７、７８がオンとされ、Ｖ／Ｉ変換回路７１、７２、７３、７４の出力電流を選択して加算回路７９に供給する。コントロール電圧Ｖ１は再生時のリードパワーＰ１を得るための電圧であり、このコントロール電圧Ｖ１を電圧−電流変換するＶ／Ｉ回路７１の出力電流が供給されるスイッチ７５は、スイッチングパルスＳＷ１が図３（Ｂ１）に示すように、常時Ｌレベルであるため、パルス制御は行わず常時オンとなっており、常時Ｖ／Ｉ回路７１の出力電流を加算回路７９に供給する。

従って、図３の時刻ｔ１では、同図（Ｂ１）、（Ｅ１）に示すようにタイミングパルスＳＷ１とＳＷ４がＬレベルであるので、スイッチ７５と７８がオンとされ、電圧Ｖ１とＶ４に対応した電流が加算回路７９で加算されて出力されるため、レーザーダイオード８から出射されるレーザー光のパワーは（Ｐ１＋Ｐ４）のボトムレベルとなる。また、時刻ｔ２では、図３（Ｂ１）〜（Ｅ１）に示すように、タイミングパルスＳＷ１〜ＳＷ４のすべてがＬレベルであるので、電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４に対応した各電流が加算回路７９で加算されて出力されるため、レーザーダイオード８から出射されるレーザー光のパワーは（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３＋Ｐ４）のピークレベルとなる。

また、時刻ｔ３では、図３（Ｂ１）〜（Ｅ１）に示すように、タイミングパルスＳＷ２のみがＨレベルであるので、電圧Ｖ１、Ｖ３、Ｖ４に対応した各電流が加算回路７９で加算されて出力されるため、レーザーダイオード８から出射されるレーザー光のパワーは（Ｐ１＋Ｐ３＋Ｐ４）のイレーズレベルとなる。また、時刻ｔ４では、時刻ｔ２と同じピークレベルとなり、時刻ｔ５では、図３（Ｂ１）〜（Ｅ１）に示すように、タイミングパルスＳＷ１のみがＬレベルとなるので、電圧Ｖ１に対応した電流が加算回路７９から出力されるため、レーザーダイオード８から出射されるレーザー光のパワーはＰ１のクーリングレベルとなる。これにより、レーザー光は、図３（Ａ１）で示すようになる。

ここで、前述したようにＰ４はＧＮＤレベル付近の小さい値であることがあり、オフセットやバラツキの影響を受け易くなる。しかし、本実施の形態では予め本来必要となるコントロール電圧値Ｖ４のｍ倍の電圧値Ｖ４’を出力するようにしているが、電圧値Ｖ４’にはオフセットやバラツキが含まれており、それをｑとすると、
Ｖ４’＝ｍ・Ｖ４＋ｑ
であるので、それを抵抗分圧回路６で１／ｍ倍してからレーザードライバ７ａに入力すると、レーザードライバ７ａに入力される制御信号ｐ'は、
ｐ'＝（ｍ・Ｖ４＋ｑ）・（１／ｍ）＝Ｖ４＋（ｑ／ｍ）
となり、オフセットやバラツキの影響は１／ｍに低減できる。

なお、Ｖ４とｑは逆数である必要はなく、結果として、ｐ'が所望のレベルを示すことが出来ればよいことは勿論である。

また、タイミング制御回路９から図３（Ｂ２）〜（Ｅ２）に示すようなタイミングパルスを出力するときには、レーザーダイオード８から出力されるレーザー光は、図２の回路部１１により図３（Ａ２）に示す記録パルス波形のレーザー駆動信号が生成される。

このように、クーリングレベルとボトムレベルのレベル差（パワー差）Ｐ４が一般的に小さいため、その差Ｐ４をコントロールするＶ４レベルもＧＮＤ近辺のレベルとなり、オフセットやバラツキの影響が問題となるが、本実施の形態によれば、前述したように予めｍ倍した電圧値Ｖ４’を出力し、レーザードライバ７ａへの入力前に抵抗分圧回路６により１／ｍ倍することで、オフセットやバラツキの影響を大幅に低減し、Ｐ４のパワーを確実に制御することが可能となる。従って、本実施の形態によれば、ボトムレベルとクーリングレベルを微妙に変えるなどの設定が正確に行え、クーリング期間のパワーをボトムパワーに対して変えることによる再生波形品質の向上というメリットが得られる。また、新規にレーザー駆動信号生成用のＬＳＩを開発する必要もない。

図４は光ディスク装置の要部である図１の点線で囲んだ回路部１１の第２の実施の形態の構成図を示す。同図中、図２と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図４において、レーザードライバ７ｂは、スイッチ７５〜７８と、加算＆Ｖ／Ｉ回路８０からなる。このレーザードライバ７ｂは図１のレーザードライバ７に相当する。図４においては、レーザードライバ７ｂ内部でコントロール電圧のままスイッチ７５〜７８でパワーの組み合わせを選択し、スイッチ７５〜７８で選択した電圧を加算＆Ｖ／Ｉ回路８０の加算回路部でまず加算した後で、その加算後電圧を加算＆Ｖ／Ｉ回路８０のＶ／Ｉ回路部で電流値に変換して、レーザー駆動信号を生成している。

図５は光ディスク装置の要部である図１の点線で囲んだ回路部１１の第３の実施の形態の構成図を示す。同図中、図２と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図５に示す実施の形態は、図２の第１の実施の形態と比較すると、レーザードライバ７ａの構成は同一であるが、抵抗分圧回路６’が、例えば、光ディスク１の種類に応じて、モードを切替えるためのスイッチ６１を有する点で異なる。

このスイッチ６１により、コントロール電圧Ｖ４’を１／ｍ倍するかどうかを選択でき、Ｐ４を大きな値で使う場合にも対応できるようにしている。すなわち、Ｐ４が小さな値のときには、抵抗分圧回路６’をスイッチ６１をオンとして図２及び図４の抵抗分圧回路６と同一構成としてコントロール電圧Ｖ４’を１／ｍ倍するが、Ｐ４が大きな値の時には、モード制御信号によりスイッチ６１をオフとすることにより、抵抗分圧回路６’を非動作にすることにより、コントロール電圧Ｖ４’はそのままレーザードライバ７ａに入力される。

図６は光ディスク装置の要部である図１の点線で囲んだ回路部１１の第４の実施の形態の構成図を示す。同図中、図４及び図５と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図６に示す実施の形態は、図４の第２の実施の形態のレーザードライバ７ｂと、図５の第４の実施の形態の抵抗分圧回路６’とを組み合わせた構成である。この実施の形態では、第３の実施の形態と同様に、抵抗分圧回路６’内のスイッチ６１によりＶ４’を１／ｍ倍するかどうかを選択でき、Ｐ４を大きな値で使う場合にも対応できるようにしている。

なお、本発明は以上の実施の形態に限定されるものではなく、例えば、パワーの組み合わせは前述した図３に示したものだけでなく、様々な組み合わせを取ることが可能である。また、抵抗分圧回路は２以上のコントロール電圧の伝送系に設けてもよい。

本発明の光ディスク記録装置の一実施の形態のブロック図である。 光ディスク装置の要部である図１の点線で囲んだ回路部１１の第１の実施の形態の構成図である。 図２の動作説明用タイミングチャートである。 光ディスク装置の要部である図１の点線で囲んだ回路部１１の第２の実施の形態の構成図である。 光ディスク装置の要部である図１の点線で囲んだ回路部１１の第３の実施の形態の構成図である。 光ディスク装置の要部である図１の点線で囲んだ回路部１１の第４の実施の形態の構成図である。 従来のレーザー駆動パルスの各例を示す図である。 レーザーダイオードの制御電圧対レーザーパワー・駆動パルス波形の関係の一例を示す図である。 レーザーダイオードの制御電圧対レーザーパワー特性と駆動パルス波形の関係の一例を示す図である。

符号の説明

１ 光ディスク
２ 光学系
３ フォトダイオード（ＰＤ）
４ 比較回路
５ レベル制御回路
６、６’ 抵抗分圧回路
７、７ａ、７ｂ レーザードライバ
８ レーザーダイオード（ＬＤ）
９ タイミング制御回路
１０ 変調回路
６１、７５〜７８ スイッチ
７１〜７４ 電圧−電流変換（Ｖ／Ｉ）回路
７９ 加算回路
８０ 加算＆Ｖ／Ｉ回路

Claims (2)

1. 光学ヘッドの光源であるレーザーダイオードを、記録信号に応じた記録パルス波形のレーザー駆動信号で駆動して、前記レーザーダイオードから出射されるレーザー光のパワーを前記記録信号に応じて制御し、そのレーザー光により光ディスクに信号記録を行う光ディスク記録装置において、
   予め定められた互いに異なるレベルの複数の信号を並列に出力する信号発生手段と、
   前記信号発生手段から並列に出力される前記複数の信号のうち、所定値のｍ倍（ｍは任意の定数）のレベルで出力される少なくとも１つの信号を、１／ｍ倍のレベルに減衰させるレベル減衰手段と、
   前記レベル減衰手段から出力された信号と、前記信号発生手段から並列に出力される前記複数の信号のうち、前記レベル減衰手段に入力されない残りの信号とを、前記記録信号に応じたタイミングパルスに基づいて一以上選択して加算合成することにより、前記記録パルス波形のレーザー駆動信号を生成するドライバ手段と、
   前記記録信号に応じて複数の前記タイミングパルスを生成し、そのタイミングパルスを前記ドライバ手段に並列に供給して信号選択を行うタイミングパルス生成手段と
   を有することを特徴とする光ディスク記録装置。
2. 前記レベル減衰手段は抵抗分圧回路であり、前記レベル減衰手段でレベル減衰される前記少なくとも１つの信号は、前記レーザー光のボトムパワーとクーリングパワーとの差のパワーを示す信号であることを特徴とする請求項１記載の光ディスク記録装置。

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