JP4501876B2

JP4501876B2 - 光ディスク装置

Info

Publication number: JP4501876B2
Application number: JP2006063002A
Authority: JP
Inventors: 圭司上野
Original assignee: Teac Corp
Current assignee: Teac Corp
Priority date: 2006-03-08
Filing date: 2006-03-08
Publication date: 2010-07-14
Anticipated expiration: 2026-03-08
Also published as: JP2007242139A

Description

本発明は光ディスク装置、特に記録レーザ光パワーの調整に関する。

従来より、光ディスクにデータを記録する際に、光ディスクの所定のテストエリアにおいて記録レーザ光パワーを種々変化させてテストデータを記録し、テストデータを再生してその再生品質に基づいて最適記録パワーを設定するＯＰＣの技術とともに、実際のデータ記録中において光ディスクからの反射光量を検出し、反射光量に応じて記録レーザ光パワーを増減調整するＲＯＰＣ（ランニングＯＰＣ）、あるいは記録動作中にデータ記録を中断し、直前に記録したデータの品質を評価し、評価結果に応じて記録レーザ光パワーを調整する技術（いわゆる振り返り法）が実用化されている。

ＲＯＰＣにおいては、データ記録中の反射光量のうち、記録レーザ光によりピットが形成されてその反射光量が安定するレベルＢ部分をサンプリングして検出しており、このレベルＢの値に応じて記録レーザ光パワーを増減調整する。例えば、記録レーザ光パワーをＰ、レベルＢの値をＢとすると、Ｂ／Ｐⁿが一定となるように記録レーザ光パワーＰを調整する。ｎは例えば２等に設定される。

レベルＢ部分のサンプリングは、レベルＢの安定に要する時間や、フィルタリングの帯域等を考慮すると、できるだけデータ長の長いピットで行うのが好都合である。例えば、ＤＶＤでは９Ｔ〜１１Ｔ、１４Ｔ等のデータ長において反射光量をサンプリングしてレベルＢの値を得ている。

下記の特許文献には、内周側より外周側に向けて試し書き領域、バッファ領域、リードイン領域、プログラム領域、リードアウト領域が設けられているディスクを角速度一定の状態で回転させる光ディスク装置において、試し書き領域及びリードアウト領域の外側にある外周領域にテスト信号を記録するとともに記録されたテスト信号を再生することによりレーザ出力値の設定動作を行うことが記載されている。

特開２００２−１５７７３８号公報

ＲＯＰＣでは、上記のとおりできるだけデータ長の長いピットを記録するタイミングでレベルＢを検出するが、最近ではデータ記録速度の高速化要求に応じて記録パルスの絶対時間が短くなっており、たとえデータ長の長いピットに着目したとしてもレベルＢを安定して検出することが極めて困難となっている。

さらに、光ディスクの種類が代わると、データ長の長いピットが存在しない場合も想定される。例えば、次世代光ディスクの一つであるブルーレイディスクでは、最大データ長が８Ｔであり、同期信号であっても９Ｔのデータ長しか有さず、レベルＢの検出が一層困難になる。

一方、振り返り法では、データ記録を中断して直前の記録品質を評価するので、記録時のデータ長に影響されることはないが、直前の記録品質を例えばβ値やγ値、エラーレート等を用いて評価し、その評価結果に応じて現在の記録レーザ光パワーを調整するためには、β値やγ値等の評価パラメータに対して記録レーザ光パワーをどのように増減調整すればよいのか、すなわち、記録レーザ光パワーと評価パラメータとの関係（例えば記録レーザ光パワーとβ値との特性曲線）について正確に知ることが必要である。このような知識は、ＯＰＣを行うテストエリアにおいて取得することが可能であるが、ＯＰＣを実行するテストエリア（ＰＣＡエリア）と実際にデータを記録する領域とは記録感度が異なっているのが一般的であり、記録レーザ光パワーの正確な調整は困難である。

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みなされたものであり、その目的は、データ記録速度の高速化、あるいは次世代光ディスクの短データ長によらず、確実に記録レーザ光のパワーを調整し、記録品質を確保できる光ディスク装置を提供することにある。

本発明は、所定の記録ブロック毎にデータを記録していく光ディスク装置であって、前記記録ブロックはユーザデータ領域を含み、記録レーザ光を照射する照射手段と、データ記録時にデータ記録を中断して記録パワーを調整するパワー調整手段とを有し、前記パワー調整手段は、データ記録を中断した場合に、前記記録ブロックの前記ユーザデータ領域以外の所定領域においてパワーを変化させてテストデータを試し書きし、試し書きしたテストデータを再生して得られる信号品質とパワーとの関係に応じて前記記録レーザ光パワーを調整するものであり、中断直前に記録したデータの品質を評価し、試し書きしたテストデータを再生して得られる信号品質とパワーとの関係並びに中断直前に記録した前記データの品質に応じて前記記録レーザ光パワーを調整し、かつ、試し書きした前記テストデータを再生して得られる信号品質ＱとパワーＰとの関係を、αを所定のオフセットとしてＱ＝ｆ（Ｐ）＋αとして算出し、データ記録を中断する直前のパワーＰｏとデータの信号品質Ｑｏを用いて前記オフセットαを算出することを特徴とする。

本発明では、データ記録を中断した場合に、中断したことを示すために確保される領域、あるいはデータ記録を再開する場合に中断時の位置を確認するために確保される領域を用いてテストデータの信号品質とパワーとの関係を算出し、この関係を用いて記録パワーを調整する。データ記録中断時に確保される領域はユーザデータ領域以外のデータであるから光ディスクの容量を低下させることがない。また、データ記録を中断した部位において信号品質とパワーとの関係を算出するから、ＯＰＣを実行するテストエリア等において両者の関係を算出しこれを援用する場合に比べて、記録パワーの調整精度が向上する。

本発明によれば、データ記録中にデータ記録を中断して記録パワーを高精度に調整することができる。

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。

図１に、本実施形態に係る光ディスク装置の全体構成図を示す。ＤＶＤ、次世代光ディスク（ブルーレイ）等のデータ記録可能な光ディスク１０はスピンドルモータ（ＳＰＭ）１２により回転駆動される。スピンドルモータＳＰＭ１２は、ドライバ１４で駆動され、ドライバ１４はサーボプロセッサ３０により所望の回転速度となるようにサーボ制御される。

光ピックアップ１６は、レーザ光を光ディスク１０に照射するためのレーザダイオード（ＬＤ）や光ディスク１０からの反射光を受光して電気信号に変換するフォトディテクタ（ＰＤ）を含み、光ディスク１０に対向配置される。光ピックアップ１６はスレッドモータ１８により光ディスク１０の半径方向に駆動され、スレッドモータ１８はドライバ２０で駆動される。ドライバ２０は、ドライバ１４と同様にサーボプロセッサ３０によりサーボ制御される。また、光ピックアップ１６のＬＤはドライバ２２により駆動され、ドライバ２２はシステムコントローラ３２からの指令によりＬＤの発光量を制御する。図ではドライバ２２は光ピックアップ１６と別個に設けられているが、後述するようにドライバ２２を光ピックアップ１６に搭載してもよい。

光ディスク１０に記録されたデータを再生する際には、光ピックアップ１６のＬＤから再生パワーのレーザ光が照射され、その反射光がＰＤで電気信号に変換されて出力される。光ピックアップ１６からの再生信号はＲＦ回路２６に供給される。ＲＦ回路２６は、再生信号からフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号を生成し、サーボプロセッサ３０に供給する。サーボプロセッサ３０は、これらのエラー信号に基づいて光ピックアップ１６をサーボ制御し、光ピックアップ１６をオンフォーカス状態及びオントラック状態に維持する。また、ＲＦ回路２６は、再生信号に含まれるアドレス信号をアドレスデコード回路２８に供給する。アドレスデコード回路２８はアドレス信号から光ディスク１０のアドレスデータを復調し、サーボプロセッサ３０やシステムコントローラ３２に供給する。

アドレス信号の１つの例はウォブル信号であり、光ディスク１０の絶対アドレスを示す時間情報の変調信号で光ディスク１０のトラックをウォブルさせ、このウォブル信号を再生信号から抽出しデコードすることでアドレスデータ（ＡＴＩＰ）を得ることができる。また、ＲＦ回路２６は、再生ＲＦ信号を２値化回路３４に供給する。２値化回路３４は、再生信号を２値化し、得られた信号をエンコード／デコード回路３６に供給する。エンコード／デコード回路３６では、２値化信号を復調及びエラー訂正して再生データを得、当該再生データをインタフェースＩ／Ｆ４０を介してパーソナルコンピュータなどのホスト装置に出力する。なお、再生データをホスト装置に出力する際には、エンコード／デコード回路３６はバッファメモリ３８に再生データを一旦蓄積した後に出力する。

光ディスク１０にデータを記録する際には、ホスト装置からの記録すべきデータはインタフェースＩ／Ｆ４０を介してエンコード／デコード回路３６に供給される。エンコード／デコード回路３６は、記録すべきデータをバッファメモリ３８に格納し、当該記録すべきデータをエンコードして変調データとしてライトストラテジ回路４２に供給する。ライトストラテジ回路４２は、変調データを所定の記録ストラテジに従ってマルチパルス（パルストレーン）に変換し、記録データとしてドライバ２２に供給する。記録ストラテジは記録品質に影響することから、通常はある最適ストラテジに固定される。記録データによりパワー変調されたレーザ光は光ピックアップ１６のＬＤから照射されて光ディスク１０にデータが記録される。データを記録した後、光ピックアップ１６は再生パワーのレーザ光を照射して当該記録データを再生し、ＲＦ回路２６に供給する。ＲＦ回路２６は再生信号を２値化回路３４に供給し、２値化されたデータはエンコード／デコード回路３６に供給される。エンコード／デコード回路３６は、変調データをデコードし、バッファメモリ３８に記憶されている記録データと照合する。ベリファイの結果はシステムコントローラ３２に供給される。システムコントローラ３２はベリファイの結果に応じて引き続きデータを記録するか、あるいは交替処理を実行するかを決定する。

システムコントローラ３２は、システム全体の動作を制御し、特に記録に先立つＯＰＣと、データ記録中の振り返り法による記録パワー調整を実行する。ＯＰＣでは、光ディスク１０のテストエリアに記録パワーを階段状に変化させてテストデータを試し書きし、試し書きしたテストデータを再生してそのβ値やγ値、変調度、エラーレート等を測定する。そして、エラーレート等の再生信号品質が所望の値となる記録パワーを選択して最適記録パワーＰｏとする。システムコントローラ３２は、選択した記録パワーＰｏとなるようにドライバ２２を制御する。また、システムコントローラ３２は、データ記録中に振り返り法により最適記録パワーＰｏを増減調整すべくドライバ２２を制御する。

以下、システムコントローラ３２におけるデータ記録中の記録パワー調整処理について、光ディスク１０としてブルーレイを例にとり説明する。

図８に、ブルーレイのデータ構造を示す。データは記録ユニットブロック（ＲＵＢ）毎に管理され、一つのＲＵＢは２７６０チャネルビット（ｃｂｓ）のランイン領域（Ｒｕｎｉｎ領域）と、４９６×１９３２チャネルビットの物理クラスタ（ＰｈｙｓｉｃａｌＣｌｕｓｔｅｒ）と、１１０４チャネルビットのランアウト領域（Ｒｕｎｏｕｔ領域）と、データ記録を中断ないし停止する場合に付加されるガード領域（Ｇｕａｒｄ３）から構成される。物理クラスタがユーザデータ領域である。ランイン領域、物理クラスタ、ランアウト領域、ガード領域のうち、ガード領域は所定の繰り返しビットパターン領域とＡＰＣ領域が設けられる。ガード領域は８ウォブル期間（８×６９チャネルビット）であり、このうち繰り返しビットパターン領域は３ウォブル期間割り当てられ、残りの５ウォブル期間がＡＰＣ領域に割り当てられる。ここで、「ＡＰＣ」（オートパワーコントロール）は、レーザダイオード（ＬＤ）の発光特性は温度依存性があり、同一駆動電流でも発光量が変化し得ることから、電流（ｉ）と発光量（Ｌ）との関係を算出し、所望の発光量が得られる駆動電流を調整することを意味する。このＡＰＣ領域を用いて、駆動電流を種々変化させて発光量を検出し、電流と発光量との関係を算出し、所望の発光量が得られる駆動電流を算出する処理を実行する。例えば、５ｍＷと１５ｍＷでＬＤを駆動し、このときの発光量をＬＤ近傍に配置した受光素子（フロントモニタ）で検出し、ＬＤのｉ−Ｌ特性を学習あるいは補正する。ＡＰＣ領域は上記のとおり５ウォブル分だけ確保されているが、実際にｉ−Ｌ特性を学習あるいは補正するには５ウォブル分は必要とせず、ＡＰＣ領域のうちの残りの領域は未使用のまま残ることになる。また、ＡＰＣ領域はＲＵＢの先頭のランイン領域にも設けられているから、必ずしもガード領域におけるＡＰＣ領域を用いる必要はなく、この場合には５ウォブル期間がそのまま未使用領域として残ることになる。

本実施形態では、このようにデータ中断時に記録されるガード領域のうち、繰り返しビットパターン領域に続くＡＰＣ領域に着目し、このＡＰＣ領域を用いて振り返り法において参照すべき記録パワーと評価パラメータとの関係を取得する。すなわち、データ記録を中断した後、直前に記録したデータの品質を評価するとともに、ＡＰＣ領域を用いて記録パワーと評価パラメータとの関係を算出する。そして、直前の品質、及び算出した関係を用いて現在の記録パワーを増減調整する。記録パワーと評価パラメータとの関係は、ＯＰＣを実行するテストエリアではなく、データ記録を中断したエリアで算出されるため、正確に記録パワーを調整することができる。

図２に、記録ユニットブロックＲＵＢのガード領域に含まれるＡＰＣ領域で記録パワーの調整を行う要部構成を示す。光ピックアップ１６は、ＬＤや４分割フォトディテクタＰＤ、対物レンズ、対物レンズ駆動回路（フォーカス方向及びトラッキング方向の駆動回路）の他、ＬＤを駆動するドライバ（ＬＤＤ）２２を備える。

４分割フォトディテクタからの差信号（内周側信号と外周側信号との差分信号）は再生信号及びウォブル信号としてＰＬＬ回路を含む再生系回路（２値化回路）３４及びエンコード／デコード回路３６のデコーダ３６ｂに供給される。また、４分割フォトディテクタからの和信号（内周側信号と外周側信号との和信号）はローパスフィルタ及びイコライザ４１に供給され、高周波ノイズが除去され所定の周波数成分がブーストされてレベル等化された後にピークホールド回路４３、平均値回路４４、及びボトムホールド回路４６に供給される。

ピークホールド回路４３は和信号のピークレベルを検波してサンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）４８に出力する。平均値回路４４は和信号の平均値を検波してサンプルホールド回路５０に出力する。ボトムホールド回路４６は和信号のボトムレベルを検波してサンプルホールド回路５２に出力する。

サンプルホールド回路４８、５０、５２はそれぞれピークレベル、平均値レベル、ボトムレベルをサンプルホールドし、システムコントローラ３２に供給する。サンプルホールド回路４８、５０、５２でのサンプルタイミングは、再生系回路３４のＰＬＬ回路で得られたクロック信号から与えられる。

エンコード／デコード回路３６のエンコーダ３６ａは、フォーマッタあるいはタイミングジェネレータからのＯＰＣタイミング信号に応じて、データを中断した後に記録すべきガード領域（Ｇｕａｒｄ３）の繰り返しビットパターン領域に続くＡＰＣ領域であることを示すタイミング信号Ｔｏｐｃを受信し、記録パワーと評価パラメータとの関係を算出すべく、記録パワーが階段状に変化するような記録パルスを生成してドライバ２２に供給する。ドライバ２２は、この記録パルスに従ってガード領域のＡＰＣ領域においてテストデータを試し書きする。試し書きされたテストデータの再生信号は再生系回路３４及びデコーダ３６ｂに供給され、復調されてシステムコントローラ３２に供給される。システムコントローラ３２は、復調データを評価し、記録パワーと評価パラメータとの関係を算出する。例えば、各記録パワーで試し書きしたテストデータのβ値を評価し、記録パワーとβ値との関係を算出する。そして、直前に記録したデータのβ値と、記録パワーとβ値との関係を用いて、本来得られるべき目標β値となる記録パワーを算出して記録パワーを増減調整する。具体的には、システムコントローラ３２は以下の手順で記録パワーを調整する。

（１）データ記録に先立ち、光ディスク１０のテストエリア（ＰＣＡ）にてＯＰＣを実行し、最適記録パワーＰｏを設定する。
（２）最適記録パワーＰｏでデータ記録を行う。
（３）予め定められた記録長だけデータを記録した場合、あるいは予め定められた時間だけデータを記録した場合、あるいは予め定められた量の温度上昇が検出された場合、あるいはバッファアンダーランが生じた場合等にデータ記録を中断する。
（４）ガード領域に繰り返しビットパターンを記録するとともに、ガード領域のＡＰＣ領域において記録パワーを階段状に変化させてテストデータを試し書きする。
（５）試し書き終了後、記録中断直前の任意のデータ部分を再生して品質（例えばβ値）を評価する。
（６）試し書きしたテストデータを再生して品質を評価し、記録パワーと評価パラメータとの関係を算出する。
（７）上記の（６）の結果に応じ、あるいは上記の（５）と（６）の関係に応じて現在の記録パワーを調整する。

図３に、記録中断後に記録するガード領域（Ｇｕａｒｄ３）のＡＰＣ領域におけるテストデータの試し書きに用いられる記録パルス（あるいはＬＤからの発光パターン）を示す。図３では、記録パワーを５段階に変化させている。すなわち、現在の記録パワーＰｏに対し、３０％減少させたパワー（０．７Ｐｏ）、１５％減少させたパワー（０．８５Ｐｏ）、現在のパワーＰｏ、１５％増加させたパワー（１．１５Ｐｏ）、３０％増加させたパワー（１．３Ｐｏ）である。ＡＰＣ領域の５ウォブル期間のうち、１つのパワーを１つのウォブル期間に割り当ててテストデータを試し書きする。第１のウォブル期間では記録パワー＝０．７Ｐｏ、第２のウォブル期間では記録パワー＝０．８５Ｐｏ等である。テストデータはランダムでもよく、所定のデータ長を有してもよい。図では、データ長が最短のデータと最長のデータの繰り返しパターンとしている。

図４に、図３のテストデータを試し書きした場合の再生信号波形を示す。図４（ａ）はテストデータの和信号波形、図４（ｂ）はピークホールド回路４３で和信号波形をピーク検波した波形、図４（ｃ）は平均値回路４４で和信号波形を平均値検波した波形、図４（ｄ）はボトムホールド回路４６で和信号波形をボトム検波した波形である。再生信号のβ値は、ＲＣ結合された再生信号のピークレベルをＡ、ボトムレベルをＢとすると、β＝（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）で定義される。システムコントローラ３２は、これらの値を用いて、各記録パワー毎にβ値を算出してメモリに記憶する。なお、光ピックアップ１６でＡＰＣ領域を再生中にデコーダ３６ｂはシステムコントローラ３２にそのタイミング（テストデータの再生タイミング）であることを送信し、システムコントローラ３２はこのタイミング信号に応じて各記録パワー毎のβ値を算出する。

図５に、５段階に変化させた各記録パワー（これをＰ１〜Ｐ５とする）毎に算出されたβ値（これをβ１〜β５とする）をプロットした図を示す。システムコントローラ３２は、このような（Ｐ，β）の組を用いて、両者の関係式β＝ｆ（Ｐ）を算出する。そして、この関係式に、目標となるβ値であるβｍを代入することで、目標となる記録パワーＰｍを算出し、現在の記録パワーを増減調整する。

一方、図５に示すβ１〜β５の検出は短時間で行われるので、ピークホールド回路４３等の検波回路の時定数によってはオフセットしてしまう恐れがある。そこで、図６に示すようにシステムコントローラ３２は両者の関係式β＝ｆ（Ｐ）にオフセットが生じているものとしてβ＝ｆ（Ｐ）＋αを設定し（αは定数）、この式に記録中断直前に記録したデータを再生して得られる（Ｐ，β）の組を代入してαを算出する。そして、この関係式に、目標となるβ値であるβｍを代入することで、目標となる記録パワーＰｍを算出し、現在記録パワーを増減調整する。もちろん、評価パラメータとしてのβ値は一例であり、一般的に評価パラメータをＱとした場合、Ｑ＝ｆ（Ｐ）＋αとして両者の関係を規定すればよく、オフセットαはデータ記録中断直前のデータの評価パラメータＱｏとパワーＰｏから決定すればよい。

なお、システムコントローラ３２は、他の方法により記録パワーを調整してもよい。例えば、急激な記録パワーの変化は再生時のエラーを生じることがあるので、データ記録中断直前の記録パワーＰｏと、上記の方法により算出した記録パワーＰｍとの間で、ある係数ｋを用いて記録パワーを設定してもよい。具体的には、Ｐ＝Ｐｏ＋ｋ（Ｐｍ−Ｐｏ）Ｐｏにより記録パワーを設定する。

このように、本実施形態では、データ記録中断時に、中断した部位において記録パワーと評価パラメータ（β値等）との関係を算出し、これに応じて記録パワーを調整するので、記録パワー調整の精度が向上する。また、記録パワーと評価パラメータとの関係を算出するために使用する領域は、予めデータ記録中断時に確保されているガード領域を援用するため、光ディスク１０の記録容量を低下させることもない。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず他の形態も可能である。

例えば、本実施形態では図２及び図４に示すように和信号をピークホールド回路４３等のアナログ検波回路で検波してシステムコントローラ３２に供給しているが、図７に示すように和信号をＡ／Ｄ変換器５４でデジタル信号に変換してシステムコントローラ３２に供給し、システムコントローラ３２でピーク値やボトム値を検出してβ値を算出してもよい。

また、本実施形態では、ガード領域内のＡＰＣ領域の５ウォブル期間を全て使用してテストデータを試し書きしているが、ＡＰＣ領域の５ウォブル期間のうちの任意の期間をテストデータの試し書き領域として用いることができ、その領域サイズは固定でもよく可変でもよい。可変とする場合、記録パワーを調整する必要性に応じて領域サイズを順次大きく設定することが好適である。例えば、光ディスク１０の内周部分では３ウォブル期間のみを用いてパワーを３段階だけ変化させ、外周部分では５ウォブル期間全てを用いてパワーを５段階に変化させる等、光ディスク１０の半径位置に応じて領域サイズを可変調整する。光ディスク１０の種類に応じてテストデータの試し書き領域サイズを可変調整してもよい。３ウォブル期間のみをテストデータの試し書きに用いる場合、残りの２ウォブル期間は本来の目的であるＡＰＣに用いることができる。

実施形態の光ディスク装置の全体構成図である。光ディスク装置の要部構成図である。テストデータを試し書きする記録パルスの説明図である。再生信号波形（和信号波形）と検波波形のタイミングチャートである。パワーとβ値との関係を示すグラフ図である。パワーとβ値との関係を示す他のグラフ図である。光ディスク装置の他の要部構成図である。ブルーレイディスクのデータ構造説明図である。

符号の説明

１０光ディスク、１６光ピックアップ、２２ドライバ（ＬＤＤ）、３２システムコントローラ、４３ピークホールド回路、４４平均値回路、４６ボトムホールド回路。

Claims

所定の記録ブロック毎にデータを記録していく光ディスク装置であって、
前記記録ブロックはユーザデータ領域を含み、
記録レーザ光を照射する照射手段と、
データ記録時にデータ記録を中断して記録パワーを調整するパワー調整手段と、
を有し、
前記パワー調整手段は、データ記録を中断した場合に、前記記録ブロックの前記ユーザデータ領域以外の所定領域においてパワーを変化させてテストデータを試し書きし、試し書きしたテストデータを再生して得られる信号品質とパワーとの関係に応じて前記記録レーザ光パワーを調整するものであり、中断直前に記録したデータの品質を評価し、試し書きしたテストデータを再生して得られる信号品質とパワーとの関係並びに中断直前に記録した前記データの品質に応じて前記記録レーザ光パワーを調整し、かつ、試し書きした前記テストデータを再生して得られる信号品質ＱとパワーＰとの関係を、αを所定のオフセットとしてＱ＝ｆ（Ｐ）＋αとして算出し、データ記録を中断する直前のパワーＰｏとデータの信号品質Ｑｏを用いて前記オフセットαを算出することを特徴とする光ディスク装置。