JP5188200B2 - 光学的記録再生装置 - Google Patents

Description

本発明は光ディスク等の情報記録媒体へ情報を記録し、或いは再生する光学的記録再生装置に関し、特に記録時のレーザパワーの調整に関するものである。

光学的記録再生装置は、主にパーソナルコンピュータ等の周辺機器として使用され、媒体の可搬容易性や低価格性などにより、大容量データストレージ機器として発展してきた。特に、連続したデータを間欠的に記録可能なこと、あるいは連続長データから任意部分データを高速かつランダムに情報再生可能なことなど、テープ状記録媒体では実現し得ないデータアクセシビリティ優位性を備えている。

そして今日では、光学的記録再生装置のさらなる高密度化や転送速度の高速化が進展しており、マルチメディア機器の主軸として、高精細画像情報のディジタル記録再生装置への用途が開かれている。

このように高速高密度を達成している光学的記録再生装置では、データの記録または再生におけるレーザビームの記録パワーの最適な調整が大変重要である。最適な記録パワーは、光ディスク（媒体）におけるトラック幅やピッチ、溝形状、色素膜の材料感度や半径方向の均一性などに影響される。

一般に、こうした固体差は光ディスク固有のものであり、光ディスクが異なると最適記録パワーも異なる。また、同一の光ディスクであっても、光ディスクの反り、光ディスク面上の汚れ、使用回数の増大や光ディスク保存状態によって経時変化が発生する。したがって、記録パワーの実効値が変化することから、記録パワー最適値が変動することになる。また、これら光ディスクに対する記録再生プロセスにおいては、使用環境次第では装置内の温度の変化により、最適な記録パワーあるいは再生パワーが変化する恐れがある。

そのため従来技術では、光ディスク半径方向の特性差や記録中の温度変化に応じて記録パワーを補正する方法として、間欠記録の休止期間中に直前に記録された領域を再生し、得られた再生信号に応じて記録パワーの補正を行なう手法が提案されている。
特開平７−２４４９３０号公報

しかしながら、ＤＶＤレコーダやビデオカムコーダなどの録画機器での使用の場合、ポーズ操作により記録待機時間が長くなってしまう場合がある。そして、その間に大きな温度変化が発生する可能性がある。上記特許文献に記載されら従来技術の方法では、記録パワーは前に記録した時の温度に対して最適な記録パワーが設定されるため、記録を再開するまでの間に大きな温度変化があると先に設定した最適な記録パワーとは異なったものになってしまう。

そこで、本発明の目的は、記録待機中に大きな温度変化があったときでも正しい記録パワーで記録の再開を行い、光ディスク全面において安定した品質の記録を実現することにある。

上記課題を解決するために、以下を提供する。

光ディスクに断続的に情報を記録する光学的記録再生装置において、
前記光ディスクにレーザビームを用いて情報を記録する記録手段と、前記断続的な記録の記録待機中に、既に記録が行なわれた記録部分より前記情報を再生して信号品質を評価する手段と、装置内温度を検出する手段と、前記評価の結果及び検出された装置内温度に基づいて、前記記録手段のレーザビームの記録パワーを補正する手段とを備え、
前記補正手段は、前記評価手段の評価結果に基づいて前記記録手段のレーザビームの記録パワーを補正すると共に、前記記録待機の複数のタイミングで装置内温度を検出し、前記補正されたレーザビームの記録パワーを前記複数の装置内温度の温度差に基づいて補正し、更に、前記装置内温度を検出する手段は、前記レーザビームが再生パワーにセットされた状態で、前回の記録終了の直後と記録再開直前に装置内温度を検出することを特徴とする光学的記録再生装置。

本発明によれば、断続的な記録において、直前に記録された領域を再生することにより得られた再生信号の信号品質と、検出された装置内温度に基づいて記録パワーの補正を行なっている。これにより、記録待機期間中に大きな温度変化が生じても常に最適な記録パワーを設定することが可能であり、その結果、光ディスク全面において一定の品質で記録を行なうことが可能となる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

本発明による記録パワー調整は、例えば、図１に示すような光学的記録再生装置１００に適用される。なお、本明細書で言う記録パワーとは、後述する光源から出射された光束（レーザビーム）の記録時における強度のことである。

＜光学的記録再生装置１００の構成要素及び一連の動作＞
光学的記録再生装置１００は、ディスク状の記録媒体である光ディスク（以下「ディスク」と記す）１０１、光ピックアップ（以下「ＯＰＵ」と記す）１２０、スピンドルモータ（以下「ＳＰＭ」と記す）１１０を備える。更に、スピンドルモータドライバ（以下「ＳＰＭドライバ」と記す）１０９、ＬＤパワー制御回路１１１（なおＬＤとは、レーザダイオードの略称。すなわち光源のこと。以下同じ。）、アクチュエータドライバ１１３、送り機構１１２、サーボ記録再生プロセッサ１１４、ディスクコントローラ（ＣＰＵ）１１５を備えている。

図１の全体構成ならびに基本動作を説明する。

ディスクコントローラ１１５は、ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）を備える。外部インタフェース１１６を介して、不図示の操作系からユーザー指示コマンド、あるいは所定のプログラムを実行することで、光学的記録再生装置１００全体の動作を制御する。

ディスクへの記録あるいは再生動作は、メモリ１１７を介して、周知のショックプルーフ（間欠駆動）制御がなされる。

ディスク１０１は、例えば有機色素を記録層に備えたライトワンス（追記型）タイプのディスクである。ライトワンスタイプでは、記録時に照射された強い光ビームが色素膜で吸収され、熱変質することで、媒体の反射率が変化する。このタイプのディスクは、記録は１回しかできないが、プレーヤーの再生互換が高く比較的安価なため、需要が急拡大している。

次に、ディスクコントローラ１１５ならびにサーボ記録再生プロセッサ１１４によるサーボ・記録再生処理を説明する。

プロセッサ１１４は、ＳＰＭドライバ１１１によって、ＳＰＭ１１０の回転駆動制御を行なう。ここで、スピンドルモータの回転制御は、所謂ＣＬＶ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｌｉｎｅａｒ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ；線速度一定）である。ディスク１０１には、トラック溝にそってウォブルと呼ばれる蛇行側壁が形成されている。ディスク回転速度は、検出されたウォブル信号の周波数が目標値になるように制御される。

ＯＰＵ１２０は、対物レンズ１０２、アクチュエータ１０３、光学系１０４、ＬＤ／ドライバ１０５、再生信号センサ１０６、ＬＤパワーモニタセンサ１０７、温度センサ１０８によって構成されている。なお、装置内には光源近傍に温度センサ１０８が配置されている。温度センサ１０８によって、装置内の温度の検出が行われる。

ＯＰＵ１２０はフレキシブルケーブル等によって、サーボ記録再生プロセッサ１１４、あるいはスピンドルモータ、アクチュエータドライバ１１３に接続されている。

ＬＤ／ドライバ１０５は、光源、すなわち半導体レーザ素子（以下「ＬＤ」と記す）ならびにレーザドライバである。光源（ＬＤ）より出射されたレーザ光（レーザビーム）は、光学系１０４、対物レンズ１０２を介して、ディスク１０１に照射される。また、ＬＤパワーモニタセンサ１０７は、半導体受光センサと光電変換アンプによって構成される。ＬＤより出射されたレーザ光の一部は、ＬＤパワーモニタセンサ１０７で検出される。そして、ＬＤパワーモニタセンサ１０７、サーボ記録再生プロセッサ１１４、ＬＤパワー制御回路１１１によってＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）ループが構成される。すなわち、ＬＤパワーモニタセンサ出力とディスクコントローラ１１５で設定された目標パワーが一致するようＬＤからの出射パワーがフィードバック制御される。

再生信号センサ１０６は、半導体受光センサと光電変換アンプによって構成される。図２にディスク上の光スポットの配置、再生信号センサ構成、そしてサーボ記録再生プロセッサにおける演算処理部を示す。

同図において、メインビームＭａｉｎは、トラック中心に位置制御される。サブビームＳＵＢ１、ＳＵＢ２は、Ｍａｉｎに対して１／２トラックだけ半径方向にずらして位置制御される（差動プッシュプル法；Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｐｕｓｈ Ｐｕｌｌ）。

図２における再生信号センサ部は、３ビームにそれぞれに対応して、メインビームＭａｉｎの反射光は４分割センサ（Ａ〜Ｄ）、サブビームＳＵＢ１、ＳＵＢ２の反射光は、夫々２分割センサ（Ｅ〜Ｆ、Ｇ〜Ｈ）に照射される。再生信号センサ出力は、フレキシブルケーブル等を介してＯＰＵ１２０からサーボ記録再生プロセッサ１１４の演算処理部に伝送される。演算処理部では、ゲイン制御（Ａｕｔｏ Ｇａｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ）、フィルタ処理（Ｐｒｅ Ｆｉｌｔｅｒ）、ディジタル化（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）されて、Ａ〜Ｈ各チャンネル信号が演算処理される。ここで、メインビームの反射光の総和であるＳＵＭ信号は、
ＳＵＭ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ
として演算出力される。また、４分割センサの対角和の差信号は、メインビームのフォーカスエラー／ＦＥ信号として演算出力される（非点収差法）。
ＦＥ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）
また、メインビームのプッシュプル信号は、（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）として得られるが、ディスク半径方向の対物レンズシフトに起因するオフセットが含まれている。そこで、サブビームのプッシュプル成分（Ｅ−Ｆ）＋（Ｇ−Ｈ）を所定係数ｋ倍した後、差分演算し、当該オフセット成分をキャンセルしたトラックエラー／ＴＥ信号を生成する。
ＴＥ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）−ｋ｛（Ｅ−Ｆ）＋（Ｇ−Ｈ）｝
なお、所定係数ｋは、メインビームとサブビームの分割光量比に応じて決定される定数である。

以上より、フォーカスエラー／ＦＥ信号に基づいて、光ビームスポットの焦点位置制御（フォーカス制御）がなされる。また、トラッキングエラー／ＴＥ信号に基づいて、情報トラックに対して光ビームスポットを溝方向に追従制御させるトラッキング制御がなされる。なお、トラッキング制御は、アクチュエータ１０３における微調整と、送り機構１１２による粗調整で制御される。即ち、対物レンズ位置がアクチュエータの可動範囲端に位置されたことが検知されると、送り機構１１２が稼動して、ＯＰＵ１２０全体をディスク半径方向に移送する。このように、アクチュエータ１０３による微調制御と、送り機構１１２によるＯＰＵ１２０の移送を組み合わせて、光ビームスポットはディスクの所定トラックに追従制御される。また、送り機構１１２は、ＯＰＵ１２０をディスク半径方向に移送して（トラバース制御）、所定アドレスへのシーク動作を担う。

次に、ディジタル化された再生信号は、不図示のＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）によって再生信号のエッジに同期したクロックが生成され、データ処理される。さらに、ＰＲＭＬ（Ｐａｒｔｉａｌ−Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｍａｘｉｍｕｍ−Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）によるデータ検出、ＥＣＣ（誤り訂正；Ｅｒｒｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｄｅ）等、所定の復号処理がなされる。

一方、ディスク１０１への記録はサーボ記録再生プロセッサ１１４において、ディスクフォーマットに準拠した変調処理で記録パターンが生成される。ＬＤ／ドライバ１０５は、記録パターンに応じてレーザ発光パルスの波形整形・タイミング制御がなされ、所謂ライトストラテジ動作を担う。

ディスクコントローラ１１５は、ショックプルーフ動作で記録を行なう。具体的には、装置に入出力されるデータのレート（低速）とディスクに記録するレート（高速）の差を利用して、ディスクアクセスを間欠的（断続的）に動作させる。即ち、外部インタフェース１１６からの信号がメモリ１１７に蓄積される間、ディスクアクセスを休止状態（記録待機中）にしておく。休止状態とは、電力消費の多いＬＤを消灯して、関連する電気回路ブロックの動作を止めることである。メモリ１１７に所定量のデータが蓄積されたらディスクアクセスを開始して、メモリ１１７に蓄積されたデータをディスク１０１に記録する。ディスクへの記録が終了したら、ディスクアクセスを再び休止状態にする。このようにディスクアクセスを間欠的に行なうことで、休止時にＬＤ消灯できるので、平均的な電力消費が削減できる。また、装置外部から振動や衝撃が加わっても、メモリ１１７がバッファ状態となり、サーボ復帰処理（リトライ処理）ができるので、耐震信頼性向上の効果が得られる。なお、このような通常の間欠動作のほかに、ユーザ操作によるポーズ動作中にも休止状態となる。本発明における断続的な記録動作とはポーズ動作も含んで意味する。

＜光学的記録再生装置１００の記録パワー調整フロー＞
図３は、本発明による断続的な記録時における記録パワーの調整を示すフローチャートである。図３を用いて具体的な調整フローを説明する。

最初に、ディスク１０１への最適な記録パワーの初期値を求める。上位コマンドからの指示等により、ディスクコントローラ１１５は、記録パワーを決定するＯＰＣ（Ｏｐｔｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を実施する。具体的には、ＯＰＵ１２０をディスク１０１の所定領域ＰＣＡ（Ｐｏｗｅｒ Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ Ａｒｅａ）に移動し、試行記録と再生信号評価を実施する。

より詳述すると、まず、記録パワーを複数段階変更しながらテスト信号の記録を行なう。次に、試行記録したデータを再生し、記録パワー毎に再生データを取得して、信号品質を評価する。このような再生時に得られた信号品質の評価には、たとえば、再生信号の振幅の対象性を示すアシンメトリ（β値）、エッジのゆらぎを示すジッタ値、あるいは再生データの信頼性を示すエラー率などを指標とする。そして、最も記録品位が良好となる記録パワーの値、すなわち最適記録パワーを求める（Ｓ１００）。

求められた最適記録パワー（Ｐｏ）は、所定レジスタに格納する。同時に、Ｐｏを求めた時刻、温度などの条件も属性情報として保持しておく（Ｓ１０１）。

上位コマンドの指示によって、所定レジスタに格納された最適記録パワーを設定して、ディスク１０１への記録準備を行なう（Ｓ１０２）。

ディスクコントローラ１１５は上位コマンドの指示によりＯＰＵ１２０を所定の位置に移動して記録を開始する（Ｓ１０３）。

ディスクコントローラ１１５は、上位コマンドの指示する記録終了アドレスに到達したら記録を終了し、レーザビームを再生パワーにする（Ｓ１０４）。

同時にディスクコントローラ１１５は、ＯＰＵ１２０内部の温度センサ１０８によりドライブ内の温度検出を行う。そして、検出された温度ｔ１を記憶手段であるメモリ１１７に格納する。

ここでは記録終了直後に温度ｔ１の測定を行なっているがＳ１０４で記録を終了させる直前に温度ｔ１の測定を行なってもよい（Ｓ１０５）。ディスクコントローラ１１５は、ＯＰＵ１２０をＳ１０４における記録終了アドレスが小さくなる方向に数トラックに移動して、直前に記録された記録部分（記録領域）を再生し、再生信号の検出、評価を行う。なお、本実施例ではアシンメトリ（もしくはβ値）の検出を行なう。検出した評価結果はメモリ１１７に格納する（Ｓ１０６）。

ＬＤパワー制御回路１１１は、ＯＰＵ１２０のＬＤ／ドライバ１０５を消灯し、休止状態（記録待機中）にする（Ｓ１０７）。

データ記録が終了し、メモリ１１７にデータが蓄積されず、ディスクの排出、ファイナライズ等の要求きた時にはレーザパワー調整処理を終了する（Ｓ１０８）。

上位コマンドの指示によって記録要求がなされ、メモリ１１７に所定量のデータが蓄積されたら、ディスクコントローラ１１５は、ＬＤパワー制御回路１１１により、ＯＰＵ１２０のＬＤ／ドライバ１０５に再生パワーをセットして点灯する。次に、記録再開直前に、サーボ記録再生プロセッサ１１４によりフォーカス、トラッキング制御を行う。同時に、ディスクコントローラ１１５は、ＯＰＵ１２０内部の温度センサ１０８によりドライブ内の温度検出を行なう。そして、検出された温度ｔ２をメモリ１１７に格納する（Ｓ１０９）。

なお、以上のようにｔ１とｔ２の検出を再生状態という同一の条件において行なうことにより、温度測定の信頼性を向上させることができる。

次に、本発明の特徴でもある記録パワーの補正を行なう。

ここでは有機色素タイプのライトワンスディスクに対してアシンメトリ値を指標にしたＯＰＣを行なったときの例を用いて説明する。

記録パワーの補正はＳ１１０とＳ１１１の２つのステップの順で行なわれる。

最初のステップＳ１１０は、断続的な記録において、前回の記録状態に基づく記録パワーの補正である。つまり、休止状態に入る直前に記録した情報の再生信号品質に基づく記録パワーの補正である。

次のステップＳ１１１は、断続的な記録において、休止状態における装置内温度の変化（温度差）に基づく記録パワーの補正である。

まず、Ｓ１１０においては、Ｓ１０６においてメモリ１１７にて格納されたアシンメトリ値（もしくはβ値）に基づいて記録パワーの補正を行なう。

ここで例として、光ディスクのアシンメトリ値の記録パワー依存性を利用した記録パワー補正方法の説明を行なう。記録パワーとアシンメトリ値の関係を図４に例示する。横軸は記録パワー（ｍＷ）であり、縦軸はアシンメトリ値を表している。記録パワーが８ｍＷから９ｍＷに変化した時に、アシンメトリ値は０．００から０．１０へと変化する。つまり１２．５％のパワーの変動に対しアシンメトリ値が１０％変化することになる。つまり１％のアシンメトリ値を変化させるためには現在の記録パワーを１．２５％変化させればよいことになる。

ここで、Ｓ１００でのＯＰＣの目標のアシンメトリ値が０．００であったとする。そして、Ｓ１０６における再生信号のアシンメトリ値が０．０１であったとする。そのとき、目標とするアシンメトリ値より１％値が大きいので記録パワーを１．２５％減らすように記録パワーの補正を行なう。

この補正を行なうことで記録中に温度やディスクのラジアルチルトなど記録品質に関わるパラメータが変化したことによる記録パワーのズレ分の補正がなされる。

なお、ここでは記録パワーの補正をアシンメトリ値と記録パワーの関係によって行なっているが、これ以外にもジッタ値と記録パワー、変調度と記録パワーの関係など記録パワーに関して何らかの依存性をもつパラメータを基準にして補正を行なう構成でもよい。もしくは固定値を補正に用いている構成でもよい（Ｓ１１０）。

次に、Ｓ１１１では、Ｓ１１０で求めた記録パワーに対して休止状態（記録待機中）に発生した温度変化に対する温度補正を行なう。

ここで休止状態で発生した装置内の温度変化に対する記録パワーの調整方法について詳述する。

まず、温度センサ１０８の検出結果（ｔ１、ｔ２）より、装置内の温度変化（温度差）△Ｔ（＝ｔ１―ｔ２）を算出する。次に、この算出値を用いて最適記録パワーの補正量△Ｐを求める。ここで、装置内の温度変化によりＬＤそのものが温度変化を引き起こし、発射されるレーザの波長が変わることが分かっている。そのため、レーザ波長とレーザ波長によって変化するディスク１０１（有機色素タイプのライトワンスディスク）の吸光度（Ａｂｓ）の関係を図５に例示する。図５の横軸は、レーザ波長で単位はｎｍであり、縦軸は、吸光度をあらわしており、基準となる波長における吸光度からの割合を示している。６６０ｎｍが基準の波長とした時に波長変化＋１ｎｍあたり、吸光度（記録感度相当）が５％低下する特性を示している。また、ＬＤはこの波長域で一般に、約＋０．２ｎｍ／℃の温度依存性を有している。つまり、レーザ波長変化６ｎｍは、約３０℃のレーザ温度変化に相当する。これはＬＤそのものの温度変化によって、ＬＤから出射されるレーザの波長が変動し、ディスクの記録感度が変化することを示している。

ここで図６は、図５の吸光度特性を有するディスクにおいて、横軸に装置内の温度、縦軸に最適記録パワーの変化量（補正量）を示したものである。図６において、例えば装置内の温度が３０℃変化することにより、最適記録パワーを約３０％（△Ｐ）上げる必要があることが分る。この温度と最適記録パワーとの相関関係を示すデータはテーブルとしてメモリ１１７に予め記憶されている。

以上から、装置内の温度変化△Ｔによって及ぼされるレーザ波長シフトによるディスクの吸光度の変化に対しては、前記テーブルを参照してＬＤの記録パワーの補正が行なわれる。その結果、吸光度が変化してもディスクに吸収させる熱量を一定に保つことができ、所望の形状、長さのマークを形成することが可能となる。これにより、ディスク全面において一定の品質で記録をすることが可能となる（Ｓ１１１）。

なお、以上のように、Ｓ１１０、Ｓ１１１の順で記録パワーの調整を行う理由は、記録動作の再開直前に検出された温度に基づいて補正を行なったほうが、より温度変化の影響を反映させることができるためである。また、Ｓ１１０、Ｓ１１１では、アシンメトリ値及び温度の変化が小さい場合は記録パワーを補正しないように構成しても良い。

なお、温度と最適記録パワーの相関関係を示すデータは、光ディスクの種別毎に異なるので、種類毎に温度と最適記録パワーとの相関関係を示すテーブルを予めメモリ１１７に記憶しておくことが好ましい。

光学的記録再生装置の機能ブロック図である。 アクチュエータ制御信号を説明する図である。 本発明の第１の実施形態に関わる動作を示すフローチャートである。 有機色素ディスクにおける記録パワーとアシンメトリの関係である。 有機色素ディスクにおけるレーザ波長と吸光度（記録感度）の関係を説明する図である。 有機色素ディスクにおけるレーザ温度と最適記録パワーの関係を説明する図である。

符号の説明

１０１ 光ディスク
１０２ 対物レンズ
１０３ アクチュエータ
１０４ 光学系
１０５ ＬＤ／ドライバ
１０６ 再生信号センサ
１０７ ＬＤパワーモニタセンサ
１０８ 温度センサ
１０９ ＳＰＭドライバ
１１０ ＳＰＭ
１１１ ＬＤパワー制御回路
１１２ 送り機構
１１３ アクチュエータドライバ
１１４ サーボ記録再生プロセッサ
１１５ ディスクコントローラ
１１６ 外部インタフェース
１１７ メモリ

Claims (3)

1. 光ディスクに断続的に情報を記録する光学的記録再生装置において、
   前記光ディスクにレーザビームを用いて情報を記録する記録手段と、前記断続的な記録の記録待機中に、既に記録が行なわれた記録部分より前記情報を再生して信号品質を評価する手段と、装置内温度を検出する手段と、前記評価の結果及び検出された装置内温度に基づいて、前記記録手段のレーザビームの記録パワーを補正する手段とを備え、
   前記補正手段は、前記評価手段の評価結果に基づいて前記記録手段のレーザビームの記録パワーを補正すると共に、前記記録待機の複数のタイミングで装置内温度を検出し、前記補正されたレーザビームの記録パワーを前記複数の装置内温度の温度差に基づいて補正し、更に、前記装置内温度を検出する手段は、前記レーザビームが再生パワーにセットされた状態で、前回の記録終了の直後と記録再開直前に装置内温度を検出することを特徴とする光学的記録再生装置。
2. 前記評価手段は、再生された信号のアシンメトリ値、ジッタ値、エラー率のいずれか一つに基づいて前記再生信号の品質を評価することを特徴とする請求項１に記載の光学的記録再生装置。
3. 更に、前記光ディスクの種類毎に、前記温度とレーザビームの記録パワーとの関係を示すテーブルを記憶しているメモリを備えることを特徴とする請求項１に記載の光学的記録再生装置。

Images