JP2007523436A - 媒体及び温度依存性のパワー制御を有する記録装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、記録装置、記録担体、及び記録担体上にデータを記録するために用いる放射パワーの制御方法に関するものであり、書込みパワー制御を温度依存性及びディスク依存性のパラメータに基づいて実行し、特にダイ媒体上への書込み性能の問題を解決する。このことを達成するために、記録担体の非均質性による放射パワーの変化を示す第１制御パラメータを記録位置の関数として予測し、放射パワーの温度依存性を示す第２制御パラメータを測定した温度に基づいて予測する。これにより、特に任意の記録位置間のジャンプの場合における書込みパワー制御の精度を改善することができる。

Description

本発明は、記録装置、及び記録担体上へのデータの記録中に使用される放射パワーを制御するパワー制御方法、及び前記記録装置及び前記パワー制御方法を用いて情報を書込み可能な記録担体に関するものである。

従来の記録可能な光ディスクは、２つの一般的な種類、即ち、追記（１回書込み、ライトワンス）型ディスク及び消去／再書込み可能型ディスクに分かれている。さらに、追記型光ディスクに情報を記録する２つの方法が存在する。第１の記録方法によれば、レーザービームを記録面に投射して記録面を溶解させ、これにより記録面上にピット（小孔）を形成する。第２の記録方法によれば、有機ダイの薄膜フィルムを信号記録面として使用し、レーザービームをこの記録面上に投射することにより反射率を変化させ、これにより光学的に検出可能なマークを記録面上に形成する。

例えばＣＤ−Ｒ及びＤＶＤ＋Ｒディスクのような追記型ディスクには、プレグループ（先行溝）と称されるガイド（案内溝）が設けられている。これらのプレグルーブは、ディスクのラジアル（半径）方向に、中心周波数付近の小さい蛇行をなしている。プレグルーブの蛇行中には、情報がＦＳＫ（Frequency Shift Keying：周波数偏移変調）変調されて記録されている。こうした情報は例えば、ＡＴＩＰ（Absolute Time In Pregroove：プレグルーブ内の絶対時間）と称される記録時間アドレス情報、あるいはＡＤＩＰ（Address In Pregroove：プレグルーブ内アドレス）と称される記録アドレス情報である。

こうした追記型ディスクでは、記録装置のレーザービームを最適な記録パワーに設定するための最適パワー制御（ＯＰＣ：Optimum Power Control）として知られている記録パワー校正プロセスが実行される。光ディスクの記録面は、種々のデータを記録するためのデータエリア、及びレーザービームを最適な記録パワーに設定するためのテスト記録用のパワーキャリブレーション・エリア（ＰＣＡ：Power Calibration Area：パワー校正領域）を含む。ＰＣＡは一般に、ディスクの最内周トラックに設けられ、テストエリア及びカウントエリアから成る。記録時の最適記録パワーの設定は、最適記録パワーをディスク毎に個別に設定することを必要とする。このことは、ディスクの記録特性が１回の製造と次の製造とで異なるからである。このため、ディスクにとって最適な記録パワーを得ることが不可能であることが、記録後の誤り率（エラーレート）及びジッタを生じさせ得る、ということが出てくる。

最適パワー制御（ＯＰＣ）に加えて、広帯域でのハードウエア特徴機能であるランニングＯＰＣ（ＲＯＰＣ）メカニズム、あるいは狭帯域でのソフトウェア特徴機能であるウォーキングＯＰＣ（ＷＯＰＣ）メカニズムを情報記録中に働かせることができる。ＲＯＰＣは、記録パワーを連続的に監視し、必要な際に、ＯＰＣプロセス中に最適な記録パワーが設定された際のピット（またはマーク）から反射して戻る光の強度を、情報記録中に反射して戻る光の強度と比較し、この比較の結果に基づいて記録パワーを適切に修正することによって調整するプロセスである。その結果、ディスクの内周から外周に向かって半径方向に移動しながらディスク上に情報が記録される際にも、そして最適な記録パワーがＯＰＣプロセス中に設定された最適記録パワーから変化する際にも、ＲＯＰＣメカニズムがレーザー記録パワーを連続的に調整することができる。

ＷＯＰＣでは、パラメータβ（記録ピットまたはマークの非対称性を示す）を監視して、連続的な最適書込みパワーを達成する。パワーに対して直線的であるこのパラメータにより、調整方向を決めることができる。このことは、ジッタまたはビット誤り率（またはＢＬＥＲ（Block Error Rate：ブロック誤り率））を監視する際には、パワーに対して二次の関係であるために不可能である。これらの値は、ＯＰＣ手順中に決まる基準値としてのβの特定目標値と比較される。両方の値の差が特定のパワーに変換される。このＷＯＰＣ手順はソフトウェア手順であり、半径方向の変化の補償を可能にする。

しかし、ディスクの外側に書き込んだ後にディスクの内側に書き込むような不連続な記録手順は、次の問題をもたらす。完全なＤＶＤ＋Ｒディスクに書き込むものとする。記録の終了時には、ディスクの内側に位置するファイルシステム領域を更新しなければならない。例えば記録プロセス中の温度変動及びディスク変動を補償するＷＯＰＣメカニズムによるパワー更新が行われたために、ディスクの内側における最適パワーは未知である。このことは、ディスクの内側における更新されたファイルシステム領域の書込み中に不良な書込み性能を生じさせ得る。従来は、この問題は、ファイルシステム領域の更新前にＯＰＣ手順を開始することによって解決してきた。しかし、異なる位置上にある多数の予約トラックに書き込むべきマルチセッション・ディスクの場合には、特にパワーキャリブレーション・エリアが限定されたサイズ（大きさ）を有し、これによりＯＰＣ手順の数が限定されるので、このことは問題を生じさせ得る。ディスクの内側におけるＯＰＣ後にディスクの外側に書き込もうとする場合、特にダイディスク（dye disc：色素記録層を有するディスク）の場合には、さらなる問題に直面する。ディスクが非均質であるために、パワーが不適正になり得る。ディスクの外側にあるいくつかの部分が一時的に書き込まれる編集段階中のビデオ記録後にも同じ問題が生じ得る。従来は、この問題は、記録の中断中に特別なチルト（傾斜）校正を実行して、可能な限りマージン（余裕度）を改善することによって解決してきた。しかし、このことは、ディスク上に記録するための記録時間の増加という欠点をもたらす。

米国特許US 2002/0001270 A1

米国特許US 2002/0001270 A1は、追記型または消去可能型光ディスク上に情報を記録するための光ディスク記録装置用のパワー制御方式を記載し、ここでは、種々の異なる光ディスクの種類毎の半径位置に対応する記録パワー修正値から成る事前記録された修正曲線が提供される。記録セッションの始めには、修正値の表（テーブル）を参照し、これにより、マルチセッション・プロセス中の、ディスク上の任意の半径位置における情報の書込みプロセスを、光ディスクの反りに影響されずに、全体を通して最適な記録パワーで処理することができる。

本発明の目的は、不連続記録の場合にも、追加的なスペース及び記録時間を必要とせずにパワー設定を改善することのできる、改善されたパワー制御方式を提供することにある。この目的は、請求項１に記載の記録装置、請求項１０に記載のパワー制御方法、及び請求項１１に記載の記録担体を提供することによって達成される。

従って、予測した第１及び第２制御パラメータに基づいて記録または書込みパワーを修正することによって、記録パワー精度を改善することができる。第１制御パラメータは、記録担体の記録位置についての非均質性に関係し、第２制御パラメータは温度依存性の波長変化に関係する。これにより、ディスク依存性並びにシステム依存性を補償することができる。このことは、ＤＶＤ＋Ｒディスク、あるいは波長変化に感応して変動し得る他のダイ（色素記録層）メディアにとって特に有利である。

第１予測手段は、学習メカニズムに基づいて前記第１制御パラメータを予測すべく構成することができる。このことを達成するために、記録位置の関数としてのパワー値の表を記憶するためのメモリ手段を設けることができる。こうした学習メカニズムにより、記録パワーに対するディスクの影響を、以前の記録中、あるいは初期学習プロセス中の経験に基づいて特定することができる。

これに加えて、前記第１予測手段は、前記学習メカニズムから得られた値に基づく回帰演算を実行する近似手段を具えることができる。そして、この回帰演算から得られた係数を用いて、前記第１制御パラメータを予測することができる。従って、近似関数を記述する係数を記憶するだけで済み、そして前記第１制御パラメータは、下にある近似関数に基づいて計算することができる。

第２予測手段は、温度センサから供給される測定レーザー温度、及び正規化放射パワーの放射波長に対する依存性を示す所定の制御情報に基づいて、前記第２制御パラメータを計算すべく構成することができる。このことは、温度依存性の前記第２制御パラメータを、所定の制御情報及び測定温度値を用いた単純な演算に基づいて容易に特定または予測することができる、という利点を提供する。上記「正規化」とは、放射パワーの依存性の値が、例えばその最大値、最小値、あるいは平均値のような所定値に関係付けられていることを意味する。

特定例では、所定の制御情報を記録担体上に記憶し、そして対応する読出し手段によって読み出すことができる。これにより、前記所定の制御情報を記録担体上に直接設けて、種々のディスクの種類に対応する制御情報の表を読取り装置内に記憶する必要をなくすことができる。前記パワー制御情報は、新規の、あるいは特別なＡＤＩＰ情報として記録担体に書き込むことができる。

以下、本発明の好適な実施例を、図面を参照しながら説明する。
以下では、ＤＶＤ＋Ｒディスク用の光ディスクレコーダについての好適な実施例を説明する。ＤＶＤ＋Ｒ／＋ＲＷフォーマットは、ディジタルビデオ録画、並びにすべてのＰＣ（パーソナルコンピュータ）のデータ記憶の用途において、ますます一般的になりつつある。ＤＶＤ＋Ｒ／ＲＷフォーマットの競合フォーマットに対する主要な利点は、そのＤＶＤ読出し専用（リードオンリー）システムとの下位互換性にあり、既存のＤＶＤプレーヤでの再生を可能にする。

図１に、本発明の好適な実施例による光ディスクプレーヤの図式的なブロック図を示す。図１では、入力データＤＩが光学ユニット１０に供給されて、光ディスクに記録または書込みされる。光ディスク上には、薄い有機ダイ（色素）フィルムがデータ記憶層として設けられている。記録原理は、ダイの物理的及び化学的構造を不可逆的に変化させることに基づき、この不可逆的変化は、光学ユニット１０が発生する放射ビームを集束させてダイを加熱することによってもたらされる。記録マーク（即ち、ダイが変化した領域）は、周囲の未変化の領域とは異なる光学特性を有し、読出し専用ディスクを読み取る際に得られる読出し信号と比較可能な読出し信号を与える。ディジタル情報は記録マークの長さ、及び記録マーク間のスペースに含まれる。

なお、図１のブロック図は、記録装置の、本発明によるパワー制御手順に関係する部分のみを示し、記録動作を実行するために必要となり得る他の構成要素は簡単のため省略している。

好適な実施例によれば、パワー設定に影響するパラメータをそれぞれの予測ユニットにおいて予測し、予測したパラメータに基づいて光学ユニット１０が用いる書込みパワーを修正する。特に、温度依存性の波長変化を生じさせるシステム依存性、及びディスクの半径方向についての非均質性によるディスク依存性を記述する２つのパラメータを予測することを提案する。これにより、特に波長に敏感なダイ媒体の場合の書込み精度を改善する。予測ベースの制御手順は、ディスクの外径から内径への記録のジャンプが行われる場合に特に有利であり、さもなければ、この場合には、追加的なディスクスペース及び記録時間を取る新たなＯＰＣ手順が必要になる。一般に、逐次的な任意の位置上へのあらゆる記録を改善することができる、というのは、レーザーのパワー依存性を、レーザー温度及びディスク特性の関数としてモデル化することができるからである。

図１に示すように、光学ユニット１０は、パワー変化値(Δα)_Δβを記録位置、即ちディスク半径の関数として、学習メカニズムによって使用されるように、例えばファーストイン・ファーストアウト（ＦＩＦＯ：First-In-First-Out：先入れ先出し）メモリ２０のようなメモリに供給すべく構成されている。ＦＩＦＯテーブル（表）内への記憶は、位置センサ２２から得られた位置の値Ｎ_Sxに基づくものとすることができる。さらに、回帰ユニット２４を用いて、記憶しているパワー変化値を用いた回帰演算を実行して、近似関数を記述する係数ａ、ｂ及びｃを決定することができる。この近似関数に基づいて、パワー制御パラメータ[(Δα)_Δβ]_NSxを、パワー変化のディスク依存性についての予測結果として計算する。

光学ユニット１０は、正規化レーザーパワーのレーザー波長に対する依存性を示す制御パラメータＫ_λ、及び表示パワーＰ_indにおける表示波長を示す波長パラメータλ_indを計算ユニット３０に供給する。両方のパラメータは、例えば光ディスク上のＡＤＩＰ情報中に記憶され、そして光学ユニット１０によって読み出すことができる。この情報は、（ディスクの製造者が）ディスクのプレグルーブ中に事前記憶させることができる。さらに、温度センサ３２を設けて、光学ユニット１０におけるレーザー温度を検出し、測定した温度Ｔ_nを計算ユニット３０に供給する。ディスク依存性の制御パラメータ[(Δα)_Δβ]_NSx、制御パラメータＫ_λ及びλ_ind、及び測定した温度Ｔ_nに基づいて、計算ユニット３０はまず、波長変化に対処するパワー変化を示す予測の温度依存性の制御パラメータ(Δα)_Δλを計算し、そして、光学ユニット１０が供給すべき最適な記録パワーに相当または比例する最終的なパワー制御パラメータ(α)_NSxを計算する。

従って、ディスク上のパワー変化は２つの部分、即ち、波長変化に対処するパワー変化、及び非均質なディスク特性に対処するパワー変化に分けられる。最適な書込みパワーに対する温度の影響は予測することができる、というのは、パワーと温度（波長変化）との関係は既知の関数であるからである。ディスクの非均質性に対処するパワー変化については、ダイディスクの敏感なパラメータをβと称する。このパラメータは、パワー変化をディスク半径または記録位置の関数として、即ち(Δα)_Δβ＝ｆ(Ｎs)として観測することによって予測可能なディスク依存性のパラメータであり、即ち(Δα)_Δβ＝ｆ(Ｎs)であり、ここにＮsはディスク半径を表わす。この観測は、ＦＩＦＯメモリ２０における学習メカニズムによって達成される。こうして、半径の関数としてのディスクの非均質な挙動に対処するパワー変化を分離し、特定媒体のアイデンティティ（独自性）用にディスク半径の関数として記憶する。

これに加えて、書込みパワー対波長の測定は、計算ユニット３０において間接的な方法で、即ち吸収対波長を考慮することによって実行される。このことを達成するために、記録パワーが記録層の吸収に逆比例するものと仮定する。そして、吸収値対波長から記録パワー対波長への変換を行うことができる。従って、合計の予測値は、ＦＩＦＯメモリ２０における有効な学習メカニズム、及び温度センサ３２における測定温度に基づく。

ダイディスク上への一定線速度（ＣＬＶ：Constant Linear Velocity）書込みについては、記録パワーに直接関係する実際のα値を、半径位置Ｎ_Sxに対して、そして特定温度Ｔ_nにおいて、次式(1)に基づいて計算することができる：
(α)_NSx＝(α_OPC)_Topc＋(Δα)_WOPC (1)
ここに、(α)_NSxは実際のα値を表わし、(α_OPC)_Topcは、温度Ｔ_OPCにおける最終のＯＰＣにおける記録パワーのα値を表わし、そして(Δα)_WOPCはα値の変化を表わし、従ってＷＯＰＣ手順におけるパワー変化を表わす。

特定温度については、(Δα)_WOPCは、次式(2)に定義するように２つの部分に分割することができる：
(Δα)_WOPC＝(Δα)_Δβ＋(Δα)_Δλ (2)
ここで、(Δα)_WOPCは既知であり、α値の変化を示し、従って温度変化に対処するパワー変化を示す(Δα)_Δβは、ディスクに対して、特定温度Ｔ_nにおいて、次式(3)に基づいて計算することができる：

ここに、Ｋ_tは波長ゆらぎを温度の関数として表わし（例えば0.22m/℃）、Ｔ_opcはＯＰＣ手順中のレーザー温度を表わし、そしてＫ_λ(Nx)は、正規化レーザーパワーの波長に対する依存性を表わす。特定位置におけるディスクの非均質性に対処するパワー変化は、次式(4)を用いて計算することができる：
(Δα)_Δβ＝(Δα)_WOPC−(Δα)_Δλ (4)

最後に、特定位置及び温度において要求される書込みパワーは、次式(5)に基づいて計算することができ、この式は(1)式と(3)式の組合せに基づくものである：

データ学習メカニズム中には、ディスクの非均質な挙動(Δα)_Δβをディスク半径Ｎ_Sの関数として記憶する。ＦＩＦＯメモリ２０に十分な情報が収集されると、この情報は回帰ユニット２４を用いることによって低減される。回帰ユニット２４によって実行される回帰は、例えば二次多項式回帰である。しかし、他の適切な種類の回帰を用いることもできる。そして、得られた係数ａ、ｂ及びｃはＦＩＦＯメモリ２０に記憶される。ここで、ディスク依存性の制御パラメータ[(Δα)_Δβ]_NSxの決定が可能になる。本発明の代案実施例では、回帰ユニット２４による近似を省略し、そしてディスク依存性の制御パラメータの予測を、学習手順だけから得られた値に基づくものとすることができる。

なお、上記の式(1)〜(5)で定義した計算は計算ユニット３０において実行することができ、そして光学ユニット１０は、式(5)の結果として決まる記録または書込みパラメータに基づいて制御される。

図２に、本発明の好適な実施例によるパワー制御手順の流れ図を示す。記録装置が新たな記録を開始すると、ステップＳ１０１において学習プロセスを開始し、学習プロセスによって、ＦＩＦＯメモリ２０に対応するパワー変化値をロードする。次のステップＳ１０２では、回帰ユニット２４において（随意的な）近似を実行して、近似曲線または近似関数の係数を得る。この近似曲線または関数に基づいて、ＦＩＦＯメモリ２０において、ディスク依存性の制御パラメータが係数ａ、ｂ及びｃを用いて取得または計算される。

次のステップＳ１０３では、パラメータＫ_λ及びλ_indが光ユニット１０によって読み出され、そして計算ユニット３０に供給される。そしてステップＳ１０４では、温度センサ３２で検出または測定した温度値が計算ユニット３０に入力され、計算ユニット３０は、ディスクから読み出した入力パラメータ、検出した温度値、及びＦＩＦＯメモリ２０から供給される予測したディスク依存性の制御パラメータ（ステップＳ１０５）を用いて、最適な書込みまたは記録パワーの予測を実行する。最後に、ステップＳ１０６では、記録位置の任意の変化が生じたか否かをチェックする。記録位置の任意の変化が生じていれば（イエス）、ステップＳ１０４に戻って、変化している可能性のあるセンサ入力及びディスク依存性の予測値を計算ユニット３０に供給する。記録位置の任意の変化が生じていなければ（ノー）、記録位置の任意の変化が生じるまで待ちループに留まる。

なお、本発明は上述した実施例のみに限定されず、あらゆる記録装置において、書込みパワーに影響するディスク依存性のパラメータと温度依存性のパラメータとを組み合わせた補償を達成することができる。特に、本発明は光ディスク媒体に限定されず、上述した特徴を有するあらゆる記録媒体に用いることができる。さらに、本発明はＣＡＶ（Constant Angular Velocity：一定角速度）書込み手順にも適している。

さらに、温度変化によって要求されるパワー変化を予測するのに適したあらゆる種類の制御パラメータを、記録媒体上あるいは記録装置内に記憶することができる。これに加えて、ディスク依存性の制御パラメータの予測は、学習手順だけから得られた値に基づくことができ、そして回帰ユニット２４による近似を省略することができる。従って、これらの実施例は請求項の範囲内で変形することができる。

本発明の好適な実施例による記録装置のブロック図である。 本発明の好適な実施例による電力制御方法の流れ図である。

Claims (13)

1. 放射パワーを有する集束放射ビームによって記録担体を照射することによって前記記録担体上にデータを記録する記録装置において、
   前記集束放射ビームを発生する手段と；
   前記記録担体の非均質性を補償するために必要な放射パワーの変化を記録位置の関数として示す第１制御パラメータを予測する第１予測手段と；
   前記放射パワーの温度依存性を示す第２制御パラメータを予測する第２予測手段と；
   前記第１及び第２制御パラメータに応じて前記放射パワーを制御するパワー制御手段と
   を具えていることを特徴とする記録装置。
2. 前記第１予測手段が、前記第１制御パラメータを学習メカニズムに基づいて予測すべく構成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記第１予測手段が、前記記録位置の関数としての放射パワー値の表を記憶するメモリ手段を具えていることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 前記第１予測手段が、前記学習メカニズムから得られた値に基づく回帰演算を実行する近似手段を具えていることを特徴とする請求項２または３に記載の装置。
5. 前記第１予測手段が、前記回帰演算から得られた係数を用いて、前記第１制御パラメータを予測すべく構成されていることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 前記第２予測手段が、前記第２制御パラメータを、温度センサから供給される測定したレーザー温度、及び正規化放射パワーの放射波長に対する依存性を示す所定の制御情報に基づいて計算すべく構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の装置。
7. さらに、前記所定の制御情報を前記記録担体から読み出す読出し手段を具えていることを特徴とする請求項６に記載の装置。
8. さらに、次式：
   

   

   
   に基づいてレーザーパワー制御値を計算する計算手段を具えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の装置。
9. 前記記録装置が光ディスクレコーダであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の装置。
10. 記録担体上にデータを記録するために使用する放射ビームの放射パワーを制御するパワー制御方法において、
    前記記録担体の非均質性を補償するために必要な放射パワーの変化を記録位置の関数として示す第１制御パラメータを予測するステップと；
    前記放射パワーの温度依存性を示す第２制御パラメータを予測するステップと；
    前記第１及び第２制御パラメータに応じて前記放射パワーを制御するステップと
    を具えていることを特徴とするパワー制御方法。
11. 記録層を有する記録担体であって、放射パワーを有する集束放射ビームによって前記記録層を照射することによって前記記録層にデータを記録する記録担体において、
    前記記録担体が、前記放射パワーに要求される温度依存性を示す制御パラメータを記憶する制御領域を具えていることを特徴とする記録担体。
12. 前記制御パラメータが、正規化レーザーパワーの波長に対する依存性を示すことを特徴とする請求項１１に記載の記録担体。
13. 前記制御領域が、前記記録担体のプレグルーブから成ることを特徴とする請求項１１または１２に記載の記録担体。

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