JP2009054281A - 情報記録再生装置及び情報記録再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の光学的情報記録再生装置では、再生信号の振幅情報によるBeta値のみによる情報の記録品質を判定し、該Beta値が許容範囲にない場合、ホストコンピュータにエラー情報を出力するようになっている。また、情報の記録品質の判定は、情報を記録した記録領域を所定の大きさのサンプル領域に分割し、分割された各サンプル領域毎にそこに記録されている情報を再生するため、記録品質が悪い場合において、すぐに、その記録品質を改善する処理を実施することができないという問題がある。
【解決手段】情報の記録直後に情報を再生することによって、再生信号の振幅情報から得られる情報と、再生信号を２値化した信号から得られるエラー情報または性能情報の２つの情報を用いて再生信号の品質を判断して、前者の情報からは記録パワー条件を変更することを、後者の情報からは記録パルス幅条件または再生条件を変更することによって、情報の信頼性を確保する性能を引き出すようにしたものである。
【選択図】図６

Description

本発明は、情報記録媒体上に記録再生を行なう情報記録再生装置係り、特にレーザ光による記録および再生を行なうための情報記録再生技術に関するものである。

従来、光ディスク等の光学的記録媒体上に情報の記録再生を行なうことの可能な光学的情報記録再生装置では、情報を記録した後、記録した情報の一部を再生し、その再生信号のBeta値を算出し、そのBeta値が許容範囲にない場合、ホストコンピュータにエラー情報を出力するものである（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−１６１２７２号公報 （第４−６頁、第１図）

しかしながら、上記従来技術による光学的情報記録再生装置では、再生信号の振幅情報によるBeta値のみによる情報の記録品質を判定し、該Beta値が許容範囲にない場合、ホストコンピュータにエラー情報を出力するようになっている。また、情報の記録品質の判定は、情報を記録した記録領域を所定の大きさのサンプル領域に分割し、分割された各サンプル領域毎にそこに記録されている情報を再生するため、記録品質が悪い場合において、すぐに、その記録品質を改善する処理を実施することができない問題を有している。また、記録品質を改善する処理について何ら言及されていない。

そこで、本発明の目的は、上述した従来技術における問題点を鑑み、情報の記録直後に情報を再生することによって、再生信号の振幅情報から得られる情報と、再生信号を２値化した信号から得られるエラー情報または性能情報の２つの情報を用いて再生信号の品質を判断して、前者の情報からは記録パワー条件を変更することを、後者の情報からは記録パルス幅条件を変更することによって、情報の信頼性を確保する記録品質を満たす情報記録再生装置を提供することである。

本発明によれば、上記の目的を達成するために、再生信号の振幅情報を検出する手段と、再生信号を２値化した信号から得られるエラー情報または性能情報を検出する手段を具備し、情報記録再生装置のコントローラにおいて、再生信号の振幅情報から得られる情報と、再生信号を２値化した信号から得られるエラー情報または性能情報の２つの情報を用いて再生信号の品質を判断し、２つの情報が良好な状態の場合は、記録条件を変更しない。また、上記２つの情報の前者の情報からは記録パワー条件を変更することを、後者の情報からは記録パルス幅条件を変更することによって、情報の信頼性を確保するものである。

本発明によればアナログ的な情報（再生信号振幅等）とデジタル的な情報（ＰＩエラー等）の２つの情報を用いて、記録された情報の信頼性を判定し、上記２つの情報の組み合わせによる記録条件や再生条件の変更を行なうことによって、情報の信頼性を確保する性能を引き出すことができる。

以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して詳細に説明する。まず、図１は、本発明の一実施形態になる光学的情報記録再生装置の構成を示しており、この図において、１は半導体レーザ、２は半導体レーザからの光を平行光に変換するコリメートレンズ，４はディスクへのレーザ光を絞り込んで光スポットを形成する対物レンズ、３はプリズム、５は記録媒体であるＤＶＤディスクを含む光ディスク、６は上記記録媒体５に形成される光スポット形状及び位置制御を行なうためのアクチュエータ、７，８は光検出器、９はプリアンプ、10は再生回路、11はＰＬＬ回路、12は弁別回路、13は高周波重畳回路、14はレーザドライバ、15は記録パルス生成回路、16はシンセサイザを、17はパワー監視回路、18はサーボ駆動回路、そして、19はコントローラをそれぞれ示している。

かかる構成の光学的情報記録再生装置は、基本的には半導体レーザ１を中心とする光ヘッドと情報を記憶させるための記録媒体５、そして記録パルス生成回路15を中心とする記録処理系と、そして、一方上記光ヘッドから得られた再生信号を情報に変換する再生回路10を中心とした再生処理系から構成される。なお、図からも明らかなように、情報を記憶する記録媒体５は、記録膜とそれを保持する基板から構成される。

そして、上位ホストからの命令や情報データはコントローラ19において命令の解読や記録デ−タの変調が行われ、採用されている変調方式に対応する符号列に変換される。また、シンセサイザ16は装置全体の基準クロックを発生させる発振器であり、大容量化の手法としてゾ−ンごとに基準クロックを変えて内外周での記録密度を略一定とするＺＣＡＶ(Zoned Constant Angular Velocity) と呼ばれる記録方法を採用した場合には、シンセサイザ16の発振周波数もゾ−ンに応じて変えていくこととなる。また、記録媒体５を回転させるスピンドルモータ（図示せず）の回転数を変化させて、内外周での線速度を略一定とするＺＣＬＶ(Zoned Constant Liner Velocity) と呼ばれる記録方法を採用した場合には、シンセサイザ16の発振周波数を固定することになる。

また、情報の記録／再生を実施するための光スポットの形状及び位置制御を行なうサーボ機構（フォーカスサーボ及びトラッキングサーボ）は、例えば、光検出器７の前に配置した円柱レンズ（図示せず）と光検出器（４分割）７によりフォーカス誤差信号及びトラック誤差信号を得ることから、この誤差信号をコントローラ19に入力（図示せず）し、さらに、コントローラ19からサーボ駆動回路18にサーボ信号を出力してアクチュエータ６に駆動電流を供給することにより対物レンズ４を移動し、これにより、光スポットの形状及び位置制御を行なう。

また、情報の記録を行なう場合、コントロ−ラ19からの正規の情報データに応じて変調された符号列とシンセサイザ16からの基準クロックが記録パルス生成回路15に入り、記録マークの長さや幅を制御するための記録パルス列に変換される。

次に、上記記録パルス生成回路15において変換されたこれらの記録パルス列は、まず、レーザドライバ14に入力され、レーザドライバ14から供給される記録電流により半導体レーザ１を高出力発振させる。この半導体レーザ１から出た光は、まず、コリメートレンズ２で平行光となってプリズム３を通り、さらに、対物レンズ４により記録媒体５上に収束され、これにより、上記記録パルス列の符号列に応じた記録マークが記録される。

なお、高周波重畳回路13は半導体レーザ１に起因するレーザ雑音を低減するために設けられているものであり、この高周波重畳回路13は、情報の記録／消去時またはオーバーライト時には、レーザの寿命の関点から高周波重畳を休止することもあり得るものである。

一方、本発明の光学的情報記録装置において、上記のようにして記録された情報の再生時に、上記半導体レーザ１を低出力発振させ、その発振光を記録媒体５に入射させる。この記録媒体５からの反射光は、プリズム３により光路が分離され、光検出器７に入射させる。この光検出器７では、入射された光を光電変換した後、プリアンプ９で増幅し、さらに、再生回路10に入力する。この再生回路10は、例えば、波形等化回路、自動利得制御回路、二値化回路などから構成されており、これにより、入力された再生信号を二値化信号とする。また、再生回路10は図３に示すように再生信号の振幅レベルを検出するためのピーク、センタ及びボトム検出回路等も含まれている。

このように、上記再生回路10から出力される二値化信号は、その後、セルフクロッキングのためにＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路11に入力される。このＰＬＬ回路11により得られる、二値化信号に同期した再生クロックと、上記二値化信号とは、デ−タ弁別のために弁別回路12に入力され、その弁別結果としてのデ−タ弁別信号はコントロ−ラ19に入力され、これによりデ−タが復調される。

次に、記録パワー変動による再生信号の変化について図２を用いて説明する。図２(A)は低パワー記録時に得られる再生信号を、図２(B)には適正パワー記録時に得られる再生信号を、図２(C)には高パワー記録時に得られる再生信号をそれぞれ示す。再生信号の振幅変化が判り易い、長いマークと短いマークの組み合わせから得られる再生信号の一例である。マーク部分が図面上で下側に、スペース部分が上側として図示している。長いスペース部分が再生信号のピークレベルであり、長いマーク部分が再生信号のボトムレベルであり、再生信号のマークとスペースの平均レベルがセンタレベルとなる。このセンタレベルは、短いマークとスペースの振幅レベルのほぼ中心位置となる。上記３つのレベルからBeta値が以下のように求めることができる。

Beta＝(A1＋A2)/ (A1−A2) 式（１）
A1＝ピークレベル−センタレベル
A2＝ボトムレベル−センタレベル
このように、ピークレベル、センタレベル、ボトムレベルの３つのレベルからBeta値が算出され、記録パワーに対するBeta値の関係から記録パワーを制御できることが解かる。

次に、再生回路10に含まれている再生信号の振幅レベルを検出するための回路構成を図３を用いて説明する。プリアンプ９から出力された再生信号が再生回路10の内部でデータ弁別とは別に分岐され、エンベロープ検波回路20に入力され、ピーク検波回路21とボトム検波回路22及びセンタ検波回路24で再生信号のピークレベルとボトムレベル及びセンタレベルが検出される。ピーク検波回路21では図２で示した長いスペース部分(図面の上側)の振幅レベルを検出し、ボトム検波回路22では図２で示した短いマークとスペースの振幅レベルのほぼ中心位置を検出し、センタ検波回路24では図２で示した短いマークとスペースの振幅レベルのほぼ中心位置レベルを検出する。

ここで、ゲート発生回路23はコントローラ19からの指令を受けて、記録直後の再生動作時に再生信号のピークレベル、センタレベル、ボトムレベルを検出するために、ピーク検波回路21とボトム検波回路22とセンタ検波回路24及びAD変換器25をコントロールする。AD変換器25に供給されたピークレベル、センタレベル、ボトムレベルをＡＤ変換するとともに、コントローラ19には変換された振幅データが格納される。コントローラ19では、上記格納データを用いて、式（１）の演算を実施してBeta値を算出することができる。

次に、図４を用いて記録パワーに対するBeta値とＰＩ(Parity of Inner-code)エラーの関係について説明する。ＰＩはＤＶＤ−ＲＯＭ/ＲＡＭ/Ｒ/ＲＷ等に用いられているエラー情報の１つである。横軸に記録パワーを示し、縦軸にBeta値とＰＩエラー数を示す。記録パワー100％は、予め最適化された記録パワーである。また、記録パワー100％において、記録パルス幅も最適化されている。この状態において、再生信号の振幅情報であるBeta値は実測値で約7％であり、再生信号を２値化した信号から得られるエラー情報(ＰＩエラー数)は零である。このＰＩエラー数が大きくなる程、情報の信頼性が低下することになる。実際には、エラー訂正等の処理によりある程度のＰＩエラー数までは情報の信頼性は確保することができる。ＰＩエラー数は最大208であり、少なくても100以下程度の性能が必要である。しかし、記録した情報を他の情報記録再生装置で再生するマージン等を考慮(互換性の確保を考慮)すると、記録品質をできる限り向上させておく必要がある。最適化された記録パワー100％に対して、記録パワーを低下させると、Beta値は低下するとともに、記録パワー80％付近からＰＩエラー数が急激に増加する。また、記録パワーが大きくなると、Beta値は増加するとともに、記録パワー120％付近からＰＩエラー数も増加する。したがって、Beta値が約7％付近において、最適記録パワーを得るとともに、ＰＩエラー数がほぼ零となり、情報の信頼性を確保することができる。また、図中に示すように、記録パワーに対するBeta値は直線近似できる。

次に、図５を用いて再生性能低下におけるBeta値とＰＩエラーの関係について説明する。図５は図４で得られた記録マークを、再生性能の1つであるＡＦオフセットを図４の値（最適化されたＡＦオフセット値）に約0.56μm印加して再生した結果である。縦軸及び横軸は図４と同じである。最適記録パワーである100％において、ＰＩエラー数が６０を超えるが、Beta値は約7％付近である。記録パワーが80％以下においてＰＩエラー数が急激に増加(100以上)して情報の信頼性を確保することができない。また、記録パワーが110％以上において、やはり、ＰＩエラー数が急激に増加(100以上)して情報の信頼性を確保することができない。再生性能が低下した場合を図５で説明したが、再生性能が問題ない状態、例えば図４の再生状態において、記録パルス幅が適正化されていない場合、図５で説明したような同様な特性が得られる。これは、記録パワーが最適化されていれば、再生信号の振幅は問題ない性能を得ることができる。しかしながら、記録パルス幅が適正化されていないため、記録マーク長やスペース長が所定の長さから大きくずれるため、最適記録パワーにおいてもＰＩエラー数が大きくなる。さらに、記録パワーが最適記録パワーからずれると、やはり、ＰＩエラー数が急激に増加(100以上)して情報の信頼性を確保することができない。

以上のように、図５において、再生性能が低下した場合と記録パルス幅が適正化されていない場合について同様なBeta値とＰＩエラーの関係について説明した。したがって、記録パルス幅が適正化されている場合には、再生性能を改善する必要がある。また、記録パルス幅が適正化されていない場合には、記録パルス幅を適正化する必要がある。

次に、図６を用いて本発明による処理フローを説明する。まず、記録条件である記録パワーと記録パルス幅の学習を実施しない場合について説明する。101でディスクが挿入されると、初期設定102である回転制御、ＡＦオフセット、ＴＲオフセット及び初期の記録条件を設定して動作を開始する。初期の記録条件とは、記録媒体に予め記録された情報（コントロールデータ等）を読み取り、コントローラ19でレーザドライバ14、記録パルス生成回路15及びシンセサイザ16に初期条件として記録条件を設定する。103で目標トラックに移動して、データ記録104を実施する。記録後のデータを再生する場合には105のデータ再生を実施する。次に、106にてBeta値とＰＩエラー数を検出する。Beta値とＰＩエラー数が所定の値を超えた場合、107にて記録条件または再生条件の変更を実施する。ここで、Beta値とＰＩエラー数に応じて以下のように処理を実行する。

記録条件学習をしていない場合、
(1)Beta値が所定値でＰＩエラー数が所定値を超えた場合、記録パルス幅の学習を実行する。

(2)ＰＩエラー数が所定値でBeta値が所定値を超えた場合、記録パワーの学習を実行する。

(3)Beta値とＰＩエラー数が所定値を超えた場合、記録パワーとパルス幅の学習を実行する。

記録条件学習をしている場合、
(4)Beta値が所定値でＰＩエラー数が所定値を超えた場合、再生条件の学習を実行する。

(5)ＰＩエラー数が所定値でBeta値が所定値を超えた場合、記録パワーの学習を実行する。

(6)Beta値とＰＩエラー数が所定値を超えた場合、記録パワーと再生条件の学習を実行する。

以上のようにBeta値とＰＩエラー数が所定の範囲になるように処理を繰り返す。ここで、記録パワーの学習は、記録パワーとBeta値の関係を求めることにある。図４に示した、記録パワーとBeta値の直線近似を求めることによって、目標とするBeta値はコントロールデータから得ることができるので、目標Beta値となる記録パワーを直線近似から求めることができる。この動作は、記録媒体のテストエリア等で１回実施しておくことで、その後は、求めた直線近似を用いて、検出したBeta値から最適記録パワーをコントローラ19で算出し、最適記録パワーを求めることができる。

次に，Beta値とＰＩエラー数が所定の範囲になると108のデータ再生のフローに移行するが、データの再生を行なわなければ処理終了111となる。データの再生を行なう場合には、108にてデータを再生し、再生したデータが正常に読み取れればそのまま処理終了111となる。もし、正常に読み取れない場合には、110に示すようにBeta値とＰＩエラー数をチェックするとともに再生条件を変更して再生動作を再度行なう。ここで、再生条件の変更とは、図５で示したようなＡＦオフセットが異常な値が設定された場合を説明したが、ＡＦオフセットだけではなく、例えば、波形等化条件を変更しても構わない。また、図６ではディスク挿入時に記録学習を実施しない場合について説明したが、記録学習をディスク挿入時に実施した場合、上述した(4)〜(6)の動作を実施すれば良い。特に、記録パルス幅の学習は、ディスクが挿入されてから１回実施すれば、その後、実施する必要はない。ただし、ディスクを再度挿入した場合または記録再生装置の性能が変化した場合には、情報の信頼性を確保する上で再度記録パルス幅の学習を実施した方が良い。

以上のようにBeta値とＰＩエラー数を検出し、２つの判定指標を使うことによって記録条件や再生条件を変更する場合、記録データの最小単位毎に実行することが望ましいが、環境温度（コントローラ19に内蔵された温度センサまたは図示していない温度センサ）が大きく変化した場合や記録パワーを常時監視しているパワー監視回路17からの情報を基に、Beta値とＰＩエラー数を検出して最適な記録条件や再生条件を設定することでも情報の信頼性を確保することができる。

本発明の光学的情報記録再生装置の構成を示すブロック図である。 記録パワー変動による再生信号の変化を示す図である。 本発明の再生信号の振幅レベルを検出するための回路構成を示すブロック図である。 本発明による記録パワーに対するBeta値とＰＩエラーの関係を示す図である。 本発明による記録パワーに対するBeta値とＰＩエラーの関係について再生性能が低下した場合を示す図である。 本発明による処理フローを示すブロック図である。

符号の説明

１ 半導体レーザ
２ コリメートレンズ
３ プリズム
４ 対物レンズ
５ 記録媒体
６ アクチュエータ
７ 光検出器
８ 光検出器
９ プリアンプ
１０ 再生回路
１３ 高周波重畳回路
１４ レーザドライバ
１５ 記録パルス生成回路
１７ パワー監視回路
１８ サーボ駆動回路
１９ コントローラ
２１ ピーク検波回路
２２ ボトム検波回路
２３ ゲート発生回路
２４ センタ検波回路
２５ ＡＤ変換器

Claims (6)

1. 発振したレーザ光を情報記録媒体に照射して、当該情報記録媒体上の記録エリアに、情報の未記録部分とは物理的に異なる記録領域を形成することにより、上記情報記録媒体上に情報の記録、再生あるいは消去を行なうことの可能な情報記録再生装置において、
   再生信号の振幅情報を検出する手段と、再生信号を２値化した信号から得られるエラー情報または性能情報を検出する手段を具備し、
   再生信号の振幅情報から得られる情報と、再生信号を２値化した信号から得られるエラー情報または性能情報の２つの情報を用いて再生信号の品質を判断して、記録条件や再生条件を変更することを特徴とする情報記録再生装置。
2. 請求項１に記載の情報記録再生装置の記録条件変更において、再生信号の振幅情報から得られる情報から記録パワーを変更し、再生信号を２値化した信号から得られるエラー情報または性能情報からは記録パルス幅を変更することを特徴とする情報記録再生装置。
3. 請求項１に記載の情報記録再生装置の再生条件変更において、再生信号の振幅情報から得られる情報が所定の値になっている場合、再生信号を２値化した信号から得られるエラー情報または性能情報からは再生条件を変更することを特徴とする情報記録再生装置。
4. 請求項３に記載の再生条件は、AFオフセット又は波形等化条件であることを特徴とする情報記録再生装置。
5. 発振したレーザ光を情報記録媒体に照射して、当該情報記録媒体上の記録エリアに、情報の未記録部分とは物理的に異なる記録領域を形成することにより、上記情報記録媒体上に情報の記録、再生あるいは消去を行なうことの可能な情報記録再生装置において、
   再生信号の振幅情報を検出する手段と、再生信号を２値化した信号から得られるエラー情報または性能情報を検出する手段を具備し、
   再生信号の振幅情報から得られる情報と、再生信号を２値化した信号から得られるエラー情報または性能情報の２つの情報を用いて再生信号の品質を判断して、記録条件を変更する情報記録再生装置において、正規の情報を記録する前に、記録パワーに対する再生信号の振幅変化情報を検出して、正規の情報の記録再生時に、再生信号を２値化した信号から得られるエラー情報または性能情報が良好な状態において、再生信号の振幅情報を検出して、前記記録パワーに対する再生信号の振幅変化情報から、最適記録パワーを算出して記録することを特徴とする情報記録再生装置。
6. 発振したレーザ光を情報記録媒体に照射して、当該情報記録媒体上の記録エリアに、情報の未記録部分とは物理的に異なる記録領域を形成することにより、上記情報記録媒体上に情報の記録、再生あるいは消去を行なうことの可能な情報記録再生装置において、
   再生信号の振幅情報を検出する手段と、再生信号を２値化した信号から得られるエラー情報または性能情報を検出する手段と、レーザ光の出力を検出する手段を具備し、
   再生信号の振幅情報から得られる情報と、再生信号を２値化した信号から得られるエラー情報または性能情報の２つの情報を用いて再生信号の品質を判断して、記録条件を変更する情報記録再生装置において、正規の情報を記録する前に、記録パワーに対する再生信号の振幅変化情報を検出して、正規の情報の記録再生時に、再生信号を２値化した信号から得られるエラー情報または性能情報が良好な状態において、レーザ光の出力を検出する手段から得られる情報を基に記録パワーを変更する情報記録再生装置において、前記記録パワー変更直前に、再生信号の振幅情報を検出して、前記記録パワーに対する再生信号の振幅変化情報から、最適記録パワーを算出して記録することを特徴とする情報記録再生装置。

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