JP2009199666A

JP2009199666A - 光ディスク装置

Info

Publication number: JP2009199666A
Application number: JP2008040147A
Authority: JP
Inventors: Taku Kusanagi; 卓草薙
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2008-02-21
Filing date: 2008-02-21
Publication date: 2009-09-03

Abstract

【課題】ＯＰＣ時と情報の記録時とで線速度が異なっていても、正確な記録レーザパワーの設定が可能な光ディスク装置を提供する。
【解決手段】ＯＰＣ時に検出したβ値もしくはアシンメトリ値と記録レーザパワーの関係に基づいて、記録時の線速度に応じた目標β値もしくはアシンメトリ値になる記録レーザパワーの決定を行なう。
【選択図】図１

Description

本発明は、線速度に応じた最適なレーザパワーの設定が可能な光ディスク装置に関するものである。

光ディスクドライブ装置は、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、光ディスクドライブ装置のさらなる高密度化や転送速度の高速化が日夜進展しており、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ディスクドライブ装置では、データの記録または再生におけるレーザパワーの調整、すなわち最適化が大変重要である。最適なレーザパワーは、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、こうした固体差はディスク固有のものであり、ディスク媒体が異なると最適レーザパワーも異なる。また、同一のディスク媒体であっても、ディスク媒体の反り、ディスク媒体面上の汚れ、使用回数の増大や保存状態によって経時変化が発生する。したがって、レーザパワーの実効値が変化することから、レーザパワー最適値が変動することになる。また、これらディスク媒体に対する記録再生プロセスにおいては、温度が重要なパラメータであり、ディスク媒体の温度により最適な記録レーザパワーあるいは再生レーザパワーが変化する。

周知の記録レーザパワー最適化処理は、先ずディスク媒体の所定領域において、記録レーザパワーを段階的に変えてテスト記録を試行する。次に、該試行記録したデータを再生して、最良の再生信号が得られる記録レーザパワーを求める。こうした処理は、ＯＰＣ（ＯｐｔｉｍｕｍＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌ）と呼ばれ、ディスク媒体毎、あるいは周囲温度変化毎、さらにはディスク媒体の半径位置毎などに応じて実施され、常に記録品位が最適となる記録レーザパワーが設定されている。

また、従来は線速度一定（ＣＬＶ：ＣｏｎｓｔａｎｔＬｉｎｅａｒＶｅｌｏｃｉｔｙ）でディスク媒体を回転させながら記録するのが普通であった。この場合、ディスク媒体とレーザビームとの相対速度が常に一定であるので、記録条件を一度決定すれば、全面にわたってそのレーザパワーを使用して記録を行なうことが出来る。よって、ＣＬＶであればディスク媒体の最内周部における試し書き領域において決定した記録レーザパワーを設定してディスク全面を記録することになる。

しかし、線速度一定では内周ほど回転数を高くする必要があるので、高速化が進むとスピンドルモータのコストが高くなることや、振動の発生や騒音が増加するなどの問題が生じる。

そのような理由から、内周での回転数を高くしない記録方式が採用されている。その方式に、半径位置で領域を区切り、各領域では線速度を一定とし、外周の領域ほど線速度をはやくするＺＣＬＶ（ＺｏｎｅＣＬＶ）がある。また、回転数一定（ＣＡＶ：ＣｏｎｓｔａｎｔＡｎｇｕｌａｒＶｅｌｏｃｉｔｙ）にする方式もある。

これらの方法であると、内周と外周とで線速度が異なるためＯＰＣを行なう時の線速度と異なる線速度で情報の記録を行なうケースが発生する。線速度が異なると最適な記録レーザパワーが変わる。

このような問題に対して線速度に合わせて変化する記録用クロックの周波数に応じて記録レーザパワーのレベルを増減させる手法が提案されている。
特開平１１−２９６８５８号公報

しかしながら、線速度と最適な記録レーザパワーとの関係は必ずしも線形なものとは限らない。そのため、上記特許文献のように線速度に応じて単調に記録レーザパワーを増減させた場合、線速度によっては記録レーザパワーに誤差が生じることになる。その結果、ディスク媒体の全面において安定した品質で記録を行なうことが困難となる。

本発明の目的は、そのような課題に鑑み、ＯＰＣ時と情報の記録時とで線速度が異なっていても、正確な記録レーザパワーの設定が可能な光ディスク装置を提供することである。

本発明による光ディスク装置は、光ディスクを複数の線速度で回転させる手段と、前記光ディスクに対し所定の線速度のもとで記録レーザパワーを変化させながら試し書きを行なう手段と、前記試し書きを行った領域を再生する手段と、検出された再生信号よりβ値もしくはアシンメトリ値を検出し、記録レーザパワーとβ値もしくはアシンメトリ値との関係を検出する手段と、前記所定の線速度とは異なる線速度に対応した目標β値もしくはアシンメトリ値を記憶する手段と、前記検出した記録レーザパワーとβ値もしくはアシンメトリ値との関係に基づき前記目標β値もしくはアシンメトリ値となる記録レーザパワーを検出する手段とを有するものである。

本発明の光ディスク装置によれば、ＯＰＣ時に検出したβ値もしくはアシンメトリ値と記録レーザパワーの関係に基づいて、記録時の線速度に応じた目標β値もしくはアシンメトリ値になる記録レーザパワーの設定を行なっている。そのため、高い精度で記録レーザパワーを決定することができ、ディスク媒体の全面において安定した品質で記録を行なうことができる。

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。

本発明による記録レーザパワー学習は、例えば、図１に示すような光ディスク装置１００に適用される。

＜光ディスク装置１００の構成要素及び一連の動作＞
光ディスク装置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、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、外部インターフェース１１６、メモリ１１７を備えている。

図１の詳細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、光ディスク装置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（ＣｏｎｓｔａｎｔＬｉｎｅａｒＶｅｌｏｃｉｔｙ；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。

ＯＰＵ１０３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。ＯＰＵ１０３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、あるいはモータ、アクチュエータドライバ系に接続されている。

ＬＤ／ドライバ１０５は、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。ＬＤより出射されたレーザ光は、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、その出力は、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（ＡｕｔｏＰｏｗｅｒＣｏｎｔｒｏｌ）ループを構成する。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；ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＰｕｓｈＰｕｌｌ）。

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ＯＰＵ１０３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、所定ゲイン制御（ＡｕｔｏＧａｉｎＣｏｎｔｒｏｌ）、フィルタ処理（ＰｒｅＦｉｌｔｅｒ）、ディジタル化（Ａｎａｌｏｇ／ＤｉｇｉｔａｌＣｏｎｖｅｒｔｅｒ）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、送り機構が稼動して、ＯＰＵ１０３全体をディスク半径方向に移送する。このように、アクチュエータによる微調制御と、送り機構によるＯＰＵ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、ＯＰＵ１０３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（ＰｈａｓｅＬｏｃｋｅｄＬｏｏｐ）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−ＲｅｓｐｏｎｓｅＭａｘｉｍｕｍ−Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）によるデータ検出、ＥＣＣ（誤り訂正；ＥｒｒｏｒＣｏｒｒｅｃｔｉｏｎＣｏｄｅ）等、所定の復号処理がなされる。

一方、ディスク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に動作させる。即ち、外部インタフェース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からディスク１０１に記録を行なう。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がバッファとなり、サーボ復帰処理（リトライ処理）できるので、耐震信頼性向上の効果が得られる。

また、ＯＰＵ１２０内部には温度センサ１０８が設けられており、ディスクコントローラ１１５によって、ＬＤ近傍の温度を検知する機能を有する。

＜光ディスク装置１００のＯＰＣフロー＞
図３は本発明におけるＯＰＣのフローチャートを示す。本発明によるＯＰＣについて図１のブロック図、図３のフローチャートを用いて具体的に説明する。

本実施例においてＯＰＣを行なう線速度は２倍速とし、記録を行なう線速度は１．９４倍速とする。ここでは例としてＯＰＣ時の線速度を２倍速、記録時の線速度を１．９４倍速としてあるがそれぞれの線速度は何倍速でもあってもよく、ＯＰＣ時の線速度が記録時の線速度より低くても本発明による効果を得ることは出来る。

最初に、ディスクコントローラ１１５はプロセッサ１１４に対し線速度変更要求を出す。プロセッサ１１４はＳＰＭドライバ１１０９によって、ＳＰＭ１１０を線速度がＯＰＣを行なう線速度である２倍速になるように制御する（Ｓ１００）。

次に、ディスクの試し書き領域で試し書きを行なう。ディスクコントローラ１１５はプロセッサ１１４に対し、ＯＰＵ１２０の移動要求を出し、試し書き領域に移動する。移動が完了したら、ディスクとユーザ情報を記録する線速度ごとに予め求められている推奨記録レーザパワーを中心に複数段階に変更しながら記録を行なう。（Ｓ１０１）。

次に、記録を行なった領域の再生を行なう。ディスクコントローラ１１５はプロセッサ１１４に対し、ＯＰＵ１２０の移動要求を出し、試し書き領域に移動する。移動が完了したら、Ｓ１０１で記録した領域を再生し、再生信号をプロセッサ１１４に取り込む（Ｓ１０２）。

次に再生信号の評価を行なう。プロセッサ１１４に取り込まれた再生信号よりベータ（β）値を計算する。

ベータとは以下の様にあらわされる。

再生信号をＡＣ結合し、上側の飽和している振幅レベルＡ_１と下側の飽和している振幅レベルをＡ_２としたとする。記録レーザパワーが大きいほど記録マークがながくなるためＡ_１の振幅レベルがＡ_２の振幅レベルに比べて大きくなる。一方、記録レーザパワーが小さいと記録マークが短くなるためにＡ_２の振幅レベルのほうがＡ_１の振幅レベルより大きくなる。Ａ_１とＡ_２の振幅レベルの差を全体の振幅レベルである（Ａ_１＋Ａ_２）で正規化したものがβであり、以下の式であらわされる。
β＝（Ａ_１−Ａ_２）／（Ａ_１＋Ａ_２）
Ｓ１０１において複数段階に変更した記録レーザパワーの各々に対するβ値の計算を行ない、その関係をメモリ１１７に記憶しておく（Ｓ１０３）。

次に、ユーザ情報を記録する線速度における記録レーザパワーの決定を行なう。

使用するディスクの記録特性（ＯＰＣ時及び記録時の目標β値もしくは目標アシンメトリ値）を予めディスクの製造メーカ或いはドライブ装置メーカが調べておき、ディスク或いはドライブ装置内に情報として格納しておく。

図４は本実施例で使用するディスクの１．９４倍速と２倍速で記録したときのジッタとβの記録レーザパワー依存性を示す。なお、ジッタの測定は１倍速で再生を行なっている。横軸が記録レーザパワーを示し、縦軸は再生信号の品位をあらわすジッタ、β値を示す。実線は２倍速における記録レーザパワー依存性、点線は１．９４倍における記録レーザパワー依存性を示す。また、丸でプロットされているデータはβ値を示し、三角でプロットされているデータはジッタを示す。

２倍速における最もジッタが最も小さくなる記録レーザパワーは図中のＰ_２で２１．５ｍＷとなり、その時のβ値はβ_２である６％となる。ＯＰＣとユーザ情報を記録する線速度がともに２倍であればこのβ_２を目標β値として用いてＯＰＣで記録レーザパワーを求めればよい。

しかし、ユーザ情報を記録する線速度が、本実施例のように異なる場合（１．９４倍速）、β_２となる記録レーザパワーであるとジッタ最小となる記録レーザパワーより高くなり、ジッタが悪化する。１．９４倍速における最もジッタが最も小さくなる記録レーザパワーは図中のＰ_１．９４である２０．９ｍＷである。そのときのβ値はβ_１．９４である３．０％となる。

本発明では、ＯＰＣ時の線速度とユーザ情報を記録する際の線速度が異なる場合、各線速度における目標β値を予め調べておきディスク或いはドライブ装置内のメモリに格納しておく。そして、ＯＰＣ時にそれを読み出し、上記（Ｓ１０３）で記憶したβ値と記録レーザパワーの関係に基づき、読み出した目標β値となる記録レーザパワーを求めている。なお、ＯＰＣを行なう線速度の設定は、ＯＰＣの精度を上げるためにユーザ情報の記録時の線速度に近い線速度に設定することが好ましい。

Ｓ１０３において得られた試し書きの結果である記録レーザパワーとβ値の関係を図５に示す。

図５よりβ_{１．９４、}つまりβ値が３．０％となる記録レーザパワーである２０．３ｍＷが最適記録レーザパワーとなる。このようにして求めた記録レーザパワーをユーザ情報の記録に用いる（Ｓ１０４）。

なお、本実施形態では記録レーザパワーを決定する指標として再生信号のβ値を用いたが、再生信号のアシンメトリ値を用いても同様の効果を得ることが可能である。

また、ジッタが最も小さくなる記録レーザパワーを目標パワーとしてＯＰＣを行なっているがジッタの記録レーザパワーマージンが一番広くなるパワーやその他マージンが一番広くなるパワーを目標パワーとおいてもかまわない。

また、本発明の好ましい実施の形態について、ハードウエアを踏まえた構成について説明したが、本発明の主旨はこれに制約されることなく、ソフトウエアによるプログラム処理によっても実現可能なことはもちろんである。

光ディスク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レーザパワーとβ、ジッタの関係である実施形態における装置で試し書きを行なった時の記録レーザパワーとβの関係である

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
１０５ＬＤ／ドライバ
１０６再生信号センサ
１０７ＬＤパワーモニタセンサ
１０８温度センサ
１０９ＳＰＭドライバ
１１０ＳＰＭ
１１１ＬＤ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
１２０ピックアップ（ＯＰＵ）

Claims

光ディスクを複数の線速度で回転させる手段と、前記光ディスクに対し所定の線速度のもとで記録レーザパワーを変化させながら試し書きを行なう手段と、前記試し書きを行った領域を再生する手段と、検出された再生信号よりβ値もしくはアシンメトリ値を検出し、記録レーザパワーとβ値もしくはアシンメトリ値との関係を検出する手段と、前記所定の線速度とは異なる線速度に対応した目標β値もしくはアシンメトリ値を記憶する手段と、前記検出した記録レーザパワーとβ値もしくはアシンメトリ値との関係に基づき前記目標β値もしくはアシンメトリ値となる記録レーザパワーを検出する手段とを有することを特徴とする光ディスク装置。