JP4500495B2 - 情報記録再生装置及び情報記録媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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技術に関し、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。
【０００２】
【従来の技術】
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値を算出して記録品質を判定し、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）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１６１２７２公報 （第４〜６頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、記録品質を判定し、ホストコンピュータにエラー情報を出力するが、エラー情報を出力するにとどまり、記録品質を改善する処理を行う訳ではない。従って、記録品質を改善する処理については、上記従来技術では何ら言及されていない。
【０００５】
本発明の目的は、記録媒体上に記録する情報の信頼性を向上させることができる情報記録再生技術を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明では、再生信号の振幅情報を検出する手段と、検出した信号をデジタル信号に変換する手段と、得られたデジタル信号を演算する手段を具備し、情報記録再生装置のコントローラにおいて、記録した再生信号の振幅情報から得られる情報と、記録媒体に記録されている記録条件であるアシンメトリとアシンメトリのパワー変化率（記録パワーに対する振幅変化率）を用いて、記録パワーを変化させて記録再生を行なうことによって、情報の信頼性を確保するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
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である光学的情報記録再生装置の構成を示している。半導体レーザ１は、レーザ光を発振する。コリメートレンズ２は、半導体レーザ１からの光を平行光に変換する。プリズム３は、コリメートレンズ２を通過した光を光検出器８に導くと共に、記録媒体５からの反射光を光検出器７に導く。対物レンズ４は、コリメートレンズ２、プリズム３を通過した光を絞り込んで記録媒体５上に光スポットを形成する、本実施例では、記録媒体５は、ＤＶＤディスクを含む光ディスクである。アクチュエータ６は、対物レンズ５を駆動し、記録媒体５に形成される光スポット形状の制御及び位置制御を行う。プリアンプ９は、光検出器９で光電変換された信号を増幅する。なお、再生回路10、ＰＬＬ回路11、弁別回路12、高周波重畳回路13、レーザドライバ14、記録パルス生成回路15、シンセサイザ16、パワー監視回路17、サーボ駆動回路18及びコントローラ19の動作については後述する。
【０００８】
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、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とから構成される。なお、図１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（ハッチング部分）とそれを保持する基板から構成される。また、後述するように、記録媒体５には、予め記録条件である、記録パワーや振幅情報であるアシンメトリやアシンメトリのパワー変化率（記録パワーに対する振幅変化率）等の記録に関する情報が埋め込まれている。
【０００９】
そして、上位ホストからの命令は、コントローラ19において命令の解読が行われる。上位ホストから情報データは、コントローラ19で記録データの変調が行われ、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記録媒体５のゾー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の発振周波数もゾー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。
【００１０】
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、記録媒体５に形成される光スポットの形状及び位置制御を行う。
【００１１】
また、情報の記録を行う場合、コントローラ19からの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と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。
【００１２】
次に、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上に光スポットを形成し、これにより、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。
【００１３】
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。
【００１４】
一方、本図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、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、デー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ータ弁別信号はコントローラ19に入力され、これによりデータが復調される。
【００１５】
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、適正パワーより低いパワーで半導体レーザ１を発振させて記録媒体５に記録マークを形成した場合に得られる再生信号を示している。同様に、図２(B)は、適正パワーの場合の再生信号を、図２(C)は、適正パワーより高いパワーの場合に得られる再生信号をそれぞれ示している。
【００１６】
本図に示したのは、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。マーク部分の再生信号が図面上で下側に現れ、スペース部分の再生信号が上側に現れるもの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。
【００１７】
また、Betaとほぼ同じような再生信号の振幅状態を表現するAsymmetryについて説明する。Asymmetryは、以下のように定義される。
Asymmetry＝[(ピークレベル＋ボトムレベル)/2 −センタレベル]／[ピークレベル−ボトムレベル]
上記式（１）で定義されたA1とA2を用いて以下のように求めることができる。
Asymmetry＝1/2[(A1＋A2) / (A1−A2)] 式（２）
Asymmetry＝1/2[Beta] 式（３）
したがって、AsymmetryはBetaの半分の値となり、単に、1/2の係数の違いだけであり、基本的に、AsymmetryとBetaは再生信号の振幅状態を表現することが解かる。
【００１８】
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、上述の波形等化、自動利得制御、二値化等のデータ弁別処理系とは別に分岐され、エンベロープ検波回路20に入力される。このエンベロープ検波回路20では、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で示した長いマーク部分(図面の下側)の振幅レベルを検出し、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。
【００１９】
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）と（２）の演算を実施してBetaとAsymmetryを算出することができる。
【００２０】
次に、記録パワーに対するAsymmetryの特性を図４に示す。横軸に記録パワーを示し、縦軸にAsymmetryを示す。記録線速度約8.2m/sを２xとして表現してあり、５ｘと表現される記録線速度約20.5m/sまでの特性を示してある。本図から、記録線速度が速くなるに従って、記録パワーに対するAsymmetryの変化が大きくなっていることが分かる。
【００２１】
また、記録パワーに対するジッタの特性を図５に示す。横軸に記録パワーを示し、縦軸にジッタを示す。図４と同様に記録線速度をパラメータとしている。最適記録パワーの決定方法の１つとして、ジッタ13％になる記録パワーを閾値Pthとし、このPthに最適記録パワー係数を乗算して求める方式がある。各記録線速度において最小ジッタとなる記録パワーPwは、記録線速度２xにおいて約13mW、記録線速度３xにおいて約14mW、記録線速度４xにおいて約15.5mW、記録線速度５xにおいて約16mWである。また、各記録線速度におけるPthは、記録線速度２xにおいて約10mW(Pth2x)、記録線速度３xにおいて約10.7mW(Pth3x)、記録線速度４xにおいて約12.3mW(Pth4x)、記録線速度５xにおいて約12.8mW(Pth5x)である。最小ジッタとなる記録パワーPwとジッタ13％になる記録パワーの閾値Pthから、最適記録パワー係数は約1.3となり、この記録媒体の場合、記録線速度に依らず同じ最適記録パワー係数を用いることができるが、各記録線速度に対する最適記録パワー係数を設定しても構わない。
【００２２】
次に、各記録線速度における最小ジッタとなる記録パワーPw(mW)を記録パワーPw=100％として表現した記録パワーに対するジッタの特性を図６に示す。横軸に規格化した記録パワーをパーセントで示し、縦軸にジッタを示す。記録線速度２ｘから５ｘまでのジッタは、Pw=100％において約７％程度であり、Pw=100％±10％の範囲でも約８％以下のジッタが得られている。したがって、図６から、図５で決定した最小ジッタとなる記録パワーが最適記録パワーになっていることの検証結果であることが分かる。
【００２３】
次に、各記録線速度における最適記録パワー前後におけるAsymmetryの特性を図７に示す。横軸に規格化した記録パワーをパーセントで示し、縦軸にAsymmetryを示す。図４で示したAsymmetryとは異なり、図６で示したジッタ約８％以下となる記録パワー付近に関するAsymmetryを表示した。各記録線速度におけるAsymmetryと、そのAsymmetryから線形近似した１次方程式を各記録線速度毎に示してある。ここで、表記したｙはAsymmetryであり、ｘは記録パワーPw(％)である。最適記録パワー前後におけるAsymmetryは、どの線速度においても線形近似が成立していることが解かる。最適記録パワーPw=100％におけるAsymmetryを線形近似から算出すると、記録線速度２xにおいて約2.8％、記録線速度３xにおいて約4.2％、記録線速度４xにおいて約7.5％、記録線速度５xにおいて約8.6％である。
【００２４】
図４で説明した最適記録パワーの決定方法では、ジッタ13％になる記録パワーを閾値Pthに記録媒体に予め記録されている最適記録パワー係数を乗算する。
【００２５】
一方、図７から解かるように、最適記録パワーと最適記録パワー時のAsymmetry及び最適記録パワー前後におけるAsymmetryのパワー変化率（記録パワーに対する振幅変化率）を用いて、記録条件を決定することができる。記録媒体に予め、最適記録パワーと最適記録パワー時のAsymmetry及び最適記録パワー前後におけるAsymmetryのパワー変化率（記録パワーに対する振幅変化率）を記録しておくことで、実際の記録再生時に、記録したAsymmetryをチェックして、最適記録パワー時のAsymmetryとの差分から記録パワーを逆算することで、記録パワーを決定できる。例えば、記録線速度２ｘにおいて記録再生を実施した場合、記録媒体に記録されている記録パワーで記録した再生信号のAsymmetryが、５％の場合、記録パワーはグラフから115％となり、最適記録パワーから15％程大きいパワーで記録したことになる。そこで、記録パワーを15％程低下させて記録すれば、目標である約３％のAsymmetryが得られることになり、記録品質も最小ジッタを得ることができる。また、他の記録線速度においても同様に記録再生によるAsymmetryから最適記録パワーを算出して設定することができる。
【００２６】
したがって、記録媒体に最適記録パワーと最適記録パワー時のAsymmetry及び最適記録パワー前後におけるAsymmetryのパワー変化率（記録パワーに対する振幅変化率）を予め記録させておくことで、図４で説明した最適記録パワーの決定方法より、高精度な記録品質を確保することができる。これは、図５に示したような閾値検出でのPthの検出誤差が、光学的情報記録再生装置のSNR(Signal to Noise Ratio)に大きく依存するため、SNRが悪いほどPthが大きくなり、求められる記録パワーも大きくなるためである。
【００２７】
また、記録媒体に予め記録されている記録条件である最適記録パワーと最適記録パワー時のAsymmetry及び最適記録パワー前後におけるAsymmetryのパワー変化率（記録パワーに対する振幅変化率）に関して、上記ではそのまま使用することで記録条件を変更する説明をしたが、上記記録条件を記録媒体から読み出した後、記録媒体のテストエリア等において、図７のような特性をチェックすることによって、情報記録再生装置の特性に応じたAsymmetryのパワー変化率を設定することで、さらに、高精度な記録品質を確保することができる。これは、予め記録媒体に記録された情報が光学的情報記録再生装置の特性との適合性に問題がある場合には非常に有効な方法である。光学的情報記録再生装置のばらつきや記録媒体の特性ばらつきを考慮すると、光学的情報記録再生装置の特性に応じたAsymmetryのパワー変化率を設定することが望ましい。
【００２８】
次に、図７で得られた最適記録パワー時のAsymmetry及び最適記録パワー前後におけるAsymmetryのパワー変化率と記録線速度に関する特性を図８に示す。横軸に規格化した線速度を示し、縦軸の左側にAsymmetryと右側にAsymmetryのパワー変化率（Asymmetry/Power）を示す。線速度の“２”は約8.2m/sを意味し、“５”は約20.5m/sを意味する。縦軸の左側に示した最適記録パワーPw=100%時のAsymmetryと縦軸の右側に示したAsymmetryのパワー変化率をそれぞれ線形近似した結果を１次方程式で表現している。記録媒体に記録条件として、図８に示す情報を予め記録させておくことで、図７で説明したAsymmetryから最適記録パワー設定が可能となる。例えば、最適記録パワー時のAsymmetryは、記録線速度２ｘと５ｘの値を記録しておけば、この２点から線形近似によって、各記録線速度に対する最適記録パワー時のAsymmetryを算出することができる。また、Asymmetryのパワー変化率（Asymmetry/Power）に関しては、記録線速度２ｘと５ｘの値を記録しておけば、やはり線形近似によって各記録線速度に対するAsymmetryのパワー変化率（Asymmetry/Power）を算出できる。また、ある線速度におけるAsymmetryと線速度に対する傾き（図８のAsymmetryの１次方程式の“2.066”）と、ある線速度におけるAsymmetryのパワー変化率（Asymmetry/Power）と線速度に対する傾き（図８のAsymmetry/Powerの１次方程式の“0.1076”）を記録媒体に予め記録しておくことで、やはり、図７で説明したAsymmetryから最適記録パワー設定が可能となる。したがって、記録媒体の可能な記録線速度の範囲において、上述した記録条件を記録媒体に予め記録しておくことで、最適記録パワー設定を高精度に行うことが可能となる。
【００２９】
次に、図１に示した光学的情報記録再生装置が行う処理フローを、図９を用いて説明する。ステップ100でディスクが挿入されると、ステップ101で、回転制御、ＡＦオフセット、ＴＲオフセット等の初期設定を行って動作を開始する。
【００３０】
次に、ステップ102において、記録媒体５のコントロールデータを再生して記録条件を設定する。具体的には、記録媒体５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。
【００３１】
通常、光学的情報記録再生装置の性能が記録媒体５のコントロールデータに記載された記録条件に適合していればそのまま記録条件を設定するが、光学的情報記録再生装置のばらつきや記録媒体の特性ばらつきを考慮すると、光学的情報記録再生装置の特性に応じたAsymmetryのパワー変化率や最適記録パワーをチェック（記録条件チェック）して、ここで得られた特性を光学的情報記録再生装置に設定した方がより記録品質を向上させることができる。なお、記録媒体５に設けられたテストエリア等で、記録条件のチェックを実施することができる。また、コントローラ19がレーザドライバ14、記録パルス生成回路15及びシンセサイザ16を制御することで記録条件を設定する。
【００３２】
次に、ステップ103で、光を目標トラックに移動し、ステップ104でデータの記録を実施する。また、記録後のデータを再生する場合にはステップ105に進み、データの再生を実施する。
【００３３】
次に、ステップ106にてAsymmetryを検出する。Asymmetryが所定の値を超えた場合、ステップ107にて記録条件の変更を実施する。また、Asymmetryが所定の値の範囲で、再生した情報のデジタル品質（例えばＰＩエラー：再生信号を２値化した信号から得られるエラー情報）が所定の範囲を超えた場合には、再生条件の変更（例えば、ＡＦオフセットの変更）を実施する。以上のようにAsymmetryが所定の範囲になるように記録パワーを変更する処理を繰り返す。
【００３４】
次に，Asymmetryが所定の範囲になるとステップ108のデータ再生に移行するが、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、ステップ108にてデータを再生し、正常に再生できるか否かをステップ109で判断する。データが正常に再生できればそのまま処理終了となる（ステップ111）。もし、正常に読み取れない場合には、ステップ110に進み、Asymmetry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う。ここで、再生条件の変更とは、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。
【００３５】
以上のようにAsymmetryを検出し記録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、Asymmetryを検出して最適な記録条件を設定することでも情報の信頼性を向上させることができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、記録媒体上に記録する情報の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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。
【図２】記録パワー変動による再生信号の変化を示す図である。
【図３】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。
【図４】各記録線速度における記録パワーに対するAsymmetryの関係を示すグラフである。
【図５】各記録線速度における記録パワーに対するジッタの関係を示すグラフである。
【図６】各記録線速度における規格化記録パワーに対するジッタの関係を示すグラフである。
【図７】各記録線速度における規格化記録パワーに対するAsymmetryの関係を示すグラフである。
【図８】各記録線速度における規格化線速度に対するAsymmetryとAsymmetryのパワー変化率の関係を示すグラフである。
【図９】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
４ 対物レンズ
３ プリズム
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
【発明の属する技術分野】
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技術に関し、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。
【０００２】
【従来の技術】
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値を算出して記録品質を判定し、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）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１６１２７２公報 （第４〜６頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、記録品質を判定し、ホストコンピュータにエラー情報を出力するが、エラー情報を出力するにとどまり、記録品質を改善する処理を行う訳ではない。従って、記録品質を改善する処理については、上記従来技術では何ら言及されていない。
【０００５】
本発明の目的は、記録媒体上に記録する情報の信頼性を向上させることができる情報記録再生技術を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明では、再生信号の振幅情報を検出する手段と、検出した信号をデジタル信号に変換する手段と、得られたデジタル信号を演算する手段を具備し、情報記録再生装置のコントローラにおいて、記録した再生信号の振幅情報から得られる情報と、記録媒体に記録されている記録条件であるアシンメトリとアシンメトリのパワー変化率（記録パワーに対する振幅変化率）を用いて、記録パワーを変化させて記録再生を行なうことによって、情報の信頼性を確保するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
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である光学的情報記録再生装置の構成を示している。半導体レーザ１は、レーザ光を発振する。コリメートレンズ２は、半導体レーザ１からの光を平行光に変換する。プリズム３は、コリメートレンズ２を通過した光を光検出器８に導くと共に、記録媒体５からの反射光を光検出器７に導く。対物レンズ４は、コリメートレンズ２、プリズム３を通過した光を絞り込んで記録媒体５上に光スポットを形成する、本実施例では、記録媒体５は、ＤＶＤディスクを含む光ディスクである。アクチュエータ６は、対物レンズ５を駆動し、記録媒体５に形成される光スポット形状の制御及び位置制御を行う。プリアンプ９は、光検出器９で光電変換された信号を増幅する。なお、再生回路10、ＰＬＬ回路11、弁別回路12、高周波重畳回路13、レーザドライバ14、記録パルス生成回路15、シンセサイザ16、パワー監視回路17、サーボ駆動回路18及びコントローラ19の動作については後述する。
【０００８】
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、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とから構成される。なお、図１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（ハッチング部分）とそれを保持する基板から構成される。また、後述するように、記録媒体５には、予め記録条件である、記録パワーや振幅情報であるアシンメトリやアシンメトリのパワー変化率（記録パワーに対する振幅変化率）等の記録に関する情報が埋め込まれている。
【０００９】
そして、上位ホストからの命令は、コントローラ19において命令の解読が行われる。上位ホストから情報データは、コントローラ19で記録データの変調が行われ、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記録媒体５のゾー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の発振周波数もゾー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。
【００１０】
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、記録媒体５に形成される光スポットの形状及び位置制御を行う。
【００１１】
また、情報の記録を行う場合、コントローラ19からの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と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。
【００１２】
次に、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上に光スポットを形成し、これにより、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。
【００１３】
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。
【００１４】
一方、本図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、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、デー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ータ弁別信号はコントローラ19に入力され、これによりデータが復調される。
【００１５】
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、適正パワーより低いパワーで半導体レーザ１を発振させて記録媒体５に記録マークを形成した場合に得られる再生信号を示している。同様に、図２(B)は、適正パワーの場合の再生信号を、図２(C)は、適正パワーより高いパワーの場合に得られる再生信号をそれぞれ示している。
【００１６】
本図に示したのは、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。マーク部分の再生信号が図面上で下側に現れ、スペース部分の再生信号が上側に現れるもの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。
【００１７】
また、Betaとほぼ同じような再生信号の振幅状態を表現するAsymmetryについて説明する。Asymmetryは、以下のように定義される。
Asymmetry＝[(ピークレベル＋ボトムレベル)/2 −センタレベル]／[ピークレベル−ボトムレベル]
上記式（１）で定義されたA1とA2を用いて以下のように求めることができる。
Asymmetry＝1/2[(A1＋A2) / (A1−A2)] 式（２）
Asymmetry＝1/2[Beta] 式（３）
したがって、AsymmetryはBetaの半分の値となり、単に、1/2の係数の違いだけであり、基本的に、AsymmetryとBetaは再生信号の振幅状態を表現することが解かる。
【００１８】
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、上述の波形等化、自動利得制御、二値化等のデータ弁別処理系とは別に分岐され、エンベロープ検波回路20に入力される。このエンベロープ検波回路20では、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で示した長いマーク部分(図面の下側)の振幅レベルを検出し、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。
【００１９】
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）と（２）の演算を実施してBetaとAsymmetryを算出することができる。
【００２０】
次に、記録パワーに対するAsymmetryの特性を図４に示す。横軸に記録パワーを示し、縦軸にAsymmetryを示す。記録線速度約8.2m/sを２xとして表現してあり、５ｘと表現される記録線速度約20.5m/sまでの特性を示してある。本図から、記録線速度が速くなるに従って、記録パワーに対するAsymmetryの変化が大きくなっていることが分かる。
【００２１】
また、記録パワーに対するジッタの特性を図５に示す。横軸に記録パワーを示し、縦軸にジッタを示す。図４と同様に記録線速度をパラメータとしている。最適記録パワーの決定方法の１つとして、ジッタ13％になる記録パワーを閾値Pthとし、このPthに最適記録パワー係数を乗算して求める方式がある。各記録線速度において最小ジッタとなる記録パワーPwは、記録線速度２xにおいて約13mW、記録線速度３xにおいて約14mW、記録線速度４xにおいて約15.5mW、記録線速度５xにおいて約16mWである。また、各記録線速度におけるPthは、記録線速度２xにおいて約10mW(Pth2x)、記録線速度３xにおいて約10.7mW(Pth3x)、記録線速度４xにおいて約12.3mW(Pth4x)、記録線速度５xにおいて約12.8mW(Pth5x)である。最小ジッタとなる記録パワーPwとジッタ13％になる記録パワーの閾値Pthから、最適記録パワー係数は約1.3となり、この記録媒体の場合、記録線速度に依らず同じ最適記録パワー係数を用いることができるが、各記録線速度に対する最適記録パワー係数を設定しても構わない。
【００２２】
次に、各記録線速度における最小ジッタとなる記録パワーPw(mW)を記録パワーPw=100％として表現した記録パワーに対するジッタの特性を図６に示す。横軸に規格化した記録パワーをパーセントで示し、縦軸にジッタを示す。記録線速度２ｘから５ｘまでのジッタは、Pw=100％において約７％程度であり、Pw=100％±10％の範囲でも約８％以下のジッタが得られている。したがって、図６から、図５で決定した最小ジッタとなる記録パワーが最適記録パワーになっていることの検証結果であることが分かる。
【００２３】
次に、各記録線速度における最適記録パワー前後におけるAsymmetryの特性を図７に示す。横軸に規格化した記録パワーをパーセントで示し、縦軸にAsymmetryを示す。図４で示したAsymmetryとは異なり、図６で示したジッタ約８％以下となる記録パワー付近に関するAsymmetryを表示した。各記録線速度におけるAsymmetryと、そのAsymmetryから線形近似した１次方程式を各記録線速度毎に示してある。ここで、表記したｙはAsymmetryであり、ｘは記録パワーPw(％)である。最適記録パワー前後におけるAsymmetryは、どの線速度においても線形近似が成立していることが解かる。最適記録パワーPw=100％におけるAsymmetryを線形近似から算出すると、記録線速度２xにおいて約2.8％、記録線速度３xにおいて約4.2％、記録線速度４xにおいて約7.5％、記録線速度５xにおいて約8.6％である。
【００２４】
図４で説明した最適記録パワーの決定方法では、ジッタ13％になる記録パワーを閾値Pthに記録媒体に予め記録されている最適記録パワー係数を乗算する。
【００２５】
一方、図７から解かるように、最適記録パワーと最適記録パワー時のAsymmetry及び最適記録パワー前後におけるAsymmetryのパワー変化率（記録パワーに対する振幅変化率）を用いて、記録条件を決定することができる。記録媒体に予め、最適記録パワーと最適記録パワー時のAsymmetry及び最適記録パワー前後におけるAsymmetryのパワー変化率（記録パワーに対する振幅変化率）を記録しておくことで、実際の記録再生時に、記録したAsymmetryをチェックして、最適記録パワー時のAsymmetryとの差分から記録パワーを逆算することで、記録パワーを決定できる。例えば、記録線速度２ｘにおいて記録再生を実施した場合、記録媒体に記録されている記録パワーで記録した再生信号のAsymmetryが、５％の場合、記録パワーはグラフから115％となり、最適記録パワーから15％程大きいパワーで記録したことになる。そこで、記録パワーを15％程低下させて記録すれば、目標である約３％のAsymmetryが得られることになり、記録品質も最小ジッタを得ることができる。また、他の記録線速度においても同様に記録再生によるAsymmetryから最適記録パワーを算出して設定することができる。
【００２６】
したがって、記録媒体に最適記録パワーと最適記録パワー時のAsymmetry及び最適記録パワー前後におけるAsymmetryのパワー変化率（記録パワーに対する振幅変化率）を予め記録させておくことで、図４で説明した最適記録パワーの決定方法より、高精度な記録品質を確保することができる。これは、図５に示したような閾値検出でのPthの検出誤差が、光学的情報記録再生装置のSNR(Signal to Noise Ratio)に大きく依存するため、SNRが悪いほどPthが大きくなり、求められる記録パワーも大きくなるためである。
【００２７】
また、記録媒体に予め記録されている記録条件である最適記録パワーと最適記録パワー時のAsymmetry及び最適記録パワー前後におけるAsymmetryのパワー変化率（記録パワーに対する振幅変化率）に関して、上記ではそのまま使用することで記録条件を変更する説明をしたが、上記記録条件を記録媒体から読み出した後、記録媒体のテストエリア等において、図７のような特性をチェックすることによって、情報記録再生装置の特性に応じたAsymmetryのパワー変化率を設定することで、さらに、高精度な記録品質を確保することができる。これは、予め記録媒体に記録された情報が光学的情報記録再生装置の特性との適合性に問題がある場合には非常に有効な方法である。光学的情報記録再生装置のばらつきや記録媒体の特性ばらつきを考慮すると、光学的情報記録再生装置の特性に応じたAsymmetryのパワー変化率を設定することが望ましい。
【００２８】
次に、図７で得られた最適記録パワー時のAsymmetry及び最適記録パワー前後におけるAsymmetryのパワー変化率と記録線速度に関する特性を図８に示す。横軸に規格化した線速度を示し、縦軸の左側にAsymmetryと右側にAsymmetryのパワー変化率（Asymmetry/Power）を示す。線速度の“２”は約8.2m/sを意味し、“５”は約20.5m/sを意味する。縦軸の左側に示した最適記録パワーPw=100%時のAsymmetryと縦軸の右側に示したAsymmetryのパワー変化率をそれぞれ線形近似した結果を１次方程式で表現している。記録媒体に記録条件として、図８に示す情報を予め記録させておくことで、図７で説明したAsymmetryから最適記録パワー設定が可能となる。例えば、最適記録パワー時のAsymmetryは、記録線速度２ｘと５ｘの値を記録しておけば、この２点から線形近似によって、各記録線速度に対する最適記録パワー時のAsymmetryを算出することができる。また、Asymmetryのパワー変化率（Asymmetry/Power）に関しては、記録線速度２ｘと５ｘの値を記録しておけば、やはり線形近似によって各記録線速度に対するAsymmetryのパワー変化率（Asymmetry/Power）を算出できる。また、ある線速度におけるAsymmetryと線速度に対する傾き（図８のAsymmetryの１次方程式の“2.066”）と、ある線速度におけるAsymmetryのパワー変化率（Asymmetry/Power）と線速度に対する傾き（図８のAsymmetry/Powerの１次方程式の“0.1076”）を記録媒体に予め記録しておくことで、やはり、図７で説明したAsymmetryから最適記録パワー設定が可能となる。したがって、記録媒体の可能な記録線速度の範囲において、上述した記録条件を記録媒体に予め記録しておくことで、最適記録パワー設定を高精度に行うことが可能となる。
【００２９】
次に、図１に示した光学的情報記録再生装置が行う処理フローを、図９を用いて説明する。ステップ100でディスクが挿入されると、ステップ101で、回転制御、ＡＦオフセット、ＴＲオフセット等の初期設定を行って動作を開始する。
【００３０】
次に、ステップ102において、記録媒体５のコントロールデータを再生して記録条件を設定する。具体的には、記録媒体５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。
【００３１】
通常、光学的情報記録再生装置の性能が記録媒体５のコントロールデータに記載された記録条件に適合していればそのまま記録条件を設定するが、光学的情報記録再生装置のばらつきや記録媒体の特性ばらつきを考慮すると、光学的情報記録再生装置の特性に応じたAsymmetryのパワー変化率や最適記録パワーをチェック（記録条件チェック）して、ここで得られた特性を光学的情報記録再生装置に設定した方がより記録品質を向上させることができる。なお、記録媒体５に設けられたテストエリア等で、記録条件のチェックを実施することができる。また、コントローラ19がレーザドライバ14、記録パルス生成回路15及びシンセサイザ16を制御することで記録条件を設定する。
【００３２】
次に、ステップ103で、光を目標トラックに移動し、ステップ104でデータの記録を実施する。また、記録後のデータを再生する場合にはステップ105に進み、データの再生を実施する。
【００３３】
次に、ステップ106にてAsymmetryを検出する。Asymmetryが所定の値を超えた場合、ステップ107にて記録条件の変更を実施する。また、Asymmetryが所定の値の範囲で、再生した情報のデジタル品質（例えばＰＩエラー：再生信号を２値化した信号から得られるエラー情報）が所定の範囲を超えた場合には、再生条件の変更（例えば、ＡＦオフセットの変更）を実施する。以上のようにAsymmetryが所定の範囲になるように記録パワーを変更する処理を繰り返す。
【００３４】
次に，Asymmetryが所定の範囲になるとステップ108のデータ再生に移行するが、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、ステップ108にてデータを再生し、正常に再生できるか否かをステップ109で判断する。データが正常に再生できればそのまま処理終了となる（ステップ111）。もし、正常に読み取れない場合には、ステップ110に進み、Asymmetry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う。ここで、再生条件の変更とは、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。
【００３５】
以上のようにAsymmetryを検出し記録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、Asymmetryを検出して最適な記録条件を設定することでも情報の信頼性を向上させることができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、記録媒体上に記録する情報の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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。
【図２】記録パワー変動による再生信号の変化を示す図である。
【図３】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。
【図４】各記録線速度における記録パワーに対するAsymmetryの関係を示すグラフである。
【図５】各記録線速度における記録パワーに対するジッタの関係を示すグラフである。
【図６】各記録線速度における規格化記録パワーに対するジッタの関係を示すグラフである。
【図７】各記録線速度における規格化記録パワーに対するAsymmetryの関係を示すグラフである。
【図８】各記録線速度における規格化線速度に対するAsymmetryとAsymmetryのパワー変化率の関係を示すグラフである。
【図９】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
４ 対物レンズ
３ プリズム
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 (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振幅情報検出手段を具備し、
実際の記録再生動作に際して、前記情報記録媒体に予め記録されている記録条件による第１の振幅情報と、当該第１の振幅情報のパワー変化率とを読み取り、
前記振幅情報検出手段により検出された、正規の記録動作により記録された情報に基づく第２の振幅情報と、前記情報記録媒体から読み出された前記第１の振幅情報との差分から、前記第１の振幅情報のパワー変化率を用いて演算することによって、記録パワーを変更して記録を行なうことを特徴とする情報記録再生装置。 - 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振幅情報検出手段を具備し、
予め記録されている少なくとも２種類の線速度に対応した記録条件による振幅情報と振幅情報のパワー変化率が記録されている情報記録媒体を用いて、
実際の記録再生動作に際して、上記少なくとも２種類の線速度に対応した記録条件による振幅情報と振幅情報のパワー変化率を前記記録媒体から読み取り、
正規の記録線速度に対応した振幅情報と、該振幅情報のパワー変化率を、上記少なくとも２種類の線速度に対応した記録条件による前記振幅情報と前記振幅情報のパワー変化率を用いて予め算出し、
前記振幅情報検出手段で検出された、正規の記録動作により記録された情報に基づく振幅情報と、前記算出された正規の記録線速度に対応した振幅情報との差分を、前記算出された正規の記録線速度に対応した振幅情報のパワー変化率を用いて演算することによって、記録すべき線速度の記録パワーを変更して記録を行なうことを特徴とする情報記録再生装置。 - 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振幅情報検出手段を具備し、
実際の記録再生動作に際して、記録媒体に予め記録されている記録条件による振幅情報と振幅情報のパワー変化率を記録媒体から読み取るとともに、前記記録媒体に埋め込まれている記録パワーを第１の記録パワーに決定した後、
前記振幅情報検出手段で検出された、前記第１の記録パワーによる正規の記録動作により記録された情報に基づく振幅情報と、前記情報記録媒体から取得した振幅情報との差分を、前記記録媒体から取得した振幅情報のパワー変化率を用いて演算することによって、第２の記録パワーを決定し、前記第２の記録パワーで記録を行なうことを特徴とする情報記録再生装置。 - 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媒体において、
記録媒体に予め記録条件である複数の記録線速度と、前記複数の記録線速度にそれぞれ対応した複数の記録パワーと、前記複数の記録線速度にそれぞれ対応した複数の振幅情報を少なくとも具備し、
複数の記録線速度における振幅情報のパワー変化率の情報が設けられたことを特徴とする情報記録媒体。 - 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媒体において、
記録媒体に予め記録条件である複数の記録線速度と、前記複数の記録線速度にそれぞれ対応した複数の記録パワーと、前記複数の記録線速度にそれぞれ対応した複数の振幅情報を少なくとも具備し、
記録対応可能な記録線速度の範囲における記録線速度に対する振幅情報の傾きと記録対応可能な記録線速度の範囲における記録線速度に対する振幅情報のパワー変化率の傾き情報が設けられたことを特徴とする情報記録媒体。
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