JP2006024246A - 光ディスクのレーザー強度の調整方法及び光ディスク記録再生装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】記録環境が変化した際に行うレーザー強度調整(OPC処理)の短時間化を図り、リアルタイム記録を好適に実現する。
【解決手段】レーザー強度を段階的に変えたテスト信号を光ディスクに記録し、光ディスクに記録されたテスト信号を再生し、再生信号から当該光ディスクの記録特性を取得する。記録特性を取得する際に、記録特性を2回に分けて取得する。1回目はデータ記録前に行い、2回目は記録途中に少ない測定点で短時間で行う。1回目に取得した記録特性101と2回目に取得した記録特性102とから新たな記録特性102aを合成する。新たな記録特性102aに基づき、記録用レーザー強度を最適化する。
【選択図】図1
【解決手段】レーザー強度を段階的に変えたテスト信号を光ディスクに記録し、光ディスクに記録されたテスト信号を再生し、再生信号から当該光ディスクの記録特性を取得する。記録特性を取得する際に、記録特性を2回に分けて取得する。1回目はデータ記録前に行い、2回目は記録途中に少ない測定点で短時間で行う。1回目に取得した記録特性101と2回目に取得した記録特性102とから新たな記録特性102aを合成する。新たな記録特性102aに基づき、記録用レーザー強度を最適化する。
【選択図】図1
Description
本発明は、半導体レーザーを用いて光ディスクに信号を記録する際の、レーザー強度の調整方法及び光ディスク記録再生装置に関するものである。
CD−R/RW、DVD±R/RW、DVD−RAMなどの光学式ディスク状記録媒体(以下、光ディスク)を用いてデータ記録を行う記録再生装置では、半導体レーザーから発生されたレーザー光を、光ディスク上の記録面に照射、集光させ、その熱エネルギーにて記録面の物理的性状を変化させることで記録マークを形成するものである。
ここで使用される光ディスクは、製造メーカーによって、レーザー強度に対する記録面の記録感度にばらつきがあり記録特性が異なる。また、同一ディスクでも、周辺温度などの記録状況の変化によって記録特性が異なるので、光ディスク全面について一定の強度でレーザー光を照射しても、最適な記録が行われるとは限らない。
そこで、記録再生品質を高めるために、データ記録開始前に、レーザー光の照射強度を最適な値に設定するためのレーザー強度調整(以下OPC:Optimum Power Calibration)が行われている。例えば、DVD−Rの場合、ディスク内周領域にOPC領域が設けられている。ユーザーデータ記録領域にデータを記録する前に、先ずこのOPC領域にて所定パターンのテスト信号をレーザー強度を段階的に変えて記録し、その再生信号の品質から、当該光ディスクに対する最適なレーザー照射強度を求めている。
このOPCを行う方法として、非特許文献1の標題“Optimum Power Control”には、実際の記録機で再生信号の非対称性(β値)を用いたOPCの手順が示されている。最適記録パワーは、異なる記録パワーを持つ8/16変調データをテスト記録し、その結果のHF信号の非対称性を測定することにより求める。非対称性を表すのに実用的なパラメータとして、
β=(A1+A2)/(A1−A2) (1)
を用いる。ここに、(A1+A2)はHF信号のピークレベルA1とA2との差、(A1−A2)はHF信号のピーク・ピーク値である。
β=(A1+A2)/(A1−A2) (1)
を用いる。ここに、(A1+A2)はHF信号のピークレベルA1とA2との差、(A1−A2)はHF信号のピーク・ピーク値である。
最適記録パワーは、ジッタが最小化する条件である。通常は非対称性βがゼロに近いポイントでジッタは最小化するが、それからずれる場合には目標β値を設定して、これが得られる条件から最適記録パワーを求める。
また特許文献1には、CD−Rにおける目標β値への設定方法が記載されている。
"80mm(1.23 Gbytes per side) and 120mm(3.95 Gbytes per side) DVD−Recordable Disk (DVD−R)" Standard ECMA−279(December 1998)
特開平11−353686号公報
近年光ディスクは、書き込み速度の高倍速化、大容量化のため、1枚のディスクを複数のゾーンに分け、異なる書き込み速度で記録するゾーンCLV(Constant Linear Velocity)記録や、1枚のディスクに2つの記録層を持ち、2つの面に記録可能な2層記録(デュアルレイヤー)といった記録方法が登場してきた。
通常、OPC処理は記録開始前に行われ、最適なレーザー強度を決定するが、複数のゾーンを持つディスクに対してはゾーン毎に記録速度が異なるため、ゾーン毎にOPCを行う必要がある。また2つ以上の記録面を持つ多層ディスクの場合も、記録面毎に記録感度が異なるため、記録面毎にOPCを行う必要がある。
このように、OPC処理は記録速度、媒体の記録層、周辺環境などの記録環境に応じて最適なレーザー強度を決定するためには必要不可欠の処理であるが、反面、OPC処理を行うことにより記録時間に冗長な時間を含むことになる。
特に、DV(Digital Video)カメラやビデオデッキなどから動画をキャプチャしながらリアルタイムで光ディスクへ書き込んだり、TV番組を録画する等のAV(Audio&Visual)用途では、リアルタイム記録が要請される。この場合には、記録途中にOPC処理の工程が入ると、記録処理が間に合わず、動画等の記録が中断したり場合によっては一部が欠落する恐れがある。
本発明は、記録環境が変化した際に行うレーザー強度調整(OPC処理)の短時間化を図り、リアルタイム記録を好適に実現することを目的とする。
本発明による記録用レーザー強度の調整方法は、レーザー強度を段階的に変えたテスト信号を光ディスクに記録し、光ディスクに記録されたテスト信号を再生し、再生された信号から当該光ディスクの記録特性を取得する。記録特性を取得する際に、レーザー強度の異なる1以上の測定点に対する記録特性をある記録環境において1回目の記録特性として取得し、それと異なる記録環境において、1回目の測定点数よりも少ない測定点数において2回目の記録特性として取得する。1回目と2回目の記録特性から、異なる記録環境における新たな記録特性を求める。新たな記録特性に基づき、当該光ディスクに照射する記録用レーザー強度を最適化する。
ここに前記光ディスクは、同一媒体中に複数層の記録面を有する多層媒体であり、前記1回目の記録特性は第1層目のデータ領域にデータを記録する前に第1層目のテスト用領域から取得し、前記2回目の記録特性は、異なる層のデータ領域にデータを記録する時点で該異なる層のテスト用領域から取得する。
または前記光ディスクは、同一記録面内に記録速度の異なる複数の記録ゾーンを有する媒体であり、前記1回目の記録特性は第1ゾーンのデータ領域にデータを記録する前に第1ゾーンのテスト用領域から取得し、前記2回目の記録特性は、異なるゾーンのデータ領域にデータを記録する時点で該異なるゾーンのテスト用領域から取得する。
本発明による光ディスク記録再生装置は、光ディスクに記録するテスト信号となるレーザーを発光するレーザー発光手段と、レーザー発光手段の発光するレーザー強度を制御するレーザー強度制御手段と、光ディスクに照射されたレーザーの反射戻り光を検出する検出手段と、検出手段で検出したテスト信号を解析して当該光ディスクの記録特性を取得する信号解析手段とを有する。信号解析手段は、レーザー強度の異なる1以上の測定点に対する記録特性をある記録環境において1回目の記録特性として取得し、それと異なる記録環境において、1回目の測定点数よりも少ない測定点数において2回目の記録特性として取得し、1回目と2回目の記録特性から、異なる記録環境における新たな記録特性を求める。レーザー強度制御手段は、信号解析手段により取得した新たな記録特性に基づき、当該光ディスクに照射する記録用レーザー強度を最適化する。
本発明によれば、記録環境が変化した際に行うレーザー強度調整(OPC処理)の短時間化を図り、リアルタイム記録を好適に実現することができる。
図2は、本発明による光ディスク記録再生装置の一実施例を示すブロック図である。この装置では、レーザー光206を記録可能な光ディスク215の記録面214に照射、集光し記録再生を行う。光ディスク215はスピンドルモータ216で回転させる。
レーザー駆動装置201は、レーザーダイオード207の駆動電流を制御し、レーザー発光パワーを制御する。また、記録信号に応じレーザー駆動電流をスイッチングし、所定の記録パルス波形を生成する。レーザーダイオード207から発光されたレーザー光206は、ビームスプリッター208により2つの光束に分けられる。一方はフロントモニター212に入力し、他方は立ち上げプリズム209で光路変更し、対物レンズ210により集光する。集光された光束は、記録面214上に焦点を結び、この点において記録再生を行う。ムービングコイル211は、記録面にレーザー光の焦点を合わせるためのフォーカシング補正用コイルと、ピット列に沿って信号を読み取るために半径方向に微調整を行うトラッキング補正用コイルからなる。
記録面からの反射光は、再び対物レンズ210、立ち上げプリズム209により戻り、ビームスプリッター208に入射する。ビームスプリッター208から検出器213へ光が入力され、光ディスクからの戻り光を検出し電気信号に変える。これをプリアンプ204で増幅、信号処理部205により信号処理を行う。信号処理部205では再生信号を2値化し、デジタルデータに復調し再生データを得る。
記録時のレーザー強度の調整(OPC)において、レーザーダイオード207の出射出力は、フロントモニター212により電気信号に変え、パワーモニター回路203でレーザー強度を測定する。また光ディスクからの戻り光は、検出器213により電気信号に変え、プリアンプ204、信号処理部205で再生信号レベルを測定する。コントローラ202はこれらの測定値を取り込み、レーザーダイオード207の最適記録パワーを求めるとともに、レーザー駆動系を最適に制御する。信号処理部205で処理されたデータは、一時記憶手段216で一時的に貯えられる。マイコン217は、装置全体を統括し、ホスト218は、光ディスク記録再生装置に対してデータの入出力を要求する。
図3は、光ディスクフォーマットの構成例を示したものである。ここでは、DVD+R 2層媒体(デュアルレイヤー)の場合を示す。レーザー光の照射側から見て表面側にある第1層目のレイヤー0(以下L0層)と、奥側にある第2層目のレイヤー1(以下L1層)からなる。
L0層は、ディスク内周から外周に向かって、内周ドライブ領域301、リードイン302、データ領域303、ミドルゾーン0(304)、外周ドライブ領域305からなる。内周ドライブ領域301は、イニシャル領域306、内周テスト領域307、カウント領域308、内周カウント領域309、内周管理領域310、TOC領域311からなる。OPCで使用されるパワー調整領域は、内周テスト領域307である。
外周側の外周ドライブ領域305は、外周管理領域312、外周カウント領域313、外周テスト領域314、ガード領域3からなる。OPCで使用されるパワー調整領域は、外周テスト領域314である。OPCを行う際は、内周テスト領域307、外周テスト領域314共に、ディスクの外周から内周方向へ記録が行われる。
L1層においてもL0層と同様にOPCを行うパワー調整領域が存在し、内周ドライブ領域316と、外周ドライブ領域320が対応する。
図4は、DVD+R 2層媒体の2層記録方法を説明する図である。符号401はEnd_L0であり、L0層の最終アドレスである。このEnd_L0はユーザーが指定可能である。End_L0を境界としてL0層からL1層へと記録層を切り替え、符号402のようにデータの記録がなされる。
次に、記録パワーの最適化であるOPC処理について説明する。特許文献1にも記載されるように、記録パワーの最適化は、再生信号の非対称性(β値)から判定する。パワー調整領域において記録パワー値を段階的に変えて記録し、その後、記録を行った箇所の再生信号であるHF(High Frequency)信号を測定して、前記式(1)よりβ値を求める。すなわち、再生信号の非対称性を示すβ値=(A1+A2)/(A1−A2)(ここにA1は再生信号のエンベロープの上限値、A2は下限値)を用いて、ディスクの記録特性の評価を行う。
図5は、記録パワー値と再生信号の非対称性(β値)との関係の典型的な一例を示す図である。記録パワーは、媒体の種別毎に対して予め想定している基準パワー[mW]を100%とし、60%〜135%まで5%刻みで、合計16回、パワーを段階的に変えて記録を行った時のβ値をプロットしている。これにより、β値の特性を示す近似曲線501が得られる。そして、目標となるβ値502が得られるような記録パワー値を最適記録パワーとする。
ここでDVD+R 2層媒体に対するOPC処理方法を説明するが、本実施例の方法を説明する前に、従来の手順を説明する。
まず記録開始時点(記録開始直前)に夫々の層に対してOPC処理が必須であり、図3におけるL0層に対してOPC処理を行う。図5で説明したように、例えばパワーを1セクタ(セクタとはデータ記録の最小単位の2kBのデータ)単位で、16回段階的に変化させる場合は、合計16セクタ分の書き込み時間を要する。また、書き込んだ信号のβ値を求めるために、更に16セクタ分の再生時間が必要である。L0層のOPC処理が終わると、2層目のL1層も同様にOPC処理が行われる。2つの層へのOPC処理が終了してからL0層のデータ領域303へのデータ記録、及びL1層のデータ領域318へのデータ記録が行われる。
ここで、半導体レーザーの特性の影響を考慮せねばならない。レーザー強度は、電流値で制御しているが、周辺温度や半導体レーザーの劣化等によって、照射するパワー効率が変化する。周辺温度が高温になると、同じ制御電流でもレーザー強度は低下する。つまり、L0層へのデータ記録開始時点からL1層へのデータ記録開始時点まで、時間経過(L0層へのデータ記録時間)があり、その間に温度変化又は半導体レーザーの劣化等が発生する可能性がある。L0層の記録開始時点に実施したL1層のOPC処理で得られた電流設定は、L1層へのデータ記録開始時点では、もはや最適な値ではなくなっている恐れがある。よって、再びL1層へのOPC処理が必要となる。
よって2層媒体の記録面切り替えの際、従来は、図6のように2回のOPC処理601,602を行っていた。2回目のOPC処理602においても、1回目と同様に測定点を選んでいる。L0層への記録開始時点に実施したL1層へのOPCで得られたβ値特性が曲線601に対し、L0層へのデータ記録終了後、L1層記録開始時点に再度行ったOPCで得られるβ値特性は曲線602のように変動する。その結果、目標β値を直線603で示されるレベル(この場合β=4%と仮定)に設定したとき、曲線601に基づく最適パワー設定値は95%に対し、再度得た曲線602に基づく最適パワー設定値は105%に変化する。もし、パワー設定値を95%のまま記録を行うとパワー不足となり、記録品質の低下や読み出し不可となる恐れがある。
L1層記録開始時点において、OPC処理が必要かどうかを、周辺の温度変化を監視して判断しても良い。周辺の温度変化がない場合は、L0層記録開始時点に行ったOPC処理結果で得られたパワー設定を利用すれば良いが、OPC処理が必要と判断された場合は、L1層記録開始時点で再度L1層に対してOPC処理を行う必要がある。
しかし、リアルタイム記録の途中では、データ記録以外のOPC処理に許される時間に制限があり、時間内にOPC処理ができないとデータ欠落などの支障がでる可能性がある。
以下に述べる本実施例の方法によれば、この問題を解決することができる。
図1は、本発明による光ディスクのレーザー強度調整方法の一実施例を示す図である。横軸に記録パワー、縦軸に非対称性(β値)を示す。曲線101は、1回目のOPC処理として、L0層へのデータ記録開始時点に実施したL1層へのOPC処理で得られたβ値特性である。1回目のOPC処理では、測定点を例えば16箇所(●印で示す)とし、パワーを広範囲で小刻みに変化させている。
曲線102は、2回目のOPC処理として、L0層へのデータ記録終了後、L1層へのデータ記録開始時点に再度実施したL1層へのOPC処理で得られたβ値特性である。2回目のOPC処理は、1回目のOPC処理から所定時間経過し、周囲温度等の記録環境が異なる。2回目のOPC処理では処理時間(測定時間)短縮のため、測定点を例えば4箇所(○印で示す)に減らし、測定範囲も狭くしている。
2回目のβ値特性の測定範囲は狭いので、図のように、直線103で示される目標β値のレベル(例えば4%レベル)が含まれないことがある。その場合には、1回目のOPC処理で得られたβ値特性、すなわち曲線101を利用して目標β値の得られる記録パワーを求める。具体的には、2回目の測定領域から外れた外側領域については、曲線101を横軸方向に平行移動した曲線102a(点線で示す)にて外挿する。このように合成された新たな曲線から目標β値に対する記録パワーを求める。この場合は、記録パワー105%を最適点(◎印で示す)に設定する。この操作は、β値特性を近似式で表現し、式の平行移動による新たな近似式を求め、その式から目標β値に対する最適記録パワーの算出を数学的処理により実行することができる。
図1にて曲線101から曲線102へβ値特性が変化するのは、周囲温度の変化によるレーザー強度の効率が低下したためであり、ディスク媒体の記録パワーに対する基本特性(曲線の形状)は同じ傾向と見てよい。従って、上記横軸方向に平行移動して外挿して求めた結果は、図6の従来方法にて全点再測定して求める場合とほとんど差がない。
これにより、再度詳細なOPC処理を行うことなく、目標β値に対する記録パワーを簡便に求めることが可能となる。すなわち2回目のOPC処理は測定時間が短く、また同一領域に対しそれ以上(3回目)のOPC処理をやり直す必要がない。
図7は、上記した本実施例のレーザー強度調整方法のフローチャートを示すものである。L1層に対しては、ステップ702で事前に1回目の詳細なOPC処理を行い、図1の記録特性曲線101を取得しておく。そして、L1層へのデータ記録が開始される直前のステップ705で測定点を減らした2回目のOPC処理を行い、記録特性曲線102を取得する。ステップ706では、両者の特性曲線101、102を用いて(例えば外挿して)L1層の新たな特性曲線102aを合成する。ステップ707では合成した特性曲線に基づいて、目標β値103に対する最適記録パワーを求める。
本実施例によれば、リアルタイム記録中において、記録領域が例えばL0層からL1層へ記録が切り替わる際、OPC処理が必要な場合でも短時間でOPC処理を行うことが可能となる。よって、リアルタイム記録の妨げにはならず、好適な動作を継続できる。
図1の実施例の変形例として、各種可能である。まず、2回目のOPC処理において測定点の数は4箇所とし、測定間隔を逆に広げても良い。その場合は、1回目のOPC処理で得られた曲線101を平行移動し、2回目のOPC処理で得られた曲線に内挿することで、目標β値に対する記録パワーを求めることができる。
また、1回目と2回目のOPC処理における測定点の数は、上記の例に限らないことは言うまでもない。極端な例として、2回目の測定点を1点だけとしても、外挿することで可能である。
また、1回目のOPC処理と2回目のOPC処理を、同じL1層について実施したが、1回目のOPC処理はこれ以外の領域を用いても可能である。1回目のOPC処理をディスク内の特性を代表する領域、例えばL0層について実施し、2回目の簡便なOPC処理をこれからデータ記録開始するL1層へ実施しても良い。なぜなら、ディスク媒体の記録パワーに対する基本特性は、記録領域が異なっても同じ傾向を示すと見られるからである。
これ以外にも1回目のOPC処理と2回目の簡便なOPC処理との組み合わせは、記録倍速、媒体の記録層、周辺環境等の記録環境の変更に対して、各種可能である。要するに、これらの条件が変更しても、媒体固有の記録感度の基本特性(特性曲線の形状)は不変であり、代表となる基本特性の曲線を1度取得しておけば、後はこれを平行移動すれば良い。
例えば、多層ディスクの層間ジャンプの時ではなく、1枚の媒体をゾーン毎に分け、夫々のゾーンで書き込み速度が異なるゾーンCLV記録における、書き込み速度が異なるゾーン境界におけるOPC処理の際にも有効である。
さらに本実施例では、OPC処理として、再生信号の非対称性(β値)をパラメータとして最適値を求める場合を説明したが、これに限らない。再生信号のジッタ特性と相関のある他のパラメータに着目しても、同様に適用できる。
101…1回目のOPC(レーザー強度調整)で得られた記録特性、102…2回目のOPCで得られた記録特性、201…レーザー駆動装置、202…コントローラ、203…パワーモニター回路、204…プリアンプ、205…信号処理部、206…レーザー光、207…レーザーダイオード、210…対物レンズ、211…ムービングコイル、212…フロントモニター、213…検出器、214…記録面、215…光ディスク、216…スピンドルモータ、301,316…内周ドライブ領域、305,320…外周ドライブ領域、307…内周テスト領域、314…外周テスト領域。
Claims (10)
- 光ディスクに対する記録用レーザー強度の調整方法において、
レーザー強度を段階的に変えたテスト信号を光ディスクに記録し、
該光ディスクに記録されたテスト信号を再生し、
該再生された信号から当該光ディスクの記録特性を取得する際に、
レーザー強度の異なる1以上の測定点に対する記録特性をある記録環境において1回目の記録特性として取得し、それと異なる記録環境において、1回目の測定点数よりも少ない測定点数において2回目の記録特性として取得し、上記1回目と2回目の記録特性から、上記異なる記録環境における新たな記録特性を求め、
該新たな記録特性に基づき、当該光ディスクに照射する記録用レーザー強度を最適化することを特徴とするレーザー強度の調整方法。 - 請求項1記載のレーザー強度の調整方法において、
前記光ディスクは、同一媒体中に複数層の記録面を有する多層媒体であり、
前記1回目の記録特性は第1層目のデータ領域にデータを記録する前に第1層目のテスト用領域から取得し、前記2回目の記録特性は、異なる層のデータ領域にデータを記録する時点で該異なる層のテスト用領域から取得することを特徴とするレーザー強度の調整方法。 - 請求項1記載のレーザー強度の調整方法において、
前記光ディスクは、同一記録面内に記録速度の異なる複数の記録ゾーンを有する媒体であり、
前記1回目の記録特性は第1ゾーンのデータ領域にデータを記録する前に第1ゾーンのテスト用領域から取得し、前記2回目の記録特性は、異なるゾーンのデータ領域にデータを記録する時点で該異なるゾーンのテスト用領域から取得することを特徴とするレーザー強度の調整方法。 - 請求項1記載のレーザー強度の調整方法において、
前記1回目に取得した記録特性を、前記2回目に取得した記録特性に外挿または内挿することにより、新たな記録特性を求めることを特徴とするレーザー強度の調整方法。 - 請求項1ないし4のいずれかに記載のレーザー強度の調整方法において、
前記記録特性を取得する際、前記1回目の測定時間よりも2回目の測定時間が短いことを特徴とするレーザー強度の調整方法。 - 光ディスクにレーザーを照射して信号を記録再生する光ディスク記録再生装置において、
光ディスクに記録するテスト信号となるレーザーを発光するレーザー発光手段と、
該レーザー発光手段の発光するレーザー強度を制御するレーザー強度制御手段と、
光ディスクに照射されたレーザーの反射戻り光を検出する検出手段と、
該検出手段で検出したテスト信号を解析して当該光ディスクの記録特性を取得する信号解析手段と、を有し、
該信号解析手段は、レーザー強度の異なる1以上の測定点に対する記録特性をある記録環境において1回目の記録特性として取得し、それと異なる記録環境において、1回目の測定点数よりも少ない測定点数において2回目の記録特性として取得し、上記1回目と2回目の記録特性から、上記異なる記録環境における新たな記録特性を求め、
上記レーザー強度制御手段は、上記信号解析手段により取得した新たな記録特性に基づき、当該光ディスクに照射する記録用レーザー強度を最適化することを特徴とする光ディスク記録再生装置。 - 請求項6記載の光ディスク記録再生装置において、
前記光ディスクは、同一媒体中に複数層の記録面を有する多層媒体であり、
前記1回目の記録特性は第1層目のデータ領域にデータを記録する前に第1層目のテスト用領域から取得し、前記2回目の記録特性は、異なる層のデータ領域にデータを記録する時点で該異なる層のテスト用領域から取得することを特徴とする光ディスク記録再生装置。 - 請求項6記載の光ディスク記録再生装置において、
前記光ディスクは、同一記録面内に記録速度の異なる複数の記録ゾーンを有する媒体であり、
前記1回目の記録特性は第1ゾーンのデータ領域にデータを記録する前に第1ゾーンのテスト用領域から取得し、前記2回目の記録特性は、異なるゾーンのデータ領域にデータを記録する時点で該異なるゾーンのテスト用領域から取得することを特徴とする光ディスク記録再生装置。 - 請求項6記載の光ディスク記録再生装置において、
前記信号解析手段は、前記1回目に取得した記録特性を、前記2回目に取得した記録特性に外挿または内挿することにより、新たな記録特性を求めることを特徴とする光ディスク記録再生装置。 - 請求項6ないし9のいずれかに記載の光ディスク記録再生装置において、
前記信号解析手段は、前記光ディスクの記録特性として、前記テスト信号の非対称性を示すβ値=(A1+A2)/(A1−A2)(ここにA1は再生信号のエンベロープの上限値、A2は下限値)を用いることを特徴とする光ディスク記録再生装置。
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