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JP4778287B2 - 情報記録方法及び装置 - Google Patents

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JP4778287B2
JP4778287B2 JP2005284396A JP2005284396A JP4778287B2 JP 4778287 B2 JP4778287 B2 JP 4778287B2 JP 2005284396 A JP2005284396 A JP 2005284396A JP 2005284396 A JP2005284396 A JP 2005284396A JP 4778287 B2 JP4778287 B2 JP 4778287B2
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    • G11B7/004Recording, reproducing or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
    • G11B7/006Overwriting
    • G11B7/0062Overwriting strategies, e.g. recording pulse sequences with erasing level used for phase-change media

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  • Optical Head (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)

Description

本発明は,情報記録媒体に対する情報記録の際に光変調波形を駆動・制御するCD−Rドライブ装置,CD−RWドライブ装置,DVD−Rドライブ装置,DVD−RWドライブ装置,DVD−RAMドライブ,Blu-rayディスクドライブ,HD−DVDドライブ装置等の光記録装置および光記録方法に関する。
記録用光ディスク装置全般では大容量化が進み,従来までの赤外レーザ(波長780nm)を用いたCDや赤色レーザ(波長650nm)を用いたDVD,さらに青色レーザ(405nm)を用いたBlu-ray Disk(BD)やHigh Density(HD)−DVDの製品化が始まっている。例えば,BDに利用されるライトストラテジ技術は,3種類のパワーレベルを持つ複数のレーザーパルスを利用する。3種類のパワーレベルは,高いレベルから順に,ライトパワー(Pw),イレイズパワー(Pe),ボトムパワー(Pb)である。上記のライトパワーのレーザ光で光ディスクを照射すると,光ディスクの記録膜が溶融される。その後,急冷すると,光ディスクはアモルファス状態(非晶質状態)となり,光の反射率が低くなる。これが記録マークとして利用される。また,イレイズパワーのレーザ光で光ディスクを照射すると,光ディスクの記録膜は結晶状態にされる。レーザ光照射前に非晶質状態であった光ディスク部分は結晶状態になり,元々結晶状態であった光ディスク部分は,そのまま結晶状態に留まる。これにより,記録マークを消去できる。
記録ストラテジーには,CD−R,DVD−R等で採用されている矩形状のモノパルス,CD−RW,DVD−RW,DVD−RAM等で採用されているくし型のマルチパルス(図11参照),DVD系光ディスクの高倍速記録で採用されているキャッスル型(ノンマルチ型)(図8参照)の記録パルス等がある。
記録ストラテジーは,記録波形のエッジタイミングを決める値と,記録パワーを決める値(例えば,Pw,Pb,Pe)から構成され,これらを記録パラメータと呼ぶ。これらの記録パラメータは,最適な値が記録媒体ごとに予め媒体に記録されており,例えばBDではDisk Information内に記録されている。記録パラメータ群の最適値が,記録媒体の組成,材料等により異なるためである。即ち,記録マークを記録する場合には,記録波形のエッジタイミングを決める値とPw,Pmのように記録パワーを決める値,およびシフトテーブルの各値等の記録パラメータを記録媒体から読み出し,この読み出された記録パラメータを用いてレーザーパルスを制御することで,最適な記録マークを形成するようにしている。
特開2003−85753号公報
今後,光ディスクの高速化が進むと,数100MHz〜GHzオーダーの高周波のパルスを扱うことになる。図14に示すように,高速記録ほど細いパルスを要求される傾向があり,BD4倍速では,1ウィンドウ幅Twが約3.8nsとなり,ストラテジーに用いられるパルス幅は0.5Tw程度必要となることが多い。一般的に,光ディスクドライブで用いられるレーザドライバの帯域や,10−90%の立ち上がり速度/立下り速度tr/tfが現状1.5ns前後であることを考えると,指令通り発光パワーが出ない領域に入っている。これは,図15に示すように,10−90%が1.5nsとすると,単純に0−100%はその1.25倍以上の時間がかかるため,約1.9nsとなる。パルス幅がBD4xの0.5Twでは1.9nsになることを考えると,0−100%立ち上がりが1ns以上かかると立ち上がりきれない。すると,波形は図5(a)のように周波数劣化分だけパワーが出ずに,歪を生じ,所望のマークを記録できなくなる。それを補償するため,レーザドライバの指令値を大きくするなどの処置が考えられるが,その補償量の決め方はレーザドライバのばらつき,ストラテジー,温度特性,経年劣化などによりばらつくことが予想される。
そこで本発明は以上の点を考慮し,レーザドライバの周波数特性(本発明でいう周波数特性は,振幅の減衰の周波数依存性を意味する)の補償を,どんな波形(ストラテジー)に対しても正確に行うことのできる光記録装置および記録方法を提供することを目的とする。
例えば図4に示したBD−RE 1xの記録波形を,周波数特性の劣化を補償していないドライバで記録すると,図5(a)のように,周波数劣化分だけパルス波形のパワーレベルが低下する。従って,ドライバのレジスタ設定でパワー補償をする必要があるが,全てのパルスに対して波形歪みの補償を一様に行うと,図5(b)に示すように,PeのあとPwへ立ち上がるPfwがPmwより大きくなる。
そこで,本発明では,パルスの直前のパワーレベルを考慮した補償を行う。すなわち,この場合FPに関しては,初期レジスタ値に
(Pw−Pe)×α(周波数劣化補正係数)=Hf
を加算するレジスタ設定を行い,MPに関しては,初期レジスタ値に
(Pw−Pb)×α(周波数劣化補正係数)=Hm
を加算するレジスタ設定を行う。
つまり直前のパワーレベルと対象パルスのパワーレベルの差に対して補償を行うことにより,最適なパワー補償ができる。この補償方式は3値以上のレベルを用いるストラテジーに適用できる。
換言すると,本発明による情報記録方法は,記録データを符号化する工程と,符号化した信号を基に記録ストラテジーを形成する記録波形を生成する工程と,記録波形を構成する各パルス信号のパワーを当該パルス信号の直前のパワーレベルとの差分に応じて補正する工程と,補正したパワーを目標にレーザ光源を駆動する工程と,レーザ光源から発生されたレーザ光を記録媒体に照射する工程とを有する。
また,本発明は,波形の立ち上がりや立ち下がりが問題となるような高速時において特に効果を発するものであり,特に毎秒100Mビット以上の転送速度の光ディスクストレージシステムに好適である。波形の立ち上がりや立ち下がりが問題となるような高速時とは,記録波形が,先頭パルス,繰り返しパルス,後端パルスを有するマルチパルスである場合には,先頭パルスの時間幅をTfp,繰り返しパルスの時間幅をTmp,情報記録装置のレーザーパルスの立ち上がり時間(10−90%)をTr,レーザーパルスの立ち下がり時間(10−90%)をTfとするとき,
Tfp≦1.25×(Tr+Tf)
Tmp≦1.25×(Tr+Tf)
の少なくともいずれかが成立するような場合である。
また,記録波形が,先頭パルスと後端パルスを有し,先頭パルスの時間幅をTfp,後端パルスの時間幅をTep,情報記録装置のレーザーパルスの立ち上がり時間をTr,レーザーパルスの立ち下がり時間をTfとするとき,
Tfp≦1.25×(Tr+Tf)
Tep≦1.25×(Tr+Tf)
の少なくともいずれかが成立するような場合である。
本発明によれば,光ディスクドライブのレーザドライバの性能ばらつき,経年劣化や温度特性により劣化する周波数特性に劣化分を補償できる。
以下,図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
本発明を,マルチパルスストラテジー系パワー補償(ドライブの周波数特性のばらつき)に適用した例について説明する。
図1はマルチパルスストラテジーのパルス列の例と,本発明によるレジスタ値の補償方法を示す図である。図1(a)に示すように,マルチパルスストラテジーのパルス列は,フロントパルス(FP)とそれに続くマルチパルス(MP)からなり,パワーレベルとしてライトパワー(Pw),イレイズパワー(Pe),ボトムパワー(Pb)の3種類のパワーレベルを有する。
図1(b)はレーザドライバのレジスタの初期値と本発明による補償方法を示す図であり,FP用パワーレジスタの初期設定値がA,MP用パワーレジスタの初期設定値がAであるとき,FPの周波数特性を補償するためにFP用パワーレジスタの設定を(A+Hf)と変更し,MPの周波数特性を補償するためにMP用パワーレジスタの設定を(A+Hm)と変更することを示している。すなわち,本実施例では,パルスがFPかMPかによって補償値を変える。
図2は,記録信号が光ディスクへ書き込まれるまでの流れを示す。レーザドライバ12は,レジスタ指令を受け,そのレジスタ値に応じた電流を出力する。記録データ15を符号化回路14で符号化し,記録パルス生成回路13で,その符号化した信号をディスク10上に書き込むためのストラテジーを形成する信号に変換する。パワーレジスタは記録パルス生成回路13にある。また,記録パルス生成回路13は,レーザドライバレジスタ用周波数劣化分補正係数テーブルを保持している。記録パルス生成回路13によって発生された信号は,レーザドライバ回路12に入力される。図3に示すように,レーザドライバ12からの電流波形はそのままレーザダイオード11に伝わり,レーザ発光波形となる。
記録の際には,記録パラメータを記録媒体と記録装置の間で最適化する必要があり,例えば記録媒体に書き込まれている媒体製造者より提供される記録パラメータを基に,媒体に記録を行って再生した際に,記録品質の指標となる再生波形のジッタ,もしくはエラー数が最小となるように記録パラメータを最適化する等の動作(以下,記録パラメータ学習という)が必要になる。この記録パラメータ学習ではドライバの周波数劣化を補償できないため,例えば図4に示すBD−RE 1xの記録波形を,周波数特性の劣化を補償していないドライバで記録すると,記録波形は図5(a)のように,周波数劣化分だけパワーレベルが低下した記録波形となってしまう。従って,ドライバのレジスタ設定でパワー補償を行い,図4のような記録波形にして記録媒体10に記録する必要がある。
レーザドライバの周波数特性(振幅の減衰の周波数依存性)は,図6のように,使用温度や経年劣化により変化し,条件に応じて複数の周波数特性をもつことが予想される。またドライバ回路自体のばらつき,駆動するレーザダイオードのばらつきにも依存した発光波形の周波数依存性も考えられる。この複数の周波数特性を,装置内の記憶手段,具体的には記録パルス生成回路13に付随するレーザドライバレジスタ用周波数劣化分補正係数テーブルに記憶しておく。記憶する複数の周波数特性は,図6のそれぞれの曲線に対応する。
図6のぞれぞれの周波数特性を示す曲線を(1)(2)(3)としたとき,波形のパルス幅と周波数特性との関係から周波数劣化分の補償係数をテーブル化もしくは,周波数劣化分を考慮したパラメータをテーブル化しておき,レーザドライバのパワーレジスタの設定値で,パワーを最適に補償するための値にする。図7は,パルス幅に対する周波数劣化分補正係数を登録したテーブルの例である。テーブル(1)(2)(3)は,図6の周波数特性(1)(2)(3)に対応している。記録パルス生成回路13は,記録媒体から読み出した記録パラメータを基に,図7に示したテーブルを参照して,記録パルスを生成するためのパワー値を決定し,パワーレジスタに設定する。このとき,この図7のテーブルを用いて,直前のパワーレベルを考慮しないで全てのパルスに対して一様の補償を行うと,図5(b)に示したように,PeのあとPwへ立ち上がるPfwがPgの後にPwへ立ち上がるPmwより大きくなる。そこで,本発明では,各パルスに対する補償を,その直前のパワーレベルからのパルスの高さを考慮して行うようにする。
例えば,FPのパルス幅が2nsの場合で,図7のレーザドライバレジスタ用周波数劣化分補正係数テーブル(1)が適用されるとき,FPの周波数補正量Hfは,図7を参照して,式(1)のようになる。
(Pw−Pe)×B(周波数劣化分補正係数)=Hf …(1)
従って,図1のように,FPに対しては,初期レジスタ設定値Aに周波数補正量Hfを加算するレジスタ設定を行う。すなわち,本発明によって周波数特性を補償したときのFP用パワーレジスタのレジスタ値は,A+(Pw−Pe)×Bとなる。
同様に,パルス幅2nsのMPに対する同じ条件(1)での周波数補正量は,図7を参照して,式(2)のようになる。
(Pw−Pb)×B(周波数劣化補正係数)=Hm …(2)
従って,図1のように,MPに対しては,初期レジスタ設定値Aに周波数補正量Hmを加算するレジスタ設定を行う。すなわち,本発明によって周波数特性を補償したときのMP用パワーレジスタのレジスタ値は,A+(Pw−Pb)×Bとなる。
つまり,対象パルスの直前のパワーレベルと対象パルスレベルの差に対して補償量を決めることにより,最適なパワー補償ができる。この補償方式は,3値以上のレベルを用いるストラテジーに対して適用すると,精度の高い補正ができる。
これにより,記録パラメータが,記録媒体に記録されて媒体製造者より提供されている場合においても,それぞれの波形を忠実に再現できる。なお,記録パラメータとは,マルチパルスかモノパルスか,また,先頭パルスや最終パルスのシフト幅や,パルス高さなど,記録波形を形成するためのパラメータを意味する。
通常,半導体の回路によって作製されるレーザドライバは,温度によって特性が変化する。この温度特性により,先に述べたtr/tfが変化する。特に高速化に対応するドライバにとってtr/tfがパルス幅と大差なく,tr/tfの変化が周波数特性に影響を及ぼす。また高速になるほど,ドライバ回路は消費電力が大きくなる傾向にあるため,温度変化も大きくなる傾向にある。この温度変化による周波数特性の変化は予め測定しておき,その温度時に応じたテーブルも用意しておく(例えば,温度25℃は図7のテーブル(1)を選択する)。このようにドライブ内に温度センサを備え,動作中にもドライブ内の温度を観測し,温度変化によって選択するテーブルを変え,レーザドライバのレジスタ変更などを行うことで,温度変化に対して安定なドライブ動作を実現することができる。
本発明を,キャスルストラテジー系パワー補償(ドライブの周波数特性のばらつき)に適用した例について説明する。基本的に実施例1と同じことに関しては,重複する説明を省略する。
図8は,キャスルストラテジーのパルス列の例を示す図である。図8に示すように,キャスルストラテジーのパルス列は,ファーストパルス(FP),ラストパルス(LP),ギャップパルス(GP)からなり,パワーレベルとしてライトパワー(Pw),イレイズパワー(Pe),ギャップパワー(Pg)の3種類のパワーレベルを有する。
キャスルストラテジーの場合は,FPの直前のパワーレベルとLPの直前のパワーレベルを比較するとFPの直前のパワーレベルが小さいため,図9に示すように,ドライバの周波数特性の劣化によるパワーのダウンはLPに比較してFPのパワーレベルダウン量が大きくなる。よって,パワーレベルレジスタの周波数特性補正量は,FPの補正量をLPの補正量より大きくする必要がある。
本発明によると,FPに対する補正量は(Pw−Pe)に補正係数を乗じたものになり,LPに対する補正量は,(Pw−Pg)に補正係数を乗じたものになり,この要求を満たすことができる。従って,図8に示したような理想的なキャスルストラテジーのパルス列を発生することができる。
このように,さまざまな記録波形(ストラテジー)に対しても,本発明を適用することにより,簡易かつ高精度に周波数劣化に基づくパワーの低下を補正できることになり,ドライブのさまざまな変化に対してのマージンを確保することができる。
半値全幅(FWHM:full width at half maximum)も参考としたパルス補償方式について説明する。
図10(a)及び図10(b)に示すように,tr/tfが異なる2つのドライブでは,同じ設定でも半値全幅が異なる場合がある。この場合,今まで説明したパルスパワー補償方式だけでは,補償が不完全になり,十分な記録性能が得られないことが考えられる。そのため,半値全幅も考慮に入れ,半値全幅を規定パルス幅に補正する必要がある。
つまり,記録膜へ与えるトータルエネルギーは,
半値全幅(単位:時間)×パルスパワー=パルス面積
で決まるため,このパルス面積を指標として,周波数劣化分を補正することにより,所望の波形に合わせることにより,精度の高い補償方式を確立し,記録性能を保つ。具体的にはドライバ回路のもつ各パルスの立ち上がり位置や立ち下がり位置を決めるタイマー値を変えることにより,図11のdTopやdTEなどを動かすことができる。これを設定することにより,各パルスの半値幅を所望の値に設定する。その上で,実施例1,2のようなパルスパワー補償を行い,パルス面積を所望量にして記録を行う。
図11,図12用いて,APC(Auto Power Control)に本発明を適用した実施例を説明する。まず,APCについて簡単に説明する。APCは大きく2つにわかれ,光ディスクのread時に行われるいわゆるリードパワーのAPCと,write時に行われるライトAPCがある。リードAPCは高周波重畳(BDでは約400MHz)のかかった状態でリードパワーを常に例えば0.35mWに保つために行われる。これに対して,記録時のパワーを最適化する,W−APC(Write-Auto Power Control)という手法がある。これはストラテジーと呼ばれる光ディスク独特の波形で記録している最中にライトパワーを一定に保つため,記録時の波形を,フロントモニタを用いて観察することにより,記録パワーを補正する手法である。これらのAPCは,図12ビームスプリッタ16で分けられた光出力パワーをフロントモニタ17でモニタして,レーザドライバへフィードバックすることにより実現されている。
リードAPCは常に一定のパワーをモニタする方式で問題ないが,ライトAPCはパワーをモニタする際にストラテジーを考慮しなければならず,このフロントモニタを用いて記録波形を観察する多くの場合,フロントモニタの帯域が記録波形のパルス幅から決まる周波数より低いため,実際のライトパルスの強さを観察することはできない。それゆえ,図11のストラテジーではPeに相当する,フロントモニタで十分観測できる周波数の低いパワーを観察することが多い。図11のストラテジーの場合,PeをW−APCで補正するため,本発明を適用すると,記録中に,Peレジスタの変更にともない,ファーストパルスのレジスタPwfも変更することになる。これにより記録前の設定時の補正だけでなく,記録時も補正が効く為,精度向上につながる。
2個以上のLDを搭載したドライブに本発明を適用した実施例について,図13を用いて説明する。図13には,簡単にするためLDがLD1とLD2の2個の場合の例を示してある。
2個以上のLDを一つのレーザドライバ回路で駆動しようとすると,光学部品の配置制限などの要因により,LD−ドライバ間の距離が長くなり,周波数特性が著しく劣化する可能性がある。この場合も,上述の場合と同様に,距離が長くなった場合の周波数特性を予め求めておき,周波数劣化分を補正する補正係数をテーブル化しておく。このとき,図13に示したように,LD1,LD2それぞれに対してテーブルを持つことにより,上述した経年劣化や温度変化以外に,LD−ドライバ間の配線が長くなったため生じる周波数特性の劣化を補償して安定な高速動作が可能となる。
マルチパルスストラテジーのパルス列の例と,本発明によるレジスタ値の補償方法を示す図。 記録信号の光ディスクへ書き込まれるまでの流れを示す概略図。 駆動電流と光出力の関係を示す図。 マルチパルスのライトステラテジーの所望波形例を示す図。 マルチパルスのライトステラテジーのレーザドライバによる周波数劣化を説明する図。 レーザドライバの周波数特性のばらつきを説明する図。 パルス幅に対するレジスタテーブルの例を示す図。 キャスルストラテジーの所望波形例を示す図。 キャスルステラテジーのレーザドライバによる周波数劣化を説明する図。 半値全幅考慮した補償の説明図。 BDマルチパルスのライトステラテジー(3値の場合)の定義図。 APCを説明する図。 LDを2つ以上駆動する例を示す図。 記録速度と必要とされるパルス幅の関係を示す図。 レーザドライバのtf/tfとパルス幅を説明する図。
符号の説明
10…光ディスク
11…レーザダイオード
12…レーザドライバ回路
13…記録パルス生成回路
14…符号化回路
15…記録データ
16…ビームスプリッタ
17…フロントモニタ

Claims (11)

  1. 記録データを符号化する工程と,
    前記符号化した信号を基に記録ストラテジーを形成する記録波形を生成する工程と,
    前記記録波形を構成する各パルス信号のパワーに相当する値をパワーレジスタに設定する工程と,
    前記パワーレジスタの設定に従ってレーザドライバを駆動する工程と,
    前記レーザドライバに接続されたレーザ光源から発生されるレーザ光を記録媒体に照射する工程とを有し,
    前記各パルス信号のパワーに相当する値をパワーレジスタに設定する工程では,各パルス信号のパワーと当該パルス信号の直前のパワーレベルとの差に対して振幅の減衰の周波数依存性である周波数特性の劣化分を補償する補正を行った一の値を前記パワーレジスタに設定し,
    前記各パルス信号のパルスの半値全幅とパルスパワーの積であるパルス面積を指標として,パルス幅補正を行うことを特徴とする情報記録方法。
  2. 請求項1記載の情報記録方法において,前記補正は,前記パルス信号のパワーと当該パルス信号の直前のパワーレベルとの差に補正係数を掛けた値を初期設定値に加算することによって行うことを特徴とする情報記録方法。
  3. 請求項2記載の情報記録方法において,前記補正係数はパルス幅に依存することを特徴とする情報記録方法。
  4. 請求項2記載の情報記録方法において,前記補正係数はドライブ内の温度に依存することを特徴とする情報記録方法。
  5. 請求項1記載の情報記録方法において,前記記録媒体に予め記録されている記録波形パラメータを読み込む工程を有し,前記読み込んだ記録波形パラメータに基づいて,記録ストラテジーを形成する記録波形を生成することを特徴とする情報記録方法。
  6. 記録データを符号化する符号化回路と,
    パワーレジスタと,
    前記符号化回路の出力信号に基づいて記録ストラテジーを形成する記録波形を生成し,前記記録波形を構成する各パルス信号のパワーに相当する値を前記パワーレジスタに設定する記録パルス生成回路と,
    前記パワーレジスタの設定に従って駆動されるドライバ回路と,
    前記ドライバ回路の振幅の減衰の周波数依存性である周波数特性の劣化分補正係数を記憶したテーブルと,
    前記ドライバ回路によって駆動されるレーザ光源とを備え,
    前記記録パルス生成回路は,パルスの半値全幅とパルスパワーの積であるパルス面積を指標として,パルス幅補正を行い,初期設定値に,パルス信号のパワーと当該パルス信号の直前のパワーレベルとの差に対して前記周波数特性の劣化分補正係数を掛けた値を加算した一の値を前記パワーレジスタに設定すること特徴とする情報記録装置。
  7. 請求項記載の情報記録装置において,前記テーブルは,複数の条件における,複数のパルス幅についての前記周波数特性の劣化分補正係数を記憶していることを特徴とする情報記録装置。
  8. 請求項記載の情報記録装置において,前記複数の条件には複数の温度が含まれることを特徴とする情報記録装置。
  9. 請求項記載の情報記録装置において,前記レーザ光源を複数備え,前記テーブルは,前記複数のレーザ光源毎に設けられていることを特徴とする情報記録装置。
  10. 請求項記載の情報記録装置において,
    前記記録波形は,先頭パルス,繰り返しパルス,後端パルスを有するマルチパルスであり,
    前記先頭パルスの時間幅をTfp,前記繰り返しパルスの時間幅をTmp,前記情報記録装置のレーザーパルスの立ち上がり時間(10−90%)をTr,レーザーパルスの立ち下がり時間(10−90%)をTfとするとき,
    Tfp≦1.25×(Tr+Tf)
    Tmp≦1.25×(Tr+Tf)
    の少なくともいずれかを満たすことを特徴とする情報記録装置。
  11. 請求項記載の情報記録装置において,
    前記記録波形は,先頭パルスと後端パルスを有し,
    前記先頭パルスの時間幅をTfp,前記後端パルスの時間幅をTep,前記情報記録装置のレーザーパルスの立ち上がり時間をTr,レーザーパルスの立ち下がり時間をTfとするとき,
    Tfp≦1.25×(Tr+Tf)
    Tep≦1.25×(Tr+Tf)
    の少なくともいずれかを満たすことを特徴とする情報記録装置。
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