JP3528692B2 - 情報記録再生装置、レーザドライバ、および、レーザドライバの駆動方法 - Google Patents
情報記録再生装置、レーザドライバ、および、レーザドライバの駆動方法Info
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Description
る光によって情報の記録あるいは再生を行う情報記録再
生装置に関し、特に、NRZ変調信号等の2値化信号と
それに同期したクロック信号を得て、2値化信号に対応
した記録電流信号を発生することが出来るレーザドライ
バを有する情報記録再生装置に関するものである。
し、穴あけピット、相変化ピット、色素ピットあるいは
磁化ドメイン等の記録マークを記録膜に形成して情報を
記録し、記録媒体からの反射光を用いて情報を再生する
光学的な情報記録再生装置においては、複数の情報記録
媒体(光ディスクと称する)を入れ替えて使用できるの
で、情報を大量に記録再生することができる特徴を持
ち、パーソナルコンピュータ用あるいは大型コンピュー
タ用の大容量外部記憶装置として使用されている。
面に記録されるマーク(あるいはピット)はたとえば0.
5μm長以下のものを形成することが要求され、このマ
ーク形成を実現するために記録パワーをパルス分割化
(マルチパルス化)し、さらにそのレベルを多値(例え
ば3値や4値)に変化させるパワー制御が必要となって
きている。また記録マーク群とその間にあるスペース群
の時間間隔を最適化するため、マーク記録時に、隣接の
スペース長およびマーク長に応じて分割された記録パル
スの時間的位置やパルス幅をアダプティブに可変制御す
る記録パルスのアダプティブ制御(以下、この制御を記
録ストラテジ制御と称す。)が必要となってきている。
には、上記マルチパルスの各パルスの立ち上がり特性(T
r)/立ち下がり特性(Tf)を考慮する必要がある。この
場合のTr、Tf特性として数ns程度を要するが、さ
らに高速転送記録の要求からディスク回転数の高速化に
対応して、このTr、Tf特性をより高速にする場合に
は、光ヘッド上のレーザまで記録パルス波形のTr、T
f特性の劣化無しに伝送することは非常に困難である。
従来の構成では、記録ストラテジ制御を実行する回路
を、変調回路側の基板上に配置していて、その構成上、
基板から光ヘッドのレーザまでの記録パルス波形の伝送
距離が長くならざるを得なかったためである。
題を解決し、高密度記録および高速転送記録が可能な情
報記録再生装置を提供することにある。
に対する記録ストラテジ制御が可能となるような記録ス
トラテジ制御を実行する回路を備えたレーザドライバを
提供し、かかるレーザドライバを用いて、情報記録媒体
に対する情報データの記録あるいは再生の信頼性を向上
させることができる情報記録再生装置を提供することに
ある。
明の要旨は以下のとおりである。
を半導体レーザに近接して配置して駆動電流波形のT
r、Tf特性の劣化を低減する。
RZ変調信号等の2値化信号とそれに同期したクロック
信号を得て、内部に配置したPLL回路によって記録周
波数を発振させることにより2値化信号に対応した記録
電流信号を発生することができる。しかし、PLL回路
の発振状態が異常になると、基準の記録周波数が異常に
なり、正常に記録が出来なくなる。そこでレーザドライ
バ内部にPLL回路の発振状態を検知するPLLアンロ
ック検出回路を設置し、アンロック回路からの検出信号
をモニタ信号として記録再生動作を司る演算・制御回路
に送出し、記録動作を制御するようにする。
記録する場合を考える。CD−R記録中はサーボ信号等
を検出するために、パルス変調された反射光のうち、再
生パワーレベルに対応する、DCレベルをサンプル・ホ
ールドする必要がある。これは変調回路からのNRZ変
調信号に対し、反射光にタイミングを合わせるために遅
延回路を設置している。この場合、遅延回路を追加する
ためにコスト等の問題が発生する。
ック信号を得て、内部に配置した遅延回路を通して2値
化信号に対応した記録電流信号を発生することが出来る
形態をとる上述の本発明に基づいて、さらに、この遅延
回路の出力をモニタ信号として記録動作を司る演算・制
御回路に送出し、このモニタ信号により記録媒体からの
反射光をサンプル/ホールドするためのタイミング信号
を生成するようにする。
一実施形態である情報記録再生装置の一例を示す。情報
の記録再生が行われる情報記録媒体1は、スピンドルモ
ータ2によって保持され、回転する。情報記録媒体1を
形成する記録膜としては、相変化形記録膜(GeSbT
e)、有機色素膜や光磁気形記録膜(TbFeCo)が
ある。情報の記録、再生を行うためのレーザ光を発光す
る半導体レーザ(本図中に図示せず)と、半導体レーザ
からの光をディスク面上に1ミクロン程度の光スポット
として形成する光学系と、情報記録媒体1からの反射光
を用いて情報の再生および自動焦点、トラック追跡など
の光点制御を行うための光検出器16とを有する光ヘッ
ド3によって情報記録媒体1上に情報の記録、再生を行
う。また、光ヘッド3は光ヘッド3自体をディスク半径
方向に高速に駆動し、位置付けるリニアモータ(図示せ
ず)を構成している。本実施形態では、光ヘッド3と演
算・制御回路6、変調回路7、再生回路11及びサーボ
制御回路13との間はフレキシブルケーブル等の信号線
で接続されている。また、インターフェース制御回路
5、演算・制御回路6、変調回路7、再生回路11、復
調回路12及びサーボ制御回路13は、光ヘッド3とは
別個の回路基板上に形成されている。
ク装置は、パーソナルコンピュータ、ワークステーショ
ン等のホストコンピュータ4(以下ホストと略す)と、例
えばSCSI(Small Computer System Interface)やA
TAPI(AT Attached Packet Interface)の規格に則っ
たインターフェースケーブルで接続されており、ホスト
4からの命令や情報データを含むコマンドを光ディスク
装置内のインターフェース制御回路5で解読し、マイコ
ン等から構成される演算・制御回路6を通して情報の記
録、再生およびシーク動作を実行する。
記録動作について説明する。記録データは、ホスト4か
ら情報記録媒体1上の記録位置情報(アドレス情報)を
付加された状態で記録コマンドが発行され、演算・制御
回路6内のバッファメモリ(図示せず)内に蓄積された
後、時系列的に変調回路7に送られる。そして、変調回
路7において、記録データはランレングスリミティッド
(RLL)コード、例えば(1、7)RLLコード、
(2、7)RLLコード、DVD(Digital Versatile
Disk)に使われている(2、10)RLLコードあるい
はCDフォーマットに対応したEFM(eight-fourteen
modulation)コードに対応する符号列に変換され、さ
らに記録膜上に形成するマーク形状に対応したパルス列
(2値化信号)に変換される。これらのパルス列(総称
してNRZ信号と呼ぶ。)は、光ヘッド3上のレーザド
ライバ8あるいは9に導かれ、このNRZ信号に応じて
半導体レーザがON,OFFしてパルス発光し、光ヘッ
ド3で収束したスポットによって情報記録媒体1に記録
マークが形成される。
ザD8はDVD関連情報データ(DVD−RAM/−R
/−RW+RW)の記録時に使用する波長650nm帯
のレーザであり、30mW以上の出力を持つ。また、レ
ーザC9はCD関連情報データ(CD−R/−RW)の記
録時に使用する波長780nm帯のレーザであり、50
mW以上の出力を持っている。本実施形態では、レーザ
ドライバ10が2つの出力端子を持っているために2個
のレーザそれぞれを発光させることができる。
作について説明する。再生時はホスト4からの再生コマ
ンドにより指定された、情報記録媒体1(例えば、DV
D−RAMとする)上のトラックに光ヘッド3からの光
スポットを位置付け、当該トラックから信号を再生す
る。まず、光ヘッド3上のレーザドライバ10経由でレ
ーザD8をDC発光させて記録媒体1上の記録膜に照射
すると、記録マークに対応した反射光が得られ、光ヘッ
ド3内の光検出器16で受光して光電変換され、電気信
号となって再生回路11に入力された後、データを再生
されることになる。通常、再生回路11は信号振幅を一
定に保持するための自動利得制御回路(AGC)、光学
的な空間周波数劣化を補正する波形等化回路(EQ)、
低域制限フィルタ(LPF)、二値化回路、PLL(Pha
se Locked Loop)回路、弁別回路から構成されており、
再生信号を二値化した後、弁別されたデータに変換す
る。弁別された二値化データは復調回路12に入力さ
れ、(1、7)RLLコード、(2、7)RLLコー
ド、(2,10)RLLコードあるいはEFMコードの
復調を行って元のデータを復調する。復調されたデータ
は演算制御回路6に導かれてホスト4からの再生コマン
ドに対応してインターフェース制御回路5からホスト4
に転送される。
再生信号のほかに光スポットを記録膜上に焦点制御を行
う自動焦点信号と任意のトラックに位置付けるトラック
追跡制御を行うトラック追跡信号を検出することがで
き、これら光点制御を行う自動焦点信号、トラック追跡
信号はサーボ制御回路13に導かれる。サーボ制御回路
13は誤差信号生成回路、位相補償回路、および駆動回
路(いずれも図示せず)から構成されており、光ヘッド
3を任意のトラックに位置付けることにより情報の記
録、再生を実行する。
る、レーザドライバ10について詳しく説明する。Seri
al Interface制御部100は、演算・制御回路6よりシ
リアル転送されて供給される各種レジスタの設定値を取
込み、パラレルに変換して、対応するレジスタに設定値
を書込む。なお、SENは、Serial interface制御部1
00を動作状態にする信号であり、SCLKは、Serial
interface制御部100のクロック信号であり、SDI
Oは、Serial interface制御部100のデータ信号であ
る。
dを記憶する。HFM(High Frequency Module)103
は、Preadレジスタ101、Preadの値に対応して駆動電
流Ireadを出力するディジタル・アナログ変換回路で構
成される再生時にレーザD8に高周波電流Ihfを重畳す
る。
記憶するPaレジスタ106、記録パワーPbを記憶するPb
レジスタ107、記録パワーPcを記憶するPcレジスタ1
08、記録パワーPdを記憶するPdレジスタ109、10
6から109のレジスタの出力のいずれかを選択するセ
レクタ110および選択されたレジスタの記録パワー値
に対応して記録駆動電流Iwriteを出力するディジタル・
アナログ変換回路で構成されるWrite Power DAC111
より構成される。
Pmax値に対応した電流をWritePower DAC111の基
準電流Irefとして出力するディジタル・アナログ変換回
路で構成されるFull-Scale DAC113を設けてある。Wr
ite Strategy制御部104は変調回路7より供給される
NRZ信号(2値化信号)、クロック信号chCLKおよび
記録再生状態を設定する制御信号WRGをもとに記録パ
ワー波形のタイミング(Pa〜Pdレジスタを選択する制御
信号Px-select)を生成することができる。
るNRZ信号に応じて記録パルスを生成し、そのパルス
の時間的位置やパルス幅をアダプティブに可変制御する
記録ストラテジ制御を実現するために遅延回路114
と、外部からのクロック信号chCLKに同期して安定な
記録周波数を供給するためにPLL回路115を有して
いる。 PLL回路を基板ではなく、レーザドライバ10内部に
設置し、、クロック信号chCLK周波数を下げて伝送
し、レーザドライバ10内部のPLL回路115で正規
の記録周波数に同期させて発振させることにより、通常
基板上に配置される演算・制御回路6や変調回路7から
基板上に配置することのできない光ヘッド3まで高周波
信号を伝送する場合に、隣接する信号線(例えばフレキ
シブルケーブル)への影響や高周波信号発生時に発生す
る不要輻射などの影響を低減することができる。
算・制御回路6は、変調回路7を制御してPLL回路1
15に供給されるクロック信号chCLKの異常は判断でき
るが、レーザドライバ内部のPLL回路115の発振状
態の異常を判断することができない。従って、クロック
信号chCLKはPLL回路115に正常に供給されてい
るにも拘わらず、PLL回路115の発振状態が異常に
なった場合には、光ディスク装置自身は正常に記録が行
われていると判断しても、実際に情報記録媒体1に正常
に記録が行われていないという問題が生じる。
回路115の発振状態を検知するアンロック検出回路1
16を設置し、アンロック検出回路116からの検出信
号をモニタ信号としてモニタ回路117から記録再生動
作を司る演算・制御回路6に送出し、記録動作を制御す
ることにより実現できる。
RAMドライブ、情報記録媒体1をDVD−RAMディ
スクとして、記録を行なう場合の記録動作を詳細に説明
する。図3(i)は記録時の再生回路における再生信号で
あり、PID(Physical Identification Data)はセクタ単
位にアドレシングされた番地で、DATA1は記録済みデー
タ、DATA2は記録時の反射光による信号で、データ記録
は上位からの指定されたセクタ番号のデータ領域にのみ
実施されることになる。図3(ii)は変調回路7より供給
されるNRZ信号で、データ領域のみに供給される。図
3(iii)は記録可能状態を設定する制御信号WRGで、
“L”時が記録状態を示し、“H”時は再生状態を示
す。図3(iv)は変調回路から供給されるクロック信号CL
Kで、再生状態となるPID読み取り時は、再生時の隣
接信号線への影響を低減するためにCLK供給を中止す
る。この時、内部のPLL回路115は記録周波数を保
持したまま、発振し続ける。図3(v)はPLLアンロッ
ク回路116の出力信号でモニタ回路117の出力でも
ある。
出力が“L”であるが、PLL回路115の異常状態が
検出された場合には、その出力を“H”とする。この出
力は、演算・制御回路6で受取られ、演算・制御回路6
は、記録状態を設定するWRGを“H”として変調回路
7から出力するとともに、変調回路7からのNRZ信号
の送出を一時中止して、PLL発振状態の回復を待つ。
データ領域でPLL発振状態が回復した場合には、アン
ロック検出信号の出力は“L”に戻り、再び記録を開始
する。
が検出された場合にも、変調回路7からのクロックCL
KだけはPLL同期の安定化を図るために送り続ける。
これにより、短期間でのPLL発振状態の安定化が可能
となる。
2の実施形態としての情報記録再生装置を示す。本実施
例では、別のレーザドライバの使い方として、CD−R
記録やDVD−R記録のように書替えの出来ない、Writ
e-Once型の光ディスクに対応する場合を考える。CD−
R/DVD−R記録媒体は有機色素膜であり、この記録
媒体1はスピンドルモータ2に保持されて回転してお
り、第1の実施例と同様に情報の記録、再生を行うレー
ザ光を発光する半導体レーザ(本図中に図示せず)と、
半導体レーザからの光をディスク面上に1ミクロン程度
の光スポットとして形成する光学系と、記録媒体1から
の反射光を用いて情報の再生および自動焦点、トラック
追跡などの光点制御を行うための光検出器16を有する
光ヘッド3によって記録媒体1上に情報の記録、再生を
行う。
説明する。CD−R記録においては記録動作が重要であ
る。CD−R記録媒体に記録されるデータはCDフォー
マットに対応したEFMコード(以下、総称してNRZ
信号と言う。)であり、通常CD−ROMのデータある
いはCD-Audioのデータを連続あるいは単発的にホスト4
におけるアプリケーションソフトにより記録媒体1上の
指定されたトラック上に記録される。図4では図1と同
様にレーザは2個搭載しているが、CD関連情報データ
を記録するために、波長780nm帯のレーザC9を使
用する。
号等を検出する必要があり、パルス変調された反射光の
うち、再生パワーレベルに対応する、DCレベルをサン
プル・ホールドする必要がある。従来は変調回路7から
のNRZ変調信号に対し、反射光にタイミングを合わせ
るために基板上に遅延回路を設置していた。本発明での
レーザドライバ10ではNRZ変調信号とそれに同期し
たクロック信号CLKを得て、内部に配置した遅延回路
114を通してNRZ信号に対応した記録電流信号を発
生することが出来る形態をとっているので、この遅延回
路114を利用する。この遅延回路114の出力をモニ
タ信号としてレーザドライバ10から送出し、このモニ
タ信号により記録媒体1からの反射光をサンプル/ホー
ルドするためのタイミング信号を前置回路14で生成す
るようにすることで、基板上に別個の遅延回路を設ける
必要がなくなる。
NRZ信号であり、変調回路7からレーザドライバ10
に向かって送られる信号で、レーザドライバ10内では
遅延回路114で、ある規定遅延時間ΔT後に図5(ii)
の記録パルス信号が発行される。この遅延時間ΔTとし
ては8Tw〜32Twを設定可能としておく。なお、T
wは記録周波数の周期である。図5(ii)の記録パルス信
号により、レーザを高出力駆動すると、データ記録中の
光検出器16には図5(iii)のような反射光信号が得ら
れる。
ス照射開始時は光ディスクの反射率に対応した信号が得
られるが、ある時間後、記録膜の温度上昇によって記録
が開始し、その反射光が減少する。この信号成分は記録
中のサーボ信号にとって外乱となるために、レーザドラ
イバ10の図5(iv)モニタ信号の1つとして得られるゲ
ート信号を用いて、反射光のうちの再生パワーレベルを
サンプルし、パルス部はホールドするゲート信号(SH
信号)を前置回路14から出力することにより、記録中
のサーボ信号の安定化を図る事が出来る。
射光をフロントモニタC32で受光し、I-V変換回路3
4で電圧に変換し、パワー制御回路15に導く。記録中
の出力波形は図5の(vi)フロントモニタ信号が得られ、
レーザドライバ10のモニタ信号の1つとして得られる
図5(iv)ゲート信号を用いて、パワー制御回路15に置
いて記録パルスレベルと再生レベルを別々にサンプル、
ホールドし、それぞれのレベルを演算・制御回路6に送
付する。演算・制御回路6ではAD変換器でデジタルデ
ータとして取り込み、目標値を演算した結果をシリアル
インターフェース経由でレーザドライバ10に送ること
により、再生パワーの場合はPread値を更新し、記録パ
ワーの場合はPmax値を更新するようなフィードバック制
御を行うことにより、連続的な各パワーの安定化が実現
できる。
高密度記録および高速転送記録が可能になる。
記録あるいは再生の信頼性を向上させることができる。
る。
4…ホスト、5…インターフェース制御回路、6…演算
・制御回路、7…変調回路、8…DVD用レーザD、9
…CD用レーザC、10…レーザドライバ、11…再生
回路、12…復調回路、13…サーボ制御回路、14…
前置回路、15…ハ゜ワー制御回路、16…光検出器、31
…フロントモニタD、32…フロントモニタC、33、
34…I−V変換回路、100…Serial Interface制御
部、101…Preadレジスタ、102…Read DAC、10
3…HFM、104…Write Strategy制御部、105…
記録電流生成部、106…Paレジスタ、107…Pbレジ
スタ、108…Pcレジスタ、109…Pdレジスタ、11
0…セレクタ、111…Write Power DAC、112…P
maxレジスタ、113…Full Scale DAC、114…モ
ニタ回路、115…内蔵PLL回路、116…アンロッ
ク検出回路。
Claims (3)
- 【請求項1】情報記録媒体に記録する情報を所定の規則
にしたがって変調した2値化信号を出力する変調回路
と、 該変調回路から出力される2値化信号と該2値化信号に
同期したクロック信号を入力信号としライトストラテジ
を出力するレーザドライバと、該ライトストラテジに従
って駆動する半導体レーザと、該半導体レーザから出た
光を前記情報記録媒体上にスポットとして絞り込む光学
系と、を有する光ヘッドと、 前記変調回路を制御する演算・制御回路と、 を具備した情報記録再生装置において、 前記レーザドライバは、 前記クロック信号を入力信号として記録周波数を発振さ
せ、記録周波数信号を出力するPLL回路と、 前記2値化信号と、前記記録周波数信号と、を用いて、
ライトストラテジを生成するライトストラテジ制御手段
と、 前記PLL回路の発振状態を検知するアンロック検出回
路と、を有しており、 該アンロック検出回路での検出信号をモニタ信号として
前記演算・制御回路に送出し、 前記演算・制御回路は、前記モニタ信号により記録動作
を制御することを特徴とする情報記録再生装置。 - 【請求項2】情報記録媒体にレーザ光を照射して情報を
記録する半導体レーザを駆動するレーザドライバであっ
て、 前記情報記録媒体に記録すべき情報が所定の規則に従っ
て変調された変調信号と、該変調信号に同期したクロッ
ク信号と、を外部から得る手段と、 前記クロック信号に同期して高周波発振し、記録周波数
信号を生成するPLL回路と、 前記変調信号と、前記記録周波数信号と、を用いて、ラ
イトストラテジを生成するライトストラテジ制御手段
と、 前記PLL回路の出力の異常を検出し外部へモニタ信号
として出力する検出回路と、 を具備することを特徴とするレーザドライバ。 - 【請求項3】情報記録媒体にレーザ光を照射して情報を
記録する半導体レーザに記録電流信号を供給して、該半
導体レーザを駆動するレーザドライバにおけるレーザ駆
動方法であって、 該レーザドライバには、前記情報記録媒体に記録すべき
情報が所定の規則に従って変調された変調信号と、該変
調信号に同期したクロック信号とが入力され、 該レーザドライバ内部では、前記クロック信号に基づい
て高周波発振するPLL回路の出力と、前記変調信号
と、を用いて記録電流信号を生成し、 前記PLL回路の発振状態を検知して該発振状態を示す
信号を外部に出力することを特徴とするレーザドライバ
のレーザ駆動方法。
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