JP3775041B2 - 光ディスク記録再生装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は光ディスク記録再生装置に関する。詳しくは、異なるパワーでライトされたテストパターンを再生してジッタ量を検出し、基準ジッタ量により正規化した後、各ジッタ量から最小ジッタ量となるパワーを最適ライトパワーとして決定することにより、機種間のばらつきを抑えて最適なライトパワーを求めることができるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
光磁気ディスクなどの光ディスク記録再生装置（ドライブ装置）では、光ディスクの記録品質を計測する手段としてデータのエラーレートを利用している。そのために、予め知られているパターンを有するデータをパワーを変えながら数回に亘り記録し、これを再生したときのエラーレートに基づいて記録品質つまり光ディスクの信号品質を判断している。この信号品質を基準にして最適なライトパワーを選択している。
【０００３】
ライトパワーとそのときのエラーレートの関係の一例を図示すると図９のようになる。同図からも明らかなようにライトパワーがある範囲Ｗ（図では７〜９．５ｍＷ）を超えると急激にエラーレートが劣化し、この範囲Ｗ内ではエラーレートの値は殆ど変化しない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように信号品質をエラーレートのみで判断した場合には所定の範囲Ｗ内では殆ど変化しないために、その範囲内にあるライトパワーのうち最も低いライトパワー（図では７ｍＷ）をその光ディスクにとって最適なライトパワーＰoとして設定している。
【０００５】
しかし、実際には設定したこのライトパワーが最適なライトパワーである保証はない。エラーレートが変化しない他のライトパワーがその光ディスクにとって最適なライトパワーであることも考えられる。
【０００６】
例えば、光ディスクのジッタ量（詳細は後述する）を基準にすると、エラーレートとは全く違った結果が得られる場合がある。つまり、エラーレートでは殆ど信号品質が変化しなかったライトパワーであっても、ジッタ量では大きな変化が見られる場合があるからである。
【０００７】
そこで、この発明はこのような従来の課題を解決したものであって、基準ジッタ量により正規化された、光ディスクの最小ジッタ量に基づいて最適なライトパワーを設定することによって、エラーレートを参照する場合よりも最適なライトパワーを設定できるようにしたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光ディスク記録再生装置では、光ディスクより再生されたデータより位相エラー信号を検出するＰＬＬ回路と、上記ＰＬＬ回路により検出された位相エラー信号が供給され、上記位相エラー信号からジッタ量を検出するジッタ量検出手段と、異なるパワーで光ディスクにライトされたテストパターンデータを再生した際に、上記ジッタ量検出手段により検出された各ライトパワーにおけるジッタ量から、最小ジッタ量を算出する算出手段と、前記算出手段により算出された最小ジッタ量におけるライトパワーを、その光ディスクの最適ライトパワーとしてメモリするメモリ手段とを備え、上記算出手段は、最大位相誤差となるパターンデータを上記ＰＬＬ回路に入力したときに得られるジッタ量を基準ジッタ量として、上記ジッタ量検出手段により検出された各ジッタ量を正規化することを特徴とする。
【０００９】
この発明では、ライトパワーを変えて既知パターンのデータを記録し、これを再生してそれぞれのライトパワーにおけるジッタ量を検出する。また、検出したジッタ量を基準ジッタ量により正規化し、そのジッタ量のうち最小のジッタ量となったライトパワーをその光ディスクにおける最適ライトパワーとする。
【００１０】
エラーレートよりジッタ量を基準にすれば、ライトパワーの最適値をより精確に求めることができるので、これによってさらにエラーレートが少なく、信号品質の良好な光ディスク記録再生装置を提供できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
続いて、この発明に係るジッタ量計測装置および光ディスク記録再生装置の一実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
図１はこの発明が適用されている光ディスク記録再生装置の一実施形態を示す要部の系統図である。同図において、レーザ１１から発光された光が光ピックアップ手段を構成するビームスプリッタ（ＢＳ）１２によりその進行方向が分離され、一部が発光パワーをモニタするための光検出器（ＭＰＤ）１３に入光し、その他が反射ミラー１４および対物レンズ１５を介して光ディスク１６の盤面上に照射される。
【００１５】
光検出器１３によって検出された発光パワーが電流（Ｉｍ）に変換され、発光パワーコントロール用の誤差アンプ（ＡＰＣアンプ）２１に供給される。一方レーザパワーコントローラ（ＬＰＣ）２１からは、発光パワーの基準になる電流Ｉoutが誤差アンプ２１に入力され、そのアンプ出力で制御トランジスタ２５のインピーダンスが制御される。これによって発光パワーが常にＩｍ＝Ｉoutとなるようにレーザ１１に流す電流が調整されて、レーザパワーが一定に制御される。
レーザパワーコントローラ２２から出力される基準電流Ｉoutは、メインの制御部（ＭＰＵ構成）３０からの指示によってコントローラ２２の内部に設けられたレジスタ等を書き換えることができるから、基準電流波形としてはさまざまな値を持った波形を出力することができる。これによって例えば、消去モード、記録モード、再生モードにそれぞれ応じたレーザパワーとなるように制御することができる。
【００１６】
光ディスクで反射されたレーザ光は、ビームスプリッタ１２を介して信号再生用の光検出器（ＰＤ）２０に入光する。光検出器２０は４分割された光検出素子で構成され、それぞれの光検出信号が第１の電流・電圧変換器（ＩＶ）２４に供給される。この電流・電圧変換器２４から複数のサーボ信号が生成される。図の例ではフォーカスエラー信号FESO、トラッキングエラー信号TESOおよび４つの光検出素子の全てを加算した信号である合成信号SUMが生成される。
【００１７】
フォーカスエラー信号FESOおよびトラッキングエラー信号TESOは、発光パワーによりその値が変化するのを避けるため、ＡＧＣ回路２５，２６に供給されて合成信号SUMによってそれぞれが正規化される。正規化されたフォーカスエラー信号ＦＥＳは補償フィルター(増幅器を含む)２７を通した後、フォーカスコイル２９のドライバ２８に供給されて、対物レンズ１５のディスク盤面に対する間隙が調整されて、フォーカス調整が行われる。つまりフォーカスサーボがかけられる。
【００１８】
光ディスク１６のトラッキング方向に対してもフォーカスと同様に制御され、常に光ディスク１６のトラック上に集光されるように、トラッキングエラー信号ＴＥＳを利用してトラッキングサーボがかけられる。その構成は割愛する。
【００１９】
光検出器２０の出力は第２の電流・電圧変換器３２に供給されて、アドレス信号を含んだデータ信号に変換される。このデータ信号は可変ゲインアンプ（ＶＧＡ）３３によってその振幅を最適化した後、等価フィルター（可変ゲインアンプ３３に含まれているものとする）を通してからスライサー３４に供給され、基準電圧３５でスライスされることによって２値化（デジタル化）される。
【００２０】
２値化されたディジタル信号はＰＬＬ回路４０に供給される。このＰＬＬ回路４０は、位相比較器４１、電圧可変発振器（ＶＣＯ）４２およびローパスフィルタ４４を有し、ディジタル信号は電圧可変発振器４２より出力されたリードクロック信号ＲＣと位相比較器４１で位相比較され、その位相誤差がローパスフィルタ４４で電圧に変換されて位相エラー信号が得られる。この位相エラー信号で電圧可変発振器４２の発振周波数が制御されてディジタル信号に同期したリードクロック信号ＲＣが得られる。
【００２１】
抽出されたこのリードクロック信号ＲＣがディジタル信号と共にフリップフロップ回路４３に供給されて、リードクロック信号ＲＣに完全に同期したリードデータ信号ＲＤが生成される。
【００２２】
リードデータ信号ＲＤとリードクロック信号ＲＣが光ディスクコントローラーブロック（ＯＤＣ）５０に供給される。光ディスクコントローラブロック５０にはアドレスデコーダ５１が設けられ、ここに上述したリードデータ信号ＲＤとリードクロック信号ＲＣとを与えることによって、アドレス信号がデコードされる。
【００２３】
リードデータ信号ＲＤとリードクロック信号ＲＣとはさらにデータデコーダ５２にも供給され、デコードされたアドレス信号に基づいてアドレス管理を行いながら再生データのデコード処理が行われる。デコードされた再生データはリードバッファ回路５３を経てＳＣＳＩコントローラ等のインターフェース５４に供給されてホスト側端末に出力される。
【００２４】
一方データを光ディスク１６に記録する場合は、メインの制御部３０からのパワーセッテング信号に基づいてコントローラ２２では最適なライトパワーがセットされる。またホスト側から記録すべきデータや記録すべきアドレス情報を受け取り、これをライトバッファ回路５５を介してデータエンコーダ５６でエンコード処理しておく。記録すべきアドレスをレーザが走査しているとき、光ディスクコントローラブロック５０に設けられたゲート信号発生器５８からそのタイミング信号(ライトゲート)が出力される。これに同期してライトデータとデータ同期用クロックであるライトクロックがそれぞれコントローラ２２に供給される。
【００２５】
したがってコントローラ２２ではそのタイミングで記録データが記録電流Ｉoutに変換される。レーザ１１はこの記録電流で変調され、光ディスク１６上にピットが形成される。光ディスク１６として相変化型ディスクを使用する場合には、レーザパワーの変調のみでデータを記録することができる。光ディスク１６として光磁気ディスクを使用する場合には、データの記録に外部磁界をも同時に使用するので、外部マグネットを用いて外部磁界を発生させる必要がある。
【００２６】
データを消去する場合にも同様に制御部３０からの指令に基づいてイレーズ処理が実行される。まず制御部３０からの指令でコントローラ２２ではイレーズモード（イレーズパワー）にセットされる。そして、光ディスクコントロールブロック５０からターゲットとなるアドレスがきたときに、ライトゲートのタイミングをもとに、指定されたイレーズパワーが光ディスク１６上に照射されてデータの消去が行われる。光ディスク１６として光磁気ディスクを使用する場合には、上述したように外部マグネットも同時に制御することになる。
【００２７】
さて、この発明では再生データのジッタ量を計測するため上述したＰＬＬ回路４０の位相エラー信号が利用される。具体的には、位相エラー信号が例えばリードクロック信号のタイミングでジッター演算器７０に取り込まれて、ジッタ量が算出され、算出されたジッタ量の大小判別が制御部３０で行われ、その最小ジッタ量となったライトパワーをその光ディスク１６の最適なライトパワーとする。最適なライトパワーとするためのコントローラ２２に指令する信号は制御部３０に保存される。
【００２８】
ここで、上述したジッターとは、例えば記録ピット（マーク）の長さに情報を持たせた記録方式では、記録されたピット信号を再生したときでも、そのピット信号の長さは本来、同期信号であるリードクロックの整数倍となるなるはずである。しかし、記録時のピット間の熱干渉や、再生時のノイズなどさまざまな要因によってピットの長さが、理想のものに比べて変わって見えることを定量的にあらわした数字である。
【００２９】
したがってジッタを検出するには、具体的には図２のようにスライスされたディジタル信号（同図Ｂ）と、そのときのリードクロック信号ＲＣ（同図Ａ）を位相比較してその位相エラー信号（同図Ｃ）を得る。そしてそのパルス幅を電圧に変換してローパスフィルタによって平滑したものを位相エラー信号として利用する（同図Ｄ）。
【００３０】
なお、ジッタ量の計測にあっては機種間のばらつきが考えられるので、このばらつきを補正する必要がある。この補正は位相差が最大となったときの位相エラーレベルで、測定使用とする再生データの位相エラー信号レベルを正規化する。こうすれば、同じ記録パターンを利用するときには、ドライブによる測定の機差を吸収することができる。
【００３１】
最大位相差となるのは理論的には図３Ａ、Ｂのようにスライスされたディジタル信号とリードクロック信号ＲＣとの位相差が１８０゜になるような最密パターンのときである。このとき同図Ｃのような位相エラー信号となる。最大位相差を実現するには図１のようにテストパターン発生器８０を用意し、スイッチ８１によって必要なタイミングのとき図３Ｂに示すテストパターンをＰＬＬ回路４０に与えればよい。このときの位相エラー信号から求められたジッタ量を、実際の再生データからのジッタ量を正規化するためのジッタ量として制御部３０内のメモリ手段に保存しておけばよい。
【００３２】
ジッターを測定する期間は、例えば図４ＡのようにアドレスＩＤとデータDATAとが交互に繰り返されるディスクフォーマットとなされているときは、データエリアにテストパターンデータが記録される。このデータエリアとしては、光ディスク１６に用意されたテストエリア内のトラック（最外周トラックから３トラック分）が利用される。
【００３３】
つまり、図４に示すデータ領域に異なるライトパワーで既知のデータパターンが順次記録される。例えば同図Ｂのように、アドレスＩＤｎでは最小のライトパワーＰａ＝６ｍＷ＝Ｐ６でデータを記録し、次のアドレスＩＤn+1ではライトパワーを１ステップ上げた７ｍＷのライトパワーＰ７で同じデータを記録する。これを所定の値Ｐｂ、この例では１０ｍＷとなるまで順次繰り返す。
【００３４】
次にリードモードにしてそれぞれのデータを再生する。例えば同図Ｃに示すように、リードゲートの立ち下がりで、ジッターの積算値をクリアし、同時にジッタ量の測定を開始し、リードゲートの立ち下がりでジッタ量の測定を終了する。同じ記録エリアでの再生を数回繰り返してその平均値を、そのライトパワーＰ６でのジッタ量とする。
【００３５】
このようなジッタ量の測定を異なるライトパワーごとに行い、それらのうちの最小のジッタ量を求める。例えばライトパワーとジッタ量との関係が図５のようになったときにはその最小のジッタ量を求める。この最小のジッタ量がその光ディスク１６での最適なライトパワーとなる。図５をグラフ化した図６からも明らかなように、この場合の最小ジッタ量は０．０３５であるので、最適なライトパワーは８．０ｍＷとなる。この最適ライトパワーは制御部３０内に設けられたメモリ手段にストアされ、実際のデータ記録のときに利用される。
【００３６】
以上のようなジッタ量の計測を行うジッタ量計測装置であるジッタ量演算器７０をハード的に構成する場合には図７のようになる。
【００３７】
図７に示すジッタ量演算器７０では、ディジタル位相エラー信号を２乗したものをある区間にわたって積算し、その積算出力を積算回数で平均化し、その平方根をとってジッターとするいわゆる２乗平均の考え方に基づいてジッタ量が算出される。
【００３８】
図７において、ＰＬＬ回路４０より出力された位相エラー信号はＡ／Ｄ変換器６１によってリードクロック信号ＲＣのタイミングでサンプリングされてディジタル化される。ディジタル化された位相エラー信号がジッタ量演算器７０に供給される。
【００３９】
この位相エラー信号は２乗器７１でデジタル的に２乗処理される。ディジタル位相エラー信号を２乗するのは符号の処理をなくすためであるから、絶対値をとって平均化しても構わない。
【００４０】
２乗されたディジタル位相エラー信号は加算器７２に供給されて、メモリ７３の出力との積算処理が行われる。２乗器７１，加算器７２およびメモリ７３はすべてリードクロック信号ＲＣのタイミングで動作する。
【００４１】
一方カウンタ７５によってリードクロックの回数がカウントされ、このカウント出力とメモリ７３からの積算データがレベルシフタ７６に供給されて、リードクロックのカウント数分だけ積算データがシフトされて平均化される。その後、平方根演算器７７に供給されて平均化出力が平方根処理される。この平方根処理された値が求めようとするジッタ量である。
【００４２】
この例では、さらに上述した装置の機差による計測ジッタ量のばらつきをなくするため、計測ジッタ量が制御部３０に供給されて上述した基準ジッタ量に基づいて正規化処理（正規化ジッタ量＝計測ジッタ量／基準ジッタ量）が行われる。
【００４３】
上述したカウンタ７５、メモリ７３はゲート発生器５８（図１参照）からのリードゲートパルスの立ち下がりでクリアされる。レベルシフタ７６はリードゲートパルスの立ち上がりでカウンタ７５からのカウント出力分だけシフトするように制御される。上述の平方根処理や正規化処理は省略することも可能である。
【００４４】
上述したジッタ量の計測およびこのジッタ量から最適ライトパワーを求める処理の一例を図８を参照して説明する。この処理は装置に光ディスク１６が装填されるたびに行うこともできれば、光ディスクの識別番号があるときはこの識別番号ごとに、最初に算出した最適ライトパワーを格納しておき、同じ光ディスクが装填されたときにはその最適ライトパワーを用いるようにしてもよい。
【００４５】
まず、スイッチ８１を接点ｂ側に切り替えて、テストパターンデータによる基準ジッタ量（最大位相差のときの最大ジッタ量）の算出が行われる（ステップ９１，９２）。次に、スイッチ８１を接点ａ側に切り替え、ライトパワーを最初の値Ｐ１に設定した状態で光ディスク１６のテストエリアに既知のパターンデータが記録される（ステップ９３，９４，９５）。
【００４６】
ライトパワーは、ある程度の大きなパワーでないと、ピットがきれいに記録できず、再生信号のＳ／Ｎが悪くなる。ライトパワーが強すぎると、ピット間の熱干渉が起こり、ピットのロングマークとショートマークの長さの比率が一定にならない。これらは結果としてジッタ量に影響を与える。このようなことを考慮すると、ライトパワーは６ｍＷ程度から始め、最大ライトパワーとしては１０ｍＷ位で充分である。
【００４７】
ライトパワーＰ６であるときのジッタ量を正規化したのち、正規化したジッタ量とライトパワーＰ６の値が制御部３０内のメモリにストアされる（ステップ９６）。
【００４８】
このジッタ量計測処理が規定のライトパワーＰｂになるまで、ライトパワーをＰだけアップしながら順次繰り返される（ステップ９７，９８，９５）。ライトパワーが規定値Ｐｂを越えたなら、ジッタ量が最小となるライトパワーＰ０を求め、求めたライトパワーＰ０を最適ライトパワーとしてストアして、最適ライトパワーの算出処理を終了する（ステップ９９，１００）。
【００４９】
なお、求められた最小ジッタ量となるライトパワーを最適なライトパワーＰ０として説明したが、実際には図６のようなジッタ量の分布となることから、この分布の２次曲線（近似曲線：鎖線図示）を描くと、この値Ｐ０よりもさらに最適なライトパワー（２次曲線のボトムの値）が存在することも考えられる。そこで、さらに最適ライトパワーを求めようとするならばこの２次曲線を用いてそのボトムと思われる値を最適ライトパワーに設定することも可能である。
【００５０】
正規化された最小ジッタ量に基づいて光ディスクの良否を判定するときには、判定基準のジッタ量とこの最小ジッタ量を比較すればよい。求めたジッタ量を基準にすれば、フォーカスサーボやトラッキングサーボの最適値、さらには再生パワーの最適値なども算出できる。また、光ディスク１６をフォーマットするとき、測定されたジッタ量の多少の関係から、記録再生に適さないセクタを検出してこれを論理アドレスから外すこともできる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係るジッタ量計測装置では位相エラー信号に基づいて光ディスクのジッタ量を計測するようにしたものである。これによれば、光ディスクのエラーレートを基準にする場合よりも光ディスクの信号品質である記録品質の判定をより精確に行うことができる。
【００５２】
またこの発明に係るディスク記録再生装置では、求めたジッタ量から最適ライトパワーを設定できるようにしたものである。従来ではエラーレートのみを参照して最適なライトパワーを求めていたが、エラーレートを基準にすると最適ライトパワーの範囲が広すぎるため、場合によっては適切なライトパワーのセッテングが不可能であった。これに対してこの発明ではジッタ量を基準にして最適なライトパワーを求めるようにしているので、より精確に最適なライトパワーを求めることができる。その結果、記録品質を従来よりも改善できる。ジッタ量は光ディスクの良否判定にも応用できる。更に、本発明に係るディスク記録再生装置では、最大位相誤差となるパターンデータから得られる基準ジッタ量により計測ジッタ量を正規化するものである。これにより、検出ジッタ量の機種間のばらつきを抑えることが可能となる。
【００５３】
したがってこの発明は光磁気ディスクなどを用いたディスク記録再生装置に適用して極めて好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るディスク記録再生装置の一実施形態を示す要部の系統図である。
【図２】位相エラーの説明図である。
【図３】最大位相エラーを起こすときの位相エラーの説明図である。
【図４】ディスクフォーマットとジッタ量計測との関係を示す図である。
【図５】ライトパワーとジッタ量との関係を示す図である。
【図６】図５をグラフ化したときの図である。
【図７】ジッタ量計測装置であるジッタ量演算器の一実施形態を示す系統図である。
【図８】最適ライトパワーを算出するための一例を示すフローチャートである。
【図９】ライトパワーとエラーレートとの関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１０・・・ディスク記録再生装置、１１・・・レーザ、１６・・・光ディスク、２０・・・光検出器、２２・・・レーザパワーコントローラ、３０・・・制御部、４０・・・ＰＬＬ回路、４４・・・ローパスフィルタ、５０・・・光ディスクコントロールブロック、６１・・・Ａ／Ｄ変換器、７０・・・ジッタ量演算器、７１・・・２乗器、７２・・・加算器、７３・・・メモリ、７５・・・カウンタ、７６・・・シフタ、８０・・・テストパターン発生器

Claims (1)

1. 光ディスクより再生されたデータより位相エラー信号を検出するＰＬＬ回路と、
   上記ＰＬＬ回路により検出された位相エラー信号が供給され、上記位相エラー信号からジッタ量を検出するジッタ量検出手段と、
   異なるパワーで光ディスクにライトされたテストパターンデータを再生した際に、上記ジッタ量検出手段により検出された各ライトパワーにおけるジッタ量から、最小ジッタ量を算出する算出手段と、
   前記算出手段により算出された最小ジッタ量におけるライトパワーを、その光ディスクの最適ライトパワーとしてメモリするメモリ手段とを備え、
   上記算出手段は、最大位相誤差となるパターンデータを上記ＰＬＬ回路に入力したときに得られるジッタ量を基準ジッタ量として、上記ジッタ量検出手段により検出された各ジッタ量を正規化する
   ことを特徴とする光ディスク記録再生装置。

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