(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報を光記録媒体に放射ビームにより書き込む光学的記録装置において、
記録媒体に一連のテストパターンを、各パターン毎に異なる値の書込みパワーレベルで書き込む第１ステップと、
これらのパターンを読み取って対応する読取信号を形成する第２ステップと、
各読取信号から読取りパラメータの値を取り出す第３ステップと、
読取りパラメータの値と書込みパワーレベルの値との間の相関関係を定める第４ステップと、
前記相関関係の導関数を決定し、該導関数に書込みパワーの値と読取りパラメータの値との比に等しい係数を乗算して該導関数を正規化する第５ステップと、
前記正規化導関数のプリセット値に依存して最適書込みパワーレベルを選択する第６ステップと、
を具える放射ビームの最適書込みパワーレベルを設定する方法において、
前記第６ステップにおける前記最適パワーの選択は、記録媒体から読取られる前記正規化導関数のプリセット値に依存して行うことを特徴とする最適書込みパワーレベル設定方法。
【請求項２】
前記第４ステップにおける前記相関関係は、読取りパラメータの値を書込みパワーレベルと読取りパラメータとの間の関係を定める関数に曲線あてはめを行うことにより設定することを特徴とする請求項１記載の最適書込みパワーレベル設定方法。
【請求項３】
読取りパラメータは読取信号の量大ピーク−ピーク値と振幅値との比であることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記正規化導関数のプリセット値は0.2〜0.5の範囲内の値であることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記第６ステップは、前記関数の導関数に依存してパワーレベルを選択し、次にこのパワーレベルに１より大きい定数を乗算して最適パワーレベルを決定することを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項６】
可制御書込みパワーレベルを有する放射ビームを発生する放射源と、一連のテストパターンを、各パターン毎に異なる値の書込みパワーレベルで書き込む制御ユニットと、これらのパターンを読み取り、対応する読取信号を形成する読取ユニットと、各読取信号から読取りパラメータの値を取り出す第１プロセッサと、一連の読取りパラメータの値に基づいて最適書込みパワー制御信号の値を取り出す第２プロセッサとを具える光記録媒体に情報を書き込む光学的記録装置において、前記第２プロセッサが、読取りパラメータの値を書込みパワーレベルと読取りパラメータとの間の関係を定める関数に曲線あてはめを行い、前記関数の導関数を導出し、該導関数に書込みパワーの値と読取りパラメータの値との比に等しい係数を乗算して該導関数を正規化し、記録媒体から読取られる前記正規化導関数のプリセット値に依存して最適書込みパワー制御信号の値を選択するよう構成されていることを特徴とする光学的記録装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、放射ビームにより光記録媒体に情報を書き込む光学的記録装置に関するものであり、特に、記録媒体に一連のテストパターンを、各パターン毎に異なる値の書込みパワーレベルで書き込む第１ステップと、これらのパターンを読み取って対応する読取信号を形成する第２ステップと、各読取信号から読取りパラメータの値を取り出す第３ステップと、読取りパラメータの値を書込みパワーレベルと読取りパラメータとの間の関係を定める関数に曲線近似する第４ステップとを具える放射ビームの最適書込みパワーレベルを設定する方法に関するものである。本発明は、更に、可制御書込みパワーレベルを有する放射ビームを発生する放射源と、一連のテストパターンを、各パターン毎に異なる値の書込みパワーレベルで書き込む制御ユニットと、これらのパターンを読み取り、対応する読取信号を形成する読取ユニットと、各読取信号から読取りパラメータの値を取り出す第１プロセッサと、読取りパラメータの値を書込みパワーレベルと読取りパラメータとの間の関係を定める関数に曲線近似する第２プロセッサとを具える光記録媒体に情報を書き込む光学的記録装置に関するものである。
プロセッサはアナログ型のものでも、ディジタル型のものでもよく、プログラマブルプロセッサも固定プログラムプロセッサも含む。プロセッサは演算装置に加えてメモリ手段を具えることもできる。
頭書に記載した記録方法は米国特許第５，１８５，７３３号から既知である。この方法では、一連のテストパターンを記録媒体に、逐次増大した書込みパワーレベルで書き込む。書き込んだパターンを読み取った後に、曲線あてはめ（曲線近似）アルゴリズムにより２次多項式を書込みパワーレベルの関数としての各パターンの読取信号の振幅にあてはめる。多項式の最大値に対応する書込みパワーを媒体の次の情報記録用の最適書込みパワーとして選択する。読取信号の雑音特性の問題が曲線あてはめにより緩和される。この既知の方法の欠点は、この方法により決定される最適パワーレベルは記録装置の特性の変化及び記録媒体の特性の変化を十分に考慮していない点にある。従って、この最適書込みパワーの使用は記録媒体への信頼できない情報記録を生じ得る。
本発明の目的は、記録媒体に書き込まれたテストパターンからの読取信号に依存して、雑音に殆ど影響されることなく、最適書込みパワーを設定する高信頼度の方法を提供することにある。
本発明の方法は、この目的を達成するために、前記関数の導関数を決定し、該導関数に書込みパワーの値／読取りパラメータの値に等しい係数を乗算して該導関数を正規化する第５ステップと、前記関数の正規化導関数に依存して最適書込みパワーレベルを選択する第６ステップとを具えることを特徴とする。書込みパワーの関数としての正規化導関数の値は記録装置及び記録媒体のパラメータの変化により殆ど影響されなくなる。装置の変化は記録に使用する放射ビームの断面における放射エネルギーの分布、放射源のパワーキャリブレーションに関するものとしうる。記録媒体の変化は媒体の表面における書込み感度又は反射率の変化又は媒体間のこれらの変化に関するものとしうる。最適書込みパワーレベルを正規化導関数に依存して選択すると、選択された値は種々の記録装置による種々の記録媒体への高信頼度の記録に好適となる。この最適書込みパワーレベルは正規化導関数のプリセット値に対応するパワーレベルを取り出すことにより選択することができる。
本発明の方法の他の例では、書込みパワーの値／読取りパラメータの値に等しい係数を乗算して正規化された前記関数の導関数の所定の値に依存して最適書込みパワーレベルを選択する第５ステップを具えることを特徴とする。
安定な曲線近似プロシージャ（曲線あてはめプロシージャ）を達成するために、あてはめるべき関数は直交多項式の項で定めるのが好ましい。この場合、このプロシージャにより決定される一方の多項式に対する係数の値は他方の多項式に対し決定される係数の値に依存しない。
これらの多項式は好ましくはルジャンドルの多項式である。その理由は、これらの多項式は数学的に簡単であるために曲線あてはめプロシージャに比較的小さな計算能力を必要とするのみであるためである。
読取りパラメータは好ましくは媒体から得られた読取信号の振幅である。その理由は、この振幅は媒体から到来する放射をインターセプトする放射検出システムから容易に得ることができるためである。更に、この振幅は記録された信号の品質を決定するための満足なパラメータである。
最適書込みパワーの選択処理は、媒体からパラメータ値を読み取り、この値をを用いて書込みパラメータの値を選択することにより純化することができる。このパラメータの値は特定の媒体に記録された特定の媒体に固有のものとすることができる。このパラメータにより選択処理を走査中の媒体の特性に適合させることができる。このパラメータは最適書込みパワーレベルに対する初期値又はレンジとし、テストパターンの書き込みパワーレベルのレンジを減少させることができる。このパラメータは正規化導関数のプリセット値とし、これにより最適書込みパワーを媒体の特性に依存して選択することもできる。これと相違して、装置により固定されたプリセット値はこのような選択を許さない。
信号値について計算を行う前に、アナログ信号をアナログ−ディジタル変換器によりディジタル信号に変換するのが好ましい。導関数はあてはめられた関数の差値を取ることにより決定することができる。この場合には関数の値を比較的多数の有効ディジットにより表す必要があり、計算もこの多数のディジットに亘って実行してこの導関数の決定方法により導入される追加の雑音により影響されないようにする必要がある。前記関数の導関数は解析的に決定するのが好ましい。その理由は、このような決定は殆ど追加の雑音を導入しないためである。この場合には有効ディジット数を減少させることができ、従って第２プロセッサの所要の計算能力を低減することができるとともに、アナログ−ディジタル変換器の品質も低減することができる。
一般に、テストパターンの書込みパワーレベルは最適書込みパワーレベルの予測値を取り囲むレンジ内に選択する。しかし、最適書込みパワーレベルは多くの場合放射源が発生しうる最大パワーに近い。この場合にはレンジは最大レーザパワーにより限定される。この問題は、関数の導関数からパワーレベルを選択し、次にこのパワーレベルに１より大きい定数を乗算することにより最適パワーレベルを決定することによって回避することができる。この場合にはテストパターンを最大レーザパワーから更に遠く離れたレンジ内で書き込むことができる。これは、関数及びその導関数の飽和値から遠く離れたパワーレンジ内で測定が行われ、関数及びその導関数の決定の精度が高くなる利点をもたらす。
本発明の他の特徴は光記録媒体に情報を書き込む装置にある。本発明は前記光学的記録装置において、前記第２プロセッサが、前記関数の導関数を導出し、該導関数に書込みパワーの値と読取りパラメータの値との比に等しい係数を乗算して該導関数を正規化するとともに、該正規化導関数に依存して最適書込みパワーレベルの値を選択するよう構成されていることを特徴とする。
本発明の目的、特徴及び利点は添付図面に示す本発明の好適実施例の以下に記載する詳細の説明から明らかになる。
図１は本発明光学的記録装置の構成図であり、
図２は２つのテストパターンからの読取信号を示し、
図３は書込みパワーの関数として測定された変調度及びその導関数を示すグラフであり、
図４は記録媒体の平面図であり、
図５は記録媒体に設けられたマークのパターンを示す平面図である。
図１は本発明による光学的記録装置及び光記録媒体１を示す。媒体１は透明基板２及びその上に設けられた記録層３を有する。記録層は、例えば磁気光学タイプのもの、相変化タイプのもの、色素タイプのもの、又は他の任意の適当な材料のものとすることがでる。情報は光学的に検出可能な領域（マークともいう）の形で記録層３に記録することができる。装置は放射ビーム５を発生する放射源４、例えば半導体レーザを具える。放射ビームはビームスプリッタ６、対物レンズ７及び基板２を経て記録層３に収束される。記録媒体は放射ビームが基板を通過しないで直接記録層３に入射する空気入射形とすることもできる。記録媒体１から反射された放射は対物レンズ７により収束され、ビームスプリッタ６を通過した後に検出器８に入射し、この検出器が入射放射を電気検出信号に変換する。検出信号は回路９に入力する。この回路９は検出信号から、媒体１から読み取られた情報を表す読取信号ＳRのような幾つかの信号を取り出す。放射源４、ビームスプリッタ６、対物レンズ７、検出器８及び回路９は相まって読取りユニット１０を構成する。回路９からの読取信号を第１プロセッサ１０で処理し、読取信号からレーザパワーレベルの制御に必要な読取りパラメータを表す信号を取り出す。取り出された信号を第２プロセッサ１１に供給し、このプロセッサで読取りパラメータの一連の値を処理し、これらの値に基づいて最適な書込みパワー制御信号の値を取り出す。書込みパワー制御信号は制御ユニット１２に供給される。媒体１に書き込むべき情報を表す情報信号１３も制御ユニット１２に供給される。制御ユニット１２の出力は放射源４に接続される。記録層３上のマークはプロセッサ１１により決定される最適書込みパワーレベルにより決まるパワーを有する単一の放射パワーで書き込むことができる。マークは等しい長さ又は異なる長さ及び最適書込みパワーレベルにより決まるパワーを有する一連の放射パルスにより書き込むこともできる。
放射源４により放射される実際の放射パワーは、放射ビームの不使用のサイドローブ内に配置された又は放射ビームの光路外に反射された放射内配置された検出器（図示せず）により測定することができる。この検出器の信号をプロセッサ１１に直接供給することができる。或いは又、この信号を接続ユニット１２に供給し、ここで記録層３で受信された放射パワーの尺度である読取信号のピーク振幅と組み合わせた後にプロセッサ１１に供給することもできる。
情報を媒体１に書き込む前に、装置は下記のプロシージャを実行してその書込みパワーを最適値にセットする。最初に、装置は一連のテストパターンを媒体１に書き込む。テストパターンは所望の読取信号を与えるように選択する必要がある。読取信号から取り出すべき読取りパラメータが読取信号の最大変調度である場合には、テストパターンは読取信号の最大変調度を達成するよう十分に長いマークを含む必要がある。情報が所謂ＥＦＭ変調に従って符号化される場合には、テストパターンは長いＩ11マークを含むものとするのが好ましい。各テストパターンは異なる書込みパワーで記録する。次のパターンをプロセッサ１１の制御の下で段階的に増大する書込みパワーで書き込むことができる。これらのパターンは媒体の任意の場所に書き込むことができる。これらのパターンは媒体上に特別に設けられたテスト領域に書き込むこともできる。
図２は２つの異なる書込みパワーレベルで書き込まれた２つのパターンから得られた読取信号１８及び１９を示す。これらのパターンは、両読取信号１８及び１９の信号部分１５、１６及び１７で示すように、短いマーク、長いマーク及び短いマークを含む。実際のパターンは異なる長さ又は等しい長さの数百個のマークを含むことができる。
プロセッサ１０は読取信号ＳRから最適書込みパワーの検出に使用する読取りパラメータを取り出す。一つの可能な読取りパラメータは図２に示す読取信号の信号部分のうちの最低振幅値’ａ’と最大振幅値’ｂ’との比である。好適読取りパラメータは読取信号の最大ピーク−ピーク値’ｃ’と読取信号の最大値’ｂ’との比である正規化変調度である。
媒体１上のテストパターンの読取り後に、プロセッサ１１はパターンの変調度に関する一連の値の対及び該パターンに属する書込みパワーを入手することができる。これらの書込みパワーはテストパターンの記録中の書込みパワー制御信号の値から取り出すことができ、或いは放射パワーの測定により得ることができる。図３は読取りの結果を図式的に示し、×は書込みパワーＰの関数として示した変調度ｍの測定値である。プロセッサ１１は書込みパワーの関数としての変調度の変化を表す解析的式を得るために変調度の測定値に曲線を当てはめる。この曲線を図３に破線で示す。曲線のあてはめは公知の最小２乗あてはめアルゴリズムにより実行することができる。
次のステップで、プロセッサ１１が変調度の書込みパワーに関する正規化導関数’ｇ’を解析的に計算する。正規化導関数g（P）は関数（dm/dP）（P/m）に等しい。図３のあてはめ変調度曲線から導出される関数ｇを実線曲線で示す。
プロセッサ１１は、図３に破線で示すように、プリセット値ｇ0に属する書込みパワーＰの値を取ることにより正規化導関数から中間書込みパワーＰiを取り出す。ｇ0の値は記録装置の製造メーカによりセットされ且つ装置のメモリに蓄積された値とすることができ、或いは最適書込みパワーの設定処理前又は処理中に媒体に蓄積された値とすることができる。次のステップで、中間パワーＰiの値に１より大きい定数ｈを乗算し、最適書込みパワーレベルＰ0を得る。
プリセット値ｇ0及び乗算定数ｈの値は媒体の製造メーカにより決定され、或いは媒体の初期化中にユーザにより決定される。ｇ0の値は０．２〜５．０の範囲内に設定される。５．０以上の値に対しては、正規化導関数の値の予測が不正確になる。その理由は漸近線の近似がｇ0に関するＰの値を書込みパワー軸上に近接して位置させることになるからである。０．２以下のｇ0の値に対しては、正規化導関数が小さな勾配を有し、導関数の値の小さな誤りがｇ0と関連するＰiの値の大きな広がりを生ずる。ＣＤフォーマットを有する書換え可能な記録媒体について実験した結果、０．２〜２．０の範囲内のｇ0値が得られ、高密度媒体に対しては２．０〜４．０の範囲内のｇ0値が得られた。乗算定数ｈは１．００〜１．３５の範囲内に設定するのが好ましい。（ｈＰi）に等しい最適書込みパワーＰ0は一般に変調度ｍが飽和し始める書込みパワーに近い値に設定される。ｇ0及びｈを設定する好適な方法では、特定の媒体の最適書込みパワーを、この媒体に書き込まれた情報の読取信号のジッタが最低になる書込みパワーを見つけ出すことにより決定する。情報はランダム情報とするのが好ましい。次に、正規化導関数（dm/dP）（P/m）を上述したように書き込まれた一連のテストパターンから決定する。Ｐiの値を、関連するｇ0の値が上述の範囲内、即ち正規化導関数が急勾配すぎないとともに平坦すぎない範囲内に入るように選択する。こうして設定されるｈ（＝Ｐ0／Ｐi）及びｇ0の関連する値をこのタイプのすべての媒体及びすべての記録装置に対し使用することができる。
正規化導関数の値は記録装置及び記録媒体のパラメータの変化により殆ど影響されなくなる。最適書込みパワーレベルを正規化導関数に依存して選択すると、選択されたレベルは種々の記録装置により種々の記録媒体に高信頼度の記録を行うのに好適である。このレベルは正規化導関数のプリセット値に対応するパワーレベルを取ることにより選択することができる。正規化導関数を使用する利点は、曲線のあてはめを行わない場合にも達成することができる。この場合には、導関数は読取りパラメータ対書込みパワーレベルから、例えば測定値間の差を計算することにより決定することができる。しかし、曲線あてはめステップを省略すると、導関数の値の雑音が増大し、幾つかの媒体に対し最適書込みパワーを設定するのに導関数を使用することができなくなる。
ｇ0及びｈの値を装置に蓄積し、これによりメディアインデペンデントパラメータ値を与えることができる。しかし、ｇ0の値を媒体に蓄積し、メディアディペンデント値を与えるのが好ましい。図４はトラック３０が設けられた光学的に読取り可能な記録媒体１を示す。トラックは、例えばエンボス加工の条溝又は突条の形態のらせんとすることができる。媒体の記録領域はユーザ情報を書き込む情報記録領域３１と、媒体上の情報書込み、読取り及び消去関連情報の蓄積用であって、一般にユーザ情報の記録に予定されていない制御領域３２とに分割される。いくつかのタイプの媒体では制御領域内の情報はエンボス加工される。制御領域３２は図に破線トラック３２により示されている。情報記録領域３１は特定の書込みパワーレベル以上の放射に露光されると光学的に検出可能な特性の変化を受けるタイプのものとする。ｇ0の値は媒体の制御領域３２に制御情報のパターンとして蓄積することができる。制御領域をエンボス加工するとき、媒体の製造メーカはこの値を記録する必要がある。或いは又、ユーザが例えば媒体の初期化中にの値を媒体に記録し、ディスク特定値の記録を可とすることもできる。ｈの値もｇ0の値と同様に記録することができる。図５はマーク３３のパターンを具えるトラック３２の一部分を大きく拡大して示す図である。
値の対（ｍ，Ｐ）にあてはめるべき曲線は１以上の多項式、好ましくは直交多項式とすることができる。この場合、この曲線は：
0003956153.tif 000002
と書き表せる。ここで、ｆ'（Ｐ）はパラメータＰに関する関数ｆの導関数である。正規化導関数は解析的に次式で与えられる。
0003956153.tif 000003
Ｐiの値は次の等式から見つけ出すことができる。
0003956153.tif 000004
あてはめる曲線の選択に依存して、Ｐiの値は解析式の形で見つけ出すことができ、或いは誤差調整法（regula falsi）又はニュートンの方法のような数値逐次根近似法の結果として見つけ出すことができる。解析式の使用は、それが可能であれば、常に正しい根を提供するが、逐次近似は不所望な根になることがある。等式（３）の解析式を見つけ出すことができる場合には、正規化導関数ｇをそれ以上決定する必要はなく、プリセット値ｇ0を等式（３）に直接挿入して関連するＰiの値を決定することができる。
適切な直交多項式はルジャンドル多項式である。３つの最低次数のルジャンドル多項式は下記の通りである。
0003956153.tif 000005
これらの多項式は区間−１＜Ｐ＜＋１で定義されるため、あてはめるべき書込みパワー値は、
0003956153.tif 000006
に従ってスケーリングする必要がある。
この場合にはスケーリングした書込みパワーレベルＰSを式（４）に使用する必要がある。式（３）から見つけ出されたＰiの値をレンジＰmin，Ｐmaxに戻すスケーリングを行う必要がある。
ディジタルプロセッサを使用する場合には、ｍ及びＰの入力値をアナログ−ディジタル変換器によりアナログ値からディジタル値に変換する必要がある。ディジタル出力値のビット数は測定値の雑音に対応させることができる。例えば、パラメータの値の雑音がパラメータの最大値の１％である場合には、変換器は８ビット以上にして、１／２8＝１／２５６の追加の量子化雑音を導入するのみとする必要がある。
コスト上の理由のために、上述の計算を行うプロセッサ１１を小形のプロセッサとする場合には、これらの計算は整数フォーマットで実行するのが好ましい。従って、ｍ及びＰの値は実際値から整数値に変換する必要がある。この変換に対する乗算定数は追加の雑音を導入しないように十分大きくする必要があるとともに、多大の計算能力を必要としないように十分小さくする必要がある。この定数は、値の整数表現において決まるｍ又はＰの値に存在する雑音が整数表現の最下位ビットに対応する値より僅かに大きくなるように選択するのがよい。値の雑音は上述した量子化雑音を含む。例えばｍの値の雑音がｍの最大値の０．５％である場合には、約１０００をパラメータの最大値で割った値の乗算係数が適当である。
ｍ及びＰの値をあてはめるために一連の多項式を使用する代わりに、単一関数を使用することもできる。この関数はＰの大きな値に対し漸近線を有し、Ｐ＞０の非固定値及びこの関数が零であるＰの値に対するこの関数の導関数の非固定値に対し零値を有する必要がある。適切な関数は、
0003956153.tif 000007
である。正規化導関数は解析式の形で与えることができる。式（４）が１つの二次方程式に減少し、逐次近似によらずに根を見つけ出すことができる。
他の好適な関数はアークタンジェント及びハイパボリックタンジェント：
0003956153.tif 000008
である。アークタンジェント及びハイパボリックタンジェントの値は計算をスピードアップするためにルックアップテーブルに記憶することができる。
【図１】
0003956153.tif 000009
【図２】
0003956153.tif 000010
【図３】
0003956153.tif 000011
【図４】
0003956153.tif 000012
【図５】
0003956153.tif 000013