JP2005038559A - 情報記録装置及び方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】青紫色レーザを用いて追記型の光ディスクに対して記録を行う際に、最適な特性を得る。
【解決手段】光ディスク記録再生装置１０は、データの書き込み時におけるレーザの照射パワーの制御を行うＬＤコントロール部１７を備えている。ＬＤコントロール部１７は、チャンネルクロックの周期をＴとしたときに、ｎ×Ｔの長さ（ｎは２以上の整数）の記録マークを形成する場合には、ｎ/２回（小数点以下切り捨て）のパルス光を照射する。６Ｔ以上の長さであって偶数倍の記録マークを形成する場合には、ｎ/２回のパルス光のうちの先頭パルス光及び最後尾パルス光を除く各中間パルス光を、チャネルクロックに位相を同期させて照射する。６Ｔ以上の長さであって奇数倍の記録マークを形成する場合には、中間パルス光を、上記チャネルクロックに同期した位相からＴ/２だけ遅延させて照射する。
【選択図】図１

Description

本発明は、追記型の光情報記録媒体に対してレーザ光を用いて情報を記録する情報記録装置及び方法に関するものである。
光ディスク記録再生装置に代表される光情報記録再生装置では、記録媒体の記録層上にレーザ光を集光して情報の書き込み及び読み出しを行う。記録媒体上における集光スポット径（φ）は、波長をλ、対物レンズの開口数をＮＡとおくと、一般に次式（１）で与えられる。
φ＝λ/ＮＡ …（１）
従って、レーザ光の波長が短いほど、また、対物レンズの開口数が大きいほど、記録媒体上における集光スポット径は小さくなり、高密度光記録が可能となる。対物レンズの開口数ＮＡは、ＣＤ（Compact Disc(登録商標)）の再生装置では０．４５、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc(登録商標)）の再生装置では０．６〜０．６５であった。近年開発が進められている青紫色半導体レーザ（波長４０５ｎｍ）を光源として用いるＢＤ（Blu-ray Disc(登録商標)）の記録再生装置の対物レンズの開口数ＮＡは、０．８５にまで高められている。
また、上記ＣＤ又はＤＶＤ規格において規定されている光ディスクの記録装置では、データの書き込み時におけるレーザの照射パワーの制御方法（ライトストラテジー）が、その記録材料の種類に応じて、大きく２つの方式がある。一つの照射パワーの制御方法は、レーザ光を連続して照射して１つの記録マークを形成する方法であり、主として有機色素材料を用いた追記型記録媒体に適用されている。例えば、図１５に示すように、ＥＦＭ（Eight-to-Fourteen Modulation）信号の１つのマーク（ＥＦＭ信号がハイの部分）に対して、１つのパルス光を照射する方法である。もう一つの制御方法は、１又は複数回のパルス光を照射して１つの記録マークを形成する方式（パルス照射方式）であり、主として相変化記録材料を用いた書き換え可能型記録媒体に適用される。例えば、図１６に示すように、ＥＦＭ信号の１つのマーク（ＥＦＭ信号がハイの部分）に対して、複数個のパルス光を照射する方法である。
例えば、相変化記録材料を用いた記録媒体であるＣＤ-ＲＷの記録再生装置では、ライトストラテジーとして、ｎ×Ｔの長さの記録マークを形成する場合にｎ-１回又はｎ-２回のパルス光を照射する方式、換言すると、パルス光の幅をＴ/２に設定する方式（パルス照射方式）が採用されている。なお、ＣＤ-ＲＷでは、変調符号としてＥＦＭ（Eight-to-Fourteen Modulation）符号が採用されており、ｎは３以上１１以下の整数となる。Ｔは記録される２値信号（ＥＦＭ信号）のクロック（チャネルクロック）の周期である。
また、ＣＤ-ＲＷの記録再生装置では、図１６に示すように、パルス光の発光タイミングをチャンネルクロックと同期させたライトストラテジーが採用されており、半導体レーザ駆動用のパルス生成回路の構成が簡略化されている。また、ＣＤ-ＲＷの記録再生装置では、レーザ光の発光パワーを記録ピークレベル（Pw）、消去レベル（Pe）、冷却レベル（Pb）の３通りを用いて書き込み制御を行うライトストラテジーが採用されており、１つのビームで上書き記録が可能となっている。
ところで、ＣＤ-ＲＷの記録再生装置では、基本記録レート（１倍）でのチャンネルクロックが４．３２ＭＨｚと低く、チャンネルクロック周期である（１×Ｔ）に相当する時間長が約２３０ｎｓとなる。ライトストラテジーとして上述の照射パルスの幅をＴ/２に設定する方式を採用した場合、照射パルスの長さは１１５ｎｓとなる。この長さは、半導体レーザの発光波形の立ち上がり時間（tr）及び立下り時間（tf）（tr，tfは、それぞれ通常は２〜３ｎｓ）に対して十分に長いため、良好な記録再生特性を得ることができる。
しかしながら、近年実用化された高速記録仕様の記録レート（２４倍）では、チャンネルクロックが約１０４ＭＨｚと高く、チャンネルクロック周期である（２４×Ｔ）に相当する時間長が約１０ｎｓとなる。ライトストラテジーとして上述の照射パルスの幅をＴ/２に設定する方式を採用した場合、照射パルスの長さは約５ｎｓと非常に短くなってしまい、半導体レーザをパルス駆動することが困難となる。そのため、ＣＤ-ＲＷにおける２４倍速の高速記録仕様においては、ライトストラテジーとして、（２×Ｔ）の長さの記録マークを形成する場合に１つのパルスを照射する方式、すなわち、ｎ×Ｔの長さの記録マークを形成する場合にｎ/２回又は（ｎ-１）/２回のパルス光を照射する方式（２Ｔパルス記録方式）が採用されている（特許文献１及び特許文献２参照。）。
２Ｔパルス記録方式の詳細を図１７に示す。２Ｔパルス記録方式では、図１７（Ａ）の書き込み２値信号（ＥＦＭ信号）のパルス幅に応じて、記録マークの種類を、図１７（Ｂ）の３Ｔマーク（最短マーク）、図１７（Ｃ）の偶数マーク（例えば８×Ｔ）、図１７（Ｄ）の奇数マーク（例えば９Ｔ）の３通りに分類し、それぞれ照射パルスの位置並びにパルス幅に関して一定の自由度を与えることで、記録マークの形成を実現している。
２Ｔパルス記録方式では、例えば、図１７（Ｃ）の偶数マークに対しては、全ての照射パルスをチャンネルクロックの位相に同期させているが、図１７（Ｄ）の奇数マークに対しては、最後尾のパルスの照射位置、照射時間、並びにパルス照射後の冷却時間を偶数マークとは異なる値に設定することで、同じパルス照射回数の条件下において、記録マークの長さを変えるように工夫が施されている。さらに、３Ｔマークにおいては、単一照射パルスと冷却時間を自由に設定することで、記録媒体上における他の記録マーク長とのエッジ位置の同期を実現している。
特開２００２−２８８８３７号公報 特開２００２−２３７０５１号公報 特開２００３−８５７５２号公報
近年、上述した青紫色半導体レーザ（例えば波長４０５ｎｍ）を光源として用いるＢＤ（Blu-ray Disc(登録商標)）方式と互換性を有した追記型記録媒体の開発が進められている。追記型記録媒体は、記録層に有機色素材料又は金属材料を含んでおり、非可逆的な記録（すなわち、１回のみの記録）を可能としている。
また、この開発にともないＢＤ方式の追記型記録媒体に対する最適なライトストラテジーの開発も進められている。ここで、ＢＤ方式の追記型記録媒体のライトストラテジーにパルス照射方式を採用する場合、パルス照射間隔をより均一に保つことが最適な記録再生特性を得るために必要であると想定される。
特許文献１及び特許文献２では、上述した２Ｔパルス記録方式の適用方法が記述されているが、記録媒体として可逆性を有する相変化記録材料を限定しており、パルス照射間隔は均一に保たれておらず、そのままでは採用することが困難である。また、特許文献３でも同様のパルス記録方式が提案されているが、ＣＤ-ＲＷの場合と同様に、主として最後尾の照射パルス幅でマーク長を制御する方式であるので、この方式を追記型記録媒体に適用しても、良好な記録再生特性が得られるとは限らない。
本発明は、以上のような問題を解決し、例えば青紫色半導体レーザを用いて記録が行われる追記型光記録媒体に対して最適な特性が得られる記録を行う情報記録装置及び方法を提供することを目的とする。
本発明に係る情報記録装置は、所定パワー以上の光を照射することにより非可逆的に光反射状態の変化が生じる記録材料を有する追記型情報記録媒体に対して、光反射状態が変化した部分である記録マークと光反射状態が変化していない部分であるスペースとの連続した並びを形成することによって、二値データの書き込みを行う情報記録装置であって、入力情報を変調して上記追記型情報記録媒体に書き込まれる上記二値データを生成する変調手段と、レーザ光の照射スポットと上記追記型情報記録媒体との相対位置を移動させながら、当該レーザ光を上記追記型情報記録媒体に照射するレーザ書き込み手段と、上記二値データに応じて上記レーザ書き込み手段の制御を行い、当該二値データの符号列に対応した記録マークとスペースとの連続した並びを上記追記型情報記録媒体に形成する制御手段とを備えている。
本発明に係る情報記録方法は、所定パワー以上の光を照射することにより非可逆的に光反射状態の変化が生じる記録材料を有する追記型情報記録媒体に対して、光反射状態が変化した部分である記録マークと光反射状態が変化していない部分であるスペースとの連続した並びを形成することによって、二値データの書き込みを行う情報記録方法であって、入力情報を変調して上記追記型情報記録媒体に書き込まれる上記二値データを生成し、レーザ光の照射スポットと上記追記型情報記録媒体との相対位置を移動させながら、当該レーザ光を上記追記型情報記録媒体に照射して、上記二値データの符号列に対応した記録マークとスペースとの連続した並びを上記追記型情報記録媒体に形成する。
さらに、上記情報記録装置及び方法では、上記二値データのチャンネルクロック周期をＴとしたとき、上記二値データの最短の同一符号長が２×Ｔ以上となる変調を行う。
さらに、上記情報記録装置及び方法では、記録マークの長さに応じて、次のようなパルス光を照射して、その記録マークを形成する。
すなわち、上記情報記録装置及び方法では、ｎ１×Ｔの長さ（ｎ１は２以上の整数）の記録マークを形成する場合には、ｎ１/２回（但し、小数点以下は切り捨て）のパルス光を上記追記型情報記録媒体に照射する。ｎ２×Ｔ以上の長さ（ｎ２は６以上の偶数）の記録マークを形成する場合には、ｎ２/２回のパルス光のうちの先頭パルス光及び最後尾パルス光を除く各中間パルス光を、上記チャネルクロックに位相を同期させて上記追記型情報記録媒体に照射する。ｎ３×Ｔ以上の長さ（ｎ３は６以上の奇数）の記録マークを形成する場合には、（ｎ３−１）/２回のパルス光のうちの先頭パルス光及び最後尾パルス光を除く中間パルス光を、上記チャネルクロックに同期した位相からＴ/２だけ遅延させて上記追記型情報記録媒体に照射する。
また、本発明に係る情報記録装置及び方法は、任意の記録マークを形成する際におけるパルス光の発光時間及びその発光後の冷却時間、並びに、先頭パルス光及び最後尾パルス光の照射位置を、当該任意の記録マークの直前のスペース及び直後のスペースの長さに応じて変更する。
本発明に係る情報記録装置及び方法では、記録マークの長さに応じて、以上のようなパルス光を照射して、その記録マークを形成する。このことにより、所定パワー以上の光を照射することにより非可逆的に光反射状態の変化が生じる記録材料を有する追記型情報記録媒体に対して、パルス照射間隔をより均一に保って、最適な記録再生特性が得られる記録を行うことができる。
また、本発明に係る情報記録装置及び方法は、さらに、任意の記録マークを形成する際におけるパルス光の照射タイミング及びパルス光の発光時間並びにそのパルス光を照射した後の冷却時間を、当該任意の記録マークの直前のスペース及び直後のスペースの長さに応じて変更する。このことにより、各記録マークのエッジ部分の位置を正確に制御することができ、この結果、パルス光の位置ずれ及びパルス光の長さの誤差に対する許容度の向上とともにレーザ光の記録パワーを低減することができる。
発明を実施するための最良の形態として、本発明を適用した光ディスク記録再生装置について説明をする。
図１に、本発明を適用した光ディスク記録再生装置１０のブロック構成図を示す。
光ディスク記録再生装置１０は、波長４０５ｎｍの青紫色半導体レーザ光源（ＧａＮレーザダイオード）により記録再生が行われる光ディスクであるＢＤ（Blu-ray Disc(登録商標)）と再生互換性を有した追記型光ディスク１の記録再生装置である。
追記型光ディスク１は、有機色素材料を含む情報記録層を有している。情報記録層は、波長４０５ｎｍの光が所定パワー以上照射されると、非可逆的に光反射状態の変化が生じる。具体的には、所定パワー以上の上記光が照射されると、有機色素が破壊してその部分の反射率が元の状態から変化する。追記型光ディスク１は、この光反射状態の変化を利用して情報の記録を行う記録媒体である。また、有機色素が破壊した部分は元の状態には戻らないため、追記型光ディスク１には、非可逆的な情報の記録（１回のみの情報の書き込み）しか行うことができない。
また、追記型光ディスク１には、ディスク中心から外周に向かってらせん状にトラックが形成されており、このトラックに沿って情報の記録が行われる。すなわち、線速一定（又は角速度一定）の状態でレーザスポットをトラックに沿って移動させながらレーザ光のパワー制御を行うことによって、所定のパワー以上のレーザ光が照射され光反射状態が変化した部分（記録マーク）と、光反射状態が元の状態のままの部分（スペース）との並びが、記録信号（２値信号）に応じてトラックに形成される。そのため、追記型光ディスク１では、上記所定パワーよりも低いパワーのレーザ光を出射し、レーザスポットをトラックに沿って移動させながら反射光を検出することによって、トラックに形成されている記録マークとスペースとの並びを検出し、記録情報（２値信号）を再生することができる。
（全体構成）
光ディスク記録再生装置１０の全体構成は、図１に示すようになっている。すなわち、光ディスク記録再生装置１０は、追記型光ディスク１を回転駆動するスピンドルモータ１１と、追記型光ディスク１に対してレーザ光を照射するとともにその反射光を検出する光学ヘッド１２と、光学ヘッド１２により検出された反射光量から再生信号やサーボエラー信号等を生成するヘッドアンプ１３と、各種サーボ制御を行うサーボ制御部１４とを備えている。また、光ディスク記録再生装置１０は、ヘッドアップ１３から出力された再生信号を波形等化や２値化処理をしてデジタルデータ列（２値信号）である再生データを生成する再生処理部１５と、再生処理部１５から出力された再生データに対して１-７ＰＰ復調処理を行って再生情報を外部に出力し、外部から入力された記録情報に対して１-７ＰＰ変調処理を行って記録データを生成する変復調処理部１６と、変復調処理部１６から出力された記録データ（２値信号）に基づきレーザダイオードの駆動制御を行うＬＤコントロール部１７とを備えている。
図２に光学ヘッド１２の構成図を示し、図３に光学ヘッド１２に備えられている２群対物レンズ２２の構成図を示す。
光学ヘッド１２は、波長４０５ｎｍのレーザ光を発振する半導体レーザ２１及び２群対物レンズ２２とを備えている。半導体レーザ２１は、ＬＤコントロール部１７の駆動制御に応じて駆動電流量が調整され、パワー制御が行われている。また、半導体レーザ２１は、ＬＤコントロール部１７により、（２×Ｔ）の長さの記録マークを形成する場合に１つのパルスを照射する方式、すなわち、ｎ×Ｔの長さの記録マークを形成する場合にｎ/２回又は（ｎ-１）/２回のパルス光を照射する方式（２Ｔパルス記録方式）のライトストラテジーで、パルス照射を行う。ＬＤコントロール部１７による半導体レーザ２１の制御方法の詳細ついては後述する。
２群対物レンズ２２は、図３に示すように、追記型光ディスク１側に配置される第１のレンズ２３と、光軸が第１のレンズ２３の光軸と一致するように設けられた第２のレンズ２４と、第１のレンズ２３及び第２のレンズ２４を保持するレンズホルダ２５と、レンズホルダ２５を支持するとともに光軸方向及び追記型光ディスク１のトラックと直交する方向に移動させる２軸電磁アクチュエータ２６とを備えている。第１のレンズ２３及び第２のレンズ２４は、２枚のレンズで合わせて開口数０．８５となる。
半導体レーザ２１から出射されたレーザ光は、第１のレンズ２３及び第２のレンズ２４の２枚のレンズを通過することによって追記型光ディスク１上に集光される。また、２群対物レンズ２２は０．８５という高い開口数を実現することで、従来の光学ピックアップに比べて対物レンズの動作距離が小さくなり、本例においては、その値は約１４０μｍとなっている。対物レンズの開口数が大きくなると、一般に光ディスク装置におけるディスク傾き許容度が減少する。そのため、追記型光ディスク１では、ＤＶＤ再生装置と同等のディスク傾き許容度を確保するためには、カバー層１ａの厚さを０．１ｍｍ程度に薄くされている。
図２に示すように、半導体レーザ２１からの出射光は、コリメータレンズ２７で平行光とされ、１/２波長板２８及びトラック制御誤差信号を演算するために用いられるサイドスポット生成用の回折格子２９、偏光ビームスプリッタ３０、液晶素子３１及び直線偏光を円偏光に変換する１/４波長板３２を順番に通過したのち、２群対物レンズ２２によって追記型光ディスク１上に集光される。また、半導体レーザ２１から出射された出射光の一部は、偏光ビームスプリッタ３０によって反射した後、集光レンズ３３により発光出力検出用受光素子３４へと導かれる。発光出力検出用受光素子３４は入射光量を検出する。その検出出力は、ＬＤコントロール部１７に供給され、ＬＤコントロール部１７により半導体レーザ２１の出力が一定値に制御される。
なお、発光出力検出用受光素子３４への入射光量は、１/２波長板２８の回転角度によって調整がされる。また、液晶素子３１は同心状の電極パターンを有し、各電極への印加電圧に応じて、カバー層１ａの厚さ誤差により生じる球面収差の補正量とほぼ等価な波面を発生する。各電極への電圧印加制御は、サーボ制御部１４により行われる。
追記型光ディスク１からの反射光は、２群対物レンズ２２、円偏光を直線偏光にする１/４波長板３２、液晶素子３１を順番に通過した後、偏光ビームスプリッタ３０で反射し、続いて、集光レンズ３５、マルチレンズ３６を通過して、光電変換素子である信号検出用受光素子３７に導かれる。
本例においては、フォーカスエラー信号の検出方法として非点収差法を、またトラックエラー信号として差動プッシュプル法を用いており、信号検出用受光素子３７は、図４に示すような、Ａ〜Ｈまでに８分割された光検出素子から構成されている。
Ａ〜Ｈまでの各光検出素子の出力に基づいて次式（２）、（３）のようにフォーカスエラー信号（FE）及びトラックエラー信号（TE）が演算される。
ＦＥ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ） …（２）
ＴＥ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）−ｋ｛（Ｅ−Ｆ）＋（Ｇ−Ｈ）｝ …（３）
ここで（３）式において、k は係数を表している。また、再生信号（RF）と和信号（SUM）は、Ａ〜Ｄまでの光検出素子の出力の和であり、次式（４）で与えられる。再生信号（RF）は全帯域成分が利用され、和信号（SUM）は低域成分のみが利用される。
ＲＦ＝ＳＵＭ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ …（４）
以上の演算は、ヘッドアンプ１３により行われる。また、これら各信号に基づきサーボ制御は、サーボ制御部１４により行われる。
サーボ制御部１４は、フォーカスエラー信号（FE）及びトラッキングエラー信号（FE）を和信号（SUM）で正規化し、正規化した信号に対して利得調整及び位相補償を行って制御信号を生成し、その制御信号に基づき光学ヘッド１２内の２軸電磁アクチュエータ２６を駆動し、２群対物レンズ２２のフォーカシング制御及びトラッキング制御を行う。また、サーボ制御回路１４は、スピンドルモータ１１の回転制御、半導体レーザ２１の出力パワーの安定化のための制御、並びに、光学ヘッド１２内の液晶素子３１の動作制御も行う。
以上のような光ディスク記録再生装置１０での再生時及び記録時の処理は次のようになる。
再生時には、半導体レーザ２１から出射されるレーザ光のパワーが再生レベルとされた状態で、各種のサーボ制御が行われながら再生動作が行われる。ヘッドアンプ１３から出力される再生信号（RF）は、再生処理部１５に供給される。再生処理部１５は、再生信号（RF）に対して波形等化処理や２値化処理等を行って、追記型光ディスク１に記録された再生データ列（２値信号）を出力する。再生処理部１５から出力されたデータ列は、変復調処理部１６に入力される。変復調処理部１６は、ＢＤの規格で採用されている変調方式（１-７ＰＰ変調）の復調処理を行い、復調されたデジタル情報を外部装置に出力する。
記録時には、追記型光ディスク１に記録する記録情報が、外部装置から変復調処理部１６に入力される。変復調処理部１６は、ＢＤの規格で採用されている変調方式（１-７ＰＰ変調）に対応した変調処理を行い、書き込みデータ列（２値信号）をＬＤコントロール部１７に供給する。ＬＤコントロール部１７は、書き込みデータ列（２値信号）とともにそのチャンネルクロックが入力され、書き込みデータ列（２値信号）に応じて半導体レーザ２１の本発明が適用されたライトストラテジーにより駆動制御を行う。この際、サーボ制御回路１４等により各種サーボ制御が行われているとともに、追記型光ディスク１上の記録位置の制御（アドレッシング制御）も行われており、追記型光ディスク１の所定のアドレス位置にその情報が記録される。
（ＬＤコントロール部）
つぎに、ＬＤコントロール部１７の内部構成についてさらに詳細に説明をする。
ＬＤコントロール部１７には、書き込み信号として、１-７ＰＰ変調方式で符号化されたＮＲＺＩ（Non Return-to-Zero Inverse）信号と、その書き込み信号のクロック（チャンネルクロック）とが入力される。１-７ＰＰ変調方式で符号化されたＮＲＺＩ信号は、チャンネルクロックの周期をＴとしたとき、同一符号の連続長が、最短で２×Ｔとなり最長で９×Ｔとなる信号である。
ＬＤコントロール部１７は、１-７ＰＰ変調方式で符号化されたＮＲＺＩ信号（以下、単に１-７ＰＰ変調信号という。）が連続してハイとなっている部分の時間長に相当する長さの記録マークをトラック上に形成し、連続してローとなっている部分の時間長に相当する長さのスペースをトラック上に形成する。このために、ＬＤコントロール部１７は、入力された１-７ＰＰ変調信号がハイとなっている部分ではレーザ光のパルス照射を行い、入力された１-７ＰＰ変調信号がローとなっている部分ではレーザ光の発光レベルをバイアスレベルとするように、半導体レーザ２１の発光制御を行う。
以上のような制御を行うＬＤコントロール部１７の内部構成を図５に示す。
ＬＤコントロール部１７は、図５に示すように、記録マーク/スペース検出部４１と、パルス発生部４２と、パルスパターン記憶部４３と、レーザ駆動部４４とから構成されている。
記録マーク/スペース検出部４１には、１-７ＰＰ変調信号及びチャンネルクロックが入力される。記録マーク/スペース検出部４１は、チャンネルクロックのタイミングに基づき、１-７ＰＰ変調信号のハイ部分の時間長及びロー部分の時間長を検出し、記録マーク長及びスペース長を算出する。１-７ＰＰ変調信号は、２値信号であり、記録マークとスペースとは必ず交互に並ぶため、算出された記録マーク長及びスペース長も交互に出力される。
パルス発生部４２には、記録マーク/スペース検出部４１から、記録マーク長及びスペース長、及び、そのチャンネルクロックのタイミングが入力される。パルス発生部４２は、記録マーク長及びその記録マークの前後のスペースの長さに対応したパルスパターン情報をパルスパターン記憶部４３内から読み出し、そのパルスパターン情報に示されたパルス光の駆動信号を発生する。
パターン記憶部４３には、記録マークの長さ（２Ｔ〜９Ｔ）、その前のスペース長（２Ｔ〜９Ｔ）、並びに、その後ろのスペース長（２Ｔ〜９Ｔ）の全ての組み合わせ毎に、その記録マークを形成する際に発生するパルス群の波形パターン（パルスパターン情報）を記憶している。このパルスパターン情報は、例えば、追記型光ディスク１上の所定の領域に格納されており、追記型光ディスク１が光ディスク記録再生装置１０に装着された際に読み出されて、パターン記憶部４３に格納される。
パルス発生部４２は、記録マークの形成タイミングではパルスパターン情報に示された発光パターンとなるような半導体レーザ２１の駆動制御信号を発生し、スペースの形成タイミングでは半導体レーザ２１からバイアスパワーの光を発光する駆動制御信号を発生する。本例では、半導体レーザ２１の駆動レベルが、記録マークを形成するための記録パワーであるピークレベル（Ｐｗ）、バイアスレベル（Ｐｂ）及び冷却レベル（Ｐｃ）の３値で制御される。そのため、パルス発生部４２は、３本の出力信号ラインから、ピークレベル（Ｐｗ）を示す信号Ｐｗ、バイアスレベル（Ｐｂ）を示す信号Ｐｂ及び冷却レベル（Ｐｃ）を示す信号Ｐｃを出力することにより、生成した信号パターンを表現している。
レーザ駆動部４４には、パルス発生部４２から出力された３本の信号（Ｐｗ，Ｐｂ，Ｐｃ）が入力される。レーザ駆動部４４は、上記３本の信号（Ｐｗ，Ｐｂ，Ｐｃ）に応じて半導体レーザ２１に流す電流量を３段階（ピークレベル、バイアスレベル，冷却レベル）にスイッチングするスイッチング回路５１と、各レベル（ピークレベル、バイアスレベル，冷却レベル）のそれぞれにおける電流量を制御する電流制御回路５２と、サーボ制御部１４から出力されるレーザパワー安定制御のためのフィードバック信号に基づき半導体レーザ２１の電流量の調整を行うＡＰＣ（Auto Power Control）回路５３とを備えている。このようなレーザ駆動部４４は、パルス発生部４２により発生されたパルスパターンに応じた電流量で半導体レーザ２１を駆動し、追記型光ディスク１に対してレーザ光を照射する。
（ライトストラテジー）
データの書き込み時におけるレーザの照射パワーの制御方式（ライトストラテジー）について、更に詳細に説明をする。
図６〜図１２に、チャンネルクロック、１-７ＰＰ変調信号（２Ｔ〜９Ｔ）、及び、その信号に対応した各長さの記録マークを形成する際の半導体レーザ２１に与える駆動信号を示す。図６は２Ｔの長さの記録マーク（２Ｔマーク）のパルスパターン、図７は３Ｔの長さの記録マーク（３Ｔマーク）のパルスパターン、図８は４Ｔの長さの記録マーク（４Ｔマーク）のパルスパターン、図９は５Ｔの長さの記録マーク（５Ｔマーク）のパルスパターン、図１０は６Ｔの長さの記録マーク（６Ｔマーク）のパルスパターン、図１１は７Ｔの長さの記録マーク（７Ｔマーク）のパルスパターン、図１２は８Ｔの長さの記録マーク（８Ｔマーク）のパルスパターン、図１３は９Ｔの長さの記録マーク（９Ｔマーク）のパルスパターンの場合をそれぞれ示している。
各記録マーク長を形成するためのパルスパターンの規則は次の通りである。
（１）ｎ１×Ｔの長さ（ｎ１は２以上の整数）の記録マークを形成する場合には、ｎ１/２回（但し、小数点以下は切り捨て）のパルス光を、ｎ１×Ｔ時間内に出射する。
つまり、光ディスク記録再生装置１０では、１回のパルス光の出射により２Ｔマーク及び３Ｔマークを追記型光ディスク１上に形成し、２回のパルス光の出射により４Ｔ，５Ｔマークを追記型光ディスク１上に形成し、３回のパルス光の出射により６Ｔ，７Ｔマークを追記型光ディスク１上に形成し、４回のパルス光の出射により８Ｔ，９Ｔマークを追記型光ディスク１上に形成する。
（２）１回のパルス光は、半導体レーザ２１の駆動信号を一定時間の間所定のパワー（ピークレベル（Ｐｗ））となった後に冷却レベル（Ｐｃ）とすることで、発光される。また、パルス光を複数回連続して発光する場合には、ピークレベル（Ｐｗ）と冷却レベル（Ｐｃ）とを繰り返して半導体レーザ２１を駆動すればよい。
なお、ピークレベル（Ｐｗ）は、追記型光ディスク１の有機色素を破壊するために必要なパワーを発光することができる駆動レベルであり、冷却レベル（Ｐｃ）は、記録マークの幅を制御し、且つ、各記録マーク長をチャンネルクロック単位に制御する役割を果す駆動レベルである。また、スペース部分でのレーザ光の発光パワーはバイアスレベル（Ｐｂ）である。バイアスレベル（Ｐｂ）は、Ｐｗの照射を開始する際のプリヒートとしての役割を果す駆動レベルである。このバイアスレベル（Ｐｂ）は、ピークレベル（Ｐｗ）と冷却レベル（Ｐｃ）との間のパワーである。
（３） 各パルス光の発光タイミング及び発光時間は、その駆動信号がオンとなっている時間幅（ピークレベルとなっている時間幅）、及び、その駆動信号がオンとなる立ち上がりエッジのタイミング（位置）により、制御されている。
具体的には、光ディスク記録再生装置１０では、各パルス光の立ち上がりエッジタイミングを、つまり、そのパルス光の位置を次のように制御している。
ある長さの記録マークを形成する際にｍ回（ｍは１以上の自然数。）のパルスが出射されるとし、その記録マークに対応する１-７ＰＰ変調信号の立ち上がりエッジのタイミングが時刻ＴＳであったとする。なお、この時刻ＴＳは、チャンネルクロックに同期しているタイミングである。
先頭のパルス光の位置（立ち上がりエッジ）は、時刻ＴＳからの遅延時間で制御されている。
最後尾のパルス光（ｍ番目のパルス光）の位置は、時刻（ＴＳ＋｛（ｍ-１）×２×Ｔ｝）からの遅延時間で制御されている。なお、２Ｔマーク、３Ｔマークの場合には、ｍ＝１となるので最後のパルス光は存在しない。
さらに、６Ｔ以上の記録マークの場合には、先頭のパルス光及び最後尾のパルス光以外の中間のパルス光が存在する。６Ｔ以上の記録マークの場合、中間のパルス光の位置（立ち上がりエッジタイミング）を、次のように制御している。
記録マークの長さが６Ｔ以上でチャンネルクロックの偶数倍の場合（例えば６Ｔ，８Ｔ）、２番目のパルス光の立ち上がりエッジは時刻（ＴＳ＋（２×Ｔ））に同期し、３番目のパルス光の立ち上がりエッジは時刻（ＴＳ＋（４×Ｔ））に同期し、ｎ２番目（ｎ２は２以上（ｍ-１）以下の整数。）のパルス光の立ち上がりエッジは時刻（ＴＳ＋｛（ｎ２-１）×２×Ｔ｝）に同期したタイミングで発光するように制御している。
記録マークの長さが６Ｔ以上でチャンネルクロックの奇数倍の場合（例えば７Ｔ，９Ｔ）、２番目のパルス光の立ち上がりエッジは時刻（ＴＳ＋（Ｔ/２）＋（２×Ｔ））に同期し、３番目のパルス光の立ち上がりエッジは時刻（ＴＳ＋（Ｔ/２）＋（４×Ｔ））に同期し、ｎ２番目（ｎ２は２以上（ｍ-１）以下の整数。）のパルス光の立ち上がりエッジは時刻（ＴＳ＋（Ｔ/２）＋｛（ｎ２-１）×２×Ｔ｝）に同期したで発光するように制御している。
つまり、光ディスク記録再生装置１０では、記録マークの長さが６Ｔ以上でチャンネルクロックの偶数倍の場合、チャンネルクロックの位相に同期した開始タイミングで、中間パルス光の発光を行う。また、記録マークの長さが６Ｔ以上でチャンネルクロックの奇数倍の場合、チャンネルクロックの位相に対して１/２周期分遅らせた開始タイミングで、中間パルス光の発光を行う。
このように制御することによって、１つの記録マークを形成する場合におけるパルス光の照射間隔を均一に保っている。さらに、チャンネルクロックタイミングに同期しているか、或いは、半周期ずれたタイミングで発光を行うので、発光制御回路を簡易な構成とすることができる。
さらに、光ディスク記録再生装置１０では、最後尾パルスの後の冷却期間の終了タイミングも別途制御している。
具体的には、その記録マークに対応する１-７ＰＰ変調信号の立ち下がりエッジのタイミングが時刻Ｔeであったとすると、最後尾パルスの後の冷却期間の終了タイミングは、時刻Ｔからの遅延時間で制御されている。
（４） 光ディスク記録再生装置１０では、以上の先頭パルス及び最後尾パルスの立ち上がりエッジのタイミング、各パルスオン時間、最後尾パルス後の冷却時間を、記録マークの長さ（２Ｔ〜９Ｔ）、その前のスペース長（２Ｔ〜９Ｔ）、並びに、その後ろのスペース長（２Ｔ〜９Ｔ）の全ての組み合わせ毎に、最適なパルスパターンが生成されるようにそれぞれのパラメータが調整された状態で、パルスパターン情報としてパターン記憶部４３に記憶している。そのため、追記型光ディスク１上に形成される記録マークのエッジ部分の位置を正確に制御することができ、この結果、パルス光の位置ずれ及びパルス光の長さの誤差に対する許容度の向上とともにレーザ光の記録パワーを低減することができる。
パターン記憶部４３に記憶されているパラメータとの具体例としては、例えば、９Ｔマークの場合であれば、図１３に示すように、先頭パルスの遅延時間（dTtop9T）、先頭パルスのオン時間（Ttop9T）、中間パルスの遅延時間（dTmp9T）、中間パルスのオン時間（Tmp9T）、最後尾パルスの遅延時間（Tlp9T）、最後尾パルスのオン時間（Tlp9T）、及び、最後尾パルスの後の冷却期間（dTe9T）とが数値化されて記憶されている。
ＢＤ（Blu-ray Disc）方式では、標準速の記録レートでのチャンネルクロック周波数が６６ＭＨｚと定義されている。この速度は、約３６Ｍｂｐｓのデータ転送レートに相当する。また、光源として用いられる青紫色半導体レーザ（ＧａＮ）を駆動した場合の速度（tr, tf）は、それぞれ約２ｎｓ程度に制限される。従って、標準速においては、１Ｔに相当する時間長が１５．２ｎｓ程度となるため、Ｔ/２の時間幅のパルス光（７．６ｎｓに相当）を連続的に発光して記録マークを形成することが実現できる。
しかしながら、２倍速（２×）記録を行う場合、チャンネルクロック周波数が１３２ＭＨｚと高速になるため、Ｔ/２に相当する時間長は約３．８ｎｓとなり、駆動回路の高速化が必要となる。更に、４倍速においては、Ｔ/２に相当する時間長が１．９ｎｓとなるため、Ｔ/２の時間幅のパルス光を発光するのは現実的に不可能となってしまう。
従って、以上の光ディスク記録再生装置１０は、例えば追記型光ディスク１がＢＤ（Blu-ray Disc）方式において規定されている標準速の記録レートに対して、２倍速〜４倍速の高転送レート記録を実現する際に有効である。具体的には、チャンネルクロック周期Ｔが１０ｎｓ未満での記録に適用すると有効である。
また、ＢＤ方式では、波長４０５ｎｍのレーザ光源と開口数０．８５の対物レンズとの使用により、直径１２０ｍｍの光ディスクで容量２５ＧＢを実現している。このＢＤ方式の仕様においては、記録媒体上で１Ｔに相当する物理的な記録マークの長が７５ｎｍ程度と非常に小さくなっている。従って、従来のＣＤやＤＶＤ装置に比べて、前後の記録マークを形成する際に印加される照射熱の履歴を受けやすい傾向がある。これに対して、光ディスク記録再生装置１０では、記録マークと記録マークとの間のスペース長に応じて、パルス光の発光位置を弾力的に変化させる制御を行っている。さらに、記録媒体として、有機色素材料を主成分とした追記型記録媒体の場合、相変化記録材料を用いた書き換え可能型記録媒体と比べて、照射パルスの位置を時間的に均等に配置することで、記録マークの先端エッジ及び後端エッジの位置、並びに形成される記録マークの幅を、最適に制御することが可能となる。
図１４に光ディスク記録再生装置１０を有機色素を主成分とした追記型記録媒体への２倍速記録に適用した場合におけるパルス光の照射ずれに対する許容度を、従来のパルス照射方式であるｎ-１回のパルス照射方式と比較した結果の一例を示す。
図１４（ａ）は、ｎ-１回のパルス照射記録方式において、中間パルスと最後尾パルスのパルス幅を最適値から±方向に、それぞれ一律に変化させて信号記録をおこなった際に測定された再生信号ジッタ値（マークエッジ位置の統計値（σ）を同期クロックからのずれとして数値化したもの）を表したものである。一方、図１４（ｂ）は、本実施の形態の光ディスク記録再生装置１０のｎ/２回のパルス照射記録方式を用いて、同様の信号記録再生を行った際に得られた結果を表している。
この図１４に示すように、本実施の形態の光ディスク記録再生装置１０では、従来の方式よりも明らかに広い許容度を実現していることが理解できる。
さらに、本実施の形態のｎ/２回の記録パルス照射方式においては、従来のｎ-１回のパルス照射方式に比べて記録時のピークパワー（Pw）を低く設定でき、半導体レーザの高出力が要求される高速記録条件下では有効な記録方式である。
なお、本実施の形態では、ＢＤ（Blu-ray Disc）と再生互換性のある追記型光ディスク１の記録再生装置に本発明を適用し、さらに、追記型光ディスク１を有機色素材料を主成分に適用しているが、本発明はこのような例に限られず、光源として青紫色半導体レーザを用いる他の記録装置、赤色半導体レーザ、赤外半導体レーザを用いる光情報記録装置への適用も可能であり、記録媒体として、金属材料を記録層の主成分とした追記型記録媒体にも適用することが可能である。加えて、追記型記録媒体のみならず、書き換え可能型記録媒体に対しても本発明に記載された記録パルス照射方法を適用することで、高転送レート条件下での記録再生特性を向上し、照射パルスの位置や長さのずれに対する許容度の向上、記録パワーの低減等を図ることが可能となる。
本発明を適用した光ディスク記録再生装置のブロック構成図である。 光学ヘッドの構成図である。 光学ヘッドに備えられている２群対物レンズの構成図である。 信号検出用受光素子の構成を示す図である。 ＬＤコントロール部の構成図である。 ２Ｔの長さの記録マークを形成する際の半導体レーザに与える駆動信号を示す図である。 ３Ｔの長さの記録マークを形成する際の半導体レーザに与える駆動信号を示す図である。 ４Ｔの長さの記録マークを形成する際の半導体レーザに与える駆動信号を示す図である。 ５Ｔの長さの記録マークを形成する際の半導体レーザに与える駆動信号を示す図である。 ６Ｔの長さの記録マークを形成する際の半導体レーザに与える駆動信号を示す図である。 ７Ｔの長さの記録マークを形成する際の半導体レーザに与える駆動信号を示す図である。 ８Ｔの長さの記録マークを形成する際の半導体レーザに与える駆動信号を示す図である。 ９Ｔの長さの記録マークを形成する際の半導体レーザに与える駆動信号を示す図である。 光ディスク記録再生装置を有機色素を主成分とした追記型記録媒体への２倍速記録に適用した場合におけるパルス光の照射ずれに対する許容度、及び、従来のパルス照射方式であるｎ-１回のパルス照射方式のパルス光の照射ずれに対する許容度を示す図である。 レーザ光を連続して照射して１つの記録マークを形成するライトストラテジーについて説明をする図である。 １又は複数回のパルス光を照射して１つの記録マークを形成するライトストラテジーについて説明をする図である。 （２×Ｔ）の長さの記録マークを形成する場合に１つのパルスを照射するライトストラテジーについて説明をする図である。
符号の説明
１ 追記型光ディスク、１０ 光ディスク記録再生装置、１１ スピンドルモータ、１２ 光学ヘッド、１３ ヘッドアンプ、１４ サーボ制御部、１５ 再生処理部、１６ 変復調処理部、１７ ＬＤコントロール部、２２ ２群対物レンズ

Claims (8)

  1. 所定パワー以上の光を照射することにより非可逆的に光反射状態の変化が生じる記録材料を有する追記型情報記録媒体に対して、光反射状態が変化した部分である記録マークと光反射状態が変化していない部分であるスペースとの連続した並びを形成することによって、二値データの書き込みを行う情報記録装置において、
    入力情報を変調して上記追記型情報記録媒体に書き込まれる上記二値データを生成する変調手段と、
    レーザ光の照射スポットと上記追記型情報記録媒体との相対位置を移動させながら、当該レーザ光を上記追記型情報記録媒体に照射するレーザ書き込み手段と、
    上記二値データに応じて上記レーザ書き込み手段の発光制御を行い、当該二値データの符号列に対応した記録マークとスペースとの連続した並びを上記追記型情報記録媒体に形成する制御手段とを備え、
    上記変調手段は、上記二値データのチャンネルクロック周期をＴとしたとき、上記二値データの最短の同一符号長が２×Ｔ以上となる変調を行い、
    上記制御手段は、
    ｎ１×Ｔの長さ（ｎ１は２以上の整数）の記録マークを形成する場合には、ｎ１/２回（但し、小数点以下は切り捨て）のパルス光を上記追記型情報記録媒体に照射し、
    ｎ２×Ｔ以上の長さ（ｎ２は６以上の偶数）の記録マークを形成する場合には、ｎ２/２回のパルス光のうちの先頭パルス光及び最後尾パルス光を除く各中間パルス光を、上記チャネルクロックに位相を同期させて上記追記型情報記録媒体に照射し、
    ｎ３×Ｔ以上の長さ（ｎ３は６以上の奇数）の記録マークを形成する場合には、（ｎ３−１）/２回のパルス光のうちの先頭パルス光及び最後尾パルス光を除く中間パルス光を、上記チャネルクロックに同期した位相からＴ/２だけ遅延させて上記追記型情報記録媒体に照射すること
    を特徴とする情報記録装置。
  2. 上記制御手段は、
    任意の記録マークを形成する際におけるパルス光の発光時間及びその発光後の冷却時間、並びに、先頭パルス光及び最後尾パルス光の照射位置を、当該任意の記録マークの直前のスペース及び直後のスペースの長さに応じて変更すること
    を特徴とする請求項１記載の情報記録装置。
  3. 上記二値データのチャンネルクロック周期Ｔは、１０ｎｓ未満であること
    を特徴とする請求項１記載の情報記録装置。
  4. 上記レーザ書き込み手段から発光されるレーザ光は、波長４１５ｎｍ以下であること
    を特徴とする請求項１記載の情報記録装置。
  5. 所定パワー以上の光を照射することにより非可逆的に光反射状態の変化が生じる記録材料を有する追記型情報記録媒体に対して、光反射状態が変化した部分である記録マークと光反射状態が変化していない部分であるスペースとの連続した並びを形成することによって、二値データの書き込みを行う情報記録方法において、
    入力情報を変調して上記追記型情報記録媒体に書き込まれる上記二値データを生成し、
    レーザ光の照射スポットと上記追記型情報記録媒体との相対位置を移動させながら、当該レーザ光を上記追記型情報記録媒体に照射して、上記二値データの符号列に対応した記録マークとスペースとの連続した並びを上記追記型情報記録媒体に形成し、
    さらに、
    上記二値データのチャンネルクロック周期をＴとしたとき、上記二値データの最短の同一符号長が２×Ｔ以上となる変調を行い、
    ｎ１×Ｔの長さ（ｎ１は２以上の整数）の記録マークを形成する場合には、ｎ１/２回（但し、小数点以下は切り捨て）のパルス光を上記追記型情報記録媒体に照射し、
    ｎ２×Ｔ以上の長さ（ｎ２は６以上の偶数）の記録マークを形成する場合には、ｎ２/２回のパルス光のうちの先頭パルス光及び最後尾パルス光を除く各中間パルス光を、上記チャネルクロックに位相を同期させて上記追記型情報記録媒体に照射し、
    ｎ３×Ｔ以上の長さ（ｎ３は６以上の奇数）の記録マークを形成する場合には、（ｎ３−１）/２回のパルス光のうちの先頭パルス光及び最後尾パルス光を除く中間パルス光を、上記チャネルクロックに同期した位相からＴ/２だけ遅延させて上記追記型情報記録媒体に照射すること
    を特徴とする情報記録方法。
  6. 任意の記録マークを形成する際におけるパルス光の発光時間及びその発光後の冷却時間、並びに、先頭パルス光及び最後尾パルス光の照射位置を、当該任意の記録マークの直前のスペース及び直後のスペースの長さに応じて変更すること
    を特徴とする請求項５記載の情報記録方法。
  7. 上記二値データのチャンネルクロック周期Ｔは、１０ｎｓ未満であること
    を特徴とする請求項５記載の情報記録方法。
  8. 上記レーザ書き込み手段から発光されるレーザ光は、波長４１５ｎｍ以下であること
    を特徴とする請求項５記載の情報記録方法。
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