JP2005092906A

JP2005092906A - 情報の記録方法及びその装置

Info

Publication number: JP2005092906A
Application number: JP2003320595A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Maeda; 武志前田; Shinji Fujita; 真治藤田; Manabu Shiozawa; 学塩澤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2003-09-12
Publication date: 2005-04-07

Abstract

【課題】最短マークが短い変調符号の採用により、より短いマークを記録するときの熱干渉を低減する必要がある。
【解決手段】記録波形をマルチパルス化し、符号列を奇数列と偶数列に分類し、各符号列ごとに最短マークをひとつのパルスで記録するとともに、前パルス、後パルスを前後のギャップ間隔とマーク長によって変化さる。
【効果】最短マーク長が短い変調符号により、変調されたマークを正確に記録し、高線速度対応の媒体を低速時にも記録できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、エネルギービームの照射により情報の記録が可能な情報記録媒体を用いる情報記録方法および記録装置に係り、特に、追記形光ディスクに対し優れた効果を発揮する情報記録方法及び装置に関する。

光ディスクにおいて記録再生時の情報転送速度の向上を図るためには、媒体の走査速度を上昇させる方法がある。光ディスク上に高精度な微小マークを形成する目的では、特開平５―２９８７３７号公報に記載の第１の従来技術では、マーク形成期間に相当する記録波形を記録符号列のマークの長さに対応した一連のパルス列から構成し、各パルスの個数および振幅を記録符号列の長さに応じて制御する方法が開示されている。マーク形成期間の記録波形は先頭部と後続部分の２つの部分に分けられている。前記第１の従来技術では、検出窓幅分のマークの延長に１発の記録パルスが対応している。このため検出窓幅が短縮した場合、記録エネルギー発生源である半導体レーザ・ダイオードを従来以上に高速に駆動する必要が出てくる。しかし半導体レーザの立ち上がりには数ｎｓ程度必要であり、正確な記録光パルス発生は困難である。

そこで、特開平１１−１７５９７６の第２の従来技術では、マークを安定に形成し信頼性の高い記録再生を行うために、前記の問題が生じない記録波形を選択している。記録媒体にエネルギーを注入して未記録部とは物理的性質の異なるマークを形成することによって情報を記録する情報記録装置において、情報を記録符号列に変換する符号化手段と、記録に必要なエネルギーを発生するエネルギー発生手段と、前記記録符号列中のマーク長に応じて該マーク形成期間内の注入エネルギー・パルス数を変化させる該エネルギー発生手段の駆動手段とを備え、該駆動手段はマーク形成先端部分またはマーク形成後端部分における前記エネルギー発生手段の出力波形がマーク長に関して周期性を持つように前記エネルギー発生手段を駆動する手段であり、かつ該駆動手段はマーク形成期間における最短マーク長相当のマーク長変化に対応した前記エネルギー発生手段の出力波形を２通り以上とする前記エネルギー発生手段を駆動する手段とするものである。

特開平５―２９８７３７号公報

特開平１１−１７５９７６

現在、相変化記録膜を用いた書き換え可能型デジタルビデオディスク（ＤＶＤ−ＲＡＭ）のさらに高密度化の研究が進んでいる。ここでは光源として短波長の青紫色の半導体レーザが用いられ、レンズの分解能も開口数が０．６ないしは０．６５から０．８５と向上している。さらに変調符号もＤＶＤ−ＲＡＭで使用されたＥＦＭ−プラスから１−７ＰＰに変更されている。ランレングス・リミティッド・コードで表現するとＤＶＤがＲＬＬ（２、１０）に対して、ＲＬＬ（１，７）と表現される。この変調符号の変更により、記録するマーク長さはデータの検出する窓幅をＴｗとすると、ＤＶＤでは３Ｔｗから１１Ｔｗに対して、今回の符号では２Ｔｗから９Ｔｗと変化する。

検出窓幅は広くなるが最短マーク長、最短ギャップ間隔が狭くなる。従って、最適マークを記録するための複数パワーレベルと各レベルに対応した記録波形がＤＶＤ―ＲＡＭとは異なる。

さらに、将来高速記録できる媒体が出できたときに、その媒体を記録することができることが望まれている。従って、高速記録に適した波形が必要である。しかも、シンプルな波形の規定にし、基本構成を変えず、パラメータ数値の変更で対応できるようにしておく必要がある。すなわち、シンプルな波形の規定にすることにより、あらかじめディスクのコントロール領域に記録する波形のパラメータに必要な情報ビットをすくなくすることができるため、データの利用効率が向上し、かつ、パラメータ読み出しの時間を短くでき、書き込みの開始時間を短縮できる。

また、従来の高速対応の記録波形はディスク上に形成する孤立マークのことしか考えていない。光ディスクの記録再生系は図１に示すように記録系と再生系に分類され、光ディスクは互換媒体であるため、ディスク上にマークを記録する装置と記録されたマークを再生する装置は一般的にことなる。従って、記録系では入力データにできる限り正確に対応したマークを形成することが要求される。記録系においては、隣接するマークを記録するときに発生する熱が当該マークの記録時に影響する、いわゆる熱干渉が発生する。また、記録マークの長さ、ギャップの長さが正確に記録されていたとしても、再生時にマークの長さ、ギャップ長によって再生信号のレスポンスが非線形になることが本発明者によって明らかにされている。

図１に示した記録再生系において、信号処理は線形系を前提に回路が設計されているため、記録系で発生する熱干渉、再生系で発生する非線形特性はデータ検出にエラーを発生する。そこで、記録再生全体で通して、ＩＮＰＵＴＤＡＴＡとＯＵＴＰＵＴＤＡＴＡの関係が信号処理に好適な線形系にする必要がある。

したがって、本発明の目的は、最短マーク長、ギャップ間隔が狭い変調符号の情報マークを将来現れる高速媒体にも、シンプルな基本構成にし、パラメータ数値の変更で信号処理に好適な線形特性を満足する正確な記録が可能となる情報の記録方法、情報記録装置を提供することにある。

上述した課題を解決するためには、以下の情報記録方法、および情報記録装置を用いれば良い。すなわち、
（１）エネルギービームを照射し、情報を光学的に異なる形態に変化させ、情報を記録できる記録媒体を用い、上記エネルギービームと上記記録媒体を相対的に移動させて、上記エネルギービームに発光パワーレベルを複数持たせ、各パワーレベル毎の発光時間を変えて照射することにより、上記光学的に異なる記録状態にある記録マークの長さ及び間隔として情報を上記記録媒体に記録する情報の記録方法であって、情報の記録、あるいは記録の書換えを行なう前、あるいは後の少なくとも一方には記録媒体にエネルギーを注入して未記録部とは物理的性質の異なるマークを形成することによって情報を記録する情報記録装置において、
情報を記録符号列に変換する符号化手段と、該記録符号列中のマーク長を参照して所定の規則にしたがって分類する手段と、記録に必要なエネルギーを発生するエネルギー発生手段と、前記記録符号列中のマーク長に応じて該マーク形成期間内の注入エネルギー・パルス数を変化させる該エネルギー発生手段の駆動手段とを有し、該駆動手段は前記分類手段の分類結果に基づき異なる手順にしたがって前記エネルギー発生手段を駆動する手段を持つ装置である。
（２）所定の長さの記録マークを形成する場合のみ、上記記録マークを形成する１つ以上のパルスのうちの最初のパルスの立ち下がりを固定し、立ち上がりの位置を移動させる方法、および、上記記録マークを形成する１つ以上のパルスのうち最後のパルスの後に、上記第２のパワーレベルより低いパワーに下げる期間を有し、最後のパルスの立ち上がりを固定し、立ち下がりの位置を移動させる方法のうち、少なくとも１つの方法を含むことにする。

これにより、隣接記録マークによる熱干渉の影響の影響をなくすことができると同時に、再生時に発生する非線形特性を補正することができる。

本発明のライトストラテジにより、最短マーク長が短い変調符号により、変調されたマークを正確に記録し、高線速度対応の媒体を低速時にも記録できる。さらに、高速から低速まで基本ストラテジのパラメータ変更のみで対応できる。

図２は図１における記録処理系１２９の構成の一例を詳細に説明する図である。記録データ１２７は符号器１１３においてマーク長およびスペース長およびその先頭位置の情報である記録符号列１２６に変換される。記録符号列１２６はマーク長分類器２０１および記録波形テーブル２０２に伝達される。マーク長分類器２０１では記録符号列１２６のマーク長を所定の規則にしたがって分類し、その分類結果をマーク長分類信号２０４として記録波形テーブル２０２に入力する。一方カウンタ２００は記録符号列１２６を参照し、基準時間信号１２８を単位としてマーク先頭位置からの時間を計時し、カウント信号２０５を生成する。記録波形テーブルは記録符号列１２６，マーク長分類信号２０４，カウント信号２０５にしたがって、所定の記録波形を反映したレベル発生信号１２５をレーザ駆動回路１１１に伝える。レーザ駆動回路１１１はこれらのレベル発生信号１２５を参照してレーザ駆動電流１２４を合成し、記録エネルギー源であるレーザ１１０を駆動する。

次に図３（a）〜（e）を用いて本発明装置における追記形媒体での記録波形の例を示す。符号器１１３の符号化規則は（１,７）符号変調後にＮRZI変調を施すものであるとする。また図２中のマーク長分類器２０１の動作は除数２による除算（剰余の演算）であるとし、マーク長分類信号は記録符号列のマーク／スペースを検出窓幅 Tw の偶数倍長の場合と奇数倍長の場合を識別するものとする。すべてのタイミングはＮＲＺＩ変調のパルスの立ち上がりからの時間を検出窓幅 Tw 単位で計時する。図７（ｂ）は２Tw 長マーク形成時の記録波形であり、マーク形成期間は長さTtop_2T，レベルPwのパルスから構成される。マーク非形成期間はレベルＰｗのパルスの終了からレベルＰｃに下がり、ｎＲＺＩ先頭から２．５Ｔｗ後からdTE_2T長さの期間を置き、その後次のマーク形成期間まで Pe レベルを維持する。図７（ｄ）は４Ｔｗ、６Ｔｗ、８Ｔｗ長マーク形成時の記録波形であり、検出窓幅 Tw の偶数倍長マークの場合には、先頭パルスマーク長Ｔtop_evの後に、(Ｎ-1 )Ｔｗ後から立ち上がり（Ｎは形成マーク長のＴｗの倍数）、幅Tlp_evの期間レベルＰｗのパルスがマーク形成部の後端に付加される。先頭パルスと後方パルスの間には補助パルスが置かれる。すなわち、６Ｔｗマーク長では３Ｔｗ後に，また８Ｔｗのマーク長では３Ｔｗと５Ｔｗ後のタイミングでパルス幅Ｔｍｐ、レベルＰｗの補助パルスが追加される。マーク非形成期間はレベルＰｗのパルスの終了からレベルＰｃに下がり、ｎＲＺＩ先頭から（Ｎ＋０．５）Ｔｗ後からdTE_ev長さの期間を置き、その後次のマーク形成期間まで Pe レベルを維持する。

また、図３（ｃ）は３Tw 長マーク形成時の記録波形であり、マーク形成期間は長さTtop_3T，レベル Pwのパルスからなる。マーク非形成期間はレベルＰｗのパルスの終了からレベルＰｃに下がり、ｎＲＺＩ先頭から３.５Ｔｗ後からdTE_3T長さの期間を置き、その後次のマーク形成期間まで Pe レベルを維持する。以降図３（e）図は、５Ｔｗ、７Ｔｗ、９Ｔｗ長マーク形成時の記録波形であり、検出窓幅Tw の奇数倍長マークの場合には、先頭パルスマーク長Ｔtop_odの後に、(Ｎ-1.5)Ｔｗ後から立ち上がり（Ｎは形成マーク長のＴｗの倍数）、幅Tlp_odの期間レベルＰｗのパルスがマーク形成部の後端に付加される。先頭パルスと後方パルスの間には補助パルスが置かれる。すなわち、7Ｔｗマーク長では3.5Ｔｗ後に，また9Ｔｗのマーク長では3.5Ｔｗと5.5Ｔｗ後のタイミングでパルス幅Ｔｍｐ、レベルＰｗの補助パルスが追加される。マーク非形成期間はレベルＰｗのパルスの終了からレベルＰｃに下がり、ｎＲＺＩ先頭から（Ｎ＋０．５）Ｔｗ後からdTE_od長さの期間を置き、その後次のマーク形成期間まで Pe レベルを維持する。

本実施例では、マーク形成先端部分がマーク長に関して２Tw の周期性を有している。すなわちマーク長が５Tw,７Tw 、９Tw,の場合（奇数系列）では、マーク形成先頭部分と終端部分の５０７の記録波形に周期的な類似性を有する。またマーク長が４Tw,６Tw,８Tw の場合（偶数系列）でも、マーク形成先頭部分の記録波形に周期的な類似性を有する。

以上の波形は追記形の媒体を例に説明したが、この波形をパラメータを少なくして、種々の媒体、線速度に対応させるために図４図のようなパラメータとした。マーク長を大きく２Ｔと３Ｔ，奇数系列（４、６、８Ｔ）、偶数系列（５，７，９Ｔ）の４つに分けて、それぞれ、ＮＲＺＩ波形から、クロックＴごとに計った、タイミングをもとに、dTtop, Ttop, dTmp, dTlp, Tmp, Tlp, dTe と定義されたパルスの期間をパラメータとして設定する。

すなわち、先頭パルスの開始位置を表すdTtopは、ＮＲＺＩパルスの開始位置から検出窓幅単位で数えて１番目を基準に先頭側をプラスにして符号を表し、検出窓幅の１６分の一単位で大きさを表現する。同様に、補助パルスの開始位置を示すdTmpは、検出窓幅単位で３、５、７番目を基準に先頭側をプラスにして符号を表し、検出窓幅の１６分の１単位で大きさを表現する。本実施例ではマイナス８となる。後方パルスの開始位置dTlpも検出窓幅単位で３、５、７番目を基準に同様な符号と大きさで表現される。遮断パルスの消去レベルへの復帰位置を表すdTeは記録マーク長さをＮＴｗとするとＮ番目の位置を基準に同様な符号と大きさで表現される。さらに、パルス期間、, Ttop、, Tmp、Tlpは検出窓幅の１６分の１単位で大きさを表現する。

これにより、図３で示した記録波形をシンプルな構成で規定することが可能となった。特に、奇数系と偶数系で補助パルスの開始タイミングがクロック半分ずれるのをdTmの規定により、一律に表すことができる。孤立マークではｄTmとｄTlpは等しくしている。

上記パラメータ数値は、媒体情報として、記録媒体の適当な場所に予め記録されている場合がある。このように、記録ストラテジに関する媒体情報を記録する記録媒体上の部分を、コントロールデーターゾーンの情報トラックと称する。パワーレベルの基準値を記録媒体のコントロールデーターゾーンの情報トラックから読み取り、これを参考に書き込み時の各パワーレベルを決定する。

記録パルスを定義する時間である、dTtop, Ttop、dTlp, Tlp,は、必ずしも一定の値を取るとは限らず、ＮＲＺＩ信号の組み合わせに応じて変化させる必要がある。

高密度記録を行った場合、隣接したマーク間の熱的な干渉が大きくなって、常に安定した記録をすることが困難になる。また、再生特性によって、自身のマーク長、隣接マーク位置（すなわち、ギャップ間隔）によって再生波形からみたエッジ位置が非線形性により変化する。そこで、ＮＲＺＩ信号の組み合わせに応じて適応的な記録波形の変化をさせる事が考えられる。特に、追記形の媒体は熱干渉の影響を受けやすい特性があることから、有効である。

前エッジのシフトを補正する為には、dTtop乃至はTtopの何れかを変化させる。後ろエッジのシフトを補正する為には、dTlp乃至はTlpの何れかを変化させる。

前エッジに関する第1のルックアップテーブルを定義する。これは、現在記録しようとしている当該マークの長さをＭ（ｎ）とし、当該マークに先行するスペースの長さをＳ（ｎ−１）とした場合、Ｍ（ｎ）とＳ（ｎ−１）の組み合わせで決まる値を並べた物であり、正の値も負の値も取り得る。ついで、後ろエッジに関する第2のルックアップテーブルを定義する。これは、現在記録しようとしている当該マーク長さをＭ（ｎ）とし、当該マークに続くスペース長さをＳ（ｎ＋１）とした場合、Ｍ（ｎ）とＳ（ｎ＋１）の組み合わせで決まる値を並べた物であり、正の値も負の値も取り得る。また、後述する実施例のように、前エッジのためと後エッジのためにそれぞれルックアップテーブルを持つ必要はなく、前エッジのためにだけ、２つのルックアップテーブルを用いてもよいし、後エッジだけのために用いてもよいことは言うまでもない。

第1のルックアップテーブル及び第2のルックアップテーブルに含まれる値、及び、ルックアップテーブルにパラメータに何を選択するかの情報は、記録媒体のコントロールデータゾーンの情報トラックにかかれた情報を読み取ることによって決定される。

以上のように、ルックアップテーブルを用いた適応的な波形変化を選択することにより、様々な特性を有する記録媒体に対応し、互換性良く常に安定して情報を記録できる方法を提供することができる効果がある。

ひとつの実施例としてTtopとdTtopをルックアップテーブルに用いて記録した場合としない場合の効果の違いを図５に示す。ルックアップテーブルによって補正を行うことによりジッタ値は、７．６％から６．５％へと向上されることが確認できた。

本実施例では、第1のルックアップテーブルの定義で、Ｍ（ｎ）を4通り、Ｓ（ｎ−１）を４通りの４×４に場合分けした。また、第２のルックアップテーブルの定義で、Ｍ（ｎ）を4通り、Ｓ（ｎ―１）を４通りの４×４に場合分けした。ルックアップテーブルのサイズは４×４に限らず、１×１でなければ、本発明の効果が実現できる。

本発明のライトストラテジの特徴は将来追記形の高速媒体が開発され、この媒体を現在の線速度でもこのライトストラテジにより記録できることである。すなわち、追記形の高速対応の媒体というものは高速により記録パワーが増加することを抑えるために、熱を蓄える構造とならざるを得ない。従って、低速で記録しようとすると、熱がこもり、熱干渉量が大きくなる。従って、熱干渉を抑える本発明のストラテジを用いることにより、将来開発される高速対応の媒体も低速で記録できるようになり、下位互換性を保つことができる。

本願は、情報を記録再生する装置、方法に適用できる。

本発明の記録再生系を説明する図。本発明の記録波形選択を説明するブロック図。本発明の記録ストラテジーを説明する図。本発明のシンプルな記録波形を説明する図。本発明のルックアップテーブルの実施例を説明する図。

符号の説明

110 レーザー、112 記録波形発生回路、125 レベル発生信号、126 記録符号列。

Claims

記録媒体にエネルギーを注入して未記録部とは物理的性質の異なるマークを形成することによって情報を記録する情報記録方法において、
情報を記録符号列に変換する符号化手段と、該記録符号列中のマーク長を参照して所定の規則にしたがって分類する手段と、記録に必要なエネルギーを発生するエネルギー発生手段と、前記記録符号列中のマーク長に応じて該マーク形成期間内の注入エネルギー・パルス数を変化させる該エネルギー発生手段の駆動手段とを有し、該駆動手段は前記分類手段の分類結果に基づき異なる手順にしたがって前記エネルギー発生手段を駆動する手段を有する装置を用い、
所定の長さの記録マークを形成する場合に、上記記録マークを形成する１つ以上のパルスのうちの最初のパルスの立ち下がりを固定し、立ち上がりの位置を移動させる方法、および、上記記録マークを形成する１つ以上のパルスのうち最後のパルスの後に、上記第２のパワーレベルより低いパワーに下げる期間を有し、最後のパルスの立ち上がりを固定し、立ち下がりの位置を移動させる方法のうち、少なくとも１つの方法を含むことを特徴とする情報の記録方法。
請求項１に記載の情報の記録方法において、前のスペースと当該マーク長さに応じて、最初のパルスの立ち上がりを制御するか後のスペースと当該マーク長さに応じて最後のパルスの立ち下がりを制御することを特徴とする情報の記録方法。
前記分類手段が、検出窓幅の自然数ｎ倍長のマークに対して、ｎを２以上の整数定数で除算した剰余にしたがって分類する手段であることを特徴とする請求項１に記載の情報記録方法。
記録媒体にエネルギーを注入して未記録部とは物理的性質の異なるマークを形成することによって情報を記録する情報記録装置において、
情報を記録符号列に変換する符号化手段と、該記録符号列中のマーク長を参照して所定の規則にしたがって分類する手段と、記録に必要なエネルギーを発生するエネルギー発生手段と、前記記録符号列中のマーク長に応じて該マーク形成期間内の注入エネルギー・パルス数を変化させる該エネルギー発生手段の駆動手段とを有し、該駆動手段は前記分類手段の分類結果に基づき異なる手順にしたがって前記エネルギー発生手段を駆動する手段を有し、
所定の長さの記録マークを形成する場合に、上記記録マークを形成する１つ以上のパルスのうちの最初のパルスの立ち下がりを固定し、立ち上がりの位置を移動させるか、および、上記記録マークを形成する１つ以上のパルスのうち最後のパルスの後に、上記第２のパワーレベルより低いパワーに下げる期間を有し、最後のパルスの立ち上がりを固定し、立ち下がりの位置を移動させるか、何れかを行うように制御する手段を有することを特徴とする情報の記録装置。