JP2005346746A - 光ディスク、光ディスク装置、及び画像記録方法 - Google Patents

光ディスク、光ディスク装置、及び画像記録方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 レーザ光を用いて可視画像を記録できるレーベル面に対するフォーカシングを容易に行えると共に、レーベル面上のレーザ光位置を正確に制御できる光ディスク、光ディスク装置、及び画像記録方法を提供する。
【解決手段】 光ディスク100は情報記録型光ディスクであって、レーザ光により情報を示す記録マークが形成される情報記録層2を含むディスク基板1と、前記ディスク基板上に該ディスク基板と同心円で形成され、可視画像を記録可能なレーベル記録層5と、前記レーベル記録層より内周側又は外周側に設けられ、ディスク周方向に形成された反射面を有する複数のトラックを含む反射帯とを具備する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、ディスク片面上にレーザ光を用いて可視画像を記録可能なレーベル記録層を有する光ディスクに関する。
周知のように近年では、情報記録メディアとしてCDやDVDのような光ディスクが普及している。CDとしては、再生専用のCD−ROM、追記可能なCD−R、書換え可能なCD−RW等があり、DVDとしては再生専用のDVD−ROM、追記可能なDVD−R、書換え可能なDVD−RAM、DVD−RW等がある。記録型光ディスクつまり追記可能又は書換え可能な光ディスクは情報記録層を有し、該情報記録層の記録容量は例えばCD−Rの場合は700MB程度、DVD−R等の場合は4.7GB程度である。
記録型光ディスクの情報記録層側の面とは反対側のレーベル面には、光ディスクの種類等を示す文字あるいはロゴが例えばシルク印刷される。又、インクジェットプリンタ又は手書きで文字や絵を記録できるレーベル面を有する光ディスクも普及している。
最近では、レーベル面に絵や文字をレーザ光を用いて記録できる光ディスク及び光ディスク装置が下記特許文献1及び非特許文献1のように公開されている。
特開2002−203321号公報 インターネットURL: http://www.hp.com/hpinfo/newsroom/press_kits/2004/ces/prodserv.html
情報記録可能な光ディスク装置で、上記したようなレーザ光による印刷が可能なレーベル面に、文字や絵を印刷する場合、レーベル面の反射率は一般に低いので、充分なS/Nを有するフォーカスエラー信号が得られず、フォーカシングを容易に行うことができない。又、レーベル面にはトラックが存在しないため、トラッキングサーボを行うことができない。つまり、レーベル面上のレーザ光位置を正確に制御することができず、印刷画像の位置的精度を上げることができない。従って、レーベル面に印刷された画像が、例えばディスクに対して偏心することがある。
本発明は、レーザ光を用いて可視画像を記録できるレーベル面に対するフォーカシングを容易に行えると共に、レーベル面上のレーザ光位置を正確に制御できる光ディスク、光ディスク装置、及び画像記録方法を提供することを目的とする。
本発明の一実施形態に係る光ディスクは、レーザ光を用いて可視画像を片面に記録可能な情報記録型光ディスクであって、レーザ光により情報を示す記録マークが形成される情報記録層を含むディスク基板と、前記ディスク基板上に該ディスク基板と同心円で形成され、可視画像を記録可能なレーベル記録層と、前記レーベル記録層より内周側又は外周側に設けられ、ディスク周方向に形成された反射面を有する複数のトラックを含む反射帯とを具備する。
本発明の光ディスク装置は、可視画像をレーザ光を用いて記録可能なレーベル記録層及び該レーベル記録層より内周側又は外周側に該ディスク周方向に形成された反射面を有する複数のトラックを含む反射帯が形成されたレーベル記録面、及び情報がトラック上の記録マークとして形成される情報記録面を有する光ディスクに対して情報を記録再生する光ディスク装置であって、レーザ光を前記ディスクの前記反射帯上に移動してフォーカスサーボを行う手段と、前記フォーカスサーボ中のフォーカス駆動指示値をメモリに記録し、記録したフォーカス駆動指示値を用いてフィードフォワード制御を行う手段と、前記フィードフォワード制御をかけた状態で和信号が最大になるように指示電圧にオフセットを加える手段と、前記反射帯においてトラックジャンプし、トラッキング駆動力とレーザ光の移動距離との関係を判断する手段と、前記トラッキング駆動力とレーザ光の移動距離との関係に基づいて、レーベル面におけるピックアップ位置制御を行う手段と、印刷用画像データに応じたパワーでレーザ光を発生し、レーベル面上に可視画像を記録する手段とを具備する。
本発明の画像記録方法は、可視画像をレーザ光を用いて記録可能なレーベル記録層及び該レーベル記録層より内周側又は外周側に該ディスク周方向に形成された反射面を有する複数のトラックを含む反射帯が形成されたレーベル記録面、及び情報がトラック上の記録マークとして形成される情報記録面を有する光ディスクに対して情報を記録再生する光ディスク装置における前記可視画像を前記レーベル記録層に記録する方法であって、レーザ光を前記ディスクの前記反射帯上に移動してフォーカスサーボを行うステップと、前記フォーカスサーボ中のフォーカス駆動指示値をメモリに記録し、記録したフォーカス駆動指示値を用いてフィードフォワード制御を行うステップと、前記フィードフォワード制御をかけた状態で和信号が最大になるように指示電圧にオフセットを加えるステップと、前記反射帯においてトラックジャンプし、トラッキング駆動力とレーザ光の移動距離との関係を判断するステップと、前記トラッキング駆動力とレーザ光の移動距離との関係に基づいて、レーベル面におけるピックアップ位置制御を行うステップと、印刷用画像データに応じたパワーでレーザ光を発生し、レーベル面上に可視画像を記録するステップとを具備する。
レーザ光を用いて可視画像を記録できるレーベル面に対するフォーカシングを容易に行えると共に、レーベル面上のレーザ光位置を正確に制御できる光ディスク、光ディスク装置、及び画像記録方法が提供される。
図1は本発明の一実施形態に係る情報記録型光ディスク100の構造を示す図であり、図1(a)は平面図、図1(b)は断面図である。
光ディスク100は情報記録型ディスクであって、ディスクの一方の側に情報記録面を有し、他方の側にレーベル面を有する。図1(a)は光ディスク100をレーベル面から見た図である。ディスク100のレーベル面側には、レーベル記録層5がディスク100と例えば同心円で形成されている。レーベル記録層5は光ディスク装置のレーザを用いて可視画像の印刷が可能である。レーベル記録層5より内周、つまりレーベル記録層5とクランプエリア6の間には反射帯3aが設けられ、レーベル記録層5より外周側には反射帯3bが、共に光ディスク100と同心円で形成されている。
図1(b)のように、基板1上に情報記録層2が形成され、その上に反射層3が形成される。この情報記録層2はレーザ光により情報を示す記録マークを形成可能な層である。反射層3を覆うように保護膜4が形成され、その上にレーベル記録層5が形成される。
DVD−Rのような追記可能光ディスクは、レーザ照射部分の反射率が永久変化する色素を含む情報記録層2を有し、レーザ光を用いて情報を示す記録マークが形成され、情報の記録再生が行われる。DVD−RAM又はDVD−RWのような書換え可能な光ディスクは、レーザ照射により相変化する情報記録層2を有し、レーザ光を用いて情報を示す記録マークが形成され、情報の記録再生及び書換えが行われる。これはCD−R、CD−RWの場合も同様である。
図2は、本発明の特徴である反射帯3a(図1(b)で楕円で示した部分)の第1実施形態の構造を示す拡大図である。基板1のレーベル面側の反射帯の領域に、深さD、ピッチPの溝3cがディスク100と同心円又はスパイラル状に設けられ、それに反射材を蒸着して反射帯とした構造である。隣り合う溝3cの間に形成される凸部3d及び(又は)溝3cは、ディスクの偏心ならびにレーザ光をディスク半径方向に移動するアクチュエータの駆動特性等を調べるためのトラックとして形成されている。グルーブ領域8は、光ディスク100の情報記録面側(図中下側)から情報を記録するための情報トラックとしてグルーブが形成された領域である。
図3は、本発明の特徴である反射帯3a(図1(b)で楕円で示した部分)の第2実施形態の構造を示す拡大図である。反射材からなるピッチPのトラック3eが基板上に形成されている。トラック3eは基板のレーベル面側に反射層3の反射材を蒸着するときに、例えばマスキング又は印刷処理を用いて形成される。この場合、高反射トラック3eと基板1による低反射トラック3fがディスク半径方向に交互に設けられる。
図4は、フォーカスエラー信号と反射光信号の関係を示す特性図である。
光ディスク装置では、レーザ光が一定の厚さのメディアを通過して記録層表面に到達した点で収差がキャンセルされるように光学設計されている。従って、本発明の反射帯のようにディスクの表面にレーザ光を当てた時は収差が悪化して、スポットが10〜50μmになる。そのため、前記ピッチPは10〜50μmに設定し、前記深さDはレーザ光の波長をλとすると、λ/4〜λ/8に設定する。
次に本発明に係る光ディスク100のレーベル面に対するフォーカシング及びトラッキングに対いて説明する。
図5は本発明が適用される光ディスク記録再生装置の構成を示すブロック図である。
光ディスク100の表面にはスパイラル状にランドトラック及びグルーブトラックが形成されており、このディスク100はスピンドルモータ63によって回転駆動される。スピンドルモータ63に設けられた回転検出器63aからはFGパルスが提供される。FGパルスはスピンドルモータ63が1回転すると、例えば5パルス発生する。このFGパルスからスピンドルモータ63の回転角度及び回転数を判断できる。
光ディスク100に対する情報の記録、再生は、光ピックアップ65によって行われる。光ピックアップ65は、スレッドモータ66とギアを介して連結されており、このスレッドモータ66はスレッドモータ制御回路68により制御される。
スレッドモータ制御回路68に速度検出回路69が接続され、この速度検出回路69により検出される光ピックアップ65の速度信号がスレッドモータ制御回路68に送られる。スレッドモータ66の固定部に、図示しない永久磁石が設けられており、駆動コイル67がスレッドモータ制御回路68によって励磁されることにより、光ピックアップ65が光ディスク100の半径方向に移動する。
光ピックアップ65には、図示しないワイヤ或いは板バネによって支持された対物レンズ70が設けられている。対物レンズ70は駆動コイル72の駆動によりフォーカシング方向(レンズの光軸方向)への移動が可能で、又駆動コイル71の駆動によりトラッキング方向(レンズの光軸と直交する方向)への移動が可能である。
変調回路73は情報記録時にホスト装置94からインターフェース回路93を介して供給されるユーザデータを例えば8−14変調(EFM)して、EFMデータを提供する。レーザ制御回路75は情報記録時(マーク形成時)に、変調回路73から供給されるEFMデータに基づいて、書き込み用信号をレーザダイオード79に提供する。又、レーザ制御回路75は情報読取り時に、前記書き込み信号より小さい読取り用信号をレーザダイオード79に提供する。
フォトダイオードにより構成されるフロントモニターFMはレーザダイオード79が発生するレーザ光の光量つまり発光パワーを検出し、検出電流をレーザ制御回路75に供給する。レーザ制御回路75はフロントモニターFMからの検出電流に基づいて、CPU90により設定された再生時レーザパワー及び記録時レーザパワーで発光するように、レーザダイオード79を制御する。
レーザダイオード79はレーザ制御回路75から供給される信号に応じてレーザ光を発生する。レーザダイオード79から発せられるレーザ光は、コリメータレンズ80、ハーフプリズム81、対物レンズ70を介して光ディスク100上に照射される。光ディスク100からの反射光は、対物レンズ70、ハーフプリズム81、集光レンズ82、およびシリンドリカルレンズ83を介して、光検出器84に導かれる。
光検出器84は、例えば4分割の光検出セルから成り、これら光検出セルの検知信号はRFアンプ85に出力される。RFアンプ85は光検知セルからの信号を処理し、ジャストフォーカスからの誤差を示すフォーカスエラー信号FE、レーザ光のビームスポット中心とトラック中心との誤差を示すトラッキングエラー信号TE、及び光検知セル信号の全加算信号であるRF信号を生成する。
フォーカスエラー信号FEはフォーカシング制御回路87に供給される。フォーカシング制御回路87はフォーカスエラー信号FEに応じてフォーカス駆動信号を生成する。フォーカス駆動信号はフォーカシング方向の駆動コイル71に供給される。これにより、レーザ光が光ディスク100の記録膜上に常時ジャストフォーカスとなるフォーカスサーボが行われる。
トラッキングエラー信号TEはトラッキング制御回路88に供給される。トラッキング制御回路88はトラッキングエラー信号TEに応じてトラック駆動信号を生成する。トラッキング制御回路88から出力されるトラック駆動信号は、トラッキング方向の駆動コイル72に供給される。これによりレーザ光が光ディスク100上に形成されたトラック上を常にトレースするトラッキングサーボが行われる。
上記フォーカスサーボおよびトラッキングサーボがなされることで、光検出器84の各光検出セルの出力信号の全加算信号RFには、記録情報に対応して光ディスク100のトラック上に形成されたピットなどからの反射光の変化が反映される。この信号は、データ再生回路78に供給される。データ再生回路78は、PLL回路76からの再生用クロック信号に基づき、記録データを再生する。
上記トラッキング制御回路88によって対物レンズ70が制御されているとき、スレッドモータ制御回路68により、対物レンズ70がPUH65内の所定位置近傍に位置するようスレッドモータ66つまりPUH65が制御される。
モータ制御回路64、スレッドモータ制御回路68、レーザ制御回路73、PLL回路76、データ再生回路78、フォーカシング制御回路87、トラッキング制御回路88、エラー訂正回路62等は、バス89を介してCPU90によって制御される。CPU90はインターフェース回路93を介してホスト装置94から提供される動作コマンドに従って、この記録再生装置を総合的に制御する。又CPU90は、RAM91を作業エリアとして使用し、ROM92に記録された本発明によるプログラムを含む制御プログラムに従って所定の動作を行う。
以下、本発明に係る表面粗度の悪いディスク表面(レーベル面)に対するレーザ光のフォーカス制御及びトラッキング制御について説明する。
前述のように光ディスク装置では、レーザ光が一定の厚さのメディアを通過して記録層表面に到達した点で収差がキャンセルされるように光学設計されている。従って、ディスクのレーベル面の表面にレーザ光を当てた時は、図4に示すように球面収差によってフォーカスエラー信号の0点と和信号最大ポイント(これが所望のジャストフォーカス点)とが異なる。和信号最大ポイントはフォーカスエラー信号特性のS字端にあるため、フォーカスエラー信号を用いて和信号最大点にサーボをかけることはできない。この結果、レーベル面に鮮明な文字や絵等の像を印刷することができない。
そこで、表面粗度の悪いディスクの表面に対して、レーザ光の焦点を合わせる際、反射帯3a又は3bのようにディスク上に設けられた表面粗度が良く、反射率の高い部分に移動し、フォーカスエラー信号を用いてフィードバック制御をかける。サーボゲイン調整、各種信号のオフセット調整等をこの状態で行う。又、フィードバック制御させた状態でフォーカス駆動指示値をメモリに取り込み、その後はフィードバック制御をOFFにし、メモリの値を用いてフィードフォワード制御を行う。フィードフォワード制御をかけた状態で和信号が最大になるように指示電圧にオフセットを加えることでフォーカスS字0点と和信号最大点との差分をキャンセルする。
又、トラッキングサーボにおけるアクチュエータ駆動力からディスクの偏心を測定し、トラックジャンプをすることにより、ディスク上でのレーザ光の移動距離とトラッキング駆動力との関係を学習する。測定したディスクの偏心、及びレーザ光の移動距離とトラッキング駆動力との関係に基づいて、印刷時のレーベル面におけるピックアップ位置制御を行う。
以下、本発明による動作の一実形態を詳細に説明する。図6は表面粗度の悪いディスクの表面つまりレーベル面に対して、レーザ光の焦点を合わせトラッキングを行い、可視画像を記録する動作を示すフローチャートである。このフローチャートの各ステップは、CPU90が図5に示すような光ディスク装置内の対応するブロックを制御することにより実行される。先ず、光ディスク100はレーベル面を下(ピックアップ側)にして光ディスク装置に装着されて、ホスト装置94から印刷用画像データがRAM91に格納されているものとする。
ST11: 最初にディスク上に用意された表面粗度が良く、反射率の高い部分に移動し、フォーカスエラー信号を用いてフィートバック制御をかける。サーボゲイン調整、各種信号のオフセット調整等をこの状態で行う。
ST12: フォーカスエラー信号をカットオフ周波数5kHz以下のLPFを通してサーボに用いる。
ST13: フィードバック制御させた状態でフォーカス駆動指示値をメモリに取り込み、その後はフィードバック制御をOFFにし、メモリの値を用いてフィードフォワード制御を行う。メモリに取り込む際はディスク表面の凹凸に追従した成分を除外するため、カットオフ1kHz以下のLPFを通す。
ST14: フィードフォワード制御をかけた状態で和信号が最大になるように指示電圧にオフセットを加える。
ST15: 表面粗度が良い部分でフォーカスエラー信号0点と和信号最大とのフォーカス指示電圧の違いを学習しておき、表面粗度が悪い部分での補正に用いる。
ST16: トラッキングサーボにおけるアクチュエータ駆動力からディスクの偏心を測定する。
ST17: トラックジャンプをすることにより、ディスク上でのレーザ光の移動距離とトラッキング駆動力との関係を学習する。
ST18 反射率の高い部分と低い部分とで、信号振幅が略同一になるようにレーザパワーを変える。
ST19: 表面粗度の悪いレーベル面のサーボゲインは、フォーカス信号振幅または和信号振幅を、サーボゲイン調整を実施した個所と表面粗度の悪い部分とで比較し、振幅に応じてサーボゲインを増減することで調整する。
ST20: 新たなポイントでフォーカス制御信号を取り込む際は、フォーカスエラー信号を用いたフィードバック制御を再実行する。引き込み動作の際はフィードフォワード信号は引き続き出した状態でフォーカスサーチ駆動電圧をアクチュエータに加えてアクチュエータを上下させ、フォーカスポイントでフォーカスサーボをONしてサーボをかける。
ST21:測定したディスクの偏心、及びレーザ光の移動距離とトラッキング駆動力との関係に基づいて、印刷時のレーベル面におけるピックアップ位置制御を行う。
ST22: RAM91から印刷用画像データを読み出し、FGパルスを基にディスクの回転角を確認しながら、印刷用画像データに応じたパワーでレーザ光を発生し、レーベル面上に文字や絵の可視画像を記録する。
尚、可視画像記録中に、ST11からST17の動作を所定時間おきに繰り返し、フォーカスとトラッキングに関する学習データを更新し、最新の学習データを用いてフォーカス及びピックアップ値を制御してもよい。
このように本発明にれば、レーザ光を用いて可視画像を記録できるレーベル面に対するフォーカシング及びピックアップの位置制御を容易に行える光ディスク及び光装置が提供される。
以上の説明はこの発明の実施の形態であって、この発明の装置及び方法を限定するものではなく、様々な変形例を実施することができる。そのような変形例も本発明に含まれるものである。又、各実施形態における構成要素、機能、特徴あるいは方法を適宜組み合わせて構成される装置又は方法も本発明に含まれるものである。
本発明の一実施形態に係る光ディスクの構造を示す図である。 本発明に係る反射帯3aの第1実施形態の構造を示す拡大図である。 本発明に係る反射帯3aの第2実施形態の構造を示す拡大図である。 フォーカスエラー信号と反射光信号の関係を示す特性図である。 本発明が適用される光ディスク記録再生装置の構成を示すブロック図である。 レーベル面に対してレーザ光の焦点を合わせトラッキングを行い、可視画像を記録する動作を示すフローチャートである。
符号の説明
1…基板、2…情報記録層、3反射層、4…保護膜、5レーベル記録層、6…クランプエリア、7…孔、63…スピンドルモータ、70…対物レンズ、71、72…レンズ駆動コイル、79…レーザダイオード、80…コリメータレンズ、81…ハーフプリズム、82…集光レンズ、83…シリンドリカルレンズ、FM…フロントモニタ、100…光ディスク。

Claims (6)

  1. レーザ光を用いて可視画像を片面に記録可能な情報記録型光ディスクであって、
    レーザ光により情報を示す記録マークが形成される情報記録層を含むディスク基板と、
    前記ディスク基板上に形成され、可視画像を記録可能なレーベル記録層と、
    前記レーベル記録層より内周側又は外周側に設けられ、ディスク周方向に形成された反射面を有する複数のトラックを含む反射帯と、
    を具備することを特徴とする光ディスク。
  2. 前記トラックのピッチは、10〜50μmの範囲内に設定されていることを特徴とする請求項1記載の光ディスク。
  3. 前記反射帯の表面には、前記ディスク周方向に形成された複数の溝を含むことを特徴とする請求項1記載の光ディスク。
  4. 前記溝の深さは、前記レーザ光の波長をλとすると、λ/4〜λ/8に設定されていることを特徴とする請求項3記載の光ディスク。
  5. 可視画像をレーザ光を用いて記録可能なレーベル記録層及び該レーベル記録層より内周側又は外周側に該ディスク周方向に形成された反射面を有する複数のトラックを含む反射帯が形成されたレーベル記録面、及び情報がトラック上の記録マークとして形成される情報記録面とを有する光ディスクに対して情報を記録再生する光ディスク装置であって、
    レーザ光を前記ディスクの前記反射帯上に移動してフォーカスサーボを行う手段と、
    前記フォーカスサーボ中のフォーカス駆動指示値をメモリに記録し、記録したフォーカス駆動指示値を用いてフィードフォワード制御を行う手段と、
    前記フィードフォワード制御をかけた状態で和信号が最大になるように指示電圧にオフセットを加える手段と、
    前記反射帯においてトラックジャンプし、トラッキング駆動力とレーザ光の移動距離との関係を判断する手段と、
    前記トラッキング駆動力とレーザ光の移動距離との関係に基づいて、レーベル面におけるピックアップ位置制御を行う手段と、
    印刷用画像データに応じたパワーでレーザ光を発生し、レーベル面上に可視画像を記録する手段と、
    を具備することを特徴とする光ディスク装置。
  6. 可視画像をレーザ光を用いて記録可能なレーベル記録層及び該レーベル記録層より内周側又は外周側に該ディスク周方向に形成された反射面を有する複数のトラックを含む反射帯が形成されたレーベル記録面、及び情報がトラック上の記録マークとして形成される情報記録面とを有する光ディスクに対して情報を記録再生する光ディスク装置における前記可視画像を前記レーベル記録層に記録する方法であって、
    レーザ光を前記ディスクの前記反射帯上に移動してフォーカスサーボを行うステップと、
    前記フォーカスサーボ中のフォーカス駆動指示値をメモリに記録し、記録したフォーカス駆動指示値を用いてフィードフォワード制御を行うステップと、
    前記フィードフォワード制御をかけた状態で和信号が最大になるように指示電圧にオフセットを加えるステップと、
    前記反射帯においてトラックジャンプし、トラッキング駆動力とレーザ光の移動距離との関係を判断するステップと、
    前記トラッキング駆動力とレーザ光の移動距離との関係に基づいて、レーベル面におけるピックアップ位置制御を行うステップと、
    印刷用画像データに応じたパワーでレーザ光を発生し、レーベル面上に可視画像を記録するステップと、
    を具備することを特徴とする画像記録方法。
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