JP2009054261A - レーザー出力制御装置及び情報記録再生装置及びレーザー出力制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】緩和振動を用いた記録方法を採用したために生じる新たな問題点を解決すべく、記録パルス間の平均光量を上げて、トラッキング及びフォーカス制御に必要な反射光量を十分得られるようにしながら、不要な緩和振動を抑制する。
【解決手段】レーザーダイオードに駆動電流と記録パルスを与えるレーザー変調制御回路において、記録用のパルスとして緩和振動を生じせしめる記録パルスを出力する記録パルス出力部と、前記記録パルスの間に一定バイアス電流を出力するバイアス電流出力部と、記録電流が、前記記録パルスの間の前記一定バイアス電流に高周波信号を重畳する高周波重畳部を有し、前記高周波信号の始端と、終端の電流値が前記一定バイアス電流値に一致する時間を持つように制御する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、レーザー出力制御装置及び情報記録再生装置及びレーザー出力制御方法に関するものであり、サブナノパルス記録を行なう装置において特に有効となるものである。

周知のように、デジタル映像を蓄積する光ディスクとして、ＤＶＤ(デジタル多用途ディスク)があり、主に映画コンテンツの蓄積・配布（デジタル作品出版物）として全世界で幅広く使われている。また、上記ＤＶＤ（既存ＤＶＤと称する）に比べて、さらに大容量のディスクが実現されている。

上記のような光ディスクへの記録方法として、記録パルス長さが１nsよりも小さい急峻なパルスを利用して、より小さな光エネルギーで記録を行う記録方法が開発されている。この記録方法は、例えばサブナノパルス記録方法、或いは緩和振動を利用した記録方法と称される。

緩和振動を利用した記録方法では、低消費電力化が期待できる。しかしこの方法を採用した場合、光ディスクに対する情報記録再生が、十分満足される品質で得られるかどうかは不明である。また緩和振動を利用することにともない新たな問題の発生が予測される。

一方、光ディスクに対して情報記録再生を行なうときに半導体レーザのノイズを低減するために、その半導体レーザの駆動技術としては、各種の技術が開発されている。

例えば、再生時のレーザノイズを低減する目的で、再生時のレーザ駆動電流に高周波信号を重畳する技術がある（例えば特許文献１）。

また、記録時にも高周波成分を重畳した半導体レーザー駆動電流を用い、この半導体レーザー駆動電流に記録電流を合成する手法も開発されている（例えば特許文献２）。

しかし上記の技術は、いずれも従来のパルス列を用いた記録方法に適用された技術である。この技術は、上記緩和振動を用いた記録方法において、新たに発生する問題に対応できる技術ではない。
特開２００２−２３０８１４公報 特開２００６−１０７７２６公報

この発明の目的は、緩和振動を用いた記録方法を採用したために生じる新たな問題点を解決することを目的とする。すなわち、記録パルス間の平均光量を上げて、トラッキング及びフォーカス制御に必要な反射光量を十分得られるようにしながら、不要な緩和振動の発生を抑制することができるようにした、レーザー出力制御装置及び情報記録再生装置及びレーザー出力制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、この発明に係る一実施形態では、レーザーダイオードに駆動電流と記録パルスを与えるレーザー変調制御回路において、記録用のパルスとして前記レーザーダイオードに緩和振動を生じせしめる記録パルスを出力する記録パルス出力部と、前記記録パルスの間に一定バイアス電流を出力するバイアス電流出力部と、前記記録パルスの間の前記一定バイアス電流に高周波信号を重畳する高周波重畳部を有するものである。前記高周波信号の始端と、終端の電流値が前記一定バイアス電流値にほぼ一致する時間を持つように制御されている。

上記の手段によると、前記記録パルスの間で、前記高周波信号の重畳が開始されたとき、及び重畳が終了したときに、急激な電流変化が生じない。このために、レーザーダイオードに対して、不要な緩和振動を発生させることがなく、ノイズの発生も防止できる。

以下図面を参照して、この発明の実施の形態を説明する。

＜本発明の前提となる説明＞
本発明では、光ディスクへの記録方法として、記録パルス長さが１nsよりも小さい急峻な記録パルスを利用してより小さな光エネルギーで記録を行うサブナノパルスによる記録方式を採用することを前提としている。このようなサブナノパルスによる記録方式では、マーク長に対してレーザーの発光時間が１０％を切る（１％−１０％）ようなレーザーのパルス発光が行われるため、レーザ光の記録時のパワーの平均値は再生時のパワーを下回ることがある。

一方では、記録媒体としての光ディスクの材質により、マーク部とスペース部の反射率差が低いものがある。このためにみかけ上のコントラストを向上させるため、情報記録が行なわれた状態のとき、マーク部またはスペース部の反射率が２％程度まで下がるようにした記録媒体が開発されている。

このような記録媒体への情報記録に、サブナノパルスによる記録方法を適用した場合、記録中に光ヘッド内の光検出器に戻ってくる平均光量が極めて小さくなる。このため検出信号の信号品位が著しく劣化し、そこから誤差信号を得て対物レンズを記録層の所定位置にとどめる動作(フォーカス・トラッキングサーボ)が不可能になることがある。

そこで発明者は、記録パルス間に高周波信号を重畳することにより平均光量を上げて、サブナノパルスによる記録を行いながら、かつ、正常にフォーカストラッキングサーボを実行できるようにした光ディスクの記録再生装置を提供する。

しかしサブナノパルスによる記録を行うがために、さらなる問題点があることに着目した。即ち、記録パルス間に高周波信号が重畳されたとき、記録パルスのエッジの電位（又電流）レベルに連続する高周波信号の電位（又は電流）レベルとの差が大きいと、それだけ半導体レーザに対して不要な緩和振動を発生させることである。不要な緩和振動があると、レーザ光にムラが生じ、記録マークの乱れ、再生信号の乱れを生じることになる。

そこでさらにこの発明では、不要な緩和振動を生じさせないように高周波信号を記録パルス間に重畳するようにしている。

＜本発明に基づく代表的な波形例の説明＞
図１は、記録時の代表的な波形例を説明する。図１は、記録されるデータ(NRZI)とそれに対応するレーザーダイオード(ＬＤ)の駆動電流波形を示している。駆動電流波形は、記録パルス期間（Ｔ１）と、高周波信号重畳期間（Ｔ２）を含む。

記録パルス１２ａはマーク部１１ａで１回もしくは複数回出力される。記録パルス期間（Ｔ１)（Ｔ１）以外では、高周波信号がマーク部１１ａ、スペース部１１ｂに関係なく出力される。これにより、レーザダイオードの平均光強度が維持される。

記録パルス期間（Ｔ１)の駆動電流により、レーザーダイオードは高周波信号重畳期間（Ｔ２)の発光強度よりも記録パルス期間（Ｔ１)で強く発光する。この強発光によって光ディスクの記録層に熱変化が発生し、記録マークが形成される。高周波信号重畳期間（Ｔ２)の駆動電流は、レーザーダイオードの平均光強度が光ディスクの記録層に熱または光変化を起こさせない程度の強度となるような電流値である。この光強度は、多くの場合、光ディスクの記録層から情報を読み出すときの強度である。図に示す閾値電流のレベルは、レーザーダイオードが発光を開始する或いは発光を停止する境目となるレベルである。緩和振動を得るためには、レーザーダイオードは、この閾値電流レベル以下のレベルから急峻に変化する記録パルスが必須である。したがって、記録のためには、光ディスクの記録層から情報を読み出すときの光強度を得る電流値から、一旦、閾値電流以下に低下させて、急峻に変化する記録パルス１２ａを得る必要がある。記録モードにおいて、光ディスクから情報を読み出すときの光強度としては、アドレスなどを読取るときに必要である。

記録パルス１２Ａと高周波信号１２Ｂの間には、駆動電流がバイアス電流として一定になる期間が設けれる場合がある。

上記したように、サブナノパルスを使用した記録では、レーザーダイオードに緩和振動と呼ばれる状態を作り出し、高い発光強度の光を得る。そのため、記録パルス１２Ａ以後駆動電流を止めた後も発光強度が減衰しながら発光が持続する。緩和振動が収まるまで記録パルス１２Ａの後に駆動電流が一定のバイアス期間を設ける。

＜発明が適用された情報記録再生装置(または光ディスクドライブ)の説明＞
図２は、発明が適用された情報記録再生装置の全体的ブロック図を示している。情報記録再生装置は、上記した情報記憶媒体(光ディスク)の特徴を持つ光ディスク１００に対して情報の記録及び再生を行うものである。光ディスク１００は、同心円状、又は螺旋状に溝が刻まれており、溝の凹部をランド、凸部をグルーブと呼び、グルーブ又はランドの一周をトラックと呼ぶ。ユーザデータは、このトラック（グルーブのみ又はグルーブ及びランド）に沿って強度変調されたレーザー光が照射されそして記録マークが形成されることで、記録される。データ再生は、記録時より弱いリードパワー(read power)のレーザー光がトラックに沿って照射され、そしてトラック上にある記録マークによる反射光強度の変化が検出されることにより行われる。記録されたデータの消去は、前記リードパワーより強いイレーズパワー(erase power)のレーザー光がトラックに沿って照射され、そして記録層が結晶化されることにより行われる。

光ディスク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に設けられたロータリエンコーダ６３Ａからは回転角信号が出力される。回転角信号は、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。この回転角信号からスピンドルモータ６３の回転角度及び回転数がスピンドルモータ制御回路６４にて判断される。

光ディスク１００に対する情報の記録、再生は、光ヘッド６５によって行われる。光ヘッド６５は、送りモータ６７とギアとスクリューシャフトを介して連結されており、この送りモータ６７は送りモータ制御回路６８により制御される。送りモータ６７が送りモータ制御回路６８からの送りモータ駆動電流により回転することにより、光ヘッド６５が光ディスク１００の半径方向に移動する。

光ヘッド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により駆動されて、フォーカシング方向（レンズの光軸方向）への移動が可能であり、また、駆動コイル７１により駆動されて、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。

レーザー変調制御回路７５は情報記録時（マーク形成時）に、ホスト装置９４からインタフェース回路９３を介して供給される記録データに基づいて、書き込み用信号をレーザーダイオード（レーザー発光素子）７９に提供する。

レーザーダイオード７９が発生するレーザー光は、ハーフミラー９６に入射する。ハーフミラー９６は、レーザーダイオード７９が発生するレーザー光を一定比率だけ分岐している。

フォトダイオードにより構成されるモニタ光検出器（ＦＭ−ＰＤ）９５は、レーザー光の一部光をハーフミラー９６から受光する。モニタ光検出器（ＦＭ−ＰＤ）９５は、レーザー光の照射パワーに比例した一部光を検出し、受光信号をレーザー変調制御回路７５に供給する。レーザー変調制御回路７５は、モニタ光検出器９５の受光信号に基づいて、中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）９０により設定された再生時レーザーパワー、記録時レーザーパワー及び消去時レーザーパワーが適切に得られるように、レーザーダイオード７９の出力光を制御する。

レーザーダイオード７９は、レーザー変調制御回路７５から供給される駆動電流に応じてレーザー光を発生する。レーザーダイオード７９から発せられるレーザー光は、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、シリンドリカルレンズ８３を介して、読み取り光検出器８４に導かれる。

読み取り光検出器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、合焦点位置からの誤差を示すフォーカスエラー信号ＦＥ、レーザー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再生信号を生成する。

フォーカスエラー信号ＦＥはフォーカス制御回路８７に供給される。フォーカス制御回路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用の駆動コイル７１に供給される。これにより、レーザー光が光ディスク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はトラックキング制御回路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に応じてトラッキング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キング駆動信号は、トラッキング用の駆動コイル７２に供給される。これによりレーザー光が光ディスク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、読み取り光検出器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記録マーク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、送りモータ制御回路６８により、対物レンズ７０が光ヘッド６５内の所定位置近傍に位置するよう送りモータ６７つまり光ヘッド６５も制御される。

スピンドルモータ制御回路６４、送りモータ制御回路６８、レーザー変調制御回路７５、ＰＬＬ回路７６、データ再生回路７８、フォーカス制御回路８７、トラッキング制御回路８８、エラー訂正回路６２等は、信号バス８９を介してＣＰＵ９０によって制御される。ＣＰＵ９０はインタフェース回路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。また、ＣＰＵ９０は、ＲＡＭ９１を作業エリアとして使用し、不揮発メモリ（ＮＶ−ＲＡＭ）９９に記録された装置個体毎のパラメータを適宜参照し、ＲＯＭ９２に記録された制御プログラムに従って所定の動作を行う。エラー訂正回路６２は、再生信号のエラー訂正を行なう。

＜図１の波形を実現するレーザー変調制御回路７５の説明＞
図３はレーザー変調制御回路７５の構成例を示すブロック図である。このレーザー変調回路は大きく分けると３つの部分、つまり形成生成部、ＡＰＣ演算部、制御部に分類することができる。波形生成部は、記録クロックと記録データから記録波形を生成しそれに対応した電流源の切り替えを行う部分である。ＡＰＣ演算部は、記録時及び再生時にＣＰＵ９０から指令された照射パワーになるようレーザーダイオード７９への電流を制御する部分である。制御部は、信号バス８９からの制御信号を解釈しレーザー変調制御回路の制御を行う部分である。

また別の機能ブロック毎に分類すると、記録パルス出力部７５Ａと、前記記録パルスの間に一定バイアス電流を出力するバイアス電流出力部７５Ｂと、再生時の一定照射パワーを得る再生用電流出力部７５Ｃと、前記記録パルスの間の前記一定バイアス電流に高周波信号を重畳する高周波重畳部７５Ｄに分類することができる。高周波重畳部７５Ｄは、高周波信号の始端と、終端の電流値が前記一定バイアス電流値に一致するように制御される（この機能については後でさらに詳しく説明する）。まら、消去時パワーを得る消去用電流出力部が設けられてもよい。なお、バイアス電流出力部７５Ｂは、再生用電流出力部、消去用電流出力部を兼用してもよい。

ＡＰＣ演算部は、再生用電流出力部７５Ｃ、バイアス電流出力部７５Ｂに付帯している。

再生時においては、モニタ光検出器９５からの受光信号は、雑音除去のためのLPF７５０３を介して、再生時の状態を保持するためのサンプルホールド回路（S/H）７５０６に入力されサンプリングされる。一方、読み取りＡＰＣ指令回路７５１８には、ＣＰＵ９０から信号バス８９を経由して入力される制御信号に含まれる読み取り照射パワー情報が設定されている。比較アンプ７５２３は、サンプルホールド回路（S/H）７５０６からのサンプル値と、読み取りＡＰＣ指令回路７５１８からの読み取り照射パワー情報（ＡＰＣ指令値）とを比較し、その差分に応じて電流源７５４１を制御する。これにより、レーザーダイオードの駆動電流が制御され、その発光強度は、設定された読み取り照射パワーに一致するように制御される。読み取り用のスイッチ７５４５は、主に再生時にオンされる。

記録時においては、スペース部（図１参照）でのモニタ光検出器９５からの受光信号がサンプルホールド回路（S/H）７５０５に取り込まれる。一方、バイアスＡＰＣ指令回路７５１６には、ＣＰＵ９０から信号バス８９を経由して、制御信号に含まれるスペース部照射パワー情報が設定されている。比較アンプ７５２２は、サンプルホールド回路（S/H）７５０５からのサンプル値と、バイアスＡＰＣ指令回路７５１６からのスペース部照射パワー情報（ＡＰＣ指令値）とを比較し、その差分に応じて電流源７５４０を制御する。これにより、レーザーダイオードの駆動電流が制御され、その発光強度は、設定されたスペース部照射パワーに一致するように制御される。スペース用のスイッチ７５４５は、記録パルスの間でオンされる。

なお、このとき、モニタ光検出器９５の帯域制限によるローパスフィルタ効果で、サンプルホールド回路（S/H）７５０５へは高周波重畳が平均化された波形が入力される。

なお、ＡＰＣ演算はレーザー変調制御回路７５の比較アンプによる他に、ＣＰＵ９０の演算により実施する方法もある。その場合は、ＣＰＵ９０がサンプルホールド回路７５０５もしくはサンプルホールド回路７５０６の出力を入力切替スイッチ７５１３により切り替えてＡＤ変換器７５０７へ入力してアナログデジタル変換し、その情報を内部バス７５０２，信号バス８９を通じて取得し、演算によりＬＤ駆動電流を演算する。演算したＬＤ駆動電流値はバイアスＡＰＣ指令回路７５１６またはＡＰＣ指令回路７５１８に設定され、比較アンプを通さずに電流源７５４０もしくは電流源７５４１へ伝達される。

波形生成部は、ＰＬＬ回路７５０８、変調回路７５０９、高周波重畳回路７５４８から構成されている。ＰＬＬ回路７５０８は記録クロックを受信して変調回路７５０９に必要なタイミング信号を生成する。変調回路７５０９は記録データを解釈して内部バス７５０２により設定された制御信号に従って記録波形を生成し、各電流源のオンオフ（ON/OFF）を示す電流源制御信号に分解する。電流源制御信号は、それぞれスイッチ７５４３、７５４４へ供給され、それにしたがって各電流源出力がオンオフ（ON/OFF）されることにより、ＬＤ駆動電流の強弱が発生し、記録時照射パワーの強度変調が達成される。スイッチ７５４５は、主に再生時のみオンになる電流源のスイッチであり、信号バス８９からの制御信号に含まれる記録・再生切り替え信号により制御回路７５１０がオンオフを行う。

高周波重畳回路７５４８は、概ね１００MHzから１GHzまでの範囲の内部バス７５０２により設定された制御信号により決定される振幅と周波数の正弦波を出力する。変調回路７５０９により制御されたスイッチ７５４７により、高周波重畳回路７５４８の出力電流が制御され、図１に示す間欠的な高周波電流の重畳が行われる。

＜他の実施形態：パルス発光前にバイアス電流値を落とす＞
この発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。レーザーダイオード（ＬＤ）７９へより大きな緩和振動を発生させるために、図４のようにピークパルスの前により一層低い電流値（L1）となる電流波形をレーザーダイオード７９へ供給させる方法も好適である。この場合のレーザー変調制御回路７５は図５のような構成となっている。図３の回路と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。図３の回路と異なる部分は、バイアス指令回路７５２０、電流源７５４２、スイッチ７５４６を設けている点である。バイアス指令回路７５２０に対しては、電流指令値情報が信号バス８９を経由してＣＰＵ９０から与えられる。電流指令値情報に基づいて、電流源７５４６の出力電流値が決定され、スイッチ７５４６を介して出力される。これにより、図４に示すピークパルスの前により一層低い電流値（L1）を得ることができる。

なお電流源７５４０、または７５４１のいずれかが、電流源７５４２を代用する構成であってもよい。ピークパルスの前にレーザーダイオード７９へ出力するより一層低い電流値（L1)は０やレーザーダイオード７９が壊れない範囲での負電流値も含む。

また、緩和振動を起こすためには、ＬＤの発光直前にＬＤへの供給電流を Ｉth （レーザーが発光を開始する時の供給電流値）以下に落とす必要が有る。Ｉth 以下に落とす期間は緩和振動発光を起こすためには最低限 ０.５ｎＳ 以上、望ましくは ３.０ｎＳ 以上必要である。更に実験評価した結果、１０ｎＳ 以上で有れば非常に安定に緩和振動発光が生じる。

＜高周波重畳部７５Ｄの具体的構成例１＞
高周波重畳部７５Ｄは、例えば高周波重畳回路７５４８と、スイッチ７５４７と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）７５４９により構成される。スイッチ７５４７により高周波重畳回路７５４８の出力電流をその周期と非同期にスイッチングすると、正弦波の一部が欠けた波形が出力される。条件によってはこれによりレーザーダイオード７９の出射光に不要な緩和振動を発生させる恐れがある。

これを回避するために、高周波重畳部７５Ｄは、例えば図６−図８のように構成される。図６（Ａ）において、高周波重畳波との非同期スイッチングによる不要な緩和振動を抑制するために、スイッチ７５４７の出力側に、ローパスフィルタ(またはバンドパスフィルタ)７５４９を設けて、高周波信号の波形が欠けた部分を平滑化する。この際、使用されるローパスフィルタ(またはバンドパスフィルタ)７５４９は、並列に接続されている他のスイッチ７５４３、７５４４、７５４５、７５４６により生成されるパルスの立ち上がり・立ち下がり時間に影響を及ぼさない構成とする。各部Ａ点−Ｄ点の信号は、同図（Ｂ）のようになる。高周波重畳回路７５４８からは、高周波信号が出力される。高周波信号は、スイッチ７５４７でオン、オフされるが、必ずしもゼロクロス点でオンオフされるとはかぎらない。これ（Ｃ点電流）がそのままレーザーダイオードの駆動電流として使用されると、電流の急峻な変化がある部分で、レーザーダイオードでは不要な緩和振動を生じる。電流の急峻な変化部分を円滑した電流（Ｄ点電流）にするために、ローパスフィルタ７５４９が用いられる。

＜高周波重畳部７５Ｄの具体的構成例２＞
図７（Ａ）に示すように高周波重畳回路７５４８の出力は、２値化回路７５５１とスイッチ７５４７に供給される。２値化回路７５５１（ゼロクロス検出回路）の出力は、Ｄフリップフロップ回路７５５０のクロック入力端子に供給され、このＤフリップフロップ回路７５５０のデータ入力端子には、変調回路７５０９よりスイッチオンオフ制御信号が入力されている。Ｄフリップフロップ回路７５５０の出力は、２値化回路７５５１の出力タイミングに同期して出力され、スイッチ７５４７をオンオフ制御する。

各部Ａ点−Ｃ点、Ｅ点，Ｆ点の信号は、同図（Ｂ）のようになり、レーザーダイオードに供給される高周波信号は、そのゼロクロス点でオンオフ制御される。変調回路７５０９が出力する制御信号が高周波信号に同期している。

このような構成によれば、スイッチ制御信号が、高周波重畳回路７５４８の出力電流の周期と非同期に出力されたとしても、スイッチ７５４７は、次のゼロクロス点が到来するまで切り替えが遅延される。これにより不要な緩和信号を生じさせる正弦波の一部が欠けた波形の出力が抑制される。

なお、この構成において、高周波重畳をとめる時は、変調回路７５０９からの制御信号の切換えタイミングを、真に高周波重畳の出力を停止したいタイミングの高周波信号の１/２周期分以上前に設定する必要がある。また、ゼロクロス点を上から下に抜けるときと下から上に抜けるとき両方でスイッチ７５４７のスイッチングタイミングを同期化するときは、出力を停止したいタイミングの高周波信号１/４周期分以上前に、変調回路７５０９からの制御信号の切換えタイミングを設定する必要がある。

＜高周波重畳部７５Ｄの具体的構成例３＞
図８（Ａ）に示すように高周波重畳回路７５４８における正弦波が記録クロックに同期される。つまり記録クロックの逓倍や分周で正弦波を生成する。これにより、同様にＰＬＬ回路７５０８の作用により記録クロックに同期している変調回路７５０９からの制御信号によりスイッチ７５４７をせいぎょすれば、スイッチングタイミングと高周波重畳回路７５４８の出力する正弦波が同期する。特にフィルタやゼロクロス検出回路を設けることなく高周波重畳回路７５４８の出力する高周波電流のゼロクロス点でスイッチ７５４７のスイッチングを得ることができる。各部Ａ点−Ｄ点信号は、同図（Ｂ）のようになる。このような構成によれば、スイッチ７５４７により高周波重畳回路７５４８の出力電流をその周期と同期してスイッチングされるため、正弦波の一部が欠けた波形の出力が回避される。

以上の構成によれば、記録パルス間を高周波重畳波で埋めることにより平均光量を上げられるので、サブナノパルスによる記録を行いながら、かつ、正常にフォーカストラッキングサーボを実行できる光ディスクの記録再生装置を構成できる。

記録パルス間を高周波重畳波で埋めることにより平均光量を上げられるので、サブナノパルスによる記録を行いながら、かつ、正常にフォーカストラッキングサーボを実行できる光ディスクの記録再生装置を構成できる。

上記した説明において、レーザーダイオードの駆動電流と、ＮＲＺＩ波形の関係については、説明をわかりやすくするために、図１のように１種類を示した。しかし、チャンネルデータに応じてＮＲＺＩ波形としては各種の波形が用いられる。またこのＮＲＺＩ波形に応じて、記録媒体に対して効果的にマーク部、スペース部を形成するための記録パルスが生成される。以下図９−図１２に各種の記録パルスパターンの例を示すとともに、レーザーダイオードが生じる緩和振動の性質についても説明する。

図９には、チャンネルデータ、これに基づいて生成されるＮＲＺＩ波形を示している。また記録データが記録されるときのレーザーダイオード駆動電流とレーザーダイオードから出力される光波形の例を示している。

図９の例は、異なる長さの記録マーク部を記録するとき、マーク部の長さに比例して記録パルスの長さ（パルス幅）を制御して記録を行う例である。記録したいデータであるチャネルデータとそれに対応するＮＲＺＩ波形、駆動電流波形、想定される光波形の例を示している。

記録パルス１２ａ，１２a１の長さは、“１”がＮ個連続するチャネルビットの長さをＮＴとすると、概ね(Ｎ−２)＋０．１Ｔもしくは（Ｎ−３）＋０．１Ｔ以下である。Ｔは基準クロックの1チャネルビット長を示す。

緩和振動の１周期の長さは概ね１００psから１nsの間であるので、チャネルクロック周波数６４．８MHz(１Ｔが約１５ns)において、０．０５Ｔ(約７５０ps)間記録パルスを与えると、１〜２波程度で構成される緩和振動が得られる。短い長さの記録マーク(２Ｔや３Ｔ)においては、この緩和振動のみで記録可能である。

一方、より長い記録マークにおいては、緩和振動が収束しレーザーが連続発振状態となる。この場合は、緩和振動による記録と通常のレーザー発光による記録を組み合わせた記録になり、電流パルスを与えた直後は緩和振動により記録がなされ、緩和振動が収束すると通常発光による記録となる。

図に示す閾値電流のレベルは、レーザーダイオードが発光を開始する或いは発光を停止する境目となるレベルである。緩和振動を得るためには、レーザーダイオードは、この閾値電流レベル以下のレベルから急峻に変化する記録パルスが必須である。このとき閾値電流レベル以下のレベルを維持する期間としては、１乃至５ナノ秒維持されることが好ましい。したがって、アドレス読み取りのため、あるいは消去のために閾値位置以上の駆動電流を出力している途中から、記録処理を行う場合には、必ず、閾値以下のレベルに一旦低下させて、急峻な記録パルスを発生させる手段を備えることになる。この手段は、図３、図５に示した変調回路７５０９の出力と制御回路７５１０の出力が、スイッチ７５４５−７５４６と、電流源７５４０−７５４２を制御することで実現される。

なお、図９−図１２では図示の関係で、チャネルビットの区切りと高周波重畳が同期しているように見えるが、前記のように必ずしも同期している必要はない。

図１０は、マークの長さに比例して記録パルスを増やして記録を行う例である。

記録パルスの回数は、“１”がＮ個連続するチャネルビットの長さをＮＴとすると、Ｍ×(Ｎ-Ｊ)＋Ｋとなる。ただし、Ｍは自然数、Ｊ，Ｋは整数とする。したがって、Ｍ=２、Ｊ=Ｋ=０とした図１１のような波形であってもよい。記録パルスの間に高周波重畳波を挿入することより記録中の平均光量を上昇させる。これは、緩和振動による高いピークパルスを繰り返すことにより、図９の例より少ない平均駆動電流で記録を行うことができる。

図１２は、図１０のスペース部において高周波重畳の代わりに消去パワーを照射する場合であり、書き換え型の媒体に好適な記録波形である。図９−図１１の例においても図１２と同様にスペース部において消去パワーを照射する変形が適用可能であることはいうまでも無い。

上記実施の形態はレーザ制御回路の制御方法方法としての特徴も備える。即ち、レーザーダイオードに記録パルスが重畳された駆動電流を与えるレーザー変調制御回路におけるレーザー変調制御方法において、前記記録用パルスとして前記レーザーダイオードに緩和振動を生じせしめて記録パルスを出力している。そして、記録パルスの間に一定バイアス電流を出力し、前記一定バイアス電流は前記レーザーダイオードの発光開始の閾値電流よりも低い値としている。そして、記録パルスの間の前記一定バイアス電流に高周波信号を重畳し、前記高周波信号の重畳の始端と終端を前記高周波信号のゼロクロス点で実行している。

また前記記録パルスは、記録媒体に形成するマーク長に応じて、立ち上りの後のパルス長が可変（延長、縮小）されることも方法としての特徴である。さらにまた記録パルスは、一定のパルス幅であり、記録媒体に形成するマーク長に応じて、パルス数が制御されることも特徴である。さらに記録媒体に形成するマーク部とマーク部の間のスペース部では、前記バイアス電流に対して消去パワー電流を重畳することも特徴的である。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

この発明の一実施の形態を説明するために示した記録パルス及び高周波信号を含む駆動電流と、ＮＲＺＩ波形の例を示す図である。 この発明が適用された情報記録再生装置のブロック構成図である。 図２のレーザー変調制御回路の具体的構成例を示す図である。 記録パルス及び高周波信号を含む駆動電流と、ＮＲＺＩ波形の他の例を示す図である。 図２のレーザー変調制御回路の他の具体的構成例を示す図である。 この発明の要部である高周波重畳部の一実施例の構成例と、各部の信号波形例を示す図である。 この発明の要部である高周波重畳部の他の実施例の構成例と、各部の信号波形例を示す図である。 この発明の要部である高周波重畳部のさらに他の実施例の構成例と、各部の信号波形例を示す図である。 この発明の装置で採用される記録パルス及び高周波信号を含む駆動電流と、ＮＲＺＩ波形、チャンネルデータ、及び光波形のさらなる例を示す図である。 この発明の装置で採用される記録パルス及び高周波信号を含む駆動電流と、ＮＲＺＩ波形及びチャンネルデータのさらなる例を示す図である。 この発明の装置で採用される記録パルス及び高周波信号を含む駆動電流と、ＮＲＺＩ波形及びチャンネルデータのさらなる例を示す図である。 この発明の装置で採用される記録パルス及び高周波信号を含む駆動電流と、ＮＲＺＩ波形及びチャンネルデータのさらなる例を示す図である。

符号の説明

１１ａ…マーク部，１１ｂ…スペース部，１２ａ．１２a１…記録パルス，６２…エラー訂正回路，６３…スピンドルモータ，６３Ａ…ロータリエンコーダ，６４…スピンドルモータ制御回路，６５…光ヘッド，６７…送りモータ，６８…送りモータ制御回路，７０…対物レンズ，７１，７２…駆動コイル，７５…レーザー変調制御回路，７５Ａ…記録パルス出力部，７５Ｂ…バイアス電流出力部，７５Ｃ…再生用電流出力部，７５Ｄ…高周波重畳部，７６…ＰＬＬ回路，７８…データ再生回路，７９…レーザーダイオード，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，８４…光検出器，８５…ＲＦアンプ，８７…フォーカス制御回路，８８…トラッキング制御回路，８９…信号バス，９０…中央演算処理ユニット，９１…ＲＡＭ，９２…ＲＯＭ，９３…インタフェース回路，９４…ホスト装置，９５…モニタ光検出器，９６…ハーフミラー，９９…不揮発メモリ，１００…光ディスク，７５０２…内部バス，７５０５７０５…サンプルホールド回路，７５０６…サンプルホールド回路，７５０７…ＡＤ変換器，７５０８…ＰＬＬ回路，７５０９…変調回路，７５１０…制御回路，７５１３…入力切替スイッチ，７５１６，７５１８…ＡＰＣ指令回路，７５２０…バイアス指令回路，７５２２，７５２３…比較アンプ，７５２３…比較アンプ，７５４３，７５４４，７５４５，７５４６，７５４７…スイッチ，７５４８…高周波重畳回路，７５４９…ローパスフィルタ，７５５０…Ｄフリップフロップ回路，７５５１…２値化回路。

Claims (15)

1. レーザーダイオードに記録パルスが重畳された駆動電流を与えるレーザー変調制御回路において、
   前記記録用パルスとして前記レーザーダイオードに緩和振動を生じせしめる記録パルスを出力する記録パルス出力部と、
   前記記録パルスの間に一定バイアス電流を出力するバイアス電流出力部と、
   前記記録パルスの間の前記一定バイアス電流に高周波信号を重畳する高周波重畳部と、を有したことを特徴とするレーザー出力制御装置。
2. 前記高周波重畳部では、前記高周波信号の重畳の始端と終端が前記高周波信号のゼロクロス点で実行されることを特徴とする請求項１記載のレーザー出力制御装置。
3. 前記高周波重畳部の高周波重畳回路から出力される前記高周波信号は記録クロックに同期しており、
   前記高周波重畳部は、
   前記記録クロックに同期した信号で前記高周波信号の重畳の始端と終端の時点を制御する手段を有する請求項１または２記載のレーザー出力制御装置。
4. 前記高周波重畳部は、
   高周波重畳回路から出力される前記高周波信号のゼロクロス点判別手段と、
   前記ゼロクロス点判定手段の判定結果に応じて、前記高周波信号の重畳を制御する手段を有する請求項１または２記載のレーザー出力制御装置。
5. 前記高周波重畳部は、
   高周波重畳回路から出力される前記高周波信号のオン、オフ位置を平滑する帯域制限フィルタを有することを特徴とする請求項１または２記載のレーザー出力制御装置。
6. 光ディスクに対する情報の記録、再生を光ヘッドによって行い、前記光ヘッドは、レーザーダイオードに対して、記録パルスが重畳された駆動電流を与えるレーザー変調制御回路を有する情報記録再生装置において、
   前記レーザー変調制御回路は、前記記録用パルスとして前記レーザーダイオードに緩和振動を生じせしめる記録パルスを出力する記録パルス出力部と、
   前記記録パルスの間に一定バイアス電流を出力するバイアス電流出力部と、
   前記記録パルスの間の前記一定バイアス電流に高周波信号を重畳する高周波重畳部と、を有したことを特徴とする情報記録再生装置。
7. 前記高周波重畳部では、前記高周波信号の重畳の始端と終端が前記高周波信号のゼロクロス点で実行されることを特徴とする請求項６記載の情報記録再生装置。
8. 前記高周波重畳部の高周波重畳回路から出力される前記高周波信号は記録クロックに同期しており、
   前記高周波重畳部は、
   前記記録クロックに同期した信号で前記高周波信号の重畳の始端と終端の時点を制御する手段を有する請求項６記載の情報記録再生装置。
9. 前記高周波重畳部は、
   高周波重畳回路から出力される前記高周波信号のゼロクロス点判別手段と、
   前記ゼロクロス点判定手段の判定結果に応じて、前記高周波信号の重畳を制御する手段を有する請求項６記載の情報記録再生装置。
10. 前記高周波重畳部は、
    高周波重畳回路から出力される前記高周波信号のオン、オフ位置を平滑する帯域制限フィルタを有することを特徴とする請求項６記載の情報記録再生装置。
11. レーザーダイオードに記録パルスが重畳された駆動電流を与えるレーザー変調制御回路におけるレーザー変調制御方法において、
    前記記録用パルスとして前記レーザーダイオードに緩和振動を生じせしめて記録パルスを出力し、
    前記記録パルスの間に一定バイアス電流を出力し、
    前記一定バイアス電流は前記レーザーダイオードの発光開始の閾値電流よりも低い値とし、
    前記記録パルスの間の前記一定バイアス電流に高周波信号を重畳する
    ことを特徴とするレーザー出力制御方法。
12. 前記高周波信号の重畳の始端と終端が前記高周波信号のゼロクロス点で実行する、
    ことを特徴とする請求項１１記載のレーザー出力制御方法。
13. 前記記録パルスは、記録媒体に形成するマーク長に応じて、立ち上りの後のパルス長が可変されることを特徴とする請求項１１記載のレーザー出力制御方法。
14. 前記記録パルスは、一定のパルス幅であり、記録媒体に形成するマーク長に応じて、パルス数が制御されることを特徴とする請求項１１記載のレーザー出力制御方法。
15. 記録媒体に形成するマーク部とマーク部の間のスペース部では、前記バイアス電流に対して消去パワー電流を重畳することを特徴とする請求項１１記載のレーザー出力制御方法。

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