JP3190484B2

JP3190484B2 - 光ディスク記録方法および光ディスク記録装置

Info

Publication number: JP3190484B2
Application number: JP15469993A
Authority: JP
Inventors: 威夫太田; 一己吉岡; 哲也秋山; 和夫井上
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-06-25
Filing date: 1993-06-25
Publication date: 2001-07-23
Anticipated expiration: 2016-07-23
Also published as: JPH0714165A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は大容量の記録媒体である
光ディスクへの情報の記録を行う光ディスク記録方法お
よび光ディスク記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクは面積あたりの情報の記録密
度が高いのでコンパクトで容量が大きく、持ち運びがで
きる特徴を有し、情報の記録密度を高めた発明もなされ
ている（例えば、特開昭６１−２０８６２９号公報参
照）。

【０００３】光ディスクには再生型、追記型、書換型の
３種類があり、特に、書換型が磁気媒体の代替として期
待されている。

【０００４】光ディスクを駆動させる回転方式には、線
速度一定方式と角速度一定方式の２種類がある。線速度
一定方式では、光ディスクの内周と外周とで全く同一の
条件で記録消去が行えるので、記録時および消去時の照
射光のパワー設定を最適条件に選ぶことができる。ま
た、光ディスクの加熱冷却の状態を一定にできるので、
光ディスクの性能を保証できる照射光のパワーのマージ
ンが広い。また、記録容量を角速度一定方式よりも大き
くできるという特徴を有している。

【０００５】角速度一定方式はセクタ位置が決まってい
るので、データの高速検索が容易であるという特徴を有
している。しかし、内周と外周とでは線速度が異なるの
で、光ディスクの加熱冷却の状態が異なる。したがっ
て、中周の線速度に対して最適設計された光ディスクで
は、記録時および消去時の条件が内周および外周で最適
条件と異なることになり、光ディスクの性能を保証でき
る照射光のパワーマージンが狭くなる。線速度の具体的
な影響は以下に示す通りである。

【０００６】光ディスクの内周では線速度が小さいの
で、記録マークが短くなる。したがって、光を吸収し熱
源となる領域が小さくなり、周囲への温度勾配が大きく
なる。一方、光ディスクの外周では線速度が大きいの
で、記録マークが長くなる。したがって、光を吸収し熱
源となる領域が大きくなり、周囲への温度勾配が小さく
なる。相変化を利用した書換型の光ディスクでは、一般
に記録膜材料の結晶状態を消去状態に利用しており、非
晶質状態を記録状態に利用している。このため、記録膜
の昇温滞在時間および冷却時間などの温度特性が消去お
よび記録特性を支配する。温度特性は光ディスクの線速
度によって変化し、光ディスクへのデータの書換性能に
影響をあたえるので、光ディスクを形成する膜の厚みを
調整して、光ディスクの温度特性の改善がなされてい
た。

【０００７】光ディスクへのデータの記録方式として
は、マークの位置、すなわち、マークの有無に情報をも
たせるＰＰＭ方式（ピットポジションモジュレーション
記録方式）とマークの長さに情報をもたせるＰＷＭ方式
（ピットウィデュスモジュレーション記録方式）の２方
法がある。

【０００８】光ディスクを角速度一定で回転させＰＰＭ
方式で記録する場合は、記録パワーでの発光パルス幅一
定もしくはデューティー一定というレーザ駆動方法が用
いられていた。この発光パルス幅一定のレーザ駆動方法
とは、線速度によらず記録マークを形成するに際し、レ
ーザを記録パワーで発光させる時間を一定にするレーザ
駆動の方法である。デューティー一定のレーザ駆動方法
とは、光ディスク上のそれぞれの位置の線速度における
最短記録周期に対して、記録パワーでレーザが発光する
時間の占める割合を一定にするレーザ駆動の方法であ
る。これらは、レーザ駆動回路が簡便になる特徴があ
る。

【０００９】さらに、同一の構成の光ディスクを、異な
る回転速度のドライブで使用する場合もあり、この場合
は線速度は２倍以上異なる。

【００１０】光ディスクを異なる線速度で用いる場合
は、一般に線速度が小さい場合と大きい場合とで、線速
度によって記録消去の条件が大きく異なる。その結果、
光ディスクへのデータの記録もしくは消去の性能が線速
度の大小で変化することになる。このような場合におい
ても光ディスクの記録再生を適正に行う方法が望まれ、
光ディスクを形成している膜の厚みを調整して、光ディ
スクの温度特性の改善がなされていた。すなわち、光デ
ィスクの構造は光の入射する方向から基板上に第一の誘
電体膜、記録膜、第二の誘電体膜および反射膜を積層し
た４層構造が一般的であるが、この４層構造において、
光ディスクの外周に位置するほど第二の誘電体膜を厚く
し、かつ、反射膜を薄くして記録膜に供給されたエネル
ギーの散逸状態を光ディスクの内周と外周とで等しくす
る試みがなされていた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述のように光ディス
クの線速度が異なるときに、光ディスクに適切に記録再
生できるように対策する必要があるという問題点を有し
ていた。

【００１２】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、光ディスクを広い線速度の領域で用いるときに、光
ディスクの記録消去の性能に線速度の影響を受けない光
ディスク記録方法および光ディスク記録装置を提供する
ことを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の光ディスク記録方法および光ディスク記録装
置は、高周波パルス周期を光ディスクの線速度に合わせ
て変え、低いパワーレベルの高周波レーザ消去部および
高いパワーレベルの高周波レーザ記録部の高周波パルス
周期の間における光ディスクの移動距離を記録用のレー
ザ光のスポット径以下にする方法、および、前記方法を
使用するとともに、光ディスクの線速度を検出する手段
と、その線速度に合わせて記録時のレーザの高周波パル
ス周期を変える手段を備えた構成としたものである。

【００１４】

【作用】この方法および構成において、光ディスクの線
速度が変わっても記録時のレーザ照射に伴う光ディスク
内の温度変化を略同一にし、形成されるマークを線速度
によらず略同一にすることとなる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。

【００１６】本実施例の記録、消去のオーバライトレー
ザ光の変調波形は、図１（ｂ）に示すように、高いパワ
ーレベルも、低いパワーレベルも共に高周波で変調させ
る。図１（ｃ）に示すように、高いパワーレベルがマー
ク記録に対応し、低いパワーレベルはマーク消去に対応
する。従来例の変調波形を図１（ａ）に示す。

【００１７】図２を用いて、本実施例の光ディスクドラ
イブのレーザ駆動系および信号処理系について説明す
る。

【００１８】電力印加によって発光する半導体レーザ１
から出た光は、コリメータレンズと集光レンズを通って
光ディスクに入射する（いずれも、図示せず）。波長８
３０ｎｍ、光学系の開口数が０．５のとき、レーザスポ
ットの半値幅（光スポット信号を記録再生するための有
効なスポット径）は０．９ｕｍになる。光ディスクの線
速度が１０ｍ／ｓ、レーザ駆動の高周波の周期を１００
ｎｓとすると、この間の光ディスクの移動距離は、１ｕ
ｍとなり、これは光学系の分解能の範囲である。

【００１９】また、高周波の周期を２０ｎｓにすると、
この間の光ディスクの移動距離は０．２ｕｍとなり、こ
れは光学系の分解能以下であり、高周波パルスによる記
録、消去の不連続性は検出されない。再生光は、光ディ
スクで反射され、偏光ビームスプリッタ等で反射されて
受光素子２に導かれる。

【００２０】受光素子２で光から電気に変換された信号
は、フォーカス回路３、トラッキング回路４、信号再生
回路５、回転同期回路６に導かれる。フォーカス回路３
は光ディスクの記録膜に半導体レーザ１から出た光が焦
点を結ぶように制御する回路である。

【００２１】また、トラッキング回路４は、光ディスク
上に設けられた記録トラック上にレーザ光を制御する回
路であり、信号再生回路５は受光素子２から得られた信
号をリミッタで２値化信号に直す回路である。もちろ
ん、信号の信頼性を向上させるために、受光素子２から
得られた信号の極値検出をする一次微分のゼロクロス点
の検出信号と先のリミッタで得られた２値化信号との和
信号を信号再生回路５からの出力にしても良い。

【００２２】この信号再生回路５からの出力は予めディ
スク基板に入れられたアドレス信号と記録データ信号の
部分からなる。そこで、信号再生回路５で２値化処理す
る際に、回転同期回路６で回転している光ディスクと同
期をかけて信号が正しく読み出されるようにする必要が
ある。アドレスはアドレス検出回路７でアドレス信号か
ら認識される。すなわち、アドレス信号部でオン状態に
なるゲート信号と信号再生回路５からの２値化信号との
和信号を求めた後にアドレスを読み出す。記録データ信
号はデータ復調回路８で復調される。その後、エラー訂
正回路でエラー訂正をして元の記録データに復元され
る。アドレスが検出されれば、光ディスクの線速度が逆
算される。そこで、演算回路もしくは表を用いて記録す
る際の基本となる記録周期がわかり、かつ最適な記録パ
ルス幅と設定パワーが決定できる。

【００２３】そこで、アドレス検出回路７からのアドレ
ス情報を基本記録周期算出回路９−１、高周波周期算出
回路９−２、記録パルス幅算出回路１０−１および高周
波パルス幅算出回路１０−２およびパワー設定回路１１
に導く。パワー設定回路１１では消去パワーの設定も行
う。ここで、基本記録周期算出回路９−１では、例え
ば、（２、７）変調記録をする場合であればウィンド幅
の０．５Ｔ信号を作成し、この信号を基に１．５Ｔから
４Ｔまでの０．５Ｔおきの信号を作成することになる。
そして、半導体レーザ駆動信号生成回路１２で、回転同
期回路６から得られる同期信号を元に記録パワー、消去
パワー、再生パワーの３値を制御するゲート信号をつく
ってパワー制御を行う。ここの記録信号は、記録データ
１３にエラー訂正処理回路１４でエラー処理後、変調回
路１５で同期信号も付加された記録信号となり、半導体
レーザ駆動信号生成回路１２に導かれる。エラー訂正処
理回路１４はエンコーダ、インタリーブ、エンコーダで
構成されている。エンコーダはエラー訂正符号をデータ
に付加する働きをし、インタリーブはデータの並び替え
を行う。半導体レーザ駆動信号生成回路１２では、回転
同期回路６からの出力で光ディスクの回転同期をとり、
実際に半導体レーザ１を駆動する電圧の制御を行う。

【００２４】この光ディスク記録装置の特徴は、光ディ
スクへデータを記録する位置の線速度を検出し、線速度
に応じて、また光学系の分解能に応じて最適な高周波パ
ルス幅と高周波パルス周期を設定することにある。

【００２５】光ディスクの線速度がａ倍になったら記録
パルス幅を１／ａ倍より大きく、１倍より小さくなるよ
うに設定する。高周波パルス幅と高周波パルス周期は、
例えば、設定分解能の周期を有する振動子とカウンタで
構成すれば良い。

【００２６】以下に本実施例の相変化型の光ディスクに
ついて説明する。図３（ａ）に示すように、急冷ディス
ク構成の光ディスクは、ポリカーボネート基板１６の上
に非記録層の第一の誘電体層１７、記録層１８、非記録
層の第二の誘電体層１９ａおよび反射層２０ａの４層を
スパッタ法で積層し、接着剤２１を介してポリカーボネ
ート保護板２２と貼り合わせた構成である。第一の誘電
体層１７はＺｎＳ−ＳｉＯ₂製で厚さが１６０ｎｍ、記
録層１８はＴｅＧｅＳｂ製で厚さが２５ｎｍ、第二の誘
電体層１９ａはＺｎＳ−ＳｉＯ₂製で厚さが２５ｎｍ、
反射層２０ａはＡｌ合金製で厚さが１１０ｎｍである。
第二の誘電体層１９ａの厚さを薄い２５ｎｍとした急冷
ディスク構造の光ディスクは、記録消去の特性は優れて
いるが、感度が低下するという問題点がある。このとき
の記録層１８での温度の時間変化をシミュレーションで
求め、図４（ａ）に高周波で駆動したレーザパワーと時
間との関係を示し、図４（ｂ）に記録膜１８の温度と時
間との関係を示した。光ディスクの回転の線速度が変わ
ったとき、この高周波パルスおよび高周波パワーレベル
を変えることにより、温度の時間変化が等価な条件を容
易に得ることができる。温度の時間変化が等価な条件と
は、最高到達温度と冷却速度とが各々等しい場合と定義
する。

【００２７】図３（ｂ）に示すように、徐冷ディスク構
造の光ディスクは、上述の図３（ａ）で示した構成にお
いて、第二の誘電体層１９ｂの厚さを２００ｎｍと厚
く、あるいは反射層２０ｂの厚さを３０ｎｍと薄くした
構成であり、感度の高い光ディスクになる。

【００２８】本実施例の方式では、レーザ光を一定の高
い周波数で変調しており、短いパルス幅での照射である
ので、温度特性の光ディスクの構造の依存性が少なくな
る。光ディスクおよび光ディスクドライブの製造ばらつ
きと経時変化を見越して光ディスクの特性を保証するた
めには、パワーマージンが１５％以上必要である。

【００２９】以上のように本実施例によれば、光ディス
クへの記録用のレーザを高周波で変調し、高周波パルス
周期を光ディスクの線速度に合わせて変え、低いパワー
レベルの高周波レーザ消去部および高いパワーレベルの
高周波レーザ記録部の高周波パルス周期の間における光
ディスクの移動距離を記録用のレーザ光の光学系の分解
能以下にする方法により、光ディスクの線速度が変わっ
ても記録時のレーザ照射に伴う光ディスク内の温度変化
を略同一にして、形成されるマークを線速度によらず略
同一にすることができる。

【００３０】また、消去および記録のレーザパワーを共
に一定の高周波で変調しているので、消去状態および記
録状態が該高周波の周期で実行される。レーザの発光パ
ルス幅が短く、その周期が短いため、レーザ照射に対す
る温度特性は、ディスク構成によらず略一定になる。た
だし、この高周波の周期が短く、消去部および記録部を
再生する場合、周期に対応する不連続性は光学系の波長
／開口数で定まる分解能以下であるため、消去部およ
び、記録部それぞれ均一に連続状態として再生される。
このようにして、どのような線速度に対しても光ディス
クにとって最適な条件で記録が行えるため、十分な記録
特性および消去特性が得られる。また、十分な記録特性
もしくは消去特性が得られるレーザのパワー範囲が広く
なり光ディスクの信頼性が向上する。

【００３１】なお、本実施例では、相変化型の光ディス
クについて説明したが、穴開き型の光ディスクやバブル
型の光ディスクや光磁気型の光ディスク等のヒートモー
ド記録の媒体でも同様の効果が得られる。

【００３２】また、本実施例では、光ディスクに書き込
まれているアドレスから線速度を検出する方法を取り上
げたが、光ディスクの送りを行っているステッピングモ
ータから光ディスク上の位置を求めて線速度を逆算して
も良い。

【００３３】また、物理的なマーク密度を等価にする記
録方式であるＭＣＡＶ（Ｍｏｄｉｆｉｅｄｃｏｎｔｉ
ｎｉｏｕｓａｎｇｕｌａｒｖｅｌｏｃｉｔｙ）方式
では、セクタ信号の周期とディスクの線速度が対応する
ので、セクタ信号の周期から線速度を求めても良い。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように本発明
は、高周波パルス周期を光ディスクの線速度に合わせて
変え、低いパワーレベルの高周波レーザ消去部および高
いパワーレベルの高周波レーザ記録部の高周波パルス周
期の間における光ディスクの移動距離を記録用のレーザ
光のスポット径以下にする方法、および、前記方法を使
用するとともに、光ディスクの線速度を検出する手段
と、その線速度に合わせて記録時のレーザの高周波パル
ス周期を変える手段を備えた構成により、光ディスクを
広い線速度の領域で用いるときに、光ディスクの記録消
去の性能に線速度の影響を受けない優れた光ディスク記
録方法および光ディスク記録装置を実現できるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は従来の光ディスク記録方法のレーザの
パワー信号を示した図（ｂ）は本発明の一実施例の光ディスク記録方法の高周
波変調レーザのパワー信号を示した図（ｃ）は（ａ），（ｂ）の高いパワーレベルのマーク記
録を示した図

【図２】本発明の一実施例の光ディスク記録方法のレー
ザ駆動系と信号処理系を示す概略ブロック図

【図３】（ａ）は同光ディスク記録方法の急冷ディスク
構造の光ディスクの断面略図（ｂ）は同徐冷ディスク記録構造の光ディスクの断面略
図

【図４】（ａ）は同光ディスク記録方法の高周波で駆動
したレーザパワーの時間変化を示した図（ｂ）は（ａ）に対応した光ディスクの記録膜の温度の
時間変化を示した図

【符号の説明】

１半導体レーザ２受光素子３フォーカス回路４トラッキング回路５信号再生回路６回転同期回路７アドレス検出回路８データ復調回路９−１，９−２基本記録周期算出回路１０−１，１０−２記録パルス幅算出回路１１パワー設定回路１２半導体レーザ駆動信号生成回路１３記録データ１４エラー訂正処理回路１５変調回路１７第一の誘電体層（非記録層）１８記録層１９ａ，１９ｂ第二の誘電体層（非記録層）２０ａ，２０ｂ反射層

フロントページの続き (72)発明者秋山哲也大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者井上和夫大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (56)参考文献特開平５−151572（ＪＰ，Ａ) 特開平４−278224（ＪＰ，Ａ) 特開平５−143996（ＪＰ，Ａ) 特開平２−42629（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 7/00 - 7/135

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】記録層と、少なくとも２層以上の非記録層
とを有する相変化型の光ディスクにレーザを照射し、照
射部分に相変化を生じさせて情報を記録する光ディスク
記録方法であって、前記光ディスクへの記録用のレーザ
を少なくとも２つのパワーレベルとし、前記２つのパワ
ーレベルを同じパルス幅とパルス周期の高調波で変調
し、前記パルス周期の間における前記ディスクの移動距
離を前記記録用のレーザ光のスポット径以下にすること
を特徴とした光ディスク記録方法。
【請求項２】２つのパワーレベルのうち、高いパワーレ
ベルをマーク記録レベルとし、低いパワーレベルをマー
ク消去レベルとすることを特徴とした請求項１記載の光
ディスク記録方法。
【請求項３】２つのパワーレベルのうち、高いパワーレ
ベルと低いパワーレベルの変調に情報を入れることを特
徴とした請求項１記載の光ディスク記録方法。
【請求項４】光ディスクの線速度が大きくなると、２つ
のパワーレベルのうち、高周波で変調された前記高いパ
ワーレベルの発光時間のうち、前記パワーレベルが高い
パワーレベルである発光時間の和を短くすることを特徴
とした請求項１記載の光ディスク記録方法。
【請求項５】光ディスクの線速度が小さくなると、２つ
のパワーレベルのうち、高周波で変調された前記高いパ
ワーレベルの発光時間のうち、前記パワーレベルが高い
パワーレベルである発光時間の和を長くすることを特徴
とした請求項１記載の光ディスク記録方法。
【請求項６】光ディスクの線速度がａ倍になったとき
に、高周波の周期を１／ａ倍の値にすることを特徴とし
た請求項１記載の光ディスク記録方法。
【請求項７】光ディスクの線速度がａ倍になったとき
に、２つのパワーレベルの高周波のパルス幅を１／ａ倍
の値にすることを特徴とした請求項１記載の光ディスク
記録方法。
【請求項８】第一の誘電体膜、記録膜、第二の誘電体膜
および反射膜を積層した４層構造で、前記第二の誘電体
膜より上部にアルミ層が含まれる光ディスクを用いるこ
とを特徴とした請求項１記載の光ディスク記録方法。
【請求項９】記録層と、少なくとも２層以上の非記録層
とを有する相変化型の光ディスクに情報を記録する光デ
ィスク記録装置であって、請求項１に記載の光ディスク
記録方法を使用するとともに、前記光ディスクの線速度
を検出する手段と、高周波パルス周期を設定する手段
と、高周波パルス幅を設定する手段を備え、前記光ディ
スクの線速度がａ倍になったときに、前記高周波パルス
周期を１／ａ倍の値に、前記高周波パルス幅を１／ａ倍
の値にして、レーザを高周波で変調する手段を設けたこ
とを特徴とした光ディスク記録装置。
【請求項１０】記録層と、少なくとも２層以上の非記録
層とを有する相変化型の光ディスクに情報を記録する光
ディスク記録装置であって、請求項１に記載の光ディス
ク記録方法を使用するとともに、前記光ディスクの線速
度を検出する手段と、高周波パルス周期を設定する手段
と、高周波パルス幅を設定する手段と、高周波パワーレ
ベルを設定する手段を備え、前記光ディスクの線速度が
ａ倍になったときに、前記高周波パルス周期を１／ａ倍
の値に、前記高周波パワーレベルを所定値にする手段を
設けたことを特徴とした光ディスク記録装置。