JP3330124B2 - 情報の記録媒体、記録方法および記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレーザ光等の記録用
ビームによって、たとえば映像や音声などのアナログ符
号をＦＭ変調したものや、たとえば電子計算機のデータ
や、ファクシミリ信号やディジタルオーディオ信号など
のディジタル情報を、リアルタイムで記録することが可
能な情報の記録媒体と記録方法および記録装置に関する
ものである。特に、書き換え可能相変化型光記録膜を用
いたディスクに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】書き換え可能な記録膜への記録・消去方
法は、例えば、記録するレーザ照射時間とほぼ同じ程度
の時間で結晶化が行える高速消去が可能な相変化型光デ
ィスク用記録膜を用いた場合に、１つのエネルギービー
ムのパワーを、いずれも読み出しパワーレベルより高い
少なくとも２つのレベル、すなわち少なくとも高いパワ
ーレベルと中間のパワーレベルとの間で変化させること
により行っていた。この方法では、既存の情報を消去し
ながら新しい情報を記録する、いわゆるオーバーライト
（重ね書きによる書き換え）が可能になるという利点が
ある。この相変化型光ディスクに対して多数回の書き換
えを行なう場合、記録情報信号により高いパワーレベル
でのレーザビームを繰り返し照射することになる。特
に、プリフォーマット部に近い領域では、同じ場所にＶ
ＦＯや記録マークなどが繰り返し記録される確率が高く
なり、その為に、記録膜の流動による局部的な膜厚変化
が生じやすくなる。

【０００３】この問題を改良する方法として、特開平３
−１５０７２５に記載のごとく、データを書き換える際
に、１回毎あるいは適当な回数毎に、データの書き始め
位置をランダムにシフトさせる方法がある。これによ
り、マークの形成位置を適当に分散させることができ、
書き換え特性も向上した。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術を
用いて相変化型光ディスクに情報の記録を行ったとして
も、レーザビーム内における温度分布の非対称性によ
り、多数回の書き換えにより全体的な記録膜の流動は生
じてしまう。そのために、記録領域の始端部や終端部に
一方の膜厚が厚く、他方の膜厚が薄くなる記録膜の膜厚
変化が起こって、再生信号波形歪みが生じ、更にこの波
形歪みの生じた領域が書き換え回数が多くなるに従って
広くなってくるという問題があった。また書き換え可能
なデジタルビデオディスクなどでは、高密度化のために
記録マークの両端（エッジ）に情報を持たせたマークエ
ッジ記録を用いる可能性が有る。このようなマークエッ
ジ記録方式の場合には、長マークを繰り返し記録するた
め流動による劣化はさらに顕著となる。

【０００５】本発明の目的は、上記従来技術における問
題点を解決し、記録情報信号に対応した再生信号を確実
に得ることができる情報の記録媒体と記録方法および記
録装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では、レーザ光の
照射によって情報を記録あるいは書き換えが可能な記録
媒体を用いる。この記録媒体には、予めトラックアドレ
スなどの情報を凹凸のピットまたは相変化などによる記
録マークとして形成しているプリフォーマット領域があ
る。さらにこのプリフォーマット領域の他に、ギャップ
領域、ＶＦＯやＳＹＮＣ領域およびデータ領域などの記
録が可能な記録領域が確保されている。

【０００７】さらに、記録領域の前後の少なくとも一方
にダミー領域を設けている。また、ダミー領域に接して
モーターの回転ジッターのマージンを見越したバッファ
ー領域も設けている。ここで、このダミー領域を設けた
目的の一つは、多数回の書き換えにより記録膜の流動が
起こったとしても再生信号波形歪みがＶＦＯやＳＹＮＣ
領域、あるいはダミー領域、バッファー領域内に留ま
り、実際に読み出さなければならないデータ領域の情報
が損傷しないようにするためのものである。更に、ダミ
ー領域は記録情報信号の書き始め位置の最大シフト幅よ
りも長くした方が好ましい。

【０００８】記録は、ＶＦＯやＳＹＮＣおよびデータな
どの目的の記録情報信号の前側あるいは後側の少なくと
も一方に、ダミーの信号を付加した信号を用いて行な
う。この場合、ダミー領域にはダミーの信号が主に記録
される。そして、ダミーの信号の平均エネルギーを、目
的の記録情報信号の平均エネルギーよりも小さくするこ
とにより、多数回書き換えによる記録膜の流動をダミー
領域で緩和させることができる。その結果、ダミーの信
号が記録されるダミー領域およびバッファー領域の一部
では流動による再生信号波形歪みを僅かに生じるが、目
的の信号が記録される記録領域には流動による影響がな
く、確実に目的の記録情報信号に対応した再生信号が得
られる。ここで、ダミーの信号の平均エネルギーを小さ
くする方法として、たとえば、単一周波数の信号をダミ
ーの信号とし、この信号のデューティー比を調節して小
さくすれば良い。マークエッジ記録方式の場合には、平
均デューティー比は５０％程度となるため、ダミーの信
号のデューティー比を５０％以下とすれば良い。またダ
ミーの信号のデューティー比を段階的または連続的に調
節することにより、ダミーの信号における平均エネルギ
ーを段階的または連続的に小さくしてもよい。あるいは
記録パワーを変化させても良い。このように記録波形の
各パルス幅や各パワーなどを変化させて平均エネルギー
を小さくすれば良いが、ダミーの信号のデューティー比
を変化させた方が装置を簡単にできて好ましい。また、
場合によっては、記録情報信号の前側あるいは後側のど
ちらか一方にのみダミーの信号を付加してもよい。

【０００９】記録情報信号の書き始めをランダムにシフ
トして書き換えを行なうことにより、流動による再生信
号波形歪みの程度を小さくすることができる。この場合
には、最大シフト幅は付加するダミーの信号よりも短く
する方が好ましい。特に、ダミー信号の長さの１／２０
〜１／２程度が好ましい。

【００１０】本発明では、ダミーの信号のパターンに関
する情報などを、予め記録媒体上に記録している記録媒
体を用いる。例えば、これらの情報は記録媒体のコント
ロールデータ部に記録しておけばよい。

【００１１】本発明は、Ｇｅ-Ｓｂ-Ｔｅ系記録膜やＡｇ
-Ｉｎ-Ｓｂ-Ｔｅ系記録膜などの相変化を利用した記録
膜などを用いれば良いが、特に記録膜中に主成分材料よ
りも高融点であるＣｒＴｅやＡｇ₂Ｔｅなどの高融点材
料を添加した記録膜、反射層を２層にした記録媒体など
を用いれば、流動による記録膜膜厚変化をさらに抑制す
ることができ好ましい。

【００１２】本発明における記録は、レーザ光源、光学
系、自動焦点（ＡＦ）手段、トラッキング手段、再生信
号検出手段、コントロールデータ部の読み取り手段、記
録情報信号の前後の少なくとも一方に付加するダミーの
信号のパターンに関する情報を予め記録媒体上に記録し
ている記録媒体、ダミーの信号を記録情報信号の前後の
少なくとも一方に付加した信号を用い、前記記録媒体を
回転あるいは移動させる手段と、前記レーザ光源からの
レーザ光を前記記録媒体上に集光する手段と、記録すべ
き信号を変調符号に変換する信号変調手段と、記録符号
に対応した記録波形を発生させる記録波形生成手段と、
記録開始位置をランダムにシフトさせるための記録開始
位置制御手段、前記記録波形によって前記レーザ光源を
駆動するレーザ駆動手段、および前記記録媒体から反射
されたレーザ光を電気信号に変換する手段、前記電気信
号を２値波形変換する２値変換手段、前記２値信号を復
号して情報の信号とする手段を有する記録装置によって
実現できる。

【００１３】本発明に用いる記録膜としては、高速結晶
化が可能な結晶−非晶質相変化光記録膜や、非晶質−非
晶質間変化を利用する記録膜、結晶系や結晶粒径の変化
などの結晶−結晶間相変化記録膜および光磁気記録膜が
好ましいが、他の記録膜を用いてもよい。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明に用いる記録媒体には、プ
リフォーマット領域の他に、ギャップ領域、ＶＦＯやＳ
ＹＮＣ領域およびデータ領域などの記録が可能な記録領
域が確保されている。ここで、記録領域の前後の少なく
とも一方にダミー領域を設けているが、このダミー領域
は、多数回の書き換えによる記録膜の流動が生じても再
生信号波形歪みが、ＶＦＯやＳＹＮＣ領域あるいはダミ
ー領域、バッファー領域内に留まり、実際に読み出さな
ければならないデータ領域の情報が損傷しないようにす
るためものである。

【００１５】これらの作用について、多数回の書き換え
により前方流動（レーザビームの進行方向と同じ方向へ
記録膜が流動する）が生じる記録媒体を用いた場合につ
いて説明する。ここで用いた記録媒体のセクターフォー
マットは、プリフォーマット領域、ギャップ領域、前部
ダミー領域、記録領域、後部ダミー領域、バッファー領
域の順で構成されている。記録領域は、ＶＦＯやＳＹＮ
Ｃ領域とデータ領域で構成されている。この時、記録開
始位置のシフト幅をダミー領域の長さよりも短くするこ
とにより、記録情報信号は確実に再生できる。この記録
媒体に多数回の書き換えを行なうと、流動が生じて記録
領域の始端部側から後端部側へ記録膜が移動していく。
その為に再生信号レベルが変化する。

【００１６】この記録媒体では、記録膜の膜厚が薄くな
ると反射率は低下し、逆に記録膜の膜厚が厚くなると反
射率は上昇する。すなわち、記録膜が薄くなった始端部
側では反射率が下がり、記録膜が厚くなった後端部側で
は反射率が高くなる。その為に、始端部側および後端部
側では再生信号波形歪みとなりエラーが生じる。しか
し、本発明のように、ＶＦＯやＳＹＮＣおよびデータな
どの目的の情報信号の前側あるいは後側の少なくとも一
方に、ダミーの信号を付加し、ダミーの信号の平均エネ
ルギーを、目的の記録情報信号の平均エネルギーよりも
小さくすることにより、多数回書き換えによる記録膜の
流動をダミー領域で緩和させることができる。すなわ
ち、流動してきた記録膜を急激に止めるのではなく、徐
々に移動させるのである。そして、再生時は、目的の記
録情報信号と対応している記録領域の再生信号波形のみ
を再生する。これにより、ダミーの信号が記録されたダ
ミー領域やバッファー領域で流動が生じていても、目的
の記録領域には流動の影響は無く、確実に目的の記録情
報信号が再生できる。さらに、書き換え回数が増えても
記録情報信号からの再生信号波形には大きな歪みは生じ
にくい。

【００１７】ここで、ダミーの信号の平均エネルギーを
小さくする方法としては、たとえば、単一周波数の信号
をダミーの信号とし、この信号のデューティー比を小さ
くすれば良い。マークエッジ記録方式の場合には、平均
デューティー比は５０％程度となるため、ダミーの信号
のデューティー比を５０％以下とすれば良い。特に、前
方流動が生じるディスクの場合には、ダミーの信号のデ
ューティー比を２５％程度と更に小さくした方が良い。
また、ダミーの信号のデューティー比を段階的または連
続的に調節することにより、ダミーの信号における平均
エネルギーを段階的または連続的に小さくしてもよい。
あるいはパルス幅とパワーのどちらか一方を変化させて
もよい。

【００１８】このように記録波形の各パルス幅や各パワ
ーなどを変化させて平均エネルギーを小さくすれば良い
が、ダミーの信号のデューティー比を変化させた方が装
置を簡単にできて好ましい。また、場合によっては、記
録情報信号の前側あるいは後側のどちらか一方にのみダ
ミーの信号を付加してもよい。この場合、流動にあまり
影響しない記録情報信号の前側にはダミーの信号を付加
しないで、後側だけ付加しても良い。

【００１９】記録情報信号の書き始めをランダムにシフ
トして書き換えを行なうことにより、流動による再生信
号波形歪みの程度を小さくすることができる。この場合
には、最大シフト幅は付加するダミーの信号よりも短く
する方が好ましい。特に、ダミー信号の長さの１／２０
〜１／２程度が好ましい。

【００２０】本発明では、ダミーの信号のパターンに関
する情報などを、予め記録媒体のコントロールデータ部
などに記録している記録媒体を用いる。Ｇｅ-Ｓｂ-Ｔｅ
系記録膜やＡｇ-Ｉｎ-Ｓｂ-Ｔｅ系記録膜などの相変化
を利用した記録膜、さらに記録膜中に主成分の材料より
も高融点であるＣｒＴｅやＡｇ₂Ｔｅなどの高融点材料
を添加した記録膜や、反射層を２層にした記録媒体を用
いることにより、従来のディスクに比べて流動による記
録膜膜厚変化を大幅に抑制することができ好ましい。

【００２１】本発明における記録は、レーザ光源、光学
系、自動焦点（ＡＦ）手段、トラッキング手段、再生信
号検出手段、コントロールデータ部の読み取り手段、記
録情報信号の前後の少なくとも一方に付加するダミーの
信号のパターンに関する情報を予め記録媒体上に記録し
ている記録媒体、ダミーの信号を記録情報信号の前後の
少なくとも一方に付加した信号を用い、前記記録媒体を
回転あるいは移動させる手段と、前記レーザ光源からの
レーザ光を前記記録媒体上に集光する手段と、記録すべ
き信号を変調符号に変換する信号変調手段と、記録符号
に対応した記録波形を発生させる記録波形生成手段と、
記録開始位置をランダムにシフトさせるための記録開始
位置制御手段、前記記録波形によって前記レーザ光源を
駆動するレーザ駆動手段、および前記記録媒体から反射
されたレーザ光を電気信号に変換する手段、前記電気信
号を２値波形変換する２値変換手段、前記２値信号を復
号して情報の信号とする手段を少なくとも有する記録装
置によって実現できる。

【００２２】また、本発明は、ディスク状のみならず、
カード状などの他の形態の記録媒体にも適用可能であ
る。

【００２３】（実施例）以下、本発明の実施例を詳細に
説明する。

【００２４】図１は、本実施例に用いたディスクの構造
断面図を示したものである。まず、直径５インチ、厚さ
０.６ｍｍの連続サーボ用ポリカーボネイト基板１上
に、マグネトロンスパッタ法によって、まず厚さ約１２
５ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ2誘電体層層２を形成した。次
にＺｎＳ−ＳｉＯ2誘電体層２上にＣｒ5Ｇｅ20Ｓｂ20Ｔ
ｅ55の記録膜３を約３０ｎｍの厚さに形成した。この上
にＺｎＳ−ＳｉＯ2誘電体層４を約２０ｎｍの膜厚に形
成した。更に、この上にＳｉ層５を約１００ｎｍの膜厚
に形成した後、Ａｌ−Ｔｉ合金反射層６を約１００ｎｍ
形成した。これらの膜形成は同一のスパッタリング装置
内で順次行った。その後、この上に紫外線硬化樹脂層７
を塗布した後、ホットメルト接着剤８で保護板９との密
着張り合わせを行った。ここで、保護板９の変わりに、
前記ポリカーボネイト基板１から紫外線硬化樹脂層７ま
で形成した他の基板との密着張り合わせを行うことによ
り、記録容量２倍の張り合わせディスクが得られる。

【００２５】図２は、本実施例に用いた基板のセクター
フォーマットの一例を示したものである。予めセクター
アドレスやトラックアドレスなどの情報を凹凸のピット
として形成しているプリフォーマット領域１０がある。
この再生専用のプリフォーマット領域１０の他に、ギャ
ップ領域１１、ＶＦＯやＳＹＮＣ領域１２およびデータ
領域１３などの記録（書き換えを含む）が可能な記録領
域１４が確保されている。この記録領域１４は、グルー
ブ部に設けている。また、本実施例では、記録領域の前
後にダミー領域１５、１６を設けている。さらに、記録
領域の後側のダミー領域１６の後に、回転ジッターによ
るマージンの為のバッファー領域１７も設けている。こ
のダミー領域１５、１６は、多数回の書き換えにより記
録膜の流動が起こったとしても、記録領域よりも前側の
領域では、流動による再生信号波形歪みが前側のダミー
領域１５までで留まり、記録領域よりも後側の領域で
は、流動による再生信号波形歪みが後部ダミー領域１６
までで留まり、実際に読み出さなければならないデータ
領域１３の情報が損傷しないようにする働きをする。

【００２６】ここで、ダミー領域１５、１６は、記録信
号の書き始め位置の最大シフト幅よりも長くし、流動に
よる記録膜膜厚変化の大きい後側のダミー領域１６の方
を前側のダミー領域１５よりも長くしている。場合によ
っては、流動抑制の為のダミー領域は、前側あるいは後
側のどちらか一方のみでも良い。

【００２７】記録は、ＶＦＯやＳＹＮＣおよびデータな
ど目的の記録情報信号の前側あるいは後側の少なくとも
一方に、ダミー信号を付加した信号で行えば良いが、本
実施例では、ダミーの信号を３０Ｔ（１Ｔ：９０ｎｓ）
の時間だけ記録情報信号の両側に付加した。さらに、記
録開始位置をダミーの信号の１／２である１５Ｔの範囲
内でランダムにシフトさせた。この場合、ダミー領域に
はダミーの信号が主に記録される。また、多数回の書き
換えによる記録膜の流動を緩和させるために、ダミーの
信号の平均エネルギーを、目的の記録情報信号の平均エ
ネルギーよりも小さくしている。すなわち、流動を徐々
に進行させるようにした。実際には、単一周波数（記録
パルス周期：４Ｔ）の信号をダミーの信号とし、この信
号のデューティー比を小さくした。マークエッジ記録方
式による記録の場合には、単一周波数で記録を行った場
合の平均エネルギーに置き換えると、デューティー比５
０％とほぼ同程度となるため、ダミーの信号のデューテ
ィー比は５０％以下が好ましいが、本実施例で用いたデ
ィスクは、多数回の書き換えにより記録膜がレーザビー
ムの方向と同じ方向へ流動する（前方流動）ため、デュ
ーティー比を２５％程度と小さくした。これにより、記
録膜の流動を大幅に緩和することができ、記録パワーマ
ージンが拡がった。また、ダミーの信号の平均エネルギ
ーを段階的または連続的に調節することによりダミーの
信号の平均エネルギーを段階的または連続的に小さくし
ても良い。この他、ダミーの信号の平均エネルギーを小
さくする方法としては、記録パルス幅や記録パワーレベ
ルなど（エネルギー量）をディスク構造に応じて制御
（立ち下げパルス波形も含む）すれば同様な効果が得ら
れる。しかしダミーの信号のデューティー比を変化させ
た方が記録装置を簡単に出きる点では好ましい。また、
場合によっては、記録情報信号の前側あるいは後側のど
ちらか一方のみに付加してもよい。たとえば、記録膜の
流動が生じる領域が比較的狭い記録情報信号の前側に
は、ダミー信号を付加しなくてもよい。

【００２８】さらに記録開始位置のシフト幅を種々変え
て書き換えを行なったところ、記録情報信号の書き始め
位置をダミーの信号の１／２０〜１／２程度の範囲でシ
フトさせることにより、流動による再生信号波形歪みを
小さくできた。

【００２９】本実施例に用いたディスクのコントロール
データ部には、ダミーの信号のパターンに関する情報
（例えば、ダミー信号により記録された平均記録マーク
長が記録マーク間の平均スペース長よりも短くなるパタ
ーン、あるいは単一周波数からなるパターンなど）が予
め凹凸のピットとして記録されており、この情報に従っ
て記録を行なった。また、ＣｒＴｅなどの高融点材料を
添加していないＧｅ-Ｓｂ-Ｔｅ系記録膜やＡｇ-Ｉｎ-Ｓ
ｂ-Ｔｅ系記録膜においても、このようなダミー信号を
付加した記録波形を用いることにより流動抑制の効果は
あったが、ＣｒＴｅやＡｇ₂Ｔｅなどの高融点材料を添
加した記録膜の方が流動を緩和するための記録パワーマ
ージンが大きくて好ましい。

【００３０】図３は、本実施例の記録再生装置における
記録再生系の構成図の一例を示したものである。まず記
録時は、記録媒体に記録されているコントロールデータ
を読み取り、それに基づき記録すべき原信号（情報）を
変調器１８に入力して、使用する変調符号に変換する。
そして、目的の記録符号に対応した記録波形を記録波形
生成器１９により生成し、種々のパワーの記録パルス信
号として出力される。

【００３１】そして、記録開始位置をランダムにシフト
させるための記録開始位置制御器２０を経て、レーザ駆
動器２１が半導体レーザ２２の駆動電流を変調して、光
学ヘッド２３を通って回転しているディスク２４上にレ
ーザ光を集光して照射し、記録マークを形成する。再生
時は、ディスク２４の目的のアドレスから反射されたレ
ーザ光が受光器２５に取り込まれ電気信号に変換され
る。そしてこの電気信号は再生信号増幅器２６を通って
波形等化器２７に入力される。波形等化器２７を出た信
号は、２値波形に変換される。最終的には、２値信号を
弁別器２８、復号器２９によりデータビット列（情報）
となる。

【００３２】本実施例では、連続サーボ方式の例を示し
たが、サンプルサーボ方式でも同様な効果が得られた。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、記録領域の少なくとも
一方にダミー領域を有する記録媒体を用い、ダミーの信
号を、記録情報信号の前後の少なくとも一方に付加した
信号で情報の記録を行うことにより、記録領域は多数回
の書き換えによる記録膜の流動の影響を受けないため、
目的の記録情報を確実に再生できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例におけるディスク構造の断面図。

【図２】実施例におけるセクターフォーマットの一例の
概念図。

【図３】実施例に用いた情報の記録装置の構成図。

【符号の説明】

１…ポリカーボネート基板、２…ＺｎＳ−ＳｉＯ2誘電
体層、３…記録膜（Ｃｒ5Ｇｅ20Ｓｂ20Ｔｅ55）、４…
ＺｎＳ−ＳｉＯ2誘電体層、５…Ｓｉ反射層、６…Ａｌ
Ｔｉ合金反射層、７…紫外線硬化樹脂保護層、８…ホッ
トメルト接着層、９…保護板、１０…プリフォーマット
領域、１１…ギャップ領域、１２…ＶＦＯとＳＹＮＣ領
域、１３…データ領域、１４…記録領域、１５…前側の
ダミー領域、１６…後側のダミー領域、１７…回転ジッ
ターマージン用のバッファー領域、１８…変調器、１９
…記録波形生成器、２０…記録開始位置制御器、２１…
レーザ駆動器、２２…半導体レーザ、２３…光学ヘッ
ド、２４…ディスク、２５…受光器、２６…再生信号増
幅器、２７…波形等化器、２８…弁別器、２９…復号
器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 峯邑 浩行 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 合議体 審判長 内藤 二郎 審判官 田良島 潔 審判官 麻野 耕一 (56)参考文献 特開 平８−7276（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−153919（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−180410（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−212718（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 7/006

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】相変化記録膜を有する記録媒体に、エネル
   ギービームの照射によって、情報の記録を行う情報の記
   録方法において、 ダミーの信号を、前記記録情報信号の前後に付加し、前
   記記録情報信号の後側のダミーの信号は、前記記録情報
   信号の前側のダミー信号よりも長く、前記記録情報信号
   の前後に付加した前記ダミーの信号のデューティー比は
   ５０％以下であり、前記記録情報信号の記録開始位置を
   ランダムにシフトさせ、前記シフトの最大シフト幅が前
   記記録情報信号の前側及び後側のダミーの信号の長さよ
   りも短いことを特徴とする情報の記録方法。