JP3850037B2 - 光記録担体の書込み方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、光記録担体の情報層をパルス光ビームにより照射し、その情報層にデータを表すマークの各々をパルスの系列により書き込んで記録する方法に関するものである。本発明は、この記録方法を実施する光記録装置にも関するものである。この方法は記録担体に直接オーバライトを行う、即ち情報層に記録すべき情報を書き込むと同時に情報層に先に書き込まれた情報を消去するのに好適である。この方法は相変化材料からなる情報層に直接オーバライトを行うのに使用することができる。
頭書に記載の記録方法はApplied Physics, Vol.36(1997), pp.491-494にB.A.J.Jacobs等が発表した論文“Improved High-Density Phase-Change Recording”から既知である。マークは書込みパルスの系列により書き込まれ、現在書込み中のマークの間の先に書き込まれたマークは系列間に消去パワーを供給することにより消去する。既知の系列はパルス間に第１パワーレベル又はバイアスレベルを有するとともに、系列の最終パルスの後で消去パワーレベルに上昇する前にバイアスレベルに復帰する。既知の方法の欠点は、既知の方法を用いて書き込まれたマークの読取りにより得られる読取り信号のジッタを十分に低減することができない点にある。ジッタとは読取りディジタル信号のレベル遷移とクロック信号の対応する遷移との間の時間差の標準偏差、即ちこの時間差をクロックの１周期の持続時間で正規化したものである。
本発明の目的は、ジッタの低減が得られるマーク書込み記録方法を提供することにある。
本発明は、この目的を達成するために、頭書に記載の記録方法において、光ビームは系列のパルス間に第１パワーレベルを有し、系列の最終パルスの後に第２パワーレベルを有し、その後に第３パワーレベルを有し、且つ第１パワーレベルが第２パワーレベルより低く、第２パワーレベルが第３パワーレベルより低いことを特徴とする。
既知の方法の欠点は、マークの前縁により生ずるジッタとマークの後縁により生ずるジッタを独立に制御し得ない点にあることを見出した。既知の方法では第１パワーレベル又はバイアスレベルの変化が前縁ジッタ及び後縁ジッタの両方に影響を及ぼす。本発明の方法は、系列の最終パルスの後の低パワーレベルをパルス間の低パワーレベルと無関係にすることにより、新しい自由度を導入したものである。系列のパルス間の第１レベルは主として前縁ジッタに影響を及ぼすが、系列の最終パルスの後の第２レベルは主として後縁ジッタに影響を及ぼす。第１パワーレベルが第２パワーレベルより小さく且つ第２パワーレベルが第３パワーレベルより小さいとき、書き込まれるマークのジッタは既知の方法により書き込まれるマークのジッタより小さくなる。
既知の方法のバイアスパワーレベルの設定の公差はかなり厳しい。この理由のためにバイアスパワーレベルと冷却パワーレベルは部分的にオーバーラップする公差範囲を有するのみとなる。既知の方法はバイアスパワーレベルと冷却パワーレベルに対し等しい値を使用する。選択する値は最適バイアスパワーレベルと最適冷却パワーレベルとの間の妥協値とする。妥協値はそれぞれのパワーレベルに対し最適でないため、レベルの小さな変化がジッタのかなり大きな変化を生じ、公差範囲が小さくなる。本発明に従って、両パワーレベルを別々に調整する場合には、各レベルが広い公差範囲を有し、レベルの調整及び維持が簡単になり、記録装置を記録担体の特性の変化に対し一層大きな公差を有するものとすることができる。
第２パワーレベル、即ち系列の最終パルス直後のパワーレベルは第３パワーレベルの０．７５倍より低くするのが好ましい。第２パワーレベルは第３パワーレベルの０．２０倍より高くするのが好ましい。この範囲内では、系列の最終パルス後の情報層の冷却がマークの適切な形成のために十分に急速であるとともに、加熱がたった今書き込まれたマークの直後の先に書き込まれているマークの消去に対し十分となる。
第１パワーレベル、即ち系列内のパルス間のレベルは０から第３パワーレベルの０．３０倍の範囲内にするのが好ましい。この場合、系列内のパルスのデューティサイクルを大きくし、光源のピーク出力を低くすることができる。第１パワーレベルと第２パワーレベルとの間の差は第３パワーレベルの０．１倍より大きくするのが好ましい。いくつかの実施例では、第２パワーレベルは第１パワーレベルの１．５倍より大きくするのが好ましい。
使用する書込み速度が変化するとき、第２パワーレベルを維持する期間、即ちいわゆる冷却期間の持続時間を書込み速度に依存させるのが好ましい。系列の最終パルスの後であって、第３パワーレベルでの消去の開始前の冷却期間は系列の終了時に情報層の冷却を与える。冷却期間が短すぎる場合には、消去が早く開始しすぎ、たった今書き込まれたマークが多く消去されすぎる。他方、冷却期間が長すぎる場合には、消去が遅く開始しすぎ、たった今書き込まれたマークの直後の先に書き込まれたマークが消去されなくなる。所定の速度での書込み時に冷却期間の最適持続時間が存在する。書込み速度が変化するときは、冷却期間の持続時間を書込み速度に応じて変化させて書込み動作から消去動作への適切な遷移を得る必要がある。
一般に、種々の長さのマークが種々の長さのパルス系列により記録担体に書き込まれる。パルス系列が１つのパルスしか含まない場合には、この単一パルスの後の冷却期間中のパワーレベルは第２パワーレベルに等しくするのが好ましい。
本発明方法の好適実施例では、冷却期間の持続時間を書き込み速度の逆数に比例させる。冷却期間に対応する情報層上の長さは書込み速度及び記録担体のタイプと無関係に一定値にするのが好ましい。
冷却期間に対応する情報層上の長さは系列の最終光パルスにより加熱された区域と次の消去の開始とのオーバーラップに依存する。加熱区域の大きさは情報層上に集束光ビームにより形成される回折制限スポットの大きさに比例する。従って、冷却期間の長さはλ／ＮＡに比例させ、０．０９〜０．２７×λ／ＮＡの範囲内にするのが好ましい。ここで、λは情報層に入射する光ビームの波長及びＮＡはこの光ビームの開口数である。このことは、冷却期間は０．０９〜０．２７×λ／（ＮＡｖ）の範囲内の持続時間にするのが好ましく、ここでｖは書込み速度である。チャネルビット周期を用いると、冷却期間の持続時間は２．８５×１０⁶〜８．５４×１０⁶×λ／（ＮＡｖ）の範囲内にするのが好ましく、ここで２つの定数は秒^-1のディメンションを有する。冷却期間の持続時間を上記の範囲内に選択すると、対応する長さが書き込まれたマークの後縁が適切に規定されるような加熱区域のオーバーラップをもたらす。
系列内のマーク書込みパルスはほぼ等しい幅を有するものとし、マークを、書込み速度と無関係に、マークの単位長さにつきほぼ一定数のパルスにより書き込むのが好ましい。この場合には、書込み速度が変化しても所定の長さのマークを形成する書込みパルスの数を変化させる必要がないため、記録装置の制御ユニットを簡単慰することができる。ほぼ一定のパルス幅とマークの単位長さにつき一定のパルス数との組合せは単位長さ当たり等量の蓄積光エネルギーをもたらし、書込み速度と無関係に一定の幅を有するマークを形成することができる。この方法は離散数の長さのみを有するマーク、例えばいわゆるチャネルビット長の整数倍に等しい長さを有するマークを書き込むのに極めて好適である。この場合にはこのようなマークに対する書込みパルスの数はチャネルビット長の数−１又は２に等しくするのが好ましい。
一定の角速度（ＣＶＡ）で回転するディスク状記録担体を数個のゾーンに分割し、各ゾーンを一定の角密度で書き込むとともにこれらのゾーンをそれらの半径の増大につれて増大する角密度で書き込む実施例ではマークの単位長さ当たりのパルス数の小さな変化が起こり得る。
単位長さにつき一定の書込みパルス数及び等しいパルス幅はマークの前縁及び後縁には適用しない。一緒にほぼ１〜２チャネルビット長を構成するこれらの縁は過渡現象を形成し、本発明方法の特別の実施例ではこれを処理する。
パルスは書込み速度に依存する周波数を有するデータクロック信号に同期させるのが好適である。データクロックの周波数を書込み速度に比例させると、情報層上にほぼ一定の線情報密度を実現することができる。パルスのタイミングをデータクロックに結合させることにより全ての書込み速度でマークの適切な形成が得られる。この結合は制御ユニット内において簡単な電子的手段により実現することができる。
本発明本発明方を用いる記録装置の制御ユニットの簡単化は、パルスのパワーを書込み速度及びマークの長さと無関係に所定の書込みパワーレベルにほぼ維持することにより達成することができる。
比較的大きな速度差においては、書込みパワーを書込み速度の減少とともに増大するのが好ましい。書込みパワーは書込み速度に線形依存させるのが好ましい。この依存性の利点は１．５の変化比の速度変化時に既に顕著となる。書込み速度の２．５分の１への減少及び５％から２５％の範囲内の書込みパワーの関連する増大は書込み性能を改善する。高いパワーが低いデューティサイクルのために低速度において生ずる冷却の増大を補償する。
本発明の第２の特徴は本発明の記録方法を用いる光記録装置に関する。本発明は、光ビームを発生する光源と、光ビームのパワーを制御する制御ユニットとを具え、光記録担体の情報層を光ビームにより照射してその情報層にデータをマークの形態に記録する記録装置において、前記制御ユニットがマーク書込み用のパルスの系列を発生するとともに、光ビームのパワーを、この光ビームが前記系列のパルス間に第１パワーレベルを有し、系列の最終パルスの後に第２パワーレベルを有し、その後に第３パワーレベルを有するように制御し、且つ第１パワーレベルが第２パワーレベルより低く、第２パワーレベルが第３パワーレベルより低いことを特徴とする。
本発明の目的、特徴及び利点は図面に示す本発明の好適実施例の以下に記載する一層詳細な説明から明らかになる。図面において、
図１はデータ信号及び制御信号の時間関係を示す図であり、
図２はチャネルビット周期と書込み速度との関係を示し、
図３は低書込み速度における種々の信号の時間関係を示す図であり、
図４は低書込み速度における種々の信号の時間関係を示す図であり、
図５は本発明記録装置の構成図であり、
図６はこの記録装置のパルス発生器を示し、
図７は本発明に従って書き込まれた情報の測定結果を示す図である。
図１は本発明記録方法に使用する２つの信号を示す図である。図１ａはディジタルデータ信号の値を時間の関数として示し、この信号の値は記録すべき情報を表す。この信号の高レベルは論理値‘１’に、低レベルは論理値‘０’に対応し、またその逆に対応するものとすることができる。垂直破線はデータ信号に属するデータクロックのクロック信号の遷移を示す。データクロックの周期Ｔw（チャネルビット周期ともいう）はＴ1で示す。データ信号はデータクロックの遷移時に値を‘高’から‘低’に及び‘低’から‘高’に変化する。データ信号はいわゆるＥＦＭ又はＥＦＭ-plus符号化信号とすることができ、この信号は３Ｔ1〜１１Ｔ1の期間中‘低’にすることができ、また３Ｔ1〜１１Ｔ1の期間中‘高’にすることもできる。データ信号を記録するとき、‘高’期間は‘高’期間の持続時間又は幅に対応する長さを有するマークとして記録され、‘低’期間はマーク間の無書込み区域として記録され、‘低’期間の持続時間又は幅に対応する長さを有する。一般に、マークの長さはデータ信号のチャネルビット周期の数×書込み速度にほぼ等しい。従って、マークの長さはチャネルビット長で表すことができ、１チャネルビット長は１チャネルビット周期×書込み速度に等しい。
データは情報層を有する光記録担体に記録する。データを表すマークは光ビームにより情報層にトラックに沿って記録される。マークは周囲と異なる光学特性を有する情報層の区域であり、光学的に読み取ることができる。
図１ｂはデータ信号に対応する制御信号を示し、この制御信号は情報層にマークを書き込む光ビームのパワーを変調するのに使用される。光ビームのパワーレベルは制御信号のレベルに比例するものとする。そうでない場合には、制御信号のレベルを光ビームの正しいパワーレベルが得られるように調整する必要がある。図１ｂは２つのマークを書き込むための２つの書込みパルスの系列を示す。これらのパルスは等しい幅Ｔpを有するとともにＴ1のパルス周期を有する。図ではこれらのパルスの重心がデータクロックの遷移点に位置する。これらのパルスの後縁をクロック遷移と一致させることもできる。クロック遷移に対するこれらのパルスの位置精度は±Ｔp／５の範囲内にするのが好ましい。データ信号のＮチャネルビットの‘高’期間、いわゆるＮＴマークは図１に示す記録方法の実施例ではＮ−１個の書込みパルスを用いて記録する。ＮＴマークの記録のためにはＮ個又はＮ−２個の書込みパルスを使用することもできる。パルス間のパワーは光ビームの第１パワーレベル、いわゆるバイアスパワーレベルにある。パルスの高さは書込みパワーレベルに対応する。書込み系列の最終パルスの直後の期間、いわゆる冷却期間においては、光パワーは第２パワーレベル、即ち冷却パワーレベルにある。冷却期間の持続時間はチャネルビット周期Ｔ1の０．９〜１．１倍の範囲内にするのが好ましく、チャネルビット周期Ｔ1にほぼ等しくするのがより好ましい。
書込み系列の前及び後の光ビームのパワーは第３パワーレベル、即ち消去パワーレベルにあり、このパワーレベルは書き込むべきマークの間にある先に書き込まれたマークを消去する高さを有する。書込みパルスの前は、図１ｂに示すように、光パワーは第１書込みパルスの立上り縁まで消去パワーレベルに維持される。しかし、この系列は、他の系列も、バイアスパワーレベルから開始させることもできる。第１パルスの前のバイアスパワーレベル期間は１チャネルビット周期より短くして書き込むべきマークの直前の先に書き込まれたマークを適正に消去するのが好ましい。書込みパルス及び冷却期間に続いて光パワーをバイアスパワーレベルから消去パワーレベルに増大する。パルスの後縁がクロック遷移と一致する場合には、光パワーはクロック遷移において消去パワーレベルに増大する。図は数チャネルビット周期の持続時間に亘る連続消去パワーレベルを示す。しかし、消去はこのような期間中に一連の短いパルスにより行うこともできる。
消去パワーレベルは記録担体に先に記録された情報を消去し得る所定のパワーである。光学式記録装置は、記録担体に記録された消去パワーの値を読み出すことにより、又はこれを記録担体上記録された１以上の試験記録から導出することにより所要の消去パワーレベルを得ることができる。
上述のパルス系列のバイアスパワーレベルは書込みパルス間の光ビームの比較的低いパワーに対応し、書込みパルスによる照射後の情報層の急速冷却を可能にする。バイアスパワーレベルは消去パワーレベルの３０％より低くするのが好ましい。このレベルでは、パルス後に情報層の十分な冷却が得られる。これより高いバイアスパワーレベルでは、パルスによりたった今書き込まれた効果がパルス間の期間における不十分な冷却及び次のパルスによる加熱のために悪化し得る。消去パワーレベルの０〜３０％の範囲内で選択すべきバイアスパワーの実際の値は個々の記録担体の組成に依存し、記録担体上で測定されるジッタ対バイアスパワープロットの最小値から、又は記録担体に記録された記録パラメータに関する情報から決定することができる。バイアスパワーが零より大きいとき、これが次の書込みパルスに対し若干の予熱を与えるため、書込みパルスに必要とされる書込みパワーを低減することができる。
冷却期間の光パワーレベル、即ち冷却パワーレベルは消去パワーレベルの２０％〜７５％の範囲内の値に設定する。消去パワーレベルの７５％より高い冷却パワーは書込み系列の最終パルス後の加熱が大きくなりすぎ、その結果として、マーク書込み用パルス系列の後の消去が早く開始しすぎ、たった今書き込まれたマークの終端部を不明確に消去することになる。これはマークの読取り時のジッタを増大する。最適値より低い冷却パワーレベルはマークの後縁により生ずるジッタの増大をもたらす。その理由は、この場合には、たった今書き込まれたマーク直後の先に書き込まれているマークが正しく消去されないためである。読取りレベルは消去パワーレベルの約２５％に設定するのが好ましく、バイアスパワーレベルは消去パワーの０〜３０％の範囲内の値に設定するのが好ましい。
実験の結果、ある製造者からの一群の記録担体は７．５ｍＷの書込みパワーレベル、１．８ｍＷの消去パワーレベル、０．５ｍＷの冷却パワーレベル及び０ｍＷのバイアスパワーレベルを必要とすることがわかった。他の製造者からの一群の記録担体は１ｍＷの冷却パワーレベル及び０．５ｍＷのバイアスパワーレベルで最適なオーバライト特性を示した。いくつかの記録担体に対しては、最適バイアスパワーレベルは０．２ｍＷの読取りレベルに等しくすることができる。
本発明記録方法の上述の例では、書込みは書込みパルスの系列により相変化材料の結晶質周囲部分内に非晶質部分を形成することにより達成される。本発明の方法は、結晶質のマークが光ビームによりパルスの系列の間のパワーレベルで非晶質周囲部分内に形成されるように適用することもできること明らかである。
本発明による上述のパワーレベルは種々の書込み速度で使用するのに極めて好適である。書込み処理中の書込み速度の変化の影響を、一定の角速度で回転するとともにほぼ一定の線情報密度を有するディスク記録担体について図２を参照して以下に説明する。書込み速度は記録担体の情報層と光ビームによりこの層上に形成されるスポットとの相対速度の大きさである。記録担体上にデータを書き込むとき、書込み速度が情報層上の光ビームの位置の関数として変化し得る。一定の角速度で回転するディスク記録担体上にデータを書き込むとき、書込み速度の変化が起こる。これは、半径に依存しないデータ速度で書き込むときにも、半径に依存して増大するデータ速度で書き込むときにもあてはまる。図２は書込み速度Ｖとチャネルビット周期Ｔwの逆数との関係を示すグラフである。光ビームがディスクの書込み可能領域の外周近くのトラックを走査するとき、書込み速度はかなり高い。この速度は図２にＶ1で示されている。図に示すように、この書込み速度に属するチャネルビット周期ＴwはＴ1に等しく、かなり短い。光ビームがディスクの書込み可能領域の内周近くのトラックを走査するとき、書込み速度Ｖ2は外周近くのトラックより低くなる。トラックに沿って同一のマーク線密度を実現するためには、チャネルビット周期ＴwをＴ1より長いＴ2にする必要がある。この関係が図２に、書込み速度Ｖとチャネルビット周期Ｔw又はパルス周期の逆数との比例関係を示す直線で示されている。その結果として、書込み速度がディスクの外周から内周に、例えば２倍に増大するときは、チャネルビット周期もほぼ２倍に増大させる必要がある。換言すれば、データクロックの周波数を書込み中のトラックの半径の増大につれて増大させる必要がある。
その周波数を外部パラメータ、ここでは書込み中のトラックの半径、に連続的に適応させる必要があるクロック回路はかなり複雑になる。従って、本発明の特別の実施例では、クロック回路はクロックの周波数を半径の増大につれて段階的に増大して各段階ごとに安定なクロック信号を発生し得るようにする。この段階的増大が図２に階段状の曲線で示されている。図ではディスクの内周と外周との間の部分が１０個のゾーンに分割されている。各ゾーンにおいてクロック周波数は一定である。このようにゾーンに分割したディスクはゾーン定角速度（ＺＣＡＶ）ディスクという。一般に、ゾーンの数は、外径／内径比が２の場合において、記録担体の最高情報密度とデータクロックの周波数変化の最低数との間の妥協に応じて、５〜３０とする。この範囲のゾーンの数では、データクロック周波数及び書込み速度をディスクのどこでも図２の階段曲線で与えられる最適な関係に近づけることが保証される。各ゾーン内において単位長さ当たりのパルス数は半径の増大につれてわずかに増大する。ゾーンに亘って平均化した単位長さ当たりのパルス数は書き込み速度に無関係になる。単位長さ当たりのパルス数の変化は速度変化及びゾーンの数に依存する。この変化は、５ｍ／ｓの最低速度及び１２ｍ／ｓの最高速度で５つのゾーンの場合には１８％である。
図１ｂは記録担体の外周における制御信号を示し、Ｔ1はディスクの外周における書込み速度Ｖ1に属するチャネルビット周期である。図３はディスクの内周における制御信号を示す。図１及び図３は同一の尺度で描かれている。内周におけるデータクロックの周波数は外周におけるデータクロック周波数の１／２である。従って、内周におけるチャネルビット周期Ｔ2は外周におけるチャネルビット周期Ｔ1の２倍の長さになる。図３ａは６Ｔマークに対するデータ信号を示す。６チャネルビットマークが５つのパルスにより書き込まれ、それらの重心は垂直破線で示すデータクロック信号の遷移に位置する。これらのパルスの幅はＴp、即ち外周近くで使用する書込みパルスと同一の幅に等しい。チャネルクロック周期はＴ2に等しい。消去パワーのスイッチオン及びオフのタイミングも外周近くと同一である。記録担体の熱動作は、外周近くにに書き込まれるＮチャネルビットマークが内周近くに書き込まれるＮチャネルビットマークと同一の長さ及び幅を有するように行われる。従って、書き込まれるマークの単位長さ当たりの書込みパルスの数は書込み速度と無関係となる。この書込み方法によればデータクロックの周波数のみを変化させることにより異なる書込み速度でマークを書き込むことができる。従って、制御装置の電気的実現が比較的簡単になる。
パルス系列がＴpと異なる幅を有する第１パルス及び最終パルスを具える場合には、これらの幅は書込み速度の変化とともに変化させない。第１パルスと次のパルスとの間の間隔及び最後から１つ前のパルスと最終パルスとの間の間隔は書込み速度に対し幅Ｔpを有するパルスの間隔と同一の依存性を有するようにする。
図３ｂの系列の最終パルス後の冷却期間はチャネルクロック周期Ｔ2に等しい持続時間を有する。本発明の記録方法のこの実施例では冷却期間の持続時間は書込み速度Ｖの逆数に比例する。
冷却期間の持続時間の書込み速度に応じた調整は多くのタイプのパルス系列に適用することができる。マーク書込み用のパルス系列はＫ−Ｌ（Ｍ）の表記で表すことができ、ここでＫ及びＬは系列内の第１パルス及び最終パルスの幅をチャネルビット周期単位で与える数値であり、ＭはＮＴマークを書き込むための系列内のパルスの数を与える整数である。系列内の他のパルスはチャネルビット周期の半分の幅を有する。パルスの持続時間は高速度、即ち上述の例では速度Ｖ1での書込みに対応するものとする。図１ｂに示す幅Ｔpの１０個のパルス及び２個のパルスをそれぞれ具える２つのパルス系列は０．５−０．５（Ｎ−１）により表すことができる。このような系列により書き込まれたマークは読取り時に低いジッタ値を示す。
図１ｂにおいてマークに対する系列の第１書込みパルスは、系列の中央における書込みパルスの場合のように他のパルスが先行しない。従って、情報層は第１書込みパルスの情報層への入射時に先行パルスにより予熱されない。これは情報層の温度上昇不足を生じ、マークの前縁近くにおいて幅の減少を生じ得る。この過渡現象を図１に示す記録方法では消去パワーレベルを第１書込みパルスの開始まで維持して情報層を消去パワーにより予熱することにより解決している。もっと大きい予熱が必要とされる場合には、書込み系列の第１パルスのレベルを増大させることができる。或いは又、第１パルスの幅を増大させることができる。例えば系列内の後続のパルスの幅の２倍に等しい幅により高信頼度の記録を与えることができる。この場合にはパルス系列は１−０．５（Ｎ−１）となる。第１パルスの長い幅を消去パワーレベルの第１パルスの開始までの維持と組み合わせるのが好ましい。
比較的低い書込みパワーを必要とする書込みパルス系列は１．５−０．５（Ｎ−２）である。この系列は１１Ｔマークの書込み用に９個のパルスを含む。
書き込まれたマークの品質は、系列の最後のパルスの幅を大きくすることにより向上させることができる。マークの後部に蓄積される追加のエネルギーがこの位置に先に書き込まれているマークの消去を改善する。この場合には最終パルスの幅は０．６〜１．５倍のチャネルビット周期にするのが好ましい。相変化情報層に情報を書き込むのに使用する場合には、最終パルスの幅は比較的短い、即ち４０ｎｓより短い結晶化時間を有する相変化層に対しは０．６〜０．７５倍が好適であり、比較的長い、即ち１００ｎｓより長い結晶化時間を有する相変化層に対しては１〜１．５倍にするのが好ましい。長い最終パルスを有する系列の一例は０．５−Ｘ（Ｎ−１）（但し、Ｘは０．６〜１．５倍のチャネルビット周期）である。もっと対称な系列は１．０−１．０（Ｎ−２）である。
上述の系列により行われる記録の品質は、これらの系列の後に本発明に従うパワーレベルを有する冷却期間を与えることにより向上させることができる。
図４は本発明記録方法の２つの実施例による制御信号を示す。図４ａはデータ信号を示し、図４ｂは図３ｂと同様に低い書込み速度における系列１．０−０．５（Ｎ−１）の場合の６チャネルビットマーク書込み用の対応する制御信号を示す。しかし、消去パワーはデータ信号の立上り縁において、即ち第１書込みパルスの終了より１データクロック周期＋半パルス幅前にスイッチオフされる。更に、第１書込みパルスの幅が、書込みパワーを幅Ｔpの書込みパルスの場合より早くスイッチオンする、即ち第１パルスのクロック遷移のＴp／２後に終了するパルスの終了よりＴpだけ早くスイッチオンすることにより増大される。この追加の幅は書き込まれるマークの前縁において情報層に蓄積されるエネルギーを増大させ、この第１書込みパルス前のパルスによる予熱の不足を補償する。記録方法の他の実施例では、第１書込みパルスの書込みパワーのみを第１書込みパルスの幅の代わりに増大させる。冷却期間の持続時間は１チャネルビット周期Ｔwに等しくする。
図４ｃは別の実施例によるＴ2のチャネルビット周期における６Ｔマーク書込み用のパルス系列１．０−０．５（Ｎ−１）を示す。第１パルスは４つの後続のパルスの幅の２倍の幅を有する。後続の各パルスの幅はチャネルビット周期Ｔ1の半分に等しい。後続のパルスはデータクロックの遷移時に開始する。後続のパルス間の時間幅はほぼ等しい。最終パルスの後の冷却期間はチャネルビット周期Ｔwの半分の幅を有する。
本発明方法では上述したようなマーク書込み用パルス系列の種々の実施例を使用することができる。パルス幅及びパルス周期からなるパルスパターンを所定の速度において最適にし、次いでパルス幅を同一の値に維持するとともにパルス周期を速度に応じて変化させることにより種々の速度での書込みに適応させる。
記録方法の一実施例では、記録装置は例えばディスク形態の記録担体への書込み動作を、最初にディスク上に蓄積されている書込みパラメータを読み取ることにより開始する。これらのパラメータの１つはこの特定のタイプのディスクに必要とされる書込みパワーである。光ディスクにおいて通常行われているようにディスクの内周の書込みを開始する代わりに、装置は最初にマークを外周近くに書き込むことによりテストランを行うのが好ましい。その理由は、書込みパラメータの値はＣＡＶ及びＺＣＡＶ記録担体においては内周近くより外周近くの方が一層臨界的であるからである。テストランによって装置の書込みパワーを校正し、外周における適切な書込みのためのパルス幅Ｔpの値を決定する。テストマークの品質は、例えばマークからの読取り信号のジッタを測定することにより決定することができる。この決定は各光学式記録装置内に通常存在する誤り検出回路により検出される誤りを計数することにより行うこともできる。書込み速度の最適化は一般に光源の所定の最大パワーにおいて書込みパルス幅Ｔpが外周におけるチャネルビット周期Ｔw、即ちＴ1の半分にほぼ等しくなるようにする。図１は外周近くにおける書込みパルス系列を示し、ほぼ５０％のデューティサイクルの制御信号がマーク書込み時に示されている。外周近くにおける５０％のデューティサイクルの書込みパルスは好適値であり、このデューティサイクルは４０％〜７５％の範囲内の値とすることができる。ディスクの異なる半径位置での書き込み時には、パルス幅及びパルスパワーをほぼ一定に維持しながら、チャネルビット周期Ｔwのみを半径、又は図２の直線又は階段曲線に従って走査速度に適応させる必要がある。
特別の場合には、書込み速度の減少時に、書込みパワーを僅かに増大させることにより記録方法の改善を達成することができる。実験の結果、特定の記録担体に対しては７．６ｍ／ｓから３ｍ／ｓへの書込み速度の減少は１０．５ｍｗから１３ｍｗへの書込みパワーの増大を必要とすることが確かめられた。従って、書込み速度の２．５分の１の減少は書込みパワーの２５％の増大を必要とする。他の記録担体に対しては、書込み速度の同一の減少に対し１０％の書込みパワーの増大が測定された。記録担体上に、ディスク上の種々の半径に対するいくつかの書込みパワー値を、媒体メーカ又はこの記録担体にテストランを実行する最初のユーザが蓄積しておくことができる。この場合には記録装置はこれらの値間に補間を行ってディスク上の任意の半径に対する最適書込みパワーを得ることができる。補間は線形補間又は２次以上の高次の補間とすることができる。記録装置は各書込みセッション前に種々の半径位置にテスト記録を行い、これらのテストから各半径におけるパラメータの適切な値を決定することもできる。
図５は一定の角速度で回転するディスク状光記録媒体上に記録する本発明の記録装置を示す。記録すべき情報を含むデータ信号Ｓ_Dは制御ユニット１に供給される。この制御ユニットは上述の方法に従ってデータ信号から制御信号を形成する。制御ユニット１の出力端子に与えられる制御信号Ｓ_Cは光源２に供給される。制御信号は光源により発生される光ビーム３のパワーを制御する。制御信号の値は書込みパワーレベル、消去パワーレベル、バイアスパワーレベル及び冷却パワーレベルを表す値の間で切り換わる。光ビームはレンズ４によりディスク状の記録担体６の情報層５の上に集束される。記録担体はテープ状のものとすることもできる。ディスク状記録担体はその中心を中心としてモータ７により一定の角速度で回転する。光源２を矢８で示すようにディスクに対し半径方向に移動させることにより、情報層５の情報領域をビーム３により照射することができる。位置センサ９は、光源２の半径方向変位を決定することにより、又は情報層から読み取られた信号から位置を導出することにより光ビームの半径位置を検出する。この位置情報はクロック発生器１０に供給され、この発生器はディスク６の中心からの光ビーム３の半径距離とともに増大する周波数を有するデータクロック信号Ｓ_Kを発生する。一般に、クロック信号は水晶クロックから取り出され、例えば水晶クロック信号を半径距離に依存する数で分周することにより取り出される。制御ユニット１はデータ信号Ｓ_Dとクロック信号Ｓ_Cを例えばＡＮＤゲートにより制御信号に組み合わせて、制御信号がクロック信号に同期したほぼ等しいパルス幅及び等しいパワーの書込みパルスを含むようにする。制御ユニットはデータ信号及びクロック信号によりトリガされる単安定マルチバイブレータを用いて等しい幅のパルスを発生させることができる。このマルチバイブレータはマーク書込み用パルス系列の異なる長さの第１パルス及び最終パルスを使用可能にするためにパルス幅を可調整にするのが好ましい。書込みパルスの数は書込みマークの単位長さにつき一定である。制御ユニットは書込み速度と無関係に所定のマークの書込みのために同一の書込みパルス系列を発生し、パルスの発生速度のみが書込み速度とともに、即ち光ビームの半径位置とともに変化する。書込み系列の最終パルスの後縁が回路１１をトリガし、この回路が１データクロック周期後にトリガパルスを発生する。このトリガパルスは制御回路１に供給される。制御回路は制御信号Ｓ_Cを系列の最終パルスの後縁とトリガパルスとの間の時間インターバル中冷却パワーレベルに設定する。こうして冷却期間の持続時間は１データクロック周期に等しくなり、ディスク上の半径又は書込み速度に逆比例して変化する。
記録装置を単一速度での記録に使用する場合には、クロック発生器１０は固定の周波数にプリセットし、できれば記録担体６の回転速度の変化の補正手段を設ける。位置センサ９はクロック発生器１０を制御する必要はなく、省略することができる。回路１１は制御ユニット１と組み合わせることができる。この場合、制御ユニットは冷却期間の持続時間をデータクロック及び書込み速度、光ビームの開口数及び波長の値に依存して設定する。
図６は制御信号の種々のレベルを供給する制御回路１の部分を示す。電流源１２は４つの出力端子はＡ，Ｂ，Ｃ及びＤを有する。出力端子Ａは光源に供給するとバイアスパワーレベルを有する光ビームを発生する電流を供給する。同様に、出力端子Ｂ，Ｃ，及びＤはそれぞれ冷却パワーレベル、消去パワーレベル及び書込みパワーレベルを発生する電流である。各出力端子Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤの電流はスイッチ１３、１４、１５及び１６により遮断することができる。これらのスイッチはデータ信号及びクロック信号により制御されるパターン発生器１７により駆動される。発生器１７はデータ信号を所望のパターンに従って書込みパルスの系列に変換する。種々のパターンを制御ユニット１のメモリに記憶しておき、このメモリから書き込むべきマークに対応する所定のパターンを読み出すことができる。系列内の所定の瞬時に存在するパワーレベルに依存して、適切なスイッチ１３−１６を閉じる。図示の実施例では、一時に１つのスイッチが閉じる。電流の加算を用いることによりこのようなスイッチングを簡単化することもできる。この場合には、例えば電流源の１つの出力がバイアスパワーレベルに対応する電流を供給し、他の出力が書込みパワーレベルからバイアスパワーレベルを引いた値に対応する電流を供給する。系列中、バイアスパワーレベルに対するスイッチを閉じたままにするとともに、書込みパワーレベルーバイアスパワーレベルに対するスイッチをパルス系列に依存して開閉する。２つの出力の加算後に、光源を制御する所望の電流が得られる。
図７は既知の方法及び本発明の方法を用いて相変化記録担体に行った記録の実験結果を示す。実験中、マークは４８８ｎｍの波長及び０．６０のＮＡを有する光ビームを用いて４．３ｍ／ｓの一定の速度で記録担体に書き込んだ。チャネルビット長は１３４ｎｍとした。５０％のデューティサイクル及び１チャネルビット周期に等しい冷却期間の持続時間を有する０．５−０．５（Ｎ−１）パルス系列を用いた。既知の方法では次のパワー、即ち６．０ｍＷの書込みパワーレベル、２．０ｍＷの消去パワーレベル、０．２ｍＷのバイアスパワーレベルを用いた。既知の方法ではバイアスパワーレベルと冷却パワーレベルは同一の値を有する。本発明の方法では既知の方法と同一の書込みパワーレベル及び消去パワーレベルを用いたが、バイアスパワーレベルは０ｍＷに設定し、冷却パワーレベルは０．５ｍＷに設定した。ＥＦＭ-plus符号化データを相変化記録担体の同一の領域に繰り返しランダムにオーバライトした。次いでマークを読み取り、得られた読取り信号のジッタを書き込まれたマークの前縁及び後縁ついて測定した。
図７は所定数のダイレクトオーバライト（ＤＯＷ）サイクル後に情報信号について測定した結果を示す。実線曲線及び点線曲線は既知の方法を用いて書き込まれたマークの後縁及び前縁の測定ジッタを示す。後縁ジッタは最初に増大し次いで減少したが、前縁ジッタは約１００ＤＯＷサイクル後に増大した。破線及び一点鎖線は本発明の方法を用いて書き込まれたマークの後縁及び前縁の測定ジッタを示す。前縁ジッタも後縁ジッタも既知の方法を使用する場合より低いこと明らかである。既知の方法の０．２ｍＷパワーレベルはバイアスパワーレベルとしては高すぎ、消去パワーレベルとしては低すぎること明らかである。本発明によれば後縁ジッタの初期増大がほとんど消滅され、前縁ジッタの増大も相当低減された。
他の記録担体についての実験では、最適パワーレベルを除いて、上述の実験と同一のパラメータ値を用いた。既知の方法で使用したレベルは、６ｍＷの書込みパワーレベル、２ｍＷの消去パワーレベル及び０．５ｍＷのバイアス及び冷却パワーレベルである。本発明の方法では、書き込みパワーレベル及び消去パワーレベルに対しては既知の方法と同一の値を使用したが、バイアスパワーレベルは０ｍＷ及び冷却パワーレベルは０．５ｍＷにした。ジッタの改善は前縁ジッタに対し最も顕著であり、後縁ジッタの改善はこれより小さかった。これは、既知の方法の０．５ｍＷの妥協値はバイアスパワーレベルとしては高すぎ、冷却パワーレベルとして適切である事実から説明することができる。
特定の範囲の冷却期間持続時間に対する上述の利点は種々の速度で記録する方法においても得られるのみならず、単一の速度で記録する方法においても得られる。
本発明の記録方法は相変化情報層にマークを記録する、特に結晶質情報層に非晶質マークを書き込むのに極めて好適である。相変化材料の非晶質化及び結晶化のために特にディスクの内周における短い書込みパルスにより書込みプロセスの適切な制御を得ることができる。
本発明の記録方法は、例えばディスクの異なるタイプの情報層のために種々の書込み速度用に設計された種々の記録担体にデータを記録するのに使用することもできる。パルス幅は最高書込み速度を有する記録担体のチャネルビット周期に対し決定する。低い書込み速度のディスクを記録するときは、パルス幅は変化させないで、チャネルビット周期のみを記録担体の仕様に従って増大させる。従って、記録装置は種々のタイプの記録担体を、単にチャネルビット周期及び必要に応じ書込みパワーを変化させることにより記録することができる。バイアスパワーレベル及び冷却パワーレベルに対する最適値は、前縁ジッタ及び後縁ジッタをバイアス及び冷却パワーレベルの関数として最小にすることにより見つけ出すことができる。

Claims (7)

1. 光記録担体の情報層をパルス光ビームにより照射し、その情報層にデータを表すマークの各々をパルスの系列により書き込んで記録する方法において、前記光ビームは前記系列のパルス間に第１パワーレベルを有し、前記系列の最終パルスの後に第２パワーレベルを有し、その後に第３パワーレベルを有し、且つ第１パワーレベルが第２パワーレベルより低く、第２パワーレベルが第３パワーレベルより低いことを特徴とする記録方法。
2. 第２パワーレベルは第３パワーレベルの０．２０倍から０．７５倍の範囲内であることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 第１パワーレベルは０から第３パワーレベルの０．３０倍の範囲内にであることを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 種々の書込み速度で書き込む場合に、第２パワーレベルを書込み速度に依存する持続時間を有する冷却期間中維持することを特徴とする請求項１記載の方法。
5. λを光りビームの波長、ＮＡを情報層上のビームの開口数、及びｖを書込み速度とするとき、第２パワーレベルを、０．０９〜０．２７×λ／（ＮＡ・ｖ）の範囲内の持続時間を有する冷却期間中維持することを特徴とする請求項１記載の方法。
6. 光ビームを発生する光源と、光ビームのパワーを制御する制御ユニットとを具え、光記録担体の情報層を光ビームにより照射してその情報層にデータをマークの形態に記録する光学式記録装置において、前記制御ユニットがマーク書込み用のパルスの系列を発生するとともに、光ビームのパワーを、この光ビームが前記系列のパルス間に第１パワーレベルを有し、前記系列の最終パルスの後に第２パワーレベルを有し、その後に第３パワーレベルを有するように制御し、且つ第１パワーレベルが第２パワーレベルより低く、第２パワーレベルが第３パワーレベルより低いことを特徴とする光学式記録装置
7. 第２パワーレベルは第３パワーレベルの０．２０倍から０．７５倍の範囲内であることを特徴とする請求項１記載の光学式記録装置。

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