JP3866598B2 - 光情報記録方法および媒体 - Google Patents

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    • G11B7/0062Overwriting strategies, e.g. recording pulse sequences with erasing level used for phase-change media

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  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
  • Optical Head (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、CD−RW、DVD−RAM、DVD−RW、DVD+RW、PD等の相変化型光ディスクに関する。
【0002】
【従来の技術】
情報記録再生方法として、パルス分割して記録する方法があるが(特開平9−219021)、走査速度によりパルス数を変化させることに関する記述はない。また、光記録方法及び光記録媒体に関して、パルス分割して記録する方法があるが(特開2001−331936)、半径位置によって、パルス数を変更する記述はない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
近年、光情報記録媒体の高速記録が進んでいる。特にコンパクトディスクをベースとした記録媒体であるCD−Rは記録モードの簡易さと幅広い記録速度マージンから高速化が進み、基準速度からその32倍相当の記録まで可能になっている。同様にコンパクトディスクをベースとした書き換え型ディスクCD−RWがあるが、記録モードが急冷、徐冷を制御することによって行う相変化材料を記録層材料に用いているため、熱記録モードが複雑で高速化には困難が多いことが知られている。また、記録方法も複雑であり、記録するマークの大きさに応じてパルス分割し、強度変調された光を照射することによるため、CD−R系の記録方法に対して、発光素子に求められる応答性が高くなければならず、記録装置としても困難が多くなっている。さらに、ディスク状の媒体に高速記録する場合は、回転数を上げることが必要である。
【0004】
そこで、従来のCLV(Constant Linear Velocity:線速度一定)で走査して記録する場合は、内周部の回転数を非常に上げる必要があるため高速化には適さない。それに対して、CAV(Constant Angular Velocity:各速度一定)で走査して記録する場合は、回転数を一定にしてなおかつ、ディスク外周部では高い線速度で記録できるのでメリットが大きい。
CAVで記録する場合は、実際の線速度は5インチ径のディスク状媒体の場合は内周部と外周部で2.4倍分の速度差が発生する。つまり、異なる走査速度で同一の特性を実現する記録媒体および記録方法が必要となっている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板上に少なくとも1層以上の記録層と少なくとも1層以上の反射層を有する媒体に光を照射しCAVまたはZ−CLVで走査することで記録層に相変化を生じさせることで情報の記録、再生、書換えまたは消去を行うディスク状の光情報記録媒体の記録方法において、長さLの記録マークを形成するためのマルチパルスがN1/L>N2/L(N1はr<r0のときのパルス数、N2はr≧r0のときのパルス数、rはディスク状の光情報記録媒体の半径位置、r0は任意の半径である)であり、少なくともL=6T記録ではr<r0でN1/L=5/(6T)、r≧r0でN2/L=3/(6T)、L=5T記録ではr<r0でN1/L=4/(5T)、r≧r0でN2/L=2/(5T)であるパターンを含むことを特徴とする光情報記録媒体の記録方法を提供することができた。
【0006】
以下、本発明について詳述する。
本発明の光情報記録媒体への記録方法は、媒体中の記録層に光ビームを集光し、媒体を走査することで行う。記録は光ビームの強度変調によって行う。記録される情報は任意のものであるが、記録する際にはマーク長変調、マークエッジ変調またはパルス幅変調(PWM)と呼ばれる方法で変調された情報を記録する。PWM変調の方法としては、記録するデータの長さ等に従って任意の変調方式を採用して良いが、例としてコンパクトディスクのEFM変調、DVDのEFM+変調などがある。このようなPWM変調された情報は基本周期Tに対してnTの長さのマークとマーク間のスペース(ランド)として媒体上に記録される。このとき、nは自然数であり変調方式によってその範囲が決定される。EFM変調の場合はn=3〜11であり、EFM+変調ではn=3〜11、14となっている。
【0007】
前記のようなnTのマークを形成するには、記録層に集光された光を照射することで形成する。このような光記録装置の構成例として、ディスク状の光情報記録媒体の場合について図1に示す。
(1)ディスク状光情報記録媒体1はその中心を固定され、(2)回転モータ2に接続される。これによりディスク1の回転速度が制御され、(3)光ピックアップ4との相対速度つまりビームの走査速度Vが制御される。(3)光ピックアップ4からはコリメータレンズ、対物レンズ等の単数または複数のレンズ3で集光されたビームが射出され(1)の媒体内の記録層近傍に焦点があうように制御される。情報の記録はPWM変調された情報を(4)記録信号変調装置にて強度変調され、光ピックアップから記録光として射出され媒体に照射される。
【0008】
記録光の強度変調の方式には多数の法式があるが、制御のしやすさからパルス発光を用いる。パルス発光の手法としては、ひとつの記録マークに対してひとつのパルス発光で記録するシングルパルス法と、ひとつの記録マークに対して複数のパルス発光を用いるマルチパルス法とに分けられる。マルチパルス法の発光波形の例を図2に示す。例は図2(a)に示すように6Tの長さのマークを記録する場合についてである。ここで記録極性の例はLow to Highであり、図2(a)のHighレベル(1と記述)がマークに相当し、Lowレベル(0と記述)がスペース(マーク)に相当する。
【0009】
図2(b)〜(d)にマルチパルス法の例を示す。ここで図に示す通りパルスの数は任意に設定できる。図2(b)の例では6Tの長さのマークを記録する場合に5個のパルス発光を用いる場合である。つまりnTの長さのマークを記録するために、N=(n−1)個のパルスを用いる。パルスの強度はPw、Pe、Pbに分けられ強度変調されている。それぞれの強度はPw>Pe>Pbの関係にあり、Pwは記録パワーと呼ばれ、この強度で発光している時間と強さでマークの特性が決定される。それに対してPbはバイアスレベルと呼ばれ、媒体に影響しない程度、好ましくは再生パワー以下に押さえられ、通常は0.5〜2mW程度である。PwとPbで変調されたパルスを照射することで、媒体の記録層を溶融からの急冷状態にするため相変化を発生し、反射率の低い状態、アモルファス状態のマークを形成できる。Peは消去パワーまたはイレースパワーであり、スペースを記録すなわちマークを記録するときに照射する強度である。PeはPwの0.1倍から0.7倍程度であり、さらに好ましくは0.2〜0.6の範囲である。Peを照射することで記録層を溶融状態から徐冷または結晶化温度以上からの徐冷を行うことになり、反射率の高い結晶化状態となる。つまりスペースが記録(マークが消去)される。
【0010】
各パルスの幅は任意に設定できるが、1パルス目を広めに設定し、2パルス以降のパルス幅Tmpは同一とするのが制御上単純であると同時に多種の長さのマークを形成する場合にマーク長のばらつきを押さえることができるため有利である。Tmpはマルチパルス法を用いる場合、1パルス目の発光幅Ttop、最後の冷却パルス幅Toffを固有の幅に設定することができる。Ttopは0.2T〜1.5Tの範囲であることが好ましく、Tmpは0.2T〜0.7Tの範囲であることが好ましく、Toffは0.2T〜1.5Tの範囲にあることが好ましい。
【0011】
図2のマルチパルス法を用いる場合、パルスの数も重要な要因となる。パルスの数としては、図2の(b)に示すN=(n−1)個のパルスで記録するのが最も単純でありマーク長さをそろえる上で有利である。N=(n−1)個のマルチパルス法はCD−RW、DVD−RW等の相変化記録媒体の記録方法として採用されている。マルチパルス法は記録する走査速度に対してTmpを変化させることで、異なる記録速度でも同等の記録パワーで記録することが可能となる。その例としてHS CD−RWの標準規格であるオレンジブックパート3 volume2で採用されている手法があり、記録線速4.8m/s(4倍速)ではTmp=0.2Tであり、9.6m/s(8倍速)ではTmp=0.4T、12.0m/s(10倍速)では0.5Tとなっている。このように記録パワーをそろえることが可能であるため、本来CLV記録が主流であるCD−RWにCAV記録または半径位置ごとに走査速度をCAV的に変化させ、CLVで擬似的なCAVを行うゾーンCLV法等が採用できる。他の例としてN=(n−2)個のパルスで記録する例を図2(c)に示した。
【0012】
このようなマルチパルス法は短いマークも長いマークを記録する場合も媒体の熱伝導の影響を受けにくく、均一にエネルギーを加えることが可能なため、ひずみの少ないマークを形成することができ、ジッタを改善できる。また媒体にかかるエネルギー量も小さくなるため、多数回の繰り返し記録でも劣化が遅い傾向にある。しかし、基本クロック周期に近い細い発光パルスを射出する必要があるため、高周波数に対応でき、応答の速い回路(レーザーダイオード、アナログ回路)が必要となる。つまり、CAV記録を行った場合には、ディスク半径をrとするとき、rがある半径r0よりも外周であるr≧r0の領域では発光パルスがLDの周波数特性などの影響でひずんでしまう。ひずみの例を図3に示す。図3の点線が理想的な発光波形の場合、高速になると図3(a)の実線のように、LDの回路の周波数特性により、ひずんでしまう。さらに高速になると図3(b)の実線のようになり、波形がひずむと同時にPwがΔPw分だけ低下してしまい、パワーがかからないというデメリットが発生する。さらに、PbがΔPb分だけ高くなってしまい、十分な冷却効果が得られないという問題が発生する。つまり、マークの形成の効率が著しく低下するために、十分な変調度が確保できなくなってしまう。
【0013】
そこで、特開2001−056958で開示されているパルスの発光周期を2倍にする方法がある。この方法では、N=(n−1)個のパルスで記録する場合に比べてPwの発光の実時間が長いため、媒体に高い効率でエネルギーが照射され、速い走査線速でも低いパワーで高い特性が確保できる。また、高速記録に対応するために、発光波形がひずんでしまう場合でも、パルス幅が広いために、図3(c)に示す通り、ひずみの影響を受けにくく、Pw低下、Pb上昇を防止することができる。しかし、このような2T周期の記録方法を用いた場合には、長さL=nTのマークのためにn=2m+1とn=2mの場合(m=1、2、3・・・・)にパルスの数Nが同一になる。つまり、m=1の時(L=2T、3Tのマーク)はN=1個のパルスで記録し、m=2の時(L=4T、5T)はN=2個のパルスで記録する。そのため、パルスの発光タイミング、パルスの発光の長さ等を、それぞれのLに対して個別に決定する必要がある。
【0014】
図4に光記録媒体の特性である変調度のPw依存性と記録方法依存性を示す。通常記録速度によらず、変調度は図4(a)の曲線に示すような曲線をとる。つまり、Pwが高いほど高い変調度がでる。一般に変調度が高いほど再生信頼性があるとみなされ、一般には0.5以上、さらに好ましくは0.6以上であることが好ましい。つまり高いPwほど良い特性が得られる。しかし、高い走査速度で記録する場合は、同一のPwであっても、媒体に照射されるエネルギー量は減少するため、一般に変調度は低くなる。さらに、図3(b)に示したように、発光波形にひずみが発生した場合は、さらにエネルギー量が減少してしまう。結果として、図4(b)に示すように低い変調度となってしまう。一方図2(d)に示す記録方法を用いた場合は、高い走査速度で記録しても、高い変調度を確保することができ図4(c)に示す通りになり、従って良好な記録特性をえることが可能となる。
【0015】
ここで、CAV記録または擬似的なCAV記録である、Zone CLVを考える。これらの記録方法においては、図5に示す通り走査速度vはディスク半径位置rに対して線形に変動し、外周部に行くほど高い。つまりr1<r2ならばV1<V2の関係が成り立つ。本発明の記録方法は、ある基準半径r=r0よりも内周であるr<r0の領域では、長さLのマークを記録するパルス数N1とし、あるr≧r0では長さLのマークを記録するためにN2のパルスで記録し、かつN1/L>N2/L(請求項1)であることを特徴とする。
【0016】
例えばr<r0で図2(b)の記録方法を用い、r≧r0で図2()の記録方法を用いた場合、L=6TでN1=5、N2=3となるため、r<r0でN1/L=5/(6T)
r≧r0でN2/L=3/(6T)
であり、N1/L>N2/Lとなる。
さらにL=5Tではr<r0でN1/L=4/(T)
r≧r0でN2/L=2/(T)
であり、N1/L>N2/Lとなる。このような記録方法を用いることにより、r≧r0の高い走査速度の領域でも、適したストラテジに変更できるため、良好な記録信号特性を得ることができる。
【0017】
さらに、本発明の記録方法においては、r<r0とr≧r0の領域のPwをそれぞれPw1、Pw2とするとき、Pw1>Pw2であることを特徴とする(請求項3)。
図4について説明したとおり、N1/Lが小さいほど変調度が高くなる傾向にある。rに対する変調度の変動を図6に示す。Pw1=Pw2の場合をd−Iに、Pw1>Pw2の場合をd−IIに示す。d−Iの場合は、r=r0で変調度が不連続に変わってしまう。そこで、d−IIとすることで、変調度の不連続を解消することができる。従って図7に示すようにPwをr=r0で変更することが好ましい。また、Pw2は0.7Pw1〜0.9Pw1の範囲にあることがさらに好ましい。
【0018】
本発明の記録方法においては、r<r0でのPeをPe1、r≧r0でのPeをPe2としたとき、(Pe1/Pw1)/(Pe2/Pw2)<1であることが好ましく(請求項4)、さらに好ましくは(Pe1/Pw1)/(Pe2/Pw2)≧0.7である。この範囲とすることで、r≧r0での繰り返し記録後のジッタを低減することができる(請求項5)。つまり、図9に示す通り、r=r0でPe/Pwをd−IIに示す通りに変更することによって繰り返し記録(DOW:Direct Over Write)後のジッタを低減することが可能となる。ジッタは図10に示す通り、一回目の書換え後ではPwの増加に対してJT1に示す通り減少するが、1000回後のジッタはJT1KのようにPwの増加に伴い増加する傾向にある。しかし、Pe/Pwを下げることにより、JT1K’のように低下させることが可能となる。このJT1000はN/Lが低いと高くなる傾向にあるため、r≧r0の領域では、Pe/Pwを下げることが好ましい。図9に示す通りにPe/Pwを変化させると、DOW後のジッタを図8に示す通りd−Iからd−IIに下げることが可能となる。
【0019】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示す。
実施例1
連続グルーブを転写したCD−RW用のポリカーボネート製基板上に下部誘電体層、記録層、上部誘電体層、反射放熱層を準じ積層した。下部保護層、上部保護層にはZnS−SiO2の混合物を用いた。成膜には真空成膜法の1種であるRFマグネトロンスパッタリング法を用い、各層の膜厚を80nm、20nmとした。
記録層の材料としては、相変化合金であるGaSbTe合金に添加物としてGeを添加したものを用いた。その組成比をGaαSbβTeγGeδとしたとき0.04≦α≦0.08
0.73≦β≦0.79
0.19≦γ≦0.21
0.01≦η≦0.05
の範囲であった。但しα+β+γ+η=1.0である。
【0020】
記録層の成膜にはArガス雰囲気を用いたDCマグネトロンスパッタリング法を用い、その膜厚は20nmとした。反射放熱層の材料として、Agを用いた。Agの純度は99.9%wtとした。反射層の成膜には記録層と同様のDCマグネトロンスパッタリング法を用いた。反射放熱層の膜厚は150nmとした。スパッタ膜を積層した基板上に樹脂製の保護膜を作成し光ディスクとした。保護層の樹脂としては紫外線硬化樹脂をスピンコート法で均一に塗布し紫外線を照射し硬化させることで成膜した。保護層の膜厚は4〜10μmの膜厚であった。得られた光ディスクは記録層全面が非晶質状態のため、結晶化する必要がある。市販の相変化光ディスク用初期化装置を使用して全面を初期化した。初期化装置は高出力半導体レーザーをディスクに照射・走査することで行う。走査速度は5.0m/sとし、照射するビーム径は幅80μmであった。
得られたディスクはグルーブ反射率20%のCD−RWディスクとなった。
【0021】
このCD−RWディスクをCAVで回転させ記録を行い、記録特性を評価した。評価装置にはパルステック工業製CD−RW評価装置DDU1000を使用した。ディスクを4800rpmでCAV回転させ、半径位置rと基本クロックfを変動させ記録を行った。半径位置rとクロックfの関係を表1に示す。記録に用いた光ピックアップの仕様は以下のとおりであった。
NA=0.50:λ=780nm:再生パワー=0.7mW:Pwの範囲:20〜35mW
【0022】
【表1】
Figure 0003866598
【0023】
r0=40mmとし、r<r0では図2(b)の方法、r≧r0では図2(d)の方法を採用した。ここで、Pw1=30mW、Pw2=27mWとした。また、Pe1/Pw1=0.3、Pe2/Pw2=0.4とした。また、Ttop、Tmp、Toffを表2に示した。
記録は各半径位置でオーバーライト1回、1000回行い変調度、ジッタを測定した。但し、r=40mmでは図11に示す通り記録方法を変更する個所を設けたため、r=39.8mmでも測定を行った。測定結果を図12〜14に示す。CD−RWの標準規格によると、変調度は0.55以上、ジッタは35ns以下とある。この基準から判断すると、変調度の変動も小さく、オーバーライト後のジッタも良好であると判断できる。
【0024】
【表2】
Figure 0003866598
【0025】
以下に比較例を示す。
比較例1
実施例1で作製したディスクに同様の記録の実験を行った。ただし、記録方法は図2(b)のみ使用し、Pw=30mW、Pe/Pw=0.3とした。Ttop、Tmp、Toffは実施例と同一とした。実施例と同様の評価を行った結果を図12〜図14に実施例と併記した。
半径が大きくなると変調度が著しく低下し、ジッタも悪化している。
【0026】
【発明の効果】
1.請求項
光情報記録媒体の記録方法においては、ディスク半径rが大きい媒体の外周部でエネルギー効率の高いパルス分割方法を用いているので、CAV(Constant Angular Velocity:各速度一定記録)またはZ−CLV(Zone−Constant Linear Velocity:半径位置ごとに線速度を変更し、擬似的にCAVを実現する方法)を用い外周部で高い走査速度になる場合でも、低い記録パワーで十分な変調度をとる事ができる。
2.請求項〜請求項
光情報記録媒体の記録方法においては、記録パルス数の変化と同時に記録パワーPw、消去パワーPeのそれぞれを最適化しているため、外周部の高速記録の領域でも高い変調度を確保しつつ、良好なジッタを確保することができる。
3.請求項
媒体の構成材料が最適化しているため、請求項1から請求項に記載の記録方法を適用した場合に高変調度かつ低ジッタの情報を記録することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】ディスク状の光情報記録媒体の構成を説明した図である。
【図2】マルチパルス法の発光波形の例を説明した図である。
【図3】CAV記録を行った場合に生じるひずみを説明した図である。
【図4】光記録媒体の特性である変調度のPw依存性と記録方法依存性を説明した図である。
【図5】CAV記録または擬似的なCAV記録法において、ディスク半径位置rに対して走査速度vが線形に変動を説明した図である。
【図6】ディスク半径位置rに対する変調度の変動を説明した図である。
【図7】Pwをr=r0で変更することが好ましいことを説明した図である。
【図8】図9に示す通りにPe/Pwを変化させると、DOW後のジッタをd−Iからd−IIに下げることが可能となることを説明した図である。
【図9】r=r0でPe/Pwをd−IIに示す通りに変更することによって繰り返し記録(DOW)後のジッタを低減することが可能となることを説明した図である。
【図10】Pwの増加に対してジッタの変化を説明した図である。
【図11】実施例1の記録方法を説明した図である。
【図12】実施例1の測定結果を説明した図である。
【図13】実施例1の測定結果を説明した図である。
【図14】実施例1の測定結果を説明した図である。
【符号の説明】
1 ディスク状光情報記録媒体
2 回転モータ
3 レンズ
4 光ピックアップ
Pw パルスの強度
Pe パルスの強度
Pb パルスの強度
Tmp 2パルス以降のパルス幅
Ttop 1パルス目の発光幅
Toff 最後の冷却パルス幅
n 変調方式によってその範囲が決定される自然数

Claims (5)

  1. 基板上に少なくとも1層以上の記録層と少なくとも1層以上の反射層を有する媒体に光を照射しCAVまたはZ−CLVで走査することで記録層に相変化を生じさせることで情報の記録、再生、書換えまたは消去を行うディスク状の光情報記録媒体の記録方法において、長さLの記録マークを形成するためのマルチパルスがN1/L>N2/L(N1はr<r0のときのパルス数、N2はr≧r0のときのパルス数、rはディスク状の光情報記録媒体の半径位置、r0は任意の半径である)であり、少なくともL=6T記録ではr<r0でN1/L=5/(6T)、r≧r0でN2/L=3/(6T)、L=5T記録ではr<r0でN1/L=4/(5T)、r≧r0でN2/L=2/(5T)であるパターンを含むことを特徴とする光情報記録媒体の記録方法。
  2. 請求項1に記載の光情報記録媒体の記録方法において、記録時に照射する光がPw、Pe、Pbの3レベル(Pw>Pe>Pb)で強度変調され、Pw1>Pw2(r<r0の時にPw=Pw1、r≧r0のときPw=Pw2)であることを特徴とする光情報記録媒体の記録方法。
  3. 請求項1〜2のいずれかに記載の光情報記録媒体において、(Pe1/Pw1)/(Pe2/Pw2)<1(r<r0のときPe=Pe1、r≧r0のときPe=Pe2)であることを特徴とする光情報記録媒体の記録方法。
  4. 請求項3に記載の光情報記録媒体の記録方法において、(Pe1/Pw1)/(Pe2/Pw2)≧0.7であることを特徴とする光情報記録媒体の記録方法。
  5. 請求項1〜4のいずれかに記載の光情報記録媒体の記録方法において、該光情報記録媒体の記録層材料がSb、Teを主成分とする材料、Ge、Ga、Sb、Teを含む合金またはGe、In、Sb、Teを主成分とする材料であることを特徴とする光情報記録媒体の記録方法。
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