JP4069928B2 - 相変化型光記録媒体の検査方法、相変化型光記録媒体装置 - Google Patents

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Description

本発明は、相変化型光記録媒体の検査方法及び相変化型光記録媒体装置に関し、特に高温環境におけるオーバーライトの繰り返しによる相変化型光記録媒体の再生信号の品質劣化を評価する検査方法とその検査を実施する相変化型光記録媒体装置に係わる。
従来、相変化型光記録媒体(以下、「光ディスク」と称する。)では、照射されるレーザパワーの差で結晶状態と非結晶状態(アモルファス)間の相変化が生じる材料からなる記録層が透明基板上に設けてある。記録時はレーザ光を記録層に照射して部分的に溶融し、熱拡散により急冷、固化することでアモルファスの記録マークが形成される。また消去時には記録マークにレーザ光を照射し、記録層の融点以下、かつ結晶化温度以上の温度に加熱することによって、アモルファスの記録マークを結晶化し、もとの未記録状態に戻す。これらの処理を繰り返すことによって相変化型光ディスクに対して、繰り返し書き換え、いわゆる繰り返しオーバーライトを行うことができる。
しかし、光ディスクにオーバーライトを繰り返すと、記録層の物質移動による該記録層の膜厚変化や、記録層に接する誘電体層中の物質の記録層への拡散などにより、ジッター特性の悪化、信号振幅の低下などが生じ、信号誤り率が増加するという問題があった。
この問題を解決するため、記録層の真上又は真下に金属層を設けて、記録層内に生じた熱をこの金属層に拡散させることにより、オーバーライト時に記録層にかかる熱的ダメージを減少させて、オーバーライトの繰り返しに対する記録層の耐久性を向上させるようにした技術が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
特開平6−36352号公報
ところで、この繰り返しオーバーライトによる再生信号の品質劣化は、常温環境よりも高温環境で顕著になることがわかっている。したがって、相変化型光ディスクとしては、記録再生ドライブが高温環境で使用された場合を想定して、高温環境での繰り返しオーバーライト特性を保証することが必要であるが、一方で光ディスクの検査装置は精密機器であり、高温環境では検査装置の測定精度が保証されないという問題がある。このため、高温環境での高精度の繰り返しオーバーライトによる品質劣化の検査は、行なわれていないというのが実状であった。
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、繰り返し書き換え可能な相変化型の光記録媒体について、高温環境におけるオーバーライトの繰り返しによる再生信号の品質劣化を、常温環境下での検査により精度良く評価できるようにすることを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、照射されるレーザパワーの差で結晶−非結晶の相変化が生じる材料からなる記録層を設けてなる相変化型光記録媒体に対して、常温環境において、再生信号のジッターが最小となるレーザパワーより一定値大きなレーザパワーで同一トラックを繰り返しオーバーライトし、一定回数オーバーライト後の再生信号のジッター値を測定する。そして、高温環境においてジッター値が最小となるレーザパワーで同一トラックを一定回数オーバーライト後に測定したジッター値と、常温環境における一定回数オーバーライト後のジッター値との相関関係に基づいて、高温環境における相変化型光記録媒体の品質の合否を判定することを特徴とする。好適な実施形態として、例えば常温環境で測定されたジッター値が基準値以下かどうかにより高温環境における相変化型光記録媒体の品質の合否を判定する。
斯かる本発明によれば、常温で最適パワーよりやや大きいレーザパワーで繰り返しオーバーライトし、オーバーライト後のジッター値を測定することによって、高温での繰り返しオーバーライトによる相変化型光記録媒体の特性劣化を精度良く簡易に測定することができる。
本発明によれば、常温での繰り返しオーバーライト後の再生信号のジッター値を測定することにより、高温環境においてオーバーライトを繰り返した場合の再生信号の品質劣化を予測することができるので、検査装置に負担を掛けることなく、相変化型光記録媒体の高温での耐久性を精度良く測定できるようになり、仕様に対する合否を正確かつ簡易に判定することができるという効果がある。
以下、本発明による相変化型光記録媒体の検査方法及びその検査に用いられる相変化型光記録媒体装置の実施の形態について、図1〜図5を参照しながら説明する。
まず、本発明の一実施の形態の例の相変化型光記録媒体(以下、「光ディスク」と称する。)の検査に使用される検査装置(相変化型光記録媒体装置)を、図1に示す。なお、図1に示す光ディスク検査装置1の構成は一例であって、この例に限られるものではない。
光ディスク検査装置1は、書き換え可能な相変化型の光ディスク2を回転駆動する駆動装置3と、光ディスク2にレーザ光を照射するとともにレーザ光照射による光ディスク2からの反射光を受光する光ピックアップ装置4とを備えている。
駆動装置3は、光ディスク2を回転駆動するためのスピンドルモータ5及び光ディスク2を径方向に移動させるフィードモータ6を備えている。スピンドルモータ5の回転軸にはターンテーブル7が固定されており、同ターンテーブル7上に光ディスク2が着脱可能に組み付けられるようになっている。また、スピンドルモータ5内には、スピンドルモータ5の回転すなわちターンテーブル7(光ディスク2)の回転を検出して、その回転の状態を表す回転検出信号を出力するエンコーダ8が組み込まれている。
また、スピンドルモータ5の回転は、スピンドルモータ制御回路11によって制御される。スピンドルモータ制御回路11は、ウォブル信号取出し回路12から供給されたウォブル信号と、後述する2値化回路27から供給されるデジタル信号(光ディスクの再生信号)とを用いて、光ディスク2上の光スポットが線速度一定で同光ディスク2に対して移動するように、スピンドルモータ5の回転速度を制御する。
このスピンドルモータ制御回路11には、コントローラ13からの速度制御信号も入力され、この速度制御信号により、光ディスク2上の光スポットの線速度が切り換えられる(例えば、基準速度に対して2倍速度、4倍速度など)ようになっている。この場合、前記クロック信号の周波数を逓倍して、この逓倍されたクロック信号と上記ウォブル信号との同期をとるようにすればよい。
フィードモータ6は、スクリューロッド10を介して、スピンドルモータ5を固定支持するとともに光ディスク2の径方向の移動のみが許容された支持部材9に連結されている。スクリューロッド10は、その一端にてフィードモータ6の回転軸に一体回転するように連結され、その他端に支持部材9に固着されたナット(図示略)に螺合している。したがって、フィードモータ6が回転すると、スピンドルモータ5、ターンテーブル7及び支持部材9はスクリューロッド10及びナットからなるねじ機構により光ディスク2の径方向に変位する。
そして、フィードモータ6内にも、フィードモータ6の回転を検出して、上記エンコーダ8と同様な回転検出信号を出力する不図示のエンコーダが組み込まれている。このエンコーダからの回転検出信号はスレッドサーボ回路14に供給される。スレッドサーボ回路14は、この回転検出信号に加えて、トラッキングサーボ信号を用いてフィードモータ6の回転を制御して、スピンドルモータ5、ターンテーブル7及び支持部材9の光ディスク2の径方向への変位を制御する。具体的には、入力装置15により指定された光スポットの光ディスク2上の径方向位置を表す信号がコントローラ13から入力されて、エンコーダ8からの回転検出信号を用いて、光スポットをこの指定された径方向位置に移動させる。また、トラッキングサーボ信号を用いて、光スポットが光ディスク2のトラックを追従して移動するように制御する。
一方、光ピックアップ装置4は、レーザ光源16、コリメートレンズ17、偏光ビームスプリッタ18、1/4波長板19、対物レンズ20、シリンドリカルレンズ21及びフォトディテクタ22を備えている。そして、この光ピックアップ装置4においては、レーザ光源16からのレーザ光を、コリメートレンズ17、偏光ビームスプリッタ18、1/4波長板19及び対物レンズ20を介して、光ディスク2に集光させ、光ディスク2上に光スポットを形成する。また、この光ディスク2に形成された光スポットからの反射光は、対物レンズ20、1/4波長板19、偏光ビームスプリッタ18及びシリンドリカルレンズ21を介して、フォトディテクタ22に導かれて受光される。フォトディテクタ22は、分割線で区切られた4つの同一正方形状の受光素子からなる4分割受光素子によって構成されており、各受光素子は受光量に比例した検出信号A,B,C,Dをそれぞれ受光信号として出力する。
また、この光ピックアップ装置4は、フォーカスアクチュエータ23、トラッキングアクチュエータ24も備えている。フォーカスアクチュエータ23は、対物レンズ20をレーザ光の光軸方向(光ディスク2の盤面と垂直方向)に駆動する。トラッキングアクチュエータ24は、対物レンズ20を光ディスク2の径方向に駆動する。
この光ディスク検査装置1は、フォトディテクタ22に接続されてその検出信号A,B,C,Dを増幅する増幅回路(図示略)を備えている。この増幅回路には、再生信号生成回路25、フォーカスエラー信号生成回路32及びトラッキングエラー信号生成回路34が接続されている。
再生信号生成回路25は、増幅回路からの信号に基づいて再生信号(フォトディテクタ22からの検出信号A〜Dの合算信号A+B+C+DからなるSUM信号)を生成する。この再生信号は、イコライズ回路で構成された波形等価回路26によってその振幅が周波数に応じて補正されて、2値化回路27に出力される。そして、2値化回路27にて2値化すなわちデジタル信号に変換されて、ジッター計測装置28に供給される。ジッター計測装置28においては、再生信号のジッターが計測され、再生信号の品質劣化の評価材料として利用される。また、波形等価回路26の出力は、デジタルオシロスコープで構成された波形評価装置29にも供給され、再生信号の対称性、記録マーク長ごとの振幅比など、再生信号の波形に関する評価がなされる。
これらジッター計測装置28及び波形評価装置29は、コンピュータによって構成され制御手段として機能するコントローラ13の制御の下に、上記再生信号に関する評価結果をコントローラ13に供給する。したがって、コントローラ13は、これらの評価結果を用いて光ディスク2を検査することになる。また、2値化回路27からのデジタル信号は、前述のようにスピンドルモータ5の制御のために、スピンドルモータ制御回路11にも出力される。
フォーカスエラー信号生成回路32は、増幅回路を介したフォトディテクタ22からの検出信号A〜Dを用いた演算(具体的には、非点収差法による(A+C)−(B+D)の演算)により、フォーカスエラー信号を生成して、フォーカスサーボ回路33に出力する。フォーカスサーボ回路33は、フォーカスエラー信号に基づいてフォーカスサーボ信号を生成してドライブ回路30に供給する。ドライブ回路30は、フォーカスサーボ信号に応じてフォーカスアクチュエータ23を駆動制御して、対物レンズ20を光軸方向に変位させてフォーカスサーボ制御する。
また、トラッキングエラー信号生成回路34は、増幅回路を介してフォトディテクタ22からの検出信号A〜Dを用いた演算(具体的には、(A+B)−(C+D)の演算)により、トラッキングエラー信号を生成して、トラッキングサーボ回路35に出力する。トラッキングサーボ回路35は、トラッキングエラー信号に基づいてトラッキングサーボ信号を生成してドライブ回路31に供給する。ドライブ回路31は、トラッキングサーボ信号に応じてトラッキングアクチュエータ24を駆動制御して、対物レンズ20を光ディスク2の径方向に変位させてトラッキングサーボ制御する。
そして、トラッキングエラー信号生成回路34にて生成されたトラッキングエラー信号は、バンドパスフィルタからなるウォブル信号取出し回路12にも供給される。ウォブル信号取出し回路12は、トラッキングエラー信号からウォブル信号を取出してスピンドルモータ制御回路11に供給する。この供給されたウォブル信号は、スピンドルモータ制御回路11において、光ディスクを線速度一定で回転させるために用いられる。また、トラッキングサーボ回路35にて生成されたトラッキングサーボ信号は、スレッドサーボ回路14にも供給される。スレッドサーボ回路14においては、供給されたトラッキングサーボ信号から直流的成分が抽出されて、同抽出された直流的成分がフィードモータ6の制御に用いられる。このトラッキングサーボ信号は、スレッドサーボ回路14にて光スポットのトラック追従のために利用される。
コントローラ13には、キーボードなどの入力装置15も接続されている。キーボードは、この光ディスク検査装置1の動作に関するユーザによる指示を入力するもので、例えば光ディスク2上における光スポットの線速度の大きさ(線速度の切り換え)を指示する。また、コントローラ13は、この入力装置15の指示に応じて、光ディスク2上における光スポットの線速度の大きさ表す速度制御信号をスピンドルモータ制御回路11に出力して、線速度(スピンドルモータ5の回転速度)を切り換え制御する。さらに、コントローラ13は、レーザ光源16に対する発光制御も行う。例えば入力装置15からの指示により、光ディスク2に照射するレーザ光のパワーを切り換える。
測定対象である相変化型の光ディスク2には、照射されるレーザパワーの差により、結晶状態−非結晶状態間の相変化が生じる材料からなる記録層が透明基板上に設けてある。この記録層では、レーザ光源16から強いパワーのレーザ光を短時間照射し、融点以上に急熱して溶融させた後に、急冷して非晶質化させることにより、記録マークが形成される。また、この記録マークに比較的弱いパワーのレーザ光を照射し、融点より低い結晶化可能温度範囲まで昇温した後に、徐冷して結晶化させることにより消去が行なわれる。
すなわち、記録の際には、情報信号に応じて、例えば図2に示すようなレーザパワー波形に変調されたスポット状のレーザ光を記録層に照射する。この図2において、横軸は時間、縦軸はレーザパワーを表している。光ディスク2はレーザ光照射前の状態に係わらず、記録パワー(P1)、すなわち非晶質化レベルのレーザ光が照射された部分は非晶質状態となり、また、消去パワー(P2)、すなわち結晶化レベルのレーザ光が照射された部分は結晶状態となる。このようなオーバーライトにより記録層に対して記録マークの形成、消去が行われる。そして、再生は、弱いレベル(P3)のレーザ光を照射して、結晶状態と非晶質状態の反射光量の変化を検出することにより行われる。上記記録パワー(P1)及び消去パワー(P2)は、それぞれ再生ジッターが最小となるレーザパワー(最適パワー)に設定されている。
このような光ディスク2においては、記録層の同一トラックに対して何度もオーバーライトを繰り返すと、熱的ダメージの蓄積により、記録層を成す薄膜の膜厚が変動し、初期の記録層の特性を保持できずエラーが発生し、記録信号に忠実な再生信号を得ることができなくなってくる。この繰り返しオーバーライトによるディスクの特性劣化は常温環境よりも高温環境で顕著に現れ、さらに特性劣化の程度は光ディスクによっても異なる。
書き換え可能な相変化型光ディスク2の例として、DVDフォーラムで規格化されているDVD−RW(DVD-ReWritable)メディアについて、光ディスク検査装置1を用いて特性劣化を測定した結果を、図3A,Bを参照して説明する。
図3A,Bは、2つのDVD−RWのディスクA、Bについて、それぞれ高温及び常温での繰り返しオーバーライトによるジッター値の測定結果の一例を示す。本例の測定では、高温を約60℃、常温を約20℃に設定し、最適パワーで1000回オーバーライトした。また、標準のDVDの回転速度(線速度)は3.5m/sであるが、2倍の7.0m/sで測定を行った。本例は、通常の倍の回転速度で測定したが、通常の回転速度においてもほぼ同様の結果が得られる。
図3A,Bから読み取れるように、常温ではディスクA,Bともにジッター劣化は小さいが、高温では回数を重ねる程にディスクによりジッター値に差が生じ、ディスクAのジッターが大きく劣化していることが分かる。すなわち、高温環境で測定を実施するとディスクの品質の差を容易に見分けることができるが、常温環境での通常の検査では特性劣化を予想することが困難である。なお、DVD+RWアライアンスで規格化されたDVD+RWメディアでも同様の結果が得られた。
そこで、本願は、常温での検査により、高温での繰り返しオーバーライトによる光ディスクの特性劣化を評価するために、常温環境において、ジッターが最小となる記録パワー(最適パワー)より一定値大きな記録パワーで繰り返しオーバーライトし、一定回数、例えば1000回繰り返し後の再生信号のジッター値を測定した。すなわち、図2に示すように、最適な非晶質化レベル(P1)、及び結晶化レベル(P2)のレーザパワーよりも、それぞれ一定値大きなレーザパワーP1´,P2´で繰り返しオーバーライトを行った。このとき、レーザパワーの記録パワーレベル(P1´)と消去パワーレベル(P2´)の比率は、記録パワーレベル(P1)と消去パワーレベル(P2)の比率と同一であり、一定に保持されている。上記測定より、以下のような結果を得た。
上記ディスクA,Bに対して、常温環境において異なるレーザパワーで1000回繰り返しオーバーライトを行った後に再生信号のジッター値を測定した結果を、図4に示す。横軸はレーザパワーの最適パワーに対する変更値、縦軸はジッター計測装置28で計測されたジッター値を示し、レーザパワー0%のときを最適パワーとしている。
図4に示されるように、ディスクA,B共にレーザパワーの増加に伴ってジッターは劣化するが、最適パワーより10%大きいレーザパワーでは、ディスクBのジッターは12%程度であるのに対して、ディスクAではジッターが合格品質の一つの基準とされる15%程度になっている。また、最適パワーより15%大きいレーザパワーでは、ディスクAのジッターが、この測定で使用した光ディスク検査装置1では測定できない程に更に大きく劣化している。なお、この例では、オーバーライトの繰り返し回数を1000回としているが、ディスクのジッターの差が認識できる回数であれば、この例に限らない。
次に、数種類の相変化型光ディスクに対して、高温環境(60℃)にて最適パワーで1000回繰り返しオーバーライトした後のジッター値の実測値と、常温環境にて最適パワーより10%大きいレーザパワーで1000回繰り返しオーバーライトした後の再生信号ジッター値の相関を、図5に示す。図5に示すように、両者にはほぼ線形な相関関係を見出すことができる。最適パワーより10%〜15%程度大きいレーザパワーで測定を行った場合もほぼ同様の結果が得られた。このことから常温で最適パワーよりやや大きいレーザパワーで繰り返しオーバーライトすることにより、高温での繰り返しオーバーライトによる光ディスクの特性劣化を予測可能であることが確認できる。
上述の実施の形態による検査時の測定条件としては、図4より、常温環境での検査時の照射レーザ光のレーザパワーは、少なくとも最適パワーより10%程度大きく、かつ同15%程度までが適当と考えられる。
また、図5に示すように、高温環境での繰り返しオーバーライト後の再生信号のジッター値が約15%のとき、常温環境で最適パワーより10%大きいレーザパワーでのオーバーライト後のジッター値も約15%であることから、一つの基準として、常温で例えば1000回繰り返しオーバーライト後の再生信号のジッター値が15%以下であることを、ディスクの良否の判定基準とすると好適である。例えば、再生信号のジッター値を測定し、コントローラ13にてその測定値が不図示の不揮発性メモリに記憶しておいた光ディスクのジッターの基準値以下であるか判定し、その判定結果に基づき仕様に対する合否を判断する。
なお、図5に示す相関関係が、仮に高温での繰り返しオーバーライト後の再生信号のジッター値が約15%のときに、常温で最適パワーより10%大きいレーザパワーでのオーバーライト後のジッター値が約13%であった場合、常温でのジッター値13%以下のときに高温での基準値15%を満たすものと判断することができる。また、本例では高温でのジッター値の基準値を15%としたが、メディアの仕様に応じて適宜設定することが望ましい。
上述した構成によれば、書き換え可能な相変化型の光ディスクについて、常温での測定により、高温環境においてオーバーライトを繰り返した場合の再生信号の品質劣化を予測することができるので、検査装置に負担を掛けることなく、相変化型光ディスクの高温での耐久性を精度良く測定できるようになり、仕様に対する合否を正確かつ簡易に判定することができる。
なお、本発明は上述した実施の形態の例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を取り得ることは勿論である。
本発明による光記録媒体の検査方法に使用される光ディスク検査装置の構成例を示すブロック図である。 本発明による光記録媒体の検査方法におけるレーザパワー変調波形の一例を示す線図である。 2つの光記録媒体について、それぞれ高温及び常温での繰り返しオーバーライトによるジッター値の測定結果の一例を示した線図である。 本発明の光記録媒体の検査方法による、異なるレーザパワーによる繰り返しオーバーライト後のジッター値の測定結果の一例を示した線図である。 本発明の光記録媒体の検査方法による、高温で繰り返しオーバーライトした後のジッター値の実測値と、常温で最適パワーより10%大きいレーザパワーで繰り返ししオーバーライトした後のジッター値の相関を示した図である。
符号の説明
1…光ディスク検査装置、2…光ディスク、4…光ピックアップ装置、13…コントローラ、15…入力装置、16…レーザ光源、22…フォトディテクタ、25…再生信号生成回路、26…波形等価回路、27…2値化回路27、28…ジッター計測装置

Claims (9)

  1. 変化型光記録媒体に対して、常温環境において、再生信号のジッター値が最小となるレーザパワーより大きな所定のレーザパワーを前記相変化型光記録媒体に照射するステップと、
    前記所定のレーザパワーで同一トラックを繰り返しオーバーライトするステップと、
    一定回数オーバーライト後の再生信号のジッター値を測定するステップと、
    高温環境において前記ジッター値が最小となるレーザパワーで同一トラックを前記一定回数オーバーライト後に測定したジッター値と、前記常温環境における前記一定回数オーバーライト後の前記ジッター値との相関関係に基づいて、前記高温環境における前記相変化型光記録媒体の品質の合否を判定するステップと、
    を含むことを特徴とする相変化型光記録媒体の検査方法。
  2. 前記常温環境で測定されたジッター値が基準値以下かどうかにより、前記高温環境における前記相変化型光記録媒体の品質の合否を判定する
    ことを特徴とする請求項1に記載の相変化型光記録媒体の検査方法。
  3. 前記高温環境は約60℃、前記常温環境は約20℃である
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の相変化型光記録媒体の検査方法。
  4. 前記所定のレーザパワーは、前記ジッター値が最小となるレーザパワーより10〜15%大きい値である
    ことを特徴とする請求項1又は3に記載の相変化型光記録媒体の検査方法。
  5. 前記常温環境における前記一定回数オーバーライト後のジッター値の前記基準値が、15%である
    ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の相変化型光記録媒体の検査方法。
  6. 検査時において繰り返しオーバーライトするときのレーザパワーの記録パワーレベルと消去パワーレベルの比率は、通常時において繰り返しオーバーライトするときのレーザパワーの記録パワーレベルと消去パワーレベルの比率と同一である
    ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の相変化型光記録媒体の検査方法。
  7. 前記高温環境及び前記常温環境における前記オーバーライト回数が、少なくとも1000回である
    ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の相変化型光記録媒体の検査方法。
  8. 前記相変化型光記録媒体は、DVD−RW又はDVD+RWメディアである
    ことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の相変化型光記録媒体の検査方法。
  9. 相変化型光記録媒体に対して信号を記録する相変化型光記録媒体装置であって、
    常温環境において、再生信号のジッターが最小となるレーザパワーより大きな所定のレーザパワーでレーザ光を相変化型光記録媒体に対して照射する照射手段と、
    同一トラックを繰り返しオーバーライトする繰り返しオーバーライト手段と、
    一定回数オーバーライト後の再生信号のジッター値を測定するジッター値測定手段と、
    高温環境において前記ジッター値が最小となるレーザパワーで同一トラックを前記一定回数オーバーライト後に測定したジッター値と、前記常温環境における前記一定回数オーバーライト後の前記ジッター値との相関関係に基づいて、前記高温環境における前記相変化型光記録媒体の品質の合否を判定する判定手段と、
    を有することを特徴とする相変化型光記録媒体装置。
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