JPH01154321A - 光ディスクの多値記録再生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光ディスクの記録再生方式において、記録ピ
ットの信号レベルを２値以上の値に制御する光ディスク
の多値記録再生方式に関する。

〔従来の技術〕

光ディスクの信号多重記録方式に関する従来技術として
、特開昭６１−１９４６７９　、特開昭６１−２０８３
５がある。これらの従来方式では、光照射エネルギーに
対して再生信号のレベルが線形な関係にあることが条件
となっており、しかも、記録媒体材料は追記形記録材料
であり、記録を消去できないものであった。消去可能な
、いわゆる書き換え形光ディスクに用いる、記録材料は
一般的に光照射エネルギーに対して再生信号のレベルは
非線形となり、さらに、記録特性が、レーザパワー、線
速度、パルス幅によって変化する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術では、記録特性の非線形性の点や記録特性
がレーザパワー等によって変化する点について配慮され
ておらず、消去可能な記録材料を用いる場合には入力多
値信号に対して安定な再生信号レベルを得ることができ
なかった。

本発明の目的は、消去可能な記録材料を用いる場合にも
、記録特性の非線形性、記録特性の変化によらず、再生
信号のレベルを安定化することのできる光ディスクの多
値記録再生方式を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、予め設定されたパターンをもつ信号を光デ
ィスク面上に記録し、このパターンに対応する再生信号
を正確に検出し、この検出結果を上記設定パターンと比
較し、この比較結果に応じて記録条件を制御する方式と
することにより、達成される。

〔作用〕

予め設定されたパターン信号と、その検出再生信号レベ
ルとを比較することで記録特性の非線形性及び変化を知
ることができ、したがって、比較結果に応じて記録条件
を変化させる制御方式とすることによって、再生信号の
多値レベルを安定化することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面により説明する。

第１図は実施例のブロック構成図であり、光ディスク１
上には、情報を記録する領域に、レーザ光スポットを導
いて情報を記録すると共に、記録された情報を読み出す
ための案内溝が作成されている。この案内溝としては、
特開昭４９−１１３６０１に開示されているプリグルー
プ、特許第１１８９８４３号に開示されているプリピッ
ト列からなる案内溝、特開昭５８−１８５０４６に開示
されているプリピット列からなるものなどがある。これ
らの案内溝上には、第３図にｎ、ｎ＋１．ｎ＋２．・・
・・・・とじて示す情報の区切れであるブロック単位（
一般にセクタと呼ばれている）に分割され、各セクタの
位置を示すアドレス情報が記録され、データ情報は第３
図にＤＡＴＡとして示すデータ領域に光学的に識別可能
な多値レベルの形で記録される。その記録方法は、記録
光学系２内のレーザ光源から出た光束を微小スポットに
絞ってディスク面上の案内溝に沿って制御する、良く知
られたトラッキング、焦点合せ制御を行う。

次に５本実施例におけるテストパターンの発生とその記
録について述べる。案内溝から読み出した情報信号を再
生回路７に入力し、ここで既知のアナログ的な信号処理
を行い、データ処理に最適な振幅レベル、帯域とする。

この処理された信号を用いて、プリフォーマット化され
たＩＤ部を検出し、データ処理のために必要となるクロ
ックをタイミング発生回路８から得る。得られたタイミ
ング情報を用いて、テストパターン発生回路により、セ
クタ内のＩＤ部の直後、データ部の直前に位置するＰｒ
ｅ　Ａｍｂｌｅの部分に相当するタイミングで、予め設
定されたテストパターンを発生し、これを変調回路４に
入力して変調し、この信号を記録回路３に入力して、記
録光学系２内のレーザ光源を駆動制御する。

データの記録は、第２図に一例を示すように、実線のプ
リピットの間に点線のような丸ピットの形状で行われ、
再生信号は各ピットの反射率が段階的に変化している多
値レベルをとるようにしている。第２図の下段に示す図
において、ブリピットからの信号を実線、多値レベルを
示すデータピット（点線の丸ピット）からの信号を点線
とし、各ピットがとり得るあらゆるレベルの組み合わせ
を示すと図のようなアイパターンとなる。

テストパターンの再生は次のように行われる。

記録光学系２によって記録されたピットは再生光学系ｌ
Ｏによって読み出され、再生回路１１によってアナログ
的な処理が行われ、タイミング発生回路１２によって、
ＩＤ部分の検出からクロックを検出し、このタイミング
情報を用いて、　Ｐｒｅ　Ａｍｂｌｅに記録されたテス
トパターンの再生信号を、再生回路１１からデータ処理
回路１３に取り込んで、ここで信号処理することによっ
てテストパターンが再生される。

データ処理回路１３から出力される再生テストパターン
と、テストパターン発生回路９から発生する設定テスト
パターンとを判定回路１４により比較判定して、この比
較結果に応じて、変調回路４を制御する信号を判定回路
１４から出力させる。すなわち、変調回路４は、判定回
路１４からの制御信号により、設定テストパターンと再
生テストパターンとが正確に一致するように制御され、
これにより、消去可能な記録媒体の光ディスクで、記録
特性が非線形性であったり、記録特性がレーザパワー等
で変化したりする場合にも、常に安定なレベルの多値記
録とすることができるようになる。

記録再生の光学系として、第４図に示すようなスポット
の関係を持つ光学系が一つの実施例として提案される。

すなわち、記録光学系によって作成された記録スポット
の、矢印で示す記録方向に対して直後に、再生チエツク
用のスポットを前脳する。

第５図に示した各部信号のタイミングチャートについて
説明する。第５図（ａ）に示すようなセクタ構造におい
て、ＳＭ部を図（ｂ）のように検出し、プリピットから
の信号（ｄ）を検出して、ＰＬＬ回路によってプリピッ
トに位相同期した信号（ｅ）として、クロックを作成す
る。このクロックを用いてテストパターンを発生し、変
調回路出力後の波形が（ｆ）のように階段波形になるよ
うにして、記録回路３により記録光学系２内のレーザ光
源を駆動し、光ディスク１上にテストパターンを記録す
る。

記録されたテストパターンの再生信号は（ｇ）のように
なり、ＳＭ部、ＩＤ部の直後に　ＰｒｅΔｍｂ１．ｅが
配置される。この再生信号は再生光学系１０から再生回
路１１を介して得られ、ＳＭ部を示すＳＭマーク信号（
ｈ）が、図（ｂ）で示した８Ｍマークに比較して、記録
スポットと再生チエツクスポットの時間差の分だけ遅れ
て、タイミング発生回路１２によって検出され、かつプ
リピットの部分からクロックを発生する。

テストパターンの多値記録信号とプリピット信号の詳細
は図（ｉ）のようになり、プリピットからの再生信号は
図（ｊ）のようになり、これからＰＬＬ回路を用いてク
ロックを作成する。クロック信号と再生信号をデータ処
理回路１３に入力して、クロック信号を用いて、テスト
パターンの多値レベルを図（ｋ）のようにサンプルし、
プリピット部分をとり除く。テストパターンの再生信号
をサンプルしたものと、テストパターン発生回路９から
発生されたテストパターンとを判定回路１４に入力し、
ここで両テストパターンを比較判定し、この比較結果に
応じて、変調回路４を制御する信号を出力する。

各部の動作について、第６図〜第１０図を用いて、さら
に詳細に説明する。まず、テストパターン発生回路９は
次のように動作する。記録光学系２からの信号を再生回
路７を介してタイミング発生回路８に入力する。タイミ
ング発生回路８では、第３図に示すようなデータ部の先
頭にある８Ｍマークを検出し、これをもとにＩＤデータ
の認識を行い、記録するセクタを選択する。この方法に
ついては、例えば特開昭５８−１６９３３７及び特開昭
５８−１６９３４１に詳しい。さらに、プリピットマー
クがらクロックを発生させる。この方法については特許
第１１８９８４３号に詳しいので、ここでは省略する。

第６図に示す詳細構成図の論理回路２ｏに８Ｍマークの
タイミングとクロックを入力し、ここでＰｒｅ　Ａｍｂ
ｌｅに記録するテストパターンの記録りイミノジを発生
するパルスを発生する。これをアップカウンタ２１に入
力し、カウンタ出力をＲＯＭ２２のアドレス入力とする
。ＲＯＭ２２の中には、アドレスとデータの関係として
、第７図に示すようなアドレスＲＡの増加に比例した値
を持つデータＲＤが記録されている。ＲＯＭ２２から読
み出したデータＲＤを、テストパターンか符号化された
データなのかを選択する切換え回路２３を介してＤ／Ａ
変換器２４に入力し、アナログ信号として記録回路３に
送出する。このようにすると第５図（ｆ）のような記録
信号が生じる。

次に上記のようにして記録されたテストパターンを用い
て変調回路４を制御する動作について述べる。再生回路
１１から得られた再生信号〔第５図（ｉ）〕をサンプル
ホールド回路２５に入力し、テストパターンの部分のみ
を抜き出す、サンプルホールドのタイミングとしては、
テストパターン発生時に述べたテストパターンの記録タ
イミングを示すパルスを使用する。そのタイミング信号
は、再生光学系の再生信号をタイミング発生回路１２か
ら発生した３Ｍマーク及びクロックを論理回路２０に入
力して発生させる。したがって、論理回路２０には、記
録光学系からの信号と、再生光学系からの信号とを切り
換える機能を持たせである。

サンプルホールド回路２５の出力〔第５図（ｋ）〕をＡ
／Ｄ変換器２６に送ってディジタル信号に変換する。こ
の値を例えばＹ（ｉ）（ｉは前記サンプル点に記録され
たテストパターンの順番に対応する）とする、一方、テ
ストパターンのデータに従って記録されたピットからの
反射光として望ましい信号（変調入力に対応して反射光
量は線形の関係がある）をＸ（ｉ）として、Ｘ（ｉ）を
ＲＯＭ２７の中に記憶しておき、アップカウンタ２１か
ら発生されるアドレスに従って第８図点線のように読み
出す。

また、ＲＯＭ２２の中に記憶されたパターン発生信号を
Ｘ（ｉ）とする。これらの信号Ｘ（ｉ　）、　Ｘ（ｉ　
）、Ｙ（ｉ）から変調回路４の特性を決定する信号Ｚ（
ｉ）を以下のように作製する。

一つの方法として、ハードウェアによりＺ（ｉ）を作る
方法がある。ここで、ディスクの記録特性はＹ　（ｉ）
　／　Ｘ　（ｉ）となり、また変調回路の特性はＺ　（
ｉ）　／　Ｘ　（ｉ）となり、Ｘ（ｉ）の記録データに
対して、Ｘ（ｉ）の再生特性が得られれば良いことから の関係が成立する必要がある。

これから、ｇ（ｉ）＝Ｘ（ｉ）　　Ｙ（ｉ）として、ｉ
　（ｉ）がＸ（ｉ）に比較して小さいとすると となる。上記の式をハードウェアで実現すると、ＲＯＭ
２２から読み出されたデータＸ（ｉ）を掛算回路２８に
より２倍化し、これを加減算回路２９の加算端子に入力
し、一方、Ｙ（ｉ）を掛算回路３６の一方に入力し、そ
の他方にはＲＯＭ２７から読み出されるＸ　（ｉ）／　
ｘ　（ｉ）の値を入力し、この掛算結果の値を加減算回
路２９の減算端子に入力することによって、加減算回路
２９の出力端子からＺ（ｉ）が得られる。このＺ（ｉ）
はデータの入力レベルを等間隔にサンプルし、その離散
値に順番に対応したレベルを発生する特性である。こ九
を変調回路４に取り込むために、アップカウンタ２１に
よって制御されるアドレス（上記ｉに対応する）に従っ
てＲＡＭ３０の中にＺ（ｉ）を記録していく。変調回路
４では、第９図のように多値レベルＬ１〜Ｌ４の間の値
をとるデータ１６をＲＡＭ３０のアドレスに入力し、レ
ベルＬ１〜Ｌ４に対応するＺ（ｉ）のレベルを切換え回
路２３を介してＤ／Ａ変換器２４に入力する。このＤ／
Ａ変換器２４の出力アナログ信号が変調回路４の出力と
なり、記録回路３に送出されて、記録光学系２内のレー
ザ光源を駆動する。

以上は信号Ｚ　（ｉ）をハードウェアで作製する場合を
示したが、第１０図に示すように、マイクロコンピュー
タ　（以下ＣＰＵと書く）３１を用いてソフ１−ウェア
により作製することもできる。この場合には、テストパ
ターン発生回路９からのタイミングに従って、データ処
理回路１３からの反射光量信号Ｘ（ｉ）をＣＰ　Ｕ３１
にとり込み、この信号を用いてＺ（ｉ）を作り出し、多
値レベルに対応した変調レベルを、変調回路４内の各多
値レベルに対応したレジスタ３２〜３４に設定する。変
調回路の特性としては記録特性の逆特性が必要となるが
、これをＣＰ　Ｕ３１の中で演算し、Ｚ（ｉ）を求める
ことができる。例えば、記録特性はパワーに対しては指
数関数的に変化することが予想されるので、Ｙ（ｉ）を
指数関数にカーブフィツトし、その指数関数としての特
徴パラメータを求め、この逆特性を算出して、上記多値
レベルに対応したＺ（ｉ）を求めることができる。変調
回路としては、各多値レベルに対応したＺ（ｉ）のレベ
ルを示すレジスタ３２〜３４をセレクタ３５に結合し、
多値のレベルを持ったデータ１６によって、セレクタ３
５に入力されたレジスタの値を選択する。

このようにして、変調回路４が記録媒体の記録特性に応
じて最適に調整された後に、データ発生部５からデータ
を送り、符号化回路６を介して変調回路４に入力して、
データがセクタのデータ部に記録される。

多値レベルを記録できる記録媒体としては、一つの実施
例として、相変化型記録膜がある。この例として、「第
３４回応用物理学会関係連合講演会予稿集、２８ａ−Ｚ
Ｌ−５，２８ａ−ＺＬ−６Ｊに記載されたものがある。

これは、結晶質（反射率低）から非晶質（反射率高）へ
の相変化を利用するものであり、結晶質へはアニーリン
グを行うことによって変化し、非晶質へは熱を加えて急
冷することによって変化する。この熱の与え方と冷し方
によって、結晶質から非晶質の間で中間状態（すなわち
、結晶質と非晶質とが混在する状態）があり、反射率と
しては種々の値をとり得る。−例として、結晶率２０％
、非晶質６０％のものを作ることができる。また、熱の
与え方と冷し方の一例として、矩形パルスで記録する場
合、照射時間と照射パワーを変化させると、反射率は第
１１図のようになり、ピークパワーによってその振舞い
が異なる。一つの設定パルス幅をとって、ピークパワー
を変化させた場合の反射率の変化を求めると第１２図の
ようになる。この図から明らかなように、パワーと反射
率とは線形の関係にはない。

第１２図から第５図（ｆ）のように階段状にパワーを変
化させ、その反射光量を再生信号として検出すると、各
パワーに対して第１２図の丸印の点が得られる。判定回
路１４では、第１２図の矢印に示すような反射率レベル
が必要であるので、第１２図のような曲線から、各レベ
ルに対応する記録パワーを算出し、変調回路４に設定し
なおす。このとき。

各レベルに対応する記録パワーを算出する方法として、
丸印間を直線で結ぶ折線近似を用いても良いし、相変化
記録膜の特性として第１２図の曲線は指数関数で近似で
きるので、この近似式を用いても良い。

から判るように記録パワーを一定にしてパルス幅（すな
わち、照射時間）を制御しても良い。このためには、変
調回路として使用しているＤ／Ａ変換器の代りに第１３
図に示すようにダウンカウンタ４０を用いて、このデー
タセット端子に切換え回路２３からの出力データを入力
し、特定のクロックでカウントダウンを行い、ダウンカ
ウンタ４０が零になった時に発生するボロー出力でＦ／
Ｆ　（フリップフロップ）４１をリセットする。このＦ
／Ｆ４１のセット信号としては多値データ１６を送出し
たタイミング信号（図示せず）を符号化回路６から与え
る。このようにすると、照射時間によっても多値レベル
を制御することができる。

以上の実施例では記録ビームは真円ビームであったが、
他に、アニーリングを効果的に行うために、従来から第
１４図（ａ）、（ｂ）のような構成のビームが提案され
ている。図（ａ）はビーム形成としてＡ１０（音１ｇ１
ｉ／光学）偏向器を用いるもので、特開昭６０−４７２
４２に詳しい、また、図（ｂ）はシリンドリカルレンズ
を用いるものであり、特開昭５８−５８７３４及び特開
昭５９−７１１４０に詳しい。このような構成とすると
、第１１図において、記録される点から見たときの照射
時間が長くなり、ピークパワーの変化に対しても容易に
結晶化し、レベルの制御性能が上げられる。図（ｃ）は
、再生光学系による再生チエツクビームの後にさらに記
録補正用のビームを設け、再生チエツクで適正レベルで
ないと判った場合には、さらにこのビームで記録レベル
を制御する機能を持たせたものである。

相変化の記録膜は結晶質の状態から照射パルスによって
アニールを繰り返すと、その繰り返し回数によって、非
晶質状態の割合が多くなり、繰り返しの回数によって反
射率が高くなる性質がある。

したがって、照射パワーを制御する代りに、照射回数を
制御しても良い。照射回数を制御する方法として、以下
に述べるような方法が提案される。

第１５図に示すように複数のスポットをディスク面上に
作製する。この作製方法としてはアイレーザが使用でき
る。このアイレーザのそれぞれのレーザを独立に変調す
る０例えば第１５図の４スポツト５０、５１．５２．５
３を用いる場合には、まずスポット５０でテストパター
ンをピット５３として記録した後、次に通過するスポッ
ト５１によってさらにピット５３の位置にレーザ光を重
ねて照射し、さらに次に通過するスポット５２によって
さらにピット５３の位置にレーザ光を重ねて照射する。

最後に通過するスポット６１によって、記録ピットのレ
ベルをチエツクする。このようにすると、３レベルを記
録する場合にＬｌのレベルを記録するときはスポット５
０のみを照射し、Ｌ２のレベルのときはスポット５０を
照射した後にスポット５１を照射し、スポット５２は発
光させないとし、Ｌ３のレベルのときは３つのレーザを
同一ピット照射位置で発光させる。このときのそれぞれ
の発光パワーを前の実施例で述べたような学習機能によ
って決める。この方法は。

プリピットからクロックを発生させ、データ記録のタイ
ミングをこのクロックから作り出すことができる方式に
よって適用可能となる。３値レベルでもスポット数はこ
れに限ることなく、多数でも、少数でも良い、また、他
の多値レベルにも対応できる。ただし、多値レベルとス
ポット数は対応する方が制御する上では好適である。ま
た、第１４図（ｃ）のスポット構成を用いて、両者を併
用しても良い。

上述の実施例ではテストパターンを用いているが、１つ
のセクタに記録されるべきデータをテストパターンの代
りに用いて、１つのセクタのデータ部の期間で変調回路
４を設定する制御信号を発生させても良い。また、実施
例では、記録光学系。

再生光学系は別々に示したが、１回転待って、テストパ
ターン又は記録データを読み出して、変調回路４を制御
することにすれば、記録と再生の光学系は同一のもので
も良い。

〔発明の効果〕

本発明によれば、光照射エネルギーに対して再生信号の
レベルが非線形となる、消去可能な記録材料を用いる光
ディスクにおいて、多値記録の記録再生レベルを安定化
させることができ、従来の２値記録に比較して高密度化
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック構成図。 第２図はプリピットとデータピットの配置と再生信号例
を示す図、第３図は光ディスクのセクタの内容を示す図
、第４図は記録再生光学系のスポット関係を示す図、第
５図は第１図中の各部信号の波形及びタイムチャート、
第６図は変調回路の詳細動作説明用のブロック構成図、
第７図、第８図。 第９図は変調回路を制御する信号Ｚ（ｉ）をハードウェ
アで作製する説明図、第１０図は変調回路の制御をソフ
トウェアで行う場合の説明図、第１１図。 第１２図は光照射エネルギーに対して媒体の反射率が非
線形であることを示す関係特性図、第１３図はパルス幅
（照射時間）を制御して多値記録する構成図、第１４図
は記録スポットの各１例を示す図、第１５図は光照射回
数を制御して多値記録する説明図である。 符号の説明 １・・・光ディスク ２・・・記録光学系 ４・・・変調回路 ８．１２・・・タイミング発生回路 １０・・・再生光学系 １３・・・データ処理回路 １４・・・判定回路 代理人弁理士　　中　村　純之助 第１図 第２図 ■ （≧ターー”Ｔ　　＋ピ）〜”ヨミＦ−ぐ二〕−（ミ÷
゛←丁）−１第５図 第６図 第７図 第９図 第１０図 第１１図　　　　第１２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーザ光を微小スポットに絞って記録媒体ディスク
   面に照射して記録ピットを形成して記録し該記録ピット
   からデータ信号を再生する光ディスク記録再生方式にお
   いて、２値化データを多値信号に変換する変調回路と、
   その出力信号に応じてレーザ光を照射して記録を行う記
   録光学系と、記録されたデータピットを検出、再生する
   再生光学系と、その出力信号をデータ処理する処理回路
   とを備え、記録媒体の記録特性に応じて設定されるパタ
   ーン信号を上記変調回路を介して媒体面に記録し、対応
   する再生信号を検出し、この検出結果と上記設定パター
   ンとを比較し、この比較結果に応じて上記変調回路を制
   御することで多値信号の記録再生レベルを安定化したこ
   とを特徴とする光ディスクの多値記録再生方式。 ２、前記設定パターン信号は、前記記録光学系によりデ
   ィスク面上に記録された情報を再生回路で読みとり、該
   再生回路出力からタイミング情報を取り出し、このタイ
   ミング情報に応じてテストパターン発生回路から発生さ
   せる設定パターン信号であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の光ディスクの多値記録再生方式。 ３、前記設定パターンに対応する再生信号の検出は、設
   定パターンに応じてディスク面に記録されたデータピッ
   トを前記再生光学系により検出し、検出された信号を再
   生する再生回路の出力からタイミング情報を取り出し、
   このタイミング情報と上記再生回路出力とから再生処理
   回路を介して行うものてあることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の光ディスクの多値記録再生方式。