JPH04181518A - 光ディスク記憶装置のデータ読取信号再生方式 - 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〕 本発明はオーバライトが可能な光ディスク記憶装置のデ
ータ読取信号再生方式に関する。

〔従来の技術〕

計算機技術の進展に伴い、その外部記憶装置として用い
られるディスク記憶装置は大記憶容量化の一途を辿って
いるが、レーザ光を用いてデータを読み書きする光ディ
スク記憶装置は、磁気ディスク装置に比べ１０〜１００
倍の高密度記録が可能でしかもヘッドが媒体と接触して
損傷を与えることがない特長がある。この光ディスク記
憶装置にも大別して光磁気方式と相変化方式があり、い
ずれも記録データの書き換えが可能であるが、この際前
者では古いデータの上に新しいデータを直接に重ね書き
するいわゆるオーバライトが困難なのに対し、後者では
これが容易でデータ書き換え時のアクセスタイムを短縮
できる特長がある。

すなわち、光磁気方式ではデータの書き換えに際し、ま
ずディスクの媒体をレーザ光により加熱して古いデータ
を消去した後、改めてレーザ光による再加熱下で新しい
データを磁気的に書き込む必要があるので、データの書
き換え時に最低でもディスクが１回転する時間が必要に
なる。

これに対し、相変化方式は記録媒体を照射するレーザ光
の強度を制御し、その強弱に応して媒体を非晶状態か結
晶状態かのいずれかに変化させ、かかる相状態に応じて
レーザ光の反射率が異なることを利用してデータを記録
するもので、新しいデータを書き込む際のレーザ光の強
弱だけで媒体の相状態が以前の相状態とほぼ無関係に決
まるので前述のオーバライトが可能で、アクセスタイム
を光磁気方式よりもディスクが１回転する時間分短縮で
きる０本発明はかかる相変化方式の光ディスク記憶装置
に関するものである。

さて、かかる相変化方式においてもデータ記録はＲＬＬ
やＭＦＭ等の所定の変調方式でなされるので、データの
書き換えに際してはかかる方式による例えば第２図に示
すコードパターンで強度を制御したレーザ光で媒体を照
射してデータを記録する。レーザ光の強度が図のＰＩの
ように強い場合は媒体は強く加熱された後に急却されて
非晶質になり、Ｐ２のように弱い場合は弱く加熱された
後に徐冷されて結晶質になる。

媒体の非晶質部分はレーザ光に対する反射率が低く、結
晶質部分は反射率が高いので、かかる相変化方式で記録
されたデータを読み取る際には。

弱いレーザ光を媒体に当ててその反射光の強弱を光セン
サで検出することにより、上述の変調方式のコードパタ
ーンを再現させた上これをデータに変換する。しかし、
光センサから得られる反射光の強弱を表す読取信号は一
般にアナログ波形なのでデータへの変換用には不向きで
、このアナログ読取信号をディジタルなパルス列信号に
変換して上述のコードパターンを再生させ、この再生信
号をデータに変換する必要がある。

本発明は、このように媒体に所定の変調方式で記録され
たデータを読み取ったアナログ読取信号からこの方式に
合致したディジタルパルス列信号を再生する方式に関す
る。かかる再生方式としては、データ記録時の変調方式
が磁気記録の場合と同じであるから、従来から磁気ディ
スク記憶装置に採用されている方式を光ディスク記憶装
置にもそのまま利用するのが普通である。

この磁気ディスク記憶装置と同様な従来の再生方式では
、例えば微分回路によってアナログ読取信号の微分信号
をまず作り、次にこの微分信号中のゼロクロス点を検出
することにより、アナログ読取信号中に含まれているす
べてのピークについてピーク位置を検出した上で、この
各ピーク位置で’）Ｉ、、ｌ′ＬＪの論理状態が変化す
るようにディジタルパルス列信号を作る。つまり従来方
式では、アナログ読取信号中のピークの位置を基準に再
生信号を作るのが通例であった。

なお、磁気ディスク記憶装置ではそのアナログ読取信号
に必ず正負のピークが含まれるに対し、相変化形光ディ
スク記憶装置ではその信号増幅系の構成によっては、ア
ナログ読取信号中に例えば正のピークだけが含まれる場
合もあるので、この隙にはディジタルパルス列信号を上
のようにして検出された正のピーク位置から一定時間だ
け所定の論理状態例えば−の状態になるように作れば、
データを記録した時のコードパターンを再生信号として
再現できる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、このような従来の読取信号再生方式では、稀
にではあるが読み取りエラーが発生する問題があること
がわかって来た。この原因の一つは光ディスクのデータ
記録密度が磁気ディスクの場合より高いので、アナログ
読取信号中に含まれる周波数成分も高く、その高周波波
形に追従するには再生回路の連応性が不足勝ちな点にあ
る。この応答性を改善するとそれなりの効果はあるが、
読み取りエラーは完全にはなくならない。

そこで、原因をさらに追求したところ、オーバライト時
に消えたはずの古いデータの記録状態が媒体中に僅かで
も残ることがあり、このためアナログ読取信号の波形に
乱れが生じ得ることが判明した。かかるデータの消し残
りはオーバライト時のヘッドにトラッキング誤差がある
場合特に発生しやすいのでその精度改善を試みた結果、
若干の効果はもちろんあるものの、それだけではデータ
の消え残りによると考えられる読み書きエラーがなお根
絶されないことがわかった。

このため本発明の目的は、相変化形光ディスク記憶装置
のオーバライト後の媒体に古いデータの消し残りが発生
してもそれによる読み書きエラーの発生を防止できる読
取信号再生方式を提供することにある。

〔課題を解決するための手段］ この目的は本発明方式によれば、相変化形記録媒体に所
定変調方式でオーバライトされたデータを読み取ったア
ナログ読取信号から元の変調方式のディジタルパルス列
信号を再生するに当たり、アナログ読取信号をＡＧＣ（
自動利得ｆ／ｉｉｗ）増幅手段によりそれに含まれる最
高ピークの波高値を所定の時間枠内で一定とするように
増幅し、このＡＧＣ増幅されたアナログ読取信号をディ
ジタル化手段によりその波形を所定の基準値と比較して
ディジタルパルス列信号に変換することによって達成さ
れる。

なお、上記の時間枠はアナログ読取信号の波形中の最低
周波数成分の周期と同程度に設定するのが最も有利であ
る。

（作用］ 従来のようにアナログ読取信号中のピーク位置を基準に
ディジタルパルス列信号を作るのでは、媒体に古いデー
タの消し残りがあるとそれによるアナログ読取信号中の
偽ピークによりディジタルパルス列信号の波形が乱され
やすい。このため、本発明方式ではディジタル化手段に
よりアナログ読取信号の波形を所定の基準値と比較した
結果からディジタルパルス列信号を作るようにし、この
際の基準値を高いめ１例えばアナログ読取信号中の最高
ピークの波高値の半分以上に設定することにより、デー
タの消し残りによる偽の小ピークがアナログ読取信号に
現れてもディジタルパルス列信号が影響されないように
する。しかし、正規のピークの波高値がデータの消し残
りにより基準値より低くなることがある得るので、ディ
ジタル化手段に与えるアナログ読取信号をＡＧＣ増幅手
段によりその中の最高ピークの波高値が一定となるよう
に増幅して置くことにより、正規のピークの見落としが
発生しないようにする。

このように、本発明方式はアナログ読取信号をＡＧＣ増
幅してその中のオーバライト後の新しいデータを示す正
規のピークの見落としをな（し、増幅後のアナログ信号
波形を所定基準値と比較した結果かみ消し残りの古いデ
ータによる偽ピークの影響を排除しなからディジタルパ
ルス列信号を正しく再生することによって、所期の課題
を解決するものである。

〔実施例〕

以下、図を参照しながら本発明の具体実施例を説明する
。第１図は本発明によるデータ読取信号の再生方式を実
施した＃ｉ変化形の光ディスク記憶装置４０の構成例を
示す。

第１図の左上部にこの光ディスク記憶装置４０の機構部
が簡略に示されており、ディスクｌは通例のようにポリ
カーボネート樹脂等からなる基板上に例えばＺｎＳ＋　
Ｇｏ、Ｓｂ、Ｔｅｓ＋　ＺｎＳ、　ＡＩからなる薄膜を
それぞれ０．１２．０．０６．０．１７．０．１４程度
の厚みにスパッタ法等により順次被着したもので、その
径は例えば１３０１である。

ディスクエはスピンドルモータ２のケース３に案内され
た軸によって例えば毎分１８００回転の定速で駆動され
る。その右側の光学系４とレーザダイオード５と光セン
サ６とがディスクｌにデータを読み書きするヘッドを構
成し、光学系４は図示のようにレンズとビームスプリン
タ等で構成され、レーザダイオード５からのレーザ光を
ディスク１上に集光して照射し、その反射光を光センサ
６のフォトトランジスタ等に与える。

ディスクｌへのデータの書き込みないしオーバライト時
、レーザダイオード駆動回路５ａは第２図の下側に示さ
れたようなＯと１のコードパターンの書込信号−３に応
じてレーザダイオード５を駆動する。これによりレーザ
ダイオード５から発生されるレーザ光の強度は、第２図
に示すように書込信号＠Ｓの１のコードに対する電力Ｐ
１が例えば１５＋ｗＷに、０のコードに対する電力ＰＯ
が９ｍＷにそれぞれなるように制御され、かかるレーザ
光により照射されるディスク１の媒体部分がそれぞれ非
晶質と結晶質にされる。

なお、第２図の書込信号１ｌｉＳのコードパターンはＲ
ＬＬ変調方式による２ニアコ一ド方式で、その０と１の
各コードに対応する単位周期Ｔをもち、かかるコードパ
ターン上の最短周期は図のように２個のＯの次に１が来
る訂で、最長周期は７個のＯの次に１が来る８Ｔであり
、これら周期３丁と８Ｔが後述のアナログ読取信号中に
含まれる最高と最低の周波数成分にそれぞれ対応する。

なお、コード上の単位周期Ｔは例えば９０ｎＳ程度とさ
れる。

このように書き込まれたデータを読み取る際、制御信号
Ｃ５をレーザダイオード駆動回路５ａに与えてレーザダ
イオード５を１鋤−程度の一定低電力で発光させ、ディ
スクｌからの反射光を光センサ６で受ける。光センサ６
はこの例ではエミッタ接地のフォトトランジスタで、そ
のコレクタの抵抗６ａとの接続点から取り出した検出出
力を増幅回路７で増幅してアナログ読取信号Ｒａとする
。第４図（ａ）に第２図に対応するその波形が示されて
おり、図かられかるように第２図の１のコードに対応す
る位置にピークが出る。

このアナログ読取信号Ｒａは正方向のピークのみを持つ
が、以後の信号処理上は差動信号の方が扱いやすいので
容量結合回路８によって差動のアナログ読取信号Ｆｌｂ
に変換する。その下側が本発明を構成するＡＧＣ増幅手
段】Ｏで、この例ではＡＧＣ増幅回路１１とローパスフ
ィルタ回路１２と差動増幅回路１３とピークホールド回
路１４からなる。ＡＧＣ増幅回路１１はもちろん可変増
幅率回路で、ＡＧＣ制御回路１１ａがその増幅率制御用
に設けられる。

フィルタ回路１２は高周波成分のカット用で、遮断周波
数は第２図のコードパターンの最短周期３Ｔに対応する
周波数の２倍程度に設定される。

ピークホールド回路１４は、ＡＧＣ増幅後のアナログ読
取信号Ｒｃを受ける例えば演算増幅器とＣＲ時定数回路
からなり、読取信号Ｒｃ中の最高ピークの波高値を保持
するその時定数τ４が例えば第２図のコードパターンの
最長周期８Ｔと同程度に設定される。ＡＧＣ制御回路１
１ａはこのピークホールド回路１４の出力と目標値Ｖａ
とを受け、両者が等しくなるようにＡＧＣ増幅回路１１
を制御する。

本発明方式を構成するディジタル化手段２０は、ＡＧＣ
増幅後のアナログ読取信号Ｒｃを受けて基準値Ｖｒと比
較するコンパレータに例えばこの例ではその出力に応動
してワンショット動作するパルス発生回路を組み合わせ
て構成され、アナログ読取信号Ｒｃをディジタルパルス
列信号Ｒ５ないし正規の読取信号に変換して、第２図の
コードパターンに対応するパルス波形をもつ再生信号と
する。

この所定の変調方式、この例ではＲＬＬ方式のディジタ
ルパルス列信号Ｒ５が得られた後は通常のディスク記憶
装置と同じであって、これをデータ分離回路３１で受け
てそのＰＬＬ回路部３１ａの同期パルスによりそれから
データパルスを分離し、これをエンコーダ・デコーダ回
路３２を介してデータ制御回路３３に与えてディジタル
データの形に変換させる。ディスク記憶装置４０内には
通例のようにプロセッサ３０が組み込まれており、内部
バス３４とインタフェース回１ｓ３５と外部バス３６を
介して図示しない計算機と接続され、データ制御回路３
３とも連絡バス３７を介して連系される。

計算機から書き込み指令とデータを受けた時、プロセッ
サ３０はデータ制御回路３３に内部バス３４上のデータ
をそのＲＡＭ３３ａ内に読み込ませ、エンコーダ・デコ
ーダ回路３２を介しレーザダイオード駆動回路５ａに書
込信号−５を与えて、ディスクｌにデータをオーバライ
トさせる。読み取り指令を受けると、プロセッサ３０は
制御信号ＣＳを駆動回路５ａに与えてレーザダイオード
５に小電力でレーザ光を発光させ、読み取りデータをデ
ータ制御回路３３から内部バス３４に乗せて計算機に送
る。

第３図にＡＧＣ増幅手段１０の別の１１様を示す。

この実施例では、図のようにＡＧＣ増幅回路１１とロー
パスフィルタ回路１２と差動増幅回路１３とが、アナロ
グ読取信号Ｒｂの入力に対し第１図と逆順序に接続され
る。ＡＧＣ＠御回路１１ａはＡＧＣ増幅後のアナログ読
取信号Ｒｃを受けるピークホールド回路部５の出力と増
幅回路１３の出力を受けるピークホールド回路１６の出
力とを受け、前者を目標値。

後者を実際値として両者が同じになるようＡＧＣ増幅回
路１１の増幅率を制御する。

なお、この実施例では、ピークホールド回路１５の時定
数τ５を前述のコードパターンの最長周期８丁の２〜３
倍に、ピークホールド回路１６の時定数τ６を最短周期
３Ｔと同程度にそれぞれ設定することにより良好な結果
が得られる。

第４図は第１図や第３図のＡＧＣ増幅増幅手段ｌ用いた
場合の本発明方式の動作を第２図のコードパターンに対
応するアナログ読取信号Ｒａ＝Ｒｃおよびディジタルパ
ルス列信号Ｒ５の波形により示す。

同図（ａ）のアナログ読取信号Ｒａは増幅回路７の出力
であって、コードパターン中の１のコードに対応する正
規のピークＰ１〜Ｐ４とオーバライト時の消し残りデー
タに起因する小さな偽のピークｐ１〜ｐ３を含む正方向
のみの波形を持つ、消し残りデータは正規のピークにも
影響することがあり、図の例ではこのために正規のピー
クＰ３の波高値が他よりかなり低い、同図伽）のアナロ
グ読取信号ｊｉｂは第１図の容量結合回路８の出力であ
る差動信号で、この例では同図（ａ）の波形の微分信号
に近い正負両方向のピークを含む波形を持つ。

第４図（０口よＡＧＣ増幅後のアナログ読取信号Ｒｃの
波形であって、同図（ｂ）までは低かったピークＰ３の
波高値がＡＧＣ増幅手段ＩＯの増幅作用によって他の正
規のピークとほぼ同じ程度にまで増幅されており、これ
に隣接した偽のピークｐ３の波高値も若干高くなってい
る。また、この図にはアナログ読取信号Ｒｃがディジタ
ル化手段２０により比較される基準値Ｖｒが示されてお
り、その値は図のように正規のピークの波高値の半分程
度ないしそれ以上に設定するのがよい。

ディジタル化手段２０は、アナログ読取信号Ｒｃの波形
をこの基準値Ｖｒと比較して、この実施例では両者の交
点に対応するタイミングで同図（財）に示すように第２
図のコードパターンの単位周期Ｔの幅のパルスを発生す
ることによりディジタルパルス列信号ＦＩＳを作る。偽
のピークは元々その波高値が低いので、前述のピークｐ
３のようにＡＧＣ増幅時にかなり増幅されても、上述の
ように設定された基準値Ｖ「よりは波高値が低いので、
ディジタル化回路２０によりいわば無視される。

以上で本発明方式の実施例の説明を終え、以下に若干の
実験結果を紹介する。

まず、新しく製作されたディスクｌの全面について欠陥
検査を行ない、欠陥が検出された部分を除いて所定のフ
ォーマノティングを施した後に、ＲＬＬ方式の２ニアコ
ードでランダムなデータを書き込み、そのアナログ読取
信号Ｒａの波形を観察した結果、それに含まれるピーク
の波高値の変動は５％程度であった８次に、その上に前
述の３Ｔと８丁のコードパターンのデータをオーバライ
トし、そのアナログ読取信号Ｒａの波形を観察したとこ
ろ正規のピークの波高値の変動は２５％に増加していた
が、ＡＧＣ増幅後のアナログ読取信号Ｒｃについてはピ
ークの波高値の変動が５％であった。

ついで本発明方式による再生信号の質を確かめるため、
ディジタルパルス列信号Ｒ５のジッターを測定した。よ
く知られているように、ジッターは再生信号中のパルス
の発生タイミングのばらつきを示すもので、読み取りエ
ラーの防止上許容限度内に抑える必要があるものである
。

ジッターの測定は第１図のようにジッター測定装置５０
を接続して行ない、この際のディジタル化回路２０に与
える基準値Ｖ「をアナログ読取信号Ｒｃ中のピークの波
高値の８０％に設定し、１０万ビツトに対する測定結果
からジッター値を統計計算した。

従来方式の場合のジッターは２０ｎＳであったが、本発
明方式の場合のジッターは１Ｏｎｓで、３Ｔおよび８丁
の両コートパターンについて同じであった。

さらに、本発明方式をデータの読み取りエラーの発生率
により評価した。この際、エラー発生率を１Ｍビットの
データに対する検定結果から統計的に推計した結果、従
来方式では１０−５であったが本発明方式では３Ｔおよ
び８丁の両コードパターンについて１０１以下の好成績
が得られた。なお、参考のため第１図の系につきＡＧＣ
増幅を行なわない条件でエラー率を測定したところ、１
０−’の結果が得られた。これから、ＡＣＣ増幅手段１
０が非常に有効に機能していることがわかる。

このようにいずれの実験結果からも、本発明の有効性と
利点が立証された。

〔発明の効果〕

以上述べたとおり、データの書き換えがオーバライトに
よりなされる相変化形の光ディスク記憶装置に対する本
発明のデータ読取信号再生方式では、アナログ読取信号
をＡＧＣ増幅手段によってそれに含まれる最高ピークの
波高値が所定時間枠内で一定になるよう増幅することに
より、オーバライト時のデータの消し残りによるアナロ
グ読取信号中のコードパターンを表すピークの波高値の
変動を補償した上で、ディジタル化手段によってこの補
償済みのアナログ読取信号の波形を所定の基準値と比較
して消し残りデータによる偽ピークを排除しながら、こ
のアナログ読取信号をディジタルパルス列信号に変換し
て再生信号とするようにしたので、オーバライト時に前
のデータの消し残りが発生しても、その悪影響を受ける
ことなくオーバライト後のデータを表すディジタルパル
ス列信号を正しく再生することができ、これにより読み
書きエラーの発生確率を従来方式より２〜３桁程度減少
させることができる。

二のように、本発明は相変化形光ディスク記憶装置の読
み書き動作の信幀性を高める上で著効を有し、本発明方
式を実施することによりデータのオーバライトによりア
クセスタイムを短縮できるその特長を充分に発揮させて
、この種光ディスク記憶装置の実用化と普及に貢献でき
る。

【図面の簡単な説明】

図はすべて本発明に関し、第１図は本発明によるデータ
読取信号の再生方式を実施した相変化形の光ディスク記
憶装置を例示する構成図、第２図はディスクへのデータ
記録のコードパターンに応じその記録媒体に与えるレー
ザ光強度の波形図、第３図は本発明方式を構成するＡＧ
Ｃ増幅手段の第１図と異なるａｍを示す回路図、第４図
（ａ）〜（Ｃ）は本発明方式の動作を説明するアナログ
読取信号の波形図、同図（ハ）はこれらに対応するディ
ジタルパルス列信号の波形図である０図において、１：
ディスク、１０：ＡＧＣ＠＠手段、１１：ＡＧＣ増幅回
路、ｌｌａ：ＡＧＣｆｉｊｉ１回路、２ａ：ディジタル
化手段、４０：光ディスク記憶装置、Ｒａ＝Ｒｃ：アナ
ログ読取信号、Ｒ５：ディジタルパルス列信号、ｖｒ：
基準値、である。 代理人弁理士　山　口　　、１゜ 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. データが記録媒体の相変化の形で記録される光ディスク
   記憶装置のディスクに所定の変調方式でオーバライトさ
   れた記録データを電気光学的に読み取ったアナログ読取
   信号から元の変調方式のディジタルパルス列信号を再生
   する方式であって、アナログ読取信号をＡＧＣ増幅手段
   によりそれに含まれる最高ピークの波高値が所定の時間
   枠内で一定になるように増幅し、このＡＧＣ増幅された
   アナログ読取信号をディジタル化手段によりその波形を
   所定の基準値と比較してディジタルパルス列信号に変換
   することを特徴とする光ディスク記憶装置のデータ読取
   信号再生方式。