JPS60107741A - 光学式記録装置 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は、記録媒体上にレーザビームを微小スポットと
して照射して情報を記録／再生する光学式記録／再生方
式を採用した光学式記録再生装置等における光学式記録
装置に関するものである。

［発明の技術的背景〕 近年、情報を高密度で記録する有力な手段として、レー
ザビームと光ディスクによる光学式記録再生装置Ｉ（以
下、「光デイスク装置」と称する）が注目を集め、その
開発が盛んに進められている。

この種の光デイスク装置では、記録信号によって強度変
調したレーザビームを、回転している光デイスク上に微
小スポットとして照射し、その高エネルギ密度のスポッ
トにより記録媒体としての光ディスクの記録層の微小面
積部分を溶融させたり、あるいは物性を変化さぜたりし
て、周囲と反射率の異なるビットを形成づることによっ
て情報を記録している。この場合、一般的には記録信号
の（」（ハイレベル）またはＬ（ローレベル）にピット
部が対応するようにして光デイスク上にビットを形成す
る。

高密度記録媒体にデータを配録するにあたってはずでに
ＥＦＭ　（ｅｉｇｈｔ　ｔｏ　ｆｏｕｒｔｅｅｎ　ｍｏ
ｄｕｌａｔｉｏｎ　）ヤ３ＰＭ　（ｔｌ＋ｒｅｅ　ｐｏ
ｓｉｔｉｏｎ　ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ　）などの高密度
記録に適した符号変調方式が開発されているが、これら
の変調方式を光ディスクでの記録再生に応用する場合、
一般にデータの検出窓幅（ジッタ１．：対する余裕度〜
”ｗｉｎｄｏｗ　ｍａｒｇｌｎ”あるいは“岨ｔｔｅｒ
　ｍａｒｇｉｎ”などと呼ばれる）が狭くなっているの
でビットの成形精度、すなわちビン１〜長の精度が良く
ないと再生時に符号誤りが発生する。

またアナログ信号をＦ　Ｍ変調（周波数変調）して記録
した場合には、ビット長が正確でないと再生時のデユー
ティが記録信号と異なってしまうために歪みが発生する
という問題がある。

ビットの形状はレーザの出力強度、変調周波数、記録感
度、記録面とレーザースポットの相対速度などの影響を
受けるので、例えば、一定の角速度で光ディスクを回転
させて記録する場合（相対速度が半径方向の位置によっ
て異なる）や、ディスク毎に記録感度が異なる場合など
には、レーザの出力強度が常に一定値に設定されていた
のでは、良好な精度で安定にビットを形成することがで
きない。

この点について、図を参照して詳細に説明する。

第１図は、レーザの出力強度がバイアスレベル（基準レ
ベル）から記録レベルへ立上がった時点（時刻ｔｉ＞と
記録レベルからバイアスレベルへ立下った時点（時刻ｔ
２＞とにおけるスポット位置と形成されるビットの形状
を示している。記録層の微小部分を溶融あるいは物性を
変化させてビットを形成する光ディスクでは、例えば、
時刻ｔ１でレーザビームの強度をバイアスレベルがら記
録レベルにしてもレーザ照射部分の温度が記録層の融点
または物性が変化する転移点に達するまでに有限の時間
を要すること、ならびにこの間にスポットとディスクの
相対位置が変化することにより実際にピッ１へが形成さ
れ始めるのは時刻ｔ１のスポット位置よりもスポットの
移動方向に少しずれた位置からとなる。レーザービーム
の強度がバイアスレベルから記録レベルに立上った時点
ｔ１からピッ１−形成が始まるまでの時間をビット形成
時間Δｔ１スポットとディスクとの相対速度をＶとする
と、スポットは時間Δｔの間にディスクに対して■・Δ
ｔだけ相対的に移動するのでビットの後縁（この場合、
「前」　「後」はすべて、相対移動におけるディスクに
対するスポットの進行方向を前と定義する〜したがって
、ビットについては形成時の始端側が後縁、終端側が前
縁となる）は時刻ｔ１におりるスポットの後縁より△Ｌ
１−Ｖ・△ｔ　・・・　（１） たけ前方にずれた位置から形成される。

また、ある時刻にスポットの前縁よりスポラ１〜内に入
った記録媒体の一部分はピッ１ル形成時間Δｔの間に■
・Δｔだけスポットの前縁から離れるので、ビットの前
縁はスボツｉ−の前縁よりΔＬ２＝ｖ・Δｔ　・・・　
（２） たけ後方に形成される。

したがって、スポラｈ径を２ｒ、レーザ出力が記録レベ
ルになっている時間をＴ′とすると、形成されるピッＩ
〜の長さＬは Ｌ＝ｖ　−Ｔ”　＋２　（ｒ−ｖ−Δｔ）・・・　（３
） となる。ピッ１ル形成時間Δｔは記録媒体の記録感度お
よびレーザの出力に依存し、記録感度およびレーザの出
力レベルが高いほどΔｔは小さくなる。

第１図において、Ａはｒ−ｖ・△ｔ＞Ｑのとき、Ｂはｒ
−ｖ−Δｔ＝Ｑのとき、Ｃはｒ−■・Δｔ〈Ｏのときの
ビットの形状をそれぞれ示したものである。

このビン１〜の列を媒体であるディスクの記録閾値すな
わち記録スレッショルドレベル以下の出力レベルのレー
ザビームスポットで走査し、反射光の変化を例えばレベ
ル変化の形でフォトディテクタで検出すると、第２図（
ａ）および（ｂ）にそれぞれ示すような記録信号および
レーザ出力に対して、同図（Ｃ）のようなフォトディテ
クタ出力が得られる。スポットの相対速度を記録時と同
じ■とすると、スポットの中心がビットを通過するのに
要する時間Ｔ　”は Ｔ”＝Ｌ／Ｖ ＝Ｔ＝＋２　（ｒ／ｖ−Δｔ）　・　（３）となる。こ
れは、フォトディテクタ出力が立上り、最大レベルの１
／２のレベルを越えてから、同出力が立下り、再び同レ
ベル以下となるまでの時間、いわゆる半値幅にほぼ等し
いので、検出スレッショルドレベルを１／２のレベルと
して波形整形して再生パルスを得ると第２図（ｄ）に示
すように再生信号のパルス幅はほぼＴ”となる。この再
生パルスでデータを復調するときに符号誤りが発生しな
いようにするには Ｔ−Ｔ”＝Ｏ・・・　（４） となるように記録することが望ましい。ここで、■は記
録信号のパルス幅である。しかし、定角速度で媒体ディ
スクを回転させて記録を行う場合には内周部と外周部で
はスポットの相対速度■が異なるため、上記（３）式よ
りレーザの記録レベルパルス幅Ｔ′を変えるかレーザの
出力レベルを変えてΔｔを変化させないと上記（４）式
の条件が満たされない。また、媒体ディスクにおける記
録感度が変化した場合には、それに応じてレーザの出力
レベルを変えてΔｔが変化しないようにするか、Δｔの
変化分をＴ−を変えることによって打消さなければなら
ない。

［発明の目的］ 本発明の目的とするところは、・簡単な構成を用いて、
記録媒体に形成されるビット長すなわちトラック方向に
ついてのビットの長さが記録信号に正確に対応するよう
にビットを形成して記録を行なうことができ、信頼性が
高く且つ安価に構成できる光学式記録装置を提供するこ
とにある。

［発明の１１ 本発明は、レーザビームの強度を記録信号に応じて記録
レベルと非記録レベルとに功り換える変調器と、記録媒
体にて反射した上記レーザビームを受光検出する受光手
段と、この受光手段の受光出力に基づき上記レーザビー
ム強度が非記録レベルから記録レベルに変化した直後に
生ずる反射光量の第１のレベル変化を検出する第１．の
レベル変化検出手段および上記受光手段の受光出力に基
づき上記レーザビーム強度が記録レベルから非記録レベ
ルに変化した直後に生ずる反射光量の第２のレベル変化
を検出する第２のレベル変化検出手段の少なくとも一方
と、上記第１および第２のレベル変化検出手段の少なく
とも一方の検出出力に基づき、上記記録−非記録レベル
間のレベル変化からその直後の上記各レベル変化までの
時間差を実質的に一定とすべく上記レーザビーム強度お
よび上記変調器のレベル切換のタイミングの少なくとも
一方を制御する制御手段とを備えたことを特徴としてい
る。

［発明の実施例］ 第３図に本発明の一実施例による光学式記録装置の構成
を示す。

第３図において、変調器１には記録信号と制御信号の２
つの入力が与えられ、この変調器１は、一方の入カブな
わら記録信号入力によってレーザ出力を記録レベル状態
と基準レベルであるバイアスレベル状態とに切換え、他
（方の入力すなわち制御信号で記録レベルおよびバイア
スレベルの各レベルを調整する。この変調器１の出力に
応動する半導体レーザ２より射出されたレーザビーム、
は、コリメータレンズ３を経てビームスプリッタ４でこ
の場合反射偏向された後、対物レンズ５で集光され、回
転駆動されている記録媒体としての光デイスク６上に約
１μｍのスポットとして照射される。半導体レーザ２の
レーザ出力が記録レベルのときには光ディスク６の記録
層が溶融され、もしくは物性変化が生じて、周囲と反射
特性例えば反射率の異なるビットが形成される。光ディ
スク６に照射されたレーザビームは反射して再び対物レ
ンズ５を通り、ビームススプリッタ４をこの場合透過直
進し、さらに補助レンズ７を経てフォトディテクタ８に
達し、このフォトディテクタ８によって受光され反射ビ
ームの強度が電気信号に変換される。

例えば、第４図（ａ）に示すような記録信号で記録を行
うとき、フォトディテクタ８からは同図（ｂ）のような
出力が得られる。すなわち、レーザ出力が記録レベルに
立上ると反射光のレベルも増大するが、ビット形成時間
Δｔを経過するとビットが形成され始めるので反射光の
レベルが急激に低下して行く。したがって、この降下点
を７オトデイテクタ出力より検出することによってビッ
トの形成開始を知ることができる。また、レーザ出力が
バイアスレベルに戻ると反射光のレベルも大きく低下す
るが、バイアスレベルになった瞬間にはまだスポット内
にビットの一部が位置しているので反射光のレベルはビ
ットの形成されていない部分からの反射光のレベルより
もさらに低いレベルとなる。このため、レーザー出力が
バイアスレベルになった直後のフォトディテクタ出力に
は図示のようなディップを生ずる。このディップがらレ
ーザ出力がバイアスレベルになった瞬間にスポット内に
あるビットの大きさを知ることができる。記録媒体すな
わち光ディスク６の記録感度、スポットの相対速度に対
するレーザ出力の過大、過少によって７オトデイテクタ
出力波形は第４図（ｂ）に示すＡ、Ｂ、Ｃのようになる
。レーザ出力が過大であると、図示波形Ａのようにピッ
１〜の形成開始を示すピ′−りが鋭くなり、またレーザ
出力がバイアスレベルに戻った直後のディップが大きく
なる。同様にして、レーザ出力が適正な場合および過小
な場合の波形はそれぞれ図示ＢおよびＣのようになる。

このフォトディテクタ・出力をプリアンプ（前置増幅器
）９で増幅した後、コンパレータ１０．１２に入力し、
第４図（ｂ）に示す第１および第２のスレッショルドレ
ベルＴ旧およびＴ１）２に相当するレベルとそれぞれ比
較して、同図（Ｃ）および（ｄ）に示すようなタイミン
グパルスＴρ１およびＴｐ２を発生させる。これら各タ
イミングパルスＴｐ１およびＴｐ２の立下りエツジ（す
なわち各レベル変化のタイミング）でそれぞれトリガ回
路１１および１３を作動させＲＳフリップ７０ツブ１４
をセットおよびリセッ］・すると第４図（ｅ）のように
形成しているビットの長さに応じたパルス幅のモニタパ
ルスが得られる。したがって、記録を行ないながら上記
モニタパルスによって再生時の出力と等価な波形を得る
ことができる。このモニタパルスを位相比較器１５で記
録信号と比較すると、両者の位相差に応じた第４図（ｆ
）のような出力が得られる。この位相比較器出力をロー
パスフィルタ（以下、ｒＬＰＦＪと称する）１６で平滑
すると、記録信号に対して適正な長さのビットが形成さ
れている時にはＯｖ、短めのビットが形成されていると
きには正、長めのビットが形成されているときは負の電
圧が得られる。

この、ＬＰＦ１６の出力を変調器１の一方の入力端に導
き制御信号として入力し、レーザの記録レベルおよびバ
イアスレベルを第５図に示すＩＩＩＩＩ］特性のように
ｈＪｍすることによって、光デイスク６上の記録位置と
記録レーザ出力レベルとの関係は第６図に示すようにな
り、光ディスク６の内周寄りであるか、外周寄りである
かにかかわらず常に適正な長さのビットを形成すること
ができる。

このようにすれば、光ディスク６すなわら記録媒体毎に
記録感度が異なる場合や、記録位置によってスポットと
の相対速度が変化する場合（例えば光ディスク６を定角
速度で回転させた場合）などにおいても、常に記録信号
のパルス幅と再生信号のパルス幅が等しくなるようにビ
ット形成ができるため、高密度記録／再生を行うにあた
って、上記ビット長の精度に起因する符号誤りを起こす
おそれがなく、また歪みを発生するおそれもほとんどな
い信頼性の高い光学式記録再生装置を実現することがで
きる。しかも、この場合、記録状態をチェックするため
の特別な光学系などの付加的な構成もほとんど必要とせ
ず、簡単でしかも安価に構成することがＳきる。

特に、記録／再生の両機能を備えた記録再生形の光デイ
スク装置の場合、記録時のモニタ光学系を再生時の光学
系と兼用できるので、記録／再生に共通でない構成は信
号処理系等の一部のみとなり、付加的な構成は極めて少
なくて済む。例えば第３図の構成を記録再生装置に適用
した場合は、半導体レーザ２、コリメータレンズ３、ビ
ームスプリッタ４、対物レンズ５、補助レンズ７および
フォトディテクタ８で記録／再生兼用の光ピツクアップ
を構成することになる。この場合には、記録時の動作お
よび機能が上述と全く同様となる。

また、同詩に記録媒体の記録感度のばらつきを記録再生
装置側で補正できるので、光デイスク記録媒体自体の製
造に際して記録感度に対する管理が容易になり、光デイ
スク記録媒体の製造コストの低減にも寄与する。

なお、本発明は上述し且つ図面に示した実施例にのみ限
定されることなく、その要旨を変更しない範囲内で種々
変形して実施することができる。

例えば、上記実施例に示した変調器１においてレーザ出
力のレベルを制御する代わりに、半導体レーザ２に与え
る記録パルス幅を制御し、ＬＰＦ１６の出力が正のとき
は、記録信号より広くなるように、負のときには記録信
号より狭くなるように、することによっても同実施例と
ほぼ同様の効果を得ることができ、また、この方式（パ
ルス幅制御）と上記実施例による方式（レーザビーム強
度制ａｌｌ）とを組合わせてもよい。

さらに、記録信号がＥＦＭのように基本的に直流成分を
含まない符号の場合には、モニタパルスの直流成分がな
くなるように変調器１を制御すればよいので、モニタパ
ルスを直接しＰＦ１６に入力するようにして、位相比較
器を省略することができる。

また、同実施例ではモニタパルスの立上りおよび立下り
の記録信号との時間差を計測して変調器１を制御するよ
うにしたが、上記両時間差は相互に関連している場合が
多いので両時間差のいずれか一方に応じた制御でも実用
上充分な効果が得られ、さらに上記両時間差の代わりに
タイミングパルスＴｐ１および丁ｐ２の少なくとも一方
のパルス幅の大小によって変調器１を制御して実質的に
上述と同様の効果を得ることも可能である。

もちろん、記録再生装置に限らず記録専用の記録装置に
も適用できることは既に述べた通りである。

ＥＲ明の効果］ 本発明によれば、簡単な構成を用いて、記録媒体に形成
されるビット長すなわちトラック方向についてのビット
の長さが記録信号に正確に対応するようにビットを形成
して記録を行なうことができ、信頼性が高く且つ安価に
構成できる光学式記録装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来装置における問題点を説明す
るためのそれぞれレーザビームスポットとビットの関係
を示す図およびタイミングチャート、第３図は本発明の
一実施例の構成を示すブロック図、第４図は同実施例を
説明するためのタイミングチャート、第５図および第６
図は同実施例における１１３１１特性を説明するための
図である。 １・・・変調器、２・・・半導体レーザ、３・・・コリ
メータレンズ、４・・・ビームスプリッタ、５・・・対
物レンズ、６・・・光ディスク、７・・・補助レンズ、
８・・・フォトディテクタ、９・・・プリアンプ、１０
．１２・・・コンパレータ、１１．１３・・・トリガ回
路、１４・・・Ｒ８７リツプフ０ツブ、１５・・・位相
比較器、１５・・・ローパスフィルタ。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第４図 第５図 史馴器のφり柳入力（ＬＰＦ１６の出力）？Ｉ″Ｓ６図 記奎Ｉ立置□

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. レーザビームを記録媒体上に微小スポットとして照射し
   情報を記録する光学式記録装置において、上記レーザビ
   ームの強度を記録信号に応じて記録レベルと非記録レベ
   ルとに切り換える変調器と、上記記録媒体にて反射した
   上記レーザビームを受光検出する受光手段と、この受光
   手段の受光出力に基づき上記レーザビーム強度が非記録
   レベルから記録レベルに変化した直後に生ずる反射光量
   の第１のレベル変化を検出する第１のレベル変化検出手
   段および上記受光手段の受光出力に基づき上記レーザビ
   ーム強度が記録レベルから非記録レベルに変化した直後
   に生ずる反射光量の第２のレベル変化を検出する第２の
   レベル変化検出手段の少なくとも一方と、上記第１およ
   び第２のレベル変化検出手段の少なくとも一方の検出出
   力に基づき上記記録−非記録レベル間のレベル変化から
   その直後の上記各レベル変化までの時間差を実質的に一
   定とすべく上記レーザビーム強度および上記変調器のレ
   ベル切換のタイミングの少なくとも一方を制御する制御
   手段とを備えたことを特徴とする光学式記録装［、。