JP2009245557A - 情報記録方法および情報記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイレクトオーバーライト特性を改善することが可能な情報記録方法およびその記録方法を用いた情報記録装置を提供する。
【解決手段】半導体レーザの緩和振動を用いた短パルス光を用いる情報記録方法において、所定の長さのマークを記録する短パルス列の最後尾の記録パルスの後ろに、半導体レーザの発光閾値電流よりも小さい駆動電流で駆動されるクーリングパルスを持ち、さらに消去パルスの先頭に消去パルス駆動電流よりも大きい駆動電流で駆動されるブーストパルスを有する光を用いて、ダイレクトオーバーライト特性を改善する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、記録層を有する記録媒体上に情報を光源からのレーザ光により記録する情報記録方法およびその記録方法を用いた光ディスクドライブ装置等の情報記録再生装置に関する。

記録媒体上に光を照射し、発生する熱によって光学的に識別可能なマークを形成して記録を行う光記録媒体の一つに、熱による結晶と非晶質との間の相変化を利用して記録を行う相変化型媒体がある。

相変化型媒体の記録膜は定常状態では結晶であるが、光が照射された領域は加熱・熔融された後、冷却されることで非晶質へと相変化を起こす。

この原理を利用して非晶質部をマークとして形成することにより、情報の記録を行うことができる。

このような相変化型媒体では、マークの始端および終端の位置を記録する２値情報に対応させるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）方式が記録密度向上に有効である。

一般に、光ディスクにＰＷＭ方式を適用する場合、光の照射に伴う蓄熱効果を低減するために、長いマークを形成するときには、照射光として単一の光パルスではなく、複数に分割した光パルスを用いていわゆるマルチパルス記録を行う。

さらに進んだ例として、高線密度、狭トラックピッチの高倍速記録においても、単位マークの形成に緩和振動を用いたサブナノ秒クラスの短光パルスを用いることで、熱干渉や再結晶化のない高品位の記録を可能にする方式が、本願発明者を含む開発グループにより既に提案されている。

また、書き換え（オーバーライト）時には、スペース部分に記録パワーより小さい消去パワーを照射することで、前回記録領域に、直接重ね書きすることが可能であることが、知られている。

特許文献１には、消去パワーの先頭に消去先頭パルスを付加してオーバーライト特性を改善するとの記載がある。
特開２００６−２０９９３５

しかしながら、特許文献１に記載された方法のように、単純に先頭パルスを付加するのでは無駄なエネルギー投入が多くなり、オーバーライト回数を重ねていくことでかえって記録膜の劣化を促進してしまう虞がある。従って、文献１に記載された方法では、高倍速記録時は、媒体の特性を加味して記録波形の最適化を行う必要がある。

なお、相変化記録技術では、マークの形成には加熱の後の急冷（クーリング）が重要であることが知られており、特に高倍速記録に対応するためにサブナノ秒クラスの短い記録パルスを用いて急速に加熱を行う場合は、クーリング期間を十分におかなければ、冷却が不十分となり、マークの形成不良を生じやすくなることが知られている。すなわち、初回記録特性を維持するためには、クーリング期間の設定は重要である。

その一方で、クーリング期間は、レーザパワーを消去パワー以下に落とすことが求められるため、記録パルス後のクーリング期間が長いほど、消去パワーの開始時間が遅れ、非消去領域が拡大し、オーバーライト時に前回記録マークの消し残りが生じて、ダイレクトオーバーライト特性が劣化する虞がある。

この発明の目的は、ダイレクトオーバーライト特性を改善することが可能な情報記録方法およびその記録方法を用いた情報記録装置を提供することである。

この発明は、上記問題点に基づきなされたもので、半導体レーザの緩和振動を用いた短パルス光を用いる情報記録方法において、所定の長さのマークを記録する短パルス列の最後尾の記録パルスの後ろに、半導体レーザの発光閾値電流よりも小さい駆動電流で駆動されるクーリングパルスを持ち、さらに消去パルスの先頭に消去パルス駆動電流よりも大きい駆動電流で駆動されるブーストパルスを有する光を用いて、記録媒体に情報を記録することを特徴とする情報記録方法を提供するものである。

この発明の実施の形態によれば、クーリング期間を十分に設け、引き続く消去パワーの先頭に消去パワーより大きなパワーの短期間の発光を付加して消去領域の先頭を拡大したことにより、投入熱量を抑えることができ、オーバーライトを繰り返した場合においても記録済マークの消し残りが生じて再生信号が劣化することが低減できる。

すなわち、ダイレクトオーバーライト特性が改善され、オーバーライトが繰り返された場合においても、安定な再生信号が得られる記録マークが形成される。

以下、図面を参照して、本発明の全体動作および詳細動作を説明する。

図１は、本発明が適用可能な情報記録再生装置（光ディスクドライブ）の構成の一例を示すブロック図である。

情報記録再生装置（光ディスクドライブ）は、情報記録媒体（光ディスク）１００の記録面に情報を記録し、あるいは記録面に記録されている情報を再生する。

光ディスク１００の記録面には、同心円状、または螺旋（スパイラル）状に溝が刻まれており、溝の凹部をランド、凸部をグルーブと呼び、グループまたはランドの一周をトラックと呼ぶ。

ユーザデータは、トラック（グルーブのみまたはグルーブおよびランド）に沿って、強度変調されたレーザ光を照射して記録マークを形成することで、記録される。データ再生は、記録時より弱いリードパワー（ｒｅａｄ ｐｏｗｅｒ）のレーザ光をトラックに沿って照射して、トラック上にある記録マークによる反射光強度の変化を検出することにより行われる。

記録されたデータは、前記リードパワーより強いイレースパワー（ｅｒａｓｅ ｐｏｗｅｒ）のレーザ光をトラックに沿って照射し、記録層を結晶化することにより、消去可能である。

光ディスク１００は、スピンドルモータ６３によって所定の速度で回転される。

スピンドルモータ６３に設けられたロータリエンコーダ６３Ａからは回転角信号が出力される。回転角信号は、スピンドルモータ６３が１回転すると例えば５パルス発生する。この回転角信号からスピンドルモータ６３の回転角度および回転数がスピンドルモータ制御回路６４にて判断される。

光ディスク１００に対する情報の記録・再生は、光ピックアップ（Ｐｉｃｋ Ｕｐ Ｈｅａｄ，ＰＵＨ）６５によって行われる。

光ピックアップ（ＰＵＨ、以下、単に光ヘッドと称する）６５は、ギアとスクリューシャフトを介して送りモータ６７と連結されており、この送りモータ６７は送りモータ制御回路６８により制御される。送りモータ６７が送りモータ制御回路６８からの送りモータ駆動電流により回転することにより、光ヘッド６５が光ディスク１００の半径方向に移動する。

光ヘッド６５には、図示しないワイヤもしくは板バネにより、光ディスク１００の記録面と直交する方向および光ディスク１００の半径方向に所定距離だけ移動可能に支持された対物レンズ７０が設けられている。対物レンズ７０は、駆動コイル７２の駆動によりフォーカシング方向（記録面と直交する方向すなわち対物レンズ７０の光軸方向）への移動が可能で、また駆動コイル７１の駆動によりトラッキング方向（光ディスク１００の半径方向すなわち対物レンズ７０の光軸と直交する方向）への移動が可能である。

レーザ変調制御回路７５は、情報記録時（マーク形成時）に、ホスト装置９４からインタフェース回路９３を介して供給される記録データに基づいて、書き込み用信号をレーザダイオード（レーザ発光素子）７９に提供する。

レーザダイオード７９が発生するレーザ光は、ハーフミラー９６に入射する。ハーフミラー９６は、レーザダイオード７９が発生するレーザ光を一定比率だけ分岐している。

フォトダイオードにより構成されるモニタ光検出器（ＦＭ−ＰＤ）９５は、レーザ光の一部光をハーフミラー９６から受光する。モニタ光検出器（ＦＭ−ＰＤ）９５は、レーザ光の照射パワーに比例した一部光を検出し、受光信号をレーザ変調制御回路７５に供給する。

レーザ変調制御回路７５は、モニタ光検出器９５で受光した反射レーザ光の強度に基づいて、Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ（ＣＰＵ）を含む主演算処理ブロック９０により設定された再生時レーザパワー、記録時レーザパワーおよび消去時レーザパワーが適切に得られるように、レーザダイオード７９を制御する。

レーザダイオード７９は、レーザ変調制御回路７５から供給される駆動電流に応じてレーザ光を発生する。レーザダイオード７９から発せられるレーザ光は、コリメータレンズ８０、ハーフプリズム８１、対物レンズ７０を介して光ディスク１００上に照射される。光ディスク１００からの反射光は、対物レンズ７０、ハーフプリズム８１、集光レンズ８２、シリンドリカルレンズ８３を介して、光検出器８４に導かれる。

光検出器８４は、例えば４分割の光検出セルから成り、これら光検出セルの検知信号はＲＦアンプ８５に出力される。ＲＦアンプ８５は光検知セルからの信号を処理し、合焦点位置からの誤差を示すフォーカスエラー信号ＦＥ、レーザ光のビームスポット中心とトラック中心との誤差を示すトラッキングエラー信号ＴＥ、および光検知セル信号の全加算信号である再生信号を生成する。

フォーカスエラー信号ＦＥは、フォーカス制御回路８７に供給される。フォーカス制御回路８７は、フォーカスエラー信号ＦＥに応じてフォーカス駆動（制御）信号を生成する。フォーカス駆動信号は、フォーカシング方向の駆動コイル７１に供給される。これにより、レーザ光が光ディスク１００の記録膜上に常時ジャストフォーカスとなるフォーカスサーボが行われる。

トラッキングエラー信号ＴＥは、トラック制御回路８８に供給される。トラック制御回路８８は、トラッキングエラー信号ＴＥに応じてトラック駆動信号を生成する。トラック制御回路８８から出力されるトラック駆動（制御）信号は、トラッキング方向の駆動コイル７２に供給される。これにより、レーザ光が光ディスク１００上に形成されたトラック上を常にトレースするトラッキングサーボが行われる。

上記フォーカスサーボおよびトラッキングサーボがなされることで、光検出器８４の各光検出セルの出力信号の全加算信号ＲＦには、記録情報に対応して光ディスク１００のトラック上に形成された記録マークなどからの反射光の変化が反映される。この信号は、データ再生回路７８に供給される。データ再生回路７８は、ＰＬＬ回路７６からの再生用クロック信号に基づき、記録データを再生する。

上記トラッキング制御回路８８によって対物レンズ７０が制御されているとき、送りモータ制御回路６８により、対物レンズ７０が光ヘッド６５内の所定位置の近傍に位置するよう、送りモータ６７すなわち光ヘッド（ＰＵＨ）６５の位置も制御される。

スピンドルモータ制御回路６４、送りモータ制御回路６８、レーザ制御回路７３、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）回路７６、データ再生回路７８、フォーカス制御回路８７、トラック制御回路８８、エラー訂正回路６２等は、バス（Ｂｕｓ）８９を介して主演算処理ブロック（ＣＰＵ）９０によって制御される。ＣＰＵ（主演算処理ブロック）９０は、インタフェース回路９３通じてホスト装置９４から提供される動作コマンドに従って、記録再生装置の全体動作を制御する。また、ＣＰＵ９０は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）９１を作業エリアとして使用し、不揮発メモリ（ＮＶ−ＲＡＭ）９９に記録された装置個体毎のパラメータを適宜参照し、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）９２に記録されている本発明によるプログラムを含む制御プログラムに従って所定の動作を行う。なお、エラー訂正回路６２は、再生信号のエラー訂正を行なうことはいうまでもない。

また、レーザダイオード（半導体レーザ素子）７９が出力するレーザ光の波長λは、例えば４５０ｎｍ（ナノメートル）以下であり、好ましくは、４０５±５ｎｍである。

また、対物レンズ７０の開口数ＮＡ（ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｐｅｒｔｕｒｅ）は、例えば０．６〜０．６５であり、光ディスク１００に形成されるトラック（案内溝）のピッチ（間隔）ＴＰと後段に説明する最短マーク長Ｌ（２Ｔ）との間に、レーザダイオード７９から出力されるレーザ光の波長をλとするとき、最短マーク長Ｌが、
λ／（４×ＮＡ） ≦ Ｌ ≦ λ／（２．５×ＮＡ）
であることが好ましい。

また、光ディスク１００に形成されるトラック（案内溝）のピッチ（間隔）ＴＰと後段に説明する最短マーク長Ｌ（２Ｔ）との間に、レーザダイオード７９から出力されるレーザ光の波長をλとするとき、トラックピッチＴＰが、
λ／（２×ＮＡ） ≦ ＴＰ ≦ λ／（１．３×ＮＡ）
であることが好ましい。

図２は、図１に示した情報記録再生装置におけるレーザ駆動回路の構成の一例を示す。

図２は、記録クロックと記録データから記録波形を生成するライトストラテジ（記録波形（レーザ光）の最適化）回路７５０３、ピーク（ＰＥＡＫ／ＷＲＩＴＥ）パワー、イレース（ＥＲＡＳＥ）パワー、およびリード（ＲＥＡＤ）パワー、バイアス（ＢＩＡＳ）パワーのそれぞれのレーザ発光を可能とするためにレーザダイオード７９に供給すべき個々の駆動電流の指示値を設定するＤＡＣ（Ｄ／Ａコンバータ）部７５０４〜７５０７、ピークパワー、イレースパワー、リードパワー、およびバイアスパワーのそれぞれの電流源７５０８〜７５１１、信号バス８９からの制御信号を解釈し、レーザ変調制御回路７５からレーザダイオード７９に供給される駆動電流全体を制御するインタフェース（Ｉ／Ｆ）部７５０１を含む。

ライトストラテジ回路７５０３は、詳述しないが、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）回路と変調回路から構成されている。ＰＬＬ回路は、記録クロックを受信して変調回路に必要なタイミング信号を生成する。変調回路は、記録データを解釈して内部バス７５０２により設定されたパルス幅、エッジタイミング等のストラテジ情報を含む制御信号に従って記録波形を生成し、各電流源７５０８〜７５１１をオン／オフするタイミングを示すタイミング信号に分解する。

タイミング信号は、セレクタ７５１２へ接続され、それにしたがって、内部バス７５０２により電流指令値が設定された各電流設定用ＤＡＣ７５０４〜７５０７により、異なった電流値が出力されるように設定された各電流源７５０８〜７５１１がオン／オフされることによりレーザ素子７９に供給されるレーザ駆動電流の強弱を発生する。これにより、記録時照射パワーの強度変調が達成される。

また、本発明の実施の形態においては、パルス幅および電流値は、信号バス８９を通ってＣＰＵ９０からレーザ変調制御回路７５へ、制御信号として供給される。

また、パルス幅および電流値は、インタフェース回路７５０１、内部バス７５０２を経由して、ライトストラテジ回路７５０３および個々の電流設定用ＤＡＣ７５０４〜７５０７に送られる。

なお、図２の例では、イレースブーストパルス用の電流源および電流設定用ＤＡＣを、ＰＥＡＫパルスと同じＰＥＡＫ電流源７５０４、ＰＥＡＫ電流設定用ＤＡＣ（電流原）７５０８と共通に用いる例を示したが、イレースブースト用の電流源および電流設定用ＤＡＣ（電流原）を個別に設けてもよいことはいうまでもない。

次に、本発明の一実施形態であるサブナノクラスのパルスレーザ光すなわち緩和振動により生起される極めて短期間の発光であるレーザ光を用いた記録処理のために行なわれるキャリブレーション処理について、図３を用いて説明する。

パルスレーザ光すなわち緩和振動により生起される極めて短期間（サブナノクラス）の発光であるレーザ光による記録処理を行なうためには、図２により説明したライトストラテジ回路７５０３により、ライトストラテジを決定することが必要である。

このため、例えば信号バス８９によりＣＰＵ９０と接続されているレーザ変調制御回路７５に所定の制御信号を供給することで、以下のようにキャリブレーションを実行する。

図３に示すフローチャートに従い、初めに、光ディスク１００またはサーボドライバ３０に用意された初期設定条件を読み込む（ステップＳ１１）。次に、読み込んだ初期設定値に基づいて、例えば５種類等のピーク電流値、駆動パルス幅の中から一つのピーク電流、駆動パルス幅を仮決定する（ステップＳ１２）。

次に、記録再生に用いる光ピックアップヘッドの空間周波数伝達特性に対して、十分に変調度が得られる長いマークを含む信号を記録信号として用い、変調度が十分に得られるようにピーク電流のキャリブレーションを行う（ステップＳ１３）。ここで、十分に変調度が得られる長いマークとは、１１Ｔであるが、これは、一例として６Ｔないし１３Ｔの中のどれかであれば可能である。なお、Ｔは、１クロック周期を示し、最短マークは２Ｔである。

続いて、上記値で発光した緩和振動を含むレーザ光により光ディスク１００上の試し書きされた領域に、リード用のレーザ光を照射しこの反射光を検出し（ステップＳ１４）、検出結果に基づいて、ライトストラテジ（記録波形（レーザ光）の最適化）を決定する。

例えば、設定するピーク電流を徐々に上げていき、反射光の検出信号の振幅が最大となるかどうかを判断し（ステップＳ１５）、振幅が最大であるとなった際のピーク電流値について、ライトストラテジのピーク電流値として決定し、ライトストラテジ回路７５０３の詳述しない記憶領域に記憶する（ステップＳ１６）。

次に、最短長マークと十分に長いマークを混在した記録信号、例えば６Ｔないし１３Ｔの中のどれか、例えば１１Ｔのマーク、スペースおよび最短マークである２Ｔのマーク、スペースの混在信号等を用いて、パルス幅のキャリブレーションを行なう。すなわち、仮決定されたパルス幅について、この値で発光した緩和振動をもったレーザ光により光ディスク１００上に試し書きを行なう（ステップＳ１７）。

続いて、ステップＳ１２において、緩和振動をもったレーザ光により光ディスク１００上に試し書きされた領域に、リード用のレーザ光を照射し、この反射光を検出する（ステップＳ１８）。

以下、再生信号のアシンメトリ（それぞれのＴの信号の中心レベルが同じレベルにあるかどうか、を評価する指標）を計算し、およそゼロになるようにパルス幅を調整する（ステップＳ１９）とともに、この時点でのパルス幅をストラテジとして決定し、ライトストラテジ回路７５０３の詳述しない記憶領域に記憶する（ステップＳ２０）。

上記アシンメトリは、再生ＲＦ信号を、高域フィルタを通過させることによりＡＣカップルした状態で０Ｖを基準に正側（上側）の振幅レベルをピークレベル検出回路で検出した信号をＡ１（通常は正の値）とし、０Ｖを基準に負側（下側）の振幅レベルをボトムレベル検出回路で検出した信号をＡ２（通常は負の値）として、
アシンメトリ値＝（Ａ１＋Ａ２）／（Ａ１−Ａ２）
により表される値（アシンメトリ値）を用いるとよい。

また、ここで、パルス幅の決定方法として、未記録領域の再生信号レベルから１１Ｔの連続パターンを記録パターンとして用いた場合の検出信号の振幅中心までの信号レベルが、未記録領域の再生信号レベルから最短マーク長（２Ｔ，１Ｔをクロックとしたときの２クロック分）の連続パターンを記録パターンとして用いた場合の検出信号の振幅中までの信号レベルの略２倍となるような関係を実現するパルス幅を探し、このパルス幅をストラテジとして決定し、ライトストラテジ部４１等の記憶領域に記憶することでも、同等の効果を得ることができる。

このように、緩和振動の記録処理に用いられるストラテジは、従来の記録処理のように記録マーク長さ毎のパルスエッジタイミングおよび前後のマーク長／スペース長と記録マーク長毎に適応されるエッジタイミング補償値で定義されるのではなく、最短パルス幅のみで定義されることが特徴的である。

このようにして求めライトストラテジ部４１に記憶されたライトストラテジは、制御部３１の制御下において、データの記録処理の際に読み出される。光レーザの緩和振動を用いた記録処理は、読み出されたライトストラテジに基づいて、ピーク電流値およびイレース電流値等が決定され、光ディスクへの記録処理が行なわれる（ステップＳ２１）。

なお、緩和振動は、一般には、記録パルス長さが１ｎｓ（ナノ秒）よりも小さい急峻なパルスを生起するために有益であり、記録パルスとして、レーザダイオード７９に供給されるレーザ駆動電流のパルスの立ち上がり／立ち下がり時間が１００ｐｓ（ピコ秒）を切ることを特徴とする。

また、緩和振動を生起させる条件としては、図４（Ａ）および図４（Ｃ）に示す通り、駆動電流は、バイアス電流Ｉ_ｂｉとピーク電流Ｉ_ｐｅを考えるとき、図４（Ａ）に示すように、レーザダイオード７９がレーザ発振を開始する閾値電流Ｉｔｈよりもやや高いレベルに設定されたバイアス電流Ｉ_ｂｉをまず生成し、レーザダイオード７９を予備的に駆動する。その後、時刻Ｂにてバイアス電流Ｉ_ｂｉへと引き下げられるまでの間、時刻Ａにて、所望のピークパワーを得るためのピーク電流Ｉ_ｐｅが印加される。このように、時刻Ａから時刻Ｂまでの間、ピーク電流Ｉ_ｐｅが印加されることで、図４（Ｂ）に示すようなレーザ出力（レーザ出射光強度の時間変化）が得られる。

すなわち、レーザ駆動電流の大きさが、バイアス電流Ｉ_ｂｉである時刻Ａまでの間は、出射光強度は、レーザダイオード７９から出力されるレーザ光は、光ディスク１００にデータを記録することができない極く低いパワーであるが、ピーク電流Ｉ_ｐｅが印加され、レーザ光の強度が記録パワーまで増大される。時刻Ｂ以降は、出射光の強度は、再び低パワーとなることはいうまでもない。

より詳細に出射光強度を観測すると、図４（Ｂ）においては、時刻Ａにおいて強度が記録パワーまで引き上げられた際に、定常の記録パワーに安定するまでに、強度が瞬間的に上昇して低下する様子が伺える（図中の矢印ｃ部分）。これは、レーザダイオード７９の緩和振動によるものであり、通常の記録パルス生成においては、この緩和振動がなるべく小さくなるように制御を行なう。

緩和振動とは、このように半導体レーザにおいて、駆動電流があるレベルから閾値電流を大きく超える一定のレベルまで急激に上昇した際に生ずる、過渡的な振動現象である。

なお、緩和振動は、振動を繰り返す毎に小さくなり、やがて振動は治まる。

本発明の光記録装置においては、この緩和振動を積極的に記録に利用するものである。

すなわち、本来は、発生を抑制すべき緩和振動であるが、緩和振動に特有の「パルス長が短い」、「エネルギー量（光出力としてのレーザパワーの積分値）は、光ディスク１００の記録膜を記録レベルに変化させることができる場合がある」ことを利用して、パルス長が短く急峻な記録パルスを『安定に』得ることを、本発明で達成しようとするものである。

図４（Ｃ）に示す通り、レーザダイオード７９に、レーザ変調制御回路７５から所定の特性の駆動電流を供給すると、図４（Ｄ）に見られる通り、振動を伴うが、ピークレベルの高いレーザ出力が、僅かな時間だけ得られる。

より詳細には、レーザダイオード７９に、閾値電流Ｉ_ｔｈより低いレベルに設定されたバイアス電流Ｉ_ｂｉを供給し、所定のタイミングすなわち時刻Ａにて、通常の記録パルス生成よりも早い立ち上がり時間で急激に、駆動電流を閾値電流Ｉ_ｔｈよりも高いピーク電流レベルＩ_ｐｅまで引き上げ、通常の記録パルス生成よりも短いナノ秒（ｎｓ）レベルの僅かな時間経過後の時刻Ｄにて、バイアス電流Ｉ_ｂｉに戻す。

この場合、図４（Ｄ）に見られるように、レーザ出力（レーザ出射光強度の時間変化）が得られる。

すなわち、図４（Ｄ）において、閾値電流Ｉ_ｔｈよりも低いバイアス電流Ｉ_ｂｉにより駆動されている時刻Ａまでは、レーザダイオード７９はレーザ発振を開始しておらず、無視できる程度のレベルであって、発光ダイオードとしての光出射がある程度である。その後、時刻Ａにおいて急激に電流が印加されることで、緩和振動が生じて出射光強度も急激に上昇する。

以下、緩和振動の振幅は次第に定常レベルに収束するが、所定の時間すなわち時刻Ｃを定めて、駆動電流を閾値電流Ｉ_ｔｈよりも低いＩ_ｂｉに設定することで、あるエネルギー量のレーザ光が得られる。なお、時刻Ｃは、図４（Ｃ）および図４（Ｄ）から明らかなように、緩和振動の２周期目のパルスが生成されたタイミングとしている。

このように、緩和振動によるパルスは、通常の記録パルスに比べて、非常に短い時間で出射光強度が上昇し、半導体レーザの構造によって決まる一定の周期で出射光強度が低下するという特徴を持っている。従って、緩和振動によるパルスを記録パルスに用いることにより、通常の記録パルスでは得られない、短い立ち上がり／立下り時間を持ち、かつ強いピーク強度を持った短パルス光を得ることができる。

次に、図５（Ａ）〜（Ｅ）を用いてサブナノクラスのパルスレーザ光すなわち緩和振動により生起される短光レーザ光を用いる記録処理の概要を説明する。なお、図５（Ａ）〜（Ｅ）は、光ディスク装置の２Ｔマークおよび３Ｔマークを形成する場合の各信号の一形態を示すタイミングチャートである。なお、図５（Ａ）は、１ＴすなわちクロックＣＬＫを示す。

２Ｔマークを形成する場合、図５（Ｂ）に示すように、レーザ変調制御回路７５から一つのパルスをレーザダイオード７９に供給する。なお、図５（Ｃ）において、パルス幅Ｔ_Ｗ、ピーク電流Ｉ_ＰＥＡＫ、バイアス電流Ｉ_ＢＩＡＳ、イレース電流Ｉ_{ＥＲＡＳＥ}が示されている。なお、３Ｔマークを形成する場合には、レーザ変調制御回路７５から二つのパルスをレーザダイオード７９に供給する。

レーザダイオード７９から出力されるレーザ光は、図５（Ｄ）に示すように、パルス状に非常に急峻なパワーを示しており、数回の振動波形、すなわち図４（Ａ）から（Ｄ）を用いて説明した緩和振動が見られるものである。

ここで特筆すべきことは、本発明の一実施形態である緩和振動方式を用いて出力されたレーザ光について、消費電力の点で、周知の方法と比べると、概ね５分の１という非常に少ないエネルギーによって、記録処理が可能となる。すなわち、一例として、これまでの駆動方法では、４Ｔマークを記録するのにピークパワー１０ｍｗ、電流値８０ｍＡ、マルチパルス幅の合計３０ｎｓにより、約３００ｐＪ（ピコジュール）のエネルギーが必要であったが、緩和振動を用いることで、ピークパワー４０ｍｗ、電流値１５０ｍＡ、信号時間幅１．５ｎｓの緩和振動を伴ったパルスレーザ光のエネルギーは２０ｐＪであり、４Ｔマークを記録するに際して、記録パルス（レーザ光）を３個とした場合、必要エネルギーは約６０ｐＪ（ピコジュール）と、概ね５分の１の非常に少ないエネルギーによって４Ｔマークの記録が可能となる。

ところで、図５（Ａ）から（Ｅ）に示した例では、ライトパルスに引き続いてイレースパルスが出力されるまでの期間、すなわちライトパルスの後方においてイレースパルスが出力されるまでの間の領域に、図６（Ａ）あるいは図６（Ｂ）に模式的に示すが、周辺の溶融に伴う再結晶化領域や（図６（Ａ））、レーザオフに伴う非加熱領域（図６（Ｂ））が生じることがあることが確認されている。このことは、ダイレクトオーバーライト記録を繰り返す場合、消し残り領域として、再生信号を劣化させる虞がある。

このため、図６（Ａ），（Ｂ）に示した再結晶化領域／非加熱領域の出現を抑止するために、図７（Ａ）から（Ｃ）に、２値化記録データ（ＮＲＺＩ）、レーザダイオード７９を駆動する駆動電流、光出力波形を示すように、ライトパルスの最終パルスについて、クーリング（ｃｏｏｌｉｎｇ）期間として、記録パルスのピーク電流をＩ_ｐ、イレース電流をＩ_ｅ、バイアス電流をＩ_ｂ、クーリング期間の電流をＩ_ｃ、ブースト電流をＩ_ｂｓｔ、レーザダイオード７９の発振閾値電流をＩ_ｔｈとし、それぞれの電流値について、
Ｉ_ｂ ＝ Ｉ_ｃ ＜ Ｉ_ｔｈ ＜Ｉ_ｅ ＜ Ｉ_ｂｓｔ ≦ Ｉ_ｐ ・・・（１）
上記の（１）式の関係を与えることにより決定されるブースト電流Ｉ_ｂｓｔによる発光、すなわちブーストパルスを付加することが好ましい。 より詳細には、例えば４Ｔの記録マークを形成する場合において、記録パルスのパルス幅をＴ_ｗ、クーリングパルスのパルス幅をＴ_ｃ、ブーストパルスのパルス幅をＴ_ｂｓｔ、チャネルクロック間隔をＴとし、パルス幅の大小関係として、
Ｔ_ｂｓｔ ≦ Ｔ_ｗ ＜ １．５ｎｓ（ナノ秒）
０．８Ｔ ＜ Ｔ_ｃ
とすることで、図６（Ｃ）に示すように、図６（Ａ）に見られた再結晶化領域や、図６（Ｂ）に見られた消し残り領域となる非加熱領域が生じることを抑止できる。

すなわち、記録（ＰＥＡＫ／ＷＲＩＴＥ＝ライトパルス出力）時、ライトストラテジ生成部７５０３において、チャネルクロックＷＣＬＫと二値化記録データＷＤＡＴＡを検出し、内部バス７５０２を通して予め設定されたタイミング（パルス幅／パルス数）で、セレクタ７５１２を制御するタイミング信号を生成する。

図７（Ａ）に示した４Ｔ記録マークを書き込む場合、ＷＲＩＴＥ中のみを考えると、ＲＥＡＤ電流源７５１０に接続するスイッチ（ＲＥＡＤ＿ＳＷ，セレクタ７５１２内）をオフにし、図７（Ｂ）のＢＩＡＳのタイミング（Ｔ_ｂｓｔ）において、ＰＥＡＫ電流源７５０８、ＥＲＡＳＥ電流源７５０９に接続するスイッチ（ＰＥＡＫ＿ＳＷ， セレクタ７５１２内／ＥＲＡＳＥ＿ＳＷ，同）をオフ、バイアス電流源７５１１に接続スイッチ（ＢＩＡＳ＿ＳＷ，同）をオンに制御する。また、図７（Ｃ）に示したように、ＰＥＡＫ（ＬＤアウトプット）のタイミングでは、ＰＥＡＫ＿ＳＷ（セレクタ７５１２内）をオンにし、ＥＲＡＳＥ＿ＳＷ（同）をオフにする。このときＢＩＡＳ＿ＳＷ（同）をオンしておくことで、ＰＥＡＫ電流とＢＩＡＳ電流を加算した電流が得られることになる。なお、ＰＥＡＫ電流源のみにピークパワーを担わせる場合は、ＢＩＡＳ＿ＳＷをオフにしてもよい。

以下、所定のパルス幅時間Ｔ_ｗ経過後、再びＰＥＡＫ＿ＳＷをオフにして、ＢＩＡＳ電流のみをレーザダイオード７９に供給するとで、緩和振動を伴った極短期間の光パルスが得られる。

従って、この極短期間の光パルス１発を単位パルスとして、単位パルス毎に記録マーク（図５（Ｃ）〜（Ｅ）参照）が、ディスク１００上に記録される。

パルス幅Ｔ_ｗは、緩和振動１〜５周期の間に設定されることで、熱干渉がなく、媒体の移動速度に拘わらずに、安定な記録マーク形成が可能となる。なお、本実施例では、単位パルスによって形成される記録マークを最短長マークとしているが、複数の単位パルスによって形成されたマークを最短長マークとすることも考えられる。

以下、再びＢＩＡＳ電流部において、概ね１Ｔ期間のバイアスパルスが出力され、再びパルス幅（期間）Ｔ_ｗのＰＥＡＫ電流が出力される。

従って、４Ｔマークを記録する場合には、１Ｔ間隔をおいて、３発の単位パルスが照射される。

すなわち、記録変調方式に基づいた最短マーク長が２Ｔの場合、最短マークをＭ発（Ｍ：１以上の整数）の極短期間の光パルスによって表し、記録マークがＮＴ（Ｎ：整数、Ｔ：チャネルクロック幅）である場合、（Ｎ−１）個の１チャネルクロック間隔を置いて連続した最短マークによって、記録マークを形成する。従って、最短マーク長が３Ｔの場合は、最短マークを１発の前記短光パルスによって表し、記録マークがＮＴ（Ｎ：整数、Ｔ：チャネルクロック幅）の際、（Ｎ−２）個の１チャネルクロック間隔を置いて連続した最短マークによって表すことができる。

一方、一連の記録パルスのうち最後のパルス出力後に、冷却用のクーリング期間として再びＢＩＡＳ電流部へ移行する。ここで、時間Ｔｃ経過後に、イレースブーストパルスとしてさらにＰＥＡＫ電流期間（ＰＥＡＫパルス出力）へ移る。なお、このＰＥＡＫパルスは、消去のためのパルスであり、これまでのマークを形成するためのＰＥＡＫパルスとは役割が異なるものであるが、図２に示した回路を用いる場合、回路規模削減のためにＰＥＡＫ電流と同じ電流源およびＤＡＣ（Ｄ／Ａコンバータ）を用いていることを想定しているため、ＰＥＡＫパルスと同一電流値のパルスが出力される。

以下、パルス幅時間Ｔ_ｂｓｔ経過後に、イレース電流部分（イレースパルス出力）へ移行する。

このような記録波形（ピーク電流供給）およびクーリング期間を設定することで、書き換え可能な相変化型記録媒体で、高線速度、高線密度、狭トラックピッチという条件下においても、良好な記録特性およびオーバライト特性が得られる。

より詳細には、半導体レーザの緩和振動を用いた短パルス記録において、所定の長さのマークを記録する短パルス列の最後尾の記録パルスの後ろに消去パワーより小さいパワーレベルをもつクーリングパルスを持ち、さらに消去パワーの先頭に消去パワーよりも大きいパワーレベルをもつブーストパルスを付加することで、ダイレクトオーバーライト特性を改善することができる。

なお、クーリングパルスの駆動電流パルス幅をＴ_ｃ、チャネルクロック幅Ｔとすると、好ましくは、
Ｔ_ｃ ＞ ０．８Ｔ
である。

また、ブーストパルスの駆動電流をＩ_ｂｓｔ、ブーストパルス幅をＴ_ｂｓｔ、記録パルスの駆動電流をＩ_ｐ、およびパルス幅をＴ_ｗとすると、
Ｉ_ｂｓｔ ≦ Ｉ_ｐ、かつＴ_ｂｓｔ ≦ Ｔ_ｗである。

また、記録パルスの駆動電流パルス幅Ｔ_ｗは、
Ｔ_ｗ ＜ １．５ｎｓ（ナノ秒）
である。

図８は、上述したクーリングパルス幅（Ｔｃ）と繰り返し記録（ダイレクトオーバーライト）を、任意回数継続した場合のｂＥＲ（ビットエラーレート）との関係を示す。すなわち、図８において、ｂＥＲが小さいほど繰り返し記録におけるエラーレートが低減され、図６（Ａ），（Ｂ）に示したような再結晶化領域や非加熱領域の生じる程度が抑止されていることを示す。

なお、図８は、繰り返し回数（ダイレクトオーバーライト（ＤＯＷ））を５回とした場合のｂＥＲを示し、クーリングパルス幅が、０．８Ｔ〜１．１３Ｔの範囲内では、繰り返し回数に拘わりなく、消し残りが十分に抑制されていることが認められる。

図９は、図４および図５により説明した現行のオーバーライト記録と本提案のオーバーライト記録によるｂＥＲの差、すなわち本提案のオーバーライトにより繰り返し記録の回数に拘わりなくｂＥＲが改善された様子を示す。

ダイレクトオーバーライトが繰り返されることで、当然ｂＥＲは急激に劣化するが、本提案のオーバーライトを採用することで、ｂＥＲは、１．０×１０^−６程度で推移する。

以上説明したように、本発明の実施の形態の１つを用いることで、クーリング期間を十分に設け、引き続く消去パワーの先頭に消去パワーより大きなパワーの短期間の発光を付加して消去領域の先頭を拡大したことにより、投入熱量を抑えることができ、オーバーライトを繰り返した場合においても記録済マークの消し残りが生じて再生信号が劣化することが低減できる。

すなわち、ダイレクトオーバーライト特性が改善され、オーバーライトが繰り返された場合においても、安定な再生信号が得られる記録マークが形成される。

なお、本発明は、上述のいずれかの実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記のいずれかの実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

この発明が適用可能な情報記録再生装置（光ディスクドライブ）の一例を示す概略図。 図１に示した情報記録再生装置におけるレーザ駆動回路の一例を示す概略図。 図２に示したレーザ駆動回路を用いた緩和振動により生起される極めて短期間の発光であるレーザ光を用いた記録処理のために行なわれるキャリブレーション処理の一例を説明するフローチャート。 図２に示したレーザ駆動回路を用いて緩和振動を生起させるレーザ駆動方法の一例を説明する概略図。 図２に示したレーザ駆動回路を用いた緩和振動により生起されるレーザ光を用いる記録処理の一例を説明する概略図。 図５に示した記録処理により生じることのある記録マークの特徴的な例および本提案による記録マークの例を説明する概略図。 本提案の記録パルス、クーリングパルス、イレースパルス、イレースブーストパルス（オフパルス）の例を説明する概略図。 本提案のクーリングパルス幅とダイレクトオーバーライト時のビットエラーレートの関係を説明するグラフ。 本提案のクーリングパルスおよびイレースブーストパルスを用いることによりビットエラーレートが改善される程度を説明するグラフ。

符号の説明

６２…エラー訂正回路，６３…スピンドルモータ，６３Ａ…ロータリエンコーダ，６４…スピンドルモータ制御回路，６５…光ヘッド，６７…送りモータ，６８…送りモータ制御回路，７０…対物レンズ，７１，７２…駆動コイル，７５…レーザ変調制御回路，７６…ＰＬＬ回路，７８…データ再生回路，７９…レーザダイオード，８０…コリメータレンズ，８１…ハーフプリズム，８２…集光レンズ，８３…シリンドリカルレンズ，８４…光検出器，８５…ＲＦアンプ，８７…フォーカス制御回路，８８…トラッキング制御回路，８９…信号バス，９０…中央演算処理ユニット，９１…ＲＡＭ，９２…ＲＯＭ，９３…インタフェース回路，９４…ホスト装置，９５…モニタ光検出器，９６…ハーフミラー，９９…不揮発メモリ，１００…光ディスク，７５０１…Ｉ／Ｆ（インタフェース）部，７５０２…内部バス，７５０３…ライトストラテジ回路，７５０４…ピークパワーＤＡＣ，７５０５…イレースパワーＤＡＣ，７５０６…リードパワーＤＡＣ，７５０７…バイアスパワーＤＡＣ，７５０８…ピークパワー電流源，７５０９…イレースパワー電流源，７５１０…リードパワー電流源，７５１１…バイアスパワー電流源，７５１２…セレクタ。

Claims (13)

1. 半導体レーザの緩和振動を用いた短パルス光を用いる情報記録方法において、
   所定の長さのマークを記録する短パルス列の最後尾の記録パルスの後ろに、半導体レーザの発光閾値電流よりも小さい駆動電流で駆動されるクーリングパルスを持ち、さらに消去パルスの先頭に消去パルス駆動電流よりも大きい駆動電流で駆動されるブーストパルスを有する光を用いて、記録媒体に情報を記録することを特徴とする情報記録方法。
2. 前記クーリングパルスの駆動電流パルス幅をＴ_ｃ、チャネルクロック幅をＴとするとき、
   Ｔ_ｃ ＞ ０．８Ｔ
   の範囲であることを特徴とする請求項１記載の情報記録方法。
3. 前記ブーストパルスの駆動電流をＩ_ｂｓｔ、ブーストパルス幅をＴ_ｂｓｔ、記録パルスの駆動電流をＩ_ｐ、およびパルス幅をＴ_ｗとするとき、
   Ｉ_ｂｓｔ ≦ Ｉ_ｐ、かつＴ_ｂｓｔ ≦ Ｔ_ｗ
   であることを特徴とする請求項１記載の情報記録方法。
4. 前記記録パルスの駆動電流パルス幅Ｔ_ｗを、
   Ｔ_ｗ ＜ １．５ｎｓ
   とすることを特徴とする請求項１記載の情報記録方法。
5. 前記レーザ光の波長をλとし、前記レーザ光を集光するための対物レンズの開口数をＮＡとした場合に、最短マーク長Ｌが、
   λ／（４×ＮＡ） ≦ Ｌ ≦ λ／（２．５×ＮＡ）
   の条件を満たすことを特徴とする請求項１記載の情報記録方法。
6. 前記レーザ光の波長をλとし、前記レーザ光を集光するための対物レンズの開口数を ＮＡとした場合に、トラックピッチＴＰが、
   λ／（２×ＮＡ） ≦ ＴＰ ≦ λ／（１．３×ＮＡ）
   の条件を満たすことを特徴とする請求項１記載の情報記録方法。
7. 前記レーザ光の波長λが４５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の情報記録方法。
8. 所定波長の光を出力する光源と、
   この光源に、記録媒体に既に記録されているマークを消去するための消去パワーよりも小さいパワーレベルの第１のパルスの光と、消去パワーよりも大きなパワーレベルの第２のパルス光と、第２のパルス光よりも大きなパワーレベルの第３のパルス光とを出力可能に駆動電流を与える駆動回路と、
   この駆動回路に、上記第１ないし第３にパルスを出力させるタイミングを指示する制御回路と、
   を有することを特徴とする情報記録装置。
9. 前記制御回路は、前記駆動回路に対し、上記第３のパルスのうちの最後部のパルスの後ろに上記第１のパルスを出力させ、上記消去パルスの先頭に上記第２のパルスを出力させることを特徴とする請求項８記載の情報記録装置。
10. 前記制御回路は、前記駆動回路に対し、上記第３のパルスのうちの最後部のパルスの後と上記消去パルスとの間に、上記第２のパルスと上記第１のパルスを連続して出力させる
    を有することを特徴とする情報記録装置。
11. 前記制御回路は、前記駆動回路に対し、上記第１のパルスの駆動電流パルス幅をＴ_ｃ、チャネルクロック幅をＴとするとき、
    Ｔ_ｃ ＞ ０．８Ｔ
    の範囲となるよう、上記第１のパルスを出力させることを特徴とする請求項８記載の情報記録装置。
12. 前記制御回路は、前記駆動回路に対し、上記第２のパルスの駆動電流をＩ_ｂｓｔ、上記第２のパルスのパルス幅をＴ_ｂｓｔ、上記第３のパルスの駆動電流をＩ_ｐ、および上記第３のパルスのパルス幅をＴ_ｗとするとき、
    Ｉ_ｂｓｔ ≦ Ｉ_ｐ、かつＴ_ｂｓｔ ≦ Ｔ_ｗ
    となるよう、上記第２のパルスを出力させることを特徴とする請求項８記載の情報記録装置。
13. 前記制御回路は、前記駆動回路に対し、上記第３記録パルスの駆動電流のパルス幅Ｔ_ｗを、
    Ｔ_ｗ ＜ １．５ｎｓ
    となるよう、上記第３のパルスを出力させることを特徴とする請求項８記載の情報記録装置。

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