JP2797792B2

JP2797792B2 - レーザ駆動方法および装置

Info

Publication number: JP2797792B2
Application number: JP3310468A
Authority: JP
Inventors: 和夫井上; 威夫太田; 惠昭古川; 哲也秋山
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1991-11-26
Filing date: 1991-11-26
Publication date: 1998-09-17
Anticipated expiration: 2013-09-17
Also published as: JPH05143996A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は大容量記録媒体である光
ディスクへの情報の記録を行う光ディスクドライブのレ
ーザ駆動方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクは面積あたりの記録密度が高
いのでコンパクトで容量が大きいメモリである。また、
持ち運びができる特徴を持っている。この光ディスクに
は再生型、追記型、書換型の３種類がある。このなか
で、特に、書換型が磁気媒体の代替として期待されてい
る。

【０００３】この光ディスクの回転方式には線速度一定
と角速度一定の２種類がある。線速度一定方式では、光
ディスクの内周と外周とで全く同一の条件で記録消去が
行えるため記録時および消去時の照射光のパワー設定を
最適条件に選ぶことができる。また、光ディスクの加熱
冷却の状態を一定にできる。そのため、光ディスクの性
能を保証できる照射光のパワーのマージンが広い。そこ
で、記録容量を角速度一定方式よりも大きくできる特徴
を持っている。

【０００４】一方、角速度一定方式はセクタ位置が決ま
っているためデータの高速検索が容易である特徴を持っ
ている。しかし、内周と外周とでは線速度が異なるため
従来法では光ディスクの加熱冷却の状態が異なる。そこ
で、中周の線速度に対して最適設計された光ディスクで
は記録時および消去時の条件が内周および外周で最適条
件と大きく異なることになり、光ディスクの性能を保証
できる照射光のパワーマージンが狭くなる。線速度の具
体的な影響は以下の通りである。

【０００５】光ディスクの内周では線速度が小さいので
光を吸収して熱源となる記録膜の周囲の温度が外周の場
合に比べて高く、温度勾配が小さい。その結果、照射光
から記録膜に供給される熱が散逸しにくい。そのため、
形成されるマークが大きくなりすぎて隣接マークと干渉
して十分な再生信号振幅が得られなかったり、マークを
消去する際にトラックの端の部分が残ったりする。相変
化を利用した書換型光ディスクでは記録膜材料の非晶質
状態をマークに利用しているが、光ディスクの最内周で
は記録膜材料を非晶質状態にするために必要な急冷が不
十分なので完全に非晶質状態のマークが形成されないこ
とになる。そこで、光ディスクへのデータの書換性能が
著しく劣ることになる。

【０００６】一方、光ディスクの外周では線速度が大き
いので光を吸収して熱源となる記録膜以外の温度は内周
の場合に比べて低い。そのため、照射光から供給される
熱は散逸しやすい。そこで、形成されるマークが小さく
なりすぎて再生信号のレベルが小さくなったりする。相
変化を利用した書換型光ディスクでは記録膜材料の結晶
状態を消去状態に利用しているが、光ディスクの最外周
では記録膜材料を結晶化するのに必要な転移温度域での
滞在時間が短く、完全な消去状態にならない場合があ
る。そこで、光ディスクへのデータの書換性能が著しく
劣ることになる。

【０００７】このため、従来は、光ディスクの構造によ
って改善がなされていた。光ディスクの構造は光の入射
する方向から基板上に第一の誘電体膜、記録膜、第二の
誘電体膜、反射膜と積層した４層構造が一般的に用いら
れていた。この４層構造において、外周にいくほど第二
の誘電体を厚くしたり反射膜を薄くしたりして記録膜に
供給されたエネルギーの散逸状態を光ディスクの内周と
外周とで近づける試みがなされている。

【０００８】光ディスクへのデータの記録方式として
は、マークの位置、すなわち、マーク間の距離に情報を
もたせるピットポジションモジュレーション（ＰＰＭ）
記録方式とマークの長さに情報をもたせるピットウィデ
ュスモジュレーション（ＰＷＭ）記録方式の２方法があ
る。

【０００９】ここで、光ディスクを角速度一定で回転さ
せＰＰＭ方式で記録する場合は、記録パワーでの発光パ
ルス幅一定もしくはデューティー一定というレーザ駆動
方法が用いられていた。この発光パルス幅一定とは、線
速度によらず記録マークを形成する際にレーザを記録パ
ワーで発光させる時間を一定にするレーザ駆動の方法で
ある。デューティー一定というのは光ディスク上のそれ
ぞれの位置の線速度における最短記録周期に対して記録
パワーでレーザが発光する時間の占める割合を一定にす
るレーザ駆動の方法である。これらは、レーザ駆動回路
が簡便になる特徴がある。

【００１０】

【発明が解決しょうとする課題】光ディスクを角速度一
定で用いる場合は、内周と外周とで線速度が倍ほど異な
り線速度によって記録消去の条件が大きく異なる。そこ
で、最内周及び最外周では光ディスクにとって最適な条
件から最もずれたところで使用することになる。その結
果、光ディスクへのデータの記録もしくは消去の性能が
最適条件下での性能と比べて劣ることになる。これに対
して従来はディスクを形成している膜の厚みを調整して
解決を図ろうとしていた。しかし、光ディスクは各膜間
での光の干渉効果を利用しているので、十分な大きさの
信号を得るためには膜厚の制限がある。したがって、従
来の方法では異なる線速度に対して十分な記録消去特性
が得られないという課題があった。

【００１１】さらに、成膜時には膜厚調整用のマスクが
必要であり、連続成膜時に付着堆積した膜が剥離して形
成膜に悪影響を及ぼす恐れがある。したがって、生産効
率が悪く、かつ、成膜間の性能ばらつきが大きくなると
いう課題があった。

【００１２】本発明はかかる課題を鑑みて光ディスクを
角速度一定で用いる場合において、光ディスクに工夫を
施さずに光ディスクの記録消去の性能に線速度の影響を
受けないレーザ駆動方法および装置を提供するものであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、線速度を検出
する手段とその線速度に合わせて記録時のレーザの発光
パルス時間を変える手段を有するレーザ駆動装置を光デ
ィスクドライブに搭載し、発光パルス時間を線速度に合
わせて変えるものである。

【００１４】

【作用】本発明によって、線速度が変わっても記録時の
レーザ照射に伴う光ディスク内の温度変化を完全に略同
一にすることができるので、形成されるマークを線速度
によらず完全に同一にすることができる。その結果、ど
んな線速度に対しても光ディスクにとって最適な条件で
記録が行えるため、十分な記録特性および消去特性が得
られる。また、十分な記録特性もしくは消去特性が得ら
れるレーザのパワー範囲が広くなり光ディスクの信頼性
が向上する。書換型光ディスクでは最内周および最外周
での書換回数が向上する。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。また、ここでは、相変化書換型の光ディスクの場
合について述べる。

【００１６】図１は、本発明の光ディスクドライブのレ
ーザ駆動系および信号処理系を示すブロック概略図であ
る。１は半導体レーザであり、電力印加によって発光す
る。半導体レーザから出た光は、コリメータレンズ、集
光レンズを通って光ディスクに入射する（いずれも、図
示せず）。そして、この光は、光ディスクで反射され、
偏光ビームスプリッタ等で反射されて受光素子２に導か
れる。受光素子２で光から電気に変換された信号は、フ
ォーカス回路３、トラッキング回路４、信号再生回路
５、回転同期回路６に導かれる。フォーカス回路３は光
ディスクの記録膜に半導体レーザ１から出た光が焦点を
結ぶように制御する回路である。また、トラッキング回
路４は、光ディスク上に設けられた記録トラック上にレ
ーザ光を制御する回路である。信号再生回路５は受光素
子２から得られた信号をリミッタで２値化信号に直す回
路である。もちろん、信号の信頼性を上げるために、受
光素子２から得られた信号の極値検出をする一次微分の
ゼロクロス点の検出信号と先のリミッタで得られた２値
化信号との和信号を信号再生回路５からの出力にしても
良い。この再生回路からの出力は予めディスク基板に入
れられたアドレス信号と記録データ信号の部分からな
る。そこで、信号再生回路５で２値化処理する際に、回
転同期回路６で回転しているディスクと同期をかけて信
号が正しく読み出されるようにする必要がある。アドレ
スはアドレス検出回路７でアドレス信号から認識され
る。すなわち、アドレス信号部でオン状態になるゲート
信号と信号再生回路５からの２値化信号との和信号を求
めた後にアドレスを読み出す。記録データ信号はデータ
復調回路８で復調される。その後、エラー訂正回路でエ
ラー訂正をして元の記録データに復元される。アドレス
が検出されれば、光ディスクの線速度が逆算される。そ
こで、演算回路もしくは表を用いて記録する際の基本と
なる記録周期がわかり、かつ、最適な記録パルス幅と設
定パワーが決定できる。そこで、アドレス検出回路７か
らのアドレス情報を基本記録周期算出回路９、記録パル
ス幅算出回路１０、パワー設定回路１１に導く。パワー
設定回路１１では消去パワーの設定も行う。ここで、基
本記録周期算出回路９では、例えば、（２、７）変調記
録をする場合であればウィンド幅の０．５Ｔ信号を作成
し、この信号を基に１．５Ｔから４Ｔまでの０．５Ｔお
きの信号を作成することになる。そして、半導体レーザ
駆動信号生成回路１２で、回転同期回路６から得られる
同期信号を元に記録パワー、消去パワー、再生パワーの
３値を制御するゲート信号をつくってパワー制御を行
う。この記録信号は、記録データ１３にエラー訂正処理
回路１４でエラー処理後、変調回路１５で同期信号も付
加された記録信号となり、半導体レーザ駆動信号生成回
路１２に導かれる。エラー訂正処理回路１４はエンコー
ダ、インタリーブ、エンコーダで構成されている。エン
コーダはエラー訂正符号をデータに付加する働きをし、
インタリーブはデータの並び替えを行う。半導体レーザ
駆動信号生成回路１２では、回転同期回路６からの出力
でディスクの回転同期をとり、実際に半導体レーザ１を
駆動する電圧の制御を行う。

【００１７】記録時の信号を図２に示す。図２（ａ）は
回転同期信号である。図２（ｂ）は実際のディスクと回
転同期がとれた後に得られるセクタ信号である。図２
（ｃ）は消去ゲート信号で信号（ｂ）から求める。図２
（ｄ）は記録ゲート信号で信号（ｂ）から求める。図２
（ｅ）はレーザ駆動信号である。

【００１８】このレーザ駆動系の特徴は、光ディスクへ
データを記録する位置の線速度を検出し、線速度に応じ
て最適な記録パルス幅と記録パワーを設定することにあ
る。光ディスクの線速度が最低速のａ倍になったら記録
パルス幅を最低速位置での記録パルス幅に対して１／ａ
倍より大きく、１倍より小さくなるように設定する。記
録パルス幅は、例えば、設定分解能の周期を持った振動
子とカウンタで構成すれば良い。

【００１９】以下に相変化光ディスクの例を上げる。４
層構造で、ポリカーボネート基板上に下誘電体層、記録
層、上誘電体層、反射層をスパッタ法で積層し、接着剤
を介してポリカーボネート保護板と貼り合わせている。
下誘電体層はＺｎＳ−ＳｉＯ₂で１６０ｎｍ、記録層は
ＴｅＧｅＳｂで２５ｎｍ、上誘電体層はＺｎＳ−ＳｉＯ
₂ で２０ｎｍ、反射層はＡｌ合金で１１０ｎｍとした。
この時、記録層での温度の時間変化をシミュレーション
で求めた。そして、線速度に対して温度の時間変化が等
価になる条件を求めた。図３に温度の時間変化を示す。
図３（ａ）にレーザパワーと時間との関係を、図３
（ｂ）に記録膜の温度と時間との関係を示す。温度の時
間変化が等価な条件とは最高到達温度に達する速度と冷
却速度とが各々等しい場合と定義する。冷却速度とはこ
こでは融点６００℃をよぎる温度勾配ΔＴ／Δｔであ
る。図４に最高到達温度が７２０℃になる場合の冷却速
度とパルス幅との関係を示す。ここで、線速度６ｍ／ｓ
は１８００ｒｐｍで回転している５．２５インチディス
クの最内周相当であり、線速度１１．４ｍ／ｓはその最
外周相当である。線速度１１．４ｍ／ｓの場合、パルス
幅が５０ｎｓの時の冷却速度は３４．４Ｋ／ｎｓであ
り、線速度６ｍ／ｓで等価な温度変化を与えるパルス幅
は図４から７０ｎｓである。この結果から、パルス幅の
比は線速度の比の−１／２乗に制御することが最適であ
る。図５にパワーマージンと記録パルス幅の線速度に対
する乗数との関係を示す。ここで、パワーマージンは中
心パワーと最高パワーもしくは最低パワーとの差を中心
パワーで除した比率で示した。光ディスクおよび光ディ
スクドライブの製造ばらつきと経時変化を見越してディ
スクの特性を保証するためには、パワーマージンが１５
％以上必要である。図５からパワーマージンが１５％以
上あるのは、最内周と最外周との記録パルス幅の比が最
内周と最外周との線速度の比の−１／１．５乗倍から−
１／４乗倍の範囲に制御されている場合である。

【００２０】図６に記録パワーと記録パルス幅との関係
を示す。線速度が６ｍ／ｓで記録パルス幅が７０ｎｓと
線速度が１１．４ｍ／ｓで記録パルス幅が５０ｎｓとが
等価温度変化を与える。前者の記録パワーは１９．６ｍ
Ｗ、後者の記録パワーは２１．０ｍＷである。この結果
から、最内周と最外周とで温度の時間変化が等価になる
場合の記録パワー比は線速度比の１／１０乗から１／８
乗に比例する。したがって、線速度が異なる２点での記
録パワーは線速度の１／１０乗倍から１／８乗倍に設定
することが望ましい。

【００２１】しかし、線速度が２倍になっても記録パワ
ーの増分は１割以下である。そこで、記録パワーは線速
度が変わっても一定とし、線速度が異なる２点で線速度
が速い位置での記録パルス幅を線速度が遅い位置での記
録パルス幅に対して線速度比の−１／１．５乗倍から−
１／４乗倍の範囲に設定しても良い。

【００２２】本実施例では相変化型光ディスクの場合を
示したが、穴開き型光ディスクやバブル型光ディスクや
光磁気型光ディスクであってもよい。

【００２３】また、ここでは、光ディスクに書き込まれ
ているアドレスから線速度を検出する方法を取り上げた
が、光ディスクの送りを行っているステッピングモータ
から光ディスク上の位置を求めて線速度を逆算しても良
い。ＭＣＡＶ（Ｍｏｄｉｆｉｅｄｃｏｎｔｉｎｉｏｕ
ｓａｎｇｕｌａｒｖｅｌｏｃｉｔｙ）方式の場合
は、物理的なマーク密度を等価にする記録方式である。
したがって、ＭＣＡＶ方式ではセクタ信号の周期とディ
スクの線速度とが対応する。そこで、このセクタ信号の
周期から線速度を求めても良い。

【００２４】

【発明の効果】本発明では、データを記録する光ディス
クの位置での線速度を検出し線速度に応じて記録パルス
幅を設定することによって、線速度が変わっても記録時
のレーザ照射に伴う光ディスク内の温度変化を完全に略
同一にできるため、形成されるマークを線速度によらず
完全に同一にすることができる。その結果、どんな線速
度に対しても光ディスクにとって最適な条件で記録が行
えるため、十分な記録特性および消去特性が得られる。
また、十分な記録特性もしくは消去特性が得られるレー
ザのパワー範囲が広くなり光ディスクの信頼性が向上す
る。書換型光ディスクでは最内周および最外周での書換
回数が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のレーザ駆動系と信号処理系を
示す概略ブロック図

【図２】記録時の信号を示す図

【図３】レーザパワーの時間変化と記録膜内の温度の時
間変化との対応図

【図４】最高到達温度を一定とした場合の冷却速度と記
録パルス幅との関係を示した図

【図５】パワーマージンと線速度比に対する記録パルス
幅比の設定乗数との関係を示した図

【図６】最高到達温度を一定とした場合の記録パワーと
記録パルス幅との関係を示した図

【符号の説明】

１半導体レーザ２受光素子３フォーカス回路４トラッキング回路５信号再生回路６回転同期回路７アドレス検出回路８データ復調回路９基本記録周期算出回路１０記録パルス幅算出回路１１パワー設定回路１２半導体レーザ駆動信号生成回路１３記録データ１４エラー訂正処理回路１５変調回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者秋山哲也大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G11B 7/00 G11B 7/125

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光ディスクの線速度が異なる２点におい
て、線速度の比がａ（但し、ａ＞１）であるときに、線
速度が速い位置での単パルスの記録パワーレベルの発光
パルス幅を線速度が遅い位置での単パルスの記録パワー
レベルの発光パルス幅に対してａの−１／１．５乗倍か
ら−１／４乗倍の値に選ぶことを特徴とするレーザ駆動
方法。
【請求項２】光ディスクの線速度が異なる２点におい
て、線速度の比がａ（但し、ａ＞１）であるときに、線
速度が速い位置での単パルスの記録パワーレベルの発光
パルス幅を線速度が遅い位置での単パルスの記録パワー
レベルの発光パルス幅に対してａの−１／１．５乗倍か
ら−１／４乗倍の値に、線速度が速い位置での記録パワ
ーを線速度が遅い位置での記録パワーに対してａの１／
１０乗倍から１／８乗倍の値に選ぶことを特徴とするレ
ーザ駆動方法。
【請求項３】光ディスクの線速度を検出する手段と、
マークを形成する単パルスの発光パルス幅を設定する手
段と、パワーレベルを設定する手段とを有し、光ディス
クの線速度が最低速のａ倍になったときに、単パルスの
発光パルス幅を最低速位置での単パルスの発光パルス幅
に対してａの−１／１．５乗倍から−１／４乗倍の値
に、パワーレベルを前記最低速位置でのパワーレベルに
対してａの１／１０乗倍から１／８乗倍の値に選定し、
レーザパワーを変調することを特徴とするレーザ駆動装
置。
【請求項４】光ディスクの線速度を検出する手段と、
マークを形成する単パルスの発光パルス幅を設定する手
段と、パワーレベルを設定する手段とを有し、光ディス
クの線速度が最低速のａ倍になったときに、単パルスの
発光パルス幅を前記最低速位置での単パルスの発光パル
ス幅に対してａの−１／１．５乗倍から−１／４乗倍の
値に、パワーレベルを所定の一定値に選定し、レーザパ
ワーを変調することを特徴とするレーザ駆動装置。