JP3381500B2 - 情報記録再生装置及び光記録媒体の再生方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光記録媒体に情報
を記録再生する情報記録再生装置、及び光記録媒体から
情報を読み取る再生方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】高密度データが蓄積でき高速に情報処理
可能な光記録媒体は、オーディオや画像用途、さらには
コンピュータメモリーとして注目されている。読み出し
専用のＣＤはオーディオ用やコンピュータ用として急速
に普及している。また直径５．２５インチや３．５イン
チ等の光ディスクは１回のみ情報の書き込みが可能であ
るライトワンスタイプ及び情報の書き換えが可能である
光磁気タイプがＩＳＯ規格により標準化されており、今
後さらに広く普及するものと予想されている。また、書
き換えが可能である光ディスクとして相変化タイプも市
場に現れ始めている。このような中で一つの記憶媒体に
さらに多くの情報を記憶したい、そしてそのためにさら
に情報を高密度に記録・再生したいという要求が極めて
高まっており、そのため様々な検討がなされている。

【０００３】ところで、再生装置から光記録媒体に照射
する再生光の強度を増すと、図３に示すように、ある程
度までは光検出器に戻る再生光量の増加に対応して再生
信号のＣ／Ｎ（Carrier to Noise ratio）が上がる。し
かし、それ以上再生光強度を増すと、媒体の温度上昇に
よるカー回転角の低下によりＣ／Ｎは下がり始める。さ
らに、再生光強度を増すと記録されている情報を破壊し
てしまう。つまり、最も高いＣ／Ｎが得られる最適な再
生光の強度が存在する。情報を高密度に記録したいとい
う要請を満たすためには、再生光強度を最適に設定して
可能な限り再生信号のＣ／Ｎの向上を図り、媒体の能力
を限界まで引き出してやることが望ましい。

【０００４】一方、光ヘッドの光源波長を短くすること
によって再生用光スポットを小さくし、高密度に記録し
た情報の再生を可能にするという方法が試みられている
が、光ヘッドの光源に用いられる半導体レーザーの波長
は限られており、また短波長のレーザーではレーザー光
の形状や出力等が不十分という問題がある。そこで、光
源の波長と再生用光スポットの大きさが現状のままで
も、高密度に記録された情報を読み出すことができる超
解像読み出し用媒体が開発された。

【０００５】これは、再生光による媒体の温度上昇と媒
体の回転移動との組み合わせにより生ずる光スポット内
の媒体の温度分布を利用して、光スポット内に入った媒
体の信号の一部を再生信号として検出されないようにマ
スクするものである。この結果、信号を読み出すことが
できる実効的な開口の領域は光スポットより小さなもの
となり、より高密度な情報の再生が可能となる。図４を
用いてこのような超解像再生の１例であるＦＡＤ（Fron
t Aperture Detection）方式を簡単に説明する。図４
（ａ）はＦＡＤ方式の光記録媒体の平面図、図４（ｂ）
は図４（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

【０００６】このＦＡＤ方式による光記録媒体３１は、
ＴｂＦｅＣｏからなる記録層３２、ＴｂＦｅからなる切
断層３３、ＧｄＦｅＣｏからなる再生層３４の磁性３層
を備えており、信号再生は再生層側から行われる。初期
状態において各層の磁化の向きは、図４（ｂ）に示すよ
うに、情報（記録マーク３８）が記録された記録層３２
の磁化の向きに揃っている。これは、互いに接している
膜同士に交換結合力が働くためである。そして、再生時
には外部磁界Ｈｒを与える。図４（ａ）のように再生用
光スポット３５が媒体３１に対して相対的に移動する
と、光スポット３５内に入った媒体３１の前方領域が低
温領域３６となり、後方が高温領域３７となる温度差が
生じる。

【０００７】そして、この高温領域３７の温度が切断層
３３の磁化が消失する温度（キュリー温度）に達する
と、再生層３４の磁化と切断層３３を介した記録層３２
との結合が切断され、これにより再生層３４の磁化が外
部磁界Ｈｒの向きに反転する（図４（ｂ）ではＢの位置
の磁化の向きが反転している）。つまり、高温領域３７
において、再生層３４の磁化は記録マーク３８の有無に
拘らず一定状態を示し、信号再生に寄与しないマスクと
なる。他方、記録状態を保持している低温領域３６のみ
が信号検出を担う光スポットの実効的な開口部の役目を
果たし、これによりこの領域３６内の記録マーク３８ａ
のみを読み取ることができる。

【０００８】超解像読み出し用媒体には、このようなＦ
ＡＤ方式の他に、高温領域のみが開口部になり残りがマ
スクとなるＲＡＤ（Rear Aperture Detection ）方式や
ＣＡＤ（Center Aperture Detection ）方式が発明され
ている。ＲＡＤ方式の媒体は、記録層とその上に形成さ
れた再生層とを有する。そして、初期化磁界により再生
層の磁化の向きを一定の方向に揃えておく。上記と同様
に光スポットを照射すると、スポット内の高温領域にお
いて、再生層の磁化の向きは交換結合力により記録層の
磁化の向きに反転し、開口部として機能する。また低温
領域では、再生層の磁化の向きは初期状態のままとな
り、マスクとして機能する。こうして、超解像再生を実
現することができる。

【０００９】また、ＣＡＤ方式の媒体は、記録層と、そ
の上に形成された低温で面内磁化（磁化の向きが水平方
向）、高温で垂直磁化を示す再生層とを備えている。こ
の媒体に対して光スポットを照射すると、スポット内の
中心付近の高温領域において、再生層の磁化の向きが記
録層と同じ向きとなり、開口部として機能する。またそ
れ以外の領域では、再生層の磁化の向きが面内磁化のま
まとなり、この面内磁化は垂直入射光に対してカー効果
を与えないので、マスクとして機能する。こうして、超
解像再生を実現することができる。また、マスク生成の
原理は、以上のように磁気的結合力と保磁力や磁化の大
きさの変化を利用したものや、相変化による透過率の変
化によるもの等が発表されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、再生装置か
ら光記録媒体に照射する再生光の強度は、媒体や周囲の
環境温度などに関係なく一定となっている。しかし、上
記のような超解像読み出し用媒体では、媒体自体の温度
が変化すると、同じ強度の再生光を照射しても光スポッ
ト内の媒体の温度分布が変化し、上述した有効な開口部
の形状が変化することになる。したがって、媒体自体の
温度が変化すると、超解像再生の効果が十分に得られな
くなり、情報の読み誤りが起こりやすいという問題点が
あった。

【００１１】また、超解像読み出し用媒体でない通常の
媒体では、媒体自体の温度が変化すると、上記温度分布
の変化によって再生信号のＣ／Ｎが変化する。よって、
最も高いＣ／Ｎが得られるように再生光強度を最適に設
定しても、媒体自体の温度が変化するとＣ／Ｎが低下し
てしまうので、一定の再生光強度では媒体の能力を十分
に生かすことができないという問題点があった。また、
再生装置側で光記録媒体の温度を常に一定にしようとす
ると、再生装置の設置環境温度が制限される上に、装置
内の発熱等の対策も必要となり装置が大がかりになって
しまうという問題点があった。本発明は、上記課題を解
決するためになされたもので、再生光スポット内の媒体
の温度分布を媒体自体の温度に関係なく常に所定の温度
分布とすることができる情報記録再生装置及び再生方法
を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の情報記録再生装
置は、情報書き込みのための記録光又は情報読み出しの
ための再生光を光記録媒体に照射する照射手段と、媒体
からの反射光を受光して電気信号に変換する検出手段
と、照射手段と検出手段によって媒体に記録再生を行う
試し書きにより記録光の適切な光強度を求めて、この光
強度から媒体の温度を推定し、照射手段から媒体に照射
する再生光の光強度が適切となるように、推定した媒体
の温度に基づいて再生光の光強度を調整する記録再生制
御手段とを有するものである。このように、記録再生制
御手段が試し書きの結果から適切な記録光強度を求め、
この光強度から媒体の温度を推定して、媒体の温度に応
じて再生光の光強度を適切に調整することにより、光記
録媒体の温度が変化しても再生光の光強度を適切に調整
することができ、再生光スポット内の媒体の温度分布を
媒体自体の温度に関係なく常に所定の温度分布とするこ
とができる。

【００１３】また、光記録媒体に試し書きを行って、こ
の試し書きの結果から媒体に照射する情報書き込みのた
めの記録光の適切な光強度を求め、この記録光の光強度
から媒体の温度を推定し、媒体に照射する情報読み出し
のための再生光の光強度が適切となるように、推定した
媒体の温度に基づいて再生光の光強度を調整するように
したものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１の実施の形態
を示す情報記録再生装置のブロック図である。１は光記
録媒体、２は光ヘッド、３は光ヘッド２内の半導体レー
ザー２１から媒体１に照射するレーザー光の制御と記録
再生の信号処理を行う記録再生制御手段となる記録再生
コントローラー、４は半導体レーザー２１を駆動するレ
ーザドライブ回路、５は情報記録再生装置全体を制御す
るシステムコントローラーである。

【００１５】また、２２は半導体レーザー２１から出射
したレーザー光を分割するビームスプリッタ、２３はビ
ームスプリッタ２２からのレーザー光を通過させると共
に、光記録媒体１に照射されたレーザー光の反射光を反
射して後述する光検出器に入射させるビームスプリッ
タ、２４は対物レンズ、２５は光記録媒体１に照射され
るレーザー光の強度を検出するためのフロントモニタ、
２６は光記録媒体１からの反射光を検出するための光検
出器である。

【００１６】次に、このような情報記録再生装置の動作
を説明する。本実施の形態では、媒体１を再生半径位置
に関係なく回転数一定で回転させるＣＡＶ（Constant A
ngular Velocity ）の場合について説明する。情報記録
再生装置のシステムコントローラー５は、光記録媒体１
が挿入されると、図示しないスピンドルモータによって
媒体１を所定の回転数に回転させる。

【００１７】記録再生コントローラー３は、レーザドラ
イブ回路４を制御して半導体レーザー２１を点灯させ
る。半導体レーザー２１から出射したレーザービームの
一部がビームスプリッタ２２によって分離され、フロン
トモニタ２５へ入射する。これにより、光強度が検出さ
れる。この検出された光強度に基づいて、コントローラ
ー３は、再生光強度（再生時に媒体１に照射されるレー
ザー光のパワー）が所定の値になるように、レーザドラ
イブ回路４を介して半導体レーザー２１の駆動電流を調
節する。

【００１８】ここでの再生光強度は、媒体１の温度が仕
様内でさえあればどんな温度でも、低い密度で記録され
たデータの再生は可能であるような値に設定しておく。
例えば、媒体１が上述したＦＡＤ方式の超解像読み出し
用媒体の場合、再生光スポット内でマスクがほとんど生
じない程度の小さな値に設定し、ＲＡＤ又はＣＡＤ方式
の場合、光スポット内に十分大きな開口が得られる程度
の大きめの値に設定しておく。

【００１９】次いで、システムコントローラー５は、図
示しないフォーカスアクチュエータを介して光ヘッド２
の対物レンズ２４を動かしてフォーカスの引き込みを行
い、フォーカスを合わせるフォーカス制御を行う。さら
に、レーザービームが媒体１上のどこを照射しているか
を知るために、図示しないトラッキングアクチュエータ
を制御してビームのトラック引き込み動作をし、レーザ
ービームを媒体１のトラックに追従させるトラッキング
制御を行う。

【００２０】半導体レーザー２１から出射したレーザー
光はビームスプリッタ２２、２３、対物レンズ２４を通
過して媒体１に入射する。この再生光の照射による媒体
１からの反射光はビームスプリッタ２３で反射されて光
検出器２６に入射する。そして、この光検出器２６で得
られた信号を復調することにより、記録再生コントロー
ラー３は、光記録媒体１からアドレス情報を得る。

【００２１】システムコントローラー５は、コントロー
ラー３で得られた現在のアドレスと最初の目標位置であ
る制御情報エリアのアドレスとの差の分だけレーザービ
ームを移動するために光ヘッド２を移動させるシーク動
作を行う。シーク動作によって到達した場所で、再びト
ラッキング制御を行って、アドレス情報を読み取り、レ
ーザービームが目標アドレスに到達しているかどうかを
判断する。そして、読み取ったアドレスと目標アドレス
との間にずれがあれば、レーザービームを移動させるス
テップジャンプ動作を繰り返す。

【００２２】こうして、媒体１上の制御情報エリアに到
達したとき光検出器２６の信号を復調することにより、
コントローラー３は、媒体製造時に予め低い密度で制御
情報エリアに記録された情報を読み取る。この情報とし
ては、媒体１の温度が基準温度Ｔref のときの最適な記
録光強度（記録時に媒体１に照射されるレーザー光のパ
ワー）ＰＷref 、この記録光強度の温度に対する変化率
Ｒ、及び媒体１の温度が基準温度Ｔref で、かつ所定の
線速度（例えば最内周の線速度）Ｖ０のときの最適な再
生光強度ＰＲref がある。

【００２３】制御情報エリアから情報を読み取った後、
システムコントローラー５は、上記と同様のシークある
いはステップジャンプ動作により、レーザービームを媒
体１の試し書きエリアに移動させる。次に、記録再生コ
ントローラー３は、試し書きエリアで記録再生を行い、
光記録媒体１の現在の温度を以下のように推定する。

【００２４】まず、コントローラー３は、図２（ａ）に
示すような周波数ｆ０、デューティ比５０％の記録信号
をレーザドライブ回路４に与えると共に、フロントモニ
タ２５によって検出された光強度に基づいて、媒体１に
照射される記録光の強度が最適記録光強度ＰＷref にな
るように、レーザドライブ回路４を制御する。このと
き、周波数ｆ０は、媒体１に記録されるマークがレーザ
ービーム径より充分長くなるような周波数としておく。

【００２５】そして、レーザドライブ回路４は、記録信
号に応じたレーザ駆動信号を生成して半導体レーザー２
１に与える。これにより、光記録媒体１の試し書きエリ
アに図２（ｂ）のような記録マークが書き込まれる。こ
うして記録した試し書きエリアに再生光を照射すると、
図２（ｃ）のような信号が光検出器２６で検出され、こ
の信号を２値化することにより図２（ｄ）のような再生
信号が得られる。

【００２６】記録再生コントローラー３は、図２（ｅ）
のように再生信号のデューティ比が５０％より大きい場
合（つまり、ｔ１＞ｔ２）、記録光の強度を下げて再び
試し書きを行う。逆に、図２（ｆ）のようにデューティ
比が５０％より小さい場合（ｔ１＜ｔ２）は、記録光の
強度を上げて再び試し書きを行う。このような試し書き
を記録光強度を変えながら行い、図２（ｄ）のように再
生信号のデューティ比がほぼ５０％（ｔ１＝ｔ２）にな
るような記録光強度を求める。こうして、求めた強度が
最適記録光強度ＰＷである。

【００２７】続いて、記録再生コントローラー３は、制
御情報エリアから読み取った最適記録光強度ＰＷref と
その温度に対する変化率Ｒ、試し書きで求めた最適記録
光強度ＰＷから媒体１の温度Ｔを次式のように推定す
る。 Ｔ＝｛（ＰＷref −ＰＷ）／Ｒ｝＋Ｔref ・・・（１）

【００２８】例えば、基準温度Ｔref が２５℃で、この
基準温度２５℃のときの最適記録光強度ＰＷref を５．
２５ｍＷ、この記録光強度の温度に対する変化率Ｒを
０．０３ｍＷ／℃とし、試し書きで求めた最適記録光強
度ＰＷを４．９５ｍＷとすると、媒体１の温度Ｔは式
（１）より３５℃と推定される。つまり、式（１）は、
現在の最適記録光強度ＰＷと基準温度Ｔref のときの最
適記録光強度ＰＷref から現在の媒体温度Ｔを推定する
ものである。

【００２９】次に、記録再生コントローラー３は、こう
して求めた光記録媒体１の温度Ｔ、制御情報エリアから
読み取った最適再生光強度ＰＲref に基づいて、現在の
媒体温度Ｔにおける最適再生光強度ＰＲ１を次式のよう
に算出する。 ＰＲ１＝｛（Ｔｒ−Ｔ）／（Ｔｒ−Ｔref ）｝×ＰＲref ・・・（２）

【００３０】媒体１が超解像読み出し用媒体の場合、Ｔ
ｒは超解像再生の効果が十分に得られる最適な温度であ
り、上述したＦＡＤ方式の場合、再生光スポット内でマ
スクが形成される温度、つまり切断層３３の磁化が消失
して再生層３４の磁化方向が外部磁界Ｈｒの向きに反転
する温度に設定される。また、ＲＡＤ方式の場合、光ス
ポット内で開口が形成される温度、つまり再生層の磁化
方向が記録層の磁化の向きに反転する温度に設定され、
ＣＡＤ方式の場合、同様に開口が形成される温度、つま
り面内方向を向いている再生層の磁化が垂直磁化を示す
温度に設定される。

【００３１】また、媒体１が超解像読み出し用でない光
磁気ディスク等の通常媒体の場合、再生信号のＣ／Ｎが
最も高くなる最適な温度であり、例えばカー回転角の低
下が顕著になり始める温度を目安として設定される。

【００３２】続いて、システムコントローラー５が図示
しないホストコンピュータからの命令により再生すべき
情報が記録されている目標位置のアドレスを計算するの
で、記録再生コントローラー３は、このアドレスから目
標位置における媒体１の線速度Ｖを求め、これにより式
（２）で求めた再生光強度ＰＲ１を次式のように補正す
る。 ＰＲ２＝（Ｖ／Ｖ０）^1/2 ×ＰＲ１ ・・・（３）

【００３３】こうして、目標位置における最適な再生光
強度ＰＲ２が得られる。光記録媒体１の線速度Ｖによっ
て再生光強度を変えるのは、同一の再生光強度を与えて
も線速度が異なると、再生光によってできる媒体１の温
度分布が変化してしまうからである。式（３）の補正を
行うことにより、光スポット内の媒体１の温度分布が線
速度による相違を生じないようにすることができる。し
たがって、線速度一定のＣＬＶ（Constant Linear Velo
city）の場合には、式（３）の補正を行う必要はない。

【００３４】次いで、コントローラー３は、フロントモ
ニタ２５によって検出された光強度に基づいて、媒体１
に照射される再生光の強度が算出した最適再生光強度Ｐ
Ｒ２になるようにレーザドライブ回路４を制御する。そ
して、システムコントローラー５は、シークあるいはス
テップジャンプ動作により、再生すべき目標位置にレー
ザービームを移動させる。

【００３５】目標位置に到達すると、記録再生コントロ
ーラー３は、光検出器２６の信号を復調して情報を再生
する。以上のような最適再生光強度の算出及び再生光強
度の設定、シークあるいはステップジャンプ動作、情報
の再生を、ホストコンピュータからの命令により再生す
べき目標位置が発生する度に繰り返し、順次必要な情報
の読み出しを行う。こうして、最適な光強度で情報を再
生することができる。

【００３６】なお、本発明の情報記録再生装置では、と
きどき上記の試し書きと媒体温度の推定を行って、媒体
１の温度Ｔを更新する必要がある。ただし、媒体１の温
度の変化は通常緩やかであるので、試し書きによる温度
の推定は一定の時間おきに行えば良く、その時間のロス
は問題にならない程度にすることができる。次回の測定
まではその測定値をそのまま媒体温度として用いても良
い。また、次回の測定まではその値とそれ以前の値から
温度の変化率を予想して媒体温度Ｔを推定することも可
能である。

【００３７】また、本実施の形態では、媒体１の目標位
置における線速度Ｖによって再生光強度を変えているの
で、目標位置への移動途上の位置において、設定された
再生光強度がその位置の最適な再生光強度よりも高くな
る場合がある（例えば、目標位置が現在位置よりも外側
にある場合）。よって、このような場合、シークあるい
はステップジャンプ動作中は再生光強度を一定の値にし
ておき、目標位置に到達してから算出した最適再生光強
度に設定するようにしてもよい。また、本実施の形態で
は、超解像読み出し用媒体として、ＦＡＤ、ＲＡＤ、Ｃ
ＡＤ方式など磁気超解像光磁気ディスクの例で説明した
が、光磁気ディスク以外のその他の超解像媒体でも同様
の効果を得ることができる。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、記録再生制御手段が試
し書きの結果から適切な記録光強度を求め、この光強度
から媒体の温度を推定して、媒体の温度に応じて再生光
の光強度を適切に調整するので、再生光スポット内の媒
体の温度分布を媒体自体の温度に関係なく常に所定の温
度分布とすることができる。したがって、再生する光記
録媒体が超解像読み出し用媒体であれば、超解像再生を
担う光スポットの有効な開口部の形状を媒体自体の温度
に関係なく常に適切な形状とすることができ、媒体の温
度が異なる場合にも高密度に記録された情報を安定して
読み取ることができる。また、光記録媒体が超解像読み
出し用でない通常媒体であれば、最も高い再生信号のＣ
／Ｎを媒体自体の温度に関係なく常に得ることができ、
媒体の能力を十分に生かすことができる。また、情報記
録再生装置で光記録媒体の温度を常に一定に維持しなく
てもよいので、装置の設置環境温度が制限されたり発熱
等の対策によって装置が複雑になったりすることがな
い。

【００３９】また、光記録媒体に試し書きを行った結果
から適切な記録光強度を求め、この光強度から媒体の温
度を推定して、媒体の温度に応じて再生光の光強度を適
切に調整することにより、再生光スポット内の媒体の温
度分布を媒体自体の温度に関係なく常に所定の温度分布
とすることができる。したがって、再生する光記録媒体
が超解像読み出し用媒体であれば、超解像再生を担う光
スポットの有効な開口部の形状を媒体自体の温度に関係
なく常に適切な形状とすることができ、媒体の温度が異
なる場合にも高密度に記録された情報を安定して読み取
ることができる。また、光記録媒体が超解像読み出し用
でない通常媒体であれば、最も高い再生信号のＣ／Ｎを
媒体自体の温度に関係なく常に得ることができ、媒体の
能力を十分に生かすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態を示す情報記録再
生装置のブロック図である。

【図２】 最適記録光強度測定のための記録信号波形、
この信号によって光記録媒体上に記録されたマーク及び
このマークを再生して得られた再生信号波形を示す図で
ある。

【図３】 再生光強度に対する再生信号のＣ／Ｎの変化
を示す図である。

【図４】 超解像読み出し用媒体の１例となるＦＡＤ方
式の光記録媒体の平面図及び断面図である。

【符号の説明】

１…光記録媒体、２…光ヘッド、３…記録再生コントロ
ーラー、４…レーザドライブ回路、５…システムコント
ローラー、２１…半導体レーザー、２２、２３…ビーム
スプリッタ、２４…対物レンズ、２５…フロントモニ
タ、２６…光検出器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 11/10 - 11/105 G11B 7/125

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光記録媒体に情報を光学的に記録再生す
   る情報記録再生装置であって、 情報書き込みのための記録光又は情報読み出しのための
   再生光を光記録媒体に照射する照射手段と、 前記媒体からの反射光を受光して電気信号に変換する検
   出手段と、 前記照射手段と検出手段によって媒体に記録再生を行う
   試し書きにより記録光の適切な光強度を求めて、この光
   強度から媒体の温度を推定し、照射手段から媒体に照射
   する再生光の光強度が適切となるように、推定した媒体
   の温度に基づいて再生光の光強度を調整する記録再生制
   御手段とを有することを特徴とする情報記録再生装置。
2. 【請求項２】 光記録媒体から情報を光学的に読み取る
   再生方法であって、 光記録媒体に試し書きを行って、この試し書きの結果か
   ら媒体に照射する情報書き込みのための記録光の適切な
   光強度を求め、 この記録光の光強度から媒体の温度を推定し、 媒体に照射する情報読み出しのための再生光の光強度が
   適切となるように、推定した媒体の温度に基づいて再生
   光の光強度を調整することを特徴とする光記録媒体の再
   生方法。