JPH0785307B2

JPH0785307B2 - 光デイスク記録再生装置

Info

Publication number: JPH0785307B2
Application number: JP540386A
Authority: JP
Inventors: 三三男加藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1986-01-14
Filing date: 1986-01-14
Publication date: 1995-09-13
Anticipated expiration: 2010-09-13
Also published as: JPS62188025A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、情報をディスクに記録し、ならびに読み取る
ための光ディスク記録再生装置に関するものである。

従来の技術近年、光ディスク媒体を用いた記録再生可能な大容量メ
モリとして、文書ファイルディスクや静止画ディスクフ
ァイル等の応用が考えられている。

光ディスクには、たとえば半導体レーザのパワーの強弱
に応じて反射率の異なる組成に変化する材料（たとえ
ば、Te系の金属酸化物）が薄膜として蒸着されており、
記録信号に応じて反射率の異った濃淡の信号として情報
が記録される。

第５図に従来の光ディスク記録再生装置の概略図を示
す。１は光ディスクで、情報を記録するためのトラック
が形成され、記録膜が蒸着されている。２は光ディスク
１を回転させるモータおよびターンテーブルで、ターン
テーブル上に光ディスク１を装着する。３は集光レン
ズ，ビームスプリッタ，コリメータレンズなどで構成さ
れる光学ヘッドである。４は、光学ヘッド３に取り付け
られた半導体レーザ、５は光ディスク１からの反射光の
光量を検出する受光素子である。６は半導体レーザ駆動
回路で書き込みデータに対応して半導体レーザ４のパワ
ーの強弱を変化させる。７は変調回路で書き込みデータ
を変調（たとえばMFM,3PM,（2,7）RLLなど）する変調回
路、８は再生データを復調する回路である。なおB1は光
学ヘッド３からの光ビームが光ディスクへ入射される光
路のようすを示している。

このように構成された従来の光ディスク記録再生装置の
動作を以下に説明する。

モータ上のターンテーブル２に光ディスク１が装着さ
れ、たとえば毎分1800回転で一定回転している。光学ヘ
ッド３に固定された半導体レーザ４からの光ビームは、
光学ヘッド３内のコリメータレンズや集光レンズなどの
光学部品によって、光ディスク１にB1のように集光され
る。光ディスク１からの反射光は同様に光学部品によっ
て受光素子５に照射される。一般に、ディスク１は面振
れ、トラックの偏心をともなって回転しているので、所
定のトラックに情報を記録したり、あるいは再生したり
するためには、光ビームを光ディスク１の面振れに追従
させるフォーカス制御とトラックに追従させるトラッキ
ング制御が必要とする。このようにフォーカス制御，ト
ラッキング制御を行なった状態で、書き込むべきデータ
は変調回路７にて例えば公知の変調方式であるMFM方式
（Modified Frequency Modulation）で変調される。変
調回路７の出力信号に応じて半導体レーザ４はレーザ駆
動回路６によって発光し、高パワーに変調した状態で光
ディスク１に集光されることによって、データが記録さ
れる。たとえば、前記のように、光ディスク１にTe系の
金属酸化膜が蒸着されている場合は書き込むべきデータ
の周期に応じた信号が反射率の異った濃淡の信号として
記録される。次に、記録された情報トラックに一定の低
パワーのレーザ光を集光させ、反射光を受光素子５で検
出し、その信号を復調回路８にて復調し、書き込まれた
データを読み出す。

上記のような構成では、第６図に示すように半導体レー
ザのパワーの強弱値であるP_xおよびP_yが一定の状態で変
調した光ビームにて記録しているため、情報トラック上
の記録膜の半導体レーザに対する感度が異なる場合や半
導体レーザのパワー不足の場合には反射率の濃淡になる
時間が変化し、濃淡のピット周期が記録信号の周期と異
なってきて、復調の際にいわゆるジッター成分となり、
読み誤るという欠点を有していた。また、従来、この欠
点を解決する一手段として、特開昭60−83234号公報に
開示されているものは、記録する前にあらかじめ記録し
たいトラックとは異なる所定のトラックに一定の周波数
の信号を記録し、前記記録された信号を再生してその波
形のデューティ比が50％となるように記録時にレーザパ
ワーのバイアス値等を制御する手段が用いられている。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、上記のような手段では、光ディスクのバ
ラツキによるピット周期のバラツキは、その都度対応で
きるが、１枚の光ディスク内でも、回転半径の違いによ
り線速度が変化し、レーザのパワー不足が発生する場
合、常に補正を行なう必要があり、記録領域が減少す
る。たとえば、半径20cmの光ディスクの書き込み可能な
最内径を9.5cm、最外形を19cmとすると、一定回転で制
御（CAV制御:Constant Angular Verocity）されている
場合には線速度が内周に比べて外周は２倍になる。ちな
みに1800rpmで回転していると、最内径のトラックで約9
m/s最外径のトラックで約18m/sの線速度となり、単位面
積あたりのレーザパワーは後者は前者に比べて1/2にな
る。従って、同一パワーのまま最外周付近にデータを書
く場合、記録膜の感度にもよるが、第７図に示すように
正規の濃淡ピット長ａに比べて短かく、また幅の狭いｂ
ピットが形成される。ピット長の差は時間軸方向のジッ
タになるが、ピット幅の減少はC/Nの劣化につながり、
結果的に再生信号の品質の劣化となる。一般に、前記劣
化を補償するために、前記の公報のように半導体レーザ
の駆動バイアス値などを変化させパワーを上昇させる手
段がとられる。第７図にバイアス電流値を変化させた場
合の半導体レーザのパワー出力の特性例を示している。
第８図では、駆動電流の振幅値i₀を一定に、バイアス値
をi₁からi₂に変化した場合、最大パワーが（P₁＋P₀）か
ら（P₂＋P₀）になり、（P₂−P₁）のパワーの上昇とな
る。しかし、パワーを上昇させると、トラックの線方向
だけでなく幅方向にもレーザによる温度拡散があり、第
７図のｃに示すようにピットの幅が大きくなり、トラッ
ク間のクロストークが増大する。また、線速度の差が内
周部と外周部で大きい（言い替えるとディスクの径が大
きい）とパワーの制御幅が大きくなり、より高出力の半
導体レーザが必要となる。現在実用化に具されている半
導体レーザの最大定格パワーは830nmの波長で20mw程度
であり、より高出力のレーザの開発も進められてはいる
が、実用化になるまでには期間がかかる。830nmより短
波長の780nm,650nm台の波長においては実用化は当分先
になると思われる。

本発明はかかる点に鑑み、半導体レーザの出力を低減さ
せ、ディスク径の大きい場合でも従来以上の高出力の半
導体レーザを必要としない光ディスク記録再生装置を提
供することを目的とする。

問題点を解決するための手段本発明は、光ディスクのデータ記録領域を半径方向の同
心円状に分割し、その分割された領域内で、半導体レー
ザのパワーを制御する手段と、半導体レーザを駆動して
データを記録する手段と、前記記録された信号を再生す
る手段と、前記再生手段の再生出力信号の周期を補正す
る手段と、記録領域の判定信号をもとに信号を選択する
手段を備えた光ディスク記録再生装置である。

作用本発明は前記した構成により、変調データの記録におい
て、光ディスクの分割された領域で、外側の領域に行く
につれて変調方式の検出窓幅分だけ短く再生されるよう
に半導体レーザのパワーを低下方向にパワー制御し記録
する。再生時において、再生信号の周期を再生されたク
ロック（検出窓幅の逆数）分だけ、周期の補正を行ない
復調を可能とする。

実施例第１図は本発明の実施例における光ディスク記録再生装
置の構成を示すものである。11は、光ディスクで情報を
記録するためのトラックが形成され、記録膜が蒸着され
ている。12は光ディスク11を回転させるモータおよびタ
ーンテーブルで、ターンテーブル上に光ディスク11を装
着する。13は集光レンズ，ビームスプリッタ，コリメー
タレンズなどで構成される光学ヘッドである。14は光学
ヘッド13に取り付けられた半導体レーザ、15は光ディス
クからの反射光の光量を検出する受光素子である。16は
変調回路で、書き込みデータはたとえば、特開昭58−20
3609公報に開示されている4/8変調方式で変調される。4
/8変調方式は、元のデータを４ビットごとに区切り、そ
れを順次８ビットのコードデータに変換するアルゴリズ
ムよりなる。4/8変調方式によれば、変換後のコードの
ビット“1"とビット“1"との間のビット“0"の連続する
個数（ランレングスと呼ばれる）は最小2,最大７であ
る。17は光ディスク11にあらかじめ記録されているアド
レス情報などをもとにトラックの位置を検出する回路で
ある。18はバイアス値発生回路で、光ディスク11の分割
された領域内で線速度に応じて半導体レーザのパワーを
変化させるためのバイアス電圧もしくは電流を発生させ
る。19は変調信号にバイアス値を加える混合回路であ
る。20は半導体レーザ駆動回路で書き込みデータに対応
して半導体レーザ14のパワーの強弱を変化させる。21は
波形等化回路で受光素子15の出力信号を増幅する回路と
高周波数の振幅低下を補償する等化回路とゼロクロス検
出回路よりなる。22は制御信号検出回路でたとえば記録
領域ごとにあらかじめ記録された信号を検出し制御信号
を出力する。23はクロック再生回路で、波形等化回路21
からの出力信号からその立上り、立下りに同期したクロ
ックをPLL回路等で発生させる。24は遅延回路でクロッ
ク再生回路23のクロックに同期して入力信号が遅延され
る。25はOR回路で２つの入力の論理和（OR）がとられ出
力される。26はスイッチ回路で制御信号検出回路22の出
力信号に応じて、入力信号の選択を行なう。27は復調回
路で再生データを復調する。たとえば4/8変調方式の復
調回路で構成される。

以上のように構成された本実施例の光ディスク記録再生
装置について、以下その動作を第２図，第３図および第
４図を用いて説明する。

モータ上のターンテーブル12に光ディスク11が装着さ
れ、たとえば毎分1800回転で一定回転している。光学ヘ
ッド13に固定された半導体レーザ14からの光ビームは、
光学ヘッド内のコリメータレンズや集光レンズなどの光
学部品によって光ディスク11にB2のように集光される。
光ディスク11からの反射光は同様に光学部品によって受
光素子15に照射される。従来例と同様にフォーカス制御
や、トラッキング制御を行なった状態で書き込むべきデ
ータは変調回路16にて、公知の4/8変調方式のデータ列
に変換される。第２図の波形51はその一例である。さら
に、NRZで変換されて波形52の記録信号となる。変調回
路16の出力信号は混合回路19に入力され、その信号と後
述のバイアス値発生回路18からのバイアス値が混合され
る。レーザ駆動回路20によって変調信号の“H"の区間だ
け光学ヘッド13に取り付けられた半導体レーザ14は発光
し、結果光ディスク11に第２図の53のような反射率の異
なるビットが形成される。光ディスク11の直径を20cmと
し、記録領域の最内径を9.5cm、最外径を19cmとする
と、前者と後者のトラックでは線速度が２倍違う。最内
周でのレーザ出力を最適化しても最外周のトラックを記
録すると本来、前記53のピット長が54のように短かく記
録される。これは、前記のように線速度が２倍違うため
に単位面積当りのパワーがレーザの照射区間にある記録
膜の反射率を変化させるに充分な値より不足しているの
が原因である。

そこで本発明では従来の問題点を解消するために、第３
図のように記録領域を２つの領域A,Bに分割し、領域Ａ
では従来と同じパワー制御を行ない、領域Ｂでは異なる
パワーを制御して、第２図の55のピットのようにピット
長が本来のピット長より１クロックだけ短く記録される
ようにする。第４図に前記パワー制御の概念図を示す。
従来は最内周から最外周まで直径に応じてほぼ一率にパ
ワーを上昇させるが、本発明では、領域Ｂの所でパワー
を相対的に低下させる。これにより、第２図の55のよう
にピット長を所定の長さに短く記録することを可能にす
る。従来のパワー制御では第４図のＰ′maxで示す最大
パワー出力を出力可能な半導体レーザが必要となるが、
本発明では、Ｐ′maxより低いパワー（図中Pmax）でよ
い。

以上のパワー制御は、第１図の実施例において、バイア
ス値発生回路18からのバイアス値を混合回路19に加える
ことにより可能となる。領域内のパワー制御のようす
は、従来例でも用いた第８図の場合と同じである。領域
A,領域Ｂの検出は位置検出回路17により検出され、ま
た、領域内のトラック位置情報をもとに領域内のバイア
ス値制御用の信号をバイアス値発生回路18に入力する。

次に再生時は、記録された情報トラックに一定の低パワ
ーのレーザ光を集光させ、反射光を受光素子15で検出
し、波形等化回路21に再生信号が入力される。波形等化
回路21では、再生信号は所定のレベルまで増幅され、さ
らに周波数補償されて、ディジタルのデータに変換され
る。波形等化回路21の出力信号は制御信号検出回路22、
クロック再生回路23および遅延回路24などへ出力され
る。クロック再生回路23は入力信号（第２図の57の波
形）の立上り、立下りに同期したクロックをPLL回路な
どで発生する。4/8変調方式のクロックは、検出窓幅Tw
の逆数の周波数であり、伝送レートを1/T（T:データの
クロック周期）とすると、2/Tとなる。従って、クロッ
ク再生回路23の出力信号波形は第２図の58になり、これ
が遅延回路24に入力される。遅延回路24は、入力信号57
をクロック58で１クロック分遅し、OR回路25に出力す
る。OR回路25は１クロック遅延信号59と遅延回路24の入
力信号57との論理和がとられ、出力信号60をスイッチ回
路26へ出力する。スイッチ回路26には別に入力信号57が
入力されており、制御信号検出回路22の制御信号に基づ
いて、選択を行ない、復調回路27に選択された信号を出
力する。制御信号検出回路は、第３図に示したように、
領域A,Bの区別に応じて制御信号が出力される。すなわ
ち、本発明の場合領域Ｂでは本来のデータ周期より１ク
ロック分短くピットが記録されており、前記23〜25で示
された回路群によって、それの補正が行なわれる。従っ
て、領域Ｂでデータを再生中には補正されたOR回路25か
ら出力信号60を、領域Ａを再生している場合は波形等化
回路21の出力信号57（補正されていない信号）を選択す
ることにより、正しいデータの再生が可能となる。本実
施例では、領域A,Bを区別する信号があらかじめ記録さ
れていることを想定している。しかしながら、制御信号
の検出には色々な手段が考えられるので、本実施例の場
合だけに限定しない。たとえば、再生時にアドレス信号
を読み取る。あらかじめ記録時にそのアドレスが領域A,
Bのどちらのトラックであるか登録されていれば、再生
時に検出でき本動作を行なうことも可能である。また、
一般に誤り検出符号がデータと同時に記録されているの
で、補正前後のデータすなわちスイッチ回路26の入力信
号60,57を誤り検出回路に入力し、誤りの有無の検出を
行なうことによっても制御信号の検出が可能である。す
なわち、領域Ａに記録されたデータは補正を行なうと当
然誤ったデータに変換される、逆に領域Ｂで記録された
データは補正を行なわないと誤ったデータであるから誤
りを検出できる。この場合、本実施例の構成とは異なる
が、本発明の主旨にあっている。

最後にスイッチ回路26の出力信号は復調回路27に入力さ
れ、4/8変調の復調が行なわれる。

以上の説明においては4/8変調方式を例としたが他の変
調方式においても同様の構成が可能である。領域分割に
ついても、分割数，分割場所についても制限を加えるも
のではない。

発明の効果以上説明したように、本発明によれば、半導体レーザの
出力を低減させることが可能であり、特にディスク径が
大きくなり、線速度が大きくなっても、半導体レーザの
高出力のものが不要であり、従来の半導体レーザが使用
でき、その実用的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例における光ディスク記録再
生装置の構成図、第２図は前記第１図の動作を説明する
ための波形図、第３図は同実施例における光ディスクの
記録領域分割を示す平面図、第４図は同実施例における
半導体レーザの出力制御の例を示す説明図、第５図は従
来の光ディスク記録再生装置の構成図、第６図は従来例
のレーザ駆動波形図、第７図は従来例の問題点の説明
図、第８図はレーザ駆動の説明図である。 11……光ディスク、12……モータおよびターンテーブ
ル、13……光学ヘッド、14……半導体レーザ、15……受
光素子、16……変調回路、17……位置検出回路、18……
バイアス値発生回路、19……混合回路、20……レーザ駆
動回路、21……波形等化回路、22……制御信号検出回
路、23……クロック再生回路、24……遅延回路、25……
OR回路、26……スイッチ回路、27……復調回路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半径方向の同心円上に分割されたデータ記
録領域を備える光ディスクに、レーザにより情報を記録
し再生する光ディスク記録再生装置であって、前記光ディスクの記録領域の最内周から最外周までレー
ザパワーが一率に上昇するようにレーザパワー制御する
レーザ制御手段と、前記分割された領域における光学ヘッドの位置を検出
し、光学ヘッドが外周側の領域に位置している場合に
は、内周側の領域でのレーザパワー制御による前記外周
側の領域に相当するレーザパワーより低下するようにレ
ーザ制御手段を制御し、光ディスク上の記録ピットの長
さを制御し、データを前記光ディスクに記録する手段
と、再生時に前記光学ヘッドの位置が分割された領域のいず
れの領域であるかを検出し、前記検出に基づき、記録時
のレーザパワー制御により変動した記録ピットの長さを
補正する手段とを備え、低パワーでの記録再生を可能に
したことを特徴とする光ディスク記録再生装置。