JP2009289302A - Optical recording pulse generation method, its device, and information recording/reproducing device - Google Patents
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Abstract
【課題】記録クロック周波数とは無関係に、記録データに忠実で正確なレーザーダイオード駆動時間設定パルスを得る。
【解決手段】この発明の実施の形態は、記録データを第1と第2のパルス遅延回路に入力し、前記第1と第2のパルス遅延回路に対してそれぞれ遅延量を設定する第1と第2の制御信号を入力し、前記第1と第2の遅延回路から得られる第1と第2の遅延パルスによりラッチ回路のセット・リセットを行い、前記ラッチ回路の出力を前記レーザーダイオード駆動時間設定パルスとして出力する。
【選択図】 図9A laser diode driving time setting pulse that is accurate and accurate to recording data is obtained regardless of the recording clock frequency.
According to an embodiment of the present invention, first and second recording data are input to first and second pulse delay circuits, and a delay amount is set for each of the first and second pulse delay circuits. The second control signal is inputted, the latch circuit is set and reset by the first and second delay pulses obtained from the first and second delay circuits, and the output of the latch circuit is used as the laser diode driving time. Output as a setting pulse.
[Selection] Figure 9
Description
この発明は光記録パルス生成方法とその装置および情報記録再生装置に関するものであり、特に短パルスのレーザ光を用いて情報記録を光ディスク記録装置に用いて有効である。 The present invention relates to an optical recording pulse generation method, an apparatus therefor, and an information recording / reproducing apparatus, and is particularly effective when an information recording is performed on an optical disk recording apparatus using a short pulse laser beam.
情報の記録、再生ならびに消去(繰り返し記録)に適した媒体として、光ディスクがある。特に映像の記録にはデジタルバーサタイルディスク(DVD)システムが広く使われており、さらに大容量かつ発展した規格として、高品位(或いは高密度)DVD(所謂HD DVD)システム、ブルーレイディスク(BD)システムが実現されている。これらのシステムを実現した情報記録装置では、正確で各種の幅のパルスを得るパルス発生装置が要望される。 As a medium suitable for information recording, reproduction and erasure (repeated recording), there is an optical disk. In particular, digital versatile disc (DVD) systems are widely used for video recording, and high-quality (or high-density) DVD (so-called HD DVD) systems and Blu-ray Disc (BD) systems are also available as large-capacity and developed standards. Is realized. In an information recording apparatus that realizes these systems, there is a demand for a pulse generator that can accurately obtain pulses of various widths.
たとえば特許文献1では、レーザーダイオード駆動パルスのパルス発生装置が開示されている。この装置ではディレーラインを用いてレーザーダイオード駆動パルスを時間軸方向へ制御している。時間軸方向へ制御する理由は、記録しようとしているマークの長さに応じてパルスの長さを調整する必要があること、および、直前のランドの長さに応じて熱干渉を受けにくくするためである(直前のランドの長さが短いと、それだ直前のマークの蓄積熱が十分に放熱されていないために、熱干渉を受けるからである)。
For example,
上記特許文献1では、記録データに応じたレーザーダイオード駆動パルスを生成するレーザーダイオード駆動パルス生成手段と、このレーザーダイオード駆動パルス生成手段で生成したパルスを記録マークに適切な長さとなるように時間軸方向へ調整して出力する波形調整手段を有する。この波形調整手段は、レーザードライブパルスをクロック単位で遅延する第1の遅延回路と、第1の遅延回路よりも短い遅延時間でレーザードライブパルスを遅延する第2の遅延回路とを有し、第1と第2の遅延回路の出力を組み合わせて出力している。
In the above-mentioned
また特許文献2では、半導体レーザーダイオードの緩和振動を利用して記録波形の立ち上がりエッジを改善する技術を示している。
従来の技術ではレーザーダイオード駆動パルスを得るためには、記録クロックパルスを利用している。このためにレーザーダイオード駆動パルスの出力タイミング、パルス幅などにクロックパルスの精度が大きく影響する。このために記録データと、レーザーダイオード駆動パルスとの関係がずれることがある。 In the prior art, a recording clock pulse is used to obtain a laser diode drive pulse. For this reason, the accuracy of the clock pulse greatly affects the output timing and pulse width of the laser diode drive pulse. For this reason, the relationship between the recording data and the laser diode drive pulse may shift.
この発明の目的は、記録クロック周波数とは無関係に、記録データに忠実で正確なレーザーダイオード駆動時間設定パルスを得ることができる光記録パルス生成方法とその装置および情報記録再生装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical recording pulse generating method, an apparatus thereof, and an information recording / reproducing apparatus capable of obtaining an accurate laser diode driving time setting pulse faithful to recording data irrespective of the recording clock frequency. is there.
上記課題を解決するために、レーザーダイオード駆動時間設定パルスの生成方法として、記録データを第1と第2のパルス遅延回路に入力すること、前記第1と第2のパルス遅延回路に対してそれぞれ遅延量を設定する第1と第2の制御信号を入力すること、前記第1と第2の遅延回路から得られる第1と第2の遅延パルスによりラッチ回路のセット・リセットを行うこと、前記ラッチ回路の出力を前記レーザーダイオード駆動時間設定パルスとして出力することを含む駆動方法を基本とする。 In order to solve the above-mentioned problem, as a method for generating a laser diode driving time setting pulse, recording data is input to first and second pulse delay circuits, and the first and second pulse delay circuits are respectively input. Inputting first and second control signals for setting a delay amount; setting and resetting a latch circuit using first and second delay pulses obtained from the first and second delay circuits; The driving method includes outputting the output of the latch circuit as the laser diode driving time setting pulse.
上記の手段によると、記録データを直接用いて、この記録データのタイミングで、レーザーダイオード駆動時間設定パルスを生成するために、記録クロック周波数とは無関係である。 According to the above means, since the recording data is directly used and the laser diode driving time setting pulse is generated at the timing of the recording data, it is independent of the recording clock frequency.
以下図面を参照して、この発明の実施の形態を説明する。まず図1乃至図8を用いて、本発明の前提となる装置および信号波形について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the apparatus and signal waveforms which are the premise of the present invention will be described with reference to FIGS.
<短パルスを使用した記録>
図1は、本発明が適用された光記録装置の一例を概略的に示す。この光記録装置では、レーザーダイオードのような半導体レーザーダイオード20が短波長のレーザー光源として用いられる。その出射光の波長は、例えば400nm〜410nmの範囲の紫色波長帯のものである。
<Recording using short pulses>
FIG. 1 schematically shows an example of an optical recording apparatus to which the present invention is applied. In this optical recording apparatus, a
半導体レーザーダイオード20からの出射光は、コリメータレンズ21によって平行光になり、偏光ビームスプリッタ22、λ/4板23を順に透過する。そして、対物レンズ24に入射する。その後、光ディスク1の基板を透過し、目的の情報記録層に集光される。光ディスク1の情報記録層からの反射光は、対物レンズ24、λ/4板23を透過し、偏光ビームスプラッタ22で反射された後、集光レンズ25を透過して光検出器26に入射する。
The light emitted from the
光検出器26の受光部は通常複数部に分割されており、それぞれの受光部から光強度に応じた電流を出力する。出力された電流は、図示していないI/Vアンプ(電流電圧変換増幅器)により電圧に変換された後、演算回路27により、ユーザ情報を再生するHF信号、および光ディスク1上の光源によるビームスポット位置を制御するためのフォーカス誤差信号及びトラック誤差信号に演算処理される。演算回路27はコントローラ(CTR)によって制御される。
The light receiving part of the
対物レンズ24はアクチュエータ28にて上下方向及びディスクラジアル方向に駆動可能である。アクチュエータ28はサーボドライバ(SD)によって制御される。そしてサーボドライバ(SD)によってビームスポット位置が光ディスク1上の情報トラックに追従するように制御される。
The
光ディスク1は情報の書き込みが可能な記録型ディスクであり、半導体レーザーダイオード20の出射光により情報が記録される。半導体レーザーダイオード20の出射光ELの光量(光強度)は半導体レーザー駆動回路(LD駆動回路)29により制御可能であり、光ディスク1への情報記録時には半導体レーザーダイオード20の出射光ELが緩和振動パルスとして出射される。LD駆動回路29はコントローラCTRによって制御される。光ディスク1への情報記録時の記録パルスについては後に詳しく述べる。
The
<光ディスクの構造>
図2は光記録装置で使用される光ディスク1の断面構造の例を示す。ポリカーボネートから成る基板11上に誘電体から成る保護層12を介して例えば相変化記録膜である記録層13が形成される。その上にはさらに誘電体から成る保護層12が形成され、さらにその上に導電性の反射層14が形成される。さらに、この上には接着層15を挟んで、ポリカーホネートからなる別の基板11が形成されている。
<Optical disk structure>
FIG. 2 shows an example of a cross-sectional structure of the
全体の構造から言うと、光ディスク1は、少なくとも一方の基板上に記録膜を含む情報記録層が形成されたディスクを2枚反対向きに貼り合わせたものである。1つの基板の厚さは例えば約0.6mmで、光ディスク1全体の厚さは約1.2mmである。
In terms of the overall structure, the
なお、この実施形態では、情報記録層が4層から成る光ディスクの例を示したが、記録層13の上下に界面層を設けるなど、5層以上からなる情報記録層を持つ光ディスクにも本発明は適用可能である。また、この実施形態では情報記録層が1層の場合を示したが、本発明は2層以上の情報記録層を持つ光ディスクにも適用可能である。さらに、本実施形態では、円盤状の光ディスクを記録媒体として用いているが、たとえばカード状の記録媒体でも、本発明は適用可能である。
In this embodiment, an example of an optical disk having four information recording layers is shown. However, the present invention is also applied to an optical disk having five or more information recording layers, such as providing interface layers above and below the
<半導体レーザーダイオードの構造>
図3は半導体レーザーダイオード20の発光体構造の一例を示す。図3では、半導体レーザーダイオード20の発光体となる半導体チップ部のみが示されるが、通常はこのチップ部がヒートシンクとなる金属ブロックに固定され、さらに基材およびガラス窓付キャップ等を含むように構成される。
<Structure of semiconductor laser diode>
FIG. 3 shows an example of the light emitter structure of the
ここでは、レーザー発光に直接関係する半導体チップ部のみを用いて説明する。半導体レーザーチップは一例として厚さ(図の面内上下方向)が0.15mm、長さ(図中L)が0.5mm、横幅(図中奥行き方向)が0.2mm程度の微小ブロックである。レーザーチップの上端31および下端32はそれぞれ電極であり、上端31が−(マイナス)電極、下端32が+(プラス)電極である。
Here, description will be made using only the semiconductor chip portion directly related to laser emission. As an example, the semiconductor laser chip is a micro block having a thickness (up and down direction in the figure) of 0.15 mm, a length (L in the figure) of 0.5 mm, and a lateral width (depth direction in the figure) of about 0.2 mm. . The
レーザー光を発光するのは中央の活性層33であり、これを挟んで上下に上側クラッド層34および下側クラッド層35が形成されている。上側クラッド層34は電子が多数存在するn型クラッド層、下側クラッド層35は正孔が多数存在するp型クラッド層である。
The central active layer 33 emits laser light, and an upper clad
電極32と電極31間には、電極32から電極31に対して順方向の電圧が印加される。これにより電流が電極32から電極31に向かって流れると、活性層33内で励起した多数の正孔と電子が再結合し、その際に失うエネルギーに相当する光を放出することになる。上側クラッド層34および下側クラッド層35の屈折率は活性層33の屈折率に対して低くなるよう材料選択されており(一例として5%低下)、活性層33にて発生した光は上下のクラッド層34、35との境界を反射しながら活性層33内を図中左右に進行する光波となる。
A forward voltage is applied from the
図中左右の端面は鏡面Mとなっており、活性層33はそれ自体で光共振器を形成するものとなる。活性層33内を左右に進行し、かつ左右両端の鏡面にて反射した光波は活性層33内で増幅され、最終的にレーザー光として図の右端(および左端)から放出される。この際、半導体レーザーダイオード20の共振器長とは図中の左右方向の長さLである。
The left and right end faces in the figure are mirror surfaces M, and the active layer 33 itself forms an optical resonator. The light wave that travels left and right in the active layer 33 and is reflected by the mirror surfaces at the left and right ends is amplified in the active layer 33 and finally emitted from the right end (and left end) of the figure as laser light. At this time, the resonator length of the
半導体レーザーダイオード20はLD駆動回路29で生成されるレーザー駆動電流によって制御される。この半導体レーザーダイオード20の出射光はLD駆動回路29からのレーザー駆動電流により、光ディスク1の記録に用いる記録パルスとして生成される。
The
<半導体レーザーダイオードの出射光>
図4(A)は半導体レーザーダイオード20の出射光を通常の記録パルスとして得る従来の記録方式において印加されるレーザー駆動電流の波形を示し、図4(B)は図4(A)に示すレーザー駆動電流の印加により得られる半導体レーザーダイオード20の出射光の強度波形を示す。また、図4(C)は半導体レーザーダイオード20の出射光を、緩和振動を利用した短パルスとして得る本実施形態の記録方式において印加されるレーザー駆動電流の波形を示し、図4(D)は図4(C)に示すレーザー駆動電流の印加により得られる半導体レーザーダイオード20の出射光の強度波形を示す。
<Emission light of semiconductor laser diode>
FIG. 4A shows a waveform of a laser driving current applied in a conventional recording method in which light emitted from the
レーザー駆動電流は、図4(A)および図4(C)に示すバイアス電流Ibiとピーク電流Ipeとの2レベル間で遷移するパルスとして制御されている。なお、バイアス電流Ibiがさらに2つのレベル、あるいは、3つのレベルに細分化されて制御される場合もあるがここでは、説明の簡易化のため、バイアス電流Ibiとピーク電流Ipeとがそれぞれ単独レベルである場合について説明する。 The laser drive current is controlled as a pulse that transitions between two levels of the bias current Ibi and the peak current Ipe shown in FIGS. 4 (A) and 4 (C). In some cases, the bias current Ibi is further controlled by being subdivided into two levels or three levels, but here the bias current Ibi and the peak current Ipe are each at a single level for the sake of simplicity of explanation. The case where it is is demonstrated.
通常の記録パルスを生成する場合、LD駆動回路29は、図4(A)に示すように、半導体レーザーダイオード20がレーザー発振を開始する(すなわち、出射光強度が急激に増大し始める)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Ibiをまず生成し、半導体レーザーダイオード20を駆動する。その後、時刻Aにて、所望の記録パワーを得るためのピーク電流Ipeが印加され、一定時間、ピーク電流Ipeが印加された後、時刻Bにて再度、バイアス電流Ibiへと引き下げられる。このときの、半導体レーザーダイオード20の出射光強度の時間変化は図4(B)に示される。
In the case of generating a normal recording pulse, the
図4(B)に示すように、バイアス電流Ibiにより駆動されている時刻Aまでは出射光強度は光ディスク1へデータ記録が不可能な極めて低いパワーであるが、ピーク電流Ipeが印加されるとともに、記録パワーまで出射光強度が引き上げられ、時刻Bにて駆動電流がバイアス電流Ibiレベルまで引き下げられるまでこのレベルを維持する。時刻B以降は出射光強度は再び低パワーとなる。こうして時刻AからBまでの期間に通常の記録パルスが出射されるように半導体レーザーダイオード20は制御されることとなる。
As shown in FIG. 4B, until the time A driven by the bias current Ibi, the intensity of the emitted light is very low power at which data cannot be recorded on the
より詳細に出射光強度を観測すると、時刻Aにおいて出射光強度が記録パワーに向って引き上げられた際に、定常状態として記録パワーに安定する前に、出射光強度が瞬間的に上昇して低下する様子が観察される(図中の破線円部分)。これが、半導体レーザーダイオード20において生じる出射光強度の緩和振動である。通常の記録パルスの生成においては、この緩和振動をできるだけ小さくする制御が行われる。
When the emitted light intensity is observed in more detail, when the emitted light intensity is raised toward the recording power at time A, the emitted light intensity rises momentarily and decreases before it stabilizes at the recording power as a steady state. Is observed (dotted line circle in the figure). This is a relaxation oscillation of the emitted light intensity generated in the
緩和振動とは、このように半導体レーザーにおいて、レーザー駆動電流があるレベルから、閾値電流Ith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。緩和振動は、振動を繰り返す毎に小さくなり、やがて振動は収まる。 In this way, relaxation oscillation is a transient oscillation phenomenon that occurs when a laser drive current suddenly increases from a certain level to a certain level that greatly exceeds the threshold current Ith in a semiconductor laser. The relaxation vibration is reduced every time the vibration is repeated, and the vibration is eventually reduced.
本実施形態に係る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。具体的には、緩和振動で得られた緩和振動パルスの先頭の1つが短パルスとして用いられる。この場合、図4(C)に示すように、LD駆動回路29は半導体レーザーダイオード20の閾値電流Ithより低いレベルに設定されたバイアス電流Ibiをまず生成し、半導体レーザーダイオード20を駆動する。
In the optical recording apparatus according to the present embodiment, this relaxation vibration is actively used for recording. Specifically, one of the heads of relaxation oscillation pulses obtained by relaxation oscillation is used as a short pulse. In this case, as shown in FIG. 4C, the
その後、時刻Aにて、通常の記録パルスの生成よりも、早い立ち上がり時間で、急激にレーザー駆動電流をピーク電流Ipeまで引き上げ、通常の記録パルス生成よりも短い時間の後、時刻Cにて再度、バイアス電流Ibiへと引き下げられる。このときの、半導体レーザーダイオード20の出射光強度の時間変化は図4(D)に示される。
After that, at time A, the laser drive current is suddenly raised to the peak current Ipe at a rise time earlier than the normal recording pulse generation, and after a shorter time than the normal recording pulse generation, again at time C. Is lowered to the bias current Ibi. The time change of the emitted light intensity of the
図4(D)に示すように、閾値電流Ithより低いバイアス電流Ibiにより駆動されている時刻Aまでは、半導体レーザーダイオード20はレーザー発振を開始しておらず、無視レベル程度の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にて急峻な印加電流の増大に伴い、緩和振動が開始され、出射光強度は急激に上昇する。その後、印加電流が再度閾値電流以下に戻される時刻Cまでの間、緩和振動による光出射が持続する。この例の場合、緩和振動の2周期目のパルスが生成されたタイミングで時刻Cに到達し、記録パルス生成が終了している。
As shown in FIG. 4D, the
このように、緩和振動による短パルスは、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、半導体レーザー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。したがって、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を得ることが可能となるのである。 In this way, the short pulse due to relaxation oscillation increases the emitted light intensity in a very short time compared to a normal recording pulse, and the emitted light intensity decreases at a constant period determined by the structure of the semiconductor laser. have. Therefore, by using a pulse due to relaxation oscillation as a recording pulse, it is possible to obtain a short pulse having a short rise / fall time and a strong peak intensity, which cannot be obtained with a normal recording pulse. .
一般的に知られた関係として、半導体レーザーのレーザー共振器長Lと緩和振動周期Tには以下の関係がある。 As a generally known relationship, there is the following relationship between the laser resonator length L of the semiconductor laser and the relaxation oscillation period T.
T = k・{2 nL /c} …(1)
ここで、kは定数、nは半導体レーザーの活性層の屈折率、
cは光速(3.0×108 (m/s))である。したがって、LD共振器長Lと緩和振動周期T、ひいては、緩和振動パルス幅は、比例関係にあることが分かる。
T = k · {2 nL / c} (1)
Where k is a constant, n is the refractive index of the active layer of the semiconductor laser,
c is the speed of light (3.0 × 10 8 (m / s)). Therefore, it can be seen that the LD resonator length L and the relaxation oscillation period T, and hence the relaxation oscillation pulse width, are in a proportional relationship.
このことから、緩和振動パルス幅を長くしたい場合は、レーザー共振器長Lを長く、緩和振動パルス幅を短くしたい場合には、レーザー共振器長Lを短くすればよいことになる。すなわち、緩和振動パルス幅はレーザー共振器長Lによって制御可能であると言える。 For this reason, if it is desired to increase the relaxation oscillation pulse width, the laser resonator length L should be increased, and if it is desired to reduce the relaxation oscillation pulse width, the laser resonator length L may be decreased. That is, it can be said that the relaxation oscillation pulse width can be controlled by the laser resonator length L.
<緩和振動>
図5は、半導体レーザーダイオード20のレーザー共振器長Lが650μmである場合に得られる出射光強度の緩和振動波形の計測結果である。緩和振動パルス幅は半値全幅でおよそ81psであることが分かる。上述の式(1)から、レーザー共振器長Lと緩和振動パルス幅は比例関係にあることが判っていることから、レーザー共振器長Lと得られる緩和振動パルス幅(FWHM)Wrの変換式として以下の関係が得られる。
<Relaxation vibration>
FIG. 5 shows the measurement result of the relaxation oscillation waveform of the emitted light intensity obtained when the laser resonator length L of the
Wr (ps) = L (μm) / 8.0 (μm/ps)…(2)
次に、本実施形態に係る光記録装置における光記録媒体へのデータの記録について述べる。光ディスク1は例えば、DVD−RAM、DVD−RW、HDDVD−RW、HDDVD−RAMといった書換え形ディスクであり、記録層に相変化材料を用いている。相変化形光ディスクでは、データビットの記録と消去とは記録層に集光されるパルス状のレーザー光の強度を制御することによって行なわれる。
Wr (ps) = L (μm) /8.0 (μm / ps) (2)
Next, data recording on the optical recording medium in the optical recording apparatus according to the present embodiment will be described. The
記録は、記録層の結晶状態に初期化された領域にアモルファスのマークを形成することを意味する。アモルファスマークは、相変化材料が溶融し、直後に急冷されることにより形成される。このためには、比較的短くて高いパワーのパルス状レーザー光を相変化記録層に集光し、局所的な温度を相変化材料の融点Tmを超える温度にまで上昇させて、局所的な溶融を生じさせる必要がある。その後、記録パルスが途切れると溶融した局所領域は急激に冷やされ、溶融−急冷過程を経た固体のアモルファスマークが形成される。 Recording means forming an amorphous mark in a region initialized to a crystalline state of the recording layer. The amorphous mark is formed by melting the phase change material and quenching immediately thereafter. For this purpose, a relatively short and high-power pulsed laser beam is condensed on the phase change recording layer, and the local temperature is raised to a temperature exceeding the melting point Tm of the phase change material to cause local melting. Must be generated. Thereafter, when the recording pulse is interrupted, the molten local region is rapidly cooled, and a solid amorphous mark is formed through a melting-quenching process.
一方、記録されたデータビットの消去は、アモルファスマークを再結晶化することにより行なわれる。結晶化は、今度は局所的なアニーリングにより実現される。記録層にレーザー光を集光し、記録パワーよりやや低いレベルに制御することで、相変化記録層の局所的な温度を結晶化温度Tg以上にまで上昇させるとともに、融点Tmよりは低い温度に保つ。 On the other hand, the recorded data bit is erased by recrystallizing the amorphous mark. Crystallization is now achieved by local annealing. By condensing the laser beam on the recording layer and controlling it to a level slightly lower than the recording power, the local temperature of the phase change recording layer is raised to the crystallization temperature Tg or higher, and the temperature is lower than the melting point Tm. keep.
このとき、一定の時間に渡り、局所的な温度を結晶化温度Tgと融点Tmとの間に保つことで、アモルファスマークを結晶状態に相変化させることが出来る。こうして記録マークの消去が可能となるのである。 At this time, by maintaining the local temperature between the crystallization temperature Tg and the melting point Tm for a certain period of time, the amorphous mark can be phase-changed into a crystalline state. In this way, the recording mark can be erased.
なお、このとき結晶化するのに要求される、結晶化温度Tgと融点Tmとの間に保つべき時間を結晶化時間と呼ぶ。記録されたデータビットの再生には、記録層を相変化させない程度に低いパワー、すなわち再生パワーのDCレーザー光を情報記録層に照射する。 Note that the time required for crystallization at this time to be maintained between the crystallization temperature Tg and the melting point Tm is called crystallization time. For reproducing the recorded data bit, the information recording layer is irradiated with a DC laser beam having a low power that does not cause a phase change of the recording layer, that is, a reproducing power.
<相変化材料の溶融と急冷過程による再結晶化リング>
本実施形態に係る光記録装置では、データビットの記録に用いる記録パルスを緩和振動による短パルスとすることを特徴としている。
<Recrystallization ring by melting and quenching process of phase change material>
The optical recording apparatus according to this embodiment is characterized in that a recording pulse used for recording a data bit is a short pulse by relaxation oscillation.
通常の記録パルスによって形成されたアモルファスマークは上述のように相変化材料の溶融−急冷過程を経て形成される際、図6(A)に示すようにアモルファスマークの周縁部に再結晶化の環状領域(再結晶化リング)を生ずる。これは、アモルファスマークの周縁部で一旦溶融された領域が冷却過程で結晶化温度Tgと融点Tmとの間の温度領域を結晶化時間以上経ることで、再結晶化されたものである。これは、アモルファスマークのサイズを結果的に小さくする効果(セルフシャープニング効果)があるものの、マーク周縁部での再生信号のジッタ(ゆらぎ)や、トラック上の前後のマーク同士の熱的干渉や、隣接トラックに形成されたマークの部分的消去(クロスイレーズ)を引き起こす場合がある。 When the amorphous mark formed by the normal recording pulse is formed through the melting-quenching process of the phase change material as described above, a recrystallization ring is formed at the peripheral portion of the amorphous mark as shown in FIG. A region (recrystallization ring) is produced. This is because the region once melted at the peripheral portion of the amorphous mark is recrystallized by passing through the temperature region between the crystallization temperature Tg and the melting point Tm in the cooling process for the crystallization time or longer. Although this has the effect of reducing the size of the amorphous mark (self-sharpening effect) as a result, the jitter (fluctuation) of the reproduced signal at the mark periphery, thermal interference between the front and rear marks on the track, In some cases, the mark formed on the adjacent track may be partially erased (cross erase).
一方、本実施形態に係る光記録装置のように緩和振動で得られる短パルスにより形成されたアモルファスマークは図6(B)のように、アモルファスマークの周縁部に再結晶化リングを生じない。これは、短パルスとして短時間に高いパワーのレーザー光を照射することで、レーザー光照射直後に相変化層を溶融させ、溶融領域が熱伝導により周縁部に有意に広がる前に照射を終了させることにより、レーザー光照射直後の溶融部のみをアモルファスマーク化することによるものである。 On the other hand, an amorphous mark formed by a short pulse obtained by relaxation oscillation as in the optical recording apparatus according to the present embodiment does not cause a recrystallization ring at the periphery of the amorphous mark as shown in FIG. By irradiating a high-power laser beam in a short time as a short pulse, the phase change layer is melted immediately after the laser beam irradiation, and the irradiation is terminated before the melted region significantly spreads to the peripheral part due to heat conduction. Thus, only the melted part immediately after laser beam irradiation is made into an amorphous mark.
このように、短パルスによる再結晶化リングを生じないアモルファスマークでは、マーク周縁部のジッタが低減することや、トラック上の前後のマーク同士の熱的干渉によるマーク変形やエッジシフトや、隣接トラックに形成されたマークのクロスイレーズが生じないといった利点がある。 As described above, in an amorphous mark that does not cause a recrystallization ring due to a short pulse, jitter at the peripheral edge of the mark is reduced, mark deformation or edge shift due to thermal interference between front and rear marks on the track, and adjacent tracks. There is an advantage that the cross-erasing of the mark formed on the substrate does not occur.
勿論、短パルスによる記録には上記のような記録マークの質的向上といった利点があると共に、短時間にマークを記録出来ることから、高転送レート記録に適しているという利点があることは言うまでもない。 Of course, recording with a short pulse has the advantage of improving the quality of the recording mark as described above, and since it can record the mark in a short time, it is needless to say that it is suitable for high transfer rate recording. .
光ディスクにおいて、大容量化と共に、高転送レートに対する要求は強く、HDDVD−RやHDDVD−RWでも、標準の1倍速(線速度6.61m/s)に対して、2倍速の規格が既に発行されている。今後も、4倍速や8倍速といった高倍速化が期待されている状況である。 In optical discs, there is a strong demand for high transfer rates along with an increase in capacity, and double-speed standards have already been issued for HDDVD-R and HDDVD-RW against the standard 1x speed (linear speed 6.61 m / s). ing. In the future, it is expected that higher speeds such as 4 times speed and 8 times speed will be expected.
高転送レートを達成するためには、記録マークを高速に、すなわち短時間に記録する必要がある。相変化形ディスクでは、これはとりもなおさずアモルファスマークを短パルスで記録することを意味する。例えばHDDVDでは、8倍速になるとチャネルクロックレートは518.4Mbpsとなり、1チャネルビットに相当する時間は1.929nsとなる。 In order to achieve a high transfer rate, it is necessary to record the recording mark at a high speed, that is, in a short time. In the phase change type disc, this means that the amorphous mark is recorded with a short pulse. For example, in HDDVD, the channel clock rate is 518.4 Mbps at 8 × speed, and the time corresponding to one channel bit is 1.929 ns.
本実施形態に係る光記録装置で言う短パルスに要求されるパルス幅は、アモルファスマーク形成時に再結晶化リングを生じないようなパルス幅である。アモルファスマーク形成時に再結晶化リングとなる領域は、上述のようにアモルファスマーク周縁部で一旦溶融された、すなわち、相変化材料の融点を超えた、領域である。このとき、融点をわずかに超えた領域のみが、再結晶化される。 The pulse width required for a short pulse in the optical recording apparatus according to the present embodiment is a pulse width that does not cause a recrystallization ring when an amorphous mark is formed. The region that becomes the recrystallization ring when the amorphous mark is formed is a region that is once melted at the periphery of the amorphous mark as described above, that is, the region that exceeds the melting point of the phase change material. At this time, only the region slightly exceeding the melting point is recrystallized.
なぜなら、融点を大きく超えた温度まで昇温された領域は、温度低下の勾配が大きく、比較的急峻に冷却されるため、アモルファス化されるからである。これは、温度勾配δT/δx と、熱流量密度 q(W/m2)との良く知られた関係(フーリエの熱伝導則)q=K・δT/δx から分かるように、温度勾配が大きいほど、温度が高い領域から低い領域への熱流量が大きくなるからである。ここでK(W/m・K)は熱伝導率、xは温度差を持った界面での熱伝導の方向(界面の法線ベクトル方向)の距離である。 This is because a region where the temperature has been raised to a temperature greatly exceeding the melting point has a large temperature decrease gradient and is cooled relatively steeply, and thus becomes amorphous. This is because the temperature gradient δT / δx and the heat flow density q (W / m 2 ) are well known (Fourier's heat conduction law) q = K · δT / δx This is because the heat flow from the high temperature region to the low temperature region increases. Here, K (W / m · K) is the thermal conductivity, and x is the distance in the direction of thermal conduction (interface normal vector direction) at the interface having a temperature difference.
短パルスによる記録の場合、レーザー光照射直後に光スポット中央部が融点を超えるように、高いパワーのレーザー光を照射する。 In the case of recording with a short pulse, high-power laser light is irradiated so that the central portion of the light spot exceeds the melting point immediately after laser light irradiation.
<記録トラック上の温度分布の比較>
図7(A)は短パルスによる記録の場合の記録トラック上の温度分布を示し、図7(B)は通常の記録パルスによる記録の場合の記録トラック上の温度分布を示す。図7(A)および図7(B)では、上段が記録パルス照射直後のトラック上の融点超過領域、中段が記録パルス終了時の融点超過領域、下段が中段のA−A’断面での温度分布を表している。なお、本来は、記録ビームスポット(図7(A)の破線で表した領域)は、パルス照射中に図の上下方向に移動するが、この例では説明の簡易化のため、移動しないものとした。
<Comparison of temperature distribution on recording tracks>
FIG. 7A shows the temperature distribution on the recording track in the case of recording with a short pulse, and FIG. 7B shows the temperature distribution on the recording track in the case of recording with a normal recording pulse. In FIG. 7A and FIG. 7B, the upper portion is the melting point excess region on the track immediately after the recording pulse irradiation, the middle portion is the melting point excess region at the end of the recording pulse, and the lower portion is the temperature in the AA ′ cross section. Represents the distribution. Originally, the recording beam spot (the region indicated by the broken line in FIG. 7A) moves in the vertical direction in the figure during pulse irradiation, but in this example, it is assumed that it does not move for the sake of simplicity of explanation. did.
いずれの記録パルスの場合も、パルス照射直後からパルスが終了するまでの間に、光スポット中央の融点を超えた領域は、伝熱により拡大する。しかし、短パルスの場合は、パルス照射時間が短いため、ほとんど拡大しない。 In any recording pulse, the region beyond the melting point at the center of the light spot is enlarged by heat transfer immediately after the pulse irradiation until the end of the pulse. However, in the case of a short pulse, since the pulse irradiation time is short, it hardly expands.
短パルスによる記録の場合、パルス終了時の光スポット中央を含む断面における温度分布は、光ビーム照射直後とほぼ同一のガウス分布形状となっており、融点以上と融点以下の境界前後では急峻な温度勾配となっている。このため、再結晶化する領域、すなわち融点をわずかに超える範囲の領域(図中、融点Tmと温度Tm2との間の温度を持つ領域)は、平面方向にはほとんど広がりを持っていない。したがって、伝熱による光スポット中央の融点以上の領域の拡大が無視できる程度の時間で光強度(レーザーパワー)が0となれば、再結晶化リングはごく狭い領域に限られることとなる。 In the case of recording with a short pulse, the temperature distribution in the cross section including the center of the light spot at the end of the pulse has almost the same Gaussian distribution as that immediately after the light beam irradiation, and the temperature is steep before and after the boundary between the melting point and the melting point. It is a slope. For this reason, a region to be recrystallized, that is, a region slightly exceeding the melting point (in the figure, a region having a temperature between the melting point Tm and the temperature Tm2) has almost no spread in the planar direction. Therefore, if the light intensity (laser power) becomes zero within a time period in which expansion of the region above the melting point at the center of the light spot due to heat transfer is negligible, the recrystallization ring is limited to a very narrow region.
一方、通常の記録パルスによるマーク形成の場合、比較的低いパワーのレーザー光を長時間照射するため、光スポット中央の融点を超える領域は徐々に拡大していく(図7(B)上段から中段)。この際、光スポット中央を含む断面における温度分布はもはやガウス分布ではなく、よりなだらかな温度勾配を有する形状となる(図7(B)下段)。 On the other hand, in the case of mark formation by a normal recording pulse, a laser beam having a relatively low power is irradiated for a long time, so that the region exceeding the melting point at the center of the light spot gradually expands (FIG. 7B) ). At this time, the temperature distribution in the cross section including the center of the light spot is no longer a Gaussian distribution, but has a shape having a gentler temperature gradient (lower stage in FIG. 7B).
このため、再結晶化する領域は、平面方向に比較的大きな広がりを持つこととなる。図7B中段の破線は再結晶化限界を示しており、この破線の内部がアモルファスマークとなる領域である。このように、通常の記録パルスでは、マーク形成時に大きな再結晶化リングを伴うこととなる。 For this reason, the region to be recrystallized has a relatively large extent in the plane direction. The broken line in the middle of FIG. 7B indicates the recrystallization limit, and the inside of this broken line is an area where an amorphous mark is formed. Thus, a normal recording pulse is accompanied by a large recrystallization ring during mark formation.
この再結晶化リングの平面方向の幅は、パルス照射時間における融点領域の平面方向の拡散距離とほぼ同様になると考えられる。一般的な相変化材料として、
熱伝導率K=0.005 J/cm/s/℃、 比熱 C=1.5 J/cm3/℃、とすると、パルス照射時間内における熱拡散距離を推定することが出来る。時間tの間に、熱は距離Lx = (Kt/C)1/2だけ拡散すると考えられることから、再結晶化リングの領域が、HD DVD−RWの最短マーク長0.204μmの10%以下の範囲に限られる、すなわち、一方向で、10.2nm以下の範囲に限られるためには、パルス照射時間は0.44nsとなる。これが、短パルスに要求されるパルス幅と言える。
The width in the planar direction of the recrystallization ring is considered to be substantially the same as the diffusion distance in the planar direction of the melting point region during the pulse irradiation time. As a general phase change material,
When the thermal conductivity K = 0.005 J / cm / s / ° C. and the specific heat C = 1.5 J / cm 3 / ° C., the thermal diffusion distance within the pulse irradiation time can be estimated. Since heat is considered to diffuse by the distance Lx = (Kt / C) 1/2 during time t, the recrystallization ring region is 10% or less of the shortest mark length of 0.204 μm of HD DVD-RW. In other words, in order to be limited to a range of 10.2 nm or less in one direction, the pulse irradiation time is 0.44 ns. This can be said to be a pulse width required for a short pulse.
既に述べたように、半導体レーザーのレーザー共振器長Lと得られる緩和振動パルス幅Wrの関係として式(2)が得られていることから、短パルスによる記録には、440ps以下のパルス幅を用いること、すなわち、共振器長3520μm以下の半導体レーザーを用いる必要があることが分かった。 As described above, since the equation (2) is obtained as the relationship between the laser resonator length L of the semiconductor laser and the obtained relaxation oscillation pulse width Wr, a pulse width of 440 ps or less is used for recording with a short pulse. It was found that it was necessary to use a semiconductor laser having a resonator length of 3520 μm or less.
一方、再結晶化リングを縮小する観点から言えば、パルス照射時間は短いほど良いことになるが、現実には相変化材料を融点以上に昇温するためのエネルギーを与えるのが困難になる。すなわち極めて高いパワーのレーザー光を短時間に照射する必要が生じる。したがって、現実的にはパルス照射時間は50ps程度以上は必要と考えてよい。これは、式(2)の関係を用いると、レーザー共振器長400μm以上の半導体レーザーが必要となることに相当する。 On the other hand, from the viewpoint of reducing the recrystallization ring, the shorter the pulse irradiation time, the better. However, in reality, it is difficult to give energy for raising the temperature of the phase change material above the melting point. That is, it is necessary to irradiate laser light with extremely high power in a short time. Therefore, in reality, it may be considered that the pulse irradiation time is required to be about 50 ps or more. This corresponds to the necessity of a semiconductor laser having a laser resonator length of 400 μm or more when the relationship of the expression (2) is used.
式(2)から分かるように、緩和振動パルスを光ディスク1への情報記録に用いるとき、光記録装置に用いる半導体レーザーダイオード20のレーザー共振器長が決まると、緩和振動パルス幅が一意に決まることになる。上述したように、パルス幅が短い場合には、高いパワーのレーザー光を照射することで相変化材料を融点以上に昇温することになるが、半導体レーザーダイオード20の最高パワーでレーザー光を照射しても融点以上に達しない場合もある。このような場合には、レーザー光の緩和振動パルスを複数回照射することが有用である。
As can be seen from equation (2), when the relaxation oscillation pulse is used for recording information on the
<緩和振動パルスの他の発生例>
図8は緩和振動パルスを3回発生するように半導体レーザーダイオード20に対するレーザー駆動電流を制御した場合に得られる出射光強度の緩和振動波形を示す。緩和振動パルスを3回発生させることでパルスによる照射エネルギー(図中のパルスによる時間積分値)が増加することで、相変化材料を融点以上に上昇させることが可能となる。しかし、図からわかるように、1回目の緩和振動パルスに比べて、2回目、3回目のパルス強度が徐々に低下する。このため、これ以上の複数回のパルスの照射は、余り有効でない。
<Other examples of relaxation oscillation pulses>
FIG. 8 shows a relaxation oscillation waveform of the emitted light intensity obtained when the laser driving current for the
このように、半導体レーザーダイオード20の緩和振動パルスを用いて光記録媒体にデータを記録する光記録装置では、レーザー共振器長に応じて、緩和振動パルスのパルス数を加減することが必要となる。また、半導体レーザーの定格出力が低いレーザーを用いる場合にも、複数回の緩和振動パルスを用いることは有用である。
Thus, in the optical recording apparatus that records data on the optical recording medium using the relaxation oscillation pulse of the
<記録クロック周波数無関係に絶対時間でパルス幅を指定する記録パルス生成装置>
この装置は、出力パルスの前縁、後縁の微小な調整は遅延線の切り替えで行うことができ、また出力パルスの幅はシンプルストラテジーである。入力パルス(NRZI)のマーク部分に対する遅延量と幅が自由に指定できる。
<Recording pulse generator that specifies pulse width in absolute time regardless of recording clock frequency>
In this apparatus, the fine adjustment of the leading and trailing edges of the output pulse can be performed by switching the delay line, and the width of the output pulse is a simple strategy. The delay amount and width for the mark portion of the input pulse (NRZI) can be freely specified.
以下に記録クロック周波数無関係に絶対時間でパルス幅を指定する記録パルス生成装置の一実施例を述べる。図9は本発明が適用されている記録パルス生成装置の要部のブロック図である。パルス遅延回路101A、101B、RSラッチ103から構成されている。
In the following, an embodiment of a recording pulse generating apparatus for designating a pulse width in absolute time regardless of the recording clock frequency will be described. FIG. 9 is a block diagram of a main part of a recording pulse generator to which the present invention is applied. It consists of
入力としての記録データそのものを第1と第2のパルス遅延回路101A,101Bに入力している。さらに第1と第2のパルス遅延回路101A,101Bに対してそれぞれ遅延量を設定する第1と第2の制御信号を入力している。この第1と第2の制御信号は後述する中央処理ユニット(CPU)から出力されている。
The recording data itself as input is input to the first and second
第1と第2の遅延回路101A,101Bから得られる第1と第2の遅延パルスPa,Pbによりラッチ回路103のセット・リセットが行われる。そして、ラッチ回路103の出力パルスがレーザーダイオード駆動時間設定パルスに使用される。
The
今ここで、通常の従来回路の一例をあげると、パルス遅延回路にあたる部分にリングオシレータが置かれ、周波数分周を行っている。そして分周されたそれぞれの出力パルスを用いるRSラッチから記録パルスを取り出している。しかし、この手法はパルス幅が周波数分周数で制限されてしまい、必要以上の分周を強いられる可能性がある。また倍速の異なる記録モードの場合、低倍速のときは高い分解能が必要であり、高倍速のときは低い分解能で構わないというように分解能の不均一が起こり、これに対応した回路設計は大きな負担となる。本回路はこれを解決するものである。 Now, as an example of a conventional conventional circuit, a ring oscillator is placed in a portion corresponding to a pulse delay circuit, and frequency division is performed. Then, the recording pulse is taken out from the RS latch using the divided output pulses. However, in this method, the pulse width is limited by the frequency division number, and there is a possibility that the frequency division is more than necessary. Also, in the recording mode with different double speeds, high resolution is required at low double speeds, and low resolution is acceptable at high double speeds, resulting in non-uniform resolution. It becomes. This circuit solves this.
パルス遅延回路101A、101Bにそれぞれ同じ入力が接続されており、この入力に加えて、パルス遅延回路101A、101Bには信号バス102からのCPU設定値が制御信号として入力されている。
The same input is connected to each of the
これらの入力からパルス遅延回路101A、101Bはそれぞれ、パルス遅延時間Taをもつ遅延パルスPa、パルス遅延時間Tbをもつ遅延パルスPbを生成する。Pa、Pbはそれぞれ、ラッチ回路103の入力S、入力Rに入力され、出力としてパルス幅(Tb−Ta)、遅延量Taをもつ信号が出力端Qより得られる。得られたこの出力パルスはシンプルストラテジーであり、入力パルスのマーク部分に対するパルス幅と遅延量を指定したパルスとして利用される。
From these inputs, the
図10にそのパルス遅延回路101A、101Bの実施例を詳述する。いずれも同じ構成であるために、パルス遅延回路101Aを代表して示して、説明する。入力P(記録データ)から順にそれぞれ一定の遅延時間Tdを持つ間隔で端子M1、M2・・・Mx(x:整数)とx個の端子が置かれ、回路の出力に対して、一つの端子Nが置かれている。端子M1、M2・・・Mxと端子Nは互いにスイッチの関係にあり、CPUからの設定値(制御信号)により端子Nと端子M1、M2・・・Mxのいずれか1つを接続する遅延線の切り替えが可能な構成となっている。例えば、図10において、Td=10psであるとする。この構成のとき、20psの遅延を生じさせたいならば、CPUからの設定値により、端子M2と端子Nを接続することで実現できる。
FIG. 10 shows an embodiment of the
所望の最小遅延時間単位Td、入力側の端子Mの個数xを決定することができ、Tdは一定の場合に限らず、それぞれ異なる値にすることができる。この構成により、入力Pからの信号に対し、任意の遅延をもった信号を生成することができる。 The desired minimum delay time unit Td and the number x of the terminals M on the input side can be determined, and Td is not limited to a fixed value but can be set to different values. With this configuration, it is possible to generate a signal having an arbitrary delay with respect to the signal from the input P.
<動作の説明>
図11に記録データと図9の回路の各部の信号波形の関係を示す。図11の(b)は記録データ、(c)、(d)は遅延パルスPa,Pb、(e)は出力パルスである。そして図11の(a)がトラック上に形成されるマークとスペースである。この例では、マークa1に対して出力パルスが2個対応しているが、マーク長によっては、出力パルス1個であってもよい。
<Description of operation>
FIG. 11 shows the relationship between the recording data and the signal waveform of each part of the circuit of FIG. In FIG. 11, (b) is recording data, (c) and (d) are delay pulses Pa and Pb, and (e) are output pulses. FIG. 11A shows marks and spaces formed on the track. In this example, two output pulses correspond to the mark a1, but one output pulse may be used depending on the mark length.
先に示した通り、記録データとしての入力Pに対しパルス遅延回路101Aは遅延時間Taを設定されており、パルス遅延回路101BはTbの遅延時間を設定されている。これらの波形より任意の出力Qを得ることが可能である。この遅延時間の設定は、制御信号により設定されるもので、必要に応じて任意に可変可能である。
As described above, the delay time Ta is set in the
パルス遅延回路101A、101Bから出力された遅延パルスPa,Pbはラッチ回路103のセット、リセット端子に入力されるので、ラッチ回路103からは、パルス幅(Tb−Ta)の出力パルスが得られる。この出力パルスが、レーザーダイオード駆動時間設定パルスに使用される。
Since the delay pulses Pa and Pb output from the
<情報記録再生装置(光ディスクドライブ)の構成例>
図12は本発明が適用された情報記録再生装置(光ディスクドライブ)の構成例を示すブロック図である。この情報記録再生装置(光ディスクドライブ)は、図1の光記録装置と基本構成は同じであり、光ディスク1に対して情報の記録及び再生を行うものである。光ディスク1は、同心円状、又は螺旋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、グループ又はランドの一周をトラックと呼ぶ。
<Configuration example of information recording / reproducing apparatus (optical disc drive)>
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration example of an information recording / reproducing apparatus (optical disc drive) to which the present invention is applied. This information recording / reproducing apparatus (optical disk drive) has the same basic configuration as that of the optical recording apparatus of FIG. The
ユーザデータはこのトラック(グルーブのみ又はグルーブ及びランド)に沿って、記録マークとして記録される。記録マークは、強度変調されたレーザー光がトラックに照射されることで形成される。データの再生時は、記録時より弱いリードパワー(read power)のレーザー光がトラックに沿って照射され、トラック上にある記録マークからの反射光の強度の変化が検出される。この反射光の強度変化は光検出器により電気信号に変換される。記録されたデータの消去は、前記リードパワーより強いイレースパワー(erase power)のレーザー光がトラックに沿って照射され、そして記録層が結晶化されることで実現される。 User data is recorded as recording marks along this track (groove only or groove and land). The recording mark is formed by irradiating the track with intensity-modulated laser light. At the time of data reproduction, laser light having a lower read power than that at the time of recording is irradiated along the track, and a change in the intensity of reflected light from the recording mark on the track is detected. The intensity change of the reflected light is converted into an electric signal by the photodetector. Erasing the recorded data is realized by irradiating a laser beam of erase power stronger than the read power along the track and crystallizing the recording layer.
光ディスク1はスピンドルモータ63によって回転駆動される。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提供される。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。この回転角信号を用いることでスピンドルモータ63の回転角度及び回転数がスピンドルモータ制御回路64により判断される。
The
光ディスク1に対する情報の記録、再生は、光ヘッド65によって行われる。光ヘッド65はギアとスクリューシャフトを介して送りモータ67に連結されており、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1の半径方向に移動する。
Information is recorded on and reproduced from the
光ヘッド65には、図示しないワイヤ或いは板バネによって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(レンズの光軸方向)への移動が可能で、又駆動コイル71の駆動によりトラッキング方向(レンズの光軸と直交する方向)への移動が可能である。
The
レーザー変調制御回路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(レーザ素子駆動パルス)をレーザーダイオード(レーザーダイオード)79に提供する。
The laser
フォトダイオードにより構成されるFM−PD95はそれぞれレーザーダイオード79が発生するレーザー光の一部をハーフミラー96により一定比率だけ分岐し、光量つまり照射パワーに比例した受光信号をそれぞれ検出し、検出信号をレーザー変調制御回路75に供給する。レーザー変調制御回路75はFM−PD95の受光信号を参照しながら、CPU90により設定された再生時レーザーパワー、記録時レーザーパワー及び消去時レーザーパワーで発光するように、レーザーダイオード79を制御する。
Each FM-
レーザーダイオード79はレーザー変調制御回路75から供給される駆動パルスに応じてレーザー光を発生する。レーザーダイオード79から発せられるレーザー光は、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1上に照射される。光ディスク1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、波長選択プリズム101を通って、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。
The
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、レーザー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、及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。
The photodetector 84 is composed of, for example, four-divided photodetection cells, and detection signals from these photodetection cells are output to the
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、レーザー光が光ディスク1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。
The focus error signal FE is supplied to the
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。これによりレーザー光が光ディスク1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。
The tracking error signal TE is supplied to the
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、記録マークなどからの反射光の変化が反映される。記録マークは記録情報に対応するマークであり、光ディスク1のトラック上に形成されている。よって全加算信号RF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。
By performing the focus servo and the tracking servo, a change in reflected light from a recording mark or the like is reflected in the full addition signal RF of the output signal of each light detection cell of the light detector 84. The recording mark is a mark corresponding to the recording information and is formed on the track of the
上記トラック制御回路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内の所定位置近傍に位置するよう送りモータ67つまり光ヘッド65が制御される。
When the
スピンドルモータ制御回路64、送りモータ制御回路68、レーザー制御回路73、PLL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89を介してCPU90によって制御される。CPU90はインタフェース回路93を介してホスト装置94から提供される動作コマンドに従って、この記録再生装置を総合的に制御する。又CPU90は、RAM91を作業エリアとして使用し、不揮発メモリNV−RAM99に記録された装置個体毎のパラメータを適宜参照し、ROM92に記録された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。
A spindle
<レーザー変調回路75>
次に図13はレーザー変調制御回路75の構成例をさらに詳しく示すブロック図である。このレーザー変調回路は大きく分けると3つの部分、つまり形生成成部、APC演算部、制御部に分類することができる。波形生成部は、記録クロックと記録データから記録波形を生成しそれに対応した電流源の切り替えを行う部分である。APC演算部は、記録時及び再生時にCPU90から指令された照射パワーになるようレーザーダイオード79への電流を制御する部分である。制御部は、信号バス89からの制御信号を解釈しレーザー変調制御回路の制御を行う部分である。
<
Next, FIG. 13 is a block diagram showing a configuration example of the laser
また別の機能ブロック毎に分類すると、記録パルス出力部75Aと、前記記録パルスの間に一定バイアス電流を出力するバイアス電流出力部75Bと、再生時の一定照射パワーを得る再生用電流出力部75Cと、前記記録パルスの間の前記一定バイアス電流に高周波信号を重畳する高周波重畳部75Dに分類することができる。高周波重畳部75Dは、高周波信号の始端と、終端の電流値が前記一定バイアス電流値に一致するように制御される(この機能については後でさらに詳しく説明する)。また、消去時パワーを得る消去用電流出力部が設けられてもよい。なお、バイアス電流出力部75Bは、再生用電流出力部、消去用電流出力部を兼用してもよい。
Further, when classified into different functional blocks, a recording
APC演算部は、再生用電流出力部75C、バイアス電流出力部75Bに付帯している。
The APC calculation unit is attached to the reproduction
再生時においては、モニタ光検出器95からの受光信号は、雑音除去のためのLPF7503を介して、再生時の状態を保持するためのサンプルホールド回路(S/H)7506に入力されサンプリングされる。一方、読み取りAPC指令回路7518には、CPU90から信号バス89を経由して入力される制御信号に含まれる読み取り照射パワー情報が設定されている。比較アンプ7523は、サンプルホールド回路(S/H)7506からのサンプル値と、読み取りAPC指令回路7518からの読み取り照射パワー情報(APC指令値)とを比較し、その差分に応じて電流源7541を制御する。これにより、レーザーダイオードの駆動電流が制御され、その発光強度は、設定された読み取り照射パワーに一致するように制御される。読み取り用のスイッチ7545は、主に再生時にオンされる。
At the time of reproduction, the received light signal from the
記録時においては、マークとマークの間のスペースでのモニタ光検出器95からの受光信号がサンプルホールド回路(S/H)7505に取り込まれる。一方、バイアスAPC指令回路7516には、CPU90から信号バス89、内部バス7502を経由して与えられる制御信号に含まれるスペース部照射パワー情報が設定されている。比較アンプ7522は、サンプルホールド回路(S/H)7505からのサンプル値と、バイアスAPC指令回路7516からのスペース部照射パワー情報(APC指令値)とを比較し、その差分に応じて電流源7540を制御する。これにより、レーザーダイオードの駆動電流が制御され、その発光強度は、設定されたスペース部照射パワーに一致するように制御される。スペース用のスイッチ7545は、記録パルスの間(スペースの期間)でオンされる。
At the time of recording, the light reception signal from the
なお、このとき、モニタ光検出器95の帯域制限によるローパスフィルタ効果で、サンプルホールド回路(S/H)7505へは高周波重畳が平均化された波形が入力される。
At this time, a waveform in which high frequency superposition is averaged is input to the sample-and-hold circuit (S / H) 7505 due to the low-pass filter effect due to the band limitation of the
なお、APC演算はレーザー変調制御回路75の比較アンプによる他に、CPU90の演算により実施する方法もある。その場合は、CPU90がサンプルホールド回路7505もしくはサンプルホールド回路7506の出力を入力切替スイッチ7513により切り替えてAD変換器7507へ入力してアナログデジタル変換し、その情報を内部バス7502,信号バス89を通じて取得し、演算によりLD駆動電流を演算する。演算したLD駆動電流値はバイアスAPC指令回路7516またはAPC指令回路7518に設定され、比較アンプを通さずに電流源7540もしくは電流源7541へ伝達される。
In addition to the comparison amplifier of the laser
波形生成部は、PLL回路7508、変調回路7509、高周波重畳回路7548から構成されている。PLL回路7508は記録クロックを受信して変調回路7509に必要なタイミング信号を生成する。変調回路7509は記録データを解釈して内部バス7502により設定された制御信号に従って記録波形を生成し、各電流源のオンオフ(ON/OFF)を示す電流源制御信号に分解する。電流源制御信号は、それぞれスイッチ7543、7544へ供給され、それにしたがって各電流源出力がオンオフ(ON/OFF)されることにより、LD駆動電流の強弱が発生し、記録時照射パワーの強度変調が達成される。
The waveform generation unit includes a PLL circuit 7508, a
スイッチ7545は、主に再生時のみオンになる電流源のスイッチであり、信号バス89、内部バス7502からの制御信号に含まれる記録・再生切り替え信号により制御回路7510がオンオフ制御を行う。
The
高周波重畳回路7548は、概ね100MHzから1GHzまでの範囲の振幅と周波数の正弦波を出力する。この振幅と周波数は、内部バス7502により設定された制御信号により決定される。そして、変調回路7509により制御されたスイッチ7547により、高周波重畳回路7548の出力電流が制御され、ダイオード駆動電流に対して、間欠的な高周波電流の重畳が行われる。の高周波電流の重畳は、主に再生時のみ実行される。
The high
スイッチ7543は、差動トランジスタT1,T2を有する。差動トランジスタT1,T2のベースは共通接続された後、スイッチSW1,電流源Isを介して接地されている。一方の差動トランジスタT1のコレクタは、負荷ダイオードD1を介して電源ラインに接続されている。また他方の差動トランジスタT2のコレクタは、レーザーダイオードLDに接続されている。差動トランジスタT1,T2のベースには、変調回路7509からの位相が反転関係にある第1、第2の制御信号がそれぞれ供給される。またスイッチSW1には、変調回路7509からピーク電流タイミング制御信号が供給されている。さらに電流源Isには、その電流量を制御する電流指令値が供給されている。電流指令値は、ピークAPC設定回路7515から出力されている。ピークAPC設定回路7515には、CPU90から信号バス89、内部バス7502を経由して与えられる制御信号に含まれるピーク照射パワー情報が設定されている。
The switch 7543 includes differential transistors T1 and T2. The bases of the differential transistors T1 and T2 are connected in common and then grounded via the switch SW1 and the current source Is. The collector of one differential transistor T1 is connected to the power supply line via a load diode D1. The collector of the other differential transistor T2 is connected to the laser diode LD. The bases of the differential transistors T1 and T2 are respectively supplied with first and second control signals whose phases are inverted from the
<変調回路75において工夫された他の例>
本発明の装置は、記録パルスとして短パルスを使用している。このために、モニタ用光電変換素子の応答がパルスに対して遅く、瞬時値を取得することが困難、パルスのデューティ比が小さいため、ピークパワーに対する平均値が小さくなり、平均値のSN比が低下するなどの問題がある。
<Another example devised in the
The apparatus of the present invention uses short pulses as recording pulses. For this reason, the response of the photoelectric conversion element for monitoring is slow with respect to the pulse, it is difficult to obtain an instantaneous value, and since the pulse duty ratio is small, the average value with respect to the peak power is small, and the SN ratio of the average value is There are problems such as lowering.
そこで、記録パルス出力部75Aには次のような工夫が施されている。図14は、図13に示した記録パルス出力部75Aの構成を示している。制御信号はピークAPC設定回路7515に入力される。FM−PD95の受光信号は、減算器7551に入力される。減算器7551の出力は、積分器7552で積分される。積分器7552の出力はサンプルホールド回路7553にてサンプリングされる。サンプリングホールド回路7553の出力は比較アンプ7554の一方端に入力される。この比較アンプ7554の他方の入力端にはピークAPC設定回路7515の出力が入力されている。比較アンプ7554から出力された差分信号は、先の電流源Isの電流量を制御する制御信号として用いられる。電流源Isの電流量は、結果的にはピークAPC設定回路7515で設定された値に等しくなるように引き込まれる。
Therefore, the following devices are applied to the recording
記録時においては、スペース部でのFM−PD95からの受光信号は積分器7552へ入力される。積分器7552、サンプルホールド回路7553は、特定(1つまたは複数種類)のパルス長のレーザー光、あるいは特定(1つまたは複数種類)の記録マーク長を提供できる光強度のレーザー光について、FM−PD95の出力を積分し、その積分値を目標値として、駆動電流の強さを制御する。すなわち、積分器7552は、変調回路7509により生成される積分ゲート信号の出力期間だけ積分を行う。積分器7552の出力は、サンプルホールド回路(S/H)7553へ入力され、積分ゲート信号終了時の値を保持する。なお、目標値は、2以上の積分結果を平均化して設定されてもよいことはいうまでもない。
At the time of recording, the light reception signal from the FM-
ところで、積分器7552は、入力の直流オフセットを積算するため、直流オフセットの存在または変動が大きな出力誤差を生む場合がある。そこで、入力の直流オフセットを除去する回路を設けることが好適である。その例を示す。
Incidentally, since the
基本的には積分器7552の前にオフセット検出用(の前段)の積分器7556を含む回路を設け、オフセット検出用積分器7556に積分ゲート信号を入力すると、制御回路7510(CPU90)から積分ゲート信号が供給されている間だけ、FM−PD95から入力される受光信号が積分され、そうでないとき(受光信号非入力時)は、積分値がゼロに初期化される。
Basically, a circuit including an
以下、積分器7556の出力は、サンプルホールド回路(S/H)7557へ入力され、積分ゲート信号終了時の値を保持する。
Hereinafter, the output of the
直流オフセットを除去するためには、光ディスク1への情報の記録あるいは光ディスクからの情報の再生に先立って(主に電源投入後の初期化動作時に)、LD79を駆動していない状態で、積分器(前段の積分器)7556で積分を開始し、一定時間経過後、積分ゲート信号出力を止めるというシーケンスが有益である。
In order to remove the DC offset, the integrator is operated in a state where the
従って、積分器7556には、一定時間(積分ゲインK(7555)によって決まる時定数10倍以上)経過後には、LD79を駆動していない状態の受光信号出力(入力オフセット)が蓄積される。このオフセットは、減算器7551でキャンセルされる。
Therefore, the
図15(a)〜図15(d)は、それぞれ、記録データ、記録光パルス(短パルス)、積分ゲート信号、積分器出力を示している。特定のマーク長(ML1)のときのみ積分を行なっている。積分対象とするマーク長は、CPU90により設定される。
FIGS. 15A to 15D show recording data, a recording light pulse (short pulse), an integration gate signal, and an integrator output, respectively. Integration is performed only for a specific mark length (ML1). The mark length to be integrated is set by the
さらに別の例として、図16(a)-図16(f)に示すように、記録パルスの長短に関係なく記録パルス部分の積分を行い、その積分値の平均値を観測して、記録パルス電流値を一定に保つように制御する方法も好適である。図16(a)−図16(f)はそれぞれ、記録データ、記録光パルス、積分ゲート信号、積分器出力、サンプルーホールド回路(S/H)7553の出力、さらにたとえば平均化したローパスフィルタ出力である。 As yet another example, as shown in FIGS. 16 (a) to 16 (f), the recording pulse portion is integrated regardless of the length of the recording pulse, and the average value of the integrated values is observed to record the recording pulse. A method for controlling the current value to be constant is also suitable. FIGS. 16A to 16F respectively show recording data, a recording light pulse, an integration gate signal, an integrator output, an output of a sample-and-hold circuit (S / H) 7553, and an averaged low-pass filter output, for example. It is.
この場合は、サンプルホールド回路(S/H)7553と比較アンプ7554との間に平均化処理のための回路、例えばローパスフィルタ(LPF)を挿入することで、容易に実現できる。
In this case, it can be easily realized by inserting a circuit for averaging processing, for example, a low-pass filter (LPF) between the sample hold circuit (S / H) 7553 and the
<デューティ比が低いサブナノクラスのパルスレーザー光を得る際に消費電力を低減可能な対策>
先に説明したようにピークスイッチ7543は、図17に改めて示すように、差動トランジスタT1,T2を有する。差動トランジスタT1,T2のベースは共通接続された後、スイッチSW1,電流源Isを介して接地されている。一方の差動トランジスタT1のコレクタは、ダミーの負荷ダイオードD1を介して電源ラインに接続されている。また他方の差動トランジスタT2のコレクタは、レーザーダイオードLDに接続されている。なお、スイッチSW1や電流源Isは、通常半導体素子により構成されているが、単純化のため、ここでは模式的に示す。また、負荷ダイオードD1の電流電圧特性は、レーザーダイオードLDの特性に近いことが望ましい。
<Measures that can reduce power consumption when obtaining sub-nano class pulsed laser light with a low duty ratio>
As described above, the peak switch 7543 has differential transistors T1 and T2 as shown again in FIG. The bases of the differential transistors T1 and T2 are connected in common and then grounded via the switch SW1 and the current source Is. The collector of one differential transistor T1 is connected to the power supply line via a dummy load diode D1. The collector of the other differential transistor T2 is connected to the laser diode LD. Note that the switch SW1 and the current source Is are normally configured by semiconductor elements, but are schematically illustrated here for the sake of simplicity. Further, it is desirable that the current-voltage characteristic of the load diode D1 is close to the characteristic of the laser diode LD.
トランジスタT2には、入力P、トランジスタT1には、入力/P(Pの反転信号)が、それぞれ入力される。なお、入力P、/Pは、2値の電圧入力であり、相補的な関係がある。 An input P is input to the transistor T2, and an input / P (an inverted signal of P) is input to the transistor T1. The inputs P and / P are binary voltage inputs and have a complementary relationship.
スイッチSW1には、入力Sが供給される。入力Sも2値の電圧入力であり、図18に示すように、電圧がHighレベルのときにスイッチSW1に電流が通じ、Lowレベルのときは、スイッチSW1は開放され電流が流れない。 An input S is supplied to the switch SW1. The input S is also a binary voltage input. As shown in FIG. 18, when the voltage is at a high level, a current passes through the switch SW1, and when it is at a low level, the switch SW1 is opened and no current flows.
しかしながら、スイッチSW1により電流をオン/オフすることは、駆動回路の電源に電流の脈動を生じることに他ならず、電源や途中の配線経路に存在する図示しない寄生インダクタンスの影響が顕著になることにより、立ち上がり時間/立ち下がり時間が1ns程度の高速の電流のオン/オフを行うことができないが知られている。 However, turning the current on / off by the switch SW1 causes pulsation of the current in the power supply of the drive circuit, and the influence of parasitic inductance (not shown) existing in the power supply and the wiring path on the way becomes remarkable. Therefore, it is known that a high-speed current having a rise time / fall time of about 1 ns cannot be turned on / off.
このため、図18に示すような、入力P、/P、Sにより、電流I(電流源)、ia(レーザーダイオードの駆動電流)、ib(ダミー負荷への電流)を得ている(LDへ電流パルスを発生させるときは、下記の順序で入力を与える)。 Therefore, currents I (current source), ia (laser diode drive current), and ib (current to the dummy load) are obtained from inputs P, / P, and S as shown in FIG. 18 (to LD). When generating current pulses, give inputs in the following order):
すなわち、
1)入力PをLowレベルからHighレベルへ、/P(反転)をHighレベルからLowレベルへを変化させる前に、入力SをHighレベルとし(SW1をONして)、電流Iを流し始める。
That is,
1) Before changing the input P from the Low level to the High level and changing / P (inversion) from the High level to the Low level, the input S is set to the High level (SW1 is turned on), and the current I starts to flow.
続いて、
2)電流Iが安定する時間を待ち、入力PをLowレベルからHighレベルへ、/PをHighレベルからLowレベルへ変化させ、LDへ電流iaを流す。
continue,
2) Wait for a time for the current I to stabilize, change the input P from the low level to the high level, change / P from the high level to the low level, and flow the current ia to the LD.
以下、
3)必要なパルス幅時間だけ経過した時点で、入力PをHighレベルからLowレベルへ、/PをLowレベルからHighレベルへ変化させ、LDへの電流iaを止める(ダミー負荷D1に電流ibが流れる)。それと同時に、または電流iaが止まるまでの経過時間を待った後で、入力SをHighレベルからLowレベルとし、電流Iを止める。
Less than,
3) When the necessary pulse width time elapses, the input P is changed from High level to Low level, / P is changed from Low level to High level, and the current ia to the LD is stopped (the current ib is supplied to the dummy load D1). Flowing). At the same time, or after waiting for an elapsed time until the current ia stops, the input S is changed from the High level to the Low level, and the current I is stopped.
このように、立ち上がり時間の遅いスイッチSW1を用いて、電流Iを先に流しはじめ、それに引き続いて変化の早いトランジスタT2(LD駆動)、T1(ダミー負荷)による電流のスイッチングを起こすことにより、LDへの駆動電流の立ち上がり時間/立ち下がり時間を犠牲にすることなく、ダミー負荷ダイオードD1へ電流が流れる時間を少なくできる。 In this way, by using the switch SW1 having a slow rise time, the current I starts to flow first, and subsequently the switching of the current by the transistors T2 (LD drive) and T1 (dummy load) whose changes are fast is caused to occur. Without sacrificing the rise time / fall time of the drive current to, the time during which current flows to the dummy load diode D1 can be reduced.
たとえば、4ns周期で500psのパルス幅を発生させる場合、スイッチ(SW)5を用いない場合は、3.5nsの間、ダミー負荷ダイオードD1に電流が流れていたが、図に示した方法によれば、スイッチSW1をどれくらい前に立ち上げるか(余裕時間)に依存するが、ダミー負荷ダイオードD1に電流が流れる時間を1ns程度に抑えることができ、消費電力を70%程度、抑制できる。 For example, when generating a pulse width of 500 ps with a period of 4 ns, when the switch (SW) 5 is not used, a current flows through the dummy load diode D1 for 3.5 ns. For example, although it depends on how long the switch SW1 is raised (margin time), the time for the current to flow through the dummy load diode D1 can be suppressed to about 1 ns, and the power consumption can be suppressed by about 70%.
また、このような性質は、Duty比(ON時間の割合)が1:1(50:50)よりも小さく、例えば10%(1:9)程度で、数ns周期で、立ち上がり時間の早いパルス発光が必要な「サブナノパルス記録」に好適である。 Further, such a property is a pulse whose duty ratio (ON time ratio) is smaller than 1: 1 (50:50), for example, about 10% (1: 9), and has a fast rise time in a period of several ns. It is suitable for “sub-nanopulse recording” that requires light emission.
なお、図17では、トランジスタT1,T2にNPNトランジスタを使用し、レーザーダイオードLDおよびダミー負荷ダイオードD1をアノードコモン接続とした例であるが、PNPトランジスタを用いて、カソードコモン接続にて回路を構成することも可能である。 FIG. 17 shows an example in which NPN transistors are used for the transistors T1 and T2, and the laser diode LD and the dummy load diode D1 are connected to the anode common connection. However, the circuit is configured with the cathode common connection using the PNP transistor. It is also possible to do.
また、電界効果トランジスタを用いても同様に駆動できることはいうまでもない。さらに、LD、ダミー負荷ダイオードD1は、ダイオードである必要は無く、抵抗やその他の素子を負荷として使用することも可能である。 Needless to say, even if a field effect transistor is used, it can be driven in the same manner. Furthermore, the LD and the dummy load diode D1 do not have to be diodes, and it is also possible to use resistors and other elements as loads.
この回路および駆動方法によれば、デューティ比が低いサブナノクラスのパルスレーザー光を得る際に消費電力が、現状の駆動方式に比較して大幅に低減可能となる。これにより、発光素子またはその周辺における発熱が大幅に低減される。 According to this circuit and driving method, power consumption can be greatly reduced when obtaining a sub-nano class pulse laser beam with a low duty ratio as compared with the current driving method. Thereby, the heat generation in the light emitting element or its periphery is greatly reduced.
なお、「サブナノパルス(短パルス)記録」においては、光ディスク(情報記録媒体)に記録される記録マーク列の1つひとつであるマーク長に対してレーザーの発光時間が10%を切る(1%−10%)ようなレーザーのパルス発光が行われるため、レーザ光の記録時のパワーの平均値は、再生時のパワーを下回ることがある。 In “sub-nanopulse (short pulse) recording”, the laser emission time is less than 10% (1%) with respect to the mark length which is one of the recording mark rows recorded on the optical disc (information recording medium). −10%), the average power value at the time of recording the laser beam may be lower than the power at the time of reproduction.
一方で、記録媒体としての光ディスクの材質により、マーク部とスペース部の反射率差が低いものがある。このため、みかけ上のコントラストを向上させるため、情報記録が行なわれた状態のとき、マーク部またはスペース部の反射率が2%程度まで下がるようにした記録媒体が開発されている。 On the other hand, depending on the material of the optical disk as the recording medium, there is a material with a low difference in reflectance between the mark portion and the space portion. Therefore, in order to improve the apparent contrast, a recording medium has been developed in which the reflectance of the mark portion or the space portion is lowered to about 2% when information recording is performed.
このような記録媒体への情報記録に、サブナノパルスによる記録方法を適用した場合、記録中に光ヘッド内の光検出器に戻ってくる平均光量が極めて小さくなる。このため検出信号の信号品位が著しく劣化し、そこから誤差信号を得て対物レンズを記録層の所定位置にとどめる動作(フォーカス・トラッキングサーボ)が不可能になることがある。 When a recording method using sub-nanopulses is applied to information recording on such a recording medium, the average amount of light returning to the photodetector in the optical head during recording becomes extremely small. For this reason, the signal quality of the detection signal is remarkably deteriorated, and an operation (focus / tracking servo) in which an error signal is obtained therefrom and the objective lens is kept at a predetermined position of the recording layer may be impossible.
そこで記録パルス間(スペース部の期間)に高周波信号を重畳することにより平均光量を上げて、サブナノパルスによる記録を行いながら、かつ、正常にフォーカストラッキングサーボを実行できるようにした情報記録再生装置としている。 Therefore, as an information recording / reproducing device that can increase the average light intensity by superimposing high-frequency signals between recording pulses (the period of the space part), and perform focus tracking servo normally while performing recording by sub-nanopulses. Yes.
上記したようにこの発明によると、記録クロック周波数に無関係にパルスの幅と遅延量を決定できる記録波形生成が可能になったことにより、短パルス記録のように低い記録クロック周波数から高い記録クロック周波数まで一定でかつ非常に短いパルスを発生させることが容易になった。 As described above, according to the present invention, it is possible to generate a recording waveform that can determine the pulse width and the delay amount regardless of the recording clock frequency. It became easy to generate constant and very short pulses.
従来、情報の高倍速記録において記録クロック周波数に比例したパルス幅をもつ波形を生成し、記録を行うのが一般的であった。しかしそれと異なり、サブナノパルス記録においては倍速が上がっても、パルス幅が一定の記録パルス(1ns)で記録が可能である。そのため、従来の手法だと、所望の記録パルスを得るためには、低倍速のときは記録クロックを高い分解能で分解することが必要である、しかし高倍速のときは記録クロックを低い分解能で分解しても構わない。このように低倍速と高倍速のときで、記録クロックの分解能を異ならせることが必要となり、これに対応する回路設計は大きな負担となる。 Conventionally, in high-speed recording of information, it has been common to generate and record a waveform having a pulse width proportional to the recording clock frequency. However, in contrast, in sub-nanopulse recording, recording can be performed with a recording pulse (1 ns) having a constant pulse width even if the speed is increased. Therefore, with the conventional method, in order to obtain the desired recording pulse, it is necessary to decompose the recording clock at high resolution at low speed, but at high speed, the recording clock is decomposed at low resolution. It doesn't matter. As described above, it is necessary to change the resolution of the recording clock between the low speed and the high speed, and a circuit design corresponding to this becomes a heavy burden.
従来、パルス遅延回路にあたる部分にリングオシレータが置かれ、位相分割を行い、それぞれの出力からRSラッチにより、記録波形を生成していた。 Conventionally, a ring oscillator is placed at a portion corresponding to a pulse delay circuit, phase division is performed, and a recording waveform is generated from each output by an RS latch.
図19に単純化したリングオシレータの回路図を示す。一例として、サブナノパルス記録により、HD DVDに記録を行う場合を考える。最短マークの2T(Tはマークの単位となる長さ)を書き込む際、1Tのパルスで書き込める。1倍速では記録クロック周波数が32.4MHz、記録に必要な1Tは約16nsとなる。対して8倍速では記録クロック周波数が259.2MHz、記録に必要な1Tは約2ns(=16/8)となる。40分割のリングオシレータを用いた回路で、1nsの記録パルスを生成するとき、8倍速の場合は1Tを40分割すると50ps(=2ns/40)になるので1ns(=50×20)のパルス生成には問題ないが、1倍速の場合、1Tを40分割すると400ps(=16ns/40)となるため、1nsのパルスを生成することができない。このように倍速によって必要な分解能が異なる。 FIG. 19 shows a circuit diagram of a simplified ring oscillator. As an example, consider the case of recording on an HD DVD by sub-nanopulse recording. When writing 2T of the shortest mark (T is a length as a mark unit), writing can be performed with a pulse of 1T. At 1 × speed, the recording clock frequency is 32.4 MHz, and 1T required for recording is about 16 ns. On the other hand, at 8 × speed, the recording clock frequency is 259.2 MHz, and 1T required for recording is about 2 ns (= 16/8). When a 1 ns recording pulse is generated by a circuit using a 40-division ring oscillator, in the case of 8 × speed, 1T is divided into 40 and 50 ps (= 2 ns / 40), so 1 ns (= 50 × 20) is generated. However, in the case of 1 × speed, if 1T is divided into 40, 400 ps (= 16 ns / 40) is obtained, and thus a 1 ns pulse cannot be generated. Thus, the required resolution varies depending on the double speed.
また、記録クロックの分割数にも限界があるため、所望のパルスを生成できないという問題も考えられる。本回路はこれを解決するものである。 In addition, since the number of divisions of the recording clock is limited, there may be a problem that a desired pulse cannot be generated. This circuit solves this.
上記の説明において、変調回路7509の内部回路としては、図9に1つの回路を示した。しかし変調回路5509の内部には、図9に示した回路と同様な回路が複数設けられており、それぞれ目的に応じた位相の出力パルスを生成している。
In the above description, FIG. 9 shows one circuit as the internal circuit of the
図20には、変調回路5509の内部の例を示している。即ち、101A1,101B1は第1、第2のパルス遅延回路であり、103−1がラッチ回路である。また101A2,101B2は第1、第2のパルス遅延回路であり、103−2がラッチ回路である。さらに101Am,101Bmは第1、第2のパルス遅延回路であり、103−mがラッチ回路である。さらにまた101An,101Bnは第1、第2のパルス遅延回路であり、103−nがラッチ回路である。 FIG. 20 shows an example of the inside of the modulation circuit 5509. That is, 101A1 and 101B1 are first and second pulse delay circuits, and 103-1 is a latch circuit. Further, 101A2 and 101B2 are first and second pulse delay circuits, and 103-2 is a latch circuit. Further, 101Am and 101Bm are first and second pulse delay circuits, and 103-m is a latch circuit. Furthermore, 101An and 101Bn are first and second pulse delay circuits, and 103-n is a latch circuit.
各ラッチ回路103−1,103−2,103−m、103−nの出力は、分配器104にて分配され、図13に示した適切なスイッチ、或いは制御端子に供給されている。各パルス遅延回路に対しては、CPUから制御信号が与えられ、遅延量が設定されている。したがって、各各ラッチ回路103−1,103−2,103−m、103−nからは所望の位相、およびパルス幅の出力が得られる。またCPUは、分配器104の選択動作も制御することができる。なお、レーザーダイオードを制御するためのパルスは、記録データを基本にして生成した。しかし、他のスイッチは、PLL回路7508から得たクロックに基づいて作成してもよいことは勿論である。
The outputs of the latch circuits 103-1, 103-2, 103-m, and 103-n are distributed by the
なお、この発明は、上記実施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、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合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。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Further, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, you may combine suitably the component covering different embodiment.
101A,101B・・・パルス遅延回路、103・・・ラッチ回路、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…レーザー変調制御回路,75A…記録パルス出力部,75B…バイアス電流出力部,75C…再生用電流出力部,75D…高周波重畳部,76…PLL制御回路,78…データ再生回路,79…レーザーダイオード,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,7502…内部バス,7505705…サンプルホールド回路,7506…サンプルホールド回路,7507…AD変換器,7508…PLL回路,7509…変調回路,7510…制御回路,7513…入力切替スイッチ,7516,7518…APC指令回路,7520…バイアス指令回路,7522,7523…比較アンプ,7523…比較アンプ,7543,7544,7545,7546,7547…スイッチ,7548…高周波重畳回路。
101A, 101B ... Pulse delay circuit, 103 ... Latch circuit, 62 ... Error correction circuit, 63 ... Spindle motor, 63A ... Rotary encoder, 64 ... Spindle motor control circuit, 65 ... Optical head, 67 ... Feed motor, 68... Feed motor control circuit, 70... Objective lens, 71 and 72... Drive coil, 75... Laser modulation control circuit, 75 A. High-
Claims (7)
記録データを第1と第2のパルス遅延回路に入力すること、
前記第1と第2のパルス遅延回路に対してそれぞれの遅延量を設定する第1と第2の制御信号を入力すること、
前記第1と第2の遅延回路から得られる第1と第2の遅延パルスによりラッチ回路のセット・リセットを行うこと、
前記ラッチ回路の出力を前記レーザーダイオード駆動時間設定パルスとして出力すること
を含むことを特徴とする光記録パルス生成方法。 As a generation method of the laser diode drive time setting pulse,
Inputting the recording data to the first and second pulse delay circuits;
Inputting first and second control signals for setting respective delay amounts to the first and second pulse delay circuits;
Performing set / reset of the latch circuit by the first and second delay pulses obtained from the first and second delay circuits;
Outputting the output of the latch circuit as the laser diode drive time setting pulse. An optical recording pulse generating method comprising:
前記第1と第2のパルス遅延回路に対してそれぞれの遅延量を設定する第1と第2の制御信号を入力する制御部と、
前記第1と第2の遅延回路から得られる第1と第2の遅延パルスによりセット・リセットされるラッチ回路と、
前記ラッチ回路の出力によりスイッチングされてレーザーダイオードを駆動するスイッチを含むことを特徴とする光記録パルス生成装置。 First and second pulse delay circuits to which recording data is input;
A control unit for inputting first and second control signals for setting respective delay amounts to the first and second pulse delay circuits;
A latch circuit that is set and reset by first and second delay pulses obtained from the first and second delay circuits;
An optical recording pulse generating device comprising a switch that is switched by an output of the latch circuit to drive a laser diode.
前記レーザー変調制御回路は、前記記録用パルスとして前記レーザーダイオードに緩和振動を生じせしめる短パルスを出力する変調回路を含み、
前記変調回路は、
記録データが入力される第1と第2のパルス遅延回路と、
前記第1と第2のパルス遅延回路に対してそれぞれの遅延量を設定する第1と第2の制御信号を入力する制御部と、
前記第1と第2の遅延回路から得られる第1と第2の遅延パルスによりセット・リセットされるラッチ回路と、
前記ラッチ回路の出力によりスイッチングされてレーザーダイオードを駆動するスイッチを有することを特徴とする情報記録再生装置。 In an information recording / reproducing apparatus having a laser modulation control circuit for recording and reproducing information to and from an optical disk by an optical head, the optical head giving a recording pulse to a laser diode,
The laser modulation control circuit includes a modulation circuit that outputs a short pulse that causes relaxation oscillation in the laser diode as the recording pulse,
The modulation circuit includes:
First and second pulse delay circuits to which recording data is input;
A control unit for inputting first and second control signals for setting respective delay amounts to the first and second pulse delay circuits;
A latch circuit that is set and reset by first and second delay pulses obtained from the first and second delay circuits;
An information recording / reproducing apparatus comprising a switch that is switched by an output of the latch circuit to drive a laser diode.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2008138393A JP2009289302A (en) | 2008-05-27 | 2008-05-27 | Optical recording pulse generation method, its device, and information recording/reproducing device |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2009289302A true JP2009289302A (en) | 2009-12-10 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012151746A (en) * | 2011-01-20 | 2012-08-09 | Anritsu Corp | Electrical short pulse generation device and optical pulse generation device using the same |
-
2008
- 2008-05-27 JP JP2008138393A patent/JP2009289302A/en not_active Withdrawn
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