JPH0512673A - 光デイスク装置の高密度記録再生方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 信号Ｓ／Ｎの劣化無しに高密度化できる他、
見かけ上の光スポット径をコントロールでき、再生専用
や、相変化方式に対しても対応可能な、高密度記録再生
を実現する。 【構成】 温度依存性のある光透過率可変媒体層を、情
報記録層の上に設け、盤面上の光スポットにおける光ス
ポット進行方向の後方部分が温度の高いことを利用し
て、見かけ上の光スポット径を小さくした。また、記録
再生時においては、温度依存性光透過率可変媒体の光透
過率が低い部分の反射率が、光透過率が高い部分の反射
率に較べて、十分に低いことを利用して、光ヘッド内の
ディスクからの反射光をモニターする光検知器の受光量
が常に一定になるよう、出射レーザパワーを制御するこ
とにより、上記光スポット全面積における、上記光透過
率が高い部分の面積比が常に一定となるように制御する
ことができるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスク装置の高密
度記録再生方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１６は従来の光磁気記録における光ス
ポット径よりも小さな微小信号を記録する方式を示す原
理図である。図において、１はレーザ光、２は対物レン
ズ、３は光ディスク、４は対物レンズ２により集光され
た光スポット、５はディスク媒体上の温度分布、６は例
えば光磁気記録を行う時のキューリー温度に相当する記
録可能温度、７は記録される微小信号である。

【０００３】図１７は従来の光磁気再生における、再生
光スポット径の半分以下の光スポットが再生できる方式
を示す原理図である。図において、８はディスク移動方
向、９は記録マーク、１０はディスク媒体上の高温領
域、１１はディスク媒体上の検出領域、１２はディスク
媒体における再生層、１３ディスク媒体における記録層
である。

【０００４】図１８は従来の方式における再生信号の記
録波長依存性を表すもので、縦軸が、再生信号Ｓ／Ｎ、
横軸は記録信号のトラック（円周）方向密度および記録
波長を示している。

【０００５】光磁気ディスクの高密度化においては、記
録技術と再生技術の両方において確立する必要がある。
記録に関しては、図１６におけるディスク３上にレーザ
が作る光スポット内で、中央付近の温度がもっとも高く
温度分布５のようになっている。そのため中央付近の温
度が記録可能温度に達し易いため、記録材料のキューリ
ー温度を光スポット４の中央部に相当する温度に設定し
ておけば、微小信号７のような光スポット径よりも小さ
な記録スポットを形成することが可能となる。したがっ
て、記録においては、光スポットを一部オーバラップさ
せながらレーザの照射間隔を短くすることで高密度な記
録が可能になる。

【０００６】一方、再生においては、レーザの波長を
λ、光学ピックアプの対物レンズ４の開口数をＮＡ（レ
ンズ径と焦点距離によって定まる係数）とすると、再生
限界波長は、λ／２ＮＡによって定まる。たとえば、現
行の光ディスク装置においては、λ＝７８０ｎｍ、ＮＡ
＝０．５であるので、検出限界は約０．７４μｍとな
る。このように、使用するレーザの波長が定まると、実
用的な対物レンズＮＡがほぼ定まっているため、物理的
乃至光学的な限界が決定されてしまう。従って、高密度
な光磁気ディスクを実現するには、レーザの短波長化や
対物レンズの開口数の増大が必要となっており、赤色半
導体レーザの実用化や、ＳＨＧ（２高調波発生素子）に
よる緑色や青色レーザの開発がすすんでいる。

【０００７】以上のような短波長レーザを用いる方法以
外に、レーザー照射時に生じる光スポット内の温度差に
より、高温部分のみが読みだし可能になるという現象に
着目し、これを活用することで、結果として光スポット
面積を実質的に縮小したと同じ効果を得る方法がある。

【０００８】この方法は、図１７における記録層１３の
材料を保磁力の大きなものとし、図における再生層１２
を保持力の小さなものにしていく。この時、再生前に初
期化磁界をかけることによって、検出信号付近の再生層
１２の磁化方向を、すべて一方向に磁化反転させて消去
する。次に、上記のようにしてすべて一方向に消去され
た再生層１２に再生レーザを照射することで、再生層１
２の高温部のみがキューリー点以上に熱っせられ、記録
層１３から記録された磁気情報が転写され、微小信号が
検出される。

【０００９】このように、あたかも光スポット面積が実
質的に縮小したことと同等の効果が獲られるので、見か
け上の光スポット径が小さくなり、現行の半導体レーザ
においても、従来の検出限界記録波長、例えば０．７４
μｍの半分よりさらに短い記録波長の再生が可能とな
り、解像度が２倍以上に向上することが可能となる。

【００１０】しかし、実際の盤面上の光スポットの面積
が小さくなったわけではないため、再生信号に含まれ
る、媒体の磁化や反射率の不均一さ等によって生じる、
媒体ノイズの量は、元の大きな光スポットをそのまま用
いた従来の光磁気再生方式と同じであるのに対して、再
生シグナルレベルは、上記の記録層１３から転写されて
くる再生層（１２）における領域が盤面上の光スポット
面積より小さくなった分だけ小さくなっている。

【００１１】そのため、高密度記録をすればするほど、
盤面光スポット面積に対する、信号再生に寄与する面積
の比が、小さくなるため、再生信号のＣ／Ｎが小さくな
っていくのは当然である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来の光ディスク装置
における、高密度記録再生方式は、以上のような原理で
行われていたため、高密度記録をすればするほど、盤面
光スポット面積に対する、信号再生に寄与する面積の比
が、小さくなり、再生信号のＣ／Ｎが小さくなっていく
問題点があった。また、磁気転写を利用しているため、
光磁気記録再生方式にしか適用できず、相変化記録再生
方式や、穴明け方式であるライトワンス方式、現行のＣ
Ｄプレーヤ等とおなじ再生専用方式にたいして、上記方
式を適用し、高密度化を行うことが出来ない等の問題点
もあった。

【００１３】また、上述した方式は光スポット部におけ
る温度上昇の違いにより見かけ上のスポット径が定まる
ため、媒体上の温度管理がきびしく、光ディスク内にお
いて媒体上光スポットにおける温度検出等ができないた
め、レーザパワーのコントロールがきわめて困難である
等の問題もあった。

【００１４】さらに、トラックピッチ方向の記録密度を
上げて、高密度化を行おうとすると、光スポット径にた
いして、トラックピッチがきわめて小さくなり、プッシ
ュプル方式等のトラッキング信号再生方式では、正確な
トラッキング信号が獲られない等の問題により、トラッ
キングがうまく行えない等の問題点もあった。

【００１５】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、信号Ｓ／Ｎの劣化無しに高密
度化できる他、見かけ上の光スポット径をコントロール
でき、再生専用や相変化方式に対しても対応可能な高密
度記録再生が実現できる光ディスク装置の光密度記録再
生方式を得ることを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】第１の発明においては、
温度依存性のある光透過率可変媒体層を、情報記録層の
上（対物レンズからレーザが出射される側）に設け、盤
面上の光スポットにおける光スポット進行方向の後方部
分が温度の高いことを利用して、上記温度依存性光透過
率可変媒体層の高温部におけるレーザ光透過率を高く
し、それ以外の部分は上記温度依存性光透過率可変媒体
層のレーザ光透過率を低くすることによって、見かけ上
の光スポット径を小さくしたものである。

【００１７】第２の発明においては、盤面上の光スポッ
トにおける光スポット進行方向の後方部分が温度の高い
ことを利用して、上記温度依存性光透過率可変媒体層の
高温部におけるレーザ光透過率を低くし、それ以外の部
分は上記温度依存性光透過率可変媒体層のレーザ光透過
率を高くすることによって、見かけ上の光スポット径を
小さくしたものである。

【００１８】第３の発明においては、記録再生時におい
ては、上記温度依存性光透過率可変媒体の光透過率が低
い部分の反射率が、上記温度依存性光透過率可変媒体の
光透過率が高い部分の反射率にくらべて、十分に低いこ
とを利用して、記録再生時における光ヘッド内のディス
クからの反射光をモニターする光検知器の受光量が常に
一定になるよう、出射レーザパワーを制御することによ
り、上記光スポット全面積における、上記光透過率が高
い部分の面積比が常に一定となるように制御することが
できるようにしたものである。

【００１９】第４の発明においては、上記第３の発明に
おける光透過率の高い領域の面積を、再生信号の振幅あ
るいは、光スポットがディスクの案内溝を横断する際の
トラッキングエラー信号が溝によって変調された信号の
振幅が、最大となるように出射レーザーパワーを制御
し、ディスク上の上記信号再生に寄与する光透過率の高
い領域の面積を最適化するようにしたものである。

【００２０】第５の発明においては、上記温度依存性光
透過率可変媒体の熱容量を、記録再生層よりも大きくす
ることで、記録時に上記小さなスポット面積を有する光
透過率の高い領域を通じて記録媒体に記録を行い、上記
スポット面積が大きくなる前に記録レーザパワーの照射
をやめることにより、小さいスポットを有する高密度記
録を可能にしたものである。

【００２１】

【作用】第１および第２の発明における信号再生は、上
記温度依存性光透過率可変媒体が、光スポット内で部分
的に高温になることによって光透過率が増大しもしくは
減少し、この部分のみが記録再生層にレーザ光を伝達さ
せるために、穴明け記録もしくは相変化記録における反
射光量の変化や、光磁気記録におけるカー回転角の変化
を有する媒体反射光を光ヘッドに返すため、みかけ上小
さな光スポットでの信号再生が可能となる。さらに信号
再生に寄与する以外の部分においては、光の反射が十分
に行われないため、みかけ上スポット径が小さくなって
も、媒体に起因するノイズも低下し、Ｓ／Ｎがあまり劣
化しない。また、第３および第４の発明により、再生信
号に寄与する上記みかけ上のスポット径を、レーザパワ
ーコントロールして、自動的に最適化できるため、装置
温度や室温の変化や媒体のバラツキに対応することが可
能である。また、第５の発明により、記録時においても
記録ピットのエッジを正確に書き込むことができる。

【００２２】

【実施例】

実施例１．図１は本発明の実施例における、光ディスク
装置に用いられる光ディスクの断面図である。図におい
て、１４は例えば高分子材料のような材料で構成され
た、常温では特定のレーザ波長の光を吸収し、媒体温度
の上昇に伴い上記特定レーザ波長の光を吸収しなくなる
と同時に上記特定レーザ波長の光透過率が高くなり、再
び媒体温度が低下するとともに上記特定レーザ波長の光
を吸収するようになる温度依存性透過率変化媒体であ
る。１５は光ディスクの基板上に形成された、凹凸状の
ピットもしくは、記録材料の相変化による反射率変化を
用いて情報の記録再生を行う、あるいは光磁気記録再生
を行うための情報記録再生層である。

【００２３】図３は本発明の実施例における光ディスク
装置に用いられる光ディスクの再生時における媒体変化
を模示したものである。図４は図３における媒体変化の
タイミングチャートを表わしたものである。

【００２４】図５は本発明の実施例における、光ディス
ク装置の構成図である。図において、１６は光ディスク
３を回転させるためのディスクモータ、１７は光ヘッ
ド、１８は光ヘッドに搭載された光検知器の出力信号、
１９は光検知器の出力信号１８を増幅するための微小信
号増幅回路、２０はレーザモニター検知信号１７’に基
づきレーザ駆動信号１７”を制御するための自動レーザ
パワーコントロール回路である。

【００２５】また、２１は微小信号増幅回路１９の出力
に基づき録再スポット径を制御するため、自動レーザパ
ワーコントロール回路２０のリファレンスを与えるため
の録再スポット径調整回路、２２は微小信号増幅回路の
出力である録再情報を波形等価し、復調するための波形
等価・復調回路、２３は対物レンズ４からの光スポット
をディスクの案内溝にトレースさせるためのトラッキン
グ制御回路、２４は、対物レンズ４からの光スポットを
ディスクの面ぶれに追従させるためのフォーカス制御回
路、２５はトラッキング制御やフォーカス制御、ディス
ク回転制御、レーザパワー制御等のシステムを統括的に
コントロールするためのシステムコントロール回路、２
６波形等価・復調回路の出力である、再生信号、２７は
対物レンズ４を動かすためのアクチュエータ駆動信号で
ある。

【００２６】図６は本発明の実施例である録再スポット
径調整システムを構成する部分２０，２１，１７，１９
のさらに詳しいブロック図である。図において、３０，
３１は光検知器２８，２９の出力をＩ−Ｖ変換し電圧情
報に変換するための、Ｉ−Ｖ変換回路、３２はＩ−Ｖ変
換回路３０の出力を積分し、ディスクからの平均反射光
を算出するための積分器、３３はレーザ４０からの光出
射パワーをモニターする検知器２９の出力に基づき平均
レーザ出射パワーを算出するための積分器である。

【００２７】３４はレーザ４０からの光出射パワーをモ
ニターする検知器２９の出力に基づき、平均レーザ出射
パワーを制御するためのレーザパワー制御ループにおい
て、安定性および速応性を保つための位相補償回路、３
５は見かけ上の光スポット径指令値３６と、積分器３２
の出力であるディスクからの平均反射光の算出値とを差
し引いて、スポット径誤差を算出するための引算器、３
７はレーザパワー制御ループにリファレンスを与え、レ
ーザーパワー誤差信号を作るための引算器である。３８
はレーザパワー誤差信号を作る引算器３７の出力を増幅
するための増幅器。３９はレーザ４０をドライブするた
めのドライバー、４１，４２は光ヘッド１７内に配置さ
れた偏光プリズム（ビームスプリッタ）である。

【００２８】図７は再生信号振幅が最大となるようみか
け上のスポット径を制御するためのブロック図である。
図において、４４はエンベロープ検波器等で構成された
信号振幅検出回路、４５信号振幅検出回路４４の出力を
アナログーディジタル変換するためのＡ／Ｄコンバー
タ、４７はマイクロコンピュータの出力に基づいて最適
スポット径を調整するディジタルーアナログコンバータ
（Ｄ−Ａコンバータ）である。

【００２９】図８はトラッキングエラー信号振幅が最大
となるよう、みかけ上のスポット径を制御するためのブ
ロック図である。図において、４８はディスクからの反
射光に基づいてトラックエラー信号を生成するトラック
エラー信号生成回路、４９はアクチュエータを動かすた
めの制御電圧を与えるＤ−Ａコンバータ、５０は切り替
えスイッチ、５１はディスク案内溝に対して光スポット
をトレースさせるためのトラッキング制御回路である。

【００３０】図９は図７もしくは図８のブロック図にお
ける制御システムのオープンループ特性を表わした図で
ある。図１０は、再生時において図７，図８におけるス
ポット径制御を行った時の媒体変化の様子を示したもの
である。図１１はず１０におけるタイミングチャートを
表す図である。

【００３１】図１２は記録時において図７，図８におけ
るスポット径制御を行った時の媒体変化の様子を示した
ものである。図１３は図１２におけるタイミングチャー
トを表す図である。図１４は図１２の記録再生層の温度
分布を示す図である

【００３２】図１５は図７及び図８のマイクロコンピュ
ータにおけるスポット径制御システムのソフトウエアフ
ローチャートである。

【００３３】本発明の光ディスク装置に用いられる光デ
ィスクは、図１の断面図に示されるように、光記録再生
層の上（対物レンズ側）に温度依存性光透過率可変媒体
を形成したものである。この温度依存性光透過率可変媒
体は、例えば高分子材料もしくは有機材料のようなもの
で形成され図１のように媒体温度に対して、例えば高温
領域において光透過率が高くなるような材料である。上
記透過率の変化は、材料が融解することにより光透過率
が高くなるものや、液晶材料のように分子配列の規則性
の変化によるものであっても良い。また、相変化材料の
ように、アモルファス状態で付着した例えばカルコゲナ
イドの加熱冷却による結晶化によって、光透過率が変化
するものであっても良い。ただし、上記温度依存性光透
過率可変媒体は、一般的な光記録媒体にて開発されてい
るような、常温で安定状態と準安定状態とが保持可能
で、可逆的におのおのの状態に移れるといった構造であ
る必要は無く、それぞれの媒体温度に対して材料の状態
が変化し、光透過率もそれに伴い変化する材料であれば
良い。

【００３４】上記のような温度依存性光透過率可変媒体
を記録再生層の上に構成し、再生時においても、出射レ
ーザパワーを制御し光スポット内及びその近傍の媒体温
度をコントロールすると、図３のように見かけ上の光ス
ポット径を小さくすることが可能になる。一般的に光ス
ポット近傍の媒体温度は、光ディスクが回転している場
合、光スポットの進行方向における後ろ側が高温にな
り、前方が低温になるのは従来例で述べたように当然の
ことである。これは光スポット内の後方の方が光エネル
ギー蓄積時間が長いからである。

【００３５】そのため、図３のように媒体温度の高い領
域において、温度依存性光透過率可変媒体の光透過率が
高くなり、この透過率が高い領域においてのみ記録再生
層の反射光を対物レンズに返すことが可能となる。

【００３６】一般的に記録された再生信号は、再生光ス
ポットの半分以下のピット径では再生することが不可能
である。しかしこの場合、図３のように媒体温度が高温
になっている領域と光スポット４とが重なっている領域
のみが再生に関与するため、実質的な再生スポット径を
光スポット４に比べて十分小さくすることができる。こ
のことにより、図３、４のように例えば光スポット径の
半分以下の記録ピットに対しても再生することが可能に
なる。

【００３７】従来例で示した磁気を転写する方式におい
ても同様に実質的な光スポット径を小さくすることが可
能であるが、再生信号に関与する媒体上における光スポ
ットの反射光はすべて利用されるのに対し、本方式にお
いては再生に関与しない媒体温度があまり高くない領域
においては、光を吸収しているため（光透過率が低い）
再生信号にあまり関与しない。

【００３８】しかし従来では実質的な光スポット径を小
さくすればするほど、媒体からの光反射光に占める、再
生信号に関与する反射光量の割合は小さくなり、再生信
号の出力は低下していく。この時、当然光スポットのす
べての領域において媒体からの反射があるため、媒体の
表面性や材料の微細なバラツキに起因する媒体ノイズは
一定のままである。したがって、再生信号のＳ／Ｎ（信
号出力に対するノイズ）が実質的な光スポット径を小さ
くすればするほど劣化するのは当然である。

【００３９】本方式においては、媒体温度の高い領域の
みでしか、記録再生層からの信号の反射が起こらないた
め、実質的な光スポット径を小さくしていっても、再生
信号出力が低下していくと同時に信号再生に無関係な部
分からの光の反射も少なくなるため、媒体に起因するノ
イズレベルも小さくなり、再生信号のＳ／Ｎをあまり劣
化させずに実質的な光スポット径を小さくすることがで
きる。

【００４０】また、従来の磁気転写方式においては、再
生の際のトラッキング動作を光スポット４で行ってい
る。このため、トラックピッチ方向に無理に高密度化し
ようとして、ディスク案内溝ピッチを狭めていくと、例
えばプッシュプル方式のトラッキングエラー生成方式に
おいては、光スポット４が案内溝ピッチよりも大きくな
ってしまって、光学的干渉によるエラー検知が行えず、
トラッキング制御が正常に行えなくなってしまう。しか
し本方式においては、光の反射はおもに光スポット４に
おける媒体温度の高温領域においてのみ行われるため、
トラッキングに関与する光スポットも、実質的に小さく
なった光スポット（光スポット４と媒体高温領域の重な
った領域）となるため、トラックピッチを詰めてもトラ
ッキング動作が正常に行える。また、従来では磁気転写
を利用していたため、光磁気記録再生方式のみにしか使
用できなかったが、本方式では信号再生に関与する光ス
ポット径そのものが光学的に小さくなるため、相変化記
録や、ライトワンス、ＣＤ等の再生専用光ディスクにも
使用できるのは当然である。

【００４１】ここで、本発明の実施例における再生時の
媒体の特性変化と、再生レーザパワーの関係は図４のよ
うに表わされる。ディスクを回転させ、光スポットに対
してある一定の線速で走査させた時に、再生レーザパワ
ーを少しずつ上げて行くと、図のように光スポット内の
後方部分においては比較的弱いレーザパワーにおいても
温度依存性光透過率可変媒体の媒体透過率が高くなるの
に対し、前方部分においてはレーザーパワーを比較的大
きくしないと媒体透過率が大きくならない。そのため、
例えば再生光スポット４の半分以下の記録ピットを有す
る光ディスクを再生する場合、図４における光スポット
内後方部における温度依存性光透過率可変媒体の光透過
率が高く、前方部においては低くなるように再生レーザ
パワーを設定すれば、図中所定のレーザパワーにおいて
実質の再生スポット径と記録ピット径が一致し、図４の
ように再生信号出力を取り出すことが可能になる。

【００４２】本発明においては、以上のように温度依存
性光透過率可変媒体が高温で光透過率が高くなり、低温
で低くなるように構成しても、逆に温度依存性光透過率
可変媒体が高温で光透過率が低くなり、低温で高くなる
ように媒体組成を構成しても同様の効果が獲られる。た
だし、この時は実質的な光スポット形状が図３で示され
る光スポット内検出領域１１の外側にある領域になるの
は言うまでもない。従って、この時の実質的なスポット
形状は三日月型形状となる。

【００４３】図４から判るように本システムにおいて
は、再生レーザパワーを正確に設定できれば、光スポッ
ト径を正確に定めることが可能である。これは従来の磁
気転写を行う方式においても同様である。しかし、従来
の場合は媒体上の温度分布を計測する手段がないため、
レーザパワーを制御することができなかった。このた
め、装置内や室温の環境変化による媒体温度変化によ
り、再生時の媒体温度がバラツキ上記実質の光スポット
径が変動してしまう等の問題が生じていた。上記の実質
的な光スポット径の変化は、高密度な信号再生において
信号出力を劣化させるのみならず、場合によっては信号
再生が不可能になることなども生じる原因となった。

【００４４】しかし、本発明の実施例においては、光デ
ィスク媒体の光透過率が変化するため、光スポットが当
たっている部分の上記温度依存性光透過率可変媒体にお
ける光透過率の高い領域が、光スポット４の全面積に対
してどの程度の割合を占めるかによって、光スポット４
のトータルの光反射率が変化する。例えば、温度依存性
光透過率可変媒体が高温で光透過率が高くなり、低温で
低くなるように媒体が構成されている場合、信号再生に
関与する光透過率の高い部分においては、下の記録再生
層により光が反射されるが、関与しない部分においては
光を吸収するため、上記光スポット４のトータルの光反
射率を計測すれば、光スポットが当たっている部分の上
記温度依存性光透過率可変媒体における光透過率の高い
領域が、光スポット４の全面積に対してどの程度の割合
を占めるかを検出することができる。

【００４５】そこで、図５に示すような構成で光ディス
ク装置を構成すると、ディスクからの光反射光を検知す
る光検知器の出力を微小信号増幅回路１９により増幅し
た後、録再スポット径調整回路２１により自動レーザパ
ワーコントロール回路のリファレンスを制御することに
よって、常にディスクからの光反射光が一定になるよう
レーザーパワーを制御することが可能となる。このよう
に、再生時におけるディスク反射光量が常に一定になる
よう制御すれば、すなわち本発明の光スポットが当たっ
ている部分の上記温度依存性光透過率可変媒体における
光透過率の高い領域が、光スポット４の全面積に対する
割合を常に一定に保つことが可能となり、実質の再生ス
ポット径（例えば光スポット４における上記温度依存性
光透過率可変媒体の光透過率の高い領域）を制御するこ
とが可能となる。

【００４６】このような録再スポット径調整システム
は、具体的に例えば図６のように構成される。レーザ４
０から出射された光は偏光プリズム４１により一部分を
光検知器２９に分光される。この分光された光は、Ｉ−
Ｖ変換回路３１により、現在どのようなレーザパワーが
出射されているのかを検出される。実際の光は例えば記
録時の場合光変調されている場合もあるので、その平均
レーザ出射パワーを取り出すために積分器３２に入力さ
れる。

【００４７】次に自動レーザーパワーコントロールルー
プの速応性・安定性を保つために、位相補償回路３４に
入力され、レーザパワー設定値と比較し、設定値とのず
れを算出した後、このエラーを増幅し、レーザドライバ
ー３９により駆動電流としてレーザ４０に供給される。
このようにして、レーザーパワーコントロールループが
構成され、レーザーパワー設定値通りに常にレーザーが
発光するように制御される。

【００４８】ここにおいて、光検知器２８の出力であ
る、光ディスクの反射光情報をＩ−Ｖ変換回路で電圧値
に直し、積分器３２でディスク反射光量の平均値として
取り出すと、上記光スポット４のトータルの光反射率
が、光スポットが当たっている部分の上記温度依存性光
透過率可変媒体における光透過率の高い領域が光スポッ
ト４の全面積に対してどの程度の割合を占めるかを示し
ているため、すなわち上述した見かけ上の光スポット径
に相当した値となっている。

【００４９】そこで、図６における見かけ上の光スポッ
ト径指令値３６と上記積分器３２の出力とを比較して、
指令値に対してどれだけスポット径がずれているかを引
算器３５で算出した後、これを上記レーザーパワーコン
トロールループの制御指令値（リファレンス）として与
えれば、見かけ上の光スポット径の大きさが常に指令値
通りとなるようにレーザパワーをコントロールすること
ができる。この光スポット径調整ループの制御帯域は、
図９のオープンループ特性に見られるように上記自動レ
ーザーパワーコントロールループの制御帯域よりも十分
に低く設定され、図４の積分器３２を２次のラグリード
フィルターで構成することにより、制御系低域でのオー
プンループゲインを確保し、同時に安定性も確保する。
このようにして、安定にレーザーパワーの調整が可能と
なる。すなわち、見かけ上の光スポット径を、装置内の
温度や室温のバラツキ，温度依存性光透過率可変媒体の
材料や組成のバラツキがあっても常に一定に保つことが
可能になる。

【００５０】次に、上記見かけ上のスポット径指令値の
最適値をどの様にして設定すれば良いのかについて説明
する。図７は再生信号の振幅が最大となるように、見か
け上の光スポット径指令値を可変する方式の一例であ
り、ディスクからの光反射光を検知する光検知器３０の
出力は、Ｉ−Ｖ変換器３０を通った後、波形等価回路２
２に入力され、再生信号として信号処理されるが、この
波形等価後の再生信号を、信号振幅検出回路４４にてエ
ンベロープ検波し、この信号振幅情報をＡ／Ｄコンバー
タにてアナログーディジタル変換しマイクロコンピュー
タ４６に入力される。

【００５１】この時まず装置全体のシステムとしては、
光ディスクが回転し、レーザーパワーコントロール回路
に適当なスポット径指令値を与えた後、対物レンズにフ
ォーカスサーボを動作させディスク面ぶれに対して追従
させ、ディスク案内溝に対して光スポットがトラッキン
グされるよう、トラッキングサーボもかかっていなけれ
ばならない。この状態において、図７におけるＡ−Ｄコ
ンバータ４５の出力に基づいてマイクロコンピュータの
アルゴリズムにより、Ｄ−Ａコンバータ４７の出力であ
る最適スポット径指令値を例えば少し大きい方にずら
す。この時再生信号振幅が少し小さくなれば、今度は逆
に最適スポット径指令値を少し小さい方にずらす。この
ようにして、再生信号振幅が最大となる最適スポット径
指令値を探し、再生信号振幅が最大となる所で、最適ス
ポット径指令値の変化を止める。

【００５２】以上のような最適値探索法は、山登り法と
して良く知られており、ＶＴＲのトラキング制御等でよ
く用いられている一般的な方法である。例えば、光スポ
ット４に対して、２分の１の記録ピットで記録されたデ
ィスクを再生する場合、見かけ上の光スポット径を光ス
ポット４の径から僅かづつ小さくしていくと、見かけ上
の光スポット径が記録ピット径とほぼ同じ径になった時
に信号振幅が最大になり、さらに小さくなるとディスク
からの反射光量が少なくなるため逆に再生信号振幅は小
さくなる。そのため、上記山登り法を用いることによっ
て見かけ上の最適スポット径を探索することが可能であ
る。

【００５３】この時に用いる再生信号は、等価回路２２
を通るまえのＩ−Ｖ変換後の信号でも良く、また記録再
生信号がアナログのＦＭ変調された信号であれば、上記
ＦＭ信号のキャリア成分をバンドパスフィルターで取り
出した信号を用いて、信号振幅検出回路４４に入力して
もよい。

【００５４】以上は、再生信号を用いて、見かけ上の光
スポット径を最適化する手段について述べたが、記録時
など記録ピットが形成されていない状態においても上述
のような見かけ上の光スポット径を最適化する手段が必
要となる場合もある。この場合、図８にあるようにトラ
ッキング用の案内溝横断信号振幅が最大となるよう上記
見かけ上の光スポット径を最適化する方法がある。

【００５５】図８において、ディスクからの反射光を検
出する光検知器２８の出力に基づきトラックエラー信号
生成回路４８にてトラックエラーを生成する。この時ト
ラッキング方式がプッシュプル方式であっても、３ビー
ム方式であっても、同様にトラックエラーが検出できる
のはいうまでもない。

【００５６】上述のようにして得られたトラックエラー
信号は、光ディスク装置において光ヘッド内の対物レン
ズがフォーカスサーボのみ動作しており、トラッキング
サーボの動作していない状態において、図１１のように
ディスクの偏芯によるトラックの案内溝の横断信号によ
り、トラックエラー信号においては変調がかかった状態
となっている。図８の構成では、マイクロコンピュータ
４６の指令に基づきＤ−Ａコンバータ４９により、対物
レンズ２をアクチュエータによりトラック横断方向に動
かすと、ディスクの編芯の有無にかかわらずトラックエ
ラー信号に案内溝による変調が生じるのはいうまでもな
い。

【００５７】したがって、上述のように、マイクロコン
ピュータ４６の指令に基づきＤ−Ａコンバータ４９によ
り、対物レンズ２をアクチュエータによりトラック横断
方向に動かし、ディスクの編芯の有無にかかわらずトラ
ックエラー信号に案内溝横断を生じせしめ、信号振幅検
出回路４４により上記案内溝横断によるトラックエラー
信号の変調信号の振幅を検出する。

【００５８】次に、Ａ−Ｄコンバータ４５により上記変
調されたトラックエラー信号の振幅を、図１５に示すよ
うなマイクロコンピュータ４６内のアルゴリズムによっ
て、Ａ−Ｄコンバータ４７の出力である最適光スポット
径指令値を変化させながら、図１１のように上記変調さ
れたトラックエラー信号の振幅が最大となるようにす
る。上記変調されたトラックエラー信号の振幅が最大と
なった所で、最適光スポット径指令値の変化を止めるよ
うに動作させれば記録時等の再生信号が記録されていな
い領域においても自動的に最適スポット径を設定するこ
とができる。

【００５９】また、プッシュプルトラッキング信号検出
方式において上述のようなトラックエラー信号を用いて
最適スポット径を求める方式においては、線方向の高密
度化のみならず、トラックピッチ方向においても高密度
化を行った場合においても、図１０のように見かけ上の
光スポットが、ディスクのトラックピッチに最適な光ス
ポット径となるように自動調節されることがわかる。

【００６０】以上のようにして、本発明の実施例におけ
る光ディスク装置においては、レーザパワーを最適に制
御することによって温度依存性光透過率可変媒体の透過
率変化領域と、光スポット４の重なった領域（見かけ上
の光スポット）の大きさを正確にコントロールする事が
可能である。

【００６１】本発明に係る光ディスクにおいては、温度
依存性光透過率可変媒体の透過率変化が、媒体の温度変
化によって生じるため、上記媒体の熱容量による温度上
昇に必要な時間及び透過率可変温度の設定と、光記録再
生層における記録に必要な温度の設定により、高密度な
光記録が可能になる。

【００６２】図１２は本発明の実施例における光磁気記
録の場合の高密度記録の原理を示す図である。本発明の
光ディスクにおいては、温度依存性光透過率可変媒体
（図１２中の光シャッタ層）の熱容量が、記録媒体より
も大きくなるように媒体条件を設定すると、図１３のよ
うなパルス状の記録レーザを照射した時、光シャッタ層
の高温領域（光透過率の高い領域）＝（見かけ上の光ス
ポット）は光スポット４に比べて十分に小さい大きさと
なっている。

【００６３】図１３のように熱容量の大きな光シャッタ
層の温度上昇に比べて、その下の熱容量の小さな記録再
生層の温度上昇は急であるので、下の記録再生層の温度
はすぐにキューリ温度に達し、記録が行える。これに対
し光シャッタ層は少しずつ高温領域を広げ、見かけ上の
光スポットも少しずつ大きくなっていく。しかし、上記
光シャッタ層における見かけ上の高温領域が大きくなる
前に、記録レーザパワーの照射を止めれば、光シャッタ
層における小さな光透過率の高い領域をぬけたレーザ光
による小さな記録ピットを形成することができる。

【００６４】この際、上述の方式においては、記録時の
ディスクからの光反射をモニターし、図６の見かけ上の
光スポット径制御を同時に行うことが可能なため、記録
時の記録ピット径を調整することも可能である。また、
図１３の温度分布に見られるように、従来の光スポット
による温度分布はガウシアン分布であったのに対し、本
実施例においては光シャッタ層の光透過率が高い部分で
のみしかレーザ光を通さないため、記録ピットの部分の
みが高い温度分布を持つようにすることができる。この
際上記光シャッタ層と記録再生層との間に断熱層を挿入
すれば、より記録ピット部分のみ温度を高くすることが
可能になるのはいうまでもない。

【００６５】従来では、室温及び装置内温度の変化や、
媒体の組成バラツキ等により、記録ピット径が変化した
り記録ピットのエッジが不安定となる等の問題があっ
た。しかし、以上のように本実施例においては上記光シ
ャッタ層の光透過率変化を利用して記録が行えるため、
従来のように媒体のキューリ温度を高くしてガウシアン
状の温度分布の先端部分を利用して記録が行われる方式
に比べ、記録ピットのエッジが正確に記録される。

【００６６】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば媒体温
度の高い領域のみでしか、記録再生層からの信号の反射
が起こらないため、実質的な光スポット径を小さくして
いっても、再生信号出力が低下していくと同時に信号再
生に無関係な部分からの光の反射も少なくなるため、媒
体に起因するノイズレベルも小さくなり、再生信号のＳ
／Ｎをあまり劣化させずに実質的な光スポット径を小さ
くすることができる。

【００６７】また、従来では磁気転写を利用していたた
め、光磁気記録再生方式のみにしか使用できなかった
が、本方式では信号再生に関与する光スポット径そのも
のが光学的に小さくなるため、相変化記録や、ライトワ
ンス、ＣＤ等の再生専用光ディスクにも使用できる。

【００６８】見かけ上の光スポット径の大きさが常に指
令値通りとなるようにレーザパワーをコントロールする
ことができるため、装置内の温度や室温のバラツキ，温
度依存性光透過率可変媒体の材料や組成のバラツキがあ
っても見かけ上の光スポット径を常に一定に保つことが
可能になる。

【００６９】線方向の高密度化のみならず、トラックピ
ッチ方向においても高密度化を行った場合においても、
見かけ上の光スポットが、ディスクのトラックピッチに
最適な光スポット径となるように自動調節することがで
きるため、トラックピッチ方向の高密度化を行ってもト
ラッキング制御動作を正常に行うことができる。

【００７０】また、記録時のディスクからの光反射をモ
ニターし、図６の見かけ上の光スポット径制御を同時に
行うことが可能なため、記録時の記録ピット径を調整す
ることも可能である。

【００７１】従来の光スポットによる温度分布はガウシ
アン分布であったのに対し、本発明においては光シャッ
タ層の光透過率が高い部分でのみしかレーザ光を通さな
いため、記録ピットの部分のみが高い温度分布を持つよ
うにすることができる。そのため従来では、室温及び装
置内温度の変化や、媒体の組成バラツキ等により、記録
ピット径が変化したり記録ピットのエッジが不安定とな
る等の問題があったが、本発明においては上記光シャッ
タ層の光透過率変化を利用して記録が行えるため、従来
のように媒体のキューリ温度を高くしてガウシアン状の
温度分布の先端部分を利用して記録が行われる方式に比
べ、記録ピットのエッジが正確に記録される等の効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における光ディスク装置に用い
られる光ディスクの断面図である。

【図２】図１の媒体透過率と媒体温度との関係を示す図
である。

【図３】本発明の実施例における光ディスク装置に用い
られる光ディスクの再生時における媒体変化を模示した
説明図である。

【図４】図３におけるにおける媒体変化を示すタイミン
グチャートである。

【図５】本発明の実施例における光ディスク装置の構成
図である。

【図６】本発明の実施例における光スポット径調整シス
テムの構成図である。

【図７】再生信号振幅が最大となるよう見掛け上のスポ
ット径を制御するためのブロック図である。

【図８】トラッキングエラー信号振幅が最大となるよう
に見掛け上のスポット径を制御するためのブロック図で
ある。

【図９】図７もしくは図８のブロック図における制御シ
ステムのオープンループ特性を表す図である。

【図１０】再生時の図７，図８におけるスポット径制御
を行った時の媒体変化の様子を示す図である。

【図１１】図１０におけるトラックエラー信号の動作例
を示す図である。

【図１２】本発明に係る光磁気記録の場合の高密度記録
の原理を示す図である。

【図１３】図１２の記録時におけるスポット径制御時の
媒体変化を示す図である。

【図１４】図１２の記録再生層の温度分布を示す図であ
る。

【図１５】図７，図８のマイクロコンピュータにおける
スポット径制御のソフトウエアフローチャートである。

【図１６】従来の実施例における光スポット径よりも小
さな微小信号を記録する方式を示す原理図である。

【図１７】従来の光磁気再生における再生スポット径の
半分以下で再生可能な方式を示す原理図である。

【図１８】従来の方式における再生信号の記録波長依存
性を表す図である。

【符号の説明】

１ レーザ光 ２ 対物レンズ ３ ディスク ４ 光スポット １２ 再生層 １３ 記録層 １４ 温度依存性光透過率可変媒体（光シャッタ層） １５ 光記録・再生層 １７ 光ヘッド １８ 光検知器信号 １９ 微小信号増幅回路 ２０ オートレーザパワーコントロール回路 ２１ 録再スポット径調整回路 ２２ 波形等価・復調回路 ２３ トラッキング制御回路 ２４ フォーカス制御回路 ２５ システムコントロール回路 ２８，２９ 光検知器 ３０，３１ Ｉ−Ｖ変換回路 ３２，３３ 積分器 ３４ 位相補償回路 ３５，３７ 引算器 ３８ 増幅器 ３９ レーザドライバ ４０ レーザ ４１，４２ 偏光プリズム ４４ 信号振幅検出回路 ４５ Ａ−Ｄコンバータ ４６ マイクロコンピュータ ４７，４９ Ｄ−Ａコンバータ ４８ トラックエラー信号生成回路 ５０ スイッチ ５１ トラッキング制御回路

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ディスク媒体上に形成された、凹凸状
   のピットもしくは、記録材料の相変化による、反射率変
   化を用いて記録再生を行う、もしくは光磁気記録再生を
   行う光ディスク装置における、レーザ光を対物レンズに
   よりディスク盤面上の記録媒体に集光して信号再生する
   方式において、信号が記録されている上記媒体層の上
   （ディスク面における対物レンズからレーザ光が出射さ
   れる側）に、常温では再生レーザ波長を吸収し、再生レ
   ーザパワーによる温度上昇によって再生レーザ波長を吸
   収しなくなり、再生集光スポット通過後再び温度低下に
   より再生レーザ波長を吸収するような温度依存性光シャ
   ッタ層を構成し、再生時には媒体上の光スポットに占め
   る上記再生レーザ波長を吸収しない部分において、 温度依存性光シャッタ層の下にある記録媒体層から反射
   し温度依存性光シャッタ層を透過した再生反射光の反射
   率変化もしくはカー回転角の変化を読み取り信号再生を
   行うことを特徴とする光ディスク装置の高密度記録再生
   方式。
2. 【請求項２】 光ディスク媒体上に形成された、凹凸状
   のピットもしくは、記録材料の相変化による、反射率変
   化を用いて記録再生を行う、もしくは光磁気記録再生を
   行う光ディスク装置における、レーザ光を対物レンズに
   よりディスク盤面上の記録媒体に集光して信号再生する
   方式において、信号が記録されている上記媒体層の上
   （ディスク面における対物レンズからレーザ光が出射さ
   れる側）に、常温では再生レーザ波長を透過し、再生レ
   ーザパワーによる温度上昇によって再生レーザ波長を吸
   収するようになり、再生集光スポット通過後再び温度低
   下により再生レーザ波長を透過するような温度依存性光
   シャッタ層を構成し、再生時には媒体上の光スポットに
   占める上記再生レーザ波長を吸収しない部分において、
   温度依存性光シャッタ層の下にある記録媒体層から反射
   し温度依存性光シャッタ層を透過した再生反射光の反射
   率変化もしくはカー回転角の変化を読み取り信号再生を
   行うことを特徴とする光ディスク装置の高密度記録再生
   方式。
3. 【請求項３】 上記再生時において、媒体上の光スポッ
   トに占める上記再生レーザ波長を吸収しない部分におけ
   る、温度依存性光シャッタ層の下にある記録媒体層から
   反射し温度依存性光シャッタ層を透過した再生反射光の
   反射率変化もしくはカー回転角の変化を読み取り信号再
   生を行う際に、反射光量の平均値が常に一定となるよう
   光ヘッドにおける再生信号検知器から得られるディスク
   反射光量に比例した、光ー電流変換量を平均化した平均
   反射光量に基づき、再生レーザ出射パワーを制御するこ
   とにより、ディスク媒体上の光再生スポットに占める、 上記温度依存性光シャッタ層の上記再生レーザ波長を吸
   収しない領域の面積比が常に一定となるようにすること
   を特徴とする請求項第１項および第２項記載の光ディス
   ク装置の高密度記録再生方式。
4. 【請求項４】 光ディスク媒体上に形成された、レーザ
   ー光を一旦熱エネルギーに変換して、穴明け型，層変化
   型，光磁気型記録を行う光ディスクにおいて、信号が記
   録されている上記媒体層の上に常温では再生レーザ波長
   を吸収し、記録レーザパワーによる温度上昇によって記
   録レーザ波長を吸収しなくなり、記録集光スポット通過
   後再び温度低下により記録レーザ波長を吸収するような
   温度依存性光シャッタ層を構成し、記録時には媒スク盤
   面上の集光レーザパワーを再生時よりも大きすることに
   より、上記温度依存性光シャッタ層の光透過率を大きく
   して、上記温度依存性光シャッタ層の下にある上記記録
   媒体層にてレーザ光の熱エネルギー変換を行い、記録媒
   体における温度が高い領域のみで穴明け，もしくは層変
   化，もしくは光磁気記録が行えることを特徴とする光デ
   ィスク装置の高密度記録再生方式。
5. 【請求項５】 上記記録時において、媒体上の光スポッ
   トに占める上記記録レーザ波長を吸収しない部分におけ
   る、温度依存性光シャッタ層の下にある記録媒体層から
   反射し温度依存性光シャッタ層を透過した記録時の反射
   光の反射率変化の変化を読み取り、反射光量の平均値が
   常に一定となるよう光ヘッドにおける再生信号検知器か
   ら得られるディスク反射光量に比例した、光ー電流変換
   量を平均化した平均反射光量に基づき、再生レーザ出射
   パワーを制御することにより、 ディスク媒体上の光記録スポットに占める、上記温度依
   存性光シャッタ層の上記記録レーザ波長を吸収しない領
   域の面積比が常に一定となるようにすることを特徴とす
   る請求項第４項記載の光ディスク装置の高密度記録再生
   方式。
6. 【請求項６】 光ディスク媒体上に形成された、レーザ
   ー光を一旦熱エネルギーに変換して、穴明け型，層変化
   型，光磁気型記録を行う情報記録層と、信号が記録され
   ている上記情報記録層の上に常温では再生レーザ波長を
   吸収し、記録レーザパワーによる温度上昇によって記録
   レーザ波長を吸収しなくなり、記録集光スポット通過後
   再び温度低下により記録レーザ波長を吸収するような温
   度依存性光シャッタ層を構成した光ディスクにおいて、
   上記情報記録層における情報記録が可能な媒体温度より
   も上記温度依存性シャッタ層における光透過率変化温度
   の方が、より低温であるような媒体であることを特徴と
   する請求項第１、第２項および第４項記載の光ディスク
   装置の高密度記録再生方式。
7. 【請求項７】 光ディスク媒体上に形成された、レーザ
   ー光を一旦熱エネルギーに変換して、穴明け型，層変化
   型，光磁気型記録を行う情報記録層と、信号が記録され
   ている上記情報記録層の上に、常温では再生レーザ波長
   を吸収し、記録レーザパワーによる温度上昇によって記
   録レーザ波長を吸収しなくなり、記録集光スポット通過
   後再び温度低下により記録レーザ波長を吸収するような
   温度依存性光シャッタ層を構成した光ディスクにおい
   て、上記温度依存性光シャッタ層の光透過率変化スピー
   ドが、情報記録層の情報記録のための状態変化スピード
   よりも遅いことを特徴とし、記録時において、ディスク
   上の記録レーザスポットに占める上記温度依存性光シャ
   ッタ層のレーザー光透過率が高い領域の広がりがディス
   ク盤面上の光スポット面積の半分以下になる時点におい
   て、記録レーザパワーの照射を止めることにより、盤面
   上の光スポット径よりも小さいスポットを情報記録層に
   記録することを特徴とする請求項第４項記載の光ディス
   ク装置の高密度記録再生方式。
8. 【請求項８】 凹凸のピットが形成されている再生専用
   の光ディスク装置において、再生時、光ヘッドの対物レ
   ンズのフォーカス制御をかけた後、トラッキング制御を
   かける前にトラッキングエラー信号における溝横断信号
   振幅が最大になるよう再生レーザーパワーを可変し、上
   記溝横断信号振幅が最大になった時点で再生レーザパワ
   ーを固定することを特徴とする請求項第１項および第２
   項記載の光ディスク装置の高密度記録再生方式。
9. 【請求項９】 凹凸のピットが形成されている再生専用
   の光ディスク装置において、再生時、光ヘッドの対物レ
   ンズのフォーカス制御をかけた後、トラッキング制御を
   かける前に記録情報によるディスク反射率違いによる変
   調された反射光による再生信号振幅が最も最大となるよ
   うに再生レーザパワーを可変し、最大となった時点で上
   記再生レーザパワーを固定することを特徴とする請求項
   第１項記載の光ディスク装置の高密度記録再生方式。