(57)【要約】【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９
2009289302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
前記レーザーダイオード駆動時間設定パルスは、レーザーダイオードの緩和振動を生じる短パルスを得るためのパルスであることを特徴とする請求項１記載の光記録パルス生成方法。
【請求項３】
前記第１と第２の制御信号により、前記短パルスのストラテジーを設定することを特徴とする請求項２記載の光記録パルス生成方法。
【請求項４】
前記レーザーダイオード駆動時間設定パルスは、レーザーダイオードに電流を供給するスイッチのオンオフ制御信号として用いられることを特徴とする請求項１記載の光記録パルス生成方法。
【請求項５】
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含むことを特徴とする光記録パルス生成装置。
【請求項６】
前記スイッチは、前記レーザーダイオードの緩和振動を生じる短パルスを出力することを特徴とする請求項５記載の光記録パルス生成装置。
【請求項７】
光ディスクに対する情報の記録及び再生を光ヘッドによって行い、前記光ヘッドはレーザーダイオードに対して、記録用パルスを与えるレーザー変調制御回路を有する情報記録再生装置において、
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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）。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【特許文献１】特開２００１−２０９９５８
【特許文献２】特開２００２−１２３９６３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【発明の効果】
【０００９】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
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。
【００１１】
＜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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
＜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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
＜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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
＜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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
＜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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
＜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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
＜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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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）。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
＜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。
【００６４】
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。
【００６５】
＜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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
＜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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
＜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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
＜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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
＜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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
＜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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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）。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】本発明が適用された光記録装置の一例を概略的に示す図である。
【図２】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図である。
【図３】半導体レーザーダイオードの発光体構造の一例を示す図である。
【図４】半導体レーザーダイオードの駆動電流および出射光強度の説明図である。
【図５】半導体レーザーダイオード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を示す図である。
【図６】相変化材料の溶融−急冷過程を経て形成されるアモルファスマークの説明図である。
【図７】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と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比較して示す説明図である。
【図８】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に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図である。
【図９】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。
【図１０】図９のパルス遅延回路１０１Ａ、１０１Ｂの具体的構成例を示す図である。
【図１１】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である。
【図１２】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。
【図１３】図１２の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。
【図１４】図１３に示した記録パルス出力部７５Ａの別の構成例を示す図である。
【図１５】図１４の回路の動作例を説明するために示した波形図である。
【図１６】図１４の回路の他の動作例を説明するために示した波形図である。
【図１７】図１３に示したスイッチ７５４３をレーザーダイオードと共に示す回路図である。
【図１８】図１７に示した回路の動作を説明するために示した波形図である。
【図１９】リングオシレータの基本構成例を示す図である。
【図２０】図１３に示した変調回路の内部の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【０１４１】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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