光ディスク
【課題】光ディスク２００に画像を形成するのに要する時間を短縮する。
【解決手段】３つのレーザ光を照射するレーザアレイを用いて、それらのレーザ光の集光点Ｓ１ｍ、Ｓ２ｍ、Ｓ３ｍが光ディスク２００の径方向となるように配列させる。光ディスク２００は、回転させたときのレーザ光の照射によって、１行分が主走査される一方、１行分のドットが形成される毎にレーザ光の照射点を１行分だけ内周側から外周側へ移動させることにより副走査される。ここで、１行分については１回目の主走査（１）と２回目の主走査（２）とでは、集光点Ｓ１ｍ、Ｓ２ｍ、Ｓ３ｍの軌跡が重ならないようにトラッキングを操作する。このような走査時にドットデータに応じてレーザ光を照射して、変色領域を形成すると、コントラスト比が高い画像が短時間で形成される。
【解決手段】３つのレーザ光を照射するレーザアレイを用いて、それらのレーザ光の集光点Ｓ１ｍ、Ｓ２ｍ、Ｓ３ｍが光ディスク２００の径方向となるように配列させる。光ディスク２００は、回転させたときのレーザ光の照射によって、１行分が主走査される一方、１行分のドットが形成される毎にレーザ光の照射点を１行分だけ内周側から外周側へ移動させることにより副走査される。ここで、１行分については１回目の主走査（１）と２回目の主走査（２）とでは、集光点Ｓ１ｍ、Ｓ２ｍ、Ｓ３ｍの軌跡が重ならないようにトラッキングを操作する。このような走査時にドットデータに応じてレーザ光を照射して、変色領域を形成すると、コントラスト比が高い画像が短時間で形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクへの画像形成に要する時間を短縮化した光ディスク装置に適用される光ディスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤ−Ｒ（Compact Disc-Recordable）やＣＤ−ＲＷ（Compact Disc-Rewritable）などの光ディスクに対するデータの記録は、記録層に対し直径約１μｍのスポット径のレーザ光を照射して、変色領域（ピット）を形成することで実行されるので、データ記録の内容を肉眼で識別することは不可能である。そこで、データが記録された光ディスクを外観的に識別することができるように、光ディスクに文字や、記号、絵写真などの画像を、データ記録と同一の光学系を用いて形成する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。この技術は、ドットに応じた強度でレーザ光を照射し、データを記録するための記録層を変色させて、画像を形成する、というものである。
【特許文献１】特開平１１−１３４６４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、データを記録するための光学系を用いて、高品質の画像を形成するためには、長い時間を要する、といった欠点があった。
この点について説明すると、画像の解像度が例えば２５０ｄｐｉ（dot per inch）である場合、１ドットの大きさは約０．１ｍｍ角となるが、このドットをスポット径が約１μｍのレーザ光で１回走査しても、１ドットの面積に対して変色部分の占める割合はわずか１％に過ぎない。
ここで、レーザ光のスポット径を拡大すれば、１回の走査により変色する部分の占める割合を改善させることはできるが、単位面積当たりの光強度が低下するので、必然的にレーザ光を高出力化しなければならない、または、回転速度を低下させなければならない。
一般に、レーザ光を出力するレーザ（発振器）には、小型化・低消費電流という観点から半導体レーザが用いられるが、このような半導体レーザは、ジャンクション温度を低く抑えなければならないので、高出力化は困難である。一方、回転速度を低下させれば、画像形成に要する時間が長期化する。このため、半導体レーザを用いて、回転速度を低下させないことを条件とした場合、そのスポット径については、せいぜい１０μｍ程度までしか拡大できない。結局、スポット径が１０μｍのレーザ光で１回走査したとき、変色する部分の占める割合は１０％に改善されるが、それでも十分なコントラスト比を得るまでにはほど遠い。
したがって、変色部分の占める割合を高めるためには、同一ドットを塗りつぶす形で繰り返して走査するしかなく、結果的に、それだけ時間を要することになるのである。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、画像形成に要する時間を短縮することが可能な光ディスク装置に適用可能な光ディスク装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的は、記録面とレーベル面とを有し、第１波長のレーザ光と、前記第１波長とは異なる第２波長のレーザ光との合成光を前記レーベル面から照射することによって画像が形成される光ディスクであって、前記記録面には、前記第１または第２波長のレーザ光の照射により変色する記録層と、前記記録層の下層に位置する反射層とを備える一方、前記レーベル面には、前記反射層の上層に位置し、前記第１および第２波長の光に対して感光性を有する感光層を備える光ディスクによって達成される。この光ディスクの感光層は、第１波長と第２波長とに対して感光性を有するので、第１および第２波長のレーザ光が合成して照射されると、短時間で変色する結果、それだけ画像形成に要する時間が短縮化されることになる。
【発明の効果】
【０００５】
以上説明したように本発明によれば、光ディスクに画像を形成するのに要する時間を短縮することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【０００７】
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係る光ディスク装置の構成について説明する。図１は、この光ディスク装置１０Ａの構成を示すブロック図である。この光ディスク装置１０Ａは、光ディスク２００としてＣＤ（−Ｒ）にデータを記録するデータ記録機能に加えて、画像を形成する画像形成機能を付加したものである。
図１において、制御部１３０Ａは、光ディスク装置１０Ａの各部を制御するものである。スピンドルモータ１４０は、光ディスク２００を回転させるものである。回転検出器１４２は、スピンドルモータ１４０が１回転するごとに等間隔で例えば８パルスを生成して、これを検出信号ＦＧとして出力する。したがって、制御部１３０Ａは、検出信号ＦＧの立ち上がりを８回カウントすれば、光ディスク２００が１回転したことを知ることができるし、検出信号ＦＧの周波数により光ディスク２００の回転速度を知ることができる。さらに、制御部１３０Ａは、検出信号ＦＧの周波数を逓倍するとともに、その逓倍信号の１周期の時間が経過したことを検出することによって、光ディスク２００が微小角だけ回転したことを知ることができる。例えば検出信号ＦＧの逓倍率が「４５０」であれば、その逓倍信号の１周期は、光ディスク２００が０．１度（＝３６０／８／４５０）だけ回転する期間に相当するからである。
この光ディスク装置１０Ａは、角速度一定のＣＡＶ（Constant Angular Velocity）方式で、データ記録または画像形成する。このため、サーボ回路１４４は、信号ＦＧで示される回転速度が制御部１３０Ａから指示された目標値に一致するように、スピンドルモータ１４０をフィードバック制御する。
【０００８】
次に、ピックアップ１００Ａは、光ディスク２００に対してレーザ光を照射する３つのレーザ（発振器）を有するとともに、うち１つの戻りを受光するブロックであり、ピックアップ制御回路１５０Ａは、その戻り光（の強度）を示す光量信号Ｌａや、そのホールド信号ＬＬａを出力したり、ピックアップ１００Ａにおけるフォーカスやトラッキングなどの各種制御をしたりするものである。なお、ピックアップ１００Ａと、ピックアップ制御回路１５０Ａとの詳細については後述する。
ステッピングモータ１４６は、その回転軸が光ディスク２００の径方向となるように配置するとともに、制御部１３０Ａによる指示にしたがって回転する。ピックアップ１００Ａは、ステッピングモータ１４６の回転軸に螺合しているので、該ステッピングモータ１４６の回転により、光ディスク２００の径方向に移動する。
デコーダ１８２Ａは、データを再生する場合に、光量信号ＬａをＥＦＭ（Eight to Fourteen Modulation）復調するものであり、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）１８４は、ホストコンピュータとの接続を図るものである。
書込信号作成器１８６Ａは、光量信号Ｌａ、ホールド信号ＬＬａで示される戻り光が、制御部１３０Ａによって設定されるとともにデータ記録または画像形成に必要な光強度の目標値となるように、３つあるレーザへの駆動信号Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の電流を後述するように操作するものである。また、書込信号作成器１８６Ａには、記録データまたは画像データを一時的に記憶するためのバッファを有する。
なお、ＣＡＶ方式では、光ディスク２００の外側に向かうほど、その線速度が高くなる。このため、制御部１３０Ａは、ピックアップ１００Ａが光ディスク２００の外側に位置するほど、光強度の目標値を高くなるように設定する。
【０００９】
＜ピックアップとのその周辺＞
次に、ピックアップ１００Ａとピックアップ制御回路１５０Ａとの詳細について説明する。図２は、これらの構成を示すブロック図である。この図に示されるように、ピックアップ１００Ａは、３つのレーザ光を出射するレーザアレイ１０２と、回折格子１０４と、レーザ光を光ディスク２００に集光させる光学系１１０Ａと、反射（戻り）光を検出する受光素子１０８とを備える。
このうち、レーザアレイ１０２は、同一半導体チップ内に第１、第２、第３レーザの３つを集積化したデバイスであり、それぞれ駆動信号Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の電流値に応じた光強度でレーザ光をそれぞれ出射するとともに、それらの出射点は、一直線上に等間隔で配列している。
レーザアレイ１０２により３つのレーザ光が出射された場合、これら３つのレーザ光の各々は、回折格子１０４によって、それぞれ主ビームと２つの副ビームとに分離した後、光学系１１０Ａを構成する偏光ビームスプリッタ１１１にて直角方向に反射し、コリメータレンズ１１２、１／４波長板１１３、対物レンズ１１４を順番に経て、光ディスク２００に対し図３に示されるように、主ビームについてみれば、３つの集光点Ｓ１ｍ、Ｓ２ｍ、Ｓ３ｍにフォーカスされる。
ここで、集光点Ｓ１ｍ、Ｓ２ｍ、Ｓ３ｍは、プリグルーブ２０２ａの形成方向に対して直交する線上に等間隔で配置する関係にある。このうち、集光点Ｓ２ｍは、配列中心の第２レーザによるレーザ光の主ビームをフォーカスさせたものであり、同様に、集光点Ｓ１ｍ、Ｓ３ｍは、それぞれ第１、第３レーザによるレーザ光の主ビームをフォーカスさせたものである。また、プリグルーブ２０２ａとは、図４に示されるように、光ディスク２００の記録面において内周側を始点とし外周側を終点とした時計回りの螺旋状に、かつ、図３に示されるように細かく蛇行して形成された溝状の領域である。なお、これらの集光点の間隔は、形成する画像の解像度および集光点の直径（スポット径）と密接に関係する。本実施形態では、形成画像の解像度を２５０ｄｐｉ、画像形成時における集光点の直径を１０μｍにすると想定てし、集光点Ｓ１ｍ、Ｓ２ｍ、Ｓ３ｍの間隔が約１７μｍ程度となるように、レーザアレイ１０２および光学系１１０Ａが設計されている。
【００１０】
一方、集光点Ｓ２ａ、Ｓ２ｂの各々は、それぞれ第２レーザによるレーザ光の副ビームをフォーカスさせたものであり、集光点Ｓ２ｍの中心がプリグルーブ２０２ａの中心と一致したときに、集光点Ｓ２ａが当該プリグルーブ２０２ａの内側面に、集光点Ｓ２ｂが外側面に、それぞれかかる状態の位置関係となっている。なお、集光点Ｓ１ａ、Ｓ１ｂの各々は、それぞれ第１レーザによるレーザ光の副ビームをフォーカスさせたものであり、同様に、集光点Ｓ３ａ、Ｓ３ｂの各々は、それぞれ第３レーザによるレーザ光の副ビームをフォーカスさせたものであるが、これらについては、後述する各種制御に用いられないので以降説明を省略する。
【００１１】
説明を図２に戻すと、対物レンズ１１４は、フォーカスアクチュエータ１２１およびトラッキングアクチュエータ１２２に保持される。このうち、フォーカスアクチュエータ１２１は、対物レンズ１１４を光軸１２５の方向に、フォーカス駆動信号Ｆｃの電圧が高くなるにつれて光ディスク２００に近づけるように操作する。また、トラッキングアクチュエータ１２２は、対物レンズ１１４を、トラッキング信号Ｔｒ（またはＴｓ）にしたがって、光ディスク２００の径方向に操作する。
【００１２】
一方、光ディスク２００で反射されたレーザ光は、再び対物レンズ１１４、１／４波長板１１３、コリメータレンズ１１２を順番に経て、偏光ビームスプリッタ１１１を通過し、シリンドリカルレンズ１１５を経て、受光素子１０８に入射する。
受光素子１０８は、図５に示されるように６つ検出エリアａ〜ｆを有し、このうち、エリアａ〜ｄは、第２レーザの主ビームによる戻りを受光し、エリアｅは、その副ビームのうちの一方による戻りを受光し、エリアｆは副ビームの他方による戻りを受光して、それぞれエリア毎の受光強度（を示す信号）を出力する。このため、受光信号Ｒｖは、これらの受光強度を総称したものになる。
演算回路１５２は、エリアａ〜ｄの受光強度について、（ｂ＋ｄ）＋（ａ＋ｃ）を演算して、その結果を示す信号Ｌａを出力するとともに、（ｂ＋ｄ）−（ａ＋ｃ）を演算して、その結果を示す信号Ｆｅを出力する。また、演算回路１５２は、エリアｅ、ｆについて、（ｅ−ｆ）を演算して、両者の差分を示す信号Ｔｅを出力する。
【００１３】
ここで、３つのレーザ光のうち、第２レーザによる主ビームの戻り光（の強度）は、エリアａ〜ｄの光量和で示されるので、信号Ｌａが光量信号として用いられる。
また、受光素子１０８において該主ビームによる結像は、シリンドリカルレンズ１１５によって、対物レンズ１１４が光ディスク２００に近い場合には縦楕円（１）（丸数字を示す。以下同じ）になり、対物レンズ１１４が光ディスク２００から遠い場合には横楕円（２）になり、対物レンズ１１４が光ディスク２００に対して適切な位置にある場合（レーザ光のフォーカス地点がほぼ光ディスクの反射層に位置する場合）には真円（３）になる。このため、対物レンズ１１４が光ディスク２００に近すぎる場合、信号Ｆｅの極性はマイナスになる一方、対物レンズ１１４が光ディスク２００に遠すぎる場合、信号Ｆｅの極性はプラスになり、いずれの場合にも、その絶対値は、適正状態からの誤差量に相当する。このため、信号Ｆｅは、レーザ光のフォーカス地点が適正値からどちらの方向にどれだけ偏位しているのかを示すフォーカスエラー信号となる。したがって、データ記録（再生）時には、この誤差量をゼロとするようにフォーカスアクチュエータ１２１を操作すれば良いし、画像形成時には、該誤差量を、集光点Ｓ２ｍの直径が１０μｍとなる場合に相当する値αで一定となるようにフォーカスアクチュエータ１２１を操作すれば良い。
一方、上述したように、集光点Ｓ２ｍの中心がプリグルーブ２０２ａの中心に位置したときに、一方の副ビームによる集光点Ｓ２ａが当該グルーブの内側面に、他方の副ビームによる集光点Ｓ２ｂが外側面に、それぞれかかるので、エリアｅ、ｆの受光強度の差分を示す信号Ｔｅは、主ビームによる集光点Ｓ２ｍがプリグルーブ２０２ａに対して内側／外側のどちらに偏位しているのか、および、その誤差量を示すトラッキングエラー信号となる。したがって、光ディスク２００を回転させたときに、集光点Ｓ２ｍをプリグルーブ２０２ａに追従させるためにには、この誤差量をゼロとするようにトラッキングアクチュエータ１２２を操作すれば良い。
【００１４】
サンプリング＆ホールド（Ｓ／Ｈ）回路１６５は、光量信号Ｌａを、画像形成の場合に制御部１３０Ａから供給されるサンプリングパルスＳｐの立ち上がりによってサンプリングするとともに、次回のサンプリングパルスＳｐの立ち上がりまでホールドして、そのホールド信号ＬＬａを書込信号作成器１８６Ａに供給する。
サンプリング＆ホールド回路１６１は、フォーカスエラー信号Ｆｅを、データ記録の場合には、そのままループフィルタ１７１に供給するが、画像形成の場合には、サンプリングパルスＳｐの立ち上がりによってサンプリングするとともに、サンプリングパルスＳｐの次回の立ち上がりまでホールドして、そのホールド信号をループフィルタ１７１に供給する。ループフィルタ１７１は、制御部１３０Ａから供給される信号Ｒ／Ｉによってデータ記録が指示されている場合には、フォーカスエラー信号Ｆｅで示される誤差量がゼロとなるようにフォーカス駆動信号Ｆｃを生成する一方、信号Ｒ／Ｉによって画像形成が指示されている場合には、フォーカスエラー信号Ｆｅで示される誤差量が上記値αで一定となるようにフォーカス駆動信号Ｆｃを生成して、当該信号をフォーカスアクチュエータ１２１に供給する。
ループフィルタ１７２は、トラッキングエラー信号Ｔｅで示される誤差量をゼロとなるようにトラッキング駆動信号Ｔｒを生成して、当該生成信号を、スイッチＳＷを介してトラッキングアクチュエータ１２２に供給する。スイッチＳＷは、信号Ｒ／Ｉによってデータ記録が指示されている場合には、図２において実線で示されるようにａ−ｃ間で閉成する一方、信号Ｒ／Ｉによって画像形成が指示されている場合には、破線で示されるようにｂ−ｃ間で閉成する双投スイッチである。
【００１５】
ところで、光ディスク２００における画像は、図６に示されるように、行方向を光ディスク２００の円周方向とし、列方向を光ディスク２００の径方向とするｍ行ｎ列のドット（図において黒点）で構成される。そして、ｍ行ｎ列のドットは、光ディスク２００を回転させたときのレーザ光の照射によって、行方向に主走査される一方、１行分のドットが形成される毎にレーザ光の照射点を１行分だけ内周側から外周側へ移動させることにより列方向に副走査される。そして、このような走査時にドットの濃度を示すドットデータに応じてレーザ光を照射して、順次変色領域を形成することによって、目的とする画像が形成される。
ここで、画像形成における副走査は、ピックアップ１００Ａのフィード（送り）のみであるので、データ記録におけるトラッキング制御は無効化される。
また、本実施形態において画像を形成する場合に、同一の行（円周）に位置するドットの主走査は２回実行される。ただし、２回の主走査においてレーザ光の照射による変色領域に重なりが生じると、コントラスト比の向上が期待できないので、同一の行に位置するドットの主走査については、トラッキング位置（集光点の軌跡）を異ならせる必要がある。
そこで、オフセット電圧生成器１７５は、制御部１３０Ａから供給される信号Ｔｇによって、同一行に位置するドットの主走査が１回目であるか、２回目であるかを検知するとともに、この検知に応じて、異なる直流電圧のトラッキング駆動信号Ｔｓを出力する。例えば、２回目の主走査時におけるトラッキング駆動信号Ｔｓについては、１回目の主走査に対して１ドットの半分だけ外周寄りで主走査させるような信号とすれば良い。以下については、説明の便宜のために、画像形成時のトラッキング駆動信号Ｔｓを直流電圧として説明するが、トラッキング駆動信号として直流電圧を用いると、ノイズが発生する場合や、トラッキングアクチュエータの感度ばらつきによる影響を無視できない場合などがあるので、同一行内において振動し、かつ、各主走査において基準線通過時の位相を異ならせて、変色領域に重なりが生じないようにした交流信号をトラッキング駆動信号Ｔｓとして用いても良い。
【００１６】
ここで、図６における基準線とは、ｍ行ｎ列のマトリクスの基準となるべき仮想線であり、光ディスク２００の回転時に、回転検出器１４２による検出信号ＦＧについて１回転あたり８つ出力されるパルスのうち、ある１つのパルスについて着目したときに、その着目パルスが立ち上がるタイミングにてレーザ光が照射される点を径方向に結んだ直線である。また、光ディスク２００の回転時において、光ディスク２００がマトリクスの１列分に相当する角度だけ回転したことについては、検出信号ＦＧの周波数を逓倍するとともに、その逓倍信号の立ち上がりによって検出される。
【００１７】
＜動作＞
次に、本実施形態に係る光ディスク装置１０Ａの動作について説明する。
【００１８】
＜データ記録＞
光ディスク２００にデータを記録する場合、制御部１３０Ａは、第１に、サーボ回路１４４に回転速度の目標値を指示し、第２に、ステッピングモータ１４６を回転させて、ピックアップ１００Ａを光ディスク２００におけるプリグルーブ２０２ａの開始点に移動させ、第３に、信号Ｒ／ＩによってスイッチＳＷをａ−ｃ間で閉成させるとともに、ループフィルタ１７１に対し、フォーカスエラー信号Ｆｅで示される誤差量をゼロとするようなフォーカス駆動信号Ｆｃの生成を指示し、第４に、書込信号作成器１８６Ａに対し、第１、第３レーザの光強度の目標値をゼロとする一方、第２レーザの光強度の目標値を、データ記録に必要な目標値を設定する。
ここで、データ記録に必要な目標値とは、ホストコンピュータからインターフェイス１８４を介して供給されたデータをＥＦＭ変調し、このＥＦＭ信号に対して時間軸補正処理等を施したデータに対応する値であって、記録層に変色させたピットを形成するのに十分なライトレベルと、記録層を変色させない程度のサーボレベルとの２値である。したがって、３つのレーザのうち、配列中心の第２レーザだけが記録すべきデータに応じてライトレベルまたはサーボレベルで点灯し、他の第１、第３レーザはオフにされる。
【００１９】
一方、受光素子１０８は、第２レーザによるレーザの戻り光だけを検出することになる。その戻り光のうち、主ビームの戻り光によってフォーカスエラー信号Ｆｅが演算回路１５２によって生成され、その誤差量を打ち消す方向にフォーカス駆動信号Ｆｃがループフィルタ１７１により生成され、これにより、対物レンズ１１４が当該フォーカス駆動信号Ｆｃにしたがって光軸１２５の方向に操作されるので、光ディスク２００が波打った状態で回転しても、主ビームのスポット径は一定に制御されることになる（フォーカス制御）。
また、副ビームの戻り光によりトラッキングエラー信号Ｔｒが生成され、その誤差量を打ち消す方向にトラッキング駆動信号Ｔｒがループフィルタ１７２により生成され、これにより、対物レンズ１１４が当該トラッキング駆動信号Ｔｒにしたがって光ディスク２００の径方向に操作されるので、光ディスク２００の回転時において、主ビームによる集光点Ｓ２ｍはプリグルーブ２０２ａを正確に追従することになる（トラッキング制御）。
フォーカス制御およびトラッキング制御された状態において、書込信号作成器１８６Ａは、光量信号Ｌａで示される戻り光がライトレベルまたはサーボレベルの目標値となるように、第２レーザへの駆動信号Ｌ２の電流を操作する。これにより、第２レーザによるレーザ光の出射強度は、ライトレベルまたはサーボレベルの目標値となるように制御されることになる（パワー制御）。
このように、フォーカス制御、トラッキング制御、パワー制御が実行される結果、図３に示されるように、プリグルーブ２０２ａには、ピット２０２Ｐがデータに応じた長さ・間隔で形成されることになる。なお、このデータの再生は、第１に、ピット２０２Ｐの長さ・間隔を、プリグルーブ２０２ａに照射したレーザ光の戻り光（光量信号Ｌａ）によって検出し、第２に、その検出信号をデコーダ１８２ＡによりＥＦＭ復調し、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）１８４を介してホストコンピュータに供給することで実行される。
【００２０】
＜画像形成＞
次に、光ディスク２００に画像を形成する場合の動作について説明する。
制御部１３０Ａは、第１に、サーボ回路１４４に回転速度の目標値を指示し、第２に、ステッピングモータ１４６を回転させて、ピックアップ１００Ａを光ディスク２００の１行目に相当する地点に移動させ、第３に、信号Ｒ／ＩによってスイッチＳＷをｂ−ｃ間で閉成させるとともに、ループフィルタ１７１に対し、フォーカスエラー信号Ｆｅで示される誤差量が値αで一定となるようなフォーカス駆動信号Ｆｃの生成を指示し、第４に、書込信号作成器１８６Ａに対し、第１、第２、第３レーザの光強度の目標値を画像形成に必要な目標値を設定する。
ここで、画像形成に必要な目標値とは、ドットの変色領域を形成するの十分なライトレベルと、変色領域が形成されない程度のサーボレベルとの２値である。したがって、３つのレーザは、走査しているドットの濃度を規定するドットデータに応じてライトレベルまたはサーボレベルで点灯することになる。
一方で、ホストコンピュータからは、ドットデータが、光ディスクの走査に応じてドットデータが供給されて、書込信号作成器１８６Ａの内部バッファに蓄積される。また、制御部１３０Ａは、オフセット電圧生成器１７５に対して１行目の主走査が１回目であることを信号Ｔｇによって通知する一方、これにより、オフセット電圧生成器１７５は、１回目の主走査に対応したトラッキング信号Ｔｇを、ｂ−ｃ間にて閉成しているスイッチＳＷを介して、トラッキングアクチュエータ１２２に供給する。これにより、光ディスク２００に対する集光点Ｓ１ｍ、Ｓ２ｍ、Ｓ３ｍは、ドットマトリクスの１行目であって１回目の主走査に対応する地点に位置することになる。
【００２１】
ここで、制御部１３０Ａは、光ディスク２００の基準線が通過したことを、検出信号ＦＧにおける着目パルスの立ち上がりによって検出すると、書込信号作成器１８６Ａに対し、駆動信号Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の電流値を１行１列のドットデータに応じたものとするように指示する。書込信号作成器１８６Ａは、駆動信号Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の電流を、１行１列のドットデータが「黒」を示すのであればライトレベルに対応した値にする一方、「白」を示すのであればサーボレベルに対応した値とする。これにより、１行１列のドットにおいて１回目の書き込みが行われることになる。なお、この際、書込信号作成器１８６Ａは、ホールド信号ＬＬａにより示される戻り光強度がライトレベルまたはサーボレベルの目標値となるように駆動信号Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の電流を操作するが、この点については、後述することにする。
続いて、制御部１３０Ａは、光ディスク２００がドットマトリクスの１列分に相当する角度だけ回転したことを、検出信号ＦＧの逓倍信号の立ち上がりによって検出すると、書込信号作成器１８６Ａに対して、１行２列のドットデータに応じた駆動信号Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を出力するように指示する。これにより、１行２列のドットにおいても、１回目の書き込みが行われることになる。以下同様に１行３列から１行ｎ列のドットまで、対応するドットデータに応じた書き込みが１列分に相当する角度だけ回転する毎に行われる。この結果、１行目に位置するドットに対して１回目の主走査が終了することになる。
【００２２】
次に、制御部１３０Ａは、再び基準線が通過したことを検出すると、オフセット電圧生成器１７５に対して１行目の主走査が２回目であることを通知し、オフセット電圧生成器１７５は、２回目の主走査に対応したトラッキング信号Ｔｇを、トラッキングアクチュエータ１２２に供給する。これにより、光ディスク２００に対する集光点Ｓ１ｍ、Ｓ２ｍ、Ｓ３ｍは、ドットマトリクスの１行目であって２回目の主走査に対応する地点に位置することになる。また同時に、制御部１３０Ａは、書込信号作成器１８６Ａに対して、再び１行１列のドットデータに応じた駆動信号Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を出力するように指示する。これにより、１行１列のドットにおいても、２回目の書き込みが行われることになる。
以下同様に１行２列から１行ｎ列のドットまで、対応するドットデータに応じた書き込みが１列分に相当する角度だけ回転する毎に行われる。これにより、１行目に位置するドットに対して２回目の主走査が終了して、１行目のドット形成が完了することになる。
【００２３】
続いて、制御部１３０Ａは、ステッピングモータ１４６を回転させて、ピックアップ１００Ａを１行分に相当する距離（０．１ｍｍ）だけ外周側に移動させるとともに、オフセット電圧生成器１７５に対して２行目の主走査が１回目であることを信号Ｔｇによって通知する。これにより、光ディスク２００に対する集光点Ｓ１ｍ、Ｓ２ｍ、Ｓ３ｍは、ドットマトリクスの２行目であって１回目の主走査に対応する地点に位置することになる。そして、制御部１３０Ａは、基準線の通過を検出すると、書込信号作成器１８６Ａに対して、２行１列のドットデータに応じた駆動信号Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を出力するように指示し、以下同様に２行２列から２行ｎ列のドットデータに応じた駆動信号を、１列分に相当する角度だけ回転する毎に指示する。これにより、２行目に位置するドットに対して１回目の主走査が終了することになる。
そして、制御部１３０Ａは、再び基準線が通過したことを検出すると、オフセット電圧生成器１７５に対して２行目の主走査が２回目であることを通知し、これにより、これにより、光ディスク２００に対する集光点Ｓ１ｍ、Ｓ２ｍ、Ｓ３ｍは、ドットマトリクスの２行目であって２回目の主走査に対応する地点に位置することになる。また同時に、制御部１３０Ａは、書込信号作成器１８６Ａに対して、再び２行１列のドットデータに応じた駆動信号を出力するように指示し、以下同様に２行２列から２行ｎ列のドットデータに応じた駆動信号を、１列分に相当する角度だけ回転する毎に指示する。これにより、２行目に位置するドットに対して２回目の主走査が終了して、２行目のドット形成が完了することになる。
以降、同様な動作が３行目から最終ｍ行目まで繰り返されて、ｍ行ｎ列のドットマトリクスによる画像形成が完了することになる。
【００２４】
ここで、光ディスク２００において、図７に示されるように「Ａ」という文字を画像として形成する場合について検討してみる。上述したように、画像の解像度を２５０ｄｐｉとしたときに１ドットの大きさは０．１ｍｍ角となる。
また、集光点Ｓ１ｍ、Ｓ２ｍ、Ｓ３ｍの直径（スポット径）が１０μｍであって、その中心間隔が約１７μｍであると、１回目の主走査（１）で変色する部分の面積が１ドットにおいて占める割合は３０％となる。さらに、本実施形態では、主走査を２回とし、２回目の主走査（２）では、１回目のレーザ光の照射による変色領域と重ならないようにしているので、２回目の主走査（２）で変色する部分の面積も１ドットにおいて占める割合が３０％となる。結局、本実施形態では、本実施形態によれば、１ドットにおいて変色する割合は計６０％に達し、図７の拡大図で示されるようにドットの濃淡比が高い画像を形成することができるとともに、１ドットに対する主走査回数は「２」で済んでいるので、画像形成に要する時間も、１つのレーザを用いて１行について６回主走査する場合と比較して、約１／３に短縮化できる。
【００２５】
なお、実施形態の説明では、文字や記号等のキャラクタを２値的な画像として形成する場合について説明したが、ドットの濃淡を３ビットのドットデータで規定するとともに、１回目、２回目の主走査において、駆動信号Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を個別に制御することにより、図８に示されるように「０」〜「６」の７段階の階調を表現することもできる。例えば、階調「３」のドットを形成する場合には、１回目の主走査（１）では、駆動信号Ｌ１、Ｌ３をサーボレベル、駆動信号Ｌ２をライトレベルとし、２回目の主走査（２）では、駆動信号Ｌ２をサーボレベル、駆動信号Ｌ１、Ｌ３をライトレベルとすれば良い。また、階調表示については、レーザ光でドットを走査する期間のうち、濃度に応じた期間だけライトレベルのレーザ光を照射して、変色領域を形成しても良い。
【００２６】
＜第１実施形態：画像形成時における各種制御＞
次に、光ディスク２００に対してのパワー制御やフォーカス制御等の詳細について説明する。
画像形成のために記録層にライトレベルのレーザ光を照射した場合、その戻り光を示す光量信号Ｌａは、図９に示されるように、ライトレベルの照射直後の部分Ｋ１で最大ピークとなり、その後に部分Ｋ２のようになだらかに低下する。このため、図において斜線で示される部分が記録層を変色させるために用いられたエネルギーであると考えられる。ここで、変色のためのエネルギーは、常に安定した値とはならずに、種々の状況に応じて変動するので、斜線部分の形状はその都度変化する。したがって、画像形成時において、ライトレベルに対応した戻り光を用いると、パワー制御やフォーカス制御が不安定になる可能性がある。
さらに、ある行において「黒」のドットを連続して形成しなければならない場合には、ライトレベルでの照射が連続するので、パワー制御等は、なお一層、不安定となると考えられる。
そこで、本実施形態では、ドットデータに拘わりなく、強制的にサーボレベルのレーザ光を周期的に照射して、その戻り光に基づいてパワー制御やフォーカス制御をするようにしている。
【００２７】
具体的には、制御部１３０Ａは、図９に示されるようにサンプリングパルスＳｐを周期的に出力するとともに、このサンプリングパルスＳｐを出力する場合、書込信号作成器１８６Ａに対し、ドットデータに拘わりなく駆動信号Ｌ２の電流値を強制的にサーボレベルに相当する値にさせる一方、駆動信号Ｌ１、Ｌ３の電流値をゼロとさせるように指示する。
このため、図９に示されるように、変色領域を形成するための変色期間であっても、サンプリングパルスＳｐが出力されたとき、駆動信号Ｌ２は、サーボレベルで出力される一方、駆動信号Ｌ１、Ｌ３は、ゼロ（オフレベル）で出力される。したがって、サンプリングパルスＳｐの出力期間において第１、第３レーザは消灯するので、光量信号Ｌａは、サーボレベルに相当し、かつ、第２レーザによる戻り光成分だけを純粋に示すことになる。そして、この光量信号Ｌａは、サンプリング＆ホールド回路１６５によってホールドされ、ホールド信号ＬＬａとして書込信号作成器１８６Ａにフィードバックされる。
これにより、書込信号作成器１８６Ａは、第２レーザがサーボレベルの強度でレーザを照射したときの戻り光を、ホールド信号ＬＬａによって知ることができる。
【００２８】
書込信号作成器１８６Ａは、第２レーザによるレーザ光の強度をサーボレベルとする場合には、ホールド信号ＬＬａで示される戻り光（の強度）がサーボレベルの目標値となる方向に駆動信号Ｌ２の電流を操作する。ここで、第２レーザによるレーザ光の強度をサーボレベルとする場合とは、無色期間（例えば白のドットの走査期間）と、変色期間（例えば黒のドットの走査期間）のうち、サンプリングパルスＳｐが出力される期間とである。
一方、書込信号作成器１８６Ａは、第２レーザによるレーザ光の強度をライトレベルとする場合には、ホールド信号ＬＬａで示される戻り光を引数とする関数を用いて、ライトレベルでの戻り光を推定し、この推定値が、ライトレベルの目標値となる方向に駆動信号Ｌ２の電流を操作する。ここで、第２レーザによるレーザ光の強度をライトレベルとする場合とは、変色期間のうち、サンプリングパルスＳｐが出力されない期間である。
このような駆動信号Ｌ２へ電流の操作によって、第２レーザの強度は、変色期間であればサーボレベル／ライトレベルの目標値となるように、無色期間であればサーボレベルの目標値となるように、それぞれ適切に制御されることになる。
【００２９】
ところで、第１、第３レーザについては、その戻り光が検出されないが、第２レーザとともに同一半導体チップ内に集積されているので、第２レーザと略同一特性になっていると考えられる。したがって、第１、第３レーザの強度については、その戻り光を直接検出しなくても、第２レーザによる戻り光から間接的に制御することができる。
詳細には、書込信号作成器１８６Ａは、無色期間のうち、サンプリングパルスＳｐが出力されない期間において、第１（第３）レーザによるレーザ光の強度をサーボレベルとするとき、ホールド信号ＬＬａで示される戻り光がサーボレベルの目標値となる方向に駆動信号Ｌ１（Ｌ３）の電流を操作する一方、変色期間のうち、サンプリングパルスＳｐが出力されない期間において、第１（第３）レーザによるレーザ光の強度をライトレベルとするとき、ホールド信号ＬＬａからの推定値であってライトレベルでの戻り光の推定値がライトレベルの目標値となる方向に駆動信号Ｌ１（Ｌ３）の電流を操作する。なお、書込信号作成器１８６Ａは、サンプリングパルスＳｐが出力される期間では、無条件に駆動信号Ｌ１（Ｌ３）の電流値をゼロとするのは上述した通りである。
このような駆動信号Ｌ１、Ｌ３への電流操作によって、第１、第３レーザの強度は、第２レーザの戻り光からサーボレベル／ライトレベルの目標値となるように、適切に制御されることになる。
【００３０】
また、フォーカスエラー信号Ｆｅについては、サンプリングパルスＳｐの立ち上がりタイミングにおいて、サンプリング＆ホールド回路１６１によってサンプリングされるとともに、ホールドされてループフィルタ１７１に供給される。ここで、ループフィルタ１７１は、信号Ｒ／Ｉによって画像形成が指示されている場合、ホールドされたフォーカスエラー信号Ｆｅによって示される誤差がαで一定となる方向にフォーカス駆動信号Ｆｃを生成して、フォーカスアクチュエータ１２１に供給する。したがって、本実施形態によれば、集光点Ｓ１ｍ、Ｓ２ｍ、Ｓ３ｍの直径を、変色期間の長短とは無関係に、ほぼ１０μｍに安定して保つことが可能となる。
このように第１実施形態によれば、ドットデータに拘わらず、サーボレベルの強度での照射が周期的に行われるので、画像形成時においてもデータ記録時と同様に、パワー制御やフォーカス制御の実効性を確保することが可能となる。
なお、サンプリングパルスＳｐの出力期間は、パワー制御やフォーカス制御を実行するのに必要な時間が確保されることを条件として、できるだけ短くし、形成される画像に影響を少なくすることが望ましい。
【００３１】
＜第１実施形態の応用例＞
第１実施形態では、集光点Ｓ１ｍ、Ｓ２ｍ、Ｓ３ｍを、光ディスク２００の径方向に配列させたが、それらの間隔が約１７μｍであるので、直径を１０μｍに拡大しても、若干隙間が生じてしまい、その分、コントラスト比が低下する。
そこで、レンズアレイ１０２を、偏光ビームスプリッタ１１１の入射面と平行に、第２レーザの出射点を中心に、図２における矢印のように回転可能としても良い。
例えば図１０（ａ）に示されるように集光点Ｓ１ｍ、Ｓ２ｍ、Ｓ３ｍによる主走査によって、その変色領域が重ならないように、レーザアレイ１０２を回転させると、隣接する変色領域同士に隙間がなくなって、より高いコントラスト比の画像を形成することが可能となる。
また、例えば図１０（ｂ）に示されるように集光点Ｓ１ｍ、Ｓ２ｍ、Ｓ３ｍによる主走査が一致するように、レーザアレイ１０２を回転させると、１回の主走査によって変色する面積は少なくなるが、同一領域に照射されるレーザ光強度が実質的に３倍となるので、回転速度を３倍に高めることが可能となり、その分、１つのレーザを用いる場合と比較して、画像形成に要する時間を１／３に済ませることができる。
なお、第１実施形態では、レーザアレイ１０２によるレーザの集積個数を「３」としたが２以上であれば良い。また、サーボレベルを取得するレーザを、レーザアレイ１０２において中心の第２レーザとしたが、例えばレーザアレイ１０２によるレーザの集積個数が「４」である場合に、中心近傍の第２または第３レーザとしても良い。
【００３２】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る光ディスク装置の構成について説明する。図１１は、第２実施形態に係る光ディスク１０Ｂの構成を示すブロック図であり、図１２は、ピックアップとその制御回路との構成を示すブロック図である。
これらの図に示される光ディスク装置１０Ｂは、光ディスク２００としてＤＶＤ／ＣＤ（−Ｒ）にデータを記録するデータ記録機能と、画像を形成する画像形成機能とを有するものである。このため、光ディスク装置１０Ｂにおけるピックアップ１００Ｂ、制御部１３０Ｂ、ピックアップ制御回路１５０Ｂ、デコーダ１８２Ｂ、および、書込信号作成器１８６Ｂの各々は、第１実施形態に係る光ディスク装置１０Ａの対応部分に、ＤＶＤ系機能を付加したものとなっている。
特に、ピックアップ１００Ｂについては、図１２に示されるように、波長６５０ｎｍ程度のレーザ光を駆動信号Ｌ−Ｄに応じて出射するＤＶＤ用のレーザ１０２Ｄと、波長７８０ｎｍ程度のレーザ光を駆動信号Ｌ−Ｃに応じて出射するＣＤ用のレーザ１０２Ｃとの２つを有する。
また、光学系１１０Ｂでは、レーザ１０２Ｃによるレーザ光は、回折格子１０４Ｃを通過した後、偏光ビームスプリッタ１１１Ｃにて直角方向に反射し、レーザ１０２Ｄによるレーザ光は、回折格子１０４Ｄを通過した後、偏光ビームスプリッタ１１１Ｄにて直角方向に反射し、レーザ１０２Ｃによるレーザ光と合成される。すなわち、この第２実施形態では、２つのレーザを合成して光強度を高め、その分、回転速度を速めて、画像形成に要する時間の短縮化を図ろうというものである。
【００３３】
対物レンズ１１４Ｂは、波長６５０ｎｍ程度のレーザ光と波長７８０ｎｍ程度のレーザ光との２つを、光ディスク２００の略同一地点に集光させる画像形成専用レンズである。なお、図示はしないが、ＤＶＤ／ＣＤのデータ記録／再生時には、記録／再生専用の対物レンズ（２焦点レンズ）に切り替えられる。この理由は、一般にＤＶＤの記録面は、ディスク表面から０．６ｍｍだけ奥まった地点に位置するのに対し、ＣＤの記録面は、ディスク表面から１．２ｍｍだけ奥まった地点に位置するので、前者に係る波長６５０ｎｍのレーザ光と、後者に係る波長７８０ｎｍのレーザ光とについて、互いに異なる地点に集光させる必要があるからであり、同一地点に集光させる画像形成用の対物レンズ１１４Ｂとは使い分けて用いる必要があるからである。
【００３４】
図１１において、制御部１３０Ｂは、ＤＶＤ用のサンプリングパルスＳｐ−Ｄと、ＣＤ用のサンプリングパルスＳｐ−Ｃとを交互に出力する。これを受けて、図１２におけるサンプリング＆ホールド回路１６６は、光量信号Ｌａを、サンプリングパルスＳｐ−Ｄの立ち上がりによってサンプリングするとともに、サンプリングパルスＳｐ−Ｄの次回の立ち上がりまでホールドして、そのホールド信号Ｌａ−Ｄを書込信号作成器１８６Ｂに供給する。
同様に、サンプリング＆ホールド回路１６７は、光量信号Ｌａを、サンプリングパルスＳｐ−Ｃの立ち上がりによってサンプリングするとともに、サンプリングパルスＳｐ−Ｃの次回の立ち上がりまでホールドして、そのホールド信号Ｌａ−Ｃを書込信号作成器１８６Ｂに供給する。
また、オフセット電圧生成器１７５は、第２実施形態では、制御部１３０Ａから供給される信号Ｔｇによって、同一行に位置するドットの主走査が１回目〜６回目であるかを検知するとともに、この検知に応じて、異なる直流電圧のトラッキング駆動信号Ｔｓを出力して、同一行を走査する集光点の軌跡を主走査毎に異ならせる。
一方、図１１における書込信号作成器１８６Ｂは、ＤＶＤ記録の場合には、光量信号Ｌａで示される戻り光がデータ記録の目標値となるようにＤＶＤ用のレーザ１０２Ｄへの駆動信号Ｌ−Ｄの電流を操作し、ＣＤ記録の場合には、光量信号Ｌａで示される戻り光がデータ記録の目標値となるようにＣＤ用のレーザ１０２Ｃへの駆動信号Ｌ−Ｃの電流を操作し、画像形成の場合には、光量信号Ｌａ、ホールド信号Ｌａ−Ｄ、Ｌａ−Ｃで示される戻り光が画像形成の目標値となるように、駆動信号Ｌ−Ｄ、Ｌ−Ｃの電流をそれぞれ制御するものである。
【００３５】
＜光ディスク＞
上述したように、第２実施形態では、画像形成時においてＤＶＤ用の波長６５０ｎｍのレーザ光とＣＤ用の波長７８０ｎｍのレーザ光とを合成し、略同一地点に集光させる。一方、ＤＶＤの記録層は、波長６５０ｎｍ近傍の光を吸収して変色し、ＣＤの記録層は、波長７８０ｎｍ近傍の光を吸収して変色する。このため、ＤＶＤまたはＣＤの記録層に、ＤＶＤ用のレーザ光とＣＤ用のレーザ光との合成光を照射しても、いずれか一方の波長の光しか吸収しないので、集光点での光強度に比べて、変色の程度が少なくなってしまうことが考えられる。一方、記録面に画像を形成する場合、画像の形成領域は、記録層のうち、データの未記録領域に限られるので、記録すべきデータ容量が大きいと、ユーザが任意の領域に画像を形成することができない、という欠点もある。
【００３６】
そこで、第２実施形態では、記録面とは反対側のレーベル面側に別途の感光層を設けて、この感光層にレーザ光を照射して画像を形成することにする。図１３は、この光ディスク２００の構成を示す略断面図である。
この図に示される光ディスク２００は、ＣＤ（−Ｒ、−ＲＷ）系であり、記録面からみると、保護層２０１と、記録層２０２と、反射層２０３と、保護層２０４と、感光層２０５と、保護層２０６とを、この順番に積層した構造となっている。これら各層のうち、記録層２０２には、プリグルーブ２０２ａおよびランド２０２ｂが形成されている。なお、プリグルーブ２０２ａを記録面からみると、図４に示されるように内周側から外周側に向かって時計回りに螺旋した形状となっている点については上述した通りである。
一方、感光層２０５は、図１４において特性Ｍ１で示されるように波長６５０ｎｍの光を吸収して変色する色素と、特性Ｍ２で示されるように波長７８０ｎｍの光を吸収して変色する色素との混合層である。このため、感光層２０５は、波長６５０ｎｍのレーザ光と波長７８０ｎｍのレーザ光との合成光に対して、効率良く変色することになる。なお、感光層２０５としては、特性Ｍ３で示されるように、波長６５０ｎｍ〜７８０ｎｍの光を広帯域に吸収して変色する色素を用いても良い。
【００３７】
当該光ディスク２００に画像を形成する場合には、図１３に示されるように、保護層２０６側の面（レーベル面）を対物レンズ１１４Ｂと対向するようにセットする。そして、第１実施形態と同様に、画像を構成するドットが図６に示されるように規定するとともに、これらのドットは、光ディスク２００を回転させたときのレーザ光の照射によって、行方向に主走査される一方、１行分のドットが形成される毎にレーザ光の照射点を１行分だけ内周側から外周側へ移動させることにより列方向に副走査される。さらに、このような走査時にドットデータに応じてレーザ合成光を照射して、順次変色領域を形成することによって、目的とする画像が形成される。
ただし、集光点が３個である第１実施形態とは異なり、第２実施形態では、集光点が１個だけであるので、同一行に位置するドットに対しては、同一品質の画像を形成しようとするならば、集光点の軌跡を異ならせて、変色領域が重ならないように６回主走査する必要がある。ただし、集光点の強度は２倍であるので、光ディスク２００の回転速度は、第１実施形態と比較して２倍とすることができる。このため、画像形成に要する時間は、第１実施形態の２／３倍となり若干低下するが、それでも、１つのレーザを用いる場合と比較して１／２で済ませることができる。
【００３８】
一方、該光ディスク２００にデータを記録するときには、光ディスク２００を、図１３とは逆に、記録面が下向きとなるようにセットし、回転させ、レーザ光１０２Ｃによるレーザ光の集光点がプリグルーブ２０２ａに沿って追従するようにトラッキング制御するとともに、データに応じて駆動信号Ｌ−Ｃを制御することによって、目的のデータが記録される。この点は、感光層２０５を有さないＣＤ−ＲやＣＤ−ＲＷのようなＣＤ系の光ディスクにデータ記録する場合においても同様である。
なお、光ディスク２００がＤＶＤ−ＲのようなＤＶＤ系である場合、レーザ光１０２Ｄによるレーザ光の集光点がプリグルーブに沿って追従するようにトラッキング制御するとともに、記録すべきデータに応じて駆動信号Ｌ−Ｄを制御することによって、目的のデータが記録される。
また、図１３では、ＣＤ系の光ディスクを例にとって説明したが、ＤＶＤ系の光ディスクのレーベル面に、同様な感光層２０５を設けても良いのは、もちろんである。
【００３９】
＜第２実施形態：画像形成時における各種制御＞
第２実施形態では、レーベル面に設けられた感光層２０５にライトレベルの合成光を照射して画像を形成するが、ライトレベルのレーザの合成光を照射した場合の戻り光は、種々の状況に応じて変動する点については、第１実施形態と同様であるので、ライトレベルでの戻り光を用いた各種制御は不安定になる可能性がある。
そこで、第２実施形態において制御部１３０Ｂは、図１３に示されるように、ＤＶＤ用のレーザＬａ−Ｄの戻り光を検出するためのサンプリングパルスＳｐ−Ｄと、ＣＤ用のレーザＬａ−Ｃの戻り光を検出するためのサンプリングパルスＳｐ−Ｃとを互いに排他的かつ周期的に出力するとともに、前者のサンプリングパルスＳｐ−Ｄを出力する場合、ドットデータに拘わりなく駆動信号Ｌ−Ｄの電流値を強制的にサーボレベルに相当する値にさせるとともに、駆動信号Ｌ−Ｃの電流値をゼロとさせるように書込信号作成器１８６Ａに指示する一方、後者のサンプリングパルスＳｐ−Ｃを出力する場合、ドットデータに拘わりなく駆動信号Ｌ−Ｃの電流値を強制的にサーボレベルに相当する値にさせるとともに、駆動信号Ｌ−Ｄの電流値をゼロとさせるように書込信号作成器１８６Ａに指示する。
このため、図１５に示されるように、変色期間であっても、サンプリングパルスＳｐ−Ｄが出力されたとき、駆動信号Ｌ−Ｄは、サーボレベルで出力される一方、駆動信号Ｌ−Ｃは、オフレベルで出力される。また、変色期間であっても、サンプリングパルスＳｐ−Ｃが出力されたとき、駆動信号Ｌ−Ｃは、サーボレベルで出力される一方、駆動信号Ｌ−Ｄは、オフレベルで出力される。
したがって、ホールド信号Ｌａ−Ｄは、サーボレベルに相当するＤＶＤ用のレーザ１０２Ｄによる戻り光の成分だけを純粋に示す一方、ホールド信号Ｌａ−Ｃは、サーボレベルに相当するＣＤ用のレーザ１０２Ｃによる戻り光成分だけを純粋に示して、それぞれ書込信号作成器１８６Ｂにフィードバックされる。
これにより、書込信号作成器１８６Ｂは、ＤＶＤ用のレーザ１０２Ｄがサーボレベルの強度でレーザを照射したときの戻り光だけをホールド信号Ｌａ−Ｄによって知るとともに、ＣＤ用のレーザ１０２Ｃがサーボレベルの強度でレーザを照射したときの戻り光だけをホールド信号Ｌａ−Ｃによって知ることができる。
【００４０】
書込信号作成器１８６Ｂは、サンプリングパルスＳｐ−Ｄが出力される期間と、無色期間のうち、サンプリングパルスＳｐ−Ｃが出力されない期間とにおいて、ＤＶＤ用のレーザ１０２−Ｄによるレーザ光の強度をサーボレベルとするとき、ホールド信号Ｌａ−Ｄで示される戻り光がＤＶＤ用のサーボレベルの目標値となる方向に駆動信号Ｌ−Ｄの電流を操作する。一方、書込信号作成器１８６Ｂは、変色期間のうち、サンプリングパルスＳｐ−Ｄ、Ｓｐ−Ｃのいずれも出力されない期間において、レーザ１０２−Ｄによるレーザ光の強度をライトレベルとするとき、ホールド信号Ｌａ−Ｄで示される戻り光を引数とする関数を用いて、レーザ１０２Ｄによるライトレベルでの戻り光を推定し、この推定値がＤＶＤ用のライトレベルの目標値となる方向に駆動信号Ｌ−Ｄの電流を操作する。
これにより、ＤＶＤ用のレーザ１０２Ｄによるレーザ光の強度は、サンプリングパルスＳｐ−Ｃの出力期間であればゼロとなるが、変色期間であればサーボレベル／ライトレベルの目標値に、無色期間であればサーボレベルの目標値に、それぞれ適切に制御されることになる。
【００４１】
同様に、書込信号作成器１８６Ｂは、サンプリングパルスＳｐ−Ｃが出力される期間と、無色期間のうち、サンプリングパルスＳｐ−Ｄが出力されない期間とにおいて、ＣＤ用のレーザ１０２−Ｃによるレーザ光の強度をサーボレベルとするとき、ホールド信号Ｌａ−Ｃで示される戻り光がＣＤ用のサーボレベルの目標値となる方向に駆動信号Ｌ−Ｃの電流を操作する。一方、書込信号作成器１８６Ｂは、変色期間のうち、サンプリングパルスＳｐ−Ｄ、Ｓｐ−Ｃのいずれも出力されない期間において、レーザ１０２−Ｃによるレーザ光の強度をライトレベルとするとき、ホールド信号Ｌａ−Ｃで示される戻り光を引数とする関数を用いて、レーザ１０２Ｃによるライトレベルでの戻り光を推定し、この推定値がＣＤ用のライトレベル目標値となる方向に駆動信号Ｌ−Ｃの電流を操作する。
これにより、ＣＤ用のレーザ１０２Ｃによるレーザ光の強度は、サンプリングパルスＳｐ−Ｄの出力期間であればゼロとなるが、変色期間であればサーボレベル／ライトレベルの目標値に、無色期間であればサーボレベルの目標値に、それぞれ適切に制御されることになる。
このようにレーザ１０２Ｃ、１０２Ｄによるレーザ光の強度は、それぞれ個別に制御されるので、これらの合成光の強度も適切に制御されることになる。
【００４２】
また、フォーカスエラー信号Ｆｅについては、サンプリングパルスＳｐ−Ｃの立ち上がりタイミングにおいて、サンプリング＆ホールド回路１６１によってサンプリングされるとともに、ホールドされてループフィルタ１７１に供給されるので、第１実施形態と同様に、合成光の集光点の直径は、変色期間の長短とは無関係に、ほぼ１０μｍに安定して保つことが可能となる。
なお、サンプリング＆ホールド回路１６１におけるサンプリングの指示は、サンプリングパルスＳｐ−Ｃではなく、Ｓｐ−Ｄであっても良いし、両者の論理和信号であっても良い。
【００４３】
このように第２実施形態によっても、ドットデータに拘わらず、サーボレベルの強度での照射が周期的に行われるので、画像形成時においてもデータ記録時と同様に、パワー制御やフォーカス制御の実効性を確保することが可能となる。
【００４４】
＜第２実施形態の応用例＞
第２実施形態では、画像形成時に、ＤＶＤ用のレーザ光とＣＤ用のレーザ光との合成光により感光層２０５を変色させたが、３以上のレーザ光を合成しても良い。例えば、３番目のレーザとして、次世代型ディスクの記録に用いられる紫色半導体レーザを用いても良い。このような紫色半導体レーザを用いる場合、感光層２０５に当該紫色の吸収性を有する色素を混合させるか、当該紫色にまで吸収性を有する広帯域色素を用いるかすれば良い。
また、図１３に示した構造の光ディスク２００のレーベル面に、第１実施形態に係る光ディスク装置１０Ａを用いて画像形成しても良い。なお、光ディスク装置１０Ａは、ＣＤ系の光ディスクを想定しているので、このときの感光層２０５における波長６５０ｎｍの光の吸収性は不要となる。
【００４５】
＜第１、第２実施形態においてトラッキング制御を用いた画像形成＞
上述した第１および第２実施形態においては、ピックアップ１００Ａ（１００Ｂ）のフィードによって光ディスクのドットを副走査したため、プリグルーブ２０２ａ（図１３参照）に追従させるためのトラッキング制御は、スイッチＳＷにおけるｂ−ｃ間の閉成によって無効化されていた。しかしながら、レーベル面からレーザ光を照射する場合であっても、このようなトラッキング制御が可能となるときがある。
このようなときには、トラッキング制御を併用してレーザ光の集光点の位置を制御し、その制御位置に対応するドットデータに応じてレーザ光の強度を制御すれば良い。
ただし、第１実施形態では、第２レーザによる副ビームの集光点Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ（図３参照）だけに着目しなければならない。このためには、例えば、ループフィルタ１７２の前段にサンプリング＆ホールド回路を設けて、サンプリング信号Ｓｐによってトラッキングエラー信号Ｆｅをサンプリング＆ホールドするとともに、ループフィルタ１７２が、該ホールド信号で示される誤差を打ち消す方向にトラッキング駆動信号Ｔｒを生成する構成を採用して、該ホールド信号に、第１、第３レーザによる戻り光成分が含まれないようにすれば良い。
なお、レーベル面からレーザ光を照射する場合には、プリグルーブ２０２ａとランド２０２ｂの凹凸関係が逆転するので、この場合のトラッキング制御とは、ランド２０２ｂに追従するための制御となる。また、プリグルーブ２０２ａの螺旋方向をレーベル面からみると、図４とは反対となるので（すなわち、内周側を始点とし外周側を終点とした反時計回りとなるので）、光ディスク２００の回転方向も逆回転させる必要がある。ただし、光ディスク２００の外周側から内周側に向かって追従させれば、光ディスク２００の回転方向は同一で済ませることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光ディスク装置の構成を示すブロック図である。
【図２】同光ディスク装置におけるピックアップとその制御回路との構成を示すブロック図である。
【図３】同光ディスク装置における集光点の位置関係を説明するための図である。
【図４】同光ディスクのプリグルーブを説明するための平面図である。
【図５】同ピックアップにおける受光素子の検出面を示す平面図である。
【図６】同光ディスクのドットを説明するための平面図である。
【図７】同光ディスク装置により形成される画像の一例を示す図である。
【図８】同光ディスク装置により階調表示の一例を示す図である。
【図９】同光ディスク装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ同光ディスク装置において適用可能な集光点の配列を示す平面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る光ディスク装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】同光ディスク装置におけるピックアップとその制御回路との構成を示すブロック図である。
【図１３】同光ディスク装置に適用される光ディスクの構成を示す略断面図である。
【図１４】同ディスクにおける感光層の感光特性を示す図である。
【図１５】同光ディスク装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００４７】
１０Ａ、１０Ｂ…光ディスク装置、１００Ａ、１００Ｂ…ピックアップ、１０２…レーザアレイ、１０２Ｄ、１０２Ｃ…レーザ（第１レーザ、第２レーザ）、１０８…受光素子（検出手段）、１３０…制御部（制御手段）、１５０Ａ、１５０Ｂ…ピックアップ制御回路、１７１、１７２…ループフィルタ、２００…光ディスク、２０２…記録層、２０２ａ…プリグルーブ、２０５…感光層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクへの画像形成に要する時間を短縮化した光ディスク装置に適用される光ディスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤ−Ｒ（Compact Disc-Recordable）やＣＤ−ＲＷ（Compact Disc-Rewritable）などの光ディスクに対するデータの記録は、記録層に対し直径約１μｍのスポット径のレーザ光を照射して、変色領域（ピット）を形成することで実行されるので、データ記録の内容を肉眼で識別することは不可能である。そこで、データが記録された光ディスクを外観的に識別することができるように、光ディスクに文字や、記号、絵写真などの画像を、データ記録と同一の光学系を用いて形成する技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。この技術は、ドットに応じた強度でレーザ光を照射し、データを記録するための記録層を変色させて、画像を形成する、というものである。
【特許文献１】特開平１１−１３４６４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、データを記録するための光学系を用いて、高品質の画像を形成するためには、長い時間を要する、といった欠点があった。
この点について説明すると、画像の解像度が例えば２５０ｄｐｉ（dot per inch）である場合、１ドットの大きさは約０．１ｍｍ角となるが、このドットをスポット径が約１μｍのレーザ光で１回走査しても、１ドットの面積に対して変色部分の占める割合はわずか１％に過ぎない。
ここで、レーザ光のスポット径を拡大すれば、１回の走査により変色する部分の占める割合を改善させることはできるが、単位面積当たりの光強度が低下するので、必然的にレーザ光を高出力化しなければならない、または、回転速度を低下させなければならない。
一般に、レーザ光を出力するレーザ（発振器）には、小型化・低消費電流という観点から半導体レーザが用いられるが、このような半導体レーザは、ジャンクション温度を低く抑えなければならないので、高出力化は困難である。一方、回転速度を低下させれば、画像形成に要する時間が長期化する。このため、半導体レーザを用いて、回転速度を低下させないことを条件とした場合、そのスポット径については、せいぜい１０μｍ程度までしか拡大できない。結局、スポット径が１０μｍのレーザ光で１回走査したとき、変色する部分の占める割合は１０％に改善されるが、それでも十分なコントラスト比を得るまでにはほど遠い。
したがって、変色部分の占める割合を高めるためには、同一ドットを塗りつぶす形で繰り返して走査するしかなく、結果的に、それだけ時間を要することになるのである。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、画像形成に要する時間を短縮することが可能な光ディスク装置に適用可能な光ディスク装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的は、記録面とレーベル面とを有し、第１波長のレーザ光と、前記第１波長とは異なる第２波長のレーザ光との合成光を前記レーベル面から照射することによって画像が形成される光ディスクであって、前記記録面には、前記第１または第２波長のレーザ光の照射により変色する記録層と、前記記録層の下層に位置する反射層とを備える一方、前記レーベル面には、前記反射層の上層に位置し、前記第１および第２波長の光に対して感光性を有する感光層を備える光ディスクによって達成される。この光ディスクの感光層は、第１波長と第２波長とに対して感光性を有するので、第１および第２波長のレーザ光が合成して照射されると、短時間で変色する結果、それだけ画像形成に要する時間が短縮化されることになる。
【発明の効果】
【０００５】
以上説明したように本発明によれば、光ディスクに画像を形成するのに要する時間を短縮することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【０００７】
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係る光ディスク装置の構成について説明する。図１は、この光ディスク装置１０Ａの構成を示すブロック図である。この光ディスク装置１０Ａは、光ディスク２００としてＣＤ（−Ｒ）にデータを記録するデータ記録機能に加えて、画像を形成する画像形成機能を付加したものである。
図１において、制御部１３０Ａは、光ディスク装置１０Ａの各部を制御するものである。スピンドルモータ１４０は、光ディスク２００を回転させるものである。回転検出器１４２は、スピンドルモータ１４０が１回転するごとに等間隔で例えば８パルスを生成して、これを検出信号ＦＧとして出力する。したがって、制御部１３０Ａは、検出信号ＦＧの立ち上がりを８回カウントすれば、光ディスク２００が１回転したことを知ることができるし、検出信号ＦＧの周波数により光ディスク２００の回転速度を知ることができる。さらに、制御部１３０Ａは、検出信号ＦＧの周波数を逓倍するとともに、その逓倍信号の１周期の時間が経過したことを検出することによって、光ディスク２００が微小角だけ回転したことを知ることができる。例えば検出信号ＦＧの逓倍率が「４５０」であれば、その逓倍信号の１周期は、光ディスク２００が０．１度（＝３６０／８／４５０）だけ回転する期間に相当するからである。
この光ディスク装置１０Ａは、角速度一定のＣＡＶ（Constant Angular Velocity）方式で、データ記録または画像形成する。このため、サーボ回路１４４は、信号ＦＧで示される回転速度が制御部１３０Ａから指示された目標値に一致するように、スピンドルモータ１４０をフィードバック制御する。
【０００８】
次に、ピックアップ１００Ａは、光ディスク２００に対してレーザ光を照射する３つのレーザ（発振器）を有するとともに、うち１つの戻りを受光するブロックであり、ピックアップ制御回路１５０Ａは、その戻り光（の強度）を示す光量信号Ｌａや、そのホールド信号ＬＬａを出力したり、ピックアップ１００Ａにおけるフォーカスやトラッキングなどの各種制御をしたりするものである。なお、ピックアップ１００Ａと、ピックアップ制御回路１５０Ａとの詳細については後述する。
ステッピングモータ１４６は、その回転軸が光ディスク２００の径方向となるように配置するとともに、制御部１３０Ａによる指示にしたがって回転する。ピックアップ１００Ａは、ステッピングモータ１４６の回転軸に螺合しているので、該ステッピングモータ１４６の回転により、光ディスク２００の径方向に移動する。
デコーダ１８２Ａは、データを再生する場合に、光量信号ＬａをＥＦＭ（Eight to Fourteen Modulation）復調するものであり、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）１８４は、ホストコンピュータとの接続を図るものである。
書込信号作成器１８６Ａは、光量信号Ｌａ、ホールド信号ＬＬａで示される戻り光が、制御部１３０Ａによって設定されるとともにデータ記録または画像形成に必要な光強度の目標値となるように、３つあるレーザへの駆動信号Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の電流を後述するように操作するものである。また、書込信号作成器１８６Ａには、記録データまたは画像データを一時的に記憶するためのバッファを有する。
なお、ＣＡＶ方式では、光ディスク２００の外側に向かうほど、その線速度が高くなる。このため、制御部１３０Ａは、ピックアップ１００Ａが光ディスク２００の外側に位置するほど、光強度の目標値を高くなるように設定する。
【０００９】
＜ピックアップとのその周辺＞
次に、ピックアップ１００Ａとピックアップ制御回路１５０Ａとの詳細について説明する。図２は、これらの構成を示すブロック図である。この図に示されるように、ピックアップ１００Ａは、３つのレーザ光を出射するレーザアレイ１０２と、回折格子１０４と、レーザ光を光ディスク２００に集光させる光学系１１０Ａと、反射（戻り）光を検出する受光素子１０８とを備える。
このうち、レーザアレイ１０２は、同一半導体チップ内に第１、第２、第３レーザの３つを集積化したデバイスであり、それぞれ駆動信号Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の電流値に応じた光強度でレーザ光をそれぞれ出射するとともに、それらの出射点は、一直線上に等間隔で配列している。
レーザアレイ１０２により３つのレーザ光が出射された場合、これら３つのレーザ光の各々は、回折格子１０４によって、それぞれ主ビームと２つの副ビームとに分離した後、光学系１１０Ａを構成する偏光ビームスプリッタ１１１にて直角方向に反射し、コリメータレンズ１１２、１／４波長板１１３、対物レンズ１１４を順番に経て、光ディスク２００に対し図３に示されるように、主ビームについてみれば、３つの集光点Ｓ１ｍ、Ｓ２ｍ、Ｓ３ｍにフォーカスされる。
ここで、集光点Ｓ１ｍ、Ｓ２ｍ、Ｓ３ｍは、プリグルーブ２０２ａの形成方向に対して直交する線上に等間隔で配置する関係にある。このうち、集光点Ｓ２ｍは、配列中心の第２レーザによるレーザ光の主ビームをフォーカスさせたものであり、同様に、集光点Ｓ１ｍ、Ｓ３ｍは、それぞれ第１、第３レーザによるレーザ光の主ビームをフォーカスさせたものである。また、プリグルーブ２０２ａとは、図４に示されるように、光ディスク２００の記録面において内周側を始点とし外周側を終点とした時計回りの螺旋状に、かつ、図３に示されるように細かく蛇行して形成された溝状の領域である。なお、これらの集光点の間隔は、形成する画像の解像度および集光点の直径（スポット径）と密接に関係する。本実施形態では、形成画像の解像度を２５０ｄｐｉ、画像形成時における集光点の直径を１０μｍにすると想定てし、集光点Ｓ１ｍ、Ｓ２ｍ、Ｓ３ｍの間隔が約１７μｍ程度となるように、レーザアレイ１０２および光学系１１０Ａが設計されている。
【００１０】
一方、集光点Ｓ２ａ、Ｓ２ｂの各々は、それぞれ第２レーザによるレーザ光の副ビームをフォーカスさせたものであり、集光点Ｓ２ｍの中心がプリグルーブ２０２ａの中心と一致したときに、集光点Ｓ２ａが当該プリグルーブ２０２ａの内側面に、集光点Ｓ２ｂが外側面に、それぞれかかる状態の位置関係となっている。なお、集光点Ｓ１ａ、Ｓ１ｂの各々は、それぞれ第１レーザによるレーザ光の副ビームをフォーカスさせたものであり、同様に、集光点Ｓ３ａ、Ｓ３ｂの各々は、それぞれ第３レーザによるレーザ光の副ビームをフォーカスさせたものであるが、これらについては、後述する各種制御に用いられないので以降説明を省略する。
【００１１】
説明を図２に戻すと、対物レンズ１１４は、フォーカスアクチュエータ１２１およびトラッキングアクチュエータ１２２に保持される。このうち、フォーカスアクチュエータ１２１は、対物レンズ１１４を光軸１２５の方向に、フォーカス駆動信号Ｆｃの電圧が高くなるにつれて光ディスク２００に近づけるように操作する。また、トラッキングアクチュエータ１２２は、対物レンズ１１４を、トラッキング信号Ｔｒ（またはＴｓ）にしたがって、光ディスク２００の径方向に操作する。
【００１２】
一方、光ディスク２００で反射されたレーザ光は、再び対物レンズ１１４、１／４波長板１１３、コリメータレンズ１１２を順番に経て、偏光ビームスプリッタ１１１を通過し、シリンドリカルレンズ１１５を経て、受光素子１０８に入射する。
受光素子１０８は、図５に示されるように６つ検出エリアａ〜ｆを有し、このうち、エリアａ〜ｄは、第２レーザの主ビームによる戻りを受光し、エリアｅは、その副ビームのうちの一方による戻りを受光し、エリアｆは副ビームの他方による戻りを受光して、それぞれエリア毎の受光強度（を示す信号）を出力する。このため、受光信号Ｒｖは、これらの受光強度を総称したものになる。
演算回路１５２は、エリアａ〜ｄの受光強度について、（ｂ＋ｄ）＋（ａ＋ｃ）を演算して、その結果を示す信号Ｌａを出力するとともに、（ｂ＋ｄ）−（ａ＋ｃ）を演算して、その結果を示す信号Ｆｅを出力する。また、演算回路１５２は、エリアｅ、ｆについて、（ｅ−ｆ）を演算して、両者の差分を示す信号Ｔｅを出力する。
【００１３】
ここで、３つのレーザ光のうち、第２レーザによる主ビームの戻り光（の強度）は、エリアａ〜ｄの光量和で示されるので、信号Ｌａが光量信号として用いられる。
また、受光素子１０８において該主ビームによる結像は、シリンドリカルレンズ１１５によって、対物レンズ１１４が光ディスク２００に近い場合には縦楕円（１）（丸数字を示す。以下同じ）になり、対物レンズ１１４が光ディスク２００から遠い場合には横楕円（２）になり、対物レンズ１１４が光ディスク２００に対して適切な位置にある場合（レーザ光のフォーカス地点がほぼ光ディスクの反射層に位置する場合）には真円（３）になる。このため、対物レンズ１１４が光ディスク２００に近すぎる場合、信号Ｆｅの極性はマイナスになる一方、対物レンズ１１４が光ディスク２００に遠すぎる場合、信号Ｆｅの極性はプラスになり、いずれの場合にも、その絶対値は、適正状態からの誤差量に相当する。このため、信号Ｆｅは、レーザ光のフォーカス地点が適正値からどちらの方向にどれだけ偏位しているのかを示すフォーカスエラー信号となる。したがって、データ記録（再生）時には、この誤差量をゼロとするようにフォーカスアクチュエータ１２１を操作すれば良いし、画像形成時には、該誤差量を、集光点Ｓ２ｍの直径が１０μｍとなる場合に相当する値αで一定となるようにフォーカスアクチュエータ１２１を操作すれば良い。
一方、上述したように、集光点Ｓ２ｍの中心がプリグルーブ２０２ａの中心に位置したときに、一方の副ビームによる集光点Ｓ２ａが当該グルーブの内側面に、他方の副ビームによる集光点Ｓ２ｂが外側面に、それぞれかかるので、エリアｅ、ｆの受光強度の差分を示す信号Ｔｅは、主ビームによる集光点Ｓ２ｍがプリグルーブ２０２ａに対して内側／外側のどちらに偏位しているのか、および、その誤差量を示すトラッキングエラー信号となる。したがって、光ディスク２００を回転させたときに、集光点Ｓ２ｍをプリグルーブ２０２ａに追従させるためにには、この誤差量をゼロとするようにトラッキングアクチュエータ１２２を操作すれば良い。
【００１４】
サンプリング＆ホールド（Ｓ／Ｈ）回路１６５は、光量信号Ｌａを、画像形成の場合に制御部１３０Ａから供給されるサンプリングパルスＳｐの立ち上がりによってサンプリングするとともに、次回のサンプリングパルスＳｐの立ち上がりまでホールドして、そのホールド信号ＬＬａを書込信号作成器１８６Ａに供給する。
サンプリング＆ホールド回路１６１は、フォーカスエラー信号Ｆｅを、データ記録の場合には、そのままループフィルタ１７１に供給するが、画像形成の場合には、サンプリングパルスＳｐの立ち上がりによってサンプリングするとともに、サンプリングパルスＳｐの次回の立ち上がりまでホールドして、そのホールド信号をループフィルタ１７１に供給する。ループフィルタ１７１は、制御部１３０Ａから供給される信号Ｒ／Ｉによってデータ記録が指示されている場合には、フォーカスエラー信号Ｆｅで示される誤差量がゼロとなるようにフォーカス駆動信号Ｆｃを生成する一方、信号Ｒ／Ｉによって画像形成が指示されている場合には、フォーカスエラー信号Ｆｅで示される誤差量が上記値αで一定となるようにフォーカス駆動信号Ｆｃを生成して、当該信号をフォーカスアクチュエータ１２１に供給する。
ループフィルタ１７２は、トラッキングエラー信号Ｔｅで示される誤差量をゼロとなるようにトラッキング駆動信号Ｔｒを生成して、当該生成信号を、スイッチＳＷを介してトラッキングアクチュエータ１２２に供給する。スイッチＳＷは、信号Ｒ／Ｉによってデータ記録が指示されている場合には、図２において実線で示されるようにａ−ｃ間で閉成する一方、信号Ｒ／Ｉによって画像形成が指示されている場合には、破線で示されるようにｂ−ｃ間で閉成する双投スイッチである。
【００１５】
ところで、光ディスク２００における画像は、図６に示されるように、行方向を光ディスク２００の円周方向とし、列方向を光ディスク２００の径方向とするｍ行ｎ列のドット（図において黒点）で構成される。そして、ｍ行ｎ列のドットは、光ディスク２００を回転させたときのレーザ光の照射によって、行方向に主走査される一方、１行分のドットが形成される毎にレーザ光の照射点を１行分だけ内周側から外周側へ移動させることにより列方向に副走査される。そして、このような走査時にドットの濃度を示すドットデータに応じてレーザ光を照射して、順次変色領域を形成することによって、目的とする画像が形成される。
ここで、画像形成における副走査は、ピックアップ１００Ａのフィード（送り）のみであるので、データ記録におけるトラッキング制御は無効化される。
また、本実施形態において画像を形成する場合に、同一の行（円周）に位置するドットの主走査は２回実行される。ただし、２回の主走査においてレーザ光の照射による変色領域に重なりが生じると、コントラスト比の向上が期待できないので、同一の行に位置するドットの主走査については、トラッキング位置（集光点の軌跡）を異ならせる必要がある。
そこで、オフセット電圧生成器１７５は、制御部１３０Ａから供給される信号Ｔｇによって、同一行に位置するドットの主走査が１回目であるか、２回目であるかを検知するとともに、この検知に応じて、異なる直流電圧のトラッキング駆動信号Ｔｓを出力する。例えば、２回目の主走査時におけるトラッキング駆動信号Ｔｓについては、１回目の主走査に対して１ドットの半分だけ外周寄りで主走査させるような信号とすれば良い。以下については、説明の便宜のために、画像形成時のトラッキング駆動信号Ｔｓを直流電圧として説明するが、トラッキング駆動信号として直流電圧を用いると、ノイズが発生する場合や、トラッキングアクチュエータの感度ばらつきによる影響を無視できない場合などがあるので、同一行内において振動し、かつ、各主走査において基準線通過時の位相を異ならせて、変色領域に重なりが生じないようにした交流信号をトラッキング駆動信号Ｔｓとして用いても良い。
【００１６】
ここで、図６における基準線とは、ｍ行ｎ列のマトリクスの基準となるべき仮想線であり、光ディスク２００の回転時に、回転検出器１４２による検出信号ＦＧについて１回転あたり８つ出力されるパルスのうち、ある１つのパルスについて着目したときに、その着目パルスが立ち上がるタイミングにてレーザ光が照射される点を径方向に結んだ直線である。また、光ディスク２００の回転時において、光ディスク２００がマトリクスの１列分に相当する角度だけ回転したことについては、検出信号ＦＧの周波数を逓倍するとともに、その逓倍信号の立ち上がりによって検出される。
【００１７】
＜動作＞
次に、本実施形態に係る光ディスク装置１０Ａの動作について説明する。
【００１８】
＜データ記録＞
光ディスク２００にデータを記録する場合、制御部１３０Ａは、第１に、サーボ回路１４４に回転速度の目標値を指示し、第２に、ステッピングモータ１４６を回転させて、ピックアップ１００Ａを光ディスク２００におけるプリグルーブ２０２ａの開始点に移動させ、第３に、信号Ｒ／ＩによってスイッチＳＷをａ−ｃ間で閉成させるとともに、ループフィルタ１７１に対し、フォーカスエラー信号Ｆｅで示される誤差量をゼロとするようなフォーカス駆動信号Ｆｃの生成を指示し、第４に、書込信号作成器１８６Ａに対し、第１、第３レーザの光強度の目標値をゼロとする一方、第２レーザの光強度の目標値を、データ記録に必要な目標値を設定する。
ここで、データ記録に必要な目標値とは、ホストコンピュータからインターフェイス１８４を介して供給されたデータをＥＦＭ変調し、このＥＦＭ信号に対して時間軸補正処理等を施したデータに対応する値であって、記録層に変色させたピットを形成するのに十分なライトレベルと、記録層を変色させない程度のサーボレベルとの２値である。したがって、３つのレーザのうち、配列中心の第２レーザだけが記録すべきデータに応じてライトレベルまたはサーボレベルで点灯し、他の第１、第３レーザはオフにされる。
【００１９】
一方、受光素子１０８は、第２レーザによるレーザの戻り光だけを検出することになる。その戻り光のうち、主ビームの戻り光によってフォーカスエラー信号Ｆｅが演算回路１５２によって生成され、その誤差量を打ち消す方向にフォーカス駆動信号Ｆｃがループフィルタ１７１により生成され、これにより、対物レンズ１１４が当該フォーカス駆動信号Ｆｃにしたがって光軸１２５の方向に操作されるので、光ディスク２００が波打った状態で回転しても、主ビームのスポット径は一定に制御されることになる（フォーカス制御）。
また、副ビームの戻り光によりトラッキングエラー信号Ｔｒが生成され、その誤差量を打ち消す方向にトラッキング駆動信号Ｔｒがループフィルタ１７２により生成され、これにより、対物レンズ１１４が当該トラッキング駆動信号Ｔｒにしたがって光ディスク２００の径方向に操作されるので、光ディスク２００の回転時において、主ビームによる集光点Ｓ２ｍはプリグルーブ２０２ａを正確に追従することになる（トラッキング制御）。
フォーカス制御およびトラッキング制御された状態において、書込信号作成器１８６Ａは、光量信号Ｌａで示される戻り光がライトレベルまたはサーボレベルの目標値となるように、第２レーザへの駆動信号Ｌ２の電流を操作する。これにより、第２レーザによるレーザ光の出射強度は、ライトレベルまたはサーボレベルの目標値となるように制御されることになる（パワー制御）。
このように、フォーカス制御、トラッキング制御、パワー制御が実行される結果、図３に示されるように、プリグルーブ２０２ａには、ピット２０２Ｐがデータに応じた長さ・間隔で形成されることになる。なお、このデータの再生は、第１に、ピット２０２Ｐの長さ・間隔を、プリグルーブ２０２ａに照射したレーザ光の戻り光（光量信号Ｌａ）によって検出し、第２に、その検出信号をデコーダ１８２ＡによりＥＦＭ復調し、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）１８４を介してホストコンピュータに供給することで実行される。
【００２０】
＜画像形成＞
次に、光ディスク２００に画像を形成する場合の動作について説明する。
制御部１３０Ａは、第１に、サーボ回路１４４に回転速度の目標値を指示し、第２に、ステッピングモータ１４６を回転させて、ピックアップ１００Ａを光ディスク２００の１行目に相当する地点に移動させ、第３に、信号Ｒ／ＩによってスイッチＳＷをｂ−ｃ間で閉成させるとともに、ループフィルタ１７１に対し、フォーカスエラー信号Ｆｅで示される誤差量が値αで一定となるようなフォーカス駆動信号Ｆｃの生成を指示し、第４に、書込信号作成器１８６Ａに対し、第１、第２、第３レーザの光強度の目標値を画像形成に必要な目標値を設定する。
ここで、画像形成に必要な目標値とは、ドットの変色領域を形成するの十分なライトレベルと、変色領域が形成されない程度のサーボレベルとの２値である。したがって、３つのレーザは、走査しているドットの濃度を規定するドットデータに応じてライトレベルまたはサーボレベルで点灯することになる。
一方で、ホストコンピュータからは、ドットデータが、光ディスクの走査に応じてドットデータが供給されて、書込信号作成器１８６Ａの内部バッファに蓄積される。また、制御部１３０Ａは、オフセット電圧生成器１７５に対して１行目の主走査が１回目であることを信号Ｔｇによって通知する一方、これにより、オフセット電圧生成器１７５は、１回目の主走査に対応したトラッキング信号Ｔｇを、ｂ−ｃ間にて閉成しているスイッチＳＷを介して、トラッキングアクチュエータ１２２に供給する。これにより、光ディスク２００に対する集光点Ｓ１ｍ、Ｓ２ｍ、Ｓ３ｍは、ドットマトリクスの１行目であって１回目の主走査に対応する地点に位置することになる。
【００２１】
ここで、制御部１３０Ａは、光ディスク２００の基準線が通過したことを、検出信号ＦＧにおける着目パルスの立ち上がりによって検出すると、書込信号作成器１８６Ａに対し、駆動信号Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の電流値を１行１列のドットデータに応じたものとするように指示する。書込信号作成器１８６Ａは、駆動信号Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の電流を、１行１列のドットデータが「黒」を示すのであればライトレベルに対応した値にする一方、「白」を示すのであればサーボレベルに対応した値とする。これにより、１行１列のドットにおいて１回目の書き込みが行われることになる。なお、この際、書込信号作成器１８６Ａは、ホールド信号ＬＬａにより示される戻り光強度がライトレベルまたはサーボレベルの目標値となるように駆動信号Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の電流を操作するが、この点については、後述することにする。
続いて、制御部１３０Ａは、光ディスク２００がドットマトリクスの１列分に相当する角度だけ回転したことを、検出信号ＦＧの逓倍信号の立ち上がりによって検出すると、書込信号作成器１８６Ａに対して、１行２列のドットデータに応じた駆動信号Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を出力するように指示する。これにより、１行２列のドットにおいても、１回目の書き込みが行われることになる。以下同様に１行３列から１行ｎ列のドットまで、対応するドットデータに応じた書き込みが１列分に相当する角度だけ回転する毎に行われる。この結果、１行目に位置するドットに対して１回目の主走査が終了することになる。
【００２２】
次に、制御部１３０Ａは、再び基準線が通過したことを検出すると、オフセット電圧生成器１７５に対して１行目の主走査が２回目であることを通知し、オフセット電圧生成器１７５は、２回目の主走査に対応したトラッキング信号Ｔｇを、トラッキングアクチュエータ１２２に供給する。これにより、光ディスク２００に対する集光点Ｓ１ｍ、Ｓ２ｍ、Ｓ３ｍは、ドットマトリクスの１行目であって２回目の主走査に対応する地点に位置することになる。また同時に、制御部１３０Ａは、書込信号作成器１８６Ａに対して、再び１行１列のドットデータに応じた駆動信号Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を出力するように指示する。これにより、１行１列のドットにおいても、２回目の書き込みが行われることになる。
以下同様に１行２列から１行ｎ列のドットまで、対応するドットデータに応じた書き込みが１列分に相当する角度だけ回転する毎に行われる。これにより、１行目に位置するドットに対して２回目の主走査が終了して、１行目のドット形成が完了することになる。
【００２３】
続いて、制御部１３０Ａは、ステッピングモータ１４６を回転させて、ピックアップ１００Ａを１行分に相当する距離（０．１ｍｍ）だけ外周側に移動させるとともに、オフセット電圧生成器１７５に対して２行目の主走査が１回目であることを信号Ｔｇによって通知する。これにより、光ディスク２００に対する集光点Ｓ１ｍ、Ｓ２ｍ、Ｓ３ｍは、ドットマトリクスの２行目であって１回目の主走査に対応する地点に位置することになる。そして、制御部１３０Ａは、基準線の通過を検出すると、書込信号作成器１８６Ａに対して、２行１列のドットデータに応じた駆動信号Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を出力するように指示し、以下同様に２行２列から２行ｎ列のドットデータに応じた駆動信号を、１列分に相当する角度だけ回転する毎に指示する。これにより、２行目に位置するドットに対して１回目の主走査が終了することになる。
そして、制御部１３０Ａは、再び基準線が通過したことを検出すると、オフセット電圧生成器１７５に対して２行目の主走査が２回目であることを通知し、これにより、これにより、光ディスク２００に対する集光点Ｓ１ｍ、Ｓ２ｍ、Ｓ３ｍは、ドットマトリクスの２行目であって２回目の主走査に対応する地点に位置することになる。また同時に、制御部１３０Ａは、書込信号作成器１８６Ａに対して、再び２行１列のドットデータに応じた駆動信号を出力するように指示し、以下同様に２行２列から２行ｎ列のドットデータに応じた駆動信号を、１列分に相当する角度だけ回転する毎に指示する。これにより、２行目に位置するドットに対して２回目の主走査が終了して、２行目のドット形成が完了することになる。
以降、同様な動作が３行目から最終ｍ行目まで繰り返されて、ｍ行ｎ列のドットマトリクスによる画像形成が完了することになる。
【００２４】
ここで、光ディスク２００において、図７に示されるように「Ａ」という文字を画像として形成する場合について検討してみる。上述したように、画像の解像度を２５０ｄｐｉとしたときに１ドットの大きさは０．１ｍｍ角となる。
また、集光点Ｓ１ｍ、Ｓ２ｍ、Ｓ３ｍの直径（スポット径）が１０μｍであって、その中心間隔が約１７μｍであると、１回目の主走査（１）で変色する部分の面積が１ドットにおいて占める割合は３０％となる。さらに、本実施形態では、主走査を２回とし、２回目の主走査（２）では、１回目のレーザ光の照射による変色領域と重ならないようにしているので、２回目の主走査（２）で変色する部分の面積も１ドットにおいて占める割合が３０％となる。結局、本実施形態では、本実施形態によれば、１ドットにおいて変色する割合は計６０％に達し、図７の拡大図で示されるようにドットの濃淡比が高い画像を形成することができるとともに、１ドットに対する主走査回数は「２」で済んでいるので、画像形成に要する時間も、１つのレーザを用いて１行について６回主走査する場合と比較して、約１／３に短縮化できる。
【００２５】
なお、実施形態の説明では、文字や記号等のキャラクタを２値的な画像として形成する場合について説明したが、ドットの濃淡を３ビットのドットデータで規定するとともに、１回目、２回目の主走査において、駆動信号Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３を個別に制御することにより、図８に示されるように「０」〜「６」の７段階の階調を表現することもできる。例えば、階調「３」のドットを形成する場合には、１回目の主走査（１）では、駆動信号Ｌ１、Ｌ３をサーボレベル、駆動信号Ｌ２をライトレベルとし、２回目の主走査（２）では、駆動信号Ｌ２をサーボレベル、駆動信号Ｌ１、Ｌ３をライトレベルとすれば良い。また、階調表示については、レーザ光でドットを走査する期間のうち、濃度に応じた期間だけライトレベルのレーザ光を照射して、変色領域を形成しても良い。
【００２６】
＜第１実施形態：画像形成時における各種制御＞
次に、光ディスク２００に対してのパワー制御やフォーカス制御等の詳細について説明する。
画像形成のために記録層にライトレベルのレーザ光を照射した場合、その戻り光を示す光量信号Ｌａは、図９に示されるように、ライトレベルの照射直後の部分Ｋ１で最大ピークとなり、その後に部分Ｋ２のようになだらかに低下する。このため、図において斜線で示される部分が記録層を変色させるために用いられたエネルギーであると考えられる。ここで、変色のためのエネルギーは、常に安定した値とはならずに、種々の状況に応じて変動するので、斜線部分の形状はその都度変化する。したがって、画像形成時において、ライトレベルに対応した戻り光を用いると、パワー制御やフォーカス制御が不安定になる可能性がある。
さらに、ある行において「黒」のドットを連続して形成しなければならない場合には、ライトレベルでの照射が連続するので、パワー制御等は、なお一層、不安定となると考えられる。
そこで、本実施形態では、ドットデータに拘わりなく、強制的にサーボレベルのレーザ光を周期的に照射して、その戻り光に基づいてパワー制御やフォーカス制御をするようにしている。
【００２７】
具体的には、制御部１３０Ａは、図９に示されるようにサンプリングパルスＳｐを周期的に出力するとともに、このサンプリングパルスＳｐを出力する場合、書込信号作成器１８６Ａに対し、ドットデータに拘わりなく駆動信号Ｌ２の電流値を強制的にサーボレベルに相当する値にさせる一方、駆動信号Ｌ１、Ｌ３の電流値をゼロとさせるように指示する。
このため、図９に示されるように、変色領域を形成するための変色期間であっても、サンプリングパルスＳｐが出力されたとき、駆動信号Ｌ２は、サーボレベルで出力される一方、駆動信号Ｌ１、Ｌ３は、ゼロ（オフレベル）で出力される。したがって、サンプリングパルスＳｐの出力期間において第１、第３レーザは消灯するので、光量信号Ｌａは、サーボレベルに相当し、かつ、第２レーザによる戻り光成分だけを純粋に示すことになる。そして、この光量信号Ｌａは、サンプリング＆ホールド回路１６５によってホールドされ、ホールド信号ＬＬａとして書込信号作成器１８６Ａにフィードバックされる。
これにより、書込信号作成器１８６Ａは、第２レーザがサーボレベルの強度でレーザを照射したときの戻り光を、ホールド信号ＬＬａによって知ることができる。
【００２８】
書込信号作成器１８６Ａは、第２レーザによるレーザ光の強度をサーボレベルとする場合には、ホールド信号ＬＬａで示される戻り光（の強度）がサーボレベルの目標値となる方向に駆動信号Ｌ２の電流を操作する。ここで、第２レーザによるレーザ光の強度をサーボレベルとする場合とは、無色期間（例えば白のドットの走査期間）と、変色期間（例えば黒のドットの走査期間）のうち、サンプリングパルスＳｐが出力される期間とである。
一方、書込信号作成器１８６Ａは、第２レーザによるレーザ光の強度をライトレベルとする場合には、ホールド信号ＬＬａで示される戻り光を引数とする関数を用いて、ライトレベルでの戻り光を推定し、この推定値が、ライトレベルの目標値となる方向に駆動信号Ｌ２の電流を操作する。ここで、第２レーザによるレーザ光の強度をライトレベルとする場合とは、変色期間のうち、サンプリングパルスＳｐが出力されない期間である。
このような駆動信号Ｌ２へ電流の操作によって、第２レーザの強度は、変色期間であればサーボレベル／ライトレベルの目標値となるように、無色期間であればサーボレベルの目標値となるように、それぞれ適切に制御されることになる。
【００２９】
ところで、第１、第３レーザについては、その戻り光が検出されないが、第２レーザとともに同一半導体チップ内に集積されているので、第２レーザと略同一特性になっていると考えられる。したがって、第１、第３レーザの強度については、その戻り光を直接検出しなくても、第２レーザによる戻り光から間接的に制御することができる。
詳細には、書込信号作成器１８６Ａは、無色期間のうち、サンプリングパルスＳｐが出力されない期間において、第１（第３）レーザによるレーザ光の強度をサーボレベルとするとき、ホールド信号ＬＬａで示される戻り光がサーボレベルの目標値となる方向に駆動信号Ｌ１（Ｌ３）の電流を操作する一方、変色期間のうち、サンプリングパルスＳｐが出力されない期間において、第１（第３）レーザによるレーザ光の強度をライトレベルとするとき、ホールド信号ＬＬａからの推定値であってライトレベルでの戻り光の推定値がライトレベルの目標値となる方向に駆動信号Ｌ１（Ｌ３）の電流を操作する。なお、書込信号作成器１８６Ａは、サンプリングパルスＳｐが出力される期間では、無条件に駆動信号Ｌ１（Ｌ３）の電流値をゼロとするのは上述した通りである。
このような駆動信号Ｌ１、Ｌ３への電流操作によって、第１、第３レーザの強度は、第２レーザの戻り光からサーボレベル／ライトレベルの目標値となるように、適切に制御されることになる。
【００３０】
また、フォーカスエラー信号Ｆｅについては、サンプリングパルスＳｐの立ち上がりタイミングにおいて、サンプリング＆ホールド回路１６１によってサンプリングされるとともに、ホールドされてループフィルタ１７１に供給される。ここで、ループフィルタ１７１は、信号Ｒ／Ｉによって画像形成が指示されている場合、ホールドされたフォーカスエラー信号Ｆｅによって示される誤差がαで一定となる方向にフォーカス駆動信号Ｆｃを生成して、フォーカスアクチュエータ１２１に供給する。したがって、本実施形態によれば、集光点Ｓ１ｍ、Ｓ２ｍ、Ｓ３ｍの直径を、変色期間の長短とは無関係に、ほぼ１０μｍに安定して保つことが可能となる。
このように第１実施形態によれば、ドットデータに拘わらず、サーボレベルの強度での照射が周期的に行われるので、画像形成時においてもデータ記録時と同様に、パワー制御やフォーカス制御の実効性を確保することが可能となる。
なお、サンプリングパルスＳｐの出力期間は、パワー制御やフォーカス制御を実行するのに必要な時間が確保されることを条件として、できるだけ短くし、形成される画像に影響を少なくすることが望ましい。
【００３１】
＜第１実施形態の応用例＞
第１実施形態では、集光点Ｓ１ｍ、Ｓ２ｍ、Ｓ３ｍを、光ディスク２００の径方向に配列させたが、それらの間隔が約１７μｍであるので、直径を１０μｍに拡大しても、若干隙間が生じてしまい、その分、コントラスト比が低下する。
そこで、レンズアレイ１０２を、偏光ビームスプリッタ１１１の入射面と平行に、第２レーザの出射点を中心に、図２における矢印のように回転可能としても良い。
例えば図１０（ａ）に示されるように集光点Ｓ１ｍ、Ｓ２ｍ、Ｓ３ｍによる主走査によって、その変色領域が重ならないように、レーザアレイ１０２を回転させると、隣接する変色領域同士に隙間がなくなって、より高いコントラスト比の画像を形成することが可能となる。
また、例えば図１０（ｂ）に示されるように集光点Ｓ１ｍ、Ｓ２ｍ、Ｓ３ｍによる主走査が一致するように、レーザアレイ１０２を回転させると、１回の主走査によって変色する面積は少なくなるが、同一領域に照射されるレーザ光強度が実質的に３倍となるので、回転速度を３倍に高めることが可能となり、その分、１つのレーザを用いる場合と比較して、画像形成に要する時間を１／３に済ませることができる。
なお、第１実施形態では、レーザアレイ１０２によるレーザの集積個数を「３」としたが２以上であれば良い。また、サーボレベルを取得するレーザを、レーザアレイ１０２において中心の第２レーザとしたが、例えばレーザアレイ１０２によるレーザの集積個数が「４」である場合に、中心近傍の第２または第３レーザとしても良い。
【００３２】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る光ディスク装置の構成について説明する。図１１は、第２実施形態に係る光ディスク１０Ｂの構成を示すブロック図であり、図１２は、ピックアップとその制御回路との構成を示すブロック図である。
これらの図に示される光ディスク装置１０Ｂは、光ディスク２００としてＤＶＤ／ＣＤ（−Ｒ）にデータを記録するデータ記録機能と、画像を形成する画像形成機能とを有するものである。このため、光ディスク装置１０Ｂにおけるピックアップ１００Ｂ、制御部１３０Ｂ、ピックアップ制御回路１５０Ｂ、デコーダ１８２Ｂ、および、書込信号作成器１８６Ｂの各々は、第１実施形態に係る光ディスク装置１０Ａの対応部分に、ＤＶＤ系機能を付加したものとなっている。
特に、ピックアップ１００Ｂについては、図１２に示されるように、波長６５０ｎｍ程度のレーザ光を駆動信号Ｌ−Ｄに応じて出射するＤＶＤ用のレーザ１０２Ｄと、波長７８０ｎｍ程度のレーザ光を駆動信号Ｌ−Ｃに応じて出射するＣＤ用のレーザ１０２Ｃとの２つを有する。
また、光学系１１０Ｂでは、レーザ１０２Ｃによるレーザ光は、回折格子１０４Ｃを通過した後、偏光ビームスプリッタ１１１Ｃにて直角方向に反射し、レーザ１０２Ｄによるレーザ光は、回折格子１０４Ｄを通過した後、偏光ビームスプリッタ１１１Ｄにて直角方向に反射し、レーザ１０２Ｃによるレーザ光と合成される。すなわち、この第２実施形態では、２つのレーザを合成して光強度を高め、その分、回転速度を速めて、画像形成に要する時間の短縮化を図ろうというものである。
【００３３】
対物レンズ１１４Ｂは、波長６５０ｎｍ程度のレーザ光と波長７８０ｎｍ程度のレーザ光との２つを、光ディスク２００の略同一地点に集光させる画像形成専用レンズである。なお、図示はしないが、ＤＶＤ／ＣＤのデータ記録／再生時には、記録／再生専用の対物レンズ（２焦点レンズ）に切り替えられる。この理由は、一般にＤＶＤの記録面は、ディスク表面から０．６ｍｍだけ奥まった地点に位置するのに対し、ＣＤの記録面は、ディスク表面から１．２ｍｍだけ奥まった地点に位置するので、前者に係る波長６５０ｎｍのレーザ光と、後者に係る波長７８０ｎｍのレーザ光とについて、互いに異なる地点に集光させる必要があるからであり、同一地点に集光させる画像形成用の対物レンズ１１４Ｂとは使い分けて用いる必要があるからである。
【００３４】
図１１において、制御部１３０Ｂは、ＤＶＤ用のサンプリングパルスＳｐ−Ｄと、ＣＤ用のサンプリングパルスＳｐ−Ｃとを交互に出力する。これを受けて、図１２におけるサンプリング＆ホールド回路１６６は、光量信号Ｌａを、サンプリングパルスＳｐ−Ｄの立ち上がりによってサンプリングするとともに、サンプリングパルスＳｐ−Ｄの次回の立ち上がりまでホールドして、そのホールド信号Ｌａ−Ｄを書込信号作成器１８６Ｂに供給する。
同様に、サンプリング＆ホールド回路１６７は、光量信号Ｌａを、サンプリングパルスＳｐ−Ｃの立ち上がりによってサンプリングするとともに、サンプリングパルスＳｐ−Ｃの次回の立ち上がりまでホールドして、そのホールド信号Ｌａ−Ｃを書込信号作成器１８６Ｂに供給する。
また、オフセット電圧生成器１７５は、第２実施形態では、制御部１３０Ａから供給される信号Ｔｇによって、同一行に位置するドットの主走査が１回目〜６回目であるかを検知するとともに、この検知に応じて、異なる直流電圧のトラッキング駆動信号Ｔｓを出力して、同一行を走査する集光点の軌跡を主走査毎に異ならせる。
一方、図１１における書込信号作成器１８６Ｂは、ＤＶＤ記録の場合には、光量信号Ｌａで示される戻り光がデータ記録の目標値となるようにＤＶＤ用のレーザ１０２Ｄへの駆動信号Ｌ−Ｄの電流を操作し、ＣＤ記録の場合には、光量信号Ｌａで示される戻り光がデータ記録の目標値となるようにＣＤ用のレーザ１０２Ｃへの駆動信号Ｌ−Ｃの電流を操作し、画像形成の場合には、光量信号Ｌａ、ホールド信号Ｌａ−Ｄ、Ｌａ−Ｃで示される戻り光が画像形成の目標値となるように、駆動信号Ｌ−Ｄ、Ｌ−Ｃの電流をそれぞれ制御するものである。
【００３５】
＜光ディスク＞
上述したように、第２実施形態では、画像形成時においてＤＶＤ用の波長６５０ｎｍのレーザ光とＣＤ用の波長７８０ｎｍのレーザ光とを合成し、略同一地点に集光させる。一方、ＤＶＤの記録層は、波長６５０ｎｍ近傍の光を吸収して変色し、ＣＤの記録層は、波長７８０ｎｍ近傍の光を吸収して変色する。このため、ＤＶＤまたはＣＤの記録層に、ＤＶＤ用のレーザ光とＣＤ用のレーザ光との合成光を照射しても、いずれか一方の波長の光しか吸収しないので、集光点での光強度に比べて、変色の程度が少なくなってしまうことが考えられる。一方、記録面に画像を形成する場合、画像の形成領域は、記録層のうち、データの未記録領域に限られるので、記録すべきデータ容量が大きいと、ユーザが任意の領域に画像を形成することができない、という欠点もある。
【００３６】
そこで、第２実施形態では、記録面とは反対側のレーベル面側に別途の感光層を設けて、この感光層にレーザ光を照射して画像を形成することにする。図１３は、この光ディスク２００の構成を示す略断面図である。
この図に示される光ディスク２００は、ＣＤ（−Ｒ、−ＲＷ）系であり、記録面からみると、保護層２０１と、記録層２０２と、反射層２０３と、保護層２０４と、感光層２０５と、保護層２０６とを、この順番に積層した構造となっている。これら各層のうち、記録層２０２には、プリグルーブ２０２ａおよびランド２０２ｂが形成されている。なお、プリグルーブ２０２ａを記録面からみると、図４に示されるように内周側から外周側に向かって時計回りに螺旋した形状となっている点については上述した通りである。
一方、感光層２０５は、図１４において特性Ｍ１で示されるように波長６５０ｎｍの光を吸収して変色する色素と、特性Ｍ２で示されるように波長７８０ｎｍの光を吸収して変色する色素との混合層である。このため、感光層２０５は、波長６５０ｎｍのレーザ光と波長７８０ｎｍのレーザ光との合成光に対して、効率良く変色することになる。なお、感光層２０５としては、特性Ｍ３で示されるように、波長６５０ｎｍ〜７８０ｎｍの光を広帯域に吸収して変色する色素を用いても良い。
【００３７】
当該光ディスク２００に画像を形成する場合には、図１３に示されるように、保護層２０６側の面（レーベル面）を対物レンズ１１４Ｂと対向するようにセットする。そして、第１実施形態と同様に、画像を構成するドットが図６に示されるように規定するとともに、これらのドットは、光ディスク２００を回転させたときのレーザ光の照射によって、行方向に主走査される一方、１行分のドットが形成される毎にレーザ光の照射点を１行分だけ内周側から外周側へ移動させることにより列方向に副走査される。さらに、このような走査時にドットデータに応じてレーザ合成光を照射して、順次変色領域を形成することによって、目的とする画像が形成される。
ただし、集光点が３個である第１実施形態とは異なり、第２実施形態では、集光点が１個だけであるので、同一行に位置するドットに対しては、同一品質の画像を形成しようとするならば、集光点の軌跡を異ならせて、変色領域が重ならないように６回主走査する必要がある。ただし、集光点の強度は２倍であるので、光ディスク２００の回転速度は、第１実施形態と比較して２倍とすることができる。このため、画像形成に要する時間は、第１実施形態の２／３倍となり若干低下するが、それでも、１つのレーザを用いる場合と比較して１／２で済ませることができる。
【００３８】
一方、該光ディスク２００にデータを記録するときには、光ディスク２００を、図１３とは逆に、記録面が下向きとなるようにセットし、回転させ、レーザ光１０２Ｃによるレーザ光の集光点がプリグルーブ２０２ａに沿って追従するようにトラッキング制御するとともに、データに応じて駆動信号Ｌ−Ｃを制御することによって、目的のデータが記録される。この点は、感光層２０５を有さないＣＤ−ＲやＣＤ−ＲＷのようなＣＤ系の光ディスクにデータ記録する場合においても同様である。
なお、光ディスク２００がＤＶＤ−ＲのようなＤＶＤ系である場合、レーザ光１０２Ｄによるレーザ光の集光点がプリグルーブに沿って追従するようにトラッキング制御するとともに、記録すべきデータに応じて駆動信号Ｌ−Ｄを制御することによって、目的のデータが記録される。
また、図１３では、ＣＤ系の光ディスクを例にとって説明したが、ＤＶＤ系の光ディスクのレーベル面に、同様な感光層２０５を設けても良いのは、もちろんである。
【００３９】
＜第２実施形態：画像形成時における各種制御＞
第２実施形態では、レーベル面に設けられた感光層２０５にライトレベルの合成光を照射して画像を形成するが、ライトレベルのレーザの合成光を照射した場合の戻り光は、種々の状況に応じて変動する点については、第１実施形態と同様であるので、ライトレベルでの戻り光を用いた各種制御は不安定になる可能性がある。
そこで、第２実施形態において制御部１３０Ｂは、図１３に示されるように、ＤＶＤ用のレーザＬａ−Ｄの戻り光を検出するためのサンプリングパルスＳｐ−Ｄと、ＣＤ用のレーザＬａ−Ｃの戻り光を検出するためのサンプリングパルスＳｐ−Ｃとを互いに排他的かつ周期的に出力するとともに、前者のサンプリングパルスＳｐ−Ｄを出力する場合、ドットデータに拘わりなく駆動信号Ｌ−Ｄの電流値を強制的にサーボレベルに相当する値にさせるとともに、駆動信号Ｌ−Ｃの電流値をゼロとさせるように書込信号作成器１８６Ａに指示する一方、後者のサンプリングパルスＳｐ−Ｃを出力する場合、ドットデータに拘わりなく駆動信号Ｌ−Ｃの電流値を強制的にサーボレベルに相当する値にさせるとともに、駆動信号Ｌ−Ｄの電流値をゼロとさせるように書込信号作成器１８６Ａに指示する。
このため、図１５に示されるように、変色期間であっても、サンプリングパルスＳｐ−Ｄが出力されたとき、駆動信号Ｌ−Ｄは、サーボレベルで出力される一方、駆動信号Ｌ−Ｃは、オフレベルで出力される。また、変色期間であっても、サンプリングパルスＳｐ−Ｃが出力されたとき、駆動信号Ｌ−Ｃは、サーボレベルで出力される一方、駆動信号Ｌ−Ｄは、オフレベルで出力される。
したがって、ホールド信号Ｌａ−Ｄは、サーボレベルに相当するＤＶＤ用のレーザ１０２Ｄによる戻り光の成分だけを純粋に示す一方、ホールド信号Ｌａ−Ｃは、サーボレベルに相当するＣＤ用のレーザ１０２Ｃによる戻り光成分だけを純粋に示して、それぞれ書込信号作成器１８６Ｂにフィードバックされる。
これにより、書込信号作成器１８６Ｂは、ＤＶＤ用のレーザ１０２Ｄがサーボレベルの強度でレーザを照射したときの戻り光だけをホールド信号Ｌａ−Ｄによって知るとともに、ＣＤ用のレーザ１０２Ｃがサーボレベルの強度でレーザを照射したときの戻り光だけをホールド信号Ｌａ−Ｃによって知ることができる。
【００４０】
書込信号作成器１８６Ｂは、サンプリングパルスＳｐ−Ｄが出力される期間と、無色期間のうち、サンプリングパルスＳｐ−Ｃが出力されない期間とにおいて、ＤＶＤ用のレーザ１０２−Ｄによるレーザ光の強度をサーボレベルとするとき、ホールド信号Ｌａ−Ｄで示される戻り光がＤＶＤ用のサーボレベルの目標値となる方向に駆動信号Ｌ−Ｄの電流を操作する。一方、書込信号作成器１８６Ｂは、変色期間のうち、サンプリングパルスＳｐ−Ｄ、Ｓｐ−Ｃのいずれも出力されない期間において、レーザ１０２−Ｄによるレーザ光の強度をライトレベルとするとき、ホールド信号Ｌａ−Ｄで示される戻り光を引数とする関数を用いて、レーザ１０２Ｄによるライトレベルでの戻り光を推定し、この推定値がＤＶＤ用のライトレベルの目標値となる方向に駆動信号Ｌ−Ｄの電流を操作する。
これにより、ＤＶＤ用のレーザ１０２Ｄによるレーザ光の強度は、サンプリングパルスＳｐ−Ｃの出力期間であればゼロとなるが、変色期間であればサーボレベル／ライトレベルの目標値に、無色期間であればサーボレベルの目標値に、それぞれ適切に制御されることになる。
【００４１】
同様に、書込信号作成器１８６Ｂは、サンプリングパルスＳｐ−Ｃが出力される期間と、無色期間のうち、サンプリングパルスＳｐ−Ｄが出力されない期間とにおいて、ＣＤ用のレーザ１０２−Ｃによるレーザ光の強度をサーボレベルとするとき、ホールド信号Ｌａ−Ｃで示される戻り光がＣＤ用のサーボレベルの目標値となる方向に駆動信号Ｌ−Ｃの電流を操作する。一方、書込信号作成器１８６Ｂは、変色期間のうち、サンプリングパルスＳｐ−Ｄ、Ｓｐ−Ｃのいずれも出力されない期間において、レーザ１０２−Ｃによるレーザ光の強度をライトレベルとするとき、ホールド信号Ｌａ−Ｃで示される戻り光を引数とする関数を用いて、レーザ１０２Ｃによるライトレベルでの戻り光を推定し、この推定値がＣＤ用のライトレベル目標値となる方向に駆動信号Ｌ−Ｃの電流を操作する。
これにより、ＣＤ用のレーザ１０２Ｃによるレーザ光の強度は、サンプリングパルスＳｐ−Ｄの出力期間であればゼロとなるが、変色期間であればサーボレベル／ライトレベルの目標値に、無色期間であればサーボレベルの目標値に、それぞれ適切に制御されることになる。
このようにレーザ１０２Ｃ、１０２Ｄによるレーザ光の強度は、それぞれ個別に制御されるので、これらの合成光の強度も適切に制御されることになる。
【００４２】
また、フォーカスエラー信号Ｆｅについては、サンプリングパルスＳｐ−Ｃの立ち上がりタイミングにおいて、サンプリング＆ホールド回路１６１によってサンプリングされるとともに、ホールドされてループフィルタ１７１に供給されるので、第１実施形態と同様に、合成光の集光点の直径は、変色期間の長短とは無関係に、ほぼ１０μｍに安定して保つことが可能となる。
なお、サンプリング＆ホールド回路１６１におけるサンプリングの指示は、サンプリングパルスＳｐ−Ｃではなく、Ｓｐ−Ｄであっても良いし、両者の論理和信号であっても良い。
【００４３】
このように第２実施形態によっても、ドットデータに拘わらず、サーボレベルの強度での照射が周期的に行われるので、画像形成時においてもデータ記録時と同様に、パワー制御やフォーカス制御の実効性を確保することが可能となる。
【００４４】
＜第２実施形態の応用例＞
第２実施形態では、画像形成時に、ＤＶＤ用のレーザ光とＣＤ用のレーザ光との合成光により感光層２０５を変色させたが、３以上のレーザ光を合成しても良い。例えば、３番目のレーザとして、次世代型ディスクの記録に用いられる紫色半導体レーザを用いても良い。このような紫色半導体レーザを用いる場合、感光層２０５に当該紫色の吸収性を有する色素を混合させるか、当該紫色にまで吸収性を有する広帯域色素を用いるかすれば良い。
また、図１３に示した構造の光ディスク２００のレーベル面に、第１実施形態に係る光ディスク装置１０Ａを用いて画像形成しても良い。なお、光ディスク装置１０Ａは、ＣＤ系の光ディスクを想定しているので、このときの感光層２０５における波長６５０ｎｍの光の吸収性は不要となる。
【００４５】
＜第１、第２実施形態においてトラッキング制御を用いた画像形成＞
上述した第１および第２実施形態においては、ピックアップ１００Ａ（１００Ｂ）のフィードによって光ディスクのドットを副走査したため、プリグルーブ２０２ａ（図１３参照）に追従させるためのトラッキング制御は、スイッチＳＷにおけるｂ−ｃ間の閉成によって無効化されていた。しかしながら、レーベル面からレーザ光を照射する場合であっても、このようなトラッキング制御が可能となるときがある。
このようなときには、トラッキング制御を併用してレーザ光の集光点の位置を制御し、その制御位置に対応するドットデータに応じてレーザ光の強度を制御すれば良い。
ただし、第１実施形態では、第２レーザによる副ビームの集光点Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ（図３参照）だけに着目しなければならない。このためには、例えば、ループフィルタ１７２の前段にサンプリング＆ホールド回路を設けて、サンプリング信号Ｓｐによってトラッキングエラー信号Ｆｅをサンプリング＆ホールドするとともに、ループフィルタ１７２が、該ホールド信号で示される誤差を打ち消す方向にトラッキング駆動信号Ｔｒを生成する構成を採用して、該ホールド信号に、第１、第３レーザによる戻り光成分が含まれないようにすれば良い。
なお、レーベル面からレーザ光を照射する場合には、プリグルーブ２０２ａとランド２０２ｂの凹凸関係が逆転するので、この場合のトラッキング制御とは、ランド２０２ｂに追従するための制御となる。また、プリグルーブ２０２ａの螺旋方向をレーベル面からみると、図４とは反対となるので（すなわち、内周側を始点とし外周側を終点とした反時計回りとなるので）、光ディスク２００の回転方向も逆回転させる必要がある。ただし、光ディスク２００の外周側から内周側に向かって追従させれば、光ディスク２００の回転方向は同一で済ませることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光ディスク装置の構成を示すブロック図である。
【図２】同光ディスク装置におけるピックアップとその制御回路との構成を示すブロック図である。
【図３】同光ディスク装置における集光点の位置関係を説明するための図である。
【図４】同光ディスクのプリグルーブを説明するための平面図である。
【図５】同ピックアップにおける受光素子の検出面を示す平面図である。
【図６】同光ディスクのドットを説明するための平面図である。
【図７】同光ディスク装置により形成される画像の一例を示す図である。
【図８】同光ディスク装置により階調表示の一例を示す図である。
【図９】同光ディスク装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ同光ディスク装置において適用可能な集光点の配列を示す平面図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る光ディスク装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】同光ディスク装置におけるピックアップとその制御回路との構成を示すブロック図である。
【図１３】同光ディスク装置に適用される光ディスクの構成を示す略断面図である。
【図１４】同ディスクにおける感光層の感光特性を示す図である。
【図１５】同光ディスク装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００４７】
１０Ａ、１０Ｂ…光ディスク装置、１００Ａ、１００Ｂ…ピックアップ、１０２…レーザアレイ、１０２Ｄ、１０２Ｃ…レーザ（第１レーザ、第２レーザ）、１０８…受光素子（検出手段）、１３０…制御部（制御手段）、１５０Ａ、１５０Ｂ…ピックアップ制御回路、１７１、１７２…ループフィルタ、２００…光ディスク、２０２…記録層、２０２ａ…プリグルーブ、２０５…感光層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録面とレーベル面とを有し、第１波長のレーザ光と、前記第１波長とは異なる第２波長のレーザ光との合成光を前記レーベル面から照射することによって画像が形成される光ディスクであって、
前記記録面には、
前記第１または第２波長のレーザ光の照射により変色する記録層と、
前記記録層の下層に位置する反射層と
を備える一方、
前記レーベル面には、
前記反射層の上層に位置し、前記第１および第２波長の光に対して感光性を有する感光層を備える
ことを特徴とする光ディスク。
【請求項１】
記録面とレーベル面とを有し、第１波長のレーザ光と、前記第１波長とは異なる第２波長のレーザ光との合成光を前記レーベル面から照射することによって画像が形成される光ディスクであって、
前記記録面には、
前記第１または第２波長のレーザ光の照射により変色する記録層と、
前記記録層の下層に位置する反射層と
を備える一方、
前記レーベル面には、
前記反射層の上層に位置し、前記第１および第２波長の光に対して感光性を有する感光層を備える
ことを特徴とする光ディスク。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００７−３２３８０９（Ｐ２００７−３２３８０９Ａ）
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３４３４２（Ｐ２００７−２３４３４２）
【出願日】平成１９年９月１０日（２００７．９．１０）
【分割の表示】特願２００３−１３３７（Ｐ２００３−１３３７）の分割
【原出願日】平成１５年１月７日（２００３．１．７）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【出願人】（５０１４９５２３７）三菱化学メディア株式会社 (105)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月１０日（２００７．９．１０）
【分割の表示】特願２００３−１３３７（Ｐ２００３−１３３７）の分割
【原出願日】平成１５年１月７日（２００３．１．７）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【出願人】（５０１４９５２３７）三菱化学メディア株式会社 (105)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]