JPH04341930A

JPH04341930A - 光学式記録再生方法

Info

Publication number: JPH04341930A
Application number: JP11317491A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Kanehira; 淳金平
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1991-05-17
Filing date: 1991-05-17
Publication date: 1992-11-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記録媒体に所定のデー
タを光学的に記録し、また、記録媒体から所定のデータ
を光学的に再生する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の方法に用いられる記録媒
体において、データが記録されるトラック相互の間隔（
トラックピッチ）は、記録用又は再生用レーザービーム
の波長（λ）、及び、これらレーザービームを集束する
対物レンズの開口数（ＮＡ）によって以下のように規定
されている。即ち、集束可能なビーム径（Ｗ）は、Ｗ＝
１．２２×（λ／ＮＡ）となる。一般的な条件では、λ＝０．８μｍ　、ＮＡ＝
０．５程度に設定されており、この結果、Ｗ＝２μｍ　
となる。

【０００３】このようなレーザービームの強度分布は、
ガウス分布しており、このガウス分布領域中に隣接する
トラックが入り込むと、隣接するトラックに記録された
データが再生出力に重畳し、再生エラーの原因となる（
クロストーク効果）。このクロストーク効果を防止する
ように、トラックピッチが規定されている。

【０００４】上述した記録媒体では、その強度分布の中
心強度の１／ｅ２　になるビーム径をトラックピッチ（
ＴＰ）として規定しており、ＴＰ＝１．６μｍ　である
。また、トラックは、ランドとビームガイド用のグルー
ブとを備えている。

【０００５】近年、このような記録媒体の記録密度を向
上させるため、トラックピッチを小さくすることが提案
されている。トラックピッチを小さくするとクロストー
クが増加するため、ビーム径を小さくする必要がある。この要求に答えるには、例えば、レーザービームの波長
（λ）を小さくしたり、対物レンズのＮＡを大きくすれ
ばよい。しかし、一般的な半導体レーザ（ＬＤ）の出射
ビームの波長（λ）は、赤外線近傍の波長に限定されて
いるので、ビーム径を小さくするには、限界がある。ま
た、記録媒体の厚みむらによる収差の影響及びビームウ
エスト減少によるフォーカスサーボの繁雑のため、対物
レンズのＮＡを大きくするには、限外がある。このよう
な点を改良して記録密度を向上させるため、以下のよう
な方法が提案されている。

【０００６】まず、第１例として特開昭５７−１３８０
６５号公報には、隣接するトラックの位相深さを、再生
ビームの波長のλ／８〜λ／４に規定し、隣接するトラ
ックに記録されたピットデータが主信号に影響を与えな
いような光学系が開示されている。このような光学系の
トラッキングサーボには、プッシュプル方式が採用され
ており、クロストーク成分の減少及びクロストーク効果
による影響の削減が図られている。

【０００７】また、第２例として特開昭５８−１５５５
２８号公報には、断面Ｖ字状のトラックの両内側の斜面
にピットデータが形成されている。このようにトラック
を形成することによって、再生時におけるクロストーク
の低減を図っている。

【０００８】また、第３例として、トラック中のグルー
ブとランドとに夫々データを記録し、再生ビームは、ス
リービームを用いて、中心ビームは再生を行うグルーブ
（又はランド）のデータ、及び、その両側のビームは中
心ビームに先行あるいは後行して中心ビームの両側のラ
ンド（又はグルーブ）のデータを再生するように構成し
た光学系もある。このような光学系では、中心の出力か
らその両側の出力を電気回路的な演算によりキャンセル
するとクロストーク成分が除去される。

【０００９】また、第４例として特開昭５９−２０７４
３３号公報には、グルーブ及びランドに同期した状態で
、位相深さのデータを記録し、プッシュプル方式によっ
て、レーザービームをグルーブ及びランドの双方に集光
して、グルーブ及びランドの双方のデータを同時に再生
可能な光学系が開示されている。

【００１０】また、第５例として転送レイトの高速化を
実現する方法は、記録媒体を高速回転させる方法が最も
直接的な方法であるが、サーボの追従性等の点で問題が
ある。この問題を解決するため、マルチヘッドやマルチ
ビームを用いて並列に信号を再生する方法が提案されて
いる。具体的には、４個のレーザーダイオード（ＬＤ）
アレイを用い、フォービームで同時再生する方法である
。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記第１例は
、再生するのは１つのトラックのみであり、再生時での
データの転送レイトの高速化が図られていないという問
題がある。前記第２例は、Ｖ字状のトラックを正確且つ
均一に形成することは、製造上困難であるという問題が
ある。また、Ｖ字状のトラックにレーザービームをトラ
ッキングさせるには、複雑な制御を必要とするという問
題もある。前記第３例は、クロストーク成分を検出する
両側のビームが中心ビームに対して先行あるいは後行し
ているので、クロストーク成分のキャンセルには、一定
の時間的な遅れが生じるという問題がある。前記第４例
は、高記録密度及び高転送レイトを実現できるが、記録
方法が位相ピット形成のため、再生専用（ＲＯＭ）型の
みにその応用が限定される。また、前記第５例は、トラ
ッキングやフォーカシングの機構が複雑になると共に、
トラックとレーザービームの高精度な位置合わせが必要
となるという問題がある。

【００１２】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされ、その目的は、簡単な構成であると共に、グ
ルーブ及びランドにデータを記録し、これらデータを、
同時且つ独立に、再生することによって、高密度記録と
高転送レイトとが達成できる光学式記録再生方法を提供
することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明の光学式記録再生方法は、記録媒体の
第１及び第２のトラックに沿って、記録用レーザビーム
を照射して、前記第１及び第２のトラックに複数のピッ
トを形成し、これら複数のピット相互の間隔に対応して
符号化したデータを前記第１及び第２のトラックに記録
する記録工程と、再生用レーザビームを前記第１及び第
２のトラックに、同時に、走査する工程と、これら第１
及び第２のトラックに夫々形成された前記複数のピット
から回折される回折光の一部に位相差を与える工程と、

【００１４】位相差が与えられた前記回折光を検出して
、前記第１及び第２のトラックに、夫々、記録された前
記データを、同時且つ独立に、再生する再生工程と、を
有することを特徴とする。

【００１５】

【作用】本発明は、まず、記録媒体の第１及び第２のト
ラックに沿って記録用レーザービームを照射する。そし
て、複数のピットを形成し、これらピット相互の間隔に
対応して符号化したデータを第１及び第２のトラックに
記録する。次に、再生用レーザービームを第１及び第２
のトラックに同時に走査する。このとき、第１及び第２
のトラックに形成された複数のピットから回折される回
折光は、その一部に位相差が与えられる。このように位
相差が与えられた回折光を検出することによって、第１
及び第２のトラックに夫々記録されたデータを同時且つ
独立に再生する。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例に係る光学式記録再
生方法について、図１ないし図６を参照して説明する。図４には、本実施例に用いる記録媒体１４の一部が拡大
して示されている。

【００１７】図４に示すように、記録媒体１４には、所
定の厚みの記録膜１３が形成されており、この記録膜１
３に、トラックピッチＴＰ（１．６μｍ　）のトラック
が設けられている。このトラックは、ランド１６とグル
ーブ１８を備えており、夫々の幅は、約０．８μｍ　で
ある。グルーブ１８は、ランド１６に対してグルーブ深
さ（ｈ）だけ下方にずらして設けられている。

【００１８】これらランド１６及びグルーブ１８には、
夫々、一般的な記録光学系（図示しない）によって、別
々のデータが記録される。記録方法としては、例えば、
記録用レーザービームをランド１６に沿って照射し、複
数のピット１５（直径０．８μｍ　以下）を形成する。また、記録用レーザービームをグルーブ１８に沿って照
射し、複数のピット１５（直径０．８μｍ　以下）を形
成する。データは、これらピット１５相互の間隔に対応
して符号化して、ランド１６及びグルーブ１８に夫々記
録される。この結果、ランド１６とグルーブ１８とには
、夫々、別々のデータが記録される。従って、記録密度
の向上が図られている。

【００１９】なお、上述したように、ランド１６とグル
ーブ１８とは、グルーブ深さ（ｈ）だけ段差を設けて形
成されているため、隣接するランド１６又はグルーブ１
８からの光学的影響を受けること無く、高精度にピット
１５が形成できる。ここで、上述した記録媒体１４に適
用された原理について、図１、図２及び図６を参照して
説明する。図２は、記録媒体１４に適用された原理を概
略的に示す図である。

【００２０】図２に示すように、第１の対物レンズ２の
出射側焦点位置Ｙ１（この出射側焦点位置Ｙ１　は、第
２の対物レンズ８の入射側焦点位置と同一）には、ピッ
ト幅がｂ、ピット間隔がｄの一対のピットからなるピッ
トパターン４が形成されている。また、第２の対物レン
ズ８の出射側光路上には、結像レンズ１０が配置されて
いる。

【００２１】例えば、このピットパターン４に、第１の
対物レンズ２を介してインコヒーレント光を照射した場
合、その回折像は、ｄ＝（０．６１×λ）／ＮＡ（λ；
照明光の波長、ＮＡ；）を所定値以下にすると、分解不
可能になる。これをレイリー（Ｒａｙｌｅｉｇｈ）の分
解能と称する（図１（ａ）　参照）。一方、コヒーレン
ト光を照射した場合には、ピットパターン４を照明する
光の位相によって、その分解能は変化する。位相差が無
い場合、分解能は、インコヒーレント光を照射した場合
よりも低下し、レイリーの分解能の距離では、２点（一
対のピット）は、全く分解できない。ピットパターン４
に、互いに位相差がπの２つのコヒーレント光を照射し
た場合、分解能は、インコヒーレントの場合より高く、
２点（一対のピット）は、完全に分解できる（図１（ｂ
）　参照）。以下、互いの位相がπずれた一対のコヒー
レント光を照射した場合について、具体的に説明する。

【００２２】このようなコヒーレント光を第１の対物レ
ンズ２を介してピットパターン４に集光する。このピッ
トパターン４からは、パターン形状に対応した回折パタ
ーン６が発生する。この回折パターン６は、ピットパタ
ーン４のフーリエ変換で表される。この回折パターン６
を第２の対物レンズ８を介して結像レンズ１０に照射す
る。この結果、ピットパターン４の実像がパターン像１
２として現れる。この過程は、フーリエ逆変換に対応す
る。

【００２３】ピットパターン４を照明するコヒーレント
光の位相差が０又はπのとき、第２の対物レンズ８位置
でのｘ’軸方向の光強度分布Ｉ（ｘ’）は、以下の式で
表される。位相差＝０

【００２４】

【数１】位相差＝π

【００２５】

【数２】

【００２６】図６の（ａ）に位相差＝πの回折光強度分
布、（ｂ）に位相差＝０の回折光強度分布が、夫々示さ
れている。図６では、ｄ＝ｍｂ（ｄ；ピット間隔、ｂ；
ピット幅）という関係にあり、ｍ＝１．２、１．５、２
．０の場合について夫々示した。実際には、ピット径（
ｂ）を１μｍ　、ピット間隔（ｄ）を１．２μｍ　、１
．５μｍ　、２．０μｍ　と同様と考えることができる
。

【００２７】通常、対物レンズのＮＡは、０．５程度で
ある。即ち、ＮＡ＝ｆｓｉｎθ＝ｘ’＝０．５の関係に
ある（ｆ；第１及び第２の対物レンズ２、８とピットパ
ターン４との間の距離（図２参照））。

【００２８】従って、ｘ’＞０．５の回折光は、レンズ
から外れて失われる。このことは、回折パターン６を結
像する際に、パターン情報（ピット相互の間隔に対応し
たデータ）が失われることを意味する。

【００２９】図６の（ａ）、（ｂ）を比較する明らかな
ように、位相差＝０の場合（図６の（ｂ）参照）、ピッ
ト間隔（ｄ）を小さくする（ｍが小さくする）と、高次
の回折光成分がレンズのＮＡの領域から外れて、ピット
パターン４の２点を分解できなくなる。

【００３０】一方、位相差＝πの場合（図６の（ａ）参
照）、ｘ’＝０の回折分布が無い代りに、ｘ’＜０．５
の回折成分が増加するため、パターン像１２が、ほぼ再
現される。この場合、ピットパターン４のピット間隔（
ｄ）を小さく（ｍが小さくなる）しても、高次の回折光
成分の大部分が検出されるので、ピットパターン４の２
点の分解ができる。具体的には、ピット１５相互の間隔
を、上述のように狭くした場合（例えば、１．２μｍ　
、１．５μｍ　）でも、その回折光のピーク位置を対物
レンズ２８のＮＡの範囲内に、高い光強度で集中させる
ことができる（図６の（ａ）参照）。このため、従来、
検出できなかったピット間隔の微小変化を、高精度に検
出することができる。このことは、記録媒体４２の記録
密度が向上することを意味する。

【００３１】以上の原理を本発明の一実施例に係る光学
式記録再生方法に適用し、解像限界以下の距離に形成さ
れたトラックに再生用レーザービームを同時に走査して
、ランド１６及びグルーブ１８に記録された別々のデー
タを同時且つ独立に再生するためには、ランド１６及び
グルーブ１８から夫々反射する反射回折光の位相を逆位
相にすればよいことが導かれる。具体的には、ランド１
６及びグルーブ１８から反射する反射回折光の位相が互
いにπずれる（以下、このような回折光を位相シフト光
と称する）ように、グルーブ深さ（ｈ）をλ／４ｎに設
定すればよいことが判明する。図３には、本実施例の光
学式記録再生方法に用いられる再生光学系の構成が概略
的に示されている。

【００３２】図３に示すように、半導体レーザ２０から
出射した再生用レーザービーム（波長（λ）は、０．７
８〜０．８３μｍ　）は、コリメータレンズ２２を介し
て偏光ビームスプリッタ２４に入射する。この偏光ビー
ムスプリッタ２４は、入射面に平行な方向に振動する成
分（Ｐ成分）を透過し、入射面に垂直な方向に振動する
成分（Ｓ成分）を反射する特性を有する。このため、偏
光ビームスプリッタ２４に入射した再生用レーザービー
ムは、そのＰ成分のみ透過して、１／４波長板２６に入
射する。１／４波長板２６に入射した再生用レーザービ
ームは、直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズ２
８（ＮＡ＝０．５〜０．６）に照射される。この対物レ
ンズ２８によって、再生用レーザービームは、１／ｅ２
　の強度で且つビーム径が約１．６μｍ　のビームスポ
ットとして、上述したような構成を有する記録媒体１４
のトラック上に集光される。

【００３３】このようなビームスポットは、トラックを
構成するランド１６及びグルーブ１８を同時且つ均一に
照射される。このとき、ランド１６及びグルーブ１８に
形成されたピット１５から夫々反射した反射回折光は、
互いに位相がπずれた位相シフト光となる。この位相シ
フト光は、再び、対物レンズ２８を介して１／４波長板
２６を透過する。本実施例に用いられる記録媒体１４に
よって形成される位相シフト光は、相対的に位相差πが
与えられているだけで、その偏光方向は何等変化してい
ない。このため、この１／４波長板２６を透過したとき
、位相シフト光の偏光面は、最初の直線偏光から９０°
回転した直線偏光に変換される。このため、位相シフト
光は、偏光ビームスプリッタ２４で反射され、結像レン
ズ３０に照射される。この結像レンズ３０は、位相シフ
ト光を１００〜１０００倍に拡大して結像する機能を有
する。

【００３４】なお、このとき結像された像のコントラス
トは、若干低下するが、本実施例の場合、再生は、２値
デジタル信号を検出して行われているため、ピット１５
の有無の検出には何等支障はない。

【００３５】このような位相シフト光は、結像レンズ３
０で２分割フォトダイオード３２に結像される。この２
分割フォトダイオード３２は、結像された位相シフト光
のうち、ランド１６からの反射回折光のピーク位置がＡ
領域に、また、グルーブ１８からの反射回折光のピーク
位置がＢ領域に夫々照射可能に構成されている。これら
ＡＢ領域からは、夫々、照射された光量に対応した電気
信号が出力される。

【００３６】図５には、ランド１６及びグルーブ１８に
夫々形成されたピット１５と、これらピット１５に対応
するＡＢ領域からのＡ、Ｂ出力とのタイミングが示され
ている。図には、ピット１５の反射率が、未記録部分に
比べて低下する場合が示されている。このＡ、Ｂ出力の
低下した部分を夫々検出することによって、ランド１６
及びグルーブ１８に、夫々、形成されたピット１５の位
置を検出することができる。この結果、ランド１６とグ
ルーブ１８とに夫々記録されたピット間データが再生さ
れる。

【００３７】なお、このような再生が行われている間、
フォーカス・トラッキング制御が行われていることはい
うまでもない。具体的には、記録媒体１４のランド１６
とグルーブ１８のグルーブ深さ（ｈ）がλ／４であるた
め、プッシュプル法は適用できない。本実施例では、ス
リービーム法によって、トラッキングサーボが行われて
いる。また、フォーカシングサーボは、非点収差法が用
いられている。

【００３８】本実施例の光学式記録再生方法では、トラ
ックから反射する反射回折光の位相が互いにπずれるよ
うに、ランド１６とグルーブ１８との位置を調節したこ
とによって、ピット１５相互の間隔を短くしても高次回
折光成分の検出が可能となる。この結果、記録媒体１４
の記録密度の向上が達成される。また、ランド１６のピ
ット位置に対応したＢ出力と、グルーブ１８のピット位
置に対応したＡ出力を同時に検出することができる。こ
の結果、再生時の転送レイトの高速化が達成される。

【００３９】なお、本発明は、上述した一実施例に限定
されることはない。例えば、本発明に用いられる記録媒
体に必要な特性は、データを記録した記録部分と未記録
部分とに光学的なコントラストを有することである。こ
のため、反射率や偏向角の変化する媒体はすべて適用で
きる。

【００４０】データを記録する場合、ランド及びグルー
ブに同一のクロックで同期させて記録し、同様に、同一
のクロックでグルーブとランドのデータを再生してもよ
い。また、記録再生でグルーブとランドのクロックを同
期させず、再生時に独立にクロックを生成してもよい。

【００４１】また、本発明の記録再生方法は、トラック
幅方向に一対のピット１５を形成し、これらピット相互
の間隔に対応して符号化したデータが記録された記録媒
体から、データを再生する場合にも応用できる。この場
合、トラック幅方向に形成されるピット１５は、これら
ピット１５から反射する反射回折光の位相が互いにπず
れるように形成される。具体的には、一対のピット１５
のうち、一方のピット１５の深さが、他方のピット１５
の深さに比べてλ／４だけ深く形成される。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、記録媒体のピットから
反射する反射回折光の一部に位相差を与えることにより
、ピット間隔を狭くしても高精度にピットデータの再生
が可能となる。この結果、記録媒体の記録密度が向上す
る。また、本発明によれば、第１及び第２のトラックに
夫々記録された別々のデータを同時に再生できるため、
再生時におけるデータの転送レイトの高速化が達成され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、図２のピットパターンにインコヒー
レント光を照射したときに得られる回折像を示す図、（
ｂ）は、コヒーレント光を照射したときに得られる回折
像を示す図。

【図２】互いに逆位相の２つのコヒーレント光をピット
パターンに照射すると、解像限界が向上することを説明
するために用いられた光学系を示す図。

【図３】本発明の一実施例に係る光学式記録再生方法に
用いられる再生光学系の構成を概略的に示す図。

【図４】本発明の一実施例に係る光学式記録再生方法に
用いられる記録媒体の一部を拡大して示す斜視図。

【図５】ランド及びグルーブに夫々形成されたピットと
、これらピットに対応して２分割フォトダイオードのＡ
Ｂ領域から出力するＡ及びＢ出力と、のタイミングを示
す図。

【図６】図２のピットパターンを照射した際に得られる
コヒーレント光の光強度分布であり、（ａ）は、位相差
＝πの回折光強度分布、（ｂ）は、位相差＝０の回折光
強度分布を示す図。

【符号の説明】

１３…記録膜、１４…記録媒体、１５…ピット、１６…
ランド、１８…グルーブ、２８…対物レンズ、３２…２
分割フォトダイオード。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　記録媒体の第１及び第２のトラックに
沿って、記録用レーザビームを照射して、前記第１及び
第２のトラックに複数のピットを形成し、これら複数の
ピット相互の間隔に対応して符号化したデータを前記第
１及び第２のトラックに記録する記録工程と、再生用レ
ーザビームを前記第１及び第２のトラックに、同時に、
走査する工程と、これら第１及び第２のトラックに夫々
形成された前記複数のピットから回折される回折光の一
部に位相差を与える工程と、位相差が与えられた前記回
折光を検出して、前記第１及び第２のトラックに、夫々
、記録された前記データを、同時且つ独立に、再生する
再生工程と、を有することを特徴とする光学式記録再生
方法。