JPH0438720A - 光学式多値記録再生方式 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、多値化された記録ピットを光ディスク等の光
記録媒体へ形成して高密度記録を行うと共に、その多値
化情報を再生する光学式多値記録再生方式に関する。

〔従来の技術〕

従来、光記録媒体の記録ピットや記録溝の深さや幅を多
値化して高密度記録を可能とする記録方式か知られてい
る。

かかる方式によって記録された情報を再生する手段とし
ては、例えば特開昭８１−Ｌ　］、　５２７４号公報に
記載されているように、多値化されている記録ピットを
照射した際に、記録ピットの形状の違いから光学ヘッド
内に返還される反射光量が変化するのを利用して記録情
報を再生する再生方式がある。

また、記録溝の幅方向を多値化する技術としては、特開
昭８２−４３８３９号公報に記載されているように、記
録媒体に形成する記Ｂ溝を、その対向縁部が多値化レベ
ルをとるように記録溝の幅方向に変位させ、この変位量
をトラッキングエラー信号の高域成分により検出し、再
生する記録再生方式かある。

さらに、記録ピットの配列方向の配置位置に関する多値
化技術としては、連続する２ピットまたは３ピツトを用
いてそのピット間隔を変化させ、光ビームを照射したと
きに生しる反射回折光の±１次光のピーク間距離を検出
して記録情報を再生する記録再生方式が考えられている
。

［発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、前述した記録ピットの深さ２幅の違いに
よる反射光量を検出する記録再生方式は、反射光量の強
度レベルの違いによって記録情報を再生するため、外部
からの光によってその再生精度が大きく左右され、Ｓ　
／Ｎ、感度ともに劣化する可能性が極めて高い。特に、
記録ピット笠の深さを多値化する場合には、記録媒体の
複製時にスタンパの精度に厳しい工程管理が要求される
ため、極めて高度な技術が必要となる。

また、記録溝を幅方向に変位させる方式は、トラッキン
グサーボのエラー信号を利用して記録情報を再生してい
るため、トラッキングに対しては外乱となり、トラッキ
ングサーボの性能が低下し、信頼性の低ドにつなかる。

さらに、連続する２ピツトまたは３ピツトを用いて記録
再生ずる方式は、連続する２ピットまたは３ピツトとい
ったピットの配列周期に情報を持たせているため、１ピ
ツトのみの場合に比べて情報の記録密度が低下すると共
に、記録・再生に用いられるシステムが複雑化するとい
った問題がある。

本発明は以上のような実情に鑑みてなされたもので、簡
単な構成で高密度記録が可能で、外乱による影響が少な
く記録情報を高精度に再生できる光学式多値記録再生方
式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および作用〕本発明による
光学式多値記録再生方式は、記録すべき情報に応して多
値化された多値化情報によって記録ピットまたは記録溝
の傾斜量に変調をかけて前記多値化情報を記録し、これ
を光学的に検出して前記多値化情報を再生することを特
徴とする。

この発明によれば、個々の記録ピットまたは記録溝の個
々の箇所に多値化情報が記録されるものとなり、記録ピ
ットの配列周期に情報を持たせるのに比べて高密度記録
が可能となる。

また、本発明による光学式多値記録再生方式は、記録す
べき情報に応じて多値化された多値化情報によって記録
ピットまたは記録溝の傾斜量に変調をかけて前記多値化
情報を記録し、その傾斜方向に変調がかけられた前記記
録ピットまたは記録溝に対して再生用ビームを照射し、
この再生用ビムの照射によって生じる反射回折光の光強
度パターンを検出し、この光強度パターンを復調して前
記多値化情報を再生することを特徴とするこの発明によ
れば、高密度記録が可能となり、しかも高密度記録され
た情報を簡単な構成で再生できるものとなる。

〔実施例〕

先す、本発明による光学式多値記録再生方式の記録およ
び再生原理について説明する。

先ず情報記録は、多値レベルを有する多値化情報で変調
された光ビームを光記録媒体に入射せしめ、その深さが
一定で、かつトラック方向に対して所定の角度傾けて変
調した記録ピットまたは記録溝を形成して多値記録を行
う。

記録情報の再生は、記録ピットまたは記録溝に光ビーム
を照射したときに生じる反射回折光の０次光と±１次光
の回折パターンによって生じる光強度分布の明暗のエツ
ジパターンを利用して多値記録情報を再生する。

トラック方向に対する傾斜量が多値化された記録溝が形
成されている光ディスクに光ビームを入射して、その反
射光により回折パターンを生成する光学系として第５図
に示すごときものが考えられる。これは、レーザダイオ
ード１から出射されたレーザ光をコリメータレンズ２で
平行光に変換した後、偏光ビームスプリッタ−３に入射
せしめる。この偏光ビームスプリッタ−３を透過した光
をλ／４板４によって円偏光から直線偏光に変換した後
、対物レンズ５によって光ディスク６の記録溝形成面側
にレーザビームスポットを形成する。

そして、多値化されている記録溝からの反射光が再びλ
／４板４に入射して、往復で９０度回転されることによ
り偏光ビームスプリッタ−３で反射されて、その光路上
に配置された光デイチクタフの受光面上に所定の回折パ
ターンを形成するものである。

ここで、第６図に示すように、光ディスク６の記録溝Ｗ
に光ビームを照射することによって、その反射回折光の
０次光と±１次光により、記録溝Ｗの傾斜量に応じて回
折パターンが変化することについて説明する。

第７図に示すように、反射型格子１１に所定の入射角で
入射した入射光は、凸部上面１１ａで反射されて回折す
る。この時、回折光が強め合う条件は、グレーティング
の方程式より、 ｓｉｎθｍ−５ｉｎθｉ＝ｍλ／ｄ−（１）（ｍ＝０．
　±１．±２・・・、ｄ−周期）となる。また、入射角
θｉを０とした場合、すなわぢ第８図に示すように、入
射光ν１が周期ｄの反射回折格子１１に入射角０て入射
し、その反射光ν２が反射角θｍで反射する場合は、ｓ
ｉｎθｍ＝ｍλ／ｄ　　−（２） となる。以下、′入射角が０として説明を進める。

次に、強め合う反射回折光の各次数の生ずる位置を、対
物レンズの開口数ＮＡを規準とした換％座標系を用いて
第９図を参照しながら説明する。

なお、同図に示す１２は第５図における対物レンズ５の
レンズ面を表す。このレンズ面］２には、０次回折光と
してコリメータレンズ２を出射瞳とすることによって生
じる円形の像が写される。この像は第１０図に示す円形
の１ｇ４１３であり、第９図に於いて半径ｈｓとしてそ
の上半分が示される。

一般に、レンズの開口数ＮＡは ＮＡ−ｎ・ｓｉｎθ　　　　−（３） と表せる。なお、ｎは空気中では１、θは第７図に示す
θである。また、一般には、Ｏ次回折光のひろがりの傾
角θＳとθとはほとんど等しくなるのて、 ＮＡ−ｓｉｎθ ＝ｓｉｎθ５−ｈｓ／ｆ　　　−（４）と表すことがで
きる。次に、１次回折光の円形像の中心が現れる位置を
第９図に示す点Ｂとすると、点ＢはＯ次回折光の円形像
の中心Ｃからｈたけ離れた位置となる。いま、対物レン
ズ５のＮＡを０゜５と仮定すると、（４）式より、ｈｓ
−０，５ｆとなり、よって、 ｈ／ｈｓ−ｆｓｉｎθ１１０．５　ｆ　　　・−（５）
−ｓｉｎθ、１０．５　　　　　　　（６）となる。こ
れは、ｈｓを０．５としたときにｓｉｎθ１より距離り
が求まることを意味している。なお、ｓｉｎθ１は（２
）式より求めることができる。

以上のようにして求めた反射回折光の像を第１０図（ａ
）（ｂ）（ｃ）に示す。同図（ａ）は周期−１２μｍの
場合、同図（ｂ）は周期−１，６μｍの場合、同図（Ｃ
）は周期−２，５μｍの場合であって、それぞれ波長λ
−８００ｎｍとして計算した時の像を示している。各図
における点Ｃは０次回折光の円形像１３の中心点１点Ｂ
は±１次回折光の円形像１４ａ、１４ｂの中心点１点り
は±２次回折光の円形像１５ａ、１５ｂの中心点を示し
ている。

このように、反射回折光の回折パターンは記録溝Ｗの幅
に依存して変化する。

また、この回折パターンは、記録溝Ｗの傾斜量にも依存
して変化する。即ち、第１１図に示すように、記録溝Ｗ
の傾斜量が同図（ａ）に示す状態から同図（ｂ）に示す
状態へと変わると、その記録溝Ｗに光ビームを照射する
ことによって生しる回折パターンも、同方向に同じ角度
だけ回転する。

これは、回折する方向が記録溝Ｗのエツジラインと直交
する方向Ｍに限定されるからである。本発明では、記録
溝Ｗの傾斜量に依存する回折パタンの変化を検出して多
値化されている記録溝の多値化情報を復調する。

次に、本発明の実施例について説明する。

第１図は、その傾斜量が多値化された記録ピットが形成
されている光ディスク２１に光ビームを入射して、その
反射回折光による光強度パターンを２本のラインセンサ
からなる光デイテクタ２２上に生じさせた状態を示す図
である。

ある情報を記録する場合は、記録すべき情報に応じて多
値化情報を生成し、前記多値化情報で変調されたレーザ
ービームを記録原盤に入射して、その深さが一定で傾斜
量が多値化された記録ピット２３をトラック方向に順次
形成することによって記録される。この様にして、例え
ば第２図に示すように、トラック方向に対して多値化情
報に応じて個々の傾斜量が多値化された記録ピット２３
が形成される。なお、同図において、ピット２４はサン
プルホールドに用いるためのウォブルピットである。

この様な多値記録が行われた光ディスク２］から記録情
報を読出す場合は、例えば第５図に示す光学系を用いて
、第１図に示すような回折パターンを２本のラインセン
サ２２上に形成する。その傾斜量が多値化されている記
録ピット２３に光ビームを照射することにより、２本の
ラインセンサ２２上に０次回折光と±１次回折光とによ
る光強度分布の明暗が生じる。この回折パターンは、第
３図（ａ）〜（Ｃ）に示すように、記録ピ・ソト２３の
傾斜量に応じた角度回転する。各記録ピ・ソト２３に対
する回折パターンの回転角は、２本のラインセンサ２２
によって回折パターンの明暗の境界点Ｐ１〜Ｐ４を検出
することによって検出される。そして、この検出結果は
不図示の情報再生系へ送られて、そこで回折パターンの
傾きから多値化された記録ピット２３の傾斜量が求めら
れ、多値化情報が復調されて記録再生が行われる。

このように本実施例によれば、個々の記録ピ・ソト２３
の傾斜量に変調をかけて多値化情報を記録するようにし
たので高密度記録が可能となる。また、記録ピットの傾
斜量に応じて変化する回折ノ々ターンの状態を２本のラ
インセンサ２２上で検出して記録ピットの傾斜量に持た
せた多値化情報を再生するようにしたので、従来のよう
に反射光量の大小を検出する場合に比べて、外乱の影響
を大幅に軽減でき、感度が良く高精度な再生かできる。

さらに、本実施例によれば、従来の光デイスクシステム
とほとんどその基本構成を変えることなく記録再生が可
能となるので、装置の大型化を防什することもできる。

なお、上記実施例では回折パターンの状態を検出するの
に２本のラインセンサ２２を用いた例を説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく例えば４分割フォ
トダイオードを用いて同様の機能を実現することもでき
る。

例えば、第１図に示す回折パターンの形成位置に、第４
図に示す「１」〜「４」のディテクタ面を有する４分割
フォトダイオード３０を配置し、０次回折光の中心が４
分割されたディテクタ面の中心になるようにする。そし
て、４分割フォトダイオード３０の各ディテクタ面から
の４つの出力信号を用いて、 Ｓ＝　（Ｓ　１＋３４）−（Ｓ２＋８３）といった演算
を行う。なお、Ｓｌ、、Ｓ４はデイテ］３ フタ面において対角位置にあるディテクタ「１」と「４
」からの出力信号、Ｓ２．Ｓ３も同様に対角位置にある
ディテクタ「２」と「３」からの出力信号を示している
。

ここで、光強度が強いところつまり明るいところを検出
しているディテクタの出力が、暗いところを検出してい
るディテクタの出力よりも大き０とすれば、演算値Ｓが
正となるとき、記録ピ・ソト２３の傾きは第４図（ｂ）
の状態であると判断できる。同様に、演算値Ｓが負とな
るときは、記録ピット２３の傾きは第４図（Ｃ）の状態
であると判断でき、演算値Ｓが約Ｏとなるときは、第４
図（ａ）の傾きであると判断できる。

〔発明の効果〕

以上詳記したように本発明によれば、記録ピ・ントまた
は記録溝の傾斜量を多値化するようにしたので、簡単な
構成で情報の多値記録および再生を行うことができ、外
乱による影響が少なく記録情報を高精度に再生できる光
学式多値記録再生方式を提供できる。

］　４

【図面の簡単な説明】 第１図は実施例による情報再生のための光学系の概略図
、第２図は多値化された記録ピット列を示す平面図、第
３図は記録ピットの傾斜量に応した回折パターンを示す
図、第４図は４分割フォ］・ダイオードに回折パターン
を形成した状態を示す図、第５図は上記光学系の構成図
、第６図は反射回折光による光強度分布パターンが生じ
る状態を示す図、第７図〜第１１図は傾斜量が多値化さ
れた記録溝とその反射回折光による光強度パターンとの
関係を説明するための図である。 １・・・レーザダイオード、２・・・コリメータレンズ
、３・・・偏光ビームスプリッタ−１４・・・λ／４板
、５・・・対物レンズ、６・・・光ディスク、７，２１
・・・光デイテクタ、２２・・・ラインセンサ、２３・
・・記録ピット、３０・・・４分割フォトダイオード。 出願人代理人　弁理士　坪井　淳 機 ｔｔｊｒ−

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）記録すべき情報に応じて多値化された多値化情報
   によって記録ピットまたは記録溝の傾斜量に変調をかけ
   て前記多値化情報を記録し、これを光学的に検出して前
   記多値化情報を再生することを特徴とする光学式多値記
   録再生方式。
2. （２）記録すべき情報に応じて多値化された多値化情報
   によって記録ピットまたは記録溝の傾斜量に変調をかけ
   て前記多値化情報を記録し、その傾斜方向に変調がかけ
   られた前記記録ピットまたは記録溝に対して再生用ビー
   ムを照射し、この再生用ビームの照射によって生じる反
   射回折光の光強度パターンを検出し、この光強度パター
   ンを復調して前記多値化情報を再生することを特徴とす
   る光学式多値記録再生方式。
3. （３）前記光強度パターンをラインセンサで検出するこ
   とを特徴とする請求項２記載の光学式多値記録再生方式
   。