JPH08115522A - 光情報記録再生方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光スポット径による限界を超えた高記録密度
で情報の記録再生を可能にし、また、収差等の光学系の
劣化が生じても光学的に読み取り可能にする記録再生方
法を提供する。 【構成】 媒体からの反射光を検出する光学系の受光面
上に複数の検出器に分割した分割検出器１６，１８を配
置し、検出器からの信号を基に、あらかじめ記録された
マーク列から種々の変動に対応した演算係数を求め、デ
ータ部からの信号を演算することにより情報を再生す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、円板状の記録担体に記
録された情報を光学的に記録再生する方法及び装置に係
り、特に光学系の分解能以上に高密度に記録された微小
記録マークから情報を信頼性よく読み出す光情報記録再
生方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】大量の情報を記録再生できる記録媒体と
して、情報を位相ピットや記録磁区等の記録マークの配
列として記録する光ディスクが知られている。記録マー
クは光ディスクに螺旋状又は同心円状に設けられた記録
トラック上に配列されており、記録マークの検出、すな
わち情報の再生は、細く絞った光スポットを記録トラッ
クに沿って走査し、そのとき得られる反射光又は透過光
を対物レンズで集光した後、光検出器で検出することに
よって行われる。トラック間のクロストークを避けるた
め、隣接するトラックの間隔は光スポットの大きさと同
程度とされ、また、同一トラック上の記録マーク間の干
渉を避けるため、隣接する記録マークの間隔も再生光ス
ポットの大きさ程度とされる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】情報量のますますの増
大及び装置取扱い上の観点から光ディスクの高記録密度
化及び小型化が望まれている。しかし、再生光の波長を
λ、集光レンズの開口数をＮＡとするとき、光スポット
径はλ／ＮＡより小さくすることができない。そして、
従来の記録再生方式では、再生光スポット内に複数の記
録マークが存在すると、それを分解して検出することが
できないため、光ディスクの記録密度には限界があっ
た。また、ディスク上の記録マーク形状の変化、ディス
ク傾き、照射光学系の収差等により発生する信号劣化に
対して、有効な補償方法がなかった。

【０００４】本発明は、前記光スポット径による限界を
超えた高記録密度で情報の記録再生を可能にする方法、
及び収差等の光学系の劣化が生じても光学的に読み取り
可能にする記録再生方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明においては、記録
媒体からの再生光を検出する光学系の受光面上に複数の
検出器を配置し、各検出器からの信号を演算することに
より情報を再生する。すなわち、従来は対物レンズを透
過した光線を積分して検出していたのを積分することな
く回折パターンとして検出し、回折パターンの形から光
スポットに含まれる複数の記録マークの配列を演算によ
って決定するものである。演算に用いられる演算係数
は、記録媒体の学習領域に予め記録されている既知の記
録マーク配列を再生することにより演算で求めることが
できる。学習領域は各セクタの先頭に設けるのが好まし
い。

【０００６】

【作用】対物レンズ通過後の光強度分布は走査光スポッ
トと記録マークの空間分布、およびマーク配列の関数で
決まることから、複数の検出器を用いて回折パターンの
形を検出することにより、光スポットに含まれている複
数の記録マークを分解して検出することが可能となる。

【０００７】光検出器面上の分割検出器上の光強度分布
は複数の２次元回折光強度分布の重ね合わせとなるが、
各分割検出器の出力を演算することにより各２次元回折
強度分布を求めることができ、求められた２次元回折強
度分布と光スポットと記録マークから決まる重みを用い
て、各回折強度の演算により微小マーク配列を検出でき
る。記録媒体に学習領域を設けて演算係数を学習で求め
ることにより、光学系に収差が生じても正確な検出を行
うことが可能となる。

【０００８】

【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明す
る。本実施例においては、トラック方向にもトラック半
径方向にも記録マークをスポットサイズ以下に近接して
高密度記録する。光スポットサイズより小さなマークの
記録は、例えば光磁気記録媒体として、ディスク面上で
の記録温度特性を図２（ａ）の実線２０のように局部的
に低下させた媒体を用意することによって行うことがで
きる。記録温度が低下した部分に光スポットの中心部を
位置決めし、実線で示す温度分布２１を形成する。する
と、記録温度２０以上に加熱される部分は温度分布２１
のピーク部分のみとなり、光スポット径よりも小さくな
る。従来の温度分布のピーク部分を用いる記録において
は、温度分布の変動による記録マークの大きさの変化が
著しく記録マークを安定に形成することができなかった
が、このような記録媒体を用いれば記録温度の位置に対
する勾配が温度分布の位置に対する勾配とは逆極性であ
るため、温度分布変動に対して両者の交点の変動を抑え
ることができる。したがって、従来よりも低い記録エネ
ルギーで微小な記録マークを安定に形成することができ
る。

【０００９】記録温度を変化させるには２つの方法があ
る。一つは記録磁場を局部的に変化させる方法であり、
他の一つは媒体の保磁力特性を局部的に変化させる方法
である。図２（ａ）は、磁界を局部的に変化させる例を
示す。記録膜２２に接して微小磁化２３をあらかじめ埋
め込んだ埋め込み層２４を設けておく。微小磁化マーク
２３を２次元に配列し、埋め込み層２４に接した記録層
２２上の外部磁場を磁化マーク２３が発生する磁場の分
だけ増加させることにより実効的な外部磁場を変化させ
る。埋め込み磁区２３の上に位置する記録層２２の部分
には実効的に強い外部磁場が印加され、その周囲の記録
層に比較して記録温度は低下する。したがって、記録媒
体に記録光を照射すると、記録温度の低下した埋め込み
磁区２３の上方領域に記録スポットよりも小さな記録マ
ーク２５が形成される。

【００１０】図２（ｂ）及び図２（ｃ）は、記録媒体の
保磁力特性を局部的に変化させる例の説明図である。図
２（ｂ）は、記録マークを形成する領域２６以外の領域
２７の表面粗さを粗くして保磁力を高める例である。表
面粗さが粗いと、磁壁を止める表面エネルギーが増加
し、見かけ上の保磁力が増加する。従って図２（ｂ）で
は、記録温度は記録マーク領域２６で相対的に低下して
いる。表面粗さを粗くする方法としては、光照射したと
ころだけが架橋し、現像液で溶けない特性を持つレジス
トを使用し、２次元格子点上の微小マーク部に光照射
し、現像過程において濃度の濃い現像液でエッチングす
ることにより２次元格子点を除いた表面を粗す。このよ
うにして作製した原盤から、スタンパを作製し、プラス
チックに粗くした面をスタンピングすることにより微小
マーク周囲の表面粗さを粗くすることができる。

【００１１】図２（ｃ）は、微小な凹凸マーク２８上に
記録マークを位置決めする例を示す。凹凸２８マーク
は、前記のごときリソグラフィー法によって形成し、通
常のスタンピングプロセスで形成されるものでよい。凹
凸以外の部分では表面が滑らかなため表面エネルギーが
小さく、温度上昇によって形成されたマークを位置決め
する核になるものがない。そこで、微小な凹凸２８が針
状に存在すると、その位置に記録マークがトラップされ
る。このときのマーク形状はエネルギーが最も小さくな
る真円形状となる。このような現象は、一般的な光磁気
記録材料であるＴｂＦｅＣｏでも発生し、特に低い保磁
力を持つ媒体で発生しやすい。またＴｂＦｅＣｏに比較
して短波長でよく使用されるＰｔ／Ｃｏの方が発生しや
すい。

【００１２】図３に示すように、記録マークを２次元的
に配列して記録する。マークの記録方法としては、例え
ば先に出願した特願平６−１５０７９５号「高密度情報
記録再生方法」に述べた媒体構造と記録再生装置を用い
て、２次元格子上にマーク配列を行うことができる。こ
のためには、あらかじめスポットの移動方向に対して少
なくとも３つのマークを一定間隔に配置させておく。２
つは左右にずれたマークの組３１からなり、もう一つの
マーク３３はスポット移動中心線上に配置されている。
２つのマーク３１からは、本発明者らが特願平６−１４
２８６８号「光学的情報記録再生媒体及び装置」に開示
したプリウオブリング方式によりトラックずれ信号を検
出する。この検出信号を用いてスポットの左右方向に対
する位置決めを行う。一定間隔に現れるもう一つのマー
ク列３３から、このマーク３３に同期して２次元格子間
隔に対応するクロック信号を発生する。このクロックを
用いて３つのマークに続くデータ記録領域に少なくとも
１つのスポットを用いてマークを記録していく。すると
２次元格子１０３上に記録マーク１０２を配列させるこ
とができる。

【００１３】記録すべき情報は、１つの記録マーク列か
らなる情報ブロックとして記録される。情報ブロックは
光ディスク周方向に従来のセクタの概念を持ち、例え
ば、先頭から順にアドレス領域、タイミング領域、学習
領域、及びデータ記憶領域で構成される。これらの領域
に含まれるマーク（プリピットも含む）は、セクタの先
頭位置から所定の周期であらかじめ定められた格子点１
０３上に形成される。アドレス領域にはセクタの先頭で
あることを示す特定パターンやセクタアドレスなどをプ
リピットとしてあらかじめ形成しておく。タイミング領
域には各記録マーク列上の格子点上位置にタイミングマ
ークをあらかじめ形成しておく。格子点上に記録マーク
を記録したり、格子点上の信号をサンプルする時に用い
るストローブパルスは、このタイミングマークの検出信
号を基にＰＬＬ回路を用いて作成あるいは補正される。
情報は、記録されるべき格子点１０３上に記録マーク１
０２が存在するか否かで表現されることになる。光スポ
ットを実現する光学系、及び光スポットのトラッキン
グ、オートフォーカス等は既知の手段、例えば特公昭５
８−２１３３６号公報に記載されている手段を用いるこ
とができる。

【００１４】以下、本実施例による記録マークの検出方
法、すなわち情報の再生方法について説明する。図３に
示すように、再生光スポット内１０５に複数の記録マー
ク１０２が２次元的に配列されている場合、対物レンズ
を通過する回折光も２次元的に分布し、縦及び横方向に
０次、±１次の回折光の重ね合わせとなる。すなわち、
縦、横の回折光の次数を（縦，横）で表すと、各次数に
対応する回折光は図４に示すように、９つの回折光（−
１，−１），（−１，０），（−１，１），（０，−
１），（０，０），（０，１），（１，−１），（１，
０），（１，１）の組合せとなる。各次数の回折光を分
離検出するためには光検出器が９つ必要となる。９つの
光検出器としては、図５に示すようなＤ１〜Ｄ９からな
る分割検出器を用いる。検出器Ｄ２からＤ９までは、次
数（０，０）の回折光を除いて３つの回折光だけが重な
りあうようにし、各回折光の演算が容易にできるように
してある。そして、真中のＤ１は次数（０，０）の回折
光を除いた各回折光の影響が少なく、次数（０，０）の
回折光のみをほとんど検出できるようにしてある。

【００１５】検出光学系の例を図１で説明する。図１
は、透過型の検出光学系を示すもので、キャリア層１１
と記録層１２からなる光磁気ディスク１０のキャリア層
側から再生光スポット１０５を照射し、透過回折光を対
物レンズ１３で集光する。対物レンズ１３を透過した光
線は二分の一波長板１４及び偏光プリズム１５を通って
ｐ偏光とｓ偏光に分離され、それぞれゼロ次光に対して
図５のように配置された９個の検出器からなる分割検出
器１６及び１８で検出される。分割検出器１６，１８か
らの検出信号は、それぞれ増幅器１７により電流電圧変
換され、その後、差動増幅器１９により回折光分布の領
域が等しい部分同志の差がとられ、９つの回折光分布か
らの光磁気信号が検出される。反射型の検出光学系は、
光スポット照射光源を対物レンズ１３と同じ側に配置す
る点が異なるだけで、他は図１と同様の構成で実現でき
る。

【００１６】なお、図１の構成では電流電圧変換用の増
幅器１７までの配線が長くなり、光検出器の電流源とし
ての特性から外来ノイズの影響を受けやすくなることか
ら、配線を短くする必要がある。また、電流電圧変換用
増幅器、差動増幅器も含めて２７個の増幅器が必要なこ
とから、この個数を低減する必要もある。そこで、光電
流の状態で差分をとることができる図６のような構成
が、複数の光検出器からの信号を処理する場合には好適
である。すなわち、偏光角の異なる検出器の回折光分布
の領域が等しい部分同志の光検出器６１，６２の端子を
直列につなぎ、それぞれの端子に電圧Ｖ１とＶ２を印加
し、光検出器の端子の結合点に抵抗６３を介して電圧Ｖ
３を印加する。ここで、Ｖ１＞Ｖ３＞Ｖ２とすると、光
検出器６１からの電流が抵抗６３に流れる方向と光検出
器６２からの電流の抵抗６３に流れる方向は逆になるこ
とから、演算増幅器６４によって抵抗６３に流れる電流
の差分を検出することができる。

【００１７】ディスク面上の位置をｘ，ｙで表し、放射
光の角度変数をω，ψで表すとき、光スポットの振幅を
ｓ（ｘ，ｙ）、ディスク面上の振幅をｔ（ｘ，ｙ）とす
ると、ディスク上の光振幅ｆ（ｘ）は次式（１）で表さ
れる。 ｆ（ｘ）＝ｓ（ｘ，ｙ）ｔ（ｘ，ｙ） （１） 従って、放射光の角度分布Ｆ（ω，ψ）はｓ（ｘ，ｙ）
のフーリエ変換Ｓ（ω，ψ）とｔ（ｘ，ｙ）のフーリエ
変換Ｔ（ω，ψ）を用いて、次式（２）のように表すこ
とができる。ここで、＊はコンボルーションを示す。 Ｆ（ω，ψ）＝Ｓ（ω，ψ）＊Ｔ（ω，ψ） （２）

【００１８】いまディスク面上にｔ₁（ｘ，ｙ）の振幅
を持つ記録マークを記録すると、ディスク面上の振幅ｔ
（ｘ，ｙ）及びそのフーリエ変換Ｔ（ω，ψ）は次式
（３）、（４）のようになる。 ｔ（ｘ，ｙ）＝ｔ₁（ｘ，ｙ） （３） Ｔ（ω，ψ）＝Ｔ₁（ω，ψ） （４）

【００１９】いま、ｔ₁（ｘ，ｙ）がスポットサイズｐ
と同じ繰り返し周期でディスク上に配列されているとす
る。ただし、ｐは光源の波長をλ、光学系の開口数をＮ
Ａとすると下式で表される。 ｐ＝λ／ＮＡ （５） ω₀ ＝ψ₀ ＝２π／ｐ＝２πＮＡ／λ （６） すると、ｔ₁（ｘ，ｙ）は、下式（７）のようにフーリ
エ級数で表される。

【００２０】

【数１】

【００２１】フーリエ係数Ｒ₁（ｍ，１）は、次式
（８）で与えられる。

【００２２】

【数２】

【００２３】フーリエ係数で表しておくと、対物レンズ
面上での光量分布が各フーリエ係数に対応した回折光の
重ね合わせで表現できる。

【００２４】

【数３】

【００２５】ここで（ｎ，ｑ）次回折光Ｆ（ｎ，ｑ）は
ω₀ ，ψ₀ で規格すると、対物レンズ上で分布の中心を
（ｎ，ｑ）に持ち、これを中心に±１の範囲に分布の広
がりを持ち、複素振幅としてフーリエ係数Ｒ（ｎ，ｑ）
を持つことがわかる。その結果、高次の回折光はその中
心が原点から離れ、対物レンズの開口から外に出てしま
う。従って、今回の計算では開口を通過できる回折光は
±１次光までとなる。

【００２６】光磁気ディスクにおいて、ｓ偏光とｐ偏光
に対して互いに４５度回転した偏光成分同志を検出器Ａ
及びＢによって検出し、検出信号の差をとる検出方式に
おいて、図７に示した検出モデルを考える。すなわち、
記録磁気パターンを未記録状態（Ｉ）及び記録状態（I
I）の２つの状態の組み合わせとみなし、各パターンか
らの回折光分布を求める。記録状態の偏光回転を＋θ_k
とし、この状態に関する表記を＋で表す。未記録状態の
偏光回転を−θ_k とし、この状態に関する表記を−で表
す。

【００２７】図８（ａ）に示すように、入射偏光角をｐ
偏光とし、カー回転角を各記録状態に応じて±θ_k に変
化し、各光検出器Ａ，Ｂのｐ偏光からの設定角をそれぞ
れα，βとする。記録マークからの回折光の偏光方向を
考慮したベクトルＥは、未記録状態のマークからの回折
光ベクトルＥ_- と記録状態のマークからの回折光ベクト
ルＥ₊ の和として、次のように表現できる。 Ｅ＝Ｅ₊＋Ｅ_- （10）

【００２８】各ベクトルを、図８（ｂ）のようにｓ偏光
軸の成分Ｅ_s とｐ偏光軸の成分Ｅ_pに分解する。 Ｅ＝Ｅ_s＋Ｅ_p （11） Ｅ_p ＝Ｅ_p+＋Ｅ_p- （12） Ｅ_s ＝Ｅ_s+＋Ｅ_s- （13）

【００２９】検出器Ａへの射影成分Ｅα" 、及び検出器
Ｂへの射影成分Ｅβ" は、各ベクトルの成分を「”」で
表現すると、下式（14），（15）のようになる。 Ｅα" ＝（Ｅ_p+"＋Ｅ_p-"）cosα＋（Ｅ_s+"＋Ｅ_s-"）sinα （14） Ｅβ" ＝（Ｅ_p+"＋Ｅ_p-"）cosβ＋（Ｅ_s+"＋Ｅ_s-"）sinβ （15） 各回折分布の各位置における差動出力Ｄは下式（16）で
表される。 Ｄ＝Ｅα"²−Ｅβ"² （16）

【００３０】検出器の設定角の和をπ／２とすると、 Ｄ＝｛（Ｅ_p+"＋Ｅ_p-"）²−（Ｅ_s+"−Ｅ_s-"）²｝（cos²α−sin²α） ＋２（Ｅ_p+"＋Ｅ_p-"）（Ｅ_s+"−Ｅ_s-"）sin２α （17） ここで、αを４５度とすると、 Ｄ＝２（Ｅ_p+"＋Ｅ_p-"）（Ｅ_s+"−Ｅ_s-"） （18）

【００３１】上式（18）の中で後の項は図８のように考
えると、マークに依存しない値となる。すなわち、この
モデルでは、記録状態のマークの振幅は未記録状態のマ
ークの振幅に対して極性が反転しているものとしてい
る。従って、回折光分布のベクトル成分において、−の
符号はディスク面上のマークの極性を換えたものと一致
する。すると、−Ｅ_s-" の成分は未記録状態の偏光回転
を−θ_k から＋θ_k に変更したときのパターンからの回
折光分布となる。すると、このパターンは記録状態と未
記録状態の偏光回転角が同じ場合となり、結果的には図
５のように（Ｅ_s+"−Ｅ_s-"）の項は記録マークがない状
態からの回折光分布の偏光成分と等しくなる。従って、
光検出器の出力は（Ｅ_p+"＋Ｅ_p-"）の項のみに依存し、
回折光分布の強度ではなく、振幅で信号特性が決まる。

【００３２】すると、光磁気ディスクにおいては、（Ｅ
_p+"＋Ｅ_p-"）の回折成分と未記録部の回折光分布のｓ偏
光成分の相互積をとればよい。未記録部のフーリエ変換
はデルタ関数となることから、一つのマークのみが存在
するときの対物レンズ面上の分布はωとψの関数として
次式のように表される。ここで、＊は共役複素数を示
す。

【００３３】

【数４】

【００３４】ｎ，ｑの取りうる値は−１から＋１までで
あるから、Ｓ（ω−ｎ／ｐ，ψ−ｑ／ｐ）Ｓ＊（ω，
ψ）の項の各ｎ，ｑの値に対するω，ψ軸上で取りうる
範囲を図示すると、図４のようになる。さらに、縦横長
さｐのマーク配列ブロックを縦方向の格子間隔をδ、横
方向の格子間隔をσで縦にＭ本、横にＮ本の網目状に分
割し、Ｍ×Ｎ個の格子点を作成し、この上にマークを配
列する。マーク配列を ａ_i,r ＝１ ： 座標（ｉ，ｒ）にマーク有 ａ_i,r ＝０ ： 座標（ｉ，ｒ）にマーク無 として定義すると、光検出器面上の分布は次式で与えら
れる。

【００３５】

【数５】

【００３６】図４のω，ψ軸上の９つの区分ごとに分
け、図５のように分割検出器Ｄ１〜Ｄ９を設け光量を検
出すると、ｍ番目の検出器の検出出力Ｂ（ｍ）は、下式
で与えられる。 Ｂ(１)＝Ｒ(−１，１)Ｃ(−１，１)Ｄ(１，−１，１) ＋Ｒ(−１，０)Ｃ(−１，０)Ｄ(＋１，−１，０) ＋Ｒ(−１，−１)Ｃ(−１，−１)Ｄ(１，−１，−１) ＋Ｒ(０，０)Ｃ(０，０)Ｄ(１，０，０) ＋Ｒ(１，１)Ｃ(１，１)Ｄ(１，１，１) ＋Ｒ(１，０)Ｃ(１，０)Ｄ(１，１，０) ＋Ｒ(１，−１)Ｃ(１，−１)Ｄ(１，１，−１) ＋Ｒ(０，−１)Ｃ(０，−１)Ｄ(１，０，−１) ＋Ｒ(０，１)Ｃ(０，１)Ｄ(１，０，１) （21-1）

【００３７】 Ｂ(２)＝Ｒ(１，０)Ｃ(１，０)Ｄ(２，１，０) ＋Ｒ(１，−１)Ｃ(１，−１)Ｄ(２，１，−１) ＋Ｒ(１，１)Ｃ(１，１)Ｄ(２，１，１) ＋Ｒ(０，０)Ｃ(０，０)Ｄ(２，０，０) （21-2） Ｂ(３)＝Ｒ(１，１)Ｃ(１，１)Ｄ(３，１，１) ＋Ｒ(１，０)Ｃ(１，０)Ｄ(３，１，０) ＋Ｒ(０，１)Ｃ(０，１)Ｄ(３，０，１) ＋Ｒ(０，０)Ｃ(０，０)Ｄ(３，０，０) （21-3）

【００３８】 Ｂ(４)＝Ｒ(０，１)Ｃ(０，１)Ｄ(４，０，１) ＋Ｒ(１，１)Ｃ(１，１)Ｄ(４，１，１) ＋Ｒ(−１，１)Ｃ(−１，１)Ｄ(４，−１，１) ＋Ｒ(０，０)Ｃ(０，０)Ｄ(４，０，０) （21-4） Ｂ(５)＝Ｒ(−１，１)Ｃ(−１，１)Ｄ(５，−１，１) ＋Ｒ(０，１)Ｃ(０，１)Ｄ(５，０，１) ＋Ｒ(−１，０)Ｃ(−１，０)Ｄ(５，−１，０) ＋Ｒ(０，０)Ｃ(０，０)Ｄ(５，０，０) （21-5）

【００３９】 Ｂ(６)＝Ｒ(−１，１)Ｃ(−１，１)Ｄ(６，−１，１) ＋Ｒ(−１，０)Ｃ(−１，０)Ｄ(６，−１，０) ＋Ｒ(−１，−１)Ｃ(−１，−１)Ｄ(６，−１，−１) ＋Ｒ(０，０)Ｃ(０，０)Ｄ(６，０，０) （21-6） Ｂ(７)＝Ｒ(−１，−１)Ｃ(−１，−１)Ｄ(７，−１，−１) ＋Ｒ(−１，０)Ｃ(−１，０)Ｄ(７，−１，０) ＋Ｒ(０，１)Ｃ(０，１)Ｄ(７，０，１) ＋Ｒ(０，０)Ｃ(０，０)Ｄ(７，０，０) （21-7）

【００４０】 Ｂ(８)＝Ｒ(０，１)Ｃ(０，１)Ｄ(８，０，１) ＋Ｒ(−１，−１)Ｃ(−１，−１)Ｄ(８，−１，−１) ＋Ｒ(１，−１)Ｃ(１，−１)Ｄ(８，１，−１) ＋Ｒ(０，０)Ｃ(０，０)Ｄ(８，０，０) （21-8） Ｂ(９)＝Ｒ(０，１)Ｃ(０，１)Ｄ(９，０，１) ＋Ｒ(１，−１)Ｃ(１，−１)Ｄ(９，１，−１) ＋Ｒ(１，０)Ｃ(１，０)Ｄ(９，１，０) ＋Ｒ(０，０)Ｃ(０，０)Ｄ(９，０，０) （21-9）

【００４１】ここで、係数Ｒは孤立マークから回折光へ
の寄与を示すものであり、括弧内の第１項はブロックの
横方向の回折光の次数を示し、第２項はブロック縦方向
の回折光の次数を示す。係数Ｃは複数マーク配列からの
各回折光への寄与を示すものであり、括弧内の項は係数
Ｒの表記と同様である。係数Ｄはスポットの回折光への
寄与を示すものであり、括弧内の第１項は分割光検出器
の番号であり、第２項及び第３項はそれぞれブロックの
横方向、縦方向の回折光の次数を示す。Ｃ（ｎ，ｑ）は
次式（22）のようになり、Ｄ（ｋ，ｎ，ｑ）は次式（2
3）のようになる。

【００４２】

【数６】

【００４３】

【数７】

【００４４】測定値は各位置において９個の値が求めら
れ、スポット分布と記録マークのフーリエ変換が求めら
れると、マーク形状に関係するＲ（ｎ，ｑ）とスポット
分布に関係するＤ（ｋ，ｎ，ｑ）が決まり、残るマーク
配列に関係する未知数Ｃ（ｎ，ｑ）は９つのみであるか
ら、式（21-1）〜（21-9）を解いて値を求めることがで
きる。例えば、Ｃ（ｎ，ｑ）が求まると、逆フーリエ変
換を行うことにより、スポット中心位置を原点として座
標（ｉ，ｒ）の値ａ_i,r を下式（24）から求めることが
できる。

【００４５】

【数８】

【００４６】ここで、縦、横の格子間隔、δとσをスポ
ットサイズの１／３以上に選ぶと、回折光の＋／−の次
数の数９つと一致することから演算が容易になり好適で
ある。光ディスクに記録するデータは格子点にマークが
ある場合を“１”、ない場合を“０”に対応させて記録
されているので、上記座標（ｉ，ｒ）の値ａ_i,r を検出
することにより光ディスクに記録した情報を再生でき
る。

【００４７】光スポットが収差によって歪むとＤ（ｋ，
ｎ，ｑ）の値が変化することになる。するとあらかじめ
設定したＤの値がずれることにより、正しいＣの値を求
めることができなくなる。無収差の光スポット分布は回
折計算を行うことにより求めることができ、この計算値
がまず設定されている。収差の原因としては、対物レン
ズとディスクが傾くことによって発生するコマ収差、光
源である半導体レーザの持つ非点収差、ディスク基板厚
さムラによる非点収差、光学系の部品のアライメントず
れによる種々の収差、焦点ずれによる球面収差等があ
る。これらの収差はトラック上に分割されたデータの区
切れ目を示すブロック単位では殆ど変化しない。そこ
で、ブロックごとにあらかじめ学習用の領域を設けてお
き、学習用のパターンを記録する。この領域において再
生時にＤ（ｋ，ｎ，ｑ）及びＲ（ｎ，ｑ）を求め、後続
するデータ部での演算を学習領域で検出したＤ，Ｒの値
を用いて行う。

【００４８】以下、図９に示すように、再生情報ブロッ
クすなわち信号処理単位が３つの情報トラックＬ−１，
Ｌ，Ｌ＋１にまたがって構成される場合を例にとって係
数の学習方法を説明する。学習領域には、情報再生時の
信号処理演算に必要となる係数を学習するためのマーク
を記録する。このマークは、例えば、中央の情報トラッ
クの格子点上に位置する孤立マークとして記録すればよ
い。また、プリピットとしてあらかじめ形成しておいて
もよいし、ディスク出荷時に記録しておいてもよい。

【００４９】再生情報ブロックが３つの情報トラックか
らなる場合には、図９に示すような係数学習用マークパ
ターン１７０を、中央の情報トラック上の所定の格子点
位置に記録しておく。まず、光スポット１０５の中心が
格子点に達したとき、例えば格子点上にある孤立マーク
を除いては光スポットの広がりの範囲ではマークが存在
しない学習用マークを設けると、Ｃ（ｎ，ｑ）＝１とな
る。なぜならば、マークは１つしかないことから、マー
ク配列を示す係数であるＣは１となって、孤立マークの
回折成分のみが効くことになるからである。従って、こ
の状態で各分割光検出器の値を求めると、スポットとマ
ーク形状による係数Ｒ，Ｄ間の関係式が求められる。同
様に、隣接トラックを含めて、スポットに掛かる格子点
の位置は９つあるので、９つの格子点にマークが配列す
るパターンにおいて取りうるパターン数は２の９乗個、
５１２個存在する。すなわち、各パターン毎にＣ（ｎ，
ｑ）が異なる。

【００５０】一方、式（21-1）〜（21-9）におけるＲ，
Ｄの積からなる係数の数は４１個ある。この係数は例え
ば、式（21-2）で見ると、 Ｒ(１，０)Ｄ(２，１，０)、Ｒ(１，−１)Ｄ(２，１，
−１)、Ｒ(１，１)Ｄ(２，１，１)、Ｒ(０，０)Ｄ(２，
０，０) の４つである。光検出器Ｄ２の受光信号は１つのブロッ
クからなる１つの学習パターンに対して、１つの値が定
まる。いま、第１番目の学習パターンによる検出器Ｄ２
の受光信号をＢ（光検出器信号，学習パターン番号）と
表記し、パターン配列による回折光の寄与を示す係数を
Ｃ（ｎ，ｑ，学習パターン番号）と表記する。

【００５１】学習パターンとして４つのパターンを用意
しておき、分割光検出器Ｄ２の出力を記憶し、式（21-
2）におけるＲ，Ｄの積からなる係数４個を演算により
求める。すなわち、４つの学習パターンからそれぞれ検
出された信号Ｂ（２，１）、Ｂ（２，２）、Ｂ（２，
３）、Ｂ（２，４）は、上記４つのＲ，Ｄの積と４つの
学習パターンで決まる係数Ｃとにより次式（25）のよう
な行列式で表される。

【００５２】

【数９】

【００５３】さらに、次式（26）のように学習パターン
毎の光検出器出力を示す信号列ベクトルＢを学習パター
ン配列を示す４×４の正方行列Ｃと記録マークとスポッ
トの回折光への寄与を示す列ベクトルＲＤの積と考える
と、列ベクトルＲＤは学習パターンから容易に計算され
る正方行列の逆行列を用いて信号列ベクトルＢから式
（27）のようにして演算できる。 ［Ｂ］＝［Ｃ］［ＲＤ］ （26） ［ＲＤ］＝［Ｃ］^-1［Ｂ］ （27）

【００５４】以上述べたように、式（21-2）に関する列
ベクトルＲＤの４つの成分を求めるのには４つの学習パ
ターンがあればよい。式（21-3）から式（21-9）に各Ｒ
Ｄの成分は４つであることから、式（21-2）と同様に４
つの学習パターンで決まる係数Ｃを予め求めておき、式
（26）、式（27）の関係式を解いて計算により求めるこ
とができる。しかし、式（21-1）に関するＲＤの積の成
分は９つあるため、学習パターンとしては９つの異なる
パターンが必要となる。従って、一度に全てのＲＤの積
を求めるためには少なくとも９つのブロックからなる学
習パターンが必要となる。

【００５５】例えば、図９において学習領域のパターン
をタイミングＱ１，Ｑ２，Ｑ３，…，Ｑ９の各格子点に
おいて分割光検出器の出力を検出し、各格子点でのＣの
値は知っていることから４１個のＲＤの積である回折成
分を求めることができる。すなわち、光スポット１０５
の中心が格子点Ｑ１に達したとき、光検出器Ｄ１〜Ｄ９
の出力信号Ｄ（１，１）〜Ｄ（９，１）を測定してお
き、格子点Ｑ２に達したとき、光検出器Ｄ１〜Ｄ９の出
力信号Ｄ（１，２）〜Ｄ（９，２）を測定しておき、以
下同様にＱ３，Ｑ４，…と少なくとも格子点Ｑ９まで、
格子点毎に９つの光検出器の出力を測定し記憶する。以
上の測定値と格子点Ｑ１〜Ｑ９の学習用マーク配列の係
数をもとに、前述した式（27）を用いてＲとＤの積であ
る４１個の回折に寄与する係数を算出する。また、この
学習を多数の格子点で数回行いその結果を平均化するこ
とで、係数の学習精度を上げることもできる。その一例
としては、学習用マーク配列を複数回繰り返して設ける
方法が考えられる。

【００５６】このようにして学習した係数を用いると、
マーク形状の変化によってＲの各回折次数での値が変化
しても、また収差等によって光スポットが歪んでＤの各
部分受光量が変化しても、学習領域で求めたＲとＤの積
値を使用して式（21-1）〜（21-9）を代数的に演算し、
Ｃを求めると正確に記録マークの配列を求めることがで
きる。

【００５７】式（21-1）〜（21-9）はまた式（28）のよ
うに、ある格子点上の光検出器出力を示す信号列ベクト
ルＢをデータのパターン配列を示す列ベクトルＣと記録
マークとスポットの回折光への寄与を示す９×９行の正
方行列ＲＤの積と考えると、正方行列ＲＤの成分は学習
パターンからすでに求められていることから、容易に計
算される正方行列の逆行列を用いて信号列ベクトルＢか
ら式（29）のように演算できる。

【００５８】

【数１０】

【００５９】 ［Ｃ］＝［ＲＤ］^-1［Ｂ］ （29） 情報記録領域での信号処理演算は、上記手段によって得
られた係数と、前記ストローブパルスによって各格子点
位置でサンプルされた各検出器の信号を用いて行う。こ
のとき、ＰＬＬ回路によってタイミング補正されたスト
ローブパルスを用いれば、より正確に格子点位置の情報
マーク検出信号をサンプルすることができる。

【００６０】次に、情報記録回路及び再生回路について
説明する。記録回路のブロック図を図１０に示す。この
記録回路は、光スポット検出部２０１、データ選択部２
０２及びデータ記録部２０３で構成される。図１１に、
検出部２０１の一例を示す。検出部２０１は、主にディ
スクに設けられた凹凸ピット信号を検出する検出器２１
０、ＰＬＬ回路２１１、セクタ先頭認識回路２１２及び
領域認識回路２１３からなる。例えば、光磁気ディスク
の場合に、検出器２１０の構成は図１に示すように、記
録マーク信号を検出するために２つの検出器１６と１８
の和の信号を検出する。このため、検出器１６の分割さ
れた部分からの信号を加算回路５００により合算する。
また、検出器１８の分割された部分からの信号も加算回
路５０１により合計し、その出力と加算回路５００の出
力の和を加算回路５０２により作成する。この出力５０
３が検出器２１０の出力となる。領域認識回路２１３
は、検出部２０１を制御する部分であり、図１８のタイ
ムチャートに示すように、ＰＬＬ回路２１１から出力さ
れるストローブパルス２１５をカウントすることで光ス
ポットの位置を認識し、その結果として、アドレス領域
信号２１７、タイミング領域信号２１８、学習領域信号
２１９及びデータ記憶領域信号２２０を出力する。

【００６１】ストローブパルスのカウント値は、まず、
セクタ先頭認識回路２２２から出力されるパルス信号２
２３によりリセットされ０となる。セクタ領域認識回路
２２２は、光検出器からの出力信号２１４をもとにアド
レス領域に形成されているセクタの先頭を示す特定パタ
ーンを検出する回路であり、この特定パターンを検出し
たときパルス信号２２３を出力する。

【００６２】ストローブ信号２１５のカウント値が０か
らａの間は光スポットがアドレス領域に存在するので、
アドレス領域信号２１７のみをオンとして出力する。ア
ドレス領域信号２１７がオンになると、光検出器からの
出力信号２１４はゲート回路を介してアドレス認識回路
２１２へ出力される。アドレス認識回路２１２は、出力
信号２１４をもとにアドレス領域に形成されているアド
レス情報を検出する回路である。

【００６３】カウント値がａからｂの間は光スポットが
タイミング領域に存在するので、タイミング領域信号２
１８のみをオンとして出力する。タイミング領域信号２
１８がオンになると、光検出器からの出力信号２１４は
ゲート回路を介してＰＬＬ回路２１１へ入力される。Ｐ
ＬＬ回路２１１は、光検出器からの出力信号２１４をも
とに上記タイミング領域に形成されているタイミングマ
ークを検出し、この検出結果を用いて上記ストローブパ
ルスと格子点位置とのタイミングずれを補正する。ＰＬ
Ｌ回路２１１はストローブパルス２１５を出力し、この
ストローブパルス２１５は上記学習領域信号２１９がオ
ン、あるいは上記データ記憶領域信号２２０がオンの時
にゲート回路を介して検出部２０１から出力される。

【００６４】カウント値がｂからｃの間は光スポットが
学習領域に存在するので、学習領域信号２１９のみをオ
ンして、カウント値がｃから０の間は光スポットがデー
タ記憶領域に存在するのでデータ記憶領域信号２０のみ
をオンとして出力する。これら学習領域信号２１９及び
データ記憶領域信号２２０は検出部２０１の出力信号と
なる。従って、検出部２０１は上記ストローブパルス２
１５、上記学習領域信号２１９及びデータ記憶領域信号
２２０を出力する。

【００６５】図１２は、データ選択部２０２の一例を示
したものである。データ選択部２０２には、ユーザデー
タ２０４と、検出部２１０からの出力である複数のデー
タ記憶領域信号２２０ａ〜２２０ｃ及び複数の学習領域
信号２１９が入力される。この時、例えば、データ記憶
領域信号２２０がオンになると、データ選択部２０２は
ユーザデータ２０４をシリアルデータ２２５として出力
する。また、学習領域信号２１９がオンになると、Ｒと
Ｄの係数を学習するために必要な情報マークを学習領域
に記録するために、係数学習用データＲＯＭ２２６に記
憶されているデータ列をシリアルデータ２２５として出
力する。

【００６６】図１３は、データ記録部２０３の一例を示
したものである。データ記録部２０３には、上記データ
記録用ストローブパルス２２１と上記シリアルデータ２
２５が入力される。この時、シリアルデータ２２５は、
回路２３０によって光ディスクの特性に適した誤り訂正
符号、制御コード等を付加したデータに変換される。変
換されたデータ２３２は、メモリ２３３に蓄積され、記
録用ストローブパルス２２１によってメモリ２３３から
読み出される。これら読み出されたデータ２３４は、変
調器２３５に入力される。変調を受けたデータ２３６
は、レーザの駆動回路２３７へと入力され、光スポット
２３８によってマークが記録される。

【００６７】図１４に、記録した情報を再生するための
情報再生回路のブロック図を示す。この情報再生回路は
検出部２５１、メモリ部２５２及び演算部２５３で構成
される。図１５は、検出部２５１の一例を示したもので
ある。検出部２５１は、主に各分割検出器からの出力の
差動増幅器１９、サンプルホールド回路２５６、ＰＬＬ
回路２５７、セクタ先頭認識回路２６８及び領域認識回
路２５９からなる。ＰＬＬ回路２５７、セクタ先頭認識
回路２６８、領域認識回路２５９及びアドレス認識回路
２５８については前述の記録回路で述べたものと同一で
あり、検出部２５１は記録回路における検出部２０１と
同様、領域認識回路２５９によって制御される。

【００６８】まず、光スポットがタイミング領域に進入
すると、領域認識回路２５９から出力されたタイミング
領域信号２６１がオンになり、光スポットによって検出
されたタイミングマーク信号が、検出部内にあるＰＬＬ
回路２５７へ入力される。ＰＬＬ回路２５７は、上記タ
イミングマーク信号をもとにディスク回転むらなどによ
るストローブパルス２６４の位相ずれを補正する。そし
て、学習領域信号２６２がオン、又はデータ記憶領域信
号２６３がオンの時に、ＰＬＬ回路２５７の出力である
ストローブパルス２６４はサンプルホールド回路２５６
のクロック２６５となる。サンプルホールド回路２５６
はクロック２６５に従って、入力である各分割検出器か
らの光磁気検出信号２５５の格子点上における信号値を
サンプルする。サンプルされた値は、検出信号２６６と
して検出部２５１の出力となり、メモリ部２５２へと入
力される。光磁気検出部２６７は図１に示した差動増幅
器１９と同じものである。差動増幅器は各分割光検出器
毎に９つあることから、検出信号２６６の出力も９つあ
り、それぞれ２６６ａ，２６６ｂ，…，２６６ｉとす
る。図１５には、１つの信号の流れのみを示した。

【００６９】学習領域信号２６２がオン、またはデータ
記憶領域信号２６３がオンの時にのみ、格子点に対応す
るパルスを発生するサンプルホールド回路２５６からの
出力は、制御クロック２６５として検出部２５１の出力
となり、メモリ部２５２へと入力される。図１６に、メ
モリ部２５２の一例を示す。メモリ部２５２は、主にメ
モリと読み出しクロック制御回路からなる。ここではサ
ンプルホールドした光検出器の出力を記憶し、演算のた
めの読み出しクロックに検出信号と各種制御信号を同期
させる。検出部２５１から出力され、メモリ部２５２に
入力された各検出信号２６６ａ〜２６６ｉは、制御クロ
ック２６５に応じて、各メモリ２７１ａ〜２７１ｉに蓄
積される。また、検出部２５１から出力された学習領域
信号２６２がオンであるときに読み出しクロックに同期
してオンとなる信号を学習領域信号２７５、各検出部か
ら出力されたデータ記憶領域信号２６３がオンであると
きに読み出しクロックに同期してオンとなる信号をデー
タ記憶領域信号２７６とする。

【００７０】上記各メモリ２７１ａ〜２７１ｉに蓄積さ
れた各検出信号２６６ａ〜２６６ｉは、上記読み出しク
ロック制御回路２７２の出力信号２７７に従って読み出
され、同期した検出信号２７８ａ〜２７８ｉとしてメモ
リ部２５２の出力となり、演算部２５３へ入力される。
また、上記学習領域信号２７５と上記データ記憶領域信
号２７６は、メモリ部２５２の出力となり、演算部２５
３へと入力される。上記読み出しクロックは、ＰＬＬ回
路２５７の出力であるストローブパルス２６４を読み出
しクロック制御回路２７２に入力して作成する。演算部
で高速に逆フーリエ変換を行うためにはストローブパル
ス２６４を逓倍加し、ストローブパルス２６４に位相が
同期した信号が必要となる。そこで読み出しクロックを
作成し、予め読み出しクロックに検出信号と各種制御信
号を同期させておく。

【００７１】図１７に、演算部２５３の一例を示す。メ
モリ部２５２から出力され、演算部２５３に入力された
各検出信号２７８ａ〜２７８ｉは、演算部２８０へ入力
される。この時、メモリ部２５２からの入力である学習
領域信号２７６がオンの場合には、演算器２８０は検出
信号２７８ａ〜２７８ｉをもとに係数学習用データＲＯ
Ｍ２２６に記憶されているデータ列から算出した回折へ
の寄与を示す係数Ｃが記憶されたＲＯＭ２９０から係数
を読み出し、これらの係数をもとに逆行列を計算し、前
述した式（27）に示した計算を行うことでＲとＤの積の
４１個の係数を算出する。算出された演算係数は、演算
係数用メモリ２８１に保存される。

【００７２】メモリ部２５２からの入力であるデータ記
憶領域信号２７６がオンの場合には、演算器２８０は、
検出信号２７８ａ〜２７８ｉと上記手段によって算出し
た演算係数をもとに、式（28）、式（29）に示した演算
を行い、演算結果２８３を演算回路２８４へ出力する。
演算回路２８４は、演算値８３をもとに式（24）による
逆フーリエ変換により、情報ブロック内の９つの情報マ
ークの有無を判別する。判別結果２８５は復調器２８６
で復調され、これが再生信号２８７として出力される。

【００７３】ところで、図３に示した記録方式例では、
格子点１０３を光ディスク半径方向及び光ディスク周方
向へ整列させたが、隣接する情報トラック上の格子点周
期を互いに半周期ずらしてもよい。このとき、各格子点
における光ディスク半径方向のクロストークは、図３の
場合よりも小さくなる。このため、図３の記録方式例に
比べて光ディスク半径方向へさらに格子点間隔を狭める
ことができ、光ディスク半径方向へのより一層の高密度
化が可能となる。

【００７４】これまでの説明は２次元を例にとっての説
明であったが、１次元でも同様に本発明を適用できる。
このときには分割光検出器は光スポット進行方向に複数
分割し、トラック半径方向には分割しない構造を用いれ
ばよい。このときの記録パターンは、１つのトラック上
に形成した１次元格子点上にマークを記録すればよい。
また、記録マークとして光磁気ディスク上の磁気マーク
を例に説明したが、記録マークは相変化マーク、ビデオ
ディスク、デジタルオーディオディスクのような凹凸ピ
ットでもよい。このときには信号検出系の光検出器は２
組必要なく、１組でよく、検出系が簡単になる。

【００７５】

【発明の効果】本発明により、１つのスポットを用いて
複数の近接したマーク配列を検出することが可能とな
り、簡単な構成で高密度な情報を記録再生できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】信号検出処理系の概略図。

【図２】微小なマークを記録可能な光磁気記録媒体の説
明図。

【図３】記録マークと再生スポットの関係を説明する
図。

【図４】回折光の分布を説明する図。

【図５】分割光検出器の配置図。

【図６】検出器の接続方法の説明図。

【図７】信号検出モデルの説明図。

【図８】回折光のベクトル加算図。

【図９】演算係数学習領域の説明図。

【図１０】記録回路のブロック図。

【図１１】検出部の一例のブロック図。

【図１２】データ選択部の一例のブロック図。

【図１３】データ記録部の一例のブロック図。

【図１４】情報再生回路のブロック図。

【図１５】検出部の一例のブロック図。

【図１６】メモリ部の一例のブロック図。

【図１７】演算部の一例のブロック図。

【図１８】領域認識回路からの出力信号のタイミングを
説明する図。

【符号の説明】

１０…光磁気ディスク、１１…キャリア層、１２…記録
層、１３…対物レンズ、１４…二分の一波長板、１５…
偏光プリズム、１６，１８…分割検出器、１７…電流電
圧変換増幅器、１９…演算増幅器、２０…記録温度特
性、２１…温度分布、２２…記録膜、２３…埋め込み磁
区、２４…埋め込み層、２５…記録マーク、２６…記録
マーク形成領域、２８…凹凸マーク、３１…ウオブルマ
ーク、３３…クロックマーク、６１，６２…光検出器、
６３…抵抗、６４…演算増幅器、１０２…記録マーク、
１０３…格子点、１０５…再生光スポット、２０１…ス
ポット検出部、２０２…データ選択部、２０３…データ
記録部、２５１…検出部、２５２…メモリ部、２５３…
演算部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録媒体に記録された記録マークを光ス
   ポットで走査することによって記録マークを検出し情報
   の再生を行う光情報記録再生方法において、 複数の記録マークを同時に光照射できる大きさの光スポ
   ットで走査を行い、光照射された記録マークによる回折
   光強度の空間分布を検出し、検出された回折光強度の空
   間分布から記録マークの検出を行うことを特徴とする光
   情報記録再生方法。
2. 【請求項２】 情報は、格子点への記録マークの有無に
   よって記録されていることを特徴とする請求項１記載の
   光情報記録再生方法。
3. 【請求項３】 記録媒体上の既知の格子点に記録された
   記録マークを再生することにより、回折光強度の空間分
   布から格子点への記録マークの有無を演算する演算式の
   係数を学習することを特徴とする請求項２記載の光情報
   記録再生方法。
4. 【請求項４】 記録媒体を光スポットで走査し再生光を
   光検出器で検出することによって記録媒体上の所定の格
   子点に記録された記録マークを検出する光情報記録再生
   装置において、 複数の光検出器と、演算手段と、演算係数記憶手段とを
   備え、光スポットは複数の格子点を同時に照射する大き
   さを有し、再生光強度の空間分布を反映する複数個の光
   検出器の検出信号を、演算係数記憶手段に記憶された係
   数を用いて演算手段で演算することにより、格子点上の
   記録マークの有無を判定することを特徴とする光情報記
   録再生装置。
5. 【請求項５】 記録媒体上の既知の格子点に記録された
   記録マーク群を再生することにより前記演算係数記憶手
   段に記憶されている演算係数を更新する手段を備えるこ
   とを特徴とする請求項４記載の光情報記録再生装置。