JPH0831015A - 光情報記録媒体及び光情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高密度化に伴い位相ピットを近接した際に生
じる非線形再生特性を線形化する。 【構成】 深さが異なる複数の位相ピットを用い、隣接
ピット１０，１１間に光学的位相差を持たせることで、
再生信号特性を光スポット内に含まれるピット数の増加
と共に再生信号レベルが単調に増加する線形系にする。 【効果】 位相ピットについても、線形信号処理が適用
できるのでピットをが近接させることができ高密度化が
可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスク等の光情報
記録媒体及び光情報記録再生装置に関し、特に再生時に
隣接データ間の符号間干渉が生じる様な高密度で記録さ
れた情報を再生するために波形等化、またはパーシャル
レスポンス等の信号処理を適用するのに適した光情報記
録媒体及び光情報記録再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクは、画像情報や音声情報ある
いはデジタルデータ等を記録マーク、すなわち記録磁区
やピットの配列として記録し、それに再生光を照射して
記録マークによって変調された反射光検出信号を復調し
てデータを再生するものである。

【０００３】例えば、ピットによってデータを記憶する
光情報記録媒体は、図７に示すように、ポリカーボネイ
ト等の透明基板３０に直径０．４μｍ程度のピット３１
をトラックピッチ１．２μｍ程度で形成し、その上に反
射膜３２としてアルミニウム膜を形成してある。ピット
３１の深さは一定であり、再生信号振幅を大きく取るた
めに光源波長λに対し、λ／６〜λ／４の深さに設定さ
れている。光源として例えば波長６８０ｎｍのレーザ光
を用いる場合、このピット深さは０．１μｍ程度にな
る。図７に示すように、光源３３、ビームスプリッタ３
４、光検出器３５を備える光ヘッド３６を用いる反射系
では、この深さは２π／３〜πの光学的位相差に対応す
る。ここで光学的位相差は、スポット内におけるピット
部とそれ以外の部分からの反射光間の位相差で主に表す
ことができる。

【０００４】光ディスクにおいて、高記録密度化のため
にマーク間の間隔を詰めると隣接データ間の符号間干渉
が生じ、データ再生時のエラーが増加する。これを解決
する方法として、２つの信号処理方式によるアプローチ
がある。ひとつは、隣接データ間の符号間干渉を低減す
る波形等化処理であり、もう一つは、符号間干渉を積極
的に利用したパーシャルレスポンス方式である。

【０００５】波形等化処理は、例えば江藤、三田、土居
著、日刊工業新聞社発行「デジタルビデオ記録技術」第
５９頁に記載されているように、データ信号を取り込む
際に、目標データ検出点の信号に隣接データ点の信号に
重みをかけて加算することにより隣接マークからの波形
間干渉を取り除き、Ｓ／Ｎの高い信号を検出するするも
のである。

【０００６】また、パーシャルレスポンス及び多値化記
録方式は、例えば、電子情報通信学会論文誌、Ｖｏｌ．
Ｊ７０−Ｃ、Ｎｏ．３、大沢、岡本、田崎「多値記録符
号に対する信号検出方式の性能比較」に記載されている
ように、再生信号系の分解能以上にデータ間隔を詰める
ことにより、再生信号レベルを多値化したり、また記録
マークの長さ、幅又は深さを多段階に変化させることで
多値レベルを設定するものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】再生信号のレスポンス
特性は、再生信号の重ね合わせが成り立つものであるこ
とが望ましい。光磁気記録媒体において差動検出を行な
う場合には線形性が成り立つが、その他の媒体、特にＲ
ＯＭ用媒体である位相ピット媒体は、光の回折現象を利
用して再生するものであるため線形性が成り立たず、高
密度化時に信号再生ができないという問題点がある。

【０００８】図８は孤立した１個の記録ピット２を光ス
ポットで走査したときに得られる再生信号波形を示す。
位相ピット２の存在によって反射光量が減少し、再生信
号波形３の最低レベルが信号レベル４となる。ところ
が、ピットが近接してくると、再生信号レベルは孤立し
た位相ピットを走査する場合よりも低下する。図９に、
マーク２が光スポット１を占有する比率に対する信号レ
ベル４の変化を求めたものを示す。位相ピットについて
の再生信号のレベル５と、光磁気媒体における差動検出
信号のレベル６とを比較して示す。マークが近接してく
ると、光磁気信号については、スポットをマークが占め
る範囲が増加するのに比例して信号レベルが増加する。
これは、再生信号特性が線形であることを示す。一方、
位相ピット媒体では、再生信号レベルが飽和し、さらに
低下してくる現象が現われる。これは、非線形な再生特
性であり、線形信号処理に不適であり、前述した高密度
化のための信号処理が適用できなくなる。

【０００９】本発明の目的は、位相ピット媒体における
上記問題を解決し、高密度化のための信号処理を効果的
に適用できる光情報記録媒体及び光情報記録再生装置を
提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】図８に示す様に、位相ピ
ット２が光スポット１内に１個しか含まれない場合は、
ピット部分とそれ以外の部分の反射光が位相の相違によ
る干渉によって打ち消しあい、その結果、反射光量が低
下し、再生信号レベルが大きく変化する。しかし、図１
０（ａ）に示すように、ピットが近接し、光スポット１
内にピット２が２個程度含まれるようになると、図１０
（ｂ）の断面図に略示するように、隣接ピット２，２’
同士には光学的位相差はないため、基板表面の反射層で
の反射光３７，４０とピット２，２’による反射光３
８，３９は位相差があるため干渉して打ち消しあうが、
ピット２とピット２’による反射光３８，３９の間には
干渉による光強度の打ち消しが生じず、信号レベルの変
化が得られなくなる。すなわち、再生信号波形は、破線
で示した再生信号の重ね合わせが成り立つような光磁気
記録媒体についての波形から実線で示す波形に変化し、
再生信号レベルが低下する。これが、図９で示した位相
ピット媒体の非線形再生特性の原因である。

【００１１】本発明では、深さが異なる複数の位相ピッ
トを用い、隣接ピット間に光学的位相差を持たせること
で、再生信号特性を光スポット内に含まれるピット数の
増加と共に再生信号レベルが単調に増加する線形系に
し、前記目的を達成する。すなわち、本発明による光情
報記録媒体は、反射膜を備える透明基板上に位相ピット
の配列として情報を記録した領域を有し、透明基板側か
ら照射した光源波長λの光スポットを走査し位相ピット
列による反射光の変化を検出することで情報を再生する
光情報記録媒体において、隣り合う位相ピットの最小間
隔は光スポット径の略半分であり、位相ピットは深さが
異なる複数種類の位相ピットからなり、各位相ピットの
深さは前記位相ピットの配列を光スポットで走査すると
き各ピットに対して得られる信号強度が反射膜からの反
射光レベルと遮光レベルの差を１００％とした再生信号
レベルの５０％以上となるように設定されていることを
特徴とする。

【００１２】前記位相ピットは深さが異なる第１と第２
の位相ピットからなり、透明基板の反射膜での反射光と
前記第１の位相ピットによる反射光の光学的位相差が第
１の位相ピットによる反射光と第２の位相ピットによる
反射光の位相差に略等しいことが好ましい。最短距離で
隣接する位相ピッチの未記録部に対する光学的位相差
は、π／２と３π／２、４π／３と８π／３、２π／３
と４π／３が望ましい。ただし、実用的にはπ／２±π
／４０と３π／２±π／４０、４π／３±π／４０と８
π／３±π／４０、２π／３±π／４０と４π／３±π
／４０とすることができる。

【００１３】前記光情報記録媒体は、半径方向に凹凸の
周期性を持つ案内溝を有し、周期間隔がスポット径に略
等しく、かつ溝部分と溝間部分の幅が略等しいランド・
グルーブ型のものとすることができる。透明基板の屈折
率をＮとするとき、前記溝部分の深さは略λ／（６×
Ｎ）とするのが好ましく、溝部分及び溝間部分に設けら
れた位相ピット深さは略λ／（６×Ｎ）とするのが好ま
しい。

【００１４】また、本発明による光情報記録再生装置
は、前記光情報記録媒体と、光情報記録媒体を駆動する
手段と、光情報記録媒体の透明基板側から光スポットを
照射し反射光を受光する光ヘッドと、光ヘッドを光情報
記録媒体に対して駆動する光ヘッド駆動手段と、光ヘッ
ドによる受光信号を等化処理あるいは多値化処理する手
段を含む。

【００１５】

【作用】位相ピットの深さを一定とせず深さの異なる複
数の位相ピットを用いることにより、隣接ピットによる
反射光の間に光学的位相差が生じる。従って、隣接する
ピットで反射した光の間にも干渉が生じ、再生光強度が
減少するため、再生信号特性は光スポット内に含まれる
ピット数の増加と共に再生信号レベルが単調に増加する
略線形系となる。そして、再生信号特性が略線形系にな
るため波形等化等の信号処理が適用でき、高記録密度化
が可能となる。

【００１６】各位相ピットの深さを、前記位相ピットの
配列を光スポットで走査するとき各ピットに対して得ら
れる信号強度が前記再生信号レベルの５０％以上となる
ように設定したため、エラー率が１０^-4以下の信頼性を
持つＳ／Ｎが得られた。位相ピットを深さが異なる第１
と第２の位相ピットで構成し、透明基板の表面での反射
光と前記第１の位相ピットによる反射光の光学的位相差
を第１の位相ピットによる反射光と第２の位相ピットに
よる反射光の位相差と略等しくすると、再生信号検出レ
ベルが変動しないので２値化データを得るためのスライ
スレベル等の設定が容易である。

【００１７】前記光情報記録媒体がランドグルーブ型の
ものである場合、溝部分の深さを略λ／（６×Ｎ）と
し、溝部分及び溝間部分に設けられた位相ピット深さを
略λ／（６×Ｎ）とすると、ランドとグルーブによるＲ
ＡＭデータ部の隣接トラック間のクロストークを低減で
きるとともに、隣接トラック間の位相ピット間の線形信
号処理が可能となり、高Ｓ／Ｎ再生が可能となる。個々
のピット信号は、再生信号に等化処理や多値化処理を施
すことにより分離して検出することができる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。 〔実施例１〕図１に、本発明による複数の深さの位相ピ
ットを用いた光ディスクＲＯＭ（リードオンリーメモ
リ）の断面構造を示す。図１（ａ）は断面図、図１
（ｂ）は平面図である。

【００１９】光ディスクは、公知のインジェクション法
によって情報に対応した位相ピット１０，１１が成形さ
れたポリカーボネイト（屈折率Ｎ＝１．５）製ディスク
基板７に、反射膜としてアルミニウム膜８をスパッタし
た構造を有する。位相ピットは、２次元格子点１２上に
配列される。各ピットは直径０．２５μｍで、トラック
ピッチは０．４５μｍ、トラック方向の格子点間隔は
０．３０μｍである。最も近い距離で隣接する位相ピッ
ト１０，１１は深さが異なり、それらのピットで反射さ
れた反射光は光学的位相差を有する。これに、図１
（ａ）に示すように、基板７側から、波長６３０ｎｍの
レーザ光を絞り込みレンズ９によって直径１．０μｍの
光スポットとして照射し、走査する。そして、ピットの
有無によって変調された反射光の変化を電気信号に変換
してデータを再生する。

【００２０】図２に示すように、位相ピットの深さを再
生光の波長λ（６３０ｎｍ）に対して（１／８）λと
（３／８）λ、すなわち５２．５ｎｍ及び１５７．５ｎ
ｍの２種類とし、隣接位相ピット４１，４２間の深さを
異ならせた。隣接する位相ピットの深さを変えることに
より、図２（ｂ）の断面図に略示するように、基板表面
の反射層での反射光１３，１６、深さ（１／８）λの位
相ピット４１による反射光１４、及び深さ（３／８）λ
の位相ピット４２による反射光１５に各々光学的位相差
を持たせることができるため、再生信号波形は図２
（ｃ）の実線のようになり、ピットを近づけて行っても
再生信号レベルの飽和または低下が生じることがない。
従って、位相ピットによる記録であっても、図９の光磁
気媒体における差動検出再生特性のような略線形特性に
することができる。

【００２１】高密度で記録した個々のピットは、特開平
５−４４８７５、特開平５−２５３９６０に記載されて
いる信号処理を施すことによって互いに分離して検出す
ることができる。図１１に、２次元等化処理回路の一例
を示す。隣り合う３本のトラックに３つのスポットを位
置づけ、中央のスポット２が目標のトラックとなる。こ
の時、隣接トラックからの信号の漏れ込みは、スポット
１，３より検出する。スポット２，３による検出信号は
各々遅延回路５１，５２でτ及び２τの時間だけ遅延さ
せられて加算器５３で加算される。このとき、隣接トラ
ックを走査するスポット１及び３からの信号には１以下
の重み付け係数βが乗算される。時定数τは各スポット
が周方向にずれているのを補正するために設定されるも
のである。また、スポット２から得た信号については、
トラック方向の隣接データの漏れ込みを検出するため
に、遅延回路５４〜５７によって格子点間隔±Ｔ，±２
Ｔからの信号を出力し、各信号に重みα、α² を付けて
加算器５８で加算し、波形間干渉の除去されたＥＱ信号
を得る。

【００２２】次に位相ピット深さの最適化について、図
３を用いて説明する。図３は、反射層に対する位相ピッ
トの光学的位相差に対する再生信号レベルを求めたもの
である。最適化の条件は、再生信号レベルの絶対値をあ
まり低下させずにかつ光スポット内に含まれる隣ある部
位、図２では、反射光１３と１４、反射光１４と１５、
反射光１５と１６の光学的位相差が略等しいこと、ある
いは少なくとも２つの反射光の間の光学的位相差が略等
しいことである。というのは、これらの光学的位相差が
略等しい場合、あるいは少なくとも２つの反射光間の光
学的位相差が略等しい場合、再生信号検出レベルが変動
しないので２値化データを得るためのスライスレベル等
の設定が容易になるからである。また、再生信号レベル
は１０^-4以下のエラーレートを実現するＳ／Ｎを確保す
るため、０．５以上あることが望ましい。

【００２３】このような条件を満たす２種類の位相ピッ
トの組み合わせとして、図３に示す丸白ヌキ印、三角白
ヌキ印そして、四角白ヌキ印の３つの組合せが有効であ
る。これらの位相差は、反射系において、位相ピット深
さが、λ／（３Ｎ）と２λ／（３Ｎ）、λ／（８Ｎ）と
３λ／（８Ｎ）、λ／（６Ｎ）とλ／（３Ｎ）に対応す
る。ただし、基板の屈折率をＮとする。実際には基板越
しに光を入射させるので、位相ピット深さの組み合わせ
は、λ／（３Ｎ）±λ／（９０Ｎ）と２λ／（３Ｎ）±
λ／（９０Ｎ）、λ／（８Ｎ）±λ／（９０Ｎ）と３λ
／（８Ｎ）±λ／（９０Ｎ）、λ／（６Ｎ）±λ／（９
０Ｎ）とλ／（３Ｎ）±λ／（９０Ｎ）の範囲であれば
十分な効果がある。

【００２４】また、上記実施例では、位相ピットの深さ
の種類は２種類であるが、再生信号レベルが５０％以上
を満足できるものであれば、３種類以上の深さのピット
を用いてもよい。

【００２５】〔実施例２〕次に、本発明の位相ピット記
録をランドグルーブ構造に適用した実施例について説明
する。ランドグルーブ構造は、図４に示すように、光ス
ポット１の直径と略等しい周期の溝を設け、データ領域
１７は溝間部と溝部の両方ともに情報トラックに割り当
て、マーク２７を記録し高密度記録再生を行なう方式で
ある（特開平５−２８２７０５号公報参照）。

【００２６】この場合、問題となる隣接トラック間のク
ロストークは、溝深さをλ／６にすることで低減でき
る。ただし、このクロストーク低減効果は、相変化記
録、光磁気記録には適用できるが、位相ピット２４には
適用できないという問題がある。そのため、特開平５−
２８２７０５号公報では、図４に示すように、溝間部ア
ドレス部１８と溝部アドレス部１９とをトラック方向に
分離することでクロストークが生じないようなフォーマ
ットにしてある。ただし、両アドレス部１８，１９をト
ラック方向に分離した分だけフォーマット効率が低下
し、高密度化ができなくなる。さらに、アドレス部分だ
けでなく位相ピットを用いて情報記録を行うＲＯＭ部分
においても同様の問題が生じる。

【００２７】これに対し、本実施例では、図５に示すよ
うに、位相ピットによるアドレス領域２０は、溝間部と
溝部が共用し、高密度化を行う。その際、実施例１と同
じく隣接ピット２５，２６間に光学的位相差を持たせ
る。ただし、相変化記録又は光磁気記録によって記録マ
ーク２１を記録したデータ領域１７のクロストーク低減
溝構造条件によって、溝深さ２３を略λ／６に保つ必要
がある。そこで、図６のアドレス領域拡大図に示すよう
に、溝間部位相ピット深さ２１と溝部位相ピット深さ２
２は共にλ／６、実用的にはλ／６±λ／２４にすれば
よい。これにより、各部位間の深さの違いは、略λ／
６，λ／３、すなわち光学的位相差として略２π／３，
４π／３であり、図３に四角白ヌキ印で示した位相差に
相当し、同じ信号レベルが得られ、かつ線形の特性を得
ることができる。

【００２８】ランド部とグルーブ部の間隔が０．５μｍ
であるランドグルーブ構造の光記録媒体の隣接するラン
ド部とグルーブ部に、図５のように直径０．２５μｍ、
深さ７０ｎｍの位相ピット２６を用いてアドレス部を形
成し、スポット径１．０μｍに絞った波長６３０ｎｍの
レーザ光１で再生し、前記実施例と同様に等化処理を施
したところ良好な再生信号が得られた。

【００２９】

【発明の効果】ＲＯＭディスクまたは、プリヘッダー部
分に用いられる位相ピットについての再生信号特性を略
線形化できるので、線形信号処理である等化処理、パー
シャルレスポンス方式を適用した高密度化が位相ピット
記録についても可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による位相ピット媒体の略断面図。

【図２】本発明の位相ピット媒体による再生信号波形説
明図。

【図３】隣接マーク間の位相差と再生信号レベルの説明
図。

【図４】ランドグルーブ構造の概略図。

【図５】本発明による第２の実施例のディスク構造の説
明図。

【図６】図５のピット部拡大図。

【図７】従来の位相ピット媒体の略断面図。

【図８】孤立した位相ピットに対する再生信号波形。

【図９】媒体別再生信号特性の説明図。

【図１０】従来の位相ピット媒体における再生信号レベ
ルの低下を説明する図。

【図１１】二次元等化処理回路の説明図。

【符号の説明】

１…光スポット、２…位相ピット、３…再生信号、４…
再生信号レベル、１０，１１…位相ピット、１２…格子
点、１３〜１６…反射光、２１…溝間部位相ピット深
さ、２２…溝部位相ピット深さ、２３…溝深さ、２４，
２５，２６…位相ピット、２７…マーク、３０…透明基
板、３１…ピット、３２…反射膜、３３…光源、３４…
ビームスプリッタ、３５…光検出器、３６…光ヘッド、
３７〜４０…反射光、５１，５２，５４〜５７…遅延回
路、５３，５８…加算器

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反射膜を備える透明基板上に位相ピット
   の配列として情報を記録した領域を有し、前記透明基板
   側から照射した光源波長λの光スポットを走査し前記位
   相ピット列による反射光の変化を検出することで情報を
   再生する光情報記録媒体において、 隣り合う位相ピットの最小間隔は前記光スポット径の略
   半分であり、前記位相ピットは深さが異なる複数種類の
   位相ピットからなり、各位相ピットの深さは前記位相ピ
   ットの配列を前記光スポットで走査するとき各ピットに
   対して得られる信号強度が前記反射膜からの反射光レベ
   ルと遮光レベルの差を１００％とした再生信号レベルの
   ５０％以上となるように設定されていることを特徴とす
   る光情報記録媒体。
2. 【請求項２】 前記位相ピットは深さが異なる第１と第
   ２の位相ピットからなり、前記透明基板の反射膜での反
   射光と前記第１の位相ピットによる反射光の光学的位相
   差が前記第１の位相ピットによる反射光と前記第２の位
   相ピットによる反射光の位相差に略等しいことを特徴と
   する請求項１記載の光情報記録媒体。
3. 【請求項３】 最短距離で隣接する位相ピットの未記録
   部に対する光学的位相差は、夫々略π／２及び略３π／
   ２であることを特徴とする請求項２記載の光情報記録媒
   体。
4. 【請求項４】 最短距離で隣接する位相ピッチの未記録
   部に対する光学的位相差は、夫々略４π／３及び略８π
   ／３であることを特徴とする請求項２記載の光情報記録
   媒体。
5. 【請求項５】 最短距離で隣接する位相ピッチの未記録
   部に対する光学的位相差は、夫々略２π／３及び略４π
   ／３であることを特徴とする請求項１記載の光情報記録
   媒体。
6. 【請求項６】 半径方向に凹凸の周期性を持つ案内溝を
   有し、前記周期間隔がスポット径に略等しく、かつ溝部
   分と溝間部分の幅が略等しいことを特徴とする請求項２
   記載の光情報記録媒体。
7. 【請求項７】 前記透明基板の屈折率をＮとするとき、
   前記溝部分の深さが略λ／（６×Ｎ）であることを特徴
   とする請求項８記載の光情報記録媒体。
8. 【請求項８】 前記溝部分及び溝間部分に設けられた位
   相ピット深さが略λ／（６×Ｎ）であることを特徴とす
   る請求項７記載の光情報記録媒体。
9. 【請求項９】 請求項１〜９のいずれか１項記載の光情
   報記録媒体と、前記光情報記録媒体を駆動する手段と、
   前記光情報記録媒体の透明基板側から光スポットを照射
   し反射光を受光する光ヘッドと、前記光ヘッドを前記光
   情報記録媒体に対して駆動する光ヘッド駆動手段と、前
   記光ヘッドによる受光信号を等化処理する手段とを含む
   ことを特徴とする光情報記録再生装置。
10. 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれか１項記載の光
    情報記録媒体と、前記光情報記録媒体を駆動する手段
    と、前記光情報記録媒体の透明基板側から光スポットを
    照射し反射光を受光する光ヘッドと、前記光ヘッドを前
    記光情報記録媒体に対して駆動する光ヘッド駆動手段
    と、前記光ヘッドによる受光信号を多値化処理する手段
    とを含むことを特徴とする光情報記録再生装置。
11. 【請求項１１】 反射膜を備える透明基板上に位相ピッ
    トの配列として情報を記録し、前記透明基板側から照射
    した光源波長λの光スポットを走査し前記位相ピット列
    による反射光の変化を検出することで情報を再生する光
    情報記録再生方法において、 隣り合う位相ピットの最小間隔は前記光スポット径の略
    半分であり、前記位相ピットは深さが異なる第１と第２
    の位相ピットからなり、前記透明基板の表面での反射光
    と前記第１の位相ピットによる反射光の光学的位相差が
    前記第１の位相ピットによる反射光と前記第２の位相ピ
    ットによる反射光の位相差に略等しいことを特徴とする
    光情報記録再生方法。