JPH11144327A - 光ディスク及びこの再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造を複雑化させることなく情報の高密度記
録が可能な光ディスクを提供する。 【解決手段】 同心円状或いは螺旋状にピット列を配置
してなる光ディスク１において、前記ピットＰの深さ
を、読み取り光ビームの波長をλとした時に０以上でλ
／２以下の範囲内で複数段階として、前記各段階のピッ
トの深さに情報を担わせ、前記ピット列をラジアル方向
に対してトラッキングサーボの周波数帯域よりも高い周
波数で周期的にオフセットして配置する。これにより、
情報の高密度記録を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＤ（Ｃｏｍｐａ
ｃｔ Ｄｉｓｃ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓ
ａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）よりも更に高密度記録が可能な
光ディスク及びその再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、情報の高密度記録が可能な記憶
媒体としてＣＤやＤＶＤ等の光ディスクが知られてお
り、これらの光ディスクにあってはこれに形成されてい
るピット列に読み取り光ビームを照射して、この反射光
の強弱を検出することにより、記録されている情報を再
生するようになっている。そして、情報を担ったピット
の深さは、読み取り光ビームの波長をλとすると、約λ
／６〜λ／４の範囲内に設定され、１枚のディスクの中
では略一定である。ところで、更なる高密度記録の要請
に応えて、その一つの方法としてピットの深さを多値と
して情報を担わせるようにした記録方式が、例えば特開
平３−１４１０３１号公報、特開平３−１４１０３２号
公報、特公平４−５８０４９号公報及び、 OTuB21-2 [I
ncreasing Transfer Rate and Capacity in Optical Da
taStorage through Pit Depth Modulation] Internatio
nal symposium on optical memory and optical data s
torage, July,1996等により提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらの提案技術で
は、多くの情報量を光ディスクのピット列に担わせる為
に、ピットの深さ方向に階段状の変化を与えて状態数を
増加させている。例えば特開平３−１４１０３１号公報
及び特開平３−１４１０３２号公報では、発振周波数が
僅かに異なる２個の光源を用いてピットの深さ変化を光
路長変化として捕らえてビート周波数の変化として検出
する技術が開示されている。しかしながら、この方法は
光ピックアップの構造が複雑になると言う課題が有っ
た。

【０００４】また、特公平４−５８０４９号公報では、
光ピックアップは従来のＣＤ装置で用いたものと似た簡
単な構成で、ピットの位相深さを０〜λ／４に加えてλ
／４〜λ／２をも使用可能とする技術を開示している。
そして、トレース方向、即ち時間軸方向にはデータ部分
においてピットとミラー部の繰り返しが形成され、ピッ
トの位相深さの検出はトレース方向、即ち時間軸方向に
ピットとミラー部が存在する事を利用して行なわれてい
る。しかしながら、この方式では、得られる情報容量の
増大が十分ではなく、まだ不足している。すなわち、情
報容量の増大という観点からはトレース方向、即ち時間
軸方向に存在するミラー部に情報容量の増大の余地が有
る。

【０００５】更に、上記OTuB21-2ではピットの深さを０
〜λ／４として実験データを述べており、トレース方
向、即ち時間軸方向にピットとミラー部の繰り返しが有
ることを必要条件とはしておらず、深さ方向に多値を持
った各ピットがミラー部無しでピット部の連続でシステ
ムが成り立つことを説明している。しかしながら、この
技術では得られる情報容量の増大程度が不足しているこ
とである。すなわち情報容量の増大という観点からはピ
ットの深さ約λ／４〜λ／２をも使用可能とする方法に
情報容量の増大の余地が有る。本発明は、以上のような
問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたも
のであり、その目的は、構造を複雑化させることなく情
報の高密度記録が可能な光ディスク及びその再生装置を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、同心円状或いは螺旋状にピット列を配
置してなる光ディスクにおいて、前記ピットの深さを、
読み取り光ビームの波長をλとした時に０以上でλ／２
以下の範囲内で複数段階として、前記各段階のピットの
深さに情報を担わせ、前記ピット列をラジアル方向に対
してトラッキングサーボの周波数帯域よりも高い周波数
で周期的にオフセットして配置するようにしたものであ
る。この光ディスクから情報を読み出すために、光ディ
スクに読み取り光ビームを照射してピット列の情報を再
生する光ディスクの再生装置において、前記読み取り光
ビームを発射するレーザ光源と、発射された光ビームを
集光させて前記光ディスクに照射する光学系と、この光
学系から取り出される前記光ディスクからの反射光を検
出する分割型光検出器と、この光検出器からの複数の出
力に基づいて和出力を得る加算部と、前記光検出器から
の複数の出力に基づいて差動出力を得る比較部と、前記
得られた和出力と差動出力に基づいて情報を再生する再
生部とを備えるように構成する。

【０００７】これにより、レーザ光源からの読み取り光
ビームは、光学系により集光されて光ディスク面に照射
され、ピット列に当たって反射された反射光は光学系を
介して分割型光検出器に入射して検出される。この光検
出器からの複数の出力は、加算部にて加算されて和出力
が得られ、また、比較部にて比較されて差動出力が得ら
れる。この和出力はピット深さに応じて変動し、差動出
力は前記和出力に対して位相が９０度ずれて変動する。
従って、再生部において、前記和出力と差動出力の状態
を参照することによりピットの深さを認識することがで
き、これに基づいて情報が再生されることになる。この
ようなピットの深さは、例えば水平レベルのゼロレベル
を含めると８段階になされており、これにより高密度記
録が可能となる。また、ピット列のオフセット量は、好
ましくはピークトウピーク値でトラックピッチの１／１
０〜１／３の範囲内の一定値に設定する。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る光ディスク
及びこの再生装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述
する。図１は本発明の光ディスクのピット列を示す部分
拡大図である。図１において、斜線で示されるＰは光デ
ィスク１に形成されるピットを示しており、トレース方
向（トラッキング方向）に沿って多数配列されてピット
列を形成している。このピット列は、図示されないが、
ディスク面に同心円状或いは螺旋状に形成されている。
ここで、本発明においては、フレーム周期と同期させて
トレース方向の一定長Ｌ毎にピット列を光ディスク１の
内周側と外周側へ交互に僅かずつオフセットすることを
繰り返して配列されている。この一定長Ｌは、１フレー
ムに相当し、図示例では理解し易くするために１フレー
ム中に４つのピットＰを配列しているが実際には多数の
ピットにより構成される。また、１フレームのピット列
間には、１ピット長のミラー部２を設けているが、周期
パターン領域を除くデータ領域となるフレーム間にはミ
ラー部を必要としない。この図示例では、フレームを区
画する例えばピットＰ４とＰ５の間、ピットＰ８とＰ９
との間などにミラー部２を設けている。

【０００９】オフセットの量Ｌ１はピークトウピーク値
でトラックピッチＬ３の１／１０〜１／３の範囲の中の
一定値が適切である。その理由は、１／１０より小さい
オフセット量では差動出力で得られるＳ／Ｎが不足し、
１／３より大きいオフセット量では隣トラックからのク
ロストークが大きくなり過ぎるからである。オフセット
を繰り返す周波数は後述する再生装置の光ピックアップ
のトラッキングサーボが追従しない高さの周波数とし、
トラッキング軌跡が両ピット列の中央を通るようになさ
れている。そして、各ピットＰには、その深さ方向（デ
ィスクの厚み方向）に、０〜λ／２（λは読み出し光ビ
ームの波長）の間で、ミラー部に対応させるゼロレベル
を含めて例えば８段階の異なる深さを持たせてあり、こ
れに情報を担わせている。すなわち、情報容量を前述し
た従来のディスクの約１．５〜２倍に増やすために、ピ
ットＰの深さを０〜λ／２間の範囲で多値を用いてお
り、また、トレース方向、即ち時間軸方向にフレーム中
のデータ領域にはミラー部をなくしてピット部の連続と
して情報容量を多くしている。上記８段階の深さレベル
は、後述するように例えば０、λ／（１２）、λ／８、
λ／６、λ／４、７λ／（２４）、３λ／８、５λ／
（１２）である。

【００１０】次に、上記した光ディスク１の記録情報を
再生する再生装置について説明する。図２は本発明の再
生装置の主要部を示すブロック構成図、図３は再生時に
得られる信号の形態を示す図である。この再生装置で
は、ピットＰの深さに応じて図３（Ａ）に示すように１
つの信号レベルに対して２つのピット深さを有する場合
（例えばλ／８、３λ／８の場合）があるので、そのた
めにピット深さが、０〜λ／４の範囲内なのか、或いは
λ／４〜λ／２の範囲内なのかを判断できる後述するよ
うな手段を有している。図２において、３は読み取り光
ビームＢを発射するレーザ光源であり、４はこの光ビー
ムＢを平行光にするカップリングレンズである。５はハ
ーフミラーであり、６はハーフミラー５を通過した光ビ
ームＢを集光して光ディスク１に照射する対物レンズで
ある。そして、このカップリングレンズ４、ハーフミラ
ー５及び対物レンズ６により光学系７を構成している。

【００１１】８は分割型光検出器であり、光ディスク１
から反射された反射光を、ハーフミラー５にて反射させ
て受光できるようになっている。ここでは、分割型光検
出器８として２つの受光素子８Ａ、８Ｂを有する２分割
ディテクタを用いている。以上のレーザ光源３、光学系
７及び光検出器８は、図示しない光ピックアップに搭載
されており、図示しない公知の方式、例えば３ビーム方
式によりトラッキング制御されている。トラッキング検
出法には、３ビーム法、位相差（ＤＰＤ）法、ヘテロダ
イン法、プッシュプル法等多くの方法が公知であるが、
トラッキング検出法の内、いくつかの方法ではピットが
深さが０〜λ／４の場合と深さが約λ／４〜λ／２の場
合とで検出された電圧信号の極性が反転する。前述の例
の中ではヘテロダイン法、プッシュプル法がこれに該当
する。本発明では、この性質を用いて、ヘテロダイン
法、或いはプッシュプル法をトラッキング検出ではな
く、ピットが深さ約０〜λ／４なのか、または深さ約λ
／４〜λ／２なのか、即ち各ピットの深さ分を検出する
手段として用いている。尚、本実施例では上述のように
プッシュプル法を用いている。

【００１２】図２に戻って、９は例えば増幅器よりなる
加算部であり、両受光素子８Ａ、８Ｂの出力信号を加算
増幅して和出力を形成する。上記光検出器８、加算部９
及び比較部１０の構成は、トラッキングを行なうプッシ
ュプル法を行なう回路構成と同じである。この和出力は
図３（Ａ）に示される。１０は例えば比較増幅器よりな
る比較部であり、両受光素子８Ａ、８Ｂの信号の差をと
って増幅して差動出力を得る。１１は、上記和出力と差
動出力に基づいて最終的にピット深さデータを求めるこ
とによって情報を再生する再生部である。この再生部１
１は、上記和出力と差動出力をそれぞれＡ／Ｄ変換する
Ａ／Ｄ変換器１２Ａ、１２Ｂと、デジタル化された和出
力の振幅の大きさを判定する和出力振幅判定部１３と、
デジタル化された差動出力の振幅の大きさを判定する差
動出力振幅判定部１４と、両判定部１３、１４の結果信
号に基づいて対象となっているピットの深さを判定する
ピット深さ判定部１５とにより構成される。尚、和出力
判定部１３、差動出力判定部１４及びピット深さ判定部
１５等は１つのマイクロコンピュータ中にプログラム化
して組み込むことができるのは勿論である。

【００１３】本実施例では、和出力振幅判定部１３は、
図３（Ａ）に示すように４段階の判別レベルでもって各
出力を５段階で判別できるようになっており、また、差
動出力振幅判定部１４は図３（Ｂ）に示すように２段階
の判別レベルをもって各出力を３段階で判別できるよう
になっている。ここで図３はピットの深さと反射光量と
の関係を示すグラフであり、図３（Ａ）はピットの深さ
と加算部から出力される和出力との関係を示しており、
サインカーブで変化している。図３（Ｂ）はピットの深
さと比較部から出力される差動出力との関係を示してお
り、サインカーブで変化すると共にピット深さが０〜λ
／４の場合と、λ／４〜λ／２との間で出力の極性が反
転している。また、図４はこの時のピットＰ上の光ビー
ムＢの位置関係と光検出器上の光の強度分布との関係を
示す。図４（Ａ）はピット深さが０〜λ／４の時の状態
を示し、図４（Ｂ）はピット深さがλ／４〜λ／２の時
の状態を示しており、図４中の強度分布において、”
明”で示すエリアは明るい部分を示し、”暗”で示す斜
線のエリアは暗い部分を示す。そして、光検出器の２つ
の受光素子は、図４中の明暗で示される強度分布におい
て、図示されないが左右に並んで配列されている。

【００１４】次に、以上のように構成された再生装置の
動作について説明する。この再生装置を用いて光ディス
ク１を再生すると、光ピックアップは、例えば別途設け
た３ビーム方式のトラッキング機構によりトラッキング
サーボ駆動されて、図１に示すように、ピット列がディ
スク１の内周側と外周側へオフセットされているのでト
ラックの中心をトレースすることになる。従って、例え
ばピットＰ１〜Ｐ４に関してはピットの内周側にビーム
中心があり、図４（Ａ）、（Ｂ）中のＸ列の形態に対応
しており、ピットＰ５〜Ｐ８に関してはピットの外周側
にビーム中心があり、図４（Ａ）、（Ｂ）中のＹ列の形
態に対応している。このように、ピット列が内周側と外
周側へオフセットしている中心をトレースする理由は、
トラッキングサーボの周波数帯域よりも高い周波数で矩
形波形状にピット列をオフセットして配置しているから
である。従って、ここで注意されたい点は、ピットは常
に光ビームの中心より左側（図４のＹ列）か或いは右側
（図４のＸ列）へ片寄った位置を通り、光ビームの中心
を通らないという点である。

【００１５】この時、ピットＰの深さに応じて加算部９
からの和出力は図３（Ａ）に示すようにサインカーブで
変化し、また、比較部１０からの差動出力はピットＰの
深さに応じて図３（Ｂ）に示すようにサインカーブを描
いて且つ、深さλ／４を中心として極性が反転するよう
に変化する。また、差動出力はピットＰの深さに応じて
和出力に対して位相が９０度ずれて変動している。従っ
て、和出力の振幅レベルを、複数の判別レベルを基準と
して和出力振幅判定部１３で判定し（この時点では同じ
レベル範囲にλ／４を中心として２つの深さが対応する
可能性がある）、更に、差動出力の振幅レベルを複数の
判別レベルを基準として差動出力振幅判定部１４で判別
して極性を＋、０、−の内のどれに該当するか認識し、
両結果をピット深さ判定部１５で突き合わせることによ
り、８段階の内のどのピット深さに相当するか決定する
ことができる。例えば、図３（Ａ）においてピット深さ
λ／８と（３λ）／８を例にとれば、両者の和出力レベ
ルは略同じなので、和出力の振幅レベルを判別しただけ
ではピット深さを決定できないが、ここで図３（Ｂ）に
示すようにピット深さλ／８と（３λ）／８の差動出力
は極性が逆なので、この差動出力のレベルを判別して加
味することにより、ピット深さがλ／８なのか、或いは
（３λ）／８なのか決定することができる。このように
１つのピットに対して８値を担わせることができ、これ
に対応した値がピット深さデータとして出力されること
になる。従って、記録密度を大幅に向上させることが可
能となる。

【００１６】図３（Ａ）において、ピットの各深さは、
ピット深さの相異によって得られる和出力のレベル差が
略等間隔となるように決定され、また各判別レベルは隣
り合うピット深さによって得られる和出力の略中間値と
なるように設定され、判別のエラーが少なくなるように
している。実際の装置例では、読み取り光ビームの波長
λは７８０ｎｍであり、本実施例では前述のようにピッ
ト深さ０〜λ／２の範囲で階段上に深さ８値（３ビッ
ト）を用いている。この設定点は図３中に○印で示され
ている。本実施例ではピットＰのトレース方向の長さは
１個のピット当り０．９μｍの一定長としてデータ領域
にはミラー部は設けていない。このピット長はＣＤでは
３Ｔピット長として知られている。以上のパラメーター
で線密度は３ビット／３Ｔとなり、ＣＤの８ビット／１
７Ｔと比べて記録密度を約２倍に向上出来た。

【００１７】以上のように本実施例では、トレース方
向、即ち時間軸方向にミラー部無しの深さ多値の連続ピ
ットの各ピットが深さ０〜λ／４なのか、または深さ約
λ／４〜λ／２なのかを判別出来る様にする手段とし
て、光ディスクへはフレーム周期と同期させてトレース
方向の一定長でピット列を内周側と外周側へオフセット
する事を繰り返す様に記録する。オフセットの量はピー
クトウピーク値でトラックピッチの１／１０〜１／３の
範囲の中の一定値である。繰り返す周波数は再生装置の
光ピックアップのトラッキングサーボが追従しない高さ
の周波数である。

【００１８】本実施例ではオフセットの量は内周側へ
０．１μｍ、外周側へ０．１μｍとする。この量は比較
対象のＣＤのトラックピッチの１／８である。繰り返す
周波数はＣＤのフレーム周波数と同様の７．３５ｋＨｚ
とする。この様なパラメータで、再生装置の光ピックア
ップはトラッキングサーボの働きによりピット列が内周
側と外周側へオフセットしている中心をトレースする。
この時、前述したようにプッシュプル法を用いてミラー
部無しの深さ多値の連続ピットを再生し、ピットが深さ
０〜λ／４なのか、または深さ約λ／４〜λ／２なのか
を検出することができ、更に、この結果と和出力の振幅
レベルを加味することにより、８値の内の３のピット深
さに対応するか判定することができる。

【００１９】また、公知の３ビーム検出法はトラッキン
グ対象のピット列の深さでトラッキング検出の極性は変
化しないので、本実施例のトラッキングサーボ用検出法
として適している。尚、本実施例で示した各数値例やピ
ットの深さの段階数は単に一例を示したに過ぎず、これ
らに限定されないのは勿論である。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光ディス
ク及びこの再生装置によれば、次のように優れた作用効
果を発揮することができる。ピットの深さを一定の深さ
範囲内で複数段階に変化させて多値とし、しかもピット
列を一定長ずつディスク内外周側に交互にオフセット配
置するようにしたので、ピット自体に多くの情報を担わ
せることができ、しかもデータ領域にミラー部を設ける
必要がなくなってその分、ピットを配列でき、結果的に
記録密度を大幅に向上させて記憶容量の増大を図ること
ができる。また、上記光ディスクの再生装置は、従来の
再生装置で用いていた例えばプッシュプル方式の回路構
成を再生回路として用いることができるので、特別の回
路を用いる必要がなく容易且つ安価に提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ディスクのピット列を示す部分拡大
図である。

【図２】本発明の再生装置の主要部を示すブロック構成
図である。

【図３】再生時に得られる信号の形態を示す図である。

【図４】ピット上の光ビームの位置関係と光検出器上の
光の強度分布との関係を示す図である。

【符号の説明】

１…光ディスク、３…レーザ光源、７…光学系、８…分
割型光検出器、８Ａ，８Ｂ…受光素子、９…加算部、１
０…比較部、１１…再生部、１３…和出力振幅判定部、
１４…差動出力振幅判定部、１５…ピット深さ判定部、
Ｐ…ピット。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同心円状或いは螺旋状にピット列を配置
   してなる光ディスクにおいて、前記ピットの深さを、読
   み取り光ビームの波長をλとした時に０以上でλ／２以
   下の範囲内で複数段階として、前記各段階のピットの深
   さに情報を担わせ、前記ピット列をラジアル方向に対し
   てトラッキングサーボの周波数帯域よりも高い周波数で
   周期的にオフセットして配置したことを特徴とする光デ
   ィスク。
2. 【請求項２】 前記オフセットの量は、ピークトウピー
   ク値でトラックピッチの１／１０〜１／３の範囲内の一
   定値であることを特徴とする請求項１記載の光ディス
   ク。
3. 【請求項３】 請求項１または２に規定する光ディスク
   に読み取り光ビームを照射してピット列の情報を再生す
   る光ディスクの再生装置において、前記読み取り光ビー
   ムを発射するレーザ光源と、発射された光ビームを集光
   させて前記光ディスクに照射する光学系と、この光学系
   から取り出される前記光ディスクからの反射光を検出す
   る分割型光検出器と、この光検出器からの複数の出力に
   基づいて和出力を得る加算部と、前記光検出器からの複
   数の出力に基づいて差動出力を得る比較部と、前記得ら
   れた和出力と差動出力に基づいて情報を再生する再生部
   とを備えたことを特徴とする光ディスクの再生装置。
4. 【請求項４】 前記和出力は、前記ピットの深さに応じ
   て変動すると共に、前記差動出力は、前記ピットの深さ
   に応じて前記和出力に対して位相が９０度ずれて変動す
   ることを特徴とする請求項３記載の光ディスクの再生装
   置。