JP2690601B2 - 光学的情報再生方法および装置 - Google Patents
光学的情報再生方法および装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、光学的多重干渉効果を有する記録媒体に記
録された多値情報を再生する光学的情報再生方法および
装置に関するものである。
録された多値情報を再生する光学的情報再生方法および
装置に関するものである。
［従来の技術］ 近年、光ディスク、光カード、光テープなどの光メモ
リと呼ばれる光学的情報記録媒体や、それを使用した記
録再生装置の発展には目覚しいものがある。このような
記録再生装置は、光メモリが高密度記録という特長を有
するため、ビット当りのコストが磁気ディスクなどに比
較して安く、また高い転送レートが得られるなどの利点
がある。そのため、更に光メモリの高密度化を行うべ
く、研究開発が盛である。
リと呼ばれる光学的情報記録媒体や、それを使用した記
録再生装置の発展には目覚しいものがある。このような
記録再生装置は、光メモリが高密度記録という特長を有
するため、ビット当りのコストが磁気ディスクなどに比
較して安く、また高い転送レートが得られるなどの利点
がある。そのため、更に光メモリの高密度化を行うべ
く、研究開発が盛である。
光メモリの高密度化を目指すには、例えば最小ビット
サイズの微小化、情報記録の多値化、情報の多重記録な
どがあり、それぞれ種々の方式が提案されている。この
うち、従来公知の多値化技術に関しては、染料系媒体や
相変化型媒体の連続的な反射率変化を利用した技術の提
案がほとんどである。これらの提案は、基本的には、今
までの２値情報に対応していた、コントラストの良い２
つの異なる反射率のレベルの中間値をさらに細分化する
ものである。そのため、原理的にSNRを犠牲にした多値
化であり、エラレートの劣化を招くものであった。
サイズの微小化、情報記録の多値化、情報の多重記録な
どがあり、それぞれ種々の方式が提案されている。この
うち、従来公知の多値化技術に関しては、染料系媒体や
相変化型媒体の連続的な反射率変化を利用した技術の提
案がほとんどである。これらの提案は、基本的には、今
までの２値情報に対応していた、コントラストの良い２
つの異なる反射率のレベルの中間値をさらに細分化する
ものである。そのため、原理的にSNRを犠牲にした多値
化であり、エラレートの劣化を招くものであった。
この反射率を利用した方式では、最も単純には、基板
の複素屈折率N1、媒体の複素屈折率N2とすると、反射率
Ｒは次式で表わされる。
の複素屈折率N1、媒体の複素屈折率N2とすると、反射率
Ｒは次式で表わされる。
但し、nm（ｍ＝1,2）は屈折率、Km（ｍ＝1,2）は減衰
係数で、Nm＝nm−iKmである。例えば、TeOX系の相変化
媒体の場合、アモルファス状態のときN2＝3.5＝0.8i、
結晶状態ではN2＝3.9−1.3iであるから、N1＝1.6とする
と反射率の変化ΔＲは６％と小さい。さらに、このΔＲ
を細分化するのであるが、記録に要する光エネルギに対
するΔＲの変化は、非線形であるので等分化が難しい
上、記録に必要な光エネルギの制御も容易ではない。
係数で、Nm＝nm−iKmである。例えば、TeOX系の相変化
媒体の場合、アモルファス状態のときN2＝3.5＝0.8i、
結晶状態ではN2＝3.9−1.3iであるから、N1＝1.6とする
と反射率の変化ΔＲは６％と小さい。さらに、このΔＲ
を細分化するのであるが、記録に要する光エネルギに対
するΔＲの変化は、非線形であるので等分化が難しい
上、記録に必要な光エネルギの制御も容易ではない。
これに対して、多値化を目的としたわけではないが、
SNRを上げる手法として、特公昭63−26463号に示される
が如く、高反射率の金属ミラーを媒体裏面に設け、薄膜
の多重干渉効果により、２つの状態間での反射率の差を
広げ、コントラストを向上させる方法が提案されてい
る。この特公昭63−26463号には、特に吸収係数の変化
による反射率変化の増大について提案されているが、こ
の方法により前記の多値化の問題点、非線形性と光エネ
ルギ制御の難しさが解決できるわけではない。むしろ多
値化に適用しようとすると、吸収スペクトルの変化と多
重干渉効果を組み合わせることにより、反射率の変化を
非線形性が増大する可能性が大きい。つまり、このよう
な２値に対応した２つの反射率の差を増大し、コントラ
ストを改善し、２値データとしてのSNRを向上できるか
らといって、必ずしも多値化に適した特性が得られるわ
けではない。
SNRを上げる手法として、特公昭63−26463号に示される
が如く、高反射率の金属ミラーを媒体裏面に設け、薄膜
の多重干渉効果により、２つの状態間での反射率の差を
広げ、コントラストを向上させる方法が提案されてい
る。この特公昭63−26463号には、特に吸収係数の変化
による反射率変化の増大について提案されているが、こ
の方法により前記の多値化の問題点、非線形性と光エネ
ルギ制御の難しさが解決できるわけではない。むしろ多
値化に適用しようとすると、吸収スペクトルの変化と多
重干渉効果を組み合わせることにより、反射率の変化を
非線形性が増大する可能性が大きい。つまり、このよう
な２値に対応した２つの反射率の差を増大し、コントラ
ストを改善し、２値データとしてのSNRを向上できるか
らといって、必ずしも多値化に適した特性が得られるわ
けではない。
デジタルメモリにおいては、媒体レベルでの多値化レ
ベル数をＬとすると、２進数のデータを記録する際の情
報の記録bit数Ｍは、次式で表わされる。
ベル数をＬとすると、２進数のデータを記録する際の情
報の記録bit数Ｍは、次式で表わされる。
Ｍ＝log2L 例えば、前記の反射率変化による多値化において、媒
体で８レベルの多値（Ｌ＝８）を実現しても、記録でき
る情報量は3bit（Ｍ＝３）なので、記録密度は３倍にし
か上がらない。デジタルメモリからのデータを受けとる
コンピュータ等の機器の信号処理、またメモリ内の変復
調等の処理系を考えると、多値化の効果が顕著となるの
は、8bitの多値化からであろうから、媒体としては256
レべルの多値化を確保する必要がある。
体で８レベルの多値（Ｌ＝８）を実現しても、記録でき
る情報量は3bit（Ｍ＝３）なので、記録密度は３倍にし
か上がらない。デジタルメモリからのデータを受けとる
コンピュータ等の機器の信号処理、またメモリ内の変復
調等の処理系を考えると、多値化の効果が顕著となるの
は、8bitの多値化からであろうから、媒体としては256
レべルの多値化を確保する必要がある。
このような光強度に対する反射率を用いて多値化を行
う場合、全く理想的に、０から100％の反射率がリニア
に変化するものとして等分化したとしても、256レベル
の多値を行なうと、１レベルあたり0.391％の変化とな
り、媒体の製造技術、光源強度の安定化技術、検出技術
等を考えると、実用化は非常に難しいものであることが
わかる。
う場合、全く理想的に、０から100％の反射率がリニア
に変化するものとして等分化したとしても、256レベル
の多値を行なうと、１レベルあたり0.391％の変化とな
り、媒体の製造技術、光源強度の安定化技術、検出技術
等を考えると、実用化は非常に難しいものであることが
わかる。
また、特公昭63−26463号と同じ、光吸収スペクトル
を用いた、フォトケミカルホールバーニング（以下PH
B）効果を利用した多重記録方式も提案されている。こ
の多重記録方式は、原理的には多重記録により、多値記
録が可能となるはずである。しかしながら、PHB方式は
現状では、極低温における原理確認実験が終了した段階
であり、技術的に狭帯域の吸収スペクトルを多数有する
媒体を室温で安定に実現することは難しい。さらに、情
報の記録、再生、消去といったメモリとしての一連の基
本動作を行なう場合、光源は狭い各吸収スペクトル巾よ
り十分狭いスペクトル巾を有する必要がある。また、波
長の掃引を同時に行う必要があること、しかも波長の絶
対値制御が必要であること等、媒体そのものの不安定性
以外にも解決すべき点が多いのが現状である。
を用いた、フォトケミカルホールバーニング（以下PH
B）効果を利用した多重記録方式も提案されている。こ
の多重記録方式は、原理的には多重記録により、多値記
録が可能となるはずである。しかしながら、PHB方式は
現状では、極低温における原理確認実験が終了した段階
であり、技術的に狭帯域の吸収スペクトルを多数有する
媒体を室温で安定に実現することは難しい。さらに、情
報の記録、再生、消去といったメモリとしての一連の基
本動作を行なう場合、光源は狭い各吸収スペクトル巾よ
り十分狭いスペクトル巾を有する必要がある。また、波
長の掃引を同時に行う必要があること、しかも波長の絶
対値制御が必要であること等、媒体そのものの不安定性
以外にも解決すべき点が多いのが現状である。
［発明が解決しようとしている課題］ 前述したように、従来の多値化技術としては、多くの
問題点が残されており、特にSNRが低いことや、多値化
度が低いことなどの問題があった。また、多値化度を高
めるための提案もなされているが、数多くの技術的課題
が残されているというのが実情であった。
問題点が残されており、特にSNRが低いことや、多値化
度が低いことなどの問題があった。また、多値化度を高
めるための提案もなされているが、数多くの技術的課題
が残されているというのが実情であった。
本発明は、このような実情に鑑みなされたもので、そ
の目的は、光源の波長バラツキによらず、多値情報を正
確に再生することが可能な光学的情報再生方法および装
置を提供することにある。
の目的は、光源の波長バラツキによらず、多値情報を正
確に再生することが可能な光学的情報再生方法および装
置を提供することにある。
［課題を解決するための手段］ 本発明の目的は、各々で反射された光が多重干渉を起
こすように、所定間隔で互いに平行に配置された第１お
よび第２の反射層と、これらの反射層の間に設けられ、
その屈折率の変化として情報が記録された媒体層とから
成る記録媒体から情報を再生する方法であって、前記記
録媒体に再生用光束を照射しながら、この再生用光束の
波長を時間的にリニアに掃引すると共に、前記再生用光
束の記録媒体による反射光または透過光の光強度を検出
し、前記再生用光束が、多重干渉による互いに異なる次
数の複数の干渉縞に対応した波長となるタイミングで複
数回検出される前記光強度のピークの時間間隔を測定
し、この時間間隔が前記媒体層の屈折率に応じて変化す
ることを利用して、測定された時間間隔から記録媒体に
記録された情報を再生する光学的情報再生方法によって
達成される。
こすように、所定間隔で互いに平行に配置された第１お
よび第２の反射層と、これらの反射層の間に設けられ、
その屈折率の変化として情報が記録された媒体層とから
成る記録媒体から情報を再生する方法であって、前記記
録媒体に再生用光束を照射しながら、この再生用光束の
波長を時間的にリニアに掃引すると共に、前記再生用光
束の記録媒体による反射光または透過光の光強度を検出
し、前記再生用光束が、多重干渉による互いに異なる次
数の複数の干渉縞に対応した波長となるタイミングで複
数回検出される前記光強度のピークの時間間隔を測定
し、この時間間隔が前記媒体層の屈折率に応じて変化す
ることを利用して、測定された時間間隔から記録媒体に
記録された情報を再生する光学的情報再生方法によって
達成される。
また、本発明の目的は、各々で反射された光が多重干
渉を起こすように、所定間隔で互いに平行に配置された
第１および第２の反射層と、これらの反射層の間に設け
られ、その屈折率の変化として情報が記録された媒体層
とから成る記録媒体から情報を再生する装置であって、
前記記録媒体に再生用光束を照射する手段と、この再生
用光束の波長を時間的にリニアに掃引する手段と、前記
再生用光束の記録媒体による反射光または透過光の光強
度を検出する検出手段と、前記検出手段の出力から、前
記再生用光束が、多重干渉による互いに異なる次数の複
数の干渉縞に対応した波長となるタイミングで複数回検
出される前記光強度のピークの時間間隔を測定し、この
時間間隔が前記媒体層の屈折率に応じて変化することを
利用して、測定された時間間隔から記録媒体に記録され
た情報を再生する手段とを備えた光学的情報再生装置に
よって達成される。
渉を起こすように、所定間隔で互いに平行に配置された
第１および第２の反射層と、これらの反射層の間に設け
られ、その屈折率の変化として情報が記録された媒体層
とから成る記録媒体から情報を再生する装置であって、
前記記録媒体に再生用光束を照射する手段と、この再生
用光束の波長を時間的にリニアに掃引する手段と、前記
再生用光束の記録媒体による反射光または透過光の光強
度を検出する検出手段と、前記検出手段の出力から、前
記再生用光束が、多重干渉による互いに異なる次数の複
数の干渉縞に対応した波長となるタイミングで複数回検
出される前記光強度のピークの時間間隔を測定し、この
時間間隔が前記媒体層の屈折率に応じて変化することを
利用して、測定された時間間隔から記録媒体に記録され
た情報を再生する手段とを備えた光学的情報再生装置に
よって達成される。
［作用］ 本発明によれば、再生用光束が、多重干渉による互い
に異なる次数の複数の干渉縞に対応した波長となるタイ
ミングで複数回検出される光強度のピークの時間間隔を
測定し、この時間間隔が媒体層の屈折率に応じて変化す
ることを利用して、測定された時間間隔から記録媒体に
記録された情報を再生することにより、光源の波長バラ
ツキに左右されることなく、正確に多値情報を再生する
ことができる。
に異なる次数の複数の干渉縞に対応した波長となるタイ
ミングで複数回検出される光強度のピークの時間間隔を
測定し、この時間間隔が媒体層の屈折率に応じて変化す
ることを利用して、測定された時間間隔から記録媒体に
記録された情報を再生することにより、光源の波長バラ
ツキに左右されることなく、正確に多値情報を再生する
ことができる。
［実施例］ 以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら
詳細に説明する。第１図は本発明の光学的情報再生装置
の一実施例を示す構成図である。
詳細に説明する。第１図は本発明の光学的情報再生装置
の一実施例を示す構成図である。
第１図において、１は光学的多重干渉効果を利用して
多値情報を記録する記録媒体である。この記録媒体１の
具体的構成については、詳しく後述する。２は情報記録
用の第１の光源である半導体レーザ、３はその半導体レ
ーザ２のレーザ光を平行光とするコリメータレンズであ
る。４は情報再生用の第２の光源である半導体レーザ、
５はその半導体レーザ４のレーザ光を平行光とするコリ
メータレンズである。また、6,7はビームスプリッタ、
８はピックアップレンズ、９はセンサレンズ、10は光デ
ィテクタである。
多値情報を記録する記録媒体である。この記録媒体１の
具体的構成については、詳しく後述する。２は情報記録
用の第１の光源である半導体レーザ、３はその半導体レ
ーザ２のレーザ光を平行光とするコリメータレンズであ
る。４は情報再生用の第２の光源である半導体レーザ、
５はその半導体レーザ４のレーザ光を平行光とするコリ
メータレンズである。また、6,7はビームスプリッタ、
８はピックアップレンズ、９はセンサレンズ、10は光デ
ィテクタである。
各コリメータレンズ3,5で平行光に変換された光は、
ビームスプリッタ６で合成される。この場合、記録用の
半導体レーザ２は、比較的高出力レーザであり、記録す
べき情報に応じて光出力が変調される。一方、再生用の
半導体レーザ４は、比較的低出力で、波長の高速掃引が
行なわれる。なお、両方の半導体レーザとも、必要に応
じて楕円分布の光出力をビーム整形プリズムなどで真円
分布に近いものに変換することも可能である。
ビームスプリッタ６で合成される。この場合、記録用の
半導体レーザ２は、比較的高出力レーザであり、記録す
べき情報に応じて光出力が変調される。一方、再生用の
半導体レーザ４は、比較的低出力で、波長の高速掃引が
行なわれる。なお、両方の半導体レーザとも、必要に応
じて楕円分布の光出力をビーム整形プリズムなどで真円
分布に近いものに変換することも可能である。
再生用半導体レーザ４の波長の掃引は、通常のDHレー
ザを用いて、注入電流を変化させることによっても可能
であるが、タンデム電極型等の各種波長可変半導体レー
ザを用いる方が、掃引の範囲、スピードの点で有利であ
る。
ザを用いて、注入電流を変化させることによっても可能
であるが、タンデム電極型等の各種波長可変半導体レー
ザを用いる方が、掃引の範囲、スピードの点で有利であ
る。
また、前述のようにビームスプリッタ６で合成された
平行光は、ピックアップレンズ８により、記録媒体１の
媒体層上に微小スポットとして結像される。記録媒体１
からの反射光は、ビームスプリッタ７により分離され、
センサレンズ９により、光ディテクタ10に導かれる。図
示しないが、オートフォーカス、オートトラッキング制
御により、光スポットの焦点位置は３次元的に制御され
る。
平行光は、ピックアップレンズ８により、記録媒体１の
媒体層上に微小スポットとして結像される。記録媒体１
からの反射光は、ビームスプリッタ７により分離され、
センサレンズ９により、光ディテクタ10に導かれる。図
示しないが、オートフォーカス、オートトラッキング制
御により、光スポットの焦点位置は３次元的に制御され
る。
次に、記録媒体１の具体的構成について説明する。第
２図に記録媒体１の断面構造を示す。
２図に記録媒体１の断面構造を示す。
記録媒体１は、表、裏とも記録、再生を行える両面構
造の媒体である。11a,11bは透明ポリカーボネートの基
板であり、各基板上に複数の反射層が形成されている。
まず、基板11a,11b上に、それぞれ第１の反射層12a,12b
が形成され、その表面に熱により屈折率が変化する媒体
層13a,13bが形成されている。また、各媒体層13a,13b上
に第２の反射層14a,14bが形成され、これらが接着層15
により貼着されている。
造の媒体である。11a,11bは透明ポリカーボネートの基
板であり、各基板上に複数の反射層が形成されている。
まず、基板11a,11b上に、それぞれ第１の反射層12a,12b
が形成され、その表面に熱により屈折率が変化する媒体
層13a,13bが形成されている。また、各媒体層13a,13b上
に第２の反射層14a,14bが形成され、これらが接着層15
により貼着されている。
媒体層13a,13bとしては、TeOX,InSeTlCo,GeTeSbTl,Ge
TeSeなどの無機系媒体や、アントラキノン誘電体、ジオ
キサジン化合物、トリフェノジチアジン化合物などの有
機系媒体が好適である。また、多層膜反射層12a,12b及
び14a,14bとしては、屈折率が高い層と低い層を交互
に、波長の1/4に相当する光路長厚で積み重ねることに
より成膜されている。各反射層の材質としては、SiO2,S
i3N4,MgF4,Al2O3などが用いられる。このような記録媒
体１を作製するには、まず両面の各基板11a,11b上に、
スパッタ法や塗布法によりそれぞれ第１の反射層、媒体
層、第２の反射層を順次成膜する。そして、各基板11a,
11bを第２の反射層同志を対向させて接着剤（接着層1
5）で接着することにより、両面記録用の記録媒体が完
成する。
TeSeなどの無機系媒体や、アントラキノン誘電体、ジオ
キサジン化合物、トリフェノジチアジン化合物などの有
機系媒体が好適である。また、多層膜反射層12a,12b及
び14a,14bとしては、屈折率が高い層と低い層を交互
に、波長の1/4に相当する光路長厚で積み重ねることに
より成膜されている。各反射層の材質としては、SiO2,S
i3N4,MgF4,Al2O3などが用いられる。このような記録媒
体１を作製するには、まず両面の各基板11a,11b上に、
スパッタ法や塗布法によりそれぞれ第１の反射層、媒体
層、第２の反射層を順次成膜する。そして、各基板11a,
11bを第２の反射層同志を対向させて接着剤（接着層1
5）で接着することにより、両面記録用の記録媒体が完
成する。
また、本実施例の記録媒体１では、第１の反射層と第
２の反射層に挟まれた媒体層という構成により、いわゆ
るファブリーペローエタロンを実現している。つまり後
述するように入射した光は、２つの反射層の間で繰り返
し反射し、多重干渉効果が生じる。記録媒体１には、こ
の多重干渉効果を利用して多値情報が記録されている。
２の反射層に挟まれた媒体層という構成により、いわゆ
るファブリーペローエタロンを実現している。つまり後
述するように入射した光は、２つの反射層の間で繰り返
し反射し、多重干渉効果が生じる。記録媒体１には、こ
の多重干渉効果を利用して多値情報が記録されている。
この記録媒体１に、通常の光ヘッドと同じようにピッ
クアップレンズにより、レーザ光を微小スポツトに絞っ
て照射し、エタロン部からの反射光から情報を再生す
る。説明を簡単にするために、２つの反射層12a,14aの
両側は空気で、両反射率ともＲと仮定すると、エタロン
からの反射率REは（１）式で表わされる。
クアップレンズにより、レーザ光を微小スポツトに絞っ
て照射し、エタロン部からの反射光から情報を再生す
る。説明を簡単にするために、２つの反射層12a,14aの
両側は空気で、両反射率ともＲと仮定すると、エタロン
からの反射率REは（１）式で表わされる。
ここで、Ｆはいわゆるフィネスに対応し、干渉縞の鮮
鋭度を表わすもので（２）式で得られる。
鋭度を表わすもので（２）式で得られる。
また、Ψは次の（３）式で表わされる位相差である。
但し、nMは媒体層13aの屈折率、λは光の波長であ
る。
る。
ここで、反射率REを位相差Ψの関数で表わすと、第３
図に示すようになる。第３図では、ｍを整数として、
（４）式を満たすところで、鋭く暗い干渉縞が現われ
る。 Ψ＝２πｍ …（４） 位相差Ψの変化は、（３）式より、一般に（５）式で
表わされる。
図に示すようになる。第３図では、ｍを整数として、
（４）式を満たすところで、鋭く暗い干渉縞が現われ
る。 Ψ＝２πｍ …（４） 位相差Ψの変化は、（３）式より、一般に（５）式で
表わされる。
この新しい多値記録方式は、多値に対応した情報を、
屈折率変化ΔnMに直して、位相差変化ΔΨとして媒体に
記録する。そして再生においては、光の波長を掃引する
ことによって、ΔnMにより生じた位相差ΔΨをちょうど
キャンセルする位相差を与えるΔλに対応する波長で、
（４）式の条件が回復する。すなわち、波長を時間的に
掃引すると、記録した情報の値に対応した位相差にマツ
チした波長において、鋭い干渉縞が現われ、時間波形と
して、第３図に対応したパルスが得られる。このパルス
の時間軸上の位置Δｔが、多値情報を与える。屈折率、
波長、時間の対応は、波長掃引がリニアであるとき、
（６）式で表わされる。
屈折率変化ΔnMに直して、位相差変化ΔΨとして媒体に
記録する。そして再生においては、光の波長を掃引する
ことによって、ΔnMにより生じた位相差ΔΨをちょうど
キャンセルする位相差を与えるΔλに対応する波長で、
（４）式の条件が回復する。すなわち、波長を時間的に
掃引すると、記録した情報の値に対応した位相差にマツ
チした波長において、鋭い干渉縞が現われ、時間波形と
して、第３図に対応したパルスが得られる。このパルス
の時間軸上の位置Δｔが、多値情報を与える。屈折率、
波長、時間の対応は、波長掃引がリニアであるとき、
（６）式で表わされる。
この時、波長の絶対値にばらつきがあると、それは最
終的に、パルスのジッタ成分となって現われ、エラー原
因となり、信頼性の低下、高密度性の低下をもたらす。
本発明においては、そのような波長の絶対値のばらつき
があっても、詳しく後述するように、ジッタを低減し、
高信頼性が実現できる。
終的に、パルスのジッタ成分となって現われ、エラー原
因となり、信頼性の低下、高密度性の低下をもたらす。
本発明においては、そのような波長の絶対値のばらつき
があっても、詳しく後述するように、ジッタを低減し、
高信頼性が実現できる。
多値情報の記録は、記録用半導体レーザ２からの光
で、媒体を加熱し、その屈折率nMを変化させることによ
り行なう。よって、屈折率変化による反射率の変化を記
録の原理とした従来の方法と異なり、屈折率の変化をエ
タロンの位相差の変化に対応させて記録する。一方再生
は、再生用半導体レーザ４の波長を掃引し、記録した位
相差の変化分に対応する波長の変化分を、光パルスの時
間変化として、光ディテクタ10により検出する。
で、媒体を加熱し、その屈折率nMを変化させることによ
り行なう。よって、屈折率変化による反射率の変化を記
録の原理とした従来の方法と異なり、屈折率の変化をエ
タロンの位相差の変化に対応させて記録する。一方再生
は、再生用半導体レーザ４の波長を掃引し、記録した位
相差の変化分に対応する波長の変化分を、光パルスの時
間変化として、光ディテクタ10により検出する。
この波長掃引と光パルスの関係を第４図に示す。
第４図（ａ）は、記録媒体１の単位微小記録領域（以
下セルと呼ぶ。コンパクトディスクのピットや、光磁気
ディスクのドメインに相当する。）の並びを示す模式図
である。各セルC1,C2,C3は略等ピッチに配列されてい
る。各セルは情報を記録する単位領域であるが、従来の
コンパクトディスクや光磁気ディスクに用いられるよう
な、マーク間記録、もしくはマーク長記録とは根本的に
異なる。即ち、固有の位置に多値化された情報が記録さ
れ、各セルの間隔や長さは記録される情報とは無関係で
ある。
下セルと呼ぶ。コンパクトディスクのピットや、光磁気
ディスクのドメインに相当する。）の並びを示す模式図
である。各セルC1,C2,C3は略等ピッチに配列されてい
る。各セルは情報を記録する単位領域であるが、従来の
コンパクトディスクや光磁気ディスクに用いられるよう
な、マーク間記録、もしくはマーク長記録とは根本的に
異なる。即ち、固有の位置に多値化された情報が記録さ
れ、各セルの間隔や長さは記録される情報とは無関係で
ある。
第４図（ｂ）は、再生用半導体レーザ４の波長掃引波
形を表わし、１セルのピッチに同期したリニアな波長掃
引を行なうので、鋸歯状波形となる。時間tCは、１セル
当りの読み取り時間であり、連続的に順次セル内の情報
が読み出される。図中、実線16で示す波形は、３番目の
セルC3を読み取る際に、波長掃引の開始波長がずれた場
合の掃引波形、破線17で示す波形は、波長ずれがない場
合の正常な掃引波形である。
形を表わし、１セルのピッチに同期したリニアな波長掃
引を行なうので、鋸歯状波形となる。時間tCは、１セル
当りの読み取り時間であり、連続的に順次セル内の情報
が読み出される。図中、実線16で示す波形は、３番目の
セルC3を読み取る際に、波長掃引の開始波長がずれた場
合の掃引波形、破線17で示す波形は、波長ずれがない場
合の正常な掃引波形である。
第４図（ｃ）は、同図（ａ）の各セルを同図（ｂ）の
波長掃引により、読み出した時のエタロンからの反射光
強度であり、光ディテクタ10の出力は、これ対応した波
形となる。
波長掃引により、読み出した時のエタロンからの反射光
強度であり、光ディテクタ10の出力は、これ対応した波
形となる。
同図（ｃ）において、最初のセルC1の読み出しについ
て説明する。この場合、多値情報に対応したパルスは、
２つ現われており、それぞれ、波長の掃引開始時刻よ
り、1tm+1,1tmに発生する。その時の再生波長は、同図
（ｂ）の１λ′m+1,1λ′ｍになる。つまり、（３），
（４）式から、記録によりΔnMなる屈折率変化を与えら
れた媒体に対し、２つのパルスのピーク位置では、λ′
ｍ＝１λ′m,λ′m+1＝１λ′m+1とすると、次の
（９），（10）式を満たす。
て説明する。この場合、多値情報に対応したパルスは、
２つ現われており、それぞれ、波長の掃引開始時刻よ
り、1tm+1,1tmに発生する。その時の再生波長は、同図
（ｂ）の１λ′m+1,1λ′ｍになる。つまり、（３），
（４）式から、記録によりΔnMなる屈折率変化を与えら
れた媒体に対し、２つのパルスのピーク位置では、λ′
ｍ＝１λ′m,λ′m+1＝１λ′m+1とすると、次の
（９），（10）式を満たす。
Ψ′ｍ＝２πｍ …（10） Ψ′m+1＝２π（ｍ＋１） …（10） 即ち、２つのパルスは、次数ｍとｍ＋１の干渉縞に対
応したものとなる。その波長差は、（９），（10）式よ
り、（11）式で表わされる。
応したものとなる。その波長差は、（９），（10）式よ
り、（11）式で表わされる。
これらは当然ΔnMの変化前、つまりダッシュをとった
Ψm,nM,λｍでも成り立つ。（９），（10）式は、新た
なｎ′Ｍに対し、その変化ΔnMをキャンセルする波長変
化Δλｍを与えたことにより、（10）式の条件を満足と
していることに相当し、λ′ｍ＝λｍ＋Δλｍとする
と、その波長変化は、（12）式で得られ屈折率変化ΔnM
と対応する。
Ψm,nM,λｍでも成り立つ。（９），（10）式は、新た
なｎ′Ｍに対し、その変化ΔnMをキャンセルする波長変
化Δλｍを与えたことにより、（10）式の条件を満足と
していることに相当し、λ′ｍ＝λｍ＋Δλｍとする
と、その波長変化は、（12）式で得られ屈折率変化ΔnM
と対応する。
次に、波長掃引が時間的にリニアであるとし、そのレ
ートをａとすると、（13）式の関係が成り立つため、屈
折率ΔnMの変化によるパルス位置の時間変化は（14）式
で表わされる。
ートをａとすると、（13）式の関係が成り立つため、屈
折率ΔnMの変化によるパルス位置の時間変化は（14）式
で表わされる。
Δλ＝ａΔｔ …（13） 従って、２つのパルスピーク間隔tWの変化ΔtWは、
（11）式より次の（15）式となり、パルスの間隔変化Δ
tWは２つの波長の差という相対値で表わされ、更にその
次数のみによって表わされる。
（11）式より次の（15）式となり、パルスの間隔変化Δ
tWは２つの波長の差という相対値で表わされ、更にその
次数のみによって表わされる。
従って、このパルス間隔tWを検出し、変化ΔtWを求め
れば、与えられた位相差、つまり記録した情報を再生す
ることができる。
れば、与えられた位相差、つまり記録した情報を再生す
ることができる。
セルC2は、C1と異なる情報が記録されており、２つの
パルスC1と異なる時間2tm,2tm+1,つまりC1と異なる波長
２λ′m,2λ′m+1で表わされるので、そのパルス間隔の
変化ΔtWも（15）式で示されるように異なる。このよう
にして、２つのパルスの時間間隔から、記録した多値情
報を検出することが可能となる。
パルスC1と異なる時間2tm,2tm+1,つまりC1と異なる波長
２λ′m,2λ′m+1で表わされるので、そのパルス間隔の
変化ΔtWも（15）式で示されるように異なる。このよう
にして、２つのパルスの時間間隔から、記録した多値情
報を検出することが可能となる。
次のセルC3は、C2と同じ情報が記録されているのであ
るが、第４図（ｂ）に示すように、波長掃引波形16が、
正常な波形17からずれている。従って、２つのパルスが
現われる波長２λ′m,2λ′m+1は、C2と同じであるが、
その時間3tm,3tm+1はC2の2tm,2tm+1とは異なることにな
る。つまり、再生用半導体レーザ４の波長掃引波形にバ
ラツキがあると、情報に対応したパルスの時間的位置が
バラツクことになる。例えば、波長掃引開始時刻からの
パルス発生時間tmの絶対値を記録した位相差ΔΨｍをキ
ャンセルする絶対波長λ′ｍに対応させる再生方法の場
合波長掃引波形のばらつきは、そのままパルスのジッタ
成分となり、データの信頼性を劣化させることになる。
るが、第４図（ｂ）に示すように、波長掃引波形16が、
正常な波形17からずれている。従って、２つのパルスが
現われる波長２λ′m,2λ′m+1は、C2と同じであるが、
その時間3tm,3tm+1はC2の2tm,2tm+1とは異なることにな
る。つまり、再生用半導体レーザ４の波長掃引波形にバ
ラツキがあると、情報に対応したパルスの時間的位置が
バラツクことになる。例えば、波長掃引開始時刻からの
パルス発生時間tmの絶対値を記録した位相差ΔΨｍをキ
ャンセルする絶対波長λ′ｍに対応させる再生方法の場
合波長掃引波形のばらつきは、そのままパルスのジッタ
成分となり、データの信頼性を劣化させることになる。
それに対し、本実施例のように、２つのパルスの時間
間隔から情報を再生する場合、その変化ΔtWは（15）式
で示されるように、２つの波長の相対差、あるいは次数
によって決まるため、第４図（ｃ）の波形16のように、
波長の絶対値がシフトしても、波長掃引のレートａ、つ
まり、傾きが変化しない限り、ΔtWは変動しない。従っ
て、再生レーザの波長シフトがあっても、再生する情報
の信頼性を化させずに、情報の再生が可能となる。
間隔から情報を再生する場合、その変化ΔtWは（15）式
で示されるように、２つの波長の相対差、あるいは次数
によって決まるため、第４図（ｃ）の波形16のように、
波長の絶対値がシフトしても、波長掃引のレートａ、つ
まり、傾きが変化しない限り、ΔtWは変動しない。従っ
て、再生レーザの波長シフトがあっても、再生する情報
の信頼性を化させずに、情報の再生が可能となる。
本発明では、例えば１セルに8bitの多値化を行なうに
は、前述のように、媒体としては256の多値情報を記録
することになるから、必要な分解能は1/256以上とな
る。この場合、nM＝５、分解能10-4、レンジを３×1
0-2、厚みｄ＝0.6μｍとすると、（９），（10）式か
ら、次数ｍ＝6,m＋１＝７を使うとすれば、λｍ＝0.80
μm,λm+1＝0.69μｍ、各々の分解能、レンジは（６）
式より、0.2nm,5nm程度となる。電気的時間分解能を10n
secとするとレンジは約2.6μsec（約400kHz）となる。
また、波長掃引レートａは40nm/μsec程度となる。ｄ＝
1.0μm,m＝13とすれば、λｍ＝0.76μm,λm+1＝0.71μ
ｍと波長掃引巾は狭くなる。セルの大きさを１μｍとす
ると、スポットと媒体の相対速度は、約0.4m/secとな
り、通常の光ディスクより一桁遅い速度であるが、１セ
ルに8bitの情報が記録されているので、転送レートは約
3Mbpsである。従って、時間分解能、波長掃引速度が向
上すれば、より多値化、高転送レート化が実現できる。
は、前述のように、媒体としては256の多値情報を記録
することになるから、必要な分解能は1/256以上とな
る。この場合、nM＝５、分解能10-4、レンジを３×1
0-2、厚みｄ＝0.6μｍとすると、（９），（10）式か
ら、次数ｍ＝6,m＋１＝７を使うとすれば、λｍ＝0.80
μm,λm+1＝0.69μｍ、各々の分解能、レンジは（６）
式より、0.2nm,5nm程度となる。電気的時間分解能を10n
secとするとレンジは約2.6μsec（約400kHz）となる。
また、波長掃引レートａは40nm/μsec程度となる。ｄ＝
1.0μm,m＝13とすれば、λｍ＝0.76μm,λm+1＝0.71μ
ｍと波長掃引巾は狭くなる。セルの大きさを１μｍとす
ると、スポットと媒体の相対速度は、約0.4m/secとな
り、通常の光ディスクより一桁遅い速度であるが、１セ
ルに8bitの情報が記録されているので、転送レートは約
3Mbpsである。従って、時間分解能、波長掃引速度が向
上すれば、より多値化、高転送レート化が実現できる。
なお、第４図（ｂ），（ｃ）において、波長掃引波形
16の各立下り部分においても、対応する波長において、
短いパルスが発生するが、光ディテクタ10の出力にフィ
ルタ、もしくは掃引波形の立上り、立下りに同期したゲ
ート等をかけることにより、簡単に除去できるので、図
では省略してある。
16の各立下り部分においても、対応する波長において、
短いパルスが発生するが、光ディテクタ10の出力にフィ
ルタ、もしくは掃引波形の立上り、立下りに同期したゲ
ート等をかけることにより、簡単に除去できるので、図
では省略してある。
なお、以上の実施例ではパルスが２つの場合について
説明したが、本発明は複数のパルス列の間隔を検出して
もよく、特に２つのパルスに限定されるものではない。
また、その場合隣り合う次数m,m＋１のパルス間隔ばか
りでなく、任意の２つの次数に対応した２つのパルス間
隔を用いても、本発明を実施することが可能である。さ
らに、その際複数のパルス間隔を組み合わせて用いるこ
とで、信頼性を向上させることも可能である。また、実
施例では反射型の場合について説明したが、透過型で
も、出力パルス波形が反転するだけで、本発明はそれら
に限定されるものではない。
説明したが、本発明は複数のパルス列の間隔を検出して
もよく、特に２つのパルスに限定されるものではない。
また、その場合隣り合う次数m,m＋１のパルス間隔ばか
りでなく、任意の２つの次数に対応した２つのパルス間
隔を用いても、本発明を実施することが可能である。さ
らに、その際複数のパルス間隔を組み合わせて用いるこ
とで、信頼性を向上させることも可能である。また、実
施例では反射型の場合について説明したが、透過型で
も、出力パルス波形が反転するだけで、本発明はそれら
に限定されるものではない。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、再生用光束が、
多重干渉による互いに異なる次数の複数の干渉縞に対応
した波長となるタイミングで複数回検出される光強度の
ピークの時間間隔を測定し、この時間間隔が媒体層の屈
折率に応じて変化することを利用して、測定された時間
間隔から記録媒体に記録された情報を再生するようにし
たので、光源の波長掃引時の絶対波長がシフトしても、
パルス間隔が変動しないため、その波長シフトの影響を
全く受けずに、多値情報の再生を行うことができ、この
結果、光源の波長バラツキに左右されることなく、多値
情報を正確に再生することができる。
多重干渉による互いに異なる次数の複数の干渉縞に対応
した波長となるタイミングで複数回検出される光強度の
ピークの時間間隔を測定し、この時間間隔が媒体層の屈
折率に応じて変化することを利用して、測定された時間
間隔から記録媒体に記録された情報を再生するようにし
たので、光源の波長掃引時の絶対波長がシフトしても、
パルス間隔が変動しないため、その波長シフトの影響を
全く受けずに、多値情報の再生を行うことができ、この
結果、光源の波長バラツキに左右されることなく、多値
情報を正確に再生することができる。
第１図は本発明の光学的情報再生装置の一実施例を示す
構成図、第２図は前記実施例に使用される記録媒体の断
面構造を示す断面図、第３図は記録媒体の光学的多重干
渉効果特性を示す特性図、第４図は前記実施例の再生動
作を示すタイムチャートである。 1;記録媒体 2;記録用の半導体レーザ 3,5;コリメータレンズ 4;再生用の半導体レーザ 6,7;ビームスプリッタ 8;ピックアップレンズ 9;センサレンズ、10;光ディテクタ 11a,11b;基板 12a,12b;第１の反射層 13a,13b;媒体層 14a,14b;第２の反射層 15;接着層。
構成図、第２図は前記実施例に使用される記録媒体の断
面構造を示す断面図、第３図は記録媒体の光学的多重干
渉効果特性を示す特性図、第４図は前記実施例の再生動
作を示すタイムチャートである。 1;記録媒体 2;記録用の半導体レーザ 3,5;コリメータレンズ 4;再生用の半導体レーザ 6,7;ビームスプリッタ 8;ピックアップレンズ 9;センサレンズ、10;光ディテクタ 11a,11b;基板 12a,12b;第１の反射層 13a,13b;媒体層 14a,14b;第２の反射層 15;接着層。
Claims (2)
- 【請求項１】各々で反射された光が多重干渉を起こすよ
うに、所定間隔で互いに平行に配置された第１および第
２の反射層と、これらの反射層の間に設けられ、その屈
折率の変化として情報が記録された媒体層とから成る記
録媒体から情報を再生する方法であって、前記記録媒体
に再生用光束を照射しながら、この再生用光束の波長を
時間的にリニアに掃引すると共に、前記再生用光束の記
録媒体による反射光または透過光の光強度を検出し、前
記再生用光束が、多重干渉による互いに異なる次数の複
数の干渉縞に対応した波長となるタイミングで複数回検
出される前記光強度のピークの時間間隔を測定し、この
時間間隔が前記媒体層の屈折率に応じて変化することを
利用して、測定された時間間隔から記録媒体に記録され
た情報を再生する光学的情報再生方法。 - 【請求項２】各々で反射された光が多重干渉を起こすよ
うに、所定間隔で互いに平行に配置された第１および第
２の反射層と、これらの反射層の間に設けられ、その屈
折率の変化として情報が記録された媒体層とから成る記
録媒体から情報を再生する装置であって、前記記録媒体
に再生用光束を照射する手段と、この再生用光束の波長
を時間的にリニアに掃引する手段と、前記再生用光束の
記録媒体による反射光または透過光の光強度を検出する
検出手段と、前記検出手段の出力から、前記再生用光束
が、多重干渉による互いに異なる次数の複数の干渉縞に
対応した波長となるタイミングで複数回検出される前記
光強度のピークの時間間隔を測定し、この時間間隔が前
記媒体層の屈折率に応じて変化することを利用して、測
定された時間間隔から記録媒体に記録された情報を再生
する手段とを備えた光学的情報再生装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2130144A JP2690601B2 (ja) | 1990-05-22 | 1990-05-22 | 光学的情報再生方法および装置 |
| DE69127398T DE69127398T2 (de) | 1990-05-22 | 1991-05-21 | Verfahren und Gerät zur Aufzeichnung und Wiedergabe von Informationen in Zellen, die eine vielfache Interferenz gebrauchen |
| EP91304608A EP0458604B1 (en) | 1990-05-22 | 1991-05-21 | Method and apparatus for recording and reproducing information in cells using multiple interference |
| US08/303,150 US5786117A (en) | 1990-05-22 | 1994-09-08 | Medium and related method and apparatus for recording and reproducing information in cells using multiple interference |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2130144A JP2690601B2 (ja) | 1990-05-22 | 1990-05-22 | 光学的情報再生方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0426925A JPH0426925A (ja) | 1992-01-30 |
| JP2690601B2 true JP2690601B2 (ja) | 1997-12-10 |
Family
ID=15027025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2130144A Expired - Fee Related JP2690601B2 (ja) | 1990-05-22 | 1990-05-22 | 光学的情報再生方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2690601B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5389235A (en) * | 1992-12-02 | 1995-02-14 | Uop | Catalytic reaction zone for sulfur contaminant sensitive catalyst |
-
1990
- 1990-05-22 JP JP2130144A patent/JP2690601B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0426925A (ja) | 1992-01-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |