JP2825876B2

JP2825876B2 - 光記録媒体の情報記録再生装置

Info

Publication number: JP2825876B2
Application number: JP26302089A
Authority: JP
Inventors: 均渡辺
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 1989-10-11
Filing date: 1989-10-11
Publication date: 1998-11-18
Anticipated expiration: 2013-11-18
Also published as: JPH03125330A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、光ディスク等の光記録媒体の互換性に優れ
た情報記録再生装置にかかり、特に各種の光記録媒体の
再生信号特性を良好にするための光記録媒体の情報記録
再生装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、光デイスクの分野でも、フロツピーデイスクな
ど磁気デイスクの分野と同じく、技術の進歩と共に益々
情報の記録密度を増加させる要請が高まっている。その
ため、光デイスクでは、トラツク長に沿うピツト長、ピ
ツト周期を短かくし、トラツク幅の方向のピツト幅を狭
くして、ビツトピツチおよびトラツクピツチを縮めると
共に、該デイスク面の読み取りを行なうレーザービーム
のスポツト径を小さくするのが一般的な方法となってい
る。

従って、新しいタイプ（バージョン）の高密度記録さ
れたデイスクの読み取りを行なう光デイスク装置では、
該デイスクに適合するように従来タイプに比較して細い
ビーム径の読み取りレーザビームを用いるようになって
いるが、この新しいタイプの読み取り装置を用いて従来
タイプの（古いバージョンの比較的ピツト幅の広い）光
デイスクの読み取りにも兼用できるようにすることが望
ましい。

ところで、一般に光デイスクでは、データはトラック
長に沿うピツト長、ピツト周期（ピツト間隔）の形で記
録されるが、追記型デイスクのプリフオーマツト領域の
データ（アドレス等のデータ）や再生専用デイスクのデ
ータは、位相ピツト方式で記録されるのが普通である。
この位相ピツト方式とは、ピツト（くぼみ）の深さを読
み取り光ビームの波長λの1/4とすることにより、デイ
スクの表面（非ピツト部、すなわち凸部）からの反射光
とピツトの底部からの反射光の光路差がλ/2となるよう
にし、両反射光の総合（干渉）によりデータの読み出し
（検出）が行われる方式である。従って、この方式で
は、使用するレーザ光の波長やビームスポツト径に対応
して最適なピツト深さおよびピツト寸法（ピツトの面積
やピツト幅）が決定され、また、逆に、所定深さおよび
寸法で形成された記録ピツトのデイスクを読み出すのに
最適な波長およびスポツト径のレーザビームを用いる必
要がある。なお、一般的な、光デイスクの記録密度（空
間周波数）とトラツク幅（ピツト幅）の関係や、トラツ
ク幅とビームスポツト径の関係を論じたものに、特公昭
56−23221号公報がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のように、位相ピツト方式の光デイスク読み取り
装置では、最良の読み出し信号を得るために、使用する
レーザビームのスポツト径と記録ピツトの寸法特にピツ
ト幅との間の関係を最適にする必要があり、さもない
と、読み出し信号の振幅が低くなったり、読み出し信号
波形い折り返しが発生したりする。以下に、このことを
図面を用いて詳しく説明する。

第２図（ａ）で、S_aは、古いタイプで記録されたピツ
ト幅ｄのピツトＰに対して最適なスポツト幅D_aを有する
レーザビームとする。なお、Ｔは、トラツク長方向、即
ち、ピツトに対するビームスポツトの相対移動方向を示
す。このレーザビームS_aによるデイスクからの反射光量
Ｉ（したがって、読み出し信号波形）は、第２図（ｂ）
の実線I_aに示すように、最適な波形になる。このデイス
クを、バージヨンアツプされた（新しいタイプの）デイ
スク読み取り装置、即ち、D_aよりも狭いスポツト径D_bを
有するレーザビームS_bにより読み出しを行ったとする
と、その反射光量（読み出し信号波形）I_bには、第２図
（ｂ）に示すように、不所望な折り返しI_boが発生す
る。この状況を、以下に、第３図により更に詳しく説明
する。

第３図において、（ａ）はピツトP₁の幅d₁が小さ過ぎ
る場合、（ｂ）はピツトP₂の幅d₂が最適の場合（実際に
は安全度を見てやや小さめのピツトとする）、（ｃ）は
ピツトP₃の幅d₃が大きすぎる場合を示し、いずれも、レ
ーザビームスポツトＳのスポツト径Ｄは同じであるとす
る。位相ピツト方式では、デイスクの表面（凸部）によ
る反射光とピツト底部による反射光とは180゜位相が異
なるので、第３図では前者の反射光を正（＋）、後者の
反射光を負（−）示す。従って、総合反射光量（読み出
し信号出力）は、両反射光量の差となり、両反射光量が
等しくなる（バランスする）時には総合反射光量Ｉは零
となる。第３図（ｂ）の最適のピツト幅の場合とは、ビ
ースポツトＳがピツトP₂を最も広い範囲（面積）で照射
するような位置まで（図の左方から）進行した時点で、
両反射光量がほぼバランスするように、ピツト幅d₂が設
定されている場合であり、この場合の総合反射光量（読
み出し信号波形）Ｉは、同図（ｅ）のI₂に示す波形とな
る。これよりもピツト幅が狭い（d₁）第３図（ａ）の場
合には、両反射光量がバランスするところまで行かず、
スポツトとピツトの如何なる位置関係でも、常に凸部で
の反射光量がピツトによる反射光量を上回っているの
で、同図（ｄ）に示す総合反射光量（読み出し信号波形
I₁が得られる。この場合は、読み出し信号I₁の振幅が小
さく、再生効率が低い欠点がある。一方、ピツト幅がd₂
よりも広い（d₃）第３図（ｃ）の場合には、ビームスポ
ツトが（図の左方から）進行してピツトP₃を最も広い範
囲（面積）で照射するよりも面に、両反射光量がバラン
スし、それ以後ピツトによる反射光量の方が凸部による
反射光量を上回る事態が発生する。この事態が発生する
と、同図（ｆ）に示すように、総合反射光量（読み出し
信号波形）I₃には、I₃₀に示す過変調即ち折り返しが現
われる。（I₃₀は、負の成分であるが、光検出器の出力
としては、その絶対値の光量に比例する大きさとして折
り返して現われる）なお、第３図（ｂ）の最適状態が得
られる条件は、ビームスポツトの強度分布によっても変
わるが、ピツト幅がビームスポツト径（直径）の1/3程
度のところでバランスするのが経験的に確められる。

このような読み出し信号中の折り返し成分は、検出誤
りを引き起す起因となる。特に、次に述べる２階微分検
出方式では検出誤りを更に引き起こし易くなる。

第４図は２階微分検出方式によるデータ読み取り（再
生）の一例を示す。同図（ａ）は変調信号に応じて長さ
が変化している位相ピツトであり、その反射光を光検出
器により同図（ｂ）に示す電気信号2aに変換する。この
電気信号2aの立上りおよび立下りエツジを検出するため
に、まず１回目の微分を行なって、同図（ｃ）に示す１
階微分信号5aを得る。この信号5aが正のスライスレベル
＋V_sを越える部分が立上りエツジに相当する。また、信
号5aの負のスライスレベル−V_sを（負方向に）越える部
分が立下りエツジに相当する。信号5aを更に微分し、同
図（ｄ）に示す２階微分信号6aを得る。この信号6aの最
初の（負の）ピーク値を過ぎた最初の零クロス個所を立
上りエツジとして検出する。同様に次の零クロス点で立
下りエツジを検出する。検出された立上りエツジと立下
りエツジにより、同図（ｅ）に示すように合成されたピ
ツトの２値化信号12aを得る。

ここで、ピツトの再生信号に、上記折り返し（過変
調）が発生した場合について、第５図の波形図により説
明する。同図（ａ）の実線２′ａは、光検出器の読み出
し信号波形で、これを１階微分した同図（ｂ）の実線に
示す波形では、ピツトの前緑および後緑に基づく本来の
ピーク５′a₁および５′a₂のほかに、前記過変調による
ピーク５′a₃が生じ、このため、エツジの検出のとき誤
った検出信号を発生することになる。

なお、再生信号（読み出し信号）を２値化する回路と
して、２階微分方式を用いず、読み出し信号を固定した
スライスレベルで単にスライスして２値化を行なう方式
もあるが、この方式はデイスクの反射率変動により誤動
作し易いので、上記２階微分方式が好んで用いられる。
いずれにしても、上記の折り返し成分があると、誤った
エツジ検出が生じ易く、誤った信号読み取りの原因とな
る。

従って、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を克
服し、新しいバージョン即ち比較的細いスポツト径の光
ビームを用いて該新しいバージョンに適合する新しいバ
ージョンの光デイスク等の光記録媒体のデータ読み取り
を良好に行なうことができると共に、同一スポツト径の
光ビームの読み取り装置を用いて古いバージョン即ち比
較的広いスポツト径に適合する光記録媒体のデータ読み
取りを行なう際にも、読み取り信号の折り返し成分に基
づく誤信号検出を防止し、もって、互換性に優れ読み取
り誤りのない光記録媒体の情報記録再生装置を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、位相ピツトによ
って情報が記録された光記録媒体の情報を記録再生する
装置において、読み出し信号波形の折り返し部を振幅制
限する振幅制限器を備えたことを特徴とする。

前記折り返し部の振幅は前記光記録媒体の位相ピツト
の幅に応じて異なるので、前記振幅制限器のクリップレ
ベルを、どんなピツト幅の光記録媒体を用いるかに応じ
て制御する手段を設ける。

この振幅制限器は、再生信号２値化光路（ピツト信号
２値化回路）中で、微分回路の設けられる。

〔作用〕

上記構成に基づく作用を説明する。

比較的細いスポツト径の光ビームを用いる新バージヨ
ンの本装置により新バージヨンの光記録媒体を再生する
ときには、比較的細いスポツト径の光ビームに、比較的
狭いピツト幅の光記録媒体が適合し、前記第３図（ｂ）
（ｅ）のような最適状態で読み出しが行なわれ、折り返
し（過変調）は生じないので、振幅制限器は除外される
かまたはその振幅制限作用が実質的に生じないように制
御される。

一方、本装置により古いバージヨンのデイスクを再生
するときには、第３図（ｃ）（ｆ）のように読み出し信
号波形に折り返しが発生するが、該折り返し部分は前記
振幅制限器により十分に振幅制限（クリツプ）されるの
で（第４図（ａ）の点線3a参照）、その後の２重微分
（２階微分）を行って２値化信号を形成するときにも、
１階微分信号に余分なピークを発生することがなく（第
４図（ｂ）の点線5a参照）、誤検出を防止できる。

〔実施例〕

以下に、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は、本発明における光デイスク装置のピツト信
号（読み出し信号）の２値化回路部の構成を示すブロツ
ク図である。ピツト信号は例えば、プリフオーマツト信
号や再生専用デイスクのデータ信号で、前記のように位
相ピツト方式で記録されたものとする。また、その各部
波形の一部を第４図および第５図に示す。

第１図において、１はフオトデイテクタ（光検出
器）、２はプリアンプ、３は本実施例の特徴である振幅
制限器（リミツタ）、４は低域フイルタ（LPF）、５は
１階（１次）微分、６は２階（２次）微分、7,8,9は第
1,第2,第３のレベル比較器、10,11はゲート回路、12はR
Sフリツプフロツプ回路である。

次に、本実施例の動作を説明する。

まず、デイスクのピツト幅が古いタイプで、第３図
（Ｃ）のように過大な場合について説明する。

同図で、光デイスクからの反射光は、フオトデイテク
タ１で電気信号に変換され、プリアンプ２で増幅され
る。増幅された信号（第５図（ａ）実線2a′）は振幅制
限器３で振幅制限され、それにより第５図（ａ）の点線
3aのような波形が得られる。この場合、ピツト部での信
号レベルが一定値V_L以下にならないように、振幅制限器
３でのクリツプレベルV_Lを設定することによつて、過変
調による波形の折り返しを除去する。次いで、ローパス
フイルタ（LPF）４により信号帯域外のノイズを除去し
た後、第１の微分回路５で表１次の微分を行い、第４図
（ｃ）に示す１階微分信号5aを得る。１階微分信号5a
は、第１およひび第２のレベル比較器7,8により所定ス
ライスレベル＋V_sおよび−V_sで比較され、それにより立
上りゲート信号G_aおよび立下りゲート信号G_bが得られ
る。また、１階微分信号5aは更に第２の微分回路６で微
分されて２階微分信号6a（第４図ｄ）となり、２階微分
信号6aは第３のレベル比較器９で零レベル（微分の基準
レベル）と比較されてその各零クロス位置でピツトのエ
ツジ（前縁と後縁）に相当する立上り信号9aを得る。ゲ
ート信号G_aと信号9_aがゲート回路10へ、ゲート信号G_bと
信号9_aがゲート回路11へ印加され、ピツトの前縁（フロ
ントエツジ）で立上るパルスPbと、ピツトの後縁（リア
エツジ）で立上るパルスPaを得て、該パルスPaとPbによ
りフリツプフロツプ12をセツトリセツトして、ピツトの
２値化信号12a（第４図（ｅ））を得る。

本実施例によれば、振幅制限器３の出力3aは、折り返
し成分がないため、これを微分しても第５図（ｂ）の
５′a₃のような付加的なピークを発生することがなく、
ピツトの前縁および後縁のみによるピーク信号位置を正
確に検出できる。

光デイスクのプリピツトの大きさが小さく、その幅が
第３図（ｂ）のように、ビーム径に対し適切な場合（読
み取り装置もデイスクも共に新しいタイプの場合）に
は、振幅制限器３を制御し、振幅制限を行なわないよう
にするか、または、振幅制限器３を介在させないように
すると、波形の歪みがなく、ジツタの発生を防ぎ、高密
度記録に適するという利点がある。これは、記録可能な
形式の光デイスク例えば追記形光デイスクにおいて、プ
リピツト部と追記部で振幅制限器を切り替えることにも
適用できる。

第６図は、振幅制限器３（第３図）の具体回路例とそ
の特性を示したものである。

第６図（ａ）の振幅制限器は、抵抗R,クリツパダイオ
ードK,および、クリツプレベルV_Lを与える増幅器AMから
なり、その入出力特性は同図（ｂ）に示すようになる。
これによって、同図（ａ）に示すように、折り返しを有
する読み出し信号波形2aはクリツプされて、折り返しの
完全に除かれた波形3aが得られらる。

第６図（ｃ）は振幅制限器３の他の例を示し、本例は
抵抗R₁,R₂を有する点で第６図（ａ）の回路と異なって
おり、他は同じである。本例の入出力特性は、同図
（ｄ）に示され、レベルV_L以上で一定でなく穏やかな傾
斜をもつているので、この緩傾斜部で波形の折り返し部
が圧縮されることになる。本例は第６図（ａ）よりも折
り返し部の除去効果なやや低いが、丸みを帯びているの
で、周波数特性が低くなる利点がある。

第６図（ｅ）は、上記ダイオード等の能動素子Ｋの特
性を選ぶことで入出力特性を対数特性としたものであ
り、一層丸みを帯びて、なめらかな振幅制限作用を持た
せることができる。

前述のように、新バージヨン（比較的細いビーム径）
の読み取り装置に対して、使用デイスクのピツト寸法が
最適のものか（新バージヨンのデイスク）、あるいはピ
ツト幅が広すぎるものか（古いバージヨンのデイス
ク）、あるいはピツト幅が更に広すぎるものか（もつと
古いバージヨンのデイスク）等、使用デイスクの種別が
変わる毎に、振幅制限器の振幅制限作用を行なわせず、
または、クリツプレベルを切り替えるように調整（制
御）する必要がある。（たとえば、プリピツトの大きさ
が小さく、ビーム径に対し適切な場合は、振幅制限回路
を制御して振幅制限を行わないようにすると、波形の歪
みがなく、ジツタを低下させ、高密度記録に適するとい
う利点がある）。この切り替えを使用者がデイスクの種
別毎に手操作で行なうのは不便で、使用デイスクの種別
に応じて自動的に切り替えられるようにすることが望ま
しい。自動切り替えの方法としては、例えば、デイス
クカートリツジにその種別を表わすマークや切欠きを付
けておき、デイスクカートリツジを読み取り装置にロー
デイングしたとき、このマーク，切欠き等を検出するこ
とにより、適正な振幅制限作用を与えるように振幅制限
器の切り替えを行う、デイスクの種別を表わす信号を
デイスクのコントロールトラツクに記録しておき、再生
時にこの種別信号を読み取って、この信号により同様に
振幅制限器を切り替える、等が考えられる。

また、このことは記録のできる光デイスクにおいて、
プリプツト部と追記データ部（追記ピツト部）とで、振
幅制限回路を切り替える場合にも適用できる。すなわ
ち、追記ピツトは、記録膜の反射率変化等を利用してピ
ツトを形成するため、レーザスポツト径に対し、大きな
ピツトでも過変調が生じない。このため、振幅制限器は
不要である。また、追記ピツトは、記録レーザパワーの
変動や、記録膜の感度のばらつき等のため、予め形成さ
れる位相ピツトに比べ大きさが変動し易い。前後するピ
ツトの間隔が最も密な場合に、第７図（ａ）点線に示す
ように、ピツトが適正値（同図実線）に比べて大きく形
成されると、ピツトとピツトの間隔が再生レーザスポツ
トよりもかなり小さくなり、第７図（ｂ）の点線に示す
ように、再生信号振幅が小さくなる。その結果、特に反
射率が低くなる追記ピツトを形成する光デイスクにおい
ては、前記振幅制限器を付加すると振幅が更に低下し、
誤検出を起し易くなる。そこで、この形式の光デイスク
では、プリピツト部の再生期間のみ振幅制限器を働か
せ、追記ピツトの期間は振幅制限器が働かないように切
り替えるのがよい。

〔発明の効果〕

以上詳しく説明したように、本発明によれば、振幅制
限器を設けたことにより、再生光ビームスポツト径に対
するピツト幅の不適合のため発生した再生信号の過変調
（折り返し）成分を十分に取り除いて、記録データ信号
を誤りなく読み取ることができるという、優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による光デイスク装置の読み
出し信号の２値化回路の構成を示すブロツク図、第２図
および第３図は従来の光デイスク装置の読み出し動作を
示す説明図、第４図および第５図は一般的な読み出し信
号の２値化動作を説明するための図、第６図は第１図の
振幅制限器の具体回路例の説明図、第７図は高密度記録
で、ピツト寸法が大き過ぎるとき、再生信号に与える影
響を説明するための図である。１……光検出器、２……プリアンプ、３……振幅制限
器、４……低域フイルタ、5,6……微分回路、7,8,9……
レベル比較器、10,11……ゲート回路、12……RSフリツ
プフロツプ、I_bo,I₃₀……折り返し（過変調）成分、2a,
2′ａ……読み出し信号。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも位相ピットによって情報が記録
された光記録媒体の情報を記録再生する装置において、読み出し信号波形の折り返し部を振幅制限する振幅制限
器を備えたことを特徴とする光記録媒体の情報記録再生
装置。
【請求項２】前記光記録媒体が位相ピット部と追記デー
タ部とからなり、該位相ピット部においてのみ前記振幅制限器を動作させ
ることを特徴とする請求項１に記載の光記録媒体の情報
記録再生装置。
【請求項３】光記録媒体の種別に応じて前記位相ピット
の幅が異なっており、前記位相ピットの幅に応じて前記振幅制限器のクリップ
レベルを制御する制御手段を備えたことを特徴とする請
求項１または２に記載の光記録媒体の情報記録再生装
置。
【請求項４】前記光記録媒体の種別を示す媒体種別情報
を前記光記録媒体から検出する手段を有することを特徴
とする請求項３記載の光記録媒体の情報記録再生装置。
【請求項５】前記光記録媒体の種別を示す媒体種別情報
をカートリッジ形状から検出する手段を有することを特
徴とする請求項３に記載の光記録媒体の情報記録再生装
置。
【請求項６】前記光記録媒体の種別を示す媒体種別情報
をディスクコントロールトラックから検出する手段を有
することを特徴とする請求項３記載の光記録媒体の情報
記録再生装置。
【請求項７】前記振幅制限器は、再生信号２値化回路に
おいて微分回路の前に設けられていることを特徴とする
請求項１〜６のいずれか１つの記載の光記録媒体の情報
記録再生装置。