JP3067874B2 - 光ディスク、光ディスク再生装置及び光ディスクの記録再生方法 - Google Patents

光ディスク、光ディスク再生装置及び光ディスクの記録再生方法

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JP3067874B2
JP3067874B2 JP784092A JP784092A JP3067874B2 JP 3067874 B2 JP3067874 B2 JP 3067874B2 JP 784092 A JP784092 A JP 784092A JP 784092 A JP784092 A JP 784092A JP 3067874 B2 JP3067874 B2 JP 3067874B2
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  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)

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、光ディス
ク再生装置及び光ディスクの記録再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、図１９に示すように、音楽情報や
映像情報を、情報記録面９５上における情報ピット９１
のピット長さをパラメータとする信号に変換して記録
し、再生時には、この情報ピット９１にレーザ光を所定
の直径を有するビームスポットＬＳとなるように照射
し、その回折反射光をフォトダイオード等から成る光検
出器で検出して電気信号として出力し、この電気信号中
から記録されていた音楽情報や映像情報を、記録時とは
逆の信号変換を施して抽出し出力する光ディスク９２及
びこの光ディスク９２を再生するための光ディスク再生
装置が知られており、その例としてコンパクトディスク
（ＣＤ）やレーザビデオディスク（ＬＶＤ）等が知られ
ている。図１９において、９３はポリカーボネート樹脂
等から成る基板を、９４は保護層を示している。
【０００３】これらの光ディスクの情報記録密度は、図
２０に示す情報ピット９１のピット列の中心線であるト
ラックどうしの間隔、すなわちトラックピッチＰ1 の値
と、情報ピット９１上に照射されるレーザ光のビームス
ポットＬＳの直径の値によって大きく左右される。従っ
て、現在、より多くの情報をディスクに記録すべく、ト
ラックピッチの値を現状の値よりさらに狭めるための各
種の試みがなされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図１９及び図
２０に示す例のような場合には、問題は生じないが、例
えば、図２１に示すように、トラックピッチを従来の値
Ｐ1 よりも小さい値Ｐ2 （例えばＰ2 ＝Ｐ1 ／２）に設
定すると、レーザ光のビームスポットＬＳの範囲内に、
読みとしられるべき情報ピット９１Ａの他に両隣のトラ
ックの情報ピット９１Ｂ、９１Ｃが含まれてしまう事に
なる。従って、このままではクロストーク量が多くな
り、実用に耐えない。
【０００５】一方、レーザ光のビームスポットＬＳの直
径をさらに縮小する試みもなされているが、図２２に示
すように、波長λのレーザ光を対物レンズＯＬで焦点距
離ｆの位置に集光した場合の最小ビーム直径ｗは以下の
式のようになる。
【０００６】
【数１】 ここに、ＮＡは対物レンズＯＬの開口数と呼ばれる量で
あり、レンズの屈折率をｎ、レンズからの光の射出角θ
とすると、 ＮＡ＝ｎ×ｓｉｎθ …（２） となる。従って、レーザビーム直径ｗを小さくするため
には、波長λを小さくするか、開口数ＮＡを大きくすれ
ばよい。レーザ光の波長λに関しては、現在光ディスク
に用いられている半導体レーザの波長は、λ＝０．７８
０μｍ（μｍは１０-6メートル）程度である。また開口
数ＮＡの値については、ＣＤの場合、ＮＡ＝０．４５程
度である。このことから、レーザビーム直径ｗは、
【０００７】
【数２】 程度となる。そのため、あるピット列上にレーザビーム
スポットが照射されているときにクロストークが生じな
いような最小トラックピッチは１．６μｍ程度となり、
現行の多くの光ディスクにもこの値が採用されている。
【０００８】そこで、本発明は、現行のレーザ光波長及
びレンズ開口数の条件下であっても、トラックピッチの
値をさらに縮小しうる光ディスク及びこの光ディスクを
再生するための光ディスク再生装置を提供することを目
的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、所定の開口数の条件で所定
の波長の照射レーザ光を用い当該照射レーザ光の回折反
射作用を利用して読取られ、かつ再生されるべき記録情
報が記録された情報記録面を有する光ディスクであっ
て、当該情報記録面上において前記光ディスクの円周に
沿う方向であるディスク円周方向へ向かうとともに相互
に隣接する２つのトラックが所定のトラックピッチを有
する渦巻状のトラック上に、前記ディスク円周方向に所
定のユニット長さを有するとともに前記ディスク円周方
向と直角をなす方向であるディスク半径方向にも前記所
定のユニット長さを有する正方形状の情報ユニットが前
記ディスク円周方向に複数個設けられ、前記記録情報が
当該複数の情報ユニットの個々の情報ユニットの領域内
に形成された情報ピットの形状に情報変換されて記録さ
れる光ディスクにおいて、前記情報ピットは、互いにほ
ぼ等しい４個のピット片の有無の組合せによる１６通り
の種類の形状を有し、当該各々のピット片は、前記正方
形状の情報ユニットの中央点であるユニット中心点を通
る前記ディスク円周方向への直線又は当該ユニット中心
点を通る前記ディスク半径方向への直線のうちのいずれ
かを対称軸としてほぼ線対称となる平面図形形状を有す
るとともに所定のピット光学的高さを有し、かつ、前記
各々のピット片のなす平面図形に共通する１つの点は前
記ユニット中心点にほぼ接するように構成される。
【００１０】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の光ディスクから前記記録情報を再生する光ディスク
再生装置であって、前記所定の開口数の条件で前記所定
の波長の照射レーザ光を前記光ディスクの情報記録面に
照射する光照射手段と、８分割された受光面を有し、前
記ディスク円周方向と平行な線を分割線の一つとし、当
該受光面に入射した光を電気信号に変換し光検出信号を
出力する光検出手段と、前記照射レーザ光が前記のトラ
ックの中心線上に照射された場合には、前記情報ピット
により回折及び反射されて戻ってきた反射レーザ光が前
記受光面の中央部に入射するような光路を有する光学系
と、前記８分割受光面の個々の受光面からの光検出信号
に基づき、前記１６通りの情報ピット形状に対応する情
報信号を演算して出力する演算手段と、当該情報信号の
値に応じて、前記情報ピット形状を特定し、前記記録情
報を前記情報変換とは逆の情報変換を行うことにより再
生する情報再生手段と、を備えて構成される。
【００１１】請求項３記載の発明は、所定の開口数の条
件で所定の波長の照射レーザ光を用い当該照射レーザ光
の回折反射作用を利用して読取られ、かつ再生されるべ
き記録情報が記録されるべき情報記録面を有する光ディ
スクに前記記録情報を記録する場合には、当該情報記録
面上において、前記光ディスクの円周に沿う方向である
ディスク円周方向へ向かうとともに相互に隣接する２つ
のトラックが所定のトラックピッチを有する渦巻状のト
ラック上に、前記ディスク円周方向に所定のユニット長
さを有するとともに前記ディスク円周方向と直角をなす
方向であるディスク半径方向にも前記所定のユニット長
さを有する正方形状の情報ユニットを前記ディスク円周
方向に複数個設け、前記記録情報を当該複数の情報ユニ
ットの個々の情報ユニットの領域内に形成された情報ピ
ットの形状に情報変換して記録する場合に、前記情報ピ
ットに、互いにほぼ等しい４個のピット片の有無の組合
せによる１６通りの種類の形状を与え、当該各々のピッ
ト片を、前記正方形状の情報ユニットの中央点であるユ
ニット中心点を通る前記ディスク円周方向への直線又は
当該ユニット中心点を通る前記ディスク半径方向への直
線のうちのいずれかを対称軸としてほぼ線対称となる平
面図形形状を有するとともに所定のピット光学的高さを
有し、かつ、前記各々のピット片のなす平面図形に共通
する１つの点は前記ユニット中心点にほぼ接するように
構成して情報記録を行い、光ディスクから前記記録情報
を再生する場合には、前記所定の開口数の条件で前記所
定の波長の照射レーザ光を前記光ディスクの情報記録面
に照射し、前記照射レーザ光が前記のトラックの中心線
上に照射された場合に、前記情報ピットにより回折及び
反射されて戻ってきた反射レーザ光が、８分割された受
光面を有し、前記ディスク円周方向と平行な線を分割線
の一つとし、当該受光面に入射した光を電気信号に変換
して光検出信号を出力する光検出手段の受光面の中央部
に入射するように光学系の光路を構成し、前記８分割受
光面の個々の受光面からの光検出信号に基づき、前記１
６通りの情報ピット形状に対応する情報信号を演算して
出力し、当該情報信号の値に応じて、前記情報ピット形
状を特定し、前記記録情報を前記情報変換とは逆の情報
変換を行うことにより情報再生を行うように構成され
る。
【００１２】
【作用】上記構成を有する請求項１乃至請求項３記載の
発明によれば、本発明の光ディスクは、図３（Ａ）に示
すように、所定の開口数の条件で所定の波長の照射レー
ザ光を用いこの照射レーザ光の回折反射作用を利用して
読取られ、かつ再生されるべき記録情報が記録された情
報記録面５を有する光ディスク２であって、この情報記
録面５上において光ディスク２の円周に沿う方向である
ディスク円周方向へ向かうとともに相互に隣接する２つ
のトラックＴが所定のトラックピッチを有する渦巻き状
のトラックＴ上に、図４、図１６又は図１７に示すよう
に、ディスク円周方向に所定のユニット長さＬを有する
とともにディスク円周方向と直角な方向であるディスク
半径方向にも所定のユニット長さＬを有する正方形状の
情報ユニットＵ、Ｕ1 、又はＵ2 がディスク円周方向に
複数個設けられ、記録情報がこの複数の情報ユニット
Ｕ、Ｕ1 、又はＵ2 の個々の情報ユニットの領域内に形
成された情報ピット１、１Ａ又は１Ｂの形状に情報変換
されて記録される光ディスクにおいて、情報ピット１、
１Ａ又は１Ｂは、図１７に示すように互いにほぼ等しい
４個のピット片Ｆ1 〜Ｆ4 の有無の組合せによる１６通
りの種類の形状を有し、この各々のピット片Ｆ1 〜Ｆ4
は、正方形状の情報ユニットＵ、Ｕ1 又はＵ2 の中央点
であるユニット中心点Ｏを通るディスク円周方向への直
線Ｃ−Ｃ又はこのユニット中心点Ｏを通るディスク半径
方向への直線Ｑ−Ｑのうちいずれかを対称軸としてほぼ
線対称となる平面図形形状を有するとともに所定のピッ
ト光学的高さとｈを有し、かつ、各々のピット片Ｆ1 〜
Ｆ4 のなす平面図形に共通する１つの点Ｊはユニット中
心点Ｏにほぼ接するように構成されている。
【００１３】従って、この光ディスク２から記録情報を
再生する場合には、所定の開口数の条件で所定の波長の
照射レーザ光を光ディスク２の情報記録面５に照射し、
照射レーザ光がトラックＴの中心線上に照射された場合
に、情報ピット１、１Ａ又は１Ｂにより回折及び反射さ
れて戻ってきた反射レーザ光が、８分割された受光面を
有し、ディスク円周方向と平行な線を分割線の一つと
し、この受光面に入射した光を電気信号に変換し光検出
信号を出力する光検出手段（例えば、図６における８分
割フォトディテクタ３０）の受光面の中央部に入射する
ように光学系の光路を構成し、８分割受光面の個々の受
光面からの光検出信号に基づき、１６通りの情報ピット
形状に対応する情報信号を演算して出力し、これらの情
報信号の値に応じて、情報ピット１、１Ａ又は１Ｂの形
状を特定し、記録情報を前記の情報変換とは逆の情報変
換を行うことにより情報の再生を行なうことができる。
【００１４】このことから、図２に示すように、情報ユ
ニットＵ、Ｕ1 、又はＵ2 をディスク円周方向にもディ
スク半径方向にも相互に接するように設ければ、高い記
録密度を得ることができ、ユニット長さＬを
【００１５】
【数３】 とした場合、光ピックアップの条件をλ＝０．６７０μ
ｍ、ＮＡ＝０．６としたときには、最大で６．４×１０
6 ｂｉｔｓ／ｍｍ2 と、現行ＣＤの約６〜７倍の記録密
度が得られる。
【００１６】
【実施例】以下に、本発明の好適な実施例を図面に基づ
いて説明する。第１実施例 図１乃至図４に、本発明をコンパクトディスクについて
開示した第１実施例の構成を示す。図１（Ａ）は、この
コンパクトディスク２の外観を示した図である。図１
（Ａ）に示すように、コンパクトディスク２には、ディ
スクの内周側から外周側へ向う全体として渦巻状の１本
のトラックＴが設けられている。図１（Ｂ）は、図１
（Ａ）のコンパクトディスク２の部分Ｍの拡大図であ
る。図１（Ｂ）において、１は情報ピットを示してい
る。
【００１７】図２は、図１（Ｂ）におけるコンパクトデ
ィスク２の部分Ｍをさらに拡大した図である。図２に示
すように、情報ピット１は、ディスク円周方向及びディ
スク半径方向に各々Ｌのユニット長さを有する正方形状
の情報ユニットＵの内部に設けられており、各情報ユニ
ットＵは、図示のようにディスク円周方向にもディスク
半径方向にも相互に接するように設けられている。従っ
て、この場合のトラックピッチはＬとなっている。
【００１８】次に、図３（Ａ）の断面図に示すように、
このコンパクトディスク２は、保護層４と、この保護層
４の一方の表面上にピット（上向き）を形成し、このピ
ット及びそれ以外の平坦な面をアルミニウム等の金属蒸
着膜で覆った情報記録面５と、この情報記録面５を覆う
屈折率ｎを有するポリカーボネート樹脂等から成る透明
な基板３と、を備えている。ここに、金属蒸着膜で形成
された凸部１が情報ピットである。この情報ピット１
は、図３（Ａ）の断面図及び図３（Ｂ）の平面図に示す
ように、頂部の一辺の長さがａの菱形状の平面形状を有
し、平坦面からの高さｈを有する４つのピット片ＰＰの
組合せにより構成される。この情報ピット１の種類は、
図４（Ｏ）〜図４（Ｆ）に示すように１６通りあり、各
々１６進数字に対応している。すなわち、 １６＝２4 より、図４のような情報ピットにより、４ビットの情報
量の情報を表現することができる。この情報ピット１の
光学的高さとしてはｎ×ｈとなる。
【００１９】図３（Ｃ）は、この情報ピット１を、斜め
の上方の方向から見た斜視図である。図３（Ｃ）に示す
ように、情報ピット１は、斜め情報の方向から見ると、
凹形状を呈している。ピット情報を読み取る場合、レー
ザ光は図３（Ａ）における方向Ｉから入射する。すなわ
ち、本実施例においては、情報ピット１は入射するレー
ザ光に対し凸形状をなしている。
【００２０】第２実施例 次に、図５に、本発明をコンパクトディスクプレーヤに
ついて開示した第２実施例を示す。
【００２１】図５に示すように、このコンパクトディス
クプレーヤ１００は、コンパクトディスク（ＣＤ）２か
らの情報を読み出す光ピックアップ１１と、読み出され
た情報信号を処理する信号処理部１２と、光ピックアッ
プ１１を制御するピックアップ制御部１３と、このコン
パクトディスクプレーヤ１００全体を統括制御するシス
テムコントローラ１４と、入力・表示部１５と、記憶部
１６と、を備えて構成される。
【００２２】また、光ピックアップ１１は、レーザ光を
発生して射出する半導体レーザ２１と、射出されたレー
ザ光を平行ビームにするコリメータレンズ２２と、平行
ビームを通過させるビームスプリッタ２３と、ビームス
プリッタ２３からの平行ビームに１／４波長の光路差を
与える１／４波長板２４と、１／４波長板２４からのレ
ーザ光をＣＤ２の情報記録面５上に集光させる対物レン
ズ２５と、反射膜５により反射され対物レンズ２５と１
／４波長板２４を経て今度はビームスプリッタ２３の反
射面で直角に光路を曲げられた反射レーザ光を集光する
集光レンズ２８と、集光レンズ２８からの反射レーザ光
と８分割フォトディテクタ３０の方向へ導くプリズムミ
ラー２９と、プリズムミラー２９からの反射レーザ光を
受光する８分割フォトディテクタ３０と、プリズムミラ
ー２９により分光された反射レーザ光を受光する２分割
フォトディテクタ３１と、を有している。ここに、レー
ザ光は、図５に示すようにＣＤ２の下側から照射され
る。
【００２３】信号処理部１２は、４分割フォトディテク
タ３０からの出力信号を受けこの出力信号に所定の演算
を施して出力する演算回路３２と、２分割フォトディテ
クタ３１からの出力信号を受けその差出力をトラッキン
グエラー信号ＴＥとして出力する減算器３３と、演算回
路３２からの出力の一つを受けディジタル信号処理を施
し、情報信号を復調して出力するディジタル信号処理回
路３４と、このディジタル信号処理回路３４からのディ
ジタル出力をアナログ信号に変調するＤ／Ａコンバータ
３５と、Ｄ／Ａコンバータ３５からの出力を外部出力す
るための出力端子３６Ｌ、３６Ｒ、半導体レーザ２１を
駆動する半導体レーザ駆動回路３９Ｄと、この半導体レ
ーザ駆動回路３９Ｄを制御するレーザ出力制御回路３９
と、を有している。
【００２４】また、ピックアップ制御部１３は、減算器
３３からの出力であるトラッキングエラー信号ＴＥを受
けトラッキングアクチュエータ２６を制御するトラッキ
ング駆動回路３７と、演算回路３２の他方の出力である
フォーカスエラー信号ＦＥに基づきフォーカスシングア
クチュエータ２７を制御するフォーカシング駆動回路３
８と、を有している。
【００２５】システムコントローラ１４は、入力・表示
部１５からの指令等に基づき、ディジタル信号処理回路
３４とトラッキング駆動回路３７とレーザ出力制御回路
３９とを制御し、データを記憶部１６との間で授受す
る。
【００２６】次に８分割フォトディテクタ３０と演算回
路３２のより詳細な構成を図６に示す。図に示すよう
に、この８分割フォトディテクタ３０は８つの受光領域
Ｄ1 〜Ｄ8 を有し、演算回路３２は情報信号演算部４０
〜４９とフォーカスエラー信号演算部５０とを図示のよ
うに接続して構成されている。この場合、各情報信号演
算部４１〜４９からは情報信号Ｓ0 〜Ｓ9 が出力され、
フォーカスエラー演算部５０からは、フォーカスエラー
信号ＦＥが出力される。ここにおいて、８分割フォトデ
ィテクタ３０の分割線Ｘ−Ｘの方向は、ディスクの円周
方向と平行であり、対物レンズからのレーザスポットの
中心がいずれかのトラックの中心線上に照射された場合
に、その反射光スポットは、その中心が８分割フォトデ
ィテクタの中央点と一致するように入射するよう光学系
が構成されている。
【００２７】図６に示すように、８分割フォトディテク
タ３０の各８分割受光面Ｄ1 〜Ｄ8 からは、それぞれ、
光電変換された光検出信号Ｒ1 〜Ｒ8 が出力され、各情
報信号演算部４０〜４９及びフォーカスエラー信号演算
部５０に入力される。ここにおいて、情報信号演算部４
０は、 Ｓ0 ＝Ｒ1 ＋Ｒ2 ＋Ｒ3 ＋Ｒ4 ＋Ｒ5 ＋Ｒ6 ＋Ｒ7 ＋Ｒ8 …（４） で表される情報信号Ｓ0 を出力する。
【００２８】また、情報信号演算部４１は、 Ｓ1 ＝Ｒ8 ＋Ｒ1 −（Ｒ4 ＋Ｒ5 ） …（５） で表される情報信号Ｓ1 を出力する。
【００２９】情報信号演算部４２は、 Ｓ2 ＝Ｒ1 ＋Ｒ2 −（Ｒ5 ＋Ｒ6 ） …（６） で表される情報信号Ｓ2 を出力する。
【００３０】情報信号演算部４３は、 Ｓ3 ＝Ｒ2 ＋Ｒ3 −（Ｒ6 ＋Ｒ7 ） …（７） で表される情報信号Ｓ3 を出力する。
【００３１】また、情報信号演算部４４は、 Ｓ4 ＝Ｒ3 ＋Ｒ4 −（Ｒ7 ＋Ｒ8 ） …（８） で表される情報信号Ｓ4 を出力する。
【００３２】情報信号演算部４５は、 Ｓ5 ＝Ｒ4 ＋Ｒ5 −（Ｒ8 ＋Ｒ1 ） …（９） で表される情報信号Ｓ5 を出力する。
【００３３】情報信号演算部４６は、 Ｓ6 ＝Ｒ5 ＋Ｒ6 −（Ｒ1 ＋Ｒ2 ） …（１０） で表される情報信号Ｓ6 を出力する。
【００３４】また、情報信号演算部４７は、 Ｓ7 ＝Ｒ6 ＋Ｒ7 −（Ｒ2 ＋Ｒ3 ） …（１１） で表される情報信号Ｓ7 を出力する。
【００３５】さらに、情報信号演算部４８は、 Ｓ8 ＝Ｒ7 ＋Ｒ8 −（Ｒ3 ＋Ｒ4 ） …（１２） で表される情報信号Ｓ8 を出力する。
【００３６】そして、情報信号演算部４９は、 Ｓ9 ＝Ｒ1 ＋Ｒ8 −（Ｒ2 ＋Ｒ3 ） …（１３） で表される情報信号Ｓ9 を出力する。
【００３７】また、フォーカスエラー信号演算部５０
は、 ＦＥ＝Ｒ1 ＋Ｒ2 ＋Ｒ5 ＋Ｒ6 −（Ｒ3 ＋Ｒ4 ＋Ｒ7 ＋Ｒ8 ） …（１４） で表されるフォーカスエラー信号ＦＥを出力する。
【００３８】次に、第１実施例のコンパクトディスク２
を第２実施例のコンパクトディスクプレーヤ１００で再
生した場合の動作について説明する。以下の動作側は
Ｈ．Ｈ．Ｈｏｐｋｉｎｓにより導出された「光ディスク
の読取信号に関するスカラー理論による基本式（参考文
献：“Diffraction theory of laser read-out systems
for optical video discs”、H.H.Hopkins 、Journal o
f the Optical Societyof America 、Vol.69 No.1 Janu
ary 1979、又は「光ディスクシステム」４５頁〜５０
頁、応用物理学会 光学懇話会編）」を用いて計算シミ
ュレーションを行った結果に基づいている。前述したＨ
ｏｐｋｉｎｓの論文中においては、数式（３．１３）と
して、
【００３９】
【数４】 が示されているが、この式（３．１３）において、Ｉ
（ｘ、ｙ）は、ディテクタの受光面上の光強度分布を表
している。また、上記の式（３．１３）中のＲ（ｍ、
ｎ）は、各次回折光の反射係数を表し、Ｈｏｐｋｉｎｓ
の論文中では、本願図７に示すＦＩＧ．７．のような情
報ピットの場合には、彼の論文中において、
【００４０】
【数５】 で表される数式（６．１９）のように表されている。式
（６．１９）中の諸量は図７（Ａ）に示す通りであり、
図７（Ｂ）は、図７（Ａ）において方向ｖ′から見た情
報ピットの断面図を示し、図７（Ｃ）は、図７（Ａ）に
おいて方向ｕ′から見た情報ピットの断面図を示してい
る。今回の計算シミュレーションでは、図８に示すよう
な４つのピット片ＢＬ1 〜ＢＬ4 の組合せから成る情報
ピット形状とし、これに前記の「Ｈｏｐｋｉｎｓの基本
式」を適用した。図８に示す情報ピット形状の場合に
は、各次回折光の反射係数Ｒ（ｍ、ｎ）は、
【００４１】
【数６】 のように求まる。ただし、この式（１５）において、各
Ｈ1 〜Ｈ4 は、レーザ光波長をλ、ピット高さをｄ、デ
ィスク基板の屈折率をｎとしたとき、 （イ）ピット片ＢＬ1 の位置にピット片が存在する場合
は、 Ｈ1 ＝４πｎｄ／λ …（１６） （ロ）ピット片ＢＬ1 の位置にピット片が存在しない場
合は、 Ｈ1 ＝０ …（１７） （ハ）ピット片ＢＬ2 の位置にピット片が存在する場合
は、 Ｈ2 ＝４πｎｄ／λ …（１８） （ニ）ピット片ＢＬ2 の位置にピット片が存在しない場
合は、 Ｈ2 ＝０ …（１９） （ホ）ピット片ＢＬ3 の位置にピット片が存在する場合
は、 Ｈ3 ＝４πｎｄ／λ …（２０） （ヘ）ピット片ＢＬ3 の位置にピット片が存在しない場
合は、 Ｈ3 ＝０ …（２１） （ト）ピット片ＢＬ4 の位置にピット片が存在する場合
は、 Ｈ4 ＝４πｎｄ／λ …（２２） （チ）ピット片ＢＬ4 の位置にピット片が存在しない場
合は、 Ｈ4 ＝０ …（２３） とする。
【００４２】今回行った計算シミュレーションに用いた
各パラメータを以下に示す。まず、情報ピットのピット
高さｈについては、＋１次回折光と−次回折光の振幅の
差が最も大きくなるようにλ／８（ここにλはレーザ光
波長）とした。
【００４３】また、情報ピットの大きさは図８において
α＝０．３（μｍ）とした。従って、最も大きいピット
パターンの場合には０．６×０．６（μｍ）となる。次
に、情報ユニットＵ0 の寸法としては、図８において、
ｑ＝ｇとし、
【００４４】
【数７】 のケース１と
【００４５】
【数８】 のケース２の２つのケースについて計算を行った。ま
た、光ピックアップの条件としては、 λ＝０．６７０μｍ ＮＡ＝０．６ とした。
【００４６】従って、ケース１の場合は回折光が２個重
なり、ケース２の場合は回折光が３個重なることにな
る。上記の式（１５）を式（３．１３）に代入すること
により、図８に示す情報ピットにレーザ光ビームを照射
した場合の反射光の光強度分布が得られる。
【００４７】ケース１の場合のフォトディテクタ上の光
強度分布を図９のＩに、ケース２の場合のフォトディテ
クタ上の光強度分布を図１０のＩにそれぞれ示す。図９
及び図１０において、例えば図９ｂは、ケース１の場合
の１６進コードの「４」の光強度分布を示しているが、
この光強度分布パターンを時計回りの方向に９０°回転
させれば、１６進コードの「２」の場合の光強度分布パ
ターンを得ることができるし、反時計回りの方向に９０
°回転させれば、１６進コードの「８」の場合の光強度
分布パターンが得られる。他の光強度分布パターンの場
合も同様である。
【００４８】また、図９及び図１０において、信号強度
が強いということはすなわち明るいということを、信号
強度が弱いということはすなわち暗いということを各々
示している。
【００４９】図９及び図１０の光強度パターンからわか
るように、ケース１の場合も、ケース２の場合も、１６
進コードの各々はすべて異なるパターンとなっており、
光強度分布パターンがわかれば、それに対応する１６進
コードは一義的に定めることができる。
【００５０】上記光強度分布を各分割受光面ごとに積分
すれば、図６における８分割フォトディテクタ３０の各
分割受光面Ｄ1 〜Ｄ8 からの光検出信号Ｒ1 〜Ｒ8 の値
が計算できる。
【００５１】次に、このようにして計算した光検出信号
Ｒ1 〜Ｒ8 を用いて、式（４）〜（１３）により算出さ
れる各情報信号Ｓ0 〜Ｓ9 から、１６進数のコード０〜
Ｆを読取る方法の一例（ケース１の場合）について、図
１１乃至図１５を用いて説明する。
【００５２】まず、情報信号Ｓ0 を、その信号強度の値
によって３つのグループＧ1 〜Ｇ3 に分類する。すなわ
ち、図１１に示すように、最大信号強度を１００％とし
た場合、Ｓ0 が７０％より大きいものをグループＧ1 に
分類する（ステップ２０１、２０３）。
【００５３】また、Ｓ0 が５７％より小さいものをグル
ープＧ3 に分類する（ステップ２０２、２０５）。そし
て、５７％≦Ｓ0 ≦７０％の場合はグループＧ2 に分類
する（ステップ２０２、２０４）。この場合、Ｓ0 の値
が１００％の場合は情報ピットがなくレーザ光が光ディ
スクの情報記録面で全反射してフォトディテクタに戻っ
てくることを示している。ここにおいて、Ｓ0 がグルー
プＧ1 に含まれる場合はピット片が１個のみ存在する場
合を、Ｓ0 がグループＧ2 に含まれる場合はピット片が
２個存在する場合を、Ｓ0 がグループＧ3 に含まれる場
合はピット片が３個以上存在する場合を、それぞれ示し
ている。
【００５４】次に、グループＧ1 内において、各情報信
号から１６進コードを特定する方法について、図１２を
用いて説明する。この場合は、各情報信号のうちＳ1 、
Ｓ3 、Ｓ5 、Ｓ7 を用いる。まず、信号Ｓ1 の値が５％
より大きいか否かにより判別を行い（ステップ２１
１）、Ｓ1 ＞５％の場合は１６進コード「１」と判定す
る（ステップ２１２）。次に、信号Ｓ1 の値がＳ1 ≦５
％のもののうち、信号Ｓ3 の値が５％より大きいか否か
により判別を行い（ステップ２１３）、Ｓ3 ＞５％の場
合は１６進コード「２」と判定する（ステップ２１
４）。次に、信号Ｓ3 の値がＳ3 ≦５％のもののうち、
信号Ｓ5 の値が５％より大きいか否かにより判別を行い
（ステップ２１５）、Ｓ5 ＞５％の場合は１６進コード
「４」と判定する（ステップ２１６）。次いで、信号Ｓ
5 の値がＳ5 ≦５％のもののうち、信号Ｓ 7 の値が５％
より大きいか否かにより判別を行い（ステップ２１
７）、Ｓ7 ＞５％の場合は１６進コード「８」と判定し
（ステップ２１８）、Ｓ7 ≦５％の場合は１６進コード
「０」と判定する（ステップ２１９）。
【００５５】次にグループＧ2 内において、各情報信号
から１６進コードを特定する方法について、図１３を用
いて説明する。この場合は、各情報信号のうちＳ2 、Ｓ
4 、Ｓ6 、Ｓ8 、Ｓ9 を用いる。まず、信号Ｓ2 の値が
５％より大きいか否かにより判別を行い（ステップ２２
１）、Ｓ2 ＞５％の場合は１６進コード「３」と判定す
る（ステップ２２２）。次に、信号Ｓ2 の値がＳ2 ≦５
％のもののうち、信号Ｓ4 の値が５％より大きいか否か
により判別を行い（ステップ２２３）、Ｓ4 ＞５％の場
合は１６進コード「６」と判定する（ステップ２２
４）。次に、信号Ｓ 4 の値がＳ4 ≦５％のもののうち、
信号Ｓ6 の値が５％より大きいか否かにより判別を行い
（ステップ２２５）、Ｓ6 ＞５％の場合は１６進コード
「Ｃ」と判定する（ステップ２２６）。次いで、信号Ｓ
6 の値がＳ6 ≦５％のもののうち、信号Ｓ8 の値が５％
より大きいか否かにより判別を行い（ステップ２２
７）、Ｓ8 ＞５％の場合は１６進コード「９」と判定す
る（ステップ２２８）。Ｓ8 ≦５％の場合は信号Ｓ9 の
値が正の値か否かにより判別を行い（ステップ２２
９）、Ｓ 9 ＞０の場合は１６進コード「５」と判定し
（ステップ２３０）、Ｓ9 ≦０の場合は１６進コード
「Ａ」と判定する（ステップ２３１）。
【００５６】次にグループＧ3 内において、各情報信号
から１６進コードを特定する方法について、図１４を用
いて説明する。この場合は、各情報信号のうちＳ1 、Ｓ
3 、Ｓ5 、Ｓ7 を用いる。まず、信号Ｓ1 の値が５％よ
り大きいか否かにより判別を行い（ステップ２４１）、
Ｓ1 ＞５％の場合は１６進コード「Ｂ」と判定する（ス
テップ２４２）。次に、信号Ｓ1 の値がＳ1 ≦５％のも
ののうち、信号Ｓ3 の値が５％より大きいか否かにより
判別を行い（ステップ２４３）、Ｓ3 ＞５％の場合は１
６進コード「７」と判定する（ステップ２４４）。次
に、信号Ｓ3 の値がＳ3 ≦５％のもののうち、信号Ｓ5
の値が５％より大きいか否かにより判別を行い（ステッ
プ２４５）、Ｓ5 ＞５％の場合は１６進コード「Ｅ」と
判定する（ステップ２４６）。次いで、信号Ｓ5 の値が
Ｓ5 ≦５％のもののうち、信号Ｓ7 の値が５％より大き
いか否かにより判別を行い（ステップ２４７）、Ｓ7 ＞
５％の場合は１６進コード「Ｄ」と判定し（ステップ２
４８）、Ｓ7 ≦５％の場合は１６進コード「Ｆ」と判定
する（ステップ２４９）。
【００５７】図１５は、上記の情報読取方法によるケー
ス１の場合の計算シミュレーションの結果を示してい
る、図１５（Ｂ）において、太字で表された値は、この
値によって各１６進コードが判定されたことを示してい
る。
【００５８】以上説明した信号読取方法は一例であり、
他の計算方法又はパターン認識方法等によっても１６進
コードの特定は可能である。図９及び図１０に示すよう
に、１６進コードの各々に対する光強度分布パターンは
すべて異なっているから、このパターンを認識できさえ
すれば、１６進コードのうちの一つを必ず特定できるか
らである。
【００５９】第３実施例 次に、図１６に、本発明をコンパクトディスクについて
開示した第３実施例のピットパターンの構成を示す。そ
の他の条件については第１実施例と同様である。図１６
に示すように、本発明の情報ピットを構成するピット片
は、菱形のみならず円形であってもよい。このことは計
算シミュレーションによって確認された。図１６におい
ては、各ピット片である円の直径をφ＝０．３３５（μ
ｍ）、情報ユニットＵ1 のユニット長はＬ1 ＝０．７９
（μｍ）としている。
【００６０】すなわち、一般的には、図１７（Ａ）に示
すように、各ピット片Ｆ1 〜Ｆ4 は、ディスク円周方向
の直線Ｃ−Ｃ、ディスク半径方向の直線Ｑ−Ｑのうちの
いずれかを対称軸としてほぼ線対称となっていればよ
く、個々のピット片どうしも相互にほぼ等しい形状であ
ればよい。また、図１７（Ｂ）に示すように各ピット片
Ｆi の図形上の一点Ｊが、情報ユニットＵ2 の中央点で
あるユニット中心Ｏとほぼ接していれば十分である。
【００６１】次に、本発明の情報ピットを用いた光ディ
スクにより情報を記録再生する場合に考慮すべき他の点
について説明する。まず、光ピックアップのトラッキン
グサーボ制御を考えた場合、図８においてｖ′軸をディ
スク円周方向とすると、ｖ′軸をはさんだ両側の２つの
領域における所定のトラック長さ内でのピット片の総数
を各々ほぼ等しくしておかないと、トラック中心線上に
レーザビームが乗っていてもトラック外れをおこすおそ
れがある。したがって、トラッキングサーボ制御を安定
化するため、ｖ′軸の両側での所定のトラック長さ内で
のピット片、特にＢＬ1 、ＢＬ3 の位置のピット片の総
数をほぼ等しくしておく必要がある。また、全体のピッ
ト片総数（ＢＬ1 ＋ＢＬ2 ＋ＢＬ3 ＋ＢＬ4 ）について
も、所定のトラック長さごとに一定化しておく必要があ
る。
【００６２】また、原理的には、ピットのパターンを認
識するためには、トラッキング、時間軸の「ずれ」の量
はピット片の径（図３における２ａ、又は図１６におけ
るφ）の半分以上ずれることは許されない。ＣＤ方式の
信号読み取りの場合には、時間軸方向がジッターとなる
が、トラッキング方向は時間軸方向ほど大きく効いてこ
ない。しかしながら、本発明の方式ようにパターン認識
を行おうとする場合には、両方向とも同じ精度で位置合
せを行う必要がある。時間軸方向のサーボとしては、例
えばサンプルサーボ方式等が考えられる。
【００６３】表１は、ＸＹの各方向に最大０．０２μｍ
ずれたときの信号値の例を示している。以上のようにし
て情報ピットを構成すれば、１つの情報ユニットあたり
４ビット（１６通り）の情報が記録できることになり、
これを光ディスクに応用した場合の記録密度ＲＤは、
【００６４】
【数９】 となる。従って、現行のＣＤの光ピックアップ条件（λ
＝０．７８０μｍ、ＮＡ＝０．４５）では ＲＤ＝２．７×１０6 （ｂｉｔｓ／ｍｍ2 ） となり、現行のレーザビデオディスク（ＬＶＤ）の光ピ
ックアップの条件（λ＝０．７８０μｍ、ＮＡ＝０．５
０）では ＲＤ＝３．３×１０6 （ｂｉｔｓ／ｍｍ2 ） となり、現行よりさらに短波長、高ＮＡの条件（λ＝
０．６７０μｍ、ＮＡ＝０．６）では ＲＤ＝６．４×１０6 （ｂｉｔｓ／ｍｍ2 ） となる。すなわち、最大で現行ＣＤの約６〜７倍の記録
密度を得ることができる。
【００６５】上記のことから、本発明のピット形状を有
する情報ピットを形成したディスクを生産するためのマ
スタリング（マスタディスクの製作）方法としては、図
１８に示すように、フォトレジスト膜ＰＲを塗布したガ
ラス原盤上に４つの半導体レーザ６１〜６４を有する光
ヘッド６０により矢印ＡＷ方向に移動するレーザビーム
ＬＢを照射して感光させ、レーザ出力の強弱によって感
光部１Ａの深度を調節することにより、４つのピット片
による情報ピット１Ａを形成する方法が考えられる。こ
の場合は、前述したように４つのピット片の形状は完全
に等しくなくてもピット信号の読取り上は問題はない。
【００６６】この情報ピット１Ａの場合のユニット長、
ピット幅、ピット長の関係は第三実施例の場合と同様で
あり、記録密度も同様となる。なお、本発明は上記実施
例に限定されるものではなく、式（１５）を満足すれば
いかなるレーザ光波長、開口数、基板屈折率、情報ピッ
ト寸法形状であってもかまわない。
【００６７】また、上記実施例では、光ディスクとして
コンパクトディスクの例について説明したが、これはピ
ット形式をとるものであれば、どのような光ディスクで
あってもよく、ＬＶＤ等であってもかまわない。
【００６８】さらに、情報ピットは入射するレーザ光に
対し凸形を呈してもよいし、凹形を呈していてもよい。
【００６９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
現行のレーザ光波長及びレンズ開口数の各条件下であっ
ても、トラックピッチの値を現行よりもさらに減少する
ことができる。また、将来、波長λあるいは開口数ＮＡ
が変わり、レーザビーム直径ｗをさらに小さくすること
ができた場合、そのレーザビーム直径ｗが小さくなった
割合だけ、トラックピッチをさらに小さくすることがで
き、さらに一層の高密度化をはかることができる、とい
う利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の全体構成を示す図であ
る。
【図２】本発明の第１実施例の具体的な構成を示す図
（１）である。
【図３】本発明の第１実施例の具体的な構成を示す図
（２）である。
【図４】本発明の第１実施例におけるピットパターンを
示す図である。
【図５】本発明の第２実施例の構成を示す図である。
【図６】本発明の第２実施例における光検出器及び演算
回路の詳細構成を示す図である。
【図７】本発明における計算シミュレーションの条件を
示す図（１）である。
【図８】本発明における計算シミュレーションの条件を
示す図（２）である。
【図９】本発明における計算シミュレーションの結果を
示す光強度分布パターン図（１）である。
【図１０】本発明における計算シミュレーションの結果
を示す光強度分布パターン図（２）図である。
【図１１】本発明における記録情報読取方法を示すフロ
ーチャート図（１）である。
【図１２】本発明における記録情報読取方法を示すフロ
ーチャート図（２）である。
【図１３】本発明における記録情報読取方法を示すフロ
ーチャート図（３）である。
【図１４】本発明における記録情報読取方法を示すフロ
ーチャート図（４）である。
【図１５】本発明における計算シミュレーションの結果
を示す図（３）である。
【図１６】本発明の第３実施例におけるピットパターン
を示す図である。
【図１７】本発明における情報ピットの原理を説明する
図である。
【図１８】本発明による光ディスクのマスタリング方法
の一例を示す図である。
【図１９】従来の光ディスクの構成を示す図である。
【図２０】従来の光ディスクのトラックピッチを示す図
である。
【図２１】従来の光ディスクにおいて単にトラックピッ
チを１／２とした場合を示す図である。
【図２２】従来の光ディスクにおける対物レンズとレー
ザスポットの関係を示す図である。
【符号の説明】
１、１Ａ、１Ｂ…情報ピット ２…コンパクトディスク ３…基板 ４…保護層 ５…反射膜 １１…光ピックアップ １２…信号処理部 １３…ピックアップ制御部 １４…システムコントローラ １５…入力・表示部 １６…記憶部 ２１…半導体レーザ ２２…コリメータレンズ ２３…ビームスプリッタ ２４…１／４波長板 ２５…対物レンズ ２６…トラッキングアクチュエータ ２７…フォーカシングアクチュエータ ２８…集光レンズ ２９…プリズムミラー ３０…４分割フォトディテクタ ３１…２分割フォトディテクタ ３２…演算回路 ３３…減算器 ３４…ディジタル信号処理回路 ３５…Ｄ／Ａコンバータ ３６Ｌ、３６Ｒ…出力端子 ３７…トラッキング駆動回路 ３８…フィーカシング駆動回路 ３９…レーザ出力制御回路 ３９Ｄ…半導体レーザ駆動回路 ４０〜４９…情報信号演算部 ５０…フォーカスエラー信号演算部 ６０…光ヘッド ６１〜６４…半導体レーザ ９１、９０Ａ…情報ピット ９２…光ディスク ９３…基板 ９４…保護層 ９５…情報記録面 １００…コンパクトディスクプレーヤ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G11B 7/00 - 7/013 G11B 7/24 561 G11B 7/24 563

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 所定の開口数の条件で所定の波長の照射
    レーザ光を用い当該照射レーザ光の回折反射作用を利用
    して読取られ、かつ再生されるべき記録情報が記録され
    た情報記録面を有する光ディスクであって、当該情報記
    録面上において前記光ディスクの円周に沿う方向である
    ディスク円周方向へ向かうとともに相互に隣接する２つ
    のトラックが所定のトラックピッチを有する渦巻状のト
    ラック上に、前記ディスク円周方向に所定のユニット長
    さを有するとともに前記ディスク円周方向と直角をなす
    方向であるディスク半径方向にも前記所定のユニット長
    さを有する正方形状の情報ユニットが前記ディスク円周
    方向に複数個設けられ、前記記録情報が当該複数の情報
    ユニットの個々の情報ユニットの領域内に形成された情
    報ピットの形状に情報変換されて記録される光ディスク
    において、 前記情報ピットは、互いにほぼ等しい４個のピット片の
    有無の組合せによる１６通りの種類の形状を有し、当該
    各々のピット片は、前記正方形状の情報ユニットの中央
    点であるユニット中心点を通る前記ディスク円周方向へ
    の直線又は当該ユニット中心点を通る前記ディスク半径
    方向への直線のうちのいずれかを対称軸としてほぼ線対
    称となる平面図形形状を有するとともに所定のピット光
    学的高さを有し、かつ、前記各々のピット片のなす平面
    図形に共通する１つの点は前記ユニット中心点にほぼ接
    することを特徴とする光ディスク。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の光ディスクから前記記録
    情報を再生する光ディスク再生装置であって、 前記所定の開口数の条件で前記所定の波長の照射レーザ
    光を前記光ディスクの情報記録面に照射する光照射手段
    と、 ８分割された受光面を有し、前記ディスク円周方向と平
    行な線を分割線の一つとし、当該受光面に入射した光を
    電気信号に変換し光検出信号を出力する光検出手段と、 前記照射レーザ光が前記のトラックの中心線上に照射さ
    れた場合には、前記情報ピットにより回折及び反射され
    て戻ってきた反射レーザ光が前記受光面の中央部に入射
    するような光路を有する光学系と、 前記８分割受光面の個々の受光面からの光検出信号に基
    づき、前記１６通りの情報ピット形状に対応する情報信
    号を演算して出力する演算手段と、 当該情報信号の値に応じて、前記情報ピット形状を特定
    し、前記記録情報を前記情報変換とは逆の情報変換を行
    うことにより再生する情報再生手段と、 を備えたことを特徴とする光ディスク再生装置。
  3. 【請求項３】 所定の開口数の条件で所定の波長の照射
    レーザ光を用い当該照射レーザ光の回折反射作用を利用
    して読取られ、かつ再生されるべき記録情報が記録され
    るべき情報記録面を有する光ディスクに前記記録情報を
    記録する場合には、当該情報記録面上において、前記光
    ディスクの円周に沿う方向であるディスク円周方向へ向
    かうとともに相互に隣接する２つのトラックが所定のト
    ラックピッチを有する渦巻状のトラック上に、前記ディ
    スク円周方向に所定のユニット長さを有するとともに前
    記ディスク円周方向と直角をなす方向であるディスク半
    径方向にも前記所定のユニット長さを有する正方形状の
    情報ユニットを前記ディスク円周方向に複数個設け、前
    記記録情報を当該複数の情報ユニットの個々の情報ユニ
    ットの領域内に形成された情報ピットの形状に情報変換
    して記録する場合に、前記情報ピットに、互いにほぼ等
    しい４個のピット片の有無の組合せによる１６通りの種
    類の形状を与え、当該各々のピット片を、前記正方形状
    の情報ユニットの中央点であるユニット中心点を通る前
    記ディスク円周方向への直線又は当該ユニット中心点を
    通る前記ディスク半径方向への直線のうちのいずれかを
    対称軸としてほぼ線対称となる平面図形形状を有すると
    ともに所定のピット光学的高さを有し、かつ、前記各々
    のピット片のなす平面図形に共通する１つの点は前記ユ
    ニット中心点にほぼ接するように構成して情報記録を行
    い、 光ディスクから前記記録情報を再生する場合には、前記
    所定の開口数の条件で前記所定の波長の照射レーザ光を
    前記光ディスクの情報記録面に照射し、 前記照射レーザ光が前記のトラックの中心線上に照射さ
    れた場合に、前記情報ピットにより回折及び反射されて
    戻ってきた反射レーザ光が、８分割された受光面を有
    し、前記ディスク円周方向と平行な線を分割線の一つと
    し、当該受光面に入射した光を電気信号に変換して光検
    出信号を出力する光検出手段の受光面の中央部に入射す
    るように光学系の光路を構成し、 前記８分割受光面の個々の受光面からの光検出信号に基
    づき、前記１６通りの情報ピット形状に対応する情報信
    号を演算して出力し、 当該情報信号の値に応じて、前記情報ピット形状を特定
    し、前記記録情報を前記情報変換とは逆の情報変換を行
    うことにより情報再生を行うことを特徴とする光ディス
    クの記録再生方法。
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