JP3658858B2 - コンパチブル記録及び／又は再生装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異なる記憶密度の光学情報担体上の情報を再生し及び／又は記録するためのコンパチブル記録及び／又は再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
将来的に、常に、大記憶容量でかつ高速のデータレートが、コンピュータに、そしてマルチメディア分野だけでなく大衆消費電子製品の装置に要求される。光学メモリの場合、情報記憶場所（ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｅｍｏｒｙ ｌｏｃａｔｉｏｎｓ）と情報層を走査する光スポットとを小さくすることによって、大記憶容量を達成できる。このためには、例えば短い波長を有する光又は大きな開口数を有する対物レンズを用いることが必要となる。しかしながら、任意の短い波長を有するレーザダイオードが得られないため、これら二つの方法を組み合わせることもできる。これにより、望ましくない漏話を発生させることなく、一方では、ＣＤの場合にピットと称される情報担体上の情報記憶場所を短くでき、他方では、隣り合うトラックとの距離を短くできる。更に、例えば読み出し専用システム、再書き込み可能ディスクシステム、相変化ディスク、光磁気ディスク又は今だ予想されていない光学情報担体のような光学情報担体は、情報記憶の方法が互いに異なっており、これらの方法はまた、一般に異なる記憶密度を認める。しかしながら、比較的大記憶容量の情報担体から読み出すシステムによって、いわゆる大きなピット及び大きなトラックピッチである低密度のディスクを読み又はその上に情報を書くことは、直接的には不可能である。
【０００３】
一方では、データを表しているピット即ち情報記憶場所は、走査する光スポットと比較して大きすぎ、その結果、反射光の強度変調が、ピットの前と後のエッジでのみ発生する。そして他方では、トラック誘導に一般的に用いられるいわゆる３ビームトラック追従方法を使用する場合に、異なるトラックピッチのためにトラック誘導用の副又は補助ビームの変更調整が必要である。
【０００４】
従って、本発明の目的は、異なる記憶密度の情報担体であっても、用いられるレーザの波長又は対物レンズの開口数を変更すること無しに、情報記憶場所のサイズ即ちピットサイズと光スポットのサイズとの間で満足されるべき機能的関係にも無関係に、異なる光学情報担体に対してコンパチブルである即ち使用できる記録及び／又は再生装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的は、特許請求の範囲に記載された構成によって達成される。効果的な発展は、これらの従属請求項に記載されている。
【０００６】
特に、情報担体上に格納できる情報量を増やすためには、高記憶密度の情報担体即ち小さい寸法のメモリ構造にすることになる。既に述べたように、ＣＤ及びＭＯＤと同等の高記憶密度の光学情報担体を実現し、できる限りの記録及び再生装置に対応させる手段は、公知である。このような事情において、本発明は、特に、個々の記録及び／又は再生装置が互換性がないとされているにもかかわらず、大記憶容量の情報担体用の装置であっても、既存の情報担体を動作させることができる解決法を開示しようとするものである。使用されるレーザの波長又は対物レンズの開口数を変更すべき要求をすることなしに、現行の規格に対応する記憶密度の情報担体と、高記憶密度の情報担体との両方を、ただ一つの装置において使用可能とする方法及び装置が記載されている。
【０００７】
異なる情報トラック幅即ち異なるトラックピッチを有する光学情報担体に対しても、３ビームトラック追従方法によるトラック誘導を保証するために、ただ一つの光学システム即ち同じ光学システムを用いることが、本発明の態様である。そして、光スポットのサイズと情報記憶場所即ちピットサイズとの間での整合を行わないにもかかわらず、低記憶密度で格納された情報を再生可能とすることも、本発明の更なる態様である。
【０００８】
これは、１つの光学システムを用いることによって作られたコンパチブル記録及び／又は再生装置によって達成され、その光学システムは、波長及び光スポットのサイズに関して最高記憶密度に整合し、加えて、レーザビームから３ビームを形成するための格子は、少なくとも追加の補助ビーム検出器、適切な場合第２格子又は更なる格子を、走査ユニットのビームパス中に有する。第２格子は、基板上に第１格子を有し、異なるトラック幅に役立つ補助ビームを作るために、互いにある角度をなす格子構造となっている。この付加的な格子又は更なる付加的な格子は、互いにそれぞれのトラック幅に整合する距離にある付加的な補助ビームを発生するために用いられる。この付加的な格子又はそれ以外の更なる格子は、ビームパス内に連続的におかれており、異なるトラックピッチ即ち異なるトラック幅の情報担体に対する補助ビームの多重が、情報担体上に恒久的に向けられている。２つのシステムに対して２つの更に付加的な検出器を連結したトラック追従が、大きなトラックピッチに付加的な格子を調整することにより、一つのスキャナを用いて達成されている。それにより、対応する検出器の信号は、トラック誘導信号即ちトラックエラー信号として評価される。
【０００９】
光スポットのサイズと情報記憶場所のサイズ即ちピットサイズとの間の整合を行わないにもかかわらず、低記憶密度で格納された情報の再生を可能とするために、検出器は、公知の方法で高密度で記録されたデータ信号を検出するために用いられる。情報を表す信号は、以下データと称される。低密度の情報担体上で実際の情報に対応するデータ信号を発生するために、低密度で記録されたデータ信号を提供するべく、データ信号は、信号の立ち上がりを評価する手段を介して誘導される。比較的小さいスポットによって低密度の情報担体を走査している間、検出器によって得られた信号は最初に誤る。この誤りは、例えば、光スポットのサイズ及びピットサイズの不適切な整合のために、走査するまでに用いられる破壊干渉の原理が、有効でないためである。ＣＤの場合、この検出された信号の誤りを、フリップフロップを使って効果的に訂正できる。データ信号は、再生装置の再生で発生するであろうデータ信号に対応し、且つ情報担体の記憶密度に対応して提供される。トラック誘導用のいわゆる３ビーム原理を用いるサンプリング装置に対して、ビームパス中に、２つの付加的なビームをディスク上に結像できる一つの手段を備える。この場合、これら付加的なビームは、低い情報記憶密度の情報担体の広いトラックに整合する相対的な距離にある。また、これらビームは、対応するトラックエラー信号が公知の方法で得られることによって検出器に割り当てられる。この結果、異なる情報記憶密度の情報担体を再生装置で再生できる。記録及び／又は再生装置のビームパスの描く通り内で作用するために、異なる波長の光を提供するレーザ又は変更される開口数を有する対物レンズのどちらも使用しない。そして、一つの装置にただ一つの光学システムを用いて、異なる記憶密度と、またもし適当ならば異なる記憶タイプの情報担体を動作させることは、今だ可能ではない。従って、異なる記憶密度と、もし適当ならば異なる記憶タイプの情報担体を動作させるために、適切なコンパチブル記録及び／又は再生装置を作ることが効果的に可能である。
【００１０】
情報担体の記憶密度が統合多重（ｉｎｔｅｇｒａｌ ｍｕｌｔｉｐｌｅ）によって異なるとき行われる特別な場合についても、述べられるかもしれない。この特別な場合、ただ一つの格子で既に発生した高い次数の補助ビームを、トラック誘導用に用いることができるため、光学システムのビームパス中に付加的な格子を提供する必要はない。
【００１１】
それゆえ、例えば、ただ一つの光学システムを有する一つの装置において、高記憶密度を有するビデオディスクを動作させると共に、低記憶密度を有するオーディオディスクを動作させることも可能にする、装置の効果的な方法を理解することが可能になる。
【００１２】
しかしながら、本発明の使用は、同じ記憶タイプでかつ異なる情報記憶密度を有する情報担体に限定されず、異なる又は同一の情報記憶密度を有する異なる記憶タイプの情報担体に対してもまた可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１ａ及び図１ｂの概略図は、異なる記憶密度を有する情報担体ＩＴ１及びＩＴ２のトラック及びスポットが表されている。これらは、情報担体ＩＴ１及びＩＴ２の異なる記憶密度即ちトラック幅にもかかわらず、唯一の光学システムを用いる３ビームトラック追従方法によるトラック誘導を可能としている。図１ｂの第２情報担体ＩＴ２と比較して、図１ａに表される第１情報担体ＩＴ１は、小さいピットサイズ即ち記憶場所のサイズと小さいトラックピッチとに起因して、高記憶密度を有する。第１情報担体ＩＴ１は、例えばビデオディスクであってもよいし、第２記録担体ＩＴ２は、例えばオーディオディスクであってもよい。情報は、ピットと称される連続する凹部のスパイラル状のトラックとして、オーディオディスク又はＣＤ若しくはコンパクトディスク上にデジタル形式で記録されている。現行のＣＤ規格の光学情報担体のトラックピッチは１．６μｍであり、ピットは幅０．６μｍ及び深さ０．１２μｍを有し、一つのピットの長さ又は２つのピット間の距離は、０．９μｍ〜３．３μｍの範囲で変化する（フィリップス テクニカルレビュー、４０、１９８２、Ｎｏ．６、１５６頁を参照）。これらの規格値は、ミニディスクにも適用される。ミニディスクの大記憶容量は、情報担体の高記憶密度によって達成されるものではなく、記録前の情報を圧縮することによって達成される。小さい寸法であってかつ小さいトラックピッチを有するピットを光学的に走査し及び／又は記録するために、小さいサイズの光スポットでレーザビームをディスク上にフォーカスすることが必要となる。この場合、光スポットのサイズは、対物レンズの開口数及びレーザ光の波長の両方によって決められる。従って、小さい光スポットの直径即ち小さいサイズの光スポットは、短い波長の光源を用いて達成できる。現在用いられている半導体レーザは、７８０ｎｍの波長を有している。しかしながら、わずか３０ｎｍの波長の光を提供する半導体レーザは、既に公知である。第２高調波発生クリスタルと称される光周波数２逓倍器によれば、量的な飛躍（ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ｌｅａｐ）が期待される。これらは、照射波長を半分にできる。これによって生じるパワー損失は、レーザパワーを高くすることによって補償できる。短い波長及び増加された開口数を組み合わせることは、効果的である。しかしながら、それにより、前記システムは、ディスクの傾きに関してクリティカルとなり、更に光学結像エラーが発生するために、開口数も自由に増やすことができない。それにもかかわらず、光スポットの直径を小さく作るために大きい開口数を用いることができるように、情報担体の基板の厚さが減らされる。例えばデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）又は予想される超高密度ディスク（ＳＤ）に提供される。公知のＣＤには０．４５の開口数が用いられており、ディスクの傾きに対するシステムの許容できる感度と関連して、ＤＶＤには０．６の開口数が可能となる。
【００１４】
しかしながら、小さい光スポット即ち短い波長の光源を、光学情報担体を走査するために使用すると、現行のＣＤ規格の情報担体では、このような装置を用いて再生できないことになる。この理由は、走査に用いられる破壊干渉（ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）の原理に基づく。破壊干渉の原理は、均一に反射する層内の凹部によって単に形成されたピットの光学的走査が、走査光スポットをフォーカスすることによって達成されることからなる。このような方法は、ピットの外部で反射された光成分が凹部から反射された光成分とほぼ同じであり、光成分が破壊干渉によって互いに打ち消し合い、その結果、光度の減衰が走査信号として評価できる。ピットサイズ即ち記憶構造のサイズと光スポットのサイズとの間には、満足されるべき機能的関係が存在し、別の理由から、相変化型又はその他の光学情報担体の場合にも満足されるべき機能的関係が存在している。これは、ＭＯＤと称される光磁気情報担体にも部分的に適用し、情報の記憶又は情報の再生が、本質的に光の磁性方向の回転に基づいている。磁気領域の大きさと光スポットのサイズとの間の比率は、ピットに適用する精度で監視する必要はないけれども、特に、狭められたトラックピッチを有する情報担体に関して、異なる記憶密度の情報担体の場合に、ある程度の機能的関係を考慮する必要もある。
【００１５】
トラック誘導に適切な補助ビームＥ及びＦは、図１ａに示すように提供されるべきである。このような方法は、補助ビームＥ及びＦによって形成された光スポットが、ピットのエッジ上の中心に位置され、その結果、これら中心点は、ピットの中心線（表されていない）に対して、ピットの幅のおよそ半分の距離に位置する。主ビーム即ち主光スポットＭに関係して、補助ビームＥ及びＦはそれぞれ、先行又は後行する形で提供される。この配置は、格子を用いてレーザビームを主ビームＭと補助ビームＥ及びＦとにスプリットすることによって得られる。ピットのエッジを中心点とする、補助ビームＥ及びＦで形成された光スポットの配置は、トラック誘導即ちトラックエラー信号を提供するために要求される。ピットエッジを中心点とする補助ビームＥ及びＦからなる光スポットの一列配置は、検出信号をできるだけ大きくするためのものである。このような調整の場合、情報担体から反射される光は、ピットによって最大の影響を受ける。これは、既にアドレスしていて、かつトラック誘導と同様に用いられる、破壊干渉の現象を使用することに起因する。トラック誘導エラー信号を発生するために、主光スポットＭに先行する補助ビームの信号は、後行する補助ビームで検出された信号と比較される。このためにフィルタが用いられるが、図２に表わされていない。高記憶密度の情報担体ＩＴ１用に用意された図１ａの３ビームシステムが、情報担体ＩＴ２及び図１ｂに従って比較的低い記憶密度の記録担体を読み出すためにも用いられるならば、補助ビームＧ及びＨも同様に、ピットのエッジに位置合わせされるべきである。これら補助ビームＧ及びＨは、同様に、ピットの中心線（表されていない）からピット幅の半分に相当する距離に位置している。この距離は、図１ａに表わされた距離と比較して長くなっている。補助ビームＥ及びＦは、図１ａに類似した形で図１ｂにおいても同様に表わされている。図１ｂの補助ビームＥ及びＦが、ピットエッジを中心点に発生していないため、それらから発生する検出信号は、補助ビームＧ及びＨによって検出された信号よりも実質上小さくなる。補助ビームＥ及びＦとＧ及びＨとは、主ビームＭの中心点を介して伸長し、かつ角度βをなす補助線と共に図１ｂに示されている。異なる記憶密度の情報担体ＩＴ１及びＩＴ２に関して、トラック誘導に要求される補助ビームＥ、Ｆ、Ｇ及びＨは、図４に表わされている光学システムによって生成される。図４の光学システムは、レーザビームを出力するレーザダイオードＬＤ、ビームスプリッタへのビームパス内に配列された２つの格子Ｇ１及びＧ２、ビームスプリッタＳＴ、対物レンズＯＬ、情報担体ＩＴ及び検出器Ｐを備えている。図２において、検出器は、５つの検出器を有し、検出器ＰＥ−ＰＦ及びＰＨ−ＰＧは、補助ビームＥ〜Ｈを検出するために提供されている。これらの検出器は、主ビームＭ用でありかつ四分割検出器ＡＢＣＤとして構成されている検出器ＰＭを含む。この中央検出器は、情報信号及びフォーカスエラー信号ＦＥの両方を提供する。検出器ＰＥ及びＰＦとＰＧ及びＰＨとは、トラックエラー信号ＴＥ１及びＴＥ２をそれぞれ形成するために、差動増幅器ＤＶ１及びＤＶ２にそれぞれ接続されている。それぞれの情報担体ＩＴ１及びＩＴ２において、それぞれの差動増幅器ＤＶ１及びＤＶ２によって提供されるトラックエラー信号ＴＥ１及びＴＥ２を使用する。補助ビームＥ〜Ｈを発生するための図４は、図５のように相対的に角度βの関係にある格子線の２つの格子Ｇ１及びＧ２によって提供される。図５において、格子Ｇ１及びＧ２は、基板上に配列することもでき、又は別個の格子Ｇ１及びＧ２として提供することもできる。
【００１６】
情報担体ＩＴ１及びＩＴ２が、これらの記憶密度即ちピット幅に関して統合多重により互いに異なるならば、第２格子Ｇ２を必要としないということが言える。これは、一つの格子Ｇ１が、補助ビームＧ及びＦに加えて統合多重に対応する高い次数の補助ビームを発生するに十分であるからである。再生装置においてこのような情報担体ＩＴ１及びＩＴ２を動作可能とさせるために、付加的な光検出器ＰＧ及びＰＨだけは備えなければならない。
【００１７】
二つの異なる情報担体ＩＴ１及びＩＴ２に関する前述に加えて、本発明の原理は、対応する数の格子及び検出器を、複数の異なる情報担体ＩＴ１．．．ＩＴｎに相応して適用すべきである。
【００１８】
トラック誘導の問題に加えて、情報の再生は、異なる記憶密度の情報担体における更なる問題を生じている。図３ａ及び図３ｂは、信号特性Ｓ１及びＳ２で説明しており、異なるピット幅が与えられた場合、異なる信号特性Ｓ１及びＳ２は、スポットＳＰ１を用いて情報即ちデータ信号として検出される。信号特性Ｓ１及びＳ２は、セクタＡＢＣＤからなる光検出器ＰＭの集合信号を表している。図３ｂの例として、情報担体ＩＴ２用装置で用いられるようなサイズを有するスポットＳＰ２が表されている。それにもかかわらず、初めに誤った信号特性Ｓ２から実際の情報信号を得るために、小さい径の光スポットが走査に用いられるけれども、信号特性Ｓ２の立ち上がりを評価する手段が提供されている。この手段は、フリップフロップによって形成されるのが好ましい。図６は、適切な回路構成を表しており、四分割Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの集合信号を提供する加算増幅器Ｓの出力において、情報担体のデータ信号ＤＳＩＴ１は直接的に得られ、情報担体のデータ信号ＤＳＩＴ２はフリップフロップＦＦを介して得られる。信号特性Ｓ２の立ち上がり及びその後の立ち下がりのエッジは、フリップフロップＦＦによって検出される。信号自体が、８−１４変調を有するために、データ信号を直接的に再構成できる。この理由は、８−１４変調が対称符号であるという事実による。これにより、信号の正負は重要でない。他のタイプの変調においては、信号特性Ｓ２のＳカーブの立ち上がりは、元のデータ信号を正確に再構成するために直接評価されなければならない。
【図面の簡単な説明】
【図１ａ】 高記憶密度を有する情報担体用のトラック及びスポットの概略図である。
【図１ｂ】 低記憶密度を有する情報担体用のトラック及びスポットの概略図である。
【図２】 検出器配置及びトラック誘導信号の構成の概略図である。
【図３ａ】 高記憶密度を有する情報担体用のデータ信号サンプリングの概略図である。
【図３ｂ】 低記憶密度を有する情報担体用のデータ信号サンプリングの概略図である。
【図４】 データ信号再生及び一つの走査検出器のみを有する異なる情報担体のトラック誘導のための配置の概略図である。
【図５】 格子の配置の概略図である。
【図６】 異なる記憶密度を有する情報担体用のデータ信号の獲得の概略図である。
【図７ａ】 二倍の記憶密度を有する情報担体用のトラックとスポットの概略図である。
【図７ｂ】 半分の記憶密度を有する情報担体用のトラックとスポットの概略図である。
【符号の説明】
Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ 補助ビーム
Ｍ 主ビーム
α、β 角度
ＡＢＣＤ 四分割検出器
ＰＧ、ＰＥ、ＰＦ、ＰＨ 検出器
ＦＥ フォーカスエラー信号
ＤＶ１、ＤＶ２ 差動増幅器
ＴＥ１、ＴＥ２ トラックエラー信号
ＩＴ１、ＩＴ２、ＩＴ 情報担体
ＳＰ１、ＳＰ２ スポット
Ｓ 加算増幅器
Ｓ１、Ｓ２ 信号特性
ＬＤ レーザダイオード
Ｇ１、Ｇ２ 格子
ＳＴ ビームストリップ
Ｐ 検出器
ＯＬ 対物レンズ
ＦＦ フリップフロップ
ＤＳＩＴ１、ＤＳＩＴ２ データ信号

Claims (6)

1. ３ビーム方法に基づくトラック誘導用手段と光学システムとを含んでおり、異なるトラック幅を有する光学情報担体（ＩＴ１、ＩＴ２）に対するコンパチブル記録及び／又は再生装置において、
   最小トラック幅に整合した波長及び開口数を有し、情報即ちデータ信号を提供する主ビーム（Ｍ）と、
   前記主ビーム（Ｍ）に整合し、前記情報即ちデータ信号を形成する検出器（ＰＭ）と、
   異なるトラック幅の光学情報担体（ＩＴ１、ＩＴ２）のそれぞれのトラック幅に整合した複数の補助ビームの対（Ｅ、Ｆ；Ｇ、Ｈ）と、
   前記異なるトラック幅に対応しており、それぞれの情報担体（ＩＴ１、ＩＴ２）のトラック幅に対応するトラックエラー信号を提供する複数の補助ビーム検出器の対（ＰＥ、ＰＦ；ＰＧ、ＰＨ）と、
   前記検出器（ＰＭ）の加算信号を形成し、最小トラック幅を有する情報担体（ＩＴ１）からの情報即ちデータ信号を再構成する手段と、
   前記検出器の加算信号におけるエッジを検出し、前記主ビーム（Ｍ）の光スポットの径に整合した最小トラック幅よりも広いトラック幅を有する情報担体（ＩＴ２）からの情報即ちデータ信号を再構成する補助手段と
   を有することを特徴とするコンパチブル記録及び／又は再生装置。
2. 前記光学システムは、異なる情報担体（ＩＴ１、ＩＴ２）のトラック幅に整合した補助ビームの対（Ｅ−Ｆ；Ｇ−Ｈ）を発生する格子（Ｇ１、Ｇ２）を有し、前記格子の構造は、情報担体（ＩＴ１、ＩＴ２）のトラック幅に応じた角度（β）で互いに回転されることを特徴とする請求項１に記載のコンパチブル記録及び／又は再生装置。
3. 前記情報担体（ＩＴ２）の信号内のエッジを検出する前記補助手段は、フリップフロップであり、最小トラック幅を有する情報担体（ＩＴ１）のトラック幅よりも大きいトラック幅を有する前記情報即ちデータ信号を再構成するための手段として用いられることを特徴とする請求項１に記載のコンパチブル記録及び／又は再生装置。
4. 前記補助ビーム（Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ）は、対応するトラックのビットの境界に位置合わせされることを特徴とする請求項１に記載のコンパチブル記録及び／又は再生装置。
5. 前記補助ビーム（Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ）は、トラック幅に整合された高次のビームであることを特徴とする請求項１に記載のコンパチブル記録及び／又は再生装置。
6. 情報即ちデータ信号の自動符号化により情報担体（ＩＴ２）の情報即ちデータ信号を再構成するために、最小トラック幅を有する情報担体（ＩＴ１）のトラック幅よりも大きいトラック幅を有する情報担体（ＩＴ２）の前記情報即ちデータ信号のＳカーブの傾斜スロープが用いられることを特徴とする請求項１に記載のコンパチブル記録及び／又は再生装置。

Images