JP5167735B2 - 光再生方法、光再生システム - Google Patents

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Description

本発明は光記録媒体にレーザー光を照射して再生する光再生方法、及び光再生システムに関する。
従来、ディジタル動画コンテンツの視聴や、ディジタルデータの記録のために、ＣＤ−ＤＡ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ＋／−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭなどの光記録媒体が広く利用されている。一方、この種の光記録媒体に要求される記録容量は年々増大してきており、その要求に対応する為に、大容量の動画やデータを収録できる、いわゆる次世代型光ディスクの商品化が始まっている。次世代型光ディスクは、記録再生に用いるレーザー光の波長を４０５ｎｍと短くすることで記録容量の増大を図っている。
例えば、次世代型ＤＶＤ規格の一つであるＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（ＢＤ）規格では、対物レンズの開口数を０．８５に設定することで、１つの記録層に対して２５ＧＢもの記録再生を可能にしている。
ところで、動画やデータの容量は今後益々増大することが予想されている。従って、光記録媒体における情報記録層の線記録密度を増大させて、光記録媒体の容量を増大させる方法が検討されている。また、情報記録層を多層化することで、光記録媒体の容量を増大させる方法も検討されている。
I. Ichimura et. al., Appl. Opt, 45, 1974-1803 (2006) K. Mishima et. al., Proc. of SPIE, 6282, 62820I (2006)
情報記録層の線記録密度を増大させるには、記録マークの大きさを小さくしなければならない。しかし、レーザー光の波長をλ、対物レンズの開口数をＮＡとした場合、（λ／ＮＡ）／４以下の記録マークとスペースが変調信号中に連続すると、この記録マークとスペース列の再生信号の振幅が略零になってしまうという、いわゆる再生限界が存在する。
発明者らの検討によると、本出願時には未公知であるが、最小記録マーク又は最小スペースの大きさを１．１×（λ／ＮＡ）／４以下にしてしまうと、この最小記録マークと最小スペースが連続した場合に、再生信号の振幅が極めて小さくなり、イコライザを利用しても実用的な出力が得られないことが明らかとなっている。
この再生限界の問題を解決する技術として、ＰＲＭＬ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）識別技術が知られている。このＰＲＭＬ識別技術は、光再生時に検出された電気的なアナログ信号に基づいて、情報記録層に記録されている２値データを推測するものである。このＰＲＭＬ識別方式では、再生特性に応じたＰＲ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）の参照クラス特性（拘束長）を適宜選択する。この拘束長は、対象となる記録マークを再生するレーザービームスポットが、この記録マークに隣接する記録マークの影響（光学干渉）をどの程度を受けるか、即ち、隣接する記録マーク／スペースの状態に再生信号出力どの程度拘束されるかを考慮して決定される必要がある。
例えば、再生制御系における単位クロックの周期をＴとした際、ビームスポット内に、７Ｔに相当する長さの記録マーク／スペース列が存在する場合を考える。この場合は、ビームスポット中心に位置する記録マーク、スペースの反射光の出力値は、この中心を含んだ７Ｔ相当の記録マーク／スペース列の反射光を受けることになるので、拘束長ｎは少なくとも５以上に設定されることが望ましい。
なお、拘束長５のＰＲＭＬ識別とは、対象となる記録マークの符号ビット「１」を再生する際に、隣接する符号ビットを含めた全５ビットを拘束する（影響を受ける）ことを想定している。この結果、再生応答波形が、例えば「１２２２１」の畳み込み演算結果で表現されることを前提に、等化・復号化していくことになる。
従って一般的に拘束長を大きく設定すれば、再生対象となる記録マークを基準とし、より離れた場所にある記録マークの光学干渉も計算に含めることが可能となる。ビームスポット内に７Ｔに相当する長さの記録マーク／スペース列が存在する例では、拘束長を７に設定することで、実際の出力波形に近い波形に等化することが可能になり、精度の高い復号が可能となる。しかし、拘束長を長くするほど、計算回路規模が指数的に増大するという問題が存在するので、ＭＬ処理の工夫によって復号精度を高めることで、ビームスポット内に７Ｔに相当する長さの記録マーク／スペース列が存在する場合でも、拘束長を５に設定することもできる。
しかしながら、本発明者らの未公知の研究によると、原理的には拘束長が大きいほど精度が高いという思想に基づいて、記録容量の増加に併せて拘束長を増加させる手法は、多層化などによって情報記録層を光記録媒体の光入射面に接近させたりすると、指紋等の異物の存在によってＰＲＭＬ識別処理が効率的に機能せず、再生品質が悪化してしまうことを見出した。
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、光記録媒体の表面に傷が形成されたり、異物が付着した場合にも、安定して再生することができる光再生システム等を提供することを目的としている。
発明者らの鋭意研究によって、上記目的は以下の手段によって達成される。
（１）光入射面から情報記録層までの距離が１００μｍ未満となる光記録媒体に対して、対物レンズを介してレーザー光を照射し、ＰＲＭＬ識別方式によって前記情報記録層の情報を再生する光再生方法であって、前記レーザー光の波長をλ、対物レンズの開口数をＮＡ、記録時の前記光記録媒体の線速をＬＶ、記録時のチャネルビットをｆとした場合に、前記ＰＲＭＬ識別方式の拘束長ｎが、０．５×（λ／ＮＡ）／（ＬＶ／ｆ）−１＜ｎ＜０．５×（λ／ＮＡ）／（ＬＶ／ｆ）＋１を満たす整数に設定され、前記情報記録層に記録されている最短マークの物理長をｄ ｍｉｎ とした際に、ｄ ｍｉｎ ＜１．１×（λ／４）／ＮＡに設定されることを特徴とする光再生方法。
（２）上記（１）において、前記拘束長ｎが、０．５×（λ／ＮＡ）／（ＬＶ／ｆ）＜ｎ＜０．５×（λ／ＮＡ）／（ＬＶ／ｆ）＋１を満たす整数に設定されることを特徴とする光再生方法。
（３）上記（１）又は（２）において、前記レーザー光の波長をλ、前記対物レンズの開口数をＮＡ、記録時の前記光記録媒体の線速をＬＶ、記録時のチャネルビット周波数をｆとした場合に、（λ／ＮＡ）／（ＬＶ／ｆ）＞６ を満たすことを特徴とする光再生方法。
（４）上記（３）において、前記レーザー光の波長をλ、前記対物レンズの開口数をＮＡ、記録時の前記光記録媒体の線速をＬＶ、記録時のチャネルビット周波数をｆとした場合に、（λ／ＮＡ）／（ＬＶ／ｆ）＞７ を満たすことを特徴とする光再生方法。
（５）上記（１）ないし（４）のいずれかにおいて、前記光入射面から前記情報記録層までの距離が８０μｍ以下であることを特徴とする光再生方法。
（６）上記（５）において、前記光入射面から前記情報記録層までの距離が７５μｍ以下であることを特徴とする光再生方法。
（７）上記（１）ないし（６）のいずれかにおいて、前記光記録媒体は、前記情報記録層を複数備えることを特徴とする光再生方法。
（８）光入射面から情報記録層までの距離が１００μｍ未満となる光記録媒体に対して、対物レンズを介してレーザー光を照射し、ＰＲＭＬ識別方式によって前記情報記録層の情報を再生する光再生方法であって、前記レーザー光の波長をλ、対物レンズの開口数をＮＡ、記録時のチャネルビットの長さをＷとした場合に、前記ＰＲＭＬ識別方式の拘束長ｎが、０．５×（λ／ＮＡ）／Ｗ−１＜ｎ＜０．５×（λ／ＮＡ）／Ｗ＋１を満たす整数に設定され、前記情報記録層に記録されている最短マークの物理長をｄ ｍｉｎ とした際に、ｄ ｍｉｎ ＜１．１×（λ／４）／ＮＡに設定されることを特徴とする光再生方法。
（９）光入射面から情報記録層までの距離が１００μｍ未満となる光記録媒体を回転させる回転駆動装置と、レーザー光を発生するレーザー光源と、前記レーザー光を集光して前記光情報記録媒体に照射する対物レンズと、前記レーザー光の反射光を受光して電子信号に変換する光電変換装置と、前記電気信号に基づいてＰＲＭＬ識別方式によって信号を再生するＰＲＭＬ処理装置と、を備え、前記レーザー光の波長をλ、前記対物レンズの開口数をＮＡ、再生時の前記光記録媒体の線速をＬＶ、再生系のクロック周波数をｆとした場合に、前記ＰＲＭＬ処理装置の拘束長ｎが、０．５×（λ／ＮＡ）／（ＬＶ／ｆ）−１＜ｎ＜０．５×（λ／ＮＡ）／（ＬＶ／ｆ）＋１を満たす整数に設定され、前記情報記録層に記録されている最短マークの物理長をｄ ｍｉｎ とした際に、ｄ ｍｉｎ ＜１．１×（λ／４）／ＮＡに設定されていることを特徴とする光再生システム。
本発明によれば、光記録媒体を再生する際に、将来の異物付着を想定してＰＲＭＬ識別方式の拘束長を決定することが可能となり、信号再生特性の品質を安定化し、合理的に記録容量を増大させることができるという優れた効果を奏し得る。
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１には、本発明の実施形態に係る光再生方法を実現する光再生システム１００の構成が示されている。この光再生システム１００は、再生に利用するレーザー光Ｚを発生させるレーザー光源１０２、レーザー光源１０２を制御するレーザーコントローラ１０４、レーザー光Ｚを光記録媒体１に導く光学機構１０６、レーザー光Ｚの反射光を検出する光検出装置１０８、この光検出装置１０８の検出情報を、ＰＲＭＬ識別方式で復号するＰＲＭＬ処理装置１１０、光記録媒体１を回転させるスピンドルモータ１１２、スピンドルモータ１１２を回転制御するスピンドルドライバ１１４、特に図示しないＣＰＵ（中央演算装置）との間で復号後の再生データのやり取りを行う信号処理装置１１６を備える。
レーザー光源１０２は半導体レーザーであり、レーザーコントローラ１０４によって制御されてレーザー光Ｚを発生させる。光学機構１０６は、対物レンズや偏光ビームスプリッタを備え、レーザー光Ｚの焦点を情報記録層に適宜合わせることが可能となっている。なお、偏光ビームスプリッタは、情報記録層の反射光を取り出して光検出装置１０８に導く。光検出装置１０８はフォトディテクタであり、レーザー光Ｚの反射光を受光して電気信号に変換し、再生信号としてＰＲＭＬ処理装置１１０に出力する。ＰＲＭＬ処理装置１１０では、この再生信号を復号化し、復号化された２値の識別信号を信号処理装置１１６に出力する。
更にこの光再生システム１００では、レーザー光Ｚの波長λが４００〜４１０ｎｍに設定されている。また、光学機構１０６における対物レンズ１０６Ａの開口数ＮＡは０．８４〜０．８６に設定されている。詳細に、レーザー光Ｚの波長λは４０５ｎｍ、対物レンズ１０６Ａの開口数ＮＡは０．８５に設定されている。また、この光再生系のクロック周波数ｆは、６６ＭＨｚに設定されており、スピンドルドライバ１１４によって回転制御される光記録媒体１の線速度ＬＶは４．１ｍ／ｓに設定されている。
光記録媒体１の情報再生を開始するには、所定の再生パワーによってレーザー光源１０２からレーザー光Ｚを発生させ、このレーザー光Ｚを光記録媒体１の情報記録層に照射して再生を開始する。レーザー光Ｚは情報記録層で反射されて、光学機構１０６を介して取り出されて光検出装置１０８で実際の再生信号（以下、実信号という）となる。
図２（Ａ）には、本発明の実施形態に係る光記録媒体１が示されている。この光記録媒体１は外形が約１２０ｍｍ、厚みが約１．２ｍｍとなる円盤状の媒体である。図２（Ｂ）に拡大して示されるように、光記録媒体１は、基板１０と、Ｌ０情報記録層２０と、第１スペーサー層３０と、Ｌ１情報記録層２２と、第２スペーサー層３２と、Ｌ２情報記録層２４と、カバー層３６と、ハードコート層３８がこの順に積層されて構成される。
第１、第２スペーサー層３０、３２、カバー層３６及びハードコート層３８は、全て光透過性を有しており、外部から入射されるレーザー光を透過するようになっている。この結果、ハードコート層３８の光入射面３８Ａから入射されるレーザー光Ｚを用いれば、Ｌ０〜Ｌ２情報記録層２０、２２、２４の全てに対する情報の記録・再生が可能となっている。
Ｌ２情報記録層２４は、光記録媒体１の光入射面３８Ａに最も近い情報記録層となり、Ｌ０情報記録層２０は、光入射面３８Ａから最も遠い情報記録層となる。各情報記録層２０、２２、２４の記録容量は、全て３０ＧＢである。なお、情報記録層毎に記録容量を異ならせることも可能である。
基板１０は、厚さ約１．１ｍｍのとなる円盤状の部材であり、その素材として例えば、ガラス、セラミックス、樹脂等の種々の材料を用いることができる。ここではポリカーボネート樹脂を用いている。なお、樹脂としてはポリカーボネート樹脂以外にも、オレフィン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ウレタン樹脂等を採用することも出来る。中でも加工や成型の容易性から、ポリカーボネート樹脂やオレフィン樹脂が好ましい。また、基板１０における情報記録層側の面には、用途に応じて、グルーブ、ランド、ビット列等が形成される。
第１、第２スペーサー層３０、３２は、Ｌ０〜Ｌ２情報記録層２０、２２、２４の間に積層されており、各情報記録層２０、２２、２４の間を離間させる機能を有する。各スペーサー層３０、３２の光入射面３８Ａ側表面には、グルーブ（ランド）、ビット列等が形成される。第１、第２スペーサー層３０、３２の材料は様々なものを用いることが出来るが、既に述べたように、レーザー光Ｚを透過させる為に光透過性材料を用いる必要がある。例えば、紫外線硬化性アクリル樹脂を用いることも好ましい。
又この光記録媒体１では、第１スペーサー層３０の厚みが１７μｍ、第２スペーサー層３２の厚みが１３μｍに設定されている。なお、ここではスペーサー層３０、３２の厚みを互いに異ならせることで、再生信号の干渉を低減させている。なお、ハードコート層３８の厚みは２μｍ、カバー層３６の厚みは６８μｍに設定されている。
この結果、この光記録媒体１では、Ｌ１情報記録層２２、Ｌ２情報記録層２４が、光入射面３８Ａから１００μｍ未満に設定される。特にＬ２情報記録層２４は、光入射面３８Ａから８０μｍ以下、とりわけ７５μｍ以下に設定されている。
Ｌ０〜Ｌ２情報記録層２０、２２、２４はデータを保持する層である。データの保持形態としては、予めデータが書き込まれており書換が不能な再生専用型や、利用者による書き込みが可能な記録型があり、いずれを採用しても良い。また、データの保持形態が記録型の場合、詳細には、一度データを書き込んだエリアに再度データの書き込みが出来ない追記型と、データを書き込んだエリアに対してデータを消去し、再度書き込みが可能な書換型があり、いずれであっても構わない。又、情報記録層２０、２２、２４において、データの保持形態を互いに異ならせることも可能である。
Ｌ０〜Ｌ２情報記録層２０、２２、２４のデータ保持形態が再生専用型である場合、基板１０、第１〜第２スペーサー層３０、３２の表面側に螺旋状のビット列が形成され、これによって情報が保持される。この場合、Ｌ０〜Ｌ２情報記録層２０、２２、２４には反射膜が形成される。再生時のレーザー光Ｚは、Ｌ０〜Ｌ２情報記録層２０、２２、２４の反射膜によって反射されるが、各情報記録層２０、２２、２４に当接するビット列によってこの反射率が変化して再生波形が形成される。なお、Ｌ１、Ｌ２情報記録層２２、２４については高い光透過性も要求されるので、この反射膜の膜厚を薄くする。つまり、Ｌ１、Ｌ２情報記録層２２、２４は光透過性と光反射特性の双方の特性を併せ持つことが必要となる。
またＬ０〜Ｌ２情報記録層２０、２２、２４のデータ保持形態が記録型である場合、基板１０、及び第１〜第２スペーサー層３０、３２の表面に螺旋状のグルーブ（又はランド）が形成される。この場合、Ｌ０〜Ｌ２情報記録層２０、２２、２４には、レーザー光Ｚのエネルギーによって記録マークを形成可能な記録膜が形成される。グルーブは、データ記録時におけるレーザー光Ｚのガイドトラックとしての役割を果たし、このグルーブに沿って進行するレーザー光Ｚのエネルギー強度が変調される事によって、グルーブ上の情報記録層２０、２２、２４に記録マークが形成される。なお、データ保持態様が追記型の場合は、この記録マークが不可逆的に形成され、消去することが出来ない。一方、データ保持態様が書き換え型の場合は、記録マークが可逆的に形成され、消去及び再形成可能となる。なお、この記録膜についても、光透過性と光反射特性の双方を併せ持つ必要がある。又ここではグルーブ上に記録マークを形成する場合を説明したが、ランド上に形成しても良く、グルーブとランドの双方に形成することも可能である。
既に述べたように各情報記録層２０、２２、２４の記録容量は３０ＧＢに設定されるが、この記録容量は、記録領域（面積）の大きさと線記録密度の大きさの組み合わせによって決定される。各情報記録層２０、２２、２４の記録領域（面積）には限界があるため、通常、線記録密度を高めることで容量を増大させる。
線記録密度は、レーザー光Ｚが情報記録層２０、２２、２４を移動する単位距離中に、どの程度のデータ量を記録・保持させることができるか否か、換言すると、記録・再生タイミングを決定する単位クロック（時間）中にレーザー光Ｚがどの程度移動するか否かによって決定される。例えば、記録時における光記録媒体１とレーザー光の相対的な線速をＬＶ、記録時のチャネルビット周波数をｆとした場合、図３に示されるように、クロック周期Ｔの間にレーザー光Ｚが情報記録層を移動する距離Ｗ（以下、チャネルビットＰの長さＷと表現する）がＬＶ／ｆとなる。この距離Ｗが小さいほど、記録容量が大きいことを意味する。本実施形態ではチャネルビットＰの長さＷは６２ｎｍに設定されている。従って、線記録密度を高めるためには、記録時のチャネルビット周波数ｆを高めるか、又は記録時の線速ＬＶを遅くすることが必要である。
また、本実施形態では、変調信号が（１，７）ＲＬＬに設定されおり、最小記録マーク４６が２Ｔマーク、最小スペース４８が２Ｔスペースとなる。この結果、最小記録マーク４６及び最小スペース４８の長さ２Ｗは、２Ｗ＝２ＬＶ／ｆ、即ち１２４ｎｍに設定されている。従って、本実施形態では、最小記録マーク４６の物理長ｄｍｉｎが、ｄｍｉｎ＜１．１×（λ／４）／ＮＡ、つまり、ｄｍｉｎ＜１３１ｎｍの範囲を満たしていることになる。この範囲内であれば、最小マーク、最小スペースの連続信号の振幅が小さくなり、ジッタレベルによる２値検出が不可能になる。
また、レーザー光の波長をλ（４０５ｎｍ）、対物レンズの開口数をＮＡ（０．８５）とした場合、レーザー光ＺにおけるビームスポットＳの直径Ｄはλ／ＮＡ、即ち、４７６ｎｍに設定される。この結果、本実施形態では、ビームスポットＳ内に、約６．４個のチャネルビットＰが収容されることになる。
次に、ＰＲＭＬ処理装置１１０及びＰＲＭＬ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）識別方式について説明する。ＰＲＭＬ識別方式では、再生特性に応じたＰＲ（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）の参照クラス特性を適宜選択する。例えばＰＲの参照クラス特性として拘束長５（１，２，２，２，１）特性を選択する場合を考える。拘束長５（１，２，２，２，１）の特性とは、符号ビット（チャネルビット）「１」に対する再生応答が、この符号ビット「１」を含む隣接５ビットを拘束すると共に、この再生応答波形が系列「１２２２１」で表現できることを意味している。実際に記録されている各種符号ビットの再生応答は、この系列「１２２２１」の畳込み演算結果で表現できることを意味している。例えば、符号ビット系列００１０００００に対する応答は００１２２２１０となる。同様に符号ビット系列０００１００００に対する応答は０００１２２２１となる。従って、符号ビット系列００１１００００の応答は、上記２つ応答の畳み込み演算となり、００１３４４３１となる。符号ビット系列００１１１００００の応答は００１３５６５３１となる。また例えば、符号ビット系列００１１１１１０００の応答は００１３５７８７５３となる。このように、拘束長５（１，２，２，２，１）の特性の場合、例えば、畳み込み演算で得られる応答は、０〜８までの９レベルとなる。
同様に、拘束長４（１，２，２，１）の特性とは、符号ビット「１」に対する再生応答が、この符号ビット「１」を含む隣接４ビットを拘束すると共に、この再生応答波形が系列「１２２１」で表現できることを意味している。実際に記録されている各種符号ビットの再生応答は、この系列「１２２１」の畳込み演算結果で表現できることを意味している。例えば、符号ビット系列００１００００に対する応答は００１２２１０となる。同様に符号ビット系列０００１０００に対する応答は０００１２２１となる。従って、符号ビット系列００１１０００の応答は、上記２つ応答の畳み込み演算となり、００１３４３１となる。符号ビット系列００１１１０００の応答は００１３５５３１となる。符号ビット系列００１１１１０００の応答は００１３５６５３１となる。このように、拘束長４（１，２，２，１）の特性の場合、畳み込み演算で得られる応答は、０〜６までの７レベルとなる。
ＰＲのクラス特性によって得られる上記応答は、理想的な状態を仮定したものである。この意味で上記応答は理想応答と呼ばれている。勿論、実際の応答には雑音が含まれているので、この理想応答に対してずれが生じる。従って、雑音を含む実際の応答と、予め想定されている理想応答を比較して、その差（距離）が最も小さくなるような理想応答を選択し、この理想応答から復号化信号（識別信号）を得る。これをＭＬ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ）識別という。例えば、記録されている符合ビット「１」を再生すると「１２２１」に近似するような再生信号が得られる場合、拘束長４（１，２，２，１）のＰＲＭＬ識別処理を行えば、再生信号から理想応答「１２２１」が選定され、この理想応答を復号して識別信号「１」が得られることになる。
ＭＬ識別では、例えば、理想応答と実際の応答（等化処理後の応答）の差を算出するものとしてユークリッド距離を用いる。実際の応答系列Ａ（＝Ａ０，Ａ１，・・・，Ａｎ）と理想応答系列Ｂ（＝Ｂ０，Ｂ１，・・・，Ｂｎ）間のユークリッド距離Ｅは、Ｅ ＝ √｛Σ（Ａｉ − Ｂｉ）２｝で定義される。従って、実際の応答と、予め想定された複数種類の理想応答を、このユークリッド距離を用いて比較して順位付けし、最も小さいユークリッド距離となる理想応答（これを最尤理想応答という）を選択する。
このＰＲＭＬ識別方式に基づいて復号化処理を行うＰＲＭＬ処理装置１１０は、図４に示されるように、Ａ／Ｄ変換器１１０Ａ、ＰＲ等化器１１０Ｂ、ＭＬ復号器１１０Ｃを備える。Ａ／Ｄ変換器１１０Ａでは、光検出装置１０８で検出された電気的なアナログ信号をデジタル信号に変換して再生信号とする。また、ＰＲ等化器１１０Ｂでは、この再生信号を、ある基準位置からのクロック周波数に対応させてサンプリングする。このサンプリングによって得られる実信号の波形レベルは、光記録媒体１に用いる材料の物理・化学的な特性や記録ストラテジの影響により記録マークが歪んだりするため、非整数値となる。従って、このＰＲ等化器１１０Ｂでは、非整数値の電圧レベルを、参照するＰＲ参照クラス特性の各レベルにいずれかに近づかせるように等化処理を行う。ＰＲ参照クラスが拘束長４（１，２，２，１）特性である場合、理想応答は７レベルに分布するので、ＰＲ等化器１１０Ｂにおいて、再生信号を等化処理するために必要な等化係数（Ｔａｐ係数）は７種類（７タップ）存在する。
ＭＬ復号器１１０Ｃは、ここではビタビ復号器が用いられており、ＰＲ等化器１１０Ｂで等化処理された信号から、最尤理想応答を選択して識別信号を得る。具体的には、等化処理後の信号と、想定されるすべての理想応答との差（ユークリッド距離）を算出し、この差が最小となる理想応答を選択する。
本実施形態では、ＰＲＭＬ処理装置１１０の拘束長ｎは、０．５×（λ／ＮＡ）／（ＬＶ／ｆ）−１＜ｎ＜０．５×（λ／ＮＡ）／（ＬＶ／ｆ）＋１を満たす整数ｎの範囲内に設定され、より好ましくは、０．５×（λ／ＮＡ）／（ＬＶ／ｆ）＜ｎ＜０．５×（λ／ＮＡ）／（ＬＶ／ｆ）＋１を満たす整数ｎの範囲内に設定される。本実施形態では、すでに述べたように、λ／ＮＡ＝４７６ｎｍ、ＬＶ／ｆ＝６２ｎｍであることから、２．８４＜ｎ＜４．８４の範囲内（即ち、ｎ＝３又は４）、好ましくは３．８４＜ｎ＜４．８４の範囲内（即ち、ｎ＝４）の整数値となり、この結果、拘束長ｎが４に選定される。
この拘束長４の選定に関しては、従来選択されるべき拘束長よりも小さい。一般的にＰＲＭＬ処理装置１１０では、拘束長ｎが大きければ大きい程、高精度な再生処理ができるので好ましいと考えられている。これは、ビームスポットＳ内に存在する全てのチャネルビットＰは、その再生信号（反射光）になんらかの影響を与えることから、できる限り考慮して、再生信号を等化処理するべきだからである。例えば、光記録媒体１に対してレーザー光Ｚを照射することで、図５（Ａ）に示さるような再生出力Ｘが得られると仮定すると、拘束長３（１，２，１）の場合は、応答レベルが０〜３までの４レベルで等化処理されるので、等化処理後の等化出力Ｙ３と再生出力Ｘとのずれが大きくなる。また、図５（Ｂ）に示されるように、拘束長４（１，２，２，１）の場合は、応答レベルが０〜６の７レベルで等化処理されるので、等化処理後の等化出力Ｙ４と再生出力Ｘとのずれは、拘束長３の場合と比較して小さくなる。更に、図５（Ｃ）に示されるように、拘束長５（１，２，２，２，１）の場合は、応答レベルが０〜８までの９レベルで等化処理されるので、等化処理後の等化出力Ｙ５と再生出力Ｘとのずれは更に小さくなる。このように、拘束長が大きいほど、ＰＲ等化器１１０Ｂの応答レベル（タップ数）が多段階となり、ＭＬ復号器１１０Ｃにおいて、実際の再生出力Ｘに近い等化出力Ｙを利用して復号が可能になると考えられる。例えば、図４で示したように、ビームスポットＳ内に６つ以上のチャネルビットＰが収容される場合、拘束長ｎは少なくとも５以上、好ましくは６に設定するのが一般的である。
ところが、本実施形態では、ビームスポットＳの約１／２のサイズ内に収容されるチャネルビットＰの数を基準にして、拘束長ｎを設定するようにしている。即ち、既に述べたように、０．５×（λ／ＮＡ）／（ＬＶ／ｆ）−１＜ｎ＜０．５×（λ／ＮＡ）／（ＬＶ／ｆ）＋１、好ましくは、０．５×（λ／ＮＡ）／（ＬＶ／ｆ）＜ｎ＜０．５×（λ／ＮＡ）／（ＬＶ／ｆ）＋１を満たす整数を拘束長ｎとする。このような範囲内に拘束長ｎを設定すると、光記録媒体１の表面に異物が付着したり、表面に傷が形成したりしても、ＰＲＭＬ処理装置１１０による復号化品質を高いレベルで維持できることを本発明者らは明らかにしている。特に０．５×（λ／ＮＡ）／（ＬＶ／ｆ）＜ｎ＜０．５×（λ／ＮＡ）／（ＬＶ／ｆ）＋１に設定すると、高線密度化と耐指紋性に更に優れた光再生システム１００、光再生方法を得ることができるようになる。
この理由として、本発明者らの推測では、光記録媒体１に異物付着等が存在しない理想的な状態では、図５（Ｃ）で示したように、再生出力Ｘをできる限り多段階で等化処理した方が復号化の精度が高められる。しかし、現実には、光記録媒体１の表面に指紋等が付着したり、表面に傷が形成されたりすることがあり、本来得られるべき再生出力Ｘからずれた再生出力が得られてしまう。このような誤差を含んだ再生出力の場合、ＰＲ等化器１１０Ｂにおける拘束長ｎを大きく設定すると、この誤差をそのまま反映した等化出力Ｙが得られてしまう。結果として、誤った等化出力Ｙを用いてＭＬ復号器１１０Ｃで復号化することになり、再生エラーになってしまうと推察される。
また、本実施形態では、情報記録層２０、２２、２４に記録されている最短記録マーク３８の物理長をｄｍｉｎが、ｄｍｉｎ＜１．１×（λ／４）／ＮＡとなっている。このような条件ではジッタレベルによる２値再生が不能となるが、本実施形態では、拘束長４のＰＲＭＬ識別方式によって安定した再生が可能となっている。また、本実施形態では、光記録媒体１の光入射面３８ＡからＬ２情報記録層２４までの距離が８０μｍ以下、特に７５μｍ以下となる場合を含んでいる。このような環境では、光記録媒体１の形状誤差等によって信号品質が悪化し易い。そこで、本実施形態の光再生システム１００を用いれば、再生信号出力の品質が悪化しても、ＰＲＭＬ識別方式によって高精度に復号することができることになる。
また、光入射面３８Ａからの距離１００μｍの範囲内に情報記録層を設けても、十分に低いエラーレートが得られることから、多層化が可能となっており、本実施形態のように、光入射面３８Ａから１００μｍ以内、特に７５μｍ以内にＬ２情報記録層２４を配置できる。従って、多層化と高密度化を両立させることができ、光記録媒体１の記録容量を増大させることが可能となる。
［実施例及び比較例］
実施例として、光再生システム１００を用いて、情報記録層が単層に構成される光記録媒体１を再生した場合を示す。なお、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
［サンプル媒体の作成］
まず、射出成型法によって基板１０を製造した。基板１０の表面にはトラックピッチが０．３２μｍとなる螺旋状のグルーブを形成した。基板１０の素材としてポリカーボネート樹脂を用い、厚みを１．１ｍｍ、直径１２０ｍｍに設定した。
次に、この基板１０をスパッタリング装置にセットし、グルーブが形成される側の表面に対して厚さ４８ｎｍとなる情報記録層を形成した。具体的には、情報記録層の組成は、ビスマス（Ｂｉ）、酸素（Ｏ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）であり、その組成比率（ａｔｍ％）をＢｉ：Ｏ：Ｇｅ＝２２：６４：１４に設定した。
次に、情報記録層が形成された基板１０をスピンコート装置にセットし、回転させながらアクリル系紫外線硬化性樹脂を滴下し、これをスピンコートした。その後、スピンコートされた樹脂の表面に対して、螺旋状のグルーブパターンを有する光透過性スタンパを押し当て、この光透過性スタンパを介して、紫外線を樹脂に照射して硬化させた。硬化後に、光透過性スタンパを剥離することで、螺旋状のグルーブを備えた厚み４８μｍのカバー層を形成した。
次に、カバー層の上に、紫外線／電子線硬化型ハードコート剤をスピンコート法により塗布した後、大気中で３分間加熱して被膜内部の希釈溶剤を除去し、未硬化ハードコート材料層を形成した。この未硬化のハードコート材料層に対して、表面材料溶液をスピンコート法によって塗布した。なお、この表面材料溶液は、フッ素系溶剤（９９．５重量部）に、パーフルオロポリエーテルジアクリレート（０．３３重量部、分子量：約２０００）と、３−パーフルオロオクチル−２−ヒドロキシプロピルアクリレート（０．１７重量部）とを加えて調整したものである。その後、ハードコート材料層を６０℃で３分間乾燥し、更に、窒素気流下で電子線を照射してハードコート材料層と表面材料溶液を同時に硬化させ、厚み２μｍのハードコート層を完成させた。なお、電子線の照射については、電子線照射装置Ｃｕｒｅｔｒｏｎ（日新ハイボルテージ株式会社製）を用い、電子線加速電圧を２００ｋＶ、照射線量を５Ｍｒａｄとした。照射雰囲気の酸素濃度は８０ｐｐｍであった。このようにして、光入射面から情報記録層までの距離が５０μｍとなる光記録媒体１を得た。
同様の手順で、カバー層の厚みを、５８μｍ、６８μｍ、７８μｍ、８８μｍ、９８μｍと変化させることで、ハードコート層を含めた光入射面から情報記録層までの距離が、６０μｍ、７０μｍ、８０μｍ、９０μｍ、１００μｍとなるようにし、合計６種類の光記録媒体１を作成した。
［人口指紋の生成］
次に、これらの光記録媒体１の光入射面３８Ａに人工指紋を付着させた。人口指紋の付着手順として、まず人工指紋の素材として、微粒子粉体のＪＩＳＺ８９０１に定められた試験用粉体１第１１種（中位径：１．６〜２．３μｍ）の関東ローム（０．４重量部）と、分散媒として機能するトリオレイン（１．０重量部）と、希釈剤として機能するメトキシプロパノール（１０．０重量部）を混合・攪拌して、これを人工指紋液とした。
次に、擬似指紋パターン転写用の原版を作製した。具体的には、人工指紋液をマグネティックスターラーでよく攪拌しながら約１ｍＬを採取し、これをポリカーボネート製基板（直径１２０ｍｍ、厚さ１．２ｍｍ）上にスピンコート法により塗布した。この基板を６０℃で３分間加熱して、不要な希釈剤であるメトキシプロパノールを完全に除去した。このようにして、擬似指紋パターン転写用の原版を得た。
更に、Ｎｏ．１シリコーンゴム栓の小さい方の端面（直径１２ｍｍ）を、＃２４０の研磨紙（ＪＩＳ規定のＡＡ２４０研磨紙と同等性能を有する）で一様に研磨し、擬似指紋転写材（いわゆる擬似的な指先）を形成した。この擬似指紋転写材の研磨端面を、上記原版に荷重４．９Ｎで１０秒間押し当てて人工指紋液成分を転写材の前記端面に移行させ、更に、この人工指紋液成分の付着量を予め低減させるために、この転写材の前記端面を、ポリカーボネート基板に荷重４．９Ｎで１０秒間押し当てる操作を、このポリカーボネート基板の異なる箇所に連続して３回行った。
このようにして準備された擬似指紋転写材の端面を、光記録媒体１のハードコート層３８の光入射面３８Ａにおいて、中心から半径方向に４０ｍｍ付近のところに荷重２９Ｎで１０秒間押し当てて、人工指紋液成分を光入射面３８Ａに転写し、これを人口指紋とした。
［実施例の評価］
この人口指紋が付着した光記録媒体１に対して、光再生システム１００を利用して情報を記録した。光再生システム１００による記録条件は、レーザー光Ｚの波長λを４０５ｎｍ、対物レンズ１０６Ａの開口数ＮＡを０．８５、記録時のチャネルビット周波数ｆを６６ＭＨｚ、スピンドルドライバ１１４によって回転制御される光記録媒体１の記録時の線速度ＬＶを４．１ｍ／ｓに設定した。また、最適記録パワー条件として、記録パワーＰｗ＝８．３ｍＷ、消去パワーＰｅ＝３．２ｍＷ、冷却パワーＰｂ＝０．１ｍＷに設定して所定の情報を記録した。
次に、この光記録媒体１を光再生システム１００によって再生し、品質を評価した。再生時における光再生システム１００は、レーザー光Ｚの波長λを４０５ｎｍ、対物レンズ１０６Ａの開口数ＮＡを０．８５、光再生系のクロック周波数ｆを６４．８ＭＨｚ、スピンドルドライバ１１４によって回転制御される光記録媒体１の線速度ＬＶを４．０３ｍ／ｓに設定した。更に、この光再生システム１００におけるＰＲＭＬ処理装置１１０の拘束長ｎを４（１２２１）に設定した。この拘束長ｎを４に設定した理由として、記録条件となる波長λ＝４０５ｎｍ、開口数ＮＡ＝０．８５、チャネルビット周波数ｆ＝６６ＭＨｚ、記録時の線速度ＬＶ＝４．１ｍ／ｓを利用した次式：０．５×（λ／ＮＡ）／（ＬＶ／ｆ）＜ｎ＜０．５×（λ／ＮＡ）／（ＬＶ／ｆ）＋１、即ち、３．８４＜ｎ＜４．８４を満たすようにした。
光再生システム１００による再生品質の評価指標としてＳｂＥＲを用いた。ＳｂＥＲ（Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）とは、複数の再生信号に関してＳＡＭ値を算出し、この複数のＳＡＭ値から得られる正規分布の平均及び標準偏差に基づいて誤認識の発生確率を評価するものであり、値が小さいほど優れた信号品質となる。ここではパルステック工業株式会社のＳｂＥＲ測定ユニットを利用した。この評価結果を図６に示す。
本実施例では、光記録媒体１に対して人工指紋（異物５０）が付着し、且つ情報記録層２６が光入射面３８Ａから約５０μｍに接近する場合であっても、異常時の許容基準であるＳｂＥＲ＝３．５×１０−４を下回ることが分かる。また、情報記録層２６が光入射面３８Ａから約８０μｍの場合は、指紋を付着させても、平常時の許容基準であるＳｂＥＲ＝２．５×１０−５を下回ることが分かる。従って、情報記録層２６が光入射面３８Ａから大よそ７５μｍの距離にあっても、十分に優れた信号再生特性を有する結果となった。
［比較評価実験］
比較例として、実施例で用いたサンプル媒体を、拘束長が５（１２２２１）となる光再生システムで再生した結果を図６に示す。なお、拘束長を５に設定したことを除いては、上記光再生システム１００と同構成の光再生システムを用いた。この比較例では、情報記録層２６が光入射面３８Ａから約８０μｍ以内に存在すると、ＳｂＥＲが悪化して、平常時の許容基準であるＳｂＥＲ＝２．５×１０−５を上回ってしまい、信号再生品質が悪化する結果となった。特に、光入射面３８Ａから情報記録層までの距離が、７５μｍ以下、特に７０μｍ以下になると、異常時の許容基準であるＳｂＥＲ＝３．５×１０−４も超えてしまい、実質的に使用不能となる程度に品質の悪化が増大した。
なお、特に図示しないが、光記録媒体１に人口指紋を付着しない条件では、拘束長５の光再生システムの信号品質ＳｂＥＲが１．０×１０−８以下となり、実質的にerror freeの状態になることが確認できた。なお、拘束長４の光再生システムでは、ＳｂＥＲが７．０×１０−７となり、許容範囲内であるが、拘束長５よりも信号品質が低い結果が得られた。
以上の実施例からも明らかなように、本発明の実施形態に係る光再生システム１００によれば、レーザー光のビームスポットに収まるチャネルビットの数の約半分を拘束長に設定することで、耐指紋特性の向上と記録容量の増大を合理的に両立させることが可能となっている
以上、本実施形態では、光記録媒体１の光入射面と情報記録層の距離を８０μｍ以下、更に望ましくは７５μｍ以下に設定する場合を示したが、本発明はそれに限定されない。少なくとも１００μｍ未満の範囲に積層されていればよい。
また、本実施形態では、光記録媒体の情報記録層が４層の場合に限って示したが、本発明はそれに限定されず、単層であってもよく、２、３層でもよく、また５層以上であっても良い。また、本実施形態では４つの情報記録層の全てが光入射面から１００μｍ以内に積層される場合に限って示したが、本発明はそれに限定されず、一部の情報記録総は１００μｍ以上の場所に積層されるようにしても良い。更に上記実施例では、単層の光記録媒体においてカバー層の膜厚を多段階で変化させて、信号品質を実際に評価したが、これは、多層記録媒体において、光入射面に最も近い情報記録層の位置を変化させた場合に相当させることができる。従って、本発明は単層の場合に限られず、多層化した場合も含む。
本発明の光再生システム等を利用すれば、データが保持される様々な光記録媒体において、異物が付着した場合における再生信号品質の悪化を回避し、記録密度を増大させることが可能となる。
本発明の実施の形態の例に係る光再生システムのシステム構成を示すブロック図 本発明の実施の形態の例に係る光記録媒体を示す斜視図、及び拡大断面図 同光記録媒体の情報記録層におけるデータ保持状態を示す拡大斜視図 同光再生システムのＰＲＭＬ処理装置の詳細構成を示すブロック図 同ＰＲＭＬ処理装置における拘束長と等化処理の関係を説明するグラフ図 本発明の実施例及び比較例の信号品質評価結果を示すグラフ図
符号の説明
１ ・・・ 光記録媒体
１０ ・・・ 基板
２０ ・・・ Ｌ０情報記録層
２２ ・・・ Ｌ１情報記録層
２４ ・・・ Ｌ２情報記録層
３０ ・・・ 第１スペーサー層
３２ ・・・ 第２スペーサー層
３６ ・・・ カバー層
３８ ・・・ ハードコート層
３８Ａ ・・・ 光入射面
１００ ・・・ 光再生システム
１１０ ・・・ ＰＲＭＬ処理装置

Claims (9)

  1. 光入射面から情報記録層までの距離が１００μｍ未満となる光記録媒体に対して、対物レンズを介してレーザー光を照射し、ＰＲＭＬ識別方式によって前記情報記録層の情報を再生する光再生方法であって、
    前記レーザー光の波長をλ、対物レンズの開口数をＮＡ、記録時の前記光記録媒体の線速をＬＶ、記録時のチャネルビット周波数をｆとした場合に、
    前記ＰＲＭＬ識別方式の拘束長ｎが、
    ０．５×（λ／ＮＡ）／（ＬＶ／ｆ）−１＜ｎ＜０．５×（λ／ＮＡ）／（ＬＶ／ｆ）＋１を満たす整数に設定され、
    前記情報記録層に記録されている最短マークの物理長をｄ ｍｉｎ とした際に、ｄ ｍｉｎ ＜１．１×（λ／４）／ＮＡに設定されることを特徴とする光再生方法。
  2. 請求項１において、前記拘束長ｎが、
    ０．５×（λ／ＮＡ）／（ＬＶ／ｆ）＜ｎ＜０．５×（λ／ＮＡ）／（ＬＶ／ｆ）＋１
    を満たす整数に設定されることを特徴とする光再生方法。
  3. 請求項１又は２において、
    前記レーザー光の波長をλ、前記対物レンズの開口数をＮＡ、記録時の前記光記録媒体の線速をＬＶ、記録時のチャネルビット周波数をｆとした場合に、（λ／ＮＡ）／（ＬＶ／ｆ）＞６ を満たすことを特徴とする光再生方法。
  4. 請求項３において、
    前記レーザー光の波長をλ、前記対物レンズの開口数をＮＡ、記録時の前記光記録媒体の線速をＬＶ、記録時のチャネルビット周波数をｆとした場合に、（λ／ＮＡ）／（ＬＶ／ｆ）＞７ を満たすことを特徴とする光再生方法。
  5. 請求項１ないし４のいずれかにおいて、
    前記光入射面から前記情報記録層までの距離が８０μｍ以下であることを特徴とする光再生方法。
  6. 請求項５において、
    前記光入射面から前記情報記録層までの距離が７５μｍ以下であることを特徴とする光再生方法。
  7. 請求項１ないし６のいずれかにおいて、
    前記光記録媒体は、前記情報記録層を複数備えることを特徴とする光再生方法。
  8. 光入射面から情報記録層までの距離が１００μｍ未満となる光記録媒体に対して、対物レンズを介してレーザー光を照射し、ＰＲＭＬ識別方式によって前記情報記録層の情報を再生する光再生方法であって、
    前記レーザー光の波長をλ、対物レンズの開口数をＮＡ、記録時のチャネルビットの長さをＷとした場合に、
    前記ＰＲＭＬ識別方式の拘束長ｎが、
    ０．５×（λ／ＮＡ）／Ｗ−１＜ｎ＜０．５×（λ／ＮＡ）／Ｗ＋１を満たす整数に設定され、
    前記情報記録層に記録されている最短マークの物理長をｄ ｍｉｎ とした際に、ｄ ｍｉｎ ＜１．１×（λ／４）／ＮＡに設定されることを特徴とする光再生方法。
  9. 光入射面から情報記録層までの距離が１００μｍ未満となる光記録媒体を回転させる回転駆動装置と、
    レーザー光を発生するレーザー光源と、
    前記レーザー光を集光して前記光情報記録媒体に照射する対物レンズと、
    前記レーザー光の反射光を受光して電子信号に変換する光電変換装置と、
    前記電気信号に基づいてＰＲＭＬ識別方式によって信号を再生するＰＲＭＬ処理装置と、を備え、
    前記レーザー光の波長をλ、前記対物レンズの開口数をＮＡ、記録時の前記光記録媒体の線速をＬＶ、記録時のチャネルビット周波数をｆとした場合に、前記ＰＲＭＬ処理装置の拘束長ｎが、
    ０．５×（λ／ＮＡ）／（ＬＶ／ｆ）−１＜ｎ＜０．５×（λ／ＮＡ）／（ＬＶ／ｆ）＋１を満たす整数に設定され、
    前記情報記録層に記録されている最短マークの物理長をｄ ｍｉｎ とした際に、ｄ ｍｉｎ ＜１．１×（λ／４）／ＮＡに設定されていることを特徴とする光再生システム。
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