JPH02278520A - 光学的情報記録方法及び光学的情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、情報を多値化して記録する光学的情報記録再
生装置に関する。本発明は、たとえば、光カード装置や
光デイスク装置に好適である。

［従来の技術］ 従来、光を用いて情報を記録し、また記録されている情
報を読み出す媒体の形態としてディスク状、カード状、
テープ状等の各種のものが知られている。これら光学的
情報記録媒体には記録及び再生の可能なものや再生のみ
可能なもの等がある。

記録可能な媒体への情報の記録は、記録情報に従って変
調され、微小スポット状に絞られた光ビームで情報トラ
ックを走査することにより行なわれ、光学的に検出可能
な情報ビット列として情報が記録される。

また、記録媒体からの情報の再生は、該媒体に記録が行
なわれない程度の一定のパワーの光ビームスポットで情
報トラックの情報ビット列を走査し、該媒体からの反射
光または透過光を検出することにより行なわれる。

以上の様な記録媒体への光ビームスポット照射及び該媒
体からの反射光または透過光の検出のため、いわゆる光
ヘッドが用いられる。該光ヘッドは記録媒体に対しその
情報トラック方向及び該方向を横切る方向に相対的に移
動可能とされており、この相対的移動により光ビームス
ポットを所望の情報トラックに走査させることができる
。

この種の記録媒体を用いて情報の記録再生を行なう光学
的情報記録再生装置は、記録媒体の面振れに追従して該
媒体面上に常に所定の大きさの光ビームスポットを形成
する制御を行なうためのオートフォーカシング（ＡＦ）
制御手段を有するのが一般的である。また、この種の光
学的情報記録再生装置は、記録媒体の外形に対する情報
トラック配置のずれに基づく該情報トラックの振れに追
従して該情報トラック上に正確に光ビームスポットを位
置させるためのオートトラッキング（ＡＴ）制御手段を
有するのが一般的である。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、このような光ディスクおよび光カードを用い
て情報の記録再生を行なう場合、ビームスポットで決ま
る大きさのビットまでしか記録できず、高密度化の妨げ
となっていた。情報を高密度に記録するためには、ビッ
トサイズを小さくすれば良いことは容易に理解されるが
、回折の問題及び、ビットサイズはディスクまたはカー
ド表面のほこりや指紋などの特性への影響を考慮してあ
まり小さくすることはできないので、高密度化が図りに
くいという問題点があった。

［課題を解決するための手段］ 本発明の目的は、情報記録の高密度化を達成することが
できる光学的情報記録方法及び光学的情報記録再生装置
を提供することにある。

以上のような目的の達成のため、まず、光を照射する側
から、少なくとも透明保護層、有機色素、系の記録層、
高反射層から構成され、前記記録層が照射される光ビー
ムの光エネルギーレベルにより不飽和記録が可能な特性
を有し、 情報記録後に、記録層が無変化状態、光ビームの光パワ
ーにより記録層′が熱変化して前記高反射層に達する穴
が開いた状態、光ビームの光パワーにより有機色素が脱
色した状態の３形態を有することを特徴とする光学的情
報記録媒体が提供される。

次に光を照射する側から、少なくとも透明保護層、記録
層、毒反射層から構成された記録媒体を使用し、光ビー
ムの光パワーレベルにより■記録層が無変化状態、 ■記録層が熱変化して前記高反射層に達する穴が開いた
状態、 ■記録層の反射率が変化した状態、 を使用して記録状態を多値化する光学的情報記録方法が
提供される。

さらに、上記光学的情報記録方法を採用した光学的情報
記録再生装置であって、 記録信号を多値化情報に変換する多値情報変換手段と、 該多値情報を所定の変調方式に変調する多値情報変調手
段と、 該変調信号に応じてその光強度が変化して駆動されるレ
ーザと、 記録媒体に該レーザの光を集光する光学手段と、 記録媒体からの光を光電変換手段上に集光する光学手段
と、 該光電変換手段からの信号から記録媒体上に記録された
多値情報を２値情報に変換する２値情報変換手段と、 前記所定の変調方式から復調する復調手段と、を有する
ことを特徴とする光学的情報記録再生装置が提供される
。

なお、−層の情報の高密度化を達成するには、前記光ビ
ームの光パワーにより有機色素が脱色した状態が、その
脱色の程度により複数の反射率を持つようにすると良い
。

本発明の一実施例によれば、１つのピ・ントに対して、
光ビームの照射パワーの差異により、未記録部を含め、
３つの記録状態をなし得る記録媒体を用い、３値の記録
を行なうことにより、実質的に約１．５倍の高密度化を
実現することができる。

［実施例］ 以下、本発明の光学的情報記録方法及び光学的情報記録
再生装置について具体的な実施例に基づき詳細に説明す
る。

まず、情報を記録及び再生する光学的情報記録再生装置
について説明する。

第１図は光カード１へ情報を記録し、且つ該光カードに
記録されている情報を再生するための情報記録再生装置
の一実施例の構成を示すブロック図である。

第１図において、１９は記録再生装置を示し、該装置１
９には、上位制御装置たるＣＰ　Ｕ　５０が接続されて
いる。記録再生装置１９において、１４は不図示の搬送
機構を介して光カード１を記録再生装置内に導入し、所
定の記録再生位置にてＲ方向に往復移動させ、更に該装
置外へと排出するための駆動モータである。

１７は光源を含む光ビーム照射光学系であり、これによ
り情報記録時及び情報再生時には光カード１上に光ビー
ムスポットが形成される。本実施例では記録再生時には
光カード上には３つの光ビームスポットが形成される。

２２〜２４は光検出器であり、上記光カード１上の３つ
の光ビームスポットの反射光をそれぞれ受光することが
できる。１５は光ビーム照射光学系１７の一部を駆動し
て光カード面上の光ビームスポットのピント位置をＺ方
向部ち光カード面と垂直の方向に移動させてオートフォ
ーカシング（ＡＦ）を行なうためのＡＦアクチュエータ
である。１６は光ビーム照射光学系１７の一部を駆動し
て光カード面上の光ビームスポットをＹ方向（即ち、Ｒ
方向とＺ方向との双方に直交する方向）に移動させてＡ
Ｔを行なうためのＡＴアクチュエータである。

上記光ビーム照射光学系１７、検出器２２〜２４、ＡＦ
アクチュエータ１５及びＡＴアクチュエータ１６を含ん
で光ヘッド１８が構成される。

１３は該光ヘッドをＹ方向に移動させて光ビームスポッ
トを光カード上の所望のトラックへとアクセスさせるた
めの駆動モータである。

該駆動モータ１３及び上記駆動モータ１４はＭＰＵｌ０
により制御される。また、上記光検出器２２〜２４の出
力はＡ　Ｔ／Ａ　Ｆ制御回路１１に入力され、これに基
づき該制御回路１１は上記ＡＰアクチュエータ１５及び
ＡＴアクチュエータ１６を制御してＡＦ及びＡＴを行な
う。上記光検出器２２〜２４の出力は、また多値化回路
３１にて２値の情報信号とし、多値変復調回路１２へと
人力され、読み取り情報の復調が行なわれ、復調信号は
上記ＭＰＵｌ０へと送られる。また、多値変復調回路１
２は上記ＭＰＵｌ０から送られてくる情報信号を多値化
回路３１により多値情報にした後、所定の変調方式に、
より変調し、変調信号に従って光強度を変化させ、上記
光ビーム照射光学系１７を駆動させて情報記録を行なう
。

上記ＭＰＵｌ０は上記ＣＰＵ５０により制御され且つ該
ＣＰＵ５０とデータのやりとりを行なう。

第２図は上記第１図の光ヘツド部分の詳細を示す斜視図
である。

第２図において、２７は光源たる半導体レーザ、２８は
光束を平行化するコリメータレンズ、２９は光ビーム整
形プリズム、３０は光束分割のための回折格子、２０は
ビームスプリッタ、２５は反射プリズム、２６は光を集
光する対物レンズ、２１は非点収差集光レンズ系、２２
〜２４は上述の光検出器である。

半導体レーザ２７から発せられた光ビームは発散光束と
なってコリメータレンズ２８に入射し、該レンズにより
平行光ビームとされる。該平行光ビームは光ビーム整形
プリズム２９により所定の光強度分布に整形された上で
、回折格子３０に入射し、該回折格子３０により有効な
３つの光ビーム（Ｏ次回折光及び±１次回折光）に分割
される。これら３つの光ビームは次いで、ビームスプリ
ッタ２０に入射して透過直進し、更に反射プリズム２５
により反射されて対物レンズ２６に入射し、これを通過
することにより集束せしめられて、光カード１上に３つ
の微小光ビームスポットＳＬ（＋１次回折光に対応する
）、Ｓ２　（Ｏ次回折光に対応する、５３（−１次回折
光に対応する）を形成する。

光ビームスポットＳＬ、Ｓ３は隣接するトラッキングト
ラック５上に位置し、光ビームスポットＳ２は該トラッ
キングトラック間の情報トラック４上に位置している。

このように、光カード１上に形成された光ビームスポッ
トからの反射光は対物レンズ２６を通ってほぼ平行とさ
れ、反射プリズム２５により反射され、更にビームスプ
リッタ２０により反射され、集束レンズ系２１により集
束せしめられて、光検出器２２，２３．２４に入射する
。

第３図は上記光検出器２２〜２４の構成を示す図である
。光検出器２３は４分割光検出器であり、この光検出器
２３によりＡＦ動作が行われる。また、光検出器２２．
２４によりＡＴ動作が行われる。

なお、光ビームスポットＳ２は記録及び再生に用いられ
、光ビームスポットＳＬ、Ｓ３はトラッキングに用いら
れる。従って、回折格子３０により作られる±１次回折
光（Ｓｔ、Ｓ３）の強度は、スポットＳ２が記録時にお
いても、記録されないような強度で、且つスポットＳ２
が再生時においてもトラッキングサーボを取れるように
設定する必要がある。具体的には、回折格子３０の透過
光（０次回折光）と±１次回折光の強度比の設定が重要
になる。回折格子３０でそのような強度の設定が行いに
くい場合は、本出願人が特願昭６１−１６７８８９号に
おいて提案したホログラム素子を光束分割手段に使用し
、光ビームスポットＳｌ、Ｓ３の強度が所定の強度とな
るようにホログラムを調整しながら作成するとよい。

また、必要に応じて光ビームスポットＳＬ、Ｓ３を生ぜ
しめるレーザと、光ビームスポットＳ２を生ぜしめるレ
ーザをそれぞれ別のレーザとする実施例を構成すること
もでき、その場合は上記のような設定を行う必要がない
利点がある反面、レーザ光源が少な（とも複数個必要に
なり、コスト高になる欠点がある。

次に記録媒体の多値化のレベルを３値に選んだ実施例を
説明する。

第４図（Ｉ）はそのような本発明に係る情報記録媒体の
拡大断面図を示す図である。

第４図（ＴＩ）はその記録時の光パワーを示した図、第
４図（ＩＩＩ　’）はその反射率を示した図である。

第４図（Ｉ）〜（ＩＩＩ　）において、３値記録媒体１
は、透明保護層１０１、記録層１０２、高反射率１０４
、裏側保護層１０５とからなっており、ａの位置では、
第１の記録パワー４０で記録され、記録層１０２は、熱
変化により脱色したピッ）１０３ａが形成される。また
、ｂの位置では、第１の記録パワーより大きい第２の記
録パワー４２で記録され、記録層１０２は熱変形により
穴が形成され、高反射層１０４が露出したビット１０３
ｂができる。このようにしてできたビット１０３ａ　　
１０３ｂを再生した波形が第４図（ＩＩＩ　）に示す様
になることば容易に予測できる。

以上のようにして、３値記録媒体１から得られた再生信
号は、３値化回路３１に入力される。この３値化回路３
１は、光ヘッドからの情報信号の３値化を、１つのレベ
ルは未記録部分のレベルを基準にし、もう１つのレベル
はこの基準レベルより所定値だけ低いレベルで、さらに
もう１つのレベルはこの基準レベルより所定値だけ高い
レベルで、行う。

第５図（Ｉ）はその具体的な３値化回路３１の一構成例
を示す図、第５図（ＩＩ）　、　　（ＩＩＩ）はそれぞ
れ３値化回路３１から得られる信号を示す図である。

第５図（Ｉ）において再生信号３１ａは、減算器３１ｂ
により、原信号と、ＬＰＦを通った未記録部分のＤＣ成
分（基準レベル）との差をとられ、信号３１ｖとなる。

この信号３１ｖは、第５図（ＩＩ）の様な正、負に変化
する信号となる。したがって、比較器３１ｃ、３１ｄを
用いて、二値レベル信号３１ｆ’、３１ｆ−にし、加算
器３１ｅにより、第５図（ＩＩＩ　）に示すように＋１
．〇−１の３つの値をとる信号３１ｈとなり、３値化が
完了する。

次に、３値記録が２値記録に比べ約１．５倍の高密度記
録を実現する方法について、第６図を用いて説明する。

第６図において、左欄は２値記録データで３ビツト相当
のすべてのデータについて示してあり、それぞれのデー
タが右欄に示すように３値記録データの２ビツト相当の
データで完全に表現できることを示している。

次に４値以上の多値化を実現した本発明の記録媒体につ
いて説明する。

まず、そのような多値化記録（前述の３値も含む）にお
いて、要求される記録媒体の特性について述べる。

第７図（Ｉ）は、情報記録媒体１の照射光パワーに対す
る記録ビットの反射率変化をあられす変調度（変化した
反射光量／もとの反射光量）を示したものである。照射
パワーが増大すると、徐々に変調度が増大し、いずれ飽
和する。この様な光記録材料としては、染料系（有機色
素系など、例えば、ポリメチン系のシアニン類やアゼシ
ン類など）のものがある。一方、照射パワーの大きさを
一定にし、照射時間すなわち、記録パルス幅を徐々に増
大させた場合にも照射光量を変えたこととなり、第７図
（ＩＩ）に示す様に、同様な特性曲線が得られる。第７
図（ｎ）において、ａ、ｂ。

Ｃは、変調度が飽和値以下となる記録パルス幅である。

第７図（ＩＩＩ　）に示す様に異なる位置に、記録パル
ス幅ａ、、ｂ、ｃで記録したときの、それぞれの記録ビ
ットの変調度を示したのが、第７図（ＩＶ）である。

以上の様にして、記録パルス幅をａ、ｂ、ｃに設定する
ことにより、未記録部分を含めて、１つのビットに対し
て４つの状態で情報を記録することができる。このよう
に記録パルス幅を変えることにより不飽和記録を可能に
する方法は、照射パワー自体を変化させる方法にくらべ
て、簡単に行え、且つ精度が高い利点がある。なお、本
発明において、不飽和記録とは変調度が飽和値以下とな
るレベルで記録することを言い、多値化をＳ／Ｎ良く実
現するには、多値の間隔となる記録エネルギー変化に対
して変調度が太き（均等に変化することが好ましく、ス
レシュホールド的に変化する記録媒体は好ましくない。

この様な記録媒体を使用して記録した情報の再生信号Ｓ
１は、第８図に示すような多値化回路３１人力される。

第８図（Ｉ）は多値化回路３１のブロック図、第９図（
Ｉ）〜（ＩＶ）はそれぞれその信号図である。

入力された再生信号Ｓｔ　　（第９図（Ｉ）参照）は、
クロック生成回路６０に人力され、再生クロック信号Ｓ
ｃ　（第９図（ｎ）参照）かつ（られる。同時に再生信
号Ｓ、は、サンプルホールド回路６１に入力され、再生
クロック信号Ｓｅにより、サンプルホールドして、多値
化信号Ｓ。（第９図（ＩＩＩ　）参照）となる。この多
値化信号８つをＡ−Ｄ変換することにより、２値信号Ｓ
、（第９図（ＴＶ　）参照）にすることができる。Ｓｍ
と８４との対応表を第１０図に示した。この様に、１ビ
ツトの情報信号Ｓ。が、２ビツトの信号Ｓ６を完全に表
現することができる。すなわち、多値化信号Ｓ□は、Ａ
−Ｄ変換回路を含んだ多値変復調回路１２に入力されて
、２値信号となり、復調されてデータ信号とすることが
できる。

なお、上記実施例では、３種類の記録パルスで記録を行
ない、未記録状態を含め４種類の記録状態をつくる場合
について説明を行なったが、これに限らず、さらに多種
類の記録パルスを用いて、より多くの記録状態をつくっ
て、情報の高密度化を行うことができることは本発明の
内容から明らかである。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の光学的情報記録方法及び
光学的情報記録再生装置によれば、記録時には、不飽和
記録となるすくなくとも２種類の光エネルギーで記録を
行うことにより、１ビツトあたりの情報量を増大させ、
高密度化をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る光学的情報記録再生装置の概略図
である。 第２図は光学ヘッドの詳細図である。 第３図は光学ヘッドの受光素子の図である。 第４図は本発明に係る３値記録媒体を説明するための図
である。 第５図は３値化回路のブロック図およびその動作を説明
する図である。 第６図は３値データと２値データとの対応を説明する図
である。 第７図は本発明に係る多値記録媒体を説明するための図
である。 第８図及び第９図は多値化回路のブロック図およびその
動作を説明する図である。 第１０図は４値データと２値データとの対応を説明する
図である。 １：光カード、１２：多値変復調回路、１８：光学ヘッ
ド、３１：多値化回路。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光を照射する側から、少なくとも透明保護層、記
   録層、反射層から構成された記録媒体を使用し、光ビー
   ムの光パワーレベルにより 〔１〕記録層が無変化状態、 〔２〕記録層が熱変化して前記反射層に達する穴が開い
   た状態、 〔３〕記録層の反射率が変化した状態、 を使用して記録状態を多値化する光学的情報記録方法。
2. （２）請求項１記載の光学的情報記録方法を採用した光
   学的情報記録再生装置であって、記録信号を多値化情報
   に変換する多値情報変換手段と、 該多値情報を所定の変調方式に変調する多値情報変調手
   段と、 該変調信号に応じてその光強度が変化して駆動されるレ
   ーザと、 記録媒体に該レーザの光を集光する光学手段と、 記録媒体からの光を光電変換手段上に集光する光学手段
   と、 該光電変換手段からの信号から記録媒体上に記録された
   多値情報を２値情報に変換する２値情報変換手段と、 前記所定の変調方式から復調する復調手段と、を有する
   ことを特徴とする光学的情報記録再生装置。
3. （３）請求項１記載の光学的情報記録方法を採用し、複
   数の情報トラックを有する光学的情報記録媒体上に光ヘ
   ッドからのスポット状の光ビームを照射し、前記情報記
   録媒体と前記光ビームとを相対的に走査することにより
   、情報を記録再生する光学的情報記録再生装置であって
   、 記録時には、所定の光パワーで、飽和記録となる光パル
   ス幅以下の不飽和記録となるすくなくとも２種類の光パ
   ルスで記録を行う手段を有することを特徴とする光学的
   情報記録再生装置。