JPH03219426A - 光学的情報記録媒体及び光学的情報記録再生装置及び方法 - Google Patents

光学的情報記録媒体及び光学的情報記録再生装置及び方法

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JPH03219426A
JPH03219426A JP1323944A JP32394489A JPH03219426A JP H03219426 A JPH03219426 A JP H03219426A JP 1323944 A JP1323944 A JP 1323944A JP 32394489 A JP32394489 A JP 32394489A JP H03219426 A JPH03219426 A JP H03219426A
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recording
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Shigeyuki Taniwa
重之 谷輪
Katsumi Iijima
飯島 克己
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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] 本発明は光学的情報記録媒体及び光学的情報記録再生装
置及び方法に関する。尚、本発明で言うところの光学的
情報記録再生装置及び方法とは、情報の記録そして/又
は再生を行う装置及び方法を示す。
[従来の技術] 従来、光ディスク、光カードなどの光学的記録媒体に情
報信号を記録する場合には、光ビームを情報信号で変調
し、その変調ビームを回転する光ディスクあるいは往復
動する光カードに照射して、上記情報信号に応じた情報
ピット列からなる情報トラックを、螺旋状、同心円状あ
るいは直線並列的に形成している。
情報トラックを構成する情報ピットの形態には従来から
種々のものが知られている。それは、追記形の光ディス
クの記録膜について例示しても、金属系や有機系の穴あ
けタイプ、結晶と非結晶質の相状態の変化や、合金形成
による反射率の変化を利用するタイプ、ふ(らみや表面
状態など形状変化を利用するタイプなど多岐にわたって
いる。
例えば、その中の1形態について説明する。
このような情報ピットの形態の中で、光学的記録媒体に
照射する光ビームの波長λの1/4の深さ、1/4λで
凹状のピットを形成し、かつ情報信号を長さを変えて記
録するものがある。再生時、このピットに光ビームを照
射すると、第11図に示されるように、光学的記録媒体
上に光ビームスポット2が形成されるが、この光ビーム
スポット2の直径は情報ピット1の幅よりも大きいので
、情報ピット1から反射される光と、情報ピット1の周
辺外側部分から反射される光とが干渉し合う。また情報
ピット1間に光ビームスポット2が当る時には全反射が
なされる。従って、光学ヘッドにおける受光素子で光学
的記録媒体からの反射光を受光する時、その受光量が光
ビームが全反射された時と、干渉を受けた時とで相違し
、情報ピットの有無を判別でき、情報ピット列が検出で
きる。
このような光ディスク、光カードなどの光学的記録媒体
は、不揮発性、高記録密度、非接触、可撓性、高速アク
セスなどの利点を持っているが、例えば、画像データと
くに動画を取扱う分野では光学的記録媒体に長時間、彪
大な画素を記録するために、更なる記録密度の向上が望
まれている。
[発明が解決しようとしている課題] しかしながら、光学的記録媒体の記録密度は基本的には
光ビームスポットの大きさで決定されるのであって、例
えば、1.6μmのトラックピッチ、1μmのピットピ
ッチで信号を記録すると、通常の光ディスクで6.25
X 10’bit/mm”の高密度の記録が可能である
が(「光ディスク」電子情報学会編、森、久保共著P2
3参照)、この辺が限界値である。
更に記録密度を上げる方法としては、情報トラックの幅
、ピッチを狭(することが考えられるが、このピッチを
一定に制御する高精度製盤技術が要求され、また、これ
に対応する光学的記録再生装置の高精度化が必要となる
一方、従来の光学的記録媒体では情報ピットが一列で構
成されている場合、各々の情報トラックには1チヤンネ
ルの情報信号しか記録されないから、当然、再生の場合
も、情報トラックからは1チヤンネルの情報信号しか再
生されないという問題がある。換言すれば、情報ピット
が一列で構成される光学的記録媒体を用いて光学的に記
録・再生する時には情報転送レートが1種類しか得られ
ないのである。
[課題を解決するための手段] 本発明は上記事情にもとづいてなされたもので、情報転
送レートを大幅に高めることで、実質的に記録密度の向
上を図れるようにした光学的情報記録媒体及び光学的情
報記録再生装置及び方法の提供を目的とするものである
そして、上記目的は、多値のディジタル情報が記録され
る情報記録媒体において、前記媒体に記録された情報を
再生した際に得られる再生信号から前記多値のディジタ
ル情報の多値を識別するために用いる識別信号を形成す
るマークを備えることにより、又、前記媒体から光学的
に検出した再生信号から多値のディジタル情報の多値の
識別を行うために用いる識別信号を形成する参照マーク
と前記多値のディジタル情報の書き込みを前記媒体上に
行う情報記録段階そして/又は、前記参照マークから識
別信号を形成するとともに、前記識別信号を用いて前記
再生信号から多値のディジタル情報の多値の識別を行う
ことにより前記多値のディジタル情報の再生を行う情報
再生段階からなる光学的情報記録再生方法により達成さ
れる。
[実施例] 以下、本発明の一実施例を図面を参照して具体的に説明
する。第1図は本発明の光学的記録媒体としての光ディ
スクを概念的に示した図、第2図はサンプルサーボバイ
トの構成を概念的に示した図である。ここで示した光デ
ィスクは、螺旋状あるいは同心円状にトラックを形成し
、更に該トラックは複数のセクタに分割されると共に、
各セクタのトラックには、オートトラッキング(以下A
Tと称す)用のピットが設けられている領域3、オート
フォーカシング(以下AFと称す)用の鏡面が設けられ
た領域4、並びに記録再生時用の位相基準(以下PLL
と称す)用のピット5aが設けられた領域5とデータ再
生のために用いる複数の基準信号を生成するための、他
の再生信号に対して最大振幅を持つ再生信号を与える参
照用ピット6aが設けられている領域6とからなるサン
プルサーボ・バイトが複数設けられている。
ここでは参照用ピット6aは、その深さがレーザ波長λ
の1/4になるように記録時に書き込まれる。(尚、こ
の書き込みは、あらかじめ求められているレーザーパワ
ーと形成ピットの深さとの相関関係を考慮してレーザー
パワーを制御することにより行われる。)従って、再生
時に反射光をもとに検出器により検出される再生信号の
中で、参照用ピット6aより得られる再生信号は最大振
幅に対応する。
そして、参照用ピット6aから得られる最大振幅を示す
再生信号と、AF用領領域4らの再生信号とによって、
それ以下に続(ユーザデータ領域に記録された多値記録
データの量子化を再生時に行うことができる。(詳しく
は後述する。)なお上記実施例では、参照用ピット6a
をPLL用ピット5aの直後に設定しているが、その間
隔は、PLLが検知、確定されるならば、どの程度にし
てもよい。
次に、上述した媒体を用いて情報の記録そして/及び再
生を行う装置について以下に述べる。
第3図は本発明における光学的情報記録再生装置の概略
を示す。第3図において、30はディスク状の光学的情
報記録媒体、31は前記媒体を光ヘッドに対して回転さ
せるスピンドルモータ、32はこのモータを駆動するス
ピンドルドライバ、33は前記媒体上に情報を光学的に
記録若しくは媒体上に記録された情報を光学的に検出再
生するための光ヘッド、34は光ヘッド33にて検出さ
れた媒体30からの検出光を電気出力に変換するヘッド
アンプ、35は光ヘッドを前記媒体上のトラックに対し
て追従させるトラッキングサーボ、36は光ヘッドの焦
点を前記媒体面上に合せるフォーカシングサーボ、37
は参照ピットの再生信号を保持するサンプルホールド回
路(以下S/H回路と略す)、38はAF領領域再生信
号を保持するサンプルホールド回路(以下S/H回路と
略す) 7は前記S/H回路37に保持されているλ/
4の深さでデータ記録時に記録された参照ピットからの
反射光に対応する最大振幅を示す再生信号を伝達する信
号線、8は前記S/H回路38に保持されているAF用
領域からの反射光に対応する再生信号を伝達する信号線
、9はデータ領域の情報ピットからの反射光に対応する
再生信号を伝達する再生信号線、10は基準信号発生回
路、120〜123は4つのレベルの基準信号を伝達す
る信号線、11は基準信号120〜123とデータ領域
からの再生信号とを比較する比較ブロック、13はチャ
ンネルOに対応する出力信号、14はチャンネルlに対
応する出力信号である。尚、各チャンネルは2値のディ
ジタル信号である。次に第3図に基づき、光学的情報記
録媒体30上に記録されている情報を再生する動作につ
いて説明する。
ここでは光学的情報記録媒体30が、スピンドルモータ
31により所定の速度(例えば2400rpm )で回
転している状態について述べる。このスピンドルモータ
31は、スピンドルドライバ32によりスタート、スト
ップ等の動作を制御されるものである。また、スピンド
ルドライバ32は、図示していないマイクロプロセッサ
等のコントローラにより制御されている。さて、このよ
うな状態で光ヘッド33は、レーザ光を光学的情報記録
媒体30に照射し、その反射光、即ち再生光を受光する
。この再生光からの電気信号はヘッドアンプ34にて増
幅される。ATは、この増幅された信号を用いてトラッ
キングサーボ35により1 実行される。同様に、フォーカシングサーボ36にてA
Fが実行される。光学的情報記録媒体3゜上の情報ピッ
トの再生は、このようにAT%AFが掛かった状態で上
記AT、AFと同様に光ヘッド33により行われる。光
ヘッド33からの再生信号はヘッドアンプ34で増幅さ
れ、S/H回路37.38、比較ブロック11へ伝えら
れる。ここで、参照用ピット6aからの再生信号はS/
H回路37でサンプリングされ、その値を保持される。
また、AF領域4からの再生信号はS/H回路38でサ
ンプリングされ、その値を保持される。尚、保持すべき
信号を再生信号の中からサンプリングするタイミングは
、参照ピット及びAF領域4の設けられている位置はあ
らかじめわかっているわけであるから、S/H回路37
及び38は、前述した位相基準用ピットに基づいて生成
される基準クロックに基づいて再生信号をサンプリング
する。そして、これらのS/H回路37,38の出力は
、信号線7,8により基準信号発生回路10へ入力され
る。基準信号発生回路1oでは2 これらの入力から量子化するレベル数に応じた基準信号
の数だけ、レベルの異なる基準信号を発生する。この点
については詳しくは後述する。ここでは4つのレベルの
基準信号120〜123が発生するものとしている。こ
の基準信号は次の参照ピットからの新たな基準信号が得
られるまで維持される。この維持動作は、S/H回路3
7.38のホールドにて達成される。
次に、データ領域の情報ピットより再生された再生信号
(アナログ信号)が上記基準信号120〜123と、そ
れぞれ比較ブロック11で比較される。例えば、入力さ
れる再生信号が第7図(a)のような形状の場合、各レ
ベルの信号出力は(b)に示すように、基準信号120
〜123との比較において2チヤンネルに分けられて出
力される。
これが各チャンネル毎の出力信号13〜14である。し
たがってt1時刻で各出力信号14〜13に向けて、バ
イナリ値を取れば01であり、t22時刻11、t33
時刻10となる。
次に基準信号発生回路10の詳細について述べる。第4
図は基準信号発生回路10の構成図である。第4図にお
いて、101〜103は分圧抵抗、104〜106は変
換器、107〜109は積分器であり、先述したように
7は参照用ピット6aからの反射光に対応する最大振幅
の信号用の信号線、8はAF領領域らの反射光に対応す
るレベルの信号用の信号線、120〜123は基準信号
線である。
信号線7及び8から人力された信号は、分圧抵抗101
〜103にてその電位差に応じて分圧される。これらの
分圧抵抗101〜103にて分圧された電位差は、変換
器104〜106にてグランドレベルからの電圧に変換
され、各々積分器107〜109へ入力する。積分器1
07〜109では各電圧を積分し各基準電位を維持する
。これらの基準信号は基準信号線120〜123より比
較ブロック11へ出力される。なお、ここでは、信号線
123はグランドレベルとした。
尚、何段に分圧するかは、データが幾つの値で表現され
ているかを考慮して決められる。
次に、比較ブロック11について述べる。第5図は、比
較ブロック11の構成図である。第5図において、11
0〜113はコンパレータ、114はデコーダである。
信号線9を通して比較ブロック11に入力したデータ領
域の情報ピットからの再生信号は、コンパレータ110
〜113に入力される。そして、各コンパレータで4つ
の基準信号線120〜123から入力される基準レベル
と比較される。これらの比較結果により再生信号のレベ
ルを識別すると共に前記識別結果をデコーダ114にて
2つのチャンネルの信号13゜14にデコードされる。
識別結果から、2つのチャンネルの信号が再生できるの
は、後述のデータ記録段階で2つのチャンネル信号の信
号組み合せにより、記録レベルを変えているため、それ
に基づきピットの深さが変わり、再生信号のレベル(振
幅)も変わるため、再生信号のレベルを識別してやれば
、どの様な信号の組み合せか判別できるためである。詳
しくは後述する。
次に、このような再生信号の多値情報を、記録 5 に際して情報ピットに如何に形成するかを、第6図を参
照して説明する。第6図はレーザ光の記録パワーに対す
る再生信号の振幅を示したものである。ここで示される
特性はWORM型の光ディスクにおいて最も一般的であ
る。図から明らかなように、レーザ光のパワーが成る閾
値A迄到達しない所では、記録メディアにはピットが形
成されず、閾値Aを越えた所からB点位置までは非線形
であるが、パワーの増加にともなって再生光振幅が増加
する。そして、B点を越えると、レーザパワーを変化さ
せても、再生信号振幅がほとんど変化しない、いわゆる
飽和領域になる。このような特性に着目して、A点から
B点までの領域で、信号対雑音比(S/N)を配慮し、
如何なる値まで、正確な量子化が実現できるか検討し、
分割数を決定するのである。
例えば、現在多用されているWORM型の光ディスクで
もC/Nは60dB程度採れるから、4値程度の分割な
らば、 60dB= 20 Xlog x  6 x= 10”から103/4=250 y=20xlog  250岬48dBC/Nが48d
B程度となり、充分に多値化が可能である。ところで、
この分割数が決定されたら、先にも述べた基準信号発生
回路10で発生する基準信号のレベルを考慮して分割数
に応じたレーザパワーの設定を行う。
第8図は本発明の記録方式のブロック図である。第8図
において、20はエンコーダ、250〜253はエンコ
ーダ出力線、23はROM。
26はROM23のデータ出力線、22はディジタル・
アナログ変換器(以下D/Aコンバータと略す)、27
はD/Aコンバータ22のアナログ出力、24はレーザ
ドライバである。なお、ROM23のデータ出力は、信
号線260〜267にて構成されている。
以下、第8図について第7図(b)に示したような2つ
のチャンネルの信号を記録する方式について説明する。
第9図は、本発明の記録方式のブロック図における各部
の信号の状態図である。第9図の状態図でA、B、C,
DはチャンネルOとチャンネル1との信号の組み合せを
示している。例えば、状態Aの場合、チャンネルOが°
°1°゛、チャンネルlが1”の組み合せであり、横方
向の250〜253及び26はそれぞれ対応する第8図
の信号線の状態を示している。
一例として、第9図のこのAの状態について説明する。
不図示の情報源から供給されるチャンネルO及びチャン
ネル1から入力した2つの信号は、エンコーダ20にて
第9図の様にエンコードされる。このエンコード出力は
、信号線250〜253を通してROM23のアドレス
線に接続されており、状態Aの場合、°“1000°゛
がアドレスとしてROM23に入力される。ROM23
では、このアドレス入力に応じたアドレスに記憶されて
いるデータをデータ出力線26へ出力する。状態Aの場
合、この出力データは’11111111”となる。こ
のデータ出力に基づきD/Aコンバータ22では、入力
したディジタル信号をアナログ信号に変換しアナログ信
号線27へ出力する。レーザドライバ24ではこのアナ
ログ信号により、信号線28を通して半導体レーザを駆
動する。
尚、ここで、ROM23に記憶されているデータは、前
述の第6図に基づいて設定された複数(分割数)のレー
ザパワーレベルに対応したデータである。すなわち、こ
れらのデータに基づいたアナログ信号がレーザドライバ
24に送られると、レーザドライバ24は、半導体レー
ザへの注入電流を制御し、前記パワーレベルに見合った
レーザな出力する。ここで、記録パワーの情報設定にR
OM23を用いたのは、光学的記録の場合、記録特性が
パワーに対して非線形になるため、必ずしも4値につい
て分割される基準レベルが等間隔にならない点に着目し
たからである。
上記の例では、ROM出力26をチャンネル0、チャン
ネル1の組合せに応じて第9図26に示したように設定
したが、設定値は上記の理由により随時変更可能である
以上から、チャンネルO、チャンネル1の入力 9 信号の組合せが、第9図B、C,Dの時も上述例と同様
な流れをとる。
このようにして、記録パワー情報に基づいてレーザから
レーザ光を放射すれば、記録媒体上ではこれに対応する
所要深さのピットが形成される。尚、データ記録時には
、データの記録前後いずれか、もしくは両方においてサ
ンプルサーボ・バイトの所定位置に参照用ピットを、そ
の深さがλ/4になる様にレーザ光を制御して記録する
そして、その結果を前述の再生方式で再生すれば多値情
報が得られるのである。
この場合、本発明の光学的記録再生方式を実施するに当
って、記録、再生などの光学系は在来のものをそのまま
使用できる利点がある。また、上記実施例のように、転
送レートに関して2チヤンネルの信号系を考える場合、
従来の光学的記録再生装置と同様の変・復調系でも、単
純に2倍の上記転送レートの実現が可能である。
尚、本実施例では、サーボバイトピットの後の部分に参
照用ピット6aを記録するようにし 0 ているが、PLL用ピットを予め1/4λにプリフォー
マットして、PLL用ピットで参照用ピット6aを兼用
させることも考えられる(第10図参照)。
また、1トラツクに記録する参照ピットの数はサーボバ
イトピットが存在する数だけ設ける必要はない。即ち、
第6図に示されるような記録メディアの特性が一定であ
る小領域ではこれに対応して1個存在すればよい。この
ようにすると、記録メディアの場所毎の特性のバラツキ
に依存しないで、正確な信号再生が可能となる。
また、前記実施例では、記録媒体上の参照ピットから得
られる再生信号を基に複数の基準信号を作成し、前記基
準信号を用いて多値データの再生を行ったが、参照ピッ
トから得られる再生信号がそのまま多値データを再生す
るための基準信号となる様に、再生信号レベルの異なる
参照ピットを複数設けても良い。
また、上述したように、情報の記録の際、参照ピットを
同時に記録することで、第6図に示されるような記録メ
ディアの特性が経時変化したとしても、情報書き込み時
の特性が、参照ピットからの再生信号として得られるの
で、良好な信号再生が維持できる。このように、多値記
録において、この参照ピットの果たす役割は、相当に重
要であるから、1データについて、複数個のピットを用
意し、読取り誤りをさけ、再生に対する信頼性を向上さ
せるようにしてもよい。
[発明の効果] 本発明は、以上詳述したように、データの記録時に、再
生信号が最大振幅を示すような参照ピットを記録し、こ
れを基準としてレーザ記録パワーを再生信号振幅が変化
する非飽和領域において制御し、情報ピットを生成する
ことによって、再生時に、前記参照ピットを基に複数の
基準信号を発生して、データの再生の多値化が実現でき
、データの転送レートを上げ、実質的に記録密度を高め
ることができる。しかも、この実現のためには従来の技
術を記録媒体の生産面においても、また、使用面におい
ても、活用できるメリットがある。
又、本発明は以上説明した実施例の他にも種々の応用が
可能である。例えば情報ピットの形態が異なるものにつ
いても適用可能である。本発明は、クレームから逸脱し
ない限りにおいて、このような応用例を全て包含するも
のである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明における光学的情報記録媒体上の構成
を模式的に示した図。 第2図は、本発明における光学的情報記録媒体のトラッ
ク上に設けられたサンプルサーボ・バイトを説明する図
。 第3図は、本発明における光学的情報記録再生装置を示
す概略ブロック図(再生系のみ図示)。 第4図は、第3図示の基準発生回路の構成図。 第5図は、第3図示の比較ブロックの構成図。 第6図は、光パワーに対する再生信号の振幅特性を示す
図。 第7図は、各チャンネルの信号と、それらに対応した記
録若しくは再生信号を示す図。 第8図は、本発明の光学的情報記録再生装置に 3 おける記録系のブロック図。 第9図は、第8図示のブロック図における各部の信号の
状態を示す図。 第10図は、本発明における参照用ピットの他の実施態
様を示す図。 第11図は、従来の光学的情報記録再生装置による情報
再生時に、光ビームスポットが媒体上の情報ピットに集
光されている状況を示す模式1・・・ピット、2・・・
レーザ光、3・・・トラッキング用ピット領域、4・・
・フォーカシング用鏡面領域、5・・・PLL用ピット
領域、6a・・・参照用ピット。  4

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、多値のディジタル情報が記録される光学的情報記録
    媒体において、前記媒体に記録された情報を光学的に再
    生した際に得られるアナログ再生信号から前記多値のデ
    ィジタル情報の各値を識別する際に用いる識別信号を形
    成するマークを有することを特徴とする光学的情報記録
    媒体。 2、請求項1の光学的情報記録媒体において、前記情報
    および前記マークは、溝状のピットとして前記媒体上に
    形成されている光学的情報記録媒体。 3、請求項2の光学的情報記録媒体において、前記ピッ
    トは深さがλ/4(λ:使用波長)である光学的情報記
    録媒体。 4、光学的情報記録媒体にレーザ光を用いて多値のディ
    ジタル情報の記録を行う光学的情報記録再生方法におい
    て、前記ディジタル情報に基づいて変調されたレーザ光
    を前記媒体上に照射することにより前記多値のディジタ
    ル情報の記録を行う情報記録段階と、再生時に光学的に
    検出されたアナログ再生信号から前記多値のディジタル
    情報の各値を識別するために用いる識別信号を形成する
    信号を与える参照マークを前記レーザ光により記録する
    段階とを有することを特徴とする光学的情報記録再生方
    法。 5、請求項4の光学的情報記録再生方法において、前記
    情報および前記参照マークは前記媒体上に溝状のピット
    として記録される光学的情報記録再生方法。 6、請求項5の光学的情報記録再生方法において、前記
    ピットは深さがλ/4(λ:使用波長)である光学的情
    報記録再生方法。 7、光学的情報記録媒体に記録された多値のディジタル
    情報の再生を行う光学的情報記録再生装置において、前
    記媒体上にあらかじめ設けられた参照マークより識別信
    号を形成する手段と、前記手段により形成された識別信
    号と前記媒体から光学的に検出したアナログ再生信号と
    を比較する手段と、前記比較手段の比較結果に基づいて
    前記再生信号から前記多値のディジタル情報の各値を識
    別し、前記多値のディジタル情報を再生する手段とを有
    することを特徴とする光学的情報記録再生装置。 8、請求項7の光学的情報記録再生装置において、前記
    参照マークは、深さがλ/4(λ:使用波長)の溝状の
    ピットであり、前記参照マークから得られる再生信号は
    他の再生信号に比べて最大の振幅を持つ光学的情報記録
    再生装置。 9、光学的情報記録媒体に多値のディジタル情報を書き
    込むとともに、前記書き込まれたディジタル情報を再生
    する光学的情報記録再生方法において、前記媒体から光
    学的に検出したアナログ再生信号から多値のディジタル
    情報の各値の識別を行うために用いる識別信号を形成す
    る参照マークと前記多値のディジタル情報の書き込みを
    前記媒体上に行う情報記録段階と、前記参照マークから
    識別信号を形成するとともに、前記識別信号を用いて前
    記再生信号から多値のディジタル情報の各値の識別を行
    うことにより前記多値のディジタル情報の再生を行う情
    報再生段階とを有することを特徴とする光学的情報記録
    再生方法。
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