JPH0322655B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、高品質情報を高密度に記録または再
生できる光デイスク、および、その光デイスクに
高品質情報を高密度に記録または再生する方法に
関するものである。

従来例の構成とその問題点 レーザーをデイスク上に絞り、画像信号を再生
する「光学式ビデオデイスク」が市販されてい
る。直径30cmのデイスクに、1.67μｍのトラツク
ピツチでFM変調されたテレビジヨン信号を記録
しておき、毎分1800回転させて再生時間は片面30
分である。また、光デイスク表面に記録材料薄膜
（例えばテルル低酸化物薄膜TeOx、ｘ＜２）を
設けて、ビデオテープと同様に信号を記録再生す
る方法が開発され、「録再ビデオデイスク」とし
ての発展が期待される。

最近では、光デイスクにデイジタルビデオなど
の高品質信号を実時間で記録再生することも望ま
れており、本発明者達は以前に（特願昭57−
147133（特開昭59−36338号））その一つの方法を
提供している。

光デイスク表面に、第１図の様なＶ字形の溝を
形成し、その溝の全斜面を信号記録面とする。

Ｖ溝の山と山との間隔を、例えば、現在市販さ
れているビデオデイスクのトラツクのトラツクピ
ツチに等しくしておく。少なくとも２つのレーザ
ー光源を用いて、第１図のＡとＢ、或いは、Ｃと
Ｄ等の互いに隣り合う２斜面の各々の中央に、第
２図の様にレーザースポツト１及び２を照射す
る。それらのレーザーを互いに独立に駆動し、隣
り合う２斜面に異なる信号を同時に記録する。特
開昭57−105828の方法を用いて、Ｖ溝の１つの斜
面上の信号を再生する場合、隣りの斜面からのク
ロストークは十分小さくする事ができる。異なる
光源からのレーザーは互いに干渉しないので、Ｖ
溝の隣り合う２斜面の信号は２つのレーザーで独
立に再生できる。その２斜面を１組として、１つ
の情報を２つの斜面に分けて記録することで、デ
イジタルビデオ等の高品質な情報を記録再生でき
る様になる。

NTSC方式のカラーテレビ信号をコンポジツト
方式でデイジタル化する場合を考える。サンプリ
ング周波数を10.74MHzとし、８ビツトで量子化
すれば86Mbit／secとなる。しかし、帰線期間を
除き、エラー補正を加え、フイールド内の隣接画
素間の相関を利用して、予測符号化で40〜50％に
帯域圧縮する事ができる。従つて、NTSC方式の
カラーテレビ信号は35〜43Mbit／secで表わせる
様になる。現技術では、デイスクを毎分1800回転
させて、半径が50mmの位置で、約10MHzのアナロ
グ信号を記録再生できて、この事は、MFM変調
方式を用いて約20Mbit／secのデイジタル信号が
記録再生できる事を意味する。しかし、これだけ
ではデイジタルビデオ信号は扱えない。そこで、
前述した様にＶ溝の２斜面を１組にすれば約
40Mbit／secのデイジタル信号が記録再生でき
て、NTSC方式カラーテレビのデイジタル信号を
実時間で記録再生できる。

また、Ｖ溝の山と山との間隔は市販のビデオデ
イスクのトラツクピツチに等しいので、デイジタ
ルビデオを扱う場合でも、再生時間は短かくなら
ない。従つて、直径30cmのデイスクで、等角速度
で両面１時間、等線速度で両面２時間のデイジタ
ルビデオの記録再生ができる。

発明の目的 以上の特願昭57−147133の方法を具体化するに
は、２つのレーザースポツトを、各々、隣り合う
２斜面に沿つてトラツキングできなければならな
い。本発明では、そのトラツキング方法およびそ
のトラツキング方法に適した光デイスクを提供す
る。また、２つのレーザー光を効率良く絞れて、
上記トラツキングをも含めて、精度良い制御が可
能な光学系の具体例をも示す。

発明の構成 本発明の光デイスク記録再生方式は、光デイス
ク上にレーザー光を絞つて照射し、情報を記録、
再生又は消去する際に、少なくとも第１、第２の
２つのレーザー光を発振する独立に駆動する事の
できる光源を備え、前記光デイスク上に半径方向
の断面がＶ字形の溝を形成し、前記光デイスクに
レーザー光を絞る対物レンズの光軸にほぼ平行に
前記第１及び第２のレーザー光を入射させ、第１
のレーザー光を前記Ｖ字形溝の第１斜面に絞り、
第２のレーザー光を前記第１斜面とは隣り合う第
２斜面に絞り、前記第１及び第２のレーザー光の
前記デイスクからの反射光を光源には戻さないよ
うにし、かつ、前記２つの反射光を分離して再生
する事で、１種類の情報を前記第１斜面と第２斜
面に分けて、同時にかつ、独立に再生、または記
録再生できる事を特徴とする。

実施例の説明 以下図面を参照して、本発明の実施例を説明す
る。

本発明の実施例の詳細な説明の前に本発明によ
る２つのトラツキング方法の概要を述べる。

〔トラツキング方法１〕 隣り合つたＶ溝毎に、２種類の周波数で交互
に、Ｖ溝の深さを周期的に微かに（例えば、
0.02μｍ）、あらかじめ変化させて形成しておく。
第３図の様に、Ｖ溝の山が交互に２つの周波数
₁、₂で深さが変化している。斜面ＣとＤの各々
にレーザースポツト１，２が照射され、それらの
２つのスポツトの中心間隔Ｐは一定に配置されて
いる。デイスクからの反射光の強度は２つの周波
数₁、₂で変調され、それらの周波数は斜面上の
信号の周波数より非常に小さくしておく。レーザ
ースポツトが第３図の右方向（斜面Ｅの方向）に
トラツキングずれを起こした時は、反射光には周
波数₂で変調される成分が増加し、周波数₁で変
調される成分は減小する。逆に、レーザースポツ
トが第３図の左方向（斜面Ｂの方向）にずれた時
は、周波数₁成分が増加し、周波数₂成分が減小
する。従つて、₁、₂の２つの周波数で変化する
反射光量の成分が互いに等しくなるようにすれ
ば、２つのスポツトを各々斜面ＣとＤにトラツキ
ングすることができる。２つのスポツトを斜面Ａ
とＢにトラツキングする時は、スポツトが第３図
の右方向にずれれば周波数₁の成分が増加し、斜
面ＣとＤへのトラツキングとは逆である。即ち、
斜面ＡとＢへのトラツキングと斜面ＣとＤへのト
ラツキングは制御の極性が逆である。第４図にス
パイラル状のＶ溝が示され、一回転毎に₁、₂の
周波数で交互に深さを変えている。実線で２つの
スポツトの中間がたどるＶ溝の谷を示している
が、前述した事から、光デイスクの一回転毎に、
トラツキング制御の極性を交互に切り変えて、連
続してトラツキングできる事がわかる。

その極性の切り換えは、Ｖ溝の深さ変化が周波
数₁から₂、及び、₂から₁へ切り換わる時点で
ある。その時点を見分けるために、２つの周波数
₁、₂が切り換わる短い区間だけに、第３番目の
周波数₃でＶ溝を変化させておく。例えば、第４
図の領域Ｗである。デイスクが回転し、レーザー
スポツトが領域Ｗを照射し、周波数₃を検出すれ
ば、トラツキング制御の極性を切り換えるのであ
る。

次に詳細な実施例を説明する。

実施例 １ 波長の異なる２つのレーザーダイオード１１
（波長λ₁）、１２（波長λ₂）を用い、その光学系を
第５図に示す。２種類の波長は、例えば、λ₁＝
780nｍ、λ₂＝840nｍである。レーザダイオード
１１からの光は対物レンズ１３−１で集められ、
ミラー４１で反射し、４分の１波長板２１、光学
フイルム２２、４分の１波長板２３を通り、偏光
ビームスプリツタ２４で反射される。その後、４
分の１波長板２５を通り、対物レンズ１４で絞ら
れて、斜面Ｃの中央に照射される。光学フイルム
２２は波長λ₁の光を透過させ、波長λ₂の光は反射
させる。また、２枚の４分の１波長板２１，２３
でレーザー光の偏光方向を90度回転させて、偏光
ビームスプリツタ２４ではＳ波として反射される
ように、各々の光学要素は構成されている。レー
ザーダイオード１２からの光は、対物レンズ１３
−２で集められ、偏光ビームスプリツタ２４をＰ
波として透過し、４分の１波長板２３を通り、光
学フイルム２２で反射され、再び４分の１波長板
２３を通り、偏光ビームスプリツタ２４でＳ波と
して反射される。続いて、４分の１波長板２５を
通り、対物レンズ１４で絞られて、斜面Ｄの中央
に照射される。光デイスク１５からの反射光は、
波長λ₁、及び、波長λ₂の両方の光ともに対物レン
ズ１４、４分の１波長板２５を通り、偏光ビーム
スプリツタ２４をＰ波として透過し、凸レンズ３
１で集められる。ハーフミラー３２は波長λ₁、λ₂
の両方共の光を、各々、反射光と透過光に分け
る。第５図ｂは第５図ａのＸ方向からみた図であ
り、ミラー３３は２つの波長λ₁、λ₂のうち一方だ
けを反射し、他方は透過させる。ハーフミラー３
２からの反射光は、ミラー３３で、例えば、波長
λ₁だけの光が反射して絞られ、その焦点位置に光
検出器Ｋ，Ｌを設置して、公知のナイフエツヂ方
式でレーザースポツトの光デイスク面への焦点制
御を行なう。波長λ₁、λ₂の両方の光は、共に、対
物レンズ１４の焦点面上に絞られるので、どちら
か一方の波長の光だけで焦点制御すれば、両方共
の波長の光は同時に光デイスク上に絞られる。ハ
ーフミラー３２からの透過光は、第６図の様な光
検出器Ｍ，Ｎ上に照射されて、情報の再生に用い
られる。また、光検出器Ｍ、及び、Ｎから周波数
₁、₂の信号を抜き出して、第３図で説明した方
法で、トラツキング制御ができる。

特開昭57−105828から分るように、光検出器Ｍ
には、斜面Ｃの情報を含んだ波長λ₁の光が主とし
て照射する。しかし、波長λ₂の光も少量であるが
照射し、それに含まれた信号がクロストークとな
る。微かなクロストークであるため、デイジタル
信号の再生には問題とはならないが、より良く、
斜面ＣとＤの情報を分離して再生するには、光検
出器Ｍの表面には、波長λ₁の光は透過するが波長
λ₂の光は反射するフイルタを着け、また逆に、光
検出器Ｎの表面には、波長λ₂の光は透過するが波
長λ₁の光は反射するフイルタを着ければよい。

第２図のように、２つの波長のレーザースポツ
ト１，２を、各々、隣り合う２斜面の中央に照射
しなければならない。２つのレーザースポツト中
心の中点がＶ溝の沿うようにするのは、第３図で
説明したトラツキング制御方法でできる。しか
し、２つのレーザースポツトの、デイスクの半径
方向の間隔が、Ｖ溝の山と山との間隔の半分（第
１、３図のＰ）とするには、微妙な調整が必要で
ある。その調整をミラー４１を中心４０の回りに
微かに（例えば、0.1ミリラジアン）回転させて
行なう。

この実施例１の特徴は、２つのレーザーダイオ
ードからの光を、４分の１波長板２１，３３、光
学フイルタ２２、偏光ビームスプリツタ２４を第
５図の様な構成で、互いに平行なレーザービーム
として混ぜて対物レンズ１４の光軸にほぼ平行に
入射させ、かつ、光デイスクからの２波長ともの
反射光を信号再生や制御に用いることである。光
デイスク上にレーザー光が収差小さく絞られるに
は、レーザービームと対物レンズの光軸は２〜３
度以内でなければならない。前述のほぼ平行と云
うのは、その２〜３度以内の事を意味する。

実施例 ２ 添加物を混ぜたテルル低酸化物薄膜を用いて、
情報を記録、再生、かつ、消去できることが知ら
れている（特開昭56−145530、特開昭56−
153540、及び特開昭56−163528）。その薄膜は、
加熱昇温の後に徐冷することで、屈折率の高い状
態（例えば、結晶状態）になり、逆に、加熱昇温
後に急冷すれば屈折率の低い状態（例えば、非晶
質状態）になる。予め、熱処理などで屈折率の高
い状態にしておき、情報記録は径の小さいレーザ
ースポツトで昇温急冷して行ない、また、消去に
は、楕円形のレーザースポツト、または、２つ以
上のレーザースポツトを設けて照射することで、
昇温徐冷して行なう。

実施例２は以上の様な信号の消去も可能な例で
あり、光学系を第７図に示す。１つのチツプに構
成された波長λ₁の２つのレーザーダイオード１
１，１２と、波長λ₂のレーザーダイオード１０を
用いる。例えば、実施例１と同様に、λ₁＝780n
ｍ、λ₂＝840nｍである。レーザーダイオード１
１，１２からの光は第８図の様にＶ溝の隣り合う
２斜面に丸いスポツト１，２として照射され、信
号の記録、および、再生に用いられる。また、レ
ーザーダイオード１０は、長楕円形の発光部を持
つか、あるいは、一列の多数個の発光部を持つて
いて、Ｖ溝の谷に沿つて、第８図ａ、或いは、第
８図ｂの様にスポツト４として照射する。スポツ
ト４は溝の方向に長く、溝と垂直方向にもスポツ
ト１や２よりも太く、隣り合う２つの斜面の情報
を同時に消去できる。第９図に、デイスク上の各
レーザースポツトの光強度分布を示す。これらの
スポツトは実施例１と同様に絞られる。光学フイ
ルタ３４は波長λ₁の光を透過し、波長λ₂の光を反
射する。光デイスクからの反射光は偏光ビームス
プリツタ２４を透過するが、消去用レーザーの波
長λ₂の光は光学フイルタ３４で反射され、光学フ
イルタ３４を透過した波長λ₁の光だけを制御や信
号の再生に用いる。第７図ｂ及び第７図ｃは、
各々、第７図ａのＸ方向及びＹ方向から見た図で
ある。フイルタ３４の透過光は、プリズム３５で
臨界角で反射され、凸レンズ３６で集められ、ハ
ーフミラー３７で２分される。ハーフミラー３７
の透過光は光検出器Ｍ，Ｎに入射して信号が再生
される。実施例１では、レーザーダイオード１
１，１２からの光が、共に十分遠視野（Far
Field）であり、未だ分離していない位置に光検
出器Ｍ，Ｎを設置した。実施例２では、レーザー
ダイオード１１，１２からの光が、絞り位置では
なく遠視野であるが、互いに分離した位置に光検
出器を置く。例えば、レーザースポツト１１，２
の溝に平行方向の間隔を30μｍとし、対物レンズ
１４、凸レンズ３６の焦点距離を、各々、3.6mm、
40mmとし、また、対物レンズ１４の開口径を4.3
mmとすれば、光検出器を凸レンズ３６より約38mm
離して置けばよい。第１０図に光検出器面の様子
を示す。光ビーム１０１，１０２はレーザーダイ
オード１１，１２からの光で、それらの中心間隔
や外径は、上の例では、各々、約300μｍ、250μ
ｍである。光検出器M₁で斜面Ｃの信号を再生し、
光検出器N₂で斜面Ｄの信号を再生する。ハーフ
ミラー３７の反射光は、２つのレーザーダイオー
ド１１，１２からの光が十分遠視野で分離せず
に、光検出器Ｇ，Ｈに入射する。それらのＧ，Ｈ
への入射光量を比較して焦点制御ができる特開昭
56−7246。また、光検出器Ｇ，Ｈの信号から、２
つの周波数₁、₂の成分を抜き出して、第３図の
ようにトラツキング制御できる。

この実施例２により、デイジタルビデオ信号の
ような高品質な情報を実時間で記録でき、更に消
去用のレーザースポツト４はＶ溝と平行方向にも
垂直方向にも、スポツト１，２より大きな径であ
るから、対物レンズ１４の収差にはそれ程注意し
なくてもよく、レーザービームは対物レンズ１４
の光軸より３〜５度傾いてもよい。

次に、光デイスク面でのレーザースポツト１，
２，４の相対位置の調整について述べておく。

レーザースポツト１，２が、隣り合う２つの斜
面の各々の中央に照射されるには、レーザーダイ
オード１１，１２のチツプを対物レンズ１３−１
の光軸を中心に微かに回転させて調整する。更
に、レーザースポツト４を、スポツト１，２の中
間Ｖ溝の谷を沿うようにする必要があるが、その
ためには、第７図のハーフミラー３４で反射され
た波長λ₂の光が、２つのレーザースポツト１，２
をトラツキングさせながら２分割検出器J₁，J₂に
等しい光量だけ入射するように、中心４０の回り
のミラー４１を回転させて調整すればよい。

発明の効果 以上の様に、本発明によれば、Ｖ溝の隣り合う
２斜面を、１組の信号記録面として、高品質の情
報を、実時間で記録、再生、又は、消去できるも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図はＶ溝を設けた光デイスクの構造を示す
切欠斜視図、第２図は光デイスク上のレーザース
ポツトの配置図、第３図は本発明によるトラツキ
ング方法１の説明図、第４図は本発明による光デ
イスク上のＶ溝を示す図、第５図は本発明の記
録、再出方法の実施例１の光学系の構成図、第６
図は再生用光検出器の配置図、第７図は本発明の
第２の実施例の光学系の構成図、第８図は第２の
実施例の光デイスク上のレーザースポツトの配置
図、第９図は第２の実施例の光デイスク上の光強
度分布図、第１０図は第２の実施例の再生光検出
器の配置図である。 １１，１２……レーザーダイオード、１３−１
……対物レンズ、２１，２３，２５……４分の１
波長板、２２……光学フイルタ、２４……偏光ビ
ームスプリツタ、３２……ハーフミラー、３３…
…ミラー、Ｍ，Ｎ……光検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光デイスク上にその半径方向の断面がＶ字形
   の溝を形成し、第１、第２の２つのレーザー光を
   発振する光源を備え、第１のレーザー光を前記Ｖ
   字形溝の第１斜面に絞り、第２のレーザー光を第
   １斜面とは隣合う第２斜面に絞り、前記第１およ
   び第２のレーザー光の前記光デイスクからの反射
   光を分離して信号検出することで、光デイスクに
   情報を記録、再生または消去する際に、隣合つた
   Ｖ溝毎に２種類の周波数f1、f2で交互に周期的に
   Ｖ溝深さを予め変化させて形成しておき、かつ、
   前記周波数が、f1からf2へ、あるいはf2からf1へ
   切り替わる区間だけを、第３の周波数f3でＶ溝深
   さを変化させて形成しておき、前記反射光の信号
   から前記周波数f1、およびf2の成分を抜き出し、
   それら２つの成分の信号振幅が等しくなるように
   して、光デイスク上に絞られた第１および第２の
   レーザー光の２つのスポツト中心の中間点が、Ｖ
   溝の山または谷に沿うようにトラツキングし、前
   記反射光の信号から前記周波数f3の成分が検知さ
   れた時点で、トラツキング制御の極性を切り換え
   る事を特徴とする光デイスク記録再生方法。 ２ 表面上にその半径方向の断面がＶ字形の溝を
   設ける際に、隣合つたＶ溝毎に、２種類の周波数
   で交互にＶ溝深さを周期的に予め変化させて形成
   し、前記２種類の周波数での変化が互いに切り替
   わる区間だけを、第３の周波数でＶ溝深さを変化
   させた事を特徴とする光デイスク。