JPH04315820A - 記録再生方法、装置、並びにシステム - Google Patents

記録再生方法、装置、並びにシステム

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JPH04315820A
JPH04315820A JP929137A JP913792A JPH04315820A JP H04315820 A JPH04315820 A JP H04315820A JP 929137 A JP929137 A JP 929137A JP 913792 A JP913792 A JP 913792A JP H04315820 A JPH04315820 A JP H04315820A
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光学装置により、情報
を光学的に刻印可能なマークの形態で記録し、そのよう
なマークから情報を再生して、情報の記録及び再生を行
う光学式データ記録装置に関する。
【0002】
【従来の技術】現在ではデジタルアナログ両情報を記録
するために、種々の光学式データ記録装置が利用されて
いる。例えば、アナログデータは種々のピット又は凹み
の形態に符号化されて光ディスクに記録トラックに沿っ
て記録され、電気光学手段により読み取られる。
【0003】現存する別の種類の光学式データ記録装置
は、普及している「コンパクトディスク」技術を用いて
いる。音楽などの音響情報が小さな光学式記録ディスク
に記録される。このディスクは、音楽などが予め記録さ
れている音響トラックを大量に記録することができる。 このコンパクトディスク技術は、音楽の分野で広まって
いるが、いまやコンピュータのデータの記録に用いられ
始めている。物理的に小さいディスク内に現在普及して
いる磁気記録ディスクの数倍の量のソフトウェアプログ
ラムやデータを記録することができる。例えば、コンパ
クトディスクは、パーソナルコンピュータに用いられて
いる5 1/4”のサイズの磁気「フロッピーディスク
」の千倍以上のコンピュータデータを記録することがで
きる。
【0004】光学式データ記録技術が驚くほどの進歩を
遂げているにも拘らず、光学式記録媒体に記録できる情
報量は制約を受けている。また、現在の光学式記録技術
で達成できるデータの記録及びアクセス速度は非常に遅
い。磁気記録技術や他の記録媒体が進歩して記録容量が
増大したために、光学式データ記録装置の長所が狭めら
れている。
【0005】本発明に関連した背景技術である現在の光
学式データ記録技術では、情報は一般に一連のデータビ
ットとして記録される。各ビットは物理的なマーク、又
は一つの物理的マークから走査方向に沿った次のマーク
への変化として記録媒体上に示される。例えば、日付は
記録トラックに沿って離間した一連のピットとして記録
される。各ピット又はピットと周囲の領域との間の変化
がデータの単一ビットを表す。この種の従来の光学式記
録装置では、データビットは記録媒体上の物理的なマー
クとして符号化され、細いレーザ光を射出する半導体ダ
イオードなどの光源の光を対象となるマークに照射して
光学手段により読み取られる。各データビットには記録
媒体上に対象マークと呼ばれる明確なマークが必要なの
で、記録できるデータの量は現存する対象マーク形成手
段及び記録トラックに沿ってマークの存否を感知する手
段による制約を受ける。言い換えれば、記録媒体上の各
物理的対象マークは僅かに1ビットのデータしか形成し
ない。大量の情報を記録するためには、幾十万個ものデ
ータビットが必要であることはいうまでもない。
【0006】
【発明が解決しょうとする課題】現存する光学式データ
記録装置に関して、データトラックに沿って記録媒体上
に形成されたバイナリー対象マークには、読取り/書込
み光学装置とデータとが正確に一致するようにトラッキ
ングしなければならないこと、読取り/書込み光学装置
のフオーカシングをして再生データの信号対雑音比(S
/N比)を適切な値に維持しなければならないこと、読
取り電子工学回路を再生データビット信号にシンクロナ
イズングさせなければならないこと、広い周波数帯域を
一連の検出データと比較しなければならないことなど、
実際には幾つかの問題がある。トラッキング、フオーカ
シング、シンクロナイズングを正確に行うために補正や
修正をしなければならないことにより、公知の8ないし
14コードのような高度に複雑なビット/ワード符号化
法が採用される。しかしながら、このような符号化技術
により、トラックに沿った所定単位長に記録できるデー
タの量が減少し、データの有効再生速度が制限される。
【0007】現存する光学式データ記録装置の中にはト
ラッキングに回折光パターンを用いたものがあることに
注意されたい。しかしながら、回折光パターンをトラッ
キングに用いる技術と、以下に述べるように、読取り中
に記録媒体から抽出される可変干渉縞へと基本的情報信
号を干渉光パターンを用いて実際に符号化する本発明と
を明確に区別することが重要である。回折パターンを用
いる現在の技術は、中央の読取りローブの両側に位置す
るサイドローブ感知ウインドウの形成に限られていて、
トラックの中央の中央読取りローブを維持する助けをし
ているに過ぎない。
【0008】また、本発明の原理は、光学的干渉パター
ン自体が記録されてホログラフィックイメージの再生に
用いられるホログラフィック装置とは異なる。更に別の
背景技術として、本発明の理解に必要な光学及び記録技
術を扱った以下の論文を参照されたい。単一及び多重ス
リット干渉に関する一般的参考文献
【0009】Fundamentals  of  O
ptics、Jinkins  andWhite、M
cGraw−Hill、1950、第13、15、16
、17章、特に、第17.1、17.2、及び17.3
節。多重要素干渉(multi−element in
terference)、そのフーリエ変換、及び円形
孔公式に関する一般的参考文献
【0010】Furie
r  Optics:An  Introductio
n、E.G.Steward、Ellis  Horw
ood  Ltd.、Publisher、Halst
ed  Press/John  Wiley  & 
 Sons、1987、第2章及び第4章、並びに付録
C。
【0011】CD  ROM  The  New  
Papyrus、S.Lambert、S.Ropie
quet、Eds.、Microsoft  Pres
s、1986。
【0012】Principles  of  Opt
ical  Disc  System、G.Bouw
huis、J.Braat、A.Huijser、J.
Pasman、G.van  Rosmalen、K.
Schouhamer  Immink(以上、いずれ
もエイントホーフェンのフィリップ研究所員)、Ada
m  Hilger  Ltd.、1985。本発明は
、多層光学的記録媒体にデータを記録するシステムを開
示している米国特許3,891,794号並びに4,0
90,031号にも関連している。
【0013】本発明並びに先願の特願平2−24896
4及び特願平3−3006768の目的は、光学記録媒
体の所定面積における記録再生可能なデータ量、即ち、
記録密度及びデータ速度が増大され、しかもトラッキン
グ、フオーカシング、及びシンクロナイズングが容易な
光学式記録装置を提供することである。
【0014】
【解決するための手段並びに作用】本発明の基本的原理
の1つは、光学記録媒体上に様々に離間したマークより
成り相互に関連している複数個の組を形成して記録すべ
き情報を符号化することである。様々に離間したマーク
より成る複数個のセットがコヒーレント光により照明さ
れると、符号化された情報に従って変化するゼロ(負)
の振幅により分離された極大振幅の配置によって構成さ
れる光学的干渉パターンが生じる。例えば、2個以上の
スリット又は穴が記録媒体の各データ位置に1セットの
マークとして形成される。この1セットのマークに向け
られたコヒーレント光源は、前記最大及び最小特性を有
する光学的干渉パターンを生成する。例えば抽出データ
又は抽出アナログ信号である情報データSiは、光学記
録媒体上の1セットのマークを構成する2個以上のマー
ク相互の間隔を様々に制御することにより、函数f(S
i)として符号化される。従って、記録処理では、例え
ば、2個以上のスリットや穴である1セットの物理的マ
ークが制御されて相互に離間するので、読取り中に生じ
る光学的干渉パターンは、極大と最小との間の離間距離
がSiの情報内容に従って検出可能な範囲で変化する。 このパターン情報は、符号化された情報の所定の函数で
ある出力信号、例えば、g(Si)として検出可能であ
る。
【0015】本質的に情報信号Siは、函数gから抽出
されると、連続した値を有するアナログ形態をしている
。従って、Siは、例えば、0から1000まで連続的
に変化する値のアナログ情報を記録することができる。 あるいは、Siは離散的段階では1000のデジタル値
を表示することができる。従って、データトラック上の
マークで構成されている各セットは、現存する光学式記
録装置におけるバイナリーデータを1つ格納する一個の
物理的マークよりも大量の情報を蓄積することができる
。本発明の処理方式は基本的にアナログ式であるが、記
録再生される情報自体はバイナリーデータを含むデジタ
ルであり、このデジタルデータをアナログ信号に符号化
してから記録するものである。再生されたアナログ信号
は離散的に復号化されて、読取り下位装置の出力側でデ
ジタル化される。
【0016】本発明の記録再生処理は基本的にアナログ
式であるが、デジタル記録操作の特徴及び長所を幾らか
有している。データは光学像の1セットのマークのある
なしにより記録再生されるので、誤りの検出が容易にな
り信頼性が向上する。符号化された情報の完全性は、マ
ークの明瞭さ又は端の定義に基づくのではなく、マーク
の平均的図心の位置により決まる干渉パターン自体に基
づいている。この特徴により、現在の光学的複写技術を
用いて記録の複写からデジタル処理による記録再生と同
様に信号対雑音比の質をほぼ100%保持して記録を再
生することのできる装置が形成される。
【0017】本発明の好ましい形態では、記録媒体の各
情報記録位置に3個で1セットのマークが形成される。 3個で1セットのマーク相互の物理的配置及び離間距離
は、2個で1セットのマークに類似しているが、極大及
び極小の定義パターンがよりシャープである干渉パター
ンを生成するように設定されている。更に、3個で1セ
ットのマークでは、常に中央にあるマークは、以下に詳
述するように、フオーカシング、トラッキング、及びシ
ンクロナイズング技術に有効に使用される。
【0018】好ましい実施例では、各データ位置では従
来の光学記録装置の単一ビットの情報に関連した単一の
マークよりも多くのマークが必要である。このように各
データ位置に1個又は2個の余計なマークが必要ではあ
るが、可変光学式マークの各セットは数百以上もの多く
の情報価値を表示している。
【0019】本発明の好ましい実施例では、記録情報の
再生は、データトラックに沿った走査方向を横断する方
向に配置されたマークの各セットをレーザーダイオード
源により照明し、その結果得られる光学パターンを半導
体感光素子で感知することにより行われる。ここに述べ
る好ましい実施例では、光ダイオードアレイはトラッキ
ングサブシステムにより決まるデータトラックの中心線
から公知の距離だけ離れて配置されている。光学的干渉
パターンのサイド極大値(サイドローブ)の動きにより
光ダイオードアレイの出力信号が変化するので、以前に
記録された情報を示す様々に変化する出力信号g(Si
)が生成される。更に、この好ましい実施例では、デー
タはディスク上の螺旋(又は同心)トラックに公知のよ
うに連続的に記録されるが、データはトラックの幅方向
の情報符号化空間が変化する1セットのマークで構成さ
れている点が特異である。
【0020】更に、本発明の実施例では、各記録位置は
シンクロナイズング、フオーカシング、トラッキング用
にマークを少なくとも1個有している。特定の位置にデ
ータが記録されない場合は、単一のマークが付けられる
。その結果、読取り処理により容易に検出できる単一の
中心極大値が生成される。マークが一つしかないときは
検出装置はサイド極大値(サイドローブ)を感知しない
ので、この再生信号は情報データを含んでいないものと
して認識され、引き続いてトラッキング、フオーカシン
グ、シンクロナイズングが促進されることになる。中央
の極大値により、強度の連続的較正が規定され、サイド
極大値(サイドローブ)の種々の変化の測定基準として
のトラックの中心が規定される。
【0021】以上に要約した本発明には、従来の多くの
光学式装置とは異なり、データの一部としてシンクロナ
イズングワード即ちワードシンク(word sync
) を埋め込んだり記録したりする必要がないという長
所がある。情報を符号化する本発明のマークの各セット
は、それ自体が多重ビット値へデジタル変換されるアナ
ログ値の形態の多重ビットを表示することができる。こ
の多重ビットワード又は多重値データのセットは、デー
タ位置で中心光極大値の存在により全体的にクロックさ
れる。更に、従来の光学式記録装置に比べて情報を正確
に読み取ることができる。読取り中の出力情報は、一対
の第1次極大値(first order maxim
a)を提供する。各対は情報信号の符号化された表示で
ある。2つの独立した測定結果(一つはサイド極大値用
)がデータ値Siを得る出力関数g(Si)から形成さ
れる。読取りの正確さは、読取りビームにより総べての
マークが照明されている限り、従来の光学式装置とは異
なり正確なトラッキングには依存していない。読取りの
正確さは、マークの大きさやマークの端の定義に依存し
ているのではなく、光学的干渉パターンを規定するマー
クの相対的位置に依存している。セットから欠けている
マーク、例えば、2個のマークの内の欠けている方はエ
ラーの原因となるが、そのような場合には現在のエラー
検出装置と同じように通常のデジタルエラー検出補正技
術を用いることができる。
【0022】本発明の他の態様は、各セットの1つのマ
ークのような、1つもしくは複数のマークの光学位相変
位特性によるデータの符号化である。位相変調の物理的
符号化は、読取りビームの軸に沿うマークの可変の深さ
、高さ、光学的厚さもしくは屈折率のような異なる形態
をとり、この結果、読取り干渉パターンに寄与するコヒ
ーレント光源からの反射もしくは透過光の位相を変化さ
せる。即ち、マーク特性により、透過もしくは反射光の
可変位相変位が生じ、また読み取られかつ再生電気系で
処理されるパターンローブの相対振幅が変化する。3つ
のマークセットの記録において、干渉パターンの形状並
びに位置は、3つのスポットもしくはマークからの光の
微分位相のストロング函数として変化する。サイドロー
ブに対する中心パターンローブの強度比は、中心スポッ
トもしくはマークの位相影響の函数となる。同様に、異
なる2つのスポットの符号化記録の場合には、一方のマ
ークに対する他方のマークの位相変化により、解読信号
として読取り並びに再生され得るローブパターンの回転
が生じる。
【0023】別の実施例で、位相符号化、処理、記録並
びに再生は、トラックに沿う各データ位置のための単一
のスポットもしくはマークにより成される。このような
場合のマークは、マークの両側のランドに対して干渉読
取りパターンを生じさせる可変の深さ、高さ、光学的厚
さもしくは屈折率を有することができる。干渉は、マー
クから反射された光と、マークの両側の近接するランド
から反射された光との異なる位相成分間で生じる。マー
ク(例えば、ピットもしくは突起領域)だけではなく、
近接したランド領域にも対応できるように充分に大きい
強度の読取り光パターンを使用し、かつ干渉パターンの
少なくとも1次もしくはサイドローブに対応できるよう
に充分に大きい口径比(NA)を有する対物レンズを使
用することにより、得られる位相符号化記録は、中心ロ
ーブの振幅と1次のサイドローブの1つもしくは両方の
振幅との間の比をとることにより読取られる。位相符号
化信号マーク記録方法が、上記光学記憶記録並びに処理
の1つもしくは複数と組みをなして、もしくは個々に使
用され得る。
【0024】
【実施例】本発明の記録読み取装置並びにその方法の原
理を図1並びに図2に示す機能ブロ、ックダイアグラム
により示す。この図で、記録され後で再生される情報を
有する信号Siが複数のマーク12の組の形態で記録媒
体である光情報ディスク10に記録されている。これら
マーク12は、読出し操作されている間、コヒーレント
光源により照明され、光干渉パターン14(図2)を形
成する。本発明のこの一般的態様は先願の特願平2−2
48964並びに特願平3−300678に記載されて
いる。この先願には、一方のマークに対して、他方のマ
ークの高さ、深さ、光学厚さもしくは屈折率を変化させ
るような光学軸に沿う光位相の可変変位により符号化さ
れる光学干渉パターンを使用して追加の信号情報Ajを
記録する方法並びに装置が開示されている。
【0025】種々の記録サブシステムが採用され得るが
、特別な例を以下に説明する。図1は光学系の概略的形
態を示し、この図で、入力信号情報(Si並びにAj)
が電気−光学ビームスプリッター・デフレクター16に
与えられ、これは好ましくはレーザダイオードのような
コヒーレント光源からなる記録光源18に接続され、光
源からの光ビームを少なくとも2本、好ましくは3本の
異なる光ビーム20に分けるように作用する。この光ビ
ームの分離角度は、実際、ビーム分離動作が一連の情報
の瞬間値Siにより変調されるように、入力信号情報S
iの函数である。分離されたビームの相対的振幅は瞬間
値Ajにより変調される。光情報ディスク10は、分離
された記録ビーム20で照射されるように配置されてい
る。可変分離記録ビーム20は函数f(Si)並びに函
数h(Aj)に相当する高さ、深さ、光学厚さもしくは
屈折率によりスペースされる1セットのマーク12をつ
くる。この光情報ディスク10は、表面がフォトレジス
トでコーテングされた合成樹脂ベースのような公知の種
々の材料により形成され得る。これは、光により照射さ
れ、この後化学的方法で処理されたとき、交互の反射と
非反射となるスポットのような物理的マークを形成する
ことで知られている。記録される情報信号に応じて光ビ
ームを偏向することにより、情報を記録することは知ら
れているが、本実施例は、一体化したセットとして後で
読み取られる複数セットのマーク12に入力信号を書き
直すことにより通常の光学的蓄積技術とはことなる。
【0026】記録された入力情報は、図2に示すような
読取り動作の間つくられる光学的干渉パターン14の可
変函数g(Si)並びにp(Aj)として蓄積される。 特に、この光学的干渉パターン14は、所定の極大、即
ちローブのパターン間の分離において量g(Si)の形
態で入力信号情報の函数を含む。ここで、記録された情
報Siは、干渉パターン14の中心極大14aと、一方
もしくは両方の第1次側極大14b並びに14cとの間
の可変分離の関数g(Si)として蓄積される。情報A
jは、パターン14の相対的ローブ振幅の函数p(Aj
)として記憶される。記録ディスク10の各セットのマ
ーク12からパターン14を得るために、読取り光学系
は、トラック(通常、マークセットはトラックの幅方向
に延び、かつ読取り光学系の光軸に直交する)に沿って
各セットのマーク12を照射する読取りビーム25を射
出するコヒーレント読取り光源24を有し、コヒーレン
ト光波は光源24からデイスク10の、例えば、両面に
、結合並びに分離可能に組合わされる。この結果、パタ
ーン14はホトダイオード検出アレイ26により、デイ
スク10に平行な選択された面で検出され得る。このア
レイ26は、極大ローブ14aないし14cの可変分離
と、中心ローブとサイドローブの1つもしくは両方との
振幅差を感知することにより、記録再生入力信号情報S
i並びにAjの函数g並びにpを表す出力信号情報をつ
くる。
【0027】図1並びに図2に示すセットのマーク12
は、干渉パターンの極大14a,14b,14c間の可
変間隔並びにこれらローブの可変振幅の函数として、無
限の連続した情報値を蓄積する機能を有する。最も一般
的な光学的蓄積システムにおいて、光ディスクに蓄積さ
れる情報内容は、1ビットーバイナリーを表す単一のマ
ークの形態である。換言すれば、通常の記録の単一のマ
ークはバイナリー1もしくは0値を示すか否かである。 多数の独立したマークがマルチビットワードを形成する
ために要求され、多数のワードが有用なデータストリー
ムを形成するために組み合わせられる。代わって、図1
並びに図2を参照して説明する本実施例は1セットのマ
ーク12を記録する。これらマークセットで、2つ、好
ましくは3つのマークが、ここでは読取り干渉パターン
14の可変なローブ、即ち極大間隔により情報内容のア
ナログ記録をするために使用されている。例えば、既知
の電気ー光学装置において、各マークセットは、記録媒
体10上で各データ位置に3つだけの独立したマーク1
2を有して1000値以上の範囲にデータSiを符号化
し得る。さらに、Ajが各データ位置に対して同様の値
、例えば1000値以上の範囲に記憶される。実際には
、トラック情報は、図3並びに図4に示すように、、ト
ラック28の軸に対して直交する方向に各マークセット
が配設され、光学記録媒体に形成されたミクロンの大き
さの孔のようなマークセットからなる。
【0028】本発明の原理の1つは、反射もしくは透過
光の読取り光学系の軸と一致した位相変位を生じさせて
発生される干渉光パターンの相対的分布振幅を制御可能
に変えるように、1つもしくは複数のマークもしくはス
ポットのトラックを可変可能に記録することにより、記
録媒体にデータを符号化することである。好ましい実施
例では、記録マークの位相符号化は、各データ位置での
複合マークの可変間隔によるパターンローブ間の間隔を
変えることによりデータを符号化する方法と組合わされ
る。このような符号化方法の組合わせにより、第1のデ
ータSiと、これに独立した第2のデータとは、同じ記
録媒体と、実質的に同じ、もしくは類似した記録/再生
光学系並びに電気制御系を使用して、続く再生のために
記録媒体に記録され得る。
【0029】図3は、好ましい3つのマークのセット1
2を示す。複数のマークセットがトラック28に沿って
形成されており、各マークセットは、第1のデータSi
を符号化するために、中心マーク12aに対して種々の
間隔でトラックの幅方向に配設されている。中心マーク
12aはトラッキング、フォーカシング並びに/又はシ
ンクロナイズイングに使用されるためにトラックの中央
に常時存在する。
【0030】また、図3に示すように、中心マーク12
aは、第2の情報データAjを記憶するために、セット
の近接したマーク12b,12cに対して可変の光位相
変位特性で記録される。
【0031】図4は中心のマーク12cを通って記録媒
体10を直角に切断した状態を示す。マーク12cの可
変なデイメンションは、記録面に直交し、かくして読取
り/書き込みビームの光軸に沿う。
【0032】記録10からマーク12の物理的分離並び
に位相変位特性を拡大しかつ測定する通常の形態により
直接に記録情報を書き直すことが理論的に可能であるが
、本発明は、マーク12が非常に高密度で、かくして読
取り光ビームの波長λの2ないし4倍の範囲の最小の分
離で記録される点に特徴がある。例えば、波長λが0.
78ミクロンのアルミニウム・ガリウム・ヒ素ーダイオ
ードを使用する場合、各セットのマーク12相互は、約
1.56ないし6.24ミクロンの分離で、0ないし1
/4λ、即ち0ないし0.19ミクロンの位相変位深さ
もしくは高さを有する。通常の光学系並びに電気光学系
を使用した記録媒体からの情報の再生は、非常に効果で
複雑な読取り光学系を必要とするので、困難であり、好
ましくない。マーク12の高密度記録のために、間隔は
読取り(光源24)として使用される光の波長と同じオ
ーダーである。この様に、通常の画像処理は、ホトデイ
テクターもしくは他の光感度デイテクターに結像される
場合、マーク12の最適な解像度を得ることができない
【0033】本発明においては、マルチプルマーク12
間の狭い間隔並びに位相が、干渉パターンの極大並びに
極小の形態で、各セットの複合マーク12から間隔並び
に位相情報をユニークに再生する光干渉パターンを形成
することにより、有効に使用される。3つのスリットも
しくはピットセットのような3つのマークは強い中心極
大14aと、この中心極大の両側に等距離で位置する2
つの比較的強い1次の極大14b,14cとを生じる。 記録10からシフトした所定の平面で干渉パターンを遮
ることにより、これら極大間の間隔は情報出力信号g(
Si)並びに情報出力信号p(Aj)としての相対位相
に変換される。この信号g(Si)は、図2に示すよう
に、中心ローブ14aと1次のサイドローブ、即ち極大
14bとの間の種々の間隔からか、もしくは1次の極大
間の間隔を表す2つのg(Si)の間隔から得られる。 または、冗長な測定が、中心極大から各1次サイド極大
へと測定した単一値函数g(Si)と、2つの読取りか
らの平均とを取ることができる。他のデータ信号p(A
j)は中心極大とサイド極大との相対的な高さもしくは
振幅から得られる。
【0034】図5は模範的な光干渉読取りパターンを示
す。このパターンの形は大きい中心極大14aと、この
極大14aの両側に等しい函数距離g(Si)で対称に
位置する1対の1次極大14b,14cとを有するよう
になっている。1次のサイド極大14b,14cの相対
的振幅は、第2のデータ函数p(Aj)を含み、3つの
マスクセットの場合、中心極大14aの約1/3ないし
3倍である。もちろん、中心ローブの両側にかなり離れ
て位置し、減衰した振幅を有する付加的な極大が存在す
るが、最も実用的な目的のための有用なサイドローブは
1次極大14b,14cである。各データロケーション
のための2つのマークセットを使用する別のシステムに
おいて、サイド極大は、利用できるけれども、シャープ
ではない。
【0035】干渉パターンの詳細な形状は、4つの影響
、即ち、単一アパチャーの影響と、共同する複数のアパ
チャーの影響と、角度に対する強度の低下に対するコサ
インタームと、マークもしくはアパチャーの相対位相と
である。かくして、パターンを表す等式は3つのターム
である。
【0036】第1のターム、即ち単一アパチャーターム
は、無限の長さと、多数の波長に対する少数の幅を有す
る単一のスリットを仮定することにより得られる。これ
は、例えば、E.G.Steward,Fourier
  Optics:An  Introduction
,Halsted  Press,1987,p.37
,もしくはF.A.Jenkins  and  H.
E.White,Fundamentals  of 
 Optics,second  ed.,McGra
w−Hill,1950,p.282.からのEqn.
1に見られる。 干渉パターンの相対位相の特性上の影響を後で説明する
【0037】シャープに収束された細い読取りビーム2
5が図3に示すデータ無し中心マーク12aのような単
一マークを走査ししているとき、デイテクターアレイに
より感知される光出力は符号36で示すように単一の比
較的長い波長のパターンである。この波長は、干渉ナア
ル(単一の極小)がない。単一マークを走査することに
より得られる、交互の極大と極小とが無い長い出力波長
の形態は、図9並びに図12(B)を参照して説明する
ような、トラッキングとフォーカシングとの制御のため
の本発明の実施例において有効に使用される。
【0038】かくして、後述するように、出力波形の中
心部と、この波形の両側の部分とを読み取るように位置
されたデイテクターは、制御電気系により、極小の無い
長い応答波長と、図5に示す複合セットの干渉パターン
14との間の転換を検出できる。検出された出力信号を
処理することにより、トラッキング、シンクロナイズン
グ並びに/もしくはフオーカシング制御信号が得られる
【0039】波形パターン14での出力光の強度はマー
クのサイズと、可変深さ、高さもしくは厚さの函数であ
る。例えば、マークが転送読取り系においてアパーチャ
ーの形態をとれば、アパーチャーを介して転送される出
力光の強度は、そのサイズに応じて増す。しかし、函数
g(Si)での符号化信号情報は、マークのサイズには
依存せず、セットの各マークの中心間の間隔に応じての
み変化する。さらに、マークのエッジ鮮明度は符号化間
隔g(Si)にたいした影響を与えず、第1のデータS
i並びにこれの再生は記録媒体に形成されたマークのシ
ヤープ度によりたいして低下しない。符号化ローブの振
幅p(Aj)と関連した可変位相により、不明確なマー
クに起因して第2のデータAjがある程度低下するかも
しれないが、この影響は最小であり、符号化された第1
のデータとは独立する。 記録
【0040】図6に、反射記録媒体10の好ましい例が
示されている。この記録媒体10は、透光性の適当なプ
ラスチック、ガラスもくはセラミックで形成された透明
基板、即ちベースを有する。読取り光は、基板を透過し
、図示するようにデータ符号化スポットもしくはマーク
により反射される。これは反射記録であるので、照明光
源並びに復帰、即ち反射光学系は記録媒体10の同じ側
に位置し、ここでは記録媒体の下に矢印で示されている
【0041】データが符号化されているピット、突起(
近接したランドに対して突出している領域)もしくはス
ポット、即ちマーク12に近接したランドは光吸収層1
0bで形成されている。ここで、マークは透明ベースの
上面に、ピットとして最初に形成され、そして選択コー
テングにより、データピットは、記録媒体10の下面側
からの読取り光の照射に対して反射データ突起のように
なる。前記吸収層は、適当な不透明の光吸収プラスチッ
ク、ガラスもしくはセラミックにより形成され得る。 データ符号化スポット、即ちマークが形成された領域の
透明ベース10aの面には、反射コーテング膜10cが
形成されている。この結果、記録媒体10の下側から図
6に示すように透過した照明光はピットマーク12の底
面でコーテング膜10cに入射し、そして図8(B)を
参照して後述するような種々のホトデテクターアレイを
有する読取り光学系方向に反射される。反射コーテング
膜10cは、アルミや金のような金属、もしくはコヒー
レント読取り光の波長に対して反射性の他の物質より形
成され得る。
【0042】図6に示すように、記録媒体10のマーク
間の間隔は、干渉光パターン14の可変ローブ間隔を発
生させる第1のデータ(Si)を符号化する。同様に、
記録媒体10のマーク12を記録するピットもしくは突
起の相対的に可変なデイメンションは第2のデータ(A
j)の位相符号化を決定する。この第2のデータはパタ
ーンローブ間の変わる振幅差から読取られる。反射読取
り光の位相は、光がデータに入射する前に通過し、かつ
各マーク12の底面(吸収ランド領域に対して突起とし
て見える)でコーテング膜10cにより反射される透明
ベース10aの厚さに影響を受ける。マーク12間に入
射する照明光はきろく媒体の半体側に形成されたランド
状の吸収膜10b中に入る。この実施例では、記録媒体
10は1ワード当たり3つのマークのセットで符号化さ
れており、またここでは、位相符号化は、近接するマー
ク12b,12cに対して光学読取り光ビーム軸に層中
心のマーク12aの位相特性を変えることによりなされ
る。
【0043】製造の便利のために、記録媒体10は、マ
ーク12を記録、即ち形成する前に、読取り光が入射す
るのとは反対の面に吸収層10bのコーテングがなされ
る。次に、吸収層を貫通し除去するように、マーク12
が、記録媒体にエッチング、腐蝕問うによりピットとし
て形成される。最後に、反射コーテング膜10cが記録
媒体10の光入射とは反対側の面(ここでは図6で上面
)に均一に形成される。吸収層10bを覆う反射コーテ
ング膜は、ピットマークが形成されていない領域での不
透明吸収層10bによる照明光源方向への光の反射戻り
を防止刷る。吸収層が除去されたピットマークの領域で
は、読取り光を透明ベース10aを通ってホトダイオー
ドデテクターアレイ方向に反射するように読取り光に対
して反射コーテング膜が露出している。この領域では、
マークは吸収層10bに対して突起のように見える。マ
ルチーマークのワードでの可変位相マークで記憶され得
るデータの量は、もし記録媒体が読取り専用構造の場合
には、多分10もしくは12ビットにできる。もし、書
き込みもできる記録の場合、ビットの数は、書き込みプ
ロセスがアナログとなりうるので、より制限されるかも
知れない。一方、記録の閉ループフイードバック制御が
可能かも知れないような充分に遅い書き込みの場合には
、少なくとも10ビットが可能である。開ルーブでなけ
ればならない記録にとっては、多分3ビットぐらいが可
能である。これは多いデータではないかも知れないが、
同じ記録媒体への他の記憶形態に付加されるので、安価
である。
【0044】また、読取り専用の記録媒体に対して種々
の適用が有る。例えば、中心のスポットが高さを、かく
して変位位相を変化させる場合、CD形式のモールド記
録媒体10が3つのスポットのワード(図3を参照)を
使用することにより形成され得る。このような記録媒体
10は、3つの異なる変調を含むことができる。即ち、
1つのワードでのスポット間の距離と、ワード間の距離
と、中心スポットの位相の変化とである。これら3つの
変調は、ほぼ独立しており、かつ同じセットの検出器を
使用できる。位相変調により得られる付加の記憶密度は
、ほとんど付加的なコストを無しに達成できる。 ディスク記録装置:
【0045】本発明の好ましい実施例並びに発明の原理
を説明する方法において、データは、図7に示すように
、記録媒体10をなす光ディスクによりスパイラルトラ
ックの形態で連続的に記録される。この記録媒体10用
の装置は、通常のモータ42と、記録媒体10を制御さ
れた角速度で回転させるスピンドル44とを具備する。 キャリッジ46がキャリッジトラック48上に矢印方向
に摺動可能に設けられており、このキャリッジ46は読
取り/記録光学系15,23を移動可能に支持している
。これら光学系は前記記録媒体10の表面に接触してい
ないが接近して配設された対物レンズを有する。対物レ
ンズを備えた光学系15,23は、記録媒体10の軸に
対して径方向の路(ラジアルパス)に沿って移動され、
記録媒体10がモータ42により回転されるのに従って
、記録媒体10上のスパイラルトラックもしくは一連の
同心リングトラックへの記録もしくはここからの読取り
が行われる。異なる記録ホーマットの別の装置が後述す
る別の実施例で説明するように使用され得る。
【0046】前記記録媒体10への記録は種々の方法が
取り得るが、好ましい実施例では、データはディスクの
片面もしくは両面に形成された反射ー非反射スポツトの
形態で符号化される。図8(A)並びに図12を参照し
て後述するように、記録操作は、ガラスマスターディス
ク上にコーテングされたホトレジストを書込みビームで
露呈することによりマスター記録を形成する工程を含む
。マスターディスクの書込みの後、反射表面を有するト
ラックにそって微小ピットを残すようにホトレジストを
エッチング除去して現像される。デイメンションの一例
として、図3に示すような3つのマークデータトラック
の幅は約4ミクロンである。セットをなすマーク12a
,12b,12cのようなマーク、即ちスポットの径は
1ミクロンのオーダーである。マーク間の間隔は1/2
ないし1ミクロンのオーダーである。上記ホトレジスト
マスター工程は、コンパクトディスクやレザーディスク
へのデータの記録において知られている。マスター工程
の後、使用可能なコピーを形成するために使用される“
スタンパー”となるサブマスターを介在させることもで
きる。このようなコピーは、消耗装置で使用されるコン
パクトディスクコピーを形成するために使用される既知
の透明合成樹脂であるポリカーボネイトのような合成樹
脂の半固化材料から形成され得る。 書込み光学系:
【0047】図7に示すドライバー40は、キャレッジ
46に、読取り光学系23を備えたもしくは備えていな
い書込み光学系15を具備し得る。好ましくは、書込み
操作は、部材の許容誤差並びにサーボ制御がマスター工
程において精密で比較的高精度の非消耗装置により行わ
れる。かくして、記録媒体のコピーはマスターもしくは
スタンパーから製造され得る。再生は、キャリッジ46
に設けられた読取り光学系23のみを備えた廉価で低許
容誤差の装置によりなされる。しかし、読取り光学系と
書込み光学系との両方を、並設させ、必要に応じては光
学的に分けて同じキャリッジに装着し得る。
【0048】図8(A)において、書込み光学系15は
偏光ビームを射出するレザーダイオード180を有する
。この射出光ビームはコリメータ182により整形され
て、ビーム分割/偏向装置183に入射し、ここで、デ
ータ、即ち情報信号源Si並びにAjに応答して分割並
びに角度変調される。この分割変調されたビームは偏光
ビームスプリッター184、1/4波プレート188、
および記録媒体の面に直交する方向に導かれる書込み光
を形成する対物レンズ189を通る。書込みビームの記
録媒体での反射ビームはスプリッター184により偏向
されて、通常の非点収差光学系186を有するモジュー
ル185にフォーカスされる。このモジュール185は
、図12Aに示し、後述するフォーカス制御電気系に送
られるフイードバック制御信号、即ちエラー信号を出力
187に与える。
【0049】記録媒体10の記録面11に入射する書込
み光ビームは、図1の記録方法で示されるように、角度
変化可能な発散もしくは収束並びに相対角度を有するビ
ーム20となっている。前記対物レンズ189は、この
レンズの近くに太い矢印で示すように。フォーカスのた
めに記録面11に対して相対的に接離する方向と、トラ
ッキングのために記録面11に平行な平面に沿う方向と
の両方向に、既知の手段により移動可能に設けられてい
る。
【0050】ビーム分割/偏向装置183は種々の形態
を取り得る。しかし、ビームを偏向するのに音響光学分
割器を使用することが好ましい。そして、中心のビーム
の光路での強度変調はサイドビームに対して中心の書込
みビームの強度を制御するために使用される。
【0051】記録光学系15の動作において、上述した
ように図3に示す実施例に従って、3つのマークセット
12を形成する場合に、3本の出力ビームが発生する。 上述したように、記録系は、基本的には、記録媒体10
上の物理的マークの間隔が記録トラックの幅方向の可変
間隔の範囲内で連続的に可変なアナログである。
【0052】好ましい実施例において、情報信号Si並
びにAjは、図3に示すように、記録トラック28の幅
方向に配設された1つのマークセット内のマーク相互の
可変間隔並びに可変位相で符号化される。しかし、付加
情報がトラックの幅方向と同様にトラックに沿う方向の
可変間隔でデータを符号化することにより記憶される、
前記先願の特願平2−248964及び特願平3−30
06768の例も採用され得る。
【0053】記録媒体をマスター化し、使用され得るコ
ピーを製造した後、記録された面を比較的厚い透明コー
テング材により保護し、ほこり、傷による品質の低下を
防止することが好ましい。このようなコーテング自体は
公知であり、通常のコンパクトディスクにコーテングさ
れた、1.2mmの厚さのポリカーボネイトの層の形態
で使用されている。書込み動作のために、光学系は比較
的大きいNA(開口数)を有する高品質のものが必要で
ある。これは、系は記録媒体上にスポット(マーク)を
、1ミクロンの系のオーダで形成するからである。 0.5のNAを有する対物レンズが1ミクロンのマーク
を記録するのに望ましい。
【0054】書込み動作の間、ドライバー40並びに書
込み光学系15は図12に示す書込み制御サブシステム
により制御される。好ましい実施例における書込み動作
のためのトラッキングは通常の制御技術を使用する。幾
つかの変形が可能であるが、図12に示す好ましい実施
例においては、データがクロックレートで入り、エラー
コード並びに制御コードと組み合わされるFIFOバッ
ファー12a−1を有する間隔データSiのためのホワ
イト制御チヤンネルを具備する。データはプロセッサー
12a−2でフォーマット化され、バッファー12a−
3でリ.バッファー処理されて、線形化検査テーブル1
2a−4を通り、バッファー12a−5で再びバッファ
ー処理され、アナログーデジタルコンバーター12a−
6を介して、図8(A)のビーム分割/偏向装置183
として示す書込み光学系を制御する偏向器ドライバー1
2a−7に送られる。また、位相データAjのための別
の平行ホワイトチヤンネルは、FIFOバッファー12
a−15、プロセッサー12a−20、バッファー12
a−30、線形化検査テーブル12a−40、バッファ
ー12a−50、アナログーデジタルコンバーター12
a−60、並びに位相を符号化するための中心ビーム強
度変調器12a−70を具備する。これら構成要素は、
レーザダイオードドライバー12a−11とディスクド
ライブモータ制御部12a−12とキャーリッジドライ
ブ制御部12a−13とに接続されたタイミング/シー
ケンスジェネレータ12a−10により通常の方法でタ
イミング/シーケンス処理される。図12に示す制御方
法はコンパクトディスクマスターを記録するために使用
されるものとほぼ同じである。
【0055】図3に示すような複合マークセットを書込
み光学系18により形成する場合、マーク12の各セッ
トは隣のセットとほとんど接触していることが好ましい
。これは最大の密度と、読取りの間、適当な信号/ノイ
ズ比を可能にする。読取り動作に関連して後で述べるよ
うに、トラック28に沿うマークセット間の間隔が小さ
いということは、読取りビームが好ましくは図3に破線
で示す楕円形の読取りビーム25により図示されている
ようなトラックの幅方向に長軸を有する楕円形が好まし
いということを意味する。 読取り光学系:
【0056】読取り光学系23の好ましい例が図8(B
)に示されている。例えば、アルミニウムーガリウムー
ヒ素ダイオードよりなる少なくとも1つのレザーダイオ
ード240は記録媒体10上のマーク12のデイメンシ
ョンと同じオーダの長さの波長のコヒーレント光を発光
する。このコヒーレント光はコリメータ241により整
形され、偏光ビームスプリッター242、並びに1/4
波プレート243を介して可動対物レンズ244に至り
、ここで記録媒体10にフォーカスされる。上述したよ
うに、読取りビームは図3に示すように、トラックの幅
方向に楕円形の長軸が位置する楕円形が好ましく、この
ような配置は、ほとんどのレザーダイオードが楕円ビー
ムを発光するので、容易に可能である。読取り光ビーム
の光軸は記録媒体10の面にほぼ直交する。記録媒体1
0のマーク12からの反射光は、対物レンズ244を通
って、対角線状にパターン14を反射する偏光ビームス
プリッターに戻る。ホトダイオード検出アレイ26が、
図5に示すような複合ローブ、即ち極大14a,14b
,14cを含む反射出力読取りパターンを受光するよう
に配設されている。
【0057】1/4波プレート243自体は公知であり
、光学系並びに/もしくは記録媒体10からレザーダイ
オードに反射光が戻り、その動作に障害となることを防
止する。このプレート243は、またビームスプリッタ
ー242でのロスを無視できる程度におさえる。
【0058】ダイオードアレイ26は、以下に説明する
ように種々の変形が可能であるが、好ましい実施例では
、図9に示すように、干渉パターン14に対して、左側
サブリニアーアレイ261と、右側サブリニアアレイ2
62と、トラックに沿って配設され垂直軸アレイ、即ち
垂直アレイと呼ばれるダイオード群263とからなる。 実線で示すパターン9aは参照のためであり、点線で示
すパターン9bはサイドーブ表示g(Si)を示し、そ
して破線でしめすパターン9cは位相符号化情報p(A
j)を表す変化する相対ローブ振幅を示す。特に、前記
ダイオード群263は中心基準デイテクター263aと
、このデイテクター263aの上方並びに下方に垂直軸
に沿って配設された1セットのフォーカス並びにシンク
ロナイズデイテクター263b,263cを具備する。 このダイオード群263は、読取りビーム25とトラッ
クとの間で、図3に示すように、1セットのマーク12
から次のマークセットに移る相対移動に応じて、トラッ
クに沿う光反射の中心ローブ変化に応答する。これらデ
イテクターから得られる出力信号は、図13を参照して
以下に詳述するように、読取り光学系26のトラッキン
グ、フォーカシング並びにシンクロナイズングを制御し
、また位相符号化データAjを作るローブ振幅比函数p
(Aj)を得るための中心ローブの振幅測定を与える。
【0059】前記左側並びに右側サブリニアーアレイ2
61,262は、所定数の隣接した複数のダイードから
なり、読取りパターンの各サイドローブ、即ち極大14
b,14cの側方変位と振幅の範囲を検出する。各サイ
ドローブ、即ち極大14b,14cの位置は、検出スレ
ショールド以上に照射されたダイオードを検出し、特別
のローブの両側のダイオードペアーの強度比を測定する
ことにより、決定される。この検出は、所定の別々のダ
イオードのみが検出スレショールド以上に照射されたこ
とを検出して部分的にデジタル化され、またダイオード
信号強度の比がサイド極大14b,14cの位置を測定
したことを検出して部分的にアナログ化される。
【0060】符号化信号データSiは、トラックの中心
から既知の距離離れた、即ち干渉パターンの中央ローブ
である極大14aから離れた左側サブアレイ261並び
に/もしくは右側サブアレイ262の一方もしくは両方
からの出力信号を検出することにより、記録媒体から取
出される。サブアレイ261,262の各検出窓のデイ
メンションは、ローブの幅、即ちローブ極大14b,1
4cに比較して、ローブの移動方向が短くなっている。 一方、可能な限り多くの集光をするために、サブアレイ
261,262の各エレメントはトラックの幅方向より
もトラックに沿う方向が長くなっている。スクェアーも
しくはシリンドリカルレンズのような他の部材が、検出
エレメント上に光を集めフオーカスするのに付加され得
るが、図9に示すサブアレイ261,262のエレメン
トの概略的な配置が好ましい。前記デイテクターは、好
ましくは電荷結合装置であり、読取り光パターンからロ
ーブ移動並びに相対ローブ振幅を表す信号データを取出
すために、図10並びに図11に示すようなトランスフ
ァー/シフトレジスター論理回路に接続されている。
【0061】g(Si)を表す1個もしくは2個のサイ
ドローブの位置は図10に示すような検出制御回路によ
り、アナログ信号に変換される。この検出制御回路は、
シフトレジスター101と、コンパレータ102と、ス
レショールドデイテクター103と、レシオ回路104
と、出力105とを具備する。前記シフトレジスター1
01は、サイド極大14bもしくは14cで照射された
サブアレイ261,262の特別のダイオードエレメン
トを表す位置情報を蓄積する。前記コンパレータ102
は、レジスター101の所定距離離れた1対のエレメン
トに接続された入力と、スレショールドデイテクター1
03を介して、レシオトラッキング回路104の入力と
を有し、この結果、検出サイドローブの立上がりエッジ
を表すシフトレジスター101の立上がり信号レベルが
、スレショールドデイテクター103、かくしてレシオ
トラッキング回路104をトリガーする。この回路10
4の入力は、サイド極大の予期幅を広げるように選択さ
れたレジスター101の離間した複数のエレメントに接
続されている。かくして、レシオトラッキング回路10
4はサイド極大の立上がりリーデングエッチをトリップ
し、出力105でセンターポイント、即ち極大(ローブ
)を表すレシオ信号が測定される。
【0062】サイドローブ振幅が増幅器109から出力
され、この信号は、中心ローブ増幅を表す中心検出出力
で、処理される。これら振幅信号の処理は、下記に示す
図13の読取り制御回路で行われる。
【0063】代って、図11に示すような回路が読取り
データを取出すために使用され得る。ローブ位相函数g
(Si)を取出すために、サブアレイ261,262の
ダイオードエレメントからレジスター111への信号出
力間の平行転送が生じる。コンパレータ112のバンク
は、デイテクターアレイエレメントがら信号出力が減じ
始めるポイント、即ち、極大ローブ14bもしくは14
cのピークを規定する。ANDゲート113の列は、サ
イドローブのピークを越えて照射されたアレイエレメン
トに対応する下流に設けられたコンパレータ112の出
力をブロックする。かくして、ANDゲート113の組
み合わされた出力でマルチビットワードが得られ、これ
は位置ワードを符号化し、サイドローブ14bもしくは
14cのピークの場所を表すバイナリー出力を生じる符
号化ロジック114に送られる。
【0064】また、図11の異なる検出回路において、
サイドローブ振幅は加算増幅器119から得られる。こ
の信号は、上述したように、増幅器109からの出力信
号と関連して処理される。 読取り中のシンクロナイゼーション、フォーカス、並び
にトラッキング:
【0065】マークセットから読み取られたデータワー
ドは、上述したように、トラック方向に直交する面内に
マルチローブパターンを生じる。図12に示すように、
ダイオードアレイ26のデータ検出結果は、図10図(
もしくは図11図)を参照して説明したようなステップ
12b−1でデータが、そしてステップ12b−15で
位相符号化データp(Aj)が処理され、ステップ12
b−2でデータg(Si)の既知のデジタル化とフォー
マッテングが行われ、そしてステップ12b−3で既知
のエラー検出と修正がおこなわれる。このように処理さ
れたデータSiは、特別の適用装置に出力される。同時
に、トラックに平行な平面、例えば長手方向にのびた平
面内の光パターンは、各ローブに対して単一のスポット
のパターンである。読取りビームがマークセット間にあ
るとき、長手方向のパターンは、非常に近接した2つの
マークセットのパターンである。即ち、サイドローブは
非常に小さく互いに大きく離れており、また中心ローブ
は単一のスポツトと同じ大きさではなく、少し大きい。
【0066】レシオ並びにデータ処理ユニット12b−
15は、検出器263a,261,262から中心並び
にサイドローブ極大の入力を受けて、位相符号化情報p
(Aj)を表す信号データを出力する。この操作の後に
、ステップ12b−20でのデータp(Aj)のデジタ
ル化並びにフォーマット、そして前述したステップ12
b−2,12b−3への平行チヤンネル処理を表すステ
ップ12b−30でのエラー検出並びに修正がおこなわ
れる。
【0067】シンクロナイズイングクロック信号は図1
3に示すようなシンクロナイズイング信号処理装置によ
り発生される。この装置はシンクロナイズングデイテク
ターアレイ26と、処理ステップ12b−5と、クロッ
クジエネレータ12b−6と、ディスクトランスファー
ファンクション/バンドパスステップ12b−4とを具
備する。図14に示すように、アレイ26の複数のシン
クロナイズングデテクター12c−7がトラックに平行
に配設され、ビームがワード上にあるとき、デイテクタ
ーは(1つのスポットの)中心ローブを一方の側で、約
80%の強度ポイントで読み取る。トラック/フォーカ
スデイテクター12c−7間の比較増幅器が、信号が等
しくなったときを決定し、このときパルスを発生する。 同時に、中心基準検出値が高くなってフルスケールの3
3%以上を検知する比較器12c−9により決定される
ようなシンクロナイズング検出信号よりも大きくなり、
かつシンクロナイズング検出信号が比較器12c−10
により決定されるような中心基準信号の少なくとも1/
2(実際には80%)の場合、ANDロジック12c−
12は、信号状態がシンクロナイズングパルスを表すと
いうことを決定し、その信号は位相ロックループ12c
−11により安定化された後、クロック/タイミング回
路に送られる。ビームがワード間のどこかにある場合に
は、シンクロナイズングデイテクター信号は再び等しく
なる。しかし、中心基準信号は低くなるか、シンクロナ
イズング検出値の和が低くなり、パルスは通過しない。 図9に示すようなパターン形状の測定から、単一のロー
ブパターン上の80%の強度ポイントは2つもしくは3
つのマークワード内のナールの所である。フォーカス処
理は、フォーカス処理ステップ12b−7,並びにフォ
ーカストランスファー機能として、図13に示されてい
る。これら機能に適した回路は図15(A)に示されて
いる。図15(A)に示すように、フォーカスデテクタ
ーF1,F2はシンクロナイズデテクター12c−7と
同じで良い。シンクロナイズングが起こったとき、デテ
クターF1,F2の和は、中心基準に対して、差動増幅
器12d−1により線形的に比較される。もし、検出値
が記録に非常に近い場合、ローブ検出値の固定間隔に対
して狭くなり、中心基準に対する和のレシオは小さくな
る。 検出値が記録よりより離れる場合、ローブはより広く、
より低くなり、和のレシオは大きくなる。実際には、検
出値の和は、矯正されたフォーカスの所で和と中心基準
とが等しくなるように、レジスター減衰器により比較さ
れる。単一差動増幅器12d−1は正もしくは負の信号
によりどの位は離れているかを示す。この方向において
、フォーカスはエラーとなり、この値はクロックアナロ
グゲート12d−2によりゲート処理されて読取り光学
系23を制御刷るためのサンプルフォーカスエラーを発
生する。通常の系におけるように、識別イメージ面は存
在しないので、フォーカスの選定は任意である。フォー
カルポイントは、パターンのサイズが都合の良いデテク
ター間隔と適合するように決められ、ビームウエーブフ
ロントが凸となるように選ばれる。
【0068】トラッキングは、トラッキングトランスフ
ァーファンクション/バンドパストテップ12b−9と
ローパスインテグレータ12b−10により、図13に
示すようにデータ処理することにより行われ、トラッキ
ングアクティータ並びにキャリージモータのためのトラ
ッキングエラー信号を発生する。この処理は図15(B
)により詳しく示されれている。図15(B)における
トラッキング信号は、データデテクター26の左側のセ
ットと右側のセットとの間の差を差動増幅器12e−1
によりとることによりデータ信号から取出される。 トラッキングの機能は、読取りビームの中心とトラック
の中心との一致を保つことである。もし、トラックがビ
ームからはずれた場合、パターンは反対方向にシフトす
るように見え、そして検出値はパターンに対して互いに
対称に位置しなくなり、トラッキングアクテイターで矯
正を生じるトラッキングエラー信号が発生する。差動増
幅器12c−1の出力は、図13に示す読取り制御系の
ためのサンプルトラックエラーを発生する出力ラインに
、クロックアナログゲート12e−2により選択的に送
られる。
【0069】全体の動作において、上記実施例は、デー
タから分離されるかこれに組込まれる記録ホーマットの
一部としてワードシンクロナイズングを必要としない。 3つもしくは2つのマークセットの各々はマルチビット
ワードを示す。符号化するのに充分な大きさの値の範囲
をアナログ形態で蓄積するワード、例えば10ビットワ
ードは、全てのワードを、中心極大14aの存在により
、全体としてクロック処理されるのを可能としている。
【0070】記録媒体10からの情報の読取りの精度は
、従来の光学的記録系に比較して非常に高い。上述した
ように、信号情報を符号化するサイド極大の位置はレシ
オにより決定される。このレシオは、強度、そして特別
な記録の場合には温度、波長等に対して、通常の技術に
より、容易に補正される。
【0071】異なる適用は、ワードのグループ、かくし
てマルチマークセット12のグループが特別な測定マー
クセットにより特徴つけられるように、記録媒体にデー
タをホーマットすることが必要である。このような特別
なマークセットはデータのためには使用されないがワー
ドのグループを認識する間隔測定を与えるために使用さ
れる。測定マークは、図3並びに図4に示す3つ並びに
2つのマークの記録のような測定マークの前もしくは後
ろ、または両者にマークがないような記録に沿うギャッ
プによりデータセットから識別される。測定セットは、
書込みもしくは読取りビームの波長の熱的膨脹もしくは
変化や装置に使用されているダイオードアレイの間隔の
変化や他の二次的影響のような記録の物理的歪みを補償
するために使用されうる。これら影響は、比較的多くの
データが所定のテータマークセットに蓄積されるような
分野では少ないけれど、解像度がより顕著になるので、
上記補償機能は望ましい。 他の実施例;
【0072】図16は、図6の反射形式の記録媒体10
を示すのと同様に、透過形式の記録媒体10´を示す断
面図である。この透過形式の記録媒体10´の場合、照
明読取り光25は、ホトデテクターアレイとは反対側の
記録媒体の側に入射する。記録ランドには、読取り光の
透過を阻止する不透明の光吸収層10´bが設けられて
いる。位相符号化は、外側のマーク12b,12cに対
する中心のマーク12aの深さを可変にすることにより
なされる。記録媒体の透明ベース10´aの厚さの相違
は、光が透過しなければならない記録媒体10aの物質
の厚さの函数として、屈折率により、透過光の位相を変
える。
【0073】さらに他の変更として、図6並びに図16
に示す記録媒体10,10´はローブ間隔による符号化
無しに、位相符号化のデータのみを記憶し得る。この場
合、データが記録媒体に位相符号化ホーマットのみで記
憶されるとき、トラック相互の必要な間隔は、1つのセ
ットのマーク相互間の距離もしくはマークセットである
ワード間の距離には変化がないので、減じることができ
る。
【0074】図17は、単一のマークのトラックを有す
る反射形式の記録媒体10”の異なる例を示す。この単
一のマークは、間隔符号化データSiw(単一マークの
幅を変えることによる)の形式と、位相符号化データA
jd(マークの不可差、高さ、もしくは他の位相特性を
変えることによる)。照明光源とは反対側の記録媒体1
0”の面は、ピットマークの底面においても、ピットの
両側の近くのランドにおいても、反射である。照明光ビ
ームは、マーク(この場合、ピットの底)の幅wの全体
に渡り、さらに近接したランド領域l1,l2にも入射
するように、充分に広がっている。かくして、マーク1
2から反射された干渉光パターンは、マークからの反射
光と近接するランドからの反射光との混合により影響さ
れ、マーク幅の函数としてローブ間隔を変調し、またマ
ークの深さ(もしくは、高さもしくは他の位相特性)の
函数としてサイドローブに対する中心ローブの相対振幅
を変調する。
【0075】かくして、図3,4,6の複合マーク記録
におけるように、夫々符号化データとして利用できる2
つの互いに異なりかつ関連した影響が図17に示す記録
媒体10”に含まれる。マークの深さ、高さもしくは他
の位相変位特性は、光学読取りビーム軸に沿う反射光の
波長変位が近接したランドl1,l2からの反射エネル
ギーに対して1/4の波長に選択されるように、設定さ
れ得る。このような場合、中心のローブを形成するよう
に組合さったエネルギーはキヤンセルされ得、得られる
干渉パターンは2つの顕著な1次のサイドローブからな
る。今、マークの幅wを変調することにより、近接する
ランドからの反射エネルギーに対するマーク(例えば、
ピットもしくは突起)からの反射エネルギーの比が、中
心のローブに接離する方向にサイドローブを回転するの
に使用される。これは、図3,5の例におけるg(Si
)の検出と同様に、間隔符号化データとして検出され、
処理されるSiwの函数として、ローブ間隔を変調する
【0076】幅wを一定に維持しながらマークの深さ(
もしくは高さ)における変化により、データAjdの位
相符号化が行われる。この場合、サイドローブの位置は
一定に維持され、サイドローブに対する中心のローブの
振幅の比は変化し、このような変化はデータAjdを符
号化するように機能する。この影響は図17に示すよう
な単一のマークのトラックと関連し、また照明読取りビ
ームはトラック上の各マークの中心点を中心として対称
である。この結果、近接するランドl1,l2の実質的
に均一部分は照明され、干渉読取りパターンを形成する
ように反射される。
【0077】可変な位相変位でトラックに沿って記録さ
れた一連の単一マークだけがある場合、読取りビームが
スポットの両側でランドを含むことを果たす干渉パター
ンとなる。この影響は、通常のCDにも生じる。即ち、
記録での変調は振幅ではなく、位相であり、スポットと
ランドとの間の位相の相違は干渉パターンを生じる。し
かし、通常のCD記録の場合、データの記憶もしくは再
生のための干渉パターンの同じ使用ではない。従来のC
Dは2つのみの状態を有し、CD検出器はローブ振幅の
比を検出せず、中心のローブと2つの一次のサイドロー
ブとの強度間の相違がしきい値差よりも上か下のみを、
かくして1もしくは0バイナリーデータビットを決定す
る。さらに従来のCDにおいては、代表的な対物レンズ
のNA(口径比)は、機能を果たす部材(ランド領域に
直接近接するスポット)間の有効間隔によりパターンが
非常に大きくなるので、パターンのほぼ全部に対応でき
るほど充分な大きさではない。かくして、通常のCDプ
レヤーは、本発明の上記実施例のように、可変位相の使
用に適していない。
【0078】しかし、太い読取りビームを使用する本発
明の上記異なる実施例によれば、し予定のNAのレンズ
で1次のローブを発生し読み取るのに充分に、中心のロ
ーブと、これに近接した1次のローブとの振幅間の比を
連続的にマルチエレメント検出器は検出することができ
る。かくして、通常のCDもしくはビデオデスクシステ
ムと関連して本発明のこの実施例を使用することにより
、分離したデータチヤンネルがスポット、ピットもしく
はマークの位相として符号化される。このような特別な
データはCDにバック音楽もしくはビデオを与えること
ができ、ビデオデスクにHDTV(高精度テレビジョン
)のための必要な特別なバンド幅を有するとができる。 これらの場合で、もし位相変調が非常に厳格でなければ
、新しいデータチヤンネルで記録されたデスクが付加デ
ータのプレーバックを欠くけれども旧式のプレヤーで対
応できるようになるであろう。
【0079】図17に示すように、一連の単一ピット用
の特別な記録形式を選択することにより、好ましい実施
例は、ピットの反射底面からオフセットした近接ランド
l1,l2を有する反射記録媒体を使用するようになる
。代って、透過記録媒体が、ランド並びにピットからの
必要な反射なしでの透明ベース材への可変の屈折率を有
するピットと共に使用することができる。
【0080】図18は、2つのマーク符号化プロセスを
使用するが図3と同様の位相符号化記録トラックを有す
る他の例を示す。一方のマークに対する他方のマークの
位相の変化により、トラック方向に直交する面内で中心
ローブ並びにサイドローブが同じ方向に回転される。こ
の結果、得られる符号化パターンはトラックに対して非
対称で変化している。上述した読取り制御をする場合、
非対称の回転はトラッキング電気系ではトラ
【0081
】ッキングエラーとして現れるであろう。しかし、電気
機械的トラッキングメカニズムの速度は、1〜10ミリ
オンワード/secの範囲であろうワードデータ速度と
比較して、遅く、1秒当たり100サイクルのオーダで
ある。このため、トラッキングバンド幅と比較して短い
時間で、パターンの正並びに負の回転をゼロに平均化す
るならば、1つ(もしくは2つ)のマークの変化する相
対位相で情報が符号化され得る。この方法で、トラッキ
ングは、位相変調が無く、また付加データが1秒当たり
約5,000サイクルの、即ちトラッキングバンド幅の
五〇倍のオーダの符号化ローバンドエッジで記録できる
ならば、実質的に同じような精度で符号化される。
【0082】他の実施例のように、磁気光学(MO)記
録媒体は強複屈折材でコーテングされている。バイナリ
データは、通常の方法(各位置での単一スポット)で、
MO層に記録される。読取りに際しては、通常のように
カー効果が、小光学回転を生じさせて、複屈折材により
、光学位相に小さい変位を生じさせる。また、読取りに
際して、干渉パターンが記録スポットと、近接したラン
ド領域との間で発生される。かくして、効果は、第1に
決定が記録媒体で効果的になされることである。即ち、
記録媒体の小複屈折がカバーするか、光学系が結果に重
要な影響を与えないであろう。第2に、偏光器の厳しい
調節が不必要となる。
【0083】両マルチマーク(間隔と位相)の符号化を
有する消去可能データ記憶システムは溶融可能であるが
、製造がより難しい。例えば、ベースの記録が、すべて
同じ間隔、吸収基板に形成された反射スポットにより構
成された3つのマークのワードでなされ得る。これらス
ポットは液晶(フロゼン)の層、体積もしくは屈折率が
変化する同質異性体の層、もしくは位相変化材の層で覆
われ得る。書込みビームは中心スポットのみに影響を与
える単一ビームである。この実施例では、2つのサイド
スポットは、データを中心スポット変調で読取るように
、また書込み/読取り動作の間のクロッキング並びにト
ラッキングを与えるようになっている。サイドスポット
は、読取りのみで、書込みもしくは消去は他の手段で可
能な独立したデータをホールドする。 結論
【0084】特別の全ての実施例を説明したけれど、同
等の手段、装置並びに方法の工程を含む、種々の変更並
びに修正が、本発明の要旨を外れない範囲で可能である
ことは、自明であろう。
【0085】
【発明の効果】光学式記録装置は、光学記録媒体の所定
面積における記録再生可能なデータ量、即ち、記録密度
及びデータ速度が増大され、しかもトラッキング、フオ
ーカシング、及びシンクロナイズングが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光学式データ記録装置に基づく書込み
(記録)工程を一般化して示す機能ブロック図である。
【図2】本発明の装置に従って符号化された光学記録の
読取り動作を一般化して示す機能ブロック図である。
【図3】本発明の好ましい実施例に従って、データの位
相符号化各のためにセット当たり1つのマークが可変深
さ、高さ、厚さを有する、各トラック当たり3つのマー
クデータセットを用いた記録データを示す概略図である
【図4】図3の記録の位相符号化中心マークを形成する
可変深さピットの概略断面図である。
【図5】干渉パターンローブの夫々可変間隔並びに振幅
としての符号化された情報信号Si並びにAjを示す光
学的干渉パターンの波長を示す波形図である。
【図6】図3の3つのマーク符号化セットに沿って反射
形式の記録媒体を切断して示す断面図と複合データマー
クセットの照明により得られる読取り干渉パターンを示
す図。
【図7】記録された情報が光学ディスク上の一連の螺旋
状トラックとしてフォーマットされ、読取り光学系が記
録ディスクの一方の側の照明及び反射により光学的干渉
パターンを再生する本発明に用いられる駆動機構の好ま
しい形態の等角投影図である。
【図8】(A)は、図7の駆動機構に用いられる光学デ
ィスクへの書込みに適した書込光学系の概略図、そして
(B)は、図7の駆動機構に用いられて光学ディスク上
の予め記録されているトラックを読み取る読取り光学系
を示す別の概略図である。
【図9】図7の駆動機構内の図8(B)に示した読取り
光学系で複数個のマークデータセットを照明することに
より生じる情報符号化干渉パターンに対して配置された
ダイオード検出アレイの適切な配置を示す図である。
【図10】図8(B)に示す読取り光学系のダイオード
アレイにより図9に示す光干渉パターンとして符号化さ
れたローブ位置並びに相対振幅情報の再生に用いられる
論理回路である。
【図11】図9の可変干渉パターンから符号化されたデ
ータを再生する別の信号処理装置を示す簡単な論理回路
図である。
【図12】データを符号化して光学ディスクに記録する
間、図8(A)の書込光学系の動作を支配する適切な制
御サブシステムを示す詳細なブロック図である。
【図13】駆動機構に示す光学ディスクからデータを再
生している間、図8(B)の読取り光学系を操作する適
切な電子制御サブシステムのブロック図である。
【図14】図13の読取り電子装置のシンクロナイズン
グを制御するための回路の構成要素を示す図である。
【図15】(A)並びに(B)は、夫々図13の読取り
電子装置のトラッキング、フオーカシングを制御するた
めの回路の構成要素を夫々示す図である。
【図16】反射では無く、透過の記録をこれに関連した
読取り干渉パターンと共に示す他の実施例を図6と同様
の図である。
【図17】一連のマークにより、形成されるデータトラ
ックに沿う各マークに符号化される可変位相と可変間隔
とを組み合わせた反射記録のさらに別の例を示す、図6
と同様の図である。
【図18】記録トラックに沿う2つのマークセットによ
る記録の他の実施例を説明する、図3と同様の図である
【符号の説明】
10…光情報ディスク、12…マーク、15,23…読
取り/記録光学系

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  光学記録媒体に情報を記録し、記録し
    た情報を同媒体から再生するシステムであり、読取り光
    ビームの軸に直交する種々のマークの間隔として第1の
    データと、読取り光ビームの軸に沿って光学位相を変位
    させるマークの種々の光学位相変位特性として第2のデ
    ータとを符号化した複数のマークセットにより形成され
    たデータトラックを有する情報を、光学記録媒体に記憶
    させる記録手段と、前記データトラックに書込まれた情
    報を読み取るために、極大値並びに/もしくは極小値の
    間の種々の間隔が、各セットの種々の離間距離により生
    じて第1のデータを表わすと共に前記マークの種々の光
    学位相変位特性による相対振幅の極大値並びに/もしく
    は極小値が第2のデータを表す光学的干渉パターンを複
    数のセットのマークと相互に作用して形成するように、
    読取り光ビームを前記データトラックに導く実質的にコ
    ヒーレントな光源を有する再生手段とを具備し、この再
    生手段は、前記光学的干渉パターンを検知し、干渉パタ
    ーンからの光を第1並びに第2のデータを表す電気信号
    に変換する感光手段を更に有していることを特徴とする
    光学式記録再生システム。
  2. 【請求項2】  再生され得る情報を記憶するための光
    学データ記録体であり、マーク相互の種々の間隔として
    第1の情報を、またマークの種々の光学位相変位特性と
    して第2の情報を夫々符号化した離間したマークよりな
    る複数のマークセットにより形成されたデータトラック
    を有し、これら離間したマークからなる複数のマークセ
    ットは、コヒーレント読取り光が照射されたときに、前
    記種々の間隔、かくして第1の情報を表す極大値並びに
    /もしくは極小値の間の種々の間隔と、セット内でのマ
    ークの種々の光学位相変位特性により位相が影響する極
    大値並びに/もしくは極小値の相対振幅を有する干渉光
    パターンを形成する光学記録媒体を具備する光学データ
    記録体。
  3. 【請求項3】  読取り光ビームの軸に直交する種々の
    マークの間隔として第1のデータと、読取り光ビームの
    軸にほぼ沿って位置する記憶媒体のデイメンションで、
    マークの種々の高さ、深さ、光学厚さ、もしくは屈折率
    として第2のデータとを符号化した離間したマークの複
    数のマークセットにより形成されたデータトラックを有
    する光学記録媒体から情報を再生する装置であり、極大
    値並びに/もしくは極小値の間の種々の間隔が、極大値
    並びに/もしくは極小値が前記種々の間隔を表すと共に
    、極大値並びに/もしくは極小値の相対振幅が前記マー
    クの種々の高さ、深さ、光学厚さ、もしくは屈折率によ
    る相対位相変位の影響を表すような光学的干渉パターン
    を記憶媒体から、離間したマークの複数と相互に作用し
    て形成するように、読取りビームの少くとも1周波数の
    実質的にコヒーレントな光を前記データトラックに導く
    光源手段と、前記マークのセットとコヒーレント光との
    相互作用により生じる前記光学的干渉パターンを検知し
    、第1並びに第2の情報を表す電気信号を発生する感光
    手段とを具備していることを特徴とする光学記録媒体か
    ら情報を再生する装置。
  4. 【請求項4】  光学記録媒体に情報を記録するシステ
    ムであり、読取り光ビームの軸に直交する種々のマーク
    の間隔として、並びに読取り光ビームの軸と直線をなす
    デイメンションで種々の相対デメンションとして情報を
    符号化する離間した複数のマークのセットを備えたトラ
    ックを有する光学記録媒体に情報を記録し、前記離間し
    たマークのセットは、前記読取りビームの軸に沿って導
    かれる読取りビームで照射されたときに、記録媒体より
    干渉光パターンを形成し、この干渉光パターンでは干渉
    光パターンの極大値並びに/もしくは極小値が前記種々
    の間隔として符号化された情報を表し、また極大値並び
    に/もしくは極小値の相対振幅が読取り光ビームの直線
    状をなすマークの種々の相対デイメンションとして符号
    化された情報を表すことを特徴とする記録システム。
  5. 【請求項5】  光学記録媒体に情報を記録し、記録し
    た情報を再生する方法であり、マーク間の種々の間隔と
    して第1の情報と、各セット内の前記マークの相対高さ
    、相対深さ、相対光学厚さ、もしくは相対屈折率として
    第2の情報とを符号化した複数のマークセットを有する
    データトラックで光学記録媒体に情報を記憶させる工程
    と、離間したマークの複数のセットに作用して記録媒体
    から、干渉光パターンの極大値並びに/もしくは極小値
    の間の種々の間隔が前記マーク間の種々の間隔を表し、
    またが前記セット内の前記マークの相対高さ、相対深さ
    、相対光学厚さ、もしくは相対屈折率を表す干渉光パタ
    ーンを形成するように読取りコヒーレント光で前記デー
    タトラックを照明し、かつ前記光学的干渉パターンを光
    学的に検知し、干渉パターンからの光を第1並びに第2
    の情報を表す電気信号に変換することによりデータトラ
    ックに記憶されている情報を読取る工程とを具備する記
    録再生方法。
  6. 【請求項6】  光学記録媒体に情報を記録し、記録し
    た情報を同媒体から再生するシステムであり、離間した
    マークの各セット内の前記マークの相対高さ、相対深さ
    、相対光学厚さ、もしくは相対屈折率として情報とを符
    号化した複数のマークセットにより形成されたデータト
    ラックを有する光学記録媒体に情報を記憶する記録手段
    と、離間したマークの複数のセットに作用して記録媒体
    から、干渉光パターンの極大値並びに/もしくは極小値
    の相対振幅が前記セット内の前記マークの相対高さ、相
    対深さ、相対光学厚さ、もしくは相対屈折率を表す干渉
    光パターンを形成するように前記データトラックに導か
    れる光源手段を有する、データトラックにら記憶された
    情報を読取る再生手段とを具備し、この再生手段は、前
    記データトラック内のマークのセットにより生じる干渉
    光パターンを検知し、干渉パターンからの光を前記情報
    を表す電気信号に変換する感光手段を更に有しているこ
    とを特徴とする再生システム。
  7. 【請求項7】  光学記録媒体に情報を記録し、記録し
    た情報を同媒体から再生するシステムであり、データト
    ラックに沿って配置された一連のマークの隣接する記憶
    媒体のランドに対する相対高さ、相対深さ、相対光学厚
    さ、もしくは相対屈折率として情報を符号化した一連の
    マークにより形成されたデータトラックを有する光学記
    録媒体に情報を記憶する記録手段と、前記一連のマーク
    並びにこれに近接した記録媒体のランドに作用して記録
    媒体から、干渉光パターンの極大値並びに/もしくは極
    小値の相対振幅が前記マークの相対高さ、相対深さ、相
    対光学厚さ、もしくは相対屈折率を表す干渉光パターン
    を形成するように前記データトラックに導かれるコヒー
    レント光源手段を有する、データトラックに記憶された
    情報を読取る再生手段とを具備し、この再生手段は、前
    記データトラック内のマークにより生じる干渉光パター
    ンを検知し、干渉パターンからの光を前記情報を表す電
    気信号に変換する感光手段を更に有していることを特徴
    とする記録再生システム。
  8. 【請求項8】  情報を記憶し、情報が再生され得る光
    学データ記録体であり、複数のマークにより形成される
    データトラックに直交する方向のマーク相互の種々の間
    隔として第1の情報を、また読取り光ビーム軸と直線状
    をなす種々の位相変位特性として第2の情報を夫々符号
    化した複数のマークにより形成されたデータトラックを
    有し、これらマークは、コヒーレント読取り光が前記読
    取り光ビーム軸に沿って照射されたときに、前記種々の
    間隔、かくして第1の情報を表す極大値並びに/もしく
    は極小値の間の種々の間隔と、前記読取り光ビーム軸と
    直線上をなすマークの種々の光学位相変位特性により位
    相が影響する極大値並びに/もしくは極小値の相対振幅
    を有する干渉光パターンを形成する光学記録媒体を具備
    する光学データ記録体。
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