JPH0492212A

JPH0492212A - 光学式多値記録および再生方式

Info

Publication number: JPH0492212A
Application number: JP2207812A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Adachi; 豊安達
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1990-08-06
Filing date: 1990-08-06
Publication date: 1992-03-25

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］本発明は多値化された記録マークを、光ディスク等の光
記録媒体へ形成して高密度記録を行なうと共に、その多
値化情報を高精度に再生し得るようにした光学式多値記
録および再生方式に関するものである。

［従来の技術］従来、例えば光ディスク等の光記録媒体の記録ピットや
記録溝の深さや幅を多値化して高密度記録を可能とする
記録方式が知られている。

かかる方式によって記録された情報を再生する手段とし
ては、例えば″特開昭６１１１５２７４号公報”に開示
されているように、多値化されている記録ビットを照射
した際に、記録ビットの形状の違いから光学ヘッド内に
返還される反射光量が変化するのを利用して記録情報を
再生する再生方式がある。

また、記録溝の幅方向を多値化する手段としては、例え
ば“特開昭６２−４３８３９号公報“に開示されている
ように、記録媒体に形成する記録溝を、その対向縁部が
多値化レベルをとるように記録溝の幅方向に変位させ、
この変位量をトラッキングエラー信号の高域成分により
検出し、再生する記録再生方式がある。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、前述した記録ビットの深さ、幅の違いに
よる反射光量を検出する記録再生方式は、反射光量の強
度レベルの違いによって記録情報を再生するため、外部
からの光によってその再生精度が大きく左右され、Ｓ／
Ｎ、感度ともに劣化する可能性が非常に高い。特に、記
録ビット等の深さを多値化する場合には、記録媒体の複
製時にスタンパの精度に厳しい工程管理が要求されるた
め、極めて高度な技術が必要となる。

また、記録溝を幅方向に変位させる方式は、トラッキン
グサーボのエラー信号を利用して記録情報を再生してい
るため、トラッキングに対しては外乱となり、トラッキ
ングサーボの性能が低下するという問題がある。

本発明は上記のような課題を解決するために成されたも
ので、その目的は簡単な構成で情報の多値記録および再
生を行なうことができ、記録情報を高密度に記録すると
共に高精度に再生することが可能な光学式多値記録およ
び再生方式を提供することにある。

［課題を解決するための手段］上記の目的を達成するために本発明では、記録すべき情
報に応じて多値化された多値化情報によって、複数の等
間隔なマークで構成される記録マークの配列方向の傾き
量に変調をがけて多値化情報を記録し、また、記録マークに対して再生用ビームを照射し、この
再生用ビームの照射によって生ずる回折光の回折パター
ンの回折方向を検出して多値化情報を再生するようにし
ている。

ここで、記録マークと称しているものは、記録媒体上に
照射された再生用ビームによって透過回折または反射回
折を生じさせるために、媒体上に回折格子となる複数個
等間隔・同一形状で形成されているマークとしての、ピ
ット、溝、ホール、スリット等を示するものである。

［作　用］従って、本発明の光学式多値記録および再生方式におい
ては、複数の等間隔なマークで構成される記録マークの
配列方向の傾き量に変調ががけられて多値化情報が記録
される。この記録マークが複数のマークによって構成さ
れるのは、当該記録マークにより透過型または反射型の
回折格子を構成し、コントラストの高い回折光の各次数
によって形成される回折像を得るためである。

また、再生時は、記録マークに対して再生用ビームを照
射することによって生ずる透過回折光または反射回折光
の回折パターンの回折方向を検出することにより、記録
マークの配列方向の傾き量として記録された多値化情報
が再生される。

これにより、簡単な構成で情報の多値記録および再生を
行なうことができ、記録情報を高密度に記録すると共に
高精度に再生することができる。

【実施例］本発明は、記録すべき情報に応じて多値化された多値化
情報によって、複数の等間隔なマークで構成される記録
マークの配列方向の傾き量に変調をかけて多値化情報を
記録し、また記録マークに対して再生用ビームを照射し
、この再生用ビームの照射によって生ずる回折光の回折
パターンの回折方向を検出して多値化情報を再生するも
のである。

以下、上記のような考え方に基づく本発明の実施例につ
いて、図面を参照して詳細に説明する。

まず、光学式多値記録方式について説明する。

情報の記録は、常に等間隔の記録用光ビームスポットを
光記録媒体上に形成するため、以下に示すような光学系
を用いる。

第１図（ａ）は、情報記録のための光学系の第１の実施
例を示す構成図である。第１図（ａ）において、レーザ
ダイオード（以下、ＬＤと称する）１から発せられたレ
ーザビームは、回折格子２に入射する。この回折格子２
により回折したレーザビームは、コリメータレンズ（以
下、ＣＯＬと称する）３に入射する。このＣ０Ｌ３によ
り、−１次、０次、１次の回折光のみを通過させ、その
他の次数の回折光は光学的にけられて次段には伝えられ
ない。そして、このＣ０Ｌ３を通過したレーザビームは
平行光となり、対物レンズ（以下、ＯＢＬと称する）４
に入射する。この０ＢＬ４に入射したレーザビームは、
光記録媒体５の表面に集光して３つのビームスポットを
形成する。この光記録媒体５の表面とＬＤＩの位置とは
、光学的に共役な関係にある。そして、この３つのビー
ムスポットを記録用光ビームとして用いることにより、
本実施例における複数の等間隔なマークが形成され、記
録マークか生成される。

ここで、回折格子２の回折条件、Ｃ０Ｌ３のＮＡの値に
より、スポットの数および間隔は自在である。また、多
値レベルを有する多値化情報で記録マークの配列方向の
傾き量に変調をかけて記録マークを形成し多値記録する
ためには、回折格子２を、光軸を回転軸として回転させ
ることにより実現することができる。第２図に、記録ト
ラック上に記録された記録マーク（同図では、２つのマ
ーク）の状態の一例を示す。

次に、第１図（ｂ）は、情報記録のための光学系の第２
の実施例を示す構成図である。本実施例では、複数個の
ＬＤＩを、光軸に対して対称となるように配置している
。第１図（ｂ）において、各々のＬＤＩから発せられた
レーザビームは、Ｃ０Ｌ３に入射した後、第１図（ａ）
の場合と同様にして、光記録媒体５の表面に複数のビー
ムスポットを形成する。そして、この複数のビームスポ
ットを記録用光ビームとして用いることにより、複数の
等間隔なマークが形成され、記録マークが生成される。

また、記録マークの配列方向の傾き量を変えるには、複
数のＬＤＩを、光軸を回転軸として回転させることによ
り実現することができる。第１図（ｂ）は、３つのマー
クを記録するための光学系であるが、ＬＤＩを増加する
ことによりマークの数は自在である。

次に、第１図（ｃ）は、情報記録のための光学系の第３
の実施例を示す構成図である。第１図（ｂ）の実施例と
の差異は、発光源としてのＬＤを回動自在とせずに、そ
の代わり光軸を中心とする円周上に発光源（例えばＬＤ
）６を多数設けて、同一直径方向のみの発光源６を同時
点燈するようにしている。このようにすることにより、
第１図（ｂ）の場合と同様な複数のマークが形成され、
記録マークが生成される。第１図（Ｃ）は、３つのマー
クを記録するための光学系であるが、発光源６を円周上
にさらに設けることによりマークの数は自在である。

次に、光学式多値再生方式について説明する。

記録情報の再生は、前述の記録マーク部に光ビームを照
射した時に生ずる透過回折光または反射回折光の回折パ
ターンの生ずる方向（回折方向）を利用して、多値記録
情報を再生する。ここで、透過回折光を利用する場合に
おいて、記録マーク部は透過回折格子として作用し、反
射回折光を利用する場合において、記録マーク部は反射
回折格子として作用する。透過回折も反射回折も、回折
格子の配列方向が同じであれば、回折パターンの生ずる
方向（回折方向）は同じであり、以後の説明では簡単化
のために透過回折のモデルを用いて述べる。

配列方向の傾き量を多値化された記録マークが形成され
ている光ディスクに光ビームを入射し、その記録マーク
部による透過回折パターンを生成する光学系としては、
以下に示すような光学系を用いる。

第３図（ａ）は、情報再生のための光学系の第１の実施
例を示す構成図である。第３図（ａ）において、ＬＤＩ
Ｉから発せられたレーザビームがＣＯＬ　１２に入射し
、平行光となって光ディスク］３の記録トラック上に照
射される。この光ディスク１３は、回転軸を中心に図示
に方向に回転する。そして、この照射により光デイスク
１３上に形成されるビームスポット内に、上記記録マー
ク部の１組だけが入る時刻があるように同期をかければ
、この時刻の透過回折パターンの回折方向を検出するこ
とにより、多値記録された情報が再生できる。今まで述
べてきた回折パターンはフラウンホーファー回折像であ
るので、透過回折光をレンズ１４に入射させることによ
り、このレンズ１４の後側位置に、求める回折像の明暗
パターン１５が形成される。

次に、第３図（ｂ）は、第３図（ａ）に対して光デイス
ク１３表面上に形成されるビームスポット径をしはるだ
めの光学系の第２の実施例を示す構成図である。本実施
例の光学系は、第３図（ａ）の光学系にＯＢＬ　１６お
よび第２のレンズ１７（レンズ１４を説明の便宜上第１
のレンズと称する）を付加している。第３図（ｂ）にお
いて、ＬＤＩＩから発せられたレーザビームがＣ０Ｌ１
２に入射し、平行光となって０ＢＬ１６に入射する。そ
して、この０ＢＬ１６で集束されたレーザビームにより
、ビームスポットが光ディスク１３の表面に形成される
。このビームスポットの径は０ＢＬ１６で集束されてい
るため、第３図（ａ）の場合よりも小さい径となり、高
密度記録再生が可能である。光ディスク１３の表面上に
形成されたビームスポット内に、上記記録マーク部の１
組がある時の透過回折光は、第１のレンズ１４、第２の
レンズ１５を通過し、第２のレンズ］５の後側位置に、
求める回折像の明暗パターンが形成される。

次に、上記記録マークの配列方向と、この記録マークを
回折格子とした時の回折像の明暗パターンの生ずる方向
（回折方向）について、第４図（ａ）〜（ｆ）を用いて
説明する。

第４図（ａ）、（ｂ）は記録マークの配列方向がトラッ
ク中心線に直交する場合、第４図（Ｃ）。

（ｄ）は第４図（ａ）、（ｂ）よりも配列方向が傾いた
状態、第４図（ｅ）、（ｆ）は第４図（ａ）、（ｂ）よ
りもさらに傾いた状態を示している。第４図（ｂ）、（
ｄ）、（ｆ）はそれぞれの記録マーク配列方向の時の回
折像の明点となる各次数が存在するラインを示している
。このように、記録マークの配列方向と回折方向は平行
となる。

次に、上記回折方向の検出系について説明する。

第５図は、回折方向検出のための検出系の第１の実施例
を示す構成図である。第５図において、回折パターンの
回折方向の傾き量を検出するために、ラインセンサ２１
を、第３図（ａ）または（ｂ）における回折像の生ずる
像面上でしかもビームスポット内のトラック中心線とラ
インセンサ２１の長平方向とが直交するように固定状態
で配置している。このラインセンサ２１により、回折パ
ターンの明点の間隔を検出する。この検出される明点の
間隔は、記録マークの配列方向とトラック中心線とが直
交する時が最も短かく、配列方向の傾き量が増すにした
がって明点の間隔も長くなる。

この明点の間隔の増減変化を検出するために、まず検出
したい時刻のラインセンサ２１上の明点の間隔データを
シリアルに読み出し、これを増幅器２２に入力する。そ
して、増幅器２２、波形整形器２３により適当な信号に
変換されたデータは、Ｆ−Ｖコンバータ２４に入力され
、ここで周波数情報が電圧情報に変換される。そして、
この電圧情報をサンプルホールド回路２５でサンプルホ
ールドし、Ａ／Ｄ変換器２６でＡ／Ｄ変換することによ
り、多値記録されたデータをデジタル値として再生でき
る。

次に、第６図は、回折方向検出のための検出系の第２の
実施例を示す構成図である。第６図において、ラインセ
ンサ３１の配置は第５図の場合と同様でよい。ラインセ
ンサ３１からシリアルに読み出された明点の間隔データ
は、増幅器３２、波形整形器３３を通して、クロックと
してカウンタ３４に入力する。また、転送制御部３５で
は、ラインセンサ３１のシリアル読み出しの制御、およ
びゲート３６を介してカウンタ３４のオン、オフ制御を
行なう。

かかる構成により、明点の間隔データは、ラインセンサ
３１上に生ずる明点の数に変換され、多値記録されたデ
ータが再生される。配列方向の傾き量が増すほど、明点
の数も減る。

次に、第７図は、回折方向検出のための検出系の第３の
実施例を示す構成図である。本実施例では、第５図のラ
インセンサ２１の位置に相当する位置に、２つのライン
センサ４１を平行に配置する。各々のラインセンサ４１
から同時にシリアルに読み出された明点の間隔データは
、増幅器４２、波形整形器４３を各別に通して位相比較
器４４に入力する。そして、この位相比較器４４によっ
て、回折方向の傾きによる２つのラインセンサ４１上の
明点の位相差を検出する。

本実施例においては、配列方向の傾き量は３６０°の全
方向について検出することが可能である。

次に、第８図は、回折方向検出系の第４の実施例を示す
構成図である。本実施例では、第７図のラインセンサ４
１の代わりに、ライン状に並んた微小面積を持つ複数の
フォトセンサ５１を配置している。この分割フォトセン
サ５１は、例えば分割フォトダイオードで実現できる。

第８図に示すように、２列の分割フォトセンサ５１の素
子をそれぞれＡ１〜Ｅ１、Ａ２〜Ｅ２と命名する。本実
施例では５分割としているが、説明のために簡単にした
だけであり、実際には素子数の多い方が検出には有利で
ある。

上記配列方向がトラック中心線と直交する時の口折パタ
ーンの０次光が素子Ｃ１、Ｃ２上に形成するようにすれ
ば、第８図に示すようにそれぞれの素子の出力を加算器
５２で加算して、比較器５３でこれらの全てを比較し、
値の大きいところを求めれば回折方向が検出できる。こ
こで、０次光が照射されている素子の出力の方が他より
も大きいとしている。なお、分割フォトセンサ５１上に
は、０次光のみが照射されるようにしている。

尚、第５図ないし第８図の各実施例において、ビームス
ポット内に１組の記録マーク部のみが入った時の回折パ
ターンを検出するための同期手段としては、例えば各記
録マーク部間に同期をかけるためのマークを設ける、あ
るいは光ディスクの１トラツク上の数カ所に同期検出の
ためのマークを設け、これらマークからの信号に基づい
てサーボループを組み、同期をかけること等が考えられ
る。

［発明の効果コ以上説明したように本発明によれば、簡単な構成で情報
の多値記録および再生を行なうことができ、記録情報を
高密度に記録すると共に高精度に再生することが可能な
光学式多値記録および再生方式が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は情報記録のための光学系の実施例をそれぞれ示
す構成図、第２図は記録トラック上に記録された記録マークの状態
の一例を示す図、第３図は情報再生のための光学系の実施例をそれぞれ示
す構成図、第４図は回折像の明暗パターンの生ずる方向（回折方向
）を説明するための図、第５図ないし第８図は回折方向検出のための検出系の実
施例をそれぞれ示す構成図である。１・・・ＬＤ、２・・・回折格子、３・・・ＣＯＬ、４
・・・ＯＢＬ、５・・・光記録媒体、６・・・発光源、
１１・・・ＬＤ、１２・・・ＣＯＬ、１３・・・光ディ
スク、１４・・・第１のレンズ、１５・・・回折像の明
暗パターン、１６・・・ＯＢＬ、１７・・・第２のレン
ズ、２１・・・ラインセンサ、２２・・・増幅器、２３
・・・波形整形器、２４・・・Ｆ−Ｖコンバータ、２５
・・・サンプルホールド回路、２６・・・Ａ／Ｄ変換器
、３１・・・ラインセンサ、３２・・・増幅器、３３・
・・波形整形器、３４・・・カウンタ、３５・・・転送
制御部、３６・・・ゲート、４１・・・ラインセンサ、
４２・・・増幅器、４３・・・波形整形器、４４・・・
位相比較器、５１・・・分穎１フォトセンサ、５２・・
・加算器、５３・・・比較器。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）記録すべき情報に応じて多値化された多値化情報
によって、複数の等間隔なマークで構成される記録マー
クの配列方向の傾き量に変調をかけて前記多値化情報を
記録するようにしたことを特徴とする光学式多値記録方
式。
（２）複数の等間隔なマークで構成される記録マークに
対して再生用ビームを照射し、この再生用ビームの照射
によって生ずる回折光の回折パターンの回折方向を検出
して、前記記録マークの配列方向の傾き量として記録さ
れた多値化情報を再生するようにしたことを特徴とする
光学式多値再生方式。
（３）記録すべき情報に応じて多値化された多値化情報
によって、複数の等間隔なマークで構成される記録マー
クの配列方向の傾き量に変調をかけて前記多値化情報を
記録し、前記記録マークに対して再生用ビームを照射し、この再
生用ビームの照射によって生ずる回折光の回折パターン
の回折方向を検出して前記多値化情報を再生するように
したことを特徴とする光学式多値記録再生方式。
（４）前記記録マークの配列方向の傾き量の変調を、記
録光学系内のビーム光路を一軸方向に対し複数に分離す
るための光学部材または発光源を、前記記録光学系の光
軸を中心とする円周方向に移動して行なうようにしたこ
とを特徴とする請求項（１）項に記載の光学式多値記録
方式。
（５）前記回折パターンの回折方向の検出を少なくとも
１個の光検出器を用いて行なうようにしたことを特徴と
する請求項（２）項に記載の光学式多値再生方式。