JPH05274679A

JPH05274679A - 情報が位相と振幅の独立した変化として記録された光記録媒体、その再生方法及び再生装置

Info

Publication number: JPH05274679A
Application number: JP4068263A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Iwasaki; 豊岩崎
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1992-03-26
Filing date: 1992-03-26
Publication date: 1993-10-22

Abstract

(57)【要約】【目的】光記録媒体の記録密度を倍増すること。【構成】光記録媒体（12）に情報を位相（凹部ビット
16,17,18）及び振幅（反射率の高いビット13,14,15) の
両方の独立した変化として記録した。一例を言うと、こ
の媒体は、読みだし光に対し、ビットが第１位相Ａと第
１振幅Ｂを与えるものと第１位相Ａと第２振幅ｂを与え
るものとの２種含み、ビット間隔が第２位相ａと第１振
幅Ｂを与えるものと第２位相ａと第２振幅ｂを与えるも
のとの２種含む。そのため、媒体からの反射光又は透過
光はＡＢ、Ａｂ、ａＢ、ａｂの４種となり、ＣＤ（２値
記録）に比べ記録密度が倍になる。位相変調情報だけを
記録した第１トラックと振幅変調情報を記録した第２ト
ラックを近接して重ね合わせた媒体も本発明に含まれ
る。何故なら、両トラックの情報を同時に再生すること
が可能であるから。再生の場合、位相及び振幅の両方で
変調された読みだし光を光検出手段によって分離してそ
れぞれ再生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光記録媒体（例えば光
ディスク）、その再生方法及び再生装置に関する。本発
明では、情報は位相と振幅の両方の独立した変化として
記録されている。

【０００２】

【従来の技術】情報化社会の進歩にともない、情報量は
増大の一途をたどっているため、情報記録媒体への大容
量化は非常に望まれてきた。この中で、微小な面積（例
えば直径１μｍ程度）に集中させることができる光（光
スポット）を用いて情報を記録または再生する光記録再
生方式は、従来の磁気を用いた記録再生方式にに比べ飛
躍的に情報を記録する密度を高めることができることか
ら、広く用いられるようになってきた。現在行われて
いる光記録再生方式では、光記録媒体に情報を形状、結
晶化状態、吸収極大等の物理量の変化として記録し、そ
の変化を読みだし光が持つ物理量である偏波面、振幅
（強度）等の変化として読みだしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の光記録再生方法
では、情報として媒体に加える変化の種類（物理量）の
数は、光スポットの面積に対して一つであるか、または
複数であっても、読みだし時には読みだし光の持つ物理
量のうち一つの種類の変化としてしか取り出していな
い。そのため、情報記録の最低単位は一つの光スポット
の面積に対して一つとなるので、情報の記録密度は、波
長と集光レンズの開口数で決定される回折限界以下には
できない光スポットの大きさに制限されてしまう。その
ため、情報の記録密度はこれ以上高められないと言う問
題点があった。

【０００４】本発明の目的は、一般に使用されている単
色光源を用いて、光記録媒体の情報記録密度を大幅に高
めることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、第一
に、読み出し光の位相を変調する第１情報と読み出し
光の振幅を変調する第２情報とが記録された光記録媒体
（請求項１）を提供する。また、第二に、本発明は、請
求項１記載の光記録媒体に対し、読みだし光を照射し、
該媒体に記録された情報で変調された該読みだし光か
ら、位相変調情報と振幅変調情報を独立に分離して再生
することを特徴とする光記録再生方法（請求項２）を提
供する。

【０００６】また、第三に、本発明は、読みだし光の光
源、該光源からの読みだし光を光記録媒体に照射する照
射光学系、及び、該媒体に記録された情報で変調された
該読みだし光から位相変調情報と振幅変調情報を独立に
分離して再生する光検出手段からなることを特徴とする
光記録再生装置（請求項３）を提供する。また、第四
に、本発明は、請求項３記載の再生装置において、前記
光検出手段が導波路が形成された基板を有し、該導波路
は「前記媒体に記録された情報で変調された該読みだ
し光」が入射する入射端面を持つダブルモード導波路と
該ダブルモード導波路を２本のチャネル導波路に分岐
させる分岐領域と分岐後の前記２本のチャネル導波路
とを有し、更に該光検出手段は、前記２本のチャネル導
波路を伝播した光をそれぞれ検出する光検出器を有する
ことを特徴とする装置（請求項４）を提供する。

【０００７】また、第五に、本発明は、請求項３記載の
再生装置において、前記光検出手段が導波路が形成され
た基板を有し、該導波路は「前記媒体に記録された情
報で変調された該読みだし光」が入射する入射端面を持
つダブルモード導波路と該ダブルモード導波路を３本
のチャネル導波路に分岐させる分岐領域と分岐後の前
記３本のチャネル導波路とを有し、前記３本のチャネル
導波路のうち中央の１本は、前記媒体に照射する読みだ
し光が伝播するものであり、更に該光検出手段は、前記
３本のチャネルのうち外側の２本を伝播した光をそれぞ
れ検出する光検出器を有するものであることを特徴とす
る装置（請求項５）を提供する。

【０００８】

【作用】本発明の媒体は、情報を位相と振幅の独立した
変化として記録されている。従来の媒体では、情報（２
値化情報）はビット（情報単位）の有無、その位置、そ
の数、その長さ又はそれらの組合せとして表現される。
逆に、ビットの間隔の有無、その位置、その数、その長
さ又はそれらの組合せとし表現されると考えてもよい。
ビットは過去にピットと呼ばれたり、現在マークと呼ば
れたりしている。ビットは、トラック上に点々と存在す
る。本発明の媒体では、最低でも、ビットが、読みだし
光に対し第１位相Ａと第１振幅Ｂを与えるものと第１位
相Ａと第２振幅ｂを与えるものとの２種類あり、ビット
間隔も、読み出し光に対し第２位相ａと第１振幅Ｂを与
えるものと第２位相ａと第２振幅ｂを与えるものと２種
類ある。そうすると、本発明の媒体では、媒体からの反
射光又は透過光は、最低でもＡＢ、Ａｂ、ａＢ、ａｂの
４種に分けられる。従って、本発明の媒体は、最低でも
４値記録と言える。そのため、従来のＣＤ（コンパクト
ディスク）の２値記録に比べて、本発明の媒体は、２倍
の記録密度を持つ。異なる位相、振幅を持つ２種以上の
ビット及びビット間隔を使用すれば、４値を越える多値
記録が実現できる。その場合、記録密度は更に高まる。
場合によっては、読みだし光の入射方向に近接して重な
った第１、第２のトラックを備えた媒体であって、その
第１トラックに位相変調情報（位相ビット）が記録され
ており、第２トラックに振幅変調情報（振幅ビット）が
記録されている媒体も本発明の媒体に含まれる。この場
合には、近接しているので、「媒体に照射され、そこで
反射又はそこを透過した読みだし光」は、位相と振幅の
両方の情報を含んでいる。即ち、読みだし光は、位相と
振幅の両方で変調されている。

【０００９】ビットの位相をビット間隔の位相と変える
には、光路長（屈折率ｎ×機械的距離ｄ）を変えればよ
い。そのため、ビットは凹部（くぼみ、非貫通孔）又は
凸部（島状突起）、貫通孔、屈折率の異なる物質で構成
することができる。ビット及びビット間隔の振幅を変え
るには、反射率又は透過率を変えればよい。そのために
は、ビット及びビット間隔の底部又は上面に反射層を形
成してもよいし、反射率又は透過率の異なる別の物質で
ビット及びビット間隔を構成してもよい。

【００１０】最小ビットの大きさは、小さい程、記録密
度を高めるので好ましいが、形成することが難しくなる
ので、一般には０．０１〜２μｍ程度、好ましく０．１
〜１μｍ程度である。トラックは明示的な場合と黙示的
な場合と２通りある。前者は溝（グルーブ）又はランド
と呼ばれる溝間がトラックである。溝とランドとの段差
がトラッキング・ガイドとなる。後者はビット列がその
ままトラックを示し、トラッキング・ガイドとなる。ト
ラックは媒体がディスク状の場合、同心円又は渦巻き状
に形成される。媒体がカード状の場合は、トラックは直
線状である。

【００１１】読みだし光（光スポット）をトラックに沿
って媒体に対し、相対的に移動（スキャン又はトラッキ
ング）させると、媒体で反射又は媒体を透過した読みだ
し光は、ビットの存在によって位相及び振幅が変化（変
調）する。本発明では、この２種の物理量（位相及び振
幅）を分けて再生する。そこで、本発明の再生装置は、
変調された読みだし光から位相と振幅を独立に分離して
再生する光検出手段を備えている。この場合、１つのビ
ット及びビット間隔の位相と振幅を同時に検知してもよ
い。場合によっては、時間差を設け、前半で位相を検知
する。しかし、後半で振幅を検知してもよい。あるい
は、媒体からの反射光又は透過光（変調された読みだし
光）を２つに分割し、一方で位相を他方で振幅を検知し
てもよい。

【００１２】本発明による記録密度の向上は光源の波長
によらないことから、短波長の読みだし光と組み合わせ
ることができ、その場合は、現行のＣＤより２倍超の高
密度化を図ることができる。読みだし光の位相を変調す
る手段としては、例えば、平面状の透明な媒体基板（記
録媒体）の表面（第１トラック）に記録したい情報（４
値化情報のうちの２値化情報）に応じて凹部または凸部
ビットを設けることがあげられる。この際、ビットの底
面と上面を同じ反射率にして、読みだし光の振幅を変調
しないようにすることは容易に達成される。

【００１３】また、読みだし光の振幅を変調する手段と
しては、例えば、前記基板の裏面（第２トラック）に、
記録したい情報（４値化情報のうちの残りの２値化情
報）に応じて、基板及び空気とは反射率の異なる材料を
つけることにより変調することがあげられる。この際、
基板の裏面を平滑にして、読みだし光の位相を変調しな
いようにすることは容易に達成される。

【００１４】これら２つの手段は、一つの記録媒体の同
一の場所に重畳させてそれぞれ独立に実施することがで
きる。つまり、透明基板の表面（第１トラック）に凹凸
（ビット）を設けて読みだし光の位相を変調し、裏面
（第２トラック）につけた反射率の異なる材料のビット
によって読みだし光の振幅を変調することができる。こ
の際、透明媒体の厚み（第１トラックと第２トラックと
の重ね合わせ間隔）は、表面と裏面で集光した読みだし
光が著しくデフォーカス^*にならないような厚みとす
る。そうすれば、位相変調情報と振幅変調情報を読みだ
すときに、読みだし光のフォーカスを変える必要がな
く、同時に両方を読みだせる。（＊できるだけ照射領域
の小さい−−−このことが記録密度を高める−−−−ス
ポット光を作るには、光源からの光を対物レンズの如き
集光手段で媒体面に集束させるが、最も小さいスポット
光にするには、媒体が対物レンズの焦点位置にあること
である。この位置にあるとき、フォーカスが合っている
と言い、これ以外の位置にあるとき、デフォーカスであ
ると言う。）また、読みだし光の振幅を変調する手段と
しては、記録媒体の表面に、記録したい２値化情報に応
じて、屈折率がビット間隔と異なるビットを形成するこ
とにより、表面反射率の異なるビットを設け、これによ
り変調する手段もある。

【００１５】媒体基板の表面又は裏面の一方に、前記と
同じように、記録したい情報に応じて、凹部又は凸部ビ
ットを設けることにより、位相変調情報と振幅変調情報
を重畳して記録することができる。この場合は１つの記
録媒体の同じ面（同じ場所）に位相変調信号（位相変調
情報）と振幅変調信号（振幅変調情報）が重畳する。本
発明では、前記のようにして得られた、位相変調信号と
振幅変調信号が重畳して記録された記録媒体からの、各
々の信号を独立に分離して読みだす。

【００１６】位相変調信号と振幅変調信号のうち振幅変
調信号は、従来から行われているように、該記録媒体か
らの読みだし光の反射光量をフォトダイオード等の光検
出素子（光検出器の一種）で検出することによって読み
出す（再生）ことが可能である。この際、光検出器は位
相の変化を検出できないので、振幅変調信号のみを分離
して独立に読み出すことが可能である。

【００１７】位相変調信号は、例えば、変調された読み
だし光の光検出手段として、偶モードと奇モードのモ
ード間干渉のためのダブルモード導波路と該ダブルモ
ード導波路を２本のチャネル導波路に分岐させる導波路
分岐領域及び分岐後の２本のチャネル導波路を備えた
基板と、２本のチャネル導波路の終端に設けた２つの光
検出器からなる導波路デバイスを使用することで、強度
信号（微分信号）として再生することができる。

【００１８】このようなダブルモード領域を持つ導波路
デバイスでは、ダブルモード領域の長さを適当に選ぶこ
とにより、該ダブルモード領域へ入射した光の位相分
布と振幅分布の微分信号を、２つの光検出器の出力差
信号として独立に分離して検知できる。このデバイス自
身は既に知られている。完全結合長をＬｃとしたと
き、ダブルモード領域の長さＬがＬ＝Ｌｃ（２ｍ＋１）／２（ｍ＝０、１、２、・・
・）である導波路デバイスを検出に使用すれば、位相変調信
号を微分信号として振幅とは独立に分離して読み出すこ
とが可能となる。

【００１９】さらに、このようなデバイスを使用した場
合、２つの光検出器の出力和信号として振幅変調信号を
位相とは独立に分離して読み出すことができる。また、
該ダブルモード領域の長さＬをＬ＝ｍＬｃ（ｍ＝０、１、２、・・・）とすることにより、振幅変調信号をこの場合は微分信号
として、振幅とは独立に分離して読み出すことが可能で
ある。

【００２０】このような位相変調信号と振幅変調信号の
読みだし方法は、前記のいずれの方法を単独で、また
は、組み合わせて使用しても良く、また、ここで述べた
方法に限定されるわけではない。

【００２１】

【実施例１】図１に、本発明の記録媒体の実施例の概略
断面図を示す。その上に０、１の数列（２値化情報）で
示された「１、２」のうち、１は位相変調情報として、
２は振幅変調情報として、記録する情報である。まず、
透明ガラス基板３の表面を２値化された位相変調情報の
０、１に相応するように、０に相当する部分を、選択的
エッチング（例えばフォトリソエッチング）することに
より、凹部ビット４、５、６を形成した。凹部ビット
は、ビット間隔と異なる位相を、照射された読みだし光
に対して与える。次に、ガラス基板３の裏面に２値化さ
れた振幅変調情報の０、１に相応するように、１に相当
する部分にアルミニウムを選択的に蒸着して反射ビット
７、８、９を形成した。反射ビットは、ビット間隔と異
なる反射量を、照射された読みだし光に対して与える。

【００２２】

【実施例２】図２に、本発明の記録媒体の別の実施例の
概略断面図を示す。その上に０、１の数列（２値化情
報）で示された「１０、１１」は、１０は位相変調情報
として、２は振幅変調情報として記録する情報である。
まず、ガラス基板１２を振幅変調情報１１の０、１に相
応するように、１に相当する部分を選択的にイオン交換
することにより反射率を高め、これにより反射ビット１
３、１４、１５を形成した。次に、位相変調情報１０の
０、１に相応するように、０に相当する部分に凹部ビッ
ト１６、１７、１８を形成した。

【００２３】このようにして、位相変調情報と振幅変調
情報が独立に分離して重畳して記録された光記録媒体を
作製することができる。図１および図２の実施例ではい
ずれも、位相変調情報と振幅変調情報は完全に重なり合
っていても良く、また図に示したようにずれていても全
く問題はない。

【００２４】

【実施例３】図３は、本発明の光記録再生装置の実施例
の概念図である。半導体レーザー（光源）１９から発光
した読みだし光は、ハーフミラー２０で反射され、対物
レンズ２１で、図１または図２に示した本発明の記録媒
体の記録面２２に集光される。記録面２２で反射された
光は、再び対物レンズ、ハーフミラーを透過し、基板２
３上に形成されたダブルモード導波路２４の入射端面に
集光される。ダブルモード導波路２４中を伝搬した光は
分岐領域２５で２本のチャネル導波路２６、２７に強度
分配され、チャネル導波路２６、２７の終端に接合され
た２つ光検出器２８、２９に入射する。

【００２５】入射した光の強度に応じ、光検出器２８、
２９からの出力信号（電気信号）は減算回路３０および
加算回路３１で差信号出力３２および和信号出力３３に
それぞれ変換される。このとき、ダブルモード導波路２
４の長さＬは、完全結合長をＬｃとしてＬ＝Ｌｃ（２ｍ
＋１）／２（ｍ＝０、１、２、・・・）とした。

【００２６】この状態で記録媒体の記録面２２を情報の
記録方向にスキャンすると、差信号出力３２からは、記
録面２２の位相変調信号の微分信号が、また、和信号出
力３３からは記録面２２の振幅変調信号がそれぞれ独立
に分離して得られる。

【００２７】

【実施例４】図４は、本発明の光記録再生装置の別の実
施例の概念図である。半導体レーザー（光源）３４を出
射した読みだし光は、コリメータレンズ３６で平行光と
なった後、ハーフミラー３７、３８で一部が反射されて
２つの光束に分けられた後、対物レンズ３９、４０でそ
れぞれ図１または図２に示した本発明の記録媒体の記録
面４１に集光される。

【００２８】記録面４１で反射されたそれぞれの光は、
再び対物レンズ、ハーフミラーを透過し、対物レンズ４
２、４３により、基板４４上に形成されたダブルモード
導波路４５、４６の入射端面にそれぞれ集光される。ダ
ブルモード導波路４５、４６中を伝搬した光は、分岐領
域４７、４８でそれぞれ２本のチャネル導波路４９、５
０および２本のチャネル導波路５１、５２に強度分配さ
れ、チャネル導波路の出射面に接合された２組の２つの
光検出器５３、５４および５５、５６に入射する。入射
した光の強度変調（情報）は、光検出器５３、５４およ
び５５、５６で電気信号の変調に変換される。光検出器
の出力信号（電気信号）は、それぞれ減算回路５７、５
８で差信号出力５９、６０にそれぞれ変換される。この
とき、ダブルモード導波路４５、４６の長さＬ４５、Ｌ
４６は、完全結合長をＬｃとしてＬ４５＝Ｌｃ（２ｍ＋１）／２；Ｌ４６＝ｍＬｃ；（ｍ＝０、１、２、
・・・）とした。

【００２９】この状態で記録媒体の記録面４１を情報の
記録方向にスキャンすると、差信号出力５９からは、記
録面４１の位相変調信号の微分信号が、また、差信号出
力６０からは記録面４１の振幅変調信号の微分信号がそ
れぞれ独立に分離して得られた。ここに述べた実施例で
は、位相変調情報と振幅変調情報を独立に分離して読み
だすために、基板上に形成した導波路デバイスを使用し
たが、同様の機能を有する他の手段を使用しても差し支
えない。

【００３０】また、本実施例に於いては、情報記録媒体
をスキャンすることによって、個々の記録情報を読みと
っているが、記録媒体を固定し、読みだし光をスキャン
しても良く、また両方ともスキャンしても全く同様の効
果が得られることは言うまでもない。

【００３１】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、光記録
媒体の情報記録密度が大幅に高められる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明の光記録媒体の実施例の概略断面図
である。

【図２】は、本発明の光記録媒体の別の実施例の概略断
面図である。

【図３】は、本発明の光記録再生装置の実施例の概念図
である。

【図４】は、本発明の光記録再生装置の別の実施例の概
念図である。

【符号の説明】

１、１０・・・位相変調情報としての２値化情報２、１１・・・振幅変調情報としての２値化情報３、１２・・・ガラス基板４、５、６、１６、１７、１８・・・・凹部ビット（情
報単位）７、８、９・・・・反射ビット（アルミニウム蒸着）１３、１４、１５・・・・反射ビット（イオン交換部
分）１９、３４・・・・半導体レーザー（光源）２１、４２、４３・・・・対物レンズ２２、４１・・・・光記録媒体の記録面２４、４５、４６・・・・ダブルモード導波路２５、４７、４８・・・・導波路分岐領域２６、２７、４９、５０、５１、５２・・・・チャネル
導波路２８、２９、５３、５４、５５、５６・・・・光検出器３０、５７、５８・・・・減算回路３１・・・加算回路３２、５９、６０・・・・差信号出力３３・・・和信号出力

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】読み出し光の位相を変調する第１情報と
読み出し光の振幅を変調する第２情報とが記録された光
記録媒体。
【請求項２】請求項１記載の光記録媒体に対し、読み
だし光を照射し、該媒体に記録された情報で変調された
該読みだし光から、位相変調情報と振幅変調情報を独立
に分離して再生することを特徴とする光記録再生方法。
【請求項３】読みだし光の光源、該光源からの読みだ
し光を光記録媒体に照射する照射光学系、及び、該媒体
に記録された情報で変調された該読みだし光から位相変
調情報と振幅変調情報を独立に分離して再生する光検出
手段からなることを特徴とする光記録再生装置。
【請求項４】請求項３記載の再生装置において、前記
光検出手段が導波路が形成された基板を有し、該導波路
は「前記媒体に記録された情報で変調された該読みだ
し光」が入射する入射端面を持つダブルモード導波路と
該ダブルモード導波路を２本のチャネル導波路に分岐
させる分岐領域と分岐後の前記２本のチャネル導波路
とを有し、更に該光検出手段は、前記２本のチャネル導
波路を伝播した光をそれぞれ検出する光検出器を有する
ことを特徴とする装置。
【請求項５】請求項３記載の再生装置において、前記
光検出手段が導波路が形成された基板を有し、該導波路
は「前記媒体に記録された情報で変調された該読みだ
し光」が入射する入射端面を持つダブルモード導波路と
該ダブルモード導波路を３本のチャネル導波路に分岐
させる分岐領域と分岐後の前記３本のチャネル導波路
とを有し、前記３本のチャネル導波路のうち中央の１本
は、前記媒体に照射する読みだし光が伝播するものであ
り、更に該光検出手段は、前記３本のチャネルのうち外
側の２本を伝播した光をそれぞれ検出する光検出器を有
するものであることを特徴とする装置。