JPH06124450A - 情報記憶媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、大幅な高密度化が可能となり、記
憶容量の増大を図ることができる。 【構成】この発明は、微小な凹凸形状を有する情報トラ
ックＯ₁ の凹凸部の幅あるいは深さを多値情報に対応し
て局所的に変化させることにより、多値情報を記憶する
ようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、レーザディスクやコ
ンパクトディスク等のような再生専用光学式情報記憶媒
体、あるいは追記可能な光学式情報記憶媒体、更に光磁
気ディスクや相変化ディスクのような消去可能で重ね書
き可能な情報記憶媒体の信号フォーマットの改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、レーザディスクやコンパクトディ
スク等のような再生専用の光学式情報記憶媒体、あるい
は追記可能な光学式情報記憶媒体としての光ディスク、
更に光磁気ディスクや相変化ディスクのような消去可能
で重ね書き可能な情報記憶媒体が実用化されている。

【０００３】このような、情報記憶媒体に対応するが、
ここではレーザディスクを例にとって説明を行なう。レ
ーザディスクは光反射面上に微小な断続的な凹凸形状を
したピット列が並んでおり、各凹凸形状のピットの開始
位置と終了位置のタイミングに再生用ビデオ信号の情報
を持たせている。

【０００４】また、全てのピットの凹凸の段差量は一定
になっている。再生用の光の、プラスチック基板内での
波長をλとすると、この凹凸段差量は通常λ／４近傍の
値になっている。

【０００５】このレーザディスクの光反射面上に再生光
を集光して情報の再生を行なうものであるが、光の回折
限界以上に集光スポットを小さくすることができないた
め、凹凸段差量が一定な従来の構造では、集光スポット
サイズにより記憶容量が制限されてしまい、記憶容量の
増大を図ることができないという欠点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、レー
ザディスクの光反射面上に再生光を集光して情報の再生
を行なうものにおいて、光の回折限界以上に集光スポッ
トを小さくすることができないため、凹凸段差量が一定
な従来の構造では、集光スポットサイズにより記憶容量
が制限されてしまい、記憶容量の増大を図ることができ
ないという欠点がある。この発明は、上記事情により、
記憶容量の増大を図ることができる情報記憶媒体を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の情報記憶媒体
は、集束光を用いて微小な凹凸部が形成されていること
により、光学的に情報が記憶されているものにおいて、
記憶される多値情報に応じて、上記凹凸部の幅または深
さを異ならせて形成されている構成である。

【０００８】この発明の記憶方法は、集束光を用いて微
小な凹凸部を形成することにより、光学的に情報が記憶
される情報記憶媒体に対するものにおいて、記憶される
多値情報に応じて、上記凹凸部の幅または深さを異なら
せて形成されることにより、上記情報記憶媒体に多値情
報を記憶させるものである。

【０００９】この発明の情報再生方法は、集束光を用い
て微小な凹凸部を形成することにより、光学的に情報が
記憶される情報記憶媒体から情報を再生するものにおい
て、記憶される多値情報に応じて、上記凹凸部の幅また
は深さを異ならせて形成されている情報の記憶部分に光
を照射し、かつ情報記憶媒体からの光を検出することに
より、上記情報記憶媒体に記憶されている多値情報を再
生するものである。

【００１０】

【作用】この発明は、集束光を用いて微小な凹凸部が形
成されていることにより、光学的に情報が記憶されてい
るものにおいて、記憶される多値情報に応じて、上記凹
凸部の幅または深さを異ならせて形成したものである。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照して説明する。

【００１２】図２は、スタンパを作成する際のガラス原
盤を作成するカッテング装置を示すものである。図２に
おいて、カッテング装置は、ガラス基板１上にフォトレ
ジストが塗布された状態で、レーザパワーを切換えて、
微小な凹凸形状を有する情報トラックの凹凸部に対応し
てフォトレジストを溶融し、そのトラックの幅を多値情
報に対応して局所的に変化させるようになっている。た
とえば、図３の（ａ）、（ｃ）に示すように、多値情報
の０レベルに対してトラックの幅がないものとなってお
り、多値情報のＡレベルに対してトラックの幅が最小幅
（Ｐａ）となっており、多値情報のＢレベルに対してト
ラックの幅が第１の中間幅（Ｐｂ）となっており、多値
情報のＣレベルに対してトラックの幅が第２の中間幅
（Ｐｃ）となっており、多値情報のＤレベルに対してト
ラックの幅が最大幅（Ｐｄ）となっている（０＜Ｐａ＜
Ｐｂ＜Ｐｃ＜Ｐｄ）。

【００１３】図２において、フォトレジストが塗布され
たガラス基板１は、モータ２によって例えば一定の速度
で回転される。このモータ２は、モータ制御回路１８に
よって制御されている。

【００１４】上記ガラス基板１への多値情報に対するカ
ッティング処理は、光学ヘッド３によって行われる。こ
の光学ヘッド３は、リニアモータ３１の可動部を構成す
る駆動コイル１３に固定されており、この駆動コイル１
３はリニアモータ制御回路１７に接続されている。

【００１５】このリニアモータ制御回路１７には、リニ
アモータ位置検出器２６が接続されており、このリニア
モータ位置検出器２６は、光学ヘッド３に設けられた光
学スケール２５を検出することにより、位置信号を出力
するようになっている。

【００１６】また、リニアモータ３１の固定部には、図
示せぬ永久磁石が設けられており、上記駆動コイル１３
がリニアモータ制御回路１７によって励磁されることに
より、光学ヘッド３は、ガラス基板１の半径方向に移動
されるようになっている。

【００１７】上記光学ヘッド３には、対物レンズ６が図
示しないワイヤあるいは板ばねによって保持されてお
り、この対物レンズ６は、駆動コイル５によってフォー
カシング方向（レンズの光軸方向）に移動され、駆動コ
イル４によってトラッキング方向（レンズの光軸と直交
方向）に移動可能とされている。

【００１８】また、レーザ制御回路１４によって駆動さ
れる半導体レーザ発振器（あるいはアルゴンネオンレー
ザ発振器）９より発生されたレーザ光は、コリメータレ
ンズ１１ａ、ハーフプリズム１１ｂ、対物レンズ６を介
してガラス基板１上に照射され、このガラス基板１から
の反射光は、対物レンズ６、ハーフプリズム１１ｂ、集
光レンズ１０ａ、およびシリンドリカルレンズ１０ｂを
介して光検出器８に導かれる。上記光検出器８は、４分
割の光検出セル８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄによって構成さ
れている。

【００１９】上記光検出器８の光検出セル８ａの出力信
号は、増幅器１２ａを介して加算器３０ａの一端に供給
され、光検出セル８ｂの出力信号は、増幅器１２ｂを介
して加算器３０ｂの一端に供給され、光検出セル８ｃの
出力信号は、増幅器１２ｃを介して加算器３０ａの他端
に供給され、光検出セル８ｄの出力信号は、増幅器１２
ｄを介して加算器３０ｂの他端に供給されるようになっ
ている。

【００２０】上記加算器３０ａの出力信号は差動増幅器
ＯＰの反転入力端に供給され、この差動増幅器ＯＰの非
反転入力端には上記加算器３０ｂの出力信号が供給され
る。これにより、差動増幅器ＯＰは、上記加算器３０
ａ、３０ｂの差に応じてフォーカス点に関する信号をフ
ォーカシング制御回路１５に供給するようになってい
る。このフォーカシング制御回路１５の出力信号は、フ
ォーカシング駆動コイル５に供給され、レーザ光がガラ
ス基板１上で常時ジャストフォーカスとなるように制御
される。トラッキング制御回路１６は、ＣＰＵ２３から
供給される制御信号に応じてトラック駆動信号を作成す
るものである。上記トラッキング制御回路１６から出力
されるトラック駆動信号は、前記トラッキング方向の駆
動コイル４に供給される。

【００２１】駆動コイル４にトラック駆動信号が供給さ
れることにより、ガラス基板１が１回転する間に、対物
レンズ６が徐々に移動して１トラック分移動するように
なっている。

【００２２】また、上記トラッキング制御回路１６で対
物レンズ６が移動されている際、リニアモータ制御回路
１７は、対物レンズ６が光学ヘッド３内の中心位置近傍
に位置するようにリニアモータ３１つまり光学ヘッド３
を移動するようになっている。

【００２３】また、レーザ制御回路１４の前段には記録
信号作成回路４４が設けられている。この記録信号作成
回路４４には、記録信号を１−７コード変換方式や２−
７コード変換方式で変換（変調）する変調回路４０と、
変調回路４０からの１−７コードや２−７コードを多値
の信号レベルに変更する変調回路４１とを有している。

【００２４】上記記録信号作成回路４４には、外部装置
としての制御装置４６からの記録信号がインターフェー
ス回路４５およびバス２０を介して供給されるようにな
っている。

【００２５】以上、記録信号作成回路４４内には、１−
７コードや２−７コードへの変調回路４０が存在してい
るが、これは必ずしも必要ではなく、インターフェース
回路４５を通った２値信号列を直接多値信号に変調する
ようにしても良い。

【００２６】また、このディスク装置にはそれぞれフォ
ーカシング制御回路１５、トラッキング制御回路１６、
リニアモータ制御回路１７とＣＰＵ２３との間で情報の
授受を行うために用いられるＤ／Ａ変換器２２が設けら
れている。

【００２７】上記レーザ制御回路１４、フォーカシング
制御回路１５、トラッキング制御回路１６、リニアモー
タ制御回路１７、モータ制御回路１８、記録信号作成回
路４４等は、バスライン２０を介してＣＰＵ２３によっ
て制御されるようになっており、このＣＰＵ２３は操作
パネル３２からのカッテング開始の指示およびメモリ２
４に記憶されたプログラムによって所定の動作を行うよ
うになされている。

【００２８】上記変調回路４１は、２値化信号列の持つ
情報を信号レベルもしくは信号レベル変化量に持たせる
情報と信号レベルの変化の切替り目の間隔に持たせる情
報に分け、それぞれ情報に合わせて信号を作成するもの
であり、図４に示すように、変調信号作成部６１、信号
レベル切替りタイミング作成部６２、および多値レベル
値決定部６３によって構成されている。

【００２９】上記変調信号作成部６１は、２値化信号列
の持つ情報を信号レベルもしくは信号レベル変化量に持
たせる情報と信号レベルの変化の切替り目の間隔に持た
せる情報に分けるものである。上記信号レベル切替りタ
イミング作成部６２は、上記変調信号作成部６１からの
変調信号により信号レベルの切替りタイミングを作成す
るものである。上記多値レベル値決定部６３は、上記変
調信号作成部６１からの変調信号により多値レベル値を
決定するものである。

【００３０】上記信号レベル切替りタイミング作成部６
２と多値レベル値決定部６３とにより作成された信号に
より、上記レーザ制御回路１４が作動されるようになっ
ている。

【００３１】レーザ制御回路１４は、供給される図３の
（ｃ）に示すような多値レベル値に対応してレーザ発振
器９のレーザパワーを、図３の（ｂ）に示すように変更
している。これにより、ガラス基板１のフォトレジスト
が図３の（ａ）に示すように、異なった幅で溶融され
る。

【００３２】上記したようなカッティング装置により、
ガラス基板１のフォトレジストが全面に対する多値情報
に応じて溶融されることによりカッティング処理が終了
した後、現像と導電化処理を行い、ガラス原盤を作成す
る。このガラス原盤を用いて、ニッケル等により構成さ
れるスタンパを電気メッキ等を用いて作成する。このス
タンパを用いて、射出成形法等で記録媒体（情報記憶媒
体）Ｏを作成する。

【００３３】記録媒体Ｏ上には、図１の（ａ）に示すよ
うに、光反射領域もしくは記録領域には同心円状あるい
はスパイラル状の情報トラックＯ₁ が形成されており、
この情報トラックＯ₁ 上に沿って信号情報が記録されて
いる。

【００３４】この情報トラックＯ₁ 上の信号情報の記録
形態は、図１の（ａ）に示すようになっており、情報ト
ラックＯ₁ 上の信号情報は微小な凹凸形状により記録さ
れている。微小な凹凸形状の幅を変更することにより信
号情報が記録されている。

【００３５】この微小な凹凸は互いに高さの異なる第１
の平面６１と第２の平面６２とその間の境界領域から構
成されている。第１の平面６１と第２の平面６２との間
の段差量ｄは至る所均一で、再生光の記録媒体の基板内
での波長をλとするとこの段差量ｄはλ／４近傍の値に
なっている。これに対して情報トラックＯ₁ に沿った方
向に直角な方向での第２の平面６２の幅ωは場所により
変化している。そして、この幅の値ωと幅が変化する位
置に情報を持たせている。

【００３６】信号再生光がこの情報トラックＯ₁ で反射
すると、第１の平面６１で反射した光と第２の平面６２
で反射した光が違いに干渉した結果、信号検出量が減少
する。この検出光量の減少量と検出光量の変化するタイ
ミングを信号検出する。第１の平面６１で反射した光の
総振幅量と第２の平面６２で反射した光の総振幅量が等
しい時検出光量は最も小さくなる。第２の平面６２の幅
ωをその時よりも狭くして行くと第２の平面６２で反射
した光の総振幅量が第１の平面６１で反射した光の総振
幅量よりも小さくなるので検出光量が増加する。

【００３７】図１の（ａ）のような形状をした情報トラ
ックＯ₁ から得られる検出光量値の変化（検出信号）を
図１の（ｂ）に示す。第２の平面６２の幅ωが広くなっ
ている所では検出光量が少なくなっており、幅ωが狭く
なるとそれに対応して検出光量も増加している。図１の
（ａ）のように第２の平面６２の幅ωを（第２の平面が
無い状態も含めて）５種類に変化させるとそれに応じて
５種類の検出信号レベルを得ることができる。

【００３８】図１の（ｂ）で得られる検出信号に対し回
路的に波形整形した後の信号を図１の（ｃ）に示す。検
出信号レベルが５レベルあり、レベルの切り替わり目が
急俊になっている。この発明の記録媒体Ｏでは波形整形
（図１の（ｃ））後の検出信号レベル値もしくはレベル
変化量（各レベル間の差の値）とレベル変化のタイミン
グに信号情報を与えている。

【００３９】次に、上記記録媒体Ｏから記録情報を再生
する光ディスク装置について図５を用いて説明する。上
記カッティング装置とほぼ同じ構成なので、同じ部分に
ついては同一符号を付し、説明を省略する。

【００４０】すなわち、上記光検出器８の光検出セル８
ａの出力信号は、増幅器１２ａを介して加算器３０ｃの
一端に供給され、光検出セル８ｂの出力信号は、増幅器
１２ｂを介して加算器３０ｄの一端に供給され、光検出
セル８ｃの出力信号は、増幅器１２ｃを介して加算器３
０ｄの他端に供給され、光検出セル８ｄの出力信号は、
増幅器１２ｄを介して加算器３０ｃの他端に供給される
ようになっている。

【００４１】上記加算器３０ｃの出力信号は差動増幅器
ＯＰ１の反転入力端に供給され、この差動増幅器ＯＰ１
の非反転入力端には上記加算器３０ｄの出力信号が供給
される。これにより、差動増幅器ＯＰ１は、上記加算器
３０ｃ、３０ｄの差に応じてトラック差信号をトラッキ
ング制御回路１６´に供給するようになっている。この
トラッキング制御回路１６´は、ＯＰ１から供給される
トラック差信号に応じてトラック駆動信号を作成するも
のである。

【００４２】上記トラッキング制御回路１６´から出力
されるトラック駆動信号は、前記トラッキング方向の駆
動コイル４に供給される。また、上記トラッキング制御
回路１６´で用いられたトラック差信号は、リニアモー
タ制御回路１７に供給されるようになっている。

【００４３】上記のようにフォーカシング、トラッキン
グを行なった状態での光検出器８の各光検出セル８ａ、
〜８ｄの出力の和信号、つまり加算器３０ｃ、３０ｄか
らの出力信号は、トラック上に形成されたピット（記録
情報）からの反射率の変化が反映されている。この信号
は、信号処理回路７１に供給され、この信号処理回路７
１において記録情報、アドレス情報（トラック番号、セ
クタ番号等）が再生される。また、信号処理回路７１に
は、再生信号をその信号レベルと信号レベルの変化の切
替り目の間隔により１−７コードや２−７コードに変換
する復調回路７２と、復調回路７２からの１−７コード
や２−７コードを逆変換（復調）して再生信号を得る復
調回路７３とを有している。

【００４４】この信号処理回路７１で再生された再生信
号（再生情報）はインターフェース回路７４を介して外
部装置としての記録媒体制御装置７５に出力されるよう
になっている。

【００４５】以上、信号処理回路７１内には、１−７コ
ードや２−７コードへの復調回路７３が存在している
が、これは必ずしも必要ではなく、インターフェース回
路７４を通った２値信号列を直接多値信号に復調するこ
とができる。

【００４６】復調回路７２は、記録媒体Ｏから図１の
（ｂ）に示すような多値信号（つまり加算器３０ｃ、３
０ｄからの出力により得られた再生信号）を２値化信号
列に戻すものであり、図６に示すように、信号波形変換
部８１、信号レベル切替りタイミング検出部８２、多値
レベル判定部８３、および信号合成部８４によって構成
されている。

【００４７】信号波形変換部８１は供給される再生信号
に対して信号検出や信号処理をしやすいように信号波形
の修正を行うものであり、具体的には再生信号の最大振
幅が変動したときの補正や必要以上に周波数の高いノイ
ズ成分を除去したり逆に信号成分を含む周波数成分のみ
を増幅するものである。上記信号レベル切替りタイミン
グ検出部８２は、再生信号の信号レベルを検出するもの
である。

【００４８】上記多値レベル判定部８３は、再生信号の
信号レベルの切替り目の位置を検出するものである。上
記信号合成部８４は、上記信号レベル切替りタイミング
検出部８２と上記多値レベル判定部８３の検出結果に合
わせて２値化信号列を合成するものである。この結果、
上記記録媒体Ｏに記録されている多値情報は、上記光デ
ィスク装置を用いて再生することができる。

【００４９】なお、前記実施例では、情報トラックＯ₁
上の凹凸形状が第１の平面６１と第２の平面６２とその
間の境界領域から構成され、しかもその境界領域の傾斜
勾配が直角に近い場合について説明したが、これに限ら
ず、図７に示すように、情報トラックＯ1 上の凹凸の断
面形状がＶ字形をしている場合、あるいはＵ字形や台形
型をしている場合であっても良い。この場合、Ｖ字溝の
幅やＶ字側面の傾斜角を変化させることにより再生信号
のレベル変化を与えることができる。

【００５０】また、情報トラックＯ₁ の幅ωを変化する
場合について説明したが、これに限らず、図８の（ａ）
に示すように、情報トラックＯ₁ の段差量（深さ）ｄを
変化させるようにしても良い。

【００５１】すなわち、再生光の記録媒体Ｏの基板内で
の波長をλとするとこの段差量ｄの値がλ／４近傍の値
の時が最も再生信号が小さく（検出光量が小さく）、そ
れよりも段差量ｄの値が小さくなると検出光量（再生信
号量）が増加する。

【００５２】したがって、図８の（ａ）に示すように、
段差量ｄを（凹凸部が無い所も含めて）４種類に設定す
るとそれに応じて図８の（ｂ）の様に再生信号レベル
（検出光量レベル）が４段階に変化する。その波形を回
路的に波形整形すると図８の（ｃ）が得られる。図１と
同様に波形整形（図８の（ｃ））後の検出信号レベル値
もしくはレベル変化量（各レベル間の差の値）とレベル
変化のタイミングに信号情報を与えている。

【００５３】上記情報トラックＯ1 の段差量ｄを変更す
る手段としては、ガラス原盤を作成する際に、フォトレ
ジストの溶融と金属（ニッケル等）による導電化処理を
繰り返すことにより、金属の段差量を変更することによ
り実施できる。また、ガラス基板上に金属とフォトレジ
ストとを積層した状態でカッテングを行い、カッテング
時のレーザパワーを切り換える（強弱）ことにより、ガ
ラス基板上に金属とフォトレジストの両方を溶融する場
合と、フォトレジストのみ溶融する場合とで、カッテン
グの深さを異ならせ、導電化処理を行った結果、段差量
を変更することができる。

【００５４】凹凸形状の段差量を変化させる方法とし情
報トラックＯ1 に対して直行する方向での断面形状が図
８の（ａ）の様に矩形である代わりにＶ字型やＵ字型あ
るいは台形型を用いその深さ（または高さ）を変化させ
ても良い。

【００５５】上記のように、光反射面もしくは記録面上
に微小な凹凸を形成して多値情報を与える構造について
説明したが、コンパクトディスクやレーザディスク等の
ような再生専用の情報記録媒体の場合にはこのような情
報トラックが全面に形成している。これに対し、追記型
や消去可能型の重ね書き可能な光ディスクのような情報
記録媒体の場合、情報を追記記録する場所では幅と深さ
（段差）が至る所一定なトラッキングガイド用の連続溝
になっており、ブロック単位にトラック番号やセクタ番
号等のブロックデータを記してあるプリフォーマット部
のみに、上述したような多値情報を予め記録することが
できる。

【００５６】これにより、幅もしくは深さが局所的に変
化する凹凸形状のプリフォーマットを形成し、プリフォ
ーマット信号を多値化でき、プリフォーマット部の高密
度化を図ることができる。

【００５７】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、大幅な高密度化が可能となり、記憶容量の増大を図
ることができる情報記憶媒体を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例における記録媒体の記録状
態と、この記録状態から得られる検出光量値の変化と、
この変化を波形整形した後の信号を示す図。

【図２】カッテング装置の回路構成を示すブロック図。

【図３】多値情報とガラス原盤の記録状態とを説明する
ための図。

【図４】変調回路の回路構成を示すブロック図。

【図５】光ディスク装置の回路構成を示すブロック図。

【図６】復調回路の回路構成を示すブロック図。

【図７】記録媒体の記録状態を示す図。

【図８】記録媒体の記録状態と、この記録状態から得ら
れる検出光量値の変化と、この変化を波形整形した後の
信号を示す図。

【符号の説明】

Ｏ…記録媒体（情報記憶媒体）、Ｏ₁ …情報トラック、
６１…第１の平面、６２…第２の平面。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 集束光を用いて微小な凹凸部が形成され
   ていることにより、光学的に情報が記憶されている情報
   記憶媒体において、 記憶される多値情報に応じて、上記凹凸部の幅または深
   さを異ならせて形成されていることを特徴とする情報記
   憶媒体。
2. 【請求項２】 集束光を用いて微小な凹凸部を形成する
   ことにより、光学的に情報が記憶される情報記憶媒体に
   対する記憶方法において、 記憶される多値情報に応じて、上記凹凸部の幅または深
   さを異ならせて形成されることにより、上記情報記憶媒
   体に多値情報を記憶させることを特徴とする記憶方法。
3. 【請求項３】 集束光を用いて微小な凹凸部を形成する
   ことにより、光学的に情報が記憶される情報記憶媒体か
   ら情報を再生する情報再生方法において、 記憶される多値情報に応じて、上記凹凸部の幅または深
   さを異ならせて形成されている情報の記憶部分に光を照
   射し、かつ情報記憶媒体からの光を検出することによ
   り、上記情報記憶媒体に記憶されている多値情報を再生
   することを特徴とする情報再生方法。