JP2001256646A - 光学的情報記録再生方法 - Google Patents

光学的情報記録再生方法

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JP2001256646A
JP2001256646A JP2000072732A JP2000072732A JP2001256646A JP 2001256646 A JP2001256646 A JP 2001256646A JP 2000072732 A JP2000072732 A JP 2000072732A JP 2000072732 A JP2000072732 A JP 2000072732A JP 2001256646 A JP2001256646 A JP 2001256646A
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Takeshi Maeda
武志 前田
Keizo Kato
恵三 加藤
Yasushi Suketa
裕史 助田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学的情報記録において多値レベルを精度よ
く記録、再生する。 【解決手段】 記録マーク1の大きさを多値のデータに
対応させて2種類以上に変化させて記録する。、情報再
生時には上記記録マークを光スポット2,3,4で走査
して得られる再生信号に信号処理を施し、クロストーク
と符号間干渉を低減し、多値データを検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ光を用いて
光学的記録媒体に情報を記録あるいは再生する光学的情
報の記録再生方法に関する。
【0002】
【従来の技術】光ディスクの高密度化のために、多値の
情報に依存して記録する記録マークを微妙に変化させる
方法が提案されている。たとえば、特開平6−7630
3号公報には、記録すべき多値情報に応じて、長マーク
の前エッジ、後エッジをそれぞれ独立に変化させる方法
が提案されている。この方法は、記録マークを凹凸のレ
リーフパターンとして作成する再生専用の光デイスクに
適用されている。また、トラックピッチは従来の光デイ
スクと同様に光スポット径の大きさ程度に離され、それ
により隣接トラックからのクロストークを低減するよう
に構成されている。さらに、単一形状のマークの位置を
変化させて、その位置ずれを情報に対応させる方法が特
開平8−287468号公報に開示されている。
【0003】また、多値記録媒体としては、特開昭64
−32442号公報あるいは特開平3−5932号公報
に開示されている媒体が知られている。この媒体は、光
磁気記録膜を多層に積層し、各層は磁気的に相互に独立
し、多値レベルはそれぞれの層によって決まる信号レベ
ルの和となる媒体である。従って例えば、4値を表すた
めには4層の記録膜を積層することになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記特開平6−763
03号公報に記載の従来技術では、多値情報に応じて微
妙に変化する記録マークを記録する必要があり、このよ
うな微妙に変化する記録マークを精度よく記録あるいは
再生することが難しいという問題を有する。すなわち、
前述の従来技術に記載したように、従来の方法では、光
デイスクはマーク形状とその位置に情報を持たせてき
た。例えぱ、長円形状を例に採ると、この形状を決める
パラメータとして、前縁の曲率、幅、後縁の曲率と幅、
さらに、前縁と後縁の位置、および前縁から後縁までの
距離等があり、決めるパラメータの数の多さに比例して
のせる情報は多くなるが、逆に制御が難しくなる。
【0005】特に、凹凸レリーフパターンは原盤カッテ
イングから、スタンパ、インジェクションと複数のプロ
セスを経るため途中で前述のパラメータが微妙に変動す
るため、正確に形状、位置を制御するのが困難である。
エッジ位置の微少変動の検出には2次元的な分布を持つ
光スポットによって、前記形状パラメータを持つマーク
をスキャンして一次元の電気信号に変換した波形を処理
している。そのため、エッジ位置変動以外の前記パラメ
ータが変動しても、誤って位置変動とみなしてしまう。
従って、従来の長マークのエッジを微少に移動させる方
法では情報を安定に検出することが困難となる。
【0006】さらに、情報を記録再生する光ディスク装
置では記録過程において装置固有の変動(パワー変動、
焦点ずれ、トラックずれ、媒体の記録感度むら等)が発
生し、記録条件が変化することから記録マーク形状がさ
らに影響を受けて変動する。このため、長マークのエッ
ジを微少に移動させる方法は情報を記録再生する光ディ
スク装置には適用できない。
【0007】また、上記特開昭64−32442号公報
あるいは特開平3−5932号公報に提案された多値記
録媒体は、各多値レベルに対応した数だけの記録層を独
立して設け、各層の記録状態を制御して多値レベルを得
るものであった。しかし、これでは4値を実現するため
には4層を積み上げる構成となり、実現が困難であっ
た。本発明は、このような従来技術の問題点に鑑み、多
値の情報を精度良く記録再生することのできる光学的情
報記録再生方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】多値情報を表す記録マー
クを精度よく記録、再生するために、本発明では光ディ
スクのマーク形状パラメータを最小に抑えることのでき
る円形の記録マークを用いる。これにより、記録する記
録マーク形状を一種類とした。このマークの半径を記録
すべき情報により微小量変化させる。このようにして記
録された記録マークを再生するときに、この再生信号の
ピーク位置を検出し、ピーク点における信号レベルを検
出し、検出されたこれらの情報を復号して、その記録マ
ークに記録された情報を再生する。
【0009】すなわち、本発明による光学的情報記録再
生方法は、光学的情報記録媒体の予め決められた格子点
上にレーザ光照射により記録マークを記録し、光スポッ
トを用いて記録マークによる光学的変化を検出し、情報
を再生する光学的情報記録再生方法において、記録マー
クの大きさを多値のデータに対応させて2種類以上に変
化させて記録し、情報再生時には記録マークを光スポッ
トで走査して得られる再生信号に信号処理を施し、クロ
ストークと符号間干渉を低減し、多値データを検出する
ことを特徴とする。記録マークを検出する光スポットは
少なくとも2つ用いるのが好ましい。格子点は隣接する
情報トラックでは互いにディスク半径方向に重なること
なく配置されていることが好ましい。また、記録マーク
の形状は円形とすることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図1にピット配列を示す。情報
を、1つの記録マーク列からなるトラックとして記録す
る。記録マーク1(プリピットも含む)は、セクタの先
頭位置から所定の周期で予め定められた格子点上に形成
される。記録マーク1は、図2に略示する格子点上に記
録される。格子点を光ディスク半径方向及び光ディスク
周方向へ整列させることもできるが、図に示したよう
に、隣接する情報トラック上の格子点周期を互いに半周
期ずらす。これにより、各格子点における光ディスク半
径方向のクロストークは小さくなる。このため、光ディ
スク半径方向へ格子点間隔を狭めることができ、光ディ
スク半径方向への高密度化が可能となっている。さら
に、密度を向上させるために、記録マーク1の光学的な
性質を記録情報に応じて変化させ、再生信号が多値のレ
ベルとなるように多値レベルの信号を記録する。
【0011】このためにマークの形状を円形に保ったま
ま、直径の大きさを図3のように変化させる。たとえ
ば、多値レベルを8値選ぶ場合には、最小ピット径をP
φmin、最大ピット径をPφmaxとすると、この間をピッ
ト刻み量Pd間隔おきに6段階に変化させる。再生回路
ブロックを図4に示す。3つのスポット2,3,4(図
1参照)が情報トラック上に位置するように配置し、su
b1とsub2のスポット2,4からの読み出し信号を用い
て、mainのスポット3からの信号に含まれる波形間干
渉、クロストークを差し引き、隣接トラックの格子点、
及び、前後の格子点からの信号の影響を受けない信号を
検出する。
【0012】隣接するトラックからのクロストークと再
生を目的とするトラック上の符号間干渉について説明す
る。光スポットが任意のトラックを走査するとき、ある
格子点の周囲には0〜8個の隣接格子点があり、これら
に記録マークが有るか無いかに応じて0〜8個の隣接記
録マークが存在する。光スポットが目的の格子点を照射
するとき、その隣接格子点上にマークがある場合には、
その記録マークも一部照射されるために隣接格子点から
の情報の漏れ込みが生じる。図2はこれら情報の漏れ込
みを具体的に説明したものである。a〜hは前記隣接す
る8つの格子点から目的の格子点への情報の漏れ込みの
程度(以下干渉係数と呼ぶ)を表わす。
【0013】実際の光ディスク装置では、記録時のスポ
ット形状、記録パワー、記録クロックタイミング、フォ
ーカス、トラッキングの変動により記録マーク形状及び
位置が変動したり、再生時の光スポット形状、トラッキ
ング、フォーカス、サンプリングクロックタイミングの
変動によりクロストーク量や符号間干渉量が変動する。
これら変動要因が生じた場合でも、効果的にクロストー
クや符号間干渉を低減するためには、二次元等化に用い
る等化係数も適応的に変化させる必要がある。この目的
で、図2に示した干渉係数の値を実際の光ディスク装置
に光記録媒体を装着した状態で測定する。測定の結果得
られた干渉係数値から等化係数を求めることで、最適な
等化係数を算出できるのである。
【0014】このために、図5に略示するように、トラ
ックを先頭から順にアドレス領域、タイミング領域、干
渉係数学習領域、及びデータ記憶領域で構成する。スポ
ット間タイミングずれ補正部36は、主にFI/FOメ
モリと読み出しクロック制御回路から成る。各FI/F
Oメモリに蓄積された各検出信号は、演算部37へ入力
される。演算部37ではピット径の変化に対して検出信
号の多値レベル変化が非線形であることから、これを線
形化する処理を行う。
【0015】次に、演算部38,39では、干渉係数学
習領域での検出信号を基に干渉係数を算出し、これらの
干渉係数を基に逆行列を計算し、演算係数を算出する。
算出された演算係数は、演算係数用メモリに保存してお
く。検出信号と演算係数を基に、演算部38では、クロ
ストークノイズを削減し、演算部39では、符号間干渉
を低減する処理を行う。演算結果を多値レベル判定を行
うコンパレータからなる論理処理部40へ出力する。コ
ンパレータでのレベル判別結果は論理処理により3ビッ
トの情報に復調される。
【0016】以上、再生方法について述べた。次に、再
生信号レベルとマーク径変化の刻み幅との検討を行う。
刻みの誤差を検討するために、円形のマークの直径が変
動したときの検出信号レベル変動を計算機シミュレーシ
ョンを用いて計算した。ここでは、ディジタルビデオデ
ィスクの2倍密度を達成するためにエッジ刻みは30n
m、読み出し波長は660nm、開口数は0.6とし
た。検出窓幅に対する再生信号エッジの変動量の比と刻
み誤差との関係を求めた。その結果を図6に示す。図6
から、検出窓幅に対する再生信号エッジの変動量の比の
許容値を8%とすると、刻みの量の10%に刻み誤差を
収める必要があることが分かった。スポットサイズが微
小化したとしても、刻み幅、ピット径が比例的に変化す
ることから、この関係は維持される。
【0017】上記要求のマーク刻みを実現できるか、カ
ッティングシミュレーションによる記録制御の検討を行
う。図7に、ピット径を変調するための記録波形を示
す。カッティング装置は351nmの波長で、開口数が
0.9と想定している。音響光学偏向器を用いて入射光
を変調しているため、立ち上がりが悪く、線速度を低く
する。前記ディジタルビデオディスクの2倍密度の条件
を満たすためにピットは最小0.22μm、最大0.4
μmを記録する必要がある。そこで、スポット移動時の
露光量とレジストの特性から記録マーク形状を計算する
シミュレータを行った。記録パルス幅を移動量換算で、
0.22μm相当にしたときの露光量の分布を計算し
た。その結果を図8に示す。レジストの感度は実験値を
用いた。
【0018】図9に上記露光量分布とレジストの感度曲
線を示す。目標ピット径を実現するための露光パワー範
囲が分かった。ピット縦横比が露光パワーによってどの
ように変化するかを図10に示す。以上のシミュレーシ
ョンから次のことが分かる。 (1)ピット径が変化してもピットの中心位置ずれは生
じない。 (2)パワーの変調範囲は21〜61mJ/cm2と実
用上問題ない。 (3)パワー変調を行ってもピット形状は円形から変化
しない。
【0019】さらに、記録シミュレーション結果を基
に、レーザカッティング装置を用いて実際にピットを形
成した。その結果を図11に示す。図12に示すピット
のSEM写真からピットの形状を測定した。目標のピッ
ト幅範囲では、ほぼピット長さと幅が線形の関係にあ
り、ピット形状が維持されていることが分かる。測定の
精度は0.006μmである。以上の結果からパワー変
調により目標とするピット径(0.22〜0.4μm)
が形成できる。パワー変調を行ってもピットの形状は変
化しない。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、現状のレーザカッティ
ング装置を用いて、従来の2倍程度の記録密度を達成で
きる多値記録再生方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による情報記録媒体のピット配列を示す
図。
【図2】記録マークを記録する格子点上、及び隣接格子
点からの情報の漏れ込みを説明する図。
【図3】多値レベルを表すためにマーク径を変化させる
変化量と刻み幅を説明する図。
【図4】再生回路ブロック図。
【図5】トラック上に設定される領域の説明図。
【図6】シミュレーションによって計算された、刻み誤
差量と検出ジッタの関係を表す図。
【図7】マーク幅を変化させるための記録方法を説明す
る図。
【図8】記録パルス幅と露光量分布から予想される記録
マーク形状を求める図。
【図9】記録パワーを変化させたときに、期待されるピ
ット長さとピット幅の関係を示す図。
【図10】パワーを変化させたときに予想されるピット
幅とピット長さの比を示す図。
【図11】実際に記録されたピットを走査型電子顕微鏡
で観測した結果得られた、ピット長さとピット幅の関係
を示す図。
【図12】記録されたピットの走査型電子顕微鏡像を表
す図。
【符号の説明】
1…ピット、2,3,4…光スポット、31…光ヘッ
ド、32…光ディスク、33,34,35…検出器、3
6…スポット間タイミングずれ補正回路、37,38,
39…演算部、40…論理処理部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 助田 裕史 東京都国分寺市東恋ヶ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Fターム(参考) 5D075 AA03 BB04 CC05 CC22 CD12 DD01 DD03 EE03 5D090 AA01 BB01 CC01 CC04 DD01 EE02 EE17 FF13 KK02 KK07

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光学的情報記録媒体の予め決められた格
    子点上にレーザ光照射により記録マークを記録し、光ス
    ポットを用いて前記記録マークによる光学的変化を検出
    し、情報を再生する光学的情報記録再生方法において、 前記記録マークの大きさを多値のデータに対応させて2
    種類以上に変化させて記録し、情報再生時には前記記録
    マークを光スポットで走査して得られる再生信号に信号
    処理を施し、クロストークと符号間干渉を低減し、多値
    データを検出することを特徴とする光学的情報記録再生
    方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の光学的情報記録再生方法
    において、前記格子点は隣接する情報トラックでは互い
    にディスク半径方向に重なることなく配置されているこ
    とを特徴とする光学的情報記録再生方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の光学的情報記録再
    生方法において、前記記録マークの形状は円形であるこ
    とを特徴とする光学的情報記録再生方法。
JP2000072732A 2000-03-15 2000-03-15 光学的情報記録再生方法 Pending JP2001256646A (ja)

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