JP2637603B2

JP2637603B2 - 光学的情報記録再生方法

Info

Publication number: JP2637603B2
Application number: JP2088396A
Authority: JP
Inventors: 英樹細谷
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-04-04
Filing date: 1990-04-04
Publication date: 1997-08-06
Anticipated expiration: 2012-08-06
Also published as: JPH03288331A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は光学的記録媒体上に記録されたピットからの
反射光量あるいは透過光量の相違によって、１つのピッ
トで複数の情報を表現し、認識できるようにした光学的
情報記録再生方法に関する。

［従来の技術］従来、光を用いて情報を記録し、また、記録された情
報を読み出す時、用いられる光学的記録媒体は、ディス
ク状、カード状あるいはテープ状の形態をなしている。
これらの光学的記録媒体には、記録および再生が可能な
ものや、再生のみ可能なものがある。

上記媒体への情報の記録は、再生時、光学的に検出可
能な情報ピット列となるように、記録情報に従って変調
された光ビームを、微小スポットに絞り込んで、情報ト
ラック上で走査することにより、行なっている。また、
情報の再生は、上記媒体に記録が行なわれない程度の一
定のパワーの光ビームスポットを情報トラック上で走査
し、情報ビット列からの反射光量あるいは透過光量の相
違で読取りを行なうことにより実現している。

この場合、上記記録媒体に対する光ビームスポットの
大きさは、オートフォーカシング（AF）制御手段によっ
て制御され、また、情報トラック配置のずれは、オート
トラッキング（AT）制御手段によって制御される。この
ような制御手段を用いるために、自づから光ビームスポ
ットの大きさには制約があり、この光ビームスポットに
よって生成される情報ピット列の寸法、ピッチも定まっ
てくる。通常、ここで扱われる信号は２値化されたもの
であるが、１つの記録媒体の情報収容量は、上記情報ピ
ット列の寸法、ピッチで決定されているわけで、これが
高密度化の妨げとなっている。

［発明が解決しようとする課題］そこで、光学的に複数の記録状態を認識できるよう
に、１つのピットにつき、複数の情報を表現するよう
に、例えば、１つのピットに、その濃度により重みをつ
けて上記記録媒体に記録を行うことにより多値化するこ
とが提唱されている。これは、記録媒体上で光スポット
を与えた時、その反射光量あるいは透過光量が相違する
ように、各ピットを生成することで表現できる。

第４図は、レーザ光の記録パワーに対応する再生信号
の振幅、換言すれば、反射光量あるいは透過光量の相違
を示したものである。図から明らかなように、レーザ光
のパワーが或る閾値Ａまで到達しないところでは、記録
媒体にはピットが形成されず、閾値Ａを超えたところか
らＢ点位置までは非線形ではあるが、パワーの増加にと
もなって再生信号レベルが増加するのである。そして、
Ｂ点を超えると、レーザパワーを変化させても再生信号
振幅がほとんど変化しない、いわゆる飽和領域になる。

このような特性に注目して、Ａ点からＢ点までの領域
で信号対雑音比（S/N）が配慮し、如何なる値まで、正
確な量子化（多値化）が実現できるかが検討されてい
る。この時、分割したスライスレベルを記録条件として
ピットを生成することで、１つのピットにつき、多値情
報を当てはめることができ、この多値記録によって、１
つの記録媒体における記録の高密度化が実現できる。す
なわち、例えばＮ個の記録状態を作った時には、log₂N
倍の高密度化がはかれるわけである。第５図には、この
ようにして生成された記録ピット列３が示されている。
ここでは、説明を簡略化するために、４値記録の場合を
例示している。すなわち、バイナリデータの２ビット分
を１つのピットに対応させているのである（“0"＝（0
0），“1"＝（01），“2"＝（10），“3"＝（11））。
したがって、図示のピット例の例では（123033001）が
表わすバイナリデータは（011011001111000001）とな
る。そして、これに対応して生成される再生信号波形は
第５図（ｂ）のようになる。なお、ここで、“3"が連続
している部分で再生信号に小さな窪みが生じるのは、各
図形ピットが接した部分で生じる幅方向についての未記
録部分の存在が原因している。

しかしながら、第５図（ｂ）に示したように、隣り合
うピット同志が違う記録状態のときには、ピットの境界
が再生信号上でエッジとして判別でき、これをエッジ信
号としてセルフクロック信号の生成を行なえるけれど
も、未記録状態が連続した場合あるいは同じ記録状態の
ピットが連続した場合には、再生に際して、長時間、エ
ッジ信号が検出されず、セルフクロック信号の生成が困
難になる。

そこで、本出願人は別に、各記録ピットの間には光学
的記録を行なわない未記録領域を、少なくとも光学的に
認識できる大きさで残すように記録することで、多値化
を実現する場合に、セルフクロック信号を確実に生成し
て、再生を容易にできる光学的情報記録再生方法を提唱
している。ここでは、第６図に示されるように、記録す
べき２値データ（第６図（ａ）参照）は各記録ビットの
濃度により重みを持たせた多値（ここでは第６図（ｂ）
に示すように４値）データとして記録される。第６図
（ｃ）は光ビームスポットで再生した場合の反射光量あ
るいは透過光量を示すもので、上記反射光量は、ピット
の濃度に反比例している（ピットの濃度が高いほど、反
射光量が少ない）。この反射光量あるいは透過光量を複
数のスレッシュホールドの位置で検出することで、多値
化を実現するのである。しかも、同じレベルでの信号が
持続しても各記録ピット間には未記録領域があって、各
信号を位置分割しているため、セルフクロック信号の生
成が容易である。このクロック信号はデータ信号中に含
まれる基本用波数成分を検出してPLL回路を用いて作ら
れるのが一般的である。

ここで、問題になるのは、ピットの大きさは通常、光
学的には検出可能な最小値とするのが、記録媒体への記
録の高密度化の上で重要なので、当然、記録ピット間の
未記録領域も、これに対応する大きさとなってしまい、
トラック方向の密度は、その未記録領域を含む半分の大
きさに制約されてしまう。これは、１ピット毎の多重度
に大きく影響を与えることになる。

［発明の目的］本発明は上記事情にもとづいてなされたもので、多値
化を実現する場合に、セルフクロック信号を確実に生成
して、再生を容易にできるようにすると共に、各ピット
における多重度を低く抑えても、充分な記録の高度化を
達成できるようにした光学的情報記録再生方法を提供し
ようとするものである。

［課題を解決するための手段］このため、本発明では、光学的に複数の記録状態を認
識できるように１つの記録ピットにつき複数の情報を表
現するようにした光学的記録媒体に情報の記録及び再生
を行う方法において、各記録ピットについては、その不
飽和状態での複数のスライスレベルで認識できる記録状
態に記録すると共に、各記録ピットの長さ及び各記録ピ
ット間に設けられた間隔の長さで、それぞれ複数の記録
状態を表現するように記録し、且つ、このような記録ピ
ットの記録状態、記録ピットの長さ及び記録ピット間の
間隔の長さが、予め定められた変換則に従って２値デー
タの複数ピットの互いに異なる配列に対応して決定され
ていること、及び、記録された情報を再生する際には、
前記記録媒体から記録ピットによって変調を受けた信号
を読み出す過程と、前記読み出された信号を前記複数の
スライスレベルと各々比較する過程と、前記複数のスラ
イスレベルの内、１番小さいスライスレベルと前記読み
出された信号との比較の結果を示す信号からクロック信
号を作成する過程と、前記作成されたクロック信号を基
準として前記読み出された信号から記録ピットの長さ及
び記録ピット間の間隔の長さを検出する過程とを経て、
前記複数のスライスレベルとの比較の結果、検出された
記録ピットの長さ及び検出された記録ピットの間の間隔
の長さから前記予め定められた変換則に基づいて２値デ
ータの配列を対応させることによって情報を再生するの
である。

［作用］したがって、各記録ピット間にはかならず、一定レベ
ル（記録状態でないレベル）の間隔が存在するためにセ
ルフクロック信号の生成に役立たせることができ、しか
も、各記録ピットの長さおよび各記録ピット間の間隔の
長さの相違で情報を表現させるので、上記間隔が有効に
利用でき、また、記録ピットはスライスレベルについて
と、ピットの長さについてとの両方で情報を表現でき、
充分な高密度記録が実現できるのである。

［実施例］以下、本発明の実施例を第１図ないし第３図を参照し
て具体的に説明する。第１図（ａ）は本発明の光学的情
報記録再生方法によって記録される２値データ例であ
る。また、第１図（ｂ）は上記２値データを、本発明の
再生方法で多値記録したものであり、正方形枠内の数値
は各ピットの濃度を示している。上記２値データ列は２
ビット毎に区切られ、その3n＋１番目（ｎ＝0,1,2…）
の組はピットの濃度に対応して変換され、その3n＋２番
目の組はピットの長さに対応して変換され、更に、3n＋
３番目の組はピット間の間隔の長さに対応して変換され
る。各ピットの濃度に対応して多値化する場合は、第６
図に示す場合と同様、そのスレッシュホールドの数に対
応する。すなわち、信号レベルは“00"が“0",“01"が
“1",“10"が“2",“11"が“3"に対応する。またピット
の長さおよびピット間の間隔長に対応して多値化する場
合は、下表のように変換する。

なお、ここで示すピット長とはピットの両エッジ間の
長さ、また、ピット間隔とはピットのエッジとピットの
エッジとの間の未記録領域の長さを示している。

本発明は、２値データ列を６ビット毎に区分して、最
初の４ビットを示すのに１〜2.5ビット長を必要とし、
最後の２ビットを示すのに１〜2.5ビットを必要とす
る。“00"〜“11"のデータの生成確率は皆等しいから、
６ビットを示すのに必要な平均値は3.5ビットであり、
第６図の多値化に比べて約1.7倍の高密度記録となる。
しかも、未記録領域が情報として交互に生成される形と
なるので、セルフクロック信号の生成を確保できるとい
うメリットも保たれるのである。

第２図は本発明の実施例における変調回路のブロック
図である。ここでは、２値データはバッファメモリ１に
一時保存され、MPU2はバッファメモリ１の情報が未記録
状態になるとダウンカウンタ回路３に信号を与えるが、
他のスライスレベルでは、これに対応する信号をD/A変
換器４に出力する。上記ダウンカウンタ回路３は計数値
がゼロになると、MPU2に対してキャリー信号Cyを発す
る。また、上記ダウンカウンタ回路３には、そのクロッ
ク入力端子に対して、クロック信号（HCLK）をうける。
上記クロックは１ピット幅に相当する時間の1/2周期、
すなわち、基本周波数の２倍の周波数に設定されてい
る。MPU2からのデジタル信号はD/A変換器４を介してア
ナログ値に変換され、LDドライバ５に入力される。LDド
ライバ５は入力値に基いて半導体レーザ（LD）６に対応
する電流を与え、発光させる。

しかして、変調すべき２値データは、一時バッファメ
モリ１に保存され、MPU2により６ビット毎に読み出され
る。MPU2に読出された６ビットは２ビット毎に３つに分
割され、第２の２ビットの値に２を加算した値がカウン
タ３にロードされると共に、第１の２ビットはD/A変換
器４に入力されて、その２値データに従ってLD6の出力
を制御し、ピットの濃度の変化を与える。一方、カウン
タ３はHCLKを計数し、計数値がゼロになると、キャリー
信号CyをMPU2に対して出力する。MPU2はキャリー信号Cy
をカウンタ３から受けると、D/A変換器４への入力を中
止すると共に、第３の２ビットの値に２を加算した値を
カウンタ３にロードする。その後、MPU2は次の６ビット
をバッファメモリ１から読み出す。HCLKは基本周波数の
２倍の周波数のクロックであるから、カウンタ３にロー
ドされる値は２値データにより２〜５の範囲である。し
たがって、これを１ピット長を単位として考えると、HC
LKの１つは1/2ピットとなるので、１〜2.5のピット長ま
たはピット間隔が得られるのである。

カウンタ３は、前述のようにHCLKを計数し、計数値が
ゼロになると、キャリー信号CyをMPU2に対して出力し、
MPU2はキャリー信号Cyを受け取ると、先に読み出して置
いた次の６ビットのうち、第２の２ビットの値に２を加
算した値をカウンター３にロードすると共に、第１の２
ビットをD/A変換器４に入力する。このような動作を繰
返して、記録すべき２値データがなくなるまで、継続す
ることで、全データの記録が完成する。

第３図は本発明の情報記録再生方法で記録された媒体
から情報を再生するための復調回路を示している。ここ
では記録媒体に照射した光は、ピットの濃度に対応した
反射光量として光学系を介し受光素子７にうけ取られ
る。この受光素子７からの出力は４つのスレッシュホー
ルドを有するコンパレータ８（第１図（ｃ）参照）でコ
ンパレートされる。ここでは、最も絶対値の低いスレッ
シュホールドの出力信号からクロック発生回路９により
基本周波数の２倍の周波数のクロック信号が作成され、
レベル検出回路10および信号幅検出回路11に供給され
る。レベル検出回路10にはコンパレータ８の出力および
クロック信号が入力され、“0"〜“3"のレベルが判定さ
れる。一方、受光素子７の出力は信号幅検出回路11にも
供給されていて、そのピット長および次のピット間間隔
が２倍の周波数であるクロック信号を基に検出される。
ここで検出されたピット長およびピット間間隔は第１図
（ｂ）の１ビット間隔の整数倍である。そして、レベル
検出回路10の出力および信号幅検出回路11の出力はMPU1
2の内部で２減算された後、1/2され、前出の表に従って
対応する２値データに変換される。このようにして、MP
U12はレベル検出回路10の出力により、最初の２ビット
を、レベル検出回路10の出力より、また、次の２ビット
および最後の２ビットを、信号幅検出回路11の出力よ
り、それぞれ再生して、６ビットをまとめてバッファメ
モリ13に記憶する動作を必要回数、繰返して、全データ
を再生するのである。

なお、MPU12およびバッファメモリ13は、変調回路に
おけるMPU2、バッファメモリ１と同じものを使用でき
る。

また、上述の実施例では、多値化の方法としてピット
の濃度変化を用いる場合を例に説明したが、これは液晶
の偏光角を対応させて多値化する方法にも本発明は採用
できる。また、本発明は２ビット単位で多値化したもの
を主として例示しているが、これは記録媒体のSN比の許
す範囲であれば、何ビット単位で多値化してもよいこと
は勿論である。

更に、上記実施例では、第１の２ビットをピットの濃
度に、第２の２ビットをピットの長さに、第３の２ビッ
トをピット間間隔に対応して変換しているが、この組合
わせは１例にすぎないのであって、第1,第2,第３の各２
ビットをピット濃度、ピット長さ、ピット間隔のいづれ
に対応して変換させてもよいことは勿論である。

［発明の効果］本発明は、以上詳述したようになり、記録された情報
を再生する際に、複数のスライスレベルの内、１番小さ
いスライスレベルと読み出された信号との比較の結果を
示す信号からクロック信号を作成し、作成されたクロッ
ク信号を基準として、読み出された信号から記録ピット
の長さ及び記録ピット間の間隔の長さを検出するので、
高密度の記録が可能となると共に、同一の値、例えば、
“0"が連続する情報でも、所定の情報量毎に記録媒体に
記録されたピットのエッジを検出することによって、ク
ロック信号を生成することができ、情報の再生を安定に
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す信号模式図、第２図は
その変調回路のブロック図、第３図は同復調回路のブロ
ック図、第４図は光パワーに対応する再生信号の振幅特
性を示す図、第５図（ａ）（ｂ）は従来の多値記録再生
方法の記録ピットと再生信号とを示す図、第６図は本発
明に関連する多値情報記録再生方法における信号模式図
である。１……バッファメモリ、２……MPU ３……カウンタ回路９……クロック発生回路 10……レベル検出回路 11……信号幅検出回路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光学的に複数の記録状態を認識できるよう
に１つの記録ピットにつき複数の情報を表現するように
した光学的記録媒体に情報の記録及び再生を行う方法に
おいて、各記録ピットについては、その不飽和状態での
複数のスライスレベルで認識できる記録状態に記録する
と共に、各記録ピットの長さ及び各記録ピット間に設け
られた間隔の長さで、それぞれ複数の記録状態を表現す
るように記録し、且つ、このような記録ピットの記録状
態、記録ピットの長さ及び記録ピット間の間隔の長さ
が、予め定められた変換則に従って２値データの複数ビ
ットの互いに異なる配列に対応して決定されているこ
と、及び、記録された情報を再生する際には、前記記録
媒体から記録ピットによって変調を受けた信号を読み出
す過程と、前記読み出された信号を前記複数のスライス
レベルと各々比較する過程と、前記複数のスライスレベ
ルの内、１番小さいスライスレベルと前記読み出された
信号との比較の結果を示す信号からクロック信号を作成
する過程と、前記作成されたクロック信号を基準として
前記読み出された信号から記録ピットの長さ及び記録ピ
ット間の間隔の長さを検出する過程とを経て、前記複数
のスライスレベルとの比較の結果、検出された記録ピッ
トの長さ及び検出された記録ピットの間の間隔の長さか
ら前記予め定められた変換則に基づいて２値データの配
列を対応させることによって情報を再生することを特徴
とする光学的情報記録再生方法。