JPH0492213A - 光情報記録再生方式 - Google Patents

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〕 本発明は情報を光学的に記録再生できる記録媒体に、高
密度に記録された情報を確実に分解能よく再生し得るよ
うにした光情報記録再生方式に関するものである。

［従来の技術］ 従来、情報を記録媒体に光学的に記録再生する方式とし
て、Ｊａｍｅｓ　　Ｔ、Ｒｕ５ｓｅｌｌにより光学的多
重記録方式が提案されており、以下図面を用いて説明す
る。

すなわち、Ｒｕ５ｓｅｌｌ方式においては、第８図に示
すように光デイスク上に、２個または３個（図では２個
）のビットをトラック方向に対して直交した方向に記録
する。この複数ピット１は、トラック方向と垂直な方向
に個々のビット間距離を変化させて記録してあり、この
方向に情報を記録できるという特徴がある。

一方、これらの複数ピット１からの光学情報読み取り手
段として、第９図に示すような光学系が提案されている
。第９図において、レーザー２から出た光は、コリメー
ター３で整形され、ビームスプリッタ−４、対物レンズ
５を通過し、記録媒体６上に微細な光スポットを形成す
る。この記録媒体６上に形成されたビットパターン１か
らの反射光は、対物レンズ５を通過し、ビームスプリッ
タ−４で反射して、ダイオードアレイ７に強度パターン
８の強度で入射する。ここで、０次光と１次光との間隔
Ｓを検出すれば、複数ビット１のピット間距離が分かり
、結果として、トラック方向に対して直交した方向に記
録された情報を読んだことになる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このようなＲｕ５ｓｅｌｌ方式による再
生系では、以下に示すような問題点がある。すなわち、
まず第９図に示すような反射型のＲｕ５ｓｅｌｌ方式の
再生系においては、記録媒体６は対物レンズ５の後ろ副
焦点位置によりも後方側に配置される。第９図では、距
Ｍａとして示している。かかる構成とすることにより、
記録媒体６上の複数ピット１による回折光がダイオード
アレイ７上に集束し、強度パターン８となる。

この場合、記録媒体６の面振れによって距Ｎａ−が変動
すると、ダイオードアレイ７上の強度パターン８は、像
がぼけると共に距ＭＳが変動するという問題が生ずる。

そして、Ｒｕ５ｓｅｌｌ方式では、多値情報として変調
された複数ピット１のピット間距離は、強度パターン８
の距離Ｓの情報を用いて復調することから、上述の問題
点は再生時のＳ／Ｎの劣化、あるいは誤再生を招き、記
録密度の低下や確実なサーボ系の必要を生むことになる
。

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、その目的は記録媒体の面振れに影響されることな
（、記録媒体に高密度に記録された情報を確実に分解能
よく再生することが可能な光情報記録再生方式を提供す
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、情報を光学的
に記録再生できる記録媒体に少なくとも１つのマークに
おける空間的配置状態が変位するようにして多値記録さ
れた単位情報エリア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単位情報エリアの
回折像を検出して記録された多値情報を再生し、さらに
必要に応じて、光学系と記録媒体との位置関係情報に基
づいて再生情報の誤差を補正し、真の再生情報を得るよ
うにしている。

［作　用］ 従って、本発明の光情報記録再生方式においては、少な
くとも１つのマークにおける空間的配置状態が変位する
ようにして多値記録された単位情報エリアの回折像を用
いて記録された多値情報を再生し、また必要に応じて、
光学系と記録媒体との位置関係情報に基づいて再生情報
の誤差を補正することにより、記録媒体の面振れに影響
されることなく、記録媒体に高密度に記録された情報を
確実に分解能よく再生することができ、また光学系と記
録媒体との位置制御も簡易なものとすることができる。

［実施例］ まず、本発明の考え方について説明する。

一般に、凸レンズは、無限遠に向かう光をその焦点面に
結像する性質がある。従って、開口による回折波を凸レ
ンズに入射させれば、その焦点面上にＦｒａｕｎｈｏｆ
ｅｒ回折像を観測することができる。

第５図（ａ）は、凸レンズ９の前側に距離ｄ０離して開
口面を置いた場合を示す図である。この場合、Ｆｒａｕ
ｎｈｏｆｅｒ回折像面で観測される像はｄ。−ｆの時、
比例定数を除けば開口面のＦｏｕｒｉｅｒ変換像となっ
ている。ただし、ｄｏ−ｆでない時も、Ｆ　ｒａｕｎｈ
ｏ　ｆ　ｅ　ｒ回折像の強度はＦｏｕｒｉｅｒ変換像に
比例している。

また、第５図（ｂ）に示すように、凸レンズ９の後方に
開口面を置く場合を考える。この場合、Ｆｒａｕｎｈｏ
ｆｅｒ回折像面で観測される像の強度分布は、第５図（
ａ）の場合のＦｒａｕｎｈｏｆｅｒ回折像をｄ　＋　／
　ｆ倍に縮小したものとなる。

一方、第６図（ａ）に示すように、凸レンズ１０の後ろ
側照点位置よりも後方に開口面を置いた場合を考える。

この場合、開口面によって生じる回折光の０次と±１次
を考える。すると、第６図（ａ）に示すように、開口面
から発した回折光は、凸レンズ１０の焦点位置に０次、
±１次の３つの点光源から発せられたものと等価であり
、この焦点面上にできる像は開口面のＦｒａｕｎｈｏｆ
ｅｒ回折虚像と考えてよい。すなわち、この像は、第６
図（ｂ）に示すような位置に開口面を置いた場合の回折
像と同様に取り扱って良い。ここで、ｄＩ−ｄｚとすれ
ば、凸レンズ１０の焦点面における同図（ａ）の場合の
回折像と、同図（ｂ）の場合の回折虚像は等価となる。

ただし、第６図からも明らかなように、同図（ｂ）の像
は同図（ａ）の像を倒立させたものとなる。

以上述べたように、開口面のＦｏｕｒｉｅｒｉ換像は、
第６図（ａ）または（ｂ）のような位置に開口面を設け
ることにより、凸レンズ１０の焦点位置において常に観
測できる。このように、開口面による回折像の１つであ
るＦｏｕｒｊｅｒｉ換像、すなわちＦｏｕｒｉｅｒスペ
クトルは、空間的配置状態を変位して記録した開口の空
間周波数成分を表わしており、このＦｏｕｒｉｅｒスペ
クトルを観測することにより、開口面の空間的配置状態
を判断することができる。また、ここで述べている開口
面とは、実際には記録媒体上の多値記録されたビット等
のマークを示す。

一方、上記Ｆｏｕ　ｒ　ｉ　ｅ　ｒ変換像の大きさは、
第５図（ａ）の場合のＦｏｕｒｉｅｒ変換像を６１／ｆ
倍またはｄ２／ｆ倍に縮小したものとなる。よって、開
口面から凸レンズ９の焦点面までの距離ｄ１またはｄ２
がわかっていれば、観測したＦｏｕｒｉｅｒ変換像より
、縮小による影響を補正して開口面の情報が再生できる
。すなわち、開口面の位置が不定であっても、開口面の
情報が読み出せる再生系を構成することができる。また
、第６図（ａ）の場合のような虚像の観測は、別の凸レ
ンズによりこの虚像を結像させるような系にすれば、観
測することができる。

なお、以上の説明は、開口面を光が透過した場合のＦｏ
ｕ　ｒ　ｉ　ｅ　ｒ変換であるが、開口面で光が反射し
た場合についても同様に考えることができる。例えば、
第７図に示すように、凸レンズ１１の後ろ側照点より距
離ｄ３だけ後方に置かれた開口面で入射光が反射回折す
る場合には、開口面よりさらに後方に距離ｄ３の所に、
反射回折による虚像としてＦｏｕｒｉｅｒ変換像が現わ
れる。

よって、この虚像を観測することにより、開口面の情報
を読み出すことができる。

また、上記Ｆｏｕｒｉｅｒ変換像の観測は、凸レンズの
焦点位置に形成される像を直接観測しなくてもよい。す
なわち、開口面によって生ずる各次数の回折光の回折角
を検出する手法によっても、Ｆｏｕｒｉｅｒ変換像の持
っている情報を再生することができる。

以上のような点から、本発明は、情報を光学的に記録再
生できる記録媒体に少なくとも１つのマークにおける空
間的配置状態が変位するようにして多値記録された単位
情報エリア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単位情報エリアの回折像を
検出して記録された多値情報を再生し、さらに必要に応
じて、光学系と記録媒体との位置関係情報に基づいて再
生情報の誤差を補正し、真の再生情報を得るものである
。

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

第１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１図（ａ）において、まず発
光源として、例えばレーザダイオード（以下、ＬＤと称
する）２１から発せられたレーザビームは、コリメータ
レンズ（以下、ＣＯＬと称する）２２によって整形され
、第１の対物レンズ（以下、０ＢＬ）２３により、○Ｂ
Ｌ２３の後ろ側焦点位置に集束される。ここで、この０
ＢＬ２３の後ろ側焦点位置には、記録媒体２４上のビッ
トを開口と考えた時の、当該開口の空間的配置情報のＦ
ｏｕｒｉｅｒ変換像が形成される。

また、検出するＦｏｕ　ｒ　ｉ　ｅ　ｒ変換像は、１組
の複数ピットにのみスポットが照射された時のものであ
る。そして、Ｆｏｕｒｉｅｒ変換像を形成した後の透過
回折光は、第２の対物レンズ（以下、ＯＢＬと称する）
２５に入射し、０ＢＬ２５の後方距１ｂの検出器２６上
に、上記Ｆｏｕｒｉｅｒ変換像を拡大した像を形成する
。

この時、拡大率はｂ　／　ａ倍となる。ここで、０ＢＬ
２５は、０ＢＬ２Ｂの後ろ側焦点位置よりも距Ｍａだけ
後方に位置する。なお、ａ＞ｆ２（ｆ２は０ＢＬ２５の
前側焦点路Ｈ）とする。また、ａとｂについては、 （１／　ａ　）　＋（１／　ｂ　）　＝　１　／　ｆ　
２が成立する。

なお、第１図（ａ）においては、記録媒体は０ＢＬ２Ｂ
の後側焦点より前側位置に表わされているが、第５図、
第６図で説明したように、記録媒体２４の位置は０ＢＬ
２３と０ＢＬ２５との間であればどこでもよい。どこに
あっても、記録媒体２４の開口の情報のＦｏｕ　ｒ　ｉ
　ｅ　ｒ変換像は、０ＢＬ２３の後ろ側焦点面に作成さ
れる。ただし、上記Ｆｏｕ　ｒ　ｉ　ｅ　ｒ変換像は、
記録媒体２４の位置により、第５図および第６図で説明
したように縮小率が変化する。０ＢＬ２５があることに
より、検出器２６上にはＦｏｕｒｉｅｒ変換像をｂ　／
　ａ倍に拡大した像が形成されるため、検出が極めて容
易となり、分解能が著しく向上する。

第１図（ｂ）は、情報再生のための光学系の第２の実施
例を示す構成図である。第１図（ａ）の実施例との差異
は、同実施例が無限補正光学系であるのに対して、第１
図（ｂ）の実施例は有限補正光学系で構成している。第
１図（ｂ）において、ＬＤ２１．０ＢＬ２３．０ＢＬ２
５、検出器２６の位置関係は、 （１／　ｃ　）　十（１／　ｅ　）　＝　（１／　ｆ　
）（１／ａ）＋　（１／ｂ）−（１／ｆ２　）ｆ、：０
ＢＬ２Ｂの後ろ側焦点距離、 ｆ２　：○ＢＬ２５の前側焦点距離 が成立するように配置している。

かかる構成における記録媒体２４の開口のＦｏｕｒｉｅ
ｒ変換像の形成される面は、０ＢＬ２３の出射光が集束
する０ＢＬ２３から後方に距Ｍｅに位置する。このＦｏ
ｕｒｉｅｒ変換像は、０ＢＬ２５によりｂ　／　ａ倍に
拡大されて、検出器２６上に結像する。本実施例では、
第１の実施例の場合に比較すると、レンズが１枚少なく
て済む。

以上のように、記録媒体２４の位置によって、Ｆｏｕ　
ｒ　ｉ　ｅ　ｒ変換像は縮小率が変化し、検出器２６上
に結像される像の大きさも変化する。以下に、このよう
な変化を補正するための実施例について説明する。

まず、第２図は、記録媒体２４上のビット構成の一例を
示す図である。第２図に示すように、複数ビットは、デ
ータビットと規準ビットの２種類を有している。データ
ビットは、トラック中心線に対して対称におかれ、この
ビット間距離を変調することにより多値記録を施す。再
生は、この−組のデータビットのみにビームスポットが
照射された時の、当該ビットを開口としたＦｏｕ　ｒ　
ｉ　ｅ　ｒ変換像を用いて行なう。なお、第２図におけ
るデータビットは２ビツトであるが、ビット間が等間隔
であれば２ビツト以上の複数ピットでもかまわない。ま
た、規準ビットは、トラック上に特定の間隔ｐをもって
配置される。この間隔ｇは、記録媒体２４がトラック方
向に当該間隔ｐだけ移動する間の記録媒体２４面の光軸
方向の変位が、データの再生に関して影響を与えない程
度の距離にとどまる長さとする。また、規準ビットも、
データビットと同様に複数ピットで構成され、しかもト
ラック上の全ての規準ビットは、トラック幅方向の間隔
が全て等しい。すなわち、規準ビットは規準データを有
している。

第３図は、上述のような記録媒体を用いた場合の、第１
図（ａ）、（ｂ）の検出器２６からの信号出力を処理す
るための補正処理系の第１の実施例を示す構成図である
。

第３図において、検出器２６上に結像したＦｏｕｒｉｅ
ｒ変換像は、検出器２６によって光量分布が電気信号に
変換され、増幅器２７、波形整形器２８を介してピーク
検出器２９に入力し、ここでＦｏｕｒｉｅｒ変換像のピ
ーク位置を検出する。また、規準ピット判別ブロック３
０は、切換スイッチ３１を、データビットの再生時には
ａ側に、規準ピットの再生時にはｂ側にそれぞれ切換え
る。

すなわち、規準ビットの再生時には、ピーク検出器２９
からの出力を、記録媒体検出ブロック３２に入力する。

そして、ここで像のピーク位置より、レンズに対する記
録媒***置を算出し、第１図の距離ｄの値を求める。ま
た、データビットの再生時には、ピーク検出器２９から
の出力を、像縮小の補正ブロック３３に入力し、ここで
既知の０ＢＬ２Ｂの後ろ側焦点距離ｆ１と、距離出力部
３４からの距離ｄとを用いて、検出した像の大きさをｆ
、／ｄ倍して補正を加える。この結果、第５図（ａ）に
示すように、対物レンズの前側に記録媒体があった時に
得られるＦｏｕｒｉｅｒ変換像の、第１図に示すａ、ｂ
によるｂ　／　ａ倍した大きさの像情報（ピーク位置情
報）が、補正済再生信号として得られる。

第４図は、検出器２６からの信号出力を処理するための
補正処理系の第２の実施例を示す構成図である。第３図
の実施例との差異は、記録媒体の位置による検出したＦ
ｏｕｒｉｅｒ変換像の大きさ変化に対する補正方法であ
る。５ すなわち、本実施例における補正方法は、データビット
によるピーク位置データをｐ、規準ピーク位置データ保
持部３５による規準ピーク位置データをｑとし、除算器
３６においてｐ＋ｑ−ｒの演算を行なうと、この「は検
出した規′準ピットのトラック幅方向の間隔に対する検
出したデータビットの間隔の比となる。対物レンズの前
側に記録媒体があった時の規準ピッチのＦｏｕｒｉｅｒ
変換像に、上記ｂ　／　ａ倍の拡大を施した像のピーク
位置情報を規準データ３７とし、これをＳとおく。そし
て、乗算器３８においてｒ　Ｘ　５−（ｌの演算を行な
うことにより、補正済再生信号ｔの値としては、第３図
で求めた補正済再生信号と同じものが得られる。

尚、第２図に示したような規準ビットの再生情報を用い
て、記録媒体面に対する光学系の位置制御を施すことも
可能である。その制御の手法としては、例えばサンプル
サーボが有用である。

また、第３図および第４図においては、検出した像のピ
ーク検出をしてピーク位置情報を扱っているが、これは
特にピーク位置でなくても、検出した像の大きさを反映
したものであればよく、例えばピーク値の半値をリッツ
アレンスレベルとし、このレベルとの交点等を用いて検
出したＦｏｕ　ｒ　ｉ　ｅ　ｒ変換像の大きさ情報とす
ることも可能である。

さらに、第２図においては、データビットまたは規準ビ
ットは複数ピットとして扱っているが、これはピットの
トラック幅方向の寸法を変化させて変調記録した１ビツ
トに置換えることも可能である。この場合には、ピット
のトラック幅方向の寸法によって多値記録される。

一方、以上述べた第２図のような多値情報あるいは規準
情報を表わす複数ピットは、光を照射することにより持
っている情報を反映するような回折像を形成するもの、
例えば回折格子に置換えるようにしてもよい。また、こ
れらの複数ピットは、第２図においてトラック方向と直
交するように配列されているが、検出器２６上での像の
大きさを判断できる限り、その配列方向は任意でよい。

また、第１図の距離ｄの検出は、第２図のような規準ビ
ットを用いなくても、０ＢＬ２３から記録媒体２４まで
の距離を測定する光学的あるいは電気的なシステムを別
に設けることにより行なうようにしてもよい。

さらに、第１図（ａ）、（ｂ）の光学系では、０ＢＬ２
５でＦｒａｕｎｈｏｆｅｒ回折像を検出器２６上に結像
して、この情報より記録媒体２４上の開口の空間的配置
情報を再生しているが、特に結像させなくても、開口の
空間的配置情報が反映するような像を検出器２６上に投
影できるような光学系および検出器位置にすればよい。

例えば、ａ−ｆ２のように０ＢＬ２５を配置することに
より、０ＢＬ２５からの出射光は平行光となるが、検出
器２６上に投影される像は開口の空間的配置情報を反映
しているので、第３図および第４図に示すような補正処
理系をそのまま使って多値情報を再生することができる
。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、記録媒体の面振れ
に影響されることなく、記録媒体に高密度に記録された
情報を確実に分解能よく再生することができ、しかも光
学系と記録媒体との位置制御も簡易な光情報記録再生方
式が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１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２図は記録媒体上のビット構成の一例を示す図、 第３図および第４図は補正処理系の実施例をそれぞれ示
す構成図、 第５図ないし第７図は本発明の考え方をそれぞれ説明す
るための概念図、 第８図はＲｕ５ｓｅｌｌ方式による光学的多重記録方式
の一例を示す図、 第９図は光学情報読取りのための光学系の一例を示す構
成図である。 ２ｌ−ＬＤ、２２−ＣＯＬ、２Ｂ・　ＯＢＬ。 ２４・・・記録媒体、２５・・・ＯＢＬ、２６・・・検
出器、２７・・・増幅器、２８・・・波形整形器、２９
・・・ピーク検出器、３０・・・規準ビット判別ブロッ
ク、３１・・・切換スイッチ、３２・・・記録媒体検出
ブロック、３３・・・像縮小の補正ブロック、３４・・
・距離出力部、３５・・・規準ピーク位置データ保持部
、３６・・・除算器、３７・・・規準データ、３８・・
・乗算器。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第 図 第６図 第 図 ＦｒａｕｎｈＯずｅｒ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）情報を光学的に記録再生できる記録媒体に少なく
   とも１つのマークにおける空間的配置状態が変位するよ
   うにして多値記録された単位情報エリアに対して再生用
   ビームを照射し、この再生用ビームの照射によって生ず
   る前記単位情報エリアの回折像を検出して、前記記録さ
   れた多値情報を再生するようにしたことを特徴とする光
   情報記録再生方式。
2. （２）情報を光学的に記録再生できる記録媒体に少なく
   とも１つのマークにおける空間的配置状態が変位するよ
   うにして多値記録された単位情報エリアに対して再生用
   ビームを照射し、この再生用ビームの照射によって生ず
   る前記単位情報エリアの回折像を検出して前記記録され
   た多値情報を再生し、さらに光学系と前記記録媒体との
   位置関係情報に基づいて前記再生情報の誤差を補正して
   真の再生情報を得るようにしたことを特徴とする光情報
   記録再生方式。
3. （３）規準データを含む規準単位情報エリアを設けるこ
   とにより、前記光学系と記録媒体との位置関係情報を求
   め、または前記位置関係を制御するようにしたことを特
   徴とする請求項（１）項または（２）項に記載の光情報
   記録再生方式。