JPH07121881A - 光情報記録再生方法 - Google Patents

光情報記録再生方法

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JPH07121881A
JPH07121881A JP5268593A JP26859393A JPH07121881A JP H07121881 A JPH07121881 A JP H07121881A JP 5268593 A JP5268593 A JP 5268593A JP 26859393 A JP26859393 A JP 26859393A JP H07121881 A JPH07121881 A JP H07121881A
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JP
Japan
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mark
marks
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pit
recording
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JP5268593A
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Inventor
Takeshi Maeda
武志 前田
Hisataka Sugiyama
久貴 杉山
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 面密度で現状の約4から5倍密度を実現する
記録再生方式を提案する。とくに光記録プロセス上で安
定に記録でき、かつ検出信号波形の変化の中で、多値の
レベルとそのレベルをとるときのタイミングに情報を持
たせる記録再生方式を提案する。 【構成】 情報の構成要素を光学的な深さの違ったマー
クの配列として表現し、該マーク配列は特定形状の単一
マークの組合せからなり、該マークの有無、マークの位
置ズレからなる複数のマークによって単位情報を表現
し、該マークピッチは再生光学系の空間周波数よりも高
くする。 【効果】現状のデジタルオーデイオデイスクに比較して
4倍以上の高密度化を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は情報を光学的に記録し、
再生する方法に係わり、特に光ディスク装置の高密度記
録再生方法に関する。
【0002】
【従来の技術】現在の再生専用光デイスクの面密度は約
660Mbit/in2であり、トラックピッチは1.
6ミクロン、線方向密度は0.6ミクロン/ビット程度
である。しかし、情報容量の増加とともに近年高密度化
の要求が強くなってきている。これは特に、画像情報の
圧縮技術が向上したことにより従来では困難と思われて
いたことに可能性がでてきたことによる。すなわち、1
20mm径の円板にMPEG2の画像圧縮を行い、1時
間から1時間半程度のデジタル化した画像を記憶できる
可能性がでてきた。しかし、この時の面密度は現在の約
4から5倍と飛躍的に向上させなくてはならず、従来の
技術では実現できなかった。
【0003】現在検討されている方法としては例えば、
従来のデジタルオーデオデイスクに用いられた記録方式
を採用し、之れを改良することにより上述の高密度化を
実現しようとしている。従来の記録方式は情報を長マー
クの両エッジに対応させ、エッジの位置を検出する。以
下この方式を図3を用いて簡単に説明する。
【0004】記録すべきnビットのユーザデータをデイ
スク面上に記録するmチャネルビットに変換する。ここ
で最小記録マーク長さTmin,と最大記録マーク長さ
Tmax、検出窓幅Twと符号を定義づける(d,k)
との関係は表1のようになる。
【0005】
【表1】
【0006】ユーザデータのビット間隔をTとすると光
デイスク記録再生特性から見た分解能の限界は最小記録
マーク長さで決められることから、この値を固定すると
記録容量を上げるためにはdを大きくする必要がある。
【0007】しかし、情報理論によればdとTwの間に
はおおよそ図4のような関係があり、dを大きくしてい
くと検出窓幅が狭くなり、対応する密度を実現するため
にはS/Nを上げていく必要がある。このS/Nに対応
した最大転送速度Rmaxとの間には次の関係式が知ら
れている。
【0008】 Rmax=1/(2Tmin)Log2(1+S/N) (式1) しかし、この式は理想的な関係を表しており実際には符
号化の方式によってこの関係式からずれる。
【0009】図5には検出エラー率を10の−5乗にと
ったときの関数を点線で示した。また従来の記録方式で
のS/Nと転送速度の関係を求めると同じエラー率を仮
定すると、実線のようになりS/Nの向上の割には転送
速度が上がらないという効率の悪い記録方式であること
がわかる。現状のデジタルオーデイオデイスは、符号と
しては若干効率は悪いが、dがおおよそ2に近いところ
にある。従って、現状では記録再生帯域で規格化したR
max/(1/(2Tmin))が2となるS/N状態
となっている。
【0010】このS/N状態を用いて実線上の記録方式
で、約4になる方式が提案されている。しかし、この方
式が成立するならば、同じS/Nを用いてさらに点線に
近い斜線領域を実現することが望ましい。この領域は情
報を検出信号波形のレベルに対応させる記録方式で実現
できることが知られている。さらに詳細にのべると、通
信理論では限られた伝送帯域において帯域あたりの伝送
効率がよいのは振幅位相シフトキーイングであることが
示されている。
【0011】このためにはディスク面上からの検出信号
が多値レベルをもつ必要があるが、このために記録マー
クの面積を変える、反射率を変える、マークの光学的位
相量を変える等が考えられる。しかし、凹凸ピットに情
報を持たせる方式では記録プロセスの安定性の上から上
記の方式はとれない。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】面密度で現状の約4か
ら5倍密度を実現する記録再生方法を提案する。とくに
光記録プロセス上で安定に記録でき、かつ検出信号波形
の変化の中で、多値のレベルとそのレベルをとるときの
タイミングに情報を持たせる記録再生方法を提案する。
【0013】
【課題を解決するための手段】情報の構成要素を光学的
な深さの違ったマークの配列として表現し、該マーク配
列は特定形状の単一マークの組合せからなり、該マーク
の有無、マークの位置ズレからなる複数のマークによっ
て単位情報を表現し、該マークピッチは再生光学系の空
間周波数よりも高くする。
【0014】
【作用】光スポットが単一マークを通過するときに、情
報を表わすマーク配列を構成する各単一マークからの反
射及び透過光に与える影響の相互干渉の結果として総合
的に反射及び透過光が変化する。この変化は、複数の単
一マークの在る無し、または一定周期からの位置ずれに
対応して変化する。情報の符号化はマーク配列と反射及
び透過光のスポット通過位置に対する光量レベルの変化
に対応させ、復号化はスポット通過各位置に対する再生
光量のレベルを多値レベルに対応づけ、かつ複数の位置
における前記レベルの変化をみることにより情報を検出
する。
【0015】
【実施例】図1に凹凸ピットを用いた本発明の実施例を
示す。光学系のパラメータは再生光源の波長は680n
m,対物レンズの開口数は0.55とする。するとスポ
ット1の径はおおよそ1.3ミクロンとなる。単一の凹
凸ピット100の大きさは上記光学系で分解できる0.
65ミクロンピットピッチから決まる大きさよりも、小
さい0.3ミクロンとする。このピットを一定間隔毎に
図1の(a)のように配列すると光スポット1の移動に
対して図2の(a)の信号が得られる。ピット径は0.
3ミクロン、間隔は0.6ミクロンである。
【0016】ピット深さは光源の波長の1/4に設定す
る。(a)の配列では対物レンズを通過してくる光量を
すべて一つの検出器で受光する従来の検出方式ではスポ
ットの移動に係らず一定の値v1となる。しかし、この
状態から一つのピット2をわずかにシフトさせると、例
えば0.15ミクロンだけシフトさせると前述の値v1
に対して上下にほとんど対称的に変化した波形(b)が
得られる。そして値v1との交点はずらしたピットの中
心、すなわち0.15ミクロンの処となる。逆に−0.
15ミクロンシフトさせた配列(c)では、検出波形は
図2の(c)の波形となり、原点を中心とする波形
(b)とは点対称な波形となる。さらに−0.3ミクロ
ンシフトした配列(d)では検出波形は図2の(d)の
ようになり値v1に対して、−0.3ミクロンの処を中
心にした点対称な波形となり、その大きさはシフト量に
応じて大きくなる。
【0017】このような特徴的な振舞を検出波形がする
のはマークが凹凸ピットであるため単一マークの応答の
単純な重ねあわせでは検出波形が合成できないことによ
る。すなわち、単一マークが孤立で存在する場合、
(e)のような配列での検出波形は図2の(e)のよう
な波形になるが、光学的に分解できない程度にマークが
近接してくると相互の干渉が強くそれぞれのマークの応
答(e)の単純加算が成立しない。
【0018】さらに真中のピットを0.15ミクロン、
2番目のピットも0.15ミクロン同じ方向にシフトさ
せた配列(f)では検出波形は図2の(f)のようにな
り、波形(b)の値v1の下側の波形部分が全体0.6
ミクロンシフトした様な波形となる。
【0019】これまでの例はすべて配列(a)のピット
の位置がずれたときの波形を示したが、配列(a)のピ
ットが無くなったり、余分なピットが付加されたときの
様子を以下に示す。真中のピットが無い配列(g)では
検出波形は図2の(g)の様になり、値v1から増加す
る単峰的な波形であり、そのピークは無くなったピット
の中心位置となる。また逆に配列(a)に−0.3ミク
ロン位置にピットを追加した配列(h)ではその波形は
図2の(h)のようになり、値v1から減少する単峰的
な波形であり、そのピークは追加ピットの中心位置0.
3ミクロンの位置となる。さらにこれらの組合せとして
真中のピットを無くし、−0.3と−0.9ミクロンに
ピットを置いた配列(i)での波形は図2の(i)のよ
うになり、値v1の上と下に飽和した2つのレベルを持
つ。この波形はこれまでの長マークの両エッジに情報を
持たせる方法に似ているが、今回検出するのは波形の変
化する途中の位置を求めるのではなく、記録ピット位置
に対応した波形のレベルを検出する。
【0020】本発明では単一マークの有無と特定繰返し
位置からのずれを組み合わせたピット配列に情報を対応
させ、この配列から検出される信号は前述のようにレベ
ルの複雑な変化になるが、この波形のレベル変化を検出
し記録情報を復調する。この時のレベルは波形(i)の
上下2つの飽和レベルの間の値に離散的な値をとること
になる。
【0021】従来方法の高密度化では、Tを0.3ミク
ロンとすると、検出窓幅は0.12ミクロンと非常に狭
くなる。このため記録するマークのエッジの位置精度は
やく一桁下の0.01ミクロンとなり、マーク作成時の
プロセスの変動に非常に弱くなる。原板製造時の感光材
の感度むら、厚さむら、記録レーザパワーの変動、焦点
合わせの変動等によってエッジが変動する。またスタン
ピングの過程でインジェクションによる成型むらの影響
が大きくなる。再生時には光スポットの収差の影響を受
けやすくなり、とくにコマ収差の影響によりエラーが発
生しやすくなる。 本発明によれば、記録マークは単一
丸形状であり、これの組合せで情報を表現するために、
記録時に制御するのはこのマークの中心位置と半径のみ
であり、これは記録レーザ変調波形を短いパルスにし、
感光材を露光することにより中心位置は正確に形成され
る。またマークの径は感光材のガンマ特性と記録レーザ
スポットの強度分布によって決まるが、強度分布の半値
幅で0.3ミクロン程度であり実施例でしめしたマーク
は形成可能である。また径の多少の変動があっても値v
1は上下するが波形は変化しないので、値v1を基準に
すればレベルの値を相対的に検出できる。また再生時の
光スポットの収差は単一マークの組合せであることから
単一マークに対する影響分んだけ一様に変化するため、
信号処理上補正が容易にできる。従って本方式を使用す
れば従来方式の改良によって高密度化するよりも、同一
S/Nでも記録プロセスに特別な要求することなく、よ
り高密度化できる。
【0022】例えば現状のデジタルオーデイオデイスク
の読みだし波長は780nm,開口数は0.47程度で
あり、スポット径は1.7ミクロンとなっている。現状
の記録方式では線記録密度は0.6ミクロン/ビットで
ある。波長を現状しよう可能な630nmとすると波長
比だけで1.5倍の密度向上が期待しできる。さらに開
口数を0.55まで上げると1.4倍となる。両方の効
果を合わせると2倍の高密度化は可能となる。実施例で
示したような記録方式で0.3ミクロン位置毎に2値化
情報を対応させることは容易にできるので、0.3ミク
ロン/ビット以上の線密度を実現することは可能とな
る。これは記録方式だけで1.5倍以上の線密度向上と
なる。トラックピッチも従来の比較して検出窓幅が0.
3ミクロンと約3倍程度広くできるのでつめることがで
きて、従来スポット径で決めてきたものに比較して1.
5倍以上つめることができる。
【0023】
【発明の効果】以上により現状のデジタルオーデイオデ
イスクに比較して4倍以上の高密度化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のピット配列の平面図。
【図2】本発明の検出波形の説明グラフ図。
【図3】従来記録方式の説明概念図。
【図4】従来記録方式における検出窓幅と最短マーク長
さの関係を示すグラフ図。
【図5】記録方式の違いによるS/Nと最大転送速度の
関係を示すグラフ図。
【符号の説明】
光スポット…1、凹凸ピット…100。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光学的に識別可能な形態で情報を記録し、
    再生する情報記録再生方法において、情報坦体の形態が
    光学的な深さの違ったマークの配列として表わされ、該
    マーク配列は特定形状の単一マークの組合せからなり、
    該マークの有無、マークの位置ズレからなる複数のマー
    クによって単位情報を表現し、該マークピッチは再生光
    学系の空間周波数よりも高いことを特徴とする情報記録
    再生方法。
  2. 【請求項2】光学的に識別可能な形態で情報を記録し、
    再生する光情報記録再生装置において、情報坦体の形態
    が光学的な深さの違ったマークの配列として表わされ、
    該マーク配列は特定形状の単一マークの組合せからな
    り、該マークの有無、マークの位置ズレからなる複数の
    マークによって単位情報を表現し、該マークピッチは
    0.8ミクロン以下であることを特徴とする光情報記録
    再生方法。
JP5268593A 1993-10-27 1993-10-27 光情報記録再生方法 Pending JPH07121881A (ja)

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JP5268593A JPH07121881A (ja) 1993-10-27 1993-10-27 光情報記録再生方法

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JP5268593A JPH07121881A (ja) 1993-10-27 1993-10-27 光情報記録再生方法

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JP (1) JPH07121881A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7382715B2 (en) 2003-02-24 2008-06-03 Ricoh Company, Ltd. Optical recording medium having relationship between pit depths, wavelength and refractive index
US7406023B2 (en) 2004-05-31 2008-07-29 Ricoh Company, Ltd. Optical reproduction method, optical pickup device, optical reproduction device, and optical recording medium

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7382715B2 (en) 2003-02-24 2008-06-03 Ricoh Company, Ltd. Optical recording medium having relationship between pit depths, wavelength and refractive index
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