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JP3070125B2 - 光ディスク記録再生装置 - Google Patents

光ディスク記録再生装置

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JP3070125B2
JP3070125B2 JP3096798A JP9679891A JP3070125B2 JP 3070125 B2 JP3070125 B2 JP 3070125B2 JP 3096798 A JP3096798 A JP 3096798A JP 9679891 A JP9679891 A JP 9679891A JP 3070125 B2 JP3070125 B2 JP 3070125B2
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JP
Japan
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spatial frequency
frequency component
electric signal
light
signal
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武志 前田
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】光学的に情報を記録再生する光デ
ィスク装置に係り、特に信号の記録再生方式に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の光デイスクの情報信号は光ディス
ク上に凹凸または濃淡ピット、相変化ピット光磁気ドメ
インの光学的に識別可能な形態で記録されている。
【0003】このピット及びドメインの長さはこれを再
生する光学系の特性によって決められていた。すなわ
ち、光学系の再生能力は対物レンズのNA(開口数)と
使用するレーザの波長λによって決まり、その分解能力
を分解できる格子のピッチの逆数である空間周波数を用
いて表している。分解できなくなる空間周波数を遮断空
間周波数Fcという。上記の条件では通常、 Fc=2NA/λ (式1) となる。
【0004】従って、これまでは情報を表すピット及び
ドメインのピッチ長さを上記遮断空間周波数から決ま
る、格子ピッチより短くすることはなかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このため、光学系の分
解能により情報の記録密度に限界があった。本発明では
従来の光学系の分解能から決まる限界格子ピッチよりも
さらに情報を表すピット及びドメインのピッチを短く
し、従来よりもさらに記録密度を向上させることを目的
とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】このためにあらかじめス
ポット進行方向に光学的に特定周期構造をもつ案内溝を
設け、該案内溝に沿って該光学系の分解能から決まる限
界格子ピッチより短いピッチをもつ情報ピット及びドメ
インを記録する。または案内溝と該情報ピットは同時に
作られていてもよい。光学系が検出した信号に案内溝に
同期した信号を掛ける。
【0007】
【作用】上記案内溝と情報ピット及びドメインに光スポ
ットが照射されると、例えば回折作用、カー効果等の光
学的干渉により、上記案内溝と情報ピット及びドメイン
を空間周波数で周波数分解された反射光が、対物レンズ
に戻ってくる。このときディスクからの反射角が空間周
波数に対応する。対物レンズはレンズの開口数で決まる
角度以内のディスクからの反射光を通過させる。すなわ
ち、信号伝送の立場からいうと、対物レンズは低域フィ
ルタとなる。
【0008】例えば、濃淡ピットを例に取ると案内溝の
反射特性をF1(x)、情報ピットの反射特性をF2
(x)とすると、案内溝と情報ピットがともに存在した
ときの総合反射特性はF1(x)・F2(x)となる。
F1の空間周波数成分をH1(y)、F2の空間周波数
成分をH2(y)とすると反射光の空間周波数成分H
(f)はH1とH2のコンボルーションとなる。今、案
内溝として図1に示すような一定周期p1の正弦波で深
さ方向に変化させると、溝の空間周波数成分は単一の周
波数y1(y1は遮断空間周波数以上とする)しか成分
をもたない。情報ピットのy2(y2は遮断空間周波数
より大きいものとする)という周波数成分はコンボルー
ションによりy1+y2とy1−y2の周波数にシフト
する。y1+y2の空間周波数成分はレンズの通過帯域
を通らないことからレンズを通過するのはy1−y2の
周波数成分のみである。レンズを通過した反射光量を従
来の光ディスクと同様に1つの光検出器に導き、光電流
変換し、電気信号にかえる。この電気信号には線速度と
空間周波数から決まるy1−y2に対応したf1−f2
の信号周波数成分のみが表れる。そこで、この電気信号
にf1の周波数をもつ正弦波を電気的に掛けるとその結
果、f2の周波数をもつ信号成分と、2・f1−f2の
周波数をもつ信号成分が得られる。前者の信号成分と後
者の信号成分を周波数、または位相等を用いた電気信号
処理により分離すると、情報ピットの空間周波数に対応
した電気周波数をもつ信号成分のみを取り出すことがで
きる。これにより従来再生できなかった光学系から決ま
る遮断空間周波数以上の高い周波数をもった情報ピット
及びドメインを再生することができ、高密度の記録を行
うことができる。 また、この溝を光学系の遮断空間周
波数以上の空間周波数で変調することにより、従来光デ
ィスクの熱記録原理によって発生していた種々の問題を
解決することもできる。例えば、記録媒体として相変化
媒体では記録を繰返し行うと、相変化膜が流動化し、再
生信号品質が劣化することから繰返し回数に制限が出て
きている。これに対して上記の様に溝を変調することに
より流動化に対して基盤との間の流動化に対する抵抗を
増加させることにより繰返し回数を向上することができ
る。また光磁気記録膜では他の記録膜に比較して熱の伝
導性が良いため、前後のドメインからの熱干渉によりピ
ット形状及びその位置が変化する。ところが本案内溝に
よれば実行的な熱の伝達距離を伸ばすことができ、その
影響を低減できる。
【0009】
【実施例】図1に本発明の概念を表す。案内溝1は一定
周期p1で深さ方向に正弦波的に変化させられている。
記録膜5が案内溝上に蒸着等によりつけられている。こ
の上に記録する濃淡ピット2−1から2−9は平均的な
ピットピッチp2を中心に微小に変化している。p2は
p1よりも短い。対物レンズ6によってディスク面上に
形成される照射スポット径Ws3(例えば、強度4が1
/e*2になるところ)2倍のp1以上になってい
る。線速度をv〔mm/s〕、空間周波数をy〔本/m
m〕とすると電気周波数f〔Hz〕との間にはf=y・
vの関係がある。同一線速度ではyとfの間には線形の
関係があることから、以後簡単のために電気周波数を用
いて説明する。図2に本発明の信号帯域を表す。信号と
してはNTSCのテレビ信号をダイレクトにFM変調し
光ディスク上に記録する、いわゆるビデオディスクを例
に取る。映像信号のシインクチップの変調周波数は従来
7.6MHz,白ピーク周波数は9.3MHzに対応さ
せられ、ビデオ信号帯域3.8MHzをFM変調してい
る。そのFM信号占有帯域は約7.5MHzとなってい
る。このときの光学系の遮断周波数は12MHzとなっ
ている。今回案内溝の周波数を12MHzに選ぶ。FM
変調の中心周波数を18MHzに選び、FM信号の占有
帯域を11MHzとする信号を濃淡ピットの形態で記録
する。すると、ディスクに光スポットを照射して対物レ
ンズからの透過光を検出すると、光電変換された信号は
FM変調の中心周波数が18MHz−12MHz,すな
わち6MHzとなり占有帯域11MHzのFM波とな
る。これに案内溝の周波数に同期した12MHzの正弦
波信号を掛けるとFM変調の中心周波数を18MHとし
た帯域11MHzのFM信号と、6MHzを中心に占有
帯域11MHzの信号成分が生じる。ここで12MHz
で遮断するフィルタを用いて必要なFM信号を検出する
ことができる。ここで電気的に同期した12MHzの信
号を得るためにはこの信号は光学的には分解できないの
で、その半分の6MHzに相当する空間周波数をもつピ
ットを案内溝と同時に形成する。12MHzを作成する
ときには6MHzのピットからてい倍する。このとき1
2MHzの位相が決まらないので位相がπラジアンだけ
ずれた2系列の信号を発生し、これらと検出信号との掛
け算の結果を見てどちらかの系列を選択すればよい。こ
のときこれを判別するためのパイロット信号を情報の変
調信号に付加しておけば良い。
【0010】図3に具体的な記録再生装置のブロック図
を示す。カメラ10で撮られた映像信号11はFM変調
器12によって中心周波数18MHz、変調信号帯域1
1MHzのFM信号に変換され、レーザ光源14を駆動
する変調器13に入力され、光源14を変調する。この
装置では詳述しないが、通常の光ディスク装置と同様に
自動焦点サーボ、トラッキングを行い、光源から出た光
束15を対物レンズ6によって集光した光スポット17
を案内溝に沿って導き、記録再生を行う。ディスク16
は回転駆動機構18により回転させられている。信号再
生は記録と同様に光スポット17を案内溝1に導き、こ
れにそって記録されたピットを読みだす。対物レンズ6
を通過した反射光束は光束分離素子19により入射光と
反射光が分離され、反射光18が光検出器20に入射さ
せられる。光検出器20によって光電変換された電気信
号は帯域として11MHzの信号成分をもつ。この信号
は案内溝の変調周波数12MHzに同期した信号を検出
する同期信号検出器21に入力され、同期信号を検出す
るとそのタイミングを同期基準信号発生器に伝え、溝の
変調周波数12MHzに同期した同一周波数の信号であ
る同期基準信号23を発生させる。この信号23と光電
変換された電気信号を掛け算器24によって電気的に演
算し、これを帯域フィルタ25によって必要なFM信号
のみを取り出し、FM復調器26によって映像信号11
に復調する。これを受像器に入れて従来よりも高品質の
テレビ映像をみることができる。
【0011】別の実施例では、案内溝に同期した12M
Hzの信号を電気的に掛け算するかわりに、再生時にレ
ーザを強度変調してもよい。このためには、同期信号発
生器からの信号23を変調器13に入れてレーザの再生
光を溝の変調周波数12MHzに同期した同一周波数に
よって変調する。これによって光検出器からの信号は前
記実施例で示した掛け算器24の後に出てくると同様な
信号帯域成分となる。この実施例では掛け算器24は不
要となる。
【0012】
【発明の効果】以上により従来12MHzという光学的
限界周波数で限定されていたFM変調信号帯域7.5M
Hzを同一光学系を用いても、11MHzに拡大するこ
とができ従来の約1.5倍の信号帯域をもつビデオ信号
を光ディスクに記録し、再生することができるようにな
る。これにより従来のビデオディスクでもEDTV、さ
らに他の機能と組み合わせてHDTVを記録再生するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の概念を表すスポットと溝、及びピット
との関係図
【図2】本発明の信号の周波数軸上の関係を表す図
【図3】記録再生装置のブロック図
【符号の説明】
1…安内溝、5…記録膜。

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一定周期で深さ方向に形状が変化する案内
    溝を有する円板状記録媒体上に再生光学系のFc=2NA/λ
    (NA:対物レンズの開口数、λ:光の周波数)の式で規
    定される遮断空間周波数Fcより高い第1の空間周波数成
    分を持つ情報記録マークを記録する手段と、上記円板状記録媒体に照射された光スポットの反射光の
    空間周波数成分を上記一定周期に対応する周波数成分シ
    フトさせ、上記遮断空間周波数以下の第2の周波数成分
    にシフトする手段と、 上記第2の空間周波数成分にシフトされた反射光を、上
    記第2の空間周波数成分に対応する電気信号に変換し、
    その電気信号を上記第1の空間周波数成分に対応する電
    気信号にシフトする電気信号変換手段と、 を有することを特徴とする光ディスク記録再生装置。
  2. 【請求項2】 上記電気信号変換手段は 、上記一定周期構
    造により生じる案内溝の上記一定周期と上記円板上の線
    速度とから決まる周期に同期した電気信号及び検出信号
    用いて、記録された情報信号を再生することを特徴と
    する請求項1に記載の光ディスク記録再生装置。
  3. 【請求項3】 一定周期で光学的特性が変化する案内溝を
    有する円板状記録媒体上に再生光学系のFc=2NA/λ(N
    A:対物レンズの開口数、λ:光の周波数)の式で規定
    される遮断空間周波数Fcより高い第1の空間周波数成分
    を持つ情報記録マークを記録する手段と、 光源と、 上記光源から出力される光束を集光して上記円板状記録
    媒体上に光スポットを照射し、その光スポットの反射光
    を取り出す対物レンズと、 上記円板状記録媒体上の情報を再生する際に、上記一定
    周期に対応する周波数に同期した電気信号により上記光
    源を変調する手段と、 を有することを特徴とする光ディスク記録再生装置。
  4. 【請求項4】 再生光学系のFc=2NA/λ(NA:対物レンズ
    の開口数、λ:光の周波数)の式で規定される遮断空間
    周波数Fcより高い第1の空間周波数成分を持つ情報が記
    録された一定周期で光学的特性が変化する案内溝を有す
    る円板状記録媒体に照射された光スポットの反射光のう
    ち,上記第1の周波数成分を上記一定周期に対応する周
    波数成分シフトさせた上記遮断空間周波数以下の第2の
    空間周波数成分だけを通過させる光学系と、 その通過した光を、上記第2の空間周波数成分に対応す
    る電気信号に変換し、その電気信号を上記第1の空間周
    波数成分に対応する電気信号にシフトする電気信号変換
    手段とを有する光ディスク再生装置。
  5. 【請求項5】 再生光学系のFc=2NA/λ(NA:対物レンズ
    の開口数、λ:光の周波数)の式で規定される遮断空間
    周波数Fcより高い第1の空間周波数成分を持つ情報が記
    録された一定周期で光学的特性が変化する案内溝を有す
    る円板状記録媒体に照射された光スポットの反射光の空
    間周波数成分を,上記第1の空間周波数成分を上記一定
    周期に対応する周波数成分シフトさせた上記遮断空間周
    波数以下にシフトする光学的変換手段と、 その空間周波数成分がシフトされた反射光を、電気信号
    に変換し、その電気信号を上記第1の空間周波数成分に
    対応する電気信号にシフトする電気信号変換手段とを有
    する光ディスク再生装置。
  6. 【請求項6】 再生光学系のFc=2NA/λ(NA:対物レンズ
    の開口数、λ:光の周波数)の式で規定される遮断空間
    周波数Fcより高い第1の空間周波数成分を持つ情報が保
    持された一定周期で光学的特性が変化する円板状記録媒
    体の溝に光スポットを照射し、 その反射光の空間周波数成分を上記一定周期に対応する
    周波数成分シフトさせ,上記遮断空間周波数以下にシフ
    トさせて再生光学系を通過させ、 その通過した光を、電気信号に変換し、その電気信号を
    上記第1の空間周波数成分に対応する電気信号にシフト
    することを特徴とする情報再生方法。
  7. 【請求項7】一定周期で光学的特性が変化する溝と,再
    生光学系のFc=2NA/λ(NA:対物レンズの開口数、λ:
    光の周波数)の式で規定される遮断空間周波数Fcより高
    い第1の空間周波数成分を持つ情報に対応する情報ピッ
    ト列とが形成されている円板状記録媒体の溝に光スポッ
    トを照射し、 その反射光の空間周波数成分を上記一定周期に対応する
    周波数成分シフトさせ,上記遮断空間周波数以下にシフ
    トさせて再生光学系を通過させ、 その通過した光を、電気信号に変換し、その電気信号を
    上記第1の空間周波数成分に対応する電気信号にシフト
    することを特徴とする情報再生方法。
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