JP2844824B2 - Optical disk signal reproduction method - Google Patents
Optical disk signal reproduction methodInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、情報信号に応じて位相ピットが形成されて
なる光ディスクの信号再生方法に関するものである。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a signal reproducing method for an optical disk having phase pits formed according to an information signal.
本発明は、信号に応じて位相ピットが形成されてなる
光ディスクの反射率(分光特性)が温度によって変化す
るようになし、読み出し光の走査スポット内で反射率を
部分的に変化させることにより、高密度情報の再生を可
能とするものである。According to the present invention, the reflectivity (spectral characteristic) of an optical disk having phase pits formed in accordance with a signal is changed with temperature, and the reflectivity is partially changed within a scanning spot of a readout light. This enables reproduction of high-density information.
例えばデジタルオーディオディスク(いわゆるコパク
トディスク)やビデオディスク等の光ディスクにおいて
は、予め情報記録面上に信号に応じて位相ピットを形成
しておき、読み出し光の走査スポットが位相ピットに照
射されたときに回折により反射光量が大幅に減少するこ
とを利用し、この反射光量の減少を光検出器で検出する
ことによって信号が再生される。For example, in an optical disk such as a digital audio disk (a so-called compact disk) or a video disk, a phase pit is formed in advance on an information recording surface in accordance with a signal, and when a scanning spot of a reading light is applied to the phase pit. The signal is reproduced by utilizing the fact that the amount of reflected light is greatly reduced due to diffraction, and detecting the decrease in the amount of reflected light with a photodetector.
ところで、光ディスクにおける信号再生分解能は、ほ
とんど再生光学系の光源の波長λと対物レンズの開口数
NAで決まり、空間周波数2NA/λが読み取り限界となる。By the way, the signal reproduction resolution of an optical disk is almost the same as the wavelength λ of the light source of the reproduction optical system and the numerical aperture of the objective lens.
Determined by NA, the spatial frequency 2NA / λ is the reading limit.
したがって、光ディスクにおいて高密度化を実現する
ためには、再生光学系の光源(例えば半導体レーザ)の
波長λを短くし、対物レンズの開口数NAを大きくする必
要がある。Therefore, in order to realize high density in an optical disc, it is necessary to shorten the wavelength λ of the light source (for example, a semiconductor laser) of the reproducing optical system and increase the numerical aperture NA of the objective lens.
しかしながら、光源の波長や対物レンズの開口数の改
善には自ずと限度があり、これによって記録密度を飛躍
的に高めることは難しいのが実情である。However, there is a natural limit in improving the wavelength of the light source and the numerical aperture of the objective lens, and it is difficult to dramatically increase the recording density.
そこで本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案
されたものであって、光源の波長や対物レンズの開口数
による読み取り限界以上の高密度位相ピット情報の再生
を可能とする光ディスクの信号再生方法を提供すること
を目的とする。Accordingly, the present invention has been proposed in view of such a conventional situation, and has been proposed in order to reproduce a high-density phase pit information exceeding a reading limit based on a wavelength of a light source and a numerical aperture of an objective lens. It is intended to provide a reproduction method.
本発明の信号再生方法では、信号に応じた位相ピット
が形成された記録面上に温度によって反射率が変化する
薄膜層が形成されてなる光ディスクに対して読み出し光
を照射する。そして、読み出し光を光ディスクに照射す
ることによって生じる温度上昇により、読み出し光の走
査スポット内において薄膜層の反射率を部分的に変化さ
せる。そして、読み出し光の走査スポット内において薄
膜層の反射率を部分的に変化させた状態で、走査スポッ
ト内の位相ピットを読み取る。According to the signal reproducing method of the present invention, a reading light is applied to an optical disk in which a thin film layer whose reflectivity changes with temperature is formed on a recording surface on which phase pits corresponding to signals are formed. Then, the reflectance of the thin film layer is partially changed in the scanning spot of the reading light due to a temperature rise caused by irradiating the reading light to the optical disk. Then, the phase pits in the scanning spot are read while the reflectance of the thin film layer is partially changed in the scanning spot of the reading light.
信号に応じた位相ピットが形成された記録面上に温度
によって反射率が変化する薄膜層が形成されてなる光デ
ィスクに対して読み出し光を照射すると、読み出し光の
走査スポット内において温度分布が生じ、例えば、ある
温度以上となった部分の反射率が向上する。When reading light is applied to an optical disk in which a thin film layer whose reflectance changes with temperature is formed on a recording surface on which phase pits corresponding to signals are formed, a temperature distribution occurs in a scanning spot of the reading light, For example, the reflectance of a portion having a temperature higher than a certain value is improved.
その結果、走査スポットの残りの部分がいわばマスク
された形となり、前記反射率が向上した部分の位相ピッ
トのみが読み取られる。As a result, the remaining portion of the scanning spot has a so-called masked shape, and only the phase pits of the portion where the reflectance is improved are read.
すなわち、第1図に示すように、信号に応じて形成さ
れた位相ピット(2)のうちの複数の位相ピット(2
a),(2b)が読み出し光の走査スポット(1)内に入
った場合に、温度上昇によって反射率が向上した高反射
率領域(3)内の位相ピット(2a)のみが検出される。
これに対して、前記高反射率領域(3)以外の領域(図
中斜線領域)では、位相ピット(2)の有無にかかわら
ず反射率が低く、たとえ位相ピット(2b)が走査スポッ
ト(1)内に入ったとしても、これによる走査スポット
(1)内の反射率変化は僅かであり、信号として検出さ
れることはない。That is, as shown in FIG. 1, a plurality of phase pits (2) out of the phase pits (2) formed in accordance with the signal.
When a) and (2b) enter the scanning spot (1) of the readout light, only the phase pits (2a) in the high reflectivity region (3) whose reflectivity has improved due to the temperature rise are detected.
On the other hand, in the area other than the high reflectance area (3) (the shaded area in the figure), the reflectance is low regardless of the presence or absence of the phase pit (2). ), The change in reflectance in the scanning spot (1) due to this is small, and is not detected as a signal.
以下、本発明を適用した具体的な実施例について説明
する。Hereinafter, specific examples to which the present invention is applied will be described.
実施例1 本実施例は、相変化により反射率が変わる光ディスク
を用いた例である。Embodiment 1 This embodiment is an example using an optical disc whose reflectivity changes due to a phase change.
第2図は、本実施例で用いた光ディスクの構成を示す
ものであり、この光ディスクは、情報信号に応じて位相
ピットが形成された透明基板(11)上に第1の窒化シリ
コン膜(12),Sb2Se3膜(13),第2の窒化シリコン膜
(14),Al膜(15)が順次積層形成されてなるものであ
る。FIG. 2 shows the structure of the optical disk used in this embodiment. This optical disk has a first silicon nitride film (12) on a transparent substrate (11) on which phase pits are formed in accordance with an information signal. ), A Sb 2 Se 3 film (13), a second silicon nitride film (14), and an Al film (15) are sequentially laminated.
上記Sb2Se3膜(13)は、カルコゲン系のアモルファス
材料であって、アモルファス状態と結晶状態で反射率が
大きく異なる。例えば、前記第1の窒化シリコン膜(1
2)の膜厚を1000Å、第2の窒化シリコン膜(14)の膜
厚を500Åとし、Sb2Se3膜(13)の膜厚を変えてアモル
ファス状態と結晶状態における反射率(半導体レーザ波
長における反射率)を測定すると、第3図に示すように
アモルファス状態の方が反射率が高く、特にSb2Se3膜
(13)の膜厚を900Åとしたときには、アモルファス状
態で反射率約60%、結晶状態で反射率1%以下となる。The Sb 2 Se 3 film (13) is a chalcogen-based amorphous material, and has a large difference in reflectance between the amorphous state and the crystalline state. For example, the first silicon nitride film (1
2) The thickness of the second silicon nitride film (14) is set to 1000 Å, the thickness of the second silicon nitride film (14) is set to 500 、, and the thickness of the Sb 2 Se 3 film (13) is changed. As shown in FIG. 3, the reflectance in the amorphous state is higher than that in the amorphous state. In particular, when the thickness of the Sb 2 Se 3 film (13) is 900 °, the reflectance in the amorphous state is about 60%. %, And the reflectance in the crystalline state is 1% or less.
そこで本実施例では、このアモルファス状態と結晶状
態の反射率の差を利用して高密度再生を行う。以下、本
実施例の再生方法について説明する。Therefore, in this embodiment, high-density reproduction is performed by utilizing the difference between the reflectances in the amorphous state and the crystalline state. Hereinafter, the reproducing method of this embodiment will be described.
前述の光ディスクは、Sb2Se3膜(13)を全面結晶状態
としておき、これを初期化状態とする。In the above-described optical disc, the Sb 2 Se 3 film (13) is made to be in a crystalline state over its entire surface, and is in an initialized state.
この初期化状態の光ディスクに対して読み出し光とし
てレーザビームを照射すると、レーザスポット内の一部
がアモルファス化して反射率が上がる。この様子を第4
図に示す。When a laser beam is irradiated as read light to the optical disk in the initialized state, a part of the laser spot becomes amorphous and the reflectance increases. This is the fourth
Shown in the figure.
光ディスクにレーザスポット(21)が照射されると、
レーザスポット(21)内の光強度は図中破線Aで示す如
き分布を示し、Sb2Se3膜(13)の温度分布は、レーザス
ポット(21)の走査速度に対応してわずかに遅れたもの
となる。(第4図中曲線B) ここで、レーザスポット(21)が第4図中矢印X方向
に走査されているとすると、レーザスポット(21)の走
行方向先端側から次第に温度が上昇し、遂にはSb2Se3膜
(13)の融点T以上の温度となる。この段階で、Sb2Se3
膜(13)は結晶状態から液体状態へと移行する。そし
て、レーザスポット(21)が通過すると、Al膜(15)に
よる冷却効果により上記Sb2Se3膜(13)の温度が急激に
下がり、融点Tを超えた部分のみが液体状態からアモル
ファス状態へと移行して反射率が大幅に上昇する。以上
によってアモルファス化した領域を図中領域Pで示す。
また、第4図中線Cは、レーザスポット(21)の中心点
の軌跡に沿ったSb2Se3膜(13)の反射率を示すものであ
る。When the optical disk is irradiated with the laser spot (21),
The light intensity in the laser spot (21) shows a distribution as shown by a broken line A in the figure, and the temperature distribution of the Sb 2 Se 3 film (13) is slightly delayed corresponding to the scanning speed of the laser spot (21). It will be. (Curve B in FIG. 4) Here, assuming that the laser spot (21) is scanned in the direction of the arrow X in FIG. 4, the temperature gradually increases from the tip side in the running direction of the laser spot (21), and finally. Is higher than the melting point T of the Sb 2 Se 3 film (13). At this stage, Sb 2 Se 3
The film (13) changes from a crystalline state to a liquid state. When the laser spot (21) passes, plummeted temperature of the Al film (15) above Sb 2 Se 3 film by the cooling effect of (13), only the part exceeding the melting point T from the liquid state to the amorphous state And the reflectivity rises significantly. The region which has been made amorphous as described above is indicated by region P in the figure.
A line C in FIG. 4 indicates the reflectance of the Sb 2 Se 3 film (13) along the locus of the center point of the laser spot (21).
レーザスポット(21)の照射により融点Tまで加熱さ
れる前のSb2Se3膜(13)は、結晶状態であるために反射
率が極めて低く、この領域に位相ピット(22)が存在し
たとしても、その有無による反射率変化は僅かであり、
信号として取り出されることはない。一方、レーザスポ
ット(21)の照射により融点Tまで加熱されアモルファ
ス化した領域Pでは、Sb2Se3膜(13)は高い反射率を示
し、位相ピット(22)の有無による反射率変化が信号と
して取り出される。Since the Sb 2 Se 3 film (13) before being heated to the melting point T by irradiation of the laser spot (21) is in a crystalline state, the reflectance is extremely low, and it is assumed that the phase pit (22) exists in this region. However, the change in reflectance due to its presence is slight,
It is not extracted as a signal. On the other hand, in the region P heated to the melting point T and amorphized by the irradiation of the laser spot (21), the Sb 2 Se 3 film (13) shows a high reflectance, and a change in the reflectance due to the presence or absence of the phase pit (22) is a signal. Is taken out as
すなわち、レーザスポット(21)内で見たときには、
融点Tまで加熱される前の部分は実質的に信号の再生に
は関与しなくなり、図中斜線領域で示すアモルファス化
した領域PXにおいてのみ位相ピット(22)が検出され
る。したがって、レーザスポット(21)の一部がマスク
され、レーザスポット(21)内にいわば窓が開けられレ
ーザスポット(21)径が等価的に縮小した形となって、
対物レンズの開口数や半導体レーザの波長によって決ま
る検出限界を大きく上回る高密度再生が可能となる。That is, when viewed in the laser spot (21),
Portion before being heated to the melting point T is substantially longer participate in the reproduction of the signal, the phase pit (22) only in the amorphized region P X shown in hatched area is detected. Therefore, a part of the laser spot (21) is masked, so that a window is opened in the laser spot (21) so that the diameter of the laser spot (21) is reduced equivalently.
High-density reproduction, which greatly exceeds the detection limit determined by the numerical aperture of the objective lens and the wavelength of the semiconductor laser, becomes possible.
なお、実際に位相ピット(22)による信号を読み出す
領域(アモルファス化した領域)PXの大きさは、レーザ
パワーの上下〔すなわちSb2Se3膜(13)の温度上下〕に
よって適宜コトロールすることが可能である。Note that actually the magnitude of the phase pit area for reading a signal by (22) (amorphized region) P X shall be Kotororu appropriately by the upper and lower laser power [temperature and below the That Sb 2 Se 3 film (13)] Is possible.
また、以上の方法によった場合、アモルファス状態が
安定状態として光ディスク上に残存することになるの
で、なんらかの手法によってエネルギーを与え、再生後
にはこのアモルファス状態を元の結晶状態に戻す消去操
作を行うことが好ましい。例えば、再生のためのレーザ
スポットの後に長円形のスポットを照射し、Sb2Se3膜
(13)を融点T以下且つ結晶且温度以上に加熱してやれ
ば、Sb2Se3膜(13)はアモルファス状態から結晶状態へ
と移行する。Further, according to the above method, since the amorphous state remains on the optical disk as a stable state, energy is applied by some method, and after the reproduction, an erasing operation for returning the amorphous state to the original crystalline state is performed. Is preferred. For example, by irradiating an elliptical spot after a laser spot for reproduction and heating the Sb 2 Se 3 film (13) to a temperature lower than the melting point T and higher than the crystal and temperature, the Sb 2 Se 3 film (13) becomes amorphous. Transition from the state to the crystalline state.
以上、カルコゲン系アモルファス材料を用い、相変化
による反射率変化を利用して高密度再生を行う実施例に
ついて説明したが、カルコゲン系アモルファス材料とし
ては前記Sb2Se3に限られるものではなく、後えばTe−Ge
−Sn−O系アモルファス材料やIn−Se系アモルファス材
料、In−Sb系アモルファス材料等も使用可能であり、さ
らにはカルコゲン系以外のアモルファス材料であっても
良い。As described above, the embodiment in which high-density reproduction is performed by using a change in reflectivity due to a phase change using a chalcogen-based amorphous material has been described. However, the chalcogen-based amorphous material is not limited to the Sb 2 Se 3 described above. For example, Te-Ge
-Sn-O-based amorphous materials, In-Se-based amorphous materials, In-Sb-based amorphous materials, and the like can be used, and amorphous materials other than chalcogen-based materials may be used.
実施例2 本実施例は、干渉フィルターにおける水分吸着による
分光特性の変化を利用したものである。Embodiment 2 This embodiment utilizes a change in spectral characteristics due to moisture adsorption in an interference filter.
本実施例で使用した光ディスクの構造は、第5図に示
すようなもので、位相ピットが形成された透明基板(3
1)上に、屈折率の大きく異なる材料をそれぞれ厚さが
再生光の波長の1/4となるように繰り返し成膜すること
により、干渉フィルターが形成されてなるものである。
本例では、屈折率の大きく異なる材料として、MgF層(3
2)〔屈折率1.38〕とZnS層(33)〔屈折率2.35〕を採用
した。勿論、これに限らず屈折率の大きく異なる材料の
組み合わせであれば如何なるものであってもよく、例え
ば屈折率の小さな材料としてはSiO〔屈折率1.5〕等が挙
げられ、また屈折率の大きな材料としてはTiO2〔屈折率
2.73〕やCeO2〔屈折率2.35〕等が挙げられる。The structure of the optical disk used in this embodiment is as shown in FIG. 5, and the transparent substrate (3
1) An interference filter is formed by repeatedly forming a material having a significantly different refractive index on the upper surface so that the thickness becomes 1/4 of the wavelength of the reproduction light.
In this example, as a material having a significantly different refractive index, the MgF layer (3
2) [Refractive index 1.38] and ZnS layer (33) [refractive index 2.35] were adopted. Of course, not limited to this, any combination of materials having significantly different refractive indices may be used. For example, a material having a small refractive index includes SiO (refractive index 1.5) and the like, and a material having a large refractive index. TiO 2 [refractive index
2.73] and CeO 2 [refractive index 2.35].
上述のMgF層(32)やZnS層(33)は蒸着形成される
が、これらを蒸着形成する際に到達真空度を例えば10-4
Torr程度と通常よりも低く設定すると、膜構造がいわゆ
るポーラスなものとなり、そこに水分が残留する。そし
て、この水分が残留した膜からなる干渉フィルターにお
いては、室温と水の沸点近くまで温度を上げた時とで、
例えば第6図に示すように、反射率分光特性が大きく異
なる。すなわち、室温では図中曲線iで示すように波長
λRに変曲点とする特性を示すのに対して、沸点近くま
で温度を上げると図中曲線iiで示すように波長λHを変
曲点とする特性になり、温度が下がると再び曲線iで示
す特性に戻るというように、急峻な波長シフトが観察さ
れる。この現像は、水分が気化することにより屈析率が
大きく変わり、この影響で分光特性が変化することによ
るものと考えられる。Although MgF layer (32) and ZnS layers above (33) is deposited forming the ultimate degree of vacuum in forming these evaporation example 10-4
If the pressure is set to about Torr, which is lower than usual, the film structure becomes so-called porous, and water remains therein. Then, in the interference filter composed of the film in which the water remains, the temperature is raised between room temperature and the temperature near the boiling point of water.
For example, as shown in FIG. 6, the reflectance spectral characteristics are significantly different. That is, at room temperature, the characteristic that the wavelength λ R is an inflection point as shown by the curve i in the figure, whereas when the temperature is raised to near the boiling point, the wavelength λ H inflections as shown by the curve ii in the figure. A steep wavelength shift is observed such that the characteristic becomes a point, and returns to the characteristic shown by the curve i when the temperature decreases. This development is considered to be due to the fact that the vaporization of water significantly changes the rate of segregation, and this effect changes the spectral characteristics.
したがって、再生光の光源の波長をこれら変曲点λR,
λHの中間の波長λ0に選べば、室温時と加熱時でタイ
ナミックに反射率が変化することになる。Therefore, the wavelength of the light source of the reproduction light is changed to these inflection points λ R ,
If the wavelength λ 0 is selected as an intermediate wavelength of λ H , the reflectance changes dynamically between room temperature and heating.
本実施例では、この反射率変化を利用して高密度再生
を行う。高密度再生が可能となる原理は、先の第1図に
示す通りで、この場合には水分が気化して波長シフトが
起こった領域が高反射率領域(3)に相当し、温度が上
昇していない部分がマスクされた形となる。ただし、本
例では温度が下がると反射率特性が元の状態に戻るの
で、特別な消去操作は必要ない。In this embodiment, high-density reproduction is performed using this change in reflectance. The principle that enables high-density reproduction is as shown in FIG. 1. In this case, the region where wavelength shift occurs due to vaporization of water corresponds to the high reflectance region (3), and the temperature rises. The parts that are not covered are masked. However, in this example, when the temperature drops, the reflectance characteristic returns to the original state, so that no special erasing operation is required.
以上、本発明の具体的な実施例について説明したが、
本発明がこれら実施例に限定されるものではなく、反射
率変化は如何なる現象を利用したものであってもよい。
また、再生に際しては、パルス光源を利用すれば鋭い温
度変化を与えることができ、反射率が変化する部分をよ
りシャープなものとすることができる。As described above, specific examples of the present invention have been described.
The present invention is not limited to these embodiments, and the change in the reflectivity may use any phenomenon.
When reproducing, a sharp temperature change can be given by using a pulse light source, and the portion where the reflectance changes can be made sharper.
以上の説明からも明らかなように、本発明において
は、光ディスクの反射率(分光特性)が温度によって変
化するようになし、読み出し光の走査スポット内で反射
率を部分的に変化させているので、走査スポットの一部
をマスクして走査スポット径を等価的に縮小した形とす
ることができ、対物レンズの開口数や半導体レーザの波
長によって決まる検出限界を大きく上回る高密度再生が
可能となる。As is clear from the above description, in the present invention, the reflectivity (spectral characteristic) of the optical disk is changed according to the temperature, and the reflectivity is partially changed in the scanning spot of the reading light. It is possible to mask a part of the scanning spot and reduce the scanning spot diameter equivalently, thereby enabling high-density reproduction that greatly exceeds the detection limit determined by the numerical aperture of the objective lens and the wavelength of the semiconductor laser. .
第1図は本発明における再生原理を説明する模式図であ
る。 第2図は相変化による反射率変化を利用した光ディスク
の構成例を示す要部概略断面図であり、第3図はSb2Se3
のアモルファス状態と結晶状態での反射率の膜厚依存性
を示す特性図、第4図はレーザスポットの走査による相
変化並びに反射率変化の様子をレーザスポットの温度分
布と共に示す模式図である。 第5図は水分を含んだ干渉フィルターにおける反射率分
光特性の変化を利用した光ディスクの構成例を示す要部
概略断面図であり、第6図は干渉フィルターにおける温
度による反射率分光特性の変化の様子を示す特性図であ
る。FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the principle of reproduction in the present invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a main part showing an example of the configuration of an optical disk utilizing a change in reflectivity due to a phase change, and FIG. 3 shows Sb 2 Se 3
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the dependence of the reflectance on the film thickness in the amorphous state and the crystalline state, and FIG. 4 is a schematic diagram showing the phase change and the reflectance change by scanning the laser spot together with the temperature distribution of the laser spot. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a main part showing an example of the configuration of an optical disk utilizing a change in reflectance spectral characteristics of an interference filter containing moisture, and FIG. 6 shows changes in reflectance spectral characteristics of an interference filter with temperature. It is a characteristic view showing a situation.
Claims (1)
面上に温度によって反射率が変化する薄膜層が形成され
てなる光ディスクに対して読み出し光を照射し、 読み出し光を光ディスクに照射することによって生じる
温度上昇により、読み出し光の走査スポット内において
薄膜層の反射率を部分的に変化させ、 読み出し光の走査スポット内において薄膜層の反射率を
部分的に変化させた状態で、走査スポット内の位相ピッ
トを読み取ること を特徴とする光ディスクの信号再生方法。An optical disk comprising a recording surface on which phase pits corresponding to a signal are formed and a thin film layer whose reflectance changes with temperature is formed is irradiated with read light, and the read light is irradiated on the optical disk. As a result, the reflectance of the thin film layer is partially changed within the scanning spot of the readout light, and the reflectance of the thin film layer is partially changed within the scan spot of the readout light. A signal reproducing method for an optical disk, characterized by reading phase pits in the optical disk.
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