JP4395725B2 - 光記録再生装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ光の照射により情報を３次元的に記録する光記録媒体に、情報を記録するのに好適なフォーカス及びトラッキング制御方法並びにこれら方法を用いた光記録再生装置及び方法に関する。

近年、動画、静止画などをデジタル化して記録する技術の発展に伴い、大容量のデータが取り扱われるようになり、光ディスクなど光記録媒体の大容量化がなされてきたが、さらなる大容量化を促進する趨勢にある。この光記録媒体の大容量化の手法として面密度の向上と、光記録媒体を多層にする手法がよく知られている。

面密度向上は、記録又は再生に用いるレーザ光の波長を短くすることと、レーザ光を集光する対物レンズのＮＡ（Numerical Aperture）を大きくし、集光スポットのサイズを小さくすることで実現できる。一方、光記録媒体の多層化は、反射膜や記録膜を成膜したシートを、偏心や折れ曲がりを避けながら２層以上積み重ねた構造とすることで実現され、複数の層に情報を記録再生できるようにして大容量化を図るものである（例えば特許文献１参照）。
特開２００３−２４２６７７号公報 （第３−４頁、第１図）

しかしながら、従来の面密度の向上においては、使用レーザ光の短波長化と対物レンズの高ＮＡ化が限界に近いところまできており、これ以上面密度を上げることは困難になって来ている。また、記録面を多層に積み重ねて記録媒体を作製するには多大な手間とコストがかかってしまい、光記録媒体の単価が高くなってしまうという問題がある。そこで、安価で且つ容易に製造でき、さらに記録再生する上で使い勝手の良い大容量の記録媒体の開発が要請されると共に、この記録媒体に情報を記録再生することができる光記録再生装置も必要とされている。

本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、構造を複雑にすること無く記録媒体の大容量化を図った光記録媒体に、信号を記録するためのフォーカス及びトラッキング制御方法、このフォーカス及びトラッキング制御方法を用いた光記録再生装置及び方法を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、第１、第２の基準面に挟まれた記録層を有する円盤状の回転する光記録媒体に信号を３次元的に記録し、また、前記３次元的に記録された信号を再生する光記録再生装置であって、第１のレーザ光と第２のレーザ光を発生するレーザ発生手段と、前記第１のレーザ光を予め前記光記録媒体の前記第１、第２の基準面に順番に集光して得られる各反射光より前記記録層の厚みを取得する厚み取得手段と、前記第２のレーザ光を前記光記録媒体の前記第２の基準面に集光して得られる反射光より当該光記録媒体の半径方向に対するトラッキング情報と、当該光記録媒体の２次元的な位置を示すアドレス情報を取得する情報取得手段と、前記取得された記録層の厚みと前記アドレス情報に基づいて前記第１のレーザ光の前記記録層内の前記厚み方向の焦点位置を求める焦点位置情報取得手段と、前記情報取得手段により求められたトラッキング情報によって前記第２のレーザ光の前記第２の基準面上にある焦点位置の前記半径方向に対するトラッキング制御及び前記第１のレーザ光の前記記録層内にある焦点位置の前記半径方向に対するトラッキング制御を同時に行うトラッキング制御手段と、前記光記録媒体に記録する記録信号で前記第１のレーザ光を変調する変調手段と、前記記録信号で変調された第１のレーザ光を前記焦点位置情報取得手段によって求められた前記焦点位置に照射して記録するために、前記第１のレーザ光の焦点を前記焦点位置に合わせるフォーカス制御手段と、前記第１のレーザ光を前記記録層内の前記厚み方向の焦点位置に集光して得られる反射光より再生信号を得る再生信号取得手段とを具備することを特徴とする。

また、本発明において、前記焦点位置情報取得手段は、前記アドレス情報に従って、前記第１のレーザ光の焦点位置を変化させることを特徴とする。
また、本発明において、 前記光記録媒体の記録層に同心円状に一定半径を維持しながら回転するにつれて厚さ方向に移動していくようなコイル状に記録する場合に、前記焦点位置情報取得手段は、前記記録層の厚さをｔ、厚み方向記録階層数をｎ、目標とする記録階層をｍ、前記２次元的な位置を示す角度θ及び半径ｒからなるアドレスに記録するとした場合、厚み方向ピッチＤＰ＝ｔ／ｎ、オフセット量ＯＦＳ＝ＤＰ×（θ／３６０度）を求め、前記第１のレーザ光の焦点を合わせる前記記録層内の目標厚みｄをｄ＝ｍ×ＤＰ＋ＯＦＳとすることを特徴とする。
また、本発明において、前記トラッキング制御手段は、前記記録層の回転中心軸から同一半径にある記録信号の前記記録層の厚み方向の配列数が所定数になると、前記第１のレーザ光の前記記録層内にある焦点位置の前記回転中心軸からの半径を変化させることを特徴とする。
また、本発明において、前記第１、第２のレーザ光の波長が異なることを特徴する。

また、本発明は、第１、第２の基準面に挟まれた記録層を有する円盤状の回転する光記録媒体に３次元的に記録された信号を再生する光再生装置であって、第１のレーザ光と第２のレーザ光を発生するレーザ発生手段と、前記第１のレーザ光を予め前記光記録媒体の前記第１、第２の基準面に順番に集光して得られる各反射光より前記記録層の厚みを取得する厚み取得手段と、前記第２のレーザ光を前記光記録媒体の前記第２の基準面に集光して得られる反射光より当該光記録媒体の半径方向に対するトラッキング情報と、当該光記録媒体の２次元的な位置を示すアドレス情報を取得する情報取得手段と、前記取得された記録層の厚みと前記アドレス情報に基づいて前記第１のレーザ光の前記記録層内の前記厚み方向の焦点位置を求める焦点位置情報取得手段と、前記情報取得手段により求められたトラッキング情報によって前記第２のレーザ光の前記第２の基準面上にある焦点位置の前記半径方向に対するトラッキング制御及び前記第１のレーザ光の前記記録層内にある焦点位置の前記半径方向に対するトラッキング制御を同時に行うトラッキング制御手段と、前記焦点位置情報取得手段によって求められた前記焦点位置に前記第１のレーザ光の焦点を合わせるフォーカス制御手段と、前記第１のレーザ光を前記記録層内の前記厚み方向の焦点位置に集光して得られる反射光より再生信号を得る再生信号取得手段とを具備することを特徴とする。

また、本発明は、第１、第２の基準面に挟まれた記録層を有する円盤状の回転する光記録媒体に信号を３次元的に記録する光記録装置であって、第１のレーザ光と第２のレーザ光を発生するレーザ発生手段と、前記第１のレーザ光を予め前記光記録媒体の前記第１、第２の基準面に順番に集光して得られる各反射光より前記記録層の厚みを取得する厚み取得手段と、前記第２のレーザ光を前記光記録媒体の前記第２の基準面に集光して得られる反射光より当該光記録媒体の半径方向に対するトラッキング情報と、当該光記録媒体の２次元的な位置を示すアドレス情報を取得する情報取得手段と、前記取得された記録層の厚みと前記アドレス情報に基づいて前記第１のレーザ光の前記記録層内の前記厚み方向の焦点位置を求める焦点位置情報取得手段と、前記情報取得手段により求められたトラッキング情報によって前記第２のレーザ光の前記第２の基準面上にある焦点位置の前記半径方向に対するトラッキング制御及び前記第１のレーザ光の前記記録層内にある焦点位置の前記半径方向に対するトラッキング制御を同時に行うトラッキング制御手段と、前記光記録媒体に記録する記録信号で前記第１のレーザ光を変調する変調手段と、前記記録信号で変調された第１のレーザ光を前記焦点位置情報取得手段によって求められた前記焦点位置に照射して記録するために、前記第１のレーザ光の焦点を前記焦点位置に合わせるフォーカス制御手段とを具備することを特徴とする。

また、本発明は、第１、第２の基準面に挟まれた記録層を有する円盤状の回転する光記録媒体に信号を３次元的に記録し、また、前記３次元的に記録された信号を再生する光記録再生方法であって、第１のレーザ光と第２のレーザ光を発生するステップと、
前記第１のレーザ光を予め前記光記録媒体の前記第１、第２の基準面に順番に集光して得られる各反射光より前記記録層の厚みを取得するステップと、前記第２のレーザ光を前記光記録媒体の前記第２の基準面に集光して得られる反射光より当該光記録媒体の半径方向に対するトラッキング情報と、当該光記録媒体の２次元的な位置を示すアドレス情報を取得するステップと、前記取得された記録層の厚みと前記アドレス情報に基づいて前記第１のレーザ光の前記記録層内の前記厚み方向の焦点位置を求めるステップと、前記取得されたトラッキング情報によって前記第２のレーザ光の前記第２の基準面上にある焦点位置の前記半径方向に対するトラッキング制御及び前記第１のレーザ光の前記記録層内にある焦点位置の前記半径方向に対するトラッキング制御を同時に行うステップと、前記光記録媒体に記録する記録信号で前記第１のレーザ光を変調するステップと、前記記録信号で変調された第１のレーザ光を前記求められた焦点位置に照射して記録するために、前記第１のレーザ光の焦点を前記焦点位置に合わせるステップと、前記第１のレーザ光を前記記録層内の前記厚み方向の焦点位置に集光して得られる反射光より再生信号を得るステップと、を具備することを特徴とする。

このように本発明では、光記録媒体の記録層に厚みを持たせ、更に、この記録層を挟んで第１、第２の基準面を設け、これら第１、第２の基準面に例えば波長が異なる第１、第２のレーザ光を照射して得た情報により、第１のレーザ光の焦点を前記記録層内の厚み方向の所定の位置に合わせるフォーカス制御及び前記焦点を前記記録層内の半径方向の所定の位置に合わせるトラッキング制御を行って、記録情報で変調された前記第１のレーザ光により前記記録層内を３次元的に走査して前記記録情報を記録することによって、また、第２のレーザ光の焦点を同様に前記記録層内の厚み方向の所定の位置に合わせるフォーカス制御及び前記焦点を前記記録層内の半径方向の所定の位置に合わせるトラッキング制御を行うと共に、前記記録層内に３次元的に記録された信号記録列に前記第１のレーザ光の焦点を合わせて走査し、それにより得られた反射光より前記記録情報を再生することによって、厚みのある記録層に３次元的な広がりで大容量の情報を記録再生することができる。しかも、光記録媒体の記録層は単層で構成され、更にこの記録層の両面に光の反射率が異なる第１、第２の基準面を形成した単純な構成のため、大容量の記録を可能とする光記録媒体の製造コストを安価にすることができる。

本発明によれば、フォーカス及びトラッキング情報を得るための基準面の間に厚みのある記録層を配置した光記録媒体の前記記録層に３次元的に情報を記録再生することにより、構造を複雑にすること無く記録媒体の大容量化を容易に図ることができる。
また、フォーカス及びトラッキング情報は基準面から得るため、記録層が厚み方向に一体化した単層でよく、それ故、製造に際して積み重ね工程がなく、複数層間の相互偏心調整なども当然必要がないため、光記録媒体の製造を容易且つ安価に行うことができる。

構造を複雑にすること無く記録密度の大容量化を図る目的を、光記録媒体を両面に基準面を形成した記録層により構成し且つ、第１、第２のレーザ光を発生し、前記第２のレーザ光で前記両基準面を走査して取得した情報により前記第１のレーザ光の前記記録層内の３次元的なフォーカス制御及びトラッキング制御を行うことで、情報を前記光記録層内に３次元的な広がりを持って記録することによって実現した。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る光記録媒体の構成を示した断面図である。光記録媒体５０は、１ｍｍ程度の厚みのある円盤形状をしており、基板１内に厚みのある記録層２が形成され、この記録層２の底面にフォーカス用基準面兼記録ピッチ決定用基準面（Ａｌ反射膜）３が形成され、記録層２の上面に深さ方向制御用基準面４として誘電体薄膜による反射面が形成されている。記録層２内の符号６０で示した部分が記録信号列である。

なお、記録層２はレーザ光などの照射により光物性が変化し、この変化により再生光が変調される特性を有するものであり、例えば、レーザ光照射によって内部電場が生じて屈折率が変化するフォトリフラクティブ媒体や、光照射によって分子間または分子内に反応が生じて屈折率が変化するフォトポリマー媒体がある。また、信号を記録する記録層２では、記録又は再生に用いるレーザ光の波長に対する吸収が相変化記録膜より小さいものとする。

次に上記した光記録媒体５０の信号記録形態について説明する。信号は図２（Ａ）の斜視図に示すように、光記録媒体５０の記録層２に同心円状に一定半径を維持しながら回転するにつれて厚さ方向に移動していくような記録信号配列６０、即ちコイル状に記録される。このコイル状に配列された信号は、図２（Ｂ）の平面図に示すように、一定の半径間隔を持って同心円状に配置されることで、記録層２の内部に３次元的な広がりをもって信号が記録される。

本実施の形態によれば、光記録媒体５０に厚みのある記録層２を形成し、この記録層２に３次元的に信号を記録することにより、その記録容量を飛躍的に増大させることができる。また、光記録媒体５０の記録層２は単一の記録層で、その上下の面に基準面４、３を形成した簡単な構造で且つ材料もフォトポリマー媒体などの安価なものを使用できるため、その製造コストを低価格にすることができる。

また、多層の膜構造では記録層が各層に分かれることにより、レーザ光の厚み方向の減衰が大きくなるが。単層の記録層２ではその減衰を小さく抑えることが出来、レーザ光の強度調整などを簡単化することができる。更に、記録信号を再生する際に、記録層２内に多層スパイラル状に記録信号列を配置した場合では各層の切り替わり時に最外周から層内周へのピックアップのジャンプが生じるが、多重のコイル状に記録信号列を配置した場合にはピックアップが大きく移動することがなく、ピックアップの機械的な移動制御を容易且つ精度の高いものとすることができる。

図３は、本発明の第２の実施の形態に係る光記録媒体の記録再生装置の構成を示した構成図である。光記録媒体の記録再生装置は、記録再生用の光学系とサーボ用の光学系と制御系から構成されている。

記録再生用の光学系は、４０５ｎｍのレーザダイオード（ＬＤ）１１、１／２波長板 （ＨＷＰ）１２、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１３、１／４波長板（ＱＷＰ）１４、球面収差補正レンズ１５、エキスパンダ−レンズ１６、１７、集光レンズ１８、シリンドリカルレンズ１９を有して構成されている。

サーボ用の光学系は、６９０ｎｍのレーザダイオード（ＬＤ）２０、回折格子２１、１／２波長板（ＨＷＰ）２２、偏光ビ−ムスプリッタ（ＰＢＳ）２３、１／４波長板（ＱＷＰ）２４、エキスパンダ−レンズ２５、２６、ダイクロイックミラ−２７、球面収差補正レンズ２８、対物レンズ２９、集光レンズ３０、シリンドリカルレンズ３１を有して構成されている。なお、ダイクロイックミラ−２７、球面収差補正レンズ２８、対物レンズ２９は記録再生用の光学系と兼用される部分である。

制御系は、フォトダイオード（ＰＤ）３２、信号演算処理部３３、フォーカス判定・トラッキング判定及びアドレス認識部３４、アクチュエーター駆動回路３５、回転数設定・半径設定部３６、対物レンズ用アクチュエーター３８、光記録媒体５０を載せるＲθステージ３９、フォトダイオード（ＰＤ）４０、信号演算処理部４１、フォーカス基準記憶・フォーカス位置設定部４２、アクチュエーター駆動回路４３、エキスパンダーレンズ用アクチュエーター４４を有して成る。

次に本実施の形態の動作について図５に示したフローチャートを参照して説明する。まず、光記録媒体５０に対して３次元的な信号記録再生を行う場合、信号を記録再生する場合のフォーカス制御やトラッキング制御をどのように行うかが問題になるが、本実施の形態の場合、光記録媒体５０の記録層２を挟んで基準面３、４を設けることにより、これを解決している。以下、３次元的な信号記録再生においてフォーカス制御及びトラッキング制御をどのように行うかを説明するが、光記録媒体５０に信号を３次元的に記録する場合も、或いは３次元的に記録されている信号を再生する場合も制御の仕方は共通である。

まず、レーザダイオード２０から波長６９０ｎｍのレーザ光１００を出射し、このレーザ光を回折格子２１、１／２波長板２２、偏光ビームスプリッタ２３、１／４波長板２４、エキスパンダーレンズ２５、２６、ダイクロイックミラー２７、球面収差補正レンズ２８、対物レンズ２９を介して光記録媒体５０の基準面３にフォーカスするように照射する。

基準面３で反射されたレーザ反射光は対物レンズ２９、球面収差補正レンズ２８、ダイクロイックミラー２７、エキスパンダーレンズ２６、２５、１／４波長板２４、偏光ビームスプリッタ２３に入射され、ここで、進路を９０度変更され、集光レンズ３０、シリンドリカルレンズ３１を介してフォトダイオード３２に集光される。その際、回転数設定・半径設定部３６はＲθステージ３９をデフォルト値で回転させるものとする。

フォトダイオード３２の受光面は、図４（Ａ）に示すようにメインスポット用の受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとサブスポット用の受光領域Ｅ，Ｆを有し、これら受光領域で光電変換されたＡ〜Ｆ信号が信号処理部３３に入力される。信号処理部３３は、フォーカスエラー信号ＦＥ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）の演算と、引き込み信号Ｐｕｌｌ−ｉｎ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄの演算と、トラッキングエラー信号ＴＲ＝Ｅ−Ｆの演算を行って、フォーカスエラー信号ＦＥと引き込み信号Ｐｕｌｌ−ｉｎ及びトラッキング信号ＴＲを算出し、これら信号をフォーカス判定・トラッキング判定及びアドレス認識部３４に送る。

フォーカス判定・トラッキング判定及びアドレス認識部３４は、入力されたフォーカス信号ＦＥ、引き込み信号Ｐｕｌｌ−ｉｎ、トラッキング信号ＴＲより、レーザ光１００の基準面３に対するフォーカス判定と、基準面３に形成されているグルーブ形状よりトラッキング判定及びアドレスの認識を行って、フォーカス判定結果、引き込み信号Ｐｕｌｌ−ｉｎ及びトラッキング信号ＴＲをアクチュエーター駆動回路３５に出力する。

アクチュエーター駆動回路３５はフォーカス判定でフォーカスにずれがある場合はこのずれが解消されるように対物レンズ用アクチュエーター３８を制御してレーザ光１００のフォーカスを光記録媒体５０の基準面３に合わせる。引き込み信号Ｐｕｌｌ−ｉｎはフォーカスを合わせる際のサーボ引き込み動作に用いられる。上記動作を繰り返すことによりレーザ光１００で基準面３をサーチし、その結果レーザ光１００のフォーカスが基準面３に合うと、アクチュエーター駆動回路３５は対物レンズ用アクチュエーター３８を基準面３の面揺らぎに追従駆動させてフォーカスをロックする（ステップＳ１）。

なお、フォーカス判定・トラッキング判定及びアドレス認識部３４に、基板１の表面と基準面（深さ約ｌ００ｕｍ）４と基準面（深さ約ｌｍｍ）３を識別させるために、基準面４の反射率（約４％）に対して基準面３の反射率（約５０％）を大きくしている。また、対物レンズ２９の駆動時には集光深さに伴う球面収差も同時に補正されるようにしている。

次にレーザダイオード１１から波長４０５ｎｍのレーザ光２００を出射し、このレーザ光を、１／２波長板１２、偏光ビームスプリッタ１３、１／４波長板１４、球面収差補正レンズ１５、エキスパンダーレンズ１６、１７、ダイクロイックミラー２７、球面収差補正レンズ２８、対物レンズ２９を介して光記録媒体５０の基準面３にフォーカスするように照射する。

基準面３で反射されたレーザ反射光は対物レンズ２９、球面収差補正レンズ２８、ダイクロイックミラー２７に入射され、ここで進路を９０度変更されて、エキスパンダーレンズ１７、１６、球面収差補正レンズ１５、１／４波長板１４、偏光ビームスプリッタ１３に入射され、ここで進路を９０度変更されて、集光レンズ１８、球面収差補正レンズ１５を介してフォトダイオード４０に集光される。

フォトダイオード４０の受光面は、図４（Ｂ）に示すようにメインスポット用の受光領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを有し、これら受光領域で光電変換されたＡ〜Ｄ信号が信号処理部４１に出力される。信号処理部４１はフォーカスエラー信号ＦＥ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）の演算と、引き込み信号Ｐｕｌｌ−ｉｎ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄの演算と、再生信号ＲＦ＝Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄの演算を行い、フォーカスエラー信号ＦＥと引き込み信号をフォーカス基準記憶・フォーカス位置設定部４２に送る。フォーカス基準記憶・フォーカス位置設定部４２は、フォーカス判定結果及び引き込み信号Ｐｕｌｌ−ｉｎをアクチュエーター駆動回路４３に出力する。

アクチュエーター駆動回路４３はフォーカス判定でフォーカスにずれがある場合にこのずれが解消されるようにエキスパンダーレンズ用アクチュエーター４４を制御してレーザ光２００のフォーカスを光記録媒体５０の基準面３に合わせる。この時、引き込み信号Ｐｕｌｌ−ｉｎはフォーカスを合わせる際のサーボ引き込み動作に用いられる。上記動作を繰り返すことによりレーザ光２００で基準面３をサーチし、その結果レーザ光２００のフォーカスが基準面３に合うと、アクチュエーター駆動回路４３はエキスパンダーレンズ用アクチュエーター４４をロックする。この時、フォーカス基準記憶・フォーカス位置設定部４２は、フォーカスロックされた位置でのフォーカスロック検出電圧２を記憶する（ステップＳ２）。

なお、フォーカスロック検出電圧２はフォーカスエラー信号ＦＥを検出全光量信号で規格化して求める。エキスパンダーレンズ１６の駆動時には記録深さに伴う球面収差も同時に補正し、基準面３の深さに変動がある場合でも球面収差が所定内に収まるようにする。

レーザダイオード１１から出射された波長４０５ｎｍのレーザ光２００を上記と同一の光学系を介して光記録媒体５０の基準面４にフォーカスするように照射し、基準面４からの反射レーザ光をフォトダイオード４０で受光し、受光信号を信号演算処理部４１に入力する。信号演算処理部４１は上記と同様にフォーカスエラー信号ＦＥと引き込み信号Ｐｕｌｌ−ｉｎを算出して、フォーカス基準記憶・フォーカス位置設定部４２に入力するため、アクチュエーター駆動回路４３はレーザ光２００のフォーカスを光記録媒体５０の基準面４に合わせて、フォーカスロックする。この時、フォーカス基準記憶・フォーカス位置設定部４２はフォーカスロックされた位置でのフォーカスロック検出電圧１を記憶する（ステップＳ３）。

なお、フォーカスロック検出電圧１はフォーカスエラー信号ＦＥを検出全光量信号で規格化して求める。エキスパンダーレンズ１６の駆動時には記録深さに伴う球面収差も同時に補正し、基準面４の深さに変動がある場合でも球面収差が所定内に収まるようにする。

ところで、アクチュエーター駆動回路３５は、フォーカス判定・トラッキング判定及びアドレス認識部３４から入力されるトラッキング信号ＴＲがゼロになるように、アクチュエーター３８を駆動して対物レンズ２９を光記録媒体５０の半径方向に移動して基準面３内のトラック案内パターン（アドレスウォブル入りグルーブ又はアドレスビット列）にレーザ光１００がトラッキングするように制御する（ステップＳ４）。

フォーカス判定・トラッキング判定及びアドレス認識部３４は回転数設定・半径設定部３６に回転数を設定する。これにより、回転数設定・半径設定部３６はＲθステージ３９を所定の回転数で回転させる。その際、フォーカス判定・トラッキング判定及びアドレス認識部３４は引き込み信号ＰｕＩｌ−ｉｎからアドレス（角度θと半径ｒの情報）を読み取り、この読み取ったアドレスが所定のアドレスとなるようにＲθステージ３９を半径方向に移動させて光記録媒体５０を移動させる（ステップＳ５）。また、読み取った半径ｒに応じてＲθステージ３９の回転数を制御することにより、例えば線速度一定で光記録媒体５０をレーザ光１００（または２００）により走査することができる。

フォーカス基準記憶・フォーカス位置設定部４２は、フォーカスロック検出電圧１と検出電圧２の差よる記録層２の厚さｔを求める。その際、深さ方向記録階層数をｎ、目標とする記録階層をｍ（＝０〜ｎ−１）として、深さ方向ピッチＤＰ＝ｔ／ｎとオフセット量ＯＦＳ＝ＤＰ×（θ／３６０°）を求め、目標とする記録層２の深さｄ＝ｍ×ＤＰ＋ＯＦＳを決定する（ステップＳ６）。なお、ｍはフォーカス判定・トラッキング判定及びアドレス認識部３４が読み取った同一アドレスの繰り返し数（光記録媒体５０の記録層への記録が１回転で行われる場合は回転数に同じ）であり、これはフォーカス判定・トラッキング判定及びアドレス認識部３４からフォーカス基準記憶・フォーカス位置設定部４２に知らされる。

次に、フォーカス基準記憶・フォーカス位置設定部４２は、アクチュエーター駆動回路４３を介してエキスパンダーレンズ１６を駆動制御することにより、レーザダイオード１１から出射されるレーザ光２００の焦点を深さｄに合わせる（ステップＳ７）。

上記のステップＳ１からＳ７までの動作により、レーザダイオード２０から出射されるレーザ光１００を基準面３にフォーカスさせ且つ、基準面３に形成されているグルーブまたはアドレスピットをレーザ光１００の焦点が走査するようにトラッキング制御を行うため、光軸が同一のレーザダイオード１１から出射されるレーザ光２００の焦点は、光記録媒体５０の記録層２内の上記したグルーブまたはアドレスピットの真上で且つ上記深さｄで示される位置を走査することになる。

ここで、光記録媒体５０に対して信号を記録・再生する場合の光ピックアップ（図１で説明した制御系を除いた部分）のフォーカス及びトラッキング制御は同一であり、上記したステップＳ１からＳ７の動作で、フォーカス及びトラッキング制御が可能になると、以降はステップＳ４からステップＳ７の動作を繰り返すことにより、レーザダイオード１１から出射されるレーザ光２００の焦点は、光記録媒体５０の記録層２内の上記したグルーブまたはアドレスピットの真上で上記深さｄで示される位置を走査することなる。

その際、記録時は、記録信号２００によりレーザダイオード１１から出射されるレーザ光２００はその出力レベルが再生時のそれよりも通常は大きくなり、また記録信号９０によりレーザ光２００が変調されるため、光記録媒体５０の記録層２に図４に示すような信号列で、変調信号（記録信号）が記録される（ステップＳ８）。

一方、再生時は、変調されないレーザ光２００が光記録媒体５０の記録層２に図４に示すような信号列に集光照射され、その反射光が記録信号により変調され、変調された反射光がフォトダイオード４０により受光され、更に信号演算処理部４１から再生信号となって図示されない次段の再生系に出力される。これにより、映像や音声などが再生される （ステップＳ８）。

本実施の形態によれば、波長４０５ｎｍのレーザ光２００で光記録媒体５０の記録層２に３次元的な記録を行う時のトラッキング制御情報（トラッキングエラー情報とアドレス情報）を、波長６９０ｎｍのレーザ光１００で記録層２内の基準面３を走査することによって取得し、また、レーザ光２００で記録層２内の基準面３及び基準面４を予め走査することにより計測した基準面３と基準面４間の距離と前記アドレス情報とに基づいて記録層２の深さ方向の記録または再生位置を取得し、この深さ方向の位置と前記トラッキング制御情報による半径方向の位置とにより特定される記録、または再生位置にレーザ光２００の焦点がくるようにファーカス制御及びトラッキング制御を行うことにより、光記録媒体５０の記録層２内に大容量の信号記録を行うことができる。これにより、３次元的に信号を記録する光記録媒体５０に対して大容量記録再生を精度良く且つ円滑に行うことができる。

なお、上記実施の形態では、相対的なフォーカスバイアスの変更を行うために、対物レンズ２９或いは他のレンズを光軸方向に駆動できる機構或いは、対物レンズ２９の球面収差量を変更できる機構を持っているものとし、対物レンズ２９は例えば瞳径により球面収差量が異なるもので、その瞳径を変更できる機構を有するものとする。

また、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用、効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。上記本実の形態では、波長４０５ｎｍと６９０ｎｍのレーザ光１００、２００を用いたが、片方の波長に対しては光記録媒体５０の記録層２に感度があり、もう一方の波長には感度が小さくなっていて且つ、ダイクロイックミラー２７で分離できる波長差をもっている２波長のレーザ光であれば同様に用いることができる。

また、用いるレーザ光は波長が異なっていなくても、パワーの差や偏光方向の差を利用して記録層２に対する感度差をもたせると共に、両レーザ光が分離できるようなものであれば用いることができる。

また、光記録媒体５０の記録層２を形成する材料としては、記録又は再生用レーザ光と深さ方向制御用レーザ光の波長に対して透過率が十分得られると同時に、記録又は再生用レーザ光に対して記録感度を持つものであれば各種の材料を用いることができる。

また、上記実施の形態では、同心円のコイル状に記録信号列を配列したが、これに限る必要は無く、深さ一定のスパイラル状の記録信号列を配置し、深さを変えて同様のスパイラル状の記録信号列を２層以上配置する構造をとっても良い。この場合、トラッキング用の基準面３に設けるグルーブは同心円ではなく、記録信号列と同様のスパイラル形状に形成しておく必要がある。

本発明の第１の実施の形態に係る光記録媒体の構成を示した断面図である。 図１に示した光記録媒体に記録される信号の信号列の形状を示した図である。 本発明の第２の実施の形態に係る光記録媒体の記録再生装置の構成を示した構成図である。 図３に示したフォトダイオードの受光面を示した拡大図である。 図３に示した記録再生装置の動作手順を示したフローチャートである。

１……基板、２……記録層、３、４……基準面、１１、２０……レーザダイオード（ＬＤ）、１２、２２……１／２波長板（ＨＷＰ）、１３、２３……偏光ビームスプリッタ （ＰＢＳ）、１４、２４……１／４波長板（ＱＷＰ）、１５、２８……球面収差補正レンズ、１６、１７、２５、２６……エキスパンダ−レンズ、１８、３０……集光レンズ、１９、３１……シリンドリカルレンズ、２１……回折格子、２７……ダイクロイックミラー、２９……対物レンズ、３２、４０……フォトダイオード（ＰＤ）、３３、４１……信号演算処理部、３４……フォーカス判定・トラッキング判定及びアドレス認識部、３５、４３……アクチュエーター駆動回路、３６……回転数設定・半径設定部、３８……対物レンズ用アクチュエーター、３９……Ｒθステージ、４２……フォーカス基準記憶・フォーカス位置設定部、４４……エキスパンダーレンズ用アクチュエーター、５０……光記録媒体。

Claims (10)

1. 第１、第２の基準面に挟まれた記録層を有する円盤状の回転する光記録媒体に信号を３次元的に記録し、また、前記３次元的に記録された信号を再生する光記録再生装置であって、
   第１のレーザ光と第２のレーザ光を発生するレーザ発生手段と、
   前記第１のレーザ光を予め前記光記録媒体の前記第１、第２の基準面に順番に集光して得られる各反射光より前記記録層の厚みを取得する厚み取得手段と、
   前記第２のレーザ光を前記光記録媒体の前記第２の基準面に集光して得られる反射光より当該光記録媒体の半径方向に対するトラッキング情報と、当該光記録媒体の２次元的な位置を示すアドレス情報を取得する情報取得手段と、
   前記取得された記録層の厚みと前記アドレス情報に基づいて前記第１のレーザ光の前記記録層内の前記厚み方向の焦点位置を求める焦点位置情報取得手段と、
   前記情報取得手段により求められたトラッキング情報によって前記第２のレーザ光の前記第２の基準面上にある焦点位置の前記半径方向に対するトラッキング制御及び前記第１のレーザ光の前記記録層内にある焦点位置の前記半径方向に対するトラッキング制御を同時に行うトラッキング制御手段と、
   前記光記録媒体に記録する記録信号で前記第１のレーザ光を変調する変調手段と、
   前記記録信号で変調された第１のレーザ光を前記焦点位置情報取得手段によって求められた前記焦点位置に照射して記録するために、前記第１のレーザ光の焦点を前記焦点位置に合わせるフォーカス制御手段と、
   前記第１のレーザ光を前記記録層内の前記厚み方向の焦点位置に集光して得られる反射光より再生信号を得る再生信号取得手段と、
   を具備することを特徴とする光記録再生装置。
2. 前記焦点位置情報取得手段は、前記アドレス情報に従って、前記第１のレーザ光の焦点位置を変化させることを特徴とする請求項１記載の光記録再生装置。
3. 前記焦点位置情報取得手段は、前記記録層の厚み方向に並ぶ同一アドレスの記録信号間隔が等間隔になるように前記第１のレーザ光の焦点位置を変化させることを特徴とする請求項２記載の光記録再生装置。
4. 前記光記録媒体の記録層に同心円状に一定半径を維持しながら回転するにつれて厚さ方向に移動していくようなコイル状に記録する場合に、
   前記焦点位置情報取得手段は、前記記録層の厚さをｔ、厚み方向記録階層数をｎ、目標とする記録階層をｍ、前記２次元的な位置を示す角度θ及び半径ｒからなるアドレスに記録するとした場合、厚み方向ピッチＤＰ＝ｔ／ｎ、オフセット量ＯＦＳ＝ＤＰ×（θ／３６０度）を求め、前記第１のレーザ光の焦点を合わせる前記記録層内の目標厚みｄをｄ＝ｍ×ＤＰ＋ＯＦＳとすることを特徴とする請求項１記載の光記録再生装置。
5. 前記トラッキング制御手段は、前記記録層の回転中心軸から同一半径にある記録信号の前記記録層の厚み方向の配列数が所定数になると、前記第１のレーザ光の前記記録層内にある焦点位置の前記回転中心軸からの半径を変化させることを特徴とする請求項１記載の光記録再生装置。
6. 前記焦点位置の前記回転中心軸からの半径の変化は等間隔であることを特徴とする請求項５記載の光記録再生装置。
7. 前記第１、第２のレーザ光の波長が異なることを特徴する請求項１記載の光記録再生装置。
8. 第１、第２の基準面に挟まれた記録層を有する円盤状の回転する光記録媒体に３次元的に記録された信号を再生する光再生装置であって、
   第１のレーザ光と第２のレーザ光を発生するレーザ発生手段と、
   前記第１のレーザ光を予め前記光記録媒体の前記第１、第２の基準面に順番に集光して得られる各反射光より前記記録層の厚みを取得する厚み取得手段と、
   前記第２のレーザ光を前記光記録媒体の前記第２の基準面に集光して得られる反射光より当該光記録媒体の半径方向に対するトラッキング情報と、当該光記録媒体の２次元的な位置を示すアドレス情報を取得する情報取得手段と、
   前記取得された記録層の厚みと前記アドレス情報に基づいて前記第１のレーザ光の前記記録層内の前記厚み方向の焦点位置を求める焦点位置情報取得手段と、
   前記情報取得手段により求められたトラッキング情報によって前記第２のレーザ光の前記第２の基準面上にある焦点位置の前記半径方向に対するトラッキング制御及び前記第１のレーザ光の前記記録層内にある焦点位置の前記半径方向に対するトラッキング制御を同時に行うトラッキング制御手段と、
   前記焦点位置情報取得手段によって求められた前記焦点位置に前記第１のレーザ光の焦点を合わせるフォーカス制御手段と、
   前記第１のレーザ光を前記記録層内の前記厚み方向の焦点位置に集光して得られる反射光より再生信号を得る再生信号取得手段と、
   を具備することを特徴とする光再生装置。
9. 第１、第２の基準面に挟まれた記録層を有する円盤状の回転する光記録媒体に信号を３次元的に記録する光記録装置であって、
   第１のレーザ光と第２のレーザ光を発生するレーザ発生手段と、
   前記第１のレーザ光を予め前記光記録媒体の前記第１、第２の基準面に順番に集光して得られる各反射光より前記記録層の厚みを取得する厚み取得手段と、
   前記第２のレーザ光を前記光記録媒体の前記第２の基準面に集光して得られる反射光より当該光記録媒体の半径方向に対するトラッキング情報と、当該光記録媒体の２次元的な位置を示すアドレス情報を取得する情報取得手段と、
   前記取得された記録層の厚みと前記アドレス情報に基づいて前記第１のレーザ光の前記記録層内の前記厚み方向の焦点位置を求める焦点位置情報取得手段と、
   前記情報取得手段により求められたトラッキング情報によって前記第２のレーザ光の前記第２の基準面上にある焦点位置の前記半径方向に対するトラッキング制御及び前記第１のレーザ光の前記記録層内にある焦点位置の前記半径方向に対するトラッキング制御を同時に行うトラッキング制御手段と、
   前記光記録媒体に記録する記録信号で前記第１のレーザ光を変調する変調手段と、
   前記記録信号で変調された第１のレーザ光を前記焦点位置情報取得手段によって求められた前記焦点位置に照射して記録するために、前記第１のレーザ光の焦点を前記焦点位置に合わせるフォーカス制御手段と、
   を具備することを特徴とする光記録装置。
10. 第１、第２の基準面に挟まれた記録層を有する円盤状の回転する光記録媒体に信号を３次元的に記録し、また、前記３次元的に記録された信号を再生する光記録再生方法であって、
    第１のレーザ光と第２のレーザ光を発生するステップと、
    前記第１のレーザ光を予め前記光記録媒体の前記第１、第２の基準面に順番に集光して得られる各反射光より前記記録層の厚みを取得するステップと、
    前記第２のレーザ光を前記光記録媒体の前記第２の基準面に集光して得られる反射光より当該光記録媒体の半径方向に対するトラッキング情報と、当該光記録媒体の２次元的な位置を示すアドレス情報を取得するステップと、
    前記取得された記録層の厚みと前記アドレス情報に基づいて前記第１のレーザ光の前記記録層内の前記厚み方向の焦点位置を求めるステップと、
    前記取得されたトラッキング情報によって前記第２のレーザ光の前記第２の基準面上にある焦点位置の前記半径方向に対するトラッキング制御及び前記第１のレーザ光の前記記録層内にある焦点位置の前記半径方向に対するトラッキング制御を同時に行うステップと、
    前記光記録媒体に記録する記録信号で前記第１のレーザ光を変調するステップと、
    前記記録信号で変調された第１のレーザ光を前記求められた焦点位置に照射して記録するために、前記第１のレーザ光の焦点を前記焦点位置に合わせるステップと、
    前記第１のレーザ光を前記記録層内の前記厚み方向の焦点位置に集光して得られる反射光より再生信号を得るステップと、
    を具備することを特徴とする光記録再生方法。

Images