JP2000163795A - 情報記録装置及び情報再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】３次元記録再生方式を用いて高密度化を達成す
る。 【解決手段】基板３上に複数の記録層１を積層した記録
媒体４と、複数の記録層１のそれぞれに基板３側から光
を収束させて情報を３次元的に記録または再生する光学
系を有する３次元記録再生装置において、 λ／４≦（１／８ＮＢ）（１／ＮＢ2−１）ＮＡＦ4Δｄ ただし、λ ：光の波長 ＮＢ ：基板３の屈折率 ＮＡＦ：光を収束させる絞り込みレンズ８の開口数 Δｄ ：光を収束させるべき記録層が存在する光軸方向
の位置範囲 を満足することを特徴とする３次元情報記録再生装置。 【効果】多層膜構造のディスクの各層に光スポットを絞
り込み、高い信頼性を持って、データの高密度記録再生
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は光ディスク，光テ
ープ，光カードなどの光学的情報記録装置及び情報再生
装置に係り、特に高記録密度を目的とした情報記録装置
及び情報再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光学的情報記録再生装置の記録高密度化
の方法は、従来２次元的な記録媒体平面上の記録面密度
を向上させることであった。しかし、装置の小型化から
ディスクなどの情報記録媒体の大きさは限定され、平面
上での高密度化では限界が生じる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、さらに高密度
化を達成させる方法として、深さ方向を含めた３次元記
録再生方法が必須である。３次元記録再生では、公知例
「特開昭59−127237号」に示すように、多層膜構造のデ
ィスクを設け、各層に光スポットを絞り込み、データの
記録再生する手段がある。しかし、この公知例では、具
体的ディスク構造，光学定数の規定、さらには、記録条
件の設定方法は述べられておらず、信頼性のある記録が
困難である。また、データの読みだし方法についても、
受光光学系の構成が不明瞭であり、信頼性のある再生が
困難である。

【０００４】一方、公知例「特開昭60−202545号」，「特
開昭60−202554号」では、各層に回折限界の光スポット
を形成するためのディスク膜厚，焦点あわせの方法につ
いて述べている。しかし、前者については、明瞭な規定
が与えられていない。また、後者については、焦点あわ
せの原理について述べているが、実際に目標の層に焦点
を合わせるためのアクセス方法については述べられてい
ない。さらに、ディスク作成法として、トラッキングの
ための案内溝を公知例では不可能としており、各層ごと
にレーザ露光する方法を示しているが、この方法では、
生産性がない。本発明の目的は、記録過程，再生過程に
おいて安定に記録再生できる光スポット絞り込み光学
系，ディスク構造，光検出光学系を検討し、さらに、特
に問題となる隣接層間のクロストークを抑制する符号化
方式，クロストークキャンセル方式、さらに、３次元デ
ータフォーマット、それに伴うディスク作成方法，３次
元アクセス方法を検討することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、局所的な光照射によって、光学的性質が局所的に変
化する記録膜層と、記録膜層の働きの補助として反射防
止，多重反射，光吸収，記録膜層の光学的局所変化の転
写，断熱，吸熱，発熱または補強を目的とした層、また
は層の重ねあわせである中間層膜を光学的に透明な基板
の上に多層に積み重ねたディスクを有し、各層に絞り込
まれた光スポット照射によって各層の局所的光学的性質
を２次元的に（独立に）変化させることで、変調後のデ
ータ“１”，“０”に対応した記録を行う。さらに、上
記局所的光学的性質の変化を各層への光スポット照射に
よって反射光量（または透過光量）の変化として検出
し、データを再生する３次元記録再生装置において、 １．ディスクの構造を、光学的に透明な基板の屈折率を
ＮＢ、厚さをｄ０とする。さらに、中間層と記録膜層を
一つの層として区ぎり、上層から順に１からＮ層割り当
てる。各層間の距離は隣あう記録膜層ｋ番目と（ｋ−
１）番目の膜厚中心間の距離ｄｋで示す。また、任意の
ｋ番目の記録層と中間層の膜厚をdFk,ｄＭｋさらに屈折
率の実数部をそれぞれ、ＮＦｋ，ＮＭｋとする。また、
各層の平面上での局所的光学的性質の変化の周期ｂ［μ
ｍ］とする。絞り込み光学系は、光源として、例えば波
長λ［μｍ］の半導体レーザを用い、コリメートレンズ
によって、平行光に変換し、偏向ビームスプリッタを介
して、絞り込みレンズに入射させる。ここで、絞り込み
レンズの開口数をＮＡＦ，有効半径をａ［mm］，焦点距
離をｆＦ（≒ａ／ＮＡＦ）とする。また、ディスクから
の反射光は、絞りレンズを通り、ビームスプリッタによ
って受光用の像レンズに導かれる。像レンズの焦点付近
に位置する光検出器によって、反射光量の変化を電気信
号に変換する。像レンズの開口数をＮＡＩ，焦点距離を
ｆＩ（≒ａ／ＮＡＩ）とする。光検出器の受光面直径を
Ｄとした場合、ｋ番目の層を目標層とし、焦点を合わせ
たときの目標層からの反射光は、像レンズの焦点位置に
結像され、この焦平面上のスポット径Ｕｋ′は、 Ｕｋ′＝λ／ＮＡＩ＝λ×（ｆＩ／ａ） ｍ；受光光学系の横倍率 次に、ｋ番目の目標層から層間距離ｄ離れた隣接層（ｋ
±１）番目の層からの焦平面でのスポット径Ｕ（ｋ±
１）′は、 上式より光検出器の直径Ｄを、 Ｄ＝Ｕｋ′＝λ／ＮＡＩとし、 検出される他の層からの反射光量は、目標ｋ層と他のｊ
層の間の透過率δjk、及び反射率の比αｊｋとして光検
出器での、ｎ層からの反射受光量をＩｎとすると

【０００６】

【数１７】

【０００７】 （数１７）≒Ｉ（ｋ−１）／Ｉｋ ＝δ²（ｋ−１），ｋ×α（ｋ−１），ｋ×（Ｄ／Ｕ（ｋ−１)′)² （数１７．５） 上式が成り立つように、ディスク構造，光学系を設定す
る。

【０００８】２．さらに、２次元周期ｂの最小値ｂｍｉ
ｎを（λ／ＮＡＦ）とし、２次元周期ｂの最大値ｂｍａ
ｘを（ｄ×ＮＡＦ）よりも小さくする。

【０００９】さらに、図１に示す受光光学系において、
記録再生を行う目標層面内と、光学的距離ｄ［μｍ］離
れた隣接層面内のそれぞれの光学的特性関数（ＯＴＦ）
Ｈ０(Ｓ)，Ｈ１（Ｓ）を図４にそれぞれ、直線１３，直
線１４で示す。

【００１０】ただし、Ｓ：規格化空間周波数 ここで、層間距離ｄの値で焦点ずれが生じた場合の光学
的特性関数Ｈ１(Ｓ)について、Ｈ１（Ｓ）＝０となるＳ
より、上記周期ｂの最大繰返しｂmaxを規定する。この
ように、層面上の局所的光学的性質の変化の周期ｂとデ
ィスク構造、及び受光光学系の関係を規定することで、
層間クロストークの成分を局所的光学的性質の変化の周
期ｂよりも、長くする。

【００１１】３．さらに、隣接層におけるスポット径
（２ｄ×ＮＡＦ）の領域に含まれる局所的光学変化（マ
ーク）の領域の総面積が常に一定値である符号を用い
る。

【００１２】４．さらに、 ｄｋ＝ｄＦ（ｋ−１）＋ｄＭｋ＋ｄＦｋ ≒ｄＭｋ （数１） かつ、中間層の実効的屈折率ＮＭｋを基板と同じ屈折率
ＮＢであるとする。多層ディスクのＮ層番目までの厚さ
ｄが

【００１３】

【数２】

【００１４】であるディスク構造において、球面収差量
Ｗ４０について Ｗ４０＝｜（１／（８×ＮＢ））×（（１／ＮＢ²）−１）×ＮＡＦ⁴×Δｄ｜ （数３）

【００１５】

【数４】

【００１６】Ｗ４０≦λ／４となるように、各層の中間
層の厚さｄｋ，総数Ｎを組み合わせる。なお、Ｗ４０の
右辺の絶対値の中は通常は負となる（ＮＢ≧１の場
合）。

【００１７】５．さらに、ｋ番目の記録膜層１の光学定
数は、透過率Ｔｋ，反射率Ｒｋ，吸収率Ａｋとする。こ
こで、Ｔｋ＋Ｒｋ＋Ａｋ＝１の関係が成り立つ。記録に
よって、局所的光学的性質が変化した場合の光学定数に
は、以下、ダッシュ記号「′」で表わす。一般に、熱記録
における、熱構造変化が生じるためには、必ずエネルギ
ーしきい値Ｅｔｈ［ｎＪ］が存在する。記録目標層に回
折限界に絞り込まれた光スポットが線速度Ｖ［ｍ／ｓ］
でディスク上を走査している。

【００１８】変調後の２値化信号に対応して熱構造変化
を局所的に生じさせるために、ディスクに入射する光強
度Ｐ（記録パワー）［ｍＷ］、ここで、線速度Ｖと照射
時間ｔが与えられた場合、各層の記録膜についての光強
度密度しきい値Ｉｔｈ［ｍＷ／μｍ²］とする。

【００１９】ｋ層に焦点をあわせた場合でのｋ層での光
強度密度Ｉｋについて、スポット径はλ／ＮＡＦである
から、 Ｓｋ；ｋ層に焦点をあわせた場合での１／ｅ²スポット
面積 Ｓｋ＝π（０.５×λ／ＮＡＦ）² ｋ層における光強度Ｐｋ［ｍＷ］は

【００２０】

【数６】

【００２１】δｋは、ディスク上の光入射面とｋ番目の
記録層の間の透過率である。

【００２２】ただし、Ｔｎ；ｎ層の透過率（ｎ＝０の時
は１層までの透過率） （数６）式より、ｋ層で記録できるために必要な最小の
記録パワーＰｍｉｎは、 Ｐｍｉｎ≧Ｉｋｔｈ×Ｓｋ／δｋ （数７） また、ｋ層に記録を行うため、ｋ層に焦点を合わせた時
の、ｊ層での光強度密度Iｊｋ［ｍＷ］は

【００２３】

【数９】

【００２４】である。

【００２５】ｋ層に記録を行う場合、ｊ層を記録破壊し
ないため記録パワーの上限Ｐmaxは次式で与えられる。

【００２６】 Ｐｍａｘ＝Ｉｊｔｈ×Ｓｊｋ／δｊ （数１０） Ｓｊｋは、ｋ層に焦点を合わせた時の、ｊ層での光スポ
ット面積であり、

【００２７】

【数１１】

【００２８】ｄｎ；ｎ層番目の膜厚 ＴＡＮφ＝ａ／ｆＦ≒ＮＡＦ （数６，７）（数９，１０，１１）式が同時に成り立つ
ように絞り込み光学系，ディスク構造，記録条件を設定
する。

【００２９】６．各層の役割として、ユーザデータを記
録再生する層と共に、ＲＯＭ（Read Only Memory）層ま
たはＷＯＭ（Write Once Memory)を設ける。

【００３０】７．層データの管理層として、各層のデー
タ状態、例えば、データの有無，エラー管理，有効なデ
ータ領域，書替え（オーバーライト）回数を随時、記録
しておく。

【００３１】８．項１において、交替層として、記録誤
りを検出した層のかわりに情報を入れる。

【００３２】９．項１において、ディスクの各層面内に
おける管理フォーマットとして、セクタとトラックを設
け、１→ｋ→Ｎ層と上層から順に記録を行う。ただし、
各層ではすべてのユーザセクタとトラックに情報を記録
してから次の層に記録する。

【００３３】１０．Ｎ→ｋ→１層と下層から順に記録を
行う。ただし、各層ではすべてのユーザセクタとトラッ
クに情報を記録してから次の層に記録する。

【００３４】１１．各層ではすべてのユーザセクタとト
ラックに情報を記録してから次の層に記録するが、記録
する層の順番はランダムアクセスとする。

【００３５】１２．記録する層の順番はランダムアクセ
スとするが、ひとつの層においてある当該セクタ内にす
べてデータ記録してから、次の層の当該セクタを埋めて
いき、すべての層の当該セクタを埋めてから、次のセク
タのデータを記録する。

【００３６】１３．当該トラックにおいて、層方向にラ
ンダムアクセスを行う。この場合、セクタによる固定ブ
ロック管理ではなく、可変長ブロックを適用する。

【００３７】１４．項１において、光スポット位置決め
機構として、絞り込みレンズを層方向とディスク半径方
向に駆動する２次元アクチゥエータ、または、絞り込み
レンズを層方向だけに駆動する１次元アクチゥエータと
絞り込みレンズに入射させる光束をディスク半径方向に
偏向するガルバノミラーを組み合わせたものにおいて、
レイヤー番号検出回路において、プリフォーマット部に
ある層アドレスを 読み取るとることで現在いる層の番
号を認識し、現在焦点を結んでいるｊ番目の層から上位
コントローラからの指令であるｋ番目の目標層まで、上
下どちらの（ｓｉｇｎ（ｋ−ｊ））方向に、どれだけの
（｜ｋ−ｊ｜）層数をスポット移動させれば良いかを認
識し、レイヤージャンプ信号発生回路にジャンプ強制信
号を発生させ、ＡＦアクチゥエータドライバに入力させ
る。

【００３８】１５．項１４において、ジャンプ信号は、
１層間の移動にたいし、＋−極性のパルスの１対のパル
スで構成され、上下の移動方向によって、＋−のパルス
を入れ替わる。先頭のパルスはスポットを移動方向にお
よそ移動距離分だけ駆動させるために用い、次の極性反
転パルスはスポットが行き過ぎないように静定するため
のものである。また、移動する層数の対のパルスをドラ
イバ回路に入力する。次に、レイヤー番号を検出し、ｊ
＝ｋとなることを確認する。

【００３９】１６．項１４において、上記ＡＦ誤差信号
のゼロクロスパルスと、総光量パルスをゲートとして用
い、各記録層についての合焦点検出を検出するクロスレ
イヤー信号検出回路を設ける。

【００４０】１７．項１６において、上記ゼロクロスパ
ルスと総光量パルス、２種のパルスからアップパルスと
ダウンパルスを生成しカウントすることで、常にレンズ
がどの層に位置づけられているかを認識し、ディスクに
対してレンズが移動する方向を認識する。

【００４１】１８．項１４において、焦点位置がディス
ク最上層から、最下層まで少なくとも移動するように、
ＡＦアクチゥエータ移動信号発生回路からのこぎり波を
発生させ、ＡＦアクチゥエータを駆動する場合におい
て、上記クロスレイヤー信号検出回路により、Ｎ個の層
の合焦点をカウントし、レンズを上側に移動させたとき
のアップパルスの上限から、最上層（ｎ＝１）または、
レンズを下側に移動させたときのダウンパルスの下限か
ら、最下層（ｎ＝Ｎ）を認識し、ディスク層方向におけ
る焦点位置を常に認識する。

【００４２】１９．項５において、記録目標であるｋ層
に安定に記録する場合、ｋ層までの透過率（ΣＴｎ（ｎ
＝０，１，２，…ｋ−１））を考慮して記録パワーＰ
（光強度）を設定する。

【００４３】２０．項５において、ｋ層までの透過率
を、層アドレス認識に対して設定する。

【００４４】２１．アドレス認識によって、ディスク出
荷時（または設計値）のｋ層までの透過率ΣＴｎ（ｎ＝
０，１，２…ｋ−１）と、記録直前のｋ層までの透過率
ΣＴ′ｎ (ｎ＝０，１，２，…ｋ−１）の比、すなわ
ち透過率の変化分Ｇを考慮して記録パワーを設定する。

【００４５】２２．項６，２１において、層データの管
理層を設け、どの層が記録されているのかを記録し、目
標層記録前に管理層を再生して、記録直前のｋ層までの
透過率ΣＴ′（ｋ−１）を認識し、透過率の変化分Ｇを
認識する。

【００４６】２３．項２１において、目標層に記録する
前に、あらかじめ記録すべき領域を再生し、透過率の変
化Ｇを求める。

【００４７】２４．項２３において、あらかじめ記録す
べき領域を再生する方法としては、記録モードで初めの
ディスク１回転で再生チェックを行ってから、次の回転
で記録を行い、次の回転で記録エラーチェックを行う。

【００４８】２５．項２３において、複数スポットを用
い、先行スポットで上記再生チェックを行う。

【００４９】２６．項２５において、再生チェックで
は、先行スポットについての受光した再生信号Ｃ′ｋ
（ｔ−τ）を用いる。ここで、τは、先行スポットと記
録用スポットのスポット間距離を時間換算したものであ
る。ここで、透過率変化分Ｇを、記録目標層であるｋ層
に焦点を合わせた状態での再生信号Ｃｋ′とディスク出
荷時での設計上の再生信号Ｃｋとの比の平方根として求
める。

【００５０】２７．項２５において、再生チェックで
は、再生信号Ｃｋの値は、ディスクフォーマットとし
て、あらかじめチェック領域として、層方向に対して記
録しない領域をディスク面内に設けておく。

【００５１】２８．項２３において、再生信号を得る光
検出器については、請求項１の形状にする。

【００５２】２９．項１において、再生制御回路とし
て、目標層からの反射光成分の検出に加え、特に層間ク
ロストークの大部分を占める隣接層からの反射光成分も
検出し、両者が互いに含んでいる成分を演算によって取
り除く。

【００５３】３０．項２９において、３つの光検出器
を、ｋ層に焦点を合わせたときの受光面側での目標層
ｋ，隣接層（ｋ＋１），（ｋ−１）の結像面に位置づけ
る。光検出器の形状は、直径Ｄ＝（λ／ＮＡＩ）とす
る、または、ピンホールによる受光面積の制限を行い、
ｋ層の光検出器についての再生信号Ｃｋ，（ｋ−１）層
の光検出器についての再生信号Ｃ（ｋ−１）と（ｋ＋
１）層の光検出器についての再生信号Ｃ（ｋ＋１）につ
いて、次式の演算を行う。

【００５４】 演算 Ｆ≡Ｃｋ−γ×Ｃ（ｋ−１）−γ×Ｃ（ｋ＋１） ≒ＣｋＲ＋β×Ｃ（ｋ−１）Ｒ＋β×Ｃ（ｋ＋１）Ｒ −γ×｛Ｃ（ｋ−１）Ｒ＋β×ＣｋＲ＋β×Ｃ（ｋ−２）Ｒ｝ −γ×｛Ｃ（ｋ＋１）Ｒ＋β×ＣｋＲ＋β×Ｃ（ｋ＋２）Ｒ｝ β：各信号に含まれるクロストーク成分の必要信号成分
に対する比Ｃ（ｋ−２）Ｒ，Ｃ（ｋ＋２）Ｒは、十分小
さく、周波数成分も低いので無視できる。よって、 Ｆ≒（１−２γβ）×ＣｋＲ＋（β−γ）×Ｃ（ｋ−
１）Ｒ＋（β−γ）×Ｃ（ｋ＋１）Ｒ ここで、演算係数γ≡β＜１とすると、 Ｆ≒（１−β²）×ＣｋＲ 上式の演算機能を用いたことによって、目標層の信号成
分だけを求める。

【００５５】３１．項２９において、複数スポットを用
いる。ｋ層に焦点づけた時の隣接層上の焦点ずれスポッ
トと同じスポット径のスポットを２つの隣接層に、スポ
ットに先行させて走査し、再生信号を求め、項３０の演
算を行う。

【００５６】３２．項３１において、図１８に示すよう
に、絞りを挿入して、絞り込みレンズについての実効的
開口を小さくする。すなわち、有効径ａ′を［λ／（２
ｄ×ＮＡＦ²）×ａ］にする。

【００５７】３３．項３１において、３つの光軸に分け
て、先行する２つの光学系の絞り込みレンズの開口数を
小さくする、すなわち、ＮＡＦ′＝λ／（２ｄ×ＮＡ
Ｆ）とする。

【００５８】３４．項３１において、先行スポットから
の再生信号にスポットの強度分布であるガウシアン分布
を三角分布に近似して得られる重み関数を掛けて積分を
行う。 ３５．項３０において、各演算係数γ（≡β）を設定す
る重み設定回路において、ディスクフォーマットとし
て、少なくても上下３層間でマーク記録領域が、同一光
束に含まれないように配置し、ｈ（ｋ−１）／ｈｋ，ｈ
（ｋ＋１）／ｈをβ（−１），β（＋１）とする。

【００５９】３６．項１において、複数スポットを用
い、各々の層について焦点を合わせることで、２つ以上
の層について同時に記録再生を行う、すなわち、並列記
録再生を行う。

【００６０】３７．項９において、記録後に透過率が増
加する記録媒体を用いる。

【００６１】３８．項１において、多層ディスクにおけ
る各層面内の案内溝，アドレス等のプリピットは、各層
ごとに紫外線硬化樹脂層に設け、各層ごとに透明な型を
用いて型の面から光を入射させる２Ｐ法によって形成す
る。

【００６２】３９．項１において、中間層に、１／４波
長板層を設ける。

【００６３】上記手段は以下に示すように作用する。

【００６４】局所的な光照射によって、光学的性質が局
所的に変化する記録膜層と、記録膜層の働きの補助とし
て反射防止，多重反射，光吸収，記録膜層の光学的局所
変化の転写，断熱，吸熱，発熱または補強を目的とした
層、または層の重ねあわせである中間層膜を光学的に透
明な基板の上に多層に積み重ねたディスクを有し、各層
に絞り込まれた光スポット照射によって各層の局所的光
学的性質を２次元的に（独立に）変化させることで、変
調後のデータ“１”，“０”に対応した記録を行い、さ
らに、上記局所的光学的性質の変化を各層への光スポッ
ト照射によって反射光量（または透過光量）の変化とし
て検出し、データを再生する３次元記録再生装置におい
て、 １．ディスクの構造を、光学的に透明な基板の屈折率を
ＮＢ、厚さをｄ０とする。さらに、中間層と記録膜層を
一つの層として区ぎり、上層から順に１からＮ層割り当
てる。各層間の距離は隣あう記録膜層ｋ番目と（ｋ−
１）番目の膜厚中心間の距離ｄｋで示す。また、任意の
ｋ番目の記録層と中間層の膜厚をdFk,ｄＭｋさらに屈折
率の実数部をそれぞれ、ＮＦｋ，ＮＭｋとする。また、
各層の平面上での局所的光学的性質の変化の周期ｂ［μ
ｍ］とする。絞り込み光学系は、光源として、例えば波
長λ［μｍ］の半導体レーザを用い、コリメートレンズ
によって、平行光に変換し、偏向ビームスプリッタを介
して、絞り込みレンズに入射させる。ここで、絞り込み
レンズの開口数をＮＡＦ，有効半径をａ［mm］，焦点距
離をｆＦ（≒ａ／ＮＡＦ）とする。また、ディスクから
の反射光は、絞りレンズを通り、ビームスプリッタによ
って受光用の像レンズに導かれる。像レンズの焦点付近
に位置する光検出器によって、反射光量の変化を電気信
号に変換する。像レンズの開口数をＮＡＩ，焦点距離を
ｆＩ（≒ａ／ＮＡＩ）とする。光検出器の受光面直径を
Ｄとした場合、ｋ番目の層を目標層とし、焦点を合わせ
たときの目標層からの反射光は、像レンズの焦点位置に
結像され、この焦平面上のスポット径Ｕｋ′は、 Ｕｋ′＝λ／ＮＡＩ＝λ×（ｆＩ／ａ） （数１４） ｍ；受光光学系の横倍率次に、ｋ番目の目標層から層間
距離ｄ離れた隣接層（ｋ±１）番目の層からの焦平面で
のスポット径Ｕ（ｋ±１）′は、 Ｕ（ｋ±１）′≒ａ×ｍ²ｄ／ｆＩ ＝ＮＡＩ・ｍ²ｄ （数１６） 上式より光検出器の直径Ｄを、Ｄ＝Ｕｋ′＝λ／ＮＡＩ
とし、検出される他の層からの反射光量は、目標ｋ層と
他のｊ層の間の透過率δjk、及び反射率の比αｊｋとし
て光検出器での、ｎ層からの反射受光量をＩｎとすると

【００６５】

【数１７】

【００６６】 （数１７）≒Ｉ（ｋ−１）／Ｉｋ ＝δ²（ｋ−１），ｋ×α（ｋ−１），ｋ×（Ｄ／Ｕ（ｋ−１)′)² （数１７．５） 上式が成り立つように、ディスク構造，光学系を設定す
ることによって、他の層からの反射光の漏れ込みを低減
する。

【００６７】２．項１において、２次元周期ｂの最小値
ｂｍｉｎを（λ／ＮＡＦ）とし、２次元周期ｂの最大値
ｂｍａｘを（ｄ×ＮＡＦ）よりも小さくする。

【００６８】さらに、図１に示す受光光学系において、
記録再生を行う目標層面内と、光学的距離ｄ［μｍ］離
れた隣接層面内のそれぞれの光学的特性関数（ＯＴＦ）
Ｈ０（Ｓ），Ｈ１（Ｓ）を図４にそれぞれ、直線１３，
直線１４で示す。

【００６９】ただし、Ｓ：規格化空間周波数 ここで、層間距離ｄの値で焦点ずれが生じた場合の光学
的特性関数Ｈ１(Ｓ)について、Ｈ１（Ｓ）＝０となるＳ
より、上記周期ｂの最大繰返しbmaxを規定する。このよ
うに、層面上の局所的光学的性質の変化の周期ｂとディ
スク構造、及び受光光学系の関係を規定することで、層
間クロストークの成分を局所的光学的性質の変化の周期
ｂよりも、長くすることで、目標層の信号成分だけを検
出することができる。

【００７０】３．項１において、隣接層におけるスポッ
ト径（２ｄ×ＮＡＦ）の領域に含まれる局所的光学変化
（マーク）の領域の総面積が常に一定値である符号を用
いることによって、目標層を再生しているときに含まれ
る隣接層からのクロストーク成分を直流成分一定値に
し、直流分を取り除くことで目標層の信号成分だけを抽
出する。

【００７１】４．項１において、 ｄｋ＝ｄＦ（ｋ−１）＋ｄＭｋ＋ｄＦｋ ≒ｄＭｋ （数１） かつ、中間層の実効的屈折率ＮＭｋを基板と同じ屈折率
ＮＢであるとする。多層ディスクのＮ層番目までの厚さ
ｄが

【００７２】

【数２】

【００７３】であるディスク構造において、球面収差量
Ｗ４０について Ｗ４０＝｜（１／（８×ＮＢ））×（（１／ＮＢ²）−１）×ＮＡＦ⁴×Δｄ｜ （数３）

【００７４】

【数４】

【００７５】Ｗ４０≦λ／４となるように、各層の中間
層の厚さｄｋ，総数Ｎを組み合わせることによって、各
層間での光学的距離が変化することによって生じる球面
収差を許容値内に押さえ、各層において回折限界の光ス
ポットを形成する。なお、Ｗ４０の右辺の絶対値の中は
通常は負となる（ＮＢ≧１の場合）。

【００７６】５．項１において、ｋ番目の記録膜層１の
光学定数は、透過率Ｔｋ，反射率Ｒｋ，吸収率Ａｋとす
る。ここで、Ｔｋ＋Ｒｋ＋Ａｋ＝１の関係が成り立つ。
記録によって、局所的光学的性質が変化した場合の光学
定数には、以下、ダッシュ 記号「′」で表わす。一般
に、熱記録における、熱構造変化が生じるためには、必
ずエネルギーしきい値Ｅｔｈ［ｎＪ］が存在する。記録
目標層に回折限界に絞り込まれた光スポットが線速度Ｖ
［ｍ／ｓ］でディスク上を走査している。

【００７７】変調後の２値化信号に対応して熱構造変化
を局所的に生じさせるために、ディスクに入射する光強
度Ｐ（記録パワー）［ｍＷ］、ここで、線速度Ｖと照射
時間ｔが与えられた場合、各層の記録膜についての光強
度密度しきい値Ｉｔｈ［ｍＷ／μｍ²］とする。

【００７８】ｋ層に焦点をあわせた場合でのｋ層での光
強度密度Ｉｋについて、スポット径はλ／ＮＡＦである
から、 Ｓｋ；ｋ層に焦点をあわせた場合での１／ｅ²スポット
面積 Ｓｋ＝π（０．５×λ／ＮＡＦ）² ｋ層における光強度Ｐｋ［ｍＷ］は

【００７９】

【数６】

【００８０】δｋは、ディスク上の光入射面とｋ番目の
記録層の間の透過率である。

【００８１】ただし、Ｔｎ；ｎ層の透過率（ｎ＝０の時
は１層までの透過率） 上式より、ｋ層で記録できるために必要な最小の記録パ
ワーＰｍｉｎは、 Ｐｍｉｎ≧Ｉｋｔｈ×Ｓｋ／δｋ （数７） また、ｋ層に記録を行うため、ｋ層に焦点を合わせた時
の、ｊ層での光強度密度Ｉｊｋ［ｍＷ］は Ｐｊｋ＝Ｐｋ×δｊｋ ＝Ｐ×δｊ （数９） δｊｋ＝Π／Π(＝(ｊ番目の層までの透過率／ｋ番目の
層までの透過率))である。

【００８２】ｋ層に記録を行う場合，ｊ層を記録破壊し
ないため記録パワーの上限Ｐmaxは次式で与えられる。

【００８３】 Ｐｍａｘ＝Ｉｊｔｈ×Ｓｊｋ／δｊ （数１０） Ｓｊｋは、ｋ層に焦点を合わせた時の、ｊ層での光スポ
ット面積であり、

【００８４】

【数１１】

【００８５】ｄｎ；ｎ層番目の膜厚 ＴＡＮφ＝ａ／ｆＦ≒ＮＡＦ 上式が同時に成り立つように絞り込み光学系，ディスク
構造，記録条件を設定することによって、目標層に安定
に記録でき、かつ、その時に他の層を破壊しないための
入射記録パワーを設定する。

【００８６】６．各層の役割として、ユーザデータを記
録再生する層と共に、ＲＯＭ（Read Only Memory)層ま
たはＷＯＭ（Write Once Memory)を設けることによっ
て、ユーザデータ以外の情報を扱う。

【００８７】７．層データの管理層として、各層のデー
タ状態、例えば、データの有無，エラー管理，有効なデ
ータ領域，書替え（オーバーライト）回数を随時、記録
しておくことをによって、データの更新及び、アクセス
を敏速に行う。

【００８８】８．項１において、交替層として、記録誤
りを検出した層のかわりに情報を入れることによって、
データの信頼性を保証する。

【００８９】９．項１において、ディスクの各層面内に
おける管理フォーマットとして、セクタとトラックを設
け、１→ｋ→Ｎ層と上層から順に記録を行う。ただし、
各層ではすべてのユーザセクタとトラックに情報を記録
してから次の層に記録することによって、ユーザデータ
記録再生の管理を行う。

【００９０】１０．Ｎ→ｋ→１層と下層から順に記録を
行う。ただし、各層ではすべてのユーザセクタとトラッ
クに情報を記録してから次の層に記録することによっ
て、ユーザデータ記録再生の管理を行う。

【００９１】１１．各層ではすべてのユーザセクタとト
ラックに情報を記録してから次の層に記録するが、記録
する層の順番はランダムアクセスとすることによって、
ユーザデータ記録再生の管理を行う。

【００９２】１２．記録する層の順番はランダムアクセ
スとするが、ひとつの層においてある当該セクタ内にす
べてデータ記録してから、次の層の当該セクタを埋めて
いき、すべての層の当該セクタを埋めてから、次のセク
タのデータを記録することによってユーザデータ記録再
生の管理を行う。

【００９３】１３．当該トラックにおいて、層方向にラ
ンダムアクセスを行う。この場合、セクタによる固定ブ
ロック管理ではなく、可変長ブロックを適用することよ
ってユーザデータ記録再生の管理を行う。

【００９４】１４．項１において、光スポット位置決め
機構として、絞り込みレンズを層方向とディスク半径方
向に駆動する２次元アクチゥエータ、または、絞り込み
レンズを層方向だけに駆動する１次元アクチゥエータと
絞り込みレンズに入射させる光束をディスク半径方向に
偏向するガルバノミラーを組み合わせたものにおいて、
レイヤー番号検出回路において、プリフォーマット部に
ある層アドレスを 読み取るとることで現在いる層の番
号を認識し、現在焦点を結んでいるｊ番目の層から上位
コントローラからの指令であるｋ番目の目標層まで、上
下どちら の（ｓｉｇｎ（ｋ−ｊ））方向に、どれだけ
の（｜ｋ−ｊ｜）層数をスポット移動させれば良いかを
認識し、レイヤージャンプ信号発生回路にジャンプ強制
信号を発生させ、ＡＦアクチゥエータドライバに入力さ
せることによって、目標層に焦点を合わせる。

【００９５】１５．項１４において、ジャンプ信号は、
１層間の移動にたいし、＋−極性のパルスの１対のパル
スで構成され、上下の移動方向によって、＋−のパルス
を入れ替わる。先頭のパルスはスポットを移動方向にお
よそ移動距離分だけ駆動させるために用い、次の極性反
転パルスはスポットが行き過ぎないように静定するため
のものである。また、移動する層数の対のパルスをドラ
イバ回路に入力する。次に、レイヤー番号を検出し、ｊ
＝ｋとなることを確認することによって、目標層ｋにス
ポットを位置ずける。

【００９６】１６．項１４において、上記ＡＦ誤差信号
のゼロクロスパルスと、総光量パルスをゲートとして用
い、各記録層についての合焦点検出を検出するクロスレ
イヤー信号検出回路を設けることによって、レンズを層
方向に移動したときに焦点位置が各層を横切る信号を得
る。

【００９７】１７．項１６において、上記ゼロクロスパ
ルスと総光量パルス、２種のパルスからアップパルスと
ダウンパルスを生成しカウントすることで、常にレンズ
がどの層に位置づけられているかを認識し、ディスクに
対してレンズが移動する方向を認識する。

【００９８】１８．項１４において、焦点位置がディス
ク最上層から、最下層まで少なくとも移動するように、
ＡＦアクチゥエータ移動信号発生回路からのこぎり波を
発生させ、ＡＦアクチゥエータを駆動する場合におい
て、上記クロスレイヤー信号検出回路により、Ｎ個の層
の合焦点をカウントし、レンズを上側に移動させたとき
のアップパルスの上限から、最上層（ｎ＝１）または、
レンズを下側に移動させたときのダウンパルスの下限か
ら、最下層（ｎ＝Ｎ）を認識し、ディスク層方向におけ
る焦点位置を常に認識することによって、層アドレスを
設けなくても、層アクセスを可能とする。

【００９９】１９．項５において、記録目標であるｋ層
に安定に記録する場合、ｋ層までの透過率（ΣＴｎ（ｎ
＝０，１，２，…ｋ−１））を考慮して記録パワーＰ
（光強度）を設定することによって、目標層に最適な記
録パワー条件で記録する。

【０１００】２０．項５において、ｋ層までの透過率
を、層アドレス認識に対して設定することによって、目
標層に最適な記録パワー条件で記録する。

【０１０１】２１．アドレス認識によって、ディスク出
荷時（または設計値）のｋ層までの透過率ΣＴｎ（ｎ＝
０，１，２…ｋ−１）と、記録直前のｋ層までの透過率
ΣＴ′ｎ （ｎ＝０，１，２，…ｋ−１）の比、すなわ
ち透過率の変化分Ｇを考慮して記録パワーを設定するこ
とによって、目標層までの層に記録された層があること
によって透過率が変化していてもそれを考慮して、目標
層に最適な記録パワー条件で記録する。

【０１０２】２２．項６，２１において、層データの管
理層を設け、どの層が記録されているのかを記録し、目
標層記録前に管理層を再生して、記録直前のｋ層までの
透過率ΣＴ′（ｋ−１）を認識し、透過率の変化分Ｇを
認識することによって、目標層までの層に記録された層
があることによって透過率が変化していてもそれを考慮
して、目標層に最適な記録パワー条件で記録する。

【０１０３】２３．項２１において、目標層に記録する
前に、あらかじめ記録すべき領域を再生し、透過率の変
化Ｇを求めることによって、目標層までの層に記録され
た層があることによって透過率が変化していてもそれを
考慮して、目標層に最適な記録パワー条件で記録する。

【０１０４】２４．項２３において、あらかじめ記録す
べき領域を再生する方法としては、記録モードで初めの
ディスク１回転で再生チェックを行ってから、次の回転
で記録を行い、次の回転で記録エラーチェックを行う。

【０１０５】２５．項２３において、複数スポットを用
い、先行スポットで上記再生チェックを行うことによっ
て、回転待ちを行わなくても良い。

【０１０６】２６．請求項２５において、再生チェック
では、先行スポットについての受光した再生信号Ｃ′ｋ
（ｔ−τ）を用いる。ここで、τは、先行スポットと記
録用スポットのスポット間距離を時間換算したものであ
る。ここで、透過率変化分Ｇを、記録目標層であるｋ層
に焦点を合わせた状態での再生信号Ｃｋ′とディスク出
荷時での設計上の再生信号Ｃｋとの比の平方根として求
めることによって、反射光学系において、透過率の変化
を求める。

【０１０７】２７．項２５において、再生チェックで
は、再生信号Ｃｋの値は、ディスクフォーマットとし
て、あらかじめチェック領域として、層方向に対して記
録しない領域をディスク面内に設けておくことによっ
て、ディスク間，ディスク内の透過率バラツキの影響を
低減する。

【０１０８】２８．項２３において、再生信号を得る光
検出器については、請求項１の形状にすることによっ
て、目標層からの反射成分を特定して検出し、より高精
度な透過率変化Ｇを求める。

【０１０９】２９．項１において、再生制御回路とし
て、目標層からの反射光成分の検出に加え、特に層間ク
ロストークの大部分を占める隣接層からの反射光成分も
検出し、両者が互いに含んでいる成分を演算によって取
り除くことによって、目標層の反射光成分を抽出する。

【０１１０】３０．項２９において、３つの光検出器
を、ｋ層に焦点を合わせたときの受光面側での目標層
ｋ，隣接層（ｋ＋１），（ｋ−１）の結像面に位置づけ
る。光検出器の形状は、直径Ｄ＝（λ／ＮＡＩ）とす
る、または、ピンホールによる受光面積の制限を行い、
ｋ層の光検出器についての再生信号Ｃｋ，（ｋ−１）層
の光検出器についての再生信号Ｃ（ｋ−１）と（ｋ＋
１）層の光検出器についての再生信号Ｃ（ｋ＋１）につ
いて、次式の演算を行う。

【０１１１】 演算 Ｆ≡Ｃｋ−γ×Ｃ（ｋ−１）−γ×Ｃ（ｋ＋１） ≒ＣｋＲ＋β×Ｃ（ｋ−１）Ｒ＋β×Ｃ（ｋ＋１）Ｒ −γ×｛Ｃ（ｋ−１）Ｒ＋β×ＣｋＲ＋β×Ｃ（ｋ−２）Ｒ｝ −γ×｛Ｃ（ｋ＋１）Ｒ＋β×ＣｋＲ＋β×Ｃ（ｋ＋２）Ｒ｝ β：各信号に含まれるクロストーク成分の必要信号成分 に対する比Ｃ（ｋ−２）Ｒ，Ｃ（ｋ＋２）Ｒは、十分小
さく、周波数成分も低いので無視できる。よって、 Ｆ≒（１−２γβ）×ＣｋＲ＋（β−γ）×Ｃ（ｋ−
１）Ｒ＋（β−γ）×Ｃ（ｋ＋１）Ｒ ここで、演算係数γ≡β＜１とすると、 Ｆ≒（１−β²）×ＣｋＲ 上式の演算機能を用いたことによって、目標層の信号成
分だけを求める。

【０１１２】３１．項２９において、複数スポットを用
いる。ｋ層に焦点づけた時の隣接層上の焦点ずれスポッ
トと同じスポット径のスポットを２つの隣接層に、スポ
ットに先行させて走査し、再生信号を求め、項３０の演
算を行うことによって、目標層の信号成分だけを求め
る。

【０１１３】３２．項３１において、図１８に示すよう
に、絞りを挿入して、絞り込みレンズについての実効的
開口を小さくする。すなわち、有効径ａ′を［λ／（２
ｄ×ＮＡＦ²）×ａ］にすることによって、隣接層に焦
点を結ぶ先行スポットのスポット径を（２ｄ×ＮＡＦ）
にする。

【０１１４】３３．項３１において、３つの光軸に分け
て、先行する２つの光学系の絞り込みレンズの開口数を
小さくする、すなわち、ＮＡＦ′＝λ／（２ｄ×ＮＡ
Ｆ）とすることによって、隣接層に焦点を結ぶ先行スポ
ットのスポット径を（２ｄ×ＮＡＦ）にする。

【０１１５】３４．項３１において、先行スポットから
の再生信号にスポットの強度分布であるガウシアン分布
を三角分布に近似して得られる重み関数を掛けて積分を
行うことによって、実効的に焦点ずれスポットがマーク
列を走査している場合の再生信号を得る。

【０１１６】３５．項３０において、各演算係数γ（≡
β）を設定する重み設定回路において、ディスクフォー
マットとして、少なくても上下３層間でマーク記録領域
が、同一光束に含まれないように配置し、ｈ（ｋ−１）
／ｈｋ，ｈ（ｋ＋１）／ｈをβ（−１），β（＋１）と
することによって、上下層についての、重みをそれぞれ
求める。

【０１１７】３６．項１において、複数スポットを用
い、各々の層について焦点を合わせることで、２つ以上
の層について同時に記録再生を行う、すなわち、並列記
録再生を行うことによって、転送速度を大きくする。

【０１１８】３７．項９において、記録後に透過率が増
加する記録媒体を用いることによって、下層に記録する
ときに与える光強度を低減し、さらに、下層からの反射
光を大きくすることで、高効率記録，高ＳＮ比再生を行
う。

【０１１９】３８．項１において、多層ディスクにおけ
る各層面内の案内溝，アドレス等のプリピットは、各層
ごとに紫外線硬化樹脂層に設け、各層ごとに透明な型を
用いて型の面から光を入射させる２Ｐ法によって形成す
ることで、各層ごとに、トラッキングのための案内溝，
層の位置を示す層アドレスなどのプリピットを形成し、
データの記録再生を行う。

【０１２０】３９．項１おいて、中間層に、１／４波長
板層を設けることにより、隣接層からの反射光の偏光方
向が異なるため、干渉がなくなり、隣接層間のクロスト
ークを低減できる。

【０１２１】

【発明の実施の形態】以下、 （１）本発明の３次元記録再生方法の原理 （２）３次元ディスクフォーマット，データ管理 （３）装置構成 （４）アクセス方法 （５）記録制御方法 （６）再生制御方法 （７）ディスク構造実施例と、ディスク作成方法 の順で実施例を説明する。

【０１２２】（１）３次元記録再生の基本原理 図１に本発明の３次元記録再生装置の記録再生の原理図
を示す。局所的な光照射によって、光学的性質が局所的
に変化する記録膜層１と、記録膜層の働きの補助として
反射防止，多重反射，光吸収，記録膜層の光学的局所変
化の転写，断熱，吸熱，発熱または補強を目的とした
層、またはこれらの層の重ねあわせである中間層膜２を
光学的に透明な基板３の上に多層に積み重ねたディスク
４を有し、各層に絞り込まれた光スポット照射によって
各層の局所的光学的性質を２次元的に、かつ各層間で独
立に変化させることで、変調後のデータ“１”，“０”
に対応した記録を行い、さらに、上記局所的光学的性質
の変化を各層への光スポット照射によって反射光量（ま
たは透過光量）の変化として検出し、データを再生す
る。

【０１２３】図１において、ディスク４の構造を、光学
的に透明な基板３の屈折率をＮＢ，厚さをｄ０とする。
さらに、中間層２と記録膜層１を一組の層として区切
り、上層(光入射側)から順に１からＮまで番号を層割り
当てる。各層間の距離は隣あう記録膜層ｋ番目と（ｋ−
１）番目の膜厚中心間の距離ｄｋで示す。また、任意の
ｋ番目の記録層と中間層の膜厚をｄＦｋ，ｄＭｋさらに
屈折率の実数部をそれぞれ、ＮＦｋ，ＮＭｋとする。ま
た、各層の平面上での局所的光学的性質の変化の周期ｂ
［μｍ］とする。絞り込み光学系は、光源として、例え
ば波長λ［μｍ］の半導体レーザ５を用い、コリメート
レンズ６によって、平行光に変換し、偏向ビームスプリ
ッタ７を介して、絞り込みレンズ８に入射させる。ここ
で、レンズ８の開口数をＮＡＦ、有効半径をａ［mm］、
焦点距離をｆＦ（≒ａ／ＮＡＦ）とする。各層に焦点を
結ばせることで回折限界の光スポット１１を各層に照射
する。

【０１２４】また、受光光学系については、反射受光系
を例として示す。ディスク４からの反射光は、レンズ８
を通り、ビームスプリッタ７によって受光用の像レンズ
９に導かれる。レンズ９の焦点付近に位置する光検出器
１０によって、反射光量の変化を電気信号に変換する。
像レンズ９の開口数をＮＡＩ、焦点距離をｆＩ（≒ａ／
ＮＡＩ）とする。光検出器１０の受光面直径をＤとす
る。本発明では、光学系として、図２ａに示す平行光学
系を例に示したが、図２ｂに示す拡散光学系でも同様に
効果を得ることができる。また、受光光学系として、透
過光検出系でも本発明と同様の効果を得ることができ
る。

【０１２５】３次元記録再生において、記録再生を行う
ための第１の課題は、各層において、光スポットを回折
限界まで絞り込むことである。従来の光ディスクでは、
一般に記録膜保護のため、基板３越しの１層記録面に光
スポットを回折限界で絞り込む。そこで、球面収差が生
じて光スポットがひずまないように、基板３の屈折率と
膜厚を考慮して、絞り込みレンズ８の設計仕様を行う。
ところが、多層ディスク４では、各層の膜厚の影響が無
視できず、たとえば公知例「久保田 他：光学、１４
（１９８５）、光ディスクにおけるアイパターンのジッ
タ解析Ｉ〜Ｖ」に示してあるように、層の数が増えるほ
ど球面収差が増加し、回折限界まで絞れない。そこで、
本発明では、記録再生に十分な範囲の光スポットが得ら
れるための絞り込みレンズの設計，ディスク構造を示
す。設計方法を簡単にするため、記録膜層１の膜厚ｄＦ
ｋは、中間層２の膜厚ｄＭｋに対して十分薄く無視でき
るとする。すなわち、 ｄｋ＝ｄＦ（ｋ−１）＋ｄＭｋ＋ｄＦｋ≒ｄＭｋ （数１） かつ、中間層２は各層とも、基板３と同じ屈折率ＮＢで
あるとする。この場合、多層ディスクのＮ層番目までの
厚さｄは

【０１２６】

【数２】

【０１２７】である。

【０１２８】一方、レーレーリミットとして、絞り込み
スポットのピーク強度が無収差時の８０％が保証される
球面収差量Ｗ４０＝λ／４を許容値として与える。

【０１２９】１番目からＮ番目の層までの膜厚の変化Δ
ｄによって生じる球面収差量Ｗ４０は以下のように表わ
される。

【０１３０】 Ｗ４０＝｜（１／（８×ＮＢ））×（（１／ＮＢ²）−１）×ＮＡＦ⁴×Δｄ｜ （数３） そこで、Ｗ４０≦λ／４となるように、絞り込みレンズ
の設計，ディスク構造を決定する。なお、Ｗ４０の右辺
の絶対値の中は通常は負となる（ＮＢ≧１の場合）。一
例として、基板３として屈折率ＮＢ＝１.５ のガラス基
板を用い、中間層として、ガラスとほぼ屈折率の等しい
紫外線硬化樹脂を用い、絞り込みレンズ８のＮＡＦ＝
０.５５ とした場合、（数３）式より、Δｄ≦５０μｍ
である。ここで、 ｄ０＝１.２mm−Δｄ＝（１.１５〜１.２mm），

【０１３１】

【数４】

【０１３２】Δｄ≦５０μｍとなるように、各層の中間
層の厚さｄｋ，総数Ｎを組み合わせることで、従来の光
ディスクに使用していた基板厚さ１.２mm 用の絞り込み
レンズをそのまま適用して、１番目からＮ番目の各層に
記録再生に十分な光スポットを形成することができる。
一つの組合せ解として、中間層の厚さｄＭｋ＝１０μ
ｍ，記録層の厚さｄＦｋ＝２００Åでは、ｄ０＝１.１
５mm，Σｄｋ＝１００.４μｍ≒１００μｍ，総数Ｎ＝
１０が可能である。

【０１３３】（数４）では、５層番目で、球面収差はゼ
ロであり、最上層と最下層で許容値内で最大の球面収差
が生じる。これをさらに補正することもできる。波動光
学によれば、球面収差は焦点位置をずらすことで補正す
ることができる。その条件は、Ｗ４０＝−Ｗ２０＝−
０.５×ＮＡＦ²Δｚ，Δｚ＝−２／ＮＡＦ²×Ｗ４０。
ここで、Ｗ２０は焦点ずれによる収差、Δｚは焦点ずれ
である。上記の例では、５層目からの層間距離Δｄｋ＝
（ｋ−５）×ｄでのｋ層番目で生じる球面収差Ｗｋ４０
は、（数式３）より得られ、この収差を補正する焦点ず
れ量Δｚｋは、Δｚｋ＝−２／ＮＡＦ²×Ｗｋ４０とな
る。

【０１３４】最下層（ｋ＝１０）では、１.４μｍであ
り、最上層（ｋ＝１）では−１.４μｍの焦点ずれをオ
フセットとして与えればよい。

【０１３５】次に、記録再生を行うための第２の課題
は、熱記録過程にある。記録での規定条件は次の２つの
項である。

【０１３６】（Ａ） 記録目標層に記録に十分でかつ安
定な記録パワー密度を与えることができること。

【０１３７】（Ｂ） 任意のｋ層に記録した場合、他の
層のデータを破壊しないこと。

【０１３８】要因として、光強度によるもの、層間を伝
わってくる熱伝導によるものに分けられるが、ここで
は、前者について述べる。後者については、中間層２に
断熱効果を持たせることで対処できるがこの方法につい
ては記録媒体実施例の項で示す。

【０１３９】本発明では、この２つの項を満足する方法
として、第１に、ディスク構造と絞り込み光学系を最適
化する。

【０１４０】図１において、設計の簡易化のため、一例
として、基板３及び中間層２は透過率１００％とする。
また、ｋ番目の記録膜層１の光学定数は、透過率Ｔｋ，
反射率Ｒｋ，吸収率Ａｋとする。ここで、Ｔｋ＋Ｒｋ＋
Ａｋ＝１の関係が成り立つ。また、記録によって、局所
的光学的性質が変化した場合の光学定数には、以下、ダ
ッシュ記号「′」で表わす。一般に、熱記録では、記録
膜の光吸収による発熱、及びこれを熱源とした熱拡散現
象に支配される温度上昇によって、記録膜の熱構造変化
が生じる。穴あけ形記録媒体では溶融による記録膜の移
動，相変化形記録媒体では結晶化と非晶質化，光磁気記
録媒体では垂直磁化の反転に対応する。この熱構造変化
が生じて、局所的光学的特性変化となる。記録膜の種類
にかかわらずに、熱構造変化が生じるためには、必ずエ
ネルギーしきい値Ｅｔｈ［ｎＪ］が存在する。記録過程
では、記録目標層に回折限界に絞り込まれた光スポット
１１が線速度Ｖ［ｍ／ｓ］でディスク上を走査してい
る。変調後の２値化信号に対応して熱構造変化を局所的
に生じさせるために、ディスク面に照射する光強度Ｐ
（記録パワー）［ｍＷ］を時間ｔ［ｓ］で変調する。こ
こで、線速度Ｖと照射時間ｔが与えられれば、エネルギ
ーしきい値Ｅｔｈを光強度密度しきい値Ｉｔｈ［ｍＷ／
μｍ²］で議論できる。

【０１４１】（Ａ）項を満足させるためには、ｋ層に焦
点をあわせた場合でのｋ層での光強度密度Ｉｋについ
て、（数５）式が成り立つとよい。

【０１４２】 Ｉｋ＝Ｐｋ／Ｓｋ≧Ｉｋｔｈ （数５） Ｉｋｔｈ；記録層ｋでの光強度密度しきい値（ｍＷ／μ
ｍ²） Ｓｋ；ｋ層に焦点をあわせた場合での１／ｅ²スポット
面積 Ｓｋ＝π（０．５×λ／ＮＡＦ）² ただし、回折限界に絞り込まれた光スポット径をλ／Ｎ
ＡＦとする。

【０１４３】ここでｋ層における光強度Ｐｋ［ｍＷ］は

【０１４４】

【数６】

【０１４５】δｋは、ディスク上の光入射面とｋ番目の
記録層の間の透過率、Ｔｎは、ｎ層の透過率である（ｎ
＝０の時は１層までの透過率）。Ｐｋは図３ａに示すよ
うになる。（数５）（数６）式より、ｋ層で記録できる
ために必要な最小の記録パワーＰｍｉｎは、 Ｐｍｉｎ≧Ｉｋｔｈ×Ｓｋ／δｋ （数７） 一般に、光強度が最も小さくなるのは、最下層Ｎで、ｎ
＝１〜Ｎ−１が記録され、透過率Ｔｎがすべて低下する
媒体を用いた場合→Ｔｎ′（記録後の透過率）である。

【０１４６】（Ｂ）項が成り立つには、ｋ層に記録を行
うため、ｋ層に焦点を合わせた時のｊ層での光強度密度
Ｉｊｋ［ｍＷ／μｍ²］は、（数８）が成り立てば良
い。

【０１４７】 Ｉｊｋ＝Ｐｊｋ／Ｓｊｋ≪Ｉｊｔｈ （数８）

【０１４８】

【数９】

【０１４９】である。

【０１５０】ｋ層に記録を行う場合、ｊ層を記録破壊し
ないため記録パワーの上限Ｐｍａｘは次式で与えられ
る。

【０１５１】 Ｐｍａｘ＝Ｉｊｔｈ×Ｓｊｋ／δｊ （数１０） Ｓｊｋは、ｋ層に焦点を合わせた時のｊ層での光スポッ
ト面積であり、層間距離ｄが波長λ以上なら幾何光学的
に求めることができる。

【０１５２】

【数１１】

【０１５３】ｄｎ；ｎ層番目の膜厚 ＴＡＮφ＝ａ／ｆＦ≒ＮＡＦ ここで、１／Ｓｊｋ［μｍ² ］は面密度を表わし、図３
ｂのようになる。図３ａと図３ｂから光強度密度Ｉｊｋ
［ｍＷ／μｍ² ］が得られ、図３ｃのようになる。

【０１５４】（数５）（数８）式が同時に成り立つよう
に絞り込み光学系，ディスク構造,記録条件を設定する
ことで、各層で信頼性の高い記録が可能となる。一例と
して、図１０ａに示す３層ディスクについて、記録可能
な層間距離ｄを求める。ただし、絞り込み光学系は、波
長λ＝０.７８μｍ，ＮＡＦ＝０.５５とし、各層の光学
定数は、Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝０.１，Ｔ１＝Ｔ２＝Ｔ３
＝０.８，Ａ１＝Ａ２＝Ａ３＝０.１とする。また、線速
度ｖ＝７ｍ／ｓ，照射時間ｔ＝１００ｎｓ〜500ｎｓと
し、この時の記録層の光強度密度しきい値は、Ｉ１ｔｈ
＝Ｉ２ｔｈ＝I3th＝２.５３（ｍＷ／μｍ²）とする。こ
こで、記録可能な層間間隔ｄ＝ｄ１＝ｄ２＝ｄ３と、記
録パワーの範囲を求める。

【０１５５】図１０ｂに、目標記録層以外に記録してい
ない場合について、各層にスポットを絞り込んだ場合に
ついて、ディスクに照射する記録パワーと各パワーに対
応していられる再生信号の変調度を示している。ここ
で、変調度は、各層面に形成された局所的光学的性質変
化（マーク）の大きさの目安を示し、絞り込みスポット
径ほどの十分大きなマークになると変調度は飽和の傾向
を示す。縦軸は各層について変調度の飽和値を１として
規格化したものを示している。図において、第１層にマ
ークを形成できるしきい値パワーは、４ｍＷ（＝Ｉｔｈ
×Ｓ１）、第２層では、５ｍＷ（＝Ｉｔｈ×Ｓ２／δ
２）、第３層（ｋ＝３）では、これが最小パワーＰｍｉ
ｎを決定し、（数５）（数６）（数７）式より

【０１５６】

【数１２】

【０１５７】となる。

【０１５８】（数８）（数９）（数１１）式より

【０１５９】

【数１３】

【０１６０】例えば、ｄ＝２.５μｍ では、Ｐｍａｘ＝
１６ｍＷ（Ｐ３ｍａｘ＝１０ｍＷ）となり、図１０ｂに
示すように、信号が十分なマークを記録することができ
る。このように、設計することで他の層を破壊しない
で、かつ目標層に信頼性高く記録できる。

【０１６１】次に、記録再生を行うための第３の課題
は、再生過程にある。再生での規定条件は次の項であ
る。

【０１６２】（Ｃ） ノイズ成分を最小とする。ここで
は、層間クロストークノイズの低減である 。

【０１６３】（Ｄ） 目標層からの信号成分を最大にす
る。

【０１６４】（Ｃ）項を達成するための第１の方法を示
す。

【０１６５】第１の方法は、図１において、受光光学系
を最適化することで、目標層以外からの反射光量を十分
小さくすることで、層間クロストークを低減し、ＳＮ比
の大きい再生を行うものである。図１において、実線で
示すように、再生しようとする層からの反射光量は像レ
ンズ９の焦点上に置かれた光検出器１０によってすべて
検出される。一方、隣接層からの反射光は、点線で示す
ように像レンズの焦平面１２で拡がっている。そこで、
光検出器９の大きさを図１のように制限することで隣接
層からの反射光を低減することができる。

【０１６６】ｋ番目の層を目標層とし、焦点を合わせた
ときの光スポット１１のピーク強度値の１／ｅ²の強度
となる直径、すなわちスポット径はＵｋ＝（λ／ＮＡ
Ｆ）である。そして、目標層からの反射光は、像レンズ
９の焦点位置に結像される。この焦平面１２上のスポッ
ト径Ｕｋ′は、 Ｕｋ′＝ｍＵｋ＝ｍ×（λ／ＮＡＦ）＝（ＮＡＦ／ＮＡＩ）×（λ／ＮＡＦ） ＝λ／ＮＡＩ＝λ×（ｆＩ／ａ） （数１４） ｍ；受光光学系の横倍率次に、ｋ番目の目標層から層間
距離ｄ離れた（ｋ±１）番目の層からの焦平面でのスポ
ット径Ｕ（ｋ±１）′を求める。（ｋ±１）層からの反
射光が像レンズ９で焦点を結ぶ位置と焦平面との距離
ｄ′は、 ｄ′＝Ｙ×ｄ＝ｍ²×ｄ （数１５） Ｙ：縦倍率 Ｕ（ｋ±１）′＝ｄ′×ｔａｎφＩ＝ｄ′×ａ／（ｆＩ＋ｄ′） ＝ｍ²ｄ×ａ／（ｆＩ＋ｍ²ｄ） ここで、ｆＩ≫ｍ²ｄならば Ｕ（ｋ±１）′≒ａ×ｍ²ｄ／ｆＩ＝ＮＡＩ・ｍ²ｄ （数１６） 上式より光検出器の直径Ｄを、Ｄ＝Ｕｋ′＝λ／ＮＡＩ
とすれば、光検出器の径を制限しない場合と比較して、
面積比ε＝(Ｄ／Ｕ(ｋ±１)′)²で、隣接層からの反射
光量を低減できるので、目標層からの反射光量の変化を
高いＳＮ比で検出できる。

【０１６７】実際に、検出される他の層からの反射光量
は、目標ｋ層と他のｊ層の間の透過率δｊｋ、及び反射
率の比αｊｋを考慮にいれる。ここで、信頼性の高い信
号検出のために必要な層間クロストークノイズ量を−２
０ｄＢ（１／１０）とすると、一般に次式が成り立てば
良い。

【０１６８】光検出器１０での、ｎ層からの反射受光量
をＩｎとすると

【０１６９】

【数１７】

【０１７０】ただし、以下では、目標層ｋ層に対する隣
接層（ｋ−１）層だけについて考慮する。他の層からの
影響も同様に考慮できるがその値は、十分小さい。

【０１７１】 (数１７)≒Ｉ(ｋ−１)／Ｉｋ ＝δ²(ｋ−１)，ｋ×α(ｋ−１)，ｋ×(Ｄ／Ｕ(ｋ−１)′)² （数１７．５） 例えば、λ＝０.７８μｍ，ＮＡＦ＝０.５５，ｆＩ＝３
０mmとして（ＮＡＩ＝０.０７５，ｍ＝７.３３，ｍ²＝
５３.８）において、Ｄ＝Ｕｋ′≒１０.４μｍ図１０を
例にとると、δ２３＝１.２５ ，α２３＝１より、反射
光量の抑制率は、ε×δ²２３×α２３となる。

【０１７２】 Ｉ２／Ｉ３＝δ²２３×α２３×ε＝δ²２３×α２３×（Ｄ／Ｕ２′）² ＝δ²２３×α２３×(λ／ＮＡＩ)²／(ＮＡＩ×ｍ²ｄ)² ＝δ²２３×α２３×（λ／ＮＡＦ²／ｄ）² （数１８ ） （Ｉ２／Ｉ３）≦１／１０上式の成り立つｄを求める
と、

【０１７３】

【数１９】

【０１７４】ここでは、第２層からのクロストークの影
響を考慮したが、第１層からのクロストークの影響も同
様に計算でき、その値(Ｉ１／Ｉ３)＝０.０２４(＝−32
dB）と十分小さく無視できる。

【０１７５】以上の例では光検出器の径Ｄ＝Ｕｋ′＝λ
／ＮＡＩとしたが、光検出器の位置ずれも含めて、層間
のクロストークがある値になるように設計の自由度があ
る。次に、（Ｃ）項を達成するための第２の方法を示
す。

【０１７６】第２の方法は、層面上の局所的光学的性質
の変化（マーク）の周期ｂとディスク構造、及び受光光
学系の関係を規定することで、層間クロストークの成分
を局所的光学的性質の変化の周期ｂよりも、長くする。
すなわち、データの信号帯域よりも層間クロストークの
周波数成分小さくすることで、目標層面上のデータを高
いＳＮ比で再生するものである。この方法の原理につい
て図１と図４を用いて説明する。第１の方法と区別する
ために光検出器の径に制限をいれないが、併用すること
で、より高いＳＮが得られる。

【０１７７】目標層には、回折限界の光スポットが形成
されているため、２次元周期ｂがスポット径（λ／ＮＡ
Ｆ）程度あれば、十分分解できる。すなわち、２次元周
期ｂの最小値ｂｍｉｎを（λ／ＮＡＦ）とすれば、信号
成分が十分大きくとれる。これが、（Ｄ）項の成り立つ
条件である。なお、図４でＨ０（Ｓ）＝０の時には分解
不可能となり、このときのｂの値はスポット径λ／ＮＡ
Ｆの１／２の時である。一方、隣接層でのスポット径
は、焦点がずれているために、層間距離ｄとすると、
（２ｄ×ＮＡＦ）となり、光学的分解能が低下する。そ
こで、この特性を利用して、２次元周期ｂの最大値ｂｍ
ａｘを隣接層におけるスポット径（2d×ＮＡＦ）の１／
２すなわち（ｄ×ＮＡＦ）よりも小さくすれば、隣接層
からの信号成分の漏れ込みすなわち層間クロストークの
周波数成分は、信号帯域（１／ｂｍａｘ〜１／ｂｍｉ
ｎ）よりも小さくなり、フィルタまたはＡＧＣ（オート
ゲインコントロール）を用いて、取り除くことができ
る。

【０１７８】ここで、焦点ずれによる光学的分解能の低
下すなわち、信号変調度の低下を光学的理論から求め
る。

【０１７９】図１に示す受光光学系において，記録再生
を行う目標層面内と、光学的距離ｄ［μｍ］離れた隣接
層面内のそれぞれの光学的特性関数（ＯＴＦ）Ｈ０
（Ｓ），Ｈ１（Ｓ）を図４にそれぞれ、直線１３，直線
１４で示す。横軸は、物体の繰返し周波数に対応し、縦
軸はその変調度に対応する。ここで、Ｓは規格化空間周
波数である。

【０１８０】 Ｓ＝λ×ｆＦ／（２πａ）＝λ／ＮＡＦ×ｂ （数２０） 焦点ずれもなく、無収差の場合、光学的特性関数Ｈ０
（Ｓ）は、直線１３のようになる。この場合、光学的分
解能がゼロとなる遮断周波数は、Ｓ＝２となる。実際の
記録再生装置では、レーザノイズ，アンプノイズなどの
ノイズ成分が含まれ、さらに、焦点ずれ以外の収差を光
学系自体が持っているために、遮断周波数Ｓ＝２に対応
する周期ｂまでは、検出が困難である。そこで、変調度
が半分（−６ｄＢ）を変調度の許容値とする。その時、
Ｓ＝１となり、上記周期ｂの最小繰返しｂｍｉｎを規定
する。

【０１８１】 ｂｍｉｎ＝λ／ＮＡＦ （数２１） 一方、層間距離ｄの値で焦点ずれが生じた場合の光学的
特性関数Ｈ１（Ｓ）について、Ｈ１（Ｓ）＝０となるＳ
より、上記周期ｂの最大繰返しｂｍａｘを規定する。

【０１８２】焦点ずれｄの増加と共に、光学的特性関数
Ｈ１（Ｓ）は、矢印１５の方向に変化し、ｂｍａｘも大
きくできる。

【０１８３】このように、隣接層からのクロストークの
周波数成分はｆｍｉｎ（＝１／ｂｍａｘ）以下であり、
図４に示すような追従特性１６を持つオートゲインコン
トロール回路を用いれば、隣接クロストーク成分を吸収
できる。

【０１８４】（数値例）焦点ずれｄと波面収差量Ｂ１の
関係は次式で表わせられる。

【０１８５】Ｂ１＝−ｄ／２×（ＮＡＦ）² 数値例として、焦点ずれｄに対する遮断周波数Ｓを求
め、ｂｍａｘを求めた。

【０１８６】ｄ＝６.７μｍの場合→ｂｍａｘ＝４.７μ
ｍ Ｂ１＝−λ ｄ＝１０μｍの場合→ｂｍａｘ＝７.９μｍ Ｂ１＝−１.５λ また、ｂｍｉｎ＝（λ／ＮＡＦ）＝１.４２μｍ 例えば、図２０のように、スポット走査方向に、可変長
の符号である２−７符号を用い、トラックピッチ１.５
μｍ 一定のディスクについて、公知例「特開昭63−537
22 号」に示すピットエッジ記録方式を用いた場合、再
生可能な最小ビットピッチｑ（μｍ）と層間距離ｄを求
めると、図４に示すように、最短パターン繰返し周期
は、 ３ｑ＝ｂｍｉｎ＝１.４２μｍ ｑ＝０.４７μｍ ここで、最長パターン繰返しは８ｑであり、 ８ｑ＝３.７６μｍ≦ｂｍａｘ また、ディスク半径方向のマーク周期は、トラックピッ
チ１.５μｍ 一定であり、１.５μｍ≦ｂｍａｘである
必要がある。よって、ｄ≧５μｍで十分である。

【０１８７】次に、（Ｃ）項を達成するための第３の方
法を示す。第２の方法では、層間クロストークノイズの
周波数成分は、ｆｍｉｎ以下であるが、変調方式のよっ
ては、局所的光学的性質の変化の粗密によって、目標層
からの信号が変動してしまう。上記例で用いた２−７変
調符号もそのひとつであり、その変調信号のパワースペ
クトル特性８６を図４に示す。ｆｍｉｎ以下に、わずか
に成分を持つ。これは、先に述べたようにフィルター，
ＡＧＣで抑圧できるが、このような回路を用いなくて
も、粗密の変動をなくし、直流成分一定値にすること
で、層間クロストークノイズを抑圧することができる。
第３の方法の原理は、隣接層におけるスポット径（２ｄ
×ＮＡＦ）の領域に含まれる局所的光学変化（マーク）
の領域の総面積が常に一定値である符号を用いる。この
ようにすることで、スポットを走査したときの再生信号
への層間クロストーク量は常に直流一定値なる。第３の
方法と第１の方法を併用することもできる。

【０１８８】一例を示す。公知例「土井 利忠、伊賀
章：ディジタル・オーディオ」にあるＥＦＭ変調方式を
用いた場合についての変調信号のパワースペクトル８７
は、図４に示すように低域成分のスペクトルが急激に低
下する特徴を持つ。よって、スペクトルの急激に低下す
る折れ点８８が、隣接層の光学的特性関数Ｈ１（Ｓ）に
ついて、Ｈ１（Ｓ）＝０となる遮断周波数と一致するよ
うに層間間隔ｄを設定すれば良い。

【０１８９】例えば、ｑ＝０.６μｍとすると、２.８２
ｑ＝１.７μｍ≧ｂｍｉｎ＝１.４２μｍ，１０.３６ｑ
＝６.２μｍ≦ｂｍａｘ，折れ点８８での繰返し周期は
２４μｍであり、層間距離ｄ＝２２μｍとする。この
時、隣接層におけるスポット径（２ｄ×ＮＡＦ＝２４μ
ｍ）に含まれるマークの占有率はほぼ５０％一定であ
り、検出される再生信号に含まれる隣接層からの反射光
量の成分は常に一定値となる。

【０１９０】次に、図２１，２２では、層面内で２次元
記録を行う場合について、本発明を適用したものであ
る。２次元記録再生方式は、先願特願平３−１１９１６
号「情報記録再生方法及び装置」に示してある。先願で
は、図２１に示すように、例えば、２×２の４格子点を
一つのブロックとして用い、格子点にマークを記録する
組み合わせで、２⁴＝１６ 、４ビットのデータを表わ
し、高密度化を行う。この場合、第１，第２の本方式を
適用できる。また、図２２に示すように、４×４の格子
ブロック内の格子点に必ず同数個のマークが含まれるよ
うに（図では１個）する。さらに、隣接層でのスポット
径（２ｄ×ＮＡＦ）に格子ブロックが多く含まれれば、
スポット内に含まれるマークの数、さらにはマークの占
有面積はほとんど一定値であり、第３の方法が適用でき
る。

【０１９１】ところで、光ディスクでは、回折限界の光
スポットを各記録層面に形成するが、図２に示した各光
学系では、ある値ｄｍの焦点ずれが生じると、顕微鏡の
結像系の条件が満たされ、受光面上に記録膜面の像が形
成され場合がある。例えば、目標層に回折限界のスポッ
トを形成し受光している場合、他の層までの距離がｄｍ
である場合、受光面上にこの層上のマーク列パターンが
形成され、目標層上の情報信号に信号帯域のクロストー
クノイズが乗る可能性がある。そこで、層間距離がｄｍ
にならないように、ディスク構造を設計するのが望まし
い。

【０１９２】また、各層から反射してくる光は、照射光
が同一のため、層間の距離が可干渉距離程度に小さくな
ると、反射光同士が干渉する。その結果、層間のクロス
トークノイズを受光面上での目標層と他の層からの受光
量比で表わせなくなる。すなわち、干渉が生じるため
に、最悪、層間クロストークノイズが、受光量比の平方
根で現われてしまう。この影響が実際に問題になるの
は、隣接層間の場合である。

【０１９３】そこで、この問題を解決する実施例を図２
７に示す。この実施例の原理は、隣接層から反射してく
る光の偏光方向を替えることで、干渉を起こさせないこ
とにある。偏光方向を変える手段のひとつとして、図２
７では、各中間層２に１／４波長板層２０１を備える。
１／４波長板層２０１は、層の深さ方向に向かって、進
行する光の電場の波について、層面の２次元方向につい
て、位相差を９０度異なる、すなわち２つ方向について
の光学的厚みの差を１／４波長分だけ変えるものであ
る。このようなディスク構造にすることで、例えば図に
示すように、照射光の偏光方向をＥ偏光とした場合、互
いに隣あう層からの反射光は、１／４波長板層２０１を
往復する差、すなわち１／２波長，１８０度位相差分だ
け異なるため、偏光方向が交互にＥ偏光、Ｈ偏光と直交
する。そのため、隣接層間の反射光成分は干渉しないた
め、単純な受光面上での受光量比で表わせ、層間のクロ
ストークを低減することができる。さらに、受光系にお
いて、図２７に示すように、偏光ビームビームスプリッ
タ２０２を挿入し、反射光の偏光方向によって、検出す
る光検出器２０３，２０４を分離する。このようにする
ことで、少なくても隣接層からの反射光は検出されない
ため、前述の第１の再生方式において、光検出器の大き
さのバラツキの許容値を大きくすることができる。

【０１９４】次に、（１）節で示した本発明の３次元記
録再生方法の原理を達成する装置について示す。

【０１９５】（２）３次元ディスクフォーマット，デー
タ管理 図５に、多層ディスク４のフォーマットの一例を示す。
光を入射させる基板３から、光の進行方向に向かって、
１〜ｎ層とする。ｋ層でのデータフォーマットはディス
クを放射線上に区切ったセクタｍ，半径方向のデータ位
置を管理するトラックｌ、以上、３個のアドレス（ｌ，
ｍ，ｎ）でデータを管理する。ある任意のトラックｌ，
セクタｍにおけるフォーマットは、図に示すように、記
録再生のタイミングや、アドレス情報をあらかじめ作り
つけたプリフォーマット領域と、ユーザデータを記録再
生し、さらに、データの有無、読みだしの禁止などを記
録し管理するデータ領域からなる。また、各層の役割と
して、図に示すように、ユーザデータを記録再生する層
と共に、ＲＯＭ（Read Only Memorey）層またはＷＯＭ
（Write Once Memorey)を設け、上位コントローラのＯ
Ｓ（Operating System）、または、後述するように、各
層での記録または再生の条件などを、ディスク作成時に
プリフォーマット化しておくか、出荷時に記録すること
もできる。また、層データの管理層として、各層のデー
タ状態、例えば、データの有無，エラー管理，有効なデ
ータ領域，書替え（オーバーライト）回数を随時、記録
しておくこともできる。また、交替層として、記録誤り
を検出した層のかわりに情報を入れ直すこともできる。

【０１９６】次に、データを記録する順番は、例えば次
のような組み合わせがある。

【０１９７】(a）１→ｋ→Ｎ層と上層から順に記録を行
う。ただし、各層ではすべてのユーザセクタとトラック
に情報を記録してから次の層に記録する。

【０１９８】上記データ記録を行う場合、記録媒体とし
て、記録後の透過率が増加する特性を持つものを用いる
ことでさらに信頼性の高い記録再生を行うことができ
る。すなわち、下層の記録層までの透過率が増加するの
で、上層に記録するのに必要な光強度とほぼ等しい光強
度照射で下層の目標層に十分記録に必要な光強度を与え
ることができる。また、再生においても、目標層からの
反射光成分がほとんど減衰されずに検出器に戻ってくる
ので、ＳＮ比の高い再生信号が得られる。上記と特性を
持つ記録媒体のとして、例えば、穴あけ形記録媒体があ
る。この媒体は記録することによって、反射膜に穴があ
き、反射率が低下、すなわち透過率が増加する。

【０１９９】(b）Ｎ→ｋ→１層と下層から順に記録を行
う。後は（ａ）と同じ。

【０２００】(c）各層ではすべてのユーザセクタとトラ
ックに情報を記録してから次の層に記録するが、記録す
る層の順番はランダムアクセスとする。

【０２０１】(d）記録する層の順番はランダムアクセス
とするが、ひとつの層においてある当該セクタ内にすべ
てデータ記録してから、次の層の当該セクタを埋めてい
き、すべての層の当該セクタを埋めてから、次のセクタ
のデータを記録する。

【０２０２】(e）当該トラックにおいて、層方向にラン
ダムアクセスを行う。この場合、セクタによる固定ブロ
ック管理ではなく、磁気ディスクのデータ管理である可
変長ブロックを適用することで、磁気ディスクのシリン
ダを層に対応させ、磁気ディスクのデータフォーマット
をそのまま適用することができる。

【０２０３】上記ランダムアクセスでは、例えば誤って
記録時に記録した領域にアクセスしないように、上位コ
ントローラによって情報記録領域の管理を行っても良い
し、前述した管理領域によって管理してもよい。

【０２０４】（３）装置全体構成 図６に、３次元記録再生装置の全体構成を示す。記録す
る場合は、ユーザデータ１７を変調回路１８通して、変
調後の２値化データ１９を得る。変調後の２値化データ
は、記録条件設定回路２０を通り、光スポットが位置づ
けられている位置での最適な記録条件で、強度変調され
るように、レーザ駆動回路２１が駆動され、光ヘッド２
２内の半導体レーザの光強度が変調され、ディスク４へ
の記録を行う。

【０２０５】一方、再生する場合は、ディスク上の目標
の層，トラック位置に光スポットを位置づけ、微弱光を
照射し、反射光の強度変化を光検出器１０で電気信号に
変換し、再生信号２３，２４を得る。再生信号２３，２
４は、再生制御回路２５を通して、層間クロストークを
抑制したのち、ＡＧＣ（オートゲインコントロール）回
路２６を通り、データ帯域よりも低周波数の変動を吸収
し、後の回路で動作する絶対レベルに信号を合わせる。

【０２０６】その後再生信号は、波形等化器２７を通
り、データパターンによる波形歪み（振幅の劣化，位相
のずれ）の改善を行い、整形器２８で２値化信号に変換
する。整形器２８には、振幅スライスによって２値化す
るもの、微分によるゼロクロス検出するものがある。

【０２０７】次に２値化信号は、位相同期回路２９に通
り、データからのクロック抽出を行う。位相同期回路２
９は、位相比較器３０，ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３
１，電圧制御発振器３２からなる。位相同期回路２９で
生成されたクロックによって、２値化信号から、データ
の‘１’，‘０’の判定する弁別器３３を通り、復号器
３４によって、ユーザデータ１７に変換される。以上の
記録再生のため、上位コントローラからの指令で、目標
の層及び層面内の目標位置に光スポットを位置づけるた
めには、光ヘッド２２からの焦点ずれ、トラックずれ信
号検出３５を行い、補償回路３６によって、サーボ制御
に最適な信号に補償し、駆動回路３７を通して、光スポ
ット位置決め機構を駆動する。

【０２０８】（４）アクセス方法 光スポット位置決め機構としては、絞り込みレンズ８を
層方向とディスク半径方向に駆動する２次元アクチゥエ
ータ、または、絞り込みレンズ８を層方向だけに駆動す
る１次元アクチゥエータと絞り込みレンズ８に入射させ
る光束をディスク半径方向に偏向するガルバノミラーを
組み合わせたものがある。

【０２０９】ここで、（２）で述べたデータ記録再生の
ためにランダムアクセスを行う場合について、第１に目
標層ｋに焦点を結ばせる方法について述べる。焦点ずれ
信号検出のためには、目標層からの反射光スポットの大
きさが、焦点ずれによって変化するので、公知例「特開
昭63−231738号，特開平1−19535号」に示す前後差動焦
点ずれ検出法を用いることができる。図２４ａに、ディ
スク面に対して絞り込みレンズの位置を層方向Ｚに走査
させたときに得られるＡＦ誤差信号３５を示す。各層に
ついての焦点ずれ誤差信号及び合焦点位置であるゼロク
ロス点１０５が順に得られるのがわかる。

【０２１０】ここで、目標層ｋにアクセスする場合の第
１の実施例のブロック図を図２３に示す。回転するディ
スク４に対し、ＡＦ（オートフォーカス）アクチゥエー
タ移動信号発生回路９３でのこぎり波１０６を発生さ
せ、ＡＦアクチゥエータドライバ９１を駆動させ、絞り
込みレンズ８をディスク面に対し＋Ｚ方向（ディスクに
レンズを近づける方向）に動かす。この時、ＡＦ検出回
路８９ではＡＦ誤差信号３５が得られる。この信号は引
込み点判定回路９２でゼロクロス点１０５を検出され、
ある層面に合焦点であることをＡＦサーボ系コントロー
ラ９４に伝える。判定回路９２では図２４ａに示すよう
に、ゼロスライスレベルより少しずれたスライスレベル
１０３によって、図２４ｂに示すＡＦパルス３７を作
り、その立ち下がり１０４を検出することでレンズ８が
合焦点を通り過ぎる直前のタイミングをコントローラ９
４に送る。

【０２１１】コントローラ９４では、上位コントローラ
からの指令で焦点引込み状態であることを認識し、上記
タイミングの入力と共にスイッチ９７を切り替え、ＡＦ
サーボ回路９０をＡＦアクチゥエータドライバ９１につ
なげサーボループを閉じさせる。この状態では、ＡＦサ
ーボ回路９０は、ＡＦ信号検出回路８９でえられるＡＦ
誤差信号が常にゼロになるようにＡＦアクチゥエータを
駆動させる。よって、ディスク４が回転時に上下振れし
てもある層に回折限界のスポットを安定に形成させるこ
とができる。

【０２１２】次に、レイヤー番号検出回路９５におい
て、図５で示したプリフォーマット部にある層アドレス
を読み取るとることで現在いる層の番号を認識し、コン
トローラ９４に送る。コントローラ９４では、現在焦点
を結んでいるｊ番目の層から上位コントローラからの指
令であるｋ番目の目標層まで、上下どちらの（ｓｉｇｎ
（ｋ−ｊ））方向に，どれだけの（｜ｋ−ｊ｜）層数を
スポット移動させれば良いかを認識し、レイヤージャン
プ信号発生回路９６にジャンプ強制信号１０７を発生さ
せ、ＡＦアクチゥエータドライバに入力させる。

【０２１３】ジャンプ信号１０７は、１層間の移動にた
いし、＋−極性のパルスの１対のパルスで構成され、上
下の移動方向によって、＋−のパルスを入れ替わる。先
頭のパルスはスポットを移動方向におよそ移動距離分だ
け駆動させるために用い、次の極性反転パルスはスポッ
トが行き過ぎないように制定するためのものである。ま
た、移動する層数の対のパルスをドライバ９１に入力す
る。次に、レイヤー番号を検出し、ｊ＝ｋとなったとこ
ろで、目標層ｋにスポットが位置づけられる。ランダム
アクセスのために他の層にアクセスするときも、上記と
同様に、レイヤージャンプを行えば良い。

【０２１４】目標層ｋにアクセスする場合の第２の実施
例のブロック図を図２５に示す。

【０２１５】回転するディスク４に対し絞り込みレンズ
８をディスク面に対し上下させる。この時に上記ＡＦ誤
差信号３５が得られ、さらに、光検出器（ディテクタ）
１０で検出され、総光量検出回路１０２から出力された
総光量３６は図２４ａに示すように、各記録層に合焦点
時にピークを持つ。そこで、図２４ｃに示すクロスレイ
ヤー信号検出回路１０１の中のパルス化回路９８でスラ
イスレベル１０３，１０８によって、ＡＦパルス３７と
総光量パルス３８を検出する総光量パルス３８をゲート
として用い、ＡＦパルスの立ち下がりを検出することで
さらに確実な合焦点検出が可能である。さらに、ディス
クに対してレンズが移動する方向を認識するために、こ
れらの２種のパルスからクロスレイヤーパルス発生器９
９によってアップパルス１０９とダウンパルス１１０を
生成しカウントすることで、常にレンズがどの層に位置
づけられているかを認識することができる。

【０２１６】図２５において、焦点位置がディスク最上
層から、最下層まで少なくとも移動するように、ＡＦア
クチゥエータ移動信号発生回路９３からのこぎり波を発
生させ、ＡＦアクチゥエータを駆動する。この時、回転
するディスクの上下振れ量よりも十分大きければ確実で
ある。クロスレイヤー信号検出回路１０１より、Ｎ個の
層の合焦点をカウントし、レンズを上側に移動させたと
きのアップパルス109の上限から、最上層（ｎ＝１）ま
たは、レンズを下側に移動させたときのダウンパルス１
１０の下限から、最下層（ｎ＝Ｎ）を認識する。上位コ
ントローラからの指令で、目標とする順番の層にスポッ
トの焦点が結ぶ直前にスイッチ１００を切り替え、サー
ボループを閉じれば良い。このように制御することで、
層アドレスを設けなくても、層アクセスを可能とするこ
とができる。

【０２１７】ところで、記録することで透過率，反射率
の変化する媒体を用いた場合、ＡＦ誤差信号及び、総光
量は、記録された層付近では、図２６ａに示すように、
図２５とは異なる信号１２３，１２４が得られる。これ
は、マークの存在する部分をスポットが走査したときに
光量が変化し、マークの存在しない部分にスポットがか
かると光量が正規の値に戻ること示している。このよう
に、信号が変動するために、サーボ帯域での信号につい
ても、信号の低下が生じ、ＡＦサーボ系のゲインの変
動，ＡＦオフセットが発生し、記録された層で焦点ずれ
が生じる。このような場合、光検出器上で検出された信
号成分中、常に、マークの記録されていない部分の信号
をホールドすることで、図２６に示す理想のＡＦ誤差信
号、及び、総光量が得られる。

【０２１８】この方法の一例を図２６ｂに示す。この図
は、図２３，２５におけるＡＦ検出回路８９，総光量検
出回路１０２を示したものである。前後差動型ＡＦ誤差
信号検出光学系の原理図における前後の光検出器１１
１，１１２は、受光面１１９，１２０または１２１，１
２２からなる。前後光検出器面１１１，１１２での光ス
ポット１１３，１１４の大きさが同じくなれば合焦点で
ある。各検出器についての和信号は、マーク列をスポッ
トが走査する帯域、すなわちデータ記録再生周波数帯域
を持つ前置増幅器１１５，１１６で得る。次に、サンプ
ルホールド回路１１７，１１８によって、マーク上走査
部分での信号を検出し、サーボ帯域の期間ホールドす
る。このように得られた信号の差信号をＡＦ誤差信号３
５，和信号を総光量３６として得る。サンプルホールド
回路１１７，１１８は、光量の最大点をサンプルするピ
ークホールドでもよいし、あらかじめサンプル領域とし
て、マークが記録されない領域をフォーマットとして設
けておき、サンプルタイミング用ピットなどにより、サ
ンプル領域を認識し、その領域での信号をホールドして
も良い。

【０２１９】ここでは、焦点ずれ検出方法として、前後
差動方式を示したが、他の焦点ずれ検出方法である非点
収差法，像回転法を用いてもよい。

【０２２０】一方、目標層に層アクセスした後、当該層
面でディスク半径方向の位置決めすなわちトラック位置
決めを行う。トラックずれ信号検出は、図２０に示すよ
うに、各層に案内溝３９を設けることで公知例であるプ
ッシュプル法を適用できる。この方法では、目標層以外
の層の溝からの回折光は、焦点がずれているために、溝
にあたる光の波の位相が乱れているので、光検出器上で
は一様な光量分布になり、目標層についてのトラックず
れ信号に影響は与えない。また、図２２に示すように、
各層にあらかじめウォーブルピット４０をトラック方向
に作りつけておくことで、公知例であるサンプルサーボ
法を適用できる。以上説明したスポット位置決めの技術
は、公知例「特開昭63−231738号，特開平1−19535号，
319000034」に示してある。ディスク上の案内溝，ウォ
ーブルピットの作成法については後述する。

【０２２１】（５）記録制御方法 次に、（１）節で示した本発明の３次元記録方式の原理
を達成する記録制御方法について述べる。（１）で述べ
たように、記録目標であるｋ層に安定に記録するために
は、ｋ層までの透過率４２を考慮して記録パワーＰ（光
強度）を設定しなければならない。そこで、図６に示す
ように、記録条件設定回路２０はアドレス認識４１と記
録目標であるｋ層までの透過率４２を用いる。これを詳
細に示した回路ブロック例を図７に示し、信号例を図９
に示す。

【０２２２】図９において、２値化信号１９をディスク
上のマーク４３として記録する場合、記録位置による記
録条件の違い、データパターンによる記録状態を考慮し
て、アドレス認識４１（ｌ，ｍ，ｋ）に対して記録条
件、例えば記録パルス幅設定，記録パワー設定条件をＲ
ＯＭ４４，４５に入力しておくことでＤ／Ａ変換器４６
の出力に対応した光強度変調信号Ｐ（ｔ）４７が得ら
れ、理想の記録状態４７のマークが記録できる。このよ
うな図７ａの実線で示した回路構成は次の場合に適用で
きる。

【０２２３】データを記録する順番として、（２）
（ｂ）の場合、または、（１）（Ｃ）項を達成するため
の第３の方法を用い、かつ（２）（ａ）の場合におい
て、目標層までの透過率４２（ΣＴｎ（ｎ＝０，１，２
…ｋ−１））は、ディスク作成時で決まっているので、
層アドレスｋが入力されば、既知として扱うことができ
る。

【０２２４】上記以外の場合、記録時における層までの
透過率４２は、既知ではない。このような場合、図７ａ
の回路に点線で示した回路を付加する。パワー設定ＲＯ
Ｍ45にはすべての層が未記録状態におけるｋ層までの透
過率を考慮した記録パワー設定値を入力しておく。

【０２２５】アドレス認識４１によって、ディスク出荷
時（または設計値）のｋ層までの透過率ΣＴｎ（ｎ＝
０，１，２…ｋ−１）と、後述する方法で検出した記録
直前のｋ層までの透過率ΣＴｎ′（ｎ＝０，１，２…ｋ
−１）４２を割算回路４７に入力し、透過率の変化分Ｇ
をゲインコントロール回路４８に入力し、最適な記録パ
ワーに設定されるようにする。

【０２２６】この回路構成を適用できる一つの例を示
す。（２）節で述べた「層データの管理層」を設け、そ
の内容をあらかじめ記録前に再生して認識しておき、か
つ(１)（Ｃ）項を達成するための第３の方法を適用し、
（２）節（ｃ），（ｄ）のデータ管理を行った場合、ど
の層が記録されているのがわかれば、各層での光スポッ
ト内の記録後の透過率一定値で既知であるので、ｋ層ま
での透過率ΣＴｎ′（ｎ＝０，１，２…ｋ−１）４２を
求めることができる。

【０２２７】もう一つの例は、記録する前に、あらかじ
めスポットを走査して透過率の変化Ｇを求める方法であ
る。

【０２２８】あらかじめ記録すべき領域を再生する方法
としては、記録モードで初めのディスク１回転で再生チ
ェックを行ってから、次の回転で記録を行い、次の回転
で記録エラーチェックを行う。もう一つの方法は、図８
に示すように複数スポットを用い、先行スポット４９で
再生チェックを行う方法である。ここでは、後者を例に
とって、説明する。再生チェックでは、先行スポット４
９についての受光した再生信号Ｃ′ｋ（ｔ−τ）を用い
る。ここで、τは、先行スポット４９と記録用スポット
５１のスポット間距離を時間換算したものである。ここ
で、透過率変化分Ｇを、図７ｂに示すように、記録目標
層であるｋ層に焦点を合わせた状態での再生信号Ｃｋ′
とディスク出荷時での設計上の再生信号Ｃｋとの比の平
方根として、演算器５２を用いて求める。これは、再生
信号は、反射光を用いているので、ｋ層までの透過率変
化は２乗で再生信号に現われるからである。

【０２２９】ただし、再生信号Ｃｋの値は、ディスクフ
ォーマットとして、あらかじめチェック領域として、層
方向に対して記録しない領域をディスク面内に設けてお
くことで、ディスク間のバラツキ，ディスク内での光学
的バラツキを吸収して検出できる。よって、精度の高い
記録パワー制御が可能となる。また、再生信号を得る光
検出器１０については、（１）節（Ｃ）項を達成する第
１の方法で述べたように、図１の形状にすることで、他
の層からの反射光の影響を低減でき、目標層からの反射
成分を再生信号として検出できるので、より高精度な透
過率変化分Ｇを求めることができる。図９に示すよう
に、ゲインコントロールを行わない場合の記録状態５３
は理想の記録状態４７と異なるが、記録パワーのゲイン
コントロールを行いＧ×Ｐ（ｔ）で記録をおこなうこと
で、理想記録状態４７を得ることができた。

【０２３０】（６）再生制御方法 次に、本発明の再生方式を達成する図６に示した再生制
御回路２５を詳細に説明する。ここでは、（１）節で示
したような第１から第３の方法である層間クロストーク
を低減する再生の原理に加え、さらに層間の距離を縮め
て高密度化を図る場合に生じるデータ信号帯域の層間ク
ロストーク成分または、光学系の理想状態からのずれが
生じた場合に生じる層間クロストーク成分を抑圧する第
４の方法について示す。第４の方法は、第１の方法で示
したような目標層からの反射光成分の検出に加え、特に
層間クロストークの大部分を占める隣接層からの反射光
成分も検出し、両者が互いに含んでいる成分を演算によ
って取り除くことで、目標層の反射光成分を抽出する。

【０２３１】ここで、図１７ａに光学系を示す。基本構
成は、図１と同じであるが、さらに、光検出器５４と５
５をｋ層に焦点を合わせたときの受光面側での隣接層
（ｋ＋１），（ｋ−１）の結像面に位置づける。ただ
し、図１７ａの配置では、お互いに遮光してしまうの
で、図１７ｂに示すように、結像系にハーフミラーまた
は、ビームスプリッタ５６，５７を挿入する。光検出器
１０，５４，５５の形状は直径Ｄ＝（λ／ＮＡＩ）とす
るが、図１７Ｃのように、ピンホールを用いてもよい。
この場合の各光検出器で検出される再生信号を図１４に
示す。

【０２３２】ここでは、光検出器１０についての再生信
号Ｃｋ，光検出器５５についての再生信号Ｃ（ｋ−１）
と光検出器５４についての再生信号Ｃ（ｋ＋１）を示
す。再生信号を得るための回路を図１３に示す。ただ
し、図１７の系では、積分回路５９，６０，遅延回路６
１，６２は必要ない。図１４に示すように、第１〜第３
の方法を満足する隣接層と目標層との間隔よりも小さく
なった場合、ｋ層面のマーク配列７１をスポット６９が
走査したときに得られる層間クロストークのない再生信
号７３が、再生信号７２のように変動する。これは、ｋ
層面でのスポット６９の走査とともに、隣接層に焦点が
ずれて照射されているスポット７０が隣接上のマーク配
列７４を走査してために検出される再生信号６４ともう
一方の隣接層についての再生信号６３の成分が、再生信
号７３に対して無視できないくらい含まれるためであ
る。そこで、図１３に示すように、演算回路６６で次式
の演算を行う。

【０２３３】 Ｃｋ≒ＣｋＲ＋β×Ｃ（ｋ−１）Ｒ＋β×Ｃ（ｋ＋１）Ｒ Ｃ（ｋ−１）≒Ｃ（ｋ−１）Ｒ＋β×ＣｋＲ＋β×Ｃ（ｋ−２）Ｒ Ｃ（ｋ＋１）≒Ｃ（ｋ＋１）Ｒ＋β×ＣｋＲ＋β×Ｃ（ｋ＋２）Ｒ (数２２) ただし、ＣｎＲは、ｎ層からだけの反射光についての再
生信号成分を表わす。ここでβ＜１が成り立っている。
上式より、 演算 Ｆ≡Ｃｋ−γ×Ｃ（ｋ−１）−γ×Ｃ（ｋ＋１） ≒ＣｋＲ＋β×Ｃ（ｋ−１）Ｒ＋β×Ｃ（ｋ＋１）Ｒ −γ×｛Ｃ（ｋ−１）Ｒ＋β×ＣｋＲ＋β×Ｃ（ｋ−２）Ｒ｝ −γ×｛Ｃ（ｋ＋１）Ｒ＋β×ＣｋＲ＋β×Ｃ（ｋ＋２）Ｒ｝ （数２３） Ｃ（ｋ−２）Ｒ，Ｃ（ｋ＋２）Ｒは、十分小さく、周波
数成分も低いので無視できる。よって、 Ｆ≒（１−２γβ）×ＣｋＲ＋（β−γ）×Ｃ（ｋ−１）Ｒ ＋（β−γ）×Ｃ（ｋ＋１）Ｒ (数２４) ここで、γ≡β＜１とすると、 Ｆ≒（１−β²）×ＣｋＲ （数２５) となり、層間クロストークを抑制でき、演算後の再生信
号６８は、図１４に示すように、再生信号７３と一致す
る。以上の第４の方法を達成する別の構成として複数ス
ポットを用いた例を以下に示す。図１４において、焦点
ずれスポット７０と同じスポット径のスポット７５を２
つの隣接層に、スポット６９に先行させて走査し、再生
信号を得る。ただし、図１３に示すように、スポット間
隔に相当した遅延回路６１，６２を挿入して、上記と同
様の演算を行う。この構成に用いる光学系の一例を図１
８に示す。図では、光学系の原理を示すため光軸を３つ
に分けて示してあるが、絞り込みレンズ８を共用した場
合も可能である。先行する隣接層に焦点を結ぶスポット
７５，８２のスポット径を（２ｄ×ＮＡＦ）にするため
の手段として、一つは、図に示すように、絞り８３を挿
入して、絞り込みレンズ８についての実効的開口を小さ
くする。すなわち、有効径ａ′をλ／（２ｄ×ＮＡＦ²)
×ａにすればよい。もちろん、３つの光軸に分けて、先
行する２つの光学系の絞り込みレンズの開口数を小さく
しても同様の効果が得られる。すなわち、ＮＡＦ′＝λ
／（２ｄ×ＮＡＦ）とする。

【０２３４】これまでは、先行するスポットを図１４に
示すスポット形状７５に限定したが、例えば、図１５に
示すスポット形状７６、または、図１６に示す３個のス
ポット７７，７８，７９でも同様の効果が得られる。そ
のために、図１３の回路に積分回路５９，６０を挿入す
る。図１５において、先行スポットからの再生信号にス
ポットの強度分布であるガウシアン分布を例えば、三角
分布に近似して得られる重み関数８０を掛けて積分を行
うことで、実効的にスポット７５がマーク列７４を走査
している場合の再生信号を得ることができる。図１６に
ついても、２次元方向のスポット強度分布を考慮して重
み関数８１を用いればよい。

【０２３５】ここで、演算回路で用いる重み設定回路６
７において、βを求める方法を述べる。図１９に示すよ
うに、ディスクフォーマットとして、少なくても上下３
層間でマーク記録領域８４が、同一光束に含まれないよ
うに配置することで、図１４に示すように、ｈ（ｋ−
１）／ｈｋ，ｈ（ｋ＋１）／ｈをβ（−１），β(＋１)
とすることで上下層についての、重みをそれぞれ求める
ことができる。

【０２３６】これまでの実施例では、基本的に１つの層
について、記録再生を行う場合について述べたが、複数
スポットを用い、各々の層について焦点を合わせること
で、２つ以上の層について同時に記録再生できる、すな
わち、並列記録再生が可能となり、データの転送レート
を高くすることができる。複数スポットを形成するため
の手段は、複数の光ヘッド２２を同一ディスク上に位置
づけても良いし、複数の光源をひとつの光ヘッドに組み
込んでも良い。また、異なる波長の光源を複数光源とす
ることで、波長による記録層の選択記録が可能であり、
さらに、波長フィルタによる再生分離が可能である。

【０２３７】（７）ディスク構造実施例とディスク作成
法 図１１に示すように、直径１３０mm，厚さ１.１mm のデ
ィスク状化学強化ガラス板の表面に、フォトポリメリゼ
ーション法（２Ｐ法）によって、１.５μｍ ピッチのト
ラッキング用の案内溝と、一周を１７セクターに分割し
各セクターの始まりで溝と溝の中間の山の部分に凹凸ピ
ットの形で層ののアドレス，トラックアドレスやセクタ
ーアドレスなどのプリピット（この部分をヘッダー部と
呼ぶ）とを有する紫外線硬化樹脂層を形成したレプリカ
基板を作製した。

【０２３８】上記レプリカ基板４０１上に膜厚の均一
性，再現性のよいスパッタリング装置を用いて、窒化シ
リコンの反射防止層４０２を約５０ｎｍの厚さに形成し
た。次に、同一スパッタリング装置内でＩｎ₅₄Ｓｅ₄₃Ｔ
ｌ₃ の組成の記録膜４０３を１０ｎｍの厚さに形成し
た。この上に、透明な型を用いて型の側から光を入射さ
せる２Ｐ法によって、トラッキング用の案内溝と、層の
アドレス，セクターアドレス，トラックアドレスなどの
プリピットを有する紫外線硬化樹脂層４０４を、多層と
の断熱効果を考慮して、３０μｍの厚さに形成した。

【０２３９】さらに続いて、上記スパッタリング装置内
で窒化シリコンの反射防止層４０５を約５０ｎｍの厚さ
に形成した上にＩｎ₅₄Ｓｅ₄₃Ｔｌ₃ の組成の記録膜４
０６を１０ｎｍの厚さに形成し、この上に２Ｐ法によっ
て、トラッキング用の案内溝と層のアドレス，トラック
アドレスやセクターアドレスなどのプリピットとを有す
る紫外線硬化樹脂層４０７を３０μｍの厚さに形成し
た。さらにこの上に、上記スパッタリング装置内で窒化
シリコンの反射防止層４０８を約５０ｎｍの厚さに形成
した上にＩｎ54Ｓｅ43Ｔｌ3 の組成の記録膜４０９を
１０ｎｍの厚さに形成した。

【０２４０】同様にしてもう一枚の同様なレプリカ基板
４０１′上に、窒化シリコン反射防止層４０２′，Ｉｎ
₅₄Ｓｅ₄₃Ｔｌ₃記録膜４０３′，紫外線硬化樹脂層４０
４′,窒化シリコン反射防止層４０５′，Ｉｎ₅₄Ｓｅ₄₃
Ｔｌ₃ 記録膜４０６′，紫外線硬化樹脂層４０７′，
窒化シリコン反射防止層４０８′，Ｉｎ₅₄Ｓｅ₄₃Ｔｌ₃
記録膜４０９′、を順次形成した。このようにして得た
２枚のディスクを層４０９及び４０９′側を内側にして
接着剤層４１０によって貼り合わせを行った。接着剤層
４１０の厚さは、５０μｍ程度である。このようにディ
スクを作成することで、１枚のディスクで、両面からそ
れぞれ記録再生が可能となる。

【０２４１】以上のディスク作成例では、プッシュップ
ルトラッキング用の案内溝３９について説明したが、サ
ンプルサーボ法に用いるウォーブルピット４０について
も、上述のプリピットと同様の方法で作成できる。

【０２４２】本実施例で作製したディスクはレーザ光照
射によって記録膜構成原子の原子配列変化を生じさせる
ことにより、光学定数を変化させ反射率の違いを利用し
て読み出しを行なうものである。ここでの原子配列変化
は結晶，非晶質間の相変化である。

【０２４３】上記ディスクにおいて記録膜製膜直後は記
録膜構成元素がまだ十分に反応しておらず、また、非晶
質状態である。本ディスクを追記型として用いる場合に
は、ここに記録用レーザ光を照射して結晶化記録を行な
うか、または、予めＡｒレーザ光照射またはフラッシュ
アニール等で記録膜を加熱し、各元素を十分反応，結晶
化させた後、パワー密度の高い記録用レーザ光を照射し
て非晶質化記録を行なう。ここで、結晶化記録するのに
適当なレーザパワーの範囲は、結晶化が起こる温度より
高く、非晶質化が起こる温度より低くなる範囲である。
また、非晶質化記録するのに適当なレーザパワーの範囲
は、結晶化する温度より高く、強い変形を生じたり穴が
あく温度よりも低い範囲である。また、本ディスクを書
き換え可能型として用いるには、予めＡｒレーザ照射ま
たはフラッシュアニール等で記録膜を加熱し、各元素を
十分反応、結晶化させた後、結晶化するのに適当なレー
ザパワーと非晶質化するのに適当なレーザパワーとの間
で変調した記録用レーザ光を照射してオーバーライトを
行なう。

【０２４４】上記ディスクを１８００ｒｐｍで回転さ
せ、半導体レーザ光(波長７８０ｎｍ)を記録が行われな
いパワーレベル（１ｍＷ）に保って、記録ヘッド中のレ
ンズ(ＮＡ＝０.５５）で集光して基板を通して一層の記
録膜に照射し、反射光を検出することによって、トラッ
キング用の溝と溝の中間に光スポットの中心が常に一致
するようにヘッドを駆動した。溝と溝の中間を記録トラ
ックとすることによって溝から発生するノイズの影響を
避けることができる。このようにトラッキングを行いな
がら、さらに記録膜上に焦点が来るように自動焦点合わ
せをして、記録・再生を行う。記録を行う部分を通り過
ぎれば、レーザパワーを１ｍＷに下げてトラッキング及
び自動焦点合わせを続けた。なお、記録中もトラッキン
グ及び自動焦点合わせは継続される。この焦点合わせは
上記ディスク中の記録膜４０３，記録膜４０６，４０９
それぞれ独立に合わせることができる。

【０２４５】上記構成のディスクを線速度８ｍ／ｓ（回
転数１８００ｒｐｍ，半径４２.５mm）として、基板側
から順に下層に向かって記録する場合を示す。まず、記
録膜４０３に焦点を合わせ、記録周波数５.５ＭＨｚ で
９０ｎｓの記録パルスを照射して記録した。この時の再
生信号強度の記録パワー依存性を以下に示す。

【０２４６】 記録パワー（ｍＷ） 再生信号強度（ｍＶ） ６ ３０ ７ １００ ８ １６０ ９ ２１０ １０ ２５０ １１ ２８０ １２ ３００ １４ ３１０ 記録膜４０３に記録した後にさらに記録膜４０６に焦点
を合わせて記録した。この時の再生信号強度の記録パワ
ー依存性を以下に示す。

【０２４７】 記録パワー（ｍＷ） 再生信号強度（ｍＶ） ７ ２５ ８ ９５ ９ １５５ １０ ２０５ １１ ２４５ １２ ２７５ １３ ２９５ １５ ３０５ 記録膜４０３および記録膜４０６に記録した後にさらに
記録膜４０９に焦点を合わせて記録した。この時の再生
信号強度の記録パワー依存性を以下に示す。

【０２４８】 記録パワー（ｍＷ） 再生信号強度（ｍＶ） ８ ２０ ９ ９０ １０ １５０ １１ ２００ １２ ２４０ １３ ２７０ １４ ２９０ １６ ３００ また、記録膜４０３に３ＭＨｚ、記録膜４０６に４ＭＨ
ｚ、および記録膜409に５ＭＨｚの信号をそれぞれ記録
した後、記録膜４０３，４０６および４０９に焦点を合
わせて再生信号を読み出した結果を以下に示す。

【０２４９】再生信号は、スペクトルアナライザーを用
い、測定条件として、分解周波数幅３０ｋＨｚとした各
キャリア周波数におけるＣＮ比（ノイズ成分対キャリア
成分比）の測定結果で示す。

【０２５０】 ３ＭＨｚ ４ＭＨｚ ５ＭＨｚ 記録膜４０３ ５５ｄＢ ２３ｄＢ ６ｄＢ 記録膜４０６ ２５ｄＢ ５３ｄＢ ２１ｄＢ 記録膜４０９ １０ｄＢ ２３ｄＢ ５１ｄＢ 上記の様に、各層について、ＣＮ比が５０ｄＢ以上、隣
接記録膜からの層間クロストークが−２５ｄＢより小さ
く、信頼性の高い再生が可能な信号を得ることができ
た。

【０２５１】次に、記録膜４０３，４０６および、４０
９としてＧｅ₁₄Ｓｂ₂₉Ｔｅ₅₇の組成の薄膜を２ｎｍの厚
さに形成し、反射防止層４０２，４０５および、４０８
としてＺｎＳの薄膜を５０ｎｍの厚さに形成し、その他
の構成は上記ディスクと全く同じディスクを作製した。
このディスクでは、記録した後の層の透過率が低下する
特徴を持つ。そのため、基板側の層から記録していくこ
とで、上記構成のディスクを線速度８ｍ／ｓ（回転数１
８００ｒｐｍ，半径４２.５ mm）として、下層から、基
板側の上層に順に記録する場合について示す。まず、記
録膜４０９に焦点を合わせ、記録周波数５.５ＭＨｚ で
９０ｎｓの記録パルスを照射して記録した。この時の再
生信号強度の記録パワー依存性を以下に示す。

【０２５２】 記録パワー（ｍＷ） 再生信号強度（ｍＶ） ７ １５ ８ ８５ ９ １４５ １０ １９５ １１ ２３５ １２ ２６５ １３ ２８５ １５ ２９５ 記録膜４０９に記録した後にさらに記録膜４０６に焦点
を合わせて記録した。この時の再生信号強度の記録パワ
ー依存性を以下に示す。

【０２５３】 記録パワー（ｍＷ） 再生信号強度（ｍＶ） ７.５ ２０ ８.５ ９０ ９.５ １５０ １０.５ ２００ １１.５ ２４０ １２.５ ２７０ １３.５ ２９０ １５.５ ３００ 記録膜４０９および記録膜４０６に記録した後にさらに
記録膜４０３に焦点を合わせて記録した。この時の再生
信号強度の記録パワー依存性を以下に示す。

【０２５４】 記録パワー（ｍＷ） 再生信号強度（ｍＶ） ８ ２５ ９ ９５ １０ １５５ １１ ２０５ １２ ２４５ １３ ２７５ １４ ２９５ １６ ３０５ また、記録膜４０９に５ＭＨｚ、記録膜４０６に４ＭＨ
ｚ、および記録膜403に３ＭＨｚの信号をそれぞれ記録
した後、記録膜４０３，４０６および４０９に焦点を合
わせて読み出した再生信号の各キャリア周波数における
ＣＮ比の測定結果を以下に示す。

【０２５５】 ３ＭＨｚ ４ＭＨｚ ５ＭＨｚ 記録膜４０３ ５４ｄＢ ２４ｄＢ ７ｄＢ 記録膜４０６ ２６ｄＢ ５２ｄＢ ２２ｄＢ 記録膜４０９ １１ｄＢ ２４ｄＢ ５０ｄＢ 上記の様に、各層について、ＣＮ比が５０ｄＢ以上、隣
接記録膜からの層間クロストークが−２５ｄＢより小さ
く、信頼性の高い再生が可能な信号を得ることができ
た。

【０２５６】基板としては、上記実施例で用いた化学強
化ガラス円板の他に、射出成形で作製したポリカーボネ
ート，アクリル樹脂等のプラスチック円板を用いても同
様な結果が得られた。

【０２５７】記録膜組成としては上記のＩｎ−Ｓｅ−Ｔ
ｌ系の他に、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ系，Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ−
Ｍ（Ｍは金属元素）系，Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ系，Ｉｎ−Ｓ
ｂ−Ｓｅ系，Ｉｎ−Ｓｅ系，Ｉｎ−Ｓｅ−Ｍ（Ｍは金属
元素）系，Ｇａ−Ｓｂ系，Ｓｎ−Ｓｂ−Ｓｅ系，Ｓｎ−
Ｓｂ−Ｓｅ−Ｔｅ系等を用いても、同様な結果が得られ
る。

【０２５８】記録膜として、上記の結晶，非晶質間相変
化を利用したものの他に結晶，結晶間相変化を利用した
Ｉｎ−Ｓｂ系等を用いても、同様な結果が得られる。

【０２５９】図１１と同様な基板上に、記録膜として、
直径２０ｎｍのＢｉ置換ガーネット（ＹＩＧ（Ｙ₃Ｂｉ₃
Ｆｅ₁₀Ｏ₂₄））粒子を有機バインダーに分散させたもの
をスピンコートして作製した。直径２０ｎｍのＢｉ置換
ガーネットは共沈法で作製し、その後６００から８００
℃で熱処理して結晶化させた。有機バインダーは屈折率
が２５のものを用いた。スピンコートした記録膜の膜厚
は約１.５μｍ で、反射率，透過率，吸収率は、波長５
３０ｎｍでそれぞれ、Ｒ＝８％，Ｔ＝１２％，Ｋ＝８０
％であった。Ｂｉ置換ガーネットのバインダー中での体
積比率が約６０％であるため、このときの反射光の偏光
面の回転角は、約０.８ 度であった。紫外線硬化樹脂層
を間に設けて多層に積み上げる方法，二枚のディスクを
張り合わせる方法，記録再生方法は前述の実施例と同様
にした。ただし、光源の波長はλ＝５３０ｎｍとする。

【０２６０】図１２に示す構成の情報記録媒体を用い
て、記録再生実験を行った例について述べる。図１２
（ａ）は情報記録媒体の断面図の一部分を示す図であ
り、図１２（ｂ）は記録層の部分の断面図を示す図であ
る。

【０２６１】直径１３cm，厚さ１.２mm のディスク状ガ
ラス基板(４１１)上に、トラックピッチ１.５μｍ のレ
ーザ光案内溝を厚さ５０μｍの紫外線硬化樹脂層(４１
２)で形成した。次に、記録層(４１３)を真空蒸着法で
積層した。記録層は図１０(ｂ)に示すように、厚さ８μ
ｍのＳｂ₂Ｓｅ₃層(４１４）で厚さ３μｍのＢｉ層(415)
をサンドイッチした構成とした。さらにその上に、レー
ザ光案内溝を設けた厚さ３０μｍの紫外線硬化樹脂層
(４１２)と、記録層(４１３)の組を２層積層した。すな
わち記録層を３層設けた。最上部には記録層を保護する
目的で厚さ１００μｍの紫外線硬化樹脂層を設けた。記
録層は基板に近い側から順に、第１記録層，第２記録
層，第３記録層と呼ぶことにする。

【０２６２】ここでトラック溝はＵ字型とし、ランド部
とグルーブ部の幅はそれぞれ0.75μｍとした。記録はラ
ンド部またはグルーブ部のいずれに行っても良いが、本
実施例の場合には、グルーブ部に記録を行った。

【０２６３】２.０ｍＷ のレーザ光を各記録層に焦点を
合わせて照射し、反射率を測定したところ、記録前の第
１記録層，第２記録層，第３記録層の反射率はそれぞ
れ、８.５％，５.８％，４.４％であった。記録は各記
録層に６.０ｍＷ以上のレーザ光を照射することによっ
て行った。第１記録層，第２記録層，第３記録層の記録
レーザ光を照射した部分の反射率はそれぞれ、１８.５
％，１３.０％，９.４％であった。

【０２６４】このように記録前後で記録層の反射率が変
化する理由は、記録層の合金化によるものである。すな
わち記録レーザ光の照射によって、Ｓｂ₂Ｓｅ₃とＢｉの
３層からなる記録層の一部分が昇温されると、ＳｅとＢ
ｉの拡散反応が生じ合金化する。この結果、記録層に光
学定数の異なった領域、すなわち記録点が形成される。
なお、本実施例で用いたＳｂ₂Ｓｅ₃とＢｉからなる記録
層の場合には、合金化のよって反射率と透過率の両方が
増加し、吸収率が減少する。

【０２６５】本実施例では行わなかったが、記録前に、
ランド部に連続レーザ光を照射しておけば、ランド部が
合金化し、記録層一層当たりの平均の光透過率が１０％
上昇する。したがって、上で述べた記録前後の反射率が
それぞれ増加するので、トラッキング等を行う際都合が
良い。また、ランド部とグルーブ部の両方に記録を行っ
ても同様に、記録層一層当たりの平均の光透過率を上昇
させることができる。記録層はＳｂ₂Ｓｅ₃とＢｉの組合
せに限られるものではなく、昇温により合金を生じる組
合せであれば良い。

【０２６６】

【発明の効果】本発明によれば、記録過程，再生過程に
おいて安定に記録再生できる光スポット絞り込み光学
系，ディスク構造，光検出光学系、さらに、特に問題と
なる隣接層間のクロストークを抑制する符号化方法，ク
ロストークキャンセル方法、さらに、３次元データフォ
ーマット、それに伴うディスク作成方法，３次元アクセ
ス方法を提供できるので、多層膜構造のディスクの各層
に光スポットを絞り込み、高い信頼性を持って、データ
の記録再生できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の記録再生方式の原理を示す図（第１の
再生方式の原理図）。

【図２】本発明に適用する基本光学系構成図でａは平行
光学系の例、ｂは拡散光学系の例。

【図３】本発明の記録方式の原理図で、ａは各層におけ
る光強度を示す図、ｂはｋ層に焦点を合わせた場合につ
いての他の層でのスポット面密度を示す図、ｃはｋ層に
焦点を合わせた場合についての他の層でのパワー密度を
示す図。

【図４】本発明第２，３の再生方式の原理図。

【図５】本発明のディスクフォーマットの一例を示す
図。

【図６】本発明の３次元記録再生装置の全体構成図。

【図７】本発明の記録制御方法を示すブロック図。

【図８】先行ビームによるＲＢＷ（Read Before Write)
を示す図。

【図９】本発明の記録制御方法を説明する図。

【図１０】３層膜構造の一例と記録特性を示す図、ａは
３層膜構造の一例、ｂは記録特性。

【図１１】本発明の実施例に用いた相変化型の情報記録
用媒体の構造を示す断面図。

【図１２】本発明に用いた第３の情報記録用媒体の部分
断面図。

【図１３】本発明の再生制御方法を示すブロック図。

【図１４】本発明の再生制御方法を説明する図。

【図１５】本発明の再生制御方法を説明する図。

【図１６】本発明の再生制御方法を説明する図。

【図１７】本発明の再生制御方法を実現するための光学
系の一例、ａは光学系の原理図、ｂは実際の光学系。

【図１８】本発明の再生制御方法を実現するための光学
系の一例。

【図１９】演算係数γ（≡β）チェック領域及び原理
図。

【図２０】本発明の第３の再生方法を実現するディスク
構造。

【図２１】２次元記録再生方式を適用した例。

【図２２】２次元記録再生方式を適用した例。

【図２３】本発明における層アクセスを説明するブロッ
ク図。

【図２４】各層における焦点ずれ検出を示す図。

【図２５】本発明における層アクセスを説明するブロッ
ク図。

【図２６】記録された層における焦点ずれ検出を示す
図、ａは記録された層における焦点ずれ信号、ｂは本発
明の焦点ずれ検出を示す図。

【図２７】本発明の隣接層間の反射光の干渉を低減する
方法の説明図。

【符号の説明】

１…記録層、２…中間層、３…基板、４…ディスク、５
…半導体レーザ、８…絞り込みレンズ、９…像レンズ、
１０…光検出器、１１…光スポット、１２…焦平面、１
３…目標層についての無収差時光学的特性関数、１４…
隣接層についての光学的特性関数、１５…焦点ずれが増
加した場合の特性関数の変化する方向、１６…ＡＧＣの
周波数特性、２０…記録条件設定回路、２３，２４…再
生信号、２５…再瀬制御回路、２６…ＡＧＣ回路、３５
…ＡＦ誤差信号、３６…総光量、３９…案内溝、４０…
ウォーブルピット、４１…アドレス認識、４２…ｋ層ま
での透過率、４３…マーク、４４，４５…ＲＯＭ、４６
…Ｄ／Ａ変換器、４７…理想の記録状態のマーク、４９
…先行スポット、５１…記録用スポット、５２…演算
器、５３…ゲインコントロールを行わない場合の記録状
態、５４，５５…光検出器、５６，５７…ビームスプリ
ッタ、５９，６０…積分回路、６１，６２…遅廷回路、
６３，６４，６８…再生信号、６７…重み設定回路、６
９…ｋ層面に焦点ずけられたスポット、７１…ｋ層面の
マーク配列、７２，７３…再生信号、７４…マーク列、
７５，７６，７７，７８，７９，８２…隣接層に焦点を
結んだスポット、８０，８１…重み関数、８３…絞り、
８４…マーク記録領域、８６…２−７変調方式を用いた
場合の変調信号のパワースペクトル、８７…ＥＦＭ変調
方式を用いた場合の変調信号のパワースペクトル、８８
…スペクトルの折れ点、９１…ＡＦアクチゥエータ移動
信号発生回路、９２…引込み点判定回路、９５…レイヤ
ー番号検出回路、１００…スイッチ、１０１…クロスレ
イヤー信号検出回路、１０３…スライスレベル、１０５
…ゼロクロス点、１０９…アップパルス、１１０…ダウ
ンパルス、１１１，１１２…光検出器、１１３，１１４
…前後光検出器面での光スポット、１１５，１１６…前
置増幅器、１１７，１１８…サンプルホールド回路、１
１９，１２０，１２１，１２２…受光面、１２３…記録
された層付近でのＡＦ誤差信号、１２４…記録された層
付近での総光量、４０１，４０１′…レプリカ基板、４
０２，４０２′，４０５，４０５′，４０８，４０８′
…反射防止層、４０３，４０３′，４０６，４０６′，
４０９，409′…記録膜、４０４，４０４′，４０７，
４０７′…紫外線硬化樹脂層、４１０…接着剤層、４１
１……ガラス基板、４１２……紫外線硬化樹脂層、４１
３……記録層、４１４……Ｓｂ₂Ｓｅ₃層、４１５……Ｂ
ｉ層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 潔 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 寺尾 元康 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 岡峯 成範 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 西田 哲也 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 宮本 治一 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の記録層を積層した記録媒体を用い、
   上記記録層に光を収束させる光学系を具備し、 Ｐｍｉｎ≧Ｉｋｔｈ×Ｓｋ／δｋ Ｐｍｉｎ：上記記録媒体の光入射面から最も遠い記録層
   における光強度 Ｉｋｔｈ：上記記録媒体の光入射面から最も遠い記録層
   における情報の記録が可能な光強度密度閾値 Ｓｋ ：上記記録媒体の光入射面から最も遠い記録層
   に焦点を合わせた場合の光スポットの面積 δｋ ：上記記録媒体の光入射面と光入射面から最も
   遠い記録層の間の透過率を満たすことを特徴とする情報
   記録装置。
2. 【請求項２】複数の記録層を積層した記録媒体を用い、
   上記記録層に光を収束させる光学系を具備し、 （Ｐｋ×δｊｋ）／Ｓｊｋ≪Ｉｊｔｈ Ｐｋ ：任意のｋ番目の記録層における光強度 δｊｋ ：任意のｊ番目の記録層までの透過率／任意の
   ｋ番目の記録層までの透過率 Ｓｊｋ ：任意のｋ番目の記録層に焦点を合わせた時の
   任意のｊ番目の記録層での光スポット面積 Ｉｊｔｈ：任意のｊ番目の記録層における情報の記録が
   可能な光強度密度閾値を満たすことを特徴とする情報記
   録装置。
3. 【請求項３】複数の記録層を積層した記録媒体を用い、
   上記記録媒体の光照射側からｋ番目の記録層をｋ層とし
   たとき、上記記録媒体の反射光を結像する像レンズと、
   上記記録媒体のｋ層からの反射光の上記像レンズの焦点
   付近に配置された直径Ｄの光検出器とを具備し、 【数１７】 δｊｋ：ｊ層までの透過率／ｋ層までの透過率 αｊｋ：上記記録媒体のｊ層とｋ層の間の反射率の比 Ｕｊ’：上記光検出器の配置された平面におけるｊ層か
   らの反射光のスポット径 を満たすことを特徴とする情報再生装置。
4. 【請求項４】複数の記録層を積層した記録媒体を用い、
   上記記録層に局所的に光学的性質の変化したマークが形
   成されることにより記録された情報を再生する情報再生
   装置において、上記記録層に光を収束させる光学系を具
   備し、上記記録媒体の任意の層に光を収束させた時に上
   記任意の層の隣接層におけるスポット径の領域に含まれ
   る上記マークの総面積が、略一定であることを特徴とす
   る情報再生装置。
5. 【請求項５】複数の記録層を積層した記録媒体を用い、
   波長λの光源と、上記記録媒体からの反射光を結像する
   開口数ＮＡＩの像レンズと、上記像レンズの焦点付近に
   配置された直径Ｄ＝λ／ＮＡＩの光検出器とを具備する
   ことを特徴とする情報再生装置。