JP2000228014A

JP2000228014A - 光記録媒体の情報記録方法および装置、情報再生方法および装置、並びに光記録媒体

Info

Publication number: JP2000228014A
Application number: JP11340763A
Authority: JP
Inventors: Akiko Hirao; 尾明子平; Hideyuki Nishizawa; 沢秀之西; Takayuki Tsukamoto; 本隆之塚; Yoshinori Motomiya; 宮佳典本; Kazunori Matsumoto; 本一紀松
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-11-30
Filing date: 1999-11-30
Publication date: 2000-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】３次元に記録マークを形成して情報を記録す
る記録媒体への情報の記録と再生を高速で、かつ、高能
率に行なう。【解決手段】光ビームを照射することにより光ビーム
のビームウェストとその周囲を含む所定の位置に複数の
マークが形成され得る光記録媒体に情報を記録するよう
にした光記録媒体の情報記録再生方法／装置である。光
ビームのビームウェストの位置が相対的に移動させられ
ることにより、記録媒体内の記録マークの位置が所定軌
跡を描くようにして前記マークが形成されていく。光記
録媒体の形状は、ディスク状であっても直方体状であっ
ても円筒状であっても截頭円錐形状であってもカード状
であっても構わない。光記録を行なうものであれば、記
録・再生方式はいかなるものであっても構わない。典型
的な所定軌跡としては、螺旋状、木の年輪状、矩形螺旋
状、正弦波状、ジグザグ状などがある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光記録媒体の情報記
録方法および装置、情報再生方法および装置、並びに光
記録媒体に係り、特に情報の記録または再生を行なう際
に情報を記録したマークを３次元の任意の方向に所定の
規則に従って連続的に記録または再生するようにした情
報記録方法および装置、情報再生方法および装置、並び
にこのような情報記録再生方法および装置に用いられる
光記録媒体に関する。

【０００２】一般に、高密度画像など容量の大きなデー
タを記録可能な媒体として光記録ディスクがある。従
来、光記録ディスクとしては、光磁気記録媒体や光相変
化型媒体等が開発されているが、光記録ディスクに記録
可能な情報量の高容量化に対する要求は高まる一方であ
る。このような光記録ディスクの高容量化を実現するた
めに、３次元型光記録媒体が提案されている。これは光
記録デイスクヘの情報の記録を例えば光記録ディスクの
平面方向のみならず深さ方向にも可能にするものであ
り、換言すれば記録面を多層化して３次元的に情報を記
録するものである。この３次元形光記録媒体として光記
録ディスクを例示したが、ディスク状の記録媒体に限ら
ず、平面方向と深さ方向へ情報記録を行なうものであれ
ば、カード状の記録媒体やスティック状の記録媒体であ
ってもこの３次元形光記録媒体に含まれる。

【０００３】前述した光磁気記録媒体や光相変化型媒体
は、光の透過率が低く数１０−数１００層に及ぶ多層化
を実現できなかった。しかしながら、後述するフォト・
リフラクティブ材料を用いた光記録媒体は数１０−数１
００に及ぶ多層の３次元光記録ディスクを実現する可能
性があるとものして注目されている。

【０００４】３次元光記録媒体に関する最初の報告に
は、J. H. Strickler, et a1., Optical Letters,16(2
2),1780(1991)がある。この報告には無機のフォトリフ
ラクティブ材料を用いた３次元マーク型光メモリが開示
されている。フォトリフラクティブ材料とは、電磁波の
照射により電荷を空間的に分離させて、これにより生じ
る電荷の空間分布による電場によって屈折率が変化する
ような材料である。このような材料を光メモリに適用す
ると、電磁波の強度パターンがメモリ中に屈折率の変化
として記録される。上記最初の報告によれば、２つのビ
ームを照射することにより光メモリに３次元にわたって
フォトリフラクティブ効果によるマークを書き込んだこ
とが報告されている。このとき、記録媒体には面情報が
多層に記録されており、再生は位相差顕微鏡を用いて１
層ずつ情報が再生されたことが報告されている。

【０００５】また、Y. KAWATA et. al., App1. Opt., 3
4, 4105(1995)には、１ビームを照射して、フォトリフ
ラクティブ効果によるマークを光メモリに３次元に書き
込んだ第２の報告が開示されている。この第２の報告に
おいて再生には位相差顕微鏡が用いられている。

【０００６】上記２つの報告にそれぞれ開示されている
ような、記録された情報の再生に位相差顕微鏡を用いる
方法は、無機結晶のような断面積の小さなものには適し
ているが、断面積の大きな光記録媒体には適さない。す
なわち、この読み出し方法を大面積のディスク型の光記
録媒体に適用したとするとワンショットで読み出し可能
な面積が小さいこと、バッチ処理であることから、同じ
面内で再生用の光照射が複数回必要となり、結果として
再生に長時間が必要となってしまうという不具合があ
る。

【０００７】また、コンパクトディスクなど従来の光記
録ディスクで行なわれてきた記録・再生方法を３次元光
記録ディスクに適用した場合を考える。従来の光記録デ
ィスクにおいては、情報はディスクの平面方向に渦巻状
に記録用または再生用の光ビームをスキャンすることに
より記録または再生されている。すなわち、光記録ディ
スクを回転させた状態で、同時に光源または光記録ディ
スクを半径方向に移動させることにより、記録用または
再生用の光ビームを照射している。

【０００８】この方法を３次元光記録ディスクに適用し
た場合、光記録ディスクの平面方向への渦巻状の記録・
再生を１つの層について行ない、この１つの層について
の記録・再生を多層にわたって行なうことにより３次元
記録を行なうことは可能である。しかしながら、この各
層毎の記録および再生を多層にわたり行なう方法は、デ
ィスクの全層から情報を再生するために、長時間を要す
る問題点がある。例えば、第１層の再生が終了した後、
次の層の再生を開始するまでの時間が長く掛かってしま
うという問題がある。

【０００９】すなわち、第１層の再生を終了し、第２層
の再生を関始するためには、第２層に記録されている情
報が、光記録ディスクの深さ方向のどの位置に書き込ま
れているかを検出する過程が必要となる。具体的には、
再生光を集光させているレンズを上下に走査させたり、
ディスクを上下に移動させるなどして、ディスクの中で
ビームの集光する位置を変化させて、その時の再生光強
度を測定し、その強度が最も大きく変化した点、または
再生光強度の微分の変化が大きい点を検出する。従来の
再生方法は、このような深さ方向の焦点位置を検出する
過程を必要としているので、再生に時間がかかるものと
考えられる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このように、この技術
分野においては、例えば光記録ディスクに高密度の記録
を行なうために３次元方向にも情報を記録できる３次元
光記録媒体が強く求められると共に、この光記録媒体を
用いて高速に記録・再生できる情報記録再生方法、およ
び情報記録装置並びに情報再生装置の開発が強く求めら
れているが、未だに実現していない。もしも、このよう
な情報記録再生方法が提供されないとすると、３次元光
記録媒体がどのように高密度に情報を記録することが可
能であったとしても、実施に耐え得る程の高速記録また
は高速再生を行なうことができないことになり、高機能
の記録媒体を開発したとしても有効に利用を図れないと
いうことにもなる。

【００１１】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、３次元方向に情報を高密度で記録できる光記録媒体
に対して効率よく高速で情報を記録および再生すること
ができる情報記録再生方法を提供すると共に、このよう
な光記録媒体を用いて高速かつ高能率に情報の記録・再
生を行なうことができる光記録媒体の情報記録再生方法
および装置並びに３次元記録媒体を提供することを目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の第１の基本構成に係る光記録媒体の情報記録
方法は、光ビームを照射することにより光ビームのビー
ムウェストとその周囲を含む所定の位置に複数のマーク
が形成され得る光記録媒体に情報を記録するようにした
光記録媒体の情報記録方法であって、前記光ビームのビ
ームウェストを移動させることにより所定軌跡を描くよ
うに前記マークを形成することを特徴としている。

【００１３】また、本発明の第２の基本構成に係る光記
録媒体の情報記録装置は、光ビームのビームウェストお
よびその周囲を含む所定位置に複数のマークを記録可能
な記録媒体に光ビームを照射することにより情報を記録
するようにした光記録媒体の情報記録装置であって、前
記ビームウェストを形成する光ビーム集光部と、所定軌
跡を描くように前記ビームウェストを移動させるための
移動機構と、を備えることを特徴としている。

【００１４】また、本発明の第３の基本構成に係る光記
録媒体の情報再生方法は、光ビームのビームウェストお
よびその周囲を含む所定の位置にマークにより記録され
た情報を再生可能な光記録媒体に光ビームを照射するこ
とにより情報を再生する光記録媒体の情報再生方法であ
って、前記光ビームのビームウェストを所定軌跡を描く
ように３次元方向に移動させて前記情報を前記マークよ
り再生することを特徴としている。

【００１５】また、本発明の第４の基本構成に係る光記
録媒体の情報再生装置は、光記録媒体に光ビームを照射
することにより光ビームのビームウェストとその周囲を
含む所定の位置の複数のマークとしての情報を読み出す
ようにして情報を再生する光記録媒体の情報再生装置で
あって、前記光ビームのビームウェストを移動すること
によりマークを形成する光ビーム集光部と、所定軌跡を
描くように前記ビームウェストを順次に移動させるため
の移動機構とを備えることを特徴とする。

【００１６】上記第１ないし第４の基本構成に係る光記
録媒体の情報記録再生方法および装置において、前記記
録媒体はディスク形状を有する光ディスクより構成され
ると共に、前記マークは回転手段により回転されている
前記光ディスクを前記光ビームを走査し、かつ、前記光
ディスクの深さ方向に前記光ビームのビームウェストを
調整することにより、所定軌跡を描くように形成される
ようにしても良い。

【００１７】上記のように光記録媒体を光ディスクによ
り構成した場合、前記所定軌跡は、光ビームのビームウ
ェストを回転している光ディスクの半径方向の所定位置
に固定させ、前記ビームウェストの前記所定位置を光デ
ィスクの深さ方向に移動させることにより、ディスクの
中心から距離の等しいスパイラル軌跡上にマークを形成
し、半径方向に前記光ビームのビームウェスト位置を走
査して該光ディスクの中心位置から距離が等しいスパイ
ラル軌跡上に前記マークを形成するようにしても良い。

【００１８】上記のように光記録媒体を光ディスクによ
り構成した場合、前記所定軌跡は、前記光ディクスを回
転させて前記光ビームを光ディスクの半径方向に走査し
ながら前記ビームウェストを深さ方向にも移動させるこ
とにより螺旋軌跡上に記録マークを順次形成するように
しても良い。

【００１９】上記のように光記録媒体を光ディスクによ
り構成した場合、前記光ビームの照射により前記光ディ
スクに連続して記録される２つの記録マークの前記所定
軌跡上の距離Ｌと、前記マークの深さ方向の相対的位置
の差ｄとが、「０＜ｄ／Ｌ＜２．５」の関係を満たすよ
うにしても良い。

【００２０】上記第１ないし第４の基本構成に係る光記
録媒体の情報記録再生方法および装置において、前記記
録媒体は、ブロック、スティックまたはカードを含む直
方体の形状を有する光記録直方体より成り、この光記録
直方体と前記光ビームのビームウェストとの相対位置を
３次元の任意の方向に変化させることにより、前記所定
軌跡を描くように前記マークを形成するようにしても良
い。

【００２１】上記のように光記録媒体を光記録直方体に
より構成した場合、前記光記録直方体はブロックまたは
スティック形状を有し、前記所定軌跡は前記光記録直方
体の深さ方向を含む３次元の任意の方向に前記光ビーム
のビームウェストを移動させることにより、前記所定軌
跡として正弦曲線を描くように構成しても良い。

【００２２】上記のように光記録媒体を光記録直方体に
より構成した場合、前記光記録直方体はカード形状を有
し、前記所定軌跡は、前記カード形状の中心から何れか
の角まで、または何れかの角から中心まで、カードの外
側形状をなぞるように前記光ビームのビームウェストが
平面方向に移動しつつ、深さ方向にも順次ビームウェス
トの位置を移動させることにより前記所定軌跡として矩
形の螺旋状を描くように構成しても良い。

【００２３】上記のように光記録媒体を光記録直方体に
より構成した場合、前記光ビームの照射により前記光デ
ィスクに連続して記録される２つの記録マークの前記所
定軌跡上の距離Ｌと、前記マークの深さ方向の相対的位
置の差ｄとが、「０＜ｄ／Ｌ＜２．５」の関係を満たす
ようにしても良い。

【００２４】また、本発明の第５の基本構成に係る光記
録媒体は、３次元の任意の位置に光ビームを用いて記録
マークが形成され得る光記録媒体であって、初めに記録
した記録マークに隣接する位置に前記光ビームのビーム
ウェストを移動することにより隣接する記録マークが記
録され、前記ビームウェストの位置を所定の法則性を有
する所定軌跡を描くように順次に記録マークを形成する
ことにより前記情報を記録するようにしたことを特徴と
している。

【００２５】上記第５の基本構成に係る光記録媒体にお
いて、前記光記録媒体はディスク形状ないしはシリンダ
形状を有する光ディスクより成り、この光ディスクを回
転させながら、前記光ビームを光ディスクの半径方向に
走査すると共に、この光ビームのビームウェストの位置
をこの光ディスクの深さ方向に調整することにより、前
記所定軌跡上にマークが並ぶように情報を記録するよう
にしても良い。

【００２６】上記第５の基本構成に係る光記録媒体にお
いて、前記光記録媒体はブロック、スティックまたはカ
ードを含む直方体の形状を有する光記録直方体より成
り、この光記録直方体と前記光ビームのビームウェスト
との相対位置を３次元の任意の方向に移動させることに
より、前記光記録マークをこの光記録直方体に３次元に
連続させて形成することにより、前記所定軌跡を描くよ
うにして情報を記録するようにしても良い。

【００２７】上記のように、光記録媒体を光ディスクま
たは光記録直方体により構成した場合に、前記光ビーム
の照射により前記光ディスクに連続して記録される２つ
の記録マークの前記所定軌跡上の距離Ｌと、前記マーク
の深さ方向の相対的位置の差ｄとが、「０＜ｄ／Ｌ＜
２．５」の関係を満たすように構成しても良い。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の係る光記録媒体の
情報記録方法および装置、情報再生方法および装置、並
びに光記録媒体の好適な実施形態について添付図面を参
照しながら詳細に説明する。まず、本発明に係る光記録
媒体は、ディスク形状に形成されたものであっても、カ
ード形状に形成されたものであっても、カードよりも肉
厚で矩形状のコア状に形成されたものであっても、数１
０から数１００層に及ぶ多層化された記録層を有し、記
録マーク（記録用のピット）が所定のルールにしたがっ
て平面方向および深さ方向に形成されており、光の照射
により光物性が変化することにより情報の記録を行なう
ことができるものであれ、どのような形状のものであっ
ても含まれるものとする。

【００２９】本発明の第１実施形態は、集光させた光ビ
ームを光記録ディスクの面上で走査して情報の記録を行
なう機構を備えた情報記録装置において、集光された光
ビームを光記録ディスク内を螺旋状に走査せしめる機構
をさらに備えることを特徴とする情報記録装置である。

【００３０】また本発明の第２実施形態は、集光させた
光ビームを光記録ディスクの面上で走査して情報の再生
を行なう機構を備えた情報再生装置において、集光され
た光ビームを光記録ディスク内を螺旋状に走査せしめる
機構をさらに備えることを特徴とする情報再生装置であ
る。

【００３１】また本発明の第３実施形態は、集光させた
光ビームの照射により記録マークが形成され情報の記録
が行なわれる光記録ディスクにおいて、記録マークが書
き込まれる位置が螺旋状に配列されていることを特徴と
する光記録ディスクに関するものである。

【００３２】本発明の第１ない第３実施形態に係る情報
記録装置、情報再生装置および光記録ディスクによれ
ば、光記録ディスク内に記録マークが書き込まれる位置
（書き込み位置）が螺旋状に配列される。そのような光
記録ディスクは３次元にわたって情報が書き込まれるた
めに、高密度記録が可能である。ビームの進行方向の１
つの記録マークの深さに対して、前後に書き込んだ記録
マークの深さを大きく変化させないため、１つの記録マ
ーク再生した後、次の記録マークを再生する際、光ビー
ムの深さ方向の焦点位置を変化させずに連続して記録マ
ークを再生することができる。さらに再生光の強度やパ
ターンの変化を光ビームの焦点位置の制御にフィードバ
ックさせれば、さらに長時間にわたって連続的に再生を
継続することができる。

【００３３】したがって、平面状に記録マークの書き込
み位置が配列され層を積層した従来の光記録ディスクに
比べて再生に要する時間が短くなる。すなわち、従来の
方法では、１層目の再生が終了した後、次の層の記録マ
ーク位置を検出するために再生光を集光させているレン
ズを上下に移動させるなどして、その時の再生光強度を
測定し、その強度が最も大きく変化した点、または再生
光強度の微分の変化が大きい点を検出するというプロセ
スが必要であったが、本発明ではこのプロセスは不要に
なり、再生にかかる時間を短縮することができる。

【００３４】なお、本発明において螺旋状とは平面的な
渦巻き状ではなく、立体的に形成されるものである。ま
た、本発明において、３次元のある方向に記録マークが
隣接している状態とは、複数の記録マークの中の隣接し
た２つのマークを順次に注目したとき、それらが３次元
のある方向に一定の秩序をもって並んでいる状態のこと
を指すのであって、必ずしも複数の記録マークの全てが
同一の方向に配列されているわけではない。したがっ
て、多数の記録マークの配列状態をマクロ的に観察する
と、スプリング状、竜巻状、平面的な渦巻き状の連続し
たものや、正弦波状、ジグザグ状など連続する所定軌跡
を描くものであれば如何なるものをも含むものとする。

【００３５】さらに、本発明に係る光記録媒体は、光の
照射によって光物性が変調し、再生光が変調される媒体
であれば、いかなる原理を用いたものであっても構わな
い。例えば、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
子間または分子内の反応が生じ屈折率が変調するフォト
ポリマー媒体であってもよい。特に、記録された情報の
書き換えが可能なフォトリフラクティブ媒体が望まし
い。フォトリフラクティブ材料は光の透過率が高いた
め、膜厚によっては数１０−１００層に相当する情報量
が記録できる。さらに有機フォトリフラクティブ媒体で
あると容易に大面積の光記録ディスク形状にすることが
可能である。電場を印加せずに書き込むことができる有
機フォトリフラクティブ媒体により構成すると、より好
ましい。

【００３６】本発明に係る光記録ディスクの典型的な形
状は薄い円筒状のものであるが、形状はこれに限られ
ず、球体であってもよいし、直方体、立方体、楕円板、
の何れであってもよい。また、これら形状を変形したも
のであっても構わない。例えば半径が徐々に大きくなる
筒状（截頭円錐形状）のものなどがある。なお、本発明
に係る光記録媒体においては、少なくとも３次元にわた
って情報を書き込める厚さを有していることが必要であ
る。

【００３７】また、本発明に係る情報記録方法／装置ま
たは情報再生方法／装置は、情報の記録再生の対象のた
めに用いる光記録媒体の原理に対応した記録または再生
方式を採用したものであればいかなるものであってもよ
い。また、本発明に係る情報記録装置または情報再生装
置は、情報記録と再生を共に行なうことができる情報記
録再生装置であってもよい。

【００３８】図１は本発明に係る情報記録再生装置およ
び光記録ディスクの一例を示す概念図である。図１の情
報記録再生装置において、符号１は記録または再生する
ための光ビーム、２および３は光ビーム１を集光するた
めのレンズである。符号４はアパーチャであり、５は再
生光を検知するフォトディテクタである。符号６は光記
録ディスクであり、７は光記録ディスクに記録された記
録マークである。フォトディテクタやアパーチャの位置
によっては、レンズ３はレンズ以外の要素により構成し
ても良い。また、光記録ディスク６を面方向に回転させ
るディスク回転機構を有している（図示せず）。

【００３９】また、レンズ２を上下に移動させるレンズ
移動機構を有している（図示せず）。レンズ移動機構と
してはステッピングモーターまたはピエゾ素子等を使用
することができる。本発明においては、光記録矩形媒体
についての平面的な記録／再生については、レンズとデ
ィスクとの横方向の相対位置を移動させる機構を有する
ようにしても良い（図示せず）。図に示すように、記録
媒体がディスク状の場合、ディスクの回転の制御、ディ
スクの半径方向におけるディスクと周辺機器との相対位
置の制御、並びに光ビームの集光位置の制御等の手段を
少なくとも有している必要がある。

【００４０】光源から発した光ビーム１はレンズ２を経
て、光記録ディスク６を通り、光記録ディスク６を介し
て対峙するレンズ３、アパーチャ４に入射し、フォトデ
ィテクタ５により検知される。光ビーム１は光記録ディ
スク６に記録された記録マーク７により変調されフォト
ディテクタ５によって受光される。

【００４１】図１に示す情報記録再生装置においてはこ
れらのディスク回転機構およびレンズ移動機構を同時に
作動させることにより集光された光ビーム１を光記録デ
ィスク６内を螺旋状に走査せしめる。

【００４２】上記構成を有する情報記録再生装置の動作
について説明する。まず、光記録ディスクに情報を記録
する方法について説明する。

【００４３】光記録ディスク６に情報を記録する場合、
光記録ディスク６に下部に位置する光源（図示せず）よ
り光ビーム１を照射しレンズ２により光ビーム１を集光
する。光記録ディスク６における記録マークの書き込み
位置には集光された光ビーム強度が最大となる焦点近傍
において記録マーク７が書き込まれる（図１おいては記
録マークが形成された状態を黒丸で表現している）。

【００４４】さらにディスク回転機構により光記録ディ
スク６を面方向で回転させると同時にレンズ移動機構に
より光ビーム１を集光するレンズ２を上昇させると、光
の焦点位置は光記録ディスク内を螺旋状に移動すること
になる。パルスの光ビームを光記録ディスク６に照射す
ると、記録マーク７が螺旋状に配列された光記録ディス
クを得ることができる。つまり相対的に光記録ディスク
の回転方向と平行ではない方向に光記録ディスクを移動
させることにより螺旋状に記録マークが書き込まれる。
このとき光ディスク６の回転およびレンズ３の移動はあ
らかじめ設定された速度で行なう。

【００４５】一方、再生方法は、次の２つのものが挙げ
られる。１つは記録光よりも強度の弱いまたは波長の異
なる再生用の光を光記録ディスクに集光する。このと
き、再生光の焦点は記録マークを記録した記録光の焦点
位置からわずかだけ手前または後方にずらしておく。記
録マークの部分の屈折率は書き込みが行なわれていない
領域の屈折率と異なるので、再生用の光の焦点が記録マ
ークまたはその近傍にくるように照射したときにだけ、
再生光の強度パターンが変化する。光記録ディスクを透
過した再生光の一部分を検出するようにフォトディテク
タを設置すると強度やパターンの大きさの変化で記録マ
ークの有無を検出することができる。このとき、再生光
の焦点位置と、記録マークが記録されたときの記録光の
焦点位置と、が一致していると、再生光の強度分布は記
録マークがないときと変化しない。

【００４６】もう１つは、光記録ディスクに反射層を設
ける場合である。前記方法と同様に再生用の光を光記録
ディスクに照射し反射層で反射して、光記録ディスクを
２度透過した光、すなわち、光記録ディスクから戻って
きた光を再生光としてフォトディテクタにより検出する
方法である。図１には前者の方法が示されているが、後
述する図５には後者の方法が示される。

【００４７】いずれにしても記録マークの有無によって
再生光の強度パターンに変化が生じるため、例えば再生
光の中心部の強度を測定することによって記録マークの
有無を知ることができる。例えば、光記録ディスクがフ
ォトリフラクティブ媒体であった場合、記録マークの部
分は屈折率が変化したものなので、該部分がレンズの役
割を果たし、観測する位置（ディテクタのビーム方向の
位置）によって再生光は中央部が暗くなったり、明るく
なったりする。一方、記録マークがない部分はそのよう
なことが起こらない。したがって、再生光の特に中央部
の強度を検出すれば記録マークの有無が検知されるので
ある。

【００４８】図１においては螺旋状に記録マークが配列
された光記録ディスク６に再生するための光ビーム１を
照射し、光記録ディスクを透過した光をフォトディテク
タ５で再生光として検出する。

【００４９】再生時には記録時にあらかじめ設定された
速度と同じ速度で光記録ディスク６を面方向に回転す
る。それにより最初の書き込み位置にて記録マークの有
無を検出した後、次の書き込み位置に再生用の光が照射
される。このときレンズ３の位置を変化させないと、書
き込み位置と光の焦点の位置が多少ずれる。しかしなが
ら、書き込み位置が近接しているため、焦点の位置が多
少ずれてもそのずれはわずかであり、再生光の強度の変
化は生じるので、連続して記録マークの有無を検出する
ことはできる。

【００５０】記録マークの読み出しが続き、焦点の位置
の記録マークの位置からのずれが大きくなると記録マー
クの有無を検出できなくなる。そこで、再生光の強度変
化によってレンズ移動機構にサーボ機構を設けて、光ビ
ーム１を集光するレンズ２の上下移動を補正する機構を
設けることが必要となる。それにより焦点の位置が補正
され、螺旋状に配列した記録マークの書き込み位置に書
き込まれた情報を連続して順次再生することができる。

【００５１】なお、本発明の情報記録装置または情報再
生装置においては、集光された光ビームを光記録ディス
ク内を螺旋状に走査せしめる機構は、そのような作用を
有する機構であればどのようなものであってもよく、上
述したディスク回転機構およびレンズ移動機構の組み合
わせに限定されるものではない。

【００５２】本発明に係る光記録ディスクの記録マーク
の配列の一例を図２および図３に示す。図６に示したの
は、図１の記録形式によって筒状に記録マークを配列さ
せた場合の図である。通常の中心からの距離が等しい位
置に置いてレンズを上方に移動させながら、かつディス
クを回転させることにより、円筒状に記録マークを配列
するように記録する。次に、フォーカスの円筒の中心か
らの距離が短くなるようにレンズを移動させながらマー
クを記録する。次にレンズを下方に移動させながら、か
つディスクを回転させることにより、既に記録されたマ
ークの配列よりも内側に通常の記録マークが配列形成さ
れる。この方法を繰り返すことにより筒状に配列された
マークが年輪のように形成されていくことになる。

【００５３】図２は、図１の光記録ディスク６を矢印Ａ
の方向から見た図である。図２においては、記録マーク
７の形成される位置を常に光記録ディスク６の中心から
の距離を一定にしている。このようにして情報を書き込
むことにより、アドレスを光ディスク表面に書き込んで
おくことが可能であるため、アドレッシングが容易にな
り好ましい。しかしながら記録マーク７は上下に位置す
るものが列になるように形成すると上下に位置するマー
ク間の間隔が狭い場合にはエラーレートが高くなる可能
性がある。したがって、間隔を広げるか、あるいは上下
に位置する記録マークが重ならないように形成すること
が望ましい。

【００５４】図３は図１で用いた光記録ディスク６を矢
印Ｂの方向から見た図である。光記録ディスク６を回転
させながら光ビーム１を集光するレンズ２を上下動させ
つつ記録マークを形成したため、記録マーク７は斜め方
向に配列されている。図７に示したのはスティック状記
録媒体への記録および再生の概念図である。レンズによ
り集光された単色の光をミラーにより光記録媒体の任意
の位置に導く。図中のミラーは、マイクロミラーアレー
中のミラーを示し、アレーの位置はｘ、ｙ、ｚのあらゆ
る方向に移動させることができる。光のフォーカス位置
は、レンズとミラーアレーの位置、ミラーアレーの中で
駆動するミラーの選択、さらにはマイクロミラーの角度
により制御される。ミラーアレー、レンズ、記録媒体の
相対的位置はこのうちの何れかを変化させることにより
調整することができる。例えば記録媒体のｘ，ｙ方向の
位置を制御する手段と、レンズをｘ，ｙ方向に移動させ
る手段と、ミラーアレーをｘ、ｙ方向に移動させる手段
と、を有する装置によりこのときの記録マークの配列を
正弦波状やジグザグ状にすることができる。

【００５５】螺旋状に配列した連続する２つの記録マー
ク間の面方向の距離Ｌと深さ方向の相対的差ｄは、「０
＜ｄ／Ｌ＜２．５」の関係を満たすことが望ましい。す
なわち、記録マークの１つをａとし、螺旋状に記録した
ときの手前または後方の記録マークであるｂとの距離Ｌ
と深さ方向の相対的差ｄ（図３に示す）とは「０＜ｄ／
Ｌ＜２．５」を満たす部分を含むことが望ましい。この
条件を満たす部分は集光させたビームの焦点がずれて
も、デフォーカス許容範囲にあるために連続して読み出
すことが可能となり、また、再生光の強度変化をレンズ
２の位置制御にフィードバックすることが容易となる。

【００５６】連続する２つの記録マーク間において、マ
ークの長手方向とは鉛直方向の距離Ｌと長手方向と平行
な方向の相対的差ｄは「０＜ｄ／Ｌ＜２．５」の関係を
満たすことが望ましい。この条件を満たす場合は、集光
させたビームの焦点がずれてもデフォーカス許容範囲に
あるために連続して読み出すことが可能となり、また、
再生光の強度変化をレンズの位置制御にフィードバック
することが容易になる。これは、以下のように理解でき
る。通常、光記録により屈折率変調として記録されるマ
ークは、記録光の伝搬方向に長い３次元の楕円回転体状
となる。

【００５７】屈折率変調が起こっている領域が、例えば
長手方向２．５μｍ、それとは鉛直方向の半径が３．０
μｍのマークとして記録されたとする。この記録マーク
が、同じ深さの位置に渦巻き状に記録されたのであれ
ば、読出し光の深さ方向の位置を制御する必要がないの
で、フォーカス位置を変化させずに、連続して読み出す
ことが可能である。次に、マークの水平方向の位置を徐
々に変化させて記録する場合について考える。例えば、
マークの長手方向とは鉛直方向の隣接マーク間距離を
０．６μｍとすると、マークの中心から中心までの距離
である距離Ｌは、１．２μｍとなる。マークの長手方向
の大きさは２．５μｍであるので、マークの長手方向の
相対的差であるｄは最大の場合でも２．５μｍ以下であ
る。したがって「ｄ／Ｌ＜２．５」であることが望まし
い。

【００５８】また、本発明に係る記録マークの配列の別
の例を図４に示す。図４に示すように、記録マークを形
成した層を複数層積層し、層間の連結部において螺旋状
に記録マークを配列する方法である。図４において光記
録ディスク６には平面状に記録マークが配列されている
層（層８、層９、層１０、層１１）が複数層積層されて
おり、層と層の間の部分、例えば層９の記録の終わりの
記録マークと層９の記録のはじめの記録マークとの間に
は、記録マーク７が螺旋状に配列している。この配列は
以下のような方法にて形成される。

【００５９】つまり図１の光情報記録再生装置におい
て、さらに光記録ディスク６の半径方向に光源またはデ
ィスクを移動させる機構を設ける。レンズ３を固定し、
光記録ディスク６を回転すると同時に光記録ディスク６
の半径方向に光記録ディスク６または光源を移動するこ
とにより平面状に記録マークが配列されている層を形成
する。次に、光記録ディスク６を回転させつつレンズ３
を上昇させると、記録時と同じく光ビーム６が螺旋状に
走査し、記録マークが螺旋状に配列した部分が形成され
る。

【００６０】この配列を採用すると、例えば図４の層８
の再生が終わって、層９の再生に移る際に、レンズ２の
位置の移動を再生光の出力変化によりフィードバックを
かけ再生用光ビームの焦点の位置を移動させる機構を用
いることにより、深さ方向に記録マークを検出する過程
を経ることなく、連続的に読み出し、かつ高密度記録を
行なうことができる。

【００６１】一方、本発明の情報記録装置または情報再
生装置においては、光ビームの入射は１つに限らず、１
つの光記録ディスクに対し２つ以上の光ビームを同時に
入射して記録、再生を行なってもよい。それにより記録
や再生を並列処理することが可能である。例えば図５に
複数の光ビームを光記録ディスクに照射する情報記録再
生装置の概念図を示す。図５において、符号１２は光ビ
ームの光源、１３は再生光を検知するフォトディテクタ
である。１４はハーフミラー、１５は記録または再生す
るための光ビーム、１６は、光ビームを光記録ディスク
に集光するためのレンズである。１７は光記録ディス
ク、１８は反射層、１９は光記録ディスクに記録された
記録マークである。

【００６２】この情報記録再生装置には光記録ディスク
１７を回転させつつレンズ１６を上下させる機構を備
え、それにより光ビーム１２を螺旋状に走査させて記録
記録マーク１９は螺旋状に配列される。光源が複数個備
えられているので、螺旋状の記録マークの配列は複数個
形成される。再生時は光記録ディスク１７を回転させつ
つレンズ１６を同時に上下させることによって、再生用
の光ビーム１５が螺旋状に走査され、さらに、記録マー
クの有無に応じて強度パターンが変化した透過光が反射
層１８により入射した方向に戻される。その光を再生光
としてフォトディテクタ１３により検出する。

【００６３】次に、本発明の具体的な実施例について説
明する。実施例１以下の方法により未記録の光記録ディスクを作製した。
本実施例１の光記録ディスクの記録材料としては集光さ
せた光ビームを照射した部分の分子が架橋し、分子量が
高くなり、屈折率が高くなるフォトポリマーを用いた。
この記録材料はいったん屈折率が変調すると半永久的に
保持され、元に戻すことは困難な材料である。このフォ
トポリマーの膜を直径１２ｃｍの透明基板に形成して光
記録ディスクを形成した。フォトポリマー膜の厚さは２
ｍｍであった。

【００６４】図１に示すような情報記録再生装置にさら
にその半径方向に光記録ディスクを移動する機構を設け
た情報記録再生装置を用いて、上記の未記録の光記録デ
ィスクに情報の記録を行なった。

【００６５】まず、レンズ２を固定し、光記録ディスク
６を回転すると同時に光記録ディスク６の半径方向に光
記録ディスク６を移動することにより平面状に記録マー
クが配列されている層を形成し、次に光記録ディスク６
を回転させつつレンズ２を上昇させると、記録時と同じ
く光ビーム６が螺旋状に走査し、記録マークが螺旋状に
配列された部分が形成される。このとき、光ビームとし
てはシャッタ等によりオンオフされたパルス波が用いら
れた。これを順次繰り返し、得られた光記録ディスクの
記録マークの配列は平面上に渦巻状に記録マークが配列
された層が、８０層、そしてこの層の層間は記録マーク
を螺旋状に配列したものであった。その記録マークの配
列は図４にその該略図を示すようなものであった。

【００６６】この光記録ディスクの再生には同様の装置
で光源として波長６８０ｎｍの半導体レーザーを用いて
行なった。まず、再生用の光ビーム１を光記録ディスク
６に記録時と同様にして走査させた、光記録デイスク６
からの透過光をフォトディテクタ５により再生光として
検出した。このとき、再生光の強度変化の大きさによっ
て、レンズ移動機構に対してフィードハックをかけ、光
ビーム１を集光するレンズ２の上下移動を補正する機構
を設けた。この結果、光記録ディスクにおいては、記録
密度１０^９ｂｉｔｓ／ｃｍ^３を実現でき、かつ１．５Ｇ
ｂｐｓで読み出すことに成功した。

【００６７】比較例１実施例１で用いた光記録ディスクと同様の未記録の光記
録ディスクに図１の情報記録再生装置を使用して記録お
よび再生を行なった。記録の際は光ビームの光源として
はアルゴンレーザーを用いた。但し、光記録ディスク６
を回転すると同時にレンズ３を上下移動することは行な
わず、光記録ディスク６を回転させ、かつ光記録ディス
クの半径方向にレーザーを移動させることで、まず１層
目として平面上に渦巻き状に記録マークが配列された層
を形成した。次の層はエラーレートが十分小さくなるよ
うにデフォーカス許容長よりも十分に離れた深さに第１
層目と同様に渦巻状に書き込んだ。以下同様にして８０
層書き込んだ。

【００６８】得られた光記録ディスクの記録マークの配
列は、平面上に渦巻き状に記録マークが配列された層を
８０層形成されたものであった。

【００６９】この光記録ディスクの再生には同様の装置
を用い、光源として波長６８０ｎｍの半導体レーザーを
用い、再生用の光ビーム１を光記録ディスク６に記録時
と同様にして走査させた。光記録ディスク６からの透過
光をフォトディテクタ５にて再生光として検出した。再
生の際は、第１層の再生を終了した後、第２層の再生を
開始するために第２層が深さ方向のどの位置に書き込ま
れているか検出する過程が必要となる。

【００７０】この検出の方法は、具体的には再生光を集
光させているレンズを上下に走査させて、その時の再生
光強度を測定し、その強度が最も大きく変化した点、ま
たは再生光強度の微分が大きい点を検出するものであ
る。記録容量は実施例１とほぼ同等であったが、記録し
た方法と同様の方法で再生したところ読み出し速度は２
Ｋｂｉｔｓ／ｓであった。

【００７１】実施例２以下の方法で未記録の光記録ディスクを作製した。本実
施例の光記録ディスクの記録材料としてはオキサジアゾ
ール誘導体とビスワエノールＡ型ポリカーボネートとチ
タニルフタロシアニンの微粒子および非線形光学特性を
示す分子フラーレンＣ_７０を重量比で２００：３００：
１０：１の割合で混合したものを用いた。該混合物をト
ルエンに溶かし、石英基板上にキャストし乾燥後、加熱
成形し、厚さ２００μmの膜を作製し光記録ディスクを
得た。

【００７２】この未記録の光記録ディスクに対し、図５
で示した装置と同様の装置を用いて情報の記録および再
生を行なった。記録には計２０のビームに分けたアルゴ
ンイオンレーザを用いて、記録マークを計「２×１０
^２０」個、螺旋を描くように形成し光記録ディスクを得
た。再生には光源として波長８００ｎｍの半導体レーザ
２０個をアレー化したものを用い、再生用の光ビームを
光記録ディスクに記録時と同様にして走査させた。光記
録ディスクからの反射光をフォトディテクタにて再生光
として検出した。

【００７３】このとき再生光の強度変化の大きさによっ
てレンズ移動機構に対しフィードバックをかけ、光ビー
ムを集光するレンズの上下移動を補正する機構を設け
た。記録・再生の際はレーサーが集光する焦点の位置は
ステッピングモータまたはピエゾ素子でレンズを上下に
移動させ、かつ光記録ディスクを回転させること、さち
には半径方向にレーザーを移動させることにより制御し
た。その結果、記録密度１０^１３ｂｉｔｓ／ｃｍ^３を実
現でき、かつ２Ｇｂｐｓで読み出すことに成功した。

【００７４】比較例２実施例２で用いた光記録ディスクと同様なものを用い
て、情報の記録および再生を行なった。記録にはアルゴ
ンイオンレーザーを１つだけ用い焦点の位置は上下させ
ずに光記録ディスクの回転と光ビームの半径方向の移動
のみで同心円状に記録マークを書き込んだ。一層分書き
込んだ後、レンズを上下し、次の層も同様に同心円状に
書き込む方式を用いた。

【００７５】合計２×１０^２０個の記録マークを形成し
光記録ディスクを得た。再生には光源として波長８００
ｎｍの半導体レーザを１個だけ用いて、再生用の光ビー
ムを光記録ディスクに記録時と同様にして走査させた。
光記録ディスクからの反射光をフォトディテクタにより
再生光として検出した。その結果読み出し速度は１Ｍｂ
ｉｔｓ／ｓであった。

【００７６】実施例３図６に示したような半径４ｃｍ、長さ４ｃｍの円筒状の
記録媒体を作成し、図６と同様の記録を行なった。ま
ず、レンズの水平方向の位置を円筒の中心から最も離れ
た位置に固定し、かつ、鉛直方向に等速で移動させた。
光ディスクを回転させながらレーザパルス光を照射させ
たところ、図６に示すようにスプリング状の軌跡を描き
ながら記録マークが記録された。

【００７７】下から上まで記録された時点で円筒の半径
方向に０．５μｍだけレンズを移動させ、今度はレンズ
を上から下に走査させて記録を行なった。下まで記録で
きた時点で上記と同様に円筒の半径方向に０．５μｍだ
けレンズを移動させた。以下この操作を繰り返すことに
より、半径３．８ｍｍから５ｍｍまで筒状に記録を行な
った。図８にこのとき用いた装置のブロック図を示す。
その結果、１０^１３ｂｉｔ／ｃｍ^３と２Ｇｂｐｓの読
出し速度を達成できた。

【００７８】実施例４図７に示したような１ｃｍ×４ｃｍ×２ｃｍのスティッ
ク状の記録媒体を作製し、図７と同様の記録を行なっ
た。すなわち、記録マークが正弦波状に配列されるよう
に、ミラーの角度とレンズの位置とを制御しながら、記
録媒体のｘ方向にライン状にマークを記録し、次に位相
が少しずれた位置にマークを配列するように折り返し記
録した。

【００７９】この操作を繰り返して、ｙ方向の任意の位
置ｙ１でのｘｚ面にマークをきろくする。次に、記録媒
体をｙ方向に動かすことによりｙ２の位置のｘｚ面にも
同様に記録した。この操作を繰り返すことによって記録
媒体全体に記録マークを形成した。このとき用いた装置
のブロック図を図９に示す。その結果、１０^１３ｂｉｔ
／ｃｍ^３と２Ｇｂｐｓの読出し速度を達成できた。

【００８０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る光記録媒体の情報記録方法および装置、情報再生方法
および装置、並びに光記録媒体によれば、記録媒体の所
定位置に光ビームのビームウェストにより記録マークを
形成して情報を記録する際に、前記ビームウェストの移
動軌跡が所定軌跡を描くように記録媒体とビームウェス
トその相対位置を移動させているので、高密度で３次元
の記録でき、かつこの情報を高速で記録再生できる光記
録ディスクおよび情報記録再生装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の情報記録再生装置および光記録ディス
クを示す俯瞰図である。

【図２】図１の光記録ディスクを矢印Ａの方向から見た
平面図である。

【図３】図１の光記録ディスクを矢印Ｂの方向から見た
正面図である。

【図４】本発明に係る記録マークの配列例を示す俯瞰図
である。

【図５】本発明の情報記録再生装置および光記録ディス
クを示す俯瞰図である。

【図６】本発明に係る円筒状の光記録媒体を示す俯瞰図
および平面図である。

【図７】本発明に係る矩形状の光記録媒体を示す俯瞰図
および記録マークを概念的に示す俯瞰図である。

【図８】本発明に係る記録再生装置の概略構成を示すブ
ロック図である。

【図９】ミラーアレーを用いた記録再生装置の概略構成
を示すブロック図である。

【符号の説明】

１光ビーム３レンズ５フォトディテクタ６光記録媒体７マーク１２光源１３フォトディテクタ１５光ビーム１６集光レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者塚本隆之神奈川県川崎市幸区小向東芝町１株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者本宮佳典神奈川県川崎市幸区小向東芝町１株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者松本一紀神奈川県川崎市幸区小向東芝町１株式会社東芝研究開発センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ビームを照射することにより光ビームの
ビームウェストとその周囲を含む所定の位置に複数のマ
ークが形成され得る光記録媒体に情報を記録するように
した光記録媒体の情報記録方法であって、前記光ビームのビームウェストを移動させることにより
所定軌跡を描くように前記マークを形成することを特徴
とする光記録媒体の情報記録方法。
【請求項２】光ビームのビームウェストおよびその周囲
を含む所定位置に複数のマークを記録可能な記録媒体に
光ビームを照射することにより情報を記録するようにし
た光記録媒体の情報記録装置であって、前記ビームウェストを形成するための光ビーム集光部
と、所定軌跡を描くように前記ビームウェストを移動させる
ための移動機構と、を備えることを特徴とする光記録媒体の情報記録装置。
【請求項３】光ビームのビームウェストおよびその周囲
を含む所定の位置にマークにより記録された情報を再生
可能な光記録媒体に光ビームを照射することにより情報
を再生する光記録媒体の情報再生方法であって、前記光ビームのビームウェストを所定軌跡を描くように
３次元方向に移動させて前記情報を前記マークより再生
することを特徴とする光記録媒体の情報再生方法。
【請求項４】光記録媒体に光ビームを照射することによ
り光ビームのビームウェストとその周囲を含む所定の位
置の複数のマークとしての情報を読み出すようにして情
報を再生する光記録媒体の情報再生装置であって、前記光ビームのビームウェストを移動することによりマ
ークを形成する光ビーム集光部と、所定軌跡を描くように前記ビームウェストを順次に移動
させるための移動機構と、を備えることを特徴とする光記録媒体の情報再生装置。
【請求項５】光ビームを用いて任意の位置に形成された
複数のマークを備える光記録媒体であって、前記マークは、前記ビームウェストを移動することによ
り所定軌跡を描くように前記光ビームのビームウェスト
を移動することにより形成されるようにして情報が記録
されることを特徴とする光記録媒体。