JP2006107668A - Device and method for recording/reproducing information, and 3-dimensional recording medium - Google Patents
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Description
本発明は情報の記録再生装置及び記録再生方法、並びに情報記録媒体に係り、特に記録媒体の厚さ方向に3次元的に記録マークを形成し、連続的或いはランダムに記録再生を行う情報の記録再生装置及び記録再生方法、並びに3次元的に記録マークが形成された3次元記録媒体に関する。 The present invention relates to an information recording / reproducing apparatus, a recording / reproducing method, and an information recording medium, and more particularly, to record information that is continuously or randomly recorded and reproduced by three-dimensionally forming recording marks in the thickness direction of the recording medium. The present invention relates to a reproducing apparatus, a recording / reproducing method, and a three-dimensional recording medium on which three-dimensional recording marks are formed.
近年、情報の大容量化に伴い、光記録を用いた高密度記録技術の開発が活発に行われている。光記録では、その限界が光の回折により、記録ビット径が500nm前後といわれている。この回折限界は光の波長に比例し、さらに、レンズの性能指数(NA)に反比例する。 In recent years, with the increase in information capacity, high-density recording technology using optical recording has been actively developed. In optical recording, the limit is said to be about 500 nm due to light diffraction. This diffraction limit is proportional to the wavelength of light, and further inversely proportional to the figure of merit (NA) of the lens.
このため、高密度化の1つの方向は、光の波長を短波長化すること、絞り込みレンズを高NA化することにある。また、別の方法としては、この回折限界によらない光学現象を利用する方法である。記録媒体においては、超解像膜を記録膜上に形成する方法がある。また、光ヘッドにおいては、最近、特に、これらを推進する方法として、光における近接場が注目されている。たとえば、SIL(Solid Immersion Lens)を用いて高NA化を実現し、通常の光学レンズを用いたものより小さなスポット径を得ている。 For this reason, one direction of increasing the density is to shorten the wavelength of light and to increase the NA of the aperture lens. Another method is to use an optical phenomenon that does not depend on the diffraction limit. As a recording medium, there is a method of forming a super-resolution film on the recording film. In the optical head, recently, a near field in light has attracted attention as a method for promoting these. For example, a high NA is realized using SIL (Solid Immersion Lens), and a spot diameter smaller than that using a normal optical lens is obtained.
前記のように、記録の為のビームスポットを小さくする方向とは別に、記録媒体の深さ方向へ記録することにより更なる大容量化を図る方法も考えられている。その内の一つが、特許文献1に記載されているようなバルク状態の記録媒体に3次元的に記録再生を行うものである。 As described above, a method for further increasing the capacity by recording in the depth direction of the recording medium is considered in addition to the direction of reducing the beam spot for recording. One of them is to perform three-dimensional recording / reproduction on a recording medium in a bulk state as described in Patent Document 1.
このようなバルク状態への記録再生方法は種々考えられるが、その中で、従来技術で実施されているような螺旋状記録は、連続的に無駄なく記録再生が行える点でメリットは大きい。即ち、光ディスクを回転させて光ビームを光ディスクの半径方向に走査しながら光ビーム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させるのである。この時、光ビーム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、光ビームを深さ方向に移動させることにより、木の年輪状の軌跡上に記録マークが形成することもできる。 Various methods for recording and reproducing such a bulk state are conceivable. Among them, spiral recording as performed in the prior art has a great merit in that recording and reproduction can be performed continuously without waste. That is, the recording marks are sequentially formed on the spiral trajectory by rotating the optical disk and moving the light beam in the depth direction while scanning the optical beam in the radial direction of the optical disk. At this time, the recording mark can also be formed on the tree-annular locus by fixing the light beam at a predetermined position in the radial direction of the rotating optical disk and moving the light beam in the depth direction.
従来技術のように、螺旋状記録や木の年輪状記録においては、記録マークは深さ方向に僅かにずらしながら記録を行う為に、確実なサーボ及び記録再生を行うには連続して記録される2つの記録マークの相対位置関係が重要になる。従来技術によれば、記録される記録マークの軌跡上の距離Lと記録マークの深さ方向の相対位置の差dが「0<d/L<2.5」の関係を満たすようにしている。 As in the prior art, in spiral recording and tree-ring recording, the recording marks are recorded while being shifted slightly in the depth direction, so they are recorded continuously for reliable servo and recording / reproduction. The relative positional relationship between the two recording marks is important. According to the prior art, the difference d between the distance L on the locus of the recording mark to be recorded and the relative position in the depth direction of the recording mark satisfies the relationship “0 <d / L <2.5”. .
しかし、記録時の熱的影響により記録マークの深さ方向に大きくずらすケースも有り、その時には前記許容範囲に入らなくなる可能性がある。更に、記録の変調方式によっても記録マーク間が大きくなりAF(自動焦点)やトラッキングなどのサーボがかからなくなる可能性もある。また、連続的に深さが変化する為に絶えず球面収差補正をする必要もあり、フォーカス制御が難しい。 However, there is a case where the recording mark is greatly shifted in the depth direction of the recording mark due to a thermal influence during recording, and at that time, there is a possibility that the allowable range is not reached. Furthermore, there is a possibility that the recording mark spacing increases depending on the recording modulation method, and servo such as AF (auto focus) and tracking is not applied. Further, since the depth continuously changes, it is necessary to continually correct spherical aberration, and focus control is difficult.
また仮に従来技術の一例のように、同一平面状の領域の再生が終了し次の層へ移動する時に層間の連結部(最内周から最外周)において螺旋状に記録マークを配列するようにすると、記録マーク間及び層方向への移動距離をそれほど大きく取れないので結局層間移動に相当な時間がかかってしまう。更に層間の距離を大きく取らないといけなくなる。 Further, as an example of the prior art, when reproduction of the same planar area is completed and the movement to the next layer is performed, the recording marks are arranged in a spiral manner at the connecting portion between the layers (from the innermost periphery to the outermost periphery). Then, since the moving distance between the recording marks and in the layer direction cannot be made so large, it takes a considerable time to move between the layers. Furthermore, the distance between the layers must be increased.
また、従来技術においては、深さ方向への記録マークの形成は記録装置の機械的制御により実行できるが、このような螺旋状記録では深さ方向の情報が無い為に、一度書きこんだ記録マークの高速再生や追加記録は難しい。もし、記録トラック上にアドレスなどの情報を書き込んでいたとしても、連続的に再生していかなければ目的のアドレスに到達することが出来ず、高速アクセスはできない。もちろん、機械的に深さ方向を制御することによる再生方法も考えられるが装置間の違いなどにより深さ位置の誤差が大きくて実用的ではない。 In the prior art, the formation of recording marks in the depth direction can be performed by mechanical control of the recording apparatus. However, since there is no information in the depth direction in such spiral recording, recording once written is performed. It is difficult to perform high-speed playback and additional recording of marks. Even if information such as an address is written on the recording track, the target address cannot be reached unless it is continuously reproduced, and high-speed access is impossible. Of course, a reproduction method by mechanically controlling the depth direction is also conceivable, but the error of the depth position is large due to the difference between apparatuses and so on, which is not practical.
本発明は、このような従来技術における問題点を解決し、確実なサーボ特性を有し高速ランダムアクセスや追加記録が可能であり、かつ3次元記録における高密度化も可能な情報の記録再生方法及び記録再生装置、並びに情報記録媒体を提供することにある。 The present invention solves such problems in the prior art, and provides an information recording / reproducing method capable of high-speed random access and additional recording with reliable servo characteristics and high density in three-dimensional recording. And a recording / reproducing apparatus and an information recording medium.
かかる課題を解決するために、本発明における記録再生装置は、以下の特徴を備えている。
(1)アドレスや半径位置などの情報を表す為の凹凸を有するサーボ層を予め有し、かつ深さ方向にデータ記録が可能な3次元記録媒体を用い、この記録媒体に情報を記録する情報の記録再生装置であって、サーボ層にビームを照射するサーボ用光源と記録媒体中の記録層にビームを照射する記録再生用光源とを少なくとも備え、それぞれの光源から出射された各ビームの焦点位置の制御がそれぞれ別に可能であり、さらに記録再生用ビームによる情報の記録中もしくは再生中においては記録媒体中の深さ方向における記録マークが形成されたあるいは形成する予定の他の記録層への層間移動を実施するために設けられた領域においてのみ実行することを特徴としている。
In order to solve this problem, the recording / reproducing apparatus of the present invention has the following features.
(1) Information that records information on this recording medium using a three-dimensional recording medium that has a servo layer having projections and depressions for representing information such as addresses and radial positions in advance and that can record data in the depth direction. The recording / reproducing apparatus comprises at least a servo light source for irradiating the servo layer with a beam and a recording / reproducing light source for irradiating the recording layer in the recording medium with a focal point of each beam emitted from each light source. Position control is possible separately, and during recording or reproduction of information by the recording / reproducing beam, recording marks in the depth direction in the recording medium are formed on other recording layers to be formed or to be formed. It is characterized in that it is executed only in an area provided for carrying out interlayer movement.
ここでは、この他の記録層への層間移動を実施するために設けられた領域を便宜上「層間切り替え領域」と呼ぶことにする。 Here, for convenience, an area provided for performing interlayer movement to another recording layer is referred to as an “interlayer switching area”.
ここでの記録層とは、記録媒体の深さ方向に対してある一定の距離を隔ててサーボ層にほぼ平行面(同一平面)である仮想の層も含む。即ち、予め記録層として記録膜や保護膜などが形成されているわけでもなく、記録されたマークが同一平面上にさも層があるように配置されている場合である。また、これから記録を行おうとする場合においては仮想の記録層としてその同一平面上への記録を実施することになる。 Here, the recording layer includes a virtual layer that is substantially parallel (coplanar) to the servo layer with a certain distance from the depth direction of the recording medium. That is, a recording film, a protective film, or the like is not formed as a recording layer in advance, and the recorded marks are arranged so that there is another layer on the same plane. Further, when recording is to be performed from now on, recording on the same plane as the virtual recording layer is performed.
サーボ層には、同心円状あるいはスパイラル状に凹凸の溝が形成されている。必要に応じてこの凹凸の表面に金属膜などを形成しても良い。 The servo layer has concavity and convexity grooves formed concentrically or spirally. A metal film or the like may be formed on the uneven surface as necessary.
また記録再生用ビームによる情報の記録中もしくは再生中においては深さ方向における記録マーク間の距離だけ離れた他の記録層への層間移動は記録媒体が1回転する間に「層間切り替え領域」において実行することを特徴としている。 During recording or reproduction of information by the recording / reproducing beam, interlayer movement to another recording layer separated by a distance between recording marks in the depth direction is performed in the “interlayer switching region” while the recording medium rotates once. It is characterized by executing.
さらに、深さ方向における記録マーク間の距離だけ離れた他の記録層への層間移動を、記録媒体が1回転する毎に実行すれば、連続的に深さ方向への記録再生が可能となる。例えば、ある半径において1層目の記録層における特定の場所から記録再生を実施し始め、この記録媒体が1回転する間に次の3層目の記録層へ記録再生用ビームが「層間切り替え領域」を通って移動していき、次の1回転で3層目から「層間切り替え領域」を通って5層目へ移動するのである。ここで1層目から2層目へ移動しないで3層目に移動する理由は、後述するように、個々の記録マークに対して半径方向隣の記録トラックの記録マークを深さ方向にずらして記録を行っているので、同じ半径で見ると深さ方向に2層毎に移動していることになるのである(記録マーク間の距離)。この場合、記録再生する情報量が少ない場合には、記録再生が深さ方向への移動がメインになり、半径方向への移動距離が少なくなる為、例えば追加記録時の記録開始場所へのアクセス時間が少なくすむ。ここでの「層間切り替え領域」は、同一半径において深さ方向に((記録層数/2)-1)個形成することになる。 Further, if the interlayer movement to another recording layer that is separated by the distance between the recording marks in the depth direction is performed every time the recording medium rotates, recording and reproduction in the depth direction can be continuously performed. . For example, recording / reproducing is started from a specific place in the first recording layer at a certain radius, and the recording / reproducing beam is transmitted to the next third recording layer while the recording medium makes one rotation. ”, And in the next rotation, the third layer moves from the third layer to the fifth layer through the“ interlayer switching region ”. Here, the reason for moving to the third layer without moving from the first layer to the second layer is that, as will be described later, the recording mark of the recording track adjacent in the radial direction is shifted in the depth direction with respect to each recording mark. Since recording is performed, when viewed at the same radius, the recording layer moves in every two layers in the depth direction (distance between recording marks). In this case, when the amount of information to be recorded / reproduced is small, the recording / reproduction is mainly moved in the depth direction, and the moving distance in the radial direction is reduced. For example, access to the recording start location at the time of additional recording Save time. The “interlayer switching region” here is formed in the depth direction ((number of recording layers / 2) −1) at the same radius.
本発明では深さ方向における記録マーク間の距離だけ離れた他の記録層への層間移動時に「層間切り替え領域」内の各層間移動領域毎に層情報を記録もしくは再生することも特徴の一つである。ここでの層情報は、マーク列でもDC(連続)マークをウォブルさせて表しても良い。即ち、半径方向の位置情報はサーボ層で制御し、深さ方向への位置制御はこの層情報を読むことにより行うのである。これにより、情報の再生時に高速アクセスが可能となる。この時、層情報と同時に、DC(連続)マークによる、AF引き込み部と層間切り替え部を設けている。このAF引き込み部は、ランダムアクセスした時に情報の記録マーク列ではAFが引き込みにくいので、AFを引き込みやすくするためにこのDC(連続)マークを設けているのである。同じように、層間移動時のAFを確実にする為に層間切り替え部を設けているのである。この意味からも、これらのDC(連続)マークの幅を、記録マークの幅よりも広くするのが好ましい。この「層間切り替え領域」にはユーザデータは記録されない。実際の動作としては、まず記録再生用ビームをサーボ層側から記録層側へ移動させることにより、記録層間に形成されているDC(連続)マークによるAF引き込み部の再生信号が検知される。このAF引き込み部の再生信号の数を数えて、目的の層の手前の層間に来ると、AF制御をAF引き込み部で実施し、すぐに層情報を読むことにより確実な層間移動が可能となる。その層情報を元に層間切り替え部を通って次の記録層への記録再生を実施するのである。 One feature of the present invention is that layer information is recorded or reproduced for each interlayer movement area in the “interlayer switching area” when moving to another recording layer separated by a distance between recording marks in the depth direction. It is. The layer information here may be expressed by wobbling a DC (continuous) mark or a mark row. That is, position information in the radial direction is controlled by the servo layer, and position control in the depth direction is performed by reading this layer information. As a result, high-speed access is possible during information reproduction. At this time, an AF pull-in part and an interlayer switching part by DC (continuous) marks are provided simultaneously with the layer information. This AF pull-in section is provided with this DC (continuous) mark to facilitate the pull-in of AF because it is difficult to pull in the AF in the recording mark row of information when random access is made. Similarly, an interlayer switching unit is provided to ensure AF during interlayer movement. From this point of view, it is preferable to make the width of these DC (continuous) marks wider than the width of the recording marks. User data is not recorded in this “interlayer switching area”. As an actual operation, the recording / reproducing beam is first moved from the servo layer side to the recording layer side, thereby detecting the reproduction signal of the AF pull-in portion by the DC (continuous) mark formed between the recording layers. When the number of reproduction signals of the AF pull-in unit is counted and the layer comes before the target layer, AF control is performed in the AF pull-in unit, and the layer information can be read immediately to enable reliable interlayer movement. . Based on the layer information, recording / reproduction is performed on the next recording layer through the interlayer switching unit.
また、情報の再生時のランダムアクセス性を向上させるために、深さ方向における記録マーク間の距離だけ離れた他の記録層への層間移動を実行する「層間切り替え領域」を、同一半径において深さ方向に重ならないようにしてもよい。即ち、各記録層間に対応した領域が記録トラックの円周方向にずれているのである。実際の動作としては、まず記録再生用ビームをサーボ層側から記録層側へ移動させることにより、記録層間に形成されているDC(連続)マークによるAF引き込み部の再生信号が検知される。このAF引き込み部の再生信号が検知される円周方向の位置が、予めわかっているサーボ層上の円周方向の位置(アドレスなど)と対応することにより、深さ方向の位置が即座にわかる。そして目的の層の手前の層間に来ると、AF制御をAF引き込み部で実施し、すぐに層情報を読むことにより確実な層間移動が可能となる。その層情報を元に層間切り替え部を通って次の記録層への記録再生を実施するのである。なお、一旦、記録層間の距離と記録再生ビームの焦点位置の移動距離との関係を調べることにより、記録媒体を記録再生装置から外さない限り、高速アクセスが可能である。 In addition, in order to improve random accessibility during information reproduction, an “interlayer switching region” that performs interlayer movement to another recording layer that is separated by a distance between recording marks in the depth direction is formed at the same radius. You may make it not overlap in the direction. That is, the area corresponding to each recording layer is shifted in the circumferential direction of the recording track. As an actual operation, the recording / reproducing beam is first moved from the servo layer side to the recording layer side, thereby detecting the reproduction signal of the AF pull-in portion by the DC (continuous) mark formed between the recording layers. The position in the circumferential direction where the reproduction signal of the AF pull-in portion is detected corresponds to the position (address, etc.) in the circumferential direction on the servo layer which is known in advance, so that the position in the depth direction is immediately known. . When the target layer comes before the target layer, AF control is performed by the AF pull-in unit, and the layer information can be read immediately to enable reliable interlayer movement. Based on the layer information, recording / reproduction is performed on the next recording layer through the interlayer switching unit. Note that once the relationship between the distance between the recording layers and the moving distance of the focal position of the recording / reproducing beam is examined, high-speed access is possible unless the recording medium is removed from the recording / reproducing apparatus.
また追加記録を行う場合には、以前記録した最後の位置を改めて探すか記録層中に記録あるいは記録再生装置の内部メモリに記憶しておく必要がある。ただ、上記の様に深さ方向における記録マーク間の距離だけ離れた他の記録層への層間移動を実行する「層間切り替え領域」を、同一半径において深さ方向に重ならないように設けておけば、すぐに以前記録した最後の位置を探すことができる。 When performing additional recording, it is necessary to search again for the last position recorded before or to store it in the recording layer or in the internal memory of the recording / reproducing apparatus. However, as described above, an “interlayer switching area” for performing interlayer movement to another recording layer that is separated by the distance between the recording marks in the depth direction should be provided so as not to overlap in the depth direction at the same radius. You can quickly find the last position you recorded earlier.
更に本発明では、記録再生用ビームによる情報の記録中もしくは再生中における記録媒体中の半径方向の隣接記録トラックへの移動を実施するために設けられた領域においてのみ実行することを特徴としている。 Further, the present invention is characterized in that it is executed only in an area provided for performing a movement to an adjacent recording track in the radial direction in a recording medium during recording or reproduction of information by a recording / reproducing beam.
ここでは、この隣接記録トラックへの移動を実施するために設けられた領域を便宜上「記録トラック切り替え領域」と呼ぶことにする。この「記録トラック切り替え領域」は、「層間切り替え領域」と同じ領域を兼ねている場合が多い。 Here, for convenience, an area provided for performing the movement to the adjacent recording track is referred to as a “recording track switching area”. This “recording track switching area” often serves as the same area as the “interlayer switching area”.
半径方向の隣接記録トラックへの移動は記録媒体中の記録層の最下部あるいは最上部の層へ層間移動する時に同時に実行される。例えば情報も再生時においては、記録媒体に形成された記録層の最上部の層へ移動する時に、「記録トラック切り替え領域」に形成されたDC(連続)マークに沿って半径方向にビームを1記録トラック分移動させる。サーボ層に予め設けられている凹凸に対して記録トラックを設けているので、ここでは例えばサーボ層の凸部から凹部へサーボ用のビームにおけるトラッキングサーボの極性を変えて半径方向へ対物レンズを移動させることになる。この時の「記録トラック切り替え領域」でのトラッキングサーボは記録再生用ビームにより制御しても良い。この時、半径方向の該隣接記録トラックへの移動時は深さ方向における記録マーク間距離の約半分の距離だけ移動する。こうすることにより深さ方向に隣の記録マークとずれることになり記録密度を上げることができる。 The movement to the adjacent recording track in the radial direction is simultaneously performed when moving between the lowermost layer or the uppermost layer of the recording layer in the recording medium. For example, at the time of reproducing information as well, when moving to the uppermost layer of the recording layer formed on the recording medium, a beam is irradiated in the radial direction along the DC (continuous) mark formed in the “recording track switching area”. Move the recording track. Since the recording track is provided for the unevenness provided in advance in the servo layer, the objective lens is moved in the radial direction by changing the polarity of the tracking servo in the servo beam, for example, from the convex part to the concave part of the servo layer. I will let you. The tracking servo in the “recording track switching area” at this time may be controlled by a recording / reproducing beam. At this time, when moving to the adjacent recording track in the radial direction, the recording head moves by about half the distance between the recording marks in the depth direction. By doing so, it shifts from the adjacent recording mark in the depth direction, and the recording density can be increased.
また、一度も記録されていない記録媒体の場合を装置にセットした場合には、サーボ層に近い記録層から順に記録をしていくことにより、記録された記録マークによる影響を少なくすることができて好ましい。 In addition, when a recording medium that has never been recorded is set in the apparatus, it is possible to reduce the influence of recorded recording marks by sequentially recording from the recording layer close to the servo layer. It is preferable.
場合によっては、「層間切り替え領域」及び「記録トラック切り替え領域」のトータル走査時間分のバッファメモリを記録装置内に設けても良い。 In some cases, a buffer memory for the total scanning time of the “interlayer switching area” and the “recording track switching area” may be provided in the recording apparatus.
更に、確実に素早く記録マークを形成するために、複数のビームを用いて同時に記録再生を行えば短時間で記録再生が終了でき好ましい。 Furthermore, in order to reliably and quickly form a recording mark, it is preferable to perform recording and reproduction simultaneously using a plurality of beams because recording and reproduction can be completed in a short time.
(2)位置情報などを示すサーボ層を予め有し、かつ深さ方向にデータ記録が可能な3次元記録媒体を用い、該記録媒体に情報を記録する情報の記録再生装置であって、少なくともサーボ層にビームを照射するサーボ用光源と前記記録媒体中の記録層にビームを照射する記録再生用光源とを備え、それぞれの光源から出射された各ビームの焦点位置の制御が可能であり、少なくとも目的の記録層へ記録再生用光源から出射されたビームを合わせる為の深さ方向へのビーム位置可変手段、予め焦点位置の移動距離と球面収差量との関係を求めておいて記録再生用光源から出射されたビームの焦点位置がサーボ層面上より記録層方向に移動した距離に応じて収差補正を自動で行う収差補正機構を備えていることを特徴としている。 (2) An information recording / reproducing apparatus for recording information on a recording medium using a three-dimensional recording medium that has a servo layer indicating position information in advance and is capable of recording data in the depth direction, A servo light source for irradiating the servo layer with a beam and a recording / reproducing light source for irradiating the recording layer in the recording medium with a beam, and control of the focal position of each beam emitted from each light source is possible. Beam position variable means in the depth direction for aligning the beam emitted from the recording / reproducing light source to at least the target recording layer, and the relationship between the moving distance of the focal position and the amount of spherical aberration is obtained in advance. An aberration correction mechanism is provided that automatically corrects the aberration according to the distance that the focal position of the beam emitted from the light source moves in the direction of the recording layer from the servo layer surface.
本発明では、確実なサーボ及びアクセスを可能とするために、サーボ層を設けてこれ専用のサーボ用ビームによりAF制御及びトラッキング制御している。また、これとは別に記録再生用ビームを用いて、確実な記録再生を実施している。この場合、2つのビームは同じ対物レンズを用いているため、2つのビーム同時に一つの対物レンズによる制御はできない。そこで、対物レンズの制御はサーボ用ビームのみで実行するようにしている。即ち、記録媒体の回転中に生じる上下ぶれや偏心などはサーボ用ビームで制御し、記録再生用ビームでは対物レンズの制御はしていない。ここで、サーボ用ビームと記録再生用ビームの対物レンズに対する光軸は同じである。本発明の記録再生装置ではサーボ用ビームの焦点位置と記録再生用ビームの焦点位置は任意に変えることができる。本発明では、初期状態において対物レンズに対して記録再生用ビームの焦点位置をサーボ用ビームの焦点位置よりも遠くになるようにしている。実際には、記録再生用ビームの焦点位置を深さ方向に可変させるためにリレーレンズを用いている。更にこのリレーレンズの記録媒体側のレンズのみを移動させることにより、リレーレンズ内で平行光が焦点を結ぶ位置の変化も無く記録再生用ビーム焦点位置を確実に制御できる。また、リレーレンズ中の焦点が合う場所にピンホールを設置することにより、記録媒体中の目的の記録マークからの反射ビーム以外の反射ビームをこのピンホールで除去することができ、確実な再生信号を得ることが出来る。厳密に言えば、対物レンズの移動に応じて記録再生用ビームの焦点位置を自動調整した方が好ましい。 In the present invention, in order to enable reliable servo and access, a servo layer is provided and AF control and tracking control are performed by a dedicated servo beam. In addition to this, reliable recording and reproduction are performed using a recording and reproduction beam. In this case, since the two beams use the same objective lens, the two beams cannot be controlled simultaneously by one objective lens. Therefore, the objective lens is controlled only by the servo beam. That is, the vertical shake and eccentricity generated during the rotation of the recording medium are controlled by the servo beam, and the objective lens is not controlled by the recording / reproducing beam. Here, the optical axes of the servo beam and the recording / reproducing beam with respect to the objective lens are the same. In the recording / reproducing apparatus of the present invention, the focal position of the servo beam and the focal position of the recording / reproducing beam can be arbitrarily changed. In the present invention, in the initial state, the focal position of the recording / reproducing beam is made farther than the focal position of the servo beam with respect to the objective lens. Actually, a relay lens is used to vary the focal position of the recording / reproducing beam in the depth direction. Further, by moving only the lens on the recording medium side of the relay lens, the focus position of the recording / reproducing beam can be reliably controlled without any change in the position where the parallel light is focused in the relay lens. In addition, by installing a pinhole at the focal point in the relay lens, the reflected beam other than the reflected beam from the target recording mark in the recording medium can be removed by this pinhole, and a reliable reproduction signal can be obtained. Can be obtained. Strictly speaking, it is preferable to automatically adjust the focal position of the recording / reproducing beam in accordance with the movement of the objective lens.
通常、記録再生用ビームが透過する層(基板や保護層など)の厚みによって球面収差が発生する。この球面収差は、層の厚さをd、ビームの波長をλとすると、NA4×d/λに比例する。即ち、この層の厚さによって球面収差を補正する必要がある。そこで、本発明では、球面収差補正を行う為に液晶素子を用いている。この液晶素子は、誘電率と屈折率に異方性を持つため、液晶素子に印加する電圧によって屈折率が変化する。この物性を利用することにより、球面収差を補正するものである。 Usually, spherical aberration occurs depending on the thickness of a layer (a substrate, a protective layer, etc.) through which a recording / reproducing beam is transmitted. This spherical aberration is proportional to NA 4 × d / λ, where d is the thickness of the layer and λ is the wavelength of the beam. That is, it is necessary to correct spherical aberration by the thickness of this layer. Therefore, in the present invention, a liquid crystal element is used to correct spherical aberration. Since this liquid crystal element has anisotropy in the dielectric constant and the refractive index, the refractive index changes depending on the voltage applied to the liquid crystal element. By utilizing this physical property, spherical aberration is corrected.
次に、球面収差を自動で補正する方法を述べる。
初めて記録再生装置にセットされた記録媒体においては、最初に設定された半径でのサーボ層上にサーボ用ビームおよび記録再生用ビームの両方が合焦するようにそれぞれのAF制御手段により実行する。その時のパラメータ値(リレーレンズの位置、フォーカスサーボゲインなど)を装置内のメモリに記憶しておく。これらのパラメータを取得する為の領域を、記録再生領域とは別の半径位置に設けても良い(初期調整用領域)。
Next, a method for automatically correcting spherical aberration will be described.
In the recording medium set in the recording / reproducing apparatus for the first time, each AF control means executes so that both the servo beam and the recording / reproducing beam are focused on the servo layer at the initially set radius. The parameter values (relay lens position, focus servo gain, etc.) at that time are stored in a memory in the apparatus. An area for acquiring these parameters may be provided at a radial position different from the recording / reproduction area (initial adjustment area).
また、記録再生用ビームの焦点位置の移動距離と球面収差量との関係は予め記録再生装置内の内部メモリに記憶されている。 Further, the relationship between the moving distance of the focal position of the recording / reproducing beam and the amount of spherical aberration is stored in advance in an internal memory in the recording / reproducing apparatus.
サーボ層上にサーボ用ビームおよび記録再生用ビームの両方が合焦するようにした状態におけるリレーレンズの記録媒体側のレンズ位置を基準として、記録再生用光源から出射されたビームが記録層方向へ移動した場合には記録層側のレンズ位置の変化により収差補正量を制御するのである。例えば、3層目の記録層へ記録再生用ビームの焦点を合わせた時に、サーボ層面に焦点が合った状態でのリレーレンズの記録媒体側のレンズ位置(基準位置)から20μm程度記録媒体側のレンズが移動したとすると、内部メモリに記憶されている電圧補正分布データをもとに20μmずれた時の補正量分だけ液晶素子に電圧をかけて補正する(ここでは層厚がある程度わかっている場合)。本発明では、基準位置から5μmずつ60μmまでずれた場合の補正データを記憶させている(13データ)。層厚が数100μmであれば5μm程度ずれても収差補正をすれば再生品質に問題はでないので、記録媒体側のレンズ移動量は四捨五入している。この球面収差補正は「層間切り替え領域」あるいは「記録トラック切り替え領域」で実施するのが好ましい。 The beam emitted from the recording / reproducing light source moves in the direction of the recording layer with reference to the lens position on the recording medium side of the relay lens in a state where both the servo beam and the recording / reproducing beam are focused on the servo layer. When moved, the aberration correction amount is controlled by changing the lens position on the recording layer side. For example, when the recording / reproducing beam is focused on the third recording layer, about 20 μm from the lens position (reference position) on the recording medium side of the relay lens with the servo layer surface in focus. Assuming that the lens has moved, correction is performed by applying a voltage to the liquid crystal element by the correction amount when the lens is shifted by 20 μm based on the voltage correction distribution data stored in the internal memory (here, the layer thickness is known to some extent). If). In the present invention, correction data when 13 μm is shifted from the reference position by 5 μm is stored (13 data). If the layer thickness is several hundreds of micrometers, there is no problem in reproduction quality if aberration correction is performed even if it is deviated by about 5 micrometers, and the lens movement amount on the recording medium side is rounded off. This spherical aberration correction is preferably performed in the “interlayer switching region” or “recording track switching region”.
更にサーボ層上に2つのビームが合焦するようにした状態から改めて記録再生用ビームの焦点位置の移動量に対応する最適な収差補正量を求め、その値を元に記録媒体中の記録再生用ビームの基準位置からの移動した距離に応じて自動で収差補正を行ってもよい。この場合の方が確実に球面収差補正ができる。 Further, the optimum aberration correction amount corresponding to the moving amount of the focal position of the recording / reproducing beam is obtained again from the state where the two beams are focused on the servo layer, and recording / reproducing in the recording medium is performed based on the calculated value. Aberration correction may be automatically performed according to the distance moved from the reference position of the beam. In this case, spherical aberration can be corrected more reliably.
(3)位置情報などを示すサーボ層を予め有し、かつ深さ方向にデータ記録が可能な3次元記録媒体を用い、該記録媒体に情報を記録する情報の記録再生装置であって、少なくともサーボ層にビームを照射するサーボ用光源と前記記録媒体中の記録層にビームを照射する記録再生用光源とを備え、それぞれの光源から出射された各ビームの焦点位置の制御が可能であり、該記録再生用光源から出射された記録再生用ビームによる記録では個々の記録マークに対して半径方向隣の記録トラックの記録マークを深さ方向にずらして記録を行うことを特徴としている。 (3) An information recording / reproducing apparatus for recording information on the recording medium using a three-dimensional recording medium that has a servo layer indicating position information in advance and is capable of recording data in the depth direction. A servo light source for irradiating the servo layer with a beam and a recording / reproducing light source for irradiating the recording layer in the recording medium with a beam, and control of the focal position of each beam emitted from each light source is possible. The recording by the recording / reproducing beam emitted from the recording / reproducing light source is characterized in that the recording mark of the recording track adjacent to the radial direction is shifted in the depth direction with respect to each recording mark.
個々の記録マークに対して半径方向隣の記録トラックの記録マークを深さ方向の記録マーク間距離の約半分だけずらして記録を行うことにより、3次元記録においては最も高密度に記録することができる。即ち、半径方向に約13.4%の高密度化が図れることになる。 Recording is performed at the highest density in three-dimensional recording by performing recording by shifting the recording mark of the recording track adjacent in the radial direction to each recording mark by about half of the distance between the recording marks in the depth direction. it can. That is, a high density of about 13.4% can be achieved in the radial direction.
サーボ層を凸部と凹部で形成し、該サーボ層の凸部に対応する一番サーボ層に近い記録マークと該サーボ層の凸部との距離に対して、該サーボ層の凹部に対応する一番サーボ層に近い記録マークと該サーボ層の凹部との距離の方を大きくとるようにして記録を行えば更に効率が良い。 The servo layer is formed of a convex portion and a concave portion, and corresponds to the concave portion of the servo layer with respect to the distance between the recording mark closest to the servo layer corresponding to the convex portion of the servo layer and the convex portion of the servo layer. If recording is performed such that the distance between the recording mark closest to the servo layer and the concave portion of the servo layer is larger, the efficiency is further improved.
以上の様に、「層間切り替え領域」や「記録トラック切り替え領域」を設けたことにより、従来課題となっていた高速ランダムアクセスが可能となり、層間切り替えに要していた時間が大幅に短縮できた。また、記録再生用ビームの焦点位置の移動はリレーレンズの記録媒体側のレンズ移動のみで行い、層間移動に伴う球面収差は液晶素子によって自動補正することにより、確実な記録再生が行えるようになった。更に個々の記録マークに対して半径方向隣の記録トラックでは深さ方向に層間の半分だけずらして記録マークを形成することにより、半径方向の記録トラックピッチを狭くすることができ、高密度化が可能となった。 As described above, by providing the “interlayer switching area” and “recording track switching area”, high-speed random access, which has been a problem in the past, has become possible, and the time required for interlayer switching can be greatly reduced. . In addition, the focal position of the recording / reproducing beam is moved only by moving the lens on the recording medium side of the relay lens, and the spherical aberration accompanying the interlayer movement is automatically corrected by the liquid crystal element, so that reliable recording / reproducing can be performed. It was. Furthermore, the recording track pitch in the radial direction can be reduced by forming the recording mark by shifting the recording track adjacent to each recording mark in the radial direction by half of the interlayer in the depth direction. It has become possible.
かくして本発明によれば、更なる高密度化が可能な情報の記録再生装置及び記録再生方法、並びに情報記録媒体が提供される。 Thus, according to the present invention, there are provided an information recording / reproducing apparatus, a recording / reproducing method, and an information recording medium capable of further increasing the density.
以下、図面に基づき、本発明を実施するための最良の形態(以下、実施の形態)について詳細に説明する。 The best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described below in detail with reference to the drawings.
(実施例)
図1は、本実施の形態が適用される3次元記録媒体への記録再生装置を説明するための図である。記録再生装置100は、波長405nmのレーザ光を発光する記録再生用高出力半導体レーザ1と、記録再生用高出力半導体レーザ1からのビームを平行光線にするコリメートレンズ2と、偏光ビームスプリッタ3と、λ/4板4と、記録再生用ビームの焦点位置を変えるためのリレーレンズ5と、再生信号のSNを上げるためにリレーレンズ5内に設けたピンホール6と、球面収差を補正する球面収差補正板(液晶素子)7と、記録再生用ビーム及びサーボ用ビームを3次元記録媒体8内に焦点を絞る対物レンズ9と、記録媒体から戻ってきたビームを元に信号再生用とAF用及びトラッキング用のビームに分けるビームスプリッタ10と、ビームスプリッタ10により分けられた信号用の平行光線を絞り込む絞り込みレンズ11と、信号用の検出器12と、AF用及びトラッキング用のビームを絞り込む絞込みレンズ13とシリンドリカルレンズ14と検出器15、を有している。
(Example)
FIG. 1 is a diagram for explaining a recording / reproducing apparatus for a three-dimensional recording medium to which the present embodiment is applied. The recording / reproducing
また、記録装置100は、サーボ用ビームに使用する波長650nmのレーザ光を発光するサーボ用半導体レーザ16と、コリメートレンズ17と、偏光ビームスプリッタ18と、λ/4波長板19と、波長405nmのレーザ光を選択的に透過し、波長650nmのレーザ光を選択的に反射するダイクロイックミラー20と、反射ミラー21と、絞り込みレンズ22と、シリンドリカルレンズ23とAF制御用の検出器24と、を有する。
In addition, the
更に、記録装置100は、記録再生用高出力半導体レーザ1を制御するレーザドライバ25と、サーボ用半導体レーザ16を制御するレーザドライバ26と、検出器24からの信号を用いて対物レンズ9の焦点位置を調整するAF&トラッキング制御回路27および記録再生用ビームの焦点位置を目的の記録層に合わせるためのAF&トラッキング制御回路28と、サーボ制御、記録パワー制御などを総合的に制御するマイクロプロセッサ29と、を備えている。
Further, the
尚、記録再生装置100は、対物レンズ9の位置を調整するためのアクチュエータと、リレーレンズ5の各レンズを移動させる移動装置と、リレーレンズ5と連動して球面収差補正板7に収差が小さくなるように電圧を印加する自動補正機構を備え、さらに、レーザスポットを3次元記録媒体8の半径方向に移動させる移動装置と、3次元記録媒体8を回転させるための回転装置と、を有し、これらは図示を省略した。
The recording / reproducing
また、本実施の形態においては、記録再生用ビームに波長(λ)405nmの高出力半導体レーザ1を使用しているが、これに限定されず、波長(λ)250nm〜450nmの高出力レーザを用いても良い。更に、光源は、高出力半導体レーザに限らず、ガスレーザ、他の構造のレーザを用いることができる。記録ビームの波長は、3次元記録媒体の記録層における吸収率が大きい波長が好ましい。 In the present embodiment, the high-power semiconductor laser 1 having a wavelength (λ) of 405 nm is used as a recording / reproducing beam. However, the present invention is not limited to this, and a high-power laser having a wavelength (λ) of 250 nm to 450 nm is used. It may be used. Furthermore, the light source is not limited to a high-power semiconductor laser, and a gas laser or another structure laser can be used. The wavelength of the recording beam is preferably a wavelength having a large absorption rate in the recording layer of the three-dimensional recording medium.
前記、3次元記録媒体は、ポリカーボネイト基板30上にサーボ層31を形成し、この上に3次元記録が可能な記録膜32を形成し、0.1mmの透明保護板のカバー層33で挟んだ構造となっている。
In the three-dimensional recording medium, a
本実施例では、3次元記録が可能な記録膜32として2光子吸収を利用するためにアクリル樹脂を用いたが、フォトリフラクティブ効果を利用したものやフォトクロミズム効果を利用した物等、ビーム照射によりその部分の反射率や屈折率などの光学定数が変化するものなら本発明に使用できる。
In this embodiment, an acrylic resin is used as the
ここで図1を元に実際の記録再生動作を説明するが、記録再生装置100に初めて記録媒体8をセットした場合の記録動作についてのみ例として詳細に説明する。
Here, an actual recording / reproducing operation will be described based on FIG. 1, but only a recording operation when the
まず記録媒体8をセットしたら目的の回転数まで記録媒体8を回転させる。一定回転数になったら、サーボ用ビームを基準半径位置(初期調整用領域)の記録トラック上のサーボ層31表面に照射し、AF及びトラッキングをかける。と同時に、記録再生用ビームの焦点位置が同じサーボ層31表面に合うようにリレーレンズ5の記録媒体側のレンズを移動させる。(ここでリレーレンズ5の記録媒体側のレンズのみを移動させることにより、リレーレンズ内で平行光が焦点を結ぶ位置の変化も無く記録再生用ビーム焦点位置を確実に制御できる。)そしてAF・Tr制御回路28によりサーボ層31に記録再生用ビームのAFがかかった状態のパラメータ(リレーレンズ5における記録媒体側のレンズの位置、フォーカスサーボゲインなど)を記録再生装置100内の内部メモリに記憶しておく。
First, when the
次に、サーボ用ビームを元にサーボ層31にAF制御した状態で記録しようとする目的の半径位置の記録トラック上に移動し、トラッキング完了と同時に、リレーレンズ5における記録媒体側のレンズを移動させることにより記録再生用ビームの焦点位置をサーボ層31面から仮想の第1記録層の位置まで上昇させる。この時、記録再生用ビームの焦点位置の移動距離とリレーレンズ5における記録媒体側のレンズの移動距離との関係を予め求めておけば、目的の記録層への移動を素早くできる。
Next, the
この時、記録膜32中の深さ方向に記録再生用ビームの焦点位置が移動した為、球面収差の量が変化する。この球面収差は、層の厚さをd、ビームの波長をλとすると、NA4×d/λに比例する。即ち、記録再生用ビーム移動することにより、対物レンズ9と記録再生用ビームの焦点位置との間にあるカバー層33と記録膜32との合計の厚さが変化し、この変化した層のトータル厚さによって球面収差を補正する必要がある。そこで、本発明では、球面収差補正を行う為に液晶素子7を用いている。この液晶素子7は、誘電率と屈折率に異方性を持つため、液晶素子7に印加する電圧によって屈折率が変化する。この物性を利用することにより、球面収差を補正するものである。
At this time, since the focal position of the recording / reproducing beam moves in the depth direction in the
この時、1層目の記録層へ記録再生用ビームの焦点を移動させた時に、サーボ層31面に焦点が合った状態でのリレーレンズ5の記録媒体側のレンズ位置(基準位置)から20μm程度記録媒体側のレンズが移動したとすると、記録装置100の内部メモリに記憶されている電圧補正分布データをもとに10μmずれた時の補正量分だけ液晶素子7に電圧をかけて補正する。本実施例では、基準位置から5μmずつ60μmまでずれた場合の補正データを記憶させている(13データ)。この場合、サーボ層の凹凸の溝深さが十分に大きい場合にはこの溝深さ分も考慮して収差補正をする必要がある。
At this time, when the focus of the recording / reproducing beam is moved to the first recording layer, 20 μm from the lens position (reference position) on the recording medium side of the relay lens 5 in the state where the surface of the
さらにサーボ層上に2つのビームが合焦するようにした状態から改めて記録再生用ビームの焦点位置の移動量に対応する最適な収差補正量を求め、その値を元に記録媒体中の記録再生用ビームの基準位置からの移動した距離に応じて自動で収差補正を行ってもよい。この場合の方が確実に球面収差補正ができる。 Furthermore, the optimum aberration correction amount corresponding to the moving amount of the focal position of the recording / reproducing beam is obtained again from the state where the two beams are focused on the servo layer, and recording / reproducing in the recording medium is performed based on the calculated value. Aberration correction may be automatically performed according to the distance moved from the reference position of the beam. In this case, spherical aberration can be corrected more reliably.
また、本実施例のようにリレーレンズ5中の焦点が合う場所にピンホール6を設置することにより、目的の記録層における記録マークなどからの反射ビーム以外の反射ビームはこのピンホールで除去することができ、確実な再生信号を得ることが出来る。また、リレーレンズ5の記録媒体側のレンズのみを移動させるためにリレーレンズ5内で平行光が焦点を結ぶ位置の変化も無いので、ピンホール6の位置を記録再生用ビームの焦点位置を移動させる度に移動させる必要はない。 Further, by providing a pinhole 6 at a focal point in the relay lens 5 as in the present embodiment, a reflected beam other than a reflected beam from a recording mark or the like in the target recording layer is removed by this pinhole. And a reliable reproduction signal can be obtained. Further, since only the lens on the recording medium side of the relay lens 5 is moved, there is no change in the position where the parallel light is focused in the relay lens 5, so that the focal position of the recording / reproducing beam is moved to the position of the pinhole 6. There is no need to move it every time.
なお、記録層1以降の記録層への記録再生方法に関しては図2を元に説明する。
図2は、本実施例における3次元記録媒体に記録する場合の記録再生用ビームの軌跡を説明する為の媒体断面図である。なお、レーザビームの入射方向に対してほぼ垂直な面を記録層(仮想の記録層) と仮定し、この記録層には同心円状に記録マークを形成するための記録トラック、即ちサーボ用の凸部34及び凹部35に対応する記録トラックが設定されている。この記録トラックは凹凸などの形状変化はしてない仮想の記録トラックである。わかりやすくする為に、図2は各記録トラックすべてに記録マークが形成されている場合の記録媒体の断面図を示している。ここでは再生の場合についての動作を詳細に説明する。
A recording / reproducing method for recording layers after the recording layer 1 will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a medium cross-sectional view for explaining the trajectory of the recording / reproducing beam when recording is performed on the three-dimensional recording medium in the present embodiment. It is assumed that a plane substantially perpendicular to the incident direction of the laser beam is a recording layer (virtual recording layer), and a recording track for forming recording marks concentrically on this recording layer, that is, a convex for servo. Recording tracks corresponding to the
まず、記録媒体8を回転させながら記録しようとする記録トラックの半径位置に、対物レンズ9を移動させる。そして、例えば再生開始点である記録マーク(1)に記録再生用ビーム(実線)の焦点を合わせる。この時は、サーボ用ビーム(点線)の焦点は、サーボ層の表面に合っている。ここでリレーレンズ5における記録媒体側のレンズを移動させることにより記録再生用ビームの焦点位置をサーボ層31面から仮想の第1記録層の位置まで上昇させる。この時、記録再生用ビームの焦点位置の移動距離とリレーレンズ5における記録媒体側のレンズの移動距離との関係を予め求めておけば、目的の記録層への移動を素早くできる。ただ、記録再生用ビームの焦点位置を目的のところまで移動させたとしても第1記録層36の記録マーク(1)に焦点が合わない場合も有り、その場合には記録再生用ビームの制御回路28により確実に合わせることになる。また場合によっては、記録マーク列へのトラッキングもこの記録再生用ビームの制御回路28により実施しても良い。次に記録マーク(1)と同じ記録トラック(ここでは凸部34に対応した記録トラック上)にある記録マーク列を再生しながら記録媒体8が1回転すると記録マーク(1)´を通って同じ場所に戻ってくることになるが、本実施例では、1回転して元の位置に戻る前に「層間切り替え領域」(図4にて説明)が形成されており、その「層間切り替え領域」で深さ方向の記録マーク間d(この距離は記録膜の材質によって異なるが、この値は予め記録再生装置100内の内部メモリに記憶されている)だけ対物レンズ9の方に移動し、記録マーク(1)に対してはdの距離だけ離れた第3記録層37の記録マーク(2)が再生される。同様にして、サーボ層31の凸部34上の記録トラックのみについて再生を実行していく(この図では第5記録層38まで)。そして第5記録層38を再生した後、「層間切り替え領域」と同じ場所でサーボ層31の凹部35に対応する記録トラックに移動することになる。
First, the objective lens 9 is moved to the radial position of the recording track to be recorded while rotating the
これは「記録トラック切り替え領域」(図4にて説明)が設けられている為である。この「記録トラック切り替え領域」において、再生ビームは内周側の記録トラックに移動するとともに第6記録層39の位置に移動し、記録マーク(4)を再生する。即ち「記録トラック切り替え領域」において深さ方向に記録マーク間の半分の距離だけ移動していることになる(本実施例では記録マーク間の距離dの半分が記録層間になっている:d/2)。
This is because a “recording track switching area” (described in FIG. 4) is provided. In this “recording track switching area”, the reproducing beam moves to the recording track on the inner circumference side and also moves to the position of the
同様にして記録マーク(4)と同じ記録トラック(ここでは凹部35に対応した記録トラック上)にある記録マーク列を再生しながら記録媒体8が1回転すると記録マーク(4)´を通って同じ場所に戻ってくることになるが、本実施例では、前記「層間切り替え領域」で深さ方向の記録マーク間(この距離は記録膜の材質によって異なる)だけ記録媒体8の方に移動し、記録マーク(4)に対してはdの距離だけ離れた第4記録層40の記録マーク(5)が再生される。同様にして、サーボ層31の凹部35上の記録トラックのみについて再生を実行していく(この図では第2記録層41まで)。そして第2記録層41を再生した後、「記録トラック切り替え領域」において、再生ビームは内周側の記録トラックに移動するとともに第1記録層36の位置に移動し、記録マーク(7)を再生する。即ち「記録トラック切り替え領域」において深さ方向に記録マーク間の半分の距離だけ移動していることになる。この動作を繰り返すことにより、例えば内周側に再生を連続的に行うことが出きる。ただし、半径方向に記録トラックを切り替えた時(例えばサーボ層31の凸部34から凹部35へのビーム移動)には、サーボ用ビームのトラッキング極性を同時に変える必要がある。このように、同一半径上では記録媒体が回転しても半径方向へのビーム移動は無く、深さ方向へのみ記録再生用ビームの焦点が移動することになる。従って、サーボ層に形成する凹凸の溝は同心円状が好ましい。結果的に対物レンズは最終的には図2のように、個々の記録マークに対して半径方向隣の記録トラックの記録マークを深さ方向の記録マーク間距離の約半分だけずらして記録を行うことになり、3次元記録においては最も高密度に記録することができる。即ち、半径方向に約13.4%の高密度化が図れることになる(図3で説明)。
Similarly, when the
図3は、本実施例における3次元記録媒体に記録された記録マークの配置が従来の配置に比べて高密度化が可能であることを示したものである。図3(A)には、従来技術として他のマークに何らかの影響を及ぼす範囲を球状として、最も高密度に記録できるパターンを図示している(記録マーク間:d)。これに対して、図3(B)は、本発明の記録マークの配置図を示している。本発明では、他のマークからの何らかの影響が及ばないような範囲で、かつ高密度化を図るために、個々の記録マークに対して半径方向隣の記録トラックの記録マークを深さ方向にずらしている。この時、図3(B)のように記録マーク間間dの半分だけずらすのが最も効率が良い(ここでは層間距離分)。計算すると、半径方向に約13.4%の高密度化が図れる(cos30°=0.866=86.6%)。結果的に、記録トラックの半径方向両隣の記録トラックには記録マークを形成していないことになる。更に、層間の上下の記録トラックで記録マークが重ならないように記録マークを形成することにより更なる高密度化も可能である。計算を簡単にする為に、他のマークに何らかの影響を及ぼす範囲を球状としたが、実際にはビームが及ぼす範囲は深さ方向に長い長円形となる。 しかし、基本的にはずらした方が従来技術より高密度記録は可能となる。 FIG. 3 shows that the arrangement of the recording marks recorded on the three-dimensional recording medium in this embodiment can be made higher in density than the conventional arrangement. FIG. 3 (A) shows a pattern that can be recorded with the highest density as a prior art in which the range that has some influence on other marks is spherical (between recording marks: d). On the other hand, FIG. 3B shows a layout of the recording marks of the present invention. In the present invention, in order to increase the density in a range that does not have any influence from other marks, the recording marks on the recording tracks adjacent in the radial direction are shifted in the depth direction with respect to the individual recording marks. ing. At this time, as shown in FIG. 3B, it is most efficient to shift by half the distance d between the recording marks (here, the distance between the layers). When calculated, a high density of about 13.4% can be achieved in the radial direction (cos30 ° = 0.866 = 86.6%). As a result, no recording mark is formed on the recording tracks on both sides in the radial direction of the recording track. Furthermore, it is possible to further increase the density by forming the recording marks so that the recording marks do not overlap on the upper and lower recording tracks. In order to simplify the calculation, the range that has some effect on other marks is made spherical, but in reality the range that the beam affects is an oval that is long in the depth direction. However, basically, the higher the density, the higher the density recording becomes possible.
図3において、深さ方向に注目すると従来技術よりも本発明の方が記録マーク間dの半分の厚みだけ厚くなっていることがわかる。ただ、従来技術においてもう1層増やすには記録マーク間距離dの分の厚さが必要となる。即ち3層分の記録においては3d以内の間にすれば良く、本技術においても深さ方向の必要な厚さは2.5dである為に容量的には同じといえる。また、深さ方向の層数が多くなればなるほど、余分なd/2分の厚さの全体に占める割合は少なくなっていく。 In FIG. 3, when attention is paid to the depth direction, it can be seen that the present invention is thicker than the prior art by half the thickness d between the recording marks. However, in order to increase another layer in the prior art, a thickness corresponding to the distance d between recording marks is required. That is, in recording for three layers, it may be within 3d. In the present technology, the required thickness in the depth direction is 2.5d, so it can be said that the capacity is the same. In addition, as the number of layers in the depth direction increases, the ratio of the extra d / 2 thickness to the whole decreases.
また、記録マークを深さ方向にずらす場合、サーボ用の凹凸に対応させた方が好ましい。即ち、凹部35のすぐ下にある記録トラックの方が凸部34のすぐ下にある記録トラックよりも深さ方向に1/2層だけずれているのである。この方がサーボトラックとの距離がほぼ一定となり記録再生マージンが増えるので好ましい(サーボ層の凹凸の深さが浅い場合)。
Further, when the recording mark is shifted in the depth direction, it is preferable to correspond to the servo unevenness. That is, the recording track just below the
ここで上下の記録トラックに形成される記録マーク間同士の位置関係を制御することにより更に高密度化が可能であるが、実際に制御することは現実的には難しく、本実施例のように隣の記録トラック間同士の位置関係を制御する方が装置側から見ると好ましい。 Although it is possible to further increase the density by controlling the positional relationship between the recording marks formed on the upper and lower recording tracks, it is actually difficult to actually control, as in this embodiment. It is preferable from the viewpoint of the apparatus to control the positional relationship between adjacent recording tracks.
図4は、本実施例の記録再生方法を説明する為の一例として、既に記録されている記録媒体の情報を第1層目から連続的に再生を行う場合の、「層間切り替え領域」が深さ方向の同じ位置に形成している場合について示したものである(図2と違って円周方向の断面図である)。 FIG. 4 shows an example of the “interlayer switching region” when information on a recording medium that has already been recorded is continuously reproduced from the first layer as an example for explaining the recording / reproducing method of this embodiment. It is shown about the case where it forms in the same position of a horizontal direction (it is a sectional view of the circumference direction unlike FIG. 2).
例えば、記録媒体8を回転させながら、ある半径の記録トラックのA点(例えば、図2に示したサーボ層31の凸部34上の第1層目36における記録マーク(1)に対応)から記録を始め、同一平面状の深さ位置に記録をしながら一周してくるとB点にくることになる。そして「層間切り替え領域」と呼ぶ領域において深さ方向の記録マーク間dの距離だけ記録媒体の深さ方向の逆方向(この図では上方向)に記録ビームが移動する。即ち、層間移動は記録媒体が1回転する間に行われる。そして、C点(例えば、図2の第3層目37の記録マーク(2)に対応)よりまた記録を続ける。このようにして記録媒体が1回転する毎にこの「層間切り替え領域」で層間移動を繰り返し、記録媒体の深さ方向に再生を連続的に続けていくことになる。ただし、最後の記録トラックのD点からは記録マーク間dの半分の距離だけ深さ方向に、かつ隣の記録トラック(サーボ領域の凹部に対応)へDC(連続)マークで形成された「記録トラック切り替え領域」44上をAF&トラッキング制御しながら移動することになる。このようにして隣の記録トラックに移動した後は、図5に示したようにして今度は深さ方向(この図では下側)へ連続的に再生を行っていく。即ち、E点(例えば、図2に示したサーボ層31の凹部35上の第6層目39における記録マーク(4)に対応)から記録を開始し、同一平面状の深さ位置に記録をしながら一周してくるとF点にくることになる。そして「層間切り替え領域」において記録マーク間dの距離だけ記録媒体の深さ方向に記録ビームの焦点位置を移動していく。そして、G点よりまた再生を続ける。このようにして記録媒体の深さ方向に再生を連続的に続けていく。ただし、最後の記録トラックのH点からは記録マーク間dの半分の距離だけ、「記録トラック切り替え領域」をサーボしながら隣の記録トラック(サーボ領域の凸部に対応)へ移動することになる。これ以降は、図4と同じやり方で記録媒体内に目的の情報を半径方向へ連続的に記録していくことになる。
For example, from the point A of the recording track having a certain radius while rotating the recording medium 8 (for example, corresponding to the recording mark (1) in the first layer 36 on the
図6は、「層間切り替え領域」の一例を詳細に示した図である。本発明では、この層間切り替え領域には少なくともAF引き込み部45及び層間切り替え部46を設けている。これにより、再生時の高速アクセスが可能となる。即ち、サーボ層にAFをかけた状態で記録再生用ビームをサーボ層面から記録膜側へ移動させて、目的の層のAF引き込み領域によりAF制御する。この場合は、層間切り替え部46からの再生信号の数を数えたり、サーボ層面からの距離を計算することにより、目的の層間切り替え領域におけるAF引き込み部45にAFをかける事ができる。ゆえに、層間切り替え領域から再生信号を確実に得る為には層間切り替え部46の長さを層間切り替え領域の半分以上の長さにする方が好ましい。また層情報部47を設けることにより、確実にその切り替え領域が何層目と何層目の間のものかを知ることができる。この層情報部47はDC(連続)マークのウォブルとしても良い。またここで確実な層間移動を行う為に、AF引き込み領域45及び層間切り替え領域46はDC(連続)マークで形成している。更に、このDC(連続)マーク幅は記録マークの幅よりも広くした方が再生信号を大きく取れるので好ましい。 FIG. 6 shows an example of the “interlayer switching area” in detail. In the present invention, at least the AF pull-in portion 45 and the interlayer switching portion 46 are provided in this interlayer switching region. This enables high-speed access during playback. That is, with the AF applied to the servo layer, the recording / reproducing beam is moved from the servo layer surface to the recording film side, and AF control is performed by the AF drawing area of the target layer. In this case, AF can be applied to the AF pull-in unit 45 in the target interlayer switching region by counting the number of reproduction signals from the interlayer switching unit 46 or calculating the distance from the servo layer surface. Therefore, in order to reliably obtain a reproduction signal from the interlayer switching region, it is preferable that the length of the interlayer switching unit 46 is at least half that of the interlayer switching region. Also, by providing the layer information section 47, it is possible to know how many layers and what layer the switching area is between. The layer information unit 47 may be a wobble of a DC (continuous) mark. Here, in order to perform reliable interlayer movement, the AF pull-in area 45 and the interlayer switching area 46 are formed by DC (continuous) marks. Furthermore, it is preferable to make the DC (continuous) mark width wider than the width of the recording mark because a larger reproduction signal can be obtained.
図7は、層間切り替え領域が円周方向にずれている場合の例を示したものである。即ち、同じ半径位置において記録ビームが記録トラックを一周する毎に記録マーク間dの距離だけ各層間に対応した切り替え領域が円周方向にずれていることが特徴である。この図では、8層の場合を示しており、各層間に対応して円周方向に3個の切り替え領域を形成している。この切り替え領域は、((記録層数/2)-1)個必要となる。またこのように円周方向にずらす場合には、さらに「記録トラック切り替え領域」も必要となる。このように記録できる領域が少なくなるデメリットはあるが、目的の層への高速アクセスが可能であるというメリットもある。即ち、サーボ層にAFをかけた状態で記録再生用ビームの焦点位置を深さ方向に移動させて、層間切り替え領域に対応した反射光がサーボ層の円周方向のどの位置で検知できたかによって、AFサーボ層からの層間切り替え領域の数を数えなくても瞬時に移動することができるのである。 FIG. 7 shows an example when the interlayer switching region is shifted in the circumferential direction. That is, every time the recording beam makes a round of the recording track at the same radial position, the switching area corresponding to each layer is shifted in the circumferential direction by a distance of d between recording marks. This figure shows the case of eight layers, and three switching regions are formed in the circumferential direction corresponding to each layer. This switching area requires ((number of recording layers / 2) -1). Further, when shifting in the circumferential direction as described above, a “recording track switching area” is also required. Although there is a demerit that the area that can be recorded is reduced in this way, there is also an advantage that high-speed access to the target layer is possible. That is, depending on which position in the circumferential direction of the servo layer the reflected light corresponding to the interlayer switching region can be detected by moving the focal position of the recording / reproducing beam in the depth direction with AF applied to the servo layer. Thus, it is possible to move instantaneously without counting the number of interlayer switching areas from the AF servo layer.
また、本実施例のようにバルク状態の記録媒体でなくても、層間が数μm程度と狭い記録層を積み重ねた多層型記録媒体の場合にも本発明は適用できる。 Further, the present invention can be applied to a multilayer type recording medium in which narrow recording layers having a thickness of about several μm are stacked, even if the recording medium is not in a bulk state as in this embodiment.
また、本実施例では1回転毎に深さ方向へ移動しながら記録再生する方法を説明したが、例えば、同一平面状において1回転毎に半径方向への記録トラックに移動して記録再生を行う方法においても、記録領域の最内周あるいは最外周にて本発明の特徴である「層間切り替え部」により他の記録層へ連続的に移動しても良い。この場合にも本発明のように凸部と凹部とで記録マーク間距離の半分だけずらして記録マークを形成することにより高密度化が可能となる。 In this embodiment, the recording / reproducing method has been described while moving in the depth direction every rotation. For example, recording / reproduction is performed by moving to the recording track in the radial direction every rotation in the same plane. Also in the method, the recording layer may be continuously moved to another recording layer by the “interlayer switching unit” which is a feature of the present invention at the innermost periphery or the outermost periphery of the recording area. In this case as well, the recording density can be increased by forming the recording marks by shifting the protrusions and the recesses by half the distance between the recording marks as in the present invention.
1 記録再生用高出力半導体レーザ
2 コリメートレンズ
3,10,28 偏光ビームスプリッタ
4 λ/4板
5 リレーレンズ
6 ピンホール
7 球面収差補正板(液晶素子)
8 3次元記録媒体
9 対物レンズ
10 球面収差補正板(液晶パネル)
11,13,17,22 絞り込みレンズ
12,15,24 検出器
14,23 シリンドリカルレンズ
15 AF制御用半導体レーザ
16 サーボ用半導体レーザ
20 ダイクロイックミラー
21 反射ミラー
25,26 レーザドライバ
27,28 AF&トラッキング制御回路
29 マイクロプロセッサ
30 ポリカーボネイト基板
31 サーボ層
32 記録膜
33 カバー層
34,42 凸部
35,43 凹部
36,37,38,39,40,41 仮想の記録層
44 記録トラック切り替え部
45 AF引き込み部
46 層間切り替え部
47 層情報部
100 記録装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High power semiconductor laser for recording / reproducing 2
8 Three-dimensional recording medium 9
11, 13, 17, 22
Claims (58)
57. The three-dimensional recording medium according to claim 56, wherein in the information recording medium, the servo layer is formed of a convex portion and a concave portion, and the recording mark closest to the servo layer corresponding to the convex portion of the servo layer and the servo It is characterized in that the distance between the recording mark closest to the servo layer corresponding to the concave portion of the servo layer and the concave portion of the servo layer is recorded with respect to the distance from the convex portion of the servo layer. A three-dimensional recording medium.
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