JP2008108383A - 多層光記録再生装置及び光記録再生方法、並びに多層光記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】多層光記録媒体において、マルチビームを用いた場合には、多層になればなるほど光源の増加およびサーボ制御や記録再生方法が複雑化し装置が高価となる。
【解決手段】基板３１上に、サーボ領域付加層３４,３８、４２と、サーボ領域未付加層３２,３６,４０とを、中間層３３,３５,３７,３９,４１を介して交互に積層し、これらの記録層の総数が偶数であるデータ記録が可能な多層光記録媒体９を用い、サーボ領域付加層専用光源１７から出射されたサーボ領域付加層専用ビームの焦点位置制御は少なくとも対物レンズ１０により行い、サーボ領域未付加層専用光源１から出射されたサーボ領域未付加層専用ビームの焦点位置制御は少なくともリレーレンズ５を用いて行い、任意のサーボ領域付加層とサーボ領域未付加層との２層同時記録あるいは２層同時再生を行う。これにより安価な多層光記録再生装置が可能となり、実質的に記録速度や再生速度が２倍となった。
【選択図】図１

Description

本発明は中間層を介して複数の記録層を積層した多層光記録媒体に、データを高速に記録・再生する多層光記録再生装置及び多層光記録再生方法、並びにその多層光記録媒体に関する。

近年、マルチメディア化に対応して、大量のデータを高密度で記録し、かつ迅速に記録再生する情報記録媒体としての光情報記録媒体（光ディスク）が注目されている。このような光ディスクとしては、例えば、ＣＤまたはレーザーディスク等のように、ディスク製作時にスタンピングされた情報の再生のみが行われる再生専用型ディスク、ＣＤ−Ｒ等のように、一回だけの記録を可能とした追記型ディスク、光磁気記録方式や相変化記録方式を用いて、何回もデータの書き換え消去が可能な書き換え型ディスク等が知られている。
一方、光ディスクにデータを記録し、記録されたデータを再生する方法は、レーザ光を対物レンズを用いて回折限界にまで絞り込んだ光スポットを照射して行われる。この光スポットの径は、レーザ光の波長λと対物レンズの開口数ＮＡとを用いて（λ／ＮＡ）程度となる。近年の光ディスクの大容量化の要求に応えるべく、これらの光ディスク製品は高密度化され、これらに情報を記録再生するための光ヘッド装置は、光ディスク面上に集光するスポット径を小さくする必要があるために、レーザ光源の波長を６５０ｎｍまたは６３５ｎｍとしたり、対物レンズの開口数（ＮＡ）を０．６にしている。さらに、次世代の光記録においてはレーザ光源の波長を４００ｎｍ程度、ＮＡを０．６以上とすることにより、より大きな記録密度を得ることが提案されている。

さらに、レーザ光源の短波長化や高ＮＡ化が限界に達すると、新しい大容量化技術として、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、もう一つが特許文献２に記載されているような複数の記録層を積み重ねた多層型記録媒体の利用である。
このうち多層光記録媒体としては、２層再生専用型ディスク（ＤＶＤ−ＲＯＭ）がすでに商品化されており、同様に、２層追記型ディスクや２層書き換え型ディスクも開発が進められている。また、特許文献３のように、光ヘッドにより照射されるマルチビームにより複数の記録層に並列的に記録、再生を行い、光ディスクの大容量化と記録再生の高速化を実現する方式も検討されている。

特開２００２−３１２９５８号公報 特開２００３−３４６３７８号公報 特開２００４−２４１０８８号公報

このように、多層光記録媒体における記録層の数が多くなるに従って種々の問題が生じてくる。その中のひとつに、ある厚さの中間層を介して各記録層を順次積層する時にトラッキングサーボ用凹凸溝を各記録層に設けているために各記録層における記録トラックの偏心を規定値内に合わせるためのプロセス時間が層数分かかり、なおかつ記録層が多くなると偏心が規定値外になるなどして最終的な歩留まりが低下するという問題が生じてくる。

更に従来技術のようなマルチビームを用いた場合には、各記録層に対応してその記録層の層数だけ光ビームが必要になり、多層になればなるほど光源の増加およびサーボ制御や記録再生方法が複雑化し装置が高価となる。

本発明は、このような従来技術における問題点を解決し、偏心合わせによるプロセス時間の短縮および歩留まり向上を図り、更に高速で記録再生が可能な安価な多層光記録再生装置及び多層光記録再生方法、並びに多層光記録媒体を提供することにある。

かかる課題を解決するために、本発明における多層光記録再生装置及び多層光記録再生方法、並びに多層光記録媒体は、以下の特徴を備えている。

まず、基板上に、予めアドレスや半径位置などを表す為の凹凸部やトラッキング用の溝を有する記録層としてサーボ領域付加層と、予めアドレスや半径位置などを表す為の凹凸部やトラッキング用の溝を有していない記録層であるサーボ領域未付加層とを、中間層を介して交互に積層し、これらの記録層（サーボ領域付加層およびサーボ領域未付加層）の総数が偶数であるデータ記録が可能な多層光記録媒体を用い、前記サーボ領域付加層にビームを照射して記録再生を行う為のサーボ領域付加層専用光源と、前記サーボ領域未付加層にビームを照射して記録再生を行う為のサーボ領域未付加層専用光源とを備え、サーボ領域付加層専用光源から出射されたサーボ領域付加層専用ビームの焦点位置制御は少なくとも対物レンズにより行い、サーボ領域未付加層専用光源から出射されたサーボ領域未付加層専用ビームの焦点位置制御は少なくともリレーレンズを用いて行い、任意のサーボ領域付加層とサーボ領域未付加層との２層同時記録あるいは２層同時再生が可能な多層光記録再生装置を用いている。

本発明では、両ビームの入射側から見て一番手前の記録層を奇数層と呼び、その奥にある記録層を偶数層と呼ぶ。それより奥にある記録層も順次、奇数層、偶数層と交互に呼んでいく。

本発明の多層記録媒体中においては、奇数層とその奥にある偶数層との層間距離をすべてほぼ同じにしているのが特徴である。これはサーボ領域付加層専用ビームの焦点位置とサーボ領域未付加層専用ビームの焦点位置との距離をある程度一定に保つ為である。これにより各焦点合わせを容易にすることができる。

また、異なるサーボ領域付加層に新たに記録あるいは再生を行う場合には、ビームの進行方向に対してそれぞれの光源から出射したビームの位置関係を変えずに（即ち、各ビームの焦点位置の間隔と前記奇数層とその奥にある偶数層との層間距離がほぼ同じ）、そのままの状態でサーボ領域付加層用のビームを目的のサーボ領域付加層までビームを移動させ、まずサーボ領域付加層専用ビームによりサーボ領域付加層にビームを照射して自動焦点およびトラッキングをかけた後、サーボ領域付加層の記録再生領域にデータを記録あるいは再生を行いながら、同時にサーボ領域未付加層専用ビームを用いてビームの進行方向に対して隣のサーボ領域未付加層にデータの記録あるいは再生を行う。このように２つの記録層に同時進行で記録再生を実施するので、実質的に記録速度や再生速度が２倍となる。

更に、多層光記録媒体においてサーボ領域付加層の数が従来に比べて半分になる為に、偏心合わせによるプロセス時間の短縮および歩留まり向上、更には層間移動に伴う時間が短縮でき、高速アクセスが可能となった。

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、サーボ領域付加層を設けている。ここで対物レンズの制御はサーボ領域付加層から戻ってきたサーボ領域付加層専用ビームの信号を基に実行するようにしている。即ち、多層光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領域付加層専用ビームの信号で制御し、サーボ領域未付加層専用ビームでは対物レンズの制御はしていない。また本発明の多層光記録再生装置ではサーボ領域付加層専用ビームの焦点位置とサーボ領域未付加層専用ビームの焦点位置は任意に変えることができる。実際には、サーボ領域未付加層専用ビームの焦点位置を多層光記録媒体の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を少なくとも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サーボ領域未付加層専用ビームの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サーボ領域未付加層専用ビームの焦点位置を自動調整した方が好ましい。

この時、偏心合わせによるプロセス時間の短縮および歩留まり向上を図るために、サーボ領域付加層以外のサーボ領域未付加層には予めアドレスや半径位置などを表す為の凹凸部やトラッキングの為の溝は形成されていない。そこで、サーボ領域未付加層へのデータの記録時には、少なくともサーボ領域付加層に形成しているアドレスや半径位置などの情報をサーボ領域付加層専用ビームで再生しながら、その情報を基にサーボ領域未付加層およびサーボ領域付加層の両方の記録層へ記録を行うことが本発明の特徴の一つである。再生時にも同様な動作が実施される。場合によっては、サーボ領域未付加層専用ビームの照射によりアドレスや半径位置などを表す為の情報をサーボ領域未付加層に追加記録しても良い。

本発明では、２つのビームの位置関係を装置間で同じにする為（装置互換性）に、多層光記録媒体を初めて多層光記録再生装置にセットした時には最初にビーム調整を行う（初期調整）。まずサーボ領域付加層専用ビームとサーボ領域未付加層専用ビームを任意のサーボ領域付加層に設けたビーム位置調整領域に照射し焦点合わせおよびトラッキングを個々に行い、同じトラックの同じ位置に二つのビームを合わせる。二つのビームが重なった状態での種々の情報を多層光記録再生装置内の内部メモリに記憶させる。場合によっては、ビームの進行方向に二つのビームが重ならない程度ずらしてもよい。この時、サーボ領域付加層専用ビームを先行させた方が好ましい。ここでサーボ動作の順番としては、対物レンズの制御によりサーボ領域付加層専用ビームで目的のサーボ領域付加層に焦点合わせおよびトラッキングを行った後、サーボ領域未付加層専用ビームの焦点位置をリレーレンズにより調整し同じサーボ領域付加層にトラッキングを行うことになる。なお、少なくともリレーレンズにおける光源側のレンズをサーボ領域未付加層専用ビームの進行方向に対して垂直方向に移動させることにより多層光記録媒体中におけるサーボ領域未付加層専用ビームのトラッキング制御を実施している。このようにして同じトラックの同じ位置を二つのビームで照射することができたら、サーボ領域付加層専用ビームはサーボ領域付加層にサーボをかけたまま、サーボ領域未付加層専用ビームのみを目的の隣のサーボ領域未付加層へ移動させる。そしてサーボ領域未付加層専用ビームの焦点を合わせて、情報の記録再生を実施する。なお、この時点での二つのビームの位置関係（例えば、ビームの進行方向に対して、サーボ領域付加層専用ビームの焦点が合った位置とサーボ領域未付加層専用ビームの焦点が合った位置との距離が、前記奇数層とその奥にある偶数層との層間距離がほぼ同じなど）は保持されて装置内の内部メモリにその位置情報が記憶され、以後、前記多層光記録媒体をセットした時にはすぐに二つのビームの位置関係が把握できる為に、初期調整はしなくてもすぐに記録再生が可能となっている。

本発明においては、ビームの入射側にサーボ領域付加層がある方が好ましい。即ち、奇数層がサーボ領域付加層であり、偶数層がサーボ領域未付加層となる。更にビーム入射の一番手前側の第１奇数層であるサーボ領域付加層にビーム位置調整領域を設けてここで初期調整を実施するのが好ましい。

なお、記録しようとするサーボ領域未付加層の記録領域の一部に既に記録が行われていた場合には、まずサーボ領域未付加層に焦点を合わせた後、既に記録されているデータ列を元にトラッキングをかける機能も有している。更に、サーボ領域未付加層専用ビームに対してサーボ領域付加層専用ビームのスポット位置を時間的に先行させることにより、両記録層間のクロストーク低減やサーボ領域付加層のアドレスや半径位置などの情報を安定に再生しながら同時に両記録層にデータの記録再生が行えるので好ましい。

本発明の多層光記録再生装置は、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各光源から出射されたビームの焦点位置がビームの進行方向に対し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も特徴の一つである。

通常、サーボ領域未付加層専用ビームが透過する層（基板やカバー層や中間層や保護層など）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、ＮＡ^４×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。
本発明の多層光記録再生装置においては、光多層記録媒体にビームが入射した位置から一番奥側の記録層までのトータル厚さのほぼ中心位置に焦点があった時に球面収差が零になる様に対物レンズを設計している。その為に、本発明で用いる光多層記録媒体は、記録層の総数によらず光多層記録媒体にビームが入射した位置から一番奥側の記録層までのトータル厚さのほぼ中心位置に焦点が合うように各層（記録層や中間層など）の厚さを決めている。また、各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多層光記録再生装置内の内部メモリに記憶されている。

次に、球面収差を自動で補正する方法を述べる。ここでは、サーボ領域未付加層専用ビームの球面収差補正方法を説明する。多層光記録再生装置にセットされた多層光記録媒体においては、目的のサーボ領域付加層上にサーボ領域付加層専用ビームとサーボ領域未付加層専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（対物レンズの位置、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）。そして、目的のサーボ領域付加層上に焦点があった状態でのリレーレンズの記録媒体側のレンズ位置と、予め求めていた記録層のほぼ中心位置に焦点があった時のリレーレンズにおける記録媒体側のレンズ位置とを比較して球面収差量を補正する。そして、更にビームが隣のサーボ領域未付加層方向へ移動した場合にはリレーレンズ位置の変化量に応じて更に収差補正量を制御するのである。もちろん、目的のサーボ領域付加層からサーボ領域付加層専用ビームが次のサーボ領域付加層に移動した場合には、その移動距離も考慮してサーボ領域未付加層専用ビームの球面収差を補正している。

本発明ではトラッキング用の溝があるサーボ領域付加層にも記録再生を実施する。その為に、サーボ領域付加層における溝部分に記録する場合とサーボ領域未付加層における記録（溝は無い）では記録特性が異なる可能性がある。これに関しては、予め試し書き領域を設けて、その場所で記録特性を調べておき、実際の記録時に補正しながら記録を行うことにより良好な記録が行えた。

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、ビームの入射側から見て一番遠くにある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。

本発明に用いる多層光記録媒体は、多層形成プロセス時の各記録層の偏心合わせ工程での歩留まりを高くするために、予めアドレスや半径位置などを表す為の凹凸部やトラッキング用の溝を有する記録層としてサーボ領域付加層と、予めアドレスや半径位置などを表す為の凹凸部やトラッキング用の溝を有していない記録層であるサーボ領域未付加層とを、中間層を介して交互に積層し、これらの記録層（サーボ領域付加層およびサーボ領域未付加層）の総数が偶数であるデータ記録が可能な多層光記録媒体を用いている。更に、ビームの入射方向からみて一番手前のサーボ領域付加層にビーム位置調整領域を設けている。またビームの進行方向に対して、サーボ領域付加層専用ビームの焦点が合った位置とサーボ領域未付加層専用ビームの焦点が合った位置との距離が、奇数層目の記録層と偶数層目の記録層との層間距離にほぼ等しくなっており、記録層が４層以上の場合には、ビームの入射側から見て奇数層目の記録層と偶数層目の記録層との層間距離がすべて同じであるのも特徴である。

以上により、サーボ領域付加層（アドレスなどの凹凸部及びトラッキング用の溝）の数が従来に比べて半分になる為に、偏心合わせによるプロセス時間の短縮および歩留まり向上、更には層間移動に伴う時間が短縮でき、高速アクセスが可能となった。更に、２つの記録層に同時進行で記録再生を実施するので、実質的に記録速度や再生速度が２倍となった。

かくして本発明によれば、高速で記録再生が可能な安価な多層光記録再生装置及び多層光記録再生方法、並びに多層光記録媒体が提供される。

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。

(実施例)
図１は、本実施の形態が適用される多層光記録媒体への多層光記録再生装置を説明するための図である。多層光記録再生装置１００は、波長４０５ｎｍのレーザ光を発光するサーボ領域未付加層専用光源である高出力半導体レーザ１と、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、高出力半導体レーザ１から出射した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（信号対雑音比）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、ハーフプリズム８とサーボ領域未付加層専用ビーム及びサーボ領域付加層専用ビームを多層光記録媒体９内に焦点を絞る対物レンズ１０と、多層光記録媒体９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１１と、ビームスプリッタ１１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１２と、信号用の検出器１３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１４とシリンドリカルレンズ１５と検出器１６、を有している。

また、記録装置１００は、波長４０５ｎｍのレーザ光を発光するサーボ領域付加層専用光源である高出力半導体レーザ１７と、コリメートレンズ１８と、偏光ビームスプリッタ１９と、λ／４波長板２０と、球面収差を補正する球面収差補正板（液晶素子）２１と、反射ミラー２２と、ＡＦ用及びトラッキング用のビームを絞り込む絞り込みレンズ２３とシリンドリカルレンズ２４と検出器２５と、を有する。

更に、記録装置１００は、高出力半導体レーザ１を制御するレーザドライバ２６と、高出力半導体レーザ１７を制御するレーザドライバ２７と、検出器２５からの信号を用いて対物レンズ１０の焦点位置を調整するＡＦ＆トラッキング制御回路２８および高出力半導体レーザ１から出射した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２９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３０と、を備えている。

尚、記録再生装置１００は、対物レンズ１０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、レーザスポットを多層光記録媒体９の半径方向に移動させる移動装置と、多層光記録媒体９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。

また、本実施の形態においては、波長（λ）４０５ｎｍの高出力半導体レーザを使用しているが、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、多層光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。本実施例で用いた対物レンズの開口数ＮＡは、０．８５である。

前記、多層光記録媒体は、ポリカーボネイト基板上にサーボ領域未付加層とサーボ領域付加層とを透明な中間層を介して順次積層し、最上部に０．１ｍｍの透明保護板のカバー層を形成した構造となっている。ここでは、記録層が６層である記録媒体の作製方法を詳細に説明する。まず、平らな表面を持つポリカーボネイト基板３１上に記録膜を形成しサーボ領域未付加層３２とする。そしてサーボ領域未付加層３２上に紫外線硬化樹脂をたらした後、２Ｐ法によりアドレスや半径位置などを表す為の凹凸部やトラッキング用の溝を表面に有する中間層３３を形成する。その上に記録膜を形成しサーボ領域付加層３４とする。更にサーボ領域付加層３４上に紫外線硬化樹脂をたらした後、２Ｐ法により平らな面を有する中間層３５を形成する。その上に記録膜を形成しサーボ領域未付加層３６とする。同様なプロセスを経て、サーボ領域付加層４２までを形成した後、最上部に０．５ｍｍの透明保護板のカバー層４３を形成して多層光記録媒体９が完成する。なお、本実施例では基板の表面側からビームを入射させるので、一番手前の記録層をアドレスや半径位置などを表す為の凹凸部やトラッキング用の溝があるサーボ領域付加層４２にしているが、場合によってはサーボ領域付加層とサーボ領域未付加層の積層順番を逆にしても良い。要するに、サーボ領域付加層とサーボ領域未付加層とがペアになっていることが重要である。即ち、本発明で用いる多層光記録媒体の記録層の総数は偶数となる。

本実施例では、記録膜として酸化物系や窒化物系などの光学定数のｋが比較的小さいものを形成している。本実施例では、ＢｉＧｅ＋Ｎ系記録膜を用い、各膜厚は層数よって変えている。さらに図示はしていないが保護層及び光学調整層として、誘電体膜を少なくとも形成している。本実施例では、誘電体膜としてZnS-SiO2を用い、記録膜を挟んだ構造とした。なお、記録膜としてはＢｉＧｅ＋Ｎ系記録膜以外にも光学的にほぼ透明で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。また、誘電体膜としては、ZnS-SiO2以外にも光学的にほぼ透明で熱的および機械的に強いものであれば本発明に使用できる。例えば、SiO2やSiNなどである。

また本実施例で用いた中間層は波長４０５ｎｍにおいてほぼ透明である。更に多層化する場合には、中間層やカバー層の厚さをこれよりも薄くすればよい。また、２Ｐ法ではなくて、ナノプリント法により薄板状のシートを貼り合わせて中間層としても良い。

なお、本発明においては、両ビームの入射側から見て一番手前の記録層を奇数層と呼び、その奥にある記録層を偶数層と呼ぶ。それより奥にある記録層も順次、奇数層、偶数層と交互に呼んでいく。本実施例では、サーボ領域付加層４２とサーボ領域付加層３８とサーボ領域付加層３４が奇数層であり、サーボ領域未付加層４０とサーボ領域未付加層３６とサーボ領域未付加層３２が偶数層である。ここで、サーボ領域付加層専用ビームの焦点位置とサーボ領域未付加層専用ビームの焦点位置との距離をある程度一定に保つ為に、奇数層とその奥にある偶数層との層間距離をすべてほぼ同じにしている。即ち、中間層４１と中間層３７と中間層３３との厚さがほぼ同じである。これにより各焦点合わせを容易にすることができる。

次に、本実施例における多層光記録再生装置１００に６層の記録層を有する多層光記録媒体９へ記録再生を行う場合の各動作を詳細に説明する。

まず多層光記録媒体９を多層光記録再生装置１００にセットし、２つのビームの位置関係を装置間で同じにする為に初期調整を行う。例えば、高出力半導体レーザ１から出射したサーボ領域未付加層専用ビームと、高出力半導体レーザ１７から出射したサーボ領域付加層専用ビームを、一番手前側のサーボ領域付加層４２に設けているビーム位置調整領域に照射して焦点合わせおよびトラッキングを個々に行い、同じトラックの同じ位置に二つのビームを合わせる。そして二つのビームが重なった状態での種々の情報を記録装置内の内部メモリに記憶させる。場合によっては、ビームの進行方向に二つのビームが重ならない程度ずらしてもよい。この時、サーボ領域付加層専用ビームを先行させた方が好ましい。ここでサーボ動作の順番としては、対物レンズ１０の制御によりサーボ領域付加層専用ビームで一番手前側のサーボ領域付加層４２に焦点合わせおよびトラッキングを行った後、サーボ領域未付加層専用ビームの焦点位置もリレーレンズにより奥側のサーボ領域付加層４０にトラッキングを行うことになる。なお、少なくともリレーレンズのサーボ領域未付加層専用ビーム側のレンズをサーボ領域未付加層専用ビームの進行方向に対して垂直方向に移動させることにより多層光記録媒体中におけるサーボ領域未付加層専用ビームのトラッキング制御を実施している。このようにして同じトラックの同じ位置を二つのビームで照射することができたら、サーボ領域付加層専用ビームはサーボ領域付加層４２にサーボをかけたまま、サーボ領域未付加層専用ビームを目的の記録層、ここでは奥側のサーボ領域未付加層４０へ移動させ、焦点を合わせる。このようにサーボ領域付加層専用ビームでサーボ領域付加層４２へ記録あるいは再生を実施し、同時に、サーボ領域未付加層専用ビームでサーボ領域未付加層４０へ記録あるいは再生を実施する。これにより、２つの記録層に同時進行で記録あるいは再生を実施するので、実質的に記録速度や再生速度が２倍となる。なお、この時点での二つのビームの位置関係（例えば、ビームの進行方向に対して、サーボ領域付加層専用ビームの焦点が合った位置とサーボ領域未付加層専用ビームの焦点が合った位置との距離と、前記サーボ領域付加層４２とその奥にあるサーボ領域未付加層４０との層間距離がほぼ同じなど）は保持されて装置１００内の内部メモリにその位置情報が記憶され、以後、前記多層光記録媒体をセットした時にはすぐに二つのビームの位置関係が把握できる為に、初期調整はしなくてもすぐに記録再生が可能となっている。

また、その奥にあるサーボ領域付加層３８およびサーボ領域未付加層３６への同時記録あるいは同時再生を実施する時は、前記サーボ領域付加層４２およびサーボ領域未付加層４０への同時記録あるいは同時再生の時とほぼ同じ距離だけ２つのビームの焦点位置が離れた状態を維持したままで、サーボ領域付加層専用ビームのみを対物レンズ１０を制御してサーボ領域付加層３８に照射して焦点合わせおよびトラッキングを行い、その後、サーボ領域未付加層専用ビームのサーボ調整を行えばよい。以後、同様な動作を繰り返す。

また、サーボ領域未付加層において既に記録されているデータの後ろに新たに連続的にデータを追加記録する場合には、既にあるデータに続いてすぐに記録をしないで、すこし記録をしない領域（空白領域）を設けた方が好ましい。特に、異なる装置で記録を行った場合にはサーボ領域付加層の記録トラックに対して既に記録されているデータが半径方向にずれて記録されている可能性があり、既に記録されているデータの影響受けてトラッキングがずれるのを防ぐ為である。

なお、記録しようとする記録層の一部に既に記録が行われていた場合には、まず焦点を合わせた後、既に記録されているデータ列を元にトラッキングをかける機能も有している。

多層光記録媒体９中の深さ方向にサーボ領域未付加層専用ビームの焦点位置がサーボ領域付加層４２からサーボ領域未付加層４０に移動したとすると、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、ＮＡ^４×ｄ／λに比例する。即ち、サーボ領域未付加層専用ビームが移動することにより、対物レンズ１０とサーボ領域未付加層専用ビームの焦点位置との間にある中間層４１の厚さ分多くなり（実際には記録膜や誘電体膜の厚さも考慮している）、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。

さらにサーボ領域付加層上に２つのビームが合焦するようにした状態から改めてサーボ領域未付加層専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サーボ領域未付加層専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。

また、本実施例のようにリレーレンズ５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、ピンホールの位置をサーボ領域未付加層専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。

本発明の多層光記録再生装置においては、光多層記録媒体にビームが入射した位置から一番奥側の記録層（本実施例ではサーボ領域未付加層３２）までのトータル厚さのほぼ中心位置に焦点があった時に球面収差が零になる様に対物レンズを設計している。その為に、本発明で用いる光多層記録媒体は、記録層の総数によらず光多層記録媒体にビームが入射した位置から一番奥側の記録層までのトータル厚さのほぼ中心位置に焦点が合うように各層（記録層や中間層など）の厚さを決めている。その結果、本発明で用いる多層光記録媒体は、記録層の総数によらず光多層記録媒体にビームが入射した位置から一番奥側の記録層までのトータル厚さがほぼ同じとなっている。

以上のような多層光記録再生装置及び多層光記録再生方法、並びに多層光記録媒体を用いることにより、高速アクセスが可能となり、更に多層形成プロセス時の各記録層の偏心合わせ工程での歩留まりを高くする事ができた。そして、２つの記録層に同時進行で記録再生を実施するので、実質的に記録速度や再生速度が２倍となった。

本実施例における記録再生装置の構成図

符号の説明

１，１７…高出力半導体レーザ、２，１８…コリメートレンズ、３，１９…偏光ビームスプリッタ、４，２０…λ/４板、５…リレーレンズ、６…ピンホール、７，２１…球面収差補正板（液晶素子）、８…ハーフプリズム、９…多層光記録媒体、１０…対物レンズ、１１…ビームスプリッタ、１２，１４，２３…絞り込みレンズ、１３，１６，２５…検出器、１５，２４…シリンドリカルレンズ、２２…反射ミラー、２６，２７…レーザドライバ、２８，２９…ＡＦ＆トラッキング制御回路、３０…マイクロプロセッサ、３１…ポリカーボネイト基板、３２，３６，４０…サーボ未領域付加層、３３，３５，３７，３９，４１…中間層、３４，３８，４２…サーボ領域付加層、４３…カバー層、１００…多層光記録再生装置

Claims (31)

1. 複数の記録層を備えた光記録媒体を記録再生するための多層光記録再生装置であって、
   前記光記録媒体として、基板上に、予めアドレスや半径位置などを表す為の凹凸部やトラッキング用の溝を有する記録層としてサーボ領域付加層と、予めアドレスや半径位置などを表す為の凹凸部やトラッキング用の溝を有していない記録層であるサーボ領域未付加層とを、中間層を介して交互に積層し、これらの前記サーボ領域付加層および前記サーボ領域未付加層の総数が偶数であるデータ記録が可能な多層光記録媒体を用い、
   前記サーボ領域付加層にビームを照射して記録再生を行う為のサーボ領域付加層専用光源と、
   前記サーボ領域未付加層にビームを照射して記録再生を行う為のサーボ領域未付加層専用光源と、
   サーボ領域付加層専用光源から出射されたサーボ領域付加層専用ビームを集光し、焦点位置制御を行うための対物レンズと、
   サーボ領域未付加層専用光源から出射されたサーボ領域未付加層専用ビームを集光し、焦点位置制御を行うためのリレーレンズとを備え、
   サーボ領域付加層とサーボ領域未付加層との２層同時記録あるいは２層同時再生が可能であることを特徴とする多層光記録再生装置。
2. 請求項１記載の多層光記録再生装置において、該リレーレンズ中の焦点が合う場所にピンホールを設置したことを特徴とする多層光記録再生装置。
3. 請求項１記載の多層光記録再生装置において、サーボ領域未付加層における焦点位置制御を少なくともリレーレンズの多層光記録媒体側のレンズを移動させることにより行うことを特徴とする多層光記録再生装置。
4. 請求項１記載の多層光記録再生装置において、サーボ領域未付加層におけるトラッキング制御を少なくともリレーレンズのサーボ領域未付加層専用光源側のレンズを移動させることにより行うことを特徴とする多層光記録再生装置。
5. 請求項１記載の多層光記録再生装置において、多層光記録媒体を初めてセットした時に、サーボ領域付加層専用ビームおよびサーボ領域未付加層専用ビームを任意のサーボ領域付加層に設けたビーム位置調整領域に照射することを特徴とする多層光記録再生装置。
6. 請求項５記載の多層光記録再生装置において、任意のサーボ領域付加層に設けたビーム位置調整領域でまずサーボ領域付加層専用ビームのサーボ調整を行った後、次に同じサーボ領域付加層に設けたビーム位置調整領域でサーボ領域未付加層専用ビームのサーボ調整を行うことを特徴とする多層光記録再生装置。
7. 請求項６記載の多層光記録再生装置において、サーボ領域付加層専用ビームおよびサーボ領域未付加層専用ビームにより任意のサーボ領域付加層に設けたビーム位置調整領域で両ビームのサーボ調整が終了した後、前記サーボ領域付加層専用ビームはサーボ領域付加層にサーボをかけたまま、サーボ領域未付加層専用ビームのみを隣のサーボ領域未付加層へ移動させることを特徴とする多層光記録再生装置。
8. 請求項７記載の多層光記録再生装置において、任意のサーボ領域付加層に設けたビーム位置調整領域でサーボ調整した後で他のサーボ領域付加層へ移動する場合には、前記サーボ領域付加層専用ビームとサーボ領域未付加層専用ビームの焦点位置の距離とビームの入射側から見て奇数層目と偶数層目との間の中間層の厚さとがほぼ同じであることを特徴とする多層光記録再生装置。
9. 請求項５記載の多層光記録再生装置において、多層光記録媒体を初めてセットした時に、サーボ領域付加層専用ビームおよびサーボ領域未付加層専用ビームの入射方向からみて一番手前のサーボ領域付加層に設けてあるビーム位置調整領域に照射することを特徴とする多層光記録再生装置。
10. 請求項１記載の多層光記録再生装置において、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き、サーボ領域付加層専用ビームおよびサーボ領域未付加層専用ビームの焦点位置が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する多層光記録再生装置。
11. 請求項１０記載の多層光記録再生装置において、該収差補正を行う為に液晶素子を用いたことを特徴とする多層光記録再生装置。
12. 請求項１０記載の多層光記録再生装置において、初めて該記録再生装置にセットされた多層光記録媒体においては、任意のサーボ領域付加層に設けたビームビーム位置調整領域にサーボ領域付加層専用およびサーボ領域未付加層専用光源から出射された各ビームが合焦するように自動調整するＡＦ制御手段、その時のパラメータ値として、少なくともリレーレンズの位置、フォーカスサーボゲインを装置内のメモリに記憶する手段を有していることを特徴とする多層光記録再生装置。
13. 請求項１０記載の情報の記録再生装置において、任意のサーボ領域付加層に設けたビームビーム位置調整領域にサーボ領域付加層専用およびサーボ領域未付加層専用光源から出射された各ビーム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、サーボ領域未付加層専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ことを特徴とする多層光記録再生装置。
14. 請求項１０記載の多層光記録再生装置において、初めて該記録再生装置にセットされた多層光記録媒体においては、任意のサーボ領域付加層に設けたビーム位置調整領域にサーボ領域付加層専用およびサーボ領域未付加層専用光源から出射された２つのビームが合焦するようにした状態から改めてサーボ領域未付加層専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、その値を元に多層光記録媒体中のサーボ領域未付加層専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うことを特徴とする多層光記録再生装置。
15. 請求項１０記載の多層光記録再生装置において、光多層記録媒体にビームが入射した位置から一番奥側の記録層までのトータル厚さのほぼ中心位置に焦点があった時に球面収差が零になる様に絞り込みレンズを設計していることを特徴とする多層光記録再生装置。
16. 請求項１５記載の多層光記録再生装置において、記録層の総数によらず光多層記録媒体にビームが入射した位置から一番奥側の記録層までのトータル厚さがほぼ同じである多層光記録媒体を用いることを特徴とする多層光記録再生装置。
17. 複数の記録層を備えた光記録媒体を記録再生する多層光記録再生方法であって、
    前記光記録媒体として、基板上に、予めアドレスや半径位置などを表す為の凹凸部やトラッキング用の溝を有する記録層としてサーボ領域付加層と、予めアドレスや半径位置などを表す為の凹凸部やトラッキング用の溝を有していない記録層であるサーボ領域未付加層とを、中間層を介して交互に積層し、前記サーボ領域付加層および前記サーボ領域未付加層の総数が偶数であるデータ記録が可能な多層光記録媒体を用い、
    前記サーボ領域付加層に対しては、第１の光源から対物レンズを介してビームを照射し、焦点位置制御を行って記録再生を行い、
    前記サーボ領域未付加層に対しては、第２の光源からリレーレンズを介してビームを照射し、焦点位置制御を行って記録再生を行うことで、
    サーボ領域付加層とサーボ領域未付加層との２層同時記録あるいは２層同時再生を行うことを特徴とする多層光記録再生方法。
18. 請求項１７記載の多層光記録再生方法において、サーボ領域未付加層における焦点位置制御を少なくともリレーレンズの多層光記録媒体側のレンズを移動させることにより行うことを特徴とする多層光記録再生方法。
19. 請求項１７記載の多層光記録再生方法において、サーボ領域未付加層におけるトラッキング制御を少なくともリレーレンズのサーボ領域未付加層専用光源側のレンズを移動させることにより行うことを特徴とする多層光記録再生方法。
20. 請求項１７記載の多層光記録再生方法において、多層光記録媒体を初めてセットした時に、サーボ領域付加層専用ビームおよびサーボ領域未付加層専用ビームを任意のサーボ領域付加層に設けたビーム位置調整領域に照射することを特徴とする多層光記録再生方法。
21. 請求項２０記載の多層光記録再生方法において、任意のサーボ領域付加層に設けたビーム位置調整領域でまずサーボ領域付加層専用ビームによりサーボ調整を行った後、次に同じサーボ領域付加層に設けたビーム位置調整領域でサーボ領域未付加層専用ビームのサーボ調整を行うことを特徴とする多層光記録再生方法。
22. 請求項２１記載の多層光記録再生方法において、サーボ領域付加層専用ビームおよびサーボ領域未付加層専用ビームにより任意のサーボ領域付加層に設けたビーム位置調整領域で両ビームのサーボ調整が終了した後、前記サーボ領域付加層専用ビームはサーボ領域付加層にサーボをかけたまま、サーボ領域未付加層専用ビームのみを隣のサーボ領域未付加層へ移動させることを特徴とする多層光記録再生方法。
23. 請求項２２記載の多層光記録再生方法において、前記サーボ領域付加層専用ビームを任意のサーボ領域付加層へサーボをかけたまま、サーボ領域未付加層専用ビームのみを隣のサーボ領域未付加層へ移動させ、その後、任意のサーボ領域付加層から他のサーボ領域付加層へ移動する場合には、前記サーボ領域付加層専用ビームとサーボ領域未付加層専用ビームの焦点位置の距離をほぼ同じにしたままで移動させることを特徴とする多層光記録再生方法。
24. 請求項１７記載の多層光記録再生方法において、多層光記録媒体を初めてセットした時に、サーボ領域付加層専用ビームおよびサーボ領域未付加層専用ビームの入射方向からみて一番手前のサーボ領域付加層に設けてあるビーム位置調整領域に照射することを特徴とする多層光記録再生方法。
25. 請求項１７記載の多層光記録再生方法において、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き、サーボ領域付加層専用ビームおよびサーボ領域未付加層専用ビームの焦点位置が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いながら記録再生を行うことを特徴とする多層光記録再生方法。
26. 請求項２５記載の多層光記録再生方法において、該収差補正を行う為に液晶素子を用いたことを特徴とする多層光記録再生方法。
27. 請求項２５記載の多層光記録再生方法において、任意のサーボ領域付加層に設けたビーム位置調整領域にサーボ領域付加層専用およびサーボ領域未付加層専用光源から出射された各ビーム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、サーボ領域未付加層専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しながら記録再生を行うことを特徴とする多層光記録再生方法。
28. 請求項２５記載の多層光記録再生方法において、任意のサーボ領域付加層に設けたビーム位置調整領域にサーボ領域付加層専用およびサーボ領域未付加層専用光源から出射された２つのビームが合焦するようにした状態から改めてサーボ領域未付加層専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、その値を元に多層光記録媒体中のサーボ領域未付加層専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いながら記録再生を行うことを特徴とする多層光記録再生方法。
29. 基板上に、予めアドレスや半径位置などを表す為の凹凸部やトラッキング用の溝を有する記録層としてサーボ領域付加層と、予めアドレスや半径位置などを表す為の凹凸部やトラッキング用の溝を有していない記録層であるサーボ領域未付加層とを、中間層を介して交互に積層し、前記サーボ領域付加層および前記サーボ領域未付加層の総数が偶数であり、かつビームの入射方向からみて一番手前のサーボ領域付加層にビーム位置調整領域を設けたことを特徴とする多層光記録媒体。
30. 請求項２９記載の多層光記録媒体において、ビームの入射側から見て奇数層目の記録層と偶数層目の記録層との層間距離がすべて同じであることを特徴とする多層光記録媒体。
31. 請求項２９記載の多層光記録媒体において、記録層の総数によらず光多層記録媒体にビームが入射した位置から一番奥側の記録層までのトータル厚さがほぼ同じであることを特徴とする多層光記録媒体。

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