JP2011081865A - 光記録媒体、記録方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】バルク層に空孔マークを形成する光記録媒体の容量拡大
【解決手段】空孔マーク列をスパイラル状に記録する記録層が深さ方向に多層に形成されるとともに、空孔マーク列は、１種類のマーク長のマーク間隔を変化させて記録されている。いわゆるマークポジション記録とする。また多層形成される上記記録層について、記録層と記録層の間隔の全部又は一部が、５．２ｎλ／ＮＡ以上、１２．４ｎλ／ＮＡ以下とされているようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、空孔マークにより情報を記録する光記録媒体及びその記録方法に関する。
Y. Kasami, Y. Kuroda, K. Seo, O. Kawakubo, S. Takagawa, M. Ono, and M. Yamada, Jpn. J. Appl. Phys., 39, 756(2000) I.Ichimura et al, Technical Digest of ISOM’04, pp52, Oct. 11-15, 2005, Jeju Korea M. Watanabe et. al., Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 39 (2000) pp.6763-6767 T. Mizuno et. al., Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 45 (2006) pp. 1640-1647 K. Saito and S. Kobayashi: Proc. SPIE 6282 (2006) 628213.
ＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイディスク（Blu-ray Disc：登録商標）のような光ディスクシステムは、顕微鏡の対物レンズのように非接触でディスクの片面に形成された微少な反射率変化を読み取っている。
よく知られているようにディスク上の光スポットの大きさはおよそλ／ＮＡ（λ：照明光の波長、ＮＡ：開口数）で与えられ、分解能もこの値に比例する。
たとえば、直径１２ｃｍのディスクでおよそ２５ＧＢに相当するブルーレイディスクの詳細は上記非特許文献１に示されている。
また、上記非特許文献２、３、４にあるようにディスクの深さ方向に複数の記録層を形成する方法や、バルク型（体積型）の記録媒体中に多層状に記録を行って、１枚のディスクの容量を増大する方法が知られている。
バルク型の記録媒体中に記録を行う場合には、屈折率が概ね１．５であるプラスチックに高密度の光を照射し、屈折率が概ね１．０である気体で満たされた空孔をマークとして記録再生を行う。
一方で 上記非特許文献２、５に示されているように、多層記録における各層の間隔はおよそ１０μｍ以上、すなわち １２．４×ｎ・λ／ＮＡ以上に設定される。（但しｎ：媒質屈折率、λ：波長、ＮＡ：対物レンズ開口数）
また、容量を増やすために層数を増やす場合には、ディスク表面から記録再生層までの媒質（屈折率ｎ）によって生ずる球面収差をシステムで補正する必要があり、この設計上の限界によって容量の限界も決定される。
本発明では、バルク型の記録媒体中に空孔マークによる記録を行とともに、多層状に記録を行ってディスクの容量を上げる方法において、球面収差補正限界の範囲内で、より大容量化を実現することを目的とする。
本発明の光記録媒体は、空孔マーク列をスパイラル状に記録する記録層が深さ方向に多層に形成されるとともに、上記空孔マーク列は、１種類のマーク長のマーク間隔を変化させて記録されている光記録媒体である。つまり記録マークの長さは１種類であり、各記録マークのマーク間隔を変化させて情報を記録する。
特に、多層形成される上記記録層について、記録層と記録層の間隔の全部又は一部が、５．２ｎλ／ＮＡ以上、１２．４ｎλ／ＮＡ以下とされている。但し、ｎは媒質屈折率、λは空孔マークを形成するレーザ光の波長、ＮＡはレーザ照射光学系の開口数である。
また上記空孔マーク列は、最小ランが４以上である可変長符号による変調信号に基づいて形成されている。
本発明の記録方法は、光記録媒体に対し、最小ランが４以上である可変長符号による変調信号に基づいて、１種類のマーク長のマーク間隔が変化する空孔マーク列をスパイラル状に記録して一の記録層を形成するとともに、上記光記録媒体の深さ方向に対するレーザ光のフォーカス位置の設定により、上記記録層を多層に形成する。
また上記記録層と記録層の間隔の全部又は一部が、５．２ｎλ／ＮＡ以上、１２．４ｎλ／ＮＡ以下となるように上記フォーカス位置設定を行って記録層を形成する。
記録マークの長さを１種類とし、各記録マーク間隔を変化させることとして空孔マーク列を記録することで、情報記録層における空孔（記録マーク）の存在密度を下げることができる。これによって隣接する情報記録層との層間間隔を狭くしてもジッター等の特性上、有利となる。
本発明によれば、空孔マーク列を、１種類のマーク長のマーク間隔を変化させて記録することにより、記録媒体の深さ方向の層間隔を狭めることができ、球面収差補正限界の範囲内で、より大容量化を実現することができる。
本発明の実施の形態の記録媒体の説明図である。 実施の形態の記録媒体についてのサーボ制御の説明図である。 実施の形態の記録媒体に対する記録再生光学系の説明図である。 実施の形態のマークポジション記録の説明図である。 実施の形態のマークポジション記録のアイパターン及びジッターの説明図である。 比較例のマークエッジ記録の説明図である。 比較例のマークエッジ記録のアイパターン及びジッターの説明図である。
以下、本発明の実施の形態を次の順序で説明する。
＜１．実施の形態の光記録媒体の構造＞
＜２．記録再生時のサーボ制御＞
＜３．記録再生光学系＞
＜４．マークポジション記録＞
＜１．実施の形態の光記録媒体の構造＞

図１は、実施の形態の光記録媒体（記録媒体１）の断面構造図を示している。
この図１に示す記録媒体１は、ディスク状の光記録媒体とされ、回転駆動される記録媒体１に対するレーザ光照射が行われてマーク記録（情報記録）が行われる。また、記録情報の再生としても、回転駆動される記録媒体１に対してレーザ光を照射して行われる。
なお、光記録媒体とは、光の照射により記録情報の再生が行われる記録媒体を指す。
本例の場合、いわゆる空孔（ボイド）を記録マークとして形成する。
ボイド記録方式は、例えば光重合型フォトポリマなどの記録材料で構成されたバルク層に対して、比較的高パワーでレーザ光照射を行い、上記バルク層内に空孔（ボイド）を記録する手法である。このように形成された空孔部分は、バルク層内における他の部分と屈折率が異なる部分となり、それらの境界部分で光の反射率が高められることになる。従って上記空孔部分は記録マークとして機能し、これによって空孔マークの形成による情報記録が実現される。
図１において、記録媒体１は、いわゆるバルク型の光記録媒体とされ、図示するように上層側から順にカバー層２、選択反射膜３、中間層４、バルク層５が形成されている。
ここで、本明細書において「上層側」とは、後述する再生装置側からのレーザ光が入射する面を上面としたときの上層側を指す。
また、本明細書においては「深さ方向」という語を用いるが、この「深さ方向」とは、上記「上層側」の定義に従った上下方向と一致する方向（すなわち再生装置側からのレーザ光の入射方向に平行な方向）を指すものである。
記録媒体１において、上記カバー層２は、例えばポリカーボネートやアクリルなどの樹脂で構成され、図示するようにその下面側には、記録／再生位置を案内するための案内溝の形成に伴う凹凸の断面形状が与えられている。ディスク平面方向に見れば、案内溝がスパイラル状に形成されている。
上記案内溝としては、連続溝（グルーブ）、又はピット列で形成される。例えば案内溝がグルーブとされる場合は、当該グルーブを周期的に蛇行させて形成することで、該蛇行の周期情報により位置情報（絶対位置情報：例えば回転角度情報や半径位置情報など）の記録を行うことができる。
カバー層２は、このような案内溝（凹凸形状）が形成されたスタンパを用いた射出成形などにより生成される。
また、上記案内溝が形成された上記カバー層２の下面側には、選択反射膜３が成膜される。
ここで、バルク記録方式では、記録層としてのバルク層５に対してマーク記録を行うための記録光（以下、第１レーザ光とも称する）とは別に、上記のような案内溝に基づきトラッキングやフォーカスのエラー信号を得るためのサーボ光（第２レーザ光とも称する）を別途に照射するものとされている。
このとき、仮に、上記サーボ光がバルク層５に到達してしまうと、当該バルク層５内におけるマーク記録に悪影響を与える虞がある。このため、サーボ光は反射し、記録光は透過するという選択性を有する反射膜が必要とされている。
従来よりバルク記録方式では、記録光とサーボ光とはそれぞれ波長の異なるレーザ光を用いるようにされており、これに対応すべく、上記選択反射膜３としては、サーボ光と同一の波長帯の光は反射し、それ以外の波長による光は透過するという、波長選択性を有する選択反射膜が用いられる。
上記選択反射膜３の下層側には、例えばＵＶ硬化樹脂などの接着材料で構成された中間層４を介して、記録層としてのバルク層５が形成されている。
バルク層５の形成材料（記録材料)としては、ボイド記録方式に適切な材料が採用されればよい。例えばプラスチック材料が採用される。
バルク層５に対しては、バルク層５の深さ方向における予め定められた各位置に対し、逐次レーザ光を合焦させて空孔マーク形成による情報記録が行われる。
従って記録済みとなった記録媒体１において、バルク層５内には、複数のマーク形成層（情報記録層）Ｌが形成される。図では情報記録層Ｌ０〜Ｌ（ｎ）として示しているように、多数（ｎ＋１個）の情報記録層が形成される。
バルク層５の厚みサイズ等は確定的ではないが、例えば青色レーザ光（波長４０５ｎｍ）をＮＡを０．８５の光学系で照射することを考えた場合、ディスク表面（カバー層２の表面）から深さ方向に５０μｍ〜３００μｍの位置に情報記録層を形成することが適切である。これは球面収差補正を考慮した範囲である。
図１では、ディスク表面から７０μｍ〜２６０μｍの位置に情報記録層を形成する例としている。
当然ながら、情報記録層の数（ｎ＋１）は、層間隔を狭くするほど、多数の情報記録層を形成することができる。
また、各情報記録層においては、カバー層２に形成された案内溝を用いてトラッキングサーボがとられた状態で空孔マークによる記録が行われる。従って情報記録層に形成される空孔マーク列は、ディスク平面方向にみてスパイラル状に形成されることになる。
＜２．記録再生時のサーボ制御＞

続いて、バルク型の光記録媒体としての上記記録媒体１を対象とした記録／再生時におけるサーボ制御について図２を参照して説明する。
先にも述べたように記録媒体１に対しては、記録マークを形成し且つ記録マークから情報再生を行うためのレーザ光（図中「第１レーザ光」）と共に、これとは波長の異なるサーボ光としてのレーザ光（図中「第２レーザ光」）を照射するものとされている。
図３で後述するが、これら第１レーザ光と第２レーザ光は、共通の対物レンズ（図３における対物レンズ２１）を介して記録媒体１に照射されることになる。
ここで、図１に示したように、記録媒体１におけるバルク層５には、例えばＤＶＤ（Digital Versatile Disc）やブルーレイディスク（Blu-ray Disc：登録商標）などの現状の光ディスクについての多層ディスクとは異なり、記録対象とする各層位置にはピットやグルーブなどによる案内溝を有する反射面が形成されてはいない。このため、未だマークの形成されていない記録時においては、第１レーザ光についてのフォーカスサーボやトラッキングサーボは、第１レーザ光自身の反射光を用いて行うことはできないことになる。
この点より、記録媒体１に対する記録時において、第１レーザ光についてのトラッキングサーボ、フォーカスサーボは共に、サーボ光としての第２レーザ光の反射光を用いて行うことになる。
具体的に、記録時における第１レーザ光のフォーカスサーボに関しては、先ず、第１レーザ光の合焦位置のみを独立して変化させることのできる第１レーザ光用のフォーカス機構（図３におけるレンズ１７，１８、及びレンズ駆動部１９）を設ける。そして、選択反射膜３（案内溝形成面）を基準とした図２のようなオフセットｏｆに基づき、上記第１レーザ光用フォーカス機構を制御することで行う。
ここで、上述のように第１レーザ光と第２レーザ光とは、共通の対物レンズを介して記録媒体１に照射される。そして、第２レーザ光のフォーカスサーボは、当該第２レーザ光の選択反射膜３からの反射光を用いて、上記対物レンズを制御することで行われる。
このように第１レーザ光と第２レーザ光とが共通の対物レンズを介して照射され、且つ第２レーザ光のフォーカスサーボが当該第２レーザ光の選択反射膜３からの反射光に基づき対物レンズを制御することで行われることより、第１レーザ光の合焦位置は、基本的には選択反射膜３上に追従するようになっている。つまり換言すれば、このような第２レーザ光の選択反射膜３からの反射光に基づく対物レンズのフォーカスサーボにより、第１レーザ光の合焦位置についての記録媒体１の面変動に対する追従機能が与えられていることになる。
その上で、上記のような第１レーザ光用フォーカス機構によって、第１レーザ光の合焦位置を上記オフセットｏｆの値の分だけオフセットさせる。これにより、バルク層５内の所要の深さ位置に第１レーザ光の合焦位置を追従させることができる。
図中では、バルク層５に情報記録層Ｌ０〜Ｌ（ｎ）を設定するとした場合に対応した各オフセットｏｆの例を示している。即ち情報記録層Ｌ０の層位置に対応したオフセットｏｆ−Ｌ０、情報記録層Ｌ１の層位置に対応したオフセットｏｆ−Ｌ１、・・・情報記録層Ｌ（ｎ）の層位置に対応したオフセットｏｆ−Ｌ（ｎ）が設定される場合を示している。
これらのオフセットｏｆの値を用いて上記第１レーザ用のフォーカス機構を駆動することで、深さ方向におけるマークの形成位置（記録位置）を、情報記録層Ｌ０としての層位置から情報記録層Ｌ（ｎ）としての層位置までのうちで適宜選択することができる。
また、記録時における第１レーザ光についてのトラッキングサーボに関しては、上述のように第１レーザ光と第２レーザ光とを共通の対物レンズを介して照射するという点を利用して、選択反射膜３からの第２レーザ光の反射光を用いた対物レンズのトラッキングサーボを行うことで実現する。
一方、再生時には、図１に示したようにバルク層５には情報記録層Ｌが形成された状態となるので、このような情報記録層Ｌからの第１レーザ光の反射光を得ることができる。このことから再生時において、第１レーザ光についてのフォーカスサーボは、第１レーザ光自身の反射光を利用して行う。
具体的に、再生時における第１レーザ光についてのフォーカスサーボは、第１レーザ光の反射光に基づき上述した第１レーザ光用のフォーカス機構を制御することで行う。
なお、再生時においても第１レーザ光のトラッキングサーボは、第２レーザ光の反射光に基づく対物レンズのトラッキングサーボを行うことによって実現される。
ここで、再生時においても、選択反射膜３としての案内溝形成面に記録された絶対位置情報の読み出しのために上記案内溝形成面（案内溝）を対象とした第２レーザ光のフォーカスサーボ・トラッキングサーボが行われる。
すなわち、再生時においても記録時と同様、対物レンズの位置制御は、第２レーザ光の反射光に基づいて上記案内溝形成面（案内溝）を対象とした第２レーザ光のフォーカスサーボ・トラッキングサーボが実現されるようにして行われることになる。
以上をまとめるに、本実施の形態の場合のサーボ制御は、以下のようにして行われる。
・第１レーザ光側
記録時・・・フォーカスサーボは第２レーザ光の反射光を用いた共通対物レンズの駆動及び、第１レーザ光用のフォーカス機構を用いたオフセットの付与により行う。
（トラッキングサーボについては第２レーザ光の反射光を用いた上記対物レンズの駆動が行われることで自動的に行われる）
再生時・・・フォーカスサーボは第１レーザ光の反射光を用いて第１レーザ光用のフォーカス機構を駆動して行う。
（再生時も第１レーザ光のトラッキングサーボは第２レーザ光の反射光を用いた上記対物レンズの駆動が行われることで自動的に行われる）
・第２レーザ光側
記録時、再生時で共に、フォーカスサーボ・トラッキングサーボは第２レーザ光の反射光を用いて上記対物レンズを駆動して行う。
＜３．記録再生光学系＞

図３は、図１の記録媒体１についての記録再生を行う記録再生装置１０の構成を示している。
先ず、記録再生装置１０に対して装填された記録媒体１は、図中のスピンドルモータ（ＳＰＭ）３９により回転駆動される。
そして、記録再生装置１０には、このように回転駆動される記録媒体１に対して第１レーザ光、第２レーザ光を照射するための光学ピックアップＯＰが設けられる。
光学ピックアップＯＰ内には、空孔マークの形成による情報記録、及び空孔マークにより記録された情報の再生を行うための第１レーザ光の光源である第１レーザ１１と、サーボ光としての第２レーザ光の光源である第２レーザ２５とが設けられる。
ここで、前述のように第１レーザ光と第２レーザ光とは、それぞれ波長が異なる。本例の場合、第１レーザ光の波長はおよそ４０５ｎｍ程度（いわゆる青紫色レーザ光）、第２レーザ光の波長はおよそ６６０ｎｍ程度（赤色レーザ光）とされる。
また、光学ピックアップＯＰ内には、第１レーザ光と第２レーザ光の記録媒体１への出力端となる対物レンズ２１が設けられる。対物レンズ２１のＮＡは０．８５である。
さらには、第１レーザ光の記録媒体１からの反射光を受光するための第１フォトディテクタ（図中ＰＤ−１）２４と、第２レーザ光の記録媒体１からの反射光を受光するための第２フォトディテクタ（図中ＰＤ−２）３０とが設けられる。
その上で光学ピックアップＯＰ内においては、第１レーザ１１より出射された第１レーザ光を対物レンズ２１に導くと共に、対物レンズ２１に入射した記録媒体１からの第１レーザ光の反射光を第１フォトディテクタ２４に導くための光学系が形成される。
具体的に、第１レーザ１１より出射された第１レーザ光は、先ず、コリメーションレンズ１２を介して平行光となるようにされた後、ミラー１３にてその光軸が９０度折り曲げられて偏光ビームスプリッタ１４に入射する。偏光ビームスプリッタ１４は、このように第１レーザ１１より出射されミラー１３を介して入射した第１レーザ光については透過するように構成されている。
偏光ビームスプリッタ１４を透過した第１レーザ光は、液晶素子１５及び１／４波長板１６を通過する。
ここで液晶素子１５は、例えばコマ収差や非点収差などのいわゆる軸外収差の補正を行うために設けられたものである。
１／４波長板１６を通過した第１レーザ光は、レンズ１７及びレンズ１８から成るエキスパンダに入射する。このエキスパンダは、光源である第１レーザ１１に近い側のレンズ１７が固定レンズ、第１レーザ１１に遠い側のレンズ１８が可動レンズとされ、図中のレンズ駆動部１９によってレンズ１８が第１レーザ光の光軸に平行な方向に駆動されることで、第１レーザ光について独立したフォーカス制御を行う。
当該エキスパンダ（レンズ駆動部１９）は、記録時にはコントローラ３８の指示に基づき第１レーザ光の合焦位置をオフセットさせ、再生時には第１レーザ用フォーカスサーボ回路３７からの出力信号に基づき第１レーザ光のフォーカス制御を行う。
エキスパンダを介した第１レーザ光は、ダイクロイックミラー２０に入射する。ダイクロイックミラー２０は、第１レーザ光と同波長帯の光は透過し、それ以外の波長による光は反射するように構成されている。従って上記のようにして入射した第１レーザ光は、ダイクロイックミラー２０を透過する。
ダイクロイックミラー２０を透過した第１レーザ光は、対物レンズ２１を介して記録媒体１に対して照射される。
対物レンズ２１に対しては、当該対物レンズ２１をフォーカス方向（記録媒体１に対して接離する方向）、及びトラッキング方向（上記フォーカス方向に直交する方向：記録媒体１の半径方向）に変位可能に保持する２軸機構２２が設けられる。
２軸機構２２は、第２レーザ用フォーカスサーボ回路３６、トラッキングサーボ回路３５からフォーカスコイル、トラッキングコイルにそれぞれ駆動電流が与えられることで、対物レンズ２１をフォーカス方向、トラッキング方向にそれぞれ変位させる。
再生時においては、上記のようにして記録媒体１に対して第１レーザ光が照射されることに応じて、記録媒体１（特にバルク層５内の再生対象の情報記録層Ｌ）より第１レーザ光の反射光が得られる。このようにして得られた第１レーザ光の反射光は、対物レンズ２１を介してダイクロイックミラー２０に導かれ、ダイクロイックミラー２０を透過する。
ダイクロイックミラー２０を透過した第１レーザ光の反射光は、エキスパンダを構成するレンズ１８、レンズ１７を介した後、１／４波長板１６、液晶素子１５を介して偏光ビームスプリッタ１４に入射する。
ここで、このように偏光ビームスプリッタ１４に入射する第１レーザ光の反射光（復路光）は、１／４波長板１６による作用と記録媒体１での反射の作用とにより、第１レーザ光１１側から偏光ビームスプリッタ１４に入射した第１レーザ光（往路光）とはその偏光方向が９０度異なるようにされる。この結果、上記のようにして入射した第１レーザ光の反射光は、偏光ビームスプリッタ１４にて反射される。
偏光ビームスプリッタ１４にて反射された第１レーザ光の反射光は、図中の集光レンズ２３側に導かれる。集光レンズ２３は、第１レーザ光の反射光を、第１フォトディテクタ２４の検出面上に集光する。
また、光学ピックアップＯＰ内には、加えて、第２レーザ２５より出射された第２レーザ光を対物レンズ２１に導き且つ、対物レンズ２１に入射した記録媒体１からの第２レーザ光の反射光を第２フォトディテクタ３０に導くための光学系が形成される。
図示するように第２レーザ２５より出射された第２レーザ光は、コリメーションレンズ２６を介して平行光となるようにされた後、偏光ビームスプリッタ２７に入射する。偏光ビームスプリッタ２７は、このように第２レーザ２５→コリメーションレンズ２６を介して入射した第２レーザ光（往路光）は透過するように構成される。
偏光ビームスプリッタ２７を透過した第２レーザ光は、１／４波長板２８を介してダイクロイックミラー２０に入射する。
先に述べたように、ダイクロイックミラー２０は、第１レーザ光と同波長帯の光は透過し、それ以外の波長による光は反射するように構成されている。従って第２レーザ光はダイクロイックミラー２０にて反射され、図示するように対物レンズ２１を介して記録媒体１に照射される。
また、このように記録媒体１に第２レーザ光が照射されたことに応じて得られる第２レーザ光の反射光（選択反射膜３からの反射光）は、対物レンズ２１を介し、ダイクロイックミラー２０にて反射されて１／４波長板２８を介した後、偏光ビームスプリッタ２７に入射する。
先の第１レーザ光の場合と同様にして、このように記録媒体１側から入射した第２レーザ光の反射光（復路光）は、１／４波長板２８の作用と記録媒体１での反射の作用とにより、往路光とはその偏光方向が９０度異なるものとされる。従って復路光としての第２レーザ光の反射光は偏光ビームスプリッタ２７にて反射される。
そして反射された第２レーザ光の反射光は、集光レンズ２９を介して第２フォトディテクタ３０の検出面上に集光する。
ここで、図示による説明は省略するが、実際において記録再生装置１０には、光学ピックアップＯＰ全体をトラッキング方向にスライド駆動するスライド駆動部が設けられ、当該スライド駆動部による光学ピックアップＯＰの駆動により、レーザ光の照射位置を広範囲に変位させることができるようにされている。
また、記録再生装置１０には、光学ピックアップＯＰ及びスピンドルモータ３９と共に、記録処理部３１、第１レーザ用マトリクス回路３２、再生処理部３３、第２レーザ用マトリクス回路３４、トラッキングサーボ回路３５、第２レーザ用フォーカスサーボ回路３６、第１レーザ用フォーカスサーボ回路３７、及びコントローラ３８が設けられる。
先ず、記録処理部３１には、記録媒体１に対して記録すべきデータ（記録データ）が入力される。記録処理部３１は、入力された記録データに対してエラー訂正符号の付加や所定の記録変調符号化を施すなどして、記録媒体１に実際に記録される「０」「１」の２値データ列である記録変調データ列を得る。
記録処理部３１は、コントローラ３８からの指示に応じて、このように生成した記録変調データ列に基づく第１レーザ１１の発光駆動を行う。
第１レーザ用マトリクス回路３２は、第１フォトディテクタ２４としての複数の受光素子からの出力電流に対応して電流電圧変換回路、マトリクス演算／増幅回路等を備え、マトリクス演算処理により必要な信号を生成する。
具体的には、上述した記録変調データ列を再生した再生信号に相当する高周波信号（以降、再生信号ＲＦと称する）、フォーカスサーボ制御のためのフォーカスエラー信号ＦＥを生成する。
ここで、本例においてフォーカスエラー信号ＦＥは、第１レーザ光の反射光に基づくものと第２レーザ光の反射光に基づくものとの２種が存在する。以下では両者を区別するため、第１レーザ用マトリクス回路３２にて生成されたフォーカスエラー信号ＦＥについてはフォーカスエラー信号ＦＥ−１と称する。
第１レーザ用マトリクス回路３２にて生成された再生信号ＲＦは、再生処理部３３に供給される。
また、フォーカスエラー信号ＦＥ−１は、第１レーザ用フォーカスサーボ回路３７に供給される。
再生処理部３３は、第１レーザ用マトリクス回路３２にて生成された再生信号ＲＦについて、２値化処理や記録変調符号の復号化・エラー訂正処理など、上述した記録データを復元するための再生処理を行い、記録データを再生した再生データを得る。
また、第１レーザ用フォーカスサーボ回路３７は、フォーカスエラー信号ＦＥ−１に基づくフォーカスサーボ信号を生成し、当該フォーカスサーボ信号に基づきレンズ駆動部１９を駆動制御することで、第１レーザ光についてのフォーカスサーボ制御を行う。
先の説明からも理解されるように、第１レーザ光の反射光に基づくレンズ駆動部１９の駆動による第１レーザ光のフォーカスサーボ制御は、再生時において行われるものである。
第１レーザ用フォーカスサーボ回路３７は、再生時に対応してコントローラ３８から為される指示に応じて、記録媒体１に形成された情報記録層Ｌの間の層間ジャンプ動作や所要の情報記録面Ｌに対するフォーカスサーボの引き込みが行われるようにしてレンズ駆動部１９を駆動制御する。
一方、第２レーザ光側に関して、第２レーザ用マトリクス回路３４は、第２フォトディテクタ３０としての複数の受光素子からの出力電流に対応して電流電圧変換回路、マトリクス演算／増幅回路等を備え、マトリクス演算処理により必要な信号を生成する。
具体的に第２レーザ用マトリクス回路３４は、サーボ制御のためのフォーカスエラー信号ＦＥ−２、トラッキングエラー信号ＴＥを生成する。
フォーカスエラー信号ＦＥ−２は、第２レーザ用フォーカスサーボ回路３６に供給され、また上記トラッキングエラー信号ＴＥはトラッキングサーボ回路３５供給される。
第２レーザ用フォーカスサーボ回路３６は、フォーカスエラー信号ＦＥ−２に基づくフォーカスサーボ信号を生成し、当該フォーカスサーボ信号に基づいて、２軸機構２２のフォーカスコイルを駆動することで、対物レンズ２１についてのフォーカスサーボ制御を行う。先に述べたように、対物レンズ２１のフォーカスサーボ制御は、記録／再生時共に第２レーザ光の反射光に基づいて行われるものである。
第２レーザ用フォーカスサーボ回路３６は、コントローラ３８からの指示に応じて、記録媒体１に形成された選択反射膜３（案内溝形成面）へのフォーカスサーボの引き込みが行われるようにしてフォーカスコイルを駆動する。
トラッキングサーボ回路３５は、第２レーザ用マトリクス回路３４からのトラッキングエラー信号ＴＥに基づくトラッキングサーボ信号を生成し、当該トラッキングサーボ信号に基づき２軸機構２２のトラッキングコイルを駆動する。先に述べたように、対物レンズ２１のトラッキングサーボ制御は、記録／再生時共に第２レーザ光の反射光に基づいて行われる。
コントローラ３８は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）などのメモリ（記憶装置）を備えたマイクロコンピュータで構成され、例えばＲＯＭ等に記憶されたプログラムに従った制御・処理を実行することで、記録再生装置１０の全体制御を行う。
コントローラ３８は、記録時においては、図２にて説明した、各層位置に対応して設定されたオフセットｏｆの値に基づいて、第１レーザ光の合焦位置の制御（深さ方向における記録位置の選択）を行う。即ちコントローラ３８は、記録対象とする層位置に対応して設定されたオフセットｏｆの値に基づきレンズ駆動部１９を駆動することで、深さ方向における記録位置の選択を行う。
オフセットｏｆの値は、コントローラ３８内のＲＯＭ、フラッシュメモリ等に格納される。オフセットｏｆ−Ｌ０〜ｏｆ−Ｌ（ｎ）の値の設定により、記録媒体１における各情報記録層Ｌ０〜Ｌ（ｎ）の位置が設定される。換言すれば、各情報記録層Ｌ０〜Ｌ（ｎ）のそれぞれの層間隔も決定される。
ここで先に述べたように、記録時におけるトラッキングサーボ制御は、第２レーザ光の反射光に基づき行われるべきものとなる。このためコントローラ３８は、記録時には、トラッキングサーボ回路３５に対してトラッキングエラー信号ＴＥに基づくトラッキングサーボ制御を実行するように指示を行う。
また記録時においてコントローラ３８は、第２レーザ用フォーカスサーボ回路３８に対してフォーカスエラー信号ＦＥ−２に基づくフォーカスサーボ制御（対物レンズ２１についてのフォーカスサーボ制御）の実行を指示する。
一方再生時において、コントローラ３８は、第１レーザ用フォーカスサーボ回路３７に対する指示を行って、第１レーザ光を再生すべきデータが記録された情報記録層Ｌに合焦させる。すなわち、第１レーザ光に関して、情報記録層Ｌを対象としたフォーカスサーボ制御を実行させる。
またコントローラ３８は、再生時においても、トラッキングサーボ回路３５によるトラッキングエラー信号ＴＥに基づくトラッキングサーボ制御を実行させる。
また、再生時においてコントローラ３８は、第２レーザ用フォーカスサーボ回路３８によるフォーカスエラー信号ＦＥ−２に基づくフォーカスサーボ制御（対物レンズ２１のフォーカスサーボ制御）を実行させる。
なお図示による説明は省略したが、第２レーザ光の反射光に基づいては、選択反射膜３（案内溝形成面）に記録された絶対位置情報の読み出しを行うことになる。このため実際には、第２レーザ用マトリクス回路３４では案内溝形成面に記録された信号についての再生信号を生成させることになる。例えばピット列による情報記録が行われる場合はＲＦ信号としての和信号、ウォブリンググルーブにより情報記録が行われる場合はプッシュプル信号を生成する。また、このような記録信号についての再生信号に基づき絶対位置情報の検出を行う位置情報検出部が設けられることになる。
＜４．マークポジション記録＞

本実施の形態の記録媒体１は、図１で説明したように、空孔マーク列をスパイラル状に記録する情報記録層Ｌが深さ方向に多層に形成される。そして本実施の形態の場合、空孔マーク列は、１種類のマーク長のマーク間隔を変化させて記録されているものである。つまり、記録マークの長さを１種類とし、各記録マーク間隔を変化させることで情報の記録を行う、いわゆるマークポジション記録である。
カバー層２における案内溝はスパイラル状に形成されており、この案内溝によりトラッキングを行いながら記録を行うと、バルク層５内に面状に情報が記録されて情報記録層Ｌが形成される。つまり空孔マーク列がスパイラル状に形成される。
一つの情報記録層を記録した後、第１レーザのフォーカス位置を上述したオフセットｏｆの値に基づいてエキスパンダ（レンズ１８）を制御することで、別の情報記録層での記録が行われる。
そして、このように記録される空孔マークは、本例の場合、マークポジション記録とされる。
ところで、情報を記録する方法として、大きく分けてマークの長さと間隔を変化させる方式（マークエッジ記録）と、本実施の形態で採用する、１種類のマークの間隔を変化させる方式（マークポジション記録）がある。
ここで比較のため、まずマークエッジ記録を行った場合について図６，図７で説明する。
例えばブルーレイディスクに用いられている、（１，７）ＲＬＬ変調マークエッジ記録を行った場合である。
図６には記録媒体１内（バルク層５内）に２つの情報記録層Ｌ（Ｍ−１）、Ｌ（Ｍ）で記録した場合を模式的に示している。そして図面右側には、レーザ入射側からみて奥側の情報記録層Ｌ（Ｍ）のｘｚ断面とｘｙ断面を示している。左側の模式図の楕円、及び各断面図における黒い長孔部分が空孔マークＭＫである。
空孔マークＭＫの幅は７９μｍ、高さは１２０μｍとなっている。マークエッジ記録であるため、マーク長は記録データによって各種の長さとなる。例えば空孔マークＭＫの長さは、チャネルビット長を８４ｎｍとし、２Ｔ（２クロック）から８Ｔの長さのマークおよびスペース長さで変調されている。トラックピッチは０．３２μｍである。
図７（ａ）に情報記録層Ｌ（Ｍ）の再生時のアイパターンを示す。マークエッジ記録であり、マーク長（２Ｔ〜８Ｔ）に応じた振幅が得られている。
図７（ｂ）には、情報記録層Ｌ（Ｍ）と情報記録層Ｌ（Ｍ−１）の層間隔（Interlayer thickness）を変化させた場合の情報記録層Ｌ（Ｍ）のジッターの計算結果を示している。ここでは再生信号をデジタル化する際のスレショールドレベルにおける信号の時間揺らぎ（チャネルビット長さで規格化）であるジッター値をプロットしたものである。
この結果から、層間隔がおよそ８μｍ以下から急激にジッターが劣化していることがわかる。なお、上方に情報記録層Ｌ（Ｍ−１）が無い場合のジッターは、層間隔１０μｍの場合とほぼ同様である。
実際上、ジッターは５．７〜５．８％程度以下であることが好ましい。このジッター値からみて、多層記録を考えた場合の層間隔は、１２．４ｎλ／ＮＡが下限と考えられる。ｎは媒質屈折率、λは第１レーザ光の波長、ＮＡは対物レンズ２１開口数である。
波長λ＝４０５ｎｍ、ＮＡ＝０．８５、媒体屈折率＝１．６とした場合、１２．４ｎλ／ＮＡ＝９．４５μｍとなる。
つまり、この場合、図１のように多層の情報記録層Ｌ０〜Ｌ（ｎ）を形成する場合、各情報記録層の層間隔は、９．４５μｍ以上が適切とされる。
一方、図４，図５に実施の形態のマークポジション記録方式の場合を示す。これはＶＦＭ（Variable five modulation）変調によるマークポジション記録の場合としている。
図４には，上述の図６と同様、記録媒体１内（バルク層５内）に２つの情報記録層Ｌ（Ｍ−１）、Ｌ（Ｍ）に空孔マークＭＫを記録した場合を模式的に示し、図面右側には、レーザ入射側からみて奥側の情報記録層Ｌ（Ｍ）のｘｚ断面とｘｙ断面を示している。
空孔マークＭＫの幅、及び長さは１２０μｍ、高さは１６８μｍとなっている。
チャネルビット長は同じく８４ｎｍとし、このＶＦＭ変調では、マーク形状は同一でマーク間の距離が５〜１６チャネルビット長で変化する。トラックピッチは０．３２μｍである。
図５（ａ）に情報記録層Ｌ（Ｍ）の再生時のアイパターンを示す。単一のマーク長に応じた振幅が得られている。
図５（ｂ）には、図７（ｂ）と同様に、情報記録層Ｌ（Ｍ）と情報記録層Ｌ（Ｍ−１）の層間隔を変化させた場合の情報記録層Ｌ（Ｍ）のジッターの計算結果を示している。この場合のジッターは、再生信号のピーク時間の揺らぎをプロットしたものである。
この場合は、およそ層間隔５μｍ以下で急激にジッターが劣化している。なお、上方に情報記録層Ｌ（Ｍ−１）が無い場合のジッターは、層間隔１０μｍの場合とほぼ同様である。
図５（ｂ）の結果からは、層間隔４μｍ程度まではジッターは許容値内であることがわかる。
上述のように、マークエッジ記録の場合、層間隔の下限は、１２．４ｎλ／ＮＡと考えられるが、マークポジション記録の場合、それとジッターが同等（ジッターが５．７〜５．８％程度）となる下限は、５．２ｎλ／ＮＡとすることができる。
上記と同条件で波長λ＝４０５ｎｍ、ＮＡ＝０．８５、媒体屈折率＝１．６とした場合、５．２ｎλ／ＮＡ＝４μｍである。
つまり、マークポジション記録を行うと、図１のように多層の情報記録層Ｌ０〜Ｌ（ｎ）を形成する場合、各情報記録層の層間隔は、９．４５μｍ以下、例えば４μｍ程度を下限として、狭く設定することが可能である。
即ち記録層と記録層の間隔の全部又は一部を、５．２ｎλ／ＮＡ以上、１２．４ｎλ／ＮＡ以下で設定することができる。
仮に図１の例のように、表面から７０μｍ〜２６０μｍの範囲に情報記録層を形成するものとした場合を考える。
マークエッジ記録を採用し、層間隔を全て１０μｍとすると、表面から７０μｍ〜２６０μｍの範囲に情報記録層は１５層形成できる。
一方、本実施の形態のようにマークポジション記録を採用し、層間隔を全て５μｍとすると、表面から７０μｍ〜２６０μｍの範囲に情報記録層は３９層形成できる。
これは一例にすぎないが、本実施の形態では、空孔マークをスパイラル状に記録する記録層が深さ方向に多層に形成されるとともに、空孔マークが、１種類のマーク長のマーク間隔を変化させて記録されている光記録媒体を提供することで、記録容量を大幅に拡大できることが理解される。例えば表面から５０μｍ〜３００μｍの範囲を用い、また層間隔を全て４μｍとすれば、より多数の情報記録層を形成し、更なる大容量化を図ることができる。
よって、安価で情報記録層数の多い大容量の記録再生光ディスクシステムを実現する事が可能である。
もちろん、全ての層間隔が統一される必要はなく、各層間隔のうちの一部が５．２ｎλ／ＮＡ以上、１２．４ｎλ／ＮＡ以下で設定されても良い。
特に層間迷光（記録再生対象としていない情報記録層での反射光成分）の影響を排除するためには、各層間隔を異なるものとすることも有効であり、それぞれの層間隔が、全体の容量（層数）や層間迷光の影響排除等を考慮して設定されればよい。
図３に示した記録再生装置１０としては、記録処理部３１が例えばＶＦＭなどの変調方式で、マークポジション記録を実現するためのレーザ変調を第１レーザ１１に実行させる。そして、各情報記録層Ｌ０〜Ｌ（ｎ）への記録のためには、設定された層間隔に応じて、各情報記録層Ｌ０〜Ｌ（ｎ）に対応するオフセットｏｆ−Ｌ１〜ｏｆ−Ｌ（ｎ）を、コントローラ３８が記憶している。そして目的とする情報記録層の記録のためには、コントローラ３８がエキスパンダのレンズ１８（レンズ駆動部１９）を制御する。これにより目的とする情報記録層を形成するためのフォーカス制御がなされ、結果として設定された層間隔で、各情報記録層Ｌ０〜Ｌ（ｎ）を形成することができる。
記録媒体１に対して再生を行う場合も、オフセットｏｆ−Ｌ１〜ｏｆ−Ｌ（ｎ）のうちで目的とする情報記録層のオフセットに応じてコントローラ３８がエキスパンダのレンズ１８（レンズ駆動部１９）を制御する。これにより目的とする情報記録層を再生するためのフォーカス制御がなされ、当該情報記録層から、マークポジション記録された空孔マーク列による情報を読み出すことができる。
ところで本発明において空孔マークは、最小ランが４以上である可変長符号による変調信号に基づいて形成されていることが適切である。上記のＶＦＭは、それに該当する変調方式の１つである。
一般に、伝送や記録に適するデータ変調の一つとして、ブロック符号が知られている。ブロック符号は、データ列をｍ×ｉビットからなる単位（以下データ語という）にブロック化し、このデータ語を適当な符号則に従ってｎ×ｉビットからなる符号語に変換するものである。そして、ｉ＝１のとき、固定長符号となり、ｉが複数個選べるとき、すなわちｉ≧１、最大のｉであるｉmax ＝ｒで変換したとき、可変長符号となる。
このブロック符号化された符号は可変長符号（ｄ，ｋ；ｍ，ｎ；ｒ）と称せられる。ここで、ｉは拘束長といい、拘束長ｉmax はｒとなる（以下最大拘束長ｒという）。また、ｄは同一シンボルの最小連続個数、すなわち例えば０の所謂最小ラン（ｒｕｎ）を示し、ｋは同一シンボルの最大連続個数、すなわち例えば０の最大ランを示している。上述のＶＦＭは、可変長符号（４，２２；２，５；５）である。
本発明としては、ＶＦＭに限らず、最小ランが４以上である可変長符号を採用することが好適である。
１ 記録媒体、２ カバー層、３ 選択反射膜、４ 中間層、５ バルク層、Ｌ０〜Ｌ（ｎ） 情報記録層、ＭＫ 空孔マーク

Claims (5)

  1. 空孔マーク列をスパイラル状に記録する記録層が深さ方向に多層に形成されるとともに、上記空孔マーク列は、１種類のマーク長のマーク間隔を変化させて記録されている光記録媒体。
  2. 多層形成される上記記録層について、記録層と記録層の間隔の全部又は一部が、５．２ｎλ／ＮＡ以上、１２．４ｎλ／ＮＡ以下とされている請求項１に記載の光記録媒体。但し、ｎは媒質屈折率、λは空孔マークを形成するレーザ光の波長、ＮＡはレーザ照射光学系の開口数である。
  3. 上記空孔マーク列は、最小ランが４以上である可変長符号による変調信号に基づいて形成されている請求項２に記載の光記録媒体。
  4. 光記録媒体に対し、最小ランが４以上である可変長符号による変調信号に基づいて、１種類のマーク長のマーク間隔が変化する空孔マーク列をスパイラル状に記録して一の記録層を形成するとともに、
    上記光記録媒体の深さ方向に対するレーザ光のフォーカス位置の設定により、上記記録層を多層に形成する記録方法。
  5. 上記記録層と記録層の間隔の全部又は一部が、５．２ｎλ／ＮＡ以上、１２．４ｎλ／ＮＡ以下となるように上記フォーカス位置設定を行って記録層を形成する請求項４に記載の記録方法。
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