JP2013206521A - 光情報記録再生装置、方法および光記録媒体 - Google Patents

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Abstract

【課題】情報の記録・再生速度を高速にしつつ、高精度かつ低コストでトラッキング制御や周期的な振動によるビームスポットの位相制御を実現すること。
【解決手段】実施形態の光情報記録再生装置は、回転機構、第1光源と、第2光源と、光学機構と、光偏向器と、サーボ用受光部と、位相制御部と、記録再生制御部とを備えている。位相制御部は、第1照射光を偏向させて光記録媒体の半径方向に振動させることで、光スポットに、記録層の上で、光記録媒体の内周側から外周側への方向、または外周側から内周側への方向の第1スキャンと、第1スキャンの方向とは反対方向の第2スキャンと、からなるスキャンを行わせるとともに、第2照射光の反射光で検出されたピットに基づく周期信号の周期が、スキャンの周期と同一周期またはスキャンの周期の整数倍の周期となるように、光偏向器または回転機構を制御する。
【選択図】図6

Description

本発明の実施形態は、光情報記録再生装置、方法および光記録媒体に関する。
従来から、光を用いて情報の記録/再生を行う、いわゆる光記録媒体が広く普及している。このような光記録媒体として、例えば、CD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)、BD(Blu−ray Disc)等がその代表例として知られている。
これらの光記録媒体の記録再生を行う光情報記録再生装置においては、1枚の光記録媒体に、より多くの情報を記録すること、並びに、情報の記録および再生の速度を高速にすることが常に求められ続けられている。特に、近年においては、情報の記録・再生速度を高速にすることに対して強い要望がある。
このような情報の記録・再生速度を高速化する技術として、種々の手法があるが、光源から出射される記録再生用の光ビームの光記録媒体の記録層に集光したビームスポットを、光記録媒体の半径方向の複数のデータトラックに亘って周期的に振動させてデータの記録再生を行う技術が提案されている。
特開平11−86295号公報 特公平4−34212号公報
このような従来技術においても、情報の記録・再生速度を高速にしつつ、高精度かつ低コストでトラッキング制御や周期的な振動によるビームスポットの位相制御を実現することが望まれている。
実施形態の光情報記録再生装置は、回転機構、第1光源と、第2光源と、光学機構と、光偏向器と、サーボ用受光部と、位相制御部と、記録再生制御部とを備えている。回転機構は、記録層と、周期的にピットが存在するガイド層とを有する光記録媒体を、回転させる。第1光源は、第1照射光を出射する。第2光源は、第2照射光を出射する。光学機構は、第1光源から出射した第1照射光を記録層に集光させて光スポットを形成するとともに、第2光源を出射した第2照射光をガイド層に照射させる。光偏向器は、第1光源から出射される第1照射光を、光記録媒体の半径方向に沿って偏向させる。サーボ用受光部は、ガイド層からの第2照射光の反射光を受光する。位相制御部は、光偏向器または回転機構を制御して、第1照射光を偏向させて光記録媒体の半径方向に振動させることで、光スポットに、記録層の上で、光記録媒体の内周側から外周側への方向、または外周側から内周側への方向の第1スキャンと、第1スキャンの方向とは反対方向の第2スキャンと、からなるスキャンを行わせるとともに、第2照射光の反射光で検出されたピットに基づく周期信号の周期が、スキャンの周期と同一周期またはスキャンの周期の整数倍の周期となるように、光偏向器または回転機構を制御する。記録再生制御部は、前記第1スキャンの際に、記録モードに切り替えて第1光源から第1照射光を出射させ、データを、記録層に第1スキャンの軌跡に沿って記録する。
図1は、実施の形態1に係る光ディスク記録再生装置の概略構成図。 図2は、実施の形態1の光ディスクの断面図。 図3は、実施の形態1の光ディスクのデータトラックの説明図。 図4は、実施の形態1のデータトラック列の形態の概略図。 図5は、実施の形態1のトラッキングガイド層の構造図。 図6は、実施の形態1の光ディスク記録再生装置における光学機構を主体的に示した図である。 図7は、実施の形態1の光偏向器の概略構造図。 図8は、実施の形態1のシステムコントローラのブロック図。 図9は、実施の形態1の周期信号とビームスポットのスキャンとの関係図。 図10は、実施の形態1のビームスポットの正しいスキャン軌跡と誤ったスキャン軌跡の説明図。 図11は、実施の形態1のデータ記録処理のフローチャート。 図12は、実施の形態1のデータ再生処理のフローチャート。 図13は、実施の形態1の変形例のビームスポットのスキャンの周期の整数倍の距離間隔で記録された周期信号の説明図。 図14は、実施の形態2のシステムコントローラのブロック図。 図15は、実施の形態2のトラッキングガイド層のトラックとレーザビームの振動との関係図。 図16は、実施の形態2のデータ記録処理のフローチャート。 図17は、実施の形態2のデータ再生処理のフローチャート。
以下に、図面を参照して実施の形態に係る光情報記録再生装置、方法および光記録媒体について詳細に説明する。
(実施の形態1)
図1は、実施の形態1に係る光ディスク記録再生装置の概略構成が示されている。この図1に示される光ディスク記録再生装置においては、光記録媒体としての光ディスク15がスピンドルモータを備えた回転機構、即ち、回転駆動部(図示せず)によって矢印Rで示すように回転される。この光ディスク15には、記録及び再生光学系から光ビーム、即ち、レーザビームが収束されて記録用或いは再生用のビームスポットが形成される。ここで、レーザビーム(第1照射光)は、レーザーダイオードLDである記録再生用光源で発生され、このレーザビームが光偏向器9を介して対物レンズ12に導かれ、この対物レンズ12によって光ディスク15上に収束されて光ディスク15上にビームスポットを形成している。光ディスク15が回転され、レーザビームが光偏向器9によって光ディスク15の半径方向に偏向されていることから、光ディスク15上の領域は、光ディスク15の半径方向に沿ってビームスポットでスキャンされ、この半径方向のスキャンを伴いながら円周方向に沿ってビームスポットでトレースされている。その結果、光ディスク15上の領域は、ビームスポットによってスキャンされて、周期的な波形を有するスキャニング軌跡が描かれることとなる。なお、光偏向器9の詳細については後述する。
次に、光ディスク15について説明する。図2は、実施の形態1の光ディスク15の断面の一部を示す図である。本実施の形態の光ディスク15は、図2に示すように、透明基板1上に、記録層2と、トラッキングガイド層3がこの順に積層された構造となっている。
記録層2は、データを担うマークが記録される層である。トラッキングガイド層3は、後述するトラッキング制御や位相制御の際に用いるランドグルーブ構造のトラックが形成されている層である。トラッキングガイド層3のトラックには、ビームスポットのスキャンの位相制御で用いる周期信号(ピット)が記録されている。トラッキングガイド層3の詳細については後述する。
なお、光ディスク15は、図2に示す構造に限定されるものではなく、例えば、記録層2を複数設けることで多層構造にすることもできる。また、記録層2自体にランドグルーブ構造のトラックを形成する方式を採用してもよい。記録層2を多層構造にする場合には、記録層2自体にランドグルーブ構造のトラックを形成する方式を採用することにより、製造コストを低減することができるという利点がある。
図3は、光ディスク15のデータトラックを説明するための図である。本実施の形態の光ディスク15では、図3に示すように、トラックがスパイラル状に形成される。なお、これは一例であり、光ディスク15にトラックを同心円状に形成してもよい。
本実施の形態では、光ディスク15の内周から外周に向かい、また、外周から内周に向かうような往復のスキャンでデータトラック列18の領域がスキャンされる。そして、この往復のスキャン中の一方向の第1スキャンのみで、データトラックが形成されてデータトラック19がデータトラック列18内で周方向Rに沿って互いに並列して配列されるように形成される。ここで、データトラック列とは、光ディスク15の回転方向とほぼ垂直方向へスキャンしながら光ディスク15の回転方向に進行する大きなデータトラックを意味する。
図4は、実施の形態1に係る光記録方法が適用されたシステムにおける記録ビットで構成されるデータトラック列18の形態(フォーマット)が概略的に示されている。この図4には、矢印Rの方向に沿って回転される光ディスク15上の領域の一部が矩形状に抜き出して示されている。半径方向の矩形状の領域は、この矢印Rで示される周方向に対して直交される半径方向に沿って、複数のデータトラック列18に区分され、データトラック列18がスパイラル状に矢印Rで示される周方向に延出されるように複数のデータトラック列18がスパイラル状に配列されている。即ち、光ディスク15は、光ディスク15の回転中心を略中心とするスパイラル状に配置されているトラック列を備えている。
図4には、レーザビームが対物レンズ12によって収束されて形成されるビームスポット420が示されている。レーザビームは、光偏向器9によってスキャン方向412にデータトラック列18で定められる領域内で偏向されている。従って、このビームスポット420は、記録モード時には、このデータトラック列18内にピット列或いはマーク列でデータトラック19を形成している。このデータトラック19を形成するピット或いはマークは、以下の説明においては、単にデータピット416と称し、マーク長等でデータが光ディスク15の記録層2に記録される。
実施の形態1では、図4に示すように、光ディスク15の内周から外周に向かう第1スキャン422と外周から内周に向かうよう第2スキャン424の往復のスキャンでデータトラック列18の領域がスキャンされている。そして、この往復のスキャン中の一方向の第1スキャン422のみで、データトラックが形成されてデータトラック19がデータトラック列18内で周方向Rに沿って互いに並列して配列されるように形成される。
より詳細には、往復のスキャン中の第1スキャン422では、後述するシステムコントローラ11の記録再生制御部803により、レーザビームが記録強度に切り替えられて記録モードとされ、この記録モードで、この記録用のレーザビームが記録データで変調され、このレーザビームがデータトラック列18内で光ディスク15の内周から外周方向或いは外周から内周方向に偏向される。従って、記録用のレーザビームは、例えば、マーク長変調記録方式(PWM記録方式)においては、光ディスク15の記録層2にデータピットを記録データに応じたマーク長を有するように形成される。
往復のスキャン中の反対方向の第2スキャン424では、システムコントローラ11の記録再生制御部803により、レーザビームの強度が減衰されて非記録モードとされて光ディスクの内周から外周方向或いは外周から内周方向に偏向される。従って、光ディスク15の記録層2には、データピット416が形成されない。その結果として、図4に示すようにデータピットが略直線的に配列されてデータトラック列18が形成され、このデータトラック列18が並列して周方向に沿って配列されることとなる。
再生モード時には、システムコントローラ11の記録再生制御部803により再生光強度に強度変更された再生モードのレーザビームが光ディスク15のデータトラック19内に向けられ、この再生用のレーザビームが偏向されてデータトラック19がスキャンされ、このデータトラック19のデータピット416で変調されたレーザビームが検出光学系に戻されてデータが再現される。この再生モードにおいても、往復のスキャンにおける一方向の第1スキャン422でのみデータピットがスキャンされてデータが再生され、往復のスキャンにおける他方向の第2スキャン424では、データピットがスキャンされず、データが再生されない。
ここで、データトラックとは、記録ビットがシーケンシャルに記録されている一連の記録ビットの連なり(記録ビットのシーケンス或いは記録ビットの列)を意味している。即ち、従来の光ディスク記録システムにおいて、一般的に使用されているパルス幅変調記録(PWM記録)を一例として説明すると、2T、3T、4T、5Tといった複数の長さの異なる記録マークの連なり(配列)が続いて形成され、その連なり(配列)方向に符号化等の処理が行なわれ、再生される情報がその連なり(シーケンス)方向にシーケンシャルな関連性を持っている1次元的なビットの連続(シーケンス)をデータトラックと称している。
このようにデータトラックをスキャン方向に形成することにより、データの記録/再生は、データトラックに沿った1次元的なシーケンシャル・アクセスによって実施することが可能となる。従って、再生された信号自体は、従来の光ディスクからの再生信号と同様の連続性を有し、従来用いられてきた光ディスク技術を利用することができる。特に、読み取りシグナルからデータ列を再構成するといった特別で、しかも、複雑な仕組みも必要とされることがない。またデータトラックに沿ってスキャンを行なうために、読み込み/書き込み時の絶対位置精度には余裕が出てくるため、不必要に高精度なサンプリングを行なう必要がなく、実現が容易となる。
また、本実施の形態に係る記録/再生方式は、複数のトラックを同時に読む方法ではなく、1つのレーザビームで1本のデータトラックを高速に読み/書きする方法に相当する方式であることから、複数の隣接したトラックに書き込まれたデータをほぼ同時に読み込むような方式とは異なり、読み込む必要のないデータを読み込む無駄を極力省くことが可能になる。その結果、書き込み/読出し速度を十分に向上させることが可能になる。また、書き込み時に、無駄な読み込みが極力なくなるように複雑な書き込み位置のマッピング等を行なう必要もないためシステムがシンプルで信頼性の高いものとなる。
更に、PWM記録を用いるシステムにあっては、スキャン方向にデータトラックがあるため、従来のシステムと同様な方法によって2T,3T,4Tのようなビット長がコントロールされて書き込み/読出しが可能で、新たな書き込み/読出しスキームの開発が不要であり、従来技術の応用で、データの書き込み/読出しを実現することができる。また、この実施の形態に係るシステムでは、データの書き込み/読出しの為に、特別なタイミングコントロールが必要なく、データの高密度化記録に好適している。
このように本実施の形態においては、スキャン方向に沿ってデータトラック19、即ち、データ・ビット416の配列が形成されている。従って、本実施の形態に係る記録再生方法では、比較例としての複数のデータトラックを横断的に並列して読み込む方法とは異なり、1本のデータトラックに沿って書き込み/読出しが次々に実施されることとなる。従って、本実施の形態では、高速且つ確実なデータの書き込み及び読み出しを実現することができる。
また、実施の形態1に係る記録再生方法によれば、読み出した再生信号をそのまま時系列で処理することから、再生信号処理が単純で、処理回路の負担を軽減することができる。
更に、レーザビームのスキャン方向にデータトラックが形成されているため、複数の並列トラックをスキャンするときのような、ナイキストの折り返し効果によるサンプリング周波数の下限に関する制限がない。従って、光スキャナとしては必要以上に高い動作周波数が要求されない利点がある。
光ディスクの書き込み/読み取り速度としてブルーレイディスク(BD)における60倍速程度(2Gbps)を実現する場合に、光偏向器9としては、10MHz〜200MHz程度の周波数でレーザビームをスキャンすることができる性能が必要とされる。しかし、現在、世の中に存在するような光偏向器9では、このような高周波数動作を実現することは容易ではなく、光偏向器9は、できる限り低周波で動作することが望ましい。本実施の形態にでは、このような要請に対応することができ、より安価で、安定性のよい高速光ディスク装置を提供することができる。
このように、本実施の形態によれば、従来の光ディスク・システム開発で培われてきた技術資産を最大限に利用しながら、従来の10倍以上の高速化を実現することができ、安価で安定した高速な記録再生が可能な高速光ディスク記録システムを提供することができる。
尚、図4に示すように、光ディスク15をスキャンする際に1方向のスキャン422を行なうときのみに書き込み/読出しを行い、他方の戻り方向のスキャン424の時には書き込み/読出しを行なわないようにすることで各データトラックを略平行にすることができ、データトラック間を十分につめる事が可能になるため、記録密度を十分高くすることができる。
次に、光ディスク15のトラッキングガイド層3の詳細について説明する。図5は、トラッキングガイド層3の構造を示す図である。図5(a)は、トラッキングガイド層3を光ディスク15の上面側からみた図であり、図5(b)は、トラッキングガイド層3を斜め上方から見た図である。
図5(b)に示すように、トラッキングガイド層3は、ランド部51とグルーブ部52とからなるランドグルーブ構造で形成されている。トラッキングガイド層3のランド部51のトラックは、図3におけるデータトラック列18の経路に従って(データトラック列18に対応して)、スパイラル状に形成されている。すなわち、記録層2のデータトラック列のトラック間隔と同一間隔でランド部51が形成されている。これによって、一周ごとにトラック列の重複をさけることができ効率的な記録位再生が可能となる。
なお、光ディスク15上にデータトラック列が同心円状に形成されている場合には、トラッキングガイド層3のランド部51のトラックもデータトラック列にあわせて同心円状に形成する。
そして、図5(a),(b)に示すように、このランド部51に、周期信号としてのピット20が形成されている。このピット20、すなわち周期信号は、記録層2に対するビームスポットのスキャンの周期と同一の距離間隔で形成されている。ここで、トラッキングガイド層3のピット20が、サーボ用光源13からのサーボ用レーザビーム17で検出されることにより、周期信号が得られる。このため、以下、ピット20を「周期信号」と呼ぶ。
次に、本実施の形態の光ディスク記録再生装置における光学系について説明する。図6は、実施の形態1の光ディスク記録再生装置における光学機構を主体的に示した図である。
サーボ用光源13からは、第2照射光としてのサーボ用レーザビーム17が出射する。このサーボ用レーザビーム17は、記録層2の材料の光学特性を変化させない波長のレーザを用いることが好ましい。
サーボ用光源13から出射したサーボ用レーザビーム17は、偏光ビームスプリッタ5c、波長板6bを透過して、レンズ7eにより平行光束となり、偏光ビームスプリッタ5bに入射する。そして、サーボ用レーザビーム17は、偏光ビームスプリッタ5bで反射して対物レンズ12より光ディスク15のトラッキングガイド層3に集光する。
トラッキングガイド層3で反射したサーボ用レーザビーム17の反射光は、サーボ用レーザビーム17の逆の光路で偏光ビームスプリッタ5cに入射する。そして、サーボ用レーザビーム17の反射光は、偏光ビームスプリッタ5cで反射してサーボ用受光部14で受光される。
サーボ用受光部14は、フォトダイオード等の受光素子を備え、その受光素子により受光した反射光を電気信号に変換してシステムコントローラ11に送出される。そして、このサーボ用レーザビーム17の反射光の電気信号によりトラッキング制御や位相制御がシステムコントローラ11で行われ、これに基づいてデータ記録および再生が行われる。
光ディスク15の記録層2へのデータの記録時においては、記録再生用光源4から記録モードの強度変更された第1照射光としてのレーザビーム16が出射される。このレーザビーム16は、偏光ビームスプリッタ5aを透過し、波長板6を通過した後、レンズ7a,7bおよび絞り8でビーム径が調整され、レンズ7cにより、音響光学素子や電気光学素子などの光偏向器9に入射する。
光偏向器9から出射したレーザビーム16は、レンズ7d、偏光ビームスプリッタ5bを透過し、対物レンズ12により、光ディスク15の記録層2に集光してビームスポットを形成し、データが記録される。
ここで、光偏向器9は、システムコントローラ11の位相制御部(後述)からの制御信号により電圧源50で印加される電圧や電流が制御され、これによりレーザビーム16の照射角度、位置が微少に変化する。これにより、レーザビーム16は、光ディスク15の半径方向に偏向して微少に振動する。この振動の結果、光ディスク15の記録層2に集光したビームスポットは、光ディスク15の回転方向と異なる第1方向のスキャンと第1方向と異なる第2方向のスキャンとを交互に行う。これにより、記録層2に集光したビームスポットは、第1方向のスキャンによる第1スキャン軌跡と第2方向のスキャンによる第2スキャン軌跡を描くことになる。
このような記録再生システムでは、現状で最も高速の記録及び再生が可能とされているブルーレイディスク(BD)の為の記録再生装置に比して10倍以上の高速(1〜10Gbpsのデータ転送速度)の書き込み或いは読み込み速度で、光ディスク15にデータが書き込まれ、或いは、光ディスクからデータが読み出される。
ここで、光偏向器9の詳細について説明する。光偏向器9は、一例として、レーザー光を200MHz〜1GHzの周波数で、光軸を中心に±1°の角度範囲に偏向している。また、対物レンズ12については、0.3mm程の焦点距離を有し、レーザー光を直径10μmのスポットに収束している。従って、周期的な波形を描くビームスポットが光ディスク15上に形成されている数十のトラックを僅かな時間差(略同時とみなすことができる程の時間差)で光ディスク15上の記録層2をスキャンしている。
光偏向器9としては、数MHz以上で光をスキャンできる性能が必要であるため、電気光学素子(EOスキャナ)若しくは音響光学素子(AOスキャナ)を用いることが望ましいとされている。また、場合によっては、光偏向器9としてMEMSスキャナを用いることもできる。
図7は、本実施の形態の光偏向器9の概略構造を示す図である。本実施の形態においては、光偏向器9として、図7(a)及び(b)に示した導波路型EOスキャナを用いている。この導波路型EOスキャナによって、高速でレーザビームをスキャンすることができる。図7(b)に示すように、このEOスキャナで構成された光偏向器9では、導電性基板60上に電気光学材料で作られたクラッド61、コア62及びクラッド63から構成された積層構造66が載置され、更に、クラッド63上に図7(a)に示すようなパターンを有する電極64が形成されている。ここで、コア62は、好ましくは、LiNbO3:Mgで作られてシングルモードの光導波路に構成される。また、クラッド61及びクラッド63は、このLiNbO3:Mg等の材料で定まる屈折率に応じて適切な材料が選定される。導電性単結晶基板60及び電極64には、端子65−1,65−2が接続され、システムコントローラ11からの制御信号により電圧源50(図6参照)からスキャン周期に対応するある周期で変動される交流電圧が印加されている。レーザビームは、矢印68で示すように積層構造66の一方の端面から入射されて他方の端面から射出される。
電極64は、図7(a)に示すように3角形のプリズム型の複数の電極パターンが符号68で示すレーザビームの進行方向68に沿って行列、例えば、3行7列で配列されて形成されている。この電極64と導電性単結晶基板60との間に電圧が印可されると、印可された電圧に応じて積層構造66のコア62内に屈折率変化が生じて電極パターンに応じてコア62内にレーザビームの進行方向68に沿って実質的なプリズムの連続配列が生じる。従って、その内を進行するレーザビームは、屈折率が変化される各プリズム体のプリズム面で屈折されてその進行方向が偏向される。従って、電極64と導電性単結晶基板60との間に電圧が印可されていない時のレーザビームの進行方向を基準とすると、電極64と導電性単結晶基板60との間に電圧に応じて偏向されて積層構造66の他端面から射出される。電極64と導電性単結晶基板60との間の印加電圧が大きくなると、偏向角が増大され、電極64と導電性単結晶基板60との間の印加電圧が減少されると、同様に偏向角が減少される。その結果、電極64と導電性単結晶基板60との間の印加電圧の周期的な変化に応じて、レーザビームがある角度を伴って偏向され、積層構造66の他端面からある周期で偏向されるレーザビームが射出される。
光偏向器9を高速で動作させるためには、光偏向器9を構成する素子のサイズをできるだけ小さくすることが望ましい。一例として、積層構造66の全高Hが20μm以下に形成され、スキャナ素子の長手方向(進行方向68に相当する。)に沿った長さLが500μm、幅Wが170μmのサイズで構成され、電極64と導電性単結晶基板60との間に印加する電圧は、レーザビームが積層構造66の他端面で17.5μmの偏向幅Dwが得られるように設定される。
図6に戻り、光ディスク15の記録層2に記録されたデータの再生時においては、記録再生用光源4から再生モードに強度変更されたレーザビーム16が出射され、データ記録時と同様の光路で光ディスク15の記録層2に集光する。そして、記録層2からのレーザビーム16の反射光は、レーザビーム16の光路と逆の光路を進行して、偏光ビームスプリッタ5aで反射し、再生用受光部10で受光される。再生用受光部10は、フォトダイオード等の受光素子を備え、その受光素子で受光した反射光が電気信号に変換してシステムコントローラ11に送出され、再生処理が行われる。
ここで、光ディスク15は、回転駆動部40により、回転方向に回転駆動される。この回転駆動部40は、システムコントローラ11からの指令により指定された回転速度で光ディスク15を回転させる。
また、アクチュエータ30は、駆動部として機能し、トラッキング制御の際に、システムコントローラ11からの指令により対物レンズ12を微少移動する。なお、トラッキング制御においては、対物レンズ12を移動する代わりに、光ディスク15を移動するように構成してもよい。
次に、システムコントローラ11の詳細について説明する。図8は、本実施の形態のシステムコントローラ11の機能的構成を示すブロック図である。本実施の形態のシステムコントローラ11は、図8に示すように、トラッキング制御部801と、位相制御部802と、記録再生制御部803とを主に備えている。
トラッキング制御部801は、記録再生用光源4からのレーザビーム16の光ディスク15の記録層2へのデータトラック列へのフォーカス制御やデータトラック列のトラッキング制御を行う。ここで、本実施の形態のフォーカシング制御やトラッキング制御は、公知の手法で行われる。
例えば、本実施の形態のフォーカシング制御としては非点収差法やスポットサイズ法などの公知の手法を用いることができる。また、本実施の形態のトラッキング制御としては、位相差法、プッシュプル法、3ビーム法など之公知の手法を用いることができる。ただし、各制御の手法はこれらに限定されるものではない。
位相制御部802は、サーボ用受光部14で受光したサーボ用レーザビーム17の反射光からピット20による周期信号が検出された場合に、この周期信号に基づいて、光偏向器9および/または回転駆動部40を制御して、レーザビーム16を偏向させて光ディスク15の半径方向に、周期信号に基づく周期で振動させることにより、レーザビーム16のビームスポットに、記録層2の上で、光ディスク15の内周側から外周側への第1方向に沿った第1スキャンと、第1方向とは反対方向である外周側から内周側への第2方向に沿った第2スキャンとからなるスキャンを行わせる。
より具体的には、位相制御部802は、サーボ用レーザビーム17の反射光から周期信号が検出されるごとに、前回検出された周期信号から、周期信号の記録間隔を求め、この記録間隔を周期信号の一周期として、当該周期信号の周期が、ビームスポットのスキャンの周期と同一周期、またはスキャンの周期の整数倍の周期となるように、光偏向器9によるレーザビーム16の周期的な振動、および回転駆動部40による光ディスク15の回転速度を制御する。ここで、位相制御部802は、電圧源50に対して制御信号を送信することより、電圧源50が当該制御信号に応じた電圧を光偏向器9に印加することにより、光偏向器9に対する制御が行われる。
ここで、位相制御部802が、検出した周期信号の記録間隔を周波数(例えば、100MHz等)として検出し、この周波数に相当するスキャン周期でレーザビーム16が振動するように、電圧源50に制御信号を送出し、かつ回転駆動部40に回転速度指令を送出して、光偏向器9および回転駆動部40を制御することができる。
記録再生制御部803は、記録再生用光源4に対し、出射させるレーザビーム16の強度の切り替えを行う。すなわち、記録再生制御部803は、モードを、記録強度でレーザビーム16を出射させる記録モード、当該記録モードより減衰した強度でレーザビーム16を出射させる非記録モード、再生強度でレーザビーム16を出射させる再生モードの間で切り替える制御を行う。
記録再生制御部803は、レーザビーム16の記録層2上のビームスポットの第1スキャン(第1方向へのスキャン)において、記録再生用光源4に対し記録モードに切り替える旨の制御信号を送出し、記録再生用光源4は、この制御信号に従ってモードを記録モードに切替えてレーザビームを出射し、データを、記録層2に第1スキャンの軌跡に沿って記録する。
また、記録再生制御部803は、第1スキャンにおいて、記録再生用光源4に対し再生モードに切り替える旨の制御信号を送出し、記録再生用光源4は、この制御信号に従ってモードを再生モードに切り替えてレーザビーム16を出射し、再生用受光部10からのレーザビーム16の反射光に基づいて、記録層2の第1スキャンの軌跡に沿って記録されたデータを再生する。
図9は、トラッキングガイド層3の周期信号と記録層2上のビームスポットのスキャンとの関係を示す図である。本実施の形態では、図9に示す下から右斜め上方の方向を第1方向とし、この第1方向へのビームスポットのスキャンを第1スキャンとする。また、図9に示す上から右斜め下方の方向を第2方向とし、この第2方向へのビームスポットのスキャンを第2スキャンとする。そして、この第1方向への第1スキャンの軌跡に沿ってデータが記録される。
本実施の形態では、図9に示すように、トラッキングガイド層3の周期信号のピット20が、スキャン(第1スキャンと第2スキャン)の一周期ごとに、第1スキャンの軌跡の中心位置に対応して設けられている。すなわち、周期信号のピット20とスキャンの周期・位相が対応している。このため、本実施の形態の位相制御部802は、サーボ用レーザビーム17の反射光から周期信号を検出した場合には、これをフィードバックして、光偏向器9に対する制御信号と周期信号の誤差が0になるように、光偏向器9への制御信号または回転駆動部40による光ディスク15の回転速度を制御する。これにより、記録すべきデータトラック列の周期および位相と、レーザビーム16のスキャンの周期および位相が一致することになる。
そして、記録再生制御部803は、第1スキャンにおいて、記録再生用光源4からのレーザビーム16の出射を制御し、データ記録時には、第1スキャンの軌跡に沿って記録層2にデータ(記録ピット)を記録する。また、記録再生制御部803は、データ再生時には、第1スキャンの軌跡に沿って記録層2に記録されたデータ(記録ピット)を再生する。これにより、図10に示すように、レーザビーム16のビームスポットが記録層2上で、正しいスキャンの軌跡1001から外れた誤った軌跡1002をスキャンすることを防止することができる。
次に、以上のように構成された本実施の形態の光ディスク記録再生装置によるデータ記録処理について説明する。図11は、実施の形態1のデータ記録処理の手順を示すフローチャートである。
まず、トラッキング制御部801は、サーボ用光源13からサーボ用レーザビーム17を出射させ、これにより、サーボ用レーザビーム17は光ディスク15のトラッキングガイド層3に集光する(ステップS11)。
次に、トラッキングガイド層3から反射されたサーボ用レーザビーム17の反射光をサーボ用受光部14で受光し、トラッキング制御部801は、この受光した反射光から変換された電気信号を受信して、データトラック列に対するトラッキング制御を公知の手法で行う(ステップS12)。
次に、位相制御部802は、サーボ用レーザビーム17の反射光から周期信号を検出したか否かを判断する(ステップS13)。そして、周期信号が検出された場合には(ステップ:Yes)、記録再生制御部803は、記録再生用光源4を非記録モードに切り替えて(ステップS14)、記録再生用光源4からレーザビーム16を出射させ、これにより光ディスク15の記録層2にレーザビーム16が集光してビームスポットを形成する(ステップS15)。
そして、位相制御部802は、検出した周期信号に基づいて、光偏向器9によるレーザビーム16の振動および回転駆動部40いよる光ディスク15の回転速度を制御する(ステップS16)。すなわち、上述したように、位相制御部802は、周期信号の記録間隔を求め、この記録間隔が、ビームスポットのスキャンの周期と同一となるように、光偏向器9によるレーザビーム16の周期的な振動、および回転駆動部40による光ディスク15の回転速度を制御する。これにより、位相制御部802は、記録すべきデータトラック列の周期および位相と、レーザビーム16のスキャンの周期および位相を一致させる。
次に、記録再生制御部803は、記録再生用光源4を記録モードに切り替えて、記録再生用光源4からレーザビーム16を出射させ、記録を開始する(ステップS17)。
このようなステップS13からS17までの処理は、所定の終了条件が満たさない間は(ステップS18:No)、繰り返し実行される。そして、終了条件が満たされた場合に(ステップS18:Yes)、処理を終了する。
また、ステップS13において、周期信号が検出されるたびに、ステップS14からS17までの処理が実行され、周期信号の周期がスキャンの周期と同一またはその整数倍となるように光偏向器9への制御信号が送出される。これにより、レーザビーム16のビームスポットは、記録層2上で、第1スキャンの正しい軌跡および第2スキャンの正しい軌跡を描くことになり、かつ第1スキャンの際に、データが記録されることになる。
次に、実施の形態1の光ディスク記録再生装置によるデータ再生処理について説明する。図12は、実施の形態1のデータ再生処理の手順を示すフローチャートである。
まず、トラッキング制御部801は、サーボ用光源13からサーボ用レーザビーム17を出射させ、これにより、サーボ用レーザビーム17は光ディスク15のトラッキングガイド層3に集光する(ステップS31)。
次に、トラッキングガイド層3から反射されたサーボ用レーザビーム17の反射光をサーボ用受光部14で受光し、トラッキング制御部801は、この受光した反射光から変換された電気信号を受信して、データトラック列に対するトラッキング制御を公知の手法で行う(ステップS32)。
次に、位相制御部802は、サーボ用レーザビーム17の反射光から周期信号を検出したか否かを判断する(ステップS33)。そして、周期信号が検出された場合には(ステップ:Yes)、記録再生制御部803は、記録再生用光源4を再生モードに切り替えて(ステップS34)、記録再生用光源4からレーザビーム16を出射させ、これにより光ディスク15の記録層2にレーザビーム16が集光してビームスポットを形成する(ステップS35)。
そして、位相制御部802は、検出した周期信号に基づいて、光偏向器9によるレーザビーム16の振動および回転駆動部40による光ディスク15の回転速度を制御する(ステップS36)。これにより、位相制御部802は、再生すべきデータトラック列の周期および位相と、レーザビーム16のスキャンの周期および位相を一致させる。
次に、記録再生制御部803は、記録再生用光源4からレーザビーム16を出射させ、再生を開始する(ステップS37)。
このようなステップS33からS37までの処理は、所定の終了条件が満たさない間は(ステップS38:No)、繰り返し実行される。そして、終了条件が満たされた場合に(ステップS38:Yes)、処理を終了する。
また、ステップS33において、周期信号が検出されるたびに、ステップS34からS37までの処理が実行され、周期信号の周期がスキャンの周期と同一またはその整数倍となるように、光偏向器9への制御信号が送出される。これにより、レーザビーム16のビームスポットは、記録層2上で、第1スキャンの正しい軌跡および第2スキャンの正しい軌跡を描くことになり、かつ第1スキャンの軌跡上に記録されたデータが再生されることになる。
このように本実施の形態では、位相制御部802によって、サーボ用受光部14で受光したサーボ用レーザビーム17の反射光から、光ディスク15のトラッキングガイド層3にビームスポットのスキャンの周期と同一の距離間隔で記録された周期信号に基づいて、光偏向器9および/または回転駆動部40を制御して、レーザビーム16を偏向させて光ディスク15の半径方向に、周期信号に基づく周期で振動させることにより、レーザビーム16のビームスポットに、記録層2の上で、第1スキャンと第2スキャンとからなるスキャンを行わせる。さらに、本実施の形態では、記録再生制御部803によって、レーザビーム16の記録層2上のビームスポットの第1スキャンの際に、記録モードに切り替えて記録再生用光源4からレーザビームを出射させ、データを、記録層2に第1スキャンの軌跡に沿って記録し、レーザビーム16の記録層2上のビームスポットの第1スキャンとの際に、再生モードに切り替えて記録再生用光源4からレーザビーム16を出射させ、再生用受光部10からのレーザビーム16の反射光に基づいて、記録層2の第1スキャンの軌跡に沿って記録されたデータを再生する。このため、本実施の形態によれば、情報の記録・再生速度を高速にしつつ、高精度かつ低コストでトラッキング制御や周期的な振動によるビームスポットの位相制御を実現することができる。
(変形例)
実施の形態1では、周期信号は、光ディスク15のトラッキングガイド層3にビームスポットのスキャンの周期と同一の距離間隔で記録されていたが、これに限定されるものではなく、トラッキングガイド層3に周期信号をビームスポットのスキャンの周期の整数倍の距離間隔で記録されるように構成してもよい。
例えば、図13に示すように、トラッキングガイド層3にビームスポットのスキャンの周期の2倍の距離間隔で周期信号を記録するように構成してもよい。
(実施の形態2)
実施の形態1では、データトラック列へのレーザビームのトラッキング制御は任意の手法を用いていたが、この実施の形態2では、トラッキングガイド層3の周期信号を用いて、データトラック列へのレーザビームのトラッキング制御を行っている。
本実施の形態の光学機構は、図6を用いて説明した実施の形態1と同様である。図14は、実施の形態2のシステムコントローラ11の機能的構成を示すブロック図である。本実施の形態のシステムコントローラ11は、図14に示すように、トラッキング制御部1301と、位相制御部1302と、記録再生制御部803とを主に備えている。ここで、記録再生制御部803の機能、構成は実施の形態1と同様である。
本実施の形態のトラッキング制御部1301は、サーボ用レーザビーム17の反射光で検出された周期信号を用いて、対物レンズ12を移動させるアクチュエータ30を駆動させて、記録再生用のレーザビーム16の記録層2のデータトラック列へのトラッキング制御を行う。より具体的には、本実施の形態のトラッキング制御部1301は、トラッキングガイド層3のランド部(トラック)に集光したサーボ用レーザビーム17の反射光から検出された周期信号をトラッキング誤差信号として用いて、トラッキング誤差信号を用いてプッシュプル法でレーザビーム16の記録層2のデータトラック列へのトラッキング制御を行っている。
本実施の形態では、サーボ用レーザビーム17と、光偏向器9を介して照射されたレーザビーム16のスキャンの中心または位相の相対関係は、位相制御部1302によって固定されているので、記録層2でのデータトラック列のトラッキング制御を効率的に行うことができる。
また、本実施の形態では、サーボ用光源13と、レーザビーム16のスキャンの振動中心またはある位相を一致させておく。これにより、本実施の形態のようなスパイラル構造データトラックが形成された光ディスク15の他、同心円状のデータトラックが形成された光ディスク15の非直線的な経路においても、レーザビーム16をスキャンさせながらでも、データトラック列のトラッキング制御を行うことが可能となる。
なお、本実施の形態では、周期信号を用いたトラッキング制御を行えばよく、その手法はプッシュプル法に限定されるものではない。また、本実施の形態では、トラッキング制御においてアクチュエータ30を駆動して対物レンズ12を移動させているが、これに限定されるものではなく、光ディスク15を移動させるように構成してもよい。
ここで、本実施の形態の光ディスク15の構造は、図2を用いて説明した実施の形態1と同様であり、そのトラッキングガイド層3の構造も、図5を用いて説明した実施の形態1と同様である。
本実施の形態では、さらに、トラッキングガイド層3において周期信号が記録されたランド部51で形成される複数のトラックのそれぞれは、隣接するトラックの幅が、レーザビーム16が光ディスク15半径方向に振動する際の振幅に等しくなるように形成されている。
図15は、実施の形態2のトラッキングガイド層3のトラックとレーザビーム16の振動との関係を示す図である。図15に示すように、レーザビーム16が光ディスク15半径方向に振動する際の振幅はL1で示される。一方、トラッキングガイド層3において周期信号が記録された隣接するトラックの幅はL2で示される。本実施の形態では、このL1と、L2とは、L1=L2の関係がある。
言い換えれば、図14に戻り、本実施の形態の位相制御部1302は、トラッキングガイド層3の周期信号が記録されたトラックの幅L2に等しい振幅L1で、レーザビーム16が光ディスク15の半径方向に、周期信号に基づく周期で振動するように、光偏向器9および/または回転駆動部40を制御する。
次に、以上のように構成された本実施の形態の光ディスク記録再生装置によるデータ記録処理について説明する。図16は、実施の形態2のデータ記録処理の手順を示すフローチャートである。
まず、トラッキング制御部1301は、サーボ用光源13からサーボ用レーザビーム17を出射させ、これにより、サーボ用レーザビーム17は光ディスク15のトラッキングガイド層3に集光する(ステップS11)。
次に、トラッキングガイド層3から反射されたサーボ用レーザビーム17の反射光をサーボ用受光部14で受光し、トラッキング制御部1301は、この受光した反射光から変換された電気信号を受信して、周期信号を検出し、この周期信号をトラッキング誤差信号として用いたプッシュプル法により、データトラック列に対するトラッキング制御を行う(ステップS52)。これ以降のステップS13からS18までの位相制御およびデータ記録処理は実施の形態1と同様に行われる。
次に、実施の形態2の光ディスク記録再生装置によるデータ再生処理について説明する。図17は、実施の形態2のデータ再生処理の手順を示すフローチャートである。
まず、トラッキング制御部1301は、サーボ用光源13からサーボ用レーザビーム17を出射させ、これにより、サーボ用レーザビーム17は光ディスク15のトラッキングガイド層3に集光する(ステップS31)。
次に、トラッキングガイド層3から反射されたサーボ用レーザビーム17の反射光をサーボ用受光部14で受光し、トラッキング制御部801は、この受光した反射光から変換された電気信号を受信して、周期信号を検出し、この周期信号をトラッキング誤差信号として用いたプッシュプル法により、データトラック列に対するトラッキング制御を行う(ステップS62)。これ以降のステップS33からS38までの位相制御およびデータ再生処理は実施の形態1と同様に行われる。
このように本実施の形態では、データトラック列へのトラッキング制御を、トラッキングガイド層3に記録された周期信号を用いて行っているので、データトラック列のトラッキング制御を効率的に行うことができる。
上述の実施の形態では、記録再生制御部803が、光ディスク15の内周側から外周側への方向の第1スキャンでデータを記録する制御を行い、光ディスク15の外周側から内周側への方向の第2スキャンでデータを記録しない制御を行うように構成したが、この逆の構成でもよい。すなわち、光ディスク15の外周側から内周側への方向の第2スキャンでデータを記録する制御を行い、光ディスク15の内周側から外周側への方向の第1スキャンでデータを記録しない制御を行うように記録再生制御部803を構成することもできる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
1 透明基板
2 記録層
3 トラッキングガイド層
4 記録再生用光源
5a,5b,5c 偏光ビームスプリッタ
7a,7b,7c,7d,7e レンズ
9 光偏向器
11 システムコントローラ
12 対物レンズ
13 サーボ用光源
14 サーボ用受光部
15 光ディスク
16 レーザビーム
17 サーボ用レーザビーム
18 データトラック列
19 データトラック
20 ピット
30 アクチュエータ
40 回転駆動部
50 電圧源
51 ランド部
52 グルーブ部
60 導電性基板
61 クラッド
64 電極
65−1,65−2 端子
66 積層構造
801,1301 トラッキング制御部
802,1302 位相制御部
803 記録再生制御部

Claims (8)

  1. 記録層と、周期的にピットが存在するガイド層とを有する光記録媒体を、回転させる回転機構と、
    第1照射光を出射する第1光源と、
    第2照射光を出射する第2光源と、
    前記第1光源から出射した前記第1照射光を前記記録層に集光させて光スポットを形成するとともに、前記第2光源を出射した前記第2照射光を前記ガイド層に照射させる光学機構と、
    前記第1光源から出射される前記第1照射光を、前記光記録媒体の半径方向に沿って偏向させる光偏向器と、
    前記ガイド層からの前記第2照射光の反射光を受光するサーボ用受光部と、
    前記光偏向器または前記回転機構を制御して、前記第1照射光を偏向させて前記光記録媒体の半径方向に振動させることで、前記光スポットに、前記記録層の上で、前記光記録媒体の内周側から外周側への方向、または前記外周側から前記内周側への方向の第1スキャンと、前記第1スキャンの方向とは反対方向の第2スキャンと、からなるスキャンを行わせるとともに、前記第2照射光の反射光で検出された前記ピットに基づく周期信号の周期が、前記スキャンの周期と同一周期または前記スキャンの周期の整数倍の周期となるように、前記光偏向器または前記回転機構を制御する位相制御部と、
    前記第1スキャンの際に、記録モードに切り替えて前記第1光源から前記第1照射光を出射させ、データを、前記記録層に前記第1スキャンの軌跡に沿って記録する記録再生制御部と、
    を備えた光情報記録再生装置。
  2. 前記記録層からの前記第1照射光の反射光を受光する再生用受光部、をさらに備え、
    前記記録再生制御部は、さらに、前記第1スキャンの際に、再生モードに切り替えて前記第1光源から前記第1照射光を出射させ、前記再生用受光部からの前記第1照射光の反射光に基づいて、前記記録層の前記第1スキャンの軌跡に沿って記録されたデータを再生すること、
    を特徴とする請求項1に記載の光情報記録再生装置。
  3. 前記位相制御部は、前記第2照射光の反射光から前記周期信号が検出されるごとに、前回検出された前記周期信号から、前記周期信号の記録間隔を求め、前記記録間隔が、前記スキャンの周期と同一周期または前記スキャンの周期の整数倍の周期となるように、前記光偏向器による前記第1照射光の周期的な振動または前記回転機構による前記光記録媒体の回転速度を制御することを特徴とする請求項1または2に記載の光情報記録再生装置。
  4. 前記光記録媒体または前記光学機構を駆動する駆動部と、
    前記第2照射光の反射光で検出された前記周期信号に基づいて、前記駆動部を駆動して、前記第1照射光の前記記録層への集光の際のトラッキング制御を行うトラッキング制御部と、
    をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の光情報記録装置。
  5. 前記位相制御部は、前記ガイド層の前記周期信号が記録されたトラックの幅に等しい振幅で前記第1照射光が前記半径方向に振動するように、前記光偏向器または前記回転機構を制御すること、
    を特徴とする請求項4に記載の光情報記録再生装置。
  6. 光情報記録装置で実行させる光情報記録方法であって、
    前記光情報記録装置は、
    記録層と、周期的にピットが存在するガイド層とを有する光記録媒体を回転駆動させる回転機構と、第1照射光を出射する第1光源と、第2照射光を出射する第2光源と、前記第1光源から出射した前記第1照射光を前記記録層に集光させて光スポットを形成するとともに、前記第2光源を出射した前記第2照射光を前記ガイド層に照射させる光学機構と、前記第1光源から出射される前記第1照射光を、前記光記録媒体の半径方向に沿って偏向させる光偏向器と、前記ガイド層からの前記第2照射光の反射光を受光するサーボ用受光部と、を備え、
    前記光偏向器または前記回転機構を制御して、前記第1照射光を偏向させて前記光記録媒体の半径方向に振動させることで、前記光スポットに、前記記録層の上で、前記光記録媒体の内周側から外周側への方向、または前記外周側から前記内周側への方向の第1スキャンと、前記第1スキャンの方向とは反対方向の第2スキャンと、からなるスキャンを行わせるとともに、前記第2照射光の反射光で検出された前記ピットに基づく周期信号の周期が、前記スキャンの周期と同一周期または前記スキャンの周期の整数倍の周期となるように、前記光偏向器または前記回転機構を制御するステップと、
    前記第1スキャンの際に、記録モードに切り替えて前記第1光源から前記第1照射光を出射させ、データを、前記記録層に前記第1スキャンの軌跡に沿って記録するステップと、
    を含むことを特徴とする光情報記録方法。
  7. 光記録媒体であって、
    記録層と、
    前記記録層に照射する照射光の前記光記録媒体の半径方向の振動の周期と同一周期または前記振動の周期の整数倍の周期で、ピットが記録されたガイド層と、を有することを特徴とする光記録媒体。
  8. 前記ガイド層は、前記ピットが記録された複数のトラックを有し、
    前記複数のトラックのそれぞれは、隣接するトラックの幅が、前記照射光が前記半径方向に振動する際の振幅に等しくなるように形成されていること、
    を特徴とする請求項7に記載の光記録媒体。
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