JP5040028B2 - 多層情報記録媒体・層判別方法 - Google Patents

Description

本発明は、光ディスク等の多層情報記録媒体、該多層情報記録媒体の層判別を行う層判別方法に関する。

多層情報記録媒体のある記録層に情報を記録、再生、消去するときには、現在集光している記録層が何層目なのかを認識し、目的の記録層に対物レンズを走査し、走査先の記録層が何層目なのかを識別した後、記録、再生、消去動作を行う。
走査先の記録層の識別を行うには、従来から案内溝の蛇行の違いを利用して、ウォブル信号から記録層の情報を取得する方法や、再生信号振幅の違いから記録層の情報を取得する方法が知られている。
特許文献１には、案内溝の深さ、幅、蛇行の振幅、蛇行の周期の違いを利用して、層位置を確認する方法が開示されている。
特許文献２には、再生信号の振幅の違いを利用して、層位置を確認する方法が開示されている。
特許文献３には、プレフォーマットの開始位置を層ごとに回転方向でずらすことで、層情報を識別する方法が開示されている。

特開２００２−１１７５９１号公報 特開２００６−３０９８６０号公報 特開２００２−３３４４４８号公報

しかしながら、これらの方法は、いずれも集光スポットを案内溝に対してフォーカス制御した上にトラック制御する必要があり、時間的な無駄が存在する。
記録層の情報をトラック制御すること無しに、走査先の記録層を識別すれば、高速なアクセスが可能になる。

本発明は、記録層の識別情報を、トラック制御せずに取得して高速なアクセスを実現することを、その主な目的とする。
また、本発明は、偏芯方向に持たせた記録層の識別情報が重ならないようにすること、基準となる記録層の偏芯が小さくても偏芯の基準を取得できるようにすること、いずれの記録層にフォーカス制御された状態でも偏芯方向の基準を取得できるようにすること、多層情報記録媒体の製造過程で偏芯量を制御することなく記録層の識別情報を取得できるようにすること、等をその目的とする。

上記目的を達成すべく、請求項１記載の発明では、情報が記録される案内溝が螺旋状に形成された記録層を複数もつ多層情報記録媒体において、センターホールに対して、各記録層の中心をそれぞれ異なる方向へ偏芯させたことを特徴とする。
請求項２記載の発明では、請求項１記載の多層情報記録媒体において、前記各記録層の偏芯方向は、前記センターホールの中心を点対称とすることを特徴とする。
請求項３記載の発明では、請求項１記載の多層情報記録媒体において、前記複数の記録層のうち、任意の記録層において、ある特定の半径方向にプリフォーマット情報を記録したことを特徴とする。

請求項４記載の発明では、請求項３記載の多層情報記録媒体において、前記プリフォーマット情報は、全ての記録層に記録されていることを特徴とする。
請求項５記載の発明では、請求項１〜４のいずれか１つに記載の多層情報記録媒体を記録・再生するときに、集光光がどの記録層に焦点を結んでいるか判別する層判別方法であって、スピンドル回転のタイミングに同期した信号と、トラックエラー信号の位相が反転するタイミング信号を検出し、その２つの信号の位相差から各記録層の偏芯方向を検出し、偏芯方向の違いから層判別を行うことを特徴とする。

請求項６記載の発明では、請求項５記載の層判別方法において、前記スピンドル回転のタイミングに同期した信号は、複数の記録層のうち任意の記録層で生じるトラックエラー信号の位相が反転するタイミングを基準とすることを特徴とする。
請求項７記載の発明では、請求項５記載の層判別方法において、前記スピンドル回転のタイミングに同期した信号は、ある特定の半径方向に記録されたプリフォーマット情報から得ることを特徴とする。

請求項８記載の発明では、請求項５記載の層判別方法において、前記検出された偏芯方向を、バーストカッティングエリアに記録された偏芯方向と層位置の関係に照らし合わせることで、層判別を行うことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、各記録層の偏芯方向を異ならせることで生じるトラックエラー信号の反転するタイミングを利用して、トラックサーボが外れた状態から層位置情報を検出することができるので、高速なアクセスを実現することができる。
また、各記録層の偏芯方向をセンターホールを中心として点対称に偏芯させることで、同一方向に偏芯してしまうことで層位置情報を間違えて取得することを防止することができるのと同時に、最小の偏芯量でもって上記と同様の効果を得ることができる。
基準となる記録層の偏芯が小さくて、偏芯方向が検出できないような多層情報記録媒体においても、プリフォーマット情報のタイミングを各記録層の偏芯方向の基準とすることで上記効果を得ることができる。
また、どの記録層に集光スポットが集光されていても、必ず基準となるパルス信号がプリフォーマット情報から得られるので、瞬時に上記効果を得ることができる。

また、トラックサーボが外れた状態でも、各記録層の偏芯方向の違いから層位置情報を検出するので、高速な層アクセスが実現できる。
また、スピンドルの回転周期を基準にして各記録層の偏芯方向ずれを層位置情報として検出するので、より高速な状態で上記効果を得ることができる。
また、プリフォーマット情報のタイミングを基準として各記録層の偏芯方向ずれを層位置情報として検出するので、誤動作することなく上記効果を得ることができる。
また、バーストカッティングエリアに記録された偏芯方向と層位置情報の関係を利用することで、どのような偏芯をもった多層情報記録媒体に対しても高速な層アクセスが実現できる。

以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。まず、図１に基づいて第１の実施形態（多層情報記録媒体）を説明する。
図１に本実施形態に係る多層情報記録媒体の構成例を示す。この多層情報記録媒体は、第一層目のＬ０、第二層目のＬ１、第三層目のＬ２で構成されている。多層情報記録媒体は、Ｌ０層の中心Ｃ０を回転中心にして、センターホールが開いている。
Ｌ１層は、回転中心Ｃ１がＬ０の回転中心Ｃ０に対して−Ｘ方向にＸ_０１だけずれて積層されている。また、Ｌ２層も、回転中心Ｃ２がＬ０の回転中心Ｃ０に対して＋Ｘ方向にＸ_０２だけずれて積層されている。このため、この多層情報記録媒体をセンターホールを中心に回転させると、Ｌ０層は偏芯がほとんどなく、Ｌ１層はＸ_０１の偏芯が、Ｌ２層はＸ_０２の偏芯が発生する。
したがって、この多層情報記録媒体は記録層の識別情報が、Ｌ０は偏芯が小さく、Ｌ１は−Ｘ方向として、Ｌ２は＋Ｘ方向として表現される。

図６に基づいて第２の実施形態（層判別方法）を説明する。
図６は図１の多層情報記録媒体の各記録層Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２に集光スポットをフォーカスしたときに発生するトラックエラー信号（プッシュプル信号）を示している。
多層情報記録媒体を回転すると、１回転あたりトラックエラー信号は２回反転する。すなわち、トラックエラー信号が２回反転すると、１回転すなわち３６０度回転したことになる。
従ってＬ０のトラックエラー信号では、Ｙ_０が３６０度に相当し、Ｌ１のトラックエラー信号では、Ｙ_１が３６０度に相当し、Ｌ２のトラックエラー信号では、Ｙ_２が３６０度に相当する。
Ｙ_０におけるｓｉｎ波の個数ｎ０は、Ｌ０の偏芯をＸ_００、トラックピッチＰとすると、ｎ０＝２Ｐ／Ｘ_００で表される。図１の多層情報記録媒体では、Ｌ０層の中心Ｃ０は、センターホールの中心付近に設定されているので、偏芯が小さく、トラックエラー信号のｓｉｎ波の個数が少ない。しかし、Ｌ０層に比べるとＬ１層やＬ２層は偏芯が大きいので、ｓｉｎ波の個数が多くなる。

ここで、Ｌ０層の偏芯によってトラックエラー信号が反転するタイミングをＸ_０として検知する。多層情報記録媒体を回転させているスピンドルモータが１回転すると、再びＸ_０が検知される。このタイミングを基準パルスとして、Ｌ１層のトラックエラー信号を見ると、Ｌ１層におけるトラックエラー信号が反転するタイミングはＸ_１だけずれていることが分かる。
Ｌ１層において、Ｙ_１は３６０度に相当するので、Ｌ１層の偏芯方向θ１は、Ｌ０層に対してθ１＝３６０×（Ｘ_１／Ｙ_１）度ずれている。したがって、Ｌ１層における相対的な偏芯方向のずれθ１を、トラックエラー信号の反転するタイミングを検知することで表すことができる。
同様に、Ｌ２層のトラックエラー信号を見ると、Ｌ２層におけるトラックエラー信号が反転するタイミングはＸ_２だけずれていることが分かる。Ｌ２層において、Ｙ_２は３６０度に相当するので、Ｌ２層の偏芯方向θ２は、Ｌ０層に対してθ２＝３６０×（Ｘ_２／Ｙ_２）度ずれている。したがって、Ｌ２層における相対的な偏芯方向のずれθ２を、トラックエラー信号の反転するタイミングを検知することで表すことができる。

このように、本発明の多層情報記録媒体及び、その記録・再生・消去装置では、各記録層の違いは、トラックエラー信号から生成される偏芯方向の違いとして検知することが可能になる。
これにより、対物レンズを各記録層の案内溝にトラック動作させなくても、現在フォーカスしている記録層がどの記録層が判断できるため、高速な層アクセスが可能になる。
本説明では、Ｌ０層のトラックエラー信号が反転するタイミングを基準パルスとしたが、必ずしもＬ０層である必要はない。本発明を実施するためには、最も引き込みやすい記録層を基準パルスとするのが望ましい。

図２に基づいて第３の実施形態（多層情報記録媒体）を説明する。
本実施形態では、多層情報記録媒体の各記録層の偏芯させる量をできるだけ小さくすることを特徴とする。
この多層情報記録媒体では、センターホールの中心に対して、Ｌ０層の中心Ｃ０、Ｌ１層の中心Ｃ１、そしてＬ２層の中心Ｃ２が点対称になるように、各記録層を積層する。
このようにすることで、Ｌ０、Ｌ１、そしてＬ２層の偏芯量をできるだけ小さくした状態で、各記録層の偏芯方向を変えることが可能になる。
ここで、多層情報記録媒体のセンターホールは、各記録層を積層後に、各記録層の中心位置Ｃ０、Ｃ１そしてＣ２を測定し、各点から計算される中心位置に対して後からセンターホールを開けることで製造しても構わない。

図３に基づいて第４の実施形態（多層情報記録媒体）を説明する。
本実施形態に係る多層情報記録媒体は、各記録層の偏芯方向を認識するための基準方向をプリフォーマット情報として記録したことを特徴としている。
このプリフォーマット情報は、多層情報記録媒体の任意の記録層に、半径方向に沿って記録されている。この基準方向に対して、各記録層の偏芯方向のずれを検出することで、各記録層の識別情報が得られる。

図７に基づいて第５の実施形態（層判別方法）を説明する。
図７は、図３の多層情報記録媒体の各記録層Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２に集光スポットをフォーカスしたときに発生するトラックエラー信号（プッシュプル信号）を示している。
多層情報記録媒体を回転すると、１回転あたりトラックエラー信号は２回反転する。すなわち、トラックエラー信号が２回反転すると、１回転すなわち３６０度回転したことになる。従ってＬ０のトラックエラー信号では、Ｙ_０が３６０度に相当し、Ｌ１のトラックエラー信号では、Ｙ_１が３６０度に相当し、Ｌ２のトラックエラー信号では、Ｙ_２が３６０度に相当する。
ここでは、一例としてＬ０層にプリフォーマット情報を記録したものとする。Ｌ０層のトラックエラー信号を再生すると、プリフォーマット情報を集光スポットが横断すると、パルス波形が検出される。パルス波形は、多層情報記録媒体を回転させているスピンドルモータが１回転すると、再び検知される。

図１０は、多層情報記録媒体を読み出すための読み出し装置を示している。トラックエラー信号に生じるパルス波形のタイミングは、光ピックアップ装置２３から出力され、再生信号処理回路２８を得て生成される。この信号は、スピンドルモータ２２を回転させる駆動制御回路２６の信号と同期してＣＰＵ４０を介しフラッシュメモリ３９に記録される。
このため、プリフォーマットで決められた基準方向は、常時スピンドルモータ２２の駆動回路を介して認識することが可能になる。

図７により、Ｌ０層について説明する。Ｌ０層におけるトラックエラー信号が反転するタイミングは基準パルスに対してＸ_０だけずれていることが分かる。Ｌ０層において、Ｙ_０は３６０度に相当するので、Ｌ０層の偏芯方向θ０は、θ０＝３６０×（Ｘ_０／Ｙ_０）度ずれている。したがって、Ｌ０層におけ偏芯方向のずれθ０を、トラックエラー信号の反転するタイミングを検知することで表すことができる。
Ｌ１層のトラックエラー信号を見ると、Ｌ１層におけるトラックエラー信号が反転するタイミングは基準方向に対してＸ_１だけずれていることが分かる。Ｌ１層において、Ｙ_１は３６０度に相当するので、Ｌ１層の偏芯方向θ１は、Ｌ１層に対してθ１＝３６０×（Ｘ_１／Ｙ_１）度ずれている。したがって、Ｌ１層における相対的な偏芯方向のずれθ１を、トラックエラー信号の反転するタイミングを検知することで表すことができる。

Ｌ２層のトラックエラー信号を見ると、Ｌ２層におけるトラックエラー信号が反転するタイミングは基準方向に対してＸ_２だけずれていることが分かる。Ｌ２層において、Ｙ２は３６０度に相当するので、Ｌ２層の偏芯方向θ２は、Ｌ２層に対してθ２＝３６０×（Ｘ_２／Ｙ_２）度ずれている。したがって、Ｌ２層における相対的な偏芯方向のずれθ２を、トラックエラー信号の反転するタイミングを検知することで表すことができる。
このように、本発明の多層情報記録媒体及び、その記録・再生・消去装置では、各記録層の違いは、トラックエラー信号から生成される偏芯方向の違いとして検知することが可能になる。これにより、対物レンズを各記録層の案内溝にトラック動作させなくても、現在フォーカスしている記録層がどの記録層が判断できるため、高速な層アクセスが可能になる。
本説明では、Ｌ０層にプリフォーマット情報を記録した例をとり、説明したが、必ずしもＬ０層である必要はない。本発明を実施するためには、最も引き込みやすい記録層を基準パルスとするのが望ましい。

図４に基づいて第６の実施形態（多層情報記録媒体）を説明する。
本実施形態では、多層情報記録媒体において、各記録層の偏芯方向を認識するための基準方向をプリフォーマット情報として記録したことを特徴とする。
このプリフォーマット情報は、多層情報記録媒体の各記録層に、半径方向に沿って同一方向に記録されている。この基準方向に対して、各記録層の偏芯方向のずれを検出することで、各記録層の識別情報が得られる。

図８に基づいて第７の実施形態（層判別方法）を説明する。
図８は図４の多層情報記録媒体の各記録層Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２に集光スポットをフォーカスしたときに発生するトラックエラー信号（プッシュプル信号）を示している。
多層情報記録媒体を回転すると、１回転あたりトラックエラー信号は２回反転する。すなわち、トラックエラー信号が２回反転すると、１回転すなわち３６０度回転したことになる。従ってＬ０のトラックエラー信号では、Ｙ_０が３６０度に相当し、Ｌ１のトラックエラー信号では、Ｙ_１が３６０度に相当し、Ｌ２のトラックエラー信号では、Ｙ_２が３６０度に相当する。
ここでは、各記録層にプリフォーマット情報が記録されている。
Ｌ０層について説明する。Ｌ０層におけるトラックエラー信号が反転するタイミングは基準パルスに対してＸ_０だけずれていることが分かる。Ｌ０層において、Ｙ_０は３６０度に相当するので、Ｌ０層の偏芯方向θ０は、θ０＝３６０×（Ｘ_０／Ｙ_０）度ずれている。したがって、Ｌ０層におけ偏芯方向のずれθ０を、トラックエラー信号の反転するタイミングを検知することで表すことができる。

Ｌ１層について説明する。Ｌ１層におけるトラックエラー信号が反転するタイミングは基準パルスに対してＸ_１だけずれていることが分かる。Ｌ１層において、Ｙ_１は３６０度に相当するので、Ｌ１層の偏芯方向θ１は、θ１＝３６０×（Ｘ_１／Ｙ_１）度ずれている。したがって、Ｌ１層におけ偏芯方向のずれθ１を、トラックエラー信号の反転するタイミングを検知することで表すことができる。
Ｌ２層について説明する。Ｌ２層におけるトラックエラー信号が反転するタイミングは基準パルスに対してＸ_２だけずれていることが分かる。Ｌ２層において、Ｙ_２は３６０度に相当するので、Ｌ２層の偏芯方向θ２は、θ２＝３６０×（Ｘ_２／Ｙ_２）度ずれている。したがって、Ｌ２層におけ偏芯方向のずれθ２を、トラックエラー信号の反転するタイミングを検知することで表すことができる。
このように、本発明の多層情報記録媒体及び、その記録・再生・消去装置では、各記録層の違いは、トラックエラー信号から生成される偏芯方向の違いとして検知することが可能になる。これにより、対物レンズを各記録層の案内溝にトラック動作させなくても、現在フォーカスしている記録層がどの記録層が判断できるため、高速な層アクセスが可能になる。

次に、第８の実施形態（多層情報記録媒体）を説明する。
図９は一般的な多層情報記録媒体の製造方法を説明したものである。図９（ａ）は、１つの基板上に順次２つの層を形成する２Ｐ転写法を示すもので、はじめに基板に案内溝などを成型する（１段階）。次に成型された案内溝の上に色素を塗布する（２段階）。次に色素の上から半透明反射層を設け（３段階）、光硬化樹脂をスピンコートにより敷き詰め（４段階）、その上から案内溝を成型した基板を押し付け、光硬化樹脂上に案内溝を転写する（５段階）。
その後、押し付けた基板を剥離し（６段階）、案内溝が転写された光硬化樹脂上に色素を塗布する（７段階）。再び色素の上から半透明反射層を設け（８段階）、４段階〜８段階を繰り返していくことで多層情報記録媒体の各記録層が順次積層されていく。
図９（ｂ）は２つの層を個別に形成して貼り合わせる逆積層法を示している。
このような製造方法で作成された多層情報記録媒体の各記録層は、数μｍという桁でランダムな方向に偏芯している。

図５は、このように、各記録層の偏芯がランダムな方向に向いている場合に、各偏芯方向から記録層位置情報を得るためのフォーマット情報について表したものである。
この多層情報記録媒体では、Ｌ０層にバーストカッティングエリア（ＢＣＡ）が設けられている。このバーストカッティングエリアには、各記録層の偏芯方向を予め測定し、その測定結果とそれに対応する記録層の層位置の情報が記録されている。

次に、第９の実施形態（層判別方法）を説明する。
図５に示される多層情報記録媒体を読み出す場合、はじめにバーストカッティングエリアから、各記録層の層位置の情報と、各記録層の偏芯方向の情報を読み出す。
図６は図５の多層情報記録媒体の各記録層Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２に集光スポットをフォーカスしたときに発生するトラックエラー信号（プッシュプル信号）を示している
ここで、例えば、Ｌ０層の偏芯によってトラックエラー信号が反転するタイミングＸ_０を基準とする。多層情報記録媒体を回転させているスピンドルモータが１回転すると、再びＸ_０が検知される。このタイミングを基準パルスとして、Ｌ１層のトラックエラー信号を見ると、Ｌ１層におけるトラックエラー信号が反転するタイミングはＸ_１だけずれていることが分かる。Ｌ１層において、Ｙ_１は３６０度に相当するので、Ｌ１層の偏芯方向θ１は、Ｌ０層に対してθ１＝３６０×（Ｘ_１／Ｙ_１）度ずれている。
したがって、Ｌ１層における相対的な偏芯方向のずれθ１を、トラックエラー信号の反転するタイミングを検知することで表すことができる。
同様に、Ｌ２層のトラックエラー信号を見ると、Ｌ２層におけるトラックエラー信号が反転するタイミングはＸ_２だけずれていることが分かる。Ｌ２層において、Ｙ_２は３６０度に相当するので、Ｌ２層の偏芯方向θ２は、Ｌ０層に対してθ２＝３６０×（Ｘ_２／Ｙ_２）度ずれている。したがって、Ｌ２層における相対的な偏芯方向のずれθ２を、トラックエラー信号の反転するタイミングを検知することで表すことができる。

このように、本発明の多層情報記録媒体及び、その記録・再生・消去装置では、各記録層の違いは、トラックエラー信号から生成される偏芯方向の違いとして検知することが可能になる。これにより、対物レンズを各記録層の案内溝にトラック動作させなくても、現在フォーカスしている記録層がどの記録層が判断できるため、高速な層アクセスが可能になる。
本説明では、Ｌ０層のトラックエラー信号が反転するタイミングを基準パルスとしたが、必ずしもＬ０層である必要はない。本発明を実施するためには、もっとも引き込みやすい記録層を基準パルスとするのが望ましい。

本発明の第１の実施形態に係る多層情報記録媒体偏芯の違いを表した説明図である。 第３の実施形態に係る多層情報記録媒体の偏芯方向をセンターホールの中心とした点対称としたときの説明図である。 第４の実施形態に係る多層情報記録媒体の任意の記録層に記録されたプリフォーマット情報を説明するための図である。 第６の実施形態に係る多層情報記録媒体の各記録層に記録されたプリフォーマット情報を説明するための図である。 第８の実施形態に係る多層情報記録媒体の任意の記録層に記録されたバーストカッティングエリアを説明するための図である。 第２の実施形態に係る、トラッキングエラー信号から偏芯方向を検出するための層判別方法の説明図である。 第５の実施形態に係る、トラッキングエラー信号から偏芯方向を検出するための層判別方法の説明図である。 第７の実施形態に係る、トラッキングエラー信号から偏芯方向を検出するための層判別方法の説明図である。 一般的な多層情報記録媒体の製造方法を説明するための工程図である。 多層情報記録媒体の偏芯方向を検出する再生装置を表す図である。

符号の説明

Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２ 記録層
Ｃ０、Ｃ１、Ｃ２ 記録層の中心
ＢＣＡ バーストカッティングエリア

Claims (8)

1. 情報が記録される案内溝が螺旋状に形成された記録層を複数もつ多層情報記録媒体において、
   センターホールに対して、各記録層の中心をそれぞれ異なる方向へ偏芯させたことを特徴とする多層情報記録媒体。
2. 請求項１記載の多層情報記録媒体において、
   前記各記録層の偏芯方向は、前記センターホールの中心を点対称とすることを特徴とする多層情報記録媒体。
3. 請求項１記載の多層情報記録媒体において、
   前記複数の記録層のうち、任意の記録層において、ある特定の半径方向にプリフォーマット情報を記録したことを特徴とする多層情報記録媒体。
4. 請求項３記載の多層情報記録媒体において、
   前記プリフォーマット情報は、全ての記録層に記録されていることを特徴とする多層情報記録媒体。
5. 請求項１〜４のいずれか１つに記載の多層情報記録媒体を記録・再生するときに、集光光がどの記録層に焦点を結んでいるか判別する層判別方法であって、
   スピンドル回転のタイミングに同期した信号と、トラックエラー信号の位相が反転するタイミング信号を検出し、その２つの信号の位相差から各記録層の偏芯方向を検出し、偏芯方向の違いから層判別を行うことを特徴とする層判別方法。
6. 請求項５記載の層判別方法において、
   前記スピンドル回転のタイミングに同期した信号は、複数の記録層のうち任意の記録層で生じるトラックエラー信号の位相が反転するタイミングを基準とすることを特徴とする層判別方法。
7. 請求項５記載の層判別方法において、
   前記スピンドル回転のタイミングに同期した信号は、ある特定の半径方向に記録されたプリフォーマット情報から得ることを特徴とする層判別方法。
8. 請求項５記載の層判別方法において、
   前記検出された偏芯方向を、バーストカッティングエリアに記録された偏芯方向と層位置の関係に照らし合わせることで、層判別を行うことを特徴とする層判別方法。

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