WO2010098247A1 - 多層光ディスクおよびその記録方法 - Google Patents

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WO2010098247A1
WO2010098247A1 PCT/JP2010/052420 JP2010052420W WO2010098247A1 WO 2010098247 A1 WO2010098247 A1 WO 2010098247A1 JP 2010052420 W JP2010052420 W JP 2010052420W WO 2010098247 A1 WO2010098247 A1 WO 2010098247A1
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recording
layer
area
test
optical disc
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PCT/JP2010/052420
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Inventor
治一 宮本
貴弘 黒川
Original Assignee
日立コンシューマエレクトロニクス株式会社
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    • G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
    • G11B7/2403—Layers; Shape, structure or physical properties thereof
    • G11B7/24035—Recording layers
    • G11B7/24038—Multiple laminated recording layers
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/007—Arrangement of the information on the record carrier, e.g. form of tracks, actual track shape, e.g. wobbled, or cross-section, e.g. v-shaped; Sequential information structures, e.g. sectoring or header formats within a track
    • G11B7/00736—Auxiliary data, e.g. lead-in, lead-out, Power Calibration Area [PCA], Burst Cutting Area [BCA], control information
    • G—PHYSICS
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    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/125—Optical beam sources therefor, e.g. laser control circuitry specially adapted for optical storage devices; Modulators, e.g. means for controlling the size or intensity of optical spots or optical traces
    • G11B7/126—Circuits, methods or arrangements for laser control or stabilisation
    • G11B7/1267—Power calibration
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B2007/0003—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier
    • G11B2007/0009—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier for carriers having data stored in three dimensions, e.g. volume storage
    • G11B2007/0013—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier for carriers having data stored in three dimensions, e.g. volume storage for carriers having multiple discrete layers

Definitions

  • the present invention relates to an optical disc having a plurality of recording layers and a recording method for an optical disc having a plurality of recording layers.
  • FIG. 2 schematically shows the cross-sectional structure of a conventional multilayer optical disc and the principle of selectively recording / reproducing information on each recording layer.
  • the recording medium has a total of five recording layers (first recording layer 411, second recording layer 412, third recording layer 413, fourth recording layer 414, and fifth recording layer 415). I have.
  • the position of the objective lens 30 is controlled, and the position of the light spot 32 is placed on the second recording layer 412. Position it.
  • the converging light 31 in the middle of being narrowed down by the objective lens passes through the semi-transparent first recording layer 411.
  • the light beam diameter of the converging light 31 is the second recording layer. This is sufficiently larger than the diameter of the light spot 32 on the layer 412. Therefore, the recorded information on the semi-transparent first recording layer 411 cannot be decomposed and reproduced. Since the light beam diameter is large on the translucent first recording layer 411, the light intensity per unit area is relatively small, and there is no fear of destroying the information of the first recording layer 411 during recording. In this way, information recording / reproduction of the second recording layer behind the first recording layer is realized without being affected by the first recording layer.
  • the position of the objective lens 30 is controlled and the position of the light spot 32 is positioned on the fifth recording layer 415.
  • the beam diameter of the layer adjacent to the target layer for recording / reproduction is defined such that the distance between the layers is d, the numerical aperture of the objective lens is NA, the wavelength of light is ⁇ , and the refractive index of the interlayer transparent layer is n. Then, 2 ⁇ d ⁇ (NA / n) / (1- (NA / n) ⁇ 2) ⁇ (1/2).
  • the beam diameter is about 10 ⁇ m
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 5-101398
  • FIG. 5A shows a state where the light spot is focused on the nth recording layer (nth layer), and FIG. 5B shows the front of the nth layer when the light spot is focused on the nth layer.
  • the state of the light beam passing through the recording layer (mth layer) on the side is shown.
  • An area 431 means an area where no information is recorded (unrecorded area), and an area 432 means an area where some information is recorded (recorded area).
  • the track pitch is 0.32 ⁇ m, and depending on the distance from the nth layer, the light incident on the mth layer spreads over a range that includes approximately 100 tracks and passes through the mth layer. To do. Since the transmittance is different between the recording area and the unrecorded area, the amount of transmitted light is different between the recorded area and the unrecorded area even when the same light beam is transmitted. That is, the effective transmittance of the mth layer changes depending on the ratio of the area of the recording area and the unrecorded area existing in the mth layer.
  • the recording medium is configured so that the difference in transmittance between the unrecorded portion and the recorded portion of the previous layer is a certain value or less.
  • recording can be performed with a constant recording power on the back layer regardless of the recording state of the front layer.
  • FIG. 3 shows the relationship between the recording power and the jitter when recording / reproducing is performed on the L0 layer on the back side in the dual-layer write-once optical disc, when the L1 layer on the front side is not recorded, It is shown separately when it has been recorded.
  • a limit equalizer used as a standard in a Blu-ray disc is applied, and the signal is expressed as a signal jitter value.
  • the optimum recording power that is, the recording power at which the jitter was minimized was 7.1 mW, and the jitter at this time was 6.7%.
  • the optimum recording power was 7.5 mW. That is, the optimum recording power when the L1 layer was recorded was shifted to about 7% higher power than when the L1 layer was not recorded. If the L1 layer has been recorded and if recording is performed using the optimum recording power of 7.1 mW when the L1 layer has not been recorded, the jitter will be 7.0%, which is greater than when using the optimum recording power. It will increase by 0.3%.
  • This result means the following, for example.
  • recording learning is performed on the L0 layer, it is assumed that the portion through which the laser beam passes on the L1 layer has not been recorded, and recording is performed on the entire L0 layer using the optimum recording power determined in this state. Then, when the portion on which the laser on the L1 layer passes is unrecorded, recording can be performed without any problem.
  • the portion on which the laser on the L1 layer passes is unrecorded, recording can be performed without any problem.
  • the portion has been recorded, the jitter of the reproduction signal of the data recorded on the L0 layer increases. That is, the effective recording power margin is reduced. Therefore, in the method of Patent Document 2, since the recording power margin is small, it is difficult to perform recording with high reliability over the entire back layer using a constant recording power.
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-038584
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 2004-327038
  • areas for recording learning of a plurality of layers do not overlap each other. In this way, learning is always performed in a state where the near layer is not recorded.
  • Patent Document 5 Japanese Patent Laid-Open No. 2008-1922578
  • the recording power is learned both when the other layer is in a recording state and when it is in an unrecorded state, and the recording power is averaged. The problem of power learning error is avoided.
  • the first object of the present invention is to secure a sufficient test area in a multilayer optical disc having three or more recording layers without cutting the user data area.
  • a second object of the present invention is to provide a recording method for appropriately controlling and recording the laser irradiation power of each layer in a multilayer optical disc having three or more recording layers.
  • each information recording layer is provided with a test area for adjusting recording and reproduction conditions, At least a part of the radial position of the test area overlaps between different layers, and the test area of each layer has a plurality of small areas, and the number of small areas of 1 / N or less is recorded among the small areas of each layer. A small area for testing was used, and the remaining small areas were unrecorded small areas where no information was recorded.
  • the radial positions of the test areas on the disk overlap each other, and even if the number of layers is increased, a sufficient test area can be secured without reducing the user area.
  • the influence of whether other layers (N-1 layer) other than the recording target layer have been recorded or reproduced should be 1 / N or less per layer at the maximum. Can do. That is, even if the influences of all other layers are added, the sum of the influences is suppressed to (N ⁇ 1) / N, that is, less than 1. This means that even in an optical disc having three or more layers, the influence of other layers can be suppressed to less than that of a two-layer optical disc.
  • each of the small areas is composed of K recording unit blocks (K is an integer of 1 or more).
  • [d ⁇ (NA / n) / ⁇ 1- (NA / n) ⁇ 2 ⁇ ⁇ (1/2)] is another recording that is separated by a layer interval d when focused on a certain recording layer.
  • the radius of the light beam in the layer, divided by the track pitch Tp, is the number of tracks entering the light beam on the other recording layer, and thus the circumferential length of the recording subregion Is [d ⁇ (NA / n) / ⁇ 1- (NA / n) ⁇ 2 ⁇ ⁇ (1/2)] / Tp ⁇ (2 ⁇ r) or less, the small region is less than half the diameter of the light beam,
  • a light spot always includes two or more small areas.
  • the difference between recorded / unrecorded is not decomposed, and only the area ratio between the recorded area and the unrecorded area is affected. Since the ratio of the recording area is suppressed to 1 / N or less by the configuration of (1), whether other layers (N-1 layer) other than the recording target layer have been recorded during recording. The effect of whether it has been reproduced can be reduced to 1 / N or less per layer at the maximum. That is, even if all other layer effects are added, the sum of the effects can be suppressed to (N-1) / N, that is, less than 1. This means that even in an optical disc having three or more layers, the influence of other layers can be suppressed to less than that of a two-layer optical disc.
  • each information recording layer is provided with a test area for adjusting recording and reproduction conditions. At least a part of the radial position of the region overlaps between different layers, and when the recording block address of the test region of each layer is L, natural numbers b and a + b satisfying an integer M larger than N and b ⁇ M / N An integer a satisfying ⁇ M is determined in advance, and test recording is performed only on a block having an address satisfying (L + a) mod M ⁇ b, and other recording block recordings are unrecorded blocks.
  • test recordable block and the unrecorded block in the test area can be determined in advance by the address, the method of using the test area can be made the same even when recording / reproducing with a plurality of drives. Compatibility is improved.
  • N is 3 or more rewritable or write-once information recording layer
  • each information recording layer is provided with a test area for adjusting recording and reproduction conditions.
  • a natural number b satisfying an integer M greater than N and b ⁇ M / N is determined in advance, and a test region of each block includes a test region of b blocks And a segment having the length of the M block consisting of the unrecorded area of the Mb block is repeatedly arranged.
  • each information recording layer is provided with a test area for adjusting recording and reproduction conditions.
  • the radial position range of the areas is substantially the same between different layers, and the test area of each layer has a plurality of small areas. Of the small areas of each layer, 1 / N or less of small areas are recorded for recording test. The remaining small areas are unrecorded small areas where no information is recorded.
  • the influence of whether the other layer (N-1 layer) other than the layer to be recorded has been recorded or reproduced can be 1 / N or less per layer at the maximum.
  • the sum of the effects can be suppressed to (N-1) / N, that is, less than 1. This means that even in an optical disc having three or more layers, the influence of other layers can be suppressed to less than that of a two-layer optical disc.
  • each information recording layer has a test area composed of a plurality of recording blocks for adjusting recording and reproducing conditions.
  • test recording is performed only on 1 / N or less of the total number of blocks in the test area, and information is recorded in the remaining blocks. I tried not to.
  • each information recording layer of an optical disc having an N-layer (N is 3 or more) rewritable or write-once information recording layer is provided with a test area for adjusting recording and reproduction conditions.
  • the other recording block recordings were performed so as to be unrecorded areas, and the recording order was such that the addresses were in descending order or ascending order.
  • the effect of whether other layers (N-1 layer) other than the recording target layer have been recorded or reproduced has been reduced to one layer. At most, it can be 1 / N or less. In other words, even if influences from all other layers are added, the sum of the influences is suppressed to (N-1) / N, that is, less than 1.
  • the test area can be used in the same manner, and the recording order is also determined. Even in the case of recording / reproducing, it becomes easy to determine whether each block in the test area is recorded or unrecorded, and the device compatibility is improved.
  • FIG. 13A and 13B show the effects of the present invention.
  • FIG. 13A compares the power adjustment results when the recording power is adjusted in the test area using the write-once optical disc of the present invention and the conventional optical disc recording method
  • FIG. It shows the error rate of data.
  • the horizontal axis is the ratio of the recorded area of the user data area.
  • the two discs are recorded in multiple layers in the quasi-random order under the same conditions and loaded at regular intervals. -The recording power is forcibly adjusted by unloading.
  • the recording power learning result is almost constant regardless of the recorded ratio, whereas in the conventional example, as the recorded ratio increases, the variation in the recording power learning result increases, and the recording power learning result increases.
  • the power has also shifted to the high power side (FIG. 13A). That is, the conventional method shows that the recording power is adjusted to an incorrect recording power shifted to the high power side instead of the original recording power as recording is performed.
  • FIG. 13B is an evaluation of the quality of recorded data when recorded by the recording method of the present invention and when recorded by the conventional recording method.
  • the vertical axis represents the symbol error rate, and the lower the error rate, the better the recording quality.
  • the error rate is always kept to about 10 to the fifth power or less, and good recording quality is maintained, but in the conventional example, the error rate increases as the recorded ratio increases. is doing. This indicates that in the conventional example, the recording power learning system is deteriorated and the recording quality is deteriorated because the recording is performed with the excessive recording power.
  • the learning accuracy of the recording power can be improved because the recording power learning is hardly affected by the difference between whether the other layer is recorded or not recorded.
  • the recording power learning areas of the respective layers can be arranged so as to overlap at substantially the same radial position, the user data capacity is not reduced. That is, in a multi-layer optical disc having three or more recording layers, a sufficient test area can be secured without cutting the user data area, and recording for recording by appropriately controlling the laser irradiation power of each layer can be performed. Therefore, the recording quality and the reliability of the recording data are improved.
  • region of the multilayer optical disk of this invention The figure which showed the principle which performs the recording / reproduction
  • the figure explaining the problem of the conventional multilayer optical disk. 2 shows an example of a recording / reproducing apparatus for a multilayer optical disk according to the present invention.
  • index for recording power adjustment The figure which shows the recording characteristic in the recording power adjustment area
  • FIG. 6 shows an outline of the arrangement of the test area 12 for learning / adjusting the user data area 11 and recording / reproducing conditions such as recording power in the multilayer optical disc of the present invention.
  • the test area 12 is arranged on the inner peripheral side with respect to the user data area 11.
  • FIG. 1 shows details of how each area is arranged on a multi-layer disc (5 layers in this embodiment).
  • a user area 11 and a test area 12 a lead-in area 14 for positioning the optical head near the innermost circumference of the disk, a buffer area that is a buffer area between the areas, a management information recording area, and the like.
  • It shows how the recording area 13 is arranged in a plurality of recording layers.
  • the left side is the inner periphery side of the disc
  • the right is the outer periphery side of the disc.
  • the 0th layer is located on the side farthest from the light incident surface, and the fourth layer is closest to the light incident surface. That is, the fifth recording layer 415 in FIG.
  • the test area 11 is called an Optimum / Power / Control area (OP area) in the meaning of a learning area for optimally controlling the recording power in the multilayer disc of this embodiment.
  • the test areas 11 of each layer are located at substantially the same radial position.
  • FIG. 1B shows subdivisions in the test area, and a plurality of segments 123 each consisting of a recordable test area 121 and a recording prohibited area 122 are arranged.
  • Each segment 123 is composed of a plurality of recording unit blocks 124 as shown in FIG. In this embodiment, the length of the recording unit block is about 2/3 of the circumference (2/3 tracks) in the vicinity of the test area in the inner periphery, and there are six recording units belonging to the test area 121 that can be recorded.
  • a segment 123 is composed of a total of 32 recording unit blocks 124 including the recording unit block 124 and 28 recording unit blocks 124 belonging to the recording prohibited area 122.
  • parameters such as a and b do not have to be the same in all layers, and may be changed for each layer.
  • FIG. 1 (d) only a part (four in the figure) of recordable unit blocks belonging to a certain small area 123 is a recorded block 125 and the remaining (two in the figure) is an unrecorded recordable block. Shows the situation.
  • recordable blocks are sequentially used on the inner circumference side (from the left side in the figure).
  • Example 2 Next, an example will be shown in which various optical disks are reproduced and evaluated by the recording / reproducing apparatus shown in FIG.
  • a laser light source 34 wavelength of about 405 nm in this embodiment
  • the collimated light beam passes through the beam splitter 36 and is irradiated as the convergent light 31 onto the optical disc 1 through the aberration correction element 78 and the objective lens 30 to form a spot 32.
  • the reflected light from the disk is guided to the servo detector 351 and the signal detector 352 by the detection lenses 332 and 333 through the beam splitter 36, the hologram element 39, and the like. Signals from the respective detectors are added and subtracted to become servo signals such as tracking error signals and focus error signals, and are input to the servo circuit 79.
  • the servo circuit controls the positions of the objective lens actuator 78 and the entire optical head 3 based on the obtained tracking error signal and focus error signal, and positions the position of the light spot 32 in the target recording / reproducing area.
  • the addition signal of the detector 352 is input to the signal reproduction block 2.
  • the input signal is digitized after being filtered and frequency equalized by the signal processing circuit 25.
  • Address information formed in the form of a groove (groove) wobble on the disk is detected as a differential signal from the division detector 352 and input to the wobble detection circuit 22 in the signal reproduction block 2.
  • the wobble detection circuit 22 has a function of generating a clock synchronized with the wobble signal and discriminating the wobble waveform.
  • the wobble signal detected by the wobble detection circuit 22 is converted into digital information by the address detection circuit 23, and thereafter, processing such as error correction is performed by the decoding circuit 26 to be detected as address information.
  • a recording / playback processing start timing signal or the like is generated, and the user data demodulation circuit 24 is controlled.
  • the address information is also sent to the control circuit (microprocessor) 27 and used for access.
  • the method for recording / reproducing information on a multilayer optical disk with such an optical disk recording / reproducing apparatus is basically the same as the method described in (Background Art).
  • the position of the objective lens 30 is controlled, and the position of the light spot 32 is positioned on the target recording layer (for example, the second layer). That is, it is in a focused state on the target recording layer.
  • the converging light in the middle of being focused by the objective lens passes through another translucent recording layer (for example, the fourth layer or the third layer) on the near side, but on the other recording layer, the converging light 31 is transmitted. Is sufficiently larger than the diameter of the light spot 32 on the target recording layer.
  • the recorded information on the translucent recording layer cannot be decomposed and reproduced. That is, it is possible to reproduce information of the target layer without being affected by the recording information of another layer. Since the light beam diameter is sufficiently large on the recording layer other than the target layer even during recording, the light intensity per unit area becomes relatively small, and there is no fear of destroying information in the recording layer other than the target during recording. In this way, information recording / reproduction on a plurality of layers of optical disks is realized.
  • FIG. 7 is an index generally called asymmetry, and shows a method of measuring the amplitude from the center of the eye pattern of the signal to the upper and lower envelopes of the signal.
  • the asymmetry under the recording condition of the optimum power may be slightly (several%) offset depending on the characteristics of the optical disk recording film, but is approximately near zero.
  • FIG. 8 shows an evaluation index called ⁇ .
  • ⁇ (A1 ⁇ A2) / (A1 + A2) is obtained.
  • FIG. 9 shows an example in which the reproduction signal quality of the three-layer write-once optical disc is evaluated as jitter using the apparatus described in the second embodiment.
  • the recording characteristics (recording margin curve) of the target back layer are different depending on whether the two layers positioned on the near side are in the recording state or not.
  • FIG. 10 shows an example in which the ⁇ value of the recorded information recorded in the user data area of the innermost layer (0th layer) is evaluated. If it is recorded on the previous two layers, the ⁇ value decreases. That is, the optimum recording power is shifted to a relatively high side, and the effective recording sensitivity is lowered. This change is a maximum of 10% in terms of recording power in the optical disc of this embodiment.
  • FIG. 11 shows an evaluation of recording characteristics (jitter) in a test area for recording adjustment by applying the present invention. Even after recording on the two previous layers, recording characteristics that are almost the same as in the case of non-recording are obtained, and it can be seen that the influence of the difference between recording / unrecording of the front layer is suppressed.
  • FIG. 12 shows the evaluation of the ⁇ value in the test area for recording adjustment by applying the present invention. It can be seen that, even after recording on the two previous layers, the recording sensitivity characteristic almost the same as that of the unrecorded case is obtained, and the recording power can be obtained accurately.
  • a recording power 5% higher than the accurate recording power (12.1 mW) obtained in this way is used. The reason for this is that in the user data area, the recording sensitivity decreases by up to 10% (optimum power increases) depending on the recording state of the previous layer. Recording is possible with a power error of 5% or less for both the area (the previous two layers are not recorded) and the area with the lowest recording sensitivity (the previous two layers are recorded). In other words, for both of the two jitter curves in Fig. 10, recording is performed with a power of about 12.7mW, which is near the bottom of the jitter curve. It becomes.
  • FIG. 13A compares the power adjustment results when the recording power is adjusted in the test area using the write-once optical disc of the present invention and the conventional optical disc recording method
  • FIG. It shows the error rate of data.
  • the horizontal axis is the ratio of the recorded area in the user data area.
  • the two types of discs are recorded on multiple layers in the same conditions and in a quasi-random order, and are loaded at regular intervals. -The recording power is forcibly adjusted by unloading.
  • the recording power learning result is almost constant regardless of the recorded ratio, whereas in the conventional example, as the recorded ratio increases, the variation in the recording power learning result increases, and the recording power learning result increases.
  • the power has also shifted to the high power side (FIG. 13A). That is, the conventional method shows that the recording power is adjusted to an incorrect recording power shifted to the high power side instead of the original recording power as recording is performed.
  • FIG. 13B is an evaluation of the quality of recorded data when recorded by the recording method of the present invention and when recorded by the conventional recording method.
  • the vertical axis represents the symbol error rate, and the lower the error rate, the better the recording quality.
  • the error rate is always kept to about 10 to the fifth power or less, and good recording quality is maintained, but in the conventional example, the error rate increases as the recorded ratio increases. is doing. This indicates that in the conventional example, the recording power learning system is deteriorated, and recording is performed with excessive recording power, so that the recording quality is deteriorated.
  • the learning accuracy of the recording power can be improved because the recording power learning is hardly affected by the difference between whether the other layer is recorded or not recorded.
  • the recording power learning areas of the respective layers can be arranged so as to overlap at substantially the same radial position, the user data capacity is not reduced. That is, in a multilayer optical disc having three or more recording layers, a sufficient test area can be secured without cutting the user data area, and recording can be performed by appropriately controlling the laser irradiation power of each layer. , Recording quality and reliability of recorded data are improved.
  • Example 4 Example of evaluating asymmetry of recorded information recorded in user data area of innermost layer (0th layer) in write-once type five-layer optical disk described in example 1 using apparatus described in example 2 As shown in FIG. If even one layer is recorded on the front layer, asymmetry is lowered. That is, the optimum recording power is shifted to a relatively high side, and the effective recording sensitivity is lowered. This change is greatest when recorded on all four layers in front, and changes by up to 12% in power.
  • FIG. 15 shows the evaluation of asymmetry in the test area for recording adjustment by applying the present invention. It can be seen that, even after recording on the previous four layers, the recording sensitivity characteristics are almost the same as when recording is not performed, and the recording power can be obtained accurately.
  • the recording power is increased by about 6% of the optimum power obtained. This is because the necessary power is increased by 12% in the case of all recording compared to the case where all the previous layers are not recorded.
  • the recording power obtained by learning in the test area is always equivalent to the recording power when the previous layer is unrecorded.
  • the recording sensitivity of the layer up to 12% lowers (up to the optimum power) depending on the recording state of the previous layer. For both areas with the lowest recording sensitivity, recording can be performed with a power error of 6% or less. In the multilayer optical disc of the present invention, the recording power margin is about ⁇ 13%, so this 6% error can be tolerated.
  • how many times the recording power in the user area is calculated in the test area is a method of evaluating the characteristics of each disk and each layer in advance and storing it in the drive as a comparison table, Although there is a method of describing in the control information area of the disc, it is desirable to describe in advance in the control information area of the disc from the viewpoint of compatibility.
  • a rewritable recording layer can be used in addition to the write-once type.
  • accurate power may not always be obtained with asymmetry or ⁇ value. Therefore, the index of modulation power, ⁇ , ⁇ , ⁇ , etc. should be used together as an index for recording power adjustment OPC. Is desirable.
  • the ratio of the recordable area in the test area does not have to be the same in all layers, and the condition of 1 / N does not necessarily have to be satisfied in all layers.
  • a method is conceivable in which the ratio of the recordable area is reduced in a layer where the transmittance change between the recorded state and the unrecorded state is large, and the ratio is reduced in a layer where the change is small.
  • the concept of the present invention that limits the ratio of recordable areas is effective not only for the test area but also for the management area where record management information, defect management information, etc. are recorded. In this case, it is possible to perform recording with a high area in terms of management as compared with a normal user information area with high quality and high reliability. Therefore, there is an advantage that the recording reliability of the entire disk is improved.

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Abstract

　３層以上の記録層を有する多層光ディスクにおいて、ユーザデータ領域を削ることなく十分なテスト領域を確保しかつ、各層のレーザ照射パワーを適切に制御して記録するための記録方法を提供する。Ｎ層(Ｎは3以上)の書換型または追記型の情報記録層を有する光ディスクにおいて、各情報記録層に記録や再生の条件を調整するためのテスト領域を設け、該テスト領域は他の層と半径位置が重なるように配置し、かつ、各層のテスト領域のうち1／N以下の領域のみに記録テストを行い、その他の領域は常に未記録（記録禁止）とする。層数を増やしてもユーザ領域を狭めることなく十分なテスト領域を確保することが可能となり、ＯＰＣの際に、記録の対象となる層以外の他の層（N-1層）が記録済みであるか再生済みであるかの影響を１層あたり最大でも1/N以下とすることができる。この結果、他の層の影響が最大でも（N-1）/N、すなわち１未満に抑えられ、記録パワー学習への他層の記録状態の影響を抑制できる。記録パワーの学習の精度を向上させることができる。これにより、記録品質、記録データの信頼性が向上する。

Description

多層光ディスクおよびその記録方法 参照による取り込み
　本出願は、２００９年２月２４日に出願された日本特許出願第２００９－０４０１３６号の優先権を主張し、その内容を参照することにより本出願に取り込む。
　本発明は、複数の記録層を有する光ディスクおよび複数の記録層を有する光ディスクの記録方法に関する。
　図２は従来の多層光ディスクの断面構造と各記録層の情報を選択的に記録再生する原理を模式的に示したものである。本従来例では、記録媒体は合計５つの記録層（第1の記録層411、第2の記録層412、第3の記録層413、第4の記録層414、第5の記録層415）を備えている。この5層媒体を用いて、例えば、第2の記録層412上の記録情報にアクセスするためには、対物レンズ30の位置を制御し、光スポット32の位置を第２の記録層412上に位置づける。その際、対物レンズによって絞り込まれる途中の収束光31は、半透明の第１の記録層411を透過するが、この第１の記録層上では、収束光31の光束径は、第２の記録層412上での光スポット32の直径と比べて十分に大きく、このため、半透明の第１の記録層411上の記録情報を分解して再生することができない。半透明の第１の記録層411上では光束径が大きいため、単位面積あたりの光強度が相対的に小さくなり、記録時に第１の記録層411の情報を破壊する心配はない。このようにして第１の記録層の影響を受けずに第1の記録層よりも奥の第2の記録層の情報記録再生を実現している。
　同様に第5の記録層415上の情報を記録再生する場合は、対物レンズ30の位置を制御し、光スポット32の位置を第5の記録層415上に位置づける。ここで、記録再生の目的とする層に隣接する層の光束径は、層間の間隔をd、対物レンズの開口数をＮＡ、光の波長をλとし、層間透明層の屈折率をｎとしたとき、2×d×(ＮＡ/n)/（1-(ＮＡ/n)^2）＾(1/2)となる。例えばdが8μm、ＮＡが0.85の場合には光束径は約10μmとなり、波長λが400nmの時の目的層での光スポット32の径λ／ＮＡ＝470nmと比べて直径で20倍以上、面積で400倍以上となる。このようにして、他の層の影響なく、複数の記録層を有する光記録媒体上に記録再生を行う条件に関しては、特開平5-101398（特許文献１）に詳細が記載されている。
　このような複数層光ディスクにおいては、光入射側から見て奥の層に情報を記録する場合に、手前の層上の未記録領域を通して奥の層に記録する場合と、手前の層上の記録済み領域を通して記録する場合では、手前の層の実効的な透過率の違いのために、奥の層に到達するレーザパワーが異なってしまうという問題がある。図５Ａ，Ｂを用いてこの問題を模式的に示す。図５Ａは第n番目の記録層（第n層）に光スポットが合焦された様子を示し、図５Ｂは、第n層に光スポットが合焦された際に、第n層よりも手前側の記録層（第m層）を透過する光束の様子を示す。図中の縦線は第n層に形成される記録トラックを示す。領域431が情報が何も記録されていない領域（未記録領域）を、領域432が何らかの情報が記録された領域（記録済み領域）を意味する。ブルーレイディスクの場合、トラックピッチは0.32μmであり、第n層からの距離にもよるが、第m層に入射した光は、およそ100本程度のトラックを含む範囲に広がって第m層を透過する。記録領域と未記録領域とでは透過率が異なるため、同じ光束が透過する場合であっても記録領域と未記録領域とでは透過光量が異なることになる。すなわち、第m層の実効的な透過率は、第m層に存在する記録領域と未記録領域の面積の比によって変化することになる。
　この問題に対して、特開2003-109217号公報（特許文献２）では、手前の層の未記録部分と記録済み部分の透過率の差が一定値以下になるように記録媒体を構成することにより、手前の層の記録状態によらず、奥の層に対して一定の記録パワーで記録できるようにしている。
　特開2003-109217に記載のように、手前側の層（第ｍ層）の光学設計を行う際には、未記録領域と記録済み領域で、透過率が変化しないようにすることが望ましい。しかしながら、媒体の製造のバラツキ、設計誤差を始めとする種々の要因により未記録領域431と記録済み領域432の間に数％から１０％程度の透過率差が生じてしまうのが通例である。また、たとえ手前の透過率を同じにできたとしても反射率が異なるため、手前の層からの反射光の影響により奥の層の再生信号品質が変化することがある。
　従って、実際の媒体では、未記録領域431と記録済み領域432の間に若干の透過率差が存在し、図５Ａ，Ｂに示したように手前側の第m層の未記録領域431を通して奥側の第n層に記録する場合と、手前側の第m層の記録済み領域432を通して奥側の第n層に記録する場合とでは、第m層の実効的な透過率の違いのために、第n層に到達するレーザパワーが異なってしまう。より正確に言うと、光スポット321が奥の第n層に合焦している時の、手前の第m層の実効的な透過率は、手前の第m層が未記録であるか記録済みであるかによって二値的に変化する訳ではなく、手前の第m層上の光ビーム322に占める未記録部分と記録済み部分の面積比に応じて連続的に変化する。
　この現象が記録学習に及ぼす影響の一例を次に示す。図３は、２層追記型光ディスクにおいて、奥側のＬ０層に記録・再生を行った時の記録パワーとジッタの関係を、手前側のＬ１層が未記録であった場合と、Ｌ１層が記録済みであった場合に分けて示したものである。再生信号を評価する際の信号処理方式としてはブルーレイディスクで標準に使われるリミットイコライザを適用し、信号ジッタ値の大小として信号を表わしている。この測定では、手前のＬ１層の全領域が未記録であった場合、最適記録パワー、すなわちジッタが最小となる記録パワーは７．１ｍＷであり、この時のジッタは６．７％であった。一方、手前のＬ１層の全領域が記録済みであった場合には、最適記録パワーは７．５ｍＷであった。すなわち、Ｌ１層が記録済みであった場合の最適記録パワーは、Ｌ１層が未記録であった場合と比較して約７％高パワー側にシフトした。仮に、Ｌ１層が記録済みの場合に、Ｌ１層が未記録の場合の最適記録パワー７．１ｍＷを用いて記録するとすれば、ジッタは７．０％となり、最適記録パワーを用いる場合よりも、０．３％増加することになる。
　この結果は、例えば次のようなことを意味する。Ｌ０層に対する記録学習を行う際に、Ｌ１層上のレーザ光が通過する部分が未記録であったとし、この状態で決定した最適記録パワーを用いて、Ｌ０層全体に記録するものとする。そうすると、Ｌ１層上のレーザが通過する部分が未記録の場合は問題なく記録できるが、そこが記録済みの場合には、Ｌ０層に記録されたデータの再生信号のジッタが増加してしまう。すなわち実効的な記録パワーマージンが縮小してしまう。したがって、特許文献２の方法では、記録パワーマージンが小さくなるため、一定の記録パワーを用いて奥の層全体に渡って高い信頼性で記録を行うことは困難であった。
　この問題を回避するための従来例、特許文献３（特開2005-038584号公報）や特許文献４（特開2004-327038号公報）では、複数層の記録学習のための領域が互いに重ならないようにして、常に手前側の層が未記録の状態で学習を行うようにしていた。また、特許文献5（特開2008－192258号公報）では、他の層が記録状態である場合と未記録状態である場合の両者で記録パワーを学習し、その平均をとるという方式で、記録パワー学習の誤差の問題を回避している。
特開平5-101398号公報（米国特許5414451号） 特開2003-109217号公報 特開2005-038584号公報（米国公開特許2004/0264339号） 特開2004-327038号公報 特開2008-192258号公報
　しかしながら前述した複数の記録層のパワー学習のためのテスト領域の半径位置が互いに異なるように設定する特許文献３及び特許文献４に記載された方式において3層以上の複数層の記録層を持つ多層光ディスクに適用する場合は以下の課題があった。多層ディスクでは製造上の重ね合わせ誤差により異なる層のトラックは互いに偏心している。また、製造時の基板やスタンパの熱収縮・拡大により、半径自体もある程度の誤差を持つことになる。このＮ層の媒体でＮ箇所の異なる半径位置にテスト領域を配置する際には、この偏心分Ｄ、熱変形による半径誤差分Δ、さらに他の層でのスポットサイズ拡大分Ａを考慮して、（2Ｄ+2Δ+Ａ）×（Ｎ-1）の領域を余裕として確保しなければならない。Ｄ、Δ、Ａはたとえばブルーレイディスクの場合の典型的な値はそれぞれ、50μm、50μm、25μm程度であるため、たとえば4層光ディスクの場合（2×50＋2×50＋25）×（4-1）=675μmの半径領域を確保する必要があり、さらにテスト領域を各層毎に200μmずつ確保した場合、675μm＋4×200μm＝1.475mmもの半径領域をＯＰＣのために確保する必要があり、その分ユーザデータ領域が減少してしまう問題があった。
　手前の層が記録済みの場合と未記録の場合の両者を学習する特許文献５の方式において、3層以上の複数層の記録層を持つ光ディスクに適用する場合は、記録・未記録の組み合わせが層の数に応じて指数的に増大し、学習に時間がかかる問題があるとともに、記録済み、未記録の両者の領域を確保するために実質的なユーザデータ容量が減少してしまうといった問題があった。
　本発明の第１の目的は、３層以上の記録層を有する多層光ディスクにおいて、ユーザデータ領域を削ることなく十分なテスト領域を確保することである。
　また、本発明の第２の目的は、３層以上の記録層を有する多層光ディスクにおいて、各層のレーザ照射パワーを適切に制御して記録するための記録方法を提供することである。
　本発明の第１の目的を達成するために以下の手段を用いた。
（１）Ｎ層(Ｎは3以上)の書換型または追記型の情報記録層を有する光ディスクにおいて、各情報記録層には記録や再生の条件を調整するためのテスト領域が設けられており、該テスト領域の半径位置の少なくとも一部は異なる層間で互いに重なっており、各層のテスト領域には複数の小領域を有し、各層の小領域のうち1／Ｎ以下の数の小領域を記録テスト用小領域とし、残りの小領域は情報を記録しない未記録小領域とした。
　これにより、ディスク上でのテスト領域の半径位置が異なる層間で互いに重なることになり、層の数を増やしてもユーザ領域を狭めることなく十分なテスト領域を確保することが可能となる。かつ、記録の際に、記録の対象となる層以外の他の層（N-1層）が記録済みであるか再生済みであるかの影響を１層あたり最大でも1/N以下とすることができる。すなわち、他の全ての層の影響を加えても影響の総和は(N-1)/N、すなわち1未満に抑えられる。このことは、3層以上の光ディスクにおいても他の層の影響が2層光ディスクと同等未満に抑えられることを意味する。ここで、透過光を考えた場合、影響の総和は本来、掛算で表されるはずであるが、ここで、単純に足し算としている理由は、記録と未記録の透過率変動の差は通常10％以下と小さく、本発明の方法の場合さらにその1/Nに抑えているため十分に近似が成り立つからである。
（２）上記の各小領域を、Ｋ個の記録単位ブロック（Ｋは1以上の整数）で構成した。
　これにより、テスト領域に一部しか記録しなくても、通常の記録ブロックとしての記録・再生条件の評価が可能になるため、テスト（学習）の信頼性・精度が確保できる。
（３）記録層の層間距離の最小値をd、記録層間のスペース層の屈折率をn、記録再生に用いる光ピックアップの対物レンズの開口比をＮＡ、トラックピッチTpとし、小領域の位置する半径をrとしたとき、上記の各小領域の円周方向の長さを、[d×(NA/n)/｛1-(NA/n)^2｝^(1/2)]/Tp×(2πr)を超えない長さとした。
　まず、上記式の意味を説明する。[d×(NA/n)/｛1-(NA/n)^2｝^(1/2)]は、ある記録層に合焦しているときの、層間隔dだけ離れた別の記録層での光ビームの半径である、それをトラックピッチTpで除した値は、他の記録層上での光ビーム内に入るトラック数であり、したがって、記録小領域の円周方向の長さが、[d×(NA/n)/｛1-(NA/n)^2｝^(1/2)]/Tp×(2πr)以下だとすると、小領域は光ビームの直径の半分以下となり、光スポットには必ず小領域が2個以上含まれることになる。このため、記録/未記録の違いは分解されず、記録領域と未記録領域の面積比のみが影響することになる。（１）の構成により記録領域の割合は1/N以下に抑えられているので、記録の際に、記録の対象となる層以外の他の層（N-1層）が記録済みであるか再生済みであるかの影響を１層あたり最大でも1/N以下とすることができる。すなわち、他の全ての層影響を加えても影響の総和は(N-1)/Nすなわち1未満に抑えられる。このことは、3層以上の光ディスクにおいても他の層の影響が2層光ディスクと同等未満に抑えられることを意味する。
（４）Ｎ層(Ｎは3以上)の書換型または追記型の情報記録層を有する光ディスクにおいて、各情報記録層には記録や再生の条件を調整するためのテスト領域が設けられ、該テスト領域の半径位置の少なくとも一部は、異なる層間で互いに重なっており、各層のテスト領域の記録ブロックアドレスをＬとしたとき、Ｎよりも大きい整数Ｍ、ｂ≦Ｍ/Ｎを満たす自然数ｂ,ａ＋ｂ＜Ｍを満たす整数ａを予め定め、(Ｌ+ａ)mod Ｍ＜ｂを満たすアドレスのブロックにのみテスト記録を行いその他の記録ブロック記録は未記録ブロックとすることとした。
　これも、上記（１）と同様に、異なる層のテスト領域の半径位置が互いに重なっているため、層の数を増やしてもユーザ領域を狭めることなく十分なテスト領域を確保することが可能であり、かつ、記録の際に、記録の対象となる層以外の他の層（N-1層）が記録済みであるか再生済みであるかの影響が、１層あたり最大でも1/N以下とすることができる。すなわち、他の全ての層影響を加えても影響の総和は（N-1）/Nすなわち1未満に抑えられる。また、（２）と同様に、ブロック単位で記録済み／未記録領域を分けているので、通常の記録ブロックとしての記録・再生条件の評価が可能になるため、テスト（学習）の信頼性・精度が確保できる。さらに、テスト領域のうちテスト記録可能なブロックと未記録ブロックを予めアドレスによって定めることができるため、複数のドライブで記録・再生する場合においても、テスト領域の使用の仕方を同一とできるため、装置互換性が向上する。
（５）Ｎ層(Ｎは3以上)の書換型または追記型の情報記録層を有する光ディスクにおいて、各情報記録層には記録や再生の条件を調整するためのテスト領域が設けられ、該テスト領域の半径位置の少なくとも一部は、異なる層間で互いに重なっており、Ｎよりも大きい整数Ｍ、b≦Ｍ/Ｎを満たす自然数bを予め定め、各層のテスト領域には、bブロックのテスト領域とM-bブロックの未記録領域とからなるMブロックの長さのセグメントを繰り返して配置することとした。
　これの効果は、上記（４）と基本的には同等では有るが、テスト領域内の連続するブロックとに連続したアドレスがつけられていない場合や、アドレスと記録ブロックの対応が1：1である場合などにも適用可能であり、汎用性が向上する。
（６）Ｎ層(Ｎは3以上)の書換型または追記型の情報記録層を有する光ディスクにおいて、各情報記録層には記録や再生の条件を調整するためのテスト領域が設けられ、該テスト領域の半径位置範囲は異なる層間で実質的に同じであり、各層のテスト領域には複数の小領域を有し、各層の小領域のうち1／Ｎ以下の数の小領域を記録テスト用小領域とし、残りの小領域は情報を記録しない未記録小領域とした。
　これにより、異なる層のテスト領域の半径位置が実質的に同じであるため、層の数を増やしてもユーザ領域を狭めることなく十分なテスト領域を確保することが可能であり、かつ、記録の際に、記録の対象となる層以外の他の層（N-1層）が記録済みであるか再生済みであるかの影響が、１層あたり最大でも1/N以下とすることができる。すなわち、他の全ての層の影響を加えても影響の総和は（N-1）/Nすなわち1未満に抑えられる。このことは、3層以上の光ディスクにおいても他の層の影響が2層光ディスクと同等未満に抑えられることを意味する。
　本発明の第２の目的を達成するために以下の手段を用いた。
（７）Ｎ層(Ｎは3以上)の書換型または追記型の情報記録層を有する光ディスクにおいて、各情報記録層には記録や再生の条件を調整するための複数の記録ブロックからなるテスト領域が設けられており、各層のテスト領域にテスト記録を行う際に、テスト領域内の全ブロック数のうち1／Ｎ以下の数の記録ブロックにのみテスト記録を行い残りのブロックには情報を記録しないようにした。
　これにより、記録の際に、記録の対象となる層以外の他の層（N-1層）が記録済みであるか再生済みであるかの影響が、１層あたり最大でも1/N以下とすることができる。すなわち、他の全ての層の影響を加えても影響の総和は（N-1）/Nすなわち1未満に抑えられる。このことは、3層以上の光ディスクにおいても他の層の影響が2層光ディスクと同等未満に抑えられることを意味する。
（８）Ｎ層(Ｎは3以上)の書換型または追記型の情報記録層を有する光ディスクの各情報記録層には記録や再生の条件を調整するためのテスト領域が設けられ、該テスト領域の半径位置の少なくとも一部は、異なる層間で互いに重なっており、各層のテスト領域内の記録ブロックのアドレスをＬとしたとき、
　Ｎよりも大きい整数Ｍ、b≦Ｍ/Ｎを満たす自然数b,a+b<Mを満たす整数aを予め定め、(Ｌ+a)mod M<bを満たすアドレスのブロックにのみテスト記録を行いその他の記録ブロック記録は未記録領域とするように記録を行い、その記録の順序は、アドレスが降順あるいは昇順となるように行うこととした。
　これにより、上記（７）と同様に、記録の際に、記録の対象となる層以外の他の層（N-1層）が記録済みであるか再生済みであるかの影響が、１層あたり最大でも1/N以下とすることができる。すなわち、他の全ての層からの影響を加えても影響の総和は（N-1）/Nすなわち1未満に抑えられる。さらに、テスト領域のうちテスト記録可能なブロックと未記録ブロックを予めアドレスによって定めているため、テスト領域の使用の仕方を同一とでき、さらに、その記録順序も定めているため、複数のドライブで記録・再生する場合においても、テスト領域の個々のブロックが記録済みか未記録であるかの判別が容易になり、装置互換性が向上する。
　図13Ａ，Ｂは本発明の効果を示したものである。図13Ａは、本発明の追記型光ディスクを用いて、テスト領域で記録パワー調整を行った場合と、従来の光ディスクの記録方法の場合とのパワー調整結果を比較したものであり、図13Ｂは記録データのエラー率を示したものである。横軸は、ユーザデータ領域のうちの記録済み領域の割合であり、2種のディスクには同一の条件で、準ランダムな順序で、複数の層に記録を行い、また、一定の間隔でロード・アンロードを行うことにより強制的に記録パワー調整を行わせている。本発明では、記録済み割合によらず記録パワー学習結果がほぼ一定しているのに対して、従来例では、記録済み割合が増えるにしたがって、記録パワーの学習結果のバラツキが大きくなるとともに、記録パワーも高パワー側にシフトしている（図13Ａ）。すなわち従来の方法では記録するにしたがって本来の記録パワーではなく、高パワー側にシフトした誤った記録パワーに調整されることを示している。
　図13Ｂは本発明の記録方法で記録した場合と従来の記録方法で記録した場合とでの記録データの品質を評価したものである。縦軸はシンボルエラー率であり、エラー率が低いほど良い記録品質である。本発明では、記録済み割合によらずエラー率が常に10のマイナス5乗程度以下に保たれ、良好な記録品質を維持しているが、従来例では記録済み割合が増えるにしたがいエラー率が増加している。これは、従来例では記録パワーの学習制度が悪くなり、過剰な記録パワーで記録したために、記録品質が低下していることを示している。
　以上のように本発明によれば、記録パワーの学習時に、他の層が記録済か未記録であるかの差による影響をほとんど受けないため、記録パワーの学習の精度を向上させることができる。また、その際に、実質的に同一の半径位置に各層の記録パワー学習領域を重ねて配置することができるため、ユーザデータ容量の減少を招くことがない。すなわち、３層以上の記録層を有する多層光ディスクにおいて、ユーザデータ領域を削ることなく十分なテスト領域を確保でき、かつ、各層のレーザ照射パワーを適切に制御して記録するための記録することが可能となるため、記録品質、記録データの信頼性が向上する。
　本発明の他の目的、特徴及び利点は添付図面に関する以下の本発明の実施例の記載から明らかになるであろう。
本発明の多層光ディスクの記録調整領域の配置を示す図。 多層光ディスクの構造と各層に独立して記録再生を行う原理を示した図。 従来の多層光ディスクの問題点を説明する図。 本発明の多層光ディスクの記録再生装置の例。 従来の多層光ディスクの問題点を説明する図。 従来の多層光ディスクの問題点を説明する図。 本発明の光ディスクのテスト領域とユーザデータ領域の配置を示す図。 記録パワー調整のための指標であるアシンメトリの検出方法を説明する図。 記録パワー調整のための指標であるβの検出方法を説明する図。 従来の多層光ディスクの記録パワー調整領域での記録特性を示す図。 従来の多層光ディスクで記録パワー調整結果を示す図。 本発明の多層光ディスクの記録パワー調整領域での記録特性を示す図。 本発明の多層光ディスクの記録パワー調整領域での記録パワー調整結果を示す図。 本発明の効果を示す図。 本発明の効果を示す図。 従来の５層光ディスクの記録パワー調整領域での記録特性を示す図。 本発明の５層光ディスクの記録パワー調整領域での記録パワー調整結果を示す図。
（実施例１）
　図６は本発明の多層光ディスクにおいて、ユーザデータ領域11と記録パワーなどの記録再生条件を学習・調整するためのテスト領域12の配置の仕方の概略を示したものである。本実施例では、テスト領域12は、ユーザデータ領域11よりも内周側に配置されている。
　図１は、多層ディスク（本実施例では５層）上に、各領域がどのように配置されるかの詳細を示したものである。図１(a)ではユーザ領域11とテスト領域12、さらにはディスクの最内周付近に光ヘッドを位置づけるためのリードイン領域14、領域間の緩衝領域であるバッファ領域や管理情報記録領域等を記録する領域13が、複数の記録層にどのように配置されているかを示している。図で、左側がディスク内周側、右がディスク外周側である。第０層は光入射面から最も遠い側に位置し、第４層は光入射面に最も近い。すなわち、図２の第5の記録層415が本実施例の第0層、図２の第１の記録層411が本実施例の第４層と対応する。各記録層の層間の間隔は、層間クロストークの影響が最小になるように層毎に違えてあるが、層間間隔の最小値は約16μmである。テスト領域11は、本実施例の多層ディスクでは記録のためのパワーを最適に制御するための学習領域という意味で、Optimum Power Control領域（OP領域）と呼ばれている。各層のテスト領域11はほぼ同一の半径位置に位置する。
　図１(b)は、テスト領域内の細分を示したものであり、記録可能なテスト領域121と記録禁止領域122の組で構成されるセグメント123が、複数個配置されている。各セグメント123は図１(c)に示したように複数の記録単位ブロック124からなる。本実施例では記録単位ブロックの長さは、内周部のテスト領域付近では、一周の2/3程度の長さ（2/3トラック）であり、記録可能なテスト領域121に属する6個の記録単位ブロック124と、記録禁止領域122に属する28個の記録単位ブロック124の、合計32個の記録単位ブロック124で、セグメント123が構成されている。従って、記録可能な記録単位ブロック124の数はテスト領域121全体に属する記録単位ブロック124の数の6/24＝0.1875である。すなわち、本実施例では記録層の数Nは５であるので、記録可能な記録単位ブロックの割合0.1875は、1/N＝1/5＝0.2よりも小さい。
　本実施例で、テスト領域の先頭の記録ブロックのアドレスは1900hであり、各セグメントは32個の記録ブロックからなるため、各セグメントの先頭の記録ブロックのアドレスは1900h＋20h×n（nは0以上の整数）である。先頭から6つの記録ブロックのみが、記録可能ブロックであるため、記録可能ブロックのアドレスは1900h+20h×n＋m(m=0,1,2,3)であらわされる。これを別の形で式であらわすと記録可能ブロックのアドレスをLとしてＬ mod 20h<4となる、これの式は、a=0、b=4とすると、M=32(=20h)なので、(Ｌ+a)mod M<bと等価であり、またN=5なので、b≦Ｍ/Ｎ、a＋b＜Mを満たす。すなわち、手段（４）の条件を満たす。
　ここで、aやbなどのパラメタはすべての層で同一である必要はなく、層ごとに変えてもよい。
　図１(d)は、ある小領域123に属する記録可能な単位ブロックのうち一部（図では4個）のみが記録済ブロック125で残り（図では2個）が未記録の記録可能ブロックとなった状況を示している。この例では、記録可能ブロックは、内周側（図では左側から）順次つかわれていく。
　このような、テスト記録領域の使い方をした場合、テスト記録領域内では、6ブロックの記録済み領域432、24ブロックの未記録領域431が交互に配置されることになる。トラック数に換算すると、１ブロックが約2/3トラックなので、6×2/3＝4トラック分の記録済み領域432と24×2/3＝16トラック分の未記録領域431が交互に配置されることになる。本実施例の媒体ではトラックピッチは、ブルーレイディスクと同じ0.32μmであるので、結果として約1.3μmの記録済み領域と。約5.1μmの未記録領域とが交互に配置されることになる。
　このように記録されたテスト領域を通して層間隔dだけ離れた別の層に記録する場合を考える、層間隔の最小値d＝16μmであるから、対物レンズのNA0.85、層間のスペーサ層の屈折率n=1.6を用いると、層間隔d離れた層でのビーム半径は[d×(NA/n)/｛1-(NA/n)^2｝^(1/2)]≒10μmとなるため、このビームは10ｘ2/0.32≒60トラックにまたがることになる。約1.3μmの記録済み領域と5.1μmの未記録領域が混在していたとしても、直径20μmの大きな光ビームでは影響は積算され、1.3μmと5.1μmの比のみが影響することになる。この例で、[d×(NA/n)/｛1-(NA/n)^2｝^(1/2)]/Tp×(2πr)　を計算すると、31×(2πr)となる、すなわち、記録小領域（この例では記録単位ブロック）の長さは、31トラック分、すなわち半径にして10μmを超えなければ良いことが分かり、本実施例は、手段（３）に記載した条件を満たしている。
（実施例２）
　次に、各種光ディスクを、図４に示した記録再生装置により再生評価する例を示す。ヘッド3の一部であるレーザ光源34（本実施例では波長約405nm）から出射された光はコリメータレンズ331を通してほぼ平行な光ビームへとコリメートされる。コリメートされた光ビームはビームスプリッタ36を透過し収差補正素子78及び対物レンズ30を通して光ディスク1上に収束光31として照射され、スポット32を形成する。ディスクからの反射光は、ビームスプリッタ36やホログラム素子39などを通して、検出レンズ332及び333によりサーボ用検出器351及び信号検出器352へと導かれる。各検出器からの信号は加算・減算処理されトラッキング誤差信号やフォーカス誤差信号などのサーボ信号となりサーボ回路79に入力される。サーボ回路は得られたトラッキング誤差信号やフォーカス誤差信号をもとに、対物レンズアクチュエータ78や光ヘッド3全体の位置を制御し、光スポット32の位置を目的の記録・再生領域に位置づける。検出器352の加算信号は信号再生ブロック2へ入力される。入力信号は信号処理回路25によってフィルタ処理、周波数等化処理後、デジタル化処理される。ディスク上にグルーブ（溝部）のウォブルなどの形で形成されているアドレス情報は分割検出器352からの差動信号として検出され、信号再生ブロック2中のウォブル検出回路22へと入力される。ウォブル検出回路22は、ウォブル信号と同期したクロックを生成し、ウォブル波形を弁別する働きを持つ。ウォブル検出回路22により検出されたウォブル信号はアドレス検出回路23によってデジタル情報に変換され、その後、復号回路26によってエラー訂正などの処理を行ってアドレス情報として検出される。検出されたアドレス情報をもとに、記録再生処理の開始タイミング信号などが生成されユーザデータの復調回路24が制御される。同時にアドレス情報は制御回路（マイクロプロセッサ）27にも送られ、アクセスなどに用いられる。
　このような光ディスク記録再生装置で、多層光ディスクに記録再生を行う方法は、（背景技術）に記載した方法と基本的には同じである。たとえば実施例１に示した5層の記録層を持つ記録媒体にアクセスする場合、対物レンズ30の位置を制御し、光スポット32の位置を目的の記録層（たとえば第２層）上に位置づける。すなわち目的の記録層上では合焦状態である。その際、対物レンズによって絞り込まれる途中の収束光は、手前側にある半透明の別の記録層（たとえば第４層や第3層）を透過するが、別の記録層上では、収束光31の光束径は、目的の記録層上での光スポット32の直径と比べて十分に大きく、このため、半透明の記録層上の記録情報を分解して再生することができない。すなわち、別の層の記録情報の影響を受けずに目的の層の情報再生することが可能である。記録時にも目的の層以外の記録層上では光束径が十分に大きいため、単位面積あたりの光強度が相対的に小さくなり、記録時にも目的以外の記録層の情報を破壊する心配はない。このようにして、複数の層の光ディスクでの情報記録再生を実現している。
　このような装置を用いて記録パワーを学習する方法としては、図7や図8に記載したような信号の非対称性を検出する方法や、信号の振幅（変調度）のパワー依存性を評価する方法が一般的である。
　図７は一般にアシンメトリと言われる指標で、信号のアイパターンの中心と信号の上下の包落線までの振幅を測定する方法を示したものである。上側（スペース側）包落線とアイパターンの中心までの振幅をA、下側（マーク側）包落線とアイパターンの中心までの振幅をB、とした時、アシンメトリは(A-B)/(A+B)で定義され、記録パワーが大きくなるにしたがって、アシンメトリは負から正に変化する。最適パワーの記録条件でのアシンメトリは、光ディスク記録膜の特性によって若干（数％）のオフセットがある場合もあるが、およそはゼロ付近である。図８はβと呼ばれる評価指標で、この場合はアイパターンの中心を求める代わりにハイパスフィルタを用いてDC成分を取り除き、AC結合したゼロ点を基準に上下の包落線振幅A1、A2を求め、β＝(A1-A2)/(A1+A2)を求めるものである。2つの手法は若干の違いがあるものの、どちらもゼロ付近が最適パワーとなる点で共通しており、装置の回路系の構成によって、いずれかを選択して用いられることが多い。信号の振幅（変調度）のパワー依存性を評価する方法は、ここでは説明しないが、DC振幅を検出するため、多層光ディスクのように漏れ光・迷光の影響が出やすい系では検出精度が悪化しやすい。
（実施例３）
　実施例２に記載の装置を用いて、３層追記型光ディスクの再生信号品質をジッタとして評価した例を図9に示す。この例では、手前側に位置する２つの層が記録状態の場合と未記録状態の場合とで、目的とする奥の層の記録特性（記録マージンカーブ）が異なっている。この原因は、再生特性ではなく、多層光ディスクにおいて、光入射側から見て奥の層に記録する場合に、手前の層上の未記録領域を通して奥の層に記録する場合と、手前の層上の記録済み領域を通して記録する場合では、手前の層の実効的な透過率の違いのために、奥の層に到達するレーザパワーが異なってしまうためである。すなわち実効的に記録感度が異なり、実効的な記録パワーが変化してしまうことが、記録特性変化の原因である。
　一番奥の層（第０層）のユーザデータ領域へ記録した記録情報のβ値を評価した例を図10に示す。手前の2層に記録してある場合は、β値が低下する。すなわち最適記録パワーが相対的に高い側にシフトし、実効的な記録感度が低下する。この変化は、本実施例の光ディスクでは記録パワーにして最大10％である。
　図11は本発明を適用して記録調整のためのテスト領域で記録特性（ジッタ）を評価したものである。手前の２つの層へ記録をした後にも、未記録の場合とほとんど変わらない記録特性が得られており、手前の層の記録／未記録の違いの影響が抑制されていることが分かる。
　図12は本発明を適用して記録調整のためのテスト領域でβ値を評価したものである。手前の２つの層へ記録をした後にも、未記録の場合とほとんど変わらない記録感度特性が得られており記録パワーが正確に求められることがわかる。実際にユーザデータ領域に記録を行う場合は、このようにして求めた正確な記録パワー(12.1mW)の５％増の記録パワーを用いる。その理由は、ユーザデータ領域では、手前の層の記録状態によって、最大10%記録感度が低下（最適パワーが増大）するため、約5％増の記録パワーで記録することにより、記録感度最大の領域(手前の２層が未記録)と記録感度最低の領域（手前の２層が記録済み）のどちらにとっても５％以下のパワー誤差で記録できることになる。すなわち、図10の２つのジッタカーブのどちらにとっても、ジッタカーブのボトム付近に当たる12.7mW程度のパワーを用いて記録することにより、手前の層の記録状態によらずほぼ最適なパワーで記録することが可能となる。
　図13Ａは、本発明の追記型光ディスクを用いて、テスト領域で記録パワー調整を行った場合と、従来の光ディスクの記録方法の場合とのパワー調整結果を比較したものであり、図13Ｂは記録データのエラー率を示したものである。横軸は、ユーザデータ領域のうちの記録済み領域の割合であり、2種のディスクは同一の条件、かつ、準ランダムな順序で、複数の層に記録を行い、また、一定の間隔でロード・アンロードを行うことにより強制的に記録パワー調整を行わせている。本発明では、記録済み割合によらず記録パワー学習結果がほぼ一定しているのに対して、従来例では、記録済み割合が増えるにしたがって、記録パワーの学習結果のバラツキが大きくなるとともに、記録パワーも高パワー側にシフトしている（図13Ａ）。すなわち従来の方法では記録するにしたがって本来の記録パワーではなく、高パワー側にシフトした誤った記録パワーに調整されることを示している。
　図13Ｂは本発明の記録方法で記録した場合と従来の記録方法で記録した場合とでの記録データの品質を評価したものである。縦軸はシンボルエラー率であり、エラー率が低いほど良い記録品質である。本発明では、記録済み割合によらずエラー率が常に10のマイナス5乗程度以下に保たれ、良好な記録品質を維持しているが、従来例では記録済み割合が増えるにしたがいエラー率が増加している。これは、従来例では記録パワーの学習制度が悪くなり、過剰な記録パワーで記録したために、記録品質が低下していることをしめしている。
　以上のように本発明によれば、記録パワーの学習時に、他の層が記録済か未記録であるかの差による影響をほとんど受けないため、記録パワーの学習の精度を向上させることができる。また、その際に、実質的に同一の半径位置に各層の記録パワー学習領域を重ねて配置することができるため、ユーザデータ容量の減少を招くことがない。すなわち、３層以上の記録層を有する多層光ディスクにおいて、ユーザデータ領域を削ることなく十分なテスト領域を確保でき、かつ、各層のレーザ照射パワーを適切に制御して記録することが可能となるため、記録品質、記録データの信頼性が向上する。
（実施例４）
　実施例２に記載の装置を用いて、実施例１に記載の追記型５層光ディスクにおいて、一番奥の層（第０層）のユーザデータ領域へ記録した記録情報のアシンメトリを評価した例を図14に示す。手前の層に１層でも記録してあるとアシンメトリが低下する。すなわち最適記録パワーが相対的に高い側にシフトし、実効的な記録感度が低下する。この変化は手前の4つの層全てに記録した場合に最大となり、パワーにして最大12％変化する。
　図15は本発明を適用して記録調整のためのテスト領域でアシンメトリを評価したものである。手前の4つの層へ記録をした後にも、未記録の場合とほとんど変わらない記録感度特性が得られており記録パワーが正確に求められることがわかる。
　求めた記録パワーを用いてユーザ領域に実際に記録を行う場合には求めた最適パワーの約6%増の記録パワーを用いて行う。これは、手前の層が全て未記録の場合と比べて、全て記録の場合は必要パワーが12％増大することを考慮したものである。本発明の適用によりテスト領域での学習で求まる記録パワーは常に手前の層が未記録の際の記録パワーに同等なものとなる。しかしながら、ユーザデータ領域では、手前の層の記録状態によって、最大12%記録感度が低下（最適パワーが増大）するため、約6％増の記録パワーで記録することにより、記録感度最大の領域と記録感度最低の領域のどちらにとっても最大でも6％以下のパワー誤差で記録できることになる。本発明の多層光ディスクでは、記録パワーマージンは±13％程度あるので、この6％の誤差は許容できるが、本発明の記録方法を適用しない場合は、12％のパワー誤差が生じることになるためマージンがほとんどなくなり、ディスク傾きなど他のストレスでエラーを生じる原因になってしまう。ここでは、ユーザ領域の記録パワーをテスト領域で求めたパワーの何倍にするかは、予めディスク毎、層毎の特性を評価しておき、対照表としてドライブ内に格納しておく方法と、ディスクのコントロール情報領域に記載しておく方法があるが、互換性の観点からはディスクのコントロール情報領域に予め記載しておくのが望ましい。
　本発明の効果は以上説明した実施例に限られるものではない。たとえば、光ディスクの記録層として、追記型の他に、書き換え型の記録層をもちいることも可能である。書き換え型の記録層の場合はアシンメトリやβ値では、必ずしも正確なパワーがもとまらないことがあるので、記録パワー調整OPCの指標として、変調度やε、γ、κなどの指標を併用するのが望ましい。
　また、テスト領域のうち記録可能領域の割合は、すべての層で同じである必要はなく、また、必ずしも全ての層で１／Ｎの条件を満たす必要はない。たとえば、記録状態と未記録状態とでの透過率変化が大きい層では、記録可能領域の割合を小さくし、変化の少ない層では割合を小さくする方法が考えられる。あるいは、記録状態と未記録状態とでの透過率変化が大きい層のみにおいて、記録可能領域の割合を１/N以下とするのも、テスト領域の効率利用には有効である。
　また、記録可能領域の割合を制限する本発明の考え方は、テスト領域に適用するだけでなく、記録管理情報や欠陥管理情報などが記録される管理領域に適用するのも有効である。この場合、通常のユーザ情報領域と比べて管理上領域高の記録を高品質・高信頼で行うことが可能となるため、ディスク全体の記録信頼性が向上する利点がある。
　上記記載は実施例についてなされたが、本発明はそれに限らず、本発明の精神と添付の請求の範囲の範囲内で種々の変更および修正をすることができることは当業者に明らかである。
　1　記録媒体
　11　ユーザデータ領域
　12　テスト領域
　121　記録可能なテスト領域
　122　記録禁止領域
　123　セグメント
　124　記録単位ブロック
　125　記録済ブロック
　126　未記録の記録可能ブロック
　13　バッファ領域、管理領域
　14　リードイン領域
　22　ウォブル検出回路
　23　アドレス検出回路
　24　復調回路
　25　信号処理回路
　26　復号回路
　27　マイクロプロセッサ
　28　レーザドライバ
　29　メモリ
　3　光ヘッド
　30　対物レンズ
　31　収束光
　32　光スポット
　321　合焦光スポット
　322　手前の層での光ビーム
　331、332、333　コリメタ－レンズ
　34　レーザ
　351　サーボ用検出器
　352　信号検出器
　36　ビームスプリッタ
　37　収差補正素子
　39　ホログラム素子
　411　412、413、414、415　第１、第２、第３、第４、第５の記録層
　431　未記録領域
　432　記録済み領域
　76　回転制御回路
　77　モータ
　78　レンズアクチュエータ
　79　サーボ回路
　81　差信号
　82　和信号
　99　ホスト

Claims (11)

  1. 　Ｎ層(Ｎは3以上の整数)の書換型または追記型の情報記録層を有する光ディスクであって、
    　各情報記録層には記録や再生の条件を調整するためのテスト領域が少なくとも設けられ、
    　該テスト領域の前記光ディスク上での半径位置の少なくとも一部は、異なる層間で互いに重なっており、
    　各層の前記テスト領域は複数の小領域により構成され、
    　当該小領域のうち1／Ｎ以下の数の小領域は記録テスト用小領域であり、残りの小領域は情報を記録しない未記録小領域であることを特徴とする多層光ディスク。
  2. 　請求項１に記載の多層光ディスクにおいて、
    　前記各小領域はＫ個の記録単位ブロック（Ｋは以上の整数）で構成されていることを特徴とする多層光ディスク。
  3. 　請求項１に記載の多層光ディスクにおいて、
    　前記情報記録層の層間距離の最小値をd、記録層間のスペース層の屈折率をn、記録再生に使用される光ピックアップの対物レンズの開口比をＮＡ、トラックピッチをTp、前記小領域の半径位置をrとしたとき、前記各小領域の光ディスク周方向の長さは、[d×(NA/n)/｛1-(NA/n)^2｝^(1/2)]/Tp×(2πr)を超えない長さであることを特徴とする多層光ディスク。
  4. 　Ｎ層(Ｎは3以上の整数)の書換型または追記型の情報記録層を有する光ディスクであって、
    　各情報記録層には記録や再生の条件を調整するためのテスト記録が行われるテスト領域が設けられ、
    　該テスト領域の前記光ディスク上での半径位置の少なくとも一部は、異なる層間で互いに重なっており、
    　各層のテスト領域内の記録ブロックのアドレスをＬとしたとき、
    　ＭをＮよりも大きい整数、ｂをｂ≦Ｍ/Ｎ ａをａ＋ｂ＜Ｍを満たす整数としたとき、前記テスト記録が行われる領域は、(Ｌ+a)mod Ｍ＜ｂを満たすアドレスの記録ブロックであり、
    　その他の記録ブロックは未記録状態であることを特徴とする多層光ディスク。
  5. 　Ｎ層(Ｎは3以上)の書換型または追記型の情報記録層を有する光ディスクであって、
    　各情報記録層には記録や再生の条件を調整するためのテスト領域が設けられ、
    　該テスト領域の半径位置の少なくとも一部は、異なる層間で互いに重なっており、
    　ＭをＮよりも大きい整数、ｂをｂ≦Ｍ/Ｎを満たす自然数としたとき、
    　各層のテスト領域には、ｂブロックのテスト記録可能領域とＭ－ｂブロックの未記録領域とからなるＭブロックの長さのセグメントが繰り返して配置されていることを特徴とする多層光ディスク。
  6. 　Ｎ層(Ｎは3以上)の書換型または追記型の情報記録層を有する光ディスクであって、
    　各情報記録層には記録や再生の条件を調整するためのテスト記録が行われるテスト領域を備え、
    　該テスト領域の半径位置範囲は異なる層間で実質的に同じであり、
    　各層のテスト領域には複数の小領域が配置され、
    　前記情報記録層のうち少なくとも一つにおいて、
    　前記テスト記録が行われる領域は、前記テスト領域内の小領域のうち1／Ｎ以下の数の小領域であり、
    　残りの小領域は情報を記録しない記録禁止小領域であることを特徴とする多層光ディスク。
  7. 　Ｎ層(Ｎは3以上の整数)の書換型または追記型の情報記録層を備えた多層光ディスクの記録方法において、
    　各情報記録層には記録や再生の条件を調整するためのテスト記録が行われるテスト領域が設けられ、かつ当該テスト領域は複数の記録ブロックにより構成され、
    　前記テスト記録を行う際に、前記テスト領域内の全ブロック数のうち1／Ｎ以下の数の記録ブロックにのみテスト記録を行い、残りのブロックには情報を記録しないようにしたことを特徴とする多層光ディスクの記録方法。
  8. 　Ｎ層(Ｎは3以上の整数)の書換型または追記型の情報記録層を備えた多層光ディスクの記録方法において、
    　前記各情報記録層には、記録や再生の条件を調整するためのテスト記録が行われるテスト領域が設けられ、該テスト領域の半径位置の少なくとも一部は、異なる層間で互いに重なっており、
    　各層のテスト領域内の記録ブロックのアドレスをＬとして、Ｎよりも大きい整数Ｍ、ｂ≦Ｍ/Ｎを満たす自然数b,ａ＋ｂ＜Ｍを満たす整数ａを予め定め、
    　前記テスト記録を(Ｌ+a)mod Ｍ＜bを満たすアドレスの記録ブロックにのみ行い、かつ、前記記録ブロックのアドレスが降順あるいは昇順となる順序で前記テスト記録を行うことを特徴とする多層光ディスクの記録方法。
  9. 　Ｎ層(Ｎは3以上の整数)の書換型または追記型の情報記録層を有する光ディスクであって、各情報記録層には記録や再生の条件を調整するためのテスト領域が設けられ、前記テスト領域の前記光ディスク上での半径位置の少なくとも一部は、異なる層間で互いに重なっており、各層の前記テスト領域は複数の小領域により構成され、前記小領域は、記録テスト用小領域と、情報を記録しない未記録小領域とを有することを特徴とする多層光ディスク。
  10. 　複数の情報記録層を有する書換型または追記型の光ディスクであって、前記複数の情報記録層それぞれには記録条件を調整するためのテスト領域と、ユーザデータを記録する記録領域と、記録条件を記録するコントロールデータ領域が設けられ、前記コントロールデータ領域には、前記記録領域にユーザデータを記録する際の記録パワーが記録されており、その値は、前記テスト領域で求めた最適パワーの何倍とするかの情報であることを特徴とする多層光ディスク。
  11. 　Ｎ層(Ｎは3以上の整数)の書換型または追記型の情報記録層を備えた多層光ディスクの記録方法において、各情報記録層には記録や再生の条件を調整するためのテスト領域が設けられ、前記テスト領域の前記光ディスク上での半径位置の少なくとも一部は、異なる層間で互いに重なっており、光入射側の前記情報記録層の記録状態が、その奥の前記情報記録層の記録に影響が出ないように、テスト記録を行う領域を選択してテスト記録を行うことを特徴とする多層光ディスクの記録方法。
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