JP3354214B2 - 光記録媒体の再生方法及び再生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高密度な情報記録が可能
な光記録媒体の記録方法、再生方法およびその装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】現在実用化されている記録技術の中でも
レーザ光を用いて記録・再生を行う光記録技術では、最
も高い記録密度が実現できるものとして、オーディオ用
コンパクトディスクやコンピュータ用光ディスクファイ
ルがある。これらの光記録における記録密度は主として
レーザ光の回折限界によって決定され、およそ１bit/μ
m となるが最近の大容量化の要求に応えるため、この記
録密度をさらに向上させる種々の研究がなされている。

【０００３】このような次世代超高密度光メモリとして
有望視されているものの一つとして３次元メモリがあ
る。従来の光メモリが図７のように記録層１２０上に２
次元（平面）的に情報を記録するのに対し、３次元メモ
リでは図８に示されるように使用されるレーザの焦点深
度よりも大きな膜厚を有する記録層１２０に対し、２次
元（平面）的に記録するだけではなく、その層の深さ方
向にも情報を記録するものであり、例えば深さ方向に１
００層記録すれば、容易に現行の１００倍の記録密度が
達成できることになる。

【０００４】このような３次元メモリに関する研究報告
は記録媒体がディスク状態における記録・再生を目的と
するものではないが、例えば光連合シンポジウム京都'9
2 講演予稿集P39-40や第４０回応用物理学関係連合講演
会講演予稿集29p-B-11,29p-B-12 に開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで光ディスクの
記録再生においては、正確に記録マークの記録又は再生
を行うため、一般にフォーカスサーボおよびトラッキン
グサーボが行われる。前記図７のような従来の光ディス
クの記録再生では記録再生用のビーム５を同時にフォー
カスサーボおよびトラッキングサーボ用のビームとして
用いることができた。

【０００６】これは記録層１２０に向けて放射されるビ
ームの焦点深度の大きさよりも記録層１２０の膜厚が小
さく、反射層１３０の位置にフォーカスを調整すること
で記録層１２０上に回折限界スポットを照射することが
できたためである。

【０００７】これに対して図８のような３次元メモリの
場合には記録層１２０の膜厚は前記焦点深度の大きさよ
りも遥かに大きいから、反射層１３０でフォーカス調整
するとこの反射層１３０から離れた位置にある記録マー
ク１２１の部分でデフォーカスとなり、記録あるいは再
生ができなくなるという問題点が生じていた。

【０００８】また前記記録マーク１２１自身にビームの
焦点を合致させる際にも該記録マーク１２１に対応する
層では光が反射されないため、フォーカスサーボが実行
できないという問題点が生じていた。

【０００９】本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、反
射層を有する３次元光メモリに対して、フォーカスサー
ボおよびトラッキングサーボ用のビームと再生用のビー
ムとを効率良く照射し、高密度記録された情報の再生を
達成することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の光記録媒体の再生方法は、反射層、記録層および保
護層をこの順序で積層して形成された光記録媒体に対し
て、フォーカスサーボまたはトラッキングサーボ用の第
１ビームを対物レンズ系を用いて前記反射層表面に集光
するとともに、再生用の第２ビームを前記対物レンズ系
を用いて前記第１ビームのスポットに対して前記記録層
の深さ方向に対して相異なるポイントに集光し、この集
光点での前記光記録媒体からの反射光をピンホールを通
過するように集光し、前記ピンホールを通過した反射光
を光検出器により検出することにより多重記録された情
報の再生を行う光記録媒体の再生方法であって、前記第
２ビームが集光するポイントの前記記録層の深さ方向の
位置を層選択信号により変化させ、その変化した位置に
応じて前記ピンホールを変位させる方法である。

【００１１】そしてこの方法を実現する装置としては、
光記録媒体と、フォーカスサーボまたはトラッキングサ
ーボ用のビームを放射する第１光源と、該第１光源から
の第１ビームを前記媒体上に集光させるための対物レン
ズ系と、前記媒体からの前記第１ビームの反射光を検出
することによりフォーカスサーボまたはトラッキングサ
ーボを行う手段と、前記媒体に記録された情報を再生す
るための第２ビームを放射する第２光源と、前記第１お
よび第２光源からの第１、第２ビームを合成する手段
と、前記第１および第２ビームを夫々前記媒体の深さ方
向に対して相異なるポイントに集光させるための第１集
光手段と、前記媒体からの前記第２ビームの反射光を集
光させるための第２集光手段と、前記第２集光手段によ
る前記第２ビームの反射光の集光点に配置されるピンホ
ールと、前記ピンホールを通過した光を検出する光検出
器と、前記第２ビームが前記光記録媒体で集光するポイ
ントの前記媒体の深さ方向の位置を層選択信号により変
化させる手段と、前記層選択信号により変化した前記第
２ビームの集光ポイントの位置に応じて、前記ピンホー
ルを変位させる手段とよりなる装置が望ましい。

【００１２】

【作用】上記の方法によれば図１に示す光記録媒体１０
０において、実線で示すフォーカスサーボ用ビーム６
（図中実線で示す）が反射層１３０に対して焦点を結ぶ
ようにフォーカスサーボがかけられ、一方同じ対物レン
ズ４により光記録媒体１００に照射される記録再生用ビ
ーム５（図中破線で示す）は前記サーボ用ビーム６の焦
点に対し、その焦点深度の大きさ以上の距離で深さ方向
に離れた地点に焦点を結ぶことになる。

【００１３】このときディスク（光記録媒体１００）の
回転に伴って面ぶれが発生するが、対物レンズ４はサー
ボ用ビーム６の作用によって斯かる面ぶれを補正する形
で変位し、結果として記録・再生用ビーム５も常に記録
層内の一定の深さ方向の位置に焦点を結ぶようになる。
このようにして反射層１３０から離れた位置にある記録
マーク１２１に対しても正しく焦点を結ぶことができる
ようになる。

【００１４】尚、反射層１３０に近接した位置にある記
録マーク１２２に対しては従来の光メモリと同様にサー
ボ用ビーム６を記録再生用に用いることが可能である。

【００１５】

【実施例】以下本発明の光記録媒体の再生方法および再
生装置の参考例及び実施例について図面に基づき詳細に
説明する。

【００１６】［参考例］ 図２は深さ方向に４倍の高密度化を行うための記録再生
方法を実現する装置を示すブロック図である。

【００１７】同図において第２〜第４光源１１０２〜１
１０４は光記録媒体としての３次元メモリ１００に対し
て情報を記録あるいは再生するためのビームを夫々放射
する。また第１光源１１０１はフォーカスサーボあるい
はトラッキングサーボを行うためのビームを放射する。
但し前記第１光源の放射ビームを記録あるいは再生用と
して用いることも可能である。

【００１８】９０１〜９０４および８０１〜８０３はハ
ーフミラーであり、前記各光源１１０１〜１１０４から
放射されたビームの合成や、これらビームが前記メモリ
１００に到達して反射された光をフォトディテクタ１４
０２〜１４０４へ分離する機能を有するものである。

【００１９】尚、前記光源１１０１〜１１０４からの放
射ビームの波長は同一波長でも良いし、異なる波長でも
良いが、例えば光源１１０１からの放射ビームの波長を
光源１１０２〜１１０４からの放射ビームと異なる波長
とすれば、前記ハーフミラー８０１をダイクロイックミ
ラーとすることでこれらのビームの完全分離が可能とな
る。

【００２０】一方前記各ビームの波長をすべて同一波長
とすれば、ハーフミラー８０１の代わりに偏光ビームス
プリッタを用いて、光源１１０２〜１１０４からのビー
ムが、該偏光ビームスプリッタ８０１に対してＰ偏光、
且つ光源１１０１からのビームがＳ偏光となって入射す
るように設定することにより、メモリ１００での反射光
中のビームの完全分離が可能となる。

【００２１】ここで前記ハーフミラー８０１におけるビ
ームの分離効率を高くする必要性はフォーカスエラーあ
るいはトラッキングエラー検出系１５に対して前記各光
源１１０２〜１１０４からのビームによるメモリ１００
からの反射光が入り込んで、エラー検出に不所望な影響
が生じるのを防止することに起因する。

【００２２】そして前記光源１１０１からの放射ビーム
で記録あるいは再生を行う場合には、前記エラー検出系
１５において系内の図示しない分割フォトディテクタか
らの出力の和を作成することにより、再生信号ＳＩＧ１
が得られる。

【００２３】一方前記光源１１０２〜１１０４から放射
されたビームは対物レンズ４によって記録層内の深さ方
向の異なる位置に焦点を結ぶ。ここでかかる焦点位置の
変位方法について図３（ａ）〜（ｃ）を基に説明する。

【００２４】まず図３（ａ）において前記各光源１１０
２〜１１０４を代表する光源１１００からの放射ビーム
がコリメートレンズ１０００により正しくコリメートさ
れ、対物レンズ４により普通に集光される場合を標準の
焦点位置とする。

【００２５】これに対し、図３（ｂ）のようにコリメー
トレンズ１０００を前記光源１１００に対して逆方向に
僅かに変位させると、放射ビームは上記（ａ）よりもや
や集束された光となり、この結果対物レンズ４によるビ
ームスポットはこの（ａ）よりもやや対物レンズ４側に
変位する。

【００２６】また図３（ｃ）のように光源１１００をコ
リメートレンズ１０００に対してやや遠ざける方向に変
位させることによっても、（ｂ）の場合と同様に対物レ
ンズ４によるビームスポットを該対物レンズ４側へ変位
させることができる。

【００２７】このようにして得られるメモリ１００の深
さ方向に変位したビームスポットによって該メモリ１０
０に情報が記録される。また記録情報の再生時には、図
４に示すように各ビームスポット（図中小さい黒丸で示
す）により記録層１２０の各層に対応した記録信号が読
み出されるが、このとき反射光（再生光）に含まれる複
数個のビームをいかにして分離し、読み出された信号間
のクロストークを低減するかが問題となる。

【００２８】斯かる問題点については従来技術の項で述
べた先行技術文献にも開示があるように、図２における
レンズ１２０２〜１２０４によってフォトディテクタ１
４０２〜１４０４にビームを集光する際、対応する集光
点にピンホール１３０２〜１３０を設けることで解決で
きる。

【００２９】即ち、図５に示すようにメモリ１００から
の反射光は発散角が異なっている。従ってセンサレンズ
１２０２により集光された反射光は、破線で示されたビ
ームの場合はピンホール１３０２を効率よく通過してフ
ォトディテクタ１４０２へ到達できるが、発散角が異な
る他のビーム（一点鎖線で示す）の場合はピンホール１
３０２上でデフォーカスされてこのピンホール１３０２
を殆ど通過することができない。

【００３０】よって各フォトディテクタ１４０２〜１４
０４の全面に斯かるピンホール１３０２〜１３０４を設
けることによって再生光から不要なビームを効率よく除
去することが可能となる。

【００３１】尚、この参考例において前記対物レンズ４
は、フォーカスサーボあるいはトラッキングサーボ時に
おいて、サーボ回路Ｓからの信号により駆動され、フォ
ーカシングあるいはトラッキングを行うことは言うまで
もない。

【００３２】［実施例］ 次に本発明の実施例の光記録再生装置を図６に示す。こ
の装置は単一の記録再生用光源１１０２からの放射ビー
ムで記録層１２０中の複数の層を記録あるいは再生しよ
うとするものである。尚、サーボ用光源１１０１に対応
する光学系は前記図２と同様のものとする。

【００３３】この装置の場合、記録あるいは再生を行う
記録層１２０の各層に対応する層選択信号がアクチュエ
ータ１０１２の駆動用回路Ａに入力され、このアクチュ
エータ１０１２によってコリメートレンズ１００２が変
位させられる。

【００３４】この結果、記録用（あるいは再生用）ビー
ムの発散角が変化し、図３で説明した動作によって記録
層１２０中の所望の深さの位置にビームが集光され、３
次元的記録が実行される。

【００３５】また再生時には前述の如くサーボ用ビーム
によるクロストークを防ぐため、ピンホール１３０２が
設けられているが、このピンホール１３０２もまた層選
択信号に応じて駆動用アクチュエータ１３１０により変
位させられる。

【００３６】このようにして記録あるいは再生用のビー
ムスポットを所望の位置に結ばせることができるのの
で、ディテクタ１４０２からすべての再生信号ＳＩＧ１
〜ＳＩＧ４を順次得ることが可能となる。

【００３７】また層選択信号の切り換えるタイミングと
してはメモリ１００上にプリフォーマットされたアドレ
ス信号を前記サーボ用ビームで検出することによっても
実行可能である。

【００３８】さらに上記実施例における３次元メモリ材
料としては上述の先行技術文献に記載のフォトポリマや
フォトリフラクティブ結晶等の他、非線形的に反応する
フォトクロミック材料等が使用できることは言うまでも
ない。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明の如く本発明によれば、３次
元光メモリ媒体に対して有効なフォーカスサーボあるい
はトラッキングサーボが実行でき、更に再生用のビーム
の媒体での集光ポイントの深さ方向の位置が変化した場
合においても、それに応じてピンホールが変位すること
により不要なビームを効率よく除去することが可能とな
り、安定した情報の記録あるいは記録情報の再生が行え
る効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光記録再生方法の原理を説明する媒体
の断面図である。

【図２】第１の光記録再生装置を示すブロック図であ
る。

【図３】（ａ）〜（ｃ）は記録あるいは再生用ビームの
焦点を変位させる動作を説明する要部ブロック図であ
る。

【図４】複数個の記録あるいは再生用ビームが媒体の記
録層に集光される様子を示す媒体の断面図である。

【図５】記録あるいは再生用ビームの集光される記録層
を選択する手段を説明する要部ブロック図である。

【図６】第１の光記録再生装置を示すブロック図であ
る。

【図７】２次元メモリに対する従来のビームの集光状態
を説明する図である。

【図８】３次元メモリに対するビームの集光状態を説明
する図である。

【符号の説明】

１１０ 透明基板あるいは保護層 １２０ 記録層 １３０ 反射層 １２１、１２２ 記録マーク ４ 対物レンズ系 ５ 記録再生用ビーム ６ サーボ用ビーム １００ ３次元光メモリ（光記録媒
体） １１０１〜１１０４ 光源 １００１〜１００４ レンズ ９０１〜９０４ ハーフミラー ８０１〜８０３ ハーフミラー １２０２〜１２０４ レンズ １４０２〜１４０４ フォトディテクタ １５ フォーカスエラーあるいは
トラッキングエラー検出系 １０００ レンズ １１００ 光源 １０１２ コリメートレンズ １３１０ ピンホール用アクチュエー
タ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−157816（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−301226（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−188816（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−200915（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−140914（ＪＰ，Ａ) 橋口住久「高感度光メモリー その ２」写真工業 平成４年 ｐｐ．100− 101

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反射層、記録層および保護層をこの順序
   で積層して形成された光記録媒体に対して、フォーカス
   サーボまたはトラッキングサーボ用の第１ビームを対物
   レンズ系を用いて前記反射層表面に集光するとともに、
   再生用の第２ビームを前記対物レンズ系を用いて前記第
   １ビームのスポットに対して前記記録層の深さ方向に対
   して相異なるポイントに集光し、この集光点での前記光
   記録媒体からの反射光をピンホールを通過するように集
   光し、前記ピンホールを通過した反射光を光検出器によ
   り検出することにより多重記録された情報の再生を行う
   光記録媒体の再生方法であって、前記第２ビームが集光
   するポイントの前記記録層の深さ方向の位置を層選択信
   号により変化させ、その変化した位置に応じて前記ピン
   ホールを変位させることを特徴とする光記録媒体の再生
   方法。
2. 【請求項２】 光記録媒体と、フォーカスサーボまたは
   トラッキングサーボ用のビームを放射する第１光源と、
   該第１光源からの第１ビームを前記媒体上に集光させる
   ための対物レンズ系と、前記媒体からの前記第１ビーム
   の反射光を検出することによりフォーカスサーボまたは
   トラッキングサーボを行う手段と、前記媒体に記録され
   た情報を再生するための第２ビームを放射する第２光源
   と、前記第１および第２光源からの第１、第２ビームを
   合成する手段と、前記第１および第２ビームを夫々前記
   媒体の深さ方向に対して相異なるポイントに集光させる
   ための第１集光手段と、前記媒体からの前記第２ビーム
   の反射光を集光させるための第２集光手段と、前記第２
   集光手段による前記第２ビームの反射光の集光点に配置
   されるピンホールと、前記ピンホールを通過した光を検
   出する光検出器と、前記第２ビームが前記光記録媒体で
   集光するポイントの前記媒体の深さ方向の位置を層選択
   信号により変化させる手段と、前記層選択信号により変
   化した前記第２ビームの集光ポイントの位置に応じて、
   前記ピンホールを変位させる手段とよりなる光記録媒体
   の再生装置。