(57)【要約】光学データ記憶媒体を提供する。本データ記憶媒体は、光学ビームを起因とする多光子吸収の発生に伴い変化し得る蛍光特性を有する材料から成る少なくとも１つの記録層であって、複数の記録面をその中に形成するための厚さを有する記録層と、記録層の上下表面の少なくとも１つの表面上に形成され記録層とは蛍光特性が異なる少なくとも１つの非記録層と、記録層と非記録層との間の境界である反射表面を有する少なくとも１つの基準層と、を含む。
2009518777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学ビームを起因とする多光子吸収の発生に伴い変化し得る蛍光特性を有する材料から成る少なくとも１つの記録層であって、複数の記録面をその中に形成するための厚さを有する記録層と、
前記記録層の上下表面の少なくとも１つの表面上に形成され、前記記録層とは蛍光特性が異なる少なくとも１つの非記録層と、
前記記録層と前記非記録層との間の境界である反射表面を有する少なくとも１つの基準層と、を含む光学データ記憶媒体。
【請求項２】
前記基準層は、記録／再生ビームの集束と前記記録／再生ビームとは独立の基準ビームの集束との影響を検知するように構成されたパターンを有する、請求項１に記載の光学データ記憶媒体。
【請求項３】
前記パターンは離間したピットのアレイの形態である、請求項１または請求項２に記載の光学データ記憶媒体。
【請求項４】
前記ピットの深さはトラッキング用サーボ信号を最大にするように選択される、請求項３に記載の光学データ記憶媒体。
【請求項５】
前記ピットのアレイは、実質的に矩形断面形状で構成され（λ２／４ｎ＋ｋ×λ２／２ｎ）の深さに光学的に対応する深さを有するピットを含む、光学データ記憶媒体であって、λ２は前記基準ビームの波長であり、ｎは、前記基準層に向かう前記光学ビームの伝搬方向において前記基準層とその上流側でインターフェースする材料の波長λ２での屈折率であり、ｋは１以上の整数である、請求項３または請求項４に記載の光学データ記憶媒体。
【請求項６】
前記ピットのアレイは、実質的に矩形断面形状で構成され（λ２／８ｎ＋ｋ×λ２／２ｎ）の深さに光学的に対応する深さを有するピットを含む、光学データ記憶媒体であって、λ２は前記基準ビームの波長であり、ｎは、前記基準層に向かう前記光学ビームの伝搬方向において前記基準層とその上流側でインターフェースする材料の波長λ２での屈折率であり、ｋは１以上の整数である請求項３または請求項４に記載の光学データ記憶媒体。
【請求項７】
前記ピットのアレイは、
前記基準ビームのビームスポットの断面寸法より小さくなるように選択された幅を有する少なくとも第１のピットと、
前記基準ビームの前記ビームスポット断面寸法に等しいかあるいはそれより大きくなるように選択された幅を有する少なくとも第２のピットと、を含む、請求項３または請求項４に記載の光学データ記憶媒体。
【請求項８】
前記ピットの幅ｂはＡ／２＜ｂ＜Ａの条件を満足するように選択され、Ａは前記基準ビームのビームスポット断面寸法である、請求項３または請求項４に記載の光学データ記憶媒体。
【請求項９】
前記ピットは少なくとも１つの第１のピットと少なくとも１つの第２のピットを含み、前記第２のピットは前記第１ピットより容積が大きい、請求項３または請求項４に記載の光学データ記憶媒体。
【請求項１０】
前記第１と第２のピットは実質的に同じ深さで異なる幅のものである、請求項９に記載の光学データ記憶媒体。
【請求項１１】
前記第１と第２のピットは実質的に同じ幅で異なる深さのものである、請求項９に記載の光学データ記憶媒体。
【請求項１２】
前記第１のピットは、前記ピットの底と前記ピットの上端からの前記基準ビームの反射が干渉により互いに相殺するように選択される深さを有する、請求項９に記載の光学データ記憶媒体。
【請求項１３】
前記ピットのアレイは、蛍光応答と前記基準ビームの反射を最大にする前記ピット容積を定義する実質的に同じ深さと幅のピットを含む、請求項３に記載の光学記録媒体。
【請求項１４】
前記第１のピットはλ２／４ｎの深さ有し、前記第２のピットは前記第１のピットよりｋ×λ２／２ｎだけ大きい深さを有する、光学データ記憶媒体であって、ｋは１以上の整数であり、λ２は前記基準ビームの波長であり、ｎは、前記基準層に向かう前記光学ビームの伝搬方向において前記基準層とその上流側でインターフェースする材料の屈折率である、請求項１０に記載の光学データ記憶媒体。
【請求項１５】
前記第１のピットはλ２／４ｎの深さで構成され、前記第２のピットは３λ２／４ｎの深さで構成された、光学データ記憶媒体であって、λ２は前記基準ビームの波長であり、ｎは、前記基準層に向かう前記光学ビームの伝搬方向において前記基準層とその上流側でインターフェースする材料の屈折率である、請求項１０に記載の光学データ記憶媒体。
【請求項１６】
前記記録層は２つの基準層間に配置される、請求項１から請求項１５のいずれかに記載の光学データ記憶媒体。
【請求項１７】
前記基準層は２つの記録層間に配置される、請求項１から請求項１６のいずれかに記載の光学データ記憶媒体。
【請求項１８】
前記非記録層は空気層である、請求項１から請求項１７のいずれかに記載の光学データ記憶媒体。
【請求項１９】
２光子吸収の発生に伴い変化し得る蛍光特性を有する材料から成る記録層と、
それぞれあらかじめフォーマットされた反射面を形成するために、前記記録層の両方の表面上に形成された少なくとも２つの基準層と、を含む光学データ記憶媒体。
【請求項２０】
多光子吸収の発生に伴い変化し得る蛍光特性を有する材料から成る少なくとも２つの記録層と、
あらかじめフォーマットされた反射面を形成するために、前記記録層間に形成された基準層と、を含む光学データ記憶媒体。
【請求項２１】
請求項１から請求項２０のいずれかに記載の光学データ記憶媒体においてデータを記録／再生するための方法であって、
前記基準層に形成されたパターンからの光の反射の検出と前記データ記憶媒体からの蛍光応答の検出の少なくとも１つに基づき、前記記録層に多層記録するあるいはそれからデータを再生する工程、を含む方法。
【請求項２２】
前記データを記録する工程は、前記基準ビームの前記反射の検出を制御することを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記記録データを再生する工程は、前記データ記憶媒体からの前記光応答の検出を制御することを含む、請求項２１または請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記記録データを再生する工程は前記基準ビームの反射の検出を制御することを含む、請求項２１から請求項２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
請求項１９に記載され、かつ前記基準層の２つを含む光学データ記憶媒体においてデータを記録／再生するための方法であって、
前記記録層の両方の表面において、前記基準層に形成されたパターンからの光の反射を検出することと前記データ記憶媒体からの蛍光応答を検出することの少なくとも１つに基づいて、前記記録層に多層記録するあるいはそれから再生する工程を、含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２６】
光学データ記憶媒体においてデータを記録／再生するための方法であって、前記光学データ記憶媒体は、多光子吸収の発生に伴い変化し得る蛍光特性を有する材料から成る少なくとも２つの記録層と、前記記録層の上側または下側のいずれかに形成される非記録層であって、前記記録層とは蛍光特性が異なる非記録層と、あらかじめフォーマットされた反射表面を形成するために前記記録層間に形成された基準層と、を含み、前記方法は、
前記基準層に形成されたパターンからの光の反射の検出と前記データ記憶媒体からの蛍光応答の検出の少なくとも１つに基づき、前記基準層の両方の表面で、前記記録層に多層記録するあるいはそれから再生する工程を含む、方法。
【請求項２７】
請求項１または請求項３に記載の光学データ記憶媒体にデータを記録するための方法であって、
基準ビームと記録／再生ビームの両方を、前記第１の基準層上の基準トラック上に集束する工程と、
前記基準ビームの焦点を前記第１の基準層上の前記基準トラック上に維持しかつ前記両方のビームを互いに同軸となるように維持した状態で、前記蛍光特性が変化する境界または表面である第２の基準層上に前記記録／再生ビームを集束するために、前記記録／再生ビームの焦点位置を移動する工程と、
フォーカスサーボ機構の較正を行なうために前記第１と第２の基準層間の距離を測定する工程と、を含む方法。
【請求項２８】
請求項２４に記載の光学データ記憶媒体にデータを記録するための方法であって、前記フォーカス機構の前記校正結果に基づいて記録するための前記記録／再生ビームの焦点位置を移動させる工程をさらに含み、前記移動は、前記基準ビームの焦点を前記第１の基準層上の前記基準トラック上に維持しかつ前記両方のビーム間の位置関係を維持する、方法。
【請求項２９】
請求項１または請求項２に記載の光学データ記憶媒体にデータを記録するための方法であって、
ある基準層上に基準ビームを集束させ、前記基準層上の基準トラック上に前記基準ビームを集束させた状態に維持するトラッキング制御を行なう工程と、
前記基準ビームと同じ前記基準層上に記録／再生ビームを集束させる工程と、
前記基準層上の前記基準トラック上に前記基準ビームの焦点を維持した状態で、情報を記録または再生するために前記記録／再生ビームの焦点位置を移動させる工程と、を含む方法。
【請求項３０】
光学データ記憶媒体を読取る方法であって、
多層記録用の記録層に記録された記録用ピットに対し焦点方向に第１の周波数で再生ビームの焦点位置を振動させながら再生信号を読取る工程と、
前記再生信号の強度の変化と前記焦点位置の移動の方向との間の関係に基づいて、前記記録用ピットに対し前記再生用ビームのフォーカス制御を行なう工程と、を含む方法。
【請求項３１】
光学データ記憶媒体にデータを記録するための方法であって、記録層に記録マークを形成するために、焦点方向に第１の周波数で、多層記録用の記録層に対し記録用ビームの焦点位置を振動させる工程を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学データ記憶媒体（ｏｐｔｉｃａｌ  ｄａｔａ  ｃａｒｒｉｅｒｓ）分野におけるものであり、多層の光学データ記憶媒体とその中のデータの読取り／記録方法に関する。より具体的には、本発明は、記録層と基準層を含む光記憶媒体であって情報が基準層に基づいて記録層内の複数の記録面に記録される光記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学データ記憶媒体に対する既存の手法は反射媒体の使用に基づく。したがって、市販の光学データ記憶媒体は１つまたは２つのデータ層を有する。後者の場合、該２層は約５０ミクロンの距離で分離される。
【０００３】
微細パターンのピット長およびトラックピッチを提供するため、レーザ波長を短縮するため、そして開口数（ＮＡ）を増加した対物レンズを使用することにより記憶密度を増すために様々な技術が光学式記録媒体の分野において開発されている。
【０００４】
最近、記憶密度をさらに増加させる目的のために、多層の記録面を含む記録媒体が提案されている。記録用光ビームが、高輝度で、ある位置に集束されると、記録層の光相互作用（例えば蛍光）特性は集束された位置上でのみ変化し、結果としてデータが記録される。
【０００５】
このような多層光学記録媒体内のデータ記録は、媒体の厚さ方向（すなわち焦点方向）の所望位置に対する記録／読取りビームのビームスポットの精密な制御を必要とする。例えば、特許文献１と特許文献２には、複数記録層記録媒体と該媒体用の走査装置とを有する光学情報記憶システムが開示されている。この走査装置は、積層による走査点の単一高さに起因する球面収差が補正された放射ビームを生成する。積層の高さはシステムに許される最大球面収差により決定される。積層数は層間の最小距離により決定され、これは現在走査されていない層による誤差信号のクロストークに依存する。
【０００６】
多層記録方式のために最近開発された別の技術は、単一または複数光子吸収の発生に伴い変化し得る蛍光特性を有する記録媒体を採用する（例えば、本出願の譲受人に譲渡した出願についての特許文献３を参照）。この方式では、記録データは離間したデータスポットの３次元パターンの形態である。したがって記録面は物理的に形成されない。このため従来の方式は、所望位置上の記録面での精密な記録には使用することができない。
【特許文献１】米国特許第５，４０８，４５３号明細書
【特許文献２】米国特許第６，５３８，９７８号明細書
【特許文献３】国際公開第２００４／０３２１３４号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、少なくとも１つの記録層（記録媒体）内に配置された複数の記録面にデータを記録し該記録面からデータを再生する（読取る）ことを可能にするように構成された新規な光学データ記憶媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するために、本発明のデータ記憶媒体は、反射面を与える１つ以上の基準層と１つ以上の非記録層とを利用する。本発明は、また、このようなデータ記憶媒体に、およびこのようなデータ記憶媒体からデータを記録／再生するための方法を提供する。
【０００９】
基準層は１つ以上の記録層に関連付けられる。非記録層は記録層とは異なる蛍光特性を有する。これは、ある蛍光特性を有する非記録層を選択することにより実現することができ、一方、記録層は記録データがない状態ではこのような特性を有さず、蛍光特性は記録プロセス中の多光子相互作用の結果としてその中に生成される。あるいは、記録層は初期蛍光特性（すなわち記録されていない状態）を有し、一方、非記録層は初期蛍光特性を有しない。
【００１０】
こうして、本発明は、モノリシック光学記録媒体内で情報を記録または再生するための光学データ記憶媒体の構造と、該媒体内で記録および再生する方法とを提供する。より具体的には、本発明は、記録面があらかじめ（その製造時に）決定される必要のない光学データ記憶媒体を提供する。ここでは、情報は、多光子吸収を利用して記録媒体の蛍光特性を変更することにより記録される。光学的に記録されたデータは、多光子吸収により生じた励起に基づく蛍光特性の変化を検知することにより検索される。
【００１１】
したがって本発明の一側面によると、
光学ビームを起因とする多光子吸収の発生に伴い変化し得る蛍光特性を有する材料からなる少なくとも１つの記録層であって、複数の記録面をその中に形成するための厚さを有する記録層と、
記録層の上下表面の少なくとも１つの表面上に形成され記録層とは蛍光特性が異なる少なくとも１つの非記録層と、
記録層と非記録層との間の境界である反射表面を有する少なくとも１つの基準層と、
を含む光学データ記憶媒体が提供される。
【００１２】
本発明の好ましい実施態様では、基準層は、一定のパターン（表面リリーフ）で形成される。このパターンは、記録／再生ビームの集束と、記録／再生ビームとは独立した基準ビームの集束との影響を検知するように構成される。
【００１３】
基準パターンは離間したピットのアレイの形態であることが好ましい。ピットの容積（例えば深さ）はトラッキング用サーボ信号を最大にするように選択される。
【００１４】
本発明のいくつかの実施態様によると、ピットのアレイは、実質的に矩形断面形状で構成され（λ２／４ｎ＋ｋ×λ２／２ｎ）の深さに光学的に対応する深さを有するピットを含む。ここで、λ２は基準ビームの波長であり、ｎは、基準層に向かう光学ビームの伝搬方向において基準層とその上流側でインターフェースする材料の波長λ２での屈折率であり、ｋは１以上の整数である。
【００１５】
本発明の他のいくつかの実施態様によると、ピットのアレイは、実質的に矩形断面形状で構成され（λ２／８ｎ＋ｋ×λ２／２ｎ）の深さに光学的に対応する深さを有するピットを含む。
【００１６】
ピットのアレイは、基準ビームのビームスポットの断面寸法より小さくなるように選択された幅を有する少なくとも１つの第１のピットと、基準ビームのビームスポット断面寸法に等しいかあるいはそれより大きくなるように選択された幅を有する少なくとも１つの第２のピットを含むことができる。ピットの幅ｂはＡ／２＜ｂ＜Ａの条件を満足するように選択される。ここで、Ａは基準ビームのビームスポット断面寸法である。一般的には、第１のピットと第２のピットは異なる容積のもの、すなわち実質的に同じ深さで異なる幅またはその逆であってよい。第１のピットの深さは、ピットの底とピットの上端からの基準ビームの反射が干渉により互いに相殺するように選択されてよい。他のいくつかの実施態様では、ピットのアレイは、蛍光応答と基準ビームの反射を最大にするピット容積を定義する実質的に同じ深さと幅のピットを含んでよい。
【００１７】
その構成は、第１のピットがλ２／４ｎの深さ有し、第２のピットが第１のピットよりｋ×λ２／２ｎだけ大きい深さを有するようなものでよい。他のいくつかの実施態様では、第１のピットはλ２／４ｎの深さで構成され、第２のピットは３λ２／４ｎの深さで構成される。
【００１８】
データ記憶媒体は、記録層が２つの基準層間に配置されるか、あるいは基準層が２つの記録層間に配置されるように構成されてよい。
【００１９】
本発明の別の側面によると、２光子吸収の発生に伴い変化し得る蛍光特性を有する材料から成る記録層と、それぞれあらかじめフォーマットされた反射面を形成するために記録層の両方の表面上に形成された少なくとも２つの基準層とを含む光学データ記憶媒体が提供される。
【００２０】
さらに本発明の別の側面によると、多光子吸収の発生に伴い変化し得る蛍光特性を有する材料から成る少なくとも２つの記録層と、あらかじめフォーマットされた反射面を形成するために記録層間に形成された基準層とを含む光学データ記憶媒体が提供される。
【００２１】
さらに、本発明の別の側面によると、上記光学データ記憶媒体においてデータを記録／再生するための方法であって、基準層に形成されたパターンからの光の反射の検出とデータ記憶媒体からの蛍光応答の検出の少なくとも１つに基づき、記録層に多層記録するあるいはそれからデータを再生する工程を含む方法が提供される。
【００２２】
データを記録する工程は基準ビームの反射の検出を制御することを含むことができ、一方、記録データを再生する工程は、データ記憶媒体からの光応答の検出を制御することと、そして好ましくは基準ビームの反射の検出を制御することとを含む。
【００２３】
データ記憶媒体内の基準層のうち２つを使用することを考慮すると、上記記録／再生方法は、基準層に形成されたパターンからの光の反射の検出とデータ記憶媒体からの蛍光応答の検出の少なくとも１つに基づき、記録層の両方の表面で、記録層に多層記録するあるいはそれから再生する工程を含んでよい。
【００２４】
さらに本発明の別の側面によると、光学データ記憶媒体においてデータを記録／再生するための方法であって、該光学データ記憶媒体は、多光子吸収の発生に伴い変化し得る蛍光特性を有する材料から成る少なくとも２つの記録層と、記録層の上側または下側のいずれかで形成される非記録層であって、記録層とは蛍光特性が異なる非記録層と、あらかじめフォーマットされた反射表面を形成するために記録層間に形成された基準層と、を含み、本方法は、基準層に形成されたパターンからの光の反射の検出とデータ記憶媒体からの蛍光応答の検出の少なくとも１つに基づき、基準層の両方の表面で、記録層に多層記録するあるいはそれから再生する工程を含む、方法が提供される。
【００２５】
上記記録する方法は、基準ビームと記録／再生ビームの両方を第１の基準層上の基準トラック上に集束する工程と、基準ビームの焦点を第１の基準層上の基準トラック上に維持しかつ両方のビームを互いに同軸となるように維持しつつ、記録／再生ビームを、蛍光特性が変化する境界または表面である第２の基準層上に集束するために記録／再生ビームの焦点位置を移動する工程と、フォーカスサーボ機構の較正を行なうために第１と第２の基準層間の距離を測定する工程と、を含むことができる。
【００２６】
上記は、フォーカス機構の校正結果に基づいて記録する記録／再生ビームの焦点位置を移動させることにより実現される。ここで、上記移動は、基準ビームの焦点を第１の基準層上の基準トラック上に維持しかつ上記両方のビーム間の位置関係を維持しながら行われる。
【００２７】
他のいくつかの実施態様によると、データを記録する工程は、ある基準層上に基準ビームを集束させ、基準層上の基準トラック上に基準ビームを集束させた状態に保つトラッキング制御を行なうことと、基準ビームと同じ基準層上に記録／再生ビームを集束させることと、基準層上の基準トラック上に基準ビームの焦点を維持しつつ、情報を記録または再生する記録／再生ビームの焦点位置を移動させることと、を含む。
【００２８】
本発明は、また、その広範な側面では、光学データ記憶媒体を読取る方法であって、多層記録用の記録層に記録された記録用ピットに対し再生ビームの焦点位置を焦点方向に第１の周波数で振動させながら再生信号を読取る工程と、再生信号の強度の変化と焦点位置の移動方向との間の関係に基づき、再生用ビームのフォーカス制御を記録用ピットに対し行なう工程とを含む方法を提供する。
【００２９】
さらに他の実施態様では、本発明は、光学データ記憶媒体におけるデータ記録のための方法であって、記録層に記録マークを形成するために、記録用ビームの焦点位置を焦点方向に第１の周波数で多層記録用の記録層に対し振動させる工程を含む方法を提供する。
【００３０】
本発明を理解し、それがどのように実際に行なわれ得るかを見るために、非限定的な実施例として、好ましい実施態様につき添付図面を参照して説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下に添付図面を参照し本発明のいくつかの実施形態を例示する。
【００３２】
図１Ａには、光学記録媒体１０においてデータを記録し／読取るための、全般として１０００Ａで示される光学システムの構成例を示す。光学記録媒体１０は、例えば多光子（例えば２光子）吸収の発生に伴いデータを記録し／読取ることができる非線形媒体である。このような記録媒体は、本出願の譲受人に譲渡された様々な特許出願および特許において開示されている。例えば、特許協力条約（ＰＣＴ）公開の国際公開第０１／７３７７９号パンフレットは、活性媒体から成る、容積内に情報を記憶するための非線形３次元メモリを開示している。活性媒体は、実質的に第１の閾値エネルギーに等しいエネルギーを有する光ビームの放射に対する応答として第１から第２の異性体に変化することができる。ある容積部分における第１と第２の異性体間の集光比が一データ単位を表わす。このＰＣＴ公開は、ジアリールアルケン誘導体、トリエン誘導体、ポリエン誘導体、またはその混合物を含む光記憶媒体を開示している。光活性群を有する光記憶媒体は、本出願の譲受人に譲渡された様々なＰＣＴ公開公報において開示されている（例えば、国際公開第２００６／０１１７７９１号、国際公開第２００６／０７５３２６号、国際公開第２００１／０７３７７９号、国際公開第２００６／０７５３２８号、国際公開第２００３／０７０６８９号、国際公開第２００６／１１１９７３号、国際公開第２００６／０７５３２７号、国際公開第２００６／０７５３２９号のパンフレット）。
【００３３】
データ記憶媒体１０は、少なくとも１つの記録層１、少なくとも１つの基準層２、少なくとも１つの接着層３を含む。本例では、複数の記録層は、記録層１（最上部のものを除く）が２つの局所的に隣接する基準層２の間に設置されるように配置されて示される。また、本例では、各記録層はその関連する基準層を有する。但し、一般的には１つの基準層は２つ以上の記録層に対し機能し得ることに留意すべきである。基準層２は反射層である。記録層１は、以下にさらに説明するように、その中に複数の記録面を生成できるように構成される。
【００３４】
システム１０００Ａは、記録／読取り光ビームＬ１を放射するように動作する第１の光（レーザー）源装置１１と基準光ビームＬ２を放射するように動作する第２の基準光（レーザー）源２１とにより形成された光源系を含む。システム１０００Ａは、さらに、本例では２つの検知ユニット１６、２７により形成される光検出系と、記録／読取りビームを媒体１０内の所望の場所に導いて集束させ、媒体応答から戻る光を検出系方向に導くように構成された全体として１７で示す光指向系とを含む。検知ユニット１６は、その集光光学部１５（本例では２つのレンズにより形成される）に関連付けられており、読取りビームに対する媒体の光応答を検知するのに役立つ。検知ユニット２７もまたその結像光学部２６（例えば２つのレンズ）に関連付けられており、基準層２からの基準ビームの反射を検知するために役立つ。システム１０００Ａには、また、光源系と検出系（場合に応じて有線または無線信号伝送を介す）に接続可能であり光源系の動作モードを調整し検出系の出力を受信し解析するように動作する制御ユニット３０が設けられる。
【００３５】
記録／再生レーザ源装置１１は、データ記憶媒体１０におけるデータ記録／読取りのための多光子相互作用を起こすのに好適な波長領域（例えば約６７１ｎｍの波長λ１）の光を放射することができる光源を含む。レーザ源１１は、記録および読取り処理に好適な光パターン（例えば、記録用の１Ｗの平均出力と約数十ピコ秒のパルス幅の光、読取り／再生用の１．０Ｗの平均出力と約数十ピコ秒のパルス幅の光）を選択的に放射するためにその出力を制御可能に変化させるように構成される。
【００３６】
基準レーザ源装置２１は、データ記憶媒体１０のトラッキングサーボとフォーカスサーボに対し動作可能な光源を含む。この光源は、好適な波長範囲（記録／読取りビームのものと異なってもよい、または記録／読取りビームのものと異ならなくてもよい）の基準光ビーム（レーザービーム）Ｌ２を放射し、例えば約７８０ｎｍの波長λ２を有する。基準光源装置は、また、放射された基準ビームＬ２の光路内に偏光ビーム分割器２２と偏光回転子（例えば１／４波長板）２３とを含むことが好ましい。
【００３７】
光指向およびフォーカス系（ｌｉｇｈｔ  ｄｉｒｅｃｔｉｎｇ  ａｎｄ  ｆｏｃｕｓｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）１７は、記録／読取りビームと基準ビームＬ１、Ｌ２の光路内にビーム分割器／合成器１２と、基準光ビームＬ２（適切な偏光の）をビーム分割器／合成器１２上に集束するように構成された基準光系の出力のフォーカス光学部２４（１つまたは複数のレンズ、例えば本例で示されるような２つのレンズにより形成される）と、入射光（光学ビーム）を媒体内の所望の場所に集束し、媒体から戻る光を集光するためのフォーカス／集光光学部１４（１つまたは複数のレンズにより形成され、本例ではこのような２つのレンズが示される）と、を含む。また、光指向およびフォーカス系１７内に設けられるのが好ましいものは、以下にさらに説明される目的のための記録／読取りビームＬ１の光路内に収容される制御可能に移動可能な反射板ユニット２８（例えば、ピエゾ素子によりその動きが駆動されるミラー）である。さらに設けられるのは、入射光をフォーカス光学部２８に導き、そして媒体から戻る光であって光学部２８により集光される光をビーム分割器／合成器１２に導くために、ビーム分割器／合成器１２から伝播する入射光の光路内に収容されるミラー１３である。
【００３８】
システム１０００Ａは次のように動作する。上述のように基準ビームＬ２が媒体に向かって導かれる（すなわち、好ましくはその偏光は適切に調整される）と、次に、基準ビームＬ２は光学部２４によりビーム結合器１２上に集束され、ミラー１３により反射され、さらに、光学部１４により所望の基準層２上に集束される。この基準光は基準層２で反射され、同じ光路、すなわち光学部１４、ミラー１３、ビーム分割器／合成器１２、光学部２４、偏光ビーム分割器２２を通って戻る。後者は基準ビームＬ２を反射し結像レンズ２６を通過して検出器２７まで到達させる。検出器２７からの出力信号（コントローラ３０により解析される）に基づき、フォーカス光学系１４、２４は、基準ビームＬ２の焦点位置が常に実質的に基準層２と一致するように制御される（同じコントローラ３０により、あるいは場合に応じ別の制御ユニットにより）。例えば４分割検出器が検知ユニット２７において使用されることを考慮すると、周知のプッシュプル方式を使用することによりトラッキング制御を行うことができる。
【００３９】
同様に、記録／再生ビームＬ１はビーム分割器／合成器１２を通過し、ミラー１３により反射され、基準ビームＬ２が集束するのと同じ媒体１０内の基準層２上にフォーカス光学系１４により集束される。特に、記録／再生ビームＬ１は、以下に述べられるように光軸方向に沿ってウォブリング（ｗｏｂｂｌｉｎｇ）を行なうようにフォーカス光学系２４を動作させることにより、基準ビームＬ２と同じ基準層２上に集束される。
【００４０】
次に、ピエゾミラー２８の動作により、記録／再生ビームＬ１は基準ビームＬ２が集束されるのと同じトラック上に、あるいはそれに関連するあるトラック上に集束される。この状態では、基準ビームＬ２は、サーボ機構としてのコントローラ３０により制御されるフォーカス光学系１４の動作により基準層２上に常に集束される。その後、フォーカス光学系２４を駆動することにより、データ記憶媒体厚さ方向の記録／再生ビームＬ１の焦点位置は一定距離だけ移動される。記録するのに好適な輝度になるように記録／再生ビームＬ１の輝度を制御することにより、記録層１の蛍光特性（多光子相互作用による媒体励起をなす）は焦点位置上で変化しデータ記録が行われる。データ読取りプロセス中に、記録／再生ビームＬ１が記録位置上に集束されると、記録位置上の状態にしたがって蛍光（媒体の光応答をなす）が放射される。次に、該蛍光はレンズ１５通って検出器１６に導かれ、その検知信号に基づき記録データを再生することができる。所望の記録面上に精密に記録／再生ビームＬ１のビームスポットを形成するために、ビームの投影光路を形成する光学系１４は球面収差補正された光学系として構成される。さらに、フォーカス光学系１４は、所定の公差より大きないかなる球面収差も起こさないように設計される。基準ビームＬ２については、通常、小さな球面収差は許容される。
【００４１】
光学記録媒体１０においてデータを記録し／読取るための、全体として１０００Ｂで示される光学システムの別の例を示す図１Ｂを参照する。理解を容易にするため、本発明の実施例において共通である部品を識別するために同じ参照符号を使用する。図に示すように、システム１０００Ｂは一般的には上記システム１０００Ａと同様に構成されるが、ここでは光源系は加熱光ビームＬ３を放射する個別の加熱ビームレーザ源４０も含む点で上記システム１０００Ａと区別される。加熱光ビームＬ３は、記録プロセス中、記録／再生ビームＬ１と一緒にかつ同時に記録位置に導かれる。この目的を達するために、本例では、ミラー１３は波長選択性素子（ダイクロイックミラー）であり、記録／再生ビームと基準光ビームＬ１、Ｌ２を反射し、加熱光ビームＬ３を透過させ、光学部１４により媒体１０内の所望の面上に集束させることができる。加熱ビームＬ３は、フォーカス光学系１４により、記録／再生ビームＬ１とほぼ同じ位置上に集束される。トラッキングサーボおよびフォーカスサーボ制御は、検出器１６、２７からの検知信号に基づきコントローラ３０により行われる。これについては、以下にさらに詳細に説明する。
【００４２】
本発明の実施形態による光学データ記憶媒体１０の例を概略的に示す図２を参照する。データ記憶媒体１０は、媒体の上部表面（すなわち、入射光にさらされる表面）からの方向の順に繰り返し積層される記録層１、基準層２、接着層３を含む。記録層１は、その中にデータを記録し、そして書き込まれたデータをそこから再生する役目を果たす。基準層２は、記録層１内の所望位置に記録／再生ビームを集束するための基準表面として機能する。以下にさらに説明するように、記録／再生ビームの集束は、基準層２からの基準ビームの反射と記録層からの蛍光応答の少なくとも１つの検出により制御される。より具体的には、記録中は、記録／再生ビームの集束は基準ビームの反射の検出により制御され、読取り中は、記録／再生ビームの集束は、記録層からの蛍光応答と、そして好ましくは基準ビームの反射の検出により制御される。集束を制御する目的のための蛍光応答の検出について言うと、この蛍光応答は、これらの層の蛍光特性の選択された変化による記録層または非記録層からのものであってよいということに留意すべきである。接着層３は、複数の記録層１を互いに（その関連する基準層２と一緒に）接着する役目をする。単一の基準層が使用された場合（複数の記録面と一緒に形成可能である）、層３は全体構造を担う基板として機能することに留意すべきである。この層３は、記録不可能な層（すなわち、データをその中で記録／読取ることを意図しない）であってもよいし、あるいは主記録層（板）１と同じかまたは異なる材料成分を有する記録層であってもよい。この特定の例であってこれに限定しない例においては、記録層１、基準層２、接着層３は繰り返し形成され、別の記録層１が最下層として形成される。
【００４３】
具体的には示さないが、データ記憶媒体構成は好ましくはその外側表面では保護層により形成されるということに留意すべきである。これは最上部の記録層１の上部表面と最下部の記録層１の下部表面の上に好適な透明な膜を貼り付けることにより実現可能である。但し、保護層は、媒体のそれぞれの上部と下部表面から一定の距離（深さ）に最上部および最下部記録層１を配置することにより、同じ記録媒体により形成することができることが好ましい。ここで、この深さは、その中を通過する周辺光がいかなる有害な相互作用も起こさないレベルまで減衰されるように選択される。
【００４４】
記録層１は、多光子（２光子）吸収の発生に伴い変化し得る蛍光特性を有する材料から成る。このような材料は、４−メトキシ−４’−（８−アクリルオキシオクチルオキシ）−トランス−α、β−ジシアノスチルベネ（以下、化合物トランス−Ａと呼ぶ）とメタクリル酸メチルとの共重合体であってもよいし、また本出願の譲受人に譲渡した国際公開第０３／０７０６８９号パンフレットに記載される他の材料でもよい。複数の記録面（例えば数十の層）を１つの記録層１内に形成することができる。記録層１自体は、本出願の譲受人に譲渡された国際公開第０６／０７５３２７号パンフレットにおいて検討されたような波長分解能に対しモノリシックであるバルク基板である。このようなバルク基板は、２光子吸収の発生に伴い変化し得る蛍光特性を有する単一材料から成ってもよいし、また、２光子吸収の発生に伴い変化し得る蛍光特性を有し基板材料内に一様に溶解あるいは実質的に一様に分散された材料から成ってもよい。記録層は、半径方向（トラッキング方向）またはデータ記憶媒体厚さ方向（焦点方向）のいずれかに専用の位置情報を含む必要はない。以下にさらに説明するように位置情報は基準層２から与えられる。基準層２内のトラッキング方向位置信号と基準層２から記録層までの焦点方向距離を設定するためのデータとの助けによりデータを記録することができる。
【００４５】
記録層１には、多層記録用の記録面の数にしたがって厚さを与える。記録面の数は、非線形媒体の応答、光学部（例えば、インタロゲーション波長または開口数）、記録／再生光学系の精度、データ記憶媒体自体の寸法精度から決定される。
【００４６】
図２に示すように、３０枚の記録面を基準層２の上にそして２４枚の記録面をその下に形成するためには（以下にさらに詳細に説明される）、１つの記録層１の厚さは約３００〜６００μｍであってよい。上に示したように、基準層２は反射表面を有する。これは、凹凸表面（周知のスタンパーを使用することにより各記録層１の下の表面にあらかじめフォーマットされる）上に蒸着された低反射率（約２〜５０％）の膜で形成することができる。あるいは、反射表面は、記録層１と接着層３間の屈折率の差により形成されてもよい。
【００４７】
反射表面２は、一定の幅または深さを有するピットを含む（以下に説明される）。ピットは、トラッキング方向と焦点方向における基準ビーム（図１Ａ、１ＢのＬ２）と記録／再生ビームＬ１の較正に使用される。このため、以下にさらに詳細に説明されるように、ピットは基準層２上の記録／再生ビームＬ１の集束と基準層２上の基準ビームＬ２の集束とを検知するために形成される。
【００４８】
接着層３は、基準ビームＬ２と記録／再生ビームＬ１の波長に対する透過性が高く、その材料成分はデータ記憶媒体に使用される記録層１の材料とは蛍光特性が異なる。例えば、非記録層の材料として、ポリカーボネート、メタクリル酸メチル共重合体（ＰＭＭＡ）、光硬化性アクリル系光重合性接着剤を使用することができる。これらの材料は、必要十分条件である異なる蛍光特性を有する。したがって、接着層３自体は、蛍光特性を全く持たない材料、あるいは記録層１とは蛍光放射効率または発光波長が異なる材料から成ってもよい。あるいは、記録層１自体は通常は（書き込む前は）弱い蛍光特性有する材料から成り、一方、接着層３が強い蛍光特性を有する材料から成ってもよい。メタクリル酸メチルと４−メトキシ−４’−（８−アクリルオキシオクチルオキシ）−シス−α、β−ジシアノスチルベネ（以下、化合物シス−Ａと呼ぶ）との共重合体を記録層１に使用し、上記トランス−Ａ化合物とアクリル系光硬化性接着剤との共重合体を接着層３に使用してもよい。これにより、層１、３に対し異なる蛍光特性を与える。
【００４９】
さらに他の選択肢によると、記録層１と接着層３の両方は、これらの層の１つが主に化合物トランス−Ａ（トランス−リッチ）から成り他方が主に化合物シス−Ａ（シス−リッチ）から成る化合物Ａの共重合体などの同じ材料の異性体共重合体で生成されてもよい。これは、また、層１、３における異なる蛍光特性の要件を満足する。非記録層は空気で形成されてもよい。空気層は蛍光特性を有さないので、上記構成と同じ効果を達成することができる。
【００５０】
この特別の実施形態では、基準層に形成されたパターンはピット状のものと溝状のものとを含む。本明細書では、用語「ピット」と「溝」は集合的に「ピット」と呼ばれる。
【００５１】
ピットパターンはトラッキングサーボ制御に使用される。本発明は、サーボ信号と書き込み（記録）信号の両方を効率的に捕捉するためのピットの形状を提供する。
【００５２】
ピットから書き込み信号を読取ることにより制御する方法について、以下に説明する。基準層２に形成されたピット形状の例について、基準層２内のピット形成部分の断面図（周囲方向の）と平面図を示す図３を参照して説明する。この特定の例であって限定しない例においては、基準層２内のピット２０１は、記録／再生ビームＬ１と基準ビームＬ２の両方に関係したサーボ誤差信号を生成するように構成される。ピット２０１の断面形状が正確な矩形状であると仮定すると、ピット２０１は、Ｄ＝λ２／４ｎ＋ｋ×λ２／２ｎの深さに光学的に対応する深さＤを有するように形成される。ここで、ｋは１以上の整数であり、ｎは、基準層に向かう入射光の伝搬方向において基準層２とその上流側で境界をもつ材料の波長λ２での屈折率を示し、例えばｋ＝１では、Ｄ＝３λ２／４ｎである。この深さにより、記録／再生ビームＬ１と基準ビームＬ２の両方を検知することが可能になる。実際には、ピット２０１の断面形状は、矩形状ではなく台形状、樽形状などの他の形状であってもよい。このような場合、まず、λ２／４ｎ＋ｋ×λ２／２ｎの深さを有する矩形形状を仮定し、次に、コンピューターシミュレーションを適用し、矩形状ピットパターンと実質的に同じ反射光パターンを得ることができるようなピットパターンから別の形状の深さを算出する。
【００５３】
ピット２０１は深さＤ＝λ２／４ｎ＋ｋ×λ２／２ｎを有するので、ピット２０１のピークと谷からの基準ビームＬ２の反射光成分は、ｋの値にかかわらず波長の半分に等しい位相差を有し、したがって反転位相を与える。このため、両方の光成分は干渉により互いに相殺し合う。したがって、ピット２０１に衝突する光成分とピット２０１以外の部分に衝突する光成分は光輝度に大きな差がある。こうして、ピット２０１に対する基準ビームＬ２のトラッキングおよびフォーカス制御を精密に行なうことができる。
【００５４】
一方、ｋの値を１以上に設定すると、ピット２０１上の記録／再生ビームＬ１と相互作用する媒体としない媒体の領域間の蛍光の量の変化を高めることができる。こうして、記録／再生ビームＬ１のトラッキングおよびフォーカス制御もまた精密に行なうことができる。ピット深さＤは正確に条件Ｄ＝λ２／４ｎ＋ｋ×λ２／２ｎを満足する必要はなく、むしろλ２／４ｎを基準に３０％程度上記条件から変動してもよい。
【００５５】
ピット２０１の幅ｂ１はＡ／２＜ｂ１＜Ａの範囲に決定される。ここで、Ａは、基準ビームＬ２のビームウェスト(beam waist)位置におけるビームスポットの断面寸法（例えば直径）である。このような幅により、基準ビームＬ２の反射光の集束を検知することができる（例えば、図１Ａ、１Ｂの検出器２７により）。さらに、記録／再生ビームＬ１との媒体相互作用に起因する蛍光の量の変化に基づき、集束の検出をより精密に行うことができる。
【００５６】
ここで、基準層２上に集束された記録／再生ビームＬ１を検知する原理について図４を参照し説明する。上述のように、記録層１と接着層３は異なる蛍光特性を有する。本明細書では、記録層１は蛍光特性（例えば、蛍光との２光子相互作用により励起され得る）を有し接着層３は蛍光特性を有さないと仮定する。この場合、図４に示すように、読取りビームスポットが完全に記録層１内に置かれると（位置Ｂ１）、蛍光の量はその最大値に達する。ビームスポットが記録層１内の半分に置かれると（位置Ｂ２）、蛍光の量は位置Ｂ１の半分すなわち中間値を表わす。ビームスポットが完全に接着層３内に置かれると（位置Ｂ３）、蛍光の量はその最小値に達する。記録／再生ビームＬ１の焦点位置が蛍光の中間の量を有する位置に制御されると、記録／読取りビームＬ１と基準ビームＬ２間の較正を行うことができる。
【００５７】
図５を参照すると、基準層２内に形成されたピット形状の別の例が示される。この例では、２つのタイプのピット、すなわち、図３の例を参照し上に説明したように、基準ビームＬ２の検出に使用することを意図したピット２０１と、記録／再生ビームＬ１の検出に使用するピット２０２とが基準層２内に形成される。
【００５８】
ピット２０１の断面形状が図３の例のような正確な矩形状であると仮定すると、ピット深さＤと幅ｂ１は、それぞれＤ＝λ２／４ｎ＋ｋ×λ２／２ｎ、Ａ／２＜ｂ１＜Ａである。ピット２０２はピット２０１と同じピット深さＤを有するが、ビームスポット径Ａに等しいかあるいはそれより大きい幅ｂ２を有する（例えば、ｂ２＞Ａ）。この結果、ピット２０２内の媒体場所とピット２０２外の媒体場所からの基準ビームＬ２の反射は実質的に同じ光輝度である。このため、ピット２０２は基準ビームＬ２の検出に役立たない。逆に、記録／再生ビームＬ１がピット２０２に衝突すると、それから生じる蛍光量の差は、拡張された幅に対応する程度だけ増やすことができる。したがって、このようなピット２０２の使用により、記録／再生ビームＬ１のフォーカス制御の精度を高めることができる。
【００５９】
図６には、基準層２内に形成されたピット形状の別の例をさらに示す。この例では、基準層２は、λ２／４ｎの深さを有する正確な矩形断面形状のピット２０３（ここで、ｎは、基準層とその上流側でインターフェースする材料の波長λ２での屈折率）と、λ２／４ｎ＋ｋ×λ２／２ｎの深さを有するピット２０４（ここで、ｋは１以上の整数）とを含む。換言すれば、ピット２０３、２０４は異なるピット深さと実質的に同じ幅ｂ１を有する。ピット２０３、２０４は、基準ビームＬ２に関係した同様のサーボ誤差信号を生成する。記録／再生ビームＬ１に関係したサーボ誤差信号を生成するために、ピット２０４はピット２０３の深さＤ２よりｋ×λ２／２ｎ（Ｄ１＝Ｄ２×ｋ×λ２／２ｎ）だけ大きな深さＤ１を有する。
【００６０】
基準層２内に形成されるのに好適なピット形状のさらに他の例について、図７を参照して説明する。ここで、基準層２は、基準ビームＬ２の検出のために構成されたピット２０５と記録／再生ビームＬ１の検出のためのピット２０６とを含む。ピット２０５は、その断面形状が図６のピット２０３のような正確な矩形状であると仮定すると、λ２／４ｎの深さを有する。これにより、ピット２０５内の集束場所上とピット２０５外の場所上との基準ビーム反射光の輝度の差を最大にする。ピット２０６は大きな深さλ２／２ｎを有する。このため、基準ビームＬ２がピット２０６に衝突した場合でも、そこからの反射光は、光路長間の差に関係してピット２０６外の位置からのものと類似している。このように、ピット２０６は、基準ビームＬ２の集束の検出に影響を及ぼさない。それと反対に、記録／再生ビームＬ１に関して、ピット２０５、２０６の深さの差は、記録／再生ビームＬ１の基準層内のそれぞれの場所との相互作用に関係する蛍光の量の差を与える。したがって、基準層２に集束される記録／再生ビームＬ１を検知するために、この蛍光の量の差を使用することができる。
【００６１】
以下は、基準層２内のパターンからのトラッキング誤差信号を検出することによりサーボ制御を行う際、ピット形状がどのようにサーボ信号を最大にするかの説明である。
【００６２】
この場合、ピットは矩形断面形状を有し、プッシュプル方式を使用するサーボ制御が採用され、サーボ信号を最大にするピットの好適な深さはλ２／８ｎであると仮定する。ここで、λ２は基準ビームの波長であり、ｎは、基準層とその上流側でインターフェースする材料の波長λ２での屈折率である。
【００６３】
しかしながら、ピットのこの深さλ２／８ｎは、ピット領域からの媒体の弱い蛍光信号をもたらす。このため、ｋ×λ２／２ｎ（ここでｋは１以上の整数）を当該深さに加算することが好ましい。好ましい例は５λ２／８ｎである。これは図８〜図１０に示される。図８には、図５と概ね同様な基準層構成、すなわち実質的に同じ深さと異なる幅のピット２０１、２０２を利用するが、ピット深さは５λ２／８ｎ（図５の３λ２／４ｎの代わりに）である構成を示す。図９、１０には、図６、７と概ね同様な構成をそれぞれ示す。ここでは、基準層２は、異なる（光学）深さと実質的に同じ幅（図９）のピット２０３、２０４と、異なる深さと実質的に同じ幅（図１０）のピット２０５、２０６とを有するが、ピット２０４の深さが５λ２／８ｎ、ピット２０６の深さがλ２／２ｎ、そしてピット２０３、２０５の深さがλ２／８ｎであるという点で図６、７の例とは異なる。
【００６４】
基準層２内に形成されたパターンからトラッキング誤差信号と読取り信号（蛍光応答）の両方を効率的に捕捉するためには、ピットの深さはλ２／６ｎであることが好ましい。λ２は基準ビームＬ２の波長であり、ｎは入射光側で基準層２とインターフェースする材料の波長λ２での屈折率である。
【００６５】
しかしながら、この深さλ２／６ｎは、媒体のピット領域からの弱い蛍光信号をもたらすかもしれない。このため、ｋ×λ２／２ｎ（ここでｋは１以上の整数）を当該深さに加算することが好ましい。好ましい例は２λ２／３ｎである。これは図１１〜図１３に自明のやり方で示される。
【００６６】
図１Ａ、１Ｂと図２を参照して上に説明したように、光学データ記憶媒体は、垂直方向に配置された２つの基準層２の間にはさまれた中間記録層１を含む。この構成により、較正動作により記録層１の厚さを測定することができ、そしてその結果に基づいて、１つの記録層１内に形成される記録面の数とその間の間隔とを制御することができる。これについて図１４と図１５を参照し説明する。
【００６７】
図１４の例に示されるように、光学データ記憶媒体１０は２つの基準層２ａ、２ｂとその間にはさまれた記録層１ｂとを含む。図１５には、基準層２ａを検知する方法のフローチャートを示す。基準ビームＬ２が照射され、そしてサーボ機構（図１Ａ、１Ｂのコントローラ３０）を使用することにより基準ビームＬ２は基準層２ａに集束される（工程Ｓ１）。
【００６８】
その後、記録／再生ビームＬ１が照射され、その焦点位置は、コントローラ３０によるサーボ機構を使用することにより（すなわちフォーカス光学系２４を制御するために蛍光の輝度を監視することにより）、基準層２と一致するように制御される。次に、ピエゾミラー（図１Ａ、１Ｂにおける２８）を移動させて蛍光輝度の変化を検知することにより、基準ビームＬ２と同じ基準トラック上への記録／再生ビームＬ１の集束を制御する。次に、ピエゾミラー２８を固定した状態で、フォーカス光学系２４は、記録／再生ビームＬ１の焦点位置を上方に移動させるように制御される。記録／再生ビームＬ１の焦点位置は、ビームＬ１の蛍光輝度の変曲点まで移動される（工程Ｓ２）。この場合、ピエゾミラー２８の位置が固定された状態でビームＬ１の焦点位置を移動させるので、記録／再生ビームＬ１の伝搬の光学軸は基準ビームＬ２の伝搬の光学軸と一致するように維持される。ビームＬ１の焦点位置が他の基準層２ｂと一致するとき、蛍光輝度の変曲点が得られる（工程Ｓ３）。
【００６９】
次に、ビームＬ１の焦点位置の移動の距離ｄ（境界間の距離）が算出される。この移動距離ｄに基づいて、ｎ個の記録面が１つの記録層内に形成される場合、隣接する記録面間の移動距離δはｄ／（ｎ＋ｌ）として計算することができる（工程Ｓ４）。フォーカスサーボ機構の較正は上述のように行なわれる。この較正の終了後、記録／再生ビームＬ１による記録を開始することができる。記録する際、サーボ機構の動作により、基準ビームＬ２の焦点位置は基準層２上の基準トラック上に維持され、ピエゾミラー２８は固定された状態で維持される。したがって、記録／再生ビームＬ１の光学軸は、基準ビームＬ２の光学軸に一致した状態で維持される。この状態で、記録／再生ビームＬ１の輝度を高めることにより情報記録を行うことができる。
【００７０】
データ記憶媒体が１つの基準層２のみを有するが、異なる蛍光特性を有する境界または表面が存在し、該境界または表面は基準層２に平行であると仮定しよう。この場合、該境界または表面と基準層２とを使用して上述したのと同じ動作を行なうことにより、記録面間の移動距離を校正することができる。この方法を使用した較正を行なうことにより、記録媒体間の個体差に起因する影響、経時的な特性の変化、記録／再生装置の差などを抑制することができ、これにより高精度の記録／再生が可能となる。
【００７１】
境界間の距離ｄと記録面の数Ｎに関しては、標準規格により与えられる値をそのまま、すなわち標準規格により規定されたように使用されるということに留意すべきである。あるいは、様々な種類の標準規格が存在する場合、使用される標準規格に関する特定の情報をデータ記憶媒体の基準層２内に記録することができ、次に、この情報は、本媒体を使用して媒体内の記録層間の所望距離と、記録層とその対応層間の所望距離とを設定すると、基準層から読取ることができる。
【００７２】
図１６を参照し、基準層の上下に配置された２つの記録層内に記録面を形成する手順を説明する。この手順は、記録／再生ビームＬ１の球面収差の影響を可能な限り抑制することを目的としている。例えば、２つの記録層１ａ、１ｂ間にはさまれた基準層２ａにおいて、記録／再生ビームＬ１と基準ビームＬ２の較正が行なわれる（同じ層／トラックに対し調整された２つのビームにより開始する）。その後、基準ビームＬ２が基準層２ａ上に集束された状態で、フォーカス光学系（図１Ａ、１Ｂにおける２４）は、基準層２ａを横切る垂直方向の記録／再生ビームＬ１の焦点位置を変化するように駆動される。この手順によると、基準層の単一面に配置された記録層のみに記録することと比較して、基準層からの記録／再生ビームＬ１の焦点位置の移動距離を短くすることができる。これは記録／再生ビームＬ１への球面収差の導入を可能な限り小さく抑制するのに効果的である。換言すれば、例えば、中間記録層１ｂの厚さが０．４ｍｍで、唯一つの層２ｂが基準層として使用される場合、中間記録層内に記録／再生ビームスポットを配置するために、記録／再生ビームＬ１が基準層２ｂから移動しなければならない距離は０．４ｍｍである。しかし基準層２ａと基準層２ｂの両方が使用される場合、記録／再生ビームＬ１は基準層のいずれからもわずか０．２ｍｍだけ移動すればよい。また、再生時、記録／再生ビームＬ１と基準ビームＬ２の較正を行なうために上記方法を採用してもよい。この結果、再生ビームＬ１を記録面上に精密に集束させながら読取りを精密に行なうことができる。
【００７３】
好ましくは、データ記憶媒体１０からのデータ再生時、データ記憶媒体厚さ方向の基準ビームＬ２の焦点位置を変化させるために、フォーカス光学系１４（図１Ａ、１Ｂ）は、基準層の基準トラック上の基準ビームＬ２の焦点位置に対する再生ビームの一定の相対的焦点位置を基準として設定し、一定周期（ウォブリング周波数ｆ１）で駆動される。換言すれば、この特定な例では、記録プロセスは平面内で走査しながら進行する（理想的には、記録用ビームのいわゆる「ぜんまい」運動）。この結果、図１７に示すように、読取り中の記録／再生ビームＬ１の基準焦点位置は、データ記憶媒体厚さ方向にウォブリングされる（光軸方向のウォブリング）。このような方式では、再生（読取り）信号の強度は焦点位置の変動周期にしたがって検出器（図１Ａ、１Ｂにおける１６）において変化する。したがって、図１Ａ、１Ｂのようにデータ読取り用の１つの検出器１６のみが設けられた場合でも、記録／再生ビームＬ１の最適な焦点位置を規定することができる。様々な検出方法は、本出願の譲受人に譲渡された国際公開第０３／０７０６８９号パンフレットと国際公開第２００５／０１５５５２号パンフレットに記載されている。このように、焦点位置は、図１７を参照し具体的に説明したように記録面上で精密に制御することができる。
【００７４】
図１８には、記録／再生ビームＬ１の焦点位置（読取り対象の記録面の位置が零点と決定されたときの）と、検出器（図１Ａ、１Ｂにおける１６）で受信される蛍光の量との間の関係を示す。焦点位置のまわりを焦点方向にウォブリングする間に、焦点位置が記録面と精密に一致すると、上方向振動時に検出器１６で受信された光量は下方向振動時のものにほぼ等しい。一方、図１８にＡで示されるように、焦点位置が正しい位置から上方へシフトされた場合、焦点方向のウォブリングの間、上方向振動時の光量の低下は下方向振動時のものより大きくなる。反対に、図１８にＢで示されるように、焦点位置が正しい位置から下方へシフトされた場合、焦点方向のウォブリングの間、上方向振動時の光量の低下は下方向振動時のものより小さくなる。この事実は、焦点位置が上方向にシフトされているのかあるいは下方向にシフトされているのかを示す。焦点位置は、上方向移動時の光量の低下が下方向移動時のものと一致するように制御することができる。この場合、単一の検出器でも、記録／再生ビームＬ１の集束を制御することができる。基準層２の基準トラックから相対的に離れた位置を基準として設定してウォブリングを行なうことにより、データ記憶媒体の変形などが生じても安定したトラッキングを容易に行うことができる。
【００７５】
図１９を参照すると、データ記憶媒体からのデータ再生時ではなくデータ記憶媒体への記録時、読取りはデータ平面内で進行する一方で、記録／再生ビームＬ１の焦点位置は例えばウォブリング周波数ｆ２で光軸方向にウォブリングすることができることが示されている。しかしながら、各層は製造工程のために実際には精密ではない平坦性を有するので、それにしたがって平面走査は調整されることに留意すべきである。この場合、フォーカス制御は、上記と同じ効果を有するウォブリング周波数ｆ２に従わないように再生時に行なうことができる。同様な考え方はトラッキング制御に適用可能である。図２０に示すように再生時または記録時のトラッキング制御において、ウォブリングを行なうことができる（ウォブリング周波数ｆ３、ｆ４で）。この場合、フォーカス制御とトラッキング制御を区別するために、集束方向のウォブリング周波数（第１の周波数、ｆ１，ｆ２）とトラッキング方向のウォブリング周波数または位相（第２の周波数、ｆ３、ｆ４）は互いと異なるように設定される。次に、上記処理のために、再生信号からこれら２つの周波数成分が分離され抽出される。上記較正を行ない、その校正結果に基づいて記録／再生ビームＬ１の焦点位置を記録面の１つに大まかに位置合わせし、この大まかに位置合わせさされた位置を基準にウォブリングを行うことにより、記録／再生ビームＬ１の微妙な位置合わせを行なうことができる。
【００７６】
図２１Ａ〜２１Ｄと図２２を参照し、記録トラック（ここでは基準層は図示しない）の可能な構造を説明する。図２１Ａ〜２１Ｄには、半径方向のスポット位置の変調周波数が軸方向のものと同じである実施形態を示す。図２１Ａ、２１Ｂに示すように、記録トラックは、公称位置を中心とする螺旋状の小さなサイクルを形成し、ここでは半径方向と軸方向の変調振幅の比が螺旋の楕円率を決定する。変調位相差π／２が使用される。フォーカス誤差信号（ＦＥＳ）とトラッキング誤差信号（ＴＥＳ）は、略オントラック（ｏｎ  ｔｒａｃｋ）時のこの信号の振幅変調に位相ロックする第１の工程と、例えば次式の窓積分器（ウィンドサイズＴを有する）の出力を使用することにより誤差信号を導出する第２の工程とにより導くことができる。
【００７７】
【数１】
2009518777.tif 000003
【００７８】
ここで、インデックスｉは特定の誤差信号（ＦＥＳまたはＴＥＳ）を指し、ｍｉは導出された位相ロックした内部信号であり、Ｉ（ｔ）は媒体からの信号である。
【００７９】
略オントラックのビーム位置は、基準層からの制御された距離を使用することと、半径方向と軸方向のいずれかの緩慢な動きと、トラックの螺旋形状は”一周に一回（ｏｎｃｅ  ａｒｏｕｎｄ）”略オントラックとなるのに役立つという事実とにより、実現することができる。
【００８０】
上記のように、２つの周波数を使用することは、また、ＦＥＳとＴＥＳの信号成分を分離するための方法である。図２１Ｃ、２１Ｄには記録パターンの別の実施形態を示す。この実施形態ではトラックの形態がさらに複雑である。両方の位相差が制御され、かつ周波数差が利用されると、誤差信号を導出することができる。この特定の実施形態では、変調周波数と位相は（ｓｉｎ（ｔ＋π／４）、ｃｏｓ（２＊ｔ））となるように選択され、その結果生成されるトラック形態は、公称トラックの中心にクロスオーバーを有する複雑な螺旋形状である。図２１Ｄには、その形状を定性的に示すためのトラックの誇張表現の３Ｄプロットを示す。図２１Ｃには、公称トラック位置に対するトラックの射影を示す。図２２により詳細に示すように、公称記録トラックによりこの射影内にリサジュパターンが形成される。点線の楕円は、この射影では読取りビームの相対位置を示す。矢印１〜４は、一旦、トラック信号に位相ロックすると、公称トラックに対する運動を導出することができるので読取りビームを変調する必要がないということを概略的に示す。公称トラックに対する読取りビーム焦点の必要な運動は公知であるので、正しい位置に対する補正を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１Ａ】光学データ記憶媒体内でデータを記録／再生するための本発明の光学システムの２つの例をそれぞれ示す。
【図１Ｂ】光学データ記憶媒体内でデータを記録／再生するための本発明の光学システムの２つの例をそれぞれ示す。
【図２】本発明の光学データ記憶媒体の例を示す。
【図３】本発明の光学データ記憶媒体の使用に好適な、基準層内のピットが形成された部分の断面図（周囲方向）と平面図を例示する。
【図４】基準層上に記録／再生ビームを集束することを制御するための本発明の原理を示す。
【図５】本発明の光学データ記憶媒体の使用に好適な、基準層内に形成されたピット形状のさらに幾つかの例を示す。
【図６】本発明の光学データ記憶媒体の使用に好適な、基準層内に形成されたピット形状のさらに幾つかの例を示す。
【図７】本発明の光学データ記憶媒体の使用に好適な、基準層内に形成されたピット形状のさらに幾つかの例を示す。
【図８】本発明の光学データ記憶媒体の使用に好適な、基準層内に形成されたピット形状のさらに幾つかの例を示す。
【図９】本発明の光学データ記憶媒体の使用に好適な、基準層内に形成されたピット形状のさらに幾つかの例を示す。
【図１０】本発明の光学データ記憶媒体の使用に好適な、基準層内に形成されたピット形状のさらに幾つかの例を示す。
【図１１】本発明の光学データ記憶媒体の使用に好適な、基準層内に形成されたピット形状のさらに幾つかの例を示す。
【図１２】本発明の光学データ記憶媒体の使用に好適な、基準層内に形成されたピット形状のさらに幾つかの例を示す。
【図１３】本発明の光学データ記憶媒体の使用に好適な、基準層内に形成されたピット形状のさらに幾つかの例を示す。
【図１４】本発明の光学データ記憶媒体の例を示す。
【図１５】１つの記録層内に形成される記録面の数とその間隔を制御する本発明の方法のフローチャートを例示する。
【図１６】基準層２の上下に配置された２つの記録層１に記録する記録方法を示す。
【図１７】本発明の再生方法を例示する。
【図１８】記録／再生ビームの焦点位置（読取り対象の記録面の位置を零と決定した場合の）と、検出器で受信された蛍光量との間の関係を示す。
【図１９】本発明の記録方法を示す。
【図２０】本発明による、トラッキング制御において行なわれるウォブリングを示す。
【図２１Ａ】本発明で使用されるウォブリング技術の別の例をさらに示す。
【図２１Ｂ】本発明で使用されるウォブリング技術の別の例をさらに示す。
【図２１Ｃ】本発明で使用されるウォブリング技術の別の例をさらに示す。
【図２１Ｄ】本発明で使用されるウォブリング技術の別の例をさらに示す。
【図２２】本発明で使用されるウォブリング技術の別の例をさらに示す。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２１Ｃ】
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【図２１Ｄ】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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