(57)【要約】【課題】３次元方向に情報を記録再生し、記憶容量を向上させるとともに高速記録再生を行う。【解決手段】３次元光ディスク１内に３次元格子を形成し、光スポットの進行する方向に対して垂直な面内に格子を揺動させて配置し、光スポットを制御する信号を作成し、格子間に少なくとも一つの光スポットを３次元的に走査させて、情報を記録し、再生する。【選択図】図１
2006172600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光スポットを案内するための制御情報を記録した制御領域が情報トラックに沿って３次元的に所定間隔で複数配置された３次元光ディスクに情報を記録するための３次元情報記録方法であって、
前記制御情報を第１波長のトラッキング用光スポットで再生し、当該再生情報を用いて前記トラッキング用光スポットを情報トラックに対して位置決めするステップと、
前記トラッキング用光スポットに対する相対位置関係が可変な第２波長の記録用光スポットにより、前記情報トラックに沿って隣接する２つの制御領域の間の情報記録領域に設定された３次元格子の格子点にマークを記録することによって３次元的に情報を記録するステップと
を有することを特徴とする３次元情報記録方法。
【請求項２】
請求項１記載の３次元情報記録方法において、前記記録用光スポットは１つの光スポットからなり、前記１つの光スポットを記録情報に従ってオン・オフしながら前記３次元格子の格子点上を走査することによって前記マークを記録することを特徴とする３次元情報記録方法。
【請求項３】
請求項１記載の３次元情報記録方法において、前記記録用光スポットは相対的な位置関係が固定された複数の光スポットからなり、前記複数の光スポットを記録情報に従ってオン・オフしながら前記３次元格子の格子点上を走査することによって前記マークを記録することを特徴とする３次元情報記録方法。
【請求項４】
請求項１記載の３次元情報記録方法において、前記記録用光スポットは相対的な位置関係を固定して２次元的に配列された複数の光スポットからなり、前記複数の光スポットを記録情報に従ってオン・オフしながら前記３次元格子の格子点上を走査することによって前記マークを記録することを特徴とする３次元情報記録方法。
【請求項５】
請求項１記載の３次元情報記録方法において、前記制御領域は前記３次元光ディスクの回転円周上に略等間隔に配置され、またディスク厚さ方向にも等間隔に配置されていることを特徴とする３次元情報記録方法。
【請求項６】
請求項１記載の３次元情報記録方法において、前記制御領域は少なくとも一つのマークを含み、該マークは前記情報トラックを螺旋状に包囲するように配置されていることを特徴とする３次元情報記録方法。
【請求項７】
光スポットを案内するための制御情報を記録した制御領域が情報トラックに沿って３次元的に所定間隔で複数配置され、前記情報トラックに沿って隣接する２つの制御領域の間の情報記録領域に設定された３次元格子の格子点に記録されたマークによって３次元的に情報が記録された３次元光ディスクから情報を再生する３次元情報再生方法であって、
前記制御情報を第１波長のトラッキング用光スポットで再生し、当該再生情報を用いて前記トラッキング用光スポットを情報トラックに対して位置決めするステップと、
前記トラッキング用光スポットに対する相対位置関係が可変な第２波長の再生用光スポットを用いて前記情報記録領域から情報を再生するステップと
を有することを特徴とする３次元情報再生方法。
【請求項８】
請求項７記載の３次元情報再生方法において、前記再生用光スポットは１つの光スポットからなり、前記１つの光スポットを前記３次元格子の格子点上を走査することによって前記マークを再生することを特徴とする３次元情報再生方法。
【請求項９】
請求項７記載の３次元情報再生方法において、前記再生用光スポットは相対的な位置関係が固定された複数の光スポットからなり、前記複数の光スポットを前記３次元格子の格子点上を走査することによって前記マークを記録することを特徴とする３次元情報再生方法。
【請求項１０】
請求項７記載の３次元情報再生方法において、前記再生用光スポットは相対的な位置関係を固定して２次元的に配列された複数の光スポットからなり、前記複数の光スポットを前記３次元格子の格子点上を走査することによって前記マークを再生することを特徴とする３次元情報再生方法。
【請求項１１】
請求項７記載の３次元情報再生方法において、前記制御領域は少なくとも一つのマークを含み、該マークは前記情報トラックを螺旋状に包囲するように配置されていることを特徴とする３次元情報再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学的特性変化を用いて媒体に情報を３次元的に記録再生する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
媒体の３次元方向に情報を記録する方法に関して最近のISOM2003の国際学会で２件の発表があった。いずれも、現在主流の情報をビット毎に一つのマークに対応させて１層の面内に記録する光ディスクの記録方法をディスクの厚さ方向に拡張して、３次元方向に情報を記録する方法である。
【非特許文献１】”Bit-Wise Volumetric Optical Memory Utilizing Two-Photon Absorption in Aluminum Oxide Medium” Technical Digest of International Symposium on Optical Memory 2003, We-E-04
【非特許文献２】”Mechanism of Recording on Electrochromic Information Layers of Multi-Information-Layer”, Technical Digest of International Symposium on Optical Memory 2003, We-E-05
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記発表では記録再生の原理的な動作については示されているが、３次元記録の実用化に不可欠な光スポットを３次元方向に位置決めし、情報を記録再生する手段の詳細については示されていない。３次元記録を実用化するためには、光スポットの位置決めを含む情報の記録再生手段は光ディスクの大量生産に適合したものでなくてはならない。これまでの光ディスクでは、２次元平面上に光スポットを位置決めするにあたって、２次元平面に垂直な方向（光学ピックアップに搭載された対物レンズの光軸方向）に焦点検出用の特別なマークを設けることなく、光学ピックアップ側で戻ってくる光束の状態を見ることにより合焦状態を検出していた。これは、記録層が１層しかないため、記録層に合焦しているか否かを反射光束の状態から判定することができたためである。しかし、光軸方向に情報を記憶するためには、光スポットの光軸方向の位置を高精度に検出することが必要となる。また、これまでの光ディスクと同様に、２次元平面内を光スポットが進行していく方向（トラックの円周方向）に垂直な方向（トラックの半径方向）の光スポット位置を検出することも同時に必要となる。トラック半径方向の位置検出のためにはこれまで、案内溝、または特別なマーク群が用いられてきたが、焦点方向には特別な考慮はなされてこなかった。
【０００４】
さらに、これまでの３次元記録は従来の２次元平面の１層記録を多層に拡張したものであり、１層ごとに記録再生を行うために、情報の記録再生時間は従来の１層記録と同じになり、多層による記憶情報の増加に対応した記録再生時間の短縮を行うことができなかった。
【０００５】
本発明は、３次元方向に情報ビットをマークに対応させて記録する方法において、記憶情報の増加に対応して、情報を高速に記録再生する方法について提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明においては、全体構成として、３次元光ディスクに少なくとも情報を記録再生するための微小光スポットを案内するための制御領域を３次元的に設け、その３次元光ディスク内に埋め込まれた制御領域を用いて微小光スポットの３次元方向の位置決めを行い、その制御領域間に情報を３次元方向に記録再生する情報記録領域を設け、情報を３次元方向に記録再生する。３次元光ディスクの中を光スポットが通過していくときに、制御領域から光スポットの進行方向に対して垂直な２つの方向に対する光スポット制御信号を発生することができるようにし、この制御信号を用いて光スポット位置を制御する。
【０００７】
制御領域には、例えば、光スポットの進行方向に沿って、進行方向とは垂直な２次元平面内に、互いに異なる方向にずれて配置されている３次元構造を持つマークが少なくとも一つ形成され、マーク列は光スポットの進行方向に螺旋状に進行するように形成されている。制御領域では焦点ずれ信号、トラックずれ信号の２つの信号を検出する。連続的なマーク列は、蛇行する２つの垂直な方向のうち、一つの方向にも、もう一つの方向に対しても互いに蛇行している構成とし、光スポットの進行方向にはマーク列が螺旋を描くようにする。
【０００８】
制御領域間にある３次元空間内に情報記録領域を設け、この情報記録領域ごとに情報を記録する。３次元に情報を記録するために、少なくとも一つのスポットを情報記録領域内において３次元的に走査し、情報を記録していく。また、複数のスポットを情報記録領域内でディスク厚さ方向に走査して、情報を記録するようにしてもよい。さらに、光源からの光が対物レンズに入射するときの光の波面を情報に従って、２次元的に変化させる動作と１次元的に動作させる組み合わせにより情報を情報記録領域に記録再生する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、３次元方向に光スポットを位置決めする案内トラックを有する３次元光ディスクに短時間に大量の情報を記録し、再生できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下の図において、同じ機能部分には同じ符号を付けて説明する。
【００１１】
図１は、記録媒体として３次元光ディスクを用いた本発明による３次元記録再生装置の概略図である。本発明では、３次元的に情報を記録する３次元光ディスク１は、円柱の形状をしており、回転中心１０を持ち、上から見ると仮想回転中心１０から内周ｒ１までの部分が中空になり、内周ｒ１から外周ｒ２までの部分が情報を記録する記録領域となる。情報の記録再生のためにはこの円柱体を半径ｒ１のハブに嵌め合わせ、モータによって仮想回転中心１０を中心に回転させる。光ピックアップ８０から発生される光スポットによる３次元光ディスクの記録領域へのアクセス制御は、円柱体の円周方向、円柱体の半径方向及び厚さ方向の３方向から行われる。
【００１２】
さらに詳細に記録再生の動作を説明する。図２は、３次元光ディスク１内に設定される情報トラック２７と光スポットの関係を示す模式図である。予め制御領域に形成したマークによってスポットの位置決めを行い、情報を記録再生する原理について、図１５を用いて述べる。情報トラックに沿って隣接する２つの制御領域２１，２２の間の３次元空間を一単位（ブロック）の情報記録領域２０４として情報を記録再生する。情報記録領域２０４に情報を記録する方法には幾つかの方法がある。一つは図１６に示すように、複数の光スポット２４，２５，２６をディスクの回転に従って相対的に円周方向に走査するとともに、光軸方向に走査していき、記録情報に従って光スポット２４，２５，２６を独立にオン・オフして情報記録領域２０４内に設定された３次元格子の格子点にマークを記録することによって、３次元的に情報を記録していく方法である。他の方法は、図１７に示すように、少なくとも一つのスポット２４を情報記録領域２０４内に矢印に沿って走査して行き、記録情報に従って光スポット２４，２５，２６を独立にオン・オフして情報記録領域２０４内に設定された３次元格子の格子点にマークを記録することによって、３次元的に情報を記録していく方法である。図１は、図１６に示した記録再生方法の実施例である。
【００１３】
図１を参照すると、複数の光源３５から放射された光は結合レンズ３３により平行光に変換され、プリズム３４を通過し、収差補正用光学素子３０を通過し、折り返しミラー２９により光路を折り曲げられ、対物レンズ９に入射し、ディスク１内に光スポット２３，２４，２５，２６を形成する。光源１０３の波長を他の光源とは異ならせ、結合レンズ４７を用いて平行光とし、プリズム４８により他の光源の平行光と光路をあわせ、対物レンズ９によりディスク１内に集光する。光スポット２３は情報トラック２７の上に制御によって位置づけられる。情報トラックには光スポットを制御する為の制御情報を検出するための制御領域２１，２２が設けられている。この制御領域２１，２２は、図１２、図１３、図１４、図１５を用いて後述するマーク群から構成されている。光スポット２３は、情報トラックをトラッキングするために用いられる。また、光スポット２３，２４，２５，２６は、記録マークの形成及び読み出しのために用いられる。読み出しのときには記録したデータを破壊しない程度に照射光量を弱める。
【００１４】
トラックからの反射光は対物レンズ９、ミラー２９、光学素子３０を通過し、プリズム３４により光路を曲げられ、光学フィルタ３１を通過して、集光レンズ３２によって光検出器３６に集光される。光検出器３６からの光電流４６は再生回路３９に入力され、制御情報検出、クロック検出を行い、上位コントローラ３７から送られたユーザ情報を検出したクロックに従って、記録回路３８により光源３５を変調する信号４４を作成して、ディスク１内の光スポット２４，２５，２６をそれぞれ強度変調する。また、再生回路３９から検出された制御情報、アドレス情報はアクセス制御回路４５に入力され、上位コントローラ３７から指令される情報の記録位置に光スポットを位置づけるために、対物レンズ９の２次元アクチュエータ２８を駆動する信号４２を作成するとともに、収差補正用光学素子３０を駆動する信号４３を作成する。対物レンズの性能は基板表面から特定厚さの面で最良になるように一般的には設計される。すると、基板厚さ方向に焦点位置をずらしていくと、光学系の球面収差が増加し、焦点位置でのスポットが歪んでくる。収差補正用光学素子３０は、これを補正するために、焦点位置に応じて球面収差を補正するものである。収差補正用光学素子として一番簡単な構成は、複数のレンズの組み合わせを用い、レンズ間の距離を動かすことにより、対物レンズに入射する光束の発散、収束角度を変えるものである。そのほか、液晶素子などにより、光波の位相を遅れさせたり、進めたりして、光束の波面を部分的に変化させることにより収差を補正するものもある。
【００１５】
図３を用いて、さらに詳細に記録再生回路の動作を説明する。光源３５は複数の光源、例えば半導体レーザ１００，１０１，１０２，１０３から構成されている。各光源からの光はディスク１内の光スポット２６，２５，２４，２３として集光される。従って、光スポット２３の位置を決めると、その他の光スポット２４，２５，２６の位置は特定の間隔で自動的に決められる。また、光源１００，１０１，１０２から出た平行光は光スポット２４，２５，２６を光軸方向に動かす光学素子４９（パラボリックに湾曲する変調が波面に加えられ、絞り込んだ光スポットの焦点位置を光軸上で動かす）を通過し、対物レンズ９によりディスク１内に集光される。光源１０３には、駆動回路１１１により直流電流が供給され、一定光量で発光するように設定されている。光源１０３から発光した光はディスクから反射して、光検出器３６にある受光器１０７に集光され、光電流がプリアンプ１１６により電圧に変換され、クロック発生回路１１５とデータ弁別回路１２０、領域検出回路１１７に入力される。
【００１６】
領域検出回路１１７では、制御領域２１，２２を他の領域と区別して検出し、制御領域を示す信号１５０を制御情報発生回路１１９に入力する。制御情報発生回路１１９から後述するトラックずれ信号、焦点ずれ信号を発生し、２次元アクチュエータを駆動する駆動回路１１８に入力される。一方データ弁別回路１２０において検出された、トラックアドレス信号はアドレス比較回路１２７に入力され、上位コントローラ３７からのアドレス指令のレジスタ１２８からの出力と比較され、光スポットを制御する信号を発生する回路１２９により、２次元アクチュエータ２８の制御信号を駆動回路１１８に送出するとともに、アクチュエータの移動によって発生する収差を補正する信号４３を送出する。
【００１７】
また、上位コントローラ３７から送出されるユーザデータをレジスタ１３０で受け取り、３次元情報として保存する。変調回路１２４，１２５，１２６に入力し、クロック発生回路１１５の出力によって変調し、レーザ駆動回路１０８，１０９，１１０に入力して、光源１００，１０１，１０２をそれぞれ強度変調する。
【００１８】
さらに、図１６を用いて、情報の記録再生動作を説明する。光スポット２４，２５，２６を光軸方向に動かす光学素子４９により３つの光スポットを線２１４上に並べて、光軸方向に走査し、線２１２まで達すると折り返し線２１５まで戻らせる動作を繰り返す。すなわち、複数スポットを、ディスクが回転することにより相対的に円周方向に走査させるとともに、光軸方向にも同時に走査させ、走査の間に複数のスポットの光源の強度を変調することによって情報を３次元記録領域に記録することにより、３次元の情報記録領域２０４を一つの単位として、３次元光ディスク内では情報トラック２７の制御領域の間に決まった間隔でデータが記録されて行く。このような記録を行うために、レジスタ１３０ではあるタイミングで線２１４に並んだ３スポットの記録データを一組に記憶し、走査タイミングごとにそれらの組をレジスタに蓄えておく。
【００１９】
以上述べた構成により、スポット２３は焦点ずれ信号、トラックずれ信号、アドレス信号を制御信号検出領域にて検出することにより、偏芯、上下振れによって蛇行するトラック中心に沿って追従する。一方、複数スポット２４，２５，２６は、トラック内に設けられた３次元記録領域内をスポット２３が追跡するトラック中心から相対的に３次元的にオフセットした領域を走査し、情報を記録再生する。
【００２０】
光スポットの走査を制御する走査制御回路１４１には制御領域示す信号１５０とクロック信号が入力され、スポットを焦点方向に走査する駆動波形を作成し、その駆動波形を駆動回路１４０に送出すると同時に、レジスタ１３０に走査駆動波形と同期して記録再生すべきデータ組の区切れ目を表すタイミング信号１５１をレジスタ１３０と１３１に送出する。レジスタ１３０ではタイミング信号１５１に従って、変調回路１２４，１２５，１２６に記録データ組を並列に出力する。
【００２１】
記録されたデータは、情報トラック２７にスポット２３を位置づけ、スポット２４，２５，２６を記録された情報記録領域２０４の上に配置させ、走査制御回路１４１からの駆動波形に従って光軸方向に光学素子４９により走査し、反射光を検出器３６上の受光器１０４，１０５，１０６にそれぞれ集光し、受光する。各光電流はプリアンプ１１２，１１３，１１４により電圧に変換され、データ弁別回路１２３，１２２，１２１により、クロック発生回路１１５から発生させられたクロックにより検出、復調され、レジスタ１３１にストアされて、上位コントローラ３７に送られる。レジスタ１３１ではタイミング信号１５１に従って、データ弁別回路１２３，１２２，１２１から並列に出力されるデータ組を走査タイミングごとに３次元データとして記憶する。これを上位コントローラに送るときにはユーザデータの形に変換する。
【００２２】
図４及び図５は、図１７に示した記録再生方法の実施例である。この方法は、図１７に示すように少なくとも一つのスポット２４を情報記録領域２０４内に矢印に沿って走査して行き、情報記録領域２０４内に情報を記録していくものである。図４においては、図１の光学系に光ビームの出射角度を偏向させることで、トラック方向にスポットを偏向させる光偏向器１４５が追加されている。さらに図４においては、図２にあった複数スポットの光源１０１、１０２と受光器１０５、１１０６およびこれらの光源に関係する信号処理回路がなくなり、代わりに光源１００からの光を収束したスポット２４を情報記録領域２０４内に３次元的に走査させる走査制御回路１５３が走査回路１４１の代わりに設けられている。
【００２３】
上記実施例において上位コントローラ３７から送出されたユーザデータはレジスタ１３０に蓄えられる。走査制御回路１５３にはクロック信号と制御領域を示す信号１５０が入力され、図１７のスポット２４をディスク回転速度と光偏向器１４５を偏向する信号１４４を制御して点２０５まで移動させる。その後、光軸方向に動かす光学素子４９を制御して点２０９まで、光スポット２４を移動し、次にディスク半径方向の走査と光軸方向の走査を繰り返し、点２１２まで行くと点２０７まで戻り、再び同じ走査を繰り返す。こうして情報記録領域２０４内に設定された３次元格子の格子点に記録情報に従ってマークを記録することによって、３次元的な情報記録が行われる。
【００２４】
走査制御回路１５３からはディスク半径方向を制御する信号が出力され、駆動回路１４７に入力され、駆動回路１４７からは光偏向器１４５を偏向する信号１４４が出力される。また、同時に光軸方向を制御する信号が出力され、駆動回路１４０に入力され、駆動回路１４０からは光軸方向に動かす光学素子４９を駆動する信号１４２が出力される。また、走査制御回路からはデータを記録再生するタイミング信号１５４が出力され、レジスタ１３０とレジスタ１３１に入力される。レジスタ１３０からは走査タイミングに同期して記録データが変調回路１２４に出力される。再生時には記録時より各スポットの光量を弱めて、記録したデータを破壊しない程度にして照射する。再生時にはデータ弁別された再生データが走査タイミングに同期して、レジスタ１３１に蓄積されていく。
【００２５】
情報トラック２７には制御情報を検出する領域２２，２１のほかに、当該トラックがディスク厚さ方向に何番目のトラックで、半径位置のどこに対応するかを表すアドレス情報を検出する領域がある。アドレス情報は、後述する単位マークの配列パターンで表すことができる。また、クロック作成のために特定間隔を持ったマークパターンを入れておく。
【００２６】
トラッキング用の光スポットの光源１０３とマーク記録用の光スポットの光源１００，１０１，１０２の波長を変えておくと、記録の影響が制御信号検出に及ぶことを避けることができる。すなわち、フィルタ３１により特定波長の光のみを通過させるようにできるため、光源１０３の光のみ通し、記録時の光源１００，１０１，１０２の影響を受けることなく、位置決め信号を検出し、案内マークにスポット２３を追従させることができる。また、このフィルタ３１は３次元記録材料として２光子吸収のような材料では再生波長とは異なる蛍光を検出するために特定波長を透過させる光学素子としても使用できる。
【００２７】
２光子吸収の読み出し光学系としては、図６に示す別の実施例がある。読出し用の半導体レーザ１１１１から波長λ１のレーザ光が出射し、コリメータレンズ１１１３と三角プリズム１１１５により円形のビームにコリメートされる。駆動回路１３０１で駆動される光軸方向変調器１１２１をこのビームは通過するが、パラボリックに湾曲する変調が波面に加えられる。光軸方向変調器は絞り込んだスポットの焦点位置を光軸上で動かすために設置されている。ダイクロイクックミラー１２６１を通過した後、波長λ１のビームは球面収差補償器１１２３、横方向変調器１１２２を通過する。球面収差補償器は媒体１１５０の中に書き込まれた記録ビット１１５１の表面からの深さが変化したとき発生する球面収差を補正するものである。球面収差補償器は凹レンズと凸レンズの組み合わせから構成され、両レンズ間の距離を調整することにより、球面収差を補正する。横方向変調器１１２２は駆動回路１３０２により駆動されており、光ビームの出射角度を偏向させることで、光ビームの集光位置を光軸に垂直な方向、すなわち回転する媒体の直径方向に偏向させる。ダイクロイクックミラー１２６２を透過したビームは対物レンズ１１１８により微小径の光スポットで記録ビット１１５１を照射する。記録ビット１１５１からは波長λ３の信号光が発生する。この光は非線型光であり、コヒーレントな光でないため、指向性がない。発生した光の一部は対物レンズ１１１８で集められ、ダイクロイックミラー１２６１で反射された後、フィルタ１１２８、レンズ１１１７を通過して、光検出器１３０５に入射する。フィルタ１１２８は波長λ３の光のみを通過させる特徴を有する。光検出器１３０５からの信号は電子回路１３０６で処理され、データ信号となる。
【００２８】
記録ビット１１５１は円盤状の媒体に記録されており、回転する媒体から読み出されるので、記録ビット列に光スポットを追従させるトラッキング技術が必要となる。トラッキングと焦点合わせについては後述するが、信号処理に必要な回路を述べる。光検出器３０５からの信号は掛算器１３０３、１３０４でそれぞれ発振器１３０１、１３０２からの信号と掛け合わされ、トラッキングエラー信号となる。掛算器１３０４からは半径方向のトラッキングエラー信号、掛算器１３０３からは光軸方向の焦点ずれ信号を得ることができ、このエラー信号が小さくなるようにアクチュエータ１３０８で対物レンズ１１１８を横方向および光軸方向に移動させトラッキングを行う。
【００２９】
波長λ３の光は照射光の進行方向へも発生しており、この方向の光を光検出器１３０５に戻るようにすることにより、検出効率をあげることができる。照射光の進行方向に発生した非線型光は集光レンズ１１１９を透過し、球面収差補償器１１２５、半透鏡１２６３を通過して反射鏡１１２０の上に集光する。反射光の一部は半透鏡１２６３で反射され、２分割検出器１３１０で検出される。フォーカスエラー信号を得るために、光路の途中にナイフエッジ１３１１が設置されており、光路の半分を遮っている。２分割検出器１３１０からはフォーカスエラー信号を得ることができ、その信号で集光レンズ１１１９を光軸方向で移動させることができるアクチュエータ１３０９を制御し、反射鏡１１２０上のスポットを最小の状態に保つ。対物レンズ１１１８による波長λ１の照射光の最小スポット位置と反射鏡１１２０の反射面でのスポット位置とは集光レンズ１１１９に対して共役の関係にあるので、反射鏡１１２０で反射された非線型光は対物レンズ１１１８の最小スポット位置に戻ることができ、さらに対物レンズ１１１８を透過して、光検出器１３０５に入射可能になる。
【００３０】
さらに媒体を透過した照射光も反射鏡１１２０で反射され、同じ記録ビットを反対方向から照射することが可能になり、再度非線型光を発生させることが可能になる。これらの効果により、光検出器１３０５で検出される非線型光の光量が増え、信号対雑音比の向上を図ることができる。
【００３１】
半導体レーザ１１１２からは書き込み用の波長λ２のレーザ光が発生し、コリメータレンズ１１１４、三角プリズム１１１６で円形状の平行光に変換される。１１２４は球面収差補償器であり、１１２３の球面収差補償器で完全に補正できないときに使用する。書き込み用のレーザ光はダイクロイックミラー１２６２で反射され、対物レンズ１１１８で媒体中に絞り込まれる。
【００３２】
３次元光ディスクに光スポットを照射し、前述のような３次元方向のアクセスを行うためには、光スポットを導くための仮想的な案内トラックが必要となる。この仮想トラック２７は、３次元光ディスクの円周方向に沿って略同心状のチューブ形状であり、このチューブは３次元光ディスクの厚さ方向に垂直な平面内に閉じた形状か、閉じることなく、同一平面内を内周から外周、または外周から内周方向に連続する形状か、さらに同一平面内に閉じられることなく、３次元ディスクの厚さ方向連続に繋がる形状かのいずれかである。
【００３３】
上記案内トラックにスポットを導くためには、トラックの位置を表す情報を記録した領域を等間隔に連続的に設ける。この領域から光スポットを位置決めするための制御信号を検出する。その信号は光スポットの進行方向、すなわち３次元光ディスク１の円周方向に対して垂直な２つの方向に対する、スポットと案内トラックの位置ずれを表す信号である。これらの信号をこれまでの光ディスクの名称を使用し、ディスク厚さ方向を焦点ずれ信号、ディスク半径方向をトラックずれ信号と呼ぶ。
【００３４】
本発明の動作原理を、図７を用いて説明する。光スポットの進行方向Ｚと垂直な方向Ｘ，Ｙに複数のマークを配置する。ここでは８つのマーク１１，１２，１３，１４、１５、１６，１７，１８から成るマーク列を取り上げる。８つのマークは形状が等しいが、位置が異なる。これらの位置を光スポットの進行方向Ｚに垂直な平面４０に投影し、この平面内にディスク厚さ方向Ｙとディスク半径方向Ｘの互いに直交する座標を用いてマークの投影位置を表現すると、各マークは光スポットの進行する軸Ｚを回転中心とするスパイラス線４１の上に配置している。
【００３５】
図８（ａ）にＹ−Ｚ平面に投影したスパイラル線８１を、図８（ｂ）にＸ−Ｚ平面に投影したスパイラル線８２を示す。２つの投影波形８１，８２はいずれも正弦波となり、周期Ｔが等しく、位相が９０度ずれたものとなる。各マーク１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，１８はそれらの正弦波の上に配置される。各正弦波の振幅はｂとａとなる。光スポットのＺ軸からのＸ，Ｙ方向のずれは、各マークにおける検出信号を演算して求められる。このために、よく知られた同期検波を行う。図８（ｃ），（ｄ）のような検波信号８３，８４のように９０度位相を変えて、図１、図４のプリアンプ１１６の出力である各マークからの検出信号と掛け算を行い、Ｘ方向、Ｙ方向のずれをそれぞれ検出できる。
【００３６】
同期検波を用いる方法について、より詳細に説明する。光スポットの進行に従って、同期信号波形８３，８４を発生し、トラックずれ信号を検出するときには前述のマークが読み出し信号に与える変化量の時間的な信号Ｓ(ｔ)を揺動周波数のみを通過させる帯域フィルタを通過させ、揺動周波数成分のみを取り出し、同期信号波形８３を掛け算して、その結果を同期信号波形の繰り返し周波数よりカットオフ周波数が低い低域フィルタに通して検出する。焦点ずれ信号を検出するときには前述のマークが読み出し信号に与える変化量の時間的な信号Ｓ(ｔ)と同期信号波形８４を掛け算して、その結果を同期信号波形の繰り返し周波数よりカットオフ周波数が低い低域フィルタに通して検出する。
【００３７】
以下、上記マークによって検出される信号について、図９（ａ），（ｂ）を用いて詳細に述べる。図９（ａ）において、光スポット７７がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３次元座標の中心にあるとする。Ｘ軸上ｒの位置にマーク７８があるとき、マーク７８が光スポット７７による読み出し信号へ与える変化は、スポット中心からマーク７８までの距離のみの関数であり、図９（ｂ）に示すような単峰特性を示す。すなわち、距離ｒが零で最大となり、距離ｒが大きくなるにつれて、スポットの光強度が減少するのに応じて単純に減衰していき、最後は零となる。
【００３８】
図１０は、光スポットが移動するとき、光スポット中心からマークまでの距離ｒが正弦波状に変化したとき、得られる読み出し信号波形を模式的に示した図である。相対的に距離ｒが正弦波状に変化し、その中心位置がずれているように距離７１，７２，７３が変化すると、マークが読み出し信号に与える変化量は各距離７１，７２，７３に対応して信号変化波形７４，７５，７６となる。ここで、タイミングｔ１あるいはｔ２で距離ｒが最大となり、タイミングｔ１とｔ２の間で距離ｒが最小となる。このときの信号変化波形を見ると、距離変化７２のように相対的に中心位置が零では検出信号には揺動周波数の２倍の周波数のみで、揺動周波数成分は零となる。従って、同期検波信号と帯域フィルタの出力の掛け算結果を低域フィルタに通した出力は零となる。また、中心位置がプラスにあると、タイミングｔ１における信号変化の大きさはタイミングｔ２のときよりも小さく、検出信号には揺動周波数の周波数成分が多くなり、かつその周波数成分の位相は揺動周波数と同じになる。そのため同期検波信号と帯域フィルタの出力の掛け算結果を低域フィルタに通した出力は正となる。また、中心位置がマイナスにあると、タイミングｔ１における信号変化の大きさはタイミングｔ２のときよりも大きくなり、検出信号には揺動周波数の周波数成分が多くなり、かつその周波数成分の位相は揺動周波数と逆になる。そのため同期検波信号と帯域フィルタの出力の掛け算結果を低域フィルタに通した出力は負となる。中心位置を知るためには、同期検波信号と帯域フィルタの出力の掛け算結果を低域フィルタに通した出力を検出することにより、正弦波状に位置が変化するマークの振動中心に対する光スポット中心のずれの大きさと方向を知ることができる。
【００３９】
このことから、光スポットの進行方向（Ｚ軸）と垂直なＸ軸方向（トラック半径）で決まる平面内に、振幅ａの仮想正弦波を描き、その正弦波上にマークを設ける。すると、スポットがトラック半径方向にずれると、相対的にマークとスポット中心との距離ｒが変化し、マークが読み出し信号に与える変化量が図９（ｂ）のように変化する。同期検波を行い、光スポットのトラック半径方向のずれと方向、すなわちトラッキング信号を検出できる。
【００４０】
同様に、マークを光スポットの進行方向（Ｚ軸）と垂直なＹ軸方向（光軸）で決まる平面内に、振幅ｂの仮想正弦波を描き、その正弦波上にマークを設ける。すると、スポットがトラック半径方向にずれると、相対的にマークとスポット中心との距離ｒが変化し、マークが読み出し信号に与える変化量が図９（ｂ）のように変化する。同期検波を行い、光スポットの光軸方向のずれと方向、すなわち焦点ずれ信号を検出できる。同期検波を行うことにより、振幅aの正弦波と振幅ｂの正弦波の位相を直交関係にしておくと、焦点ずれとトラックずれの信号を分離して検出できる。
【００４１】
制御信号を生成する制御領域はディスク円周上に、間隔を置いて離散的に配置することができる。このとき、ディスク一回転中には約１０００ヶ所程度の間隔で配置することが、制御系の追従特性から望ましい。すなわち、制御信号の検出間隔が短いと、制御系の応答性が良くなるとともに、検出誤差も少なくなる。さらに、間隔を短くし、制御領域が連続的に繋がるように配置するとさらに制御系の特性を向上できる。
【００４２】
次に、制御領域を作成する方法について、図１１と図１８を用いて説明する。４つのビームＫ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４を、図１１（ａ）のように３次元光ディスク１に対して照射する。３つのビームＫ１，Ｋ２，Ｋ３は構造体１の内部で交差させ、残りのビームＫ４を構造体１に垂直に入射させる。各ビームの進行方向のベクトルを図１１（２）の極座標で表すと、ベクトルＫ１、Ｋ２，Ｋ３は同じ極角θをもち、原点を頂点としてＹ軸を主軸とする円錐面（頂角が２θ）内にあり、方位角がπ/２ずつずれている。ベクトルＫ４はｙ軸に平行であり、極角、方位角はゼロである。
【００４３】
図１１（ａ）の平面９０１上で４つのビームを見ると図１１（ｃ）のように見える。このようにスポットを形成するために、図１８の構成の光学系を用いる。光学系を上から見た図が図１８（ｃ）であり、線３２０に沿った断面図が図１８（ａ）であり、線３２１に沿った断面図が図１８（ｂ）である。レーザ３１２から出射した光はプリズム３１３により、光路３０６に分割されるとともに、プリズム３１４に向かい、プリズム３１４により反射され、プリズム３１５により、光路３０３に分離されるとともに、プリズム３１６に向かい、プリズム３１６により反射されて、プリズム３１７に向かい、プリズム３１７により光路３０７に分離されるとともに、プリズム３１８に向かい、プリズム３００により反射されて、入射面３０４に向かう。光路３０７と光路３０２には光の位相を変化させる光学素子３０１と３１９が挿入されている。具体的に光学素子としては液晶、電気光学結晶などを用いることができる。
【００４４】
線３２０上の断面を示す図１８（ａ）では、プリズム３００で反射された光が光路３０２となって光学素子３０１を通過して、位相変化を受け、反射面３０４により反射され、ディスク３０９に向かって垂直に立ち上がり、光束Ｋ４となる。もう一つの光路３０３から来た光は反射面３０５によって反射し、ディスク３０９内で光束Ｋ４と交差する光束Ｋ２となる。
【００４５】
一方、線３２１の断面図、図１８（ｂ）に示すように、光路３０６の光は反射面３０８により反射し、光束Ｋ１となって光束Ｋ３，Ｋ４とディスク３０９内で交差する。光路３０７の光は反射面３１０により反射して、光束Ｋ３となる。また、前述の如く、光路３０４の光は反射面３０４により反射し、光束Ｋ４となって、ディスク３０９内で図１１で示した関係で交差する。
【００４６】
図１１及び図１８に示した光学系によって３次元光ディスク１内に形成される３次元格子の立体図を図１２に示す。格子点の形状は干渉強度の一定の大きさの範囲を表している。できる３次元格子は２つの体心立方体、９２１と９２２の組み合わせになる。立方体９２１は格子点９２５，９２６，９２７，９２８，９３４から成り、９２１の体心位置に立方体９２２の格子が位置し、立方体９２２の体心位置には立方体９２１の格子９３０が入った構造と成っている。格子点９２７，９２８，９２９，９３０を含む平面と９２３において、ｘ−ｙ平面に平行な断面をとると、干渉強度はそれぞれ、図１３（ａ）と（ｂ）のようになる。干渉強度の強いところが明るいレベルである。体心立方体９２１と９２２のそれぞれの格子点が重なり合って、ｚ軸方向に進むと等しい格子間隔をもった２つの立方体が交互に現れるように見える。このような３次元格子を実現する条件は、θが５０度、φ１が０度、φ２が９０度で、４つのビームの強度がともに等しいときである。
【００４７】
格子をｙ軸方向に動かすためにはビームＫ４の光波面の位相を他のビームの位相を固定して、動かせばよい。また、ｘ軸方向に格子を動かすためにはビームＫ１，Ｋ２，Ｋ３のいずれか一つのビームの光波面の位相を変えてやればよい。３次元構造体がｚ軸方向に移動するにつれて、上記位相を動かすことにより、３次元格子の位置が円周方向に動いて記録されていく。このように作成された格子の中を光スポットがｚ軸に沿って進んでいくと、格子がスポットに対して揺動することになる。
【００４８】
スパイラル状に格子位置が移動するようにするためには、ｙ軸方向に波面をかえる揺動周期とｘ軸方向に波面をかえる揺動周期をあわせ、揺動の位相を９０度シフトさせる。このようにすると、３次元構造体がｚ軸方向に移動するにつれて、スパイラル状に格子が移動して記録される。この格子の中を光スポットがｚ軸に沿って進んでいくと、格子がスポットに対してスパイラル状に揺動することになる。そのために、図１８において、光学素子３０１はディスクのＹ軸方向の光の位相を変化させ、光学素子３１９はディスクのＸ軸とＹ軸からなる平面の光の位相を変化させることができる。ここで、光学素子３０１による位相変化を制御する電気信号と光学素子３１９による位相変化を制御する電気信号の時間的な位相関係を９０度ずらすことにより、図１４に示すような制御マーク群を作成することができる。
【００４９】
図１４は、制御マーク群の配置を３角法により示した図である。丸印は各格子点を表し、中心線９６２の周りに複数の格子点が螺旋を描いて、Ｚ軸方向に進んでいく。ｘ−ｙ平面への螺旋を投影すると円９６５となる。螺旋をｚ−ｘ平面に投影すると正弦波９６３となり、ｚ−ｙ平面に投影すると正弦波９６８となり、２つの正弦波は周期が等しく、位相が９０度ずれた、互いに直交する関係にある。また、中心線９７１の周りにも複数の格子点が螺旋を描き、ｘ−ｙ平面への螺旋を投影すると円９６６となる。螺旋をｚ−ｘ平面に投影すると正弦波９６４となり、ｚ−ｙ平面に投影すると正弦波９６７となる。これらの格子点を前記制御信号検出領域のマークとして使用することにより、各格子点から焦点ずれとトラックずれの信号を検出できる。
【００５０】
前記マークによってスポットの位置決めを行い、情報を記録再生する原理について図１５を用いて述べる。螺旋のｘ−ｙ平面への投影円９６５，９７６，９７７，９７８上のどこかには格子点が存在している。また、投影円９６６上にもどこかに格子点が存在している。前記格子点の間の３次元空間領域２０４を一つの情報記録単位（ブロック）として情報を記録再生する。情報記録領域２０４に情報を記録するには幾つかの方法がある。一つは図１６に示す方法であり、他の一つは図１７に示す方法である。
【００５１】
さらに、情報記録領域２０４内に３次元的にデータを記録する方法として、図１９に示す方法もある。この方法は、相対的な位置を固定して２次元的に配置された光スポット群８０８を、光軸方向に動かす光学素子４９により線８０５に沿って光軸方向に走査し、面８００が面８０４まで達すると折り返す動作を繰り返す。３次元情報を複数スポット群で一度に２次元面状にページのごとく記録し、光軸方向に２次元面を走査して、３次元の情報記録領域２０４内に３次元的に情報を記録する。すなわち、情報記録領域２０４内では、記録情報に応じて、予め設定された３次元格子の格子点に相当する位置にマークが形成される。この結果、情報記録領域２０４を一つの単位として、３次元光ディスク内では情報トラック２７の制御領域の間に決まった間隔でデータが記録されて行く。
【００５２】
この記録方法を実現するためには、図２５（ａ）の平面図に示すような２次元アレイの半導体レーザ７００が必要となる。２次元アレイレーザとしては、図２５（ｂ）に断面構造を示した、垂直共振器表面発光半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ）の２次元アレイが製品化されている。ＡｌＧａＡｓなどのIII-V族化合物半導体基板７０７上に、多層のＰ−ＤＢＲ（Ｐ型分布ブラッグ反射）７０８、アルミニウムを多く含んだ層、レーザ活性層７０６、Ｎ型分布ブラッグ多層反射層７０３を気相成長させて作成する。Ｎ型電極７０４とＰ型電極７０２を付けて、電流を縦方向に流し、垂直方向にレーザ発振をさせ、電極７０２に開けた窓７０１からレーザ光７０５を取り出す。電流を変調することにより、レーザ発振光が変調される。
【００５３】
図２０及び図２１を用いて、さらに詳細に記録再生回路の動作を説明する。光源３５０は複数の光源、例えば半導体レーザの２次元アレイから構成されている。各光源からの光はディスク１内の情報記録領域（データブロック）２０４を深さ方向に分割してできる面８００、８０１、８０２、８０３、８０４に２次元光点群８０８として集光される。従って、トラッキング用の光スポット２３の位置を決めると、情報記録再生用のその他の光スポットの位置は特定の配置関係で自動的に決められる。また、光源３５０から出た平行光は光スポットを光軸方向に動かす光学素子４９（パラボリックに湾曲する変調が波面に加えられ、絞り込んだスポットの焦点位置を光軸上で動かす）を通過し、対物レンズ９によりディスク１内に集光される。光源１０３には、駆動回路１１１により直流電流が供給され、一定光量で発光するように設定されている。光源１０３から発光した光はディスクから反射して、光検出器３６０にある受光器１０７に集光され、光電流がプリアンプ１１６により電圧に変換され、クロック発生回路１１５とデータ弁別回路１２０、領域検出回路１１７に入力される。
【００５４】
領域検出回路１１７では、制御領域２１，２２を他の領域と区別して検出し、制御領域を示す信号１５０を制御情報発生回路１１９に入力する。制御情報発生回路１１９から後述するトラックずれ信号、焦点ずれ信号を発生し、２次元アクチュエータを駆動する駆動回路１１８に入力される。一方データ弁別回路１２０において検出された、トラックアドレス信号はアドレス比較回路１２７に入力され、上位コントローラ３７からのアドレス指令のレジスタ１２８からの出力と比較され、スポットを制御する信号を発生する回路１２９により、２次元アクチュエータ２８の制御信号を駆動回路１１８に送出するとともに、アクチュエータの移動によって発生する収差を補正する信号４３を送出する。また、上位コントローラ３７から送出されるユーザデータをレジスタ１３０で受け取り、３次元情報として保存する。２次元データを光軸方向にスポット群を送る信号１５４にしたがって、２次元変調回路８０６に入力し、クロック発生回路１１５の出力によって、２次元変調し、２次元アレイレーザ駆動回路８０７に入力して、２次元アレイ光源３５０を強度変調する。
【００５５】
さらに、図１９を用いて、情報の記録再生動作を説明する。光スポット群８０８を光軸方向に動かす光学素子４９によりスポット群８０８を線８０５に沿って、光軸方向に走査し、面８００が面８０４まで達すると折り返す動作を繰り返す。３次元情報を複数スポット群で一度に２次元面状にページのごとく記録し、光軸方向に２次元面を走査して、３次元の情報記録領域２０４内に３次元的に情報を記録する。情報記録領域２０４を一つの単位として、３次元光ディスク内では情報トラック２７の制御領域の間に決まった間隔でデータが記録されて行く。このような記録を行うために、レジスタ１３０ではあるタイミングで面８００，８０１，８０２，８０３の記録データを２次元面ごとに記憶し、走査タイミングごとにそれらの組を２次元変調器８０６に送出する。２次元変調方法としては、例えば、特許３１４９４５５号に記載された方法を用いることができる。
【００５６】
光スポットの走査を制御する走査制御回路１４１には制御領域示す信号１５０とクロック信号が入力され、スポットを焦点方向に走査する駆動波形を作成し、その駆動波形を駆動回路１４０に送出すると同時に、レジスタ１３０に走査駆動波形と同期して記録再生すべきデータ面の存在を表すタイミング信号１５４をレジスタ１３０と１３１に送出する。レジスタ１３０ではタイミング信号１５４に従って、変調回路８０６に２次元記録データ組を出力する。
【００５７】
記録されたデータの再生に当たっては、情報トラック２７にトラッキング用光スポット２３を位置づけ、情報読み出し用のスポット群８０８を記録されたデータ記録面８００の上に位置させ、記録マークからの反射光を光検出器アレイ３６０上の受光器群８０９にそれぞれ集光し、受光する。各光電流はプリアンプ群８１０により電圧に変換され、データ弁別回路群８１１により、クロック発生回路１１５から発生させられたクロックにより検出、２次元復調され、レジスタ１３１にストアされて、上位コントローラ３７に送られる。レジスタ１３１ではタイミング信号１５４に従って、データ弁別回路群８１１から並列に出力される２次元データ組を走査タイミングごとに３次元データとして記憶する。これを上位コントローラに送るときにはユーザデータの形に変換する。
【００５８】
図２２、図２３、図２４を用いて、他の実施例を説明する。本実施例ではアレイレーザの代わりにディジタルミラーを使う。図２２はディジタルミラーの概観図、図２３はディジタルミラーの概略構成図、図２４はディジタルミラーを用いた３次元情報記録再生装置の概略構成図である。
【００５９】
ディジタルミラーは図２２に概観図を示すように、CMOS SRAMメモリ上に、ウェハープロセス技術やプラズマ・エッチング技術などを駆使し、一個の半導体チップ７１０上に機械的機能、光学機能及び電気機能を集積した、まさにマイクロマシンといえる反射型光学変調素子である。
【００６０】
ディジタルミラーの構成は図２３に示すように、上部からミラー、上枠とヒンジ、メタル、CMOSメモリ半導体部の４層から成る。ミラー群は四角のアルミニウムミラーが、等ピッチでアレイ状の配列で構成され、メモリアドレス出力に応じてミラーの角度を二方向に変化させ、一方向のときに反射させる光がレンズ３３の方向に向かうようになっている。薄いねじれヒンジにより固着されたミラー及びヨークは、メモリセルとの間に作用する静電引力により着地面 に接着するまで回転する。ヨーク先にはスプリングチップが形成されていて、このチップが静電引力エネルギーを蓄積、放出することによりミラーの回転動作を確実に動作させる。この構成でレーザアレイで述べたようにディスクに照射される光の強度を制御することができ、記録再生回路は図２１で述べたものを使うことができる。半導体レーザの駆動回路８０７の出力に従って、ディジタルミラーを駆動すればよい。図２４に示すように一つの半導体レーザ光源３５１を記録時には一定出力で発光させ、その光をレンズでディジタルミラー３５２に導き、反射光をレンズ３３に入射させる。それ以外の光学系は図２０と同じになる。
【００６１】
アドレス情報としてはディスク半径方向（Ｘ軸）と光軸方向（Ｙ軸）とディスク円周方向（Ｚ軸）の３つが必要になる。そこで、図２６に示すように、ディスク１の半径６０１から始まる一回転分の円周６００を展開する。半径６０１と円周６００の交差する領域６０２を記録再生の基準にする。基準が光スポットの制御をしないでも、検出できるようにする必要がある。このために、図２８のような構造を作る。すなわち、図１２のマークの長さを光軸の方向に伸ばし、マーク９２８と９３０をつなげて、棒６２０とし、マーク９２６と９３１をつなげて、棒６２２とする。さらに、マーク９３２を伸ばして棒６２１とする。
【００６２】
このようにマークを伸ばして棒状にするために、光の位相を変化させる光学素子３０１と３１９を駆動する波形を変える。棒状にするためには振動周波数をディスクの回転速度に比べて大きくし、光軸方向の光の位相変化を、干渉マークが互いに重なるように、一波長分動くような大きさに設定する。このときディスク半径方向の光の位相変化はゼロにする。この様子をマークを３次元的に表現した図１４のＸ−Ｙ断面図のような図で表すと、図２７（ａ）のようになる。中心点９６０，９６１，９６２，９７１，９７３の周りにスパイラル状に変化していたマークの軌跡９７７，９６５，９６６，９７６，９７８は直線になり、互いに繋がって、棒６２０，６２１，６２２となる。このような領域を焦点が合っていない、光スポットが通過しても、等間隔にマークが存在するため、制御信号の処理に必要となるクロック信号を容易に作成できるようになり、焦点ずれ信号を検出できるようになる。この形状は焦点方向には連続していることから、スポットの焦点ずれには都合がよいが、トラック半径方向に離散しているため、偏芯ずれの影響を受けやすい。
【００６３】
そこで、図２７（ｂ）のように、棒を光軸方向と半径方向にともに傾けることが望ましい。そのためには振動周波数をディスクの回転速度に比べて大きくし、光軸方向の光の位相と、半径方向の光の位相をマークが互いに重なり合うような等しい大きさで、同期して変わるように光学素子３０１と３１９を駆動してやればよい。このようにすると、光スポットが初期状態でどのような状態にあっても、クロック情報を正確に検出可能となる。少なくとも円周方向に一箇所、半径６０１の面内に前記領域を設ける。円周方向には、クロックの同期しやすさのためには複数の同期領域６０４，６０６，６０７，６０８，６０９を設けることが望ましい。そこで、この領域では領域６０２と区別するために図２７（a）を用いることが望ましい。同期領域ではさまれた領域６０３，６０５に前述のデータ記録領域が存在する。
【００６４】
ディスク半径方向のアクセスのためにも、光の位相を変化させる光学素子３０１と３１９を駆動する波形を変える。図１８の制御用のマーク作成時に、ディスク一回転ごとに光の位相を変える周波数を変えていく。これにより周波数を検出することにより、半径位置を知ることができる。
【００６５】
特定のデータ領域までアクセスする手順について、本実施例に従って述べる。まず、ディスクを回転スピンドルに装着し、回転させる。光スポットはディスクの一方向からディスクに近づくように駆動され、ディスクに達して、領域６０２を検出し、クロックの引き込みを行い、クロックを作成し、焦点ずれ信号を発生する。光スポットをさらに一方向に駆動しながら、焦点ずれ信号から通過している層を検出し、何層目にいるかを判断する。所定の層に達すると、半径方向に、制御領域の揺動周波数を検出し、半径方向のどこにいるかを判断する。所定の半径位置に達すると、トラックずれ信号を用いてトラック１本ずつ移動する。所定トラックに達すると、領域６０２を検出し、これから同期領域数、または回転時間を測定して、所定の記録領域に光スポットを位置決めする。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明による３次元情報記録再生装置の実施例を示す概略図。
【図２】３次元光ディスク内に設定される情報トラックと光スポットの関係を示す模式図。
【図３】記録再生回路の詳細図。
【図４】本発明による３次元情報記録再生装置の他の実施例を示す概略図。
【図５】別の実施例の記録再生回路の詳細図。
【図６】本発明による３次元情報記録再生装置の第３の実施例のを示す概略図。
【図７】スパイラル線の投影図。
【図８】本発明の制御信号検出回路の動作説明図。
【図９】マークによって検出される信号についての説明図。
【図１０】マークから読み出される信号波形を模式的に示した説明図。
【図１１】３次元格子の作成方法の説明図。
【図１２】３次元格子の強度分布の概略図。
【図１３】３次元格子の断面の強度分布図。
【図１４】揺動したマーク群の説明図。
【図１５】３次元情報記録領域と制御領域の関係図。
【図１６】３次元情報記録領域の説明図。
【図１７】３次元情報記録領域の説明図。
【図１８】３次元格子の作成装置の説明図。
【図１９】２次元アレイ光源を用いた記録方法の説明図。
【図２０】本発明による３次元記録再生装置の実施例を示す概略図。
【図２１】記録再生回路の詳細図。
【図２２】ディジタルミラーの概観図。
【図２３】ディジタルミラーの構造図。
【図２４】本発明による３次元記録再生装置の実施例を示す概略図。
【図２５】アレイ光源の説明図。
【図２６】ディスク構造図。
【図２７】同期部干渉パターンの断面図。
【図２８】棒状のマークの説明図。
【符号の説明】
【００６７】
１：３次元光ディスク、９：対物レンズ、２１，２２：制御領域、２３，２４，２５，２６：光スポット、２７：情報トラック、３５：光源、３６：光検出器、３８：記録回路、３９：再生回路、４５：アクセス制御回路、８０：光ピックアップ、１０３：光源、２０４：情報記録領域
【図１】
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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２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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