(57)【要約】【課題】  ３次元記録では、層間隔を詰めることが困難であった。【解決手段】  情報記録部とは光学的な特性の違いをもつ案内マークとし、案内マークを、2光子吸収の原理を用いて、インパルスレスポンスの存在する領域を３次元に対称に存在させる。【効果】  マーク間隔が詰まってきてもマークを３次元的に分離して読めるため、従来の多層ディスクでは難しかった層間隔を詰めることができ、体積あたりの記録密度を向上できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元的に情報を記録し、再生する情報装置において、情報を記録するために光スポットを案内するために３次元的に離散して配列したマークをもつ情報担体を使用し、情報記録時には該３次元離散案内マークからの信号をサンプルして検出し、該検出信号を用いてスポットの位置決めを行ない、位置決めする離散的に配置したマーク間に情報を記録するとともに、再生時にも該離散的案内マークを用いて光スポットを位置きめし、該マーク間に記録された情報を再生することを特徴とする３次元情報記録再生装置。
【請求項２】
第１項記載の情報記録再生装置において、前記案内マークは情報記録部とは光学的な特性の違いをもつことを特徴とする３次元情報記録再生装置。
【請求項３】
記録媒体か前記案内マークのいずれかが、入射光の特定の波長のエネルギーを吸収して、局部的に特定の強度の閾値を持って、該局部地の状態が光学的に変化することを特徴とする３次元情報記録再生装置。
【請求項４】
第１項記載の情報記録再生装置において、３次元的に離散する案内マークは情報担体の３次元的アクセス方向に対して、少なくとも一方向において、位置きめ目標点に対して互いに逆方向にオフセットした点に２つのマーク群を持ち、かつ、該オフセット群が他の方向に対してもオフセットしていることを特徴とする３次元記録再生装置。
【請求項５】
前記記録又は再生は、２光子吸収を用いて行われることを特徴とする請求項１記載の３次元記録再生装置。
【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記録再生する方式及び装置に係わり、特に光ディスク装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の光ディスクは基板の上に一層かまたは数層の記録再生層を設け、これらの層に光スポットを位置づけ、この層を回転面内に２次元的にアクセルして読み出す方式がとられている。記録再生する２次元面は他の面とは物理的に遮断されるレイヤーを設けることにより、他の層に光スポットが間違って位置決めされるないように作られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、他の層との遮断レイヤーはある程度の厚さを必要とし、層間隔を詰めることが困難であった。そこで、本願では遮断レイヤを必要とせず、３次元方向に情報記録密度を詰めることのできる記録再生装置を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
まず、第１に、３次元方向に記録されたマークからの信号が検出系で広範囲にわたって影響を与えないような情報記録方式を採用した。具体的には光との相互干渉が非線形な記録方式である。非線形性を持つと光との相互作用領域がせまくなり、実効的にスポットが小さくなったようになる。従って、記録時に実効マーク径が小さくなるとともに、再生時にもマークからの信号の干渉領域も狭くなる。このような記録再生方式として、よく知られているものには、2光子吸収がある。この特性は特定の波長のエネルギーを吸収して、このエネルギー分だけ励起された状態から、さらに同じ波長のエネルギーを吸収して、さらに別の状態に変化する。変化した状態では、最初の光を照射しても変化が起こらないが、別の波長の光を照射すると２光子吸収起こり、２つの光子分の励起されたエネルギーが放出されるときに、この波長の半分の波長の蛍光が発生する。この蛍光はインコヒーレントな光となり、このマークのインパルスレスポンスの存在する領域は図１のように３次元に対称に存在する。Z方向は光ビームの進行方向、X，Yは従来の光ディスクと同じ２次元の走査方向である。このような応答だと、マーク間隔が詰まってきてもマークを３次元的に分離して読めるため、従来の多層ディスクでは難しかった層間隔を詰めることができ、体積あたりの記録密度を向上できる。
【０００５】
第２に上記記録媒体を用いて３次元物体に情報を記録するために、光スポットを３次元的に案内しなくてはならない。このために、あらかじめ、案内のためのマークを記録する。このマークを円板の厚さ方向、回転周方向、半径方向からなる３次元の中に離散的に配置する。３次元的に配置した案内マークを用いて光スポットの位置を検出し、この信号を用いて離散マークと離散マークの仮想トラックの間にスポットを位置決めして、情報を記録再生する。
【０００６】
第３に離散マークの占有体積を減らすため３次元的に離散する案内マークは記録再生するスポットの３次元的アクセス方向に対して、少なくとも一方向において、位置きめ目標点に対して互いに逆方向にオフセットした点に２つのマーク群を持ち、かつ、該オフセット群が他の方向に対してもオフセットさせ、ひとつのマーク群で、３次元方向の信号を共有して検出できるようにする。
【発明の効果】
【０００７】
遮断レイヤを必要とせず、３次元方向に情報記録密度を詰めることのできる記録再生装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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。
【０００９】
図２に本発明の記録媒体２の形状と光ディスクの対物レンズ４のアクセス方向６と７を示す。記録媒体の形状は従来の光ディスと同様であるが、層を物理的に分けるものは存在せず、外観は円筒形状が１つ存在するのみである。回転中心１を中心に円筒形が方向５の方向に回転する。対物レンズの２つの方向と回転により光スポットは円筒形のどの部分にもアクセスできる。 
次に円筒形のなかの小領域３を拡大して、光スポットを案内するマークについて図３を用いて述べる。図３は微小領域を回転する円周のｚ方向の断面図である。仮想的な２次元平面１０から１７に対して斜めの中心線１８、１９、２０上にマーク群２２と２１を配置する。このようにすると、マーク群２１と２２の違いを知ることにより、Z方向にスポットを走査すると、光スポットが仮想２次元平面の上にいるか、下にいるかを知ることができ、２次元平面に位置きめできる。
【００１０】
具体的なマーク群２１と２２の実施例を図４に示す。マーク群は中心線３１の上に等間隔に複数個配置される。この間隔をかえることにより、周波数の違いとしてマーク群２１と２２を区別できる。まず、ｘ方向にマーク群２１の間隔はｔ１とする。
【００１１】
さらに、マーク群２２はｘ方向に、間隔ｔ２とする。まず、焦点合わせをするときにはX方向の速度をｖｘとすると、ｖｘと間隔ｔ１、ｔ２で決まる周波数ｆ１、ｆ２の混合した信号が検出される。ここでｆ１を中心の帯域フィルタで周波数ｆ１に近い周波数成分を分離し、さらに周波数ｆ２を中心に帯域フィルタを通過させ、周波数ｆ２に近い成分を通過させる。周波数ｆ１と周波数ｆ２の帯域成分の振幅を仮想２次元平面に存在するマーク３３のタイミングの差を取ることにより、仮想２次元平面３２にスポットを位置きめできる。その後、２次元平面状でスポットをトラックに追跡させるトラッキングを行う必要がある。トラックずれの検出方法を図５を用いて説明する。
【００１２】
トラック中心を４０とし、仮想２次元平面３２をｚ方向から観測すると、案内マーク群２１と２２はトラック中心４０に対して互いにスポット進行方向に対して垂直な方向に互いにオフセットしている。このような配置により、焦点制御が行われて、光スポットが仮想２次元平面を追跡始めると、今度はマーク群２１と２２の差を知ることにより、同じマーク群でトラックずれ信号を検出することができる。これは図１に示したような立体的な応答特性をもっているためである従来の光ディスクではｚ方向の応答が光検出器を含む光学系の影響を大きく受け、特にｚ方向のDC成分の影響が大きく検出系に依存して、応答範囲が広い範囲に及ぶ。このため、多層構造では層間隔を離したり、光学系を工夫する必要があった。特にこの影響を避けるため、共焦点光学系を採用することが必要となる。しかし、検出器の大きさが極端に小さくなるため、実用上は採用が難しい。しかし、本発明では非線形特性をもつ媒体を採用しているため、通常の光ディスクの光学系と同様な構成で共焦点検出系と同様な図１の特性を得ることができる。
【００１３】
トラックずれを知るためには焦点制御が正しく行われていると、マーク群２１の存在するタイミングで周波数ｆ１中心の帯域フィルタの出力をサンプルホールドし、かつマーク群２２の存在するタイミングで周波数ｆ２中心の帯域フィルタの出力をサンプルホールドし、前記サンプルホールド値との差をとることにより、光スポットがトラック中心のどちらに、どの程度ずれているかを知ることができる。このためには２次元面にあるマーク３３を等間隔に配置し、このマークからクロック信号を作り出す。このクロックを用いてマーク群２１とマーク群２２の存在するタイミングを知ることができる。これは従来の２次元平面のサンプルサーボと同様にできる。
【００１４】
これまでは、上記案内マークは非線形特性を持った案内マークで説明したが、未記録領域と案内マークの特性が光学的に違っていればこれまでの説明が成立する。すなわち、図６において、案内マーク６１が非線形を持たず、未記録領域６０が非線形を持つ系としても、この案内６１からの信号は非線形の領域６０からの信号と非線形のマーク部６２からの信号を引いたものとなる。しかし、非線形の領域６０からの信号はどの場所でも値が等しく、AC的な応答を見ると非線形のマークからの信号と同様に扱える。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本願の原理を示す図。
【図２】本願実施例の装置を示す図。
【図３】円周のｚ方向の断面図。
【図４】マーク群の実施例を示す図。
【図５】トラックずれの検出方法を示す図。
【図６】実施例のマーク群を示す図。
【符号の説明】
【００１６】
１：回転中心、２：記録媒体、３：小領域、４：対物レンズ、５：回転方向、６、７：アクセス方向、８：レンズの中心軸、１０〜１７：平面、１８〜２０：中心線、２１，２２：マーク群。
【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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