(57)【要約】      （修正有）【課題】再生している層以外からの層間クロストークの要因の一つである非再生層の記録済みのマークによる影響については、再生層からの光スポットに信号変動の影響が及んでいるため、光学的に除去することは不可能であり、信号の変動量、すなわちマークの面積の変動量を抑制する必要がある。【解決手段】ユーザ情報を特定の情報単位（ブロック）毎に、ディスクに記録する固定長のチャネル情報に変換し、チャネル情報をマークに対応させ、該ブロックにおけるマークとギャップの比ができる限り変動しないように符号語に対するマークの比に制限を与え、過去のブロックのマークを参照して記録されるマークの長さを制御することで更に信号変動を抑える構成とする。さらに、再生層上のスポット内にブロックが存在するようにし、マークの長さを再生信号の多値レベルで検出するとともに、中心位置を検出することにより情報を復号化することにより上記課題を解決する。【選択図】図１４
2007220151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の記録層を積層した記録媒体と、上記記録層に局所的な光学的特異領域として記録された情報と、上記複数の記録層のそれぞれに光を収束させる絞り込みレンズと、上記記録媒体からの戻り光を検出する光検出器を有し、情報を再生する３次元記録再生装置において、任意の層に光を収束させた場合に、隣接層に少なくとも一回反射、または透過する層におけるスポット径の領域に含まれる局所的な光学的特異領域の総面積が、略一定であることを特徴とする３次元情報記録再生方式であり、情報は記録層上に略同心円状のトラックに光学的マーク列として記録され、該トラックに跨る前記スポットの最大長さに存在するマークの面積が略一定であることを特徴とする3次元記録再生方式において、ユーザ情報を特定の情報単位ごとに、特定の長さ（以下ブロックという）のチャネル情報に変換し、チャネル情報を少なくとも一つのマークに対応させ、少なくとも１つ前のブロックのマークを参照して、次のブロックに記録されるマークの長さを制御し、再生層のスポット内に少なくとも一つのブロックを対応させるともに、チャネル情報を少なくとも一つのマーク長さとマーク位置に対応させて記録し、該記録マークからの再生信号からマーク長さとマーク位置を検出することにより情報を読み出すことを特徴とする３次元記録再生方式。
【請求項２】
請求項１に記載の3次元記録再生方式において、少なくとも連続する２つのブロック間でのマーク面積の変動が２５％以内であることを特徴とする3次元記録再生方式。
【請求項３】
請求項１に記載の3次元記録再生方式において、マーク長さを再生信号のレベルで検出することを特徴とする３次元記録再生方式。  
【請求項４】
請求項１に記載の3次元記録再生方式において、
再生層上のスポットをブロック長さで規格化したときの係数をｍ、
媒体の屈折率をｎ、
再生層と隣接層の層間隔ｄを対物レンズの焦点深度で規格化したときの係数をｋとすると
ｍ・ｋ/ｎ≧１
となる関係があることを特徴とする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】
光ディスクの高記録密度化のための方式として、ディスク面上に一定間隔にマークを記録し、マークの前、後エッジ位置を独立に変化させ、その変化を特定の検出点において、多値レベルの変化として観測し、情報を読み出すサイパー方式が非特許文献１で提案されている。
【０００３】
【非特許文献１】Japan Journal of Applied Physics, Vol. 35, pp. 437-442, 1996.  図１を用いて、従来のサイパー方式の原理を説明する。ディスク面には、トラック中心１０１に沿って予めプリピット群１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７が形成されて配置されている。プリピット群には、トラッキング信号を検出するためにトラック中心１０１に対して左右にずらして配置したピット対１０３，１０４；１０５，１０６と、トラック中心に配置されクロックを作るためのピット１０２，１０７とが含まれる。プリピット群の間に、データが記録される領域、すなわちデータブロックがある。データブロックは、さらに長さＰの複数個のデータセル１０８に分割されている。データセルの中にはそれぞれ１つのマーク１１０，１１１，１１２が存在し、各マークの前エッジ位置、後エッジ位置が特定位置を中心に特定の間隔Δの整数倍だけ前後に変化する形態で変調され、そのエッジ位置が情報を表す。
【０００４】
形成されるマークの最短マーク長Ｌminは、読み出しスポット１０９で再生す
るときに、前エッジからの再生信号が後エッジの影響を受けない、すなわち干渉がない長さになっている。また、最長マーク長Ｌmaxは、隣接データセルにある最長マークと当該データセルにある最長マーク間のギャップが、両者の前、後、または後、前のエッジからの信号が干渉しない間隔Ｌminとなるように選ばれる。ユーザデータは、間隔Δを単位とする前エッジ及び後エッジの位置分割数をそれぞれｎとすると、（ｎ＋１）×（ｎ＋１）個のエッジ位置の組み合わせ数に対応させられる。記録密度を上げるためには間隔Δを単位とする分割数ｎを増大する必要がある。
【０００５】
図２は、マークの前エッジ位置及び後エッジ位置に持たせた情報の再生動作の説明図である。エッジ位置を動かさない、すなわち無変調時のマークは前エッジが位置２０１、後エッジが位置２０２にあり、マークの長さはＬｏである。前エッジ位置は位置２０１を中心に間隔Δの整数倍で独立に変化し、後エッジ位置も位置２０２を中心に間隔Δの整数倍で独立に変化する。その結果、マーク長は最短マーク長Ｌminと最長マーク長Ｌmaxの間の長さをとる。エッジ位置が表す情報の再生に当たっては、マークの両エッジのタイミングで再生信号波形を見て、エッジ位置のずれ量を検出する。具体的には、無変調データの両端エッジ２０１，２０２のタイミングで再生信号４０９のレベルを観測することにより、前エッジの位置及び後エッジの位置を多値レベルに変換して検出することが出来る。
【０００６】
最短マークの位置を可変にすることでサイパー方式よりも高密度化を実現する方式が特許文献１で開示されている。図３を用いて、特許文献１で開示されている方式を説明する。トラックを等間隔に区切られたデータセルに分割し、さらにデータセル内を特定間隔Δ毎に分割し、データセル内には一つのマークを配置し、マークの前エッジ、後エッジをそれらの分割位置のそれぞれ前部、後部に位置させる。但し、前エッジと後エッジの最短間隔、すなわち最短マークの長さはエッジ間の干渉がないＬminとする。間隔Δを単位とする前エッジ及び後エッジの位置分割数をそれぞれｎとすると、エッジ位置の組み合わせ数は（２ｎ＋１）＋２ｎ＋…＋１＝（ｎ＋１）×（２ｎ＋１）である。つまり、ユーザデータは、（ｎ＋１）×（２ｎ＋１）個のエッジ位置の組み合わせ数に対応させられる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−０３９１１７号公報  また、最近、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ISOM200４の国際学会で１件の発表があった。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多層の膜にそのまま適用して、３次元方向に情報を記録する方法である。
【０００８】
【非特許文献２】”Proposal for multi-layer Blu-ray Disc Structure ” Technical Digest of International Symposium on Optical Memory 2004, We-E-02
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記発表ではROM形光ディスクにおいて、６層から８層の多層光ディスクの可能性が示されているが、情報の記録フォーマットは従来の１層または２層型のBlu-ray光ディスクに採用されているフォーマットをそのまま用い、多層光ディクスとして最適なフォーマットとなっていない。また、追記形、書き換え形の光ディスクについては考慮されていない。
【００１０】
次世代光ディスクの記憶容量を増大させるために多くの方式が盛んに提案されている。その中でも、現行の技術との互換性から記録媒体を多層構造にすることが有望視されている。しかし、多層構造にすることで、再生している層以外（非再生層）からの層間クロストークによって再生信号が劣化することが大きな課題の一つである。この層間クロストークの要因の一つは、非再生層の記録済みのマークによる影響であり、この影響は非再生層におけるマークの長さや分布再生層と非再生層との距離、非再生層の記録状態（記録済みか未記録か）、トラック偏心等によって変動する。非再生層上のマークによる影響は、例えば以下の現象として現れる: 
1.非再生層からの反射光量変動による信号変動、
2.非再生層を透過して再生する際の、透過光量変動による信号変動。
【００１１】
このうち、(1) については、検出器上で再生層からの光スポットと非再生層からの光スポットが異なる強度プロファイルを有するため、例えば共焦点光学系の適用や検出器サイズの調整によって低減することが可能である。しかし、(2) については、再生層からの光スポットに信号変動の影響が及んでいるため、光学的に除去することは不可能である。現在、Blu-rayに使われている変調符号1-7ppを使用すると、９６ユーザビット長のなかに記録されるマークの面積の最大値と最小値の比は２．８６にもなる。光がデータの記録された層を透過したり、反射すると光量は上記分だけ変動することになる。
【００１２】
本発明は、３次元方向に多層記録層を設け、情報ビットを記録する方法において、好適なフォーマットについて提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明においては、上記(2) の信号変動を記録済みの非再生層で低減する変調符号を提案する。即ち、マーク面積の変動量を抑制することで非再生層を透過する光量の変動を抑制する変調符号を提案する。更に、再生層のマークから再生信号を検出し、符号列の復号化を行なう。
【００１４】
符号としては、ユーザ情報を特定の情報単位（以下ブロックという）ごとに、ディスクに記録する固定長のチャネル情報に変換し、チャネル情報を少なくとも一つのマークに対応させ、該ブロックにおけるマークとギャップの比ができる限り変動しないように符号語に対するマークの長さの比に制限を与え、少なくとも１つの過去のブロックのマークを参照して記録されるマークの長さを制御することで更に信号変動を抑える構成とする。
【００１５】
さらに、再生層上のスポット内に少なくとも一つのブロックが存在するようにし、マークの長さを再生信号の多値レベルで検出するとともに、中心位置を検出することにより情報を復号化することにより上記課題を解決する。
【００１６】
上記変調符号の説明を従来例に適用すると、ユーザ情報の特定情報単位は一つのデータセル長に対応する。
【発明の効果】
【００１７】
上記符号と検出方法を採用することにより、一層あたりの面密度が従来と同じ多層構造のディスクにおいて、非再生層上の記録データによる透過光、反射光の変動を低減することができ、再生層からデータを安定に記録再生することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【実施例１】
【００１９】
最初に、図４から図１１を用いて、本発明の第１の実施形態を説明する。図４は、データセルに含まれるマークが１つの場合の、本発明による光情報記録再生装置の概略構成図である。
【００２０】
半導体レーザ４２０から出た光は、コリメータレンズ４２１によって平行光とされ、偏光ビームスプリタ４２２を通過し、４分の１波長板４２３を通って直線偏光が円偏光に変換され、対物レンズ４２５によって回転する円板状の記録媒体４２７上に集光され、微小スポットを形成する。記録媒体４２７からの反射光は再び対物レンズ４２５を通過し、４分の１波長板４２３を通過して、偏光方向が入射光の偏光方向と９０度回転した直線偏光になり、偏光ビームスプリッタ４２２によって光路を曲げられ、レンズ４１９によって光検出部４１８に収束される。光検出部４１８では、図示しない光学機能素子により光路が分離され、反射光は、光スポットの位置決め、トラッキング、焦点合わせなどを行うための誤差信号を発生する検出部と、データを検出するための再生信号を発生する検出部に導かれる。制御回路４１７では、誤差信号から、公知の技術により、トラッキング、焦点合わせのための制御信号を発生し、２次元アクチュエータ４２４を駆動し、光スポットを記録再生するための最適状態に位置決めする。
【００２１】
再生信号を発生するための検出部では、対物レンズ４２５を通過してくる反射光を受光し、光検出器で光電変換を行い電気信号とする。光電変換後の再生信号はプリアンプ４０４で増幅され、記録媒体のトラック４２６上に予め設けられたプリピット群を検出するプリピット検出部４０５、トラック上に予め設けられたクロックピットからクロック信号を検出するクロック信号検出部４０８、データ検出部４０６に送られる。データ検出部４０６で検出されたマークは、復号部４０７で復号され、ユーザデータとして送出される。さらに、図４において、プリアンプ４０４の直後に波形等化回路を挿入して、ディスクからの読み出し波形に波形処理を行うことができる。この場合には最短マークが短くなり、前、後エッジの相互干渉により、該マークからの再生信号レベルが低下しても、干渉を低減して、信号振幅を増加させることができる。この場合には、等化後の波形では、前エッジと後エッジの干渉が低減されていることから、これまで本発明実施例で説明した再生信号と同様に扱うことができる。したがって、等化処理を行う場合には処理しない場合よりもより短いマーク長を最短マーク長とすることができ、データセルの長さが決められているときには、より多くの情報をデータセル内に入れることができる。
【００２２】
ユーザデータの記録に当たっては、ユーザデータをまず、符号化部４０１に入力し、ユーザデータをマークの前後エッジ情報に変換する。その前後エッジ位置情報４１５，４２８を変調部４０２に入力すると共に、プリピット部検出信号４１４とクロック検出信号４１１を変調部４０２に入力し、トラック上のデータセルに記録するマークに対応した変調パルス４１６を作成し、実際に記録する波形に変換する。この波形４１６をレーザ駆動回路４０３に入力し、レーザ光源を電流変調して、半導体レーザ４２０から出る光強度を変化させる。
【００２３】
ディスク面上では、スポットがトラック中心１０１に沿って移動するように位置制御が行なわれ、データセル内にマークが形成される。このマークは、光学的な特性がマーク部と非マーク部で異なる形態で形成される。なお、形成されるマークの最短マーク長Ｌminは、読み出しスポット１０９で再生するときに、前エッジからの再生信号が後エッジの影響を受けない、すなわち干渉がない長さになっている。また、隣接するデータセルに形成される２つのマーク間の最短間隔もＬminに設定する。
【００２４】
次に、図５のタイミングチャートを用いて装置各部の動作について説明する。
【００２５】
図５（ａ）に、プリピット群１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７とデータブロックの配置とブロック内に設けられるデータセル１０８（点線で囲む）とのディスク面上における位置関係を示す。図５（ｂ）には図５（ａ）に対応して、前記プリピット群の中のクロックピット１０２，１０７から作成された、クロックピット信号４３０を示す。信号４３０を検出（）する方法は通常のサンプルサーボに使われた方法でよい。図５（ｃ）に、クロックピット信号４３０から生成されたクロック信号４１１を示す。クロックピット信号４３０からクロック信号４１１を作成するためには、よく知られたＰＬＬ（フェーズ・ロッククド・ループ）を使用すればよい。図５（ｄ）に、プリピット群を示すプリピット信号４１０を示す。プリピット信号４１０はクロック信号４１１と再生信号４０９を用いて作成される。
【００２６】
図５（ｅ）は、プリピット信号４１０とクロック信号４１１から作成される、データセルの区切り目を表すデータセル信号４１４のタイミングを示す。図５（ｆ）は、３つのデータセル内のマークの位置を説明する図である。スポットが等速度でディスク面上を移動していると、図５（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）の時間軸を拡大していることになる。最初のデータセル内に点線で表した領域１１０３は、区切れ目Δごとにマークがトラック上で占める領域を表す。２番目のデータセル内のマーク１１０４，１１０５はデータセル内で、本発明により記録し得るマークの例を示す。マーク１１０４はデータセルの最も端にマークの端が位置する場合を示し、マーク１１０５は従来例でも存在しうる場合を示した。３番目のデータセルには、以下に述べる記録波形４２９により記録されたマーク１１０２を示した。本発明では、１つのデータセルには１つのマークが存在する。図５（ｇ）は、時間軸を拡大したクロック信号４１１を示す。
【００２７】
図５（ｈ）は、マーク１１０２に対応した変調データ波形６０５を表し、図５（ｉ）は、マーク１１０２を記録するために変調データ波形６０５から作成した記録波形４２９を示す。図５（ｊ）は、データセル内でマークを再生するために使用する、特定の間隔Δの周期を持つサンプルクロック７０５のタイミングを示す。また、図５（ｋ）は本発明の別の実施形態で用いるサンプルパルス１５０２を示す。以下、図４に示した各ブロックの動作を具体的に説明する。
【００２８】
図６は、符号化部４０１の構成例を示すブロック図である。データセルに含まれるマーク面積の合計を過去ｍ個分記憶するシフトレジスタ回路５０４に含まれる各シフトレジスタの出力がｍ入力加算器５０５に入力されて、ｍ個のデータセルに含まれるマーク面積の総和５０６が出力される。一方、アドレス変換部５０１でＮビットのユーザデータを後述する変換テーブルのアドレスに変換し、そのアドレスとマーク面積の合計値５０６をブロック内の前エッジ、後エッジ、マーク面積に変換するテーブル５０２に入力し、前エッジ位置、後エッジ位置、マーク面積のデータ４１５、４２８、５０３の出力のうち、４１５と４２８を符号化部４０１の出力とする。出力５０３はシフトレジスタ回路５０４に入力されて、シフトレジスタ回路５０４に含まれる各シフトレジスタの値が更新される。
【００２９】
変換テーブル５０２の具体的な例を、下記の表１と表２及び図７と図８を用いて説明する。ここではマーク面積はマーク長に比例し、マーク長に比例定数ｗを掛けることでマーク面積が得られると仮定する。ユーザビットとして４ビットを例にとる。この場合には、ユーザビットにより表現される情報数は１６個ある。この数に対応したマークの長さと位置の組み合わせを記録できるようにすれば良い。前エッジ位置、後エッジ位置がそれぞれとりうる数ｎを変えていくと、表せるマークの位置と長さの組み合わせの数が変化する。ｎを１とすると組み合わせの数Ｔ１は６通り、ｎを２とすると１５通り、ｎを３とすると２８通りの組み合わせ数を表せる。したがって、４ユーザビットにより表される情報数１６通りを表すためにはｎは１とか２では不足で、３かそれ以上である必要がある。ここではｎ＝３とする。
【００３０】
いま、Ｌminの長さが、特定間隔Δの６倍の長さと仮定すると、データセルＰの長さは、（Ｌmin+Ｌmax）であることから、特定間隔Δの１８倍となる。したがって、データセル内を特定間隔Δごとに１８の領域に分割し、図７で示すように各領域に１から１８の番号をつける。ユーザビットごとに、マークの前エッジと領域の前エッジが一致する領域の番号、マークの後エッジと領域の後エッジが一致する領域の番号、そしてマーク面積の組み合わせのテーブルを、表１のように作成する。図７と表１は面積が６Δｗから８Δｗまでのマークを含むデータセルから１６個選んだ図とテーブルである。図８と表２は、面積が７Δｗから１０Δｗまでのマークを含むデータセルから１６個選んだ図とテーブルである。
【００３１】
【表１】
2007220151.tif 000003
【００３２】
【表２】
2007220151.tif 000004
【００３３】
表１と表２の２つのテーブルを使用することから、ｔ＝２であり、テーブルを切り替えるためのマーク面積の閾値は１つ（（ｔ−１）個）必要である。表１を過去２データセルに含まれるマーク面積の合計が１５Δｗ以上のときのテーブル、表２を過去２データセルに含まれるマーク面積の合計が１５Δｗに達しないときのテーブルとすることで、データセルの系列におけるマーク面積のデータセル当たりの平均値の最小値を７Δｗに、最大値を８Δｗに、それぞれすることができる。これは、過去のデータセルの参照個数ｍとマーク面積の閾値τの組み合わせのうち、データセルの系列におけるマーク面積の平均値の最大値と最小値の比が一番小さくなるようなものを探索した結果の一つとして（ｍ，τ）＝（２，１５Δｗ）が得られたことに対応する。
【００３４】
図９は、変調部４０２の構成例を示すブロック図である。前エッジ位置のデータ４１５及び後エッジ位置のデータ４２８を、それぞれ前エッジカウンタ６０１、後エッジカウンタ６０２のデータ端子Ｄにセットし、Δ間隔に同期したクロック４１１によりカウントダウンし、ゼロになったときに出力端子Ｑから出力パルスを出す。カウンタの動作のリセットは、データセルの区切れ目に発生するデータセル信号４１４によって行なわれる。前エッジカウンタ６０１の出力信号をフリップフロップ６０３のセット端子Ｓに入力し、後エッジカウンタ６０２の出力信号をフリップフロップ６０３のリセット端子Ｒに入力する。フリップフロップ６０３の出力信号６０５は、前エッジ位置で立ち上がり、後エッジで立ち下がるパルス信号となる。光ディスクではこの波形のまま記録するとマーク形状が涙形になることが知られており、これを解決するために複数のパルス、複数のレベルに変換する公知の技術も知られている。記録波形形成回路６０４により実際に記録する波形４１６に変換する。
【００３５】
検出された前エッジ位置データ４１２と後エッジ位置データ４１３は、図１０に構成例を示す復号部４０７に入力される。データセルに含まれるマーク長を過去ｍ個分記憶するシフトレジスタ回路９１３に含まれる各シフトレジスタの出力がｍ入力加算器９１４に入力されて、ｍ個のデータセルに含まれるマーク面積の総和９１５が出力される。前エッジ位置データ４１２、後エッジ位置データ４１３、そしてマーク面積の総和９１５をＮビットのユーザビットに変換するテーブル９１０にエッジ位置データを入力し、対応するユーザデータを出力する。テーブル９１０は、前記表１に類似しているテーブルであるが表１・表２とは逆の変換を行い、一般には前エッジ位置、後エッジ位置、そしてｍ個のデータセルに含まれるマーク面積の総和との組をユーザデータに対応付ける。但し、表１と表２に共通して含まれている面積７Δｗの符号語と面積８Δｗの符号語に対応するユーザデータが一致しているため、表１・表２を復号するテーブルには過去ｍ個数分のデータセルに含まれるマークの面積の総和は必要ない。一方、マーク面積変換回路９１１は、前エッジ位置データ４１２と後エッジ位置データ４１３を持つマークの面積を計算し、計算結果９１２を出力する。計算結果９１２はシフトレジスタ回路９１３に入力されてシフトレジスタ回路９１３に含まれる各シフトレジスタの値が更新される。
【００３６】
ここで、このような符号を用いた記録再生装置において、現在実現されている一層あたりの記録密度を達成するための条件を求める。現在最も高密度の光ディスクは波長４０５ｎｍの青紫レーザを用い、対物レンズの開口数（ＮＡ）として０．８５を用いたものがある。以下に仕様を記す。トラックピッチは0.32 ミクロン、後から述べるチャネルビット長  Twは一層当たり２５ＧＢ容量のディスクでは74.5 nm、変調コードに1-7ppを使用していることから、最短マーク長さは2Twであることから149 nmとなる。再生層上のスポット径は波長÷開口数より0.476ミクロンとなり、これは約６．４チャネルビット長さに相当し、また約４．３ユーザビット長に対応する。すなわち、スポット内に４．３ユーザビットの情報を入れなくてはならない。本発明の実施例によると一つのブロックで4ビットのユーザデータを実現できる。そこで、スポット内に１つのブロックが入るように、Δを25 nmとするとデータセルPは0.45ミクロンとなり、条件を満たす。従って、マーク長さの存在範囲は150 nm(6Δ)から250 nm（10Δ）の間になる。
【００３７】
上記長さのマークからの再生信号を図１１に示す。マークが完全にスポットの中にあることから、マークの最大変化領域では飽和することなく、前と後ろのエッジを検出する通常のマークエッジ検出では検出することが難しいことが分かる。しかし、マークがデータセル内を移動しても、再生信号の最大レベルは変化せず、マーク長さをレベルにより判定できることが分かる。またマークの位置は再生信号のピーク位置を検出することにより判定できることから、マークの長さとマークの中心位置の組み合わせにより情報を検出できることが分かる。図７と図８では従来のマークエッジ記録の符号の変換表で使用されてきた、ユーザデータとエッジ位置の対応表を示した。そのままでは適用できない。そこで後述するように、マーク長とマーク中心位置の対応表に変換する。
【００３８】
ここで、多層ディスク構造を決めるパラメータと光学系、および符号との一般的な関係式を導出する。多層ディスク構造での隣接層までの間隔をｄとおき、再生層のスポット径をWsとし、隣接層のスポット径をWs‘（ｄ）と置く。媒体の屈折率をｎと置くと、媒体内の光線の収束角度θは
θ＝Arcsin(NA/ｎ)        (式１)
となり、近似的には
θ≒NA/ｎ                (式２)
で与えられる。
従ってWs‘（ｄ）は
Ws‘（ｄ）＝２・Tan(θ)・ｄ    (式３)
となり、近似的には
Ws‘（ｄ）≒２・NA/ｎ・ｄ    (式４)
で与えられる。
焦点深度をｆとするとｆは波長λとNAから求められ、
ｆ＝λ/NA＾２            （式５）
で与えられる。
層間距離ｄを焦点深度ｆで規格化し、その係数をｍとする。
【００３９】
スポット径Wsは波長λとNAから与えられ、
Ws＝λ/NA          （式６）
となる。式４と式５と式６より、
Ws‘（ｍ）≒２・NA/ｎ・ｍｆ＝（2/ｎ）・ｍ・Ws    (式７)
ここで、再生層上のスポットWsをデータセル長さPにより、規格化係数ｋで規格化すると、式７は
Wｓ‘（ｍ、ｋ）≒２・（ｍ・ｋ/ｎ）・P      (式８)
となる。
以上の関係式から、隣接層のスポット径はマークの占める面積変動を抑えるために少なくとも隣接層でのスポット径はブロック、すなわちデータセルの2倍以上なくてはならない。このことから
（ｍ・ｋ/ｎ）≧１                        (式９)
また、従来のマークエッジ検出方式ではなく、マーク長を再生信号のピークレベルで検出しようとすると、データセル長さはスポット径より短くなくてはならないことから、
ｋ≧１                                  （式１０）
となる。
【００４０】
例えば、BDと同じ面密度を実現するためには前述のごとく、データセルを４．５ミクロンとし、ｋを式１０を満足するように1.06と選んでいる。媒体の屈折率ｎを1.5とすると、式９より、ｍは１．４２より大きく選ぶ必要がある。焦点深度は０．５６ミクロンとであることから、隣接層までの間隔は０．７９５ミクロン以上必要である。
【００４１】
隣接層からの透過光、反射光の変動量を従来と比較してみる。簡単のためにＢｌｕ−ｒａｙディスクを４層化するときを例に挙げると、4 層のディスクの層間距離は約8ミクロンである。BD ではNA=0.85 のレンズが使用される。また，記録層間の膜は屈折率n=1.57 前後のものが使用される。以上より，隣接層のスポットの直径は約10.7ミクロン と概算される。ＢＤでのチャネルビット長ＴＷは０．０７４５ミクロンであることから、隣接層のスポットの直径は約144 チャネルビット長（時間表記で144ＴＷ）に相当する。以下の比較 ではマーク面積の変動が影響する隣接層のスポットの直径を144ＴＷ とする。
BD で使用されている変調符号17PP の場合について，スポットの直径144ＴＷ の長さの系列でマーク面積が最小のものは31ＴＷＷ であり、最大のものは87ＴＷＷ であることから、17PP の場合のマーク面積の最大最小比は約87/31≒2.806 であることが分かる。
【００４２】
一方、本発明では対応表S （図７）とL（図８） を使用する場合のマーク面積が最小となる系列は，6N 符号語でマーク長合計42ND の符号語列であった（本実施例ではＮ＝１としている）。
ここで，
8D の長さのマークを持つような符号語1 個， 
符号語 000100000100000000'（マーク長 6D）， 
7D の長さのマークを持つような符号語23 個， 
符号語 000000001000000100'（マーク長 7D） 
の順に並ぶ系列からマーク面積が最小となる144ＴＷ長の系列をとると，このときのマーク長の合計は7D×23+1D=162D，マー ク面積の合計は162Dw である。
対応表S とL を使用する場合のマーク面積が最大となる系列は，6N 符号語でマーク長合計48ND の符号語列であった。
ここで， 
符号語 000000010000000100'（マーク長 8D）， 
8D の長さのマークを持つような符号語23 個， 
符号語 000100000010000000'（マーク長 7D） 
の順に並ぶ系列から144ＴＷ 長のマーク面積が最大となる144ＴＷ 長の系列をとると、このときのマーク長の合計は6D+8D×23+6D=196D，マーク面積の合計は 196Dw である。
以上より，提案構成の符号の場合のマーク面積の最大最小比は，対応表S とL を使用するときは約196/162≒1.210であることが導かれる。
【実施例２】
【００４３】
図１２と図１３はそれぞれ、本実施形態において図７と図８に代えて使用するユーザデータとデータセルの対応を示している。図１２と図１３における特定間隔Δ´を、図７と図８のΔの半分に、データセルの領域数を倍にした上で、長さが２Δ´の奇数倍のマークを持つ符号語についてはマーク位置をΔ'ずらしたものを使用するようにユーザデータとデータセルを対応付けた図である。図７と図８を使用してユーザデータから変換されたデータセルの系列から各データセル中のマークの中心位置を検出する場合のマークの中心の検出間隔はΔ／２＝Δ´（例えば、前エッジ位置が等しい長さ７Δのマーク中心位置と長さ８Δのマーク中心位置の差）であるのに対し、Δを図７と図８の幅の半分に、データセルの領域数を倍にした図１２と図１３を使用してユーザデータから変換されたデータセルの系列から各データセル中のマークの中心位置を検出する場合のマークの中心の検出間隔は２Δ´である。
【実施例３】
【００４４】
図１２、図１３、図１４、図１５を用いて、マークの長さとマーク中心位置の検出をそれぞれ信号レベルと信号の微分ゼロクロス点を用いる、検出方式を説明する。
【００４５】
図１４は、本実施形態におけるデータ検出部４０６の構成例を示すブロック図である。プリピット群の存在する期間を示すプリピット信号４１０とクロック信号４１１により、データセルの区切れ目を示すデータセル信号４１４をデータセル信号発生回路７０１で発生し、その出力４１４によってカウンタ２１０１のリセットとデータ記憶回路２１０９で記憶された値の出力が行なわれる。また、データセル信号発生回路７０１の出力４１４とクロック信号４１１から、特定間隔Δ‘に対応したサンプルクロック７０５をサンプルクロック生成回路７０６により作成する。サンプルクロック生成回路７０６の出力７０５がカウンタ２１０１に入力されることで、カウンタ値２１０２が出力され、カウンタ内部の値を１増加される。再生信号４０９を微分回路２１０３に入力して、微分回路２１０３の出力２１０４を比較器２１０５に入力することで微分された再生信号のゼロ交叉点の時刻にゼロ交叉点を示すタイミングパルス２１０６を出力する。一方、再生信号４０９をサンプルホールド回路２１０７に入力し、比較器２１０５の出力であるタイミングパルス２１０６により、再生信号４０９のレベルをサンプルホールドすると同時にサンプルホールドされたレベル値２１０８を出力する。また、タイミングパルス２１０６によりデータ記憶回路２１０９が動作し、カウンタ値２１０２とサンプルホールドされたレベル値２１０８を記憶する。タイミングパルス２１０６がデータ記憶回路２１０９に入力されたときに出力されたカウンタ値２１１０とサンプルホールドされたレベル値２１１１は、前後エッジ変換回路２１１２に入力され、変換された前エッジ信号４１２と後エッジ信号４１３を復号器４０７へ出力する。
【００４６】
特定間隔Δ‘の単位でタイミングパルス２１０６のタイミングを測定することにより、記録されたマークの中心を、特定間隔Δ’の単位でデータセル内の位置を知ることができる。また、マークの大きさはタイミングパルス２１０６と同時に測定されるレベルから知ることができ、両者を用いてデータセル内のマークの前後エッジの位置を求めることができる。
【００４７】
図１５は、簡単なシミュレーションによってランダムなユーザデータを図１２と図１３に相当するテーブルで生成されたデータセル系列に対応する再生信号と微分信号を示す。図１６は微分信号のゼロクロスタイミングとそこでサンプルホールドされた信号レベルを点として表わして、それをデータセル幅で区切って重ね合わせたものである。ピーク位置、つまりマーク中心位置が２Δ´になっていることが図１６から確認することができる。例えばカウンタ値１１以上１３未満でかつサンプルホールドされた信号レベルが８．０以上９．０未満のときは中心位置１２Δ’の最短マークであるというように、閾値でデータセル内のマーク長さの推定が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】従来のサイパー方式の原理説明図。
【図２】マークの前エッジ位置及び後エッジ位置に持たせた情報の再生動作の説明図。
【図３】マークの長さとエッジ位置の組み合わせにより表現できる情報数を説明する図。
【図４】データセルに含まれるマークが１つの場合における、本発明による光情報記録再生装置の概略構成図。
【図５】本発明のタイミングチャートの説明図。
【図６】データセルに含まれるマークが１つの場合における、符号化部の構成例を示すブロック図。
【図７】ユーザデータを前エッジ位置・後エッジ位置、或いはＮＲＺＩ符号語に変換するテーブルの説明図（その１）。
【図８】ユーザデータを前エッジ位置・後エッジ位置、或いはＮＲＺＩ符号語に変換するテーブルの説明図（その２）。
【図９】データセルに含まれるマークが１つの場合における、変調部の構成例を示すブロック図。
【図１０】データセルに含まれるマークが１つの場合における、復号部の構成例を示すブロック図。
【図１１】データセルに含まれるマークが１つの場合において、再生スポット内にデータセルが一つ存在する場合に、ランダムユーザデータからの再生信号。
【図１２】マーク中心位置とマーク長を検出する場合における、ユーザデータを前エッジ位置・後エッジ位置、或いはＮＲＺＩ符号語に変換するテーブルの説明図（その１）。
【図１３】マーク中心位置とマーク長を検出する場合における、ユーザデータを前エッジ位置・後エッジ位置、或いはＮＲＺＩ符号語に変換するテーブルの説明図（その２）。
【図１４】データセルに含まれるマークが１つの場合における、データ検出部の構成例を示すブロック図。
【図１５】ランダムユーザデータからの再生信号とその微分信号をデータセル幅で区切って重ね合わせた図。
【図１６】再生信号のピーク位置とそこでサンプルホールドされた信号レベルを点として表わして、それをデータセル幅で区切って重ね合わせた図。
【符号の説明】
【００４９】
１０１：トラック中心、１０８：データセル、１０９：読み出しスポット、１１０，１１１，１１２：マーク、４０１：符号化部、４０６：データ検出部、４０７：復号部、４０９：再生信号、４１０：プリピット信号、４１１：クロック信号、４１２，４１３：前後エッジ位置データ、４１４：データセル信号、４１８：光検出部、４２６：トラック、４２７：記録媒体、４２９：記録波形、４３０：クロックピット信号。
【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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