(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
局所的な光学的特異的領域として第１の情報が記録された記録層をＮ層積層した第１の記録媒体と、局所的な光学的特異的領域として第２の情報が記録された単層の記録層を有する第２の記録媒体に対し、光を照射することにより前記第１又は第２の情報を再生する情報再生システムであって、
前記Ｎ層の記録層のそれぞれと、前記単層の記録層に光を収束させる絞り込みレンズと、
前記第１又は第２の記録媒体からの戻り光を検出する光検出器とを有し、
ｂｍａｘ＜ｄ×ＮＡＦ
（ｂｍａｘ：記録層に記録された特異領域の２次元周期の最大値、ｄ：記録層間の距離、ＮＡＦ：絞り込みレンズの開口数）
を満たし,
前記第１の記録媒体の膜厚の変化Δｄによって生じる球面収差量Ｗ４０は、
Ｗ４０＝｜（１／（８×ＮＢ））×（（１／ＮＢ２）−１）×ＮＡＦ４×Δｄ｜
で表され（ＮＢは基板の屈折率）、
前記絞り込みスポットのピーク強度が無収差時の８０％以上が保証される範囲である、Ｗ４０≦λ／４を満たす条件下で、
ｄ０を前記第１の記録媒体の基板厚として、
ｄ０＝（前記第２の記録媒体の基板厚）−Δｄ
ここに、Δｄは、前記単層の記録層での球面収差がゼロになるときの前記第２の記録媒体の基板厚と、前記第１の記録媒体の基板厚との差分であり、
かつ、前記第１の記録媒体の隣り合う記録層ｋ番目と（ｋ−１）番目の膜厚中心間の距離をｄｋとして、
【数４】
0003774608.tif 000006
を満たすようにされた、
前記第１の記録媒体に記録された前記第１の情報と、前記第２の記録媒体に記録された前記第２の情報とを再生する情報再生システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は光ディスク，光テープ，光カードなどの光学的情報再生システムに係り、特に高記録密度を目的とした情報再生システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
光学的情報記録再生装置の記録高密度化の方法は、従来２次元的な記録媒体平面上の記録面密度を向上させることであった。しかし、装置の小型化からディスクなどの情報記録媒体の大きさは限定され、平面上での高密度化では限界が生じる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、さらに高密度化を達成させる方法として、深さ方向を含めた３次元記録再生方法が必須である。３次元記録再生では、公知例「特開昭59−127237号」に示すように、多層膜構造のディスクを設け、各層に光スポットを絞り込み、データの記録再生する手段がある。しかし、この公知例では、具体的ディスク構造，光学定数の規定、さらには、記録条件の設定方法は述べられておらず、信頼性のある記録が困難である。また、データの読みだし方法についても、受光光学系の構成が不明瞭であり、信頼性のある再生が困難である。
【０００４】
一方、公知例「特開昭60−202545号」，「特開昭60−202554号」では、各層に回折限界の光スポットを形成するためのディスク膜厚，焦点あわせの方法について述べている。しかし、前者については、明瞭な規定が与えられていない。また、後者については、焦点あわせの原理について述べているが、実際に目標の層に焦点を合わせるためのアクセス方法については述べられていない。さらに、ディスク作成法として、トラッキングのための案内溝を公知例では不可能としており、各層ごとにレーザ露光する方法を示しているが、この方法では、生産性がない。
本発明の目的は、再生過程において安定に再生できる光スポット絞り込み光学系を検討することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、局所的な光照射によって、光学的性質が局所的に変化する記録膜層と、記録膜層の働きの補助として反射防止，多重反射，光吸収，記録膜層の光学的局所変化の転写，断熱，吸熱，発熱または補強を目的とした層、または層の重ねあわせである中間層膜を光学的に透明な基板の上に多層に積み重ねたディスクを有し、各層に絞り込まれた光スポット照射によって各層の局所的光学的性質を２次元的に（独立に）変化させることで、変調後のデータ“１”，“０”に対応した記録を行う。さらに、上記局所的光学的性質の変化を各層への光スポット照射によって反射光量（または透過光量）の変化として検出し、データを再生する３次元記録再生装置において、
１．ディスクの構造を、光学的に透明な基板の屈折率をＮＢ、多層媒体の基板厚さをｄ０とする。さらに、中間層と記録膜層を一つの層として区ぎり、上層から順に１からＮ層割り当てる。各層間の距離は隣あう記録膜層ｋ番目と（ｋ−１）番目の膜厚中心間の距離ｄｋで示す。また、任意のｋ番目の記録層と中間層の膜厚をdFk,ｄＭｋさらに屈折率の実数部をそれぞれ、ＮＦｋ，ＮＭｋとする。また、各層の平面上での局所的光学的性質の変化の周期ｂ［μｍ］とする。絞り込み光学系は、光源として、例えば波長λ［μｍ］の半導体レーザを用い、コリメートレンズによって、平行光に変換し、偏向ビームスプリッタを介して、絞り込みレンズに入射させる。ここで、絞り込みレンズの開口数をＮＡＦ，有効半径をａ［mm］，焦点距離をｆＦ（≒ａ／ＮＡＦ）とする。また、ディスクからの反射光は、絞りレンズを通り、ビームスプリッタによって受光用の像レンズに導かれる。像レンズの焦点付近に位置する光検出器によって、反射光量の変化を電気信号に変換する。像レンズの開口数をＮＡＩ，焦点距離をｆＩ（≒ａ／ＮＡＩ）とする。
２．さらに、２次元周期ｂの最小値ｂｍｉｎを（λ／ＮＡＦ）とし、２次元周期ｂの最大値ｂｍａｘを（ｄ×ＮＡＦ）よりも小さくする。
【０００９】
さらに、図１に示す受光光学系において、記録再生を行う目標層面内と、光学的距離ｄ［μｍ］離れた隣接層面内のそれぞれの光学的特性関数（ＯＴＦ）Ｈ０(Ｓ)，Ｈ１（Ｓ）を図３にそれぞれ、直線１３，直線１４で示す。
【００１０】
ただし、Ｓ：規格化空間周波数
ここで、層間距離ｄの値で焦点ずれが生じた場合の光学的特性関数Ｈ１(Ｓ)について、Ｈ１（Ｓ）＝０となるＳより、上記周期ｂの最大繰返しｂmaxを規定する。このように、層面上の局所的光学的性質の変化の周期ｂとディスク構造、及び受光光学系の関係を規定することで、層間クロストークの成分を局所的光学的性質の変化の周期ｂよりも、長くする。これにより、目標層の信号成分だけを検出することができる。
【００１１】
３．さらに、
ｄｋ＝ｄＦ（ｋ−１）＋ｄＭｋ＋ｄＦｋ
≒ｄＭｋ                                                （数１）
かつ、中間層の実効的屈折率ＮＭｋを基板と同じ屈折率ＮＢであるとする。
多層ディスクのＮ層番目までの厚さｄが
【００１２】
【数２】
0003774608.tif 000002
【００１３】
であるディスク構造において、球面収差量Ｗ４０について
Ｗ４０＝｜（１／（８×ＮＢ））×（（１／ＮＢ2）−１）×ＮＡＦ4×Δｄ｜          （数３）
【００１４】
【数４】
0003774608.tif 000003
【００１５】
Ｗ４０≦λ／４となるように、各層の中間層の厚さｄｋ，総数Ｎを組み合わせる。なお、Ｗ４０の右辺の絶対値の中は通常は負となる（ＮＢ≧１の場合）。これにより、各層間での光学的距離が変化することによって生じる球面収差を許容値内に押さえ、各層において回折限界の光スポットを形成する。なお、Ｗ４０の右辺の絶対値の中は通常は負となる（ＮＢ≧１の場合）。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（１）３次元記録再生の基本原理
図１に本発明の３次元記録再生装置の記録再生の原理図を示す。局所的な光照射によって、光学的性質が局所的に変化する記録膜層１と、記録膜層の働きの補助として反射防止，多重反射，光吸収，記録膜層の光学的局所変化の転写，断熱，吸熱，発熱または補強を目的とした層、またはこれらの層の重ねあわせである中間層膜２を光学的に透明な基板３の上に多層に積み重ねたディスク４を有し、各層に絞り込まれた光スポット照射によって各層の局所的光学的性質を２次元的に、かつ各層間で独立に変化させることで、変調後のデータ“１”，“０”に対応した記録を行い、さらに、上記局所的光学的性質の変化を各層への光スポット照射によって反射光量（または透過光量）の変化として検出し、データを再生する。
【００１７】
図１において、ディスク４の構造を、光学的に透明な基板３の屈折率をＮＢ，厚さをｄ０とする。さらに、中間層２と記録膜層１を一組の層として区切り、上層(光入射側)から順に１からＮまで番号を層割り当てる。各層間の距離は隣あう記録膜層ｋ番目と（ｋ−１）番目の膜厚中心間の距離ｄｋで示す。また、任意のｋ番目の記録層と中間層の膜厚をｄＦｋ，ｄＭｋさらに屈折率の実数部をそれぞれ、ＮＦｋ，ＮＭｋとする。また、各層の平面上での局所的光学的性質の変化の周期ｂ［μｍ］とする。絞り込み光学系は、光源として、例えば波長λ［μｍ］の半導体レーザ５を用い、コリメートレンズ６によって、平行光に変換し、偏向ビームスプリッタ７を介して、絞り込みレンズ８に入射させる。ここで、レンズ８の開口数をＮＡＦ、有効半径をａ［mm］、焦点距離をｆＦ（≒ａ／ＮＡＦ）とする。各層に焦点を結ばせることで回折限界の光スポット１１を各層に照射する。
【００１８】
また、受光光学系については、反射受光系を例として示す。ディスク４からの反射光は、レンズ８を通り、ビームスプリッタ７によって受光用の像レンズ９に導かれる。レンズ９の焦点付近に位置する光検出器１０によって、反射光量の変化を電気信号に変換する。像レンズ９の開口数をＮＡＩ、焦点距離をｆＩ（≒ａ／ＮＡＩ）とする。光検出器１０の受光面直径をＤとする。本発明では、光学系として、図２ａに示す平行光学系を例に示したが、図２ｂに示す拡散光学系でも同様に効果を得ることができる。また、受光光学系として、透過光検出系でも本発明と同様の効果を得ることができる。
【００１９】
３次元記録再生において、記録再生を行うための第１の課題は、各層において、光スポットを回折限界まで絞り込むことである。従来の光ディスクでは、一般に記録膜保護のため、基板３越しの１層記録面に光スポットを回折限界で絞り込む。そこで、球面収差が生じて光スポットがひずまないように、基板３の屈折率と膜厚を考慮して、絞り込みレンズ８の設計仕様を行う。ところが、多層ディスク４では、各層の膜厚の影響が無視できず、たとえば公知例「久保田  他：光学、１４（１９８５）、光ディスクにおけるアイパターンのジッタ解析Ｉ〜Ｖ」に示してあるように、層の数が増えるほど球面収差が増加し、回折限界まで絞れない。そこで、本発明では、記録再生に十分な範囲の光スポットが得られるための絞り込みレンズの設計，ディスク構造を示す。設計方法を簡単にするため、記録膜層１の膜厚ｄＦｋは、中間層２の膜厚ｄＭｋに対して十分薄く無視できるとする。すなわち、
ｄｋ＝ｄＦ（ｋ−１）＋ｄＭｋ＋ｄＦｋ≒ｄＭｋ                  （数１）
かつ、中間層２は各層とも、基板３と同じ屈折率ＮＢであるとする。この場合、
多層ディスクのＮ層番目までの厚さｄは
【００２０】
【数２】
0003774608.tif 000004
である。
【００２１】
一方、レーレーリミットとして、絞り込みスポットのピーク強度が無収差時の８０％が保証される球面収差量Ｗ４０＝λ／４を許容値として与える。
【００２２】
記録媒体の膜厚の変化Δｄによって生じる球面収差量Ｗ４０は以下のように表わされる。
Ｗ４０＝｜（１／（８×ＮＢ））×（（１／ＮＢ2）−１）×ＮＡＦ4×Δｄ｜    （数３）
そこで、Ｗ４０≦λ／４となるように、絞り込みレンズの設計，ディスク構造を決定する。なお、Ｗ４０の右辺の絶対値の中は通常は負となる（ＮＢ≧１の場合）。一例として、基板３として屈折率ＮＢ＝１.５ のガラス基板を用い、中間層として、ガラスとほぼ屈折率の等しい紫外線硬化樹脂を用い、絞り込みレンズ８のＮＡＦ＝０.５５ とした場合、（数３）式より、Δｄ≦５０μｍである。ここで、
ｄ０＝１.２mm−Δｄ＝（１.１５〜１.２mm），
【００２３】
【数４】
0003774608.tif 000005
【００２４】
Δｄ≦５０μｍとなるように、各層の中間層の厚さｄｋ，総数Ｎを組み合わせることで、従来の光ディスクに使用していた単層記録媒体の基板厚さ１.２mm 用の絞り込みレンズをそのまま適用して、１番目からＮ番目の各層に記録再生に十分な光スポットを形成することができる。即ち、Δｄは、単層の記録層での球面収差がゼロになるときの単層の記録媒体の基板厚と、多層媒体の基板厚との差分である。
一つの組合せ解として、中間層の厚さｄＭｋ＝１０μｍ，記録層の厚さｄＦｋ＝２００Åでは、ｄ０＝１.１５mm，Σｄｋ＝１００.４μｍ≒１００μｍ，総数Ｎ＝１０が可能である。
【００２５】
（数４）では、５層番目で、球面収差はゼロであり、最上層と最下層で許容値内で最大の球面収差が生じる。これをさらに補正することもできる。波動光学によれば、球面収差は焦点位置をずらすことで補正することができる。その条件は、Ｗ４０＝−Ｗ２０＝−０.５×ＮＡＦ2Δｚ，Δｚ＝−２／ＮＡＦ2×Ｗ４０。
ここで、Ｗ２０は焦点ずれによる収差、Δｚは焦点ずれである。上記の例では、５層目からの層間距離Δｄｋ＝（ｋ−５）×ｄでのｋ層番目で生じる球面収差Ｗｋ４０は、（数式３）より得られ、この収差を補正する焦点ずれ量Δｚｋは、
Δｚｋ＝−２／ＮＡＦ2×Ｗｋ４０となる。
【００２６】
最下層（ｋ＝１０）では、１.４μｍであり、最上層（ｋ＝１）では−１.４μｍの焦点ずれをオフセットとして与えればよい。
【００２７】
続いて、ノイズ成分を最小とすること、即ち層間クロストークノイズの低減するための方法について示す。層面上の局所的光学的性質の変化（マーク）の周期ｂとディスク構造、及び受光光学系の関係を規定することで、層間クロストークの成分を局所的光学的性質の変化の周期ｂよりも、長くする。すなわち、データの信号帯域よりも層間クロストークの周波数成分小さくすることで、目標層面上のデータを高いＳＮ比で再生するものである。この方法の原理について図１と図３を用いて説明する。第１の方法と区別するために光検出器の径に制限をいれないが、併用することで、より高いＳＮが得られる。
【００２８】
目標層には、回折限界の光スポットが形成されているため、２次元周期ｂがスポット径（λ／ＮＡＦ）程度あれば、十分分解できる。すなわち、２次元周期ｂの最小値ｂｍｉｎを（λ／ＮＡＦ）とすれば、信号成分が十分大きくとれる。これが、（Ｄ）項の成り立つ条件である。なお、図３でＨ０（Ｓ）＝０の時には分解不可能となり、このときのｂの値はスポット径λ／ＮＡＦの１／２の時である。一方、隣接層でのスポット径は、焦点がずれているために、層間距離ｄとすると、（２ｄ×ＮＡＦ）となり、光学的分解能が低下する。そこで、この特性を利用して、２次元周期ｂの最大値ｂｍａｘを隣接層におけるスポット径（2d×ＮＡＦ）の１／２すなわち（ｄ×ＮＡＦ）よりも小さくすれば、隣接層からの信号成分の漏れ込みすなわち層間クロストークの周波数成分は、信号帯域（１／ｂｍａｘ〜１／ｂｍｉｎ）よりも小さくなり、フィルタまたはＡＧＣ（オートゲインコントロール）を用いて、取り除くことができる。
【００２９】
ここで、焦点ずれによる光学的分解能の低下すなわち、信号変調度の低下を光学的理論から求める。
【００３０】
図１に示す受光光学系において，記録再生を行う目標層面内と、光学的距離ｄ［μｍ］離れた隣接層面内のそれぞれの光学的特性関数（ＯＴＦ）Ｈ０（Ｓ），Ｈ１（Ｓ）を図３にそれぞれ、直線１３，直線１４で示す。横軸は、物体の繰返し周波数に対応し、縦軸はその変調度に対応する。ここで、Ｓは規格化空間周波数である。
【００３１】
Ｓ＝λ×ｆＦ／（２πａ）＝λ／ＮＡＦ×ｂ                    （数５）
焦点ずれもなく、無収差の場合、光学的特性関数Ｈ０（Ｓ）は、直線１３のようになる。この場合、光学的分解能がゼロとなる遮断周波数は、Ｓ＝２となる。実際の記録再生装置では、レーザノイズ，アンプノイズなどのノイズ成分が含まれ、さらに、焦点ずれ以外の収差を光学系自体が持っているために、遮断周波数Ｓ＝２に対応する周期ｂまでは、検出が困難である。そこで、変調度が半分（−６ｄＢ）を変調度の許容値とする。その時、Ｓ＝１となり、上記周期ｂの最小繰返しｂｍｉｎを規定する。
【００３２】
ｂｍｉｎ＝λ／ＮＡＦ                （数６）
一方、層間距離ｄの値で焦点ずれが生じた場合の光学的特性関数Ｈ１（Ｓ）について、Ｈ１（Ｓ）＝０となるＳより、上記周期ｂの最大繰返しｂｍａｘを規定する。
【００３３】
焦点ずれｄの増加と共に、光学的特性関数Ｈ１（Ｓ）は、矢印１５の方向に変化し、ｂｍａｘも大きくできる。
【００３４】
このように、隣接層からのクロストークの周波数成分はｆｍｉｎ（＝１／ｂｍａｘ）以下であり、図３に示すような追従特性１６を持つオートゲインコントロール回路を用いれば、隣接クロストーク成分を吸収できる。
【００３５】
（数値例）
焦点ずれｄと波面収差量Ｂ１の関係は次式で表わせられる。
【００３６】
Ｂ１＝−ｄ／２×（ＮＡＦ）2
数値例として、焦点ずれｄに対する遮断周波数Ｓを求め、ｂｍａｘを求めた。
【００３７】
ｄ＝６.７μｍの場合→ｂｍａｘ＝４.７μｍ
Ｂ１＝−λ
ｄ＝１０μｍの場合→ｂｍａｘ＝７.９μｍ
Ｂ１＝−１.５λ
また、ｂｍｉｎ＝（λ／ＮＡＦ）＝１.４２μｍ
例えば、図６のように、スポット走査方向に、可変長の符号である２−７符号を用い、トラックピッチ１.５μｍ 一定のディスクについて、公知例「特開昭63−53722 号」に示すピットエッジ記録方式を用いた場合、再生可能な最小ビットピッチｑ（μｍ）と層間距離ｄを求めると、図３に示すように、最短パターン繰返し周期は、
３ｑ＝ｂｍｉｎ＝１.４２μｍ
ｑ＝０.４７μｍ
ここで、最長パターン繰返しは８ｑであり、
８ｑ＝３.７６μｍ≦ｂｍａｘ
また、ディスク半径方向のマーク周期は、トラックピッチ１.５μｍ 一定であり、１.５μｍ≦ｂｍａｘである必要がある。よって、ｄ≧５μｍで十分である。
【００３８】
以下、参考例として、装置構成につき、説明する。図５に、３次元記録再生装置の全体構成を示す。記録する場合は、ユーザデータ１７を変調回路１８通して、変調後の２値化データ１９を得る。変調後の２値化データは、記録条件設定回路２０を通り、光スポットが位置づけられている位置での最適な記録条件で、強度変調されるように、レーザ駆動回路２１が駆動され、光ヘッド２２内の半導体レーザの光強度が変調され、ディスク４への記録を行う。
【００３９】
一方、再生する場合は、ディスク上の目標の層，トラック位置に光スポットを位置づけ、微弱光を照射し、反射光の強度変化を光検出器１０で電気信号に変換し、再生信号２３，２４を得る。再生信号２３，２４は、再生制御回路２５を通して、層間クロストークを抑制したのち、ＡＧＣ（オートゲインコントロール）回路２６を通り、データ帯域よりも低周波数の変動を吸収し、後の回路で動作する絶対レベルに信号を合わせる。
【００４０】
その後再生信号は、波形等化器２７を通り、データパターンによる波形歪み（振幅の劣化，位相のずれ）の改善を行い、整形器２８で２値化信号に変換する。整形器２８には、振幅スライスによって２値化するもの、微分によるゼロクロス検出するものがある。
【００４１】
次に２値化信号は、位相同期回路２９に通り、データからのクロック抽出を行う。位相同期回路２９は、位相比較器３０，ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３１，電圧制御発振器３２からなる。位相同期回路２９で生成されたクロックによって、２値化信号から、データの１'，０'の判定する弁別器３３を通り、復号器３４によって、ユーザデータ１７に変換される。以上の記録再生のため、上位コントローラからの指令で、目標の層及び層面内の目標位置に光スポットを位置づけるためには、光ヘッド２２からの焦点ずれ、トラックずれ信号検出３５を行い、補償回路３６によって、サーボ制御に最適な信号に補償し、駆動回路３７を通して、光スポット位置決め機構を駆動する。
【００４２】
続いて、参考例として、アクセス方法につき、説明する。光スポット位置決め機構としては、絞り込みレンズ８を層方向とディスク半径方向に駆動する２次元アクチゥエータ、または、絞り込みレンズ８を層方向だけに駆動する１次元アクチゥエータと絞り込みレンズ８に入射させる光束をディスク半径方向に偏向するガルバノミラーを組み合わせたものがある。
【００４３】
ここで、データ記録再生のためにランダムアクセスを行う場合について、第１に目標層ｋに焦点を結ばせる方法について述べる。焦点ずれ信号検出のためには、目標層からの反射光スポットの大きさが、焦点ずれによって変化するので、公知例「特開昭63−231738号，特開平1−19535号」に示す前後差動焦点ずれ検出法を用いることができる。図９ａに、ディスク面に対して絞り込みレンズの位置を層方向Ｚに走査させたときに得られるＡＦ誤差信号３５を示す。各層についての焦点ずれ誤差信号及び合焦点位置であるゼロクロス点１０５が順に得られるのがわかる。
【００４４】
ここで、目標層ｋにアクセスする場合の第１の参考例のブロック図を図８に示す。回転するディスク４に対し、ＡＦ（オートフォーカス）アクチゥエータ移動信号発生回路９３でのこぎり波１０６を発生させ、ＡＦアクチゥエータドライバ９１を駆動させ、絞り込みレンズ８をディスク面に対し＋Ｚ方向（ディスクにレンズを近づける方向）に動かす。この時、ＡＦ検出回路８９ではＡＦ誤差信号３５が得られる。この信号は引込み点判定回路９２でゼロクロス点１０５を検出され、ある層面に合焦点であることをＡＦサーボ系コントローラ９４に伝える。判定回路９２では図９ａに示すように、ゼロスライスレベルより少しずれたスライスレベル１０３によって、図９ｂに示すＡＦパルス３７を作り、その立ち下がり１０４を検出することでレンズ８が合焦点を通り過ぎる直前のタイミングをコントローラ９４に送る。
【００４５】
コントローラ９４では、上位コントローラからの指令で焦点引込み状態であることを認識し、上記タイミングの入力と共にスイッチ９７を切り替え、ＡＦサーボ回路９０をＡＦアクチゥエータドライバ９１につなげサーボループを閉じさせる。この状態では、ＡＦサーボ回路９０は、ＡＦ信号検出回路８９でえられるＡＦ誤差信号が常にゼロになるようにＡＦアクチゥエータを駆動させる。よって、ディスク４が回転時に上下振れしてもある層に回折限界のスポットを安定に形成させることができる。
【００４６】
次に、レイヤー番号検出回路９５において、図４で示したプリフォーマット部にある層アドレスを読み取るとることで現在いる層の番号を認識し、コントローラ９４に送る。コントローラ９４では、現在焦点を結んでいるｊ番目の層から上位コントローラからの指令であるｋ番目の目標層まで、上下どちらの（ｓｉｇｎ（ｋ−ｊ））方向に，どれだけの（｜ｋ−ｊ｜）層数をスポット移動させれば良いかを認識し、レイヤージャンプ信号発生回路９６にジャンプ強制信号１０７を発生させ、ＡＦアクチゥエータドライバに入力させる。
【００４７】
ジャンプ信号１０７は、１層間の移動にたいし、＋−極性のパルスの１対のパルスで構成され、上下の移動方向によって、＋−のパルスを入れ替わる。先頭のパルスはスポットを移動方向におよそ移動距離分だけ駆動させるために用い、次の極性反転パルスはスポットが行き過ぎないように制定するためのものである。また、移動する層数の対のパルスをドライバ９１に入力する。次に、レイヤー番号を検出し、ｊ＝ｋとなったところで、目標層ｋにスポットが位置づけられる。ランダムアクセスのために他の層にアクセスするときも、上記と同様に、レイヤージャンプを行えば良い。
【００４８】
目標層ｋにアクセスする場合の第２の参考例のブロック図を図１０に示す。
【００４９】
回転するディスク４に対し絞り込みレンズ８をディスク面に対し上下させる。この時に上記ＡＦ誤差信号３５が得られ、さらに、光検出器（ディテクタ）１０で検出され、総光量検出回路１０２から出力された総光量３６は図９ａに示すように、各記録層に合焦点時にピークを持つ。そこで、図９ｃに示すクロスレイヤー信号検出回路１０１の中のパルス化回路９８でスライスレベル１０３，１０８によって、ＡＦパルス３７と総光量パルス３８を検出する総光量パルス３８をゲートとして用い、ＡＦパルスの立ち下がりを検出することでさらに確実な合焦点検出が可能である。さらに、ディスクに対してレンズが移動する方向を認識するために、これらの２種のパルスからクロスレイヤーパルス発生器９９によってアップパルス１０９とダウンパルス１１０を生成しカウントすることで、常にレンズがどの層に位置づけられているかを認識することができる。
【００５０】
図１０において、焦点位置がディスク最上層から、最下層まで少なくとも移動するように、ＡＦアクチゥエータ移動信号発生回路９３からのこぎり波を発生させ、ＡＦアクチゥエータを駆動する。この時、回転するディスクの上下振れ量よりも十分大きければ確実である。クロスレイヤー信号検出回路１０１より、Ｎ個の層の合焦点をカウントし、レンズを上側に移動させたときのアップパルス109の上限から、最上層（ｎ＝１）または、レンズを下側に移動させたときのダウンパルス１１０の下限から、最下層（ｎ＝Ｎ）を認識する。上位コントローラからの指令で、目標とする順番の層にスポットの焦点が結ぶ直前にスイッチ１００を切り替え、サーボループを閉じれば良い。このように制御することで、層アドレスを設けなくても、層アクセスを可能とすることができる。
【００５１】
ところで、記録することで透過率，反射率の変化する媒体を用いた場合、ＡＦ誤差信号及び、総光量は、記録された層付近では、図１１ａに示すように、図１０とは異なる信号１２３，１２４が得られる。これは、マークの存在する部分をスポットが走査したときに光量が変化し、マークの存在しない部分にスポットがかかると光量が正規の値に戻ること示している。このように、信号が変動するために、サーボ帯域での信号についても、信号の低下が生じ、ＡＦサーボ系のゲインの変動，ＡＦオフセットが発生し、記録された層で焦点ずれが生じる。このような場合、光検出器上で検出された信号成分中、常に、マークの記録されていない部分の信号をホールドすることで、図１１に示す理想のＡＦ誤差信号、及び、総光量が得られる。
【００５２】
この方法の参考例を図１１ｂに示す。この図は、図８，１０におけるＡＦ検出回路８９，総光量検出回路１０２を示したものである。前後差動型ＡＦ誤差信号検出光学系の原理図における前後の光検出器１１１，１１２は、受光面１１９，１２０または１２１，１２２からなる。前後光検出器面１１１，１１２での光スポット１１３，１１４の大きさが同じくなれば合焦点である。各検出器についての和信号は、マーク列をスポットが走査する帯域、すなわちデータ記録再生周波数帯域を持つ前置増幅器１１５，１１６で得る。次に、サンプルホールド回路１１７，１１８によって、マーク上走査部分での信号を検出し、サーボ帯域の期間ホールドする。このように得られた信号の差信号をＡＦ誤差信号３５，和信号を総光量３６として得る。サンプルホールド回路１１７，１１８は、光量の最大点をサンプルするピークホールドでもよいし、あらかじめサンプル領域として、マークが記録されない領域をフォーマットとして設けておき、サンプルタイミング用ピットなどにより、サンプル領域を認識し、その領域での信号をホールドしても良い。
【００５３】
ここでは、焦点ずれ検出方法として、前後差動方式を示したが、他の焦点ずれ検出方法である非点収差法，像回転法を用いてもよい。
【００５４】
一方、目標層に層アクセスした後、当該層面でディスク半径方向の位置決めすなわちトラック位置決めを行う。トラックずれ信号検出は、図６に示すように、各層に案内溝３９を設けることで公知例であるプッシュプル法を適用できる。この方法では、目標層以外の層の溝からの回折光は、焦点がずれているために、溝にあたる光の波の位相が乱れているので、光検出器上では一様な光量分布になり、目標層についてのトラックずれ信号に影響は与えない。また、図７に示すように、各層にあらかじめウォーブルピット４０をトラック方向に作りつけておくことで、公知例であるサンプルサーボ法を適用できる。以上説明したスポット位置決めの技術は、公知例「特開昭63−231738号，特開平1−19535号」に示してある。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、再生過程において安定に記録再生できる光スポット絞り込み光学系を提供できるので、多層膜構造のディスクの各層に光スポットを絞り込み、高い信頼性を持って、データの再生ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の記録再生方式の原理を示す図（第１の再生方式の原理図）。
【図２】  本発明に適用する基本光学系構成図でａは平行光学系の例、ｂは拡散光学系の例。
【図３】  本発明第２，３の再生方式の原理図。
【図４】  本発明のディスクフォーマットの一例を示す図。
【図５】  本発明の３次元記録再生装置の全体構成図。
【図６】  本発明の第３の再生方法を実現するディスク構造。
【図７】  ２次元記録再生方式を適用した例。
【図８】  本発明における層アクセスを説明するブロック図。
【図９】  各層における焦点ずれ検出を示す図。
【図１０】  本発明における層アクセスを説明するブロック図。
【図１１】  記録された層における焦点ずれ検出を示す図、ａは記録された層における焦点ずれ信号、ｂは本発明の焦点ずれ検出を示す図。
【符号の説明】
１…記録層、２…中間層、３…基板、４…ディスク、５…半導体レーザ、８…絞り込みレンズ、９…像レンズ、１０…光検出器、１１…光スポット、１２…焦平面、１３…目標層についての無収差時光学的特性関数、１４…隣接層についての光学的特性関数、１５…焦点ずれが増加した場合の特性関数の変化する方向、１６…ＡＧＣの周波数特性、２０…記録条件設定回路、２３，２４…再生信号、２５…再瀬制御回路、２６…ＡＧＣ回路、３５…ＡＦ誤差信号、３６…総光量。
【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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