(57)【要約】  光学的情報記録再生装置は、生成した近接場光を光ディスク（１）に集光する集光部（１１）と、光ディスク（１）によって反射された光を受光し、受光した光の光量に応じた電気信号を出力する第１のディテクタ（１７）と、第１のディテクタ（１７）から出力される電気信号を用いて、集光部（１１）と光ディスク（１）の光入射面との距離を制御する距離制御回路（２２）とを備え、光ディスク（１）は、少なくともＮ（Ｎは２以上の整数）層の情報層を有し、光入射面から、光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、光入射面から、光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）の関係を満たす。これにより、複数の情報層を有する光ディスクのいずれの情報層に情報を記録又は再生する場合であっても、正確にサーボ制御することができる。
2009141994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
近接場光を生成し、前記近接場光を光学的情報記録媒体に集光する集光部と、
前記光学的情報記録媒体によって反射された光を受光し、受光した光の光量に応じた電気信号を出力する受光部と、
前記受光部から出力される前記電気信号を用いて、前記集光部と前記光学的情報記録媒体の光入射面との距離を制御する距離制御部とを備え、
前記光学的情報記録媒体は、少なくともＮ（Ｎは２以上の整数）層の情報層を有し、
前記光学的情報記録媒体の前記光入射面から、前記光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、前記光学的情報記録媒体の前記光入射面から、前記光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、
ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）
の関係を満たすことを特徴とする光学的情報記録再生装置。
【請求項２】
前記集光部は、ソリッドイマージョンレンズを含み、
前記距離ｄ０と、前記ソリッドイマージョンレンズの屈折率ｎと、前記ソリッドイマージョンレンズの等価的開口数ＮＡと、前記ソリッドイマージョンレンズの出射面の直径φとは、
ｄ０≦φ／（２ｔａｎ（ｓｉｎ−１（ＮＡ／ｎ）））
の関係を満たすことを特徴とする請求項１記載の光学的情報記録再生装置。
【請求項３】
前記受光部から出力される前記電気信号を用いて、前記光学的情報記録媒体の前記入射面と前記ソリッドイマージョンレンズの光出射面との傾きを制御する傾き制御部をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の光学的情報記録再生装置。
【請求項４】
前記受光部は、前記距離制御部及び前記傾き制御部に共用され、前記電気信号を前記距離制御部及び前記傾き制御部の両方に出力することを特徴とする請求項３記載の光学的情報記録再生装置。
【請求項５】
前記距離ｄｎと前記距離ｄ０とは、
ｄｎ≧ｄ０×（２／５）
の関係を満たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光学的情報記録再生装置。
【請求項６】
前記光学的情報記録媒体によって反射された光を用いて、前記近接場光が前記光学的情報記録媒体のいずれの情報層に集光しているかを検出する情報層検出部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学的情報記録再生装置。
【請求項７】
前記ソリッドイマージョンレンズの等価的開口数ＮＡは、１より大きいことを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の光学的情報記録再生装置。
【請求項８】
集光部によって近接場光を生成し、前記近接場光を光学的情報記録媒体に集光する集光ステップと、
前記光学的情報記録媒体によって反射された光を受光し、受光した光の光量に応じた電気信号を出力する受光ステップと、
前記受光ステップにおいて出力される前記電気信号を用いて、前記集光部と前記光学的情報記録媒体の光入射面との距離を制御する距離制御ステップとを含み、
前記光学的情報記録媒体は、少なくともＮ（Ｎは２以上の整数）層の情報層を有し、
前記光学的情報記録媒体の前記光入射面から、前記光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、前記光学的情報記録媒体の前記光入射面から、前記光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、
ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）
の関係を満たすことを特徴とする光学的情報記録再生方法。
【請求項９】
集光部によって生成される近接場光を用いて、情報を記録又は再生する光学的情報記録媒体であって、
前記光学的情報記録媒体は、少なくともＮ（Ｎは２以上の整数）層の情報層を有し、
前記光学的情報記録媒体の光入射面から、前記光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、前記光学的情報記録媒体の前記光入射面表面から、前記光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、
ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）
の関係を満たし、
前記光学的情報記録媒体のカバー層及び中間層の屈折率は、前記集光部の等価的開口数以上であることを特徴とする光学的情報記録媒体。
【請求項１０】
前記光学的情報記録媒体の複数の情報層のうち、少なくとも一つの情報層は、前記光入射面側から、誘電体層、相変化記録層、誘電体層及び反射層の順に積層された多層薄膜で構成され、
前記反射層の材料は、Ａｇ合金を含むことを特徴とする請求項９記載の光学的情報記録媒体。
【請求項１１】
前記光学的情報記録媒体の複数の情報層のうち、前記第１の情報層以外の少なくとも一つの情報層は、前記光入射面側から、第１の誘電体層、第２の誘電体層、相変化記録層、第３の誘電体層、反射層及び第４の誘電体層の順に積層された多層薄膜で構成され、
前記カバー層及び前記中間層の屈折率ｎ０と、前記第１の誘電体層の屈折率ｎ１と、前記第２の誘電体層の屈折率ｎ２とは、
ｎ１＜ｎ０＜ｎ２
の関係を満たすことを特徴とする請求項９記載の光学的情報記録媒体。
【請求項１２】
近接場光を生成し、前記近接場光を光学的情報記録媒体に集光するソリッドイマージョンレンズであって、
前記光学的情報記録媒体は、少なくともＮ（Ｎは２以上の整数）層の情報層を有し、
前記光学的情報記録媒体の光入射面から、前記光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、前記光学的情報記録媒体の前記光入射面表面から、前記光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、
ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）
の関係を満たし、
前記ソリッドイマージョンレンズの屈折率ｎと、前記ソリッドイマージョンレンズの等価的開口数ＮＡと、前記ソリッドイマージョンレンズの出射面の直径φとは、
ｄ０≦φ／（２ｔａｎ（ｓｉｎ−１（ＮＡ／ｎ）））
の関係を満たすことを特徴とするソリッドイマージョンレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学的にデータを記録及び／又は再生する光学的情報記録再生装置及び光学的情報記録再生方法、当該光学的情報記録再生装置で使用される光学的情報記録媒体及びソリッドイマージョンレンズに関し、特に、近接場光を用いる光学的情報記録再生装置、光学的情報記録再生方法、光学的情報記録媒体及びソリッドイマージョンレンズに関連するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ディスクに対してより高密度にデータを記録及び／又は再生できる技術として、近接場光を用いる技術が提案されている。【０００３】
近接場光を発生させるための集光部として、集光レンズとソリッドイマージョンレンズ（以下では“ＳＩＬ”と呼ぶ）とを組み合わせた光学系が近年注目されている。集光レンズとＳＩＬとの組み合わせにより、集光レンズのＮＡ（開口数）よりも高い開口数を実現できる。光学系の開口数を高めれば光スポットのサイズを小さくすることができるので、より高密度に記録ができることになる。【０００４】
ＳＩＬを用いた光学系では、ＳＩＬの出射面からしみ出した光を光ディスク表面に入射させる必要があるため、ＳＩＬと光ディスクの表面との距離を極めて接近させることが要求される。ＤＶＤなどに情報を記録及び／又は再生する光学的情報記録再生装置に用いられる光学系の場合、対物レンズと光ディスク表面との距離は約１ｍｍであるが、ＳＩＬの場合、ＳＩＬの出射面と光ディスクの表面との距離はおよそ１００ｎｍ以下にする。ＳＩＬと光ディスクの表面との距離が変動すると、近接場光が得られなくなったり、ＳＩＬが光ディスクに衝突したりするおそれがある。したがって、ＳＩＬと光ディスクの表面との距離を一定に保つ制御が必要になる。【０００５】
このような制御を実現するために、ギャップサーボと呼ばれる方法が提案されている。この方法は特許文献１に開示されている。この方法では、近接場光に基づく光ディスクからの反射光のうち、特定の偏光成分の光を検出する。この光は、近接場光が生成される領域付近から反射される光に相当し、戻り光とも呼ばれる。この戻り光の光量が一定値になるように集光レンズ及びＳＩＬの光軸方向の位置をアクチュエータにより能動的に調整する。これにより、ＳＩＬと光ディスクの表面との距離（すなわち、ギャップ）を制御するものである。【０００６】
一方、光ディスク側で記録密度を向上させる方法として、情報層を光軸方向に複数設ける、いわゆる多層ディスクが提案されている。特許文献２には、ＳＩＬを用いた光学系によって多層ディスクに情報を記録する装置が開示されている。【０００７】
また、ＳＩＬの出射面とディスクの表面とが平行になるように集光部の傾きを能動的に制御する、いわゆるチルト制御についても提案されている。そのチルト制御手法について図１２（Ａ）〜図１３（Ｂ）を用いて説明する。【０００８】
図１２（Ａ）〜図１３（Ｂ）は、光ディスク１とＳＩＬ１３との位置関係、ディテクタ（フォトディテクタとも呼ばれる）９０１上に照射される戻り光スポット２０３の状態、及びチルト検出回路の構成を説明するための図である。【０００９】
図１２（Ａ）は、光ディスク１とＳＩＬ１３との位置関係を示す図であり、図１２（Ｂ）は、光ディスク１とＳＩＬ１３とが図１２（Ａ）に示す位置関係にあるとき、ディテクタ９０１上に照射される戻り光スポット２０３の状態を示す図である。図１３（Ａ）は、光ディスク１とＳＩＬ１３との位置関係を示す図であり、図１３（Ｂ）は、光ディスク１とＳＩＬ１３とが図１３（Ａ）に示す位置関係にあるとき、ディテクタ９０１上に照射される戻り光スポット２０３の状態を示す図である。ディテクタ９０１は、２つの分割ディテクタ２０１及び２０２から構成されている。【００１０】
図１２（Ａ）では、光ディスク１の内周側のＳＩＬ１３の端部と、光ディスク１の表面との距離ａ１は、光ディスク１の外周側のＳＩＬ１３の端部と、光ディスク１の表面との距離ａ２よりも長くなっている。図１２（Ａ）のように、光ディスク１が光入射側に対して凹状に反っており、ＳＩＬ１３の出射面と光ディスク１の表面とが平行でない場合、ＳＩＬ１３の出射面内における出射面とディスク表面との距離が一定でなくなるため、戻り光スポット２０３の光量分布は均等ではなくなる。【００１１】
すなわち、上述のギャップサーボの原理に基づけば、戻り光の光量は、ＳＩＬ１３と光ディスク１との距離にほぼ比例して変化する。そのため、出射面とディスク表面とが近い側の戻り光スポット２０３の光量は、相対的に小さく、遠い側の戻り光スポット２０３の光量は、相対的に大きくなる。分割ディテクタ２０１及び２０２は、この戻り光スポット２０３の光量をそれぞれ検出して電気信号に変換する。差動回路４０１は、分割ディテクタ２０１及び２０２によって変換された各電気信号の差分をチルト検出信号として出力する。図１２（Ｂ）の状態では、差動回路４０１は、マイナスの電圧値を有するチルト検出信号を出力する。【００１２】
図１３（Ａ）では、光ディスク１の内周側のＳＩＬ１３の端部と、光ディスク１の表面との距離ａ３は、光ディスク１の外周側のＳＩＬ１３の端部と、光ディスク１の表面との距離ａ４よりも長くなっている。図１３（Ａ）のように、光ディスク１が光入射側に対して凸状に反っている場合、出射面とディスク表面との距離が近い側の戻り光スポット２０３の光量と遠い側の戻り光スポット２０３の光量との関係は、図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）とは逆になる。図１３（Ａ）の状態で、分割ディテクタ２０１及び２０２が、戻り光スポット２０３の光量を図１２（Ｂ）の場合と同様に検出すると、差動回路４０１は、プラスの電圧値を有するチルト検出信号を出力する。【００１３】
チルト制御回路は、チルト検出信号を用いて、光ディスク１の表面とＳＩＬ１３との傾きを打ち消す方向に、ＳＩＬ１３を保持するアクチュエータを制御する。光ディスク１の表面とＳＩＬ１３の出射面とが平行になれば、チルト検出信号の電圧値はゼロとなる。この状態であれば、光ディスク１の情報層に照射される光スポットの収差が最小となり、情報を正確に記録又は再生できるようになる。また、ＳＩＬ１３と光ディスク１とが接触する可能性も減少させることができる。【００１４】
しかしながら上記従来の方法では、多層ディスクに記録再生する場合に以下のような課題が存在した。【００１５】
ギャップサーボは、近接場光が生成される領域からの戻り光をディテクタで検出することにより、ディスク表面とＳＩＬとの距離を制御する。近接場光が生成される領域の大きさは、ディスク表面から情報層までの深さに依存する。すなわち、ディスク表面から最も遠い情報層（これを、“第１の情報層Ｌ０”と呼ぶ）に情報を記録又は再生するときはその領域が最も大きくなり、ディスク表面から最も近い情報層（これを、“第Ｎの情報層Ｌｎ”と呼ぶ）に情報を記録又は再生するときはその領域が最も小さくなる。これは、記録又は再生する情報層によって光軸方向の集束位置が変化するため、ＳＩＬの出射面におけるレーザ光のスポットサイズが変化するためである。ＳＩＬの出射面の光スポットサイズの変化に対応して、ディテクタ上のスポットサイズも変化する。【００１６】
ただ一つの情報層を持つ単層ディスクの場合は、光スポットサイズの変化に起因する問題は生じない。なぜなら、ディスク表面からレーザ光の集束位置までの距離は常に一定であり、近接場光が生成される領域の大きさは一定であるので、ディテクタ上で最適な光スポットサイズになるように、ディテクタに達するまでの光路上に適切な検出レンズを配置すれば良いからである。【００１７】
しかし、多層ディスクでは以下のような問題が生じる。図１４（Ａ）〜図１５（Ｂ）を用いて、多層ディスクにおける問題点を説明する。【００１８】
図１４（Ａ）〜図１５（Ｂ）は、第Ｎの情報層Ｌｎに記録又は再生するときの光ディスク１とＳＩＬ１３との位置関係、ディテクタ９０１上に照射される戻り光スポット２０３の状態、及びチルト検出回路の構成を説明するための図である。図１４（Ａ）〜図１５（Ｂ）では、光ディスク１とＳＩＬ１３の出射面とが平行である場合を示している。【００１９】
図１４（Ａ）は、光ディスク１とＳＩＬ１３との位置関係を示す図であり、図１４（Ｂ）は、光ディスク１とＳＩＬ１３とが図１４（Ａ）に示す位置関係にあるとき、ディテクタ９０１上に照射される戻り光スポット２０３の状態を示す図である。図１５（Ａ）は、光ディスク１とＳＩＬ１３との位置関係を示す図であり、図１５（Ｂ）は、ディテクタ９０１の位置がずれた場合に、ディテクタ９０１上に照射される戻り光スポット２０３の状態を示す図である。【００２０】
もし、第１の情報層Ｌ０に情報を記録又は再生するときにディテクタ９０１上の戻り光スポット２０３の大きさが最適になるような検出レンズを用いると、第Ｎの情報層Ｌｎに情報を記録又は再生するときには、図１４（Ｂ）で示されるように、ディテクタ９０１上の戻り光スポット２０３の大きさは、ディテクタ９０１の大きさと比べて小さくなる。【００２１】
この状態で、ピックアップの経時変化や温度特性に起因してディテクタ９０１の位置が光スポットの中心に対してずれると、ディテクタ９０１上に照射される戻り光スポット２０３の状態は、図１５（Ｂ）に示すようになる。図１５（Ｂ）では、ディテクタ９０１の位置がディテクタの分割方向と平行な方向にΔｍずれた例を示している。【００２２】
そうすると、２つの分割ディテクタ２０１及び２０２に入射する光量に差が生じる。その結果、光ディスク１とＳＩＬ１３の出射面とが平行であるにもかかわらず、チルト検出信号にオフセット電圧が発生し、ＳＩＬ１３の傾きを正しく制御できなくなるという課題が存在した。【００２３】
逆に、第Ｎの情報層Ｌｎに情報を記録又は再生するときにディテクタ９０１上の戻り光スポット２０３の大きさが最適になるような検出レンズを用いると、第１の情報層Ｌ０に情報を記録又は再生するときには、ディテクタ９０１上の戻り光スポット２０３の大きさは、相対的に大きくなる。現在、一般的な光ディスクドライブで使われているディテクタの大きさは直径又は一辺が１００μｍ程度である。より大きなディテクタも市販されているが、ディテクタはサイズが大きくなるほど周波数特性が低下する性質がある。そのため、ディテクタを大きくすると、速い光量の変化を電気信号として検出できず、所望の周波数特性でサーボ制御ができなくなるという課題が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】国際公開第０３／０２１５８３号パンフレット
【特許文献２】特開２００４−４６９１５号公報
【発明の概要】
【００２５】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、複数の情報層を有する光ディスクのいずれの情報層に情報を記録又は再生する場合であっても、正確にサーボ制御することができる光学的情報記録再生装置、光学的情報記録再生方法、光学的情報記録媒体及びソリッドイマージョンレンズを提供することを目的とするものである。
【００２６】
本発明の一局面に係る光学的情報記録再生装置は、近接場光を生成し、前記近接場光を光学的情報記録媒体に集光する集光部と、前記光学的情報記録媒体によって反射された光を受光し、受光した光の光量に応じた電気信号を出力する受光部と、前記受光部から出力される前記電気信号を用いて、前記集光部と前記光学的情報記録媒体の光入射面との距離を制御する距離制御部とを備え、前記光学的情報記録媒体は、少なくともＮ（Ｎは２以上の整数）層の情報層を有し、前記光学的情報記録媒体の前記光入射面から、前記光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、前記光学的情報記録媒体の前記光入射面から、前記光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）の関係を満たす。
【００２７】
この構成によれば、集光部は、近接場光を生成し、近接場光を光学的情報記録媒体に集光し、受光部は、光学的情報記録媒体によって反射された光を受光し、受光した光の光量に応じた電気信号を出力し、距離制御部は、受光部から出力される電気信号を用いて、集光部と光学的情報記録媒体の光入射面との距離を制御する。光学的情報記録媒体は、少なくともＮ（Ｎは２以上の整数）層の情報層を有している。そして、光学的情報記録媒体の光入射面から、光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、光学的情報記録媒体の光入射面から、光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）の関係を満たす。
【００２８】
本発明によれば、光学的情報記録媒体の光入射面から最も遠い第１の情報層に情報を記録又は再生するときと、光学的情報記録媒体の光入射面に最も近い第Ｎの情報層に情報を記録又は再生するときとの受光部上の光スポットサイズの差を十分小さくできるので、受光部から出力される電気信号に生じるオフセットを低減でき、正確にサーボ制御することができる。
【００２９】
本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施の形態における光学的情報記録再生装置の構成を示す図である。
【図２】（Ａ）は、多層ディスクの光入射面から最も遠い情報層に情報を記録又は再生するときの、ＳＩＬ及び光ディスクの付近の光路の状態を示す図であり、（Ｂ）は、多層ディスクの光入射面から最も遠い情報層に情報を記録又は再生するときの、第１のディテクタに照射される戻り光スポットの状態を示す図である。
【図３】（Ａ）は、多層ディスクの光入射面に最も近い情報層に情報を記録又は再生するときの、ＳＩＬ及び光ディスクの付近の光路の状態を示す図であり、（Ｂ）は、多層ディスクの光入射面に最も近い情報層に情報を記録又は再生するときの、第１のディテクタに照射される戻り光スポットの状態を示す図である。
【図４】第２の情報層、第３の情報層又は第４の情報層としてより好ましい多層薄膜の構成の一例を示す図である。
【図５】本実施の形態の実験に係る第１の検出系の構成を示す図である。
【図６】本実施の形態の実験に係るチルト検出回路の構成を示す図である。
【図７】本実施の形態に係る計算モデルの一例を説明する図である。
【図８】本実施の形態の実験において、ｄ３／ｄ０と、オフセット光量の割合Ｒとの関係をプロットした図である。
【図９】４層の光ディスクの第１の情報層にレーザ光を集束させたときの光路を示す図である。
【図１０】本実施の形態の変形例における光学的情報記録再生装置の構成を示す図である。
【図１１】（Ａ）は、レーザ光が第１の情報層に集束したときの、第３のディテクタ上の戻り光スポットの状態を示す図であり、（Ｂ）は、レーザ光が第４の情報層に集束したときの、第３のディテクタ上の戻り光スポットの状態を示す図である。
【図１２】（Ａ）は、光ディスクとＳＩＬとの位置関係を示す図であり、（Ｂ）は、光ディスクとＳＩＬとが図１２（Ａ）に示す位置関係にあるとき、ディテクタ上に照射される戻り光スポットの状態を示す図である。
【図１３】（Ａ）は、光ディスクとＳＩＬとの位置関係を示す図であり、（Ｂ）は、光ディスクとＳＩＬとが図１３（Ａ）に示す位置関係にあるとき、ディテクタ上に照射される戻り光スポットの状態を示す図である。
【図１４】（Ａ）は、光ディスクとＳＩＬとの位置関係を示す図であり、（Ｂ）は、光ディスクとＳＩＬとが図１４（Ａ）に示す位置関係にあるとき、ディテクタ上に照射される戻り光スポットの状態を示す図である。
【図１５】（Ａ）は、光ディスクとＳＩＬとの位置関係を示す図であり、（Ｂ）は、ディテクタの位置がずれた場合に、ディテクタ上に照射される戻り光スポットの状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。尚、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
【００３２】
まず、本実施の形態における光学的情報記録再生装置の構成について図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態における光学的情報記録再生装置の構成を示す図である。
【００３３】
最初に、レーザから光ディスクに至る光路中に存在する往路光学系、及び光ディスクの構成について説明する。
【００３４】
光学的情報記録再生装置は、レーザ４、コリメータレンズ５、無偏光ビームスプリッタ６、偏光ビームスプリッタ７、１／４波長板８、ビームエキスパンダ９、アクチュエータ１０、集光部１１、アクチュエータ１５、第１の検出レンズ１６、第１のディテクタ１７、第２の検出レンズ１８、第２のディテクタ１９、システム制御回路２０、距離検出回路２１、距離制御回路２２、フォーカス検出回路２３、フォーカス制御回路２４、チルト検出回路２５及びチルト制御回路２６を備える。
【００３５】
光ディスク１は、実際に情報が記録される複数の情報層（本実施の形態では４層）Ｌ０〜Ｌ３と、複数の情報層Ｌ０〜Ｌ３を保護するカバー層（保護層とも呼ぶ）３とを含む。レーザ４は、光ディスク１に情報を記録及び／又は再生するためのレーザ光を出射する光源である。コリメータレンズ５は、レーザ４から出射されたレーザ光を平行光にする。
【００３６】
無偏光ビームスプリッタ６及び偏光ビームスプリッタ７は、光ディスク１からの反射光を分離する。無偏光ビームスプリッタ６は、反射特性が偏光方向に対して依存しないタイプのビームスプリッタであり、偏光ビームスプリッタ７は、偏光方向に対して依存するタイプのビームスプリッタである。無偏光ビームスプリッタ６は、近接場光が生成される領域からの戻り光を分離し、偏光ビームスプリッタ７は、情報層からの反射光、すなわちファーフィールド光の反射光を分離する。１／４波長板８は、直線偏光を円偏光に変換することで、偏光ビームスプリッタ７でファーフィールド光の反射光を分離できるようにする。
【００３７】
ビームエキスパンダ９は、レーザ光のビーム径を拡大する。ビームエキスパンダ９を構成する２枚のレンズのうち少なくとも１枚には、アクチュエータ１０が取り付けられており、２枚のレンズ間の距離を調整することができる。これにより、光ディスク１内におけるレーザ光の集束位置を調整することができる。なお、集束位置を調整する調整部はビームエキスパンダ９だけに限定されるものではなく、ビームエキスパンダ９とは独立に集束位置調整用のレンズ又は光学素子を光路中に設けても良い。
【００３８】
アクチュエータ１０は、ビームエキスパンダ９を構成する２枚のレンズのうち少なくとも１枚を光軸方向に移動させ、レーザ光の集束位置を調整する。なお、アクチュエータ１０の構成は公知であるので説明を省略する。
【００３９】
集光部１１は、近接場光を発生させ、発生した近接場光を光ディスク１に集光する。集光部１１は、集光レンズ１２とソリッドイマージョンレンズ（以下、ＳＩＬとする）１３との２枚のレンズから構成されている。ＳＩＬ１３は、例えば半球形状で平面側をテーパー状に切削したレンズを用い、その平面側を光ディスク１の表面に正対させる。集光レンズ１２とＳＩＬ１３とはレンズホルダ１４により一体に固定され、レンズホルダ１４にアクチュエータ１５が取り付けられている。このアクチュエータ１５が駆動されることにより、光ディスク１の表面とＳＩＬ１３との距離、及びＳＩＬ１３を含む集光部１１の傾きが調整される。
【００４０】
アクチュエータ１５は、集光部１１を光軸方向に移動させ、光ディスク１の表面とＳＩＬ１３との距離を調整する。また、アクチュエータ１５は、集光部１１を光ディスク１の半径方向に傾け、集光部１１の傾きを調整する。なお、アクチュエータ１５の構成は公知であるので説明を省略する。
【００４１】
次に、光ディスク１からディテクタに至る復路光学系について以下に説明する。復路光検出系は、第１の検出系２７及び第２の検出系２８からなる。
【００４２】
ここで、第１の検出系２７の構成について説明する。
【００４３】
無偏光ビームスプリッタ６で反射された復路光は、第１の検出レンズ１６で集光されて第１のディテクタ１７に入射する。第１のディテクタ１７は、図１２（Ｂ）に示すディテクタ９０１と同様に、２つの分割ディテクタ２０１及び２０２から構成されている。
【００４４】
第１のディテクタ１７に入射する光の光量は、近接場光が生成される領域からの戻り光の光量に対応している。光量は、ＳＩＬ１３と光ディスク１の表面との距離に依存して変化する。ＳＩＬ１３と光ディスク１の表面とが完全に接している場合は、ＳＩＬ１３に入射した往路光の光ディスク１の表面への透過量は最大となるので、戻り光の光量は最小となる。一方、ＳＩＬ１３と光ディスク１の表面とが十分に離れている場合は、近接場光は発生しないため、ＳＩＬ１３に入射した光の輪帯部分の光は全反射されて、戻り光の光量は最大となる。
【００４５】
上記２つの場合の中間位置では、ＳＩＬ１３と光ディスク１との距離にほぼ比例して戻り光の光量が変化する。したがって、ＳＩＬ１３により近接場光が生成されている状態であれば、第１のディテクタ１７に入射する光の全光量を検出することで、ＳＩＬ１３と光ディスク１の表面との距離を検出することができる。
【００４６】
次に、第２の検出系２８の構成について説明する。
【００４７】
偏光ビームスプリッタ７で反射された復路光は、第２の検出レンズ１８で集光されて第２のディテクタ１９に入射する。第２のディテクタ１９に入射する光は、光ディスク１の第１〜第４の情報層Ｌ０〜Ｌ３から反射された光に対応している。近接場光が生成される状態になると、レーザ光がＳＩＬ１３と光ディスク１との間を透過するようになるので、第１〜第４の情報層Ｌ０〜Ｌ３からの反射光が得られるようになる。
【００４８】
第２の検出レンズ１８は、反射光を第２のディテクタ１９に集光する機能だけでなく、フォーカス状態を検出する機能も含む。例えば、第２の検出レンズ１８は、非点収差法でフォーカス状態を検出するための組みあわせレンズであっても良い。第２のディテクタ１９は、フォーカス状態及びトラッキング状態を検出する。そのためには、第２のディテクタ１９は、受光素子が複数に分割されていることがより好ましい。
【００４９】
次に、本実施の形態における光学的情報記録再生装置の電気系及び制御系の構成について説明する。
【００５０】
システム制御回路２０は、本実施の形態におけるフォーカス制御、距離制御及びチルト制御の全体をコントロールする。距離検出回路２１は、第１のディテクタ１７で受光した全光量を電気信号（電圧値）として出力する。
【００５１】
距離制御回路２２は、集光部１１の光軸方向の位置を調整するために、アクチュエータ１５に駆動電流を出力する。距離制御回路２２は、第１のディテクタ１７から出力される電気信号を用いて、集光部１１と光ディスク１の光入射面との距離を制御する。距離制御回路２２は、距離検出回路２１からの電気信号が一定値になるように、アクチュエータ１５に出力する駆動電流を変化させて、ＳＩＬ１３と光ディスク１の表面との距離を一定値に保つようサーボ制御する。
【００５２】
フォーカス検出回路２３は、第２のディテクタ１９で受光した光をもとにしてフォーカス状態を検出する。フォーカス検出回路２３から出力される電気信号は、フォーカスエラー信号（すなわち、Ｓ字カーブ信号）であることが好ましい。この場合、フォーカス制御が容易となる。フォーカス検出回路２３は、所望の情報層にフォーカスされた状態をゼロとして、所望の情報層よりも入射面側から見て手前側にフォーカスした場合には正の電圧、所望の情報層よりも奥側にフォーカスした場合には負の電圧となるような、フォーカスエラー信号を生成する。なお、フォーカス位置と電圧の極性との関係は上述の逆であってもかまわない。
【００５３】
フォーカス制御回路２４は、レーザ光のフォーカス位置を調整するために、アクチュエータ１０に駆動電流を出力する。フォーカス制御回路２４は、フォーカス検出回路２３からの電気信号（電圧値）がゼロ又は一定値になるように、アクチュエータ１０に出力する駆動電流を変化させて、レーザ光のフォーカス位置を所望の情報層の位置に保つように、光軸方向にサーボ制御する。
【００５４】
チルト検出回路２５は、第１のディテクタ１７で受光した光量の分布を電気信号（電圧値）に変換し、チルト検出信号として出力する。チルト制御回路２６は、集光部１１の傾きを調整するために、アクチュエータ１５に駆動電流を出力する。チルト制御回路２６は、第１のディテクタ１７から出力される電気信号を用いて、光ディスク１の入射面とＳＩＬ１３の光出射面との傾きを制御する。チルト制御回路２６は、チルト検出信号に基づいて、アクチュエータ１５に出力する駆動電流を変化させ、ＳＩＬ１３の傾きを制御する。
【００５５】
第１のディテクタ１７は、光ディスク１によって反射された光を検出し、検出した光に応じた電気信号を距離検出回路２１及びチルト検出回路２５に出力する。
【００５６】
本実施の形態では、第１のディテクタ１７は、２つの分割ディテクタ２０１及び２０２で構成され、チルト制御回路２６は、光ディスク１の半径方向の傾きのみを制御しているが、本発明は特にこれに限定されず、第１のディテクタ１７は、マトリックス状に分割された４つの分割ディテクタで構成され、チルト制御回路２６は、光ディスク１の半径方向の傾き及び半径方向に直交する方向の傾きを制御してもよい。
【００５７】
なお、図１は本実施の形態を説明するために必要な構成のみを図示したものであり、トラッキングサーボを制御するトラッキング制御回路、再生信号を処理する再生信号処理回路及び記録パルスの波形を生成する回路等は図示していない。実際の光学的情報記録再生装置ではこれらの回路が必要に応じて追加される。
【００５８】
また、本実施の形態において、光ディスク１が光学的情報記録媒体の一例に相当し、集光部１１が集光部の一例に相当し、第１のディテクタ１７が受光部の一例に相当し、距離検出回路２１及び距離制御回路２２が距離制御部の一例に相当し、チルト検出回路２５及びチルト制御回路２６が傾き制御部の一例に相当する。
【００５９】
次に、多層ディスクの情報層にレーザ光を集束させたときの、ＳＩＬ１３及び光ディスク１付近の光路並びに第１のディテクタ１７における戻り光スポットの状態について詳細に説明する。
【００６０】
図２（Ａ）は、多層ディスクの光入射面から最も遠い情報層に情報を記録又は再生するときの、ＳＩＬ１３及び光ディスク１の付近の光路の状態を示す図であり、図２（Ｂ）は、多層ディスクの光入射面から最も遠い情報層に情報を記録又は再生するときの、第１のディテクタ１７に照射される戻り光スポット２０３の状態を示す図である。図３（Ａ）は、多層ディスクの光入射面に最も近い情報層に情報を記録又は再生するときの、ＳＩＬ１３及び光ディスク１の付近の光路の状態を示す図であり、図３（Ｂ）は、多層ディスクの光入射面に最も近い情報層に情報を記録又は再生するときの、第１のディテクタ１７に照射される戻り光スポット２０３の状態を示す図である。
【００６１】
本実施の形態では、光ディスク１の情報層の数を４層としており、各情報層を光入射側から順番に第４の情報層Ｌ３、第３の情報層Ｌ２、第２の情報層Ｌ１及び第１の情報層Ｌ０と定義している。図２（Ａ）は、光入射面から最も遠い層である第１の情報層Ｌ０に情報を記録又は再生する場合の状態を示し、図３（Ａ）は、光入射面から最も近い層である第４の情報層Ｌ３に情報を記録又は再生する場合の状態を示している。
【００６２】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）では、ＳＩＬ１３の出射面から最も遠い情報層にレーザ光を集束させているため、ＳＩＬ１３の出射面におけるレーザ光のスポットサイズＳｓ０は最も大きくなる。近接場光が生成される領域の大きさは、ＳＩＬ１３の出射面におけるレーザ光のスポットサイズに比例し、第１のディテクタ１７に照射される戻り光スポット２０３の大きさは、近接場光が生成される領域の大きさに比例する。従って、第１の情報層Ｌ０にレーザ光を集束させたときには戻り光スポット２０３の大きさは最大となる。第１の情報層Ｌ０にレーザ光を集束させたときの戻り光スポット２０３の大きさをＳｄ０と定義する。
【００６３】
これとは逆に、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）では、ＳＩＬ１３の出射面から最も近い情報層にレーザ光を集束させているため、ＳＩＬ１３の出射面におけるレーザ光のスポットサイズＳｓ３は最も小さくなる。従って、第４の情報層Ｌ３にレーザ光を集束させたときには戻り光スポット２０３の大きさは最小となる。第４の情報層Ｌ３にレーザ光を集束させたときの戻り光スポット２０３の大きさをＳｄ３と定義する。
【００６４】
以下では、本実施の形態について、原理確認実験と計算とを組み合わせた結果をもとに、さらに具体的に説明する。
【００６５】
実験では光ディスク１の基板として、スパイラル状のトラック（溝）を形成したポリカーボネート基板を用いた。基板の厚さは１．１ｍｍ、溝の間隔は２００ｎｍ、溝の深さは２０ｎｍである。第１〜第４の情報層Ｌ０〜Ｌ３として、それぞれ相変化記録層を含む多層薄膜をスパッタリング法により形成した。この多層薄膜は４層構造で、基板側からＡｇ合金反射層、ＺｎＳ−ＳｉＯ２誘電体層、ＧｅＳｂＴｅ相変化記録層、ＺｎＳ−ＳｉＯ２誘電体層の順で積層した。本実施の形態の実験ではレーザ光は基板側とは反対側から入射する。
【００６６】
反射層材料は、Ａｇ合金のように熱伝導率が高い材料を用いるほうが良い。なお、反射層材料の熱伝導率は、２００Ｗ／ｍＫであることが好ましい。この理由は、情報を記録する時に光ディスクの厚さ方向に熱が伝わるのを抑制し、反射層の膜面方向に熱を逃がすことができるので、隣接する情報層に記録されている情報を熱的に劣化させる可能性を低減できるからである。同様の理由から、反射層の厚さはできるだけ厚くして熱容量を高めることがより好ましい。
【００６７】
第１の情報層Ｌ０は、光入射側から見て奥に光を透過させる必要がない。すなわち、第１の情報層Ｌ０は、半透明にする必要がない。そのため、第１の情報層Ｌ０のＡｇ合金層の厚さは第２の情報層Ｌ１、第３の情報層Ｌ２及び第４の情報層Ｌ３と比べて厚く積層している。第１の情報層Ｌ０は、厚さが５０ｎｍ以上の反射層を有し、第２の情報層Ｌ１、第３の情報層Ｌ２及び第４の情報層Ｌ３は、厚さが６ｎｍ以上の反射層を有することが望ましい。
【００６８】
第２の情報層Ｌ１、第３の情報層Ｌ２及び第４の情報層Ｌ３は透過率が高いほうが良い。また、相変化記録層が結晶状態の場合の情報層の反射率をＲｃ、アモルファス状態の場合の反射率をＲａとしたときに、Ｒｃ／Ｒａが大きいほど再生信号の品質が良くなるので望ましい。これらの条件を実現するために、第２の情報層Ｌ１、第３の情報層Ｌ２及び第４の情報層Ｌ３の多層薄膜の層数は４層より多くてもかまわない。
【００６９】
図４は、第２の情報層Ｌ１、第３の情報層Ｌ２又は第４の情報層Ｌ３としてより好ましい多層薄膜の構成の一例を示す図である。この図４に示す構成は、複数の情報層のうち、光入射面から最も遠い情報層（本実施の形態では第１の情報層Ｌ０）以外の情報層に適用可能である。
【００７０】
この多層薄膜では、中間層（ただし、光入射面に最も近い情報層の場合はカバー層）１０１と中間層１０８との間に、光入射面側から順番に、第１の誘電体層１０２、第２の誘電体層１０３、相変化記録層１０４、第３の誘電体層１０５、反射層１０６及び第４の誘電体層１０７の各薄膜が積層されている。図４には示していないが、相変化記録層１０４と、第２の誘電体層１０３又は第３の誘電体層１０５との間には、厚さ１０ｎｍ以下の界面層を積層しても良い。
【００７１】
第４の誘電体層１０７には、ＴｉＯ２などの屈折率の高い誘電体材料を用いることが望ましい。また、中間層（又はカバー層）１０１の屈折率ｎ０と、第１の誘電体層１０２の屈折率ｎ１と、第２の誘電体層１０３の屈折率ｎ２とが、ｎ１＜ｎ０＜ｎ２の関係を満たせば、透過率及びＲｃ／Ｒａを高くすることができ、再生信号の品質を向上させることができる。
【００７２】
このように、光ディスク１の複数の情報層のうち、第１の情報層Ｌ０以外の少なくとも一つの情報層は、光入射面側から、第１の誘電体層１０２、第２の誘電体層１０３、相変化記録層１０４、第３の誘電体層１０５、反射層１０６及び第４の誘電体層１０７の順に積層された多層薄膜で構成される。カバー層及び中間層の屈折率ｎ０と、第１の誘電体層１０２の屈折率ｎ１と、第２の誘電体層１０３の屈折率ｎ２とは、下記の（１）式の関係を満たす。
【００７３】
ｎ１＜ｎ０＜ｎ２・・・（１）
【００７４】
これにより、第１の誘電体層１０２を厚くすることができるので、隣接する情報層へ熱が伝わるのを低減することができ、より好ましい。この理由は、一般的に誘電体層に用いる材料は相変化記録層及び反射層に用いる材料に比べて熱伝導率が低いので、第１の誘電体層を厚くすることで記録時の熱を相変化記録層に閉じこめやすくできるからである。
【００７５】
図４に示す構成では、第１の誘電体層１０２の厚さを４０ｎｍ以上にしても、第２の情報層Ｌ１、第３の情報層Ｌ２又は第４の情報層Ｌ３に用いるに十分に高い透過率と高いＲｃ／Ｒａとを得ることが可能である。中間層１０１の屈折率ｎ０は、例えば１．８であり、第１の誘電体層１０２の屈折率ｎ１は、例えば１．６であり、第２の誘電体層１０３の屈折率ｎ２は、例えば２．２である。
【００７６】
第１の誘電体層１０２に用いる材料としては、例えばＳｉＯ２、ＭｇＯ、ＺｒＳｉＯ４、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＦ３、ＬａＦ３、ＭｇＦ２、ＭｇＳｉＯ３、Ｓｉ３Ｎ４又はＹＦ３がある。第２の誘電体層１０３に用いる材料としては、例えばＺｎＳ−ＳｉＯ２、ＡｌＮ、ＺｎＳ、ＣｅＯ２、Ｄｙ２Ｏ３、ＨｆＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、Ｓｉ３Ｎ４、Ｔａ２Ｏ５、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＴｉＯ２又はＢｉ２Ｏ３がある。第１の誘電体層１０２及び第２の誘電体層１０３に用いるいずれの材料についても、屈折率は少なくとも１以上であり、透明な材料であることが望ましい。
【００７７】
情報層と情報層との間の中間層、及び第４の情報層Ｌ３と光ディスク１の表面との間のカバー層は次のようにして形成した。
【００７８】
各中間層は、多層薄膜の積層後に次の手順で作成した。まず、紫外線硬化性樹脂をスピンコート法で塗布した。次に、案内溝を転写するための透明基板を転写面が紫外線硬化性樹脂と接するように真空中で重ね合わせた。次に、紫外線を照射して硬化させた後、透明基板を剥離して中間層を完成させた。ここで、紫外線硬化性樹脂にはアクリル系樹脂にチタニア系のフィラーを添加した材料を用いた。硬化後の屈折率は、波長４０５ｎｍの光に対して１．８であった。
【００７９】
カバー層は、第４の情報層Ｌ３の多層薄膜の積層後に中間層と同じ紫外線硬化性樹脂をスピンコート法により塗布し、そのまま紫外線硬化して完成させた。カバー層の厚さは３μｍ、中間層の厚さはいずれも２μｍとした。
【００８０】
なお、カバー層の厚さは４μｍ以下とすることが好ましく、１μｍ以下であればより好ましい。この理由は、カバー層を薄くした方が紫外線硬化性樹脂の内部における光学的損失を小さくできるので、再生信号のＳ／Ｎを向上させることができるからである。ただし、カバー層の厚さが薄いほど、均一な厚さで塗布するための工法が複雑になるため、本実施形態の実験ではカバー層の厚さを３μｍとしている。
【００８１】
また、中間層の厚さは１．５μｍ以上とすることが好ましい。この理由は、他の情報層からのクロストークを十分に小さくできるからである。
【００８２】
カバー層及び中間層の好ましい厚さの範囲を考慮すると、２つの情報層を有する光ディスクの場合には、ｄｎ／ｄ０の望ましい上限値は４／（４＋１．５）＝８／１１となる。ここで、ｄｎは光ディスクの表面から最も近い情報層までの距離、ｄ０は光ディスク１の表面から最も遠い情報層までの距離である。ｎ個（ただしｎ≧３）の情報層を有する光ディスクの場合には、光ディスクの表面から最も遠い情報層までの距離ｄ０は、２つの情報層を有する光ディスクの距離ｄ０に比べて長いので、ｄｎ／ｄ０の望ましい上限値は少なくとも８／１１より小さくなる。例えば、４つの情報層を有している本実施の形態の実験では、ｄｎ／ｄ０＝３／（３＋２＋２＋２）＝１／３となる。
【００８３】
さらに、光ディスク１のカバー層及び中間層の屈折率は、ＳＩＬ１３の等価的開口数ＮＡ以上とすることがより好ましい。この場合、近接場光と記録媒体との結合効率をより大きくすることができる。
【００８４】
さらにまた、ＳＩＬ１３の等価的開口数ＮＡは、１より大きいことが好ましい。この場合、微小な光スポットを得ることができ、高密度で情報の記録又は再生ができる。
【００８５】
レーザ４の発振波長は４０５ｎｍである。ＳＩＬ１３は、半球形状であり、かつ平面側をテーパー状に切削したレンズを用いた。ＳＩＬ１３の等価的開口数ＮＡは１．８４とした。
【００８６】
アクチュエータ１５、ビームエキスパンダ９、フォーカス検出回路２３、フォーカス制御回路２４及びシステム制御回路２０は、ファーフィールド光を用いる（すなわち近接場光を用いない）光ディスク評価機のものを流用した。距離検出回路２１、距離制御回路２２及びチルト制御回路２６については、上記の実施の形態で述べた構成に基づき作製した。
【００８７】
図５は、本実施の形態の実験に係る第１の検出系の構成を示す図である。戻り光スポット２０３の大きさをモニタするために、第１の検出系２７は図５に示すような構成とした。図５に示す第１の検出系には、無偏光ビームスプリッタ６と第１の検出レンズ１６との間にハーフミラー３０１が配置される。ハーフミラー３０１は、無偏光ビームスプリッタ６で反射された復路光の一部を分岐する。分岐された光は、検出レンズ３０２で集束され、ＣＣＤカメラ３０３で受光される。ＣＣＤカメラ３０３に接続されたディスプレイ（図示せず）は、戻り光スポットを表示する。
【００８８】
検出レンズ３０２の焦点距離は第１の検出レンズ１６の焦点距離よりも長くしているので、第１のディテクタ１７における戻り光スポットの大きさと、ＣＣＤカメラ３０３の受光面における戻り光スポットの大きさとは一致しない。しかし、これらの戻り光スポットの大きさは比例関係にあるので、ＣＣＤカメラ３０３の受光面における戻り光スポットの大きさから、第１のディテクタ１７における戻り光スポットの大きさを推定することは可能である。
【００８９】
なお、２つの分割ディテクタ２０１及び２０２の大きさはいずれも６０μｍ（ｘ軸方向）×１２０μｍ（ｘ軸と直交方向）の長方形とした。また、これらの分割ディテクタ２０１及び２０２には、受光して発生した光電流を電圧に変換するプリアンプが組み込まれている。
【００９０】
図６は、本実施の形態の実験に係るチルト検出回路の構成を示す図である。チルト検出回路２５は、図６に示すような構成とした。チルト検出回路２５には、可変定電圧生成回路４０２及び加算回路４０３が新たに設けられた。
【００９１】
可変定電圧生成回路４０２は、正、負又はゼロの一定の電圧を発生させることができ、その電圧値は調整可能である。加算回路４０３は、可変定電圧生成回路４０２の出力と差動回路４０１の出力とを加算したチルト検出信号を出力する。これにより、第１のディテクタ１７の位置がずれたときに、チルト検出信号に発生するオフセット電圧を、電気的に補正（すなわち、キャンセル）することが可能か否かを実験で検証できるようにする。また、第１のディテクタ１７の位置ずれを実験で模擬するために、第１のディテクタ１７にｘ軸移動ステージ４０４を固着し、図６に示しているｘ軸方向に第１のディテクタ１７を移動できるようにした。
【００９２】
なお、図示はしていないが、本実施の形態の実験ではトラッキングサーボを制御するための光学系及び回路、情報を再生するための光学系及び回路、記録パルスの波形を生成するための回路も用いている。これらについても、ファーフィールド光を用いる光ディスク評価機のものを流用した。
【００９３】
以上述べたような構成を用いて、光ディスク１の第１の情報層Ｌ０にレーザ光を集束させて情報を記録又は再生する実験を行った。
【００９４】
光ディスク１の回転は停止した状態とし、レーザ４の再生パワーを０．８ｍＷに設定して照射した。距離制御回路２２により、ＳＩＬ１３と光ディスク１の表面との距離を２５ｎｍになるようにギャップサーボを動作させた。ビームエキスパンダ９は、第１の情報層Ｌ０付近にレーザ光を集束させる位置に制御した。このときの戻り光スポット２０３の大きさは直径１００μｍ（１／ｅ２となる強度で大きさを定義）であった。この戻り光スポット２０３の大きさは、従来の一般的な光ディスクドライブにおいて、ディテクタに入射させるレーザ光の光スポットの大きさと同程度のものである。そのため、この戻り光スポットが受光できる大きさのディテクタであれば、サーボ制御に十分な周波数特性が得られると言える。
【００９５】
光ディスク１の線速度が２．５ｍ／ｓになるように、スピンドルモーター（図示せず）を駆動して光ディスク１を回転させてから、トラッキングサーボを動作させ、スチル状態とした。
【００９６】
チャネルクロック周期Ｔｗを１５ｎｓとして、記録マーク及びスペースが交互に形成できるように８Ｔｗ周期の記録パルスを発生させた。レーザ４の記録パワーを２０．０ｍＷ、消去パワーを８．０ｍＷとして、記録パルスをもとにレーザ光の発光波形を変調し、記録トラック１周分に８Ｔｗ周期の記録マークとスペースとを形成した。
【００９７】
記録終了後、レーザ４を再生パワーに戻して、記録したトラックを再生した。８Ｔｗ周期の再生信号の振幅が最大になるように、ビームエキスパンダ９の位置を微調整した。また、可変定電圧生成回路４０２からの出力電圧をゼロにした状態で、チルト検出信号からの出力電圧がゼロとなるようにＳＩＬ１３の傾きを調整した。これで、ＳＩＬ１３の出射面と光ディスク１の表面とが平行になるとともに、レーザ光は第１の情報層Ｌ０に集束する状態となった。
【００９８】
この状態で、光入射面側にレーザ光が集束するようにビームエキスパンダ９の位置を動かした。このときの戻り光スポットの状態をＣＣＤカメラ３０３で観察したところ、第１の情報層Ｌ０に集束していた状態よりも戻り光スポットの大きさが小さくなった。このことから、レーザ光が光ディスク１内で集束する位置によって戻り光スポットの大きさが変化することがわかった。
【００９９】
さらに、レーザ光を第１の情報層Ｌ０に集束させたままで、ｘ軸移動ステージ４０４を動かして戻り光スポット２０３の中心を２つの分割ディテクタ２０１及び２０２との中間から意図的にずらした。この状態で分割ディテクタ２０１及び２０２からの出力電圧をモニタしながら、チルト制御の安定性を観測した。分割ディテクタ２０１からの出力電圧をｂ１、分割ディテクタ２０２からの出力電圧をｂ２として、２つの分割ディテクタに入射する全光量に相当する電圧に対するオフセット電圧の割合Ｒを以下の（２）式に基づいて求めた。
【０１００】
Ｒ＝｜ｂ１−ｂ２｜／（ｂ１＋ｂ２）・・・（２）
【０１０１】
ｘ軸移動ステージ４０４の移動量を変化させていくと、オフセット電圧の割合Ｒとチルト制御の安定性とは以下のような関係となった。
【０１０２】
（１）０＜Ｒ≦０．１５の場合、可変定電圧生成回路４０２の出力電圧がゼロのままで安定にチルト制御が動作した。
【０１０３】
（２）０．１５＜Ｒ≦０．３０の場合、可変定電圧生成回路４０２から電圧を発生させ、差動回路４０１の出力に生じるオフセット電圧を補正するように電圧を調整することで、安定にチルト制御が動作した。
【０１０４】
（３）０．３０＜Ｒ≦０．９５の場合、可変定電圧生成回路４０２から電圧を発生させ、差動回路４０１の出力に生じるオフセット電圧を補正するように電圧を調整することで、チルト制御は動作した。しかしながら、上記の（２）の場合と比較すると、反りの大きな光ディスクを用いたときにチルト制御の安定性が良好ではなかった。
【０１０５】
（４）Ｒ＞０．９５の場合、可変定電圧生成回路４０２からどのような電圧を発生させても、チルト制御が動作しなかった。
【０１０６】
以上の実験結果をもとにして、レーザ光が第１の情報層Ｌ０及び第４の情報層Ｌ３にフォーカスしたときの戻り光スポットの大きさの変化を計算により見積もった。
【０１０７】
光ディスク１の表面から第１の情報層Ｌ０までの距離をｄ０、光ディスク１の表面から第４の情報層Ｌ３までの距離をｄ３とする。第１の情報層Ｌ０にレーザ光を集束させたときの第１のディテクタ１７における戻り光スポット２０３の大きさをＳｄ０とし、第４の情報層Ｌ３にレーザ光を集束させたときの第１のディテクタ１７における戻り光スポット２０３の大きさをＳｄ３とする。第１の情報層Ｌ０にレーザ光を集束させたときのＳＩＬ１３の出射面における光スポットサイズをＳｓ０とし、第４の情報層Ｌ３にレーザ光を集束させたときのＳＩＬ１３の出射面における光スポットサイズをＳｓ３とする。ＳＩＬ１３の出射面から光ディスク１の表面までの距離（すなわちギャップ距離）が、距離ｄ０及び距離ｄ３と比べて無視できるほど小さいとする。そうすると、第１のディテクタ１７における戻り光スポット２０３の大きさの比Ｓｄ３／Ｓｄ０、及びＳＩＬ１３の出射面における光スポットサイズの比Ｓｓ３／Ｓｓ０は以下の（３）式のように表される。
【０１０８】
Ｓｄ３／Ｓｄ０＝Ｓｓ３／Ｓｓ０＝ｄ３／ｄ０・・・（３）
【０１０９】
従って、第４の情報層Ｌ３にレーザ光を集束させたときの戻り光スポット２０３の大きさＳｄ３は、以下の（４）式で表され、ｄ３／ｄ０が小さいほどＳｄ３も小さくなることがわかる。
【０１１０】
Ｓｄ３＝（ｄ３／ｄ０）×Ｓｄ０・・・（４）
【０１１１】
次に、戻り光が第１のディテクタ１７にある特定の大きさの光スポットで入射している状態で、第１のディテクタ１７の位置がずれた場合に発生するオフセット電圧について、計算モデルを用いて説明する。
【０１１２】
図７は、本実施の形態に係る計算モデルの一例を示す図である。図７に示す計算モデルでは、２つの分割ディテクタ２０１及び２０２の中間位置と、戻り光スポット２０３の中心位置とがｘ軸方向にΔｍずれている状態を示している。ここでは、戻り光スポット２０３の大きさ（直径）をＳｄと定義している。
【０１１３】
戻り光スポット２０３の強度がガウシアン分布であるとすると、戻り光スポット２０３の中心を原点とした任意の位置（ｘ，ｙ）における強度Ｉは、次の（５）式で表される。
【０１１４】
2009141994.tif 000003
【０１１５】
分割ディテクタ２０１及び２０２の隙間の距離が、戻り光スポット２０３の大きさに対して無視できるほど小さいとすると、分割ディテクタ２０１に入射する光量Ｉ１及び分割ディテクタ２０２に入射する光量Ｉ２はそれぞれ下記の（６）式及び（７）式で表される。
【０１１６】
2009141994.tif 000004
【０１１７】
2009141994.tif 000005
【０１１８】
分割ディテクタ２０１及び２０２から出力される電圧ｂ１及びｂ２は、それぞれ光量Ｉ１及びＩ２に比例した値になるので、２つの分割ディテクタ２０１及び２０２に入射する全光量に相当する電圧に対するオフセット電圧（オフセット光量）の割合Ｒは、下記の（８）式のようになる。
【０１１９】
Ｒ＝｜Ｉ１−Ｉ２｜／（Ｉ１＋Ｉ２）・・・（８）
【０１２０】
戻り光スポット２０３の大きさＳｄを０μｍから１００μｍの範囲で変化させて、ｄ３／ｄ０（＝Ｓｄ３／Ｓｄ０）と、オフセット光量の割合Ｒとを計算した。図８は、本実施の形態の実験において、ｄ３／ｄ０（＝Ｓｄ３／Ｓｄ０）と、オフセット光量の割合Ｒとの関係をプロットした図である。ここで、第１の情報層Ｌ０にレーザ光を集束させたときの戻り光スポット２０３の大きさＳｄ０は上述の実験に基づき１００μｍとした。また、従来の光ディスクドライブのピックアップでは、温度変化及び経時変化に伴うディテクタの位置ずれ量は２μｍ程度とされているため、位置ずれ量Δｍは２μｍとした。
【０１２１】
図８に示した計算結果と上述の実験結果とを合わせると、ピックアップの経時変化や温度特性に起因するディテクタの位置ずれとチルト制御の安定性とについて以下のことがわかった。
【０１２２】
（１）ｄ３／ｄ０≧０．４（すなわち、ｄ３≧ｄ０×（２／５））の場合、Ｒ≦０．１５となるので、たとえディテクタの位置ずれが生じても、可変定電圧生成回路４０２の出力電圧を調整せずに（すなわち、電圧ゼロのままで）安定にチルト制御することができ、最も好ましい。
【０１２３】
（２）ｄ３／ｄ０≧０．２（すなわち、ｄ３≧ｄ０×（１／５））の場合、Ｒ≦０．３０となるので、可変定電圧生成回路４０２にてオフセット電圧を補正するように電圧を調整することで、安定にチルト制御させることができ、上記の（１）に次いで好ましい。
【０１２４】
（３）ｄ３／ｄ０≧０．０４（すなわち、ｄ３≧ｄ０×（１／２５））の場合、Ｒ≦０．９５となるので、可変定電圧生成回路４０２にてオフセット電圧を補正するように電圧を調整することで、光ディスクの反りが相対的に小さい場合は安定にチルト制御させることができ、上記の（２）に次いで好ましい。
【０１２５】
以上述べたように本実施の形態では、ディスク表面から第４の情報層Ｌ３までの距離ｄ３を、ディスク表面から第１の情報層Ｌ０までの距離ｄ０に所定の値を乗じた距離以上とする。これにより、ピックアップの経時変化や温度特性に起因してディテクタの位置ずれが生じたとしても、安定にチルト制御ができるという、特別の効果を奏する。
【０１２６】
すなわち、光ディスク１の光入射面から、光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、光ディスク１の光入射面から、光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、下記の（９）式の関係を満たす。
【０１２７】
ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）・・・（９）
【０１２８】
このように、光ディスク１は、少なくともＮ（Ｎは２以上の整数）層の情報層を有している。そして、光ディスク１の光入射面から、光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、光ディスク１の光入射面から、光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）の関係を満たす。
【０１２９】
したがって、光ディスク１の光入射面から最も遠い第１の情報層に情報を記録又は再生するときと、光ディスク１の光入射面に最も近い第Ｎの情報層に情報を記録又は再生するときとの第１のディテクタ１７上の光スポットサイズの差を十分小さくできるので、第１のディテクタ１７から出力される電気信号に生じるオフセットを低減でき、正確にサーボ制御することができる。また、第１のディテクタ１７からの電気信号の周波数特性が低下するのを防ぐことも可能となる。
【０１３０】
また、距離ｄｎと距離ｄ０とは、下記の（１０）の関係を満たすことがより好ましい。
【０１３１】
ｄｎ≧ｄ０×（２／５）・・・（１０）
【０１３２】
このように、距離ｄｎと距離ｄ０とは、ｄｎ≧ｄ０×（２／５）の関係を満たすので、この場合、オフセット量を特に小さくすることができ、オフセットを電気的に補償することも不要となるため、電気系の構成をより簡易にすることができる。
【０１３３】
さらに、距離ｄｎと距離ｄ０とは、下記の（１１）の関係を満たすことがより好ましい。
【０１３４】
ｄｎ＜ｄ０×（８／１１）・・・（１１）
【０１３５】
なお、本実施の形態の構成では、ＳＩＬ１３の出射面の大きさについて言及しなかったが、距離ｄ０と、ＳＩＬ１３の屈折率ｎと、ＳＩＬ１３の等価的開口数ＮＡと、ＳＩＬ１３の出射面の直径φとは、下記の（１２）式の関係を満たすことがより好ましい。
【０１３６】
ｄ０≦φ／（２ｔａｎ（ｓｉｎ−１（ＮＡ／ｎ）））・・・（１２）
【０１３７】
このことについて、図９を用いて説明する。
【０１３８】
図９は、４層の光ディスクの第１の情報層Ｌ０にレーザ光を集束させたときの光路を示す図である。第１の情報層Ｌ０は光入射面から最も遠い情報層であるため、ＳＩＬ１３の出射面における光スポットの大きさが最も大きくなる。ここで、開口数ＮＡは、ＮＡ＝ｎ×ｓｉｎθと定義され、この式を、θについて解くと、θ＝ｓｉｎ−１（ＮＡ／ｎ）となる。ＳＩＬ１３の出射面における光スポットの大きさ（直径）をＳｏとすると、ｔａｎθ＝（Ｓｏ／２）／ｄ０＝Ｓｏ／（２×ｄ０）であるから、この式を、Ｓｏについて解くと、Ｓｏ＝ｄ０×２ｔａｎθとなる。
【０１３９】
出射面の直径φよりもＳＩＬ１３の出射面における光スポットの大きさＳｏが大きくなると、レーザ光の一部がＳＩＬ１３の出射面でけられてしまうため、レーザ光の光ディスク１への伝達効率が低下する。したがって、Ｓｏ≦φであることがより好ましい。これは、φ≧ｄ０×２ｔａｎθと表せるから、この式を、ｄ０について解くと、ｄ０≦φ／（２ｔａｎθ）＝φ／（２ｔａｎ（ｓｉｎ−１（ＮＡ／ｎ）））となる。
【０１４０】
また、本実施の形態ではチルト制御に対する効果について説明しているが、戻り光を分割ディテクタで検出し、検出結果を用いて所定の制御や判別を行う他の制御部や判別部に対しても同様に適用可能である。
【０１４１】
図１０、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）を用いて、レーザ光が複数の情報層のうちのどの情報層に集光しているかをディテクタ上の光スポットの大きさによって判別する方法について説明する。
【０１４２】
図１０は、本実施の形態の変形例における光学的情報記録再生装置の構成を示す図である。図１０に示す光学的情報記録再生装置は、図１に示す光学的情報記録再生装置の構成に加えて、無偏光ビームスプリッタ２９、第３の検出レンズ３０、第３のディテクタ３１及び情報層検出回路３２をさらに備える。なお、図１０に示す光学的情報記録再生装置において、図１に示す光学的情報記録再生装置と同じ構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
【０１４３】
無偏光ビームスプリッタ２９は、反射特性が偏光方向に対して依存しないタイプのビームスプリッタである。無偏光ビームスプリッタ２９は、近接場光が生成される領域からの戻り光を分離する。
【０１４４】
第３の検出レンズ３０は、無偏光ビームスプリッタ２９によって分離された戻り光を第３のディテクタ３１に集光する。
【０１４５】
第３のディテクタ３１は、光ディスク１の情報層の数に対応した複数の分割ディテクタを含み、戻り光を受光する。第３のディテクタ３１は、受光した戻り光の光量に応じた電気信号を出力する。なお、第３のディテクタ３１については、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）を用いて後述する。
【０１４６】
情報層検出回路３２は、第３のディテクタ３１によって受光された戻り光に基づいて、レーザ光が複数の情報層のうちのどの情報層に集光しているかを検出する。情報層検出回路３２は、第３のディテクタ３１から出力される電気信号を用いて、近接場光が光ディスク１のいずれの情報層に集光しているかを検出する。なお、本実施の形態の変形例において、情報層検出回路３２が情報層検出部の一例に相当する。
【０１４７】
図１１（Ａ）は、レーザ光が第１の情報層Ｌ０に集束したときの、第３のディテクタ３１上の戻り光スポット２０３の状態を示す図であり、図１１（Ｂ）は、レーザ光が第４の情報層Ｌ３に集束したときの、第３のディテクタ３１上の戻り光スポット２０３の状態を示す図である。第３のディテクタ３１は４つの分割ディテクタ８０１からなる。それぞれの分割ディテクタ８０１の大きさは、第１の情報層Ｌ０〜第４の情報層Ｌ３の各情報層に集光したときの戻り光スポットの大きさに合わせて最適化される。それぞれの分割ディテクタ８０１は、４つの電気信号ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４を出力する。
【０１４８】
図１１（Ａ）では４つの分割ディテクタ８０１すべてに戻り光が入射している。そのため、４つの電気信号ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４のすべてが出力され、全ての分割ディテクタ８０１から入射光量に対応したゼロではない電圧が得られる。一方、図１１（Ｂ）では４つの分割ディテクタ８０１のうち右端のみに戻り光が入射している。そのため、電気信号ｃ４のみが出力され、４つの分割ディテクタ８０１のうちの１つからゼロではない電圧が得られる。したがって、レーザ光が集束している情報層によって、ゼロではない電圧値を有する電気信号の数が変わることになる。情報層検出回路３２は、電圧値がゼロではない電気信号の数を測定することにより、レーザ光がどの情報層に集光しているかを容易に判別することが可能となる。
【０１４９】
すなわち、情報層検出回路３２は、電圧値がゼロではない電気信号の数が１つであれば、レーザ光が第４の情報層Ｌ３に集光していると判断し、電圧値がゼロではない電気信号の数が４つであれば、レーザ光が第１の情報層Ｌ０に集光していると判断する。
【０１５０】
また、本実施の形態では、第１の情報層Ｌ０〜第４の情報層Ｌ３を有する４層の光ディスクを用いて説明したが、第１の情報層Ｌ０〜第Ｎの情報層Ｌ（ｎ−１）を有する２層以上の任意のＮ層の光ディスクにも同様に適用することができる。
【０１５１】
また、本実施の形態では、第１のディテクタ１７の出力を距離検出回路２１とチルト検出回路２５とで兼ねて使用するものとしたが、それぞれ別のディテクタの出力を使用してもよい。ただし、距離検出回路２１とチルト検出回路２５とでディテクタを兼ねる方が装置の構成を簡略化できるので、装置の製造コストを下げることができる利点がある。
【０１５２】
また、上記の実施の形態で用いた光学系の条件、記録条件及び再生条件等は上述のものに限るわけではなく、装置や記録媒体の特性に応じて適切な条件を設定することが可能である。ディテクタのサイズ、戻り光スポットのサイズ、カバー層の厚さ及び多層ディスクの各情報層間の距離等は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能である。
【０１５３】
また上記の実施の形態では、光学的情報記録媒体は相変化材料を用いた書換型媒体としたがそれに限るものではなく、光磁気材料を用いた書換型媒体でも、色素材料等を用いた追記型媒体でも良く、ピットが形成された再生専用の媒体でも良い。近接場光を用いて記録又は再生する媒体であれば、いずれの媒体も適用することができる。
【０１５４】
さらに、上記の光学的情報記録再生方法及び光学的情報記録再生装置を用いたパーソナルコンピュータ、サーバ、レコーダ又は半導体素子でも上述と同様の効果を得ることができる。
【０１５５】
なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。
【０１５６】
本発明の一局面に係る光学的情報記録再生装置は、近接場光を生成し、前記近接場光を光学的情報記録媒体に集光する集光部と、前記光学的情報記録媒体によって反射された光を受光し、受光した光の光量に応じた電気信号を出力する受光部と、前記受光部から出力される前記電気信号を用いて、前記集光部と前記光学的情報記録媒体の光入射面との距離を制御する距離制御部とを備え、前記光学的情報記録媒体は、少なくともＮ（Ｎは２以上の整数）層の情報層を有し、前記光学的情報記録媒体の前記光入射面から、前記光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、前記光学的情報記録媒体の前記光入射面から、前記光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）の関係を満たす。
【０１５７】
この構成によれば、集光部は、近接場光を生成し、近接場光を光学的情報記録媒体に集光し、受光部は、光学的情報記録媒体によって反射された光を受光し、受光した光の光量に応じた電気信号を出力し、距離制御部は、受光部から出力される電気信号を用いて、集光部と光学的情報記録媒体の光入射面との距離を制御する。光学的情報記録媒体は、少なくともＮ（Ｎは２以上の整数）層の情報層を有している。そして、光学的情報記録媒体の光入射面から、光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、光学的情報記録媒体の光入射面から、光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）の関係を満たす。
【０１５８】
したがって、光学的情報記録媒体の光入射面から最も遠い第１の情報層に情報を記録又は再生するときと、光学的情報記録媒体の光入射面に最も近い第Ｎの情報層に情報を記録又は再生するときとの受光部上の光スポットサイズの差を十分小さくできるので、受光部から出力される電気信号に生じるオフセットを低減でき、正確にサーボ制御することができる。
【０１５９】
また、上記の光学的情報記録再生装置において、前記集光部は、ソリッドイマージョンレンズを含み、前記距離ｄ０と、前記ソリッドイマージョンレンズの屈折率ｎと、前記ソリッドイマージョンレンズの等価的開口数ＮＡと、前記ソリッドイマージョンレンズの出射面の直径φとは、ｄ０≦φ／（２ｔａｎ（ｓｉｎ−１（ＮＡ／ｎ）））の関係を満たすことが好ましい。
【０１６０】
この構成によれば、距離ｄ０と、ソリッドイマージョンレンズの屈折率ｎと、ソリッドイマージョンレンズの等価的開口数ＮＡと、ソリッドイマージョンレンズの出射面の直径φとは、ｄ０≦φ／（２ｔａｎ（ｓｉｎ−１（ＮＡ／ｎ）））の関係を満たすので、ソリッドイマージョンレンズからの出射光を効率良く光学的情報記録媒体に伝搬させることができる。
【０１６１】
また、上記の光学的情報記録再生装置において、前記受光部から出力される前記電気信号を用いて、前記光学的情報記録媒体の前記入射面と前記ソリッドイマージョンレンズの光出射面との傾きを制御する傾き制御部をさらに備えることが好ましい。
【０１６２】
この構成によれば、傾き制御部は、受光部から出力される電気信号を用いて、光学的情報記録媒体の入射面とソリッドイマージョンレンズの光出射面との傾きを制御する。したがって、受光部から出力される電気信号にオフセットが生じないので、安定して光学的情報記録媒体の入射面とソリッドイマージョンレンズの光出射面との傾きを制御することができる。
【０１６３】
また、上記の光学的情報記録再生装置において、前記受光部は、前記距離制御部及び前記傾き制御部に共用され、前記電気信号を前記距離制御部及び前記傾き制御部の両方に出力することが好ましい。
【０１６４】
この構成によれば、距離制御部と傾き制御部とが受光部を共用するので、光学系の構成をより簡易にすることができ、製造コストを削減することができる。
【０１６５】
また、上記の光学的情報記録再生装置において、前記距離ｄｎと前記距離ｄ０とは、ｄｎ≧ｄ０×（２／５）の関係を満たすことが好ましい。
【０１６６】
この構成によれば、距離ｄｎと距離ｄ０とは、ｄｎ≧ｄ０×（２／５）の関係を満たすので、この場合、オフセット量を特に小さくすることができ、オフセットを電気的に補償することも不要となるため、電気系の構成をより簡易にすることができ、製造コストを削減することができる。
【０１６７】
また、上記の光学的情報記録再生装置において、前記受光部から出力される前記電気信号を用いて、前記近接場光が前記光学的情報記録媒体のいずれの情報層に集光しているかを検出する情報層検出部をさらに備えることが好ましい。
【０１６８】
この構成によれば、情報層検出部は、受光部から出力される電気信号を用いて、近接場光が光学的情報記録媒体のいずれの情報層に集光しているかを検出する。したがって、複数の情報層の中から、情報を記録又は再生する情報層を容易に特定することができる。
【０１６９】
また、上記の光学的情報記録再生装置において、前記ソリッドイマージョンレンズの等価的開口数ＮＡは、１より大きいことが好ましい。
【０１７０】
この構成によれば、ソリッドイマージョンレンズの等価的開口数ＮＡは、１より大きいので、微小な光スポットを得ることができ、高密度で情報を記録又は再生することができる。
【０１７１】
本発明の他の局面に係る光学的情報記録再生方法は、集光部によって近接場光を生成し、前記近接場光を光学的情報記録媒体に集光する集光ステップと、前記光学的情報記録媒体によって反射された光を受光し、受光した光の光量に応じた電気信号を出力する受光ステップと、前記受光ステップにおいて出力される前記電気信号を用いて、前記集光部と前記光学的情報記録媒体の光入射面との距離を制御する距離制御ステップとを含み、前記光学的情報記録媒体は、少なくともＮ（Ｎは２以上の整数）層の情報層を有し、前記光学的情報記録媒体の前記光入射面から、前記光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、前記光学的情報記録媒体の前記光入射面から、前記光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）の関係を満たす。
【０１７２】
この構成によれば、集光ステップは、集光部によって近接場光を生成し、近接場光を光学的情報記録媒体に集光し、受光ステップは、光学的情報記録媒体によって反射された光を受光し、受光した光の光量に応じた電気信号を出力し、距離制御ステップは、受光ステップにおいて出力される電気信号を用いて、集光部と前記光学的情報記録媒体の光入射面との距離を制御する。そして、光学的情報記録媒体は、少なくともＮ（Ｎは２以上の整数）層の情報層を有し、光学的情報記録媒体の光入射面から、光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、光学的情報記録媒体の光入射面から、光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）の関係を満たす。
【０１７３】
したがって、光学的情報記録媒体の光入射面から最も遠い第１の情報層に情報を記録又は再生するときと、光学的情報記録媒体の光入射面に最も近い第Ｎの情報層に情報を記録又は再生するときとの受光部上の光スポットサイズの差を十分小さくできるので、受光部から出力される電気信号に生じるオフセットを低減でき、正確にサーボ制御することができる。
【０１７４】
本発明の他の局面に係る光学的情報記録媒体は、集光部によって生成される近接場光を用いて、情報を記録又は再生する光学的情報記録媒体であって、前記光学的情報記録媒体は、少なくともＮ（Ｎは２以上の整数）層の情報層を有し、前記光学的情報記録媒体の光入射面から、前記光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、前記光学的情報記録媒体の前記光入射面表面から、前記光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）の関係を満たし、前記光学的情報記録媒体のカバー層及び中間層の屈折率は、前記集光部の等価的開口数以上である。
【０１７５】
この構成によれば、集光部によって生成される近接場光を用いて、情報を記録又は再生する光学的情報記録媒体は、少なくともＮ（Ｎは２以上の整数）層の情報層を有している。そして、光学的情報記録媒体の光入射面から、光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、光学的情報記録媒体の光入射面表面から、光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）の関係を満たす。また、光学的情報記録媒体のカバー層及び中間層の屈折率は、集光部の等価的開口数以上である。
【０１７６】
したがって、光学的情報記録媒体の光入射面から最も遠い第１の情報層に情報を記録又は再生するときと、光学的情報記録媒体の光入射面に最も近い第Ｎの情報層に情報を記録又は再生するときとの受光部上の光スポットサイズの差を十分小さくできるので、受光部から出力される電気信号に生じるオフセットを低減でき、正確にサーボ制御することができる。
【０１７７】
また、上記の光学的情報記録媒体において、前記光学的情報記録媒体の複数の情報層のうち、少なくとも一つの情報層は、前記光入射面側から、誘電体層、相変化記録層、誘電体層及び反射層の順に積層された多層薄膜で構成され、前記反射層の材料は、Ａｇ合金を含むことが好ましい。
【０１７８】
この構成によれば、Ａｇ合金は熱伝導率が高く、情報を記録する時に光学的情報記録媒体の厚さ方向に熱が伝わるのを抑制し、反射層の膜面方向に熱を逃がすことができるので、隣接する情報層に記録されている情報を熱的に劣化させる可能性を低減できる
また、上記の光学的情報記録媒体において、前記光学的情報記録媒体の複数の情報層のうち、前記第１の情報層以外の少なくとも一つの情報層は、前記光入射面側から、第１の誘電体層、第２の誘電体層、相変化記録層、第３の誘電体層、反射層及び第４の誘電体層の順に積層された多層薄膜で構成され、前記カバー層及び前記中間層の屈折率ｎ０と、前記第１の誘電体層の屈折率ｎ１と、前記第２の誘電体層の屈折率ｎ２とは、ｎ１＜ｎ０＜ｎ２の関係を満たすことが好ましい。
【０１７９】
この構成によれば、第１の誘電体層を厚くすることができるので、隣接する情報層に熱が伝わるのを低減することができる。
【０１８０】
本発明の他の局面に係るソリッドイマージョンレンズは、近接場光を生成し、前記近接場光を光学的情報記録媒体に集光するソリッドイマージョンレンズであって、前記光学的情報記録媒体は、少なくともＮ（Ｎは２以上の整数）層の情報層を有し、前記光学的情報記録媒体の光入射面から、前記光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、前記光学的情報記録媒体の前記光入射面表面から、前記光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）の関係を満たし、前記ソリッドイマージョンレンズの屈折率ｎと、前記ソリッドイマージョンレンズの等価的開口数ＮＡと、前記ソリッドイマージョンレンズの出射面の直径φとは、ｄ０≦φ／（２ｔａｎ（ｓｉｎ−１（ＮＡ／ｎ）））の関係を満たす。
【０１８１】
この構成によれば、光学的情報記録媒体は、少なくともＮ（Ｎは２以上の整数）層の情報層を有している。そして、光学的情報記録媒体の光入射面から、光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、光学的情報記録媒体の光入射面表面から、光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）の関係を満たす。また、ソリッドイマージョンレンズの屈折率ｎと、ソリッドイマージョンレンズの等価的開口数ＮＡと、ソリッドイマージョンレンズの出射面の直径φとは、ｄ０≦φ／（２ｔａｎ（ｓｉｎ−１（ＮＡ／ｎ）））の関係を満たす。
【０１８２】
したがって、光学的情報記録媒体の光入射面から最も遠い第１の情報層に情報を記録又は再生するときと、光学的情報記録媒体の光入射面に最も近い第Ｎの情報層に情報を記録又は再生するときとの受光部上の光スポットサイズの差を十分小さくできるので、受光部から出力される電気信号に生じるオフセットを低減でき、正確にサーボ制御することができる。
【０１８３】
なお、発明を実施するための形態の項においてなされた具体的な実施態様又は実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と特許請求事項との範囲内で、種々変更して実施することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１８４】
本発明にかかる光学的情報記録再生装置、光学的情報記録再生方法、光学的情報記録媒体及びソリッドイマージョンレンズは、ピックアップの経時変化や温度特性に起因してディテクタの位置ずれが生じたとしても、安定にサーボ制御ができ、近接場光を用いる光学的記録再生装置、光学的情報記録再生方法、光学的情報記録媒体及びソリッドイマージョンレンズとして有用である。
【図１】
2009141994.tif 000006
【図２】
2009141994.tif 000007
【図３】
2009141994.tif 000008
【図４】
2009141994.tif 000009
【図５】
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【図６】
2009141994.tif 000011
【図７】
2009141994.tif 000012
【図８】
2009141994.tif 000013
【図９】
2009141994.tif 000014
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2009141994.tif 000017
【図１３】
2009141994.tif 000018
【図１４】
2009141994.tif 000019
【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年1月28日(2010.1.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
近接場光を生成し、前記近接場光を光学的情報記録媒体に集光する集光部と、
前記光学的情報記録媒体によって反射された光を受光し、受光した光の光量に応じた電気信号を出力する受光部と、
前記受光部から出力される前記電気信号を用いて、前記集光部と前記光学的情報記録媒体の光入射面との距離を制御する距離制御部とを備え、
前記光学的情報記録媒体は、少なくともＮ（Ｎは３以上の整数）層の情報層を有し、
前記光学的情報記録媒体の前記光入射面から、前記光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、前記光学的情報記録媒体の前記光入射面から、前記光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、
ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）
の関係を満たすことを特徴とする光学的情報記録再生装置。
【請求項２】
前記集光部は、ソリッドイマージョンレンズを含み、
前記距離ｄ０と、前記ソリッドイマージョンレンズの屈折率ｎと、前記ソリッドイマージョンレンズの等価的開口数ＮＡと、前記ソリッドイマージョンレンズの出射面の直径φとは、
ｄ０≦φ／（２ｔａｎ（ｓｉｎ−１（ＮＡ／ｎ）））
の関係を満たすことを特徴とする請求項１記載の光学的情報記録再生装置。
【請求項３】
前記受光部から出力される前記電気信号を用いて、前記光学的情報記録媒体の前記入射面と前記ソリッドイマージョンレンズの光出射面との傾きを制御する傾き制御部をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の光学的情報記録再生装置。
【請求項４】
前記受光部は、前記距離制御部及び前記傾き制御部に共用され、前記電気信号を前記距離制御部及び前記傾き制御部の両方に出力することを特徴とする請求項３記載の光学的情報記録再生装置。
【請求項５】
前記距離ｄｎと前記距離ｄ０とは、
ｄｎ≧ｄ０×（２／５）
の関係を満たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光学的情報記録再生装置。
【請求項６】
前記光学的情報記録媒体によって反射された光を用いて、前記近接場光が前記光学的情報記録媒体のいずれの情報層に集光しているかを検出する情報層検出部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学的情報記録再生装置。
【請求項７】
前記ソリッドイマージョンレンズの等価的開口数ＮＡは、１より大きいことを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の光学的情報記録再生装置。
【請求項８】
集光部によって近接場光を生成し、前記近接場光を光学的情報記録媒体に集光する集光ステップと、
前記光学的情報記録媒体によって反射された光を受光し、受光した光の光量に応じた電気信号を出力する受光ステップと、
前記受光ステップにおいて出力される前記電気信号を用いて、前記集光部と前記光学的情報記録媒体の光入射面との距離を制御する距離制御ステップとを含み、
前記光学的情報記録媒体は、少なくともＮ（Ｎは３以上の整数）層の情報層を有し、
前記光学的情報記録媒体の前記光入射面から、前記光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、前記光学的情報記録媒体の前記光入射面から、前記光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、
ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）
の関係を満たすことを特徴とする光学的情報記録再生方法。
【請求項９】
集光部によって生成される近接場光を用いて、情報を記録又は再生する光学的情報記録媒体であって、
前記光学的情報記録媒体は、少なくともＮ（Ｎは３以上の整数）層の情報層を有し、
前記光学的情報記録媒体の光入射面から、前記光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、前記光学的情報記録媒体の前記光入射面表面から、前記光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、
ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）
の関係を満たし、
前記光学的情報記録媒体のカバー層及び中間層の屈折率は、前記集光部の等価的開口数以上であることを特徴とする光学的情報記録媒体。
【請求項１０】
前記光学的情報記録媒体の複数の情報層のうち、少なくとも一つの情報層は、前記光入射面側から、誘電体層、相変化記録層、誘電体層及び反射層の順に積層された多層薄膜で構成され、
前記反射層の材料は、Ａｇ合金を含むことを特徴とする請求項９記載の光学的情報記録媒体。
【請求項１１】
前記光学的情報記録媒体の複数の情報層のうち、前記第１の情報層以外の少なくとも一つの情報層は、前記光入射面側から、第１の誘電体層、第２の誘電体層、相変化記録層、第３の誘電体層、反射層及び第４の誘電体層の順に積層された多層薄膜で構成され、
前記カバー層及び前記中間層の屈折率ｎ０と、前記第１の誘電体層の屈折率ｎ１と、前記第２の誘電体層の屈折率ｎ２とは、
ｎ１＜ｎ０＜ｎ２
の関係を満たすことを特徴とする請求項９記載の光学的情報記録媒体。
【請求項１２】
近接場光を生成し、前記近接場光を光学的情報記録媒体に集光するソリッドイマージョンレンズであって、
前記光学的情報記録媒体は、少なくともＮ（Ｎは３以上の整数）層の情報層を有し、
前記光学的情報記録媒体の光入射面から、前記光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、前記光学的情報記録媒体の前記光入射面表面から、前記光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、
ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）
の関係を満たし、
前記ソリッドイマージョンレンズの屈折率ｎと、前記ソリッドイマージョンレンズの等価的開口数ＮＡと、前記ソリッドイマージョンレンズの出射面の直径φとは、
ｄ０≦φ／（２ｔａｎ（ｓｉｎ−１（ＮＡ／ｎ）））
の関係を満たすことを特徴とするソリッドイマージョンレンズ。
【手続補正書】
【提出日】平成22年11月17日(2010.11.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
近接場光を生成し、前記近接場光を光学的情報記録媒体に集光する集光部と、
前記光学的情報記録媒体によって反射された光を受光し、受光した光の光量に応じた電気信号を出力する受光部と、
前記受光部から出力される前記電気信号を用いて、前記集光部と前記光学的情報記録媒体の光入射面との距離を制御する距離制御部とを備え、
前記光学的情報記録媒体は、少なくともＮ（Ｎは３以上の整数）層の情報層を有し、
前記光学的情報記録媒体の前記光入射面から、前記光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、前記光学的情報記録媒体の前記光入射面から、前記光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、
ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）
の関係を満たすことを特徴とする光学的情報記録再生装置。
【請求項２】
前記集光部は、ソリッドイマージョンレンズを含み、
前記距離ｄ０と、前記ソリッドイマージョンレンズの屈折率ｎと、前記ソリッドイマージョンレンズの等価的開口数ＮＡと、前記ソリッドイマージョンレンズの出射面の直径φとは、
ｄ０≦φ／（２ｔａｎ（ｓｉｎ−１（ＮＡ／ｎ）））
の関係を満たすことを特徴とする請求項１記載の光学的情報記録再生装置。
【請求項３】
前記受光部から出力される前記電気信号を用いて、前記光学的情報記録媒体の前記入射面と前記ソリッドイマージョンレンズの光出射面との傾きを制御する傾き制御部をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の光学的情報記録再生装置。
【請求項４】
前記受光部は、前記距離制御部及び前記傾き制御部に共用され、前記電気信号を前記距離制御部及び前記傾き制御部の両方に出力することを特徴とする請求項３記載の光学的情報記録再生装置。
【請求項５】
前記距離ｄｎと前記距離ｄ０とは、
ｄｎ≧ｄ０×（２／５）
の関係を満たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光学的情報記録再生装置。
【請求項６】
前記光学的情報記録媒体によって反射された光を用いて、前記近接場光が前記光学的情報記録媒体のいずれの情報層に集光しているかを検出する情報層検出部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学的情報記録再生装置。
【請求項７】
前記ソリッドイマージョンレンズの等価的開口数ＮＡは、１より大きいことを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の光学的情報記録再生装置。
【請求項８】
集光部によって近接場光を生成し、前記近接場光を光学的情報記録媒体に集光する集光ステップと、
前記光学的情報記録媒体によって反射された光を受光し、受光した光の光量に応じた電気信号を出力する受光ステップと、
前記受光ステップにおいて出力される前記電気信号を用いて、前記集光部と前記光学的情報記録媒体の光入射面との距離を制御する距離制御ステップとを含み、
前記光学的情報記録媒体は、少なくともＮ（Ｎは３以上の整数）層の情報層を有し、
前記光学的情報記録媒体の前記光入射面から、前記光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、前記光学的情報記録媒体の前記光入射面から、前記光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、
ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）
の関係を満たすことを特徴とする光学的情報記録再生方法。
【請求項９】
集光部によって生成される近接場光を用いて、情報を記録又は再生する光学的情報記録媒体であって、
前記光学的情報記録媒体は、少なくともＮ（Ｎは３以上の整数）層の情報層を有し、
前記光学的情報記録媒体の光入射面から、前記光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、前記光学的情報記録媒体の前記光入射面表面から、前記光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、
ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）
の関係を満たし、
前記光学的情報記録媒体のカバー層及び中間層の屈折率は、前記集光部の等価的開口数以上であることを特徴とする光学的情報記録媒体。
【請求項１０】
前記光学的情報記録媒体の複数の情報層のうち、少なくとも一つの情報層は、前記光入射面側から、誘電体層、相変化記録層、誘電体層及び反射層の順に積層された多層薄膜で構成され、
前記反射層の材料は、Ａｇ合金を含むことを特徴とする請求項９記載の光学的情報記録媒体。
【請求項１１】
前記光学的情報記録媒体の複数の情報層のうち、前記第１の情報層以外の少なくとも一つの情報層は、前記光入射面側から、第１の誘電体層、第２の誘電体層、相変化記録層、第３の誘電体層、反射層及び第４の誘電体層の順に積層された多層薄膜で構成され、
前記カバー層及び前記中間層の屈折率ｎ０と、前記第１の誘電体層の屈折率ｎ１と、前記第２の誘電体層の屈折率ｎ２とは、
ｎ１＜ｎ０＜ｎ２
の関係を満たすことを特徴とする請求項９記載の光学的情報記録媒体。
【請求項１２】
近接場光を生成し、前記近接場光を光学的情報記録媒体に集光するソリッドイマージョンレンズであって、
前記光学的情報記録媒体は、少なくともＮ（Ｎは３以上の整数）層の情報層を有し、
前記光学的情報記録媒体の光入射面から、前記光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、前記光学的情報記録媒体の前記光入射面表面から、前記光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、
ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）
の関係を満たし、
前記ソリッドイマージョンレンズの屈折率ｎと、前記ソリッドイマージョンレンズの等価的開口数ＮＡと、前記ソリッドイマージョンレンズの出射面の直径φとは、
ｄ０≦φ／（２ｔａｎ（ｓｉｎ−１（ＮＡ／ｎ）））
の関係を満たすことを特徴とするソリッドイマージョンレンズ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学的にデータを記録及び／又は再生する光学的情報記録再生装置及び光学的情報記録再生方法、当該光学的情報記録再生装置で使用される光学的情報記録媒体及びソリッドイマージョンレンズに関し、特に、近接場光を用いる光学的情報記録再生装置、光学的情報記録再生方法、光学的情報記録媒体及びソリッドイマージョンレンズに関連するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光ディスクに対してより高密度にデータを記録及び／又は再生できる技術として、近接場光を用いる技術が提案されている。
【０００３】
近接場光を発生させるための集光部として、集光レンズとソリッドイマージョンレンズ（以下では“ＳＩＬ”と呼ぶ）とを組み合わせた光学系が近年注目されている。集光レンズとＳＩＬとの組み合わせにより、集光レンズのＮＡ（開口数）よりも高い開口数を実現できる。光学系の開口数を高めれば光スポットのサイズを小さくすることができるので、より高密度に記録ができることになる。
【０００４】
ＳＩＬを用いた光学系では、ＳＩＬの出射面からしみ出した光を光ディスク表面に入射させる必要があるため、ＳＩＬと光ディスクの表面との距離を極めて接近させることが要求される。ＤＶＤなどに情報を記録及び／又は再生する光学的情報記録再生装置に用いられる光学系の場合、対物レンズと光ディスク表面との距離は約１ｍｍであるが、ＳＩＬの場合、ＳＩＬの出射面と光ディスクの表面との距離はおよそ１００ｎｍ以下にする。ＳＩＬと光ディスクの表面との距離が変動すると、近接場光が得られなくなったり、ＳＩＬが光ディスクに衝突したりするおそれがある。したがって、ＳＩＬと光ディスクの表面との距離を一定に保つ制御が必要になる。
【０００５】
このような制御を実現するために、ギャップサーボと呼ばれる方法が提案されている。この方法は特許文献１に開示されている。この方法では、近接場光に基づく光ディスクからの反射光のうち、特定の偏光成分の光を検出する。この光は、近接場光が生成される領域付近から反射される光に相当し、戻り光とも呼ばれる。この戻り光の光量が一定値になるように集光レンズ及びＳＩＬの光軸方向の位置をアクチュエータにより能動的に調整する。これにより、ＳＩＬと光ディスクの表面との距離（すなわち、ギャップ）を制御するものである。
【０００６】
一方、光ディスク側で記録密度を向上させる方法として、情報層を光軸方向に複数設ける、いわゆる多層ディスクが提案されている。特許文献２には、ＳＩＬを用いた光学系によって多層ディスクに情報を記録する装置が開示されている。
【０００７】
また、ＳＩＬの出射面とディスクの表面とが平行になるように集光部の傾きを能動的に制御する、いわゆるチルト制御についても提案されている。そのチルト制御手法について図１２（Ａ）〜図１３（Ｂ）を用いて説明する。
【０００８】
図１２（Ａ）〜図１３（Ｂ）は、光ディスク１とＳＩＬ１３との位置関係、ディテクタ（フォトディテクタとも呼ばれる）９０１上に照射される戻り光スポット２０３の状態、及びチルト検出回路の構成を説明するための図である。
【０００９】
図１２（Ａ）は、光ディスク１とＳＩＬ１３との位置関係を示す図であり、図１２（Ｂ）は、光ディスク１とＳＩＬ１３とが図１２（Ａ）に示す位置関係にあるとき、ディテクタ９０１上に照射される戻り光スポット２０３の状態を示す図である。図１３（Ａ）は、光ディスク１とＳＩＬ１３との位置関係を示す図であり、図１３（Ｂ）は、光ディスク１とＳＩＬ１３とが図１３（Ａ）に示す位置関係にあるとき、ディテクタ９０１上に照射される戻り光スポット２０３の状態を示す図である。ディテクタ９０１は、２つの分割ディテクタ２０１及び２０２から構成されている。
【００１０】
図１２（Ａ）では、光ディスク１の内周側のＳＩＬ１３の端部と、光ディスク１の表面との距離ａ１は、光ディスク１の外周側のＳＩＬ１３の端部と、光ディスク１の表面との距離ａ２よりも長くなっている。図１２（Ａ）のように、光ディスク１が光入射側に対して凹状に反っており、ＳＩＬ１３の出射面と光ディスク１の表面とが平行でない場合、ＳＩＬ１３の出射面内における出射面とディスク表面との距離が一定でなくなるため、戻り光スポット２０３の光量分布は均等ではなくなる。
【００１１】
すなわち、上述のギャップサーボの原理に基づけば、戻り光の光量は、ＳＩＬ１３と光ディスク１との距離にほぼ比例して変化する。そのため、出射面とディスク表面とが近い側の戻り光スポット２０３の光量は、相対的に小さく、遠い側の戻り光スポット２０３の光量は、相対的に大きくなる。分割ディテクタ２０１及び２０２は、この戻り光スポット２０３の光量をそれぞれ検出して電気信号に変換する。差動回路４０１は、分割ディテクタ２０１及び２０２によって変換された各電気信号の差分をチルト検出信号として出力する。図１２（Ｂ）の状態では、差動回路４０１は、マイナスの電圧値を有するチルト検出信号を出力する。
【００１２】
図１３（Ａ）では、光ディスク１の内周側のＳＩＬ１３の端部と、光ディスク１の表面との距離ａ３は、光ディスク１の外周側のＳＩＬ１３の端部と、光ディスク１の表面との距離ａ４よりも長くなっている。図１３（Ａ）のように、光ディスク１が光入射側に対して凸状に反っている場合、出射面とディスク表面との距離が近い側の戻り光スポット２０３の光量と遠い側の戻り光スポット２０３の光量との関係は、図１２（Ａ）及び図１２（Ｂ）とは逆になる。図１３（Ａ）の状態で、分割ディテクタ２０１及び２０２が、戻り光スポット２０３の光量を図１２（Ｂ）の場合と同様に検出すると、差動回路４０１は、プラスの電圧値を有するチルト検出信号を出力する。
【００１３】
チルト制御回路は、チルト検出信号を用いて、光ディスク１の表面とＳＩＬ１３との傾きを打ち消す方向に、ＳＩＬ１３を保持するアクチュエータを制御する。光ディスク１の表面とＳＩＬ１３の出射面とが平行になれば、チルト検出信号の電圧値はゼロとなる。この状態であれば、光ディスク１の情報層に照射される光スポットの収差が最小となり、情報を正確に記録又は再生できるようになる。また、ＳＩＬ１３と光ディスク１とが接触する可能性も減少させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】国際公開第０３／０２１５８３号パンフレット
【特許文献２】特開２００４−４６９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら上記従来の方法では、多層ディスクに記録再生する場合に以下のような課題が存在した。
【００１６】
ギャップサーボは、近接場光が生成される領域からの戻り光をディテクタで検出することにより、ディスク表面とＳＩＬとの距離を制御する。近接場光が生成される領域の大きさは、ディスク表面から情報層までの深さに依存する。すなわち、ディスク表面から最も遠い情報層（これを、“第１の情報層Ｌ０”と呼ぶ）に情報を記録又は再生するときはその領域が最も大きくなり、ディスク表面から最も近い情報層（これを、“第Ｎの情報層Ｌ（ｎ−１）”と呼ぶ）に情報を記録又は再生するときはその領域が最も小さくなる。これは、記録又は再生する情報層によって光軸方向の集束位置が変化するため、ＳＩＬの出射面におけるレーザ光のスポットサイズが変化するためである。ＳＩＬの出射面の光スポットサイズの変化に対応して、ディテクタ上のスポットサイズも変化する。
【００１７】
ただ一つの情報層を持つ単層ディスクの場合は、光スポットサイズの変化に起因する問題は生じない。なぜなら、ディスク表面からレーザ光の集束位置までの距離は常に一定であり、近接場光が生成される領域の大きさは一定であるので、ディテクタ上で最適な光スポットサイズになるように、ディテクタに達するまでの光路上に適切な検出レンズを配置すれば良いからである。
【００１８】
しかし、多層ディスクでは以下のような問題が生じる。図１４（Ａ）〜図１５（Ｂ）を用いて、多層ディスクにおける問題点を説明する。
【００１９】
図１４（Ａ）〜図１５（Ｂ）は、第Ｎの情報層Ｌ（ｎ−１）に記録又は再生するときの光ディスク１とＳＩＬ１３との位置関係、ディテクタ９０１上に照射される戻り光スポット２０３の状態、及びチルト検出回路の構成を説明するための図である。図１４（Ａ）〜図１５（Ｂ）では、光ディスク１とＳＩＬ１３の出射面とが平行である場合を示している。
【００２０】
図１４（Ａ）は、光ディスク１とＳＩＬ１３との位置関係を示す図であり、図１４（Ｂ）は、光ディスク１とＳＩＬ１３とが図１４（Ａ）に示す位置関係にあるとき、ディテクタ９０１上に照射される戻り光スポット２０３の状態を示す図である。図１５（Ａ）は、光ディスク１とＳＩＬ１３との位置関係を示す図であり、図１５（Ｂ）は、ディテクタ９０１の位置がずれた場合に、ディテクタ９０１上に照射される戻り光スポット２０３の状態を示す図である。
【００２１】
もし、第１の情報層Ｌ０に情報を記録又は再生するときにディテクタ９０１上の戻り光スポット２０３の大きさが最適になるような検出レンズを用いると、第Ｎの情報層Ｌ（ｎ−１）に情報を記録又は再生するときには、図１４（Ｂ）で示されるように、ディテクタ９０１上の戻り光スポット２０３の大きさは、ディテクタ９０１の大きさと比べて小さくなる。
【００２２】
この状態で、ピックアップの経時変化や温度特性に起因してディテクタ９０１の位置が光スポットの中心に対してずれると、ディテクタ９０１上に照射される戻り光スポット２０３の状態は、図１５（Ｂ）に示すようになる。図１５（Ｂ）では、ディテクタ９０１の位置がディテクタの分割方向と平行な方向にΔｍずれた例を示している。
【００２３】
そうすると、２つの分割ディテクタ２０１及び２０２に入射する光量に差が生じる。その結果、光ディスク１とＳＩＬ１３の出射面とが平行であるにもかかわらず、チルト検出信号にオフセット電圧が発生し、ＳＩＬ１３の傾きを正しく制御できなくなるという課題が存在した。
【００２４】
逆に、第Ｎの情報層Ｌ（ｎ−１）に情報を記録又は再生するときにディテクタ９０１上の戻り光スポット２０３の大きさが最適になるような検出レンズを用いると、第１の情報層Ｌ０に情報を記録又は再生するときには、ディテクタ９０１上の戻り光スポット２０３の大きさは、相対的に大きくなる。現在、一般的な光ディスクドライブで使われているディテクタの大きさは直径又は一辺が１００μｍ程度である。より大きなディテクタも市販されているが、ディテクタはサイズが大きくなるほど周波数特性が低下する性質がある。そのため、ディテクタを大きくすると、速い光量の変化を電気信号として検出できず、所望の周波数特性でサーボ制御ができなくなるという課題が存在する。
【００２５】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、複数の情報層を有する光ディスクのいずれの情報層に情報を記録又は再生する場合であっても、正確にサーボ制御することができる光学的情報記録再生装置、光学的情報記録再生方法、光学的情報記録媒体及びソリッドイマージョンレンズを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明の一局面に係る光学的情報記録再生装置は、近接場光を生成し、前記近接場光を光学的情報記録媒体に集光する集光部と、前記光学的情報記録媒体によって反射された光を受光し、受光した光の光量に応じた電気信号を出力する受光部と、前記受光部から出力される前記電気信号を用いて、前記集光部と前記光学的情報記録媒体の光入射面との距離を制御する距離制御部とを備え、前記光学的情報記録媒体は、少なくともＮ（Ｎは２以上の整数）層の情報層を有し、前記光学的情報記録媒体の前記光入射面から、前記光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、前記光学的情報記録媒体の前記光入射面から、前記光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）の関係を満たす。
【００２７】
この構成によれば、集光部は、近接場光を生成し、近接場光を光学的情報記録媒体に集光し、受光部は、光学的情報記録媒体によって反射された光を受光し、受光した光の光量に応じた電気信号を出力し、距離制御部は、受光部から出力される電気信号を用いて、集光部と光学的情報記録媒体の光入射面との距離を制御する。光学的情報記録媒体は、少なくともＮ（Ｎは２以上の整数）層の情報層を有している。そして、光学的情報記録媒体の光入射面から、光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、光学的情報記録媒体の光入射面から、光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）の関係を満たす。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、光学的情報記録媒体の光入射面から最も遠い第１の情報層に情報を記録又は再生するときと、光学的情報記録媒体の光入射面に最も近い第Ｎの情報層に情報を記録又は再生するときとの受光部上の光スポットサイズの差を十分小さくできるので、受光部から出力される電気信号に生じるオフセットを低減でき、正確にサーボ制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本実施の形態における光学的情報記録再生装置の構成を示す図である。
【図２】（Ａ）は、多層ディスクの光入射面から最も遠い情報層に情報を記録又は再生するときの、ＳＩＬ及び光ディスクの付近の光路の状態を示す図であり、（Ｂ）は、多層ディスクの光入射面から最も遠い情報層に情報を記録又は再生するときの、第１のディテクタに照射される戻り光スポットの状態を示す図である。
【図３】（Ａ）は、多層ディスクの光入射面に最も近い情報層に情報を記録又は再生するときの、ＳＩＬ及び光ディスクの付近の光路の状態を示す図であり、（Ｂ）は、多層ディスクの光入射面に最も近い情報層に情報を記録又は再生するときの、第１のディテクタに照射される戻り光スポットの状態を示す図である。
【図４】第２の情報層、第３の情報層又は第４の情報層としてより好ましい多層薄膜の構成の一例を示す図である。
【図５】本実施の形態の実験に係る第１の検出系の構成を示す図である。
【図６】本実施の形態の実験に係るチルト検出回路の構成を示す図である。
【図７】本実施の形態に係る計算モデルの一例を説明する図である。
【図８】本実施の形態の実験において、ｄ３／ｄ０と、オフセット光量の割合Ｒとの関係をプロットした図である。
【図９】４層の光ディスクの第１の情報層にレーザ光を集束させたときの光路を示す図である。
【図１０】本実施の形態の変形例における光学的情報記録再生装置の構成を示す図である。
【図１１】（Ａ）は、レーザ光が第１の情報層に集束したときの、第３のディテクタ上の戻り光スポットの状態を示す図であり、（Ｂ）は、レーザ光が第４の情報層に集束したときの、第３のディテクタ上の戻り光スポットの状態を示す図である。
【図１２】（Ａ）は、光ディスクとＳＩＬとの位置関係を示す図であり、（Ｂ）は、光ディスクとＳＩＬとが図１２（Ａ）に示す位置関係にあるとき、ディテクタ上に照射される戻り光スポットの状態を示す図である。
【図１３】（Ａ）は、光ディスクとＳＩＬとの位置関係を示す図であり、（Ｂ）は、光ディスクとＳＩＬとが図１３（Ａ）に示す位置関係にあるとき、ディテクタ上に照射される戻り光スポットの状態を示す図である。
【図１４】（Ａ）は、光ディスクとＳＩＬとの位置関係を示す図であり、（Ｂ）は、光ディスクとＳＩＬとが図１４（Ａ）に示す位置関係にあるとき、ディテクタ上に照射される戻り光スポットの状態を示す図である。
【図１５】（Ａ）は、光ディスクとＳＩＬとの位置関係を示す図であり、（Ｂ）は、ディテクタの位置がずれた場合に、ディテクタ上に照射される戻り光スポットの状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。尚、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
【００３１】
まず、本実施の形態における光学的情報記録再生装置の構成について図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態における光学的情報記録再生装置の構成を示す図である。
【００３２】
最初に、レーザから光ディスクに至る光路中に存在する往路光学系、及び光ディスクの構成について説明する。
【００３３】
光学的情報記録再生装置は、レーザ４、コリメータレンズ５、無偏光ビームスプリッタ６、偏光ビームスプリッタ７、１／４波長板８、ビームエキスパンダ９、アクチュエータ１０、集光部１１、アクチュエータ１５、第１の検出レンズ１６、第１のディテクタ１７、第２の検出レンズ１８、第２のディテクタ１９、システム制御回路２０、距離検出回路２１、距離制御回路２２、フォーカス検出回路２３、フォーカス制御回路２４、チルト検出回路２５及びチルト制御回路２６を備える。
【００３４】
光ディスク１は、実際に情報が記録される複数の情報層（本実施の形態では４層）Ｌ０〜Ｌ３と、複数の情報層Ｌ０〜Ｌ３を保護するカバー層（保護層とも呼ぶ）３とを含む。レーザ４は、光ディスク１に情報を記録及び／又は再生するためのレーザ光を出射する光源である。コリメータレンズ５は、レーザ４から出射されたレーザ光を平行光にする。
【００３５】
無偏光ビームスプリッタ６及び偏光ビームスプリッタ７は、光ディスク１からの反射光を分離する。無偏光ビームスプリッタ６は、反射特性が偏光方向に対して依存しないタイプのビームスプリッタであり、偏光ビームスプリッタ７は、偏光方向に対して依存するタイプのビームスプリッタである。無偏光ビームスプリッタ６は、近接場光が生成される領域からの戻り光を分離し、偏光ビームスプリッタ７は、情報層からの反射光、すなわちファーフィールド光の反射光を分離する。１／４波長板８は、直線偏光を円偏光に変換することで、偏光ビームスプリッタ７でファーフィールド光の反射光を分離できるようにする。
【００３６】
ビームエキスパンダ９は、レーザ光のビーム径を拡大する。ビームエキスパンダ９を構成する２枚のレンズのうち少なくとも１枚には、アクチュエータ１０が取り付けられており、２枚のレンズ間の距離を調整することができる。これにより、光ディスク１内におけるレーザ光の集束位置を調整することができる。なお、集束位置を調整する調整部はビームエキスパンダ９だけに限定されるものではなく、ビームエキスパンダ９とは独立に集束位置調整用のレンズ又は光学素子を光路中に設けても良い。
【００３７】
アクチュエータ１０は、ビームエキスパンダ９を構成する２枚のレンズのうち少なくとも１枚を光軸方向に移動させ、レーザ光の集束位置を調整する。なお、アクチュエータ１０の構成は公知であるので説明を省略する。
【００３８】
集光部１１は、近接場光を発生させ、発生した近接場光を光ディスク１に集光する。集光部１１は、集光レンズ１２とソリッドイマージョンレンズ（以下、ＳＩＬとする）１３との２枚のレンズから構成されている。ＳＩＬ１３は、例えば半球形状で平面側をテーパー状に切削したレンズを用い、その平面側を光ディスク１の表面に正対させる。集光レンズ１２とＳＩＬ１３とはレンズホルダ１４により一体に固定され、レンズホルダ１４にアクチュエータ１５が取り付けられている。このアクチュエータ１５が駆動されることにより、光ディスク１の表面とＳＩＬ１３との距離、及びＳＩＬ１３を含む集光部１１の傾きが調整される。
【００３９】
アクチュエータ１５は、集光部１１を光軸方向に移動させ、光ディスク１の表面とＳＩＬ１３との距離を調整する。また、アクチュエータ１５は、集光部１１を光ディスク１の半径方向に傾け、集光部１１の傾きを調整する。なお、アクチュエータ１５の構成は公知であるので説明を省略する。
【００４０】
次に、光ディスク１からディテクタに至る復路光学系について以下に説明する。復路光検出系は、第１の検出系２７及び第２の検出系２８からなる。
【００４１】
ここで、第１の検出系２７の構成について説明する。
【００４２】
無偏光ビームスプリッタ６で反射された復路光は、第１の検出レンズ１６で集光されて第１のディテクタ１７に入射する。第１のディテクタ１７は、図１２（Ｂ）に示すディテクタ９０１と同様に、２つの分割ディテクタ２０１及び２０２から構成されている。
【００４３】
第１のディテクタ１７に入射する光の光量は、近接場光が生成される領域からの戻り光の光量に対応している。光量は、ＳＩＬ１３と光ディスク１の表面との距離に依存して変化する。ＳＩＬ１３と光ディスク１の表面とが完全に接している場合は、ＳＩＬ１３に入射した往路光の光ディスク１の表面への透過量は最大となるので、戻り光の光量は最小となる。一方、ＳＩＬ１３と光ディスク１の表面とが十分に離れている場合は、近接場光は発生しないため、ＳＩＬ１３に入射した光の輪帯部分の光は全反射されて、戻り光の光量は最大となる。
【００４４】
上記２つの場合の中間位置では、ＳＩＬ１３と光ディスク１との距離にほぼ比例して戻り光の光量が変化する。したがって、ＳＩＬ１３により近接場光が生成されている状態であれば、第１のディテクタ１７に入射する光の全光量を検出することで、ＳＩＬ１３と光ディスク１の表面との距離を検出することができる。
【００４５】
次に、第２の検出系２８の構成について説明する。
【００４６】
偏光ビームスプリッタ７で反射された復路光は、第２の検出レンズ１８で集光されて第２のディテクタ１９に入射する。第２のディテクタ１９に入射する光は、光ディスク１の第１〜第４の情報層Ｌ０〜Ｌ３から反射された光に対応している。近接場光が生成される状態になると、レーザ光がＳＩＬ１３と光ディスク１との間を透過するようになるので、第１〜第４の情報層Ｌ０〜Ｌ３からの反射光が得られるようになる。
【００４７】
第２の検出レンズ１８は、反射光を第２のディテクタ１９に集光する機能だけでなく、フォーカス状態を検出する機能も含む。例えば、第２の検出レンズ１８は、非点収差法でフォーカス状態を検出するための組みあわせレンズであっても良い。第２のディテクタ１９は、フォーカス状態及びトラッキング状態を検出する。そのためには、第２のディテクタ１９は、受光素子が複数に分割されていることがより好ましい。
【００４８】
次に、本実施の形態における光学的情報記録再生装置の電気系及び制御系の構成について説明する。
【００４９】
システム制御回路２０は、本実施の形態におけるフォーカス制御、距離制御及びチルト制御の全体をコントロールする。距離検出回路２１は、第１のディテクタ１７で受光した全光量を電気信号（電圧値）として出力する。
【００５０】
距離制御回路２２は、集光部１１の光軸方向の位置を調整するために、アクチュエータ１５に駆動電流を出力する。距離制御回路２２は、第１のディテクタ１７から出力される電気信号を用いて、集光部１１と光ディスク１の光入射面との距離を制御する。距離制御回路２２は、距離検出回路２１からの電気信号が一定値になるように、アクチュエータ１５に出力する駆動電流を変化させて、ＳＩＬ１３と光ディスク１の表面との距離を一定値に保つようサーボ制御する。
【００５１】
フォーカス検出回路２３は、第２のディテクタ１９で受光した光をもとにしてフォーカス状態を検出する。フォーカス検出回路２３から出力される電気信号は、フォーカスエラー信号（すなわち、Ｓ字カーブ信号）であることが好ましい。この場合、フォーカス制御が容易となる。フォーカス検出回路２３は、所望の情報層にフォーカスされた状態をゼロとして、所望の情報層よりも入射面側から見て手前側にフォーカスした場合には正の電圧、所望の情報層よりも奥側にフォーカスした場合には負の電圧となるような、フォーカスエラー信号を生成する。なお、フォーカス位置と電圧の極性との関係は上述の逆であってもかまわない。
【００５２】
フォーカス制御回路２４は、レーザ光のフォーカス位置を調整するために、アクチュエータ１０に駆動電流を出力する。フォーカス制御回路２４は、フォーカス検出回路２３からの電気信号（電圧値）がゼロ又は一定値になるように、アクチュエータ１０に出力する駆動電流を変化させて、レーザ光のフォーカス位置を所望の情報層の位置に保つように、光軸方向にサーボ制御する。
【００５３】
チルト検出回路２５は、第１のディテクタ１７で受光した光量の分布を電気信号（電圧値）に変換し、チルト検出信号として出力する。チルト制御回路２６は、集光部１１の傾きを調整するために、アクチュエータ１５に駆動電流を出力する。チルト制御回路２６は、第１のディテクタ１７から出力される電気信号を用いて、光ディスク１の入射面とＳＩＬ１３の光出射面との傾きを制御する。チルト制御回路２６は、チルト検出信号に基づいて、アクチュエータ１５に出力する駆動電流を変化させ、ＳＩＬ１３の傾きを制御する。
【００５４】
第１のディテクタ１７は、光ディスク１によって反射された光を検出し、検出した光に応じた電気信号を距離検出回路２１及びチルト検出回路２５に出力する。
【００５５】
本実施の形態では、第１のディテクタ１７は、２つの分割ディテクタ２０１及び２０２で構成され、チルト制御回路２６は、光ディスク１の半径方向の傾きのみを制御しているが、本発明は特にこれに限定されず、第１のディテクタ１７は、マトリックス状に分割された４つの分割ディテクタで構成され、チルト制御回路２６は、光ディスク１の半径方向の傾き及び半径方向に直交する方向の傾きを制御してもよい。
【００５６】
なお、図１は本実施の形態を説明するために必要な構成のみを図示したものであり、トラッキングサーボを制御するトラッキング制御回路、再生信号を処理する再生信号処理回路及び記録パルスの波形を生成する回路等は図示していない。実際の光学的情報記録再生装置ではこれらの回路が必要に応じて追加される。
【００５７】
また、本実施の形態において、光ディスク１が光学的情報記録媒体の一例に相当し、集光部１１が集光部の一例に相当し、第１のディテクタ１７が受光部の一例に相当し、距離検出回路２１及び距離制御回路２２が距離制御部の一例に相当し、チルト検出回路２５及びチルト制御回路２６が傾き制御部の一例に相当する。
【００５８】
次に、多層ディスクの情報層にレーザ光を集束させたときの、ＳＩＬ１３及び光ディスク１付近の光路並びに第１のディテクタ１７における戻り光スポットの状態について詳細に説明する。
【００５９】
図２（Ａ）は、多層ディスクの光入射面から最も遠い情報層に情報を記録又は再生するときの、ＳＩＬ１３及び光ディスク１の付近の光路の状態を示す図であり、図２（Ｂ）は、多層ディスクの光入射面から最も遠い情報層に情報を記録又は再生するときの、第１のディテクタ１７に照射される戻り光スポット２０３の状態を示す図である。図３（Ａ）は、多層ディスクの光入射面に最も近い情報層に情報を記録又は再生するときの、ＳＩＬ１３及び光ディスク１の付近の光路の状態を示す図であり、図３（Ｂ）は、多層ディスクの光入射面に最も近い情報層に情報を記録又は再生するときの、第１のディテクタ１７に照射される戻り光スポット２０３の状態を示す図である。
【００６０】
本実施の形態では、光ディスク１の情報層の数を４層としており、各情報層を光入射側から順番に第４の情報層Ｌ３、第３の情報層Ｌ２、第２の情報層Ｌ１及び第１の情報層Ｌ０と定義している。図２（Ａ）は、光入射面から最も遠い層である第１の情報層Ｌ０に情報を記録又は再生する場合の状態を示し、図３（Ａ）は、光入射面から最も近い層である第４の情報層Ｌ３に情報を記録又は再生する場合の状態を示している。
【００６１】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）では、ＳＩＬ１３の出射面から最も遠い情報層にレーザ光を集束させているため、ＳＩＬ１３の出射面におけるレーザ光のスポットサイズＳｓ０は最も大きくなる。近接場光が生成される領域の大きさは、ＳＩＬ１３の出射面におけるレーザ光のスポットサイズに比例し、第１のディテクタ１７に照射される戻り光スポット２０３の大きさは、近接場光が生成される領域の大きさに比例する。従って、第１の情報層Ｌ０にレーザ光を集束させたときには戻り光スポット２０３の大きさは最大となる。第１の情報層Ｌ０にレーザ光を集束させたときの戻り光スポット２０３の大きさをＳｄ０と定義する。
【００６２】
これとは逆に、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）では、ＳＩＬ１３の出射面から最も近い情報層にレーザ光を集束させているため、ＳＩＬ１３の出射面におけるレーザ光のスポットサイズＳｓ３は最も小さくなる。従って、第４の情報層Ｌ３にレーザ光を集束させたときには戻り光スポット２０３の大きさは最小となる。第４の情報層Ｌ３にレーザ光を集束させたときの戻り光スポット２０３の大きさをＳｄ３と定義する。
【００６３】
以下では、本実施の形態について、原理確認実験と計算とを組み合わせた結果をもとに、さらに具体的に説明する。
【００６４】
実験では光ディスク１の基板として、スパイラル状のトラック（溝）を形成したポリカーボネート基板を用いた。基板の厚さは１．１ｍｍ、溝の間隔は２００ｎｍ、溝の深さは２０ｎｍである。第１〜第４の情報層Ｌ０〜Ｌ３として、それぞれ相変化記録層を含む多層薄膜をスパッタリング法により形成した。この多層薄膜は４層構造で、基板側からＡｇ合金反射層、ＺｎＳ−ＳｉＯ２誘電体層、ＧｅＳｂＴｅ相変化記録層、ＺｎＳ−ＳｉＯ２誘電体層の順で積層した。本実施の形態の実験ではレーザ光は基板側とは反対側から入射する。
【００６５】
反射層材料は、Ａｇ合金のように熱伝導率が高い材料を用いるほうが良い。なお、反射層材料の熱伝導率は、２００Ｗ／ｍＫであることが好ましい。この理由は、情報を記録する時に光ディスクの厚さ方向に熱が伝わるのを抑制し、反射層の膜面方向に熱を逃がすことができるので、隣接する情報層に記録されている情報を熱的に劣化させる可能性を低減できるからである。同様の理由から、反射層の厚さはできるだけ厚くして熱容量を高めることがより好ましい。
【００６６】
第１の情報層Ｌ０は、光入射側から見て奥に光を透過させる必要がない。すなわち、第１の情報層Ｌ０は、半透明にする必要がない。そのため、第１の情報層Ｌ０のＡｇ合金層の厚さは第２の情報層Ｌ１、第３の情報層Ｌ２及び第４の情報層Ｌ３と比べて厚く積層している。第１の情報層Ｌ０は、厚さが５０ｎｍ以上の反射層を有し、第２の情報層Ｌ１、第３の情報層Ｌ２及び第４の情報層Ｌ３は、厚さが６ｎｍ以上の反射層を有することが望ましい。
【００６７】
第２の情報層Ｌ１、第３の情報層Ｌ２及び第４の情報層Ｌ３は透過率が高いほうが良い。また、相変化記録層が結晶状態の場合の情報層の反射率をＲｃ、アモルファス状態の場合の反射率をＲａとしたときに、Ｒｃ／Ｒａが大きいほど再生信号の品質が良くなるので望ましい。これらの条件を実現するために、第２の情報層Ｌ１、第３の情報層Ｌ２及び第４の情報層Ｌ３の多層薄膜の層数は４層より多くてもかまわない。
【００６８】
図４は、第２の情報層Ｌ１、第３の情報層Ｌ２又は第４の情報層Ｌ３としてより好ましい多層薄膜の構成の一例を示す図である。この図４に示す構成は、複数の情報層のうち、光入射面から最も遠い情報層（本実施の形態では第１の情報層Ｌ０）以外の情報層に適用可能である。
【００６９】
この多層薄膜では、中間層（ただし、光入射面に最も近い情報層の場合はカバー層）１０１と中間層１０８との間に、光入射面側から順番に、第１の誘電体層１０２、第２の誘電体層１０３、相変化記録層１０４、第３の誘電体層１０５、反射層１０６及び第４の誘電体層１０７の各薄膜が積層されている。図４には示していないが、相変化記録層１０４と、第２の誘電体層１０３又は第３の誘電体層１０５との間には、厚さ１０ｎｍ以下の界面層を積層しても良い。
【００７０】
第４の誘電体層１０７には、ＴｉＯ２などの屈折率の高い誘電体材料を用いることが望ましい。また、中間層（又はカバー層）１０１の屈折率ｎ０と、第１の誘電体層１０２の屈折率ｎ１と、第２の誘電体層１０３の屈折率ｎ２とが、ｎ１＜ｎ０＜ｎ２の関係を満たせば、透過率及びＲｃ／Ｒａを高くすることができ、再生信号の品質を向上させることができる。
【００７１】
このように、光ディスク１の複数の情報層のうち、第１の情報層Ｌ０以外の少なくとも一つの情報層は、光入射面側から、第１の誘電体層１０２、第２の誘電体層１０３、相変化記録層１０４、第３の誘電体層１０５、反射層１０６及び第４の誘電体層１０７の順に積層された多層薄膜で構成される。カバー層及び中間層の屈折率ｎ０と、第１の誘電体層１０２の屈折率ｎ１と、第２の誘電体層１０３の屈折率ｎ２とは、下記の（１）式の関係を満たす。
【００７２】
ｎ１＜ｎ０＜ｎ２・・・（１）
【００７３】
これにより、第１の誘電体層１０２を厚くすることができるので、隣接する情報層へ熱が伝わるのを低減することができ、より好ましい。この理由は、一般的に誘電体層に用いる材料は相変化記録層及び反射層に用いる材料に比べて熱伝導率が低いので、第１の誘電体層を厚くすることで記録時の熱を相変化記録層に閉じこめやすくできるからである。
【００７４】
図４に示す構成では、第１の誘電体層１０２の厚さを４０ｎｍ以上にしても、第２の情報層Ｌ１、第３の情報層Ｌ２又は第４の情報層Ｌ３に用いるに十分に高い透過率と高いＲｃ／Ｒａとを得ることが可能である。中間層１０１の屈折率ｎ０は、例えば１．８であり、第１の誘電体層１０２の屈折率ｎ１は、例えば１．６であり、第２の誘電体層１０３の屈折率ｎ２は、例えば２．２である。
【００７５】
第１の誘電体層１０２に用いる材料としては、例えばＳｉＯ２、ＭｇＯ、ＺｒＳｉＯ４、Ａｌ２Ｏ３、ＣｅＦ３、ＬａＦ３、ＭｇＦ２、ＭｇＳｉＯ３、Ｓｉ３Ｎ４又はＹＦ３がある。第２の誘電体層１０３に用いる材料としては、例えばＺｎＳ−ＳｉＯ２、ＡｌＮ、ＺｎＳ、ＣｅＯ２、Ｄｙ２Ｏ３、ＨｆＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、Ｎｂ２Ｏ５、Ｓｉ３Ｎ４、Ｔａ２Ｏ５、ＺｎＯ、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＴｉＯ２又はＢｉ２Ｏ３がある。第１の誘電体層１０２及び第２の誘電体層１０３に用いるいずれの材料についても、屈折率は少なくとも１以上であり、透明な材料であることが望ましい。
【００７６】
情報層と情報層との間の中間層、及び第４の情報層Ｌ３と光ディスク１の表面との間のカバー層は次のようにして形成した。
【００７７】
各中間層は、多層薄膜の積層後に次の手順で作成した。まず、紫外線硬化性樹脂をスピンコート法で塗布した。次に、案内溝を転写するための透明基板を転写面が紫外線硬化性樹脂と接するように真空中で重ね合わせた。次に、紫外線を照射して硬化させた後、透明基板を剥離して中間層を完成させた。ここで、紫外線硬化性樹脂にはアクリル系樹脂にチタニア系のフィラーを添加した材料を用いた。硬化後の屈折率は、波長４０５ｎｍの光に対して１．８であった。
【００７８】
カバー層は、第４の情報層Ｌ３の多層薄膜の積層後に中間層と同じ紫外線硬化性樹脂をスピンコート法により塗布し、そのまま紫外線硬化して完成させた。カバー層の厚さは３μｍ、中間層の厚さはいずれも２μｍとした。
【００７９】
なお、カバー層の厚さは４μｍ以下とすることが好ましく、１μｍ以下であればより好ましい。この理由は、カバー層を薄くした方が紫外線硬化性樹脂の内部における光学的損失を小さくできるので、再生信号のＳ／Ｎを向上させることができるからである。ただし、カバー層の厚さが薄いほど、均一な厚さで塗布するための工法が複雑になるため、本実施形態の実験ではカバー層の厚さを３μｍとしている。
【００８０】
また、中間層の厚さは１．５μｍ以上とすることが好ましい。この理由は、他の情報層からのクロストークを十分に小さくできるからである。
【００８１】
カバー層及び中間層の好ましい厚さの範囲を考慮すると、２つの情報層を有する光ディスクの場合には、ｄｎ／ｄ０の望ましい上限値は４／（４＋１．５）＝８／１１となる。ここで、ｄｎは光ディスクの表面から最も近い情報層までの距離、ｄ０は光ディスク１の表面から最も遠い情報層までの距離である。ｎ個（ただしｎ≧３）の情報層を有する光ディスクの場合には、光ディスクの表面から最も遠い情報層までの距離ｄ０は、２つの情報層を有する光ディスクの距離ｄ０に比べて長いので、ｄｎ／ｄ０の望ましい上限値は少なくとも８／１１より小さくなる。例えば、４つの情報層を有している本実施の形態の実験では、ｄｎ／ｄ０＝３／（３＋２＋２＋２）＝１／３となる。
【００８２】
さらに、光ディスク１のカバー層及び中間層の屈折率は、ＳＩＬ１３の等価的開口数ＮＡ以上とすることがより好ましい。この場合、近接場光と記録媒体との結合効率をより大きくすることができる。
【００８３】
さらにまた、ＳＩＬ１３の等価的開口数ＮＡは、１より大きいことが好ましい。この場合、微小な光スポットを得ることができ、高密度で情報の記録又は再生ができる。
【００８４】
レーザ４の発振波長は４０５ｎｍである。ＳＩＬ１３は、半球形状であり、かつ平面側をテーパー状に切削したレンズを用いた。ＳＩＬ１３の等価的開口数ＮＡは１．８４とした。
【００８５】
アクチュエータ１５、ビームエキスパンダ９、フォーカス検出回路２３、フォーカス制御回路２４及びシステム制御回路２０は、ファーフィールド光を用いる（すなわち近接場光を用いない）光ディスク評価機のものを流用した。距離検出回路２１、距離制御回路２２及びチルト制御回路２６については、上記の実施の形態で述べた構成に基づき作製した。
【００８６】
図５は、本実施の形態の実験に係る第１の検出系の構成を示す図である。戻り光スポット２０３の大きさをモニタするために、第１の検出系２７は図５に示すような構成とした。図５に示す第１の検出系には、無偏光ビームスプリッタ６と第１の検出レンズ１６との間にハーフミラー３０１が配置される。ハーフミラー３０１は、無偏光ビームスプリッタ６で反射された復路光の一部を分岐する。分岐された光は、検出レンズ３０２で集束され、ＣＣＤカメラ３０３で受光される。ＣＣＤカメラ３０３に接続されたディスプレイ（図示せず）は、戻り光スポットを表示する。
【００８７】
検出レンズ３０２の焦点距離は第１の検出レンズ１６の焦点距離よりも長くしているので、第１のディテクタ１７における戻り光スポットの大きさと、ＣＣＤカメラ３０３の受光面における戻り光スポットの大きさとは一致しない。しかし、これらの戻り光スポットの大きさは比例関係にあるので、ＣＣＤカメラ３０３の受光面における戻り光スポットの大きさから、第１のディテクタ１７における戻り光スポットの大きさを推定することは可能である。
【００８８】
なお、２つの分割ディテクタ２０１及び２０２の大きさはいずれも６０μｍ（ｘ軸方向）×１２０μｍ（ｘ軸と直交方向）の長方形とした。また、これらの分割ディテクタ２０１及び２０２には、受光して発生した光電流を電圧に変換するプリアンプが組み込まれている。
【００８９】
図６は、本実施の形態の実験に係るチルト検出回路の構成を示す図である。チルト検出回路２５は、図６に示すような構成とした。チルト検出回路２５には、可変定電圧生成回路４０２及び加算回路４０３が新たに設けられた。
【００９０】
可変定電圧生成回路４０２は、正、負又はゼロの一定の電圧を発生させることができ、その電圧値は調整可能である。加算回路４０３は、可変定電圧生成回路４０２の出力と差動回路４０１の出力とを加算したチルト検出信号を出力する。これにより、第１のディテクタ１７の位置がずれたときに、チルト検出信号に発生するオフセット電圧を、電気的に補正（すなわち、キャンセル）することが可能か否かを実験で検証できるようにする。また、第１のディテクタ１７の位置ずれを実験で模擬するために、第１のディテクタ１７にｘ軸移動ステージ４０４を固着し、図６に示しているｘ軸方向に第１のディテクタ１７を移動できるようにした。
【００９１】
なお、図示はしていないが、本実施の形態の実験ではトラッキングサーボを制御するための光学系及び回路、情報を再生するための光学系及び回路、記録パルスの波形を生成するための回路も用いている。これらについても、ファーフィールド光を用いる光ディスク評価機のものを流用した。
【００９２】
以上述べたような構成を用いて、光ディスク１の第１の情報層Ｌ０にレーザ光を集束させて情報を記録又は再生する実験を行った。
【００９３】
光ディスク１の回転は停止した状態とし、レーザ４の再生パワーを０．８ｍＷに設定して照射した。距離制御回路２２により、ＳＩＬ１３と光ディスク１の表面との距離を２５ｎｍになるようにギャップサーボを動作させた。ビームエキスパンダ９は、第１の情報層Ｌ０付近にレーザ光を集束させる位置に制御した。このときの戻り光スポット２０３の大きさは直径１００μｍ（１／ｅ２となる強度で大きさを定義）であった。この戻り光スポット２０３の大きさは、従来の一般的な光ディスクドライブにおいて、ディテクタに入射させるレーザ光の光スポットの大きさと同程度のものである。そのため、この戻り光スポットが受光できる大きさのディテクタであれば、サーボ制御に十分な周波数特性が得られると言える。
【００９４】
光ディスク１の線速度が２．５ｍ／ｓになるように、スピンドルモーター（図示せず）を駆動して光ディスク１を回転させてから、トラッキングサーボを動作させ、スチル状態とした。
【００９５】
チャネルクロック周期Ｔｗを１５ｎｓとして、記録マーク及びスペースが交互に形成できるように８Ｔｗ周期の記録パルスを発生させた。レーザ４の記録パワーを２０．０ｍＷ、消去パワーを８．０ｍＷとして、記録パルスをもとにレーザ光の発光波形を変調し、記録トラック１周分に８Ｔｗ周期の記録マークとスペースとを形成した。
【００９６】
記録終了後、レーザ４を再生パワーに戻して、記録したトラックを再生した。８Ｔｗ周期の再生信号の振幅が最大になるように、ビームエキスパンダ９の位置を微調整した。また、可変定電圧生成回路４０２からの出力電圧をゼロにした状態で、チルト検出信号からの出力電圧がゼロとなるようにＳＩＬ１３の傾きを調整した。これで、ＳＩＬ１３の出射面と光ディスク１の表面とが平行になるとともに、レーザ光は第１の情報層Ｌ０に集束する状態となった。
【００９７】
この状態で、光入射面側にレーザ光が集束するようにビームエキスパンダ９の位置を動かした。このときの戻り光スポットの状態をＣＣＤカメラ３０３で観察したところ、第１の情報層Ｌ０に集束していた状態よりも戻り光スポットの大きさが小さくなった。このことから、レーザ光が光ディスク１内で集束する位置によって戻り光スポットの大きさが変化することがわかった。
【００９８】
さらに、レーザ光を第１の情報層Ｌ０に集束させたままで、ｘ軸移動ステージ４０４を動かして戻り光スポット２０３の中心を２つの分割ディテクタ２０１及び２０２との中間から意図的にずらした。この状態で分割ディテクタ２０１及び２０２からの出力電圧をモニタしながら、チルト制御の安定性を観測した。分割ディテクタ２０１からの出力電圧をｂ１、分割ディテクタ２０２からの出力電圧をｂ２として、２つの分割ディテクタに入射する全光量に相当する電圧に対するオフセット電圧の割合Ｒを以下の（２）式に基づいて求めた。
【００９９】
Ｒ＝｜ｂ１−ｂ２｜／（ｂ１＋ｂ２）・・・（２）
【０１００】
ｘ軸移動ステージ４０４の移動量を変化させていくと、オフセット電圧の割合Ｒとチルト制御の安定性とは以下のような関係となった。
【０１０１】
（１）０＜Ｒ≦０．１５の場合、可変定電圧生成回路４０２の出力電圧がゼロのままで安定にチルト制御が動作した。
【０１０２】
（２）０．１５＜Ｒ≦０．３０の場合、可変定電圧生成回路４０２から電圧を発生させ、差動回路４０１の出力に生じるオフセット電圧を補正するように電圧を調整することで、安定にチルト制御が動作した。
【０１０３】
（３）０．３０＜Ｒ≦０．９５の場合、可変定電圧生成回路４０２から電圧を発生させ、差動回路４０１の出力に生じるオフセット電圧を補正するように電圧を調整することで、チルト制御は動作した。しかしながら、上記の（２）の場合と比較すると、反りの大きな光ディスクを用いたときにチルト制御の安定性が良好ではなかった。
【０１０４】
（４）Ｒ＞０．９５の場合、可変定電圧生成回路４０２からどのような電圧を発生させても、チルト制御が動作しなかった。
【０１０５】
以上の実験結果をもとにして、レーザ光が第１の情報層Ｌ０及び第４の情報層Ｌ３にフォーカスしたときの戻り光スポットの大きさの変化を計算により見積もった。
【０１０６】
光ディスク１の表面から第１の情報層Ｌ０までの距離をｄ０、光ディスク１の表面から第４の情報層Ｌ３までの距離をｄ３とする。第１の情報層Ｌ０にレーザ光を集束させたときの第１のディテクタ１７における戻り光スポット２０３の大きさをＳｄ０とし、第４の情報層Ｌ３にレーザ光を集束させたときの第１のディテクタ１７における戻り光スポット２０３の大きさをＳｄ３とする。第１の情報層Ｌ０にレーザ光を集束させたときのＳＩＬ１３の出射面における光スポットサイズをＳｓ０とし、第４の情報層Ｌ３にレーザ光を集束させたときのＳＩＬ１３の出射面における光スポットサイズをＳｓ３とする。ＳＩＬ１３の出射面から光ディスク１の表面までの距離（すなわちギャップ距離）が、距離ｄ０及び距離ｄ３と比べて無視できるほど小さいとする。そうすると、第１のディテクタ１７における戻り光スポット２０３の大きさの比Ｓｄ３／Ｓｄ０、及びＳＩＬ１３の出射面における光スポットサイズの比Ｓｓ３／Ｓｓ０は以下の（３）式のように表される。
【０１０７】
Ｓｄ３／Ｓｄ０＝Ｓｓ３／Ｓｓ０＝ｄ３／ｄ０・・・（３）
【０１０８】
従って、第４の情報層Ｌ３にレーザ光を集束させたときの戻り光スポット２０３の大きさＳｄ３は、以下の（４）式で表され、ｄ３／ｄ０が小さいほどＳｄ３も小さくなることがわかる。
【０１０９】
Ｓｄ３＝（ｄ３／ｄ０）×Ｓｄ０・・・（４）
【０１１０】
次に、戻り光が第１のディテクタ１７にある特定の大きさの光スポットで入射している状態で、第１のディテクタ１７の位置がずれた場合に発生するオフセット電圧について、計算モデルを用いて説明する。
【０１１１】
図７は、本実施の形態に係る計算モデルの一例を示す図である。図７に示す計算モデルでは、２つの分割ディテクタ２０１及び２０２の中間位置と、戻り光スポット２０３の中心位置とがｘ軸方向にΔｍずれている状態を示している。ここでは、戻り光スポット２０３の大きさ（直径）をＳｄと定義している。
【０１１２】
戻り光スポット２０３の強度がガウシアン分布であるとすると、戻り光スポット２０３の中心を原点とした任意の位置（ｘ，ｙ）における強度Ｉは、次の（５）式で表される。
【０１１３】
【数１】
2009141994.tif 000021
【０１１４】
分割ディテクタ２０１及び２０２の隙間の距離が、戻り光スポット２０３の大きさに対して無視できるほど小さいとすると、分割ディテクタ２０１に入射する光量Ｉ１及び分割ディテクタ２０２に入射する光量Ｉ２はそれぞれ下記の（６）式及び（７）式で表される。
【０１１５】
【数２】
2009141994.tif 000022
【０１１６】
【数３】
2009141994.tif 000023
【０１１７】
分割ディテクタ２０１及び２０２から出力される電圧ｂ１及びｂ２は、それぞれ光量Ｉ１及びＩ２に比例した値になるので、２つの分割ディテクタ２０１及び２０２に入射する全光量に相当する電圧に対するオフセット電圧（オフセット光量）の割合Ｒは、下記の（８）式のようになる。
【０１１８】
Ｒ＝｜Ｉ１−Ｉ２｜／（Ｉ１＋Ｉ２）・・・（８）
【０１１９】
戻り光スポット２０３の大きさＳｄを０μｍから１００μｍの範囲で変化させて、ｄ３／ｄ０（＝Ｓｄ３／Ｓｄ０）と、オフセット光量の割合Ｒとを計算した。図８は、本実施の形態の実験において、ｄ３／ｄ０（＝Ｓｄ３／Ｓｄ０）と、オフセット光量の割合Ｒとの関係をプロットした図である。ここで、第１の情報層Ｌ０にレーザ光を集束させたときの戻り光スポット２０３の大きさＳｄ０は上述の実験に基づき１００μｍとした。また、従来の光ディスクドライブのピックアップでは、温度変化及び経時変化に伴うディテクタの位置ずれ量は２μｍ程度とされているため、位置ずれ量Δｍは２μｍとした。
【０１２０】
図８に示した計算結果と上述の実験結果とを合わせると、ピックアップの経時変化や温度特性に起因するディテクタの位置ずれとチルト制御の安定性とについて以下のことがわかった。
【０１２１】
（１）ｄ３／ｄ０≧０．４（すなわち、ｄ３≧ｄ０×（２／５））の場合、Ｒ≦０．１５となるので、たとえディテクタの位置ずれが生じても、可変定電圧生成回路４０２の出力電圧を調整せずに（すなわち、電圧ゼロのままで）安定にチルト制御することができ、最も好ましい。
【０１２２】
（２）ｄ３／ｄ０≧０．２（すなわち、ｄ３≧ｄ０×（１／５））の場合、Ｒ≦０．３０となるので、可変定電圧生成回路４０２にてオフセット電圧を補正するように電圧を調整することで、安定にチルト制御させることができ、上記の（１）に次いで好ましい。
【０１２３】
（３）ｄ３／ｄ０≧０．０４（すなわち、ｄ３≧ｄ０×（１／２５））の場合、Ｒ≦０．９５となるので、可変定電圧生成回路４０２にてオフセット電圧を補正するように電圧を調整することで、光ディスクの反りが相対的に小さい場合は安定にチルト制御させることができ、上記の（２）に次いで好ましい。
【０１２４】
以上述べたように本実施の形態では、ディスク表面から第４の情報層Ｌ３までの距離ｄ３を、ディスク表面から第１の情報層Ｌ０までの距離ｄ０に所定の値を乗じた距離以上とする。これにより、ピックアップの経時変化や温度特性に起因してディテクタの位置ずれが生じたとしても、安定にチルト制御ができるという、特別の効果を奏する。
【０１２５】
すなわち、光ディスク１の光入射面から、光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、光ディスク１の光入射面から、光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、下記の（９）式の関係を満たす。
【０１２６】
ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）・・・（９）
【０１２７】
このように、光ディスク１は、少なくともＮ（Ｎは２以上の整数）層の情報層を有している。そして、光ディスク１の光入射面から、光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、光ディスク１の光入射面から、光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）の関係を満たす。
【０１２８】
したがって、光ディスク１の光入射面から最も遠い第１の情報層に情報を記録又は再生するときと、光ディスク１の光入射面に最も近い第Ｎの情報層に情報を記録又は再生するときとの第１のディテクタ１７上の光スポットサイズの差を十分小さくできるので、第１のディテクタ１７から出力される電気信号に生じるオフセットを低減でき、正確にサーボ制御することができる。また、第１のディテクタ１７からの電気信号の周波数特性が低下するのを防ぐことも可能となる。
【０１２９】
また、距離ｄｎと距離ｄ０とは、下記の（１０）の関係を満たすことがより好ましい。
【０１３０】
ｄｎ≧ｄ０×（２／５）・・・（１０）
【０１３１】
このように、距離ｄｎと距離ｄ０とは、ｄｎ≧ｄ０×（２／５）の関係を満たすので、この場合、オフセット量を特に小さくすることができ、オフセットを電気的に補償することも不要となるため、電気系の構成をより簡易にすることができる。
【０１３２】
さらに、距離ｄｎと距離ｄ０とは、下記の（１１）の関係を満たすことがより好ましい。
【０１３３】
ｄｎ＜ｄ０×（８／１１）・・・（１１）
【０１３４】
なお、本実施の形態の構成では、ＳＩＬ１３の出射面の大きさについて言及しなかったが、距離ｄ０と、ＳＩＬ１３の屈折率ｎと、ＳＩＬ１３の等価的開口数ＮＡと、ＳＩＬ１３の出射面の直径φとは、下記の（１２）式の関係を満たすことがより好ましい。
【０１３５】
ｄ０≦φ／（２ｔａｎ（ｓｉｎ−１（ＮＡ／ｎ）））・・・（１２）
【０１３６】
このことについて、図９を用いて説明する。
【０１３７】
図９は、４層の光ディスクの第１の情報層Ｌ０にレーザ光を集束させたときの光路を示す図である。第１の情報層Ｌ０は光入射面から最も遠い情報層であるため、ＳＩＬ１３の出射面における光スポットの大きさが最も大きくなる。ここで、開口数ＮＡは、ＮＡ＝ｎ×ｓｉｎθと定義され、この式を、θについて解くと、θ＝ｓｉｎ−１（ＮＡ／ｎ）となる。ＳＩＬ１３の出射面における光スポットの大きさ（直径）をＳｏとすると、ｔａｎθ＝（Ｓｏ／２）／ｄ０＝Ｓｏ／（２×ｄ０）であるから、この式を、Ｓｏについて解くと、Ｓｏ＝ｄ０×２ｔａｎθとなる。
【０１３８】
出射面の直径φよりもＳＩＬ１３の出射面における光スポットの大きさＳｏが大きくなると、レーザ光の一部がＳＩＬ１３の出射面でけられてしまうため、レーザ光の光ディスク１への伝達効率が低下する。したがって、Ｓｏ≦φであることがより好ましい。これは、φ≧ｄ０×２ｔａｎθと表せるから、この式を、ｄ０について解くと、ｄ０≦φ／（２ｔａｎθ）＝φ／（２ｔａｎ（ｓｉｎ−１（ＮＡ／ｎ）））となる。
【０１３９】
また、本実施の形態ではチルト制御に対する効果について説明しているが、戻り光を分割ディテクタで検出し、検出結果を用いて所定の制御や判別を行う他の制御部や判別部に対しても同様に適用可能である。
【０１４０】
図１０、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）を用いて、レーザ光が複数の情報層のうちのどの情報層に集光しているかをディテクタ上の光スポットの大きさによって判別する方法について説明する。
【０１４１】
図１０は、本実施の形態の変形例における光学的情報記録再生装置の構成を示す図である。図１０に示す光学的情報記録再生装置は、図１に示す光学的情報記録再生装置の構成に加えて、無偏光ビームスプリッタ２９、第３の検出レンズ３０、第３のディテクタ３１及び情報層検出回路３２をさらに備える。なお、図１０に示す光学的情報記録再生装置において、図１に示す光学的情報記録再生装置と同じ構成については同じ符号を付し、説明を省略する。
【０１４２】
無偏光ビームスプリッタ２９は、反射特性が偏光方向に対して依存しないタイプのビームスプリッタである。無偏光ビームスプリッタ２９は、近接場光が生成される領域からの戻り光を分離する。
【０１４３】
第３の検出レンズ３０は、無偏光ビームスプリッタ２９によって分離された戻り光を第３のディテクタ３１に集光する。
【０１４４】
第３のディテクタ３１は、光ディスク１の情報層の数に対応した複数の分割ディテクタを含み、戻り光を受光する。第３のディテクタ３１は、受光した戻り光の光量に応じた電気信号を出力する。なお、第３のディテクタ３１については、図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）を用いて後述する。
【０１４５】
情報層検出回路３２は、第３のディテクタ３１によって受光された戻り光に基づいて、レーザ光が複数の情報層のうちのどの情報層に集光しているかを検出する。情報層検出回路３２は、第３のディテクタ３１から出力される電気信号を用いて、近接場光が光ディスク１のいずれの情報層に集光しているかを検出する。なお、本実施の形態の変形例において、情報層検出回路３２が情報層検出部の一例に相当する。
【０１４６】
図１１（Ａ）は、レーザ光が第１の情報層Ｌ０に集束したときの、第３のディテクタ３１上の戻り光スポット２０３の状態を示す図であり、図１１（Ｂ）は、レーザ光が第４の情報層Ｌ３に集束したときの、第３のディテクタ３１上の戻り光スポット２０３の状態を示す図である。第３のディテクタ３１は４つの分割ディテクタ８０１からなる。それぞれの分割ディテクタ８０１の大きさは、第１の情報層Ｌ０〜第４の情報層Ｌ３の各情報層に集光したときの戻り光スポットの大きさに合わせて最適化される。それぞれの分割ディテクタ８０１は、４つの電気信号ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４を出力する。
【０１４７】
図１１（Ａ）では４つの分割ディテクタ８０１すべてに戻り光が入射している。そのため、４つの電気信号ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４のすべてが出力され、全ての分割ディテクタ８０１から入射光量に対応したゼロではない電圧が得られる。一方、図１１（Ｂ）では４つの分割ディテクタ８０１のうち右端のみに戻り光が入射している。そのため、電気信号ｃ４のみが出力され、４つの分割ディテクタ８０１のうちの１つからゼロではない電圧が得られる。したがって、レーザ光が集束している情報層によって、ゼロではない電圧値を有する電気信号の数が変わることになる。情報層検出回路３２は、電圧値がゼロではない電気信号の数を測定することにより、レーザ光がどの情報層に集光しているかを容易に判別することが可能となる。
【０１４８】
すなわち、情報層検出回路３２は、電圧値がゼロではない電気信号の数が１つであれば、レーザ光が第４の情報層Ｌ３に集光していると判断し、電圧値がゼロではない電気信号の数が４つであれば、レーザ光が第１の情報層Ｌ０に集光していると判断する。
【０１４９】
また、本実施の形態では、第１の情報層Ｌ０〜第４の情報層Ｌ３を有する４層の光ディスクを用いて説明したが、第１の情報層Ｌ０〜第Ｎの情報層Ｌ（ｎ−１）を有する２層以上の任意のＮ層の光ディスクにも同様に適用することができる。
【０１５０】
また、本実施の形態では、第１のディテクタ１７の出力を距離検出回路２１とチルト検出回路２５とで兼ねて使用するものとしたが、それぞれ別のディテクタの出力を使用してもよい。ただし、距離検出回路２１とチルト検出回路２５とでディテクタを兼ねる方が装置の構成を簡略化できるので、装置の製造コストを下げることができる利点がある。
【０１５１】
また、上記の実施の形態で用いた光学系の条件、記録条件及び再生条件等は上述のものに限るわけではなく、装置や記録媒体の特性に応じて適切な条件を設定することが可能である。ディテクタのサイズ、戻り光スポットのサイズ、カバー層の厚さ及び多層ディスクの各情報層間の距離等は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能である。
【０１５２】
また上記の実施の形態では、光学的情報記録媒体は相変化材料を用いた書換型媒体としたがそれに限るものではなく、光磁気材料を用いた書換型媒体でも、色素材料等を用いた追記型媒体でも良く、ピットが形成された再生専用の媒体でも良い。近接場光を用いて記録又は再生する媒体であれば、いずれの媒体も適用することができる。
【０１５３】
さらに、上記の光学的情報記録再生方法及び光学的情報記録再生装置を用いたパーソナルコンピュータ、サーバ、レコーダ又は半導体素子でも上述と同様の効果を得ることができる。
【０１５４】
なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。
【０１５５】
本発明の一局面に係る光学的情報記録再生装置は、近接場光を生成し、前記近接場光を光学的情報記録媒体に集光する集光部と、前記光学的情報記録媒体によって反射された光を受光し、受光した光の光量に応じた電気信号を出力する受光部と、前記受光部から出力される前記電気信号を用いて、前記集光部と前記光学的情報記録媒体の光入射面との距離を制御する距離制御部とを備え、前記光学的情報記録媒体は、少なくともＮ（Ｎは２以上の整数）層の情報層を有し、前記光学的情報記録媒体の前記光入射面から、前記光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、前記光学的情報記録媒体の前記光入射面から、前記光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）の関係を満たす。
【０１５６】
この構成によれば、集光部は、近接場光を生成し、近接場光を光学的情報記録媒体に集光し、受光部は、光学的情報記録媒体によって反射された光を受光し、受光した光の光量に応じた電気信号を出力し、距離制御部は、受光部から出力される電気信号を用いて、集光部と光学的情報記録媒体の光入射面との距離を制御する。光学的情報記録媒体は、少なくともＮ（Ｎは２以上の整数）層の情報層を有している。そして、光学的情報記録媒体の光入射面から、光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、光学的情報記録媒体の光入射面から、光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）の関係を満たす。
【０１５７】
したがって、光学的情報記録媒体の光入射面から最も遠い第１の情報層に情報を記録又は再生するときと、光学的情報記録媒体の光入射面に最も近い第Ｎの情報層に情報を記録又は再生するときとの受光部上の光スポットサイズの差を十分小さくできるので、受光部から出力される電気信号に生じるオフセットを低減でき、正確にサーボ制御することができる。
【０１５８】
また、上記の光学的情報記録再生装置において、前記集光部は、ソリッドイマージョンレンズを含み、前記距離ｄ０と、前記ソリッドイマージョンレンズの屈折率ｎと、前記ソリッドイマージョンレンズの等価的開口数ＮＡと、前記ソリッドイマージョンレンズの出射面の直径φとは、ｄ０≦φ／（２ｔａｎ（ｓｉｎ−１（ＮＡ／ｎ）））の関係を満たすことが好ましい。
【０１５９】
この構成によれば、距離ｄ０と、ソリッドイマージョンレンズの屈折率ｎと、ソリッドイマージョンレンズの等価的開口数ＮＡと、ソリッドイマージョンレンズの出射面の直径φとは、ｄ０≦φ／（２ｔａｎ（ｓｉｎ−１（ＮＡ／ｎ）））の関係を満たすので、ソリッドイマージョンレンズからの出射光を効率良く光学的情報記録媒体に伝搬させることができる。
【０１６０】
また、上記の光学的情報記録再生装置において、前記受光部から出力される前記電気信号を用いて、前記光学的情報記録媒体の前記入射面と前記ソリッドイマージョンレンズの光出射面との傾きを制御する傾き制御部をさらに備えることが好ましい。
【０１６１】
この構成によれば、傾き制御部は、受光部から出力される電気信号を用いて、光学的情報記録媒体の入射面とソリッドイマージョンレンズの光出射面との傾きを制御する。したがって、受光部から出力される電気信号にオフセットが生じないので、安定して光学的情報記録媒体の入射面とソリッドイマージョンレンズの光出射面との傾きを制御することができる。
【０１６２】
また、上記の光学的情報記録再生装置において、前記受光部は、前記距離制御部及び前記傾き制御部に共用され、前記電気信号を前記距離制御部及び前記傾き制御部の両方に出力することが好ましい。
【０１６３】
この構成によれば、距離制御部と傾き制御部とが受光部を共用するので、光学系の構成をより簡易にすることができ、製造コストを削減することができる。
【０１６４】
また、上記の光学的情報記録再生装置において、前記距離ｄｎと前記距離ｄ０とは、ｄｎ≧ｄ０×（２／５）の関係を満たすことが好ましい。
【０１６５】
この構成によれば、距離ｄｎと距離ｄ０とは、ｄｎ≧ｄ０×（２／５）の関係を満たすので、この場合、オフセット量を特に小さくすることができ、オフセットを電気的に補償することも不要となるため、電気系の構成をより簡易にすることができ、製造コストを削減することができる。
【０１６６】
また、上記の光学的情報記録再生装置において、前記受光部から出力される前記電気信号を用いて、前記近接場光が前記光学的情報記録媒体のいずれの情報層に集光しているかを検出する情報層検出部をさらに備えることが好ましい。
【０１６７】
この構成によれば、情報層検出部は、受光部から出力される電気信号を用いて、近接場光が光学的情報記録媒体のいずれの情報層に集光しているかを検出する。したがって、複数の情報層の中から、情報を記録又は再生する情報層を容易に特定することができる。
【０１６８】
また、上記の光学的情報記録再生装置において、前記ソリッドイマージョンレンズの等価的開口数ＮＡは、１より大きいことが好ましい。
【０１６９】
この構成によれば、ソリッドイマージョンレンズの等価的開口数ＮＡは、１より大きいので、微小な光スポットを得ることができ、高密度で情報を記録又は再生することができる。
【０１７０】
本発明の他の局面に係る光学的情報記録再生方法は、集光部によって近接場光を生成し、前記近接場光を光学的情報記録媒体に集光する集光ステップと、前記光学的情報記録媒体によって反射された光を受光し、受光した光の光量に応じた電気信号を出力する受光ステップと、前記受光ステップにおいて出力される前記電気信号を用いて、前記集光部と前記光学的情報記録媒体の光入射面との距離を制御する距離制御ステップとを含み、前記光学的情報記録媒体は、少なくともＮ（Ｎは２以上の整数）層の情報層を有し、前記光学的情報記録媒体の前記光入射面から、前記光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、前記光学的情報記録媒体の前記光入射面から、前記光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）の関係を満たす。
【０１７１】
この構成によれば、集光ステップは、集光部によって近接場光を生成し、近接場光を光学的情報記録媒体に集光し、受光ステップは、光学的情報記録媒体によって反射された光を受光し、受光した光の光量に応じた電気信号を出力し、距離制御ステップは、受光ステップにおいて出力される電気信号を用いて、集光部と前記光学的情報記録媒体の光入射面との距離を制御する。そして、光学的情報記録媒体は、少なくともＮ（Ｎは２以上の整数）層の情報層を有し、光学的情報記録媒体の光入射面から、光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、光学的情報記録媒体の光入射面から、光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）の関係を満たす。
【０１７２】
したがって、光学的情報記録媒体の光入射面から最も遠い第１の情報層に情報を記録又は再生するときと、光学的情報記録媒体の光入射面に最も近い第Ｎの情報層に情報を記録又は再生するときとの受光部上の光スポットサイズの差を十分小さくできるので、受光部から出力される電気信号に生じるオフセットを低減でき、正確にサーボ制御することができる。
【０１７３】
本発明の他の局面に係る光学的情報記録媒体は、集光部によって生成される近接場光を用いて、情報を記録又は再生する光学的情報記録媒体であって、前記光学的情報記録媒体は、少なくともＮ（Ｎは２以上の整数）層の情報層を有し、前記光学的情報記録媒体の光入射面から、前記光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、前記光学的情報記録媒体の前記光入射面表面から、前記光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）の関係を満たし、前記光学的情報記録媒体のカバー層及び中間層の屈折率は、前記集光部の等価的開口数以上である。
【０１７４】
この構成によれば、集光部によって生成される近接場光を用いて、情報を記録又は再生する光学的情報記録媒体は、少なくともＮ（Ｎは２以上の整数）層の情報層を有している。そして、光学的情報記録媒体の光入射面から、光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、光学的情報記録媒体の光入射面表面から、光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）の関係を満たす。また、光学的情報記録媒体のカバー層及び中間層の屈折率は、集光部の等価的開口数以上である。
【０１７５】
したがって、光学的情報記録媒体の光入射面から最も遠い第１の情報層に情報を記録又は再生するときと、光学的情報記録媒体の光入射面に最も近い第Ｎの情報層に情報を記録又は再生するときとの受光部上の光スポットサイズの差を十分小さくできるので、受光部から出力される電気信号に生じるオフセットを低減でき、正確にサーボ制御することができる。
【０１７６】
また、上記の光学的情報記録媒体において、前記光学的情報記録媒体の複数の情報層のうち、少なくとも一つの情報層は、前記光入射面側から、誘電体層、相変化記録層、誘電体層及び反射層の順に積層された多層薄膜で構成され、前記反射層の材料は、Ａｇ合金を含むことが好ましい。
【０１７７】
この構成によれば、Ａｇ合金は熱伝導率が高く、情報を記録する時に光学的情報記録媒体の厚さ方向に熱が伝わるのを抑制し、反射層の膜面方向に熱を逃がすことができるので、隣接する情報層に記録されている情報を熱的に劣化させる可能性を低減できる。
【０１７８】
また、上記の光学的情報記録媒体において、前記光学的情報記録媒体の複数の情報層のうち、前記第１の情報層以外の少なくとも一つの情報層は、前記光入射面側から、第１の誘電体層、第２の誘電体層、相変化記録層、第３の誘電体層、反射層及び第４の誘電体層の順に積層された多層薄膜で構成され、前記カバー層及び前記中間層の屈折率ｎ０と、前記第１の誘電体層の屈折率ｎ１と、前記第２の誘電体層の屈折率ｎ２とは、ｎ１＜ｎ０＜ｎ２の関係を満たすことが好ましい。
【０１７９】
この構成によれば、第１の誘電体層を厚くすることができるので、隣接する情報層に熱が伝わるのを低減することができる。
【０１８０】
本発明の他の局面に係るソリッドイマージョンレンズは、近接場光を生成し、前記近接場光を光学的情報記録媒体に集光するソリッドイマージョンレンズであって、前記光学的情報記録媒体は、少なくともＮ（Ｎは２以上の整数）層の情報層を有し、前記光学的情報記録媒体の光入射面から、前記光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、前記光学的情報記録媒体の前記光入射面表面から、前記光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）の関係を満たし、前記ソリッドイマージョンレンズの屈折率ｎと、前記ソリッドイマージョンレンズの等価的開口数ＮＡと、前記ソリッドイマージョンレンズの出射面の直径φとは、ｄ０≦φ／（２ｔａｎ（ｓｉｎ−１（ＮＡ／ｎ）））の関係を満たす。
【０１８１】
この構成によれば、光学的情報記録媒体は、少なくともＮ（Ｎは２以上の整数）層の情報層を有している。そして、光学的情報記録媒体の光入射面から、光入射面から最も遠い第１の情報層までの距離ｄ０と、光学的情報記録媒体の光入射面表面から、光入射面に最も近い第Ｎの情報層までの距離ｄｎとは、ｄｎ≧ｄ０×（１／２５）の関係を満たす。また、ソリッドイマージョンレンズの屈折率ｎと、ソリッドイマージョンレンズの等価的開口数ＮＡと、ソリッドイマージョンレンズの出射面の直径φとは、ｄ０≦φ／（２ｔａｎ（ｓｉｎ−１（ＮＡ／ｎ）））の関係を満たす。
【０１８２】
したがって、光学的情報記録媒体の光入射面から最も遠い第１の情報層に情報を記録又は再生するときと、光学的情報記録媒体の光入射面に最も近い第Ｎの情報層に情報を記録又は再生するときとの受光部上の光スポットサイズの差を十分小さくできるので、受光部から出力される電気信号に生じるオフセットを低減でき、正確にサーボ制御することができる。
【０１８３】
なお、発明を実施するための形態の項においてなされた具体的な実施態様又は実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と特許請求事項との範囲内で、種々変更して実施することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１８４】
本発明にかかる光学的情報記録再生装置、光学的情報記録再生方法、光学的情報記録媒体及びソリッドイマージョンレンズは、ピックアップの経時変化や温度特性に起因してディテクタの位置ずれが生じたとしても、安定にサーボ制御ができ、近接場光を用いる光学的記録再生装置、光学的情報記録再生方法、光学的情報記録媒体及びソリッドイマージョンレンズとして有用である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2009141994.tif 000024
【図２】
2009141994.tif 000025
【図３】
2009141994.tif 000026
【図４】
2009141994.tif 000027
【図５】
2009141994.tif 000028
【図６】
2009141994.tif 000029
【図７】
2009141994.tif 000030
【図８】
2009141994.tif 000031
【図９】
2009141994.tif 000032
【図１０】
2009141994.tif 000033
【図１１】
2009141994.tif 000034
【図１２】
2009141994.tif 000035
【図１３】
2009141994.tif 000036
【図１４】
2009141994.tif 000037
【図１５】
2009141994.tif 000038
【国際調査報告】
2009141994.tif 000039
2009141994.tif 000040
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