(57)【要約】情報を記録する複数の記録層を有する多層光記録媒体であって、中心波長λ１の第１光ビームで情報を記録再生する第１記録層と、第１記録層上に設けられた第１フォトクロミック層と、第１フォトクロミック層上に設けられた中心波長λ１と異なる中心波長λ２の第２光ビームを第１フォトクロミック層に照射するための第１光導波路層を含んでいる。多層光記録媒体は更に、第１光導波路層上に設けられた第１光ビームで情報を記録再生する第２記録層と、第２記録層上に設けられた第２フォトクロミック層と、第２フォトクロミック層上に設けられた第２光ビームを第２フォトクロミック層に照射するための第２光導波路層を具備している。第１及び第２フォトクロミック層は、光の照射又は熱の印加により第１光ビームに対し透明になり、第２光ビームの照射により第１光ビームの反射率を向上させ、反射率の向上と透明化の繰り返しが可能である。
2004008448.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報を記録する複数の記録層を有する多層光記録媒体であって、
中心波長λ１の第１光ビームで情報を記録又は再生するための第１記録層と、
該第１記録層上に設けられた第１フォトクロミック層と、
該第１フォトクロミック層上に設けられた、前記中心波長λ１と異なる中心波長λ２の第２光ビームを前記第１フォトクロミック層に照射するための第１光導波路層と、
該第１光導波路層上に設けられた前記第１光ビームで情報を記録又は再生するための第２記録層と、
該第２記録層上に設けられた第２フォトクロミック層と、
該第２フォトクロミック層上に設けられた、前記第２光ビームを前記第２フォトクロミック層に照射するための第２光導波路層とを具備し、
前記第１及び第２フォトクロミック層は、前記第２光ビームの照射による前記第１光ビームに対する反射率の向上と照射の中断による反射率の低下の繰り返し変化が可能であることを特徴とする多層記録媒体。
【請求項２】
前記第１及び第２光導波路層の各々は、前記第２光ビームを受け入れるために傾斜した内周側端面を有している請求項１記載の多層光記録媒体。
【請求項３】
前記第１、第２光導波路層、前記第１、第２記録層及び前記第１、第２フォトクロミック層の屈折率をそれぞれｎ１，ｎ２，ｎ３とするとき、ｎ３＞ｎ１＞ｎ２であることを特徴とする請求項１記載の多層光記録媒体。
【請求項４】
前記第１フォトクロミック層と前記第１光導波路層の間に挿入された、前記第１及び第２光ビームを透過する第１反射防止膜と、
前記第２フォトクロミック層と前記第２光導波路層の間に挿入された、前記第１及び第２光ビームを透過する第２反射防止膜とを更に具備した請求項１記載の多層光記録媒体。
【請求項５】
前記第１光導波路層と前記第２記録層との間に挿入された、前記第１光ビームを透過し前記第２光ビームを全反射する全反射膜を更に具備した請求項４記載の多層光記録媒体。
【請求項６】
前記第１及び第２光導波路層の内周側端面に記録媒体の半径方向に伸長する複数のグレーティングが形成されている請求項２記載の多層光記録媒体。
【請求項７】
情報を記録する複数の記録層を有する多層光記録媒体であって、
中心波長λ１の第１光ビームで情報を記録又は再生するための第１記録層と、
該第１記録層上に設けられた第１フォトクロミック層と、
該第１フォトクロミック層上に設けられた、前記中心波長λ１と異なる中心波長λ２の第２光ビームを前記第１フォトクロミック層に照射するための第１光導波路層と、
前記第１フォトクロミック層と前記第１光導波路層の間に挿入された、前記第１及び第２光ビームを透過する第１反射防止膜と、
前記第１光導波路層上に設けられた前記第１光ビームで情報を記録又は再生するための第２記録層と、
前記第１光導波路層と前記第２記録層の間に挿入された、前記第１光ビームを透過し前記第２光ビームを全反射する全反射膜と、
前記第２記録層上に設けられた第２フォトクロミック層と、
該第２フォトクロミック層上に設けられた、前記第２光ビームを前記第２フォトクロミック層に照射するための第２光導波路層と、
前記第２フォトクロミック層と前記第２光導波路層の間に挿入された、前記第１及び第２光ビームを透過する第２反射防止膜とを具備し、
前記第１及び第２フォトクロミック層は、前記第２光ビームの照射による前記第１光ビームに対する反射率の向上と照射の中断による反射率の低下の繰り返し変化が可能であることを特徴とする多層光記録媒体。
【請求項８】
前記第１及び第２光導波路層の各々は、前記第２光ビームを受け入れるために傾斜した内周側端面を有している請求項７記載の多層光記録媒体。
【請求項９】
前記第１及び第２光導波路層の内周側端面に記録媒体の半径方向に伸長する複数のグレーティングが形成されている請求項８記載の多層光記録媒体。
【請求項１０】
情報を記録再生する光ビーム照射側から順に、記録層、フォトクロミック層及び光導波路層の組構造が複数組積層された多層光記録媒体に情報を記録及び／又は再生する記憶装置であって、
前記多層光記録媒体を回転する回転機構と、
中心波長λ１の第１光ビームを前記多層光記録媒体に照射して前記記録層に情報を記録再生する第１光学ヘッドと、
前記中心波長λ１と異なる中心波長λ２の第２光ビームを選択された前記光導波路層の一つに照射する第２光学ヘッドとを具備し、
前記第１光学ヘッドは、前記第２光学ヘッドで照射された前記第２光ビームが選択された前記光導波路内を伝搬する領域内に配置されていることを特徴とする記憶装置。
【請求項１１】
前記第１光学ヘッドは前記第１光ビームを前記何れかの記録層にフォーカスする第１対物レンズを有し、前記第２光学ヘッドは前記第２光ビームを選択された前記光導波路にフォーカスする第２対物レンズを有しており、
選択された前記光導波路層中を伝搬する前記第２光ビームにより反射率が増加された前記フォトクロミック層の一つから反射された前記第１光ビームの反射光を検出する第１光検出器と、
該第１光検出器の出力から前記第１対物レンズのフォーカスエラー信号を生成する第１フォーカスエラー信号生成系と、
該第１フォーカスエラー信号生成系の出力に基づいて、前記第１対物レンズを駆動する第１対物レンズ駆動系とを更に具備した請求項１０記載の記憶装置。
【請求項１２】
前記第２光ビームの反射光を検出する第２光検出器と、
該第２光検出器の出力から前記第２対物レンズのフォーカスエラー信号を生成する第２フォーカスエラー信号生成系と、
該第２フォーカスエラー信号生成系の出力に基づいて、前記第２対物レンズを駆動する第２対物レンズ駆動系とを更に具備した請求項１１記載の記憶装置。
【請求項１３】
前記第１光ビームの反射光を検出する第３光検出器と、
該第３光検出器の出力から前記第１光ビームの収差補正信号を生成する収差補正信号生成系と、
前記第１光ビームの光路中に挿入されて該第１光ビームの収差を補正する収差補正素子と、
前記収差補正信号生成系の出力に基づいて、前記収差補正素子を駆動する収差補正素子駆動系とを更に具備した請求項１１記載の記憶装置。
【請求項１４】
前記第２光ビームの照射により反射率の増加された前記フォトクロミック層の反射率を低下させる反射率変更機構を更に具備した請求項１０記載の記憶装置。
【請求項１５】
前記反射率変更機構は白色ＬＥＤから構成される請求項１４記載の記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、多層光記録媒体及び該記録媒体に情報を記録又は再生する記録再生装置に関する。
【背景技術】  コンパクトディスク（ＣＤ）は一層の記録層を有しており、ディスク表面から入射させた光ビームの反射光から記録層に記録された情報を読み取っている。また、ＣＤより記録容量を増大させたデジタル・バーサタイル・ディスク−ＲＯＭ（ＤＶＤ−ＲＯＭ）には、２層の記録層を有する規格があり、１層目と２層目の記録層の反射率と透過率を最適化して、両方の記録層から情報を読み取っている。この２層記録方式は、従来の光学系を変更することなく短波長レーザで両方の記録層から情報を読み取れるという利点がある。
将来の更なる記録容量の増大化のために、多数の記録層を有する記録媒体から情報を読み取る研究がなされている。ＤＶＤ媒体では、３層以上の記録層を有する記録媒体の研究がなされている。例えば、オプティカル・データ・ストレージ・シンポジウムＯＤＳ２００１−講演番号ＭＣ５では、４層の記録層を有するライトワンス媒体の報告がある。この報告に記載された方法は、各記録層の透過率と反射率を最適化することで、各記録層の情報を読み取る方法である。このように、記録容量の増加には記録層の多層化が有効である。
しかし、ＤＶＤ媒体で実用化されているのは２層の記録層を有する媒体であり、３層以上の記録層を有する媒体で実用化されているものはない。これは、記録層の情報を従来の光学ヘッドで読み取るためには、ある程度以上の反射光量が必要であるが、深部の記録層の情報を読み取るためには、逆に透過光量も増やさなければならない。その結果、各記録層で反射した光量に対する所望の記録層の反射光量が、記録層の数が多くなるほど相対的に小さくなるので、情報読み取りのＳ／Ｎが悪くなる。また、所望の記録層以外の他の記録層の情報も反射光に混入するため、所望の記録層の情報を判別する情報処理が益々困難になると考えられる。従って、上述したようにオプティカル・データ・ストレージ・シンポジウムでは４層の記録層を有する記録媒体が発表されているが、これ以上の多層化は困難であると考えられる。
上述したＤＶＤ媒体では、記録層の透過率と反射率を最適化することで、各記録層の情報を読み取っているが、それ以外の方法も提案されている。例えば、米国特許第６，００９，０６５号には、焦点位置での蛍光発光を利用し、蛍光発光した光の情報から記録層を割り出す方法が開示されている。この特許では、数層に積層された蛍光化学物質でできた記録媒体を用いている。蛍光化学物質が集光点でのみ入射レーザと異なる波長の散乱光を発生する現象を利用し、この散乱光の強度で所望の記録層に記録された情報を読み取っている。この蛍光化学物質は、通常透明であるため、記録層を積層しても光量の減少が小さいといった利点がある。
この特許では、所望の記録層を選択するために、例えば所望の記録層の近傍に焦点位置を移動させる必要がある。しかし、記録媒体の厚さばらつきや記録媒体のうねりなどにより、所望の記録層に焦点位置を確実に合わせるかどうかの識別は光学的にはできない。従って、蛍光発光した光に含まれるアドレス情報から記録層を割り出し、所望の記録層に焦点を合わせる微調整動作が必要となる。また、得られたデータ情報が所望の記録層だけから得られているのか確認する動作も必要となる。そのため、情報検索の高速化には限界があると考えられる。
他の従来例として、情報の読み取りを行う光源の波長や偏光方向を変化させ、それぞれの組み合わせに反応する記録層を有する記録媒体が米国特許第６，００５，８３８号に開示されている。この特許は、ほとんどの光を通過させ、特定の波長及び偏光方向を有する光を反射できるコレステリック化合物を使用している。反射波長又は偏光方向の異なる記録層を重ねれば、波長や偏光を変化させることで記録層を選択できるので、容量を増加させられるという利点がある。しかし、従来の光学系と比べ多数の異なる波長の光源を揃え、波長毎に情報を分離するための分光機構や偏光の切り替えが必要となり、装置が高価で大型化するといった問題がある。
他の従来例として、フォトクロミック材料を用いた波長多重・多層記録のホログラムメモリがある。例えば、特開平９−１０１７３５号では、積層された光導波路とフォトクロミック材料を有する光記録媒体を利用し、情報を記録したフォトクロミック材料に導波路から参照光を入射し、フォトクロミック材料によって参照光の波面が変調された再生光を用いて情報を再生する装置が開示されている。
フォトクロミック材料は、１光子又は２光子の吸収により屈折率分布を付ける材料であるが、記録媒体として必要な特性の変態を室温で保持でき、更に高分解能、光可逆性を有する材料は開発されていない。情報の記録材料として理想的なフォトクロミック材料が開発されても、従来の記録再生装置では情報の記録又は再生をすることはできない。情報の記録時には、最低２光源の光ビームを精度よく照射しなければ干渉縞が動き、ひいてはコントラストが悪くなる。それ故、光ディスク媒体の偏心や振動によるぶれの問題があるため、採用が難しいといった問題がある。
【発明の開示】
よって、本発明の目的は、記録層の数が多くても所望の記録層を容易に識別可能であり、識別された記録層に対して情報読み取りのＳ／Ｎの劣化が小さい多層光記録媒体を提供することである。
本発明の他の目的は、多層光記録媒体の任意の記録層に対して情報の記録再生を行うことができ、従来の記録再生装置と互換性がある記録再生装置を提供することである。
本発明の一つの側面によると、情報を記録する複数の記録層を有する多層光記録媒体であって、中心波長λ１の第１光ビームで情報を記録又は再生するための第１記録層と、該第１記録層上に設けられた第１フォトクロミック層と、該第１フォトクロミック層上に設けられた、前記中心波長λ１と異なる中心波長λ２の第２光ビームを前記第１フォトクロミック層に照射するための第１光導波路層と、該第１光導波路層上に設けられた前記第１光ビームで情報を記録又は再生するための第２記録層と、該第２記録層上に設けられた第２フォトクロミック層と、該第２フォトクロミック層上に設けられた、前記第２光ビームを前記第２フォトクロミック層に照射するための第２光導波路層とを具備し、前記第１及び第２フォトクロミック層は、前記第２光ビームの照射による前記第１光ビームに対する反射率の向上と照射の中断による反射率の低下の繰り返し変化が可能であることを特徴とする多層記録媒体が提供される。
好ましくは、第１、第２光導波路層、第１、第２記録層及び第１、第２フォトクロミック層の屈折率をそれぞれｎ１，ｎ２，ｎ３とするとき、ｎ３＞ｎ１＞ｎ２である。
第１及び第２光導波路層の各々は、第２光ビームを受け入れるための傾斜した内周側端面を有している。好ましくは、第１及び第２光ビームを透過する第１反射防止膜が第１フォトクロミック層と第１光導波路層の間に挿入されている。同様に、第１及び第２光ビームを透過する第２反射防止膜が第２フォトクロミック層と第２光導波路層の間に挿入されている。
好ましくは、第１光ビームを透過し第２光ビームを全反射する全反射膜が、第１光導波路層と第２記録層との間に挿入されている。更に好ましくは、第１及び第２光導波路層の内周側端面に記録媒体の半径方向に伸長する複数のグレーティングが形成されている。
本発明の他の側面によると、情報を記録する複数の記録層を有する多層光記録媒体であって、中心波長λ１の第１光ビームで情報を記録又は再生するための第１記録層と、該第１記録層上に設けられた第１フォトクロミック層と、該第１フォトクロミック層上に設けられた、前記中心波長λ１と異なる中心波長λ２の第２光ビームを前記第１フォトクロミック層に照射するための第１光導波路層と、前記第１フォトクロミック層と前記第１光導波路層の間に挿入された、前記第１及び第２光ビームを透過する第１反射防止膜と、前記第１光導波路層上に設けられた前記第１光ビームで情報を記録又は再生するための第２記録層と、前記第１光導波路層と前記第２記録層の間に挿入された、前記第１光ビームを透過し前記第２光ビームを全反射する全反射膜と、前記第２記録層上に設けられた第２フォトクロミック層と、該第２フォトクロミック層上に設けられた、前記第２光ビームを前記第２フォトクロミック層に照射するための第２光導波路層と、前記第２フォトクロミック層と前記第２光導波路層の間に挿入された、前記第１及び第２光ビームを透過する第２反射防止膜とを具備し、前記第１及び第２フォトクロミック層は、前記第２光ビームの照射による前記第１光ビームに対する反射率の向上と照射の中断による反射率の低下の繰り返し変化が可能であることを特徴とする多層光記録媒体が提供される。
本発明の更に他の側面によると、情報を記録再生する光ビーム照射側から順に、記録層、フォトクロミック層及び光導波路層の組構造が複数組積層された多層光記録媒体に情報を記録及び／又は再生する記憶装置であって、前記多層光記録媒体を回転する回転機構と、中心波長λ１の第１光ビームを前記多層光記録媒体に照射して前記記録層に情報を記録再生する第１光学ヘッドと、前記中心波長λ１と異なる中心波長λ２の第２光ビームを選択された前記光導波路層の一つに照射する第２光学ヘッドとを具備し、前記第１光学ヘッドは、前記第２光学ヘッドで照射された前記第２光ビームが選択された前記光導波路内を伝搬する領域内に配置されていることを特徴とする記憶装置が提供される。
第１光学ヘッドは第１光ビームを何れかの記録層にフォーカスする第１対物レンズを有しており、第２光学ヘッドは第２光ビームを選択された光導波路層にフォーカスする第２対物レンズを有している。記憶装置は更に、選択された光導波路層中を伝搬する第２光ビームにより着色されて反射率の増加されたフォトクロミック層の一つから反射された第１光ビームの反射光を検出する第１光検出器と、該第１光検出器の出力から第１対物レンズのフォーカスエラー信号を生成する第１フォーカスエラー信号生成回路と、該第１フォーカスエラー信号生成回路の出力に基づいて、第１対物レンズを駆動する第１対物レンズ駆動回路とを含んでいる。
好ましくは、記憶装置は更に、第２光ビームの反射光を検出する第２光検出器と、該第２光検出器の出力から第２対物レンズのフォーカスエラー信号を生成する第２フォーカスエラー信号生成回路と、該第２フォーカスエラー信号生成回路の出力に基づいて、第２対物レンズを駆動する第２対物レンズ駆動回路とを含んでいる。記憶装置は更に、第１光ビームの反射光を検出する第３光検出器と、該第３光検出器の出力から第１光ビームの収差補正信号を生成する収差補正信号生成回路と、第１光ビームの光路中に挿入されて第１光ビームの収差を補正する収差補正素子と、収差補正信号生成回路の出力に基づいて、収差補正素子を駆動する収差補正素子駆動回路とを含んでいる。
好ましくは、記憶装置は更に、第２光ビームの照射により反射率が増大したフォトクロミック層の反射率を減少させる反射率変更機構を含んでいる。この反射率変更機構は、反射率が増大したフォトクロミック層への第２の光ビームの照射を中止後、短時間で反射率が減少しない場合に有効であり、例えば白色ＬＥＤを光源として構成される。
【図面の簡単な説明】図１は本発明第１実施形態の多層光記録媒体の拡大断面図；
図２は第１実施形態の多層光記録媒体に情報を記録再生する記録再生装置の概略構成図；
図３は光導波路層の内周側端面にグレーティングを有する多層光記録媒体の模式図；
図４は本発明第２実施形態の多層光記録媒体の拡大断面図；
図５は第２実施形態の多層光記録媒体に情報を記録再生する記録再生装置の概略構成図；
図６はランドグルーブ構造を有する多層光記録媒体の拡大断面図；
図７は記録層、フォトクロミック層及び光導波路層からなる複数の組構造を接着剤で張り合わせた多層光記録媒体の拡大断面図；
図８は着色したフォトクロミック層を透明にする機構を有する記録再生装置の概略構成図である。
【発明を実施するための最良の形態】  図１を参照すると、本発明第１実施形態の多層光記録媒体の拡大断面図が示されている。情報を記録再生する光ビーム１６照射側から順に、記録層４、フォトクロミック層６、反射防止膜８、光導波路層１０、全反射膜１２が積層された組構造が複数組積層されている。図１では、第１番目の記録層を４１で示し、ｍ−１番目の記録層を４ｍ−１で示し、ｍ番目の記録層を４ｍ番目で示し、ｍ＋１番目の記録層を４ｍ＋１番目で示してある。フォトクロミック層６、反射防止膜８、光導波路層１０及び全反射膜１２についても同様である。１４は保護膜であり、透明基板は省略されている。この透明基板は、通常は光ビーム照射側に設けられている。
各記録層４は中心波長λ１の第１光ビーム１６で情報を記録再生する。これらの記録層４はコンパクトディスクと同じように平面上に情報を記録する構造である。例えば、相変化によって情報を記録する相変化膜を用いる場合、相変化を示す層に加えて相変化層を保護する層や相変化の効果を増強する層などの、情報の記録と再生に必要な層を総称して記録層４としている。また、屈折率の異なる層の界面構造で情報を記録する場合、透明な層も記録に関与していることから記録層の一部としている。
各フォトクロミック層６は、光の照射又は熱の印加により中心波長λ１の第１光ビーム１６に対し透明になり、中心波長λ１と異なる中心波長λ２の第２光ビーム１８の照射により、第１光ビーム１６の反射率を向上させる。各フォトクロミック層６は、例えば可視光の照射で分子構造が変化して反射率が減少して透明となり、第１光ビーム１６に対する反射率の向上と減少の繰り返しが可能である。第２光ビーム１８は例えば紫外光であり、各フォトクロミック層６は紫外光を照射すると再び分子構造が変化して特定波長λ１の光の反射率を向上させるような着色性を示し、例えば可視光の照射で透明となり、透明と着色の繰り返しが可能な材料から形成される。このようなフォトクロミック層６は、例えば、フルギド類やジアリールエテン類などの材料から形成する。好ましくは、完全に光可逆性のフォトクロミック材料がよい。
各光導波路層１０は、中心波長λ１と中心波長λ２に対して透明な例えばＧｅをドープしたＳｉＯ２から構成される。各光導波路層１０の内周側端面１０ａは、第２光ビーム１８を光導波路層１０内に取り込み可能なように傾斜面に形成されている。各光導波路層１０と各フォトクロミック層６の間には、記録層４に対して情報を記録再生する第１光ビーム１６とフォトクロミック層６を着色する第２光ビーム１８を共に透過させる反射防止膜又はマッチングコート層８が挿入されている。これにより、フォトクロミック層６を着色する中心波長λ２の第２光ビーム１８が、フォトクロミック層６と光導波路層１０の界面で全反射することを抑え、フォトクロミック層６に対する第２光ビーム１８の照射を可能にしている。尚、図１においては、光ビーム２０が乱反射しているところを便宜的に示すため、光導波路層１０を光ビームがジグザグに伝搬しているように表記しているが、実際にはもっと緻密なものであり、光ビームがまんべんばく伝搬していて、フォトクロミック層の反射率がまんべんなく変化している。
また、光導波路層１０と記録層４との間に、記録層４に対して情報を記録再生する第１光ビーム１６を透過し、フォトクロミック層６の反射率が増大する第２光ビーム１８を反射する全反射膜１２が挿入されている。これにより、光導波路層１０内を伝搬する光ビーム２０の記録層４へのしみ出しを抑制している。各光導波路層１０、記録層４及びフォトクロミック層６の屈折率をそれぞれｎ１，ｎ２，ｎ３とするとき、ｎ３＞ｎ１＞ｎ２であることが好ましい。各光導波路層１０、記録層４及びフォトクロミック層６の屈折率が上記の関係を満たすときには、屈折率差による全反射が可能となるので反射防止膜８及び全反射膜１２を省略することができる。逆に、反射防止膜８及び全反射膜１２を設けた場合には、上述した屈折率の大小関係は必ずしも必要ない。
図２を参照すると、図１に示した第１実施形態の多層光記録媒体２に情報を記録再生するのに適した記録再生装置の概略構成図が示されている。本実施形態の記録再生装置は、記録再生用光学ヘッド３０と記録層選択用光学ヘッド３４が多層光記録媒体２の同一面側にある記録再生装置である。多層光記録媒体２は情報記録領域２４と内周側の記録層選択領域２６を有しており、スピンドルモータ２８により回転される。
記録再生用光学ヘッド３０はフォーカスエラー信号に基づいて焦点調整可能な対物レンズ３２を有しており、中心波長λ１の第１光ビーム１６を多層光記録媒体２に照射して記録層４に情報を記録再生する。第１光ビーム１６の反射光のうちビームスプリッタ３７を透過した反射光は光検出器３８で検出され、光検出器３８の出力からフォーカスエラー信号生成回路４０によりフォーカスエラー信号（ＦＥＳ）が生成される。ＦＥＳは対物レンズ駆動制御回路４２に入力され、対物レンズ３２の焦点位置が調整される。
記録再生用光学ヘッド３０から照射された第１光ビーム１６は、記録層４毎に対物レンズ３２からの光学距離に相違があるため球面収差が発生する。よって、本実施形態の記録再生装置は、球面収差除去機構を備えている。すなわち、第１光ビーム１６の反射光のうちビームスプリッタ３７で反射された反射光は光検出器４４で検出され、光検出器４４の出力は収差補正信号生成回路４６に入力されて、収差補正信号が生成される。この収差補正信号は収差補正素子駆動制御回路４８に入力されて、収差補正素子を駆動して球面収差を補正する。収差補正素子５０はレーザダイオード等の光源と対物レンズ３２との間の光路中に挿入されている。収差補正素子５０は、例えば液晶を用いてリアルタイムに収差を補正する素子であり、既存技術として存在している。
同様に、記録層選択用光学ヘッド３４はフォーカスエラー信号に基づいて焦点調整可能な対物レンズ３６を有している。記録層選択用光学ヘッド３４から照射された第２光ビーム１８の反射光は光検出器５２で検出され、その出力はフォーカスエラー信号生成回路５４に入力されてフォーカスエラー信号（ＦＥＳ）が生成される。ＦＥＳは対物レンズ駆動制御回路５６に入力されて、対物レンズ駆動制御回路５６の出力により対物レンズ３６が駆動され、対物レンズ３６の焦点位置が調整される。
図３は光導波路１０の端面に入射するビームスポット１８ａの形状と、光導波路１０の端面に作製したグレーティング５８を示している。光導波路１０の端面に形成したグレーティング５８は多層光記録媒体２の半径方向に伸長している。図３に示すように、楕円形状のビームスポット１８ａが光導波路１０の端面に入射する。この楕円形状ビームスポット１８ａは、例えば光学系にシリンダレンズを挿入することにより実現できる。楕円形状ビームスポット１８ａは、光導波路１０内を拡散伝搬する光ビーム２０の円周方向の幅と強度の均一性を向上できる。また、光ビーム２０を拡散することにより、記録再生用光学ヘッド３０からの第１光ビーム１６が、第２光ビーム１８の拡散伝搬された領域内に入るマージンを確保している。図３に示すように、記録層選択用光学ヘッド３４からの第２光ビーム１８が入射される光導波路１０の端面１０ａにグレーティング５８を作製すれば、グレーティング５８による回折光で、平面な端面構造より効果的に光導波路１０内で光ビーム２０の拡散を行うことができる。
図１を再び参照して、情報の記録再生動作について説明する。所望の記録層４ｍに情報を記録再生するには、所望の記録層４ｍと組になっている光導波路層１０ｍの内周側端面１０ａに、記録層選択用光学ヘッド３４の対物レンズ３６により集光された第２光ビーム１８を入射する。光導波路層１０ｍ内に入射された光ビーム１８は、符号２０で示すように光導波路層１０ｍ内を乱反射しながら他方の端面に向けて扇状に拡散しながら伝搬される。このとき、乱反射によってフォトクロミック層６ｍ内に光ビーム２０が照射されると、通常は透明なフォトクロミック層６ｍが中心波長λ１を含む特定波長幅の反射率が増大する。
ここで、記録再生用光学ヘッド３０の対物レンズ３２で集光された中心波長λ１の第１光ビーム１６は、フォトクロミック層６ｍで反射され、記録再生用光学ヘッド３０に帰還する。この反射光の中からフォーカスエラー信号生成回路４０によりフォーカスエラー信号（ＦＥＳ）を作製し、既知であるフォトクロミック層６ｍと記録層４ｍの間隔の情報を用いて、対物レンズ３２の焦点位置を調整する。次に、反射光の中から収差補正信号生成回路４６により収差補正信号を生成し、この補正信号に基づいて収差補正素子５０を駆動して収差を補正する。以上の調整及び補正を１回以上行い、記録層４ｍに焦点を合わせる。これにより、選択された所望の記録層４ｍに情報を記録再生することができる。尚、反射率が変更されたフォトクロミック層６ｍの上層のフォトクロミック層は反射率の変化がないので、特定波長の第１光ビームを照射されてもほぼ透明であり、第１光ビームを透過させるだけで影響を受けずに、光導波路層１０ｍに対応する記録層４ｍに焦点を合わせることができる。
第２光ビーム１８は、記録再生用光学ヘッド３０が記録層４ｍに情報を記録再生する間、連続か又はパルス状に照射し続け、フォトクロミック層６ｍをの反射率の向上を維持し続ける。勿論、フォトクロミック層６ｍの反射率の増大する維持時間が、記録再生時間より十分に長ければ、例えば多層光記録媒体２が一回転する時間だけ第２光ビーム１８を照射し、その後第２光ビーム１８の照射を終了して、情報の書き込みや読み取りは第１光ビーム１６だけで行うようにしてもよい。
次に、記録層４ｍ−１に情報を記録再生する場合には、改めてフォトクロミック層６ｍ−１の反射率を増加させ、上述した手順で情報の記録再生を行えるが、記録層４ｍ＋１に情報を記録再生する場合は、先ほどのフォトクロミック層６ｍの反射率の増加があると、情報読み取りのＳ／Ｎが劣化するため、第１光ビーム１６と異なる波長の、望ましくは可視光の光ビームをフォトクロミック層６ｍに照射することで、フォトクロミック層６ｍを透明に戻す。そして、記録層選択用光学ヘッド３４を移動し、記録層４ｍ＋１と組になっている光導波路層１０ｍ＋１の内周側端面１０ａに第２光ビーム１８を入射させる。これによって、記録層４ｍ＋１と組になっているフォトクロミック層６ｍ＋１の反射率が増加され、記録層４ｍ＋１の情報を記録再生できる。
図４を参照すると、本発明第２実施形態の多層光記録媒体２Ａの拡大断面図が示されている。この実施形態では、記録再生用光学ヘッド３０からの第１光ビーム１６と記録層選択用光学ヘッド３４からの第２光ビーム１８の多層光記録媒体２Ａに入射する面が、正反対の方向となるように構成している。図１に示した第１実施形態の多層光記録媒体２の各構成要素と同一構成要素には同一保護を付してある。図５は、図４に示した多層光記録媒体２Ａを使用するために、記録再生用光学ヘッド３０と記録層選択用光学ヘッド３４が多層光記録媒体２Ａに対して反対側に配置された記録再生装置の概略構成図を示している。このような配置にすることにより、第１光ビーム１６と第２光ビーム１８の装置内の迷光を分離でき、記録再生用光学ヘッド３０に入射する迷光を減少できる。また、両光学ヘッド３０，３４は可動式であるが、互いに干渉することなく両光学ヘッド３０，３４を配置できる。
上述した第１及び第２実施形態の多層光記録媒体２，２Ａは、コンパクトディスクなどと同じ記録層４が平面であるが、記録層４をランドグルーブ構造にした実施形態を図６に示す。現在実用化されている記録層が２層のＤＶＤ−ＲＯＭのランドグルーブは、各層の同一半径位置には全てランド又は全てグルーブが来るように積層されている。しかし、多層光記録媒体においては、ランドグルーブ構造を屈折率の異なる材料の境界形状で実現するため、ランド部分とグルーブ部分を通過するそれぞれの光ビームには、屈折率差に起因する光路長差が発生する。この光路長差は、深層部の記録層ほど大きくなるため、同じ深さの平面記録層に比べ球面収差が悪くなる。
そこで、図６に示す多層光記録媒体２Ｂでは、複数段積層されたランドグルーブ構造の隣接する上段と下段のランド６０とグルーブ６２の位置を互い違いにしている。これにより、記録再生用光学ヘッド３０の対物レンズ３２により集光された第１光ビーム１６が深層部の記録層４に情報を記録再生するときに発生する球面収差を、隣接する上段と下段のランドグルーブ構造を互い違いにしない媒体に比較して低減している。図６において、最上層の保護層１４１を除き、保護層１４ｍに接着機能を持たせることにより、ランドグルーブ構造を互い違いにして複数段積層することができる。
本実施形態の多層光記録媒体２Ｂにおいて、上述した第１及び第２実施形態の構成部分と実質的に同一部分については同一符号が付してある。本実施形態の多層光記録媒体２Ｂを製造するには、例えば奇数段の組構造は第１のスタンパで作製し、偶数段の組構造は第２のスタンパで作製する。そして、奇数段と偶数段の組構造を接着機能を有する保護層１４ｍで接着する。ランドグルーブ構造として、内周から外周までそれぞれ連続したランド及びグルーブをらせん状に構成することも可能である。
図７を参照すると、本発明第４実施形態の多層光記録媒体２Ｃの拡大断面図が示されている。一般的に、多層光記録媒体の場合、多層の記録層から独立して情報の書き込みと読み出しを行うためには、３０μｍ以上の間隔で各記録層を離すのが望ましい。そのため、積層されたｍ番目の光導波路層１０ｍとｍ＋１番目の記録層４ｍ＋１との間に透明な材料、例えばポリカーボネイトなどの紫外線硬化樹脂を介装して各記録層４の距離を確保するようにする。例えば、記録層４、フォトクロミック層６、反射防止膜８、光導波路層１０、全反射層１２から成る組構造を個別に生産し、図７に示すように最終工程で紫外線硬化樹脂を接着剤６４として使用して各組構造を接着すれば、多層光記録媒体２Ｃの大量生産が可能となる。この場合、各記録層４には予め情報を記録しておき、各組構造が接着された多層光記録媒体２ＣをＲＯＭとして利用するのが好ましい。
図８は着色して反射率が増加したフォトクロミック層６を透明にして元の低い反射率に戻す透明化機構（反射率変更機構）を具備した記録再生装置の概略構成図を示している。透明化機構は、フォトクロミック層６が第２光ビーム１８の照射を中断しても着色が残る材料の場合、光又は熱、もしくは両方を多層光記録媒体２に加える機構である。例えば、発光回路７０に接続された白色ＬＥＤ６８をフォトクロミック層６を着色する第２光ビーム１８の伝搬領域外の範囲に配置することで、着色したフォトクロミック層６を透明化する機構を備えた記録再生装置である。白色ＬＥＤ６８の配置は、多層光記録媒体２のどちら側でもよいが、好ましくは、迷光を避けるために記録再生用光学ヘッド３０と異なる面側に白色ＬＥＤ６８を配置するが良い。図８に示した透明化機構は多数のフォトクロミック層を全て透明化するものであるが、当然ながら記録層選択用光学ヘッド３４を用いてその照射光源を白色ＬＥＤ６８に切り替え、個々のフォトクロミック層を透明化するようにしてもよい。
従来例の多層膜では各層で反射率が異なるように設計されているが、本発明の多層膜は特定の波長において各層で反射率が固定であるため、光量損失がなく確実な焦点合わせを行うことが可能である。また、上述した実施形態では、記録と再生の両方を行うシステムの例を示したが、記録のみ又は再生のみ行うシステムに使用することもできる。その際、記録再生用光学ヘッドは、記録用光学ヘッド或いは再生用光学ヘッドにそれぞれ置き換える。
【産業上の利用可能性】  以上詳述したように、本発明の多層光記録媒体は、情報を記録再生する光ビーム照射側から順に、記録層、フォトクロミック層及び光導波路層の組構造を複数層積層して構成したので、所望の記録層を即座に識別して、識別された記録層に情報を記録再生することができる。記録再生用光ビームの焦点の合った記録層の情報のみを再生することができるので、再生信号のＳ／Ｎを向上することができる。また、本発明の記録再生装置は、各記録層の反射率が固定である従来の記録再生装置と互換性を持たせることが可能であり、通常の光記録媒体に対して情報の書き込み又は読み出しを行うことができる。
【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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【国際調査報告】
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