(57)【要約】【課題】１つのガイドトラック層あたりに多くの記録層を持たせて、記録容量を減らすことなくガイドトラック層の数だけ減らし、かつ高精度なチルト制御を必要としない光情報記録媒体を提供すること。【解決手段】ガイドトラック層１１の上側及び下側に、それぞれ光記録材料からなる記録層１２を複数備え、この上側及び下側の記録層１２は、ガイドトラック層１１のトラック位置に基づいてトラック位置が決まるようにする。これにより、ガイドトラック層１１から記録層１２までの距離が短くなるために、チルトに対して安定した記録再生を行うことができる。【選択図】図１
2008021348.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹凸部を有するガイドトラック層と、
前記ガイドトラック層の上側及び下側にそれぞれ複数設けられた光記録材料からなる情報記録層とを備え、
前記上側及び下側の情報記録層は、ガイドトラック層のトラック位置に基づいてトラック位置が決まる光情報記録媒体。
【請求項２】
前記ガイドトラック層と複数設けられた前記情報記録層を１つのユニットとして、前記ユニットが複数積層されていることを特徴とする請求項１に記載の光情報記録媒体。
【請求項３】
前記情報記録層の光記録材料は、２光子吸収材料からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の光情報記録媒体。
【請求項４】
前記ガイドトラック層は光記録材料を含み、情報が記録されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光情報記録媒体。
【請求項５】
前記ガイドトラック層は、予め所定の情報が記録されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光情報記録媒体。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光情報記録媒体に対して、前記情報の記録及び再生の少なくともいずれか一方を行う光情報記録再生光学系であって、
前記ガイドトラック層に照射する前記第１の光線を発する第１の光源と、
前記情報記録層に照射する前記第２の光線を発する第２の光源と、
前記第１の光線の球面収差を補正する第１の補正光学系と、
前記第２の光線の球面収差を補正する第２の補正光学系と、
前記第１の光線を第１の補正光学系と共に前記トラックガイド層に集光し、前記第２の光線を第２の補正光学系と共に前記情報記録層に集光する対物レンズと、
前記第１及び第２の光線は前記対物レンズを介して前記光情報記録媒体に集光し、前記光情報記録媒体からの反射光を、前記トラックガイド層からの反射光と前記情報記録層からの反射光とに分離する分離光学系と、
前記分離光学系で分離された前記トラックガイド層からの反射光を受光する第１の光検出器と、
前記分離光学系で分離された前記情報記録層からの反射光を受光する第２の光検出器とを有することを特徴とする光情報記録再生光学系。
【請求項７】
前記第１の補正光学系は前記分離光学系と前記対物レンズとの間に設けられ、前記第１及び第２の光線の球面収差を補正し、
前記第２の補正光学系は前記第２の光線の球面収差のみを補正することを特徴とする請求項６に記載の光情報記録再生光学系。
【請求項８】
前記第１の光線は、前記第２の光線よりも波長が短いことを特徴とする請求項６又は７に記載された光情報記録再生光学系。
【請求項９】
情報の再生を制御する請求項６乃至８のいずれか１項に記載の光情報記録再生光学系を備える光情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光情報記録媒体、光情報記録再生光学系、及び光情報記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタル技術の進歩及びデータ圧縮技術の向上に伴い、音楽、映画、写真、及びコンピュータソフトなどの情報を記録するための媒体として、ＤＶＤ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  ｄｉｓｃ）などの光ディスクが注目されるようになった。そして、その低価格化とともに、光ディスクを情報記録の対象媒体とする光ディスク装置が普及するようになった。
【０００３】
コンテンツの情報量は年々増加する傾向にあり、光ディスクの記録容量の更なる増加が求められている。そこで、光ディスクの記録容量を増加させる手段の一つとして、記録層の多層化が考えられている。複数の記録層を有する光ディスク（多層ディスク）、及び多層ディスクをアクセス対象とする光ディスク装置の開発が盛んに行われている。
【０００４】
しかしながら、従来の光ディスクにおける記録層の層数を、２層、３層、４層と増やしていくと、各記録層での光吸収によって、入射面から遠くなるにつれて反射光量が減少する。その結果、信号光量が少なくなり、記録層によっては信号検出が困難になったり、従来の半導体レーザでは十分な記録パワーが得られなかったりという不都合を生じる。つまり、上述の理由により現状では、記録層の層数に限界があることが問題とされていた。
【０００５】
そのため、記録層の層数をより増やすことができる技術として、２光子吸収材料を用いた多層ディスクがある。これは、２光子吸収材料が、２光子吸収によってその屈折率が変化することを利用している。すなわち、屈折率が変化した領域（ピット）と屈折率が変化していない領域のそれぞれの長さとそれらの組み合わせとによって記録層に情報が記録される。
【０００６】
２光子吸収の起こる確率は、加えた光電場(入射光強度)の二乗に比例するため、入射光のエネルギーが集中している領域でのみ２光子吸収が誘起される。入射光をレンズで集光すれば、焦点付近でのみ２光子吸収が起こり、焦点の合ってないその他の空間では吸収が起こらないという状態を作り出すことができる。つまり、集光点近傍以外の記録層では、光が照射されても屈折率は変化しないで光をそのまま透過させることになる。よって、記録層の層数が増えても信号検出が困難になったり、十分な記録パワーが得られなくなったりという不具合は生じない。
【０００７】
上述の方法を用いて、記録層の層数を１０層、２０層、５０層と増やしていくと、飛躍的に大容量化を実現することができる。しかしながら、従来の多層ディスクと同様に、各記録層にガイドトラックを形成すると製造コストが上昇するという問題が生じる。
【０００８】
そのため、ガイドトラックを記録層以外の層に形成する方式が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【特許文献１】特開２００２−３１２９５８号公報
【特許文献２】特開２００５−１８８５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に開示されている記録媒体では、ガイドトラック層の片面にのみに記録層が配置されている。そのため、ガイドトラック層から離れて配置された記録層が生じることになる。このような構成では、ガイドトラック層からの反射光を検出してサーボ制御を行うために、光の入射方向に対して記録媒体がその半径方向にチルトしていると、ガイドトラック層から離れた記録層においてトラックずれを生じるおそれがある。例えば、ガイドトラック層から１ｍｍ離れた位置にある記録層では、光の入射方向に対して記録媒体が１°傾くと、集光位置が１７．４μｍもずれてしまう。これは、Ｂｌｕ−ｒａｙ規格に準拠した光ディスクのようにトラックピッチが０．３２μｍの場合は、約５０トラックもずれることに相当する。従って、特許文献１に開示されている記録媒体では大容量化のために記録層の層数を増加させると、記録層が厚くなって高精度なチルト制御が必要となるという問題があった。
【００１０】
また、特許文献２に開示されている光情報記録媒体では、チルト制御のために、複数の記録層の上側及び下側にそれぞれガイドトラック層を設けた。この光情報記録媒体では、２つのガイドトラック層の凹凸部が互いに整列するように、２つのガイドトラック層とを精度良く配置させている。しかし、これは２つのガイドトラック層の凹凸が完全一致しなければならず、実際には製造が非常に困難である。
【００１１】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、１つのガイドトラック層によって複数の記録層のトラック位置が決められ、かつ高精度なチルト制御を必要としない光情報記録媒体を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明の光情報記録媒体から、高速に精度良く信号を取得することができる光情報記録再生光学系及び光情報記録再生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の光情報記録媒体は、凹凸部を有するガイドトラック層と、前記ガイドトラック層の上側及び下側にそれぞれ複数設けられた光記録材料からなる情報記録層とを備え、前記上側及び下側の情報記録層は、ガイドトラック層のトラック位置に基づいてトラック位置が決まる。
【００１４】
本発明によれば、特許文献１に示した、ガイドトラック層の片面に複数の記録層を設けた光情報記録媒体に比べて、ガイドトラック層から記録層までの距離が短くなるために、チルトに対してより安定した記録再生を行うことができる。また、特許文献２に開示された、複数の記録層の上側及び下側にそれぞれガイドトラック層を設けた光情報記録媒体に比べて、記録容量あたりのガイドトラック層の数を減らすことができ、コストダウン及び更なる媒体の大容量化を行うことができる。
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の光情報記録再生光学系は、前記光情報記録媒体に対して、前記情報の記録又は再生の少なくともいずれか一方を行う光情報記録再生光学系であって、前記ガイドトラック層に照射する前記第１の光線を発する第１の光源と、前記情報記録層に照射する前記第２の光線を発する第２の光源と、前記第１の光線の球面収差を補正する第１の補正光学系と、前記第２の光線の球面収差を補正する第２の補正光学系と、前記第１の光線を第１の補正光学系と共に前記トラックガイド層に集光し、前記第２の光線を第２の補正光学系と共に前記情報記録層に集光する対物レンズと、前記第１及び第２の光線は前記対物レンズを介して前記光情報記録媒体に集光し、前記光情報記録媒体からの反射光を、前記トラックガイド層からの反射光と前記情報記録層からの反射光とに分離する分離光学系と、前記分離光学系で分離された前記トラックガイド層からの反射光を受光する第１の光検出器と、前記分離光学系で分離された前記情報記録層からの反射光を受光する第２の光検出器とを有する。
【００１６】
本発明によれば、前記光情報記録媒体から高速に精度良く信号を取得することができる光情報記録再生光学系を提供することができる。また、第１の光検出器と第２の光検出器を分離することにより、光検出器の性能を低速用（ガイドトラック用)と高速用(情報記録層用)とに最適化することができる。第１の光線は記録時、再生時を問わず、一定の強度でもよいため、第１の光検出器にゲイン切換を設ける必要はなく、回路構成を簡略化することができる。
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明の光情報記録再生装置は、情報の再生を制御する前記光情報記録再生光学系を備える。これにより、前記光情報記録媒体から高速に精度良く信号を取得することができる光情報記録再生装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００１８】
上述の如く本発明によれば、１つのガイドトラック層によって複数の記録層のトラック位置が決められ、かつ高精度なチルト制御を必要としない光情報記録媒体を提供することが可能となる。
【００１９】
また、本発明の光情報記録媒体から、高速に精度良く信号を取得することができる光情報記録再生光学系及び光情報記録再生装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は、本発明に係る実施例１の光情報記録媒体の断面図である。
【００２２】
図１を参照するに、光情報記録媒体１０は、サーボ層であるガイドトラック層１１と、データ層である記録層１２と、ギャップ層である樹脂層１３と、カバー層１４と、基板層１９とよりなる。
【００２３】
ガイドトラック層１１は、光情報記録媒体１０がディスク状の場合は、それぞれ周方向に延在してなる凹凸部を有しており、光情報記録媒体１０におけるトラック位置を決定する。
【００２４】
記録層１２及び樹脂層１３は、ガイドトラック層１１の上側及び下側に交互に配置され積層されている。図１では、ガイドトラック層１１の上側及び下側にそれぞれ、５層の記録層１２と４層の樹脂層１３が交互に積層されているが、この層数は限定されるものではない。記録層１２は、光記録材料からなるが、これについては下述する。
【００２５】
ガイドトラック層１１と、ガイドトラック層１１の上側に記録層１２と樹脂層１３が交互に積層された記録層積層体Ｍ１１と、同じくガイドトラック層１１の下側に記録層１２と樹脂層１３が交互に積層された記録層積層体Ｍ１２とを、１つのユニットＵ１とする。
【００２６】
実施例１の光情報記録媒体１０は、カバー層１４上に１つ又は複数の上述のユニットが積層され、その上に基板層１９が付加されるものである。
【００２７】
基板層１９は、光情報記録媒体１０表面に露出した記録層１２を、外部からの物理的衝撃などから記録層１２に保持される情報を保護している。
【００２８】
図１に示した光情報記録媒体１０は、カバー層１４上に１つのユニットＵ１が積層されている例を示している。
【００２９】
図２は、実施例１及び比較例の光情報記録媒体のチルト特性を示す図である。
【００３０】
図２（Ａ）を参照するに、実施例１の構成であるガイドトラック層の上側及び下側に記録層が設けられた場合である。ここで示す、光情報記録媒体１０Ａは、カバー層１４上に図１で説明した１つのユニットＵ１が配置されている。
【００３１】
図２（Ｂ）を参照するに、本発明によらない比較例を示し、ガイドトラック層の上側だけに記録層が設けられた場合である。ここで示す、情報記録媒体１０Ｂは、カバー層１４上にガイドトラック層１１が配置され、ガイドトラック層１１上に記録層１２と樹脂層１３が交互に複数配置され、記録層積層体３５を形成している。
【００３２】
ただし、図２（Ａ）及び（Ｂ）における記録層１２の数は同一であり、それぞれにおいて記録層は１０層である。
【００３３】
光情報記録媒体１０Ａ及び１０Ｂが、水平方向に対してθ°チルトした場合について説明する。光情報記録媒体１０Ｂの記録層の最上部のピット３１は対応するガイドトラック層上のピット３２に対して、記録層積層体３５の厚さとｔａｎθの積の分ずれる。対して、図２（Ａ）場合は、ガイドトラック１１から最も離れた記録層積層体Ｍ１１の最上部ピット３３は対応するガイドトラック層上のピット３２に対して、記録層積層体Ｍ１１の厚さとｔａｎθの積であるＧ１°ずれる。しかし、図２（Ａ）の記録層積層体Ｍ１１の厚さは、図２（Ｂ）における記録層積層体３５の厚さの半分であるので、上述のずれはＧ１°の半分であるＧ２°となる。そのため、光情報記録媒体１０Ａが反りかえったような形状になった場合でも、安定した信号の記録再生が可能となり、信頼性高い光情報記録媒体１０Ａを提供することができる。
【００３４】
図３は、情報記録材料によるピットの大きさを示す特性図である（塩野照弘著、「半導体レーザを用いたフォトクロミック材料の２光子吸収記録」、ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ、オプトロニクス社、２００５年７月、Ｎｏ．２８３、ｐ１７４から引用）。
【００３５】
図３を参照するに、横軸はピットの中心を基準とした位置を、縦軸は該位置の光子吸収材料が受けたエネルギーを示す。Ｄｚ２及びＤｒ２は、それぞれ２光子吸収で記録されたピットの長さ及び幅であり、Ｄｚ１及びＤｒ１は、それぞれ１光子吸収で記録されたピットの長さ及び幅であることを示している。
【００３６】
記録層１２が、２光子吸収材料からなる場合はフォトンモードで記録される。２光子吸収材料としては、フォトリフラクティブ材料やフォトポリマやフォトクロミック材料がある。フォトンモード記録では、集光スポットの光強度分布に応じて屈折率変化が生じてピットが形成すると考えられており、通常の記録に比べてスポットサイズは０．７１倍（＝１／√２）に減少する。一例として図３に示されるように、２光子吸収で記録されたピットは、通常の１光子吸収で記録されたピットよりも小さく、光源波長が同じであっても従来よりも高密度で記録できることがわかる。すなわち、記録層１２に２光子吸収材料を用いることで、記憶容量を大容量化することができる。
【００３７】
図４及び図５は、実施例１の変形例の光情報記録媒体の記録再生動作の説明図である。図４及び図５で示す光情報記録媒体１０Ｃは、光情報記録媒体１０の変形であり、カバー層１４上に図１で説明した２つのユニットＵ１が２つ積層された構成を有する（ユニットＵ１の一方をＵ２と称する）。また、図４及び図５には、光情報記録媒体１０外の対物レンズ２０も示している。
【００３８】
図４を参照するに、１つのガイドトラック層Ｓ１を使って、ユニットＵ１中の上側の記録層積層体Ｍ１１のデータを記録再生している状態である。情報の記録再生は、ガイドトラック層Ｓ１に、対物レンズ２０から照射するサーボ用ビーム１５と、ガイドトラック層Ｓ１の上側にある記録層積層体Ｍ１１に、対物レンズ２０から照射される複数の記録用ビーム１６により行う。サーボ用ビーム１５を使って、フォーカシングやトラッキング等のサーボ制御を行い、所望のトラックへのトラッキングをした状態で、記録再生用ビーム１６を使って記録層積層体Ｍ１１の所定のトラック位置への記録再生を行う。
【００３９】
図５を参照するに、１つのガイドトラック層Ｓ１の上側の記録層積層体Ｍ１１のデータを記録再生した後に、ガイドトラック層Ｓ１の下側の記録層積層体Ｍ１２のデータを記録再生する状態である。図４の状態から、ガイドトラック層Ｓ１上のサーボ用ビーム１５は動かさずに、複数の記録用ビーム１６だけを動かして、記録層積層体Ｍ１２を記録再生する。このときサーボ用のビーム１５は動かないため、ガイドトラック層Ｓ１のフォーカシングの動作を省略できるので、記録層積層体Ｍ１２を記録再生するためのアクセス時間を短縮することができる。
【００４０】
記録層１２を構成する光記録材料は、２光子吸収材料を含んでもよい。本実施例では、ＤＶＤで用いられている光記録材料を使用する。２光子吸収現象を生じさせる材料は一般に感度が低く、吸収帯が青色よりも長波長の帯域にある。そのため高出力で波長の長い光源が必要である。この条件を満たす光源となる記録再生用ビーム１６としては、ＤＶＤで用いられている６５０〜６８０ｎｍの範囲内の波長を持つ赤色半導体レーザが最適である。
【００４１】
ガイドトラック層１１は、本実施例においては２光子吸収材料を含まない構成になっている。本実施例では、ガイドトラック層１１上に、より小さなピットを形成させるために、ガイドトラック層１１に照射するサーボ用ビーム１５を記録層積層体Ｍ１２に照射する記録再生用ビーム１６に比べて短波長の光線を用いるようにする。ピットの大きさは、波長／レンズのＮＡに比例するため波長を短くすれば小さなピットを形成することができる。このようにして、ガイドトラック層１１上に小さなピットを形成させることにより、トラック密度を大きくして、光情報記憶媒体１０の大容量化を図ることが可能となる。
【００４２】
そこで本実施例では、ガイドトラック層１１を構成する材料として、Ｂｌｕ−ｒａｙやＨＤ−ＤＶＤなどで用いられている材料を使用する。この条件を満たす光源となるサーボ用ビーム１５としては、３９０〜４２０ｎｍの範囲内の波長を持つ半導体レーザを用いることが適している。この波長に対応する光情報記録媒体は、安定したサーボ信号が得られる設計技術が確立されている。そして、これらの加工技術を流用することができるため、低コスト化を実現することができる。
【００４３】
ガイドトラック層１１に照射するサーボ用ビーム１５を６５０〜６８０ｎｍの波長を持つ光とし、記録層１２に照射する記録再生用ビーム１６を、さらに長波長である７７０〜８００ｎｍの波長を持つ光としてもよい。これらの波長光は半導体レーザを用いれば容易に得ることができる。また、ＣＤやＤＶＤでも使われているため、高出力な光源を小型かつ安価に入手することができる。７７０〜８００ｎｍおよびその付近の波長域に反応する記録材料としては、ローダミンやクマリンなどの色素化合物、ジチエノチオフェン誘導体、及びオリゴフェニレンビニレン誘導体などの化合物が知られており、フェムト秒パルスレーザーを用いて２光子吸収記録が可能であることが知られている。
【００４４】
上記実施例において、ガイドトラック層１１を光記録材料で構成することも考えられる。このようにすると、光情報記憶媒体１０の記録容量を更に大きくすることができる。また、セキュリティ用のデータや、更新履歴やサーボを担当する各記録層の最適記録条件や、記録層の情報などを記録するようにしても好適である。Ｂｌｕ−ｒａｙ規格に準拠して方式で記録再生できるようにしておけば、Ｂｌｕ−ｒａｙの技術を活用することもできる。
【００４５】
さらに、上記実施例において、ガイドトラック層１１には、予めデータを記録しておくことも考えられる。ガイドトラック層１１に、例えば、ユニット番号などのガイドトラック層１１を特定するための情報を含む情報が予め記録されていてもよい。また、ガイドトラック層１１にサーボを担当する各記録層Ｍ１１、Ｍ１２についての情報を記録しておいてもよい。これにより、光情報記憶媒体１０に記録された情報の位置を管理でき、アクセスに要する時間を短縮することができる。その他、いわゆるハイブリッドディスクのように読出し専用のプログラムを記録しておいてもよい。セキュリティ用のソフトをあらかじめ記録しておくことで、安全な情報管理が可能となる。
【００４６】
また、図５で示す、本実施例の情報記憶媒体１０は、以下のような方法で製造することができる。予め、ガイドトラック層１１と、記録層１２と樹脂層１３を交互に積層させた記録層積層体Ｍ１１を作製しておく。次に、ガイドトラック層Ｓ１の両面に、記録層積層体Ｍ１１、Ｍ１２を接着する。これにより、記録層積層体Ｍ１１と、ガイドトラック層Ｓ１と、記録層積層体Ｍ１２とよりなる、上述の１つのユニットＵ１を作成することができる。そして、カバー層１４上に、先に作成した１つ又は複数のユニットＵ１を接着させる。そして、最上部のユニット上に、基板層１９を接着する。
【００４７】
実施例１によれば、特許文献１に開示された、ガイドトラック層の片面に複数の記録層を設けた光情報記録媒体に比べて、ガイドトラック層１１から記録層１２への距離が平均して短くなるために、チルトに対してより安定した記録再生を行うことができる。チルトに対して安定であるということは、ガイドトラック層１１に照射されるサーボ用ビーム１５が、記録層１２へ照射されることが少なくなるということを意味する。そのため、青色光や紫外光に弱い２光子吸収記録材料の劣化がなく、信頼性の高い記録再生を行うことができる。
【００４８】
また、実施例１によれば、特許文献２に開示された、複数の記録層の上側及び下側にそれぞれガイドトラック層を設けた光情報記録媒体に比べて、記憶容量あたりのガイドトラック層１１の数を減らすことができる。従来ガイドトラック層１１であった場所を記録層１２にすることができ、これにより更なる媒体の大容量化を行うことができる。また、ガイドトラック層１１の数を減らすことにより、信号の記録および消去時にサーボ用ビーム１５のガイドトラック層１１間移動の回数が少なくなり、高速アクセスを行うことができる。そのため、容量の大きなデータも短時間で記録再生することが可能となる。
【実施例２】
【００４９】
図６は、本発明の実施例２の光情報記録再生光学系の構成図である。また、図６には光情報記録媒体１０Ｃも併せて示している。
【００５０】
図６を参照するに、光情報記録再生光学系６０は大略すると、第１光源６１と、偏光ビームスプリッタ６２と、コリメータレンズ６３と、第１球面収差補正光学系６４と、ビームスプリッタ６５と、１／４波長板６６と、対物レンズ２０、検出レンズ６７と、サーボ用ビーム受光素子６８と、第２光源６９と、偏光ビームスプリッタ７０と、光学素子７１（ホログラム）と、コリメータレンズ７２と、第２球面収差補正光学系７３と、記録再生ビーム用受光素子７４とよりなる。また、上記の構成各部は、いずれも光情報記録再生光学系６０内にある。
【００５１】
光情報記録再生光学系６０は、上述した光情報記録媒体１０Ｃに、フォーカスおよびトラック制御を行うためのサーボ用ビーム１５と、複数の記録再生用ビーム１６を照射して、所望の記録層に対して情報の記録再生を行うものである。
【００５２】
この光情報記録再生光学系６０について、サーボ用ビーム１５及び記録再生用ビーム１６それぞれのビーム光路について説明する。
【００５３】
第１光源６１は、サーボ用ビーム１５を出射する。第１光源６１は、３９０〜４２０ｎｍの範囲内の波長を持つレーザを発する半導体光源を用いることが適している。
【００５４】
サーボ用ビーム１５は、偏光ビームスプリッタ６２、コリメータレンズ６３、第１球面収差補正光学系６４、ビームスプリッタ６５、及び１／４波長板６６を経て、対物レンズ２０で光情報記録媒体１０Ｃのガイドトラック層Ｓ１に集光される。対物レンズ２０には、駆動するための駆動系（フォーカシングアクチュエータ及びトラッキングアクチュエータ）が備えられており、サーボ用ビーム１５の焦点をガイドトラック層Ｓ１に合わせる。
【００５５】
サーボ用ビーム１５は、ガイドトラック層Ｓ１で反射され、元の光路を戻って、偏光ビームスプリッタ６２で反射されて、検出レンズ１６を経て、第１の光検出器であるサーボ用ビーム受光素子１７へと導かれる。サーボ用ビーム受光素子１７では、受光した光からフォーカス信号やトラック信号等のサーボ信号を生成する。サーボ信号については下述する。
【００５６】
次に、記録再生用ビーム１６について説明する。第２光源６９は、複数の記録再生用ビーム１６を出射する。第２光源６９は、６５０〜６８０ｎｍの範囲内の波長を持つ赤色レーザを発する半導体光源であることが適している。ここでは複数の光源であるレーザアレイで示してある。第２光源６９から出射された光は、偏光ビームスプリッタ７０を透過して、光学素子７１で回折作用を受け、光軸が重なるように光路を変換されると同時に発散角がそれぞれ異なるように変換される（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｍｅｍｏｒｙ  ２０００  Ｆｒ−ＰＤ−１５  Ｌｅｅ．Ｓ．Ｃ．  ａｎｄ  Ｋａｗａｔａ  Ｓｈｉｚｕｏｋａ  Ｕｎｉｖ．を参照）。これらの光は、コリメータレンズ７２でほぼ平行光に変換されるが、発散角が異なるため平行光、発散光、収束光が混在した複数のビームになる。これらのビームは第２球面収差補正光学系７３、分離光学系であるビームスプリッタ６５、および１／４波長板６６を経て、対物レンズ２０で光情報記録媒体１０Ｃの記録層積層体Ｍ１１の各層に集光される。
【００５７】
第２光源６９には、レーザアレイでなくても個々のレーザを複数使っても良い。ホログラムを複数用いて積層することで、個々のレーザからの光を光軸が重なるように光路を変換すると同時に発散角がそれぞれ異なるように変換することができる。複数のホログラムを個々のレーザの発光点位置に合わせて最適設計することにより、１つのホログラムで変換するよりもホログラムを複数用いて積層する方が高い回折効率を得ることができる。
記録層積層体Ｍ１２の各層に集光された光は、情報の記録再生を行い、反射光となって元の光路を戻り、光学素子７１経て、偏光ビームスプリッタ７０で反射されて、記録再生用ビーム受光素子７４へと導かれる。記録再生ビーム受光素子７４は複数の記録再生用ビーム１６を受光して記録層積層体Ｍ１１の信号を同時に読み取る。これにより複数の層の信号を同時に記録再生を行うことができるため、高速に記録再生を行うことができる。
【００５８】
サーボ用ビーム受光素子６８は、ダイナミックレンジの広いＳｉ−Ｐｉｎフォトダイオードを使い、記録再生用ビーム用受光素子７４は増倍率の大きいアバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）を本実施例では使用する。こうすることで、反射率が小さな記録層１２からの微弱な信号はアバランシェフォトダイオードで増幅することができ、リニアリティが必要なサーボ信号はダイナミックレンジの広いＳｉ−Ｐｉｎフォトダイオードで高精度に検出することができる。
【００５９】
次に、上述した、第１球面収差補正光学系６４及び第２球面収差補正光学系７３について図６を参照して説明する。
【００６０】
光情報記録媒体１０Ｃには、複数のガイドトラック層１１が設けられている。そのため、サーボ用ビーム１５は、照射対象となるトラックガイド層１１の位置によって、光情報記録媒体１０Ｃ内を通過する距離が異なることになり、故に球面収差補正が必要となる。この補正を行うのが、図６の第１球面収差補正光学系６４である。光情報記録媒体１０Ｃの中に散在するガイドトラック層１１に合わせて、第１球面収差補正光学系６４は多段階に駆動する。例えば、図６においてサーボ用ビーム１５が、ガイドトラック層Ｓ１から別のガイドトラック層Ｓ２に移動する場合は、対物レンズ２０が上述の駆動系により図面上の上方向に動く。このとき、サーボ用ビーム１５の光情報記録媒体１０Ｃ内を通過する距離が変わるため、第１球面収差補正光学系６４のレンズが駆動して、上記通過距離の変化によって生じる球面収差を補正する。このように複数のガイドトラック層１１を有する光情報記録媒体１０Ｃでは、サーボ用ビーム１５の集光スポットを制御するために対物レンズ２０を駆動するほかに、第１球面収差補正光学系６４のレンズも駆動する必要がある。
【００６１】
また、光情報記録媒体１０Ｃには、複数の記録層積層体Ｍ１１、Ｍ１２、Ｍ２１、Ｍ２２が存在する。そのため、記録再生用ビーム１６についても、サーボ用ビーム１５の場合と同様に球面収差補正が必要となる。この機能を担うのが第２球面収差補正光学系７３である。第２球面収差補正光学系７３は、選択されるガイドトラック層１１に応じて記録層１２の位置も変わるため、その収差を補正するだけではなく、ガイドトラック層Ｓ１の上側の記録層Ｍ１１に光を照射する場合と下側の記録層Ｍ１２に照射する場合の補正も行う。このように複数のガイドトラック層１１を有する光情報記録媒体１０Ｃでは、記録再生用ビーム１６の集光スポットを制御するために対物レンズ２０を駆動するほかに第２球面収差補正光学系７３のレンズも駆動する必要がある。
【００６２】
実施例２によれば、前記光情報記録媒体から高速に精度良く信号を取得することができる光情報記録再生光学系を提供することができる。また、サーボ用ビーム受光素子６８と情報の記録再生用受光素子７４を分離することにより、受光素子の性能を低速用（サーボ用)と高速用(情報用)とに最適化することができる。サーボ用ビーム１５は記録時、再生時を問わず、一定の強度でもよいため、サーボ用ビーム受光素子６８にゲイン切換を設ける必要はなく、回路構成を簡略化できる効果もある。
【００６３】
図７は、実施例２の変形例の第２光情報記録再生光学系の構成図である。図７中の先に説明した部分については、同一の参照符号を付し詳細な説明を省略する。
【００６４】
図７を参照するに、第２光情報記録再生光学系８０は大略すると、第１光源６１と、偏光ビームスプリッタ６２と、コリメータレンズ６３と、第１球面収差補正光学系８１と、ビームスプリッタ６５と、１／４波長板６６と、対物レンズ２０、検出レンズ６７と、サーボ用ビーム受光素子６８と、第２光源６９と、偏光ビームスプリッタ７０と、光学素子７１と、コリメータレンズ７２と、第２球面収差補正光学系８２と、記録再生ビーム用受光素子７４とよりなる。また、上記の構成各部は、いずれも光情報記録再生光学系８０内にある。
【００６５】
図７の第１球面収差補正光学系８１と対応する、図６で示した第１球面収差補正光学系６４においては、コリメータレンズ６３とビームスプリッタ６５の間に配置され、サーボ用ビーム１５のみの光路となっていた。しかし、図７の第１球面収差補正光学系８１については、ビームスプリッタ６５と１／４波長板６６に配置されており、サーボ用ビーム１５に加えて記録再生用ビーム１６の光路にもなっている。
【００６６】
先に説明した図６の構成では、第１球面収差補正光学系６４及び第２球面収差補正光学系７３は、サーボ用ビーム１５及び記録再生用ビーム１６をそれぞれ独立に球面収差補正するため、２つの球面収差補正光学系はそれぞれの独立に駆動する。しかし、図７の構成にすると、第１球面収差補正光学系８１は、記録再生用ビーム１６がガイドトラック層Ｓ１の上側の記録層積層体Ｍ１１に照射される状態から下側の記録層Ｍ１２に照射される状態へ移行する場合（又は、その逆の場合も含む）に必要となる球面収差補正を専門に行う球面収差補正光学系にすることができる。
【００６７】
上述の通り、図７では、図６の場合とは異なり、第１球面収差補正光学系８１が、サーボ用ビーム１５と記録再生用ビーム１６の共通光路中に設けられている。したがって第１球面収差補正光学系８１は、サーボ用ビーム１５と記録再生用ビーム１６の両方の球面収差を補正する。一方、第２球面収差補正光学系８２は、記録再生用ビーム１６がガイドトラック層Ｓ１の上側の記録層積層体Ｍ１１に照射される場合と、下側の記録層積層体Ｍ１２に照射される場合との切換時にのみ駆動し、球面収差を補正する。上側の記録層積層体Ｍ１１と下側の記録層積層体Ｍ１２との間の照射の切り替えに必要な球面補正量は、常に一定である。そのため、図６の第２球面収差補正光学系７３に比べて、図７の第２球面収差補正光学系８２はその機構を簡略化することができる。
【００６８】
実施例２の変形例では、実施例２で得られた効果に加えて、第１球面収差補正光学系８１をサーボ用ビーム及び記録再生用ビーム１６の共通の補正系とし、第２球面収差補正光学系８２を、ガイドトラック層Ｓ１の上側の記録層Ｍ１１に照射される場合と、下側の記録層Ｍ１２に照射される場合との切換時に必要な球面収差補正を専門に行うようにした。これにより、第２球面収差補正光学系８２は、その機構を単純化することができ、さらにその駆動量を減らすことができる。そのため、第２球面収差補正光学系８２ひいては光情報記録再生光学系全体８０を小型化することが可能となる。
【実施例３】
【００６９】
図８は、本実施例を示す光情報記録再生装置を示す構成図である。図８を参照するに光情報記録再生装置１００は、大略すると、光情報記録再生光学系１００と、再生信号処理回路１０１と、駆動制御回路１０２と、スピンドルモータ１０３と、シークモータ１０４と、エンコーダ１０５と、レーザ制御回路１０６と、ＣＰＵ１０７と、ＲＡＭ１０８と、フラッシュメモリ１０９と、バッファＲＡＭ１１０と、バッファマネージャ１１１と、インターフェース１１２とよりなる。
【００７０】
この光情報記録再生装置１００は、上述した光情報記録再生光学系６０を用いることで、大容量な光情報記録媒体１０を高速に再生でき、かつ光情報記録媒体１０のチルトに対しても安定して信号を検出する。
【００７１】
図６で示した光情報記録再生光学系６０のサーボ用ビーム受光素子６８と記録再生用ビーム受光素子７４の出力が、再生信号処理回路１０１へと出力され、サーボ信号（フォーカスエラー信号やトラックエラー信号など）、アドレス情報、同期情報、及びＲＦ信号などを取得する。ここで得られたサーボ信号は駆動制御回路１０２に出力され、アドレス情報はＣＰＵ１０７に出力され、同期信号はエンコーダ１０５や駆動制御回路１０２などに出力される。さらに、再生信号処理回路１０１は、ＲＦ信号に対して復号処理及び誤り検出処理などを行い、誤りが検出されたときには誤り訂正処理を行った後、再生データとしてバッファマネージャ１１１を介してバッファＲＡＭ１１０に格納する。また、再生データに含まれるアドレス情報はＣＰＵ１０７に出力される。
【００７２】
駆動制御回路１０２は、再生信号処理回路１０１からのトラックエラー信号に基づいて、トラッキング方向に関する対物レンズ２０の位置ずれを補正するため、上述のトラッキングアクチュエータの駆動信号を生成する。また、駆動制御回路１０２は、再生信号処理回路１０１からのフォーカスエラー信号に基づいて、対物レンズ２０のフォーカスずれを補正するため、フォーカシングアクチュエータＡＣの駆動信号を生成する。ここで生成された各アクチュエータの駆動信号は、光情報記録再生光学系６０に出力される。これらにより、トラッキング制御及びフォーカス制御が行われる。さらに、駆動制御回路１０２は、ＣＰＵ１０７の指示に基づいて、シークモータ１０４を駆動するための駆動信号、及びスピンドルモータ１０３を駆動するための駆動信号を生成する。各モータの駆動信号は、それぞれシークモータ１０４及びスピンドルモータ１０３に出力される。
【００７３】
バッファＲＡＭ１１０には、光情報記録媒体１０に記録するデータ（記録用データ）、及び光情報記録媒体１０から再生したデータ（再生データ）などが一時的に格納される。このバッファＲＡＭ１１０へのデータの入出力は、バッファマネージャ１１１によって管理されている。
【００７４】
エンコーダ１０５は、ＣＰＵ１０７の指示に基づいて、バッファＲＡＭ１１０に蓄積されている記録用データを、バッファマネージャ１１１を介して取り出す。そして、データの変調及びエラー訂正コードの付加などを行ない、光情報記録媒体１０への書き込み信号を生成する。ここで生成された書き込み信号は、レーザ制御回路１０６に出力される。
【００７５】
レーザ制御回路３６は、レーザの発光パワーを制御する。例えば記録の際には、書き込み信号、記録条件、及び半導体レーザＬＤの発光特性などに基づいて、レーザの駆動信号がレーザ制御回路１０６にて生成される。ここではガイドトラック層Ｓ１に照射する第１光源６１由来のサーボ用ビーム１５と、記録層積層体Ｍ１１に照射する第２光源６９由来の記録再生用ビーム１６の両方のレーザ制御を行う。
【００７６】
インターフェース１１２は、パーソナルコンピューターなどの上位装置１２０との双方向の通信インターフェースであり、ＡＴＡＰＩ（ＡＴ  Ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ  Ｐａｃｋｅｔ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）、ＳＣＳＩ（Ｓｍａｌｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）及びＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）などの標準インターフェースに準拠している。
【００７７】
フラッシュメモリ１１９には、ＣＰＵ１１７にて解読可能なコードで記述された各種プログラム、記録パワー及び記録ストラテジ情報を含む記録条件、並びにレーザの発光特性などが格納されている。
【００７８】
ＣＰＵ１１７は、フラッシュメモリ１１９に格納されている上記プログラムに従って、前記各部の動作を制御するとともに、制御に必要なデータなどをＲＡＭ１１８及びバッファＲＡＭ１１０に保存する。
【００７９】
図９は、上位装置からアクセス要求を受信したときの、光情報記録再生装置での処理を説明するフローチャートである。このフローチャートは、ＣＰＵ１０７によって実行される一連の処理アルゴリズムに対応している。
【００８０】
上位装置１２０から記録要求コマンド又は再生要求コマンド（以下、要求コマンドとする）を受信すると、図９のフローチャートに対応するプログラムの先頭アドレスが、ＣＰＵ１０７のプログラムカウンタにセットされ、処理がスタートする。
【００８１】
所定の線速度（又は角速度）で光情報記録媒体１０が回転するように駆動制御回路３２に指示するとともに、上位装置１２０から要求コマンドを受信した旨を再生信号処理回路１０１に通知する（Ｓ４０１）。
【００８２】
要求コマンドから指定アドレスを抽出し、その指定アドレスから、対象記録層を特定する（Ｓ４０３）。
【００８３】
特定された対象記録層に関する情報を、駆動制御回路１０２などに通知する（Ｓ４０５）。
【００８４】
指定アドレスに対応するガイドトラック層１１及び記録層１２に、光スポットが形成されるように、駆動制御回路１０２に指示する。これにより、シーク動作が行なわれる。なお、シーク動作が不要であれば、ここでの処理はスキップされる（Ｓ４０９）。
【００８５】
要求コマンドに応じて記録又は再生を許可する（Ｓ４１１）。
【００８６】
記録又は再生が完了したか否かを判断する。完了していなければ、ここでの判断は否定され、所定時間経過後に再度判断する（Ｓ４１３）。完了していれば、ここでの判断は肯定され、処理を終了する。
【００８７】
以上の説明より、光情報記録再生装置１００は、再生信号処理回路１０１と、ＣＰＵ１０７及びＣＰＵ１０７によって実行されるプログラムとによって処理装置が構成されているが、ＣＰＵ１０７によるプログラムに従う処理の少なくとも一部をハードウェアによって構成することとしてもよいし、あるいは全てをハードウェアによって構成することとしてもよい。
【００８８】
本実施例によれば、実施例１で説明した光情報記録媒体１０を、実施例２で説明した光情報記録再生光学系６０又は８０を用いて再生する装置を提供することができる。また、光情報記録媒体１０がチルトに対して安定した情報の再生ができるという利点を持つことから、振動などの外部環境に強い光情報記録再生装置を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施例１の光情報記録媒体の断面図である。
【図２】実施例１及び比較例の光情報記録媒体のチルト特性を示す図である。
【図３】情報記録材料によるピットの大きさを示す特性図である。
【図４】実施例１の変形例の光情報記録媒体の記録再生動作の説明図（その１）である。
【図５】実施例１の変形例の光情報記録媒体の記録再生動作の説明図（その２）である。
【図６】本発明の実施例２の光情報記録再生光学系の構成図である。
【図７】実施例２の変形例の第２光情報記録再生光学系の構成図である。
【図８】本発明の実施例３の光情報記録再生装置の構成図である。
【図９】実施例３の上位装置からアクセス要求を受信したときの光情報記録再生装置での処理を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００９０】
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ  光情報記録媒体
１１  ガイドトラック層
１２  記録層
１３  樹脂層
１４  カバー層
１５  サーボ用ビーム
１６  記録再生用ビーム
１９  基板層
２０  対物レンズ
３１  最上部のピット
３２、３４  ガイドトラック層上のピット
３３  最上部のピット
３５  情報層積層体
６０  光情報記録再生光学系
６１  第１光源
６２  偏光ビームスプリッタ
６３  コリメータレンズ
６４、８１  第１球面収差補正光学系
６５  ビームスプリッタ
６６  １／４波長板
６７  検出レンズ
６８  サーボ用ビーム受光素子
６９  第２光源
７０  偏光ビームスプリッタ
７１  光学素子
７２  コリメータレンズ
７３、８２  第２球面収差補正光学系
７４  記録再生ビーム用受光素子
８０  第２光情報記録再生光学系
１００  光情報記録再生装置
１０１  再生信号処理回路
１０２  駆動制御回路
１０３  スピンドルモータ
１０４  シークモータ
１０５  エンコーダ
１０６  レーザ制御回路
１０７  ＣＰＵ
１０８  ＲＡＭ
１０９  フラッシュメモリ
１１０  バッファＲＡＭ
１１１  バッファマネージャ
１１２  インターフェース
１２０  上位装置
Ｍ１１、Ｍ１２  情報層積層体
【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】
2008021348.tif 000007
【図６】
2008021348.tif 000008
【図７】
2008021348.tif 000009
【図８】
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【図９】
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