(57)【要約】【課題】開口数１以上の集光レンズを用いたニアフィールド光記録再生方式に好適な光記録媒体及びその光記録再生方法を提供する。【解決手段】開口数１以上の集光レンズ４を用いて光照射により記録再生又は再生がなされる光記録媒体１０であって、光記録媒体１０の少なくとも光照射側の最表面に記録部２を設け、この記録部２の屈折率をｎとし、集光レンズ４の開口数をＮＡとするとき、ｎ≧ＮＡの関係に選定する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口数１以上の集光レンズを用いて光照射により記録再生又は再生がなされる光記録媒体であって、
上記光記録媒体の少なくとも上記光照射側の最表面に記録部が設けられ、該記録部の屈折率をｎとし、上記集光レンズの開口数をＮＡとするとき、
ｎ≧ＮＡ
の関係に選定されて成ることを特徴とする光記録媒体。
【請求項２】
少なくとも上記記録部に、予め記録情報に対応する凹凸が設けられて、上記凹凸が記録ピットとされて成ることを特徴とする請求項１記載の光記録媒体。
【請求項３】
上記記録部を含んで上記光記録媒体が、同一の材料により構成されて成ることを特徴とする請求項１記載の光記録媒体。
【請求項４】
上記記録部を含んで上記光記録媒体が、同一の材料により構成されて成ることを特徴とする請求項２記載の光記録媒体。
【請求項５】
少なくとも上記記録部が、Ｓｉ又は高屈折率ガラスから選定されるいずれか一の材料より成ることを特徴とする請求項１記載の光記録媒体。
【請求項６】
上記光記録媒体が、Ｓｉ又は高屈折率ガラスから選定されるいずれか一の材料より成ることを特徴とする請求項３記載の光記録媒体。
【請求項７】
少なくとも上記記録部が、Ｓｉ、ＳｉＣ又は高屈折率ガラスから選定されるいずれか一の材料より成ることを特徴とする請求項２記載の光記録媒体。
【請求項８】
上記光記録媒体が、Ｓｉ、ＳｉＣ又は高屈折率ガラスから選定されるいずれか一の材料より成ることを特徴とする請求項４記載の光記録媒体。
【請求項９】
少なくとも開口数１以上の集光レンズを用いて光照射により光記録媒体の記録再生又は再生を行う光記録再生方法であって、
上記光記録媒体の少なくとも上記光照射側の最表面の記録部の屈折率をｎとし、上記集光レンズの開口数をＮＡとするとき、
ｎ≧ＮＡ
の関係に選定することを特徴とする光記録再生方法。
【請求項１０】
少なくとも上記記録部に、予め記録情報に対応する凹凸を形成して、上記凹凸を記録ピットとして再生を行うことを特徴とする請求項９記載の光記録再生方法。
【請求項１１】
上記光記録媒体の上記記録部の表面と上記集光レンズとの間の空気層の厚さを５０ｎｍ以下として記録再生を行うことを特徴とする請求項９記載の光記録再生方法。
【請求項１２】
上記光記録媒体の上記記録部の表面と上記集光レンズとの間の空気層の厚さを５０ｎｍ以下として記録再生を行うことを特徴とする請求項１０記載の光記録再生方法。
【請求項１３】
上記記録部を含んで上記光記録媒体を、同一の材料により構成することを特徴とする請求項９記載の光記録再生方法。
【請求項１４】
上記記録部を含んで上記光記録媒体を、同一の材料により構成することを特徴とする請求項１０記載の光記録再生方法。
【請求項１５】
上記記録部を含んで上記光記録媒体を、同一の材料により構成することを特徴とする請求項１１記載の光記録再生方法。
【請求項１６】
上記記録部を含んで上記光記録媒体を、同一の材料により構成することを特徴とする請求項１２記載の光記録再生方法。
【請求項１７】
上記光記録媒体の少なくとも上記記録部を、Ｓｉ又は高屈折率ガラスから選定されるいずれか一の材料より構成することを特徴とする請求項９記載の光記録再生方法。
【請求項１８】
上記光記録媒体の少なくとも上記記録部を、Ｓｉ、ＳｉＣ又は高屈折率ガラスから選定されるいずれか一の材料より構成することを特徴とする請求項１０記載の光記録再生方法。
【請求項１９】
上記光記録媒体を、Ｓｉ又は高屈折率ガラスから選定されるいずれか一の材料より構成することを特徴とする請求項１１記載の光記録再生方法。
【請求項２０】
上記光記録媒体を、Ｓｉ、ＳｉＣ又は高屈折率ガラスから選定されるいずれか一の材料より構成することを特徴とする請求項１２記載の光記録再生方法。
【請求項２１】
上記光記録媒体を、Ｓｉ又は高屈折率ガラスから選定されるいずれか一の材料より構成することを特徴とする請求項１３記載の光記録再生方法。
【請求項２２】
上記光記録媒体を、Ｓｉ、ＳｉＣ又は高屈折率ガラスから選定されるいずれか一の材料より構成することを特徴とする請求項１４記載の光記録再生方法。
【請求項２３】
上記光記録媒体を、Ｓｉ又は高屈折率ガラスから選定されるいずれか一の材料より構成することを特徴とする請求項１５記載の光記録再生方法。
【請求項２４】
上記光記録媒体を、Ｓｉ、ＳｉＣ又は高屈折率ガラスから選定されるいずれか一の材料より構成することを特徴とする請求項１６記載の光記録再生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも開口数１以上の集光レンズを用いて光照射により記録再生又は再生がなされる光記録媒体及びその光記録再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ　Ｄｉｓｃ）、ＭＤ（Ｍｉｎｉ　Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｃ）に代表される光（もしくは光磁気）記録媒体は、音楽情報、映像情報、データ、プログラム等の格納媒体として広く利用されている。
しかしながら、更なる音楽情報、映像情報、データ、プログラム等の高音質化、高画質化、長時間化のために、より大容量の光記録媒体、およびその光記録再生方法や光記録再生装置が望まれている。
【０００３】
そこで、これらに対応するため、各種光記録再生装置において、その光源、例えば半導体レーザの短波長化や集光レンズの開口数の増大化が図られ、集光レンズを介して収束する光スポットの小径化が図られている。
例えば、半導体レーザに関しては、発振波長が従来の赤色レーザの６３５ｎｍから４００ｎｍ帯に短波長化されたＧａＮ半導体レーザが実用化されつつあり、これにより光スポットの小径化が図られつつある。
【０００４】
また、例えば、ＳＩＬ（Ｓｏｌｉｄ　Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ　Ｌｅｎｓ）に代表される開口数が大なる光学レンズを使用して例えば開口数が１以上となる集光レンズを構成するとともに、この集光レンズの対物面と光記録媒体との間隔を、光源の波長程度もしくはその１０分の１程度まで近接させることにより再生を行う、いわゆるニアフィールド光記録再生方式が検討されている。
【０００５】
このニアフィールド光記録再生方式は、例えば図２１に示すように、光記録媒体１０側から順に配置されたＳＩＬ等のレンズ構成、すなわち高屈折率材料より成り例えば超半球状等に加工された第１の光学レンズ２１と、凸レンズ等より成る第２の光学レンズ２２とで構成された集光レンズ系を用いることによって実現される。このようなＳＩＬ等の開口数１以上のレンズ系を用いて、ニアフィールド再生を可能とする光記録媒体及び光記録再生装置が各種提案されている（例えば特許文献１及び２参照。）。
【０００６】
ところで、このニアフィールド光再生方式における高密度化を実現するためには、従来の光再生方式と同様に、その光源の出射波長の短波長化や、集光レンズの開口数の増大により、その集光スポットを縮小させる必要がある。
ここで集光スポットの面積は、集光レンズの開口数の２乗に反比例するので、ニアフィールド光記録再生方式における高密度化を実現するためには、集光レンズの開口数を増大させることが有効である。
【０００７】
また例えば図２１において説明した例のように、第１の光学レンズ２１が超半球光学レンズの場合のニアフィールド集光レンズの開口数ＮＡは、第１の光学レンズの屈折率をｎＬ１、この第１の光学レンズに対する入射光の空気中の入射角度をθＡＩＲとすると、
ＮＡ＝ｎＬ１×ｎＬ１×ｓｉｎθＡＩＲ
で表される（例えば非特許文献１参照。）。
したがって、集光レンズの開口数を増大させるためには、第１の光学レンズの屈折率を大とすることが必要となる。
しかしながら、第１の光学レンズの屈折率を増加させ、集光レンズの開口数ＮＡを増大させても、良好な再生特性が得られず、結果的に高密度化、大容量化をはかることが難しい。
【０００８】
【特許文献１】
特表２００１−５２２１１７号公報
【特許文献２】
特表２００１−５２４２４６号公報
【非特許文献１】
Ｔ．Ｄ．Ｍｉｌｓｔｅｒ，”Ｃｈｒｏｍａｔｉｃ　Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｈｉｇｈ−Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　Ｓｏｌｉｄ　Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ　Ｌｅｎｓ　Ｓｙｓｔｅｍｓ”，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，Ｍａｒｃｈ　１９９９，Ｖｏｌ．３８，Ｐａｒｔ　１，Ｎｏ．３Ｂ，ｐｐ．１７７７−１７７９，
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、集光レンズの開口数ＮＡの性能を十分に発揮させ、高開口数を有する集光レンズを用いて、ニアフィールド光記録再生方式に好適な光記録媒体を提供し、光記録媒体の高密度大容量化に対応できる光記録再生方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の問題を解決するために、本発明は、開口数１以上の集光レンズを用いて光照射により記録再生又は再生がなされる光記録媒体であって、光記録媒体の少なくとも光照射側の最表面に記録部を設け、この記録部の屈折率をｎとし、集光レンズの開口数をＮＡとするとき、
ｎ≧ＮＡ
の関係に選定される構成とする。
【００１１】
また本発明は、上述の光記録媒体において、少なくとも記録部に、予め記録情報に対応する凹凸が設けられて、上記凹凸が記録ピットとされる構成とする。
更に本発明は、上述の光記録媒体において、記録部を含んで光記録媒体を同一の材料により構成する。
また本発明は、上述の光記録媒体において、少なくとも記録部を、Ｓｉ又は高屈折率ガラスより構成する。
また更に本発明は、上述の凹凸を記録ピットとする光記録媒体において、少なくとも記録部を、Ｓｉ、ＳｉＣ又は高屈折率ガラスより構成する。
【００１２】
更に本発明による光記録再生方法は、上述の各本発明構成による光記録媒体を用いるものとする。
また、上述の各構成による光記録媒体の記録部の表面と集光レンズとの間の空気層の厚さを５０ｎｍ以下として記録再生を行う。
【００１３】
上述したように、本発明においては、開口数が１以上の集光レンズを用いて光照射により記録再生又は再生を行う光記録媒体、またはその光記録再生方法において、光記録媒体の少なくとも光照射側の最表面に記録部を設け、その記録部の屈折率ｎが、集光レンズの開口数ＮＡに対してｎ≧ＮＡの関係に選定するものであるが、本発明者らは、特に開口数１以上の集光レンズを用いるいわゆるニアフィールド光記録再生を行う場合に、良好な特性をもって高密度記録を実現するためには、特に光記録媒体の最表面部の屈折率の大きさが重要であることを発見した。
すなわち、上述の本発明構成とすることにより、従来の光記録媒体、すなわち記録部もしくは最表面部の屈折率が集光レンズの開口数ＮＡより小とされる光記録媒体ではできなかった、実効的により大なる開口数の記録再生を実現できることがわかった。
【００１４】
これについて説明すると、図３（Ａ）及び（Ｂ）にそれぞれ従来構成の光記録媒体の場合と本発明構成による光記録媒体の場合とを模式的に比較して示すように、従来構成の光記録媒体の場合は、光記録媒体の記録部又は最表面部の屈折率ｎと集光レンズの開口数ＮＡとの関係がｎ＜ＮＡとされるが、このとき入射光の照射領域３０に対し、戻り光の観察される領域３１は小さくなり、いわば屈折率ｎの大きさによって制限されてしまう。
しかしながら、図３（Ｂ）に示すように、本発明構成の光記録媒体の場合は、最表面に設ける記録部の屈折率ｎを、特にｎ≧ＮＡと選定することにより、入射光の照射領域３０と戻り光の観察される領域３１とがほぼ同じ大きさとなることがわかった。すなわち、本発明による場合は、従来の光記録媒体と比較して、実効的な開口数を増大化することができることがわかる。
従って、このような構成の光記録媒体において、開口数１以上の集光レンズにより適切な波長、パワーの記録光を照射することにより、記録部の変質、変形、酸化、還元等によって記録ピットを形成し、この記録ピットを再生することによって良好な記録再生特性が実現され、特性の良好な高記録密度光記録媒体を提供することができる。
【００１５】
また、光記録媒体の記録部に予め記録情報に対応する凹凸を設けて記録ピットとする場合は、再生専用型の光記録媒体を提供することができる。
更にまた、本発明において、光記録媒体を記録部を含んで同一材料により構成するいわば一体型構成とする場合は、その製造プロセスを簡易化してコストの低減化を図り、より安価な光記録媒体を提供することができる。
また、光記録媒体の少なくとも記録部を例えばＳｉや高屈折率ガラスより構成することにより、後段の実施例において詳細に説明するように、良好な再生特性をもってニアフィールド再生を行うことができた。またこの場合、有毒な金属などを含まない環境負荷の小さい光記録媒体を提供することができる。特に、Ｓｉを用いる場合は、溶融後再利用することも可能となる。
そして更に上述の凹凸を設けて記録ピットとする光記録媒体において、少なくとも記録部をＳｉ、ＳｉＣ又は高屈折率ガラスより構成することにより、後段の実施例において詳細に説明するように、良好な再生特性が得られ、またこの場合低価格で環境負荷の小さい再生専用型の光記録媒体を実現できる。
【００１６】
そしてこのような本発明構成による光記録媒体を用いて集光レンズと光記録媒体との間の空気層の厚さを５０ｎｍ以下とすることにより、集光レンズにより実現される光束の径を小とすることが可能になり、光記録媒体の高密度化大容量化に伴い開発が予想される波長２００ｎｍから５００ｎｍの光源に対応する光学ピックアップ装置および光記録再生装置において、確実に良好な記録再生特性をもってニアフィールド光記録再生を行うことが実現可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による光記録媒体及び光記録再生方法の実施の形態の各例について詳細に説明する。
本発明による光記録媒体は、図１にその一例の模式的な断面構成を示すように、開口数１以上の集光レンズ４を用いて光照射により記録再生又は再生がなされる光記録媒体１０であって、光記録媒体１０の少なくとも光照射側の最表面に記録部２を設け、この記録部２の屈折率をｎとし、集光レンズ４の開口数をＮＡとするとき、
ｎ≧ＮＡ
の関係に選定する。
【００１８】
このような構成において、開口数１以上の集光レンズ４により適切な波長、パワーの記録光を照射することにより、記録部２の変質、変形、酸化、還元等によって記録ピット３が形成される。
特に、後段の実施例において詳細に説明するように、この少なくとも記録部２を構成する材料として、Ｓｉ又は高屈折率ガラスを用いる場合に、良好な記録再生特性を実現することができる。
【００１９】
また本発明による他の光記録媒体は、図２にその一例の模式的な断面構成を示すように、少なくとも記録部２に、予め記録情報に対応する凹凸を設けて、この凹凸を記録ピット３とされる構成とする。
このように凹凸を設けて再生専用型構成の光記録媒体とする場合は、少なくとも記録部２を、Ｓｉ又は高屈折率ガラスより構成することによって、確実に良好な記録再生特性を実現することができる。
なお、図１及び図２において示す例ともに、記録部２は、基板１と同一の材料より構成し、いわば一体型構成とすることによって、製造工程の簡易化、コストの低減化により、大容量で且つ安価な光記録媒体を提供することもできる。もちろん、基板部分をより低屈折率の材料により構成することも可能である。
【００２０】
上述したように、光記録媒体１０の最表面の記録部２の材料を、集光レンズ４の開口数と同等以上の大きさの屈折率を有する材料とすることによって、前述の図３（Ｂ）において説明したように、集光レンズ４の開口数ＮＡと同等の領域３１において戻り光が得られ、実効的な開口数を従来より増大化することができる。
また、図１において、集光レンズ４と光記録媒体１０の表面との間の空気層の厚さｄを５０ｎｍ以下とすることにより、波長２００〜５００ｎｍ程度の波長の光源を用いてニアフィールド再生を行うことができ、確実に記録密度の高密度化、大容量化を図ることができる。
【００２１】
なお集光レンズ４としては、開口数ＮＡが１以上であればよいが、例えば前述の図２１において説明した例と同様のＳＩＬ型構成の集光レンズ系を用いることができる。
ＳＩＬ型の集光レンズ系を用いる場合、その第１の光学レンズ２１としては、以下の各種の形状のものを用いることができる。
【００２２】
図４は、第１の光学レンズ２１の概略断面図である。図示のように、この第１の光学レンズ２１の形状は半球状であり、光記録媒体１０と対向面である対物面が平面であり、この対物面の反対面は凸球面となっている。また、周側面は２軸アクチュエータ、もしくはスライダ等の保持体との固着面となる。
なお、この第１の光学レンズ２１は、図４に示したような半球形状の光学レンズでもよいし、図５に示したように超半球形状の光学レンズでもよい。
【００２３】
また、ニアフィールド光記録再生方式においては、光記録媒体１０と第１の光学レンズ２１の距離が数十ｎｍ程度と非常に近接していることから、光記録媒体１０、もしくは第１の光学レンズ２１の傾きに対する許容度を拡大するため、図６、もしくは、図７に示すような第１の光学レンズ２１の対物面を円錐状に加工した形状の光学レンズでもよい。
【００２４】
ところで、第１の光学レンズ２１は、その屈折率ができるだけ大なるものの方が、その光学レンズの開口数を大きくすることが可能である。そこで、望ましくは、高屈折率ガラス、もしくは主成分を高屈折率ガラスとする材料、ＺｒＯ２、もしくは主成分をＺｒＯ２とする材料、ＳｒＴｉＯ３、もしくは主成分をＳｒＴｉＯ３とする材料、Ｂｉ４Ｇｅ３Ｏ１２もしくは主成分をＢｉ４Ｇｅ３Ｏ１２とする材料などを用いることとする。
【００２５】
これら高屈折率ガラス、ＺｒＯ２、ＳｒＴｉＯ３、Ｂｉ４Ｇｅ３Ｏ１２もしくはこれらを主成分とする光学レンズ材料は、波長３００ｎｍから８００ｎｍの波長域で屈折率が高く、たとえば、ＧａＮ半導体レーザの発振波長である３９０ｎｍから４２０ｎｍに対して、屈折率２．０以上を有している。
従って、光源にＧａＮ半導体レーザを使用し、その光学レンズ材料として高屈折率ガラス、ＺｒＯ２、ＳｒＴｉＯ３、Ｂｉ４Ｇｅ３Ｏ１２を用いた光学レンズは、光再生方式にとって、光源の短波長化と集光レンズの高開口数化に対して非常に有効な手段であり、光記録媒体の高密度化、大容量化に寄与することができる。
【００２６】
なお、上述したように本発明においては、光記録媒体の屈折率ｎを集光レンズの開口数ＮＡに対し、ｎ≧ＮＡとするものであるが、ｎ＞６の実用的な屈折率の材料は今のところ開発されていない。従って、現状では、記録部の屈折率は、ＮＡ≦ｎ≦６の範囲に選定するものとする。
【００２７】
次に、本発明構成による光記録媒体を用いた光学ピックアップ装置又は光記録再生装置の各例について説明する。
各例共に、前述の図２１に示したように、対物側から順に配置された第１の光学レンズと第２の光学レンズで構成された集光レンズを有するＳＩＬ型の、いわゆるニアフィールド光再生方式を採用した場合を示す。
以下、本発明を適用した実施の形態例について図８から図１１を参照して説明する。
【００２８】
図８は、本発明の実施の形態例による光記録再生装置の構成例を示すブロック図である。
たとえば光記録媒体がディスク状であれば、図示しないスピンドルモータに装着され、所定の回転数で回転される。
光源、たとえば半導体レーザから出射された往路光はコリメータレンズ（図示せず）により平行光に変換され、第１のビームスプリッタ３３を透過し、集光レンズ４を介して光記録媒体１０の最表面の記録部に集光される。集光レンズ４は、ＳＩＬ型構成の場合、光記録媒体側から順に第１の光学レンズ２１と第２の光学レンズ２２で構成される。
【００２９】
情報再生面で反射された復路光は集光レンズ４を透過し、第１のビームスプリッタ３３で反射されて第２のビームスプリッタ３４に入射する。第２のビームスプリッタ３４を通過した復路光はフォーカシング用光検出器（図示せず）に集光され、フォーカスシングエラー信号および再生ピット信号等が検出される。
また、第２のビームスプリッタ３４で反射された復路光はトラッキング用光検出器（図示せず）に集光され、トラッキングエラー信号が検出される。
【００３０】
また、集光レンズ４は、図９にその一例の構成例を示すように、２軸アクチュエータ４０に保持されている。２軸アクチュエータ４０は、例えばフォーカシングコイル４１、及びトラッキングコイル４２を含み、集光レンズ４をフォーカシング方向、およびトラッキング方向に制御駆動する。
【００３１】
この２軸アクチュエータ４０は、光記録媒体１０と第１の光学レンズ２１との距離を、たとえば戻り光量をモニタし、その距離情報をフィードバックすることにより、一定に保つことが可能であり、かつ第１の光学レンズ２１と光記録媒体１０の衝突を避けることが可能である。
また、この２軸アクチュエータ４０は、トラッキング方向に戻り光量をモニタし、その位置情報をフィードバックすることにより、集光スポットを所望の再生トラックに移動させることが可能である。
【００３２】
他の構成例としては、例えば図１０に示すように、集光レンズ４を、たとえばトラッキング方向に制御駆動されるスライダ５１に保持する構成とすることもできる。このスライダ５１は、たとえば光記録媒体１０の面触れ方向にのみ弾性を有するジンバル５２等の弾性体を介し、たとえば光学ピックアップ装置を構成してトラッキング方向に移動する可動光学部に支持されている。
この可動光学部は、リニアモータ等で構成された制御駆動手段によりトラッキング方向に制御駆動される。そして、光記録媒体１０の回転に伴い発生する気体流が光記録媒体１０とスライダ５１との間に流れ込むとともに、弾性体の光再生媒体側への押圧力と釣り合う気体薄膜が形成され、スライダが光記録媒体に対して一定の距離、たとえば５０ｎｍの距離を保ちつつ浮上するように構成されている。
すなわち、光記録媒体を所定の回転数で回転させて光記録媒体からの情報の再生時において、集光レンズ４を構成する第１の光学レンズ２１と光記録媒体１０との距離はスライダ５１によりほぼ一定距離に保たれた状態となっている。
【００３３】
なお、必要に応じてこの光学ピックアップ装置には、光記録媒体１０の面振れに対して、前述の集光レンズ４を制御する２軸アクチュエータ４０、もしくはスライダ５１が追従した残りのフォーカスエラー成分および集光レンズ４の組み立て工程時に発生した誤差成分を補正し、２枚のレンズの間隔を変えることで、補正することができるリレーレンズを第１のビームスプリッタ３２と第２の光学レンズ２２の間に挿入し構成してもよい。
また、第１の光学レンズ２１と第２の光学レンズ２２がスライダ５１に保持されている場合、スライダ５１が追従した残りのフォーカスエラー成分および集光レンズの組み立て工程時に発生した誤差成分を補正する手段として、集光レンズ４を構成する第１の光学レンズ２１をスライダ５１に固定し、第２の光学レンズ２２を例えば圧電素子等により光軸方向に可動するように構成してもよい。
【００３４】
また、スピンドルモータが複数の光記録媒体を装着する手段を有する光再生装置の場合には、図１１に概略構成を示すように、光軸をほぼ９０度曲げるミラー５３をスライダ５１に設ける構成が有効である。
このような構成の光記録再生装置は光記録媒体間の間隔を小とすることができるので、複数の光記録媒体を装着する校正の装置の小型化、薄型化を図ることができる。
【００３５】
次に、具体的な材料を用いた実施例について説明する。
実施例１
この実施例では、前述の図８において説明したように、集光レンズとしてＳＩＬ型構成のレンズを用いた場合を示す。
集光レンズとしては、株式会社オハラ製の高屈折率ガラスＳ−ＬＡＨ７９材料を大きさ１０ｍｍ×１０ｍｍ、厚さ２ｍｍで、両表面を光学研磨した光学レンズを第１の光学レンズとして用いた。
このレンズの材料の屈折率を、ジェー・エー・ウーラム・ジャパン株式会社製分光エリプソメータＶＡＳＥにて、波長３８０ｎｍから８００ｎｍまで測定した。この結果を図１２に示す。
図１２から、この高屈折率ガラスＳ−ＬＡＨ７９材料は波長３８０ｎｍから８００ｎｍまでのすべての波長範囲で、他のガラス材料に比べて比較的大きな屈折率を有しており、その値も波長４００ｎｍ付近で２．０以上に達することがわかる。
【００３６】
また、以下の表１に、波長４０５ｎｍでの上述の試料の屈折率と、第２の光学レンズ２２の開口数を０．４２とし、第１の光学レンズ２１に上述の材料を使用して、図８において説明した形態の集光レンズを組み立てたときの集光レンズの開口数を示す。
【００３７】
【表１】
2004087087.tif 000003
【００３８】
この表１から明らかなように、ガラス材料として高屈折率を有するＳ−ＬＡＨ７９材料を使用して作製した集光レンズの開口数は、明らかに従来までのＭＤやＣＤやＤＶＤなどの集光レンズの開口数よりも大きく、かつその値は１以上である。
したがって、この材料で作製された集光レンズで集光された光スポット面積は開口数の２乗に反比例して縮小できるので、例えばＤＶＤの集光レンズの開口数０．６に比べて、約１０倍も高密度な光記録媒体の記録再生が可能となる光ピックアップ装置を実現できる。
【００３９】
次に、上述のようにして作製した集光レンズの開口数が１．８１による光ピックアップ装置、及び光記録再生装置を使用し、光記録媒体の屈折率による再生信号評価を行った。
この実施例１においては、図１に示す構成の光記録媒体１０を基板１及び記録部２を含んで一体型構成とし、単結晶Ｓｉを用いて構成した。
図１３にＳｉの光学定数の波長依存性を示す。図１３において、実線ａは屈折率、破線ｂは消衰係数ｋを示す。波長４０５ｎｍ近傍で屈折率ｎは５．３２と高い値を示すことがわかる。
【００４０】
この光記録媒体に対し、波長４０５ｎｍの光源及び上述の開口数１．８１の集光レンズを有する光学系を用いて、（１，７）ＲＬＬ変調されたビット長１００ｎｍのランダム信号を記録した。
その後、この光記録媒体１０の記録ピット信号の再生を、上述の光学系を有する光記録再生装置で再生した。このときの信号波形を図１４に示す。
この図１４に示す信号波形から、明瞭な信号パターンが再生されていることがわかる。
【００４１】
比較例１
比較例１として、光記録媒体１０の基板１及び記録部２を、屈折率が１．５０の石英ガラスより一体型構成として作製した。この場合の測定結果について述べる。
この比較例１においても、上述の実施例１と同様に、（１，７）ＲＬＬ変調されたビット長１００ｎｍのランダム信号を記録し、その後記録ピット信号を、上述の実施例１と同様に、集光レンズの開口数が１．８１による光ピックアップ装置、及びレーザ光源波長４０５ｎｍの光記録再生装置を使用して、再生した信号波形を図１５に示す。
【００４２】
図１４に示すように、光記録媒体がシリコンの場合、非常に明瞭な信号パターンが再生され、その最短マークと最長マークの比、すなわち変調度は約４６％であった。
一方、図１５に示すように、光記録媒体の最表面の記録部が屈折率１．５０の石英ガラスの場合、明瞭な信号パターンは再生されず、その最短マークと最長マークの比（変調度）は約２６％であった。この結果を以下の表２に示す。
【００４３】
【表２】
2004087087.tif 000004
【００４４】
したがって、この表２の結果から、同じ密度の光記録媒体でも、その記録媒体の最表面の記録部の材料により、大きく再生信号に影響を与えることがわかる。すなわち、上記表２に示すように、実施例１においては、記録部の屈折率は５．３２であり、集光レンズの開口数ＮＡ１．８１よりも大きく、この場合良好な再生波形が得られ、変調度も比較的高い。一方、比較例１の場合、記録部の屈折率は１．５０で、集光レンズの開口数よりも小さいが、良好な再生波形が得られず、変調度も低い。したがって、開口数ＮＡと光記録媒体の最表面の記録部の屈折率との大小関係が、再生信号の品質に非常に大きな影響を与えていることは明らかである。
【００４５】
これは、図３において説明したように、光記録媒体の最表面の記録部の屈折率によって、集光レンズからのパターンが制限されていることを裏付けるものである。
上述の実施例１の光記録媒体における集光レンズからのパターンは、前述の図３（Ｂ）において斜線を付して示す領域と同様に、真っ暗なパターンが観察された。
これに対し、比較例１の光記録媒体における集光レンズからのパターンは、図３（Ａ）において領域３２と同様の白い円環が観察された。
この白い円環は、集光レンズの開口数ＮＡが石英ガラスの屈折率よりも大きいために起こる現象であり、その結果として、集光レンズの開口数ＮＡが石英ガラスの屈折率に制限されていることを示している。
一方、真っ暗なパターンは、集光レンズの開口数ＮＡがシリコンの屈折率よりも小さいために起こる現象であり、その結果として、集光レンズの開口数ＮＡがシリコンの屈折率に制限されていないことを示している。
【００４６】
以上の実施例１及び比較例１の結果から、本発明構成による光記録媒体は、従来は実現できなかった実効的な開口数の増大化をはかり、より良好な再生特性をもって記録密度の高密度化を図った光記録媒体を提供することができることがわかる。
【００４７】
なお、上述の実施例１においては、単結晶Ｓｉを用いた場合について説明したが、記録再生用の記録部として用いる場合は、例えばその他高屈折率ガラスを用いる場合においても、同様の結果を得ることができた。
図１６に一例として、オハラ社製Ｓ−ＬＡＨ７９ガラスの光学特性、この場合屈折率及び消衰係数の波長依存性を示す。図１６において実線ｅは屈折率、破線ｆは消衰係数を示す。このように、高屈折率ガラスとして、用いる波長帯域において、屈折率ｎが集光レンズの開口数ＮＡ以上となる材料を、光記録媒体の少なくとも記録部として用いることができる。
【００４８】
また、上述の実施例１においては、基板１と記録部２とを同一の材料により構成したが、その他基板１は、比較的低屈折率の材料より構成する場合においても、同様の効果を得ることができるといえる。
【００４９】
実施例２
次に、本発明による光記録媒体において、記録部２に記録情報に対応する凹凸を設け、この凹凸を記録ピットとするいわゆる再生専用型構成とした場合について説明する。
この実施例２では、実施例１において用いた集光レンズと同様に、株式会社オハラ製の高屈折率ガラスＳ−ＬＡＨ７９材料を大きさ１０ｍｍ×１０ｍｍ、厚さ２ｍｍで、両表面を光学研磨した光学レンズを試料として用いた場合を説明する。
そして、この試料の屈折率を、例えばジェー・エー・ウーラム・ジャパン株式会社製分光エリプソメータＶＡＳＥにて、波長３８０ｎｍから８００ｎｍまで測定した。この材料の屈折率の波長依存性は、前述の図１２に示すとおりである。
【００５０】
前述したように、この高屈折率ガラスＳ−ＬＡＨ７９材料は波長３８０ｎｍから８００ｎｍまでのすべての波長範囲で、他のガラス材料に比べて比較的大きな屈折率を有しており、その値も波長４００ｎｍ付近で２．０以上に達する。
【００５１】
また、上記表１に示すように、波長４０５ｎｍでのこの材料の屈折率は２．０７５であり、第２の光学レンズ２２の開口数を０．４２とし、第１の光学レンズ２１にこの材料を使用して、前述の図８において説明した形態の集光レンズを組み立てたときの集光レンズの開口数ＮＡは１．８１である。
【００５２】
このように、ガラス材料として高屈折率を有するＳ−ＬＡＨ７９材料を使用して作製した集光レンズの開口数は、実施例１と同様に１以上であり、したがって、この材料で作製された集光レンズで集光された光スポット面積は開口数の２乗に反比例して縮小できるので、例えばＤＶＤの集光レンズの開口数０．６に比べて、約１０倍も高密度な光記録媒体の記録再生が可能となる光ピックアップ装置を実現できる。
【００５３】
次に、上述のようにして作製した集光レンズの開口数が１．８１による光ピックアップ装置、及び光再生装置を使用し、光記録媒体の屈折率による再生信号評価を行った。
ここで、具体的な実施例として光記録媒体にＳｉを用いた場合と、比較例として石英ガラスを用いた場合の結果について述べる。
まず、実施例２として、単結晶シリコンによる光記録媒体を用意し、これに電子線露光用レジストを塗布し、その後（１，７）ＲＬＬ変調されたビット長７８．８ｎｍのランダム信号を、トラックピッチ２２６ｎｍで電子線露光により記録し、その後、現像工程、エッチング工程により、シリコン基板上に直接再生ピット信号を記録した。
【００５４】
比較例２
同様に、比較例２として石英ガラスの光記録媒体を用意し、これに電子線露光用レジストを塗布し、その後（１，７）ＲＬＬ変調されたビット長７８．８ｎｍのランダム信号を、トラックピッチ２２６ｎｍで電子線露光により記録し、その後、現像工程、エッチング工程により、石英ガラス基板上に直接再生ピット信号を記録した。
これら実施例２と比較例２の２つの光記録媒体について、集光レンズの開口数が１．８１による光ピックアップ装置、及びレーザ光源波長４０５ｎｍの光再生装置を使用して、再生した信号波形を図１７（Ａ）及び（Ｂ）に示す。図１７（Ａ）は比較例２の信号波形、図１７（Ｂ）は実施例２の信号波形を示している。
【００５５】
図１７（Ｂ）に示すように、光記録媒体がシリコンの場合、非常に明瞭な信号パターンが再生され、その最短マークと最長マークの比は約４０％であった。
一方、図１７（Ａ）に示すように、光記録媒体が石英ガラスの場合、明瞭な信号パターンは再生されず、その最短マークと最長マークの比は約２５％であった。
したがって、再生専用型とする光記録媒体においても同様に、同じ密度の光記録媒体でも、その媒体材料により、大きく再生信号に影響を与えることは明らかである。
【００５６】
すなわち、再生専用型とする場合においても、光再生装置のレーザ光源波長である４０５ｎｍにおける屈折率が、再生特性に影響することがわかる。
以下の表３に上述した実施例２と比較例２で使用した光再生装置のレーザ光源波長である波長４０５ｎｍでのそれぞれの屈折率と、上述の再生信号の変調度とを示す。なお、試料の屈折率は、ジェー・エー・ウーラム・ジャパン株式会社製分光エリプソメータＶＡＳＥにて測定した。
【００５７】
【表３】
2004087087.tif 000005
【００５８】
この表３に示したように、集光レンズの開口数１．８１に対して、シリコン製光記録媒体の屈折率は５．３２で、集光レンズの開口数よりも大きい。一方、集光レンズの開口数１．８１に対して、石英ガラス製光記録媒体の屈折率は１．４７で、集光レンズの開口数よりも小さい。
【００５９】
以上の実施例２と比較例２の比較から、集光レンズの開口数ＮＡに対して、光再生媒体の屈折率ｎの大小が、その再生信号品質に非常に大きな影響を与えていることは明らかである。
【００６０】
従ってこの場合においても同様に、この集光レンズの開口数ＮＡと、光記録媒体の屈折率ｎとの関係が、図３で述べた集光レンズからのパターンによって説明される。
図１８及び図１９に、顕微鏡写真による上述の実施例２のシリコン製光記録媒体における集光レンズからのパターンと、比較例２の石英ガラス製光記録媒体における集光レンズからのパターンを示す。
図１９に示すように、シリコン製光記録媒体における集光レンズからのパターンが真っ暗なものに対して、石英ガラス製光記録媒体における集光レンズからのパターンは白い円環が観察された。
【００６１】
この白い円環は、集光レンズの開口数ＮＡが石英ガラスの屈折率よりも大きいために起こる現象であり、その結果として、集光レンズの開口数ＮＡが石英ガラスの屈折率に制限されていることを示している。
一方、図１８に示す真っ暗なパターンは、集光レンズの開口数ＮＡがシリコンの屈折率よりも小さいために起こる現象であり、その結果として、集光レンズの開口数ＮＡがシリコンの屈折率に制限されていないことを示している。
【００６２】
従って、本発明による光記録媒体は、開口数が制限されることなく、より良好な再生特性をもって再生することが可能な高密度、大容量の光記録媒体及び光記録再生方法を提供することができる。
【００６３】
なお、上述の実施例２においては、Ｓｉ単結晶を用いて光記録媒体を一体型構成とした場合について説明したが、このように記録ピットを凹凸により形成する再生専用型構成の光記録媒体においては、その他ＳｉＣ、高屈折率ガラスを用いる場合においても、同様に良好な再生特性を得ることができた。
図２０に、ＳｉＣの光学特性を示す。図２０において、実線ｃは屈折率、破線ｄは消衰係数を示す。この図２０から明らかなように、少なくとも記録部をＳｉＣより構成する場合においても、短波長領域において十分高い２．５以上の屈折率とすることができ、良好なニアフィールド光記録再生が可能な光記録媒体を提供することができる。
【００６４】
その他本発明による光記録媒体は、上述の各実施例において説明した例に限定されることなく、本発明構成を逸脱しない範囲において、その他種々の変形、変更が可能であることは言うまでもない。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明による光記録媒体及び光記録再生方法によれば、開口数ＮＡが１以上である集光レンズに対し、少なくとも光記録媒体の最表面に設ける記録部の屈折率ｎを、集光レンズの開口数ＮＡに対して、ｎ≧ＮＡの関係に選定することにより、集光レンズを通じて光照射を行い、光記録媒体に対する再生を行えば、従来の屈折率が小なる光記録媒体では限界であった開口数を実現することが可能となる。
【００６６】
また、本発明の光記録媒体において、予め記録情報に対応した凹凸を記録部に設けて記録ピットとすることによって、再生専用型の光記録媒体を構成することができる。
更に本発明において、光記録媒体を記録部を含んで同一の材料により構成し、一体型構成とすることによって、製造工程の簡易化、コストの低減化を図り、より安価で高記録密度が可能な光記録媒体及び光記録再生方法を提供することができる。
【００６７】
更に本発明において、少なくとも記録部の材料を、屈折率が大なる例えばシリコンや高屈折率ガラスより構成することによって、確実に良好な再生特性の得られる大容量光記録媒体を提供し、高密度記録の可能な光記録再生方法を提供することができる
更に、予め記録部に凹凸による記録ピットを形成する構成とする場合に、少なくとも記録部をＳｉ、ＳｉＣ又は高屈折率ガラスより構成することによって、確実に再生特性の良好な高記録密度、大容量の再生専用型の光記録媒体を提供することができる。
特にこの場合に、基板と記録部を一体型構成とする場合は、基板上に凹凸によるピットを記録して、そのまま光記録媒体とすることができ、低価格で環境負荷の小さい光記録媒体を実現できる。
【００６８】
更に本発明において、集光レンズと光記録媒体との間の空気層の厚さを５０ｎｍとすることにより、開口数１以上の集光レンズにより実現される光束の径を小とすることが可能になるとともに、光記録媒体の高密度化大容量化に伴い開発が予想される波長２００ｎｍから５００ｎｍの光源に対応して確実にニアフィールド光記録再生を行うことができて、確実に高密度化、大容量化の可能な光記録媒体及び光記録再生方法、これを用いた光学ピックアップ装置および光再生装置の実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光記録媒体の一例の要部の略線的拡大断面図である。
【図２】光記録媒体の一例の要部の略線的拡大断面図である。
【図３】集光レンズの開口数ＮＡと光記録媒体の屈折率ｎとの関係を示す説明図である。
【図４】集光レンズの一例の概略断面図である。
【図５】集光レンズの一例の概略断面図である。
【図６】集光レンズの一例の概略断面図である。
【図７】集光レンズの一例の概略断面図である。
【図８】光記録再生装置の一例の要部の概略構成図である。
【図９】光記録再生装置の一例の要部の概略構成図である。
【図１０】光記録再生装置の一例の要部の概略構成図である。
【図１１】光記録再生装置の一例の要部の概略構成図である。
【図１２】集光レンズ材料の一例の屈折率の波長依存性を示す図である。
【図１３】シリコンの屈折率の波長依存性を示す図である。
【図１４】光記録媒体の一例の信号波形を示す図である。
【図１５】光記録媒体の比較例の信号波形を示す図である。
【図１６】高屈折率ガラスの一例の屈折率及び消衰係数の波長依存性を示す図である。
【図１７】光記録媒体の一例と比較例の信号波形を対比して示す図である。
【図１８】光記録媒体の一例における集光レンズからのパターンを対比して示す説明図である。
【図１９】光記録媒体の比較例における集光レンズからのパターンを対比して示す説明図である。
【図２０】ＳｉＣの光学特性を示す図である。
【図２１】ニアフィールド光再生方式の光学系の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１　基板、２　記録部、３　記録ピット、４　集光レンズ、１０　光記録媒体、２１　第１の光学レンズ、２２　第２の光学レンズ、３０　光照射領域、３１　戻り光観察領域、３３　第１のビームスプリッタ、３４　第２のビームスプリッタ、４０　２軸アクチュエータ、４１　フォーカシング用コイル、４２　トラッキング用コイル、５１　スライダ、５２　ジンバル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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