(57)【要約】【課題】許容チルト角度や記録層間隔をパラメータとして記憶容量を最大化した多層光ディスクおよびそのような多層光ディスクに対応した光ディスク装置を提供する。【解決手段】本発明の光ディスク装置は、積層された５層以上の記録層を備えた光ディスクに対して光を照射する対物レンズと、光の光軸と記録層の法線との間に形成されるチルト角を制御するチルト調節機構とを備え、前記光を光ディスクに照射することにより、光ディスク上の複数の記録層の中から選択された記録層に対してデータを書き込むこと、および／または複数の記録層の中から選択された記録層に記録されているデータを読み出すことを行なう。光ディスクの光照射側面から最も離れた深い位置に配置されている記録層と光ディスクの光照射側面との間の距離をＤｍｍとするとき、１．３００９×Ｄ3−２．９３１５×Ｄ2＋２．３１３３×Ｄ−０．０５０２≦ＮＡ≦１．３００９×Ｄ3−２．９３１５×Ｄ2＋２．３１３３×Ｄ＋０．２０２８の関係式を満足するように対物レンズの開口数ＮＡが決定されている。【選択図】図２
2004355791.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された５層以上の記録層を備えた光ディスクに対して光を照射する対物レンズと、前記光の光軸と前記記録層の法線との間に形成されるチルト角を制御するチルト調節機構とを備え、
前記光を前記光ディスクに照射することにより、前記光ディスク上の複数の記録層の中から選択された記録層に対してデータを書き込むこと、および／または前記複数の記録層の中から選択された記録層に記録されているデータを読み出すことを行なう光ディスク装置であって、
前記光ディスクの光照射側面から最も離れた深い位置に配置されている記録層と前記光ディスクの光照射側面との間の距離をＤｍｍとするとき、
１．３００９×Ｄ3−２．９３１５×Ｄ2＋２．３１３３×Ｄ−０．０５０２≦ＮＡ≦１．３００９×Ｄ3−２．９３１５×Ｄ2＋２．３１３３×Ｄ＋０．２０２８
の関係式を満足するように前記対物レンズの開口数ＮＡが決定されている、光ディスク装置。
【請求項２】
積層された５層以上の記録層を備えた光ディスクに対して光を照射する対物レンズと、前記光の光軸と前記記録層の法線との間に形成されるチルト角を制御するチルト調節機構とを備え、
前記光を前記光ディスクに照射することにより、前記光ディスク上の複数の記録層の中から選択された記録層に対してデータを書き込むこと、および／または前記複数の記録層の中から選択された記録層に記録されているデータを読み出すことを行なう光ディスク装置であって、
０．７５５７×Ｔ2−０．７５９８×Ｔ＋０．６４６２≦ＮＡ≦０．７５５７×Ｔ2−０．７５９８×Ｔ＋０．８９９２
の関係式を満足するように、前記チルト角の許容値Ｔおよび開口数ＮＡが決定されている、光ディスク装置。
【請求項３】
積層された５層以上の記録層を備えた光ディスクに対して光を照射する対物レンズと、前記光の光軸と前記記録層の法線との間に形成されるチルト角を制御するチルト調節機構とを備え、
前記光を前記光ディスクに照射することにより、前記光ディスク上の複数の記録層の中から選択された記録層に対してデータを書き込むこと、および／または前記複数の記録層の中から選択された記録層に記録されているデータを読み出すことを行なう光ディスク装置であって、
前記光ディスクの光照射側面から最も離れた深い位置に配置されている記録層と前記光ディスクの光照射側面との間の距離をＤｍｍとするとき、
−３０．０３１×Ｔ3＋２２．３２１×Ｔ2−５．９６０５×Ｔ＋８．７６２≦Ｄ≦６．９１５５×Ｔ3＋５．４２６７×Ｔ2−５．６４６６×Ｔ＋１．５７９５
の関係式を満足するように前記チルト角の許容値Ｔが決定されている、光ディスク装置。
【請求項４】
各々が反射率６．７％以下の積層された複数の記録層を備えた光ディスクに対して光を照射する対物レンズと、前記光の光軸と前記記録層の法線との間に形成されるチルト角を制御するチルト調節機構とを備え、
前記光を前記光ディスクに照射することにより、前記光ディスク上の複数の記録層の中から選択された記録層に対してデータを書き込むこと、および／または前記複数の記録層の中から選択された記録層に記録されているデータを読み出すことを行なう光ディスク装置であって、
前記光ディスクの光照射側面から最も離れた深い位置に配置されている記録層と前記光ディスクの光照射側面との間の距離をＤｍｍとするとき、
１．３００９×Ｄ3−２．９３１５×Ｄ2＋２．３１３３×Ｄ−０．０５０２≦ＮＡ≦１．３００９×Ｄ3−２．９３１５×Ｄ2＋２．３１３３×Ｄ＋０．２０２８
の関係式を満足するように前記対物レンズの開口数ＮＡが決定されている、光ディスク装置。
【請求項５】
各々が反射率６．７％以下の積層された複数の記録層を備えた光ディスクに対して光を照射する対物レンズと、前記光の光軸と前記記録層の法線との間に形成されるチルト角を制御するチルト調節機構とを備え、
前記光を前記光ディスクに照射することにより、前記光ディスク上の複数の記録層の中から選択された記録層に対してデータを書き込むこと、および／または前記複数の記録層の中から選択された記録層に記録されているデータを読み出すことを行なう光ディスク装置であって、
０．７５５７×Ｔ2−０．７５９８×Ｔ＋０．６４６２≦ＮＡ≦０．７５５７×Ｔ2−０．７５９８×Ｔ＋０．８９９２
の関係式を満足するように、前記チルト角の許容値Ｔおよび開口数ＮＡが決定されている、光ディスク装置。
【請求項６】
各々が反射率６．７％以下の積層された複数の記録層を備えた光ディスクに対して光を照射する対物レンズと、前記光の光軸と前記記録層の法線との間に形成されるチルト角を制御するチルト調節機構とを備え、
前記光を前記光ディスクに照射することにより、前記光ディスク上の複数の記録層の中から選択された記録層に対してデータを書き込むこと、および／または前記複数の記録層の中から選択された記録層に記録されているデータを読み出すことを行なう光ディスク装置であって、
前記光ディスクの光照射側面から最も離れた深い位置に配置されている記録層と前記光ディスクの光照射側面との間の距離をＤｍｍとするとき、
−３０．０３１×Ｔ3＋２２．３２１×Ｔ2−５．９６０５×Ｔ＋８．７６２≦Ｄ≦６．９１５５×Ｔ3＋５．４２６７×Ｔ2−５．６４６６×Ｔ＋１．５７９５
の関係式を満足するように前記チルト角の許容値Ｔが決定されている、光ディスク装置。
【請求項７】
積層された複数の記録層を備えた光ディスクに対して光を照射する対物レンズと、前記光の光軸と前記記録層の法線との間に形成されるチルト角を制御するチルト調節機構とを備え、前記光を前記光ディスクに照射することにより、前記光ディスク上の複数の記録層の中から選択された記録層に対してデータを書き込むこと、および／または前記複数の記録層の中から選択された記録層に記録されているデータを読み出すことを行なう光ディスク装置のための光ディスクであって、
前記光ディスクの光照射側面から最も離れた深い位置に配置されている記録層と前記光ディスクの光照射側面との間の距離をＤｍｍとするとき、
１．３００９×Ｄ3−２．９３１５×Ｄ2＋２．３１３３×Ｄ−０．０５０２≦ＮＡ≦１．３００９×Ｄ3−２．９３１５×Ｄ2＋２．３１３３×Ｄ＋０．２０２８
の関係式を満足するように、前記距離Ｄが決定されている、光ディスク。
【請求項８】
積層された複数の記録層を備えた光ディスクに対して光を照射する対物レンズと、前記光の光軸と前記記録層の法線との間に形成されるチルト角を制御するチルト調節機構とを備え、前記光を前記光ディスクに照射することにより、前記光ディスク上の複数の記録層の中から選択された記録層に対してデータを書き込むこと、および／または前記複数の記録層の中から選択された記録層に記録されているデータを読み出すことを行なう光ディスク装置のための光ディスクであって、
前記光ディスクの光照射側面から最も離れた深い位置に配置されている記録層と前記光ディスクの光照射側面との間の距離をＤｍｍとし、前記チルト角の許容値をＴとするとき、
−３０．０３１×Ｔ3＋２２．３２１×Ｔ2−５．９６０５×Ｔ＋８．７６２≦Ｄ≦６．９１５５×Ｔ3＋５．４２６７×Ｔ2−５．６４６６×Ｔ＋１．５７９５
の関係式を満足するように、距離Ｄが決定されている、光ディスク。
【請求項９】
前記記録層の数は５層以上である請求項７または８に記載の光ディスク。
【請求項１０】
前記記録層の各々の平均反射率は６．７％以下である請求項７または８に記載の光ディスク。
【請求項１１】
前記記録層の少なくとも１つは、フォトクロミック分子材料から形成されている請求項７または８に記載の光ディスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数の記録層が積層された光ディスク、および、そのような光ディスクに対してデータの記録再生を行なうことができる光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクの記録層に記録され得るデータの密度（以下、「記録密度」と称する）は、データの記録・再生に使用されるレーザービームが記録層上において形成するビームスポットの面積（レーザビームのスポット径の２乗）に反比例する。レーザービームのスポット径は、レーザの波長に比例する一方、光ディスク装置の光ヘッドに内蔵されている対物レンズの開口数ＮＡに反比例する。本明細書における「光ディスク装置」は、レコーダ、プレーヤ、カムコーダのみならず、光ディスクを記録媒体として使用する電子装置を広く含むものとする。
【０００３】
光ディスクとして広く普及しているＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）では、対応する対物レンズの開口数ＮＡは０．４５、レーザ波長は７８０ｎｍであり、記録容量は６５０ＭＢである。一方、ＤＶＤ（Ｄｉｇｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）では、対応する対物レンズの開口数ＮＡは０．６、レーザ波長は６８０ｎｍであり、記録容量は４．７ＧＢである。最近市場に投入され始めたＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）では、対応する対物レンズの開口数ＮＡは０．８５、レーザ波長は４０５ｎｍであり、記録容量は２５ＧＢに達している。
【０００４】
このように、光ディスクの記録容量は、今まで、対物レンズの開口数ＮＡを大きくし、レーザービームの波長を短くすることによって増加してきた。
【０００５】
しかしながら、対物レンズの開口数ＮＡを更に大きくし、レーザービームの波長を更に短くすることは困難な状況にある。以下、困難である理由を説明する。
【０００６】
まず、対物レンズの開口数ＮＡは、レンズ焦点の位置と対物レンズの有効半径とによって規定される角度のｓｉｎ関数で表される。よって、開口数ＮＡが大きくなるに従って、光ヘッドと光ディスクと間隔が狭くなる。この間隔は、開口数ＮＡが０．８５のとき、約０．１ｍｍになる。このように光ヘッドと光ディスクと間隔が狭くなると、対物レンズのフォーカス制御が極めて困難になる。
【０００７】
また、レーザービームの波長を更に短くすることは、新しい半導体素子の開発を必要とするため、極めて困難である。現在、半導体レーザ素子によって４０５ｎｍを下回る発振波長を実現する目処は立っていない。ＳＨＧ（二次高調波発生器）などの非線形光学素子を用い、半導体レーザから放射されるレーザ光を更に波長の短い光に変換することが検討されているが、実用化されてはいない。
【０００８】
このように、対物レンズの開口数ＮＡの拡大およびレーザ光の波長の短縮が極めて難しい状況のもとで、さらに高い記録容量を有する光ディスクの開発が望まれている。その理由は、近時、記録すべきデータ量が現在普及している光ディスクの記録容量に比べてますます大きくなってきたからである。例えば、ＨＤＴＶ（高品位テレビジョン）放送番組を光ディスクに記録するために、２５ＧＢ容量のＢＤを使用すると、一枚のＢＤには２時間の番組しか記録できない。また、近年、ブロードバンドインターネットの常時接続が普及してきたため、家庭に供給されるディジタルデータの量が増大の一途をたどっている。例えば、平均３Ｍｂｐｓのコンテンツを２４時間受け続けると、合計３２ＧＢのデータを受けることになる。このような大容量のデータは、２５ＧＢ容量のＢＤでは複数枚の光ディスクが必要になる。
【０００９】
上記の問題を解決するため、光ディスクの多層記録が検討されている。例えば、ＢＤでは、１つの基材上に２層の記録層が積層された「２層ディスク」が規格化されており、その容量は、５０ＧＢに及ぶ。このように、光ディスクの高記録容量化のトレンドは、多層記録化の方向に向かっている。
【００１０】
１つの基材上に複数の記録層が積層された光ディスクは、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されている。特許文献１および特許文献２が開示している事項によれば、光ディスクの記録密度を上げるためには、ＮＡを上げることが不可欠であり、ＮＡ／λ≧１．２０の条件を満たす必要がある。
【特許文献１】特開２０００―２３５７３２号公報
【特許文献２】特開平１１−１９５２４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
多層光ディスクの記憶容量を増加させるためには、単層の光ディスクにおける記憶容量増加に有効であったことをそのまま適用することはできない。例えば、対物レンズの開口数ＮＡを増加させて、開口数ＮＡの２乗に比例して記録容量が増加しない。これは、多層光ディスクの場合は、開口数ＮＡを増加させると、波面収差（コマ収差、非点収差）が大きくなるため、入射光の光軸と記録層の垂線との間に形成される角度（チルト角度）の影響が増大するからである。
【００１２】
チルト角度を一定とする条件のもとで、波面収差（コマ収差、非点収差）は開口数ＮＡの３乗以上で増加する。通常、チルト角度は０を中心に揺らいでいる。チルト角度が揺らぐ範囲が変わらないとすると、開口数ＮＡが増えてビームスポットが小さくなる効果が、波面収差の増加により、ビームスポットが拡大する効果により、相殺されてしまう。このため、多層光ディスクに含まれる各記録層の記録容量は、単層光ディスクにおける記憶容量のようにＮＡの２乗では増えない。
【００１３】
そこで、各記録層の合計の記録容量（総記録容量）を増やすためには、単層記録容量だけでなく、１枚の光ディスクに含まれる記録層の数を増やす必要がある。記録層の数を増やすためには、光ディスクの光照射側面から最も離れた深い位置に配置されている記録層と光ディスクの光照射側面との間の距離（記録スタック厚）を大きくし、記録層間隔を狭めることが必要になる。
【００１４】
しかし、記録層スタック厚を大きくすると、チルト角度の影響が大きくなる。例えば、記録層スタック厚が０．１ｍｍ、チルト角度０．３１度のときに波面収差が３４．５ｍλになる場合、チルト角度を０．３１度に維持したまま、記録層スタック厚を０．２ｍｍに増加させると、波面収差は６９ｍλに増加する。逆に、記録層スタック厚が０．２ｍｍのときに、波面収差を３４．５ｍλに維持するには、チルト角度を０．１５５度に小さくする必要がある。
【００１５】
このように波面収差を一定に保つには、記録層スタック厚が増加するに従ってチルト角度を小さくする必要がある。チルト角度は、光ディスク自体の湾曲（チルトと凹凸）だけではなく、光ディスクと光ピックアップとの関係に依存する。チルト角度を小さくするには、光ディスクの記録再生動作中にチルト角度を０度に制御する機構を光ディスク装置に設けることが必要になる。このようなチルト制御機構を設けても、チルト角度が０度からずれることがあり、チルト許容角度を小さくするには、チルト制御機構による制御の精度を高める必要がある。
【００１６】
一方、記録層スタック厚を小さくすると、記録層間隔が縮まることになる。記録層間隔の縮小は、クロストークノイズの増加を引き起こす。このクロストークノイズは、上下方向に隣接する他の記録層においてデフォーカスしたビーム内に入っているデータ量が多くなると、小さくなる。
【００１７】
これは、隣の記録層のデフォーカスされたビーム内のデータ量が多くなると、データピットと非データピットの面積比が一定に近づき、隣の記録層での反射光量が一定に近づくためである。
【００１８】
逆に、記録層間隔を一定にした状態で、開口数ＮＡを増加させると、クロストークノイズは減少する。これは、開口数ＮＡが大きくなると、隣の記録層でデフォーカスしたビームの大きさが大きくなり、その中のデータ量が増えるためである。よって、開口数ＮＡを増やすと、クロストーク量が減った分だけ、記録層の間隔を狭めることができる。また、開口数ＮＡの増加により、前述したように、ビームスポット径が小さくなるため、各記録層の記録容量は増大する。
【００１９】
以上の説明から明らかなように、多層光ディスクにおいては、単に開口数ＮＡを大きくするだけでは、各記録層の合計の記録容量（総記録容量）は充分に増加しない。また、開口数ＮＡを大きくする場合において、記録層スタック厚を小さくすると、収差の増加を抑制できるが、記録層数を減少させる必要があるため、総記録容量は大きくならない可能性がある。
【００２０】
このように、多層光ディスクの総記録容量を増加させるためには、開口数ＮＡ、記録層スタック厚だけを考慮するだけではなく、許容チルト角度や記録層間隔などのパラメータを考慮する必要がある。しかし、従来は、これらのパラメータをどのように設定すれば、総記録容量を増加させるかなどについての指針がなかった。今後、多層光ディスクに含まれる記録層の数が５以上に増加してゆくと、記録層の数や開口数ＮＡ、その他のパラメータを、いったいどのような値に設定すべきかが決定できない状態になる。
【００２１】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、記録層数が５層を超えるような大容量の多層光ディスクを設計する場合において、種々のパラメータの値をどのように設定すべきかの計算方法を提供することにある。
【００２２】
本発明の他の目的は、種々のパラメータが適切な範囲に設定され、総記録容量などの目標値が最適化された光ディスク、およびそのような光ディスクに対応する光ディスク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の光ディスク装置は、積層された５層以上の記録層を備えた光ディスクに対して光を照射する対物レンズと、前記光の光軸と前記記録層の法線との間に形成されるチルト角を制御するチルト調節機構とを備え、前記光を前記光ディスクに照射することにより、前記光ディスク上の複数の記録層の中から選択された記録層に対してデータを書き込むこと、および／または前記複数の記録層の中から選択された記録層に記録されているデータを読み出すことを行なう光ディスク装置であって、前記光ディスクの光照射側面から最も離れた深い位置に配置されている記録層と前記光ディスクの光照射側面との間の距離をＤｍｍとするとき、１．３００９×Ｄ3−２．９３１５×Ｄ2＋２．３１３３×Ｄ−０．０５０２≦ＮＡ≦１．３００９×Ｄ3−２．９３１５×Ｄ2＋２．３１３３×Ｄ＋０．２０２８の関係式を満足するように前記対物レンズの開口数ＮＡが決定されている。
【００２４】
本発明の他の光ディスク装置は、積層された５層以上の記録層を備えた光ディスクに対して光を照射する対物レンズと、前記光の光軸と前記記録層の法線との間に形成されるチルト角を制御するチルト調節機構とを備え、前記光を前記光ディスクに照射することにより、前記光ディスク上の複数の記録層の中から選択された記録層に対してデータを書き込むこと、および／または前記複数の記録層の中から選択された記録層に記録されているデータを読み出すことを行なう光ディスク装置であって、０．７５５７×Ｔ2−０．７５９８×Ｔ＋０．６４６２≦ＮＡ≦０．７５５７×Ｔ2−０．７５９８×Ｔ＋０．８９９２の関係式を満足するように、前記チルト角の許容値Ｔおよび開口数ＮＡが決定されている。
【００２５】
本発明の更に他の光ディスク装置は、積層された５層以上の記録層を備えた光ディスクに対して光を照射する対物レンズと、前記光の光軸と前記記録層の法線との間に形成されるチルト角を制御するチルト調節機構とを備え、前記光を前記光ディスクに照射することにより、前記光ディスク上の複数の記録層の中から選択された記録層に対してデータを書き込むこと、および／または前記複数の記録層の中から選択された記録層に記録されているデータを読み出すことを行なう光ディスク装置であって、前記光ディスクの光照射側面から最も離れた深い位置に配置されている記録層と前記光ディスクの光照射側面との間の距離をＤｍｍとするとき、−３０．０３１×Ｔ3＋２２．３２１×Ｔ2−５．９６０５×Ｔ＋８．７６２≦Ｄ≦６．９１５５×Ｔ3＋５．４２６７×Ｔ2−５．６４６６×Ｔ＋１．５７９５の関係式を満足するように前記チルト角の許容値Ｔが決定されている。
【００２６】
本発明の更に他の光ディスク装置は、各々が反射率６．７％以下の積層された複数の記録層を備えた光ディスクに対して光を照射する対物レンズと、前記光の光軸と前記記録層の法線との間に形成されるチルト角を制御するチルト調節機構とを備え、前記光を前記光ディスクに照射することにより、前記光ディスク上の複数の記録層の中から選択された記録層に対してデータを書き込むこと、および／または前記複数の記録層の中から選択された記録層に記録されているデータを読み出すことを行なう光ディスク装置であって、前記光ディスクの光照射側面から最も離れた深い位置に配置されている記録層と前記光ディスクの光照射側面との間の距離をＤｍｍとするとき、１．３００９×Ｄ3−２．９３１５×Ｄ2＋２．３１３３×Ｄ−０．０５０２≦ＮＡ≦１．３００９×Ｄ3−２．９３１５×Ｄ2＋２．３１３３×Ｄ＋０．２０２８の関係式を満足するように前記対物レンズの開口数ＮＡが決定されている。
【００２７】
本発明の更に他の光ディスク装置は、各々が反射率６．７％以下の積層された複数の記録層を備えた光ディスクに対して光を照射する対物レンズと、前記光の光軸と前記記録層の法線との間に形成されるチルト角を制御するチルト調節機構とを備え、前記光を前記光ディスクに照射することにより、前記光ディスク上の複数の記録層の中から選択された記録層に対してデータを書き込むこと、および／または前記複数の記録層の中から選択された記録層に記録されているデータを読み出すことを行なう光ディスク装置であって、０．７５５７×Ｔ2−０．７５９８×Ｔ＋０．６４６２≦ＮＡ≦０．７５５７×Ｔ2−０．７５９８×Ｔ＋０．８９９２の関係式を満足するように、前記チルト角の許容値Ｔおよび開口数ＮＡが決定されている。
【００２８】
本発明の更に他の光ディスク装置は、各々が反射率６．７％以下の積層された複数の記録層を備えた光ディスクに対して光を照射する対物レンズと、前記光の光軸と前記記録層の法線との間に形成されるチルト角を制御するチルト調節機構とを備え、前記光を前記光ディスクに照射することにより、前記光ディスク上の複数の記録層の中から選択された記録層に対してデータを書き込むこと、および／または前記複数の記録層の中から選択された記録層に記録されているデータを読み出すことを行なう光ディスク装置であって、前記光ディスクの光照射側面から最も離れた深い位置に配置されている記録層と前記光ディスクの光照射側面との間の距離をＤｍｍとするとき、−３０．０３１×Ｔ3＋２２．３２１×Ｔ2−５．９６０５×Ｔ＋８．７６２≦Ｄ≦６．９１５５×Ｔ3＋５．４２６７×Ｔ2−５．６４６６×Ｔ＋１．５７９５の関係式を満足するように前記チルト角の許容値Ｔが決定されている。
【００２９】
本発明の光ディスクは、積層された複数の記録層を備えた光ディスクに対して光を照射する対物レンズと、前記光の光軸と前記記録層の法線との間に形成されるチルト角を制御するチルト調節機構とを備え、前記光を前記光ディスクに照射することにより、前記光ディスク上の複数の記録層の中から選択された記録層に対してデータを書き込むこと、および／または前記複数の記録層の中から選択された記録層に記録されているデータを読み出すことを行なう光ディスク装置のための光ディスクであって、前記光ディスクの光照射側面から最も離れた深い位置に配置されている記録層と前記光ディスクの光照射側面との間の距離をＤｍｍとするとき、１．３００９×Ｄ3−２．９３１５×Ｄ2＋２．３１３３×Ｄ−０．０５０２≦ＮＡ≦１．３００９×Ｄ3−２．９３１５×Ｄ2＋２．３１３３×Ｄ＋０．２０２８の関係式を満足するように、前記距離Ｄが決定されている。
【００３０】
本発明の他の光ディスクは、積層された複数の記録層を備えた光ディスクに対して光を照射する対物レンズと、前記光の光軸と前記記録層の法線との間に形成されるチルト角を制御するチルト調節機構とを備え、前記光を前記光ディスクに照射することにより、前記光ディスク上の複数の記録層の中から選択された記録層に対してデータを書き込むこと、および／または前記複数の記録層の中から選択された記録層に記録されているデータを読み出すことを行なう光ディスク装置のための光ディスクであって、前記光ディスクの光照射側面から最も離れた深い位置に配置されている記録層と前記光ディスクの光照射側面との間の距離をＤｍｍとし、前記チルト角の許容値をＴとするとき、−３０．０３１×Ｔ3＋２２．３２１×Ｔ2−５．９６０５×Ｔ＋８．７６２≦Ｄ≦６．９１５５×Ｔ3＋５．４２６７×Ｔ2−５．６４６６×Ｔ＋１．５７９５の関係式を満足するように、距離Ｄが決定されている。
【００３１】
好ましい実施形態において、前記記録層の数は５層以上である。
【００３２】
好ましい実施形態において、前記記録層の各々の平均反射率は６．７％以下である。
【００３３】
好ましい実施形態において、前記記録層の少なくとも１つは、フォトクロミック分子材料から形成されている。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、多層光ディスクにおける各種パラメータを最適化することにより、総記録容量または許容チルト角度を最大化することが可能となり、光ディスクの性能を向上させられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
本発明では、複数の記録層が積層された光ディスクの総記録容量を決めるパラメータとして、許容チルト角度および記録層間隔を導入する。そして、これらの新しく導入したパラメータを用い、多層光ディスクの総記録容量を算出することにより、各パラメータを最適化して、チルト許容角度及び総記録容量を最大にする光ディスク及び光ディスク装置が提供される。
【００３６】
本発明の光ディスクおよび光ディスク装置の実施形態を説明する前に、本発明で用いるパラメータの設定基準を説明する。
【００３７】
まず、１枚の光ディスクに記録できるデータの量を規定する「総記憶容量」と他のパラメータとの関係を分析する。総記録容量（ＧＢ）を「ＣＡＰＡ＿ＡＬＬ」で表すとき、「ＣＡＰＡ＿ＡＬＬ」は、以下の数式１で表される。
【００３８】
ＣＡＰＡ＿ＡＬＬ＝ＣＡＰＡ＿ＳＩＮＧＬＥ×（ＳＴＡＣＫ−ＣＯＶＥＲ）／ＩＮＴ      ・・・（数式１）
【００３９】
ここで、上記の各項は表１に示す通りである。
【００４０】
【表１】
2004355791.tif 000003
【００４１】
以下に説明する計算では、光ディスク装置の光ピックアップ内における対物レンズの開口数ＮＡが０．８５のときに単層記録容量ＣＡＰＡ＿ＳＩＮＧＬＥが２５ＧＢの大きさ（基準値）を有し、しかも、開口数ＮＡの２乗に比例して基準値から変化するものと仮定する。
【００４２】
なお、記録層間隔ＩＮＴは、開口数ＮＡの関数である。しかし、計算を簡単化するために、記録層間隔ＩＮＴは、ＮＡ０．８５、トラックピッチ０．３２μｍ、データビットレングス１１１．７５μｍ、記録層スタックおよび保護層の屈折率１．５５、層間隔１０μｍ時の隣接記録層でのデフォーカスしたビーム内のデータ数を基準として計算されている。即ち、開口数ＮＡなどのパラメータを変化させたとき、レーザービームの焦点に位置する記録層の上または下に隣接する記録層においてデフォーカスしたビーム内に含まれるデータ数を、上記基準となるデータ数と比較する。そして、両者が一致するときの記録層間隔を、層間隔限界ＩＮＴと定義することにする。なお、以下の計算において、保護層厚ＣＯＶＥＲは５０μｍの一定値を有するものとする。
【００４３】
スタック厚ＳＴＡＣＫは、後に図７を参照しながら説明する光ディスクの記録層部分の総厚さに対応するものであり、図７に示す光ディスク７０の記録層スタック厚７７に対応している。スタック厚ＳＴＡＣＫは、許容チルト角度（ラジアン）および開口数ＮＡの関数であり、日本光学会会誌光学第２０巻１２号（１９９１年１２月）西脇青児”光ディスク基板で発生する収差の理論解析”によれば、以下の数式２によって表される。
【００４４】
ＳＴＡＣＫ＝ＡＢ×ｗ／（ＴＩＬＴ×ＨC0.5）          ・・・（数式２）
【００４５】
ここで、「ＡＢ」は許容チルト収差量（λ）、「ｗ」は波長（ｍ）、「ＴＩＬＴ」は許容チルト角度（ラジアン）である。許容チルト収差量ＡＢは、波面収差３４．５ｍλに等しいと設定した。数式２の「ＨC」はチルトが収差へ及ぼす影響の大きさを示す指標であり、以下の数式３で表される。
【００４６】
ＨC＝（Ｆ0,1−２×Ｆ-1,2／ｎ0＋Ｆ-2,3／ｎ02−Ｆ0,1×ＳC2）／（２×ｆ0,1）                                    ・・・（数式３）
【００４７】
ＨCは、以下に示す数式４から数式８を数式３に代入することで得られる。なお、Ｆ-1,2は、数式１０および数式１１を数式７に代入することによって得られ、Ｉ1,-1とＩ2,-1は、数式９を数式１０および数式１１に代入することによって得られる。
【００４８】
以下の式において、「ｎ0」は記録層スタックの屈折率であり、内輪帯角αは０、外輪帯角βはｓｉｎ-1（ＮＡ）に等しい。
【００４９】
ＳＣ＝１−Ｆ-1,2／（ｎ0×Ｆ0,1）                    ・・・（数式４）
ｆ0,1＝−（ｃｏｓ2β−ｃｏｓ2α）／２                  ・・・（数式５）
Ｆ0,1＝（ｃｏｓ4β）／４−（ｃｏｓ2β）／２
−（ｃｏｓ4α）／４＋（ｃｏｓ2α）／２            ・・・（数式６）
Ｆ-1,2＝（ｎ0／２）×（Ｉ1,-1−Ｉ2,-1）              ・・・（数式７）
Ｆ-2,3＝（ｎ02／２）×（（ｓｉｎ4β−ｓｉｎ4α）／２
＋（ｎ02−１）×（ｓｉｎ2β−ｓｉｎ2α）
＋ｎ02（ｎ02−１）Ｌｎ｜（１−ｓｉｎ2β／ｎ02）／（１−ｓｉｎ2α／ｎ02）｜）                      ・・・（数式８）
Ｉ0,-1＝Ｌｎ｜２ｓｉｎ2β−（ｎ02＋１）＋２ｎ0（ｃｏｓβ）×（１−（ｓｉｎ2β）／ｎ02））1/2｜
−Ｌｎ｜２ｓｉｎ2α−（ｎ02＋１）＋２ｎ0（ｃｏｓα）×（１−（ｓｉｎ2α）／ｎ02））1/2｜・・・（数式９）
Ｉ1,-1＝（ｎ02＋１）Ｉ0,-1
＋ｎ0（ｃｏｓβ）×（１−ｓｉｎ2β／ｎ02）1/2
−ｎ0（ｃｏｓα）×（１−ｓｉｎ2α／ｎ02）1/2          ・・・（数式１０）
Ｉ2,-1＝（３ｎ04＋２ｎ02＋３）Ｉ0,-1／８
＋ｎ0（ｃｏｓβ）×（１−ｓｉｎ2β／ｎ02）1/2×（２ｓｉｎ2β＋３（ｎ02＋１））／４
＋ｎ0（ｃｏｓα）×（１−ｓｉｎ2α／ｎ02）1/2
×（２ｓｉｎ2α＋３（ｎ02＋１））／４            ・・・（数式１１）
【００５０】
上記各式から定まる数式２の関係式に基づいて、総記録容量ＣＡＰＡ＿ＡＬＬを一定値に設定した場合における開口数ＮＡと許容チルト角度ＴＩＬＴとの関係を計算した。この関係を図１に示す。図１のグラフにおいて、横軸は開口数ＮＡ、縦軸は許容チルト角度である。光ディスク装置では、許容チルト角度を超えないようにチルト角度が制御される。即ち、チルト角度の制御残差が許容チルト角度に相当する。
【００５１】
図１のグラフでは、総記録容量（各記録層の合計の記録容量）を一定とした場合の曲線が示されている。総記録容量は１００ＧＢより１ＴＢまでの１０通りである。
【００５２】
総記録容量が一定となるようにプロットされた点は、開口数ＮＡを変化させることで、許容チルト角度以外に、層間隔、記録層スタック厚、単層記録容量の全てが、総記録容量が一定のまま変化している。
【００５３】
開口数ＮＡが小さい領域（０．２付近）では、許容チルト角度は小さく、開口数ＮＡが増加するに従って、許容チルト角度が大きくなる。開口数ＮＡが０．６より０．７付近で最大となる。引き続きＮＡが増えてゆくと、再び許容チルト角度が小さくなってゆく。また、総記録容量が増すに従って許容チルト角度が小さくなっている。即ち、チルト角度制御残差を小さくしなければいけなくなり、より精密な制御が要求される。
【００５４】
例えば、２００ＧＢの記録容量は、開口数ＮＡが約０．２〜０．８７で実現可能である。ＮＡ＝０．３で２００ＧＢの記録容量を実現するとき、許容チルト角度は約０．２度となる。しかしながら、ＮＡ＝０．６１で２００ＧＢの記録容量を実現すると、許容チルト角度は、約０．３１４度となり、約５５％大きくなる。許容チルト角度が大きくなると、チルト検出精度は低くてもよく、また、チルト制御に必要なアクチュエータの機械精度も低くて良い。このため、光ディスク装置の構成を簡単化することが可能になり、装置の価格を低下させられる。
【００５５】
ＮＡ＝０．８５で２００ＧＢの記録容量を実現するとき、許容チルト角度は約０．２５度となるが、単層記録容量が増えて転送レートは向上する。また、ＮＡが大きくなると、ビームスポットが小さくなるので、レーザパワーを小さくできる。
【００５６】
このように、光ディスク装置および光ディスクのシステム設計仕様（要求事項）にあわせて、許容チルト角度、転送レート、許容チルト角度、およびレーザパワーのトレードオフが可能となる。
【００５７】
図２は、総記録容量を一定とした時に、許容チルト角度が最大となる記録層スタック厚とＮＡの関係を示すグラフである。グラフ中央部の実線は、図１のグラフにおける各曲線（１００ＧＢ、２００ＧＢ、・・・１ＴＢ）のピークを結んだ線に対応している。図２のグラフの実線で示される曲線上のポイントは、左側から、それぞれ、総記録容量が１００ＧＢ、２００ＧＢ、・・・１ＴＢの場合のデータを示している。この曲線は、以下の数式１２に示す関係を満たしている。
【００５８】
ＮＡ＝１．３００９Ｄ3−２．９３１５Ｄ2＋２．３１３３Ｄ＋０．０７６３    ・・・（数式１２）
【００５９】
ここで、Ｄは記録スタック厚（ｍｍ）、即ち、ディスク表面より最下記録層までの深さである。
【００６０】
例えば、総記録容量がある値に決められた場合において、許容チルト角度を最も大きくするような開口数ＮＡを決定する場合を考える。この場合、図１から、与えられた総記録容量に対応する曲線上のピークを求め、このピークを対応する開口数ＮＡを求めることができる。このようにして求めらた開口数ＮＡおよび許容チルト角度は、光ディスク装置の構成を設計する際に参酌される。一方、図２から、上記の開口数ＮＡに対応する記録層スタック厚が求められる。この記録層スタック厚に従って、光ディスクが設計されることになる。
【００６１】
実際のシステムでは、数式１２が示す関係（図２内実線）が最も適しているとは限らず、各々のシステムのマージン配分により、数式１８の曲線の周辺のパラメータが採用される。例えば、許容チルト角度を小さくすることで他のマージンを広めたり、逆に他のマージンを小さくすることで、許容チルト角度を大きくすることができる。よって、システムによって最適なＮＡが異なる。トレードオフの値はシステムによって異なるが、ＮＡで±０．１２５程度が考えられる。
【００６２】
図２において、実線の上下に記載されている点線の曲線は、実線よりも開口数ＮＡが０．１２５だけ増加・減少した曲線である。各許容チルト角度が最大となる点を通る点線は、図１での総記録容量を一定にした時の曲線に対応しているので、上下の点線に挟まれた部分が最適な範囲と言える。即ち、数式１が示す関係と数式２が示す関係の間の領域である。
【００６３】
例えば総記録容量が２００ＧＢのとき、図１によれば、ＮＡ＝０．６７付近（上の点線と２００ＧＢの点線の交点）において、許容チルト角度は約０．３０９度となる。このことから、ＮＡ＝０．６７のときは、ＮＡ＝０．６１の時（許容チルト角度：０．３１４度）より、チルト制御を約１．４％厳しくする必要がある。
【００６４】
しかし、ＮＡが０．６１より０．６７に増加した分、ビームスポットが小さくなり、約１７％記録パワーが少なくて済む。即ち、システムに依っては、数式１６の示す関係よりＮＡを大きくして許容チルト角度を小さくすることで、記録パワーの不足をカバーすることができる。また、記録層スタック厚が、０．３８ｍｍより０．２８ｍｍになり約０．１ｍｍ薄くなりディスク設計、ヘッド設計にも影響を及ぼす。
【００６５】
逆に、ＮＡを０．５６にした場合（下の点線と２００ＧＢの点線との交点）は、許容チルト角度が約０．３１１度になり、この場合にもチルト制御は厳しくなる。しかし、ＮＡを小さくした分、デフォーカス収差の配分も大きくなる。また、ＮＡを小さくした分、ビームスポット径が大きくなり、約１９％記録パワーを増やさなければ記録できない。更に、記録層スタック厚が、０．３８ｍｍより０．５４ｍｍになり約０．１６ｍｍ厚くなりディスク設計、ヘッド設計にも影響を及ぼす。
【００６６】
同様のトレードオフの関係は、許容チルト角度とデフォーカスマージンや記録パワーだけでなく、許容チルト角度とディスク厚み誤差など許容チルト角度と開口数ＮＡに関連したパラメータとの間に存在する。
【００６７】
上記の例では、総記録容量の値を最初に決定する場合において、他のパラメータを最適化しやすい手順を説明した。これに対し、最初に許容チルト角度が決められた場合には、以下に示す手順で各パラメータを最適化することができる。
【００６８】
図３および図４を参照しながら、この手順を説明する。図３は、許容チルト角度を一定とした場合における、総記録容量と開口数ＮＡとの関係を示すグラフである。グラフの横軸は開口数ＮＡ、縦軸は総記録容量である。グラフには、許容チルト角度が０．０７度から０．３１度の範囲の８通りの場合の曲線が記載されている。
【００６９】
総記録容量が開口数ＮＡに依存して変化する理由は、開口数ＮＡに依存して層間隔、記録層スタック厚、単層記録容量の全てが変化するからである。図３では、許容チルト角度が一定となる拘束条件のもとで、各パラメータが変化する。
【００７０】
図３からわかるように、開口数ＮＡが小さいとき（ＮＡ：約０．２）、総記録容量は小さい。開口数ＮＡが増加するにつれて、総記録容量が大きくなり、ＮＡが０．６より０．７付近で最大となる。開口数ＮＡが更に増加してゆくと、総記録容量が小さくなる。
【００７１】
これは、開口数ＮＡの増加に伴って単層記録容量が増加し、かつ層間隔が狭くなるが、同時に記録層スタック厚が小さくなるためである。このように開口数ＮＡの増加は、総記録容量を増やす要因および減らす要因の両方に影響を及ぼすため、図３に示すように、曲線にピークが出現することになる。
【００７２】
図３は、許容チルト角度の減少が総記録容量を増加させることを示している。このことからわかるように、チルト角度制御残差を小さくし、チルトの制御を高い精度で行なうようにすれば、総記録容量を増加させることができる。
【００７３】
なお、総記録容量２００ＧＢは、許容チルト角度０．３１度以下でも実現できるが、その場合のＮＡは、０．５５５から０．６６２の範囲に設定される。これに対して、許容チルト角度０．２６度で総記録容量２００ＧＢを実現する場合、開口数ＮＡは、０．４００から０．８０９の範囲に設定される。このことからわかるように、許容チルト角度の設定値を小さくすると、選択可能な開口数ＮＡの範囲が拡大する。
【００７４】
図４は、許容チルト角度を一定とした場合において、総記録容量が最大となる許容チルト角度とＮＡとの関係を示すグラフである。図３における許容チルト角度が０．０７度、０．０９度、・・・０．３１度の各々場合において、総記録容量が最大（ピーク）となるときのＮＡが求められ、図４にプロットされている。図４中の実線で示される曲線は、数式１３に示す関係を満足している。
【００７５】
ＮＡ＝０．７５５７Ｔ2−０．７５９８Ｔ＋０．７７２７      ・・・（数式１３）
【００７６】
ここで、Ｔは許容チルト角度である。
【００７７】
図４のグラフにおいて、実線の上下にある点線は、実線よりＮＡが０．１２５増減した関係を示した曲線である。
【００７８】
実際の光ディスクシステムでは、数式１３の示す関係が最も適しているとは限らず、各々のシステムのマージン配分により、数式１３の曲線の周辺のパラメータが採用される。例えば、総記録容量を小さくすることで他のマージンを広めたり、逆に他のマージンを小さくすることで、総記録容量を大きくすることができる。このため、光ディスクシステムによって最適な開口数ＮＡが異なる。トレードオフによって変化する開口数ＮＡの範囲はシステムの構成によって異なるが、数式１３によって決まる値の±０．１２５の範囲内にあることが好ましい。トレードオフの例として、総記録容量２００ＧＢ以上の実現を考える。許容チルト角度を０．２６度とした時、ＮＡは０．４００から０．８０９までの範囲を選択できる。総記録容量が最も大きくなる開口数ＮＡは０．６２８であり、このときも総記録容量は２４８ＧＢとなる。
【００７９】
ＮＡ＝０．８０９で総記録容量２００ＧＢを実現する場合、開口数ＮＡが０．６２８より０．８０９に増加することにより、ビームスポットが小さくなり、記録用レーザパワーを約６６％少なくできる。このように、システムによっては、数式１３の式で決まる値よりも大きい値に開口数ＮＡを設定することにより、総記録容量を多少小さくすることを許容してもよい。これにより、レーザパワーの不足をカバーすることができる。上記のように開口数ＮＡを増加することにより、記録層スタック厚が０．４１３ｍｍから０．１５０ｍｍに減少するため、ディスクおよびヘッドの設計にも影響を及ぼす。
【００８０】
逆に、開口数ＮＡを０．４００に低下させる場合、デフォーカス収差が大きくなる。また、開口数ＮＡを小さくすると、ビームスポット径が大きくなるため、レーザパワーを約２．４６倍に増やさなければデータを記録できなくなる。更に、開口数ＮＡが小さくなると、記録層スタック厚が０．４１３ｍｍから１．９３ｍｍへ増加する。
【００８１】
ＤＶＤでは開口数ＮＡが０．６であり、ＣＤでは開口数ＮＡは０．４５である。このため、ＤＶＤとの互換性を確保する場合、開口数ＮＡを０．６に設定することが望ましい。一方、ＣＤとの互換性を重視する場合は、開口数ＮＡを０．４５に設定することが望ましい。
【００８２】
光ディスク装置の構成を簡単にすることを重視する場合は、許容チルト角度を出来るだけ大きく設定することが好ましい。このような場合、開口数ＮＡを０．６０８に設定すると、許容チルト角度が０．３１度であっても、総記録容量２００ＧＢを達成できる。
【００８３】
トレードオフの関係は、図２と同様に総記録容量と許容チルト角度だけでなく、デフォーカスマージン、記録パワー、ディスク厚み誤差など総記録容量とＮＡに関連したパラメータとの間に存在する。よって、数式３と数式４の示す曲線の間が最適なパラメータの範囲として採用される。
【００８４】
図５は、図４のグラフの横軸を記録層スタック厚に変換したグラフである。即ち、図４の実線の曲線（図３での各許容チルト角度一定の曲線の総記録容量のピークをプロットした曲線）の各点に対応する記録層スタック厚と、開口数ＮＡとの関係を示す曲線が、図５の真ん中の実線である。この実線で示される曲線の上下に位置する点線の曲線は、開口数ＮＡに±０．１２５のマージンを付与した曲線である。
【００８５】
総記録容量を小さくすることによって他のパラメータのマージンを拡大することができるため、光ディスクシステムによって最適な開口数ＮＡが異なる。ただし、総記録容量を最大化するために最適な開口数ＮＡの範囲は、上下の点線による曲線で挟まれた領域に含まれる。
【００８６】
図５において、許容チルト角度が、０．２６度、０．１６度、０．１１度、０．０７度の場合に対応する点を結ぶ点線の曲線は、図３における許容チルト角度０．２６度、０．１６度、０．１１度、０．０７度の一定の曲線に対応している。このため、図２と同様に、各実線上の許容チルト角度をプロットした点を通る点線上で、上下の点線に囲まれた領域が最適なＮＡの範囲である。
【００８７】
図６は、図５に示される開口数ＮＡの最適範囲を規定する上下２つの点線上における記録層スタック厚と許容チルト角度との関係を示すグラフである。即ち、図５に示す上下の点線と、各許容チルト角度一定を示す点線の交点をプロットしたグラフである。
【００８８】
図６の上側の曲線は、図５において総記録容量がピークとなる場合の曲線（中央の実線）から開口数ＮＡを約０．１２５だけ減じた下側の曲線に対応する。一方、図６の下側の曲線は、図５において総記録容量がピークとなる場合の曲線（中央の実線）から開口数ＮＡを約０．１２５だけ増した上側の曲線に対応している。総記録容量を最大にする最適な記録層スタック厚の範囲は、図６に示す２つの曲線に挟まれた領域（数式５が示す関係と数式６が示す関係の間の領域）である。
【００８９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
【００９０】
（実施形態１)
まず、図７を参照しながら、本発明による光ディスクの構成を説明する。
【００９１】
本実施形態の光ディスク７０は、図７に示すように、光入射側から、保護層７４、記録層スタック７６、および基材７５を備えている。光ディスク７０の記録層スタックに対しては、光ディスク装置の光学系に含まれる対物レンズ７１により、レーザービーム７２が集光される。
【００９２】
本実施形態の光ディスク７０における記録層スタック７６は、少なくとも５層、好ましく１０層以上の記録層７８から構成されている。各記録層の示す平均反射率（記録／再生に用いるレーザ波長における平均反射率）は、積層する記録層の総数に依存して異なるが、本発明の好ましい実施形態では、６．７％以下である。記録層の数が更に大きい場合（１０層を超えて多くする場合）は、各記録層の平均反射率を３％以下に設定することが好ましい。なお、平均反射率とは、記録マーク部分と未記録部分がトラック上に１：１の割合で存在しているときの反射率を意味するものとする。記録層の反射率は、標準化組織であるＥＣＭＡインターナショナルの「ＥＣＭＡ−３３８」におけるＡｎｎｅｘＤに示されている方法で測定される。
【００９３】
この記録層スタック７６に含まれる或る記録層７８と、その真上または真下に位置する記録層７８との距離が記録層間隔７９である。多数の記録層７８を積層する場合、各記録層７８は従来の相変化型材料ではなく、パルスレーザの照射によって光化学反応を引き起こすフォトクロミック分子材料などの有機材料、例えばジアリールエテン（diarylethene）やＰＡＰ（Ｐｈｔｏ−ａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ  Ｐｏｌｕｍｅｒｓ）から形成されることが好ましい。
【００９４】
光ディスク７０の光照射側面から最も離れた深い位置に配置されている記録層７８と光ディスク７０の光照射側面との間の距離を、「記録層スタック厚７７」と称することとする。また、記録層スタック厚７７を基材７５の厚さの合計を「ディスク厚」と定義する。
【００９５】
なお、レーザービーム７２の焦点が位置している記録層７８に対して垂直な線を「記録面垂線７Ａ」と称し、対物レンズの光軸７Ｂと記録面垂線７Ａとの間の角度を「チルト角度７Ｃ」と定義する。
【００９６】
レーザービーム７２は、保護層７４を通過し、記録層スタック７６内の１つの記録層に収束される。対物レンズ７１に最も近い側に位置する記録層７８以外の記録層７８に対してデータを書き込み、あるいは、その記録層７８からデータを読み出すとき、レーザービーム７２は少なくとも１つの記録層７８を通過する。したがって、その少なくとも１つの記録層７８によって、レーザービームが部分的に反射されることになる。
【００９７】
このような反射によって生じる反射光が対物レンズ７１を通して受光センサーに入射すると、クロストークノイズを形成することになる。
【００９８】
クロストークノイズの大きさは、不要な光反射を引き起こす他の記録層７８に対してデフォーカスした状態にあるレーザービーム７２のスポット内に含まれているデータピットおよび非データピットの面積比率で増減する。これは、データピットと非データピットで反射率が異なるためである。他の記録層７８におけるデフォーカスしたビームスポットが大きくなると、データピットと非データピットとの間にある面積比率が平均化される。このため、位置による反射光量の変化が小さくなり、クロストークノイズは減少する。
【００９９】
以上のことから、記録層間隔７９が大きい程、また、対物レンズ７１のＮＡが大きい程、クロストークノイズは減る。
【０１００】
本実施形態では、許容チルト角度と対物レンズ７１の開口数ＮＡとの関係は、前述した図１に示す関係を満足するように決定されている。
【０１０１】
すなわち、記録層スタック厚７７をＤｍｍとするとき、以下の関係式（数式１４）を満足するように対物レンズ７１の開口数ＮＡが決定されている。
【０１０２】
１．３００９×Ｄ3−２．９３１５×Ｄ2＋２．３１３３×Ｄ−０．０５０２≦ＮＡ≦１．３００９×Ｄ3−２．９３１５×Ｄ2＋２．３１３３×Ｄ＋０．２０２８                            ・・・（数式１４）
【０１０３】
このような構成の光ディスク装置によれば、チルト角の許容値Ｔが最大化されているため、光ディスク装置に含まれている「チルト調節機構」の構成が簡単化される。
【０１０４】
本実施形態における光ディスクの総記録容量は、記録層スタック７６に含まれる各記録層７８の合計の記録容量である。
【０１０５】
図１のグラフからわかるように、開口数ＮＡを０．２付近より大きくしていくと、許容チルト角度は大きくなる。許容チルト角度が大きいことは、光ディスク装置におけるチルト制御の精度が大きくとも許容されることを意味する。すなわち、チルトを小さくする機構を簡単にすることができる。ＮＡの増加に伴い、クロストークノイズが小さくなるため、記録層間隔７９および記録層スタック厚７７が縮小する。ＮＡが０．２から増加するに伴って、記録層上に形成されるレーザービームのスポットが小さくなるため、各記録層７８の記録容量（単層記録容量）が大きくなる。ＮＡ＝０．６〜０．７付近で、許容チルト角度はピークを示す。その後、ＮＡが増加すると、許容チルト角度は小さくなっていく。
【０１０６】
本実施形態では、チルト角度７Ｃを０度に近づける制御においての制御残差（許容チルト角度）が最も大きくなるように、対物レンズ７１のＮＡおよび記録層スタック厚７７が決定されている。
【０１０７】
なお、前述したように、許容チルト角度Ｔが与えられた場合において、記録層スタック７６内の各記録層７８の合計の記録容量（総記録容量）と対物レンズ７１の開口数ＮＡとの関係は図３に示されるとおりである。すなわち、開口数ＮＡを０．２付近より大きくしていくと、総記録容量は大きくなっていく。この時、同時に、記録層スタック厚７７および記録層間隔７９は小さくなり、単層記録容量は大きくなっている。
【０１０８】
一般に光ディスクの記録面密度は、ビームスポットの大きさに反比例し、ビームスポットの大きさは、ＮＡの２乗に反比例するからである。ＮＡ＝０．６から０．７付近で総記録容量はピークになり、その後ＮＡを増しても総記録容量は小さくなっていく。
【０１０９】
許容チルト角度Ｔと対物レンズ７１の開口数ＮＡが以下の関係式（数式１５）を満足しているとき、与えられた許容チルト角度Ｔのもとで、総記録容量を最大化することができる。
【０１１０】
０．７５５７×Ｔ2−０．７５９８×Ｔ＋０．６４６２≦ＮＡ≦０．７５５７×Ｔ2−０．７５９８×Ｔ＋０．８９９２                                                                  ・・・（数式１５）
【０１１１】
なお、許容チルト角度Ｔと記録層スタック厚Ｄが以下の関係式（数式１６）を満足しているとき、与えられた許容チルト角度Ｔのもとで、総記録容量を最大化することができる。
【０１１２】
−３０．０３１×Ｔ3＋２２．３２１×Ｔ2−５．９６０５×Ｔ＋８．７６２≦Ｄ≦６．９１５５×Ｔ3＋５．４２６７×Ｔ2−５．６４６６×Ｔ＋１．５７９５                        ・・・（数式１６）
【０１１３】
（実施形態２）
図８は、本発明による光ディスク装置の第２の実施形態を示している。
【０１１４】
本実施形態の光ディスク装置では、レーザ８１から放射されたレーザ光がコリメートレンズ８２により平行光に変換された後、その平行光は、液晶素子８３に入る。この液晶素子８３は、例えば、ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌｓ，１９８９，Ｖｏｌ．５，１４２５−１４３３ページ、Ａ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｍｉｃｒｏｌｅｎｓ  ｏｂｔａｉｎｅｄ  ｗｉｔｈ  ａ  ｎｏｎ−ｕｎｉｆｏｒｍ  ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｆｉｅｌｄなどに記載された素子である。
【０１１５】
液晶素子８３は、球面収差補正コントローラ８４からの信号に基づいて、球面収差などをキャンセルする収差を平行光に与えることができる。このような液晶素子８３が平行光に与える光は「共役光」と称される。共役光は、ハーフミラー８５を透過して対物レンズ８６を通り、光ディスク７０に入射する。本実施形態で用いる光ディスク７０は、実施形態１における光ディスク７０と同一であり、図７に示す複数の記録層７８を備えている。
【０１１６】
レーザ光は、光ディスク７０に含まれる１つの記録層で反射し、再び対物レンズ８６を通してハーフミラー８５に返ってくる。光ディスク７０の記録層で反射された光は、光ディスク７０を透過することによって球面収差を持つことになる。本実施形態では、このような球面収差の量を前もって予測し、その球面収差を打ち消すように共役光が液晶素子８３で形成される。このため、本実施形態では、球面収差を充分に低減することができる。ただし、完全にはキャンセルできなかった収差は存在する。
【０１１７】
光ディスク７０から反射された光は、ハーフミラー８５で反射され、ＰＤＩ（Ｐｏｉｎｔ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）収差検出センサー８９に入射する。このようなＰＤＩ収差検出センサー８９は、例えば、Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｔｏ  ＷＡＶＥＦＲＯＮＴ  ＳＥＮＳＯＲＳ  ＳＰＩＥ刊５６ページに記載されている。
【０１１８】
ＰＤＩ収差検出センサー８９に入射した光は、フォーカスレンズ８ＡによってＰＤＩ板８Ｂ上に集光される。ＰＤＩ板８Ｂの中心部分にはピンホールが設けられており、ピンホールの周囲は半透明な物質から形成されている。このため、ＰＤＩ基板８Ｂは、ピンホールと半透明板の２つの機能を発揮することができる。ＰＤＩ基板８Ｂを透過した光は、イメージレンズ８Ｅによってコリメートされ、ＣＣＤセンサー８Ｄに入射する。
【０１１９】
ピンホールを通過した光は、収差の無い光であるが、半透明板を透過した光は、収差を持った光である。このため、ＣＣＤセンサー８Ｄ上では、無収差の光と収差を持った光とが干渉し、干渉縞を形成する。この干渉縞のパターンをＣＣＤセンサー８Ｄで検出することにより、収差検出演算器８Ｃで収差を求めることができる。球面収差補正コントローラ８４は、収差検出演算器８Ｃからの出力を受け取り、ＣＣＤセンサー８Ｄで測定された球面収差量を最小化するように液晶素子８３を制御する。
【０１２０】
また、収差検出演算器８Ｃが測定する収差量のうちのチルト収差量を示す信号は、アクチュエータコントローラ８８に出力される。アクチュエータコントローラ８８は、チルト量収差量を０に近づけるようアクチュエータ８７を制御する。アクチュエータ８７は、アクチュエータコントローラ８８から出力された信号に基づいて２軸のチルト角度を変化させることができる。
【０１２１】
更に、収差検出演算器８Ｃからはデフォーカス収差量を示す信号がアクチュエータコントローラ８８に入力される。アクチュエータコントローラ８８は、対物レンズ８６によるデフォーカス量を０に近づけるように制御する。
【０１２２】
本実施形態の光ディスク装置では、ＰＤＩ収差検出センサー８９および収差検出演算器８Ｃによって検出したチルト収差量に基づいて、アクチュエータコントローラ８８およびアクチュエータ８７により、チルト角度７Ｃを０にする制御する。
【０１２３】
本実施形態の光ディスク装置においても、上記の（数式１５）および（数式１６）を満足することにより、多層光ディスクの総記録容量を最大化することができる。また、光ディスク装置における許容チルト角度を可能な限り大きな値にする場合は、開口数ＮＡを以下の関係式を満足するように設定すればよい。
【０１２４】
１．３００９×Ｄ3−２．９３１５×Ｄ2＋２．３１３３×Ｄ−０．０５０２≦ＮＡ≦１．３００９×Ｄ3−２．９３１５×Ｄ2＋２．３１３３×Ｄ＋０．２０２８                            ・・・（数式１７）
【０１２５】
なお、上記例では、ジアリルエテンまたはＰＡＰの記録反応が光の強度に比例すると仮定して計算を行なった。２光子吸収記録（２−photon absorption recording）では、ジアリルエテンまたはＰＡＰの記録反応が光の強度の２乗に比例する。このような２光子吸収記録を行なう場合は、記録反応が光の強度の２乗に比例すると仮定して計算を行なうことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
許容チルト角度や記録層間隔をパラメータとして記憶容量を最大化した多層光ディスク、およびそのような多層光ディスクに対応した光ディスク装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】光ディスクの総記録容量を一定とした場合における許容チルト角度と開口数ＮＡとの関係を示すグラフである。
【図２】光ディスクの記録層スタック厚と開口数ＮＡとの関係を示すグラフである。
【図３】光ディスク装置の許容チルト角度を一定とした場合における光ディスク総記録容量と開口数ＮＡとの関係を示すグラフである。
【図４】光ディスク装置の最適なＮＡと許容チルト角度との関係を示すグラフである。
【図５】光ディスク装置の最適なＮＡと光ディスクの記録層スタック厚との関係を示すグラフである。
【図６】光ディスク装置の最適な許容チルト角度と光ディスクの記録層スタック厚との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の第１の実施形態を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【０１２８】
７０・・・光ディスク
７１・・・対物レンズ
７２・・・レーザービーム
７３・・・ディスク厚
７４・・・保護層
７５・・・基材
７６・・・記録層スタック
７７・・・記録層スタック厚
７８・・・記録層
７９・・・記録層間隔
７Ａ・・・記録面垂線
７Ｂ・・・対物レンズ光軸
７Ｃ・・・チルト角度
８０・・・モーター
８１・・・レーザ
８２・・・コリメートレンズ
８３・・・液晶
８４・・・球面収差補正コントローラ
８５・・・ハーフミラー
８６・・・対物レンズ
８７・・・アクチュエータ
８８・・・アクチュエータコントローラ
８９・・・ＰＤＩ収差検出センサー
８Ａ・・・フォーカスレンズ
８Ｂ・・・ＰＤＩ板
８Ｃ・・・収差検出演算器
８Ｄ・・・ＣＣＤセンサー
８Ｅ・・・イメージレンズ
【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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