(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガウシアンビームである記録光及びガウシアンビームである再生光を出射する半導体レーザと、
前記記録光及び再生光を情報記録媒体に集光する対物レンズと、
前記情報記録媒体からの反射光を検出する光検出器とを具備し、
前記情報記録媒体は、ｎ光子吸収現象（ｎは２以上の任意の整数）を用いて、前記記録光により３次元的に情報を記録可能な記録部を含み、
前記再生光の波長λ２は、前記記録光の波長λ１に対して、λ２＞λ１・ｎ−１／２を満たし、
前記対物レンズにおいて、前記記録光に対する平均のリム強度は、前記再生光に対する平均のリム強度よりも小さいことを特徴とする光学情報記録再生装置。
【請求項２】
前記再生光の波長は、前記記録光の波長と実質的に等しいか又は前記記録光の波長より小さく、且つ、前記記録光に対する平均のリム強度は、前記再生光の波長と前記記録光の波長との差が小さいほど、前記再生光に対する平均のリム強度よりも小さくなることを特徴とする請求項１に記載の光学情報記録再生装置。
【請求項３】
前記記録光の焦点面における実効的な集光スポットの平均の半値全幅ｗ１は、前記再生光の焦点面における集光スポットの平均の半値全幅ｗ２に対して、０．８・ｗ２≦ｗ１≦１．２・ｗ２を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学情報記録再生装置。
【請求項４】
前記半導体レーザは、パルス光を発する半導体レーザを含み、記録する記録ピットの形状に合わせて、パルス幅を１ナノ秒から１００ナノ秒までの間で変化させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学情報記録再生装置。
【請求項５】
前記記録光の波長と前記再生光の波長とは両波長とも、０．３５μｍ以上０．４５μｍ以下、０．６μｍ以上０．７μｍ以下、又は０．７３μｍ以上０．８３μｍ以下のいずれかの範囲に含まれることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光学情報記録再生装置。
【請求項６】
前記記録光の波長λ１は、０．７３μｍ≦λ１≦０．８３μｍを満たし、且つ、前記再生光の波長λ２は、０．６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たすことを特徴とする請求項１に記載の光学情報記録再生装置。
【請求項７】
前記半導体レーザは、
前記記録光を出射する第１の半導体レーザと、
前記再生光を出射する第２の半導体レーザとを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光学情報記録再生装置。
【請求項８】
前記第１の半導体レーザと前記対物レンズとの間の光路に配置された第１のコリメータレンズと、
前記第２の半導体レーザと前記対物レンズとの間の光路に配置された第２のコリメータレンズとをさらに備え、
前記第１のコリメータレンズの実効開口数は、前記第２のコリメータレンズの実効開口数より大きいことを特徴とする請求項７に記載の光学情報記録再生装置。
【請求項９】
前記第１のコリメータレンズと前記対物レンズとの間の光路に配置されたビーム整形素子をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の光学情報記録再生装置。
【請求項１０】
前記ビーム整形素子は、前記第１の半導体レーザの接合面に垂直な方向のビーム径と実質的に同じになるように、前記接合面に平行な方向のビーム径を拡大するビーム整形プリズムを含むことを特徴とする請求項９に記載の光学情報記録再生装置。
【請求項１１】
前記第１のコリメータレンズの実効開口数ＮＡ１と前記第２のコリメータレンズの実効開口数ＮＡ２とは、ＮＡ２≦０．１１、且つ、ＮＡ２＜ＮＡ１≦０．３９を満たすことを特徴とする請求項１０に記載の光学情報記録再生装置。
【請求項１２】
前記ビーム整形素子は、前記第１の半導体レーザの接合面に平行な方向のビーム径と実質的に同じになるように、前記接合面に垂直な方向のビーム径を縮小するビーム整形プリズムを含むことを特徴とする請求項９に記載の光学情報記録再生装置。
【請求項１３】
前記第１のコリメータレンズの実効開口数ＮＡ１と前記第２のコリメータレンズの実効開口数ＮＡ２とは、ＮＡ２≦０．１１、且つ、ＮＡ２＜ＮＡ１≦０．２０を満たすことを特徴とする請求項１２に記載の光学情報記録再生装置。
【請求項１４】
前記記録光の波長λ１は、０．７３μｍ≦λ１≦０．８３μｍを満たし、
前記再生光の波長λ２は、０．６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たし、
前記第１のコリメータレンズの実効開口数ＮＡ１と前記第２のコリメータレンズの実効開口数ＮＡ２とは、ＮＡ２≦０．１１、且つ、ＮＡ２＜ＮＡ１≦０．１８を満たすことを特徴とする請求項８に記載の光学情報記録再生装置。
【請求項１５】
前記記録光の波長と前記再生光の波長とは両波長とも、０．７３μｍ以上０．８３μｍ以下の範囲に含まれ、
前記第１のコリメータレンズの実効開口数ＮＡ１と前記第２のコリメータレンズの実効開口数ＮＡ２とは、ＮＡ２≦０．１０、且つ、ＮＡ２＜ＮＡ１≦０．２９を満たすことを特徴とする請求項８に記載の光学情報記録再生装置。
【請求項１６】
前記記録光の波長と前記再生光の波長とは両波長とも、０．６μｍ以上０．７μｍ以下の範囲に含まれ、
前記第１のコリメータレンズの実効開口数ＮＡ１と前記第２のコリメータレンズの実効開口数ＮＡ２とは、ＮＡ２≦０．１１、且つ、ＮＡ２＜ＮＡ１≦０．３４を満たすことを特徴とする請求項８に記載の光学情報記録再生装置。
【請求項１７】
前記記録光の波長と前記再生光の波長は両波長とも、０．３５μｍ以上０．４５μｍ以下の範囲に含まれ、
前記第１のコリメータレンズの実効開口数ＮＡ１と前記第２のコリメータレンズの実効開口数ＮＡ２とは、ＮＡ２≦０．０８、且つ、ＮＡ２＜ＮＡ１≦０．２６を満たすことを特徴とする請求項８に記載の光学情報記録再生装置。
【請求項１８】
前記記録光及び前記再生光の焦点面での集光スポットの光強度分布は、楕円形状を有し、
前記第１の半導体レーザと前記第２の半導体レーザとは、前記光強度分布の楕円形状の長軸方向がそれぞれ一致するように配置されることを特徴とする請求項７、８、１４〜１７のいずれかに記載の光学情報記録再生装置。
【請求項１９】
前記第１及び第２の半導体レーザと前記情報記録媒体との間の共通光路に配置されるコリメータレンズと、
前記第１の半導体レーザと前記コリメータレンズとの間の光路及び前記第２の半導体レーザと前記コリメータレンズとの間の光路の一方に配置される開口数変換素子とをさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の光学情報記録再生装置。
【請求項２０】
前記開口数変換素子は、前記第１の半導体レーザと前記コリメータレンズとの間の光路に配置される場合は凸レンズから構成され、前記第２の半導体レーザと前記コリメータレンズとの間の光路に配置される場合は凹レンズから構成されることを特徴とする請求項１９に記載の光学情報記録再生装置。
【請求項２１】
第３の半導体レーザと、トラックサーボ用光検出器とをさらに備え、
前記情報記録媒体の基板には、トラックサーボ用のトラック溝が設けられ、
前記対物レンズが前記第３の半導体レーザから出射された光を前記トラック溝に集光し、前記トラックサーボ用光検出器が前記トラック溝からの反射回折光を検出することにより、トラック誤差信号を得ることを特徴とする請求項７〜２０のいずれかに記載の光学情報記録再生装置。
【請求項２２】
前記第３の半導体レーザからの出射光の光路ではなく、前記第１の半導体レーザからの出射光と前記第２の半導体レーザからの出射光との共通光路に配置される球面収差補正素子をさらに備えることを特徴とする請求項２１に記載の光学情報記録再生装置。
【請求項２３】
前記記録光及び前記再生光の焦点面での集光スポットの光強度分布は、楕円形状を有し、
前記光強度分布の楕円形状のそれぞれの短軸方向は、前記記録部におけるトラック方向と一致することを特徴とする請求項７、８、１４〜１７のいずれかに記載の光学情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元的に記録可能な情報記録媒体に非線形吸収現象を用いて情報を記録する光学情報記録再生装置に関し、特に、記録光の光利用効率が高く、光学特性も良好な光学情報記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学的な情報記録再生装置として、コンパクトディスク（ＣＤ）、ＤＶＤ等の光ディスクや光カード等を媒体に用いた光メモリが利用されている。また、記録情報のさらなる大容量化を実現するために、図１４に示すように、３次元的に記録可能なように記録層を複数層構成した多層の情報記録媒体に記録再生を行う光学情報記録再生装置が、非特許文献１に記載されている。
【０００３】
光ディスク１２１は、ガラスの透明基板１０４上に、フォトンモード記録材料であるウレタン−ウレア共重合体材料を用いた記録層１０１ａ〜１０１ｄ、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）膜とＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート）膜とを用いた中間層１０２ａ〜１０２ｃを交互に形成した情報記録媒体である。
【０００４】
Ｔｉサファイアレーザからなる記録用光源１２０ａから平行光で出射された、波長が７９０ｎｍのピークパワの大きい光１２２ａは、ビームスプリッタ１１８ａを通過し、ビームエキスパンダー１２３により、ビーム径を拡大される。拡大された光１０８は、ビームスプリッタ１１８ｂを通過し、対物レンズ１０６により、多層の光ディスク１２１の所望の記録層１０１ｃに集光され（収束光１０７）、２光子吸収過程等のような非線形現象を用いて記録ピット１０５として記録される。
【０００５】
Ｈｅ−Ｎｅレーザからなる再生用光源１２０ｂから平行光で出射された、波長０．６３２８μｍのピークパワの小さい光１２２ｂは、上記と同様に、対物レンズ１０６により、所望の記録層１０１ｃの記録ピット１０５に集光される（収束光１０７）。反射された光は、ビームスプリッタ１１８ｂでＸ軸方向に曲げられて、検出レンズ１１１で集光され、検出レンズ１１１の集光点に配置されたピンホール１１４を通過し、光検出器１１９で検出されることにより、信号再生できる。
【非特許文献１】川田善正：”フェムト秒レーザーを用いた３次元光メモリ”、オプトロニクスＮｏ．１１、ｐｐ．１３８−１４２（２００１年）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、非特許文献１では、光源として、記録用にはＴｉサファイアレーザ、再生用にはＨｅ−Ｎｅレーザを用いているため、装置が大型化するともに、コストも高くなる。このため、記録用と再生用のどちらの光源においても、小型の半導体レーザを使用することが実用上望ましく、半導体レーザ光源を用いることにより、光学情報記録再生装置の小型化及び低コスト化が可能となるが、ＤＶＤドライブ等の通常の光ディスクドライブと同様の条件で半導体レーザ光源を用いたのでは、Ｔｉサファイアレーザに比べてピークパワに限度があるため、非線形記録に必要な光量を得ることができない。
【０００７】
また、２光子吸収記録、多光子吸収記録やプラズマ吸収記録のような非線形記録においては、非線形特性を利用するため、記録媒体に集光される記録光のピークパワが増加するに従い、記録媒体の感度は非線形的に高くなる。例えば、２光子吸収記録の場合では、記録感度が２乗特性（ｎ光子記録ではｎ乗特性）になるので、記録光のピークパワが２倍になると、記録感度はその２乗の４倍に増大する。従って、Ｔｉサファイアレーザに比べて、出射光のピークパワに限度がある半導体レーザを光源として利用するためには、記録層に集光される記録光の集光スポットの光学特性を劣化させずに（記録光の実効的な集光スポットサイズを、再生光の集光スポットサイズに比べてそれほど大きくせずに）、できるだけ効率よく、対物レンズに取り込むことが望ましいが、非線形記録に必要な光量を得るために、ＤＶＤドライブ等の通常の光ディスクドライブと同様の条件で半導体レーザ光源を用いたのでは、記録光の実効的な集光スポットサイズを再生光の集光スポットサイズより大きくしなければならず、再生光のスポット径と記録光のスポット径とのバランスを取ることができない。
【０００８】
本発明は、記録光の光利用効率を高くすることができるとともに、再生光及び記録光のスポット径の良好なバランスを取ることができ、良好な光学特性が得られる光学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】
【０００９】
本発明の一局面に従う光学情報記録再生装置は、記録光及び再生光を出射する光源部と、前記記録光及び再生光を情報記録媒体に集光する対物レンズと、前記情報記録媒体からの反射光を検出する光検出器とを具備し、前記情報記録媒体は、非線形吸収現象を用いて、前記記録光により３次元的に情報を記録可能な記録部を含み、前記対物レンズにおいて、前記記録光に対する平均のリム強度は、前記再生光に対する平均のリム強度よりも小さい。
【発明の効果】
【００１０】
この光学情報記録再生装置においては、対物レンズにおいて、記録光に対する平均のリム強度を、再生光に対する平均のリム強度よりも小さくしているので、光源部からの記録光を高効率で取り込みながら、対物レンズで絞られた記録光の実効的な集光スポット径は、そのリム強度が小さくても、記録時の非線形性を利用することによって再生光の集光スポット径に対しても遜色がない良好な集光スポット径となり、記録光の光利用効率を高くすることができるとともに、再生光及び記録光のスポット径の良好なバランスを取ることができ、その結果、再生時の変調度が良い等の良好な光学特性が得られる光学情報記録再生装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の各実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１の光学情報記録再生装置について、図１及び図２を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態１における光学情報記録再生装置の構成と情報記録媒体の信号を記録／再生する様子とを示す説明図である。
【００１３】
図１に示すように、本実施の形態の光学情報記録再生装置は、記録用光源である第１の光源２０ａと、再生用光源である第２の光源２０ｂとの２種類の半導体レーザ光源を備える。その第１の光源２０ａから情報記録媒体２１までの光路中に、第１のコリメータレンズ１６ａ、２枚組のビーム整形プリズム２３、ビームスプリッタ１８ａ、１８ｂ、立ち上げミラー１２、波長板１０、球面収差補正素子１３、及び対物レンズ６が配置されている。ビームスプリッタ１８ａは、２つの光を同じ光路に合波する合波素子として、ビームスプリッタ１８ｂは、光を分波する分波素子として使用している。
【００１４】
第２の光源２０ｂとビームスプリッタ１８ａとの間の光路には、第２のコリメータレンズ１６ｂが配置されており、ビームスプリッタ１８ａにより、記録光２２ａと再生光２２ｂとが合波され、共通光路に導かれる。なお、ビーム整形素子としてビーム整形プリズム２３を記載したが、１軸方向のみ拡大率を変化させるビームシェーパー等も用いることができる。
【００１５】
復路となる、ビームスプリッタ１８ｂから光検出器１９ａ、１９ｂまでの光路には、フォーカス／トラック誤差信号検出素子１５、検出レンズ１１、及び情報記録媒体２１の層間クロストークを小さくするピンホール１４が配置されている。
【００１６】
通常、レーザの出射光は、ガウシアンビームとなるが、半導体レーザでは、その接合面に平行な方向（以下ｈ方向と表記）と垂直な方向（以下ｖ方向と表記）とで、ガウシァンビームの広がり方が異なる。ｈ方向、ｖ方向の放射角の半値全幅をそれぞれ、θｈ、θｖとすると、出射波長やレーザの構造によって異なるが、通常θｈ／θｖ＝１／２〜１／３の値で、ファーフィールドの光強度分布は、ｖ方向が長軸の楕円形状になる。
【００１７】
第１の光源２０ａの波長λ１は、０．７３μｍ≦λ１≦０．８３μｍを満たし、例えば、λ１＝０．７８５μｍであり、放射角はθｈ＝８．８°、θｖ＝１７°である。第１の光源２０ａは、図１に示す座標系でのＺ方向が第１の光源２０ａのｈ方向に一致するように配置されている。第１の光源２０ａは、例えば、数１００ｍＷ〜数Ｗの比較的大きなピークパワで、記録層１ａ〜１ｅの一つの記録層（以下、記録層の一例として記録層１ｂを用いて説明）のトラック上に記録するべき記録ピット５の形状（マーク等）に合わせて、駆動パルスのパルス幅を例えば１ナノ秒〜１００ナノ秒の間で変化させて駆動され、記録用として機能する。後述するようなフォトンモードの記録材料を用いることにより、記録ピット５は熱の影響を受けないため、記録のストラテジー等が簡単になり、上記駆動パルスの制御が容易となる。
【００１８】
第２の光源２０ｂの波長λ２は、０．６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たし、例えば、波長λ２＝０．６５８μｍであり、放射角はθｈ＝１０°、θｖ＝１７°であり、第２の光源２０ｂは、主にＣＷ（連続波）駆動され、再生用として機能する。
【００１９】
波長板１０は、図１に示すように、ビームスプリッタ１８ｂから対物レンズ６までの記録光及び再生光の共通光路に配置されているが、波長の違いを利用して、記録光に対しては実質的にλ／４板か、又はそれに近くなるように設計され、再生光に対しては実質的にλ／２板又はλ板となるか、又はそれに近くなるように設計されている。このような設計により、記録光に対しては偏光系を用いるため、往復光路での光利用効率を高くし、再生光に対しては、情報記録媒体２１で生じる可能性がある複屈折の影響を低減する効果がある。
【００２０】
また、ビームスプリッタ１８ａも、波長の違いを利用して、記録光２２ａを透過し、再生光２２ｂを反射し、さらに、ビームスプリッタ１８ｂも、波長の違いを利用して、記録光２２ａに対しては偏光ビームスプリッタとして機能し、再生光２２ｂに対しては、偏光方向にほとんど依存しない、ハーフミラーとして機能するように設計されている。
【００２１】
情報記録媒体２１は、例えば、１．１ｍｍの厚さを有し、直径が１２ｃｍの基板９と、その基板９上に形成された記録部３とを具備し、記録部３は、３次元的に情報を記録可能で、例えば、交互に複数層形成された記録層１ａ〜１ｅ及び中間層２ａ〜２ｄを含んでいる。なお、記録部３がすべて記録層であるようなバルク型の記録媒体に対しても、３次元的な記録が可能であるため、本発明を同様に適用できる。また、図１では、記録層１ａ〜１ｅが５層、中間層２ａ〜２ｄが４層の場合を例示しているが、実際には数十層から百層程度の記録層を用いることもでき、層数は図示の例に特に限定されない。
【００２２】
ここで、中間層２ａ〜２ｄは、記録光波長λ１と再生光波長λ２に対して、ほとんど吸収損失が無く、また、記録層１ａ〜１ｅも吸収損失を小さくでき、効率的に複数の記録層１ａ〜１ｅへの３次元記録及び再生が可能となる。すなわち、非線形吸収現象を用いることにより、透過率の大きい記録層１ａ〜１ｅを用いることが可能で、層数の多い大容量記録が可能となる。
【００２３】
ただし、例えば、２光子吸収で記録を行うためには、記録層１ａ〜１ｅは、記録光波長λ１ではほぼ透明であるが、その半分の波長では吸収を示す記録材料を用い、つまり、ｎ光子吸収での記録では、記録層１ａ〜１ｅは、記録光波長ではほぼ透明であるが、その１／ｎの波長では吸収を示す記録材料を用いる。ここで、ｎは２以上の任意の整数である。
【００２４】
記録部３の光の入射側には、例えば０．１ｍｍの厚さの保護層４をさらに具備した構造であり、保護層４を設けることにより、情報記録媒体２１上に埃やゴミや傷が多少存在しても再生可能になる。
【００２５】
各記録層１ａ〜１ｅには、トラックサーボ用のトラック溝が形成された構造である。例えば、トラックピッチＴｐは０．５９μm、溝深さは０．４９μmであり、この溝からの±１次回折光を光検出器１９ｂで検出することにより、トラッキング誤差信号が得られ、正確にトラック上に沿って記録再生ができる。
【００２６】
非線形効果が起こりやすい材料は、記録感度が高いため、記録層１ａ〜１ｅを構成する記録材料としては、当該材料を用いることが望ましい。フォトンモードの記録材料を用いた場合では、高速記録が可能で、熱の影響がないため、記録層１ａ〜１ｅも単層で構成できる。
【００２７】
また、フォトクロミック材料の１つであるジアリールエテン又はその誘導体では、記録及び消去が可能なリライタブル記録が実現できる。さらに、フォトクロミック材料を含む記録層１ａ〜１ｅに、例えば、記録光の２光子吸収過程でフォトクロミック材料を感光させる波長を高効率で発する蛍光材料を含むように構成すれば、記録材料の感度向上を図ることが可能である。すなわち、フォトクロミック材料は、一般的に２光子吸収過程での記録感度がそれほど高くないが、蛍光材料は、２光子吸収過程での記録感度の高いものが存在し、その２光子蛍光により、フォトクロミック材料を１光子吸収過程で感光させられるためである。なお、フォトクロミック材料は、一般的に１光子吸収の感度は優れている。
【００２８】
また、側鎖型液晶性高分子やフォトポリマー等のフォトンモードで記録できる材料も、記録層１ａ〜１ｅに使用可能である。側鎖型液晶性高分子材料では、記録後の記録ピット５の屈折率変化を大きくできる（例えば、Δｎ＝０．２）いう特徴があり、また偏光方向を記録できるため、記録容量をほぼ２倍に増やすことが可能である。また、フォトポリマーは、ライトワンス記録に適しており、記録後安定である。
【００２９】
また、他にも、有機色素、ＺｎＯ等の超微粒子を混入した樹脂膜、ＴｅＯ２膜等も非線形記録を行う記録層１ａ〜１ｅの材料として適しており、屈折率変化を利用することにより光の吸収損失を減らすことができる。記録光の照射の仕方により、屈折率変化量を制御できるが、さらに数Ｗ〜数１０ｋＷと比較的ピーク光量の高いパルス光を用いると、ボイドと言われる穴あきピットを記録することも可能である。ボイドの場合は、屈折率が１であるので、記録膜の屈折率が、例えば１．７の場合、屈折率変化量はΔｎ＝−０．７と大きくなるため、コントラスト良く信号を再生できるという効果がある。
【００３０】
本実施の形態の光学情報記録再生装置は、図１に示すように、記録時においては、記録用の第１の光源２０ａからＹ軸方向に出射された、直線偏光でピークパワの比較的大きなパルスレーザ光２２ａは、第１のコリメータレンズ１６ａにより、平行光となり、２枚組のビーム整形プリズム２３により、Ｘ方向及びＺ方向のビーム径が実質的に同じになるようにＺ方向にのみビーム径が拡大される。ビーム径が拡大された時点（例えば、Ａ−Ａ’面等）で、光源２０ａの放射角は、等価的にθｈ＝θｖ＝１７°と見做せる。その後、ビーム径が拡大されたレーザ光は、ビームスプリッタ１８ａ、１８ｂを透過して、立ち上げミラー１２によって光路を−Ｚ軸方向に折り曲げられる。なお、ビーム径が実質的に同じであるとは、Ｘ方向のビーム径とＺ方向のビーム径との比が０．７〜１．３の範囲にあることとする（この比が１の場合は、完全にビーム径が同じ場合である）。
【００３１】
そして、−Ｚ軸方向に折り曲げられたレーザ光８ａは、波長板１０で実質的に円偏光に変換され、球面収差補正素子１３を通過して、例えば、開口数ＮＡ＝０．８５、焦点距離２ｍｍ、有効径３．４ｍｍの対物レンズ６によって、情報記録媒体２１の保護層４を通過して複数の記録層１ａ〜１ｅを有する記録部３のうちの所望の記録層１ｂに集光され、収束光７ａとなる。その反射光７ａ’が対物レンズ６を通過して反射光８ａ’となり、反射光８ａ’を利用して、フォーカスサーボ及びトラックサーボをかけて、２光子吸収又は多光子吸収過程等のような非線形現象を用いて、記録層１ａ〜１ｅの光学定数、好ましくは屈折率を変化させて記録ピット５が記録される。
【００３２】
この時、第１の光源２０ａから対物レンズ６までの光路中に球面収差補正素子１３が設けられ、収束光７ａが通過する記録部３の厚さが記録深さにより異なるので、球面収差補正素子１３によって、記録部３中に記録する記録ピット５の記録深さに応じて球面収差量を制御しながら記録するようにすれば、良好な記録ピット５を形成可能となる。球面収差補正素子１３は、例えば、屈折率分布が可変である液晶素子、凹レンズと凸レンズとを組み合わせてアクチュエータで両レンズの光軸方向の間隔を可変にしたビームエキスパンダー、光軸方向に位置を制御できる可変コリメータレンズ等から構成することができる。
【００３３】
再生時においては、再生用の第２の光源２０ｂから出射された直線偏光のレーザ光２２ｂは、第２のコリメータレンズ１６ｂにより、略平行光となり、ビームスプリッタ１８ａによりＹ軸方向に折り曲げられ、同じく、ビームスプリッタ１８ｂを透過して、立ち上げミラー１２によって光路を−Ｚ軸方向に折り曲げられる。そして、―Ｚ軸方向に折り曲げられたレーザ光８ｂは、波長板１０及び球面収差補正素子１３を通過して、直線偏光のまま、対物レンズ６によって情報記録媒体２１の記録部３の記録層１ｂの記録ピット５に集光され、収束光７ｂとなる。
【００３４】
記録ピット５によって反射されたレーザ光７ｂ’は、逆方向に折り返し、対物レンズ６を通過して平行光８ｂ’となり、平行光８ｂ’は、球面収差補正素子１３、波長板１０及び立ち上げミラー１２を順に通過し、ビームスプリッタ１８ｂにより光軸をＺ軸方向に曲げられ、回折型フォーカス／トラック誤差信号検出素子１５によって、複数の光に分岐（図１では２分岐）され、検出レンズ１１によって収束され、収束光１７ａ、１７ｂとなる。
【００３５】
再生光となる収束光１７ａは、ピンホール１４を通過し、記録された信号が光検出器１９ａにより検出される。分岐された収束光１７ｂは、ピンホール１４を通過させずに、別の光検出器１９ｂで検出され、フォーカス／トラック誤差信号となる。収束光１７ｂは、ピンホール１４を通過させない構成により、非点収差法又はＳＳＤ法、３ビームトラッキング法のような従来方法で、それぞれフォーカスやトラック誤差信号を検出することができる。すなわち、記録時と再生時とにそれぞれ、反射光７ａ’、７ｂ’を利用してフォーカスサーボ及びトラックサーボをかけて、記録ピット５を記録し、記録ピット５の光学定数の変化に基づく反射率の違いから記録ピット５を再生することができる。
【００３６】
ここで、検出レンズ１１の焦点距離は、例えば３３ｍｍであり、光検出器１９ａ側でのエアリーディスク径は、例えば９．６μｍとなる。ピンホール１４は、検出収束光１７ａのほぼ焦点の位置に設置したが、ピンホール１４を設けることにより、所望の記録層１ｂの光軸方向の上下の記録層１ａ、１ｃ、１ｄからの、対物レンズ６の収束光７ｂが照射する別の記録ピットからの不要反射光であるクロストーク（層間クロストーク）光がピンホール１４外部にも分布し、それらの光はピンホール１４内に入らなくなるため、層間クロストークを減少させる効果がある。なお、ピンホール１４を省略して、光検出器の受光部がピンホール径の大きさを有する微小光検出器を用い、検出収束光１７ａを検出するようにしても同様の効果が得られる。
【００３７】
本発明者らの実験結果では、ピンホール１４の大きさを検出収束光１７ａのエアリーディスク径の３倍以下にすることによって、例えば、記録層１ａ〜１ｅの層間隔Δｄ＝５〜８μｍで問題ないレベル（層間クロストーク量≦３０ｄＢ）まで再生信号の品質を向上させることが可能であった。ただし、ピンホール１４の大きさを小さくすると、記録層１ａ〜１ｅの間隔（ほぼ中間層２ａ〜２ｄの厚さ）をより小さくすることが可能であるが、小さくし過ぎると、ピンホール１４に入る光量が減少したり、環境温度により光学系が歪んで、収束光１７ａが、ピンホール１４の中心からずれることもあるため、それらを考慮する必要がある。また、材料の制限等で光量が低下する場合、ＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）を使用することにより信号強度を強めることができる。
【００３８】
次に、非線形記録における集光特性について説明する。通常の１光子吸収記録の場合では、対物レンズで集光された焦点面での集光スポット径は、対物レンズの開口数ＮＡと波長λから求まり、リム強度が１に相当する平面波入射の場合が最も良く絞れ、そのときのスポット径の半値全幅は１．０３λ／（２ＮＡ）となることが知られている。なお、リム（ＲＩＭ）強度とは、対物レンズの有効径外縁部における、中央部の最大強度を１として規格化した光強度である。従って、リム強度は０以上１以下の値をとる。
【００３９】
例えば、ＮＡ＝０．８５のとき、λ＝０．７８５μｍでは、集光スポット径の半値全幅は０．４７３μｍとなり、λ＝０．６５８μｍでは、集光スポット径の半値全幅は０．３９９μｍとなり、対物レンズの開口数が同じであれば、波長が短いほど良く絞れることになる。従って、記録光の波長λ１が再生光の波長λ２より大きければ、記録光の集光スポット径が再生光の集光スポット径よりも大きくなり、記録特性が再生特性に対して劣化するため、記録光に対する対物レンズの開口数を大きくする等の措置が必要である。
【００４０】
一方、非線形現象を用いて記録する場合、記録光に対する実効的な集光スポット径を通常の１光子吸収記録に比べて小さくすることが可能である。平面波入射の場合（リム強度が１のとき）、例えば、ｎ光子吸収記録では、ｎ光子吸収が生じる実効的なスポット径は、およそｎ−１／２倍に小さく絞れることが判明している。すなわち、リム強度１のときの集光スポット径の半値全幅は、１．０３λ・ｎ−１／２／（２ＮＡ）と表される。例えば、２光子吸収記録では、ｎ＝２であるため２−１／２＝０．７１となり、１光子吸収記録に比べて実効的におよそ０．７１倍に小さく絞れることになる。
【００４１】
本発明者らは、検討の結果、半導体レーザ光のようなガウシアンビームが入射してｎ光子吸収記録した場合、つまり、リム強度が１より小さい場合（例えば、リム強度は０以上１未満）でも、１光子吸収記録の場合とリム強度が同じなら、１光子吸収記録に対してスポット径を絞れる比率ｎ−１／２もほとんど同じであることを見いだした。すなわち、ｎ光子吸収記録（ｎは２以上の任意の整数）を行う場合、リム強度にかかわらず、再生光の波長λ２が記録光の波長λ１と実質的に等しいか、又はそれより小さいときであっても、λ２＞λ１・ｎ−１／２を満たす場合、その非線形効果により、ｎ光子吸収記録が生じる記録光の実効的な集光スポット径を再生光の集光スポット径よりも小さくすることが可能となることが分かった。なお、波長が実質的に等しいとは、波長の差が５０ｎｍ以内のことを意味する。例えば、０．７３μｍ≦λ１≦０．８３μｍを満たす波長で２光子吸収記録を行い、０．６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たす波長で再生を行う場合は、λ２＞λ１・ｎ−１／２の関係式が成り立つ。
【００４２】
また、プラズマ吸収記録では、多光子イオン化等の種々の現象が複雑に作用して生じるため、数式で表すことは困難だが、１光子吸収記録に比べて実効的に絞れることは間違いなく、上記と同様に、記録光の実効的な集光スポット径を再生光の集光スポット径よりも小さくすることができる。
【００４３】
次に、２光子吸収記録の場合を例にとって、図２を用いて、対物レンズにおけるリム強度と、光源からコリメータレンズへの結合効率、および集光スポット径との関係について説明する。
【００４４】
図２（ａ）は、本発明の実施の形態１における光学情報記録再生装置のコリメータレンズの実効開口数と対物レンズにおけるリム強度との関係を示すグラフ、図２（ｂ）は、本発明の実施の形態１における光学情報記録再生装置のコリメータレンズの実効開口数と情報記録媒体の記録層（焦点面）での集光スポット径（半値全幅）との関係、及び上記開口数と光源からコリメータレンズへの結合効率（ただし、コリメータレンズ表面での反射を無視したときの値）との関係を示すグラフである。図２は、非線形記録の例として、２光子吸収記録の場合についてのグラフである。
【００４５】
ここで、コリメータレンズの実効開口数とは、コリメータレンズの有効径を対物レンズの有効径と同じと見なしたときのコリメータレンズの開口数としている。すなわち、コリメータレンズの焦点距離をｆ１、有効径をｄ１とし、対物レンズの焦点距離をｆ２、有効径をｄ２（ｄ１≧ｄ２）とすると、コリメータレンズの開口数は、通常ｄ１／（２ｆ１）であるが、コリメータレンズの実効開口数はｄ２／（２ｆ１）と定義している。なお、対物レンズの開口数はｄ２／（２ｆ２）で定義される。
【００４６】
また、図２（ｂ）の（実効的）集光スポット径（半値全幅）の（実効的）は、記録光に対してのみ「実効的」という語を付けるという意味で使用しており、記録光に対する実効的集光スポット径（半値全幅）とは、２光子吸収記録の場合、２光子吸収が生じる実効的な集光スポット径の半値全幅で、通常の１光子吸収の場合の集光スポット分布の２乗の光強度分布の半値全幅となり、ｎ光子吸収記録では、１光子吸収の場合の集光スポット分布のｎ乗の光強度分布となる。一方、「実効的」という語を付けない再生光に対する集光スポット径は、通常の集光スポット径の意味である。
【００４７】
本実施の形態の光学情報記録再生装置では、第１の光源２０ａ、第２の光源２０ｂからのそれぞれの出射光２２ａ、２２ｂが、第１のコリメータレンズ１６ａ、第２のコリメータレンズ１６ｂによりそれぞれコリメートされ、ビームスプリッタ１８ａにより合波され、その出口Ａ−Ａ’面を経由して対物レンズ６にそれぞれ平行光８ａ、８ｂとして入射し、対物レンズ６の有効径でけられて集光される。このため、Ａ−Ａ’面での各平行光の実質的な有効径は、対物レンズ６の有効径（例えば、３．４ｍｍ）と等しいと見做すことができ（ただし、実際のコリメータレンズの有効径は対物レンズの有効径よりも少しばかり大きいが、コリメートされた光が対物レンズに取り込まれるという意味の実効的な有効径はそのように見做せる）、Ａ−Ａ’面での各平行光の実質的な有効径外縁部での規格化光強度は、対物レンズ６におけるリム強度と等しくなる。実効的な有効径に対応して、コリメータレンズの開口数も、対物レンズの有効径と同じ有効径を用いた実効開口数を用いると都合がよい。
【００４８】
本実施の形態の光学情報記録再生装置は、記録光２２ａに対しては、ｈ方向、ｖ方向のビーム径がそれぞれ等しくなるようにビーム整形プリズム２３を用いた構成のため、図２に示すように、光源２０ａのｈ方向、ｖ方向に対応した記録層１ｂの焦点面での記録光の集光スポット径とリム強度とはそれぞれ同じである。一方、再生光２２ｂに対しては、その集光スポット径とリム強度とは方向によって異なり、放射角が大きいｖ方向に対応したリム強度はｈ方向に対応したリム強度よりも大きく、ｈ方向に対応した集光スポット径はｖ方向に対応した集光スポット径に比べて大きくなっている。
【００４９】
なお、図１に示した光学情報記録再生装置では、第１の光源２０ａ及び第２の光源２０ｂを出射した光２２ａ、２２ｂは、ビームスプリッタ１８ａ、１８ｂや立ち上げミラー１２を経由して、色々進行方向を変え、記録層に集光されるため、Ｚ方向にｈ方向が一致するように配置した第１の光源２０ａは、そのｈ方向、ｖ方向は、それぞれ、最終的には集光スポットにおいてはＹ方向、Ｘ方向に対応する。第２の光源２０ｂに対しては、Ｙ方向にｈ方向が一致するように配置した場合は、ｈ方向、ｖ方向は、それぞれ、最終的には集光スポットにおいてはＹ方向、Ｘ方向に対応し、Ｘ方向にｈ方向が一致するように配置した場合は、ｈ方向、ｖ方向は、それぞれ、最終的には集光スポットにおいてはＸ方向、Ｙ方向に対応する。
【００５０】
記録光８ａ、再生光８ｂの対物レンズ６におけるそれぞれのリム強度は、図２（ａ）の実線、点線で示したように、第１のコリメータレンズ１６ａの実効開口数ＮＡ１は、第２のコリメータレンズ１６ｂの実効開口数ＮＡ２に依存しており、その開口数が大きいほど、リム強度は小さくなることが分かる。
【００５１】
しかしながら、図２（ｂ）に示すように各コリメータレンズ１６ａ、１６ｂの実効開口数が大きいほど、第１光源２０ａから第１のコリメータレンズ１６ａ、第２の光源２０ｂから第２のコリメータレンズ１６ｂへのそれぞれの結合効率は、大きくなることが分かる。
【００５２】
ただし、コリメータレンズの実効開口数が同じであれば、再生光の結合効率の方が、記録光の結合効率よりも高く、また、２点鎖線で示したように、再生光に対しては第２のコリメータレンズ１６ｂのＮＡ２≧０．３で、１点鎖線で示したように、記録光に対しては第１のコリメータレンズ１６ａのＮＡ１≧０．４で、ほぼ結合効率は最大値１００％になる。対物レンズ６により情報記録媒体２１の記録層に集光された集光スポット径（半値全幅）は、コリメータレンズの実効開口数が大きくなるほど、集光スポット径は大きくなるという傾向がある。以上をまとめると、リム強度が小さくなるほど、光源からコリメータレンズへの結合効率を大きくすることができるが、集光スポット径は逆に劣化すると言える。なお、光源からコリメータレンズへの結合効率が高ければ、情報記録媒体２１の記録層に集光される光強度も大きくなり、その結果、非線形現象での記録が起こりやすくなるので好ましい。
【００５３】
再生光７ｂの焦点面での集光スポット径の半値全幅は、周方向での最小値となるｖ方向に対応した集光スポット径に対する、周方向での最大値となるｈ方向に対応した集光スポット径の比率をｒとしたとき、ｒ＝１の場合、集光スポットの断面は真円となり、最も望ましい。また、リム強度が１の平面波が再生光７ｂとして対物レンズ６に入射した場合が、最も集光スポット径が小さく絞れ、その値は上述したように０．３９９μｍである。
【００５４】
再生光７ｂに対して、リム強度が１の場合の集光スポットに比べて、劣化の割合が５％以下（集光スポット径≦０．４１９μｍ）の条件では、第２のコリメータレンズ１６ｂの実効開口数の最大値はＮＡ２＝０．１１であり、このときの集光スポット径は０．４１７μｍ（ｈ方向）、０．４０１μｍ（ｖ方向）、再生光の結合効率は４６％、リム強度は０．３３（ｈ方向）、０．６９（ｖ方向）で平均のリム強度は０．５１、集光スポット径の楕円の比率ｒ＝１．０４となる。
【００５５】
また、記録光の集光スポット径の楕円の比率ｒはｒ＝１．０であるが、第１のコリメータレンズ１６ａの実効開口数ＮＡ１を第２のコリメータレンズ１６ｂの実効開口数ＮＡ２より大きくしても、又は、記録光の結合効率を再生光の結合効率よりも大きくしても、記録光７ａの実効的集光スポット径は、再生光７ｂの集光スポット径より大きくならない（劣化しない）条件が存在する。
【００５６】
その最大値はＮＡ１＝０．３９であり（このときの記録光７ａの実質的なスポット径は０．４００μｍとなる）、このときの記録光の最大の結合効率は、ほぼ最大に近い９９．１％となり、再生光の場合（最大で４６％）の２．２倍の大きさとなり、このときの記録光のリム強度は０．００８９であり、再生光の平均のリム強度０．４６に比べて大幅に小さい。
【００５７】
次に、再生光７ｂに対して、リム強度が１の場合の集光スポットに比べて、より好ましい劣化の割合が２％以下（集光スポット径≦０．４０７μｍ）の条件では、第２のコリメータレンズ１６ｂの実効開口数の最大値はＮＡ２＝０．０７であり、このときの集光スポット径は０．４０６μｍ（ｈ方向）、０．３９９μｍ（ｖ方向）、再生光の結合効率は２３％、リム強度は０．６４（ｈ方向）、０．８６（ｖ方向）で平均のリム強度は０．７５、集光スポット径の楕円の比率ｒ＝１．０２となる。
【００５８】
また、記録光の集光スポット径の楕円の比率ｒはｒ＝１．０であるが、第１のコリメータレンズ１６ａの実効開口数ＮＡ１を第２のコリメータレンズ１６ｂの実効開口数ＮＡ２より大きくしても、又は、記録光の結合効率を再生光の結合効率よりも大きくしても、記録光７ａの実効的集光スポット径は、再生光７ｂの集光スポット径より大きくならない（劣化しない）条件が存在する。その最大値はＮＡ１＝０．３８であり（このときの記録光７ａの実質的なスポット径は０．３９７μｍとなる）、このときの記録光の最大の結合効率は、ほぼ最大に近い９８．９％となり、再生光の場合（最大で２３％）の４．３倍もの大きさとなり、記録光のリム強度は０．０１１であり、再生光の平均のリム強度０．７５に比べて大幅に小さい。
【００５９】
従って、本実施の形態１における光学情報記録再生装置では、記録光の平均のリム強度は、再生光の平均のリム強度に比べて大幅に小さく、記録用の第１の光源２０ａから第１のコリメータレンズ１６ａへの光利用効率である結合効率を、再生用の第２の光源２０ｂから第２のコリメータレンズ１６ｂへの光利用効率である結合効率よりも大幅に増加させながら、記録光７ａの実効的集光スポット径を再生光７ｂの集光スポット径以下にすることができ、良好な光学特性を有する情報記録再生装置を実現することができる。
【００６０】
以上では、再生光の焦点面での集光スポットの半値全幅で小さい値（ｖ方向に対応した方向）に対して、記録光の焦点面での集光スポットの半値全幅が悪くならないように述べたが、再生光の集光スポットの特性をそれほど劣化させない範囲で、記録光の集光スポット径を再生光の集光スポット径に近づける（例えば、ＮＡ１＝０．３８、ＮＡ２＝０．０７にする）ことが、記録と再生とのバランスがとれるという意味では望ましい。そういった意味では、集光スポットの半値全幅の値として、ｖ方向とｈ方向とに対応した方向の平均の値をとり、記録光の焦点面での実効的な集光スポットの平均の半値全幅ｗ１は、再生光の焦点面での集光スポットの平均の半値全幅ｗ２に対して、０．８・ｗ２≦ｗ１≦１．２・ｗ２を満たすようにしてもよい。
【００６１】
さらに、再生光の波長λ２は、記録光の波長λ１と実質的に等しいか、又は記録光の波長λ１より小さい場合、再生光の波長と記録光の波長との差λ１−λ２に合わせて、その差が小さいほど、記録光に対する平均のリム強度を、再生光に対する平均のリム強度よりも小さくするようにすれば、記録光の集光スポット径を再生光の集光スポット径に近づけることになり、記録と再生とのバランスがとれ、その結果、再生時の変調度が良い等の良好な光学特性が得られるという意味では望ましい。
【００６２】
また、再生光の焦点面での集光スポット形状の楕円の比率ｒ＞１のとき、その光強度分布の楕円形状の短軸方向が記録層１ｂのトラック方向に一致するように、第２の光源２０ｂを配置することにより、（記録マークの）小さい記録ピット５の再生特性が向上する。
【００６３】
また、本実施の形態では、対物レンズ６の収束光７ａが既に記録された記録ピット５を通過しない順序で、記録層１ａ〜１ｅ中に、順次、記録ピット５を３次元的に記録するようにした。このような順序で記録することにより、ターゲット層１ｂにおいて、ターゲット層１ｂより上層（対物レンズ６側）の記録層１ｃ〜１ｅに記録済の記録ピット５を透過して発生する散乱光、不要回折光等の迷光（ノイズ光）の影響を減らす効果（ＳＮ比向上）がある。具体的には、記録層１ａ〜１ｅ中の、対物レンズ６から最も離れた位置（図１では、記録層１ａ）から、記録ピット５を順次記録することにより、上記順序が実現可能である。図１の構成では順に記録層１ａの列、記録層１ｂの列、記録層１ｃの列、記録層１ｄの列、記録層１ｅの列というように、Ｚ軸方向に３次元的に記録するようにすればよい。
【００６４】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２の光学情報記録再生装置について、図３及び図４を用いて詳細に説明する。図３は、本発明の実施の形態２における光学情報記録再生装置の構成と情報記録媒体の信号を記録／再生する様子とを示す説明図、図４（ａ）は、本発明の実施の形態２における光学情報記録再生装置のコリメータレンズの実効開口数と対物レンズにおけるリム強度との関係を示すグラフ、図４（ｂ）は、本発明の実施の形態２における光学情報記録再生装置のコリメータレンズの実効開口数と情報記録媒体の記録層（焦点面）での（実効的）集光スポット径（半値全幅）との関係、及び上記開口数と光源からコリメータレンズへの結合効率（ただし、コリメータレンズ表面での反射を無視したとき）との関係を示すグラフである。図４は、非線形記録の例として、２光子吸収記録の場合についてのグラフである。
【００６５】
第１の光源２０ａ’の波長λ１は、０．７３μｍ≦λ１≦０．８３μｍを満たし、例えば、λ１＝０．７８５μｍであり、放射角はθｈ＝８．８°、θｖ＝１７°であり、第２の光源２０ｂ’の波長λ２は、０．６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たし、例えば、波長λ２＝０．６５８μｍであり、放射角はθｈ＝１０°、θｖ＝１７°であり、これらの光学特性は、実施の形態１の光学情報記録再生装置の光源２０ａと２０ｂとそれぞれ同じである。
【００６６】
本発明の実施の形態２における光学情報記録再生装置の構成が実施の形態１の光学情報記録再生装置と異なる点は、記録用光源である第１の光源２０ａ’は、図３に示す座標系でのＺ方向がその光源２０ａ’のｖ方向に一致するように配置されており、第１光源２０ａ’から出射された光２２ａ’のＺ方向のビーム径は、２枚組のビーム整形プリズム２３’により、Ｘ方向のビーム径と実質的に同じになるように縮小される点である。ビーム径が縮小された時点（例えば、Ａ−Ａ’面等）で、等価的に第１の光源２０ａ’の放射角は、θｈ＝θｖ＝８．８°と見做せる。なお、ビーム径が実質的に同じであるとは、Ｘ方向のビーム径とＺ方向のビーム径との比は０．７〜１．３の範囲にあることとする。また、再生用光源である第２の光源２０ｂ’に対する配置は、第１の実施の形態の光学情報記録再生装置の光源２０ｂと同じである。
【００６７】
図４に示すように、第１及び第２のコリメータレンズ１６ａ、１６ｂの実効開口数が同じであれば、図２に示した場合に比べて、記録光８ａに対しては等価的な放射角が小さいため、リム強度が小さくなり、その分結合効率が大きくなり、集光スポット径の劣化の割合も大きい。また、第１及び第２のコリメータレンズ１６ａ、１６ｂの実効開口数が同じであれば、記録光８ａの結合効率の方が再生光８ｂの結合効率よりも高くなる。
【００６８】
従って、本実施の形態では、第１のコリメータレンズ１６ａの実効開口数と第２のコリメータレンズ１６ｂの実効開口数とを同じにして、例えば、ＮＡ１＝ＮＡ２＝０．１にした場合、再生光７ｂに対して、集光スポット径は０．４１４μｍ（ｈ方向）、０．４００μｍ（ｖ方向）、再生光の結合効率は４０％、リム強度は０．４０（ｈ方向）、０．７３（ｖ方向）であり、平均のリム強度は０．５７、集光スポット径の楕円の比率ｒ＝１．０４となる。記録光７ａに対して、実効的集光スポット径は０．３５６μｍ（再生光の平均のスポット径の０．８７倍）、記録光の結合効率は６９％（再生光の効率の１．７倍）、リム強度は０．３１（再生光の平均のリム強度の０．５４倍）となる。
【００６９】
一方、再生光７ｂに対して、リム強度が１の場合の集光スポットに比べて、劣化の割合が５％以下（集光スポット径≦０．４１９μｍ）の条件では、第２のコリメータレンズ１６ｂの実効開口数の最大値はＮＡ２＝０．１１であり、このときの集光スポット径は０．４１７μｍ（ｈ方向）、０．４０１μｍ（ｖ方向）、再生光の結合効率は４６％、リム強度は０．３３（ｈ方向）、０．６９（ｖ方向）で平均のリム強度は０．５１、集光スポット径の楕円の比率ｒ＝１．０４となる。
【００７０】
また、記録光の集光スポット径の楕円の比率ｒはｒ＝１．０であるが、第１のコリメータレンズ１６ａの実効開口数ＮＡ１を第２のコリメータレンズ１６ｂの実効開口数ＮＡ２より大きくしても、又は、記録光の結合効率を再生光の結合効率よりも大きくしても、記録光７ａの実効的集光スポット径は、再生光７ｂの集光スポット径より大きくならない（劣化しない）条件が存在する。その最大値はＮＡ１＝０．２０であり（このときの記録光７ａの実質的なスポット径は０．４００μｍとなる）、このときの記録光の最大の結合効率は、ほぼ最大に近い９９．１％となり、再生光の場合（最大で４６％）の２．２倍の大きさとなり、記録光のリム強度は０．００９２であり、再生光の平均のリム強度０．４６に比べて大幅に小さい。
【００７１】
次に、再生光７ｂに対して、リム強度が１の場合の集光スポットに比べて、より好ましい劣化の割合が２％以下（集光スポット径≦０．４０７μｍ）の条件では、第２のコリメータレンズ１６ｂの実効開口数の最大値はＮＡ２＝０．０７であり、このときの集光スポット径は０．４０６μｍ（ｈ方向）、０．３９９μｍ（ｖ方向）、再生光の結合効率は２３％、リム強度は０．６４（ｈ方向）、０．８６（ｖ方向）で平均のリム強度は０．７５、集光スポット径の楕円の比率ｒ＝１．０２となる。
【００７２】
また、記録光の集光スポット径の楕円の比率ｒはｒ＝１．０であるが、第１のコリメータレンズ１６ａの実効開口数ＮＡ１を第２のコリメータレンズ１６ｂの実効開口数ＮＡ２より大きくしても、又は、記録光の結合効率を再生光の結合効率よりも大きくしても、記録光７ａの実効的集光スポット径は、再生光７ｂの集光スポット径より大きくならない（劣化しない）条件が存在する。その最大値はＮＡ１＝０．１９であり（このときの記録光７ａの実質的なスポット径は０．３９４μｍとなる）、このときの記録光の最大の結合効率は、ほぼ最大に近い９８．５％となり、再生光の場合（最大で２３％）の４．３倍もの大きさとなり、記録光のリム強度は０．０１５であり、再生光の平均のリム強度０．７５に比べて大幅に小さい。
【００７３】
従って、本実施の形態２の光学情報記録再生装置では、本実施の形態１の光学情報記録再生装置に比べて、第１のコリメータレンズ１６ａの実効開口数をおよそ半分に小さくできるが、結合効率は同じように高くできるという特徴があり、また、記録光の平均のリム強度は、再生光の平均のリム強度に比べて大幅に小さく、記録用の第１の光源２０ａ’から第１のコリメータレンズ１６ａへの光利用効率である結合効率を、再生用の第２の光源２０ｂ’から第２のコリメータレンズ１６ｂへの光利用効率である結合効率よりも大幅に増加させながら、記録光７ａの実効的集光スポット径を再生光７ｂの集光スポット径以下にすることができ、良好な光学特性を有する情報記録再生装置を実現することができる。
【００７４】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３の光学情報記録再生装置について、図５及び図６を用いて、上記実施の形態１の光学情報記録再生装置と異なる点を中心に説明する。図５は、本発明の実施の形態３における光学情報記録再生装置の構成と情報記録媒体の信号を記録／再生する様子を示す説明図、図６（ａ）は、本発明の実施の形態３における光学情報記録再生装置のコリメータレンズの実効開口数と対物レンズにおけるリム強度の関係を示すグラフ、図６（ｂ）は、本発明の実施の形態３における光学情報記録再生装置のコリメータレンズの実効開口数と情報記録媒体の記録層（焦点面）での（実効的）集光スポット径（半値全幅）との関係、及び上記開口数と光源からコリメータレンズへの結合効率（ただし、コリメータレンズ表面での反射を無視したとき）との関係を示すグラフである。図６は、非線形記録の例として、２光子吸収記録の場合についてのグラフである。
【００７５】
第１の光源２０ａの波長λ１は、０．７３μｍ≦λ１≦０．８３μｍを満たし、例えば、λ１＝０．７８５μｍであり、放射角はθｈ＝８．８°、θｖ＝１７°であり、第２の光源２０ｂの波長λ２は、０．６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たし、例えば、波長λ２＝０．６５８μｍであり、放射角はθｈ＝１０°、θｖ＝１７°であり、実施の形態１の光学情報記録再生装置の光源２０ａ、２０ｂと同じである。
【００７６】
本発明の実施の形態３における光学情報記録再生装置の構成が実施の形態１の光学情報記録再生装置と異なる点は、記録用光源である第１の光源２０ａとビームスプリッタ１８ａの間にビーム整形プリズムを配置しない点である。従って、記録層１ｂの焦点面での集光スポットは、記録光７ａと再生光７ｂとのどちらにおいても、その光強度分布は楕円形状になるため、その楕円の短軸方向がトラック方向に一致するように、第１の光源２０ａと第２の光源２０ｂを配置している。そのような配置により、（記録マークの）小さい記録ピット５の記録再生特性が向上する効果がある。また、ビーム整形プリズムを用いた場合では、光源からの出射光を完全な平行光にしてからビーム整形プリズムに入射する必要があったため、光学調整が面倒であった（略平行光では非点収差が発生し易かった）が、それを省いた構成により低コスト化が可能で、光学調整も簡単になる。
【００７７】
また、図６に示すように、第１及び第２のコリメータレンズ１６ａ、１６ｂの実効開口数が同じであれば、記録光８ａと再生光８ｂのどちらに対しても、放射角が小さいｈ方向に対応したリム強度の方が小さくなり、ｈ方向に対応した集光スポット径の方が劣化は大きい。
【００７８】
再生光７ｂに対して、リム強度が１の場合の集光スポットに比べて、劣化の割合が５％以下（集光スポット径≦０．４１９μｍ）の条件では、第２のコリメータレンズ１６ｂの実効開口数の最大値はＮＡ２＝０．１１であり、このときの集光スポット径は０．４１７μｍ（ｈ方向）、０．４０１μｍ（ｖ方向）、再生光の結合効率は４６％、リム強度は０．３３（ｈ方向）、０．６９（ｖ方向）で平均のリム強度は０．５１、集光スポット径の楕円の比率ｒ＝１．０４となる。
【００７９】
また、第１のコリメータレンズ１６ａの実効開口数ＮＡ１を第２のコリメータレンズ１６ｂの実効開口数ＮＡ２より大きくしても、又は、記録光の結合効率を再生光の結合効率よりも大きくしても、記録光７ａの実効的集光スポット径は、再生光７ｂの集光スポット径より大きくならない（劣化しない）条件が存在する。その最大値はＮＡ１＝０．１８であり（このときの記録光７ａの実効的なスポット径は０．３９５μｍ（ｈ方向）、０．３４６μｍ（ｖ方向））、記録光の集光スポット径の楕円の比率ｒはｒ＝１．１４であるが、このときの記録光の最大の結合効率は、８０．３％となり、再生光の場合（最大で４６％）の１．７倍の大きさとなり、記録光のリム強度は０．０２３（ｈ方向）、０．３７（ｖ方向）で平均のリム強度は０．２０であり、再生光の平均のリム強度０．５１に比べて大幅に小さい。
【００８０】
次に、再生光７ｂに対して、リム強度が１の場合の集光スポットに比べて、より好ましい劣化の割合が２％以下（集光スポット径≦０．４０７μｍ）の条件では、第２のコリメータレンズ１６ｂの実効開口数の最大値はＮＡ２＝０．０７であり、このときの集光スポット径は０．４０６μｍ（ｈ方向）、０．３９９μｍ（ｖ方向）、再生光の結合効率は２３％、リム強度は０．６４（ｈ方向）、０．８６（ｖ方向）で平均のリム強度は０．７５、集光スポット径の楕円の比率ｒ＝１．０２となる。
【００８１】
また、第１のコリメータレンズ１６ａの実効開口数ＮＡ１を第２のコリメータレンズ１６ｂの実効開口数ＮＡ２より大きくしても、又は、記録光の結合効率を再生光の結合効率よりも大きくしても、記録光７ａの実効的集光スポット径は、再生光７ｂの集光スポット径より大きくならない（劣化しない）条件が存在する。その最大値はＮＡ１＝０．１８であり（このときの記録光７ａの実効的なスポット径は０．３９５μｍ（ｈ方向）、０．３４６μｍ（ｖ方向））、記録光の集光スポット径の楕円の比率ｒはｒ＝１．１４であるが、このときの記録光の最大の結合効率は、８０．３％となり、再生光の場合（最大で４６％）の１．７倍の大きさとなり、記録光のリム強度は０．０２３（ｈ方向）、０．３７（ｖ方向）で平均のリム強度は０．２０であり、再生光の平均のリム強度０．７５に比べて大幅に小さい。
【００８２】
従って、本実施の形態３の光学情報記録再生装置では、記録光の平均のリム強度は、再生光の平均のリム強度に比べて大幅に小さく、記録用の第１の光源２０ａから第１のコリメータレンズ１６ａへの光利用効率である結合効率を、再生用の第２の光源２０ｂから第２のコリメータレンズ１６ｂへの光利用効率である結合効率よりも大幅に増加させながら、記録光７ａの実効的集光スポット径を再生光７ｂの集光スポット径以下にすることができ、良好な光学特性を有する情報記録再生装置を実現することができる。
【００８３】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４の光学情報記録再生装置について、図７を用いて、実施の形態３の光学情報記録再生装置と異なる点についてのみ説明する。図７は、本発明の実施の形態４における光学情報記録再生装置の構成と情報記録媒体の信号を記録／再生する様子を示す説明図である。
【００８４】
本発明の実施の形態４における光学情報記録再生装置の構成が実施の形態３の光学情報記録再生装置と異なる点は、開口数変換素子である凸レンズ２４ａが第１の光源２０ａからの出射光２２ａに対する開口数を実質的に大きくし、凸レンズ２４ａを通過した光は、ビームスプリッタ１８ａ’を通過して、コリメータレンズ１６ａ’で平行光にされるが、第２の光源２０ｂからの出射光２２ｂは、ビームスプリッタ１８ａ’により、光軸をＹ方向に折り曲げられて、コリメータレンズ１６ａ’で平行光にされる点である。従って、記録光２２ａに対するコリメータレンズ１６ａ’の実効開口数を再生光２２ｂに対するコリメータレンズ１６ａ’の実効開口数より大きくすることができる。
【００８５】
なお、第１の光源２０ａとビームスプリッタ１８ａ’との間に凸レンズ２４ａを入れる代わりに、第２の光源２０ｂとビームスプリッタ１８ａ’との間に開口数変換素子である凹レンズ（図示無し）を設け、第２の光源２０ｂからの出射光２２ｂに対する開口数を実質的に小さくして、ビームスプリッタ１８ａ’に入射する構成にしても、記録光２２ａに対するコリメータレンズ１６ａ’の実効開口数を再生光２２ｂに対する実効開口数より大きくすることができる。
【００８６】
従って、本実施の形態４の光学情報記録再生装置では、記録光の平均のリム強度は、再生光の平均のリム強度に比べて大幅に小さく、記録用の第１の光源２０ａからコリメータレンズ１６ａ’への光利用効率である結合効率を、再生用の第２の光源２０ｂからコリメータレンズ１６ａ’への光利用効率である結合効率よりも大幅に増加させながら、記録光７ａの実効的集光スポット径を再生光７ｂの集光スポット径以下にすることができ、良好な光学特性を有する情報記録再生装置を実現することができる。
【００８７】
（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５の光学情報記録再生装置について、図８を用いて、実施の形態３の光学情報記録再生装置と異なる点を中心に説明する。図８は、本発明の実施の形態５の実施の形態における光学情報記録再生装置の構成と情報記録媒体の信号を記録／再生する様子とを示す説明図である。
【００８８】
本発明の実施の形態５における光学情報記録再生装置の構成が実施の形態３の光学情報記録再生装置と異なる点は、以下の点である。すなわち、記録用の第１の光源２０ａ及び再生用の第２の光源２０ｂ以外に、トラックサーボ用の第３の光源２０ｃを設けた構成であり、第３の光源２０ｃから出射された光２２ｃは、開口数変換素子である凸レンズ２４ｃによりやや発散光となり、第３のビームスプリッタ１８ｃに入射して光軸をＹ軸方向に折り曲げられて、記録光と再生光と同じ光路に導かれる。
【００８９】
また、情報記録媒体２１は、各記録層１ａ’〜１ｄ’にはトラック溝のない構造で、基板９上にトラックサーボ用のトラック溝２５を形成した構造である。集光されたサーボ光７ｃがトラック溝２５に必ず集光するように、各部材が配置してあり、トラック溝２５からの反射光７ｃ’は、トラッキング誤差信号として、ビームスプリッタ１８ｃにより、光路を−Ｚ軸方向に折り曲げられ、トラック誤差信号検出素子１５ｃで分岐され、トラックサーボ用の光検出器１９ｃで検出される。なお、フォーカス誤差信号については、光検出器１９ｂにより上記の実施の形態と同様に検出している。
【００９０】
また、球面収差補正素子１３は、第１の光源２０ａからの出射光２２ａと第２の光源２０ｂからの出射光２２ｂの共通光路（図８では、第２のビームスプリッタ１８ｂと第３のビームスプリッタ１８ｃとの間）に配置され、第３の光源２０ｃからの出射光２２ｃの光路は、球面収差補正素子１３を通過しない構成になっている。このような構成により、記録光及び再生光のみに球面収差補正を行うことが可能となる。トラックサーボ光は、必ずトラック溝２５に集光する構成であるため、球面収差補正を行う必要はないからである。
【００９１】
また、本実施の形態５の光学情報記録再生装置でも、記録光の平均のリム強度は、再生光の平均のリム強度に比べて大幅に小さく、記録用の第１の光源２０ａから第１のコリメータレンズ１６ａへの光利用効率である結合効率を、再生用の第２の光源２０ｂから第２のコリメータレンズ１６ｂへの光利用効率である結合効率よりも大幅に増加させながら、記録光７ａの実効的集光スポット径を再生光７ｂの集光スポット径以下にすることができ、良好な光学特性を有する情報記録再生装置を実現することができる。
【００９２】
（実施の形態６）
次に、本発明の実施の形態６の光学情報記録再生装置について、図９を用いて、実施の形態３の光学情報記録再生装置と異なる点を中心に説明する。本発明の実施の形態６における光学情報記録再生装置の構成は、図５に示した実施の形態３の光学情報記録再生装置の構成とほとんど同じであるが、第２の光源２０ｂが、第１の光源２０ａと実質的に同じ波長を有することが異なる。すなわち、第１の光源２０ａの波長λ１と、第２の光源２０ｂの波長λ２とは、０．７３μｍ以上０．８３μｍ以下の範囲に含まれ、例えば、λ１＝λ２＝０．７８５μｍで、放射角はθｈ＝８．８°、θｖ＝１７°である。
【００９３】
記録層１ｂの焦点面での集光スポットは、記録光７ａと再生光７ｂとのどちらにおいても、その光強度分布は楕円形状になるため、その楕円の短軸方向が記録層１ｂのトラック方向に一致するように、第１の光源２０ａと第２の光源２０ｂとを配置している。そのような配置により、（記録マークの）小さい記録ピット５の記録再生特性が向上する効果がある。
【００９４】
また、本発明者らは、リム強度が１未満で、焦点面での集光スポットの光強度分布が楕円になる場合でも、リム強度が等しければ、記録光の実効的集光スポット径の半値全幅は、再生光の集光スポット径の半値全幅に対して、それぞれの方向において、ほとんど同じ割合２−１／２＝０．７１で小さくできることを見いだした。この知見に基づくグラフが下記の図９である。
【００９５】
図９（ａ）は、本発明の実施の形態６における光学情報記録再生装置のコリメータレンズの実効開口数と対物レンズにおけるリム強度との関係を示すグラフ、図９（ｂ）は、本発明の実施の形態６における光学情報記録再生装置のコリメータレンズの実効開口数と情報記録媒体の記録層（焦点面）での（実効的）集光スポット径（半値全幅）との関係、及び上記開口数と光源からコリメータレンズへの結合効率（ただし、コリメータレンズ表面での反射を無視したとき）との関係を示すグラフである。図９は、非線形記録の例として、２光子吸収記録の場合についてのグラフである。
【００９６】
図９に示すように、光源の特性が実質的に同じであるので、記録光と再生光とに対するリム強度と結合効率とは、それぞれ同じになるが、記録光の実効的集光スポットは、２光子吸収記録のため、再生光の集光スポット径に比べて小さくなる。
【００９７】
再生光７ｂに対して、最も良く絞れるリム強度が１の場合の集光スポット径（０．４７６μｍ）に比べて、劣化の割合が５％以下（集光スポット径≦０．５００μｍ）の条件では、第２のコリメータレンズ１６ｂの実効開口数の最大値はＮＡ２＝０．１０であり、このときの集光スポット径は０．５００μｍ（ｈ方向）、０．４７７μｍ（ｖ方向）、再生光の結合効率は４３％、リム強度は０．３１（ｈ方向）、０．７３（ｖ方向）で平均のリム強度は０．５２、集光スポット径の楕円の比率ｒ＝１．０５となる。
【００９８】
また、第１のコリメータレンズ１６ａの実効開口数ＮＡ１を第２のコリメータレンズ１６ｂの実効開口数ＮＡ２より大きくしても、又は、記録光の結合効率を再生光の結合効率よりも大きくしても、記録光７ａの実効的集光スポット径は、再生光７ｂの集光スポット径より大きくならない（劣化しない）条件が存在する。その最大値はＮＡ１＝０．２９であり（このときの記録光７ａの実効的なスポット径は０．４７０μｍ（ｈ方向）、０．３６５μｍ（ｖ方向））、記録光の集光スポット径の楕円の比率ｒはｒ＝１．２９であるが、このときの記録光の最大の結合効率は、最大値に近い９７．３％となり、再生光の場合（最大で４３％）の２．３倍の大きさとなり、記録光のリム強度は０．００００５（ｈ方向）、０．０７４（ｖ方向）で平均のリム強度は０．０３７であり、再生光の平均のリム強度０．５２に比べて大幅に小さい。
【００９９】
次に、再生光７ｂに対して、リム強度が１の場合の集光スポットに比べて、より好ましい劣化の割合が２％以下（集光スポット径≦０．４８６μｍ）の条件では、第２のコリメータレンズ１６ｂの実効開口数の最大値はＮＡ２＝０．０６であり、このときの集光スポット径は０．４８４μｍ（ｈ方向）、０．４７６μｍ（ｖ方向）、再生光の結合効率は１９％、リム強度は０．６６（ｈ方向）、０．８９（ｖ方向）で平均のリム強度は０．７８、集光スポット径の楕円の比率ｒ＝１．０２となる。
【０１００】
また、第１のコリメータレンズ１６ａの実効開口数ＮＡ１を第２のコリメータレンズ１６ｂの実効開口数ＮＡ２より大きくしても、又は、記録光の結合効率を再生光の結合効率よりも大きくしても、記録光７ａの実効的集光スポット径は、再生光７ｂの集光スポット径より大きくならない（劣化しない）条件が存在する。その最大値はＮＡ１＝０．２９であり（このときの記録光７ａの実効的なスポット径は０．４７０μｍ（ｈ方向）、０．３６５μｍ（ｖ方向））、記録光の集光スポット径の楕円の比率ｒはｒ＝１．２９であるが、このときの記録光の最大の結合効率は、９３．３％となり、再生光の場合（最大で１９％）の４．９倍の大きさとなり、記録光のリム強度は０．００００５（ｈ方向）、０．０７４（ｖ方向）で平均のリム強度は０．０３７であり、再生光の平均のリム強度０．７８に比べて大幅に小さい。
【０１０１】
従って、本実施の形態６の光学情報記録再生装置では、記録光の平均のリム強度は、再生光の平均のリム強度に比べて大幅に小さく、記録用の第１の光源２０ａから第１のコリメータレンズ１６ａへの光利用効率である結合効率を、再生用の第２の光源２０ｂから第２のコリメータレンズ１６ｂへの光利用効率である結合効率よりも大幅に増加させながら、記録光７ａの実効的集光スポット径を再生光７ｂの集光スポット径以下にすることができ、良好な光学特性を有する情報記録再生装置を実現することができる。
【０１０２】
（実施の形態７）
次に、本発明の実施の形態７の光学情報記録再生装置について、図１０を用いて、実施の形態６の光学情報記録再生装置と異なる点を中心に説明する。本発明の実施の形態７の光学情報記録再生装置の構成は、実施の形態６の光学情報記録再生装置の構成とほとんど同じであるが、第１の光源２０ａの波長λ１と、第２の光源２０ｂの波長λ２とは、両波長とも０．６μｍ以上０．７μｍ以下の範囲内に含まれ、例えば、λ１＝λ２＝０．６５８μｍで、放射角はθｈ＝１０°、θｖ＝１７°である。
【０１０３】
記録層１ｂの焦点面での集光スポットは、記録光７ａと再生光７ｂとのどちらにおいても、その光強度分布は楕円形状になるため、その楕円の短軸方向が記録層１ｂのトラック方向に一致するように、第１の光源２０ａと第２の光源２０ｂとを配置している。そのような配置により、（記録マークの）小さい記録ピット５の記録再生特性が向上する効果がある。
【０１０４】
図１０（ａ）は、本発明の実施の形態７における光学情報記録再生装置のコリメータレンズの実効開口数と対物レンズにおけるリム強度との関係を示すグラフ、図１０（ｂ）は、本発明の実施の形態７における光学情報記録再生装置のコリメータレンズの実効開口数と、情報記録媒体の記録層（焦点面）での（実効的）集光スポット径（半値全幅）の関係、及び上記開口数と光源からコリメータレンズへの結合効率（ただし、コリメータレンズ表面での反射を無視したとき）との関係を示すグラフである。図１０は、非線形記録の例として、２光子吸収記録の場合についてのグラフである。
【０１０５】
図１０に示すように、光源の特性が実質的に同じであるので、記録光と再生光とに対するリム強度と結合効率とは、それぞれ同じになるが、記録光の実効的集光スポットは２光子吸収記録のため、再生光の集光スポット径に比べておよそ小さくなる。
【０１０６】
再生光７ｂに対して、最も良く絞れるリム強度が１の場合の集光スポット径（０．３９９μｍ）に比べて、劣化の割合が５％以下（集光スポット径≦０．４１９μｍ）の条件では、第２のコリメータレンズ１６ｂの実効開口数の最大値はＮＡ２＝０．１１であり、このときの集光スポット径は０．４１７μｍ（ｈ方向）、０．４０１μｍ（ｖ方向）、再生光の結合効率は４６％、リム強度は０．３３（ｈ方向）、０．６９（ｖ方向）で平均のリム強度は０．５１、集光スポット径の楕円の比率ｒ＝１．０４となる。
【０１０７】
また、第１のコリメータレンズ１６ａの実効開口数ＮＡ１を第２のコリメータレンズ１６ｂの実効開口数ＮＡ２より大きくしても、又は、記録光の結合効率を再生光の結合効率よりも大きくしても、記録光７ａの実効的集光スポット径は、再生光７ｂの集光スポット径より大きくならない（劣化しない）条件が存在する。その最大値はＮＡ１＝０．３４であり（このときの記録光７ａの実効的なスポット径は０．３９８μｍ（ｈ方向）、０．３１８μｍ（ｖ方向））、記録光の集光スポット径の楕円の比率ｒはｒ＝１．２５であるが、このときの記録光の最大の結合効率は、最大値に近い９９．１％となり、再生光の場合（最大で４６％）の２．２倍の大きさとなり、記録光のリム強度は０．００００３（ｈ方向）、０．０２８（ｖ方向）で平均のリム強度は０．０１４であり、再生光の平均のリム強度０．５１に比べて大幅に小さい。
【０１０８】
次に、再生光７ｂに対して、リム強度が１の場合の集光スポットに比べて、より好ましい劣化の割合が２％以下（集光スポット径≦０．４０７μｍ）の条件では、第２のコリメータレンズ１６ｂの実効開口数の最大値はＮＡ２＝０．０７であり、このときの集光スポット径は０．４０６μｍ（ｈ方向）、０．３９９μｍ（ｖ方向）、再生光の結合効率は２３％、リム強度は０．６４（ｈ方向）、０．８６（ｖ方向）で平均のリム強度は０．７５、集光スポット径の楕円の比率ｒ＝１．０２となる。
【０１０９】
また、第１のコリメータレンズ１６ａの実効開口数ＮＡ１を第２のコリメータレンズ１６ｂの実効開口数ＮＡ２より大きくしても、又は、記録光の結合効率を再生光の結合効率よりも大きくしても、記録光７ａの実効的集光スポット径は、再生光７ｂの集光スポット径より大きくならない（劣化しない）条件が存在する。その最大値はＮＡ１＝０．３４であり（このときの記録光７ａの実効的なスポット径は０．３９８μｍ（ｈ方向）、０．３１８μｍ（ｖ方向））、記録光の集光スポット径の楕円の比率ｒはｒ＝１．２５であるが、このときの記録光の最大の結合効率は、９９．１％となり、再生光の場合（最大で２３％）の４．３倍の大きさとなり、記録光のリム強度は０．００００５（ｈ方向）、０．０７４（ｖ方向）で平均のリム強度は０．０３７であり、再生光の平均のリム強度０．７８に比べて大幅に小さい。
【０１１０】
従って、本実施の形態７の光学情報記録再生装置では、記録光の平均のリム強度は、再生光の平均のリム強度に比べて大幅に小さく、記録用の第１の光源２０ａから第１のコリメータレンズ１６ａへの光利用効率である結合効率を、再生用の第２の光源２０ｂから第２のコリメータレンズ１６ｂへの光利用効率である結合効率よりも大幅に増加させながら、記録光７ａの実効的集光スポット径を再生光７ｂの集光スポット径以下にすることができ、良好な光学特性を有する情報記録再生装置を実現することができる。
【０１１１】
（実施の形態８）
次に、本発明の実施の形態８の光学情報記録再生装置について、図１１を用いて、実施の形態６の光学情報記録再生装置と異なる点を中心に説明する。本発明の実施の形態８の光学情報記録再生装置の構成は、実施の形態６の光学情報記録再生装置の構成とほとんど同じであるが、第１の光源２０ａの波長λ１と、第２の光源２０ｂの波長λ２とは、両波長とも０．３５μｍ以上０．４５μｍ以下の範囲に含まれ、例えば、λ１＝λ２＝０．４０８μｍで、放射角はθｈ＝８°、θｖ＝２２°である。
【０１１２】
記録層１ｂの焦点面での集光スポットは、記録光７ａと再生光７ｂとのどちらにおいても、その光強度分布は楕円形状になるため、その楕円の短軸方向が記録層１ｂのトラック方向に一致するように、第１の光源２０ａと第２の光源２０ｂとを配置している。そのような配置により、（記録マークの）小さい記録ピット５の記録再生特性が向上する効果がある。
【０１１３】
図１１（ａ）は、本発明の実施の形態８における光学情報記録再生装置のコリメータレンズの実効開口数と対物レンズにおけるリム強度との関係を示すグラフ、図１１（ｂ）は、本発明の実施の形態８における光学情報記録再生装置のコリメータレンズの実効開口数と情報記録媒体の記録層（焦点面）での（実効的）集光スポット径（半値全幅）との関係、及び上記開口数と光源からコリメータレンズへの結合効率（ただし、コリメータレンズ表面での反射を無視したとき）との関係を示すグラフである。図１１は、非線形記録の例として、２光子吸収記録の場合についてのグラフである。
【０１１４】
図１１に示すように、光源の特性が実質的に同じであるので、記録光と再生光に対するリム強度と結合効率は、それぞれ同じになるが、記録光の実効的集光スポットは２光子吸収記録のため、再生光の集光スポット径に比べておよそ小さくなる。
【０１１５】
再生光７ｂに対して、最も良く絞れるリム強度が１の場合の集光スポット径（０．２４７μｍ）に比べて、劣化の割合が５％以下（集光スポット径≦０．２５９μｍ）の条件では、第２のコリメータレンズ１６ｂの実効開口数の最大値はＮＡ２＝０．０８であり、このときの集光スポット径は０．２５７μｍ（ｈ方向）、０．２４６μｍ（ｖ方向）、再生光の結合効率は４０％、リム強度は０．４０（ｈ方向）、０．８９（ｖ方向）で平均のリム強度は０．６５、集光スポット径の楕円の比率ｒ＝１．０４となる。
【０１１６】
また、第１のコリメータレンズ１６ａの実効開口数ＮＡ１を第２のコリメータレンズ１６ｂの実効開口数ＮＡ２より大きくしても、又は、記録光の結合効率を再生光の結合効率よりも大きくしても、記録光７ａの実効的集光スポット径は、再生光７ｂの集光スポット径より大きくならない（劣化しない）条件が存在する。その最大値はＮＡ１＝０．２６であり（このときの記録光７ａの実効的なスポット径は０．２４５μｍ（ｈ方向）、０．１７９μｍ（ｖ方向））、記録光の集光スポット径の楕円の比率ｒはｒ＝１．３７であるが、このときの記録光の最大の結合効率は、８７．４％となり、再生光の場合（最大で４０％）の２．２倍の大きさとなり、記録光のリム強度は０．００００７（ｈ方向）、０．２９（ｖ方向）で平均のリム強度は０．１５であり、再生光の平均のリム強度０．６５に比べて大幅に小さい。
【０１１７】
次に、再生光７ｂに対して、リム強度が１の場合の集光スポットに比べて、より好ましい劣化の割合が２％以下（集光スポット径≦０．２５２μｍ）の条件では、第２のコリメータレンズ１６ｂの実効開口数の最大値はＮＡ２＝０．０５であり、このときの集光スポット径は０．２５１μｍ（ｈ方向）、０．２４７μｍ（ｖ方向）、再生光の結合効率は１２％、リム強度は０．７０（ｈ方向）、０．９６（ｖ方向）で平均のリム強度は０．８３、集光スポット径の楕円の比率ｒ＝１．０２となる。
【０１１８】
また、第１のコリメータレンズ１６ａの実効開口数ＮＡ１を第２のコリメータレンズ１６ｂの実効開口数ＮＡ２より大きくしても、又は、記録光の結合効率を再生光の結合効率よりも大きくしても、記録光７ａの実効的集光スポット径は、再生光７ｂの集光スポット径より大きくならない（劣化しない）条件が存在する。その最大値はＮＡ１＝０．２６であり（このときの記録光７ａの実効的なスポット径は０．２４５μｍ（ｈ方向）、０．１７９μｍ（ｖ方向））、記録光の集光スポット径の楕円の比率ｒはｒ＝１．３７であるが、このときの記録光の最大の結合効率は、８７．４％となり、再生光の場合（最大で１２％）の７．３倍の大きさとなり、記録光のリム強度は０．００００７（ｈ方向）、０．２９（ｖ方向）で平均のリム強度は０．１５であり、再生光の平均のリム強度０．８３に比べて大幅に小さい。
【０１１９】
従って、本実施の形態８の光学情報記録再生装置では、記録光の平均のリム強度は、再生光の平均のリム強度に比べて大幅に小さく、記録用の第１の光源２０ａから第１のコリメータレンズ１６ａへの光利用効率である結合効率を、再生用の第２の光源２０ｂから第２のコリメータレンズ１６ｂへの光利用効率である結合効率よりも大幅に増加させながら、記録光７ａの実効的集光スポット径を再生光７ｂの集光スポット径以下にすることができ、良好な光学特性を有する情報記録再生装置を実現することができる。
【０１２０】
（実施の形態９）
次に、本発明の実施の形態９の光学情報記録再生装置について、図１２を用いて、実施の形態８の光学情報記録再生装置と異なる点を中心に説明する。図１２は、本発明の実施の形態９における光学情報記録再生装置の構成と情報記録媒体の信号を記録／再生する様子とを示す説明図である。
【０１２１】
本発明の実施の形態９における光学情報記録再生装置の構成が実施の形態８の光学情報記録再生装置の構成と異なる点は、光源２０及びコリメータレンズ１６の数がどちらも１つであり、コリメータレンズ１６とビームスプリッタ１８ａとの間の光路中にビーム径可変素子２６を設けたことである。
【０１２２】
光源２０は、記録用光源と再生用光源とに兼用され、光源２０の波長λは、０．３５μｍ以上０．４５μｍ以下の範囲に含まれ、例えば、λ＝０．４０８μｍで、放射角はθｈ＝８°、θｖ＝２２°である。なお、光源２０の波長は、０．６μｍ以上０．７μｍ以下の範囲、又は０．７３μｍ以上０．８３μｍ以下の範囲に含まれるものであってもよい。
【０１２３】
ビーム径可変素子２６は、一対の焦点距離可変素子２７ａ、２７ｂがガラス基板や透明樹脂等の透明基板を挟み込み、一対の焦点距離可変素子２７ａ、２７ｂが一定の間隔を隔てて構成されている。一対の焦点距離可変素子２７ａ、２７ｂは、例えば、それぞれが、屈折率分布が可変である液晶素子であり、液晶をガラス板で挟み込んだ構造で、ガラス基板に同心円状の複数の透明分割電極を設けて、電気的に半径方向に４分割以上された領域からなるような構造を有している。それぞれの分割電極に電位を印加すると電位量に応じて液晶の屈折率が変わり、屈折率の変化が位相分布として実現される。
【０１２４】
一対の焦点距離可変素子２７ａ、２７ｂは、凸レンズ状の位相分布を実現すれば、凸レンズとして機能し、凹レンズ状の位相分布を実現すれば、凹レンズとして機能する。そのときの屈折率分布又は位相量を電圧印加量で調整することも可能で、その調整により焦点距離も可変にできる。なお、焦点距離可変素子２７ａ、２７ｂは、焦点距離が制御できれば、上記に述べた液晶レンズにこだわらない。
【０１２５】
本実施の形態では、一対の焦点距離可変素子２７ａ、２７ｂは、記録時には何も機能しない素子（入射ビーム径は同じまま出射される）であり、再生時には電圧印加により焦点距離がお互いに逆符号となるような集光レンズ、すなわち、再生時には、焦点距離可変素子２７ａが凹レンズとなり、焦点距離可変素子２７ｂが凸レンズとなる。この結果、再生光２２ｂは、コリメータレンズ１６で略平行光となり、焦点距離可変素子２７ａを透過することにより発散光となり、焦点距離可変素子２７ｂにより再び略平行光に戻される。このようにして、結果的に、再生光２２ｂがビーム径可変素子２６を通過することにより、そのビーム径が拡大されることになる。
【０１２６】
従って、ビーム径可変素子２６を設け、再生時に電圧印加して再生光のビーム径を拡大することにより、再生光２２ｂに対するコリメータレンズ１６の実効開口数を、記録光２２ａに対するコリメータレンズ１６の実効開口数よりも小さくすることができ、結果的に、対物レンズ６において、記録光に対する平均のリム強度は、再生光に対する平均のリム強度に比べて小さくなる。
【０１２７】
従って、本実施の形態９の光学情報記録再生装置では、記録光の平均のリム強度は、再生光の平均のリム強度に比べて小さく、記録光２２ａに対する光源２０からコリメータレンズ１６への光利用効率である結合効率を、再生光２２ｂに対する光源２０からコリメータレンズ１６への光利用効率である結合効率よりも増加させながら、記録光７ａの実効的集光スポット径を再生光７ｂの集光スポット径以下にすることができ、良好な光学特性を有する情報記録再生装置を実現することができる。
【０１２８】
（実施の形態１０）
次に、本発明の実施の形態１０の光学情報記録再生装置について、図１３を用いて、実施の形態９の光学情報記録再生装置と異なる点について説明する。図１３は、本発明の実施の形態１０の実施の形態の光学情報記録再生装置の構成と情報記録媒体の信号を記録／再生する様子とを示す説明図である。
【０１２９】
本発明の実施の形態１０における光学情報記録再生装置の構成が実施の形態９の光学情報記録再生装置の構成と異なる点は、ビーム径可変素子２６’の構成及び動作である。
【０１３０】
ビーム径可変素子２６’は、上記と同様に、一対の焦点距離可変素子２７ａ’、２７ｂ’がガラス基板や透明樹脂等の透明基板を挟み込み、一対の焦点距離可変素子２７ａ’、２７ｂ’が一定の間隔を隔てて構成されている。
【０１３１】
本実施の形態では、一対の焦点距離可変素子２７ａ’、２７ｂ’は、再生時には何も機能しない素子（入射ビーム径は同じまま出射される）であり、記録時には電圧印加により焦点距離がお互いに逆符号となるような集光レンズ、すなわち、記録時には、焦点距離可変素子２７ａ’が凸レンズとなり、焦点距離可変素子２７ｂ’が凹レンズとなる。この結果、記録光２２ａ’は、コリメータレンズ１６’で略平行光となり、焦点距離可変素子２７ａ’を透過することにより収束光となり、焦点距離可変素子２７ｂ’により再び略平行光に戻される。このようにして、結果的に、記録光２２ａ’がビーム径可変素子２６’を通過することにより、そのビーム径は縮小されることになる。
【０１３２】
従って、ビーム径可変素子２６’を設け、記録時に電圧印加して記録光のビーム径を縮小することにより、記録光２２ａ’に対するコリメータレンズ１６’の実効開口数を、再生光２２ｂ’に対するコリメータレンズ１６’の実効開口数よりも大きくすることができ、結果的に、対物レンズ６において、記録光に対する平均のリム強度は、再生光に対する平均のリム強度に比べて小さくなる。
【０１３３】
従って、本実施の形態１０の光学情報記録再生装置では、記録光の平均のリム強度は、再生光の平均のリム強度に比べて小さく、記録光２２ａ’に対する光源２０からコリメータレンズ１６’への光利用効率である結合効率を、再生光２２ｂ’に対する光源２０からコリメータレンズ１６’への光利用効率である結合効率よりも増加させながら、記録光７ａの実効的集光スポット径を再生光７ｂの集光スポット径以下にすることができ、良好な光学特性を有する情報記録再生装置を実現することができる。
【０１３４】
以上、実施の形態１〜実施の形態１０の光学情報記録再生装置について、光子密度が高いときに生じる非線形吸収現象として、主に２光子吸収記録を例に挙げて説明してきたが、３光子吸収等の多光子吸収現象による記録や、プラズマ吸収現象による記録や吸収端シフト現象による記録（記録光の照射により記録材料が高温になり、その結果、記録材料のバンドギャップが長波長側へシフトし、記録材料の光吸収量が増えることを利用した記録であり、記録材料は、例えば、４０５ｎｍの波長の記録では、Ｂｉ２Ｏ３やＺｎＯ等を含む場合に有効である。）の場合にも同様に効果があり、また、本発明は、上記の各実施の形態に限定されるものではなく、それぞれの実施の形態の光学情報記録再生装置の構成を任意に組み合わせた光学情報記録再生装置も、本発明に含まれ、同様の効果を奏することができる。
【０１３５】
また、上記実施の形態で用いた対物レンズ、コリメータレンズ及び検出レンズは、便宜上名付けたものであり、一般にいうレンズと同じである。
【０１３６】
また、上記実施の形態においては、情報記録媒体として光ディスクを例に挙げて説明したが、同様の光学情報記録再生装置により、厚みや記録密度など複数の仕様の異なる媒体を再生することができるように設計されたカード状、ドラム状又はテープ状の製品に応用することも本発明の範囲に含まれる。
【０１３７】
上記の各実施の形態から本発明について要約すると、以下のようになる。すなわち、本発明に係る光学情報記録再生装置は、記録光及び再生光を出射する光源部と、前記記録光及び再生光を情報記録媒体に集光する対物レンズと、前記情報記録媒体からの反射光を検出する光検出器とを具備し、前記情報記録媒体は、非線形吸収現象を用いて、前記記録光により３次元的に情報を記録可能な記録部を含み、前記対物レンズにおいて、前記記録光に対する平均のリム強度は、前記再生光に対する平均のリム強度よりも小さい。
【０１３８】
この光学情報記録再生装置においては、対物レンズにおいて、記録光に対する平均のリム強度を、再生光に対する平均のリム強度よりも小さくしているので、光源部からの記録光を高効率で取り込みながら、対物レンズで絞られた記録光の実効的な集光スポット径は、そのリム強度は小さくても、記録時の非線形性現象、すなわち、光子密度が高いときに生じる非線形吸収現象を利用することによって再生光の集光スポット径に対しても遜色がない良好な集光スポット径となり、記録光の光利用効率を高くすることができるとともに、再生光及び記録光のスポット径の良好なバランスを取って、再生時の変調度を大きくできる等の集光スポットの光学特性が良好な光学情報記録再生装置を実現することができる。
【０１３９】
前記再生光の波長は、前記記録光の波長と実質的に等しいか又は前記記録光の波長より小さく、且つ、前記記録光に対する平均のリム強度は、前記再生光の波長と前記記録光の波長との差が小さいほど、前記再生光に対する平均のリム強度よりも小さくなることが好ましい。
【０１４０】
この場合、再生光の波長が記録光の波長と実質的に等しいか、又は記録光の波長より小さいときに、再生光の波長と記録光の波長との差に合わせて、その差が小さいほど、記録光に対する平均のリム強度が再生光に対する平均のリム強度よりも小さくなるので、記録光の集光スポット径を再生光の集光スポット径に近づけることができ、記録と再生とのバランスを図った良好な記録及び再生特性を実現することができる。
【０１４１】
前記記録光の焦点面における実効的な集光スポットの平均の半値全幅ｗ１は、前記再生光の焦点面における集光スポットの平均の半値全幅ｗ２に対して、０．８・ｗ２≦ｗ１≦１．２・ｗ２を満たすことが好ましい。
【０１４２】
この場合、再生光の集光スポットの特性をそれほど劣化させない範囲で、記録光の集光スポット径を再生光の集光スポット径に近づけることができるので、記録と再生とのバランスを図ることができるとともに、装置に使用する電気回路を容易に実現することができる。
【０１４３】
前記非線形吸収現象は、２光子吸収現象、多光子吸収現象、プラズマ吸収現象及び吸収端シフト現象の少なくとも一つの現象を含むことが好ましい。
【０１４４】
この場合、２光子吸収現象、多光子吸収現象、プラズマ吸収現象、吸収端シフト現象のいずれにおいても、光子密度が高いときに十分な非線形吸収現象が発生するので、対物レンズで絞られた記録光の実効的な集光スポット径は、そのリム強度が小さくても、再生光の集光スポット径に対しても遜色がない良好な集光スポット径となり、記録光の光利用効率が高く、集光スポットの光学特性も良好な光学情報記録再生装置を実現することができる。
【０１４５】
前記光源部は、パルス光を発する半導体レーザ光源を含み、記録する記録ピットの形状に合わせて、パルス幅を１ナノ秒から１００ナノ秒までの間で変化させることが好ましい。
【０１４６】
この場合、記録する記録ピットの形状に応じてパルス幅を１ナノ秒から１００ナノ秒までの間で変化させているので、記録のストラテジーを簡略化することができるとともに、記録光を効率よく発生させることができるので、装置の消費電力を低減することができる。
【０１４７】
前記記録光の波長と前記再生光の波長とは両波長とも、０．３５μｍ以上０．４５μｍ以下、０．６μｍ以上０．７μｍ以下、又は０．７３μｍ以上０．８３μｍ以下のいずれかの範囲に含まれることが好ましい。
【０１４８】
この場合、光源部を半導体レーザ光源から構成することができるので、装置の小型化及び低コスト化を達成することができる。
【０１４９】
前記非線形吸収現象は、ｎ光子吸収現象（ｎは２以上の任意の整数）であり、前記再生光の波長λ２は、前記記録光の波長λ１と実質的に等しいか又は前記記録光の波長λ１より小さく、且つ、前記再生光の波長λ２は、前記記録光の波長λ１に対して、λ２＞λ１・ｎ−１／２を満たすことが好ましい。
【０１５０】
この場合、再生光の波長λ２が記録光の波長λ１と実質的に等しいか、又はそれより小さいときであっても、λ２＞λ１・ｎ−１／２を満たすので、その非線形効果により、ｎ光子吸収記録が生じる記録光の実効的な集光スポット径を再生光の集光スポット径よりも小さくすることが可能となる。
【０１５１】
前記記録光の波長λ１は、０．７３μｍ≦λ１≦０．８３μｍを満たし、且つ、前記再生光の波長λ２は、０．６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たすことが好ましい。
【０１５２】
この場合、再生光の波長λ２と記録光の波長λ１とは、λ２＞λ１・ｎ−１／２の関係式を満たすことができるので、ｎ光子吸収記録が生じる記録光の実効的な集光スポット径を再生光の集光スポット径よりも小さくすることができる。
【０１５３】
前記光源部は、前記記録光を出射する第１の光源と、前記再生光を出射する第２の光源とを含むことが好ましい。
【０１５４】
この場合、記録光用及び再生光用に別個の光源を用いることができるので、記録光及び再生光に対する対物レンズにおける平均のリム強度を所望の値に容易に設定することができる。
【０１５５】
前記第１の光源と前記対物レンズとの間の光路に配置された第１のコリメータレンズと、前記第２の光源と前記対物レンズとの間の光路に配置された第２のコリメータレンズとをさらに備え、前記第１のコリメータレンズの実効開口数は、前記第２のコリメータレンズの実効開口数より大きいことが好ましい。
【０１５６】
この場合、第１のコリメータレンズの実効開口数が第２のコリメータレンズの実効開口数より大きいので、記録光のリム強度を小さくすることができるとともに、第１の光源から第１のコリメータレンズへの結合効率を大きくすることができ、情報記録媒体に集光される光強度を大きくして非線形現象による記録を容易に行うことができる。
【０１５７】
前記第１のコリメータレンズと前記対物レンズとの間の光路に配置されたビーム整形素子をさらに備えることが好ましい。
【０１５８】
この場合、ビーム整形素子によって、記録光の集光スポット径とリム強度とを水平方向及び垂直方向とで実質的に同じにすることができるので、記録光を効率よく使用することができる。
【０１５９】
前記ビーム整形素子は、前記第１の光源の接合面に垂直な方向のビーム径と実質的に同じになるように、前記接合面に平行な方向のビーム径を拡大するビーム整形プリズムを含むことが好ましい。
【０１６０】
この場合、ビーム整形プリズムによって、第１の光源の接合面に垂直な方向のビーム径と実質的に同じになるように、この接合面に平行な方向のビーム径を拡大することができるので、記録光の集光スポット径とリム強度とを水平方向及び垂直方向とで実質的に同じにすることができ、記録光を効率よく使用することができる。
【０１６１】
前記第１のコリメータレンズの実効開口数ＮＡ１と前記第２のコリメータレンズの実効開口数ＮＡ２とは、ＮＡ２≦０．１１、且つ、ＮＡ２＜ＮＡ１≦０．３９を満たすことが好ましく、ＮＡ２≦０．０７、且つ、ＮＡ２＜ＮＡ１≦０．３８を満たすことがより好ましい。
【０１６２】
前者の場合、リム強度が１の場合の集光スポットに比べて、再生光の劣化の割合を５％以下にすることができ、後者の場合、再生光の劣化の割合を２％以下にすることができる。
【０１６３】
前記ビーム整形素子は、前記第１の光源の接合面に平行な方向のビーム径と実質的に同じになるように、前記接合面に垂直な方向のビーム径を縮小するビーム整形プリズムを含むようにしてもよい。
【０１６４】
この場合、ビーム整形プリズムによって、第１の光源の接合面に平行な方向のビーム径と実質的に同じになるように、この接合面に垂直な方向のビーム径を縮小することができるので、記録光の集光スポット径とリム強度とを水平方向及び垂直方向とで実質的に同じにすることができ、記録光を効率よく使用することができる。
【０１６５】
前記第１のコリメータレンズの実効開口数ＮＡ１と前記第２のコリメータレンズの実効開口数ＮＡ２とは、ＮＡ２≦０．１１、且つ、ＮＡ２＜ＮＡ１≦０．２０を満たすことが好ましく、ＮＡ２≦０．０７、且つ、ＮＡ２＜ＮＡ１≦０．１９を満たすことがより好ましい。
【０１６６】
前者の場合、リム強度が１の場合の集光スポットに比べて、再生光の劣化の割合を５％以下にすることができ、後者の場合、再生光の劣化の割合を２％以下にすることができる。
【０１６７】
前記記録光の波長λ１は、０．７３μｍ≦λ１≦０．８３μｍを満たし、前記再生光の波長λ２は、０．６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たし、前記第１のコリメータレンズの実効開口数ＮＡ１と前記第２のコリメータレンズの実効開口数ＮＡ２とは、ＮＡ２≦０．１１、且つ、ＮＡ２＜ＮＡ１≦０．１８を満たすことが好ましく、ＮＡ２≦０．０７、且つ、ＮＡ２＜ＮＡ１≦０．１８を満たすことがより好ましい。
【０１６８】
記録光の波長λ１が０．７３μｍ≦λ１≦０．８３μｍを満たし、再生光の波長λ２が０．６μｍ≦λ２≦０．７μｍを満たすときに、前者の場合、リム強度が１の場合の集光スポットに比べて、再生光の劣化の割合を５％以下にすることができ、後者の場合、再生光の劣化の割合を２％以下にすることができる。
【０１６９】
前記記録光の波長と前記再生光の波長とは両波長とも、０．７３μｍ以上０．８３μｍ以下の範囲に含まれ、前記第１のコリメータレンズの実効開口数ＮＡ１と前記第２のコリメータレンズの実効開口数ＮＡ２とは、ＮＡ２≦０．１０、且つ、ＮＡ２＜ＮＡ１≦０．２９を満たすことが好ましく、ＮＡ２≦０．０６、且つ、ＮＡ２＜ＮＡ１≦０．２９を満たすことがより好ましい。
【０１７０】
記録光の波長と再生光の波長とが両波長とも、０．７３μｍ以上０．８３μｍ以下の範囲にあるときに、前者の場合、リム強度が１の場合の集光スポットに比べて、再生光の劣化の割合を５％以下にすることができ、後者の場合、再生光の劣化の割合を２％以下にすることができる。
【０１７１】
前記記録光の波長と前記再生光の波長とは両波長とも、０．６μｍ以上０．７μｍ以下の範囲に含まれ、前記第１のコリメータレンズの実効開口数ＮＡ１と前記第２のコリメータレンズの実効開口数ＮＡ２とは、ＮＡ２≦０．１１、且つ、ＮＡ２＜ＮＡ１≦０．３４を満たすことが好ましく、ＮＡ２≦０．０７、且つ、ＮＡ２＜ＮＡ１≦０．３４を満たすことがより好ましい。
【０１７２】
記録光の波長と再生光の波長とが両波長とも、０．６μｍ以上０．７μｍ以下の範囲にあるときに、前者の場合、リム強度が１の場合の集光スポットに比べて、再生光の劣化の割合を５％以下にすることができ、後者の場合、再生光の劣化の割合を２％以下にすることができる。
【０１７３】
前記記録光の波長と前記再生光の波長は両波長とも、０．３５μｍ以上０．４５μｍ以下の範囲に含まれ、前記第１のコリメータレンズの実効開口数ＮＡ１と前記第２のコリメータレンズの実効開口数ＮＡ２とは、ＮＡ２≦０．０８、且つ、ＮＡ２＜ＮＡ１≦０．２６を満たすことが好ましく、ＮＡ２≦０．０５、且つ、ＮＡ２＜ＮＡ１≦０．２６を満たすことがより好ましい。
【０１７４】
記録光の波長と再生光の波長とが両波長とも、０．３５μｍ以上０．４５μｍ以下の範囲にあるときに、前者の場合、リム強度が１の場合の集光スポットに比べて、再生光の劣化の割合を５％以下にすることができ、後者の場合、再生光の劣化の割合を２％以下にすることができる。
【０１７５】
前記記録光及び前記再生光の焦点面での集光スポットの光強度分布は、楕円形状を有し、前記第１の光源と前記第２の光源とは、前記光強度分布の楕円形状の長軸方向がそれぞれ一致するように配置されることが好ましい。
【０１７６】
この場合、ビーム整形素子を省略することができるので、装置の低コスト化を図ることができるとともに、光学調整を容易に行うことができる。
【０１７７】
前記第１及び第２の光源と前記情報記録媒体との間の共通光路に配置されるコリメータレンズと、前記第１の光源と前記コリメータレンズとの間の光路及び前記第２の光源と前記コリメータレンズとの間の光路の一方に配置される開口数変換素子とをさらに備えることが好ましい。
【０１７８】
この場合、開口数変換素子によってコリメータレンズの開口数を実質的に変更することができるので、記録光に対するコリメータレンズの実効開口数を再生光に対するコリメータレンズの実効開口数より大きくすることができる。
【０１７９】
前記開口数変換素子は、前記第１の光源と前記コリメータレンズとの間の光路に配置される場合は凸レンズから構成され、前記第２の光源と前記コリメータレンズとの間の光路に配置される場合は凹レンズから構成されることが好ましい。
【０１８０】
この場合、凸レンズによって第１の光源からの出射光に対する開口数を実質的に大きく、又は、凹レンズによって第２の光源からの出射光に対する開口数を実質的に小さくすることができるので、記録光に対するコリメータレンズの実効開口数を再生光に対するコリメータレンズの実効開口数より大きくすることができる。
【０１８１】
第３の光源と、トラックサーボ用光検出器とをさらに備え、前記情報記録媒体の基板には、トラックサーボ用のトラック溝が設けられ、前記対物レンズが前記第３の光源から出射された光を前記トラック溝に集光し、前記トラックサーボ用光検出器が前記トラック溝からの反射回折光を検出することにより、トラック誤差信号を得ることが好ましい。
【０１８２】
この場合、情報記録媒体の基板にトラックサーボ用のトラック溝を設けることにより、トラッキング誤差信号を得ることができるので、情報記録媒体の複数の記録層にトラック溝を形成する必要がなくなり、情報記録媒体の製造方法を容易にすることができるとともに、情報記録媒体を低コスト化することができる。
【０１８３】
前記第３の光源からの出射光の光路ではなく、前記第１の光源からの出射光と前記第２の光源からの出射光との共通光路に配置される球面収差補正素子をさらに備えることが好ましい。
【０１８４】
第３の光源からの出射光はトラックサーボ光であり、必ずトラック溝に集光するため、球面収差補正を行う必要はないが、上記の配置により、記録光及び再生光のみに球面収差補正を良好に行うことが可能となる。
【０１８５】
前記光源部は、前記記録光又は前記再生光として、光を出射する一つの光源を含み、前記記録光に対する平均のリム強度が前記再生光に対する平均のリム強度より小さくなるように、前記一つの光源からの出射光のビーム径を可変するビーム径可変素子をさらに備えることが好ましい。
【０１８６】
この場合、ビーム径可変素子によって、記録光に対する平均のリム強度を再生光に対する平均のリム強度に比べて小さくすることができるので、一つの光源を用いて、記録光の光利用効率を再生光の光利用効率よりも増加させながら、記録光の実効的集光スポット径を再生光の集光スポット径以下にすることができ、良好な光学特性を有する情報記録再生装置を実現することができる。
【０１８７】
前記記録光及び前記再生光の焦点面での集光スポットの光強度分布は、楕円形状を有し、前記光強度分布の楕円形状のそれぞれの短軸方向は、前記記録部におけるトラック方向と一致することが好ましい。
【０１８８】
この場合、情報記録媒体に記録される小さい記録ピットの記録再生特性を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１８９】
本発明の光学情報記録再生装置によれば、記録光の光利用効率を高くすることができるとともに、再生光及び記録光のスポット径の良好なバランスを取ることができ、良好な光学特性が得られるので、３次元的に記録可能な記録部を備えた情報記録媒体に非線形吸収現象を用いて情報を記録する光学情報記録再生装置に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１９０】
【図１】本発明の実施の形態１における光学情報記録再生装置の構成と情報記録媒体の信号を記録／再生する様子とを示す説明図である。
【図２】（ａ）は、本発明の実施の形態１における光学情報記録再生装置のコリメータレンズの実効開口数と対物レンズにおけるリム強度との関係を示すグラフ、（ｂ）は、本発明の実施の形態１における光学情報記録再生装置のコリメータレンズの実効開口数と情報記録媒体の記録層（焦点面）での集光スポット径（半値全幅）との関係、及び上記開口数とコリメータレンズへの結合効率との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の実施の形態２における光学情報記録再生装置の構成と情報記録媒体の信号を記録／再生する様子とを示す説明図である。
【図４】（ａ）は、本発明の実施の形態２における光学情報記録再生装置のコリメータレンズの実効開口数と対物レンズにおけるリム強度との関係を示すグラフ、（ｂ）は、本発明の実施の形態２における光学情報記録再生装置のコリメータレンズの実効開口数と情報記録媒体の記録層（焦点面）での集光スポット径（半値全幅）との関係、及び上記開口数とコリメータレンズへの結合効率との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態３における光学情報記録再生装置の構成と情報記録媒体の信号を記録／再生する様子とを示す説明図である。
【図６】（ａ）は、本発明の実施の形態３における光学情報記録再生装置のコリメータレンズの実効開口数と対物レンズにおけるリム強度との関係を示すグラフ、（ｂ）は、本発明の実施の形態３における光学情報記録再生装置のコリメータレンズの実効開口数と情報記録媒体の記録層（焦点面）での集光スポット径（半値全幅）との関係、及び上記開口数とコリメータレンズへの結合効率との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実施の形態４における光学情報記録再生装置の構成と情報記録媒体の信号を記録／再生する様子とを示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態５における光学情報記録再生装置の構成と情報記録媒体の信号を記録／再生する様子とを示す説明図である。
【図９】（ａ）は、本発明の実施の形態６における光学情報記録再生装置のコリメータレンズの実効開口数と対物レンズにおけるリム強度との関係を示すグラフ、（ｂ）は、本発明の実施の形態６における光学情報記録再生装置のコリメータレンズの実効開口数と情報記録媒体の記録層（焦点面）での集光スポット径（半値全幅）との関係、及び上記開口数とコリメータレンズへの結合効率との関係を示すグラフである。
【図１０】（ａ）は、本発明の実施の形態７における光学情報記録再生装置のコリメータレンズの実効開口数と対物レンズにおけるリム強度との関係を示すグラフ、（ｂ）は、本発明の実施の形態７における光学情報記録再生装置のコリメータレンズの実効開口数と情報記録媒体の記録層（焦点面）での集光スポット径（半値全幅）との関係、及び上記開口数とコリメータレンズへの結合効率との関係を示すグラフである。
【図１１】（ａ）は、本発明の実施の形態８における光学情報記録再生装置のコリメータレンズの実効開口数と対物レンズにおけるリム強度との関係を示すグラフ、（ｂ）は、本発明の実施の形態８における光学情報記録再生装置のコリメータレンズの実効開口数と情報記録媒体の記録層（焦点面）での集光スポット径（半値全幅）との関係、及び上記開口数とコリメータレンズへの結合効率との関係を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施の形態９における光学情報記録再生装置の構成と情報記録媒体の信号を記録／再生する様子とを示す説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態１０における光学情報記録再生装置の構成と情報記録媒体の信号を記録／再生する様子とを示す説明図である。
【図１４】従来の光学情報記録再生装置の構成と情報記録媒体の信号を記録／再生する様子とを示す説明図である。
【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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【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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