(57)【要約】【課題】多層光記録媒体において、各情報層ごとに基材厚が異なるため発生する球面収差により、光軸方向分解能が劣化し、層間クロストークが発生する。層間クロストークの少ない大容量の多層光記録媒体および、光ヘッド装置、光情報記録媒体を提供すること。【解決手段】第１番目の情報層２と第２５番目の情報層３と第５０番目の情報層４とを備えた多層光記録媒体１において、第１番目の情報層２近傍の層間隔および、第５０番目の情報層４近傍の層間隔を、第２５番目の情報層３近傍の層間隔に比べて大きくすることにより、情報層２と情報層４で発生する光軸方向分解能劣化に伴う層間クロストークを減少させることが出来る。【選択図】図１
2005251249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層されたｎ層（ｎ：ｎ≧３の整数）の情報層を有し、積層方向の中間の情報層の層間の光路長に比べ、両端の情報層の層間の光路長が大きいことを特徴とする多層光記録媒体。
【請求項２】
積層されたｎ層（ｎ：ｎ≧３の整数）の情報層を有し、積層方向の中間の情報層での記録密度に比べ、両端の情報層での記録密度が小さいことを特徴とする多層光記録媒体。
【請求項３】
光源と、前記光源からの光を光記録媒体の情報層に集光する対物レンズと前記情報層からの反射光を集光する検出レンズと前記検出レンズの集光位置に設けられたピンホールと前記ピンホールを通過する光を受光する光検出器とからなる光ヘッド装置において、前記ピンホールの穴径が可変であることを特徴とする光ヘッド装置。
【請求項４】
前記情報層の基材厚に応じて、前記ピンホールの穴径を変化させることを特徴とする請求項３記載の光ヘッド装置。
【請求項５】
前記ピンホールの穴径は、前記情報層の基材厚が前記対物レンズの設計基材厚に等しいときに最も大きく、前記情報層の基材厚が前記対物レンズの設計基材厚からずれるに従って小さくなることを特徴とする請求項４記載の光ヘッド装置。
【請求項６】
前記光記録媒体が単層の場合には、前記ピンホールの穴径を最大にすることを特徴とする請求項３記載の光ヘッド装置。
【請求項７】
複数の情報層を有する多層光記録媒体と請求項３から６のいずれかに記載の光ヘッド装置とからなる多層光記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスクあるいは光カードなど、光媒体もしくは光磁気媒体といった光記録媒体上に情報の記録・再生あるいは消去を行う光情報記録再生装置なかでも３層以上の情報層を有する多層光記録媒体（例えば多層光ディスクあるいは多層光カード等）、多層光記録媒体を用いて情報の記録または再生を行う光ヘッド装置、多層光記録装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクの記録容量拡大の為に光源の短波長化と対物レンズの開口数（以下ＮＡと略記する）の拡大が進んでいる。ＤＶＤディスクでは光源波長は６５０ｎｍ、対物レンズのＮＡは０．６であったが、次世代の光ディスクでは、光源波長を４０５ｎｍ、対物レンズのＮＡを０．８５とする光学系が提案されている。更なる容量拡大のため光ディスクの厚み方向に情報層を所定間隔で多数重ね合わせた多層光ディスクも開発途上にある。
【０００３】
多層光ディスクの再生時には再生しようとする情報層の信号に加えて、他の層からの信号が漏れ込むという層間クロストークが発生するという課題が有った。この課題に対して、共焦点光学系を用いて再生層以外の情報層からの反射光を除去する光ヘッド装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。図６は特許文献１に記載された従来の光ヘッド装置の検出光学系を示すものである。
【０００４】
図６において１０１は検出レンズ、１０２は遮光板、１０３はコリメートレンズである。実線で示した再生層からの反射光１０４は平行光束になっており、検出レンズ１０１によって遮光板１０２上のピンホール部に集光され、遮光板１０２を透過する。透過した光はコリメートレンズ１０３によって平行光となり、図示しない光検出器に入射する。一方再生層以外からの反射光は例えば破線で示した反射光１０５となり、遮光板１０２のピンホール部では集光されないため殆ど遮光板を透過できない。従って光検出器では再生層以外の情報層からの反射光を殆ど除去できることとなる。
【特許文献１】特許第２５０２８８４号公報（図２９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
共焦点光学系における光軸方向の分解能はピンホール径と検出光の収差に依存する。図７はピンホール径と光軸方向分解能の関係を示す図であり、横軸にピンホール径をとり、縦軸に光軸方向の光強度分布の半値全幅を示している。（Ｔ．Ｗｉｌｓｏｎ他、ＯＰＴＩＣＳ  ＬＥＴＴＥＲＳ  ＶＯＬ１２．  Ｎｏ．４  ｐ２２７〜）ピンホール径が大きくなると半値全幅が大きくなり光軸方向の分解能が落ちることを示している。一方ピンホール径を小さくしすぎると実用レベルの信号光量が得られなくなるので従来は必要な光軸方向分解能と信号光量のバランスするピンホール径を選択していた。図８は光軸方向の光強度分布の測定例であり、横軸に光軸方向の変位、縦軸に光検出器の信号を取ったものである。図８の（ａ）は収差の少ないレンズの測定例であり、図８の（ｂ）は収差の大きなレンズの測定例である。収差が大きくなると焦点が一点にならず、光軸方向のぼけが生じるために半値全幅が大きくなることが図８から明らかである。多層光ディスクにおいて記録容量を増すために層数を増やすと、光ディスクの表面から情報層までの距離（以降、基材厚と呼ぶ）が大きく変化することになる。例えば、情報層の間隔を５μｍとして、５０層の多層ディスクを考えると２４５μｍもの基材厚変化が生じることになり、球面収差が発生するため、球面収差の少ない情報層と、球面収差の大きい情報層とで光軸方向の分解能に差が発生する。従来の構成においてはこのような収差による光軸方向分解能の劣化については考慮されていなかったので、情報層数の増加に伴い層間クロストークが発生し、層数を増やせなくなるという課題があった。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、大容量の多層光記録媒体および、光ヘッド装置と多層光記録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】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の多層光記録媒体は、積層されたｎ層（ｎ：ｎ≧３の整数）の情報層を有し、積層方向の中間の情報層の層間の光路長に比べ、両端の情報層の層間の光路長が大きいことを特徴とする。
【０００８】
本構成によって、球面収差により劣化する光軸方向分解能の劣化に対応して層間隔の光路長を大きくすることにより層間クロストークを抑制できる。
【０００９】
また、本発明の光ヘッド装置は光源と、前記光源からの光を光記録媒体の情報層に集光する対物レンズと前記光記録媒体からの反射光を集光する検出レンズと前記検出レンズの集光位置に設けられたピンホールと前記ピンホールを通過する光を受光する光検出器とからなる光ヘッド装置において、前記ピンホールの穴径が可変であることを特徴とする。
【００１０】
本構成によって、球面収差により劣化する光軸方向分解能の劣化に対応してピンホールの穴径を小さくすることによって層間クロストークを抑制できる。
【００１１】
また、本発明の多層光記録装置は複数の情報層を有する多層光記録媒体と上記本発明の光ヘッド装置とを少なくとも備えたことを特徴とする。
【００１２】
本構成によって、層間クロストークが小さく、再生性能の良好な多層光記録装置を提供できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の多層光記録媒体によれば、球面収差が発生しても層間クロストークを抑制することができる。
【００１４】
また本発明の光ヘッド装置によれば、多層光記録媒体の各情報層の基材厚差により発生する球面収差による光軸方向分解能の劣化を抑制することができる。
【００１５】
また本発明の多層光記録装置によれば、層間クロストークが小さく再生性能の良好な多層光記録装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における多層光記録媒体の断面図である。本発明の多層光記録媒体は共焦点光学系を用いた光ヘッドにより再生されるものである。
【００１８】
図１において、１は基材の上に３層以上の情報層が積層された多層光記録媒体であり、この実施の形態では例えば５０層の情報層を有する多層光記録媒体を例に説明をする。２は第１番目の情報層であり、３は第２５番目の情報層であり、４は第５０番目の情報層である。情報層の層間隔は第２５番目の情報層３の近傍を最も小さくしてあり、好ましくは３μｍ程度である。第１番目の情報層２と第５０番目の情報層４とは、第２５番目の情報層３に対してほぼ対称の位置関係にあるので、情報層３の基材厚で球面収差が０となるように設計した集光レンズによって情報層２や情報層４に集光すると、発生する球面収差の絶対値はほぼ同じになる。従って情報層２と情報層４近傍の層間隔をどちらも情報層３近傍の層間隔よりも大きく、好ましくは５μｍ程度にして、球面収差により劣化する光軸方向分解能に対応して層間隔を大きくすることで層間クロストークを減少させることが出来る。また、情報層２又は、情報層４近傍のどちらかの層間隔を最も小さくするのに比較して、５０層の中心部である２５番目の情報層３近傍の層間隔を最も小さくし、両端の情報層で層間隔が大きくなるようにすることで情報層全体の厚さを最も小さくすることが可能である。
【００１９】
かかる構成によれば複数の情報層を有する多層光記録媒体において中心となる情報層近傍の層間隔を最も小さく、両端の情報層の層間隔を大きくなるようにすることで、光軸方向分解能の劣化による層間クロストークの発生を減少させることができる。また、情報層全体の厚みを最も小さくできる。
【００２０】
なお、本実施の形態において、層間隔については中心部と、両端部の情報層近傍についてのみ述べたが、中心部と両端部の中間部の情報層の層間隔は勾配状に徐々に変化させても良いし、いくつかのゾーンに分割してステップ状に変化させても良い。
【００２１】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における多層光記録媒体の断面図である。
【００２２】
図２において、５は３層以上の情報層が積層された多層光記録媒体であり、この実施の形態では例えば５０層の情報層を有する多層光記録媒体を例に説明をする。６は第１番目の情報層であり、７は第２５番目の情報層であり、８は第５０番目の情報層である。また、９は情報層６に接する中間層であり、例えば光硬化樹脂などでできた樹脂層であり、情報層間を隔てている。１０は情報層７に接する中間層であり、１１は情報層８に接する中間層である。本実施の形態において、すべての中間層はほぼ同じ厚さｄを有している。中間層１０の屈折率をｎ１とし、中間層９及び、１１の屈折率をｎ２とする時、ｎ１＜ｎ２となるように中間層の材質を設定する。中間層９、１０、１１以外の中間層の屈折率はｎ１以上、ｎ２以下として、両端の中間層９、１１に近づくほど屈折率の値が大きくなるように設定する。
【００２３】
情報層間の光路長は（屈折率）×（中間層厚）で与えられるので、かかる構成によれば、光路長は情報層７近傍でもっとも小さく、情報層６、８近傍で最も大きくなるので、本発明の実施の形態１と同等の効果が得られることとなる。また、本発明の実施の形態２特有の効果として、各中間層の厚みがほぼ等しいので、光記録再生時に対物レンズを一つの層から別の層へのジャンプさせる層間ジャンプ時にジャンプする層数だけを考慮してジャンプ量を設定することができるという効果も得られる。
【００２４】
なお、実施の形態１と実施の形態２においては、層間クロストークが大きくなる両端の情報層での層間隔を実質的に大きくする構成を示したが、層間隔を大きくする代わりに両端の情報層での記録密度を下げることによっても、層間クロストークを小さくすることが可能である。
【００２５】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３の光ヘッド装置の構成を示す図である。図３において１２は光源であり、好適には半導体レーザである。１３は第１のビームスプリッターであり、光の光路を分岐させる。１４は集光レンズである。１５は実施の形態１、２で説明をした多層光記録媒体であり、複数（３層以上）の情報層を有している。集光レンズ１４は多層光記録媒体１５の複数の情報層の内、光軸方向に中間の位置にある情報層の基材厚に対して収差が０となるように設計されている。１６は第２のビームスプリッターである。１７は遮光板であり、一部に開口が設けられている。１８、１９は光検出器である。図３において光源１２から出射した光は第１のビームスプリッター１３によって集光レンズ１４へと光路を切り換えられた後、集光レンズ１４によって多層光記録媒体１５の複数の情報層のいずれかに集光される。多層光記録媒体１５からの反射光は集光レンズ１４、第１のビームスプリッター１３を透過して第２のビームスプリッター１６に入射する。第２のビームスプリッター１６で反射された光は光検出器１９に集光される。
【００２６】
光検出器１９では、公知のスポットサイズ検出法や３ビーム法といったフォーカスエラー信号検出、及びトラッキングエラー検出法を用いて集光レンズ１４の駆動に必要なサーボ信号が得られる。第２のビームスプリッターを透過した光は遮光板１７の開口部に集光され、開口部を透過した光が光検出器１８に入射して信号検出される。この時、多層光記録媒体１５の再生層以外からの反射光は従来の技術で述べたのと同様の作用により除去される。次に図４を用いて遮光板１７の動作について説明する。図４は遮光板１７の平面図である。遮光板１７は例えば複数のセル２０からなる液晶素子で構成されており、各セルへの電圧の印加により、光透過率を変化させて開口部２１の大きさを変化できるようになっている。
【００２７】
図４（ａ）は開口部２１を小さくした場合、図４（ｂ）は開口部２１を広げた場合である。図３において多層光記録媒体１５の再生時の球面収差が小さい場合には球面収差による光軸方向分解能の劣化は少ないので、遮光板１７の開口部を広げておき、球面収差が大きくなった場合には球面収差による光軸方向分解能の劣化が大きくなるので、遮光板１７の開口部を小さくすることによって層間クロストークを抑制することができる。
【００２８】
かかる構成によれば情報層の基材厚が集光レンズの設計基材厚からずれることにより光軸方向分解能が劣化することを、遮光板の開口部を小さくすることによって抑制し、多層光記録媒体の良好な再生性能を提供できる。なお、本実施の形態においては省略したが、例えば光源１２を光軸方向に移動させることによって、設計基材厚からずれた情報層の再生時でも球面収差を補正することが可能であるので、光軸方向分解能の劣化を抑制できる。ただし、この場合も球面収差を０にはできないので、遮光板の開口部を絞ることで更に層間クロストークを抑制することが可能となる。なお、光記録媒体の層数をカウントもしくは、光記録媒体に記録されている層数情報を読みとって、光記録媒体が多層光記録媒体ではなく、単層ＤＶＤや、ＣＤのような単層光記録媒体の場合には、ピンホールの穴径を最大にすると、最大の信号光量が得られる。
【００２９】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４の多層光記録装置について図５を用いて説明する。図５は本発明の実施の形態４における多層光記録装置の構成図である。図５において２２は発明の実施の形態３で説明した光ヘッド装置であり、２３は多層光記録媒体であり複数（３層以上）の情報層を有する光ディスク、２４は光ディスク２３の駆動機構であるモータであり、光ディスク２３を支持・回転させる。２５は回路基板であり、２６は電源である。光ディスク２３は、モータ２４によって回転される。光ヘッド装置２２は、光ディスク２３との位置関係に対応する信号を回路基板２５へ送る。回路基板２５はこの信号を演算して、光ヘッド装置２２もしくは光ヘッド装置２２内の集光レンズを微動させるための信号を出力する。光ヘッド装置２２もしくは光ヘッド装置２２内の集光レンズはフォーカスサーボ駆動機構（図示せず）、トラッキングサーボ駆動機構（図示せず）およびこれらの駆動機構を制御し、情報の読み出し、または書き込みもしくは消去といった動作を行うための電気回路である回路基板２５によって、光ディスク２３に対してフォーカスサーボと、トラッキングサーボを行い、光ディスク２３に対して、情報の読み出し、または書き込みもしくは消去を行う。２６は電源または外部電源との接続部であり、ここから回路基板２５、光ヘッド装置の駆動機構、モータ２４及び集光レンズ駆動装置へ電気を供給する。なお、電源もしくは外部電源との接続端子は各駆動回路にそれぞれ設けられていても何ら問題ない。
【００３０】
本発明の光ヘッド装置を用いて構成された多層光記憶装置は、層間クロストークが小さく、再生性能が良好であるという利点を有する。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明にかかる多層光記録媒体は、大容量の記録容量を有し、コンピュータ用記憶媒体や映像用記憶媒体等として有用である。
【００３２】
本発明にかかる光ヘッド装置または、多層光記録装置は、コンピュータ用記憶ドライブや映像用ドライブとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態１における多層光記録媒体の断面図
【図２】本発明の実施の形態２における多層光記録媒体の断面図
【図３】本発明の実施の形態３の光ヘッド装置の構成図
【図４】本発明の実施の形態３の光ヘッド装置の遮光板の平面図
【図５】本発明の実施の形態４における多層光記録装置の構成図
【図６】従来の光ヘッド装置の検出光学系の構成図
【図７】ピンホール径と光軸方向分解能の関係を示す図
【図８】光軸方向の光強度分布の測定例を示す図
【符号の説明】
【００３４】
１    多層光記録媒体
２    第１番目の情報層
３    第２５番目の情報層
４    第５０番目の情報層
１２    光源
１３    第１のビームスプリッター
１４    集光レンズ
１５    多層光記録媒体
１６    第２のビームスプリッター
１７    遮光板
１８，１９    光検出器
【図１】
2005251249.tif 000003
【図２】
2005251249.tif 000004
【図３】
2005251249.tif 000005
【図４】
2005251249.tif 000006
【図５】
2005251249.tif 000007
【図６】
2005251249.tif 000008
【図７】
2005251249.tif 000009
【図８】
2005251249.tif 000010