(57)【要約】【課題】  光学系全体あるいはドライブシステムを大きく複雑にするのを不要として定在波情報を光学記録媒体に記録し、かつ光学記録媒体から定在波情報を再生する光学記録再生装置を提供する。【解決手段】  光源１から出射された１本のレーザ光を３本に分離し、分離光の内の２本のレーザ光ＡおよびＢを、反射面１０を有してなるディスク８へ同じ面側から、一方のレーザ光Ａは反射面１０に至るまで、他方のレーザ光Ｂは反射面１０で折り返した後、同一の焦点位置ＳＦとなるように対物レンズ７を用いて照射する光学ヘッドを備え、光学ヘッドによって同一の焦点位置ＳＦとなるように照射された２本のレーザ光により上記定在波をディスク８内に多層状に記録し、かつ上記２本のレーザ光のうちのレーザ光Ａを照射したときの反射光から情報を読み取る。【選択図】  図１
2007220206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光強度によって屈折率が変化する記録媒体に定在波により情報を記録し、かつ上記記録媒体から上記定在波情報を再生する光学記録再生装置において、
レーザ光を出射する光源からの１本のレーザ光を複数に分離し、分離光の内の２本のレーザ光を、反射面を有してなる上記記録媒体へ同じ面側から、一方のレーザ光は反射面に至るまで、他方のレーザ光は反射面で折り返した後、同一の焦点位置となるように対物レンズを用いて照射する光学ヘッドを備え、
上記光学ヘッドによって同一の焦点位置となるように照射された２本のレーザ光により上記定在波を上記記録媒体内に多層状に記録し、かつ上記２本のレーザ光のうちのいずれかレーザ光を照射したときの反射光から情報を読み取ることを特徴とする光学記録再生装置。
【請求項２】
上記光学ヘッドは、上記分離光の内のさらに他の１本のレーザ光を上記記録媒体の反射面に形成された案内溝あるいはマークにフォーカスして、対物レンズのフォーカスおよびトラッキングサーボを行うことを特徴とする請求項１記載の光学記録再生装置。
【請求項３】
上記光学ヘッドは、上記一方のレーザ光が上記他方のレーザ光の光路を逆に辿ってくる角度と焦点位置を制御することによって上記２本のレーザ光の上記対物レンズによる焦点位置を調整することを特徴とする請求項１記載の光学記録再生装置。
【請求項４】
上記光学ヘッドは、上記光学記録媒体への入射レーザ光を円偏光とすることを特徴とする請求項１記載の光学記録再生装置。
【請求項５】
上記光学ヘッドは、上記光源から上記記録媒体中の焦点位置までの光路長を、上記２本のレーザ光で同一にする調整機構を有することを特徴とする請求項１記載の光学記録再生装置。
【請求項６】
上記光学ヘッドが上記定在波を多層状に記録する上記記録媒体は、隣り合う層の間隔ｄを次の（１）式を満たすように設定することを特徴とする請求項１記載の光学記録再生装置。
【数１】
2007220206.tif 000031
【請求項７】
上記記録媒体は、上記光学ヘッドによる上記定在波情報の再生時に各層の反射率を２％以下とすることを特徴とする請求項１記載の光学記録再生装置。
【請求項８】
上記光学ヘッドが上記定在波を多層状に記録する上記記録媒体は、感度Ｓ＝（屈折率変化）／（光照射量）が次の（２）式を満たすものであることを特徴とする請求項１記載の光学記録再生装置。
【数２】
2007220206.tif 000032
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光強度によって屈折率が変化する記録媒体に定在波により情報を記録し、かつ上記録媒体から上記定在波情報を再生する光学記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンパクトディスクＣＤ、ディジタルバーサタイルディスクＤＶＤ、ブルーレイディスクBlu-ray Disc(登録商標）のような光ディスクシステムは、顕微鏡の対物レンズのようなレンズを用いて非接触でディスクの片面に形成された微少な反射率変化を読み取っている。よく知られているようにディスク上の光スポットの大きさはおよそλ/ＮＡ （λ：照明光の波長、ＮＡ:開口数）で与えられ、解像度もこの値に比例する。たとえば、直径12cmのディスクでおよそ25GBに相当するブルーレイディスクBlu-ray Disc(登録商標）の詳細は、下記の非特許文献１に示されている。
【０００３】
また、下記の非特許文献２には、記録層を複数重ねて1枚のディスクの容量を上げる方法が示されている。
【０００４】
一方、下記の非特許文献３には、図２３に示すような定在波を記録する方式が提案されている。この方式では、照射された光強度によって屈折率が変化する媒体（フォトポリマーディスク）１０７中に、光学ヘッド１０６から一旦光を集光し、その後ディスク１０７裏面に設けられた反射装置１０８を用いてもう一度逆方向から光を同一焦点位置に集光するという構成である。
【０００５】
詳細には、図２３において、レーザダイオード１０１から出射されたレーザ光は、音響光学（Acousto-optic:ＡＯ）変調器により光波を変調し、コリメータレンズ１０３で平行光とされる。次に、レーザ光は、光ビームスプリッタ（Polarization Beam Splitter:ＰＢＳ）を透過し、1/4波長板（ＱＷＰ）１０５にて円偏光とされてから記録／再生用の光学ヘッド１０６内のミラー１０６ａで反射され、対物レンズ１０６ｂで集光されてからスピンドルにより回転されているディスク１０７に照射される。ディスク１０７内部で一旦合焦されたレーザ光はディスク１０７の裏面側に配置された反射装置１０８によって反射され、このディスク裏面側からレーザ光をディスク１０７内部の同一焦点に集光する。反射装置１０８は、凸レンズ１０８ａとシャッター１０８ｂと凸レンズ１０８ｄと反射ミラー１０８ｄを備えてなる。
【０００６】
その結果、図２４に示すような光スポットサイズの小さなホログラムを形成することにより、情報を記録することができる。ホログラムはディスク１０７内部にて同一平面を形成するように、焦点が調整された光スポットにより記録される。このため、ディスク内部には複数の層にわたってホログラムが形成される。つまり、ディスク１０７は多層構造となる。層間の距離Ｄは、例えば22.5μmであり、同層内のトラック間の距離（トラックピッチ）Ｌは例えば2μm、またホログラムによるマーク間の距離（マークピッチ）Ｐは例えば1.5μmである。このようにして、ディスク１０７という媒体中に層状に情報を記録することで通常の光ディスクを層数分まとめて記録することが可能である。
【０００７】
ホログラムが記録されたディスク１０７からホログラムデータを再生する時には、反射装置１０８を用いずに、以下のように動作させる。光学ヘッド１０６によってディスク中のホログラムマークに照射された再生用のレーザ光のディスク１０７からの反射光を、ＱＷＰ１０５により再度９０°偏光面を偏光させてＰＢＳ１０４により反射させ、集光レンズ１０９により集光してからピンホール１１０を介してフォトディテクタのようなデータ検出器１１１にて読み取ることにより情報を判別する。
【０００８】
【非特許文献１】Y. Kasami, Y. Kuroda, K. Seo, O. Kawakubo, S. Takagawa, M. Ono, and M. Yamada, Jpn. J. Appl. Phys., 39, 756(2000)
【非特許文献２】I. Ichimura et al, Technical Digest of ISOM’04, pp52, Oct. 11-15, 2005, Jeju Korea
【非特許文献３】R. R. Mcleod er al.,“Microholographic multilayer optical disk data storage,” Appl. Opt., Vol. 44, 2005, pp3197
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、図２３の定在波を記録する光学系では、ディスク１０７の両面に、光学ヘッド１０６、反射装置１０８等の光学系を配置する必要があり、光学系全体あるいはドライブシステムが大きく複雑になるという問題点があった。
【００１０】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、光学系全体あるいはドライブシステムを大きく複雑にするのを不要として定在波情報を光学記録媒体に記録し、かつ光学記録媒体から定在波情報を再生する光学記録再生装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る光学記録再生装置は、上記課題を解決するために、光強度によって屈折率が変化する記録媒体に定在波により情報を記録し、かつ上記記録媒体から上記定在波情報を再生する光学記録再生装置において、レーザ光を出射する光源からの１本のレーザ光を複数に分離し、分離光の内の２本のレーザ光を、反射面を有してなる上記記録媒体へ同じ面側から、一方のレーザ光は反射面に至るまで、他方のレーザ光は反射面で折り返した後、同一の焦点位置となるように対物レンズを用いて照射する光学ヘッドを備え、上記光学ヘッドによって同一の焦点位置となるように照射された２本のレーザ光により上記定在波を上記記録媒体内に多層状に記録し、かつ上記２本のレーザ光のうちのいずれかレーザ光を照射したときの反射光から情報を読み取る。
【００１２】
この光学記録再生装置によれば、記録媒体へ定在波を記録するのに、同じ面側から２本のレーザ光を光学ヘッドにより入射するので、光学ヘッドの光学系あるいはドライブシステムを小型化できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、記録媒体へ定在波を記録するのに、同じ面側から２本のレーザ光を光学ヘッドにより入射するので、光学系全体あるいはドライブシステムを大きく複雑にするのを不要として定在波を光学ディスクに記録することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。この実施の形態は、反射面を有する光学ディスクへ同じ面側から２本のビームを、一方は反射面に至るまで、もう一方は反射面で折り返した後、同一の焦点位置となるように照射して定在波を記録し、再生時には片方のビームを照射したときの反射光から情報を読み取る光学ディスク記録再生装置である。また、さらに他の１本のビームを反射面にフォーカスして対物レンズのフォーカスおよびトラッキングサーボを行う光学記録再生装置である。
【００１５】
この光学記録再生装置は、図１に示すように、光強度によって屈折率が変化するディスク８に定在波により情報を記録し、かつディスク８から上記定在波情報を再生する光学記録再生装置である。この光学記録再生装置は、光学ヘッド内で光源１からの１本のレーザ光を３本に分離し、分離光の内の２本のレーザ光ＡおよびＢを、後述の図２に示す反射面１０を有してなるディスク８へ同じ面側から照射する。２本のレーザ光のうち、一方のレーザ光Ａは反射面１０に至るまで、他方のレーザ光Ｂは反射面１０で折り返した後、同一の焦点位置ＳＦとなるように対物レンズ７を用いて照射する。
【００１６】
光学ヘッドによって同一の焦点位置ＳＦとなるように照射された２本のレーザ光により上記定在波をディスク８内に多層状に記録し、かつ上記２本のレーザ光のうちのレーザ光Ａを照射したときの反射光から情報を読み取る。
【００１７】
以下、光学記録再生装置の構成及び動作を光学ヘッドを中心に詳細に説明する。この光学記録再生装置では、記録時に、同一の光源１から出射されたレーザ光は、トラッキング及びフォーカスサーボ用のレーザ光Ｃ、ホログラム記録用のレーザ光Ａ及びＢという３本のレーザ光に分離される。なお、再生時には、トラッキング及びフォーカスサーボ用のレーザ光Ｃと、ホログラム読み取り用のレーザ光Ａという２本に分離される。
【００１８】
まず、記録及び再生時にトラッキング及びフォーカスサーボ用に用いられるレーザ光Ｃについて説明する。レーザダイオード（ＬＤ）１から出た波長405nmのレーザ光はコリメータレンズ２にて平行光とされてからビームスプリッタ（ＢＳ）３に至る。ＢＳ３は上記レーザ光を一部透過する。
【００１９】
このＢＳ３を一部透過したレーザ光は上記レーザ光Ｃであり、ミラー４で垂直に反射され、無偏光ビームスプリッタ（Non-polarization Beam Splitter:ＮＢＳ）５、ＮＢＳ６を透過して対物レンズ７へ導かれる。
【００２０】
対物レンズ７は、レーザ光を集束して光学ディスク８の後述する反射面１０上に形成されたトラッキング信号検出用の案内溝あるいは凹凸ピット（マーク）に照射する。上記案内溝あるいは凹凸ピットからの回折光は、反射光としてＮＢＳ６、ＮＢＳ５を透過し、ミラー４にて反射され、ＢＳ３にて反射され、集光レンズ２６により集束され、シリンダーレンズ２７によって非点収差検出用に調整され、２軸サーボフォトディテクタ（Servo PD）２８により検出される。
【００２１】
２軸サーボフォトディテクタ（Servo PD）２８で検出された検出信号は、非点収差法でフォーカスサーボ信号が、プッシュプル法でトラッキングサーボ信号が生成される。そして、図示しないサーボ回路により、フォーカスサーボ信号を基にフォーカスサーボが、トラッキングサーボ信号を基にトラッキングサーボが行われる。したがって、この光学記録再生装置では、対物レンズ７とディスク８との位置を記録時、再生時にそれぞれ制御できる。
【００２２】
次に、定在波の記録時に用いられるレーザ光Ａについて説明する。ＬＤ１から出射されたレーザ光は、1/2波長板（ＨＷＰ）１２によりＰＢＳ１３で透過と反射が半々となるように偏光面が調整される。ＰＢＳ１３を透過したレーザ光がレーザ光Ａであり、ガルバノミラー１４により反射される。ガルバノミラー１４で反射されたレーザ光Ａは、液晶パネル（ＬＣＰ）１５、ＱＷＰ１６、凸レンズのペアからなるリレーレンズ１７、凸レンズ１８を通り、ＮＢＳ６によりディスク方向に直角に反射されて対物レンズ７に入る。
【００２３】
ＬＣＰ１５は、レーザ光Ａをディスクに照射する対物レンズ７における球面収差を補正する。具体的に、ＬＣＰ１５は、レーザ光Ａがディスク入射からフォーカス位置までに発生する球面収差やディスク傾きにより生ずるコマ収差などを補正する。
【００２４】
ＱＷＰ１６は、レーザ光Ａの偏光面を回転し、円偏光とする。リレーレンズ１７は、一方のレンズ１７ａと他方のレンズ１７ｂとのレンズ間隔を調整することにより、対物レンズ７を通ったレーザ光Ａのディスク８の中のフォーカス位置を変える。
【００２５】
図２は対物レンズ７によって集束されたレーザ光Ａがディスク８に入射する様子を示す。また、ディスク９の構成を示す。光学ディスク８は、基板（Substrate）９上に反射面１０を形成している。ディスクの反射面１０には、前述したようにトラッキング信号検出用の案内溝あるいは凹凸ピットが設けられている。この案内溝あるいは凹凸ピットには、前述のようにレーザ光Ｃが照射され、そこから反射して戻り光となっている。また、反射面１０上には、記録媒体として記録層（メディア：media）１１が形成されている。図１に示した光学記録再生装置は、この記録メディア１１中に定在波を記録する。特に、層状に情報を記録する。このため、通常の光ディスクを層数分まとめて記録することが可能となる。
【００２６】
レーザ光Ａは、対物レンズ７により集光され、光学ディスク８へ入射後に反射面１０の手前（点ＳＦ）でフォーカスし、反射面１０に至り、そこで反射される。
【００２７】
一方、同じく定在波の記録時に用いられるレーザ光Ｂは、ＢＳ３で上方向に反射され、ＨＷＰ１２をとおり、ＰＢＳ１３で反射されたレーザ光である。このレーザ光ＢはＬＣＰ１９，ＨＷＰ２０，ＯＰＤ補償器２１を通ってから、もう一つのＰＢＳ-a２２を透過した後、ＱＷＰ２３、凸レンズのペアからなるリレーレンズ２４、凸レンズ２５を経て、ＮＢＳ５によりディスク方向に直角に反射されて対物レンズ７に入る。
【００２８】
ＬＣＰ１９は、レーザ光Ｂが対物レンズ７により集束されるときの球面収差を補正する。具体的に、ＬＣＰ１９は、レーザ光Ｂがディスク入射からフォーカス位置までに発生する球面収差やディスク傾きにより生ずるコマ収差などを補正する。
【００２９】
ＨＷＰ２０は既にＨＷＰ１２によりＰＢＳ１３で反射されるように偏光されたレーザ光Ｂの偏光面を後段のＰＢＳ-a２２で反射されないように９０°まわす。このため、レーザ光ＢはＰＢＳ-a２２を透過する。
【００３０】
ＱＷＰ２３はレーザ光Ｂを円偏光にする。リレーレンズ２４は、一方のレンズ２４ａと他方のレンズ２４ｂとのレンズ間隔を調整することにより、対物レンズ７を通ったレーザ光Ｂのディスク８の中のフォーカス位置を変える。
【００３１】
次に、レーザ光Ｂは、対物レンズ７によって集束され、光学ディスク８へ入射した後、ディスクの反射面１０で反射されてからレーザ光Ａと同一の焦点ＳＦでフォーカスする。
【００３２】
ここで、レーザ光Ａの焦点とレーザ光Ｂの焦点をディスク８中で同一にするためのリレーレンズ１７及び２４の制御について図３〜図５を参照して詳細に説明する。レーザ光Ａの焦点はディスクへ向かう途中のリレーレンズ１７の二つのレンズの間隔と、ガルバノミラー１４の角度を調整することで制御され、またレーザ光Ｂの焦点は途中のリレーレンズ２４の二つのレンズ間隔を調整することで制御される。
【００３３】
まず、図３に示すように、光学記録再生装置では、２本の光路［Ａ］及び［Ｂ］がある。リレーレンズ１７及び２４の各ペアレンズは、図４に示すように、ステッピングモータ３５により光軸方向に移動できる構成になっている。そして、ステッピングモータ３５に取り付けられた例えばレンズ１７ａ、２４ａの位置によって記録媒体中のフォーカスが図５の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示すように変化する。
【００３４】
以下に、リレーレンズ１７及び２４を用いての焦点調整の手順について説明する。まず、光路［Ｂ］の記録媒体８中での焦点位置をリレーレンズ２４のステッピングモータ３５により設定する。例えばリレーレンズ２４の対物レンズ７側のレンズ２４ｂの焦点距離をfr,対物レンズの焦点距離をfoとすると、d=n0(fo/fr)2D、（n0は記録媒体の屈折率）となる（図５（ａ））。このとき紙面に向かって左側から平行光が入射されている。
【００３５】
つぎに、光路［Ａ］の焦点位置を同じようにリレーレンズ１７のステッピングモータ３５により制御する。図５(c)のようにレンズ２４ａを対物レンズ７から遠ざかるように動かす。
【００３６】
レーザ光Ａは左へもどり、2軸servo PD２８上に導かれる。このPD２８では非点収差法によって光路［Ａ］のリレーレンズ１７からの光が収束／平行／発散光であることを検出することが可能で、平行光になるように光路［Ａ］のリレーレンズ１７を制御することで、記録媒体中の焦点位置をdとなるように調整する。
【００３７】
さらに、レーザ光Ａ，レーザ光Ｂのフォーカス位置合わせは次のような信号を用いて行われる。すなわち、レーザ光ＡはＰＢＳ１３を透過後、ガルバノミラー１４で反射され、ＱＷＰ１６によって円偏光となり、ディスク８から戻り光Ｂの光路を逆にたどる際にもう一度ＱＷＰ２３にて偏光面が９０°まわされる。したがって、ＰＢＳ―ａ２２で反射されてＧＭ（ガルバノミラー）-Ｓｅｒｖｏ-ＰＤ３１へと、レンズ２９及びシリンダーレンズ３０を介して導かれる。
【００３８】
このとき、レーザ光Ａ，レーザ光Ｂのフォーカス位置がずれていると、ＧＭ-Ｓｅｒｖｏ-ＰＤ３１上での光スポットの位置ずれおよびフォーカスずれが生ずるので、このずれが生じないようにガルバノミラー１４の角度と、レーザ光Ｂ光路［Ｂ］のリレーレンズ２４及び／又はレーザ光Ａ光路［Ａ］のリレーレンズ１７の各レンズ間隔を制御する。
【００３９】
なお、図２に示した光学ディスク８では、基板（Substrate）部分はなくても良く、また、反射面（Mirror）はメディアの裏面反射を用いても良い。また、ディスクの表面に無反射コーティングを行って不要な反射を防ぐことも可能である。
【００４０】
このとき、光源（ＬＤ）１からフォーカス位置までの光路長がレーザ光Ａ，レーザ光Ｂで異なっていると干渉縞である定在波が弱まる場合がある。このため、レーザ光Ｂ光路中の光学補償器（OPD compensator）２１を用いてレーザ光Ａ，レーザ光Ｂの光源１からフォーカス位置ＳＦまでの光路長をあわせる。光学補償器２１は、斜めくさび型の光学素子であり、光が入射する位置によって屈折率を変化させる。屈折率が変化すると波長が変わるので、その調整により光路長を補正することができる。これにより、レーザ光Ａとレーザ光Ｂの光路長は、同じになるように補正され、よって、ディスク８中では干渉縞を形成することができる。このようにして、レーザ光Ａ、レーザ光Ｂのディスク８中におけるフォーカス位置に定在波が記録される。
【００４１】
再生時には、レーザ光ＢはＯＰＤ補償器２１に付加されているシャッター２１ａにより遮光される。再生時のレーザ光Ａは、ディスク８に向かうときにＱＷＰ１６により円偏光とされ、さらにディスク８からの反射時にＱＷＰ１６を再度通るので、偏光面が９０°回って直線偏光となり、ＰＢＳ１３で反射される。ＰＢＳ１３で反射されたレーザ光Ａの再生用戻り光は、集光レンズ３２及びピンホール３３を介してＲＦフォトダイオードからなる検出器３４に導かれる。ＲＦフォトダイオードからなる検出器３４は、ディスク８に記録された情報を検出することができる。
【００４２】
次に、図１に示した光学記録再生装置が定在波を多層構造で記録するディスク８に用いる記録媒体について説明する。
【００４３】
記録媒体は、光照射量に応じて最大で屈折率変化Δｎを生ずるような材料でできており、図６に示すように、媒体中に、従来の装置のように上下から同一焦点に光を照射した場合、光スポットサイズ程度のグレーティングが記録される。上からの記録再生参照光に対して、下から記録情報光が反射し、同一焦点に光を照射して、グレーティングを記録している。グレーティングのサイズＷは式（３）に、ピッチPitchは式（４）に示したような大きさになる（同様の式は図３にも記載している）。
【００４４】
【数１】
2007220206.tif 000003
【００４５】
【数２】
2007220206.tif 000004
【００４６】
次の図７、図８は、図６のように焦点位置での屈折率変化が最大値△ｎになるように記録した後、再生参照光を照射し、反射光強度／再生参照光強度をプロットしたものである。ここで、上下の対物レンズのＮＡは同じとした。
【００４７】
図７、図８からわかるように、再生光強度はＮＡの４乗に反比例し、△ｎの２乗に比例する。このグラフから、次（５）式のような関係が得られる。ここで、ηは回折効率、すなわち照射光強度に対する反射光強度の割合である。
【００４８】
【数３】
2007220206.tif 000005
【００４９】
一方、媒体の屈折率変化は光強度密度に比例するので、光スポットの面積に比例する。照射時間にも比例することから、次（６）式のような関係が得られる。
【００５０】
【数４】
2007220206.tif 000006
【００５１】
ここで、現在の光ディスクと同様な記録マーク変調方式と転送レートを実現するためには、tは最短マーク時間で少なくとも100ns以下、波長λを405nm、また、レーザー光として現在用いられている記録パワーを最大で20mW程度とする。反射光は、ディスクの表面反射の少なくとも10分の1以上は必要と考えると、屈折率ηは0.5％以上必要となる。これらの条件から、次の（７）式のような感度を持つ媒体を用いる必要がある。
【００５２】
【数５】
2007220206.tif 000007
【００５３】
次に、図９〜図１１を用いて低い光照射量で感光しないような媒体の感度特性を考える。図９に示すように光照射量Ａから光照射量Ｂまでは屈折率変化Δｎは直線的に増加する。しかし、光照射量Ｂを過ぎると屈折率変化Δｎは一定となる。そこで、ＴＨ＝Ａ／Ｂとする。図１０にはグレーティングの厚みの計算領域を示す。焦点面を挟んで上下に形成される領域となる。先の計算方法で、媒体中にできるグレーティングの厚みｗを制限して再生反射光をプロットしたものが図１１である。計算における波長とNAより、グレーティングの厚みは8．4μmとなるが、グラフでTH＝0．00の場合のように、実際にはそれより厚い領域からの反射光がある。
【００５４】
そこで、感度特性において、感光しない光照射量と最大屈折率を与える光照射量の比率THがおよそ0．01以上であるような媒体を用いることにより、不要な反射を起こすグレーティング領域を避けることができる。
【００５５】
次に、ノイズ信号計算に関して説明する。まず、層間クロストークが無視できるような層間隔を求めるための計算について述べる。
【００５６】
図１２は、通常の2次元の小さな反射マーク（２-D）が焦点位置から離れている場合に検出される光量を説明するためのものである。図１３はその計算結果を示す特性図である。横軸は焦点位置からの距離であり、縦軸は信号(dB)として定義している。図１４はデフォーカスと信号との関係を示している。波長は405nm,NA0.85,層間の屈折率は1.55である。
【００５７】
また、図１５は本発明により記録されたマークが焦点位置から離れている場合に検出される光量を説明するためのものである。図１６はその測定結果を示す特性図である。横軸は焦点位置からの距離であり、縦軸は信号(dB)として定義している。図１７はデフォーカスと信号との関係を示している。この場合も、波長は405nm,NA0.85,層間の屈折率は1.55である。
【００５８】
これらの結果より、本発明のマーク位置に関する再生特性は通常の光ディスクと同様であることがわかる。
【００５９】
光ディスクにおける再生信号の振幅は強度反射率と光スポット強度をマーク面積で積分した値に比例する。つぎに、再生したい層を信号面とすると、光スポット径はおよそ1.22λ／NAとなる。
【００６０】
一方、クロストークを生じさせる層をクロストーク面として、信号面からの距離をd とすると、スポット直径D は次の（８）式のようになる。
【００６１】
【数６】
2007220206.tif 000008
【００６２】
したがって、信号面での１マークからの信号パワーをσｓ２とすると、クロストーク面の１マーク分のクロストークノイズは次の（９）式のように表すことができる。
【００６３】
【数７】
2007220206.tif 000009
【００６４】
スポット内のマークの個数はスポット面積に比例するので、（総クロストークパワー）／（信号パワー）は次の（１０）式のようにスポット面積比に比例することになる。
【００６５】
【数８】
2007220206.tif 000010
【００６６】
図１８は、層間隔を変えて、隣接層からのクロストークを計算した結果である。横軸は層間隔（Thickness(μm)）、縦軸はクロストーク量(Crosstalk(dB))である。クロストーク量(dB)は、“隣接層ありの信号から隣接層なしの信号を差し引いた信号のパワー”を“隣接層のない場合の信号のパワー”で割り算したものである。
【００６７】
パラメータは波長405nm、NA=0.85、誤り訂正は(1,7)RLL,トラックピッチTpは0.32μm、１Tは80nmとし、ブルーレイディスク（Blu-ray Disc、登録商標）相当とした。また、層間の屈折率は1.55である。また、実線は上記（１０）式でKct=0.1としたものである。
【００６８】
次に、図１９に層間隔とジッターの計算例を示した。横軸は層間隔（Thickness(μm)）、縦軸はジッター（Jitter(%)）である。計算条件は、図１８と同様である。層間隔でおよそ5μm以下になると急激にジッターが劣化していることがわかる。この結果を考慮すると、図１８に示したクロストークとしては−27dBがほぼ限界と考えられる。
【００６９】
つぎに、層数が増えた場合を考える。図２０に示すように全体でM層、再生したい層を第N層とする。また、層間隔は一定値d、各層の強度反射率をTとする。まず、信号振幅は第N層まで透過率と第N層での反射および表面までの透過率を考慮すると次の（１１）式に比例する。
【００７０】
【数９】
2007220206.tif 000011
【００７１】
再生層以外の層からの総クロストーク信号パワーは、次の（１２）式の値によって計算できる。
【００７２】
【数１０】
2007220206.tif 000012
【００７３】
したがって、クロストークは次の（１３）式のようになる。
【００７４】
【数１１】
2007220206.tif 000013
【００７５】
次に、図２１に再生層が媒体の中間である場合の計算例を示す。横軸が層数であり、縦軸がクロストークの合計（Crosstalk sum ratio）である。クロストーク信号パワーは次の（１４）式となる。
【００７６】
【数１２】
2007220206.tif 000014
【００７７】
これより、各層の反射率（1−T）の値が２％以下程度であれば、Mを増やしていった時に上の式はほぼ２π２／６と考えてよいことがわかる。
【００７８】
また、図２２に再生層Nを変えていった場合のＴＮ−１(１−Ｔ)ＴＮ−１を示す。横軸が層数である。ここでは、（１５）式のように（１−Ｔ）が小さいほど変化が少ないので、多層の場合の各層の再生光量変化を小さくできる。
【００７９】
【数１３】
2007220206.tif 000015
【００８０】
一方、前式の総和において、多層の場合のクロストークはおよそ次の（１６）式のように見積もられる。
【００８１】
【数１４】
2007220206.tif 000016
【００８２】
先の結果よりクロストーク許容量は−２７dＢ(〜2x10-3)、Kct=0.1なので、層間隔は次の（１７）式のように設定される。
【００８３】
【数１５】
2007220206.tif 000017
【００８４】
次に、記録媒体の感度に関して説明する。先行文献としては、X. Shi et. al., Technical Digest of ISOM/ODS2005, MB-6, (2005), Hawaii USAを挙げる。
【００８５】
そのなかで、記録感度Ｓを次の（１８）式のように定義している。
【００８６】
【数１６】
2007220206.tif 000018
【００８７】
この（１８）式の中でηは回折効率（反射光強度／入射光強度）、ｔは照射時間（sec）、Ｌは媒体の厚み(cm)、Iは光密度（W/cm2）である。また、媒体記録感度の例として、ｌ(cm/J)と記載されている。
【００８８】
この感度の定義から、本発明の光学記録再生装置にあって、照射された光強度によって屈折率が変化するディスク媒体は、感度：（屈折率変化）／（光照射量）が次の（１９）式の条件を満たすことが望ましい。
【００８９】
【数１７】
2007220206.tif 000019
【００９０】
以下に、（１９）式の条件の求めからについて説明する。
【００９１】
本発明の回折効率は、以下の（２０）式に示すとおりである。
【００９２】
【数１８】
2007220206.tif 000020
【００９３】
感度測定における反射型ホログラムの回折効率は次の（２１）式と見積もることができる。
【００９４】
【数１９】
2007220206.tif 000021
【００９５】
また、本発明の実効的なホログラム厚みｗは、前述したように、（２２）式となる。
【００９６】
【数２０】
2007220206.tif 000022
【００９７】
（２１）式、（２２）式より、次の（２３）式が得られる。
【００９８】
【数２１】
2007220206.tif 000023
【００９９】
また、前記（１８）式と、さらにスポットの断面積が（λ/ＮＡ）２であることから、入射光強度をＰ(mW)とすると、光密度Ｉは次の（２４）式となる。
【０１００】
【数２２】
2007220206.tif 000024
【０１０１】
したがって、記録感度Ｓは次の（２５）式となる。
【０１０２】
【数２３】
2007220206.tif 000025
【０１０３】
すると、（２２）、（２３）及び（２５）式から次の（２６）式が得られる。
【０１０４】
【数２４】
2007220206.tif 000026
【０１０５】
したがって、Δｎは次の（２７）式となる。
【０１０６】
【数２５】
2007220206.tif 000027
【０１０７】
上記（２０）式、（２７）式より、次の（２８）式、（２９）式が得られる。
【０１０８】
【数２６】
2007220206.tif 000028
【０１０９】
【数２７】
2007220206.tif 000029
【０１１０】
したがって、Ｓは次の（３０）式となる。
【０１１１】
【数２８】
2007220206.tif 000030
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】実施の形態の光学記録再生装置の構成図である。
【図２】対物レンズによって集束されたレーザ光がディスクに入射する様子を示す図である。
【図３】光学記録再生装置における、２本の光路［Ａ］及び［Ｂ］を示す図である。
【図４】リレーレンズの構成を示す図である。
【図５】リレーレンズによって記録媒体中のフォーカスが変化する様子を示す図である。
【図６】記録媒体へのグレーティングの記録を説明するための図である。
【図７】ＮＡ対回折効率特性図である。
【図８】屈折率変化Δｎ対回折効率特性図である。
【図９】光照射量対屈折率変化特性図である。
【図１０】グレーティングの厚みの計算領域を示す図である。
【図１１】層間隔対回折効率特性図である。
【図１２】通常の2次元の小さな反射マーク（２-D）が焦点位置から離れている場合に検出される光量を説明するための図である。
【図１３】図１２の測定による測定結果を示す特性図である。
【図１４】デフォーカスと信号との関係を示す特性図である。
【図１５】本発明により記録されたマークが焦点位置から離れている場合に検出される光量を説明するための特性図である。
【図１６】図１５の測定による測定結果を示す特性図である。
【図１７】デフォーカスと信号との関係を示す特性図である。
【図１８】層間隔対クロストーク特性図である。
【図１９】層間隔対ジッター特性図である。
【図２０】ディスク内に形成される多層構造を示す図である。
【図２１】層数対クロストーク合計特性図である。
【図２２】再生層N を変えていった場合のＴＮ−１(１−Ｔ)ＴＮ−１を示す特性図である。
【図２３】従来の定在波を記録する記録再生装置の構成を示す図である。
【図２４】図２３の構成によりホログラムが多層記録された記録媒体を示す図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１  レーザダイオード、３  ビームスプリッタ、４  ミラー、５，６  ＮＢＳ、７  対物レンズ、８  ディスク、１４  ガルバノミラー、１５  ＬＣＰ、１７  リレーレンズ、２１  ＯＰ補償器、２２  偏光ビームスプリッタ（PBS-a）、２３  ＱＷＰ、２４  リレーレンズ、２７  シリンダーレンズ、２８  ２軸サーボフォトディテクタ、３１  ガルバノミラーサーボフォトディテクタ、３４  ＲＦフォトディテクタ
【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】
2007220206.tif 000049
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
2007220206.tif 000052
【図２１】
2007220206.tif 000053
【図２２】
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【図２３】
2007220206.tif 000055
【図２４】
2007220206.tif 000056