JP2004288371A - 光情報記録媒体、光情報記録／再生方法、及び光情報記録／再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
高開口数、短波長においては、保護層を構成する複数の層の屈折率が異なることにより大きな球面収差が生じる。さらに、保護層の厚みのばらつきが加わると球面収差が許容範囲を超え、正常な記録再生が行えなくなる。
【解決手段】
保護層が複数の層からなる場合の屈折率と厚みの範囲を新規にに規定し、この範囲内に保護層の屈折率および厚みを定めた光情報記録媒体であり、これにより、保護層の厚みばらつきを、±３μｍまで許容しても、光情報記録媒体の球面収差を実質上３０ｍλｒｍｓ以内に抑えることが可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は光ヘッドからの光が照射されて情報の記録および／または再生が行われる光情報記録媒体、光情報記録／再生方法、及び光情報記録／再生装置に関するものである。

高密度、大容量の光情報記録媒体として市販されているものでＤＶＤ（Digital Versatile Disk）と呼ばれる光ディスクがある。

このような光ディスクは画像、音楽、コンピュータデータを記録する記録媒体として、最近急速に普及しつつある。光ディスクにはその特徴と言える保護層があり、傷や汚れに対して強い性質を持っている。しかし、この保護層に厚み誤差や屈折率誤差があると波面収差の３次の球面収差成分が発生し、情報の記録再生特性に悪影響を及ぼす。

以下に図面を参照しながら従来の光ディスクの一例について説明する。図１２はＤＶＤと呼ばれる光ディスクの概略図である。光ディスク１７は、保護層１４、記録層１５および補強基板１６を有し、対物レンズ１９で収束された波長６６０ｎｍの光を保護層１４側から記録層１５に照射することによって情報の記録および／または再生が行われる。

対物レンズ１９は、開口数が０．６であり、波長６６０ｎｍの光が屈折率１．５８、厚み０．６ｍｍの光透過性平板を透過したときに発生する波面収差の３次の球面収差成分が実質上０となるように設計されている。

保護層１４はポリカーボネート、記録層１５は誘電体を含む膜や反射膜などが用いられ、補強基板１６は、光ディスク１７のそりや破壊を防いでいる。

保護層１４は、記録層１５を空気から守り、かつ、光ディスク１７の表面１８を記録層１５から離すことで、表面１８にあるほこりや傷による記録再生の特性劣化を防いでいる。

ところが、この保護層１４に厚み誤差や屈折率誤差があると記録層１５に形成されるスポットに球面収差が発生し、情報の記録再生に悪影響を及ぼす。そこで、保護層１４の厚み、屈折率を管理する必要が生じる。

図１３は、ＤＶＤの場合の保護層の屈折率と厚みを規定した一例である。横軸は保護層１４の屈折率、縦軸は保護層１４の厚みであり、球面収差が約３０ｍλｒｍｓ以内となる屈折率と厚みの領域が折れ線で示されている。例えば、保護層の屈折率と厚みの設計を図１３中の点線上のある一点に定め、厚みのばらつきを領域内に抑えれば、正常な情報の記録再生が行えるディスクが得られる。

図１４は記録層１５を有する補強基板１６とシート層１１を接着層１３で張り合わせた場合である。保護層１４は、ポリカーボネートなどのシート層１１、紫外線硬化性樹脂などの接着層１３からなる。それぞれの層の波長６６０ｎｍでの屈折率は、シート層１１が１．５８、接着層１３が１．５１である。

このような場合、保護層１４の厚み０．６ｍｍに誤差がなくても，これらの屈折率の差から球面収差は発生する。例えば、シート層１１の厚みを０．５６ｍｍ、接着層１３の厚みを４０μｍとすると、球面収差は０．３ｍλｒｍｓ程度発生する。しかし、これは十分小さい。

このように、開口数０．６、波長６６０ｎｍの場合、保護層を構成する複数の層の屈折率が異なることによって発生する球面収差は十分小さいので無視できた。つまり、従来は複数の層からなる保護層を一つの層として扱うことができ、球面収差を抑えた光ディスクの製品規格として、保護層の屈折率と厚みを図１３に示した一定の範囲内に入る様に管理することにより、情報の記録再生に悪影響が生じることはなかった。

しかし、近年、記録密度をより一層高めた次世代の光ディスクの研究が各所で進められている。次世代光ディスクは、現在主流のＶＴＲ（Video Tape Recorder）に替わる記録媒体として期待され、急ピッチで開発が進められている。

光ディスクの記録密度を高める手段として、記録面に形成されるスポットを小さくする方法がある。これは光ヘッドからの光の開口数を大きくし、波長を短くすることによって達成される。

しかし、これは逆に、保護層の厚み誤差、屈折率誤差による球面収差を急激に増大させてしまう。そこで、上述したＤＶＤと同様に、保護層の厚みおよび屈折率を管理する必要が生じる。

図１５は記録密度を高めた光ディスクの概略図である。光ディスク２７は保護層２４、記録層２５および補強基板２６を有し、対物レンズ２９で収束された波長４００〜４１０ｎｍの光を保護層２４側から記録層２５に照射することによって情報の記録および／または再生が行われる。

対物レンズ２９は、開口数が０．８５程度と高いため二つのレンズが用いられ、波長４０５ｎｍの光がポリカーボネートなどの屈折率１．６２、厚み１００μｍの光透過性平板を透過したときに発生する波面収差の３次の球面収差成分が実質上０となるように設計されている。開口数を大きくし、波長を短くすることにより、記録層２５に形成されるスポットは小さくなり、高密度化が図られている。

記録層２５は誘電体を含む膜や反射膜などが用いられ、補強基板２６は、光ディスク２７のそりや破壊を防いでいる。

保護層２４は、記録層２５を空気から守り、かつ、光ディスク２７の表面２８を記録層２５から離すことで、表面２８にあるほこりや傷による記録再生の特性劣化を防いでいる。

記録層２５を有する補強基板２６とシート層２１を接着層２３で張り合わせているので、保護層２４は二つの層からなる。

シート層２１はポリカーボネート、接着層２３は紫外線硬化性樹脂などである。それぞれの層の波長４０５ｎｍでの屈折率は、シート層２１が１．６２、接着層２３が１．５３である。このような場合、保護層２４の設計厚み１００μｍに誤差が生じなくても、これらの屈折率の差から球面収差は発生する。

例えば、シート層の厚みを６０μｍ、接着層２３の厚みを４０μｍとして保護層２４の厚みを１００μｍとしても、球面収差は５．３ｍλｒｍｓと発生してしまう。これは初期的に残存する球面収差である。

これとは別に、さらに、光ディスクの製造上の厚みのばらつきによる球面収差が加わる。通常、厚みのばらつきは３μｍ程度は発生し、その結果、厚みのばらつきによる球面収差は３０ｍλｒｍｓ生じる。

従って、保護層２４の厚みを１００μｍに出来たとしても、上述した様に初期的に残存する球面収差５．３ｍλｒｍｓと合わせ、総合的な球面収差は３５．３ｍλｒｍｓにもなり、正常な記録再生が行えなくなるという課題があった。

図１６は接着層によって発生する球面収差を、開口数０．６、波長６６０ｎｍ（ＤＶＤ）の場合と、開口数０．８５、波長４０５ｎｍの場合とで比較したものである。この図からわかるように、高開口数、短波長においては、保護層を構成する複数の層の屈折率が異なることにより大きな球面収差が生じる。これは、ＤＶＤの場合と比べて１５倍以上も大きい。さらに、保護層の厚みのばらつきが加わると球面収差が許容範囲を超え、正常な記録再生が行えなくなる。

本発明は、従来の光ディスクのこのような課題を考慮し、複数の層からなる保護層に対して、従来に比べてより一層球面収差が抑えられ、正常な記録及び／又は再生が行える光情報記録媒体、光情報記録／再生方法、及び光情報記録／再生装置を提供することを目的とする。

第１の本発明は、少なくとも第１及び第２の記録層と、複数の層を含む保護層とを有する光情報記録媒体であって、
前記複数の保護層の内、前記光情報記録媒体の表面から前記第１記録層までの間の第１層〜第ｋ層（ｋ≧２）を第１保護層とし、前記複数の保護層の内、前記光情報記録媒体の表面から前記第２記録層までの間の第１層〜第ｍ層（ｍ＞ｋ）を第２保護層とし、
ｉを１≦ｉ≦ｍを満たす整数とし、波長４０５ｎｍでの前記保護層の第ｉ層の屈折率をｎ_i、前記第ｉ層の厚みをｄ_iとして、
（ａ−１）前記第１保護層と実質上等価な一つの層に置き換えた場合の、前記一つの層の合成屈折率ｎをｎ＝（（ｎ₁ｄ₁＋ｎ₂ｄ₂＋・・・＋ｎ_kｄ_k）／（ｄ₁／ｎ₁＋ｄ₂／ｎ₂＋・・・＋ｄ_k／ｎ_k））^0.5と規定し、且つ、（ｂ−１）前記一つの層の合成厚みｄをｄ＝（（ｎ₁ｄ₁＋ｎ₂ｄ₂＋・・・＋ｎ_kｄ_k）×（ｄ₁／ｎ₁＋ｄ₂／ｎ₂＋・・・＋ｄ_k／ｎ_k））^0.5と規定し、（ｃ−１）前記第１保護層の厚みに関する設計基準として式ｆ（ｎ）をｆ（ｎ）＝−１０５．８ｎ³＋５５１．５ｎ²−９３６．９ｎ＋６０５．２と規定して、
（ａ−２）前記第２保護層と実質上等価な一つの層に置き換えた場合の、前記一つの層の合成屈折率ｎをｎ＝（（ｎ₁ｄ₁＋ｎ₂ｄ₂＋・・・＋ｎ_mｄ_m）／（ｄ₁／ｎ₁＋ｄ₂／ｎ₂＋・・・＋ｄ_m／ｎ_m））^0.5と規定し、且つ、（ｂ−２）前記一つの層の合成厚みｄをｄ＝（（ｎ₁ｄ₁＋ｎ₂ｄ₂＋・・・＋ｎ_mｄ_m）×（ｄ₁／ｎ₁＋ｄ₂／ｎ₂＋・・・＋ｄ_m／ｎ_m））^0.5と規定し、（ｃ−２）前記第２保護層の厚みに関する設計基準として式ｇ（ｎ）をｇ（ｎ）＝−１３８．７ｎ³＋７２３．７ｎ²−１２２８．７ｎ＋７９６．０と規定した場合、
前記第ｉ層の屈折率ｎ_iおよび前記第１及び第２保護層の前記合成屈折率ｎは、１．４５以上１．６５以下であり、且つ、前記第１保護層の前記合成厚みｄと前記設計基準の式ｆ（ｎ）との差ｄ−ｆ（ｎ）は−１０μｍ以上であり、前記第２保護層の前記合成厚みｄと前記設計基準の式ｇ（ｎ）との差ｄ−ｇ（ｎ）は１０μｍ以下となる光情報記録媒体である。

第２の本発明は、記録層と、少なくとも二つの層を含む保護層とを有する光情報記録媒体であって、
前記保護層のうちある特定の層の波長４０５ｎｍでの屈折率をｎ₁、前記特定の層の厚みをｄ₁（μｍ）、前記特定の層を除く前記保護層の厚みをｄ₂（μｍ）として、（ａ）前記ｄ₂を含む式Ａ，Ｂ，ＣおよびＤをＡ＝１．２８０ｄ₂−１０９．８，Ｂ＝−６．６５２ｄ₂＋５７７．２，Ｃ＝１１．２７ｄ₂−９８５．５およびＤ＝−６．２５７ｄ₂＋６４８．６、と規定し、（ｂ）前記保護層の厚みに関する設計基準として式ｆ（ｎ₁）をｆ（ｎ₁）＝Ａ・ｎ₁ ³＋Ｂ・ｎ₁ ²＋Ｃ・ｎ₁＋Ｄと規定した場合、
前記ｎ₁は１．４５以上１．６５以下、波長４０５ｎｍでの前記保護層のうち前記特定の層を除いた層の屈折率は１．５０以上１．５５以下であり、且つ、ｄ₁＋ｄ₂−ｆ（ｎ₁）の値は−１０μｍ以上１０μｍ以下となる光情報記録媒体である。

第３の本発明は、前記ｄ₁＋ｄ₂−ｆ（ｎ₁）の値は−３μｍ以上３μｍ以下となる上記第２の本発明の光情報記録媒体である。

第４の本発明は、記録層と、少なくとも二つの層を含む保護層とを有する光情報記録媒体であって、
前記保護層のうちある特定の層の厚みをｄ₁（μｍ）、前記特定の層を除く前記保護層の厚みをｄ₂（μｍ）として、前記ｄ₁を含む式ｆ（ｄ₁）をｆ（ｄ₁）＝−０．９８６ｄ₁＋９８．６と規定した場合、
前記特定の層の波長４０５ｎｍでの屈折率は１．６１以上１．６３以下、前記保護層のうち前記特定の層を除いた層の前記波長４０５ｎｍでの屈折率は１．５０以上１．５５以下であり、且つ、ｄ₂−ｆ（ｄ₁）の値は−１０μｍ以上１０μｍ以下となる光情報記録媒体である。

第５の本発明は、前記ｄ₂−ｆ（ｄ₁）の値は−３μｍ以上３μｍ以下となる上記第４の本発明の光情報記録媒体である。

第６の本発明は、記録層と、少なくとも二つの層を含む保護層とを有する光情報記録媒体であって、
前記保護層のうちある特定の層の厚みをｄ₁（μｍ）、前記特定の層を除く前記保護層の厚みをｄ₂（μｍ）として、前記ｄ₁を含む式ｆ（ｄ₁）をｆ（ｄ₁）＝−１．００２ｄ₁＋９８．６と規定した場合、
前記特定の層の波長４０５ｎｍでの屈折率は１．４９以上１．５１以下、前記保護層のうち前記特定の層を除いた層の前記波長４０５ｎｍでの屈折率は１．５０以上１．５５以下であり、且つ、ｄ₂−ｆ（ｄ₁）の値は−１０μｍ以上１０μｍ以下となる光情報記録媒体である。

第７の本発明は、前記ｄ₂−ｆ（ｄ₁）の値は−３μｍ以上３μｍ以下となる上記第６の本発明の光情報記録媒体である。

第８の本発明は、記録層と、少なくとも二つの層を含む保護層とを有する光情報記録媒体であって、
前記保護層のうちある特定の層の厚みをｄ₁（μｍ）、前記特定の層を除く前記保護層の厚みをｄ₂（μｍ）として、前記ｄ₁を含む式ｆ（ｄ₁）をｆ（ｄ₁）＝−ｄ₁＋９８．６と規定した場合、
前記特定の層の波長４０５ｎｍでの屈折率は１．５２以上１．５４以下、前記保護層のうち前記特定の層を除いた層の前記波長４０５ｎｍでの屈折率は１．５０以上１．５５以下であり、且つ、ｄ₂−ｆ（ｄ₁）の値は−１０μｍ以上１０μｍ以下となる光情報記録媒体である。

第９の本発明は、前記ｄ₂−ｆ（ｄ₁）の値は−３μｍ以上３μｍ以下となる上記第８の本発明の光情報記録媒体である。

第１０の本発明は、記録層と、少なくとも第１層〜第ｍ層（ｍ≧２）を含む保護層とを有する光情報記録媒体であって、
ｉを１≦ｉ≦ｍを満たす整数とし、所定の波長での前記保護層の第ｉ層の屈折率をｎ_i、前記第ｉ層の厚みをｄ_iとして、（ａ）前記保護層を構成する前記複数の層と実質上等価な一つの層に置き換えた場合の、前記一つの層の合成屈折率ｎをｎ＝（（ｎ₁ｄ₁＋ｎ₂ｄ₂＋・・・＋ｎ_mｄ_m）／（ｄ₁／ｎ₁＋ｄ₂／ｎ₂＋・・・＋ｄ_m／ｎ_m））^0.5と規定し、（ｂ）前記一つの層の合成厚みｄをｄ＝（（ｎ₁ｄ₁＋ｎ₂ｄ₂＋・・・＋ｎ_mｄ_m）×（ｄ₁／ｎ₁＋ｄ₂／ｎ₂＋・・・＋ｄ_m／ｎ_m））^0.5と規定し、且つ（ｃ）前記光情報記録媒体の前記合成厚みに関する設計基準として、前記合成屈折率ｎを変数とする式ｆ（ｎ）を、
ｆ（ｎ）＝−１０９．８ｎ³＋５７７．２ｎ²−９８５．５ｎ＋６４８．６又は
ｆ（ｎ）＝−１０５．８ｎ³＋５５１．５ｎ²−９３６．９ｎ＋６０５．２又は
ｆ（ｎ）＝−１３８．７ｎ³＋７２３．７ｎ²−１２２８．７ｎ＋７９６．０の
いずれかに、規定した場合、
前記合成厚みｄと前記設計基準の式ｆ（ｎ）との差は−１０μｍ以上１０μｍ以下となる光情報記録媒体である。

第１１の本発明は、上記第２，４，６，８，又は１０の本発明の光情報記録媒体に対して、前記光情報記録媒体の保護層の厚みによって発生する収差を補正する収差補正手段を有する光ヘッドで情報の記録および再生の少なくとも一方を行う光情報記録／再生方法である。

第１２の本発明は、前記上記第１〜１０のいずれか一つの本発明の光情報記録媒体と、
光ヘッドと、
前記光情報記録媒体を回転運動する回転部と、
前記光ヘッドを制御する制御部と、
前記光情報記録媒体に情報の記録および再生の少なくとも一方を行う記録／再生手段と、
を備えた光情報記録／再生装置である。

第１３の本発明は、前記光ヘッドは前記光情報記録媒体の保護層の厚みによって発生する収差を補正する収差補正手段を有する上記第１２の本発明の光情報記録／再生装置である。

これにより、球面収差の発生を抑え、より最適な記録再生を行うことが可能となる。

尚、本発明に関連する他の発明は、記録層と、少なくとも第１層〜第ｍ層（ｍ≧２）を含む保護層とを有する光情報記録媒体であって、
ｉを１≦ｉ≦ｍを満たす整数とし、波長４０５ｎｍでの前記保護層の第ｉ層の屈折率をｎ_i、前記第ｉ層の厚みをｄ_iとして、（ａ）前記保護層を構成する前記複数の層を、それと実質上等価な一つの層に置き換えた場合の、前記一つの層の合成屈折率ｎをｎ＝（（ｎ₁ｄ₁＋ｎ₂ｄ₂＋・・・＋ｎ_mｄ_m）／（ｄ₁／ｎ₁＋ｄ₂／ｎ₂＋・・・＋ｄ_m／ｎ_m））^0.5と規定し、（ｂ）前記一つの層の合成厚みｄをｄ＝（（ｎ₁ｄ₁＋ｎ₂ｄ₂＋・・・＋ｎ_mｄ_m）×（ｄ₁／ｎ₁＋ｄ₂／ｎ₂＋・・・＋ｄ_m／ｎ_m））^0.5と規定し、且つ（ｃ）前記保護層の前記合成厚みに関する設計基準として式ｆ（ｎ）をｆ（ｎ）＝−１０９．８ｎ³＋５７７．２ｎ²−９８５．５ｎ＋６４８．６と規定した場合、
前記第ｉ層の屈折率ｎ_iおよび前記合成屈折率ｎは、１．４５以上１．６５以下であり、且つ、前記合成厚みと前記設計基準との差であるｄ−ｆ（ｎ）は−１０μｍ以上１０μｍ以下となる光情報記録媒体である。

また、本発明に関連する別の他の発明は、前記ｄ−ｆ（ｎ）の値は−３μｍ以上３μｍ以下となる上記他の発明の光情報記録媒体である。

以上のように、本発明によれば，複数の層からなる保護層を有する光情報記録媒体において、従来に比べてより一層球面収差が抑えられ、正常な記録及び／又は再生が行えるという有利な効果が得られる。

以下に、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１に本発明の光情報記録媒体の一実施の形態である光ディスクの断面図を示す。

図１において、光ディスク７は、保護層４、記録層５および補強基板６を有し、対物レンズ９で収束された波長４００〜４１０ｎｍの光を保護層４側から記録層５に照射することによって情報の記録および／または再生が行われる。

対物レンズ９は、開口数が０．８５程度と高いため二つのレンズが用いられ、波長４０５ｎｍの光がポリカーボネートなどの屈折率１．６２、厚み１００μｍの光透過性平板を透過したときに発生する波面収差の３次の球面収差成分が実質上０となるように設計されている。

記録層５は誘電体を含む膜や反射膜などであり、補強基板６は光ディスク７のそりや破壊を防いでいる。保護層４は、記録層５を空気から守り、かつ、光ディスク７の表面８を記録層５から離すことで、表面８にあるほこりや傷による記録再生の特性劣化を防いでいる。

光ディスク７は、記録層５を有する補強基板６とシート層１を接着層３で張り合わせ、さらに、傷から守るためコート層２で表面コートを施しているので、保護層４は三つの層からなる。

シート層１はポリカーボネート、コート層２はアクリル系樹脂、接着層３は紫外線硬化性樹脂などが用いられる。それぞれの層の波長４０５ｎｍでの屈折率は、シート層１が１．６２、コート層２が１．５０、接着層３が１．５３である。保護層４の厚みが１００μｍであっても、これらの屈折率の差により球面収差は発生する。高開口数、短波長であるために、この球面収差の発生量は大きく、無視できない。

そこで本発明の光ディスクは、シート層１、コート層２および接着層３の波長４０５ｎｍでの屈折率をそれぞれｎ₁，ｎ₂およびｎ₃、厚みをそれぞれｄ₁，ｄ₂およびｄ₃（μｍ）とすると、１．４５≦ｎ₁≦１．６５，１．４５≦ｎ₂≦１．６５，１．４５≦ｎ₃≦１．６５，１．４５≦ｎ≦１．６５、−３μｍ≦ｄ−ｆ（ｎ）≦３μｍを満たすものである。

本願発明者は、保護層を構成する複数の層をそれと等価な一つの層に置き換えた場合の、その等価な一つの層の合成屈折率および合成厚みという概念を新たに導入することにより、球面収差を低減した光ディスクの制作を可能にした。

本実施の形態では、合成屈折率ｎは、次式１により表すことが出来、
（数１）
ｎ＝（（ｎ₁ｄ₁＋ｎ₂ｄ₂＋ｎ₃ｄ₃）／（ｄ₁／ｎ₁＋ｄ₂／ｎ₂＋ｄ₃／ｎ₃））^0.5
また、合成厚みｄは、次式２により表すことが出来る。

（数２）
ｄ＝（（ｎ₁ｄ₁＋ｎ₂ｄ₂＋ｎ₃ｄ₃）×（ｄ₁／ｎ₁＋ｄ₂／ｎ₂＋ｄ₃／ｎ₃））^0.5
上述した通り、これらｎおよびｄは、複数の層をそれと等価な一つの層に置き換えて導き出した合成屈折率および合成厚みである。そして、保護層を構成する複数の層を透過した光の収差と、上記の様に導き出した等価な一つの層を透過した光の収差は実質上等しくなっている。

尚、これらの式１，２の導出については、後述する。

また、次式３に示すｆ（ｎ）は、光線追跡法による収差計算で球面収差が実質上０となる離散的な点を通る３次の近似曲線である。尚、ｆ（ｎ）の値が合成厚みｄである。

（数３）
ｆ（ｎ）＝−１０９．８ｎ³＋５７７．２ｎ²−９８５．５ｎ＋６４８．６
この曲線ｆ（ｎ）を中心に保護層の厚みが±３μｍ以内に入る様に規定する。

この条件を満たす合成屈折率ｎと合成厚みｄは、図２の曲線と直線で囲まれた範囲である。点線は球面収差が実質上０となる曲線ｆ（ｎ）であり、保護層４の合成厚みに関する設計基準である。

上記式１，２により、保護層を構成する複数の層のそれぞれの厚みと屈折率から求めた合成屈折率ｎと合成厚みｄをこの範囲内（図２の実線で囲まれた範囲内）に定めると、球面収差を実質上３０ｍλｒｍｓ以内に抑えた光ディスクが製作可能となる。

例えば、ディスクの設計をｎ₁＝１．６２，ｄ₁＝５０．０μｍ、ｎ₂＝１．５０，ｄ₂＝５．０μｍ、ｎ₃＝１．５３，ｄ₃＝４４．２μｍとすると、式１，式２より、合成屈折率ｎ＝１．５７，合成厚みｄ＝９９．２μｍとなる。この様にして得られた合成屈折率と、合成厚みとで決まる点は、図２に示す様に、曲線ｆ（ｎ）上の点Ｚとなり、初期的に残存する球面収差は実質上０となる。従って、このときの厚みのばらつきは±３μｍまで許容しても、球面収差を実質上３０ｍλｒｍｓ以内に抑えた光ディスクが製作可能となる。
このように、本発明の実施の形態の光ディスクは、保護層を構成する複数の層のそれぞれの厚みと屈折率を考慮して設計しているので、球面収差の発生を抑えた光ディスクが製作可能である。

ここで、保護層を構成する複数の層のそれぞれの厚みと屈折率を考慮しているという意味について更に説明する。

即ち、式３を満たす、合成屈折率ｎと合成厚みｄは、図２の点線上に分布することは、上述した通りである。従って、例えば、式３を満たす、合成屈折率と、合成厚みの組合せは理論上無数にある。しかも、それぞれの組合せにおいて、式１及び式２の関係を満たす各層の屈折率ｎ_iおよび厚みｄ_i（ｉ＝１，２，３）の組合せも理論上多数ある。

従って、各層の屈折率ｎ_iおよび厚みｄ_iの組合せを、これらの式を満たす多数の候補の中から、実現可能なものを適切に選びさえすれば、初期的に残存する球面収差は実質上０となる。そのため、総合的な球面収差を実質上３０ｍλｒｍｓ以内に抑えた光ディスクを作成するためには、保護層の厚みのばらつきは、±３μｍまで許容されることになる。

この様に本願発明は、球面収差を小さくするために、保護層の厚みのばらつきにのみ着目して、そのばらつきを如何に小さく抑えるかという観点から製造されていた従来の光ディスクとは全く異なり、新たな設計手法に基づく光ディスクを提供するものである。

即ち、本発明によれば、各層の屈折率ｎ_iおよび厚みｄ_iの組合せを、所定の関係式（本実施の形態では、式１〜式３）を満たす多数の候補の中から選択することにより、現在の製造技術における保護層の厚みのばらつきの限界値である±３μｍを許容することが可能となる。

尚、これにより、各層の屈折率ｎ_iおよび厚みｄ_iなどの各種パラメータの選択に幅が出来、設計の自由度が広がるという効果も発揮する。

ここで、上記式の導出について図１７（ａ）、図１７（ｂ）を用いて説明する。図１７（ａ）は、複数の層を透過する光の屈折の状態を表し、図１７（ｂ）は、一つの層を透過する光の屈折の状態を表している。複数の層を透過した光の収差と、一つの層を透過した光の収差が等しくなるには、角度φで入射した光線について、光路長が等しいという条件式ａ、出射した光の位置が同じという条件式ｂが同時に成り立つことである。

（条件式ａ）
ｎ₁ｄ₁／ｃｏｓθ₁＋ｎ₂ｄ₂／ｃｏｓθ₂＋ｎ₃ｄ₃／ｃｏｓθ₃＝ｎｄ／ｃｏｓθ
（条件式ｂ）
ｄ₁ｔａｎθ₁＋ｄ₂ｔａｎθ₂＋ｄ₃ｔａｎθ₃＝ｄｔａｎθ
これらの２つの条件式ａ，ｂを連立させ、スネルの法則を表す式、ｓｉｎφ／ｓｉｎθ₁＝ｎ₁、ｓｉｎφ／ｓｉｎθ₂＝ｎ₂、ｓｉｎφ／ｓｉｎθ₃＝ｎ₃、及び、近軸で成り立つ下記の条件式ｃを用いて、若干の式変更をした上で、ｎとｄについて解けば、上記合成屈折率ｎ及び合成厚みｄが得られる。

（条件式ｃ）
φ＝０
なお、本実施の形態では、シート層１は、ポリカーボネートの場合について説明したが、アクリル系樹脂、ノルボルネン系樹脂や紫外線硬化性樹脂などでもよい。また、保護層は３つの層からなる場合について説明したが、２つの層の場合でも４つ以上の層の場合でも同様である。

本発明の実施の形態では、−３μｍ≦ｄ−ｆ（ｎ）≦３μｍとしたが、−１０μｍ≦ｄ−ｆ（ｎ）≦１０μｍとすることにより、球面収差補正素子を搭載した光ヘッドで記録再生する場合に有効である。図９に、球面収差補正素子の使用例を示しており、特開２０００−１３１６０３号に開示されているような球面収差補正素子１０を光ヘッドの光路中に搭載する。

ディスクの厚みのばらつきを１０μｍ以内とすると、ディスクの設計マージンが広がり、歩留まり、量産性が向上する。また、厚みのばらつきを小さく抑えることが困難であった表面コートも簡単に行えるようになる。厚みが１０μｍ変動すれば球面収差はおよそ１００ｍλｒｍｓ発生するが、球面収差補正素子１０で補正する。例えば、ディスクの１周内の厚みのばらつきを３μｍ以内、面内の厚みのばらつきを１０μｍ以内とすれば、半径方向厚み誤差を球面収差補正素子によってＤＣ補正するといった使用方法が可能となる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２を図１８を用いて説明する。
光ディスク７は、保護層４、４ｄ、２つの記録層５、５ｄおよび補強基板６を有し、対物レンズ９で収束された波長４００〜４１０ｎｍの光を保護層４側から記録層５及び５ｄに照射することによって情報の記録および／または再生が行われる。２つの記録層をもつ光ディスクはＤＶＤでも実現されており、情報量を約２倍に増やすことが出来る。

対物レンズ９は、開口数が０．８５程度と高いため二つのレンズが用いられ、波長４０５ｎｍの光がポリカーボネートなどの屈折率１．６２、厚み１００μｍの光透過性平板を透過したときに発生する波面収差の３次の球面収差成分が実質上０となるように設計されている。球面収差補正素子１０は例えば特開２０００−１３１６０３号に開示されているものであり、光ヘッドの光路中に搭載され、保護層４及び４ｄの、厚み１００μｍからの誤差によって発生する球面収差を補正する。

記録層５及び５ｄは誘電体を含む膜や反射膜などであり、補強基板６は光ディスク７のそりや破壊を防いでいる。保護層４は、記録層５を空気から守り、かつ、光ディスク７の表面８を記録層５から離すことで、表面８にあるほこりや傷による記録再生の特性劣化を防いでいる。

記録層５に関連する保護層４はシート層１とコート層２からなり、記録層５ｄに関する保護層４ｄは、シート層１，コート層２及び接着層３からなる。

シート層１はポリカーボネート、コート層２はアクリル系樹脂、接着層３は紫外線硬化性樹脂などが用いられる。それぞれの層の波長４０５ｎｍでの屈折率は、シート層１が１．６２、コート層２が１．５０、接着層３が１．５３である。

本発明の光ディスクは、シート層１、コート層２および接着層３の波長４０５ｎｍでの屈折率をそれぞれｎ₁，ｎ₂およびｎ₃、厚みをそれぞれｄ₁，ｄ₂およびｄ₃（μｍ）とすると、１．４５≦ｎ₁≦１．６５，１．４５≦ｎ₂≦１．６５，１．４５≦ｎ₃≦１．６５，１．４５≦ｎ≦１．６５、ｆ（ｎ）−１０（μｍ）≦ｄ≦ｇ（ｎ）＋１０（μｍ）を満たすものである。

ただし、保護層４に関しては、合成屈折率ｎ及び合成厚みｄは、次式４、５で表すことが出来る。

（数４）
ｎ＝（（ｎ₁ｄ₁＋ｎ₂ｄ₂）／（ｄ₁／ｎ₁＋ｄ₂／ｎ₂））^0.5
（数５）
ｄ＝（（ｎ₁ｄ₁＋ｎ₂ｄ₂）×（ｄ₁／ｎ₁＋ｄ₂／ｎ₂））^0.5
又、保護層４ｄに関しては、合成屈折率ｎ及び合成厚みｄは、次式６、７で表すことが出来る。

（数６）
ｎ＝（（ｎ₁ｄ₁＋ｎ₂ｄ₂＋ｎ₃ｄ₃）／（ｄ₁／ｎ₁＋ｄ₂／ｎ₂＋ｄ₃／ｎ₃））^0.5
（数７）
ｄ＝（（ｎ₁ｄ₁＋ｎ₂ｄ₂＋ｎ₃ｄ₃）×（ｄ₁／ｎ₁＋ｄ₂／ｎ₂＋ｄ₃／ｎ₃））^0.5
尚、上記合成屈折率ｎ、及び合成厚みｄは、複数の層をそれと等価な一つの層に置き換えて導き出した本発明特有の合成屈折率および合成厚みである。そして、この場合、複数の層を透過した光の収差と、それと等価な一つの層を透過した光の収差は実質上等しくなっている。

又、これらの式４〜７の導出は、実施の形態１で説明した導出方法と同様のやり方で行える。

又、次式８、９に示すｆ（ｎ）およびｇ（ｎ）は、それぞれ光線追跡法による収差計算で合成厚み誤差−１５μｍおよび１５μｍを球面収差補正素子で補正した場合の球面収差が実質上０となる離散的な点を通る３次の近似曲線である。そして、式８，９は、それぞれ保護層４，４ｄの合成厚みに関する設計基準である。

（数８）
ｆ（ｎ）＝−１０５．８ｎ³＋５５１．５ｎ²−９３６．９ｎ＋６０５．２
（数９）
ｇ（ｎ）＝−１３８．７ｎ³＋７２３．７ｎ²−１２２８．７ｎ＋７９６．０
この条件を満たす合成屈折率ｎと合成厚みｄは、図３の曲線と直線で囲まれた範囲である。点線は球面収差補正素子で±１５μｍの厚み誤差を補正して球面収差が実質上０となる曲線ｆ（ｎ）、ｇ（ｎ）である。

保護層を構成する複数の層のそれぞれの厚みと屈折率から求めた合成屈折率ｎと合成厚みｄをこの範囲内（図３の実線で囲まれた範囲）に定めると、球面収差補正素子を搭載した光ヘッドにおいて球面収差が実質上３０ｍλｒｍｓ以内となる光ディスクが製作可能である。

ディスクの１周内の厚みのばらつきを３μｍ以内とし、半径方向厚み誤差を球面収差補正素子によってＤＣ補正すれば、球面収差は実質上３０ｍλｒｍｓ以内となる。なお、球面収差補正素子の補正能力を厚み±２０μｍ程度とするのは、容易に実現可能である。

尚、第１記録層と第２記録層の間にある層の合成厚みを２０μｍ以上とすれば、これが分離層として働き、二つの記録層のフォーカスエラー信号を分離することができる。また、他方の記録層反射による迷光量を小さくするといった効果も得られる。
このように、本発明の実施の形態は、保護層を構成する複数の層のそれぞれの厚みと屈折率を考慮しているので、球面収差の発生を抑えた光ディスクが製作可能である。
なお、ここではシート層１は、ポリカーボネートの場合について説明したが、アクリル系樹脂、ノルボルネン系樹脂や紫外線硬化性樹脂などでもよい。また、保護層は３つの層からなる場合について説明したが、２つの層の場合でも４つ以上の層の場合でも同様である。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３を図９を用いて説明する。光ディスク７の構成は本発明の実施の形態１と同様である。

本発明の光ディスク７は、シート層１、コート層２および接着層３の波長４０５ｎｍでの屈折率をそれぞれｎ₁、ｎ_2aおよびｎ_2b、シート層１の厚みをｄ₁（μｍ）、保護層４の厚みをｄ₁＋ｄ₂（μｍ）とすると、１．４５≦ｎ₁≦１．６５，１．５０≦ｎ_2a≦１．５５，１．５０≦ｎ_2b≦１．５５，−３μｍ≦ｄ₁＋ｄ₂−ｆ（ｎ₁）≦３μｍを満たすものである。

ただし，ｆ（ｎ₁）＝Ａ・ｎ₁ ³＋Ｂ・ｎ₁ ²＋Ｃ・ｎ₁＋Ｄ、Ａ＝１．２８０ｄ₂−１０９．８，Ｂ＝−６．６５２ｄ₂＋５７７．２，Ｃ＝１１．２７ｄ₂−９８５．５，Ｄ＝−６．２５７ｄ₂＋６４８．６である。

式ｆ（ｎ₁）は、ｄ₂をパラメータとした係数Ａ，Ｂ，ＣおよびＤを用いたｎ₁の３次式であり、光線追跡法による収差計算で球面収差が実質上０となる離散的な点を通る近似曲線を表している。この曲線を中心に厚みを３μｍ以内と規定する。

この条件を満たす屈折率ｎ₁と厚みｄ₁＋ｄ₂は、図４の曲線と直線で囲まれた範囲である。点線は球面収差が実質上０となる曲線ｆ（ｎ₁）である。接着層３やコート層２が球面収差に与える影響を考慮して、厚みｄ₂をパラメータとして曲線ｆ（ｎ₁）を変化させたのが本発明の実施の形態の特徴である。屈折率ｎ₁と厚みｄ₁＋ｄ₂をこの範囲内に定めると、球面収差を実質上３０ｍλｒｍｓ以内に抑えた光ディスクが製作可能となる。

図５は、ｄ₂の値を変化させたときの曲線ｄ₁＋ｄ₂＝ｆ（ｎ₁）を示している。あわせて、光線追跡法による収差計算で球面収差が実質上０となる点をプロットしている。両者の誤差は０．１μｍ以下であり、よく一致していることが確認できる。
このように、本発明の実施の形態は、保護層を構成する複数の層のそれぞれの厚みと屈折率を考慮しているので、球面収差の発生を抑えた光ディスクが製作可能である。
なお、ここではシート層１は、ポリカーボネートの場合について説明したが、アクリル系樹脂、ノルボルネン系樹脂や紫外線硬化性樹脂などでもよい。また、保護層は３つの層からなる場合について説明したが、２つの層の場合でも４つ以上の層の場合でも同様である。

本発明の実施の形態では、−３μｍ≦ｄ₁＋ｄ₂−ｆ（ｎ₁）≦３μｍとしたが、−１０μｍ≦ｄ₁＋ｄ₂−ｆ（ｎ₁）≦１０μｍとすることにより、球面収差補正素子を搭載した光ヘッドで記録再生する場合に有効である。図９に、球面収差補正素子の使用例を示しており、特開２０００−１３１６０３号に開示されているような球面収差補正素子１０を光ヘッドの光路中に搭載する。

ディスクの厚みのばらつきを１０μｍ以内とすると、ディスクの設計マージンが広がり、歩留まり、量産性が向上する。また、厚みのばらつきを小さく抑えることが困難であった表面コートも簡単に行えるようになる。厚みが１０μｍ変動すれば球面収差はおよそ１００ｍλｒｍｓ発生するが、球面収差補正素子１０で補正する。例えば、ディスクの１周内の厚みのばらつきを３μｍ以内、面内の厚みのばらつきを１０μｍ以内とすれば、半径方向厚み誤差を球面収差補正素子によってＤＣ補正するといった使用方法が可能となる。

（実施の形態４）
本発明の実施の形態４を図９を用いて説明する。光ディスク７の構成は本発明の実施の形態１と同様である。

本発明の光ディスク７は、シート層１、コート層２および接着層３の波長４０５ｎｍでの屈折率をそれぞれｎ₁、ｎ_2aおよびｎ_2b、シート層１の厚みをｄ₁（μｍ）、保護層４の厚みをｄ₁＋ｄ₂（μｍ）とすると、１．６１≦ｎ₁≦１．６３，１．５０≦ｎ_2a≦１．５５，１．５０≦ｎ_2b≦１．５５，−３μｍ≦ｄ₂−ｆ（ｄ₁）≦３μｍを満たすものである。ただし、ｆ（ｄ₁）＝−０．９８６ｄ₁＋９８．６であり、式ｆ（ｄ₁）は光線追跡法による収差計算で球面収差が実質上０となる離散的な点を通る近似直線である。

この条件を満たす厚みｄ₁、ｄ₂は、図６のハッチングの領域である。厚みｄ₁，ｄ₂をこの範囲内に定めると、球面収差を実質上３０ｍλｒｍｓ以内に抑えた光ディスクが製作可能となる。

本発明の実施の形態は、シート層１にポリカーボネートなどを用いるときに有効である。なお、保護層は３つの層からなる場合について説明したが、２つの層の場合でも４つ以上の層の場合でも同様である。

また、本発明の実施の形態では、−３μｍ≦ｄ₂−ｆ（ｄ₁）≦３μｍとしたが、−１０μｍ≦ｄ₂−ｆ（ｄ₁）≦１０μｍとすることにより、球面収差補正素子を搭載した光ヘッドで記録再生する場合に有効である。

（実施の形態５）
本発明の実施の形態５を図９を用いて説明する。光ディスク７の構成は本発明の実施の形態１と同様である。

本発明の光ディスク７は、シート層１、コート層２および接着層３の波長４０５ｎｍでの屈折率をそれぞれｎ₁、ｎ_2aおよびｎ_2b、シート層１の厚みをｄ₁（μｍ）、保護層４の厚みをｄ₁＋ｄ₂（μｍ）とすると、１．４９≦ｎ₁≦１．５１，１．５０≦ｎ_2a≦１．５５，１．５０≦ｎ_2b≦１．５５，−３μｍ≦ｄ₂−ｆ（ｄ₁）≦３μｍを満たすものである。ただし、ｆ（ｄ₁）＝−１．００２ｄ₁＋９８．６であり、式ｆ（ｄ₁）は光線追跡法による収差計算で球面収差が実質上０となる離散的な点を通る近似直線である。

この条件を満たす厚みｄ₁、ｄ₂は、図７のハッチングの領域である。厚みｄ₁，ｄ₂をこの範囲内に定めると、球面収差を実質上３０ｍλｒｍｓ以内に抑えた光ディスクが製作可能となる。

本発明の実施の形態は、シート層１にアクリル系樹脂などを用いるときに有効である。なお、保護層は３つの層からなる場合について説明したが、２つの層の場合でも４つ以上の層の場合でも同様である。

また、本発明の実施の形態では、−３μｍ≦ｄ₂−ｆ（ｄ₁）≦３μｍとしたが、−１０μｍ≦ｄ₂−ｆ（ｄ₁）≦１０μｍとすることにより、球面収差補正素子を搭載した光ヘッドで記録再生する場合に有効である。

（実施の形態６）
本発明の実施の形態６を図９を用いて説明する。光ディスク７の構成は本発明の実施の形態１と同様である。

本発明の光ディスク７は、シート層１、コート層２および接着層３の波長４０５ｎｍでの屈折率をそれぞれｎ₁、ｎ_2aおよびｎ_2b、シート層１の厚みをｄ₁（μｍ）、保護層４の厚みをｄ₁＋ｄ₂（μｍ）とすると、１．５２≦ｎ₁≦１．５４，１．５０≦ｎ_2a≦１．５５，１．５０≦ｎ_2b≦１．５５，−３μｍ≦ｄ₂−ｆ（ｄ₁）≦３μｍを満たすものである。

ただし、ｆ（ｄ₁）＝−ｄ₁＋９８．６であり、式ｆ（ｄ₁）は光線追跡法による収差計算で球面収差が実質上０となる離散的な点を通る近似直線である。

この条件を満たす厚みｄ₁、ｄ₂は、図８のハッチングの領域である。厚みｄ₁，ｄ₂をこの範囲内に定めると、球面収差を実質上３０ｍλｒｍｓ以内に抑えた光ディスクが製作可能となる。

本発明の実施の形態は、シート層１にノルボルネン系樹脂などを用いるときに有効である。なお、保護層は３つの層からなる場合について説明したが、２つの層の場合でも４つ以上の層の場合でも同様である。

また、本発明の実施の形態では、−３μｍ≦ｄ₂−ｆ（ｄ₁）≦３μｍとしたが、−１０μｍ≦ｄ₂−ｆ（ｄ₁）≦１０μｍとすることにより、球面収差補正素子を搭載した光ヘッドで記録再生する場合に有効である。

なお、本発明の実施の形態１〜６のシート層１は紫外線硬化性樹脂でも良いことは言うまでもない。

（実施の形態７）
図１０に実施の形態１から６のいずれかの光ディスクを球面収差補正素子を搭載した光ヘッドで記録再生する方法の一例を示す。

半導体レーザ３０から出射した波長４０５ｎｍの光はほぼ半分がプリズム３１を透過し、集光レンズ３２によりコリメートされほぼ平行な光束となる。コリメートされた光束はミラー３３で反射し、球面収差補正素子３４を通って開口数０．８５の対物レンズ３５で収束されて、本発明の光ディスク３７の記録層に光スポットを形成する。

記録層で反射した光は、再び対物レンズ３５、球面収差補正素子３４を通り、ミラー３３で反射し、集光レンズ３２で絞られる。絞られた光はプリズム３１でほぼ半分が反射し、シリンドリカルレンズ３８を通って、光検出器３９で検出される。

光検出器３９は、再生信号を検出するとともに、非点収差法により対物レンズ３５を光ディスク３７の記録層に追従させるためのフォーカス制御信号を検出し、位相差法またはプッシュプル法により対物レンズ３５を光ディスク３７のトラックに追従させるためのトラッキング制御信号を検出するように構成されている。対物レンズ３５は、それらの制御信号をもとに対物レンズ駆動装置３６によってフォーカス方向およびトラッキング方向に駆動される。

球面収差補正素子３４は、例えば特開２０００−１３１６０３号に開示されているようなものであり、光ディスク３７の保護層の厚み誤差、屈折率誤差によって発生する球面収差を補正して、光ディスク３７の記録層に形成される光スポットを最適にする。なお、球面収差補正素子３４が保護層の厚み誤差±２０μｍを補正するのは容易に実現可能である。ディスクの１周内の厚みのばらつきを３μｍ以内とすれば、半径方向厚み誤差を球面収差補正素子３４によってＤＣ補正することにより、発生する球面収差を３０ｍλｒｍｓ以内とすることができる。

ここで、球面収差補正素子３４は、２枚のレンズで構成されており、これらのレンズの間隔を光軸方向に変化させて対物レンズ３５に入射する光を弱発散または弱収束にすることにより球面収差を補正するものである。

このように、本発明の光ディスクを球面収差補正素子を搭載した光ヘッドで記録再生することにより、球面収差を実質上３０ｍλｒｍｓ以内に抑えることができ、初めて情報の高密度化が実現できる。

本発明により、光ディスクの厚みと屈折率の設計マージンが広がり、光ディスクの歩留まり、量産性が向上する。

また、厚みのばらつきを小さく抑えることが困難であった表面コートも簡単に行えるようになる。

さらに、記録層を二つにすることにより、さらなる高密度化が図られる、と言った効果が生まれる。

（実施の形態８）
図１１に本発明の光情報記録／再生装置の一実施の形態の概略構成図を示す。

光ディスク３７は実施の形態１から６のいずれかの光ディスクであり、モータ４２により回転される。光ヘッド４０は、シャフト４３にそって光ディスク３７の半径方向に移動される。

情報の記録または再生のため、光ヘッド４０の半導体レーザからの出射光が、対物レンズ４１によって光ディスク３７の記録層に収束される。光ヘッド４０の光検出器により、対物レンズ４１を光ディスク３７の面に追従させるためのフォーカス制御信号と、光ディスク３７の情報トラックに追従させるためのトラッキング制御信号が検出される。

ヘッド制御回路４４は、これらの制御信号をもとに光ヘッド４０のフォーカス制御とトラッキング制御を行う。

また、信号処理回路４５は、記録の際に光ヘッド４０により光ディスク３７に情報を記録し、再生の際に光ヘッド４０の光検出器の出力信号から光ディスク３７の情報トラックに記録された光情報を再生する。

本発明の光情報記録再生装置により、光ディスク３７の記録層に形成されるスポットは球面収差が十分抑えられ、情報の高密度化が実現できる。

また、光ヘッド４０に特開２０００−１３１６０３号に開示されているような球面収差補正素子を搭載することにより保護層の厚みのばらつきが大きい光ディスクや、二つの記録層を有する光ディスクにおいても球面収差が十分抑えられ、正常な情報の記録再生が行える。

尚、本発明の光情報記録媒体は、光情報の記録及び再生が可能なタイプまたは、再生専用タイプの何れのタイプにも全く同様に適用が可能である。

又、本発明の所定の波長は、上記実施の形態では、４０５ｎｍの場合について説明したが、これに限らず例えば、４００〜４１０ｎｍの範囲内の何れかの波長の光を用いるものであっても良いし、それ以外の波長でも良い。

又、上記実施の形態では、記録層が、２層の場合について説明したが、２層以上あっても、２層の場合の構成を層の数に応じて応用することにより、上記発明が同様に適用可能である。

又、上記実施の形態では、保護層の合成厚みに関する設計基準として、球面収差が実質上０となる点を通る近似曲線の式ｆ（ｎ）、ｇ（ｎ）等を用いる場合について説明したが、近似曲線を表した式の係数や、次元などは、必ずしもこれに限るものではない。要するに、設計基準となる関係式は、例えば、光線追跡法による収差計算で球面収差が実質上０となる点を通る近似曲線又は近似直線などであれば良く、その近似の程度などは使用目的に応じて自由に選べば良い。

尚、上述した通り、記録層と、少なくとも第１層〜第ｍ層（ｍ≧２）を含む保護層とを有する光情報記録媒体の設計方法であって、
ｉを１≦ｉ≦ｍを満たす整数とし、所定の波長での前記保護層の第ｉ層の屈折率をｎ_i、前記第ｉ層の厚みをｄ_iとして、（ａ）前記保護層を構成する前記複数の層と実質上等価な一つの層に置き換えた場合の、前記一つの層の合成屈折率ｎをｎ＝（（ｎ₁ｄ₁＋ｎ₂ｄ₂＋・・・＋ｎ_mｄ_m）／（ｄ₁／ｎ₁＋ｄ₂／ｎ₂＋・・・＋ｄ_m／ｎ_m））^0.5と規定し、（ｂ）前記一つの層の合成厚みｄをｄ＝（（ｎ₁ｄ₁＋ｎ₂ｄ₂＋・・・＋ｎ_mｄ_m）×（ｄ₁／ｎ₁＋ｄ₂／ｎ₂＋・・・＋ｄ_m／ｎ_m））^0.5と規定し、且つ（ｃ）球面収差が実質上０となる、前記合成屈折率ｎと合成厚みｄとの関係を表した関係式ｆ（ｎ）を、前記光情報記録媒体の前記合成厚みに関する設計基準として規定し、
前記関係式ｆ（ｎ）に基づいて、前記各層の屈折率ｎ_i及びその層の厚みｄ_iを決定する光情報記録媒体の設計方法によれば、次の様な効果を発揮する。
即ち、上記設計方法によれば、各層の屈折率ｎ_iおよび厚みｄ_iの組合せを、上記設計基準などの所定の関係式を満たす多数のｎ_iとｄ_iの候補の中から容易に選択することが出来る。これにより、初期的に残存する球面収差は実質上０となる。そのため、保護層の厚みばらつきを、例えば、±３μｍまで許容しても、光ディスクの球面収差を実質上３０ｍλｒｍｓ以内に抑えることが可能となる。

又、これにより、各層の屈折率ｎ_iおよび厚みｄ_iなどの各種パラメータの選択に幅が出来、設計の自由度が広がるという効果も発揮する。

本発明にかかる光情報記録媒体、光情報記録／再生方法、及び光情報記録／再生装置は、複数の層からなる保護層を有する光情報記録媒体において、従来に比べてより一層球面収差が抑えられ、正常な記録及び／又は再生が行えるという長所を有し、光情報記録媒体、光情報記録／再生方法、及び光情報記録／再生装置等として有用である。

本発明の実施の形態１の光ディスクの構成を表す断面図 本発明の実施の形態１の合成屈折率ｎと合成厚みｄの関係を表す図 本発明の実施の形態２の合成屈折率ｎと合成厚みｄの関係を表す図 本発明の実施の形態３の屈折率ｎ₁と厚みｄ₁＋ｄ₂の関係を表す図 本発明の実施の形態３の屈折率ｎ₁と厚みｄ₁＋ｄ₂の関係を表す図 本発明の実施の形態４の厚みｄ₁と厚みｄ₂の関係を表す図 本発明の実施の形態５の厚みｄ₁と厚みｄ₂の関係を表す図 本発明の実施の形態６の厚みｄ₁と厚みｄ₂の関係を表す図 光ヘッドに球面収差補正素子を搭載した例を示した断面図 球面収差補正素子を搭載した光ヘッドで光ディスクを記録再生する説明図 本発明の光情報記録／再生装置の説明図 従来の光ディスクの構成を表す断面図 従来の光ディスクの屈折率と厚みの関係を表す図 従来の光ディスクの構成を表す断面図 高密度の光ディスクの構成を表す断面図 接着層の厚みと球面収差の関係を表す図 （ａ）、（ｂ）：本発明の実施の形態１の式１，２の導出を説明するための説明図 本発明の実施の形態２の光ディスクの構成を表す断面図

符号の説明

１、１１、２１ シート層
２ コート層
３、１３、２３ 接着層
４、１４、２４ 保護層
５、１５、２５ 記録層
６、１６、２６ 補強基板
７、１７、２７ 光ディスク
８、１８、２８ 表面
９、１９、２９ 対物レンズ
１０ 球面収差補正素子
３０ 半導体レーザ
３１ プリズム
３２ 集光レンズ
３３ ミラー
３４ 球面収差補正素子
３５ 対物レンズ
３６ 対物レンズ駆動装置
３７ 光ディスク
３８ シリンドリカルレンズ
３９ 光検出器
４０ 光ヘッド
４１ 対物レンズ
４２ モータ
４３ シャフト
４４ ヘッド制御回路
４５ 信号処理回路

Claims (13)

1. 少なくとも第１及び第２の記録層と、複数の層を含む保護層とを有する光情報記録媒体であって、
   前記複数の保護層の内、前記光情報記録媒体の表面から前記第１記録層までの間の第１層〜第ｋ層（ｋ≧２）を第１保護層とし、前記複数の保護層の内、前記光情報記録媒体の表面から前記第２記録層までの間の第１層〜第ｍ層（ｍ＞ｋ）を第２保護層とし、
   ｉを１≦ｉ≦ｍを満たす整数とし、波長４０５ｎｍでの前記保護層の第ｉ層の屈折率をｎ_i、前記第ｉ層の厚みをｄ_iとして、
   （ａ−１）前記第１保護層と実質上等価な一つの層に置き換えた場合の、前記一つの層の合成屈折率ｎをｎ＝（（ｎ₁ｄ₁＋ｎ₂ｄ₂＋・・・＋ｎ_kｄ_k）／（ｄ₁／ｎ₁＋ｄ₂／ｎ₂＋・・・＋ｄ_k／ｎ_k））^0.5と規定し、且つ、（ｂ−１）前記一つの層の合成厚みｄをｄ＝（（ｎ₁ｄ₁＋ｎ₂ｄ₂＋・・・＋ｎ_kｄ_k）×（ｄ₁／ｎ₁＋ｄ₂／ｎ₂＋・・・＋ｄ_k／ｎ_k））^0.5と規定し、（ｃ−１）前記第１保護層の厚みに関する設計基準として式ｆ（ｎ）をｆ（ｎ）＝−１０５．８ｎ³＋５５１．５ｎ²−９３６．９ｎ＋６０５．２と規定して、
   （ａ−２）前記第２保護層と実質上等価な一つの層に置き換えた場合の、前記一つの層の合成屈折率ｎをｎ＝（（ｎ₁ｄ₁＋ｎ₂ｄ₂＋・・・＋ｎ_mｄ_m）／（ｄ₁／ｎ₁＋ｄ₂／ｎ₂＋・・・＋ｄ_m／ｎ_m））^0.5と規定し、且つ、（ｂ−２）前記一つの層の合成厚みｄをｄ＝（（ｎ₁ｄ₁＋ｎ₂ｄ₂＋・・・＋ｎ_mｄ_m）×（ｄ₁／ｎ₁＋ｄ₂／ｎ₂＋・・・＋ｄ_m／ｎ_m））^0.5と規定し、（ｃ−２）前記第２保護層の厚みに関する設計基準として式ｇ（ｎ）をｇ（ｎ）＝−１３８．７ｎ³＋７２３．７ｎ²−１２２８．７ｎ＋７９６．０と規定した場合、
   前記第ｉ層の屈折率ｎ_iおよび前記第１及び第２保護層の前記合成屈折率ｎは、１．４５以上１．６５以下であり、且つ、前記第１保護層の前記合成厚みｄと前記設計基準の式ｆ（ｎ）との差ｄ−ｆ（ｎ）は−１０μｍ以上であり、前記第２保護層の前記合成厚みｄと前記設計基準の式ｇ（ｎ）との差ｄ−ｇ（ｎ）は１０μｍ以下となる光情報記録媒体。
2. 記録層と、少なくとも二つの層を含む保護層とを有する光情報記録媒体であって、
   前記保護層のうちある特定の層の波長４０５ｎｍでの屈折率をｎ₁、前記特定の層の厚みをｄ₁（μｍ）、前記特定の層を除く前記保護層の厚みをｄ₂（μｍ）として、（ａ）前記ｄ₂を含む式Ａ，Ｂ，ＣおよびＤをＡ＝１．２８０ｄ₂−１０９．８，Ｂ＝−６．６５２ｄ₂＋５７７．２，Ｃ＝１１．２７ｄ₂−９８５．５およびＤ＝−６．２５７ｄ₂＋６４８．６、と規定し、（ｂ）前記保護層の厚みに関する設計基準として式ｆ（ｎ₁）をｆ（ｎ₁）＝Ａ・ｎ₁ ³＋Ｂ・ｎ₁ ²＋Ｃ・ｎ₁＋Ｄと規定した場合、
   前記ｎ₁は１．４５以上１．６５以下、波長４０５ｎｍでの前記保護層のうち前記特定の層を除いた層の屈折率は１．５０以上１．５５以下であり、且つ、ｄ₁＋ｄ₂−ｆ（ｎ₁）の値は−１０μｍ以上１０μｍ以下となる光情報記録媒体。
3. 前記ｄ₁＋ｄ₂−ｆ（ｎ₁）の値は−３μｍ以上３μｍ以下となる請求項２記載の光情報記録媒体。
4. 記録層と、少なくとも二つの層を含む保護層とを有する光情報記録媒体であって、
   前記保護層のうちある特定の層の厚みをｄ₁（μｍ）、前記特定の層を除く前記保護層の厚みをｄ₂（μｍ）として、前記ｄ₁を含む式ｆ（ｄ₁）をｆ（ｄ₁）＝−０．９８６ｄ₁＋９８．６と規定した場合、
   前記特定の層の波長４０５ｎｍでの屈折率は１．６１以上１．６３以下、前記保護層のうち前記特定の層を除いた層の前記波長４０５ｎｍでの屈折率は１．５０以上１．５５以下であり、且つ、ｄ₂−ｆ（ｄ₁）の値は−１０μｍ以上１０μｍ以下となる光情報記録媒体。
5. 前記ｄ₂−ｆ（ｄ₁）の値は−３μｍ以上３μｍ以下となる請求項４記載の光情報記録媒体。
6. 記録層と、少なくとも二つの層を含む保護層とを有する光情報記録媒体であって、
   前記保護層のうちある特定の層の厚みをｄ₁（μｍ）、前記特定の層を除く前記保護層の厚みをｄ₂（μｍ）として、前記ｄ₁を含む式ｆ（ｄ₁）をｆ（ｄ₁）＝−１．００２ｄ₁＋９８．６と規定した場合、
   前記特定の層の波長４０５ｎｍでの屈折率は１．４９以上１．５１以下、前記保護層のうち前記特定の層を除いた層の前記波長４０５ｎｍでの屈折率は１．５０以上１．５５以下であり、且つ、ｄ₂−ｆ（ｄ₁）の値は−１０μｍ以上１０μｍ以下となる光情報記録媒体。
7. 前記ｄ₂−ｆ（ｄ₁）の値は−３μｍ以上３μｍ以下となる請求項６記載の光情報記録媒体。
8. 記録層と、少なくとも二つの層を含む保護層とを有する光情報記録媒体であって、
   前記保護層のうちある特定の層の厚みをｄ₁（μｍ）、前記特定の層を除く前記保護層の厚みをｄ₂（μｍ）として、前記ｄ₁を含む式ｆ（ｄ₁）をｆ（ｄ₁）＝−ｄ₁＋９８．６と規定した場合、
   前記特定の層の波長４０５ｎｍでの屈折率は１．５２以上１．５４以下、前記保護層のうち前記特定の層を除いた層の前記波長４０５ｎｍでの屈折率は１．５０以上１．５５以下であり、且つ、ｄ₂−ｆ（ｄ₁）の値は−１０μｍ以上１０μｍ以下となる光情報記録媒体。
9. 前記ｄ₂−ｆ（ｄ₁）の値は−３μｍ以上３μｍ以下となる請求項８記載の光情報記録媒体。
10. 記録層と、少なくとも第１層〜第ｍ層（ｍ≧２）を含む保護層とを有する光情報記録媒体であって、
    ｉを１≦ｉ≦ｍを満たす整数とし、所定の波長での前記保護層の第ｉ層の屈折率をｎ_i、前記第ｉ層の厚みをｄ_iとして、（ａ）前記保護層を構成する前記複数の層と実質上等価な一つの層に置き換えた場合の、前記一つの層の合成屈折率ｎをｎ＝（（ｎ₁ｄ₁＋ｎ₂ｄ₂＋・・・＋ｎ_mｄ_m）／（ｄ₁／ｎ₁＋ｄ₂／ｎ₂＋・・・＋ｄ_m／ｎ_m））^0.5と規定し、（ｂ）前記一つの層の合成厚みｄをｄ＝（（ｎ₁ｄ₁＋ｎ₂ｄ₂＋・・・＋ｎ_mｄ_m）×（ｄ₁／ｎ₁＋ｄ₂／ｎ₂＋・・・＋ｄ_m／ｎ_m））^0.5と規定し、且つ（ｃ）前記光情報記録媒体の前記合成厚みに関する設計基準として、前記合成屈折率ｎを変数とする式ｆ（ｎ）を、
    ｆ（ｎ）＝−１０９．８ｎ³＋５７７．２ｎ²−９８５．５ｎ＋６４８．６又は
    ｆ（ｎ）＝−１０５．８ｎ³＋５５１．５ｎ²−９３６．９ｎ＋６０５．２又は
    ｆ（ｎ）＝−１３８．７ｎ³＋７２３．７ｎ²−１２２８．７ｎ＋７９６．０の
    いずれかに、規定した場合、
    前記合成厚みｄと前記設計基準の式ｆ（ｎ）との差は−１０μｍ以上１０μｍ以下となる光情報記録媒体。
11. 請求項２，４，６，８，又は１０に記載の光情報記録媒体に対して、前記光情報記録媒体の保護層の厚みによって発生する収差を補正する収差補正手段を有する光ヘッドで情報の記録および再生の少なくとも一方を行う光情報記録／再生方法。
12. 前記請求項１〜１０のいずれか一つに記載の光情報記録媒体と、
    光ヘッドと、
    前記光情報記録媒体を回転運動する回転部と、
    前記光ヘッドを制御する制御部と、
    前記光情報記録媒体に情報の記録および再生の少なくとも一方を行う記録／再生手段と、
    を備えた光情報記録／再生装置。
13. 前記光ヘッドは前記光情報記録媒体の保護層の厚みによって発生する収差を補正する収差補正手段を有する請求項１２記載の光情報記録／再生装置。

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