JP2007018728A - 多層情報記憶システム - Google Patents

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Abstract

【課題】光多層記録キャリヤおよびその走査装置における、クロストークの抑制および球面収差への対処。
【解決手段】光多層記録キャリヤ（１）と、層（３，４，５）を放射ビーム（１２）によって形成される走査スポット（１５）によって走査する装置（１０）とを具える情報記憶システムを記述する。前記放射ビームを、前記層のスタック（２）内の走査スポットの１つの高さに対する球面収差に対して補正する。前記スタックの高さを、本システムに対する許容しうる最大の球面収差によって規定する。前記スタック内の層の数を、層間の最小間隔によって規定し、この間隔は、現在走査されていない層によるサーボエラー信号におけるクロストークに依存する。
【選択図】図１

Description

本発明は、スペーサ層と交互の情報層のスタックを有する光記録キャリヤと、前記情報層を走査する装置とを具え、この装置に、放射源と、前記放射源からの放射ビームを前記分離した情報層上に選択的に焦点合わせする手段と、フォーカスサーボシステムとを設けた情報記憶システムに関するものである。本発明は、光記録キャリヤの情報層を走査する装置と、複数の情報層を有する光記録キャリヤとにも関するものである。
多層記録キャリヤは、スペーサ層によって互いに分離された情報層のスタックを具え、各々の情報層は、情報を具えることができる。このような記録キャリヤの大情報記録容量は、単一層記録キャリヤに比べてその使用上の便利さを向上させ、記録される情報の単位当たりの媒体の価格を減少させる。各々の情報層を、放射ビームによって、他の情報層と独立に走査することができる。記録キャリヤの形式に応じて、情報を情報層に走査中に書き込むことができ、および／または、すでに書き込まれた情報を読み取るまたは消去することができる。スタック中の情報層を、記録キャリヤの一方の側から入射する放射ビームによって走査することができる。個々の情報層を走査するために、放射ビームによって形成される走査スポットの高さまたは軸上の位置を変化させる。記録キャリヤの情報の容量を、前記記録キャリヤを両面の記録キャリヤとして使用することによって、さらに増加することができる。この時、情報層のスタックは、記録キャリヤの両側に存在し、各々のスタックを、記録キャリヤの異なった側から走査することができる。情報層のスタックを、スタックが基板を通して走査される場合に透明であるべき基板上に設けることができる。
記録キャリヤの情報容量を出来る限り大きくすることによって情報の単位当たりの価格を減少させるために、情報層の数を最大にすることが推薦されている。しかしながら、スタック内に適合する情報層の数は、一方ではスタックの最大厚さによって制限され、他方では情報層の必要とする最短相互距離によって制限される。前記最短相互距離は、情報層のクロストークによって決定される。すなわち、走査すべき層から来る放射から発生される信号の品質は、他の情報層から来る放射によって有害な影響を受ける。欧州特許出願公開明細書第０６０５９２４号は、情報層間の最短距離を、情報層に記録された情報を表す情報信号間の許容しうるクロストークの条件によって決定する情報記憶システムを開示している。しかしながら、この形式のいくつかのシステムは、走査スポットによる情報層のトラッキングが困難であるということを欠点として有する。
とりわけ本発明の目的は、情報層を正確に走査することができ、同時に比較的低価格の情報記憶システムを提供することである。
本発明の第１の態様によれば、この目的は、序章において記述したような情報記憶システムであって、各々のスペーサ層の厚さを、フォーカスサーボシステムのいわゆるＳ曲線のピークからピークの距離を乗算したスペーサ層の屈折率の少なくとも１．５倍としたことを特徴とする情報記憶システムによって達成される。
本発明は、クロストークの影響の程度は、情報層から来る放射から得られる信号の形式に依存するという認識を基礎としている。明白に、サーボエラー信号間のクロストークは、前記最短距離の厳格な条件を引き起こすであろう。フォーカスサーボシステム（装置はこれによって走査スポットを走査すべき情報層上に保持する）において、Ｓ曲線、すなわち、走査スポットと情報層との間の距離の関数としてのフォーカスサーボシステムの応答曲線は、隣接する情報層によって影響を受ける。一般にこの曲線は、正および負の極を有し、中間におけるゼロ交差が、サーボシステムがそこに向けて位置を制御する目標点である。本発明に従って、スタック中の各々のスペーサ層の厚さを、フォーカスサーボシステムのＳ曲線のピークからピークの距離を乗算したスペーサ層の屈折率ｎの少なくとも１．５倍にする必要がある。前記最小値を下回る厚さは、大きなクロストークを引き起こす。スペーサ層の最小の厚さは、ピークからピークの距離が１２μｍのサーボシステムに関して、１８ｎμｍ程度である。多層記録キャリヤの走査用に設計された特別なフォーカスサーボシステムは、８μｍのピークからピークの距離を有し、その結果、スペーサ層の最小厚さは、１２ｎμｍである。このようなスペーサ層の最小厚さは、情報密度が高い、または情報の単位当たりのコストが低い、正確に走査することができる記録キャリヤを提供する。
本システムの好適実施例において、スペーサ層の厚さを、フォーカスサーボシステムのＳ曲線のピークからピークの距離を乗算したスペーサ層の屈折率の４倍より薄くする。より厚い厚さは、記録キャリヤの情報密度の不必要な減少をもたらす。好適にはこの厚さを、ピークからピークの距離を乗算したスペーサ層の屈折率の２倍程度に等しくする。
本発明の第２の態様は、情報層のスタックの最大厚さに関係する。欧州特許出願公開明細書第０５１７４９１号は、多層記録キャリヤにおける情報層を読み取る装置を具える情報記憶システムを開示している。この装置には、記録キャリヤの材料を通過するときに装置の放射ビームが受ける球面収差を補正する調節可能球面収差補正器が設けられている。情報層が、記録キャリヤ中で異なった高さに位置していることから、この装置は、各々の情報層に対する補正器の特定の設定を使用する。この既知の情報記憶システムの欠点は、各々の情報層に対して別々の補正器が存在することである。これを実現できる補正器は、複雑になり、比較的高価なものである。したがって、情報の単位当たり比較的安価な記録キャリヤは、比較的高価な走査装置によって相殺されてしまう。
本発明の第２の態様によれば、前記情報記憶装置は、前記焦点合わせ手段が、一定でスタックが関係する球面収差を放射ビームに導入し、この収差が、情報層のスタックの高さの半分程度において焦点が合う場合に放射ビームが受ける球面収差を補正するようにすることを特徴とする。
この第２の態様は、情報層のスタックを、１つの一定の適切に選択された球面収差補正を使用しながら、十分に補正された走査スポットによって走査することができるという認識に基づいている。球面収差を、既知のシステムのように各々の情報層に対して独立して補正しないことから、焦点合わせ手段を、より簡単に製造することができ、走査装置の価格が減少する。ビームが通過する材料の厚さの関数である、焦点合わせされた放射ビームによって受ける球面収差は、かなり広い範囲の厚さに対して十分に小さいと考えられ、その範囲は、放射ビームが良好に補正される厚さの周囲に対称的に位置する。走査スポットがスタックの高さの半分程度における球面収差の影響を実際的に受けないような方法において放射ビームを補正することによって、この半分の高さの両側における前記範囲内に位置する情報層を、十分少ない球面収差で走査することができる。これは、球面収差に対して１回補正した走査ビームによる情報層のスタックの走査の可能性を提供する。１つのスタックを有する記録キャリヤの走査に好適な装置は、１つの一定の球面収差補正のみを必要とする。この補正を、装置内にすでに存在する部品、例えば焦点合わせ手段の対物レンズに組み込みことができることから、装置の構造を相当に簡単にすることができる。本発明による相当に簡単な球面収差補正は、走査装置の価格を減少させる。例え、本発明の第２の態様の特徴を、本発明の第１の態様による特定の最小情報層間隔を有する情報記憶システムにおいて有利に実施できるとしても、用途はこれらに限定されない。
記録キャリヤの通過される材料の厚さによる球面収差は、材料の屈折率と、放射ビームの開口数とに依存することから、上述した十分に小さい球面収差の範囲の寸法は、これらのパラメータにも依存する。一番外側の情報層の高さを、正確な走査のためにこの範囲内にすべきことから、好適にはスタックの最大の厚さを、スタックの材料の屈折率と、焦点合わせ手段の開口数との関数とする。
情報層を、依然として十分な品質で走査することができる十分に小さい球面収差の範囲の広さは、走査装置によって規定される走査スポットの品質の許容しうる劣化によって規定される。この劣化は、記録キャリヤから来る放射から得られる電気信号の検出を不十分にする。特定の情報記憶システムに対して最大限に許容しうる劣化を、走査スポットのシュトレール強度の項で表すことができる。シュトレール強度は、走査スポットの放射分布の規格化された最大強度である。収差が存在しない場合、シュトレール強度は１であり、大きい収差に対して、シュトレール強度は、０に向かう。球面収差によるシュトレール強度の最大限に許容しうる減少は、ｒによって与えられ、前記範囲の広さはｒに依存し、スタックの最大の厚さも、好適にはｒに依存する。
好適にはスタックの厚さを、式、
Figure 2007018728
 によって規定される値２ｄより小さくし、ここで、ｎをスペーサ層の屈折率とし、λを放射ビームの真空波長とし、ＮＡを焦点合わせ手段の開口数とする。情報層が、ビームが情報層の屈折率によっても顕著な影響を受けるような厚さを有する場合、パラメータｎを、スペーサ層の屈折率の代わりに、スペーサ層および情報層の屈折率の重み付けした平均値とすべきである。スペーサ層の屈折率および／または情報層の屈折率が異なっている場合、パラメータｎを、これらの異なった屈折率の重み付けした平均値とすべきである。
情報層を、透明基板を通して走査する場合、この基板に生じる球面収差も、焦点合わせ手段において補正すべきである。一般に、基板は、ある基板の厚さ公差内で小さい厚さの変化を有する。通常の厚さを有する基板による球面収差を補正する場合、この厚さの変化は、放射ビームにおける補正されない球面収差を引き起こす。この余分な球面収差は、前記情報記憶システムの最大限に許容しうる球面収差の一部を占め、この結果、スタックにおいて受ける許容しうる球面収差は減少する。基板を通しての走査を実現し、余分な球面収差を考慮した本発明による情報記憶システムは、スタックの厚さを、２ｄから基板の公差を引いたものより小さくすることを特徴とする。
本発明は、光記録キャリヤの情報層を走査する装置にも関係し、この装置に、放射源と、前記放射源から来る放射ビームを別々の情報層上の走査スポットに選択的に焦点合わせする焦点合わせ手段と、放射感応面を有する検出システムを具える前記走査スポットの位置を制御するサーボシステムとを設ける。現在走査されていない情報層は、比較的大きい焦点の外れた寄生放射スポットを放射感応面上に生じ、クロストークを引き起こす。走査スポットの軸上の位置を制御するサーボシステム、すなわちフォーカスサーボシステムは、クロストークによって影響を受ける。フォーカスエラー信号におけるクロストークを最小化するために、フォーカス検出システムの放射感応面を小さくすべきである。したがって本発明によれば、前記装置は、前記放射感応面が、放射ビームが走査すべき情報層上に最適に焦点合わせされた場合に、記録キャリヤからの放射によって前記放射感応面上に形成される放射スポットの直径の３倍より小さい最大寸法を有することを特徴とする。しかしながら、前記放射感応面は、十分なフォーカスエラー信号を発生することができる程度の最小寸法を有するべきである。したがって、好適には最小寸法を、前記スポットの直径の１．５倍より大きくする。上述したピークからピークの距離が８μｍのＳ曲線は、このようなフォーカス検出システムによって実現する。好適には、前記放射感応面の最大寸法を、前記放射スポットの直径の２倍程度に等しくする。比較的大きい放射感応面を有するが、放射ビームにおいて絞りを配置し、放射感応面上へ入射する放射の範囲を制限することによって上述した寸法の条件を満足する検出システムを使用することができる。結果として得られるフォーカスエラー信号間のクロストークの減少によって、情報層間の最小間隔を減少させることができる。
一般に、記録キャリヤを走査する装置には、記憶された情報が配置されている情報層トラックを放射ビームの走査スポットに走査させるトラッキングサーボシステムを設ける。このようなサーボシステムも、走査スポットに隣接して位置する現在走査されていない情報層によるクロストークによって影響を受ける。この影響を最小にするために、好適にはトラッキング検出システムの放射感応面は、放射ビームがある情報層上に最適に焦点合わせされた場合のトラッキング検出システム上の放射ビームの直径の３倍より小さい最大寸法を有する。好適には最小寸法を、正確な検出のために前記スポットの直径より大きくする。この最小値を、前記フォーカス検出システムに関して上述した最小値よりも小さくする。なぜなら、トラッキングサーボシステムは、走査スポットが情報層上に焦点合わせされた場合の動作のみ必要とし、そのために検出システムにおいて比較的小さいスポットを発生するが、フォーカスサーボシステムは、走査スポットが情報層上に正確に焦点合わせされていない場合にも動作しなければならず、そのために焦点が合ったスポットより大きいスポットを発生するからである。このような装置は、本発明の第１および第２の態様による記憶システム中に統合するのに特に好適である。
いくつかの形式の走査装置には、放射源と焦点合わせ手段との間の光経路中に位置し、放射ビームから２つのサーボビームと１つのメインビームとを発生する分割手段を設け、前記２つのサーボビームをトラッキングエラー信号の発生に使用する。本発明によれば、トラッキングエラー信号のクロストークを、このような装置において、メインビームの出力を、各々のサーボビームの出力の６倍、好適には４倍より小さくなるように選択することによって減少させることができる。
クロストークは、現在走査されるべきではない情報層によって反射されサーボシステム上に入射するメインビームの寄生放射によって引き起こされると考えられる。本発明による装置において、サーボビームにおける放射の量は、トラッキング検出システムの放射感応検出器の位置におけるメインビームの寄生放射の量より多い。このことは、寄生放射の影響を減少させ、したがってクロストークを減少させ、これによってより薄いスペーサが許される。
さらに本発明は、記録キャリヤ中に異なった高さにおける複数の情報層を有する光記録キャリヤに関するものであり、この記録キャリヤは、一定の球面収差補正を用いる焦点合わせされた放射ビームによる読み取りに好適なものである。本発明によれば、前記記録キャリヤは、最も高い情報層と最も低い情報層との間の間隔２ｄが、
Figure 2007018728
 より小さいことを特徴とし、ここでｎをスペーサ層の屈折率とし、λを焦点合わせされた放射ビームの真空波長とし、ＮＡを焦点合わせされた放射ビームの開口数とし、ｒを０．０５とする。ビームの開口数は、真空中におけるビームの頂点角の半分の正弦に等しい。このような記録キャリヤを、比較的安価な走査装置によって走査することができ、これにより情報記憶システムの価格は減少する。
走査スポットの品質において厳格な条件を負わされるシステムは、スタックの高さが前の段落において示した高さより低い記録キャリヤを必要とする。本発明によれば、このような記録キャリヤは、ｒの値を０．０１とすることを特徴とする。
以下、本発明を、添付した図の参照とともに例としてより詳細に記述する。個々の図における同じ参照符は、同じ部品に関係する。
図１は、本発明による光情報記憶システムを示す。本システムは、透明スペーサ層６および７によって分離された３つの情報層３、４および５のスタック２を有する多層光記録キャリヤを具える。各々の情報層は、その上に入射する放射の少なくとも一部を反射し、一方層３および４は、これらに入射する放射の少なくとも一部を透過させる。各々の情報層は、図面に対して垂直で情報層３のみに対して示す平行トラック８を有する。情報を、トラック８の間またはトラック８中に光学的に読み取り可能な領域（図示せず）として記憶することができる。前記読み取り可能領域は、前記情報層中にピットまたはバンプを具えることができ、これらの周囲と異なった反射率または異なった磁化方向の領域を具えることができる。さらに本システムは、前記情報層を走査する装置１０を具える。この装置は、放射ビーム１２を発生する、例えばダイオードレーザである放射源１１を具える。例えば複数の部分的に透明なミラーであるビーム分割器１３は、例えば対物レンズである焦点合わせ手段１４にビームを送り、この手段１４は、前記ビームを、情報層３、４または５の一方の側上の走査スポット１５に焦点合わせする。前記情報層から反射された放射の一部を、対物レンズ１４およびビーム分割器１３を経て検出システム１６に伝播する。情報層の面において、記録キャリヤ１を走査スポット１５に対して移動した場合、走査スポットは、情報層の一方の側上のトラックを走査する。情報層によって反射された放射ビームは、情報層に記憶された情報によって変調されており、このような変調を、検出システム１６によって検出することができる。検出システムおよび電子処理回路１７は、記録キャリヤから読み取られた情報を表す電気情報信号Ｓi における変調を変換する。走査スポット１５を、例えば、対物レンズの軸上の位置を変化させることによって、またはこの装置のすべての光学部品、すなわち放射源、ビーム分割器、対物レンズおよび検出システムの位置を変化させることによって、対物レンズ１４の光軸に沿ってスポットの位置を変化させることによって異なった情報層上に位置させることができる。
装置１０に、スポットに対して層を移動させている間、情報層上に適切に焦点合わせされている走査スポット１５を保持するために、フォーカスサーボシステムを設ける。フォーカスエラー信号、すなわち走査スポットと情報層との間の軸上の距離を表す信号を、米国特許明細書第４０２３０３３号から既知の、いわゆる非点収差法によって得ることができる。この目的のために、検出システム１６の放射感応面を、図２において示すように、各々が処理回路１７に接続された４分割部分１６ａ、１６ｂ、１６ｃおよび１６ｄに分割する。情報信号Ｓi を、この４分割部分から、分割部分の信号を合計することによって得ることができる。フォーカスエラーの正確な検出のために、装置１０は、検出システム１６に入射する放射において、例えばビーム分割器１３によって非点収差を取り入れる。結果として、検出システム１６上の放射スポットの形状は、情報層より下の走査スポットと、情報層上に焦点合わせされた走査スポットと、情報層より上の走査スポットとの各々に対する、図２に示すような形状１８、１９および２０の間のフォーカスエラーの関数として変化する。フォーカスエラー信号Ｓf を、反対側の４分割部分からの信号を合計して２つの和信号にし、これらの２つの和信号の差信号を形成することによって得ることができる。フォーカスエラー信号Ｓf を、サーボ電子工学から成るフォーカスサーボ回路２１に対する入力信号として使用する。回路２１の出力信号を使用し、対物レンズ１４の軸上の位置を変化し、フォーカスエラーに影響を与えることができるリニアモータ２２を制御する。
装置１０に、走査スポット１５を情報層のトラック上に保持するために、半径方向サーボシステムも設ける。半径方向エラー信号、すなわち走査スポット１５の中心と、走査すべきトラック８の中心線との間の距離を表す信号を、例えば米国特許明細書第３８７６８４２号から既知の、いわゆる２ビーム方法によって得ることができる。この目的のために、装置１０に、放射ビーム１２中に位置する、例えば回折格子２３である分割手段を設ける。この回折格子は、ビーム１２を、＋１番目、−１番目および０番目のビーム、すなわち第１トラッキングビーム２４、第２トラッキングビーム２５およびメインビーム２６に分割する。明瞭にするために、第１トラッキングビームおよびメインビームの完全な経路のみを示す。
２つのトラッキングビームおよびメインビームを、対物レンズ１４によって、走査すべき情報層上、すなわち図１に示す状況に関して情報層３上の３つのスポットに焦点合わせする。図１における、対物レンズ１４の位置における第１トラッキングビーム２４およびメインビーム２６の位置の間のシフトを、明瞭にするために誇張してある。図３は、半径方向のトラッキングエラーが存在しない場合に対する、情報層３上に形成される３つのスポットの位置をしめす。トラックピッチまたはトラック周期は、ｑに等しい。トラック２７は、走査スポットがこの瞬間に追従すべきトラックである。第１および第２トラッキングビームは、トラッキングスポット２８およびトラッキングスポット２９を各々形成する。メインビーム２６によって形成される走査スポット１５は、トラック２７上に位置する。トラッキングエラーが存在しない場合、図２におけるように、トラッキングスポットとトラック２７の中心線との間の距離は、ｘ0 に等しい。ｘ0 の値は、放射トラッキングエラー信号をトラッキングビームにおける放射から得る方法に依存する。一般的な値は、ｑ／４、ｑ／２および３ｑ／４である。図１に示すように、情報層によって反射された２つのトラッキングビーム２４および２５の放射は、対物レンズ１４およびビーム分割器１３を経て、検出システム３０および３１に各々伝播する。検出システム３０および３１を、処理回路１７に接続する。この処理回路１７は、検出システム３０および３１からの２つの信号を減算することによって半径方向エラー信号Ｓr を得る。半径方向エラー信号を、サーボ電子工学から成る半径方向サーボ回路３２に対する入力信号として使用する。回路３２の出力信号を使用し、対物レンズ１４の横の位置を変化させることができ、これによって半径方向エラーに影響を与えることができるリニアモータ２２を制御する。
一般に、メインビーム２６が焦点合わせされている情報層に近接する情報層の存在は、図４の参照とともに説明するように、フォーカスエラー信号Ｓf にクロストークの形態の影響を与える。この図は、走査スポット１５の軸上の変位の関数としてのフォーカスエラー信号Ｓf を示す。２つの極３６および３７と、極間のゼロ交点３８とを示す。走査スポットがゼロ交点３８によって示される軸上の位置にある場合、走査スポットは情報層３の面上にある。この層の走査中、検出システム１６と、処理回路１７と、フォーカスサーボ回路２１と、リニアミラー２２とを具えるフォーカスサーボシステムは、走査スポットをゼロ交点３８において保持しようとする。同時に、隣接する情報層も、Ｓ曲線３９を有するフォーカスエラー信号を発生し、Ｓ曲線３５においてクロストークを引き起こす。全体のフォーカスエラー信号は、各々の情報層のＳ曲線の和である。Ｓ曲線３９は、Ｓ曲線３５のゼロ交点にオフセットを引き起こし、結果として、全体のフォーカスエラー信号のゼロ交点を、ゼロ交点３８の位置から異なったｚ位置にする。この時、走査スポット１５は、情報層３において位置せず、情報層３および４の中間の位置にある。このオフセットを、情報層３および４間の空間を増加することによって、すなわちＳ曲線３５および３８の間隔を増加することによって回避することができる。近接するＳ曲線は、曲線の形状に非対称を生じ、フォーカスサーボシステムのキャプチャリングにおける問題を生じる恐れがある。好適にはＳ曲線間の間隔を、前記オフセットおよび非対称を回避するために、Ｓ曲線のピークからピークの距離Ｓp の少なくとも４倍にする必要がある。情報層間の関連する最小間隔は、４ｎＳp であり、ここでｎは、２つの情報層間のスペーサ層６の屈折率である。好適には、最大間隔を、記録キャリヤの高情報密度のために、８ｎＳp とする。
本発明による装置の実施例において、情報層間の最小間隔を、フォーカスエラー信号のクロストークを減少することによって減少することができる。このクロストークは、前の節で説明したように、現在走査されていない情報面から検出システム１６に入射する放射によるものである。現在走査されていない情報面は、走査スポット１５の面に位置しないことから、これらの面からの放射は、検出システム１６において焦点合わせされず、したがって検出システムの放射感応面上に比較的大きい放射スポットを形成する。検出システム１６の放射感応面は、図２における要素１６の外側の矩形によって境界付けられている。本発明による装置の実施例において、放射感応面の寸法を、慣例的な装置におけるより小さく形成する。好適には、放射感応面の最も大きい寸法を、放射ビームが情報層上に最適に焦点合わせされる場合に表面上に形成される放射スポットの直径の３倍より小さく形成する。この場合、走査されていない情報層からの放射の影響は、比較的少なくなり、したがってクロストークも少なくなる。好適には、より小さい寸法は、放射感応面の外側に漏れる図２における形状１８および２０の放射の部分を生じ、これらによってフォーカスエラー信号の大きさに加えてＳp の値が減少するため、放射感応面の最も大きい寸法を、前記放射スポットの直径の１．５倍より大きくする。図２の検出システム１６に関して、これは、正方形放射感応面の対角線の長さを、好適には形状１９の直径の１．５倍から３倍の範囲内にすることを意味する。３０μｍのスポット直径の結果として、４５から９０μｍの範囲、好適には４５μｍの対角線となる。他の放射スポットに対して、直径を、スポットのエネルギーの９０％を含む円の直径に等しくする。
Ｓ曲線における小さな検出システム１６の効果を、図４において破線によって示す。各々のＳ曲線の合計の幅は、Ｓp の２倍より小さく減少し、これによってＳ曲線３５におけるＳ曲線３９のクロストークも減少する。ここでは情報層の最小間隔を、１．５ｎＳp に減少することができる。好適には、最大間隔を、３ｎＳp とする。範囲内の好適な間隔は、２ｎＳp である。ピークからピークの間隔が１２μｍに等しく、スペーサ層の屈折率が１．５６である場合、好適にはスペーサ層の厚さを、２８μｍから５６μｍの間、好適には３７μｍとする。多層記録キャリヤの走査用に特別に設計されたフォーカスサーボシステムは、８μｍのピークからピークの距離を有する。これは、検出システム１６に入射する放射ビームの開口数を増加し、このビームに適切な量の非点収差を導入することによって達成される。前記８μｍのピークからピークの距離および１．５６の屈折率は、１９μｍから３７μｍの好適な範囲の厚さを与える。この範囲の下限におけるクロストークによる小さいフォーカスオフセットを、電子的オフセットによって補正することができる。好適には、電子的オフセットの値は、スペーサ層の厚さと、情報層の反射率とに依存する。
上述した論考は、非点収差法によるフォーカスサーボシステムを基礎とするものであるが、本発明は、この方法に制限されない。Ｓ曲線を有するフォーカスサーボシステムを具える各々のシステムに使用することができる。このようなサーボシステムの例は、フーコーまたはナイフエッジ法を使用する米国特許明細書第４５３３８２６号と、ビームサイズ法を使用する特開昭６０−２１７５３５号公報とにおいて開示されている。分割された表面を有し細長く延びたフーコー検出器に関して、放射感応面の最も大きい寸法は、その分割ラインに対して垂直に測定された前記表面の全体の幅として規定される。
走査スポットの近くに走査されていない情報層が近接することは、半径方向エラー信号Ｓr にもクロストークを引き起こし、これは、フォーカスエラー信号Ｓfにおけるクロストークとほぼ同様に生じる。現在走査されている情報層から反射された２つのトラッキングビーム２４および２５の放射は、検出システム３０および３１において、比較的小さい放射スポットを生じる。現在走査されていない情報層から反射された放射は、検出システムにおいて比較的大きいスポットを生じる。好適には、各々の検出システムの放射感応面の対角線の寸法を、情報層上に最適に焦点合わせされたトラッキングビームによって形成される表面上の放射スポットの直径の１から３倍の範囲とする。分割ラインによって分割された放射感応面を、その長さを決定するために、１つの表面とみなす。
現在走査されていない情報層から反射されるメインビーム２６の放射は、検出システム１６上の中心に位置する放射スポットを形成する。スポットの寸法を決定するスペーサ層の厚さに応じて、スポットの放射が、検出システム３０および３１に入射するかもしれない。一般にメインビームの強度は、トラッキングビームの強度より実際的に高いことから、メインビームからの放射の半径方向エラー信号へのクロストークは、考慮すべきものになるかもしれない。このクロストークを、本発明にしたがって、メインビームのパワーを、各々のトラッキングビームのパワーの６倍より小さく選択することによって減少させる。メインビームの減少されたパワーは、大部分の形式の情報層に情報を書き込むとともに消去するのに十分なものである。
半径方向エラー信号間のクロストークを減少させる上述した２つの手段は、半径方向エラー信号を発生するのに使用する方法に依存しない。上述した手段の１つまたは２つを実施することができる方法の例は、米国特許明細書第４０５７８３３号において開示されている１ビームプッシュプル法と、欧州特許出願公開明細書第０２０１６０３号において開示されている２ビームプッシュプル法と、米国特許明細書第３３７６８４２号において開示されている３ビーム法とである。
通過している記録キャリヤ１の材料におけるメインビーム２６による球面収差を、ビームに異なった符号の球面収差を導入することによって補正することができる。対物レンズ１４を、記録キャリヤにおける走査スポットのある高さに対して必要なビームにおける球面収差の量を導入するように設計することによって、補正器として機能させることができる。このような対物レンズは、欧州特許出願公開明細書第０１４６１７８号（米国特許明細書第４６６８０５６号）から既知である。走査スポットの高さが、球面収差が補正される高さから逸脱している場合、追加の補正されていない球面収差がメインビームに導入される。これによって走査スポット１５の品質の劣化が生じ、この劣化を、走査スポットのシュトレール強度の減少ｒによって表すことができる。追加の収差の値は、高さ偏差の奇関数であり、結果として、正および負の高さ偏差に対する走査スポットは、異なった強度分布を有する。これらの異なった強度分布にもかかわらず、情報信号Ｓiの品質は、収差の逆二乗値に依存するようになる。したがって、等しい正および負の高さ偏差は、情報信号の品質において、ほぼ同様の劣化を与える。このために、情報信号の品質の僅かな劣化のみを伴う厚さの範囲が存在し、この範囲は、放射ビームが補正される厚さの周囲に対称的に位置する。この範囲の広がりは、システムによって必要な情報信号の最低品質によって規定される。この広がりも、球面収差によるシュトレール強度の最高に許容しうる減少ｒの項で表すことができる。一般に、走査装置の設計者は、すべての光学収差によるシュトレール強度の減少に対する公差見積もりを有する。この見積もりの一部を、球面収差によって生じる減少に割り当てる。この部分は、前記範囲の広がりを規定する。
本発明によれば、情報層のスタック２は、情報信号の品質の許容しうる減少を伴う厚さの範囲内に位置する。スタックの一番外の情報層の高さがこの厚さの範囲内の場合、すべての情報層を良好に補正された走査スポットによって走査することができる。この範囲の最適な使用を行うために、スタックの高さのほぼ半分において、走査スポットが球面収差を受けないような量の球面収差をメインビームに導入する。範囲の広がり、すなわちスタック２の最大厚さを２ｄによって表す場合、
Figure 2007018728
 であり、ここで、ｎをスペーサ層の屈折率とし、λを放射ビームの真空波長とし、ＮＡを対物レンズの開口数とする。システムが、次のような値、λ＝７８０ｎｍ、ｎ＝１．５６、ＮＡ＝０．５２およびｒ＝０．０５を有する場合、２ｄ＝２１５μｍである。したがって、システムの情報層のスタックの高さを、２１５μｍに上げることができる。この場合、スタック中のすべての情報層を、本装置によって、十分に補正された走査スポットで走査することができる。前記装置が、３７μｍの情報層の最適間隔に関係してピークからピークの距離が１２μｍのＳ曲線を有する場合、スタックは、５つの情報層を含むことができる。
図５は、透明基板４１を具える記録キャリヤ４０を示す。この基板は、一方の側において、メインビーム２６が入射される入射面４２を有し、他方の側において、情報層３、４および５を具えるスタック２を有する。メインビームを、僅かな厚さを有する基板とスタック２の厚さの半分とによって導入される球面収差に対して補正する。基板の厚さ変化による追加の球面収差は、スタックの厚さの最大値を減少する。上述したパラメータ値の組、基板のピークからピークの厚さ公差１００μｍと、基板材料の屈折率１．５６とに対して、スタックの厚さの最大値を、２１５−１００＝１１５μｍによって与える。このスタックは、５つではなく３つの情報層を含むことができる。図５に示すような記録キャリヤを有する本発明によるシステムの他の例は、球面収差に対する許容度がより少なく、λ＝６３５ｎｍ、ｎ＝１．５６、ＮＡ＝０．５２、Ｓp ＝８μｍおよびｒ＝０．０１のパラメータ値と、４０μｍの基板の厚さ公差とを有する。この場合範囲の広がり２ｄは、７８μｍに等しく、スタックの厚さの最大値は、７８−４０＝３８μｍである。スタック中の情報層の最適な間隔２ｎＳp は、２５μｍに等しい。したがって、このスタックは、２つの情報層を含むことができる。層の近接によるクロストークをさらに減少するために、前記間隔を、記録キャリヤに記憶すべき最大情報量に影響を及ぼすことなく、３８μｍに減少することができる。このような記録キャリヤの情報層を、１つの一定の球面収差補正を用いる装置によって走査することができる。
１つまたはそれ以上のスペーサ層の屈折率を、１に等しくする、すなわちスペーサを、空気層とすることができる。例として、図５におけるスペーサ層６は、１の屈折率を有してもよい。この場合、記録キャリヤ４０は、例えば、情報層３を基板の浮き彫りされた表面とし、情報層４および５をスペーサ層７を形成するプレートの２つの表面とする基板４２を具える。プレートおよび基板を、所望の間隔において、図示しないスペーサリングによって保持する。上述した式から、空気スペーサが球面収差を与えないことは明らかである。したがって、この場合スタック２の厚さの最大値は、スペーサ層７の屈折率と、もし必要なら基板の厚さにおける公差を減少したスペーサ層６の厚さとを使用する式から計算される２ｄの合計値に等しい。固体のスペーサ層を空気層によって置き換えることによって、スタック中の情報層の可能な数が１つ増加する。
基板の屈折率がスペーサ層の屈折率と等しくない場合、基板の最大追加球面収差を最初に計算し、結果として得られるシュトレール強度の減少値を球面収差による許容しうる最大減少値から減算しなければならない。次に結果として得られる減少値を、スタックの厚さの最大値を計算するのに使用することができる。
記録キャリヤに、情報層のいくつかのスタックを設けることができる。これらの層を走査する装置には、調節可能球面収差補正器を設けるべきであり、この補正器は、層の各々のスタックに対する補正のただ１つの設定を必要とする。
１つの球面収差補正で情報層のスタックを走査することの特徴を、情報層の最小間隔の特徴と有利に組み合わせることができる。最小間隔の減少は、ある厚さのスタック中に適合する情報層の数を増加させる。したがって、このような減少は、記録キャリヤの情報密度と、１つの補正によって走査することができる情報層の数とを増加させる。これらによって、高密度記録キャリヤと比較的安価な走査装置とを提供する。しかしながら、用途は、これらの２つの特徴の組み合わせに限定されない。例として、前記第１の特徴を使用して前記第２の特徴を使用しないシステムは、記録キャリヤを２つの放射ビームによって走査する。第１ビームの走査スポットを情報層によって導くが、第２ビームの走査スポットの位置を第１走査スポットに結合し、１つまたはそれ以上の情報層を走査する。したがって、サーボエラー信号間のクロストークが存在せず、したがって情報層の間隔を減少することができる。スタックの高さは、前記第１の特徴にしたがって、第２ビームが受ける球面収差によって制限される。前記第２の特徴を使用して前記第１の特徴を使用しないシステムの例は、各々の情報層に対して別々の補正を与える球面収差補正器を具える。情報層間の最小間隔は、フォーカスおよび／またはトラッキングサーボシステムに関するエラー信号におけるクロストークによって決定されるが、情報層のスタックの高さの最高値における条件は存在しない。
最後に、本発明のいくつかの実施態様を、項分け記載して示す。
１．スペーサ層と交互の情報層のスタックを有する光記録キャリヤと、
前記情報層を走査する装置とを具え、この装置に、放射源と、前記放射源からの放射ビームを前記分離した情報層上に選択的に焦点合わせする手段と、フォーカスサーボシステムとを設けた情報記憶システムにおいて、
各々のスペーサ層の厚さを、前記スペーサ層の屈折率に前記フォーカスサーボシステムのＳ曲線のピークからピークの間隔を乗算した値の少なくとも１．５倍としたことを特徴とする情報記憶装置。
２．実施態様項１に記載の情報記憶装置において、前記スペーサ層の厚さを、前記スペーサ層の屈折率に前記フォーカスサーボシステムのＳ曲線のピークからピークの間隔を乗算した値の４倍より小さくしたことを特徴とする情報記憶装置。
３．実施態様項１または２に記載の情報記憶装置において、前記焦点合わせ手段が、一定でスタックが関係する球面収差を前記放射ビーム中に導入し、この収差が、放射ビームが前記情報層のスタックの高さの半分程度において焦点合わせされる場合に前記放射ビームによって受ける球面収差を補正するようにしたことを特徴とする情報記憶装置。
４．実施態様項１、２または３に記載の情報記憶装置において、前記スタックの厚さを、前記スタックの材料の屈折率と前記焦点合わせ手段の開口数との関数である値２ｄより小さくしたことを特徴とする情報記憶装置。
５．実施態様項４に記載の情報記憶装置において、前記値２ｄを、球面収差による走査スポットのシュトレール強度の許容しうる最大の減少値の関数にもしたことを特徴とする情報記憶装置。
６．実施態様項５に記載の情報記憶装置において、前記値２ｄを、式、
Figure 2007018728
 によって規定し、ここで、ｎを前記スペーサ層の屈折率とし、λを前記放射ビームの真空波長とし、ＮＡを前記焦点合わせ手段の開口数とし、ｒを前記球面収差によるシュトレール強度の許容しうる最大の減少値としたことを特徴とする情報記憶装置。
７．実施態様項６に記載の情報記憶装置において、前記記録キャリヤが、一方の側において前記放射ビームが入射する入射面を有するとともに他方の側において前記スタックを有する透明基板を具え、前記スタックの厚さを２ｄから前記基板の厚さ公差を減算した値より小さくしたことを特徴とする情報記憶装置。
８．放射源と、前記放射源からの放射ビームを別々の情報層に選択的に焦点合わせする焦点合わせ手段と、放射感応面を有する検出システムを具えるサーボシステムとを設けた、光記録キャリヤの情報層を走査する装置において、前記放射感応面が、前記放射ビームが走査すべき前記情報層上に最適に焦点合わせされている場合に前記放射感応面上に形成される放射スポットの直径の３倍より小さい最大寸法を有することを特徴とする装置。
９．実施態様項８に記載の装置において、前記放射源と前記焦点合わせ手段との間の光経路中に位置し、前記放射ビームから２つのサーボビームと１つのメインビームとを発生する分割手段を設け、前記メインビームにおけるパワーを、各々の前記サーボビームにおけるパワーの６倍より小さくしたことを特徴とする装置。
１０．異なった高さにおいて複数の情報層を有し、これらの情報層をスペーサ層によって分離し、前記記録キャリヤが、一定の球面収差補正を有する焦点合わせされた放射ビームによって読み取るのに適している光記録キャリヤにおいて、最も高い情報層と最も低い情報層との間隔が、
Figure 2007018728
 によって規定される値２ｄより小さく、ここで、ｎを前記スペーサ層の屈折率とし、λを前記焦点合わせされた放射ビームの真空波長とし、ＮＡを前記焦点合わせされた放射ビームの開口数とし、ｒを０．０５としたことを特徴とする光記録キャリヤ。
１１．実施態様項１０に記載の光記録キャリヤにおいて、前記ｒを０．０１としたことを特徴とする光記録キャリヤ。
１２．実施態様項１０または１１に記載の光記録キャリヤにおいて、一方の側において前記放射ビームに対する入射面を有するとともに他方の側において前記スタックを有する透明基板を具え、最も高い情報層と最も低い情報層との間隔を、前記２ｄから前記基板の厚さ公差を減算した値より小さくしたことを特徴とする光記録キャリヤ。
記録キャリヤおよび走査装置を具える、本発明による光情報記憶装置を示した図 前記装置の３つの検出システムを示した図 情報層上の３つのスポットの位置を示した図 走査スポットの軸上の位置の関数としてのフォーカスエラー信号を示した図 基板を通して走査される記録キャリヤを示した図

Claims (2)

  1. 放射源と、前記放射源からの放射ビームを別々の情報層に選択的に焦点合わせする焦点合わせ手段と、放射感応面を有する検出システムを具えるサーボシステムとを設けた、光記録キャリヤの情報層を走査する装置において、前記放射感応面が、前記放射ビームが走査すべき前記情報層上に最適に焦点合わせされている場合に前記放射感応面上に形成される放射スポットの直径の３倍より小さい最大寸法を有することを特徴とする装置。
  2. 前記放射源と前記焦点合わせ手段との間の光経路中に位置し、前記放射ビームから２つのサーボビームと１つのメインビームとを発生する分割手段を設け、前記メインビームにおけるパワーを、各々の前記サーボビームにおけるパワーの６倍より小さくしたことを特徴とする請求項１記載の装置。
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