JP2007250073A - 光情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＳＩＬを利用して多層記録媒体に情報の記録再生を行う際に、正確なフォーカスジャンプ、フォーカス引き込みを実現する。
【解決手段】 光源と、前記光源から出射された光束を前記光記録媒体上に照射するための、ＮＡ＜１を満たすレンズとＳＩＬレンズとからなる、実行開口数が１より大きな対物レンズと、フォーカスエラー信号を生成するために、前記対物レンズのＮＡ＜１の反射光束を検出する、光検出器を含む光学系とを備え、
前記光学系が、以下の関係式を満たす。
ｄ／ｎ＞Ｌ_１／β^２
β：記録層から光検出器への平均結像倍率
Ｌ_１：フォーカスエラー信号のＳカーブの最大値と最小値の位置間隔
ｎ：記録層間の屈折率
ｄ：記録層間隔
【選択図】 図１

Description

本発明は、光ディスク装置などの光情報記録再生装置に関し、特に、Ｓｏｌｉｄ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｌｅｎｓ（以下ＳＩＬと省略する）を用いて、２層以上の光ディスクの情報記録層に記録再生を行う近接場記録用光情報記録再生装置に関するものである。

光ディスクの記録密度を向上させるためには、記録再生に用いる光の波長を短くし、対物レンズの開口数（ＮＡ）を大きくして、光ディスク記録面上の光スポット径を小さくすることが求められる。従来より、対物レンズの先玉を記録面上に記録波長の数分の１（例えば、１／２）以下に近接させて、いわゆるＳＩＬを構成し、ＮＡを空気中においても１以上とする試みがなされて来た。例えば、Ｊａｐａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ誌４４巻（２００５）Ｐ．３５６４−３５６７に記載の“Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｏｎ Ｆｉｒｓｔ−Ｓｕｒｆａｃｅ Ｗｒｉｔｅ−Ｏｎｃｅ Ｍｅｄｉａ ｗｉｔｈ ａ ＮＡ＝１．９ Ｓｏｌｉｄ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｌｅｎｓ”に詳しい（非特許文献１）。また、Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄａｔａ Ｓｔｏｒａｇｅ ２００４，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ ５３８０巻（２００４）“Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ ｒｅａｄ−ｏｕｔ ｏｆ ｆｉｒｓｔ−ｓｕｒｆａｃｅ ｄｉｓｋ ｗｉｔｈ ＮＡ＝１．９ ａｎｄ ａ ｐｒｏｐｏｓａｌ ｆｏｒ ａ ｃｏｖｅｒ−ｌａｙｅｒ ｉｎｃｉｄｅｎｔ， ｄｕａｌ−ｌａｙｅｒ ｎｅａｒ ｆｉｅｌｄ ｓｙｓｔｅｍ”に詳しい（非特許文献２）。図６から図１０を用いて、従来の技術について説明する。図６を用いて、従来例（Ｊａｐａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ誌４４巻（２００５）Ｐ．３５６４−３５６７）の近接場記録用の光ピックアップの構成について説明する。波長４０５ｎｍの半導体レーザ１から出射された光束は、コリメータレンズ２で平行光束とされ、ビーム整形プリズム３に入射して等方的な光量分布とされる。非偏光ビームスプリッタ（ＮＢＳ）４を経て、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）７を透過した光束は、１／４波長板（ＱＷＰ）８を通過し、直線偏光から円偏光に変換される。なお、非偏光ビームスプリッタ（ＮＢＳ）４で反射された光束を受光し、半導体レーザ１の出射パワーを制御するための光検出器（ＬＰＣ−ＰＤ）６を設けられている。１／４波長板を透過した光束は、エキスパンダレンズ９に入射する。エキスパンダレンズ９は、後述する対物レンズやＳＩＬで発生する球面収差を補正するためのレンズで、球面収差に応じて２枚のレンズ間隔を制御可能なように構成されている。エキスパンダレンズからの光束は、対物レンズの後玉レンズ１０に入射する。対物レンズは後玉レンズ１０とＳＩＬ（先玉レンズ）１１からなり、それらはフォーカスとトラッキング方向に２つのレンズを一体に駆動する２軸アクチュエータ（図示しない）上に実装されている。ＳＩＬには、図７および図８に説明するように２つのタイプがある。

図７は、対物レンズ後玉１０１により絞り込まれた光束を半球レンズのＳＩＬ１０２−ａの底面に集光するものである。光束は半球レンズの球面に垂直に入射し、半球がない場合と同じ光路を経て底面に集光されるので、半球レンズの屈折率分だけ波長が短くなるのと等価となり、光スポット径を縮小する効果がある。即ち、半球レンズの屈折率をＮ、対物レンズ後玉１０１の開口数をＮＡとすると、光ディスク１４の記録面上ではＮ×ＮＡ相当の光スポットが得られる。例えば、ＮＡ＝０．７の対物レンズ１０１にＮ＝２の半球レンズのＳＩＬを組み合わせれば、実効ＮＡをＮＡｅｆｆとして、ＮＡｅｆｆ＝１．４に達する。半球レンズ１０２−ａの厚み誤差は、１０μｍ程度許容できるので量産が容易である。

一方、図８は、対物レンズ後玉により絞り込まれた光束を超半球レンズのＳＩＬ１０２−ｂの底面に集光するものである。底面は超半球１０２−ｂの中心からＲ／Ｎだけ隔たった面である。底面における光軸と光束のなす角をθｔとするとＳＩＬに入射する光線が光軸となす角度θｉとの間には、（１）式の関係が成り立つ。
ｓｉｎθｔ＝Ｎ×ｓｉｎθｉ （１）式

ｓｉｎθｉは、対物レンズ後玉１０１のＮＡに他ならないから、屈折率ＮのＳＩＬ中に集光されることを勘案すると、光ディスク１４の記録面上ではＮ^２×ＮＡ相当の光スポットが得られる。ＳＩＬ１０２−ｂに光束が入射可能な条件から、対物レンズ後玉１０１のＮＡは、（１）式より１／Ｎ以下に制限される。ＳＩＬ１０２−ｂにＮ＝２の硝材を用いれば、対物レンズ後玉１０１に比較的低いＮＡ、例えばＮＡ＝０．５の対物レンズを用いても、ＮＡｅｆｆ＝２．０相当の光スポットを得ることが可能である。但し、超半球レンズ１０２−ｂの厚み誤差は、１μｍ程度しか許容できないのが難点である。

いずれのＳＩＬにおいても、ＳＩＬ底面と光ディスク１２の距離が、光源の波長４０５ｎｍの数分の１以下、例えば１００ｎｍ以下の近距離にある場合のみ、ＳＩＬ底面からエバネッセント光として記録面に作用し、ＮＡｅｆｆの光スポット径による記録再生が可能である。この距離を保つために後述するギャップサーボが用いられる。また、光ディスク１２は記録層を２層有する２層ディスクであり、これについては、図９および図１０を用いて後で詳述する。

図６に戻って復路の光学系について説明する。光ディスク１２で反射された光束は逆回りの円偏光となり、ＳＩＬ１１および対物レンズ１０に入射して平行光束に再び変換される。エキスパンダレンズ９、１／４波長板８を通過し、往路とは直交する方向の直線偏光とされた光束は、ＰＢＳ７で反射される。１／２波長板（ＨＷＰ）１３で偏光面を４５°回転された光束のうちＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ１４で反射され、レンズ１５を経由して光検出器１（ＰＤ１）１６上に集光されて、光ディスク１２上の情報であるＲＦ出力１７が再生される。１／２波長板（ＨＷＰ）１３で偏光面を４５°回転された光束のうちＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ１４を透過し、非偏光ビームスプリッタ１８で反射され、レンズ１９を経由して２分割光検出器２（ＰＤ２）２０上に集光されて、トラッキングエラー２１が出力される。

一方、ＳＩＬ１１の底面で反射された光束のうち、全反射をしないＮＡｅｆｆ＜１の光束については、上記の光ディスク１２からの反射光と同様に、入射と逆回りの円偏光として反射される。全反射を起こすＮＡｅｆｆ≧１の光束については、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分の間に次式で示す位相差δを生じ、円偏光からずれて楕円偏光となる。
ｔａｎ（δ／２）＝ｃｏｓθｉ×√（Ｎ^２×ｓｉｎ^２θｉ−１）／（Ｎ×ｓｉｎ^２θｉ） （２）式

したがって、１／４波長板８を通過すると往路と同じ方向の偏光成分を含むことになる。この偏光成分は、ＰＢＳ７を透過してＮＢＳ４で反射され、レンズ２６を経由して光検出器３（ＰＤ３）２７上に集光される。この光束の光量は、近接場領域において、ＳＩＬ底面と光ディスクの距離が近づくに従い単調減少するので、ギャップエラー信号２８として用いることができる。予め目標の閾値を決めておけば、ギャップサーボを行うことにより、ＳＩＬ底面と光ディスクの距離を１００ｎｍ以下の所望の距離に保つことができる。ギャップサーボに関しては、前述のＪａｐａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ誌４４巻（２００５）Ｐ．３５６４−３５６７の論文に詳しい。また、この光束は、光ディスク１２上の記録情報による変調を受けていないので、記録情報の有無に関わらず、安定したギャップエラー信号を得ることができる。

前述したように、超半球ＳＩＬは、ＮＡを簡単に高めることができる利点があり、例えばＮＡｅｆｆ＝２とすれば、直径１２０ｍｍのディスクに１５０ＧＢの記録が可能である。しかし、ＳＩＬのレンズ厚み製造誤差を極めて厳しく管理する必要がある。また、記録層を保護する保護層の屈折率はＮＡｅｆｆよりも高くなくては、エバネッセント光が記録層に達しないので、必然的に保護層の材質は屈折率が２を超えるような無機材料でなくてはならない。即ち、超半球ＳＩＬでは、安価にスピンコートなどで塗布が可能であるが屈折率の低い（Ｎ＝１．６程度）の有機材料保護層を用いることができない。記録層が擦過などで傷つくことを防止する保護層は、少なくとも数μｍ程度は必要であるから、これらを無機材料で作成することは、高いコストを要する。同様に、超半球ＳＩＬを用いた場合は、中間層を有機材料として、複数の記録層を積層する多層化も困難であると言わざるを得ない。

一方、半球ＳＩＬは、安価に使用できる対物レンズのＮＡから考えて、ＮＡｅｆｆ＝１．５程度が限界である。この場合、直径１２０ｍｍのディスクに８４ＧＢの記録が可能である。しかし、記録層を保護する保護層の屈折率は１．６程度を選ぶことができるので、安価な有機材料保護層を用いることが可能である。同様に、半球ＳＩＬを用いた場合は、中間層を有機材料として、複数の記録層を積層する多層化も可能となる。例えば、２層ディスクとすれば、記録容量は１６８ＧＢとなり、ＮＡｅｆｆ＝２の超半球ＳＩＬを用いた場合に勝る。さらに、半球ＳＩＬの製造誤差も比較的緩く、量産が可能なレベルにある。これらのＳＩＬの比較に関しては、前述のＯｐｔｉｃａｌ Ｄａｔａ Ｓｔｏｒａｇｅ ２００４，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ ５３８０巻（２００４）の論文に詳しい。

また、２層ディスク１２の詳細と半球ＳＩＬについて、図９および図１０を用いて説明する。図９、１０において、２層ディスク１２には、ポリカーボネート基板１２−１の上に情報トラックやピットが形成されたトラックを有するＬ０記録層１２−２が設けられている。Ｌ０記録層の上には、例えば２Ｐ（Ｐｈｏｔｏ Ｐｏｌｙｍｅｒ）からなる３μｍの一定厚みの中間層１２−３を介して、同様に情報トラックやピットが形成されたトラックを有するＬ１記録層１２−４が設けられている。さらに、Ｌ１記録層の上には、例えば２Ｐ（Ｐｈｏｔｏ Ｐｏｌｙｍｅｒ）からなる３μｍの一定厚みのカバー層１２−５が設けられている。

仮想的な半球ＳＩＬ１１の球の中心（点線で示した円の中心）は、ほぼＬ０記録層１２−２とＬ１記録層１２−４の中間にある。Ｌ０記録層にフォーカスを合わせる場合は、図９に示すように、対物レンズ１０とＳＩＬ１１の間隔はボイスコイルモータ２０１によってｄ１に調整されている。エキスパンダレンズ９で平行とされた光束は、対物レンズ１０とＳＩＬ１１を経て、前述の球の仮想的な中心よりも僅かだけＳＩＬから遠い位置であるＬ０記録層に合焦される。また、Ｌ１記録層にフォーカスを合わせる場合は、図１０に示すように、対物レンズ１０とＳＩＬ１１の間隔はボイスコイルモータ２０１によってｄ２（ｄ２＞ｄ１）に調整されている。エキスパンダレンズ９で平行とされた光束は、対物レンズ１０とＳＩＬ１１を経て、前述の球の仮想的な中心よりも僅かだけＳＩＬから近い位置であるＬ１記録層に合焦される。Ｌ０層とＬ１層の層間のジャンプは、ボイスコイルモータ２０１によって対物レンズ１０とＳＩＬ１１の間隔を調整して行われる。これらに関しては、前述のＯｐｔｉｃａｌ Ｄａｔａ Ｓｔｏｒａｇｅ ２００４，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ ５３８０巻（２００４）の論文に詳しい。

対物レンズ１０、ＳＩＬ１１および両レンズの間隔を調整するボイスコイルモータ２０１は、レンズホルダ２０２上に実装されている。レンズホルダは不図示の２軸アクチュエータにより、ギャップエラー信号２８を用いてＳＩＬとディスク１２間の距離を所定の値に保たれ、トラッキングエラー信号２１により所望のトラックへの追従が行われる。
Ｊａｐａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ誌４４巻（２００５）Ｐ．３５６４−３５６７"Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｏｎ Ｆｉｒｓｔ−Ｓｕｒｆａｃｅ Ｗｒｉｔｅ−Ｏｎｃｅ Ｍｅｄｉａ ｗｉｔｈ ａ ＮＡ＝１．９ Ｓｏｌｉｄ Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ Ｌｅｎｓ" Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄａｔａ Ｓｔｏｒａｇｅ ２００４，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ ５３８０巻（２００４）"Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ ｒｅａｄ−ｏｕｔ ｏｆ ｆｉｒｓｔ−ｓｕｒｆａｃｅ ｄｉｓｋ ｗｉｔｈ ＮＡ＝１．９ ａｎｄ ａ ｐｒｏｐｏｓａｌ ｆｏｒ ａ ｃｏｖｅｒ−ｌａｙｅｒ ｉｎｃｉｄｅｎｔ，ｄｕａｌ−ｌａｙｅｒ ｎｅａｒ ｆｉｅｌｄ ｓｙｓｔｅｍ"

ＳＩＬを利用する多層記録媒体では、エキスパンダレンズのような収差補正素子を用いた場合でも高次の残留収差成分のため１０ｕｍ以上の層間隔にするのは困難である。このような薄い層間隔を有する光ディスクに対し記録再生を行う場合、記録再生を行っていない他層からの反射光が、記録再生を行う層からの反射光に混入する。そのため、正しいフォーカスエラー信号が検出できず、他層へのフォーカスジャンプやフォーカス引き込みの失敗を起こしやすいという問題があった。

本発明は上記課題に鑑み，任意の層への引き込み、フォーカスジャンプ等を迅速かつ正確に行うことが可能な光情報記録再生装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、複数の記録層を有する光記録媒体に情報を記録及び／又は再生する光情報記録再生装置において、
光源と、前記光源から出射された光束を前記光記録媒体上に照射するための、ＮＡ＜１を満たすレンズとＳＩＬレンズとからなる、実行開口数が１より大きな対物レンズと、フォーカスエラー信号を生成するために、前記光記録媒体からの反射光束のうち前記対物レンズのＮＡ＜１の光束のみを検出する光検出器を含む光学系とを備え、
前記光学系が、以下の関係式を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置を提供する。
ｄ／ｎ ＞ Ｌ_１／β^２
β：記録層から光検出器への平均結像倍率
Ｌ_１：フォーカスエラー信号のＳカーブの最大値と最小値の位置間隔
ｎ：記録層間の屈折率
ｄ：記録層間隔

以上説明してきたように、ＳＩＬを用いて２層以上の光ディスクの情報記録層に記録再生を行う本発明の近接場記録用光情報記録再生装置では、フォーカスエラー信号の検出の際に隣接層からの影響を受けず、オフセットやリニアリティの乱れを無くすことが実現できた。これにより、任意の層への引き込み、フォーカスジャンプ等を迅速かつ正確に行うことが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１から図３を用いて本発明の実施例について説明する。図１は、本発明の近接場記録用光情報記録再生装置の構成について説明したものである。

波長４０５ｎｍの半導体レーザ１から出射された光束は、コリメータレンズ２で平行光束とされ、ビーム整形プリズム３に入射して等方的な光量分布とされる。非偏光ビームスプリッタ（ＮＢＳ）４を経て、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）７を透過した光束は、１／４波長板（ＱＷＰ）８を通過し直線偏光から円偏光に変換される。なお、非偏光ビームスプリッタ（ＮＢＳ）４で反射された光束を受光し、半導体レーザ１の出射パワーを制御するための光検出器（ＬＰＣ−ＰＤ）６を設けられている。１／４波長板を透過した光束は、エキスパンダレンズ９に入射する。エキスパンダレンズ９は、後述する対物レンズやＳＩＬで発生する球面収差を補正するためのレンズで、球面収差に応じて２枚のレンズ間隔を制御可能なように構成されている。エキスパンダレンズからの光束は、対物レンズの後玉レンズ１０に入射する。対物レンズは後玉レンズ１０とＳＩＬ（先玉レンズ）１１からなり、それらはフォーカスとトラッキング方向に２つのレンズを一体に駆動する２軸アクチュエータ（図示しない）上に実装されている。ＳＩＬには、図７に説明した半球タイプのＳＩＬがもちいられている。ＮＡ＝０．７の対物レンズ（後玉レンズ）１０に屈折率Ｎ＝２の半球レンズのＳＩＬ１１を組み合わせて、ＮＡｅｆｆ＝１．４とした。

ＳＩＬ底面と光ディスク１２の距離が、光源の波長４０５ｎｍの数分の１以下、例えば１００ｎｍ以下の近距離にある場合のみ、ＳＩＬ底面からエバネッセント光として記録面に作用し、ＮＡｅｆｆの光スポット径による記録再生が可能である。この距離を保つために前述のギャップサーボが用いられている。また、光ディスク１２は図９および図１０で示した記録層を２層有する２層ディスクであり、層間の距離は３μｍ、層間材料は三菱レイヨン社のＮＨ−７２１０で、屈折率は１．４８である。

光ディスク１２で反射された光束は逆回りの円偏光となり、ＳＩＬ１１および対物レンズ１０に入射して平行光束に再び変換される。エキスパンダレンズ９、１／４波長板８を通過し、往路とは直交する方向の直線偏光とされた光束は、ＰＢＳ７で反射される。１／２波長板（ＨＷＰ）１３で偏光面を４５°回転された光束のうちＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ１４で反射され、レンズ１５を経由して光検出器１（ＰＤ１）１６上に集光されて、光ディスク１２上の情報であるＲＦ出力１７が再生される。１／２波長板（ＨＷＰ）１３で偏光面を４５°回転された光束のうちＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ１４を透過し、非偏光ビームスプリッタ１８で反射され、レンズ１９を経由して２分割光検出器２（ＰＤ２）２０上に集光されて、トラッキングエラー２１が出力される。非偏光ビームスプリッタ１８を透過した光束は、開口２２を通過して光束の外周部を遮光され、非点収差を発生させるセンサレンズ（シリンドリカルレンズ）２３を経由して光検出器４（ＰＤ４）２５上に集光されて、フォーカスエラー信号２５が出力される。

点線で囲まれた部分について、図２および図３を用いて詳述する。図２において、ディスクからの反射光束は、対物レンズの瞳径周縁部ではＮＡ＝１．４（ＮＡ＞１）となる。開口２２はその中心部のＮＡ＜１、例えば、ＮＡ＝０．８８程度の光束を透過し、外周部のＮＡ＞１となる光束を遮光している。透過光束をＮＡ＝１よりも１０％程度小さくするのは、対物レンズの後玉レンズ１０およびＳＩＬ１１がディスク偏芯に伴い、ディスク半径方向に移動した場合に、外周部のＮＡ＞１となる光束が混入しないためである。

図３に対物レンズの瞳内の光量分布を模式的に示す。ギャップサーボにより、波長４０５ｎｍの数分の１以下、例えば５０ｎｍの距離にＳＩＬと光ディスク間が保たれている場合である。ＮＡ＞１の輪環部はＳＩＬ底面からの反射光が多く含まれていて、その成分はフォーカスエラー信号にとってはノイズとなる。従って、開口２２はＮＡ＜１以下、本実施例においては図３の点線の内側であるＮＡ＜０．８８の光束のみを透過する。ＮＡ＜１以下の光束には、ディスク１２の記録層からの反射光が多く含まれていて、正確なフォーカスエラー信号を得ることができる。

フォーカスエラー信号２５は、不図示のサーボ回路を介して、対物レンズ１０とＳＩＬ１１の間隔を調整するためのボイスコイルモータ２０１に供給されている。Ｌ０記録層にフォーカスを合わせる場合は、図９に示すように、対物レンズ１０とＳＩＬ１１の間隔はボイスコイルモータ２０１によってｄ１に調整される。また、Ｌ１記録層にフォーカスを合わせる場合は、図１０に示すように、対物レンズ１０とＳＩＬ１１の間隔はボイスコイルモータ２０１によってｄ２に調整される。どちらの場合も、記録層からの反射光束は、対物レンズ１０とＳＩＬ１１を経て、エキスパンダレンズ９で平行とされ、その時のフォーカスエラー信号が０となるようにセンサレンズ２３の位置が予め調整されている。

次にフォーカスエラー検出光学系の詳細について説明する。

対物レンズ１０およびＳＩＬ１１による合成の焦点距離はｆｏｂｊ＝０．９６ｍｍ、有効光束径は２．７ｍｍで、開口２２の径は１．７ｍｍである。一方、検出側の平均焦点距離はｆｃｏｎ＝４３．５ｍｍである。よって、光ディスクの記録層から４分割光検出器（ＰＤ４）２５までの平均結像倍率βは４６倍となる。ここで言う平均焦点距離、平均結像倍率とは、非点収差の各焦線方向での焦点距離、倍率の平均値を指す。センサレンズ２３は第１面がシリンドリカル面、第２面が球面となっている。

４分割光検出器（ＰＤ４）２５によって出力されるＳカーブの形状を図４に示す。Ｓカーブの最大値と最小値の位置間隔は非点収差による各焦線の位置に対応し、その間隔Ｌは２．６ｍｍである。

第１層からの反射光束によるＳカーブと、第２層からの反射光束によるＳカーブの様子を図５に示す。合焦位置からのずれ量に対するＳカーブの開口Ｓｐ−ｐは、平均結像倍率βを用いて以下の式で近似することができる。
Ｓｐ−ｐ＝Ｌ／（β^２×２）
上式より、Ｓカーブの開口Ｓｐ−ｐは約０．６μｍとなる。

第１層の合焦位置から、第２層の合焦位置までの光学距離はｄ／ｎで表すことができ、２μｍとなる。また、第１層の合焦位置からＳカーブが再びゼロレベルに戻る裾までの焦点ずれ量は、Ｓｐ−ｐの距離程度であり、第２層の合焦位置からＳカーブのすそまでの焦点ずれ量も同様である。よって、層間の光学距離ｄ／ｎがＳｐ−ｐの２倍に対して大きければ、即ち、ｄ／ｎ＞２×Ｌ／（β^２×２）＝ｄ／ｎ＞Ｌ／β^２を満たせば各々の層からの反射光によるＳカーブは互いに干渉を受けず、良好に分離することができる。本実施例においては、ｄ／ｎ＝２．０μｍに対し、Ｓｐ−ｐ＝０．６μｍとなっており、Ｓカーブ分離の条件を十分満たしていることが分かる。

なお、上記条件を満たすには、記録媒体における記録層間を構成する材料の屈折率や膜厚を調整することにより実現可能である。或いは、光ディスクの記録層から４分割光検出器（ＰＤ４）２５までの反射光学系中に存在する各種レンズのパワーを調整することによっても実現可能である。また、非点収差を発生させるセンサレンズ（シリンドリカルレンズ）の曲率を調整し、非点収差量を調整することによっても実現可能である。

本発明においては、ＳＩＬを用いて多層の記録媒体を記録再生する場合であっても、フォーカスエラー信号の検出の際、隣接層からの影響を受けず、オフセットやリニアリティの乱れを生じることが無い。これにより、任意の層への引き込み、フォーカスジャンプ等を容易に行うことが可能である。

さらに、上述したＳカーブ分離の条件に加え、層間のクロストークを避け、良好な再生信号を得るために、
ｄ ＞ ２５００・Ｔ^２／（ｔａｎ（ｓｉｎ^−１（ＮＡｅｆｆ／ｎ））^２・π）
ｄ：記録層間隔
Ｔ：平均ランレングス（記録マーク長の平均値）
ｎ：記録層間の屈折率
の条件を満たすことが望ましい。これは、記録媒体における記録層間を構成する材料の屈折率や膜厚を調整することにより実現可能である。或いは、集光光学系中のレンズのパワーを調整することで実現できる。

なお、本発明のような薄い層間隔を有する多層光ディスクに対してＳカーブの分離を行うためには、記録層から光検出器への平均結像倍率を従来より大きくする必要がある。よって、光検出器面上でのスポットサイズを適度（５０〜１００μｍ程度）にし、フォーカスエラー検出光学系のサイズをコンパクトするためには、開口径はなるべく大きく、ＮＡ＝０．７５から０．９５の範囲とするのが特に好適である。

本発明の光情報記録再生装置の実施例を示す図である。 図１における、フォーカスエラー信号を検出する光学系を説明するための図である。 図２の開口の詳細を説明するための図である。 フォーカスエラー検出光学系によって得られるＳカーブの形状を示す図である。 第１の層、第２の層の合焦付近におけるＳカーブの形状を示す図である。 従来例の光情報記録再生装置を示す図である。 半球ＳＩＬの従来例を説明する図である。 超半球ＳＩＬの従来例を説明する図である。 従来のフォーカス調整方法を説明するための図である。 従来のフォーカス調整方法を説明するための図である。

符号の説明

１ 半導体レーザ
２ コリメータレンズ
３ ビーム整形プリズム
４，１８ 非偏光ビームスプリッタ（ＮＢＳ）
５，１５，１９，２３，２６ レンズ
６ ＬＰＣ−ＰＤ
７，１４ 偏光ビームスプリッタ
８ １／４波長板
９ エキスパンダレンズ
１０，１０１ 対物レンズ（後玉レンズ）
１１，１０２−ａ，１０２−ｂ ＳＩＬ（先玉レンズ）
１２ ２層光ディスク（記録媒体）
１３ １／２波長板
１６，２０，２４，２７ 光検出器
１７ ＲＦ出力
２１ トラッキングエラー信号
２２ 開口
２５ フォーカスエラー信号
２８ ギャップエラー信号
１０３ 光ディスク
２０１ ボイスコイルモータ
２０２ レンズホルダ

Claims (5)

1. 複数の記録層を有する光記録媒体に情報を記録及び／又は再生する光情報記録再生装置において、
   光源と、前記光源から出射された光束を前記光記録媒体上に照射するための、ＮＡ＜１を満たすレンズとＳＩＬレンズとからなる、実行開口数が１より大きな対物レンズと、フォーカスエラー信号を生成するために、前記光記録媒体からの反射光束のうち前記対物レンズのＮＡ＜１の光束のみを検出する光検出器を含む光学系とを備え、
   前記光学系が、以下の関係式を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置。
   ｄ／ｎ ＞ Ｌ_１／β^２
   β：記録層から光検出器への平均結像倍率
   Ｌ_１：フォーカスエラー信号のＳカーブの最大値と最小値の位置間隔
   ｎ：記録層間の屈折率
   ｄ：記録層間隔
2. 前記対物レンズの実効開口数（ＮＡｅｆｆ）が、以下の関係式を満たすことを特徴とする請求項１に記載の光情報記録再生装置。
   ｄ ＞ ２５００・Ｔ^２／（ｔａｎ（ｓｉｎ^−１（ＮＡｅｆｆ／ｎ））^２・π）
   ｄ：記録層間隔
   Ｔ：平均ランレングス
   ｎ：記録層間の屈折率
3. 前記光学系が、非点収差を発生させる光学素子を含み、以下の関係式を満たすことを特徴とする光情報記録再生装置。
   ｄ／ｎ ＞ Ｌ_２／β^２
   β：記録層から光検出器への平均結像倍率
   Ｌ_２：前記光学素子の発生する非点収差による第１の焦線と第２の焦線間の距離
   ｎ：記録層間の屈折率
   ｄ：記録層間隔
4. 前記光学系は、前記光記録媒体からの反射光束のうち前記対物レンズのＮＡ＜１の光束を透過し、ＮＡ＞１の光束を遮光する開口部材を有することを特徴とする請求項１に記載の光情報記録再生装置。
5. 前記開口部材は、前記対物レンズの０．７５≦ＮＡ≦０．９５の光束のみ透過することを特徴とする請求項１に記載の光情報記録再生装置。
   

Images