JP3791509B2 - 光再生装置及び光再生方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも開口数1以上の集光レンズを用いて光照射により再生がなされる光記録媒体及び光再生方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
CD(Compact Disc)、MD(Mini Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)に代表される光(もしくは光磁気)記録媒体は、音楽情報、映像情報、データ、プログラム等の格納媒体として広く利用されている。
しかしながら、更なる音楽情報、映像情報、データ、プログラム等の高音質化、高画質化、長時間化のために、より大容量の光記録媒体、およびその光記録再生方法や光記録再生装置が望まれている。
【0003】
そこで、これらに対応するため、各種光記録再生装置において、その光源、例えば半導体レーザの短波長化や集光レンズの開口数の増大化が図られ、集光レンズを介して収束する光スポットの小径化が図られている。
例えば、半導体レーザに関しては、発振波長が従来の赤色レーザの635nmから400nm帯に短波長化されたGaN半導体レーザが実用化されつつあり、これにより光スポットの小径化が図られつつある。
【0004】
また、例えば、SIL(Solid Immersion Lens)に代表される開口数が大なる光学レンズを使用して例えば開口数が1以上となる集光レンズを構成するとともに、この集光レンズの対物面と光記録媒体との間隔を、光源の波長程度もしくはその10分の1程度まで近接させることにより再生を行う、いわゆるニアフィールド光記録再生方式が検討されている。
【0005】
このニアフィールド光記録再生方式は、例えば図21に示すように、光記録媒体10側から順に配置されたSIL等のレンズ構成、すなわち高屈折率材料より成り例えば超半球状等に加工された第1の光学レンズ21と、凸レンズ等より成る第2の光学レンズ22とで構成された集光レンズ系を用いることによって実現される。このようなSIL等の開口数1以上のレンズ系を用いて、ニアフィールド再生を可能とする光記録媒体及び光記録再生装置が各種提案されている(例えば特許文献1及び2参照。)。
【0006】
ところで、このニアフィールド光再生方式における高密度化を実現するためには、従来の光再生方式と同様に、その光源の出射波長の短波長化や、集光レンズの開口数の増大により、その集光スポットを縮小させる必要がある。
ここで集光スポットの面積は、集光レンズの開口数の2乗に反比例するので、ニアフィールド光記録再生方式における高密度化を実現するためには、集光レンズの開口数を増大させることが有効である。
【0007】
また例えば図21において説明した例のように、第1の光学レンズ21が超半球光学レンズの場合のニアフィールド集光レンズの開口数NAは、第1の光学レンズの屈折率をnL1、この第1の光学レンズに対する入射光の空気中の入射角度をθAIRとすると、
NA=nL1×nL1×sinθAIR
で表される(例えば非特許文献1参照。)。
したがって、集光レンズの開口数を増大させるためには、第1の光学レンズの屈折率を大とすることが必要となる。
しかしながら、第1の光学レンズの屈折率を増加させ、集光レンズの開口数NAを増大させても、良好な再生特性が得られず、結果的に高密度化、大容量化をはかることが難しい。
【0008】
【特許文献1】
特表2001−522117号公報
【特許文献2】
特表2001−524246号公報
【非特許文献1】
T.D.Milster,"Chromatic Correction of High-Performance Solid Immersion Lens Systems",Jpn.J.Appl.Phys.,March 1999,Vol.38,Part 1,No.3B,pp.1777-1779,
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、集光レンズの開口数NAの性能を十分に発揮させ、高開口数を有する集光レンズを用いて、ニアフィールド光記録再生方式に好適な光記録媒体を提供し、光記録媒体の高密度大容量化に対応できる光記録再生方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上述の問題を解決するために、本発明は開口数が1以上であり、かつ光記録媒体の最表面部との間の空気層の厚さが50nm以下とされる集光レンズを用いて、最表面部に記録ピットが設けられた光記録媒体に光照射を行って再生がなされる光再生装置であって、光記録媒体の最表面部の屈折率をnとし、集光レンズの開口数をNAとするとき、この開口数NAを、
n≧NA
の関係に選定して構成する。
【0011】
また本発明は、上述の光記録媒体において、その最表面部を、Si、SiC又は高屈折率ガラスから選定されるいずれか一の材料により構成する。
更に本発明は、上述の光記録媒体において、基板と最表面部の材料を、同一の材料により構成する。
【0012】
更に本発明による光再生方法は、開口数1以上の集光レンズを用いて、光記録媒体の最表面部の記録ピットを、この最表面部と集光レンズとの間の空気層の厚さを50nm以下として光照射により再生を行う光再生方法であって、光記録媒体の最表面部の屈折率をnとし、集光レンズの開口数をNAとするとき、
n≧NA
の関係に選定する。
【0013】
上述したように、本発明においては、開口数が1以上の集光レンズを用いて光照射により記録再生又は再生を行う光記録媒体、またはその光記録再生方法において、光記録媒体の少なくとも光照射側の最表面に記録部を設け、その記録部の屈折率nが、集光レンズの開口数NAに対してn≧NAの関係に選定するものであるが、本発明者らは、特に開口数1以上の集光レンズを用いるいわゆるニアフィールド光記録再生を行う場合に、良好な特性をもって高密度記録を実現するためには、特に光記録媒体の最表面部の屈折率の大きさが重要であることを発見した。
すなわち、上述の本発明構成とすることにより、従来の光記録媒体、すなわち記録部もしくは最表面部の屈折率が集光レンズの開口数NAより小とされる光記録媒体ではできなかった、実効的により大なる開口数の記録再生を実現できることがわかった。
【0014】
これについて説明すると、図3(A)及び(B)にそれぞれ従来構成の光記録媒体の場合と本発明構成による光記録媒体の場合とを模式的に比較して示すように、従来構成の光記録媒体の場合は、光記録媒体の記録部又は最表面部の屈折率nと集光レンズの開口数NAとの関係がn<NAとされるが、このとき入射光の照射領域30に対し、戻り光の観察される領域31は小さくなり、いわば屈折率nの大きさによって制限されてしまう。
しかしながら、図3(B)に示すように、本発明構成の光記録媒体の場合は、最表面に設ける記録部の屈折率nを、特にn≧NAと選定することにより、入射光の照射領域30と戻り光の観察される領域31とがほぼ同じ大きさとなることがわかった。すなわち、本発明による場合は、従来の光記録媒体と比較して、実効的な開口数を増大化することができることがわかる。
従って、このような構成の光記録媒体において、開口数1以上の集光レンズにより適切な波長、パワーの記録光を照射することにより、記録部の変質、変形、酸化、還元等によって記録ピットを形成し、この記録ピットを再生することによって良好な記録再生特性が実現され、特性の良好な高記録密度光記録媒体を提供することができる。
【0015】
また、光記録媒体の記録部に予め記録情報に対応する凹凸を設けて記録ピットとする場合は、再生専用型の光記録媒体を提供することができる。
更にまた、本発明において、光記録媒体を記録部を含んで同一材料により構成するいわば一体型構成とする場合は、その製造プロセスを簡易化してコストの低減化を図り、より安価な光記録媒体を提供することができる。
また、光記録媒体の少なくとも記録部を例えばSiや高屈折率ガラスより構成することにより、後段の実施例において詳細に説明するように、良好な再生特性をもってニアフィールド再生を行うことができた。またこの場合、有毒な金属などを含まない環境負荷の小さい光記録媒体を提供することができる。特に、Siを用いる場合は、溶融後再利用することも可能となる。
そして更に上述の凹凸を設けて記録ピットとする光記録媒体において、少なくとも記録部をSi、SiC又は高屈折率ガラスより構成することにより、後段の実施例において詳細に説明するように、良好な再生特性が得られ、またこの場合低価格で環境負荷の小さい再生専用型の光記録媒体を実現できる。
【0016】
そしてこのような本発明構成による光記録媒体を用いて集光レンズと光記録媒体との間の空気層の厚さを50nm以下とすることにより、集光レンズにより実現される光束の径を小とすることが可能になり、光記録媒体の高密度化大容量化に伴い開発が予想される波長200nmから500nmの光源に対応する光学ピックアップ装置および光記録再生装置において、確実に良好な記録再生特性をもってニアフィールド光記録再生を行うことが実現可能となる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による光記録媒体及び光記録再生方法の実施の形態の各例について詳細に説明する。
本発明による光記録媒体は、図1にその一例の模式的な断面構成を示すように、開口数1以上の集光レンズ4を用いて光照射により記録再生又は再生がなされる光記録媒体10であって、光記録媒体10の少なくとも光照射側の最表面に記録部2を設け、この記録部2の屈折率をnとし、集光レンズ4の開口数をNAとするとき、
n≧NA
の関係に選定する。
【0018】
このような構成において、開口数1以上の集光レンズ4により適切な波長、パワーの記録光を照射することにより、記録部2の変質、変形、酸化、還元等によって記録ピット3が形成される。
特に、後段の実施例において詳細に説明するように、この少なくとも記録部2を構成する材料として、Si又は高屈折率ガラスを用いる場合に、良好な記録再生特性を実現することができる。
【0019】
また本発明による他の光記録媒体は、図2にその一例の模式的な断面構成を示すように、少なくとも記録部2に、予め記録情報に対応する凹凸を設けて、この凹凸を記録ピット3とされる構成とする。
このように凹凸を設けて再生専用型構成の光記録媒体とする場合は、少なくとも記録部2を、Si又は高屈折率ガラスより構成することによって、確実に良好な記録再生特性を実現することができる。
なお、図1及び図2において示す例ともに、記録部2は、基板1と同一の材料より構成し、いわば一体型構成とすることによって、製造工程の簡易化、コストの低減化により、大容量で且つ安価な光記録媒体を提供することもできる。もちろん、基板部分をより低屈折率の材料により構成することも可能である。
【0020】
上述したように、光記録媒体10の最表面の記録部2の材料を、集光レンズ4の開口数と同等以上の大きさの屈折率を有する材料とすることによって、前述の図3(B)において説明したように、集光レンズ4の開口数NAと同等の領域31において戻り光が得られ、実効的な開口数を従来より増大化することができる。
また、図1において、集光レンズ4と光記録媒体10の表面との間の空気層の厚さdを50nm以下とすることにより、波長200〜500nm程度の波長の光源を用いてニアフィールド再生を行うことができ、確実に記録密度の高密度化、大容量化を図ることができる。
【0021】
なお集光レンズ4としては、開口数NAが1以上であればよいが、例えば前述の図21において説明した例と同様のSIL型構成の集光レンズ系を用いることができる。
SIL型の集光レンズ系を用いる場合、その第1の光学レンズ21としては、以下の各種の形状のものを用いることができる。
【0022】
図4は、第1の光学レンズ21の概略断面図である。図示のように、この第1の光学レンズ21の形状は半球状であり、光記録媒体10と対向面である対物面が平面であり、この対物面の反対面は凸球面となっている。また、周側面は2軸アクチュエータ、もしくはスライダ等の保持体との固着面となる。
なお、この第1の光学レンズ21は、図4に示したような半球形状の光学レンズでもよいし、図5に示したように超半球形状の光学レンズでもよい。
【0023】
また、ニアフィールド光記録再生方式においては、光記録媒体10と第1の光学レンズ21の距離が数十nm程度と非常に近接していることから、光記録媒体10、もしくは第1の光学レンズ21の傾きに対する許容度を拡大するため、図6、もしくは、図7に示すような第1の光学レンズ21の対物面を円錐状に加工した形状の光学レンズでもよい。
【0024】
ところで、第1の光学レンズ21は、その屈折率ができるだけ大なるものの方が、その光学レンズの開口数を大きくすることが可能である。そこで、望ましくは、高屈折率ガラス、もしくは主成分を高屈折率ガラスとする材料、ZrO2、もしくは主成分をZrO2とする材料、SrTiO3、もしくは主成分をSrTiO3とする材料、Bi4Ge3O12もしくは主成分をBi4Ge3O12とする材料などを用いることとする。
【0025】
これら高屈折率ガラス、ZrO2、SrTiO3、Bi4Ge3O12もしくはこれらを主成分とする光学レンズ材料は、波長300nmから800nmの波長域で屈折率が高く、たとえば、GaN半導体レーザの発振波長である390nmから420nmに対して、屈折率2.0以上を有している。
従って、光源にGaN半導体レーザを使用し、その光学レンズ材料として高屈折率ガラス、ZrO2、SrTiO3、Bi4Ge3O12を用いた光学レンズは、光再生方式にとって、光源の短波長化と集光レンズの高開口数化に対して非常に有効な手段であり、光記録媒体の高密度化、大容量化に寄与することができる。
【0026】
なお、上述したように本発明においては、光記録媒体の屈折率nを集光レンズの開口数NAに対し、n≧NAとするものであるが、n>6の実用的な屈折率の材料は今のところ開発されていない。従って、現状では、記録部の屈折率は、NA≦n≦6の範囲に選定するものとする。
【0027】
次に、本発明構成による光記録媒体を用いた光学ピックアップ装置又は光記録再生装置の各例について説明する。
各例共に、前述の図21に示したように、対物側から順に配置された第1の光学レンズと第2の光学レンズで構成された集光レンズを有するSIL型の、いわゆるニアフィールド光再生方式を採用した場合を示す。
以下、本発明を適用した実施の形態例について図8から図11を参照して説明する。
【0028】
図8は、本発明の実施の形態例による光記録再生装置の構成例を示すブロック図である。
たとえば光記録媒体がディスク状であれば、図示しないスピンドルモータに装着され、所定の回転数で回転される。
光源、たとえば半導体レーザから出射された往路光はコリメータレンズ(図示せず)により平行光に変換され、第1のビームスプリッタ33を透過し、集光レンズ4を介して光記録媒体10の最表面の記録部に集光される。集光レンズ4は、SIL型構成の場合、光記録媒体側から順に第1の光学レンズ21と第2の光学レンズ22で構成される。
【0029】
情報再生面で反射された復路光は集光レンズ4を透過し、第1のビームスプリッタ33で反射されて第2のビームスプリッタ34に入射する。第2のビームスプリッタ34を通過した復路光はフォーカシング用光検出器(図示せず)に集光され、フォーカスシングエラー信号および再生ピット信号等が検出される。
また、第2のビームスプリッタ34で反射された復路光はトラッキング用光検出器(図示せず)に集光され、トラッキングエラー信号が検出される。
【0030】
また、集光レンズ4は、図9にその一例の構成例を示すように、2軸アクチュエータ40に保持されている。2軸アクチュエータ40は、例えばフォーカシングコイル41、及びトラッキングコイル42を含み、集光レンズ4をフォーカシング方向、およびトラッキング方向に制御駆動する。
【0031】
この2軸アクチュエータ40は、光記録媒体10と第1の光学レンズ21との距離を、たとえば戻り光量をモニタし、その距離情報をフィードバックすることにより、一定に保つことが可能であり、かつ第1の光学レンズ21と光記録媒体10の衝突を避けることが可能である。
また、この2軸アクチュエータ40は、トラッキング方向に戻り光量をモニタし、その位置情報をフィードバックすることにより、集光スポットを所望の再生トラックに移動させることが可能である。
【0032】
他の構成例としては、例えば図10に示すように、集光レンズ4を、たとえばトラッキング方向に制御駆動されるスライダ51に保持する構成とすることもできる。このスライダ51は、たとえば光記録媒体10の面触れ方向にのみ弾性を有するジンバル52等の弾性体を介し、たとえば光学ピックアップ装置を構成してトラッキング方向に移動する可動光学部に支持されている。
この可動光学部は、リニアモータ等で構成された制御駆動手段によりトラッキング方向に制御駆動される。そして、光記録媒体10の回転に伴い発生する気体流が光記録媒体10とスライダ51との間に流れ込むとともに、弾性体の光再生媒体側への押圧力と釣り合う気体薄膜が形成され、スライダが光記録媒体に対して一定の距離、たとえば50nmの距離を保ちつつ浮上するように構成されている。
すなわち、光記録媒体を所定の回転数で回転させて光記録媒体からの情報の再生時において、集光レンズ4を構成する第1の光学レンズ21と光記録媒体10との距離はスライダ51によりほぼ一定距離に保たれた状態となっている。
【0033】
なお、必要に応じてこの光学ピックアップ装置には、光記録媒体10の面振れに対して、前述の集光レンズ4を制御する2軸アクチュエータ40、もしくはスライダ51が追従した残りのフォーカスエラー成分および集光レンズ4の組み立て工程時に発生した誤差成分を補正し、2枚のレンズの間隔を変えることで、補正することができるリレーレンズを第1のビームスプリッタ32と第2の光学レンズ22の間に挿入し構成してもよい。
また、第1の光学レンズ21と第2の光学レンズ22がスライダ51に保持されている場合、スライダ51が追従した残りのフォーカスエラー成分および集光レンズの組み立て工程時に発生した誤差成分を補正する手段として、集光レンズ4を構成する第1の光学レンズ21をスライダ51に固定し、第2の光学レンズ22を例えば圧電素子等により光軸方向に可動するように構成してもよい。
【0034】
また、スピンドルモータが複数の光記録媒体を装着する手段を有する光再生装置の場合には、図11に概略構成を示すように、光軸をほぼ90度曲げるミラー53をスライダ51に設ける構成が有効である。
このような構成の光記録再生装置は光記録媒体間の間隔を小とすることができるので、複数の光記録媒体を装着する校正の装置の小型化、薄型化を図ることができる。
【0035】
次に、具体的な材料を用いた実施例について説明する。
実施例1
この実施例では、前述の図8において説明したように、集光レンズとしてSIL型構成のレンズを用いた場合を示す。
集光レンズとしては、株式会社オハラ製の高屈折率ガラスS−LAH79材料を大きさ10mm×10mm、厚さ2mmで、両表面を光学研磨した光学レンズを第1の光学レンズとして用いた。
このレンズの材料の屈折率を、ジェー・エー・ウーラム・ジャパン株式会社製分光エリプソメータVASEにて、波長380nmから800nmまで測定した。この結果を図12に示す。
図12から、この高屈折率ガラスS−LAH79材料は波長380nmから800nmまでのすべての波長範囲で、他のガラス材料に比べて比較的大きな屈折率を有しており、その値も波長400nm付近で2.0以上に達することがわかる。
【0036】
また、以下の表1に、波長405nmでの上述の試料の屈折率と、第2の光学レンズ22の開口数を0.42とし、第1の光学レンズ21に上述の材料を使用して、図8において説明した形態の集光レンズを組み立てたときの集光レンズの開口数を示す。
【0037】
【表1】
【0038】
この表1から明らかなように、ガラス材料として高屈折率を有するS−LAH79材料を使用して作製した集光レンズの開口数は、明らかに従来までのMDやCDやDVDなどの集光レンズの開口数よりも大きく、かつその値は1以上である。
したがって、この材料で作製された集光レンズで集光された光スポット面積は開口数の2乗に反比例して縮小できるので、例えばDVDの集光レンズの開口数0.6に比べて、約10倍も高密度な光記録媒体の記録再生が可能となる光ピックアップ装置を実現できる。
【0039】
次に、上述のようにして作製した集光レンズの開口数が1.81による光ピックアップ装置、及び光記録再生装置を使用し、光記録媒体の屈折率による再生信号評価を行った。
この実施例1においては、図1に示す構成の光記録媒体10を基板1及び記録部2を含んで一体型構成とし、単結晶Siを用いて構成した。
図13にSiの光学定数の波長依存性を示す。図13において、実線aは屈折率、破線bは消衰係数kを示す。波長405nm近傍で屈折率nは5.32と高い値を示すことがわかる。
【0040】
この光記録媒体に対し、波長405nmの光源及び上述の開口数1.81の集光レンズを有する光学系を用いて、(1,7)RLL変調されたビット長100nmのランダム信号を記録した。
その後、この光記録媒体10の記録ピット信号の再生を、上述の光学系を有する光記録再生装置で再生した。このときの信号波形を図14に示す。
この図14に示す信号波形から、明瞭な信号パターンが再生されていることがわかる。
【0041】
比較例1
比較例1として、光記録媒体10の基板1及び記録部2を、屈折率が1.50の石英ガラスより一体型構成として作製した。この場合の測定結果について述べる。
この比較例1においても、上述の実施例1と同様に、(1,7)RLL変調されたビット長100nmのランダム信号を記録し、その後記録ピット信号を、上述の実施例1と同様に、集光レンズの開口数が1.81による光ピックアップ装置、及びレーザ光源波長405nmの光記録再生装置を使用して、再生した信号波形を図15に示す。
【0042】
図14に示すように、光記録媒体がシリコンの場合、非常に明瞭な信号パターンが再生され、その最短マークと最長マークの比、すなわち変調度は約46%であった。
一方、図15に示すように、光記録媒体の最表面の記録部が屈折率1.50の石英ガラスの場合、明瞭な信号パターンは再生されず、その最短マークと最長マークの比(変調度)は約26%であった。この結果を以下の表2に示す。
【0043】
【表2】
【0044】
したがって、この表2の結果から、同じ密度の光記録媒体でも、その記録媒体の最表面の記録部の材料により、大きく再生信号に影響を与えることがわかる。
すなわち、上記表2に示すように、実施例1においては、記録部の屈折率は5.32であり、集光レンズの開口数NA1.81よりも大きく、この場合良好な再生波形が得られ、変調度も比較的高い。一方、比較例1の場合、記録部の屈折率は1.50で、集光レンズの開口数よりも小さいが、良好な再生波形が得られず、変調度も低い。したがって、開口数NAと光記録媒体の最表面の記録部の屈折率との大小関係が、再生信号の品質に非常に大きな影響を与えていることは明らかである。
【0045】
これは、図3において説明したように、光記録媒体の最表面の記録部の屈折率によって、集光レンズからのパターンが制限されていることを裏付けるものである。
上述の実施例1の光記録媒体における集光レンズからのパターンは、前述の図3(B)において斜線を付して示す領域と同様に、真っ暗なパターンが観察された。
これに対し、比較例1の光記録媒体における集光レンズからのパターンは、図3(A)において領域32と同様の白い円環が観察された。
この白い円環は、集光レンズの開口数NAが石英ガラスの屈折率よりも大きいために起こる現象であり、その結果として、集光レンズの開口数NAが石英ガラスの屈折率に制限されていることを示している。
一方、真っ暗なパターンは、集光レンズの開口数NAがシリコンの屈折率よりも小さいために起こる現象であり、その結果として、集光レンズの開口数NAがシリコンの屈折率に制限されていないことを示している。
【0046】
以上の実施例1及び比較例1の結果から、本発明構成による光記録媒体は、従来は実現できなかった実効的な開口数の増大化をはかり、より良好な再生特性をもって記録密度の高密度化を図った光記録媒体を提供することができることがわかる。
【0047】
なお、上述の実施例1においては、単結晶Siを用いた場合について説明したが、記録再生用の記録部として用いる場合は、例えばその他高屈折率ガラスを用いる場合においても、同様の結果を得ることができた。
図16に一例として、オハラ社製S−LAH79ガラスの光学特性、この場合屈折率及び消衰係数の波長依存性を示す。図16において実線eは屈折率、破線fは消衰係数を示す。このように、高屈折率ガラスとして、用いる波長帯域において、屈折率nが集光レンズの開口数NA以上となる材料を、光記録媒体の少なくとも記録部として用いることができる。
【0048】
また、上述の実施例1においては、基板1と記録部2とを同一の材料により構成したが、その他基板1は、比較的低屈折率の材料より構成する場合においても、同様の効果を得ることができるといえる。
【0049】
実施例2
次に、本発明による光記録媒体において、記録部2に記録情報に対応する凹凸を設け、この凹凸を記録ピットとするいわゆる再生専用型構成とした場合について説明する。
この実施例2では、実施例1において用いた集光レンズと同様に、株式会社オハラ製の高屈折率ガラスS−LAH79材料を大きさ10mm×10mm、厚さ2mmで、両表面を光学研磨した光学レンズを試料として用いた場合を説明する。
そして、この試料の屈折率を、例えばジェー・エー・ウーラム・ジャパン株式会社製分光エリプソメータVASEにて、波長380nmから800nmまで測定した。この材料の屈折率の波長依存性は、前述の図12に示すとおりである。
【0050】
前述したように、この高屈折率ガラスS−LAH79材料は波長380nmから800nmまでのすべての波長範囲で、他のガラス材料に比べて比較的大きな屈折率を有しており、その値も波長400nm付近で2.0以上に達する。
【0051】
また、上記表1に示すように、波長405nmでのこの材料の屈折率は2.075であり、第2の光学レンズ22の開口数を0.42とし、第1の光学レンズ21にこの材料を使用して、前述の図8において説明した形態の集光レンズを組み立てたときの集光レンズの開口数NAは1.81である。
【0052】
このように、ガラス材料として高屈折率を有するS−LAH79材料を使用して作製した集光レンズの開口数は、実施例1と同様に1以上であり、したがって、この材料で作製された集光レンズで集光された光スポット面積は開口数の2乗に反比例して縮小できるので、例えばDVDの集光レンズの開口数0.6に比べて、約10倍も高密度な光記録媒体の記録再生が可能となる光ピックアップ装置を実現できる。
【0053】
次に、上述のようにして作製した集光レンズの開口数が1.81による光ピックアップ装置、及び光再生装置を使用し、光記録媒体の屈折率による再生信号評価を行った。
ここで、具体的な実施例として光記録媒体にSiを用いた場合と、比較例として石英ガラスを用いた場合の結果について述べる。
まず、実施例2として、単結晶シリコンによる光記録媒体を用意し、これに電子線露光用レジストを塗布し、その後(1,7)RLL変調されたビット長78.8nmのランダム信号を、トラックピッチ226nmで電子線露光により記録し、その後、現像工程、エッチング工程により、シリコン基板上に直接再生ピット信号を記録した。
【0054】
比較例2
同様に、比較例2として石英ガラスの光記録媒体を用意し、これに電子線露光用レジストを塗布し、その後(1,7)RLL変調されたビット長78.8nmのランダム信号を、トラックピッチ226nmで電子線露光により記録し、その後、現像工程、エッチング工程により、石英ガラス基板上に直接再生ピット信号を記録した。
これら実施例2と比較例2の2つの光記録媒体について、集光レンズの開口数が1.81による光ピックアップ装置、及びレーザ光源波長405nmの光再生装置を使用して、再生した信号波形を図17(A)及び(B)に示す。図17(A)は比較例2の信号波形、図17(B)は実施例2の信号波形を示している。
【0055】
図17(B)に示すように、光記録媒体がシリコンの場合、非常に明瞭な信号パターンが再生され、その最短マークと最長マークの比は約40%であった。
一方、図17(A)に示すように、光記録媒体が石英ガラスの場合、明瞭な信号パターンは再生されず、その最短マークと最長マークの比は約25%であった。
したがって、再生専用型とする光記録媒体においても同様に、同じ密度の光記録媒体でも、その媒体材料により、大きく再生信号に影響を与えることは明らかである。
【0056】
すなわち、再生専用型とする場合においても、光再生装置のレーザ光源波長である405nmにおける屈折率が、再生特性に影響することがわかる。
以下の表3に上述した実施例2と比較例2で使用した光再生装置のレーザ光源波長である波長405nmでのそれぞれの屈折率と、上述の再生信号の変調度とを示す。なお、試料の屈折率は、ジェー・エー・ウーラム・ジャパン株式会社製分光エリプソメータVASEにて測定した。
【0057】
【表3】
【0058】
この表3に示したように、集光レンズの開口数1.81に対して、シリコン製光記録媒体の屈折率は5.32で、集光レンズの開口数よりも大きい。一方、集光レンズの開口数1.81に対して、石英ガラス製光記録媒体の屈折率は1.47で、集光レンズの開口数よりも小さい。
【0059】
以上の実施例2と比較例2の比較から、集光レンズの開口数NAに対して、光再生媒体の屈折率nの大小が、その再生信号品質に非常に大きな影響を与えていることは明らかである。
【0060】
従ってこの場合においても同様に、この集光レンズの開口数NAと、光記録媒体の屈折率nとの関係が、図3で述べた集光レンズからのパターンによって説明される。
図18及び図19に、顕微鏡写真による上述の実施例2のシリコン製光記録媒体における集光レンズからのパターンと、比較例2の石英ガラス製光記録媒体における集光レンズからのパターンを示す。
図19に示すように、シリコン製光記録媒体における集光レンズからのパターンが真っ暗なものに対して、石英ガラス製光記録媒体における集光レンズからのパターンは白い円環が観察された。
【0061】
この白い円環は、集光レンズの開口数NAが石英ガラスの屈折率よりも大きいために起こる現象であり、その結果として、集光レンズの開口数NAが石英ガラスの屈折率に制限されていることを示している。
一方、図18に示す真っ暗なパターンは、集光レンズの開口数NAがシリコンの屈折率よりも小さいために起こる現象であり、その結果として、集光レンズの開口数NAがシリコンの屈折率に制限されていないことを示している。
【0062】
従って、本発明による光記録媒体は、開口数が制限されることなく、より良好な再生特性をもって再生することが可能な高密度、大容量の光記録媒体及び光記録再生方法を提供することができる。
【0063】
なお、上述の実施例2においては、Si単結晶を用いて光記録媒体を一体型構成とした場合について説明したが、このように記録ピットを凹凸により形成する再生専用型構成の光記録媒体においては、その他SiC、高屈折率ガラスを用いる場合においても、同様に良好な再生特性を得ることができた。
図20に、SiCの光学特性を示す。図20において、実線cは屈折率、破線dは消衰係数を示す。この図20から明らかなように、少なくとも記録部をSiCより構成する場合においても、短波長領域において十分高い2.5以上の屈折率とすることができ、良好なニアフィールド光記録再生が可能な光記録媒体を提供することができる。
【0064】
その他本発明による光記録媒体は、上述の各実施例において説明した例に限定されることなく、本発明構成を逸脱しない範囲において、その他種々の変形、変更が可能であることは言うまでもない。
【0065】
【発明の効果】
以上説明したように本発明による光記録媒体及び光記録再生方法によれば、開口数NAが1以上である集光レンズに対し、少なくとも光記録媒体の最表面に設ける記録部の屈折率nを、集光レンズの開口数NAに対して、n≧NAの関係に選定することにより、集光レンズを通じて光照射を行い、光記録媒体に対する再生を行えば、従来の屈折率が小なる光記録媒体では限界であった開口数を実現することが可能となる。
【0066】
また、本発明の光記録媒体において、予め記録情報に対応した凹凸を記録部に設けて記録ピットとすることによって、再生専用型の光記録媒体を構成することができる。
更に本発明において、光記録媒体を記録部を含んで同一の材料により構成し、一体型構成とすることによって、製造工程の簡易化、コストの低減化を図り、より安価で高記録密度が可能な光記録媒体及び光記録再生方法を提供することができる。
【0067】
更に本発明において、少なくとも記録部の材料を、屈折率が大なる例えばシリコンや高屈折率ガラスより構成することによって、確実に良好な再生特性の得られる大容量光記録媒体を提供し、高密度記録の可能な光記録再生方法を提供することができる
更に、予め記録部に凹凸による記録ピットを形成する構成とする場合に、少なくとも記録部をSi、SiC又は高屈折率ガラスより構成することによって、確実に再生特性の良好な高記録密度、大容量の再生専用型の光記録媒体を提供することができる。
特にこの場合に、基板と記録部を一体型構成とする場合は、基板上に凹凸によるピットを記録して、そのまま光記録媒体とすることができ、低価格で環境負荷の小さい光記録媒体を実現できる。
【0068】
更に本発明において、集光レンズと光記録媒体との間の空気層の厚さを50nmとすることにより、開口数1以上の集光レンズにより実現される光束の径を小とすることが可能になるとともに、光記録媒体の高密度化大容量化に伴い開発が予想される波長200nmから500nmの光源に対応して確実にニアフィールド光記録再生を行うことができて、確実に高密度化、大容量化の可能な光記録媒体及び光記録再生方法、これを用いた光学ピックアップ装置および光再生装置の実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】光記録媒体の一例の要部の略線的拡大断面図である。
【図2】光記録媒体の一例の要部の略線的拡大断面図である。
【図3】集光レンズの開口数NAと光記録媒体の屈折率nとの関係を示す説明図である。
【図4】集光レンズの一例の概略断面図である。
【図5】集光レンズの一例の概略断面図である。
【図6】集光レンズの一例の概略断面図である。
【図7】集光レンズの一例の概略断面図である。
【図8】光記録再生装置の一例の要部の概略構成図である。
【図9】光記録再生装置の一例の要部の概略構成図である。
【図10】光記録再生装置の一例の要部の概略構成図である。
【図11】光記録再生装置の一例の要部の概略構成図である。
【図12】集光レンズ材料の一例の屈折率の波長依存性を示す図である。
【図13】シリコンの屈折率の波長依存性を示す図である。
【図14】光記録媒体の一例の信号波形を示す図である。
【図15】光記録媒体の比較例の信号波形を示す図である。
【図16】高屈折率ガラスの一例の屈折率及び消衰係数の波長依存性を示す図である。
【図17】光記録媒体の一例と比較例の信号波形を対比して示す図である。
【図18】光記録媒体の一例における集光レンズからのパターンを対比して示す説明図である。
【図19】光記録媒体の比較例における集光レンズからのパターンを対比して示す説明図である。
【図20】SiCの光学特性を示す図である。
【図21】ニアフィールド光再生方式の光学系の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
1 基板、2 記録部、3 記録ピット、4 集光レンズ、10 光記録媒体、21 第1の光学レンズ、22 第2の光学レンズ、30 光照射領域、31 戻り光観察領域、33 第1のビームスプリッタ、34 第2のビームスプリッタ、40 2軸アクチュエータ、41 フォーカシング用コイル、42 トラッキング用コイル、51 スライダ、52 ジンバル
Claims (6)
- 開口数が1以上であり、かつ光記録媒体の最表面部との間の空気層の厚さが50nm以下とされる集光レンズを用いて、上記最表面部に記録ピットが設けられた上記光記録媒体に光照射を行って再生がなされる光再生装置であって、
上記光記録媒体の最表面部の屈折率をnとし、上記集光レンズの開口数をNAとするとき、上記開口数NAが、
n≧NA
の関係に選定されて成ることを特徴とする光再生装置。 - 上記光記録媒体の上記最表面部が、Si、SiC又は高屈折率ガラスから選定されるいずれか一の材料より成ることを特徴とする請求項1記載の光再生装置。
- 上記光記録媒体の上記基板と上記最表面部の材料が、同一の材料により構成されていることを特徴とする請求項1又は2記載の光再生装置。
- 開口数1以上の集光レンズを用いて、光記録媒体の最表面部の記録ピットを、上記最表面部と上記集光レンズとの間の空気層の厚さを50nm以下として光照射により再生を行う光再生方法であって、
上記光記録媒体の最表面部の屈折率をnとし、上記集光レンズの開口数をNAとするとき、
n≧NA
の関係に選定することを特徴とする光再生方法。 - 少なくとも上記光記録媒体の上記最表面部の材料を、Si、SiC又は高屈折率ガラスから選定されるいずれか一の材料より構成することを特徴とする請求項4記載の光再生方法。
- 上記基板と上記最表面部の材料が、同一の材料により構成された光記録媒体を用いることを特徴とする請求項4又は5記載の光再生方法。
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