JP5397108B2

JP5397108B2 - 多層光記録媒体、光記録媒体ドライブ装置及びフォーカス引き込み方法

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Publication number: JP5397108B2
Application number: JP2009208518A
Authority: JP
Inventors: 隆信樋口; 拓男田中
Original assignee: RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Current assignee: RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Priority date: 2009-09-09
Filing date: 2009-09-09
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2029-09-09
Also published as: JP2011060370A

Description

本発明は、多数の記録層を有する多層光記録媒体用の光記録媒体ドライブ装置及びフォーカス引き込み方法に関する。

近年、記録媒体１枚あたりの記録容量として１ＴＢ（テラバイト）を超えるような大容量光メモリを実現する手段の１つとして、記録媒体の厚み方向に情報を多重記録する方式が検討されている。これらの方式は大別すると記録媒体の内部にマークを３次元配置して記録する方式と記録媒体全体にホログラムを多重記録する方式、いわゆる体積ホログラム方式とに分類することができる。前者は更に、屈折率の異なる部分や窪みをマークとしてスパイラル状に記録した記録層を多層化する方式（例えば、非特許文献１〜３参照）と、微小大きさのホログラムをマークとしてスパイラル状に記録した情報面を多層化する方式（例えば、非特許文献４及び５参照）に分類することができる。また、これらの多層光記録媒体は、記録原理によって更にいくつかの方式に細分することができる。

これらの記録媒体内部に記録層を多層化することを特徴とする光記録媒体においては、基板の表面から各記録層までの距離が互いに異なるため、生じる球面収差は各々の記録層において異なってくる。許容される水準を上回る球面収差が生じる場合には、記録精度や再生信号品質を低下させるため球面収差を補正する必要がある。例えば、特許文献１に示された球面収差補正素子などを光路中に組み込み、各々の記録層において球面収差が最小になるように球面収差補正素子を調整することが必要になってくる。また、近年実用化されたBlu-ray Disc（登録商標）は２層の記録層をもつのみであるにもかかわらず、対物レンズの開口数ＮＡが0.85と大きく僅かな基板厚さ誤差であっても大きな球面収差が発生するため、球面収差補正素子が採用されている。Blu-ray Discドライブ装置においては１対のレンズからなるビームエキスパンダや液晶素子を球面収差補正素子として用いることが一般的である。

特許文献１には、空気や屈折率の異なる部材によって情報層が分離される構造を備えた光透過性記録媒体と球面収差補正器とが開示されている。球面収差補正器として回転するプリズム素子（階段状の平板）、１対の楔形プリズム、圧電素子により変形可能な鏡（いわゆるデフォーマブルミラー）が例示されている。

また、特許文献２〜５には、記録層間距離を１種類にすると情報層間の信号干渉が極めて大きくなり、正常な信号再生ができなくなるので、多層光記録媒体の記録層間のクロストークを減衰させることを目的として、記録層間距離の組み合わせを規定する技術が示されている。例えば、層間距離を等しくしない記録媒体（特許文献２参照）、所定の規則によって層間距離を組み合わせた記録媒体（特許文献４及び５参照）、積層された情報層の中心付近では層間距離を狭くまた記録密度を高く、一方で情報層の両端部分では層間距離を広くまた記録密度を低くした記録媒体（特許文献３参照）がある。

特許２５０２８８４号公報特開２００１−１５５３８０号公報特開２００５−２５１２４９号公報特開２００６−０４０４５６号公報特開２００６−０５９４３３号公報

Ayumi Mitsumori, Takanobu Higuchi, Takuma Yanagisawa, Masakazu Ogasawara, Satoru Tanaka and Tetsuya Iida, "Multilayer 500 Gbyte Optical Disk", Japanese Journal of Applied Physics, 48, 03A055, (2009) Ed Walker, Alexander Dvornikov, Ken Coblentz and Peter Rentzepis, "Terabyte recorded in two-photon 3D disk", Applied Optics, 47, 22, pp.4133-4139, (2008) Andrew N. Shipway, Moshe Greenwald, Nimer Jaber, Ariel M. Litwak and Benjamin J. Reisman, "A New Medium for Two-Photon Volumetric Data Recording and Playback", Japanese Journal of Applied Physics, 45, 2B, pp.1229-1234, (2006) Robert R. McLeod, Andrew J. Daiber, Mark E. McDonald, Timothy L. Robertson, Timothy Slagle, Sergei L. Sochava and Lambertus Hesselink, "Microholographic multilayer optical disk data storage", Applied Optics, 44, 16, pp.3197-3207, (2005) Hirotaka Miyamoto, Hisayuki Yamatsu, Kimihiro Saito, Norihiro Tanabe, Toshihiro Horigome, Goro Fujita, Seiji Kobayashi and Hiroshi Uchiyama, "Direct Servo Error Signal Detection Method from Recorded Micro-Reflectors", Japanese Journal of Applied Physics, 48, 03A054, (2009)

物理的に独立した記録層や中間層をもたないバルク型の多層光記録媒体においては、基板厚さの実現可能な交差（1/10mm〜5/100mm程度）に対して、層間距離（例えば5〜10μm）が小さすぎるため、例えば厚さ1.2mmの基板の表面からどのくらいの距離に目標とする記録層があるか不明であり、球面収差発生量を予測することが難しい。

また、物理的に独立した記録層を積層した構造をとる多層光記録媒体において、予め交差を厳しくした中間層を順次積層していき、表面の保護層の厚さ交差をも厳しくした場合であっても、各中間層の交差は±数μmはあるため、表面から遠い記録層になればなるほど、表面から記録層までの距離の変動は、交差の積み重ねによって大きくなる。従って、基板の表面からどのくらいの距離に目標とする記録層があるか不明であり、球面収差発生量を予測することが難しい。よって、目標の記録層にアクセスする場合は、小刻みなフォーカスジャンプと球面収差補正を何度も繰り返す必要があり、速やかなアクセスを実現することは困難である。

そこで、本発明が解決しようとする課題には、上記の欠点が一例として挙げられ、多数の記録層のうちの目標の記録層に速やかにアクセスすることができる多層光記録媒体用の光記録媒体ドライブ装置及びフォーカス引き込み方法を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明の光記録媒体ドライブ装置は、各々が所定数の記録層からなる複数の記録層群を構成する多数の記録層を有し、前記複数の記録層群の間にはギャップ層が形成され、前記ギャップ層の厚さである前記複数の記録層群の群間距離は、前記所定数の記録層の最大層間距離より長くされた多層光記録媒体に記録又は再生用のレーザ光を照射する光学系を有するドライブ装置であって、前記光学系は球面収差を前記複数の記録層群単位の粗調整で補正する球面収差粗調整手段と、球面収差を前記記録層単位の微調整で補正する球面収差微調整手段とを備えることを特徴としている。

請求項６に係る発明のフォーカス引き込み方法は、各々が所定数の記録層からなる複数の記録層群を構成する多数の記録層を有し、前記複数の記録層群の間にはギャップ層が形成され、前記ギャップ層の厚さである前記複数の記録層群の群間距離は、前記所定数の記録層の最大層間距離より長くされた多層光記録媒体に記録又は再生用のレーザ光を照射する光学系を有するドライブ装置のフォーカス引き込み方法であって、前記複数の記録層群各々へのフォーカス引き込みは球面収差粗調整手段のみで行い、前記複数の記録層群内の記録層へのフォーカスジャンプの後、球面収差微調整手段を用いて球面収差の最適補正を行うことを特徴としている。

請求項１に係る発明の光記録媒体ドライブ装置及び請求項６に係る発明のフォーカス引き込み方法によれば、複数の記録層群単位の粗調整で補正する球面収差粗調整手段と、球面収差を記録層単位の微調整で補正する球面収差微調整手段とを備えているので、球面収差粗調整手段により大まかに球面収差が補正されるので、微調整をしなくても記録層群単位で群の中のどこかの記録層にはフォーカス引き込みをすることができ、その後、目標の記録層に対してフォーカスジャンプして球面収差微調整手段により球面収差を微調整することができる、これにより、目標とする記録層に対して速やかにフォーカスジャンプを行ってアクセスすることが可能になる。

本発明の実施例として多層光ディスクを示す図である。本発明の実施例として光ディスクドライブ装置の構成を示す図である。図２の装置において光ディスクの目標の記録層にアクセスする際の制御動作を示すフローチャートである。本発明の他の実施例として光ディスクドライブ装置の構成を示す図である。本発明の他の実施例として光ディスクドライブ装置の構成を示す図である。本発明の他の実施例として光ディスク記録装置の構成を示す図である。本発明の他の実施例として光ディスク再生装置の構成を示す図である。

（第１の実施例）
以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１は本発明の光記録媒体の実施例として複数の記録層を有する再生専用の光ディスク１０を示している。この光ディスク１０は、ガラス基板１と、４つの記録層群Ｇ０〜Ｇ３と、４つの記録層群Ｇ１〜Ｇ３間の群間中間層（ギャップ層）２と、保護層３とによる積層構造となっている。４つの記録層群Ｇ０〜Ｇ３各々は２０の記録層Ｒ０〜Ｒ１９が積層された束である。４つの記録層群Ｇ０〜Ｇ３各々の２０の記録層Ｒ０〜Ｒ１９間の中間層の厚さは層間干渉を防止するために２種類とされ、１０ミクロンと１４ミクロンとされている。１つの記録層群の中間層の厚さの合計は２３０ミクロンにされている。群間中間層２の厚さは３０ミクロンである。光ディスク１０の厚さを従来のものと同様に１．２mmとすると、４つの記録層群Ｇ０〜Ｇ３となり、記録層の総数は８０層となる。記録層に情報として記録されるデータの形式はBlu-ray Discに準じている。１記録層当たりの記録容量は２５ＧＢ、８０記録層合計で約２ＴＢである。

記録層Ｒ０〜Ｒ１９各々のヘッダー領域には、群の番号を格納する情報アドレスビットと、群の中の層番号を格納する情報アドレスビットとが形成されている。

保護層３は記録層群Ｇ３上に形成され、レーザ光が入射するディスク表面をなす。光ディスク１０の中央には貫通したクランプ孔４が形成されている。

記録層群Ｇ０〜Ｇ３各々の記録層の数は８以上５０以下で、例えば２０であることが望ましい。また、記録層群Ｇ０〜Ｇ３の群間距離は、記録層Ｒ０〜Ｒ１９の最大層間距離の少なくとも２倍以上、記録層群の厚さ以下であれば良い。

図２は図１の光ディスク１０に対して情報の再生を光学的に行う光ディスクドライブ装置の構成を示している。このドライブ装置は、ディスク駆動系、光学系と、信号処理系とからなる。

ディスク駆動系は光ディスク１０をクランプ機構６によって挟み込むように保持してそれをスピンドルモータ７によって回転させる構造を備えている。

光学系は、光源１１、コリメータレンズ１２、ビームスプリッタ１３，１４、球面収差粗調整板１５、ビームエキスパンダ１６、対物レンズ１７、集光レンズ１５ａ，１５ｂ，１８，１９、ピンホール素子２０、及び光検出器２１，２２を備えている。

光源１１は波長４０５nmのレーザビームを出射する半導体レーザ素子である。光源１１は図示しない光源駆動部によって駆動される。コリメータレンズ１２は光源１１によって出射されたレーザビームを平行光に変換してビームスプリッタ１３に供給する。ビームスプリッタ１３はコリメータレンズ１２から供給された平行レーザビームをそのままビームスプリッタ１４に供給し、ビームスプリッタ１４はビームスプリッタ１３から供給された平行レーザビームをそのまま球面収差粗調整板１５に供給する。

球面収差粗調整板１５は板状の光学素子であり、球面収差粗調整用として３つの異なる板厚の第１板〜第３板を階段状に有している。球面収差粗調整板１５はレーザビームの光軸に対して垂直方向（矢印方向）に移動自在にされており、図示しない調整板アクチュエータによってその垂直方向に駆動されるよう構成されている。この駆動により３つの板部のいずれか１の板部がレーザビームを透過させる状態になる。第１板〜第３板の１段あたりの球面収差補正量は、記録媒体の厚みに換算して２６０ミクロンになるように設計されている。

ビームエキスパンダ１６は微調整用の球面収差補正素子であり、凹レンズ１６ａと凸レンズ１６ｂとからなる。凹レンズ１６ａ及び凸レンズ１６ｂ各々は図示しないビームエキスパンダアクチュエータによって光軸方向に駆動され、凹レンズ１６ａと凸レンズ１６ｂとの間の距離を調整することにより球面収差補正が可能にされている。ビームエキスパンダ１６の収差補正可能範囲は光ディスク１０の厚みに換算して３００ミクロンである。

対物レンズ１７はビームエキスパンダ１６と光ディスクとの間に配置され、光軸方向への移動を行うためのフォーカスアクチュエータ（図示せず）と、光軸に垂直な方向への移動を行うためのトラッキングアクチュエータ（図示せず）とを備え、フォーカス方向及びトラッキング方向への微動を電気的に制御することができるようになっている。対物レンズ１７はビームエキスパンダ１６からのレーザビームをフォーカスアクチュエータにより光ディスク１０の４つの記録層群Ｇ１〜Ｇ３のいずれか１の記録層に集光させるようになっている。また、トラッキングアクチュエータによりその１の記録層のトラック上にレーザビームの光スポットを位置させるようになっている。対物レンズ１７の開口数は例えば、０．８５である。

光ディスク１０の記録層で反射したレーザビームは対物レンズ１７、ビームエキスパンダ１６、そして球面収差粗調整板１５を順に介してビームスプリッタ１４に供給される。ビームスプリッタ１４は球面収差粗調整板１５からの戻りのレーザビームの一部を反射して集光レンズ１８に供給し、それ以外の戻りのレーザビームをそのままビームスプリッタ１３に供給する。例えば、戻りのレーザビームの一部はｐ偏光のレーザビーム、それ以外の戻りのレーザビームをｓ偏光のレーザビームとしても良い。ビームスプリッタ１３は供給された戻りのレーザビームを反射して集光レンズ１９に供給する。

集光レンズ１８はビームスプリッタ１４からのレーザビームを光検出器２１の受光面に集光させてそこにスポットを形成させる。集光レンズ１９はビームスプリッタ１３からのレーザビームをピンホール素子２０を介して光検出器２２の受光面に集光させてそこにスポットを形成させる。光検出器２１，２２各々は例えば、４分割の受光面を有し、分割面毎に受光強度に応じたレベルの電圧信号を生成する。

ピンホール素子２０は共焦点光学系を形成するために備えられており、焦点の合った記録層から反射されたレーザビームのみをピンホールを通過させる。

なお、上記の光学系は図示しない移送駆動部によって光ディスク１０の半径方向に移動可能にされている。

信号処理系は、ディスク回転ドライバ３１、信号処理部３２，３３、コントローラ３４、メモリ３５、アクチュエータドライバ３６、収差補正板ドライバ３７、及びビームエキスパンダドライバ３８を備えている。

ディスク回転ドライバ３１はコントローラ３４からの回転指令に応じてスピンドルモータ７を回転駆動して光ディスク１０を回転させる。ディスク回転ドライバ３１では光ディスク１０を線速度一定で回転させるためにスピンドルサーボ制御が行われる。

信号処理部３２は光検出器２１の出力信号に応じて記録層群についてのフォーカスエラー信号を生成する。信号処理部３３は光検出器２２の出力信号に応じて記録層についてのフォーカスエラー信号を生成すると共に、トラッキングエラー信号及び再生信号を生成する。フォーカスエラー信号の生成のためには例えば、非点収差法等の公知の信号生成方法を用いることができる。

コントローラ３４はメモリ３５に保存されたプログラム及びデータに応じて制御動作を実行し、信号処理部３２又は３３から得られるフォーカスエラー信号がゼロレベルになるようにフォーカス駆動信号を生成する。また、信号処理部３３から得られるトラッキングエラー信号がゼロレベルになるようにトラッキング駆動信号を生成する。更に、信号処理部３３からの再生信号に応じてディスク１０について再生に必要な固有情報、ヘッダー領域に記録された群番号や層番号を取得する。コントローラ３４は再生すべき記録層を含む記録層群に応じて球面収差板駆動信号を生成し、再生すべき記録層の記録層群内の位置に応じてビームエキスパンダ駆動信号を生成する。

アクチュエータドライバ３６はコントローラ３４からのフォーカス駆動信号に応じて対物レンズ１７のフォーカスアクチュエータを駆動し、対物レンズ１７を光軸方向に移動させることによりレーザビームを集光させていずれかの１の記録層上にビームスポットを結ばせる。アクチュエータドライバ３２はコントローラ３４からのトラッキング駆動信号に応じて対物レンズ１７のフォーカスアクチュエータを駆動し、対物レンズ１７を光軸に垂直な光ディスク１０の半径方向に移動させ、１の記録層のトラックにビームスポットを沿わせて追従させる。

収差補正板ドライバ３７はコントローラ３４からの球面収差板駆動信号に応じて球面収差粗調整板１５の調整板アクチュエータを駆動して球面収差粗調整板１５の位置を定める。すなわち、球面収差粗調整板１５の上記の第１板〜第３板のいずれか１板が選択されてレーザビームの光路に位置する。

ビームエキスパンダドライバ３８はコントローラ３４からのビームエキスパンダ駆動信号に応じてビームエキスパンダ１６を駆動して凹レンズ１６ａと凸レンズ１６ｂとの間の距離を変えることにより対物レンズ１７に向かうレーザビームの拡散・収束を調整し、光軸上におけるレーザビームの集光位置を変化させ、これにより各記録層に対する球面収差を微調整する。

かかる構成の光ディスクドライブ装置においては、光ディスク１０がクランプ機構６に装着されると、図３に示すように、先ず、光源駆動部に対して発光駆動指令を発生して光源１１にレーザビームを発射させる。

レーザビームの発射後、コントローラ３４は光ディスク１０の最内周部の記録領域から光ディスク１０についての固有情報を信号処理部３３を介して読み取り、その固有情報から光ディスクの記録層の構造情報を取得する。固有情報としては、光ディスク１０の記録群数及び記録層群毎の記録層数がある。

そして、コントローラ３４は球面収差粗調整用の球面収差粗調整板１５の最も厚い第１板を選択するように球面収差板駆動信号を生成し、これにより光ディスク１０のビーム入射表面から最奥の記録層群Ｇ０を再生するために適した状態に調整することが行われる。また、球面収差微調整用のビームエキスパンダ１６の凹レンズ１６ａと凸レンズ１６ｂとの間の距離が駆動範囲の半分付近となる中立位置に設定するようにビームエキスパンダ駆動信号を生成する。この状態では、光ディスク１０の最奥の記録層群Ｇ０に対してのフォーカスエラー信号のみが信号処理部３２から明瞭に検出される状態になっている。

次に、光ディスク１０を線速度一定で回転するように制御する。このとき信号処理部３２，３３から得られるフォーカスエラー信号に基づいてフォーカス駆動信号がコントローラ３４から生成されるので、フォーカス引き込み動作により通常は最奥の記録層群Ｇ０の中央付近にあるいずれかの記録層にレーザビームのフォーカスが引き込まれる。なお、製造誤差などによって記録群内に反射率の高い記録層があると、反射率の高い記録層にフォーカスを引き込むことがあるが、他の記録層群内の記録層では球面収差の補正範囲を超えているのでフォーカスエラー信号の強度が十分ではないこと、及び、記録層群間の距離を層間距離よりも大きくし明瞭な境界を設けたことから、記録層群を超えて誤った記録層にフォーカスが引き込まれることは生じない。

更に、信号処理部３３からトラッキングエラー信号に基づいてトラッキング駆動信号がコントローラ３４から生成されるので、トラッキング引き込み動作が行われ、トラッキングサーボがクローズされる。この状態で、信号再生を行うと、球面収差が最適化されておらず信号品質が十分でないので、再生信号振幅が最大になるように、コントローラ３４はビームエキスパンダ駆動信号を生成する。よって、ビームエキスパンダ１６を駆動して凹レンズ１６ａと凸レンズ１６ｂとの間の距離が調整されるので、球面収差が微調整される。この結果、サーボクローズした記録層の群番号、層番号、記録されている情報信号等の記録情報が信号処理部３３から取得することができる。ここで、それらの取得情報に応じて目標とする記録層と異なる記録層を再生していると判別した場合には、既存の光ディスクドライブ装置と同様にして、目標の記録層に到達するまでフォーカスジャンプ、球面収差微調整、及び記録情報取得が繰り返される。

記録層群間のフォーカスジャンプを行う場合には、先ず、フォーカスサーボ制御及びトラッキングサーボ制御のサーボ動作が解除され、コントローラ３４が目標の記録層群に対応するように球面収差粗調整板１５の階段状光学板（第１板以外）を選択するように球面収差板駆動信号を生成して階段状光学板が変更される。これにより、球面収差微調整なしに、光ディスク１０の目標の記録層群のいずれかの記録層をフォーカス引き込みが再生可能な状態となる。そして、従来の光ディスクドライブ装置と同様に、フォーカス引き込み、トラッキングサーボクローズ、及び情報取得が行われ、更に、目標の記録層に対して記録層間のジャンプが繰り返される。

よって、上記した実施例においては、記録層群毎に球面収差粗調整用の球面収差粗調整板１５の階段状光学板を選択することより大まかに球面収差が補正されるので、微調整をしなくても記録層群単位で群の中のどこかの記録層にはフォーカス引き込みをすることができる。その後、目標の記録層に短距離のフォーカスジャンプをしてから球面収差微調整用のビームエキスパンダ１６によって球面収差を微調整することにより、目標とする記録層に対して速やかにフォーカスジャンプを行うことが可能になり、アクセス性能を高めることができる。

光ディスク１０の記録層群の両端の高次の球面収差が生じる領域には記録層を設けていないので、記録層群の各記録層の球面収差を適切に補正することができる。

記録層群と記録層群との間に広いギャップ層があり、また、同じ記録層群に属する記録層の間であれば、球面収差の調整を行うことなく、フォーカスジャンプを行うことができるので、誤って目標と違う記録層群に属する記録層にフォーカスジャンプをすることがなくなり、アクセス性能を向上させることができる。

（第１の実施例の変形）
図４は本発明の光ディスクドライブ装置の他の実施例を示している。この図４の光ディスクドライブ装置においては、図２の光ディスクドライブ装置内の共焦点光学系のビームスプリッタ１３、集光レンズ１９、ピンホール素子２０、光検出器２２及び信号処理部３３が備えられておらず、その他の構成は同一である。図４の光ディスクドライブ装置において、信号処理部３２は光検出器２１の出力信号に応じてフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号及び再生信号を生成することが行われる。このフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号及び再生信号を用いてコントローラ３４は図２の装置の場合と同様の制御動作を実行する。共焦点光学系が備えていないので、フォーカスエラー信号のＳＮ比は低下するが、光学系を小型化できる利点がある。

（第２の実施例）
本発明の光ディスクとしては、微小の大きさのホログラムをマークとしてスパイラル状に記録した記録層を多層化する方式のものを採用しても良い。この方式としては、例えば、Robert R. McLeod, Andrew J. Daiber, Mark E. McDonald, Timothy L. Robertson, Timothy Slagle, Sergei L. Sochava and Lambertus Hesselink, "Microholographic multilayer optical disk data storage", Applied Optics, 44, 16, pp.3197-3207, (2005)、あるいは、Hirotaka Miyamoto, Hisayuki Yamatsu, Kimihiro Saito, Norihiro Tanabe, Toshihiro Horigome, Goro Fujita, Seiji Kobayashi and Hiroshi Uchiyama, "Direct Servo Error Signal Detection Method from Recorded Micro-Reflectors", Japanese Journal of Applied Physics, 48, 03A054, (2009)に記載されている方式を用いることができる。

ホログラムをマークとした光ディスク用のドライブ装置としては、図５に示すように構成することができる。このドライブ装置においては、図２の光ディスクドライブ装置の構成に加えて、光ディスク１０の対物レンズ１７側とは逆側に、ホログラムマークの作成に必要になる干渉光を生成するための反射光学系として対物レンズ２３、投影レンズ２４、記録再生切替用シャッタ板２５及び反射板２６が備えられる。対物レンズ２３の光軸方向及びディスク半径方向の位置、投影レンズ２４の光軸方向の位置、並びに記録再生切替用シャッタ板２５の遮断はコントローラ３４によって制御される。なお、光ディスク１０の再生時にはコントローラ３４によって図２の装置の場合と同様の制御動作を実行する。

なお、上記した光記録媒体ドライブ装置の各実施例において、球面収差微調整手段としてはビームエキスパンダが用いられているが、複屈折特性を有する液晶が充填された液晶層上に透明電極を形成した光学素子を用いても良い。

また、複数の記録層群数は４つに限らず、２つの記録層群以上であれば良い。

本発明は光ディスクドライブ装置だけでなく光ディスクドライブ装置を備えたハードディスク記録再生装置、光ディスク記録装置、光ディスク再生装置等の他の装置にも適用することができる。

（第３の実施例）
図６は、光ディスクへ情報を記録する光ディスク記録装置を示している。この装置は、ディスク駆動系、光学系から構成されている。

ディスク駆動系は、光ディスク５０をクランプ機構５１によって挟み込むように保持し、それをスピンドルモータ５２によって回転させる構造である。

光学系は、光源６１、コリメータレンズ６２、光変調器６３、光強度減衰器６４、ダイクロイックミラー６５、粗調整用球面収差補正器６６、微調整用球面収差補正器６７、対物レンズ６８からなる。

光源６１は、波長７８２ｎｍ、パルス幅６５ｆｓｅｃ、平均強度６２０ｍＷのチタンサファイアレーザを出射する。このレーザ光をコリメータレンズ６２を用いて平行光に変換したのち、記録データに応じて光変調器６３を用いて強度変調する。光変調器６３は、変調器ドライバ７１を介してコンピュータ７２によって制御されている。強度変調されたレーザ光は、光強度調整用の減衰器６４で所望の強度に調整された後、７８２ｎｍのレーザ光を反射するダイクロイックミラー６５で光路を曲げ、粗調整用球面収差補正器６６及び微調整用球面収差補正器６７を介して対物レンズ６８に入射される。粗調整用球面収差補正器６６は球面収差粗調整板６６ａと、その前後の集光レンズ６６ｂ，６６ｃとからなる。微調整用球面収差補正器６７は凹レンズ６７ａと凸レンズ６７ｂとによるビームエキスパンダである。

対物レンズ６８は、開口数０．７５、４０倍の乾燥系対物レンズである。対物レンズ６８に入射したレーザ光は、このレンズ６８によって光ディスク５０中に多層に形成した記録層の１つに集光される。記録層の切り替えは、対物レンズ６８をピエゾアクチュエータ６９によって光軸方向に走査することで行う。ピエゾアクチュエータ６９はコンピュータ７２によってピエゾドライバ７３を介して制御される。また、トラックの切り替えは、光ディスク５０を保持したスピンドルモータ５２全体をコンピュータ制御されたトランスレーションステージ５３を用いて走査することより行う。このため、スピンドルモータ５２の回転速度を制御するスピンドルモータコントローラ５４からコンピュータ７２にスピンドルモータ５２の回転情報が供給される。

また、光ディスク５０の回転に伴うディスクの面ブレを測定し、レーザ光のフォーカス状態を最適に制御するために、レーザ変位計７４を光ディスク５０の下面に設置して、対物レンズ６８に対する光ディスク５０の位置を測定する。そのレーザ変位計７４からの信号をコンピュータ７２で処理した後、ピエゾアクティエータ７３を制御することで、フォーカシングを行う。粗調整用球面収差補正器６６及び微調整用球面収差補正器６７による球面収差の補正方法は他の実施例と同様であるので、ここでの動作の説明は省略する。

図７は、記録した情報を光ディスク５０から読み出すための光ディスク再生装置を示している。この再生装置は、ディスク駆動系、光学系、信号処理系から構成されている。

ディスク駆動系は、記録光学系と同様に、光ディスク５０をクランプ機構８１によって挟み込むように保持し、それをスピンドルモータ８２によって回転させる構造である。

光学系は、光源９１、コリメータレンズ９２、光強度減衰器９３、ダイクロイックミラー９４、粗調整用球面収差補正器９５、微調整用球面収差補正器９６、対物レンズ９７、ノッチフィルタ９８、集光レンズ９９、ピンホール１００、光検出器１０１からなる。

光源は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザの２倍高調波（波長５３２ｎｍ、強度１００ｍＷ）を用いたレーザ共振器である。そのレーザ共振器から出たレーザ光は、コリメータレンズ９２で平行光に変換された後、光強度減衰器９３で所望の強度に調整される。その後、レーザ光は、５３２ｎｍの緑色光を反射するダイクロイックミラー９４に入射される。ダイクロイックミラー９４で反射されたレーザ光は、粗調整用球面収差補正器９５及び微調整用球面収差補正器９６を介して対物レンズ９７へと導かれる。粗調整用球面収差補正器９５は球面収差粗調整板９５ａと、その前後の集光レンズ９５ｂ，９５ｃとからなる。微調整用球面収差補正器９６は凹レンズ９６ａと凸レンズ９６ｂとによるビームエキスパンダである。

対物レンズ９７は、入射されたレーザ光を多層光ディスク５０の内部の記録層の１つに集光する。対物レンズ９７は、開口数０．７５、４０倍の乾燥系対物である。光ディスク５０に緑色レーザを照射すると、チタンサファイアレーザの照射によって情報を記録した部位からは、オレンジ色（中心波長５８０ｎｍ）のローダミンＢの蛍光が発生する。この蛍光は、再度同じ対物レンズ９７を用いて集められ、ダイクロイックミラー９４を透過したのち、ノッチフィルタ９８及び集光レンズ９９を介してピンホール１００上に集光される。ピンホール１００とダイクロイックミラー９４の間には、ダイクロイックミラー９４を透過した緑色レーザ光を除去するためのノッチフィルタ９８を設置している。また、ピンホール１００としては、径４μｍの金属製ピンホール、もしくはコア径４μｍのシングルモードファイバが用いられる。

ピンホール１００を透過した蛍光信号は、光検出器１０１で受光され、信号処理回路１０２で処理した後、コンピュータ１０３によって計測される。記録光学系と同様、再生する記録層の切り替えは、コンピュータ制御されたピエゾアクチュエータ１０４を用いて対物レンズ９７を光軸方向に走査することにより行う。ピエゾアクチュエータ１０４はコンピュータ１０３によってピエゾドライバ１０５を介して制御される。トランスレーションステージ１０６を用いたトラックの切り替え、並びにレーザ変位計１０７を用いたディスクの面ブレに伴う対物レンズに対する光ディスクの位置の測定も記録光学系と同様である。なお、スピンドルモータ８２の回転速度を制御するスピンドルモータコントローラ１０８からコンピュータ１０３にスピンドルモータ８２の回転情報が供給される。粗調整用球面収差補正器９５及び微調整用球面収差補正器９６による球面収差の補正方法は上記の他の実施例と同様であるので動作の説明は省略する。

かかる図６及び図７の光ディスク５０には、記録層と中間層が交互に積層した構造の多層ディスクが用いられる。中間層はPVA(Ploy vinyl alcohol)を用いる。記録層はPMMAにAu³⁺ と蛍光色素ローダミンBをドープしたものを用いる。未記録状態では、Au³⁺とローダミンBがPMMA中に存在する。ローダミンBは励起波長560nmの光を吸収して波長580nmの蛍光を発するが、 Au³⁺が存在するとローダミンBからAu³⁺にエネルギー移動が起こるため、ローダミンBは蛍光を発しない。ここで記録用レーザを照射すると、光化学反応により金イオンが金微粒子に光還元され、記録マークが形成される。次に、再生光を照射すると、Au³⁺が金微粒子に変化しているため、ローダミンBからのエネルギー移動がなくなると共に、金微粒子の局所型表面プラズモン共鳴により蛍光が増強されて、強い蛍光を発する。この原理を利用して、マークの記録と再生が行われる。

Claims

各々が所定数の記録層からなる複数の記録層群を構成する多数の記録層を有し、前記複数の記録層群の間にはギャップ層が形成され、前記ギャップ層の厚さである前記複数の記録層群の群間距離は、前記所定数の記録層の最大層間距離より長くされた多層光記録媒体に記録又は再生用のレーザ光を照射する光学系を有するドライブ装置であって、
前記光学系は球面収差を前記複数の記録層群単位の粗調整で補正する球面収差粗調整手段と、球面収差を前記記録層単位の微調整で補正する球面収差微調整手段とを備えることを特徴とする光記録媒体ドライブ装置。
前記球面収差粗調整手段は、段階的に光路長が変化する光学素子、又は屈折率を段階的に調整可能な光学素子からなり、前記球面収差微調整手段は少なくとも１組の光学レンズからなるエキスパンダーレンズ、又は複屈折特性を有する液晶が充填された液晶層上に透明電極を形成した光学素子からなることを特徴とする請求項１記載の光記録媒体ドライブ装置。
前記複数の記録層群各々へのフォーカス引き込みは前記球面収差粗調整手段のみで行い、前記複数の記録層群内の記録層へのフォーカスジャンプの後、前記球面収差微調整手段を用いて球面収差の最適補正を行うことを特徴とする請求項１記載の光記録媒体ドライブ装置。
前記複数の記録層群単位のフォーカスサーボ制御は低分解能の光学系で行い、前記複数の記録層群内の各記録層についてのフォーカスサーボ制御、トラッキングサーボ制御及び再生信号取得は高分解能の光学系で行うことを特徴とする請求項１記載の光記録媒体ドライブ装置。
前記高分解能の光学系はピンホール素子を有する共焦点光学系であることを特徴とする請求項４記載の光記録媒体ドライブ装置。
各々が所定数の記録層からなる複数の記録層群を構成する多数の記録層を有し、前記複数の記録層群の間にはギャップ層が形成され、前記ギャップ層の厚さである前記複数の記録層群の群間距離は、前記所定数の記録層の最大層間距離より長くされた多層光記録媒体に記録又は再生用のレーザ光を照射する光学系を有するドライブ装置のフォーカス引き込み方法であって、
前記複数の記録層群各々へのフォーカス引き込みは球面収差粗調整手段のみで行い、前記複数の記録層群内の記録層へのフォーカスジャンプの後、球面収差微調整手段を用いて球面収差の最適補正を行うことを特徴とするフォーカス引き込み方法。