JPWO2002027716A1 - 情報記録媒体および情報記録再生装置 - Google Patents

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Abstract

情報記録媒体１０１は、第１の面Ａと、第１の面Ａとは反対側の第２の面Ｂとを有する透明基板１０９と、透明基板１０９の第１の面Ａに設けられた反射率低減手段１１０と、透明基板１０９の第２の面Ｂに設けられた情報記録層１２０とを備えている。第１の面Ａに０°から最大入射角αまでの範囲の入射角で入射した光１３０、１３１、１３２のうち、透明基板１０９を透過した光１３０ａ、１３１ａ、１３２ａを用いて情報記録層１２０に情報が記録され、または、第１の面Ａに０°から最大入射角までの範囲の入射角で入射した光１３０、１３１、１３２のうち、透明基板１０９を透過した光１３０ａ、１３１ａ、１３２ａを用いて情報記録層１２０に記録された情報が再生され、反射率低減手段１１０は、最大入射角αで入射する光１３１、１３２の第１の面Ａにおける反射率を低減する。

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、情報記録媒体および情報記録再生装置に関する。
【０００２】
（背景技術）
従来、情報を記録または記録された情報を再生するための光ディスクとして、ＣＤ、ＤＶＤ等が知られている。これらの従来の光ディスクでは、記録または再生を行う場合に光ディスクの表面に入射する光の入射角は、それほど大きな値をとらない。
【０００３】
図７は、従来の光ディスク５０８と、光ディスク５０８に情報を記録または記録された情報を再生するための光ヘッド５１３の構成の例を示す。光ヘッド５１３は、放射光源５０１と、ビームスプリッター５０２と、コリメートレンズ５０３と、対物レンズ５０６と、ホログラム５１１と、光検出器５１２とを含む。
【０００４】
光ディスク５０８に記録された情報を再生する場合には、放射光源５０１が出射する光束は、ビームスプリッター５０２を透過して、コリメートレンズ５０３で平行光束になる。この平行光束は、対物レンズ５０６に入射し、光ディスク５０８の情報記録層７１１の上に収束する。
【０００５】
放射光源５０１としては、通常、半導体レーザが用いられる。半導体レーザの発振波長は、光ディスク５０８がＣＤの場合には約７８０〜約８１０ｎｍの範囲であり、光ディスク５０８がＤＶＤの場合には約６３０〜約６７０ｎｍの範囲である。
【０００６】
情報記録層７１１で反射した光束は、再び対物レンズ５０６とコリメートレンズ５０３とを透過して、ビームスプリッター５０２で反射され、光検出器５１２に入射する。光検出器５１２において、光ディスク５０８に記録された情報を示す情報信号と、トラッキングのためのサーボ信号とが取り出される。
【０００７】
図８は、光ディスク５０８に入射する光束７０１を示す。光束７０１は、光ディスク５０８の表面に垂直に入射する（すなわち、入射角が０°）光７０８と、入射角αで入射する光７０７および７０９とを含む。光束７０１は、情報記録層７１１上に収束して光スポット７１２を形成する。
【０００８】
近年、サイズの大きな動画データ等を含むマルチメディアデータを記録するために、光ディスク５０８に記録される情報の密度を高くすることが要求されている。光ディスク５０８に記録される情報の密度を高くするための１つの方法は、情報記録層７１１上に形成される光スポット７１２のサイズを小さくすることである。
【０００９】
光スポット７１２の直径φは、以下の式（１）で表される。
【００１０】
φ＝ｋ・λ／（ＮＡ）　・・・（１）
ここで、λは光束７０１の波長（すなわち、光７０７、７０８および７０９の波長）であり、ｋは定数であり、ＮＡは対物レンズ５０６（図７）の開口数である。定数ｋは入射瞳上の光分布により決まり、入射瞳上の光分布が一様である場合には小さく、一様でない（例えば、入射瞳の周辺部の光が中心部の光よりも弱い）場合には大きくなる。
【００１１】
式（１）から分かるように、光スポット７１２のサイズを小さくするためには、▲１▼対物レンズの開口数ＮＡを大きくする、▲２▼入射瞳上の光分布を一様にすることにより、定数ｋを小さくする、または、▲３▼光束の波長λを小さくする、のいずれかの方法を行えばよい。
【００１２】
光束７０１の波長λは、放射光源（例えば、半導体レーザ）５０１（図７）の発振波長によって定まる。近年、青色半導体レーザ等の発振波長の短い半導体レーザを使用することにより、上記方法▲３▼に基づいて光スポットを小さくすることが行われている。しかし、従来の光ディスクでは、対物レンズの開口数ＮＡを大きくすると、光ディスクの表面に入射する光の最大入射角が大きくなり、反射率が大きくなるために、入射瞳上の光分布を一様にすることができなかった。
【００１３】
図９は、従来の光ディスク５０８（図８）に入射する光の入射角と、その光の光ディスク表面における反射率との関係を示す。図９には、Ｓ偏光（Ｓとして図示）とＰ偏光（Ｐとして図示）とのそれぞれについて、反射率の入射角依存性が示されている。なお、Ｐ偏光とは、その偏光の電気ベクトルが、入射断面（入射する面の法線と入射する光とを含む面）に平行な偏光を意味し、Ｓ偏光とは、その偏光の電気ベクトルが、入射断面に直交する偏光を意味する。
【００１４】
図９から、入射角が同一であってもＳ偏光とＰ偏光とで反射率が異なることが分かる。対物レンズ５０６（図７）に入射する光は、一般に円偏光であるので、図８に示される光束７０１の光ディスク５０８の表面での平均の反射率は、Ｓ偏光の反射率とＰ偏光の反射率との中間の値（（Ｓ＋Ｐ）／２として図示）になる。以下の明細書中では、光の反射率は、特に断らない限り、Ｓ偏光の反射率とＰ偏光の反射率との中間の値（（Ｓ＋Ｐ）／２）を指すものとする。
【００１５】
図９は、入射角が５８°近傍である場合に、Ｐ偏光の反射率はほぼ０であるが、Ｓ偏光の反射率が約２０％であることを示す。なお、最大入射角と対物レンズ５０６の開口数ＮＡとは、対物レンズ５０６の開口数ＮＡが大きくなるほど最大入射角が大きくなるという関係にある、最大入射角α＝５８．２°は、対物レンズ５０６の開口数ＮＡ＝０．８５に対応している。
【００１６】
従来の光ディスク５０８において、対物レンズ５０６（図７）の開口数ＮＡを大きくした場合（例えば、入射角が４５°よりも大きくなる程度に開口数ＮＡを大きくした場合）、（Ｓ＋Ｐ）／２として図示される平均の反射率は、急激に大きくなることが分かる。反射率が大きいことは、光ディスク５０８を透過して光スポット７１２に達する光が弱いことを意味する。従って、従来の光ディスク５０８において、対物レンズ５０６（図７）の開口数ＮＡを大きくした場合、入射瞳上の周辺部の光（例えば、最大入射角αで光ディスク５０８に入射し、光スポット７１２に達する光）が弱くなる。入射瞳上の周辺部の光が弱くなることは、上述した式（１）において、定数ｋの値が相対的に大きくなることと等価である。
大きくなる。すなわち、開口数ＮＡを大きくしたにもかかわらず、光スポット７１２を小さくする効果が得られなくなってしまう。
【００１７】
このように、従来の光ディスクによれば、光スポットを十分小さくすることができず、情報の記録密度を高めることができなかった。
【００１８】
本発明は、このような課題を考慮してなされたものであって、情報の記録密度を高くすることが可能な情報記録媒体を提供することを目的とする。また、そのような情報記録媒体を用いた情報記録再生装置を提供することを目的とする。
【００１９】
（発明の開示）
本発明の情報記録媒体は、第１の面と、前記第１の面とは反対側の第２の面とを有する透明基板と、前記透明基板の前記第１の面に設けられた反射率低減手段と、前記透明基板の前記第２の面に設けられた情報記録層とを備え、前記第１の面に０°から最大入射角までの範囲の入射角で入射した光のうち、前記透明基板を透過した光を用いて前記情報記録層に情報が記録され、または、前記第１の面に０°から最大入射角までの範囲の入射角で入射した光のうち、前記透明基板を透過した光を用いて前記情報記録層に記録された情報が再生され、前記反射率低減手段は、前記最大入射角で入射する光の前記第１の面における反射率を低減し、これにより、上記目的が達成される。
【００２０】
前記反射率低減手段は、透明な薄膜層を含んでもよい。
【００２１】
前記薄膜層の厚さは、前記透明基板の前記第１の面に０°から前記最大入射角までの範囲の入射角で収束しながら入射する光の前記透明基板の前記第１の面における実質的な反射率を最小化するように設定されていてもよい。
【００２２】
前記薄膜層の厚さは、前記透明基板の前記第１の面に前記最大入射角で入射する光の前記透明基板の前記第１の面における反射率と、前記透明基板の前記第１の面に０°の入射角で入射する光の前記透明基板の前記第１の面における反射率とが実質的に等しくなるように設定されていてもよい。
【００２３】
前記薄膜層の厚さは、前記透明基板の前記第１の面に前記最大入射角で入射する光の前記透明基板の前記第１の面における反射率を最小化するように設定されていてもよい。
【００２４】
前記最大入射角で入射する光は所定の波長λを有し、前記薄膜層の厚さｔは、関係ｔ＝λ／（４・ｎ・ｃｏｓβ）が実質的に成り立つように設定されていてもよく、ここで、ｎは前記薄膜層の屈折率であり、βは、前記最大入射角をαとした時にｓｉｎα／ｓｉｎβ＝ｎを満たす角度である。
【００２５】
前記薄膜層の硬度は、前記透明基板の硬度よりも大きくてもよい。
【００２６】
前記薄膜層の屈折率は、前記透明基板の屈折率よりも小さくてもよい。
【００２７】
前記最大入射角は、５０°以上７２°以下であってもよい。
【００２８】
前記最大入射角で入射する光は所定の波長λを有し、前記反射率低減手段は、前記第２の面に２次元的に配列された複数の構造物を含み、前記複数の構造物のそれぞれは、実質的に円錐形状または多角錐形状を有し、かつ、λ／４以上２λ以下の前記第１の面に沿った大きさと、λ／２以上３λ以下の前記第１の面からの高さとを有してもよい。
【００２９】
前記複数の構造物は、成形型を用いた転写によって形成されていてもよい。
【００３０】
前記複数の構造物は、前記透明基板の前記第１の面に貼り付けられた樹脂材料のフィルムに形成されていてもよい。
【００３１】
本発明の情報記録再生装置は、上述した情報記録媒体と、光を出射する放射光源と、前記放射光源が出射する前記光を前記情報記録媒体の前記第１の面に０°から前記最大入射角までの範囲の入射角で入射させる光収束手段とを備えており、これにより、上記目的が達成される。
【００３２】
前記最大入射角は、５０°以上７２°以下であってもよい。
【００３３】
（発明を実施するための最良の形態）
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。明細書中で、同一の構成要素には同一の参照番号を付し、重複した説明を省略することがある。
【００３４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の光ディスク１０１（情報記録媒体）の断面図である。光ディスク１０１は、面Ａ（第１の面）と、面Ａとは反対側の面Ｂ（第２の面）とを有する透明基板１０９と、透明基板１０９の面Ａに設けられた透明な薄膜層１１０と、透明基板１０９の面Ｂに設けられた情報記録層１２０を含む。これらの構成要素の全体は、基台１０８に保持されている。
【００３５】
情報記録層１２０は、情報を担持することが可能な任意の構成を有し得る。
【００３６】
図１には、透明基板１０９の面Ａに０°からα（最大入射角）までの範囲で光が入射することが示されている（光１３０、１３１および１３２）。光１３０、１３１および１３２のうち、透明基板１０９を透過した光（それぞれ、光１３０ａ、１３１ａおよび１３２ａ）が、情報記録層１２０の上に収束する。この透過した光（光１３０ａ、１３１ａおよび１３２ａ）を用いて、情報記録層１２０に情報が記録される。または、情報記録層１２０に記録された情報が再生される。なお、厳密には、光ディスク１０１に入射する光（例えば、光１３０、１３１および１３２）は、薄膜層１１０の表面１２５において薄膜層１１０に入射した後、薄膜層１１０を透過し、薄膜層１１０と透明基板１０９との境界（面Ａ）において透明基板１０９に入射する。しかし、薄膜層１１０は非常に薄いものである（例えば、光１３０、１３１および１３２の波長λよりも厚みが小さい）ため、本明細書中では、特に断らない限り、光の入射および反射に関して、薄膜層１１０の表面１２５と透明基板１０９の面Ａとを区別せずに１つの同一の面として扱う。従って、「透明基板１０９の面Ａに入射する光の面Ａにおける反射率」は、その１つの面における反射光のパワーと入射光のパワーとの比として定義される。
【００３７】
情報記録層１２０に情報が記録される場合には、光束１３３がその情報に従って変調される。光スポット１３４が形成される部分の情報記録層１２０の状態が、その情報に応じて変化する（例えば、結晶状態が変化する）。これにより、情報記録層１２０には、情報記録層１２０の状態の変化として情報が記録される。
【００３８】
情報記録層１２０に記録された情報が再生される場合には、光束１３３は、情報記録層１２０において、情報記録層１２０の状態に応じた反射率で反射される。情報記録再生装置（図１には示されていない、図５参照）において、反射された光の強度を検出することによって情報が再生される。
【００３９】
光ディスク１０１（情報記録媒体）は、再生専用の記録媒体であってもよいし、記録および再生が可能な記録媒体であってもよい。
【００４０】
なお、最大入射角αは、光ディスク１０１について予め定められた規格に従う一定値である。最大入射角αは、例えば、５０°以上７２°以下であり得る。また、光１３０、１３１および１３２は、同一の放射光源からの光であり、光ディスク１０１が従う規格によって定められた所定の波長λを有する。なお、本明細書中で、「透明」とは、この所定の波長λを有する光を透過させる性質を有することをいう。
【００４１】
１つの実施の形態では、透明基板１０９として、０．１ｍｍ厚のポリカーボネート樹脂を用い、基台１０８として、厚さ１．１ｍｍ厚のポリカーボネート樹脂を用いた。透明な薄膜層１１０は、単層のアクリル系樹脂材料で形成した。なお、図１には、基台１０８の片側だけに透明基板１０９が設けられている。しかし、基台１０８の両側に透明基板１０９が設けられてもよい。基台１０８の両側に同一の構造を設けることにより、光ディスク１０１は基台１０８に関して対称な構造を有するようになる。その結果、光ディスク１０１にチルトが発生することを有効に防止できる。また、基台１０８の両側の面に情報記録層１２０を形成することができるので、記録容量も２倍になり、大容量化の要請に応えることができる。
【００４２】
図２は、本発明の光ディスク１０１（図１）に入射する光の入射角と、透明基板１０９の面Ａにおける反射率との関係を示す。図２を図９と比較すると分かるように、本発明の光ディスク１０１では、０°〜７２°の入射角の範囲にわたって、透明基板１０９の面Ａにおける反射率を低減させることができる。透明基板１０９の面Ａにおける反射率が低減される原理は、透明基板１０９の面Ａにおいて反射する光が、薄膜層１１０の表面で反射した光と干渉することによって弱められるからである。
【００４３】
図９ではＳ偏光の反射率は入射角が大きくなるとともに増大していたが、図２ではＳ偏光は入射角が記号Ｃで示される値である場合に最小になっている。この入射角Ｃは、ＮＡ＝約０．４〜０．４５に対応している。
【００４４】
図９を参照して上述したのと同様に、図１に示される光束１３３の透明基板１０９の面Ａでの平均の反射率は、Ｓ偏光の反射率とＰ偏光の反射率との中間の値（（Ｓ＋Ｐ）／２として図示）になる。この平均の反射率の入射角依存性は、薄膜層１１０（図１）の厚さに応じて変化する。本発明の光ディスク１０１では、情報記録層１２０（図１）に形成される光スポットの大きさを小さくするために、最大入射角αで透明基板１０９の面Ａに入射する光の面Ａにおける反射率が低減される。従って、本発明の光ディスク１０１では、薄膜層１１０の厚さは、少なくとも次の条件１を満たすように設定される。
【００４５】
条件１：薄膜層１１０の厚さは、薄膜層１１０が設けられることによって、最大入射角αで透明基板１０９の面Ａに入射する光の面Ａにおける反射率が低減するという条件が満たされるように設定される。これは、例えば、光ディスク１０１の規格に従う最大入射角α＝５８．２°（ＮＡ＝０．８５）である場合において、点Ｑ２（図２）に示される反射率が点Ｑ１（図９）に示される反射率よりも低いことを意味する。この条件が満たされる場合、薄膜層１１０を設けることによって、入射瞳の周辺部の光が強くなる。従って、薄膜層１１０を設けることによって、入射瞳上の光分布が一様になり、光スポット１３４（図１）の直径が小さくなる。その結果、光ディスク１０１に記録される情報の記録密度を高くすることができる。また、光ディスク１０１に高い記録密度で記録された情報を再生することができる。
【００４６】
このように、薄膜層１１０は、最大入射角αで透明基板１０９の面Ａに入射する光の面Ａにおける反射率を低減する低減手段として機能する。
【００４７】
薄膜層１１０の厚さは、上述した条件１に加えて、次の条件２〜４のいずれかを満たすように設定される。
【００４８】
条件２：薄膜層１１０の厚さは、０°から最大入射角αまでの範囲の入射角で透明基板１０９の面Ａに入射する光の実質的な反射率を最小化するという条件を満たすように設定される。ここで、実質的な反射率とは、０°から最大入射角αまでの範囲で入射する光の反射率をその入射角について積分し、その積分値を入射角の範囲（α−０）で割った値をいう。実質的な反射率は、図１に示される光束１３３が透明基板１０９の面Ａで反射した光束の全体のパワーと、光束１３３の全体のパワーとの比をいう。従って、実質的な反射率を最小化することは、光束１３３のうち、透明基板１０９を透過する光束のパワーを最大化することを意味する。これにより、透明基板１０９の面Ａに入射する光の利用効率が最も良くなる。
【００４９】
条件３：薄膜層１１０の厚さは、０°の入射角で透明基板１０９の面Ａに入射する光（図１に示される光１３０）の反射率と、最大入射角αで透明基板１０９の面Ａに入射する光（図１に示される光１３１、１３２）の反射率とが実質的に等しくなるという条件を満たすように設定される。これは、例えば、光ディスク１０１の規格に従う最大入射角α＝５８．２°（ＮＡ＝０．８５）である場合において、点Ｑ２（図２）に示される反射率が点Ｑ３に示される反射率と実質的に等しいことを意味する。なお、反射率が実質的に等しいとは、反射率の差が通常の設計誤差の程度であることをいう。この条件が満たされる場合、最大入射角で透明媒体１０９の面Ａに入射する光が、０°の入射角で透明媒体１０９の面Ａに入射する光と同程度に有効に利用される。
【００５０】
条件４：薄膜層１１０の厚さは、最大入射角αで透明基板１０９の面Ａに入射する光（図１に示される光１３１、１３２）の反射率を最小化するという条件を満たすように設定される。この条件が満たされる場合、最大入射角で透明媒体１０９の面Ａに入射する光が有効に利用される。
【００５１】
上述した条件１と、条件２〜条件４のいずれかとを満たすような薄膜層１１０の厚さは、計算または実験により決定され得る。例えば、上述の条件１と条件４とは、薄膜層１１０の厚さｔを、ｔ＝λ／（４・ｎ・ｃｏｓβ）が実質的に成り立つような厚さに設定すれば満たされる。ここで、ｎは薄膜層１１０の屈折率であり、βは、ｓｉｎα／ｓｉｎβ＝ｎを満たす角度である。
【００５２】
図３は、薄膜層１１０の厚さｔを、ｔ＝λ／（４・ｎ・ｃｏｓβ）が実質的に成り立つような厚さに設定した場合に、最大入射角αで透明基板１０９の面Ａに入射する光の面Ａにおける反射率が最小化される原理を説明する図である。なお、図３において、入射光１３２が反射する様子を詳しく説明するために、薄膜層１１０の表面１２５と透明基板１０９の面Ａとは別の面として扱っている。
【００５３】
入射光１３２は、点Ｅにおいて薄膜層１１０に入射し、一部は薄膜層１１０の表面１２５で反射する（経路Ｄ→Ｅ→Ｆ）。また、入射光１３２の一部は薄膜層１１０を透過し、さらに一部が透明基板１０９の面Ａにおいて反射し、再度薄膜層１１０を透過して表面１２５から出射する（経路Ｄ→Ｅ→Ｇ→Ｈ→Ｉ）。
【００５４】
反射率（この反射率は、薄膜層１１０の表面１２５と透明基板１０９の面Ａとを区別せずに１つの同一の面として扱った場合の、その１つの面における反射光のパワーと入射光のパワーとの比として定義される）を最小化するためには、経路Ｄ→Ｅ→Ｆを進む光と経路Ｄ→Ｅ→Ｇ→Ｈ→Ｉを進む光との間に、１／２波長の位相差が生じればよい。ここで、点Ｈから直線ＥＦに下した垂線の足を点Ｈ’とする。また、薄膜層１１０の厚さをｔとし、屈折率をｎとする。
【００５５】
経路Ｄ→Ｅ→Ｆを進む光と経路Ｄ→Ｅ→Ｇ→Ｈ→Ｉを進む光との間に、１／２波長の位相差が生じるためには、式（２）が成立すればよい。
【００５６】
ｎ・２・（距離ＥＧ）−（距離Ｈ’Ｅ）＝λ／２　・・・（２）
図３から、
（距離ＥＧ）＝ｔ／ｃｏｓβ、
ｓｉｎα／ｓｉｎβ＝ｎ、および
（距離Ｈ’Ｅ）＝２・（距離ＥＧ）・ｓｉｎβ・ｓｉｎα
であるから、式（２）より、
２・ｎ・ｔ・ｃｏｓβ＝λ／２　・・・（３）
が成立する。式（３）を変形することにより、ｔ＝λ／（４・ｎ・ｃｏｓβ）が求められる。
【００５７】
条件４が満たされる場合には、基板の屈折率をｎ０とすると、ｎ＝√ｎ０がさらに満たされる場合に、最大入射角で入射する光の反射率がほぼ０になる。実際には、ｎ＝√ｎ０を満たす材料は少ない。しかし、ｎ＜ｎ０（すなわち、薄膜層１１０の屈折率が透明基板１０９の屈折率よりも小さい）であり、かつｔ＝λ／（４・ｎ・ｃｏｓβ）であれば、最大入射角で入射する光の反射率は、薄膜層１１０を設けたことによって必ず低減される。
【００５８】
反射率を低減することは、光スポットを小さくすることができる点で好ましいだけでなく、反射に起因する迷光を低減することができる点でも好ましい。反射に起因する迷光の低減は、再生信号が微弱である場合には特に好ましい。反射率を低減することは、さらに、光ディスク１０１を用いる情報記録再生装置（図５を参照して後述される）の放射光源が放射する光を有効に利用することができる点でも好ましい。
【００５９】
薄膜層１１０の硬度は、透明基板１０９の硬度よりも高い（硬い）ことが好ましい。これにより、薄膜層１１０は、保護コーティングとしても機能する。
【００６０】
薄膜層１１０の硬度を透明基板１０９の硬度よりも高くするには、例えば、薄膜層１１０にアクリル樹脂（鉛筆硬度２Ｈ〜３Ｈ）を用い、透明基板１０９のにポリカーボネイト樹脂（鉛筆硬度Ｂ〜ＨＢ）を用いればよい。アクリル樹脂の代表的な屈折率は１．４８〜１．５０であり、ポリカーボネイト樹脂の代表的な屈折率は１．５５〜１．５８であるから、この場合には上述した関係ｎ＜ｎ０も満たされる。
【００６１】
開口数ＮＡを高くした対物レンズでは、レンズと光ディスクとの間の距離（作動距離ＷＤ）が短くなる。このような対物レンズを用いた場合には、光ディスクの大きな面振れまたはフォーカスサーボ引き込み時の誤動作により、対物レンズが光ディスクに衝突することがある。アクリル樹脂の薄膜層１１０が保護コーティングとして機能する場合、このような衝突によってポリカーボネート樹脂に傷がつくことを防止する。アクリル樹脂の薄膜層１１０の表面は滑らかであり摩擦が少なく、コーティングとして好適である。薄膜層１１０の表面に蒸着を施して表面の傷つきを防止してもよい。
【００６２】
薄膜層１１０は、多層構造を有していてもよい。薄膜層１１０が多層構造を有している場合には、上述した条件１〜４を満たすための薄膜層１１０の設計の幅が大きくなり、Ｓ偏光の反射率をほぼ０にすることができる。しかし、光ディスクを作成するコストを考慮すると、薄膜層１１０は単層の構造を有していれば実用的に十分である。
【００６３】
（実施の形態２）
実施の形態１では、薄膜層１１０が、最大入射角αで透明基板１０９の面Ａに入射する光の面Ａにおける反射率を低減する反射率低減手段として機能した。実施の形態２では、反射率低減手段の他の例が示される。
【００６４】
図４Ａは、本発明の実施の形態２の光ディスク２０１（情報記録媒体）の断面図である。光ディスク２０１は、面Ａ（第１の面）と、面Ａとは反対側の面Ｂ（第２の面）とを有する透明基板２０９と、透明基板２０９の面Ａに設けられた複数の構造物２０３と、透明基板２０９の面Ｂに設けられた情報記録層２２０を含む。これらの構成要素の全体が基台（図示せず）に保持されていてもよい。
【００６５】
図４Ａには、透明基板２０９の面Ａに０°からα（最大入射角）までの範囲で光が入射することが示されている（光１３０、１３１および１３２）。光１３０、１３１および１３２のうち、透明基板１０９を透過した光（それぞれ、光１３０ａ、１３１ａおよび１３２ａ）が、情報記録層１２０の上に収束する。この透過した光（光１３０ａ、１３１ａおよび１３２ａ）を用いて、情報記録層１２０に情報が記録される。または、情報記録層１２０に記録された情報が再生される。
【００６６】
光ディスク２０１（情報記録媒体）は、再生専用の記録媒体であってもよいし、記録および再生が可能な記録媒体であってもよい。
【００６７】
なお、最大入射角αは、光ディスク２０１について予め定められた規格に従う一定値である。最大入射角αは、例えば、５０°以上７２°以下であり得る。また、光１３０、１３１および１３２は、同一の放射光源からの光であり、光ディスク２０１が従う規格によって定められた所定の波長λを有する。
【００６８】
透明基板２０９は、ガラスまたは樹脂材料から形成される。
【００６９】
複数の構造物２０３は、透明基板２０９の面Ａに２次元的に配列されている。複数の構造物２０３のそれぞれは、実質的に円錐形状または多角錐形状（例えば、ピラミッド形状）を有する。
【００７０】
情報記録層２２０は、情報を担持することが可能な任意の構成を有し得る。
【００７１】
構造物２０３のそれぞれの面Ａに沿った大きさｄは、好ましくはλ／４以上２λ以下であり、面Ａからの高ｈさは、好ましくはλ／２以上３λ以下である。ここで、λは光束１３３の波長（すなわち、光１３０、１３１および１３２の波長）である。構造体２０３は、「サブ波長構造」と呼ばれる。複数の構造体２０３は、最大入射角αで透明基板２０９の面Ａに入射する光の面Ａにおける反射率を低減する低減手段として機能する。
【００７２】
図４Ｂは、光ディスク１０１の表面の構造を模式的に示す斜視図である。
【００７３】
サブ波長構造によって反射率が低減することは、以下の文献１に記載されている。文献１：Ｙ．　Ｏｎｏ　ｅｔ　ａｌ’’Ａｎｔｉｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ　ｅｆｆｅｃｔ　ｉｎ　ｕｌｔｒａｈｉｇｈ　ｓｐａｔｉａｌ−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ　ｒｅｌｉｅｆ　ｇｒａｔｉｎｇｓ’’，Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．Ｖｏｌ．２６，１１４２−１１４６，１９８７。文献１には、ガラス基板の表面にエッチング等の工法を用いて１次元の周期で配置される構造体を形成する例が示されている。文献１の例では、波長６３３ｎｍの光を用いており、構造体が配置される面内周期は波長より小さく、深さは波長より深く形成されている。文献１には、この構造体により、０°から６０°までの入射角の範囲で０．０３以下の反射率が得られるという計算結果が報告されている。
【００７４】
サブ波長構造に関する他の文献（文献２：Ｅ．Ｂ．Ｇｒａｎｎ　ｅｔ　ａｌ，”Ｏｐｔｉｍａｌ　ｄｅｓｉｇｎ　ｆｏｒ　ａｎｔｉｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ　ｔａｐｅｒｅｄ　ｔｗｏ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ　ｓｕｂｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ　ｇｒａｔｉｎｇ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ”，Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ａ　Ｖｏｌ．１２，３３３−３３９，１９９５）には、ピラミッド形状を有するサブ波長構造が記載されている。このようなサブ波長構造により、反射率の偏光依存性が低減する。文献２の例では、４．７μｍの波長の光が用いられており、０°から５７°までの入射角の範囲で０．０１以下の反射率（Ｐ偏光とＳ偏光との平均反射率）が得られるという計算結果が報告されている。また、このようなサブ波長構造は波長依存性が小さいことが文献１および文献２に記載されている。
【００７５】
文献３（高原、豊田、岡野、四谷、菊田、「反応性イオンエッチングにより作成した反射防止構造の光学特性」、第４７回応用物理学関連連合講演会予稿集３１ａ−Ｗ−１１、２０００年）には、円錐形状を有するサブ波長構造が良好な反射率低減効果を有することが報告されている。
【００７６】
複数の構造体２０３（サブ波長構造）を透明基板２０９の面Ａに設けることにより、透明基板２０９の面Ａにおける反射率を低減することができる。また、反射率の偏光依存性を低減する（Ｐ偏光とＳ偏光との反射率の差が小さくなる）ことができるので、透明基板２０９の面Ａに大きな角度で（例えば、最大入射角αまたはそれに近い角度で）入射する光は、その偏光方向に関わらずに高い透過率で透明基板２０９を透過し、情報記録層２２０に導かれる。従って、複数の構造体２０３を設けることによって、入射瞳の周辺部の光が強くなる。その結果、入射瞳上の光分布が一様になり、光スポット１３４（図４Ａ）の直径が小さくなるので、光ディスク２０１に記録される情報の記録密度を高くすることができる。また、光ディスク２０１に高い記録密度で記録された情報を再生することができる。
【００７７】
複数の構造体２０３は、例えば、透明基板２０１（図４Ａ）を成形する際に、予めエッチング等の工法により複数の構造体２０３の型が形成された成形型を用いた転写により形成することができる。このような方法によれば、従来の光ディスクの製造工程に比較して工程数が増えることはない。
【００７８】
あるいは、樹脂等の材料から形成されたフィルム上に、成形型を用いた転写によって予め複数の構造体２０３を形成し、そのフィルムを透明基板２０９に張り合わせてもよい。
【００７９】
また、複数の構造体２０３（サブ波長構造）は、反射率の波長依存性が小さい（すなわち、異なる波長の光に対して同様に反射率の低減効果が得られる）という特徴を有するので、本発明の実施の形態２の光ディスク２０１は、複数の波長の光を用いて情報の記録または再生を行う光ディスクとして好適に使用され得る。
【００８０】
（実施の形態３）
実施の形態３では、上述した実施形態１の光ディスク１０１（図１）または光ディスク２０１（図４Ａ）を含む情報記録再生装置を説明する。
【００８１】
図５は、本発明の実施の形態３の情報記録再生装置４０１の構成を示す。情報記録再生装置４０１は、光ディスク１０１と光ヘッド４０２とを含む。情報記録再生装置４０１は、光ディスク１０１に情報を記録し、または、光ディスク１０１に記録された情報を再生する。光ディスク１０１は、図１を参照して上述した本発明の実施の形態１の光ディスクである。
【００８２】
光ヘッド４０２は、放射光源１０４と、ビームスプリッター１０２と、コリメートレンズ１０３と、組み合わせ対物レンズ１０５と、ホログラム１１１と、光検出器１１２とを含む。組み合わせ対物レンズ１０５は、接合レンズ１０６と先玉レンズ１０７とを含む。
【００８３】
放射光源１０４は、青紫のレーザ光を放射するレーザ光である。そのレーザ光の中心波長は４０７±２０ｎｍである。コリメートレンズ１０３は、この帯域内での波長変動によるデフォーカスの発生が起きないように設計されている。
【００８４】
ビームスプリッター１０２とコリメートレンズ１０３を含む光学系の全体で色収差を補正するために、コリメートレンズ１０３は、２枚の張り合わせレンズから構成されている。
【００８５】
光検出器１１２は、スポットサイズ検出方式（ＳＳＤ：Ｓｐｏｔ　Ｓｉｚｅ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）と呼ばれる検出方法を用いてフォーカスサーボ検出を行う。この方法では、放射光源１０４が放射するレーザー光の波長が変動した場合に、ホログラム１１１で回折する±１次光束により光検出器１１２に形成される光スポットは、フォーカス点に対して対称に移動する。これにより、波長変動に起因してホログラム１１１における±１次光束の回折角度が変化した場合でも、検出サーボ信号に誤差が生じない。光検出器１１２によるトラッキング誤差信号の検出にも、波長変動に起因する誤差が生じない方法が採用されている。
【００８６】
図６は、組み合わせ対物レンズ１０５と光ディスク１０１との拡大図である。
【００８７】
組み合わせ対物レンズ１０５の開口数ＮＡは、０．８０〜０．９２の間に設定された。このような高い開口数を有する対物レンズは、１枚の非球面レンズで構成することはできない。また、色収差を補正するためは、分散の異なる硝材を用いた複数のレンズによって対物レンズを構成する必要がある。そのため、組み合わせ対物レンズ１０５は、２枚貼り合わせのレンズ１０６と先玉レンズ１０７の２群３枚のレンズから構成されている。この構成は、高い開口数を確保しつつ色収差を補正するために必要なレンズ構成である。
【００８８】
光ディスク１０１への情報の記録または再生中には、組み合わせ対物レンズ１０５は光ディスク１０１との距離（作動距離ＷＤ）が一定になるように、光ディスク１０１の３次元的な動きに追従する。従って、対物レンズ１０５と光ディスク１０８は全体として色分散による色収差を補正されていることが好ましい。すなわち、対物レンズのパワーと色分散に起因する色収差と、薄膜層１１０の色分散に起因する色収差と、透明基板１０９の色分散に起因する色収差とが全体としてキャンセルされることが好ましい。なお、本発明の実施の形態３の情報記録再生装置４０２では、ＷＤ＝０．１５ｍｍに設定された。
【００８９】
再び図５を参照して情報記録再生装置４０１の動作を説明する。
【００９０】
光ディスク１０１に情報を記録する場合には、放射光源１０４は、その情報に従って変調された光束を出射する。その光束は、ビームスプリッター１０２を透過して、コリメートレンズ１０３で平行光になる。この平行光は、組み合わせ対物レンズ１０５を透過し、光ディスク１０１の透明基板１０９の面Ａに０°から最大入射角αまでの範囲の入射角で入射する（最大入射角αは、図６に示されている）。面Ａに入射した光は、透明基板１０９を透過して情報記録層１２０の上に収束する。
【００９１】
光ディスク１０１に記録された情報を再生する場合には、放射光源１０４は、変調されない光束を出射する。放射光源１０４を出射した光束は、ビームスプリッター１０２を透過して、コリメートレンズ１０３で平行光になる。この平行光は、組み合わせ対物レンズ１０５を透過し、光ディスク１０１の透明基板１０９の面Ａに０°から最大入射角αまでの範囲の入射角で入射する（最大入射角αは、図６に示されている）。面Ａに入射した光は、透明基板１０９を透過して情報記録層１２０の上に収束する。
【００９２】
情報記録層１２０で反射した光束は、再び、透明基板１０９、組み合わせ対物レンズ１０５およびコリメートレンズ１０３を透過して、ビームスプリッター１０２で反射され、光検出器１１２に入射する。光検出器１１２において、光ディスク１０１に記録された情報を示す情報信号と、トラッキングのためのサーボ信号とが取り出される。
【００９３】
このように、コリメートレンズ１０３と組み合わせ対物レンズ１０５とは、全体として、放射光源１０４が放射する光束（光）を光ディスク１０１の面Ａに０°から最大入射角αまでの範囲の入射角で入射させる光収束手段として機能する。最大入射角αは、例えば、例えば、５０°以上７２°以下に設定され得る。
【００９４】
情報記録再生装置４０１は、光ディスク１０１への情報の記録と、光ディスク１０１に記録された情報の再生とのいずれか一方を行うように構成されていてもよいし、両方を行うように構成されていてもよい。情報記録再生装置４０１が光ディスク１０１への情報の記録のみを行う場合には、ビームスプリッタ１０２と、ホログラム１１１と、光検出器１１２とは省略され得る。
【００９５】
本発明の実施の形態３の情報記録再生装置４０１は、本発明の実施の形態１の光ディスク１０１を使用しているので、高い開口数を有する組み合わせ対物レンズ１０５がその性能を効果的に発揮することができ、光ディスク１０１に高密度に情報を記録する、および／または、高密度に記録された情報を再生することができる。
【００９６】
なお、本発明の実施の形態３の説明において、光ディスクとして実施の形態１の光ディスク１０１が用いられるものとした。しかし、光ディスク１０１に代えて、実施の形態２の光ディスク２０１が用いられ得ることは言うまでもない。
【００９７】
（産業上の利用可能性）
以上に詳述したように、本発明によれば、情報記録媒体の透明基板の第１の面に反射率低減手段が設けられる。この反射率低減手段は、最大入射角で入射する光の第１の面における反射率を低減する。これにより、情報記録媒体の情報記録層に形成される光スポットを小さくすることができる。その結果、情報記録媒体に記録される情報の記録密度を高くすることができる。また、情報記録媒体に高い記録密度で記録された情報を再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、本発明の実施の形態１の光ディスク１０１（情報記録媒体）の断面図である。
【図２】
図２は、本発明の光ディスク１０１（図１）に入射する光の入射角と、透明基板１０９の面Ａにおける反射率との関係を示す図である。
【図３】
図３は、薄膜層１１０の厚さｔを、ｔ＝λ／（４・ｎ・ｃｏｓβ）が実質的に成り立つような厚さに設定した場合に、最大入射角αで透明基板１０９の面Ａに入射する光の面Ａにおける反射率が最小化される原理を説明する図である。
【図４Ａ】
図４Ａは、本発明の実施の形態２の光ディスク２０１の断面図である。
【図４Ｂ】
図４Ｂは、光ディスク１０１の表面の構造を模式的に示す斜視図である。
【図５】
図５は、本発明の実施の形態３の情報記録再生装置４０１の構成を示す図である。
【図６】
図６は、組み合わせ対物レンズ１０５と光ディスク１０１との拡大図である。
【図７】
図７は、従来の光ディスク５０８と、光ディスク５０８に情報を記録または記録された情報を再生するための光ヘッド５１３の構成の例を示す図である。
【図８】
図８は、光ディスク５０８に入射する光束７０１を示す図である
【図９】
図９は、従来の光ディスク５０８（図８）に入射する光の入射角と、その光の光ディスク表面における反射率との関係を示す図である。

Claims (10)

  1. 第１の面と、前記第１の面とは反対側の第２の面とを有する透明基板と、
    前記透明基板の前記第１の面に設けられた反射率低減手段と、
    前記透明基板の前記第２の面に設けられた情報記録層と
    を備え、
    前記第１の面に０°から最大入射角までの範囲の入射角で入射した光のうち、前記透明基板を透過した光を用いて前記情報記録層に情報が記録され、または、前記第１の面に０°から最大入射角までの範囲の入射角で入射した光のうち、前記透明基板を透過した光を用いて前記情報記録層に記録された情報が再生され、
    前記反射率低減手段は、前記最大入射角で入射する光の前記第１の面における反射率を低減し、
    前記反射率低減手段は、透明な薄膜層を含み、
    前記薄膜層の厚さは、前記透明基板の前記第１の面に前記最大入射角で入射する光の前記透明基板の前記第１の面における反射率を最小化するように設定されている、情報記録媒体。
  2. 前記最大入射角で入射する光は所定の波長λを有し、前記薄膜層の厚さは、関係ｔ＝λ／（４・ｎ・ｃｏｓβ）が実質的に成り立つように設定されており、ここで、ｎは前記薄膜層の屈折率であり、βは、前記最大入射角をαとした時にｓｉｎα／ｓｉｎβ＝ｎを満たす角度である、請求項１に記載の情報記録媒体。
  3. 前記薄膜層の硬度は、前記透明基板の硬度よりも大きい、請求項１に記載の情報記録媒体。
  4. 前記薄膜層の屈折率は、前記透明基板の屈折率よりも小さい、請求項１に記載の情報記録媒体。
  5. 前記最大入射角は、５０°以上７２°以下である、請求項１に記載の情報記録媒体。
  6. 第１の面と、前記第１の面とは反対側の第２の面とを有する透明基板と、
    前記透明基板の前記第１の面に設けられた反射率低減手段と、
    前記透明基板の前記第２の面に設けられた情報記録層と
    を備え、
    前記第１の面に０°から最大入射角までの範囲の入射角で入射した光のうち、前記透明基板を透過した光を用いて前記情報記録層に情報が記録され、または、前記第１の面に０°から最大入射角までの範囲の入射角で入射した光のうち、前記透明基板を透過した光を用いて前記情報記録層に記録された情報が再生され、
    前記反射率低減手段は、前記最大入射角で入射する光の前記第１の面における反射率を低減し、
    前記最大入射角で入射する光は所定の波長λを有し、前記反射率低減手段は、前記第１の面に２次元的に配列された複数の構造物を含み、前記複数の構造物のそれぞれは、実質的に円錐形状または多角錐形状を有し、かつ、λ／４以上２λ以下の前記第１の面に沿った大きさと、λ／２以上３λ以下の前記第１の面からの高さとを有する、情報記録媒体。
  7. 前記複数の構造物は、成形型を用いた転写によって形成されている、請求項６に記載の情報記録媒体。
  8. 前記複数の構造物は、前記透明基板の前記第１の面に貼り付けられた樹脂材料のフィルムに形成されている、請求項６に記載の情報記録媒体。
  9. 請求項１に記載の情報記録媒体と、
    光を出射する放射光源と、
    前記放射光源が出射する前記光を前記情報記録媒体の前記第１の面に０°から前記最大入射角までの範囲の入射角で入射させる光収束手段と
    を備えた情報記録再生装置。
  10. 前記最大入射角は、５０°以上７２°以下である、請求項９に記載の情報記録再生装置。
JP2002531414A 2000-09-29 2001-09-28 情報記録媒体および情報記録再生装置 Withdrawn JPWO2002027716A1 (ja)

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