WO2010004648A1 - 光ディスク - Google Patents

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堀川　邦彦
雅浩 三浦
山口　淳
村松　英治
田切　孝夫
安伸 東家
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    • G—PHYSICS
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    • G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
    • G11B7/2403—Layers; Shape, structure or physical properties thereof
    • G11B7/24056—Light transmission layers lying on the light entrance side and being thinner than the substrate, e.g. specially adapted for Blu-ray® discs
    • G11B7/24059—Light transmission layers lying on the light entrance side and being thinner than the substrate, e.g. specially adapted for Blu-ray® discs specially adapted for near-field recording or reproduction
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    • G11B7/24—Record carriers characterised by shape, structure or physical properties, or by the selection of the material
    • G11B7/2403—Layers; Shape, structure or physical properties thereof
    • G11B7/24067—Combinations of two or more layers with specific interrelation

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of optical discs used for recording or reproducing information via evanescent light, for example.
  • an optical recording medium having a recording film and a transparent dielectric layer on a substrate has been proposed.
  • a technology for suppressing the temperature rise of the optical recording medium during recording by forming the transparent dielectric layer using a material having an average refractive index of 1.4 to 2 and increasing the film thickness. It is disclosed (see Patent Document 2).
  • an optical recording medium having a recording film and a transparent dielectric layer on a substrate has been proposed.
  • a technique for suppressing the temperature rise of the optical recording medium during recording by setting the difference between the refractive index of the immersion lens and the average refractive index of the transparent dielectric layer to 0 to 0.05. (See Patent Document 3).
  • Patent Document 4 an information recording disk having a plurality of non-reflective coating layers on the upper side of the signal recording layer has been proposed (see Patent Document 4).
  • Patent Document 1 has a technical problem that it is difficult to sufficiently achieve a high recording density. Further, the techniques described in Patent Documents 2 to 4 have a technical problem that it is extremely difficult to solve the above problems.
  • the present invention has been made in view of the above problems, for example, and an object of the present invention is to provide an optical disc capable of realizing a high recording density.
  • the optical disc of the present invention is an optical disc on which information is recorded or reproduced in a recording / reproducing apparatus including a solid immersion lens.
  • Each of the optical discs is provided on a substrate and one substrate surface of the substrate. and first and second multilayer films stacked, the numerical aperture of the solid immersion lens is NA, the refractive index of the substrate as n s, a refractive index of the first multilayer film as a n 1, the first When the refractive index of the two laminated films is n 2 , the following formula, n 1 >NA> n 2 > ns is satisfied.
  • the optical disc is recorded or reproduced by a recording / reproducing apparatus including a solid immersion lens (SIL).
  • Information is recorded as an array of a plurality of marks and a plurality of spaces formed on the recording surface of the optical disc.
  • SIL solid immersion lens
  • An optical disk is laminated on one substrate surface including, for example, polycarbonate and the like, and is laminated on one substrate surface including, for example, ZnS—SiO 2 and the like, and laminated on one substrate surface, such as SiN. Including a second laminated film.
  • the “one substrate surface” according to the present invention typically means the surface of the substrate on the side on which light irradiated from the recording / reproducing apparatus to the optical disk is incident.
  • first laminated film or the second laminated film may be laminated on the upper layer side. That is, the first laminated film may be laminated on the upper layer side of the second laminated film, or the second laminated film may be laminated on the upper layer side of the first laminated film.
  • the numerical aperture of the solid immersion lens is NA, and the refractive index of the substrate and n s, a refractive index of the first stacked film as n 1, the refractive index of the second multilayer film is taken as n 2, the substrate, the first materials constituting the laminated film and the second multilayer film is set so as to satisfy n 1>NA> n 2> n s.
  • the refractive index of the substrate is desirably 1 or more.
  • Light having a numerical aperture greater than or equal to the refractive index of the material constituting the substrate of the optical disk means that the solid immersion is greater than the maximum cone angle corresponding to the numerical aperture having a value equal to the refractive index of the material constituting the substrate. It means light included in the range below the maximum cone angle corresponding to the numerical aperture of the lens. Specifically, for example, if the refractive index of the material constituting the substrate is 1.5 and the numerical aperture of the solid immersion lens is 2.0, the numerical aperture equal to or greater than the maximum cone angle corresponding to the numerical aperture 1.5. It means light included in the range below the maximum cone angle corresponding to 0.
  • the recording density is theoretically improved. It is possible to make it.
  • the practical recording density is limited by the influence of, for example, jitter.
  • the film is laminated.
  • the upper limit value of the theoretical recording density can be improved by the first laminated film, and further, for example, jitter and the like can be suppressed by laminating a plurality of laminated films on one substrate surface.
  • the upper limit of possible recording density can be improved.
  • the optical disk of the present invention it is possible to realize a high recording density of the optical disk.
  • the refractive index of the material constituting the substrate is not limited, the degree of freedom of the material constituting the substrate can be increased, which is very advantageous in practice. Specifically, for example, if the material constituting the substrate is polycarbonate, it is relatively easy to make a large number of copies by injection molding.
  • the second laminated film is laminated on the upper layer side of the first laminated film.
  • the second laminated film can have a function as, for example, a protective film.
  • a protective film it is not necessary to provide a separate protective film, and for example, manufacturing costs can be suppressed, which is very advantageous in practice.
  • the optical disk further includes a third laminated film that is laminated on the one substrate surface and includes a light absorbing material.
  • the optical disc further includes the third laminated film including a material that absorbs light such as metal.
  • the “material that absorbs light” according to the present invention means a material having a relatively large extinction coefficient.
  • the third laminated film may be laminated on the upper layer side of the first laminated film and the second laminated film, or may be laminated on the lower layer side. Alternatively, it may be laminated between the first laminated film and the second laminated film. Further, there is no restriction on the refractive index of the third laminated film.
  • the absorption coefficient is relatively large (typically defined by the refractive index and the absorption coefficient). It has been found that the recording density of the optical disk can be improved if the absolute value of the complex refractive index is greater than the numerical aperture value of the solid immersion lens.
  • the recording density of the optical disk can be further improved.
  • the first laminated film may be laminated on the upper layer side of the third laminated film
  • the second laminated film may be laminated on the upper layer side of the first laminated film.
  • the third laminated film can have a function as a reflective film, for example, and the second laminated film can have a function as a protective film, for example.
  • a fourth laminated film laminated on the one substrate surface may be further provided.
  • the fourth laminated film may be laminated on the lower layer side of the third laminated film.
  • the fourth laminated film can function as, for example, a corrosion-resistant layer. As a result, it is possible to suppress the deterioration of information recorded on the optical disc, which is very advantageous in practice.
  • the refractive index of the fourth laminated film may be the same as the refractive index of the first laminated film, or may be the same as the refractive index of the second laminated film.
  • the numerical aperture is greater than 1.0.
  • the recording density of the optical disk can be improved, which is very advantageous in practice.
  • the thickness of the first laminated film is greater than 5 nm (nanometers).
  • the upper limit value of the film thickness of the first laminated film is preferably about 100 nm.
  • the film thickness of the third laminated film may be thicker than 5 nm.
  • the total thickness of the first laminated film and the third laminated film may be thicker than 5 nm.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an optical disc according to a first embodiment. It is an optical path diagram which shows the optical path in the optical pick-up of the recording / reproducing apparatus which concerns on 1st Embodiment. It is a conceptual diagram which shows the gap between the bottom part of SIL which concerns on 1st Embodiment, and the optical disk surface. It is an example of the simulation result which shows the relationship between the signal level of each of GE signal and RF signal, and a gap for every numerical aperture of SIL.
  • A is an oscilloscope image which shows an example of RF signal
  • (b) is an oscilloscope image which shows an example of RF signal processed by the equalizer.
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of an optical disc according to the present embodiment.
  • the optical disk 1 includes a substrate 11, a reflective film 12, a dielectric film 13, and a protective film 14.
  • the “reflective film 12”, the “dielectric film 13”, and the “protective film 14” according to the present embodiment are the “third laminated film”, “first laminated film”, and “first laminated film” according to the present invention, respectively. It is an example of “two laminated films”.
  • the “surface of the substrate 11 on which the light L is incident (that is, the upper surface of the substrate 11 in FIG. 1)” according to the present embodiment is an example of “one substrate surface” according to the present invention.
  • the substrate 11 is made of polycarbonate and has a refractive index of 1.55.
  • the reflective film 12 is made of, for example, a silver alloy (Ag alloy) such as AgPdCu, and has a refractive index of 0.8, an extinction coefficient of 2.5, and a film thickness of 25 nm.
  • the dielectric film 13 is made of ZnS—SiO 2 and has a refractive index of 2.3 and a film thickness of 20 nm.
  • the protective film 14 is made of SiN and has a refractive index of 1.8 and a film thickness of 20 nm.
  • substrate 11, the reflecting film 12, the dielectric material film 13, and the protective film 14 are not restricted to the above-mentioned material.
  • FIG. 2 is an optical path diagram showing an optical path in the optical pickup of the recording / reproducing apparatus according to the present embodiment. Note that a dotted line L in the figure indicates an optical path.
  • an optical pickup 200 includes a semiconductor laser 201, a collimator lens 202, an anamorphic prism 203, a diffraction grating 204, a non-polarizing beam splitter 205, a polarizing beam splitter 206, a beam expander 207, a quarter wavelength plate 208, a mirror. 209, an SIL assembly 210 having an SIL 210a, lenses 211 and 213, a light receiving element 212 for RF (Radio Frequency), a light receiving element 214 for GE (Gap Error), and a front monitor (FM) 215.
  • RF Radio Frequency
  • a light receiving element 214 for GE (Gap Error
  • FM front monitor
  • the RF light receiving element 212 is a two- or four-divided light receiving element.
  • the light receiving element 214 for GE may be a divided type light receiving element or a light receiving element that is not divided.
  • the light L emitted from the semiconductor laser 201 enters the diffraction grating 204 via the collimator lens 202 and the anamorphic prism 203.
  • the light L separated into a plurality of diffracted lights by the diffraction grating 204 is passed through a non-polarizing beam splitter 205, a polarizing beam splitter 206, a beam expander 207, a quarter-wave plate 208 and a mirror 209, and the SIL assembly 210. Is incident on.
  • the front monitor 215 is electrically connected to a power comparison circuit (not shown).
  • a signal indicating the intensity of the light L transmitted from the front monitor 215 is compared with a reference signal, and the output of the semiconductor laser 201 is controlled based on the signal indicating the result. .
  • Part of the light L incident on the SIL 210a is emitted to the optical disc 1 as evanescent light, and the other part is reflected on the bottom of the SIL 210a.
  • the reflected light from the optical disk 1 enters the SIL 210 a again, and enters the polarization beam splitter 206 via the mirror 209, the quarter-wave plate 208 and the beam expander 207.
  • the polarization direction of the light L emitted from the semiconductor laser 201 and the polarization direction of the reflected light from the optical disk 1 are 90 degrees different from each other, the reflected light from the optical disk 1 passes through the lens 211 and is RF. Incident light receiving element 212.
  • an RF signal generation circuit (not shown) is electrically connected to the RF light receiving element 212, and an RF signal caused by reflected light incident on the RF light receiving element 212 is generated.
  • the generated RF signal is transmitted to a reproduction signal processing unit (not shown) including, for example, a demodulation circuit, an error correction circuit, a decoding circuit, and the like.
  • a tracking servo circuit (not shown).
  • a tracking error signal is generated by the tracking servo circuit, and a lens actuator (not shown) is controlled based on the generated tracking error signal so that the position of the spot on the optical disc 1 becomes a predetermined position.
  • the light reflected at the bottom of the SIL 210a enters the non-polarizing beam splitter 205 via the mirror 209, the quarter-wave plate 208, the beam expander 207, and the polarizing beam splitter 206.
  • a part of the light reflected from the bottom of the SIL 210 a enters the GE light receiving element 214 via the lens 213.
  • a GE signal generation circuit (not shown) is electrically connected to the GE light receiving element 214, and a GE signal caused by light incident on the GE light receiving element 214 is generated.
  • the generated GE signal is transmitted to a gap error servo circuit (not shown).
  • the gap error servo circuit typically compares the transmitted GE signal with a reference signal, and based on the signal indicating the result, the distance between the bottom of the SIL 210a and the surface of the optical disc 1 (ie, FIG. 3).
  • the lens actuator (not shown) is controlled so that the gap g) in FIG.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram showing a gap between the bottom of the SIL and the optical disc surface according to this embodiment.
  • FIG. 4 is an example of a simulation result showing the relationship between the signal level of each of the GE signal and the RF signal and the gap for each numerical aperture of the SIL. The simulation is performed on the assumption that the optical disk 1 has no irregularities such as marks (that is, as a flat plate).
  • 4A, 4B, 4C, and 4D are examples of simulation results when the numerical aperture of the SIL 210a is 1.5, 1.8, 2.0, and 2.26, respectively. is there.
  • the solid line indicates the GE signal
  • the dotted line indicates the RF signal.
  • the vertical axis in FIGS. 4A to 4D represents the relative value when the signal level of the GE signal is 1 when the gap is infinite.
  • the GE signal is caused by the light reflected from the bottom surface of the SIL 210a. For this reason, when the gap g shown in FIG. 3 is reduced and evanescent light is emitted, the light reflected from the bottom surface of the SIL 210a is reduced and the signal level of the GE signal is lowered. Therefore, it is shown that the light contributing to the reproduction of the information recorded on the optical disc 1 increases as the signal level of the GE signal approaches zero.
  • the signal level of the GE signal is zero when the gap g is near zero.
  • the signal level of the GE signal may not be zero if any physical quantity or parameter related to reproduction characteristics such as jitter is within an allowable range. This is caused by a phenomenon peculiar to evanescent light generated between the SIL 210a and the optical disc 1.
  • the signal level of the GE signal is close to zero when the gap g is close to zero.
  • the signal level of the GE signal is set. It can be seen that it can approach zero.
  • FIG. 5A is an oscilloscope image showing an example of the RF signal
  • FIG. 5B is an oscilloscope image showing an example of the RF signal processed by the equalizer.
  • the track pitch of the optical disc 1 is 160 nm
  • the shortest mark length (here, the mark length corresponding to 2T) is 75 nm.
  • the numerical aperture of the SIL 210a included in the recording / reproducing apparatus is 2.0.
  • a rhombus formed by overlapping the waveforms of the RF signals can be clearly observed. If sufficient light does not contribute to the reproduction of information recorded on the optical disc 1, the rhombus resulting from the RF signal processed by the equalizer may be blurred or the rhombus may not be observed. It has been found by research.
  • an optical disc having a capacity of at least 100 GB can be realized.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of an optical disc according to a comparative example of the present embodiment having the same purpose as FIG.
  • an optical disk 101 is configured to include a substrate 11 made of polycarbonate.
  • the refractive index of the substrate 11 is 1.55.
  • FIG. 7 is an example of a simulation result showing the relationship between the signal level of each of the GE signal and the RF signal and the gap for each numerical aperture of the SIL, which has the same meaning as in FIG.
  • FIG. 7A and 7B are examples of simulation results when the numerical aperture of the SIL 210a is 1.5 and 2.0, respectively.
  • the solid line indicates the GE signal
  • the dotted line indicates the RF signal.
  • FIG. 8 is an example of a simulation result showing the relationship between the signal level of each of the GE signal and the RF signal and the gap having the same meaning as in FIG.
  • the numerical aperture of the SIL 210a is 2.0. Further, the solid line in the figure indicates the GE signal, and the dotted line indicates the RF signal.
  • the configuration of the optical disc according to the first modification of the present embodiment is the same as the configuration of the optical disc 1 according to the present embodiment shown in FIG. 1, but the film thickness of the dielectric film 13 is 55 nm. Note that the thickness of each of the reflective film 12 and the protective film 14 is the same as that of the optical disc 1 according to this embodiment.
  • the optical disc according to the present modification it is possible to realize a high recording density of the optical disc.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of an optical disc according to a second modification of the present embodiment having the same meaning as in FIG.
  • the optical disc 2 includes a substrate 11, a reflective film 12, dielectric films 13 and 15, and a protective film 14.
  • the “dielectric film 15” according to the present embodiment is an example of the “fourth laminated film” according to the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of an optical disc according to a third modification of the present embodiment having the same meaning as in FIG.
  • the optical disk 3 includes a substrate 11, a reflective film 12, a dielectric film 13, a protective film 14, and a corrosion-resistant film 16.
  • the “corrosion resistant film 16” according to the present embodiment is another example of the “fourth laminated film” according to the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of the optical disc according to this embodiment having the same purpose as FIG.
  • the optical disk 4 includes a substrate 11, a dielectric film 13, and a protective film 14.
  • the film thickness of the dielectric film 13 is 55 nm
  • the film thickness of the protective film 14 is 20 nm.
  • FIG. 12 is an example of a simulation result showing the relationship between the signal level of each of the GE signal and the RF signal and the gap having the same meaning as in FIG.
  • the numerical aperture of the SIL 210a is 2.0. Further, the solid line in the figure indicates the GE signal, and the dotted line indicates the RF signal.
  • the optical disc according to the present embodiment it is possible to realize a high recording density of the optical disc.
  • the signal level of the GE signal is about 0.75, but when recording information on the optical disk or reproducing information recorded on the optical disk, For example, since the gap is set in the range of 10 nm to 25 nm, there is no practical problem.
  • FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of the optical disc according to this embodiment having the same purpose as FIG.
  • the optical disk 5 includes a substrate 11 and a protective film 14.
  • the protective film 14 has a thickness of 75 nm.
  • FIG. 14 is an example of a simulation result showing the relationship between the signal level and the gap of each of the GE signal and the RF signal, which has the same concept as in FIG.
  • the numerical aperture of the SIL 210a is 2.0.
  • the solid line in the figure indicates the GE signal, and the dotted line indicates the RF signal.
  • the optical disc according to the present embodiment it is possible to realize a high recording density of the optical disc.

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Abstract

　光ディスク（１）は、ソリッドイマージョンレンズ（２１０ａ）を備える記録再生装置において、情報の記録又は再生が行われる光ディスクである。該光ディスクは、基板（１１）と、基板の一の基板面上に夫々積層された第１積層膜（１３）及び第２積層膜（１４）とを備える。ソリッドイマージョンレンズの開口数をＮＡとし、基板の屈折率をｎｓとし、第１積層膜の屈折率をｎ１とし、第２積層膜の屈折率をｎ２としたときに、基板、第１積層膜及び第２積層膜を構成する材料は、ｎ１＞ＮＡ＞ｎ２＞ｎｓを満足するように設定される。

Description

光ディスク
　本発明は、例えばエバネッセント光を介した情報の記録又は再生に用いられる光ディスクの技術分野に関する。
　この種の光ディスクとして、例えば、光照射側の最表面に記録部を設けた光記録媒体が提案されている。ここでは特に、記録部の屈折率をｎとし、集光レンズの開口数をＮＡとするとき、ｎ≧ＮＡの関係であることが開示されている（特許文献１参照）。
　或いは、基板上に記録膜及び透明誘電体層を備える光記録媒体が提案されている。ここでは特に、透明誘電体層を、平均屈折率が１．４～２の材料を用いて構成すると共に、膜厚を厚くすることによって、記録時の光記録媒体の温度上昇を抑制する技術が開示されている（特許文献２参照）。
　或いは、基板上に記録膜及び透明誘電体層を備える光記録媒体が提案されている。ここでは特に、イマージョンレンズの屈折率と透明誘電体層の平均屈折率との差を０～０．０５とすることによって、記録時の光記録媒体の温度上昇を抑制する技術が開示されている（特許文献３参照）。
　或いは、信号記録層の上層側に、複数の無反射コーティング層を備える情報記録ディスクが提案されている（特許文献４参照）。
特開２００４－８７０８７号公報 特開２０００－１４９３２６号公報 特開２０００－２８５５１６号公報 特開２００１－２３２３９号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の技術では、高記録密度化を十分には達成することが困難であるという技術的問題点がある。また、特許文献２乃至４に記載の技術では、上記問題点を解決することは極めて困難であるという技術的問題点ある。
　本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、高記録密度化を実現することができる光ディスクを提供することを課題とする。
　本発明の光ディスクは、上記課題を解決するために、ソリッドイマージョンレンズを備える記録再生装置において、情報の記録又は再生が行われる光ディスクであって、基板と、前記基板の一の基板面上に夫々積層された第１及び第２積層膜とを備え、前記ソリッドイマージョンレンズの開口数をＮＡとし、前記基板の屈折率をｎｓとし、前記第１積層膜の屈折率をｎ１とし、前記第２積層膜の屈折率をｎ２としたときに、下記の式、ｎ１＞ＮＡ＞ｎ２＞ｎｓを満足するように設定される。
　本発明の光ディスクによれば、当該光ディスクは、ソリッドイマージョンレンズ（Ｓｏｌｉｄ　Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ　Ｌｅｎｓ：ＳＩＬ）を備える記録再生装置において、情報の記録又は再生が行われる。尚、情報は、光ディスクの記録面に形成された複数のマーク及び複数のスペースの配列として記録される。
　光ディスクは、例えばポリカーボネート等を含む基板と、該基板の一の基板面上に積層され、例えばＺｎＳ－ＳｉＯ２等を含む第１積層膜と、一の基板面上に積層され、例えばＳｉＮ等を含む第２積層膜とを備えている。ここに、本発明に係る「一の基板面」とは、典型的には、基板の、記録再生装置から当該光ディスクに照射される光が入射する側の面を意味する。
　尚、第１積層膜及び第２積層膜は、どちらが上層側に積層されていてもよい。即ち、第２積層膜の上層側に第１積層膜が積層されていてもよいし、第１積層膜の上層側に第２積層膜が積層されていてもよい。
　ソリッドイマージョンレンズの開口数をＮＡとし、基板の屈折率をｎｓとし、第１積層膜の屈折率をｎ１とし、第２積層膜の屈折率をｎ２としたときに、基板、第１積層膜及び第２積層膜を構成する材料は、ｎ１＞ＮＡ＞ｎ２＞ｎｓを満足するように設定される。尚、基板の屈折率は、１以上であることが望ましい。
　本願発明者の研究によれば、実効開口数が１．０を超えるソリッドイマージョンレンズを備える記録再生装置において、光ディスクに記録された情報を読み取る（即ち、再生する）場合、ソリッドイマージョンレンズの開口数を増加させたとしても、光ディスクの基板を構成する材料の屈折率以上の開口数の光が情報の再生に寄与せず、光ディスクの高記録密度化の妨げになっていることが判明している。
　尚、「光ディスクの基板を構成する材料の屈折率以上の開口数の光」とは、基板を構成する材料の屈折率の値と等しい値を有する開口数に対応する最大錐角以上、ソリッドイマージョンレンズの開口数に対応する最大錐角以下の範囲に含まれる光を意味する。具体的には例えば、基板を構成する材料の屈折率を１．５とし、ソリッドイマージョンレンズの開口数を２．０とすると、開口数１．５に対応する最大錐角以上、開口数２．０に対応する最大錐角以下の範囲に含まれる光を意味する。
　本願発明者の研究によれば、更に、光ディスクの基板上に、ソリッドイマージョンレンズの開口数より大きな値を有する屈折率の材料からなる積層膜を積層すれば、理論的には、記録密度を向上させることが可能である。しかしながら、例えばジッタ等の影響により実用可能な記録密度は制限されてしまうことが判明している。
　しかるに本発明では、一の基板面上に、ｎ１＞ＮＡの関係を満足する屈折率を有する第１積層膜と、ＮＡ＞ｎ２＞ｎｓの関係を満足する屈折率を有する第２積層膜とが積層されている。このため、第１積層膜により、理論的な記録密度の上限値を向上させることができ、更に、複数の積層膜を一の基板面上に積層することにより、例えばジッタ等を抑制して実用可能な記録密度の上限値を向上させることができる。
　以上の結果、本発明の光ディスクによれば、光ディスクの高記録密度化を実現することができる。加えて、基板を構成する材料の屈折率は制限されないため、基板を構成する材料の自由度を増加させることができ、実用上非常に有利である。具体的には例えば、基板を構成する材料をポリカーボネートとすれば、比較的容易にして、射出成型により大量複製が可能となる。
　本発明の光ディスクの一態様では、前記第２積層膜は、前記第１積層膜の上層側に積層されている。
　この態様によれば、第２積層膜に、例えば保護膜としての機能を持たせることができる。この結果、別途保護膜を設ける必要がなく、例えば製造コスト等を抑制することができ、実用上非常に有利である。
　本発明の光ディスクの他の態様では、前記一の基板面上に積層され、光を吸収する材料を含んでなる第３積層膜を更に備える。
　この態様によれば、当該光ディスクは、例えば金属等の光を吸収する材料を含んでなる第３積層膜を更に備えている。ここに、本発明に係る「光を吸収する材料」とは、吸光係数の比較的大きい材料を意味する。
　尚、第３積層膜は、第１積層膜及び第２積層膜の上層側に積層されてもよいし、下層側に積層されてもよい。或いは、第１積層膜及び第２積層膜の層間に積層されてもよい。また、第３積層膜の屈折率に制限は設けられていない。
　本願発明者の研究によれば、第３積層膜の屈折率が、仮に基板の屈折率よりも小さくても、吸光係数が比較的大きければ（典型的には、屈折率と吸光係数とにより定義される複素屈折率の絶対値が、ソリッドイマージョンレンズの開口数の値よりも大きければ）、光ディスクの記録密度を向上させることができることが判明している。
　従って、この態様によれば、光ディスクの記録密度をより向上させることができる。
　この第３積層膜を備える態様では、前記第１積層膜は、前記第３積層膜の上層側に積層され、前記第２積層膜は、前記第１積層膜の上層側に積層されていてよい。
　このように構成すれば、第３積層膜に、例えば反射膜としての機能を持たせることができると共に、第２積層膜に、例えば保護膜としての機能を持たせることができる。
　この第３積層膜を備える態様では、前記一の基板面上に積層された第４積層膜を更に備えてよい。
　このように構成すれば、例えばジッタ等をより抑制することができ、実用上非常に有利である。
　この第４積層膜を備える態様では、前記第４積層膜は、前記第３積層膜の下層側に積層されていてよい。
　このように構成すれば、第４積層膜を、例えば耐食性層として機能させることができる。この結果、当該光ディスクに記録された情報の劣化を抑制することができ、実用上非常に有利である。
　尚、第４積層膜の屈折率は、第１積層膜の屈折率と同じであってもよいし、第２積層膜の屈折率と同じであってもよい。
　本発明の光ディスクの他の態様では、前記開口数は１．０より大きい。
　この態様によれば、光ディスクの記録密度を向上させることができ、実用上非常に有利である。
　本発明の光ディスクの他の態様では、前記第１積層膜の膜厚は５ｎｍ（ナノメートル）より厚い。
　この態様によれば、光ディスクの基板を構成する材料の屈折率以上の開口数の光を情報の再生に、確実に寄与させることができる。尚、第１積層膜の膜厚の上限値は、１００ｎｍ程度であることが望ましい。
　第３積層膜を備える態様では、前記第３積層膜の膜厚は５ｎｍより厚くてよい。
　このように構成すれば、第３積層膜を構成する材料の吸光係数に起因する光ディスクの記録密度を向上させるという効果を確実に得ることができる。
　第３積層膜を備える態様では、前記第１積層膜の膜厚及び前記第３積層膜の膜厚の合計は、５ｎｍより厚くてよい。
　このように構成すれば、光ディスクの記録密度を向上させるという効果を確実に得ることができる。
　本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための最良の形態から明らかにされよう。
第１実施形態に係る光ディスクの断面模式図である。 第１実施形態に係る記録再生装置の光ピックアップにおける光路を示す光路図である。 第１実施形態に係るＳＩＬの底部及び光ディスク表面間のギャップを示す概念図である。 ＧＥ信号及びＲＦ信号各々の信号レベルとギャップとの関係を、ＳＩＬの開口数毎に示す、シミュレーション結果の一例である。 （ａ）は、ＲＦ信号の一例を示すオシロスコープ画像であり、（ｂ）は、イコライザで処理されたＲＦ信号の一例を示すオシロスコープ画像である。 第１実施形態の比較例に係る光ディスクの断面模式図である。 ＧＥ信号及びＲＦ信号各々の信号レベルとギャップとの関係を、ＳＩＬの開口数毎に示す、シミュレーション結果の一例である。 ＧＥ信号及びＲＦ信号各々の信号レベルとギャップとの関係を示すシミュレーション結果の一例である。 第１実施形態の第２変形例に係る光ディスクの断面模式図である。 第１実施形態の第３変形例に係る光ディスクの断面模式図である。 第２実施形態に係る光ディスクの断面模式図である。 ＧＥ信号及びＲＦ信号各々の信号レベルとギャップとの関係を示すシミュレーション結果の一例である。 第３実施形態に係る光ディスクの断面模式図である。 ＧＥ信号及びＲＦ信号各々の信号レベルとギャップとの関係を示すシミュレーション結果の一例である。
符号の説明
１～５、１０１　光ディスク
１１　基板
１２　反射膜
１３、１５　誘電体膜
１４　保護膜
１６　耐食性膜
２００　光ピックアップ
　以下、本発明の光ディスクに係る実施形態を図面に基づいて説明する。
　＜第１実施形態＞
　本発明の光ディスクに係る第１実施形態を、図１乃至図５を参照して説明する。
　先ず、図１を参照して本実施形態に係る光ディスク１の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る光ディスクの断面模式図である。
　図１において、光ディスク１は、基板１１、反射膜１２、誘電体膜１３及び保護膜１４を備えて構成されている。ここに、本実施形態に係る「反射膜１２」、「誘電体膜１３」及び「保護膜１４」は、夫々、本発明に係る「第３積層膜」、「第１積層膜」及び「第２積層膜」の一例である。また、本実施形態に係る「基板１１の光Ｌが入射する側の面（即ち、図１における基板１１の上面）」は、本発明に係る「一の基板面」の一例である。
　ここで、基板１１はポリカーボネートからなり、その屈折率は１．５５である。反射膜１２は、例えばＡｇＰｄＣｕ等の銀合金（Ａｇ　ａｌｌｏｙ）からなり、その屈折率は０．８、吸光係数は２．５、膜厚は２５ｎｍである。誘電体膜１３はＺｎＳ－ＳｉＯ２からなり、その屈折率は２．３、膜厚は２０ｎｍである。保護膜１４はＳｉＮからなり、その屈折率は１．８、膜厚は２０ｎｍである。尚、基板１１、反射膜１２、誘電体膜１３及び保護膜１４各々を構成する材料や膜厚等は、上述の材料等に限られない。
　次に、光ディスク１に情報の記録を行う、或いは、光ディスク１に記録された情報の再生を行う、ソリッドイマージョンレンズ（以下、適宜“ＳＩＬ”と称する）を備える記録再生装置について、図２を参照して説明する。ここに、図２は、本実施形態に係る記録再生装置の光ピックアップにおける光路を示す光路図である。尚、図中の点線Ｌは光路を示している。
　図２において、光ピックアップ２００は、半導体レーザ２０１、コリメータレンズ２０２、アナモフィックプリズム２０３、回折格子２０４、無偏光ビームスプリッタ２０５、偏光ビームスプリッタ２０６、ビーム拡大器２０７、４分の１波長板２０８、ミラー２０９、ＳＩＬ２１０ａを有するＳＩＬアセンブリ２１０、レンズ２１１及び２１３、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）用受光素子２１２、ＧＥ（Ｇａｐ　Ｅｒｒｏｒ）用受光素子２１４並びにフロントモニタ（ＦＭ）２１５を備えて構成されている。
　尚、ＲＦ用受光素子２１２は、２又は４分割受光素子である。他方、ＧＥ用受光素子２１４は、分割型受光素子であってもよいし、分割されてない受光素子であってもよい。
　半導体レーザ２０１から出射された光Ｌは、コリメータレンズ２０２及びアナモフィックプリズム２０３を介して、回折格子２０４に入射する。該回折格子２０４によって複数の回折光に分離された光Ｌは、無偏光ビームスプリッタ２０５、偏光ビームスプリッタ２０６、ビーム拡大器２０７、４分の１波長板２０８及びミラー２０９を介して、ＳＩＬアセンブリ２１０に入射する。
　尚、無偏光ビームスプリッタ２０５に入射した光Ｌの一部は、フロントモニタ２１５によって受光される。該フロントモニタ２１５には、図示しないパワー比較回路が電気的に接続されている。該パワー比較回路では、典型的には、フロントモニタ２１５から送信された光Ｌの強度を示す信号と基準信号とが比較され、その結果を示す信号に基づいて半導体レーザ２０１の出力が制御される。
　ＳＩＬ２１０ａに入射した光Ｌの一部は、エバネッセント光として光ディスク１に出射され、他の一部はＳＩＬ２１０ａの底部で反射される。光ディスク１からの反射光は、再びＳＩＬ２１０ａに入射し、ミラー２０９、４分の１波長板２０８及びビーム拡大器２０７を介して、偏光ビームスプリッタ２０６に入射する。ここで、半導体レーザ２０１から出射される光Ｌの偏光方向と、光ディスク１からの反射光の偏光方向とは９０度異なっているため、光ディスク１からの反射光は、レンズ２１１を介して、ＲＦ用受光素子２１２に入射する。
　尚、ＲＦ用受光素子２１２には、図示しないＲＦ信号生成回路が電気的に接続されており、ＲＦ用受光素子２１２に入射した反射光に起因するＲＦ信号が生成される。該生成されたＲＦ信号は、図示しない、例えば復調回路、エラー訂正回路、デコード回路等を含んで構成される再生信号処理部に送信される。或いは、図示しないトラッキングサーボ回路に送信される。該トラッキングサーボ回路によってトラッキングエラー信号が生成され、該生成されたトラッキングエラー信号に基づいて、光ディスク１上のスポットの位置が所定の位置となるように、図示しないレンズアクチュエータが制御される。
　他方、ＳＩＬ２１０ａの底部で反射した光は、ミラー２０９、４分の１波長板２０８、ビーム拡大器２０７及び偏光ビームスプリッタ２０６を介して、無偏光ビームスプリッタ２０５に入射する。ＳＩＬ２１０ａの底部で反射した光の一部は、レンズ２１３を介して、ＧＥ用受光素子２１４に入射する。
　尚、ＧＥ用受光素子２１４には、図示しないＧＥ信号生成回路が電気的に接続されており、ＧＥ用受光素子２１４に入射した光に起因するＧＥ信号が生成される。該生成されたＧＥ信号は、図示しないギャップエラーサーボ回路に送信される。該ギャップエラーサーボ回路では、典型的には、送信されたＧＥ信号と基準信号とが比較され、その結果を示す信号に基づいて、ＳＩＬ２１０ａの底部及び光ディスク１の表面間の距離（即ち、図３におけるギャップｇ）が所定距離となるように、図示しないレンズアクチュエータが制御される。ここに、図３は、本実施形態に係るＳＩＬの底部及び光ディスク表面間のギャップを示す概念図である。
　次に、上述の如く構成された記録再生装置において、光ディスク１に光Ｌを照射した際に得られるＧＥ信号及びＲＦ信号各々の信号レベルとギャップとの関係を、図４を参照して説明する。ここに、図４は、ＧＥ信号及びＲＦ信号各々の信号レベルとギャップとの関係を、ＳＩＬの開口数毎に示す、シミュレーション結果の一例である。尚、シミュレーションは、光ディスク１にマーク等の凹凸がないものとして（即ち、平板として）行っている。
　図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、夫々、ＳＩＬ２１０ａの開口数が１．５、１．８、２．０及び２．２６である場合のシミュレーション結果の一例である。尚、図中の実線がＧＥ信号を示しており、点線がＲＦ信号を示している。また、図４（ａ）乃至（ｄ）における縦軸は、ギャップが無限遠である場合のＧＥ信号の信号レベルを１としたときの相対値を示している。
　上述の如く、ＧＥ信号は、ＳＩＬ２１０ａの底面で反射した光に起因している。このため、図３に示したギャップｇが小さくなりエバネッセント光が出射されると、ＳＩＬ２１０ａの底面で反射する光が少なくなりＧＥ信号の信号レベルが低下する。従って、ＧＥ信号の信号レベルがゼロに近づくほど、光ディスク１に記録された情報の再生に寄与する光が多くなることを示している。
　尚、ギャップｇがゼロ近傍であるときに、ＧＥ信号の信号レベルがゼロであることが望ましい。しかしながら、実用上は、例えばジッタ等の再生特性に係る何らかの物理量又はパラメータが許容範囲内であれば、ＧＥ信号の信号レベルがゼロでなくてもよい。これは、ＳＩＬ２１０ａ及び光ディスク１間において生じるエバネッセント光に特有の現象に起因している。
　図４（ａ）乃至（ｄ）に示すように、ＳＩＬ２１０ａの開口数がいずれの場合であっても、ギャップｇがゼロ近傍であるときに、ＧＥ信号の信号レベルがゼロ近傍となっている。ここでは特に、光ディスク１を図１のように構成することにより、基板１１の屈折率である１．５５より大きい値の開口数を有するＳＩＬ２１０ａを用いた場合であってもＧＥ信号の信号レベルをゼロに近づけることができることがわかる。
　次に、１００ＧＢ（ギガバイト）の容量を有するように、トラックピッチやマーク長等が設定された光ディスク１に記録された情報を再生する際に得られるＲＦ信号について、図５を参照して説明する。ここに、図５（ａ）は、ＲＦ信号の一例を示すオシロスコープ画像であり、図５（ｂ）は、イコライザで処理されたＲＦ信号の一例を示すオシロスコープ画像である。
　尚、光ディスク１のトラックピッチは１６０ｎｍであり、最短マーク長（ここでは、２Ｔに対応するマーク長）は７５ｎｍである。また、記録再生装置が備えるＳＩＬ２１０ａの開口数は、２．０である。
　図５（ａ）に示すように、ジッタが比較的少ない（ここでは、６．８％）ので、ＲＦ信号の波形を鮮明に観測することができる。尚、図５（ａ）中に矢印で示す、比較的色の濃い部分（即ち、ＲＦ信号の振幅方向の中心近傍）は、最短マークである２Ｔに対応するＲＦ信号である。
　また、図５（ｂ）に示すように、イコライザで処理された後のＲＦ信号では、ＲＦ信号の波形が相互に重なることによってできる菱形を鮮明に観測することができる。仮に、十分な光が光ディスク１に記録された情報の再生に寄与しなければ、イコライザで処理されたＲＦ信号に起因する菱形が不鮮明になる、或いは菱形が観測されなくなることが、本願発明者の研究により判明している。
　以上の結果、本実施形態に係る光ディスク１によれば、少なくとも１００ＧＢの容量を有する光ディスクを実現することができる。
　（比較例）
　次に、本実施形態に係る光ディスクの比較例について、図６及び図７を参照して説明する。ここに、図６は、図１と同趣旨の、本実施形態の比較例に係る光ディスクの断面模式図である。
　図６において、光ディスク１０１は、ポリカーボネートからなる基板１１を備えて構成されている。尚、基板１１の屈折率は１．５５である。
　次に、上述の如く構成された光ディスク１０１に光Ｌを照射した際に得られるＧＥ信号及びＲＦ信号各々の信号レベルとギャップとの関係を、図７を参照して説明する。ここに、図７は、図４と同趣旨の、ＧＥ信号及びＲＦ信号各々の信号レベルとギャップとの関係を、ＳＩＬの開口数毎に示す、シミュレーション結果の一例である。
　図７（ａ）及び（ｂ）は、夫々、ＳＩＬ２１０ａの開口数が１．５及び２．０である場合のシミュレーション結果の一例である。尚、図中の実線がＧＥ信号を示しており、点線がＲＦ信号を示している。
　図７（ａ）に示すように、ＳＩＬ２１０ａの開口数の値（即ち、１．５）が基板１１の屈折率（即ち、１．５５）よりも小さければ、ギャップがゼロ近傍であるときに、ＧＥ信号の信号レベルがゼロ近傍となっている。他方、図７（ｂ）に示すように、ＳＩＬ２１０ａの開口数の値（即ち、２．０）が基板１１の屈折率よりも大きい場合、ＧＥ信号の信号レベルは、ゼロ近傍まで低下していない。これは、基板１１の屈折率以上の開口数の光が、ＳＩＬ２１０ａの底面で反射してしまうことに起因している。
　（第１変形例）
　次に、本実施形態に係る光ディスクの第１変形例について、図８を参照して説明する。ここに、図８は、図４と同趣旨の、ＧＥ信号及びＲＦ信号各々の信号レベルとギャップとの関係を示すシミュレーション結果の一例である。尚、ＳＩＬ２１０ａの開口数は、２．０である。また、図中の実線がＧＥ信号を示しており、点線がＲＦ信号を示している。
　ここで、本実施形態の第１変形例に係る光ディスクの構成は、図１に示した本実施形態に係る光ディスク１の構成と同様であるが、誘電体膜１３の膜厚が５５ｎｍである。尚、反射膜１２及び保護膜１４各々の膜厚は、本実施形態に係る光ディスク１と同じである。
　図８に示すように、ギャップがゼロ近傍であるときに、ＧＥ信号の信号レベルがゼロ近傍となっている。従って、本変形例に係る光ディスクによれば、光ディスクの高記録密度化を実現することができる。
　（第２変形例）
　次に、本実施形態に係る光ディスクの第２変形例について、図９を参照して説明する。ここに、図９は、図１と同趣旨の、本実施形態の第２変形例に係る光ディスクの断面模式図である。
　図９において、光ディスク２は、基板１１、反射膜１２、誘電体膜１３及び１５、並びに保護膜１４を備えて構成されている。ここに、本実施形態に係る「誘電体膜１５」は、本発明に係る「第４積層膜」の一例である。
　（第３変形例）
　次に、本実施形態に係る光ディスクの第３変形例について、図１０を参照して説明する。ここに、図１０は、図１と同趣旨の、本実施形態の第３変形例に係る光ディスクの断面模式図である。
　図９において、光ディスク３は、基板１１、反射膜１２、誘電体膜１３、保護膜１４及び耐食性膜１６を備えて構成されている。ここに、本実施形態に係る「耐食性膜１６」は、本発明に係る「第４積層膜」の他の例である。
　＜第２実施形態＞
　次に、本発明の光ディスクに係る第２実施形態を、図１１及び図１２を参照して説明する。第２実施形態では、反射膜を備えていない点が異なる以外は、第１実施形態と同様である。よって、第２実施形態について、第１実施形態と重複する説明を省略すると共に、図面上における共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図１１及び図１２を参照して説明する。ここに、図１１は、図１と同趣旨の、本実施形態に係る光ディスクの断面模式図である。
　図１１において、光ディスク４は、基板１１、誘電体膜１３及び保護膜１４を備えて構成されている。尚、誘電体膜１３の膜厚は５５ｎｍであり、保護膜１４の膜厚は２０ｎｍである。
　次に、上述の如く構成された光ディスク４に光Ｌを照射した際に得られるＧＥ信号及びＲＦ信号各々の信号レベルとギャップとの関係を、図１２を参照して説明する。ここに、図１２は、図４と同趣旨の、ＧＥ信号及びＲＦ信号各々の信号レベルとギャップとの関係を示すシミュレーション結果の一例である。尚、ＳＩＬ２１０ａの開口数は、２．０である。また、図中の実線がＧＥ信号を示しており、点線がＲＦ信号を示している。
　図１２に示すように、ギャップがゼロ近傍であるときに、ＧＥ信号の信号レベルがゼロ近傍となっている。従って、本実施形態に係る光ディスクによれば、光ディスクの高記録密度化を実現することができる。
　尚、図１２において、ギャップがゼロのときに、ＧＥ信号の信号レベルが約０．７５となっているが、光ディスクに情報を記録する際、或いは光ディスクに記録された情報を再生する際は、例えば１０ｎｍ～２５ｎｍの範囲にギャップが設定されるので、実用上何らの問題もない。
　＜第３実施形態＞
　　次に、本発明の光ディスクに係る第３実施形態を、図１３及び図１４を参照して説明する。第３実施形態では、反射膜及び誘電体膜を備えていない点が異なる以外は、第１実施形態と同様である。よって、第３実施形態について、第１実施形態と重複する説明を省略すると共に、図面上における共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図１３及び図１４を参照して説明する。ここに、図１３は、図１と同趣旨の、本実施形態に係る光ディスクの断面模式図である。
　図１３において、光ディスク５は、基板１１及び保護膜１４を備えて構成されている。尚、保護膜１４の膜厚は７５ｎｍである。
　次に、上述の如く構成された光ディスク５に光Ｌを照射した際に得られるＧＥ信号及びＲＦ信号各々の信号レベルとギャップとの関係を、図１４を参照して説明する。ここに、図１４は、図４と同趣旨の、ＧＥ信号及びＲＦ信号各々の信号レベルとギャップとの関係を示すシミュレーション結果の一例である。尚、ＳＩＬ２１０ａの開口数は、２．０である。また、図中の実線がＧＥ信号を示しており、点線がＲＦ信号を示している。
　図１４に示すように、ギャップがゼロ近傍であるときに、ＧＥ信号の信号レベルがゼロ付近となっている。従って、本実施形態に係る光ディスクによれば、光ディスクの高記録密度化を実現することができる。
　尚、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う光ディスクもまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。

Claims (10)

  1. 　ソリッドイマージョンレンズを備える記録再生装置において、情報の記録又は再生が行われる光ディスクであって、
    　基板と、
    　前記基板の一の基板面上に夫々積層された第１及び第２積層膜と
    　を備え、
    　前記ソリッドイマージョンレンズの開口数をＮＡとし、前記基板の屈折率をｎｓとし、前記第１積層膜の屈折率をｎ１とし、前記第２積層膜の屈折率をｎ２としたときに、下記の式、
    　ｎ１＞ＮＡ＞ｎ２＞ｎｓ
    　を満足するように設定される
    　ことを特徴とする光ディスク。
  2. 　前記第２積層膜は、前記第１積層膜の上層側に積層されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光ディスク。
  3. 　前記一の基板面上に積層され、光を吸収する材料を含んでなる第３積層膜を更に備えることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光ディスク。
  4. 　前記第１積層膜は、前記第３積層膜の上層側に積層され、
    　前記第２積層膜は、前記第１積層膜の上層側に積層されている
    　ことを特徴とする請求の範囲第３項に記載の光ディスク。
  5. 　前記一の基板面上に積層された第４積層膜を更に備えることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の光ディスク。
  6. 　前記第４積層膜は、前記第３積層膜の下層側に積層されていることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の光ディスク。
  7. 　前記開口数は１．０より大きいことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光ディスク。
  8. 　前記第１積層膜の膜厚は５ｎｍより厚いことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の光ディスク。
  9. 　前記第３積層膜の膜厚は５ｎｍより厚いことを特徴とする請求の範囲第３項に記載の光ディスク。
  10. 　前記第１積層膜の膜厚及び前記第３積層膜の膜厚の合計は、５ｎｍより厚いことを特徴とする請求の範囲第３項に記載の光ディスク。
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