JP2000030299A - 記録媒体およびこれに適した情報記録再生装置に適用可能な光ヘッド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】記録材料を保護する透明層の厚みの影響を受け
ない対物レンズの開口数および透明層の材質を提供す
る。 【解決手段】この発明の光ヘッド装置３は、レーザビー
ムを放射するレーザ素子と、レーザ素子からのレーザビ
ームを光ディスクＤの記録面の所定の位置および所定の
深度に収束させる対物レンズ３６を、有し、対物レンズ
の開口数ＮＡは、光ディスクの記録層１０３（１１３）
を保護する透明な保護層すなわち透明基板１０１および
１１１の厚みｄに応じて、 ＮＡ⁴ × ｄ ≦ ０．
０７４４を満足するように設定される。従って、保護層
である透明基板により生じる球面収差の影響を受けるこ
となく、記録密度を高めることができる。また、対物レ
ンズの開口数に合わせて保護層の材質を特定することに
より、光ディスク装置に特別な構成を追加することな
く、記録密度を高めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光ビームを用い
て情報を記録する記録媒体およびこの記録媒体に情報を
記録し、または記録媒体から情報を再生する情報記録再
生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、約２時間の動画再生を可能とした
高密度のＤＶＤ（Digital VersatileDisk）タイプの光
ディスクが実用化され、その技術はパーソナルコンピュ
ータ等に用いられる補助記憶装置にも応用されている。

【０００３】また、上述したＤＶＤタイプの光ディスク
であって情報の記録および書き換えが可能なＤＶＤ−Ｒ
ＡＭディスクについても多くの提案がある。なお、さら
なる高密度化も要望されており、これを実現するための
各種の要素技術の開発も進められている。

【０００４】ところで、記録密度を高めるためには、デ
ィスクの記録面に、より微小な記録マークを形成するこ
とが有効である。なお、記録マークの大きさは、ディス
クの記録面に照射される光ビーム（可干渉性の光であっ
て、主としてレーザビームが用いられる）を対物レンズ
（レンズ装置）により集光して得られる集光スポットの
サイズにより、規定される。

【０００５】しかしながら、集光スポットの大きさは、
よく知られているように、光源から放射されるレーザビ
ームの波長に比例し、対物レンズの開口数ＮＡに反比例
することから、記録密度を高めるためには、光源から放
射される光の波長を短くする必要がある。波長に関して
は、光ディスクの初期製品であるコンパクトディスクで
は７８０ないし８３０ｎｍであり、現在は赤色域に属す
る６８５ないし６３５ｎｍのものが実用化されている。
なお、現在では、青紫色ないし青色の波長域のレーザビ
ームを出射可能な半導体レーザ素子も数多く提案されて
いる。

【０００６】一方、記録密度を高めるには、対物レンズ
の開口数ＮＡを大きくする必要があり、International
Symposium on Optical Memory and Optical Data Stora
ge,345-347, (OFA2-1) 1996 に開示されているよう
に、２つのレンズを用いて対物レンズを構成し、高い開
口数を得る方法などが提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た開口数ＮＡを大きくする方法においては、ディスクの
保護層である透明層の厚みの最適値が定義されておら
ず、量産向けのディスクに広く用いられる材質であるポ
リカーボネイトやアクリル等に代表される樹脂材料を射
出成形によりディスクに加工する場合、透明層の厚みに
は、一定の製造誤差が含まれる問題がある。

【０００８】この厚み誤差は、集光スポットに球面収差
を与えることから、再生および記録特性を劣化させる。
なお、球面収差は、透明層の厚みに比例するとともに開
口数ＮＡの４乗に比例して増大するので、大きな開口数
ＮＡの対物レンズを用いる光ディスク装置においては、
透明層の僅かな厚みの変動で、再生および記録特性が大
きく変動する問題がある。

【０００９】この発明の目的は、上述した問題点を解決
するものであり、対物レンズの開口数ＮＡを大きくして
スポットサイズを小さくすることで記録密度を高める方
式において、記録材料を保護する透明層の厚みの誤差の
影響を受けない対物レンズの開口数、透明層の厚みおよ
び屈折率との関係を容易に設定可能な光ディスクの製造
条件、および情報記録再生装置のための光ヘッド装置の
要件を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、上述した問
題点に基づきなされたもので、基板の一方の面に記録材
料が設けられ、この記録材料に、レンズ装置を介して供
給される可干渉性の光を照射することにより、情報の再
生および記録が可能な記録媒体において、前記記録材料
を保護する透明な保護層の上記光が入射する側の面と前
記記録材料との間の距離をｄ、前記レンズ装置の開口数
をＮＡとしたとき、 ＮＡ⁴ ×ｄ ≦０．０７４４ を
満たすことを特徴とする記録媒体を提供するものであ
る。

【００１１】また、この発明は、基板の一方の面に記録
材料が設けられ、この記録材料に、レンズ装置を介して
供給される可干渉性の光を照射することにより、情報の
再生および記録が可能な記録媒体において、前記記録材
料を保護する透明な保護層のの上記光が入射する側の面
と前記記録材料との間の距離ｄと前記保護層に利用され
る材料の屈折率ｎは、前記レンズ装置の開口数をＮＡと
したとき、 （ｎ² −１）／８ｎ³ ×ＮＡ⁴ ×ｄ ≦
３．５２×１０^-3 を満たすことを特徴とする記録媒体
を提供するものである。

【００１２】さらに、この発明は、基板の一方の面に記
録材料が設けられ、この記録材料に、レンズ装置を介し
て供給される可干渉性の光を照射することにより、情報
の再生および記録が可能な記録媒体において、前記レン
ズ装置の開口数をＮＡは、前記記録材料を保護する透明
な保護層の上記光が入射する側の面と前記記録材料との
間の距離をｄ、前記保護層に利用される材料の屈折率を
ｎとしたとき、 （ｎ² −１）／８ｎ³ ×ＮＡ⁴ ×ｄ
≦ ３．５２×１０^-3 を満たすことを特徴とする記録
媒体を提供するものである。

【００１３】またさらに、この発明は、光ビームが照射
されることにより状態が変化され、前記光ビームの光強
度の差に応じて選択的に情報が記録される記録材料と、
この記録材料を支持する支持体に対し記録材料を覆うよ
うに設けられた透明な保護層と、を有する記録媒体に光
ビームを照射する光ヘッド装置において、光ヘッド装置
の対物レンズの開口数ＮＡは、前記記録媒体の保護層の
上記光が入射する側の面と前記記録材料との間の距離ｄ
に対して、 ＮＡ⁴ × ｄ ≦ ０．０７４４ を満
足するよう設定されていることを特徴とする光ヘッド装
置を提供するものである。

【００１４】さらにまた、この発明は、光ビームが照射
されることにより状態が変化され、前記光ビームの光強
度の差に応じて選択的に情報が記録される記録材料と、
この記録材料を支持する支持体に対し記録材料を覆うよ
うに設けられた透明な保護層と、を有する記録媒体に光
ビームを照射する光ヘッド装置において、光ヘッド装置
の対物レンズの開口数ＮＡは、前記記録材料を保護する
透明な保護層の上記光が入射する側の面と前記記録材料
との間の距離をｄ、前記保護層に利用される材料の屈折
率をｎとしたとき、 （ｎ² −１）／８ｎ³ ×ＮＡ⁴ ×
ｄ ≦ ３．５２×１０^-3 を満足するよう設定されて
いることを特徴とする光ヘッド装置を提供するものであ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の実施の形態を詳細に説明する。図１は、この発明の実
施の形態が適用される光ディスク装置の概略を示すもの
で、光ディスク装置１は、記録媒体である光ディスクＤ
の記録面に、可干渉性の光、例えばレーザビームを照射
して情報を書き込みまたは光ディスクＤから既に記録さ
れている情報を読みとる光ヘッド装置３と、光ヘッド装
置３により光ディスクＤから読みとった情報に対応する
信号、光ヘッド装置３の位置や光ヘッド装置３の対物レ
ンズと光ディスクＤとの位置関係を制御するための制御
信号および光ディスクＤに情報を書き込むために記録す
べき情報を記録信号に変換する信号処理部５と、光ディ
スクＤを所定速度で回転するディスクモータ７と、光ヘ
ッド装置３の位置や光ヘッド装置３の対物レンズと光デ
ィスクＤとの位置関係およびディスクモータ７の回転数
等を制御する制御部９と、からなる。

【００１６】光ヘッド装置３は、制御部９の制御によ
り、光ディスクＤに照射するレーザビームの照射位置す
なわち後段に詳述する対物レンズの位置が制御されなが
ら信号処理部５との間で所定の信号をやり取りすること
で、光ディスクＤに情報を記録し、または光ディスクＤ
から情報を取り出す。

【００１７】信号処理部５は、光ヘッド装置３、制御部
９および、例えばホストコンピュータに代表される外部
装置９９と電気的に接続され、外部装置９９からの命令
信号に基づいて、光ディスクＤに記録されている情報の
取り出しまたは光ディスクＤへの情報の書き込み記録の
ために光ヘッド装置３から光ディスクＤに照射されるレ
ーザビームおよび光ディスクＤで反射されたレーザビー
ムを、光ヘッド装置３の後段に詳述する光検出器（フォ
トディテクタ）に案内可能に光ヘッド装置３の位置を制
御するための位置制御を出力し、ディスクモータ７によ
って回転される光ディスクＤの回転速度を制御部９が制
御可能に指示信号を制御部９に伝送する。また、信号処
理部５は、光ヘッド装置３により光ディスクＤから得た
情報信号に基づいて、レーザビームの照射位置およびデ
ィスクモータ７による光ディスクＤの回転制御をさらに
行うように制御部９に指示信号を出すとともに、光ディ
スクＤからの情報信号に、例えば復号等の所定の信号処
理を施した後に外部装置９９へ伝送する。

【００１８】制御部９は、光ヘッド装置３、信号処理部
５およびディスクモータ７のそれぞれと電気的に接続さ
れ、信号処理部５からの指示信号に基づいて、光ヘッド
装置３およびディスクモータ７に制御信号を伝送すると
ともに、光ヘッド装置３から光ディスクＤに照射される
レーザビームの照射位置およびディスクモータ７による
光ディスクＤの回転速度を制御する。

【００１９】ディスクモータ７は、制御部９に電気的に
接続され、制御部９からの制御信号に基づいて、光ディ
スクＤを所定の回転速度で回転させる。上述した光ディ
スク装置１においては、信号処理部５が外部装置９９か
らの光ディスクＤに対する情報の再生または記録に関す
る命令信号を受ける。この命令信号に基づいて、信号処
理部５は、光ヘッド装置３との間で電気信号をやりとり
し、さらに制御部９に制御信号を伝送する。この伝送さ
れた制御信号をもとに、制御部９は、光ヘッド装置３の
位置を制御して光ディスクＤの所定の位置にレーザビー
ムの照射させるとともに、ディスクモータ７を所定の速
度で回転させる。

【００２０】光ヘッド装置３は、上述した所定の位置に
おいて、信号処理部５との間でやりとりされる制御信号
に基づいて、光ディスクＤにレーザビームを照射し、情
報の記録においては、光ディスクＤの所定の位置に、記
録情報であるピット列を形成する。一方、情報の再生
（読み出し）においては、光ディスクＤで反射されたレ
ーザビームを受光して、受光したレーザビームの光強度
に対応する電気信号を、信号処理部５に出力する。

【００２１】信号処理部５は、光ヘッド装置３を経由し
て光ディスクＤから得られた情報および光ディスクＤで
反射されたレーザビームに対応する出力信号から、光デ
ィスクＤに記録されていた情報およびレーザビームの照
射位置に関する情報を受け取り、光ヘッド装置３の位置
および対物レンズの位置、光ディスクＤの回転速度等を
最適に設定するために、制御部９に、所定の制御信号を
送るとともに、光ディスクＤに記録されていた情報に対
応した電気信号に復号などの処理を施して、処理済みの
電気信号は、外部装置９９へ出力する。

【００２２】光ディスクＤに記録されていた情報に対応
した電気信号を信号処理部５から受けた外部装置９９
は、この出力信号に基づいて、光ディスク装置１に必要
な指示を促して動作させるように、信号処理部５へ指示
信号を再び伝送する。

【００２３】以上のような一連の動作の繰り返しによっ
て、光ディスク装置１は光ディスクＤに情報を記録し、
もしくは光ディスクＤから情報を再生する。次に、図２
および図３を参照しながら光ヘッド装置３の構造を説明
する。

【００２４】光ヘッド装置３は、ベース３１上に固定さ
れ、図４を用いて後段に詳述するような構成が与えられ
たレーザ光発光受光ユニット（以下固定光学系と示す）
３１ａと、図２を用いて以下に示すアクチュエータ３１
ｂとを有している。

【００２５】アクチュエータ３１ｂは、ベース３１と平
行に配列された一対のガイドレール３２に沿って移動可
能に形成されたスライダベース３３とスライダベース３
３上の所定の位置に設けられ、固定光学系３１ａからの
レーザビームを光ディスクＤの記録面に向けて反射する
立ち上げミラー３５、立ち上げミラー３５により反射さ
れたレーザビームを光ディスクＤの記録面の所定位置お
よび深度に収束させる対物レンズ３６および対物レンズ
３６を光ディスクＤの記録面と平行かつ記録面に形成さ
れている案内溝（またはピット列）を横切る方向に移動
可能に保持するレンズホルダ３７を有している。なお、
対物レンズ３６の開口数ＮＡは、図７を用いて後段に説
明する光ディスクＤの保護層（図６に示す光ディスクの
記録層と対物レンズとの間に設けられる透明基板）の厚
みすなわちレーザビームが入射する側の面と記録層との
間の距離ｄに基づいて、所定の開口数に設定されてい
る。また、スライダベース３３は、図３に示すように、
コイル３４と図示しないヨークから提供される推進力に
より、ガイドレール３２に沿って、光ディスクＤの径方
向に移動可能に構成されている。

【００２６】固定光学系３１ａは、図４に示すように、
例えばアルミニウム（Ａｌ）により形成されたハウジン
グ１０を有している。ハウジング１０の一端には、所定
波長、例えば概ね６５０ｎｍのレーザビームＬを発生す
るレーザ素子（半導体レーザ）１１が固定されている。

【００２７】半導体レーザ１１から出射されたレーザビ
ームＬが進行する方向には、発散性のレーザビームＬを
コリメートするコリメータレンズ１２が配置されてい
る。コリメータレンズ１２によりコリメートされたレー
ザビームＬが案内される方向には、レーザビームＬに固
有のアスペクト比に関連して楕円で出射されたレーザビ
ームＬの断面ビーム形状を楕円から円形に補正する楕円
補正プリズム１３ａと一体に形成され、断面形状が概ね
円形に補正されたレーザビームＬをアクチュエータ３１
ｂすなわち光ディスクＤに向けて通過させるとともに光
ディスクＤの図示しない記録面で反射された反射レーザ
ビームＬ′を光ディスクＤに向かうレーザビームＬと分
離する第１のビームスプリッタ１３およびビームスプリ
ッタ１３を通過されてアクチュエータ３１ｂに向けられ
たレーザビームＬの偏光面の方向を直線偏光から円偏光
に変換するとともに光ディスクＤで反射された反射レー
ザビームＬ′の偏光面の方向を円偏光からアクチュエー
タ３１ｂに向けられたレーザビームＬの偏光面の方向に
対して偏光の方向が９０°回転された直線偏光に変換す
るλ／４板（リターダ）１４が、順に配置されている。
なお、ビームスプリッタ１３は、周知の偏光ビームスプ
リッタである。

【００２８】ビームスプリッタ１３により光ディスクＤ
に向かうレーザビームＬから分離された反射レーザビー
ムＬ′が案内される方向には、反射レーザビームＬ′
を、さらに２つの反射レーザビームＬ′ａおよびＬ′ｂ
に分割するハーフミラータイプの第２のビームスプリッ
タ１５が配置されている。

【００２９】ビームスプリッタ１５により２つに分割さ
れたうちの一方の反射レーザビームＬ′ａが導かれる方
向には、反射レーザビームＬ′ａに所定の結像特性と収
束性を与える収束レンズ１６が配置されている。

【００３０】収束レンズ１６により収束性と所定の結像
特性が与えられた反射レーザビームＬ′ａが進行する方
向には、収束レンズ１６により反射レーザビームＬ′ａ
に与えられた収束性による収差を改善する凹レンズ１
７、凹レンズ１７を通過された反射レーザビームＬ′ａ
に、後段に説明するフォーカスずれ検出のための所定の
結像特性を与えるシリンドリカルレンズ１８、シリンド
リカルレンズ１８により所定の結像特性が与えられた反
射レーザビームＬ′ａを受光して、その反射レーザビー
ムＬ′ａの光強度に対応する出力信号を出力する第１の
フォトディテクタ１９が、順に配置されている。

【００３１】ビームスプリッタ１５により２つに分割さ
れた反射レーザビームＬ′ｂが導かれる方向には、光デ
ィスクＤで反射された反射レーザビームＬ′ｂを所定の
方向に導くミラー（直角プリズム）２０が配置されてい
る。

【００３２】ミラー２０により折り曲げられた反射レー
ザビームＬ′ｂが進行する方向には、反射レーザビーム
Ｌ′ｂに、所定の収束性を与える収束レンズ２１が配置
されている。

【００３３】収束レンズ２１により所定の収束性が与え
られた反射レーザビームＬ′ｂが導かれる方向には、後
段に説明するトラックずれの検出およびオフセット量の
検出に利用されるフォトディテクタ２２が、配置されて
いる。

【００３４】図５は、図２に示したアクチュエータ３１
ｂをより詳細に説明するもので、対物レンズ３６を保持
するレンズホルダ３７は、軸受部３７ａを概ね中央に有
し、軸受部３７ａを中心とした所定の半径の同心円の円
周上に対物レンズ３６を保持するレンズ保持面３７ｂと
レンズ保持面３７ｂに対して直交する方向に、一部を切
り欠いた円筒状に形成されている。なお、軸受部３７ａ
は、キャリッジ３３の所定の位置に固定されたレンズホ
ルダベース３８の概ね中央から延出されている軸３９に
軸受部３７ａが係合されることで、軸３９の回りを、回
動自在に形成されている。また、レンズホルダ３７の円
筒状部すなわち円筒面３７ｃには、円筒面３７ｃの外周
を、軸受部３７ａを通る軸線に沿って概ね４等分するよ
う規定される位置に、２組のコイル４０，４０および４
１，４１が設けられている。

【００３５】レンズホルダベース３８にはまた、軸３９
を中心軸としてレンズホルダ３７の円筒面３７ｃに比較
して半径が増大された任意の半径で同心円の円周上に対
応する位置で、円筒の一部を切り欠いた形状のヨーク４
２が形成されている。なお、ヨーク４２の内壁の所定の
位置には、レンズホルダ３７の円筒面３７ｃに向けて所
定方向の磁界を提供する２組の磁石４３，４３および４
４，４４が設けられている。また、磁石４３，４３は、
対物レンズ３６の光軸と直交する面で２分割される形で
Ｎ極とＳ極の着磁がなされていて、磁石４４，４４は、
対物レンズ３６の光軸と平行な面で２分割される形でＮ
極とＳ極に着磁されている。

【００３６】なお、対物レンズ３６は、レンズホルダ３
７の回動および軸方向への往復動により、光ディスクＤ
の記録面と平行な方向であって光ディスクＤの記録面に
予め形成されている図示しない案内溝と直交するトラッ
キング方向および光ディスクＤの記録面と直交するフォ
ーカス方向のそれぞれに移動可能に保持されている。

【００３７】また、対物レンズ３６は、半導体レーザ１
１が放射するレーザビームＬの波長６５０ｎｍに対して
０．６より高い開口率となる有効径が与えられており、
焦点距離Ｆｏは、Ｆｏ＝３．３ｍｍ、有効径は、約４ｍ
ｍである。なお、使用可能なレーザビームＬの波長は、
例えば、６３５ないし６８５ｎｍである。

【００３８】ところで、図１ないし図５に示した光ディ
スク装置１に利用可能な光ディスクＤとしては、図６
（ａ）または図６（ｂ）を用いて以下に説明するよう
に、所定の厚さｄ（概ねｄ＝１．２ｍｍ）の透明基板１
０１の一方の面にピット列または案内溝１０２を形成
し、ピット列（案内溝）１０２上に記録層１０３を所定
厚さ形成し、記録層１０３を所定の厚さの樹脂層１０４
で覆って、ディスク全体の厚さｔを、概ね１．２ｍｍと
した構成（図６（ａ））、あるいは所定の厚みｄ、例え
ばｄ＝０．５８ｍｍ程度であって、０．６ｍｍ未満の透
明基板１１１の一方の面に案内溝１１２を形成し、案内
溝１１２上に記録層１１３を所定の厚さ形成した片面記
録媒体１１４に所定の厚さの接着層１１５を設け、接着
層１１５に、同様に透明基板１１１、案内溝１１２およ
び記録層１１３からなる片面記録媒体１１４を貼り合わ
せて、ディスク全体の厚さｔを、概ね１．２ｍｍとした
構成（図６（ｂ））等が、既に提案されている。なお、
透明基板１０１および１１１は、それぞれ、樹脂層１０
４および接着層１１５に形成されている記録層１０３お
よび１１３の保護層としても機能する。

【００３９】それぞれの光ディスクＤにおける透明基板
１０１あるいは１１１のそれぞれの厚みｄは、光ヘッド
装置３のアクチュエータ３１ｂの対物レンズ３６の開口
率ＮＡと密接に関連しており、開口率ＮＡが高い場合に
は、透明基板１０１あるいは１１１の厚みｄが、製造時
に、基準となる厚みｄ₀ から変動することにより、透明
基板１０１または１１１を透過して記録層１０３および
１１３に収束されるレーザビームのビーム径に対して、
球面収差を生じさせる問題がある。また、多くの場合、
透明基板１０１および１１１には、例えばＰＭＭＡ（ア
クリル）あるいはＰＣ（ポリカーボネイト）等に代表さ
れる樹脂材料が用いられることから、材質による屈折率
ｎの違いは、任意の値に設定される対物レンズ３６の開
口率ＮＡに対して、記録層１０３および１１３に収束さ
れるレーザビームのビーム径を、変動させる問題があ
る。

【００４０】なお、上述した条件において、光ディスク
Ｄに形成される記録マークの大きさは、マーク幅（案内
溝の接線方向と直交する方向）で０．４ないし０．４４
μｍ、マーク長（案内溝に沿う方向）で０．６３μｍな
いし２．３１μｍで、マークの深さは概ね０．７μｍ、
案内溝の接線方向のマークの間隔は概ね０．７４μｍで
ある。

【００４１】ところで、透明基板１０１および１１１の
厚みの誤差Δｄ、屈折率ｎ、および対物レンズ３６の開
口数ＮＡとの間には、文献、例えば「光ディスク技術」
（尾上他、１９８９年ラジオ技術社）の６２ページ他に
も記載されているように、 の関係があり、すなわち、ディスクＤに固有の球面収差
係数とみなすことができる。

【００４２】記録密度を高める手法の１つとして、対物
レンズの開口率ＮＡを高めることで記録密度を増大でき
ることが認められるが、（１）式に示されるように、光
ディスクＤの記録層に収束されるレーザビームのビーム
径に透明基板が及ぼす球面収差の影響は、対物レンズの
開口率ＮＡの４乗に比例して増大する。

【００４３】すなわち、記録密度を引き上げるために、
対物レンズ３６の開口率ＮＡを高めた場合に、透明基板
１０１および１１１の厚みｄの管理幅に、高い精度を要
求することになる。なお、厚みｄに求められる要件とし
ては、透明基板１０１，１１１の厚みｄが基準となる厚
みｄ₀ からずれた場合に、透明基板１０１，１１１を透
過して記録層１０３，１１３に収束されるレーザビーム
のビーム品位に悪影響を与える（特に、球面収差の増大
を引き起こす）ことから、透明基板１０１，１１１の厚
みｄは、対物レンズ３６の開口数ＮＡの関数として上限
値が設定されなければならない。

【００４４】ところで、これまでの多くの製品実績のあ
る光ディスク装置においては、対物レンズの開口数ＮＡ
は、およそ０．５以下であり、また屈折率ｎは、例えば
ポリカーボネイト樹脂において、ｎ＝１．５７４０であ
る。

【００４５】また、これまで音楽用のコンパクトディス
ク（ＣＤ）等の光ディスクＤに適用されているディスク
については、透明基板（保護層）の厚さｄは、１．２ｍ
ｍであり、このときの厚みの公差（変動の許容範囲）
は、約０．０５ｍｍである。これを基に、単純に計算を
すると、ディスク全体の厚さ１ｍｍ当たりに許される厚
みの誤差は、 ０．０５ × １．０／１．２ ＝ ０．０４２ｍｍ となる。

【００４６】以上の要件から、対物レンズ３６の開口数
ＮＡを高めて、記録密度を増大する場合に、ディスク装
置１に対して必要以上に特別な対策を用いることなく、
従来と同等かそれ以上の性能を確保することのできる光
ディスクＤの透明基板（保護層）１０１および１１１
（図６参照）の厚みｄと対物レンズの開口数ＮＡとの関
係を考えてみる。

【００４７】このことは、製造コストおよび製造難度を
増加させない、および信頼性を低下させない、という観
点からきわめて重要である。ここで、透明基板１０１お
よび１１１の材質として、上述したコンパクトディスク
（ＣＤ）と同一のものを用いると仮定すると、屈折率ｎ
が等しく対物レンズ３６の開口数ＮＡは、０．５である
から、上記（１）式により、 となる。

【００４８】（２）式より、 ＮＡ⁴ × ｄ ≦ ０．０７４４ ・・・（３） という関係が導き出される。

【００４９】（３）式について、開口数ＮＡと透明基板
（保護層）の厚みｄのとりうる範囲を、図７に示し、今
後利用されることが見込まれる対物レンズ３６の開口数
ＮＡと透明基板の厚みｄとの組み合わせを以下に示す。

【００５０】すなわち、記録密度を増大するために、対
物レンズ３６の開口数ＮＡを高める場合、図７から光デ
ィスクＤの透明基板の厚みｄは、対物レンズ３６の開口
数ＮＡが、例えば ＮＡ ＝ ０．９５において、０．０９１ｍｍ以下、 ＮＡ ＝ ０．９０において、０．１１３ｍｍ以下、 ＮＡ ＝ ０．８５において、０．１４３ｍｍ以下、 ＮＡ ＝ ０．８０において、０．１８２ｍｍ以下、 ＮＡ ＝ ０．７５において、０．２３５ｍｍ以下、 ＮＡ ＝ ０．７０において、０．３１０ｍｍ以下、 ＮＡ ＝ ０．６５において、０．４１０ｍｍ以下、 の範囲内に設定することで、記録層１０３および１１３
（図６参照）のそれぞれにレーザビームを収束させる際
に、収束されたレーザビームのビーム径に対する透明基
板の厚みｄの影響による球面収差の発生、およびその程
度を低減することが可能となる。なお、図７から明らか
なように、開口数ＮＡを高めることにより記録密度を増
大する方法においては、透明基板の厚みｄは、ＮＡが大
きくなるにつれてを小さく（薄く）なる。

【００５１】ところで、対物レンズ３６の開口数ＮＡを
大きくする具体的な方法としては、上述した文献に開示
された方法に加えて、例えば顕微鏡に用いられる対物レ
ンズ（ＮＡ＝０．９程度まで実用化されている）の設計
手法を流用することで、容易に達成される。

【００５２】一方、透明基板（保護層）の厚さを薄くす
る方法については、ある程度までであれば、今日用いら
れている射出成形が可能であり、さらに薄くする場合に
は、例えば透明性の高いポリカーボネイト樹脂のフィル
ムを（記録層に）貼り付ける等の方法がある。

【００５３】また、透明基板に利用される材質に、屈折
率ｎの異なる新規の材料を用いるとすれば、（１）よ
り、 （ｎ² −１）／８ｎ³ ×ＮＡ⁴ ×ｄ ≦ ３．５２×１０^-3 ・・・（４） という関係が成り立つ。

【００５４】ここで、あらためて球面収差に対する対応
について説明する。透明基板（保護層）の厚みｄの誤差
に起因して球面収差が発生する場合、上述した開口数と
厚みｄとの関係が必ずしも満足されないとしても、例え
ば発生している球面収差の量に応じて、対物レンズに入
射されるレーザビームを平行ビームから収束光または発
散光状態とすることで、影響を軽減できる。しかしなが
ら、この場合、球面収差の量を正確に検出する機構およ
び平行ビームを所定量だけ収束光あるいは発散光状態に
する機構が要求され、光ヘッド装置３の構成がきわめて
複雑になる点で、部品コストおよび製造の困難さを増大
するとともに、信頼性を低下する問題がある。特に、コ
ストの点で、実用には適さない。

【００５５】また、球面収差の発生量を低く抑えるため
に、透明基板（保護層）の厚みｄの誤差を小さくするこ
とも有効ではあるが、この場合、製造時の行程管理を厳
しくすることなどによる製造コストの増加が伴ったり、
誤差の小さなもののみを製品として選別することによる
歩留まりの低下、といった問題が生じる。

【００５６】次に、図２ないし図５を用いて説明した光
ヘッド装置３におけるレーザビームの流れについて説明
する。半導体レーザ１１から出射されたレーザビームＬ
は、コリメータレンズ１２により平行光束に変換され、
楕円補正プリズム１３ａにより断面形状が概ね円形に補
正されて、偏光ビームスプリッタ１３を透過する。

【００５７】ビームスプリッタ１３を透過したレーザビ
ームＬは、１／４波長板１４を通過することにより偏光
の方向が直線偏光から円偏光に変換されて、アクチュエ
ータ３１ｂの立ち上げミラー３５に向けて出射される。

【００５８】立ち上げミラー３５に案内されたレーザビ
ームＬは、立ち上げミラー３５で、光ディスクＤの記録
面と直交する方向に反射され、レンズホルダ３７に保持
されている対物レンズ３６により所定の収束性および結
像特性が与えられて、光ディスクＤの記録面の所定の位
置に照射され、記録面の所定の深さに収束される。

【００５９】光ディスクＤの記録面に案内され、記録面
で反射された反射レーザビームＬ′は、対物レンズ３６
および立ち上げミラー３５を順に戻され、１／４波長板
１４により再び円偏光から直線偏光に偏光状態が変換さ
れてビームスプリッタ１３に案内される。このとき、反
射レーザビームＬ′の偏光方向は、半導体レーザ１１か
ら出射された当初のレーザビームＬの偏光方向に対して
ちょうど９０゜異なる向きに回転されているから、反射
レーザビームＬ′は、ビームスプリッタ１３の偏光面に
より、今度は反射される。

【００６０】ビームスプリッタ１３により、半導体レー
ザ１１から対物レンズ３６に向かうレーザビームＬと分
離された反射レーザビームＬ′は、第２のビームスプリ
ッタ１５により、概ね等しい光強度を有する２つの反射
レーザビームＬ′ａとＬ′ｂとに、分割される。

【００６１】ビームスプリッタ１５を透過した反射レー
ザビームＬ′ａは、収束レンズ１６により所定の結像特
性および収束性が与えられた後、凹レンズ１７により収
差特性が改善され、さらにシリンドリカルレンズ１８に
よりフォーカスずれ検出のための非点収差性が付与され
て、第１のフォトディテクタ１９の図示しない受光面に
照射される。

【００６２】フォトディテクタ１９に照射された反射レ
ーザビームＬ′ａは、フォトディテクタ１９により、光
強度に対応した大きさの電気信号に変換され、フォーカ
スエラー信号および再生信号に利用される。なお、フォ
ーカスエラー信号の検出は、この例では、周知の非点収
差方式であるので詳細な説明は省略する。

【００６３】フォトディテクタ１９により生成されたフ
ォーカスエラー信号をもとに、対物レンズ３６で収束さ
れたスポットの焦点と光ディスクＤの記録面の光軸方向
のずれをなくすためのフォーカス制御すなわちフォーカ
シングが実施される。

【００６４】このとき、フォーカスエラー信号に基づい
てコイル４０，４０に所定の方向の電流が供給されるこ
とで、磁石４３，４３により提供されている磁界との電
磁界相互作用による吸引または反発の結果、レンズホル
ダ３７（対物レンズ３６）が光ディスクＤの記録面に近
づく方向または離れる方向のいづれかに移動される。な
お、フォーカスずれの検出方法としては、上述した非点
収差法に限らず、ナイフエッジ法などのさまざまな方法
が利用可能である。

【００６５】ビームスプリッタ１５で反射された残りの
反射レーザビームＬ′ｂは、ミラー（直角プリズムの斜
辺）２０で所定の方向に反射され、収束レンズ２１で所
定の収束性が与えられて、トラックずれの検出の検出に
利用されるフォトディテクタ２２の図示しない受光面に
案内される。

【００６６】フォトディテクタ２２の図示しない受光領
域により光電変換された出力信号は、例えば周知のプッ
シュ−プル法（たとえば文献「光ディスク技術」（村山
登ら著，１９８９年ラジオ技術社）等に詳細に説明され
ている）によりトラックずれ信号に利用される。以下、
フォトディテクタ２２により生成されたトラックずれ信
号をもとに、対物レンズ３６で収束されたスポットの焦
点と光ディスクＤの記録面の案内溝の中心との間のずれ
をなくすためのトラック制御すなわちトラッキングが実
施される。

【００６７】このとき、フォトディテクタ２２の図示し
ない受光領域の出力を、所定の組み合わせで組み合わせ
て差信号を得たトラックずれ信号に基づいて、コイル４
１，４１に所定の方向の電流が供給されることで、磁石
４４，４４により提供されている磁界との電磁界相互作
用による吸引または反発の結果、案内溝と直交する方向
の光ディスクＤの半径方向の中心寄りまたは外周寄りの
いづれかに、レンズホルダ３７（すなわち対物レンズ３
６）が、光ディスクＤの記録面に沿って、移動される。
なお、トラックずれ信号を得る方法としては、例えば主
としてＣＤ（コンパクトディスク）において広く利用さ
れている３ビーム方式等も利用できる。

【００６８】以上説明したように、図１ないし図５に示
した光ディスク装置１によれば、図６に示したような厚
みｄが与えられた透明基板（保護層）１０１および１１
１により生じる球面収差の影響を受けることなく、記録
密度を高めることができる。また、対物レンズ３６の開
口数に合わせて保護層の材質を特定することにより、記
録再生装置としての光ディスク装置１に特別な構成を追
加することなく、記録密度を高めることができる。

【００６９】なお、光ディスクおよび光ディスク装置と
しては、再生専用型でも記録再生型であってもよく、記
録再生型であればその方式は光磁気方式でも相変化方式
であってもよい。また、ディスクの構造としては、案内
溝が設けられているグルーブタイプでも、音楽用ディス
クのようなピットタイプでもかまわない。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
光ディスクの記録層と光ヘッド装置の対物レンズとの間
に位置される透明な保護層（透明基板すなわち樹脂層）
の厚みｄを、対物レンズの開口数ＮＡに対して、 ＮＡ⁴ × ｄ ≦ ０．０７４４ の範囲に設定することで今日利用されている光ディスク
装置に特別な構成を付加することなく、記録密度を高め
ることができる。

【００７１】また、この発明によれば、保護層（透明基
板）の厚みをｄ、保護層の屈折率をｎ、対物レンズの開
口数をＮＡとしたときに、 （ｎ² −１）／８ｎ³ ×ＮＡ⁴ ×ｄ ≦ ３．５２×１
０^-3 を満足するように、透明基板（保護層）の厚みｄと屈折
率ｎを設定することで、今日利用されている光ディスク
装置に特別な構成を付加することなく、記録密度を高め
ることができる。

【００７２】さらに、この発明によれば、透明基板の厚
みをｄ、同屈折率をｎ、対物レンズの開口数をＮＡとし
たときに、（ｎ² −１）／８ｎ³ ×ＮＡ⁴ ×ｄ ≦
３．５２×１０^-3を満足するように、対物レンズの開口
数ＮＡを設定することで、今日利用されている光ディス
ク装置を大幅に変更することなく記録密度を高めること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態が適用可能な光ディスク
装置の一例を示す概略図。

【図２】図１に示した光ディスク装置に適用可能な光ヘ
ッド装置の一例を示す概略図。

【図３】図２に示した光ヘッド装置のアクチュエータの
一例を示す概略図。

【図４】図２に示した光ヘッド装置の固定光学系の一例
を示す概略図。

【図５】図３に示したアクチュエータのレンズホルダと
その近傍を説明する概略図。

【図６】図１ないし図５に示した光ディスク装置に適用
可能で、記録密度を高めることのできる記録媒体（光デ
ィスク）の構成を示す概略図。

【図７】光ディスクの記録層に収束されるレーザビーム
のビーム径に影響を与える球面収差の程度が少ない対物
レンズの開口数ＮＡと光ディスクＤの保護層の厚みｄと
の関係を示すグラフ。

【符号の説明】

１ …光ディスク装置、 ３ …光ヘッド装置、 ３６ …対物レンズ、 １０１ …透明基板（保護層）、 １０２ …記録マーク（案内溝）、 １０３ …記録層、 １０４ …樹脂層、 １１１ …透明基板（保護層）、 １１２ …記録マーク（案内溝）、 １１３ …記録層、 １１４ …片面記録ディスク、 １１５ …接着層、 Ｄ …光ディスク。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板の一方の面に記録材料が設けられ、こ
   の記録材料に、レンズ装置を介して供給される可干渉性
   の光を照射することにより、情報の再生および記録が可
   能な記録媒体において、前記記録材料を保護する透明な
   保護層の上記光が入射する側の面と前記記録材料との間
   の距離をｄ、および上記レンズ装置の開口数をＮＡとす
   るとき、 ＮＡ⁴ ×ｄ ≦ ０．０７４４ を満たすことを特徴とする記録媒体。
2. 【請求項２】基板の一方の面に記録材料が設けられ、こ
   の記録材料に、レンズ装置を介して供給される可干渉性
   の光を照射することにより、情報の再生および記録が可
   能な記録媒体において、前記記録材料を保護する透明な
   保護層の上記光が入射する側の面と前記記録材料との間
   の距離ｄと前記保護層に利用される材料の屈折率ｎは、
   前記レンズ装置の開口数をＮＡとしたとき、 （ｎ² −１）／８ｎ³ ×ＮＡ⁴ ×ｄ ≦ ３．５２×１
   ０^-3 を満たすことを特徴とする記録媒体。
3. 【請求項３】基板の一方の面に記録材料が設けられ、こ
   の記録材料に、レンズ装置を介して供給される可干渉性
   の光を照射することにより、情報の再生および記録が可
   能な記録媒体において、前記レンズ装置の開口数をＮＡ
   は、前記記録材料を保護する透明な保護層の上記光が入
   射する側の面と前記記録材料との間の距離をｄ、前記保
   護層に利用される材料の屈折率をｎとしたとき、 （ｎ² −１）／８ｎ³ ×ＮＡ⁴ ×ｄ ≦ ３．５２×１
   ０^-3 を満たすことを特徴とする記録媒体。
4. 【請求項４】光ビームが照射されることにより状態が変
   化され、前記光ビームの光強度の差に応じて選択的に情
   報が記録される記録材料と、この記録材料を支持する支
   持体に対し記録材料を覆うように設けられた透明な保護
   層と、を有する記録媒体に光ビームを照射する光ヘッド
   装置において、 光ヘッド装置の対物レンズの開口数ＮＡは、前記記録媒
   体の保護層の上記光が入射する側の面と前記記録材料と
   の間の距離ｄに対して、 ＮＡ⁴ × ｄ ≦ ０．０７４４ を満足するよう設定されていることを特徴とする光ヘッ
   ド装置。
5. 【請求項５】光ビームが照射されることにより状態が変
   化され、前記光ビームの光強度の差に応じて選択的に情
   報が記録される記録材料と、この記録材料を支持する支
   持体に対し記録材料を覆うように設けられた透明な保護
   層と、を有する記録媒体に光ビームを照射する光ヘッド
   装置において、 光ヘッド装置の対物レンズの開口数ＮＡは、前記記録材
   料を保護する透明な保護層の上記光が入射する側の面と
   前記記録材料との間の距離をｄ、前記保護層に利用され
   る材料の屈折率をｎとしたとき、 （ｎ² −１）／８ｎ³ ×ＮＡ⁴ ×ｄ ≦ ３．５２×１
   ０^-3 を満足するよう設定されていることを特徴とする光ヘッ
   ド装置。