WO2005064603A1 - 光ディスク装置及び光ディスク - Google Patents

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WO2005064603A1
WO2005064603A1 PCT/JP2004/018578 JP2004018578W WO2005064603A1 WO 2005064603 A1 WO2005064603 A1 WO 2005064603A1 JP 2004018578 W JP2004018578 W JP 2004018578W WO 2005064603 A1 WO2005064603 A1 WO 2005064603A1
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tilt
light beam
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Yoshiharu Kobayashi
Yoshihiro Mushika
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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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    • G11B7/095—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following specially adapted for discs, e.g. for compensation of eccentricity or wobble
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    • G11B2007/0013—Recording, reproducing or erasing systems characterised by the structure or type of the carrier for carriers having data stored in three dimensions, e.g. volume storage for carriers having multiple discrete layers

Definitions

  • the present invention relates to an optical information recording medium such as an optical disk, an optical disk device that records or reproduces information on or from an optical information recording medium, and an optical disk.
  • the tilt means the inclination between the optical axis of the laser beam and the normal to the optical disk substrate surface.
  • the numerical aperture of the objective lens is increased and the laser wavelength is shortened, the influence of the aberration due to the tilt of the optical disk increases.
  • the substantial thickness of the disk base material increases, and the influence of aberration due to tilt increases. Since these differences blur the focused spot and reduce the reliability of recording and reproduction, it is extremely important to accurately detect the tilt of the optical disc in large-capacity recording.
  • a tangential push-pull signal is generated by differentially amplifying a signal of a detector divided into two in the tangential direction and generating the tangential push-pull signal. To detect the edges before and after the mark on the recording layer.
  • tilt detection in the tangential direction is performed based on the symmetry of the peak value of the tangential push-pull signal at the front and rear edges (see, for example, Patent Document 1).
  • a radial push-pull signal is generated in the same manner even in the radial direction, and tilt detection in the radial direction is performed based on the symmetry of the radial push-pull signals at the front and rear edges.
  • a reproduced signal is input to a differentiating circuit, and the output of the differentiating circuit is compared with a predetermined level by a comparing circuit.
  • the tilt in the tangential direction is detected by measuring the pulse width (see, for example, Patent Document 2). That is, in the second example, as in the first example of the conventional tilt detection described above, the leading and trailing edges of the mark on the recording layer are detected, and the tilt is detected based on the symmetry. .
  • an offset voltage is added to the focus control by adding an offset voltage to the defocus detection signal when the objective lens is in focus.
  • a focus state is created, and a tilt is detected by using a tracking error signal detected at that time as a tilt signal in the radial direction (for example, see Patent Document 3).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-232677
  • Patent Document 2 JP 2003-77158 A
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-16680
  • the present invention has been made to solve the above problem, and is applicable to a multilayer optical disk, and provides an optical disk device and an optical disk that can realize high-precision tilt detection. It is intended to do so.
  • an optical disc device includes a transparent flat disc base material, a recording layer provided on the disc base material, and a predetermined positional relationship with the recording layer.
  • a light source that irradiates a light beam to the recording layer through the disk base material to form an optical spot on the recording layer, and a light reflected by the reflection layer.
  • a light detector for receiving light; and a tilt detecting means for detecting a tilt of the optical disk by using an output of the light detector.
  • the reflective layer parallel to the recording layer on which the light beam is focused is provided, and the tilt of the indirectly focused recording layer is detected by the light reflected by the reflective layer. . Since the light reflected by the reflection layer is defocused, tilt aberration and coma are not canceled. By providing the reflection layer on the optical path in this way, it is possible to prevent a decrease in the tilt aberration detection sensitivity due to the cancellation of the aberration of the laser light between the forward light and the backward light, and to perform highly accurate tilt detection. .
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of tilt detection in the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing a cross section of the optical disc in Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of an optical disk device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of tilt detection in Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a configuration of a recording layer of an optical disc according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a configuration of a recording layer of an optical disc according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing a cross section of an optical disc according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration of an optical disk device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram showing a cross section of an optical disc according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an optical disc device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram showing a configuration of an optical disk device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining a principle of tilt detection according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram showing a configuration of an optical disk device according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining the principle of tilt detection in Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 15 is a diagram showing a configuration of an optical disc device according to Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of tilt detection according to the first embodiment.
  • FIG. 1 (a) shows the laser beam without tilt
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an optical path of a light beam.
  • a laser beam incident on the substrate 12 from the optical disk surface 17 is reflected by the recording layer 13. That is, the optical path 15 of the laser light incident from A passes through B, C, D, and E.
  • this optical disk is tilted as it is, it becomes as shown in Fig. 1 (b).
  • FIG. 1 (b) shows the laser beam without tilt
  • the normal 11 of the recording layer 13 is inclined by a predetermined angle 16 with respect to the optical axis 10 of the laser beam, and this angle 16 is the tilt angle.
  • the optical path 15 shown in Fig. 1 (b) enters from A and passes through B ',, D', and E ', and the optical path length is the same as when there is no tilt, and tilt detection can be performed with reflected light. What? Therefore, as shown in FIG. 1 (c), a reflective layer 14 is provided in parallel with the recording layer 13, and the transmittance of the recording layer 13 is adjusted to produce light that transmits through the recording layer 13. Perform tilt detection.
  • FIG. 1 (c) a reflective layer 14 is provided in parallel with the recording layer 13, and the transmittance of the recording layer 13 is adjusted to produce light that transmits through the recording layer 13. Perform tilt detection.
  • the optical paths A, B, C, D, and E have the same optical path length as the optical paths A, B, C, D, and E in FIG. 1A, as in FIG. 1B. It is.
  • the other optical paths A, ⁇ ', C', C ", D", E,, are clearly the optical paths of FIG. 1 (b), that is, the optical paths of A, B ', C', D ', E'. Different from long. Therefore, the tilt aberration and the coma aberration can be detected by the reflected light without the aberration being canceled by the increase / decrease of the left and right optical path lengths.
  • FIG. 2 is a diagram showing a cross section of the multilayer optical disc of the first embodiment.
  • This optical disc includes an upper substrate 51, a recording layer stack 52, a reflective layer 53, and a lower substrate 54.
  • the recording layer stack means a portion where the recording layer 55 is stacked via the intermediate layer 56.
  • each recording layer 55 in the recording layer stack 52 is configured to be parallel to the reflection layer 53.
  • These parallel layers are formed, for example, by forming an intermediate layer 56 on the reflective layer 53 by spin coating or sputtering, and then laminating the recording layer 55 and the intermediate layer 56 thereon by spin coating and sputtering. You. Thereby, the recording layer 55 and the reflection layer 53 can be formed in parallel.
  • the interval between the recording layers 55 that is, the thickness of the intermediate layer 56 is, for example, 10 zm.
  • This thickness is determined by the number of data recorded in a circle 5B where the laser beam 57 crosses the adjacent recording layer 5A adjacent to the light-collecting recording layer 59 on which the laser beam 57 is condensed. This is because a change in the number of “1” and “0” in the recording code of the data recorded in the circle 5B causes crosstalk noise, so if the number of data recorded in the circle 5B is large, This variation is averaged, so that the predetermined allowable crosstalk noise force determines the number of data recorded in the circle 5B, and the number of data recorded in the circle 5B is determined by the distance between the adjacent recording layers 55. That is, the thickness of the intermediate layer 56 is determined.
  • the intermediate layer 56 between the recording layer stack 52 and the reflective layer 53 may be 10 / im or less, for example, about 3 / im because there is no data recorded in the reflective layer 53.
  • a reflection layer used as a recording layer of a conventional optical disk has a light reflection layer for irradiating the recording layer with laser light a plurality of times, and a heat generated in the recording layer is quickly dissipated. It serves as a thermal diffusion layer for the purpose. Therefore, the recording layer and the reflective layer are provided as close as possible so that the light reflected by the reflective layer is efficiently radiated to the recording layer or the heat generated in the recording layer is efficiently dissipated.
  • the distance between the recording layer and the reflective layer is about 20 nm to 200 nm (IEICE Technical Report IEICE).
  • the reflective layer 53 of the present invention is provided to reflect the laser beam that is focused on the recording layer 55 and is defocused on the reflective layer 53. That is, if a certain amount of deforming force is not applied, tilt aberration and coma included in the reflected light are canceled on the return path, and the sensitivity of tilt detection is reduced.
  • the distance between the recording layer 53 and the reflective layer 55 (the thickness of the intermediate layer 56 formed between the recording layer 53 and the reflective layer 55) in the present invention must be sufficiently longer than the wavelength of the laser beam. No.
  • the distance between the recording layer 53 and the reflective layer 55 needs to be about 5 times or more the wavelength of the laser beam, that is, about 3000 nm (3 / im) or more. .
  • the distance force between the recording layer and the reflective layer is two digits from S1 digit, and the present invention is better. It is bigger and has a different structure.
  • the recording layer 55 is made of a photochromic material such as jaryletene or fulgide.
  • a photochromic material such as jaryletene or fulgide.
  • a UV curable resin or ZnS_SiO is used for the intermediate layer 56.
  • reflection layer 53 for example, a silicon-based thin film or a thin-film metal layer of aluminum or the like is used.
  • the recording layer 55 is irradiated with the laser beam, so that a two-photon absorption phenomenon occurs.
  • a photoisomerizable material is one of the nonlinear optical effects, and refers to a phenomenon in which a molecule of a material absorbs two photons at the same time and the refractive index changes.
  • the refractive index of only the photoisomerizable material at the focal point of the laser beam can be changed.
  • the focal point of the laser beam can be controlled in the depth direction.
  • the recording layer for recording can be selected.
  • the photoisomerizable material for example, diarylethene is used.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of the optical disc device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the optical disk 66 is the multilayer optical disk shown in FIG.
  • the laser (light source) 61 is driven by a laser drive circuit 60 and outputs laser light of a predetermined power.
  • the laser light output by the laser 61 is converted by the collimating lens 62 into parallel light.
  • the spherical aberration of the laser light converted into parallel light is corrected by the deformable mirror 6Q.
  • the spherical aberration correction by the deformable mirror 6Q is performed so that the amount of spherical aberration contained in the reflected light from the recording layer 59 where the laser beam 57 in the recording layer stack 52 is focused in Fig. 2 is minimized. The amount is determined.
  • the amount of spherical aberration contained in the reflected light from the recording layer 59 is detected by the even symmetric aberration sensor 6S.
  • the even symmetric aberration sensor 6S is a sensor that outputs an even-order aberration mode in the Zemike mode, for example, the amount of aberration of defocus aberration and spherical aberration.
  • the spherical aberration output of the even symmetric aberration sensor 6S is input to the servo controller 6U.
  • the servo controller 6U drives the deformable mirror 6Q through the deformable mirror drive circuit 6R based on the amount of spherical aberration detected by the even symmetric aberration sensor 6S.
  • the laser light reflected by the deformable mirror 6Q passes through the polarizing beam splitter 63, passes through the 1Z4 wavelength plate 6T, and enters the objective lens 64.
  • the servo controller 6U controls the objective lens actuator 65 based on the amount of defocus aberration from the even symmetric aberration sensor 6S so that the objective lens 64 is focused on a predetermined recording layer in the recording layer stack 67. ing.
  • a part of the laser beam that has reached a predetermined recording layer in the recording layer stack 67 passes through the recording layer stack 67 and reaches the reflection layer 68. Other portions of the laser beam that has reached the predetermined recording layer in the recording layer stack 67 are reflected by the predetermined recording layer in the recording layer stack 67.
  • the reflection layer 68 is formed so as to be parallel to the recording layer in the recording layer stack 67.
  • the laser light that has reached the reflection layer 68 is reflected by the reflection layer 68 and returns to the objective lens 64.
  • the laser light returned to the objective lens 64 passes through the objective lens 64 and the quarter-wave plate 6T, is reflected by the polarization beam splitter 63 in a direction different from that of the outward light, and enters the half mirror 6V.
  • the incident laser beam is split into two laser beams.
  • One of the laser beams split by the half mirror 6V enters the tilt sensor 6P shown in a range surrounded by a dotted line in FIG.
  • the other laser beam split by the half mirror 6 V enters the even-symmetric aberration sensor 6S shown in a range surrounded by a dotted line in FIG. .
  • the tilt sensor 6P is an improvement of a conventionally known modal type wavefront sensor.
  • a modanol-type wavefront sensor is a wavefront sensor that outputs a wavefront as each coefficient of orthogonal aberration mode such as Zernike mode.
  • the feature is that the aberration amount in a preset aberration mode can be detected regardless of the aberration amounts in other aberration modes.
  • the modal wavefront sensor can detect, for example, the amount of coma, which is one aberration mode, independently of another aberration mode, for example, spherical aberration. Therefore, it is possible to detect the tilt of the optical disk by detecting the tilt aberration or the coma with the modal wavefront sensor.
  • a modal wavefront sensor serving as a prototype of the present embodiment is described in the following document. Mark A. ⁇ , ⁇ ony Wilson, et al., Ew moaalwave—front sensor: a theoretical analysis,
  • the difference in the configuration between the modal wavefront sensor of the above document and the tilt sensor 6P of the present embodiment is that a mechanism for canceling the defocus aberration and the spherical aberration of the laser beam incident on the tilt sensor 6P is added. It is in the point which did.
  • the mechanism for canceling the defocus aberration is realized by providing the focusing lens 6D movably.
  • the mechanism for canceling spherical aberration is realized by providing the deformable mirror 6A.
  • the laser light that has entered the tilt sensor 6P enters the deformable mirror 6A.
  • the formable mirror 6A changes the mirror shape according to the input spherical aberration control signal 6M. As described above, the spherical aberration is canceled by the deformable mirror 6A.
  • the laser light reflected by the deformable mirror 6A enters the hologram 6C.
  • two types of bias X-coma with the same size but different signs two types of bias Y-coma with the same size but different signs
  • two types of bias defocus aberration with the same size but different signs Eight kinds of bias aberrations, two kinds of bias spherical aberrations having the same magnitude and different signs are controlled.
  • the amount of aberration of each bias aberration is determined by the amount of aberration to be detected, and is preferably about half of the amount of aberration to be detected.
  • the laser beam to which the bias aberration has been added by the hologram 6C enters the condenser lens 6D.
  • the condenser lens 6D is held by a condenser lens actuator 6E.
  • the condenser lens actuator 6E moves the focus position of the condenser lens 6D according to the defocus aberration control signal 6L. As described above, moving this condenser lens cancels the defocus aberration.
  • the laser light incident on the condenser lens 6D is focused on the pinhole group 6F.
  • Eight pinholes corresponding to the added bias aberration are provided on the pinhole group 6F.
  • the radius of each pinhole is, for example, 1 / 1.22 times the diameter of the Airy disk.
  • the laser beam that has passed through the pinhole group 6F enters the photosensor corresponding to each pinhole on the photosensor group 6G.
  • the light incident on the photo sensor is converted into an electric signal and input to the aberration mode detection circuit 6H.
  • the signal of each photosensor is differentially amplified for each aberration mode in the aberration mode detection circuit 6H.
  • the aberration mode detection circuit 6H outputs an XY tilt detection signal 6N (X-Y coma aberration detection signal), a defocus aberration signal 6J, and a spherical aberration signal 6K.
  • the X—Y tilt detection signal 6N (X—Y coma aberration detection signal) is the output of the chinoleto sensor.
  • the defocus aberration signal 6J, the spherical aberration signal 6K, and the X- ⁇ tilt detection signal 6 ⁇ are input to the defocus aberration / spherical aberration cancel controller 61.
  • Defocus aberration 'The spherical aberration canceling controller 61 controls the defocus of the laser beam Based on the defocus aberration signal 6J and the spherical aberration signal 6K, the defocus aberration control signal 6L and the spherical aberration control are canceled so as to cancel one-casing aberration and cancel the spherical aberration of the laser beam incident on the deformable mirror 6A.
  • a signal 6M is generated, and the generated defocus aberration control signal 6L and spherical aberration control signal 6M are output.
  • the defocus aberration signal 6J, the spherical aberration signal 6K, and the X-tilt detection signal 6 are output to the servo controller 6U.
  • the servo controller 6U and the defocus aberration / spherical aberration canceling controller 61 are connected by a bidirectional communication line.
  • the tilt sensor 6 # configured as described above has the following features as compared with the modal type wavefront sensor disclosed in the above document.
  • the laser beam reflected from the reflective layer 68 remains without canceling the coma aberration, and the tilt can be detected in principle using this.
  • it also includes large defocus aberration and spherical aberration at the same time.For this reason, when the modal wavefront sensor described in the above document was used, it was formed by the condenser lens 6D. There is a problem that the beam spot is blurred and the detection output is reduced.
  • the tilt sensor 6 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ cancels out the defocus aberration and the spherical aberration of the laser beam incident on the tilt sensor 6 ⁇ ⁇ , and then enters the condenser lens 6 D.
  • a clear beam spot with a high ratio can be obtained, and the X- ⁇ tilt detection signal 6 ⁇ with a high SN ratio and a high detection output can be obtained.
  • the laser light reflected on a predetermined recording layer in the recording layer stack 67 returns to the objective lens 64.
  • the laser beam having the recording layer power returned to the objective lens 64 passes through the objective lens 64 and the quarter-wave plate 6 ⁇ , is reflected by the polarization beam splitter 63 in a direction different from the outward light, and is incident on the half mirror 6V.
  • the incident laser beam is
  • One of the laser beams enters the tilt sensor 6P shown in a range surrounded by a dotted line in FIG.
  • the other laser beam is incident inside the even-symmetric aberration sensor 6S shown in a range surrounded by a dotted line in FIG.
  • the even symmetric aberration sensor 6S detects the defocus aberration and the spherical aberration of the laser light condensed and reflected by a predetermined recording layer in the recording layer stack 67. Therefore, the even symmetric aberration sensor 6 Unlike the laser beam detected by the tilt sensor 6P, the laser beam detected by the S does not include large defocus aberration and spherical aberration. Therefore, it is not necessary to cancel the defocus or spherical aberration of the laser light to be detected. Therefore, the even symmetric aberration sensor 6S is the same sensor as the modal wavefront sensor of the above-mentioned document.
  • the laser beam incident on the even symmetric aberration sensor 6S is incident on the hologram 6W.
  • four types of bias aberrations are added: two types of bias defocus aberrations of the same magnitude but different signs, and two types of bias spherical aberrations of the same magnitude but different signs.
  • the amount of aberration of each bias aberration is determined by the amount of aberration to be detected, and is preferably about half of the amount of aberration to be detected.
  • the laser light to which the bias aberration has been added by the hologram 6W enters the condenser lens 6X.
  • the condenser lens 6X is adjusted so as to collect the laser beam from the focal point of the objective lens 64.
  • the laser light incident on the condenser lens 6X is condensed on the pinhole group 6Y.
  • Four pinholes corresponding to the added bias aberration are provided on the pinhole group 6Y.
  • the radius of each pinhole is, for example, 1 / 1.22 times the diameter of the Airy disk.
  • the laser beam that has passed through the pinhole group 6Y enters the photosensor corresponding to each pinhole on the photosensor group 6Z.
  • the photo sensor converts incident light into an electric signal.
  • the electric signal converted by the photo sensor is output to the aberration mode detection circuit 610.
  • the signal output by each photosensor is differentially amplified in the aberration mode detection circuit 610 for each of the difference modes.
  • the aberration mode detection circuit 610 outputs a defocus aberration signal and a spherical aberration signal to the servo controller 6U.
  • a reproduction signal of the recorded data can be obtained by adding signals of the same type of aberration having different signs from signals from the photosensor group in the tilt sensor 6P and the even symmetric aberration sensor 6S. For example, if the signal from the detector corresponding to the positive bias addition due to the defocus aberration in the even symmetric aberration sensor 6S and the signal from the detector corresponding to the negative bias addition due to the defocus aberration are added, the reproduction signal is obtained. can get.
  • signals from multiple sets of detectors are added only by adding the signals from one set of detectors. By adding the signals, a reproduced signal with a higher SN ratio can be obtained.
  • the servo controller 6U operates the objective lens actuator 65 so that the laser light is focused on a predetermined recording layer in the recording layer stack 67, and controls the objective lens 64.
  • An example of a control procedure from the initial state to the output of the tilt detection signal is shown below.
  • the objective lens actuator 65 once moves the objective lens 64 to an approximate position so that the laser light is focused on the surface of the optical disc 66.
  • the defocus aberration 'spherical aberration canceling controller 61 drives the condenser lens actuator 6E, and uses the light reflected by the surface of the optical disk 66 to generate an "S-shaped curve" with the defocus aberration signal 6J. Adjust the position of the condenser lens 6D of the tilt sensor 6P so that "can be detected. At the same time, the servo controller 6U detects the "S-shaped curve” based on the defocus aberration output from the even symmetric aberration sensor 6S, and controls the objective lens 64 to focus on the surface of the optical disk 66. At this time, the spherical aberration correction corresponding to the surface of the optical disk 66 is performed on the deformable mirror 6A and the deformable mirror 6Q so that the spherical aberration correction amount is the same.
  • the servo controller 6U moves the focusing position of the laser beam downward from the surface of the optical disk 66 by moving the objective lens 64. Then, the servo controller 6U sequentially controls the deformable mirror 6A, the deformable mirror 6Q, and the condenser lens 6D of the tilt sensor 6P so that the "S-curve" of the next recording surface can be detected, and The “S-shaped curve” of a predetermined recording layer in the recording layer stack 67 is detected while counting the number of detected “S-shaped curves”.
  • the servo controller 6U When the “S-shaped curve” of the predetermined recording layer in the recording layer stack 67 is detected, the servo controller 6U operates such that the laser beam is focused on the predetermined recording layer in the recording layer stack 67.
  • the objective lens 64 and the deformable mirror 6Q are controlled in such a way that the objective lens 64 and the deformable mirror 6Q are controlled to cancel the deformed force aberration output and the spherical aberration output of the even symmetric aberration sensor 6S.
  • the defocus / spherical aberration cancel controller 61 advances the condenser lens 6D of the tilt sensor 6P in the same direction as (3).
  • the defocus aberration 'spherical aberration canceling controller 61 controls the deformable mirror 6A so as to cancel the spherical aberration signal 6K detected by the aberration mode detection circuit 6H. By these operations, the "S-shaped curve of the reflective layer 68" is detected while sequentially counting the number of detected "S-shaped curves of the recording layer”.
  • the defocus / spherical aberration canceling controller 61 condenses the “S-curve of the reflective layer 68” of the defocus aberration signal 6J. Using the point as a control target, the deformable mirror 6A and the condenser lens 6D are controlled. At this time, the XY tilt detection signal 6N output from the aberration mode detection circuit 6H detects the tilt of the recording layer in the recording layer stack 67.
  • the servo controller 6U detects the "S-curve" of the predetermined recording layer in the recording layer stack 67 based on the defocus aberration output of the even symmetric aberration sensor 6S, and outputs the spherical aberration of the even symmetric aberration sensor 6S.
  • the objective lens 64 and the deformable mirror 6Q With the objective lens 64 and the deformable mirror 6Q, the “S-curve” of the predetermined recording layer in the recording layer stack 67 is detected and the laser beam is focused on the predetermined recording layer in the recording layer stack 67. Control. At the same time, the defocusing aberration.
  • the spherical aberration canceling controller 61 controls the focusing point of the "S-shaped curve of the reflective layer 68" of the defocusing aberration signal 6J and controls the deformable mirror 6A and the focusing lens 6D. I do.
  • the servo controller 6U controls the tilt of the recording layer in the recording layer stack 67 with the objective lens actuator 65 based on the XY tilt detection signal 6N at that time.
  • the detection signals of both the tilt sensor 6P and the even symmetric aberration sensor 6S are used.
  • the tilt sensor 6P is used in place of the even symmetric aberration sensor 6S in a time division manner, The initial operation of the tilt detection is possible only by the above operation.
  • the tilt of the condensing recording layer in the recording layer stack 67 is detected by detecting the tilt aberration or the coma of the reflected light from the reflection layer 68.
  • tilt detection may be performed by detecting tilt aberration or coma of reflected light from a recording layer other than the focused recording layer.
  • the servo controller 6U can eliminate the lens shift by controlling the objective lens actuator 65 so that the sign of the tilt error and the sign of the coma aberration become the same.
  • the Hartmann sensor can calculate the amount of aberration for each aberration mode by expanding the detected wavefront shape using orthogonal Zernike polynomials, which is the force obtained as the detected value of the wavefront shape (Carios Robledo—Sanchez, Applied
  • the optical disk device of the present embodiment since tilt detection is performed by the reflected light from the reflective layer parallel to the recording layer, a structure such as a groove for diffracting light is not required in the recording layer. Even if it is flat, high-precision tilt detection becomes possible.
  • Patent Document 1 JP-A-11-232677
  • tilt detection is performed using reflected light from a defocused beam spot, as in the present invention.
  • Patent Document 1 while applying an offset voltage to a focus signal, the beam light on the recording layer is defocused, and tilt detection is performed using the reflected light.
  • the reflection layer 53 is provided at a position separated by a predetermined distance from the recording layer 55, the beam light is focused on the recording layer 55, and the defocused beam light on the reflection layer 53 is adjusted. Tilt detection is performed by detecting reflected light. Therefore, in the present invention, since the light beam is focused on the recording layer 55, tilt detection and recording or reproduction can be performed simultaneously.
  • the tilt detection method of the present invention since the recording layer is always in focus, tracking is stable, and tilt detection can be performed for a long period.
  • the tilt detection is possible in real time, and furthermore, the method of Patent Document 1 which can simultaneously perform the detection of the chinoleto and the recording or the reproduction is not possible.
  • Gaining power S can.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of tilt detection according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 4 shows an example in which the number of recording layers is one for simplicity. The same applies to a case where a plurality of recording layers are stacked.
  • FIG. 4A is a diagram showing an optical path of a beam light focused on the flat recording layer 23 when the optical disc has a tilt.
  • the normal 22 of the recording layer 23 is inclined by a predetermined angle 26 with respect to the optical axis 21 of the laser beam, and this angle 26 is the tilt angle.
  • the laser light that has entered the substrate 29 from the optical disk surface 27 is reflected by the recording layer 23.
  • the optical path 25 enters from A, passes through B ', C', D ', and E', and has the same optical path length as when there is no tilt, and the tilt is detected by the reflected light from the recording layer 23. Can not. Therefore, as shown in FIG. 4 (b), a part (scattering part 24) that scatters the incident light is provided in a part of the recording layer 23, and tilt detection is performed by the light scattered by the scattering part 24.
  • the laser light incident from A passes through B 'and condenses on C'.
  • the light scattered by the scattering unit 24 absorbs the energy of the incident light having the wavelength ⁇ 0 and emits the light having the same wavelength ⁇ 0 as the incident light at a wide angle around the normal 22 of the recording layer 23 as the center of symmetry. Therefore, scattering Since the light has little or no correlation with the phase of the laser light incident through the forward light, that is, A, B'C ', the scattered light has tilt aberration and coma aberration, and the scattered light tilts. It is possible to detect the tilt of the optical disk based on the aberration and the coma aberration.
  • FIG. 4 (c) shows an example in which a layer (scattering layer 28) that separates the recording layer 23 from the recording layer 23 and scatters incident light is provided (in this case, It is provided in parallel relation with the recording layer 23).
  • the tilt detection of the recording layer 23 is performed indirectly by performing the tilt detection using the light scattered by the scattering layer 28.
  • the laser light incident from A passes through B 'and is focused on C'. Since C is on the scattering layer, it absorbs the energy of the incident light of wavelength ⁇ 0 and emits light of the same wavelength ⁇ 0 as the incident light at a wide angle with the normal 22 of the recording layer 23 as the center of symmetry. Therefore, in FIG. 4 (c), similarly to FIG.
  • the scattered light has a small correlation with the phase of the outward light, ie, the laser light incident through A, B'C '. Or no correlation, the tilt of the scattering layer 28 can be detected by the tilt aberration and the coma of the scattered light, and the tilt of the recording layer 23 can be detected indirectly from the tilt of the scattering layer 28. It is.
  • An example in which the scattering layer 28 is provided will be described in more detail in Embodiment 3.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the configuration of the recording layer of the optical disc according to Embodiment 2 of the present invention.
  • a scattering section 72 is provided in a part of the recording layer 71 in the optical disc.
  • the scattering unit 72 randomizes at least part of the phase of the incident laser light.
  • (a) is a diagram showing one example. It is preferable that the depth of the concave portion or the height of the convex portion of the irregular reflection portion (scattering portion 82) is equal to or more than a half wavelength ( ⁇ 0/2) of the wavelength of the laser beam ⁇ 0.
  • the concave portion or the convex portion is formed by locally providing the surface of the stamper only with the scattering portion 82 and transferring the shape.
  • the laser light having a wavelength of 10 becomes scattered light having a wavelength ⁇ by the scattering surface 83 of the scattering portion 82 formed on the recording layer 81 with irregularities.
  • the scattering portion 82 may form only a concave portion that is at least half the wavelength of the laser light on the surface of the recording layer 81, It is also possible to form only the protrusions of more than one minute.
  • [0076] 2 In a medium having transparency to laser light, at least half a wavelength of laser light or more. Of the scattering material over a depth of.
  • Figure 5 shows this example.
  • the medium 74 is transparent or translucent with respect to the wavelength of the incident laser light.
  • the scattering substance 73 has a refractive index different from that of the medium 74, and reflects a part of the incident laser light at the interface.
  • the scattering material 73 is substantially continuously dispersed in the medium 74 over a depth of at least a half wavelength or more.
  • the phase of the incident laser light is randomized by being reflected by the scattering material 73 at various depths.
  • the scattering substance 73 may be small at the molecular level, but preferably has a somewhat large diameter in order to increase the reflection efficiency.
  • the wavelength of the incident laser beam is set to ⁇
  • the average diameter D of the scattering material is set so as to satisfy the condition of ⁇ / 10 ⁇ D ⁇ / 2.
  • the shape of the scattering section 72 shown in Fig. 5 may be an uneven shape like the scattering section 82 shown in Fig. 6 (a). That is, a scattering material is dispersed in a medium having transparency to laser light over a depth of at least half a wavelength of the laser light, and the surface is formed in an uneven shape.
  • the scattering substance 73 organic substances such as various dyes are dispersed.
  • a high scattering material such as Intralipid (R) is used to increase the scattering property.
  • inorganic substances such as various pigments and fullerenes may be dispersed.
  • a high-power laser such as a YAG laser may be applied to the medium 74 to change the medium 74 to provide a portion having a changed refractive index, and this may be used as the scattering material 73.
  • FIG. 6 (b) is a diagram showing an example.
  • the recording layer 81 which is a medium, is focused and irradiated with high-power laser light in a short time to form a void 84, and the void 84 is used as a scattering material.
  • one void 84 is formed by one laser irradiation, but a minute nucleus is dispersed in a medium in advance, and many voids are formed by one laser irradiation starting from this nucleus. You can also.
  • a micro-absorber which has a higher absorptance of high-power laser light than a medium, is dispersed, and if a laser is irradiated here, only the absorber becomes a high temperature, and a void or altered medium surrounds it. Scattering material is formed. That is, it is possible to form the scattering material so that small nuclei grow larger.
  • the number of scattering substances formed by one laser irradiation can be set arbitrarily. it can.
  • the wavelength of the high-power laser for forming voids is different from the wavelength of the recording / reproducing laser, and the core absorber has a high transmittance at the wavelength of the recording / reproducing laser. So that In this way, even if the light absorber serving as a nucleus is dispersed throughout the optical disc, there is no adverse effect on recording / reproduction, so that the disc manufacturing process can be extremely simplified.
  • the laser energy for growing the nucleus and turning it into a scattering substance can be significantly reduced.
  • the light absorber serving as a nucleus is made into a microcapsule, and a reactive substance that causes a chemical change with the medium is contained in the microcapsule. And a chemical reaction between them, thereby transforming them, and this transformed part can be used as a scattering substance.
  • a photosensitive material that causes a photochemical reaction with light having a wavelength different from that of the recording / reproducing light is dispersed in a medium, and this is selectively irradiated with light in the disc manufacturing process to arbitrarily irradiate the light.
  • the scattering part can be formed at the location of the above.
  • these photosensitive materials those having a suitable wavelength characteristic of a general photosensitive dye used for optical recording such as an optical disk and a silver halide photograph can be selected.
  • FIG. 7 is a diagram showing a cross section of a multilayer optical disc according to the second embodiment using the structures of FIGS. 5 and 6.
  • This optical disc includes an upper substrate 91, a recording layer stack 92, and a lower substrate 94.
  • the recording layer stack 92 means a portion where a plurality of recording layers 95 are stacked via an intermediate layer 96.
  • a part of the recording layer 95 in the recording layer stack 92 is composed of a scattering part 93, and emits scattered light when irradiated with the laser light 97.
  • the recording material used to form the recording layer 95 is a photochromic material such as diarylethene or furgide, and the scattering material is a void having an average diameter of about 0.1 lzm.
  • the intermediate layer 96 is made of UV curable resin or ZnS—Si ⁇ .
  • the thickness of the scattering section 93 is provided to be the same as the thickness of the recording layer 95, and the scattering section 93 is provided at a predetermined position with respect to each recording layer 95.
  • the scattering portion 93 may be provided collectively so as to cross a plurality of recording layers 95 in the thickness direction.
  • the scattering layer forming beam is irradiated onto the entire recording layer stack 92 after forming the recording layer stack 92 to form the scattering sections 93 at once, it is necessary to form the scattering sections 93 for each recording layer 95. Man-hours for manufacturing discs can be greatly reduced.
  • the numerical aperture NA of the beam for forming the scattering part is 0.3 or less, more preferably 0.1 or less, so that it is close to parallel light, and the top layer force is evenly close to the bottom layer. are doing.
  • a short-wavelength beam such as DUV, EUV, X-ray, synchrotron radiation, and electron beam can be used in addition to the high-power laser described above. If such a short-wavelength beam is used, even if the NA is reduced, the spread of the shape of the scattering portion 93 due to diffraction can be effectively suppressed. It is possible to more easily induce a change in the refractive index due to the deterioration of the recording layer 95, and it is possible to further expand the range of material selection for the recording layer 95 and the intermediate layer 96.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration of an optical disc device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the optical disk device shown in FIG. 8 is an example to which the optical disk shown in FIG. 7 is applied.
  • the optical disc 103 includes a scattering section 101 in a recording layer in the recording layer stack 67. About 10 to 50 scattering units 101 are arranged in a predetermined place per one turn of the optical disk 103, and the optical disk apparatus can identify the detection timing of the scattering unit 101 based on timing information from the recording layer.
  • the difference from the first embodiment lies in the configuration of tilt sensor 108.
  • the tilt sensor 108 is different from the tilt sensor 6P of the first embodiment in that the condenser lens 6D is fixed and that the scattering unit 93 intermittently detects the tilt.
  • the tilt sensor 108 Since the laser beam is focused on the recording layer of the optical disc 103, the tilt sensor 108 Does not include large defocus aberration and spherical aberration. Therefore, in this embodiment, even if the defocus aberration and the spherical aberration are not canceled, the light can be sufficiently collected only by the light collecting lens.
  • the servo controller 109 operates the objective lens actuator 65 to control the objective lens 64 so that the laser light is focused on a predetermined recording layer in the recording layer stack 67. .
  • the servo controller 109 deforms the spherical aberration detected by the even symmetric aberration sensor (not shown in FIG. 8) so that the spherical aberration corresponding to the recording layer on which the laser beam is focused is applied. Control the Bull Mirror 6Q.
  • the servo controller 109 controls the objective lens actuator 65 based on a defocus detection value of an even symmetric aberration sensor (not shown in FIG. 8), and focuses a laser beam on a predetermined recording layer.
  • the X-Y tilt detection signal 6N at this time is the detected tilt.
  • Such scattering portions are arranged at regular intervals on tracks on the recording layer. For example, when the tracking is performed by the sample servo method, if the servo mark is made of such a scattering material, the scattering portions are arranged at regular intervals.
  • the scattering portion may be formed of a material that emits light having a wavelength different from the wavelength of the laser light.
  • a similar effect can be obtained by using a fluorescent substance such as diarylethene or fulgide instead of the scattering substance and performing tilt detection with fluorescence generated by the fluorescent substance.
  • the wavelength of the laser light and the fluorescence incident on the fluorescent material are different, only the fluorescence can be separated and used for detection with an optical filter or the like, and the detection sensitivity can be further improved. Can be expected.
  • the optical disk device of the present embodiment since the phase of the laser light applied to the scattering material is randomized and emitted as scattered light, the tilt aberration of the scattered light or the By detecting the aberration, highly accurate tilt detection can be performed.
  • FIG. 9 is a diagram showing a cross section of a multilayer optical disc according to Embodiment 3 of the present invention.
  • Book The optical disc includes an upper substrate 111, a recording layer stack 112, a scattering layer 113, and a lower substrate 114.
  • the recording layer stack 112 means a portion where a plurality of recording layers 115 are stacked via the intermediate layer 116.
  • each recording layer 115 in the recording layer stack 112 is configured to be parallel to the scattering layer 113.
  • These parallel layers are formed by, for example, forming an intermediate layer 116 on the scattering layer 113 by spin coating or sputtering, and laminating the recording layer 115 and the intermediate layer 116 thereon by spin coating or sputtering. Formed.
  • the recording layer 115 and the scattering layer 113 can be formed in parallel.
  • a photochromic material such as jaryletene or fulgide is used.
  • a UV curable resin, ZnS_SiO, or the like is used for the intermediate layer 116.
  • the same material as that of the second embodiment for example, particles having a maximum diameter of at least a half wavelength or less of the wavelength of the incident light are randomly arranged at a predetermined density.
  • the laser light 117 is focused on the recording layer 115, and the laser light 118 is focused on the scattering layer 113.
  • the laser beam 117 is used for recording or reproduction on the recording layer, and the laser beam 118 is used for tilt detection.
  • the scattering layer 113 emits scattered light. The aberration due to the tilt is detected by the scattered light.
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an optical disc device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the optical disk device shown in FIG. 10 is an example to which the optical disk shown in FIG. 9 is applied.
  • the optical disk 126 is the multilayer optical disk shown in FIG.
  • the optical disc 126 includes a scattering layer 125 separately from the recording layer stack 128.
  • the scattering layer 125 has a positional relationship parallel to the recording layers in the recording layer stack 128.
  • the even symmetric aberration sensor 6S for correcting the spherical aberration of the deformable mirror 6Q is not shown, but is provided with the same one as in the first embodiment.
  • the laser drive circuit (first laser drive circuit) 60 drives a laser (first laser) 61 to oscillate laser light having a wavelength of ⁇ .
  • the laser light emitted from the laser 61 is converted into a parallel light by a collimating lens (first collimating lens) 62 and is incident on the deformable mirror 6Q.
  • the spherical aberration is corrected based on the detection value of the spherical aberration sensor of the laser light having the wavelength ⁇ 0 not shown in FIG. That is, the servo controller 130 adjusts to the recording layer that focuses the laser light of wavelength ⁇ .
  • the deformable mirror 6Q is controlled by a spherical aberration detection value of an even symmetric aberration sensor not shown in FIG. 10 so that spherical aberration is added.
  • the laser light reflected by the deformable mirror 6Q enters the polarizing beam splitter 124.
  • the second laser driving circuit 121 drives the second laser 122 to oscillate laser light having the wavelength ⁇ 1.
  • the wavelength ⁇ 0 and the wavelength ⁇ 1 are different wavelengths. For example, ⁇ 0 f up to 405 nm, ⁇ I f up to 650 nm, and f up to 780 nm.
  • the laser light emitted from the second laser 122 is converted into substantially parallel light by the second collimating lens 123 and enters the polarization beam splitter 124.
  • the two laser beams having the wavelengths ⁇ 0 and ⁇ 1 are emitted from a plane different from the plane of incidence of the polarizing beam splitter 124.
  • the optical axis of the emitted laser light of wavelength ⁇ 0 and the optical axis of the laser light of ⁇ 1 are aligned.
  • the numerical aperture of the laser with the wavelength of 11 is smaller than the numerical aperture of the laser with the wavelength of 10.
  • the laser beam having the wavelength ⁇ 0 and the wavelength ⁇ 1 incident on the polarization beam splitter 63 passes through the polarization beam splitter 63 as it is, passes through the quarter-wave plate 6 ⁇ ⁇ ⁇ , and enters the objective lens 64.
  • the objective lens 64 focuses the laser light having a wavelength of ⁇ 0 on a predetermined recording layer in the recording layer stack 128 in the optical disc 126.
  • the objective lens 64 focuses the laser light having the wavelength ⁇ 1 on the scattering layer 125.
  • the scattering layer 125 absorbs the energy of the laser beam of the wavelength ⁇ 1 irradiated by the second laser 122 and emits the scattered light of the first wavelength, and a part of the emitted scattered light is converted to the objective lens 64. Again, passes through the 1Z4 wavelength plate 6 °, and further enters the polarization beam splitter 63.
  • the laser beam having a wavelength of 10 focused on a predetermined recording layer of the recording layer stack 128 is reflected by the predetermined recording layer of the recording layer stack 128 and is incident on the objective lens 64 again, and the 1 wavelength plate After passing through 6 °, the light further enters the polarization beam splitter 63.
  • the reflected light from the recording layer of the recording layer stack 128 and the scattered light from the scattering layer 125 that have entered the polarizing beam splitter 63 are reflected by the polarizing beam splitter 63 in a direction different from the outward light. And enters the optical filter 127.
  • the optical filter 127 has a wavelength of 10 Has a spectral characteristic of transmitting light of the wavelength ⁇ 1 and reflecting light of the wavelength ⁇ 1. Therefore, the reflected light from the recording layer of the optical disk 126 cannot pass through the optical filter 127 and enters the reproduced signal sensor (not shown).
  • the reproduction signal sensor detects the incident reflected light and reads out information recorded on the recording layer.
  • the optical filter 127 scattered light having a wavelength of ⁇ 1 from the scattering layer 125 is transmitted.
  • the scattered light having the wavelength ⁇ 1 transmitted through the optical filter 127 is reflected by the reflection mirror 102 and enters the tilt sensor 129 surrounded by a dotted line.
  • the tilt sensor 129 has the same configuration as the tilt sensor 108 shown in FIG. 8, and differs only in the wavelength of laser light and the numerical aperture.
  • the scattered light that has entered the tilt sensor 129 enters the hologram 104.
  • two types of bias X-coma aberration and bias-coma aberration having the same size but different signs are added.
  • the laser light to which the bias aberration has been added by the hologram 104 enters the condenser lens 6D.
  • the laser light incident on the condenser lens 6D is focused on the pinhole group 105.
  • On the pinhole group 105 four pinholes corresponding to the added bias aberration are provided.
  • the laser light that has passed through the pinholes enters the photosensors corresponding to each pinhole on photosensor group 106.
  • the light incident on the photo sensor is converted into an electric signal and input to the aberration mode detection circuit 107.
  • the signal of each photo sensor is differentially amplified for each aberration mode in the aberration mode detection circuit 107, and outputs an X- ⁇ tilt detection signal 6 (X- ⁇ frame difference detection signal).
  • optical disk device of FIG. 10 The operation of the optical disk device of FIG. 10 is the same as that of FIG. 8, and a description thereof will be omitted.
  • a laser beam spherical aberration sensor a laser beam defocus sensor, and a reproduction signal sensor for a laser beam having a wavelength ⁇ , which are not shown in FIG. And operates with the laser light.
  • a similar effect can be obtained by using a diffusely reflecting surface or a fluorescent layer instead of the scattering layer 125.
  • the phase of the laser light applied to the scattering layer is randomized and becomes scattered light, and has only aberration of return light.
  • the tilt of the scattering layer can be detected, and the tilt of the recording layer can be indirectly detected.
  • the scattering layer 125 is provided in a different layer other than the recording layer stack 128, the manufacture of the optical disc can be extremely facilitated as compared with the case where the scattering section is formed in the recording layer.
  • the entire surface of the recording layer can be used as a surface for recording information, and the aberration can be detected temporally continuously.
  • the optical disk 66 is provided with a reflective layer 68 parallel to the recording layer in the recording layer stack 67 so that tilt aberration and coma of light reflected from the reflective layer are not canceled.
  • the optical disk device of the present embodiment is an example in which the wavefront of the outward light is deformed into a predetermined shape instead of providing the reflective layer so that the tilt aberration and coma of the reflected light from the recording layer are not canceled. is there.
  • a method of deforming the wavefront of the outward light a method of leaving a predetermined amount of spherical aberration or defocus aberration on the wavefront can be considered. Therefore, the configuration in the fourth embodiment is almost the same as that in FIG.
  • the optical disk of the present embodiment does not have a reflective layer for producing defocused reflected light.
  • the optical disc device of the present embodiment does not include the even symmetric aberration sensor 6S in FIG. 3 because the optical disc device detects only the laser beam reflected by the recording layer.
  • the point that the force operation is the same as that of the structure is different in that the deformable mirror 6Q in the optical disk device in FIG. 3 cancels the spherical aberration. It is deformed.
  • FIG. 11 is a diagram showing a configuration of an optical disk device according to Embodiment 4 of the present invention, and illustrates an optical disk device to which a method of leaving a predetermined amount of spherical aberration in outward light is applied.
  • the optical disc 131 has a configuration in which the reflective layer 53 is removed from the multilayer optical disc shown in FIG.
  • the laser 61, the laser driving circuit 60, and the collimating lens 62 shown in FIG. 11 have the same configuration as in FIG.
  • the light beam collimated by the collimator lens 62 is corrected for spherical aberration by the deformable mirror 6Q.
  • the spherical aberration correction value of the deformable mirror 6Q is determined by the servo controller 6U. Servo control When the spherical aberration amount signal is input from the tilt sensor 6P, the roller 6U performs a predetermined calculation based on the value and determines a spherical aberration correction value. This spherical aberration correction value is a value calculated so that a predetermined amount of spherical aberration remains.
  • the servo controller 6U controls the deformable mirror 6Q through the deformable mirror drive circuit 6R so that the surface corresponds to the spherical aberration correction value.
  • the spherical aberration contained in the laser beam 57 focused on the predetermined recording layer 59 in the recording layer stack 52 shown in FIG. 2 is controlled so as to be a certain amount. .
  • the laser beam emitted from the deformable mirror 6Q passes through the polarizing beam splitter 63, passes through the quarter-wave plate 6T, and enters the objective lens 64.
  • the servo controller 6U controls the objective lens actuator 65 based on the amount of defocus aberration from the tilt sensor 6P.
  • the objective lens actuator 65 drives the objective lens 64 so that laser light is focused on a predetermined recording layer in the recording layer stack 67.
  • the laser beam that has reached a predetermined recording layer in the recording layer stack 67 is reflected by the predetermined recording layer in the recording layer stack 67 and returns to the objective lens 64.
  • the forward light and the backward light that is, the tilt aberration and coma aberration of the laser light condensed and reflected on a predetermined recording layer in the recording layer stack. Is not canceled.
  • the laser light returned to the objective lens 64 passes through the objective lens 64 and the quarter-wave plate 6T, is reflected in a direction different from that of the outward light by the polarization beam splitter 63, and enters the tilt sensor 6P. Incident.
  • the laser light incident on the tilt sensor 6P is incident on the deformable mirror 6A.
  • the deformable mirror driving circuit 6B changes the mirror shape of the deformable mirror 6A in accordance with the spherical aberration control signal 6M input from the spherical aberration canceling controller 61.
  • the deformable mirror 6A cancels the spherical aberration of the laser beam incident on the tilt sensor 6P.
  • This spherical aberration is the amount of a predetermined amount of spherical aberration left by the deformable mirror 6Q. If a beam spot with sufficient intensity can be obtained on the pinhole group 6F described later without canceling the spherical aberration, the deformable mirror 6A is not required.
  • the laser beam reflected by the deformable mirror 6A enters the hologram 6C.
  • two types of bias X-coma with the same size but different signs two types of bias Y-coma with the same size but different signs
  • two types of bias defocus aberration with the same size but different signs Eight kinds of bias aberrations, two kinds of bias spherical aberrations having the same magnitude and different signs are controlled.
  • the amount of aberration of each bias aberration is determined by the amount of aberration to be detected, and is preferably about half the amount of aberration to be detected.
  • the laser beam to which the bias aberration has been added by the hologram 6C enters the condenser lens 6D.
  • the condenser lens 6D is held by a condenser lens actuator 6E.
  • the condenser lens actuator 6E moves the focus position of the condenser lens 6D according to the defocus aberration control signal 6L input from the defocus aberration.
  • Spherical aberration cancel controller 61 As described above, moving the condenser lens 6D cancels the defocusing error. If a sufficiently strong beam spot can be obtained on the pinhole group 6F described later without canceling the defocus aberration here, the condenser lens actuator 6E is not required. It may be fixed at the position.
  • the laser light incident on the condenser lens 6D is condensed on the pinhole group 6F.
  • Eight pinholes corresponding to the added bias aberration are provided on the pinhole group 6F.
  • the radius of each pinhole is, for example, 1 / 1.22 times the diameter of the Airy disk.
  • the laser beam that has passed through the pinhole group 6F is incident on the photosensor corresponding to each pinhole on the photosensor group 6G.
  • the light incident on the photo sensor is converted into an electric signal and input to the aberration mode detection circuit 6H.
  • the aberration mode detection circuit 6H differentially amplifies the signal input from each photo sensor for each aberration mode, and outputs an X-Y tilt detection signal 6N (X- ⁇ coma aberration detection signal), a defocus aberration signal 6J, and a spherical aberration. Outputs signal 6K.
  • the X—Y tilt detection signal 6N (X—Y coma aberration detection signal) is the output of the tilt sensor 6P.
  • the defocus aberration signal 6J, the spherical aberration signal 6K, and the XY tilt detection signal 6N are input to the defocus aberration′spherical aberration cancel controller 61.
  • the defocus aberration 'spherical aberration canceling controller 61 receives the differential input from the aberration mode detection circuit 6H. Based on the okas aberration detection signal 6J, a defocus aberration control signal 6L for canceling the defocus aberration of the laser incident on the condenser lens 6D is created, and the created defocus aberration control signal 6L is collected. Output to the actuator 6E.
  • the spherical aberration canceling controller 61 is configured to cancel spherical aberration of the laser beam incident on the deformable mirror 6A based on the spherical aberration signal 6K input from the aberration mode detection circuit 6H.
  • a signal 6M is created, and the created spherical aberration control signal 6M is output to the deformable mirror drive circuit 6B.
  • the defocus / spherical aberration cancel controller 61 outputs four signals of a defocus aberration detection signal, a spherical aberration detection signal, and an XY tilt detection signal to the servo controller 6U.
  • the servo controller 6U and the defocus / spherical aberration canceling controller 6I are connected by a bidirectional communication line.
  • the servo controller 6U operates the objective lens actuator 65 to control the objective lens 64 so that the laser beam is focused on a predetermined recording layer in the recording layer stack 67. I do.
  • An example of a control procedure from the initial state to the output of the tilt detection signal is shown below.
  • the objective lens actuator 65 once makes the laser beam converge on the surface of the optical disk 66 (or the uppermost recording layer of a plurality of recording layers in the recording layer stack 67). Then, the objective lens 64 is moved to the approximate position.
  • the servo controller 6U drives the objective lens actuator 65 to control the surface of the optical disk 66 (or the uppermost recording layer of a plurality of recording layers in the recording layer stack 67).
  • the position of the objective lens 64 is adjusted so that the "S-shaped curve" can be detected with the defocus aberration signal 6J using the reflected light reflected by the light source.
  • the defocus aberration / spherical aberration cancel controller 61 drives the condenser lens actuator 6E of the tilt sensor 6P to adjust the position of the condenser lens 6D.
  • the deformable mirror 6A and the deformable mirror 6Q perform spherical aberration correction corresponding to the surface of the optical disk 66 so that the spherical aberration correction amount is the same.
  • the servo controller 6U receives the spherical aberration of the defocus aberration signal 6J of the tilt sensor 6P in the same manner as in (2). Based on the aberration signal 6K, the objective lens 64, the deformable mirror 6Q, the condenser lens 6D, and the deformable mirror 1A are controlled so that the laser beam is focused on a predetermined recording layer in the recording layer stack 67. .
  • the servo controller 6U controls the correction amount of the spherical aberration between the deformable mirror 6A and the deformable mirror 6Q with a predetermined difference.
  • the XY tilt detection signal output at this time detects the tilt of the recording layer in the recording layer stack 67.
  • the servo controller 6U detects the "S-shaped curve" with the defocus aberration signal 6J of the tilt sensor 6P, and controls the objective lens 64 so that the laser light is focused on a predetermined recording layer.
  • the servo controller 6U detects the “S-curve” with the spherical aberration signal 6K of the tilt sensor 6P, and gives a predetermined amount of difference between the corrected spherical aberration of the deformable mirror 6A and the deformable mirror 6Q. Control.
  • deforming the wavefront of the outward light means that the shape of the converging point on the recording layer of the optical disc 131, that is, the beam spot is not narrowed down to the diffraction limit. This means that the beam spot becomes large and the recording density decreases. Therefore, the deformation of the wavefront of the outward light does not affect the recording capacity of the user data, so that the predetermined time, for example, the area where significant data is not recorded, the area such as run-in and run-out in the data format, etc. Is performed in a time-sharing manner.
  • the tilt detection according to the present embodiment is performed with laser light having a wavelength different from the laser light for recording and reproduction, the time-division processing is necessary.
  • a shape of the wavefront that deforms the wavefront of the outward light there is a method of narrowing the aperture other than reducing a predetermined amount of defocus aberration and spherical aberration.
  • the effect of the deformation of the wavefront and the narrowing of the aperture increase the beam spot on the recording layer, and the effect that the unevenness on the recording layer can be regarded as a scattering surface, and the effect that the recording marks on the recording layer are scattered It becomes a substance and generates the effect of generating scattered light.
  • the predetermined defocus aberration and spherical aberration are included in the wavefront of the laser light applied to the recording layer, so that the recording layer is flat. Even if there is, the tilt light or coma aberration corresponding to the tilt of the recording layer can be detected by the reflected light, and the tilt can be detected with high accuracy.
  • the optical disk devices according to Embodiments 1 to 4 detect tilt of the optical disk by detecting light reflected by the optical disk.
  • the tilt aberration and the coma aberration of the laser light transmitted through the recording layer and emitted to the surface of the optical disk on the side opposite to the laser light incident surface are detected. Detect the tilt of.
  • FIG. 12 is a diagram for describing the principle of tilt detection according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 shows an example in which the number of recording layers is one, but the same applies to a case where a plurality of recording layers are stacked.
  • FIG. 12 shows the optical path of the laser light that is focused on the flat recording layer 44 when the optical disc is tilted and turned.
  • the optical axis 40 of the laser beam is inclined by a predetermined angle 48 with respect to a normal 41 of the recording layer 44, and this angle 48 is a tilt angle.
  • the laser light incident from the optical disk front surface 45 passes through the upper substrate 42, the recording layer 44, the lower substrate 43, and the optical disk rear surface 46, respectively, and is emitted to the outside.
  • the optical path 47a passes through B1 on the optical disk front surface 45, Cl on the recording layer 44, and Dl and El on the rear surface of the optical disk from A1.
  • the optical path 47a and the optical path 47b symmetrical with respect to the optical axis 40 pass from A2 through B2 on the optical disk surface 45, C2 on the recording layer 44, and D2 and E2 on the back surface of the optical disk.
  • the optical path length from B1 to C1 is shorter than the optical path length from B2 to C2 because the optical disc is tilted, and the optical path length from C1 to D1 is Because the disk is tilted, it is shorter than the optical path length from C2 to D2. Therefore, the optical path 47a is shorter than the optical path 47b.
  • Optical paths symmetrical to the optical axis 40 have a similar relationship. Therefore, due to the tilt of the optical disk, an asymmetric aberration appears on the optical axis in the transmitted laser light, which becomes a tilt aberration and a coma aberration. Therefore, unlike when tilt is detected by reflected light from the recording layer, tilt aberration and coma are not canceled by transmitted light. As shown in FIG. 12, when the optical disc is tilted, tilt aberration and coma remain in the laser beam transmitted through the optical disc without being canceled.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of an optical disk device according to Embodiment 5 of the present invention, and illustrates an optical disk device when a method of detecting a tilt of an optical disk by transmitted light is applied.
  • the optical disk 140 has a structure in which the reflection layer 68 is removed from the optical disk 66 shown in FIG. 3 so that the light passes through the recording layer stack 67 and further transmits through the surface opposite to the laser light incident surface.
  • a part of the laser beam focused on a predetermined recording layer in the recording layer stack 67 passes through the recording layer stack 67, and is further transmitted to the optical disc 140 from a surface opposite to the laser light incident surface. Fire outside.
  • Another part of the laser light focused on a predetermined recording layer in the recording layer stack 67 is reflected and returns to the objective lens 64.
  • the laser beam returned to the objective lens 64 passes through the objective lens 64 and the quarter-wave plate 6 ⁇ , is reflected in a different direction from the outward light by the polarization beam splitter 63, and enters the even symmetric aberration sensor 6S. .
  • the laser beam reflected by plane mirror 102A and incident on even symmetric aberration sensor 6S is incident on hologram 6W.
  • the hologram 6W four kinds of bias aberrations, namely, two kinds of bias defocus aberrations having different signs and the same magnitude and two kinds of bias spherical aberrations having different signs and the same magnitude are controlled.
  • the amount of aberration of each bias aberration is determined by the amount of aberration to be detected, and is preferably about half of the amount of aberration to be detected.
  • the laser beam to which the bias aberration has been added by the hologram 6W enters the condenser lens 6X.
  • the position of the condenser lens 6X is adjusted so that the laser light from the focal point of the objective lens 64 is focused on the pinhole group 6Y.
  • the laser beam incident on the condenser lens 6X is focused on the pinhole group 6Y.
  • Four pinholes corresponding to the bias aberration added by the hologram 6W are provided on the pinhole group 6Y.
  • the radius of each pinhole is 1 / 1.22 times the diameter of the Airy disk, for example.
  • the laser beam that has passed through the pinhole group 6Y is incident on the photosensor corresponding to each pinhole on the photosensor group 6Z.
  • the light incident on the photo sensor is converted into an electric signal and input to the aberration mode detection circuit 610.
  • the aberration mode detection circuit 610 differentially amplifies the signal input from each photosensor for each aberration mode, and outputs the differentially amplified force aberration signal 14A and spherical aberration signal 14B to the servo controller 143.
  • the servo controller 143 controls the deformable mirror driving circuit 6R for driving the deformable mirror 6Q and the objective lens actuator 65 for driving the objective lens 64 according to the values indicated by the defocus aberration signal 14A and the spherical aberration signal 14B. I do.
  • the laser light transmitted through the optical disc 140 is incident on the transmission-side objective lens 141.
  • the objective lens 64 and the transmission-side objective lens 141 are controlled by the servo controller 143 so that the focal point of the objective lens 64 and the focal point of the transmission-side objective lens 141 coincide. Therefore, the transmission side objective lens 141 converts the laser beam incident on the transmission side objective lens 141 into parallel light.
  • the laser beam emitted from the transmission-side objective lens 141 is reflected by the plane mirror 102B and enters the tilt sensor 144.
  • the laser beam that has entered the tilt sensor 144 enters the hologram 145.
  • the hologram 145 has two types of bias defocus aberrations of the same size but different signs, two types of bias X tilt aberrations of the same size but different signs, and two types of bias tilts of the same size but different signs Y tilt aberration and codes
  • a total of 10 types of bias aberrations are added to the laser beam: two types of bias 0-degree astigmatism having the same size but different, and two types of bias 45-degree astigmatism having the same size but different signs.
  • the amount of deviation of each bias aberration is determined by the amount of aberration to be detected, and is preferably about half of the amount of aberration to be detected.
  • the laser light to which the Bayer-Is-Assian aberration difference has been added in the holologogram 114455 is incident on and incident on the condensed light Relens 114466.
  • the condensed light lens 114466 is used to transfer the laser light from the condensed light point of the object focused lens 6644 and the condensed light lens 114466 to the pin pin hohler group 114477. The position is adjusted and adjusted so as to converge and condense light on the top. .
  • the laser beam emitted and incident on the converging and condensing light lenses 114466 is converged and condensed on the Pippinhohaul group 114477. .
  • On the Pippin Hall group 114477 there are 1100 pieces corresponding to the Babiah-Ass aberration difference added by the hologram program 114455.
  • the Pipin'n Hoehulle has been set up. .
  • the semi-radius of each of the pin-pins is set to be, for example, 11 // 11..2222 times the diameter of the air ally disk. You. .
  • the laser light that has passed through the Pippin Hall group 114477 corresponds to each of the Pijn Pho Hall rules on the Photin Sessensasa group 114488
  • the incident light is incident on the corresponding photo sensor. .
  • the light incident on and incident on the photo sensor is converted into an electrical and electronic signal and converted into an aberration difference mode detection and detection circuit.
  • the input is input to .
  • the aberration detection mode detection circuit 114499 outputs the signal input and output by each photo sensor for each aberration mode.
  • the differential differential amplification and amplification width is increased, and the differential differential amplification and amplification width is increased by the differential detection and detection signal, the XX tilt and tilt detection detection signal, and the YY and tilt detection detection signal.
  • the signal, the 00-degree non-astigmatism aberration detection detection signal, and the 55-th of the 4455-degree non-astigmatism aberration detection detection signal Output the signal to the server controller 114433. .
  • the object and the lens Renzens 6644 are transparent.
  • the optical axes of the transmission side and the object lens 114411 coincide with each other.
  • the collection of the objective lens 6644 and the transmission side and the objective lens 114411 is performed.
  • the convergent light point points coincide.
  • the sensor boa control controller 114433 is capable of receiving the detection signal of the 00-degree astigmatism aberration detection detection signal and the detection signal of the 4455-degree astigmatism aberration detection signal.
  • the transmission side and the objective lens are connected to the transmission side and the object lens 114114 so that the signals are both minimum and minimum.
  • the optical axis of the object lens 6644 and the transparent side of the object and the object lens 114411 are aligned with each other to control the position of the 114411. Let them be lethal. . Not at all to the ,, Sasa over Bobo Koh Kong down Totoro low over Lara 114433 mother ,, de def Foo over Kaka soot yield aberration difference detection detection crepe de Chine signal issue of the ,, Toru transparent to Nana Ruru various to the to the highest minimum Small
  • the position of the transmission side and the object lens 114411 is controlled and controlled by the transmission side and the object lens actuator 114422.
  • the converging and converging light point points of the object lens 6644 and the transmissive transmission side side and the object lens lens 114411 are made to coincide with each other. .
  • the XX and XY tilt detection detection signals when the detection and detection signal of the other one is minimum and minimum. In this way, the detection of the tilt in the XX direction and the detection in the YY direction is completed.
  • the sensor controller is based on the XX tilt detection signal and the YY tilt detection signal. By controlling the actuator 6655 and the transmissible side opposite object lens actuator 114422, it controls the object lens 6644 and transparent object.
  • the transmission side side and the objective lens 114411 and * According to the optical disk device of the present embodiment as described above, a part of the laser light applied to the recording layer is transmitted and emitted from the surface opposite to the laser light incident surface, and By detecting the inclination of the wavefront of the laser light emitted from the surface opposite to the light incident surface, highly accurate tilt detection of the optical disk becomes possible.
  • the scattered substance is irradiated with a light beam having a small numerical aperture (hereinafter, referred to as NA: Numerical Aperture), and the scattered light is received by an objective lens having a large NA.
  • NA Numerical Aperture
  • FIG. 14 is a diagram for explaining the principle of tilt detection according to the sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 (a) is a diagram showing a cross section of an optical disc
  • FIG. FIG. 15 is a diagram showing forward light and backward light when the optical disc is viewed from the optical axis direction in a cross section 39 perpendicular to the optical axis 30 in FIG. 14 (a).
  • FIG. 14A shows an example in which the number of recording layers is one for simplicity, the same applies to a case where a plurality of recording layers are stacked.
  • the optical axis 30 of the laser beam is inclined by a predetermined angle 36 with respect to the normal 31 of the recording layer 32, and this angle 36 is the tilt angle.
  • the laser light having the wavelength ⁇ ⁇ incident on the base material 37 is scattered by the scattering portion 33 of the recording layer 32, and becomes scattered light having a wavelength ⁇ 0.
  • the forward optical path 34 has a small numerical aperture, that is, ⁇ , and is focused on the recording layer 32.
  • the outward optical path 34 is scattered by the scattering material 33 on the recording layer 32 and scatters at a wide angle around the normal 31 of the recording layer.
  • the scattered light at the opening that is, the reflected light in the part of the return path 35 that does not overlap with the path of the forward path 34, will not be canceled by the tilt.
  • That portion is the optical path 38 that does not cancel the aberration in FIG. 14A, that is, the outer annular zone opening of the return optical path 35.
  • the optical path 3a which is the combination of the forward optical path 34 and the return optical path 35 with a small NA, is at the center, and the return optical path 35, which is a part of the scattered light, is distributed over a wide area including the central part. I have.
  • the outer peripheral orifice opening of the optical path 38 where the aberration is not canceled is only the return optical path 35. Therefore, the tilt can be detected by the return optical path 35.
  • FIG. 15 is a diagram showing a configuration of an optical disk device according to Embodiment 6 of the present invention.
  • the configuration of the sixth embodiment is almost the same as that of the second embodiment, and a description thereof will be omitted.
  • the differences from the second embodiment are the operation of the deformable mirror 6Q and the function of the hologram 104.
  • the deformable mirror 6 Q During recording or reproduction (hereinafter, referred to as a recording / reproduction mode), the deformable mirror 6 Q gives spherical aberration to the light from the collimator lens 62 and is added until the outward light is focused on the recording layer. Spherical aberration is canceled. Further, the deformable mirror 6Q periodically or at a predetermined timing kicks the outer annular zone portion of the deformable mirror 6Q and irradiates the scattering unit 101 with a light beam having a small NA (hereinafter, referred to as a tilt detection mode). .
  • the NA in the recording / playback mode is preferably 0.6 or more and 0.85 or less.
  • the NA in the tilt detection mode where the outer orbital zone is kicked is desirably 0.1 or more and 0.2 or less.
  • the light beam with a small NA whose outer peripheral portion has been kicked by the deformable mirror 6Q, ie, the outward light, passes through the polarizing beam splitter 63, the 1Z4 wavelength plate, and the objective lens 64, and passes through predetermined recording in the optical disc 103. Focus on the layer.
  • the recording layer is provided with a scattering portion 101, and when the light beam is focused on the scattering portion 101, scattered light is generated.
  • the tilt detection is performed with the light received by the objective lens 64 among the scattered light. This light is called return light. Therefore, the NA of the return light is larger than the NA of the outward light.
  • the NA of the return light at this time is desirably 0.6 or more.
  • this is the power return light indicated by the one-dot chain line.
  • the return light passes through the objective lens 64 and the quarter-wave plate 6T, is reflected by the polarization beam splitter 63, is further reflected by the mirror 102, and is incident on the tilt sensor 151.
  • the tilt sensor 151 is a modal sensor of the same type as the tilt sensor 108 of the second embodiment shown in FIG. 8, but the tilt detection is indicated by a dashed-dotted line as in the second embodiment.
  • the difference is that not all the light in the specified range is used but a substantial portion is used as the portion 38 where the aberration is not canceled shown in FIG.
  • almost all of the light in this portion is scattered light, so the effect of non-scattered light is eliminated, and a high SN ratio can be obtained even with weak scattered light.
  • the defocus error and the spherical aberration are detected.
  • Hologram 152 It is divided into two parts. One is the outer annular zone (the part where the aberration in Fig. 14 (b) is not canceled 38), where positive and negative bias coma are given for tilt detection in two directions, X and Y directions. Part. The other part is the central part (the overlapping part 3a of the forward light path 34 and the backward light path 35 in FIG. 14 (b)), and is a part to which positive and negative bias defocus aberration and positive and negative bias spherical aberration are given. ing.
  • Each return light to which the bias aberration is given passes through the condenser lens 6D and is condensed on a different pinhole on the pinhole group 154.
  • Light that has passed through the pinhole group 154 is incident on separate photosensors on the photosensor group 153, respectively.
  • a detection signal corresponding to each photosensor is sent to the aberration mode detection circuit 155.
  • the aberration mode detection circuit 155 generates a differentially amplified signal of a paired signal to which each of the positive and negative bias aberrations is given, and outputs an XY tilt detection signal, a defocus detection signal, and a spherical aberration detection signal, respectively. .
  • the forward light is smaller than the backward light.
  • the phase influence of the outward light is further reduced, and the tilt detection accuracy of the backward light can be improved.
  • the SN ratio is improved, and the tilt detection accuracy of the return light can be further improved.
  • one light beam is switched by the deformable mirror 6Q between the tilt detection mode and the recording / reproducing mode in time series, so that the configuration is different from that in Embodiment 2 or the like. It can be simplified.
  • the optical disc in Embodiment 6 may have a recording layer and a scattering layer as shown in FIG.
  • the deformable mirror 6Q switches the focused beam between the recording layer and the scattering layer while changing the focus position as well as the numerical aperture when switching modes.
  • aberration detection and recording / reproduction can be performed with a single beam, and the timing of irradiating the scattering section with laser light can be arbitrarily set on the device side. Optimization with respect to the trade-off is easy. For example, when the tilt of the optical disc is small, the frequency of detecting the aberration can be reduced.
  • an optical disk which does not particularly intentionally form a scattering portion may be used as the optical disk.
  • the optical disc has a scattering property such that a part of the incident light is scattered toward the annular zone side.
  • the beam spot diameter of the laser beam on the recording layer increases. Under such conditions, the recording mark itself in the beam spot acts almost equivalently to the scattering particles, and a sufficiently high level of scattering can be obtained.
  • the force described above using the case of an optical disc The present invention widely covers a recording medium capable of recording or reproducing information by irradiating a laser, and a device or method for controlling the recording medium. It is.
  • the optical disc device includes a transparent flat disc base material, a recording layer provided on the disc base material, and a reflection layer having a predetermined positional relationship with the recording layer.
  • a light source that irradiates a light beam to the recording layer through the disk base material to form a condensed spot on the recording layer, and a reflected light reflected by the reflection layer.
  • a tilt detecting means for detecting a tilt of the optical disc by using an output of the photodetector.
  • tilt can be detected even if there are no grooves or pits in the recording layer of the optical disc, effectively suppressing a decrease in the amount of light due to diffraction and scattering in other recording layers in multi-layer recording in which multiple recording layers are stacked. can do.
  • the recording layer is closer to the light beam incident surface than the reflective layer.
  • an aberration canceling unit formed in an optical path for guiding the reflected light to the photodetector and canceling defocus aberration and spherical aberration of the reflected light is further provided.
  • the aberration canceling unit includes a wavefront control device that controls a wavefront of the reflected light.
  • the wavefront control device can arbitrarily change the wavefront of the reflected light, so that the spherical aberration included in the reflected light can be canceled with a simple configuration.
  • the aberration canceling unit further includes a condenser lens for condensing the reflected light on the photodetector, and a lens moving unit for moving the condenser lens.
  • the focusing lens is moved using the lens moving means, so that the defocus aberration can be canceled by changing the position of the focusing lens, and the accuracy of tilt detection can be improved. Can be improved.
  • the optical disc according to the present invention includes a transparent flat disc base material, a recording layer provided on the disc base material, and a reflection layer for reflecting a light beam incident through the disc base material.
  • a recording medium, and the recording medium is disposed at a position facing the disk substrate with the recording layer interposed therebetween, and a distance between the recording layer and the reflection layer is set to be longer than a wavelength of the light beam. It is characterized by.
  • the reflected light reflected by the reflective layer includes the tilt aberration and the coma aberration without being canceled, and the tilt detection is performed using the tilt aberration and the coma aberration. It can be carried out.
  • the recording layer is formed of a photoisomerizable material that causes a two-photon absorption phenomenon when irradiated with a light beam.
  • the refractive index of only the photoisomerizable material at the focal point of the light beam can be changed by utilizing the two-photon absorption phenomenon.
  • the recording layer to be recorded can be selected.
  • the optical disc device includes a transparent flat disc base material and the disc.
  • a light beam emitted from a light source is applied to an optical disc including a recording layer provided on a disc base material and a scattering part for randomizing at least partly the phase of a light beam incident through the disc base material.
  • a light source that irradiates the scattering portion via a base material to form a condensed spot, a light detector that receives scattered light scattered by the scattering portion, and an output of the light detector.
  • a tilt detecting means for detecting a tilt of the optical disc.
  • the light source generates a first light beam, and condenses the first light beam on an information recording unit on the recording layer to form a first condensing spot.
  • a second light source forming a spot, wherein the photodetector includes a first detector that receives the first light beam reflected by the first condensing spot, and a second collector.
  • a second detector for receiving the second light beam reflected by the light spot, wherein the tilt detection means performs tilt detection of the optical disk using an output of the second light detector.
  • recording information detecting means for detecting information recorded on the recording layer using an output of the first photodetector. It is preferable that
  • the two light beams of the first light beam for detecting information recorded on the recording layer and the second light beam for performing tilt detection are separately provided. Therefore, reading of information recorded on the recording layer and detection of tilt can be performed at the same time.
  • the optical disc according to the present invention has a transparent flat disc base material, a recording layer provided on the disc base material, and a light beam incident through the disc base material having a small phase.
  • the scattering section randomizes the phase of the wavefront including the aberration generated on the outward path of the light beam, and the tilt is detected using the reflected light from the scattering section.
  • the scattered light is no longer scattered, The correlation between the path light and the wavefront is reduced or uncorrelated, and the light after being scattered, that is, the aberration of the return light is added, and the tilt aberration and coma are not canceled.
  • This behaves as if a new point light source is provided at the center of the scattering.
  • the scattered light scattered by the scattering unit includes the tilt aberration and the coma aberration without being cancelled, the tilt can be detected using the tilt aberration and the coma aberration.
  • the scattering portion is provided in the recording layer.
  • the scattering portion is provided in the recording layer, so that the light beam can be scattered by condensing the light beam on the scattering portion of the recording layer.
  • the scattering section is a servo mark provided on the recording layer.
  • the light beam can be scattered by using a servo mark provided on the recording layer, which does not require a separate scattering portion for scattering the light beam.
  • the scattering section may be provided in a layer different from the recording layer.
  • the scattering portion is provided in a different layer other than the recording layer, so that the manufacture of the optical disc is extremely easy as compared with the case where the scattering portion is formed in the recording layer.
  • the entire surface of the recording layer can be used as a surface for recording information, and aberration detection can be performed continuously in time.
  • the scattering portion has at least one of a concave portion and a convex portion on a surface, and irregularly reflects the light beam.
  • the light beam can be irregularly reflected by the scattering portion having at least one of the minute concave portion and the convex portion on the surface.
  • the depth of the concave portion or the height of the convex portion is equal to or more than a half wavelength of the light beam.
  • the scattering portion is formed of a medium having transparency to the light beam, and a scattering material that reflects the light beam is provided in the medium with a surface force, the light, and the like. It is preferred to disperse over a depth of at least half a wavelength of the beam.
  • the incident light beam is scattered at various depths. Since the phase is randomized by being reflected by the light and the randomized phase of the light beam contains tilt aberration and coma without being canceled, tilt detection is performed using this tilt aberration ⁇ coma aberration. It can be performed.
  • the scattering substance is formed by altering the medium by selectively imparting higher energy to the medium than the light beam.
  • the scattering medium can be formed by selectively imparting higher energy than the light beam to the medium to alter the medium.
  • the scattering substance is such that a light absorber serving as a nucleus is dispersed and disposed in the medium, and the energy of the light beam is selectively absorbed by the light absorber to grow the nucleus. It may be formed by things.
  • the light absorber serving as the nucleus is dispersed and arranged in the medium, the energy of the light beam is selectively absorbed by the light absorber, the nucleus grows, and the scattering material is removed. Able to shape.
  • the scattering section emits light having a wavelength different from the wavelength of the light beam.
  • the energy of the light beam is absorbed, and light of a different wavelength is emitted. Therefore, the outgoing light has little or no correlation with the wavefront of the incident light beam, adds the aberration of the returning light, and includes tilt aberration and coma without being canceled. Tilt detection can be performed using aberrations.
  • light having a wavelength different from the wavelength of the light beam is fluorescent light.
  • the energy of the light beam focused on the focused recording layer is absorbed, and a portion that emits fluorescence of a different wavelength is provided on the focused recording layer.
  • the tilt of the focused recording layer is detected.
  • the fluorescent light is no longer correlated with the outgoing light, that is, the wavefront of the incident light beam, or becomes uncorrelated.
  • the tilt and coma are not canceled. Therefore, the form that emits fluorescence is also one form of the scattering section.
  • the optical disc device includes a transparent flat disc base material and the disc.
  • a light source that irradiates a light beam to the recording layer via the disk substrate with respect to an optical disk including a recording layer provided on a disk base, a photodetector that receives reflected light from the optical disk,
  • a forward optical system for causing a light beam emitted by the light source to enter the optical disc at a first numerical aperture, and receiving reflected light from the optical disc at a second numerical aperture larger than the first numerical aperture. It is characterized by comprising a return optical system for leading to the photodetector, and a tilt detecting means for detecting a tilt of the optical disk by using an output of the photodetector.
  • the first numerical aperture is 0.2 or less, and the second numerical aperture is 0.6 or more.
  • the numerical aperture of the outward light can be made smaller than the numerical aperture of the backward light, the numerical aperture of the outward light can be made 0.2 or less, and the numerical aperture of the backward light can be reduced to 0. ⁇
  • the tilt detection accuracy of the return light can be further improved.
  • the optical disc is provided with a scattering section for at least partially randomizing the phase of the reflected light.
  • aberration detection and recording / reproduction can be performed with one beam, and the timing of irradiating the scattering section with a light beam can be arbitrarily set on the device side. It is easy to optimize the trade-off between recording and playback transfer speed.
  • a recording / reproducing mode in which a light beam irradiated by the light source is converged on an information recording section on the recording layer to perform at least one of recording and reproduction on the information recording section.
  • one light beam is switched in time series between the tilt detection mode and the recording / reproduction mode by the numerical aperture switching means (deformable mirror 6Q), so that the configuration of the device is simplified.
  • the deformable mirror 6Q in Embodiment 6 corresponds to an example of a numerical aperture switching unit.
  • the return optical system may be configured such that the reflected light from the optical disc is in an orbicular zone region that is larger than the first numerical aperture and equal to or smaller than the second numerical aperture.
  • light is directed to the light detector.
  • the optical disc device provides an optical disc having a transparent flat disc base material and a recording layer provided on the disc base material by applying a light beam to the disc base material.
  • a light source that irradiates the recording layer through the light source to form a condensed spot on the recording layer
  • a wavefront control device that controls a wavefront of the light beam that irradiates the recording layer, and a light reflected by the recording layer.
  • a light detector for receiving light wherein the wavefront control device controls the wavefront of the light beam applied to the recording layer in a time-division manner so as to include a predetermined amount of defocus aberration or spherical aberration, and And tilt detecting means for detecting tilt of the optical disc by detecting tilt aberration or coma included in the optical disc using the output of the photodetector.
  • the wavefront of the light beam applied to the recording layer includes a predetermined defocus aberration and spherical aberration. Therefore, even if the recording layer is flat, the reflected light of the recording layer can be used.
  • the tilt aberration or the coma aberration corresponding to the tilt can be detected, and the tilt can be detected with high accuracy.
  • the deformable mirror 6Q in Embodiment 4 corresponds to an example of the wavefront control device.
  • aberration cancellation is formed in an optical path for guiding the reflected light of the light beam reflected by the recording layer to the photodetector, and cancels defocus aberration and spherical aberration of the reflected light.
  • it further comprises means.
  • the defocus aberration and the spherical aberration of the reflected light are canceled, so that it is possible to detect only the aberration required for tilt detection, for example, only the tilt aberration and coma.
  • the deformable mirror 6A in Embodiment 4 corresponds to an example of the aberration canceling unit.
  • the optical disc device provides an optical disc having a transparent flat disc base material and a recording layer provided on the disc base material by applying a light beam to the disc base material.
  • a light source that irradiates the recording layer through the light source, the optical disc transmits at least a part of the light beam irradiated by the light source, and a light detector that receives the light beam transmitted through the optical disc;
  • tilt detecting means for detecting tilt of the optical disc using an output of a photodetector.
  • the tilt aberration and coma of the transmitted light beam are not canceled, so that the tilt of the optical disk can be reduced by detecting the tilt aberration and coma of the transmitted light beam. Can be detected.
  • the optical disc according to the present invention comprises a transparent flat first disc base and a second disc base, and the first disc base and the second disc base.
  • a recording layer that is provided therebetween and transmits at least a part of the light beam emitted through the first disk base material to the second disk base material.
  • the optical disc (optical disc-shaped information recording medium) according to the present invention is capable of storing digital data. It is useful for recording, reproduction, etc., and is useful for an optical disc device that performs at least one of recording information on a recording layer of an optical disc and reproducing information from the recording layer.

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Abstract

　多層光ディスクにも適用が可能であり、高精度のチルト検出を実現することができる光ディスク装置及び光ディスクを提供する。 　光ディスク装置は、透明な平板状のディスク基材と、ディスク基材に設けられた記録層と、記録層と所定の位置関係にある反射層とを備えた光ディスクに対し、光ビームをディスク基材を介して記録層に照射し、記録層上に集光スポットを形成するレーザ６１と、反射層により反射された反射光を受光するフォトセンサ群６Ｇと、フォトセンサ群６Ｇの出力を用いて光ディスクのチルト検出を行う収差モード検出回路６Ｈとを備える。

Description

明 細 書
光ディスク装置及び光ディスク
技術分野
[0001] 本発明は、光ディスク等の光学情報記録媒体及び光学情報記録媒体の記録また は再生を行う光ディスク装置及び光ディスクに関するものである。
背景技術
[0002] 光ディスクの大容量化には、対物レンズの開口数を大きくし、レーザ波長を短くする ことが有効である。また、近年では、多層記録が可能な光ディスクの開発が進んでい る。多層記録においては、レーザ光をディスク基材を介して記録層に照射する際に、 途中の記録層による吸収、散乱でレーザ光が減衰することを防止することが重要であ る。このため、 2光子吸収などの非線形光学効果を利用して、集光スポット以外での 不要な吸収及び散乱を低減する方式が提案されている。
[0003] さて、光ディスクの大容量化における問題のひとつにチルトによる収差がある。チル トとはレーザ光の光軸と光ディスク基板面の法線との傾きを意味する。対物レンズの 開口数を大きくし、レーザ波長を短くすると、光ディスクのチルトによる収差の影響が 大きくなる。あるいは、多層記録により光ディスクの深い部分にまで記録を行うと実質 的なディスク基材の厚さが厚くなり、チルトによる収差の影響が大きくなる。これらの収 差は集光スポットをぼかして記録再生の信頼性を低下させるので、大容量記録にお いては、光ディスクのチルトを正確に検出することが極めて重要となる。
[0004] チルトによる収差はコマ収差、非点収差等の奇対称の収差であり、光ディスクのよう な平行な基板に集光スポットを形成する光学系では、往路で発生した収差が復路で キャンセルされることが知られており、単純に集光スポットからの反射光の収差を測定 してもチルトを検出することができなレ、。この点もチルト検出における課題となってい る。
[0005] 従来のチルト検出の第 1の例としては、タンジヱンシャル方向に 2分割されたディテ クタ一の信号を差動増幅してタンジェンシャルプッシュプル信号を生成し、そのタンジ ェンシャルプッシュプル信号にて記録層上のマークの前後のエッジ部分を検出し、そ の前後エッジ部分のタンジヱンシャルプッシュプル信号の波高値の対称性によりタン ジェンシャル方向のチルト検出を行うものがある（例えば、特許文献 1参照）。また、特 許文献 1では、ラジアル方向にぉレ、ても同様にラジアルプッシュプル信号を生成し、 前後エッジ部分のラジアルプッシュプノレ信号の対称性によりラジアル方向のチルト検 出を行っている。
[0006] また、従来のチルト検出の第 2の例としては、更に単純に、再生信号を微分回路に 入力して、その微分回路の出力を所定のレベルと比較回路にて比較し、その出力の パルス幅を計測することでタンジヱンシャル方向のチルトを検出している（例えば、特 許文献 2参照）。即ち、第 2の例では、先に述べた従来のチルト検出の第 1の例と同 様に、記録層上のマークの前後エッジ部分を検出して、その対称性よりチルトを検出 している。
[0007] また、従来のチルト検出の第 3の例としては、対物レンズのフォーカスが合っている 時にデフォーカス検出信号にオフセット電圧をカ卩えることで、フォーカス制御にオフセ ットを加えてデフォーカス状態を作り、その時に検出されるトラッキングエラー信号をラ ジアル方向のチルト信号としてチルトを検出している（例えば、特許文献 3参照）。
[0008] し力 ながら、上記のような従来の光ディスク及び光ディスク装置には、以下のような 課題があった。
[0009] 上記第 1の従来例と第 2の従来例では、チルト検出に溝やピットが必要で、これを多 層記録に適用した場合には各層に設けられた溝やピットによる回折や散乱により、光 量低下が大きくなるという課題があった。
[0010] またこれらのチルト検出においては、光ディスクがチルトすると、ビームスポットのチ ノレトしている方向と逆側の裾とにサイドローブが生成され、そのサイドローブにより、プ ッシュプル信号や再生信号の微分波形の波高値が低くなることを利用している。
[0011] し力 ながら、チルト角度が小さい時にはサイドローブの大きさが小さくなる為、十分 なタンジヱンシャル方向のチルト検出感度を期待できない。また、ラジアル方向のチ ルト検出は、光ビームがラジアル方向に移動しないので、タンジヱンシャル方向よりも さらに検出感度が低い。従って、チルトの検出出力の SN比が小さぐ検出精度が低 いという課題があった。 [0012] また、第 3の従来例では、デフォーカスしている間は、記録再生ができないという課 題があった。対物レンズを動かしてデフォーカスして、チルト検出を行い、更に、対物 レンズを動かして元の記録層にフォーカスして、アドレスを読んで、元の記録層に戻 つてきたことを確認するまでの時間は、非常に長ぐチルト検出のリアルタイム性に欠 けていた。
特許文献 1：特開平 11 - 232677号公報
特許文献 2 :特開 2003 - 77158号公報
特許文献 3：特開 2003 - 16680号公報
発明の開示
[0013] 本発明は、上記の問題を解決するために成されたもので、多層光ディスクにも適用 が可能であり、高精度のチルト検出を実現することができる光ディスク装置及び光デ イスクを提供することを目的とするものである。
[0014] 上記問題を解決するために、本発明に基づく光ディスク装置は、透明な平板状の ディスク基材と、前記ディスク基材に設けられた記録層と、前記記録層と所定の位置 関係にある反射層とを備えた光ディスクに対し、光ビームを前記ディスク基材を介して 前記記録層に照射し、前記記録層上に集光スポットを形成する光源と、前記反射層 により反射された反射光を受光する光検出器と、前記光検出器の出力を用いて前記 光ディスクのチルト検出を行うチルト検出手段とを備えることを特徴とする。
[0015] この構成によれば、光ビームが集光している記録層に平行な反射層を設け、その 反射層による反射光で、間接的に集光している記録層のチルトを検出する。反射層 による反射光は、デフォーカスしている為、チルト収差及びコマ収差はキャンセルさ れない。このように、光路上に反射層を設けることにより、往路光と復路光とでのレー ザ光の収差の相殺によるチルト収差検出感度の低下を防止し、高精度のチルト検出 を行うことができる。また、光ディスクの記録層に溝やピットが無くてもチルトを検出す ること力 Sでき、記録層が複数積層される多層記録における他の記録層での回折、散 乱による光量の低下を効果的に抑制することができる。
[0016] 本発明の目的、特徴、局面、及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによつ て、より明白となる。 図面の簡単な説明
[0017] [図 1]実施の形態 1におけるチルト検出の原理について説明するための図である。
[図 2]本発明の実施の形態 1における光ディスクの断面を示す図である。
[図 3]本発明の実施の形態 1における光ディスク装置の構成を示す図である。
[図 4]本発明の実施の形態 2におけるチルト検出の原理について説明するための図 である。
[図 5]本発明の実施の形態 2における光ディスクの記録層の構成を説明するための図 である。
[図 6]本発明の実施の形態 2における光ディスクの記録層の構成を説明するための図 である。
[図 7]本発明の実施の形態 2における光ディスクの断面を示す図である。
[図 8]本発明の実施の形態 2における光ディスク装置の構成を示す図である。
[図 9]本発明の実施の形態 3における光ディスクの断面を示す図である。
[図 10]本発明の実施の形態 3における光ディスク装置の構成を示す図である。
[図 11]本発明の実施の形態 4における光ディスク装置の構成を示す図である。
[図 12]本発明の実施の形態 5におけるチルト検出の原理について説明するための図 である。
[図 13]本発明の実施の形態 5における光ディスク装置の構成を示す図である。
[図 14]本発明の実施の形態 6におけるチルト検出の原理について説明するための図 である。
[図 15]本発明の実施の形態 6における光ディスク装置の構成を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
[0018] 以下、本発明の一実施の形態による光ディスク装置及び光ディスクについて図面を 参照しながら説明する。
[0019] (実施の形態 1)
図 1は、実施の形態 1におけるチルト検出の原理について説明するための図である
。なお、図 1では、説明を簡単にするため、記録層が 1層の例を示している力 記録層 が複数積層されている場合でも同様である。図 1 (a)は、チルトがない時のレーザ光（ 光ビーム）の光路を示す図である。図 1 (a)に示すように、光ディスク表面 17から基材 12に入射したレーザ光は、記録層 13によって反射される。すなわち、 Aより入射した レーザ光の光路 15は、 B、 C、 D、 Eを通ってゆく。この光ディスクをそのままチルトさ せると、図 1 (b)の様になる。図 1 (b)では、レーザ光の光軸 10に対して記録層 13の 法線 11が所定の角度 16だけ傾いており、この角度 16がチルト角度である。図 1 (b) に示す光路 15は、 Aより入射して B'、 、 D'、 E'を通り、チルトなしの時と光路長は 同じになり、反射光でチルト検出をすることができなレ、。そこで、図 1 (c)の様に、記録 層 13に平行な反射層 14を設け、記録層 13の透過率を調整して記録層 13を透過す る光を作り、反射層 14による光でチルト検出を行う様にする。図 1 (c)において、光路 A、 B' C' D ' E'は、図 1 (b)と同様に、図 1 (a)の光路 A, B, C, D, Eと光路長が同じ である。もう一つの光路 A, Β' , C '， C", D", E，，は、明らかに図 1 (b)の光路、即ち、 A、 B'、 C'、 D'、 E'の光路長と異なる。よって、左右の光路長の増減量で収差がキ ヤンセルされずに、反射光でチルト収差及びコマ収差を検出することができる。
[0020] 図 2は、実施の形態 1の多層光ディスクの断面を示す図である。本光ディスクは、上 部基材 51と、記録層スタック 52と、反射層 53と、下部基材 54とで構成されている。こ こで、記録層スタックとは、記録層 55が中間層 56を介して積層している部分のことを 意味している。更に、記録層スタック 52内の各記録層 55は、反射層 53に平行に構 成されている。これらの平行な層は、例えば、反射層 53上に中間層 56をスピンコート やスパッタリングにより形成し、その上に記録層 55と中間層 56とをスピンコートゃスパ ッタリングにより積層することにより形成される。これにより、記録層 55と反射層 53とは 、平行に作ることができる。
[0021] 記録層 55の間隔、即ち、中間層 56の厚さは、例えば 10 z mである。この厚さは、レ 一ザ光 57が集光している集光記録層 59に隣接する隣接記録層 5Aをレーザ光 57が 横切る円 5B内に記録されているデータ数で決まる。これは、円 5B内に記録されてい るデータの記録符号での" 1"ど' 0"の数の変動がクロストークノイズとなるので、円 5B 内に記録されているデータ数が多いと、この変動は、平均化される。よって、所定の 許容クロストークノイズ力 円 5B内に記録されているデータ数を決め、円 5B内に記録 されているデータ数が、隣接する記録層 55の間隔、即ち中間層 56の厚さを決める。 しかし、記録層スタック 52と反射層 53との間の中間層 56は、反射層 53には記録され ているデータが無い為、 10 /i m以下、例えば、 3 /i m程度でも良い。
[0022] 従来の光ディスクの記録層に使用されている反射層は、記録層にレーザ光が複数 回照射される様にする為の光反射層と、記録層で発生した熱を速やかに放散する為 の熱拡散層との役目を果たしている。よって、反射層で反射した光が効率良く記録層 に照射される様に、又は、記録層で発生した熱が効率よく放散される様に、記録層と 反射層とはできるだけ近くに設けられている（Matsushita Technical journal Vol.45 No.6 Dec.1999 pp672-678 3.2ディスク設計技術）。
[0023] 光ディスクが DVD— RAMディスクなどの相変化ディスクである場合、記録層と反射 層との間隔は 20nmから 200nm程度である（電子情報通信学会 信学技報
Technical Rerport of IEICE.CPM2000-95 2000.09 pp21- 27 4計算結果）。
[0024] これに対し、本発明の反射層 53は、記録層 55に集光していて反射層 53でデフォ 一カスしているレーザ光を反射する為に設けられている。即ち、ある程度デフォー力 スしていないと、反射光に含まれるチルト収差やコマ収差が復路でキャンセルされて 、チルト検出の感度が低くなつてしまう。
[0025] よって、本発明における記録層 53と反射層 55との間隔 (記録層 53と反射層 55との 間に形成される中間層 56の厚み）は、レーザ光の波長より十分長くなければならない 。例えば、波長が 660nmのレーザ光を使用する場合、記録層 53と反射層 55との間 隔は、レーザ光の波長の 5倍程度以上、即ち、 3000nm (3 /i m)程度以上は必要で ある。
[0026] このように、従来の光ディスクの記録層に使用されている反射層と本発明の反射層 とでは、記録層と反射層との間隔力 S1桁から 2桁分、本発明の方が大きくなつており、 異なった構造となっている。
[0027] 尚、記録層 55には、例えばジァリールェテン、フルギドなどのフォトクロミック材料が 使用される。中間層 56には、例えば UV硬化樹脂や ZnS_SiOなどが使用される。
2
反射層 53には、例えばシリコン系薄膜やアルミニウムなどの薄膜金属層などが使用 される。
[0028] また、記録層 55には、レーザ光が照射されることによって 2光子吸収現象を生じさ せる光異性化材料により形成してもよい。 2光子吸収現象とは、非線形光学効果の一 つであり、材料の分子が同時に 2個の光子を吸収して屈折率などが変化する現象を いう。 2光子吸収現象を利用することによって、レーザ光の焦点部分の光異性化材料 のみ屈折率を変化させることができ、多層方式の光ディスクにおいて、レーザ光の焦 点を深さ方向に制御することによって記録する記録層を選択することができる。なお、 光異性化材料としては、例えばジァリールェテンが使用される。
[0029] 図 3は本発明の実施の形態 1における光ディスク装置の構成を示す図である。光デ イスク 66は、図 2で示された多層光ディスクである。レーザ（光源） 61は、レーザ駆動 回路 60により駆動され、所定のパワーのレーザ光を出力する。レーザ 61によって出 力されたレーザ光は、コリメートレンズ 62により平行光に変換される。
[0030] 平行光に変換されたレーザ光は、デフォーマブルミラー 6Qにて球面収差が補正さ れる。デフォーマブルミラー 6Qでの球面収差補正は、図 2での記録層スタック 52内 のレーザ光 57が集光している記録層 59からの反射光に含まれる球面収差量が最小 になる様に補正量が決められる。記録層 59からの反射光に含まれる球面収差量は、 偶対称収差センサ 6Sにて検出される。ここで、偶対称収差センサ 6Sは、 Zemikeモ ードでの偶数次の収差モード、例えば、デフォーカス収差や球面収差の収差量を出 力するセンサである。偶対称収差センサ 6Sの球面収差量出力は、ー且サーボコント ローラ 6Uに入力される。サーボコントローラ 6Uは、偶対称収差センサ 6Sによって検 出された球面収差量に基づいてデフォーマブルミラー駆動回路 6Rを通してデフォー マブルミラー 6Qを駆動してレ、る。
[0031] デフォーマブルミラー 6Qによって反射されたレーザ光は、偏光ビームスプリツター 6 3を透過して 1Z4波長板 6Tを通り対物レンズ 64に入射する。サーボコントローラ 6U は、偶対称収差センサ 6Sからのデフォーカス収差量に基づき対物レンズァクチエー タ 65を制御することで対物レンズ 64を記録層スタック 67内の所定の記録層に集光す る様に制御している。
[0032] 記録層スタック 67内の所定の記録層に到達したレーザ光の一部は、記録層スタツ ク 67を透過して反射層 68に到達する。記録層スタック 67内の所定の記録層に到達 したレーザ光のその他の部分は、記録層スタック 67内の所定の記録層で反射する。 反射層 68は、記録層スタック 67内の記録層に平行になる様に作られている。反射層 68に到達したレーザ光は、反射層 68で反射し、対物レンズ 64に戻っていく。対物レ ンズ 64に戻ったレーザ光は、対物レンズ 64、 1/4波長板 6Tを通り、偏光ビームスプ リツター 63で往路光と異なった方向に反射してハーフミラー 6Vに入射する。ハーフミ ラー 6Vでは、入射したレーザ光が 2つのレーザ光に分割される。ハーフミラー 6Vに よって分割された一方のレーザ光（ハーフミラー 6Vを透過したレーザ光）は、図 3上 で点線で囲まれた範囲で示されたチルトセンサ 6Pの内部に入射する。ハーフミラー 6 Vによって分割された他方のレーザ光（ハーフミラー 6Vにより反射されたレーザ光） は、図 3上で点線で囲まれた範囲で示された偶対称収差センサ 6Sの内部に入射す る。
[0033] このチルトセンサ 6Pは、従来から知られているモーダル型の波面センサを改良した ものになっている。モーダノレ型の波面センサとは、波面を Zernikeモードなどの直交 収差モードの各係数として出力する波面センサである。その特徴は、予め設定された 収差モードの収差量が他の収差モードの収差量に関係なく検出できることである。モ 一ダル型の波面センサは、例えば、 1つの収差モードであるコマ収差量を他の収差 モード、例えば、球面収差とは独立して検出することができる。よって、チルト収差、 又はコマ収差をモーダル型の波面センサで検出することで、光ディスクのチルトを検 出することが可能である。
[0034] 本実施の形態の原型となったモーダル型の波面センサは、下記の文献に記載され ている。 Mark A. Α、 Ί ony Wilson, et al. , ew moaalwave— front senso r : a theoretical analysis,
J. Opt. So Am. A/ Vol. 17, No. 8, ppl098-l 107/june2000
[0035] 上記文献のモーダル型の波面センサと本実施の形態のチルトセンサ 6Pとの構成 上の差異は、チルトセンサ 6Pに入射するレーザ光のデフォーカス収差と球面収差と をキャンセルする機構を付加した点にある。デフォーカス収差のキャンセル機構は集 光レンズ 6Dを可動に設けることで実現している。球面収差のキャンセル機構はデフ ォーマブルミラー 6Aを設けることで実現してレ、る。
[0036] チルトセンサ 6Pに入射したレーザ光は、デフォーマブルミラー 6Aに入射する。デフ ォーマブルミラー 6Aは、入力される球面収差制御信号 6Mに応じてミラー形状を変 える。先に述べた様に、このデフォーマブルミラー 6Aで球面収差をキャンセルしてい る。
[0037] デフォーマブルミラー 6Aで反射したレーザ光は、ホログラム 6Cに入射する。ホログ ラム 6Cでは、符号の異なる同じ大きさの 2種類のバイアス Xコマ収差、符号の異なる 同じ大きさの 2種類のバイアス Yコマ収差、符号の異なる同じ大きさの 2種類のバイァ スデフォーカス収差、符号の異なる同じ大きさの 2種類のバイアス球面収差の 8種類 のバイアス収差をカ卩えている。各々のバイアス収差の収差量は、検出する収差量に より決まり、検出する収差量の半分程度が望ましい。
[0038] ホログラム 6Cにてバイアス収差が加えられたレーザ光は、集光レンズ 6Dに入射す る。集光レンズ 6Dは、集光レンズァクチエータ 6Eで保持されている。集光レンズァク チェータ 6Eは、デフォーカス収差制御信号 6Lに応じて集光レンズ 6Dのフォーカス 位置を移動させる。先に述べたように、この集光レンズを動かすことで、デフォーカス 収差をキャンセルしてレ、る。
[0039] 集光レンズ 6Dに入射したレーザ光は、ピンホール群 6F上に集光される。ピンホー ル群 6F上には、付加されたバイアス収差に対応した 8つのピンホールが設けられて いる。各々のピンホールの半径は、エアリーディスク径の例えば 1/1. 22倍としてレヽ る。
[0040] ピンホール群 6Fを通過したレーザ光は、フォトセンサ群 6G上の各々のピンホール に対応したフォトセンサに入射する。フォトセンサに入射した光は、電気信号に変換 されて、収差モード検出回路 6Hに入力される。各フォトセンサの信号は、収差モード 検出回路 6H内で収差モード毎に差動増幅される。収差モード検出回路 6Hは、 X- Yチルト検出信号 6N (X— Yコマ収差検出信号）、デフォーカス収差信号 6J、及び球 面収差信号 6Kを出力する。この X— Yチルト検出信号 6N (X— Yコマ収差検出信号） がこのチノレトセンサの出力となる。
[0041] デフォーカス収差信号 6J、球面収差信号 6K、及び X— Υチルト検出信号 6Νは、デ フォーカス収差'球面収差キャンセルコントローラ 61に入力される。デフォーカス収差 '球面収差キャンセルコントローラ 61は、集光レンズ 6Dに入射するレーザ光のデフォ 一カス収差をキャンセルし、デフォーマブルミラー 6Aに入射するレーザ光の球面収 差をキャンセルする様に、デフォーカス収差信号 6Jと球面収差信号 6Kとに基づいて デフォーカス収差制御信号 6Lと球面収差制御信号 6Mとを生成し、生成したデフォ 一カス収差制御信号 6Lと球面収差制御信号 6Mとを出力する。また、同時に、デフ オーカス収差信号 6J、球面収差信号 6K、及び X— Υチルト検出信号 6Νは、サーボコ ントローラ 6Uに出力される。尚、サーボコントローラ 6Uとデフォーカス収差'球面収 差キャンセルコントローラ 61とは、双方向の通信ラインにて結ばれている。
[0042] このように構成したチルトセンサ 6Ρは、上記文献のモーダル型の波面センサに対し て以下に説明するような特長を有する。
[0043] 反射層 68から反射されたレーザ光は、コマ収差がキャンセルされずに残っており、 原理的にはこれを用いてチルトが検出可能である。しかし、一方で、コマ収差以外に も大きなデフォーカス収差と球面収差とを同時に含んでおり、このため上記文献のモ 一ダル型の波面センサを用いた場合には集光レンズ 6Dにより形成されたビームスポ ットがぼけて検出出力が小さくなるという課題がある。
[0044] これに対し、チルトセンサ 6Ρでは、チルトセンサ 6Ρに入射するレーザ光のデフォー カス収差と球面収差とをキャンセルしてから集光レンズ 6Dに入射してレ、るので、有る 程度シュトレール比の高いクリアなビームスポットが得られ、検出出力が大きぐ SN比 の高い X— Υチルト検出信号 6Νを得ることができる。
[0045] 次に、偶対称収差センサ 6Sの構成について説明する。
[0046] 記録層スタック 67内の所定の記録層で反射したレーザ光は、対物レンズ 64に戻つ ていく。対物レンズ 64に戻った記録層力 のレーザ光は、対物レンズ 64、 1/4波長 板 6Τを通り、偏光ビームスプリツター 63で往路光と異なった方向に反射し、ハーフミ ラー 6Vに入射する。ハーフミラー 6Vでは、入射したレーザ光が 2つのレーザ光に分 害 |Jされる。一方のレーザ光は、図 3上で点線で囲まれた範囲で示されたチルトセンサ 6Pの内部に入射する。他方のレーザ光は、図 3上で点線で囲まれた範囲で示された 偶対称収差センサ 6Sの内部に入射する。
[0047] 偶対称収差センサ 6Sは、記録層スタック 67内の所定の記録層で集光して反射した レーザ光のデフォーカス収差と球面収差とを検出する。よって、偶対称収差センサ 6 Sで検出するレーザ光は、チルトセンサ 6Pで検出するレーザ光とは異なり、大きなデ フォーカス収差や球面収差が含まれていなレ、。その為に、検出するレーザ光のデフ オーカス収差や球面収差をキャンセルする必要がない。よって、偶対称収差センサ 6 Sは、上記文献のモーダル型の波面センサと同じセンサである。
[0048] 偶対称収差センサ 6Sに入射したレーザ光は、ホログラム 6Wに入射する。ホロダラ ム 6Wでは、符号の異なる同じ大きさの 2種類のバイアスデフォーカス収差、符号の異 なる同じ大きさの 2種類のバイアス球面収差の 4種類のバイアス収差を加えている。 各々のバイアス収差の収差量は、検出する収差量により決まり、検出する収差量の 半分程度が望ましい。
[0049] ホログラム 6Wにてバイアス収差が加えられたレーザ光は、集光レンズ 6Xに入射す る。集光レンズ 6Xは、対物レンズ 64の集光点からのレーザ光を集光する様に位置調 整されている。
[0050] 集光レンズ 6Xに入射したレーザ光は、ピンホール群 6Y上に集光される。ピンホー ル群 6Y上には、付加されたバイアス収差に対応した 4つのピンホールが設けられて いる。各々のピンホールの半径は、エアリーディスク径の例えば 1/1. 22倍としてレヽ る。
[0051] ピンホール群 6Yを通過したレーザ光は、フォトセンサ群 6Z上の各々のピンホール に対応したフォトセンサに入射する。フォトセンサは、入射した光を電気信号に変換 する。フォトセンサによって変換された電気信号は、収差モード検出回路 610に出力 される。各フォトセンサによって出力された信号は、収差モード検出回路 610内で収 差モード毎に差動増幅される。収差モード検出回路 610は、デフォーカス収差信号、 及び球面収差信号をサーボコントローラ 6Uに出力する。
[0052] また、記録データの再生信号は、チルトセンサ 6P及び偶対称収差センサ 6S内のフ オトセンサ群からの信号の内、符号の異なる同じ種類の収差の信号を加算すれば得 られる。例えば、偶対称収差センサ 6S内のデフォーカス収差でプラスのバイアス加 算に対応したディテクターからの信号と、デフォーカス収差でマイナスのバイアス加算 に対応したディテクターからの信号とを加算すれば再生信号が得られる。また、 1つ の組のディテクターからの信号の加算だけでなぐ複数の組のディテクターからの信 号を加算する方が、より高い SN比の再生信号が得られる。
[0053] 次に、本実施の形態での光ディスク装置の動作について説明を行う。電源 ON時な どの初期状態において、サーボコントローラ 6Uは、記録層スタック 67内の所定の記 録層にレーザ光が集光する様に対物レンズァクチエータ 65を動作させ、対物レンズ 64を制御する。初期状態からチルト検出信号が出力されるまでの制御手順の一例を 以下に示す。
[0054] (1)一旦、対物レンズァクチエータ 65は、レーザ光が光ディスク 66の表面に集光す る様に対物レンズ 64をおおよその位置に移動させる。
[0055] (2)デフォーカス収差'球面収差キャンセルコントローラ 61は、集光レンズァクチェ ータ 6Eを駆動し、光ディスク 66の表面によって反射された反射光を用いてデフォー カス収差信号 6Jで" S字曲線"が検出できる様にチルトセンサ 6Pの集光レンズ 6Dの 位置調整を行う。また、同時に、サーボコントローラ 6Uは、偶対称収差センサ 6Sから のデフォーカス収差出力により" S字曲線"を検出して対物レンズ 64を光ディスク 66 の表面に集光する様に制御する。この時、デフォーマブルミラー 6Aとデフォーマブ ノレミラー 6Qとは、球面収差補正量が同じになる様に、光ディスク 66の表面に対応し た球面収差補正が行われる。
[0056] (3)光ディスク 66の表面によって反射された反射光にて、偶対称収差センサのデフ オーカス収差出力、及びデフォーカス収差信号 6Jで" S字曲線"が検出されたら、サ ーボコントローラ 6Uは、対物レンズ 64を移動させることによって、レーザ光の集光位 置を光ディスク 66の表面より下方向に移動させる。そして、サーボコントローラ 6Uは、 順次、次の記録面の" S字曲線"が検出できる様にデフォーマブルミラー 6Aとデフォ 一マブルミラー 6Qとチルトセンサ 6Pの集光レンズ 6Dとを制御し、記録層の" S字曲 線"の検出個数をカウントしながら記録層スタック 67内の所定の記録層の" S字曲線" を検出する。
[0057] (4)記録層スタック 67内の所定の記録層の" S字曲線"が検出されたら、サーボコン トローラ 6Uは、記録層スタック 67内の所定の記録層にレーザ光が集光する様に対物 レンズ 64とデフォーマブルミラー 6Qとを制御し、偶対称収差センサ 6Sのデフォー力 ス収差出力と球面収差出力とをキャンセルする様に対物レンズ 64とデフォーマブルミ ラー 6Qとを制御する。また、デフォーカス収差 ·球面収差キャンセルコントローラ 61は 、チルトセンサ 6Pの集光レンズ 6Dを（3)と同じ方向に進める。デフォーカス収差'球 面収差キャンセルコントローラ 61は、収差モード検出回路 6Hによって検出された球 面収差信号 6Kをキャンセルする様にデフォーマブルミラー 6Aを制御する。これらの 動作により、順次"記録層の S字曲線"の検出個数をカウントしながら"反射層 68の S 字曲線"を検出する。
[0058] (5) "反射層 68の S字曲線"が検出されたら、デフォーカス収差 ·球面収差キャンセ ルコントローラ 61は、デフォーカス収差信号 6Jの"反射層 68の S字曲線"の集光点を 制御目標にして、デフォーマブルミラー 6Aと集光レンズ 6Dとを制御する。この時に、 収差モード検出回路 6Hから出力される X— Yチルト検出信号 6Nが記録層スタック 67 内の記録層のチルトを検出している。
[0059] 以降、サーボコントローラ 6Uは、偶対称収差センサ 6Sのデフォーカス収差出力で 記録層スタック 67内の所定の記録層の" S字曲線"を検出し、偶対称収差センサ 6S の球面収差出力で記録層スタック 67内の所定の記録層の" S字曲線"を検出して記 録層スタック 67内の所定の記録層にレーザ光が集光する様に対物レンズ 64とデフォ 一マブルミラー 6Qとを制御する。同時に、デフォーカス収差.球面収差キャンセルコ ントローラ 61は、デフォーカス収差信号 6Jの"反射層 68の S字曲線"の集光点を制御 目標にしてデフォーマブルミラー 6Aと集光レンズ 6Dとを制御する。サーボコントロー ラ 6Uは、その時の X— Yチルト検出信号 6Nで記録層スタック 67内の記録層のチルト を対物レンズァクチエータ 65で制御する。
[0060] 上記動作例では、チルトセンサ 6Pと偶対称収差センサ 6Sの両方の検出信号を使 用したが、チルトセンサ 6Pを時分割で偶対称収差センサ 6Sの代わりとして使レ、、チ ノレトセンサ 6Pだけでチルト検出の初期動作は可能である。
[0061] また、この実施の形態では、反射層 68からの反射光のチルト収差、又はコマ収差を 検出することで記録層スタック 67内の集光している記録層のチルト検出を行ったが、 集光している記録層以外の記録層からの反射光のチルト収差、又はコマ収差を検出 することで、チルト検出を行っても良い。
[0062] 尚、チルト収差とコマ収差の両方を検出した場合、レンズシフトが無い時は、チルト 収差の符号とコマ収差の符号とは異なる力 レンズシフトがある時は、チルト収差の 符号とコマ収差の符号とは同じである。そのため、サーボコントローラ 6Uは、チルト収 差の符号とコマ収差の符号とが同じになる様に対物レンズァクチエータ 65を制御す ることによって、レンズシフトを無くすことができる。
[0063] また、この他のモーダル型のセンサとしては、ハルトマンセンサ等を利用したセンサ がある。ハルトマンセンサでは、波面形状が検出値として得られる力 検出された波 面形状を直交ツェルニケ円多項式で展開することにより、各収差モード別の収差量を 算出することができる（Carios Robledo— Sanchez, Applied
Optics Vol38、 No. 16/ 1 June 1999 Aberration extraction in the Hartmann test by use of spatial filters)。同様のことは、ラテラノレシェア 干渉センサ等、波面形状が検出できるセンサで可能である。
[0064] 以上説明した様な本実施の形態の光ディスク装置によれば、記録層に平行な反射 層からの反射光でチルト検出を行うので、記録層に溝など光を回折する構造が必要 なぐ平坦であっても高精度なチルト検出が可能となる。
[0065] ここで、本願発明におけるチルト検出と、従来技術におけるチルト検出との差異に ついて説明する。上述した特許文献 1 (特開平 11-232677号公報)では、本発明と 同じ様に、デフォーカスしたビームスポットよりの反射光でチルト検出を行っている。し 力しながら、特許文献 1では、フォーカス信号にオフセット電圧を加えることで、記録 層上のビーム光をデフォーカスさせて、その反射光を用いてチルト検出している。こ れに対し、本発明では、記録層 55よりも所定の距離だけ離れた位置に反射層 53を 設け、記録層 55にビーム光のフォーカスを合わせ、反射層 53上のデフォーカスした ビーム光の反射光を検出することでチルト検出を行っている。よって、本発明では、 記録層 55でビーム光のフォーカスが合っているので、チルト検出と記録、又は、再生 とを同時に行うことができる。
[0066] し力、しながら、特許文献 1では、記録層でフォーカスが合っていないので、チルト検 出中は、記録、又は、再生を行うことができない。特許文献 1の方式の様に、記録層 においてデフォーカスして、更に、元の記録層にフォーカスするには、通常、ミリ秒単 位の時間がかかる。よって、セクタ一毎にチルト検出するのは困難である。 [0067] 一方、本発明のチルト検出方式では、常に記録層にフォーカスが合っているので、 記録層への情報の記録、又は記録層からの情報の再生と同時にリアルタイムでチル ト検出が可能であり、例えば、 1セクタ一毎にチルト検出することができる。
[0068] また、特許文献 1の方式の様に、記録層よりデフォーカスすると、ビームスポットが等 価的に大きくなるので、トラッキングエラー信号 (例えば、プッシュプル方式のトラツキ ング信号）の波高値が低くなり、トラッキング自体が不安定になる可能性がある。よつ て、特許文献 1の方式では、チルト検出を長い期間行うことができない。
[0069] 一方、本発明のチルト検出方式では、常に記録層にフォーカスが合っているので、 トラッキングが安定し、チルト検出を長い期間行うことができる。
[0070] これらの理由により、本発明では、リアルタイムでチルト検出が可能であり、更に、チ ノレト検出と記録又は再生とを同時に行うことができるという特許文献 1の方式にはない ίカ果を得ること力 Sできる。
[0071] (実施の形態 2)
次に、本発明の実施の形態 2について図面を参照しながら説明する。
[0072] 図 4は、本発明の実施の形態 2におけるチルト検出の原理について説明するため の図である。なお、図 4では、説明を簡単にするため、記録層が 1層の例を示している 力 記録層が複数積層されている場合でも同様である。図 4 (a)は、光ディスクにチル トがある場合における平坦な記録層 23に集光するビーム光の光路を示す図である。 図 4 (a)では、レーザ光の光軸 21に対して記録層 23の法線 22が所定の角度 26だけ 傾いており、この角度 26がチルト角度である。図 4 (a)に示すように、光ディスク表面 2 7から基材 29に入射したレーザ光は記録層 23によって反射される。すなわち、光路 2 5は、 Aから入射して B'、 C'、 D'、 E'を通り、チルトなしの時と光路長が同じになり、 記録層 23による反射光ではチルト検出をすることができない。そこで、図 4 (b)に示す ように、記録層 23の一部に入射光を散乱する部分 (散乱部 24)を設け、その散乱部 24による散乱光でチルト検出を行う様にする。図 4 (b)において、 Aから入射したレー ザ光は、 B'を通り C'に集光する。 C'に散乱する部分 (散乱部 24)がある。散乱部 24 による散乱光は、波長 λ 0の入射光のエネルギーを吸収して入射光と同じ波長 λ 0 の光を記録層 23の法線 22を対称の中心とした広い角度に放射する。よって、散乱 光は、往路光、即ち、 A、 B' C'を通って入射したレーザ光の位相との相関が少なぐ 又は、無相関なので、散乱光にチルト収差及びコマ収差が残り、散乱光のチルト収 差及びコマ収差によって光ディスクのチルトを検出することが可能である。図 4 (c)は 、記録層 23とは別に記録層 23と所定の位置関係にあって入射光を散乱する層（散 乱層 28)を設けている例である（この図の場合は、記録層 23と平行な関係に設けて レ、る)。図 4 (c)では、散乱層 28による散乱光でチルト検出を行うことで間接的に記録 層 23のチルト検出を行う。 Aから入射したレーザ光は、 B'を通り C'に集光する。 C は散乱層上なので、波長 λ 0の入射光のエネルギーを吸収して入射光と同じ波長 λ 0の光を記録層 23の法線 22を対称の中心とした広い角度に放射する。よって、図 4 ( c)では、図 4 (b)と同様に、散乱光は、往路光、即ち、 A、 B' C'を通って入射したレ 一ザ光の位相との相関が少なレ、、又は、無相関なので、散乱光のチルト収差及びコ マ収差によって散乱層 28のチルトを検出することができ、散乱層 28のチルトより間接 的に記録層 23のチルトを検出することが可能である。なお、この散乱層 28を設ける 例については、実施の形態 3でより詳細に説明する。
[0073] 図 5は、本発明の実施の形態 2における光ディスクの記録層の構成を説明するため の図である。光ディスク内の記録層 71の一部には、散乱部 72が設けられている。散 乱部 72は入射するレーザ光の位相を少なくとも一部ランダム化するものである。
[0074] 散乱部 72の構成としては、下記のようなものが採用可能である。
[0075] 1)表面に微小な凹部または凸部を設けて光を乱反射する乱反射部を設ける。図 6
(a)は、その一例を示した図である。乱反射部（散乱部 82)の凹部の深さまたは凸部 の高さは、レーザ光の波長ぇ0の半波長分（λ 0/2)以上とするのが好ましい。凹部 または凸部は、スタンパの表面を散乱部 82のみ局所的に荒らして設けておき、この 形状を転写することによって形成する。波長; 1 0のレーザ光は、記録層 81に凹凸に 形成された散乱部 82の散乱面 83によって波長 λ θの散乱光となる。なお、散乱部 8 2は、記録層 81の表面に対してレーザ光の波長の半波長分以上の凹部のみを形成 してもよく、記録層 81の表面に対してレーザ光の波長の半波長分以上の凸部のみを 形成してもよい。
[0076] 2)レーザ光に対して透過性を有する媒質中に、少なくともレーザ光の半波長以上 の深さにわたって散乱物質を分散する。図 5がこの例となっている。媒質 74は入射す るレーザ光の波長に対して透明もしくは半透明である。散乱物質 73は媒質 74と異な る屈折率を持ち、その界面において入射したレーザ光の一部を反射する。この散乱 物質 73は媒質 74中に少なくとも半波長分以上の深さにわたって実質的に連続的に 分散されている。
[0077] 従って、入射されたレーザ光は様々な深さにある散乱物質 73に反射されることによ つて、位相がランダム化される。散乱物質 73は分子レベルに小さなものでも良いが、 反射効率を高めるためにはある程度大きな径を持つ方が好ましい。特に好ましくは、 入射するレーザ光の波長を λとして、散乱物質の平均的な直径 Dが λ /10< D< λ /2の条件を満たすように設定する。
[0078] なお、図 5に示す散乱部 72の形状は、図 6 (a)に示す散乱部 82のように凹凸形状 であってもよい。すなわち、レーザ光に対して透過性を有する媒質中に、少なくともレ 一ザ光の半波長以上の深さにわたって散乱物質を分散させ、その表面を凹凸形状 に形成する。
[0079] 散乱物質 73の例としては、各種の染料などの有機物を分散する。あるいは特に散 乱性を高める場合には Intralipid (R)などの高散乱材料を使用する。あるレ、は各種 の顔料やフラーレンといった無機物を分散させても良い。さらに別の例としては、媒 質 74中に YAGレーザなどの高出力レーザを照射して、媒質 74を変質させることで 屈折率が変化した部分を設け、これを散乱物質 73としてもよい。図 6 (b)は、その一 例を示した図である。ここでは媒質である記録層 81に短時間に高出力レーザ光を集 光して照射し、ボイド 84を形成し、このボイド 84を散乱物質としている。この場合、 1 回のレーザ照射で 1つのボイド 84が形成されるが、予め微小な核を媒質中に分散し ておいて、この核を起点にして 1回のレーザ照射で多数のボイドを形成することもでき る。例えば、核として媒質に比べて高出力レーザ光の吸収率が高い微小な吸光体を 分散し、ここにレーザを照射すれば、吸光体のみが高温となるため、この周りにボイド もしくは変質した媒質による散乱物質が形成される。すなわち、小さな核を大きく成長 させるように散乱物質を形成することが可能である。核となる吸光体の分散量を適宜 調節すれば、 1回のレーザ照射で形成される散乱物質の数を任意に設定することが できる。ボイドを形成するための高出力レーザの波長は、記録/再生用レーザの波 長とは異なる波長を用い、この核となる吸光体は記録/再生用のレーザの波長には 高い透過率を示すようにしておく。こうしておけば、核となる吸光体を光ディスク全体 に分散させておいても、記録再生に対する悪影響を与えることはないため、ディスク 製造工程を極めて簡素化することができる。
[0080] なお、核となる吸光体に反応性の化学物質を含ませることにより、核を成長させて 散乱物質にするためのレーザエネルギーを大幅に低減させることもできる。例えば、 核となる吸光体をマイクロカプセルとし、このマイクロカプセル中に媒質と化学変化を 起こす反応性物質を含有させ、高出力レーザの照射によりこのマイクロカプセルを破 壊して中の反応性物質と媒質とを化学反応させて変質させ、この変質部を散乱物質 とすることができる。
[0081] あるいは、記録/再生光とは別の波長の光に対して光化学反応を起こす感光性材 料を媒質中に分散し、これにディスク製造工程で選択的に光を照射することで任意 の場所に散乱部を形成することもできる。これらの感光性材料としては、光ディスク、 銀塩写真などの光記録に用レ、られる一般的な感光色素の中力 適当な波長特性の ものを選ぶことができる。
[0082] 図 7は、図 5及び図 6の構造を用いた実施の形態 2での多層光ディスクの断面を示 した図である。本光ディスクは、上部基材 91と、記録層スタック 92と、下部基材 94と で構成されている。ここで、記録層スタック 92とは、複数の記録層 95が中間層 96を 介して積層している部分のことを意味している。記録層スタック 92内の記録層 95は、 その一部分が散乱部 93で構成されており、レーザ光 97が照射されると散乱光を発 する様になつている。尚、記録層 95を形成する記録材料には、ジァリールェテン、フ ルギドなどのフォトクロミック材料が使用され、散乱物質には、平均径 0. l z m程度の ボイドゃ凹凸面をスタンパにて転写した面などが使用されていて、中間層 96には、 U V硬化樹脂や ZnS— Si〇などが使用される。
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[0083] また、図 7において散乱部 93の厚さは記録層 95の厚さと各々同じに設けられ、 1つ 1つの記録層 95に対して所定の場所に散乱部 93が位置決めして設けられているが 、散乱部 93は厚さ方向に複数の記録層 95を横断するように一括して設けても良い。 特に記録層スタック 92を形成した後に、散乱部形成用ビームを記録層スタック 92全 体に照射して散乱部 93を一括形成すれば、記録層 95各層毎に散乱部 93を形成す る必要が無ぐディスクの製造工数を大幅に削減することができる。散乱部形成用ビ ームの入射開口数 NAは 0. 3以下、より好ましくは 0. 1以下に小さくとって平行光に 近くし、最上層力 最下層までの散乱部の形状を均等に近くしている。散乱部形成 用ビームとしては、既に説明した高出力レーザの他に、 DUV、 EUV、 X線、シンクロ トロン放射光、電子ビームといった短波長ビームを用いることができる。こうした短波 長ビームを用いれば、 NAを小さくしても回折による散乱部 93の形状の広がりを有効 に抑制することができるば力 でなぐ高エネルギー線であるために、記録層 95及び 中間層 96の変質による屈折率変化をより容易に誘発することが可能であり、記録層 9 5及び中間層 96の材料選択の幅をより広げること力 Sできる。
[0084] 図 8は、本発明の実施の形態 2における光ディスク装置の構成を示す図である。な お、図 8に示す光ディスク装置は、図 7に示す光ディスクを適用した例である。光ディ スク 103は、記録層スタック 67内の記録層に散乱部 101を含んでいる。散乱部 101 は光ディスク 103の 1周当たり 10— 50個程度が所定の場所に配置され、記録層から のタイミング情報に基づいて光ディスク装置は散乱部 101の検出タイミングを識別可 能となっている。
[0085] 図 8に示すレーザ駆動回路 60、レーザ 61、コリメートレンズ 62、デフォーマブルミラ 一 6Q、デフォーマブルミラー駆動回路 6R、偏光ビームスプリツター 63、対物レンズ 6 4、対物レンズァクチエータ 65、記録層スタック 67、スピンドルモータ 69、集光レンズ 6D、 X— Yチルト検出信号 6N、デフォーマブルミラー 6Q、デフォーマブルミラー駆動 回路 6R、及び 1Z4波長板 6Tの構成は、実施の形態 1で説明したものと同一である 。なお、デフォーマブルミラー 6Qの球面収差補正を行うための偶対称収差センサ 6S は図示されていなレ、が、実施の形態 1と同等のものが備えられている。
[0086] 実施の形態 1と異なる点は、チルトセンサ 108の構成である。チルトセンサ 108が実 施の形態 1のチルトセンサ 6Pと異なる点は、集光レンズ 6Dを固定とした点と、散乱部 93において間欠的にチルト検出を行う点である。この実施の形態での光ディスク装 置では、光ディスク 103の記録層にレーザ光が集光しているので、チルトセンサ 108 に入射した光には、大きなデフォーカス収差、球面収差は含まれていない。よって、 この実施の形態では、デフォーカス収差や球面収差をキャンセルしなレ、でも十分集 光レンズだけで集光できる。
[0087] 電源 ON時など初期状態において、サーボコントローラ 109は、対物レンズァクチェ ータ 65を動作させ、記録層スタック 67内の所定の記録層にレーザ光が集光する様に 対物レンズ 64を制御する。この時の制御手順は、光ディスク 103の所定の記録層に レーザ光が集光するので、チルトセンサ 108と独立して制御することができる。即ち、 サーボコントローラ 109は、レーザ光を集光する記録層に合わせた球面収差が付カロ される形になる様に、図 8には示されていない偶対称収差センサの球面収差検出値 によりデフォーマブルミラー 6Qを制御する。また、サーボコントローラ 109は、図 8に は示されていない偶対称収差センサのデフォーカス検出値により対物レンズァクチュ エータ 65を制御し、所定の記録層にレーザ光を集光させる。この時の X-Yチルト検 出信号 6Nが、検出されたチルトとなる。
[0088] また、この様な散乱部は、記録層上のトラックに一定間隔で配置されている。例えば 、サンプルサーボ方式でトラッキングを行っている場合は、サーボマークがこの様な 散乱物質でできていると、散乱部を一定間隔で配置したことになる。
[0089] 尚、散乱部としては、レーザ光の波長とは異なる波長の光を発する材料で形成して もよレ、。例えば、散乱物質の代わりにジァリールェテンやフルギドなどの蛍光物質を 用いて、蛍光物質力 発する蛍光でチルト検出を行っても同様の効果が得られる。こ の場合には、蛍光物質に入射するレーザ光と蛍光とは波長が異なるので、光学フィ ルタ等で、蛍光だけを分離して検出に用いることができ、更に、検出感度が向上する ことが期待できる。
[0090] 以上説明した様な本実施の形態の光ディスク装置によれば、散乱物質に照射され たレーザ光の位相はランダム化されて散乱光として放射されるので、散乱光のチルト 収差、又はコマ収差を検出することで、高精度なチルト検出が可能となる。
[0091] (実施の形態 3)
次に、本発明の実施の形態 3について図面を参照しながら説明する。
[0092] 図 9は、本発明の実施の形態 3における多層光ディスクの断面を示す図である。本 光ディスクは、上部基材 111と、記録層スタック 112と、散乱層 113と、下部基材 114 とで構成されている。ここで、記録層スタック 112とは、複数の記録層 115が中間層 1 16を介して積層している部分のことを意味している。更に、記録層スタック 112内の 各記録層 115は、散乱層 113に平行に構成されている。これらの平行な層は、例え ば、散乱層 113上に中間層 116をスピンコートやスパッタリングにより形成し、その上 に記録層 115と中間層 116とをスピンコートやスパッタリングにより積層することによつ て形成する。このようにして、記録層 115と散乱層 113とを平行に作ることができる。 尚、記録層 112には、例えばジァリールェテン、フルギドなどのフォトクロミック材料が 使用される。中間層 116には、例えば UV硬化樹脂や ZnS_SiOなどが使用される。
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散乱層 113には、実施の形態 2と同じ材質、例えば、少なくとも入射光の波長の半波 長分以下の最大径を持つ粒子が所定の密度でランダムに配置されている。レーザ光 117は、記録層 115に集光し、レーザ光 118は、散乱層 113に集光する。レーザ光 1 17は、記録層への記録又は再生に使用され、レーザ光 118は、チルト検出に使用さ れる。レーザ光 118が散乱層 113に照射されると、散乱層 113は、散乱光を発する様 になっている。チルトによる収差は、この散乱光にて検出される。
[0093] 図 10は、本発明の実施の形態 3における光ディスク装置の構成を示す図である。
図 10に示す光ディスク装置は、図 9に示す光ディスクを適用した例である。光ディスク 126は、図 9で示された多層光ディスクである。光ディスク 126は、記録層スタック 128 とは別に散乱層 125を含んでいる。散乱層 125は、記録層スタック 128内の記録層と 平行な位置関係にある。なお、デフォーマブルミラー 6Qの球面収差補正を行うため の偶対称収差センサ 6Sは図示されていなレ、が、実施の形態 1と同等のものが備えら れている。
[0094] レーザ駆動回路（第 1のレーザ駆動回路） 60は、レーザ（第 1のレーザ） 61を駆動し て波長 λ θのレーザ光を発振させている。レーザ 61から出射されたレーザ光は、コリ メートレンズ (第 1のコリメートレンズ) 62によって平行光に変換されて、デフォーマブ ノレミラー 6Qに入射する。デフォーマブルミラー 6Qでは、図 10には示されていない波 長 λ 0のレーザ光の球面収差センサの検出値により球面収差補正が行われる。すな わち、サーボコントローラ 130は、波長 λ θのレーザ光を集光する記録層に合わせた 球面収差が付加される形になる様に、図 10には示されていない偶対称収差センサ の球面収差検出値によりデフォーマブルミラー 6Qを制御する。デフォーマブルミラー 6Qによって反射されたレーザ光は、偏光ビームスプリツター 124に入射する。
[0095] また、第 2のレーザ駆動回路 121は、第 2のレーザ 122を駆動して波長 λ 1のレー ザ光を発振させている。この波長 λ 0と波長 λ 1とは異なる波長である。例えば、 λ 0 fま 405nmであり、 λ I fま、 650nm、又 fま 780nmである。第 2のレーザ 122力ら出射 されたレーザ光は、第 2のコリメートレンズ 123によってほぼ平行光に変換されて、偏 光ビームスプリツター 124に入る。
[0096] 波長 λ 0と波長 λ 1の 2つのレーザ光は、偏光ビームスプリツター 124の入射面とは 異なる面から出射される。出射される波長 λ 0のレーザ光の光軸と λ 1のレーザ光の 光軸とはそろっている。また、波長; 1 1のレーザの開口数は、波長; 1 0のレーザの開 口数より小さくなつている。
[0097] 偏光ビームスプリツター 124から出射した波長 λ 0と波長え 1のレーザ光は、偏光ビ 一ムスプリッター 63に入射する。偏光ビームスプリツター 63に入射した波長 λ 0と波 長 λ 1のレーザ光は、偏光ビームスプリツター 63をそのまま透過して、 1/4波長板 6 Τを通り、対物レンズ 64に入る。対物レンズ 64は、波長ぇ0のレーザ光を光ディスク 1 26内の記録層スタック 128内の所定の記録層に集光させる。また、同時に、図 10で は示していない第 2のコリメートレンズ 123のァクチエータによる第 2のコリメートレンズ 123の位置制御により、対物レンズ 64は、波長 λ 1のレーザ光を散乱層 125に集光 させる。散乱層 125は、第 2のレーザ 122によって照射された波長 λ 1のレーザ光の エネルギーを吸収して波長え 1の散乱光を出射し、出射された散乱光の一部が、対 物レンズ 64に再び入射し、 1Z4波長板 6Τを通り、更に、偏光ビームスプリツター 63 に入射する。また、記録層スタック 128の所定の記録層に集光した波長; 1 0のレーザ 光は、記録層スタック 128の所定の記録層で反射して再び対物レンズ 64に入射し、 1 /4波長板 6Τを通り、更に、偏光ビームスプリツター 63に入射する。
[0098] 偏光ビームスプリツター 63に入射した記録層スタック 128の記録層からの反射光と 散乱層 125からの散乱光とは、偏光ビームスプリツター 63によって往路光とは異なつ た方向に反射されて、光学フィルタ 127に入射する。光学フィルタ 127は、波長; 1 0 の光を透過させ、波長 λ 1の光を反射させる分光特性を持っている。よって、光デイス ク 126の記録層からの反射光は、この光学フィルタ 127を通過することができず、不 図示の再生信号センサに入射する。再生信号センサは、入射した反射光を検出し、 記録層に記録されている情報を読み出す。また、光学フィルタ 127では、散乱層 125 からの波長 λ 1の散乱光が透過される。光学フィルタ 127を透過した波長 λ 1の散乱 光は、反射ミラー 102によって反射され、点線で囲まれたチルトセンサ 129に入射す る。このチルトセンサ 129は、図 8に示すチルトセンサ 108と同じ構成であり、レーザ 光の波長や開口数が異なるのみである。チルトセンサ 129に入射した散乱光は、ホロ グラム 104に入射する。ホログラム 104では、符号の異なる同じ大きさの 2種類のバイ ァス Xコマ収差、バイアス Υコマ収差が付加される。ホログラム 104にてバイアス収差 が加えられたレーザ光は、集光レンズ 6Dに入射する。集光レンズ 6Dに入射したレー ザ光は、ピンホール群 105上に集光される。ピンホール群 105上には、付加されたバ ィァス収差に対応した 4つのピンホールが設けられている。
[0099] ピンホールを通過したレーザ光は、フォトセンサ群 106上の各々のピンホールに対 応したフォトセンサに入射する。フォトセンサに入射した光は、電気信号に変換されて 、収差モード検出回路 107に入力される。各フォトセンサの信号は、収差モード検出 回路 107内で収差モード毎に差動増幅され、 X— Υチルト検出信号 6Ν (X— Υコマ収 差検出信号)を出力する。
[0100] 図 10の光ディスク装置の動作は、図 8と同様であるので説明を省略する。
[0101] また、図 10には示されていない波長 λ θのレーザ光の球面収差センサ、波長 λ θの レーザ光のデフォーカスセンサ、再生信号センサは、光学フィルタ 127に入射する前 のレーザ光を分け、そのレーザ光にて動作する様になつている。
[0102] 尚、散乱層 125の代わりに乱反射面や蛍光層を使用しても同様の効果が得られる
[0103] 以上説明した様な本実施の形態の光ディスク装置によっても、散乱層に照射された レーザ光の位相はランダム化されて散乱光となり復路光だけの収差を持つ為に、こ の散乱光のチルト収差、又は、コマ収差を検出することで、散乱層のチルト検出がで きて、間接的に記録層のチルト検出が可能となる。 [0104] また、記録層スタック 128以外の異なる層に散乱層 125が設けられているため、記 録層内に散乱部を構成する場合に比べて光ディスクの製造を極めて容易にすること ができる。また、情報を記録する面として記録層の全面を利用でき、収差検出も時間 的に連続して行うことができる。
[0105] (実施の形態 4)
次に、本発明の実施の形態 4について図面を参照しながら説明する。
[0106] 図 3の光ディスク装置では、光ディスク 66に記録層スタック 67内の記録層に平行な 反射層 68を設けて反射層からの反射光のチルト収差やコマ収差がキャンセルされな い様にしていた。本実施の形態の光ディスク装置は、反射層を設ける代わりに、往路 光の波面を所定の形に変形して、記録層からの反射光のチルト収差やコマ収差がキ ヤンセルされない様にした例である。往路光の波面の変形の方法としては、所定量の 球面収差、又は、デフォーカス収差を波面に残す方法などが考えられる。よって、実 施の形態 4における構成は、図 3とほとんど同じである。異なる点は、以下の 2点であ る。 1点は、本実施の形態の光ディスクが、デフォーカスした反射光を作る反射層を 持っていない点である。また、他の 1点は、本実施の形態の光ディスク装置が、記録 層によって反射されたレーザ光だけを検出しているので、図 3での偶対称収差センサ 6Sを備えていない点である。また、構成は同じである力 動作が異なる点は、図 3の 光ディスク装置におけるデフォーマブルミラー 6Qは球面収差をキャンセルしていた 力 本実施の形態におけるデフォーマブルミラーは往路光の波面を所定の形に変形 している。
[0107] 図 11は、本発明の実施の形態 4における光ディスク装置の構成を示す図であり、往 路光に所定量の球面収差を残す方法を適用した場合の光ディスク装置を説明してい る。光ディスク 131は、図 2で示された多層光ディスクから反射層 53を取り除いた構成 となっている。
[0108] 図 11に示すレーザ 61、レーザ駆動回路 60及びコリメートレンズ 62は、図 3と同じ構 成であるので、説明を省略する。コリメートレンズ 62によって平行光にされた光ビーム は、デフォーマブルミラー 6Qによって球面収差補正される。デフォーマブルミラー 6 Qでの球面収差補正値は、サーボコントローラ 6Uによって決定される。サーボコント ローラ 6Uは、チルトセンサ 6Pから球面収差量信号が入力されると、その値に基づい て所定の演算を行い、球面収差補正値を決定する。この球面収差補正値は、球面 収差が所定量残る様に演算された値である。サーボコントローラ 6Uは、デフォーマブ ノレミラー駆動回路 6Rを通して球面収差補正値に対応する面になるようにデフォーマ ブルミラー 6Qを制御する。この様なフィードバックループにより、図 2に示す記録層ス タック 52内の所定の記録層 59に集光しているレーザ光 57に含まれる球面収差が所 定量になる様に制御されてレ、る。
[0109] デフォーマブルミラー 6Qから出射したレーザ光は、偏光ビームスプリツター 63を透 過して 1/4波長板 6Tを通り、対物レンズ 64に入射する。サーボコントローラ 6Uは、 チルトセンサ 6Pからのデフォーカス収差量に基づき対物レンズァクチエータ 65を制 御する。対物レンズァクチエータ 65は、記録層スタック 67内の所定の記録層にレー ザ光が集光する様に対物レンズ 64を駆動する。
[0110] 記録層スタック 67内の所定の記録層に到達したレーザ光は、記録層スタック 67内 の所定の記録層によって反射されて対物レンズ 64に戻っていく。この時、往路光に 含まれる収差 (この場合は、球面収差）により往路光と復路光、即ち、記録層スタック 内の所定の記録層に集光して反射したレーザ光のチルト収差及びコマ収差はキャン セルされない。
[0111] 対物レンズ 64に戻ったレーザ光は、対物レンズ 64及び 1/4波長板 6Tを通り、偏 光ビームスプリツター 63で往路光とは異なったに方向反射されてチルトセンサ 6Pの 内部に入射する。
[0112] チルトセンサ 6Pに入射したレーザ光は、デフォーマブルミラー 6Aに入射する。デフ ォーマブルミラー駆動回路 6Bは、デフォーカス収差.球面収差キャンセルコントロー ラ 61から入力される球面収差制御信号 6Mに応じてデフォーマブルミラー 6Aのミラー 形状を変えていく。デフォーマブルミラー 6Aは、チルトセンサ 6Pに入射したレーザ光 の球面収差をキャンセルする。この球面収差は、デフォーマブルミラー 6Qで所定量 の球面収差を残した分である。なお、ここで球面収差をキャンセルしなくとも後述する ピンホール群 6F上で十分な強さのビームスポットが得られる場合は、デフォーマブル ミラー 6Aは必要ない。 [0113] デフォーマブルミラー 6Aで反射したレーザ光は、ホログラム 6Cに入射する。ホログ ラム 6Cでは、符号の異なる同じ大きさの 2種類のバイアス Xコマ収差、符号の異なる 同じ大きさの 2種類のバイアス Yコマ収差、符号の異なる同じ大きさの 2種類のバイァ スデフォーカス収差、符号の異なる同じ大きさの 2種類のバイアス球面収差の 8種類 のバイアス収差をカ卩えている。各々のバイアス収差の収差量は、検出する収差量に より決まり、検出する収差量の半分程度が望ましい。
[0114] ホログラム 6Cによってバイアス収差が加えられたレーザ光は、集光レンズ 6Dに入 射する。集光レンズ 6Dは、集光レンズァクチエータ 6Eで保持されている。集光レン ズァクチエータ 6Eは、デフォーカス収差.球面収差キャンセルコントローラ 61から入 力されるデフォーカス収差制御信号 6Lに応じて集光レンズ 6Dのフォーカス位置を 移動させる。先に述べたように、この集光レンズ 6Dを動かすことで、デフォーカス収 差をキャンセルしている。なお、ここでデフォーカス収差をキャンセルしなくとも後述す るピンホール群 6F上で十分な強さのビームスポットが得られる場合は、集光レンズァ クチエータ 6Eは必要なぐ集光レンズ 6Dは、所定の位置に固定されていても良い。
[0115] 集光レンズ 6Dに入射したレーザ光は、ピンホール群 6F上に集光される。ピンホー ル群 6F上には、付加されたバイアス収差に対応した 8つのピンホールが設けられて いる。各々のピンホールの半径は、エアリーディスク径の例えば 1/1. 22倍としてレヽ る。
[0116] ピンホール群 6Fを通過したレーザ光は、フォトセンサ群 6G上の各々のピンホール に対応したフォトセンサに入射する。フォトセンサに入射した光は、電気信号に変換 されて、収差モード検出回路 6Hに入力される。収差モード検出回路 6Hは、各フォト センサから入力される信号を収差モード毎に差動増幅し、 X— Yチルト検出信号 6N ( X— γコマ収差検出信号）、デフォーカス収差信号 6J、球面収差信号 6Kを出力する。 この X— Yチルト検出信号 6N (X— Yコマ収差検出信号）がこのチルトセンサ 6Pの出力 となる。
[0117] デフォーカス収差信号 6J、球面収差信号 6K及び X— Yチルト検出信号 6Nは、デフ オーカス収差'球面収差キャンセルコントローラ 61に入力される。デフォーカス収差' 球面収差キャンセルコントローラ 61は、収差モード検出回路 6Hから入力されたデフ オーカス収差検出信号 6Jに基づレ、て、集光レンズ 6Dに入射するレーザのデフォー カス収差をキャンセルするデフォーカス収差制御信号 6Lを作成し、作成したデフォ 一カス収差制御信号 6Lを集光レンズァクチエータ 6Eに出力する。また、デフォー力 ス収差'球面収差キャンセルコントローラ 61は、収差モード検出回路 6Hから入力され た球面収差信号 6Kに基づいて、デフォーマブルミラー 6Aに入射するレーザ光の球 面収差をキャンセルする球面収差制御信号 6Mを作成し、作成した球面収差制御信 号 6Mをデフォーマブルミラー駆動回路 6Bに出力する。また、同時に、デフォーカス 収差 ·球面収差キャンセルコントローラ 61は、デフォーカス収差検出信号、球面収差 検出信号及び X— Yチルト検出信号の 4つの信号をサーボコントローラ 6Uに出力す る。尚、サーボコントローラ 6Uとデフォーカス収差'球面収差キャンセルコントローラ 6 Iとは、双方向の通信ラインにて結ばれている。
[0118] 次に、本実施の形態での光ディスク装置の動作について説明を行う。電源〇N時な どの初期状態において、サーボコントローラ 6Uは、記録層スタック 67内の所定の記 録層にレーザ光が集光する様に対物レンズァクチエータ 65を動作させ、対物レンズ 64を制御する。初期状態からチルト検出信号が出力されるまでの制御手順の一例を 以下に示す。
[0119] (1)一旦、対物レンズァクチエータ 65は、レーザ光が光ディスク 66の表面（又は、 記録層スタック 67内の複数の記録層のうちの最も上層の記録層）に集光する様に対 物レンズ 64をおおよその位置に移動させる。
[0120] (2)サーボコントローラ 6Uは、対物レンズァクチエータ 65を駆動し、光ディスク 66の 表面（又は、記録層スタック 67内の複数の記録層のうちの最も上層の記録層）によつ て反射された反射光を用いて、デフォーカス収差信号 6Jで" S字曲線"が検出できる 様に対物レンズ 64の位置調整を行う。更に、デフォーカス収差 ·球面収差キャンセル コントローラ 61は、チルトセンサ 6Pの集光レンズァクチエータ 6Eを駆動し、集光レン ズ 6Dの位置調整を行う。また、同時に、デフォーマブルミラー 6Aとデフォーマブルミ ラー 6Qとは、球面収差補正量が同じになる様に、光ディスク 66の表面に対応した球 面収差補正を行う。
[0121] (3)光ディスク 66の表面（又は、記録層スタック 67内の複数の記録層のうちの最も 上層の記録層）によって反射された反射光にて、デフォーカス収差信号 6Jで" S字曲 線"が検出されたら、サーボコントローラ 6Uは、対物レンズ 64を移動させることによつ て、レーザ光の集光位置を光ディスク 66の表面より下方向に移動させる。そして、サ ーボコントローラ 6Uは、（2)と同様に、順次、次の記録面の" S字曲線"が検出できる 様にデフォーマブルミラー 6Aとデフォーマブルミラー 6Qとチルトセンサ 6Pの集光レ ンズ 6Dとを制御し、記録層の" S字曲線"の検出個数をカウントしながら記録層スタツ ク 67内の所定の記録層の" S字曲線"を検出する。
[0122] (4)記録層スタック 67内の所定の記録層の" S字曲線"が検出されたら、サーボコン トローラ 6Uは、（2)と同様に、チルトセンサ 6Pのデフォーカス収差信号 6Jと球面収差 信号 6Kとに基づいて、記録層スタック 67内の所定の記録層にレーザ光が集光する 様に対物レンズ 64とデフォーマブルミラー 6Qと集光レンズ 6Dとデフォーマブルミラ 一 6Aとを制御する。
[0123] (5)サーボコントローラ 6Uは、デフォーマブルミラー 6Aとデフォーマブルミラー 6Q での球面収差量の補正量を所定の量だけ差を持たせて制御する。この時に出力さ れる X— Yチルト検出信号が記録層スタック 67内の記録層のチルトを検出している。
[0124] 以降、サーボコントローラ 6Uは、チルトセンサ 6Pのデフォーカス収差信号 6Jで、 "S 字曲線"を検出し、所定の記録層にレーザ光が集光する様に対物レンズ 64を制御す る。同時に、サーボコントローラ 6Uは、チルトセンサ 6Pの球面収差信号 6Kで、 "S字 曲線"を検出し、デフォーマブルミラー 6Aとデフォーマブルミラー 6Qとの補正球面収 差量に所定量の差を持たせる様に制御する。
[0125] また、先に述べた様に、往路光の波面を変形することは、光ディスク 131の記録層 上の集光点の形状、即ち、ビームスポットが回折限界まで絞らないことを意味する。こ れは、ビームスポットが大きくなり、記録密度を低下させることを意味する。よって、往 路光の波面の変形は、ユーザデータの記録容量に影響しない様に、所定のタイミン グ、例えば、データフォーマット上で、有意データを記録していない領域、ランイン及 びランアウトなどの領域で時分割して行われる。
[0126] 尚、記録及び再生のレーザ光と異なる波長のレーザ光にて本実施の形態のチルト 検出を行えば、上記時分割処理は必要なレ、。 [0127] 更に、往路光の波面を変形する波面の形状としては、所定量のデフォーカス収差 や球面収差をカ卩える以外に開口を狭くする方法がある。この場合、波面の変形の効 果と、開口を狭くすることで、記録層上のビームスポットが大きくなり、記録層上の凹 凸が散乱面と見なせる効果と、記録層上の記録マークが散乱物質となり散乱光を発 生する効果とが加わる。
[0128] 以上説明した様な本実施の形態の光ディスク装置によれば、記録層に照射するレ 一ザ光の波面に所定のデフォーカス収差や球面収差を含ませるので、記録層が平 坦であっても、その反射光で記録層のチルトに対応したチルト収差又はコマ収差を 検出することができ、高精度なチルト検出が可能となる。
[0129] (実施の形態 5)
次に、本発明の実施の形態 5について図面を参照しながら説明する。
[0130] 実施の形態 1から実施の形態 4までの光ディスク装置は、光ディスクによる反射光を 検出することで光ディスクのチルトを検出している。これに対し、実施の形態 5の光デ イスク装置では、記録層を透過して光ディスクのレーザ光入射面と反対側の面に出射 するレーザ光のチルト収差やコマ収差を検出することで、光ディスクのチルトを検出 する。
[0131] 図 12は、本発明の実施の形態 5におけるチルト検出の原理について説明するため の図である。なお、説明を簡単にするため、図 12では、記録層が 1層の例を示してい るが、記録層が複数積層されている場合でも同様である。図 12は、光ディスクがチル トしてレ、る時に平坦な記録層 44に集光してレ、るレーザ光の光路を示してレ、る。図 12 において、レーザ光の光軸 40は、記録層 44の法線 41に対して所定の角度 48だけ 傾いており、この角度 48がチルト角度である。光ディスク表面 45から入射したレーザ 光は、上部基材 42、記録層 44、下部基材 43及び光ディスク裏面 46をそれぞれ透過 し、外部へ出射する。すなわち、光路 47aは、 A1より光ディスク表面 45上の Bl、記 録層 44上の Cl、光ディスク裏面上の Dl、 Elを通る。光路 47aと光軸 40に対して対 称な光路 47bは、 A2より光ディスク表面 45上の B2、記録層 44上の C2、光ディスク 裏面上の D2、 E2を通る。 B1から C1までの光路長は、光ディスクがチルトしているの で、その分 B2から C2までの光路長より短レ、、また、 C1から D1までの光路長は、光デ イスクがチルトしているので、その分 C2から D2までの光路長より短レ、。よって、光路 4 7aは、光路 47bより短レヽ。
[0132] 光軸 40に対称な光路は、同様の関係にある。よって、光ディスクのチルトにより、透 過したレーザ光に光軸に非対称な収差が現れ、それがチルト収差、コマ収差となる。 よって、記録層による反射光でチルトを検出する時と異なり、透過光ではチルト収差 やコマ収差がキャンセルされなレ、。図 12で示した様に、光ディスクがチルトしている 時、光ディスクを透過したレーザ光には、チルト収差やコマ収差がキャンセルされず に残されている。
[0133] 図 13は、本発明の実施の形態 5における光ディスク装置の構成を示す図であり、透 過光にて光ディスクのチルトを検出する方法を適用した時の光ディスク装置を説明し ている。光ディスク 140は、図 3で示された光ディスク 66から反射層 68を取り除くこと で、記録層スタック 67を透過し、更にレーザ光入射面と反対側の面を透過するする 構造となっている。
[0134] 図 13に示すレーザ 61、レーザ駆動回路 60、コリメートレンズ 62、デフォーマブルミ ラー 6Q、偏光ビームスプリツター 63、 1/4波長板 6T、対物レンズ 64及び対物レン ズァクチエータ 65の構成は、図 3と同じであるので説明を省略する。
[0135] 記録層スタック 67内の所定の記録層に集光したレーザ光の一部は、記録層スタツ ク 67を透過して、更に、レーザ光入射面とは反対側の面より光ディスク 140の外へ出 射する。
[0136] 記録層スタック 67内の所定の記録層に集光したレーザ光の他の一部分は、反射し て対物レンズ 64に戻っていく。対物レンズ 64に戻ったレーザ光は、対物レンズ 64及 び 1/4波長板 6Τを通り、偏光ビームスプリツター 63で往路光と異なったに方向反射 して偶対称収差センサ 6Sの内部に入射する。
[0137] 平面ミラー 102Aによって反射されて偶対称収差センサ 6Sに入射したレーザ光は、 ホログラム 6Wに入射する。ホログラム 6Wでは、符号の異なる同じ大きさの 2種類の バイアスデフォーカス収差、符号の異なる同じ大きさの 2種類のバイアス球面収差の 4種類のバイアス収差をカ卩えている。各々のバイアス収差の収差量は、検出する収差 量により決まり、検出する収差量の半分程度が望ましい。 [0138] ホログラム 6Wにてバイアス収差が加えられたレーザ光は、集光レンズ 6Xに入射す る。集光レンズ 6Xは、対物レンズ 64の集光点力らのレーザ光をピンホール群 6Y上 に集光する様に位置が調整されている。
[0139] 集光レンズ 6Xに入射したレーザ光は、ピンホール群 6Y上に集光される。ピンホー ル群 6Y上には、ホログラム 6Wによって付加されたバイアス収差に対応した 4つのピ ンホールが設けられている。各々のピンホールの半径は、エアリーディスク径の例え ば 1/1. 22倍としている。
[0140] ピンホール群 6Yを通過したレーザ光は、フォトセンサ群 6Z上の各々のピンホール に対応したフォトセンサに入射する。フォトセンサに入射した光は、電気信号に変換 されて、収差モード検出回路 610に入力される。収差モード検出回路 610は、各フォ トセンサから入力される信号を収差モード毎に差動増幅し、差動増幅したデフォー力 ス収差信号 14A及び球面収差信号 14Bをサーボコントローラ 143に出力する。サー ボコントローラ 143は、デフォーカス収差信号 14A及び球面収差信号 14Bの示す値 によって、デフォーマブルミラー 6Qを駆動するデフォーマブルミラー駆動回路 6R、 及び対物レンズ 64を駆動する対物レンズァクチエータ 65を制御する。
[0141] 一方、光ディスク 140を透過したレーザ光は、透過側対物レンズ 141に入射する。
対物レンズ 64と透過側対物レンズ 141とは、対物レンズ 64の集光点と透過側対物レ ンズ 141の焦点とがー致する様にサーボコントローラ 143により制御されている。よつ て、透過側対物レンズ 141は、透過側対物レンズ 141に入射するレーザ光を平行光 に変換している。
[0142] 透過側対物レンズ 141を出射したレーザ光は、平面ミラー 102Bによって反射され てチルトセンサ 144に入射する。チルトセンサ 144に入射したレーザ光は、ホログラム 145に入射する。ホログラム 145は、符号の異なる同じ大きさの 2種類のバイアスデフ オーカス収差、符号の異なる同じ大きさの 2種類のバイアス Xチルト収差、符号の異な る同じ大きさの 2種類のバイアス Yチルト収差、符号の異なる同じ大きさの 2種類のバ ィァス 0度非点収差、及び符号の異なる同じ大きさの 2種類のバイアス 45度非点収 差の合計 10種類のバイアス収差をレーザ光に加えている。各々のバイアス収差の収 差量は、検出する収差量により決まり、検出する収差量の半分程度が望ましい。 [0143] ホホロロググララムム 114455ににててババイイアアスス収収差差がが加加ええらられれたたレレーーザザ光光はは、、集集光光レレンンズズ 114466にに入入射射 すするる。。集集光光レレンンズズ 114466はは、、対対物物レレンンズズ 6644及及びび集集光光レレンンズズ 114466のの集集光光点点かかららののレレーーザザ 光光ををピピンンホホーールル群群 114477上上にに集集光光すするる様様にに位位置置がが調調整整さされれてていいるる。。
[0144] 集集光光レレンンズズ 114466にに入入射射ししたたレレーーザザ光光はは、、ピピンンホホーールル群群 114477上上にに集集光光さされれるる。。ピピンンホホ ーールル群群 114477上上ににはは、、ホホロロググララムム 114455にによよっってて付付加加さされれたたババイイアアスス収収差差にに対対応応ししたた 1100個個 ののピピンンホホーールルがが設設けけらられれてていいるる。。各各々々ののピピンンホホーールルのの半半径径はは、、エエアアリリーーデディィススクク径径のの 例例ええばば 11//11.. 2222倍倍ととししてていいるる。。
[0145] ピピンンホホーールル群群 114477をを通通過過ししたたレレーーザザ光光はは、、フフォォトトセセンンササ群群 114488上上のの各各々々ののピピンンホホーー ルルにに対対応応ししたたフフォォトトセセンンササにに入入射射すするる。。フフォォトトセセンンササにに入入射射ししたた光光はは、、電電気気信信号号にに変変 換換さされれてて、、収収差差モモーードド検検出出回回路路 114499にに入入力力さされれるる。。収収差差モモーードド検検出出回回路路 114499はは、、各各フフ オオトトセセンンササにによよっってて入入力力さされれたた信信号号をを収収差差モモーードド毎毎にに差差動動増増幅幅しし、、差差動動増増幅幅ししたたデデフフ オオーーカカスス収収差差検検出出信信号号、、 XXチチルルトト検検出出信信号号、、 YYチチルルトト検検出出信信号号、、 00度度非非点点収収差差検検出出信信 号号、、及及びび 4455度度非非点点収収差差検検出出信信号号のの 55つつのの検検出出信信号号ををササーーボボココンントトロローーララ 114433にに出出力力 すするる。。
[0146] 00度度非非点点収収差差及及びび 4455度度非非点点収収差差がが共共にに最最小小ににななるる時時にに、、対対物物レレンンズズ 6644とと透透過過側側 対対物物レレンンズズ 114411ととのの光光軸軸がが一一致致ししてていいるる。。ままたた、、デデフフォォーーカカスス収収差差がが最最小小ににななるる時時にに 、、対対物物レレンンズズ 6644とと透透過過側側対対物物レレンンズズ 114411ととのの集集光光点点がが一一致致ししてていいるる。。よよっってて、、ササーーボボ ココンントトロローーララ 114433はは、、 00度度非非点点収収差差検検出出信信号号及及びび 4455度度非非点点収収差差検検出出信信号号がが共共にに最最 小小ににななるる様様にに、、透透過過側側対対物物レレンンズズァァククチチエエーータタ 114422でで透透過過側側対対物物レレンンズズ 114411のの位位置置 をを制制御御すするるここととでで、、対対物物レレンンズズ 6644とと透透過過側側対対物物レレンンズズ 114411ととのの光光軸軸をを一一致致ささせせるる。。更更 にに、、ササーーボボココンントトロローーララ 114433はは、、デデフフォォーーカカスス収収差差検検出出信信号号がが最最小小ににななるる様様にに、、透透過過 側側対対物物レレンンズズァァククチチエエーータタ 114422でで透透過過側側対対物物レレンンズズ 114411のの位位置置をを制制御御すするるここととでで、、対対 物物レレンンズズ 6644とと透透過過側側対対物物レレンンズズ 114411ととのの集集光光点点をを一一致致ささせせるる。。
[0147] ここれれらら 33つつのの検検出出信信号号がが最最小小ととななるる時時のの XXチチルルトト検検出出信信号号とと YYチチルルトト検検出出信信号号ととでで、、 XX方方向向とと YY方方向向ののチチルルトトをを検検出出すするるここととががででききるる。。ササーーボボココンントトロローーララ 114433はは、、 XXチチルルトト 検検出出信信号号とと YYチチルルトト検検出出信信号号ととにに基基づづいいてて、、対対物物レレンンズズァァククチチエエーータタ 6655とと透透過過側側対対 物物レレンンズズァァククチチエエーータタ 114422ととをを制制御御ししてて、、対対物物レレンンズズ 6644とと透透過過側側対対物物レレンンズズ 114411ととをを * [0148] 以上説明した様な本実施の形態の光ディスク装置によれば、記録層に照射するレ 一ザ光の一部を透過させてレーザ光入射面と反対側の面より出射させ、レーザ光の 入射面と反対側の面より出射してきたレーザ光の波面の傾きを検出することで、光デ イスクの高精度なチルト検出が可能となる。
[0149] (実施の形態 6)
次に、本発明の実施の形態 6について図面を参照しながら説明する。
[0150] 実施の形態 6では、開口数（以下、 NA : Numerical Apertureとする）が小さな光ビー ムで散乱物質を照射し、散乱した光を NAが大きな対物レンズで受光することで、実 施の形態 2よりもさらに感度の高い光ディスクのチルトの検出を実現している。
[0151] 図 14は、本発明の実施の形態 6におけるチルト検出の原理について説明するため の図であり、図 14 (a)は、光ディスクの断面を示す図であり、図 14 (b)は、図 14 (a)の 光軸 30に対して垂直な断面 39において、光軸方向から光ディスクを見た場合の往 路光と復路光とを示す図である。なお、図 14 (a)では、説明を簡単にするため、記録 層が 1層の例を示しているが、記録層が複数積層されている場合でも同様である。
[0152] 図 14 (a)において、レーザ光の光軸 30は、記録層 32の法線 31に対して所定の角 度 36だけ傾いており、この角度 36がチルト角度である。基材 37に入射した波長 λ θ のレーザ光は、記録層 32の散乱部 33によって散乱され、波長ぇ0の散乱光となる。 往路光路 34は、開口数、即ち ΝΑが小さぐそして記録層 32に集光している。往路 光路 34は、記録層 32上の散乱物質 33により散乱され、記録層法線 31を中心に広 い角度に散乱していく。よって、往路より大きい ΝΑで散乱光を受光すると、開口部分 の散乱光、即ち、復路光路 35の光路内で往路光路 34の光路と重ならない部分の反 射光は、チルトによる収差がキャンセルされなレ、。その部分は、図 14 (a)上で収差を キャンセルしない光路 38、即ち、ほぼ復路光路 35の外周輪帯開口部分である。図 1 4 (b)において、 NAが小さい往路光路 34と復路光路 35とを合わせた光路 3aが中心 にあり、散乱光の一部分である復路光路 35が中心部分も含めて広い範囲に分布し ている。収差がキャンセルされない光路 38の外周輪帯開口部分は復路光路 35だけ である。よって、チルトを復路光路 35によって検出することができる。
[0153] 図 15は、本発明の実施の形態 6における光ディスク装置の構成を示す図である。な お、実施の形態 6の構成は、実施の形態 2とほとんど同じであるので説明を省略する 。実施の形態 2と異なる点は、デフォーマブルミラー 6Qの動作と、ホログラム 104の機 能とである。
[0154] 記録又は再生中（以下、記録再生モードと呼ぶ）において、デフォーマブルミラー 6 Qは、コリメートレンズ 62からの光に球面収差を与えて、往路光が記録層に集光する までに加わる球面収差をキャンセルする様にする。また、デフォーマブルミラー 6Qは 、周期的又は所定のタイミングで、デフォーマブルミラー 6Qの外周輪帯部分を蹴つ て NAが小さい光ビームを散乱部 101に照射する（以下、チルト検出モードと呼ぶ）。 記録再生モード時の NAは、 0. 6以上、 0. 85以下が望ましぐ外周輪帯部分を蹴つ たチルト検出モード時の NAは、 0. 1以上、 0. 2以下が望ましい。
[0155] デフォーマブルミラー 6Qによって外周部分を蹴られた NAが小さい光ビーム、即ち 、往路光は、偏光ビームスプリツター 63、 1Z4波長板及び対物レンズ 64を通り、光 ディスク 103内の所定の記録層に集光する。記録層には、散乱部 101が設けられて いて、散乱部 101にビーム光が集光すると、散乱光が発生する。散乱光の内、対物 レンズ 64で受光された光でチルト検出を行う。この光を復路光と呼ぶ。よって、往路 光の NAより復路光の NAの方が大きくなつている。この時の復路光の NAは、 0. 6以 上が望ましい。
[0156] 図 15上で、一点鎖線で示されているの力 復路光である。復路光は、対物レンズ 6 4及び 1/4波長板 6Tを通り、偏光ビームスプリツター 63で反射して、ミラー 102で更 に反射して、チルトセンサ 151に入射する。
[0157] チルトセンサ 151は、図 8に示す実施の形態 2のチルトセンサ 108と同じ種類のモ 一ダルセンサであるが、チルト検出には、実施の形態 2の場合の様に、一点鎖線で 示された範囲の光を全て使用するのではなぐ図 14内に示された収差がキャンセル されない部分 38に相当部分を使用する点が異なる。この部分の光は、図 14より明ら かの様に、ほぼ全てが散乱光であるので、非散乱光の影響が排除され、微弱な散乱 光でも高い SN比が得られる。また、通常時 (記録再生モード時）は、デフォーカス収 差及び球面収差を検出する様になつている。
[0158] チルトセンサ 151に入射した復路光は、ホログラム 152に入射する。ホログラム 152 は、 2つの部分に分かれている。 1つは、外周の輪帯部分（図 14 (b)での収差がキヤ ンセルされない部分 38)であり、 X方向及び Y方向の 2方向のチルト検出の為に正負 のバイアスコマ収差が与えられる部分となっている。また、他の部分は、中心部分（図 14 (b)での往路光路 34と復路光路 35との重複部分 3a)であり、正負のバイアスデフ オーカス収差及び正負のバイアス球面収差が与えられる部分となっている。
[0159] バイアス収差が与えられた各々の復路光は、集光レンズ 6Dを通り、ピンホール群 1 54上の異なったピンホールに集光する様になつている。ピンホール群 154を通過し た光は、フォトセンサ群 153上の各々別々のフォトセンサに入射する。フォトセンサ群 153から、各々のフォトセンサに対応した検出信号が収差モード検出回路 155に送 られる。収差モード検出回路 155は、各々の正負のバイアス収差が与えられたペア になる信号の差動増幅信号を生成し、各々 X— Yチルト検出信号、デフォーカス検出 信号及び球面収差検出信号を出力する。
[0160] 実施の形態 6では、実施の形態 2で示した散乱による往路光の位相のランダム化で 復路光の収差がキャンセルされないでチルトを検出する効果に加え、往路光に復路 光よりも小さい NAの光ビームを使用することにより、往路光の位相影響がより一層小 さくなり、復路光のチルト検出精度を上げることができる。さらに、散乱光だけが含ま れている輪帯部分をチルト検出に使用するので、 SN比が良くなり、より一層復路光 のチルト検出精度を上げることができる。
[0161] また、実施の形態 6では、 1つの光ビームをデフォーマブルミラー 6Qでチルト検出 モードと記録再生モードとを時系列で切り替えてレ、るので、実施の形態 2などと比べ て構成を簡略化することができる。
[0162] なお、実施の形態 6における光ディスクは、図 9に示すように記録層と散乱層とを備 えるものであってもよレ、。この場合はモード切り替え時にデフォーマブルミラー 6Qは 開口数だけでなくフォーカス位置も変えながら集光ビームを記録層と散乱層とに切り 替える。この様な場合 1ビームでも収差検出と記録再生とが可能であると共に、散乱 部にレーザ光を照射するタイミングを装置側で任意に設定できるため、収差検出精 度とディスクの記録再生の転送速度とのトレードオフに関する最適化が容易である。 例えば、光ディスクのチルトが小さい場合には、収差検出頻度を下げることもできる。 [0163] また、さらに、光ディスクとしては、特に意図的に散乱部を形成していないものを用 いても良い。例えば、通常の光ディスクの反射面でも NAを小さくしたチルト検出モー ドでは、入射した光の一部を輪帯領域側に散乱する程度の散乱性を有する。この場 合、小さい開口数でレーザ光が入射されているために、記録層上のレーザ光のビー ムスポット径が大きくなる。この様な条件下では、ビームスポット内の記録マーク自体 が散乱粒子とほぼ等価な働きをして、十分高レ、散乱性が得られる。
[0164] なお、以上では光ディスクの場合を用いて説明した力 本発明は、レーザを照射し て情報の記録または再生を行レ、うる記録媒体と、それを制御する装置や方法に広く 及ぶものである。
[0165] 上記したように、本願発明に係る光ディスク装置は、透明な平板状のディスク基材と 、前記ディスク基材に設けられた記録層と、前記記録層と所定の位置関係にある反 射層とを備えた光ディスクに対し、光ビームを前記ディスク基材を介して前記記録層 に照射し、前記記録層上に集光スポットを形成する光源と、前記反射層により反射さ れた反射光を受光する光検出器と、前記光検出器の出力を用いて前記光ディスクの チルト検出を行うチルト検出手段とを備えることを特徴とする。
[0166] 上記のように構成することによって、往路光と復路光とでの光ビームの収差の相殺 によるチルト収差検出感度の低下を防止し、高精度のチルト検出を行うことができる。 また、光ディスクの記録層に溝やピットが無くてもチルトを検出することができ、記録層 が複数積層される多層記録における他の記録層での回折、散乱による光量の低下 を効果的に抑制することができる。
[0167] また、上記発明において、前記記録層が前記反射層よりも前記光ビームの入射面 に近いことが好ましい。上記のように構成することによって、記録層を透過した一部の 光ビームが反射層により反射され、反射層により反射された光ビームを用いてチルト 検出を行うので、記録層に記録されている情報を再生しながら、又は記録層に情報 を記録しながらチルト検出を行うことができる。
[0168] また、上記発明において、前記反射光を前記光検出器に導く光路中に形成され、 反射光のデフォーカス収差及び球面収差をキャンセルする収差キャンセル手段をさ らに備えることが好ましい。 [0169] 上記のように構成することによって、反射光に含まれるデフォーカス収差及び球面 収差がキャンセルされるので、シュトレール比の高いクリアなビームスポットが得られ、 SN比の高い検出出力を得ることができ、チルト検出の精度を向上させることができる
[0170] また、上記発明において、前記収差キャンセル手段は、前記反射光の波面を制御 する波面制御デバイスを備えることが好ましい。上記のように構成することによって、 波面制御デバイスは反射光の波面を任意に変化させることが可能であるので、反射 光に含まれる球面収差を簡単な構成でキャンセルすることができる。
[0171] また、上記発明において、前記収差キャンセル手段は、前記光検出器に前記反射 光を集光する集光レンズと、前記集光レンズを移動させるレンズ移動手段とをさらに 備えることが好ましい。
[0172] 上記のように構成することによって、レンズ移動手段を用いて集光レンズを移動させ るので、集光レンズの位置を変えることによりデフォーカス収差をキャンセルすること ができ、チルト検出の精度を向上させることができる。
[0173] また、本願発明に係る光ディスクは、透明な平板状のディスク基材と、前記ディスク 基材に設けられた記録層と、前記ディスク基材を介して入射した光ビームを反射させ る反射層とを備え、前記記録層を挟んで前記ディスク基材と対向する位置に配置さ れ、前記記録層と前記反射層との間隔が前記光ビームの波長よりも長い距離に設定 されていることを特徴とする。
[0174] 上記のように構成することによって、反射層により反射される反射光には、チルト収 差やコマ収差がキャンセルされずに含まれるので、このチルト収差やコマ収差を用い てチルト検出を行うことができる。
[0175] また、上記発明において、前記記録層は、光ビームが照射されることによって 2光子 吸収現象を生じさせる光異性化材料により形成されることが好ましい。上記のように 構成することによって、 2光子吸収現象を利用して光ビームの焦点部分の光異性化 材料のみ屈折率を変化させることができ、多層方式の光ディスクにおいて、光ビーム の焦点を深さ方向に制御することによって、記録する記録層を選択することができる。
[0176] また、本願発明に係る光ディスク装置は、透明な平板状のディスク基材と、前記ディ スク基材に設けられた記録層と、前記ディスク基材を介して入射した光ビームの位相 を少なくとも一部ランダム化する散乱部とを備える光ディスクに対し、光源から出射し た光ビームを前記ディスク基材を介して前記散乱部に照射して集光スポットを形成す る光源と、前記散乱部によって散乱された散乱光を受光する光検出器と、前記光検 出器の出力を用いて前記光ディスクのチルト検出を行うチルト検出手段とを備えるこ とを特徴とする。上記のように構成することによって、往路光と復路光とでの光ビーム の収差の相殺によるチルト収差検出感度の低下を防止し、高精度のチルト検出を行 うことができる。
[0177] また、上記発明において、前記光源は、第 1の光ビームを発生し、当該第 1の光ビ ームを前記記録層上の情報記録部に集光して第 1の集光スポットを形成する第 1の 光源と、前記第 1の光ビームとは波長が異なる第 2の光ビームを発生し、当該第 2の 光ビームを前記散乱部上に集光して第 2の集光スポットを形成する第 2の光源とを含 み、前記光検出器は、第 1の集光スポットにより反射された前記第 1の光ビームを受 光する第 1の検出器と、第 2の集光スポットにより反射された前記第 2の光ビームを受 光する第 2の検出器とを含み、前記チルト検出手段は、前記第 2の光検出器の出力 を用いて前記光ディスクのチルト検出を行レ、、前記第 1の光検出器の出力を用いて 前記記録層に記録された情報を検出する記録情報検出手段をさらに備えることが好 ましい。
[0178] 上記のように構成することによって、記録層に記録された情報を検出するための第 1の光ビームと、チルト検出を行うための第 2の光ビームとの 2つの光ビームが別個に 照射されるので、記録層に記録されている情報の読み出しと、チルトの検出とを同時 に行うことができる。
[0179] また、本願発明に係る光ディスクは、透明な平板状のディスク基材と、前記ディスク 基材に設けられた記録層と、前記ディスク基材を介して入射した光ビームの位相を少 なくとも一部ランダム化する散乱部とを備えることが好ましい。
[0180] 上記のように構成することによって、光ビームの往路で発生した収差を含む波面の 位相を、散乱部がランダム化し、この散乱部からの反射光を用いてチルトを検出する 。光ビームが散乱されると、その散乱光は、もはや散乱される前の光ビーム、即ち、往 路光の波面との相関が少なく又は無相関になり、散乱されてからの光、即ち、復路光 の収差が加わり、チルト収差、コマ収差がキャンセルされなレ、。これはあたかも、散乱 の中心に新たに点光源を設けた様な振る舞いになる。このように、散乱部により散乱 される散乱光には、チルト収差やコマ収差がキャンセルされずに含まれるので、この チルト収差やコマ収差を用いてチルト検出を行うことができる。
[0181] また、上記発明において、前記散乱部は、前記記録層に設けられることが好ましレ、 。上記のように構成することによって、記録層に散乱部が設けられるので、記録層の 散乱部に光ビームを集光させることで、光ビームを散乱させることができる。
[0182] また、上記発明において、前記散乱部は、前記記録層に設けられたサーボマーク であることが好ましい。上記のように構成することによって、光ビームを散乱させる散 乱部を記録層に別途設ける必要がなぐ記録層に設けられているサーボマークを用 レヽて光ビームを散乱させることができる。
[0183] また、上記発明において、前記散乱部は、前記記録層とは異なる層に設けてもよい 。上記のように構成することによって、記録層以外の異なる層に散乱部が設けられて レ、るため、記録層内に散乱部を構成する場合に比べて光ディスクの製造を極めて容 易にすることができる。また、情報を記録する面として記録層の全面を利用でき、収差 検出も時間的に連続して行うことができる。
[0184] また、上記発明において、前記散乱部は、表面に凹部及び凸部の少なくとも一方を 備え、前記光ビームを乱反射させることが好ましい。上記のように構成することによつ て、表面に微小な凹部及び凸部の少なくとも一方を備える散乱部により光ビームを乱 反射させることができる。
[0185] また、上記発明において、前記凹部の深さまたは前記凸部の高さは、前記光ビー ムの半波長分以上であることが好ましい。上記のように構成することによって、光ビー ムを効率的に乱反射させることができる。
[0186] また、上記発明において、前記散乱部は、前記光ビームに対して透過性を有する 媒質により形成され、当該媒質中に、前記光ビームを反射する散乱物質をその表面 力、ら前記光ビームの半波長分以上の深さにわたって分散させることが好ましい。
[0187] 上記のように構成することによって、入射した光ビームが様々な深さにある散乱物 質に反射されることにより位相がランダム化され、位相がランダム化された光ビームに は、チルト収差やコマ収差がキャンセルされずに含まれるので、このチルト収差ゃコ マ収差を用いてチルト検出を行うことができる。
[0188] また、上記発明において、前記散乱物質は、前記媒質に前記光ビームよりも高いェ ネルギーを選択的に付与することにより前記媒質を変質させて形成されることが好ま しい。上記のように構成することによって、媒質に光ビームよりも高いエネルギーを選 択的に付与することにより媒質を変質させて散乱物質を形成することができる。
[0189] また、上記発明において、前記散乱物質は、前記媒質に核となる吸光体を分散し て配置し、前記吸光体に選択的に前記光ビームのエネルギーを吸収させて前記核 を成長させることにより形成してもよレ、。
[0190] 上記のように構成することによって、媒質に核となる吸光体を分散して配置し、吸光 体に対して選択的に光ビームのエネルギーを吸収させて核を成長させ、散乱物質を 形成すること力できる。
[0191] また、上記発明において、前記散乱部は、前記光ビームの波長とは異なる波長の 光を発することが好ましい。上記のように構成することによって、光ビームのエネルギ 一が吸収されて異なる波長の光が発せられる。したがって、その往路光は、入射する 光ビームの波面とは相関が少なく又は無相関になり、復路光の収差が加わり、チルト 収差、コマ収差がキャンセルされずに含まれるので、このチルト収差やコマ収差を用 いてチルト検出を行うことができる。
[0192] また、上記発明において、前記光ビームの波長とは異なる波長の光は、蛍光である ことが好ましい。この場合、集光している記録層に集光している光ビームのエネルギ 一を吸収して、異なる波長の蛍光を発光する部分を集光している記録層上に設け、 その蛍光で、集光している記録層のチルトを検出する。光ビームのエネルギーが吸 収されて蛍光すると、その蛍光は、もはや往路光、即ち、入射する光ビームの波面と は相関が少なく又は無相関になり、蛍光してからの光、即ち、復路光の収差が加わり 、チルト収差、コマ収差がキャンセルされない。従って、蛍光を発する形態も散乱部 の 1形態となる。
[0193] また、本願発明に係る光ディスク装置は、透明な平板状のディスク基材と、前記ディ スク基材に設けられた記録層とを備えた光ディスクに対し、光ビームを前記ディスク基 材を介して前記記録層に照射する光源と、前記光ディスクからの反射光を受光する 光検出器と、前記光源によって照射された光ビームを第 1の開口数で前記光ディスク に入射させる往路光学系と、前記光ディスクからの反射光を前記第 1の開口数よりも 大きい第 2の開口数で受光して前記光検出器に導く復路光学系と、前記光検出器の 出力を用いて前記光ディスクのチルト検出を行うチルト検出手段とを備えることを特 徴とする。
[0194] 上記のように構成することによって、往路光に復路光よりも小さい開口数の光ビーム を使用することにより、往路光の位相影響がより一層小さくなり、復路光のチルト検出 精度を上げることができる。さらに、散乱光だけが含まれている輪帯部分をチルト検 出に使用するので、 SN比が良くなり、より一層復路光のチルト検出精度を上げること ができる。
[0195] また、上記発明において、前記第 1の開口数は 0. 2以下であり、前記第 2の開口数 は 0. 6以上であることが好ましい。
[0196] 上記のように構成することによって、往路光の開口数を復路光の開口数よりも小さく することができ、往路光の開口数を 0· 2以下にし、復路光の開口数を 0· 6以上にす ることで、さらに復路光のチルト検出精度を上げることができる。
[0197] また、上記発明において、前記光ディスクは、前記反射光の位相を少なくとも一部 ランダム化する散乱部を備えることが好ましい。上記のように構成することによって、 1 ビームでも収差検出と記録再生とが可能であると共に、散乱部に光ビームを照射す るタイミングを装置側で任意に設定できるため、収差検出精度とディスクの記録再生 の転送速度とのトレードオフに関する最適化が容易である。
[0198] また、上記発明において、前記光源によって照射される光ビームを前記記録層上 の情報記録部に集光して、前記情報記録部への記録及び再生の少なくとも一方を 行う記録再生モードと、前記光源によって照射される光ビームを前記散乱部に集光し てチルト検出を行うチルト検出モードとを時分割で切り替えるモード切替手段と、前記 光ディスクに入射させる前記光ビームの開口数を前記第 1の開口数と前記第 2の開 口数との間で切り替える開口数切替手段とをさらに備え、前記開口数切替手段は、 前記モード切替手段によってチルト検出モードに切り替えられている場合、前記光ビ ームを前記第 1の開口数に切り替え、前記モード切替手段によって記録再生モード に切り替えられている場合、前記光ビームを前記第 2の開口数に切り替えることが好 ましい。
[0199] 上記のように構成することによって、 1つの光ビームを開口数切替手段（デフォーマ ブルミラー 6Q)でチルト検出モードと記録再生モードとに時系列で切り替えているの で、装置の構成を簡略化することができる。なお、実施の形態 6におけるデフォーマ ブルミラー 6Qが開口数切替手段の一例に相当する。
[0200] また、上記発明において、前記復路光光学系は、前記光ディスクからの反射光に ついて、前記第 1の開口数よりも大きくかつ前記第 2の開口数以下に対応する輪帯 領域内の光を前記光検出器に導くことが好ましい。
[0201] 上記のように構成することによって、第 1の開口数よりも大きくかつ第 2の開口数以 下に対応する輪帯領域内の光が検出器に導かれ、この輪帯領域内の光には収差が 含まれるので、チルト検出を行うことができる。
[0202] また、本発明に係る光ディスク装置は、透明な平板状のディスク基材と、前記ディス ク基材に設けられた記録層とを備えた光ディスクに対し、光ビームを前記ディスク基 材を介して前記記録層に照射し、前記記録層上に集光スポットを形成する光源と、前 記記録層に照射する光ビームの波面を制御する波面制御デバイスと、前記記録層に よる反射光を受光する光検出器とを備え、前記波面制御デバイスは、前記記録層に 照射する光ビームの波面を、所定量のデフォーカス収差、又は球面収差が含まれる 様に時分割制御し、前記反射光に含まれるチルト収差、又はコマ収差を前記光検出 器の出力を用いて検出することで前記光ディスクのチルト検出を行うチルト検出手段 とを備えることを特徴とする。
[0203] 上記のように構成することによって、記録層に照射する光ビームの波面に所定のデ フォーカス収差や球面収差が含まれるので、記録層が平坦であっても、その反射光 で記録層のチルトに対応したチルト収差又はコマ収差を検出することができ、高精度 なチルト検出が可能となる。なお、実施の形態 4におけるデフォーマブルミラー 6Qが 波面制御デバイスの一例に相当する。 [0204] また、上記発明において、前記記録層で反射された前記光ビームの反射光を前記 光検出器に導く光路中に形成され、前記反射光のデフォーカス収差及び球面収差 をキャンセルする収差キャンセル手段をさらに備えることが好ましい。
[0205] 上記のように構成することによって、反射光のデフォーカス収差及び球面収差がキ ヤンセルされるので、チルト検出に必要な収差、例えばチルト収差やコマ収差のみを 検出すること力 Sできる。なお、実施の形態 4におけるデフォーマブルミラー 6Aが収差 キャンセル手段の一例に相当する。
[0206] また、本発明に係る光ディスク装置は、透明な平板状のディスク基材と、前記ディス ク基材に設けられた記録層とを備えた光ディスクに対し、光ビームを前記ディスク基 材を介して前記記録層に照射する光源と、前記光ディスクは、前記光源によって照 射された少なくとも一部の前記光ビームを透過し、前記光ディスクを透過した光ビー ムを受光する光検出器と、前記光検出器の出力を用いて前記光ディスクのチルト検 出を行うチルト検出手段とを備えることを特徴とする。
[0207] 上記のように構成することによって、透過した光ビームのチルト収差、及びコマ収差 はキャンセルされないので、透過した光ビームのチルト収差、及びコマ収差を検出す ることで、光ディスクのチルトが検出できる。
[0208] また、本発明に係る光ディスクは、透明な平板状の第 1のディスク基材及び第 2のデ イスク基材と、前記第 1のディスク基材と前記第 2のディスク基材との間に設けられ、前 記第 1のディスク基材を介して照射された少なくとも一部の光ビームを前記第 2のディ スク基材に透過させる記録層とを備えることを特徴とする。
[0209] 上記のように構成することによって、光ディスクに照射された光ビームのうちの少なく とも一部の光ビームが記録層を透過するので、透過した光ビームのチルト収差、及び コマ収差を検出することで、光ディスクのチルトが検出できる。
[0210] 本発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、全ての局面において、例示であ つて、本発明がそれに限定されるものではなレ、。例示されていない無数の変形例が、 この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。 産業上の利用可能性
[0211] 本発明にかかる光ディスク（光学的円盤状情報記録媒体）は、ディジタルデータの 記録、再生等に有用であり、光ディスクの記録層への情報の記録、及び記録層から の情報の再生のうちの少なくとも一方を行う光ディスク装置に有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 透明な平板状のディスク基材と、前記ディスク基材に設けられた記録層と、前記記 録層と所定の位置関係にある反射層とを備えた光ディスクに対し、光ビームを前記デ イスク基材を介して前記記録層に照射し、前記記録層上に集光スポットを形成する光 源と、
前記反射層により反射された反射光を受光する光検出器と、
前記光検出器の出力を用いて前記光ディスクのチルト検出を行うチルト検出手段と を備えることを特徴とする光ディスク装置。
[2] 前記記録層が前記反射層よりも前記光ビームの入射面に近いことを特徴とする請 求項 1記載の光ディスク装置。
[3] 前記反射光を前記光検出器に導く光路中に形成され、反射光のデフォーカス収差 及び球面収差をキャンセルする収差キャンセル手段をさらに備えることを特徴とする 請求項 1又は 2記載の光ディスク装置。
[4] 前記収差キャンセル手段は、前記反射光の波面を制御する波面制御デバイスを備 えることを特徴とする請求項 3記載の光ディスク装置。
[5] 前記収差キャンセル手段は、前記光検出器に前記反射光を集光する集光レンズと
、前記集光レンズを移動させるレンズ移動手段とをさらに備えることを特徴とする請求 項 3又は 4記載の光ディスク装置。
[6] 透明な平板状のディスク基材と、前記ディスク基材に設けられた記録層と、前記ディ スク基材を介して入射した光ビームを反射させる反射層とを備え、
前記反射層は、前記記録層を挟んで前記ディスク基材と対向する位置に配置され
、前記記録層と前記反射層との間隔が前記光ビームの波長よりも長い距離に設定さ れてレ、ることを特徴とする光ディスク。
[7] 前記記録層は、光ビームが照射されることによって 2光子吸収現象を生じさせる光 異性化材料により形成されることを特徴とする請求項 6記載の光ディスク。
[8] 透明な平板状のディスク基材と、前記ディスク基材に設けられた記録層と、前記ディ スク基材を介して入射した光ビームの位相を少なくとも一部ランダム化する散乱部と を備える光ディスクに対し、光源から出射した光ビームを前記ディスク基材を介して前 記散乱部に照射して集光スポットを形成する光源と、
前記散乱部によって散乱された散乱光を受光する光検出器と、
前記光検出器の出力を用いて前記光ディスクのチルト検出を行うチルト検出手段と を備えることを特徴とする光ディスク装置。
[9] 前記光源は、第 1の光ビームを発生し、当該第 1の光ビームを前記記録層上の情 報記録部に集光して第 1の集光スポットを形成する第 1の光源と、前記第 1の光ビー ムとは波長が異なる第 2の光ビームを発生し、当該第 2の光ビームを前記散乱部上に 集光して第 2の集光スポットを形成する第 2の光源とを含み、
前記光検出器は、第 1の集光スポットにより反射された前記第 1の光ビームを受光 する第 1の検出器と、第 2の集光スポットにより反射された前記第 2の光ビームを受光 する第 2の検出器とを含み、
前記チルト検出手段は、前記第 2の光検出器の出力を用いて前記光ディスクのチ ルト検出を行い、
前記第 1の光検出器の出力を用いて前記記録層に記録された情報を検出する記 録情報検出手段をさらに備えることを特徴とする請求項 8記載の光ディスク装置。
[10] 透明な平板状のディスク基材と、前記ディスク基材に設けられた記録層と、前記ディ スク基材を介して入射した光ビームの位相を少なくとも一部ランダム化する散乱部と を備えることを特徴とする光ディスク。
[11] 前記散乱部は、前記記録層に設けられることを特徴とする請求項 10記載の光ディ スク。
[12] 前記散乱部は、前記記録層に設けられたサーボマークであることを特徴とする請求 項 11記載の光ディスク。
[13] 前記散乱部は、前記記録層とは異なる層に設けられることを特徴とする請求項 10 記載の光ディスク。
[14] 前記散乱部は、表面に凹部及び凸部の少なくとも一方を備え、前記光ビームを乱 反射させることを特徴とする請求項 10 13のいずれかに記載の光ディスク。
[15] 前記凹部の深さまたは前記凸部の高さは、前記光ビームの半波長分以上であるこ とを特徴とする請求項 14記載の光ディスク。
[16] 前記散乱部は、前記光ビームに対して透過性を有する媒質により形成され、当該 媒質中に、前記光ビームを反射する散乱物質をその表面から前記光ビームの半波 長分以上の深さにわたって分散させることを特徴とする請求項 10— 15のいずれかに 記載の光ディスク。
[17] 前記散乱物質は、前記媒質に前記光ビームよりも高いエネルギーを選択的に付与 することにより前記媒質を変質させて形成されることを特徴とするた請求項 16記載の 光ディスク。
[18] 前記散乱物質は、前記媒質に核となる吸光体を分散して配置し、前記吸光体に選 択的に前記光ビームのエネルギーを吸収させて前記核を成長させることにより形成さ れることを特徴とする請求項 16記載の光ディスク。
[19] 前記散乱部は、前記光ビームの波長とは異なる波長の光を発することを特徴とする 請求項 10— 16のいずれかに記載の光ディスク。
[20] 透明な平板状のディスク基材と、前記ディスク基材に設けられた記録層とを備えた 光ディスクに対し、光ビームを前記ディスク基材を介して前記記録層に照射する光源 と、
前記光ディスクからの反射光を受光する光検出器と、
前記光源によって照射された光ビームを第 1の開口数で前記光ディスクに入射させ る往路光学系と、
前記光ディスクからの反射光を前記第 1の開口数よりも大きい第 2の開口数で受光 して前記光検出器に導く復路光学系と、
前記光検出器の出力を用いて前記光ディスクのチルト検出を行うチルト検出手段と を備えることを特徴とする光ディスク装置。
[21] 前記第 1の開口数は 0. 2以下であり、前記第 2の開口数は 0. 6以上であることを特 徴とする請求項 20記載の光ディスク装置。
[22] 前記光ディスクは、前記反射光の位相を少なくとも一部ランダム化する散乱部を備 えることを特徴とする請求項 20又は 21記載の光ディスク装置。
[23] 前記光源によって照射される光ビームを前記記録層上の情報記録部に集光して、 前記情報記録部への記録及び再生の少なくととも一方を行う記録再生モードと、前 記光源によって照射される光ビームを前記散乱部に集光してチルト検出を行うチルト 検出モードとを時分割で切り替えるモード切替手段と、
前記光ディスクに入射させる前記光ビームの開口数を前記第 1の開口数と前記第 2 の開口数との間で切り替える開口数切替手段とをさらに備え、
前記開口数切替手段は、前記モード切替手段によってチルト検出モードに切り替 えられている場合、前記光ビームを前記第 1の開口数に切り替え、前記モード切替手 段によって記録再生モードに切り替えられている場合、前記光ビームを前記第 2の開 口数に切り替えることを特徴とする請求項 22記載の光ディスク装置。
[24] 前記復路光光学系は、前記光ディスクからの反射光について、前記第 1の開口数 よりも大きくかつ前記第 2の開口数以下に対応する輪帯領域内の光を前記光検出器 に導くことを特徴とする請求項 20— 23のいずれかに記載の光ディスク装置。
[25] 透明な平板状のディスク基材と、前記ディスク基材に設けられた記録層とを備えた 光ディスクに対し、光ビームを前記ディスク基材を介して前記記録層に照射し、前記 記録層上に集光スポットを形成する光源と、
前記記録層に照射する光ビームの波面を制御する波面制御デバイスと、 前記記録層による反射光を受光する光検出器とを備え、
前記波面制御デバイスは、前記記録層に照射する光ビームの波面を、所定量のデ フォーカス収差、又は球面収差が含まれる様に時分割制御し、
前記反射光に含まれるチルト収差、又はコマ収差を前記光検出器の出力を用いて 検出することで前記光ディスクのチルト検出を行うチルト検出手段とを備えることを特 徴とする光ディスク装置。
[26] 前記記録層で反射された前記光ビームの反射光を前記光検出器に導く光路中に 形成され、前記反射光のデフォーカス収差及び球面収差をキャンセルする収差キヤ ンセル手段をさらに備えることを特徴とする請求項 25記載の光ディスク装置。
[27] 光ディスクの記録層への情報の記録、及び記録層からの情報の再生のうちの少な くとも一方を行う光ディスク装置であって、
透明な平板状のディスク基材と、前記ディスク基材に設けられた記録層とを備えた 光ディスクに対し、光ビームを前記ディスク基材を介して前記記録層に照射する光源 と、
前記光ディスクは、前記光源によって照射された少なくとも一部の前記光ビームを 透過し、
前記光ディスクを透過した光ビームを受光する光検出器と、
前記光検出器の出力を用いて前記光ディスクのチルト検出を行うチルト検出手段と を備えることを特徴とする光ディスク装置。
透明な平板状の第 1のディスク基材及び第 2のディスク基材と、前記第 1のディスク 基材と前記第 2のディスク基材との間に設けられ、前記第 1のディスク基材を介して照 射された少なくとも一部の光ビームを前記第 2のディスク基材に透過させる記録層と を備えることを特徴とする光ディスク。
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