以下、本発明の実施の形態につき図面� �参照して説明する。本実施の形態は、多層� �の光ディスクとこれに対応する光ピックア� �プ装置および光ディスク装置に本発明を適� �したものである。なお、本実施の形態では� �記録時に、記録用レーザ光の他に、再生用� �ーザ光が記録層に同時に照射され、記録層� �2光子吸収が誘起される。

 まず、図1に実施の形態に係る光ディスク 10の断面構造を示す。

 図示の如く、光ディスク10は、基板11と表 面層12の間に、サーボ層13、6つのスペース層1 4および5つの記録層15からなる組を4段配する� ��とにより構成されている。

 基板11および表面層12は、ポリカーボネー ト、ポリオレフィンまたはアクリル等の透光 性材料からなっている。この他、基板11およ� ��表面層12の材料として、生分解性材料、UV硬 化樹脂、粘着フィルム等を用いることもでき る。

 サーボ層13は、サーボ用レーザ光(以下、� ��サーボ光」という)に対する反射率が高く、 記録用レーザ光(以下、「記録光」という)と� ��生用レーザ光(以下、「再生光」という)に� �する反射率が低い材料にて形成されている� �本実施の形態では、サーボ光として波長635nm 程度の赤色レーザ光が用いられ、記録光およ び再生光としてそれぞれ波長800nmの赤外レー� ��光と波長450nm程度の青色レーザ光が用いら� �るため、サーボ層13の材料として、たとえば 、5酸化ニオブが用いられる。

 図2は、5酸化ニオブで生成した膜の光学� �性を示す図である。図示の如く、この膜は� �波長635nm付近の光に対する反射率が高く、波 長500nmおよび800nm付近の光に対する反射率が� �常に低い。したがって、上記の如くサーボ� �の波長を635nmとし、記録光および再生光の波 長をそれぞれ450nmおよび800nmとする場合には� �サーボ光に対する反射が高く、記録光およ� �再生光に対する反射が低い膜となる。

 なお、ここでは、サーボ層13の材料とし� �5酸化ニオブを用いたが、これは、上記の如� ��、サーボ光、記録光および再生光の波長が� ��それぞれ635nm、800nmおよび450nmに設定されて� ��るためである。サーボ光、記録光および再� ��光の波長がこれら以外の値に設定される場� ��には、それに応じて、サーボ光に対する反� ��率が高く、記録光と再生光に対する反射率� ��低い材料が、サーボ層13の材料として選択� �れる。

 図1に戻り、スペース層14は、紫外線硬化� ��脂または両面に粘着剤が塗布された透明な� ��ィルム材によって構成される。

 記録層15は、2光子吸収により屈折率が変� ��する材料からなっている。本実施の形態で� ��、記録時に記録光と再生光が記録層15に同� �に照射される。再生光の照射により記録層15 のエネルギー準位を持ち上げつつ、記録光に て記録層15に2光子吸収を誘起させる。よって 、記録層15の材料には、この光学作用に適応� ��る2光子吸収材料が用いられる。

 記録層15の材料として、たとえば、ジア� �ールエテン系またはスピロピラン系の材料� �用いることができる。本実施の形態では、� �録光と再生光の波長が800nmと450nmであるため� ��ジアリールエテン系の材料として、たとえ� ��、cis-1,2-dicyano-1,2-bis(2,4,5-trimethy-3-thienyl)を用 いることができ、また、スピロピラン系の材 料として、たとえば、1,3,3-trimethylindolino-6-nitr obenzopyrylospiranを用いることができる。記録光 と再生光の波長として800nmと450nm以外の波長� �選択される場合には、それに応じて、記録� �の材料が変更される。この他、記録層15の材 料として、フォトポリマー、フォトリクラク ティブ結晶、蛍光色素、ZnS、ZnOを含む蛍光材 料などを用いることもできる。

 サーボ層13には、螺旋状にグルーブが形� �され、これにより、グルーブ間の領域に螺� �状のランドが形成されている。グルーブお� �びランドの構造は、追って図5ないし図7を参 照して説明する。なお、サーボ層13の一部に� ��、後述の如く、サーボ層識別用の層構造や� ��そのサーボ層13と組となる5つの記録層15の� �理情報を保持するピットが形成されている� �

 記録層15は、所定の厚みを有する均一か� �平坦な膜からなっている。スペース層14は、 サーボ層13と記録層15の間、表面層12と記録層 15の間、および、積層方向に隣り合う2つの記 録層の間に介在している。

 この光ディスク10は、たとえば、以下の� �程にて生成される。

 まず、サーボ層13に転写されるべきグル� �ブ構造を有するスタンパが準備される。こ� �スタンパを用いて射出成形を行い、片面に� �ルーブ構造が転写された基板11が生成される 。さらに、基板11のグルーブ構造転写面上に� ��アルミニウム等の高反射材料からなる反射� ��が蒸着により形成される。これにより、基� ��11上にサーボ層13が生成される。このように 、1層目のサーボ層13は、上述の5酸化ニオブ� �はなく、アルミニウム等の高反射率材料か� �形成される。

 次に、1層目のサーボ層13上に紫外線硬化� ��脂がスピンコート法等によって塗布され、� ��れに紫外線を照射して均一なスペース層14� �形成される。このようにして形成されたス� �ース層14上に、上述のジアリールエテン系ま たはスピロピラン系の材料が蒸着され記録層 15が形成される。記録層15の厚みは、0.1~1.5μm� ��度とされる。さらに、その上に紫外線硬化� ��脂がスピンコート法等によって塗布され、� ��れに紫外線を照射して均一なスペース層14� �形成される。ここで、スペース層14の厚みは 、1~8μm程度とされる。なお、ここでは、紫外 線硬化樹脂によってスペース層14を形成した� ��、両面に粘着剤が塗布された透明なフィル� ��材(たとえば、ポリビニルアルコールからな るシール材)を記録層15上に貼り付けることに よりスペース層14を形成しても良い。

 その後、記録層15とスペース層14の形成が 上記工程に従って繰り返し行われ、所定数の 記録層15とスペース層14が積層される。そし� �、次のサーボ層13の直前のスペース層14の生� ��の際に、紫外線硬化樹脂が記録層15上に塗� �され、その上に上記スタンパが押し付けら� �た状態で、基板11側から紫外線が照射される 。これにより、紫外線硬化樹脂が硬化し、そ の後、スタンパを紫外線硬化樹脂から剥離す ることで、表面にグルーブ構造が転写されて スペース層14が形成される。

 このようにしてスペース層14が形成され� �後、その表面に上述の5酸化ニオブが蒸着さ� ��、サーボ層13が形成される。そして、この� �ーボ層13上に紫外線硬化樹脂がスピンコート 法等によって塗布され、これに紫外線を照射 して均一なスペース層14が形成される。以後� ��上記工程に従って記録層15とスペース層14の 形成が繰り返され、所定数の記録層15とスペ� ��ス層14が積層される。

 以上の工程が表面層12の直前まで繰り返� �れ、サーボ層13、スペース層14および記録層1 5からなる組が4つ形成される。その後、最後� ��スペース層14上に紫外線硬化樹脂が塗布さ� �、これに紫外線を照射して表面層12が形成さ れる。なお、最後のスペース層14がシール材� ��はなく紫外線硬化樹脂から形成される場合� ��は、最後のスペース層14の厚みを大きくし� �表面層12としても良い。

 図3は、光ディスク10のエリアフォーマッ� ��を示す図である。図示の如く、光ディスク1 0のエリアは、内周から外周に向かってクラ� �プエリア21、層検出ゾーン22、システムゾー� ��23、データゾーン24、リードアウトゾーン25� ��区分される。なお、上述のグルーブ構造は� ��層検出ゾーン22からリードアウトゾーン25ま で形成されている。

 クランプエリア21は、光ディスク10を光デ ィスク装置内のターンテーブルにチャッキン グするためのエリアである。層検出ゾーン22� ��、それぞれのサーボ層13が表面層12から何番 目のものであるかを検出するためのゾーンで ある。

 図4に、層検出ゾーン22の構成(ディスク断 面構造)を示す。図示の如く、層検出ゾーン22 は、内周から外周に向かって4つのゾーンZ1~Z4 に区分される。これら4つのゾーンのうち、� �内周にあるゾーンZ1は、表面層12から1番目の サーボ層13を検出するためのゾーンに割り当� ��られる。同様に、内周側から2番目、3番目� �よび4番目のゾーンZ2、Z3およびZ4は、表面層1 2から2番目、3番目および4番目のサーボ層13を 検出するためのゾーンに割り当てられる。表 面層12から1番目のサーボ層13には、最内周の� ��ーンZ1にサーボ層識別用の層構造が形成さ� �る。同様に、表面層12から2番目、3番目、4番 目のサーボ層13には、それぞれゾーンZ2、Z3、 Z4にサーボ層識別用の層構造が形成される。

 ここで、サーボ層識別用の層構造は、た� ��えば、サーボ層13をディスク周方向に間欠� �に消失させるようにして形成される。この� �構造は、たとえば、サーボ層13形成後に高パ ワーのレーザ光によってサーボ層13を焼き切� ��方法によって形成される。

 この場合、光ディスク10が回転されてい� �状態でレーザ光がサーボ層識別用の層構造� �収束されると、サーボ層13の消失パターンに 応じて反射光の強度が変調される。したがっ て、レーザ光を一つのサーボ層13にフォーカ� ��合わせした後、レーザ光の走査位置をZ1か� �Z4に順次移動させると、そのサーボ層13にお� ��るサーボ層識別用の層構造の形成ゾーンに� ��ーザ光が移動したところで、反射光の強度� ��変調が起こる。よって、レーザ光がゾーンZ 1~Z4のうちどのゾーンにあるときに反射光の� �度が変調するかをモニタすることにより、� �のサーボ層13が表面層12から何番目にあるか� ��識別できる。具体的には、レーザ光がゾー� ��Z1の位置にあるときに反射光の強度が変調� �れば、そのサーボ層13は表面層12から1番目に あると識別される。

 なお、サーボ層識別用の層構造には、サ� ��ボ層13の消失パターンによって各サーボ層� �識別IDを保持させても良い。こうすると、各 サーボ層13をより正確に識別できるようにな� ��。また、ここでは、サーボ層13のゾーンZ1~Z4 を高パワーのレーザ光で焼き切ることにより サーボ層識別用の層構造を形成する方法を示 したが、対応するゾーンにピットや凹凸を形 成したスタンパをサーボ層毎に準備しておき 、各サーボ層13を形成する際に対応するスタ� ��パを使用して、ゾーンZ1~Z4のうちそのサー� �層13に対応する領域にピットや凹凸を転写す るようにしても良い。この場合、そのサーボ 層13に対応する以外のゾーンは、ピットや凹� ��のないフラットな状態にすると良い。

 また、ゾーンZ1にはサーボ層識別用の構� �としてL0を意味するピット列もしくはアドレ ス構造を形成し、同様に、ゾーンZ2、Z3、Z4に はサーボ層識別用の構造としてL1、L2、L3を意 味するピット列もしくはアドレス構造を形成 して、ゾーンZ1~Z4にそのサーボ層の層情報を� ��録するようにしても良い。

 さらに、層検出ゾーン22を利用して記録� �15の判別を行えるようにしてもよい。未記録 のディスクでは、記録層15に信号が記録され� ��おらずブランク状態となっているが、記録� ��行う際に、レーザ光入射側から順番に、層� ��出ゾーン22の記録層15に記録層15を検出する� ��めの信号を記録する。たとえば、レーザ光� ��射側から見て一番手前の記録層15には、一� �手前のサーボ層13(L0)に組み合わされた最初� �記録層15であることを意味する“00”という� ��号を単一もしくは連続して記録し、同様に� ��レーザ光入射側から見て二番手前の記録層1 5には、一番手前のサーボ層13(L0)に組み合わ� �れた2番目の記録層15であることを意味する� �01”という信号を単一もしくは連続して記録 する。同様の記録処理を、全ての記録層15に� ��し繰り返すことにより、ブランクディスク� ��層検出ゾーン22の記録層15にその記録層15を� ��別するための層情報を記録することができ� ��。このように記録された層情報を再生時に� ��生することにより、再生対象のサーボ層の� ��ならず記録層の層情報をも取得することが� ��きる。

 また、各記録層15の層情報は、層検出ゾ� �ン22に付加するだけでなく、システムゾーン 23の記録層15に付加しても良く、また、記録� �15のデータゾーン24に記録する論理アドレス� ��一部に含めても良い。また、データゾーン2 4をたとえば径方向に複数に分割する場合に� �、分割された各領域の境界部分等に層情報� �記録するようにしても良い。このように、� �検出ゾーン22以外にも複数個所に層情報を記 録しておけば、再生時に、逐一、層検出ゾー ン22にアクセスする必要がなくなり、層判別� ��際のシーク時間を抑制することができる。� ��って、記録層間に渡ってランダムアクセス� ��行うような場合にも、円滑かつ迅速に層判� ��が行えるようになり、安定した再生動作を� ��現することができる。

 また、サーボ層13の層判別において層判� �ゾーン22をゾーンZ0~Z4に分割したのと同様に� ��記録層15の層判別においても層判別ゾーン22 をサーボ層間に存在する記録層の数(本実施� �形態では5つ)のゾーンに分割し、その記録層 に対応するゾーンに信号を記録することで、 記録層の判別を可能とするようにしても良い 。

 図3に戻り、システムゾーン23には、記録� ��生動作を制御するための情報が保持される� ��サーボ層13のシステムゾーン23には、そのサ ーボ層13と組となる5つの記録層15の物理情報( 記録密度、再生レーザパワー、記録レーザパ ワー、等)を保持するピット列が螺旋状に形� �されている。なお、このピット列は、シス� �ムゾーン23の内周部領域に形成されている。 この領域にはグルーブは形成されず、ピット 列のみが形成され、このピット列領域に続く 外周部領域にグルーブが形成されている。各 記録層15のシステムゾーン23には、その記録� �15を識別するための情報(記録層ID)と、その� �録層15に対する記録を管理する情報、たとえ ば、その記録層15に対する記録の可否を示す� ��報、次の記録開始アドレス、レーザパワー� ��整時のテスト記録に関する情報および記録� ��みユーザ情報のファイル構造を示す情報等� ��記録される。

 データゾーン24には、ユーザ情報が記録� �れる。本実施の形態では、ランド30に対応す る走査軌跡のみならずグルーブ31の走査軌跡� ��も追従して、データゾーン24の記録層15にユ ーザ情報が記録される。リードアウトゾーン 25には、そこがディスク外周部であることを� ��す情報が記録される。

 図5に、ランドとグルーブの構造を示す。 同図(a)に示すように、ランド30とグルーブ31� �一定ピッチで形成されている。本実施の形� �では、ランド30とグルーブ31の幅は同じとな� ��ている。これは、上記の如く、ランド30に� �応する走査軌跡のみならずグルーブ31の走査 軌跡にも追従するように、記録層15に情報が� ��録されるためである。なお、ランド30とグ� �ーブ31の何れか一方のみに追従するように情 報を記録する場合には、記録容量を増加させ るために、他方の幅をできるだけ小さくすれ ば良い。

 これらランド30とグルーブ31には、同図(b) に示す如く、一定間隔毎にFCM(ファインクロ� �クマーク)32、33が形成されている。図中、FCM 32の深さはグルーブ31の深さと同じで、FCM33の 高さはランド30の高さと同じである。

 ランド30またはグルーブ31の走査時に、ビ ームスポットがFCM32またはFCM33に到達すると� �反射光の強度レベルに変化が生じる。本実� �の形態では、後述の如く、この反射光を受� �する光検出器からの出力に基づいてFCM32また は33の検出信号が生成され、さらに、この検� ��信号をもとに記録再生用のクロック信号が� ��成される。

 上記の如く、光ディスク10に多数の記録� �15が積層される場合には、通常、記録層15毎� ��偏心の生じ方が相違する。このため、単純� ��ディスク径方向の位置に基づいてクロック� ��号を生成すると、記録層15によっては、ク� �ック信号が適正な状態から大きくずれる場� �が生じる。このため、本実施の形態では、FC M32、33の検出信号をもとにクロック信号を生� ��し、これを、当該サーボ層13と組となる記� �層15の記録再生用クロック信号に用いるよう にしている。

 なお、同図(b)に示す構造に換えて、同図( c)に示す如く、グルーブ31上のみにFCM33を形成 するようにしても良い。この場合、ビームス ポットがランド30上を走査している場合にも� ��ビームスポットのディスク径方向における� ��縁部分がグルーブ31上のFCM33に掛かるため、 反射光の強度レベルに変化が生じる。よって 、ランド30の走査時にも、この反射光を受光� ��る光検出器からの出力に基づいて、FCM33の� �出信号およびクロック信号を生成すること� �できる。

 このFCM32、33の他に、ランド30とグルーブ3 1上には、ランド30とグルーブ31の物理アドレ� ��を保持する構造が形成されている。すなわ� ��、図6(a)に示すように、ランド30とグルーブ3 1の境界にある壁面をディスク径方向にウォ� �ルさせることにより第1アドレス34と第2アド� ��ス35が保持されている。ここで、グルーブ31 上において連続する第1および第2アドレス34� �35は、同じ物理アドレスを保持している。こ のため、ランド上において連続する第1およ� �第2アドレス34、35には、互いに異なる物理ア ドレスが保持される。

 すなわち、同図(a)の場合、ランド30上の� �1アドレス34は右側のグルーブ31の物理アドレ スを保持し、ランド30上の第2アドレス35は左� ��のグルーブ31の物理アドレスを保持してい� �。この場合、ランド30の物理アドレスはその ランド30上の第2アドレス35によって規定され� ��そのランド30上の第1アドレス34は、第2アド� ��ス35が読み取れなかった場合に、この第2ア� ��レス35に保持された物理アドレスを取得す� �ために用いられる。すなわち、この場合、� �1アドレス34を読み取って取得された物理ア� �レスに、このランド30上の第1および第2アド� ��ス34、35のアドレス差を加減算することによ り、当該ランドの物理アドレスが取得される 。

 なお、このように一つの物理アドレスに� ��して2つのウォブル形状(第1および第2アドレ ス34、35)を二重に形成するのは、以下の理由� ��よるものである。すなわち、上記の如く光� ��ィスク10中に多数の層が積層される場合、� �れかの層の一部に異物等が混入すると、レ� �ザ光入射側から見てこの異物の奥側にある� �ーボ層13に基づく信号には、この異物による 劣化が生じる。この場合、この異物がサーボ 層13上の物理アドレス形成領域に対応する位� ��にあると、この異物のために物理アドレス� ��読み取れない惧れがある。そこで、本実施� ��形態では、一つの物理アドレスに対して2つ のウォブル形状(第1および第2アドレス34、35)� ��二重に形成し、このうち何れか一方が読み� ��れなくとも、他方から物理アドレスを取得� ��きるようにしている。

 なお、ここでは、物理アドレスを二重に� ��持させるようにしたが、三重以上保持させ� ��も良い。ただし、そうすると、記録領域に� ��するウォブル形状の占有率が高まるため、� ��の分、ディスクの記録容量が減少する。よ� ��て、物理アドレスの繰り返し回数は、記録� ��量の減少を考慮しつつ、適当数に設定する� ��うにすれば良い。

 また、上記では、グルーブ31上において� �続する第1および第2アドレス34、35に同じ物� �アドレスを保持させるようにしたが、ラン� �30上において連続する第1および第2アドレス3 4、35の方に同じ物理アドレスを保持させるよ うにしても良い。また、第1および第2アドレ� ��34、35には、必ずしも同じ物理アドレスを保 持させずとも良く、何れか一方から取得され た情報をもとにその位置の物理アドレスを適 正に取得できるような情報を保持させておい ても良い。

 これら第1および第2アドレス34、35の他に� ��グルーブ31上には、その位置のチルト状態(� ��ーザ光軸に対するサーボ層13の傾斜状態)を� ��出するための構造が形成されている。すな� ��ち、図6(b)に示すように、グルーブ31上には� ��ディスク径方向におけるグルーブ幅を一定� ��法だけ広狭させたチルトマーク36(第1チルト マーク36a、第2チルトマーク36b)が形成されて� ��る。ここで、第1チルトマーク36aの形成位置 の隣のランドは幅が狭くなり、また、第2チ� �トマーク36bの形成位置の隣のランドは幅が� �くなる。よって、第1チルトマーク36aと第2チ ルトマーク36bの形成により、ランド30上にも� ��ディスク径方向におけるグルーブ幅を一定� ��法だけ広狭させたチルトマーク36が形成さ� �る。

 第1チルトマーク36aと第2チルトマーク36b� �をビームスポットが走査すると、レーザ光� �に対するサーボ層13の傾斜状態に応じて、ラ ジアルプッシュプル信号上にS字カーブが生� �る。このS字カーブの波形状態によって、そ� ��走査位置におけるサーボ層13のチルト状態� �検出される。本実施の形態では、ラジアル� �ッシュプル信号上に生じるS字カーブをもと� ��、チルトエラー信号(TIE)が生成される。そ� �て、この信号をもとに、サーボ層13とこれと 組となる記録層15に照射される各レーザ光の� ��軸が傾斜され、サーボ層13および記録層15に 対する各レーザ光軸のチルトが補正される。

 上記のように光ディスク10中に多数の記� �層15が配される場合には、通常、記録層15毎� ��チルト状態が相違する。本実施の形態では� ��サーボ層13と、これと組になる記録層15に対 する各レーザ光のチルトが、当該サーボ層13� ��ら導出されたチルトエラー信号をもとに抑� ��される。ここで、サーボ層13と、これと組� �なる5つの記録層15は積層方向の距離が接近� �ているため、チルト状態も似通っている。� �って、このように、サーボ層13に基づくチル トエラー信号をもとに、これと組となる5つ� �記録層15に対するチルトを補正することによ り、これら記録層15に対する記録光および再� ��光のチルトを円滑に抑制することができる� ��

 なお、チルトマークは、上記以外の構造� ��しても良い。たとえば、図5(c)に示すFCM33を� ��ルトマークに共用することもできる。こう� ��ると、別途チルトマークの形成領域を確保� ��る必要がないため、その分、光ディスク10� �記録容量を向上させることができる。

 また、チルト補正の観点からはチルトマ� ��クをディスク全周にわたって形成するのが� ��ましいが、記録容量の観点からは、チルト� ��ークの形成領域を所定の領域に制限するの� ��望ましい。記録容量を優先する場合には、� ��とえば、記録領域(システムゾーン23、デー� ��ゾーン24およびリードアウトゾーン25からな る領域)をディスク径方向に複数の領域に分� �し、これら各領域の区切位置にチルトマー� �を形成するようにすることができる。この� �合、たとえば、記録再生位置に近いチルト� �ークから検出されたチルトエラー信号をも� �に、当該記録再生位置におけるチルトが補� �される。

 図7に、サーボ層13におけるグルーブ形成� ��域の物理フォーマットを示す。

 図示の如く、ランド30とグルーブ31は、FCM 32、33によって複数の区間に区分されている� �FCM32、33によって区分された各区間は、チル� ��検出区間とアドレス区間とデータ区間の何� ��かに割り当てられる。このうちチルト検出� ��間とアドレス区間には、それぞれ、上記チ� ��トマーク36と第1および第2アドレス34、35が� �成されている。データ区間には、ウォブル� �ることのないランド30とグルーブ31が形成さ� ��ている。なお、システムゾーン23の記録層15 には、データ区間に対応する位置に、上述の 物理情報が記録され、データゾーン24の記録� ��15には、ユーザ情報が記録される。

 図示の如く、サーボ層13のグルーブ形成� �域には、チルト検出区間とアドレス区間に� �いてデータ区間が所定個数だけ配置される� �そして、データ区間が終了すると、再度、� �ルト検出区間とアドレス区間が配され、こ� �に続いて、所定個数のデータ区間が配され� �。

 次に、上記光ディスク10に対し情報を記� �再生する光ディスク装置の構成について説� �する。

 まず、図8に、光ディスク装置に搭載され る光ピックアップ装置の構成(光学系)を示す� ��同図(a)は、1/4波長板106、117、サーボ用対物� ��ンズ107および記録再生用対物レンズ118を除� ��光学系の平面図、同図(b)は、立ち上げミラ� ��105、1/4波長板106、117、サーボ用対物レンズ1 07および記録再生用対物レンズ118の部分にお� ��る光学系の側面図である。

 図において、101から109は、サーボ光を光� ��ィスク10に照射するための光学系であり、11 1から121は、記録光および再生光を光ディス� �10に照射するための光学系である。

 半導体レーザ101は、波長635nmのサーボ光� �出射する。コリメートレンズ102は、半導体� �ーザ101から出射されたサーボ光を平行光に� �換する。偏光ビームスプリッタ103は、コリ� �ートレンズ102側から入射するサーボ光を略� �透過し、エキスパンダ104側から入射するサ� �ボ光を略全反射する。エキスパンダ104は、� �レンズと凸レンズの組み合わせからなり、� �のうち一方のレンズがアクチュエータ133に� �って光軸方向に駆動される。ここで、アク� �ュエータ133は、モータおよびウォームギア� �を備え、サーボ層13上におけるサーボ光の収 差を補正するためのサーボ信号に応じて駆動 される。

 立ち上げミラー105は、エキスパンダ104側� ��ら入射されるサーボ光をサーボ用対物レン� ��107方向に反射する。また、立ち上げミラー1 05は、エキスパンダ116側から入射される記録� ��および再生光を記録再生用対物レンズ118方� ��に反射する。

 1/4波長板106は、立ち上げミラー105側から� ��射されるサーボ光を円偏光に変換すると共� ��、サーボ用対物レンズ107側から入射される� ��ーボ光(光ディスク10からの反射光)を、サー ボ用対物レンズ107へ向かう際の偏光方向に直 交する直線偏光に変換する。サーボ用対物レ ンズ107は、サーボ光をサーボ層13上に収束さ� ��る。

 アナモレンズ108は、偏光ビームスプリッ� ��103にて反射されたサーボ光(光ディスク10か� ��の反射光)に非点収差を導入する。光検出器 109は、アナモレンズ108によって収束されたサ ーボ光を受光して検出信号を出力する。なお 、光検出器109には、サーボ光を受光する4分� �センサが配されており、光検出器109はサー� �光の光軸が4分割センサのセンサ分割線の交� ��位置を貫くよう配置されている。

 フェムト秒レーザ111は、波長800nmの記録� �を出射する。なお、この記録光は、フェム� �秒レーザ111から平行光の状態で出射される� �半導体レーザ112は、波長450nmの再生光を出射 する。コリメートレンズ113は、半導体レーザ 112から出射された再生光を平行光に変換する 。ダイクロプリズム114は、フェムト秒レーザ 111から出射された記録光と半導体レーザ112か ら出射された再生光を結合する。

 偏光ビームスプリッタ115は、ダイクロプ� ��ズム114側から入射する記録光と再生光を略� ��透過し、エキスパンダ116側から入射する記� ��光と再生光のうち再生光のみを略全反射す� ��。すなわち、偏光ビームスプリッタ115には� ��再生光のみに作用する波長選択性の偏光膜� ��形成されている。

 エキスパンダ116は、凹レンズと凸レンズ� ��組み合わせからなり、このうち一方のレン� ��がアクチュエータ134によって光軸方向に駆� ��される。ここで、アクチュエータ134は、モ� ��タおよびウォームギア等を備え、記録光お� ��び再生光を記録または再生対象の記録層15(� ��下、この記録層を特に「ターゲット記録層1 5」という)に引き込むためのサーボ信号に応� ��て駆動される。

 エキスパンダ116を通過した記録光および� ��生光は立ち上げミラー105によって記録再生� ��対物レンズ118に向かって反射される。1/4波� ��板117は、立ち上げミラー105側から入射され� ��記録光および再生光を円偏光に変換すると� ��に、記録再生用対物レンズ118側から入射さ� ��る記録光および再生光(光ディスク10からの� ��射光)を、記録再生用対物レンズ118へ向かう 際の偏光方向に直交する直線偏光に変換する 。

 記録再生用対物レンズ118は、記録光と再� ��光をターゲット記録層15上に収束させる。� �録再生用対物レンズ118の表面には、記録光� �再生光を光ディスク10中の同一位置に収束さ せるためのホログラムが形成されている。つ まり、このホログラムによって、波長の異な る記録光と再生光の焦点距離が調整される。

 集光レンズ119は、偏光ビームスプリッタ1 15にて反射された再生光(光ディスク10からの� ��射光)を収束させる。ピンホール板120は、微 小なピンホールを有し、このピンホールがタ ーゲット記録層15によって反射された再生光� ��焦点位置に位置するよう配置されている。� ��たがって、ターゲット記録層15によって反� �された再生光は大半がピンホールを通過し� �その他の記録層15によって反射された再生光 (迷光)は、その大半がピンホールを通過せず� ��ピンホール板120によって遮光される。

 APD(Avalanche Photo Diode)121は、ピンホール板 120を通過した再生光を受光して再生信号を出 力する。なお、APD121は、微小な光量変化を検 出可能な光検出器である。

 1/4波長板106、117と、サーボ用対物レンズ1 07および記録再生用対物レンズ118は、共通の� ��ルダ131に装着されている。ここで、ホルダ1 31は、対物レンズアクチュエータ132によって� ��フォーカス方向、トラッキング方向および� ��ルト方向に駆動される。対物レンズアクチ� ��エータ132は、従来周知のコイルと磁気回路� ��ら構成され、このうちコイルがホルダ131に� ��着されている。この対物レンズアクチュエ� ��タ132にサーボ信号が供給されることにより� ��1/4波長板106、117とサーボ用対物レンズ107お� ��び記録再生用対物レンズ118が、ホルダ131と� ��体的に、フォーカス方向、トラッキング方� ��およびチルト方向に変位される。

 図9(b)は光検出器109に配された4分割セン� �を示す図、図9(c)は4分割センサの出力からフ ォーカスエラー信号(FOE)、ラジアルプッシュ� ��ル信号(RPP)およびファインクロックマーク� �号(FCM)を生成するための回路構成(演算回路)� ��示す図である。なお、図9(a)はサーボ層13の� ��ルーブ形成領域におけるビームスポット(サ ーボ光)の走査例を示す図である。

 図示の如く、演算回路は、6つの加算回路 と3つの減算回路を備えている。なお、同図(a )に示すビームスポットの4分割領域A、B、C、D の反射光は、それぞれ同図(b)に示す4分割セ� �サのセンサ領域A、B、C、Dに導かれる。ここ� ��、センサ領域A、B、C、Dから出力される検出 信号を、それぞれa、b、c、dとすると、フォ� �カスエラー信号(FOE)は、FOE=(b+c)-(a+d)の信号演 算により生成される。また、ラジアルプッシ ュプル信号(RPP)は、RPP=(a+b)-(c+d)の信号演算に� ��り生成され、ファインクロックマーク信号( FCM)は、FCM=(b+d)-(a+c)の信号演算により生成さ� �る。

 ビームスポットがグルーブ31のセンター� �らラジアル方向に変位すると、ラジアルプ� �シュプル信号(RPP)は、その変位方向と変位量 に応じた極性および大きさを持つようになる 。この極性および大きさを抽出することによ り、トラッキングエラー信号(TRE)が生成され� ��。

 また、サーボ層13にチルトが生じている� �態にてビームスポットがチルトマーク36を通 過すると、ラジアルプッシュプル信号(RPP)上� ��、サーボ層13のチルト状態に応じたS字カー� ��が現れる。このS字カーブの振幅ピーク値を 比較演算することによりチルトエラー信号(TI E)が生成される。

 さらに、ビームスポットが第1および第2� �ドレス34、35を通過すると、これら第1および 第2アドレス34、35のウォブル形状に応じて、� ��ジアルプッシュプル信号(RPP)が変調される� �この変調成分を周波数フィルタにて抽出し� �さらに抽出した変調成分を復調することに� �り、ビームスポット走査位置の物理アドレ� �が取得される。

 次に、図10を参照して、光ディスク装置� �構成について説明する。

 図示の如く、光ディスク装置は、エンコ� ��ダ201と、変調回路202と、レーザ駆動回路203� ��、光ピックアップ204と、信号増幅回路205と� ��復調回路206と、デコーダ207と、アドレス再� ��回路208と、サーボ回路209と、クロック生成� ��路210と、コントローラ211から構成されてい� ��。

 エンコーダ201は、入力された記録データ� ��対し誤り訂正符号の付加等のエンコード処� ��を施し、変調回路202へ出力する。変調回路2 02は、入力された記録データに所定の変調を� ��し、さらに記録信号を生成してレーザ駆動� ��路203に出力する。

 レーザ駆動回路203は、記録時に、変調回� ��202からの記録信号に応じた駆動信号を光ピ� ��クアップ装置204内のフェムト秒レーザ111に� ��給すると共に、一定パワーにてサーボ光お� ��び再生光を発光させるべく、光ピックアッ� ��装置204内の半導体レーザ101、112にそれぞれ� ��動信号を供給する。また、レーザ駆動回路2 03は、再生時に、一定パワーにてサーボ光お� ��び再生光を発光させるべく、光ピックアッ� ��装置204内の半導体レーザ101、112に駆動信号� ��供給する。

 ここで、記録時および再生時のレーザパ� ��ーは、コントローラ211からの制御信号によ� ��てコントロールされる。コントローラ211は� ��記録時に、記録光のパワーを変えつつ試し� ��きエリアに試し書きを行い、その際に信号� ��幅回路205から入力されるAPD信号(APD121による 検出信号)をモニタして、この信号のレベル� �所定の閾値以上となる記録光パワーを記録� �のパワーに設定する。また、コントローラ21 1は、再生時に、再生光のパワーを変えつつ� �号増幅回路205から入力されるAPD信号をモニ� �し、この信号のレベルが所定の閾値以上と� �るよう再生光のパワーを調整する。

 光ピックアップ装置204は、上記図8に示す 光学系を備えている。信号増幅回路205は、図 9(c)に示す演算回路と、光ピックアップ装置20 4内のAPD121における検出信号を増幅およびノ� �ズ除去するための回路構成を備えている。� �調回路206は、信号増幅回路205から入力され� �APD信号を復調して再生データを生成し、デ� �ーダ207に出力する。デコーダ207は、復調回� �206から入力されたデータに対し誤り訂正等� �デコード処理を施し、後段回路に出力する� �

 アドレス再生回路208は、信号増幅回路205� ��ら入力されたラジアルプッシュプル信号(RPP )から第1および第2アドレス34、35に応じた周� �数成分を抽出し、これを復調して、物理ア� �レスを取得する。取得された物理アドレス� �、コントローラ211に供給される。なお、ア� �レス再生回路208は、第1および第2アドレス34� ��35のうち何れか一方から物理アドレスを再� �できない場合、上記の如く、他方から物理� �ドレスを再生する。

 サーボ回路209は、信号増幅回路205から入� ��されたフォーカスエラー信号(FOE)、トラッ� �ングエラー信号(TRE)からフォーカスサーボ信 号およびトラッキングサーボ信号を生成し、 光ピックアップ装置204の対物レンズアクチュ エータ132に出力する。また、サーボ回路209は 、信号増幅回路205から入力されたラジアルプ ッシュプル信号(RPP)上のS字カーブをもとにチ ルトサーボ信号を生成し、光ピックアップ装 置204の対物レンズアクチュエータ132に出力す る。さらに、サーボ回路209は、信号増幅回路 205から入力されたファインクロックマーク信 号(FCM)からモータサーボ信号を生成し、ディ� ��ク駆動モータに出力する。この他、サーボ� ��路209は、記録再生動作時において、後述の� ��く、光ピックアップ装置204のアクチュエー� ��133、134を駆動する。

 クロック生成回路210は、信号増幅回路205� ��ら入力されたファインクロックマーク信号( FCM)から記録再生用のクロック信号を生成し� �これを各回路に供給する。

 コントローラ211は、CPU(Central Processing Uni t)と内蔵メモリを備え、内蔵メモリに各種デ� ��タを格納するとともに、あらかじめ設定さ� ��たプログラムに従って各部を制御する。

 図11は、記録再生時の動作を概念的に示� �図である。

 ターゲット記録層15に記録光と再生光を� �射する場合、まず、サーボ光を発光させつ� �対物レンズアクチュエータ132が駆動制御さ� �、サーボ光の焦点位置が、同図(a)に示す如� �、ターゲット記録層15と組となるサーボ層13( 以下、このサーボ層のことを特に「ターゲッ トサーボ層13」という)に引き込まれる。この とき、エキスパンダ116はイニシャル状態とさ れ、記録光と再生光の焦点位置は、たとえば 、サーボ光と同じく、ターゲットサーボ層13� ��に位置づけられる。

 しかる後、記録光と再生光の焦点位置を� ��ーゲット記録層15上に移動させるに必要な� �テップ数だけエキスパンダ116が駆動される� �これにより、記録光と再生光の焦点位置は� �ーゲット記録層15上に移動される。さらに、 この状態において再生光が発光され、APD信号 が最良となるよう、エキスパンダレンズ116が 微細に駆動制御される。これにより再生光が ターゲット記録層15にオンフォーカスされ、� ��ーゲット記録層15に対する再生が可能とな� �。

 記録動作時には、この状態において、さ� ��に記録光が発光される。このとき記録光は� ��記録信号に応じて変調(ON/OFF)される。これ� �より、記録光と再生光がターゲット記録層15 に同時に照射され、ターゲット記録層15に対� ��る記録が行われる。

 なお、記録再生動作時には、上記の如く� ��フォーカスサーボ信号、トラッキングサー� ��信号およびチルトサーボ信号が対物レンズ� ��クチュエータ132に印加され、サーボ用対物� ��ンズ107と記録再生用対物レンズ118が、一体� ��に、フォーカス方向、トラッキング方向お� ��びチルト方向に駆動される。これにより、� ��録光および再生光のビームスポットは、タ� ��ゲットサーボ層13上のグルーブまたはラン� �と同様のトラック軌跡に沿って、ターゲッ� �記録層15上を走査する。

 図12は、記録再生動作に先立って行われ� �初期動作を示すフローチャートである。な� �、ここでは、ディスク全体を管理するディ� �ク管理情報が所定の記録層に記録されてい� �ものとする。なお、ディスク管理情報には� �たとえば、記録済み記録層と未記録の記録� �を識別する情報や、最後に記録が行われた� �録層とその記録層上における最終記録位置� �物理アドレス等、記録再生動作に必要な情� �が含まれている。

 初期動作時には、まず、光ディスク10に� �して回転サーボを掛けつつ、サーボ光が発� �され(S101)、光ピックアップ装置204が層検出� �ーン22にアクセスされる。そして、サーボ層 13に形成されたサーボ層識別用の構造をもと� ��、ディスク管理情報を保持する記録層15と� �となるサーボ層13にサーボ光が引き込まれる (S102)。

 次に、光ピックアップ装置204は、ディス� ��管理情報の記録位置にアクセスされる(S105)� ��その後、再生光が発光され(S103)、さらに、� ��記の如くエキスパンダ116が駆動されて、デ� ��スク管理情報を保持するターゲット記録層1 5に再生光が引き込まれる(S104)。

 しかる後、ターゲット記録層15に対する� �ィスク管理情報のリード動作が行われる(S106 )。このとき、上記の如く、APD信号が最良と� �るよう、エキスパンダ116にサーボが掛けら� �る。

 このリード動作によってディスク管理情� ��が読み取れれば(S107:YES)、リードされたディ スク管理情報がコントローラ211内のメモリに 格納され(S108)、初期動作は終了する。一方、 ディスク管理情報をリードできなければ(S107: NO)、この光ディスク10は未使用であると判断� ��れ、S109以降のイニシャライズ動作が行われ る。

 すなわち、光ピックアップ装置204がシス� ��ムゾーン23にアクセスされ(S109)、光ディス� �10内の全ての記録層15のシステムゾーン23に� �その記録層を識別するための記録層IDが順次 書き込まれる(S110)。すなわち、上記の如く、 サーボ層13に対するサーボ光の引き込みと記� ��層15に対する再生光の引き込みが順次行わ� �、再生光が各記録層15に引き込まれる。そし て、それぞれの引き込みの後、記録光が発光 され、引き込み対象の記録層15に記録層IDが� �録される。ここで、記録層IDの記録は、記録 層番号等の情報を記録する方法の他、たとえ ば、各サーボ層13と組となる5つの記録層15に� ��れぞれ1T、2T、3T、4T、5Tの長さの単一マーク 列を記録する方法を用いても良い。

 なお、記録層IDは、システムゾーン23の他 、システムゾーン23とデータゾーン24の境界� �置や、データゾーン24とリードアウトゾーン 25の境界位置等にも記録するようにしても良� ��。また、データゾーン24をディスク径方向� �複数のゾーンに区分し、さらに各ゾーンを� �クタ割りする場合には、セクタ割りによっ� �残存する各ゾーンの空き領域に記録層IDを記 録するようにしても良い。こうすると、光ピ ックアップ装置204のアクセス位置に拘わらず 、少ないシーク時間により記録層IDを取得す� ��ことができる。

 このようにして全ての記録層15のシステ� �ゾーン23に記録層IDが記録されると、再度、� ��ィスク管理情報を保持すべき記録層15にア� �セスされ、この記録層15に初期情報が記録さ れる(S111)。これにより、当該光ディスク10に� ��するイニシャライズが完了し、初期動作が� ��了する。

 図13(a)は、記録動作時のフローチャート� �ある。

 記録動作が開始されると、光ディスク10� �対し回転サーボが掛けられ、サーボ光が発� �される(S201)。次に、光ピックアップ装置204� �層検出ゾーン22にアクセスされ、サーボ層13� ��形成されたサーボ層識別用の構造をもとに� ��ターゲット記録層15と組となるサーボ層13に サーボ光が引き込まれる(S202)。

 しかる後、光ピックアップ装置204は、サ� ��ボ層13から取得されるアドレス情報をもと� �記録開始位置に移動される(S203)。その後、� �生光が発光され(S204)、さらに、上記の如く� �キスパンダ116が駆動されて、ターゲット記� �層15に再生光が引き込まれる(S205)。

 このようにして再生光がターゲット記録� ��15上の記録開始アドレスに位置づけられる� �、記録光が発光され、記録開始位置から順� �ターゲット記録層15にユーザ情報が記録され る(S206)。そして、ユーザ情報の記録が終了す ると(S207:YES)、当該記録動作が終了する。

 図13(b)は、再生動作時のフローチャート� �ある。

 再生動作が開始されると、光ディスク10� �対し回転サーボが掛けられ、サーボ光が発� �される(S301)。次に、光ピックアップ装置204� �層検出ゾーン22にアクセスされ、サーボ層13� ��形成されたサーボ層識別用の構造をもとに� ��ターゲット記録層15と組となるサーボ層13に サーボ光が引き込まれる(S302)。

 しかる後、光ピックアップ装置204は、サ� ��ボ層13から取得されるアドレス情報をもと� �再生開始位置に移動される(S303)。その後、� �生光が発光され(S304)、さらに、上記の如く� �キスパンダ116が駆動されて、ターゲット記� �層15に再生光が引き込まれる(S305)。

 このようにして再生光がターゲット記録� ��15上の再生開始アドレスに位置づけられた� �、再生開始位置から順次ターゲット記録層15 に対するリード動作が行われ、ユーザ情報が 再生される(S306)。このとき、上記の如く、APD 信号が最良となるよう、エキスパンダ116にサ ーボが掛けられる。そして、ユーザ情報の再 生が終了すると(S307:YES)、当該再生動作が終� �する。

 以上、本実施の形態によれば、光ディス� ��10中、積層方向に所定の間隔にてサーボ層13 が配置されるため、サーボ層13と、これと組� ��なる5つの記録層15が積層方向に大きく離間� ��ることはない。よって、各記録層15に対す� �サーボ信号の信頼性を高く維持することが� �き、その結果、記録光および再生光のビー� �スポットを記録層上において適正に走査さ� �ることができる。

 また、サーボ層13は、サーボ光に対する� �射率が高く記録光および再生光に対する反� �率が低い材料(5酸化ニオブ等)によって形成� �れるため、サーボ層13によって生じる記録光 および再生光の減衰を抑制することができる 。よって、このようにサーボ層13を複数配し� ��も、記録光と再生光を最奥部の記録層15ま� �、円滑かつ効率的に導くことができ、全て� �記録層15に対し適正に記録再生を行うことが できる。

 なお、本発明の実施形態は、上記に限定� ��れるものではなく、他に種々の変更が可能� ��ある。

 たとえば、上記実施の形態では、一つの� ��ーボ層13と組となる記録層15を5つとしたが� �これ以外の数の記録層15を一つのサーボ層13� ��組み合わせても良い。ただし、一つのサー� ��層に組み合わせる記録層の層数を多くする� ��、サーボ層と記録層の位置が離間し、サー� ��層と記録層の関係が希薄となる。よって、� ��つのサーボ層に組み合わせる記録層の層数� ��、円滑なサーボ動作を実現できる範囲に抑� ��る必要がある。

 また、上記実施の形態では、サーボ光に� ��する反射率が高く記録光および再生光に対� ��る反射率が低い材料(5酸化ニオブ等)によっ� ��サーボ層を形成したが、サーボ層と記録層� ��らなる組の段数が比較的小さく、このよう� ��材料によりサーボ層を形成せずとも奥側の� ��録層に十分なパワーの記録光および再生光� ��届く場合には、サーボ層を半透過膜等によ� ��て形成することもできる。ただし、この場� ��にも、上記のような材料でサーボ層を形成� ��た方が、奥側の記録層により効率的に記録� ��および再生光を導くことができ、記録再生� ��作を安定化させることができる。

 また、上記実施の形態では、記録光およ� ��再生光の焦点位置を調整するためにエキス� ��ンダ116を用いたが、これに換えて、液晶素� ��等を用いることもできる。また、上記実施� ��形態では、記録光と再生光の焦点位置を整� ��させるようにしたが、記録光と再生光の焦� ��位置は必ずしも整合していなくとも良く、� ��れらの光が記録層に同時に照射されるよう� ��これらの光の焦点位置が光軸方向にずれて� ��ても良い。

 なお、上記実施の形態では、記録光と再� ��光を同時に記録層15に照射して記録を行う� �態を示したが、記録光のみを記録層15に照射 して記録を行うようにすることもできる。こ の場合、光ピックアップ装置の構成は、上記 と同様でよく、フェムト秒レーザ111と半導体 レーザ112に対する制御のみが相違する。すな わち、記録動作時には、記録光を発光するフ ェムト秒レーザ111のみが超短パルスで発光さ れ、再生光を発光する半導体レーザ112は発光 されない。この場合、再生光によって記録層 15のエネルギー準位が引き上げられないため� ��フェムト秒レーザ111の発光パワーは、上記� ��施の形態の場合よりも高められる。なお、� ��録光のみで記録を行う場合も、上記実施の� ��態と同様の2光子吸収材料を記録層15の材料� ��して用いることができる。

 さらには、記録動作時には、記録光を発� ��するフェムト秒レーザ111と、再生光を発光� ��る半導体レーザ112が照射され、記録層15が� �生光の波長において吸収がない場合にも本� �明を適用可能である。この場合、フェムト� �レーザ111、半導体レーザ112はともに発光し� �いるが、実際に記録に寄与するのはフェム� �秒レーザ111である。この場合も再生光によ� �て記録層15のエネルギー準位が引き上げられ ないため、フェムト秒レーザ111の発光パワー は、上記実施の形態の場合よりも引き上げら れる。

 この他、各レーザ光の波長や、各層の材� ��、膜厚等は上記に限定されるものではなく� ��また、光ピックアップ装置204および光ディ� ��ク装置の構成も適宜変更可能である。

 本発明の実施の形態は、特許請求の範囲� ��示された技術的思想の範囲内において、適� ��、種々の変更が可能である。