CN1929005A

CN1929005A - 信息记录介质和光盘装置

Info

Publication number: CN1929005A
Application number: CNA2006101277661A
Authority: CN
Inventors: 渡部一雄; 大寺泰章; 吉田展久; 中村直正
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2006-09-08
Publication date: 2007-03-14
Also published as: TW200741691A; JP2007080303A; KR100824166B1; KR20070029557A; EP1763023A2; US20070058516A1; EP1763023A3

Abstract

根据本发明的一个实施例，信息记录介质具有第一记录层(101(L0))；通过具有第一厚度的第一间隔层相对于第一记录层提供的第二记录层(102(L1))；通过第二间隔层(108)相对于第二记录层提供的第三记录层(103(L2))，其中该第二间隔层(108)的厚度不同于第一间隔层并相对于第一间隔层的厚度被设置为预定大小；支持第一记录层的第一基片(104)；以及支持第三记录层的第二基片(110)。这有可能以高生产率制造具有三个或三个以上记录层的很难引起层间串扰的信息记录介质。

Description

信息记录介质和光盘装置

技术领域

本发明一个实施例涉及在具有两个或两个以上记录层的光盘(信息记录介质)中不易出现层间串扰的一种结构，以及用于再现来自该光盘的信息的一种光盘装置(一种信息记录/再现装置)。

背景技术

在由CD和DVD-ROM代表的只读类型、由CD-R和DVD-R代表的一次写入类型和由DVD-RAM所代表的可重写类型中，光盘可以用作信息记录介质，并且光盘可以用作计算机或记录/再现视频装置(视频记录装置)的外部存储器。

事实上，已经将具有两个或两个以上记录层的光盘用于增加记录容量。已知当再现记录在具有两个或两个以上记录层的光盘的每个记录层中的信息时，在层之间发生串扰。当记录层的数目是三个或三个以上时，除了来自相邻记录层的串扰之外，还应当考虑来自(从再现层移两个层的)较远层的串扰。

例如，Jpn.J.Appl.Phys.，Vol.43，No.7B，第4983-4986页(2004)公开了一种光盘，其中在四层ROM盘中相邻间隔层的厚度是不同的。

然而，上述文献表明了当相邻间隔层的厚度相同时，串扰增加，以及作为矫正措施，使得每个间隔层的厚度不同，但是没有表明对于该不同所需的程度。当然，很明显的，当间隔层的厚度有很大不同时，串扰变小，但是间隔层的总厚度超过了光盘装置所允许的球面象差。

进一步地，在实际的大多数光盘生产中，需要基于间隔层本身厚度的变化(盘之间的变化)来考虑间隔层之间厚度差的变化。

发明内容

本发明的目的是能够以高生产率生产具有三个或三个以上记录层的光盘(信息记录介质)，该光盘很难在由光盘装置(信息再现装置)再现信号期间引起层间串扰，其中该光盘装置再现来自信息记录介质中的信息，以及本发明的目的是提供一种用于再现来自该光盘信息的光盘装置。即，依据层间串扰和盘的可制造性，本发明定义了多层盘中相邻间隔层之间的适当的厚度差。

根据本发明的一个方面，提供了一种信息记录介质，包括：第一记录层；通过具有第一厚度的第一间隔层相对于第一记录层提供的第二记录层；通过第二间隔层相对于第二记录层提供的第三记录层，该第二间隔层的厚度不同于第一间隔层并相对于第一间隔层的厚度被设置为预定大小；支持第一记录层的第一基片；以及支持第三记录层的第二基片。

附图说明

图1是示出根据本发明一个实施例所述在一面上提供三个记录层的多层光盘例子的示例图；

图2是示出根据本发明一个实施例所述发生在图1所示多层光盘中的内反射的示例图；

图3是一个曲线图，解释了根据本发明一个实施例所述当再现来自如图1所示多层光盘中的信息时，再现系统特性和光盘间隔层厚度(散焦的量)之间的关系；

图4是一个表格(特性分析表)，解释了根据本发明一个实施例所述对于再现系统消除间隔层厚度条件的概率，清除该条件能够减少发生在如图1所述多层光盘中内反射的影响程度；

图5是示出根据本发明一个实施例所述的用于再现来自图1-4所示多层光盘中信息的一个光盘装置(信息再现装置)的例子的示例图；以及

图6是解释了发生在如图1所示具有三个或三个以上记录层的多层光盘中的内反射的示意图(为了比较的目的，使层间间隔相等)。

具体实施方式

根据一个实施例所述，图1示意性地表示根据本发明一个实施例所述的在一面上具有三个层的盘。

本发明的光盘100特征在于接收来自一面(相同面)的激光束，并访问多个信息记录层(L0(101)，L1(102)，L2(103))。作为一个例子，如图1所示的光盘100是一个在一面上具有三个层的HD DVD只读盘。例如，再现光具有405nm的波长，以及通过使用一个具有0.65NA的光学器件(物镜1)将其发射到每个层(记录表面)。

向每个信息记录层101到103提供具有0.40μm轨道间距的最短长度为0.204m的螺旋型凹坑。盘100与那些广泛使用的CD和DVD(或HD DVD、BD)基本上具有一样的尺寸：外径为120mm，内径为15mm，以及总的厚度为1.2mm±0.03mm。当然，光盘并不限制在这些形式上。可以形成四个以上的信息记录层，可以利用一次写入型或记录/再现型，可以使用诸如DVD和BD这样的光学器件，图案密度可以是高的或低的，以及可以使用80mm外径的小尺寸盘。

如图1所示的光盘100具有三个顺序层叠的信息记录层101(L0)、102(L1)和103(L2)的结构。在记录层之间，形成第一间隔层106和第二间隔层108。在层L0(101)和L2(103)的外面提供基底材料(成型基片)104和110。

当把记录层103(L2)和基片110的图案粘贴(叠加)在记录层101(L0)和基片104的图案上时，通过在基片104和110之间用第一和第二间隔层106和108固定记录层102(L1)，可以很容易地形成光盘100，其中所述基片110提供有形成在其图案上的预定厚度的反射薄膜109，并且所述基片104提供有形成在其图案上的预定厚度的反射薄膜105。只要建立一个制造过程，在叠加和制造每个记录层的顺序上没有特别的限制。例如，有可能在通过用第一和第二间隔层106、108固定记录层102(L1)所形成的中间基片(临时命名，没有给出附图标记)的两面或一面上形成记录层101(L0)和/或记录层103(L2)，并在外面叠加成型基片104和/或110。成型基片和间隔层、或间隔层和反射薄膜可以由粘合、汽化、使用基片材料来自焊接的各种方法或通过粘贴来形成。

能够有选择地从图1所示光盘100的每个信息记录层101(L0)、102(L1)和103(L2)中再现记录在任意层中的信息。

此时，在使信号再现恶化的因素中，那些为多层盘所特有的是：

1)从物镜到信息记录层的最佳距离偏移

2)层间的串扰。

对于1)从物镜到信息记录层的最佳距离偏移，在后面将参考图5给出一个解释。在本实施例的HD DVD记录/再现系统11中，为了通过具有0.60mm厚度的成型板(第一基片104)再现来自任意信息记录层的信息，最优化每个单元。如果到再现信息记录层的距离偏移了到信息记录层的最佳距离(最佳值)，那么主要由于球面象差的影响(当用象差的概念估计基片104和间隔层厚度的影响时，其可以作为球面象差进行处理)降低了再现激光束的质量，并使再现信号恶化。

这被证实为，最佳距离所允许的偏移是仿真结果的±30μm。因此，在如图1所示的多层光盘100中，将所有层的位置(或厚度)设置为0.60mm±30μm是必须的。虽然没有在图5中示出，但是有可能通过对再现系统提供球面象差校正功能，将最佳距离所允许的偏移进一步扩大±25μm。

因此，在如图1所示多层光盘的每个信息记录层中，距入射平面的距离需要在600±55μm的范围内(当提供球面象差校正功能时)，理想地在600±30μm的范围内(当没有提供球面象差校正功能时)。

这说明如果将任意记录层放置在600±30μm范围内，那么在没有向再现系统提供特别的球面象差校正功能的情况下，能够获得具有理想的质量的再现信号。相反，没有必要向用于从多层盘中再现信息的系统提供球面象差功能，以及需要在光盘本身中将两个最远的记录层设置在600±30μm范围内，其包括制造盘时的误差。

对于2)层间的串扰，首先知道，当间隔层厚的时候，可以控制层间串扰的大小，而包括间隔层厚度的上限值由上述1)所限制。

为了确认间隔层厚度的下限，我们已经通过实际制作一张光盘来试验了再现信号的质量，并获得了当使用下一代原版盘制作设备(EBR：电子束记录器或PTM：相转移原版盘制作)时下限为15μm、和当使用目前的原版盘制作设备(LBR：激光束记录器)时下限为23μm的结果。

在具有三个或三个以上记录层的光盘中，需要考虑邻近间隔层的厚度差，正如在上述非专利文献1中所建议的。

例如，图6显示了一个当相邻间隔层厚度相同时在一面上具有三层的盘的例子。从图6中可以看到，当再现激光聚焦在第三层信息层L2(103)上时，激光束的一部分在第二层信息层L1(102)上反射，在第一信息层L0(101)上再次反射，并进一步在第二信息层L1(102)上反射，从而产生一个沿着与原始再现激光束的再现光(从层L2上已反射的激光束)相同光路的反射激光束(用于再现目的的、从记录层所反射的激光束的一部分被聚焦在非再现层L0(第一记录层101)的背面上)。在这种情况下，来自L0(来自背面)的再现信号作为串扰被叠加在来自L2的主再现信号上，并且严重降低了主信号的质量。

与上述形成对比的是，当如图2所示相邻间隔层的厚度不同时，当再现激光束被聚焦在层L2上时，在层L1和L0上反射的激光束(串扰成分)沿着偏离来自L2的反射激光束(再现信号的激光束)的光路传播。换句话说，在层L1和L0上反射的激光束以散焦状态被引导向信号检测系统。在这种情况下，如图2所示的例子中，在来自L2的主再现信号上叠加了串扰，但是信号的强度、或信号的降级度变得非常低。

如上文所描述，当相邻间隔层的厚度不同时，多反射所引起的层间串扰要好一些，也就是说，当厚度差大时，层间串扰降低。

因此，根据多反射所引起的层间串扰，相邻层的厚度具有很大的差，串扰就得到改善，但是由本文所提到的1)的原因限制了该差的上限。

在上述背景技术中，根据层间串扰和盘制造工艺，为了以高生产率制造光盘，同时避免发生在层间的串扰影响，当从具有三个或三个以上记录层的光盘100中再现信息时，优选地定义了一个在具有多个(三个或更多)记录层的光盘中相邻间隔层的适当厚度差。

为了定义间隔层的适当厚度差，首先我们执行了计算机仿真来计算以某一厚度差层间串扰被降低多少的情况下的厚度差。

仿真包括随着散焦量，再现信号的多反射光束的振幅被降低多少的估计。

图3显示了该结果。水平轴表示散焦值，以及垂直轴表示被归一化(为1)信号的振幅。在垂直轴中，没有散焦的信号振幅或当聚焦时的信号振幅用1来表示。

从图3中可以看到，当物镜1(参考图1或图5)的NA(数值孔径)是0.65(曲线A)且散焦量是1.25μm时，信号振幅(串扰量)是最小的，并且振幅将不再随着散焦量的变大而有大的增加。也就是说，当NA是0.65时，如果散焦量或相邻间隔层的厚度差在1.25μm之上，那么串扰能够得到充分的控制。

另外一方面，当通过将相邻间隔层的厚度差异设置为1.25μm来制造光盘(大量地)时，通常并不保证在所有已制造光盘中串扰是最小的，这是因为某个盘中的间隔层厚度的变化或盘之间的变化。因此，为了满足整个光盘的间隔层之间的厚度差是1.25μm或更大的条件，当设计盘时，必须留出一个余量(以对间隔层给出一个比较大的厚度差)。

在基于公知的蒙特卡罗法的仿真中，我们通过30,000次采样(30,000次实验)，已经计算了一个间隔层之间厚度差的设计值。图4显示该结果。如图4所示的仿真通过将标准偏差设置为0.5μm、0.75μm、1.0μm，以及以0.5μm的步长将与相邻间隔层的厚度差设置为2.5到5.0μm，来假设间隔层之间的厚度变化的分布正常，并估计消除(clearing)间隔层之间的厚度差在1.25μm之上的这个条件的概率。当然，当间隔层本身的厚度变化小时，即使通过将间隔层之间的厚度差设置为很小来设计盘，消除该条件的概率也会增大。

根据图4，假设必要条件是消除该条件的概率是在99.3％以上，那么当标准偏差为σ＝0.5μm时，必须将间隔层之间的厚度差设置为3.0μm。如果σ＝0.75μm，那么间隔层之间的厚度差大约是4.0μm，以及如果σ＝1.0μm，那么必须将间隔层之间的厚度差设置为5.0μm。

根据上述结果，当NA为0.65时，可以通过下面给出的等式获得间隔层之间的厚度差的设计值DD，假设间隔层厚度变化的标准偏差是S(μm)

DD＝3.5×S+1.25(μm) (1)

图5表示光盘装置(信息记录/再现装置)的一个例子，其至少能够再现来自参考图1到图4所说明的具有三个或三个以上记录层的多层光盘中的信息。

如图5所示，光盘装置11具有半导体激光器(光源)20，其用于输出例如具有400到410nm波长的蓝紫色光束或激光束。激光束的波长优选地是405nm。

通过准直透镜21来对准从半导体激光源20输出的光(光束)11，并将其引导到衍射光栅22，该衍射光栅22是被用来基于公知的微分推挽式方法来获得循道(tracking)误差信号。

穿过衍射光栅22的光束沿着偏振分光镜23和λ/4波片24传输，并由物镜引导到光盘100的记录层(记录平面)L0(101)、L1(102)和L2(103)之一上。

会聚在光盘100的一个记录层上的激光束111在再现对象或记录层上被反射，并作为反射激光束被送回物镜1，以及经过λ/4波片24被返回到偏振分光镜23。

返回到偏振分光镜23的反射激光束在偏振面上被反射，并提供给衍射光学元件26以用于给出了预定衍射图的检测器。

作为具有与聚光透镜27给出的会聚度所定义的焦距相对应的聚束点大小的会聚光，通过衍射光学元件26的反射激光束被聚焦，以在光检测器28的光接收平面上形成图像。

光检测器28的光接收部分通常被分割为多个部分，并且每个部分输出对应光强度的一个电流。用没有示出的I/V放大器把从光接收部分的每个部分中输出的电流转换为电压，并将该电压提供给运算电路12，以及在那里被处理以便作为HF(再现)信号、聚焦误差信号和循道误差信号来使用。虽然没有详细描述，但是HF(再现)信号被转换为预定信号格式，或通过预定接口将其输出到临时存储器或外部存储器中。

运算电路12所获得的信号还可以提供给伺服驱动器13，并用于产生聚焦误差信号以改变物镜1的位置，使得在物镜1的聚焦位置上以预定大小形成光点，并与物镜1到光盘100的相应记录层L0(101)、L1(102)和L2(103)之一的距离一致。聚焦误差信号用于获得聚焦控制信号来对调节器29进行操作，该调节器29用来改变物镜1的位置。将基于聚焦误差信号所生成的聚焦控制信号提供给调节器29。因此，固定于调节29的物镜1将相对于再现对象或光盘100的信息记录层101(L0)、102(L1)和103(L2)之一靠近/远离的方向(图5中垂直方向)上随意移动。

运算电路12所获得的信号还提供给伺服驱动器13，并用于产生循道误差信号以改变物镜1的位置，使得会聚在物镜1的焦点位置上的激光束点被引导向记录在再现对象上的一系列记录标记、或光盘100的记录层、或先前形成的导向槽、或轨道的大体中心位置上。循道误差信号被用于获取循道误差来操作调节器29，该调节器29用来改变物镜1的位置。将基于循道误差信号所产生的循道信号提供给调节器29。因此，固定于调节器29的物镜1沿着光盘100的信息记录层的盘径向方向、或与轨道或一系列记录标记交叉的方向随意移动。

换句话说，由伺服驱动器13控制物镜1，以便能够将物镜1在它的焦距上所会聚的光点作为在记录层上的最小光点提供到在光盘100的记录层101(L0)、102(L1)和103(L2)任意一个上所形成轨道或一系列记录标记上。

因为由光盘驱动器(信息再现装置)控制系统的NA，所以我们还会考虑NA＝0.55和NA＝0.85的情况(参考图3)。

如从图3中所看到的，当NA增加(变大)时，以少量的散焦就使激光束趋于极大的离焦，以及使串扰信号振幅变为最小的散焦量也减小。因而，可以说，用当NA＝0.85时的0.75μm的散焦量、和当NA＝0.55时的1.8μm的散焦量可以充分地控制串扰。我们知道，散焦造成的波象差与NA的平方成比例。根据该知识以及图3的计算结果，由下面给出控制NA和串扰所需的相邻间隔层的厚度差(＝散焦量)

D＝1.25×(0.65/NA)² (2)

由等式(1)和(2)，能够导出间隔层厚度的设计值DD、NA、和间隔层厚度变化的标准偏差S(μm)之间的一般关系

DD＝3.5×S+1.25×(0.65/NA)² (3)

通过使用该关系式，能够定义信号再现系统(光盘装置)的NA与具有三个或三个以上记录层的光盘的间隔层厚度之间的关系。换句话说，这使得即使在间隔层中发生了多反射，光盘的批量生产也能够控制层间串扰。

如下文所解释，根据本发明，有可能在设计具有三个或三个以上记录层的多层光盘时，考虑盘的可制造性来高效地制造能控制由多反射引起的层间串扰的光盘。因此，有可能以高生产率制造具有三个或三个以上记录层的光盘(信息记录介质)，其在通过用于再现来自光盘中信息的光盘装置(信息再现装置)来再现信号时，很难引起发生在层间的串扰影响。这提高了产量以及降低了成本。换句话说，在本发明的光盘中，当从具有三个或三个以上记录层的光盘中再现信息时，减少了串扰所引起的再现信号质量的恶化，以及能够获得好的再现特性。进一步地，在批量生产中，通过基于光盘之间的变化而进行的设计，可以提高产量并降低成本。

当已经描述了本发明的某些实施例时，这些实施例仅仅以例子的方式出现，并不试图限制本发明的范围。实际上，本文所描述的该新的方法和系统可以以其他形式的变换来实施；进一步地，在不脱离本发明精神的情况下，可以做出在本文所描述的方法和系统形式下的各种省略、替代和改变。所附权利要求和它们的等同形式试图覆盖落在本发明范围和精神之内的形式或改进。

Claims

1.一种信息记录介质，特征在于包括：

第一记录层(101(L₀))；

第二记录层(102(L₁))，其通过具有第一厚度的第一间隔层相对于所述第一记录层来提供；

第三记录层(103(L₂))，其通过第二间隔层相对于所述第二记录层来提供，其中该第二间隔层的厚度不同于所述第一间隔层并相对于所述第一间隔层的厚度被设置为预定大小；

第一基片(106)，其支持所述第一记录层；以及

第二基片(108)，其支持所述第三记录层。

2.如权利要求1所述的记录介质，其特征在于所述第一和第二间隔层之间的厚度差超过3μm并低于5μm。

3.如权利要求1所述的记录介质，其特征在于当将间隔层厚度中制造变化的标准偏差假设为S(μm)时，所述第一和第二间隔层之间的厚度差的设计值是3.5×S+1.25μm。

4.如权利要求1所述的记录介质，其特征在于当将间隔层厚度中制造变化的标准偏差假设为S(μm)、以及将用于信号再现系统的物镜的数值孔径假设为NA时，所述第一和第二间隔层之间的厚度差的设计值是3.5×S+1.25(0.65/NA)²(μm)。

5.一种信息记录介质，其特征在于包括：

第一记录层(101(L₀))，其为板形或盘形，并具有彼此相对的两个平面；

第一间隔层(106)，其具有第一厚度，所述第一间隔层(106)被叠加在所述第一记录层的一个平面上；

第二间隔层(108)，其具有不同于所述第一间隔层厚度的第二厚度，所述第二间隔层(108)被叠加在所述第一记录层的另外一个平面上；

第二记录层(102(L₁))，其被叠加在所述第一间隔层上；

第三记录层(103(L₂))，其被叠加在所述第二间隔层上；

第一支持基片(104)，其被叠加在所述第二记录层上；以及

第二支持基片(110)，其被叠加在所述第三记录层上，

其中，从所述第一支持基片侧记录或再现所述第一、第二和第三记录层，从所述第一支持基片表面到所述第一、第二和第三记录层的距离在600±55μm范围之间，以及当将间隔层厚度中制造变化的标准偏差假设为S(μm)时，所述第一和第二间隔层之间的厚度差的设计值是3.5×S+1.25μm。

6.一种光盘装置，其特征在于包括：

具有数值孔径NA的物镜(1)，其将400到410nm波长的光束会聚在记录介质的任意一个记录层上，所述记录介质具有至少三个记录层以及具有间隔层，其中当将所述间隔层厚度中制造变化的标准偏差假设为S(μm)时，在所述记录层之间所提供的那些间隔层之间与相邻间隔层的厚度差的设计值是3.5×S+1.25(0.65/NA)²(μm)；

光检测器(28)，其检测由物镜所捕获的、在所述记录介质的任意一个记录层上所反射的光束；以及

信号处理电路(12)，其通过由光检测器检测的在所述记录介质的任意一个记录层上所反射的光束，来再现记录在所述记录介质上的信息。

7.根据权利要求6所述的光盘装置，其特征在于物镜的NA是NA＝0.65。