JP2001250265A - 多層光ディスク及びその初期化方法 - Google Patents
多層光ディスク及びその初期化方法Info
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- G11B7/0055—Erasing
- G11B7/00557—Erasing involving phase-change media
Abstract
ことなく、初期化する際に生ずる光干渉による初期化ム
ラを低減する。 【解決手段】 基板上に少なくとも第1の情報記録層及
び第2の情報記録層が中間層を介して積層形成されてな
る多層光ディスクに対し、第1の情報記録層側から初期
化光を照射し、相変化材料を記録材料とする第1の情報
記録層を初期化する。このとき、初期化光の照射に用い
る対物レンズの開口数をNA、初期化光の長手方向のビ
ームの長さをL、中間層の厚さをD、第1の情報記録層
を透過し第2の情報記録層で反射されて再び第1の情報
記録層に照射される光量の第1の情報記録層に入射され
る光量に対する割合をR1としたときに、初期化光の波
長λiでL×R1≦25[1−exp(−0.0004
×NA4×D2)]なる関係を満たすように初期化光を照
射する。
Description
材料とする情報記録層を有する多層光ディスクに関する
ものであり、さらにはその初期化方法に関するものであ
る。
クにおいてもより多くの情報量を有する光ディスクの開
発が求められている。
イルディスク(DVD)において、情報量8.5Gバイ
トを有する光ディスクが実現されているが、例えばホー
ムビデオの光デイスクヘの置き換えやハイビジョン放送
の録画等において、より多くの情報を光ディスクで記録
再生することが求められており、未だ十分とは言い難
い。
合、現行のNTSC方式による放送を4時間録画するた
めには、8Gバイト以上の情報量が必要になり、また、
ハイビジョン放送を3時間録画するためには、やはり2
0Gバイト以上の情報量が必要である。
再生可能な光ディスクに求められる情報記憶量は、今後
ますます増えていくものと考えられる。
クでは、情報量8.5GバイトがDVD二層ディスクで
既に達成されているが、記録可能な光ディスクでは、製
品レベルで情報量5.2Gバイト程度が達成されている
に過ぎない。ここで記録再生可能な光ディスクは、情報
記録層を1層のみ有するいわゆる単層光ディスクであ
る。
において二層とも記録再生可能な情報記録層で構成した
光ディスクの開発が各方面で進められており、そのうち
のいくつかは既に発表されている。
再生可能な光ディスクは、いずれも相変化記録材料を用
いた相変化型光ディスクである。
ディスクは、製造工程においてスパッタ装置を用いて金
属反射膜、誘電体薄膜、記録材料薄膜を成膜するが、成
膜後の記録材料薄膜は非晶質状態であり、情報を記録す
るに際しては、これを結晶状態に変化させるための初期
化工程を必要とする。
に、この光ディスクの情報記録再生に用いる駆動装置
(ドライブ)と同様の機能を有する装置(初期化装置)
を用い、情報の記録再生に用いる光の波長とは異なる波
長の光、通常は赤外光を用いて行っている。赤外光を用
いる理由は、1Wや2Wクラスの大パワーレーザダイオ
ードが存在するためである。
ると、先ず、初期化に用いるレーザ光は対物レンズと呼
ばれる集光レンズを用いて情報記録層上に集光される。
集光されたレーザ光の大きさは、光ディスクの半径方向
に約50μm〜100μm、トラック方向に1μm程度
である。
膜を融点近傍まで昇温し、比較的ゆっくり冷却する。こ
れにより昇温、冷却された領域の記録材料薄膜は、結晶
状態に変化する。
化記録層からなる情報記録層を初期化する場合、特に第
1記録層を初期化する場合、第1記録層の特性上、第1
記録層に集光した初期化光は、第1記録層を透過し、第
1記録層ともうひとつの記録層(第2記録層)の間に存
在する透明層(中間層)を透過して第2記録層にて反射
し、再び中間層を透過して第1記録層を照射することに
なる。このために、第1記録層に集光したレーザ光と、
これを透過し第2記録層から反射し再び第1記録層上に
戻ったレーザ光とが光干渉を起こす。
ために、第1記録層上で干渉を起こす二つの光の位相は
ディスク面内では一様ではなく、第1記録層上における
レーザ光強度はディスク面内で変動することになる。こ
の結果、第1記録層上での初期化状態はディスク面内で
異なる。
期化状態にも依存するため、ディスク面内で初期化状態
が異なる場合、良好な記録再生信号特性が得られない結
果となる。
の初期化ムラを低減する方法としては、第2記録層の初
期化波長に対する反射率を低減する方法や、第1記録層
の初期化波長に対する光透過率を低減する方法が考えら
れる。
膜を情報記録再生信号特性が最良となるように積層する
のが通例であり、初期化波長に対する反射率や透過率条
件をも情報記録層の設計に盛り込むと、各情報記録層の
情報記録再生信号特性を悪化させる虞れがある。各記録
層の情報記録再生信号特性を劣化させること無く、初期
化波長に対する第1記録層の透過率の低減、第2記録層
の反射率の低減を実現することは、望ましいことではあ
るが、これを実現することは至難の技である。
されたものであり、各記録層の情報記録再生信号特性を
劣化することなく、初期化する際に生ずる光干渉による
初期化ムラを低減し得る多層光ディスクを提供し、さら
にはその初期化方法を提供することを目的とする。
めに、本発明の多層光ディスクは、基板上に少なくとも
第1の情報記録層及び第2の情報記録層が中間層を介し
て積層形成され、上記第1の情報記録層側から初期化光
が照射され、当該第1の情報記録層が初期化される多層
光ディスクにおいて、上記第1の情報記録層が相変化材
料を記録材料とし、上記初期化光の照射に用いる対物レ
ンズの開口数をNA、初期化光の長手方向のビームの長
さをL、中間層の厚さをD、第1の情報記録層を透過し
第2の情報記録層で反射されて再び第1の情報記録層に
照射される光量の第1の情報記録層に入射される光量に
対する割合をR1としたときに、初期化光の波長λiで
L×R1≦25[1−exp(−0.0004×NA4
×D2)]なる関係を満たすことを特徴とするものであ
る。
層及び第2の情報記録層が中間層を介して積層形成さ
れ、上記第1の情報記録層側から初期化光が照射され、
第2の情報記録層が初期化される多層光ディスクにおい
て、上記第2の情報記録層が相変化材料を記録材料と
し、上記初期化光の照射に用いる対物レンズの開口数を
NA、初期化光の長手方向のビームの長さをL、中間層
の厚さをD、第2の情報記録層で反射されさらに第1の
情報記録層で反射されて再び第2の情報記録層に照射さ
れる光量の第2の情報記録層に入射される光量に対する
割合をR2としたときに、初期化光の波長λiで L×R2≦25[1−exp(−0.0004×NA4
×D2)] なる関係を満たすことを特徴とするものである。
なくとも第1の情報記録層及び第2の情報記録層が中間
層を介して積層形成されてなる多層光ディスクに対し、
上記第1の情報記録層側から初期化光を照射し、相変化
材料を記録材料とする第1の情報記録層を初期化する多
層光ディスクの初期化方法において、上記初期化光の照
射に用いる対物レンズの開口数をNA、初期化光の長手
方向のビームの長さをL、中間層の厚さをD、第1の情
報記録層を透過し第2の情報記録層で反射されて再び第
1の情報記録層に照射される光量の第1の情報記録層に
入射される光量に対する割合をR1としたときに、初期
化光の波長λiで L×R1≦25[1−exp(−0.0004×NA4
×D2)] なる関係を満たすように初期化光を照射することを特徴
とするものである。
録層及び第2の情報記録層が中間層を介して積層形成さ
れてなる多層光ディスクに対し、上記第1の情報記録層
側から初期化光を照射し、相変化材料を記録材料とする
第2の情報記録層を初期化する多層光ディスクにおい
て、上記初期化光の照射に用いる対物レンズの開口数を
NA、初期化光の長手方向のビームの長さをL、中間層
の厚さをD、第2の情報記録層で反射されさらに第1の
情報記録層で反射されて再び第2の情報記録層に照射さ
れる光量の第2の情報記録層に入射される光量に対する
割合をR2としたときに、初期化光の波長λiで L×R2≦25[1−exp(−0.0004×NA4
×D2)] なる関係を満たすように初期化光を照射することを特徴
とするものである。
光(波長λi)を用いた初期化と呼ばれる処理をするに
あたり、第1情報記録層上に集光、照射されたレーザ光
(波長λi)光量に対して、第1情報記録層を透過し、
中間層を透過し第2情報記録層で反射し更に中間層を透
過して第1情報記録層を再び照射したレーザ反射光光量
が少なくなるようにして、初期化時の第1情報記録層上
での初期化光の入射光と反射光による光干渉を低減し、
光干渉による第1情報記録層上での光量変動を低減する
ことにより、情報記録層面内の均質な初期化が実現され
る。
たレーザ光(波長λi)光量に対して、第2情報記録層
を反射し、中間層を透過し第1情報記録層で反射し更に
中間層を透過して第2情報記録層を再び照射したレーザ
光量が少なくなるようにして、初期化時の第2情報記録
層上での初期化光の入射光と反射光による光干渉を低減
し、当該光干渉による第2情報記録層上での光量変動を
低減することにより、やはり情報記録層面内の均質な初
期化が実現される。
反射光量を極力低減するための具体的手法としては、例
えば第1情報記録層と第2情報記録層の間に存在する中
間層に、光波長に依存する特性を与えればよい。
対しては95%以上の透過率を有し、初期化波長に対し
ては均質な初期化を行うために十分小さい透過率を有す
るようにする。このようにして情報記録層初期化時の初
期化を行う層上の光強度変調を、情報記録再生信号特性
により決まる初期化パワー変動許容範囲内に収まるよう
にする。
るためには、例えば透明中間層材料に色素系材料を混合
する。このとき、色素系材料は初期化波長に対して吸収
を有し、情報記録再生波長に対して極力吸収の少ないも
のを用いる。
ィスク及びその初期化方法について、図面を参照しなが
ら詳細に説明する。
一例を図1に、またその断面構造を図2に示す。
に、内周部がクランプ領域CAとされ、その外側に情報
記録再生領域RAが設けられている。
基板2の上に第2記録層3を配置し、第2記録層3に対
し支持基板2と反対側に信号記録再生レーザ波長におい
て透明で20〜100μmの厚みを有する中間層4を配
置し、中間層4の第2記録層3と反対側の面に第1記録
層5を配置した構成を有する。また、第1記録層5上に
は、厚さ0.05mm〜1.2mmの光透過層6が積層
されており、記録再生用レーザ光は光透過層6側から入
射される。
ク1の、相変化材料を記録材料とする第1記録層5の初
期化に適応した例について述べる。なお、初期化対象と
するディスク構造は、図2に示す構造に限られるもので
はなく、例えば図2の構造において第1記録層5上に形
成された光透過層6は無くてもよい。
置の構成を図3に示す。
m、レーザ光を集光する対物レンズのNAが0.60で
ある光ディスクプレーヤータイプの初期化装置である。
により回転駆動され、この回転する多層光ディスク1に
対して移動光学系12により初期化光を照射するように
なっている。
ムスプリッタ22、反射ミラー23、対物レンズ24を
備えており、多層光ディスク1からの戻り光をビームス
プリッタ22及び集光レンズ25を介してフォトディテ
クタ26に導き、これをモニタするような構成とされて
いる。
の第1記録層5上に集光される光の大きさは、図4に示
すように、ディスクの半径方向に長さL=50μm程
度、トラック方向に幅d=1μm程度の大きさを有する
ものとする。
スク1の初期化方法について説明する。多層光ディスク
1は適切な回転数で回転させ、初期化装置のレーザ収束
光をその焦点位置が初期化したい記録層面位置にくるよ
うにフォーカスサーボと呼ばれる技術を用いて焦点を結
ばせる。レーザ収束光は光ディスク1回転あたり径方向
に一定の距離、例えば20μm移動する。この動作によ
り光ディスクの情報記録再生領域RA全面を初期化す
る。
る第1記録層5の初期化において、中間層4が初期化レ
ーザ波長、情報記録再生レーザ波長に共に殆ど光吸収を
有さない場合について述べる。
録層5を初期化する場合の初期化光の配置を示す。な
お、図5では各記録層上に本来存在する案内溝の表示を
省略する。
第1記録層5を透過し中間層4を透過し、第2記録層3
で反射し、再び中間層4を透過して第1記録層5を照射
する。この場合、第1記録層5への収束光と第2記録層
3からの反射光は、第1記録層5上で光干渉を起こす。
光干渉が起こると、第1記録層5上のレーザ照射光の光
強度が、第2記録層3からの反射光が無い場合に対し変
動し、その変動量は中間層4の厚さDによって変化す
る。
変化は中間層4の厚さDの変化に対し周期的であり、中
間層4の初期化光の波長λiに対する屈折率をNiとし
た場合、中間層4の厚さDの増加量に応じてλi/(2
Ni)の周期で第1記録層5上の光量変動が発生する。
現実の系では、λi=0.81μm、Ni=1.53程
度であるので、第1記録層5上の光量は中間層4の厚さ
Dが0.26μm変動する毎に強弱を繰り返す。中間層
4の厚さDは数十μm程度であるために、中間層4の厚
み誤差を0.02μm以下で制御することは不可能であ
り、実際には1μm以上の膜厚誤差をディスク面内で有
する。このためディスク面内で干渉の度合いを一定に保
つことはできない。
さDを30μm、第1記録層5のレーザ光(λi=81
0nm)に対する光透過率T1を70%としたときの第
1記録層5上におけるレーザ光強度のうち、光干渉によ
り強め合った場合の光強度Imaxと弱め合った場合の
光強度Iminの比率(Imax/Imin)を、第2
記録層3のレーザ光λiに対する反射率RL2を変数とし
て図6に示す。
するためには、RL2≦4%とする必要があることがわか
る。ここでImax/Iminの上限を1.1としたの
は、多層光ディスクの情報記録再生信号の特性が初期化
パワーの変動範囲(初期化パワーマージン:Imax/
Imin≦1.1)で良好に保たれることによる。
ディスクにおいては、初期化波長λiに対する第1記録
層5の光透過率T1、第2記録層3の反射率RL2に依存
し、初期化装置においては初期化光の波長λi、対物レ
ンズNA、情報記録面に集光したときのビーム形状に依
存する。
λi,NA,収束光の長手方向の長さL、短手方向の長
さd、多層光ディスクの中間層4の厚さD、第1記録層
5に入射した光に対して第2記録層3から反射し第1記
録層5を再び照射する光の割合R(%)に課せられる制
約条件を計算により求めたところ、図7に示す斜線領域
であることがわかった。ここで、短手方向の長さdは波
長λiとNAによりd=0.82×λi/NAで表さ
れ、Rは第1記録層5の透過率T1と第2記録層3の反
射率RL2によりR=RL2×T1×T1で表されるものと
する。
を満たすように多層光ディスクを構成し、または作製可
能な多層光ディスクに合わせて図7の斜線領域を満たす
ように初期化装置を構成することにより、多層光ディス
クの情報記録層を均質に初期化することができる。
間層4の厚さDの取りうる範囲が広がることがわかる。
すなわち、既存の初期化装置の仕様にて初期化時の光干
渉の影響を低減できる。しかし、多層光ディスクを設計
する場合、第1記録層5、第2記録層3とも本来情報記
録再生波長に対して情報記録再生特性が最良となる設計
を優先したいところである。そして情報記録再生特性を
保ちつつ初期化波長に対してもT1,RL2が低減するよ
う設計上の制約を設けることは至難の技である。
た中では、λi=810nmに対しT1=60%、RL2
=20%程度の解を得ている。このようなメディアに対
する表1の条件における第1記録層5上の初期化パワー
変動比Imax/Iminは1.3程度になっており、
初期化時の光干渉による不均質な初期化が起こる。ま
た、この初期化ムラを低減するような初期化装置の構成
は表2のようになり、対物レンズNAが大きく、長手方
向ビーム径Lが短いなど現実的ではなくなる。ただし、
多層光ディスクの検討を進めることにより、T1,RL2
が共により小さい値となる多層光ディスクの解を見出せ
る可能性は残されている。
成に左右されること無く光干渉による光量変動を低減す
る方法について説明する。
λiに対して光吸収を有し、情報記録再生波長では光吸
収が小さい材料を用いることにより、第2記録層3から
の初期化光の戻り光量を低減し光干渉による初期化ムラ
を低減する。中間層4材料は単一材料でのみ構成されて
いてもよく、複数の材料の混合物であってもよい。
中間層4の光吸収が存在し、中間層4における光透過率
Tmが40%である場合の第1記録層5における初期化
パワー変動比を計算すると、Imax/Iminは1.
1程度となり良好な情報記録再生信号特性を得られるよ
うな初期化を行うことが可能になる。
の範囲について規定すると、中間層4が波長λiに対し
吸収を持たない場合にはRをR=RL2×T1×T1で規
定したが、ここではR=Tm×Tm×RL2×T1×T1
で規定する。このRに対して図7を満たすTmであれば
よい。
持たせる方法について説明する。中間層4の材料は、紫
外線硬化樹脂やポリカーボネート等の透明プラスチッ
ク、粘着テープ等に用いる透明な粘着材等の有機材料で
あり、これらを用いる方法が例えばDVD二層ディスク
等で用いられている。ここで扱う記録再生可能な多層光
ディスクにおいても同様の材料を用いることができる。
これら材料は製造過程で色素系材料を容易に混合するこ
とができる。したがって、中間層4材料に初期化光の波
長λiに吸収を有する色素系材料を溶かしこむことでT
mを低減することができRも低減できる。
の記録再生波長においても吸収を有する場合、第2記録
層3の再生信号量の低下や、記録パワーに対する感度の
低下を引き起こすため問題となる。したがって、当該色
素系材料は記録再生波長λrに対し極力吸収を持たない
ことが望ましい。
90%程度までに抑えたいところである。これを満たす
ためには、中間層4を記録再生光λrが透過するときの
中間層内透過率Tm(λr)が以下の式を満たすことが
求められる。
4の情報記録再生波長λrに対する消衰係数krが中間
層4の厚さDと共に以下の式を満たせばよい。
を有し記録再生波長λrで極力吸収を持たない材料の例
として、市販の初期化装置のレーザ波長810nm付近
に吸収のピークを有する色素材料として、シアニン色素
やポリメチン系色素等を挙げることができる。ポリメチ
ン系色素の吸収スペクトルの一例を図8に示す。
収帯が狭く、多層光ディスクの記録再生波長帯λr=4
00nm付近ではほとんど吸収を持たないものを選ぶこ
とができる。
色素を用いた場合、記録再生光(λr=400nm)と
初期化光(λi=810nm)の吸収率比は、約1:5
0である。また、初期化光の波長λiに対して第1記録
層5の透過率T1=70%、第2記録層3の反射率RL2
=30%のときの反射率Rは、色素無しの場合R=15
%であり、且つ記録再生波長に対するロスはない。色素
ありの場合、初期化光の波長λiに対して中間層往復で
の中間層透過率7%(Tm×Tm)とすると、R=1%
であり、且つ記録再生波長における中間層往復での透過
率は95%である。
することによりRを低減することが可能である。色素材
料は、図8に吸収スペクトルを示すものに限らず、初期
化波長帯に吸収を持ち中間層4に混合可能であればよ
い。
を持たせる方法としては、色素系材料を混合する方法で
なくてもよく、中間層4の主材料そのものが波長λiに
吸収を持ちλrに吸収を持たないものであってもよい。
層5の初期化を、光干渉の影響を取り除いた状態で行う
ことができるようになった。
化装置のレーザ光波長λi、対物レンズの集光力を表す
NA、長手方向のビームの長さL、多層光ディスクの中
間層の厚さD、第1記録層の初期化波長に対する透過率
T1、第2記録層そのものの初期化波長λiに対する反
射率RL2を最適化することにより、第1記録層上に集光
された初期化光の光強度変調を低減し、多層光ディスク
の情報記録層を均質に初期化することが可能である。
吸収を有し情報記録再生波長領域で吸収を持たない色素
系材料を混合することで、情報記録層の設計に初期化光
の波長に対する制約を設けることなく第1記録層上にお
ける初期化光の強度変調を低減し、良好な情報記録再生
信号特性を得ることが可能である。
図である。
域を示す模式図である。
である。
示す特性図である。
す特性図である。
4 中間層、5 第1記録層、6 光透過層
Claims (10)
- 【請求項1】 基板上に少なくとも第1の情報記録層及
び第2の情報記録層が中間層を介して積層形成され、上
記第1の情報記録層側から初期化光が照射され、当該第
1の情報記録層が初期化される多層光ディスクにおい
て、 上記第1の情報記録層が相変化材料を記録材料とし、 上記初期化光の照射に用いる対物レンズの開口数をN
A、初期化光の長手方向のビームの長さをL、中間層の
厚さをD、第1の情報記録層を透過し第2の情報記録層
で反射されて再び第1の情報記録層に照射される光量の
第1の情報記録層に入射される光量に対する割合をR1
としたときに、初期化光の波長λiで L×R1≦25[1−exp(−0.0004×NA4
×D2)] なる関係を満たすことを特徴とする多層光ディスク。 - 【請求項2】 上記第1の情報記録層上に厚さ0.05
mm〜1.2mmの光透過層が形成され、この光透過層
側から記録再生光が照射されることを特徴とする請求項
1記載の多層光ディスク。 - 【請求項3】 上記中間層は、初期化光の波長λiに対
して光吸収を有することを特徴とする請求項1記載の多
層光ディスク。 - 【請求項4】 上記中間層は、記録再生波長λrにおけ
る消衰係数をkrとしたときに、 kr×D/λr≦0.008 なる関係を満たすことを特徴とする請求項3記載の多層
光ディスク。 - 【請求項5】 基板上に少なくとも第1の情報記録層及
び第2の情報記録層が中間層を介して積層形成され、上
記第1の情報記録層側から初期化光が照射され、第2の
情報記録層が初期化される多層光ディスクにおいて、 上記第2の情報記録層が相変化材料を記録材料とし、 上記初期化光の照射に用いる対物レンズの開口数をN
A、初期化光の長手方向のビームの長さをL、中間層の
厚さをD、第2の情報記録層で反射されさらに第1の情
報記録層で反射されて再び第2の情報記録層に照射され
る光量の第2の情報記録層に入射される光量に対する割
合をR2としたときに、初期化光の波長λiで L×R2≦25[1−exp(−0.0004×NA4
×D2)] なる関係を満たすことを特徴とする多層光ディスク。 - 【請求項6】 上記第1の情報記録層上に厚さ0.05
mm〜1.2mmの光透過層が形成され、この光透過層
側から記録再生光が照射されることを特徴とする請求項
5記載の多層光ディスク。 - 【請求項7】 上記中間層は、初期化光の波長λiに対
して光吸収を有することを特徴とする請求項5記載の多
層光ディスク。 - 【請求項8】 上記中間層は、記録再生波長λrにおけ
る消衰係数をkrとしたときに、 kr×D/λr≦0.008 なる関係を満たすことを特徴とする請求項7記載の多層
光ディスク。 - 【請求項9】 基板上に少なくとも第1の情報記録層及
び第2の情報記録層が中間層を介して積層形成されてな
る多層光ディスクに対し、上記第1の情報記録層側から
初期化光を照射し、相変化材料を記録材料とする第1の
情報記録層を初期化する多層光ディスクの初期化方法に
おいて、上記初期化光の照射に用いる対物レンズの開口
数をNA、初期化光の長手方向のビームの長さをL、中
間層の厚さをD、第1の情報記録層を透過し第2の情報
記録層で反射されて再び第1の情報記録層に照射される
光量の第1の情報記録層に入射される光量に対する割合
をR1としたときに、初期化光の波長λiで L×R1≦25[1−exp(−0.0004×NA4
×D2)] なる関係を満たすように初期化光を照射することを特徴
とする多層光ディスクの初期化方法。 - 【請求項10】 基板上に少なくとも第1の情報記録層
及び第2の情報記録層が中間層を介して積層形成されて
なる多層光ディスクに対し、上記第1の情報記録層側か
ら初期化光を照射し、相変化材料を記録材料とする第2
の情報記録層を初期化する多層光ディスクにおいて、 上記初期化光の照射に用いる対物レンズの開口数をN
A、初期化光の長手方向のビームの長さをL、中間層の
厚さをD、第2の情報記録層で反射されさらに第1の情
報記録層で反射されて再び第2の情報記録層に照射され
る光量の第2の情報記録層に入射される光量に対する割
合をR2としたときに、初期化光の波長λiで L×R2≦25[1−exp(−0.0004×NA4
×D2)] なる関係を満たすように初期化光を照射することを特徴
とする多層光ディスクの初期化方法。
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