JP2006073053A

JP2006073053A - 光記録媒体

Info

Publication number: JP2006073053A
Application number: JP2004252731A
Authority: JP
Inventors: Takuya Tsukagoshi; 拓哉塚越; Koji Mishima; 康児三島; Daisuke Yuutoku; 大介由徳
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2004-08-31
Publication date: 2006-03-16
Also published as: CN1770286A; US20060062133A1; EP1630793A3; EP1630793A2; US7876664B2

Abstract

【課題】記録層が３層以上の多層光記録媒体において、再生時におけるクロストーク光の影響を低減させる。
【解決手段】光記録媒体１０は、Ｌ０層１６、Ｌ１層１８、Ｌ２層２０及びＬ３層２２と、これらの間の光透過性スペーサ層１７、１９、２１を有してなり、光透過性スペーサ層１７、１９の屈折率ｎ_１に対して、光透過性スペーサ層２１の屈折率ｎ_３が、ｎ_３＜ｎ_１とされている。
【選択図】図２

Description

本発明は光記録媒体に係り、特に、３層以上の記録層を備えた光記録媒体に関する。

デジタルデータを記録するための記録媒体として、ＣＤ（コンパクト・ディスク）やＤＶＤ（デジタル・バーサタイル・ディスク）等の光記録媒体が広く利用されている。このような光記録媒体において、記憶容量を増大させるために、情報記録層を複数層構造とする多層光記録媒体がある。このような多層光記録媒体において、各記録層は光透過性スペーサ層を間にして積層された構造となっている。

上記のような多層構造の光記録媒体においては、ある記録層の記録マークを再生する際に、他の記録層の記録マークを再生してしまうことはないが、他の記録層からの反射光が存在し、この反射光量もしくは記録層間の距離が、何らかの原因で変動した場合には、その変動（以下クロストーク変動）がノイズとして再生信号に重畳されてしまうという問題点がある。

このような層間クロストークの影響を低減させるための対策として、例えば特許文献１に記載されるように、記録層間距離を記録層毎に不均一とする光記録媒体が提案されている。

特開２００４−２１３７２０号公報

この発明は、多層の光記録媒体における各記録層間の光透過性スペーサ層の屈折率とクロストークとの関係から、更に効率良く層間クロストークを低減させるようした光記録媒体を提供することを目的とする。

本発明者は、鋭意研究の結果、光透過性スペーサ層の全体の厚みが５μｍ以上のときに３次クロストーク（説明後述）が層間クロストークの大部分を構成し、しかも、そのほぼ全てが共焦点クロストーク（説明後述）によるものであることを見出した。又、実際の４層の光記録媒体は、５０μｍ程度の光透過性スペーサ層を有していて、層間クロストークによる影響のほぼ全てが共焦点の３次クロストークによるものであることを見出した。

ここで、前記「３次元クロストーク」及び「共焦点クロストーク」について説明する。

図１１（Ａ）に示されるように、例えば基板１２と光透過性カバー層１４の間にＬ０層１６、Ｌ１層１８、Ｌ２層２０、Ｌ３層２２の４層の記録層を備えた光記録媒体１の、例えばＬ０層１６を再生する際、光透過性カバー層１４へ入射した再生光のうち、Ｌ０層１６でのみ反射されて光記録媒体外部へ出射する成分が信号光である。一方、Ｌ１層１８、Ｌ２層２０、Ｌ３層２２のいずれかで１回だけ反射されて光記録媒体外部へ出射する成分も存在し、これがいわゆるクロストーク光であるが、後述の多重反射成分と区別するために「１次のクロストーク（光）」と呼ぶことにする。多層の光記録媒体は、有限の反射率を有する記録層を積層した構造なので、これらの記録層間を何度も反射する多重反射成分がある。

実際に記録媒体外部へ出射する多重反射成分は記録層による奇数回の反射を経験した光のみで、これらのうち反射回数が最も少ないものは３回の反射を経験する。これを「３次のクロストーク（光）」と呼ぶことにする。

図１１（Ａ）は３次のクロストークの一例で、Ｌ２層→Ｌ３層→Ｌ１層の順に反射する成分である。この他にも５回、７回、・・・とより多くの反射を経験する成分も存在するが、反射の度に光の強度は減衰するので、５回以上反射する多重反射成分は無視してよい。図１１（Ａ）において点線で示されているのが信号光の光路であるが、太線で示されている３次のクロストーク光は信号光と全く同じ光路へ射出している。一般に１次や３次のクロストーク光は信号光と異なる光路へ射出するが、記録層間の間隔が特別な場合に、図１１（Ａ）のように信号光と同じ光路へ射出するクロストーク光が存在する。このような成分を特に「共焦点クロストーク（光）」と呼ぶ。

図１１にはある特定の入射角を持った１本の光線が示されているが、実際には一定の入射角範囲に無数の光線が存在しており、これらが一点に集中する点が焦点である。共焦点クロストーク光は光記録媒体内部では信号光と異なる点で集光するにも拘わらず、光記録媒体外部ではあたかも信号光と同一の焦点を発した発散球面波として振舞う。

本発明は上記共焦点の３次クロストークを低減させることによって、全体のクロストークを効果的に低減させることができる光記録媒体により上記目的を達成するものである。

即ち、以下の本発明により上記目的を達成することができる。

（１）基板と光透過性カバー層との間に、基板側から少なくともＬ０層、Ｌ１層、Ｌ２層の３層の記録層及び各記録層間の光透過性スペーサ層を積層してなる光記録媒体であって、前記複数の光透過性スペーサ層のうち少なくとも１層が、他の光透過性スペーサ層と異なる屈折率を有することを特徴とする光記録媒体。

（２）前記記録層は、前記基板側からＬ０層、Ｌ１層、Ｌ２層、Ｌ３層の４層構成とされ、前記Ｌ１層とＬ２層の間の光透過性スペーサ層が、他の光透過性スペーサ層と異なる屈折率とされたことを特徴とする（１）に記載の光記録媒体。

（３）前記光透過性スペーサ層は、３層以上設けられ、各々記録層を介して隣接する少なくとも３層の光透過性スペーサ層は相互に異なる屈折率を有し、且つ、屈折率が順次増大するように配列されたことを特徴とする（１）又は（２）に記載の光記録媒体。

（４）前記光透過性スペーサ層間の屈折率差が０．００６以上、０．０２５以下であることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の光記録媒体。

本発明は、基板と光透過性カバー層との間に、基板側から少なくともＬ０層、Ｌ１層、Ｌ２層の３層の記録層及び各記録層間の光透過性スペーサ層を積層してなる光記録媒体における、前記複数の光透過性スペーサ層のうち、少なくとも１層を他の光透過性スペーサ層に対して異なる屈折率を有するようにして、３次クロストーク光の焦点位置を受光素子の受光面からずらすことができ、これにより、層間クロストークの影響を大幅に低減させることができるという効果を奏する。

光記録媒体は、基板と光透過性カバー層（以下カバー層）との間に、基板側からＬ０層、Ｌ１層、Ｌ２層、Ｌ３層の記録層及び各記録層間の光透過性スペーサ層（以下スペーサ層）を積層してなり、前記複数のスペーサ層の屈折率を、厚さ方向に順次大きく又は小さくなるようにして形成されている。

次に、図１及び図２に示される本発明の実施例１について説明する。

この実施例１に係る光記録媒体１０は、基板１２とカバー層１４との間にＬ０層１６、Ｌ１層１８、Ｌ２層２０、Ｌ３層２２の４層の記録層及び各記録層間のスペーサ層１７、１９、２１を積層して構成されている。

前記スペーサ層（以下第３スペーサ層）２１の屈折率はｎ_３、スペーサ層（以下第２スペーサ層）１９、スペーサ層（以下第１スペーサ層）１７及びカバー層１４の屈折率はｎ_１とされ、且つこれらｎ_１、ｎ_３の関係は、ｎ_１＞ｎ_３とされている。

次に、上記実施例１の光記録媒体１０によって、３次の共焦点クロストークを低減する作用機序について、図２を参照して説明する。図２は、４層の光記録媒体において、Ｌ０層１６を再生する場合の、共焦点クロストーク光の光路を示したものである。

説明は省略するが、図１１（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示される、スペーサ層の屈折率を同一とした光記録媒体１での、３種類のパターンの、共焦点クロストーク光を低減すれば、全体の記録再生特性が向上することが分かっている。図１１（Ａ）〜（Ｃ）に示されるように、３種類のパターンの共焦点クロストーク光は、Ｌ０層１６で１回だけ反射された信号光と全く同じ光路をとることが分かり、従って、このクロストーク光を低減すると、全体の記録再生特性が向上される。

図２は、前記図１１（Ａ）と同様のクロストーク光パターンの場合を拡大して示すものであり、共焦点クロストーク光の影響を低減させる作用機序について、図２を参照して更に詳細に説明する。

図２においては、入射する無数の光線のうち光軸に該当する光線を入射光Ｉ、そのビームスポット径のエッジに相当する部分をＩｅとして示している。又、クロストーク光Ｃ、信号光Ｓも、ビームスポット径のエッジに相当する光線が示されている。

更に、分かり易くするため、図２において、Ｌ２層２０及びＬ３層２２で反射されてからＬ１層１８に到達する光は、更にＬ１層１８で反射されてから光記録媒体１０の外部へ出射するまでの光路を太線で示している。

図２に示されるように、入射光Ｉは、カバー層１４、Ｌ３層〜Ｌ１層２２、２０、１８及びこれらの間の第３〜第１スペーサ層２１、１９、１７を通ってＬ０層１６に到達し、その反射光が前記信号光Ｓとなるが、その前に、第３スペーサ層２１から第２スペーサ層１９へ、更に第２スペーサ層１９から第３スペーサ層２１に至るとき、屈折率の相違によって、合計２回屈折されてから、カバー１４外に出射される。

前記入射光Ｉの、Ｌ２層２０及びＬ３層２２で反射されてからＬ１層１８に到達する光は、該Ｌ１層１８で反射され、クロストーク光Ｃとして、図２において太線で示されるように出射される。このクロストーク光Ｃは、第３スペーサ層２１から第２スペーサ層１９へ、更に、Ｌ１層１８で反射されてから第２スペーサ層１９から第３スペーサ層２１へ至るまでの間に、信号光Ｓと同様に合計２回屈折されるが、前記信号光Ｓとは異なる光路を通って、カバー層１４から出射される。

このとき、図２に示されるように、クロストーク光Ｃ及び信号光Ｓはそれぞれの全体としては、異なる点光源を発した球面波のように振舞う。

この点光源の位置は、図２に示されるように、クロストーク光Ｃのエッジにおける光軸の、光記録媒体１０内への延長線と入射光Ｉの中心光軸との交点及び信号光Ｓの光軸の同様の延長線の、入射光Ｉの中心光軸上での交点となり、両者の距離はΔとなる。

次に、図３を参照して、前記信号光Ｓとクロストーク光Ｃの、光ヘッド（全体図示省略）における受光素子２６上のずれについて説明する。このずれが十分に大きければ、クロストーク光、特に共焦点クロストークの影響は解消されている。

図２に示されるように、Ｌ０層１６に集光された入射光Ｉは、ここで反射されて信号光Ｓとなり、図３に示されるよう、前記対物レンズ２８によって受光素子２６上に集光される。一方、クロストーク光Ｃ（光軸）は、図３に示されるように、前記受光素子２６の中心光軸Ｃ_Ｌにおいて、信号光Ｓの集光点からΔだけ離れた点から出射する光線として振舞うため、前記受光素子２６上で、信号光の集光点から、中心光軸Ｃ_Ｌと直交する方向にＸだけシフトした位置に到達する。従って、このシフト量Ｘが十分であれば、前述のように、クロストーク光の影響が解消されることになる。

換言すれば、この実施例１は、共焦点クロストークを共焦点でないようにして、即ち、前述のシフトΔを与え、クロストークの影響を、非共焦点クロストーク程度に低減することができる。

図４に、スペーサ層間に屈折率差（例えばｎ_３−ｎ_１）があるとき、屈折率ｎ_３を変化させた場合のクロストーク対信号光の比（Ｃ／Ｓ比）を計算した結果を示す。なお、実施例１はｎ_３−ｎ_１＜０となるので、図４の左半分で示される。

ここで、Ｃ／Ｓ比について説明する。信号光とクロストーク光は、共に固有の反射強度をもって媒体外部へ射出する。この反射強度は、媒体表面や記録層の反射率、透過率によって決まる。媒体外部へ射出した光は、各種光学部品を通過した後に収束しながら受光素子へ照射され、その受光面において検出される。受光素子は有限の大きさの受光面を配しているので、信号光やクロストーク光はその全てではなく、光軸近傍の一部が検出されるにすぎない。

そこで、信号光やクロストーク光の射出強度と受光面上での強度分布を計算し、強度分布を受光面形状で積分したものを「検出強度」と呼ぶ。更に、存在する全てのクロストークパターンの検出強度を合計し、この合計値の信号光検出強度に対する比を「クロストーク対信号比（Ｃ／Ｓ比）」とした。Ｃ／Ｓ比は実際に光ピックアップで検出される信号に相当する物理量であり、記録媒体や光学系の性能を示す指標として重要なパラメータである。

図４において、横軸は屈折率差ｎ_３−ｎ_１、縦軸ではクロストーク強度Ｃ／Ｓ及び前述のΔ（μｍ）を示している。又、ｎ_１は、１．４０、１．５５及び１．７０の場合を示す。

図４から分かるように、ｎ_１の値によって若干異なるものの、いずれの場合でも、屈折率差０．０１でクロストークが約１／２になる。具体的には、クロストークがピーク値の５０％になる屈折率差は、ｎ_１＝１．４０のとき０．００９、ｎ_１＝１．５５のとき０．０１１、ｎ_１＝１．７０のとき０．０１３となった。

更に、クロストークがピーク値の８０％となる屈折率差は、ｎ_１＝１．４０のとき０．００６、ｎ_１＝１．５５のとき０．００７、ｎ_１＝１．７０のとき０．００８であった。

従って、スペーサ層の屈折率差｜ｎ_３−ｎ_１｜が０．００６以上、０．０２５以下であれば、クロストーク低減効果を得られることが分かる。

更に具体的には、複数のスペーサ層のうち１層の屈折率が１．４０、１．５５又は１．７０のとき、隣接するスペーサ層との屈折率差が０．００６以上、０．００７以上又は０．００８以上であれば良いことが分かる。

前記図２、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示される４パターンが、４層光記録媒体における共焦点クロストーク光の全てのパターンを示している。

上記実施例１においては、図１１（Ａ）に示されると同様の共焦点クロストーク光のパターンについてのみ解析しているが、同様の幾何学的考察によって、図１１（Ｂ）に相当する、図５（Ａ）のパターンについては、本発明の実施例によれば、更に大きなシフト量Ｘが期待され、従って解析は不要であり、説明は省略する。

以下、図１１（Ｃ）に相当する共焦点クロストーク光のパターンについては、図５（Ｂ）に示されるように、信号光とクロストーク光とが結果として同一の光路となってしまうが、他の共焦点クロストークを低減することによって、クロストーク全体の影響を小さくすることができる。

又、図５（Ｃ）は、４層光記録媒体における共焦点クロストーク光の他のパターンを示す。この図５（Ｃ）のパターンにおいても、実施例１と比較して、更に大きなシフト量Ｘが期待されるので、説明は省略する。

ここで、図６に、１次及び３次クロストークの全ての寄与を取り込み、総合的なＣ／Ｓ比を計算した結果を示す。ここでは、記録層間距離（スペーサ層の厚み）は全て等しいとし、３層のスペーサ層の厚みの合計を０〜５０μｍまで変化させている。

スペーサ層全体の厚みが５μｍ以下のときは、図６からも、１次クロストークの寄与が支配的であるが、厚みが５μｍ以上のときには３次クロストークからの寄与が支配的となり、しかもそのほぼ全てが共焦点（confocal）クロストークによるものである。実際の４層光記録媒体は、通常５０μｍ程度の厚みのスペーサ層を有しているので、クロストークによる影響のほぼ全てが共焦点の３次クロストークによるものといえる。

表１に、３次クロストークによる寄与をクロストークの各パターン毎に示している。ここでは、スペーサ層の各厚さをａ、ｂ、ｃとし、これらを等しく１６．６７μｍ、合計５０μｍとした。クロストークのパターンに対応する記号は、記録層の反射する順序によって、例えば、Ｌ１層→Ｌ３層→Ｌ２層の順に反射するパターンをＲ１３２と表示するようにした。

前記実施例１においては、クロストークへの寄与が最大のＲ１２１が共焦点として残ってしまうが、他の共焦点クロストークはこれを低減することができている。

次に、図７に示される本発明の実施例２について説明する。

この実施例２の光記録媒体３０は、第１及び第３スペーサ層３１、３３の屈折率をｎ_１、第２スペーサ層３２の屈折率をｎ_３（ｎ_３＜ｎ_１）としたものである。

この実施例２の光記録媒体３０においては、図７（Ａ）、（Ｂ）のパターンが共焦点クロストークを残してしまうが、表１の寄与率を考慮すると、図７（Ａ）はＲ２３１、図７（Ｂ）はＲ１３２であり、Ｒ１２１を示す図７（Ｃ）の場合と比較して、クロストークの寄与率が少なく、実施例１よりも好ましいことが分かる。

次に、図８に示される本発明の実施例３に係る光記録媒体４０について説明する。

この光記録媒体４０は、第１スペーサ層４１の屈折率をｎ_３、第２、第３スペーサ層４２、４３の屈折率をｎ_１（ｎ_１＞ｎ_３）としたものである。

図８は、Ｌ０層１６を再生する際における全ての共焦点クロストークを非共焦点クストークとすることができるが、図８（Ｄ）に示されるように、Ｌ１層を再生する場合には共焦点クロストークが残ってしまう。他方、他の共焦点クロストークを低減しているので、全体としては、クロストークを低減している。

これを、実施例１の場合と比較すると、一般的には光入射面に近い記録層ほど信号品質が良いという事実があるので、実施例３は、実施例１よりも好ましいと考えられる。

次に、図９に示される本発明の実施例４に係る光記録媒体５０について説明する。

この光記録媒体５０は、第３スペーサ層５３の屈折率をｎ_１、第２スペーサ層５２の屈折率をｎ_２、第１スペーサ層５１の屈折率をｎ_３、且つ、ｎ_１＞ｎ_２＞ｎ_３としたものである。

ここで、前記屈折率ｎ_１、ｎ_２、ｎ_３の差、即ち、ｎ_１−ｎ_２、ｎ_２−ｎ_３はそれぞれ、０．００６以上、０．０２５以下とされている。

又、これらの第１〜第３スペーサ層５１〜５３のうちの１層の屈折率が、１．４０、１．５５又は１．７０のとき、隣接するスペーサ層との屈折率差が、０．００６以上、０．００７以上又は０．００８以上に設定されている。

図９に示されるように、この実施例４の光記録媒体５０では、４層光記録媒体を再生する際の全ての共焦点ストロークを非共焦点とすることができる。一方、各光透過性スペーサ層毎にその材料の屈折率を変えるので、製造上のコスト増大をもたらすが、量産化段階においては、スペーサ層に複数種類の材料を用いることは著しいコスト増大にはならない。

次に、図１０に示される本発明の実施例５に係る光記録媒体６０について説明する。

この光記録媒体６０は、第３スペーサ層６３の屈折率をｎ_１、第２スペーサ層６２の屈折率をｎ_３、第１スペーサ層６１の屈折率をｎ_２とそれぞれ設定し、且つ、ｎ_１＞ｎ_２＞ｎ_３としたものである。

この実施例５の場合も、４層の光記録媒体を再生する際の全ての共焦点クロストークを非共焦点とすることができる。

なお、上記各実施例に係る光記録媒体は、記録層が４層とされているが、本発明はこれに限定されるものでなく、少なくとも３層の記録層を有する光記録媒体について一般的に適用され得るものである。

本発明の実施例１に係る光記録媒体を示す一部断面とした斜視図図１におけるＡ部分を拡大して模式的に示す断面図実施例１の光記録媒体から出射された信号光とクロストーク光が受光素子に到達する状態を模式的に示す断面図同実施例１において、光透過性スペーサ層間の屈折率差及び屈折率変化とクロストーク強度並びに光記録媒体中における見掛けの発光点のシフト量との関係を示す線図実施例１の光記録媒体における他のクロストーク光及び信号光との関係を模式的に示す断面図実施例１におけると同様の４層光記録媒体における光透過性スペーサ層の厚さとクロストーク強度との関係を、１次クロストーク、３次クロストーク、共焦点クロストーク、全クロストーク毎に示した線図本発明の実施例２に係る光記録媒体における信号光とクロストーク光との関係を模式的に示す断面図本発明の実施例３に係る光記録媒体における信号光とクロストーク光との関係を模式的に示す断面図本発明の実施例４に係る光記録媒体における信号光とクロストーク光との関係を模式的に示す断面図本発明の実施例５に係る光記録媒体における信号光とクロストーク光との関係を模式的に示す断面図従来の４層光記録媒体における共焦点クロストーク光の状態を模式的に示す断面図

符号の説明

１０、３０、４０、５０、６０…光記録媒体
１２…基板
１４…光透過性カバー層
１６…Ｌ０層
１７、１９、２１、３１、３２、３３、４１、４２、４３、５１、５２、５３、６１、６２、６３…光透過性スペーサ層
１８…Ｌ１層
２０…Ｌ２層
２２…Ｌ３層

Claims

基板と光透過性カバー層との間に、基板側から少なくともＬ０層、Ｌ１層、Ｌ２層の３層の記録層及び各記録層間の光透過性スペーサ層を積層してなる光記録媒体であって、
前記複数の光透過性スペーサ層のうち少なくとも１層が、他の光透過性スペーサ層と異なる屈折率を有することを特徴とする光記録媒体。
請求項１において、
前記記録層は、前記基板側からＬ０層、Ｌ１層、Ｌ２層、Ｌ３層の４層構成とされ、前記Ｌ１層とＬ２層の間の光透過性スペーサ層が、他の光透過性スペーサ層と異なる屈折率とされたことを特徴とする光記録媒体。
請求項１又は２において、
前記光透過性スペーサ層は、３層以上設けられ、各々記録層を介して隣接する少なくとも３層の光透過性スペーサ層は相互に異なる屈折率を有し、且つ、屈折率が順次増大するように配列されたことを特徴とする光記録媒体。
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記光透過性スペーサ層間の屈折率差が０．００６以上、０．０２５以下であることを特徴とする光記録媒体。