JP2006164325A - 光ディスク、光ディスク装置、光ディスク再生方法、デジタル作品出版物 - Google Patents

光ディスク、光ディスク装置、光ディスク再生方法、デジタル作品出版物 Download PDF

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Abstract

【課題】１つのディスクで、ＨＤ ＤＶＤの情報もＤＶＤの情報も扱えるようにする。
【解決手段】（１）光透過層と、第１レーザ光によりアクセスされる第１記録層と、中間層と、第２レーザ光によりアクセスされる第２記録層がレーザ光入射方向に順に配置された片面２層光ディスクであること（２）光入射面から第１記録層までの光透過層の距離が５７８μｍ〜（５７８＋２ｐ）μｍであり（２ｐは基板厚精度の最大値）、（３）第１記録層と第２記録層の間の中間層の距離が（６２−２ｐ−２ｑ）μｍ〜（６２−２ｐ）μｍであり（２ｑは中間層厚精度の最大値）、（４）第１記録層の面記録密度が第２記録層の面記録密度の３倍以上であることを基本用としている。
【選択図】 図８

Description

この発明は、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc)のように映画や音楽などのデジタル化された映像音響作品などを蓄積する媒体となる光ディスクに関し、また光ディスクの記録情報を読み取る光ディスク装置、光ディスク再生方法、光ディスクを記録媒体とするデジタル作品出版物に関する。
＝＝＝ＤＶＤ規格の概要＝＝＝
周知のように、デジタル映像を蓄積する光ディスクとして、ＤＶＤ(デジタル多用途ディスク)があり、主に映画コンテンツの蓄積・配布（デジタル作品出版物）として全世界で幅広く使われている。このＤＶＤは、ＤＶＤフォーラムが作成した規格で、ＤＶＤ規格（ＤＶＤ Book）（www.dvdforum.org参照)として公開され、また国際規格やＪＩＳとしても定められている。ここでは、ＤＶＤ物理規格の１つである、１２０ｍｍＤＶＤ−ＲＯＭの国際規格に関連した文献としてＥＣＭＡ２６７がある。以下ＥＣＭＡ２６７にしたがって簡単に説明する。
１２０ｍｍＤＶＤ−ＲＯＭには、片面仕様で記録層が１層のものと２層のもの、そしてこれらを両面化したもの、合わせて４種類のディスクがある。映画などのコンテンツの蓄積配布では、主に片面仕様の２つのタイプがある。ディスクの容量は、片面１層のディスクで４.７ＧＢ、片面２層のディスクで各層４.２７ＧＢ（ディスクあたりは８.５４ＧＢ）である。
一方、上記ＤＶＤ（既存ＤＶＤと称する）に比べて、さらに大容量のディスクの開発が要望されている。これは、ＨＤ（High Definition）映像（高精細映像）を、1枚のディスク（次世代ＤＶＤと仮に称する）に入れたいという要望から生じている。
ＥＣＭＡ２６７
上記の次世代ＤＶＤが開発された場合、新たに次世代ＤＶＤ用に設計された次世代ＤＶＤ装置（ドライブあるいはプレーヤ）であれば、次世代ＤＶＤディスクだけではなく、現存ＤＶＤについても読めるように設計することは可能である。しかし、この次世代ＤＶＤは、現存ＤＶＤに比べ、記録密度、変調方式、信号処理、トラックフォーマットなどが大きく異なるため、従来のＤＶＤ装置（ドライブあるいはプレーヤ）では読み取ることができない。つまり、従来のＤＶＤ装置では、次世代ＤＶＤディスクに収録されたＨＤ映画コンテンツだけではなく、次世代ＤＶＤに収録された従来のＤＶＤ映画コンテンツも読み取ることができないなどの課題があり、次世代ＤＶＤを普及させる上で、阻害要因となることが考えられる。
そこでこの発明の目的は、上記のような課題に鑑みて、１つのディスクで、次世代ＤＶＤの情報も、現存ＤＶＤの情報も扱えるようにした光ディスク、光ディスク装置、光ディスク再生方法、光ディスクを記録媒体とするデジタル作品出版物を提供することにある。
この発明は、上記の目的を達成するために、光透過層と、第１レーザ光によりアクセスされる第１記録層と、中間層と、第２レーザ光によりアクセスされる第２記録層がレーザ光入射方向に順に配置された片面２層光ディスクであって、光入射面から第１記録層までの光透過層の距離が５７８μｍ〜５９８μｍであり、第１記録層と第２記録層の間の中間層の距離が３２μｍ〜４２μｍであり、第１記録層の面記録密度が第２記録層の面記録密度の３倍以上である光ディスクを基本とする発明である。
この発明よれば、片側から第１記録層（ＨＤ ＤＶＤ層に相当）に第１レーザ光（青紫色レーザ）、第２記録層（ＤＶＤ層に相当）に第２レーザ光（赤色レーザ）でアクセス可能な光ディスクを提供することができる。したがって、例えば、ＤＶＤの映画コンテンツと、ＨＤ ＤＶＤの映画コンテンツの両方を１つのディスクに入れることができる。つまり、ＳＤ（Standard Definition）映像とＨＤ(High Definition)映像の両方を扱えるコンビネーションディスクとなる。
そして、従来のＤＶＤ対応光ディスク装置では、ＤＶＤのコンテンツを再生し、新規なＨＤ ＤＶＤ対応光ディスク装置では、ＨＤ ＤＶＤの映画コンテンツ、またはＨＤ ＤＶＤとＤＶＤの映画コンテンツの両方を再生することができる。
たとえば、同じ映画コンテンツをＤＶＤコンテンツとＨＤ ＤＶＤコンテンツとして用意し、この２つの映画コンテンツを１枚のディスクにいれておけば、ＤＶＤ対応装置だけしか持っていないユーザはＤＶＤ映画コンテンツを見ることができ、一方、ＨＤ ＤＶＤ対応装置を持っているユーザは、ＨＤ ＤＶＤ映画コンテンツを見ることができる。
現在、ＨＤ ＤＶＤ対応装置を持っていないユーザでも、将来、ＨＤ ＤＶＤ対応装置を購入すれば、新たにＨＤ ＤＶＤディスクを購入しなくても、既に購入したディスクでＨＤの映像を楽しむことができ、ユーザにとってそのメリットは大きい。
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。まず、この発明の理解を容易にするために、図1乃至図７を用いて、現存ＤＶＤと次世代ＤＶＤの技術について説明する。そして図８に本発明に係る次世代ＤＶＤの基本的構成を説明する。
＝＝＝片面１層ＤＶＤ＝＝＝
図１に片面１層ＤＶＤディスク１０の基本構造と光ヘッドの関係を示す。よく知られているように、ＤＶＤディスク１０は、０.６ｍｍ厚のディスク基板２枚を貼り合せた構造をもつ。１つは信号基板１１、もう１つは、ダミー基板１４で、記録層２０を内側にして、接着層２４で貼り合されている。通常これらの基板は、射出成形機を用いて、ポリカーボネートというプラスチック材料で形成される。
信号基板１１には、映像情報やデータ情報などが、エンボスピットという形で、スパイラルトラックに形成される。記録層の情報を読み取る赤色レーザ３０（波長：６５０ｎｍ）は、対物レンズ３５（ＮＡ:０．６）で絞られ、信号基板１１の光透過層１３を通して、記録層２０にフォーカスされる。
図２（a)、図２（ｂ） は、片面１層ディスクの光入射面１２から見た記録層の位置を示す図である。図２（ａ）は、従来から用いられているNormal single layerの場合で、光透過層１３の厚みの中心値は６００μｍで、光入射面から最小５７０μｍ、最大６３０μｍの位置にある。この値は、対物レンズ３５の球面収差を考慮して定められている。最近、ＤＶＤ規格として、片面１層のディスクでも、図２（ｂ）に示すように、記録層の中心値が５６５μｍで、光入射面から最小５５０μｍ、最大５８０μｍにある、Thin single layerの場合が追加された（www.dvdforum.orgまたは、ＤＶＤ-Book参照)。このディスクは、従来の装置で読んだ時の互換性確保のため、ジッターがNormal single layerの８％以下に対し、７％と以下と規定されている。
＝＝＝片面２層ＤＶＤ＝＝＝
図３は片面２層ディスク１５の基本構造と光ヘッドの関係を示す。よく知られているように、このディスクは、第１記録層２１と第２記録層２３をもち、ディスクの片面から、この２つの記録層にアクセスして信号の再生ができる。図示しているとおり、光入射面１７から見ると、光透過層１８を通して、手前が第１記録層２１で、その奥側が第２記録層２３である。各記録層へのアクセスは、対物レンズ３５レンズアクチュエータで動かし、層間ジャンプさせることで実現している。
この２層ディスクの作製は、片面１層ディスクとほぼ同じように作製できるのが大きな特徴である。まず、射出成形機で、第１記録層２１の形成される信号基板１６と、第２記録層２３の形成される信号基板１９を別々に作製する。次に、第１記録層２１には半透明膜、第２記録層２３には高反射率膜をつけ、その後両方の基板を、記録層を内側にして、中間層２５で貼り合わせれば完成である。
図４は、片面２層ディスクの光入射面１７から見た記録層の位置を示す図である。光入射面からみた第１記録層２１と第２記録層２３の位置は、対物レンズの球面収差や記録層間のクロストークを考慮し、第１記録層２１の位置は最小５５０μｍ、第２記録層２３の位置は、最大で６４０μｍに限定され、かつ２つの層間（中間層２５）の距離は、５５μｍ±１５μｍ（４０μｍ〜７０μｍ）と定められている。この中間層２５は、通常２つの基板を貼り合せたときに出来る接着層の厚みで、実際の製造では、貼り合わせの精度と信号基板１６の成形精度を考慮して決められる。なお、線記録密度は片面1層ディスクに対し、10％減らされ、各層あたりの容量は、４．２７ＧＢである。ジッターは、８％以下と規定されている。
＝＝＝記録層の反射率など＝＝＝
一方、記録層の反射率は、
１層ディスク：45-85%（PBS有り）、60-85%（PBS無し：円偏光）
２層ディスク：18-30%（PBS有り）、18-30%（PBS無し：円偏光）
と決められている。
また、ディスクの反射率(Reflectivity)を示す情報は、データフレームにある4バイトのID（Identification Data）のb29で、
0b：反射率が40％より大きい場合（PBS有り）
1b：反射率が40％以下の場合（PBS有り）
この他、IDには、
Area type b27−b26
00b In the Data area
01b In the Lead -in area
10b In the lead-out area
11b in the Middle area
Data type b25
0b Read-only data
1b Other than read only data
Layer number b24
0b Layer0 of DL discs or on SL discs
1b Layer1 of DL discs
また、ディスクが１層か２層かを示す情報は、コントロールデータゾーンのバイトポジション（BP2）で、Disc structureが定義され、その中の第5と第6ビット目（b6-b5）が記録層の数を示す。
00b Single
01b Dual
Others: reserve
さらに、１層ディスクと２層ディスクでは、１層当たりの容量が異なるが、これは線記録の違いである。BP3に記録密度が定義されており、b7-b4が線密度で
0000b：0.267μm (1層の場合の線記録密度）
0001b：0.293μm (2層の場合の線記録密度)
となっている。
＝＝＝次世代ＤＶＤ＝＝＝
一方、最近よく報道されているように、ＨＤ（High Definition）映像（高精細映像）をディスク１枚に入れたいという要望から、青紫色半導体レーザ(以降、青紫色レーザ)を用いて、ＤＶＤの３倍以上の高密度化したＨＤ ＤＶＤが提案され、ＤＶＤフォーラムで規格化が行われている（www.dvdforum.org参照。まだ商品化されていない）。
ＨＤ ＤＶＤは、従来のＤＶＤとディスク構造を有し、容量は、片面１層ディスクが１５ＧＢ、両面２層ディスクが３０ＧＢである。これらの大容量化は、レーザ光の短波長化、高ＮＡ化、変調方式、新しい信号処理（PRML：Partial Response and Most Likelyhood）などの新しい技術で実現されている。
図５に、片面1層ＨＤ ＤＶＤディスク４０ａの基本構造と光ヘッドの関係を示す。ＨＤＤＶＤディスク４０ａは、ＤＶＤディスク１０と同様、０.６ｍｍ厚のディスク基板２枚を貼り合せた構造をもつ。１つは信号基板４１、もう１つは、ダミー基板４４で、記録層５０を内側にして、接着層４５で貼り合されている。光透過層４３は、中央値が６００μｍで、対物レンズ６５の球面収差から、最大６１３μｍ、最小５８７μｍである。信号基板４１に形成された記録層５０は、対物レンズ６５（ＮＡ：０．６５）で絞られた青紫色レーザ光６０（波長：４０５ｎｍ）で読み出される。
次に、図６に片面２層ＨＤ ＤＶＤディスク４０ｂの基本構造と光ヘッドの関係を示す。ＨＤ ＤＶＤディスク４０ｂは、信号基板４６（記録層Ｌ０ ５１が形成されている）と信号基板４９(記録層Ｌ１ ５３が形成されている)を中間層５５で貼り合せた構造をもつ。ＤＶＤの場合と同様、レーザ光のフォーカス位置を記録層の間でジャンプさせることにより、ディスクの片側から2つの記録層Ｌ０ ５１又はＬ１ ５３にアクセスすることができる。
図７は光入射面４７から見た片面２層ＨＤ ＤＶＤディスクの記録層の位置を示している。短波長化、高ＮＡ化に伴い、球面収差が厳しくなったため、第１記録層５１の位置は、最小５７８μｍ、最大６２２μｍに限定され、２つの層間距離（中間層５５）は、２０μｍ±５μｍ（１５μｍ〜２５μｍ）と定められている。
＝＝＝既存ＤＶＤと次世代ＤＶＤ＝＝＝
このように、ＨＤ映像を蓄積可能な大容量のＨＤ ＤＶＤが提案され、新たにＨＤ ＤＶＤ用に設計されたＨＤ ＤＶＤ装置（ドライブあるいはプレーヤ）であれば、ＨＤ ＤＶＤディスクだけではなく、ＤＶＤについても読めるように設計することは可能である。しかし、このディスクは、ＤＶＤに比べ、記録密度、変調方式、信号処理、トラックフォーマットなどが大きく異なるため、従来のＤＶＤ装置（ドライブあるいはプレーヤ）では読み取ることができない。つまり、従来のＤＶＤ装置では、ＨＤ ＤＶＤディスクに収録されたＨＤ映画コンテンツだけではなく、ＨＤ ＤＶＤに収録された従来のＤＶＤ映画コンテンツまでも読み取ることができないなどの課題がある。
そこで、発明者などは、１つのディスクで、次世代ＤＶＤの情報も、現存ＤＶＤの情報も扱えるようにした光ディスク、光ディスク装置、光ディスク再生方法、光ディスクを記録媒体とするデジタル作品出版物を工夫している。
＜この発明の基本的な概念を述べると以下のようになる＞
この発明に係る光ディスクは、基本的に、つぎの事項（１）〜（４）により特定されるものである。
（１）光透過層と、第１レーザ光によりアクセスされる第１記録層と、中間層と、第２レーザ光によりアクセスされる第２記録層がレーザ光入射方向に順に配置された片面２層光ディスクであること
（２）光入射面から第１記録層までの光透過層の距離が５７８μｍ〜５９８μｍであり、
（３）第１記録層と第２記録層の間の中間層の距離が（３２μｍ〜４２μｍであり、
（４）第１記録層の面記録密度が第２記録層の面記録密度の３倍以上であること
また、この発明に係る光ディスクは、上記の事項を基本とし、つぎの事項（５）（６）を加えて実施することができる。
（５）第１レーザ光に対する第１記録層の反射率は、４％以上であること
（６）第２レーザ光に対する第２記録層の反射率は、４５％以上であること
また、この発明に係る光ディスクは、上記の事項を基本とし、つぎの事項（７）を加えて実施することができる。
（７）第２レーザ光に対する第２記録層の反射率は、第１レーザ光に対する第１記録層の反射率よりも大きいこと
また、この発明に係る光ディスクは、上記の事項を基本とし、つぎの事項（８）を加えて実施することができる。
（８）第２レーザ光に対する第１記録層の透過率は、第１レーザ光に対する第１記録層の透過率よりも大きいこと
また、この発明に係る光ディスクは、上記の事項を基本とし、つぎの事項（９）を加えて実施することができる。
（９）第１記録層にAg合金膜
（１０）第２記録層にAu膜
この発明に係る光ディスク装置は、つぎの事項（１１）〜（１６）により特定されるものである。
（１１）光ディスクに記録された情報を読み取る装置であること
（１２）光ディスクは、光透過層と、第１レーザ光によりアクセスされる第１記録層と、中間層と、第２レーザ光によりアクセスされる第２記録層がレーザ光入射方向に順に配置されていること
（１３）光入射面から第１記録層までの光透過層の距離が５７８μｍ〜５９８μｍであること
（１４）第１記録層と第２記録層の間の中間層の距離が３２μｍ〜４２μｍであること
（１５）第１記録層の面記録密度が第２記録層の面記録密度の３倍以上であること
（１６）情報を読み取る装置は、第１レーザ光と第２レーザ光を発生可能な光ヘッドと、第１レーザ光か第２レーザ光を選択的に発生させる制御手段を備えること
また、この発明に係る光ディスク装置は、上記の事項を基本とし、つぎの事項（１７）を加えて実施することができる。
（１７）制御手段は、ユーザインタフェースからの利用者入力に基づいて第１レーザ光か第２レーザ光を選択すること
また、この発明に係る光ディスク装置は、上記の事項を基本とし、つぎの事項（１８）を加えて実施することができる。
（１８）制御手段は、受け入れた光ディスクの情報を、読み出し試行する初期プロセスにおいては、第１レーザ光を選択すること
また、この発明に係る光ディスク装置は、上記の事項を基本とし、つぎの事項（１９）を加えて実施することができる。
（１９）制御手段は、初期プロセスにて情報を読み取れた場合、ユーザインタフェースより第２レーザ光選択する利用者入力があるまでは、第１レーザ光を選択し続けること
この発明よれば、片側から第１記録層（ＨＤ ＤＶＤ層に相当）に第１レーザ光（青紫色レーザ）、第２記録層（ＤＶＤ層に相当）に第２レーザ光（赤色レーザ）でアクセス可能な光ディスクを提供することができる。したがって、ＤＶＤの映画コンテンツと、ＨＤ ＤＶＤの映画コンテンツの両方を１つのディスクに入れることができる。つまり、ＳＤ映像とＨＤ映像の両方を扱えるコンビネーションディスクとなる。
そして、従来のＤＶＤ対応光ディスク装置では、ＤＶＤのコンテンツを再生し、新規なＨＤ ＤＶＤ対応光ディスク装置では、ＨＤ ＤＶＤの映画コンテンツ、またはＨＤ ＤＶＤとＤＶＤの映画コンテンツの両方を再生することができる。
たとえば、同じ映画コンテンツをＤＶＤコンテンツとＨＤ ＤＶＤコンテンツとして用意し、この２つの映画コンテンツを１枚のディスクにいれておけば、ＤＶＤ対応装置だけしか持っていないユーザはＤＶＤ映画コンテンツを見ることができ、一方、ＨＤ ＤＶＤ対応装置を持っているユーザは、ＨＤ ＤＶＤ映画コンテンツを見ることができる。
現在、ＨＤ ＤＶＤ対応装置を持っていないユーザでも、将来、ＨＤ ＤＶＤ対応装置を購入すれば、新たにＨＤ ＤＶＤディスクを購入しなくても、既に購入したディスクでＨＤの映像を楽しむことができ、ユーザにとってそのメリットは大きい。
＝＝＝この発明に係る光ディスクの基本構成＝＝＝
図８にこの発明の一実施例による光ディスク７０と光ヘッドの関係を示す。光ディスク７０は、第１基板７１と第２基板７２で構成され、レーザ光の光入射面７３に対し、近い方に半透明膜からなる第１記録層（ＨＤ ＤＶＤ層に相当）８１が形成されているとともに、遠い方に高反射膜からなる第２記録層（ＤＶＤ層に相当）８３が形成されている。
図９は赤色レーザ光３０で第２記録層（ＤＶＤ層）８３を再生したときの状態、図１０は青紫色レーザ光６０で第１記録層（ＨＤ ＤＶＤ層）８１を再生したときの状態を示す。まず、ＨＤ ＤＶＤ層８１が青紫色レーザ光で再生できるためには、図８から、最小５７８μｍ、最大６２２μｍの間になければならない（球面収差の制限）。また、ＤＶＤ層８３は、Normal single layerの場合は、最小５７０μｍ、最大６３０μｍになければならない。しかし、Thin single layerの場合と同様、記録層のジッターを７％以下にできれば、最大６４０μｍまで厚くすることが可能である。一方、中間層８５は、ＤＶＤ層８１とＨＤ ＤＶＤ層８３の間で生じるクロストークを考慮して決められ、ＨＤ ＤＶＤの場合は、１５μｍ以上、ＤＶＤの場合は４０μｍとなっているが、いずれも光学系に依存する。
第１基板７１にはＨＤ ＤＶＤ層８１が形成されるが、同時に、ＤＶＤ層８３を再生する赤色レーザ光も通過する。そこで、この基板の厚み精度をＨＤ ＤＶＤと同程度の±１０μｍとすると、光過層８７は、最小５７８μｍ、最大を５９８μｍとなる。従って、中間層８５の厚さは、ＤＶＤ層８３の位置が６４０μｍ以下になければならないことを考慮すると、最大値で４２μｍとなる。ＨＤ ＤＶＤの場合、中間層は２０μｍ±５μｍであるので、ＨＤ ＤＶＤと同程度の中間層の厚み制御ができれば、中間層の厚みは、３２μｍ〜４２μｍにすることができる。
このように、本発明では、基板１の厚み精度の最大値が決まれば、中間層厚みの最大値は決まる。一方、最小値については、ＨＤ ＤＶＤ層とＤＶＤ層との間の層間クロストークも考慮する必要がある。
＝＝＝反射率など＝＝＝
次に、すでに大量に市販されている従来のＤＶＤ装置で、この光ディスクが片面１層のディスク として認識されるためには、図９に示すように、赤色レーザ光３０に対し、ＤＶＤ層８３からの信号光Irsは４５％以上なければならない。一方、同じ光ディスクに青紫色レーザ光６０を照射した場合、図１０に示すように、ＨＤ ＤＶＤ層８１からの信号光Ibsは、この光でフォーカス及びトラッキングサーボがかかり、かつ信号が再生できなければならない。
青紫色レーザ光に対するＨＤ ＤＶＤ規格の反射率の規定は、
ＨＤ ＤＶＤ−ＲＯＭの場合
片面１層ディスク ４０％−７０％（複屈折を含む）
片面２層ディスク １８％−３２％（複屈折を含む）
ＨＤ ＤＶＤ−Rewritable（at system lead in area）
片面1層ディスク ４％−８％（複屈折を含む）
である。
本発明の光ディスクの場合は、ＨＤ ＤＶＤ層の位置を、ＨＤ ＤＶＤ−ＲＯＭの片面２層ディスクと同じにしたので、反射率がこの規定に収まるのが望ましい。 しかしながら、この光ディスクのＨＤ ＤＶＤ層については、ＨＤ ＤＶＤがまだ商品化されていないことから、ＨＤ ＤＶＤに新たな規定を盛り込むことが可能である。この場合、反射率の下限値は、Rewritableディスクよりも大きい必要がある。
図４に示す片面２層ＤＶＤディスクの場合、再生光が赤色レーザ光３０なので、普通、第１記録層２１は、半透明膜としてＡｕかＳｉなどが使われ、高反射膜の第２記録層２３は、コストの安いＡｌ合金が用いられる。
ところが、図６に示すＨＤ ＤＶＤの場合、ＡｕやＳｉでは、青紫色レーザ光に対し適度な範囲で半透明層を作るのが難しい。そのため、半透明膜の第１記録層（Ｌ０層）５１は、Ａｇ合金で形成され、高反射膜の第２記録層（Ｌ１層）５３は、Ａｇ合金またはＡｌ合金などが使われている。
以下、光ディスク７０の第１記録層（ＨＤ ＤＶＤ層）（半透明膜）５１をＡｇ合金で作り、第２記録層（ＤＶＤ層） (高反射率) ５３もAg合金で作った場合について示す。
図９に、赤色レーザ光３０を光ディスク７０に入射させたときの様子を示す。光入射面での反射率（Ｒｒｓ）は、第１基板７１の赤色レーザ光３０に対する屈折率で定まり、４.８％（反射防止なし）、光透過層８７はＨＤ ＤＶＤ層の光透過層としても使われるので、複屈折をダブルパスで4０nm以下(HD DVD-rewritable discの複屈折は４０nm以下)とすると、複屈折による振幅低下は最大で３.７％となる。
Ag合金で作製されたＤＶＤ層の反射率Ｒｒ２は、赤色レーザ光に対してはおおよそ９２％である。一方、Ａｇ合金で形成された半透明膜は、赤色レーザ光に対する吸収率は３％程度と小さく、反射率（Ｒｒ１）＋透過率≒９７％と見積もることができる。
従って、ＤＶＤ層８３からの信号光Irsは、0.952２×（ＨＤ ＤＶＤ層の透過率）２×0.92×0.963×100%となる。この値が、４５％以上となるためには、ＨＤ ＤＶＤ層の光透過率は７５％以上あればよい。このときのＨＤ ＤＶＤ層の反射率Ｒｒ１は約２１％で、ノイズ光Ｉｒｎは18.3％（＝0.952２×0.21×0.963×100％）となる。
次に、図１０に青紫色レーザ光６０を入射させたときの様子を示す。青紫色レーザ光６０に対しては、光入射面での反射率（Rbs）は５.３%、光透過層８７の複屈折による振幅低下は、最大で９.３％（ダブルパスで４０ｎｍ）である。Ａｇ合金で形成されたＨＤ ＤＶＤ層８１の青紫色レーザ光に対する反射率は、Ag合金の膜厚が薄いので６.４％程度である。よって、信号光Ｉｂｓは５.２％（＝0.947２×0.907×6.4％）となる。
次に、ＨＤ ＤＶＤ層での青紫色レーザ光の光透過率が８８％、Ag合金で形成されたＤＶＤ層の青紫色レーザ光に対する反射率が７１％とすると、ＤＶＤ層８３からのノイズ光Ｉｂｎは、４４.７％（＝0.947２×0.88２×0.907×0.71×100％）となり、極めて大きい値となる。
このため、層間クロストークが大きな問題となる。
そこで、DVD層の反射膜として、赤色レーザ光で高く、青紫色レーザ光で低いAuを用いた場合について検討する。
Auの赤色レーザ光での反射率は、Ag合金に比べて低く８３％程度である。Al合金の場合と同様、ＤＶＤ層８３からの信号光Irsは、0.952２×（ＨＤ ＤＶＤ層の透過率）２×0.83×0.963×100%となる。この値が、４５％以上となるためには、ＨＤ ＤＶＤ層の光透過率は７８.８％以上あればよい。このときのＨＤ ＤＶＤ層の反射率Ｒｒ１は約１７％で、ノイズ光Ｉｒｎは１４.８％（＝0.952２×0.１７×0.963×100％）となる。
次に、青紫色レーザ光６０を入射させたときにについて計算する。光入射面での反射ロス及び複屈折による低下は、夫々、５.３％、９.３％である。Ａｇ合金で形成されたＨＤ ＤＶＤ層８１の青紫色レーザ光に対する反射率は、ほぼ５.３％、透過率は９０％である。よって、信号光Ｉｂｓは４.３％（＝0.947２×0.907×5.2×100％）となり、目標の４％をクリアできる。
次にノイズ光Ibnを計算する。青紫色レーザ光に対し、HD DVD層（Ａｇ合金膜）の透過率は９０％と高いが、DVD層（Au膜）は、反射率が低く、ほぼ30％である。従って、DVD層８３からのノイズ光Ibnは、１９.８％（＝0.947２×0.9２×0.907×0.3×100％）で、ＤＶＤ層にＡｇ合金膜を使ったときに比べ、半分以下となる。
＝＝＝層間クロストークと中間層＝＝＝
次に、層間クロストークと中間層の厚みについて考えてみる。図９で、赤色レーザ光でＤＶＤ層８３を再生しているとき、手前のＨＤ ＤＶＤ層８１で反射した光は、ノイズ光Ｉｒｎとなる。光ヘッドの再生光学系は、ＨＤ ＤＶＤ層８３を光検出器面上に結像する役目を持っているので、ＤＶＤ層８１で反射したノイズ光Irnは、中間層の厚みの２乗で光検出器に寄与する。
図４に示す赤色レーザ光を用いる片面２層ＤＶＤディスクでは、中間層の最小値を４０μｍと定めており、この値で、層間クロストークは問題とならないレベルとなっている。そして、２つの層からの反射光は、おおむね等しくなるように第１記録層２１の反射率が決められている。
図９で示すように、赤色レーザ光３０でＤＶＤ層８３を再生した場合、ＨＤ ＤＶＤ層８１からのノイズ光Irnは、入射光の１４.８％である。ＤＶＤ層８３からの信号光Irsの４５％に比べ、１/３（＝14.8/45）である（複屈折：4０ｎｍ）。この値は、中間層の最小値４０μｍに対し、これが２３μｍ(＝40μm /√３)まで小さくなっても、層間クロストーク量が同じであることを示している。
次に、図１０に示すように、青紫色レーザ光６０でＨＤ ＤＶＤ層８１を再生する場合、信号光Ｉｂｓは、入射光の４.３％である。一方、ノイズ光Ｉｂｎは入射光の１９.８％なので、信号光Ｉｂｓの４.６倍になる。ＨＤ ＤＶＤの規定では、中間層の最小値は１５μｍなので、ノイズ光を同等のレベルまで下げるには、中間層の最小値を、３２μｍ（＝15μm×√４.６）にすればよい。
以上の検討から、中間層の最小値は３２μｍあればよいことが分かった
＝＝＝フラグ情報＝＝＝
次に、本発明の光ディスクのフラグのセットについて説明する。ＤＶＤ層８３は、通常の片面１層ＤＶＤとして扱う必要があり、Data frameのID及びControl data zone のPhysical format informationのBP２は、片面１層ディスクとして設定する。
一方、ＨＤ ＤＶＤ層８１は、Data frameのID及びControl data zone のPhysical format informationのBP２は、片面１層ディスクとして設定する。
この発明に係る光ディスクがＤＶＤ層とＨＤ ＤＶＤ層の２つの層を持っていることを示すフラグは、例えば以下のような位置に記述されている。即ちControl data zone のPhysical format informationにある（BP２）であるDisc structureの中で、reservedになっているビットを使うのが望ましい。reservedは２箇所あり、b7とLayer typeの中で使われていない、b3である。このビットは、ＲＯＭだけではなくRewritableやＲなどでもreserved となっており、影響がないものと思われる。
（BP2)である Disc structureのb3は、
b3 0b reserved
1b 第１層にＨＤ ＤＶＤ層、第２層にＤＶＤ層
と定義される。
＝＝＝ＤＶＤ規格の光ディスク装置による再生＝＝＝
次に、本発明のディスクを従来のＤＶＤ装置で再生する場合について、図１１及び図１２を使って説明する。図１１はよく知られている従来のＤＶＤ装置の主要構成を示し、図１２はその動作フローとフォーカスサーボについて示している。
ＤＶＤ装置の主要構成を簡単に説明する。スピンドルモータ１００は、ターンテーブルを回転駆動する。クランパ１０１は、光ディスク７０をターンテーブル上に把持する。スピンドルモータ１００は、モータドライバ１０２により制御される。光ヘッド１１０は、対物レンズ３５及び光学系１１３を含む。光学系１１３は、フォーカス及びトラッキングアクチュエータ１１６により駆動される。フォーカス及びトラッキングアクチュエータ１１６がアクチュエータドライバ１１８により制御されると、レーザ光が光ディスクのトラックに焦点を合わせ、かつ追従する。ラジアルアクチュエータ１１７は、光ヘッド１１０をディスクの半径方向へ移動させるものであり、アクチュエータドライバ１１８により制御される。
ディスクからの反射光は、光学系１１３から導出され、変換ユニット１１５のフォトディテクタで電気信号に変換される。この電気信号は、ゲイン調整ユニット１２０の再生信号増幅器でゲイン調整され、信号処理回路１３０に入力される。信号処理回路１３０では、復調処理及バッファリング、エラー訂正などが行われ、その出力はデータ処理回路１４０に入力される。ここでは、パケット分離、制御信号分離などが行われ、映像及び音声の情報はＡＶデコーダ１５０に入力される。ＡＶデコーダ１５０で復調された、映像信号及び音声信号、副映像信号などは、ＡＶ増幅器１６０を介してベースバンド信号として出力される。
サーボコントローラ１７０は、例えば４分割フォトダイオードからの再生信号を演算処理したフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号を用いて、アクチュエータドライバ１１８に対して制御信号を与える。システムコントローラ１８０は、入力端末（例えばリモートコントローラ、あるいは操作キー入力部）１９０からの信号に応答して、装置の再生、停止、一時停止などを制御する。また、ゲイン調整ユニット１２０内のレーザダイオードドライバを制御する。レーザダイオードドライバは、光ヘッド１１０に搭載されているレーザダイオードを駆動し、この結果先の赤色レーザ光３０が出力される。
上記のＤＶＤ装置に本発明の光ディスク７０が装填されると、スピンドルモータ１００が所定の回転数まで回転する。次に、フォーカスアクチュエータ１１６に周期的な駆動電流が流され、光ヘッドが軸方向に上下する（図１２（Ａ）のステップ２００−２０２）。再生信号から作ったフォーカス信号２０５（図１２（Ｂ））が周期的に現れる。ＤＶＤ層からのフォーカス信号レベルはＨＤ ＤＶＤ層からの信号レベルに比べ、２倍も大きいので、大半のＤＶＤ装置は、このディスクを片面１層ＤＶＤディスクと認識し、図１２（Ｂ）の２０６に示すように、ＤＶＤ層へのフォーカスサーボをオンにする（ステップ２１０）。
そうするとわずかな整定時間を置いて、オンフォーカスオンとなる。続いて、トラッキングサーボがオンとなり、ディスクの適当な位置にオントラッキング（ステップ２１１）する。この状態で、Data frameのIDを読み（ステップ２２０）、ディスクのArea type, Reflectivity, Layer numberなどをチェックし、続いて、ラジアルアクチュエータ（Radial Actuator）１１７を駆動し、光ヘッド１１０をLead in areaに移動させる（ステップ２２１）。次に、Control data zoneに移動し（ステップ２２２）、Physical format informationの（BP2）Number of layer, Layer typeを読み、片面１層ＤＶＤディスクであることを確認し、ＤＶＤ映像の再生となる（ステップ２２３）。
装置によっては、ＨＤ ＤＶＤ層の信号レベルが小さいにもかかわらず、片面２層ＤＶＤディスクと判断し、ＨＤ ＤＶＤ層を読みに行く場合もある。しかしながら、ＨＤ ＤＶＤ層からは、所定の信号が得られないので、再び、ＤＶＤ層にフォーカシングし、ＤＶＤ層を読むことになる。
＝＝＝ＨＤ ＤＶＤ規格の光ディスク装置による再生＝＝＝
次に、青紫色レーザ光を用いたＨＤ ＤＶＤ装置の場合について、図１３及び図１４（ａ），図１４（ｂ）を用いて説明する。図１３に示すようにＨＤ ＤＶＤ装置は、図１１に示したＤＶＤ装置の構成と略同じような機能ブロックを有するので、同様な部分には図１１と同じ符号を付している。ただし、ＨＤ ＤＶＤ装置の場合は、青紫色レーザ光を出力するレーザダイオードが光・電気変換ユニット１１５に設けられている。また対物レンズ６５は、開口数が先の対物レンズ３５とは異なる。
まず、フォーカスアクチュエータ１１６に周期的な駆動電流を流すと、図１４（ｂ）のフォーカス信号２４５が得られる。そして、このフォーカス信号２４５のレベル変化から２つの記録層があり、かつ２倍以上のレベルの違いから、本発明のディスクであることを認識する（ステップ２００−ステップ２０３）。この場合、再生信号のゲインを調節し（ステップ２３０）、ＨＤ ＤＶＤ層へフォーカスをオンにする（ステップ２４０）、わずかな整定時間を置いて、オンフォーカスとなる（図１４（ｂ）のフォーカス信号２４６参照）（ステップ２４０）。続いてトラッキングサーボをオンにすると（ステップ２４１）、適当な位置でオントラッキング状態となる。
続いて、Data frameのIDを読み（ステップ２５０）、ディスクのArea type, Reflectivity, Layer numberなどをチェックし、続いて、ラジアルアクチュエータ（Radial Actuator）１１７を駆動し、Lead in areaに光ヘッド１１０を移動させる（ステップ２５１）。さらにControl data zoneに移動し（ステップ２５２）、Physical format informationの（BP2）b3, Number of layer, Layer typeを読み、片面1層ＨＤ ＤＶＤディスクであることを確認し、ＨＤ ＤＶＤ映像を再生する（ステップ２５３）。
＝＝＝ＤＶＤとＨＤ ＤＶＤの両規格に対応した光ディスク装置による再生＝＝＝
次に、図１５、図１６を用いて、赤色レーザ光と青紫色レーザ光の両方を用いる本発明に係るコンパチブル装置について説明する。
図１５に示すようにコンパチブル装置は、図１１に示したＤＶＤ装置の構成及び図１３に示したＨＤ ＤＶＤ装置の構成と、略同じような機能ブロックを有するので、同様な部分には図１１、図１３と同じ符号を付している。ただし、コンパチブル装置の場合は、赤色レーザ光を出力するレーザダイオードＬＤｒと、青紫色レーザ光を出力するレーザダイオードＬＤｂが光・電気変換ユニット１１５に設けられている。また対物レンズ１１１は、例えばレーザビームの波長に応じて選択性を有し、赤色レーザ光の場合と、青紫色レーザ光の場合とで適応的に開口数が変化する。或いは対物レンズは切り替えタイプであってもよい。
このコンパチブル装置においては、まず、青紫色レーザ光を先にオンにし、フォーカスアクチュエータ１１６を駆動する。そして、フォーカス信号のレベル変化を検出し管理することにより、本発明のディスクと判断する（ステップ２００−ステップ２０３）。第1記録層と第２記録層に対するフォーカスエラー信号間には、例えば2倍以上の振幅差があり、ＤＶＤ側のフォーカスエラー信号レベルが大きく、ＨＤ ＤＶＤ側のフォーカスエラー信号レベルが小さい。
次に、再生信号のゲインを調整して（ステップ２３０）、ＨＤ ＤＶＤ層にフォーカスオンする（ステップ２４０）。その後、トラッキングオンにして（ステップ２４１）、Data frameのIDを読み（ステップ２５０）、Lead in areaに移動し（ステップ２５１）、Control data zoonのPhysical format informationを読む（ステップ２５２）。
そして、(BP2)である Disc structure のLayer typeのb3のフラグから、本発明のディスクの確認を行う。つづいて、Number of layer, Layer typeを確認し、今アクセスしているのがＨＤ ＤＶＤ層であることを認識し、ＨＤ ＤＶＤの映像を再生することになる２５３。
ここで、もしユーザが入力端末１９０を使ってＤＶＤを選択すると（入力端末のスイッチ１９１を操作）、再生信号のゲインを調整し（ステップ２０５）、ＤＶＤ層にフォーカスオン（ステップ２１０）、トラッキングオンし（ステップ２１１）、Data frameのIDチェック（ステップ２２０）、続いてLead in へ移動し（ステップ２２１）、Control data zone のフラグをチェックし（ステップ２２２）、ＤＶＤの映像を再生する。
ここでまた、もしユーザがＨＤ ＤＶＤを選択すれば（入力端末のスイッチ１９２を操作）、先に示した方法でＨＤ ＤＶＤの映像を再生することができる（ステップ２５３）。
上記した説明のステップ２３０、ステップ２０５では、再生信号のゲイン調整を行っている。これは、赤色レーザ光がディスクからの反射してくるときの反射光の強度と、青紫色レーザがディスクから反射してくるときの反射光の強度間は、前述したように大きな差があるからである。したがって、信号処理回路１３０に入力する信号レベルが、常に安定したレベルとなるように、上記のゲイン調整を行っている。このような動作は、本装置の特徴的な動作でもある。
以上のように、本発明によれば、１枚の光ディスクにＤＶＤとＨＤ ＤＶＤを形成することができ、既存のＤＶＤ装置ではＤＶＤ層を再生し、ＨＤ ＤＶＤ規格に対応したＨＤ ＤＶＤ装置ではＨＤ ＤＶＤ層を再生し、この発明に係るコンパチ装置では、ＤＶＤ層とＨＤ ＤＶＤ層の両方を再生することができ、既存のＤＶＤ規格の製品群と新規なＨＤ ＤＶＤ規格の製品群とが両立しつつ、ＨＤ ＤＶＤ規格の製品群が一般利用者にスムーズに普及することを促すことができる。
＝＝＝他の実施形態＝＝＝
上記の実施例では、第１記録層の半透明膜をＡｇ合金で形成した場合を説明した。しかしながら、２つの波長の異なるレーザ光に対し、選択的に反射率、透過率が設定できれば更に効率よく働かすことができる。
例えば、第１記録層を多重干渉膜などで形成すれば、第１レーザ光（青紫色レーザ光）に対する反射率を、第２レーザ光（赤色レーザ光）より高くすることができ、また、第２レーザ光に対する第１記録層の透過率を、第１レーザ光に対する透過率よりも高く設定することもできる。
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
片面１層ＤＶＤディスクの基本構造と光ヘッドの関係を示す図である。 片面１層ＤＶＤディスクの記録層の位置を示す図である。 片面２層ＤＶＤディスクの基本構造と光ヘッドの関係を示す図である。 片面２層ＤＶＤディスクの記録層の位置を示す図である。 片面1層ＨＤ ＤＶＤディスクの基本構造と光ヘッドの関係を示す図である。 片面２層ＨＤ ＤＶＤディスクの基本構造と光ヘッドの関係を示す図である。 片面２層ＨＤ ＤＶＤディスクの記録層の位置を示す図である。 本発明の光ディスクと再生光学系の関係を示す図である。 本発明の光ディスクと赤色レーザ光の関係を示す図である。 本発明の光ディスクと青紫レーザ光の関係を示す図である。 ＤＶＤ規格の光ディスク装置の構成図である。 ＤＶＤ規格の光ディスク装置の動作の流れを示す図である。 ＨＤ ＤＶＤ規格の光ディスク装置の構成図である。 ＨＤ ＤＶＤ規格の光ディスク装置の動作の流れを示す図である。 本発明に係る光ディスク装置の構成図である。 本発明に係る光ディスク装置の動作の流れを示す図である。
符号の説明
３０…赤色レーザ光、３５…対物レンズ、６０…青紫色レーザ光、６５…対物レンズ、７０…光ディスク、７１…第1基板、７２…第２基板、７３…光入射面、８１…第１記録層（ＨＤ ＤＶＤ層）、８３…第２記録層（ＤＶＤ層）、８５…中間層、８７…光透過層。

Claims (13)

  1. 光透過層と、第１レーザ光によりアクセスされる第１記録層と、中間層と、第２レーザ光によりアクセスされる第２記録層がレーザ光入射方向に順に配置された片面２層光ディスクであって、
    光入射面から第１記録層までの光透過層の距離が５７８μｍ〜５９８μｍであり、
    第１記録層と第２記録層の間の中間層の距離が３２μｍ〜４２μｍであり、
    第１記録層の面記録密度が第２記録層の面記録密度の３倍以上である光ディスク。
  2. 第１レーザ光に対する第１記録層の反射率は、４％以上であり、
    第２レーザ光に対する第２記録層の反射率は、４５％以上である請求項１に記載の光ディスク。
  3. 第１レーザ光に対する第１記録層の反射率は、第２レーザ光に対する第２記録層の反射率よりも小さい請求項１に記載の光ディスク。
  4. 第２レーザ光に対する第１記録層の透過率は、第１レーザ光に対する第１記録層の透過率よりも大きい請求項１に記載の光ディスク。
  5. 第１記録膜にAg合金膜、第2記録膜にAu膜を用いる
    請求項１記載の光ディスク。
  6. 光透過層と、第１レーザ光によりアクセスされる第１記録層と、中間層と、第２レーザ光によりアクセスされる第２記録層がレーザ光入射方向に順に配置され、
    光入射面から第１記録層までの光透過層の距離が５７８μｍ〜５９８μｍであり
    第１記録層と第２記録層の間の中間層の距離が３２μｍ〜４２μｍであり
    第１記録層の面記録密度が第２記録層の面記録密度の３倍以上である光ディスクに記録された情報を読み取る装置であって、
    第１レーザ光と第２レーザ光を発生可能な光ヘッドと、第１レーザ光か第２レーザ光を選択的に発生させる制御手段を備えた光ディスク装置。
  7. 制御手段は、ユーザインタフェースによる利用者入力に基づいて第１レーザ光か第２レーザ光を選択する請求項６に記載の光ディスク装置。
  8. 制御手段は、受け入れた光ディスクから情報の読み出しを試行する初期プロセスにおいて、第１レーザ光を選択する請求項６または７に記載の光ディスク装置。
  9. 制御手段は、初期プロセスにて情報を読み取れた場合、ユーザインタフェースより第２レーザ光を選択する利用者入力があるまでは、第１レーザ光を選択し続ける請求項８に記載の光ディスク装置。
  10. 光透過層と、第１レーザ光によりアクセスされる第１記録層と、中間層と、第２レーザ光によりアクセスされる第２記録層がレーザ光入射方向に順に配置され、光入射面から第１記録層までの光透過層の距離が５７８μｍ〜５９８μｍであり、第１記録層と第２記録層の間の中間層の距離が３２μｍ〜４２μｍであり、第１記録層の面記録密度が第２記録層の面記録密度の３倍以上である光ディスクに記録された情報を読み取る再生方法であって、
    第１レーザ光をアクセスして、フォーカス状態を前記光ディスクの厚み方向へ往復移動させ、
    前記第１記録層にフォーカスを合わせてゲイン調整を行い、フォーカスサーボをオンにし、続いてトラッキングサーボをオンするようにしたことを特徴とする光ディスクの再生方法。
  11. 前記トラッキングサーボをオンした後に、前記再生信号からデータフレームのIDを読み取りチェックし、次にリードインエリアのコントロールデータゾーンに移動し、
    前記コントロールデータゾーンの物理フォーマット情報の層数の情報を確認し、
    次に、前記第1記録層の信号を再生することを特徴とする請求項１０記載の光ディスクの再生方法。
  12. 光透過層と、第１レーザ光によりアクセスされる第１記録層と、中間層と、第２レーザ光によりアクセスされる第２記録層がレーザ光入射方向に順に配置され、光入射面から第１記録層までの光透過層の距離が５７８μｍ〜５９８μｍであり、第１記録層と第２記録層の間の中間層の距離が３２μｍ〜４２μｍであり、第１記録層の面記録密度が第２記録層の面記録密度の３倍以上である光ディスクに記録された情報を読み取り信号を再生する再生方法であって、
    前記光ディスクに照射する光ビームとして青紫色レーザ光を選択し、
    フォーカス状態を前記光ディスクの厚み方向へ往復移動させ、
    前記第１記録層にフォーカスを合わせてゲイン調整を行い、フォーカスサーボをオンにし、続いてトラッキングサーボをオンし、
    前記第1記録層の信号再生状態に移行し、
    第1の切換え信号が与えられたときは、前記再生信号に対するゲインを下げる方向へ調整し、
    前記第２記録層にフォーカスを合わせ、次に第２トラッキングサーボをオンし、
    前記第２記録層の信号再生状態に移行する
    ようにしたことを特徴とする光ディスクの再生方法。
  13. 前記第1トラッキングサーボをオンした後は、前記第1の記録層の前記再生信号からデータフレームのIDを読み取りチェックし、次にリードインエリアのコントロールデータゾーンに移動し、
    前記コントロールデータゾーンの物理フォーマット情報の層数の情報を確認し、前記第1記録層の信号を再生し、
    前記第２トラッキングサーボをオンした後は、前記第２記録層の前記再生信号からデータフレームのIDを読み取りチェックし、次にリードインエリアのコントロールデータゾーンに移動し、
    前記コントロールデータゾーンの物理フォーマット情報の層数の情報を確認し、前記第２記録層の信号を再生する
    ようにしたことを特徴とする請求項１２記載の光ディスクの再生方法。
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