JP2009163780A - 光記録ディスク、光記録システム - Google Patents

Abstract

【課題】多層ディスクにおいて、記録前後のプッシュプル変化が大きく、トラッキングが不安定となる。
【解決手段】支持基板の一方の主面に形成された第一のグルーブと、第一のグルーブが形成された支持基板の一方の主面上に形成され、少なくとも第一の記録層を含む第一の光学的機能層と、少なくとも第一の光学的機能層上に形成された光透過層と、光透過層の第一の光学的機能層とは反対側の面に上に形成された第二のグルーブと、第二のグルーブが形成された光透過層上に形成され、少なくとも第二の記録層を含む第二の光学的機能層とを備えた多層型光記録ディスクにおいて、第一のグルーブ幅が第二のグルーブ幅よりも狭く、且つ第一のグルーブ深さが、第二のグルーブ深さより浅くすることによって、記録前後のＰＰｎｏｒｍａｌの比が小さく、層の違いによるトラッキング信号の差が少ない、トラッキング性能が安定した多層型光記録ディスクが実現できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、高密度および大容量記録再生に適した適した光記録ディスクに関するものである。

近年、１枚の光記録媒体に記録できる情報量が著しく増大している。現在急速に普及しつつあるＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷなど、ＤＶＤフォーマットのメディアの場合は、一層品で４．７ＧＢであり、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷの約７倍となっている。さらに最近規格化されたＢｌｕ−Ｒａｙ（以下ＢＤ）フォーマットでは、一層で２５ＧＢ、二層だと５０ＧＢとなり、二層ではＤＶＤの約１０倍の情報を記録することが可能となる。これはデジタルハイビジョンを４時間以上記録できることを意味している。

この性能が実現するためには、微小マークを記録再生するピックアップを含めたドライブの技術の進歩だけではなく、高密度において良好な記録性能を実現する記録材料技術、また多層化を実現するプロセス技術、さらには微細なトラックを安定して実現する原盤技術、成型技術などの進歩が必要となる。

また、光記録ディスクの性能を最大限に引き出すためには、溝パラメーターの設定も重要となる。

特許文献１は、光記録ディスクのグルーブ幅、深さ、およびウオブル振幅について、ジッター性能、トラッキング性能と照らし合わせて言及されている。

また、フォーマットを成立させるためには、システム全体での性能マージンを考慮する必要がある。以下、図面を用いて簡単に説明する。例えばＢＤ二層ディスクの場合、図２のように手前の層（フロント層）では、レーザービームが通過する透明層の厚みは７５μｍと薄く、図４に示したように、ディスクチルト時の光学的収差による信号劣化が少ない。これに対して奥の層（リア層）のレーザービームが通過する透明層の厚みは約１００μｍとなり、ディスクチルト時の収差による信号劣化が大きいため、必要なマージンを確保することが出来なくなる。そこで、手前の層（フロント層）と比べて変調度が大きくなるように設計をして信号振幅を増やし、性能マージンを確保している。変調度を大きくする手段の一つとして、図３に示したように記録層を厚くするという方法がある。

一方、ドライブにおいて、光記録ディスクが安定したトラッキング性能を得るための一つの要素は、記録前後の、反射レベルで正規化されたプッシュプル信号（以降ＰＰｎｏｒｍａｌ）の変化が小さいことが重要である。
特開２００４−３２７０１６号公報

しかしながら変調度を大きくとった場合、記録前後のＰＰｎｏｒｍａｌの比が大きくなり、ドライブ走行において十分なトラッキング制御が出来ないという課題があった。

本発明は、変調度が大きくても小さくても、記録前後のＰＰｎｏｒｍａｌの比が小さく、また、層の違いによるトラッキング信号の差が少ない、トラッキング性能が安定した、多層型光記録ディスクを提供することを目的とするものである。

かかる目的を達成するために、本発明の光記録ディスクは、支持基板と、支持基板の一方の主面に形成された第一のグルーブと、前記第一のグルーブが形成された前記支持基板の前記一方の主面上に形成され、少なくとも第一の記録層を含む第一の光学的機能層と、少なくとも前記第一の光学的機能層上に形成された光透過層と、前記光透過層の前記第一の光学的機能層とは反対側の面に上に形成された第二のグルーブと、前記第二のグルーブが形成された前記光透過層上に形成され、少なくとも第二の記録層を含む第二の光学的機能層とを備えた多層型光記録ディスクにおいて、前記第一のグルーブ幅が前記第二のグルーブ幅よりも狭く、且つ前記第一のグルーブ深さが、前記第二のグルーブ深さより浅くすることを特徴とする。

また、本発明の光記録ディスクは、前記第一の記録層が、前記第二の記録層より厚いことを特徴とする。

本発明の光記録ディスクは、前記第一の記録層からの再生信号の変調度が、前記第二の記録層からの再生信号の変調度より大きい。

本発明の光記録ディスクの記録層は、無機追記型記録材料であり、その中でも主成分は少なくともＴｅ、Ｐｄ、Ｏからなる。

本発明の光記録ディスクは、前記第一のグルーブおよび第二のグルーブのトラックピッチが０．３１μｍから０．３３μｍの範囲である。

本発明の光記録システムは、プッシュプル方式でトラッキングを行う。

また本発明の光記録システムは、レーザー光の波長が４００ｎｍから４１０ｎｍ、光学系のＮＡが、０．８４から０．８６の範囲である。

本発明は、変調度が大きくても小さくても記録前後のＰＰｎｏｒｍａｌの変化が小さく、層の違いによるトラッキング信号の差が少ない、トラッキング性能が安定した、多層型光記録ディスクを実現することができる。

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における光記録ディスクの断面図である。

図１において、１は支持基板、８はリア光学的機能層、２は中間層、１３はフロント光学的機能層、３はカバー層である。

前記リア光学的機能層８は、リア反射層４、リア奥側誘電体層５、リア記録層６、リア手前側誘電体層７によって構成されている。

また、前記フロント光学的機能層１３は、フロント反射層９、フロント奥側誘電体層１０、フロント記録層１１、フロント手前側誘電体層１２によって構成されている。

トラッキング用の溝を有した厚さ１．１ｍｍのポリカーボネート製透明な支持基板１上に、真空スパッタ法によりＡｇ合金によるリア反射層４を４０ｎｍ、ＺｎＳ−ＳｉＯ２によるリア奥側誘電体層５を３０ｎｍ、Ｔｅ−Ｐｄ−Ｏ主成分によるリア記録層６を２０ｎｍ、ＺｎＳ−ＳｉＯ２によるリア手前側誘電体層７を４０ｎｍ順次成膜し、その後、紫外線硬化樹脂による中間層２を２５μｍ設け、その表面に転写によるトラッキング用の溝を形成する。さらに真空スパッタ法によりＡｇ合金によるフロント反射層９を１０ｎｍ、ＺｎＳ−ＳｉＯ２によるフロント奥側誘電体層１０を１５ｎｍ、Ｔｅ−Ｐｄ−Ｏ主成分によるフロント記録層１１を１０ｎｍ、ＺｎＳ−ＳｉＯ２によるフロント手前側誘電体層１２を２０ｎｍ順次成膜し、その後、紫外線硬化樹脂によるカバー層３を７５μｍ形成し、本実施の形態における光記録ディスクを作成した。

図２は本実施の形態の光記録ディスクに対して、レーザービームを用いて記録再生を行う場合を示した説明図であり、レーザービームは、カバー層３側から照射し、フロント光学的機能層１３、あるいは、リア光学的機能層８にフォーカスサーボをかけ、グルーブ（レーザービーム入射側から見て凸部）にトラッキングサーボをかけて記録再生を行う。

本実施の形態におけるフロント記録層１１は１０μｍと薄く、リア記録層６は２０μｍと厚い。この構成に至った理由を、図面を用いて説明する。

図４は各光学的機能層のディスクチルトとジッターの関係を示したグラフであり、図４において、変調度が小さい場合、フロント層（太い破線）は必要なチルトに対するジッターのマージンを確保しているが、リア層（細い実線）は必要なチルトに対するジッターのマージンを確保出来ていない。この理由は、フロント層は入射側透明層（カバー層）が７５μｍと薄く、チルトによる光学的収差が小さいため、ジッターの劣化が少ない。これに対してリア層は入射側透明層（中間層＋カバー層）が１００μｍと厚く、チルトによる光学的収差が大きいため、ジッターの劣化が大きくなる。

リア層のチルトに対するジッターのマージンを確保するためには、入射側透明層の厚みを薄くすることが効果的であるが、リア層とフロント層が近づくと、層間クロストークによる信号品質劣化が発生するため、ある一定の層間距離が必要になる。次の方法として、リア層のジッターを全体的に下げる方法がある。やり方としては、リア層の変調度を大きくしてＳ／Ｎを上げることによりジッターを下げてゆく（図４における太い実線）。

図３はＴｅ−Ｐｄ−Ｏ主成分の記録層の厚みと変調度の関係を示したグラフであり、この図のように記録層を厚くすることにより、変調度が上がり、ジッターが全体的に下がることで、リア層のように入射側透明層が厚い場合でも、チルトに対するジッターのマージンを確保することが出来る。

図５は、本実施の形態の光記録システムのトラッキングサーボ信号の取り出し方を示した説明図である。図５はわかり易くするために、一部省略している。図５において、ディスクの記録層からの反射光は４分割ディテクタに集められ、反射光によって励起されたディテクタの電気信号をすべての加算したものは、ＳＵＭ信号として、またグルーブの溝に沿った片側の電気信号からもう片側の電気信号を減算したものは、ＰＰ信号として出力される。

本実施の形態では、トラッキングサーボに使用する時には、前記ＰＰ信号を、前記ＳＵＭ信号で除算して正規化ＰＰ信号（ＰＰｎｏｒｍａｌ）として、ディスクの反射レベルの違いをキャンセルして用いる。

図６はグルーブ位相差（グルーブの光学的溝深さ）に対する、前記ＳＵＭ信号とＰＰ信号の関係を示したグラフであり、ＳＵＭ信号は位相差ゼロで最大となり、λ／４で最小となる。また、ＰＰ信号は位相差λ／８で最大となり、位相差ゼロとλ／４で最小となる。一般的に使用するディスクのグルーブ位相差は未記録でλ／１６〜λ／１０あたりであり、記録後もグルーブ位相差が変化しない場合は、ＳＵＭ信号とＰＰ信号の比が変わらないのでＰＰｎｏｒｍａｌは変化しない。

しかしながら、実際は記録後にＰＰｎｏｒｍａｌが大きくなる場合が多い。これは、記録層の屈折率が記録後小さくなり、ランドに対するグルーブ位相差が増加することが考えられる。また、記録時の加熱温度による基板変形の可能性も考えられる。これを図６において説明すると、未記録でのグルーブ位相差が、記録後にはＥやＦの位置に移動したことになる。このことによりＳＵＭ信号に対するＰＰ信号の比率が増加し、ＰＰｎｏｒｍａｌが大きくなる。

未記録時のＰＰｎｏｒｍａｌに対する記録後のＰＰｎｏｒｍａｌの比をあらわしたものがＰＰｒであり、記録後にＰＰｎｏｒｍａｌが増加すれば、ＰＰｒは１を超えることになる。

図７は変調度の違いに対するＰＰｒを表したグラフであり、変調度が大きい記録層において、ＰＰｒが大きくなる傾向があることがわかる。このことは、他の条件が同じであれば、特に変調度の大きいリア層において、ＰＰｒが大きくなりトラッキング性能に影響があることを示している。

図８はグルーブ幅に対するＰＰｒの関係を示したグラフであり、グルーブ幅が広いときにＰＰｒが大きくなり、グルーブ幅が小さいとＰＰｒが小さくなる。変調度が０．６５程度のリア層であれば、点Ｈを、また変調度が０．４５程度のフロント層であれば点Ｇを選択することにより、リア層、フロント層ともにほぼ同じであり問題ないレベルのＰＰｒを実現することができる。

以上のようにリア層のグルーブ幅をフロント層のグルーブ幅に対して、狭く設定することにより、上記課題を解決できる。より好ましくは、リア層のグルーブ幅をフロント層のグルーブ幅に対して、狭く設定したほうが良く、リア層のグルーブ幅は半値幅でトラックピッチに対して０．４〜０．６、フロント層のグルーブ幅は、半値幅でトラックピッチに対して０．５〜０．７が望ましい。この範囲であれば、Ｓ／Ｎ、ジッター、エラーなどに悪影響を与えることはない。

図９は、グルーブ深さに対するＰＰｎｏｒｍａｌの関係を示したグラフであり、同図において、ＰＰｎｏｒｍａｌはグルーブ深さが深くなるにつれて、大きくなる。また、ＰＰｎｏｒｍａｌはグルーブ幅がトラックピッチの５０％において最大となり、それより広くなれば、小さくなってゆく。

前記したように、フロント層のグルーブ幅を、リア層に比べて広く取ったために、ＰＰｎｏｒｍａｌが小さいほうにシフトする。従って、フロント層においてはＰＰｎｏｒｍａｌ値をリア層なみに補正するために、リア層に対してグルーブ深さを深くする必要がある。特に、フロント層のグルーブ深さをリア層に対して深くしたほうが良好で、リア層のグルーブ深さは、光学的深さにおいて記録再生波長に対して０．０６０〜０．０８５、フロント層のグルーブ深さは、光学的深さにおいて記録再生波長に対して０．０７５〜０．１０５が望ましい。またこの範囲であれば、Ｓ／Ｎ、ジッター、エラーなどに悪影響を与えることはない。

以上のように本発明の実施の形態によれば、支持基板の一方の主面に形成された第一のグルーブと、前記第一のグルーブが形成された前記支持基板の前記一方の主面上に形成され、少なくとも第一の記録層を含む第一の光学的機能層と、少なくとも前記第一の光学的機能層上に形成された光透過層と、前記光透過層の前記第一の光学的機能層とは反対側の面に上に形成された第二のグルーブと、前記第二のグルーブが形成された前記光透過層上に形成され、少なくとも第二の記録層を含む第二の光学的機能層とを備えた多層型光記録ディスクにおいて、前記第一のグルーブ幅が前記第二のグルーブ幅よりも狭く、且つ前記第一のグルーブ深さが、前記第二のグルーブ深さより浅くすることによって、所望の目的である、記録前後のＰＰｎｏｒｍａｌの比が小さく、層の違いによるトラッキング信号の差が少ない、トラッキング性能が安定した多層型光記録ディスクが実現できる。

なお、本実施の形態では、二層ディスクについて説明したが、奥の層を手前の層に比べてグルーブの深さを浅く、且つ幅を狭くすれば、四層ディスクなど、さらに多層においても、同様な効果を得ることが出来る。

本発明は、高密度、多層光記録ディスクの、基板、および溝パラメータに関する技術である。

本発明の実施の形態１における光記録ディスクの断面図 本実施の形態の光記録ディスクに対しての、記録再生時の説明図 Ｔｅ−Ｐｄ−Ｏ主成分の記録層の厚みと変調度の関係を示したグラフ 各光学的機能層のディスクチルトとジッターの関係を示したグラフ 本実施の形態の光記録システムのトラッキングサーボ信号の取り出し方を示した説明図 グルーブ位相差に対するＳＵＭ信号とＰＰ信号の関係を示したグラフ 変調度の違いに対するＰＰｒを表したグラフ グルーブ幅に対するＰＰｒの関係を示したグラフ グルーブ深さに対するＰＰｎｏｒｍａｌの関係を示したグラフ

符号の説明

１ 支持基板
２ 中間層
３ カバー層
４ リア反射層
５ リア奥側誘電体層
６ リア記録層
７ リア手前側誘電体層
８ リア光学的機能層
９ フロント反射層
１０ フロント奥側誘電体層
１１ フロント記録層
１２ フロント手前側誘電体層
１３ フロント光学的機能層

Claims (9)

1. 支持基板と、支持基板の一方の主面に形成された第一のグルーブと、前記第一のグルーブが形成された前記支持基板の前記一方の主面上に形成され、少なくとも第一の記録層を含む第一の光学的機能層と、少なくとも前記第一の光学的機能層上に形成された光透過層と、前記光透過層の前記第一の光学的機能層とは反対側の面に形成された第二のグルーブと、前記第二のグルーブが形成された前記光透過層上に形成され、少なくとも第二の記録層を含む第二の光学的機能層とを備えた多層型光記録ディスクであって、
   前記第一のグルーブ幅が前記第二のグルーブ幅よりも狭く、且つ前記第一のグルーブ深さが、前記第二のグルーブ深さより浅いこと特徴とする光記録ディスク。
2. 前記第一の記録層が、前記第二の記録層より厚いことを特徴とする請求項１に記載の光記録ディスク。
3. 前記第一の記録層からの再生信号の変調度が、前記第二の記録層からの再生信号の変調度より大きいことを特徴とする請求項１または請求項２記載の光記録ディスク。
4. 少なくとも前記第一の記録層が、無機追記型記録材料からなることを特徴とする請求項１から請求項３いずれか記載の光記録ディスク。
5. 少なくとも前記第一の記録層の主成分が、少なくともＴｅ、Ｐｄ、Ｏからなることを特徴とする、請求項１から請求項４いずれか記載の光記録ディスク。
6. 前記第一のグルーブおよび第二のグルーブのトラックピッチが０．３１μｍから０．３３μｍの範囲であることを特徴とする請求項１から請求項５いずれか記載の光記録ディスク。
7. 請求項１から請求項６記載の光記録ディスクに、レーザー光を収束することによって記録および／または再生を行う光記録システムにおいて、プッシュプル方式でトラッキングを行うことを特徴とする光記録システム。
8. 請求項１から請求項６記載の光記録ディスクに、レーザー光を収束することによって記録および／または再生を行う光記録システムにおいて、記録再生に使用するレーザー光の波長が４００ｎｍから４１０ｎｍの範囲であることを特徴とする光記録システム。
9. 請求項１から請求項６記載の光記録ディスクに、レーザー光を収束することによって記録および／または再生を行う光記録システムにおいて、前記レーザー光を収束させる光学系のＮＡが、０．８４から０．８６の範囲であることを特徴とする光記録システム。

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