JP2009283034A - 多層光ディスクおよび多層光ディスクに対応可能な光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
層間干渉の少ない多層光ディスクおよび該多層光ディスクに対応可能な光ディスク装置を提供することを目的とする。
【解決手段】
上記目的は、多層光ディスクの情報記録層表面に光を干渉させるための凹凸を持たせることで達成できる。また、光ディスク装置に該多層光ディスクの信号に含まれる凹凸による信号を減衰させる手段をもたせることで達成できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、多層光ディスクおよび多層光ディスクに対応可能な光ディスク装置に関する。

多層光ディスクとしては、ＤＶＤ、Ｂｌｕ−ｒａｙ、ＨＤ ＤＶＤなどが知られている。これらの多層光ディスクは、現行製品については準拠する規格で規定する２層ディスクであるが、例えば非特許文献１のように４層、６層の光ディスクについての研究が行われている。

また、本技術分野の背景技術としては、例えば特開２００４−６２９７６号公報、特開２００５−３３２４９３号公報がある。これらの公報には、多層構造の光ディスクの製造方法についての記載がある。また、特開２００７−００４９５１号公報には、良好な再生信号品質を有する多層光学的情報記録媒体についての記載がある。

特開２００４−６２９７６号公報、 特開２００５−３３２４９３号公報 特開２００７−００４９５１号公報

多層光ディスクに対して情報の記録もしくは再生を行う場合、記録もしくは再生の対象とする目的の情報記録層（以下、目的層と称する）から反射してきた光信号をもとにサーボ制御信号を生成し、このサーボ制御信号を用いて目的層の所定の位置に光スポットの位置決め制御を行い、所定の位置への情報の記録または所定の位置からの情報の再生を行う。

このとき、サーボ制御信号を生成するためのサーボ信号光は、目的層から反射してきた光（以下、目的光と称する）のみを用いることが望ましい。しかし、現実には、目的層以外の他の情報記録層（以下、他層と称する）等から反射してきた光（以下、他層光と称する）が目的光に重畳する。また、目的層の情報を再生するための再生信号光にも、目的光のみを用いることが望ましいが、現実には他層光が重畳する。

目的光に対して他層光が及ぼす影響は、以下のメカニズムで発生すると考えられる。

光ピックアップ内の半導体レーザから出射されたコヒーレント光は多層光ディスクの異なる信号記録層で反射し、これらの複数の信号記録層で反射した光は光ピックアップ内の光検出器上で重ね合わされる。ここで多層光ディスクの仕様は、既存の２層ディスクの仕様等から推測して、目的層とそれに隣接する他層との距離（隣接層間距離）はおよそ10μｍから30μｍ程度、また、隣接層間距離の変動量は数100ｎｍから1μｍ前後と考えられる。一方、半導体レーザから出射する光の波長は、Blu-ray、HD DVDとも約405ｎｍである。

異なる信号記録層から反射してきた複数の光の位相差は、光源の波長、隣接層間距離の２倍の長さ、隣接層間の媒体の屈折率により定まる位相差を有する。これらの異なる信号記録層から反射してきた複数の光はほぼ同一波長の光であり、かつ、相互の隣接層間距離によって光の位相差が変化する関係を持つ。そのため、これらの光が前記光検出器上で重ね合わされると干渉を起こし、光の位相差によって光検出器上で明暗を生じる。上述のように隣接層間距離の変動に起因して生じる明暗により、他層光は、目的光に影響を及ぼす。

光ディスク装置では、目的光からサーボ制御信号や再生信号を検出して目的層に対するサーボ制御動作や情報再生動作を行うため、目的光に重畳する他層光は目的層に対するこれらの動作に対して妨害を及ぼす。すなわち、サーボ制御信号に他層光の成分が多いとサーボ位置決めが不安定となる原因になり、また再生信号光に他層光の成分が多いと再生信号処理の際のエラーレート増加の原因となる。

そこで、妨害の原因となる他層光を減らすために、例えばBlu-ray2層ディスクに対応した光ピックアップにおいては他層光を遮光するなどの光学的な工夫を行って他層光に対処している。

しかしながら、実際の光ピックアップにおいては、目的光に悪影響を与えることなく他層光の影響を完全に排除することは困難である。そのため、例えば２層光ディスクに対応する光ディスク装置であっても他層光の影響を実用上問題の無いレベルまで低減して使用しているのが実情である。

他層光が与える影響の大きさは、目的光に対する他層光の大きさの比が目安となる。一般的に多層ディスクでは、層数が増えるほど目的光の光量は減少し、一方、他層光の光量の総和は増加する。そのため、層数が増えるほど両者の大きさの比が大きくなり、影響（妨害）の強度は強くなる。

従って、多層光ディスクにおいて他層光がサーボ制御信号や再生信号に与える影響を軽減するには、他層光の干渉による明暗の発生を制御する方法も有効であると考えるが、上記特許文献１および特許文献２では、この点について、何ら考慮がなされていない。

本発明は、使い勝手の良い多層光ディスクおよび該多層光ディスクに対応可能な光ディスク装置を提供することを目的とする。すなわち、目的層でのサーボ制御信号を生成するためのサーボ信号光や、目的層の情報を再生するための再生信号光に対して、他層から反射してきた光が干渉するのを減らす。

上記目的は、その一例として情報記録層間に配置するスペーサ層の表面に所定の凹凸を設け制御することで達成できる。

本発明によれば、層間干渉の少ない多層光ディスクおよび該多層光ディスクに対応可能な光ディスク装置を提供することができる。

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

本発明の第１の実施例について、図を用いて説明する。

図１は、第１の実施例であり、３つの情報記録層と２つのスペーサ層を有する多層光ディスクの模式図である。ディスクは情報記録層とスペーサ層が交互に配置した構造を有し、記録または再生のためのレーザ光が入射する面から順に、表面保護層、第１の情報記録層(Layer2)、第１のスペーサ層、第２の情報記録層(Layer1)、第２のスペーサ層、第３の情報記録層(Layer0)、光ディスク基板となる。なお、実際の光ディスクへの情報の記録と光ディスクからの情報の再生には、有機色素または無機相変化化合物等で構成された記録層と、必要に応じて記録層に近接して配置される誘電体層、反射層、熱制御層などが関与する。ここで本実施例では、記録層、誘電体層、反射層、熱制御層などから構成される層の組合せをまとめて情報記録層と称している。

なお、本実施例では３つの情報記録層を有する多層光ディスクを例に説明するが、情報記録層の数は３に限定するものではなく、例えば、４つの情報記録層と３つのスペーサ層を有する４層光ディスクなど、情報記録層とスペーサ層を交互に配置した層構造を有する光ディスクであれば良い。

また本実施例と直接関係しない、情報記録層とそれを構成する各層の組成、構造、配置などについての説明は省略する。

次に、本実施例での多層光ディスクの製造方法について、ここでは記録可能な光ディスクを例にして手順を説明する。なお、本実施例は光ディスクの詳細な製造条件、製法に直接関係するものでは無いため、製造方法の概念について一例を簡単に説明するに留める。
（１）Layer0、Layer1、Layer2のそれぞれについて金型を製造し、この金型からLayer 0、Layer1、Layer2のそれぞれについてスタンパを作る。
（２）次にLayer0のスタンパを用いて、光ディスク基板を成形する。
（３）成形した基板にLayer 0のための記録膜、反射膜をつけた後、紫外線硬化樹脂をスピンコートして第2のスペーサ層を重ねる。
（４）第2のスペーサ層にLayer 1スタンパを圧接、紫外線を照射して第2のスペーサ層を成形する。
（５）成形した第2のスペーサ層にLayer 1のための記録膜、反射膜をつけた後、紫外線硬化樹脂をスピンコートして第1のスペーサ層を重ねる。
（６）第1のスペーサ層にLayer 2スタンパを圧接、紫外線を照射して第1のスペーサ層を成形する。
（７）成形した第1のスペーサ層にLayer 2のための記録膜、反射膜をつけた後、紫外線硬化樹脂をスピンコートして第1の表面保護層を重ねる。
以上のようにして３つの情報記録層と２つのスペーサ層を有する多層光ディスクを作成することができる。

図２は、第１の実施例であり、スペーサ層を説明するための模式図である。スペーサ層にはその表面に凹凸構造を設けてあり、XとYの関係を示すグラフに示すように、その凹凸の間隔はX方向にはL1、Y方向にはL2である。なお、X、Yの向きとディスクの向きとの関係は任意である。また、ここでは説明の便宜上、直交するX軸、Y軸からなる座標系を用いるが、これに限定するものではなく、例えばL1、L2は極座標系など別の２次元座標系で規定されたものであっても良い。

前述のように、多層光ディスクにおける他層光による干渉の問題は、目的層と目的層以外の他層からなる複数の反射層で反射した、異なる位相関係を持つ光が干渉することで発生する。したがってこの影響を低減するには、目的光もしくは他層光のいずれか片方の光の位相を基準として、もう片方の光との位相差の変化が、光ディスク装置で必要とする信号に影響を与えないようにすれば良い。そこでここでは第１の情報記録層と第２の情報記録層の双方で反射する光の相互の位相変動周波数が光ディスク装置で必要とする信号の周波数帯域から外れるようにする。

具体的には、光ディスク基板、第2のスペーサ層、第1のスペーサ層のうち、少なくとも一つが第1から第3の情報記録層のいずれかの情報記録層と接する面を成形する際に用いるスタンパにおいて、従来よりスタンパに用いられてきた成形パターンに本発明が提案する凹凸構造を重畳するようにする。そしてこの表面に凹凸構造を有する面が、それと接する情報記録層の面にも転写され、その結果、情報記録層の表面にも凹凸構造が生じるようにする。

ここで、例えば、凹凸の配置は、凹凸を四角形の頂点に配置した長方配置や正六角形を平面に敷き詰めた六方配置、もしくはそれらに類似したものであっても良く、また略ランダムに配置されていても良い。図２ではその一例としてランダム配置、六方配置、正方配置の例を示す。本発明ではこのようにして形成した情報記録層の表面の凹凸形状によって、情報記録層の表面で反射する光に所望の位相差を与えることで実現する。

次に位相変動周波数が光ディスク装置で必要とする信号の周波数帯域から外れるようにするための方法について説明する。まず光スポットの大きさに対して凹凸の大きさを適切に設定する。

光スポットが位相変化領域を横断するときに発生する信号の周波数をｆ、光ディスクの回転により光スポットが移動する線速度をV、凹凸の配列周期をX軸方向L1、Y軸方向L2の等間隔であると仮定する。光スポットが位相変化領域を横断する周期が最大になるのは対角線を成す向きに光スポットが進行する場合である。このときの対角線の長さをLとすると、

となる。

したがってｆの最低周波数をｆminとすると、
ｆmin＝V／Lmax … (式６)
同様にL1とL2のうちの小さいほうをLmin、ｆの最高周波数をｆmaxとすると、
ｆmax＝V／Lmin … (式７)
となる。

以上より、本実施例により発生する信号変動周波数成分fminからfmaxまでの周波数範囲に限定される。したがって、光ディスク装置で必要とするサーボ制御信号および再生信号の帯域がfmin未満、またはfmaxを超えるような条件を満たすようにL1、L2、Vを設定するようにすれば良い。

ここで数値例を用いて説明する。

例えば、Blu-rayで標準速の場合を想定し、サーボ制御信号の帯域はDCから20kHz、再生信号の帯域は200kHzから33MHzと仮定する。なお本仮定はBlu-rayドライブにおいては妥当なものと考えられる数値である。このときｆmax＝200kHz、ｆmin=20kHzとなる。また、V＝5.28m/sであるから、式６、式７からLmax＝264μｍ、Lmin＝26.4μｍを満たせばよいことになる。したがって、例えばL1＝L2＝100μｍとなるように凹凸を配置すれば、Lmax＝141μｍ、Lmin＝100μｍとなり、前記条件を満たすことができる。

次にスペーサ層表面の凹凸により反射光に所定の位相変動が発生するようにする方法について説明する。

図３は第１の実施例であり、スペーサ層を説明するための模式図である。XとZの関係を示すグラフは、XY平面をZ方向の基準面として、線分A−Bの断面におけるスペーサ層の厚み方向（Z軸方向）の表面形状の変化の様子を示す。ここで、スペーサ層表面の凹凸構造において、凹凸の高さの差をΔTとするとき、
ΔT＝Ttop Tbottom … (式１４)
とする。なお、ここではZがTmean以下のときの凹部にハッチングを施しているが、これは図を判りやすくするためであり、他の図も同様である。ここで光ディスクに対して記録もしくは再生するときの光の波長をλとすると、ΔTは凸部からの反射光と凹部からの反射光の位相差がλ／２となって両者が干渉するための条件から
ΔT＝λ／４ … (式１５)
となる。ここでΔTは100ｎｍ前後と微細な大きさであり、製造時に正確なΔTの制御は困難である。実際には、凸部からの反射光と凹部からの反射光が干渉する範囲でΔTは所定の範囲内であれば良く、具体的には、λ／８程度の誤差は許容範囲であると考えられるため、例えば
λ／８≦ΔT≦３λ／８ … (式１６)
であっても、実用上は許容可能である。また、ΔTによって生じる位相差にλの整数倍のオフセットを持たせた
（λ／８）＋ｎλ≦ΔT≦（３λ／８）＋ｎλ … (式１７)
（ただし、ｎは自然数）であっても、構わない。なおここでλは媒体の屈折率を考慮したものであることを付記する。
また、図３ではΔTはXの変化に対して略正弦波上に変化するものを例示してあるが、これに限定されるものではなく、ΔTはXの変化に対して矩形波状や三角波状に変化するものであっても構わない。

次にROM（Read Only Memory）ディスクでの情報記録ピットや、記録可能ディスクでのトラック、ウォブルなど、従来より光ディスクに存在する記録層表面形状との関連について説明する。

これらの従来より記録層表面に存在する形状も情報記録層の凹凸として形成されるため、本発明で提示する凹凸形状と関連を持つ。情報記録ピットやトラック、ウォブルはともに光の干渉を用いて信号を生成するため、凹凸の高さ(深さ)がλ／８からλ／４程度であり、本発明で提示する情報記録層の凹凸と概略同等である。しかし前述のように、本発明のスペーサ層表面の凹凸の大きさは100μｍ前後と大きく、一方、情報記録ピットはBlu-rayの場合、最小で直径約0.13μｍ、トラック溝ピッチも幅約0.32μｍとその大きさは300倍以上異なる。前述の通り周波数軸上で両者は分離することが可能であるため、両者が相互に影響を及ぼして問題となることは無い。また本光ディスクに対応する光ディスク装置においても、第3の実施例で説明するように本発明で提示する凹凸によって生じる周波数成分を除去するフィルタをサーボ制御信号系、再生信号系に配置するため、問題となることは無い。

以上のように本実施例で提示する凹凸を設けた多層光ディスクを構成することにより、層間干渉を低減することが可能となる。

なお、本実施例では、３つの情報記録層を有する光ディスクを例にして説明したが、凹凸の存在する情報記録層の相互の位置関係は特定しておらず任意であり、少なくとも１つの情報記録層に凹凸が存在すれば良い。しかし例えば1つの情報記録層だけに凹凸が存在し、他の2つの情報記録層には凹凸が存在しない場合、凹凸が存在しない２つの情報記録層から反射した光の間での干渉が生じることになり、望ましくない。そこで凹凸の存在しない情報記録層は一つ以下とし、２つの情報記録層の組合せから成るいずれの組でも少なくとも一つの凹凸を持つ情報記録層を持つようにすることが本発明の趣旨から望ましい。また、凹凸の存在しない情報記録層が2つ以上存在する場合でも、それらの情報記録層の間隔が大きくなるように凹凸の存在しない情報記録層を配置することで干渉の大きさを減らすことができる。例えば３つの情報記録層を有する光ディスクでは、３つの情報記録層のうち中央の層に凹凸のある情報記録層を配置し、凹凸のある情報記録層の上下の情報記録層には凹凸の存在しない情報記録層を配置する。このように配置することにより、凹凸が存在せず干渉が生じやすい２つの情報記録層の間隔が広がり、干渉光が反射する情報記録層の面積がより大きくなるため光検出器上での干渉光のエネルギー密度が減り、その結果として、干渉の影響を軽減することが可能となる。

次に本実施例を適用した光ディスクと本実施例を適用しない光ディスクを識別し、本実施例に対応した使い方をするための方法について説明する。

まず、本実施例に対応した光ディスクを識別するため、光ディスク装置が読み取り可能な形態で当該光ディスクのあらかじめ定められた情報記録領域に識別情報を記録しておく。この識別情報は当該光ディスクの製造者が出荷前までに記録しておくのが一般的である。

なお、識別情報の記録方法はこれに限るものではなく、例えば、当該光ディスクを装着した当該ディスクへの記録に対応した光ディスク装置において、光ディスクが本実施例を適用した光ディスクであると認識した後、適切なタイミングで光ディスク装置が読み取り可能な形態で当該光ディスクのあらかじめ定められた情報記録領域に識別情報を記録するようにしても良い。この場合、光ディスク装置が装着された光ディスクを本実施例が適用された光ディスクであると認識する方法は任意であるが、例えば情報記録面の凹凸によって発生する本実施例に固有の信号の周波数、レベルなどから判断することができる。

識別情報が記録される光ディスクの情報記録領域は、例えば、光ディスクの管理情報が記録されている領域である。

また、情報記録領域に記録される識別情報は、例えば、
（１）当該光ディスクが凹凸を含むか否かを識別するための、
（ア）当該光ディスクには少なくとも一つの凹凸を有する情報記録面があること、
（イ）または、凹凸を有する情報記録面が全く無いこと、
に関する情報、
（２）複数の情報記録面から凹凸を有する情報記録面を識別するための、
（ア）凹凸を有する情報記録層、
（イ）または、凹凸を有しない情報記録層、
のいずれか片方における、層に固有の番号などの層識別情報、
（３）凹凸によって発生する信号周波数を分離するためのフィルタの特性に関わる、
（ア）凹凸の大きさ、間隔、
（イ）または、特定の光ディスク回転数における凹凸によって発生する信号周波数または信号周期、
などの凹凸に関する情報、である。

次に本実施例を適用した光ディスクにおける前記識別情報の光ディスクへの記録形態について説明する。前述したように、本実施例においては、識別情報は光ディスク装置が読み取り可能な形態で当該光ディスクのあらかじめ定められた情報記録領域に記録しておくことを想定している。そのため、識別情報が記録される情報記録領域としては、例えばバーストカッティングエリア、リードイン部分、リードアウト部分、ユーザデータ部分などが使用可能である。しかし本識別情報は光ディスクの管理情報として光ディスク製造者が記録しておくべきものと考えられるため、ユーザデータ部分の使用は望ましくなく、バーストカッティングエリア、リードイン部分もしくはリードアウト部分への記録が望ましい。

図６、図７は第１の実施例における識別情報をバーストカッティングエリアおよびリードイン部分にそれぞれ記録する際の識別情報の配置の一例を示す模式図である。

例えばバーストカッティングエリアに識別情報１と識別情報２を記録する場合は既存のバーストカッティングエリアに記録される情報と矛盾しないように識別情報の配置、フォーマット等を決める。またリードイン部分に識別情報３と識別情報４を記録する場合も既存のリードイン部分に記録される情報と矛盾しないように識別情報の配置、フォーマット等を決める。なお、バーストカッティングエリアとリードイン部分の両方に識別情報を記録しても良く、この場合は相互に内容が矛盾せず、同一の項目については同一の内容にする必要がある。
なお、情報記録層の表面に凹凸を設けるための方法として、上述の説明ではスペーサ層に凹凸を設け、その上に情報記録層を形成することで情報記録層の表面に凹凸形状を形成する方法を説明した。しかし本発明の目的は情報記録層の表面に凹凸形状を形成することで達成することができ、そのための方法は上述の方法に限定されるものではない。

すなわち上述の方法は、実際のディスク製造プロセスを考慮して、凹凸を有するスタンパから転写で凹凸をつけたスペーサ層を形成し、更に凹凸をつけたスペーサ層の上に情報記録層を形成することで情報記録層表面に凹凸をつける。この方法によれば、スタンプ工程数は同数の情報記録層を有する既存のディスク製造プロセスと同等で済むため、本発明を適用することによるスタンプ工程数の関わる量産コストの増加が抑えられるという特徴がある。

しかし別の方法としては、例えば、既存のディスク製造プロセスとスタンパをそのまま用いてスペーサ層の上に情報記録層を形成し、その後に本発明を適用するために別途用意した凹凸を有するスタンパを用いて情報記録層表面にスタンプを行って凹凸をつけることも可能である。この場合、情報記録層そのものに後から別のスタンパで凹凸をつけるため、それに用いる金型とスタンプ工程が既存のディスク製造プロセスと比較して余分に必要となるが、一方でスペーサ層形成時には従来のスペーサ層用の金型がそのまま使えるという特徴がある。

次の本発明の第２の実施例について図を用いて説明する。

第１の実施例で説明したように多層光ディスクにおける他層光の影響は、反射層の異なる複数の光が、それらの位相関係によって干渉しあうことで生じる。

そこで、第１の実施例では、第１の情報記録層と第２の情報記録層の間隔を制御して積極的に干渉を発生させ、更に前記間隔の変動周波数を制御して、従来は干渉周波数を限定できなかったところを限定できるようにし、その上で干渉周波数を特定の範囲に移行させることで、干渉周波数を光ディスク装置の動作に影響を及ぼさない周波数に追いやり、干渉に対処した。

一方、本実施例では、他層光自体が位相の異なる複数の反射光から成るように情報記録層表面の形状を構成し、これによって、他層光を生成する他層から反射した複数の光が相互に干渉しあうことで、他層から反射する光の強度の総和が小さくなるようにして、目的光と干渉する他層光の影響を抑制する。

この場合、他層光自身の相互の干渉で強度の減少を図るため、他層光と目的光の相互の位相差は任意で良い。また、そのため、他層で反射する光の位相変動周波数は、必ずしも光ディスク装置で必要とする信号の周波数帯域から外れるようにする必要は無い。もちろん、他層で反射する光の位相変動周波数が光ディスク装置で必要とする信号の周波数帯域から外れるようにしても、構わない。

次に、他層光を成す位相差を持つ複数の光が相互に干渉しあい、第２の情報記録層からの反射光が減少するように制御する方法について説明する。

図４は第２の実施例であり、他層光が形成する光スポットの大きさを説明するための模式図である。ここでは、目的層は第１の情報記録層、目的層以外の他の層は第２の情報記録層とし、説明を簡単にするため２つの情報記録層を例にして説明する。

対物レンズは第１の情報記録層に焦点が合うようにフォーカス方向の位置決めのためのサーボ制御が行われているものとする。第１の情報記録層に照射された光の一部は第１の情報記録層で反射して対物レンズに戻るが、一部の光は第１の情報記録層を透過し、更にスペーサ層を透過して第２の情報記録層に照射される。第２の情報記録層に照射された光の一部は第２の情報記録層で反射して再び対物レンズに戻る。従って対物レンズには第１の情報記録層で反射した光と第２の情報記録層で反射した光の両方が入る。

第１の情報記録層上で光が照射されている領域をS1、第２の情報記録層上で光が照射されている領域をS2とする。ディスクの回転等に伴う光スポットの移動でS1、S2領域が移動しても反射光を安定して減らすためには、反射面の凹部と凸部の面積比率をほぼ１：１とし、かつ、領域移動に伴う面積比率の変動を小さく保てば良い。そのために、領域S2内に多数の凹凸を配置し、凹部と凸部のそれぞれの面積の和がほぼ等しくなるようにする。

第１の情報記録層に焦点が合った状態であるため、第１の情報記録層上で光が照射されている領域S1は回折限界近傍の極めて小さい面積となる。具体的には第1の情報記録層上にビームウェストがある場合の半径ｒは、例えばBlu-rayの2層ディスクの場合を適用すると、λ＝0.405μｍ、NA（Numerical Aperture）＝0.85なので、
ｒ＝0.32×(λ／NA)＝0.15μｍ … (式１)
程度である。また半径ｒが作る円形領域S1(図示していない)の面積sは、
s＝πｒ² ＝0.073μｍ² … (式２)
となる。一方、第２の情報記録層上で光が照射されている領域S2の大きさは、第１の情報記録層と第２の情報記録層の距離、すなわちスペーサ層の厚みTsと対物レンズのNAで決まり、S2を半径d/2の円と仮定してBlu-rayの2層ディスクの場合のTs＝25μｍを適用すると、
d/2＝Ts×tan(sin^-1(NA))＝40μｍ … (式３)
となる。またS2の面積Sは、
S＝π（d／2）² ＝5112μｍ² … (式４)
となる。領域S1と領域S2の直径の比は267倍、面積比は70000倍に及ぶ。

そこで、S2の内部に十分な数の凹凸が存在するように凹凸の大きさを決めて配置すれば、反射光を安定して減らすことができる。その一例としては、凹凸の大きさL1、L2は領域S2の半径（d／2）と同等以下であれば良い。例えばL1＝L2＝（d／2）＝40μｍ、凹部と凸部を同一サイズとして前述した等間隔配置を用いた場合、S2内部には平均して約8個に相当する凹凸が存在することになる。この程度の数の凹凸があれば第２の情報記録層からの反射光の変動を小さく保ち安定して減らすことができる。

凹凸の大きさL1、L2が小さくなるほど、S2内部での凹部と凸部のそれぞれの面積の和の変動比率は一般に小さくなるが、凹凸の大きさには他の条件で制約がある。次にその条件について説明する。

ここで、目的層を第２の情報記録層とし、目的層以外の他層は第１の情報記録層となる場合を考える。この場合、前述の例を用いれば凹凸の間隔L1=L2=40μｍなのでスペーサ層に接する第２の情報記録層の表面には長さ約20μｍ前後の凹凸が生じる。

Blu-rayの場合、情報記録ピットは直径約0.13μｍ、トラック溝ピッチも幅約0.32μｍであるため、これらの大きさに対して20μｍ前後の凹凸は十分に大きく、両者が相互に影響を及ぼして問題となることは少ない。しかし、凹凸の大きさを小さくしすぎると両者が相互に影響を及ぼしあう状況が起きることがある。

問題の有無は状況によって変化するが、例えば、凹凸の境界でのサーボ制御の乱れ、再生信号への低周波成分の重畳によるエラーレート悪化などが予想される。そこでこれらの問題が発生しない範囲でL1、L2を決める必要がある。この場合は必要に応じて第1の実施例と同様に問題の原因となる周波数成分を除去するフィルタをサーボ制御信号系、再生信号系に配置しても良い。

なお、本実施例では、２つの情報記録層を有する光ディスクを例にして説明したが、凹凸の存在する情報記録層の相互の位置関係は特定しておらず任意であり、少なくとも１つの情報記録層に凹凸が存在すれば良い。

また３つの情報記録層を有する光ディスクでは、例えば1つの情報記録層だけに凹凸が存在し、他の2つの情報記録層には凹凸が存在しない場合、凹凸が存在しない２つの情報記録層から反射した光の間での干渉が生じることになり、望ましくない。そこで凹凸の存在しない情報記録層は一つ以下とし、２つの情報記録層の組合せから成るいずれの組でも少なくとも一つの凹凸を持つ情報記録層を持つようにすることが望ましい。また、凹凸の存在しない情報記録層が2つ以上存在する場合でも、それらの情報記録層の間隔が大きくなるように凹凸の存在しない情報記録層を配置することで干渉の大きさを減らすことが可能となる。例えば３つの情報記録層を有する光ディスクでは、３つの情報記録層のうち中央の層に凹凸のある情報記録層を配置し、凹凸のある情報記録層の上下の情報記録層には凹凸の存在しない情報記録層を配置する。このように配置することにより、凹凸が存在せず干渉が生じやすい２つの情報記録層の間隔が広がり、干渉光が反射する情報記録層の面積がより大きくなるため光検出器上での干渉光のエネルギー密度が減り、その結果として、干渉の影響を軽減することが可能となる。

次に本実施例を適用した光ディスクと本実施例を適用しない光ディスクを識別し、本実施例に対応した使い方をするための方法について説明する。

まず、本実施例に対応した光ディスクを識別するため、光ディスク装置が読み取り可能な形態で当該光ディスクのあらかじめ定められた情報記録領域に識別情報を記録しておく。この識別情報は当該光ディスクの製造者が出荷前までに記録しておくのが一般的である。

なお、識別情報の記録方法はこれに限るものではなく、例えば、当該光ディスクを装着した当該ディスクへの記録に対応した光ディスク装置において、光ディスクが本実施例を適用した光ディスクであると認識した後、適切なタイミングで光ディスク装置が読み取り可能な形態で当該光ディスクのあらかじめ定められた情報記録領域に識別情報を記録するようにしても良い。この場合、光ディスク装置が装着された光ディスクを本実施例が適用された光ディスクであると認識する方法は任意であるが、例えば情報記録面の凹凸によって発生する本実施例に固有の信号の周波数、レベルなどから判断することができる。

識別情報が記録される光ディスクの情報記録領域は、例えば、光ディスクの管理情報が記録されている領域である。

また、情報記録領域に記録される識別情報は、例えば、
（１）当該光ディスクが凹凸を含むか否かを識別するための、
（ア）当該光ディスクには少なくとも一つの凹凸を有する情報記録面があること、
（イ）または、凹凸を有する情報記録面が全く無いこと、
に関する情報、
（２）複数の情報記録面から凹凸を有する情報記録面を識別するための、
（ア）凹凸を有する情報記録層、
（イ）または、凹凸を有しない情報記録層、
のいずれか片方における、層に固有の番号などの層識別情報、
（３）凹凸によって発生する信号周波数を分離するためのフィルタの特性に関わる、
（ア）凹凸の大きさ、間隔、
（イ）または、特定の光ディスク回転数における凹凸によって発生する信号周波数または信号周期、
などの凹凸に関する情報、である。

次に本発明を適用した光ディスクにおける前記識別情報の光ディスクへの記録形態について説明する。第１の実施例と同様に、識別情報が記録される情報記録領域としては、例えばバーストカッティングエリア、リードイン部分、リードアウト部分、ユーザデータ部分などが使用可能であるが、第１の実施例と同じ理由からバーストカッティングエリア、リードイン部分もしくはリードアウト部分への記録が望ましい。また、実際に識別情報をバーストカッティングエリアおよびリードイン部分にそれぞれ記録する際の識別情報の配置、内容、その他事項についても第１の実施例で図６、図７を用いて説明したものと同一である。

次に本発明の第３の実施例について、図を用いて説明する。

第３の実施例は本発明の多層光ディスクに適した光ディスク装置である。図５は、本実施例の多層光ディスクからの情報再生、もしくは本発明の多層光ディスクへの情報記録に適した、多層光ディスクに対応した光ディスク装置の構成ブロック図である。

まず光ディスクから情報を再生する場合の基本動作について説明する。

光ディスク１から光ピックアップ２を用いて検出した信号はフロントエンド回路３に入力される。フロントエンド回路３では、主にアナログ信号処理が行なわれてサーボ信号４、再生RF信号５などが生成される。なおここではフォーカスサーボ信号、トラッキングサーボ信号を総称してサーボ信号と呼び、図面においても両サーボ信号をまとめて記載してある。フロントエンド回路３から出力されたサーボ信号４はフィルタ７で不要な信号を除去した後、再生/記録/サーボ信号処理回路１２に入力される。再生/記録/サーボ信号処理回路１２ではサーボ信号に対してA/D変換、デジタル信号処理を行って、サーボ系駆動信号１８を生成する。サーボ系駆動信号１８はドライバ回路１４に入力される。ドライバ回路１４では電力増幅等を行ない、光ピックアップ２内部のアクチュエータ（図示していない）、光ピックアップ全体を移動するためのモータ（図示していない）、光ディスク１を回転させるためのモータ１５を駆動する。また再生RF信号５はフィルタ８で不要な信号を除去した後、再生/記録/サーボ信号処理回路１２に入力される。再生/記録/サーボ信号処理回路１２では入力された再生RF信号に対して、A/D変換、クロック同期化、イコライズ、信号復調、誤り訂正処理などを行い、光ディスクに記録されていたデータを復号する。復号されたデータはインタフェース回路１０に入力され、バッファメモリ１１を用いてバッファリング処理や、ATA、Serial-ATAなどの所定のインタフェースプロトコルによる外部機器とのインタフェース処理などを行って外部装置１３に伝達される。これにより光ディスクから再生された情報が外部機器まで伝達される。また、これらの情報再生は光ディスク装置内部のマイクロコンピュータ１６がマイクロコンピュータバス１９を経由して関連する機能ブロックを制御して行われる。

次に光ディスクに情報を記録する場合の基本動作について説明する。

光ディスク１から光ピックアップ２を用いて検出した信号はフロントエンド回路３に入力される。フロントエンド回路３では、主にアナログ信号処理が行なわれてサーボ信号４、ウォブル信号６などが生成される。フロントエンド回路３から出力されたサーボ信号４はフィルタ７で不要な信号を除去した後、再生/記録/サーボ信号処理回路１２に入力される。再生/記録/サーボ信号処理回路１２ではサーボ信号に対してA/D変換、デジタル信号処理を行って、サーボ系駆動信号１８を生成する。サーボ系駆動信号１８はドライバ回路１４に入力される。ドライバ回路１４では電力増幅等を行ない、光ピックアップ２内部のアクチュエータ（図示していない）、光ピックアップ全体を移動するためのモータ（図示していない）、光ディスク１を回転させるためのモータ１５を駆動する。またウォブル信号６はフィルタ９で不要な信号を除去した後、再生/記録/サーボ信号処理回路１２に入力される。再生/記録/サーボ信号処理回路１２では入力されたウォブル信号に対して、A/D変換、クロック同期化、信号復調、誤り訂正処理などを行い、光ディスクに記録されていたアドレス情報やメディア情報などのデータを復号する。また、ウォブル信号は内部の記録クロック生成回路（図示していない）に入力され、光ディスクに情報を記録する際の基準クロックタイミングを生成するための基準となる。光ディスクに記録するデータは外部装置１３からインタフェース回路１０に入力され、バッファメモリ１１を用いてバッファリング処理や、ATA、Serial-ATAなどの所定のインタフェースプロトコルによる外部機器とのインタフェース処理などを行って再生/記録/サーボ信号処理回路１２に伝達される。再生/記録/サーボ信号処理回路１２では入力されたデータに対して、誤り訂正符号の付加、スクランブル、符号化、記録クロックへの同期、記録ストラテジへの変換などを行い、光ディスクにデータを記録するための記録信号１７を光ピックアップ２に送る。光ピックアップ２内部の半導体レーザ（図示していない）を駆動するレーザドライバ（図示していない）はこの記録信号１７に対応して半導体レーザを所定のタイミングで所定の発光パワーで発光させて、光ディスクに情報を記録する。これにより外部機器から入力された情報が光ディスクに記録される。また、これらの情報再生は光ディスク装置内部のマイクロコンピュータ１６がマイクロコンピュータバス１９を経由して関連する機能ブロックを制御して行われる。

本実施例の特徴は、実施例１で説明した本発明の多層ディスクに固有の特徴である情報記録層表面の凹凸によって生じる光ピックアップ検出信号への特定周波数帯域の信号の影響を低減するためのフィルタを従来の光ディスク装置の内部に設けた点である。本実施例では、図５におけるフィルタ７、フィルタ８、およびフィルタ９が前記目的のためのフィルタである。

本実施例では、多層光ディスクから光学的に検出するサーボ信号４、再生RF信号５、ウォブル信号６などの信号に、程度の違いはあるが、上述の情報記録層表面の凹凸による信号が重畳する。

既に説明した通り、本発明では、あらかじめ、凹凸による重畳信号の周波数帯域が他の必要信号の周波数帯域と重なり合わないように周波数を配置しているため、これらの重畳信号が動作上の問題となる場合には、重畳信号のレベルを低減するための周波数フィルタを用いることで、本来のサーボ信号、再生RF信号、ウォブル信号などのレベルに影響を与えることなく、重畳信号レベルだけを低減することができる。本実施例では、サーボ信号、再生RF信号、ウォブル信号の３種類の信号に重畳成分低減のためのフィルタを設けているが、重畳成分低減フィルタを用いるのはこの３種類の信号に限るものではなく、必要ならば更に他の信号に重畳成分低減フィルタを追加しても良く、また重畳成分低減フィルタが不要な場合はフィルタは用いずにバイパスしても構わない。また重畳成分低減フィルタの特性も特定のものに固定、限定する必要はなく、光ディスク装置の動作速度（光ディスクの回転数）、フィルタに必要なカットオフ特性、必要信号通過時の群遅延特性など考慮してフィルタ特性やフィルタの次数を適宜設定、変更すれば良い。

つぎに光ディスク装置が記録もしくは再生の速度を変更する場合のフィルタの取り扱いについて説明する。光ディスク装置はしばしば光ディスクの状態、装置側の制約などから情報を再生、記録する際の速度を変更することが行われる。速度の変更は光ディスク１を回転させるモータ１５の回転数を変えることで行われる。このとき光ディスク上の光スポットが光ディスクの情報記録層を移動する速度が変わるのと同時に、凹凸による重畳信号の周波数も変わる。そのため、速度変化前と同様の特性を得るためには、重畳信号を低減するためのフィルタの周波数特性も速度変化に対応して変化させる必要がある。そこで、速度変化が必要な場合には、フィルタ７ないし９には周波数特性を変化させることができるフィルタが望ましい。そのため、フィルタ７ないし９にはデジタルフィルタを用い、フィルタ係数設定により周波数特性を変化させられるようにする。このためには例えば、再生/記録/サーボ信号処理回路１２内部のデジタル信号処理ブロックの内部にフィルタ７から９をデジタルフィルタとして配置することで実現できる。

なお、実際の光ディスク機器における情報の記録、再生では上述以外にもチルトサーボ、球面収差補正制御、アクセス制御、ＢＣＡ情報やＩＤ情報の復調、記録パワーを決めるための試し書き、著作権保護のための認証、暗号鍵のやり取り等さまざまな処理、回路が連係して動作しているが、これらについては本発明とは直接の関係は無いので説明を省略する。

本実施例の光ディスク装置では、装着された光ディスクが本発明の第１の実施例を適用した光ディスクであるか、否かを識別し、それぞれの光ディスクに対応した設定を行うため、次にその方法について説明する。

本実施例に対応した光ディスクを識別するため、光ディスクには光ディスク装置が読み取り可能な形態で当該光ディスクのあらかじめ定められた情報記録領域に識別情報を記録してある場合を想定する。まず、識別情報を読み出すため、識別情報が記録されている光ディスクの所定の情報記録領域をアクセスする。識別情報が記録されている光ディスクの情報記録領域は、例えば、光ディスクの管理情報が記録されている領域である。
次に情報記録領域に記録される識別情報を読み出す。識別情報は、例えば、
（１）当該光ディスクが凹凸を含むか否かを識別するための、
（ア）当該光ディスクには少なくとも一つの凹凸を有する情報記録面があること、
（イ）凹凸を有する情報記録面が全く無いこと、
のいずれかに関する情報、
（２）複数の情報記録面から凹凸を有する情報記録面を識別するための、
（ア）凹凸を有する情報記録層、
（イ）凹凸を有しない情報記録層、
のいずれかにおける、層に固有の番号などの層識別情報、
（３）凹凸によって発生する信号周波数を分離するためのフィルタの特性に関わる、
（ア）凹凸の大きさまたは間隔、
（イ）特定の光ディスク動作線速度における凹凸によって発生する信号周波数または信号周期の持つ帯域、
のいずれかにおける、凹凸の状態、条件に対応する情報、
などの情報である。これらの情報が記録されている領域を含むデータを上述のデータ再生と類似の方法で光ディスクから読み取り、復号処理をして必要な前記識別情報を得る。得られた識別情報はマイクロコンピュータ１６によって処理され、必要に応じて光ディスク装置内のメモリ２０に記憶すると共に、これらの識別情報を基にして必要な光ディスク装置内部の設定を行う。必要な設定としては、例えば上述した凹凸によって生じる重畳信号の周波数成分を取り除くためのフィルタ７からフィルタ９の設定などがある。

第１の実施例における多層光ディスクの模式図 第１の実施例におけるスペーサ層を説明するための模式図 第１の実施例におけるスペーサ層を説明するための模式図 第２の実施例における他層光が形成する光スポットの大きさを説明するための模式図 第３の実施例における多層光ディスクに対応した光ディスク装置の構成ブロック図 第１の実施例における多層光ディスクのバーストカッティングエリアの管理情報に記録されている情報の構成模式図 第１の実施例における多層光ディスクのリードイン部分の管理情報に記録されている情報の構成模式図

符号の説明

１：光ディスク
２：光ピックアップ
３：フロントエンド回路
７、８，９：フィルタ
１０：インターフェース回路
１１：バッファメモリ
１２：再生／記録信号処理回路
１３：外部装置
１４：ドライバ回路
１５：モータ
１６：マイクロコンピュータ
１９：マイクロコンピュータバス
２０：メモリ

Claims (18)

1. 第1の情報記録層と第2の情報記録層と、
   前記第1の情報記録層と前記第2の情報記録層の間に配置されて第1の情報記録層と第2の情報記録層の間の層間距離を所定の範囲に配置するスペーサ層を有する光ディスクであって、
   前記スペーサ層は、略一定の厚みと、スペーサ表面に厚み方向の凹凸を有する構造であることを特徴とする光ディスク。
2. 請求項１に記載の光ディスクであって、
   前記スペーサ層の厚みは、前記光ディスクに対して再生もしくは記録を行う光の波長よりも大きいことを特徴とする光ディスク。
3. 請求項１に記載の光ディスクであって、
   前記スペーサ層の凹凸の大きさは、前記光ディスクに対して再生もしくは記録を行う光の波長よりも小さいことを特徴とする光ディスク。
4. 請求項１に記載の光ディスクであって、
   前記スペーサ層の厚みは、前記光ディスクに対して再生もしくは記録を行う光の波長よりも大きく、かつ、前記スペーサ層の凹凸の大きさは、前記光ディスクに対して再生もしくは記録を行う光の波長よりも小さいことを特徴とする光ディスク。
5. 第1の情報記録層と第2の情報記録層と、
   前記第1の情報記録層と前記第2の情報記録層の間に配置されて第1の情報記録層と第2の情報記録層の間の層間距離を所定の範囲に配置するスペーサ層を有する光ディスクであって、
   前記スペーサ層は、略一定の厚みを有する構造であって、
   前記第1の情報記録層と前記第2の情報記録層の少なくとも片方の表面に厚み方向の凹凸を有する構造であることを特徴とする光ディスク。
6. 請求項５に記載の光ディスクであって、
   前記スペーサ層の厚みは、前記光ディスクに対して再生もしくは記録を行う光の波長よりも大きいことを特徴とする光ディスク。
7. 請求項５に記載の光ディスクであって、
   前記スペーサ層の凹凸の大きさは、前記光ディスクに対して再生もしくは記録を行う光の波長よりも小さいことを特徴とする光ディスク。
8. 請求項５に記載の光ディスクであって、
   前記スペーサ層の厚みは、前記光ディスクに対して再生もしくは記録を行う光の波長よりも大きく、かつ、前記スペーサ層の凹凸の大きさは、前記光ディスクに対して再生もしくは記録を行う光の波長よりも小さいことを特徴とする光ディスク。
9. 情報記録層の数は3以上であり、スペーサ層の数は2以上である、請求項１に記載の光ディスク。
10. スペーサ層の凹凸は面内で略周期構造を有し、その周期は所定の範囲内である、請求項１に記載の光ディスク。
11. 情報記録層の数は3以上であり、スペーサ層の数は2以上である、請求項５に記載の光ディスク。
12. スペーサ層の凹凸は面内で略周期構造を有し、その周期は所定の範囲内である、請求項５に記載の光ディスク。
13. スペーサ層の凹凸構造は、該光ディスクが光ディスク装置に装着され所定の回転数で回転したときの前記光ディスク装置で検出されるサーボ誤差信号または再生RF信号に生じる前記スペーサ層の凹凸に起因する信号変動周波数が、それぞれ前記光ディスク装置のサーボ帯域および再生RF信号帯域から外れるように周期を設定した、請求項１に記載の光ディスク。
14. 情報記録層の凹凸構造は、該光ディスクが光ディスク装置に装着され所定の回転数で回転したときの前記光ディスク装置で検出されるサーボ誤差信号または再生RF信号に生じる前記情報記録層の凹凸に起因する信号変動周波数が、それぞれ前記光ディスク装置のサーボ帯域および再生RF信号帯域から外れるように周期を設定した、請求項５に記載の光ディスク。
15. 請求項１に記載の光ディスクが装着可能な光ディスク装置であって、
    光ディスクのスペーサ層もしくは情報記録層の凹凸構造に起因してサーボ誤差信号または再生RF信号に生じるレベル変動の周波数成分を低減するためのフィルタを信号経路に設けたことを特徴とする光ディスク装置。
16. 請求項５に記載の光ディスクが装着可能な光ディスク装置であって、
    光ディスクのスペーサ層もしくは情報記録層の凹凸構造に起因してサーボ誤差信号または再生RF信号に生じるレベル変動の周波数成分を低減するためのフィルタを信号経路に設けたことを特徴とする光ディスク装置。
17. スペーサ表面における凹凸の有無に対応する情報が読み出し可能な状態で記録されている請求項１に記載の光ディスク。
18. 記録層表面における凹凸の有無に対応する情報が読み出し可能な状態で記録されている請求項５に記載の光ディスク。

Images