JP2010134970A - 光情報記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】多層光情報記録媒体では、他情報層に結像することによる他層干渉のみならず、迷光の保護層表面での結像や、他情報層に結像せずに再生信号と同一光路を通って光学ヘッドに戻る迷光によって記録再生品質が悪化する。
【解決手段】光学ヘッドを用いて保護層側より記録および／または再生する光情報記録媒体において、基板上に設けられた第１の情報層と、第１の情報層上に設けられた第１の中間層と、第１の中間層上に設けられた第２の情報層と、第２の情報層上に設けられた第２の中間層と、第２の中間層上に設けられた第３の情報層と、第３の情報層上に設けられた第３の中間層と、第３の中間層上に設けられた第４の情報層と、第４の情報層上に設けられた保護層とを備え、第１から第３の中間層のうち、第２の中間層を最も薄くする。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板上に形成された薄膜に、レーザビームなどの高エネルギー光ビームを照射することにより、音声・映像などの情報をデジタル信号として記録再生する光情報記録媒体に関し、特に情報層を多層化することにより大容量の情報記録再生が可能な光情報記録媒体に関する。

近年、光学的な情報記録方式の研究が進められ、産業用や民生用途に広く使用されるようになった。特にＣＤやＤＶＤなどの高密度に情報を記録することができる光情報記録媒体が普及している。このような光情報記録媒体は、情報信号を表すピットや、記録再生光をトラッキングするための案内溝などの凹凸形状信号が形成された透明基板上に、金属薄膜あるいは熱記録が可能な薄膜材料などを積層し、さらにこの金属薄膜や薄膜材料などを大気中の水分などより保護する樹脂層や透明基板などの保護層を積層することにより構成されている。情報の再生はレーザ光を上記金属薄膜や薄膜材料に照射し、反射光の光量変化を検出するなどによりなされる。

このような光情報記録媒体を製造する方法は、一般的に次のとおりである。
例えばＣＤの場合、まず片面に凹凸形状信号パターンを有するスタンパと呼ばれる金型を用い、射出成形などにより片面に情報信号を示す凹凸形状を有する樹脂基板を形成する。その凹凸形状信号上に金属薄膜あるいは薄膜材料などを、蒸着やスパッタリング法などにより形成し、その後紫外線硬化樹脂などをコーティングし保護層を形成することにより作製される。

またＤＶＤの場合、スタンパより厚み約０．６ｍｍの樹脂基板を射出成形などにより形成し、樹脂基板上の凹凸形状に金属薄膜あるいは薄膜材料などを形成したのち、別に準備された厚み約０．６ｍｍの樹脂基板を紫外線硬化樹脂などにより貼り合わせることによって作製される。

さて、このような光情報記録媒体において大容量化に対する要望が高まってきており、それに応じて光情報記録媒体の高密度化が図られてきた。先に述べたＤＶＤなどにおいても大容量化を目的として、凹凸形状信号と金属薄膜や薄膜材料などから形成される信号層が数十μｍの中間層を挟んで２つ構成されている２層構造の光情報記録媒体などが提案されている。

また、近年デジタルハイビジョン放送の普及に伴い、ＤＶＤよりもさらに高密度でかつ大容量の次世代光情報記録媒体が求められ、Ｂｌｕ−ｒａｙディスクなどの大容量媒体が提案されている。Ｂｌｕ−ｒａｙディスクでは、ＤＶＤに比べ、凹凸形状で形成される情報層のトラックピッチも狭く、またピットの大きさも小さくなっている。このため情報の記録再生を行うレーザのスポットを情報層上で小さく絞る必要がある。Ｂｌｕ−ｒａｙディスクでは、レーザ光の波長を４０５ｎｍという短波長の青紫レーザを使用し、かつレーザ光を絞り込む対物レンズとして開口数（ＮＡ）が０．８５のものを使用した光学ヘッドを用いレーザ光のスポットを情報層上で小さく絞り込んでいる。しかし、スポットが小さくなるとディスクの傾きによる影響を大きく受けやすくなり、ディスクが少しでも傾くとビームスポットに収差が発生することにより、絞り込んだビームに歪みが生じ、記録再生できなくなるといった課題が生じる。そのためＢｌｕ−ｒａｙディスクではディスクのレーザ入射側の保護層の厚さを０．１ｍｍ程度と薄くすることによってその欠点を補っている。

また、このようにＮＡの高い対物レンズを有する光学ヘッドを用いた記録再生システムでは、ディスク最表面から情報層までの厚み差によって発生する球面収差などの収差が情報層上に絞り込まれるレーザ光の品質に大きく影響を及ぼす。そのため、厚み差によって発生する収差を補正する手段が設けられている。例えば、組み合わせレンズを用いた球面収差補正手段を光学ヘッドに設ける構成や、あるいは液晶を用いた球面収差補正手段を光学ヘッドに設ける構成などが提案されている。

ところで、このＢｌｕ−ｒａｙディスクのような大容量の次世代光情報記録媒体においてもさらなる大容量化を求められており、ＤＶＤの時と同様、情報層の多層化による大容量化もその方式の一つとして提案されている。Ｂｌｕ−ｒａｙディスクで情報層の多層化を図る場合、ディスクの傾きによる影響を少なくするため、レーザ入射側からみて最も奥の情報層は、単層構造媒体と同様、ディスク表面からの距離を０．１ｍｍ程度と薄くする必要がある。そのため、各情報層は０．１ｍｍ程度の厚みの中で数μｍから数十μｍの中間層と呼ばれる透明層を挟んで積層されることになる。
そのためＢｌｕ−ｒａｙディスクを多層構造にする場合、その製造方法は一般的には次のとおりである。一例として、情報層が２つある２層光情報記録媒体の製造方法について説明する。

製造方法は、片面に凹凸形状からなるピットや案内溝を有する厚み約１．１ｍｍの成形樹脂基板上に金属薄膜や熱記録が可能な薄膜材料などを形成し、第１の情報層を形成する工程と、情報層を隔てる数μｍから数十μｍの厚みを有する中間層を前記基板の情報層上に形成する工程と、その中間層の上に片面にピットや案内溝などの凹凸形状を有するスタンパを押圧することによるピットや案内溝を中間層上に転写する工程と、中間層の上に転写されたピットや案内溝に記録再生するレーザ光の波長に対して、半透明な金属薄膜あるいは熱記録が可能な薄膜材料を形成し、第２の情報層を形成する工程と、第２の情報層を保護する保護層を第２の情報層上に形成する工程とを備える。２層以上に多層化を図る場合は、中間層の形成工程から、第２の情報層の形成工程までの工程を数回繰り返し、複数の情報層を順に積層していくことで可能となる。

このようにして構成されたＢｌｕ−ｒａｙディスクの多層構造媒体では、先に述べたようにディスクの傾きによる影響を少なくするため、全ての情報層は０．１ｍｍ程度の厚みの中に設ける必要がある。そのため、図２に示すように、対物レンズ２０６を通過した記録再生光２０７入射側の最表面から最も離れた（基板２０１に最も近い）第１の情報層２０２までの距離が０．１ｍｍ程度に制限され、その他の第１情報層２０２、第２情報層２０３、第３情報層２０４、・・・、第Ｎ情報層２０５は、記録再生光２０７入射側に向かって積層される。
このような多層構造媒体としては、２層構造媒体がよく知られているが、今後は３層以上の構造が提案されてきており、特に情報層が４つある４層構造媒体などが紹介されてきている。

このように情報層が複数ある光情報記録媒体では、記録再生する情報層に記録再生光を合焦した際、その他の情報層などで反射した情報の記録再生に寄与しない一部の光（ここではこの光を迷光と呼ぶ）が、いずれかの情報層を介して多重反射し、記録再生する情報層からの反射光（ここではこの反射光を情報光と呼ぶ）と同一光路で光ヘッドに返ってきた場合、読み出すべき情報光と迷光との干渉により、大きな光量変動が生じる。特に３つ以上の情報層から構成されている多層構造媒体では、このような干渉による問題が顕著に現れる。このような読み出すべき情報光と、多重反射し情報光と同一光路で光ヘッドに返ってくる迷光との干渉による光量変動を、ここでは裏焦点課題と呼ぶことにする。この裏焦点課題を除くために、様々な検討がなされている。

例えば、特許文献１には、読み出すべき情報層に合焦した際に、その他の情報層に結像しないように各中間層の厚みを設計した構成を提案している。特にいずれか一つの情報層に対して、奥側のいずれかの情報層までの厚みと、保護層側のいずれかの情報層までの厚みが全て異なる構成を開示している。この構成を実現するために、各中間層の厚みを記録再生光入射側から奥にいくにしたがって、厚くしていく（あるいは薄くしていく）構成を提案しており、読み出すべき情報層に合焦した際に、その他の情報層に結像しないようにしている。

また例えば特許文献２には、３つ以上の情報層を有する多層構造媒体において、各情報層間におけるクロストーク（層間クロストーク）の影響を除くために、各中間層の厚みをそれぞれ異ならせた構成を開示している。特に情報層が４つある４層構造媒体においては、記録再生光入射側からみて一番奥の第１の中間層から、記録再生光入射側に向かって、第２の中間層、第３の中間層と３つの中間層が積層された構造の場合、第２の情報層が最も厚い構成を採用し、迷光が他の情報層上に焦点を結ぶことを防止する構成を開示している。
特開２００１−１５５３８０号公報 特開２００４−２１３７２０号公報

しかしながら、裏焦点課題が生じるパターンとしては特許文献１あるいは特許文献２に開示されているような、いずれか一つの情報層に合焦した際に発生した迷光が他の情報層に結像する場合だけではないことがわかってきている。

例えば、図３（ａ）に示すように、読み出すべき情報光の光路３０１以外に、迷光が第３の情報層に結像する迷光光路３０２で返ってきて第３の情報層に結像するパターンだけではない。例えば、図３（ｂ）に示すように、読み出すべき情報光の光路３０３以外に、迷光が保護層表面に結像する迷光光路３０４で返ってきて保護層表面で結像するパターンがある。さらには、図３（ｃ）に示すように、迷光がいずれかの情報層あるいは保護層表面においても結像しないが、読み出すべき情報層からの反射光（情報光）の光路３０５とほぼ同じ光路３０６、３０７で返ってくるパターンもある。これらにおいても、同様の大きな光量変動が生じることがわかってきている。

また、２層光情報記録媒体や４層光情報記録媒体を作製する場合、各情報層を隔てる中間層や保護層は、紫外線硬化性樹脂などをスピンコート法などを用いて形成する方法が一般的に用いられており、それにより中間層や保護層を形成する際、媒体全面における厚み分布は、ロット間ばらつきも含めると少なくとも±２μｍ程度は必要となる。
また、Ｂｌｕ−ｒａｙディスクの４層媒体においても、現在市販されているＢｌｕ−ｒａｙディスクの単層媒体や２層媒体との互換性の確保は必要不可欠となっており、記録再生光入射側からみて最も奥の情報層と保護層表面までの厚みは約０．１ｍｍに制限される。
これらの光情報記録媒体作製上のマージンを考慮した中間層、保護層の厚み構成を考えた場合、特許文献１および特許文献２に開示されている中間層、保護層の厚み構成では完全に裏焦点課題を排除しきれないことがわかってきている。

本発明は、上記に提案されている厚み設計における裏焦点課題を解決するためになされたもので、現在市販されているＢｌｕ−ｒａｙディスクの単層媒体や２層媒体との互換性を確保し、かつ光情報記録媒体作製上のマージンを考慮しながら、光情報記録媒体の電気信号特性に影響を及ぼす裏焦点課題を解消できる中間層および保護層の厚み構成を提供することを目的とする。

本発明では、情報層が４つある４層媒体において、作製可能なマージンを有する状態で、単層媒体や２層媒体との互換性を確保しつつ、裏焦点課題を解決する中間層および保護層の厚み構成を提案する。
具体的には以下のとおりである。

本発明は、光学ヘッドを用いて保護層側より記録および／または再生する光情報記録媒体であって、基板上に設けられた第１の情報層と、第１の情報層上に設けられた第１の中間層と、第１の中間層上に設けられた第２の情報層と、第２の情報層上に設けられた第２の中間層と、第２の中間層上に設けられた第３の情報層と、第３の情報層上に設けられた第３の中間層と、第３の中間層上に設けられた第４の情報層と、第４の情報層上に設けられた保護層とを備え、中間層のうち第２の中間層が最も薄い光情報記録媒体である。

また、第１の情報層から第４の情報層までの厚みと、保護層の厚みとが異なっていても良い。
また、各中間層および保護層の厚みがそれぞれ異なり、かつ各々の厚み差が１μｍ以上であっても良い。
また、各中間層の厚みが、１０μｍ以上、２７μｍ以下であっても良い。
また、保護層の厚みが、４０μｍ以上、４８μｍ以下であっても良い。
また、各中間層の厚みばらつきが±２μｍ以内であっても良い。

また、第１の中間層の厚みが２２μｍ以上、２６μｍ以下、第２の中間層の厚みが１１μｍ以上、１５μｍ以下、第３の中間層の厚みが１６μｍ以上、２０μｍ以下、保護層の厚みが４３μｍ以上、４７μｍ以下であっても良い。この構成により、各中間層および保護層の厚みを作製可能なマージンを有する状態で、単層媒体あるいは２層媒体との互換性を確保しつつ、裏焦点課題を解決する光情報記録媒体が実現できる。

また、第１の中間層の厚みが１６μｍ以上、２０μｍ以下、第２の中間層の厚みが１１μｍ以上、１５μｍ以下、第３の中間層の厚みが２２μｍ以上、２６μｍ以下、保護層の厚みが４３μｍ以上、４７μｍ以下であっても実現できる。
また、第１の中間層の厚みが２２μｍ以上、２６μｍ以下、第２の中間層の厚みが１１μｍ以上、１５μｍ以下、第３の中間層の厚みが１７μｍ以上、２１μｍ以下、保護層の厚みが４２μｍ以上、４６μｍ以下であっても実現できる。

また、第１の中間層の厚みが１７μｍ以上、２１μｍ以下、第２の中間層の厚みが１１μｍ以上、１５μｍ以下、第３の中間層の厚みが２２μｍ以上、２６μｍ以下、保護層の厚みが４２μｍ以上、４６μｍ以下であっても実現できる。
また、第１の中間層の厚みが２２μｍ以上、２６μｍ以下、第２の中間層の厚みが１０μｍ以上、１４μｍ以下、第３の中間層の厚みが１７μｍ以上、２１μｍ以下、保護層の厚みが４３μｍ以上、４７μｍ以下であっても実現できる。

また、第１の中間層の厚みが１７μｍ以上、２１μｍ以下、第２の中間層の厚みが１０μｍ以上、１４μｍ以下、第３の中間層の厚みが２２μｍ以上、２６μｍ以下、保護層の厚みが４３μｍ以上、４７μｍ以下であっても実現できる。
また、保護層表面から第１の情報層までの厚みが、９６μｍ以上、１０４μｍ以下であっても良い。

また、第１の中間層の厚みが２２μｍ以上、２６μｍ以下、第２の中間層の厚みが１１μｍ以上、１５μｍ以下、第３の中間層の厚みが１７μｍ以上、２１μｍ以下、保護層の厚みが４３μｍ以上、４７μｍ以下であっても良い。この構成により、各中間層および保護層の厚みを作製可能なマージンを有する状態で、単層媒体あるいは２層媒体との互換性を確保しつつ、裏焦点課題を解決する光情報記録媒体が実現できる。
また、第１の中間層の厚みが１７μｍ以上、２１μｍ以下、第２の中間層の厚みが１１μｍ以上、１５μｍ以下、第３の中間層の厚みが２２μｍ以上、２６μｍ以下、保護層の厚みが４３μｍ以上、４７μｍ以下であっても実現できる。

第１の中間層の厚みが２３μｍ以上、２７μｍ以下、第２の中間層の厚みが１０μｍ以上、１４μｍ以下、第３の中間層の厚みが１８μｍ以上、２２μｍ以下、保護層の厚みが４２μｍ以上、４６μｍ以下であっても実現できる。
第１の中間層の厚みが１８μｍ以上、２２μｍ以下、第２の中間層の厚みが１０μｍ以上、１４μｍ以下、第３の中間層の厚みが２３μｍ以上、２７μｍ以下、保護層の厚みが４２μｍ以上、４６μｍ以下であっても実現できる。

第１の中間層の厚みが２２μｍ以上、２６μｍ以下、第２の中間層の厚みが１０μｍ以上、１４μｍ以下、第３の中間層の厚みが１７μｍ以上、２１μｍ以下、保護層の厚みが４４μｍ以上、４８μｍ以下であっても実現できる。
第１の中間層の厚みが１７μｍ以上、２１μｍ以下、第２の中間層の厚みが１０μｍ以上、１４μｍ以下、第３の中間層の厚みが２２μｍ以上、２６μｍ以下、保護層の厚みが４４μｍ以上、４８μｍ以下であっても実現できる。

第１の中間層の厚みが２２μｍ以上、２６μｍ以下、第２の中間層の厚みが１１μｍ以上、１５μｍ以下、第３の中間層の厚みが１６μｍ以上、２０μｍ以下、保護層の厚みが４４μｍ以上、４８μｍ以下であっても実現できる。
第１の中間層の厚みが１６μｍ以上、２０μｍ以下、第２の中間層の厚みが１１μｍ以上、１５μｍ以下、第３の中間層の厚みが２２μｍ以上、２６μｍ以下、保護層の厚みが４４μｍ以上、４８μｍ以下であっても実現できる。

また、保護層表面から第１の情報層までの厚みが、９７μｍ以上、１０５μｍ以下であっても良い。
また、第１の中間層の厚みが２２μｍ以上、２６μｍ以下、第２の中間層の厚みが１１μｍ以上、１５μｍ以下、第３の中間層の厚みが１７μｍ以上、２１μｍ以下、保護層の厚みが４４μｍ以上、４８μｍ以下であっても良い。この構成により、各中間層および保護層の厚みを作製可能なマージンを有する状態で、単層媒体あるいは２層媒体との互換性を確保しつつ、裏焦点課題を解決する光情報記録媒体が実現できる。

また、第１の中間層の厚みが１７μｍ以上、２１μｍ以下、第２の中間層の厚みが１１μｍ以上、１５μｍ以下、第３の中間層の厚みが２２μｍ以上、２６μｍ以下、保護層の厚みが４４μｍ以上、４８μｍ以下であっても実現できる。
また、第１の中間層の厚みが２２μｍ以上、２６μｍ以下、第２の中間層の厚みが１２μｍ以上、１６μｍ以下、第３の中間層の厚みが１７μｍ以上、２１μｍ以下、保護層の厚みが４３μｍ以上、４７μｍ以下であっても実現できる。
また、第１の中間層の厚みが１７μｍ以上、２１μｍ以下、第２の中間層の厚みが１２μｍ以上、１６μｍ以下、第３の中間層の厚みが２２μｍ以上、２６μｍ以下、保護層の厚みが４３μｍ以上、４７μｍ以下であっても実現できる。

第１の中間層の厚みが２３μｍ以上、２７μｍ以下、第２の中間層の厚みが１０μｍ以上、１４μｍ以下、第３の中間層の厚みが１８μｍ以上、２２μｍ以下、保護層の厚みが４３μｍ以上、４７μｍ以下であっても実現できる。
第１の中間層の厚みが１８μｍ以上、２２μｍ以下、第２の中間層の厚みが１０μｍ以上、１４μｍ以下、第３の中間層の厚みが２３μｍ以上、２７μｍ以下、保護層の厚みが４３μｍ以上、４７μｍ以下であっても実現できる。

第１の中間層の厚みが２３μｍ以上、２７μｍ以下、第２の中間層の厚みが１１μｍ以上、１５μｍ以下、第３の中間層の厚みが１７μｍ以上、２１μｍ以下、保護層の厚みが４３μｍ以上、４７μｍ以下であっても実現できる。
第１の中間層の厚みが１７μｍ以上、２１μｍ以下、第２の中間層の厚みが１１μｍ以上、１５μｍ以下、第３の中間層の厚みが２３μｍ以上、２７μｍ以下、保護層の厚みが４３μｍ以上、４７μｍ以下であっても実現できる。

また、保護層から第１の情報層までの厚みが、９８μｍ以上、１０６μｍ以下であっても良い。
また、記録再生光が合焦しているいずれか１つの情報層から光学ヘッドに返ってくる情報光と、いずれかの情報層で反射した一部の迷光のうち、情報層あるいは保護層表面の３回以下の反射を経て光ヘッドに返ってくる反射迷光との往復光路長差が２μｍ以上であっても良い。
また、本発明の光情報記録媒体は、少なくとも波長４００ｎｍ以上、４１０ｎｍ以下のレーザ光源と、ＮＡ０．８５の対物レンズと、球面収差補正手段とを備える光学ヘッドを用いて記録および／または再生が行われることが好ましい。

本発明によれば、例えば、４つの情報層を備える４層光情報記録媒体において、中間層や保護層を作製するために十分なプロセスマージンを有する状態で、従来からある単層光情報記録媒体や２層光情報記録媒体との互換性を確保しつつ、層間クロストークの影響を軽減するとともに、いずれか一つの情報層に合焦した際に他の情報層で反射した一部の迷光のうち、いずれかの情報層あるいは保護層表面の３回以下の反射を経て光ヘッドに返ってくる反射迷光と情報光との干渉による裏焦点課題を解消することが可能となる。

以下に、本発明の各実施の形態を、図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
図１に、本実施の形態における４層構造光情報記録媒体の構造の一例を示す。検討を行った光情報記録媒体は、外径が約１２０ｍｍ、厚みが約１．２ｍｍである円盤状の光情報記録媒体であり、図１はその断面の一部を示す図となっている。

ここでは追記型相変化材料からなる情報層を有する追記型４層構造光情報記録媒体においての検討結果を用いて説明を行う。追記型相変化材料とは、記録再生光の照射による熱によって、光学特性が異なる２つ以上の状態間を取りうる材料のことであり、またその反応が不可逆的に変化しうる材料であることが好ましい。例えば、ＯおよびＭ（ただし、ＭはＴｅ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｂｉから選ばれる１つまたは複数の元素）を含有する材料などが好ましい。また、それら材料だけでなく誘電体材料なども積層した構造なども好ましい。ただし、情報層に含まれる材料に関しては、この材料だけに限定されるものではない。また、追記型相変化材料にこだわらず、再生専用媒体に用いられるＡｇやＡｌ合金などの金属反射膜などを使用しても本発明の効果には変わりはない。また繰り返し記録を行える相変化材料を使用しても本発明の効果には変わりはない。

樹脂基板１０１は、厚み約１．１ｍｍのポリカーボネート製樹脂からなる樹脂基板であり、片面には凹凸形状よりなる案内溝が形成されている。さらに、樹脂基板１０１上に、相変化記録材料を含む第１の情報層１０２、紫外線硬化性樹脂からなる第１の中間層１０６、第２の情報層１０３、第２の中間層１０７、第３の情報層１０４、第３の中間層１０８、第４の情報層１０５、保護層１０９が順に積層されている。第２の情報層から第４の情報層は、記録再生光を反射させるとともに、記録再生光入射側からみて奥側の情報層に記録再生光を透過させなければならないため、記録再生光に対して半透明な薄膜材料によって構成されている。また、各情報層から光学ヘッドに反射する光量はほぼ同じ程度となるように、各情報層の透過率、反射率が設計されている。そのため、第１の情報層１０２から第４の情報層１０５に向かって、順に透過率が高くなるような材料設計がなされている。

また第１の中間層１０６から第３の中間層１０８は紫外線硬化性樹脂を塗布し、片面に凹凸形状からなる案内溝を有するスタンパを押圧した後硬化させ、スタンパを剥離することでその凹凸形状を表面に転写させることによって形成されている。また保護層１０９も同様に紫外線硬化性樹脂を塗布することによって形成した。中間層および保護層に用いる樹脂材料としては記録再生光の波長に対して略透明であることが好ましい。ここでいう略透明とは、記録再生光の波長に対して９０％以上の透過率を有する樹脂などが好ましい。例えば、波長４０５ｎｍに対して９０％以上の透過率を有する樹脂などが好ましい。
また、この光情報記録媒体を記録再生する光学ヘッドは、波長４０５ｎｍの半導体レーザを光源とし、ＮＡが０．８５の対物レンズ１１０と、組み合わせレンズにより構成されている収差補正手段１１２から構成されている。

図１７は、本発明の実施の形態１における光情報記録媒体１７０１および光ヘッド１７０２の構成の一例を示している。
光源１７０３は、波長が４０５ｎｍの直線偏光の発散ビーム１７０４を出射する。光源１７０３から出射されたビーム１７０４は、焦点距離ｆ１が１８ｍｍのコリメートレンズ１７０５で平行光に変換された後、偏光ビームスプリッタ１７０６を透過し、４分の１波長板１７０７を透過して円偏光に変換された後、焦点距離ｆ２が２ｍｍの対物レンズ１７０８で収束ビームに変換され、光情報記録媒体１７０１に集光される。対物レンズ１７０８の開口はアパーチャ１７０９によって制限され、開口数ＮＡを０．８５としている。また、情報層で球面収差がほぼ０ｍλとなるようにステッピングモータなどで構成される収差補正手段を用いてコリメートレンズ１７０５を光軸方向に調整されている。情報層で反射されたビームは、対物レンズ１７０８、４分の１波長板１７０７を透過して往路とは９０度異なる直線偏光に変換された後、偏光ビームスプリッタ１７０６で反射される。偏光ビームスプリッタ１７０６で反射したビームは、ビーム分割素子である回折格子で０次光のビームと１次光に分割され、焦点距離ｆ３が３０ｍｍの検出レンズ１７１０とシリンドリカルレンズ１７１１とを経て、光検出器１７１２に入射する。光検出器１７１２に入射するビームは、シリンドリカルレンズ１７１１を透過する際、非点収差が付与される。

収差補正手段は、光情報記録媒体の保護層表面から、情報を記録再生する情報層までの厚み差によって発生する球面収差などの収差成分を補正するために、各情報層で発生する収差成分を打ち消すような収差を与える役割を持っている。この光学ヘッドは本来、単層構造媒体の情報層に対して収差が小さくなるような光学設計がなされており、２層構造媒体の記録再生までを考慮し、設計上の最小収差位置は、保護層表面から約８０μｍから９０μｍ程度に設定されている。そのため、最小収差位置より厚みの異なる各情報層に記録再生光を絞り込むときは、収差補正手段によって各情報層にあった収差補正値を設定して補正する必要がある。

なお、光源の半導体レーザの波長４０５ｎｍは、設計上により、また温度・駆動電流の変化によって波長が若干変化するため、４００ｎｍから４１０ｎｍの幅で波長の許容値が設定されている。波長が４００ｎｍから４１０ｎｍの範囲においては、本発明の効果に何ら変化をもたらすものではなく、同一の効果が得られる。

ここで、第１の中間層１０６の厚みをｔ１、第２の中間層１０７の厚みをｔ２、第３の中間層１０８の厚みをｔ３、そして保護層１０９の厚みをｔｃとし、各中間層の厚みと保護層の厚みに関して、最適な設計値を検討した。

なお、ここでいう厚みの値は、共焦点光学系を有する厚み測定器で測定した値を用いている。この測定器は、波長４０５ｎｍの光源と対物レンズとアクチュエータを有する光ヘッドでビームを光情報記録媒体に向かって絞込み、このヘッドをアクチュエータで光情報記録媒体に向かって入射される光軸方向に移動させながら、各情報層で焦点を結ばせ、それぞれ焦点が合った位置をアクチュエータの移動距離から換算し、それぞれの厚みの結果とする。なお、この測定器は中間層、あるいは保護層の波長４０５ｎｍに対する屈折率ｎを１．６とした場合に正確な厚みが測定されるように校正されており、中間層や保護層を形成する材料の屈折率ｎの値によっては、光学的な厚みが変化する。例えば、屈折率ｎが１．６の時に１００μｍの厚みの材料は、屈折率ｎが１．７の場合は光学的には１０２．４μｍとなり、また屈折率ｎが１．５の場合は光学的には９８．６μｍとなる。本発明の実施の形態１で説明する各厚みの値は屈折率ｎを１．６に換算した場合の厚みのことを意味する。

次に４層光情報記録媒体を作製する際の中間層あるいは保護層の厚みばらつきについて調べた。各中間層、保護層の厚みのねらいを次のように、ｔ１を２４μｍ、ｔ２を１３μｍ、ｔ３を１８μｍとし、保護層の厚みｔｃを４５μｍとし、保護層表面から第１の情報層までの厚みを１００μｍとした。各中間層、保護層をここではスピンコート法による紫外線硬化性樹脂の塗布工法により作製した。

図４に作製した光情報記録媒体の第３の中間層の厚みｔ３の面内厚み分布および作製サンプル毎の厚み変動を示す。サンプルを１５０枚作製し、そのうち１０枚毎に１枚を抜き取り中間層の厚みを測定した。図４では光情報記録媒体の面内厚み平均値と、面内での最大値、最小値をエラーバーで示してある。図４をみてもわかるように、一枚一枚の媒体について、媒体面内で厚みばらつきを有している。これは、スピンコート法などの場合、スピンテーブルの回転によって延伸された樹脂がスピン回転中に受ける径方向での遠心力の違いにより発生する厚み変動や、あるいはスピン回転が停止した後、樹脂の塗布端面における表面張力の影響によって端面の樹脂が盛り上がることによる厚み変動や、あるいは樹脂塗布後にスタンパを貼合した際に生じる樹脂の流動の影響などに依存する厚み分布であり、媒体全面での厚み最大値と最小値の差は状況によっては約３μｍ程度の分布を持っている。また、中間層あるいは保護層などの形成工程は、スピンコート法以外にも例えばスクリーン印刷工法、グラビア印刷工法など様々な工法が考えられるが、厚み分布の形状は異なるものの、どの工法を用いた場合においても３μｍ程度の厚み分布が生じる。また、液体の紫外線硬化性樹脂を塗布する工程を含むため、塗布装置の周囲環境の影響、特に温度や湿度の変化の影響を大きく受ける。例えば、温度が上昇していくと、それにつれ紫外線硬化性樹脂の温度も上昇し、粘度が低下する。この状態で、例えばスピンコート法などにより樹脂を塗布すると、粘度が低下した分、形成される中間層あるいは保護層の厚みは薄くなっていく。塗布装置そのものに温度調整機能を取り付けることによって温度変化による厚み変化の程度は小さくすることができるが、影響を完全に取り除くことはできず、光情報記録媒体を複数枚作製していくと、光情報記録媒体間の厚みばらつきも生じることになる。図５に塗布装置周辺の温度と、第３の中間層の厚みの面内平均値の関係を示す。図５のデータより、温度変化約１℃に対して約０．５μｍ程度の厚み変化が生じることがわかる。温度調整機能により周囲温度を約１℃程度の変化量に制御した場合でも媒体間の１μｍ程度の厚み変化は生じる。この媒体面内での厚みばらつきと、媒体間での厚み変動を含めると、ねらいの厚みに対して最大４μｍ程度のばらつきが生じることになる。そのため、各中間層の厚みあるいは保護層の厚みはねらいの厚みに対して±２μｍ程度のプロセス上の変動要因を有する。ここでは、第３の中間層の厚みｔ３についてのみ説明を行ったが、第１の中間層の厚みｔ１や第２の中間層の厚みｔ２、そして保護層の厚みｔｃに関しても同様の結果が得られており、各中間層や保護層の厚み変動幅としてはねらいの厚みに対して±２μｍ程度が見込まれる。つまり光情報記録媒体を量産した場合、各中間層および保護層の厚みは、それぞれねらいの厚みに対して±２μｍはずれる可能性があり、４層媒体の中間層、保護層の厚み設計としてはこの変動幅を見越して設定する必要がある。

次に、これら±２μｍの厚み変動幅を有する中間層やあるいは保護層を積層することで作製された４層光情報記録媒体の保護層表面から第１の情報層までの厚みがどの程度のばらつきが生じるかを調べた。第１の中間層、第２の中間層、第３の中間層、保護層を積層した光情報記録媒体において、保護層表面から第１の情報層までの厚みを、サンプル１５０枚について調べた。また、同じサンプルについて、各中間層のそれぞれの面内厚みばらつきの２乗和の平方根も同時に調べた。図６にその結果を示す。各中間層の厚みがそれぞれ±２μｍの幅を持っているのに対して、それを４層積層した構造が有する厚みばらつきは±２μｍの単純加算の±８μｍとはならずに、各厚みばらつきの２乗和の平方根である±４μｍ以内でおさまっていることがわかる。そのため、保護層表面から第１の情報層までの厚みのねらいを１００μｍとすると、その厚みは±４μｍの変動幅を有し、９６μｍ以上、１０４μｍ以下の幅で変動することになる。

次に中間層厚みを変化させたときの、その中間層を挟む２つの情報層に対して、中間層厚みと記録再生信号の信号品質との関係を調べた。ここでは、中間層の厚みとその中間層を挟む２つの情報層間の層間クロストークの影響を単純モデル化するため、図７に示すような２層光情報記録媒体を用いて評価を行った。ただし、２つの情報層７０２、７０３は、４層光情報記録媒体の第２の情報層と、第３の情報層の記録膜と同じものを用いた。また、基板７０１、保護層７０５ここでいう層間クロストークとは、中間層７０４の厚みが薄くなることによって、記録再生を行う情報層に対して収差補正手段７０８および対物レンズ７０６を通過した記録再生光７０７を合焦した際に、それ以外の情報層における記録再生光のスポット径が小さくなり、より絞り込まれた状態の記録再生光７０７が他層に照射され、読み取るべき信号にノイズとして漏れこんでくることを意味している。また、中間層７０４の厚みを数種類変化させた２層光情報記録媒体を作製したが、全ての媒体で保護層の厚みは６３μｍに固定した。これは試作を行った４層光情報記録媒体の保護層表面から第３の情報層までの厚みと同じであり、条件を合わせる意味で、保護層の厚みを固定の値とした。

評価方法としては、同一半径位置に２つの情報層のそれぞれに信号を記録し、他層からの信号の漏れこみを含めた形でジッタ値を調べた。ジッタ値とは、記録された信号の所望の時間的な位置からのズレ量あるいは変動量を示しており、ジッタ値が小さい方が、再生品質のよい信号を意味している。図８に中間層の厚みとそれぞれの情報層に記録再生した信号の再生信号特性を示す。なお、信号の記録再生は、線速４．９ｍ／ｓで行い、ジッタはリミットイコライザによるブーストをかけた状態での評価を行った。ジッタ値としては８．５％以下を媒体の品質を判断する上での指標とした。このジッタ値が得られれば、ほとんど問題なくエラー訂正でき、再生できるレベルである。図８をみてもわかるように中間層の厚みが薄くなるにつれ、両情報層とも層間クロストークの影響によりジッタ値が悪化していく。特に１０μｍ以下となるとジッタ値の悪化が顕著であり、ジッタ値のクライテリアを満たすためには、中間層厚は少なくとも１０μｍ以上が必要となる。また、このグラフから中間層厚が１８μｍ以上あると隣接した情報層からの層間クロストークの影響は非常に小さく、ジッタ値への影響は軽微である。

次に多面反射光による干渉の影響について評価する。図３（ａ）から（ｃ）のように読み出すべき情報層に記録再生光を合焦した際に、他層で反射した一部の迷光がいずれかの情報層あるいは保護層表面などを介して多重反射したのち、読み出すべき情報光と等しい光路長と等しい光束径で光ヘッドの光検出器に入射した場合、この迷光成分は複数の情報層での反射を経て光検出器に入射するため読み出すべき情報光に対して非常に小さい光量となるが、等しい光路長と等しい光束径で光検出器に入射するため干渉による影響が大きく、微小な中間層厚み、あるいは保護層厚みの変化で大きく光量変動を生じさせ、安定した信号検出が困難となる。

図９は読み出すべき情報光と図３に示すようなパターンで光検出器に返ってくる迷光との光量比を１００：１としたときの層間厚みの差に対する再生信号振幅を示している。なお、層間厚みの差とは、第１の中間層、第２の中間層、そして第３の中間層の厚みの差を意味している。図９の横軸は層間厚みの差、縦軸は再生信号振幅で、読み出すべき情報光のみを光検出器で受光したときのＤＣ光量で規格化した値である。図９をみると、層間厚みの差が１μｍ以下となると再生信号振幅の変動が急激に変動することがわかる。このことから、第１の中間層、第２の中間層、第３の中間層の厚みはそれぞれ１μｍ以上の差を設けることが好ましいといえる。

次に保護層の厚みと情報層に記録再生する情報信号との関係を評価する。保護層の表面には、ゴミ、埃、指紋などの付着したり、またキズ付けたりする可能性が非常に高い。保護層の表面にそれら欠陥が生じた場合、情報層に記録再生を行う記録再生光を遮ったり、また記録再生光の入射角度を変えたりし、情報層に記録再生する信号品質に大きな影響を与えることになる。また、保護層の厚みが薄くなるにつれ、情報層に記録再生光を合焦した際の、保護層表面での記録再生光のビーム径が小さくなっていくため、保護層表面での記録再生光のビーム径に対して小さい埃などがあった場合、同じサイズの埃であっても、保護層表面でのビーム径に対して相対的に埃の大きさが大きくなってしまうため、記録再生光を遮る領域が拡大し、情報層に記録再生する信号品質に大きな影響を与えることが想定される。そこで、４層光情報記録媒体の第４の情報層と同じ構成の記録膜を有する単層構造媒体において、保護層の厚みを１００μｍから３０μｍまで変化させたサンプルを作製し、それら媒体の保護層表面に欠陥を付着させ、情報層の記録再生信号にどれだけ影響を及ぼすかをエラーレートを調べることによって評価を行った。なお、記録した信号は、１−７ＰＰ変調方式によって変調された、基準クロック周波数６６ＭＨｚで、最短マーク長１４９ｎｍのランダムパターンの信号であり、記録再生線速は４．９ｍ／ｓに設定した。

次に評価方法について説明を行う。一般家庭環境の埃のサイズとしては、直径２０μｍ以下のものがほとんどを占めている。一般家庭環境の埃付着の条件を再現するためには、２０μｍ以下のサイズの粉塵を粉塵環境試験装置などを用いて付着させる方法が好ましい。実際に付着する埃の量は、当然環境差や放置環境（ケースにいれる、いれないなど）や放置時間などによって変化するが、実際に光情報記録媒体をドライブなどに挿入し、媒体を回転させると静電気などで付着している以外の埃はほとんどが振り落とされることになる。それらを考慮すると、直径が２０μｍ以下の埃を保護層表面における埃の面積占有率（ここでは埃面積率と呼ぶことにする）が約１％程度が妥当といわれている。そのため本実施の形態１においては、保護層の厚みを変えたサンプルに対して埃面積率約１％の埃を粉塵環境試験装置を用いて、保護層表面に付着させ、その媒体に対して記録再生を行ってエラーレートがどの程度悪化するかを評価した。付着させた粉塵は、ＪＩＳ試験用粉体Ｉ、１０種（フライアッシュ、超微粒）を用いた。この粉体は、粒径分布が、２μｍサイズの埃が、８２±５％、４μｍサイズの埃が６０±３％、８μｍサイズの埃が２２±３％、１６μｍサイズの埃が３±３％の構成のものであり、２０μｍ以下の埃環境の影響評価のためには非常に好ましい粉体であるといえる。また、粉塵環境試験装置（ＳＨＩＢＡＴＡ製ＡＰ−３５５）で一定の埃濃度環境を作り、その試験装置内に試験用光情報記録媒体を一定時間放置し埃を付着させた。図１０に光学顕微鏡で観察した保護層表面の埃付着状態を示す。埃を付着させた結果、埃面積率は約１．３％であった。

このサンプルを用いエラーレート（ＳＥＲ：Ｓｙｍｂｏｌ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）の評価を行った。ＳＥＲの合否の指標としては４．２ｘ１０^−３以下のエラーレートであれば問題ないものとした。このエラーレート値は１００万枚に１枚情報を読み出せない可能性があるレベルで、このエラーレート値以下であれば光情報記録媒体の記録再生特性として問題ないといえる。また、信号を記録する際、記録再生信号品質が最適となる記録条件の他、実際に起こりうる記録ストレス状態、あるいは再生ストレス状態においても同様のＳＥＲ評価を行い、合否を判定した。ここで用いた記録ストレス状態とは、記録再生光のデフォーカス量や、起こりうるディスクの反り（チルト）の影響、起こりうる球面収差量、また記録パワーの設定誤差、記録パワーを最適化する記録パワー学習誤差、および温度変化による記録パワー誤差などを見積もり決定した。ここでは、記録ストレス状態として、最適記録パワーから８．８％パワーを低く設定した。また、再生ストレス状態としては、読み出す光学ヘッドの製作ばらつきや、デフォーカス量、ディスクの反りによるトラックずれ量などを見積もり決定した。ここでは通常の再生パワーに対して２９％パワーを低く設定した。

図１１にカバー層を１００μｍから３０μｍまで変化させた光情報記録媒体において、保護層表面に埃が付着していないサンプルに最適な記録条件で記録し、通常の再生パワーで再生したもののＳＥＲを基準として、保護層表面に図１０のような埃を付着させたサンプルに対して、最適な記録条件で記録した場合のＳＥＲ値と、記録ストレス状態で記録を行った場合のＳＥＲ値と、さらに記録ストレス状態で記録した信号を再生ストレス状態で再生した場合のＳＥＲ値をそれぞれ評価し示した。この結果より埃付着状態、記録ストレス状態、再生ストレス状態においてもＳＥＲ値として４．２ｘ１０^−３を超えないことから、保護層の厚みとしては４０μｍ以上の厚みであれば問題ないといえる。

次に裏焦点課題の影響度について評価を行った。４層光情報記録媒体の場合、第１の情報層から第４の情報層までの各情報層と、保護層の表面の計５つの反射界面が存在する。いずれか一つの情報層に記録再生光を合焦した場合、その他の反射界面で反射した一部の迷光は多面反射を繰り返し、光ヘッドに設けられた光検出器に返ってくる。光検出器に返ってくる迷光は、必ず奇数回だけいずれかの界面で反射して光検出器に返ってくる。そこで迷光が３回反射で光検出器に帰ってくるパターンと、５回反射で光検出器に返ってくるパターンを考え、その影響度合いを評価した。

本実施の形態１における４層光情報記録媒体の各情報層の反射率および透過率を表１に示す。

各情報層を再生した際に各情報層の反射率がほぼ同じとなるように各情報層の反射率、透過率が設定されている。そのため、保護層から第１の情報層に近づいていくにつれ、情報層の反射率が高くなり、透過率が低くなっている。この情報層の構成を用いると各情報層の記録再生時の反射率はほぼ４〜５％でバランスする。

図１２に発生しうる３回反射の裏焦点課題と、５回反射の裏焦点課題の一例を示す。第１の情報層に近いほど情報層の反射率は高くなることから、保護層表面よりも第１の情報層に近いいずれかの情報層で多面反射が生じた方が、光検出器に帰ってくる迷光の光量が大きくなる。例えば、図１２（ａ）に示すパターンは、光路１２０６を経て返ってくる情報光以外に、第１の情報層１２０１に記録再生光が合焦した際に、第２の情報層１２０２、第３の情報層１２０３、第２の情報層１２０２の３回反射（光路１２０７）を経て返ってくる迷光を示す。この場合、反射率の高い第２の情報層１２０２と第３の情報層１２０３間で多面反射するため、起こりうる３回反射の中では、合焦している第１の情報層１２０１からの反射光量に対する迷光量は最も大きくなるパターンである。このパターンでは、第１の情報層１２０１の再生光量に対して、迷光の光量は約１．４％となる。図１３に再生光量に対する迷光量比と、再生信号振幅の変動幅の関係を示す。図１２（ａ）のパターンでは、再生光量に対して迷光量が約１．４％あることから、再生信号振幅は約４５％変動することになる。

また、図１２（ｂ）のパターンでは、光路１２０８を経て返ってくる情報光以外に、第１の情報層１２０１に記録再生光が合焦した際に、第２の情報層１２０２、第４の情報層１２０４、第３の情報層１２０３を経て光検出器に返ってくる迷光を示す。このパターンは同時に、第３の情報層１２０３、第４の情報層１２０４、第２の情報層１２０２を経て光検出器に返ってくる迷光も生じることになり、２つ分の迷光が光検出器に返ってくる（光路１２０９）ため、影響も大きい。本実施の形態においては、再生信号光量に対する迷光量の比は約０．８７％となる。図１３には、先ほどの図１２（ａ）のように１光束の迷光が発生する場合とは別に、図１２（ｂ)のように２光束の迷光が発生する場合の相関データも同時に示してある。図１２（ｂ）のように２光束で光検出器に返ってくるバターンでは、再生信号光量に対する迷光量の比が約０．８７％とすると再生信号振幅は約５０％変動することになる。

次に５回反射の迷光による影響を評価する。第１の情報層側の情報層で多面反射が生じた方がより反射率が高い情報層での多面反射となるために光検出器に返ってくる迷光の光量は多くなる。そのため、これは、図１２（ｃ）に示すように、光路１２１０を経て返ってくる情報光以外に、第１の情報層１２０１に記録再生光を合焦した際に、第２の情報層１２０２、第３の情報層１２０３、第２の情報層１２０２、第３の情報層１２０３、第２の情報層１２０２を経て光検出器に返ってくる（光路１２１１）５回反射のパターンが、５回反射で迷光が返ってくるその他のパターンに対して最も迷光の光量が大きくなるパターンと考えられる。この場合、再生光量に対する迷光量の比は約０．０２％であり、図１３から再生信号振幅変動を見積もると、変動幅としては２〜３％程度にとどまる。この程度の変動であれば記録再生信号品質にも大きな影響を与えない。そのため、５回反射して光検出器に返ってくる迷光は無視してもかまわない。このことから、裏焦点課題の影響で記録再生信号品質を悪化させるのは、いずれかの情報層や保護層表面を介して３回以下の反射で光検出器に返ってくる迷光のみを考慮すればよい。

３回反射で光検出器に返ってくる迷光と情報光との干渉が生じた場合の再生信号振幅変動の様子を図１５に示す。図１５（ｂ）は、図１４に示すように第４の情報層１４０４、保護層表面１４０５、第３の情報層１４０６を介する３回反射で、読み出すべき第１の情報層１４０１からの情報光の光路１４０６と等しい光路長（光路１４０７）および等しい光束径で光検出器に入射する迷光の影響で生じた再生信号振幅変動の様子を示している。また図１５（ａ）は、図１４の光情報記録媒体の保護層の厚みを３μｍ程度厚く作製したものの再生信号波形である。同様の３回反射した迷光の光路長が、第１の情報層からの情報光の光路長とずれたことにより干渉の影響が解消されている。

ここで、どれだけ読み出すべき情報光の光路長からずれれば、干渉の影響が解消できるかどうかを調べた。図１５（ｂ）の再生信号波形をみると、振幅変動が大きい領域と小さい領域が見て取れる。このそれぞれの領域において情報光の光路長と、迷光の光路長を比較した。図１６に比較結果を示す。横軸に光情報記録媒体の半径、縦軸に情報光の光路長（保護層表面から入射して保護層表面から記録再生光が出射するまでの往復光路長）と図１４に示す３回反射による迷光の光路長との差分を示している。つまり縦軸の情報光と迷光の光路長差０の部分が、情報光と迷光が等しい光路長で等しい光束径で光検出器に返る条件である。しかしながら図１６のデータをみると、光路長差が０の領域だけではなく、光路長差０±２μｍの領域で大きな信号振幅変動が生じていることがわかった。

これまでの評価してきた条件を全て満たし、３回反射までの裏焦点課題が生じない厚み構成を表２に示す。なお、これまで評価してきた条件とは、中間層および保護層の厚みばらつき±２μｍ、保護層の厚み４０μｍ以上、最小中間層厚み１０μｍ以上、層間厚み差１．０μｍ以上、保護層表面から第１の情報層までの厚みが１００±４μｍ、情報光と迷光の光路長差±２μｍ以上である。

表２においてＮｏ．１〜Ｎｏ．６までが３回反射までの裏焦点課題が生じない厚み構成、Ｎｏ．７およびＮｏ．８は、３回反射の裏焦点課題が生じる厚み構成となっている。表２のＮｏ．１〜Ｎｏ．６までの厚み構成をみると、保護層表面から第１の情報層までの厚みが１００μｍの場合、中間層の厚みとしては、第２の中間層の厚みが最も薄く、±２μｍの厚みばらつきを考慮すると最小中間層厚みは１０μｍ、最大中間層厚みは２６μｍとなる。また、保護層の厚みとしては最小保護層厚みが４２μｍ、最大保護層厚みは４７μｍとなる。

これら８通りの厚み構成の光情報記録媒体について記録再生特性を調べた。特性の指標としてはリミットイコライズジッタを評価した。記録再生線速は４．９ｍ／ｓとし、波長４０５ｎｍ、ＮＡ０．８５の対物レンズを有する光ヘッドを用いて記録再生を行った。それぞれのジッタ値が８．５％以下であれば性能として問題はない。また、評価の際には、同一半径において全ての情報層には信号が記録されており、他層信号のクロストークがある状態での結果となっている。Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６までのパターンについて各中間層の厚みおよび保護層の厚みは面内でねらいの厚みに対して±２μｍ以内でばらつきを有するが、媒体面内の全ての領域において裏焦点課題による再生信号振幅変動は生じず、全ての情報層においてジッタ８．５％以下を確認した。

Ｎｏ．７の厚み構成の場合、第１の情報層を記録再生する際、第３の情報層、保護層表面、第４の情報層を介する３回反射の裏焦点課題が発生し、大きな再生信号振幅変動が生じた。また、そのときの第１の情報層のジッタ値は８．５％を上回った。
また、Ｎｏ．８の厚み構成の場合、第２の情報層を記録再生する際、第４の情報層、保護層表面、第４の情報層を介する３回反射の裏焦点課題が発生した。ジッタ値も８．５％を大きく上回った。

またここでは表２に示した厚み構成のみで説明したが、中間層および保護層の厚みばらつき±２μｍ、保護層の厚み４０μｍ以上、最小中間層厚み１０μm以上、層間厚み差１．０μｍ以上、保護層表面から第１の情報層までの厚みが１００±４μｍ、３回反射までで光ヘッドに返ってくる迷光までを考慮し、情報光と迷光の光路長差±２μｍ以上という条件を満たせばこのパターンに限るものではない。

（実施の形態２）
本実施の形態２では、保護層表面から第１の情報層までの厚みが１０１±４μｍの場合の４層光情報記録媒体について厚み構成と記録再生信号特性の評価を行った。実施の形態１で説明したとおり、必要条件として、中間層および保護層の厚みばらつきは±２μｍ、保護層の厚みは４０μｍ以上、最小中間層厚みは１０μｍ以上、層間厚み差は１．０μｍ以上、情報光と迷光の光路長差±２μｍ以上という条件は全て同じである。

また、保護層表面から第１の情報層までの厚みが１０１μｍとなった以外は、実施の形態１とまったく同じである。
なお、本実施の形態２で保護層表面から第１の情報層までの厚みを１０１μｍまで厚くしたのは、現行のＢｌｕ−ｒａｙディスクの２層媒体において第１の情報層までの厚みとして１００μｍ±５μｍまでの厚みばらつきを許容しているためである。保護層表面から第１の情報層までの厚みを１０１±４μｍとすると現行の２層媒体用ドライブにおいても対応可能な範囲となるためである。

表３に本実施の形態２における４層光情報記録媒体の厚み構成と、記録再生特性を示す。

表３中のＮｏ．１〜Ｎｏ．８までのパターンが３回反射までの裏焦点課題が生じない厚み構成、Ｎｏ．９は３回反射の裏焦点課題が生じる厚み構成となっている。
表３のＮｏ．１〜Ｎｏ．８までの厚み構成をみると、保護層表面から第１の情報層までの厚みが１０１±４μｍの場合、中間層の厚みとしては、第２の中間層の厚みが最も薄く、±２μｍの厚みばらつきを考慮すると最小中間層厚みは１０μｍ、最大中間層厚みは２７μｍとなる。また、保護層の厚みとしては最小保護層厚みが４２μｍ、最大保護層厚みは４８μｍとなる。

Ｎｏ．１〜Ｎｏ．８までは、各中間層の厚みおよび保護層の厚みは面内でねらいの厚みに対して±２μｍ以内でばらつきを有するが、媒体面内の全ての領域において裏焦点課題による再生信号振幅変動は生じず、全ての情報層において目標であるジッタ８．５％以下を満たしており良好な結果が得られた。
Ｎｏ．９に関しては、第２の情報層を記録再生する際、第４の情報層、保護層表面、第４の情報層を介する３回反射の裏焦点課題が発生した。そのため、ジッタ値も大幅に悪化し、８．５％以上となった。

（実施の形態３）
本実施の形態３では、保護層表面から第１の情報層までの厚みが１０２±４μｍの場合の４層光情報記録媒体について厚み構成と記録再生信号特性の評価を行った。実施の形態１で説明したとおり、必要条件として、中間層および保護層の厚みばらつきは±２μｍ、保護層の厚みは４０μｍ以上、最小中間層厚みは１０μｍ以上、層間厚み差は１．０μｍ以上、情報光と迷光の光路長差±２μｍ以上という条件は全て同じである。

また、保護層表面から第１の情報層までの厚みが１０２μｍとなった以外は、実施の形態１とまったく同じである。
なお、本実施の形態２で保護層表面から第１の情報層までの厚みを１０２μｍまで厚くしたのは、それによって各中間層の厚みを広く設計する可能性が増えるためである。図８において説明したとおり、中間層の厚みが薄くなると層間クロストークの影響により急激にジッタ値が悪化する。保護層表面から第１の情報層までの厚みをより広く設計することによって最小中間層厚みを厚くすることができるためである。

表４に本実施の形態３における４層光情報記録媒体の厚み構成と、記録再生特性を示す。

表４中のＮｏ．１〜Ｎｏ．８までのパターンが３回反射までの裏焦点課題が生じない厚み構成、Ｎｏ．９は３回反射の裏焦点課題が生じる厚み構成となっている。
表３のＮｏ．１〜Ｎｏ．８までの厚み構成をみると、保護層表面から第１の情報層までの厚みが１０２±４μｍの場合、中間層の厚みとしては、第２の中間層の厚みが最も薄く、±２μｍの厚みばらつきを考慮すると最小中間層厚みは１０μｍ、最大中間層厚みは２７μｍとなる。また、保護層の厚みとしては最小保護層厚みが４３μｍ、最大保護層厚みは４８μｍとなる。

Ｎｏ．１〜Ｎｏ．８までは、各中間層の厚みおよび保護層の厚みは面内でねらいの厚みに対して±２μｍ以内でばらつきを有するが、媒体面内の全ての領域において裏焦点課題による再生信号振幅変動は生じず、全ての情報層において目標であるジッタ８．５％以下を満たしており良好な結果が得られた。特にＮｏ．５、Ｎｏ．６の条件は第２の中間層の厚みを１４±２μｍと広く設計することができるため、第２の情報層および第３の情報層のジッタ値に対する層間クロストークの影響を軽減することが可能であり非常に望ましい構成である。
Ｎｏ．９に関しては、第１の情報層を記録再生する際、第３の情報層、保護層表面、第４の情報層を介する３回反射の裏焦点課題が発生した。そのため、ジッタ値も大幅に悪化し、８．５％以上となった。

本発明の光情報記録媒体は、４つの情報層を備える４層光情報記録媒体において、中間層や保護層を作製するために十分なプロセスマージンを有する状態で、従来からある単層光情報記録媒体や２層光情報記録媒体との互換性を確保しつつ、層間クロストークの影響を軽減するとともに、いずれか一つの情報層に合焦した際に他の情報層で反射した一部の迷光のうち、いずれかの情報層あるいは保護層表面の３回以下の反射を経て光ヘッドに返ってくる反射迷光と情報光との干渉による裏焦点課題を解消することを可能とする。
本発明は、高品質な信号を記録再生することが可能である大容量な多層光情報記録媒体に利用することができる。

本発明の実施の形態１の多層光情報記録媒体の構造の一例を示す図。 多層構造の光情報記録媒体の従来構造例を示す図。 裏焦点課題が生じるパターンを示す図。 第３の中間層の厚みの面内厚み分布および作製サンプル毎の厚み変動を示す図。 塗布装置周辺の温度と第３の中間層の厚みの面内平均値の関係を示す図。 保護層表面から第１の情報層までの厚みのばらつきを示す図。 ２層光情報記録媒体の構造の一例を示す図。 中間層の厚みと記録再生した信号の再生信号特性を示す図。 層間厚みの差に対する再生信号振幅を示す図。 光学顕微鏡で観察した保護層表面の埃付着状態。 保護層の厚みとＳＥＲの関係を示す図。 ３回反射と５回反射の裏焦点課題の一例を示す図。 再生光量に対する迷光量比と、再生信号振幅の変動幅の関係を示す図。 裏焦点課題が生じるパターンの一例を示す図。 迷光と情報光との干渉が生じた場合の再生信号振幅変動の様子を示す図。 情報光の光路長と迷光の光路長を比較した図。 光情報記録媒体と光ヘッドの構成の一例を示す図。

符号の説明

１０１ 基板
１０２ 第１の情報層
１０３ 第２の情報層
１０４ 第３の情報層
１０５ 第４の情報層
１０６ 第１の中間層
１０７ 第２の中間層
１０８ 第３の中間層
１０９ 保護層
１１０ 対物レンズ
１１１ 記録再生光
１１２ 収差補正手段
２０１ 基板
２０２ 第１の情報層
２０３ 第２の情報層
２０４ 第３の情報層
２０５ 第Ｎの情報層
２０７ 記録再生光
３０１ 読み出すべき情報光の光路
３０２ 第３の情報層に結像する迷光光路
３０３ 読み出すべき情報光の光路
３０４ 保護層表面に結像する迷光光路
３０５ 読み出すべき情報光の光路
３０６ 他情報層に結像しない迷光光路
３０７ 他情報層に結像しない迷光光路
７０１ 基板
７０２ 第２の情報層
７０３ 第３の情報層
７０４ 中間層
７０５ 保護層
７０６ 対物レンズ
７０７ 記録再生光
７０８ 収差補正手段
１２０１ 第１の情報層
１２０２ 第２の情報層
１２０３ 第３の情報層
１２０４ 第４の情報層
１２０６ 読み出すべき情報光の光路
１２０７ 第３の情報層に結像する迷光光路
１２０８ 読み出すべき情報光の光路
１２０９ 他情報層に結像しない迷光光路
１２１０ 読み出すべき情報光の光路
１２１１ 第２の情報層に結像する５回反射で返ってくる迷光光路
１４０１ 第１の情報層
１４０２ 第２の情報層
１４０３ 第３の情報層
１４０４ 第４の情報層
１４０５ 保護層表面
１４０６ 読み出すべき情報光の光路
１４０７ 迷光光路
１７０１ 光情報記録媒体
１７０２ 光ヘッド
１７０３ 光源
１７０４ 記録再生光
１７０５ コリメートレンズ
１７０６ 偏光ビームスプリッタ
１７０７ ４分の１波長板
１７０８ 対物レンズ
１７０９ アパーチャ
１７１０ 検出レンズ
１７１１ シリンドリカルレンズ
１７１２ 光検出器

Claims (33)

1. 光学ヘッドを用いて保護層側より記録および／または再生する光情報記録媒体であって、
   基板上に設けられた第１の情報層と、前記第１の情報層上に設けられた第１の中間層と、前記第１の中間層上に設けられた第２の情報層と、前記第２の情報層上に設けられた第２の中間層と、前記第２の中間層上に設けられた第３の情報層と、前記第３の情報層上に設けられた第３の中間層と、前記第３の中間層上に設けられた第４の情報層と、前記第４の情報層上に設けられた前記保護層とを備え、
   前記第１から第３の中間層のうち、前記第２の中間層が最も薄い、
   光情報記録媒体。
2. 前記第１の情報層から前記第４の情報層までの厚みと、前記保護層の厚みとが異なる、請求項１に記載の光情報記録媒体。
3. 前記各中間層および前記保護層の厚みがそれぞれ異なり、かつ各々の厚み差が１μｍ以上である、請求項１または２に記載の光情報記録媒体。
4. 前記各中間層の厚みが、１０μｍ以上、２７μｍ以下である、請求項１から３のいずれか一項に記載の光情報記録媒体。
5. 前記保護層の厚みが、４０μｍ以上、４８μｍ以下である、請求項１から４のいずれか一項に記載の光情報記録媒体。
6. 前記各中間層の厚みばらつきが±２μｍ以内である、請求項１から５のいずれか一項に記載の光情報記録媒体。
7. 前記第１の中間層の厚みが２２μｍ以上、２６μｍ以下、前記第２の中間層の厚みが１１μｍ以上、１５μｍ以下、前記第３の中間層の厚みが１６μｍ以上、２０μｍ以下、前記保護層の厚みが４３μｍ以上、４７μｍ以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の光情報記録媒体。
8. 前記第１の中間層の厚みが１６μｍ以上、２０μｍ以下、前記第２の中間層の厚みが１１μｍ以上、１５μｍ以下、前記第３の中間層の厚みが２２μｍ以上、２６μｍ以下、前記保護層の厚みが４３μｍ以上、４７μｍ以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の光情報記録媒体。
9. 前記第１の中間層の厚みが２２μｍ以上、２６μｍ以下、前記第２の中間層の厚みが１１μｍ以上、１５μｍ以下、前記第３の中間層の厚みが１７μｍ以上、２１μｍ以下、前記保護層の厚みが４２μｍ以上、４６μｍ以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の光情報記録媒体。
10. 前記第１の中間層の厚みが１７μｍ以上、２１μｍ以下、前記第２の中間層の厚みが１１μｍ以上、１５μｍ以下、前記第３の中間層の厚みが２２μｍ以上、２６μｍ以下、前記保護層の厚みが４２μｍ以上、４６μｍ以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の光情報記録媒体。
11. 前記第１の中間層の厚みが２２μｍ以上、２６μｍ以下、前記第２の中間層の厚みが１０μｍ以上、１４μｍ以下、前記第３の中間層の厚みが１７μｍ以上、２１μｍ以下、前記保護層の厚みが４３μｍ以上、４７μｍ以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の光情報記録媒体。
12. 前記第１の中間層の厚みが１７μｍ以上、２１μｍ以下、前記第２の中間層の厚みが１０μｍ以上、１４μｍ以下、前記第３の中間層の厚みが２２μｍ以上、２６μｍ以下、前記保護層の厚みが４３μｍ以上、４７μｍ以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の光情報記録媒体。
13. 前記保護層表面から前記第１の情報層までの厚みが、９６μｍ以上、１０４μｍ以下である、請求項１から１２のいずれか一項に記載の光情報記録媒体。
14. 前記第１の中間層の厚みが２２μｍ以上、２６μｍ以下、前記第２の中間層の厚みが１１μｍ以上、１５μｍ以下、前記第３の中間層の厚みが１７μｍ以上、２１μｍ以下、前記保護層の厚みが４３μｍ以上、４７μｍ以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の光情報記録媒体。
15. 前記第１の中間層の厚みが１７μｍ以上、２１μｍ以下、前記第２の中間層の厚みが１１μｍ以上、１５μｍ以下、前記第３の中間層の厚みが２２μｍ以上、２６μｍ以下、前記保護層の厚みが４３μｍ以上、４７μｍ以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の光情報記録媒体。
16. 前記第１の中間層の厚みが２３μｍ以上、２７μｍ以下、前記第２の中間層の厚みが１０μｍ以上、１４μｍ以下、前記第３の中間層の厚みが１８μｍ以上、２２μｍ以下、前記保護層の厚みが４２μｍ以上、４６μｍ以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の光情報記録媒体。
17. 前記第１の中間層の厚みが１８μｍ以上、２２μｍ以下、前記第２の中間層の厚みが１０μｍ以上、１４μｍ以下、前記第３の中間層の厚みが２３μｍ以上、２７μｍ以下、前記保護層の厚みが４２μｍ以上、４６μｍ以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の光情報記録媒体。
18. 前記第１の中間層の厚みが２２μｍ以上、２６μｍ以下、前記第２の中間層の厚みが１０μｍ以上、１４μｍ以下、前記第３の中間層の厚みが１７μｍ以上、２１μｍ以下、前記保護層の厚みが４４μｍ以上、４８μｍ以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の光情報記録媒体。
19. 前記第１の中間層の厚みが１７μｍ以上、２１μｍ以下、前記第２の中間層の厚みが１０μｍ以上、１４μｍ以下、前記第３の中間層の厚みが２２μｍ以上、２６μｍ以下、前記保護層の厚みが４４μｍ以上、４８μｍ以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の光情報記録媒体。
20. 前記第１の中間層の厚みが２２μｍ以上、２６μｍ以下、前記第２の中間層の厚みが１１μｍ以上、１５μｍ以下、前記第３の中間層の厚みが１６μｍ以上、２０μｍ以下、前記保護層の厚みが４４μｍ以上、４８μｍ以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の光情報記録媒体。
21. 前記第１の中間層の厚みが１６μｍ以上、２０μｍ以下、前記第２の中間層の厚みが１１μｍ以上、１５μｍ以下、前記第３の中間層の厚みが２２μｍ以上、２６μｍ以下、前記保護層の厚みが４４μｍ以上、４８μｍ以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の光情報記録媒体。
22. 前記保護層表面から前記第１の情報層までの厚みが、９７μｍ以上、１０５μｍ以下である、請求項１から６および請求項１４から２１のいずれか一項に記載の光情報記録媒体。
23. 前記第１の中間層の厚みが２２μｍ以上、２６μｍ以下、前記第２の中間層の厚みが１１μｍ以上、１５μｍ以下、前記第３の中間層の厚みが１７μｍ以上、２１μｍ以下、前記保護層の厚みが４４μｍ以上、４８μｍ以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の光情報記録媒体。
24. 前記第１の中間層の厚みが１７μｍ以上、２１μｍ以下、前記第２の中間層の厚みが１１μｍ以上、１５μｍ以下、前記第３の中間層の厚みが２２μｍ以上、２６μｍ以下、前記保護層の厚みが４４μｍ以上、４８μｍ以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の光情報記録媒体。
25. 前記第１の中間層の厚みが２２μｍ以上、２６μｍ以下、前記第２の中間層の厚みが１２μｍ以上、１６μｍ以下、前記第３の中間層の厚みが１７μｍ以上、２１μｍ以下、前記保護層の厚みが４３μｍ以上、４７μｍ以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の光情報記録媒体。
26. 前記第１の中間層の厚みが１７μｍ以上、２１μｍ以下、前記第２の中間層の厚みが１２μｍ以上、１６μｍ以下、前記第３の中間層の厚みが２２μｍ以上、２６μｍ以下、前記保護層の厚みが４３μｍ以上、４７μｍ以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の光情報記録媒体。
27. 前記第１の中間層の厚みが２３μｍ以上、２７μｍ以下、前記第２の中間層の厚みが１０μｍ以上、１４μｍ以下、前記第３の中間層の厚みが１８μｍ以上、２２μｍ以下、前記保護層の厚みが４３μｍ以上、４７μｍ以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の光情報記録媒体。
28. 前記第１の中間層の厚みが１８μｍ以上、２２μｍ以下、前記第２の中間層の厚みが１０μｍ以上、１４μｍ以下、前記第３の中間層の厚みが２３μｍ以上、２７μｍ以下、前記保護層の厚みが４３μｍ以上、４７μｍ以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の光情報記録媒体。
29. 前記第１の中間層の厚みが２３μｍ以上、２７μｍ以下、前記第２の中間層の厚みが１１μｍ以上、１５μｍ以下、前記第３の中間層の厚みが１７μｍ以上、２１μｍ以下、前記保護層の厚みが４３μｍ以上、４７μｍ以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の光情報記録媒体。
30. 前記第１の中間層の厚みが１７μｍ以上、２１μｍ以下、前記第２の中間層の厚みが１１μｍ以上、１５μｍ以下、前記第３の中間層の厚みが２３μｍ以上、２７μｍ以下、前記保護層の厚みが４３μｍ以上、４７μｍ以下である、請求項１から６のいずれか一項に記載の光情報記録媒体。
31. 前記保護層表面から前記第１の情報層までの厚みが、９８μｍ以上、１０６μｍ以下である、請求項１から６および請求項２３から３０のいずれか一項に記載の光情報記録媒体。
32. 記録再生光が合焦しているいずれか１つの前記情報層から前記光学ヘッドに返ってくる情報光と、いずれかの前記情報層で反射した一部の迷光のうち、前記情報層あるいは前記保護層表面の３回以下の反射を経て光ヘッドに返ってくる反射迷光との往復光路長差が２μｍ以上である、請求項１から３１のいずれか一項に記載の光情報記録媒体。
33. 少なくとも波長４００ｎｍ以上、４１０ｎｍ以下のレーザ光源と、ＮＡ０．８５の対物レンズと、球面収差補正手段とを備える前記光学ヘッドを用いて記録および／または再生が行われる、請求項１から３２のいずれか一項に記載の光情報記録媒体。
    

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