JP3703451B2 - 光記録媒体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高密度かつ片面読み取りを実現するための２層式光ディスクの構造、及び、この光ディスクを読み取り再生する再生ヘッドの焦点位置の設計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ディジタルビデオディスク（ＤＶＤ）の規格の一つとして、片側から２つの信号面を再生できる２層式光ディスクが、将来の大容量メディアとして有望視されている。
【０００３】
以下に、従来の片面読み取り型２層式光ディスクの構造について述べる。
（ａ）第１層（読み出しレーザー光入射側）として、信号層（信号面は第２層側）
（ｂ）第２層として、半透明膜
（ｃ）第３層として、２つの信号層を分離するための中間層
（ｄ）第４層として、反射膜
（ｅ）第５層として、第４層側に信号ピットが形成された信号層
【０００４】
このような片面読み取り型２層式光ディスクを再生する場合、光ディスクの第１層側に配置された再生ヘッドを用いて、再生ヘッドからの読み出しレーザー光を光ディスクに集束させて入射させ、例えばその読み出しレーザー光が最も絞られる焦点位置に第１層の信号面を設けたり、あるいは、第１層の信号面でレーザー光が最も絞られるように再生ヘッドの焦点位置を設計していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術においては、再生ヘッドからの読み出しレーザー光の最も絞られる焦点位置が第１層（読み取りレーザー光入射側信号層）の信号面にあるため、もう一方の信号層である第５層の信号面に読み出しレーザー光の最も絞られる焦点位置を移行すると、中間層の厚み（光路長が長くなる）による収差を発生し、第１層再生時と比較してレーザー光の絞りが大きくなる。その結果、第１層の信号再生時より第５層の信号再生時の方が前後左右の信号ピットも再生してしまい、再生信号のジッタ（信号読み取りばらつき率）が悪くなる。
【０００６】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、読み出しレーザー光の最も絞られる位置を二つの信号層の中間位置とすることにより、再生信号のジッタを均等化できる高密度の光記録媒体及びその製造方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のうちで請求項１に記載の発明は、第１信号層と半透明膜と中間層と反射膜と第２信号層とが順次形成され、前記第１信号層の前記半透明膜側に信号面が形成されるとともに、前記第２信号層の前記反射膜側に信号面が形成された光記録媒体において、前記半透明膜の波長６５０ｎｍのレーザー光に対する反射率が２０％以上４０％以下であり、前記反射膜の前記レーザー光に対する反射率が７０％以上であり、前記中間層の厚みが４０μｍ以上６０μｍ以下であり、前記第１信号層の厚みが０．５６ｍｍ以上０．５８ｍｍ未満であり、前記第１信号層および前記第２信号層の各信号面を読み取る際の戻り光強度が、（前記半透明膜からの戻り光強度）＞（前記反射膜からの戻り光強度）であることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、第１信号層と半透明膜と中間層と反射膜と第２信号層とが順次形成され、前記第１信号層の前記半透明膜側に信号面が形成されるとともに、前記第２信号層の前記反射膜側に信号面が形成された光記録媒体において、前記半透明膜の波長６５０ｎｍのレーザー光に対する反射率が２０％以上４０％以下であり、前記反射膜の前記レーザー光に対する反射率が７０％以上であり、前記中間層の厚みが４０μｍ以上６０μｍ以下であり、前記第１信号層の厚みが０．５８ｍｍ以上０．６０ｍｍ未満であり、前記第１信号層および前記第２信号層の各信号面を読み取る際の戻り光強度が、（前記半透明膜からの戻り光強度）＜（前記反射膜からの戻り光強度）であることを特徴とする。
【０００９】
さらに、請求項３に記載の発明は、前記第１信号層の、波長６５０ｎｍのレーザー光に対する屈折率が１．４５以上１．６５以下であることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１あるいは３に記載の光記録媒体の製造方法であって、前記第１信号層の厚みが０．５６ｍｍ以上０．５８ｍｍ未満の場合、前記第１信号層の厚みに応じて前記反射膜の反射率を７０％以上で、前記半透明膜の反射率を２０％以上４０％以下の範囲に適宜選定することにより、レーザー光の波長が６５０ｎｍで、対物レンズの開口数が０．６である再生ヘッドを用いて前記第１信号層及び前記第２信号層の各信号層を読み取る際の戻り光強度を、（前記半透明膜からの戻り光強度）＞（前記反射膜からの戻り光強度）とすることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に記載の発明は、請求項２あるいは３に記載の光記録媒体の製造方法であって、前記第１信号層の厚みが０．５８ｍｍ以上０．６０ｍｍ未満の場合、前記第１信号層の厚みに応じて前記反射膜の反射率を７０％以上で、前記半透明膜の反射率を２０％以上４０％以下の範囲に適宜選定することにより、レーザー光の波長が６５０ｎｍで、対物レンズの開口数が０．６である再生ヘッドを用いて前記第１信号層及び前記第２信号層の各信号層を読み取る際の戻り光強度を、（前記半透明膜からの戻り光強度）＜（前記反射膜からの戻り光強度）とすることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
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。
参考例１
まず、本発明の参考例１として、信号層の基板材料としてポリカーボネート、半透明膜としてＡｕ、中間層の材料としてＵＶ硬化樹脂、反射膜としてＡｌ、再生系のレーザー波長として略６５０ｎｍ、再生ヘッドの対物レンズの開口ＮＡとして略０.６のものを用いた場合を例として説明する。
【００１３】
図１は、本発明の参考例にかかる片面読み取り型２層ディスクの断面図を示している。
図１において、２は読みだしレーザー光に対してほぼ透明で（ほぼ透過し）、屈折率が１.４５〜１.６５程度の読み出しレーザー光入射側の第１信号層で、樹脂圧縮成形等により片面にスパイラル状に信号ピットが形成されている厚さ０.５６〜０.５８ｍｍ程度の円板からなる。４は第１信号層２の信号面側にスパッタリング等の方法で膜付けされ、第１信号層２からレーザー光を入射させた場合その入射光量に対して２０〜４０％程度の反射率をもつ半透明膜で、入射されたレーザー光を一部反射、残りを透過する性質があり、誘電体膜等の光吸収率の低い材料を用いることでも実現可能である。６は読み出しレーザー光に対してほぼ透明で（ほぼ透過し）、屈折率が１.３５〜１.７５程度の中間層で、再生ヘッドからの読み出しレーザー光が最も絞られるように設計された焦点位置ＦＰから、ディスク面に対して略垂直に置かれた読み出しレーザー光の光軸ＯＡ方向にそれぞれ２０〜３０μｍ程度ずつの厚みを持っている。８は中間層６側に信号ピットが形成され、第１信号層２と同様の構造の第２信号層で、片面にスパイラル状に信号ピットが形成されている円板からなる。１０は第２信号層８にスパッタリング等の方法で膜付けされた反射率７０％以上の反射膜であり、ＲＡはディスクが回転するときの回転中心軸である。
なお、上記反射率は分光光度計を用いて測定した値であり、以下に記載する反射率についても、同様に分光光度計を用いて測定した値である。
【００１４】
上記構成の片面読み取り型２層式光ディスクに対して、まず読み出しレーザー光入射側の第１信号面を再生する場合、再生ヘッドのレンズに入射した読み取りレーザー光が回転中心軸ＲＡを中心に線速一定で回転しているディスクの信号面上で絞り込まれるように再生ヘッドのフォーカス制御を行い、続いて信号列を追従するためにトラッキング制御を行い、信号面からの反射光を受光ディテクタで検出し、アナログ信号として読み出す。また、もう一方の信号面である読み出しレーザー光入射奥側の第２信号面を再生する際は、この信号面上でレーザー光が絞り込まれるように再生ヘッドのフォーカス制御を行い、続いて信号列を追従するためにトラッキング制御を行い、再生光入射側の第１信号面を再生するときと同様に、信号の検出を行う。
【００１５】
表１は、本発明の参考例にかかる片面読み取り型２層式光ディスクの両信号面を再生したときと、従来の片面読み取り型２層式光ディスクの両信号面を再生したときの再生信号ジッタ（信号読み取りばらつき率）を示している。
【表１】
【００１６】
表１から明らかなように、本発明の参考例にかかる片面読み取り型２層式光ディスクは従来の片面読み取り型２層式光ディスクと比べ、それぞれの信号面での再生信号ジッタが変わらず、両信号面をほぼ同条件で再生することが可能である。
【００１７】
なお、読み出しレーザー光入射奥側の第２信号層８として、従来用いられている基板厚さ約０.６ｍｍで基板材料を作製し使用することも可能で、例えば、読み出しレーザー光入射側の第１信号層２の厚みと、中間層６の厚みの略１／２の厚さを足したものに近い厚みを持つ信号層とすることもできる。また、上記参考例１に用いた材料に代わる材料を使用することも可能である。
【００１８】
参考例２
次に、本発明の参考例２にかかる再生ヘッドを使用して従来の片面読み取り型２層式光ディスクを読み取る場合を説明する。なお、光ディスクの材料としては、参考例１と同様に、信号層の基板材料としてポリカーボネート、半透明膜としてＡｕ、中間層としてＵＶ硬化樹脂、反射膜としてＡｌを使用している。
【００１９】
図２に示されるように、本発明の参考例２にかかる再生ヘッドＨは、読み出しレーザー光を出射するレーザー光源としての半導体レーザー１２と、この半導体レーザー１２から出射されたレーザー光を透過する一方、光ディスクからの反射光を９０度横方向に反射するビームスプリッタ１４と、ビームスプリッタ１４の光ディスク側に配置される1/4波長板１６と、1/4波長板１６のさらに光ディスク側に配置される少なくとも一つの再生レンズ１８と、ビームスプリッタ１４で反射されたレーザー光を絞り込む絞り込みレンズ２０と、絞り込みレンズ２０で絞り込まれたレーザー光が入射する受光ディテクタ２２とを備えている。
【００２０】
上記構成の再生ヘッドＨにおいて、半導体レーザー１２を適宜選定して出射するレーザー光の波長を従来（略６５０ｎｍ）より短くすることにより、あるいは、再生レンズ１８を適宜選定してその開口ＮＡを従来（略０.６）より大きくすることにより、再生ヘッドＨにより最も絞られるレーザー光の焦点位置をレーザー光入射側の第１信号面とレーザー光入射奥側の第２信号面との間で、例えば中間層６の厚みを略１／２に分ける中心線上に位置させることができる（図３参照）。
【００２１】
次に、この再生ヘッドＨを使用して、従来の片面読み取り型２層式光ディスクのレーザー光入射側の第１信号面を再生する方法について説明する。
【００２２】
中央でクランプされた光ディスクをスピンドルにより線速一定で回転させる。光ディスクに反りがある場合、この回転動作により静止状態のヘッドの焦点位置から見た信号面は上下に揺れる。この時、図２に示されるように、焦点位置を中心に信号面が上下するようにヘッドもしくはディスクの高さ調整を行う。ディスクに反りがない場合、信号面に焦点位置がくるようにヘッドもしくはディスクの高さ調整を行う。
【００２３】
半導体レーザー１２より出射されたレーザー光は、ビームスプリッタ１４及び1/4波長板１６を透過し、再生レンズ１８によりディスクに照射される。ディスクに照射されたレーザー光のうち、第１信号面で反射したレーザー光は、再び再生レンズ１８に入射し、1/4波長板１６を透過してビームスプリッタ１４で反射し、絞り込みレンズ２０で絞り込まれて受光ディテクタ２２に入射する。受光ディテクタ２２で検出されたレーザー光は、レーザー光の焦点位置から信号面までのズレ量であるフォーカスエラー信号としてフォーカスエラー検出回路２４により検出され、光信号から電気信号に変換される。この電気信号はコイルドライバ２６に入力され、焦点位置と信号面とのズレ量をキャンセルするようにヘッドを上下駆動させるための電流を上下駆動用コイル２８に供給することによりヘッドのフォーカス制御を行う。続いて、信号ピット列を追従するためのトラッキングエラー信号がトラッキングエラー検出回路３０により検出され、フォーカス制御と同様、光信号から電気信号に変換される。この電気信号はコイルドライバ３２に入力され、信号ピット列から再生レーザースポットのズレ量をキャンセルするようにヘッドを左右駆動するための電流を左右駆動用コイル３４に供給することによりトラッキング制御を行い、再生信号をアナログ信号として読み出す。
【００２４】
一方、レーザー光入射奥側の第２信号面を再生する場合、第２信号面でレーザー光が最も絞り込めるように再生ヘッドＨのフォーカス制御を行い、続いて信号列を追従するためのトラッキング制御を行い、再生光入射側の第１信号面を再生するときと同様、信号の検出を行う。
【００２５】
表２は、本発明の参考例２にかかる再生ヘッドＨで片面読み取り型２層式光ディスクの両信号面を再生したときと、従来の再生ヘッドで両信号面を再生したときの再生信号ジッタ（信号読み取りばらつき率）を示している。
【表２】
【００２６】
表２から明らかなように、本発明の参考例２にかかる再生ヘッドＨは従来の再生ヘッドと比べ、片面読み取り型２層式光ディスクのそれぞれの信号面を再生したときの再生信号ジッタが変わらず、両信号面をほぼ同条件で再生することが可能である。
【００２７】
実施形態
本発明の実施形態の片面読み取り型２層式光ディスクとして、参考例１の片面読み取り型２層式光ディスク（図１）と比較して説明する。
【００２８】
参考例１の片面読み取り型２層式光ディスクを試作したものとして、信号層２，８の基板材料としてポリカーボネートを使用するとともに、半透明膜４としてＡｕを使用し、レーザー光入射側の第１信号層２からレーザー光を入射し、その入射光量に対して略２５％程度の反射率となるようにした。また、中間層６としてＵＶ硬化樹脂を使用するとともに、反射膜１０としてＡｌを用い、その反射率を７０％以上とすることにより、反射膜１０で反射され再生ヘッドに戻ってくる光強度と半透明膜４の反射光強度とを略等しくした。再生系のレーザー波長としては略６５０ｎｍものを使用し、再生ヘッドの対物レンズの開口ＮＡとしては略０.６（信号層の基板材料及びＵＶ硬化樹脂の厚みが略０.６ｍｍの位置で収差がもっとも少なくなる）のものを用いた。この構造をとるときに、再生ヘッドにより再生光をディスクに入射して、反射膜１０で反射された再生光が再び再生ヘッドに戻ってくるときの光強度は次式で表すことができる。
【００２９】
また、本発明の実施形態の片面読み取り型２層式光ディスクを試作したものとして、信号層の基板材料としてポリカーボネートを使用するとともに、半透明膜としてＡｕを使用し、レーザー光入射側の第１信号層からレーザー光を入射し、その入射光量に対して略２０％の反射率となるようにした。また、中間層としてＵＶ硬化樹脂を使用するとともに、反射膜としてＡｌを用い、その反射率を７０％以上とした。再生系のレーザー波長及び再生ヘッドの対物レンズの開口ＮＡとしては参考例１と同一のものを選定し、それぞれ略６５０ｎｍ及び略０.６のものを用いた。
【００３０】
この構造では、再生ヘッドにより再生光をディスクに入射して、反射膜で反射された再生光が再び再生ヘッドに戻ってくるときの光強度は、基板の材料として参考例１と同じ樹脂材料を使用すると、半透明膜の透過率が上がることにより反射膜で反射され再生ヘッドに戻ってくる光強度の方が半透明膜の反射光強度より大きくなる。
【００３１】
図４は、本発明の実施形態の片面読み取り型２層式光ディスクの断面図である。
図４において、４２は読みだしレーザー光に対してほぼ透明で、樹脂圧縮成形等により片面にトラックピッチ０.７４μｍ程度、最短ピット長が略０.４４μｍのスパイラル状の信号ピットが形成された読み出しレーザー光入射側の第１信号層で、屈折率が１.４５〜１.６５程度、厚さ０.５６〜０.５８ｍｍ程度の円板からなる。４４は第１信号層４２の信号面側にスパッタリング等の方法で膜付けされ、第１信号層４２からレーザー光を入射させた場合その入射光量に対して２０〜４０％程度の反射率をもつ半透明膜で、入射されたレーザー光を一部反射、残りを透過する特性がある。４６は読み出しレーザー光に対して透明で、再生ヘッド焦点位置ＦＰからディスク面に対して略垂直に置かれた読み出しレーザー光の光軸ＯＡ方向にそれぞれ２０〜３０μｍ程度ずつの厚みをもつ中間層である。４８は中間層４６側に信号ピットが形成され、第１信号層４２と同様の構造のレーザー光入射奥側の第２信号層で、樹脂圧縮成形等により片面にトラックピッチ０.７４μｍ程度、最短ピット長が略０.４４μｍのスパイラル状の信号ピットが形成されており、屈折率が１.４５〜１.６５程度、厚さ０.５６〜０.５８ｍｍ程度の円板からなる。５０は第２信号層４８にスパッタリング等の方法で膜付けされた反射率７０％以上の反射膜であり、ＲＡはディスクが回転するときの中心軸である。
【００３２】
上記構成の片面読み取り型２層式光ディスクに対して、まず読み出しレーザー光入射側の第１信号面を再生する場合、再生ヘッドのレンズに入射した読み取りレーザー光が回転中心軸ＲＡを中心に回転しているディスク中の信号面上で絞り込めるように再生ヘッドのフォーカス制御を行い、続いて信号列を追従するためにトラッキング制御を行い、信号面からの反射光を受光ディテクタで検出し、アナログ信号として読み出す。また、もう一方の信号面である読み出しレーザー光入射奥側の第２信号面を再生する際は、この信号面上でレーザー光が絞り込めるように再生ヘッドのフォーカス制御を行い、続いて信号列を追従するためにトラッキング制御を行い、再生光入射側の第１信号面を再生するときと同様に信号の検出を行う。
【００３３】
参考例１の片面読み取り型２層式光ディスクを試作し、再生測定を行った結果を図５の（ａ）,（ｂ）,（ｃ）に示し、本発明の実施形態の片面読み取り型２層式光ディスクを試作し、再生測定を行った結果を図６の（ａ）,（ｂ）,（ｃ）に示す。それぞれの図は再生信号ジッタ（信号読み取りばらつき率）を縦軸に、再生レーザー光がディスク内に入射してから再生する信号面までの距離（光路長）を横軸にとっている。
【００３４】
図５の（ａ）は再生光入射側基板２の厚みとして、０.５４ｍｍ，０.５６ｍｍ，０.５８ｍｍ程度のものを使用し、中間層６の厚みを略３０μｍ、半透明膜４として第１信号層２からレーザー光を入射しその入射光量に対して略２５％の反射率をもつものを用い、反射膜１０の反射率を７０％以上、再生光入射奥側の第２信号層基板８としてディスクの総厚みが１.１４〜１.５ｍｍ程度となるように厚み調整を施し、試作した３種のディスクを再生測定した結果である。５２はそのディスクの再生光入射側基板２の信号面を再生測定した結果であり、５４は再生光入射奥側基板８の信号面を再生測定した結果である。図５の（ｂ）は再生光入射側基板２の厚みとして、０.５４ｍｍ，０.５６ｍｍ，０.５８ｍｍ,０.６ｍｍ程度のものを使用し、中間層６の厚みを略４０μｍ、半透明膜４として第１信号層２からレーザー光を入射しその入射光量に対して略２５％の反射率をもつものを用い、反射膜１０の反射率を７０％以上、再生光入射奥側の第２信号層基板８としてディスクの総厚みが１.１４〜１.５ｍｍ程度となるように厚み調整を施し、試作した４種のディスクを再生測定した結果である。５６はそのディスクの再生光入射側基板２の信号面を再生測定した結果であり、５８は再生光入射奥側基板８の信号面を再生測定した結果である。図５の（ｃ）は再生光入射側基板２の厚みとして、０.６１ｍｍ，０.６２ｍｍ，０.６３ｍｍ程度のものを使用し、中間層６の厚みを略５０μｍ、半透明膜４として第１信号層２からレーザー光を入射しその入射光量に対して略２５％程度の反射率をもつものを用い、反射膜１０の反射率を７０％以上、再生光入射奥側の信号層基板８としてディスクの総厚みが１.１４〜１.５ｍｍ程度となるように厚み調整を施し、試作した３種のディスクを再生測定した結果である。６０はそのディスクの再生光入射側基板２の信号面を再生測定した結果であり、６２は再生光入射奥側基板８の信号面を再生測定した結果である。
【００３５】
ここで、ディスクの信号面を再生する場合、個々のディスクによって反り，偏心，複屈折等の製造ばらつきが生じ、また再生ヘッドに関しても同様に製造ばらつきが生じる。このことを考慮すれば再生信号ジッタは１０％以内に抑えなければならない。
【００３６】
図５の（ａ）によれば、中間層６の厚み略３０μｍでは、上記再生信号ジッタの限界である１０％以内を満足していない。これは中間層６の厚みが薄いために、どちらかの信号層を再生した際に他方の信号層まで再生し、信号層間のクロストークとして再生信号ジッタを劣化させていると考えられる。
【００３７】
図５の（ｂ）から、中間層６の厚み略４０μｍでは、再生信号ジッタの限界である１０％以内を満足するためには再生光入射側基板２が０.５４ｍｍ以上なくてはならない。また、再生ヘッドが再生光を最も絞ることができる基板材及び樹脂の厚みが略０.６ｍｍに対して、信号面をその位置から再生光の光軸方向に等距離離れた位置に有することにより、再生信号ジッタを両信号面上でほぼ同じにしている。
【００３８】
図５の（ｃ）から、中間層６の厚み略５０μｍでは、再生信号ジッタの限界である１０％以内を満足するためには再生光入射奥側基板２までの長さが０.６６ｍｍ以下でなくてはならない。
【００３９】
しかしながら、この参考例１の片面読み取り型２層式光ディスクに関しては、信号面上に膜付けされる半透明膜４及び反射膜１０の膜厚，基板２，８及び中間層６の厚みの製造ばらつきに対して高度な制御が必要である。実際の製造工程に於いては、半透明膜４の膜付け制御は反射率で略１５％程度のマージンが必要となる。図６は、その製造ばらつきによってディスク再生装置が認識できる半透明膜４及び反射膜１０の反射率限界の条件、すなわち、本発明の実施形態の片面読み取り型２層式光ディスクを試作し、測定したものである。
【００４０】
図６の（ａ）は再生光入射側基板４２の厚みとして、０.５６ｍｍ，０.５８ｍｍ，０.６１ｍｍ程度のものを使用し、中間層４６の厚みを略３０μｍ、半透明膜４４として第１信号層４２からレーザー光を入射しその入射光量に対して略２０％程度の反射率をもつものを用い、反射膜５０の反射率を７０％以上、再生光入射奥側の第２信号層基板４８としてディスクの総厚みが１.１４〜１.５ｍｍ程度となるように厚み調整を施し、試作した３種のディスクを再生測定した結果である。６４はそのディスクの再生光入射側基板４２の信号面を再生測定した結果であり、６６は再生光入射奥側基板４８の信号面を再生測定した結果である。図６の（ｂ）は再生光入射側基板４２の厚みとして、０.５４ｍｍ，０.５８ｍｍ，０.６ｍｍ程度のものを使用し、中間層４６の厚みを略４０μｍ、半透明膜４４として第１信号層４２からレーザー光を入射しその入射光量に対して略２０％の反射率をもつものを用い、反射膜５０の反射率を７０％以上、再生光入射奥側の信号層基板４８としてディスクの総厚みが１.１４〜１.５ｍｍ程度となるように厚み調整を施し、試作した３種のディスクを再生測定した結果である。６８はそのディスクの再生光入射側基板４２の信号面を再生測定した結果であり、７０は再生光入射奥側基板４８の信号面を再生測定した結果である。図６の（ｃ）は再生光入射側基板４２の厚みとして、０.６１ｍｍ，０.６３ｍｍ程度のものを使用し、中間層４６の厚みを略５０μｍ、半透明膜４４として第１信号層４２からレーザー光を入射しその入射光量に対して略２０％の反射率をもつものを用い、反射膜５０の反射率を７０％以上、再生光入射奥側の信号層基板４８としてディスクの総厚みが１.１４〜１.５ｍｍ程度となるように厚み調整を施し、試作した２種のディスクを再生測定した結果である。７２はそのディスクの再生光入射側基板４２の信号面を再生測定した結果であり、７４は再生光入射奥側基板４８の信号面を再生測定した結果である。
【００４１】
上記実施形態の片面読み取り型２層式光ディスクを再生したときの結果より、再生光入射奥側信号面を再生したときよりも、再生光入射側信号面を再生したときの方がジッタ値が大きい。これは各信号面上の反射膜５０と半透明膜４４から再生ヘッドへの戻り光量に差があるためで、反射光量の少ない再生光入射側の信号面を再生したときの受光ディテクタ内に戻ってくる光信号及びその光信号を電気信号に変換し測定するまでにノイズ成分が影響しているためである。
【００４２】
図６の（ａ）によれば、中間層４６の厚み略３０μｍの再生光入射側信号層を再生したときの再生信号ジッタが、限界である１０％以内を満足していない。これは参考例１の片面読み取り型２層式光ディスクの中間層６の厚み略３０μｍを再生したときと同様、中間層厚みが薄いためにどちらかの信号層を再生した際に他方の信号層まで再生し、信号層間のクロストークとして再生信号ジッタを劣化させていると考えられる。
【００４３】
図６の（ｂ）から、中間層４６の厚み略４０μｍでは再生信号ジッタの限界である１０％以内を満足するためには再生光入射側基板４２が０.５６ｍｍ以上なくてはならない。また、ここで再生光入射側基板４２を０.６ｍｍ程度としたときに、再生光入射側信号面を再生したときのジッタが８.１％、再生光入射奥側信号面を再生したときのジッタが８.０％と、ジッタを均等に分けた結果となっている。これは再生光入射側信号面を再生したときに信号面上の半透明膜からの戻り光量が少なく、外部ノイズに影響されやすい分を、信号面を再生ヘッドのもっとも絞れる位置すなわち厚み略０.６ｍｍの位置に設定することにより収差を最小としている。逆に再生光入射奥側信号面を再生したときは、再生ヘッドのもっとも絞れる位置すなわち０.６ｍｍの位置から中間層の厚み分である略４０μｍ離れることによる収差でのジッタ劣化を、再生光入射側信号面上の反射膜からの戻り光量を多くすることによりノイズからの影響を少なくしている。
【００４４】
すなわち、レーザー光が最も絞られる焦点位置を中間層４６の光軸ＯＡ方向における略中央と半透明膜４４との間に設定するとともに、半透明膜４４の反射率を適宜選定し、半透明膜からの戻り光強度より反射膜からの戻り光強度を大きくすることにより再生光入射側の信号面を再生した時と再生光入射奥側信号面を再生した時のジッタを略均等化することができる。
【００４５】
本実施形態によれば、ディスクの製造ばらつきを考慮すると、半透明膜及び反射膜の反射率マージンはそれぞれ２０〜４０％程度、光路長すなわち再生光入射側基板４２として０.５６ｍｍ〜０.５８ｍｍ程度、中間層厚みは４０〜６０μｍ程度（再生光入射奥側基板４８の信号面までの光路長０.６４ｍｍ以内）が適当であると考えられる。
【００４６】
なお、上記実施形態において、反射膜で反射され再生ヘッドに戻ってくる光強度を半透明膜の反射光量より大きくしたが、逆に、反射膜で反射され再生ヘッドに戻ってくる光強度を半透明膜の反射光量より小さくすることもできる。
【００４７】
すなわち、レーザー光が最も絞られる焦点位置を中間層４６の光軸ＯＡ方向における略中央と反射膜５０との間に設定するとともに、半透明膜４４の反射率を適宜選定し、半透明膜からの戻り光強度より反射膜からの戻り光強度を小さくすることにより再生光入射側の信号面を再生した時と再生光入射奥側信号面を再生した時のジッタを略均等化することができる。
【００４８】
以上のように、本発明の実施形態を用いることにより、再生ヘッドの焦点位置から不等距離離れた位置に信号面を設けることでも、半透明膜と反射膜とで戻り光量に差をもたせることで各信号層を再生したときのジッタを略均等化することが可能である。
【００４９】
この片面読み取り型２層式光ディスクの条件として、半透明膜の反射率を３０％、反射膜の反射率が７０％以上でも上記実施形態と同様のディスク構造マージン結果が得られる。
【００５０】
また、各信号面を再生した際に戻り光量が少ない信号面側に焦点位置を設定できる開口ＮＡをもつ再生ヘッドを用いたり、半導体レーザーから出射されるレーザー光の波長を適宜選定することにより、各信号層を再生したときのジッタを略均等化することもできる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００５２】
本発明によれば、読み出しレーザー光が最も絞られる焦点位置を二つの信号面の間にくるようにしたので、各信号面を再生した時のジッタを略均等化でき、各信号面からの再生信号の品質を略同等にすることができる。
【００５３】
また、焦点位置から光軸方向にほぼ等距離離れた位置に各信号面があるので、それぞれの信号面を再生したときの各信号面上の光スポットの絞り径は収差による劣下でほぼ等しくなり、またその戻り光強度がほぼ等しいために再生信号へのノイズ影響度もほぼ等しく、両信号面をほぼ同条件で再生することが可能である。
【００５４】
さらに、二つの信号層の厚みを同じにしたので、同じ基板材料を使用することができる。
【００５５】
また、入射奥側信号層の厚みを入射側信号層の厚みに中間層の厚みの略１／２を加えた厚みとしたので、従来用いられている基板材料の厚みを調整することなく入射奥側信号層として作製し使用することができる。
【００５６】
さらに、再生ヘッドによって読み出しレーザー光が最も絞られるように設計された焦点位置から信号面が遠く、収差による影響が大きい信号面に関しては、その信号面上の反射膜もしくは半透明膜から再生ヘッドへの戻り光強度を上げることによりノイズの影響度を低減させ、またもう一方の信号面を再生するときに関しては、再生ヘッドによって読み出しレーザー光が最も絞られるように設計された焦点位置から信号面が近く、収差による影響が小さいのでその信号面上の反射膜もしくは半透明膜から再生ヘッドへの戻り光強度を下げることにより、各信号面を再生したときの再生信号の品質をほぼ同等にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例１にかかる片面読み取り型２層式光ディスクの断面図である。
【図２】 本発明の参考例２にかかる再生ヘッドの概略構成図である。
【図３】 図２の再生ヘッドからの読み出しレーザー光が最も絞られる焦点位置を片面読み取り型２層式光ディスクの中間層の光軸方向における略中央に設定した場合の断面図である。
【図４】 本発明の実施形態にかかる片面読み取り型２層式光ディスクの断面図である。
【図５】 図１の片面読み取り型２層式光ディスクを使用して、ジッタの測定を行った結果を示しており、（ａ）は中間層厚みを略３０μｍ、（ｂ）は中間層厚みを略４０μｍ、（ｃ）は中間層厚みを略５０μｍに設定した場合を示している。
【図６】 図４の片面読み取り型２層式光ディスクを使用して、ジッタの測定を行った結果を示しており、（ａ）は中間層厚みを略３０μｍ、（ｂ）は中間層厚みを略４０μｍ、（ｃ）は中間層厚みを略５０μｍに設定した場合を示している。
【符号の説明】
２，４２ 第１信号層
４，４４ 半透明膜
６，４６ 中間層
８，４８ 第２信号層
１０，５０ 反射膜
１２ 半導体レーザー
１４ ビームスプリッタ
１６ 1/4波長板
１８ 再生レンズ
２０ 絞り込みレンズ
２２ 受光ディテクタ
２４ フォーカスエラー検出回路
２６，３２ コイルドライバ
２８，３４ コイル
３０ トラッキングエラー検出回路
Ｈ 再生ヘッド
ＦＰ 焦点位置
ＯＡ 光軸
ＲＡ 回転中心軸
【発明の属する技術分野】
本発明は、高密度かつ片面読み取りを実現するための２層式光ディスクの構造、及び、この光ディスクを読み取り再生する再生ヘッドの焦点位置の設計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ディジタルビデオディスク（ＤＶＤ）の規格の一つとして、片側から２つの信号面を再生できる２層式光ディスクが、将来の大容量メディアとして有望視されている。
【０００３】
以下に、従来の片面読み取り型２層式光ディスクの構造について述べる。
（ａ）第１層（読み出しレーザー光入射側）として、信号層（信号面は第２層側）
（ｂ）第２層として、半透明膜
（ｃ）第３層として、２つの信号層を分離するための中間層
（ｄ）第４層として、反射膜
（ｅ）第５層として、第４層側に信号ピットが形成された信号層
【０００４】
このような片面読み取り型２層式光ディスクを再生する場合、光ディスクの第１層側に配置された再生ヘッドを用いて、再生ヘッドからの読み出しレーザー光を光ディスクに集束させて入射させ、例えばその読み出しレーザー光が最も絞られる焦点位置に第１層の信号面を設けたり、あるいは、第１層の信号面でレーザー光が最も絞られるように再生ヘッドの焦点位置を設計していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術においては、再生ヘッドからの読み出しレーザー光の最も絞られる焦点位置が第１層（読み取りレーザー光入射側信号層）の信号面にあるため、もう一方の信号層である第５層の信号面に読み出しレーザー光の最も絞られる焦点位置を移行すると、中間層の厚み（光路長が長くなる）による収差を発生し、第１層再生時と比較してレーザー光の絞りが大きくなる。その結果、第１層の信号再生時より第５層の信号再生時の方が前後左右の信号ピットも再生してしまい、再生信号のジッタ（信号読み取りばらつき率）が悪くなる。
【０００６】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、読み出しレーザー光の最も絞られる位置を二つの信号層の中間位置とすることにより、再生信号のジッタを均等化できる高密度の光記録媒体及びその製造方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のうちで請求項１に記載の発明は、第１信号層と半透明膜と中間層と反射膜と第２信号層とが順次形成され、前記第１信号層の前記半透明膜側に信号面が形成されるとともに、前記第２信号層の前記反射膜側に信号面が形成された光記録媒体において、前記半透明膜の波長６５０ｎｍのレーザー光に対する反射率が２０％以上４０％以下であり、前記反射膜の前記レーザー光に対する反射率が７０％以上であり、前記中間層の厚みが４０μｍ以上６０μｍ以下であり、前記第１信号層の厚みが０．５６ｍｍ以上０．５８ｍｍ未満であり、前記第１信号層および前記第２信号層の各信号面を読み取る際の戻り光強度が、（前記半透明膜からの戻り光強度）＞（前記反射膜からの戻り光強度）であることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、第１信号層と半透明膜と中間層と反射膜と第２信号層とが順次形成され、前記第１信号層の前記半透明膜側に信号面が形成されるとともに、前記第２信号層の前記反射膜側に信号面が形成された光記録媒体において、前記半透明膜の波長６５０ｎｍのレーザー光に対する反射率が２０％以上４０％以下であり、前記反射膜の前記レーザー光に対する反射率が７０％以上であり、前記中間層の厚みが４０μｍ以上６０μｍ以下であり、前記第１信号層の厚みが０．５８ｍｍ以上０．６０ｍｍ未満であり、前記第１信号層および前記第２信号層の各信号面を読み取る際の戻り光強度が、（前記半透明膜からの戻り光強度）＜（前記反射膜からの戻り光強度）であることを特徴とする。
【０００９】
さらに、請求項３に記載の発明は、前記第１信号層の、波長６５０ｎｍのレーザー光に対する屈折率が１．４５以上１．６５以下であることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１あるいは３に記載の光記録媒体の製造方法であって、前記第１信号層の厚みが０．５６ｍｍ以上０．５８ｍｍ未満の場合、前記第１信号層の厚みに応じて前記反射膜の反射率を７０％以上で、前記半透明膜の反射率を２０％以上４０％以下の範囲に適宜選定することにより、レーザー光の波長が６５０ｎｍで、対物レンズの開口数が０．６である再生ヘッドを用いて前記第１信号層及び前記第２信号層の各信号層を読み取る際の戻り光強度を、（前記半透明膜からの戻り光強度）＞（前記反射膜からの戻り光強度）とすることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５に記載の発明は、請求項２あるいは３に記載の光記録媒体の製造方法であって、前記第１信号層の厚みが０．５８ｍｍ以上０．６０ｍｍ未満の場合、前記第１信号層の厚みに応じて前記反射膜の反射率を７０％以上で、前記半透明膜の反射率を２０％以上４０％以下の範囲に適宜選定することにより、レーザー光の波長が６５０ｎｍで、対物レンズの開口数が０．６である再生ヘッドを用いて前記第１信号層及び前記第２信号層の各信号層を読み取る際の戻り光強度を、（前記半透明膜からの戻り光強度）＜（前記反射膜からの戻り光強度）とすることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
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。
参考例１
まず、本発明の参考例１として、信号層の基板材料としてポリカーボネート、半透明膜としてＡｕ、中間層の材料としてＵＶ硬化樹脂、反射膜としてＡｌ、再生系のレーザー波長として略６５０ｎｍ、再生ヘッドの対物レンズの開口ＮＡとして略０.６のものを用いた場合を例として説明する。
【００１３】
図１は、本発明の参考例にかかる片面読み取り型２層ディスクの断面図を示している。
図１において、２は読みだしレーザー光に対してほぼ透明で（ほぼ透過し）、屈折率が１.４５〜１.６５程度の読み出しレーザー光入射側の第１信号層で、樹脂圧縮成形等により片面にスパイラル状に信号ピットが形成されている厚さ０.５６〜０.５８ｍｍ程度の円板からなる。４は第１信号層２の信号面側にスパッタリング等の方法で膜付けされ、第１信号層２からレーザー光を入射させた場合その入射光量に対して２０〜４０％程度の反射率をもつ半透明膜で、入射されたレーザー光を一部反射、残りを透過する性質があり、誘電体膜等の光吸収率の低い材料を用いることでも実現可能である。６は読み出しレーザー光に対してほぼ透明で（ほぼ透過し）、屈折率が１.３５〜１.７５程度の中間層で、再生ヘッドからの読み出しレーザー光が最も絞られるように設計された焦点位置ＦＰから、ディスク面に対して略垂直に置かれた読み出しレーザー光の光軸ＯＡ方向にそれぞれ２０〜３０μｍ程度ずつの厚みを持っている。８は中間層６側に信号ピットが形成され、第１信号層２と同様の構造の第２信号層で、片面にスパイラル状に信号ピットが形成されている円板からなる。１０は第２信号層８にスパッタリング等の方法で膜付けされた反射率７０％以上の反射膜であり、ＲＡはディスクが回転するときの回転中心軸である。
なお、上記反射率は分光光度計を用いて測定した値であり、以下に記載する反射率についても、同様に分光光度計を用いて測定した値である。
【００１４】
上記構成の片面読み取り型２層式光ディスクに対して、まず読み出しレーザー光入射側の第１信号面を再生する場合、再生ヘッドのレンズに入射した読み取りレーザー光が回転中心軸ＲＡを中心に線速一定で回転しているディスクの信号面上で絞り込まれるように再生ヘッドのフォーカス制御を行い、続いて信号列を追従するためにトラッキング制御を行い、信号面からの反射光を受光ディテクタで検出し、アナログ信号として読み出す。また、もう一方の信号面である読み出しレーザー光入射奥側の第２信号面を再生する際は、この信号面上でレーザー光が絞り込まれるように再生ヘッドのフォーカス制御を行い、続いて信号列を追従するためにトラッキング制御を行い、再生光入射側の第１信号面を再生するときと同様に、信号の検出を行う。
【００１５】
表１は、本発明の参考例にかかる片面読み取り型２層式光ディスクの両信号面を再生したときと、従来の片面読み取り型２層式光ディスクの両信号面を再生したときの再生信号ジッタ（信号読み取りばらつき率）を示している。
【表１】
表１から明らかなように、本発明の参考例にかかる片面読み取り型２層式光ディスクは従来の片面読み取り型２層式光ディスクと比べ、それぞれの信号面での再生信号ジッタが変わらず、両信号面をほぼ同条件で再生することが可能である。
【００１７】
なお、読み出しレーザー光入射奥側の第２信号層８として、従来用いられている基板厚さ約０.６ｍｍで基板材料を作製し使用することも可能で、例えば、読み出しレーザー光入射側の第１信号層２の厚みと、中間層６の厚みの略１／２の厚さを足したものに近い厚みを持つ信号層とすることもできる。また、上記参考例１に用いた材料に代わる材料を使用することも可能である。
【００１８】
参考例２
次に、本発明の参考例２にかかる再生ヘッドを使用して従来の片面読み取り型２層式光ディスクを読み取る場合を説明する。なお、光ディスクの材料としては、参考例１と同様に、信号層の基板材料としてポリカーボネート、半透明膜としてＡｕ、中間層としてＵＶ硬化樹脂、反射膜としてＡｌを使用している。
【００１９】
図２に示されるように、本発明の参考例２にかかる再生ヘッドＨは、読み出しレーザー光を出射するレーザー光源としての半導体レーザー１２と、この半導体レーザー１２から出射されたレーザー光を透過する一方、光ディスクからの反射光を９０度横方向に反射するビームスプリッタ１４と、ビームスプリッタ１４の光ディスク側に配置される1/4波長板１６と、1/4波長板１６のさらに光ディスク側に配置される少なくとも一つの再生レンズ１８と、ビームスプリッタ１４で反射されたレーザー光を絞り込む絞り込みレンズ２０と、絞り込みレンズ２０で絞り込まれたレーザー光が入射する受光ディテクタ２２とを備えている。
【００２０】
上記構成の再生ヘッドＨにおいて、半導体レーザー１２を適宜選定して出射するレーザー光の波長を従来（略６５０ｎｍ）より短くすることにより、あるいは、再生レンズ１８を適宜選定してその開口ＮＡを従来（略０.６）より大きくすることにより、再生ヘッドＨにより最も絞られるレーザー光の焦点位置をレーザー光入射側の第１信号面とレーザー光入射奥側の第２信号面との間で、例えば中間層６の厚みを略１／２に分ける中心線上に位置させることができる（図３参照）。
【００２１】
次に、この再生ヘッドＨを使用して、従来の片面読み取り型２層式光ディスクのレーザー光入射側の第１信号面を再生する方法について説明する。
【００２２】
中央でクランプされた光ディスクをスピンドルにより線速一定で回転させる。光ディスクに反りがある場合、この回転動作により静止状態のヘッドの焦点位置から見た信号面は上下に揺れる。この時、図２に示されるように、焦点位置を中心に信号面が上下するようにヘッドもしくはディスクの高さ調整を行う。ディスクに反りがない場合、信号面に焦点位置がくるようにヘッドもしくはディスクの高さ調整を行う。
【００２３】
半導体レーザー１２より出射されたレーザー光は、ビームスプリッタ１４及び1/4波長板１６を透過し、再生レンズ１８によりディスクに照射される。ディスクに照射されたレーザー光のうち、第１信号面で反射したレーザー光は、再び再生レンズ１８に入射し、1/4波長板１６を透過してビームスプリッタ１４で反射し、絞り込みレンズ２０で絞り込まれて受光ディテクタ２２に入射する。受光ディテクタ２２で検出されたレーザー光は、レーザー光の焦点位置から信号面までのズレ量であるフォーカスエラー信号としてフォーカスエラー検出回路２４により検出され、光信号から電気信号に変換される。この電気信号はコイルドライバ２６に入力され、焦点位置と信号面とのズレ量をキャンセルするようにヘッドを上下駆動させるための電流を上下駆動用コイル２８に供給することによりヘッドのフォーカス制御を行う。続いて、信号ピット列を追従するためのトラッキングエラー信号がトラッキングエラー検出回路３０により検出され、フォーカス制御と同様、光信号から電気信号に変換される。この電気信号はコイルドライバ３２に入力され、信号ピット列から再生レーザースポットのズレ量をキャンセルするようにヘッドを左右駆動するための電流を左右駆動用コイル３４に供給することによりトラッキング制御を行い、再生信号をアナログ信号として読み出す。
【００２４】
一方、レーザー光入射奥側の第２信号面を再生する場合、第２信号面でレーザー光が最も絞り込めるように再生ヘッドＨのフォーカス制御を行い、続いて信号列を追従するためのトラッキング制御を行い、再生光入射側の第１信号面を再生するときと同様、信号の検出を行う。
【００２５】
表２は、本発明の参考例２にかかる再生ヘッドＨで片面読み取り型２層式光ディスクの両信号面を再生したときと、従来の再生ヘッドで両信号面を再生したときの再生信号ジッタ（信号読み取りばらつき率）を示している。
【表２】
表２から明らかなように、本発明の参考例２にかかる再生ヘッドＨは従来の再生ヘッドと比べ、片面読み取り型２層式光ディスクのそれぞれの信号面を再生したときの再生信号ジッタが変わらず、両信号面をほぼ同条件で再生することが可能である。
【００２７】
実施形態
本発明の実施形態の片面読み取り型２層式光ディスクとして、参考例１の片面読み取り型２層式光ディスク（図１）と比較して説明する。
【００２８】
参考例１の片面読み取り型２層式光ディスクを試作したものとして、信号層２，８の基板材料としてポリカーボネートを使用するとともに、半透明膜４としてＡｕを使用し、レーザー光入射側の第１信号層２からレーザー光を入射し、その入射光量に対して略２５％程度の反射率となるようにした。また、中間層６としてＵＶ硬化樹脂を使用するとともに、反射膜１０としてＡｌを用い、その反射率を７０％以上とすることにより、反射膜１０で反射され再生ヘッドに戻ってくる光強度と半透明膜４の反射光強度とを略等しくした。再生系のレーザー波長としては略６５０ｎｍものを使用し、再生ヘッドの対物レンズの開口ＮＡとしては略０.６（信号層の基板材料及びＵＶ硬化樹脂の厚みが略０.６ｍｍの位置で収差がもっとも少なくなる）のものを用いた。この構造をとるときに、再生ヘッドにより再生光をディスクに入射して、反射膜１０で反射された再生光が再び再生ヘッドに戻ってくるときの光強度は次式で表すことができる。
また、本発明の実施形態の片面読み取り型２層式光ディスクを試作したものとして、信号層の基板材料としてポリカーボネートを使用するとともに、半透明膜としてＡｕを使用し、レーザー光入射側の第１信号層からレーザー光を入射し、その入射光量に対して略２０％の反射率となるようにした。また、中間層としてＵＶ硬化樹脂を使用するとともに、反射膜としてＡｌを用い、その反射率を７０％以上とした。再生系のレーザー波長及び再生ヘッドの対物レンズの開口ＮＡとしては参考例１と同一のものを選定し、それぞれ略６５０ｎｍ及び略０.６のものを用いた。
【００３０】
この構造では、再生ヘッドにより再生光をディスクに入射して、反射膜で反射された再生光が再び再生ヘッドに戻ってくるときの光強度は、基板の材料として参考例１と同じ樹脂材料を使用すると、半透明膜の透過率が上がることにより反射膜で反射され再生ヘッドに戻ってくる光強度の方が半透明膜の反射光強度より大きくなる。
【００３１】
図４は、本発明の実施形態の片面読み取り型２層式光ディスクの断面図である。
図４において、４２は読みだしレーザー光に対してほぼ透明で、樹脂圧縮成形等により片面にトラックピッチ０.７４μｍ程度、最短ピット長が略０.４４μｍのスパイラル状の信号ピットが形成された読み出しレーザー光入射側の第１信号層で、屈折率が１.４５〜１.６５程度、厚さ０.５６〜０.５８ｍｍ程度の円板からなる。４４は第１信号層４２の信号面側にスパッタリング等の方法で膜付けされ、第１信号層４２からレーザー光を入射させた場合その入射光量に対して２０〜４０％程度の反射率をもつ半透明膜で、入射されたレーザー光を一部反射、残りを透過する特性がある。４６は読み出しレーザー光に対して透明で、再生ヘッド焦点位置ＦＰからディスク面に対して略垂直に置かれた読み出しレーザー光の光軸ＯＡ方向にそれぞれ２０〜３０μｍ程度ずつの厚みをもつ中間層である。４８は中間層４６側に信号ピットが形成され、第１信号層４２と同様の構造のレーザー光入射奥側の第２信号層で、樹脂圧縮成形等により片面にトラックピッチ０.７４μｍ程度、最短ピット長が略０.４４μｍのスパイラル状の信号ピットが形成されており、屈折率が１.４５〜１.６５程度、厚さ０.５６〜０.５８ｍｍ程度の円板からなる。５０は第２信号層４８にスパッタリング等の方法で膜付けされた反射率７０％以上の反射膜であり、ＲＡはディスクが回転するときの中心軸である。
【００３２】
上記構成の片面読み取り型２層式光ディスクに対して、まず読み出しレーザー光入射側の第１信号面を再生する場合、再生ヘッドのレンズに入射した読み取りレーザー光が回転中心軸ＲＡを中心に回転しているディスク中の信号面上で絞り込めるように再生ヘッドのフォーカス制御を行い、続いて信号列を追従するためにトラッキング制御を行い、信号面からの反射光を受光ディテクタで検出し、アナログ信号として読み出す。また、もう一方の信号面である読み出しレーザー光入射奥側の第２信号面を再生する際は、この信号面上でレーザー光が絞り込めるように再生ヘッドのフォーカス制御を行い、続いて信号列を追従するためにトラッキング制御を行い、再生光入射側の第１信号面を再生するときと同様に信号の検出を行う。
【００３３】
参考例１の片面読み取り型２層式光ディスクを試作し、再生測定を行った結果を図５の（ａ）,（ｂ）,（ｃ）に示し、本発明の実施形態の片面読み取り型２層式光ディスクを試作し、再生測定を行った結果を図６の（ａ）,（ｂ）,（ｃ）に示す。それぞれの図は再生信号ジッタ（信号読み取りばらつき率）を縦軸に、再生レーザー光がディスク内に入射してから再生する信号面までの距離（光路長）を横軸にとっている。
【００３４】
図５の（ａ）は再生光入射側基板２の厚みとして、０.５４ｍｍ，０.５６ｍｍ，０.５８ｍｍ程度のものを使用し、中間層６の厚みを略３０μｍ、半透明膜４として第１信号層２からレーザー光を入射しその入射光量に対して略２５％の反射率をもつものを用い、反射膜１０の反射率を７０％以上、再生光入射奥側の第２信号層基板８としてディスクの総厚みが１.１４〜１.５ｍｍ程度となるように厚み調整を施し、試作した３種のディスクを再生測定した結果である。５２はそのディスクの再生光入射側基板２の信号面を再生測定した結果であり、５４は再生光入射奥側基板８の信号面を再生測定した結果である。図５の（ｂ）は再生光入射側基板２の厚みとして、０.５４ｍｍ，０.５６ｍｍ，０.５８ｍｍ,０.６ｍｍ程度のものを使用し、中間層６の厚みを略４０μｍ、半透明膜４として第１信号層２からレーザー光を入射しその入射光量に対して略２５％の反射率をもつものを用い、反射膜１０の反射率を７０％以上、再生光入射奥側の第２信号層基板８としてディスクの総厚みが１.１４〜１.５ｍｍ程度となるように厚み調整を施し、試作した４種のディスクを再生測定した結果である。５６はそのディスクの再生光入射側基板２の信号面を再生測定した結果であり、５８は再生光入射奥側基板８の信号面を再生測定した結果である。図５の（ｃ）は再生光入射側基板２の厚みとして、０.６１ｍｍ，０.６２ｍｍ，０.６３ｍｍ程度のものを使用し、中間層６の厚みを略５０μｍ、半透明膜４として第１信号層２からレーザー光を入射しその入射光量に対して略２５％程度の反射率をもつものを用い、反射膜１０の反射率を７０％以上、再生光入射奥側の信号層基板８としてディスクの総厚みが１.１４〜１.５ｍｍ程度となるように厚み調整を施し、試作した３種のディスクを再生測定した結果である。６０はそのディスクの再生光入射側基板２の信号面を再生測定した結果であり、６２は再生光入射奥側基板８の信号面を再生測定した結果である。
【００３５】
ここで、ディスクの信号面を再生する場合、個々のディスクによって反り，偏心，複屈折等の製造ばらつきが生じ、また再生ヘッドに関しても同様に製造ばらつきが生じる。このことを考慮すれば再生信号ジッタは１０％以内に抑えなければならない。
【００３６】
図５の（ａ）によれば、中間層６の厚み略３０μｍでは、上記再生信号ジッタの限界である１０％以内を満足していない。これは中間層６の厚みが薄いために、どちらかの信号層を再生した際に他方の信号層まで再生し、信号層間のクロストークとして再生信号ジッタを劣化させていると考えられる。
【００３７】
図５の（ｂ）から、中間層６の厚み略４０μｍでは、再生信号ジッタの限界である１０％以内を満足するためには再生光入射側基板２が０.５４ｍｍ以上なくてはならない。また、再生ヘッドが再生光を最も絞ることができる基板材及び樹脂の厚みが略０.６ｍｍに対して、信号面をその位置から再生光の光軸方向に等距離離れた位置に有することにより、再生信号ジッタを両信号面上でほぼ同じにしている。
【００３８】
図５の（ｃ）から、中間層６の厚み略５０μｍでは、再生信号ジッタの限界である１０％以内を満足するためには再生光入射奥側基板２までの長さが０.６６ｍｍ以下でなくてはならない。
【００３９】
しかしながら、この参考例１の片面読み取り型２層式光ディスクに関しては、信号面上に膜付けされる半透明膜４及び反射膜１０の膜厚，基板２，８及び中間層６の厚みの製造ばらつきに対して高度な制御が必要である。実際の製造工程に於いては、半透明膜４の膜付け制御は反射率で略１５％程度のマージンが必要となる。図６は、その製造ばらつきによってディスク再生装置が認識できる半透明膜４及び反射膜１０の反射率限界の条件、すなわち、本発明の実施形態の片面読み取り型２層式光ディスクを試作し、測定したものである。
【００４０】
図６の（ａ）は再生光入射側基板４２の厚みとして、０.５６ｍｍ，０.５８ｍｍ，０.６１ｍｍ程度のものを使用し、中間層４６の厚みを略３０μｍ、半透明膜４４として第１信号層４２からレーザー光を入射しその入射光量に対して略２０％程度の反射率をもつものを用い、反射膜５０の反射率を７０％以上、再生光入射奥側の第２信号層基板４８としてディスクの総厚みが１.１４〜１.５ｍｍ程度となるように厚み調整を施し、試作した３種のディスクを再生測定した結果である。６４はそのディスクの再生光入射側基板４２の信号面を再生測定した結果であり、６６は再生光入射奥側基板４８の信号面を再生測定した結果である。図６の（ｂ）は再生光入射側基板４２の厚みとして、０.５４ｍｍ，０.５８ｍｍ，０.６ｍｍ程度のものを使用し、中間層４６の厚みを略４０μｍ、半透明膜４４として第１信号層４２からレーザー光を入射しその入射光量に対して略２０％の反射率をもつものを用い、反射膜５０の反射率を７０％以上、再生光入射奥側の信号層基板４８としてディスクの総厚みが１.１４〜１.５ｍｍ程度となるように厚み調整を施し、試作した３種のディスクを再生測定した結果である。６８はそのディスクの再生光入射側基板４２の信号面を再生測定した結果であり、７０は再生光入射奥側基板４８の信号面を再生測定した結果である。図６の（ｃ）は再生光入射側基板４２の厚みとして、０.６１ｍｍ，０.６３ｍｍ程度のものを使用し、中間層４６の厚みを略５０μｍ、半透明膜４４として第１信号層４２からレーザー光を入射しその入射光量に対して略２０％の反射率をもつものを用い、反射膜５０の反射率を７０％以上、再生光入射奥側の信号層基板４８としてディスクの総厚みが１.１４〜１.５ｍｍ程度となるように厚み調整を施し、試作した２種のディスクを再生測定した結果である。７２はそのディスクの再生光入射側基板４２の信号面を再生測定した結果であり、７４は再生光入射奥側基板４８の信号面を再生測定した結果である。
【００４１】
上記実施形態の片面読み取り型２層式光ディスクを再生したときの結果より、再生光入射奥側信号面を再生したときよりも、再生光入射側信号面を再生したときの方がジッタ値が大きい。これは各信号面上の反射膜５０と半透明膜４４から再生ヘッドへの戻り光量に差があるためで、反射光量の少ない再生光入射側の信号面を再生したときの受光ディテクタ内に戻ってくる光信号及びその光信号を電気信号に変換し測定するまでにノイズ成分が影響しているためである。
【００４２】
図６の（ａ）によれば、中間層４６の厚み略３０μｍの再生光入射側信号層を再生したときの再生信号ジッタが、限界である１０％以内を満足していない。これは参考例１の片面読み取り型２層式光ディスクの中間層６の厚み略３０μｍを再生したときと同様、中間層厚みが薄いためにどちらかの信号層を再生した際に他方の信号層まで再生し、信号層間のクロストークとして再生信号ジッタを劣化させていると考えられる。
【００４３】
図６の（ｂ）から、中間層４６の厚み略４０μｍでは再生信号ジッタの限界である１０％以内を満足するためには再生光入射側基板４２が０.５６ｍｍ以上なくてはならない。また、ここで再生光入射側基板４２を０.６ｍｍ程度としたときに、再生光入射側信号面を再生したときのジッタが８.１％、再生光入射奥側信号面を再生したときのジッタが８.０％と、ジッタを均等に分けた結果となっている。これは再生光入射側信号面を再生したときに信号面上の半透明膜からの戻り光量が少なく、外部ノイズに影響されやすい分を、信号面を再生ヘッドのもっとも絞れる位置すなわち厚み略０.６ｍｍの位置に設定することにより収差を最小としている。逆に再生光入射奥側信号面を再生したときは、再生ヘッドのもっとも絞れる位置すなわち０.６ｍｍの位置から中間層の厚み分である略４０μｍ離れることによる収差でのジッタ劣化を、再生光入射側信号面上の反射膜からの戻り光量を多くすることによりノイズからの影響を少なくしている。
【００４４】
すなわち、レーザー光が最も絞られる焦点位置を中間層４６の光軸ＯＡ方向における略中央と半透明膜４４との間に設定するとともに、半透明膜４４の反射率を適宜選定し、半透明膜からの戻り光強度より反射膜からの戻り光強度を大きくすることにより再生光入射側の信号面を再生した時と再生光入射奥側信号面を再生した時のジッタを略均等化することができる。
【００４５】
本実施形態によれば、ディスクの製造ばらつきを考慮すると、半透明膜及び反射膜の反射率マージンはそれぞれ２０〜４０％程度、光路長すなわち再生光入射側基板４２として０.５６ｍｍ〜０.５８ｍｍ程度、中間層厚みは４０〜６０μｍ程度（再生光入射奥側基板４８の信号面までの光路長０.６４ｍｍ以内）が適当であると考えられる。
【００４６】
なお、上記実施形態において、反射膜で反射され再生ヘッドに戻ってくる光強度を半透明膜の反射光量より大きくしたが、逆に、反射膜で反射され再生ヘッドに戻ってくる光強度を半透明膜の反射光量より小さくすることもできる。
【００４７】
すなわち、レーザー光が最も絞られる焦点位置を中間層４６の光軸ＯＡ方向における略中央と反射膜５０との間に設定するとともに、半透明膜４４の反射率を適宜選定し、半透明膜からの戻り光強度より反射膜からの戻り光強度を小さくすることにより再生光入射側の信号面を再生した時と再生光入射奥側信号面を再生した時のジッタを略均等化することができる。
【００４８】
以上のように、本発明の実施形態を用いることにより、再生ヘッドの焦点位置から不等距離離れた位置に信号面を設けることでも、半透明膜と反射膜とで戻り光量に差をもたせることで各信号層を再生したときのジッタを略均等化することが可能である。
【００４９】
この片面読み取り型２層式光ディスクの条件として、半透明膜の反射率を３０％、反射膜の反射率が７０％以上でも上記実施形態と同様のディスク構造マージン結果が得られる。
【００５０】
また、各信号面を再生した際に戻り光量が少ない信号面側に焦点位置を設定できる開口ＮＡをもつ再生ヘッドを用いたり、半導体レーザーから出射されるレーザー光の波長を適宜選定することにより、各信号層を再生したときのジッタを略均等化することもできる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００５２】
本発明によれば、読み出しレーザー光が最も絞られる焦点位置を二つの信号面の間にくるようにしたので、各信号面を再生した時のジッタを略均等化でき、各信号面からの再生信号の品質を略同等にすることができる。
【００５３】
また、焦点位置から光軸方向にほぼ等距離離れた位置に各信号面があるので、それぞれの信号面を再生したときの各信号面上の光スポットの絞り径は収差による劣下でほぼ等しくなり、またその戻り光強度がほぼ等しいために再生信号へのノイズ影響度もほぼ等しく、両信号面をほぼ同条件で再生することが可能である。
【００５４】
さらに、二つの信号層の厚みを同じにしたので、同じ基板材料を使用することができる。
【００５５】
また、入射奥側信号層の厚みを入射側信号層の厚みに中間層の厚みの略１／２を加えた厚みとしたので、従来用いられている基板材料の厚みを調整することなく入射奥側信号層として作製し使用することができる。
【００５６】
さらに、再生ヘッドによって読み出しレーザー光が最も絞られるように設計された焦点位置から信号面が遠く、収差による影響が大きい信号面に関しては、その信号面上の反射膜もしくは半透明膜から再生ヘッドへの戻り光強度を上げることによりノイズの影響度を低減させ、またもう一方の信号面を再生するときに関しては、再生ヘッドによって読み出しレーザー光が最も絞られるように設計された焦点位置から信号面が近く、収差による影響が小さいのでその信号面上の反射膜もしくは半透明膜から再生ヘッドへの戻り光強度を下げることにより、各信号面を再生したときの再生信号の品質をほぼ同等にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例１にかかる片面読み取り型２層式光ディスクの断面図である。
【図２】 本発明の参考例２にかかる再生ヘッドの概略構成図である。
【図３】 図２の再生ヘッドからの読み出しレーザー光が最も絞られる焦点位置を片面読み取り型２層式光ディスクの中間層の光軸方向における略中央に設定した場合の断面図である。
【図４】 本発明の実施形態にかかる片面読み取り型２層式光ディスクの断面図である。
【図５】 図１の片面読み取り型２層式光ディスクを使用して、ジッタの測定を行った結果を示しており、（ａ）は中間層厚みを略３０μｍ、（ｂ）は中間層厚みを略４０μｍ、（ｃ）は中間層厚みを略５０μｍに設定した場合を示している。
【図６】 図４の片面読み取り型２層式光ディスクを使用して、ジッタの測定を行った結果を示しており、（ａ）は中間層厚みを略３０μｍ、（ｂ）は中間層厚みを略４０μｍ、（ｃ）は中間層厚みを略５０μｍに設定した場合を示している。
【符号の説明】
２，４２ 第１信号層
４，４４ 半透明膜
６，４６ 中間層
８，４８ 第２信号層
１０，５０ 反射膜
１２ 半導体レーザー
１４ ビームスプリッタ
１６ 1/4波長板
１８ 再生レンズ
２０ 絞り込みレンズ
２２ 受光ディテクタ
２４ フォーカスエラー検出回路
２６，３２ コイルドライバ
２８，３４ コイル
３０ トラッキングエラー検出回路
Ｈ 再生ヘッド
ＦＰ 焦点位置
ＯＡ 光軸
ＲＡ 回転中心軸
Claims (5)
- 第１信号層と半透明膜と中間層と反射膜と第２信号層とが順次形成され、前記第１信号層の前記半透明膜側に信号面が形成されるとともに、前記第２信号層の前記反射膜側に信号面が形成された光記録媒体において、
前記半透明膜の波長６５０ｎｍのレーザー光に対する反射率が２０％以上４０％以下であり、前記反射膜の前記レーザー光に対する反射率が７０％以上であり、前記中間層の厚みが４０μｍ以上６０μｍ以下であり、前記第１信号層の厚みが０．５６ｍｍ以上０．５８ｍｍ未満であり、前記第１信号層および前記第２信号層の各信号面を読み取る際の戻り光強度が、（前記半透明膜からの戻り光強度）＞（前記反射膜からの戻り光強度）であることを特徴とする光記録媒体。 - 第１信号層と半透明膜と中間層と反射膜と第２信号層とが順次形成され、前記第１信号層の前記半透明膜側に信号面が形成されるとともに、前記第２信号層の前記反射膜側に信号面が形成された光記録媒体において、
前記半透明膜の波長６５０ｎｍのレーザー光に対する反射率が２０％以上４０％以下であり、前記反射膜の前記レーザー光に対する反射率が７０％以上であり、前記中間層の厚みが４０μｍ以上６０μｍ以下であり、前記第１信号層の厚みが０．５８ｍｍ以上０．６０ｍｍ未満であり、前記第１信号層および前記第２信号層の各信号面を読み取る際の戻り光強度が、（前記半透明膜からの戻り光強度）＜（前記反射膜からの戻り光強度）であることを特徴とする光記録媒体。 - 前記第１信号層の、波長６５０ｎｍのレーザー光に対する屈折率が１．４５以上１．６５以下であることを特徴とする請求項１あるいは２に記載の光記録媒体。
- 請求項１あるいは３に記載の光記録媒体の製造方法であって、
前記第１信号層の厚みが０．５６ｍｍ以上０．５８ｍｍ未満の場合、前記第１信号層の厚みに応じて前記反射膜の反射率を７０％以上で、前記半透明膜の反射率を２０％以上４０％以下の範囲に適宜選定することにより、レーザー光の波長が６５０ｎｍで、対物レンズの開口数が０．６である再生ヘッドを用いて前記第１信号層及び前記第２信号層の各信号層を読み取る際の戻り光強度を、（前記半透明膜からの戻り光強度）＞（前記反射膜からの戻り光強度）とすることを特徴とする光記録媒体の製造方法。 - 請求項２あるいは３に記載の光記録媒体の製造方法であって、
前記第１信号層の厚みが０．５８ｍｍ以上０．６０ｍｍ未満の場合、前記第１信号層の厚みに応じて前記反射膜の反射率を７０％以上で、前記半透明膜の反射率を２０％以上４０％以下の範囲に適宜選定することにより、レーザー光の波長が６５０ｎｍで、対物レンズの開口数が０．６である再生ヘッドを用いて前記第１信号層及び前記第２信号層の各信号層を読み取る際の戻り光強度を、（前記半透明膜からの戻り光強度）＜（前記反射膜からの戻り光強度）とすることを特徴とする光記録媒体の製造方法。
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| JP2002325558A JP3703451B2 (ja) | 1995-06-08 | 2002-11-08 | 光記録媒体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7-141537 | 1995-06-08 | ||
| JP14153795 | 1995-06-08 | ||
| JP2002325558A JP3703451B2 (ja) | 1995-06-08 | 2002-11-08 | 光記録媒体及びその製造方法 |
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| JP2003141773A JP2003141773A (ja) | 2003-05-16 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002325558A Expired - Lifetime JP3703451B2 (ja) | 1995-06-08 | 2002-11-08 | 光記録媒体及びその製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3703451B2 (ja) |
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2002
- 2002-11-08 JP JP2002325558A patent/JP3703451B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003141773A (ja) | 2003-05-16 |
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