JP3981989B2 - Multi-layer optical disc - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報を記憶するための情報記憶層を多層化して構成し、各情報記憶層からの情報を再生光の焦点位置を変えて再生することにより大容量の情報を取り扱い可能とした多層光ディスクに関するものであり、特に波長の異なる2種類の再生光に対する互換性を確保するための改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、いわゆるマルチメディアの興隆に伴い、デジタル動画のような大容量の情報を蓄積し、必要に応じてランダムアクセスして再生する必要性が高まってきている。
【0003】
例えば、コンパクトディスク等の光ディスクは、ランダムアクセス可能、大容量、リムーバブルという特徴を有する情報記憶媒体で、各方面で大量に使用されているが、前述の必要性から、ディスク片面でこれまで以上の多量の情報を取り扱い可能とすることが要求されている。
【0004】
かかる状況から、光ディスクの容量を拡大するために、情報を蓄積する情報記憶層を厚み方向に多層積層した多層光ディスクが提案されている。この多層光ディスクは、情報記憶層を多層化することでディスク片面から読み出し得る情報を飛躍的に拡大し、ランダムアクセス性を失うことなく、再生光の焦点位置を各情報記憶層に応じて変えることで大容量の情報を取り扱い可能とするものである。
【0005】
多層光ディスクに関して、これまで報告されたものとして、代表的なものに、
1.焦点位置を変えて多層ディスクを再生するという概念(米国特許第3946367号)
2.基板の片側に何層かに積層された情報記憶層を持つ多層光ディスクを用い、透過光または反射光で読み出す方法(米国特許第4219704号)
3.光学系内に収差補正機能を備えた多層光ディスクの再生システム(米国特許第5202875号)
等がある。
【0006】
また、多層光ディスクのより具体的な構成としては、
1.再生専用2層光ディスク( W.Imaio, H.J.Rosen, K.A.Rubin, T.S.Strand, and M.E.Best, Proc. SPIE vol.2338, Optical Data Storage, Dana Point,1994pp.254-259)
2.追記型2層光ディスク( K.A.Rubin, H.J.Rosen, W.W.Tang, W.Imaio, and T.S.Strand,Proc. SPIE vol.2338, Optical Data Storage, Dana Point,1994pp.247-253)
等が挙げられる。
【0007】
これらは、いずれも情報記憶層が多層化した構造であり、基板に近い方の記録層(第1の情報記憶層)の構成材料として、誘電体膜あるいは染料のように光透過率の高い半透明膜材料を使用し、第1の情報記憶層からの反射率R1と第2の情報記憶層からの最終反射率T1 2R2がほぼ等しくなるように膜設計を行っている。ここで、R1は第1の情報記憶層の反射率、T1は第1の情報記憶層の透過率、R2は第2の情報記憶層の反射率である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、多層光ディスクの再生特性は、主に再生光の入射側に形成される第1の情報記憶層における反射率、透過率により決定されるが、これらの特性は第1の情報記憶層に使用する半透明膜材料の分光特性(屈折率n、消衰係数k)及びその膜厚に依存する。
【0009】
しかしながら、一般に屈折率nや消衰係数k等の光学定数には波長依存性があるために、最適な再生条件を与える半透明膜の材料の選定、あるいは膜厚等のディスク構造は、使用する再生光、例えば半導体レーザの波長によって異なってしまう。したがって、例えば再生光波長635nm用に調整された多層光ディスクは、他の再生光波長、例えば480nmにおいては必ずしも適切な条件での再生が行われず、別途調整したディスクを用意する必要がある等、いわゆるコンパチビリティ等の点で不具合が生ずる。
【0010】
特に、再生光の短波長化は光ディスクを大容量化する上で必須の技術課題であるために、前記コンパチビリティに対する対応は非常に重要である。
【0011】
そこで本発明は、再生時の再生光波長が変わっても第1の情報記憶層、第2の情報記憶層からの再生信号が共に十分なレベルとなる多層光ディスクを提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上述の目的を達成するために長期に亘り鋭意検討を重ねてきた。その結果、第1の情報記憶層の分光特性(屈折率n、消衰係数k)を第1の再生光波長において適正な範囲に設定することで、第2の再生光波長においても各層からの反射率をほぼ等しくすることができ、しかも実用的な反射率を有する多層光ディスクを実現できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0013】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、基板上に、この基板側から第1の情報記憶層と第2の情報記憶層が順次成膜されてなり、前記基板側からの再生光の照射により前記第1の情報記憶層及び前記第2の情報記憶層に記録された情報が再生される多層光ディスクにおいて、前記第1の情報記憶層及び前記第2の情報記憶層は、共に波長領域が630〜690nmの第1の再生光及び波長領域が450〜630nmの第2の再生光により再生可能とされ、前記第2の情報記録層は、アルミニウム膜よりなり、前記第1の情報記憶層は、Siの酸化物にHを添加した材料(Si−O−H)、Siの窒化物にHを添加した材料(Si−N−H)のいずれかであって、前記第1の再生光及び前記第2の再生光の波長領域における屈折率n、消衰係数kが下記の条件を満たす材料により、膜厚を40〜60nmとして形成されている。
【0014】
<条件>
0≦k≦0.25
n=α−k+2.8(但し、αは定数であり、0.15≦α≦0.45である。)
上記条件は、横軸に屈折率n、縦軸に消衰係数kをとったときに、図1の斜線領域で表される。
【0015】
このような条件を満足するように、第1の情報記憶層を、Siの酸化物にHを添加した材料(Si−O−H)、Siの窒化物にHを添加した材料(Si−N−H)のいずれかの半透明膜材料を選定することで、例えば635nm及び480nmのいずれの再生光波長においても、第1の情報記憶層及び第2の情報記憶層からの反射率が共に実用的に十分大きい膜構成とすることができ、焦点位置を変えて再生することにより、第1の情報記憶層からの情報と第2の情報記憶層からの情報を任意に切り替えて再生することができる。すなわち、2波長コンパチビリティを有する大容量多層光ディスクとなる。
【0016】
ただし、前記第1の情報記憶層の分光特性が第2の再生光波長であまり大きく変わると、前記コンパチビリティを実現し得る領域が狭くなり、遂には係る領域が無くなってしまうので、第1の情報記憶層の第1の再生光の波長領域での消衰係数と第2の再生光の波長領域での消衰係数の差Δkが0.3以下であることが好ましい。
【0018】
本発明の多層光ディスクは、基板上に上記条件を満たす第1の情報記憶層、第2の情報記憶層を順次成膜することで構成される。ここで各情報記憶層の膜厚は任意であるが、2波長コンパチビリティを確保するためには、第1の情報記憶層の膜厚は40〜60nmとすることが好ましい。
【0019】
また、前記構成の多層光ディスクにおいて、各情報記憶層における焦点位置を確実に分離するためには、第1の情報記憶層と第2の情報記憶層の間にスペーサ層を設けることが好ましい。このスペーサ層は、光学的に透明な材料により構成し、その厚さは30μm以上とすることが好ましい。
【0020】
本発明において、第1の再生光の波長や第2の再生光の波長は任意に設定することができるが、実用的には第1の再生光の波長領域は630〜690nmに選ばれ、例えば635nmとされる。一方、第の再生光の波長領域は、前記第1の再生光の再生光の波長領域よりも短い波長とされ、450〜630nm、例えば480nmとされる。
【0021】
以上の構成の本発明によれば、例えば635nm及び480nmのいずれの波長においても、第1の情報記憶層、第2の情報記憶層からの反射率をほぼ等しく、しかも実用的な反射率とすることができ、2波長の再生光に対して互換性を有する多層光ディスクを実現することができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した多層光ディスクの具体的な構成例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0023】
本例の多層光ディスクは、図2に示すように、基板1上に再生専用の第1の情報記憶層2、スペーサ層3、再生専用の第2の情報記憶層4を順次成膜し、さらにこれを覆って紫外線硬化樹脂等からなる保護層5を形成してなるものである。
基板1は、ガラスあるいはポリカーボネート等の高分子プラスチックのいずれからなってもよく、ガラス基板の場合には、2P(Photo Polymerization)法等により、またポリカーボネート等の高分子プラスチックの場合には、射出成形法等により第1の情報を凹凸ピットとして記録する。
【0024】
この基板1の凹凸ピット上に、第1の情報記憶層2を所定の膜厚だけ真空蒸着法あるいはスパッタリング法等により成膜し、再生専用層とする。
【0025】
さらにその上にスペーサ層3を形成する。スペーサ層3は、30μm以上の厚さが好ましいので、例えば紫外線硬化樹脂をスピンコート法により塗布することにより形成される。
【0026】
そして、このスペーサ層3の表面に、例えば2P法等を利用して第2の情報を凹凸ピットとして記録し、さらに第2の情報記憶層4を成膜する。本例では、第2の情報記憶層4も再生専用層としたため、厚さ100nmのアルミニウム膜を成膜した。なお、この第2の情報記憶層4の構成材料としては、使用される波長領域において十分な反射率を有する材料であれば、他の材料を使用することも可能である。また、その膜厚も100nmに限られるものではない。さらに、第2の情報記憶層4として、光磁気材料や相変化材料等に代表される書き換え可能材料、あるいは追記型材料を用いることにより、記録機能を持たせることも可能である。
【0027】
また、本例では、積層技術により各情報記憶層を形成したが、例えば各情報記憶層を成膜した2枚の基板を貼り合わせ、多層光ディスクとすることも可能である。
【0028】
図3に2枚の基板を貼り合わせた多層光ディスクを示す。ガラスあるいはポリカーボネイト等の高分子プラスチックの第1の基板11、第2の基板13には、夫々射出成形等により第1の情報、第2の情報が凹凸ピットとして記録されている。
【0029】
第1の基板11の凹凸ピット上には、SiN、SiO2等の半透明膜が蒸着、スパッタリング等によって設けられ、第1の情報記憶層が形成されている。
【0030】
また、第2の基板13の凹凸ピット上には、Al蒸着膜が設けられ、第2の情報記憶層14が形成されている。
【0031】
上記第1の情報記憶層12が形成されている第1の基板11と、第2の情報記憶層14が形成されている第2の基板13とが透明層15を介して接合される。透明層15は、例えば光硬化型透明樹脂である紫外線硬化型透明樹脂を、両基板間に圧着し、第1の基板11側から紫外線を照射して硬化させたものである。
【0032】
上述の構成の多層光ディスクにおいて、2つの情報記憶層の情報を一方の面から読み出し可能とするためには、一方の面から再生光を照射したときに、第1の情報記憶層2及び第2の情報記憶層4からの信号が十分に大きいことが必要である。これは、言い換えれば、図4に示す第1の情報記憶層2の反射率R1、及び第2の情 報記憶層4の反射率R2が共に十分に大きいことを示すものであり、適正な再生信号を得るには20 %以上、40%以下が望ましい。
【0033】
また、第1の情報記憶層2からの信号量と第2の情報記憶層4からの信号量が大きく異なることは、信号再生時に信号量を調整し揃える必要が生じ、回路構成的に複雑になることから好ましくない。
【0034】
したがって、上記第1の情報記憶層2の反射率R1と第2の情報記憶層4の反 射率R2の差が小さいことが必要となる。例えば、下記の式により表されるRUを設定した場合、適正な再生信号を得るにはRuの値が0.2以下となることが望ましい。
【0035】
【数1】
【0036】
本発明者等は、635nm及び480nmのいずれの波長でも上述の条件を満たす多層光ディスクを開発すべく、特に上記条件への影響が大きいと考えられる第1の情報記憶層2に用いられる材料に着目し、種々の屈折率n、消衰係数kを持つ材料について検討した結果、以下のような結論を得るに至った。
【0037】
(1)635nmと480nmの両波長において多層光ディスクとして機能するための条件を満たす屈折率n、消衰係数kは限定されており、それは635nmの波長においてn=α−k+2.8(αは定数)である。ただし、0.15≦α≦0.45、かつ0≦k≦0.25で示される領域に限定される(図1参照)。
【0038】
ただし、許容される膜厚範囲を考えるならば、0.25≦α≦0.35である領域がより望ましい。
【0039】
(2)両波長における屈折率n、消衰係数kの変化は少ない方が好ましく、特に消衰係数kの変化量Δkは0.3以下とすることが好ましい。
【0040】
なお、材料が有する屈折率n、消衰係数kの値は、作成条件(スパッタ時ガス圧、スパッタ速度等の成膜条件)に依存し、また他の元素の添加等によっても調整可能である。
【0041】
635nmの波長において、先の条件を満たす材料として幾つか挙げることができる。表1には、再生光波長635nm用の多層光ディスクの第1の情報記憶層として調整されたCuの酸化物、Si、Siの窒化物、及びSiの窒化物あるいは酸化物に水素(H)を添加した材料の、波長635nm及び480nmにおける屈折率n、消衰係数k、及び前述の構造の多層光ディスクを構成した際の反射率R1、R2、RUの値を表記した。
【0042】
【表1】
【0043】
表1に記載された材料は、いずれも波長635nmにおいては第1の情報記憶層2及び第2の情報記憶層4の反射率が十分に得られており、かつ第1の情報記憶層2の反射率と第2の情報記憶層4の反射率の差も十分に小さい。すなわち、表1に記載された材料を用いれば、再生光波長635nmにおいて多層光ディスクを構成することが可能であることがわかる。
【0044】
しかしながら、同材料を同じ膜厚構成としたときに、再生光波長480nm用として用いた場合には、必ずしも適切な信号特性が得られるとは限らず、先の条件のうち幾つかを満たしていない。
【0045】
例えば、Cuの酸化物を用いた場合には、波長635nm使用時にはR1=3 0%、R2=32%、且つRU=0.06と十分に小さく、多層光ディスクを構成することが可能であるが、波長480nmの領域においては、両情報記憶層の反射率は揃っているものの、いずれも16%と低くなってしまい、多層光ディスクには適していない。
【0046】
また、Siを用いた場合には、635nmの波長領域において多層光ディスクを構成することが可能であるが、同構成のものを波長480nmで使用した場合には、両情報記憶層の反射率差が大きくなってしまい、多層光ディスクとしてはやはり適さないことがわかる。
【0047】
これに対して、Siの酸化物にHを添加したもの(Si−O−H)及びSiの窒化物にHを添加したもの[Si−N−H:表中(1)と(2)は添加したHの量が異なる2種類の材料を示す。]は、いずれも635nm、480nmのどちらの波長においても多層光ディスクとしての特性を満たしており、第1の情報記憶層2あるいは第2の情報記憶層4の双方の情報を取り扱うことができる大容量光ディスクが完成されており、しかも2種類の波長でコンパチビリティを確保できることがわかる。
【0048】
そこで次に、Siの窒化物にHを添加したものにおいて、Hの添加量や成膜条件等を変えて種々の屈折率n、消衰係数kを有する第1の情報記憶層2を成膜し、波長635nmにおけるR1、R2、RU、及び波長480nmにおけるR1、R2、RUの膜厚依存性を測定した。
【0049】
結果を図5〜図25に示す。なお、各図面において、(A)は波長635nmにおける測定結果を、(B)は波長480nmにおける測定結果を示す。また、Ruは実線で、R1は太い点線で、R2は細い点線で示される。夫々、グラフの横軸は層の膜厚(nm)であり、縦軸は率、すなわちR1,R2に関しては反射率、Ruに関しては先に示したR1とR2とに基づく比率である。なお、波長635nmでRuが0.2以下を満たす膜厚領域がないものについては、(B)が省略されている。
【0050】
上記測定結果は、図1にプロットした点に対応している。すなわち、第1の情報記憶層2の反射率R1が20%以上、第2の情報記憶層4の反射率R2が20%以上、かつRuが0.2以下となる膜厚範囲が、波長635nmと波長480nmとで互いに重なる領域がある材料の屈折率n及び消衰係数kによりプロットした点の存在する範囲が、図1に示される斜線領域である。
【0051】
したがって、635nm及び480nmの2波長のコンパチビリティを有する多層光ディスクを構成することが可能である。
【0052】
一方、図1の斜線領域を外れるサンプルでは、前記膜厚範囲が波長635nmと波長480nmで重ならず、2波長コンパチビリティを有する多層光ディスクを実現することはできない。
【0053】
また、いずれのサンプルにおいても、2波長においてコンパチビリティを確保できるのは、第1の情報記憶層2の膜厚が50nm付近の場合に限られており、このことから、第1の情報記憶層2の厚さは40〜60nmの範囲が好ましいことがわかる。
【0054】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明においては、再生光照射側に配される第1の情報記憶層の分光特性を適正な範囲に設定しているので、2種類の波長領域において第1の情報記憶層、第2の情報記憶層からの反射率がほぼ等しく、しかも実用的な反射率を有する多層光ディスクを実現することができる。
【0055】
したがって、特にデジタル動画やマルチメディア用メモリ等の用途においては、一度に大量の情報を取り扱うことができ、その効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の情報記憶層における屈折率nと消衰係数kの適正範囲を示す特性図である。
【図2】本発明を適用した多層光ディスクの一構成例を示す要部概略断面図である。
【図3】本発明を適用した多層光ディスクの他の構成例を示す要部概略断面図である。
【図4】各情報記憶層からの反射光を示す模式図である。
【図5】R1、R2、RUを示す特性図であり、(A)は波長635nmの場合を示し、(B)は波長480nmの場合を示す。(ただし、635nmにおけるn=3.18、k=0.04)
【図6】R1、R2、RUを示す特性図であり、(A)は波長635nmの場合を示し、(B)は波長480nmの場合を示す。(ただし、635nmにおけるn=2.95、k=0.22)
【図7】R1、R2、RUを示す特性図であり、(A)は波長635nmの場合を示す。(ただし、635nmにおけるn=2.91、k=0.06)
【図8】R1、R2、RUを示す特性図であり、(A)は波長635nmの場合を示し、(B)は波長480nmの場合を示す。(ただし、635nmにおけるn=3.18、k=0.17)
【図9】R1、R2、RUを示す特性図であり、(A)は波長635nmの場合を示し、(B)は波長480nmの場合を示す。(ただし、635nmにおけるn=2.81、k=0.24)
【図10】R1、R2、RUを示す特性図であり、(A)は波長635nmの場合を示し、(B)は波長480nmの場合を示す。(ただし、635nmにおけるn=2.96、k=0.02)
【図11】R1、R2、RUを示す特性図であり、(A)は波長635nmの場合を示し、(B)は波長480nmの場合を示す。(ただし、635nmにおけるn=2.98、k=0.24)
【図12】R1、R2、RUを示す特性図であり、(A)は波長635nmの場合を示し、(B)は波長480nmの場合を示す。(ただし、635nmにおけるn=2.90、k=0.12)
【図13】R1、R2、RUを示す特性図であり、(A)は波長635nmの場合を示す。(ただし、635nmにおけるn=2.82、k=0.14)
【図14】R1、R2、RUを示す特性図であり、(A)は波長635nmの場合を示し、(B)は波長480nmの場合を示す。(ただし、635nmにおけるn=3.05、k=0.02)
【図15】R1、R2、RUを示す特性図であり、(A)は波長635nmの場合を示す。(ただし、635nmにおけるn=2.90、k=0.05)
【図16】R1、R2、RUを示す特性図であり、(A)は波長635nmの場合を示し、(B)は波長480nmの場合を示す。(ただし、635nmにおけるn=3.01、k=0.04)
【図17】R1、R2、RUを示す特性図であり、(A)は波長635nmの場合を示し、(B)は波長480nmの場合を示す。(ただし、635nmにおけるn=3.24、k=0.05)
【図18】R1、R2、RUを示す特性図であり、(A)は波長635nmの場合を示し、(B)は波長480nmの場合を示す。(ただし、635nmにおけるn=3.08、k=0.15)
【図19】R1、R2、RUを示す特性図であり、(A)は波長635nmの場合を示し、(B)は波長480nmの場合を示す。(ただし、635nmにおけるn=3.21、k=0.11)
【図20】R1、R2、RUを示す特性図であり、(A)は波長635nmの場合を示し、(B)は波長480nmの場合を示す。(ただし、635nmにおけるn=3.08、k=0.18)
【図21】R1、R2、RUを示す特性図であり、(A)は波長635nmの場合を示し、(B)は波長480nmの場合を示す。(ただし、635nmにおけるn=3.05、k=0.12)
【図22】R1、R2、RUを示す特性図であり、(A)は波長635nmの場合を示し、(B)は波長480nmの場合を示す。(ただし、635nmにおけるn=2.90、k=0.16)
【図23】R1、R2、RUを示す特性図であり、(A)は波長635nmの場合を示し、(B)は波長480nmの場合を示す。(ただし、635nmにおけるn=3.10、k=0.14)
【図24】R1、R2、RUを示す特性図であり、(A)は波長635nmの場合を示し、(B)は波長480nmの場合を示す。(ただし、635nmにおけるn=2.85、k=0.22)
【図25】R1、R2、RUを示す特性図であり、(A)は波長635nmの場合を示し、(B)は波長480nmの場合を示す。(ただし、635nmにおけるn=3.17、k=0.145)
【符号の説明】
1 基板、2 第1の情報記憶層、3 スペーサ層、4 第2の情報記憶層、5保護層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention comprises a multilayer information storage layer for storing information, and a multilayer that can handle a large amount of information by reproducing information from each information storage layer by changing the focal position of the reproduction light. The present invention relates to an optical disc, and more particularly to an improvement for ensuring compatibility with two types of reproduction light having different wavelengths.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the rise of so-called multimedia, there has been an increasing need for accumulating large volumes of information such as digital moving images and randomly accessing and reproducing them as necessary.
[0003]
For example, an optical disk such as a compact disk is an information storage medium having features such as random access, large capacity, and removable, and is used in a large amount in each direction. It is required to be able to handle a large amount of information.
[0004]
Under such circumstances, in order to expand the capacity of the optical disc, a multilayer optical disc in which information storage layers for storing information are laminated in the thickness direction has been proposed. In this multilayer optical disc, information that can be read from one side of the disc is greatly expanded by multilayering the information storage layer, and the focal position of the reproduction light is changed according to each information storage layer without losing random accessibility. Can handle a large amount of information.
[0005]
As for what has been reported so far regarding multilayer optical disks,
1. Concept of reproducing a multi-layer disc by changing the focal position (US Pat. No. 3,946,367)
2. A method of reading with transmitted or reflected light using a multilayer optical disk having an information storage layer laminated on one side of a substrate (US Pat. No. 4,219,704)
3. Multi-layer optical disc playback system with aberration correction function in optical system (US Pat. No. 5,202,875)
Etc.
[0006]
As a more specific configuration of the multilayer optical disc,
1. Read-only double-layer optical disc (W.Imaio, HJRosen, KARubin, TSStrand, and MEBest, Proc. SPIE vol.2338, Optical Data Storage, Dana Point, 1994pp.254-259)
2. Write-once dual-layer optical disc (KARubin, HJRosen, WWTang, W.Imaio, and TSStrand, Proc. SPIE vol.2338, Optical Data Storage, Dana Point, 1994pp.247-253)
Etc.
[0007]
Each of these has a structure in which the information storage layer is multilayered, and as a constituent material of the recording layer (first information storage layer) closer to the substrate, it has a high light transmittance like a dielectric film or a dye. Using a transparent film material, the film design is performed so that the reflectance R 1 from the first information storage layer and the final reflectance T 1 2 R 2 from the second information storage layer are substantially equal. Here, R 1 is the reflectance of the first information storage layer, T 1 is the transmittance of the first information storage layer, and R 2 is the reflectance of the second information storage layer.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the reproduction characteristics of the multilayer optical disc are determined mainly by the reflectance and transmittance of the first information storage layer formed on the incident side of the reproduction light. These characteristics are used for the first information storage layer. Depends on the spectral characteristics (refractive index n, extinction coefficient k) and film thickness of the translucent film material.
[0009]
However, since optical constants such as the refractive index n and the extinction coefficient k are generally wavelength-dependent, the selection of the material of the translucent film that gives the optimum reproduction conditions or the disk structure such as the film thickness is used. It differs depending on the wavelength of the reproduction light, for example, the semiconductor laser. Accordingly, for example, a multilayer optical disk adjusted for a reproduction light wavelength of 635 nm is not necessarily reproduced under other conditions at other reproduction light wavelengths, for example, 480 nm, and it is necessary to prepare a separately adjusted disk. Problems occur in terms of compatibility.
[0010]
In particular, since the shortening of the wavelength of the reproduction light is an indispensable technical problem in increasing the capacity of the optical disk, it is very important to deal with the compatibility.
[0011]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a multilayer optical disc in which the reproduction signals from the first information storage layer and the second information storage layer both have sufficient levels even when the reproduction light wavelength during reproduction changes.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The inventors of the present invention have made extensive studies for a long time in order to achieve the above-described object. As a result, the spectral characteristics (refractive index n, extinction coefficient k) of the first information storage layer are set to an appropriate range at the first reproduction light wavelength, so that the first information storage layer can also receive light from each layer at the second reproduction light wavelength. The inventors have found that a multilayer optical disk having substantially the same reflectivity and a practical reflectivity can be realized, and the present invention has been completed.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
That is, according to the present invention, a first information storage layer and a second information storage layer are sequentially formed on a substrate from the substrate side, and the first information is irradiated by reproducing light from the substrate side. In the multilayer optical disc in which the information recorded in the storage layer and the second information storage layer is reproduced, both the first information storage layer and the second information storage layer have a first wavelength region of 630 to 690 nm. Reproduction light and a second reproduction light having a wavelength region of 450 to 630 nm, the second information recording layer is made of an aluminum film, and the first information storage layer is made of Si oxide. Any one of a material added with H (Si—O—H) and a material added with H to Si nitride (Si—N—H), wherein the first reproduction light and the second reproduction light The refractive index n and extinction coefficient k in the wavelength region of The plus material, and is formed with a film thickness as 40 to 60 nm.
[0014]
<Conditions>
0 ≦ k ≦ 0.25
n = α−k + 2.8 (where α is a constant, and 0.15 ≦ α ≦ 0.45)
The above conditions are represented by the hatched region in FIG. 1 when the horizontal axis represents the refractive index n and the vertical axis represents the extinction coefficient k.
[0015]
In order to satisfy these conditions, the first information storage layer is made of a material in which H is added to Si oxide (Si—O—H), and a material in which H is added to Si nitride (Si—N). -H), the reflectivity from the first information storage layer and the second information storage layer is practical at any reproduction light wavelength of 635 nm and 480 nm, for example. The film structure can be made sufficiently large, and the information from the first information storage layer and the information from the second information storage layer can be switched arbitrarily and reproduced by changing the focal position and reproducing. it can. That is, a large-capacity multilayer optical disc having two-wavelength compatibility is obtained.
[0016]
However, if the spectral characteristic of the first information storage layer changes significantly at the second reproduction light wavelength, the area where the compatibility can be realized becomes narrow, and eventually the area concerned disappears. The difference Δk between the extinction coefficient in the wavelength region of the first reproduction light and the extinction coefficient in the wavelength region of the second reproduction light of the information storage layer is preferably 0.3 or less.
[0018]
The multilayer optical disc of the present invention is constituted by sequentially forming a first information storage layer and a second information storage layer satisfying the above conditions on a substrate. Here, the thickness of each information storage layer is arbitrary, but in order to ensure two-wavelength compatibility, the thickness of the first information storage layer is preferably 40 to 60 nm.
[0019]
In the multilayer optical disc having the above-described configuration, it is preferable to provide a spacer layer between the first information storage layer and the second information storage layer in order to reliably separate the focal position in each information storage layer. This spacer layer is made of an optically transparent material, and its thickness is preferably 30 μm or more.
[0020]
In the present invention, the wavelength of the first reproduction light and the wavelength of the second reproduction light can be arbitrarily set, but practically, the wavelength region of the first reproduction light is selected to be 630 to 690 nm. It is set to 635 nm. On the other hand, the wavelength region of the first reproduction light is shorter than the wavelength region of the reproduction light of the first reproduction light, and is 450 to 630 nm, for example, 480 nm.
[0021]
According to the present invention having the above-described configuration, the reflectance from the first information storage layer and the second information storage layer is substantially equal and practical in any wavelength of, for example, 635 nm and 480 nm. In addition, a multilayer optical disc having compatibility with two-wavelength reproduction light can be realized.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a specific configuration example of a multilayer optical disc to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
[0023]
In the multilayer optical disc of this example, as shown in FIG. 2, a read-only first
The
[0024]
A first
[0025]
Further, a
[0026]
Then, on the surface of the
[0027]
In this example, each information storage layer is formed by a lamination technique. However, for example, two substrates on which each information storage layer is formed can be bonded to form a multilayer optical disk.
[0028]
FIG. 3 shows a multilayer optical disc in which two substrates are bonded together. On the first substrate 11 and the second substrate 13 made of polymer plastic such as glass or polycarbonate, first information and second information are recorded as uneven pits by injection molding or the like, respectively.
[0029]
A translucent film such as SiN or SiO 2 is provided on the concave and convex pits of the first substrate 11 by vapor deposition, sputtering or the like, and a first information storage layer is formed.
[0030]
An Al vapor deposition film is provided on the concave and convex pits of the second substrate 13 to form a second information storage layer 14.
[0031]
The first substrate 11 on which the first information storage layer 12 is formed and the second substrate 13 on which the second information storage layer 14 is formed are bonded via a
[0032]
In the multilayer optical disc having the above-described configuration, in order to be able to read the information of the two information storage layers from one surface, when the reproduction light is irradiated from one surface, the first
[0033]
In addition, since the signal amount from the first
[0034]
Therefore, it is necessary difference the reflectivity R 2 of the first information storage layer reflectance 2 R 1 and the second
[0035]
[Expression 1]
[0036]
In order to develop a multilayer optical disc that satisfies the above-described conditions at any wavelength of 635 nm and 480 nm, the present inventors pay attention to a material used for the first
[0037]
(1) The refractive index n and extinction coefficient k satisfying the conditions for functioning as a multilayer optical disc at both wavelengths of 635 nm and 480 nm are limited, and n = α−k + 2.8 (α is a constant at a wavelength of 635 nm). ). However, it is limited to the region represented by 0.15 ≦ α ≦ 0.45 and 0 ≦ k ≦ 0.25 (see FIG. 1).
[0038]
However, considering an allowable film thickness range, a region where 0.25 ≦ α ≦ 0.35 is more desirable.
[0039]
(2) It is preferable that changes in the refractive index n and the extinction coefficient k at both wavelengths are small, and it is particularly preferable that the change amount Δk of the extinction coefficient k is 0.3 or less.
[0040]
Note that the refractive index n and extinction coefficient k of the material depend on the preparation conditions (deposition conditions such as sputtering gas pressure and sputtering rate), and can be adjusted by adding other elements. .
[0041]
There are several materials that satisfy the above conditions at a wavelength of 635 nm. Table 1 shows hydrogen (H) added to Cu oxide, Si, Si nitride, and Si nitride or oxide prepared as the first information storage layer of the multilayer optical disk for reproducing light wavelength of 635 nm. of the added material was expressed refractive index n at a wavelength of 635nm and 480 nm, the extinction coefficient k, and the reflectance values R 1, R 2, R U a time of constructing the multi-layer optical disk of the above structure.
[0042]
[Table 1]
[0043]
All of the materials described in Table 1 have sufficient reflectivity of the first
[0044]
However, when the same material is used for the same film thickness, when used for a reproduction light wavelength of 480 nm, appropriate signal characteristics are not always obtained, and some of the previous conditions are not satisfied. .
[0045]
For example, when Cu oxide is used, R 1 = 30%, R 2 = 32%, and R U = 0.06 are sufficiently small when using a wavelength of 635 nm, and a multilayer optical disk can be configured. However, in the wavelength region of 480 nm, the reflectances of both information storage layers are uniform, but both are as low as 16%, which is not suitable for a multilayer optical disc.
[0046]
When Si is used, a multilayer optical disk can be configured in the wavelength region of 635 nm. However, when the same configuration is used at a wavelength of 480 nm, the difference in reflectance between the two information storage layers is different. It becomes large and it turns out that it is still not suitable as a multilayer optical disk.
[0047]
On the other hand, H added to Si oxide (Si—O—H) and H added to Si nitride [Si—N—H: (1) and (2) in the table are Two types of materials with different amounts of added H are shown. ] Satisfy the characteristics of a multilayer optical disk at both wavelengths of 635 nm and 480 nm, and have a large capacity capable of handling both the information in the first
[0048]
Then, in the case where H is added to Si nitride, the first
[0049]
The results are shown in FIGS. In each drawing, (A) shows a measurement result at a wavelength of 635 nm, and (B) shows a measurement result at a wavelength of 480 nm. R u is indicated by a solid line, R 1 is indicated by a thick dotted line, and R 2 is indicated by a thin dotted line. Respectively the horizontal axis of the graph is the thickness of the layer (nm), the ratio and the vertical axis the rate, i.e. the reflectivity with respect to R 1, R 2, with respect to R u are based on the R 1 and R 2 indicated above It is. Incidentally, for those R u is no thickness region satisfying 0.2 at a wavelength of 635nm is omitted (B).
[0050]
The measurement results correspond to the points plotted in FIG. That is, the first reflectivity R 1 of the
[0051]
Therefore, it is possible to constitute a multilayer optical disc having compatibility of two wavelengths of 635 nm and 480 nm.
[0052]
On the other hand, in the sample outside the shaded area in FIG. 1, the film thickness range does not overlap at the wavelength of 635 nm and the wavelength of 480 nm, and a multilayer optical disc having two-wavelength compatibility cannot be realized.
[0053]
In any sample, the compatibility at two wavelengths can be ensured only when the thickness of the first
[0054]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, in the present invention, the spectral characteristics of the first information storage layer disposed on the reproduction light irradiation side are set to an appropriate range, so that the first information storage layer in the two types of wavelength regions A multilayer optical disc having substantially the same reflectivity from one information storage layer and the second information storage layer and having a practical reflectivity can be realized.
[0055]
Therefore, particularly in applications such as digital moving images and multimedia memories, a large amount of information can be handled at one time, and the effect is great.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a characteristic diagram showing appropriate ranges of a refractive index n and an extinction coefficient k in a first information storage layer.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a main part showing a configuration example of a multilayer optical disc to which the present invention is applied.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a main part showing another configuration example of a multilayer optical disc to which the present invention is applied.
FIG. 4 is a schematic diagram showing reflected light from each information storage layer.
FIG. 5 is a characteristic diagram showing R 1 , R 2 , and R U ; (A) shows the case of
6 is a characteristic diagram showing R 1 , R 2 , and R U , (A) shows the case of
FIG. 7 is a characteristic diagram showing R 1 , R 2 , and R U , and (A) shows a case where the wavelength is 635 nm. (However, n = 2.91 at 635 nm, k = 0.06)
FIG. 8 is a characteristic diagram showing R 1 , R 2 , and R U ; (A) shows the case of a wavelength of 635 nm, and (B) shows the case of a wavelength of 480 nm. (However, n = 3.18 at 635 nm, k = 0.17)
FIG. 9 is a characteristic diagram showing R 1 , R 2 , and R U ; (A) shows the case of
FIG. 10 is a characteristic diagram showing R 1 , R 2 , and R U , (A) shows the case of
FIG. 11 is a characteristic diagram showing R 1 , R 2 , and R U , (A) shows the case of
12 is a characteristic diagram showing R 1 , R 2 , and R U , (A) shows the case of
FIG. 13 is a characteristic diagram showing R 1 , R 2 , and R U , and (A) shows a case where the wavelength is 635 nm. (However, n = 2.82 at 635 nm, k = 0.14)
14 is a characteristic diagram showing R 1 , R 2 , and R U , (A) shows the case of
FIG. 15 is a characteristic diagram showing R 1 , R 2 , and R U , and (A) shows a case where the wavelength is 635 nm. (However, n = 2.90 at 635 nm, k = 0.05)
FIGS. 16A and 16B are characteristic diagrams showing R 1 , R 2 , and R U, in which FIG. 16A shows a case where the wavelength is 635 nm, and FIG. 16B shows a case where the wavelength is 480 nm. (However, n = 3.01 at 635 nm, k = 0.04)
FIG. 17 is a characteristic diagram showing R 1 , R 2 , and R U , (A) shows the case of
18 is a characteristic diagram showing R 1 , R 2 , and R U , (A) shows the case of
19 is a characteristic diagram showing R 1 , R 2 , and R U , (A) shows the case of
FIG. 20 is a characteristic diagram showing R 1 , R 2 , and R U , (A) shows the case of
FIG. 21 is a characteristic diagram showing R 1 , R 2 , and R U , (A) shows the case of
22 is a characteristic diagram showing R 1 , R 2 , and R U , (A) shows the case of
FIG. 23 is a characteristic diagram showing R 1 , R 2 , and R U , (A) shows the case of
FIG. 24 is a characteristic diagram showing R 1 , R 2 , and R U , (A) shows the case of
FIG. 25 is a characteristic diagram showing R 1 , R 2 , and R U , (A) shows the case of
[Explanation of symbols]
1
Claims (2)
前記第1の情報記憶層及び前記第2の情報記憶層は、共に波長領域が630〜690nmの第1の再生光及び波長領域が450〜630nmの第2の再生光により再生可能とされ、
前記第2の情報記録層は、アルミニウム膜よりなり、
前記第1の情報記憶層は、Siの酸化物にHを添加した材料(Si−O−H)、Siの窒化物にHを添加した材料(Si−N−H)のいずれかであって、前記第1の再生光及び前記第2の再生光の波長領域における屈折率n、消衰係数kが下記の条件を満たす材料により、膜厚を40〜60nmとして形成され、
0≦k≦0.25
n=α−k+2.8(但し、αは定数であり、0.15≦α≦0.45である。)
前記第1の情報記憶層の前記第1の再生光の波長領域での消衰係数と前記第2の再生光の波長領域での消衰係数の差Δkが0.3以下であることを特徴とする多層光ディスク。A first information storage layer and a second information storage layer are sequentially formed on the substrate from the substrate side, and the first information storage layer and the second information storage layer are irradiated by reproduction light from the substrate side. In a multilayer optical disc on which information recorded in the information storage layer is reproduced,
Both the first information storage layer and the second information storage layer can be reproduced by the first reproduction light having a wavelength region of 630 to 690 nm and the second reproduction light having a wavelength region of 450 to 630 nm,
The second information recording layer is made of an aluminum film,
The first information storage layer is either a material in which H is added to Si oxide (Si—O—H) or a material in which H is added to Si nitride (Si—N—H). , A material having a refractive index n and an extinction coefficient k in the wavelength region of the first reproduction light and the second reproduction light satisfying the following conditions and having a film thickness of 40 to 60 nm,
0 ≦ k ≦ 0.25
n = α−k + 2.8 (where α is a constant, and 0.15 ≦ α ≦ 0.45)
The difference Δk between the extinction coefficient in the wavelength region of the first reproduction light and the extinction coefficient in the wavelength region of the second reproduction light of the first information storage layer is 0.3 or less. Multi-layer optical disc.
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