JP4165974B2

JP4165974B2 - 多層光ディスク

Info

Publication number: JP4165974B2
Application number: JP31399499A
Authority: JP
Inventors: 吉晋松村
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1999-11-04
Filing date: 1999-11-04
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2019-11-04
Also published as: JP2001134981A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号記録層を複数有する多層光ディスクに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光ディスクの記録面にピットを配列し、このピットの寸法を記録情報に応じて変調させることによりデジタルオーディオ信号やビデオ信号を再生できるようにした光ディスク（ＣＤ等）が広く普及している。
また、ＣＤと同じようにピット列で信号を記録し、片面で４．７Ｇｂｙｔｅｓ、両面で８．５Ｇｂｙｔｅｓの記録容量を有する高密度の再生専用の光ディスクであるＤＶＤも発売されるに到っている。
【０００３】
また更に、ＤＶＤと同じ記録容量を持ち、記録可能な光ディスクとしてＤＶＤ−ＲＡＭも開発されている。
また、ＤＶＤより高い記録容量を実現するために、信号記録面を２以上形成した多層式光ディスクも開発されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の多層光ディスクでは、次のような問題がある。即ち、図７を参照して、従来の多層光ディスク３０は、透光性基板７０の一主面に第１の信号記録層７１、第２の信号記録層７２、第３の信号記録層７３、および第４の信号記録層７４を順次形成し、第４の信号記録層７４を覆うように保護層７５を形成した断面構造を有する。そして、第１の信号記録層７１、第２の信号記録層７２、第３の信号記録層７３、および第４の信号記録層７４は、ＡｌやＡｕ等の反射率の高い金属から成る反射層を含むため、入斜面７６からレーザ光ＬＢを入斜し、第２の信号記録層７２の信号を再生しようとした場合、第２の信号記録層７２でのみレーザ光が反射されるのではなく、第１の信号記録層７１によってもレーザ光が反射され、反射成分ＬＢＨ１が光検出器により検出される。その結果、再生信号にクロストークが発生するという問題が生じる。
【０００５】
このクロストークの問題は、各信号記録面層の距離を小さくした場合に生じ易いが、クロストークを低減するために各信号記録層間の距離を大きくすると、レーザ光を集光する対物レンズの設計値とのずれが大きくなり、集光したレーザ光に収差が発生という問題がある。
また、各信号記録層から信号を再生するには、各信号記録層において、ある程度の反射率が必要であるが、各信号記録層の反射率を大きくすると、レーザ光の入射側から最も奥側に存在する信号記録層から信号を再生する場合、手前の信号記録層でもレーザ光が反射してしまい、本来、信号を再生しようとする信号記録層での反射率が実質的に小さくなるので、奥側に存在する信号記録層から信号を再生することが困難であるという問題がある。
【０００６】
一方、各信号信号記録層に波長依存性を有する反射膜を用いるアイデアもあるが、この方法では、信号記録層の数と同じ数の半導体レーザが必要になるという問題がある。
そこで、本願発明は、かかる問題を解決し、１つの半導体レーザを使用して各信号記録層からのクロストークを低減した信号再生が可能な多層光ディスクを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
請求項１に係る発明は、ｍ個の信号記録層を有し、前記ｍ個の信号記録層の各々が、信号を記録したピット列と、前記ピット列を覆うように形成された室温で透明膜であり、所定の温度以上で反射膜に変化する、Ａｇ_２ＯまたはＡｇＮＯ_３で構成される選択反射膜とから成る多層光ディスクである。
【０００８】
請求項１に記載された多層光ディスクにおいては、ｍ個の信号記録層のうち、信号を再生しようとする信号記録層にレーザ光が集光照射されると、その信号記録層を構成する選択反射膜のうちレーザ光が集光照射された領域だけが温度上昇し、反射膜に変化する。一方、信号を再生しようとする信号記録層以外の信号記録層にはレーザ光が集光されないので、その信号記録層を構成する選択反射膜の温度は上昇せず、透明を保持したままである。従って、レーザ光は、信号を再生しようとする信号記録層において、温度が上昇した領域のみで反射され、信号を再生しようとする信号記録層以外の信号記録層をそのまま透過して光検出器により検出される。そして、レーザ光が移動してレーザ光を集光照射した領域の温度が下がると、反射膜から透明膜に変化する。
【０００９】
従って、請求項１に記載された発明によれば、信号を再生しようとする信号記録層以外の信号記録層からのクロストークを除去して各信号記録層から信号を再生できる。
また、請求項２に係る発明は、ｍ個の信号記録面を有し、レーザ光の入斜側からｍ−１番目までの信号記録層の各々が、信号を記録したピット列と、前記ピット列を覆うように形成された室温で透明膜であり、所定の温度以上で反射膜に変化する、Ａｇ_２ＯまたはＡｇＮＯ_３で構成される選択反射膜とから成り、前記レーザ光の入斜側からｍ番目の信号記録層が、信号を記録したピット列と、前記ピット列を覆うように形成された反射膜とから成る多層光ディスクである。
【００１０】
請求項２に記載された多層光ディスクにおいては、レーザ光の入射側からｍ番目までの信号記録層のうち、信号を再生しようとする信号記録層にレーザ光が集光照射されると、その信号記録層を構成する選択反射膜のうちレーザ光が集光照射された領域だけが温度上昇し、反射膜に変化する。一方、信号を再生しようとする信号記録層以外の信号記録層にはレーザ光が集光されないので、その信号記録層を構成する選択反射膜の温度は上昇せず、透明を保持したままである。従って、レーザ光は、信号を再生しようとする信号記録層において、温度が上昇した領域のみで反射され、信号を再生しようとする信号記録層以外の信号記録層をそのまま透過して光検出器により検出される。そして、レーザ光が移動してレーザ光を集光照射した領域の温度が下がると、反射膜から透明膜に変化する。
【００１１】
また、レーザ光の入射側からｍ番目の信号記録層、即ち、最も奥に存在する信号記録層は、レーザ光の照射の有無に無関係に反射膜であるので、その信号記録層に照射されたレーザ光は反射膜で反射され、他のｍ−１個の信号記録層をそのまま透過して光検出器で検出される。
従って、請求項２に記載された発明によれば、信号を再生しようとする信号記録層以外の信号記録層からのクロストークを除去して各信号記録層から信号を再生できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図を参照しつつ説明する。図１を参照して、本願発明に係る多層光ディスク１０は、透光性基板１と、第１の信号記録層２と、第２の信号記録層３と、第３の信号記録層４と、第４の信号記録層５と、第１の信号記録層２と第２の信号記録層３との間、第２の信号記録層３と第３の信号記録層４との間、および第３の信号記録層４と第４の信号記録層５との間に形成された樹脂６と、保護層７とを備える。
【００１４】
第１の信号記録層２は、信号を記録したピット２１列と、ピット２１列を覆うように形成された選択反射膜２２とから成り、第２の信号記録層３は、信号を記録したピット３１列と、ピット３１列を覆うように形成された選択反射膜３２とから成り、第３の信号記録層４は、信号を記録したピット４１列と、ピット４１列を覆うように形成された選択反射膜４２とから成り、第４の信号記録層５は、信号を記録したピット５１列と、ピット５１列を覆うように形成された反射膜５２とから成る。即ち、レーザ光の入射面８から最も遠い位置に存在する第４の信号記録層５のみがレーザ光の照射の有無に無関係に一定の反射率を有する反射膜を含む信号記録層である。また、選択反射膜２２、３２、４２は、室温では透明であり、レーザ光が照射されて温度が上昇とすると反射膜になるものである。
【００１５】
また、透光性基板１は、ガラス、ポリカーボネート等から成り、選択反射膜２２、３２、４２、５２は、Ａｇ₂Ｏから成り、樹脂６は、紫外線硬化樹脂から成り、保護層７もポリカーボネートまたは紫外線硬化樹脂から成る。
選択反射膜２２、３２、４２、５２を構成するＡｇ₂Ｏは、室温で暗褐色または褐黒色をした半透明膜である。そして、Ａｇ₂Ｏは、熱および光に対して不安定であり、１６０度以上の温度で次の化学式により分解が起こる。
【００１６】
２Ａｇ₂Ｏ→４Ａｇ＋Ｏ₂・・・・・・・・・・（１）
上記（１）式の化学式は可逆式であるので、温度が下がるとＡｇ₂Ｏに戻る。従って、レーザ光をＡｇ₂Ｏに集光照射することによりＡｇ₂Ｏの温度が１６０度以上に上昇すると上記（１）式のように銀（Ａｇ）に変化するため、反射率が大きくなる。
【００１７】
Ａｇ₂Ｏは室温で半透明膜であるが、一般にＤＶＤ等の光ディスクの信号再生に用いられている波長６３５ｎｍのレーザ光に対する透過率を計算すると、次のようになる。吸収係数α（１０^-2／ｎｍ）、膜厚ｄ（１０²ｎｍ）の物質の透過率Ｔは一般に次式で表される。
Ｔ＝ｅｘｐ（−αｄ）・・・・・・・・・・・（２）
また、吸収係数αは、吸収率ｋ、波長λを用いて次式で表される。
【００１８】
α＝４πｋ／λ・・・・・・・・・・・・・・（３）
Ａｇ₂Ｏの吸収率ｋは０．１であるので、吸収係数αは次式のようになる。
α＝４πｋ／λ＝４π×０．１／６３５＝０．１９８（１０^-2／ｎｍ）
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４）
また、膜厚ｄを０．５×１０²ｎｍとすると、透過率Ｔは次式のようになる。
【００１９】
Ｔ＝ｅｘｐ（−αｄ）＝ｅｘｐ（−０．１９８×０．５）＝０．９
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（５）
従って、膜厚５０ｎｍのＡｇ₂Ｏの透過率は約９０％となり、室温においては透明膜として十分に使用できる。
また、選択反射膜２２、３２、４２は、ＡｇＮＯ₃で構成されていても良いが、ＡｇＮＯ₃は、室温で無色透明の物質であり、４４４度に加熱すると、次の化学式により分解が起こり、銀（Ａｇ）が生じる。
【００２０】
ＡｇＮＯ₃→Ａｇ＋ＮＯ₂＋Ｏ・・・・・・・・（６）
ＡｇＮＯ₃はＡｇより安定であるため、室温ではＡｇＮＯ₃に戻る。ＡｇＮＯ₃は、室温で無色透明であるので、波長６３５ｎｍのレーザ光に対する透過率は約１００％と考えられる。従って、ＡｇＮＯ₃も選択反射膜２２、３２、４２として十分に使用できる。
【００２１】
反射膜として、膜厚５０ｎｍのＡｇ₂Ｏを用いて信号記録層を増加した場合、各信号記録層における反射率を図２に示す。この場合、膜厚５０ｎｍのＡｇ₂Ｏが膜厚５０ｎｍのＡｇに変化するとして計算した。第２の信号記録層３の反射率は、第１の信号記録層２（透過率：９０％）を２度通過することになるので、８０％×（０．９）²＝６５％となる。図２の結果から信号記録層を６層形成した場合、第６層目でも反射率が２８％であり、信号を再生するには十分な反射率である。ＡｇＮＯ₃については、Ａｇ₂Ｏより透過率が高いので、５０ｎｍのＡｇＮＯ₃を選択反射膜２２、３２、４２として用いても、各信号記録層の反射率は、図２に示す反射率より大きくなるので、信号記録層の数を６層以上に増加させることができる。
【００２２】
また、透光性基板１の膜厚、即ち、レーザ光の入射面８から第１の信号記録層２までの距離は、０．６ｍｍ（許容誤差：±０．１ｍｍ）であり、第１の信号記録層２と第２の信号記録層３との距離、第２の信号記録層３と第３の信号記録層４との距離、および第３の信号記録層４と第４の信号記録層５との距離は、１０μｍ程度であり、保護層７の膜厚は、０．６ｍｍ（許容誤差：±０．１ｍｍ）である。
【００２３】
図３を参照して、多層光ディスク１０に入射面８からレーザ光ＬＢを照射し、第３の信号記録層４から信号を再生しようとした場合、第３の信号記録層４の手前に存在する第１の信号記録層２、および第２の信号記録層３にはレーザ光が集光されないので、選択反射膜２２、３２の温度は上昇せず、レーザ光ＬＢをそのまま透過する。そして、レーザ光ＬＢは第３の信号記録層４に集光され、特定の領域４３のみが温度上昇して反射膜になる。そして、第３の信号記録層４に集光照射されたレーザ光は特定の領域４３でのみ反射されて、第２の信号記録層３、第１の信号記録層２、および透光性基板１をそのまま透過して光検出器（図示省略）で検出される。そして、レーザ光ＬＢが移動すると、特定の領域４３の温度が下がり、透明膜となる。また、第４の信号記録層５には、室温においてもレーザ光を反射する反射膜５２が含まれているので、第４の信号記録層５では、温度上昇に無関係にレーザ光を反射して信号が再生される。
【００２４】
従って、多層光ディスク１０においては、各信号記録層２、３、４に含まれる選択反射膜２２、３２、４２のうち、レーザ光ＬＢが集光照射された領域のみが昇温されて反射膜に変化し、その領域のみから信号を再生でき、他の信号記録層からのクロストークはない。
図４を参照して、多層光ディスク１０に対して対物レンズのフォーカスサーボの引き込みを開始した時のフォーカスエラー信号について説明する。多層光ディスク１０の第１の信号記録層２、第２の信号記録層３、および第３の信号記録層４に、第４の信号記録層５に含まれる反射膜５２と同じ反射膜が含まれる場合には、点線で示すＳ字カーブ１５、１６、１７と、実線で示すＳ字カーブ１４とが検出される。しかし、第１の信号記録層２、第２の信号記録層３、および第３の信号記録層４には、室温で透明膜であり、所定の温度以上で反射膜に変化する選択反射膜２２、３２、４２が用いられているため、レーザ光ＬＢが照射され、選択反射膜２２、３２、４２の温度が所定の温度以上に昇温されるまでは、第１の信号記録層２、第２の信号記録層３、および第３の信号記録層４からはフォーカスエラー信号が検出されず、所定の温度以上に昇温されてからフォーカスエラー信号が第１の信号記録層２、第２の信号記録層３、および第３の信号記録層４から検出される。従って、第１の信号記録層２、第２の信号記録層３、および第３の信号記録層４からは、それぞれ、Ｚ字のフォーカスエラー信号１１、１２、１３が検出される。そして、第４の信号記録層５からは、通常のＳ字のフォーカスエラー信号１４が検出される。Ｚ字のフォーカスエラー信号１１の点Ｐ１、Ｚ字のフォーカスエラー信号１２の点Ｐ３、およびＺ字のフォーカスエラー信号１３の点Ｐ５は、それぞれ、選択反射膜２２、３２、４２が所定の温度に昇温された時点であり、Ｚ字のフォーカスエラー信号１１の点Ｐ２、Ｚ字のフォーカスエラー信号１２の点Ｐ４、およびＺ字のフォーカスエラー信号１３の点Ｐ６は、それぞれ、選択反射膜２２、３２、４２が所定の温度以下に降温される時点である。第１の信号記録層２、第２の信号記録層３、および第３の信号記録層４に室温で透明膜であり、所定の温度以上で反射膜に変化する選択反射膜２２、３２、４２を用いた場合にも、第１の信号記録層２、第２の信号記録層３、および第３の信号記録層４から、それぞれ、フォーカスエラー信号１１、１２、１３が検出されるので、各信号記録層２、３、４、５へフォーカスジャンプすることが可能である。
【００２５】
図５、６を参照して、多層光ディスク１０の作製について説明する。まず、スタンパ６０Ａの信号が記録された面を樹脂６１で覆い（図５の（ａ））、樹脂６１にガラスまたはポリカーボネート６２を接触させる（図５の（ｂ））。そして、ガラスまたはポリカーボネート６２側から紫外線（図示省略）を照射して樹脂６１を硬化させる。その後、信号記録面が形成された樹脂６１とガラスまたはポリカーボネート６２とをスタンパ６０Ａから取り外すと透光性基板１の一主面にピット２１列が形成されたものが作製される。ここで、樹脂６１とガラスまたはポリカーボネート６２とで透光性基板１が構成される。そして、ピット２１列を覆うように選択反射膜２２を形成すると、透光性基板１の一主面に第１の信号記録層２が形成される（図５の（ｃ））。この場合、選択反射膜２２としてＡｇ₂Ｏ、ＡｇＮＯ₃がスパッタリング法により約５０ｎｍ形成される。その後、スタンパ６０Ａの信号記録面とは異なる信号記録面を有するスタンパ６０Ｂの信号記録面を樹脂６３で覆い（図５の（ｄ））、樹脂６３上に図５の（ｃ）の工程で作製した透光性基板１の一主面に第１の信号記録層２を形成したものを接触させ（図５の（ｅ））、透光性基板１側から紫外線（図示省略）を照射して樹脂６３を硬化させる。そして、スタンパ６０Ｂを取り外し、選択反射膜３２を形成すると、透光性基板１に第１の信号記録層２、および第２の信号記録層３が形成されたものが作製される（図５の（ｆ））。ここで、第１の信号記録層２と第２の信号記録層３との間には樹脂６が存在し、第１の信号記録層２と第２の信号記録層３との距離は、約１０μｍとなるように透光性基板１の一主面に第１の信号記録層２を形成したものが樹脂６３に接触される。
【００２６】
次に図６を参照して、第２の信号記録層３まで作製されると、スタンパ６０Ａ、６０Ｂの信号記録面と異なる信号記録面を有するスタンパ（図示省略）を用いて、図５の（ｄ）〜（ｆ）の工程と同様の工程を行うことにより透光性基板１に第１の信号記録層２、第２の信号記録層３、および第３の信号記録層４が形成されたものが作製される（図６の（ｇ））。そして、更に異なる信号記録面を有するスタンパを用いて樹脂を射出成形し、射出成形した樹脂をスタンパ（図示省略）から取り外し、信号記録面を覆うようにＡｌをスパッタリング法により約１００ｎｍ形成すると、保護層７の一主面に第４の信号記録層５が形成されたものが作製される（図６の（ｈ））。そして、図６の（ｇ）の工程で作製したものと、図６の（ｈ）の工程で作製したものとを貼り合わせると多層光ディスク１０が完成する（図６の（ｉ））。
【００２７】
なお、多層光ディスク１０の作成方法については、上記説明した図５の（ａ）〜図５の（ｅ）までの工程と同じ工程を用いて第１の信号記録層２から第４の信号記録層５まで形成した後、保護膜として紫外線硬化樹脂を形成することにより多層光ディスク１０を作製しても良い。
また、本願発明に係る多層光ディスクは、図１に示すものに限らず、図７に示す多層光ディスク２０であっても良い。多層光ディスク２０は、多層光ディスク１０の第４の信号記録層５をピット５１列と、選択反射膜５３とで構成したものであり、その他は多層光ディスク１０と同じである。つまり、多層光ディスク２０は、第１の信号記録層２、第２の信号記録層３、第３の信号記録層４、および第４の信号記録層５の全てに選択反射膜を用いたものである。
【００２８】
多層光ディスク２０も、図５、６の工程を用いて容易に作製できる。また、多層光ディスク２０に入射面８から入射したレーザ光ＬＢは、上記図２で説明したのと同様に各信号記録層２、３、４、５に集光照射され、温度が上昇して反射膜に変化した領域のみから信号を検出する。
また、多層光ディスク２０から検出されるフォーカスエラー信号は、図４のＳ字のフォーカスエラー信号１４を、Ｚ字のフォーカスエラー信号に代えたものである。即ち、全て信号記録層２、３、４、５からＺ字のフォーカスエラー信号が検出されるため、多層光ディスク２０においても、各信号記録層２、３、４、５に容易にフォーカスジャンプできる。
【００２９】
本願においては、選択反射膜２２、３２、４２、５３の透過率が８０％以上である場合、その選択反射膜２２、３２、４２、５３は「透明膜である。」と言う。
上記説明においては、信号記録層の数は４層として説明したが、本願発明に係る多層光ディスクは、これに限らず、一般にｍ個の信号記録層を有するものであれば良い。その場合、全ての信号記録層が選択反射膜を有していても良いし、レーザ光の入射面８からｍ−１番目までの信号記録層には選択反射膜を用い、ｍ番目の信号記録層には反射膜を用いたものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係る多層光ディスクの断面図である。
【図２】図１に示す多層光ディスクの各信号記録層からの反射率を示す図である。
【図３】図１に示す多層光ディスクの各信号記録層からの信号検出を説明する図である。
【図４】図１に示す多層光ディスクの各信号記録層からのフォーカスエラー信号を示す図である。
【図５】図１に示す多層光ディスクの作製工程を示す図である。
【図６】図１に示す多層光ディスクの作製工程を示す図である。
【図７】本願発明に係る多層光ディスクの他の断面図である。
【図８】従来の多層光ディスクの断面図である。
【符号の説明】
１・・・透光性基板
２・・・第１の信号記録層
３・・・第２の信号記録層
４・・・第３の信号記録層
５・・・第４の信号記録層
６、６１、６３・・・樹脂
７・・・保護層
８・・・入射面
１０、２０、３０・・・多層光ディスク
１１、１２、１３・・・Ｚ字のフォーカスエラー信号
２１、３１、４１、５１・・・ピット
２２、３２、４２、５３・・・選択反射膜
４３・・・特定の領域
１４、１５、１６、１７・・・Ｓ字のフォーカスエラー信号
５２・・・反射膜
６０Ａ、６０Ｂ・・・スタンパ
６２・・・ポリカーボネート

Claims

ｍ個の信号記録層を有し、前記ｍ個の信号記録層の各々が、信号を記録したピット列と、前記ピット列を覆うように形成された室温で透明膜であり、所定の温度以上で反射膜に変化する、Ａｇ_２ＯまたはＡｇＮＯ_３で構成される選択反射膜とから成る多層光ディスク。
ｍ個の信号記録面を有し、レーザ光の入斜側からｍ−１番目までの信号記録層の各々が、信号を記録したピット列と、前記ピット列を覆うように形成された室温で透明膜であり、所定の温度以上で反射膜に変化する、Ａｇ_２ＯまたはＡｇＮＯ_３で構成される選択反射膜とから成り、
前記レーザ光の入斜側からｍ番目の信号記録層が、信号を記録したピット列と、前記ピット列を覆うように形成された反射膜とから成る多層光ディスク。