JP4342439B2 - 二重積層光データ記憶媒体及びかような媒体の使用 - Google Patents

Description

本発明は、４００ｎｍと４１０ｎｍとの間の波長を持つフォーカスされた放射ビームと０．８４と０．８６との間の開口数とを利用して少なくとも読み出しを行うための二重積層光データ記憶媒体であって、前記放射ビームは読み出しの間前記媒体の入射面を通って入射し、前記媒体は更に、
基板を有し、前記基板の一方の側には、
第１の情報層を有する第１の積層と、
第２の情報層を有する第２の積層と、
が存在し、前記第２の積層は前記入射面に近い方の位置に存在し、前記第１の積層は前記第２の積層よりも前記入射面から離れて存在し、前記基板の一方の側には更に、
前記第１の積層と前記第２の積層との間に前記放射ビームに対して透明なスペーサ層と、
前記入射面と前記第２の積層との間に前記放射ビームに対して透明な被覆層と、
前記第１の積層と前記入射面との間の全ての層を含む、厚さｄ_ＴＳ０と有効屈折率ｎ_ＴＳ０とを持つ透過積層ＴＳ０と、
前記第２の積層と前記入射面との間の全ての層を含む、厚さｄ_ＴＳ１と有効屈折率ｎ_ＴＳ１とを持つ透過積層ＴＳ１と、
が存在する媒体に関する。

本発明はまた、かような媒体の使用に関する。

かような光記録媒体の具体例は、K.Hayashi、K.Hisada及びE.Ohnoによる論文「New Replication Process Using Function-assigned Resins for Dual-layered Disc with 0.1mm thick Cover layer」（Technical Digest ISOM 2001, Taipei, Taiwan）より知られている。30μｍの最小のスペース層の厚さが記載されている。

８ギガバイト（ＧＢ）以上の記憶容量を持つ、記録及び再生のために適した光記憶媒体を得るための絶え間ない取り組みがある。この要求は、幾つかのディジタル・ビデオ・ディスク又は時にはまたディジタル・バーサタイル・ディスク（ＤＶＤ）フォーマットによって満たされる。ＤＶＤフォーマットは、専ら再生のためのものであるＤＶＤ−ＲＯＭ、再書き込み可能なデータ記憶のためにも利用可能なＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ及びＤＶＤ＋ＲＷ、並びに一度記録可能なＤＶＤ−Ｒに分類されることができる。現在ＤＶＤフォーマットは、4.7ＧＢ、8.5ＧＢ、9.4ＧＢ及び17ＧＢの容量を持つディスクを有する。

8.5ＧＢ並びにとりわけ9.4ＧＢ（ＤＶＤ−９）及び17ＧＢ（ＤＶＤ−18）フォーマットはより複雑な構造を示し、通常複数の情報記憶層を有する。4.7ＧＢの単一層再書込み可能ＤＶＤフォーマットは、例えば従来のコンパクトディスク（ＣＤ）と同等に扱い易いが、ビデオ記録の目的のためには不十分な記憶容量を提供する。

近年提案されてきた高い記憶容量のフォーマットはディジタル・ビデオ・レコーディング（ＤＶＲ）である。２つのフォーマットが現在開発されている。即ちＤＶＲ-red及びＤＶＲ−blueであり、後者はブルーレイ（Blu-ray）ディスク（ＢＤ）とも呼ばれる。ここでred及びblueは、記録及び読み取りのために利用される放射ビームの波長を示す。このディスクは容量の問題を克服し、最も単純な形態においては、高密度ディジタルビデオ記録のために適切な単一の記憶層フォーマットを持ち、記憶領域はＤＶＲ−blueフォーマットにおいては22ＧＢを超える容量を持つ。

ＤＶＲディスクは一般に、一方の面又は両面に情報記憶層を呈するディスク型の基板を有する。ＤＶＲディスクは更に、１以上の放射ビーム透過性の層を有する。これらの層は、前記ディスクから読み取るために又は前記ディスクに書き込むために利用される放射ビームに対して透過性である。例えば、前記情報記憶層上に塗布される透過性の被覆層である。一般に、高密度ディスクについては、比較的短い波長を持つかような放射ビームをフォーカスさせるために、例えば0.60よりも高い開口数（ＮＡ）を持つレンズが利用される。0.60を超えるＮＡを持つシステムについては、例えば厚さ変化及びディスクのチルトについての許容誤差の減少のため、0.6乃至1.2ｍｍの範囲における基板厚さを用いた基板側からの入射による記録を適用することは次第に困難となる。この理由のため、高いＮＡを用いて記録される及び読み出されるディスクを利用する場合には、第１の記録積層の記録層にフォーカスさせることは、基板とは反対側から実行される。第１の記録層は周囲から保護される必要があるため、例えば0.5ｍｍよりも薄い、比較的薄い少なくとも１つの放射ビーム透過性の被覆層が利用される。該被覆層を通り前記放射ビームがフォーカスされる。明らかに、前記基板が放射ビーム透過性のものである必要はもはや存在せず、例えば金属又はその合金のような他の基板物質が利用され得る。

二重積層光記憶媒体は２つの反射情報層を持ち、これら反射情報層は前記媒体の同一の側から読み出される。第２の記録積層が存在する、この二重積層媒体の場合においては、放射ビーム透過性のスペーサ層が前記記録積層間に必要とされる。前記第１の記録積層は、前記第２の記録積層の記録層からの読み取りを可能とするために、放射ビームの波長に対して少なくとも部分的に透明である必要がある。かようなスペーサ層の厚さは、典型的に30μｍよりも厚い。放射ビーム源と前記基板から最も離れた前記記録積層との間に存在する放射ビーム透過層は、通常被覆層と呼ばれる。予め作成されたシートが透過層として利用される場合、被覆層を互いに接着させるために更なる透過性の接着層が必要とされる。

ＤＶＲディスクにおいては、前記ディスクの径方向の広がりに渡る前記放射ビーム透過層の厚さの変動即ち不均一さが、入射する放射についての光路長の変動を最小化するために、非常に注意深く制御される必要がある。特に405ｎｍに略等しい波長を持つ放射ビームと0.85に略等しいＮＡとを利用するＢＤ即ちＤＶＲ−blueバージョンにおいては、焦点における前記放射ビームの光学品質は、前記透過層の厚さの変動に比較的敏感である。この層全体の厚さは、例えば第１の情報記録層にフォーカスされたビームの最小限の光球面収差を得るために最適値を持つ。当該最適値からの例えば＋／−５μｍの逸脱が、既にかなりの量のこの種の収差を引き起こす。この小さな範囲のため、システムの許容誤差を最適に利用し、前記媒体の製造において高い生産力を持つために、前記透過層の平均厚さが最適な厚さに等しい又は近いことが重要である。厚さの誤差が前記厚さの公称の設定の周りにガウス分布すると仮定すると、製造の間の前記公称の厚さの目標設定値が、ＤＶＲディスクの仕様におけるような前記被覆層の最適厚さに略等しい場合に、上述の仕様に合致しない生産されるディスクの数が最小となることは明らかである。

ＤＶＤ二層ディスクについて、スペーサ層の厚さの２つの研究が近年発表された。0.6の開口数、0.58ｍｍの基板を通した読み出し、及び405ｎｍの波長の光が利用された。Leeら（「Jpn. J. Appl. Phys. Vol.40 」、2001年、1643-1644頁）によって30μｍ、Higuchi及びKoyanagi（「Jpn. J. Appl. Phys. Vol.39」、2000年、933[4]）によって40μｍという最適なスペーサ層の厚さが見出された。

0.1ｍｍの薄い被覆層並びに0.85の高いＮＡ及び405ｎｍの波長を用いるシステムについては、球面収差（λ／ＮＡ⁴に比例する）の付加的な補正が必要とされる。隣接する層からの干渉を無視するため、最小で30μｍのスペーサ層が必要であると考えられてきた。このことは、球面収差補正のために必要な範囲をカバーするために、かような場合にかような媒体を読み出すためのドライブの設計が非常に複雑にならざるを得ないという不利な点を持つ。更に、かような媒体の被覆層は比較的薄くなり、下にある層は損傷をより被り易い。

本発明の目的は、前記第１の記録層及び前記第２の記録層からの信頼性の高い読み出しを備えた、最初の段落に記載されたような種類の媒体を提供することにある。

本発明は、前記スペーサ層は、２０μｍ乃至３０μｍの範囲から選択された厚さを持ち、屈折率ｎ_ＴＳ０に依存する厚さｄ_ＴＳ０は図１の上側の網掛けされたエリア内にあり、屈折率ｎ_ＴＳ０に依存する厚さｄ_ＴＳ１は図１の下側の網掛けされたエリア内にあることを特徴とする光データ記憶媒体によって、本発明より達成される。透過積層（ＴＳ）の仕様は、例えば箔の場合には接着層、ＴＳ０の場合にはスペーサ層及びＬ１の半透明記録積層、被覆層、並びにことによると保護コーティングのような、関連する記録積層の上端における全てのとり得る層を含む。欧州特許EP-A-1047055より、例えばポリカーボネート（polycarbonate、ＰＣ）シートのようなポリマー層を光透過被覆層又はスペーサ層として利用し、かような層をＵＶ硬化性液体樹脂の薄いスピンコーティングされた層又は感圧接着剤（ＰＳＡ）によって前記情報層に接着させることが知られている。

高ＮＡを持つ青色システムのための最小のスペーサ層の厚さを見出すため、前記媒体から読み出された場合のデータ品質の依存性が前記スペーサ層の厚さの関数として研究された。一般に、前記スペーサ層の厚さ、即ち前記第１の情報層と前記第２の情報層との離隔の量は、光媒体ドライブの光ピックアップユニット（ＯＰＵ）中の光検出器のサイズ、前記光検出器から前記媒体への倍率、前記第１の情報層と前記第２の情報層の反射率比、及び前記２つの層の間の距離即ち前記スペーサ層の厚さに依存することが見出された。安定したＯＰＵ設計は、前記光検出器のサイズ、対物レンズ及びコリメータレンズの倍率を制限する。老化及び整合誤差についての許容誤差は、100μｍの最小検出器サイズと約10の倍率を必要とする。最初に、記録性能に対する迷光の影響がモデリングされた。主な影響は信号変調の減少から引き起こされ、信号対ノイズ比の減少に導く（図３）。第２のステップにおいて、前記スペーサ層の厚さの関数として迷光の量がレイトレーシング（ray tracing）を利用してシミュレートされた（図４）。

実施例においては、前記媒体の半径２３ｍｍと２４ｍｍとの間における、前記ｄ_ＴＳ０及び前記ｄ_ＴＳ１の、それぞれ前記ｄ_ＴＳ０の平均値及び前記ｄ_ＴＳ１の平均値からの最大の逸脱が、前記媒体のエリア全体に渡って±２μｍを超えない。このことは、前記媒体の第１の情報層又は前記媒体の第２の情報層が前記光媒体ドライブによって走査されるときに、球面収差についてのかなりの補正が必要ではないという利点を持つ。走査の間、前記媒体が回転する間に、前記ＯＰＵが径方向に内側方向に又は径方向に外側方向に移動する。ＴＳ０及びＴＳ１の厚さの変動が前記制限内にある場合には、前記球面収差もまた前記媒体のエリア全体に渡って許容可能な制限内にとどまる。補正が必要となる唯一の場合は、前記ＯＰＵが前記第１の情報層におけるフォーカスから前記第２の情報層におけるフォーカスへと、又はその逆へと切り換わる場合である。

他の実施例においては、前記ｎ_ＴＳ０及び前記ｎ_ＴＳ１は共に１．６の値を持ち、９５μｍ≦ｄ_ＴＳ０≦１０５μｍ、及び７０μｍ≦ｄ_ＴＳ１≦８０μｍという条件が満足される。透明層として利用される殆どのプラスチック物質は、1.6又はこれにかなり近い屈折率を持つ。この場合、前記厚さが上述した範囲内にある場合には、信頼性高い読み出しが可能である。

更なる実施例においては、前記スペーサ層の厚さは２５μｍであるか又は２５μｍにかなり近く、前記被覆層の厚さは７５μｍであるか又は７５μｍにかなり近い。略一定値のスペーサ層及び被覆層の厚さを利用することが、製造の観点から有利である。例えば、製造の一方法は、前記媒体の他の層に接触するように導入された後に、ＵＶ硬化性である所定の厚さを持つ感圧接着剤（ＰＳＡ）の塗布を有する。この物質は通常、一方の面又は両面にＰＳＡを備えた箔のシートとして供給され、これらのシートは所定の厚さで作成される。

本発明は添付する図を参照しながらより詳細に明らかとされるであろう。

図１において、ＴＳ０及びＴＳ１の許容される厚さの範囲が示される。屈折率ｎ_ＴＳ０に依存する厚さｄ_ＴＳ０は上側の網掛けされたエリア１内であり、屈折率ｎ_ＴＳ１に依存する厚さｄ_ＴＳ１は下側の網掛けされたエリア２内である。スペーサ層２４（図２）は、20乃至30μｍの範囲から選択された厚さを持つ。

図２において、本発明による二重積層光データ記憶媒体２０の実施例が示される。405ｎｍの波長λと0.85の開口数（ＮＡ）とを持つフォーカスされたレーザビーム２９は、読み出しの間、媒体２０の入射面２６を通って入射する。ポリカーボネートでできた基板２１は、当該基板２１の一方の面に、第１の情報層を有するＬ０と名付けられた第１の積層２２と、第２の情報層を有するＬ１と名付けられた第２の積層２３とを備える。Ｌ１は入射面２６に近い方の位置に存在し、Ｌ０はＬ１よりも入射面２６から離れた位置に存在する。例えばＤＩＣ社により作成されたＳＤ６９４のようなＵＶ硬化性樹脂でできた透明なスペーサ層２４がＬ０とＬ１との間に存在する。透明な被覆層２５が入射層２６とＬ１との間に存在する。該被覆層２５は、同一の物質又は感圧接着剤（ＰＳＡ）を備えたＰＣ若しくはＰＭＭＡのシートでできていても良い。前記スペーサ層もまた、ＰＳＡと結合されたシートであっても良い。ＴＳ０と名付けられた透過積層は100μｍの厚さｄ_ＴＳ０と有効屈折率ｎ_ＴＳ０＝1.6とを持ち、Ｌ０と入射層２６との間の全ての層を含む。Ｌ１積層２３は最小で数百ｎｍの比較的小さな厚さを持ち、この厚さの影響は無視され得る。当然Ｌ１は光透過性に影響を与えるが、この側面はここでは論じられない。ＴＳ１と名付けられた透過積層は75μｍの厚さｄ_ＴＳ１と1.6の有効屈折率ｎ_ＴＳ１とを持ち、Ｌ１と入射面（２６）との間の全ての層を含む。スペーサ層（２４）は25μｍの厚さを持つ。屈折率ｎ_ＴＳ０＝1.6における厚さｄ_ＴＳ０＝100μｍは、図１における上側の網掛けされたエリアに入り、屈折率ｎ_ＴＳ０＝1.6における厚さｄ_ＴＳ１＝75μｍは図１における下側の網掛けされたエリアに入る。

図３において、Ｌ０の第１の記録層を読み取る場合の、モデリングされたデータ−クロックジッタ（data-to-clock jitter）が、例えばＬ１の第２の情報層のようなフォーカスされていない層からの迷光の関数として、グラフ３０によって百分率で示される。迷光が無い場合のジッタは5.8％に選択された。15％の迷光レベルにおいて、前記ジッタは5.8％から6.5％まで増大し、これは許容可能である。

図４において、光検出器に反射された光のレイトレーシングによるシミュレーションが、前記スペーサ層の厚さの関数として、グラフ４０によって表される。迷光についての15％の上限が点線４１によって示されている。スペーサ層の厚さの関数としての迷光は、100μｍのＯＰＵ検出器サイズと10倍の倍率とについて算出された。15％よりも低い迷光を保証するための最小のスペーサ層２４（図２）の厚さは、20μｍである。

本発明によれば、二重積層光データ記憶媒体が、400乃至410ｎｍの波長を持つフォーカスされた放射ビームと0.84乃至0.86の開口数（ＮＡ）とを利用した読み出しについて説明された。前記媒体は、基板と、第１の情報層を有するＬ０と名付けられた第１の積層、及び第２の情報層を有するＬ１と名付けられた第２の積層とを持つ。放射ビームに対して透明なスペーサ層が、Ｌ０とＬ１との間に存在する。厚さｄ_ＴＳ０と有効屈折率ｎ_ＴＳ０とを持つＴＳ０と名付けられた透過積層ＴＳ０は、Ｌ０と前記媒体の入射面との間の全ての層を含む。厚さｄ_ＴＳ１と有効屈折率ｎ_ＴＳ１とを持つＴＳ１と名付けられた透過積層は、Ｌ１と前記入射面との間の全ての層を含む。前記スペーサ層は20乃至30μｍの範囲から選択された厚さを持つ。屈折率ｎ_ＴＳ０に依存する厚さｄ_ＴＳ０、及び屈折率ｎ_ＴＳ０に依存した厚さｄ_ＴＳ１は、所定のエリア内にある。このようにして、Ｌ０及びＬ１のそれぞれ前記第１の情報層及び前記第２の情報層の両方の信頼性高い読み出しが達成される。

透過積層ＴＳ０及びＴＳ１の厚さの許容範囲を、屈折率の関数として示す。 本発明による二重積層記録媒体のレイアウトを模式的に示す。 読み出されるときのデータ−クロックジッタのシミュレーションを、隣接するフォーカスの合っていない情報層からの迷光の関数として示す。 光検出器に反射される光のレイトレーシングによるシミュレーションを、スペーサ層の厚さの関数として示す。

Claims (4)

1. ４００ｎｍと４１０ｎｍとの間の波長を持つフォーカスされた放射ビームと０．８４と０．８６との間の開口数とを利用して少なくとも読み出しを行うための二重積層光データ記憶媒体であって、前記放射ビームは読み出しの間前記媒体の入射面を通って入射し、前記媒体は更に、
   基板を有し、前記基板の一方の側には、
   第１の情報層を有する第１の積層と、
   第２の情報層を有する第２の積層と、
   が存在し、前記第２の積層は前記入射面に近い方の位置に存在し、前記第１の積層は前記第２の積層よりも前記入射面から離れて存在し、前記基板の一方の側には更に、
   前記第１の積層と前記第２の積層との間に前記放射ビームに対して透明なスペーサ層と、
   前記入射面と前記第２の積層との間に前記放射ビームに対して透明な被覆層と、
   前記第１の積層と前記入射面との間の全ての層を含む、厚さｄ_ＴＳ０と有効屈折率ｎ_ＴＳ０とを持つ透過積層ＴＳ０と、
   前記第２の積層と前記入射面との間の全ての層を含む、厚さｄ_ＴＳ１と有効屈折率ｎ_ＴＳ１とを持つ透過積層ＴＳ１と、
   が存在する媒体において、
   前記スペーサ層は、２５μｍの厚さを持ち、屈折率ｎ_ＴＳ０に依存する厚さｄ_ＴＳ０は図１の上側の網掛けされたエリア内にあり、屈折率ｎ_ＴＳ０に依存する厚さｄ_ＴＳ１は図１の下側の網掛けされたエリア内にあることを特徴とする光データ記憶媒体。
2. 前記媒体の半径２３ｍｍと２４ｍｍとの間における、前記ｄ_ＴＳ０及び前記ｄ_ＴＳ１の、それぞれ前記ｄ_ＴＳ０の平均値及び前記ｄ_ＴＳ１の平均値からの最大の逸脱が、前記媒体のエリア全体に渡って±２μｍを超えない、請求項１に記載の光データ記憶媒体。
3. 前記ｎ_ＴＳ０及び前記ｎ_ＴＳ１は共に１．６の値を持ち、９５μｍ≦ｄ_ＴＳ０≦１０５μｍ、及び７０μｍ≦ｄ_ＴＳ１≦８０μｍという条件が満足される、請求項１又は２に記載の光データ記憶媒体。
4. 前記被覆層の厚さは７５μｍであるか又は７５μｍにかなり近い、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の光データ記憶媒体。