JP5130366B2 - 光記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、多数の記録層が積層された光ディスク等の光記録媒体に関する。

多数の記録層が積層された多層の光ディスクにおいては、通常、光ビームの入射表面にて各記録層からの戻り光量が同一になるように各記録層の反射率が設計されている。しかしながら、多層の光ディスクには、多重反射という問題がある。例えば、図１に示すように、８つの記録層Ｌ０〜Ｌ７が積層された多層の光ディスクにおいて、光ビームの光ディスクの入射表面から最奥に位置する記録層Ｌ０を目的層として再生する場合は、記録層Ｌ０に光ビームが集光され、そこで反射されるが、その記録層Ｌ０に近い記録層Ｌ１、記録層Ｌ２、及び記録層Ｌ３各々でも光ビームの反射が生じる。記録層Ｌ１、記録層Ｌ２、及び記録層Ｌ３各々で反射した光は、記録層Ｌ２、記録層Ｌ４、及び記録層Ｌ６各々の裏面に第１共焦点、第２共焦点、第３共焦点を形成し、それらのスポットが層間クロストークを発生する。これを以降、多重反射ＣＴと呼ぶ。

従来、多重反射ＣＴを低減するために、光ディスクの複数の記録層のうちの少なくとも一部の隣接する記録層間の距離が異なるように各記録層間の距離を定める技術が知られている（特許文献１〜４参照）。
特開２００１−１５５３８０号公報 特開２００６−４０４５６号公報 特開２００６−５９４３３号公報 特開２００６−２５２７５２号公報

最も簡便なものでも２種類の層間距離が必要になるのでディスクの製造方法が煩雑で歩留まりが悪くなり製造コストが上がる。具体的には次のような煩雑さがある。

一般的に、多層ディスクの中間層を形成する方法としては、フィルム状シートを用いる手法と、スピンコート法の２種類がある。シートを用いる手法は層間距離誤差（設定した層間距離からのずれ）を小さくすることはできるが、複数の層間距離を形成するためにはシートも複数種類用意し、記録層毎にシート種類を切り替える必要があるため歩留まりが悪くなる。一方、スピンコート法は、滴下する樹脂の量やスピンドル回転数等のパラメータを調整することにより層間距離を変えることができる。しかしながら、一般にこれらのパラメータの調整は非常にシビアであるため、気温や湿度等の周囲環境の僅かな変化で層間距離誤差が大きくなってしまうことが多々ある。そのため層間距離誤差を抑えるために適宜パラメータ調整が必要になるが、複数種類の層間距離を形成する場合にはパラメータ調整も複数回必要となってしまう。このようにディスク製造方法が煩雑になると歩留まりが悪くなり、結果としてディスク製造コストが上がる。

更には、このような多層ディスクを記録再生するドライブは、層間距離が不均一であるため、層間ジャンプの際に対物レンズを動かす量や球面収差補正量などを記録層毎に切り替えなければならず制御ロジックが複雑になる。

そこで、本発明が解決しようとする課題には、上記の欠点が一例として挙げられ、従来の構成に比して簡単な構成で多重反射を低減させることができる多数の記録層を有する光記録媒体を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明の光記録媒体は、少なくとも３つの記録層が積層された多層の光記録媒体であって、読み取り用の光ビームの入射表面から奥に位置する記録層ほどその記録層で反射されて前記入射表面に達する戻り光量が小さいことを特徴としている。

請求項１に係る発明の光記録媒体によれば、入射表面から奥に位置する記録層ほど戻り光量が小さくなるようにしたので、主に奥側の層を再生する際に生じる多重反射ＣＴを低減できるので、奥側の層のジッタ値が改善される。

以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。

図２は、本発明による光ディスクの断面構成を示す図である。この光ディスクは、２０層のディスクであり、基板１と、ピット列が形成された反射膜からなる記録層Ｌ０〜Ｌ１９と、その記録層間の中間層２とから構成される。記録層Ｌ０〜Ｌ１９は基板１側からＬ０〜Ｌ１９の順であり、記録層Ｌ０〜Ｌ１９間には紫外線硬化樹脂からなる中間層２が形成されている。レーザ光が入射するディスク表面側に最も近い記録層（最手前層）Ｌ１９が中間層２を介して位置する。記録層Ｌ０〜Ｌ１９は誘電体、例えば、Ｎｂ_２Ｏ_５やＴｉＯ_２からなる。

記録層Ｌ０〜Ｌ１９のビーム光のディスク入射表面への戻り光量が図３に示すようにＬ１９〜Ｌ０の順に小さくなるようにしている。

例えば、記録層Ｌ１９からの戻り光量は、ディスクへ入射する光量の１．２０％、記録層Ｌ１８からの戻り光量は１．１７％、記録層Ｌ１７からは１．１４％、……と１記録層当たり約０．０３％（＝０．６／１９）刻みで減少し、記録層Ｌ０からの戻り光量は記録層Ｌ１９からの戻り光量の半分、すなわち０．０６％になるように各記録層Ｌ０〜Ｌ１９の反射率が決められている。

このように、光ビームの入射表面から奥に位置する記録層ほどその記録層で反射されて入射表面に達する戻り光量が小さくなるようにするため、記録層Ｌ１９〜Ｌ０の反射率は図３に示すように、１．３６％、１．４２％、……、３．７１％に設定する。

なお、ディスク入射表面の反射率は４．０％、中間層１層当たりの吸収率は２．２％、層間距離は１０μｍ均一である。

記録層Ｌ０〜Ｌ１９を形成する誘電体反射膜（Ｎｂ_２Ｏ_５の場合）の膜厚と反射率との間には図４に示すように、膜厚４０ｎｍ以下では膜厚が大となるほど反射率が大となる特性が存在する。例えば、Ｎｂ_２Ｏ_５の屈折率を２．５とし、中間層２に用いる紫外線硬化樹脂の屈折率を１．６とした場合に、記録層Ｌ１９は約７ｎｍの厚さ、記録層Ｌ０は約１２ｎｍの厚さである。なお、図４では光ビームの波長は４０５ｎｍである。よって、記録層Ｌ０〜Ｌ１９の厚さはＬ０〜Ｌ１９の順に小とされ、この結果、ディスク入射表面への戻り光量が図３に示すようにＬ１９〜Ｌ０の順に低くなることが得られている。

かかる本発明による光ディスクは、図５(a)〜(c)に示すように、化学強化された基板１１（例えば、外径φ120ｍｍ、内径φ15ｍｍ）上に紫外線硬化樹脂１２を用いて形成される。このとき紫外線硬化樹脂１２の厚さが記録層間の距離を決める中間層（上記の符号２）となる。紫外線硬化性樹脂１２の表面にはピットが転写され信号転写層となる。この信号転写層表面に誘電体（Ｎｂ_２Ｏ_５）１３をスパッタリング法を用いて記録層が形成される。各記録層からの戻り光量は別途定めた条件で記録層毎にその厚さを変えることで設定する。

具体的には、紫外線硬化樹脂１２で作成される中間層はスピン法で信号の転写と同時に形成される。図５(a)に示すように、基板上に紫外線硬化樹脂１２を適量滴下しピットが形成されているスタンパ１４を載せる。この状態で基板１１を高速回転させて余分な紫外線硬化樹脂１２が吹き飛ばされ、その回転数と時間によって定まる条件下で厚さの紫外線硬化樹脂層１２が形成される。その後、図５(b)に示すように、紫外線を照射し紫外線硬化樹脂１２を硬化させる。硬化後、図５(c)に示すように、スタンパ１４を剥離し、誘電体１３で反射膜を成膜して１層分の記録層が形成される。この記録上に更に紫外線硬化樹脂１２を滴下し、上記の工程を繰り返し、最後にカバー層（図示せず）を形成することにより多層構造のディスクが作成される。なお、紫外線硬化樹脂を硬化させる紫外線は基板１１側及びスタンパ１４側のうちのどちらから照射させても良いが、スタンパ１４側から照射させる場合にはスタンパ１４を紫外線が透過する材料で作成する必要がある。一方、基板１１側から照射させる場合には、記録層数が増加するに従い紫外線の透過能が落ちるため、紫外線の強度や積算光量を増加させる必要がある。

かかる本発明による光ディスクを再生するためのディスクドライブ装置は、再生光学系と信号処理系とを備えている。

図６に示すように、再生光学系は光源２１、コリメータレンズ２２、ビームスプリッタ２３、エキスパンダレンズ２４、対物レンズ２５、集光レンズ２６、及びディテクタ２７を備えている。信号処理系はレーザ駆動回路３０、信号処理回路３１、コントローラ３２、対物レンズ駆動回路３３、球面収差補正素子駆動回路３４及びメモリ３５を備えている。なお、図６において上記の光ディスクは符号２０で示している。

光源２１はレーザビームを出射する半導体レーザ素子である。コリメータレンズ２２は光源２１によって出射されたレーザビームを平行光に変換してビームスプリッタ２３に供給する。ビームスプリッタ２３はコリメータレンズ２２から供給された平行レーザビームをそのままエキスパンダレンズ２４に供給する。エキスパンダレンズ２４は球面収差補正素子であり、第１及び第２の補正レンズ２４ａ，２４ｂを備え、それらはアクチュエータ２４ｃ，２４ｄによって駆動され、光軸方向に移動可能にされている。第１及び第２の補正レンズ２４ａ，２４ｂ間の距離を調整して光ディスク２０の記録層毎の球面収差補正が可能にされている。エキスパンダレンズ２４によって球面収差補正されたレーザビームは対物レンズ２５に供給される。対物レンズ２５は平行光のレーザビームを収束させる。この対物レンズ２５にはアクチュエータ２５ａが備えられている。アクチュエータ２５ａは対物レンズ２５を光軸方向に移動させるフォーカシング部分と、対物レンズ２５を光軸に垂直なディスク半径方向に移動させるトラッキング部分とからなる。フォーカシング部分により光ディスク２０の記録層のいずれか１の記録層にレーザビームを合焦させることができ、トラッキング部分によりその１の記録層においてトラック上にレーザビームの光スポットを位置させることができる。

光ディスク２０のいずれか１の記録層で反射したレーザビームは対物レンズ２５、そしてエキスパンダレンズ２４を介して平行光のレーザビームとしてビームスプリッタ２３に戻る。ビームスプリッタ２３はその反射レーザビームをその入射に対してほぼ９０度の角度で反射して集光レンズ２６に供給する。集光レンズ２６は反射レーザビームをディテクタ２７の受光面に集光させてそこにスポットを形成させる。ディテクタ２７は例えば、４分割の受光面を有し、分割面毎に受光強度に応じたレベルの電圧信号を生成する。

信号処理系のレーザ駆動回路３０はコントローラ３２の指令に応じて光源２１を駆動する。信号処理回路３１はディテクタ２７の出力電圧信号に応じて記録情報の読取信号であるＲＦ信号の他に、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号等のサーボ信号を生成する。フォーカスエラー信号の生成のためには例えば、非点収差法等の公知の信号生成方法を用いることができる。トラッキングエラー信号の生成のためには例えば、プッシュプル法等の公知の信号生成方法を用いることができる。

コントローラ３２は信号処理回路３１からサーボ信号を受け、対物レンズ２５によるトラッキング及びフォーカシングの制御のために対物レンズ駆動回路３３にトラッキング制御信号及びフォーカシング制御信号を供給し、エキスパンダレンズ２４による球面収差補正制御のために球面収差補正素子駆動回路３４に球面収差補正制御信号を供給する。球面収差補正制御信号としては合焦されるべき記録層に最適な球面収差補正値を示す信号が生成される。すなわち、記録層毎に最適な球面収差補正値がデータテーブルとしてメモリ３５に記憶されており、合焦されるべき記録層に対応した球面収差補正値がそのデータテーブルから抽出されて抽出の球面収差補正値を示す球面収差補正制御信号が生成される。通常、トラッキング制御信号はトラッキングエラー信号がゼロレベルになるように生成され、フォーカシング制御信号はフォーカスエラー信号がゼロレベルになるように生成される。メモリ３５にはコントローラ３２の動作プログラムやデータテーブルが保存されている。

対物レンズ駆動回路３３はトラッキング制御信号に応じてアクチュエータ２５ａのトラッキング部分を駆動して対物レンズ５を光軸に垂直なディスク半径方向に移動させ、フォーカシング制御信号に応じてアクチュエータ２５ａのフォーカシング部分を駆動して対物レンズ２５を光軸方向に移動させる。球面収差補正素子駆動回路２４は球面収差補正制御信号に応じてアクチュエータ２４ｃ，２５ｄを駆動して第１及び第２の補正レンズ４ａ，４ｂをその光軸方向に移動させる。

ＲＦ信号は図示しない復調処理回路にて復調処理されてオーディオ信号及び映像信号とされる。

次に、光ディスクの入射表面への戻り光量を入射表面から奥にある記録層ほど小さくなるように定めることにより、多重反射を低減させることができる理由について説明する。ここでは、光ディスクの記録層の数を図１と同様に、８記録層、すなわち記録層Ｌ０〜Ｌ７としている。

図７は多層の光ディスクに入射した光が各記録層Ｌ_Ｎ−１，Ｌ_Ｎ−２で反射されて戻ってくる光量を説明するための図である。図７において、Ｒｉはｉ層からの戻り光量、ｒ_ｉはｉ層の反射率、ｔ_ｉはｉ層の透過率、ｒ_suは表面反射率、ｔ_suは表面透過率（ｒ_su＋ｔ_su＝１）、ｔ_spは中間層１層当たりの透過率、Ｎは記録層数である。

先ず、記録層Ｌ_Ｎ−１（入射表面側に最も近いの再手前層）からの戻り光量について考える。簡単化のためディスクへ入射する光量は１．０とする。ディスクの入射表面を通過する光量をｔ_suとし、中間層１層当たりの透過率をｔ_spとしたので、記録層Ｌ_Ｎ−１に到達する光量はｔ_suｔ_spとなる。記録層Ｌ_Ｎ−１の反射率はｒ_Ｎ−１なので、記録層Ｌ_Ｎ−１で反射した直後の光量はｔ_suｔ_spｒ_Ｎ−１となる。これが再び中間層を通ってｔ_suｔ_sp ^２ｒ_Ｎ−１となり、ディスク表面を通過して最終的にディスクから戻ってくる光量Ｒ_Ｎ−１はＲ_Ｎ−１＝ｔ_su ^２ｔ_sp ^２ｒ_Ｎ−１となる。同様に記録層Ｌ_Ｎ−２からの戻り光量を求めると、Ｒ_Ｎ−２＝ｔ_su ^２ｔ_sp ^４ｔ_Ｎ−１ ^２ｒ_Ｎ−２となり、一般的に記録層Ｌｉ層（ｉ＝０〜Ｎ−１）からの戻り光量は、

と表すことができる。ここで、

は、記録層Ｌｉに到達する光量を表している。

従来の多層の光ディスクにおいては、全ての記録層からの戻り光量が等しくなるように設計が行われる。すなわち、

となるようにディスクが設計される。

数１と数３から各記録層の反射率ｒ_ｉを求めると、

となる。上記した８層のディスクの各層の反射率を計算すると図８に示すようになる。ただし、ｒ_ｓｕ＝４％（ｔ_ｓｕ＝９６％），ｔ_ｓｐ＝９７．８％，Ｒ_ｒｅｆ＝５％とした。

図８から分かるように、各記録層からの戻り光量Ｒ_ｉを等しくすると、各記録層の反射率ｒ_ｉは入射表面から奥に位置する記録層ほど大きくなっている。すなわち、従来の多層光ディスクでは次式が成立するのである。

記録層Ｌ０の再生時に各記録層で反射して戻ってくる各光線の経路は図９(a)に示すようになり、記録層Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２各々で１回反射して戻ってくる光量Ｒ_０，Ｒ_１，Ｒ_２は、

の如く表すことができる。一方、図９(b)に示すように、第１共焦点を形成するように多重反射して戻ってくる光量をＲ_０ ^1stとすると、

と表すことができる。記録層Ｌ０を再生する場合の多重反射ＣＴの影響度合いはＲ_０とＲ_０ ^1stとの比で次のように表すことができる。

全く同様に考えると、記録層Ｌ１を再生する場合の多重反射ＣＴの影響度合いはＲ_１とＲ_１ ^1stとの比で次のように表すことができる。

以上のことから、記録層Ｌｉを再生する場合の多重反射ＣＴの影響度合いはＲ_ｉとＲ_ｉ ^1stとの比で次のように表すことができる。

上記の数３、数５及び数１０の各式より次式が得られる。

従来の多層ディスクでは、奥の層ほど多重反射ＣＴの影響が大きいことになる。なお、数１１の式がＮ−３で終わっているのは、最手前の記録層Ｌ_Ｎ−１及びその次の記録層Ｌ_Ｎ−２では多重反射による共焦点が存在しないからである。

数１０の式から、多重反射ＣＴの影響を小さくするには各記録層の反射率ｒ_ｉ＋１，ｒ_ｉ＋２を小さくすれば良いことが分かる。更に、数４の式よりｒ_ｉ＋１，ｒ_ｉ＋２を小さくするためにはＲ_ｒｅｆを小さくすれば良いことが分かる。つまり、記録層から１回反射してくる光量を小さくするほど、多重反射ＣＴの影響は小さくなるのである。しかしながら、Ｒ_ｒｅｆを小さくするということは信号レベルを小さくするということと等価であるので、Ｒ_ｒｅｆを小さくし過ぎると信号Ｓ／Ｎが悪化してしまう。

光ディスクシステムにおける信号Ｓ／Ｎには、電気的なＳ／Ｎと光学的なＳ／Ｎの２種類がある。前者は記録層からの信号光がディテクタ（光検出器）で光電変換された後の電気信号Ｓｅと電気回路系で発生する電気的ノイズＮｅ（Ｎｅは回路系で決まるので一定）の比であり、Ｓｅ/Ｎｅと示す。後者は記録面からの反射してくる信号光強度Ｓｏと記録面以外で反射する迷光強度Ｎｏの比であり、Ｓｏ/Ｎｏと示す。

電気信号Ｓｅは信号光強度Ｓｏに比例する。信号光強度Ｓｏは１回反射光量Ｒ_ｒｅｆと入射光量の積で決まるので、多重反射ＣＴの影響を小さくするためにＲ_ｒｅｆを下げた場合は、その分だけ入射光量を増やして、Ｒ_ｒｅｆと入射光量の積を保存すればＳｅ/Ｎｅが悪化することはない。

一方、記録面以外で反射する迷光強度Ｎｏは入射光量に比例する。従って、多重反射ＣＴの影響を小さくするためにＲ_ｒｅｆを下げ、その分だけ入射光量を増やすとＳｏ/Ｎｏは悪化してしまうのである。

記録面以外で反射する迷光としては、ディスク表面で生じる界面反射光や対物レンズなどの光学部品で反射する迷光などが考えられるが、通常の光学部品は迷光反射が生じないように反射防止膜を付けたり、反射が生じてもディテクタに到達しないように光軸を僅かに傾けたりすることで迷光強度Ｎｏに影響しないようにしているので、光ディスクシステムで最も大きなＮｏ成分はディスクの表面反射光である。

光ディスクのＤＶＤやＢＤでは、記録層が１層若しくは２層であったため共焦点が存在しないので、多重反射ＣＴは存在しなかった。そのため、Ｒ_ｒｅｆは設計可能な最大値近傍で設計されていた。よって、記録層からの反射光強度Ｓｏに対してディスク表面からの反射光強度Ｎｏは充分小さく、問題になることはなかったが、３層以上の多層ディスクになると設計可能なＲ_ｒｅｆが急激に小さくなることに加えて、多重反射ＣＴを抑えるために更に反射率を下げたりすると、もはやディスクの表面反射光は無視できなくなる。

前述したように、迷光強度Ｎｏが無視できない場合は、Ｒ_ｒｅｆを下げることで多重反射ＣＴを小さくすることが難しくなるので、上記の特許文献１〜４に示された従来技術では層間距離を制御にして共焦点が存在しないように工夫している訳である。

しかしながら、層間距離を厳密に制御することは上記の「発明が解決しようとする課題」の欄で記述したように、ディスク製造上において様々なデメリットがある。そこで、層間距離を厳密に制御しなくても、Ｓ／Ｎを落とすことなく多重反射ＣＴの影響を小さくするために本発明がされている。

図１０は横軸にフォーカス位置（ディスク表面からの距離）をとって、ディテクタに入る表面反射光量をグラフにしたものである。ただし、表面反射率は４％、規格化ディテクタサイズ（＝ディテクタ面積/倍率^２）は４４[μｍ^２]とした。

この図１０から、フォーカス位置がディスク表面から遠ざかると急激にディテクタに漏れ込む表面反射光が減少することが分かる。つまり、ディスクの入射表面側の記録層を再生する場合は迷光強度Ｎｏが無視できないが、入射表面から奥に位置する記録層を再生する場合は迷光強度Ｎｏが十分小さいのである。このことは、入射表面側の記録層では多重反射ＣＴの影響を小さくするためにＲ_ｒｅｆをあまり小さくすることは出来ないが、奥側の記録層では多重反射ＣＴの影響を小さくするためにＲ_ｒｅｆを充分小さくしても良いことを意味している。

従って、図３に示したように、本発明の多層の光ディスクにおいては、その入射表面側の記録層から最奥の記録層に向かって戻り光量Ｒ_ｉが徐々に小さくなるように構成されている。

更に、本発明の多層の光ディスクでは多重反射ＣＴを低減できることを数式を用いて説明する。ただし、簡単化のために、８記録層の光ディスクの最奥の記録層Ｌ０を再生したときの第１共焦点による多重反射ＣＴの影響について示すことにする。

記録層Ｌ０を再生する場合の多重反射ＣＴの影響度合いを表す上記の数８の式は、次のように変形することができる。

更に、簡単化のために、記録層での吸収が充分小さい場合はｒ_ｉ＋ｔ_ｉ＝１として数１２の式は変形すると、次のようになり、その際，数２の式が適用されている。

従来の多層ディスクでは数３の式が成り立つので、数１３の式は次のように表すことができる。

これに対して、本発明の光ディスクではＲ_０＜Ｒ_１＜…＜Ｒ_Ｎ−１＝Ｒ_ｒｅｆとしているが、簡単化のために、

とする。この数１５の式を数１３の式に代入すると、次のようになる。

数１４及び数１６各々で記録層Ｌ２に到達する光量Ｔ_２，Ｔ_２’はＴ_２’＞Ｔ_２である。このことは、本発明の光ディスクの方がより多くの光が奥の記録層まで届くということである。よって、仮に同じＲ_ｉを得る場合でも従来の光ディスクよりもｒ_ｉ を小さくすることができるという副次的な効果が生まれる。結果としてＲ_ｉを小さくする効果は奥の記録層ほど指数関数的に増加する。

従来の光ディスク及び本発明の光ディスク各々における多重反射ＣＴの影響を比較するために、数１４の式と数１６の式との比をとると、

のようになり、この数１７の値が１よりも小さければ、Ｒ_０＜Ｒ_１＜…＜Ｒ_Ｎ−１ とすることで多重反射ＣＴの影響が小さくなるということである。α^１０＜１は自明であるので，

であれば，（数１７の式）＜１となる。先に述べたようにＴ_２’＞Ｔ_２であり、α¹⁰＜１であることから，数１７の式の分母の方が分子よりも大きいことは自明である。以上のことより、本発明の光ディスクは多重反射ＣＴの影響が小さくできることが明らかである。

なお、説明を簡単にするために数１５の各式のような関係に従って入射表面から奥に位置する記録層ほど戻り光量が小さくなる場合について説明したが、必ずしも数１５の各式を満たす必要はない。一例として、光ディスクの入射表面に最も近い記録層から最奥の記録層まで戻り光量Ｒ_ｉが図１１に示すように線形に小さくなる場合についても、図１２に示すように多重反射ＣＴの影響度合いＲ_i ^1st/Ｒ_iの値は従来に比して減少させることができる。

以上のように、本発明の多層の光ディスクを用いると、入射表面からは奥に位置する記録層で生じる多重反射の影響を抑えると同時に、入射表面に近い記録層を再生するときに問題となる表面反射の影響も抑えることができる。また、隣接する層間距離を積極的に変えることなく、多重反射ＣＴを低減することができるので、ディスク製造時の歩留まりが高くなり、更にドライブ装置においても特別な制御ロジックが不要となる。

各記録層からの戻り光量が入射光量に対して１．２％均一になるような従来技術で設計された２０層の従来の光ディスクと、本発明による２０層の光ディスクを再生した時のジッタ値は図１３に示すようになる。本発明による２０層の光ディスクは主に奥側の記録層を再生する際に生じる多重反射ＣＴを低減できるので、奥側の記録層のジッタ値が改善される。

また、光ディスクの最奥に位置する記録層のジッタ値の低減率（＝本発明による光ディスクの最奥記録層のジッタ値／従来の光ディスクの最奥記録層のジッタ値）は、例えば、図１４に示すようになり、記録層の数が大なるほどジッタ値の低減は大きいことが分かる。なお、図１４の減衰率の特性を求めるに当たって、従来の光ディスクでは、記録層間距離１０μｍ均一、各記録層の戻り光量均一とされ、本発明による光ディスクでは、記録層間距離１０μｍ均一、最奥記録層からの戻り光量／最前記録層からの戻り光量＝０．５で戻り光量が最奥記録層に向かって線形に減衰する場合とされている。

ところで、光ディスクのカバー層若しくは中間層の屈折率を１．５とすると、ディスク表面反射率は約４％程度になる。一方、２０層の光ディスクでは入射表面に最も近い記録層の位置が表面から１５μｍ程度になる。図１０に示したフォーカス位置とディテクタに漏れ込む表面反射光との関係特性から考えて、入射表面に最も近い記録層Ｌ１９を再生する際にディテクタに漏れ込む表面反射光は約０．１％程度であることが分かる。上記のＳo/Ｎoとして少なくとも２０dB以上を確保するためには、記録層Ｌ１９からの戻り光量Ｒ_１９としては少なくとも表面反射光の１０倍すなわち１％以上が必要である。

図１５は、記録層Ｌ１９の戻り光量Ｒ_１９が１．０〜１．６％であってそこから奥の記録層に向かって線形に戻り光量が小さくなるとした場合に、最奥の記録層Ｌ０において多重反射ＣＴが充分小さくなるようにするためには、最奥の記録層Ｌ０からの戻り光量Ｒ_０をどの位小さくすれば良いのかを求めた結果である。

この図１５から、戻り光量Ｒ_１９を大きくするほど、同じ効果を得るための戻り光量Ｒ_０は小さくしなければならないことが分かる。戻り光量Ｒ_０が小さくなると、同じＳe/Ｎeを確保するために必要な入射光量が増えることになる。入射光量を増やすことは消費電力が増えるばかりではなく、ディスクの耐光性能を高める必要性が出てきたりするので（繰り返しレーザ光が当たることでディスクが劣化するため）、戻り光量Ｒ_０はあまり小さくしたくない。

以上のことを鑑みて、上記の実施例で示した２０層の光ディスクでは記録層Ｌ１９の反射率を１．２％、最奥の記録層Ｌ０の反射率を０．６％（すなわち記録層Ｌ１９の戻り光量の１/２）として、その間の記録層については線形に反射率が小さくなるように設定している。

加えて図１５からは、Ｒ_１９／Ｒ_０の値を少なくとも０．８以下にしないと最奥の記録層Ｌ０のジッタ値が１０％以下にならないことが分かる。システム成立条件としてジッタ１０％が妥当かどうかは記録再生ドライブの性能によるので一概には言えないが、ジッタ値という指標で効果を得るためにはＲ_１９／Ｒ_０≦0.8が必要であるということが分かる。

線形に反射率を小さくすることは、どの記録層においても隣接層からの多重反射ＣＴが極端に増加することがないというメリットもある。一方、記録層Ｌ１９では戻り光量が大きく、記録層Ｌ０では戻り光量を小さくすれば良いということで、例えば、図１６に示すように戻り光量が記録層Ｌ１９〜Ｌ９では同一の１．２％、記録層Ｌ８〜Ｌ０では同一の０．６％にされて急激な変化の分布が考えられる。この戻り光量分布の場合には確かに多重反射ＣＴの影響は小さくなる可能性があるが、記録層Ｌ８やＬ７を再生するときに、記録層Ｌ９からの通常の層間クロストーク光（１回反射光）が相対的に大きくなってしまうので、このように急激に戻り光量が変化するような分布は望ましくないことになる。

上記した実施例の光ディスクにおいては、記録層間の中間層の厚さは同一であるが、図１７に示すように中間層の厚さを２種類（ＬＡ，ＬＢ）としそれが交互に配置された交互層構造にしても良い。

交互層構造の多層の光ディスクは多重反射で生じる共焦点の数が半分になるので均一層構造のディスクよりも多重反射ＣＴの影響を小さくできるが、２層毎に共焦点が存在するので、各層反射率によっては多重反射ＣＴの影響が取りきれない可能性がある。そのような場合は、本願の設計思想を取り入れ、手前から奥に向かって戻り光量が小さくなるように各層反射率を設計することで多重反射ＣＴの影響を効果的に低減することが可能になる。

交互層にすることで多重反射ＣＴの影響を低減する場合、ディスク製造誤差や再生ビームスポットの焦点深度などを考慮して、狭い層間距離ＬＡと厚い層間距離ＬＢの差は４μｍ以上とすることが望ましい。

また、図１７の光ディスクでは最手前層と最奥層の距離が変わらないように、均一層構造の層間距離よりも狭い層間距離と広い層間距離の交互層構造について説明したが、層間距離を狭くすると通常の層間ＣＴ（１回反射ＣＴ）が増加してしまうため、実際には狭い方の層間を均一層構造の層間と等しくして、もう１つの層間を広げる必要がある。ただし、最手前層と最奥層の距離が増えてしまうと球面収差補正光学系のダイナミックレンジを広げる必要があるので、できるだけ広げたくないという制約もある。

以上のことを鑑みると、交互層構造にする場合、２種類の層間距離の差は４〜６μm程度が妥当である。

なお、上記した実施例においては、光記録媒体として８層或いは２０層の記録層が積層された光ディスクについて説明したが、３層以上の記録層が積層される光ディスクであれば本発明を適用することができる。また記録層としてピットが転写された再生専用光ディスクについて説明したが、追記もしくは書き換え型の光ディスクに対しても本発明を適用することができる。また、光記録媒体の形状は円盤状でなくても良く、３層以上の記録層が積層された光メモリであっても良い。

多層光ディスクの最奥記録層にレーザ光の焦点を合わせた場合の光反射経路を示す図である。 本発明の実施例を示す断面図である。 図２の光ディスクの各記録層の反射率及び戻り光量を示す図である。 誘電体反射膜の膜厚保と反射率との関係を示す図である。 図２の光ディスクの製造方法を示す図である。 図２の光ディスクを駆動するディスクドライブ装置の構成を示す図である。 多層の光ディスクに入射した光が各記録層で反射されて戻ってくる光量を説明するための図である。 記録層毎の反射率を示す図である。 再生時に各記録層で反射して戻ってくる光線経路を示す図である。 フォーカス位置に対してディテクタに漏れ込む表面反射光量を示す図である。 従来の光ディスク及び本発明による光ディスクの戻り光量の違いを示す図である。 従来の光ディスク及び本発明による光ディスクの多重反射ＣＴの影響度合いの違いを示す図である。 図２のディスクによるジッタ値の減少を示す図である。 最奥記録層のジッタ値減衰率を示す図である。 最奥記録層のジッタ値が１０％以下になるための条件を示す図である。 ２値に設定された戻り光量分布を示す図である。 交互層構造の多層の光ディスクを示す図である。

符号の説明

Ｌ０〜Ｌ１９ 記録層
２０ 光ディスク
２１ 光源
２３ ビームスプリッタ
２４ エキスパンダレンズ
２５ 対物レンズ
２７ ディテクタ
３１ 信号処理回路
３２ コントローラ
３３ 対物レンズ駆動回路
３４ 球面収差補正素子駆動回路

Claims (6)

1. 少なくとも３つの記録層が積層された多層の光記録媒体であって、
   読み取り用の光ビームの入射表面から奥に位置する記録層ほどその記録層で反射されて前記入射表面に達する戻り光量が小さいことを特徴とする光記録媒体。
2. 最も奥側の記録層から得られる戻り光量が前記入射表面にて最も手前側に位置する記録層の戻り光量の０．８倍以下であることを特徴とする請求項１記載の光記録媒体。
3. 最も奥側の記録層から得られる戻り光量が前記入射表面にて最も手前側に位置する記録層の前記戻り光量の０．５倍以上であることを特徴とする請求項１乃至２記載の光記録媒体。
4. 最も手前の記録層から最も奥の記録層まで線形に前記戻り光量が減少していくことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光記録媒体。
5. 隣接する記録層の層間距離を交互に異ならせたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光記録媒体。
6. 交互に異なる前記層間距離の差異は、４〜６ミクロンであることを特徴とする請求項５記載の光記録媒体。

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