WO2007034667A1

WO2007034667A1 - 光ディスクおよび光ディスク装置

Info

Publication number: WO2007034667A1
Application number: PCT/JP2006/317330
Authority: WO
Inventors: Yutaka Yamanaka
Original assignee: Nec Corporation
Priority date: 2005-09-22
Filing date: 2006-09-01
Publication date: 2007-03-29

Abstract

【課題】　各層からの反射率がほぼ同じ値となる条件において、この反射率を所定値以下の値とすることで、干渉光の相対的な受光比率を大幅に抑制する。【解決手段】　光入射面における入射光の強度を基準として特定される前記各記録層からの反射光の強度比が相互にほぼ等しく成るように前記各記録層の反射率を設定すると共に、　前記光入射面から最も遠い第ｎ層の記録層の一つ手前の第ｎ－１層の反射率Ｒｎ－１　と，二つ手前の第ｎ－２層の反射率Ｒｎ－２　とが、Ｒｎ－１　×Ｒｎ－２　≦０．０３の関係となるように、前記第ｎ－１層の反射率Ｒｎ－１　と第ｎ－２層の反射率Ｒｎ－２　とを特定する。

Description

明細書

光ディスクおよび光ディスク装置

技術分野

[0001] 本発明は、光ディスクおよび光ディスク装置に係り、特に、微小な光スポットによりデータの記録や再生を行う光ディスク装置用で多層構造の記録層を備えた光ディスクおよび光ディスク装置に関する。

背景技術

[0002] 微小な光スポットでデータの記録再生が行われる光ディスクとしては、予めエンボス状のデータピット列が形成された再生専用の ROM (Read Only Memory)媒体や、データの記録が出来る光ディスクである CD— R (Compact Disc—Recordable)や D VD-R (Digital Versatile Disc—Recordable)が広く普及している。又、記録されたデータを書き換えることも可能な CD— RW (CD— Re Writable)や DVD— RW(D VD-Re Writable)なる光ディスクも普及している。更に、次世代の DVDとして青色光源を用いる「HDZDVD— ROM」と呼ばれる光ディスク規格も発行されている。ここでは、データの記録や書き換えが可能な光ディスクを総称して記録型の光ディスクと呼称する。

[0003] この種の光ディスクには、同じ透明基板入射面から 2層の記録層に対して記録や再生を行うことで、記録容量の増大を実現したものが開発され製品化されている。又、再生専用の ROM媒体としての DVD— ROMでは、既に二層構造のものが広く製品化されており、 DVD— Rにおいても、このような二層構造のものが製品化され始めている。今後のさらなる大容量ィ匕への社会的な要求に対応するため、三層以上の多層ィ匕された記録層を備えた光ディスクの開発が進められている（例えば特許文献 1参照

) o

[0004] 010 (A)に、従来の三層記録層を備えた光ディスク 101の断面構造 (モデル化したもの）を示す。図 10 (A)において、三層の記録層 103は、光入射面 104に近い側から、順次第 1層，第 2層及び第 3層とする記録層 m , m , m が設けられている

1 2 3

。各記録層 m 〜m は、透明部材カもなる中間層 105, 106によって隔てられている。記録 ·再生を行い際には、光入射面 104側力もそれぞれの記録層 m 〜m に

1 3 集光ビームによる微小スポットを形成し、各記録層 m 〜m での反射光を信号光と

1 3

して選別して検出することで、各記録層 m , m , m から必要とする情報を独立

1 2 3

して記録し又は再生する。

[0005] し力しながら、記録層 mと mとの間に介装された二つの中間層の厚さがほぼ等し

1 3

い場合、図 10 (A)中の左側に示す第 3層（記録層 m )へ微小スポットを形成する場

3

合と、図 10 (A)中の中右側に示す第 2層（記録層 m )で反射して第 1層（記録層 m )

2 1 の裏面に微小スポットが形成される場合とで、入射面 4からの光路長がほぼ等しいものとなつてしまうことが分かる。従って、第 3層（記録層 m )の記憶情報を読み出す場

3

合には、この第 2層（記録層 m )と第 1層（記録層 m )での多重反射が干渉光として検

2 1

出されてしまうことになり、これが再生信号の劣化を引き起こす、という不都合があつた。

[0006] このような問題点を回避する方法力下記非特許文献 1に開示されて!、る。この非特許文献 1に開示された方法による三層構造の光ディスク 201の断面構造を図 10 ( B)に示す。図 10 (B)において、第 1層と第 2層の間の中間層 205が、第 2層と第 3層の間の中間層 206に比べて厚く設定されて!、る。このように 2つの中間層厚さを異なるように設定すると、図中右側の破線の光路で示すように、入射面 4からの距離が異なる位置に多重反射における反射面をずらすことができる。

[0007] この場合、中間層 205, 206の厚さの差分を dとすると、破線で示す反射光は、第 3 層からの反射光に比べて、 2dだけ更に遠い位置に仮想的な集光点を持つ反射光に相当する光路を持つことが分かる。図 11にこれを示す。ここで、図 11は光ディスク 20 1から対物レンズ 57を介して光検出器 58に至る光路の概略図を示すものである。実際の光学系では、複数のレンズ群やビームスプリッタ等が間に設置されているが、原理を説明するために省略してある。

[0008] 図 11に示すように、光ディスク 201からの信号光は、拡大結像されてほぼ収束位置近傍に設置された光検出器 58によって検出される。一方、干渉光は 2dだけずれた位置からの反射なので、光検出器 58上ではぼけたビームとなる。従って、 dを比較的大きな値としておけば、光検出器に受光される干渉光の強度を信号光の受光強度に比べて小さな値とすることができる。ここで、記号は記録層を示す。

図 11において、光検出器 58の受光面は、収束される信号光のビーム径に対して大きめに設定される。これは、フォーカスエラーやトラックエラーなどのサーボ信号を検出するための複数の受光部を持つ分割型の光検出器を用いたり、デフォーカス状態でもある程度の信号を検出する必要があることなどの理由による。

特許文献 1 :特開 2002— 15459号公報

非特許文献 1 :日本応用物理学会 Vol.43, No.7B, 2004, P.4983「Multilayer Optical Read— unly— Memory Disk Applicable to Blu— ray Disc Standard Using a Photopolym er Sheet with a Recording Capacityof 100GB」

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0009] しかしながら、上記従来例における光ディスク 201にあっては、中間層 205, 206の厚さの差 dを比較的大きな値としておけば、干渉光の強度の低減を図り得るという定性的な論述に留められており、特にレンズの焦点距離との関係や複数の記録層の反射率等との関係については何ら特定されていない。このため、定量的に干渉光の強度の低減を図り得るとヽぅ内容になってはヽなヽことから、実施に際しては試行錯誤で中間層 205, 206の厚さの差 dを設定しなければ成らず、その特定に多くの時間と労力を要するという不都合がある。

又、中間層 205, 206の厚さの差 dを比較的大きな値にすると、光ディスクの厚さを薄くした、と、う社会的要求にそぐわな、と、う不都合があり、とくに多層構造の場合には力かる不都合が顕著に出てくるば力りでなくアクセス時間も増加するという新たな問題が発生する。一方、光ディスクの厚さを薄くすると、上記中間層 205, 206の厚さの差 dを比較的大きな値とすることができず干渉光の強度低減を図るという非特許文献 1で開示した内容を実行し得ないという不都合があった。

[0010] 本発明は、多層構造の記録層を備えた光ディスクにおいて、多重反射により発生する焦点位置のほぼ同じ位置に生じる反射干渉光の影響を受けることなぐ安定した記録再生を実現出来る光ディスク等を提供することにある。

課題を解決するための手段 [0011] 上記目的を達成するため、本発明にかかる光ディスクでは、同一の光入射面から透明保護層を介して記録又は再生される情報用の記録層を三層有する光ディスクにおいて、前述した各記録層に対する入射光の入射面位置における入射光強度を基準として，当該各記録層から得られる各反射光の強度比が相互にほぼ等しく成るように各記録層の反射率を設定する。更に、当該各反射光の強度比をそれぞれ 15%以下に設定する、という構成を採っている。

即ち、本発明では、各記録層から得られる各反射光の強度比を予めそれぞれ 15% 以下に設定したことから、この強度比の領域にあっては、光ディスクに厚さを特に厚くすることなく干渉光の強度比を相対的に有効に低減することができ、当該干渉光の悪影響を効率良く回避して記録情報の再生を有効に且つ鮮明に成し得ると!、う利点がある。

[0012] 又、本発明にかかる光ディスクでは、同一の光入射面力も透明保護層を介して記録又は再生される情報用の記録層を三層有する光ディスクにおいて、前述した光入射面における入射光強度を基準として特定される前記各記録層からの反射光の強度比にばらつきが有る場合に、当該反射光の強度比の中で最大の強度比が最小の強度比の 2倍以下の範囲にあることを前提として、前述した各反射光の強度比をすベて 11 %以下に設定することを特徴とする。

ここで、各記録層の反射光の強度比を生産環境の変化等の理由力同一に設定することが困難な場合を想定して実験的に内容分析したもので、このようにしても、前述した場合と同様に干渉光の強度比を相対的に有効に低減することができる。

[0013] 更に、本発明にかかる光ディスクでは、同一の光入射面力も透明保護層を介して記録又は再生される情報用の記録層を四層有する光ディスクにおいて、前述した記録層に対する入射光の入射面位置における入射光強度を基準として，前記各記録層力得られる各反射光の強度比が相互にほぼ等しく成るように各記録層の反射率を設定すると共に、当該各反射光の強度比がそれぞれ 11. 5%以下に設定する、という構成を採っている。

このようにすると、各記録層から得られる各反射光の強度比が相互にほぼ等しくすることを前提として、前述した三層構造の光ディスクの場合と同様に機能する四層構造の光ディスクを得ることができる。

[0014] 又、本発明にかかる光ディスクでは、同一の光入射面力も透明保護層を介して記録又は再生される情報用の記録層を四層有する光ディスクにおいて、前述した光入射面における入射光強度を基準として特定される前記各記録層からの反射光の強度比にばらつきが有る場合に、当該反射光の強度比の中で最大の強度比が最小の強度比の 2倍以下の範囲にあることを前提として、当該各反射光の強度比をすベて 9% 以下に設定したことを特徴とする。

このようにすると、各記録層の反射光の強度比を生産環境の変化等の理由力同一に設定することが困難な場合であっても、前述した三層構造の光ディスクの場合と同様に機能する四層構造の光ディスクを得ることができる。

[0015] 更に、本発明にかかる光ディスクでは、同一の光入射面力も透明保護層を介して記録又は再生される情報用の記録層を三層以上の n層有する光ディスクにおいて、前述した光入射面における入射光の強度を基準として特定される各記録層からの反射光の強度比がほぼ等しぐかつ前記光入射面力最も遠い第 n層の記録層の一つ手前の第 n— 1層の反射率 R と，二つ手前の第 n— 2層の反射率 R とが、「R XR _ ≤0. 03」の関係になるように前記第 n— 1層の反射率 R と第 n— 2層の反射率 R

n-2とを設定した。

これにより、記録層を三層以上の n層備えた光ディスクにおいて、各記録層からの反射光の強度比をほぼ等しく設定することにより、前述した三層構造の光ディスクの場合と同様に機能する n層構造の光ディスクを得ることができる。

[0016] 又、本発明にかかる光ディスクでは、同一の光入射面力も透明保護層を介して記録又は再生される情報用の記録層を三層以上の n層有する光ディスクにおいて、前述した光入射面における入射光の強度を基準として特定される各記録層からの反射光の強度比の中で最大の強度比が最小の強度比の 2倍以下であり、かつ光入射面から最も遠い第 n層の記録層の一つ手前の第 n— 1層の反射率 R と，二つ手前の第 n—2層の反射率 R と力「R XR ≤0. 015」の関係になるように、前記第 n— 1層の反射率 R と第 n— 2層の反射率 R と、を設定した。

これにより、各記録層の反射光の強度比を生産環境の変化等の理由力同一に設定することが困難な場合であっても、前述した三層構造の光ディスクの場合と同様に機能する n層構造の光ディスクを得ることができる。

[0017] 更に、本発明にかかる光ディスクは、前述した複数の記録層を保持する中間層にあつて、隣接する中間層の厚さの差の値が、前記記録層に対して所定の情報を記録し又は再生する光スポットの焦点深度の 4倍より小さい値になるように前記各中間層の厚さを設定すると共に、前述した光ディスクの厚さが前記隣接する中間層の厚さの差に相当する厚さ寸法を包含する厚さであることを特徴とする。

この隣接する中間層の厚さの差の値を光スポットの焦点深度との関係で上述したように設定することにより、受光部サイズが一般的にスポット直径の 10倍程度あることから干渉光が前記受光部有効に吸収され、これにより、反射光のぼけが抑制され反射光の強度比が高められることとなる。

[0018] 又、本発明に力かる光ディスク装置では、前述した光ディスクと、この光ディスクを駆動制御する駆動制御手段と、前記光ディスクに対して所定の情報を記録し又再生する手段と、前記各手段の動作を外部指令等に応じて制御する主制御部とを備えたことを特徴とする（請求項 8)。このため、前述した光ディスクの利点を有効に生かしたデイスク装置をえることができる。

発明の効果

[0019] 本発明によれば、従来より生じていた深い位置にある記録層の再生信号が途中に位置する他の層との間の多重反射に起因した干渉光によって劣化するという不都合を有効に回避することができ、特に光ディスクの厚さを厚くすることなぐ特に信号光の受光強度比を予め小さな値に設定することで、干渉光量を有効に低減できる。発明を実施するための最良の形態

[0020] 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図 1に示すように、光ディスク 1にはスノィラル状の記録トラック 2が設けられて、る。光ディスク 1の断面構造は、図 1 (B)に示すように透明保護層 1 Aを介して複数の記録層 3への記録または再生が可能な構造となっている。

[0021] (三層構造の干渉量について）

最初に、記録層 3が三層構造の場合について、具体的な干渉量を求める。まず、図 2において、第 1層，第 2層および第 3層の各記録層（m , m , m )の各反射率を

1 2 3

、R , R , R とし、第 1層および第 2層の各記録層（m , 111 )の各透過率を丁

1 2 3 1 2 1

, τ とする。

2

[0022] 光入射面 4からの入射光強度に対して、各記録層（m 〜m )で反射して入射面

1 3

に戻る光の強度を強度比とする。この時、入射面での反射損失や、透明保護層 1A の複屈折による光ヘッド光学系の光量損失を前記強度比に加味した値が、記録再生を行う光ヘッド（図示せず)から見た時の各記録層 m 〜m からの反射率を与える

1 3

値となる。

例えば、波長 0. 4〔/ζ πι〕で、開口数 (ΝΑ) Ο. 65の対物レンズと、 1Ζ4波長板と偏光ビームスプリッタとによる検出光分離光学系を有する光ヘッドで、透明保護層が 1A ポリカーボネートの射出成形基板である光ディスクの記録情報を再生すると、光入射面での反射損失が往復で約 10〔％〕、複屈折による光量損が約 30〔％〕見込まれるので、

「0. 9 X 0. 7 =0. 63」となり、以下の説明でも、求める強度比の約 63〔％〕が、実際の光ヘッドによる反射率となる。ここで、透明保護層は、成形基板だけでなぐスピンコートや透明シート貼付けによるカバー層であってもよい。

[0023] 第 1層，第 2層，第 3層から反射される反射強度比を、それぞれ!： , r , r とすると

1 2 3

、反射率 Rおよび透過率 Tの関係から、

r =R (1)

r =T ² XR (2)

2 1 2

r =T ² XT ² XR (3)

3 1 2 3

が成立する。どの記録層 m 〜m からも同じ再生信号を得るためには、この 3つの

1 3

反射反射強度比が等しいことが望ましので、 r =r =r とすると、

1 2 3

R =T ² XR (4)

1 1 2

R =T ² XR (5)

2 2 3

が得られる。

[0024] 記録層 m 〜m の層数が四層以上に増えた場合でも、この隣接する記録層間の

1 3

関係式は成り立つ。このため、記録層の層数を n層とした場合は、 R =T _ XR (6)

となる。

図 2に示すように、三層構造における干渉光は、第 1層と第 2層との間の多重反射 t である。一般的な光ディスク構造においては、記録層の入射面 4側からの反射率と、反対側からの反射率はほぼ等しいとみなせるので、干渉光の強度比 K は、

12

K =T ² XR ² XR (7)

12 1 2 1

となる。

[0025] 実際に問題となるのは、信号光に対する干渉光の比率である干渉量「Κ /τ 」で

12 3 あるので、

干渉量: Κ /τ = (R ² XR ) / (T ² XR )

12 3 2 1 2 3

=R XR (8)

2 1

となることが分かる。層数がさらに 4層以上に増えた場合でも、一般的に第 n層に対する直前の第 n—1層と第 n— 2層間での多重反射による干渉量は、「R XR 」と表すことができる。

[0026] 各層の反射率 Rと透過率 Tとの関係は、記録層 m

1〜m の構造に依存するが、吸 3

収損失がほぼ無視できる記録層にお、ては、「T= 1— R」となる。

例えば、ポリカーボネートやアクリルなどのプラスチック材料を透明保護層 1Aや中間層 5, 6に用いた場合、 ZnSや SiNなどのプラスチックよりも屈折率が高い材料を記録層に用いることで、吸収損失のほとんど無、記録層を実現することができる。

入射面からもっとも遠く透過光を利用しなヽ (透過させる必要がな、；)第 3層は、多層構造の中で最も高い反射率が必要となるので、 A1や Agの合金など、吸収損失のある金属膜を利用することが得策となる。

[0027] この第 1層と第 2層に吸収損失の無い記録層を用いた時の、記録層 m から反射さ

3 れる信号光の反射強度比 r と干渉量 (K Zr )とを、第 3層の反射率 R をパラメ

3 12 3 3 一タとして求めたものを図 3に示す。

これにより、記録層 m の反射率 R の低下に対する反射強度比 r の減少割合と、

3 3 3

干渉量 (K Zr )の減少割合を比べると、干渉量 (K Zr )の減少が大きいことが

12 3 12 3

分かる。従って、各記録層 m 〜m の反射率 R 〜R を全般的に減らすことで、信号光をあまり減らすことなく干渉量を効果的に削減できることが明らかとなった。

[0028] 許容できる干渉光の量 (Κ /τ )は、隣接トラック間の干渉と同様に考えることがで

12 3

きるので、信号光に対して— 30dB 3〔％〕以下であれば十分小さ!/、として取り扱うことができる。このときの対応する反射信号光の強度比としては、図 3より 15〔％〕となり、 15〔％〕以下に設定すればよいことが分かる。

[0029] 即ち、前述した記録層 m 〜m に対する入射光の入射面位置における入射光強

1 3

度を基準として，各記録層 m 〜m 力も得られる各反射光の強度比が相互にほぼ

1 3

等しく成るように当該各記録層の反射率を設定すると共に、当該各反射光の強度比をそれぞれ 15%以下に設定し、これによつて、情報の記録 Z再生時における干渉光の量 (Κ /τ )を大幅に抑制させる事が可能となり、多重反射により発生する焦点

12 3

位置のほぼ同じ位置に生じる反射干渉光の影響を受けることなぐ安定した記録再生を実現出来る光ディスク等を得ることが可能となった。

[0030] (記録層に損失がある場合）

次に、記録層 3に損失がある場合 (Τく 1—R)の例を図 4に示す。透過を利用する第 1層と第 2層の記録層として、銀合金 (AgPbCu)を用いた場合を計算している。金属材料は、無損失の誘電体では難、比較的高!、反射率を実現するのに適しており、たとえば、この銀合金では、反射率 30〔％〕、透過率 55〔％〕を持つ記録層 m , m

2を実現することが出来る。

[0031] 干渉量が 3〔％〕となるときの第 3層反射率 R は、図 3の例に比べて倍近い値となる

3

1S 反射強度比 r は 13〔％〕と僅かに小さい値となるだけである。従って、吸収損失

3

の無い条件での 15〔％〕の値（図 3の場合）は、強度比の上限値を与え、記録層の損失条件によって強度比を調整した所定の値以下に設定すればよいことが明らかとなつた o

[0032] 以上の強度比の条件は、 3つの各記録層 m 〜m からの反射強度比 r 〜r が相

1 3 1 3 互にほぼ等し、場合を想定して、るが、実際の光ディスクにおヽては各記録層 m 〜m からの反射強度比 r 〜r には、ばらつきが生じる。ばらつき量が数 10〔％〕程

3 1 3

度の範囲であれば、上記の条件でも許容可能である。しかし、光ディスクの規格で用いられることが多い、最小と最大の比として 2倍までの変動を許可する場合は、強度比の設定を変えることが望ま、。

[0033] 干渉量「K Zr 」の式より明らかのように、最も影響が大きいのは、

12 3

r =r = 2 Xr (9)

1 2 3

となる第 3層の反射強度比 r のみが半減する場合であり、干渉量は 2倍となる。

3

このような大きな強度比の変動があっても支障ないようにするには、前述した干渉量 (K Zr )の設定値を予め半分の 1. 5%程度としておけばよい。この場合は、図 3よ

12 3

り、強度比は 11〔％〕以下の設定となることが分かる。又、吸収損失がある図 4の場合には、 10〔％〕以下となる。

[0034] 即ち、実際の光ディスクにおいて、各記録層 m 〜m からの反射強度比 r 〜r には、ばらつきが生じた場合、そのばらつきが最小と最大の比として 2倍までの変動を許容する場合は、前述した各反射光の強度比をすベて 11%以下に設定する。これにより、図 3に示すように干渉量を常時 1. 5%に抑制することができ、これによつて、情報の記録 Z再生時における干渉光の量を大幅に幅に抑制させる事が可能となり、多重反射により発生する焦点位置のほぼ同じ位置に生じる反射干渉光の影響を受けることなぐ安定した記録再生を実現出来る光ディスク等を得ることが可能となった

[0035] (四層の記録層の場合）

次に、四層の記録層 m 〜m を有する光ディスク 11の場合を、図 5に基づいて説

1 4

明する。

四層の記録層 13の場合は、図 5中、左半分に示す実線の光路の第 4層に対する第 2層と第 3層間の干渉光と同じように、図 5中の右半分に示す破線の光路の第 3層に対する第 1層と第 1層間の干渉光も発生する。

前者の干渉量が前述した図 2における三層における場合と同じように数式 (式 (8) ) で表すと、「R XR 」となり、後者が「R XR 」となる。多層で各記録層からほぼ同

3 2 2 1

じ信号光の反射強度比 rを得る場合は、光入射面 14から遠くの記録層ほど反射率 R が高くなるので、必然的に第 4層に対する前者の干渉量力もっとも多くなる。

[0036] 又、記録層が四層では、第 4層に対して第 1層、第 2層間で複数回多重反射や、第 2層反射→第 1層裏面反射→第 3層反射で光入射面 14に戻るような複雑な光路の干渉光も存在する。しカゝしながら、この場合、最も大きな干渉量となるのは光入射面 14 に近い第 2層と第 3層間での反射による干渉光であることが検討の結果で明らかとなつたので、この干渉光を制限すれば、必然的に他の干渉光も抑制可能となる。

[0037] 図 6は、吸収損失の無い記録層を用いた時の、強度比と干渉量を、第 4層反射率に対して求めたものである。干渉量 3〔％〕を満たす (抑える）ためには、強度比が 11. 5 〔％〕以下となればよ!、ことが分かる。

即ち、記録層を四層有する光ディスクにおいては、前述した記録層に対する入射光の入射面位置における入射光強度を基準として，各記録層から得られる各反射光の強度比が相互にほぼ等しく成るように各記録層の反射率を設定すると共に、当該各反射光の強度比をそれぞれ 11. 5%以下に設定するとよい。

[0038] これにより、前述した図 6の検討結果力も明らかのように干渉量を 3〔％〕以下に抑制することができ、前述した三層構造の光ディスクの場合と同様に、情報の記録 Z再生時における干渉光の量を大幅に抑制させる事が可能となり、多重反射により発生する焦点位置のほぼ同じ位置に生じる反射干渉光の影響を受けることなぐ安定した記録再生を実現出来る光ディスク等を得ることが可能となった。

[0039] また、前述した三層の場合と同様に、各記録層間での強度比のばらつきを最大で 2 倍のマージンを取る場合は、前述した図 6の検討結果より、干渉量 1. 5〔％〕以下とするために反射強度比を予め 9〔％〕以下に設定すればよい。即ち、記録層を四層有する実際の光ディスクにおいて、各記録層 m 〜m からの反射強度比 r 〜r には、

1 4 1 4 ばらつきが生じた場合、そのばらつきが最小と最大の比として 2倍までの変動を許容する場合は、前述した各反射光の強度比をすベて 9%以下に設定する。

[0040] これにより、図 6に示すように干渉量を 1. 5%以下に抑制することができ、情報の記録 Z再生時における干渉光の量を大幅に幅に抑制させる事が可能となり、多重反射により発生する焦点位置のほぼ同 Cf立置に生じる反射干渉光の影響を受けることなく、安定した記録再生を実現出来る光ディスク等を得ることができる。

更に、記録層 13に吸収損失がある場合は、所定量だけ設定する強度比を低下させればよいのは、前述した三層の場合と同様である。

[0041] (多層構造の記録層の場合）前述した干渉量に対する検討は、図 7に示すような一般的な多層媒体 (n層の記録層 23を備えた光ディスク 21の場合）においても当てはめることができる。即ち、上述した三層，四層の各記録層を含む共通化した場合について、以下説明する。

どのような多層媒体においても、各記録層 m , m , m …… m からの反射光の

1 2 3 n

強度比を相互にほぼ一定値とすると、各記録層 m 〜m の内の最も遠い (深い位置にある）第 n層に対する干渉光である第 n— 1層と第 n— 2層間での反射による干渉光力最も高い干渉量となる。従って、この干渉量を表す式である「R XR 」の値を 3〔％〕以下となるように各層の反射率を設定すればよ!、。

[0042] 即ち、記録層を三層以上の n層有する光ディスクにおいては、光入射面における入射光の強度を基準として特定される各記録層からの反射光の強度比をほぼ等しくすると共に、前述した光入射面力も最も遠い第 n層の記録層の一つ手前の第 n— 1層の反射率 R と，二つ手前の第 n— 2層の反射率 R とを、「R XR _ ≤0. 03」となる関係に反射率 R , R を設定する。

このよう〖こすると、式 (8)からも明らかのように、五層以上の記録層を有する光デイスクであっても、前述した三層，四層の各記録層の場合と同様に、各記録層からの反射光の強度比に比較して干渉光の量を 3%という低い値に常時抑制する事が可能となり、（多重反射により焦点位置とほぼ同じ位置に生じる)反射干渉光の影響を受けることなぐ安定した状態で情報の記録再生を実現し得る光ディスクを得ることができる。

[0043] 更に、実際の光ディスクにおいて、各記録層 m 〜m からの反射強度比 r 〜r にばらつきが生じた場合、そのばらつきが最小と最大の比として 2倍までの変動を許容する場合 (式 (9)の場合）は、光入射面から最も遠!、第 n層の記録層の一つ手前の第 n—l層の反射率 R と，二つ手前の第 n— 2層の反射率 R とを、「R XR ≤ 0. 015」となるように前述した反射強度比を設定するようにするとよ!/、。

-2

[0044] これにより、図 6に示すように、前述した三層，四層の各記録層の場合と同様に、各記録層からの反射光の強度比に比較して干渉光の量を 15%という低い値に常時抑制する事が可能となり、（多重反射により焦点位置とほぼ同じ位置に生じる)反射干渉光の影響を受けることなぐ安定した状態で情報の記録再生を実現し得る光ディスクを得ることができる。

[0045] (隣接する中間層の厚さの差分と受光の割合について）

次に、前述した各中間層の厚さの差分と受光の割合について説明する。図 8は、光ディスクの集光点位置に換算した時の光検出器 (前述した図 10に同じ）の受光部サィズが6〔 111 ()〕で、開口数 (NA)が 0. 65、中間層の屈折率を 1. 5とした場合に、干渉光の中で光検出器で検出される受光割合の中間層厚さ差分に対する依存性を示したものである。

[0046] 受光部サイズの集光点位置への換算は、対物レンズの光ディスク側の焦点距離と光検出器側の焦点距離の比によって決まる倍率で、受光部サイズを変換すればよい。倍率が 10倍なら、 60 m〕の受光部サイズの換算値は 6〔 μ m〕となる。

ここで、波長えを 0. 4〔 m]とすると、受光部サイズはほぼ集光スポット径の 10倍となる。これは一般的な光学系の条件である。中間層が 3 m〕以下となると、干渉光もほとんど受光されてしまうことが分かる。

[0047] 干渉光の受光割合は、対物レンズの開口数 NAと，波長 λによって決定される焦点力ものビームの広がりとに依存する。この場合の広がりを示すパラメータの一つに、光軸方向で焦点とみなせる範囲を規定する焦点深度 λ Ζ(2ΝΑ² )がある。本実施形態では、屈折率が ηの中間層媒質中なので、波長は λ Ζηとなり、開口数は ΝΑΖ ηとして扱う。これを前述した焦点深度 Ζの式に代入すると、焦点深度は ηΖとなる。図 8の数値例では、焦点深度 ηΖは、 ηΖ=0. 7〔/ζ πι〕となり、干渉光が全て受光される限界値 3〔 μ m]は、 4倍弱となることが分かる。これは、開口数 NAが異なる場合もほぼ当てはまる条件である。

このように、焦点深度の 4倍より小さな中間層の厚さ差分 dでは、前述した従来例では効果が十分でなくなることは明らかであり、逆に上記実施形態では顕著なものとなる。

[0048] 一方、前述した従来例（非特許文献 1)における中間層厚さ差分については、仮に差分の設定値として例えば 5 m〕と、う大きな値を設定してぉ、ても、光ディスクの全面では中間層厚さのばらつきがあるので、現実には差分が小さな領域ができてしまう。例えば、 ± 2 m〕という実用の限界に近い精度で中間層を実現したとしても、二つに中間層の差分としては最小 1〔； z m〕まで減少することになつてしまう。従って、中間層厚さに僅かな差分を設けるだけでは、充分な対策とはならない。これに対し、差分 dを大きくとれば、この種の不都合は回避し得るが、（三層構造の場合)第 1層から第 3層までの全体の記録層の間隔が増えてしま、光ディスク全体が厚くなる。また、層の間隔が増えると、各記録層の間を行き来して情報をアクセスする使用状態にあつては、アクセス時間が多くなるという不都合が生じる。

これに対し、本実施形態にあっては、前述したように、力かる不都合を有効に回避することができるという利点が有る。

[0049] 上述した図 8の内容の適用に関しては、前述した三層および四層の記録層を備えた光ディスク 1, 11に限定するものではなぐ第 n層と第 n— 1層間の中間層厚さと、第 n— 1層と第 n— 2層との中間層厚さの間の差分 dが、光ディスクの記録や再生に使用する集光ビームの焦点深度の 4倍以下となる領域をもつ多層の記録層 23を備えた光ディスクであれば、このような設定がより有効となることは、受光割合の変化より明らかである。

記録層 3, 13, 23が記録型の光ディスクに用いられる記録膜となっている場合は、計算に用いる記録層の反射率としては記録前後でのもっとも高、反射率条件を用いるのが適当である。また、 ROM型のエンボスピットが形成されている場合は、再生信号のハイレベルを与えるスペース部分の反射率を記録層の反射率として用いるのが適当である。

[0050] (光ディスク装置について）

図 9に、上述した光ディスク 1, 11,又は 21を装備した光ディスク装置の一例を示す

[0051] この図 9に示す光ディスク装置は、前述した光ディスク 1, 11又は 21と、この光ディスク 1, 11又は 21を保持しつつ駆動制御するディスク駆動手段 31と、前述した光ディスク 1, 11又は 21に対して所定の情報を記録し又再生する手段である記録 Z再生機構 32と、この各手段 31, 32の動作を外部指令等に応じて制御する主制御部 33とを備えている。符号 34は、記録 Z再生手段 32で処理される情報を外部表示し又はデータとして外部出力する情報出力手段を示す。 [0052] 光ディスク 1, 11, 12は上述したように、同一の光入射面力も透明保護層を介して記録又は再生される情報用の記録層を三層以上有し、記録層での多重反射による反射光の干渉影響がない構造である。光ディスク 1, 11, 21に対して情報の書込み Z読み出しを行う記録 Z再生機構 32は、光ディスク 1, 11, 12からの信号光を受光する位置が定位に設定されて、る。

[0053] そして、光ディスク 1, 11又は 21に対する所定の情報の記録又再生に際しては、外部から入力手段 30を介して入力される所定の動作指令に基づいて主制御部 33が機能し、必要とする情報の記録又再生が実行されるようになって!/、る。

この光ディスク装置によると、記録又再生に力かる情報処理量が従来のものに比較して数段多くなり、し力も、光ディスク 1, 11又は 21が多層構造であるにも係わらず、干渉量の影響が非常に少なく鮮明な再生情報を得ることがきるという、従来にない優れた光ディスク装置を得ることができる。

[0054] このように、本実施形態では、多層構造の記録層を備えた光ディスクにお、て、多重反射により発生する焦点位置のほぼ同 Cf立置に生じる反射干渉光の影響を、予め反射強度比を抑制することによって大幅に低減することができ、これにより、反射干渉光の影響を受けることなぐ安定した記録再生を実現可能となった。

即ち、本実施形態では、上述したように三層以上の多層の光ディスクにおいて、従来より生じて、た深、位置にある記録層の再生信号が途中に位置する他の層との間の多重反射に起因した干渉光によって劣化するという不都合を、各記録層の反射強度比を適度に小さく設定することによって有効に回避することができ、特に光ディスクの厚さを厚くすることなぐ干渉光の強度 (干渉量)を信号光の受光強度に比べて小さな値とすることで、これを可能とすることができるという従来にない優れた光ディスクおよびその装置を得ることができる。

図面の簡単な説明

[0055] [図 1]本発明の一実施形態における光ディスクを示す図で、図 1 (A)は概略平面図を、図 1 (B)は図 1 (A)の B—B線に沿った概略断面図である。

[図 2]図 1 (B)の II II部分を示す拡大概略断面図で、多重反射に起因した干渉光の発生を示す説明図である。 [図 3]図 1における第 3層の反射率をパラメータとし、反射信号光の強度比と干渉量とをシミュレーションにより求めた結果を示す線図である。

[図 4]図 1における第 3層の反射率をパラメータとし、とくに記録層に損失が有る場合の反射信号光の強度比と干渉量とをシミュレーションにより求めた結果を示す線図である。

[図 5]記録層を四層とした場合の光ディスクの拡大概略断面図で、多重反射に起因した干渉光の発生を示す説明図である。

[図 6]図 5における第 4層の反射率をパラメータとし、反射信号光の強度比と干渉量とをシミュレーションにより求めた結果を示す線図である。

[図 7]記録層を n層とした場合の光ディスクの拡大概略断面図で、多重反射に起因した干渉光の発生を示す説明図である。

[図 8]隣接する中間層厚さの差分の変化に対する受光の割合を一定条件 (通常の一般的な測定条件）に下にシミュレーションした結果を示す線図である。

[図 9]本発明にかかる光ディスクを装備した光ディスク装置の一例を示す説明図である。

[図 10]従来例 (三層構造の記録層を備えた光ディスク)を示す図で、図 10 (A)は隣接する中間層の厚さを同一とした場合の例を示す説明図、図 10 (A)は隣接する中間層の厚さを異なった状態にした場合の例を示す説明図である。

[図 11]図 10において、隣接する中間層の厚さの差 2dと光学系との関係を示す説明図である。

符号の説明

1, 11, 21 光ディスク

3. 13, 23 記録層

4. 14, 24 光入射面

5, 6, 15, 16, 17 中間層

31 ディスク駆動手段

32 記録 Z再生手段 (記録 Z再生機構）

33 主制御部対物レンズ光検出器

Claims

請求の範囲

[1] 同一の光入射面力透明保護層を介して記録又は再生される情報用の記録層を三層以上の n層有する光ディスクにおいて、

前記光入射面における入射光の強度を基準として特定される前記各記録層からの反射光の強度比が相互にほぼ等しく成るように前記各記録層の反射率を設定すると共に、

前記光入射面力最も遠い第 n層の記録層の一つ手前の第 n— 1層の反射率 R と，二つ手前の第 n— 2層の反射率 R とが、 R XR ≤0. 03の関係となるように、前記第 n— 1層の反射率 R と第 n— 2層の反射率 R とを特定することを特徴とした光ディスク。

[2] 前記請求項 1に記載の光ディスクにお、て、

前記光入射面における入射光強度を基準として特定される前記各記録層からの反射光の強度比にばらつきが有る場合に、当該反射光の強度比の中で最大の強度比が最小の強度比の 2倍以下の範囲にあることを前提として、前記光入射面から最も遠い第 n層の記録層の一つ手前の第 n— 1層の反射率 R と，二つ手前の第 n— 2層の反射率 R とが、 R _ XR ≤0. 015の関係になるように、前記第 n—l層の反射率 R と第 n— 2層の反射率 R とを設定した、光ディスク。

[3] 前記請求項 1に記載の光ディスクにお、て、

前記光ディスクの記録層が三層である場合、

前記記録層に対する入射光の入射面位置における入射光強度を基準として，前記各記録層から得られる各反射光の強度比が相互にほぼ等しく成るように前記各記録層の反射率を設定すると共に、当該各反射光の強度比をそれぞれ 15%以下に設定した、光ディスク。

[4] 前記請求項 2に記載の光ディスクにお、て、

前記光ディスクの記録層が三層である場合、

前記光入射面における入射光強度を基準として特定される前記各記録層からの反射光の強度比にばらつきが有る場合に、当該反射光の強度比の中で最大の強度比が最小の強度比の 2倍以下の範囲にあることを前提として、前記各反射光の強度比をすベて 11%以下に設定した、光ディスク。

[5] 前記請求項 1に記載の光ディスクにお、て、

前記光ディスクの記録層が四層である場合、

前記記録層に対する入射光の入射面位置における入射光強度を基準として，前記各記録層から得られる各反射光の強度比が相互にほぼ等しく成るように前記各記録層の反射率を設定すると共に、当該各反射光の強度比がそれぞれ 11. 5%以下に設定した、光ディスク。

[6] 前記請求項 2に記載の光ディスクにお、て、

前記光ディスクの記録層が四層である場合、

前記光入射面における入射光強度を基準として特定される前記各記録層からの反射光の強度比にばらつきが有る場合に、当該反射光の強度比の中で最大の強度比が最小の強度比の 2倍以下の範囲にあることを前提として、前記各反射光の強度比をすベて 9%以下に設定した、光ディスク。

[7] 前記請求項 1に記載の光ディスクにお、て、

前記複数の記録層を保持する中間層にあって、隣接する中間層の厚さの差の値が、前記記録層に対して所定の情報を記録し又は再生する光スポットの焦点深度の 4 倍より小さい値になるように前記各中間層の厚さを設定すると共に、

前記光ディスクの厚さが、前記隣接する中間層の厚さの差に相当する厚さ寸法を包含する厚さである、光ディスク。

[8] 光ディスクに対するデータの記録及び Z又は再生を行う光ディスク装置にぉ、て、前記光ディスクは、同一の光入射面カゝら透明保護層を介して記録又は再生される情報用の記録層を三層以上有し、記録層での多重反射による反射光の干渉影響がない構造であり、

光ディスクに対して情報の書込み Z読み出しを行う記録 Z再生機構を有し、前記記録 Z再生機構は、光ディスクからの信号光を受光する位置が定位に設定されたことを特徴とする光ディスク装置。

[9] 前記請求項 1乃至 7の何れか一つに記載の光ディスクと、この光ディスクを駆動制御する駆動制御手段と、前記光ディスクに対して所定の情報を記録し又再生する手段と、前記各手段の動作を外部指令等に応じて制御する主制御部とを備えたことを特徴とする光ディスク装置。