(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の記録層を有するとともに、一面から入射された入射光によって該複数の記録層が読み取り可能である多層情報記録媒体であって、
前記入射光が入射する面に最も近接した記録層と最も離間した記録層との中間に、前記記録層に平行な基準面が設定されていることと、
前記記録層の各々は、その記録密度が、前記基準面からの距離が離れるほど小さくなるように設定されていることと
を特徴とする多層情報記録媒体。
【請求項２】
複数の記録層を有するとともに、一面から入射された入射光によって該複数の記録層が読み取り可能である多層情報記録媒体であって、
前記入射光が入射する面に最も近接した記録層と最も離間した記録層との中間に、前記記録層に平行な基準面が設定されていることと、
前記記録層はそれぞれ所定記録クロック長さの整数倍である光学的記録マーク及び無記録部が存在するように情報が記録されるものであり、その所定記録クロック長さが前記基準面からの距離が離れた記録層ほど長くなるように構成されていることと
を特徴とする多層情報記録媒体。
【請求項３】
複数の記録層を有するとともに、一面から入射された入射光によって該複数の記録層が読み取り可能である多層情報記録媒体であって、
前記入射光が入射する面に最も近接した記録層と最も離間した記録層との中間に、前記記録層に平行な基準面が設定されていることと、
前記記録層はそれぞれ所定のピッチを有するトラック上に情報が記録されるものであり、そのトラックピッチが前記基準面からの距離が離れた記録層ほど長くなるように構成されていることと
を特徴とする多層情報記録媒体。
【請求項４】
前記基準面は、前記複数の記録層の一つに一致していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の多層情報記録媒体。
【請求項５】
前記基準面におけるビーム径を１としたときに該基準面から厚さ方向に単位距離だけ離れたときのビーム径の伸張する割合をａ、前記基準面に記録される情報の基準クロック長をｌo としたときに、前記基準面から厚さ方向にｄの距離離れたところに位置する記録面の基準クロック長ｌd が、
ｌd ＝（１＋ａ＊ｄ）＊ｌo
となるように設定されていることを特徴とする請求項２に記載の多層情報記録媒体。
【請求項６】
前記基準面におけるビーム径を１としたときに該基準面から厚さ方向に単位距離だけ離れたときのビーム径の伸張する割合をａ、前記基準面に記録される情報のトラックピッチをｐo としたときに、前記基準面から厚さ方向にｄの距離離れたところに位置する記録面のトラックピッチｐd が、
ｐd ＝（１＋ａ＊ｄ）＊ｐo
となるように設定されていることを特徴とする請求項３に記載の多層情報記録媒体。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の多層情報記録媒体を再生する再生装置であって、
対物レンズを備え、
前記複数の記録層において、各記録層の再生信号のクロック周波数が等しくなるように、各記録層ごとに再生する際の走査速度を制御するようにしたことを特徴とする多層情報記録媒体の再生装置。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の多層情報記録媒体を再生する再生装置であって、
対物レンズを備え、
前記複数の記録層において、各記録層の再生信号のクロック周波数の差が、同一の走査速度によって再生された場合に比べて小さくなるように、再生する際の走査速度を制御するようにしたことを特徴とする多層情報記録媒体の再生装置。
【請求項９】
前記対物レンズは、前記基準面において球面収差がほぼ０となるように設定されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の多層情報記録媒体の再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ディスク等の光学式記録媒体に映像信号、音声信号、プログラム等を記録するディスク、あるいはこれを再生する情報再生装置の構成に関し、特にディスクに多層にわたって記録面が形成される光ディスク及びその再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、２つの記録層を備えた光ディスクに情報を記録し、これを片面から再生することがデジタルビデオディスク等において行われている。このような媒体の構成を図３に示す。このような媒体においては透明な樹脂に円形平行基板の片面に微小な凹凸形状のピットからなるトラック構造を持つ記録層を形成し、その記録層上にハーフミラー膜を形成し、さらにその上に第２の透明樹脂層を形成してその樹脂層の片面には基板の片面に形成したものと同様な記録層を形成する。この記録層に反射膜を形成し、保護膜を塗布することによって同一密度を持つ２層からなる再生用記録ディスクを形成することができる。
【０００３】
このような媒体への記録装置においては、１層目及び２層目では同じ情報密度を持つ形式によって情報を記録し、再生時における光の焦点位置を変えることで再生層の切り替えを行うように動作する。このとき各層の記録密度が同じであるので、ディスクの回転速度もほぼ同等となる。
【０００４】
図３において、３１はディスクに信号を記録するための光、３２はディスクの表面、３３は第１情報記録面、３４は３３に到達した３１の光の内の例えば４０％を反射する金で薄く形成されたハーフミラー膜、３５は第２情報記録面、３６は３５に到達した光をほぼ全量反射させる例えばアルミニウムの反射膜であり、３７は３６及び３５の記録層を保護するためのアクリル系樹脂等による保護膜、３８は表面と第１情報記録面間を充填する例えばポリカーボネート樹脂である第１の媒体、３９はハーフミラー膜と第２情報記録面の間を充填する例えば透明な紫外線硬化性樹脂の第２の媒質である。
【０００５】
このような構成のディスクにおいて、例えば第１情報記録面の情報を再生するときには第１情報記録面に密着したハーフミラー膜に焦点を合わせ、この面にスポットを集めてその反射光から情報を再生する。第２情報記録面に情報を記録するには第２情報記録面に密着した反射膜にスポットを集光し、この面からの反射光によって情報を読み出す。焦点位置によってどちらの記録面の情報も再生できるものである。このときの使用される光源は各面に対して同じであり、対物レンズの開口数も同じであるのでこの２層の記録密度は同じに選ばれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上の方法によって層数をさらに増やそうとすると表面から離れた面を再生する場合ほど他の記録面を通過してからスポットを形成するようになるので透過する際にそのレーザ光の波面が影響を受け、記録層の第１層よりもスポットを絞り込むことができなくなる。
また、２層のディスクにおいて第１情報記録面の情報を正しく読み取れるように対物レンズを設定すると、第２層以降では基板厚さが層間距離だけ厚くなっているのでたとえ焦点制御を正しく行っても球面収差が発生してやはりスポットを絞り込むことができない。このため、従来はたとえ強力な光源を用いて信号レベルを十分に取れるようにしても層数を増やしていくことは困難であった。
【０００７】
本発明は上述した点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、信号を多層にわたって記録された信号が正しく再生されるような多層ディスク及びその再生装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、複数の記録層を有するとともに、一面から入射された入射光によって複数の記録層が読み取り可能である多層情報記録媒体であって、入射光が入射する面に最も近接した記録層と最も離間した記録層との中間に、記録層に平行な基準面が設定されていることと、記録層の各々は、その記録密度が、基準面からの距離が離れるほど小さくなるように設定されていることとを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、複数の記録層を有するとともに、一面から入射された入射光によって複数の記録層が読み取り可能である多層情報記録媒体であって、入射光が入射する面に最も近接した記録層と最も離間した記録層との中間に、記録層に平行な基準面が設定されていることと、記録層はそれぞれ所定記録クロック長さの整数倍である光学的記録マーク及び無記録部が存在するように情報が記録されるものであり、その所定記録クロック長さが基準面からの距離が離れた記録層ほど長くなるように構成されていることとを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、複数の記録層を有するとともに、一面から入射された入射光によって複数の記録層が読み取り可能である多層情報記録媒体であって、入射光が入射する面に最も近接した記録層と最も離間した記録層との中間に、記録層に平行な基準面が設定されていることと、記録層はそれぞれ所定のピッチを有するトラック上に情報が記録されるものであり、そのトラックピッチが基準面からの距離が離れた記録層ほど長くなるように構成されていることとを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明は、１乃至３のいずれか一項に記載の多層情報記録媒体であって、基準面は、複数の記録層の一つに一致していることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の多層情報記録媒体であって、基準面におけるビーム径を１としたときに基準面から厚さ方向に単位距離だけ離れたときのビーム径の伸張する割合をａ、基準面に記録される情報の基準クロック長をｌo としたときに、基準面から厚さ方向にｄの距離離れたところに位置する記録面の基準クロック長ｌd が、ｌd ＝（１＋ａ＊ｄ）＊ｌo
となるように設定されていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６に記載の発明は、請求項３に記載の多層情報記録媒体であって、基準面におけるビーム径を１としたときに基準面から厚さ方向に単位距離だけ離れたときのビーム径の伸張する割合をａ、基準面に記録される情報のトラックピッチをｐo としたときに、基準面から厚さ方向にｄの距離離れたところに位置する記録面のトラックピッチｐd が、ｐd ＝（１＋ａ＊ｄ）＊ｐo
となるように設定されていることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の多層情報記録媒体を再生する再生装置であって、対物レンズを備え、複数の記録層において、各記録層の再生信号のクロック周波数が等しくなるように、各記録層ごとに再生する際の走査速度を制御するようにしたことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の多層情報記録媒体を再生する再生装置であって、対物レンズを備え、複数の記録層において、各記録層の再生信号のクロック周波数の差が、同一の走査速度によって再生された場合に比べて小さくなるように、再生する際の走査速度を制御するようにしたことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項９に記載の発明は、請求項７又は８に記載の多層情報記録媒体の再生装置であって、対物レンズは、基準面において球面収差がほぼ０となるように設定されていることを特徴とする。
【００１９】
【作用】
本発明によれば、多層ディスクにおいてディスクの所定厚さ位置に基準面を想定し、この基準面からの距離に応じてピット・ランド長あるいはトラックピッチの基準長さを変えるように構成したので、ディスク上の記録密度がいずれの層においても同一のピックアップに対して適合するように構成することができ、層数を増加させても信号の劣化をもたらすことなく良質な信号の再生が可能になるという大きな効果を有する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図に基づいて説明する。図１は本発明による多層ディスクの断面を示した図である。図１において、１１は透明なディスクの表面境界面、１２は例えば境界面から５５０μｍのポリカーボネート樹脂をおいて位置にある第１情報記録面、１３は第１情報記録面に蒸着された例えば材料が金である第１ハーフミラー面、１４は例えば境界面から６００μｍの位置にある第２情報記録面、１５は第２情報記録面に蒸着された同じく金である第２ハーフミラー面、１６は例えば境界面から６３０μｍの位置にある第３情報記録面、１７は例えば材料がアルミニウムである第３情報記録面に蒸着された反射膜、１８は例えば材料が紫外線硬化性樹脂である、情報記録面を保護する保護膜である。
【００２１】
また、各情報記録面の間にはポリカーボネート樹脂等による中間層が形成されている。
なお、ここで、第１の情報記録面１２と第２の情報記録面１４との間隔は５０μｍとされており、第２の情報記録面１４と第３の情報記録面１６との間隔も同様に５０μｍとされている。
【００２２】
図２は図１のディスクを再生するための再生装置の構成を示す図である。図２において５１は図１に示した構造を持つ多層ディスク、５２はピックアップ装
置、５３はそのピックアップ装置における対物レンズ、５７は対物レンズを駆動することによって焦点制御を行うフォーカスサーボ回路、５４は５２の出力からクロックを抽出するクロック抽出回路、５５はディスクを回転させるスピンドルモータ、５６はクロック周波数が所定値になるようにスピンドル回転数を制御するサーボ回路である。
【００２３】
次に、この動作を説明する。対物レンズ５３は６００μｍのポリカーボネート樹脂を透過した場合に最小のスポットを結ぶように球面収差が補正されており、光源に波長６５０ｎｍの赤色レーザを用いた場合に第１の情報記録面１２と第１ハーフミラー面１３で構成される第１層に結ぶビーム径が約０．６５μｍとなるような開口数０．６のレンズである。
【００２４】
すなわち、ここでは境界面から６００μｍの位置にある第２の情報記録面１４と第２ハーフミラー面１５で構成される第２層を基準面として説明を行う。第１の情報記録面１２に記録された情報は基準クロック長を０．１３μｍとしてこの３倍から１４倍までの整数倍の長さを持つピットもしくはランドの長さ変調として情報が記録されている。すなわち、ピットあるいはランド長は０．４μｍ，
０．５３μｍ，‥‥１．８７μｍというように選ばれている。
また、トラックピッチは０．７４μｍとなるように選ばれている。
【００２５】
ところで、球面収差は基準面から厚さ方向に距離が離れるほどその収差量は大きくなるものであり、収差量が大きいほどビーム径は伸張する。ここで、基準面におけるビーム径を１としたときに基準面から単位距離だけ離れたときのビーム径の伸張する割合をａ（／μｍ）とすると、基準面からｄ（μｍ）の距離離れた記録面におけるビーム径は、基準面におけるビーム径の１＋ａ＊ｄ倍となる。そこで、本発明では、基準面からｄ（μｍ）の距離離れた記録面において、基準クロック長をビーム径の伸張に応じて１＋ａ＊ｄ倍として情報を記録している。
従って、所定の記録面を基準面とした場合は、基準面から厚さ方向にｄ（μ
ｍ）の距離離れた他の記録面に記録される情報の基準クロック長ｌd が、基準面に記録される情報の基準クロック長ｌ0 に対して、
ｌd ＝（１＋ａ＊ｄ）＊ｌ0                     （１）
となる。
【００２６】
図２の場合で言えば、対物レンズ５３を用いて第１層、又は第３層に焦点を合わせると基準面からの厚さ方向の距離はｄ＝５０（μｍ）となり、球面収差の影響によって基準面から単位距離だけ離れたときのビーム径の伸張する割合をａ＝０．００１（／μｍ）とすると、第１層におけるビーム径は１＋０．００１＊５０＝１．０５倍となる。このとき本発明では、第１層、第３層に記録される情報の基準クロック長を１．０５倍に伸張して０．１４（μｍ）とするので、最小ピット長は０．４２（μｍ）となる。
【００２７】
また、本発明では、記録面のトラックピッチも上述した基準クロック長と同様にビーム径の広がりに応じて大きくするようにしている。すなわち、基準面におけるトラックピッチを１としたときに、基準面からｄ（μｍ）の距離離れた記録面においては、トラックピッチをビーム径の伸張に応じて１＋ａ＊ｄ倍として情報を記録している。
従って、所定の記録面を基準面とした場合は、基準面から厚さ方向にｄ（μ
ｍ）の距離離れた他の記録面に記録される情報のトラックピッチｐd が基準面に記録される情報のトラックピッチｐ0 に対して、
ｐd ＝（１＋ａ＊ｄ）＊ｐ0                     （２）
となる。
【００２８】
図２の場合で言えば、対物レンズ５３を用いて第１層、又は第３層に焦点を合わせると基準面からの厚さ方向の距離はｄ＝５０（μｍ）となり、球面収差の影響によって基準面から単位距離だけ離れたときのビーム径の伸張する割合をａ＝０．００１（／μｍ）とすると、第１層におけるビーム径は１＋０．００１＊５０＝１．０５倍となる。このとき本発明では、第１層、第３層に記録される情報のトラックピッチを１．０５倍に伸張して０．７８（μｍ）としている。
【００２９】
このようにして光学的に読み出せた信号から、クロック抽出回路５４によって基準クロック長が走査される信号周期を抽出し、さらに、この周期がどの面を再生する場合にも同じクロック周波数となるようにサーボ回路５６を用いてスピンドル回転数、すなわち、スポットの走査速度を制御するので、第１層、あるいは第３層においてはディスクを速く回転させるように動作し、復調される信号は各面からほぼ同等に質の良いものを得ることができる。
【００３０】
なお、ここでスピンドルモータ５５の回転制御は、再生信号のクロック周波数を同じにする制御に限定されるものではなく、記録密度の異なる記録層の再生信号のクロック周波数の差が、スピンドル回転数を同じにした場合と比べて小さくなるようにすれば、各記録層から復調される信号の質の差を少なくすることができる。
【００３１】
上例においては第２層を基準面として説明したが、この基準面は記録ディスク内のどこにでもおくことができ、記録層帯の中央に配置する構成が最も望まし
い。もちろん、この場合においてはその基準位置において球面収差が０となるように設定された対物レンズを用いる。
【００３２】
上例においては特定の波長、開口数、厚さ等の数字をあげて説明を行ったが、もちろん、本構成はこの数字の場合だけに限定されるものではない。また、信号の劣化率もピットの構造等により変化するものであり、上記数値に限定されるものではない。
【００３３】
上例においては基準クロック長とトラックピッチの両方を可変する構成を説明したが、基準長だけ、あるいはトラックピッチだけを可変することによっても効果が得られ、この場合にはビーム径の広がり以上に延長を行うことによって同等に質の良い信号を得ることができるような構成を取ることもできる。
【００３４】
上例においてはディスク、反射膜等の材質を例をあげて説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、また、ハーフミラー膜を用いないで構成する    Optics letters June 15, 1996/Vol.21,No12/pp.899,901 に示されたような形式のディスク装置に用いることも可能である。
【００３５】
上例においてはビーム径に対応して記録構造の延長率を決定するような場合を示したが、この延長率はこれに限らず、エラーレート測定値から決定したり、ジッタの測定値又はシミュレーションによる計算値から決定する、ディスク傾きの影響等を考慮した上で、基準面からの距離に応じて決定することができる。
【００３６】
上例においてはピックアップ側において球面収差を補正する手段を有していないが、このような手段を組み合わせて再生を行うことが可能であり、また、このような手段を用いることを前提として基準面からの距離に対する延長率を定めることが可能である。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、本発明においては多層ディスクにおいてディスクの所定厚さ位置に基準面を想定し、この基準面からの距離に応じてピット・ランド長あるいはトラックピッチの基準長さを変えるように構成したので層数を増加させても信号の劣化をもたらすことなく良質な信号の再生が可能になるという大きな効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における多層情報記録媒体の断面を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に用いられる再生装置の構成を示す図である。
【図３】従来の２層情報記録媒体の断面を示す模式図である。
【符号の説明】
１１  ・・・・  表面境界面
１２  ・・・・  第１情報記録面
１３  ・・・・  第１ハーフミラー面
１４  ・・・・  第２情報記録面
１５  ・・・・  第２ハーフミラー面
１６  ・・・・  第３情報記録面
１７  ・・・・  反射膜
１８  ・・・・  保護膜
３１  ・・・・  記録するための光
３２  ・・・・  ディスクの表面
３３  ・・・・  第１の記録面
３４  ・・・・  ハーフミラー膜
３５  ・・・・  第２の記録面
３６  ・・・・  反射膜
３７  ・・・・  保護膜
３８  ・・・・  第１の媒体
３９  ・・・・  第２の媒質
５１  ・・・・  多層ディスク
５２  ・・・・  ピックアップ装置
５３  ・・・・  対物レンズ
５４  ・・・・  クロック抽出回路
５５  ・・・・  スピンドルモータ
５６  ・・・・  サーボ回路
【図１】
0003658489.tif 000002
【図２】
0003658489.tif 000003
【図３】
0003658489.tif 000004