(57)【要約】【課題】多層光記録媒体において、一番手前の記録層から一番奥の記録層までのトータル厚さを薄くする。【解決手段】基板上に略一定の厚さのスペーサーを介して積層した５層以上の記録層を有した多層光記録媒体において、記録層の総数をＳ（Ｓ≧５）、記録・再生用ビームの入射側から見て一番奥に形成されている記録層をＬ０とし、その一つ手前に形成されている記録層をＬ１とし、同様にしてＬ２、Ｌ３、‥、Ｌ（Ｓ−１）とし、更にＬ０層とＬ１層の層間距離をｔ０、Ｌ１層とＬ２層の層間距離をｔ１、同様にｔ２、ｔ３‥ｔ（Ｓ−２）とした場合に、Ｌ１層とＬ２層の層間距離ｔ１のみが他の記録層の層間距離と異なる値になるようにした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、略一定の厚さのスペーサーを介して積層した５層以上の記録層を有した多層光記録媒体において、記録層の総数をＳ（Ｓ≧５）、記録・再生用ビームの入射側から見て一番奥に形成されている記録層をＬ０とし、その一つ手前に形成されている記録層をＬ１とし、同様にしてＬ２、Ｌ３、‥、Ｌ（Ｓ−１）とし、更にＬ０層とＬ１層の層間距離をｔ０、Ｌ１層とＬ２層の層間距離をｔ１、同様にｔ２、ｔ３‥ｔ（Ｓ−２）とした場合に、ｔ１≠ｔ０＝ｔ２＝ｔ３＝‥＝ｔ（Ｓ−２）であることを特徴とする多層光記録媒体。
【請求項２】
請求項１記載の多層光記録媒体において、Ｌ１層とＬ２層の層間距離ｔ１と他の層間距離との差が２μｍ以上であることを特徴とする多層光記録媒体。
【請求項３】
請求項１記載の多層光記録媒体において、ｔ１＞ｔ０＝ｔ２＝ｔ３＝‥＝ｔ（Ｓ−２）であることを特徴とする多層光記録媒体。
【請求項４】
請求項３記載の多層光記録媒体において、ｔ１≠ｍ×ｔ０（ｍ＝２,３,４‥）であることを特徴とする多層光記録媒体。
【請求項５】
請求項１記載の多層光記録媒体において、再生を行おうとしている目的の記録層から記録再生装置に戻ってきたビームスポットの検出光量（Ｒｍ）と、その手前の記録層で反射されて情報層以外の他の記録層に照射されて戻ってきたビームスポット（ゴーストスポットと呼ぶ）の検出光量（Ｒｇ）との関係から、ゴーストスポットによるクロストーク（ＣＴ）は、ＣＴ＝１０×ＬＯＧ（Ｒｇ／Ｒｍ）で求められ、前記多層光記録媒体のＬ４層及びそれよりも手前側の記録層からのゴーストスポットによる個々のクロストーク（ＣＴ）が−２６ｄＢ以下であることを特徴とする多層光記録媒体。
【請求項６】
請求項１記載の多層光記録媒体において、記録層の総数ＳがＳ＝６の場合には、各記録層からの反射率の平均反射率が２.８％以下であることを特徴とする多層光記録媒体。
【請求項７】
請求項１記載の多層光記録媒体において、各記録層に形成している記録膜の消衰係数（ｋ）の大きさが、Ｌ０＞Ｌ（Ｓ−１）であることを特徴とする多層光記録媒体。
【請求項８】
基板上に、略一定の厚さのスペーサーを介して積層した５層以上の記録層を有した多層光記録媒体において、記録層の総数をＳ（Ｓ≧５）、記録・再生用ビームの入射側から見て一番奥に形成されている記録層をＬ０とし、その一つ手前に形成されている記録層をＬ１とし、同様にしてＬ２、Ｌ３、‥、Ｌ（Ｓ−１）とし、更にＬ０層とＬ１層の層間距離をｔ０、Ｌ１層とＬ２層の層間距離をｔ１、同様にｔ２、ｔ３‥ｔ（Ｓ−２）とした場合に、ｔ１＞ｔ０、ｔ２、ｔ３、‥ｔ（Ｓ−２）であり、且つ、ｔ１を除くｔ０、ｔ２、ｔ３、‥ｔ（Ｓ−２）が略等しいことを特徴とする多層光記録媒体。
【請求項９】
請求項８記載の多層光記録媒体において、Ｌ１層とＬ２層の層間距離ｔ１と他の層間距離との差が２μｍ以上であることを特徴とする多層光記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データを高速に記録・再生を行うことが可能な多層光記録再生装置に用いる多層光記録媒体に関する。特に、透明なスペーサーを介して５層以上の記録層を積層した多層光記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マルチメディア化に対応して、大量のデータを高密度で記録し、かつ迅速に記録再生する情報記録媒体としての光情報記録媒体（光ディスク）が注目されている。このような光ディスクとしては、例えば、ＣＤまたはレーザーディスク等のように、ディスク製作時にスタンピングされた情報の再生のみが行われる再生専用型ディスク、ＣＤ−Ｒ等のように、一回だけの記録を可能とした追記型ディスク、光磁気記録方式や相変化記録方式を用いて、何回もデータの書き換え消去が可能な書き換え型ディスク等が知られている。
【０００３】
一方、光ディスクにデータを記録し、記録されたデータを再生する方法は、レーザ光を対物レンズを用いて回折限界にまで絞り込んだ光スポットを照射して行われる。この光スポットの径は、レーザ光の波長λと対物レンズの開口数ＮＡとを用いて（λ／ＮＡ）程度となる。近年の光ディスクの大容量化の要求に応えるべく、これらの光ディスク製品は高密度化され、これらに情報を記録再生するための光ヘッド装置は、光ディスク面上に集光するスポット径を小さくする必要があるために、レーザ光源の波長を６５０ｎｍまたは６３５ｎｍとしたり、対物レンズの開口数（ＮＡ）を０．６にしている。さらに、次世代の光記録においてはレーザ光源の波長を４００ｎｍ程度、ＮＡを０．６５以上とすることにより、より大きな記録密度を得ることが提案されている。
【０００４】
さらに、レーザ光源の短波長化や高ＮＡ化が限界に達すると、新しい大容量化技術として、記録媒体の深さ方向へ記録することにより更なる大容量化を図る方法も考えられている。その内の一つが、バルク状態の記録媒体に３次元的に記録再生を行うもので、もう一つが複数の記録層を積み重ねた多層型記録媒体の利用である。
【０００５】
このうち多層光記録媒体としては、２層再生専用型ディスク（２層ＤＶＤ−ＲＯＭ）や２層追記型ディスク（２層ＤＶＤ−Ｒ等）がすでに商品化されており、同様に、２層書き換え型ディスクも開発が進められている。また、特許文献１記載のように、３層以上の記録層を有する多層光記録媒体において、記録層間での多重反射による影響を低減する為に、隣り合う記録層間に設けるスペーサーの厚さを変える方式も検討されている。例えば、４層の場合には３つのスペーサー厚をすべて変えることで、記録層間での多重反射、いわゆる層間クロストークを効果的に抑制している。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２１３７２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
多層光記録媒体における記録層の層数が多くなってくると、各記録層間の距離が重要になってくる。隣接する記録層からの層間クロストークを考慮すると、すべての記録層間距離を少なくとも１０μｍ程度はあける必要がある。更に、チルトマージンや球面収差補正の観点から現状ではビームの入射側のカバー層表面から一番奥の記録層まで距離を１００μｍ程度にしているが、例えばＢＤのように記録層間距離を２０μｍ程度として記録層を５層設けた場合、一番手前の記録層から一番奥の記録層までのトータル厚さは８０μｍとなり、カバー層の厚みは２０μｍ程度しか確保することができない。ところが、カバー層の厚みは、ゴミなどによる欠陥の問題もありあまり薄くできない。それを考慮すると、できるだけ一番手前の記録層から一番奥の記録層までのトータル厚さを薄くする必要がある。
【０００８】
従来技術は、隣り合う少なくとも一対のスペーサーの厚さが互い違いになることが大きな特徴である。このことから、５層以上の記録層を有する光記録媒体の場合には、例えば、記録層の総数をＳ（Ｓ≧５）とした場合に、少なくともスペーサーの厚みが２種類は必要となり、厚い方のスペーサーの数はＳ／２（小数点以下は切り捨て）となる。従って、すべて薄い方のスペーサーの厚さにした場合に比べて厚くなり、このスペーサーの厚さの差によっては球面収差の影響で一番奥側の記録層への焦点合わせができなくなってしまう。この問題は、特に、記録層が５層以上の場合に顕著となる。
【０００９】
本発明は、このような従来技術における問題点を解決し、多重反射の影響を軽減しながら、かつ一番手前の記録層から一番奥の記録層までのトータル厚さを薄くした５層以上の記録層を有する多層光記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる課題を解決するために、まず本発明者らは、スペーサーの厚みの種類を少なく、かつ一番手前の記録層から一番奥の記録層までのトータル厚さを薄くできる現実的なディスク構造を考えた。一般的に製造マージンや記録再生系のサーボマージンなどを考慮すると、すべてのスペーサー厚を揃えるのが一番好ましい。しかし、多重反射による層間クロストークの問題がある為、従来技術のようにスペーサー厚は少なくとも２種類にする必要がある。そこで、本発明者らは、スペーサー厚をすべて同じとし、多重反射の影響が最も大きくなる記録膜構造について、多重反射による層間クロストークの影響をシミュレーションで調べた。その結果、特定の記録層を再生する時にのみ、一般的に問題となると言われているクロストーク−２６ｄＢ以上となって信号再生に悪影響を及ぼすが、それ以外の記録層を再生するときは、層間クロストークの影響は見られるものの、信号再生に支障のないことが明らかになった。そこで、本発明では、この特定の記録層からの影響のみを排除するディスク構造を考えた。
【００１１】
本発明で用いる多層光記録媒体では、基板上に略一定の厚さのスペーサーを介して積層した５層以上の記録層を有した多層光記録媒体において、記録層の総数をＳ（Ｓ≧５）、記録・再生用ビームの入射側から見て一番奥に形成されている記録層をＬ０とし、その一つ手前に形成されている記録層をＬ１とし、同様にしてＬ２、Ｌ３、‥、Ｌ（Ｓ−１）とし、更にＬ０層とＬ１層の層間距離をｔ０、Ｌ１層とＬ２層の層間距離をｔ１、同様にｔ２、ｔ３‥ｔ（Ｓ−２）とした場合に、Ｌ１層とＬ２層の層間距離ｔ１のみが他の記録層の層間距離と異なる値になるようにしていることが特徴である。即ち、ｔ１≠ｔ０＝ｔ２＝ｔ３＝‥＝ｔ（Ｓ−２）である。これにより、多重反射の影響が最も大きくなる記録膜構造においても、すべての記録層からのクロストークを−２６ｄＢ以下にすることができる。また、Ｌ１層とＬ２層の層間距離ｔ１と他の層間距離との差は、作製マージンおよびクロストークを考慮して２μｍ以上ある方が好ましい。
【００１２】
更に、ｔ１＞ｔ０＝ｔ２＝ｔ３＝‥＝ｔ（Ｓ−２）とすることにより、Ｌ０〜Ｌ（Ｓ−１）までのトータルの厚さ、即ち（ｔ０＋ｔ１+ｔ２+ｔ３＋‥+ｔ（Ｓ−２））を薄くできるので好ましい。このようにトータルの厚さを薄くできることにより、球面収差補正などが容易となり記録再生装置の記録再生時の特性マージンが増えるので好ましい。ただし、この時は、Ｌ１層やＬ２層で反射したビームがそれらより入射ビームの手前側にある任意の記録層に焦点が結ばないように、Ｌ１層とＬ２層の層間距離ｔ１を他の層間距離（ｔ０など）の整数倍にならないようにしている。
【００１３】
また、記録再生装置で検出される各層の反射率の平均反射率と、多重反射による各層からのクロストークとの関係から、多重反射の影響が最も大きくなる記録膜構造においても、ｔ１≠ｔ０＝ｔ２＝ｔ３＝‥＝ｔ（Ｓ−２）の条件で各層の反射率の平均反射率を任意の値以下にすることにより各層間からの多重反射の影響を軽減できる。例えば、記録層が６層の場合には、各記録層からの反射率の平均反射率を２.８％以下にすればよい。
【００１４】
本発明で用いる多層光記録媒体は、従来技術に比べて記録層を５層以上有する多層光記録媒体において効果が大きい。また、本発明に用いる多層記録媒体においては、最上部に透明なカバー層を形成した形態に効果が大きいが、カバー層を設けないで基板同士を貼り合せた形態の場合にも適用できる。
【発明の効果】
【００１５】
かくして本発明によれば、各記録層間からの多重反射の影響を軽減しながらも層間距離の種類を少なくでき、かつ一番手前の記録層から一番奥の記録層までのトータル厚さを少なくできるために、球面収差補正が容易となりかつ多層記録媒体の作製マージンが増えて安価な多層光記録媒体が提供される。特に、５層以上の記録層を用いた多層光記録媒体において効果が大きい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面に基づき、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００１７】
(実施例)
図１は、例として透明材料で構成されたスペーサーを介して追加記録が可能な記録膜を６層形成した多層光記録媒体において、任意の記録層にビームの焦点を合わせた場合にカバー層側の手前の記録層で１回だけ反射したビームがどの層にビームの焦点が合うかを模式的に示したものである。現実には２回以上の多重反射も存在するが、本実施例で用いる追加記録が可能な記録膜はビームが入射する度に光を吸収するので記録層で反射する度に戻ってくる反射率が大きく低下するために影響力は小さい。図１において、「mode0_12」は、Ｌ０層にビーム焦点を合わせた時に、手前のＬ１層で反射してＬ２層にビームの焦点が合った場合を表している。このＬ２層から戻ってきたビームが本来の再生光であるＬ０層からの反射光に重なってしまい、干渉などを生じ、再生光の劣化を生じさせる。これがいわゆる多重反射によるクロストークとなる。ここで、例えばＬ０層は、「mode0_12」と「mode0_24」の両方から大きく影響を受けることになる。
【００１８】
次に図１における各モードについて、どの程度のクロストークがあるかのシミュレーションを行った。なお、ここでは多重反射の影響が最も大きくなる記録膜構造を用いている。
【００１９】
以下に、今回のシミュレーションにおける前提条件を示す。記録層の見かけ上の反射率（記録再生装置で検出される各記録層からの反射率）を揃える。光量を最大に活用するため、Ｌ０層（あるいはＬ０層の後ろ側に形成した金属反射層）の透過率は≒０とする。各記録層のエネルギー吸収熱量を揃える。ただし、Ｌ０層は前記（２）で示した様に光量を最大にする構成を実現する為に金属反射層が必要となり、それへの吸熱を考え他層に比べて２割増しとする。記録膜の両側を誘電体層で挟んだ構造を基本とする。グルーブ（案内溝）による透過率減少５％、反射率減少３０％とする。
【００２０】
次にそれぞれの前提条件の根拠を説明する。前提条件（１）：記録再生装置で検出される各記録層からの反射率（見かけ上の反射率）が大きく異なると、ＡＦやトラッキングなどサーボ特性が記録層毎に大きく異なってトータル的に見てサーボ制御が不安定になる為に、各記録層の見かけ上の反射率を揃えている。また本実施例では追記可能な記録膜を用いているので各記録層で吸収が生じ、再生専用型のようなＡｇ系の金属膜を用いた場合に比べて見かけ上の平均反射率（各記録層からの見かけ上の反射率の合計／記録層の総数）は小さくなる。更に、記録層の総数が多くなるに従って見かけ上の平均反射率は小さくなっていく。例えば、記録層が６層の場合には、見かけ上の平均反射率は３％以下の場合が多い。その為に、本発明の多層光記録媒体を用いる場合には見かけ上の反射率が低くてもサーボや記録再生が可能な多層専用の記録再生装置が用いている。
【００２１】
前提条件（２）：入射した光を効率よく反射と吸収に振り分ける為に、Ｌ０層の透過率をほぼ０にしている。本実施例のような追記可能な記録膜を用いた場合には、入射ビームの一番奥側に形成しているＬ０層の更に奥側に厚めの金属反射膜を形成し最終的な透過率をほぼ０にしている。
【００２２】
前提条件（３）：各記録層での記録感度を同じにする為に各記録層のエネルギー吸収熱量を揃えている。もし各記録層での記録感度が大きく異なっていると、同じ記録パワーで記録した場合には形成される記録マークの大きさが異なり問題となるので、予め記録層毎の最適記録パワーを求める動作が必要になり、記録再生装置が高価になってしまう。なお本実施例では、Ｌ０層のすぐ近くに厚い金属反射膜があるのでＬ０層のエネルギー吸収熱量は多少多めに配分している。
【００２３】
前提条件（４）：本実施例のような追記可能な記録膜を用いた場合には、記録膜の両側を誘電体層で挟んだ構造とすることが多い。これは記録膜での吸収量を制御する為や環境寿命を長くする為に用いられる。ここでは、多重反射の影響が最も大きくなる構造をシミュレーションする為に、両側の反射率が同じになるように誘電体層の材料及び各膜厚を決定した。
【００２４】
前提条件（５）：ＮＡ0.85の収束光でビームをグルーブ（溝）に照射した場合、グルーブの土手（エッジ）部による散乱が生じるので、これを考慮して、本実施例では透過率減少５％、反射率減少３０％とした。
【００２５】
以上の前提条件をもとに、６層記録媒体についてシミュレーションを行った。ここでは、厚さ1.1ｍｍのポリカーボネイト（ＰＣ）基板および厚さ約50μｍのカバー層を設定した。また記録膜として窒化したＢｉＧｅ系の材料を用い、ビーム入射の奥側の記録層での反射光量を多く得る為に、手前側の記録膜の消衰係数（ｋ）を奥側の記録膜の消衰係数（ｋ）に比べて小さくした。また、多重反射の影響を最も大きくするため、各記録層の両側の反射率が同じになるように誘電体層（ＺｎＳ−ＳｉＯ２）の膜厚を最適化している。本実施例では、すべて層間距離を約１２μｍ一定にしている。
【００２６】
図２は実際にシミュレーションした結果を示したものである。ここでは多重反射による影響が大きい図１に示した６通りのモードについての結果を示した。ここで再生を行おうとしている目的の記録層（ここでは情報層と呼ぶ）から記録再生装置に戻ってきたビームスポット（再生スポットと呼ぶ）の検出光量（Ｒｍ）と、その手前の記録層で反射されて情報層以外の他の記録層に照射されて戻ってきたビームスポット（ゴーストスポットと呼ぶ）の検出光量（Ｒｇ）との関係から、問題となるゴーストスポットからのクロストーク（ＣＴ）は、ＣＴ＝１０×ＬＯＧ（Ｒｇ／Ｒｍ）で求められる。このＬＯＧは常用対数を示す。本実施例においては、各情報層の再生時におけるトータルクロストーク（Ｓ−ＣＴ）を比較すると、Ｌ０層及びＬ１層を再生する時にゴーストスポットによるクロストークが−２６ｄＢ以上となり、再生信号が劣化して正確な情報が再生できなくなる可能性がある。なお、クロストークは−２６ｄＢ以下であれば問題ないと一般的に言われている。
【００２７】
そこで、本発明では、前記のＬ０層及びＬ１層に起因するゴーストスポットのクロストークを除去する目的で、Ｌ１層とＬ２層の層間距離ｔ１をその他の層間距離と異なる値に変えた。図３に、例として層間距離ｔ１を他の層間距離よりも1.25倍厚くした場合において、任意の記録層にビームの焦点を合わせた時にカバー層側の手前の記録層で１回だけ反射したビームがどの層にビームの焦点が合うかを模式的に示したものである。この図から、Ｌ０層及びＬ１層に起因するゴーストスポットの焦点には記録層がない為に、このゴーストスポットによるクロストークはほとんど０となる(mode0_12とmode0_24とmode1_23とmode1_35の４つ)。即ち、５つのスペーサーのうち、１つのスペーサーの厚みのみを変えるだけで問題となるＬ０層及びＬ１層に起因するゴーストスポットのクロストークを除去することができた。なお、層間距離ｔ１と他の層間距離との差は、作製マージンおよびクロストークを考慮して２μｍ以上ある方が好ましい。本実施例では、層間距離ｔ１を１５μｍ、その他の層間距離を１２μｍとした。更に、層間距離ｔ１を他の層間距離よりも大きくすることにより、Ｌ０層からＬ５層までのトータル厚さを極力薄くすることができ、球面収差補正の観点からも好ましい。これを数値で表すと、トータル厚さ＝ｔ０＋ｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋ｔ４＝１２μｍ＋１５μｍ＋１２μｍ＋１２μｍ＋１２μｍ＝６３μｍとなる。因みに、逆に、層間距離ｔ１を１２μｍ、その他の層間距離を１５μｍとすると、トータル厚さ＝ｔ０＋ｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋ｔ４＝１５μｍ＋１２μｍ＋１５μｍ＋１５μｍ＋１５μｍ＝７２μｍとなり、トータル厚さが９μｍも厚くなる。場合によっては層間距離ｔ１の方を他の層間距離よりも小さくしても良い。
【００２８】
なお、Ｌ１層やＬ２層で反射したビームがそれらより入射ビームの手前側にある任意の記録層に焦点が結ばないように、層間距離ｔ１を他の層間距離の整数倍にならないようにしている。例えば、層間距離ｔ１を他の層間距離の２倍にした場合、Ｌ０層にビーム焦点を合わせた時に、手前のＬ２層で反射したビームはＬ５層に焦点が合うことになり、このＬ５層からのクロストークが問題となる可能性がある為である。
【００２９】
また、記録再生装置で検出される各記録層からの反射率の平均反射率と、多重反射による各記録層からのクロストークとの関係から、多重反射の影響が最も大きくなる記録膜構造においても、ｔ１≠ｔ０＝ｔ２＝ｔ３＝‥＝ｔ（Ｓ−２）の条件で各記録層の反射率の平均反射率を任意の値以下にすることにより各記録層間からの多重反射の影響を軽減できる。図４は、平均反射率と各モードにおけるクロストークの値をグラフ化したものである。本実施例では平均反射率は約２.３％なので、層間距離ｔ１をその他の層間距離と異なる値にすることにより、問題となるmode0_12とmode1_23の二つのモードは考えなくてよく、またその他のモードは−２６ｄＢ以下なので問題とはならない。この図から、層間距離ｔ１をその他の層間距離と異なる値にして、mode2_34のクロストークが−２６ｄＢであれば平均反射率を更に上げることができる。ここで、平均反射率が高い方が記録再生装置のサーボマージンが増えて好ましい。例えば、記録層が６層の場合には、各記録層の反射率の平均反射率を２.８％以下とすることにより、多重反射の影響が最も大きくなる記録膜構造においても問題とならない。
【００３０】
以上のように、Ｌ１層とＬ２層の層間距離ｔ１のみを他の記録層の層間距離と異なる値にすることにより、各記録層間からの多重反射の影響を軽減しながらもスペーサーの種類を少なくでき、かつ一番手前の記録層から一番奥の記録層までのトータル厚さを少なくできるために、球面収差補正が容易になりかつ多層記録媒体の作製マージンが増えて安価な多層光記録媒体が提供される。特に、５層以上の記録層を用いた多層光記録媒体において効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】層間距離がすべて同じ場合の各記録層での反射例を示した図
【図２】層間距離がすべて同じ場合における各モードのクロストーク比較
【図３】層間距離ｔ１のみの厚さを変えた場合の各記録層での反射例を示した図
【図４】シミュレーション結果による平均反射率とクロストークとの関係図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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