(57)【要約】【課題】下位互換を可能にした記録媒体及びその記録方法を提供する。【解決手段】第１基板１上に第１反射膜２、第１記録層４が順次形成された第１光記録媒体基板と、第２基板７上に第２反射膜８、第２記録層１０が順次形成された第２光記録媒体基板と、を前記第１記録層側を前記第２基板に対向配置させて紫外線硬化透明樹脂を用いて貼り合わせてなり、前記第２記録層側からレーザ光Ｌを照射して記録再生される光記録媒体において、前記第１記録層は、低密度記録層であり、前記第２記録層は、高密度記録層である。これにより、下位互換を可能とする。【選択図】　図１
2004095098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板上に第１反射膜、第１記録層が順次形成された第１光記録媒体基板と、第２基板上に第２反射膜、第２記録層が順次形成された第２光記録媒体基板と、を前記第１記録層側を前記第２基板に対向配置させて紫外線硬化透明樹脂を用いて貼り合わせてなり、前記第２記録層側からレーザ光を照射して記録再生される光記録媒体において、
前記第１記録層は、低密度記録層であり、前記第２記録層は、高密度記録層であることを特徴とする光記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の記録層を持つ光ディスクのような光記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、マルチメディア等の興隆に伴い、デジタル動画のような大容量の情報を取り扱う要請が生じており、大容量の情報を蓄積可能なレーザ光を用いて情報を記録する光ディスクは、常に高密度化の方向に進んでおり、新たに記録に用いるレーザ光の記録波長の短波長化、対物レンズの高開口数化（高ＮＡ化とも称す）　　、およびそれに対応したトラックピッチを有した記録媒体を開発することで高密度化が実現されてきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような新たな光ディスクが開発された場合、この新たな光ディスクに対応する光ピックアップのレーザ光の波長と対物レンズの開口数を用いて高密度化された光ディスクは、従来の光ディスクに対応する光ピックアップのレーザ光の波長と対物レンズの開口数を使用してきた記録装置や再生装置では互換性を取ることができず（下位互換がない）、ユーザは常に新しい記録装置、　　或いは再生装置を用意しなければならない。
【０００４】
このように可換性が大きな特徴である光ディスクにおいて、高密度化されて付加価値が上がったにもかかわらず、再生できる装置を限定することになり、高密度化された光ディスクの可換性、強いては普及を損なう要因になってしまう。このように、光ディスクの高密度化において、いかに下位互換性を確保するか、という点が問題になっていた。
尚、２つの記録層を有する再生専用型の光ディスクとしては既に特開平１１−３１２３３６　号公報、特開２００１−１７６１２９　号公報等に示されている。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、下位互換を可能にした光記録媒体を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、第１基板上に第１反射膜、第１記録層が順次形成された第１光記録媒体基板と、第２基板上に第２反射膜、第２記録層が順次形成された第２光記録媒体基板と、を前記第１記録層側を前記第２基板に対向配置させて紫外線硬化透明樹脂を用いて貼り合わせてなり、前記第２記録層側からレーザ光を照射して記録再生される光記録媒体において、前記第１記録層は、低密度記録層であり、前記第２記録層は、高密度記録層であることを特徴とする光記録媒体である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する。なお、以下に述べる実施例は本発明の好適な具体例であるので、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
現在、映像を記録できる光記録媒体の一例である光ディスクとして厚みが０．６　ｍｍの基板を２枚貼り合わせてなるディスク厚が１．２　ｍｍ、直径が１２０　ｍｍ、トラックピッチが０．７４μｍ、レーザ光の波長が６５０　ｎｍ、対物レンズのＮＡが　０．６を用いたＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ　Ｄｉｓｋ）が急激に普及し始めている。これを後者に対し、記録密度が低い光ディスクとする。
【０００７】
また放送形式が高品位方式へ徐々に移行していくため、これに対応した次世代の光ディスクとして、基板厚が０．１　ｍｍ、トラックピッチが０．２５μｍから０．３７μｍ、レーザ光の波長が　３９０ｎｍから４１０　ｎｍ、対物レンズのＮＡが　０．８５程度に　高められたより高密度な光ディスクが開発され始めている。これを前者に対して記録密度が高い光ディスクとする。
この場合、上記した高密度な次世代の光ディスクに対応した再生装置では、上位互換として従来の低い記録密度の光ディスク（ここではＤＶＤ）の再生に対して　対応ができる方向で開発は進められてはいるが、逆に下位互換として高密度な光ディスクは従来のＤＶＤ再生装置では再生することは困難になってしまう。そこで、本発明の光記録媒体ではこの下位互換を可能にしている。
【０００８】
図１は本発明に係る光記録媒体の一例としての光ディスクを示す拡大断面図である。
ここでは書き換え可能な光ディスクの代表例として、記録時にレーザ光で融点以上に加熱急冷してできたアモルファス状態の記録マークとバックグランドである結晶状態の記録層との反射率の違いを利用してデータを再生する可逆的な相変化型の多層の光ディスクを例にとって説明する。
記録再生に使用するレーザ光Ｌは、カバー層１３側（図の下側）から照射される。
【０００９】
先ず、ポリカーボネート樹脂等でできた厚さが０．６　ｍｍでＤＶＤ相当のトラック　ピッチが０．７４μｍの案内溝が射出成形もしくは射出圧縮成形された低密度の第１基板１に、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔおよびその合金系等よりなる第１反射膜２を５０ｎｍから３００　ｎｍの厚みで成膜する。この第１反射膜２は熱拡散の役目もする。
引き続き、第１記録層４としてＳｂおよびＴｅを含んだＧｅＳｂＴｅ、ＡｇＩｎＳｂＴｅ等よりなる薄膜と、これを挟んで第１記録層４を保護して光学定数および熱伝導を制御するためのＺｎＳ−ＳｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮ等よりなる誘電体膜３、５とを成膜する。この第１記録層４の膜厚は１０ｎｍから３０ｎｍの範囲が望ましく、誘電体膜３の厚さは５　ｎｍから３０ｎｍの範囲が好ましく、誘電体膜５の厚さは２５ｎｍから１２５　ｎｍの範囲が望ましい。上記した各層の成膜方法はスパッタリング、真空蒸着等で行われる。
【００１０】
ここでＤＶＤに対応した上記第１記録層４は、この時点においてレーザ光等で非　晶質層から結晶層へ初期化する。このようにして第１光記録媒体基板を形成する。
上記操作と平行して、厚さが０．４　ｍｍから０．５　ｍｍの範囲で、透明なポリカーボネート樹脂等でできた高密度光ディスクに相当するトラックピッチが０．２５μｍから０．３７μｍの案内溝が射出成形もしくは射出圧縮成形された高密度用の第２基板７に、Ａｌ、Ａｇ等が含まれた半透明反射膜である第２反射膜８を、波長が６５０ｎ　ｍのレーザ光における透過率が４０％以上、好ましくは６０％以上になるように１ｎｍから２０ｎｍの範囲の厚みで成膜する。
【００１１】
同様に波長が６５０　ｎｍのレーザ光が３０％以上透過するように、好ましくは５０％以上透過するよう膜厚が３　ｎｍ〜１０ｎｍの第２記録層１０としてＧｅＳｂＴｅ、ＡｇＩｎＳｂＴｅ等の薄膜と、この第２記録層１０を挟んで第２記録層１０を保護して光学定数および熱伝導を制御するためのＺｎＳ−ＳｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ４等よりなる誘電体膜９、１１とを成膜する。
次に厚さが０．０７ｍｍから０．０９９　ｍｍの透明ポリカーボネート樹脂等でできたシートよりなるカバー層１３を紫外線硬化透明樹脂１２で貼り合わせる。或いは、このカバー層１３を設けずに紫外線硬化透明樹脂１２のみを０．１　ｍｍの厚さで形成し、これをカバー層としてもよい。そして、上記高密度用の第２記録層１０をレーザ光等で加熱し、成膜直後の非晶質層から反射率の高い結晶層へ初期化する。このようにして第２光記録媒体基板を形成する。
【００１２】
そして、上記低密度用の第１基板１に第１記録層４等が成膜されたディスク（第１光記録媒体基板）に、上記高密度用の第２基板７に第２記録層１０等が成膜されたディスク（第２光記録媒体基板）を、波長が６５０　ｎｍのレーザ光における透過率が７０％以上、望ましくは９０％以上の紫外線硬化透明樹脂６をスピンコート等を用いて貼り合わせ、図１に示す構造の光ディスクＤを作る。また、必要に応じて、第１基板１の第１反射膜２と反対面に保護層（図示せず）をスピンコート等で設け、ディスク内容を表示する印刷を実施することもできる。
本発明の光記録媒体は、次世代の高密度光ディスクにおける従来のＤＶＤとの下　位互換を目的とするため、第１及び第２記録層４、１０に記録される情報としては同一内容が望ましいが、必ずしも同一である必要はない。
【００１３】
記録容量としては従来のＤＶＤに対して、当然に次世代の高密度光ディスクの方　が大きいので同一内容をそのまま記録することよりも、画像の元信号からの圧縮率を例えば５倍程度にして情報を少なくして低密度記録層に記録する方法が望ましい。
またデジタルハイビジョン信号等を高密度光ディスクに記録する場合、従来のＤＶＤ相当の低密度記録層は、例えば高精細の１０８０ｉもしくは７２０ｐから現在の主流である４８０ｉもしくはＮＴＳＣ（Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）等にダウンコンバートされた信号が望ましい。
記録再生装置に関しては、高密度用と低密度用に２つのピックアップは独立しており、サーボ制御と信号伝送も独立して行われる。
【００１４】
記録時の光ディスクの回転に関しては高密度化のために通常はＣＬＶ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ　Ｌｉｎｅｒ　Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）が利用されるが、ランダムな位置にアクセスして記録する場合には、スピンドルモータの回転数制御が必要となることから、書き込み時間の遅れを生じるため、あるいは２つのピックアップユニットで同時に別の位置に記録す　る場合には、回転数は同一でなければならないため、ＣＡＶ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ　Ａｎｇｕｌａｒ　Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）を基本として用いる。そのため、光ディスクの外周では半径の比で内周に対して記録線速度が速くなるので、記録信号を半径位置に対応した線速度に同期した周波数変調を行うＭＣＡＶ（Ｍｏｄｉｆｉｅｄ　Ｃｏｎｓｔａｎｔ　Ａｎｇｕｌａｒ　Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）を実行する。具体的に図４に内周と外周の記録方法の一例を示した。ＣＬＶ　で規定された記録フォーマットでは内周でＮｎｓｅｃ　の記録マークは、内周からＮ倍の外周では線密度がＭ倍になっているため、マーク長を１／Ｍの（Ｎ／Ｍ）ｎｓｅｃに変調する。尚、ここで、［内周と外周の線速度の比：Ｍ＝外周の半径／内周の半径］とする。
【００１５】
また光記録媒体の材料的な記録応答速度の制限が生じる場合、つまり記録線速度および記録信号の周波数の変化に余裕がなくてマークが記録できない場合は、光ディスクの半径方向に２から４０までの範囲で分割したＺＣＡＶ（Ｚｏｎｅ　Ｃｏｎｓｔａｎｔ　Ａｎ　ｇｕｌａｒ　Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）と先のＭＣＡＶを組み合わせ、同時記録はスピンドルモータの回転が同じである同一領域（Ｚｏｎｅ）内で対応するようにしてＣＬＶに適応した信号　を書き込む。
図２は２つの独立したピックアップを持つ記録装置を示す概略構成図である。　入力された音声信号を含んだ映像信号はアナログ信号の場合、アナログ−デジタル変換後、ＭＰＥＧ−２（Ｍｏｖｉｎｇ　Ｐｉｃｔｕｒｅ　Ｅｘｐｅｒｔｓ　Ｇｒｏｕｐ）等で最適な符号化ビットレートで圧縮される。
【００１６】
一般にＮＴＳＣ相当は１Ｍｂｐｓ〜１５Ｍｂｐｓ、ＨＤＴＶ（Ｈｉｇｈ　　Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ　ＴＶ）では１０〜４０Ｍｂ　　ｐｓが用いられている。符号化ビットレートが高いほど高画質ではあるが、情報が多くなるため、記録容量や時間の制約を受ける。このため、従来のＤＶＤ相当の記　録面においては先の１Ｍｂｐｓ〜１２Ｍｂｐｓを用い、次世代の高密度光ディスク相当の記　録面には１０〜４０Ｍｂｐｓを用いるが、より長時間の記録を行う場合は次世代高密度光ディスク相当の記録面においても１Ｍｂｐｓ〜１０Ｍｂｐｓを用いることも可能である。
【００１７】
図２に示すように、この記録装置では、それぞれ独立して動作する２つの光ピックアップ２０Ａ、２０Ｂを有し、各光ピックアップ２０Ａ、２０Ｂはそれぞれに関連する独立した信号系によって動作する。ここでは、一方の光ピックアップ２０Ａは高開口数（ＮＡ）の対物レンズを有して高密度用の記録面（記録層１０）に対応しており、他方の光ピックアップ２０Ｂは低開口数の対物レンズを有して低密度用の記録面（記録層４）に対応している。
【００１８】
２２は音声信号を含んだ映像信号の入出力を行うＩ／Ｏポート、２４はこの装置全体の動作を制御する例えばマイクロコンピュータ等よりなる制御部である。２６Ａ、２６Ｂは記録する信号をコード化する符号器、２８Ａ、２８Ｂは符号器の出力信号を変調する変調部、３０Ａ、３０Ｂは変調部２８Ａ、２８Ｂの出力信号を光ディスクに適したマルチパルス記録信号に変換する記録アンプ回路、３２Ａ、３２Ｂは各記録密度に対応した波長のレーザ光を出力するレーザ素子、３４Ａ、３４Ｂはディスクからの反射光を検出する光検出器、３６Ａ、３６Ｂは各ピックアップ２０Ａ、２０Ｂを移動させる送りサーボである。
【００１９】
また、３８Ａ、３８Ｂは光検出器３４Ａ、３４Ｂからの検出信号を増幅する増幅器、４０Ａ、４０Ｂは増幅器３８Ａ、３８Ｂからの出力信号を復調する復調器、４２Ａ、４２Ｂは復調器４０Ａ、４０Ｂからの出力信号を復号化して信号を再生する復号器、４４Ａ、４４Ｂは上記増幅器３８Ａ、３８Ｂからのエラー信号によりフォーカスやトラッキング等のサーボ信号を出力するサーボ信号形成部である。
【００２０】
さて、このように構成された記録装置において、２層の記録層を有する光ディスクＤは、サーボスピンドルモータによって回転される。入力された記録すべき信号は、それぞれエンコーダ２６Ａ、２６Ｂにおいてエラー訂正コード、アドレス情報等が追加されて符号化され、この出力の各信号は、変調部２８Ａ、２８Ｂにおいて光ディスクの記録に適した符号の反転間隔の最大値と最小値が制限されたＲＬＬ（Ｒｕｎ　Ｌｅｎｇｔｈ　Ｌｉｍｉｔｅｄ　Ｃｏｄｅ）変調が各々行われる。
変調部２８Ａ、２８Ｂより出力された信号は、記録アンプ回路３０Ａ、３０Ｂにおいて、記録パルスの記録パワーの増幅制御と、マルチパルス列のパルス幅等の時間軸制御を行う。すなわち、この記録アンプ回路３０Ａ、３０Ｂにおいて、各々実際の記録に適した、例えば図３に示すように、記録層１０、４の融点以上の加熱パルス（メルチングパルス）とアモルファス化するために急冷させるクーリングパルスおよび結晶化温度以上のイレーズパルスで構成されたマルチパルス列となる記録パルスストラテジ（パルス分割方法）の記録パワーで個々の光ピックアップ２０Ａ、２０Ｂのレーザ素子３２Ａ、３２Ｂをそれぞれ駆動し、記録密度が異なったそれぞれの記録層１０、４に記録が行われる。図３では記録マークに対応するマルチパルス列が示されている。
【００２１】
上述のように、マルチパルス列化する理由は以下のような理由である。すなわち、周知のようにトラック方向に長く、高いパワーのレーザ光で照射を行った場合、熱伝導により、後に照射される場所ほど温度が高くなり、記録或いは消去される領域のディスク半径方向の幅が大きくなって行く。すなわち、形成された記録部分の形状が涙滴状となるため、このような形状の部分から信号を再生するとＳ／Ｎが悪化したり、ピットエッジ検出方式の場合には記録信号に正しく対応した再生信号が得られないなどの問題が生じるからである。
この記録に先立って、レーザ素子３２Ａ、３２Ｂと光学系を有した光ピックアップ２０Ａ、２０Ｂは、送りサーボ３６Ａ、３６Ｂにより記録すべきトラックの半径位置に移動し、サーボ信号形成部４４Ａ、４４Ｂからの信号によってフォーカス、トラッキングサーボおよびスピンドルモータサーボをかけている。
【００２２】
一方、再生時には光ピックアップ２０Ａ、２０Ｂの各光検出器３４Ａ、３４Ｂで得られたＲＦ信号は増幅器３８Ａ、３８Ｂにて増幅されて、取り出されたエラー信号は上記サーボ信号形成部４４Ａ、４４Ｂへ送られる。また、増幅器３８Ａ、３８Ｂから出力される主たる信号は復調器４０Ａ、４０Ｂにて光ディスクに適したＰＬＬ符号から元の信号等に復調されると共に誤り訂正をかけ、ＭＰＥＧ信号等に復調される。更に、この出力信号は復号器４２Ａ、４２ＢにてＭＰＥＧ信号等からＮＴＳＣ信号等に復号化されることになる。
また、図４に示すように光ディスクＤには、各記録層４、１０のデータエリアＤＡの内側にリードインエリアＬＩＡを設け、外側にリードアウトエリアＬＯＡを設けているが、再生時のディスク判別のために、記録始めにリードインエリアＬＩＡに２層記録時の内容情報等を記録する。
【００２３】
なお、この光ディスクＤでは第１及び第２記録層４、１０の深さ方向の間隔が０．５　ｍｍ　程度あるため、各々のレーザ光のスポットによる信号間の干渉は無視することができる。
上記実施例では、２つの光ピックアップ２０Ａ、２０Ｂを別個独立的にサーボ制御できる構造としたが、これに限定されず、図５に示すように、２つの光ピックアップ２０Ａ、２０Ｂを１つのピックアップユニット５０として一体化し、このピックアップユニット５０を１つの送りサーボ３６で位置制御するようにしてもよい。この場合には、各変調部２８Ａ、２８Ｂと記録アンプ回路３０Ａ、３０Ｂとの間に、情報を一時的に記憶するバッファ５２Ａ、５２Ｂを介在させておく。
【００２４】
この実施例においては、例えば倍速、４倍速等の高速書き込みを行うことで、連続した記録信号を時分割して各バッファ５２Ａ、５２Ｂに蓄積し、このバッファ５２Ａ、５２Ｂより交互に間欠的に情報を出力することにより２種類の記録層１０、４に交互に間欠的に記録することができる。
特にリアルタイムに画像を記録する場合、倍速以上で記録を行えば、記録時間が１／２以下になり時間的に余裕をとることができ、２種類の記録信号をそれぞれ　先の実施例のように符号化、変調した後、バッファ５２Ａ、５２Ｂに蓄積することで交互にサーボを切り替え、２種類以上の波長をもつレーザ素子３２Ａ、３２　Ｂが組み込まれた１つのピックアップユニット５０で記録することが可能である。
【００２５】
信号を記録する場合、当然のこととして光ディスクの回転数、記録信号の変調方法等を２つの方式に同期できるよう対応補正して、２つのレーザ素子３２Ａ、３２Ｂを含んだピックアップユニット５０で同時に書き込むことでユーザは従来の記録型光ディスクと同様な使い方をすることができる。
また、上記各実施例において、記録される内容は必ずしも同一である必要はなく、例えば従来の光ディスクの記録容量と次世代の高密度記録容量を合わせた、さらに高容量の光ディスクとしても応用可能である。
また、図１に示した第１及び第２記録層４、１０では、相変化させることによって生じる屈折率の変化を多層膜の反射率差として情報を記録する光ディスクの例を示したが、本記録方式は光磁気記録方式にも適用することは可能である。
【００２６】
この場合、記録層にはＴｂＦｅＣｏ，ＧｄＦｅＣｏ等の重希土類と遷移金属の合金が使用される。記録時には異なった開口数（ＮＡ）と異なった波長のレーザ光のピックアップユニットが必要であるとともに、記録磁界を印加する磁気ヘッドが必要になる。
また再生には偏光の回転方向が記録磁化によって変わる極カー効果を利用するため検光子を用いる。記録方式は、低密度、高密度層とも光磁気方式を含めて、低密度は相変化方式で高密度は光磁気記録方式、および低密度は光磁気記録方式で高密度は相変化方式とすることもできる。また記録層は２層に限定されず、３層以上設けてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光記録媒体によれば、光記録媒体の最大の利点である可換性を持たせることができる。すなわち、下位互換による光記録媒体のスムーズな移行、例えば、高密度光ディスクで高精細テレビジョン放送を記録しても、それを他の場所で見ることができない、或いは２台の光ディスクレコーダで２枚の光ディスクを製作しなければ、次世代高密度光ディスクで記録した内容を従来の光ディスクの再生機の所有者でも再生できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光記録媒体の一例としての光ディスクを示す拡大断面図である。
【図２】２つの独立したピックアップを持つ記録装置を示す概略構成図である。
【図３】光記録方式における記録パルスストラテジの一例を示す図である。
【図４】光ディスクの各エリアを示す平面図である。
【図５】２つの独立したピックアップを持つ記録装置の他の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１…低密度用の第１基板、２…低密度用の第１反射膜、３，５…低密度用の誘電体層、４…低密度用の第１記録層、６…紫外線硬化透明樹脂、７…高密度用の第２基板、８…高密度用の第２反射膜、９，１１…高密度用の誘電体層、１０…高密度用の第２記録層、１２…紫外線硬化樹脂層、１３…カバー層、Ｄ…光ディスク（光記録媒体）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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