(57)【要約】【課題】  ｎ番目の層の反射率が光入射方向側の手前の層の反射率に対して小さくなりすぎないようにすることで、手前の層で多重反射する漏れ込み成分を抑制して、ｎ番目の層の再生信号品質が確保できる多層光ディスク、及びこの光ディスクを再生する光ディスク装置を提供する。【解決手段】  ３層以上の記録層を持つ光ディスクにおいて、再生光入射面から見てｎ番目（ｎ＞２）の層の反射率をＲｎ（％）としたとき、Ｒｎ／（（Ｒｎ-1＋Ｒｎ-２）／２）  ＞  ０．６  または、Ｒｎ×（１００−Ｒｎ-1）２／（Ｒｎ-２×Ｒｎ-1×Ｒｎ-1）＞３０を満たすことを特徴とする多層光ディスク【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３層以上の記録層を持つ光ディスクにおいて、再生光入射面から見てｎ番目（ｎ＞２）の層の反射率をＲｎ（％）としたとき、
Ｒｎ／（（Ｒｎ-1＋Ｒｎ-２）／２）  ＞  ０．６  または
Ｒｎ×（１００−Ｒｎ-1）２／（Ｒｎ-２×Ｒｎ-1×Ｒｎ-1）＞３０
を満たすことを特徴とする多層光ディスク。
【請求項２】
３層以上の記録層を持つ光ディスクにおいて、再生光入射面から見てｎ番目（ｎ＞２）の層の反射率は、ｎ−１番目の層の反射率の０．６倍以上とすることを特徴とする多層光ディスク。
【請求項３】
３層以上の記録層を持つ光ディスクにおいて、再生光入射面から見てｎ番目（ｎ＞２）の層の反射率は、ｎ−２番目の層の反射率の０．６倍以上とすることを特徴とする多層光ディスク。
【請求項４】
前記光ディスクは、低密度のパターンの層とこの低密度のパターンよりも高い密度を有する高密度のパターンの層とから構成された請求項１乃至３記載の多層光ディスク。
【請求項５】
前記光ディスクは、情報を記録可能な記録層を有することを特徴とする請求項１乃至３記載の多層光ディスク。
【請求項６】
前記光ディスクは、情報が予め記録された記録層を有することを特徴とする請求項１乃至３記載の多層光ディスク。  
【請求項７】
前記請求項１乃至３記載の光ディスクにレーザ光を照射する照射手段と、
前記照射手段によって照射された前記レーザ光からの反射光を受光する受光手段と、
前記受光手段によって受光された前記反射光に基づいて、前記光ディスクを再生する再生手段とを有することを特徴とする光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報を記録可能なＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ（Blu-Ray DISC）、ＨＤ  ＤＶＤなどの多層の光ディスクに関する。また、本発明は、この多層の光ディスクを再生する光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、デジタル化された情報を記憶させる媒体としてＣＤ，ＤＶＤなどの光ディスクが一般的に使用されている。このうちＤＶＤ（または次世代の光ディスクとして規格化の進められているＨＤ  ＤＶＤ）は２枚のプラスチック基板の貼り合わせというディスク構造をとるため比較的簡単に情報記録層の２層化による大容量化が可能である。しかし、更なる大容量化の要求に対応するため、３層以上に多層化する開発も進められている。多層化による大容量化は、比較的現在の記録再生系と互換が取りやすいことも特徴である。
【０００３】
多層光ディスクについては、層数を増加させると、入射面から離れた記録層ほど他の記録層を透過する回数が増えるため光量が減衰してしまうが、このような光量が減衰しないよう各層の反射率を設定した光ディスクが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−０１６２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
多層光ディスクでは層間のクロストークによる再生信号の劣化が問題となる。特に光ディスクを３層以上に多層化した場合にはｎ番目（ｎ＞２）の層の再生時に、（ｎ−１番目の層）→（ｎ−２番目の層）→（ｎ−１番目の層）の順に多重反射して検出系に戻ってくる信号の漏れ込み成分（層間クロストーク成分）が、再生信号劣化の最大要因となる。
【０００５】
このクロストーク成分を低減するには、例えばｎ番目とｎ−１番目の層の層間距離と、ｎ−１番目とｎ−２番目の層の層間距離との値に差を付ける方法が検討されている。こうすることで再生信号成分と漏れ込み成分とで光路差が発生するため、層間クロストークを低減することが出来る。
【０００６】
しかし、この場合、隣り合ったすべての中間層同士で層間距離をずらす必要があり、極めて精密な距離のコントロールが必要となる。このことは光ディスクの製造マージンを大幅に圧迫してしまう。そのため、引用文献１では多層ディスクにおいて下層の反射率を上層より順次高くし、特に特定の関係によって結び付けられる値に設定することによって検出させる信号が下層においても減衰しないようにして、良好な信号が再生できる多層ディスクを提供している。本発明では、各層の反射率を規定している点で引用文献１と類似しているが、青色レーザ光を用いた次世代ＤＶＤである点や次世代ＤＶＤでの各層の反射率の規定（関係式）が異なっている。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記の問題を解決するために成されたものであり、ｎ番目、ｎ−１番目、ｎ−２番目の層の反射率の関係を規定することで、層間クロストークの低減を図る。具体的には、ｎ番目（ｎ＞２）の層の反射率をＲｎとしたとき、
Ｒn／（（Ｒn-1＋Ｒn-2）／２）＞  ０．６
もしくは、
Ｒn×（１００−Ｒn-1）２／（Ｒn-2×Ｒn-1×Ｒn-1）＞  ３０
である光ディスク及び光ディスク装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した課題を解決するために、この発明は、３層以上の記録層を持つ光ディスクにおいて、再生光入射面から見てｎ番目（ｎ＞２）の層の反射率をＲｎ（％）としたとき、
Ｒｎ／（（Ｒｎ-1＋Ｒｎ-２）／２）  ＞  ０．６  または、Ｒｎ×（１００−Ｒｎ-1）２／（Ｒｎ-２×Ｒｎ-1×Ｒｎ-1）＞３０
を満たすことを特徴とする多層光ディスクいることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、ｎ番目の層の反射率が光入射方向側の手前の層の反射率に対して小さくなりすぎないようにすることで、手前の層で多重反射する漏れ込み成分を抑制して、ｎ番目の層の再生信号品質が確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
図１は本発明の実施形態に係る多層ディスクの片面３層光ディスクの構造を示す図である。図１に示したものは、一例として片面３層のＨＤ  ＤＶＤ再生専用ディスクである。情報が記録されたＬａｙｅｒ０（Ｌ０）とＬａｙｅｒ２（Ｌ２）の信号記録パターン２、４が成形基板１０及び２７上にそれぞれ設けられ、さらにＬａｙｅｒ１（Ｌ１）の信号記録パターン３がフォトポリマー２４上に設けられていることが特徴である。再生光は波長４０５ｎｍでＮＡ０．６５の光学系を用いて図中下側から照射される。
【００１２】
各情報記録層には最短長０．２０４μｍのピットがトラックピッチ０．４０μｍでスパイラル状に形成されている。ディスクの寸法は外径１２０ｍｍ、内径１５ｍｍ、総厚１．２ｍｍ±０．０３ｍｍとＣＤ、ＤＶＤ（またはＨＤ  ＤＶＤ、ＢＤ）と同じ寸法である。
【００１３】
しかし、もちろんこれらの形態に限られるわけではなく、４層以上の情報記録層を持ってもよく、また両面併せて３層以上の情報記録層を持っていても良い。また、逆にフォトポリマーで形成された層がありさえすれば２層以下でもよく、追記型や記録再生型の光ディスクでもよく、ＤＶＤやＢＤなどの光学系を使用してもよい。更に言えば、より高密度のパターンでもよく、逆に一部低密度のパターンの層を含んでいても良く、外径８０ｍｍの小径ディスクでもよい。ただし本発明で扱う光ディスクは、情報がピット状の記録パターンにより記録されているものとする。
【００１４】
３層光ディスクの反射膜には通常銀やアルミニウムまたはその合金が使われる。このとき一般にはいずれの層もその反射率が２〜２０％（より望ましくは４〜１７％）の範囲内になる。（注：ここで言う反射率とは例えばＤＶＤまたはＨＤ  ＤＶＤ規格で言うところの反射率であり、長ピットの再生信号波形のＨｉｇｈ  Ｌｅｖｅｌのことである。）
図２は、片面３層光ディスクの製造方法の流れを示した図である。
【００１５】
以下に、図２に従って本発明の一例である片面３層光ディスクの製造方法を説明する。なお、図１と同じ箇所には同一符号を付してある。
【００１６】
図２に示すように、まず、射出成形によりＬａｙｅｒ０を転写した成形基板１０を作製する（ＳＴ２１）。これは通常の単層及び２層のＤＶＤ、ＨＤ  ＤＶＤと同じであり、成形材料は一般的にはポリカーボネート、型となるＮｉスタンパ１７はリソグラフィにより作製した原盤をメッキすることで作製する。そして、ＳＴ２１で作製したＬ０成形基板１０の記録パターン２上に半透過反射膜２１を成膜する（ＳＴ２２）。並行して、Ｌａｙｅｒ１のプラスチックスタンパ３３を同様に射出成形により作製する（ＳＴ２３）。
【００１７】
プラスチックスタンパ３３の材料は一般にはシクロオレフィンポリマーであるが、代わりにＰＭＭＡ（Polymethylmetacrylat：ポリメチルメタクリレート）やポリカーボネートでも良い。射出成形にはＮｉスタンパ１８を用いて、成形機や金型１５などの設備は基本的には通常のＤＶＤ用のものを用いる。このようにして用意したＬ０成形基板１０とプラスチックスタンパ３３を、フォトポリマー２４を介して貼り合せて紫外線により硬化させる（ＳＴ２４）。
【００１８】
フォトポリマー２４は一般的にはスピンコートにより塗布され、この層はＬ１の記録パターンの転写層と、Ｌａｙｅｒ０−Ｌａｙｅｒ１を分離する中間層とを兼ねる。フォトポリマー硬化後、プラスチックスタンパ３３を剥離させる（ＳＴ２５）。そうして剥き出しになったフォトポリマー２４で形成された（Ｌ１の）記録パターン３上に半透明反射膜２５を成膜する（ＳＴ２６）。
【００１９】
並行して射出成形によりＬａｙｅｒ２を転写したＬ２成形基板２７を作製する（ＳＴ２７）。これも通常の２層ＤＶＤ、ＨＤ  ＤＶＤと同じであり、一般的にはポリカーボネートとＮｉスタンパ１７により成形する。このＬ２の記録パターン４上には全反射膜２９を成膜する（ＳＴ２８）。このようにして用意したＬ２成形基板２７をＬ１の記録パターン３上に紫外線硬化樹脂３１で貼り合せる（ＳＴ２９）。これは通常の２層ＤＶＤ、ＨＤ  ＤＶＤの貼り合わせ工程と同じであり接着層はＬａｙｅｒ１−Ｌａｙｅｒ２を分離する中間層となる。これにより片面３層光ディスクの完成となる。
【００２０】
３層ディスクにおいて再生光入射面から見て３層目（Ｌ２）を再生している際、多重反射によるクロストーク成分の様子を図示したのが図３である。この図より層間距離ｄ01（Ｌａｙｅｒ０−Ｌａｙｅｒ１間）とｄ12（Ｌａｙｅｒ１−Ｌａｙｅｒ２間）が等しいとき、Ｌ２からの再生光成分（実線）と、Ｌ１→Ｌ０→Ｌ１→光検出器（点線）の順に多重反射して来る漏れ込み成分（層間クロストーク成分）との光路長が等しいことがわかる。このときは層間クロストーク成分が大きくなり、Ｌ２からの再生光品質が大幅に劣化する。
【００２１】
これを防ぐ手段として、ｄ01≠ｄ12とする方法が挙げられる。このようにすれば、再生信号成分とクロストーク成分との間に光路差が生まれて再生信号品質の劣化は低減できる。しかし、この場合、隣り合ったすべての中間層同士で層間距離をずらす必要があり、極めて精密な距離のコントロールが必要となる。図２で説明したように一般的に中間層は紫外線硬化樹脂（フォトポリマー）のスピンコートにより形成されており、例えばＨＤ  ＤＶＤの光学系であれば一般的に層間厚は１５〜３０μｍ程度であるため、ディスク全面での均一性は例えば一般的にはＰｅａｋ−ｔｏ−Ｐｅａｋで４μｍ程度である。こういった制御限界に加えて隣の中間層同士で厚みを変えるといった条件を加えるとなると現在のプロセスでは極めて困難で、結果として光ディスクの製造マージン及び歩留まりを大幅に圧迫することになる。
【００２２】
そこで本発明では、３層目（Ｌ２）の反射率Ｒ３を２層目（Ｌ１）の反射率Ｒ2と１層目（Ｌ０）の反射率Ｒ1に対して小さくなり過ぎないように規定することで、この問題を回避した。
【００２３】
まず最も単純な系として信号となるＬ２の反射率Ｒ３とノイズ成分であるＬ１の反射率Ｒ２とＬ２再生信号のエラーレート（ＳｂＥＲ：Simulated bit Error Rate）の関係を考える。実験結果をグラフにしたものを図４に示す。ＳｂＥＲはＨＤ  ＤＶＤの信号品質を表す指標であり、実用上、５．０×１０−５以下である必要がある。このグラフより ＳｂＥＲ＜５．０×１０−５ であるには信号成分（Ｒ３）がノイズ成分（Ｒ２）の０．６倍以上、つまりＲ３ ＞０．６×Ｒ２であることが求められる。これは、ノイズ成分がＬ０からの反射率Ｒ１のときでも同じである（Ｒ３＞０．６×Ｒ1）。
【００２４】
更にここで多層ディスク特有の多重反射（図３）の場合を考え、その光路に従って詳しく実験を行った。実験結果を図５に示す。３層それぞれの反射率と、そのディスクにおける３層目の再生信号のエラーレート（ＳｂＥＲ：Simulated bit Error Rate）を測定した。ＳｂＥＲはＨＤ  ＤＶＤの信号品質を表す指標であり、実用上、５．０×１０−５以下である必要がある。この結果をグラフにしたものを図６と図７に示す。
【００２５】
図６は、Ｒ１とＲ２の平均値でＲ３を除算した物［ Ｒ３／（（Ｒ２＋Ｒ1）／２） ］をＸ軸にしてプロットした。分子のＲ３は再生信号強度、分母のＲ１とＲ２の平均値はクロストーク信号強度にそれぞれ比例するため、この式の値が小さくなるほど再生信号に対するクロストーク成分（Ｌ１→Ｌ０→Ｌ１→光検出器の光路）が大きいということであり、エラーレートは悪化する。この際に当然再生信号成分の方が大きい時が、言い換えれば  Ｒ３／（（Ｒ２＋Ｒ１）／２）＞  １  の時が３層目の信号品質の点で言えば望ましいが、図６のグラフからは  Ｒ３／（（Ｒ２＋Ｒ１）／２）＞０．６  までは許容範囲（ＳｂＥＲ＜５．０×１０−５）であることがわかる。
【００２６】
図７は、３層目からの信号強度をクロストーク強度で除算した物［ Ｒ３×（１００−Ｒ２）２／（Ｒ1×Ｒ２×Ｒ２） ］をＸ軸にしてプロットした（簡単のため反射膜の吸収と最も影響のある光路以外の成分は無視した）。この式も分子が再生信号、分母が漏れ込み信号であるため、この式の値が小さくなるほど再生信号に対するクロストーク成分（Ｌ１→Ｌ０→Ｌ１→光検出器の光路）が大きいということであるため、当然エラーレートは悪化する。図７のグラフからは  Ｒ３×（１００−Ｒ２）２／（Ｒ1×Ｒ２×Ｒ２）＞３０  までは許容範囲（ＳｂＥＲ＜５．０×１０−５）であることがわかる。
【００２７】
つまり、３層ディスクにおいて層間クロストーク成分を抑えて３層目の再生信号品質を確保するためには、
（１）  Ｒ３／（（Ｒ２＋Ｒ1）／２）＞０．６
（  望ましくは  Ｒ３／（（Ｒ２＋Ｒ1）／２）＞  １  ）
（２）  Ｒ３×（１００−Ｒ２）２／（Ｒ1×Ｒ２×Ｒ２）＞３０
の（１）（２）式を満たすように、各層の反射率を選択することが望ましい。
【００２８】
このように、３番目の層の反射率が光入射方向側の手前の層の反射率に対して小さくなりすぎないように規定することで、手前の層で多重反射する漏れ込み成分を抑制して、３番目の層の再生信号品質が確保することができる。
【００２９】
また、３層以上の多層光ディスクにおいて再生光入射面から見てｎ層目（Ｌａｙｅｒ  ｎ）を再生している際、多重反射によるクロストーク成分の様子を図示したのが図８である。
【００３０】
図８に示すように、Ｌａｙｅｒ  ｎからの再生光成分（実線）と、Ｌａｙｅｒ  ｎ−１→Ｌａｙｅｒ  ｎ−２→Ｌａｙｅｒ  ｎ−１→光検出器（点線）の順に多重反射してくる漏れ込み成分（層間クロストーク成分）との光路長が等しいことがわかる。このときは層間クロストーク成分が大きくなり、Ｌａｙｅｒ  ｎからの再生光品質が大幅に劣化する。
【００３１】
これを３層以上の多層光ディスク（図８）において一般的な式で書くと、再生光入射面から見てｎ番目（ｎ＞２）の層の反射率をＲｎ（％）としたとき、
（３）  Ｒｎ／（（Ｒｎ-1＋Ｒｎ-２）／２）＞０．６
（望ましくは  Ｒn／（（Ｒｎ-1＋Ｒｎ-２）／２）＞  １  ）
（４）  Ｒｎ×（１００−Ｒｎ-1）２／（Ｒｎ-２×Ｒｎ-1×Ｒｎ-1）＞３０
の（３）（４）式を満たすことが、ｎ番目の層の再生信号品質を確保する条件であるといえる。
【００３２】
このように、ｎ番目の層の反射率が光入射方向側の手前の層の反射率に対して小さくなりすぎないように規定することで、手前の層で多重反射する漏れ込み成分を抑制して、ｎ番目の層の再生信号品質が確保することができる。
【００３３】
次に、上述した多層光ディスクに記録された情報を再生する光ディスク装置について説明する。図９は、光ディスクを再生するための光ディスク装置の概略構成を示すブロック図である。図９に示すように、光ディスクＤは例えば図１に示した片面３層光ディスクである。光源には短波長の半導体レーザ光源１２０が用いられる。その出射光の波長は、例えば４００ｎｍ〜４１０ｎｍの範囲の紫色波長帯のものである。半導体レーザ光源１２０からの出射光１００は、コリメートレンズ１２１により平行光となり偏光ビームスプリッタ１２２、λ／４板１２３を透過して、対物レンズ１２４に入射される。その後、光ディスクＤの基板を透過し、各情報記録層に集光されるようになっている。光ディスクＤの情報記録層による反射光１０１は、再び光ディスクＤの基板を透過し、対物レンズ１２４、λ／４板１２３を透過し、偏光ビームスプリッタ１２２で反射された後、集光レンズ１２５を透過して光検出器１２６に入射される。
【００３４】
光検出器１２７の受光部は、通常複数に分割されておりそれぞれの受光部から光強度に応じた電流を出力する。出力された電流は、図示しないＩ／Ｖアンプ（電流電圧変換）により電圧に変換された後、演算回路１４０に入力される。入力された電圧信号は、演算回路１４０によりチルト誤差信号及びＨＦ信号及びフォーカス誤差信号及びトラック誤差信号などに演算処理される。チルト誤差信号はチルト制御を行うためのものであり、ＨＦ信号は光ディスクＤに記録された情報を再生するためのものであり、フォーカス誤差信号はフォーカス制御を行うためのものであり、またトラック誤差信号はトラッキング制御を行うためのものである。
【００３５】
対物レンズ１２４はアクチュエータ１２８にて上下方向、ディスクラジアル方向、およびチルト方向(ラジアル方向または／およびタンジェンシャル方向)に駆動可能であり、サーボドライバ１５０によって光ディスクＤ上の情報トラックに追従するように制御される。なお、チルト方向には２種類ある。光ディスクの中心に向かってディスク面が傾くことで生じる「ラジアルチルト」と、トラックの接線方向に生じる「タンジェンシャルチルト」とがある。このうちディスクの反りで一般に生じるのはラジアルチルトである。単にディスク製造時に生じるチルトだけではなく、経年変化や使用環境の急変で生じるチルトも考慮する必要がある。
【００３６】
このような光ディスク装置を用いて、本発明の多層光ディスクを再生することができる。
【００３７】
なお、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態に係る多層ディスクの片面３層光ディスクの構造を示す図。
【図２】片面３層光ディスクの製造方法の流れを示した図。
【図３】多重反射によるクロストーク成分の様子を示した図。
【図４】信号成分（Ｒ３）とノイズ成分（Ｒ２）とエラーレート（ＳｂＥＲ）の関係を示した図。
【図５】３層光ディスクの反射率と３層目のエラーレートの関係を示した図。
【図６】反射率と信号品質の関係を示した図。
【図７】反射率と信号品質の関係を示した図。
【図８】３層以上の多層光ディスクにおける多重反射によるクロストーク成分の様子を示した図。
【図９】光ディスクを再生するための光ディスク装置の概略構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００３９】
２・・・Ｌ０の記録パターン、３・・・Ｌ１の記録パターン、４・・・Ｌ２の記録パターン、２４…フォトポリマー、１２２・・・偏光ビームスプリッタ、１２３・・・λ／４板、１２４・・・対物レンズ、１２５・・・集光レンズ、１２６・・・光検出器
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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