JPH1116207A - 多層情報記録媒体及びその再生装置 - Google Patents

多層情報記録媒体及びその再生装置

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JPH1116207A
JPH1116207A JP9179081A JP17908197A JPH1116207A JP H1116207 A JPH1116207 A JP H1116207A JP 9179081 A JP9179081 A JP 9179081A JP 17908197 A JP17908197 A JP 17908197A JP H1116207 A JPH1116207 A JP H1116207A
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孝則 前田
Masakazu Ogasawara
昌和 小笠原
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 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
供することを目的とする。 【解決手段】 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のすべてが
読み取り可能である多層情報記録媒体であって、記録層
の各々は、その記録密度が、記録層に平行な基準面から
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
とを特徴とする。

Description

【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、３
７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
た入射光によって該複数の記録層のすべてが読み取り可
能である多層情報記録媒体であって、記録層の各々は、
その記録密度が、記録層に平行な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
って該複数の記録層のすべてが読み取り可能である多層
情報記録媒体であって、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は、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
って該複数の記録層のすべてが読み取り可能である多層
情報記録媒体であって、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は、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を特徴とす
る。
【００１１】また、請求項４に記載の発明は、請求項１
乃至は３のいずれか一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１
乃至は４のいずれか一に記載の多層情報記録媒体であっ
て、基準面は、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の中間に設定されていることを
特徴とする。
【００１３】また、請求項６に記載の多層情報記録媒体
は、複数の記録層を有するとともに、一面から入射され
た入射光によって該複数の記録層のすべてが読み取り可
能である多層情報記録媒体であって、記録層に平行な基
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、基準面に記録される情報の基準クロック長を
ｌ0 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）＊ｌ0 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に記載の多層情報記録媒体
は、複数の記録層を有するとともに、一面から入射され
た入射光によって該複数の記録層のすべてが読み取り可
能である多層情報記録媒体であって、記録層に平行な基
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、基準面に記録される情報のトラックピッチを
ｐ0 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）＊ｐ0 となるように設定されていることを特徴とする。
【００１５】また、請求項８に記載の発明は、請求項６
又は７に記載の多層情報記録媒体であって、基準面は、
複数の記録層のいずれか一つに一致していることを特徴
とする。
【００１６】また、請求項９に記載の多層情報記録媒体
の再生装置は、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該複数の記録層のすべてが
読み取り可能である多層情報記録媒体であって、単一の
対物レンズを備え、各記録層の再生される信号のクロッ
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。
【００１７】また、請求項１０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
よって該複数の記録層のすべてが読み取り可能である多
層情報記録媒体の再生装置であって、単一の対物レンズ
を備え、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、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。
【００１８】また、請求項１１に記載の発明は、請求項
９乃至は１０のいずれか一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、記録層に平行な所定
の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５５０
μｍ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５
３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（μｍ）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（μｍ）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.899,90
1 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

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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のすべてが
    読み取り可能である多層情報記録媒体であって、 前記記録層の各々は、その記録密度が、前記記録層に平
    行な基準面からの距離が離れるほど小さくなるように設
    定されていることを特徴とする多層情報記録媒体。
  2. 【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のすべてが
    読み取り可能である多層情報記録媒体であって、 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は、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を特徴
    とする多層情報記録媒体。
  3. 【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のすべてが
    読み取り可能である多層情報記録媒体であって、 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は、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を特徴とする
    多層情報記録媒体。
  4. 【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乃至は３のい
    ずれか一に記載の多層情報記録媒体。
  5. 【請求項５】 前記基準面は、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の中間に設
    定されていることを特徴とする請求項１乃至は４のいず
    れか一に記載の多層情報記録媒体。
  6. 【請求項６】 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のすべてが
    読み取り可能である多層情報記録媒体であって、 記録層に平行な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、基準面に記録される情報の
    基準クロック長をｌ0 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）＊ｌ0 となるように設定されていることを特徴とする多層情報
    記録媒体。
  7. 【請求項７】 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のすべてが
    読み取り可能である多層情報記録媒体であって、 記録層に平行な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、基準面に記録される情報の
    トラックピッチをｐ0 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）＊ｐ0 となるように設定されていることを特徴とする多層情報
    記録媒体。
  8. 【請求項８】 前記基準面は、前記複数の記録層のいず
    れか一つに一致していることを特徴とする請求項６又は
    ７に記載の多層情報記録媒体。
  9. 【請求項９】 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のすべてが
    読み取り可能である多層情報記録媒体であって、 単一の対物レンズを備え、 各記録層の再生される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。
  10. 【請求項１０】 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のすべて
    が読み取り可能である多層情報記録媒体の再生装置であ
    って、 単一の対物レンズを備え、 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、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。
  11. 【請求項１１】 前記対物レンズは、前記記録層に平行
    な所定の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９乃至は１０の
    いずれか一に記載の多層情報記録媒体の再生装置。
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WO2005117005A1 (ja) 2004-05-25 2005-12-08 Ricoh Company, Ltd. 多層情報記録媒体、情報記録装置、および情報再生装置
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