JPS60202554A - 多層光記録媒体及び記録再生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 、本発明は多層にすることで記録密度を増加させる多層
光記録媒体°及びその使用方法に関する。

〔従来技術〕

レーザビームを用い記録再生を行う光記録装置状磁気記
録に比べて、非接触で高密度の記録再生が可能であるこ
とから精力的な研究開発が行われている。しかしながら
、光記録の記録密度は、記録密度が光源の波長によシ制
限され、今後の記Ｉａ書度の大幅な増加は望めない。

辷れまで、光記録において社記嚢層が１面のみ、あるい
はせいぜいディスクの両側に設け、２つのヘッドで同時
に記録再生するか、あるいは１つのヘッドで、ディスク
を裏返しては記録再生するか、のいずれかが採用されて
いた。

すなわち従来の光ディスクでは、ディスク一枚当ルの記
録面の数はせいぜい２枚止シであシ、また１つのヘッド
で同時に配録再生できる面の数は１面のみであった。

辷れまでは記録面数を増加させる試みは、はとんどなさ
れていまかった。その理由の１つには光デイスク技術が
それはど歴史の古い技術ではなく、また現状の記録密度
でも従来の記憶媒体よシも十分に大きな記録密度を持っ
ていることによる。第２の理（由れ、記録層を積層した
時に、記録再生に必要な諸技術が適用できるか、あるい
はそうでない場合、代替技術があるか等が不明であった
ととによる。

（発明の目的〕 本発明の目的は、記録層を多層にするととＫよシ、記録
密度を向上させるようにするもので奈シ、そのための多
層光記録媒体及び記録再生方法を提供することにある。

〔発明の構成〕

本発明を概説すれば本発明の第１の発明は多層光記録媒
体に関する発明であって、透明薄膜基板上に記録層を形
成した媒体を複数組積層してなることを特徴とする。

そして、本発明の第２の発明は記録再生方法に関する発
明であって、透明薄膜基板上に記録層を形成した媒体を
複数組積層し、記録層間隔をフォーカスエラー信号の動
作範囲よシ同程度以上大きくした多層光記録媒体を用い
、焦点を、あらかじめ所望の記録再生層近辺に合わせた
のち、焦点サーボ機構によシ微調整することを特徴とす
る。

以下図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明における多層光記録媒体を構成する基本
単位の一実施例の断面概略図であシ、符号１は透明薄膜
基板、２は記録媒体層、３は媒体を積層させるだめの周
辺枠、４は中心軸を取付けるための中心軸穴である。該
基本単位は第２図に示すように十分な機械的強度を持つ
基板の上に積層される。すなわち、第２図は第１図の基
肇単位をディスク化した１例の断面概略図であり、符号
５は空気層である。第２図においては、記録媒体層は片
方のみに設けられているが、両方に設けることが可能で
ある。

記録媒体層２としてはレーザ光の熱作用で光学定数の変
化する媒体ならなんでも良い。例としては、レーザの熱
作用によシ、穴のできるＴａ。

Ｂｉ、　Ａｓ−’ｒａ、ムａ−８ｅ−ａ、　Ｔｏ　、分
散０島プラズマ重合膜、ｐｂ、　ｓｎ等の金属、ｐ−ダ
ミンＢ１フルオレセイン、バナジル７タロシアニン、ジ
メチルアミノスクアリリウム等のスクアリック色素、Ｎ
ｉ又はｐｔのジチオレート錯体、チタニルフタロシアニ
ン等の有機色素薄膜、レーザの熱作用によシ、結晶−゛
非晶質の相変態を生ずる’ｒｅｏｘ　等を用いることが
できる。

透明薄膜基板１としては有機、無機薄膜の種々のものが
用いられる。有機膜の例としては、インフレーション、
ソルベントキャスト法、光重合法等によって作られたポ
リメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビ
ニリデン等の薄膜を外枠に貼ったもの、平担な基板上に
成長させたポリパラキシリレン膜等を同じく外枠に貼っ
たもの等が用いられる。

無機薄膜としてはガラス％　””１、窒化シリコン、Ｇ
ａＮ等の薄膜が用いられる。ガラスの場合は１１００Ｐ
以下の薄膜にすることは難かしいが、５ｉＯ１、ＧａＮ
等の薄膜は例えばシリコン基板上に数μ常の厚さに成長
させたのち、不要のシリコン部分をエツチングして取除
くことにより枠部３と同時に形成することができる。

薄膜部分の厚さ紘、使用する光学系及び強度０２点から
制限される。光学的な点からは膜厚は薄い方が良い。一
般にレンズ紘、作動距離（レンズ前面から焦点までの距
離）が有限であること、またレンズは途中に介在するも
のが空気のみか、あるいは一定の厚さのガラス用に設計
されている。したがって途中に介在する物質る。光ディ
スクに用いられる集光レンズ社、−５の厚さの和が変化
する場合には収差が大きくな般に作動距離２〜５■を持
ち、基板厚さｔ２又は１．５−を通して集光するように
設計されている。したがって（一層の厚さ）×（積層す
る層数）がこれら基板の厚さに比して無視できるような
条件が一層の厚さに対する制限となる。例えば２層の場
合、厚さが１１ｍでも、層の厚さはａ２■であシ、第１
層と第２層との間に介在する透明層はわずかａｌ、であ
り無視することができる。なお二層の場合は特別であ〕
第３図のような構成を採ることによシ薄膜を用いないで
も多層化が可能である。すなわち、第３図は片側２層ず
つ計４層からなる本発明の媒体の１例の断面概略図であ
シ、符号６は強度を持たせるために十分な厚みを持つ中
心基板であシ、７はスペーサ、８はカバー用基板である
。カバー用基板８は透明であ〕、使用するレンズの仕様
に従って、１．２あるいは１．５−等の厚さを持つ。

中心基板６は透明、不透明どちらでもかまわない。また
、カバー用基板と同じものを裏同志で貼合せても良い。

あるいはスペーサ７の十分に小さなエアーサンドイッチ
構造の通常の光デイスク装置を二枚貼合わせても良い。

記録層２は１層％以下の厚さであるため、上部あるいは
下部のいずれに焦点を合わせても無収差で記録再生が可
能である。

光デイスク装置においては、記録層に光源の焦点を合わ
せるための焦点サーボ技術及び記録を同心円あるいはら
旋状に規則正しく行うためのトラッキング技術の２つが
重要である。

焦点サーボのためにはナイフェツジ法、軸ずらし法等と
呼ばれる方法を用い、記録層からの反射光を２つのフォ
トダイオードで検出し、その差信号（フォーカスエラー
信号と呼ばれる）がバランスするようにレンズを移動さ
せる。レンズの移動量ｄに対するフォーカスエラー信号
の変化の例を模式的に第４図の実線に示す。すなわち、
第４図は単層媒体からのフォーカスエラー信号波形の模
式図である。７オ一カスエラー信号は、一定動作範囲ム
においてのみある程度の大きさを持ち、仁の範囲外で拡
小さい値となったり、場合によっては正負の値に振動す
る。

フォーカスエラー信号が原点を通る点馬が合焦点位置で
ある。フォーカスエラー信号の動作範囲ムは、使用する
光学系のレンズ、きラー、及びフォトダイオードの面積
に依存する。これらが無限大の時、デフォーカス時には
第４図の破線のようになる。

これらの面積、特に゛°フォトダイオードの面積が小さ
い＃１ど動作範囲は小さくなる。一般に光デイスク装置
では、レンズの位置が動作範囲ムの中に入るようにあら
かじめ移動させておいてから焦点サーボ回路を動作させ
る。したがってこの場合は動作範囲ムが広い糎ど装置設
計は簡単になる。

多層光記録媒体の場合、層間隔が短い場合、動作範囲が
重なるため、それすれの層への合焦点条件がわからなく
彦るが、層間隔が広くなるにつれて、それぞれの層から
のフォーカスエラー信号が明確に分離できるようになる
。

第５図に層間隔が十分に広い二層の媒体からの焦点サー
ボ信号を示す。すなわち、第５図は二層媒体からのフォ
ーカスエラー信号波形の模式図である。入の範囲で焦点
サーボ回路を働すとＦｏ１＾の範囲で焦点サーボ回路を
働かすと１１に焦点が合う。為と鳥の範囲が重ならなけ
れば、それぞれの層に焦点サーボを働かせることは可能
であるが多少型なっても焦点サーボを働かせることは可
能である。

以上説明は二層の場合について行ったが三層以上の場合
も同様である。

情報を同心円あるいはら旋状に整然と記録するためのト
ラッキング技術に関しては、最も一般的な方法は案内溝
を用い、とれからの反射回折光が対称になるように記録
ビームを移動させることによシ行われる。多層記録媒体
の場合は、案内溝のある媒体が実現できれば記録再生装
置側の問題は、麦い。これはトラッキングを行うために
は、焦点サーボが働いている必要があり、焦点面から十
分に離れた面からの反射光はトラッキング信号に何ら影
響を与えないからである。

したがって問題はむしろ多層媒体の各層に案内溝を設け
る方法にある。第３図に示す片側２層の場合は通常の厚
い基板を用いるととができるため、従来の射出成型法あ
るいはフォトポリマー法（２ｐ法と略す）等の技術を用
いることができるため何ら問題はない。

三層以上になると中間層は薄くする必要があるため、必
ずしも従来技術では案内溝の形成はできない。

むしろ、案内溝形成のために用いられる原版作製技術を
そのまま直接利用することができる。

例えば、基板上にフォトレジストを塗布し、し−ザビー
ムで露光現像したものをその１１用いる。この方法では
射出成型法、２ｐ法等に比べて生産性は低下するが、工
程が少ないことにより欠陥のない実質な媒体を作シやす
い。

以上多層記録媒体及び記録再生方法について基本的な構
成を述べたが、実施に当っては種々の変形が可能である
。

第１図において薄膜部の強度が十分に得られない時には
放射状の補強部及び内枠を設けても良い。この時記録再
生用ビームがこの補強部を横切る時にフォーカスエラー
信１号及びトラッキング信号を乱すが、これに呟補強部
の位置を７オトセンサ等で検出し、フォーカスエラー信
号及びトラッキング信号をサンプルホールド回路によシ
補強部を横切る前の値にホールドしておけば良い。

第１図あるいは第２図において記録層は透明薄膜基板の
片方のみに設けであるが、透明薄膜基板の厚さが十分に
ある時には両面に設けても良い。

本発明における最大の難点は、記録再生光の多くが、光
源側の記録層に吸収あるい線反射されて、第２層あるい
はそれ以上の層に届き難くなることである。とれを避け
るためには光源側の記録層を薄くしたシ、適度な反射防
止層を設ける等の工夫が必要である。

本発明は主としてディスク状の媒体を想定して説明を行
ってきたが、ビームを二次元的に走査して、二次元的に
情報を記録する場合にはトラッキングは不要である。

〔実施例〕 以下、本発明を実施例によ）更に具体的に説明するが本
発明状これら実施例に限定されない。

なお、第６図はシリコン基板を用いて４った補強部を有
する透明薄膜基板の１例の概略図であ〕、符号９は補強
部、・ｔｏは薄膜部であシ、第７図は補強部を有する本
発明の媒体を用いた記録再生装置の１例の回路図である
。

実施例１ 厚さ１．２１ｍｌ　％直径１００■の溝付基板に〒・を
ｓｏｌ及び１５０ｘ蒸着し、α５雪の厚さのスペーサを
用いて貼合わせエアーサンドイッチ構造とした。これを
Ｔｏの膜厚５０ｘの方から光記録再生ヘッドで焦点サー
ボ及びトラックサーボをかけた。サーボをかける前の位
置によシ第１層、第２層に独立に焦点サーボがかけられ
ることを確認した。同時にトラックサーボも焦点の合っ
た方のトラックＫかかることがわかった。

実施例２ 実施例１に示す媒体を、媒体厚が１５０１の側を内側に
して二枚貼合わせた。これを回転軸に取付け、二つの記
録ヘッドを用い上下の方向から同時に記録再生できるこ
とを確認した。

実施例３ 厚さ３００μ漢の５インチシリコンウエノ１に減圧ＯＶ
Ｄ法によシ厚さ２μ愼の窒化シリコン膜を片面に付着さ
せ、反対側から７オトレジストを用い第６図のような形
状の窓を形成し、４０％ＫＯＨ溶液でエツチングし、窒
化シリコン膜及びシリコン補強部を有する基板を作製し
た。これの窒化シリコン腹側に厚さ１ｏｏｏｆのポジ形
フォトレジストを塗布したのち回転ステージ上に取付は
細く絞った■・−Ｏｄレーザ光でピッチ２．５−でら旋
状に露光、現像し、溝付き基板を得た。

この基板にＴ・を４０．７ｏ又は１２ｏｆ、蒸着したも
のをそれぞれ作製した。これを厚さ２−のガラス基板の
両側に記録層の厚い順に積層し、更に最外層にｔ２■の
ガラス基板を重ね、６層の記録層を持つディスクを作製
した。

他方、記録再生装置としては通常の光デイスク記録再生
装置の一部を変更し、第７図のような構成のものを作製
した。

第７図において符号１１は、補強部検出用の７オトセン
サ、１２線記録再生用ヘツド、１３はトラッキングエラ
ー信号、１４はフォーカスエラー信号、１５社サンプル
ホールドアンプ、１６はアナログスイッチ−１７は差動
アンプ、１８°紘アナログスイッチ制御信号、１９は層
選択信号、２０′はトラッキング用；イル駆動信号、２
１は７オ一カシング用フイル駆動信号、２２はコントロ
ーラである。なおヘッド内蔵の４分割フォトダイオード
からフォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号
を取出すための回路及びヘッド内層コイルに電流を供給
するための電流増幅部、更に記録再生信号の流れ等の、
通常の光デイスク記録再生装置と同じものの図示は省略
した。

補強部検出用フォトセンサ１１からの信号はヘッド１２
が補強部を通過する間に、ホールド信号、その他の時間
線サンプル信号を、サンプルホールドアンプ１５に供給
するようにタイミングが調整される。

所望の記録層に焦点を合わせるにはアナログスイッチ１
６をオフ状態にし、層選択信号１９に選択する層の位置
に対応する電圧を与えてからアナログスイッチ１６をオ
ン状態に切替えることにより行うことができる。なお必
要な層選択信号は、ディスクが制止した状態でアナログ
スイッチ１６をオフにし、ヘッドが十分に離れた位置か
ら近付くように層選択信号をスキャンさせ、この時のフ
ォーカスエラー信号を解析することにより得られる。

この装置で前述のディスクを取付け、６００ｒｐｍで回
転させ、レーザ出力２０ｍＷで周波数１ＭＨｚの信号を
記録し、５．Ｗの再生出力光で各層共０１１５０ｄＢ以
上を得た。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば通常の光ディスク
に用いられる諸技術を大幅に変更することなく、情報を
多層に記録再生することが可能でアシ、大容量の光記録
装置を安価に提供する仁とができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の多層光記録媒体を構成する基本単位の
１例の断面概略図、第２図は第１図の基本単位をディス
ク化した本発明の媒体の１例の断面概略図、第５図は片
側２層ずつ計４層からなる本発明の媒体の１例の断面概
略図、竿４図は単層媒体からのフォーカスエラー信号波
形の模式図、〜第５図は二層媒体からのフォーカスエラ
ー信号波形の模式図、第６図はシリコン基板を用いて作
った補強部を有する薄膜基板の１例の概略図、第７図は
補強部を有する本発明の媒体を用いた記録再生装置の１
例の回路図である。 １：透明薄膜基板、２：記録媒体層、３：周辺枠、４：
中心軸穴、５：空気層、６：中心基板、７：スペーサ、
８：カバー用基板、９：補強部、１０：薄膜部、１１：
補強部検出用７オトセンサ、１２：’記録再生側ヘッド
、１！ｉ：）ラッキングエラー信号、１４ニアオ一カス
エラー信号、１５：サンプルホールドアンプ、１６：ア
ナログスイッチ、１７：差動アンプ、１８：アナログス
イッチ制御信号、１９：層選択信号、２０ニドラッキン
グ用コイル駆動信号、２１：フォーカシング用コイル駆
動信号、２２：Ｈノドローラ 特許出願人　日本電信電話公社 代理人　中本　宏 同　弁上　昭 第１図 第２図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｔ　透明薄膜基板上に記録層を形成した媒体を複数組積
   層して亀ることを特徴とする多層光記録媒体。 ２　透明薄膜基板上に記録層を形成した媒体を複数組積
   層し、記録層間隔をフォーカスエラー信号の動作範囲よ
   り同程度以上大きくした多層光記録媒体を用い、焦点を
   、あらかじめ所望の記録再生層近辺に合わせたのち、焦
   点サーボ機構により微調整することを特徴とする記録再
   生方法。