多層光記録媒体
【課題】多層光記録媒体において、層間・共焦点クロストークを抑制しながらも、多層光記録媒体の設計を簡潔化する。また、記録再生装置側の記録再生制御の簡潔化も図る。
を提供する。
【解決手段】光照射によって情報が再生され得る記録再生層が、中間層を介して少なくとも３層以上積層される多層光記録媒体１０であって、中間層の膜厚は２種類以下となっており、光入射面から最も遠い記録再生層を除いた残りの全ての記録再生層の光学定数が、互いに実質的に同一となるようにした。
を提供する。
【解決手段】光照射によって情報が再生され得る記録再生層が、中間層を介して少なくとも３層以上積層される多層光記録媒体１０であって、中間層の膜厚は２種類以下となっており、光入射面から最も遠い記録再生層を除いた残りの全ての記録再生層の光学定数が、互いに実質的に同一となるようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光照射によって情報が再生され得る記録再生層が複数積層される多層光記録媒体に関に関する。
【背景技術】
【０００２】
光記録媒体の分野では、レーザー光源の短波長化や光学系の高ＮＡ化によって、記録密度を高めてきている。例えばＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（ＢＤ）規格の光記録媒体では、レーザーの波長を４０５ｎｍ、開口数を０．８５とし、１層当たり２５ＧＢの容量の記録再生を可能にしている。しかし、これらの光源や光学系による努力は限界に達してきており、記録容量を更に増大させる為には、光軸方向へ多重に情報を記録していく体積記録が求められている。例えばＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（ＢＤ）規格の光記録媒体では、記録再生層を８層（非特許文献１参照）、または６層（非特許文献２参照）を備える多層光記録媒体が提案されている。
【０００３】
多層光記録媒体では、記録再生層の情報を再生する際に、他の記録再生層の信号が漏れ込んだり、他の記録再生層の影響によって生じるノイズが漏れ込んだりする、いわゆるクロストークが問題となる。このクロストークはサーボ信号や記録信号の劣化につながる。
【０００４】
このクロストークには、層間クロストークと共焦点クロストークの２種類が存在する。層間クロストークとは、再生中の記録再生層に隣接する記録再生層で反射した光が、再生光に漏れ込むことで生じる現象である。従って、２層以上の記録再生層を有する多層光記録媒体では必ず問題となる。層間距離を大きくすれば、この層間クロストークは小さくなる。
【０００５】
共焦点クロストークは、３層以上の記録再生層を有する多層光記録媒体に特有な現象であり、再生中の記録再生層で１回だけ反射した本来の再生光と、他の記録再生層で複数回反射した迷光との間で、互いの光路長が一致してしまうことによって生じる現象である。
【０００６】
共焦点クロストークの発生原理について図１１〜図１４を用いて説明する。図１１のような多層光記録媒体４０において、再生または記録のためにＬ０記録再生層４０ｄに集光されたビーム７０は、記録再生層の半透過性により複数の光ビームに分岐してしまう。図１２では、Ｌ０記録再生層４０ｄの記録再生目的のビームから分岐したビーム７１が、Ｌ１記録再生層４０ｃで反射してＬ２記録再生層４０ｂで焦点を結び、この反射光が再びＬ１記録再生層４０ｃで反射して検出される現象が示されている。
【０００７】
図１３では、Ｌ０記録再生層４０ｄの記録再生目的のビームから分岐したビーム７２が、Ｌ２記録再生層４０ｂで反射して光入射面４０ｚで焦点を結び、この反射光が再びＬ２記録再生層４０ｂで反射して検出される現象が示されている。図１４では、Ｌ０記録再生層４０ｄの記録再生目的のビームから分岐したビーム７３が、他の記録再生層で焦点を結ばないが、Ｌ１記録再生層４０ｃ、Ｌ３記録再生層４０ａ、Ｌ２記録再生層４０ｂの順で反射して検出される現象が示されている。
【０００８】
ビーム７０と比較して、迷光であるビーム７１〜７３の光量は小さいが、等しい光路長と等しい光束径で光検出器に入射するため干渉による影響は大きく、光検出器で受光した光量が、微少な層間厚みの変化で大きく変動し、安定な信号を検出することが困難となる。一方、迷光に関しては反射の回数が多いほど、各記録再生層の反射率の積となって光量が減少していくので、実用的には３回の多面反射の迷光を考慮すれば十分である。
【０００９】
これら図１１〜図１４で示す現象において、例えば、Ｔ１＝Ｔ２に設定すると、ビーム７０とビーム７１の光路長と光束径が一致してしまい、同時に光検出器（フォトディテクタ）に入射して検出される。同様に、Ｔ１＋Ｔ２＝Ｔ３＋ＴＣに設定するとビーム７０とビーム７２光路長と光束径が一致してしまい、またＴ３＝Ｔ１に設定するとビーム７０とビーム７３の光路長と光束径が一致してしまう。従って、共焦点クロストークを避ける為には、全ての層間距離を異ならせる手法を採用するのが一般的である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】I. Ichimura et. al., Appl. Opt., 45, 1794-1803 (2006)
【非特許文献２】K. Mishima et. al., Proc. of SPIE, 6282, 62820I (2006)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記説明から分かるとおり、層間クロストークを避ける為に層間距離を広げようとすると、限れた厚みの中で記録再生層の積層数を増大させることが困難となる。また、共焦点クロストークを避ける為に全ての層間距離を異ならせながら、記録再生層の積層数を増大させると、様々な膜厚の中間層を用意する必要があるため、結局、層間距離が大きくなるという問題が生じる。この結果、光入射面から最も遠い記録再生層が、光入射面から離れてしまい、チルト等におけるコマ収差に対して不利に作用するという問題があった。
【００１２】
更に、各記録再生層には、グルーブ／ランド等のトラッキング制御用の凹凸を形成しなければならない場合がある。この際、各中間層にスタンパを利用して凹凸を形成する必要が生じるので、中間層の膜厚には誤差が生じやすい。従って、この成膜誤差の影響を予め考慮して、各中間層の膜厚を互いに異ならせようとすると、膜厚差を大きめに設定する必要が生じるので、益々、多層光記録媒体の厚みが増大するという問題があった。
【００１３】
また、記録再生装置側の制御を容易にするためには、多層光記録媒体において、記録再生層における積層状態の反射率（即ち、完成した多層光記録媒体の各記録再生層に光を照射した際に、入射光と反射光の比率から求められる反射率）を各記録再生層間で互いに揃えたり、記録時のレーザーパワーの値を、記録再生層間で互いに近づけたりするのが一般的となっている。このため、各記録再生層を構成する膜材料、膜構成、膜厚等を各層で最適化する必要があり、これに応じて記録再生装置側における記録条件（例えば記録ストラテジや照射パルス波形）も、各層で最適化しなければならない。いずれにしろ、従来の思想の下では、記録再生層の積層数を増大させる程、多層光記録媒体の製造側と、記録再生装置の設計側の双方の負担が懸念されていた。
【００１４】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、記録再生層を多層化する際に、クロストークによる信号品質の劣化を抑制しつつ、多層光記録媒体の設計を簡潔化でき、更に、記録再生装置側の記録再生制御を簡略化できる多層光記録媒体を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らの鋭意研究により、上記目的は以下の手段によって達成される。
【００１６】
即ち、上記目的を達成する本発明は、光照射によって情報が再生され得る記録再生層が、中間層を介して少なくとも３層以上積層される多層光記録媒体であって、前記中間層の膜厚は２種類以下となっており、光入射面から最も遠い前記記録再生層を除いた残りの全ての前記記録再生層の光学定数が、互いに実質的に同一であることを特徴とする多層光記録媒体である。
【００１７】
上記目的を達成する多層光記録媒体は、上記発明に関連して、前記光入射面から最も遠い前記記録再生層を含んだ全ての前記記録再生層の光学定数が、互いに実質的に同一であることを特徴とする。
【００１８】
上記目的を達成する多層光記録媒体は、上記発明に関連して、前記光学定数が互いに実質的に同一となる前記記録再生層を構成する材料組成及び膜厚が、実質的に同一であることを特徴とする。
【００１９】
上記目的を達成する多層光記録媒体は、上記発明に関連して、第１膜厚となる第１中間層と、前記第１膜厚よりも大きい第２膜厚となる第２中間層が、前記記録再生層を挟んで交互に積層されることを特徴とする。
【００２０】
上記目的を達成する多層光記録媒体は、上記発明に関連して、前記第１膜厚が略１２μｍ、前記第２膜厚が略１６μｍであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、多層光記録媒体において、層間・共焦点クロストークを抑制しながらも、多層光記録媒体の設計を簡潔化できる。また、記録再生装置側の記録再生制御も簡潔化することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る多層光記録媒体とこれを記録再生する光ピックアップの概略構成を示す図である。
【図２】同多層光記録媒体の積層構造を示す断面図である。
【図３】同多層光記録媒体の反射率と吸収率を示す図表及びグラフである。
【図４】同多層光記録媒体の膜厚構成を示す図である。
【図５】本発明の実施例に係る多層光記録媒体に再生光を照射した際の反射光の波形を示す図である。
【図６】本発明の比較例に係る多層光記録媒体に再生光を照射した際の反射光の波形を示す図である。
【図７】本発明の多層光記録媒体の基本概念を説明するための再生光の状態を示す図である。
【図８】本発明の多層光記録媒体の基本概念を説明するための迷光の状態を示す図である。
【図９】本発明の多層光記録媒体の基本概念を説明するための積層反射率の変化を示す図である。
【図１０】本発明の多層光記録媒体の基本概念を説明するための積層反射率の変化を示す図である。
【図１１】多層光記録媒体における再生光と迷光の状態を示す図である。
【図１２】多層光記録媒体における再生光と迷光の状態を示す図である。
【図１３】多層光記録媒体における再生光と迷光の状態を示す図である。
【図１４】多層光記録媒体における再生光と迷光の状態を示す図である。
【図１５】参考例となる多層光記録媒体の反射率と吸収率を示す図表及びグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
まず、本発明の実施の形態に係る多層光記録媒体の基本思想について説明する。
【００２４】
多層光記録媒体において、記録再生層の間に配置される中間層の厚さが２種類(Ｔ１、Ｔ２)となり、これらが交互に積層される場合を考える。図５には、第a番目の記録再生層を再生した場合に、この記録再生層で直接反射した再生光（本光）の経路が示されている。また図８には、この本光と光路長が一致する迷光の経路の一例が示されている。なお、ここでは、第k番目の記録再生層を構成している材料に関して、その単層状態の反射率と透過率を各々rk、tkと定義する。
【００２５】
第a番目の記録再生層に「１」の強度の再生光を入射させたときの本光の強度をIa、迷光の強度をIa'とすると、Ia及びIa'は以下の[式１]、[式２]で示される。
[式１] Ia=(ta+1×ta+2×ta+3×…×ta+n)2×ra
[式２] Ia'=(ta+2×ta+3×…×ta+n)×ra+1×ta+2×ra+3×ra+2×(ta+3×…×ta+n)
=(ta+2×ta+3×…×ta+n)2×ra+1×ra+2×ra+3
【００２６】
従って，本光に対する迷光の強度比Ia'／Iaは式３で表現できる。
[式３]Ia'／Ia= (ta+2×ta+3×…×ta+n)2×ra+1×ra+2×ra+3／(ta+1×ta+2×ta+3×…×ta+n)2×ra
=(ra+1×ra+2×ra+3)／(ta+12×ra)
【００２７】
以上の通り、中間層の厚さが交互に２種類となるような多層記録媒体では、第a番目の記録再生層における共焦点クロストークの影響を減らすため、即ち[式３]の迷光の強度比を小さくするために、以下の３つの考えが有効であることが分かる。
（１）第a層の反射率raを高くすること。
（２）第a+1層、第a+2層、第a+3層（第a層の光入射面（手前）側に隣接する３層）の反射率ra+1、ra+2、ra+3を低くすること。
（３）第a+1層（第a番目の記録再生層の手前に隣接する１層）の透過率ta+1を高くすること。
【００２８】
更に、この考え方が全ての記録再生層で成り立つためには、他の記録再生層に対して手前の層になり得ない記録再生層、即ち、光入射面から最も遠い（奥）側の記録再生層を除いた残りの全ての記録再生層の反射率を低くし、透過率を高くすればよい。これを実現するためには、最奥の記録再生層を除いた残りの全記録再生層の単層状態の反射率rと透過率tを同一にすることが、媒体設計上では極めて簡便である。この際、各記録再生層の反射率rは低く、透過率tは高くようにする。勿論、最奥の記録再生層も含めた、全ての記録再生層の反射率rと透過率tを同一にすれば、最奥の記録再生層における迷光低減効果は減ずるものの、媒体設計上では最も簡略化できる。
【００２９】
上述の通り、異なる記録再生層の間で光学定数を一致させる、即ち反射率rと透過率tを同一にすると、多層光記録媒では、奥側の記録再生層であるほど、積層状態の反射率R（以下、積層反射率という）が低く観測される。従って、仮に全ての記録再生層の反射率rと透過率tを同一にする場合を考えると、積層反射率Rは、手前側の記録再生層から奥側の記録再生層にかけて、単調に減少することになる。なお、積層状態の反射率とは、完成後の多層光記録媒体の特定の記録再生層に光を照射した際に、入射光と反射光の比率から求められる反射率のことを意味している。
【００３０】
複数の記録再生層の光学定数を一致させるためには、記録再生層を構成する記録材料の組成と、その膜厚を一致させることが便利である。このようにすると、媒体設計上においても、製造上においても負担が合理的に軽減される。結果、本発明に係る多層光記録媒体の概念思想を実現するためには、複数の記録再生層を構成している記録材料の組成と、その膜厚を同一にすることが望ましい。より好ましくは、光入射面から最も奥側の記録再生層を含めた全ての記録再生層において、材料組成と膜厚を実質的に同一にし、結果、光学定数も互いに一致させる。
【００３１】
なお、多層光記録媒体において、各記録再生層の組成と膜厚が実質的に同一であるという意味は、例えばミクロトームでディスクを断面方向に切断した試料を、透過型電子顕微鏡(Transmission Electron Microscope:TEM)、あるいは走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)にて膜厚を測長し、更に、これらの顕微鏡に付属するエネルギー分散型分光法(Energy Dispersive Spectroscopy)などによって組成を分析した結果が、各記録再生層間で実質的に殆ど同一であることと同義である。このような状態であれば、各記録再生層の間で材料組成と膜厚が同一と考えてよい。勿論その結果として、各記録再生層の間では、光学定数が互いに一致する。
【００３２】
ところで透過率tkは０より大きく１よりも小さな値を取るので、記録再生層の層数n+1が増えるほど、反射光強度Iaが減少する。反射光強度Iaがあまりに低いと、SNR（signal-noise ratio）が小さくなってしまい、光ピックアップのフォトディテクタの感度限界に達する。記録再生層の層数は、原則、この感度限界が上限となる。
【００３３】
具体的に設計段階では、光入射面側から奥側に向かって、同一の光学定数となる記録再生層を順番に積層させていき、その積層反射率Rが、光ピックアップで扱うことができる感度限界に達するまでを、最大の積層数とする。
【００３４】
上記概念思想に基づいて、多層光記録媒体を構成する例を図９に示す。最も光入射面側に位置する記録再生層(Ln-1層)から、途中の記録再生層(Lk+1層、Lk層、Lk-1層)を経て、最も奥側に位置する記録再生層(L0)に向かって、積層反射率Rは単調に減少する。
【００３５】
最も光入射面側に位置する記録再生層(Ln-1層)と、最も奥側に位置する記録再生層(L0層)の各々の積層反射率(Rn-1、R0)の比率は、一般的な光ピックアップが扱うことのできる同反射率のダイナミックレンジの制限から決定され、５：１以内であることが好ましく、４：１以内であることが望ましい。即ち、R0／Rn-1≧（１／５）にすることが好ましく、R0／Rn-1≧（１／４）にすることが望ましい。
【００３６】
なお、図９では、全ての記録再生層の光学定数を一致させる概念を例示したが、図１０に示されるように、最も奥側に位置する記録再生層(L0層)に関しては、残りの記録再生層と異なる材料組成や膜厚を採用することによって、光学定数を一致させなくても良い。なぜなら、このL0層は、更に奥側に記録再生層が存在しないため、光透過率を配慮する必要が無いからである。
【００３７】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００３８】
図１には、第１実施形態に係る多層光記録媒体１０と、この多層光記録媒体１０の記録再生に用いられる光ピックアップ７００の構成が示されている。
【００３９】
光ピックアップ７００は光学系７１０を備える。この光学系７１０は、多層光記録媒体１０の記録再生層群１４に対して記録・再生を行う光学系となる。光源７０１から出射された比較的短い青色波長３８０〜４５０ｎｍ（ここでは４０５ｎｍ）となる発散性のビーム７７０は、球面収差補正手段７９３を備えたコリメートレンズ７５３を透過し、偏光ビームスプリッタ７５２に入射する。偏光ビームスプリッタ７５２に入射したビーム７７０は、偏光ビームスプリッタ７５２を透過して、更に４分の１波長板７５４の透過によって円偏光に変換された後、対物レンズ７５６で収束ビームに変換される。このビーム７７０は、多層光記録媒体１０の内部に形成された複数の記録再生層群１４のいずれか記録再生層の上に集光される。
【００４０】
偏光ビームスプリッタ７５２で反射されたビーム７７０は、集光レンズ７５９を透過して収束光に変換され、シリンドリカルレンズ７５７を経て、光検出器７３２に入射する。ビーム７７０には、シリンドリカルレンズ７５７を透過する際、非点収差が付与される。光検出器７３２は、図示しない４つの受光部を有し、それぞれ受光した光量に応じた電流信号を出力する。これら電流信号から、非点収差法によるフォーカス誤差（以下ＦＥとする）信号、再生時に限定されるプッシュプル法によるトラッキング誤差（以下ＴＥとする）信号、多層光記録媒体１０に記録された情報の再生信号等が生成される。ＦＥ信号およびＴＥ信号は、所望のレベルに増幅および位相補償が行われた後、アクチュエータ７９１および７９２にフィードバック供給されて、フォーカス制御およびトラッキング制御がなされる。
【００４１】
図２には、この多層光記録媒体１０の断面構造が拡大して示されている。
【００４２】
この多層光記録媒体１０は、外径が約１２０ｍｍ、厚みが約１．２ｍｍの円盤形状となっており、記録再生層を３層以上備える構成となっている。この多層光記録媒体１０は、光入射面１０Ａ側から、カバー層１１、１０層構成となるＬ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊ、このＬ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊの間に介在する中間層群１６、支持基板１２を備えて構成される。
【００４３】
支持基板１２にはトラックピッチ０．３２ｕｍのグルーブが設けられている。なお、支持基板１２の材料としては種々の材料を用いることが可能であり、例えば、ガラス、セラミックス、樹脂を利用できる。これらのうち、成型の容易性の観点からは樹脂が好ましい。樹脂としてはポリカーボネイト樹脂、オレフィン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。これらの中でも、加工性などの点からポリカーボネイト樹脂やオレフィン樹脂が特に好ましい。なお、支持基板１２は、ビーム７７０の光路とならないことから、高い光透過性を有している必要はない。
【００４４】
Ｌ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊの積層反射率は、光入射面から奥側に向かって減少している。即ち光入射面に最も近いＬ９記録再生層１４Ｊの積層反射率が最も高く、Ｌ０記録再生層１３Ａの積層反射率が最も低くなる。
【００４５】
上述のような積層反射率を実現するための膜設計として、Ｌ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊは、光学系１００における青色波長領域のビーム７７０に対応させて、単層状態の光反射率・吸収率等が最適化されている。本実施形態では、全てのＬ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊの間において光学定数が実質的に同一に設定され、そのためにも、Ｌ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊの間において材料組成及び膜厚が実質的に同一に設定されている。
【００４６】
具体的には図３に示されるように、Ｌ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊは、単層状態での反射率（以下、単層反射率という）が１．５％に設定され、単層状態での吸収率（以下、単層吸収率という）が４．５％に設定される。
【００４７】
このように本実施形態では、Ｌ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊにおいて、互いに略同じ単層反射率・単層吸収率に設定される。この結果、Ｌ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊにおいて、光入射面側から順番に積層反射率が単調減少していくことになる。
【００４８】
この膜設計を採用する結果、Ｌ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊは、互いに殆ど同じ記録材料及び膜厚で形成することが可能となり、製造コストの大幅な削減が実現される。
【００４９】
なお。Ｌ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊは、それぞれ、追記型記録膜の両外側に誘電体膜等を積層した３〜５層構造となっている（図示省略）。各記録再生層の誘電体膜は、追記型記録膜を保護するという基本機能に加えて、記録マークの形成前後における光学特性の差を拡大させたり、記録感度を向上させたりする役割を果たす。
【００５０】
なお、ビーム７７０を照射した場合に、誘電体膜に吸収されるエネルギーが大きいと記録感度が低下しやすい。従って、これを防止するためには、これらの誘電体膜の材料として、３８０ｎｍ〜４５０ｎｍ（特に４０５ｎｍ）の波長領域において低い吸収係数（ｋ）を有する材料を選択することが好ましい。なお、本実施の形態においては、誘電体膜の材料としてＴｉＯ２を用いている。
【００５１】
誘電体膜に挟まれる追記型記録膜は不可逆的な記録マークが形成される膜であり、記録マークが形成された部分とそれ以外の部分（ブランク領域）は、ビーム７１０に対する反射率が大きく異なる。この結果、データの記録・再生を行うことができる。
【００５２】
追記型記録膜は、Ｂｉ及びＯを含む材料を主成分として形成される。この追記型記録膜は、無機反応膜として機能し、レーザー光の熱による化学的又は物理的な変化で反射率が大きく異なるようになっている。具体的な材料としては、Ｂｉ−Ｏを主成分とするか、又は、Ｂｉ−Ｍ−Ｏ（ただしＭは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ、Ｄｙ、Ｃｅ、Ｔｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｈｏ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｐｂの中から選択される少なくとも１種の元素）を主成分とすることが好ましい。なお、本実施形態では、追記型記録膜の材料として、Ｂｉ−Ｇｅ−Ｏを用いている。
【００５３】
なお、ここではＬ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊにおいて追記型記録膜を採用する場合を示したが、繰り返し記録が可能な相変化記録膜を採用することも可能である。この場合の相変化記録膜は、ＳｂＴｅＧｅとすることが好ましい。
【００５４】
図４に示されるように、中間層群１６は、光入射面１０Ａの遠い側から順番に第１〜第９中間層１６Ａ〜１６Ｉを有している。これらの第１〜第９中間層１６Ａ〜１６Ｉは、Ｌ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊの間に積層される。各中間層１６Ａ〜１６Ｉは、アクリル系またはエポキシ系の紫外線硬化型樹脂によって構成される。この中間層１６Ａ〜１６Ｉの膜厚は、１０μｍ以上となる第１距離Ｔ１と、この第１距離よりも３μｍ以上大きい第２距離Ｔ２が交互に設定されている。具体的に第１距離Ｔ１と第２距離Ｔ２は、３μｍ〜５μｍの差を有していることが好ましく、更に好ましくは、４μｍ以上の差を有するようにする。
【００５５】
この多層光記録媒体１０では、第１距離Ｔ１として１２μｍ、第２距離Ｔ２として１６μｍを採用しており、奥側から順に第１中間層１６Ａが１２μｍ、第２中間層１６Ｂが１６μｍ、第３中間層１６Ｃが１２μｍ、第４中間層１６Ｄが１６μｍ、第５中間層１６Ｅが１２μｍ、第６中間層１６Ｆが１６μｍ、第７中間層１６Ｇが１２μｍ、第８中間層１６Ｈが１６μｍ、第９中間層１６Ｉが１２μｍとなっている。つまり、２種類の膜厚（１６μｍ、１２μｍ）の中間層が交互に積層されている。詳細は後述するが、このようにすると層間クロストーク及び共焦点クロストークの双方を低減させることができる。
【００５６】
カバー層１１は、中間層群１６と同様に光透過性のアクリル系の紫外線硬化型樹脂により構成されており、５０μｍの膜厚に設定されている。
【００５７】
次に、この多層光記録媒体１０の製造方法について説明する。まず、金属スタンパを用いることによる、ポリカーボネート樹脂の射出成型法により、グルーブおよびランドが形成された支持基板１２を作製する。なお、支持基板１２の作製は射出成型法に限られず、２Ｐ法や他の方法によって作製しても構わない。
【００５８】
その後、支持基板１２におけるグルーブ及びランドが設けられた側の表面にＬ０記録再生層１４Ａを形成する。
【００５９】
具体的には、誘電体膜、追記型記録膜、誘電体膜の順に気相成長法を用いて形成する。中でもスパッタリング法を用いることが好ましい。その後、Ｌ０記録再生層１４Ａの上に第１中間層１６Ａを形成する。第１中間層１６Ａは、例えば、粘度調整された紫外線硬化型樹脂をスピンコート法等により皮膜し、その後、この紫外線硬化性樹脂に紫外線を照射して硬化することにより形成する。この手順を繰り返すことで、Ｌ１記録再生層１４Ｂ、第２中間層１６Ｂ、Ｌ２記録再生層１４Ｃ、第３中間層１６Ｃ・・・と順番に積層していく。
【００６０】
Ｌ９記録再生層１４Ｊまで完成したら、その上にカバー層１１を形成することで多層光記録媒体１０が完成する。なおカバー層１１は、例えば、粘度調整されたアクリル系またはエポキシ系の紫外線硬化型樹脂をスピンコート法等により皮膜し、これに対して紫外線を照射して硬化することにより形成する。なお、本実施形態では上記製造方法を説明したが、本発明は上記製造方法に特に限定されるものではなく、他の製造技術を採用することもできる。
【００６１】
次に、この多層光記録媒体１０の作用について説明する。
【００６２】
この多層光記録媒体１０は、Ｌ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊの積層反射率が手前から奥側に向かって減少するので、特定の記録再生層の再生中に、その奥側に隣接する記録再生層の反射光が再生光に漏れ込むことを抑制できる。この結果、中間層の厚さを小さくしても、クロストークを抑制することが可能となるので、結果として、Ｌ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊの積層数を１０層にまで増大させることができる。
【００６３】
一方、図１５の参考例に示されるように、Ｌ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊの全てについて、積層反射率を１．０％近傍に互いに近似させようとすると、Ｌ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊの単層反射率や吸収率をばらばらに設定する必要があり、製造工程が極めて複雑化する。結果、製造誤差の影響も受けやすく、誤差を含めた余裕をもった設計が必要となり、積層数を増大させることが困難となる。
【００６４】
また、本実施形態では、Ｌ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊの間で、同じ膜材料及び膜厚を採用しているので、記録再生層毎にばらばらの成膜条件が不要となり、設計負担、製造負担を大幅に軽減できる。結果として、Ｌ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊの間では光学定数が実質的に同一に設定される。このようにすると、記録再生装置側における記録再生条件のばらつきが小さくなり、記録再生制御（記録ストラテジ）を簡潔化することが可能になる。ちなみに、単層反射率・単層吸収率が異なるような様々な記録再生層が複雑に重なり合うと、最適な記録再生制御を経験的に見つけ出さなければならないので、相当の困難が伴う。
【００６５】
更にこの多層光記録媒体１０では、第１膜厚（１２μｍ）となる中間層と、第１膜厚よりも大きい第２膜厚（１６μｍ）となる中間層が、記録再生層１４Ａ〜１４Ｊを挟んで交互に積層されている。
【００６６】
また、図１１〜図１４で示したような共焦点クロストーク現象を利用して説明すると、例えば、ビーム７０と比較して、多面反射光であるビーム７１〜７３の光量は小さいのが一般的であるが、等しい光路長と等しい光束径で光検出器に入射するため、干渉による影響は比較的大きい。従って、光検出器で受光される光量は、微少な層間厚みの変化で大きく変動するので、安定な信号を検出することが困難となる。
【００６７】
次に、この多層光記録媒体１０の設計手法について説明する。
【００６８】
まず、最も光入射面に近い側となる記録再生層について特定の成膜条件を設計し、光入射面側から順番に積層していく。この記録再生層の積層数は、再生劣化が起きない程度の再生パワーを記録再生層に照射した際に、各記録再生層からの反射によって光検出器７３２に戻ってくる反射光量が、評価装置で取り扱うことができる限界値に近くなるまで、または、記録再生層における記録マークの形成（記録層の変性）に必要なレーザーパワーの限界値（即ち記録感度の限界値）に近くなるまで、増加させる。そして、奥側の記録再生層がこれらの反射光量と記録感度の限界値に達したら、これが積層数の上限となる。
【００６９】
同じ構成の記録再生層を積層した場合、当然、積層された状態で各記録再生層から光検出器７３２へ戻る反射光量は、光入射面から奥側になる程、記録再生層の透過の２乗に比例して単調減少し、更に、各記録再生層に到達するレーザーパワーも透過に比例して減少する。
【００７０】
この多層光記録媒体１０では、１０μｍ以上の範囲で２種類の膜厚となる中間層を交互に用い。これにより、層間クロストークと、共焦点クロストークの影響を同時に低減させる。
【００７１】
＜実施例及び比較例＞
【００７２】
本実施形態に係る多層光記録媒体１０を実際に製造して記録再生特性を検証した。Ｌ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊの単層状態での反射率を１．５％、吸収率を４．５％、透過率を９４％とした。なお、全ての記録再生層の材料組成は、ＴｉＯ２／Ｆｅ３Ｏ４／ＢｉＯｘ−ＧｅＯｙ／ＳｉＯ２／ＴｉＯ２とし、全ての記録再生層で膜厚を一致させた。基板の厚さは１．１ｍｍとし、中間層の厚さは１２μｍ、１６μｍを交互に設定し、カバー層の厚さは５０μｍとした。
【００７３】
この多層光記録媒体１０の光学特性を検証するために、光ピックアップ９０を用いて、多層光記録媒体１０のＬ０層（最も奥側の記録再生層）に対して再生ビームを照射し、その反射光の特性を評価した。Ｌ０層は最も共焦点クロストークの影響が顕著となるからである。
【００７４】
一方、比較例とする多層光記録媒体については、従来通り、積層状態での光検出器７３２に戻る反射光量と、各記録再生層に到達するレーザーパワーが、各記録再生層でほぼ同じとなる様に、各記録再生層を設計した。なお、この比較例の積層反射率、積層吸収率の状態は、図１５で示したものと同じように設定し、１０層の記録再生層の間において、積層反射率が１％前後となるようにした。この比較例でもＬ０層（最も奥側の記録再生層）に対して再生ビームを照射し、その反射光の特性を評価した。
【００７５】
実施例と比較例の反射光の信号写真を図５（実施例）及び図６（比較例）に示す。
【００７６】
比較例の写真では、反射光の波形においてノイズが大きく現れており、共焦点クロストークによる反射率の変動が顕著に観測されることがわかる。
【００７７】
一方、実施例の写真では、比較例で観測されるような反射率変動が大幅に抑制されていることが分かる。
【００７８】
以上、本実施形態では、記録再生層が１０層で構成される場合について説明したが、本発明はこれに限られない。記録再生層が３層以上となる場合には、本発明を適用することで設計負担が大幅に軽減される。この際、好ましくは記録再生層を４層以上有するようにし、より好ましくは５層以上にする。
【００７９】
また、本発明では、評価機の制限、例えば球面収差補正範囲や、レーザーパワー等が許す限り、記録再生層の積層数を増やす事が可能であり、更に評価機上の制限に応じて、記録再生層の数を１０層より増やす事も可能である。
【００８０】
更に、本実施形態では２種の膜厚となる中間層を交互に積層する場合を示したが、本発明はこれに限定されず、交互でなくても良い。また更に、反射率変動の影響が、評価機で許される範囲である限り、中間層の膜厚を全て同じにしても良い。
【００８１】
なお、２種類の膜厚の中間層を交互に配置する場合は、最も奥側の中間層の膜厚を、常に厚い膜厚にすることが好ましい。クロストークの影響を最も受けやすいからである。
【００８２】
なお、本発明の多層光記録媒体は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明の多層光記録媒体は、各種規格の光記録媒体に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１０ 多層光記録媒体
１１ カバー層
１２ 支持基板
１４Ａ−１４Ｊ Ｌ０−Ｌ９記録再生層
１６Ａ−１６Ｉ 第１−第９中間層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光照射によって情報が再生され得る記録再生層が複数積層される多層光記録媒体に関に関する。
【背景技術】
【０００２】
光記録媒体の分野では、レーザー光源の短波長化や光学系の高ＮＡ化によって、記録密度を高めてきている。例えばＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（ＢＤ）規格の光記録媒体では、レーザーの波長を４０５ｎｍ、開口数を０．８５とし、１層当たり２５ＧＢの容量の記録再生を可能にしている。しかし、これらの光源や光学系による努力は限界に達してきており、記録容量を更に増大させる為には、光軸方向へ多重に情報を記録していく体積記録が求められている。例えばＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（ＢＤ）規格の光記録媒体では、記録再生層を８層（非特許文献１参照）、または６層（非特許文献２参照）を備える多層光記録媒体が提案されている。
【０００３】
多層光記録媒体では、記録再生層の情報を再生する際に、他の記録再生層の信号が漏れ込んだり、他の記録再生層の影響によって生じるノイズが漏れ込んだりする、いわゆるクロストークが問題となる。このクロストークはサーボ信号や記録信号の劣化につながる。
【０００４】
このクロストークには、層間クロストークと共焦点クロストークの２種類が存在する。層間クロストークとは、再生中の記録再生層に隣接する記録再生層で反射した光が、再生光に漏れ込むことで生じる現象である。従って、２層以上の記録再生層を有する多層光記録媒体では必ず問題となる。層間距離を大きくすれば、この層間クロストークは小さくなる。
【０００５】
共焦点クロストークは、３層以上の記録再生層を有する多層光記録媒体に特有な現象であり、再生中の記録再生層で１回だけ反射した本来の再生光と、他の記録再生層で複数回反射した迷光との間で、互いの光路長が一致してしまうことによって生じる現象である。
【０００６】
共焦点クロストークの発生原理について図１１〜図１４を用いて説明する。図１１のような多層光記録媒体４０において、再生または記録のためにＬ０記録再生層４０ｄに集光されたビーム７０は、記録再生層の半透過性により複数の光ビームに分岐してしまう。図１２では、Ｌ０記録再生層４０ｄの記録再生目的のビームから分岐したビーム７１が、Ｌ１記録再生層４０ｃで反射してＬ２記録再生層４０ｂで焦点を結び、この反射光が再びＬ１記録再生層４０ｃで反射して検出される現象が示されている。
【０００７】
図１３では、Ｌ０記録再生層４０ｄの記録再生目的のビームから分岐したビーム７２が、Ｌ２記録再生層４０ｂで反射して光入射面４０ｚで焦点を結び、この反射光が再びＬ２記録再生層４０ｂで反射して検出される現象が示されている。図１４では、Ｌ０記録再生層４０ｄの記録再生目的のビームから分岐したビーム７３が、他の記録再生層で焦点を結ばないが、Ｌ１記録再生層４０ｃ、Ｌ３記録再生層４０ａ、Ｌ２記録再生層４０ｂの順で反射して検出される現象が示されている。
【０００８】
ビーム７０と比較して、迷光であるビーム７１〜７３の光量は小さいが、等しい光路長と等しい光束径で光検出器に入射するため干渉による影響は大きく、光検出器で受光した光量が、微少な層間厚みの変化で大きく変動し、安定な信号を検出することが困難となる。一方、迷光に関しては反射の回数が多いほど、各記録再生層の反射率の積となって光量が減少していくので、実用的には３回の多面反射の迷光を考慮すれば十分である。
【０００９】
これら図１１〜図１４で示す現象において、例えば、Ｔ１＝Ｔ２に設定すると、ビーム７０とビーム７１の光路長と光束径が一致してしまい、同時に光検出器（フォトディテクタ）に入射して検出される。同様に、Ｔ１＋Ｔ２＝Ｔ３＋ＴＣに設定するとビーム７０とビーム７２光路長と光束径が一致してしまい、またＴ３＝Ｔ１に設定するとビーム７０とビーム７３の光路長と光束径が一致してしまう。従って、共焦点クロストークを避ける為には、全ての層間距離を異ならせる手法を採用するのが一般的である。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】I. Ichimura et. al., Appl. Opt., 45, 1794-1803 (2006)
【非特許文献２】K. Mishima et. al., Proc. of SPIE, 6282, 62820I (2006)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記説明から分かるとおり、層間クロストークを避ける為に層間距離を広げようとすると、限れた厚みの中で記録再生層の積層数を増大させることが困難となる。また、共焦点クロストークを避ける為に全ての層間距離を異ならせながら、記録再生層の積層数を増大させると、様々な膜厚の中間層を用意する必要があるため、結局、層間距離が大きくなるという問題が生じる。この結果、光入射面から最も遠い記録再生層が、光入射面から離れてしまい、チルト等におけるコマ収差に対して不利に作用するという問題があった。
【００１２】
更に、各記録再生層には、グルーブ／ランド等のトラッキング制御用の凹凸を形成しなければならない場合がある。この際、各中間層にスタンパを利用して凹凸を形成する必要が生じるので、中間層の膜厚には誤差が生じやすい。従って、この成膜誤差の影響を予め考慮して、各中間層の膜厚を互いに異ならせようとすると、膜厚差を大きめに設定する必要が生じるので、益々、多層光記録媒体の厚みが増大するという問題があった。
【００１３】
また、記録再生装置側の制御を容易にするためには、多層光記録媒体において、記録再生層における積層状態の反射率（即ち、完成した多層光記録媒体の各記録再生層に光を照射した際に、入射光と反射光の比率から求められる反射率）を各記録再生層間で互いに揃えたり、記録時のレーザーパワーの値を、記録再生層間で互いに近づけたりするのが一般的となっている。このため、各記録再生層を構成する膜材料、膜構成、膜厚等を各層で最適化する必要があり、これに応じて記録再生装置側における記録条件（例えば記録ストラテジや照射パルス波形）も、各層で最適化しなければならない。いずれにしろ、従来の思想の下では、記録再生層の積層数を増大させる程、多層光記録媒体の製造側と、記録再生装置の設計側の双方の負担が懸念されていた。
【００１４】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、記録再生層を多層化する際に、クロストークによる信号品質の劣化を抑制しつつ、多層光記録媒体の設計を簡潔化でき、更に、記録再生装置側の記録再生制御を簡略化できる多層光記録媒体を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らの鋭意研究により、上記目的は以下の手段によって達成される。
【００１６】
即ち、上記目的を達成する本発明は、光照射によって情報が再生され得る記録再生層が、中間層を介して少なくとも３層以上積層される多層光記録媒体であって、前記中間層の膜厚は２種類以下となっており、光入射面から最も遠い前記記録再生層を除いた残りの全ての前記記録再生層の光学定数が、互いに実質的に同一であることを特徴とする多層光記録媒体である。
【００１７】
上記目的を達成する多層光記録媒体は、上記発明に関連して、前記光入射面から最も遠い前記記録再生層を含んだ全ての前記記録再生層の光学定数が、互いに実質的に同一であることを特徴とする。
【００１８】
上記目的を達成する多層光記録媒体は、上記発明に関連して、前記光学定数が互いに実質的に同一となる前記記録再生層を構成する材料組成及び膜厚が、実質的に同一であることを特徴とする。
【００１９】
上記目的を達成する多層光記録媒体は、上記発明に関連して、第１膜厚となる第１中間層と、前記第１膜厚よりも大きい第２膜厚となる第２中間層が、前記記録再生層を挟んで交互に積層されることを特徴とする。
【００２０】
上記目的を達成する多層光記録媒体は、上記発明に関連して、前記第１膜厚が略１２μｍ、前記第２膜厚が略１６μｍであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、多層光記録媒体において、層間・共焦点クロストークを抑制しながらも、多層光記録媒体の設計を簡潔化できる。また、記録再生装置側の記録再生制御も簡潔化することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る多層光記録媒体とこれを記録再生する光ピックアップの概略構成を示す図である。
【図２】同多層光記録媒体の積層構造を示す断面図である。
【図３】同多層光記録媒体の反射率と吸収率を示す図表及びグラフである。
【図４】同多層光記録媒体の膜厚構成を示す図である。
【図５】本発明の実施例に係る多層光記録媒体に再生光を照射した際の反射光の波形を示す図である。
【図６】本発明の比較例に係る多層光記録媒体に再生光を照射した際の反射光の波形を示す図である。
【図７】本発明の多層光記録媒体の基本概念を説明するための再生光の状態を示す図である。
【図８】本発明の多層光記録媒体の基本概念を説明するための迷光の状態を示す図である。
【図９】本発明の多層光記録媒体の基本概念を説明するための積層反射率の変化を示す図である。
【図１０】本発明の多層光記録媒体の基本概念を説明するための積層反射率の変化を示す図である。
【図１１】多層光記録媒体における再生光と迷光の状態を示す図である。
【図１２】多層光記録媒体における再生光と迷光の状態を示す図である。
【図１３】多層光記録媒体における再生光と迷光の状態を示す図である。
【図１４】多層光記録媒体における再生光と迷光の状態を示す図である。
【図１５】参考例となる多層光記録媒体の反射率と吸収率を示す図表及びグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
まず、本発明の実施の形態に係る多層光記録媒体の基本思想について説明する。
【００２４】
多層光記録媒体において、記録再生層の間に配置される中間層の厚さが２種類(Ｔ１、Ｔ２)となり、これらが交互に積層される場合を考える。図５には、第a番目の記録再生層を再生した場合に、この記録再生層で直接反射した再生光（本光）の経路が示されている。また図８には、この本光と光路長が一致する迷光の経路の一例が示されている。なお、ここでは、第k番目の記録再生層を構成している材料に関して、その単層状態の反射率と透過率を各々rk、tkと定義する。
【００２５】
第a番目の記録再生層に「１」の強度の再生光を入射させたときの本光の強度をIa、迷光の強度をIa'とすると、Ia及びIa'は以下の[式１]、[式２]で示される。
[式１] Ia=(ta+1×ta+2×ta+3×…×ta+n)2×ra
[式２] Ia'=(ta+2×ta+3×…×ta+n)×ra+1×ta+2×ra+3×ra+2×(ta+3×…×ta+n)
=(ta+2×ta+3×…×ta+n)2×ra+1×ra+2×ra+3
【００２６】
従って，本光に対する迷光の強度比Ia'／Iaは式３で表現できる。
[式３]Ia'／Ia= (ta+2×ta+3×…×ta+n)2×ra+1×ra+2×ra+3／(ta+1×ta+2×ta+3×…×ta+n)2×ra
=(ra+1×ra+2×ra+3)／(ta+12×ra)
【００２７】
以上の通り、中間層の厚さが交互に２種類となるような多層記録媒体では、第a番目の記録再生層における共焦点クロストークの影響を減らすため、即ち[式３]の迷光の強度比を小さくするために、以下の３つの考えが有効であることが分かる。
（１）第a層の反射率raを高くすること。
（２）第a+1層、第a+2層、第a+3層（第a層の光入射面（手前）側に隣接する３層）の反射率ra+1、ra+2、ra+3を低くすること。
（３）第a+1層（第a番目の記録再生層の手前に隣接する１層）の透過率ta+1を高くすること。
【００２８】
更に、この考え方が全ての記録再生層で成り立つためには、他の記録再生層に対して手前の層になり得ない記録再生層、即ち、光入射面から最も遠い（奥）側の記録再生層を除いた残りの全ての記録再生層の反射率を低くし、透過率を高くすればよい。これを実現するためには、最奥の記録再生層を除いた残りの全記録再生層の単層状態の反射率rと透過率tを同一にすることが、媒体設計上では極めて簡便である。この際、各記録再生層の反射率rは低く、透過率tは高くようにする。勿論、最奥の記録再生層も含めた、全ての記録再生層の反射率rと透過率tを同一にすれば、最奥の記録再生層における迷光低減効果は減ずるものの、媒体設計上では最も簡略化できる。
【００２９】
上述の通り、異なる記録再生層の間で光学定数を一致させる、即ち反射率rと透過率tを同一にすると、多層光記録媒では、奥側の記録再生層であるほど、積層状態の反射率R（以下、積層反射率という）が低く観測される。従って、仮に全ての記録再生層の反射率rと透過率tを同一にする場合を考えると、積層反射率Rは、手前側の記録再生層から奥側の記録再生層にかけて、単調に減少することになる。なお、積層状態の反射率とは、完成後の多層光記録媒体の特定の記録再生層に光を照射した際に、入射光と反射光の比率から求められる反射率のことを意味している。
【００３０】
複数の記録再生層の光学定数を一致させるためには、記録再生層を構成する記録材料の組成と、その膜厚を一致させることが便利である。このようにすると、媒体設計上においても、製造上においても負担が合理的に軽減される。結果、本発明に係る多層光記録媒体の概念思想を実現するためには、複数の記録再生層を構成している記録材料の組成と、その膜厚を同一にすることが望ましい。より好ましくは、光入射面から最も奥側の記録再生層を含めた全ての記録再生層において、材料組成と膜厚を実質的に同一にし、結果、光学定数も互いに一致させる。
【００３１】
なお、多層光記録媒体において、各記録再生層の組成と膜厚が実質的に同一であるという意味は、例えばミクロトームでディスクを断面方向に切断した試料を、透過型電子顕微鏡(Transmission Electron Microscope:TEM)、あるいは走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)にて膜厚を測長し、更に、これらの顕微鏡に付属するエネルギー分散型分光法(Energy Dispersive Spectroscopy)などによって組成を分析した結果が、各記録再生層間で実質的に殆ど同一であることと同義である。このような状態であれば、各記録再生層の間で材料組成と膜厚が同一と考えてよい。勿論その結果として、各記録再生層の間では、光学定数が互いに一致する。
【００３２】
ところで透過率tkは０より大きく１よりも小さな値を取るので、記録再生層の層数n+1が増えるほど、反射光強度Iaが減少する。反射光強度Iaがあまりに低いと、SNR（signal-noise ratio）が小さくなってしまい、光ピックアップのフォトディテクタの感度限界に達する。記録再生層の層数は、原則、この感度限界が上限となる。
【００３３】
具体的に設計段階では、光入射面側から奥側に向かって、同一の光学定数となる記録再生層を順番に積層させていき、その積層反射率Rが、光ピックアップで扱うことができる感度限界に達するまでを、最大の積層数とする。
【００３４】
上記概念思想に基づいて、多層光記録媒体を構成する例を図９に示す。最も光入射面側に位置する記録再生層(Ln-1層)から、途中の記録再生層(Lk+1層、Lk層、Lk-1層)を経て、最も奥側に位置する記録再生層(L0)に向かって、積層反射率Rは単調に減少する。
【００３５】
最も光入射面側に位置する記録再生層(Ln-1層)と、最も奥側に位置する記録再生層(L0層)の各々の積層反射率(Rn-1、R0)の比率は、一般的な光ピックアップが扱うことのできる同反射率のダイナミックレンジの制限から決定され、５：１以内であることが好ましく、４：１以内であることが望ましい。即ち、R0／Rn-1≧（１／５）にすることが好ましく、R0／Rn-1≧（１／４）にすることが望ましい。
【００３６】
なお、図９では、全ての記録再生層の光学定数を一致させる概念を例示したが、図１０に示されるように、最も奥側に位置する記録再生層(L0層)に関しては、残りの記録再生層と異なる材料組成や膜厚を採用することによって、光学定数を一致させなくても良い。なぜなら、このL0層は、更に奥側に記録再生層が存在しないため、光透過率を配慮する必要が無いからである。
【００３７】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００３８】
図１には、第１実施形態に係る多層光記録媒体１０と、この多層光記録媒体１０の記録再生に用いられる光ピックアップ７００の構成が示されている。
【００３９】
光ピックアップ７００は光学系７１０を備える。この光学系７１０は、多層光記録媒体１０の記録再生層群１４に対して記録・再生を行う光学系となる。光源７０１から出射された比較的短い青色波長３８０〜４５０ｎｍ（ここでは４０５ｎｍ）となる発散性のビーム７７０は、球面収差補正手段７９３を備えたコリメートレンズ７５３を透過し、偏光ビームスプリッタ７５２に入射する。偏光ビームスプリッタ７５２に入射したビーム７７０は、偏光ビームスプリッタ７５２を透過して、更に４分の１波長板７５４の透過によって円偏光に変換された後、対物レンズ７５６で収束ビームに変換される。このビーム７７０は、多層光記録媒体１０の内部に形成された複数の記録再生層群１４のいずれか記録再生層の上に集光される。
【００４０】
偏光ビームスプリッタ７５２で反射されたビーム７７０は、集光レンズ７５９を透過して収束光に変換され、シリンドリカルレンズ７５７を経て、光検出器７３２に入射する。ビーム７７０には、シリンドリカルレンズ７５７を透過する際、非点収差が付与される。光検出器７３２は、図示しない４つの受光部を有し、それぞれ受光した光量に応じた電流信号を出力する。これら電流信号から、非点収差法によるフォーカス誤差（以下ＦＥとする）信号、再生時に限定されるプッシュプル法によるトラッキング誤差（以下ＴＥとする）信号、多層光記録媒体１０に記録された情報の再生信号等が生成される。ＦＥ信号およびＴＥ信号は、所望のレベルに増幅および位相補償が行われた後、アクチュエータ７９１および７９２にフィードバック供給されて、フォーカス制御およびトラッキング制御がなされる。
【００４１】
図２には、この多層光記録媒体１０の断面構造が拡大して示されている。
【００４２】
この多層光記録媒体１０は、外径が約１２０ｍｍ、厚みが約１．２ｍｍの円盤形状となっており、記録再生層を３層以上備える構成となっている。この多層光記録媒体１０は、光入射面１０Ａ側から、カバー層１１、１０層構成となるＬ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊ、このＬ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊの間に介在する中間層群１６、支持基板１２を備えて構成される。
【００４３】
支持基板１２にはトラックピッチ０．３２ｕｍのグルーブが設けられている。なお、支持基板１２の材料としては種々の材料を用いることが可能であり、例えば、ガラス、セラミックス、樹脂を利用できる。これらのうち、成型の容易性の観点からは樹脂が好ましい。樹脂としてはポリカーボネイト樹脂、オレフィン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。これらの中でも、加工性などの点からポリカーボネイト樹脂やオレフィン樹脂が特に好ましい。なお、支持基板１２は、ビーム７７０の光路とならないことから、高い光透過性を有している必要はない。
【００４４】
Ｌ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊの積層反射率は、光入射面から奥側に向かって減少している。即ち光入射面に最も近いＬ９記録再生層１４Ｊの積層反射率が最も高く、Ｌ０記録再生層１３Ａの積層反射率が最も低くなる。
【００４５】
上述のような積層反射率を実現するための膜設計として、Ｌ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊは、光学系１００における青色波長領域のビーム７７０に対応させて、単層状態の光反射率・吸収率等が最適化されている。本実施形態では、全てのＬ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊの間において光学定数が実質的に同一に設定され、そのためにも、Ｌ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊの間において材料組成及び膜厚が実質的に同一に設定されている。
【００４６】
具体的には図３に示されるように、Ｌ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊは、単層状態での反射率（以下、単層反射率という）が１．５％に設定され、単層状態での吸収率（以下、単層吸収率という）が４．５％に設定される。
【００４７】
このように本実施形態では、Ｌ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊにおいて、互いに略同じ単層反射率・単層吸収率に設定される。この結果、Ｌ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊにおいて、光入射面側から順番に積層反射率が単調減少していくことになる。
【００４８】
この膜設計を採用する結果、Ｌ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊは、互いに殆ど同じ記録材料及び膜厚で形成することが可能となり、製造コストの大幅な削減が実現される。
【００４９】
なお。Ｌ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊは、それぞれ、追記型記録膜の両外側に誘電体膜等を積層した３〜５層構造となっている（図示省略）。各記録再生層の誘電体膜は、追記型記録膜を保護するという基本機能に加えて、記録マークの形成前後における光学特性の差を拡大させたり、記録感度を向上させたりする役割を果たす。
【００５０】
なお、ビーム７７０を照射した場合に、誘電体膜に吸収されるエネルギーが大きいと記録感度が低下しやすい。従って、これを防止するためには、これらの誘電体膜の材料として、３８０ｎｍ〜４５０ｎｍ（特に４０５ｎｍ）の波長領域において低い吸収係数（ｋ）を有する材料を選択することが好ましい。なお、本実施の形態においては、誘電体膜の材料としてＴｉＯ２を用いている。
【００５１】
誘電体膜に挟まれる追記型記録膜は不可逆的な記録マークが形成される膜であり、記録マークが形成された部分とそれ以外の部分（ブランク領域）は、ビーム７１０に対する反射率が大きく異なる。この結果、データの記録・再生を行うことができる。
【００５２】
追記型記録膜は、Ｂｉ及びＯを含む材料を主成分として形成される。この追記型記録膜は、無機反応膜として機能し、レーザー光の熱による化学的又は物理的な変化で反射率が大きく異なるようになっている。具体的な材料としては、Ｂｉ−Ｏを主成分とするか、又は、Ｂｉ−Ｍ−Ｏ（ただしＭは、Ｍｇ、Ｃａ、Ｙ、Ｄｙ、Ｃｅ、Ｔｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｈｏ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｐｂの中から選択される少なくとも１種の元素）を主成分とすることが好ましい。なお、本実施形態では、追記型記録膜の材料として、Ｂｉ−Ｇｅ−Ｏを用いている。
【００５３】
なお、ここではＬ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊにおいて追記型記録膜を採用する場合を示したが、繰り返し記録が可能な相変化記録膜を採用することも可能である。この場合の相変化記録膜は、ＳｂＴｅＧｅとすることが好ましい。
【００５４】
図４に示されるように、中間層群１６は、光入射面１０Ａの遠い側から順番に第１〜第９中間層１６Ａ〜１６Ｉを有している。これらの第１〜第９中間層１６Ａ〜１６Ｉは、Ｌ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊの間に積層される。各中間層１６Ａ〜１６Ｉは、アクリル系またはエポキシ系の紫外線硬化型樹脂によって構成される。この中間層１６Ａ〜１６Ｉの膜厚は、１０μｍ以上となる第１距離Ｔ１と、この第１距離よりも３μｍ以上大きい第２距離Ｔ２が交互に設定されている。具体的に第１距離Ｔ１と第２距離Ｔ２は、３μｍ〜５μｍの差を有していることが好ましく、更に好ましくは、４μｍ以上の差を有するようにする。
【００５５】
この多層光記録媒体１０では、第１距離Ｔ１として１２μｍ、第２距離Ｔ２として１６μｍを採用しており、奥側から順に第１中間層１６Ａが１２μｍ、第２中間層１６Ｂが１６μｍ、第３中間層１６Ｃが１２μｍ、第４中間層１６Ｄが１６μｍ、第５中間層１６Ｅが１２μｍ、第６中間層１６Ｆが１６μｍ、第７中間層１６Ｇが１２μｍ、第８中間層１６Ｈが１６μｍ、第９中間層１６Ｉが１２μｍとなっている。つまり、２種類の膜厚（１６μｍ、１２μｍ）の中間層が交互に積層されている。詳細は後述するが、このようにすると層間クロストーク及び共焦点クロストークの双方を低減させることができる。
【００５６】
カバー層１１は、中間層群１６と同様に光透過性のアクリル系の紫外線硬化型樹脂により構成されており、５０μｍの膜厚に設定されている。
【００５７】
次に、この多層光記録媒体１０の製造方法について説明する。まず、金属スタンパを用いることによる、ポリカーボネート樹脂の射出成型法により、グルーブおよびランドが形成された支持基板１２を作製する。なお、支持基板１２の作製は射出成型法に限られず、２Ｐ法や他の方法によって作製しても構わない。
【００５８】
その後、支持基板１２におけるグルーブ及びランドが設けられた側の表面にＬ０記録再生層１４Ａを形成する。
【００５９】
具体的には、誘電体膜、追記型記録膜、誘電体膜の順に気相成長法を用いて形成する。中でもスパッタリング法を用いることが好ましい。その後、Ｌ０記録再生層１４Ａの上に第１中間層１６Ａを形成する。第１中間層１６Ａは、例えば、粘度調整された紫外線硬化型樹脂をスピンコート法等により皮膜し、その後、この紫外線硬化性樹脂に紫外線を照射して硬化することにより形成する。この手順を繰り返すことで、Ｌ１記録再生層１４Ｂ、第２中間層１６Ｂ、Ｌ２記録再生層１４Ｃ、第３中間層１６Ｃ・・・と順番に積層していく。
【００６０】
Ｌ９記録再生層１４Ｊまで完成したら、その上にカバー層１１を形成することで多層光記録媒体１０が完成する。なおカバー層１１は、例えば、粘度調整されたアクリル系またはエポキシ系の紫外線硬化型樹脂をスピンコート法等により皮膜し、これに対して紫外線を照射して硬化することにより形成する。なお、本実施形態では上記製造方法を説明したが、本発明は上記製造方法に特に限定されるものではなく、他の製造技術を採用することもできる。
【００６１】
次に、この多層光記録媒体１０の作用について説明する。
【００６２】
この多層光記録媒体１０は、Ｌ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊの積層反射率が手前から奥側に向かって減少するので、特定の記録再生層の再生中に、その奥側に隣接する記録再生層の反射光が再生光に漏れ込むことを抑制できる。この結果、中間層の厚さを小さくしても、クロストークを抑制することが可能となるので、結果として、Ｌ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊの積層数を１０層にまで増大させることができる。
【００６３】
一方、図１５の参考例に示されるように、Ｌ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊの全てについて、積層反射率を１．０％近傍に互いに近似させようとすると、Ｌ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊの単層反射率や吸収率をばらばらに設定する必要があり、製造工程が極めて複雑化する。結果、製造誤差の影響も受けやすく、誤差を含めた余裕をもった設計が必要となり、積層数を増大させることが困難となる。
【００６４】
また、本実施形態では、Ｌ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊの間で、同じ膜材料及び膜厚を採用しているので、記録再生層毎にばらばらの成膜条件が不要となり、設計負担、製造負担を大幅に軽減できる。結果として、Ｌ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊの間では光学定数が実質的に同一に設定される。このようにすると、記録再生装置側における記録再生条件のばらつきが小さくなり、記録再生制御（記録ストラテジ）を簡潔化することが可能になる。ちなみに、単層反射率・単層吸収率が異なるような様々な記録再生層が複雑に重なり合うと、最適な記録再生制御を経験的に見つけ出さなければならないので、相当の困難が伴う。
【００６５】
更にこの多層光記録媒体１０では、第１膜厚（１２μｍ）となる中間層と、第１膜厚よりも大きい第２膜厚（１６μｍ）となる中間層が、記録再生層１４Ａ〜１４Ｊを挟んで交互に積層されている。
【００６６】
また、図１１〜図１４で示したような共焦点クロストーク現象を利用して説明すると、例えば、ビーム７０と比較して、多面反射光であるビーム７１〜７３の光量は小さいのが一般的であるが、等しい光路長と等しい光束径で光検出器に入射するため、干渉による影響は比較的大きい。従って、光検出器で受光される光量は、微少な層間厚みの変化で大きく変動するので、安定な信号を検出することが困難となる。
【００６７】
次に、この多層光記録媒体１０の設計手法について説明する。
【００６８】
まず、最も光入射面に近い側となる記録再生層について特定の成膜条件を設計し、光入射面側から順番に積層していく。この記録再生層の積層数は、再生劣化が起きない程度の再生パワーを記録再生層に照射した際に、各記録再生層からの反射によって光検出器７３２に戻ってくる反射光量が、評価装置で取り扱うことができる限界値に近くなるまで、または、記録再生層における記録マークの形成（記録層の変性）に必要なレーザーパワーの限界値（即ち記録感度の限界値）に近くなるまで、増加させる。そして、奥側の記録再生層がこれらの反射光量と記録感度の限界値に達したら、これが積層数の上限となる。
【００６９】
同じ構成の記録再生層を積層した場合、当然、積層された状態で各記録再生層から光検出器７３２へ戻る反射光量は、光入射面から奥側になる程、記録再生層の透過の２乗に比例して単調減少し、更に、各記録再生層に到達するレーザーパワーも透過に比例して減少する。
【００７０】
この多層光記録媒体１０では、１０μｍ以上の範囲で２種類の膜厚となる中間層を交互に用い。これにより、層間クロストークと、共焦点クロストークの影響を同時に低減させる。
【００７１】
＜実施例及び比較例＞
【００７２】
本実施形態に係る多層光記録媒体１０を実際に製造して記録再生特性を検証した。Ｌ０〜Ｌ９記録再生層１４Ａ〜１４Ｊの単層状態での反射率を１．５％、吸収率を４．５％、透過率を９４％とした。なお、全ての記録再生層の材料組成は、ＴｉＯ２／Ｆｅ３Ｏ４／ＢｉＯｘ−ＧｅＯｙ／ＳｉＯ２／ＴｉＯ２とし、全ての記録再生層で膜厚を一致させた。基板の厚さは１．１ｍｍとし、中間層の厚さは１２μｍ、１６μｍを交互に設定し、カバー層の厚さは５０μｍとした。
【００７３】
この多層光記録媒体１０の光学特性を検証するために、光ピックアップ９０を用いて、多層光記録媒体１０のＬ０層（最も奥側の記録再生層）に対して再生ビームを照射し、その反射光の特性を評価した。Ｌ０層は最も共焦点クロストークの影響が顕著となるからである。
【００７４】
一方、比較例とする多層光記録媒体については、従来通り、積層状態での光検出器７３２に戻る反射光量と、各記録再生層に到達するレーザーパワーが、各記録再生層でほぼ同じとなる様に、各記録再生層を設計した。なお、この比較例の積層反射率、積層吸収率の状態は、図１５で示したものと同じように設定し、１０層の記録再生層の間において、積層反射率が１％前後となるようにした。この比較例でもＬ０層（最も奥側の記録再生層）に対して再生ビームを照射し、その反射光の特性を評価した。
【００７５】
実施例と比較例の反射光の信号写真を図５（実施例）及び図６（比較例）に示す。
【００７６】
比較例の写真では、反射光の波形においてノイズが大きく現れており、共焦点クロストークによる反射率の変動が顕著に観測されることがわかる。
【００７７】
一方、実施例の写真では、比較例で観測されるような反射率変動が大幅に抑制されていることが分かる。
【００７８】
以上、本実施形態では、記録再生層が１０層で構成される場合について説明したが、本発明はこれに限られない。記録再生層が３層以上となる場合には、本発明を適用することで設計負担が大幅に軽減される。この際、好ましくは記録再生層を４層以上有するようにし、より好ましくは５層以上にする。
【００７９】
また、本発明では、評価機の制限、例えば球面収差補正範囲や、レーザーパワー等が許す限り、記録再生層の積層数を増やす事が可能であり、更に評価機上の制限に応じて、記録再生層の数を１０層より増やす事も可能である。
【００８０】
更に、本実施形態では２種の膜厚となる中間層を交互に積層する場合を示したが、本発明はこれに限定されず、交互でなくても良い。また更に、反射率変動の影響が、評価機で許される範囲である限り、中間層の膜厚を全て同じにしても良い。
【００８１】
なお、２種類の膜厚の中間層を交互に配置する場合は、最も奥側の中間層の膜厚を、常に厚い膜厚にすることが好ましい。クロストークの影響を最も受けやすいからである。
【００８２】
なお、本発明の多層光記録媒体は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明の多層光記録媒体は、各種規格の光記録媒体に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１０ 多層光記録媒体
１１ カバー層
１２ 支持基板
１４Ａ−１４Ｊ Ｌ０−Ｌ９記録再生層
１６Ａ−１６Ｉ 第１−第９中間層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光照射によって情報が再生され得る記録再生層が、中間層を介して少なくとも３層以上積層される多層光記録媒体であって、
前記中間層の膜厚は２種類以下となっており、
光入射面から最も遠い前記記録再生層を除いた残りの全ての前記記録再生層の光学定数が、互いに実質的に同一であることを特徴とする多層光記録媒体。
【請求項２】
前記光入射面から最も遠い前記記録再生層を含んだ全ての前記記録再生層の光学定数が、互いに実質的に同一であることを特徴とする請求項１に記載の多層光記録媒体。
【請求項３】
前記光学定数が互いに実質的に同一となる前記記録再生層を構成する材料組成及び膜厚が、実質的に同一であることを特徴とする請求項１又は２に記載の多層光記録媒体。
【請求項４】
第１膜厚となる第１中間層と、前記第１膜厚よりも大きい第２膜厚となる第２中間層が、前記記録再生層を挟んで交互に積層されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の多層光記録媒体。
【請求項５】
前記第１膜厚が略１２μｍ、前記第２膜厚が略１６μｍであることを特徴とする請求項４に記載の多層光記録媒体。
【請求項１】
光照射によって情報が再生され得る記録再生層が、中間層を介して少なくとも３層以上積層される多層光記録媒体であって、
前記中間層の膜厚は２種類以下となっており、
光入射面から最も遠い前記記録再生層を除いた残りの全ての前記記録再生層の光学定数が、互いに実質的に同一であることを特徴とする多層光記録媒体。
【請求項２】
前記光入射面から最も遠い前記記録再生層を含んだ全ての前記記録再生層の光学定数が、互いに実質的に同一であることを特徴とする請求項１に記載の多層光記録媒体。
【請求項３】
前記光学定数が互いに実質的に同一となる前記記録再生層を構成する材料組成及び膜厚が、実質的に同一であることを特徴とする請求項１又は２に記載の多層光記録媒体。
【請求項４】
第１膜厚となる第１中間層と、前記第１膜厚よりも大きい第２膜厚となる第２中間層が、前記記録再生層を挟んで交互に積層されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の多層光記録媒体。
【請求項５】
前記第１膜厚が略１２μｍ、前記第２膜厚が略１６μｍであることを特徴とする請求項４に記載の多層光記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−８９２１１（Ｐ２０１２−８９２１１Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３６０７４（Ｐ２０１０−２３６０７４）
【出願日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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