专利名称：多层光学信息记录介质的制作方法
技术领域：
本发明涉及多层信息记录介质，该多层信息记录介质以光盘为代表，并且具有多个信息记录层。
背景技术：
为了增加光盘的表面记录密度(每介质的记录容量)，提出了一种使用蓝紫半导体激光(波长约为405nm)的光盘设备蓝光光盘(注册商标，以下称作BD盘)，以及一种大数值孔径的物镜。在BD中，为了降低光斑的直径，使用波长为405nm的光源和具有0.85的大数值孔径(NA)的物镜。
假设光斑的直径定义为1.22×λ/NA。由于紧凑盘(CD)使用波长为780nm的光源以及NA为0.45的物镜，因此CD的光斑的直径为2.11μm。由于数字多用途盘(DVD)使用波长为650nm的光源以及NA为0.6的物镜，因此DVD的光斑的直径为1.32μm。与之相对照，BD的光斑的直径为较小的0.58μm，其光斑区域大约为DVD的五分之一。此外，由于BD的物镜的数值孔径NA增加，盘表面和激光光束的光轴之间形成的相对于90度的角度误差(此角度误差称作倾斜余量)变小，覆盖在信息记录层上的覆盖层的厚度可以降低至较薄的0.1mm。
在单侧双层盘中，距激光光束的入射表面的深度为100μm处形成的信息记录层(在BD-ROM盘中，此层表示反射层，在可记录BD盘中，此层表示反射层和记录层)定义为参考层(称作第0记录层或L0层)，且在深度为75μm处形成的记录层定义为第一记录层(或L1层)。因而，为了实现更大的记录容量，认为具有多个信息记录层的多层盘是有前途的。
以下非专利文献1提出了一种多层记录介质，作为BD盘。
N.Shida、T.Higuchi、Y.Hosoda、H.Miyoshi、A.Nakano和K.Tsuchiya的“使用光敏聚合片的BD类型多层100GB ROM盘(TheBD-Type Multi-layer 100GB ROM Disk Using the PhotopolymerSheet)”，Technical Digest of International Symposium on OpticalMemory，Nara，第10页(2003)。
非专利文献1报告了四层BD盘的可行性。该文档提出，当组成四层BD盘的中间层(间隔层)的材料具有不同的厚度时，发生在多个信息记录层之间的多次反射的影响减轻。图1示出了非专利文献1中所描述的四层BD盘的结构。L0层形成在厚度为1.1mm的盘基底层1上。L1、L2和L3层连续形成在L0层之上。光束透射层(也称作覆盖层)形成在激光光束的入射一侧。L0层和L1层之间插入的间隔层的厚度为15μm。L1层和L2层之间插入的间隔层的厚度为17μm。L2层和L3层之间插入的间隔层的厚度为13μm。因而，间隔层厚度的差异需要为2μm或更多。
多层BD盘的间隔层常由膜或片材制成，因为中间层厚度恒定的结构与利用紫外设置树脂材料的旋涂法相比，可以更容易实现。因而，使用这种方法，可以实现具有六层或八层或更多层的盘介质。
发明内容
然而，对于具有四层或更多信息记录层的多层介质，除了在相邻间隔层之间发生的多次反射以外，还需要考虑在多个非相邻间隔层之间发生的多次反射。
考虑到前述问题，希望提供一种多层光学信息记录介质，该多层光学信息记录介质具有多个间隔层，其中两个相邻间隔层的厚度的差被指定为预定的值或更大，且相邻间隔层的厚度的和具有预定的关系，以便有效抑制发生在多个非相邻间隔层之间的多次反射。
根据本发明，提供了一种多层光学信息记录介质，该多层光学信息记录介质具有四层或更多信息记录层，利用凹凸表面或相位变化的信息凹坑，或者利用反射率或相位变化的记录标记，而将信号信息记录在该信息记录层上，其中该信息记录层由第m信息记录层(其中m是大于或等于0的任意整数)表示，距离再现光学拾波器的物镜最远的信息记录层由第0信息记录层表示，信息记录层之间插入间隔层，间隔层由透明材料制成，且厚度几乎恒定，其中当第m信息记录层和第(m+1)信息记录层之间插入的间隔层的厚度由tm表示，第(m+1)信息记录层和第(m+2)信息记录层之间插入的间隔层的厚度由tm+1表示，间隔层的厚度tm和tm+1之间的差由Δtm表示，第m信息记录层和第(m+a)信息记录层(其中a是大于或等于2的任意整数)之间插入的间隔层的厚度的和由(tm+tm+1+...+tm+a-1)表示，第(m+a)信息记录层和第(m+b)信息记录层(其中b是大于或等于2的任意整数)之间插入的间隔层的厚度的和由(tm+a+tm+a+1+...+tm+b-1)表示，并且和(tm+tm+1+...+tm+a-1)与和(tm+a+tm+a+1+...+tm+b-1)之间的差由Δtm-sum表示时，则指定间隔层的厚度，使得Δtm和Δtm-sum满足公式(1)和(2)Δtm>ACCT×Rm+1×Rm+2×Tm+12×nλ/(2NA2)---(1)]]>Δtm-sum>ACCT×Rm+a×Rm+b×Tab2×nλ/(2NA2)---(2)]]>其中ACCT表示串扰指数，Rm+1、Rm+2、Rm+a和Rm+b分别表示第(m+1)层、第(m+2)层、第(m+a)层和第(m+b)层上形成的反射膜的强度反射率，Tm+1表示间隔层tm+1的强度透射率，Tab表示从第(m+a)信息记录层至第(m+b)信息记录层的强度透射率，n表示间隔层材料的折射率，且NA表示物镜的数值孔径。
根据本发明，由于多层盘的结构中，相邻间隔层的厚度满足预定条件，且多个不相邻间隔层的厚度满足预定条件，由多次反射引起的信号恶化被最小化。换句话说，不仅在相邻间隔层之间，而且在多个不相邻信息记录层中产生的层间干扰可以有效地被抑制。当根据依赖于其反射率的层间干扰指定每个间隔层的厚度时，可以必要地最小化多个间隔层的和。
通过以下如附图所示的对最优模式的实施例的详细说明，本发明的这些以及其他目的、特征和优势将变得更加明显。
通过以下结合附图的详细描述，将更加充分理解本发明，在附图中，相似的参考标号表示相似部件，其中图1是示出根据相关技术的四层光盘的各层结构的示意图；图2是示出用于从根据本发明的实施例的BD盘再现数据的高数值孔径物镜的示意图；图3是示出用于从该BD盘再现数据的光学拾波器的光学系统的结构的例子的示意图；图4是示出用于该光学拾波器的液晶装置的电极的偏振结构的示意图；图5是示出用于光学拾波器的光接收装置的结构的示意图；图6是描述四区光接收装置的象散聚焦误差信号的产生的示意图；图7是示出六层光盘的多次反射的例子的示意图；图8是示出在间隔层的厚度差异为Δtm的情况下的多次反射的示意图；图9是示出六层光盘的所设计的反射率的例子的曲线图；图10是示出在不相邻的多个间隔层间发生的多次反射的例子的示意图；以及图11是示出根据本发明的实施例的六层光盘的结构的例子的示意图。
具体实施例方式
接着，将参照附图详细描述本发明的若干实施例。本发明不仅限于以下的实施例。相反，只要不偏离本发明的实质和范围，可以对实施例做出任何改变。换句话说，以下实施例并不局限于光盘介质。该实施例对可以实现多层记录和多层再现的任何记录系统都会有效。首先，将描述作为本发明的实施例的多层BD盘。
图2示出了包括在用于BD盘的光学拾波器中的物镜结构的例子。配置该光拾波器以从信息记录层读取信号，在该信息记录层上，信号从由参考标号11表示的BD盘的覆盖层11a的一侧，被记录为不均匀的图样。BD盘11的结构为，信息记录层和薄型光束透射层形成在厚度约为1.1mm的聚碳酸酯基底上。
参考标号12表示第一物镜。参考标号14表示第二物镜。第一物镜12和第二物镜14由透镜固定器13支撑，使得它们位于同一光轴上。两个透镜12和14作为两个一组的物镜，其数值孔径为0.85。第一物镜12和第二物镜14安装于双轴螺线管激励器15上，该双轴螺线管激励器15在光轴方向上或在与信号轨道垂直的方向上移动。从半导体激光光源发射的光束通过两个透镜12和14，并且聚焦于BD盘11上。可以使用一个高数值孔径透镜，代替物镜12和14。
图3示出从光盘再现数据的光学拾波器的例子。从半导体激光16发射的光束由准直器透镜17进行校准。经过校准的光束通过衍射光栅19、偏振光束分离器20、液晶装置23、以及1/4波长板24。衍射光栅19产生侧光斑，用来计算可记录介质和可改写介质的跟踪控制误差信号。之后，该光束进入两个一组的物镜(12，14)。该两个一组的物镜(12，14)将光束聚焦在记录介质上。当线性偏振的光束通过1/4波长板24时，发生圆偏振光束。当由盘反射的圆偏振光束通过1/4波长板24时，发生线性偏振光束(其偏振平面关于入射光束旋转90度的光束)。
半导体激光16的发射光的一部分由偏振光束分离器20反射，并且导入至光接收装置22，该光接收装置22检测由聚光镜21输出的发射光束。光接收装置22使激光的输出强度保持恒定。至光接收装置22的入射光束的量可以通过1/2波长板18进行调整。激光输出的强度实际上由自动功率控制(APC)电路(未示出)根据光接收装置22的输出而进行控制。
图4示出作为象散补偿装置的液晶装置23。液晶装置23具有电极图样(23a、23b和23c)，这些电极图样例如形成同心形状，并且对应于施加在电极上的电压，产生几乎等价于象散的补偿量的波前，其中该象散是由覆盖层的厚度误差引起的。
可以通过使用放大镜或通过移动准直器而补偿该象散，而代替液晶装置23。
另一方面，从BD盘11反射的光束由偏振光束分离器20反射，并且接着导入至检测光路。之后，该光束通过会聚光束的聚光镜25以及多透镜26。会聚光束进入光接收装置27，它检测伺服误差信号和RF信号。光接收装置27将该光束转换成电信号。
如图5中所示，光接收装置27例如由八区光束检测装置组成。光接收装置27根据独立元件A至H的输出，计算并获得聚焦误差信号和跟踪误差信号。光束检测元件A至D组成四区光束检测器。一对光束检测元件E和F以及一对光束检测元件G和H各自组成两区光束检测器。
当没有跟踪误差时，光束检测元件E和F的分区位置以及光束检测元件G和H的分区位置与光斑的中心匹配。依赖于跟踪误差的量，光斑的强度分布从分界位置偏离至光束检测元件之一。
在这个例子中，聚焦误差信号(FE)用于象散聚焦误差检测方法。在这个方法中，如图6所示，当光束由多透镜聚焦时，光束的强度分布变为光束接收元件上的圆形。当光束由多透镜离焦时，光束的强度分布变为光束接收元件上的椭圆形。因而，当光束由多透镜聚焦时，公式(7)中得到的计算结果成为零电平。当光束由多透镜离焦时，根据距离，发生+或-的FE信号(称作S字母误差信号)。
FE＝(A+C)-(B+D)...(7)作为用于其上已经形成信息凹坑的只读ROM盘的跟踪误差信号，通常使用差分相位检测(DPD)方法。在这种方法中，检测光束检测元件A和C的和信号与光束检测元件B和D的和信号之间的相位差。输出式(8)所表示的跟踪误差信号TEDPD。在以下计算公式中，字母A至H不仅表示光接收元件的参考标号，还表示光检测元件的输出信号的值。
TEDPD＝φ(A+C)-φ(B+D)...(8)用于具有回旋沟槽结构的可记录或可改写光盘的跟踪误差信号由差分推挽检测方法进行检测。具体地，通过用两个子光束检测到的子推挽信号的和乘以系数(k)，并且用由主光束检测的主推挽信号减去所得相乘结果，来计算跟踪误差信号TEDPP。
TEDPP＝(A+D)-(B+C)-k[(E-F)+(G-H)]...(9)RF信号及SUM信号通过下式(10)表达为元件A至D的输出的和。使用信号输出的全频带分量作为RF信号。使用低频带分量作为SUM信号。
RF＝A+B+C+D...(10)对于聚焦误差信号，可以使用光斑尺寸方法或刀口检测方法。对于跟踪误差信号，可以使用单个光斑推挽检测方法。根据本发明的一个实施例，伺服误差信号可以由另一种方法检测。
当利用图3所示的光学拾波器从多层光盘再现信号时，光束从多层光盘反射，其中该光盘具有六个例如由反射膜制成的信息记录层L0至L5。接着，将描述这些反射光束。
在图7中，当所读取的光束(由实线表示)发射至L0层时，该光束在L2层上反射，且然后在其他层上作为反射光束(由虚线表示)进行多次反射，其中L0层是距离物镜最远的层，且L2层是距离物镜第三远的层。在相邻信息记录层之间形成间隔层。间隔层由透明材料制成，且具有几乎相同的厚度。
在六层盘的结构的例子中，由于间隔层的厚度是相同的，因此在L2层上反射的光束在包括L3和L4层的其他层上进行多次反射，并且该光束与在L0层上反射的光束重叠。
另外，由于在除了L2层以外的信息记录层上反射的光束重叠，L0层上的再现信号主要由多次反射恶化。
为了解决这个问题，使用不同厚度的间隔层是有效的。
然而，当在第m信息记录层和第(m+1)信息记录层之间插入的间隔层的厚度(tm)与第(m+1)信息记录层和第(m+2)信息记录层之间插入的间隔层的厚度(tm+1)之间的差为Δtm时，必需考虑信号的层间干扰。
因而，用公式表述层间干扰的影响，以及同时考虑由相邻信息记录层上反射的光束引起的层间干扰和由多次反射的光束引起的层间干扰定义Δtm。
当光源的波长由λ表示，且物镜的数值孔径由NA表示时，第m信息记录层上由物镜会聚的光斑的直径表达为λ/NA。另一方面，当光束通过第(m+1)信息记录层，且间隔层材料的折射率由n表示时，光束的直径由2tm×NA/n近似表示。因而，定义为两个信号的幅度比值的层间干扰，即相干串扰CCT(m)可以通过如下公式表达。
CCT(m)＝nλ/(2tmNA2)...(11)对于第m信息记录层的CCT(m)，它考虑了相邻信息记录层的层间干扰，公式(11)需要满足预定的条件。假设CCT(m)的可允许的值为-30dB(即0.0316)，当把CCT(m)＝0.0316，n＝1.55，λ＝0.405μm，以及NA＝0.85代入公式(11)中时，tm变为13.7μm。虽然可允许的串扰的值主要依赖于再现设备的信号处理性能，但是从公式(11)得到的结果表示，在多层BD盘中使用的间隔层需要具有大约13μm或更大的厚度。
接着，将考虑主要影响多层盘的再现信号的多次反射。在这些多次反射中，由图8示出的相邻信息记录层{第(m+1)层和第(m+2)层}进行多次反射的光束最影响再现信号。如图8所示，明显观察到多次反射的光束，作为从第m信息记录层离开|tm-tm+1|即Δtm的位置处的信号串扰。
层间干扰依赖于引起多次反射的每个信息记录层的反射率。因而，当把Δtm代入公式(11)的tm时，对光束进行多次反射的第(m+1)和第(m+2)信息记录层的强度反射率分别由Rm+1和Rm+2表示，间隔层tm+1的强度透射率由Tm+1表示，且CCT(m)的可允许最大值由CCTmax表示，则得到如下的公式。
Δtm＞1/CCTmax×Rm+1×Rm+2×Tm+12×nλ/(2NA2)...(12)此外，当公式(12)中的1/CCTmax替换为串扰指数ACCT时，得到如下的公式。
Δtm＞ACCT×Rm+1×Rm+2×Tm+12×nλ/(2NA2)...(1)图9示出六层盘的反射率的设计例子。如图8所示，由多次反射引起的层间干扰会对另一信息记录层的小区域中的反射有贡献。因而，与反射具有比预定区域更大的区域的光束的相邻信息记录层的串扰相比，由多次反射引起的层间干扰会主要影响再现信号。具体地，由于同时发生多种类型的多次反射，必需尽可能降低单个多次反射的影响。
例如，当CCTmax的可允许值为-40dB(即0.01)时，公式(1)的ACCT变为100，它是0.01的倒数。在这个例子中，当间隔层的透射率为1，且信号从L0层再现时，如图9中的曲线图所示，由于多次反射而考虑的L1和L2层的强度反射率分别约为0.21和0.12。
这些值在公式(1)中对应m＝0。因而，必要条件是Δt0＞1.09μm。如上所述，间隔层由膜或片材制成，并且具有几乎相同的厚度。然而，由于多层盘的间隔层厚度大约具有±1μm的差异，必须指定允许间隔层的厚度具有2μm或更多的差异。
此外，由于Δtm的值依赖于反射率(Rm+1，Rm+2)，比较靠近物镜的信息记录层的间隔层的厚度的差可以降低，因为所设计的其反射率比较小(见图9)。
此外，层间干扰的影响还依赖于再现设备的信号处理性能。因而，对于多次反射引起的CCT(m)，可以允许约-30dB。在这种情况下，可以将31.6代入公式(1)中的ACCT。
最后，将提出一种降低多个不相邻的间隔层之间发生的层间干扰的方法。图10示出，当所有间隔层具有不同厚度时，光束会聚在L0层上，并且在L2层上反射，并且在其他层上多次反射，其中L0是最远的层。
在图10所示的例子中，虽然间隔层具有不同厚度，但是几乎满足t0+t1＝t2+t3的关系。在这种情况下，在层L2上反射的部分入射光在层L4的后表面上反射。之后，光束在层L2上再一次反射。因而，该反射光束与在层L0上反射的光束(所读取的信号)匹配。
这意味着只考虑相邻间隔层之间的多次反射是不够的。换句话说，必需考虑在不相邻的多个间隔层之间多次反射的光束。因而，必需扩展用于相邻的多个间隔层的厚度和的公式(1)，并且满足由公式(2)表达的关系。
Δtm-sum＞ACCT×Rm+a×Rm+b×Tab2×nλ/(2NA2)...(2)在图10所示的例子中，考虑在层L2和L4上多次反射的光束对在层L0上反射的光束(所读取的信号)的干扰。因而，在这种情况下，将m＝0，a＝2，和b＝4代入公式(2)。Δtm-sum表示对应|t0+t1-(t2+t3)|的厚度差。因而，间隔层的厚度由代入公式(2)中的m、a和b(其中b＞a)指定。
图11示出了根据本发明的实施例的对于所有间隔层均满足公式(1)和(2)的六层盘。在该六层盘中，间隔层的厚度具有t1＞t3＞t0＞t2＞t4的关系，可以消除多次反射的影响。例如，间隔层的厚度可以被指定为t0＝14μm，t1＝17μm，t2＝12μm，t3＝15μm，且t4＝10μm。
此外，根据本发明的实施例，当多层光学信息记录介质的结构同时满足公式(3)和(4)，或同时满足公式(5)和(6)时，可以均衡层间干扰的影响，其中公式(3)和(4)以及公式(5)和(6)是用于第2k间隔层(其中k是大于0的整数)的厚度t2k以及与第2k间隔层相邻的厚度tk+1、t2k+1、t2(k+1)的公式。
t2k+1＞t2k...(3)t2k+1＞t2(k+1)...(4)
或t2k＞t2k+1...(5)t2(k+1)＞t2k+1...(6)在前述实施例中，例如描述了六层盘。然而，本发明不局限于这个实施例。只要不偏离本发明的本质和范围，可以做出该实施例的各种变更和分支。
例如，本发明的实施例可以应用于层数多于六层的多层盘介质，同样，本发明的实施例可以应用于只读盘、可记录盘、以及可改写盘。此外，本发明的实施例不仅可以应用于光盘介质，还可以用于其它多层介质和三维地记录信号信息的体积类型的记录介质。
本领域中的技术人员应该理解，只要在所附权利要求或其等价物的范围内，可以根据设计需要和其他因素产生各种变更、组合、次组合以及替换。
权利要求
1.一种多层光学信息记录介质，该多层光学信息记录介质具有四层或更多信息记录层，利用凹凸表面或相位变化的信息凹坑，或者利用反射率或相位变化的记录标记，而将信号信息记录在该信息记录层上，其中该信息记录层由第m信息记录层(其中m是大于或等于0的任意整数)表示，距离再现光学拾波器的物镜最远的信息记录层由第0信息记录层表示，信息记录层之间插入间隔层，间隔层由透明材料制成，且厚度几乎恒定，其中当第m信息记录层和第(m+1)信息记录层之间插入的间隔层的厚度由tm表示，第(m+1)信息记录层和第(m+2)信息记录层之间插入的间隔层的厚度由tm+1表示，间隔层的厚度tm和tm+1之间的差由Δtm表示，第m信息记录层和第(m+a)信息记录层(其中a是大于或等于2的任意整数)之间插入的间隔层的厚度的和由(tm+tm+1+…+tm+a-1)表示，第(m+a)信息记录层和第(m+b)信息记录层(其中b是大于或等于2的任意整数)之间插入的间隔层的厚度的和由(tm+a+tm+a+1+…+tm+b-1)表示，并且和(tm+tm+1+…+tm+a-1)与和(tm+a+tm+a+1+…+tm+b-1)之间的差由Δtm-sum表示时，则指定间隔层的厚度，使得Δtm和Δtm-sum满足公式(1)和(2)Δtm>ACCT×Rm+1×Rm+2×Tm+12×nλ/(2NA2)...(1)]]>Δtm-sum>ACCT×Rm+a×Rm+b×T2b2×nλ/(2NA2)...(2)]]>其中ACCT表示串扰指数，Rm+1、Rm+2、Rm+a和Rm+b分别表示第(m+1)层、第(m+2)层、第(m+a)层和第(m+b)层上形成的反射膜的强度反射率，Tm+1表示间隔层tm+1的强度透射率，Tab表示从第(m+a)信息记录层至第(m+b)信息记录层的强度透射率，n表示间隔层材料的折射率，且NA表示物镜的数值孔径。
2.如权利要求1的多层光学信息记录介质，其中串扰指数(ACCT)为31.6或更大。
3.如权利要求1的多层光学信息记录介质，其中第2k间隔层(其中k是大于或等于0的任意整数)的厚度以及第2k间隔层的相邻间隔层的厚度t2k+1和t2(k+1)同时满足公式(3)和(4)或同时满足公式(5)和(6)t2k+1＞t2k…(3)t2k+1＞t2(k+1)…(4)或t2k＞t2k+1…(5)t2(k+1)＞t2k+1…(6)。
4.如权利要求1的多层光学信息记录介质，其中厚度几乎恒定的间隔层由透明片材或膜材料制成。
5.如权利要求1的多层光学信息记录介质，其中该多层信息记录介质是光盘介质。
6.如权利要求1的多层光学信息记录介质，其中第0信息记录层形成在透明基底上。
7.如权利要求1的多层光学信息记录介质，其中光束透射层形成在最靠近再现光学拾波器的物镜的信息记录层上。
全文摘要
本发明公开了一种多层光学信息记录介质。距离读取侧最远的信息记录层由L0表示，且L1、L2、...和L5信息记录层在光轴的方向上连续形成。厚度为t
文档编号G11B7/252GK1750149SQ20051009265
公开日2006年3月22日 申请日期2005年8月19日 优先权日2004年8月19日
发明者市村功 申请人:索尼株式会社