JPH01150246A - 光学的情報記録媒体 - 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、光ビームによって情報を記録、再生すること
が可能な光学的情報記録媒体に関し、特に、高い記録感
度を得ることのできる光学的情報記録媒体に関するもの
である。

〔従来の技術〕

近年、光学的記録媒体としては、記録感度の高いものが
求められている。

ここで言う記録感度とは、成る記録を行うのに、どのく
らい小さい光ビームのパワーでもって記録を行うことが
できるかを表すものであり、従って、記録感度の高い光
学的情報記録媒体を用いれば、記録感度の低い光学的情
報記録媒体を用いる場合に比べ、同様の記録を行うにも
、より小さい光ビームのパワーでもって記録することが
できるのである。

この様な記録感度の高い光学的情報記録媒体は、高速度
記録や高密度記録を行うのに適している。

例えば、高速度記録を行う場合、記録速度を速くすると
、それに見合うだけ光ビームのパワーも大きくしなけれ
ばならないが、しかし、光ビームのパワーは有限である
ので、できるかぎり低い光ビームのパワーでもって記録
を行い得る記録感度の高いものを、光学的情報記録媒体
として用いる方が良いわけである。

また、高密度記録を行う場合、記録密度を上げるために
は光ビームを細く絞る必要があるが、しかし、そのよう
に細く絞ると光ビームの利用効率が低くなるため、その
利用効率の低くなった光ビームをより有効に利用するに
は、光学的情報記録媒体として記録感度の高いものを用
いた方が良いわけである。

さて、従来の光学的情報記録媒体としては、例えば、ア
イ・イー・イー・イー、スペクトラム。

オーガスト（１９７９年）第２６頁から第３３頁（ＩＥ
ＥＥ　　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ、Ａｕｇｕｓｔ　（１９７９
）ＰＰ２６−３３）に記載されているように、案内溝付
きの基板上にＴｅ等の低融点の金属薄膜（記録膜）を形
成し、レーザビームを細く絞ってその金属薄膜に照射し
、これを溶融させて穴を開け、記録ピットを形成するも
のがあった。

第５図（ａ）は上記した溶融穴開は方式による光学的情
報記録媒体の一部を拡大して示した平面図、第５図（ｂ
）は第５図（ａ）のＢ−Ｂ方向断面を示す断面図、であ
る。

第５図において、２０は基板、２１はアドレスヘッダ用
のアトＣ，スピット、２２はトラッキング用の案内溝、
２３は記録膜、２４はレーザビームによって形成された
記録ピット、である。また、Ｗは案内溝２２の幅、ｄ、
はアドレスヘッダ用のアドレスピット２１の深さ、ｄ２
は案内溝２２の深さ、である。但し、λはレーザビーム
の波長を、ｎは基板２０の屈折率を表す。

第５図に示す溶融穴開は方式による光学的情報記録媒体
においては、記録膜２３が溶融して記録ピット２４が形
成される際に、溶融した物質が蒸発などするためには、
記録膜２３の膜面上が完全に自由（即ち、膜面上に他の
膜などが形成されていない等）でなければいけない。従
って、この光学的情報記録媒体を光ディスクとして構成
する際には、後述するようなエアーサンドインチ構造を
とる必要がある。

また、その他の従来の光学的情報記録媒体としては、米
国特許第３５３０４４１号に記載されているように、レ
ーザビームを記録膜に照射して、その熱によって記録膜
の形状変化を伴うことなく記録膜の相を変化させ、その
非晶質相と結晶相との反射率の差を用いて記録を行うも
のなどがあった。

以上述べた様な従来の光学的情報記録媒体においては、
高い記録感度を得るために、記録膜の材料として、Ｔｅ
、Ｂｉ、Ｓｅ、Ｉｎ、Ｐｂ等の低融点の材料がその主成
分として用いられていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記した様に、従来技術においては、高い記録感度を得
るために、記録膜の材料として、Ｔｅ。

Ｂｉ、Ｓｅ、Ｉｎ、Ｐｂ等の低融点の材料がその主成分
として用いられているが、しかし、その様な低融点の材
料は一般に熱的、化学的な安定性が低いため、従来技術
において、記録感度をより高くしようとすると、光学的
情報記録媒体自体の熱的、化学的な安定性が失われてし
まい、その結果、情報記録媒体としての信頼性も低下し
てしまうという問題があった。

本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決し、
情報記録媒体としての信頼性を低下させることなく、記
録感度を向上させることができる光学的情報記録媒体を
提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記した目的を達成するために、本発明では、データ記
録領域に予め反射率低減用の溝が形成された熱可塑性樹
脂基板と、該熱可塑性樹脂基板の表面に形成される熱吸
収膜とで光学的情報記録媒体を構成するようにした。

〔作用〕

前記光学的情報記録媒体に対し、前記溝に向けて光ビー
ムを記録すべき情報に応じて局部的に照射すると、前記
熱吸収膜は該光ビームを吸収しそれにより発熱して、そ
の近傍に位置する前記熱可塑性樹脂基板の部分、即ち、
前記溝の部分を熱変形させる。そして、その熱変形によ
って、前記溝の部分が平坦化して、その部分の反射率が
増加することにより、前記情報が記録されるのである。

即ち、本発明では、情報の記録を、基板表面の変形によ
る反射率の変化により行うものである。

では、基板表面の変形とその変形による反射率の変化と
の関係について説明する。

第６図は従来において用いられている案内溝の溝深さと
反射光量比との関係を示した特性図、第７図は同じく案
内溝の溝幅と反射光量比との関係を示した特性図である
。

即ち、第６図及び第７図は、基板上にピッチＰ＝１．６
μｍで形成されている案内溝に、波長λ＝８３０　ｎｍ
のレーザビームを開口数ＮＡ−０，５の対物レンズを介
して照射して、その反射光を観測した時の、案内溝の溝
深さｄと反射光量比との関係及び案内溝の溝幅Ｗと反射
光量比との関係を示したものである。

一向、これら図において、ｎは基板の屈折率である− 第６図に示すように、反射光量比は溝深さｄにより大き
く変化し、例えば、溝幅Ｗ−０，４μｍの場合、溝深さ
が１３０ｎｍ（ｎｄ＝λ／４）から７５ｎｍ（ｎｄ＝λ
／８）に変化すれば反射光量比は０．０５から０．５５
まで増加し、充分な再生信号強度が得られる。　。

従って、第６図及び第７図から明らかなように、本発明
における記録前、即ち、熱変形前の前記溝の寸法として
は、開口数ＮＡ＝０．５の対物レンズを用いる場合、溝
幅Ｗ＝０．２〜０．８μｍ、溝深さｄ＝３λ／３２ｎ〜
λ／４ｎが最適であることがわかる。

また、本発明において、記録の際の光ビームのパワーは
、基板の熱変形を生じさせるために用いられており、例
えば、熱可塑性樹脂基板として、ＰＭＭＡ（ポリメチル
メタアクリレ−））、　　ＰＣ（ポリカーボネート）等
の射出成形基板を用いた場合には、熱変形温度は高くて
も１４０℃程度であり、従来の溶融穴開は方式による光
学的情報記録媒体において、Ｔｅ等の記録膜を溶融させ
るのに必要な４５０°Ｃ以上の温度に比べ、かなり低い
ので、より小さい光ビームのパワーでもって記録を行う
ことができる。

更にまた、本発明では、熱吸収膜は、前述した如く光ビ
ームを吸収して発熱するだけであるので、熱吸収膜の材
料としては、従来の記録膜の如く、特に低融点の材料に
限られるものではなく、高融点の材料など幅広く用いる
ことができるので、熱的、化学的な安定性の高い材料を
選択することも可能となる。

以上のように、本発明によれば、情報記録媒体としての
信転性を低下させることなく、記録感度を向上させるこ
とができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

先ず、本発明を案内溝トラッキング方式（即ち、連続サ
ーボ方式）の光ディスクに適用する場合について考えて
見る。

連続サーボ方式とは、第５図に示した如く、基板２０上
にトラッキング用の案内溝２２を設け、この案内溝２２
を用いてトラッキング制御を行うものである。

前述したように、本発明では、基板上に反射率低減用の
溝を形成するわけであるから、連続サーボ方式における
上記した案内溝をこの溝として用いるようにすれば良い
のであるが、しかし、この溝の寸法を、第６図及び第７
図で述べた如く、最大反射率変化が得られる寸法、即ち
、溝深さをλ／４ｎ（λは光ビームの波長、ｎは基板の
屈折率）、溝幅を０．４〜０．５μｍにしたとすると、
この溝の寸法はトラッキング用の案内溝として正常なト
ラッキング制御が行えない寸法になってしまうので問題
となる。

さて、近年では上記のような連続サーボ方式とは別にト
ラッキング専用のウォブルビットをデータ記録領域の外
に設けたサンプリングサーボ方式の光ディスクが提案さ
れている。そこで、次に、本発明をこのサンプリングサ
ーボ方式の光ディスクに適用する場合について考えて見
る。

第１図（ａ）は本発明の一実施例としての光学的情報記
録媒体の一部を拡大して示した平面図、第１図（ｂ）は
第１図（ａ）のＡ−Ａ方向断面を示す断面図、第１図（
ｃ）は第１図（ａ）に示す部分にレーザビームを照射し
た際に得られる再生出力の信号波形を示す波形図、であ
る。

第１図（ａ）、（ｂ）において、１はアドレスヘッダ用
のアドレスピット、２はトラッキング用のウォブルビッ
ト、３は反射率低減用の溝、４はレーザビームによって
形成された記録ピット、５は熱吸収膜、７はレーザビー
ム、８は対物レンズ、１０はＰＣ（ポリカーボネート）
基）反、である。

第１図（ｂ）に示すＰＣ基板１０は、ＰＣから成る直径
１３０ｍｍのディスク形状をした射出成形基板である。

また、その表面のデータ記録領域には、深さｄ＝λ／４
ｎ＝１３０ｎｍ（λはレーザビーム７の波長であり、こ
の場合８３０　ｎｍである。また、ｎはＰＣ基板１０の
屈折率であり、この場合１゜６９である。）２幅Ｗ＝０
．５μｍで、その断面（トラック方向と直交する方向の
断面）の形状が矩形である溝３が形成され、アドレスヘ
ッダ部には、深さｄ＝λ／４ｎ＝１３０ｎｍ、幅Ｗ　＝
　０．５μｍのアドレスピット１が形成され、ウォブル
ビット部には、深さｄ＝λ／　４　ｎ　＝　１３０ｎｍ
、幅Ｗ＝０．５μｍのウォブルビット２が形成されてい
る。そして、さらに、このようなＰＣ基板１０上に、５
６．０人のＢ　ｉＴｅ系薄膜が熱吸収膜５として形成さ
れている。

第２図は第１図の光学的情報記録媒体を光ディスクとし
て構成した場合の一具体例を示す断面図である。

第１図に示した如く構成された光学的情報記録媒体を、
光ディスクとして構成するには、第２図に示す様に、先
ず、第１図に示した如く表面に熱吸収膜５の形成された
ＰＣ基板１０を２枚用意し、それらＰＣ基板１０を互い
に熱吸収膜５が内側となるように、スペーサ３３を介し
て貼り合わせる。

こうすることにより、エアーサンドイッチ構造の両面デ
ィスクを作成できる。

以上の様に構成された光ディスクを用いてデータを記録
する場合には、この光ディスクを１８０Ｏｒｐｍで回転
させ、第１図（ｂ）に示す如く、開口数ＮＡ−０，５の
対物レンズ８によって、波長λ＝８３０ｎｍ、パワー５
ｍＷのレーザビーム７をビーム径１．５μｍ程度に絞っ
てこの光ディスクに照射し、溝３を熱変形させて記録ピ
ット４を形成する。

また、記録したデータを再生する場合には、レーザビー
ム７のパワーを１ｍＷに下げて記録時と同様に照射すれ
ば、第１図（Ｃ）に示す様な再生出力が得られ、記録デ
ータ再生区間の出力から記録したデータが再生される。

尚、記録時及び再生時共に、再生出力のうちのトラッキ
ング区間の出力に基づいてトラッキング制御が行われて
いる。

以上の様に、第１図の光学的情報記録媒体を、第２図に
示すようなエアーサンドイッチ構造の両面ディスクとし
て構成した場合には、記録の際に必要なレーザビーム７
のパワーは５ｍＷで済ム。

前述した第５図の溶融穴開は方式による光学的情報記録
媒体を、第２図に示すようなエアーサンドインチ構造の
両面ディスクとして構成し、上記と同様な記録を行った
場合には、レーザビーム７のパワーとして１０ｍＷ程度
必要であるので、そのことを踏まえて考えると、第２図
に示した光ディスクが如何に記録感度の高いものである
かが容易に理解できる。

第３図は第１図の光学的情報記録媒体を光ディスクとし
て構成した場合の他の具体例を示す断面図である。

第２図では、第１図の光学的情報記録媒体を、エアーサ
ンドインチ構造の両面ディスクとして構成したが、本発
明では、第３図に示す如く、密着貼り合わせ構造の両面
ディスクとして構成しても良い。

何故なら、本発明の如く熱変形を用いる場合には、熱吸
収膜の膜面上が、第５図で述べた溶融穴開は方式による
光学的情報記録媒体の記録膜の様に、完全に自由である
ことが必ずしも必要でないからである。

しかしながら、第１図の光学的情報記録媒体を、密着貼
り合わせ構造の両面ディスクとして構成する場合には、
基板を自由に熱変形させるために、貼り合わせの材料に
は低弾性率のもの使用する事が重要であり、第３図の例
では、ウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂を用いるよ
うにした。

そこで、先ず、第１図に示した如く表面に熱吸収膜５の
形成されたＰＣ基板ｌＯを２枚用意し、それらＰＣ基板
１０のそれぞれの熱吸収膜５の上に、第３図に示す様に
、ウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂の保護膜３５を
形成し、そして、互いにその保護膜３５が内側となるよ
うに、ホットメルト型接着剤３６にて貼り合わせる。こ
うすることにより、密着貼り合わせ構造の両面ディスク
を作成できる。

以上の様に構成された光ディスクを用いて、第２図の例
で述べたのと同様の条件にてデータの記録を行うと、レ
ーザビームのパワーとしては１０ｍＷ必要である。この
値は、前述した如く、第５図の溶融穴開は方式による光
学的情報記録媒体を、第２図に示すようなエアーサンド
イッチ構造の両面ディスクとして構成した場合と、同等
であるが、第３図の光ディスクでは、密着貼り合わせ構
造をとることによって、情報記録媒体としての信顛性の
向上に大きなメリットがある。

第４図（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ第１図に示す反射率低
減用の溝３の他の具体例を示す斜視図である。

第１図における説明では、反射率低減用の溝３の断面の
形状は矩形であるものとして説明したが、それに限るこ
となく、例えば、第４図（ａ）に示す如く台形であって
も良いし、第４図（ｂ）に示す如くｖ形であっても良い
し、第４図（Ｃ）に示す如く半円形であっても良い、即
ち、実質的に熱変形前の溝３における反射率が所望の値
まで下がっていれば、どの様な形状であっても構わない
のである。

以上に述べた様に、本実施例では、熱吸収膜５゜の材料
としてＢ　ｉＴｅ系薄膜を用いた場合について説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、レーザビ
ームの吸収が可能であればどのような材料でも用いるこ
とができる。例えばＢｉ。

Ｔｅ、Ｉｎ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｚｎ等の低融点金属及
びこれらの化合物、混合物から、Ｐｔ、Ａｕ。

Ａｆｆｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｎｂ
。

Ｔａ、Ｚｒ等の高融点金属及びこれらの化合物。

混合物まで、自在に適用できる。特に、Ｐｔ、Ａｕ。

Ａ１．Ｃｕ、Ｔｉ、Ｚｎ等を主成分とする材料は人体に
対する安全性が高く、光学的情報記録媒体に用いられる
材料としては好ましい。

また、高反射率金属を熱吸収膜５の材料として用いる場
合には、その高反射率金属に、Ｓｔ、ＡＩｌ。

Ｔａ等の酸化物あるいは窒化物の薄膜を積層して設けて
、反射率を低減させることにより、本発明の効果をより
向上させることができる。

尚、以上の説明では、最大反射率変化が得られる溝寸法
を中心に説明したが、この溝寸法に限らず、溝深さ３λ
／３２ｎ〜λ／４ｎ、溝幅０．２〜０．８μｍにおいて
、信号記録に必要な反射率変化比２０％以上を得ること
ができる。

更に、溝深さ３λ／３２ｎ〜３λ／１６ｎを用いれば、
回折法において充分なトラッキング信号強度を得ること
ができ、上述したサンプリングサーボ方式だけでなく、
連続サーボ方式にも本発明が適用できることは容易に理
解できよう。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明では、熱可塑性樹脂基板の熱
変形によって記録を行っており、その際の熱可塑性樹脂
基板の熱変形温度は高くても１４０°Ｃ程度であるので
、従来に比べ、より小さい光ビームのパワーでもって記
録を行うことができる。

また、熱吸収膜の材料としては、従来の記録膜の如く、
特に低融点の材料に限られるものではなく、高融点の材
料など幅広く用いることができるので、熱的、化学的な
安定性の高い材料を選択することも可能となる。

従って、本発明によれば、情報記録媒体としての信幀性
を低下させることなく、記録感度を向上させることがで
き、高速度記録や高密度記録に十分対応することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例としての光学的情報記
録媒体の一部を拡大して示した平面図、第１図（ｂ）は
第１図（ａ）のＡ−Ａ方向断面を示す断面図、第１図（
Ｃ）は第１図（ａ）に示す部分にレーザビームを照射し
た際に得られる再生出力の信号波形を示す波形図、第２
図は第１図の光学的情報記録媒体を光ディスクとして構
成した場合の一興体例を示す断面図、第３図は第１図の
光学的情報記録媒体を光ディスクとして構成した場合の
他の具体例を示す断面図、第４図（ａ）〜（Ｃ）はそれ
ぞれ第１図に示す反射率低減用の溝３の他の具体例を示
す斜視図、第５図（ａ）は従来の溶融穴開は方式による
光学的情報記録媒体の一部を拡大して示した平面図、第
５図（ｂ）は第５図（ａ）のＢ−Ｂ方向断面を示す断面
図、第６図は従来において用いられている案内溝の溝深
さと反射光量比との関係を示した特性図、第７図は同じ
く案内溝の溝幅と反射光量比との関係を示した特性図、
である。 符号の説明 ■・・・アドレスビット、２・・・ウォブルビット、３
・・・溝、４・・・記録ビット、５・・・熱吸収膜、Ｉ
Ｏ・・・ＰＣ基板、３３・・・スペーサ、３５・・・保
護膜、３６・・・接着剤。 代理人　　弁理士　並　木　昭　夫 第２　図 フＲ−ワ 填　３　図 第４図 冨５　図 □トラック方向 ｚ６　：Ａ ｄ ５副’２２　ｄ　（ｒａｍ） 薯　７　コ ！菖巾＆Ｗ　（μｍ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光学的に情報を記録、再生することが可能な光学的
   情報記録媒体において、反射率低減用の溝が形成された
   熱可塑性樹脂基板の表面に熱吸収膜を形成して成り、前
   記溝に向けて光ビームが記録すべき情報に応じて局部的
   に照射され、前記溝の照射された部分が熱変形してその
   部分の反射率が増加することにより、前記情報を記録す
   るようにしたことを特徴とする光学的情報記録媒体。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の光学的情報記録媒体
   において、前記溝は、その断面の形状が概略矩形であり
   、その深さが３λ／３２ｎ〜λ／４ｎ（但し、λは前記
   光ビームの波長、ｎは前記熱可塑性樹脂基板の屈折率で
   ある。）であり、その幅が０．２〜０．８μｍであるこ
   とを特徴とする光学的情報記録媒体。 ３、特許請求の範囲第１項に記載の光学的情報記録媒体
   において、前記熱可塑性樹脂基板は、ポリメチルメタク
   リレート樹脂またはポリカーボネート樹脂から成ること
   を特徴とする光学的情報記録媒体。 ４、特許請求の範囲第１項に記載の光学的情報記録媒体
   において、前記溝は、前記熱可塑性樹脂基板の表面に設
   けられるトラッキング専用のウォブルビット部に挟まれ
   た領域に形成されることを特徴とする光学的情報記録媒
   体。