JPH02122437A - 光記録媒体 - 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〕 本発明は追記形光ディスク類のような光記録体、それに
用いる光記録媒体、その記録方法および記録痕からの微
弱な戻り光の読み取り方法にかかわす、特に、単位面あ
たりの記録量向上に好適な光記録媒体の構成と、単位面
に複数種の情報を多重記録する方法と、該記録情報を同
時に弁別読み取る方法とに関する。

〔従来の技術〕

色素を光記録媒体として用いる例に関しては古くから発
表されており、例えば、特開昭５６−１５４０８７号公
報には、銅フタロシアニン膜に光を照射してピットを穿
ち記録する例が記載されている。

しかし、この方法では１本発明のごとく積層膜の各層ご
とに記録し、読み取ることはできない。

また１社団法人近畿化学協会機能性色素部会資料Ｈａ　
６　＋　Ｐρ１７−２２（昭和６３−２）に記載の南波
、松井氏による「光デイスク用安定化シアニン色素材料
」なる文献には、シアニン系の色素による極薄（厚さ０
．０５〜０．１μｍ）の塗膜面に光を照射して情報を記
録する例が示されている。この例の斜断面を模式化した
ものを第３図に示す。第３図において、３１は透明成膜
基板３２に形成された光記録媒体層であり、そのうち３
１１は未記録部であり、３１２は光照射記録部である。

しかし、本文献には、本発明のごとき塗膜の逐次積層、
各層ごとの異種情報の多重記録にかかわる状況は表され
ていない。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、単位面あたりの記録量の増大は、照
射光の短波長化や光走査密度の増大などに依存すること
になろう、しかし、これら従来技術で、例えば記録量を
現在レベルの２倍に増やすことは、現在の半導体レーザ
の特性や、照射光路系の構成から見て、その実現は回連
である。

本発明の目的は、上記のような現在の技術により制約を
受けることなく単位光走査線への多重記録により単位面
あたりの記録量の増大を図ることを目指し、それを実現
しうる光記録媒体と光記録体およびその記録方法と読み
出し方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、以下述べるような記録媒体の構成と波長の
異なる複数種の光の合成、および弁別分離を行うことに
より、達成される。

すなわち、光吸収波長が１１００ｎ以上異なる複数種の
色素を主成分とする膜をそれぞれ、例えば案内溝付き透
明基板上に逐次形成・積層して、これを光記録媒体とし
、該媒体構成層の主成分各色素の吸収波長に一致した波
長の複数種のレーザ光を合成してなる光を該媒体層に照
射する。これにより、光記録媒体をなす各層ごとに、主
成分たる色素の吸収波長と波長が異なる光を透過し、波
長が等しい光のみを選択的に吸収し、同時に光−熱変換
により発熱して該部位の変色を促し、照射した光に変調
されている情報の記録ができる。

そして、上記記録光と同一波長で強さのみを減じた光を
記録時と同じ手順で合成した上で、この光を記録痕が設
けられた媒体層に照射する。これにより、媒体層では、
記録時と同じ機構で、当該色素の吸収波長と異なる波長
の光を透過し、波長が等しい光を吸収するが、記録痕部
では熱変態した分だけ吸収率が低下、すなわち反射率が
大きくなっているので、その光の相当分は反射して該媒
体層からの戻り光となり、媒体層への光の照射元である
光路系に戻る。そして、合成レンズにおいて光記録媒体
の各層から戻った微弱な戻り光を弁別・分離して、それ
ぞれを電気信号に復元する読み取り系に戻すことで、記
録・読み取りが完結する。

〔作用〕

上記した解決手段における課題は、光記録媒体となる色
素の選定、その色素による媒体層の構成、光記録痕から
の微弱な戻り光の発生、およびその戻り光の弁別読み取
りにあるが、これらについて以下詳説する。

本発明に用いる色素としては、吸収波長選択性を第１と
して、このほかに該吸収波長から１１００ｎ以上離れた
波長をもつ光に対する透過性や、光の吸収・発熱による
熱変態によって出来る変態部では反射率が１０％ないし
２０％増大し、異波長の光は透過することなどが必要で
ある。また、上記に加えて、色素の熱変態には色素の溶
融または蒸発が付随しないことが必要である。これは、
溶融、蒸発などがあれば、膜の積層状態が光照射・相変
態前後で変化することになり、この抑制への処置が必要
になるからである。

上記の点を考慮して、色素には、下記のような構造式を
もつシアニン系色素を選ぶ。

この色素は、両端の環部を連ねる鎖部にあるメチン基、
−ＣＨ＝　ＣＨに添えた数によって吸光波長が変る。す
なわち、上記の構造式に見られるメチン基数が３では、
吸光波長は約８３０ｎ　ｍ、メチン基数が２では約６５
０ｎ　ｍ、メチン基数が４では約１１０５０ｎとなり、
メチン基数によって吸光波長はそれぞれ約２００ｎ　ｍ
ずつ異なる。また、この色素は、自身で吸光・発熱して
熱変態するが熱変換性が良いので、発色剤と混ぜて複合
化することもできる。

さらに、この色素は、吸光波長を外れた波長の光の透過
性が高く、また真空蒸着による成膜も可能であるなど、
光記録媒体として求められる特性を備えている。従って
、これらの特性を目的に合ったように使えばよい。

また、上記した媒体層への記録は、色素の具備する特性
を損ねなければ良いので、この点を留意すれば解決でき
る。残った課題として、光記録痕からの微弱な、すなわ
ち照射光の数分の１に光量が減じた波長が異なる複数種
の戻り光の弁別読み取りがあるが、これに関しては、別
途出願する光合成・分離レンズ系を主構成体とする発明
の技術を用いて解決できる。

〔実施例〕

ここでは、まず本発明の実施例についての一般事項と要
点を示し、次いで詳細を具体例により説明する。

第１図は複層構造の光記録媒体と別部位光照射による多
重記録法および記録痕跡形成の状況を、また第２図は複
層構造の光記録媒体と同一部位光照射による多重記録法
および記録痕跡形成の状況など、本発明の主な構成に係
わる要件をそれぞれ模式的に示したものである。

まず、使用するレーザ光源としては、小形軽量で、かつ
汎用的である発振波長がそれぞれλ１：６５Ｑｎ　ｍ、
χ２：　８３０ｎｍ、λ、　：　１３１０ｎｍの半導体
レーザを選んでいる。なお、両図では、光記録媒体の構
成の基本的な複層を示しているので、半導体レーザの波
長として、例えばλ□８．λ２□：６５０ｎｍ、λ□２
．λ２□：　８３０ｎｍを採ることにする。

ここで、レーザ光の波長６５０ｎ　ｍに合う吸収波長の
色素としては、前出のシアニン色素の構造式で環部間の
連結鎖をなすメチン基−ＣＨ＝ＣＨ−の数が２であるも
のを、またレーザ光の波長８３０ｎｍに対応する色素と
しては上記メチン基が３であるものをそれぞれ選ぶ。そ
して、これらの色素をそれぞれ微粒化して、色素粒子の
比表面積を増大し、吸光−発熱面積を拡大するとともに
１分散媒質によるぬれ性を良くして分散性の向上を図る
。次いで、この微粒化した色素を主成分とし、必要しこ
応じて顕色剤、接着剤などを加えて１分散媒質により溶
解または懸濁して塗料化する。この場合、主剤の色素に
加える塗料化助剤は、色素の吸光−発熱性や発色性を損
ねないものであることが必要である。

次に、第１図および第２図に示すように光走査の案内凹
凸を片面に設けた透明樹脂板または透明ガラス板を透明
成膜基板１１として、該基板を高速に回しながらその案
内凹凸の設けられている面上に、上記のようにして作成
された塗料を滴下・塗布し、これを乾かして透明成膜基
板１１に直接形成された第１の媒体層１２を得る。さら
に続いて、別種の塗料を上記操作と同じ手順で第１の媒
体５１２の面上に滴下・塗布し、これを乾かして第２の
媒体層１３を積層し、両媒体間の界面を判然として分っ
た逐次積層形の記録媒体層１４を設けてなる光デイスク
類、光カード類の原板を得る。

記録媒体層の形成には上記の方法のほか、塗料化助剤を
加えない色素のみを、　１０−’　Ｔ　ｏｒｒ以下に減
圧した槽内で色素の融ける温度下に暴露し、真空蒸着法
により各色素膜を逐次形成して、逐次積形の記録媒体層
をつくることができる。ここに示した塗膜あるいは真空
蒸着膜の厚さはいずれも０．１μｍ以下であり、そのた
め、厚板から裁断して得られるディスクまたはカードの
面内における膜厚の変動量を規定値に対して±０．０１
μｍの範囲に抑えることが必要である。

なお、塗膜により積層媒体を形成する場合は、塗料化溶
剤が必須であるが、逐次積層ではその影響は不可避であ
り、放置すれば鮮明な色素界面を形成できない。そこで
、本発明では、光学的にその存在が無視できる光重合樹
脂、いわゆる２Ｐレジンの厚さ０．０５μｍの薄層（図
示せず）を各色素間に設けている。

上記のようにして得た光ディスクまたは光カードなど光
記録体への光熱記録および読み取りの方式としては、第
１図に示すように、光照射面から見て凸部と凹部とに分
けてそれぞれに記録する複層別部位記録と、第２図に示
すように、凸部、凹部のいずれかに色素膜のみを異にし
て記録する複層同部位記録とがある。これら記録および
戻り光の読み取りを果たすには、第４図に示すような波
長の異なる複数種の光の合成および分離のできる光学系
を必要とする。

上記した第１図に示す別部位記録では、光照射面から見
て凸部、つまり短焦点面に形成した第１の媒体層１２に
波長がλ１□の低波長光１２３を、同様に凹部、つまり
長焦点面に形成した第２の媒体層１３に波長がλ、２の
高波長光１３３をそれぞれ照射する。光照射の一例を挙
げると、まず照射光は発振光波長の異なる複数種のレー
ザダイオード（図示せず）をそれぞれ光源としてそれぞ
れ発射され、コリメータレンズを経てダイクロイックプ
リズム（いずれも図示せず）で合成し、第４図（ｂ）の
符号４２、同図（Ｃ）の符号４３に示すような縦、横の
両方向光軸非対称形色収差レンズに入射する。

ここで、波長別に縦、横の光軸を異にして、レンズ４２
ではそれぞれ符号４２１と４２２の点に、レンズ４３で
はそれぞれ符号４３１と４３２の点に焦点を結ぶ。そし
て、これら焦点が上記した第１の媒体層１２および第２
の媒体層１３の中にあるようにすれば、第１の媒体層１
２には波長がλ□１の光１２３が照射されて記録痕１２
２が、第２の媒体層１３には波長λ１２の光１３３が照
射されて記録痕１３２が、それぞれ形成される。

また、第２図に示すような同部位記録では、記録は光照
射面から見て凸部に行っても、また凹部に行ってもよい
が、第２図では凹部、いわゆる案内溝部への記録状況を
示している。そして、第１の媒体層Ｉ２には波長がλ２
１の光２２３を照射し、第２の媒体層１３には第１の媒
体層１２を透過した波長がλ２□の光２３３を照射する
。光照射の一例を挙げると、まず照射光は発振光波長の
異なる複数種のレーザダイオード（図示せず）をそれぞ
れ光源としてそれぞれ発射され、コリメータレンズを経
てダイクロイックプリズム（いずれも図示せず）で合成
され、第４図（ａ）の符号４Ｉ、同図（ｄ）の符号４４
に示すような縦方向光軸非対称形色収差レンズに入射す
る。ここで、波長別に縦光軸を異にして、レンズ４１で
は符号４１３と４１４の点に結像し。

レンズ４４では符号４４１と４４２の点に結像する。そ
して、これら結像点が上記した第１の媒体層１２および
第２の媒体層１３の中にあるようにすれば、第１の媒体
層１２には波長がλ２１の光２２３が照射されて記録痕
２２２が形成され、第２の媒体層１３には第１の媒体層
１２を透過した波長がλ２２の光２３３が照射されて記
録痕２３２が形成される。

上記のようにして記録を完了して生じた記録痕、例えば
第２図に示す記録痕２２２．２３２からの情報の読み取
りは、記録と同手順で記録痕２２２．２３２に強さのみ
を減じた光を照射し、記録痕２２２．２３２からの反射
による微弱な戻り光を読み取ることによって行われる。

すなわち、記録光、例えばレーザ光２２３、２３３のパ
ワーはレーザダイオードの発振出力で約１０ｍＷである
のに対し、読み取り光はその約１／３の３ｍＷであり、
また、記録痕２２２．２３２からの反射戻り光は記録痕
２２２．２３２の光反射性に由来するのでさらに減じ、
電気出力換算で０．５ｍＷないし０．８ｍＷ相当になる
。これは、第１および第２の媒体Ｊｉｉ１２．１３では
光照射によって該媒体膜の光吸収率が減じ、光反射率が
約１０％から２０％ないし３０％に増したことと、さら
に反射率変化誘発と同理由による選択的吸光波長の移動
に伴って照射光波長の不整合が生じることなどによるも
のである。

ただし、戻り光のパワーが０．５ｍＷないし０．８ｍＷ
相当値であれば、実用的には十分な値にあるといえる。

また、第２の媒体層１３の記録痕２３２への読み取りの
照射光と該記録痕からの反射戻り光については、第１の
媒体膜１２を、記録痕２２２であるか未記録部１２１で
あるかを区別することなく無作為に通過して第２の媒体
層１３の記録痕２３２に到達し、同様にして反射光は戻
ってくる。ここで、第１の媒体層１２の記録痕２２２と
未記録部１２１とは波長によって光透過率が異なり、こ
の違いが大きければ、第１の媒体層１２の透過場所によ
って第２の媒体層１３への照射光量の変動や第２の媒体
層１３からの戻り光量の変動が生じることになるが、実
際には第１の媒体層１２の波長選択性の機能する範囲内
の相違であり、上記のような変動は無視または必要に応
じて戻り光信号の電気的処理で対応ができる。

なお、第１図に示すような別部位記録とその読み取りで
は、上記したレーザ光が第１の媒体層１２を透過する状
況は生じない。

以下、具体的事例によって、詳細な条件や状況を説明す
る。

実施例１： 本実施例では、先に第１図で大要を示した手順に拠って
いる。まず、照射光として波長λ１１：６５０ｎ　ｍ、
λ１２：　８３０ｎｍのものを選び、これに対応する色
素は、第１の媒体層１２用として、前記したメチン基数
が２にあるシアニン色素を、また第２の媒体層１３用と
して、メチン基数が３にあるシアニン色素をそれぞれ選
び、これらを主成分としてそれぞれを塗料化し、該塗料
を、片面にピッチ１．５μｍ、内凹部幅０．８μｍの螺
旋状に案内溝を刻してなるプレス成形のポリエステルフ
ィルムを透明成膜基板１１として、塗布・成膜した。ま
ず、第２の媒体層１３を塗工し、その上に光重合樹脂い
わゆる２Ｐレジンの薄膜を形成した後、第１の媒体層１
２の順序で逐次積層塗工した。なお、２Ｐレジン薄膜は
スピンコードにより形成するが、光学的には２Ｐレジン
薄膜の存在は無視できるので、以下の記述は省略する。

塗膜の厚さは、塗面の平均値で０．０８μｍである。な
お、本実施例では、基板を回転して、その面上に塗料を
滴下・塗布しているが、ロールコート法によって原反フ
ィルム面上に連続塗工してもよい。

上記のようにして得たディスク原板を所定の寸法、形状
にサイジングし、これに第１図および第４図（ｂ）に示
すようにして、透明成膜基板１１の光照射面から見て凸
部に形成されている第１の媒体層１２には、波長λ１１
：　６５０ｎｍの照射光１２３によって第１の情報を、
また光照射面から見て凹部に形成されている第２の媒体
層１３には、波長λ□２：８３０ｎ　ｍの照射光１３３
によって第２の情報をそれぞれ記録した。ここで、光ビ
ームは、結像面においてそれぞれ０．７μｍ、発振出力
はλ１□光：６ｍＷ、λ、２光：　１０＋ｓＷであった
。なお、照射光量は、いずれも色素の溶融、軟化などに
よる媒体層の変形の生じない温度上昇にあるように制御
されていた。

また、光照射によって媒体層に刻まれた記録痕１２２、
１２３からの反射による戻り光の読み取りについては、
記録と同手順で、照射光量をλ１１光：２ｍＷ、λ１□
光：光量Ｗに減じて行った。そして、戻り光は電気量換
算でλ１１光：　０．３ｍＷ、λ、２光：０．３ｍＷで
あった。また、λ１□光とλ□２光との干渉によるノイ
ズ量は微弱であり、実用上の障害にはならないものであ
った。

実施例２： 実施例１で用いたと同じ塗膜媒体を形成してなるディス
クを使い、これに第２図および第４図（ａ）に示すよう
にして、透明成膜基板１１の凹部に形成されている第１
の媒体層１２には波長λ２□：６５０ｎ　ｍの光を照射
して第１の情報を、また同部位の第２の媒体層１３には
波長λ２□：８３０ｎｍの光を照射して第２の情報をそ
れぞれ記録した。記録時の光照射の条件は、光学系に第
４図（ａ）に示すものを用いた以外は実施例１と同じで
ある。このようにして得た記録体の状況は、第２図に模
式化して示した通りである。本実施例の場合は、情報１
と情報２とがそれぞれ単独に記録されている部分と、情
報１と情報２とが重畳して記録されている部分とが混在
することは避けられない。

また、光照射によって媒体層に刻まれた記録痕２２２、
２３２からの反射による戻り光の読み取りについては、
記録と同手順で、照射光量をえよ□光量２　ｍ　Ｗ　、
　　λ２□光：３＋ｎＷに減じて行った。このとき、長
波長にあるλ２□光は、第１の媒体層１２の記録痕２２
２と未記録部１２１とが混在する層を経て第２の媒体層
１３に到達し、該膜の記録痕２３２で反射し、その戻り
光は入射時とは逆向きに第１の媒体層１２を経て光学系
４１に戻る。ここでは、第１の媒体１１２の存在が外乱
因子となるわけであるが、実際には、第１の媒体層１２
の記録痕２２２の形成部におけるλ２２光に対する光透
過率は未記録部１２１より数％ないし１０％程度減じて
、該媒体層を通過する光の光量減少を惹起するけれども
、実用的には、上記した光照射による戻り光は０．１ｍ
Ｗ相当量であって、ノイズ分量は微弱であり、電気的に
十分に対処できる範囲内にある。なお、第１の媒体層１
２の記録痕２２２からの戻り光（λ２１光）の光量は０
．３ｍＷ相当であった。

〔発明の効果〕

本発明によれば、光記録体に対し複数種の波長の光によ
る合成光を走査することによって、同じ部位または合成
光の結像距離分、換言すれば光軸非対称距離分だけ離れ
た別部位に異なった情報源による複数種の情報を同時に
記録し、また同時に読み取りができる。これにより、記
録密度が複数倍になるとともに、異種情報が同時に記録
、読み取りできることから、利用者に新しい用途開発の
機会を与えるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明により光記録媒体に、それ
ぞれ別部位光照射および同一部位光照射によって多重記
録する方法とそれによる記録痕形成の状況とを示した斜
視模式図、第３図は従来方式による記録法とそれによる
記録痕形成の状況とを示す斜視模式図、第４図は本発明
の実施例で波長の異なる複数の光の合成・分配に用いる
非対称形色収差レンズの原理図である。 符号の説明 １１・・・透明成膜基板 １２・・・第１の媒体層 １３・・・第２の媒体層 １４　　記録媒体層 １２１・・・未記録部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、追記形光ディスク類などの光記録体に用いられる光
   記録媒体であって、光吸収波長が可視光域から近赤外光
   域の範囲内にあって吸収波長がそれぞれ異なる色素をそ
   れぞれ主成分とする複数種の膜を積層してなることを特
   徴とする光記録媒体。 ２、請求項１記載の光記録媒体において、吸光波長がそ
   れぞれ１００ｎｍ以上異なり、かつ複数種の波長の光か
   らなる合成光の中から吸収波長と波長が一致する光のみ
   を選択的に吸収し、他の波長の光には感応しない色素を
   用いることを特徴とする光記録媒体。 ３、請求項１または２記載の光記録媒体において、複数
   種の膜をそれぞれ塗膜により形成し、かつ塗膜間に光重
   合樹脂薄層を設けて積層したことを特徴とする光記録媒
   体。 ４、透明板の片面に、請求項１ないし３のいずれか１項
   に記載の光記録媒体を形成してなることを特徴とする光
   記録体。 ５、請求項４記載の光記録体に情報を記録する方法であ
   って、該光記録体を構成する光記録媒体中に含まれる各
   色素の光吸収波長に対応する波長の異なる複数種の光を
   光路系で合成して該光記録体に照射し、該光照射により
   それぞれの光記録媒体層ごとに波長の一致する光を受け
   て、該光に変調された情報を同時に記録することを特徴
   とする記録方法。 ６、請求項５記載の記録方法において、波長の異なる複
   数種の光を光路系で合成し、該合成光を用いて、光の波
   長別に同一部位において積層している光記録媒体層の各
   層ごとに選択的に光を照射して記録するか、または光の
   波長別に、微小距離を隔てた別部位において、同時に光
   記録媒体層の各層ごとに選択的に光を照射して記録する
   ことを特徴とする記録方法。 ７、請求項５または６記載の記録方法の中で用いる光路
   系。 ８、請求項４記載の光記録体に請求項５または６記載の
   記録方法によって記録された情報を読み取る方法であっ
   て、該光記録体を構成する光記録媒体中のそれぞれの色
   素膜への記録を誘った光と同波長で、強さのみを減じた
   複数種の光からなる合成光を記録するときと同様に照射
   し、照射光と波長が一致した当該記録痕からの戻り光と
   、当該記録痕から以外の戻り光とを弁別して、記録され
   た複数種の情報を同時に読み取ることを特徴とする読み
   取り方法。 ９、請求項８記載の読み取り方法の中で用いる光路系。