JPH04247334A - 光記憶媒体及びこれを使用する光記憶装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、記憶媒体による光を用
いて情報の記録、再生を行う光記録媒体に関する。

【０００２】近年、光を用いて記憶媒体に情報を記憶さ
せる方法として光磁気ディスク等がある。この光磁気デ
ィスクは磁気ディスクと同様に消去、再書込みが可能な
大記録容量の光ディスクであり、光の照射と磁化とによ
り記録し、反射光の偏光面による強弱により再生を行う
。このような光記憶媒体において簡易な記録方法が望ま
れている。一方、熱変化に対して透明度状態が可逆的変
化する熱可逆性材料が開発されており、その用途が注目
されている。

【０００３】

【従来の技術】従来からの光磁気ディスクは、ポリカー
ボネート樹脂を基板として用い、保護膜、アモルファス
垂直磁化膜であるテレビウム鉄コバルト（Ｔｂ　Ｆｅ　
Ｃｏ　）の記録膜と保護膜で構成されている。そして、
トラックピッチは１．６μｍで、トラッキングのための
案内溝が約０．６μｍ幅で成形されている。

【０００４】光磁気記録は、レーザ光により磁性膜をキ
ュリー温度まで上昇させ、磁気ヘッドにより所定方向の
磁界で磁化反転させるものである。また、磁化された磁
性体に直線偏光の光を反射させると磁性体表面の磁化の
方向と強度に応じて磁気カー効果により偏光面が回転す
る。光磁気再生は、この偏光面のカー回転角を検光子で
光の強弱に変換し、受光素子によって電気信号として検
出するものである。

【０００５】このように光を用いた記憶媒体として、　
　上記光磁気ディスクが主流となっている。

【０００６】一方、有機物質を熱により変色させて印字
する方法が知られている。これは、図示しないが、樹脂
等の基材上に、有機物質の光学的変化層を形成し、さら
に光学的変化層上に保護膜を形成したものである。この
光学的変化層は、処理温度で透明状態や白濁状態にする
ことができるので、当初透明状態においてサーマルヘッ
ド等により高温（例えば８０℃）にし、温度上昇部分を
白濁化させて印字するものであり、サーマルプリンタの
印字媒体として利用されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、光を利用し
た記憶媒体として、上記光磁気ディスクの他に簡易な情
報の記録、再生ができることが望まれており、また、上
記有機物質を利用する場合に用途の拡大を図ることが望
まれている。

【０００８】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされた
もので、有機物質の特性により簡易に情報の高密度記録
、再生を行う光記憶媒体を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】図１に本発明の原理説明
図を示す。図１（Ａ）において、光記憶媒体１は光熱変
換部２及び光学的変化部３により構成される。光熱変換
部２は外部より照射された光の光エネルギを熱に変換し
、光学的変化部３は有機物質粒子４が混合されており、
光熱変換部２の熱により光特性が可逆的に変化する。

【００１０】また、図示しないが、光学的変化部２上に
は保護膜が形成され、この保護膜は一態様として可視光
の透過不能な部材により形成される。

【００１１】また、上記光記憶媒体１を用いて、光源及
び再生手段により光記憶装置を構成する。光源は、光記
憶媒体に所定強さの光を照射することにより所定形状の
データを形成し、または、照射光を適時変化させてアナ
ログデータを形成して記録させる。再生手段は、データ
形成時より弱い光を照射し、その反射光により該データ
を再生し、反射率の変化により該アナログデータを再生
する。

【００１２】

【作用】図１に示すように、光学的変化部３には温度に
より光特性が変化する有機物質粒子４が混合されている
。すなわち、図１（Ｂ）に示すように、有機物質粒子４
はある温度では単結晶であって、光が結晶の界面を通過
する回数が少なく散乱されることなく透明状態となる。 一方、所定温度に達すると有機物質粒子４は多結晶とな
って、光が散乱して白濁状態となるものである。すなわ
ち、透明状態と白濁状態の区別によりデータを光記憶媒
体に記録することができる。

【００１３】この記録は、光源から光を光記憶媒体１に
照射することで光熱変換部２が発熱して当接部分だけ温
度上昇させ透明状態から白濁状態に変化させてデータを
記録する。この場合、光源からの照射光を適時変化させ
ることで白濁状態が変化し、反射率の変化として再生手
段により取出すことによりアナログデータの記録、再生
することが可能となる。

【００１４】このように、有機物質の温度特性を利用し
て、光記憶媒体に情報を高密度に記憶させることが可能
となる。

【００１５】

【実施例】図２に、本発明の一実施例の構成図を示す。 図２（Ａ）は、円盤状に形成された光記憶媒体１を示し
たもので、その断面図が図２（Ｂ）に示される。図２（
Ｂ）において、光記憶媒体１は、基材５上に断熱材６を
介して光熱変換部２が設けられる。また、光熱変換部２
上には光学的変化部３が設けられ、さらに光学的変化部
３上に保護膜７が設けられる。

【００１６】基材５は、ある程度の堅さを維持するため
に紙、硝子、樹脂、金属等で取扱いが容易な厚さ（例え
ば、１ｍｍ）で形成される。断熱材６は、光熱変換部２
で発生する熱を効率よく光学的変化部３に伝導させるた
めのもので、樹脂等で、例えば、厚さ２０μｍで形成さ
れる。保護膜７は、光学的変化部３を傷や塵等の付着を
防止するためのもので、記録、再生のために光を透過さ
せる必要性から、光透過材料により例えば厚さ１μｍで
形成される。この場合、光学的変化部３に記録された情
報は光の反射により読み出すことが可能となることから
、これを防止するために保護膜７を可視光は透過させず
に赤外線光のみを透過する材料で（例えばシリコン樹脂
）で形成し、目視による記録情報の読み出しを防止する
。

【００１７】光学的変化部３は、熱可逆性材料により例
えば厚さ５μｍ以下で形成され、例えば樹脂に、ベヘン
酸等の低分子有機物質粒子、又はサラン樹脂系、塩化ビ
ニルと酢酸ビニル共重合体等の高分子有機物質粒子を混
合したものが使用される。例えば、溶剤に低分子有機物
質粒子と樹脂を溶かし、フィルム上に塗布して加熱して
乾燥したものである。また、塩化ビニルと酢酸ビニル共
重合体で光学変化部３を形成する場合は、塩化ビニリデ
ンとアクリロニトリルとの共重合体に、ドコサン酸とレ
ベリング剤を加えたテトラヒドロフラン溶液をポリエス
テルフィルム上に５μｍ以下の厚みでコーディング、乾
燥させたものである。ここで、上記有機物質粒子の径は
、５μｍ以下で形成される光学的変化部３の厚さより小
さいものである。

【００１８】この光学的変化部３は、図１（Ａ），（Ｂ
）に示すように、加熱乾燥時に有機物質粒子が折出し、
樹脂中に有機物質粒子が分散された状態となる。そして
、熱により透明状態と白濁状態が可逆的に変化し、さら
に常温でもその２形態を維持する。これは、光学的変化
部３の有機物質の粒子中の結晶の大きさが異なるためで
ある。即ち、透明状態では有機物質の粒子が比較的大き
な単結晶で構成されているため光学的変化部３に入射し
た光は結晶の界面を通過する回数が少なく、散乱される
ことなく光学的変化部３全体では透明に見えることによ
るものである。一方、白濁状態では有機物質粒子は多結
晶で構成され、光学的変化部３中に入射した光は結晶の
界面で幾度も屈折して散乱され、全体的には白濁して見
えることによるものである。

【００１９】ここで、図３に、光学的変化部の熱可逆特
性のグラフを示す。図３において、まず、光学的変化部
３は最初室温において白濁状態にあるとする。これを加
熱するとＴ１　（１００℃）から透過率が上昇し始め温
度Ｔ２　（１２０℃）で最大透過率（Ａ１　）を示す。 この状態で室温まで冷却しても透明状態は維持される（
Ａ２　）。これは、温度Ｔ１　からＴ２　に昇温する過
程に有機物質粒子が白濁状態の多結晶から反溶融状態と
なり、再び室温へ冷却される際に透明状態の単結晶へと
結晶が成長するためである。また、この透明状態で温度
Ｔ３　（１４０℃）以上に加熱すると白濁状態にもどる
（Ｂ２　）。これは、温度Ｔ３　以上で有機物質粒子が
溶融し、常温まで冷える過程で多結晶が折出するためで
ある。

【００２０】なお、図３において、特性Ａ１　，Ｂ１　
の間で温度を降下させると、ほぼ直線的に光の反射率が
変化する（Ｃ１　〜Ｃ３　）。従って、温度（後述する
光エネルギ）を記録する信号に対し比例的に与えること
でアナログデータとして記録することができるものであ
る。この場合、記録データの読み出しは、光を照射し、
記録された該アナログデータの反射率の変化を検出する
ことでアナログデータの再生を行うものである。

【００２１】次に、光熱変換部２は、樹脂、金属等（例
えば厚さ１０μｍ）の表面を黒色にコーティングしたも
ので、光が照射されると光を吸収してその光エネルギに
より発熱するものである。そこで、図４に、光熱変換部
を説明するための図を示す。図４（Ａ）において、光熱
変換部２に、面積Ｓで光ビームＬ０　が照射された場合
、一部反乱光Ｌ１　が存在するが、照射エネルギＷは、
Ｗ＝ｈ×ν×Ｓ　　　　　　…（１） で表される。ここで、ｈはプランク定数、νは光の振動
数である。従って、光熱変換部２における吸収エネルギ
ｗは、 ｗ＝Ｗ×η×ｔ　　　　　　…（２） で表される、ここで、ηは光の吸収率、ｔは光の照射時
間である。すなわち、吸収エネルギｗに相当して発熱す
る。また、（１）式及び（２）式より明らかなように、
吸収エネルギｗは光ビームＬ０　の面積Ｓに比例し、照
射時間ｔに比例することから、光熱変換部２は、図４（
Ｂ）に示すように温度上昇する。従って、外部より光熱
変換部２に光を照射することにより、光の照射部分の温
度を上昇させることができ、この熱により光学的変化部
３の反射率が変化する。なお、上述のように光学的変化
部３にアナログデータを記録する場合は、面積Ｓと照射
時間ｔを適時変化させて温度上昇を制御することで行う
ことができるものである。

【００２２】ここで、図５に光記録媒体への情報の記録
、再生の概念図を示す。図５において、光記録媒体１は
保護膜（７）を上面にして回転し、上方に記録用発光素
子８、及び再生用素子９、再生用受光素子１０の再生手
段が配置される。そして、記録用発光素子８により光記
憶媒体１上で同心円状又はら線状に情報が記録される。 この場合、記録用発光素子８から照射されるビーム径は
例えば０．５〜１μｍであり、高密度に記録が行われる
。

【００２３】そこで、図６に、図５における記録、再生
を説明するための図を示す。まず、光学的変化部３の初
期状態を透明状態とすると、記録用発光素子８から光を
照射した場合照射光は光学的変化部３を通過し光熱変換
部３に到着し、光発熱変換部２に吸収される（図６（Ａ
））。これにより光熱変換部２は発熱し、この熱は光学
的変化部３に伝導され、光学的変化部３はこの熱により
白濁（斜線部分）して光学的変化を生ずる（図６（Ｂ）
）。なお、初期状態の光学的変化層を透明状態とし、光
が照射されることにより白濁する方法にて説明したが、
印加温度の与え方により逆の変化も同様に可能である。 但し、白濁状態では光の透明度が透明状態より悪くなる
ため照射光の強度を配慮する必要がある。この場合、発
熱温度の制御は、照射する光の強度と照射時間により制
御する。

【００２４】ここで、図６（Ｃ）により、光学的変化部
３の初期状態を白濁状態とし、情報の書き込み、又は消
去方法について説明する。図６（Ｃ）は、光学的変化部
３の温度特性と、光を照射した場合の温度上昇の分布を
示したもので、発熱温度は光の強度と照射時間により制
御され、ａ，ｂの２種類の温度を与えるものとする。光
学的変化部３は温度Ｔ１　になると白濁状態から透明に
移行し、温度Ｔ２　にて完全な透明状態となる。従って
、照射エネルギを目的とする書き込み箇所の温度がＴ２
　となるさよに与えれば、すなわちａの温度分布を与え
ることにより記録が可能となる。また、書き込まれた情
報を消去する場合、光学変化部３の温度をＴ３　以上と
すればよくｂの温度分布を与えればよい。ここで、書き
込み、消去を行う範囲は照射する光の面積と光記憶媒体
１の熱伝導による温度分布、及び光学的変化部３の感熱
特性により決定され、これらの条件を制御することによ
り決定することができる。

【００２５】図６（Ｄ）は書き込まれた情報を再生する
場合を示したもので、再生用発光素子９からの光は、照
射エネルギを小さくし、照射エネルギによる温度上昇が
Ｔ１　以下であれば、書き込まれた情報は妨害とはなら
ない。従って、このような小さい光エネルギを照射し、
その反射光を見れば情報の判読が可能である。すなわち
、光学的変化部３が白濁した部分に光が照射した場合そ
の部分では白濁部により照射光は反射され、再生用受光
素子１０により検出される。また、透明部に光が照射し
た場合、その部分では照射光は光学的変化部３を透過し
、光熱変換部２に照射されて吸収されるために、反射は
生じない。従って、回転する光記憶媒体１に光を照射し
その反射光の大きさにより書き込まれた情報を読み出し
て再生することができるものである。

【００２６】例えば、図７に、２値論理の情報記録、再
生を説明するための図を示す。図７（Ａ）は記録時を示
したもので、図７（Ｂ）は再生時を示したものである。 図７（Ａ）において、光記憶媒体１を移動（回転）させ
ながら、記録用発光素子（光源）８を「１」，「０」の
書き込み情報に従って駆動回路１１により点滅させて該
光記憶媒体１に照射することで該情報を記録する。一方
、図７（Ｂ）において、光記憶媒体１を移動（回転）さ
せ、再生用発光素子（発光部）９により光を照射し、再
生用受光素子（受光部）１０により光学的変化部３の白
濁部分からの反射光を受光して記録された情報を「１」
，「０」の読出情報として再生するものである。 なお、記録再生において、光記憶媒体１を移動（回転）
する代りに、記録用発光素子（光源）８及び発光部９、
受光部１０を移動させてもよい。また、アナログ情報の
記録、再生は図３に示す通りである。

【００２７】次に、図８に、本発明の光記憶装置の一実
施例の構成図を示す。図８（Ａ）は光記憶装置の概念図
であり、図８（Ｂ）は光学ヘッドの構成図である。図８
（Ａ）において、光記憶装置２０は、円盤状の光記憶媒
体１がスピンドルモータ２１により回転され、上方に光
学ヘッド部２２が配置される。光学ヘッド部２２は、ス
ライドモータ２３により光記憶媒体１の半径方向にスラ
イドされ、また、制御部２４により記録及び再生用の発
光素子（レーザダイオード）がレーザ駆動されると共に
、再生用受光素子からの信号を検出する。

【００２８】この光学ヘッド部２２は、図８（Ｂ）に示
すように、記録と再生で照射強度が変化されるレーザダ
イオード３０からのレーザ光がコリメータレンズ３１、
ビームスプリッタ３２及び対物レンズ３３を介して光記
憶媒体１の所定部分に集光（例えば、径０．５〜１μｍ
）される。この場合、対物レンズ３３は左右にトラッキ
ングし、上下動してフォーカスを行う。また、再生時に
光記憶媒体１からの反射光は、対物レンズ３３を介して
ビームスプリッタ３２により方向変換され、収束レンズ
３４を介して受光素子３５に収束される。そして、受光
素子３５により電気変換され、電気信号として再生され
るものである。

【００２９】次に、図９に、本発明の他の実施例の構成
図を示す。図９の光記憶装置４０は、カード状に形成し
た光記憶媒体４１を、モータ４２により回転するローラ
４３ａ　とフリー回転するローラ４３ｂ　により挟持し
て水平方向に移動させるものである。ここでカード状光
記憶媒体４１の構造は基材が樹脂、紙、合成紙等で形成
されたもので、他は図２における円盤状の光記憶媒体１
と同様である。このカード状記憶媒体４１の上方には光
学ヘッド部４４が位置し、スライドモータ４５によりカ
ード状光記憶媒体４１の進行方向に対して垂直の方向に
スライドされる。また、光学ヘッド部４４は、図８（Ａ
）と同様に制御部４６により、記憶及び再生用の発光素
子がレーザ駆動されると共に、再生用受光素子からの信
号を検出する。

【００３０】この光記憶装置４０は、光記憶媒体がカー
ド状であることから、カードの寸法偏差、カード搬送ガ
イド偏差、及び光源（発光素子）取付け位置精度等のバ
ラツキによりオフトラックを生じ易い。そこで、カード
状光記憶媒体４１に記憶する情報は棒状又は楕円形に形
成される。

【００３１】図１０に、カード状光記憶媒体への情報記
録を説明するための図を示す。図１０は、光学ヘッド４
４によりカード状光記憶媒体４１に棒状の光を照射して
情報を記録する場合を示したものである。図１０（Ａ）
は光源５０より、コリメータレンズ５１を介してシリン
ドリカルレンズ５２ａ　により、書き込み用照射光をカ
ード状光記憶媒体４１の移動方向に対し直角方向に拡大
することにより、図１０（Ｃ）に示すように、書き込み
情報の書き込み幅を拡大したものである。また、図１０
（Ｂ）は、一方を拡大せず、他方を収束させるシリンド
リカルレンズ５２ｂ　を用いて棒状の情報をカード状光
記憶媒体４１に書き込む場合である。

【００３２】従って、図１１の図１０における再生の概
念図に示すように、カード状光記憶媒体４１上に棒状の
情報６０が上下にずれて（一般的には±０．５ｍｍ）書
き込まれても、横方向に長いことから再生のための照射
光６１のライン上に容易に位置させることができるもの
である。これにより、カード寸法偏差、カード搬送ガイ
ド偏差、及び光源（発光素子）取り付け位置精度等のバ
ラツキによるオフトラックを防止することができる。

【００３３】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、光熱変換
部の熱により有機物質粒子が混合された光学的変化部の
光特性を変化させて所定のデータの記録、再生を行うこ
とにより、有機物質の特性で簡易にデータの高密度記録
、再生を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】本発明の一実施例の構成図である。

【図３】光学的変化部の熱可逆特性のグラフである。

【図４】光熱変換部を説明するための図である。

【図５】光記憶媒体への情報の記録、再生の概念図であ
る。

【図６】図５における記録、再生を説明するための図で
ある。

【図７】２値論理の情報記録再生を説明するための図で
ある。

【図８】本発明の光記憶装置の一実施例の構成図である
。

【図９】本発明の他の実施例の構成図である。

【図１０】カード状光記憶媒体への情報記録を説明する
ための図である。

【図１１】図１０における再生の概念図である。

【符号の説明】

１　　光記憶媒体 ２　　光熱変換部 ３　　光学的変化部 ４　　有機物質粒子 ５　　基材 ６　　断熱材 ７　　保護膜 ２０，４０　　光記憶装置 ２１　　スピンドルモータ ２２，４４　　光学ヘッド部 ２３，４５　　スライドモータ ２４，２６　　制御部 ４１　　カード状光記憶媒体

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　外部より照射された光の光エネルギを
   熱に変換する光熱変換部（２）と、該光熱変換部（２）
   の熱により光特性が可逆的に変化する有機物質粒子が混
   合された光学的変化部（３）と、を有することを特徴と
   する光記憶媒体。
2. 【請求項２】　　前記光学的変化部（３）上に、光透過
   性の保護膜（７）を形成することを特徴とする請求項１
   記載の光記憶媒体。
3. 【請求項３】　　前記保護膜（７）は、可視光の透過不
   能な部材により形成することを特徴とする請求項２記載
   の光記憶媒体。
4. 【請求項４】　　外部より照射された光の光エネルギを
   熱に変化する光熱変換部（２）、及び該光熱変換部（２
   ）の熱により光特性が可逆的に変化する有機物質粒子（
   ４）が混合された光学的変化部（３）とを有する光記憶
   媒体（１）と、該光記憶媒体（１）に所定強さの光を照
   射することにより所定形状のデータを形成して記録させ
   る光源（８）と、前記光記憶媒体（１）に該データ形成
   時より弱い光を照射し、その反射光により該データを再
   生する再生手段（９，１０）と、を有することを特徴と
   する光記憶装置。
5. 【請求項５】　　前記光源（８）は、照射光を適時変化
   させてアナログデータを前記光記憶媒体（１）に記録さ
   せると共に、前記再生手段（９，１０）は、反射率の変
   化により該アナログデータを再生することを特徴とする
   請求項４記載の光記憶装置。