JPH05242524A - 光記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 波長が長いスポット光を利用した現在の装置
では、スポット光の径を実質的に小さくして高密度な記
録が可能であり、波長が短いスポット光を利用した将来
の装置でもそのまま使用できる光記録媒体を提供するも
のである。 【構成】 スポット光を利用して再生または記録再生す
る記録層２と、照射された光の強度に応じて光透過率が
変化する補助層３とを積層した光記録媒体１である。補
助層３を、特定の波長・波長帯域では照射された光の強
度に応じて光透過率が変化し（特性グラフＧＨ）、か
つ、前記した特定の波長・波長帯域よりは短い波長・波
長帯域では照射された光の強度にかかわらず光透過率が
ほぼ一定（特性グラフＧＬ）である透過率変化材で形成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光ディスク，光カード，
光テープなどのように、スポット光を使用して光学的に
情報の記録または再生が行われる光記録媒体に係り、特
に、透過率変化材を使用して実質的にスポット光を小さ
くて高密度な記録をする光記録媒体の改良に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】光記録媒体としては例えばＣＤ（コンパ
クトディスク）などが一般的であるが、最近ではさらに
高い密度で情報記録を行おうとする試みが盛んに行なわ
れている。特願平２−９６９２６号公報には、そのよう
な高密度化を試みた技術が開示されている。これによれ
ば、記録担体の光入射側に非線形光学層が設けられる。
そして、この非線形光学層の作用によって入射光のビー
ムスポット径が小さくなり、結果的に高密度の情報記録
や再生を行うことができるようになる。

【０００３】非線形光学層としては、光照射により光透
過率が上昇し、光照射を止めるとまたは他の光照射を行
うと光透過率が略もとに戻る透過率変化材、例えばガリ
ウム砒素やインジウムアンチモンなどが用いられる。透
過率変化材は、入射光強度に対して、例えば図１１に実
線ＧＡで示すグラフのような非線形の透過率特性を有す
る。このような透過率特性は、入射する光ビームのスポ
ット径を実質的に縮小する作用を呈する。例えば、同図
に点線ＧＢで示すグラフのような入射光強度と透過率と
が比例するような場合、光スポット径は略３／４程度に
縮小される。同図に実線ＧＡのグラフの場合には光スポ
ット径はさらに縮小し、ほぼ３／５程度になる。

【０００４】上述した従来技術によれば図１２（Ａ）に
示すように、ピット列（あるいは案内溝に相当する凹凸
が形成された基板１００の主面上にまず透過率変化膜１
０２が形成される。そして、この透過率変化膜１０２上
に、反射膜１０４，保護膜１０６が各々形成される。こ
のような光ディスクに対して、同図（Ｂ）に示すような
スポット径ＳＡの光ビームが入射すると、透過率変化膜
１０２の作用によってそのスポット径ＳＡが実質的にＳ
Ｂに縮小され、これがピットに入射することになる。こ
のため、情報記録の高密度化によってトラック間隔が狭
くなっていても、良好にその情報の読み出しが可能とな
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来技術のように透過率変化材を使用すると以下のよ
うな問題点が残る。記録媒体面に非線形光学材料（透過
率変化材）層を形成するので、ＣＤやレーザディスクの
ように成型後アルミ反射膜，保護膜を形成するだけに比
べて、生産性・価格で不利である。よって、記録密度を
向上は、可能な限りレーザ波長の短波長化で対応するの
が好ましく、レーザ波長の短波長化の技術開発が進んで
いる。しかし、実用化の見通しが立っていない。反面、
記録密度向上の要求は現在でもあり、非線形光学材料層
を記録媒体面に形成して記録密度の向上の要求に答える
必要がある。

【０００６】ところが、非線形光学材料（透過率変化
材）層を記録媒体面に形成した記録媒体は、そのままレ
ーザ波長を短波長にした高密度な再生装置または記録再
生装置に使用できない問題が残る。つまり、非線形光学
材料（透過率変化材）層が長いレーザ波長に対するのと
同じように、短いレーザ波長光に対しても光強度の増大
でその透過率が上がると、実効的光スポット径が小さく
なりすぎる。この結果、光スポット径とピット幅・トラ
ックピッチとの関係がずれて、再生信号振幅の減少やシ
ンメトリーが悪くなり再生信号品質が著しく劣化してし
まう。

【０００７】そこで、本発明は、非線形光学材料層（透
過率変化材）を記録媒体面に形成して記録密度の向上の
要求に答えつつ、同時に、非線形光学材料層を形成した
記録媒体がそのままレーザ波長を短波長にした高密度な
再生装置または記録再生装置にも使用できる記録媒体を
提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、スポット光を利用して再生または記録再生
する記録層と、照射された光の強度に応じて光透過率が
変化する補助層とからなる光記録媒体において、前記補
助層は、特定の波長または波長帯域では照射された光の
強度に応じて光透過率が変化し、かつ、前記した特定の
波長または波長帯域よりは短い波長または波長帯域では
照射された光の強度にかかわらず光透過率がほぼ一定で
ある透過率変化材である光記録媒体を提供するものであ
る。

【０００９】上記のように構成された光記録媒体に対し
て、スポット光を利用して再生または記録再生すると、
特定の波長または波長帯域（長い波長または波長帯域）
のスポット光では、光の強度に応じて光透過率が変化す
るので照射されたスポット光が実質的に縮小してその径
が小さくなり、前記した特定の波長または波長帯域より
は短い波長または波長帯域の小さい径のスポット光で
は、光の強度に応じて透過率の変化が生じないので、ス
ポット光が必要以上に縮小されることがない。

【００１０】

【実施例】本発明になる光記録媒体の一実施例を以下図
面と共に詳細に説明する。 ＜基本原理＞図１（Ａ）及び図２（Ａ）は、光記録媒体
（以下、光ディスクと称する）の側面図である。同図に
おいて、光ディスク１は、ピット列（あるいは案内溝に
相当する凹凸）が形成された基板２の主面上にまず透過
率変化材からなる補助層３が形成されている。そして、
この補助層３上に、反射膜４，保護膜５が各々形成され
ている。

【００１１】補助層３は、特定の波長または波長帯域
（長い波長または波長帯域）では照射された光の強度に
応じて光透過率が変化し、かつ、前記した特定の波長ま
たは波長帯域よりは短い波長または波長帯域では照射さ
れた光の強度にかかわらず光透過率がほぼ一定である透
過率変化材である。すなわち、図３に示すように、透過
率変化材は、ある長さ以上の波長または波長帯域で光照
射をしないかまたは弱い光照射では光透過率が低く、強
い光照射では光透過率が増大し（特性グラフＧＨ）、光
照射を止めると光透過率がほぼ元に戻る、一方、ある長
さ以下の波長または波長帯域では光透過率が高く、光照
射ではほとんど光透過率変化が生じない（特性グラフＧ
Ｌ）材料である。

【００１２】上記ように構成された光ディスク１は、図
１（Ａ）及び図２（Ａ）に示すように、スポット光照射
手段からのスポット光（例えば、ガウス分布のような光
強度分布を有するレーザ光）を利用して再生または記録
再生される。すなわち、スポット光照射手段から照射さ
れた光スポットは基板２側から光透過率変化材である補
助層３側へ入射して再生（記録再生）動作がなされる。
入射した光は、その反射光（または透過光）が読取られ
て再生される。また、光スポットにより記録層２が固定
的（不可逆的に）変化して情報が記録される。

【００１３】図１（Ａ）は、長いレーザ波長によるスポ
ット光Ｘを用いた場合の、光スポットが照射された状態
を示す光記録媒体の一部分の概念図で、同図（Ｂ）は光
記録媒体面での光スポット強度分布の例である。この長
いレーザ波長のスポット光の照射時、光透過率変化材で
ある補助層３は、図３のグラフＧＨに示すような光強度
と光透過率との光学的特性を持つので、再生・記録に用
いられる光スポット径は、実質的には縮小することとな
る。すなわち、図１の（Ｂ）に示す光強度分布を有する
スポット光Ｘ（光スポット径ｘ）が光透過率変化材であ
る補助層２に入射すると、強度の大きい中央部分では、
強度の小さい周辺部分と比較して光透過率が大きいので
より多くの光が通過透過して、反面、強度の小さい周辺
部分では、強度の大きい中央部分と比較して光透過率が
小さいので光の通過透過がより少なくなり、図１（Ｂ）
に示すように光スポット径の小さいシャープな光スポッ
ト（実質的な光スポット径ｚ）として、入射することと
なる。この結果、実質的に小さな径ｚの光スポットによ
り、高密度な再生、記録再生がなされることとなる。

【００１４】また、図２（Ａ）は、短いレーザ波長によ
るスポット光Ｙを用いた場合の、光スポットが照射され
た状態を示す光記録媒体の一部分の概念図で、同図
（Ｂ）は光記録媒体面での光スポット強度分布の例であ
る。この短いレーザ波長のスポット光の照射時、光透過
率変化材である補助層３は、図３のグラフＧＬに示すよ
うな光強度と光透過率との光学的特性を有する、すなわ
ち、透過率が高くかつ光強度が変化してもあまり透過率
の変化が生じないので、再生・記録に用いられる光スポ
ット径ｙは何ら悪影響を受けない。

【００１５】よって、レーザ波長光が短くなってもスポ
ット径が小さくなりすぎて再生信号が著しく劣化する問
題が生じない。もちろん、レーザ波長が極端に短くなる
と光透過率変化層が変化しなくてもスポット径が小さく
なりすぎるので、再生信号品質が悪くなることもある。
本発明の効果が良好に生じるのは、長いレーザ波長と短
いレーザ波長の関係が、光透過率変化層により光スポッ
トが実効的に縮小した率にほぼ等しい率だけレーザ波長
が短くなる場合である。すなわち、光透過率変化層によ
り光スポットが実効的に１／２になった時は、短いレー
ザ波長と長いレーザ波長との波長比はほぼ１／２が良い
が、記録再生で許される許容値の範囲に入っていればよ
い。なお、図１及び図２は、光ディスクをピット状の基
板・反射層を有する再生専用型光記録媒体として構成し
た具体例であり、後述する図４と同じものである。

【００１６】＜光透過率変化材である補助層＞次に、補
助層２を構成する光透過率変化材について説明する。補
助層２はレーザ波長が長いときに非線形光学の効果が生
じ、レーザ波長が短いときに非線形光学の効果が生じな
い材料であり、熱的に変化する材料でなく、光学的に変
化する材料である。すなわち、前述した図３に示すよう
に、レーザ波長が長いときに光透過率や反射率が変化
し、レーザ波長が短いときには光透過率や反射率などの
光学特性が変化しない材料である。

【００１７】［具体例１］光透過率変化材として、鉄フ
タロシアニン（配位子ピリジン）約１％をウレタンゴム
と混合し溶剤ＤＭＦに溶解し、非晶質ポリオレフィン材
料を用いて成型したディスク上にスピンコート法で厚さ
約８０ｎｍ塗布した。この塗布層（補助層）の最大吸収
波長は６７０ｎｍであった。この上にＡｌ反射層をスパ
ッター法で付着した後、紫外線硬化樹脂をスピンコート
法で塗布した。この光ディスクをレーザ波長６８０ｎ
ｍ、ＮＡ０．５５のレンズを用いた光ピックアップで再
生することでＣＤの約４倍密度の情報を再生できた。ま
た、この光ディスクをアルゴンレーザの波長４８８ｎ
ｍ，レンズＮＡ０．５の光ピックアップでも高品質な再
生信号を得ることができた。

【００１８】鉄フタロシアニン（配位子ピリジン）の代
わりにコバルトフタロシアニン（配位子ピリジン）を用
いてもほぼ同じ結果が得られた。配位子をピペリジンに
してもほぼ同じ結果が得られた（鉄フタロシアニン、コ
バルトフタロシアニンのどちらを用いても良い）。ウレ
タンゴムの代わりにＰＭＭＡ，ＰＣ，ＰＶＣを用いても
ほぼ同じ結果が得られた（骨格の鉄フタロシアニン、コ
バルトフタロシアニンと配位子のピリジン、ピペリジン
のいずれの組合せを用いても良い）。ディスク材料とし
て非晶質ポリオレフィンの代わりにガラスを用いても良
いことは言うまでもない。ディスク材料としてガラスを
用いた場合は、溶剤としてＤＭＦの代わりにＤＭＳＯも
用いることができた。

【００１９】［具体例２］光透過率変化材として、逆フ
ォトクロミックを示すスピロセレナゾリノベンゾピラン
約１％をウレタンゴムと混合し溶剤ＤＭＦに溶解し、非
晶質ポリオレフィン材料を用いて成型したディスク上に
スピンコート法で約１２０ｎｍ塗布した。この塗布層
（補助層）の最大吸収波長は、約６２０ｎｍであった。
この上にＡｌをスパッター法で付着させその上に紫外線
硬化樹脂をスピンコート法で塗布した。 この光ディス
クをレーザ波長６８０ｎｍ，レンズＮＡ０．５５の光ピ
ックアップを用いて再生することでＣＤの約４倍密度の
情報を再生できた。また、この光ディスクをアルゴンレ
ーザの波長４８８ｎｍ，レンズＮＡ０．５の光ピックア
ップを用いて高品質な再生信号を得ることができた。

【００２０】具体例１と同じようにウレタンゴムの代わ
りにＰＭＭＡ，ＰＣ，ＰＶＣを用いてもほぼ同じ結果が
得られた。ディスク材料として非晶質ポリオレフィンの
代わりにガラスを用いても良いことは言うまでもない。
ディスク材料としてガラスを用いる場合は、溶剤として
ＤＭＦの代わりにＤＭＳＯも用いることができた。スピ
ロセレナゾリノベンゾピランの代わりにスピロベンゾセ
レナゾリノオキサジンを用いてもよい。この場合には、
最大吸収波長が約６５０ｎｍになった。６８０ｎｍのレ
ーザ波長を用いて記録再生する場合はスピロセレナゾリ
ノベンゾピランより高感度であった。

【００２１】＜光ディスクの具体構成例＞次に、光ディ
スクの具体例について、図４〜図１０を参照して説明す
る。光ディスクには、記録された層として実質的に機能
する層の前後に光透過率変化材からなる補助層が積層さ
れ（再生型の場合）、また、読取り用の光スポットの入
射位置と記録層として実質的に機能する層との間に、光
透過率変化材からなる補助層が積層されている（記録型
の場合）。なお、図中ａは読出し用入射光、ｂは反射
光、ｂ´は透過光である。光透過率変化材からなる補助
層は、光が光記録媒体の基板を通して入射する場合は、
基板の光の出射する面上または基板と記録膜または記録
再生特性を上げるために付加された付加層または反射膜
との間に積層されている。また、光が光記録媒体の基板
を通らずに入射する場合は、基板の光入射する面上また
は反射膜と保護膜との間または反射膜の光の入射する面
上に積層されている。

【００２２】図４は、再生専用型光記録媒体への具体例
であり、反射層を有する例である（前述した図１及び図
２参照）。光ディスク１１は、基板１２，光透過率変化
材である補助層１３，反射層１４，保護層１５を順次積
層したものである。情報は基板１２のピットとして記録
され、このピットに対応している反射層１４からの反射
光が読取られるので、読取り用の光スポットの入射路
（入射側である基板１２）と記録層として実質的に機能
する反射層１４との間に光透過率変化材である補助層１
３を設けている。

【００２３】図５は、追加記録可能型光記録媒体、書替
え可能型光記録媒体への具体例であり、反射層を有する
例である。光ディスク１６は、基板１２，記録層１７，
光透過率変化材である補助層１３，反射層１４，保護層
１５を順次積層したものである。情報は記録層１７の光
学的変化（または光学的変化を利用する磁気的な変化）
などとして記録され、反射層１４からの反射光が読取ら
れるので、読取り用の光スポットの入射路（入射側であ
る基板１２）と反射層１４との間に光透過率変化材であ
る補助層１３を設けている。一般に記録層１７は光の弱
いときには記録されない非線形性をもつので、記録層１
７を補助層１３よりも光の入射側に形成するようにし
た。より非線形性を強めるためには、補助層１３を光の
入射側にした方がよい。但し、記録層の感度が使用レー
ザパワーに対して十分でない場合は、図５のように記録
層１７を光の入射側にした方がよい。

【００２４】図６は、追加記録可能型光記録媒体、書替
え可能型光記録媒体への具体例であり、反射層を有しな
い例である。光ディスク２３は、基板１２，光透過率変
化材である補助層１３，記録層１７，保護層１５を順次
積層したものである。情報は記録層１７の光学的変化な
どとして記録され、記録層１７からの反射光が読取られ
るので、読取り用の光スポットの入射路（入射側である
基板１２）と記録層１７との間に光透過率変化材である
補助層１３を設けている。

【００２５】図７は、追加記録可能型光記録媒体、書替
え可能型光記録媒体への具体例であり、記録層に特性向
上用の付加層を設けた例である。光ディスク１８は、基
板１２，光透過率変化材である補助層１３，付加層であ
るエンハンス層１９、記録層１７，付加層である断熱層
２０、反射層１４、保護層１５を順次積層したものであ
る。情報は記録層１７の光学的変化（光学的変化を利用
する磁気的な変化など）として記録され、反射層１４・
記録層１７からの反射光が読取られるので、読取り用の
光スポットの入射路（入射側である基板１２）と反射層
１４・記録層１７との間に光透過率変化材である補助層
１３を設けている。

【００２６】図８は、追加記録可能型光記録媒体、書替
え可能型光記録媒体への具体例であり、透過型の例であ
る。光ディスク１９は、基板１２，光透過率変化材であ
る補助層１３，記録層１７，保護層１５を順次積層した
ものである。情報は記録層１７の光学的変化などとして
記録され、記録層１７からの透過光が読取られるので、
読取り用の光スポットの入射路（入射側である基板１
２）と記録層１７との間に光透過率変化材である補助層
１３を設けている。

【００２７】図９は、再生専用型光記録媒体への具体例
であり、基板を通過することなく読出す例である。光デ
ィスク２４は、基板１２，反射層１４，光透過率変化材
である補助層１３，保護層１５を順次積層したものであ
る。情報は基板１２のピットとして記録され、このピッ
トに対応している反射層１４からの反射光が読取られる
ので、読取り用の光スポットの入射路（入射側である保
護層１５）と記録層として実質的に機能する反射層１４
との間に光透過率変化材である補助層１３を設けてい
る。

【００２８】図１０は、再生専用型光記録媒体への具体
例であり、特性向上用の付加層を設けた例である。光デ
ィスク２１は、基板１２，付加層である誘電体層２２，
光透過率変化材である補助層１３，付加層である誘電体
層２２，反射層１４，保護層１５を順次積層したもので
ある。情報は基板１２のピットとして記録され、このピ
ットに対応している反射層１４からの反射光が読取られ
るので、読取り用の光スポットの入射路（入射側である
基板１２）と記録層として実質的に機能する反射層１４
との間に光透過率変化材である補助層１３を設けてい
る。

【００２９】本発明になる光記録媒体は、図４〜図１０
で示したいずれの構成によっても、実質的に再生スポッ
ト径が縮小し、高密度再生および高密度記録再生が可能
となる。そして、短波長化したスポット光を用いた高密
度再生装置でもそのまま使用可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明になる光記
録媒体は、スポット光を利用して再生または記録再生す
る記録層と、照射された光の強度に応じて光透過率が変
化する補助層とからなる光記録媒体において、前記補助
層は、特定の波長または波長帯域では照射された光の強
度に応じて光透過率が変化し、かつ、前記した特定の特
定の波長または波長帯域よりは短い波長または波長帯域
では照射された光の強度にかかわらず光透過率がほぼ一
定である透過率変化材であるから、スポット光を利用し
て再生または記録再生すると、特定の波長または波長帯
域（長い波長または波長帯域）のスポット光では、光の
強度に応じて光透過率が変化しするので照射されたスポ
ット光が実質的に縮小してその径が小さくなり、前記し
た特定の波長または波長帯域よりは短い波長または波長
帯域の小さい径のスポット光では、光の強度に応じて透
過率の変化が生じないので、スポット光が必要以上に縮
小されることがない。したがって、透過率変化材からな
る補助層により記録密度の向上の要求に答えつつ、同時
に、そのままスポット光の波長を短くした高密度な再生
装置または記録再生装置にも使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる光記録媒体の一実施例を示す図
で、同図（Ａ）は長いレーザ波長によるスポット光Ｘを
用いた場合の、光スポットが照射された状態を示す光記
録媒体の一部分の概念図、同図（Ｂ）は光記録媒体面で
の光スポット強度分布の例である。

【図２】本発明になる光記録媒体の一実施例を示す図
で、同図（Ａ）は短いレーザ波長によるスポット光Ｙを
用いた場合の、光スポットが照射された状態を示す光記
録媒体の一部分の概念図、同図（Ｂ）は光記録媒体面で
の光スポット強度分布の例である。

【図３】本発明になる光記録媒体の補助層（光透過率変
化材）の特性を示す図である。

【図４】再生専用型光記録媒体への具体例であり、反射
層を有する例である。

【図５】追加記録可能型光記録媒体、書替え可能型光記
録媒体への具体例であり、反射層を有する例である。

【図６】追加記録可能型光記録媒体、書替え可能型光記
録媒体への具体例であり、反射層を有しない例である。

【図７】追加記録可能型光記録媒体、書替え可能型光記
録媒体への具体例であり、記録層に特性向上用の付加層
を設けた例である。

【図８】追加記録可能型光記録媒体、書替え可能型光記
録媒体への具体例であり、透過型の例である。

【図９】再生専用型光記録媒体への具体例であり、基板
を通過することなく読出す例である。

【図１０】再生専用型光記録媒体への具体例であり、特
性向上用の付加層を設けた例である。

【図１１】従来の光記録媒体における補助層（光透過率
変化材）の特性を示す図である。

【図１２】（Ａ）は従来の光記録媒体を示す図で、
（Ｂ）は光記録媒体面での光スポット強度分布の例であ
る。

【符号の説明】

１，１１，１６，１８，１９，２１，２３，２４ 光デ
ィスク（光記録媒体） １２ 基板 １３ 補助層（光透過率変化材） １４ 反射層 １７ 記録層 １９，２０，２２ 付加層 Ｘ 長い波長のスポット光 Ｙ 短い波長のスポット光 ｘ 長い波長のスポット光の径 ｙ 短い波長のスポット光の径 ｚ 実質的に縮小した長い波長のスポット光の径

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スポット光を利用して再生または記録再生
   する記録層と、照射された光の強度に応じて光透過率が
   変化する補助層とからなる光記録媒体において、 前記補助層は、特定の波長または波長帯域では照射され
   た光の強度に応じて光透過率が変化し、かつ、前記した
   特定の波長または波長帯域よりは短い波長または波長帯
   域では照射された光の強度にかかわらず光透過率がほぼ
   一定である透過率変化材であることを特徴とする光記録
   媒体。