JPH08129778A

JPH08129778A - 光学的記録媒体

Info

Publication number: JPH08129778A
Application number: JP6290646A
Authority: JP
Inventors: Toshiki Kasai; 利記河西
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1994-10-31
Filing date: 1994-10-31
Publication date: 1996-05-21

Abstract

(57)【要約】【目的】マスク層と記録層との両方を形成した光ディ
スクの繰り返し記録再生回数を向上可能させる。【構成】同心円状又はスパイラル状に案内溝２Ａが形
成された光透過性の基板２上に、上記マスク層３、光記
録再生可能な物質よりなる記録層４、反射層５、保護膜
層６が積層されて構成されている。記録層４の光の吸収
波長域をマスク層３の光の吸収波長域よりも短波長側に
設定すると共に、この記録層４の吸収波長域の光に対し
てマスク層３がほぼ透明になるようにマスク層３の光吸
収波長域を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高密度に情報を記録又
は高密度に記録された情報が再生される光学的記録媒体
に係わり、特に、温度変化等によって光透過率が変化す
るマスク層を用いて照射レーザ光の実効スポット径を小
さくして情報を再生させる光学的記録媒体に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年光ディスクの大容量化が検討され、
種々の提案が成されている。光ディスクは、記録時のレ
ーザー光パワーを制御することによって、光スポット径
よりも小さな記録マークを形成することが可能であるた
め記録時の密度向上には原理上限界はない。しかし、レ
ーザー光をレンズで絞った時の光スポット径はある一定
値以下には絞れない限界値を持っており、光ディスクの
高密度化はいかに再生レーザースポットを小さくするか
にかかっている。再生限界の記録マークの繰り返し波長
（記録波長）は、λ／２ＮＡで与えられる。ここでは
λは光の波長、ＮＡはレンズの開口数である。

【０００３】より短い記録波長の記録マークを識別して
再生するためには、波長λの短い光で再生するか開口数
ＮＡが大きなレンズを用いれば良いことが分かる。しか
しながら再生に用いる半導体レーザーの短波長化は技術
的に困難が多く、また開口数ＮＡの大きなレンズを光デ
ィスク装置に組み込むことも容易ではない。

【０００４】そこで、図４に示すように、光の照射によ
る温度上昇により、しきい値Ｉ_sよりも温度（光強度）
が高くなると吸光度が減少、光透過率が高くなり、ま
た、レーザ光が通過してしきい値Ｉ_s以下に冷却される
ことで再び吸光度が増加、光透過率が低くなる物質を光
ディスク内に層状に設けることで、光ディスクに高密度
に情報を記録、又は高密度に記録された情報を再生する
方法が従来より知られている。

【０００５】情報記録再生に使用されるレーザ光の光強
度分布は、通常ガウス分布（図６参照）を示し、温度分
布もほぼこれに近い分布となる。このようなレーザ光を
光透過率可変媒体上に照射すると、図５に示すように照
射スポットＢ内の温度が上昇した部分Ａのみが光透過性
となり、光スポット内の他の部分はマスクする、いわゆ
るマスク効果が起こる。この時、上記温度が上昇した部
分Ａを透過するレーザ光の実効スポット径は図６に示す
ように、照射レーザ光の照射スポット径に比べて小さく
なる。このようにマスク効果を起こす物質を光ディスク
上に層状に設ける（以下、このような層をマスク層と称
する）ことで、照射するレーザ光のスポット内の光透過
率の高い部分のみの光を通過させ、照射スポット内の光
透過率の低い部分の光をマスクすることになるので、隣
接トラック間及び隣接ピット間のクロストークを無くす
ことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記マスク
層を、光学的に読みだし可能な記録マークを形成できる
記録層と共に光ディスク内に形成した場合、記録マーク
の記録時にはマスク層の特性劣化が起きてしまう。即
ち、上記記録層は、所定量以上の光を吸収して光学的特
性が変化することを利用して記録マークを形成させるも
のが多く、このような記録層への記録マーク形成時に
は、再生時よりも光強度を強くしたレーザ光を用いてい
る。このため、記録に用いるレーザ光の波長域が、マス
ク層の吸収波長域付近にあると、記録マーク形成時にマ
スク層が損傷を受けたり、或いはマスク層の光学的特性
が変質することがあるのである。また、上記マスク層も
光を吸収して光透過率が変化する材料で構成されている
ので、再生レーザ光の光強度は、ある程度の強度が必要
である。このため、マスク層を用いて再生する際に、情
報に応じて記録された記録マークが破壊または消去され
てしまうこともある。

【０００７】そこで、本発明は上記の点に着目してなさ
れたものであり、マスク層と記録層との両方を形成した
光ディスクの繰り返し記録再生回数を向上可能させるこ
とを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】記録可能型光ディスクの
記録再生装置においては、記録用レーザ光と再生用レー
ザ光との出力光の波長域を同一にしたほうが光源を一つ
にでき装置構成を簡略化できるというメリットがあるも
のの、マスク層を設けた光ディスクにおいては、上述の
ようにマスク層の耐久性や再生時の誤消去等の問題があ
る。そこで、本発明では、記録用レーザ光と再生用レー
ザ光との波長域をあえて異ならせ、記録用レーザ光に対
してマスク層がほぼ透明であるようにマスク層を構成す
ることで、マスク層の耐久性を向上させようとするもの
である。更に、記録層の光吸収波長域をマスク層の光吸
収波長域よりも短い波長域に設定している。これは、記
録用レーザ光の波長が再生用レーザ光よりも短いので再
生用レーザ光の集光スポットよりも小さいスポットにす
ることができることと、記録の際にはレーザ光の光強度
の高い部分のみを用いる筆先記録であることとを利用し
ており、記録用レーザ光に対してマスク効果がなくても
微小な記録マークの記録は可能である。そこで、上記目
的を達成するための発明は、「光透過性の基板上に、特
定波長域の光を吸収することで光学的に読みだし可能な
記録マークが形成される記録層と、特定波長域の光を吸
収することで光透過率が変化し光の照射を止めることで
光透過率が元の状態に戻るマスク層とを少なくとも有
し、このマスク層を用いて前記記録マークを読み出すた
めの再生レーザ光の実効的なスポット径を小さくさせる
光学的記録媒体において、前記記録層の光の吸収波長域
を前記マスク層の光の吸収波長域よりも短波長側に設定
すると共に、この記録層に記録マークを形成するための
レーザ光に対して前記マスク層がほぼ透明になるように
マスク層の光吸収波長域を設定したことを特徴とする光
学的記録媒体」を提供しようとするものである。

【０００９】

【作用】光学的記録媒体の記録及び再生用のレーザ光の
光強度は、通常、図６に示すようなガウス分布を示し、
このようなレーザ光が上記マスク層上に照射されると、
このマスク層が、レーザ光のスポット内の温度又は光強
度の高い部分のみ光透過性となり、スポット内の他の部
分がマスクされて、情報が記録された記録層上に照射さ
れるスポット径（実効スポット径）が小さくなり、微小
なマークを光学的に識別できるようになる。なお、照射
スポットは、光ディスクに対して相対的に移動している
ため、光照射によって透過率が変化するまでの時間の分
だけ遅れた場所が明るくなり、図５に示す通り、マスク
効果がいっそうはたらくことになる。

【００１０】また、マスク層は記録用レーザ光に対して
吸収を有していないことになるので、光強度の高いレー
ザ光によるマスク層の損傷が低減される。また、記録層
についても再生用レーザ光に対して吸収を有していない
ので、再生時に記録された情報が消去されることがなく
なる。更に、記録用レーザ光の波長が再生用レーザ光よ
りも短いことと、記録の際の筆先記録により、記録用レ
ーザ光に対するマスク効果を用いずに微小な記録マーク
を記録する。

【００１１】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の一実施例
を説明する。図１は、本発明の一実施例の光ディスクの
構成を示し、同図（Ａ）は、その第一実施例を示し、同
図（Ｂ）は、第二実施例を示している。なお、同図に示
す光ディスクは、トラック方向の断面図を示している。
同図（Ａ）に示す光ディスク１は、同心円状又はスパイ
ラル状に案内溝２Ａが形成された光透過性の基板２上
に、上記マスク層３と、光記録再生可能な物質よりなる
記録層４と、反射層５と、保護膜層６とがこの順に積層
されて構成されている。また、同図（Ｂ）に示す光ディ
スク１１は、上記基板２上には、上記記録層４が積層さ
れ、この記録層の上に上記マスク層３が積層された構成
となっており、記録層４及びマスク層３の積層順序が上
記光ディスク１とは逆になっている。なお、図１に示す
光ディスク１，１１は、上記反射層５を備えない光透過
型であっても良く、更に、断熱層やエンハンス層、或い
は誘電体層等が設けられていても良い。

【００１２】上記基板２は、ポリカーボネイト、ポリメ
タクリル酸エステル樹脂、エポキシ樹脂等の光透過性樹
脂や、ガラス等、通常の光ディスクで基板として用いら
れるものが使用可能であり、また、案内溝２Ａの形成方
法に関しては特に制限はなく周知の方法により形成す
る。

【００１３】上記マスク層３は、特定波長域の光を吸収
し、その光強度に対して図４に示すような光透過率特性
を有し、しきい値Ｉ_s以下の温度（光強度）では吸収を
有する低光透過率状態であり、しきい値Ｉ_s以上の温度
に加熱されることで吸光度が減少して透過率が増加して
高光透過率状態となり、更にしきい値Ｉ_sより低い温度
に冷却されることで吸光度が増加し元の低光透過率状態
に戻るという性質を有するものである。即ち、レーザ光
照射前は低光透過率状態であり、レーザ光照射による温
度上昇で高光透過率状態となり、レーザ光通過後の冷却
により低光透過率状態に戻るのである。このマスク層３
の光吸収波長域は、記録層４の光吸収波長域よりも長い
波長域に設定され、再生用レーザ光に対しては吸収を有
し、記録用レーザ光に対してほぼ透明となるように構成
される。

【００１４】上記マスク層３の材料としては、上記の性
質を有したものを種々用いることができるが、サーモク
ロミック物質、可飽和吸収性物質、相変化物質、フォト
クロミック物質などをあげることができる。サーモクロ
ミック物質としては、例えば、電子供与性呈色化合物、
電子受容性顕色剤、及び有機化合物の混合物や、電子供
与性呈色化合物とフェーノール系顕色剤の混合物などが
あげられる。上記電子供与性呈色化合物としては、フル
オラン系化合物、フタリド系化合物、ラクタム化合物等
があげられる。また、可飽和吸収性物質では、種々の色
素材料が適用可能であり、相変化物質としては金属や非
金属の化合物（例えば、ゲルマニウム、アンチモン、テ
ルル合金）があり、フォトクロミック物質としては、種
々のフォトクロミック性色素材料を用いることができ
る。

【００１５】上記記録層４は、特定波長域の光を吸収し
て光学的に読取り可能な情報を記録できる材料で構成さ
れている。記録層４を構成する材料としては、相変化型
材料、光磁気材料、色素材料等種々のものを使用可能で
ある。また、これらの光記録材料をスピンコート法、蒸
着法、或いはスパッタ法等を用いて形成している。ここ
で、本実施例の光ディスク１，１１では、上記マスク層
３の光吸収波長域と記録層４の吸収波長域を大きく異な
らせるため、波長選択性の良い有機色素により記録層４
を構成している。なお、記録層４を有機色素で構成する
場合、製造装置の小型化やランニングコストの点からス
ピンコート法によって記録層を形成することが好まし
い。記録層４の光吸収波長域は、マスク層３の光吸収波
長域よりも短い波長域に設定され、記録用レーザ光に対
しては吸収を有し、再生用レーザ光に対してほぼ透明と
なるように構成される。

【００１６】上記反射層５は一般に光ディスクで用いら
れる金属反射層と同様であり、金、アルミニウム等の金
属や合金の薄膜で形成される。反射層５上に設けた保護
層５は媒体の保護の目的で必要に応じて設ける。この保
護層６は、紫外線硬化樹脂をスピンコートによって設け
ることで簡単に形成可能である。

【００１７】以上のように、上記光ディスク１，１１で
は、マスク層３の光吸収波長域と記録層４の光吸収波長
域とを異ならせると共に記録層４の光吸収波長域をマス
ク層３の光吸収波長域よりも短いところに設定してい
る。ここで、記録用レーザ光の波長は再生用レーザ光よ
りも短いのであるから、再生レーザ光で使用するレーザ
光を集光する場合よりスポット径を小さくでき、しかも
記録層４への記録は、レーザ光での筆先記録（レーザ光
スポット内のしきい値以上の光強度を有する部分で記録
マークを記録）であるので、記録用レーザ光に対しては
マスク層３によるマスク効果を必要としないのである。
また、再生の際には、記録用レーザ光よりも長い波長の
再生用レーザ光が用いられ、その集光スポット径は記録
用レーザ光に比べて大きくなるが、図５に示すようにマ
スク層３によるマスク効果により記録マークを検出する
ことができる。

【００１８】更に、上記光ディスク１１では、光ディス
ク１よりもマスク層の耐久性を更に向上させるため、基
板２の上に記録層４を設け、この上にマスク層３を設け
た構成にしている。このため、情報の０，１に応じてパ
ルス変調されて照射される記録用レーザ光は、記録層４
でその大部分を吸収されてマスク層３にはほとんど到達
しなくなり、光強度の高い記録用レーザ光によりマスク
層３が特性劣化することを低減させることができるので
ある。

【００１９】次に、上記光ディスク１，１１の記録再生
装置について説明する。図２は、図１における光ディス
クの記録再生装置の要部の概略構成を示す図である。同
図に示す光ディスク装置２１において、光ヘッド２２
は、再生光光源２８または記録光光源２９より出力され
たレーザ光を光ディスク１，１１の記録層４上に集光さ
せるための集光レンズ２３、フォーカスやトラッキング
のために集光レンズ２３を移動させるアクチュエータ２
４、光ディスク１，１１への照射光と光ディスク１，１
１からの戻り光とを分離させるビームスプリッタ２５、
ビームスプリッタ２４により照射光と分離された戻り光
を受光する受光器２６等で構成されている。なお、受光
器２６では受光した戻り光に応じて電気信号に変換し、
この戻り光に応じた電気信号を図示しない信号復調回路
やトラッキングサーボやフォーカスサーボ回路へ出力す
る。また、上記光ヘッド２２の構成部品は、筐体２７中
に収納されている。この筐体２７は、光ディスク１，１
１の半径方向に移動するよう構成されており（図示せ
ず）、記録用レーザ光や再生用レーザ光の集光スポット
を光ディスク１，１１の内周から外周に至る半径方向に
大きく移動させることができる。また、この光ヘッド２
２の移動方向と、この光ヘッドに入射されるレーザ光の
光軸Ｒの方向とは同一方向となっており、入射するレー
ザ光が光ヘッド２２の半径方向の移動によらず、常にビ
ームスプリッタ２５の同一部分に入射されるようになっ
ている。なお、上記光ヘッドに入射するレーザ光の光軸
Ｒが通過する筐体２７の側面には開口部２７Ａが設けら
れている。

【００２０】また、上記記録再生装置２１は、出力光の
波長が異なる上記再生光光源２８及び上記記録光光源２
９とを備えている。再生光光源２８からはマスク層３の
吸収波長域の再生用レーザ光を出力し、記録光光源２９
からは再生光光源２８の出力光よりも短波長で記録層４
の吸収波長域の記録用レーザ光を出力する。再生光光源
２８及び記録光光源２９からそれぞれ出力されたレーザ
光は、ハーフミラー３０等により同一の進行方向とされ
る（同図においては、再生光光源２８からの出力光のみ
の進行方向を直角方向に曲げて記録光光源２９からの出
力光の進行方向と同一にしている）。なお、再生光光源
２８、記録光光源２９のどちらか一方または両方が、筐
体２７内に設けられていても良い。

【００２１】上記再生光光源２８、及び記録光光源２９
の駆動はシステム制御回路３１により制御される。即
ち、図示しない操作手段により記録動作指令がシステム
制御回路３１に入力された場合、システム制御回路３１
は記録光光源２９を駆動させ、この記録光光源２９から
情報信号に応じて変調されたパルス状のレーザ光を出力
させて光ディスク１，１１に情報を記録する。また、再
生動作指令が入力された場合には、再生光光源２８から
再生用レーザ光を出力させて情報の再生を行わせる。な
お、情報信号の復調や、トラッキングサーボ、フォーカ
スサーボ等の回路は、従来より周知の方法により行われ
る。また、上記記録再生装置２１は、上記再生光光源２
８のみを搭載した再生専用機、或いは上記記録光光源２
９のみを搭載した記録専用機として構成しても良く、ま
た、光源から２つの波長のレーザ光を出力できれば、光
源を２つ設ける必要がなくなる。

【００２２】次に、上記実施例に基づく光ディスクと、
比較のための光ディスクとを作成して実験を行い、その
評価をした。＜実施例＞トラックピッチ０．８μｍでグルーブが設け
られているポリカーボネート樹脂射出成形基板２上に、
記録層として、有機色素の一つである、ローダミンＢ
を、スピンコート法によって約５０nmの膜厚で形成し
た。この薄膜の透過分光特性は図３に示したとおりであ
った。この上に５０〜１００nmの膜厚のマスク層３を形
成した。このマスク層３は、電子供与性呈色化合物とし
てＧＮ−１６９（山本化成製）と、顕色剤としてビスフ
ェノールＡ（ＢＰＡ）のサーモクロミック色素を用い、
真空蒸着法によってモニター上で約１：２の比率で５０
〜１００nm製膜した。その上に反射層４としてアルミニ
ウムを約７０nmの厚さに形成し、更に保護層５として紫
外線硬化樹脂ＳＤ−１７（大日本インキ製）を約７μｍ
の厚さで形成した。マスク層の透過分光特性も併せて図
３に示す。上記作成した光ディスクを波長５１５nmのア
ルゴンイオンレーザを搭載した記録装置で記録を行い、
波長６７０nmのレーザダイオードを搭載した再生装置で
再生した（記録再生条件は線速度ＣＬＶ３m/s 、回転数
１０００rpm 、記録パワー５mW、記録周波数０．８〜３
MHz 、再生パワー約１. ５mW）が、良好に再生が可能で
あり、信号振幅比も大きくマスク効果が機能しているこ
とが確認できた。

【００２３】＜比較例＞上記実施例１と同様の基板上に
記録層として、有機色素の一つであるインドレニンシア
ニンをスピンコート法によって約７０nm形成したこと以
外は、上記実施例と同様に光ディスクを作成した。この
薄膜の透過分光特性は図３に示したとおりであった。こ
の記録層に波長６７０nmのレーザを搭載した記録装置で
記録を行った（記録条件は線速度ＣＬＶ３m/s 、回転数
１０００rpm 、記録パワー５mW、記録周波数０．８〜３
MHz ）。そして、上記実施例と同様に再生を行った結
果、記録を行うことはできたようであるが、再生の時に
マスク効果が良好に働かず、再生波形が乱れており、信
号振幅も小さかった。これは、マスク層も記録層のイン
ドレニンシアニンと同じように再生光に大きな吸収があ
るため、記録時にマスク層が損傷を受けたためと考えら
れる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明の光学的記録
媒体によれば、記録層の光の吸収波長域をマスク層の光
の吸収波長域よりも短波長側に設定すると共に、この記
録層に記録マークを形成するためのレーザ光に対してマ
スク層がほぼ透明になるようにマスク層の光吸収波長域
を設定したので、記録用レーザ光によるマスク層の損傷
を低減させることができる。また、光透過性基板、前記
記録層、及び前記マスク層をこの順に設けることで、マ
スク層の損傷を更に低減させることができるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の光ディスクの構成を示す図
である。

【図２】図１における光ディスクの記録再生装置の要部
の概略構成を示す図である。

【図３】記録層（ローダミンＢ、インドレニンシアニ
ン）とマスク層の透過分光特性を示す図である。

【図４】マスク層の光透過率特性を示す図である。

【図５】マスク層のマスク効果を示す図である。

【図６】マスク層の照射スポット径と実効スポット径と
の光強度分布を比較した図である。

【符号の説明】

１，１１光ディスク（光学的記録媒体）２基板（光透過性基板）３マスク層４記録層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光透過性の基板上に、特定波長域の光を吸
収することで光学的に読みだし可能な記録マークが形成
される記録層と、特定波長域の光を吸収することで光透
過率が変化し光の照射を止めることで光透過率が元の状
態に戻るマスク層とを少なくとも有し、このマスク層を
用いて前記記録マークを読み出すための再生レーザ光の
実効的なスポット径を小さくさせる光学的記録媒体にお
いて、前記記録層の光の吸収波長域を前記マスク層の光の吸収
波長域よりも短波長側に設定すると共に、この記録層に
記録マークを形成するためのレーザ光に対して前記マス
ク層がほぼ透明になるようにマスク層の光吸収波長域を
設定したことを特徴とする光学的記録媒体。
【請求項２】請求項１に記載の光学的記録媒体におい
て、前記光透過性基板、前記記録層、及び前記マスク層をこ
の順に設けたことを特徴とする光学的記録媒体。