JPH0896412A

JPH0896412A - 情報記録媒体

Info

Publication number: JPH0896412A
Application number: JP6226539A
Authority: JP
Inventors: Naomasa Nakamura; 直正中村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-09-21
Filing date: 1994-09-21
Publication date: 1996-04-12

Abstract

(57)【要約】【目的】設計に困難性を伴わず、しかも情報読み出しの
際の温度上昇による読み出し回数の制限なく高密度に記
録された情報を読み出すことができる情報記録媒体を提
供することを目的とする。【構成】基板１０と、その上に設けられ、読み出し用の
光ビームが照射されることによりそのフォトンエネルギ
ーによって可逆的に透過率が変化して該ビーム径を絞る
マスク層１１と、その上に設けられた反射層１２とを有
する情報記録媒体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光学的特性変化を検出
して情報を読み出す情報記録媒体に関し、特に高密度に
記録された情報を読み出し可能な情報記録媒体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の光再生系において、記録密度は記
録再生に用いる光源の波長（λ）と対物レンズの開口数
（ＮＡ）により決定される。一般的に、λ／２ＮＡが光
学的限界といわれこれ以上高密度に記録された信号は再
生することができない。例えば、光源の波長を７８０ｎ
ｍとし、対物レンズのＮＡを０．５とした場合、記録マ
ークの長さと信号強度をＣ／Ｎ比で表すと図８に示すよ
うになる。図からわかるように記録マークの長さが短く
なると信号強度も小さくなり、光学的な検出限界は０．
３９μｍとなる。従来の光再生系では、これ以上の密度
で記録された情報は光学的に識別できない。

【０００３】この場合、さらに記録密度を上げるために
は、読み出しに用いる光源の波長を短くするか、対物レ
ンズの開口数を大きくすることにより読み出し光ビーム
径を小さくする必要がある。読み出しに用いる光源の波
長を短くするためにはレーザ素子の開発が必要であり、
また対物レンズの開口数を大きくすると媒体と再生系の
傾きに対する許容範囲が狭くなるため、開口数は０．６
程度が実用的限界である。

【０００４】このような再生系に対し、記録媒体の側か
ら高密度化を図る提案がなされている。特開平５−８９
５１１号においては、図９に示す様に位相ピットが形成
された基板１上に、溶融後結晶化しうる相変化材料から
なる相変化材料層３を形成し、この相変化材料層３が読
み出し光（再生光）の光スポット内で熱を吸収し、部分
的に溶融液相化して反射率変化を起こし、この部分のみ
が光スポットの中でマスクされる方法が示されている。
すなわち図１０に示すように、読み出し光が照射された
読み出しスポット６部分のうち高温部７において相変化
材料層３に読み出し光の熱による変化が生じて反射率が
変化し、これによって高温部７がマスクされて見かけ上
読み出しスポットが小さくなり、高密度記録信号の再生
を可能としている。なお、図９中参照符号２，５は保護
層、４は反射層である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら特開平５
−８９５１１号に開示された方法では、記録媒体中で、
読み出し光により吸収された熱を利用して見かけ上読み
出しスポットをマスクするため、マスクに用いる材料の
選択が難しい。特にマスクの形状が周囲温度に影響され
やすいとい問題点がある。また読み出す際には、読み出
し光を吸収しその部分の融点温度まで上昇するため、位
相ビットを形成した基板にプラスチックを用いた場合、
位相ピットの変形による読み出し回数の制限がある。た
とえば、ＧｅＳｂＴｅをマスク層に用いた場合、再生の
たびごとに融点である６００℃以上になる。

【０００６】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであって、設計に困難性を伴わず、しかも情報読み出
しの際の温度上昇による読み出し回数の制限なく高密度
に記録された情報を読み出すことができる情報記録媒体
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段および作用】本発明は、上
記課題を解決するために、第１に、基板と、その上に設
けられ、照射される光ビームの強度の増加に対し光透過
率が非線形に増加するマスク層と、このマスク上に設け
られ前記マスク層を透過した光ビームにより情報が記録
される記録層とを有することを特徴とする情報記録媒体
を提供するものである。

【０００８】第２に、基板と、その上に設けられ、読み
出し用の光ビームが照射されることによりそのフォトン
エネルギーによって可逆的に透過率が変化して該ビーム
径を絞るマスク層と、このマスク層上に設けられ、情報
が記録される記録層とを有することを特徴とする情報記
録媒体を提供するものである。

【０００９】第３に、基板と、その上に設けられ、読み
出し用の光ビームが照射されることによりそのフォトン
エネルギーによって可逆的に透過率が変化して該ビーム
径を絞るマスク層と、反射層とを有することを特徴とす
る情報記録媒体を提供するものである。

【００１０】すなわち、本発明では、マスク材料として
これまで読み出し光の熱（ヒートモード）ではなく、読
み出し光の光エネルギー（フォントモード）によりマス
クを形成することを特徴とするものである。この場合、
マスク材料として光のエネルギーにより透過率が変化す
る材料を用いるため、これまでの熱を利用したものに比
べて安定的に反応する。また光のエネルギーにより透過
率が変化する現象は、熱による温度上昇が少ないため、
プラスチック基板に対するダメージが少なく、読み出し
回数の制限がないという特徴を有する。

【００１１】フォトンエネルギーによって可逆的に透過
率が変化する材料としては、フタロシアニンまたはフタ
ロシアニン誘導体を樹脂または無機誘電体に分散させた
もの、およびカルコゲナイドが挙げられる。

【００１２】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明の一実施例に係る情報記録媒体の構
造を示す図である。この情報記録媒体は、基板１０上に
マスク層１１と反射層１２とが積層された構造を有す
る。

【００１３】基板１０はガラスやプラスチック材料（例
えばポリメチルメタクリレート樹脂やポリカーボネート
樹脂等）からなり、この基板上には読み出し光の波長の
１／４λからなる深さの位相ピット１０ａが形成されて
いる。

【００１４】反射層１２はＡｌ，Ａｕまたはこれらを母
材としＴｉ，Ｍｏ，Ｚｒ，Ｃｒなどを含む合金からな
る。反射層１２は光学的な反射の目的のため積層され
る。その膜厚は１００ｎｍ以上が望ましい。反射層１２
は、蒸着、スパッタリングなどの真空堆積法やスピンコ
ート法などにより形成することができる。

【００１５】マスク層１１は光のエネルギーにより透過
率の変化する材料からなる。図２はこのマスク層につい
て、光強度に対する透過率変化を示す。図からわかるよ
うに光強度の増加に対して透過率は非線形に増加する。
マスク層材料としては、光エネルギーにより可逆的に透
過率が変化する材料ならどのような現象を用いるもので
もよい。たとえば、フタロシアニンまたはＨ₂ ＰＣフタ
ロシアニンなどのフタロシアニン誘導体をフェノキシ樹
脂のような有機系高分子樹脂に分散させたものを用いる
と、光のエネルギーにより材料中の電子状態が励起状態
となる。この励起状態と通常の状態（基底状態）では吸
収のスペクトルが変化する。光を切った状態では、励起
状態から基底状態へ電子状態が戻るため吸収スペクトル
も基底状態へもどる。この状態への遷移は励起状態の寿
命により決定される。

【００１６】一方このような有機物質樹脂分散系の代わ
りに光により可逆的に構造の変化する無機系材料を用
い、このときの吸収率変化を利用しても同様の効果を得
ることができる。

【００１７】このような光により可逆的に構造変化する
材料としては、硫化砒素、Ａｓ₂ Ｓｅ₃ 、Ｇｅ₂ Ｓｅ₃
などのカルコゲナイドが挙げられる。たとえば、Ａｓ₅₇
Ｓ₄₃からなるカルコゲナイド合金においては、田中らに
より光照射により透過率が可逆的に変化する現象が報告
されている（応用物理４７巻１号（１９７８）ｐ．
２）。このような材料を使えば、光照射により構造変化
が起こり、透過率の変化が得られる。

【００１８】ここで図３中（ａ）のような光ビームのプ
ロファイルがマスク層を通過した場合のビームプロファ
イルは、（ｂ）のような形状となり、見かけ上ビーム径
が小さくなる。このような特性をもつマイク層と反射層
を位相ピットが形成された基板上に積層した場合、光が
マスク層を通過後のビームプロファイルは図３中（ｂ）
の様になり、この光が反射層１２で反射されてマスクさ
れていない部分の位相ピット情報が検出できる。

【００１９】このマスク層１１は、蒸着、スパッタリン
グなどの真空堆積法やスピンコート法などにより形成す
ることができる。以上は、情報記録媒体として位相ピッ
トを有する再生専用光ディスクの例を示したが、本発明
は記録消去が可能な光ディスクにおいても適用可能であ
る。

【００２０】図４は記録消去が可能な光ディスクにおけ
る実施例である。この光ディスクは基板１３上にマスク
層１４、保護層１５、記録層１６、保護層１５、反射層
１７を順次積層した構成を有している。マスク層１４と
しては、前述のマスク層１１と同様の材料を用いること
ができる。保護層１５としてはＳｉＯ₂ ，ＺｎＳ，Ａｌ
₂ Ｏ₃ などの無機誘電体またはこれらの混合物が用いら
れる。記録層１６としてはＧｅＳｂＴｅなどの相変化記
録材料が用いられる。反射層１７としてはＡｌ，Ａｕま
たはこれらを母材としＴｉ，Ｍｏ，Ｚｒ，Ｃｒなどを含
む合金が用いられる。このような記録媒体において、記
録時には、高い強度の光が照射されることにより、マス
ク層の透過率は増加し、記録層を加熱する。このとき記
録層は融点以上に加熱され、その後冷却課程で非晶質化
し記録される。再生時には弱い読み出し光が記録部に照
射され、中心の強度の高い部分のみのマスク層の透過率
が増加し、信号が再生される。消去時には、中間レベル
の光が照射され、記録層全体を融点以下、結晶化温度以
上で加熱することにより、非晶質化した記録部は消去さ
れる。

【００２１】次にこのように構成された情報記録媒体を
用いて情報を再生する場合について説明する。ここで使
用する媒体としては、直径１３０ｍｍ、厚さ１．２ｍｍ
の基板上に深さ１／４λの位相ピットを長さ０．２μｍ
から１μｍまで変化させたディスクを作成し、このディ
スク上に、フタロシアニン１重量部、ブチラール樹脂１
重量部、イソプロピルアルコール２０重量部を分散させ
たものをスピンコート法により、厚さ５０００オングス
トローム（以下Ａと記す）になるように塗布した。乾燥
後、反射層としてＡｌを２０００Ａ真空蒸着法により積
層した。

【００２２】図５は、本発明の情報記録媒体を用いて情
報の記録・再生を行うための装置を示す説明図である。
光ディスク２１は、モータ２２により一定の速度で回転
する。このモータ２２は、モータ制御回路３８によって
制御されている。光ディスク２１に対する情報の記録・
再生は、光学ヘッド２３によって行われる。この光学ヘ
ッド２３は、リニアモータ５１の可動部を構成する駆動
コイル３３に固定されており、この駆動コイル３３はリ
ニアモータ制御回路３７に接続されている。また、リニ
アモータ５１の固定部には、図示しない永久磁石が設け
られており、駆動コイル３３がリニアモータ制御回路３
７によって励磁されることにより、光学ヘッド２３は光
ディスク２１の半径方向にほぼ等速で移動するようにな
っている。

【００２３】上記光学ヘッド２３には、対物レンズ２６
が図示しないワイヤあるいは板ばねによって保持されて
おり、この対物レンズ２６は、駆動コイル２５によって
フォーカシング方向（レンズの光軸方向）に移動し、駆
動コイル２４によってトラッキング方向（レンズの光軸
と直交方向）に移動可能となっている。

【００２４】レーザ制御回路３４によって駆動するレー
ザダイオード（半導体レーザ発振器）２９より発生した
レーザ光は、コリメータレンズ３１ａ、ハーフプリズム
３１ｂ、対物レンズ２６を介して光ディスク２１上に照
射され、この光ディスク２１からの反射光は、対物レン
ズ２６、ハーフプリズム３１ｂ、集光レンズ３０ａおよ
びシリンドリカルレンズ３０ｂを介して光検出器２８に
導かれる。この光検出器２８は、４分割の光検出セル２
８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄによって構成されてい
る。

【００２５】光検出器２８の光検出セル２８ａの出力信
号は、増幅器３２ａを介して加算器５０ａ，５０ｃの一
端に供給され、光検出セル２８ｂの出力信号は、増幅器
３２ｂを介して加算器５０ｂ，５０ｄの一端に供給さ
れ、光検出セル２８ｃの出力信号は、増幅器３２ｃを介
して加算器５０ｂ，５０ｃの他端に供給され、光検出セ
ル２８ｄの出力信号は、増幅器３２ｄを介して加算器５
０ａ，５０ｄの他端に供給されるようになっている。こ
の加算器５０ａの出力信号は、差動増幅器ＯＰ１の反転
入力端に供給され、この差動増幅器ＯＰ１の非反転入力
端には加算器５０ｂの出力信号が供給される。これによ
り、差動増幅器ＯＰ１は、加算器５０ａ，５０ｂの差に
応じてトラック差信号をトラッキング制御回路３６に供
給するようになっている。このトラッキング制御回路３
６は、差動増幅器ＯＰ１から供給されるトラック差信号
に応じてトラック駆動信号を作成するものである。

【００２６】トラッキング制御回路３６から出力される
トラック駆動信号は、トラッキング方向の駆動コイル２
４に供給される。また、トラッキング制御回路３６で用
いられたトラック差信号は、リニアモータ制御回路３７
に供給されるようになっている。リニアモータ制御回路
３７は、トラッキング制御回路３６からのトラック差信
号やＣＰＵ４３からの移動制御信号に応じて後述するリ
ニアモータ５１内の駆動コイル（導線）３３に移動速度
に対応した電圧を印加するものである。

【００２７】リニアモータ制御回路３７には、リニアモ
ータ５１内の駆動コイル３３が磁気部材（図示しない）
から発生する磁束を横切る瞬間に生じる駆動コイル３３
の内部の電気的変化を利用して、駆動コイル３３と磁気
部材との相対速度、すなわちリニアモータ５１の移動速
度を検知する速度検知回路（図示しない）が設けられて
いる。

【００２８】一方、上記加算器５０ｃの出力信号は、差
動増幅器ＯＰ２の反転入力端に供給され、この差動増幅
器ＯＰ２の非反転入力端には加算器５０ｄの出力信号が
供給される。これにより、差動増幅器ＯＰ２は、加算器
５０ｃ，５０ｄの出力の差に応じてフォーカス点に関す
る信号をフォーカシング制御回路３５に供給するように
なっている。このフォーカシング制御回路３５の出力信
号は、フォーカシング駆動コイル２５に供給され、レー
ザ光が光ディスク２１上で常時ジャストフォーカスとな
るように制御される。

【００２９】上記のようにフォーカシング、トラッキン
グを行った状態での光検出器２８の各光検出セル２８ａ
〜２８ｄの出力の和信号、すなわち加算器５０ａ，５０
ｂからの出力信号には、トラック上に形成されたビット
（記録情報）からの反射率の変化が反映されている。こ
の信号は、信号処理回路３９に供給され、この信号処理
回路３９において記録情報、アドレス情報（トラック番
号、セクタ番号等）が再生される。

【００３０】また、レーザダイオード２９のレーザ発光
出力は、フォトダイオード５２でモニタされ、電気信号
に変換されてレーザ制御回路３４にフィードバックされ
て、レーザダイオード２９のレーザ発光出力の安定化が
行われる。このレーザ制御回路３４には、マイクロプロ
セッサ等で構成される記録データ信号制御回路５３から
レーザ発光オンオフ信号と記録データ信号が入力され
る。レーザ制御回路３４から出力される駆動電流には、
高周波電流発生回路５４からカップリングコンデンサ５
５を通して後述する高周波電源が重畳される。

【００３１】また、この装置においては、それぞれフォ
ーカシング制御回路３５、トラッキング制御回路３６、
リニアモータ制御回路３７、およびＣＰＵ４３の間で情
報の授受を行うために用いられるＤ／Ａ変換器４２が設
けられている。トラッキング制御回路３６は、ＣＰＵ４
３からＤ／Ａ変換器４２を介して供給されるトラックジ
ャンプ信号に応じて対物レンズ２６を移動させ、１トラ
ック分だけビーム光を移動させるようになっている。レ
ーザ制御回路３４、フォーカシング制御回路３５、トラ
ッキング制御回路３６、リニアモータ制御回路３７、モ
ータ制御回路３８、信号処理回路３９、記録データ信号
制御回路５３、高周波電流発生回路５４等は、バスライ
ン４０を介してＣＰＵ４３によって制御されるようにな
っており、このＣＰＵ４３はメモリ４４に記憶されたプ
ログラムによって所定の動作を行うようになっている。

【００３２】この装置を用いて、上述のように作成され
たディスク上の長さ０．２μｍから１μｍまでの位相ピ
ットを再生した。図６は、このときの再生Ｃ／Ｎをピッ
ト長さに対してプロットしたものである。（ａ）はマス
ク層を有する場合の再生特性であり、（ｂ）はマスク層
なしの状態で反射層のみ積層した場合の再生特性であ
る。図からわかるように、マスク層を有する場合、マス
ク層のない場合に比べて小さいピット長においても高い
再生Ｃ／Ｎが得られていることがわかる。

【００３３】次に記録消去が可能な光ディスクにおいて
評価を行った。直径１３０ｍｍ、厚さ１．２ｍｍの溝付
き基板上にマスク層Ａｓ₅₀Ｓ₅₀ ２０００Ａ、保護層Ｓ
ｉＯ₂ １５００Ａ、記録層ＧｅＳｂＴｅ３００Ａ、
保護層ＳｉＯ₂ ４００Ａ、反射層Ａｌ１０００Ａを
それぞれ積層し上記の装置を用いて回転数を１８００Ｒ
ＰＭとし、記録パワー１５ｍＷでピットの長さが０．２
μｍから１μｍの記録マークを記録した。図７は、この
ときの再生Ｃ／Ｎをピット長さに対してプロットしたも
のである。（ａ）はマスク層を有する場合の再生特性で
あり、（ｂ）はマスク層なしの状態で４層構成とした場
合の再生特性である。記録可能な媒体においてもマスク
層のない場合に比べて小さいピットにおいて高い再生Ｃ
／Ｎが得られていることがわかった。この後消去パワー
６ｍＷでこのデータを消去したところ、消去率は２５ｄ
Ｂであった。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フォトンエネルギーによって可逆的に透過率が変化して
該ビーム径を絞るマスク層の存在により、設計に困難性
を伴わず、しかも情報読み出しの際の温度上昇による読
み出し回数の制限なく高密度に記録された情報を読み出
すことができる情報記録媒体が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る情報記録媒体を示す断
面図。

【図２】マスク層の光強度に対する透過率のグラフ。

【図３】マスク層入射前および入射後の光ビームプロフ
ァイルを示す図。

【図４】本発明の他のの実施例に係る情報記録媒体を示
す断面図。

【図５】本発明の情報記録媒体の記録・消去を行うため
の装置を示す図。

【図６】本発明の実施例のピット長に対する再生Ｃ／Ｎ
を示す図。

【図７】本発明の実施例のピット長に対する再生Ｃ／Ｎ
を示す図。

【図８】従来例のピット長に対する再生Ｃ／Ｎを示す
図。

【図９】従来の情報記録媒体を示す断面図。

【図１０】図９の情報記録媒体の読み出し方法の模式
図。

【符号の説明】

１０，１３…透明基板、１１，１４…マスク層、１２，
１７…反射層、１５…保護層、１６…記録層、２１…光
ディスク、２２…モータ、２３…光学ヘッド、２６…対
物レンズ、２４，２５，３３…駆動コイル、２８…光検
出器、２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ…光検出セル、
２９…レーザダイオード、３０ａ…集光レンズ、３０ｂ
…シリンドリカルレンズ、３１ａ…コリメータレンズ、
３１ｂ…ハーフプリズム、３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３
２ｄ…増幅器、３４…レーザ制御回路、３５…フォーカ
シング制御回路、３６…トラッキング制御回路、３７…
リニアモータ制御回路、３９…信号処理回路、４０…バ
スライン、４２…Ｄ／Ａ変換器、４３…ＣＰＵ、４４…
メモリ、５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ…加算器、５
１…リニアモータ、５２…フォトダイオード、５３…記
録データ信号制御回路、５４…高周波電流発生回路、５
５…カップリングコンデンサ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、その上に設けられ、照射される
光ビームの強度の増加に対し光透過率が非線形に増加す
るマスク層と、このマスク上に設けられ前記マスク層を
透過した光ビームにより情報が記録される記録層とを有
することを特徴とする情報記録媒体。
【請求項２】基板と、その上に設けられ、読み出し用
の光ビームが照射されることによりそのフォトンエネル
ギーによって可逆的に透過率が変化して該ビーム径を絞
るマスク層と、このマスク層上に設けられ、情報が記録
される記録層とを有することを特徴とする情報記録媒
体。
【請求項３】基板と、その上に設けられ、読み出し用
の光ビームが照射されることによりそのフォトンエネル
ギーによって可逆的に透過率が変化して該ビーム径を絞
るマスク層と、反射層とを有することを特徴とする情報
記録媒体。
【請求項４】さらに、記録層を挟むように設けられた
一対の保護層と、反射層とを有することを特徴とする請
求項２に記載の情報記録媒体。
【請求項５】前記マスク層がフタロシアニンまたはフ
タロシアニン誘導体を樹脂または無機誘電体に分散させ
たものであることを特徴とする請求項１ないし請求項４
のいずれか１項に記載の情報記録媒体。
【請求項６】前記マスク層がカルコゲナイドからなる
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１
項に記載の情報記録媒体。