JPH10147068A - 光記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 実効照射スポット径を小さくすることで高密
度で記録再生可能とし、しかも、連続繰り返しスチル再
生の特性も向上させることができる光記録媒体を提供す
る。 【解決手段】 光透過性の樹脂基板２上に、光記録再生
に用いられるレーザ光の波長に対して、閾値より低い温
度では吸収を有し、閾値以上の温度では吸光度が減少し
て透過率が増加し、更に閾値より低い温度に冷却される
と吸光度が増加して元の状態に戻るサーモクロミック層
３と、反射層４とを少なくとも設けた光記録媒体におい
て、前記サーモクロミック層の光照射前の吸光度を、記
録再生に使用する前記レーザ光の波長に対して１．２ａ
ｂｓから２．５ａｂｓの範囲にあるように設定する。こ
れにより、実効照射スポット径を小さくして高密度記録
再生を可能とし、また、スチル再生時の特性の向上も図
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高密度に記録可能
な光記録媒体に係り、特に、照射光強度によって透過率
が変化するサーモクロミック物質からなる材料を含む層
を有し、照射スポットの実効スポット径を小さくして高
密度な記録再生を行なうことができる光記録媒体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、光ディスク等の光記録媒体の大容
量化が検討され、種々の提案がなされている。例えば大
容量化のためにトラックピッチを詰めること、記録再生
に使用するレーザ光の波長を短くすること、または対物
レンズの開口数を大きくすることなどが研究されてい
る。ディスクに対して情報の読み書きに使用する短波長
のレーザ光としては近年、非線形光学素子を用いたＳＨ
Ｇ（Ｓｅｃｏｎｄ Ｈａｒｍｏｎｉｃ Ｇｅｎｅｒａｔ
ｏｒ）を用いることが検討されている。例えば８００ナ
ノメートルのレーザ光からＳＨＧ素子を用いて第２高調
波である４００ナノメートルの光を取り出して使用する
ことなどが研究されているが、変換効率、価格、安定性
などの面から実用に供することのできるレベルに至って
いないのが現状である。また、短波長化した４００〜５
００ナノメートルの青緑〜青紫光の半導体レーザも盛ん
に研究されているが、最近になって室温発振が可能にな
った段階であり、出力や安定性などの面から実用に供す
ることのできるレベルに至っていないのが現状である。

【０００３】現在実用可能なレーザとして広く用いられ
ている半導体レーザ光は、約６９０〜６３５ナノメート
ルが限度である。また、高開口数レンズを光ディスク用
に組み込むことは焦点深度の問題や、ディスクの物理的
精度（例えば厚み、反り、面ぶれなど）が厳しくなるな
どの理由から実用可能なレベルはせいぜい開口数ＮＡが
０．６である。このように波長が６９０〜６３５ナノメ
ートルのレーザ光を用い、開口数ＮＡが０．６のレンズ
を用いたとしても、記録密度はＣＤ（コンパクトディス
ク）の約４倍程度まで向上できるのが限界である。

【０００４】そこで、更なる高密度な情報の記録再生技
術に関して、光学的情報記録媒体の実効的照射スポット
径を小さくすることで今までは記録再生することができ
なかった高密度な光情報の記録再生（いわゆるディスク
超解像）についても種々研究開発がなされている。その
一例として、サーモクロミック物質を使用してディスク
超解像を実現する光記録媒体が特開平７−１８２６９３
号公報や特開平７−３１１９７８号公報等に開示されて
いる。この技術においては、レーザ光が照射されること
によって、サーモクロミック層の照射部分の中央部分の
みが温度上昇によって部分的に光透過性になるのでこの
現象を利用して、実効的照射スポット径を小さくし、こ
れにより今までは記録再生することができなかった高密
度の記録再生を可能としている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、サーモ
クロミック物質を使用してディスク超解像を実現する光
記録媒体では、ディスクを回転しながら同じ場所（同一
トラック）を繰り返しレーザ光で照射して再生する、い
わゆるスチル再生を行なうと、温度によって透過率が変
化するサーモクロミック物質が、元の透過率（着色状
態）に完全に戻る前に繰り返しレーザ光が照射されるこ
とになる。このため、連続して繰り返しレーザ光を照射
するスチル再生回数が増加すると、元の透過率に戻らな
くなる結果、光透過性部分のサイズが大きくなってしま
い、それに伴って実効的スポット径を小さくするという
効果（マスク効果）が減少するという問題点があった。
本発明は、上記のごとき問題点を解決するためになされ
たものであって、本発明の目的は、光が照射されること
によって、照射部分の中央部分のみが温度上昇によって
部分的に光透過性になることを利用して、実効照射スポ
ット径を小さくし、これにより、今までは記録再生でき
なかった高密度化記録された媒体を記録再生可能とする
ことができるようになり、しかも、連続繰り返しスチル
再生に関しても十分な安定性を有する光記録媒体を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、各種のサー
モクロミック層を有する光ディスクを作製し、同一トラ
ックを繰り返し再生するスチル再生特性について鋭意検
討した結果、照射されるレーザ波長におけるサーモクロ
ミック層の吸光度がスチル再生特性（すなわち、同一場
所に繰り返し照射されるレーザ光によってそこに生じる
蓄熱）に大きく関与し、照射されるレーザ波長における
サーモクロミック層の吸光度が１．２ａｂｓ以上で２．
５ａｂｓ以下、好ましくは１．５ａｂｓ以上で２．２ａ
ｂｓ以下の時、連続スチル再生を行なっても実効スポッ
ト径を小さく保ち、且つ十分な安定性を有することを見
い出したことにより、本発明に至ったものである。

【０００７】本発明は、光透過性基板上に、サーモクロ
ミック層と、反射層とを少なくとも設けた光記録媒体に
おいて、前記サーモクロミック層は、光記録再生に用い
られるレーザ光の波長に対して、閾値より低い温度では
吸収を有し、閾値以上の温度では吸光度が減少して透過
率が増加し、更に閾値より低い温度に冷却されると吸光
度が増加して元の状態に戻る性質を有し、且つ前記レー
ザ光照射前の吸光度は、前記レーザ光の波長に対して
１．２ａｂｓから２．５ａｂｓの範囲となるように設定
したものである。これにより、スチル再生を連続的に行
なっても実効的照射スポット径が大きくなることはな
く、マスク効果を高く維持することができ、良好なスチ
ル再生特性を得ることができる。特に、光透過性基板と
サーモクロミック層との間、またはサーモクロミック層
と反射層との間、或いはこれらの両方に透明無機物質か
らなる放熱層を設けることにより、サーモクロミック層
の放熱効率を高めることができる。従って、この場合に
は、スチル特性を更に高く維持することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る光記録媒体
の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発
明に係る光記録媒体を示す部分拡大断面図である。本実
施例では、本発明を光記録媒体としての光ディスクに適
用した場合を例にとって説明する。図１においてこの光
記録媒体としての光ディスク１は、表面にピットやグル
ーブの形成された光透過性の樹脂基板２を有し、この上
に、サーモクロミック層３、金属膜よりなる反射層４及
び保護層５を順次積層して構成されている。同図中、矢
印は記録再生に用いられるレーザ光が照射される方向を
示す。

【０００９】本発明による光記録媒体１は、再生専用型
及び記録再生型のいずれにおいても適用可能である。光
透過性の樹脂基板２はポリカーボネイト樹脂、ポリメタ
クリル酸エステル樹脂、エポキシ樹脂など通常に光ディ
スクの基板として用いられるものが使用可能である。樹
脂基板２上には、再生専用型の場合はピットが、記録可
能の場合はグルーブが形成されて記録面を形成してい
る。ピットやグルーブの形成方法に関しては、特に制限
はなく通常の方法で形成される。

【００１０】光透過性の樹脂基板２の上にはサーモクロ
ミック層３を設ける。このサーモクロミック層３は、サ
ーモクロミック物質よりなり、光記録再生に用いられる
レーザ光の波長に対して、閾値より低い温度では吸収度
が大であるから透過率は低く、閾値以上の温度で吸光度
が減少して透過率が増加し、更に閾値より低い温度に冷
却されると再び吸光度が増加して透過率は低くなり元の
状態に戻るという可逆的な性質を有する。一方、サーモ
クロミック層３に使用レーザの波長に対して吸収がある
と、光照射によってサーモクロミック層３の温度が上昇
することになる。すなわち、温度に対するサーモクロミ
ック層の透過率の変化が図２に示すような特性を持てば
透過率変化点Ｐ１以上の温度に加熱された部分のみが透
過率が高くなり、それ以外の部分は吸光度が保持されて
透過率は低いままである。ここで、温度は、光強度に略
比例するものであり、図２においては横軸を光強度とし
て表している。また、透過率変化点Ｐ１における光強度
をＩｓとしている。このことによって、照射される光ス
ポット径を実質的に縮小する効果を発揮することができ
る。

【００１１】このようなサーモクロミック層３を設けた
場合に、図３のように正規分布状の強度分布をもつレー
ザ光の光スポットを照射したとき、この層を透過した光
は図３中の強度分布曲線に対応させて記載した光スポッ
トのように照射スポット径Ｌ１よりも小さな実効スポッ
ト径Ｌ２となり、実質的に縮小されたスポットとなる。
従って、高密度情報の記録や再生を可能にすることがで
きる。尚、この時の実効照射スポット径Ｌ２は、透過率
変化点Ｐ１の光強度Ｉｓに依存する。サーモクロミック
物質としては、上記の性質を有したものを種々用いるこ
とができるが、例えば電子供与性呈色化合物と電子受容
性顕色材、有極性化合物の混合系または電子供与性呈色
化合物とフェノール系顕色材の混合物などがあげられ
る。電子供与性呈色化合物としては、フルオラン系化合
物、スピロピラン系化合物、フタリド系化合物、ラクタ
ム系化合物などをあげることができる。

【００１２】反射層４は、一般に光ディスクで用いられ
る金属反射層と同様のものであり、金、アルミニウムな
どの金属や合金の薄膜で形成される。反射層４上には媒
体の保護の目的で必要に応じて保護層５を設けるように
してもよい。この保護層５は、紫外線硬化樹脂をスピン
コート法によって設けることで簡単に形成することがで
きる。ここで、本発明においては、上記サーモクロミッ
ク層３に関しては、照射されるレーザ光の波長における
サーモクロミック層３の吸光度が１．２ａｂｓ〜２．５
ａｂｓの範囲内、好ましくは１．５ａｂｓ〜２．２ａｂ
ｓの範囲内となるように設定されている。これにより、
連続スチル再生を行なってもマスク効果を低減させるこ
となく実効スポット径を小さく保ち、且つ十分な安定性
を持つことができた。

【００１３】すなわち、サーモクロミック層３に使用さ
れるサーモクロミック物質は、温度が低い状態では照射
されるレーザ光の波長領域に吸収を持つ着色状態と、温
度が高い状態ではレーザ光の波長領域に吸収がない透明
状態との間を可逆的に変化する物質である。レーザ光に
照射されて温度が上昇し、着色状態から透明状態に変化
したサーモクロミック物質が、レーザ光の照射が無くな
り温度が下降して元の着色状態に可逆的に戻るには、あ
る一定の時間を要する。光ディスクのスチル再生の場合
には、同一トラックを一周するのに要する時間は数ミリ
秒から数十ミリ秒程度であり、その短い時間内にレーザ
照射によって昇温したサーモクロミック層は元の温度に
戻りきれない。すなわち、スチル再生では熱が蓄積され
た状態でディスクが１回転して次のレーザ光が照射され
ることになるため、スチル再生中に徐々にサーモクロミ
ック層の温度が上昇し、その結果、光透過性部分のサイ
ズが次第に大きくなり、実効照射スポット径Ｌ２を小さ
くするという効果（マスク効果）が小さくなってしま
う。このマスク効果は、サーモクロミック層の吸光度が
１．２ａｂｓより小さくても出現するが、同一トラック
を繰り返し再生するスチル再生では、繰り返し回数が増
加するに連れて周波数特性（ｆ特）が急激に悪くなる。

【００１４】これに対して、本発明のようにサーモクロ
ミック層の吸光度が１．２ａｂｓ以上であると、スチル
回数が増加しても周波数特性（ｆ特）は全く変化しない
か、もしくは周波数特性劣化を著しく小さくすることが
できる。これはサーモクロミック層の吸光度が大きい
と、スチル再生の繰り返しによる実効スポット径Ｌ２の
サイズの広がりを抑制する効果があるためと考えられ
る。また、サーモクロミック層３の光吸収が大きすぎる
と、照射されるレーザ光がほとんど吸収されてしまうの
で、反射光を得るためにはかなりのレーザパワーを必要
とし、更にサーモクロミック層３の膜厚も厚くなるため
に光透過性の樹脂基板に形成されたピット、またはグル
ーブの形状を追従し難くなり、ディスク再生時のトラッ
キングなどが不安定になる。そのため、サーモクロミッ
ク層の吸光度は２．５ａｂｓ以下でなければならない。

【００１５】すなわち、種々のディスクを形成して実験
を行なった結果、サーモクロミック層３の吸光度が１．
２ａｂｓよりも小さいと、スチル再生の繰り返し回数が
増加するにつれて周波数特性が急激に劣化し、また、吸
光度が２．５ａｂｓよりも大きいと反射光を十分に検出
できなくなってトラッキング等が不安定になってしまっ
た。従って、サーモクロミック層３の吸光度は１．２ａ
ｂｓ〜２．５ａｂｓの範囲内に設定する。特に、吸光度
を１．５ａｂｓから２．２ａｂｓの範囲内に設定するの
が、特性上最も好ましかった。

【００１６】また、図４に示すように光透過性の樹脂基
板２とサーモクロミック層３との間、またはサーモクロ
ミック層３と反射層４の間に透明無機物質からなる放熱
層６、７を設けたり、または前記光透過性基板とサーモ
クロミック層３の間及び前記サーモクロミック層３と前
記反射層４の間の両方に透明無機物質からなる放熱層
６、７を設けることで、サーモクロミック層３に蓄積さ
れた熱を効率的に放熱させることができ、これによりマ
スク効果の低減を防止して更に周波数特性の劣化を抑制
することができる。尚、図示例においては、２つの放熱
層６、７を設けた場合を示している。同図中、矢印は記
録再生に用いられるレーザ光が照射される方向を示す。
透明無機物質からなる上記放熱層６、７は、金属酸化
物、非金属酸化物、金属ハロゲン化物、金属硫化物のう
ちいずれかによって形成するのがよく、例えば二酸化珪
素、酸化セリウム、フッ化マグネシウム、硫化亜鉛など
をあげることができる。これらの放熱層６、７は、樹脂
基板２の材質よりも熱伝導性の高いものであることが好
ましく、サーモクロミック層３に蓄積された熱をより速
く逃すことができる。

【００１７】次に、実際に形成された本発明の光ディス
クの実施例と比較例について説明する。 ＜実施例１＞サーモクロミック層に電子供与性呈色化合
物としてＧＮ−１６９（山本化成製）を用い、顕色材と
してビスフェノールＡを用いた本発明の実施例１につい
て説明する。コンパクトディスク（ＣＤ）の４倍の密度
で、信号が微小なピットとして設けられているポリカー
ボネイト樹脂基板を射出形成し、この上に、電子供与性
呈色化合物としてＧＮ−１６９（山本化成製）を、顕色
材としてビスフェノールＡを真空共蒸着法によって成膜
し、モニター上で上記材料が約１：２の比率で膜厚が９
００ナノメートルとなるようなサーモクロミック層を形
成した。このサーモクロミック層を紫外可視分光光時計
（島津製作所製ＵＶ−ＰＣ３１０１）により波長６８０
ナノメートルにおける吸光度を測定すると１．８７ａｂ
ｓであった。次に、このサーモクロミック層の上に反射
層としてアルミニウムを真空スパッタリング法にて約７
０ナノメートルの厚さに形成した。更に、保護層として
紫外線硬化樹脂ＳＤ−１７（大日本インキ製）を約７ミ
クロンメートルの厚さで形成し、光ディスクを作製し
た。

【００１８】上記光ディスクを、波長が６８０ナノメー
トルの半導体レーザを搭載したプレーヤで再生したとこ
ろ、最短ピットの再生振幅と、最長ピットの再生振幅の
比率は、図５に示すように初期において８３％であった
ものが５０００回スチル再生した後においても７０％で
あり、良好な結果を得ることができた。尚、この時の再
生条件は線速度ＣＬＶが３ｍ／ｓ、回転数が１０００ｒ
ｐｍ、再生パワーが約３．０ｍＷであった。

【００１９】＜実施例２＞次に、光透過性の樹脂基板と
サーモクロミック層との間に透明無機物質からなる放熱
層を設けた実施例２について説明する。コンパクトディ
スクの４倍の密度で、信号が微小なピットとして設けら
れているポリカーボネイト樹脂基板を射出成形し、この
上に無機物質としてフッ化マグネシウムを真空蒸着法に
よって２５ナノメートル形成して、放熱層とした。この
上に電子供与性呈色化合物としてＧＮ−１６９（山本化
成製）を、顕色材としてビスフェノールＡを真空共蒸着
法によって成膜し、モニター上で上記材料が約１：２の
比率で膜厚が９００ナノメートルとなるようなサーモク
ロミック層を形成した。波長６８０ナノメートルにおけ
る吸光度を測定すると１．８３ａｂｓであった。以下、
実施例１と同様の方法で反射膜、保護膜を形成し、光デ
ィスクを作製した。上記光ディスクを、波長が６８０ナ
ノメートルの半導体レーザを搭載したプレーヤで再生し
たところ、最短ピットの再生振幅と、最長ピットの再生
振幅の比率は、図５に示すように初期において８１％で
あったものが５０００回スチル再生した後においても７
８％であり、実施例１よりも良好な結果を得ることがで
きた。尚、この時の再生条件は線速度ＣＬＶが３ｍ／
ｓ，回転数が１０００ｒｐｍ，再生パワーが約３．０ｍ
Ｗであった。

【００２０】〈比較例１〉次に、比較例１として、実施
例１において使用しコンパクトディスクの４倍の密度
で、信号が微小なピットとして設けられているポリカー
ボネイト樹脂基板を射出成形し、この上にサーモクロミ
ック層を設けずに直接、実施例１と同様な方法で反射
膜、保護層を形成して光ディスクを作製した。上記光デ
ィスクを、波長が６８０ナノメートルの半導体レーザを
搭載したプレーヤで再生したところ、照射レーザビーム
のスポット径を小さくする効果はなく、図５に示すよう
にスチル再生の初回より最短ピットの再生振幅と、最長
ピットの再生振幅の比率は、４０％であり、好ましくな
い特性であった。尚、この時の再生条件は線速度ＣＬＶ
が３ｍ／ｓ，回転数が１０００ｒｐｍ，再生パワーが約
１．０ｍＷであった。

【００２１】〈比較例２〉次に、比較例２として、実施
例１において使用したコンパクトディスクの４倍の密度
で、信号が微小なピットとして設けられているポリカー
ボネイト樹脂基板を射出成形し、この上に電子供与性呈
色化合物としてＧＮ−１６９（山本化成製）を、顕色材
としてビスフェノールＡを真空共蒸着法によって成膜
し、モニター上で上記材料が約１：２の比率で膜厚が５
００ナノメートルとなるようなサーモクラック層を形成
した。波長６８０ナノメートルにおける吸光度を測定す
ると０．８９ａｂｓであった。以下、実施例１と同様の
方法で反射膜、保護膜を形成して光ディスクを作製し
た。

【００２２】上記光ディスクを、波長が６８０ナノメー
トルの半導体レーザを搭載したプレーヤで再生したとこ
ろ、最短ピットの再生振幅と、最長ピットの再生振幅の
比率は、図５に示すように初期において８１％であった
ものが５０００回スチル再生した後には４０％にまで劣
化してしまい、好ましくない特性であった。尚、この時
の再生条件は線速度ＣＬＶが３ｍ／ｓ，回転数が１００
０ｒｐｍ，再生パワーが約３．０ｍＷであった。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の光記録媒体
によれば、次のように優れた作用効果を発揮することが
できる。記録再生のレーザ光に対する吸光度が１．２ａ
ｂｓから２．５ａｂｓの範囲となるサーモクロミック層
を用いることにより、実質的に記録再生スポット径（実
効照射スポット径）を縮小でき、高密度記録再生が可能
であると共に、スチル再生などの同一トラックの繰り返
し再生を行なっても信号特性の劣化が小さく、安定的に
良好な信号再生を行なうことが可能となる。また、樹脂
基板とサーモクロミック層との間、或いはこれと反射層
との間に透明無機物質からなる放熱層を設けることによ
り、スチル再生時における信号特性の劣化をより抑制す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光記録媒体を示す部分拡大断面図
である。

【図２】光強度（温度）に対するサーモクロミック層の
透過率の変化を示すグラフである。

【図３】照射レーザ光のスポット径の変化を説明するた
めの説明図である。

【図４】本発明の他の実施例を示す部分拡大断面図であ
る。

【図５】本発明の実施例と比較例の評価を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１…光ディスク、２…樹脂基板（光透過性基板）、３…
サーモクロミック層、４…反射層、５…保護層、６，７
…放熱層、Ｌ１…照射スポット径、Ｌ２…実効照射スポ
ット径。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光透過性基板上に、サーモクロミック層
   と、反射層とを少なくとも設けた光記録媒体において、
   前記サーモクロミック層は、光記録再生に用いられるレ
   ーザ光の波長に対して、閾値より低い温度では吸収を有
   し、閾値以上の温度では吸光度が減少して透過率が増加
   し、更に閾値より低い温度に冷却されると吸光度が増加
   して元の状態に戻る性質を有し、且つ前記レーザ光照射
   前の吸光度は、前記レーザ光の波長に対して１．２ａｂ
   ｓから２．５ａｂｓの範囲にあることを特徴とする光記
   録媒体。
2. 【請求項２】 前記光透過性基板と前記サーモクロミッ
   ク層との間、または／及び前記サーモクロミック層と前
   記反射層の間に透明無機物質からなる放熱層を設けたこ
   とを特徴とする請求項１記載の光記録媒体。