JP2000353341A

JP2000353341A - 光記録媒体

Info

Publication number: JP2000353341A
Application number: JP2000151097A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Ueno; 一郎上野; Yoshiaki Suzuki; 嘉昭鈴木
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2000-01-01
Filing date: 2000-05-23
Publication date: 2000-12-19

Abstract

(57)【要約】【目的】再生または記録再生用の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な光記録媒体を
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。ス
ポット光が補助層３に入射すると、スポット光のうち光
強度が強い中心部分では補助層３の光透過率が大きくな
り、スポット光のうち光強度が弱い周辺部分では補助層
３の光透過率が小さくなり、スポット光の径が実質的に
小さくなって、記録層２に入射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光ディスク・光カー
ド・光テープなどスポット光を利用して再生または記録
再生する光記録媒体に関し、特に読出し用スポット光の
径を実質的に小さくして高密度な情報蓄積を可能とした
ものであり、再生専用型光記録媒体、追加記録可能型光
記録媒体、書替え可能型光記録媒体いずれにも応用可能
なものである。

【０００２】

【従来の技術】再生専用型光記録媒体（光ディスク）と
しては、現在ＣＤ（コンパクトディスク）・ＶＤ（ビデ
オディスク）が実用化されている。これらの光ディスク
のトラックピッチ・最短ピット長は、再生装置の収光ス
ポット径（スポット光の径）との関係から決められてい
る。すなわち、トラックピッチは、隣接トラックからの
クロストークを許容度に入るように決められる。最短ピ
ット長は、前後のピットとの符号間干渉が許容度に入
り、かつ、再生信号振幅が所望の値になるように決めら
れる。

【０００３】ＣＤの場合では、読出し用スポット光の径
としては約 2.1μm が実用的であり、その結果、トラッ
クピッチ 1.6μm 、最短ピット長0.83μm となってい
る。この記録密度では、12cmのオーディオディスク（片
面）で記録容量が約 780メガバイトであり、デジタルオ
ーディオ信号が約74分記録可能である。同様に、30cmの
ビデオディスクディスクでは、片面に約１時間のアナロ
グビデオ信号が記録可能である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】さて、最近では、ＣＤ
と同じくらいの大きさで片面に約１時間の高画質なデジ
タルビデオ信号を記録することが要求されている。この
要求を満たすためには、現行ＣＤの 5〜10倍の記録密度
が必要である。このためトラックピッチをつめ、最短ピ
ット長を小さくすると、先に説明したように、隣接トラ
ックのクロストークが増大し、かつ再生信号振幅が減少
・符号間干渉の増大が生じ、所望の信号品質が得られな
い。

【０００５】そこで、記録密度をあげるために、再生に
用いるレーザ波長を短くすることや高ＮＡレンズを用い
て、再生装置のスポット光の径を実質的に小さくする研
究が盛んである。例えば、第２高調波発生素子（ＳＨ
Ｇ）を用いて現行ＣＤやビデオディスクの再生に用いら
れているレーザ波長を約 800nmから 400nmにする方法で
ある。レーザの波長が半分になると記録密度を約４倍に
できる。しかし、ＳＨＧは、まだ、安定性・性能・価格
などの点で、実用化できる段階ではない。なお、単波長
レーザとして実用が可能な波長は約 680nm程度にすぎ
ず、記録密度の向上には限界が有る。

【０００６】また、高ＮＡレンズを用いると焦点深度が
浅くなりレンズとディスクとの距離に精度が要求され、
光ディスクの製造精度が厳しくなる。したがって、レン
ズのＮＡをあまり高くできず、実用化が可能なレンズＮ
Ａはせいぜい 0.6である。その結果、レーザ波長を 680
nmにし、レンズＮＡを 0.6にしたとしても記録密度は現
行ＣＤの約 2.4倍にすぎず、ＣＤと同じくらいの大きさ
で片面約１時間の高画質なデジタルビデオ信号を記録す
ることができないのが現状であった。

【０００７】

【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、第１の発明は、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、照射された前記スポット
光の強度に応じて光透過率が変化する補助層とを積層し
た光記録媒体において、前記補助層の材料として、フォ
トンモード変化により前記光透過率が変化するフォトク
ロミック材料を用いたことを特徴とする光記録媒体であ
る。また、第２の発明は、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、照射された前記スポット光
の強度に応じて光透過率が変化する補助層とを積層した
光記録媒体において、前記補助層の材料として、前記ス
ポット光の非照射時に着色状態となり、且つ、前記スポ
ット光の照射時に消色状態となる逆フォトクロミック材
料を用いたことを特徴とする光記録媒体である。更に、
第３の発明は、上記した第２の発明の光記録媒体におい
て、前記逆フォトクロミック材料として、スピロセレナ
ゾリノベンゾピラン，スピロセレナゾリノベンゾピラン
基を側鎖に有するポリマーを用いたことを特徴とするも
のである。

【０００８】上記のように構成された光記録媒体では、
再生または記録再生するスポット光が補助層に入射する
と、スポット光のうち光強度が強い中心部分では補助層
の光透過率が大きくなり、スポット光のうち光強度が弱
い周辺部分では補助層の光透過率が小さいままである。
その結果、スポット光のうち光強度が強い中心部分は、
周辺部分と比較してより強度が大きくなり、スポット光
のうち光強度が弱い周辺部分は、中心部分と比較してよ
り強度が小さい。すなわち、スポット光の径が実質的に
小さくなって、記録層に入射される。

【０００９】

【発明の実施の形態】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の（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。図において、１は光デ
ィスク、２は記録層、３は照射された光の強度により光
透過率が一時的に（つまり、スポット光があたっている
間のみ）変化する光透過率変化材からなる補助層であ
る。光ディスク１は記録層２と補助層３とが順次積層さ
れた構成となっている。

【００１０】記録層２は、図１の（Ｃ）に示すような光
強度分布（例えば、ガウス分布）を有するスポット光を
利用して再生または記録再生する記録層であり、例えば
基板上に形成されたピット、固定的な（不可逆的な）相
変化材料などからなり、記録層２からの反射光や透過光
により光ディスクの情報が読み取られる。補助層３は、
照射された光の強度により光透過率が一時的に変化する
光透過率変化材、例えば環状有機金属錯体、相変化材
料、フォトクロミックなどであり、図１の（Ｄ）に示す
ように入射した光の強度が大きいほど光透過率が大きく
なるものである。

【００１１】上記ような光ディスク１は、図１の（Ａ）
に示すように、スポット光照射手段４からのスポット光
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４から照射された光スポットは光透過率
変化材である補助層３側から記録層２へ入射して再生、
記録再生動作がなされる。記録層２へ入射した光ａは、
その反射光ｂまたは透過光ｂ´が読取られて再生され、
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。

【００１２】こ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１の（Ｄ）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（Ｃ）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３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、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の（Ｃ）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Ｙ
（実質的な光スポット径ｙ）として、記録層２に入射す
ることとなる。この結果、小さな径ｙの光スポットＹに
より高密度な再生、記録再生が可能となる。なお、図１
の（Ｂ）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２と同じものである。この光ディスク１
１は、基板１２，光透過率変化材である補助層１３（光
ディスク１の補助層３対応），反射層１４（光ディスク
１の記録層２対応），保護層１５を順次積層したもので
ある。

【００１３】ここで、光スポット径の縮小程度について
説明する。説明を容易にするために、入射光の強度と光
透過率がほぼ比例した図１の（Ｄ）の点線のような光透
過率特性であるとすると、光スポット径は約 3/4に縮小
される。実際には、図１の（Ｄ）の実線のような特性を
持つので、光スポット径はさらに縮小し、実質的には約
3/5になる。図のように反射光を検出する場合は、光透
過率変化である補助層３を２回通過するので、光スポッ
ト径はさらに縮小し 1/2〜 1/3になり、記録密度にする
と約４倍〜９倍になる。

【００１４】＜光透過率変化材である補助層＞補助層３
は照射された光の強度により光透過率が（一時的に）変
化する光透過率変化材、例えば環状有機金属錯体、相変
化材料、フォトクロミックなどであり、図１の（Ｄ）に
示すように入射した光の強度が大きいほど光透過率が大
きくなるものである。

【００１５】光透過率変化材としては、２つのアルキル
基をもつ環状有機金属錯体であるジルコニウムポルフィ
リン錯体が使用できる。ジルコニウムポルフィリン錯体
に、読取り用のスポット光（波長＞４２０ｎｍである可
視光）を照射すると、アルキル基をもたないジルコニウ
ムポルフィリン錯体が生成し、スポット光の光強度分布
に応じて光透過率が大きく一時的に変化する。この結
果、上述したように、実質的なスポット光の径が小さく
なる。読取り用のスポット光を照射がなくなると、再結
合で元に戻る。

【００１６】また、光透過率変化材としては、フタロシ
アニン金属（ニッケル、アルミニウム、鉄、スズ、その
他の遷移金属）錯体に配位子としてピリジン（その他の
極性分子ＮＨ３、陰イオンＣ１−など）が結合したもの
も使用できる。これは、読取り用のスポット光（波長６
００〜７００ｎｍ）を照射すると、配位結合の分離を起
こして光吸収スペクトラムの変化により、光透過率が大
きく一時的に変化する。この結果、上述したように、実
質的なスポット光の径が小さくなる。読取り用のスポッ
ト光を照射がなくなると、再結合で元に戻る。なお、ナ
フタロシアニン金属錯体の配位子も同様に８００ｎｍ付
近の光照射で、光透過率が大きく変化して再結合で元に
戻るので、光透過率変化材として使用できる。

【００１７】これらの環状有機金属錯体の金属配位結合
の分離・再結合反応はpsec〜nsecのオーダーで変化する
ので、高転送レートの再生に有利である。さらに、スピ
ンナー法で塗布が可能であり、安価な製造設備で生産が
でき、かつ生産性が良い特長がある。

【００１８】さらに、光透過率変化材として相変化材料
を使用しても良い。相変化材料としては、例えばＴｅＧ
ｅＳｂ、ＴｅＳｎＳｅ、ＴｅＧａＳｅ、ＩｎＳｂなど多
くの材料が知られている。相変化材料を通常は結晶状態
（加熱または光照射）にしておき、光の透過率の悪い状
態にしておく。再生光で溶融状態まで加熱するとアモル
ファス状態になり、透過率が一時的に上昇変化する。こ
の結果、上述したように、実質的なスポット光の径が小
さくなる。読取り用のスポット光の照射がなくなると、
相変化材料が冷却され再び結晶状態に戻り、透過率が悪
くなる。

【００１９】これらの相変化材料は、スパッター法や蒸
着法でつけることが可能で反射層と連続また同一真空層
で成膜が可能であり、生産性が良い。また、光の波長依
存性が小さく、紫外から赤外の波長範囲のいずれの光に
対しても感度があり、広範囲で変化を起こさせることが
可能である。

【００２０】また、光透過率が（一時的ではなく）固定
的に変化する光透過率変化材を補助層３としても良い。
例えばトランス体とシス体とに変化するフォトクロミッ
クであるペリナフトチオインジゴなどを用いても良い。
これは、トランス体（ 600nm付近吸収極大）の光照射で
容易にシス体（ 500nm付近吸収極大）に変り、著しく光
透過率が増大する。

【００２１】すでに説明した図１の（Ａ）に示すよう
に、光透過率が固定的に変化する光透過率変化材を補助
層３とした光ディスク１´でも、スポット光照射手段４
からのスポット光（波長 600nm）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ａは光透過率変化材である補助層３
側から記録層２へ入射して再生、記録再生動作がなされ
る。記録層２へ入射した光は、その反射光ｂまたは透過
光ｂ´が読取られて再生され、また、光スポットにより
補助層３が固定的（不可逆的に）変化して、情報が記録
される。

【００２２】スポット光が光透過率変化材である補助層
３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、光スポット径の小さいシャープ
な光スポットとして、記録層２に入射することとなる。
この結果、小さな光スポットにより高密度な再生、記録
再生が可能となる。このとき、光透過率変化材である補
助層３は光透過率が（一時的ではなく）固定的に変化し
ている。

【００２３】したがって、固定的に変化した光透過率を
元に戻すため補助光照射手段５からスポット光とは逆に
光透過率が変化するように補助光（波長 500nm）ｃを照
射して元の状態に強制的に戻す。

【００２４】また、光透過率変化材料としては、フォト
クロミックであるスピロセレナゾリノベンゾピラン、ス
ピロセレナゾリノベンゾピラン基を側鎖に有するポリマ
ー（メチルメタアクリレート、またはメチルメタアクリ
レートとスチレンとのラジカル共重合材）を用いても良
い。これらは、逆フォトクロミック特性（通常は着色状
態で、光照射により消色する特性）を有しており、通常
は青〜青紫色（波長帯域として４００〜５００ｎｍ）に
着色され、可視光照射により直ちに消色する。可視光照
射による消色の程度は光の強度により異なるので、再生
光としてスポット光（可視光波長領域）を使用すれば前
述した光透過率変化材料と同様にスポット光の径が実質
的に小さくなる。また、光遮断後はｎｓｅｃオーダ以下
で元の着色状態に戻る、すなわち再生光の照射時のみ一
時的に消色するので、前述した補助光は必要ない。な
お、フォトクロミック材料の光透過率変化はフォトンモ
ード変化であるので、環境温度の影響をうけにくい、感
度が良い、変化のスピードが速いなどの特長がある。

【００２５】＜光ディスクの具体例＞次に、光ディスク
の具体例について、図２〜図８を参照して説明する。光
ディスクには、読取り用の光スポットの入射路と記録層
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。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。つまり、
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。

【００２６】図２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の
（Ｂ）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
１３を設けている。

【００２７】図３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。

【００２８】図４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。

【００２９】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、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。

【００３０】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、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。

【００３１】図７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。

【００３２】図８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。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明に係る光記
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
化する補助層とを積層したものであるから、再生または
記録再生するスポット光が補助層に入射すると、スポッ
ト光のうち光強度が強い（中心）部分では補助層の光透
過率が大きくなり、スポット光のうち光強度が弱い（周
辺）部分では補助層の光透過率が小さいので、スポット
光の径が実質的に小さくなって、記録層に入射される。
したがって、高密度な再生または記録再生が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は、本発明になる光記録媒体の一実施例
を示す図である。（Ｂ）は、光記録媒体をピットにより
記録された再生専用型光記録媒体として構成した例であ
る。（Ｃ）は、スポット光の光強度分布（スポット径）
の変化を示す図である。（Ｄ）は、補助層（光透過率変
化材）の特性を示す図である。

【図２】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３】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４】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、記録層に特性向上用の付加層
を設けた例である。

【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、透過型の例である。

【図７】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８】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。

【符号の説明】

１，１´，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補助層（光透過率変化材）へのスポット光Ｙ補助層（光透過率変化材）から記録層・反射層への
スポット光ｘ補助層（光透過率変化材）へのスポット光の径ｙ補助層（光透過率変化材）から記録層・反射層への
スポット光の径

Claims

【特許請求の範囲】

【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、照射された前記スポット光の強度に応じ
て光透過率が変化する補助層とを積層した光記録媒体に
おいて、前記補助層の材料として、フォトンモード変化により前
記光透過率が変化するフォトクロミック材料を用いたこ
とを特徴とする光記録媒体。
【請求項２】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、照射された前記スポット光の強度に応じ
て光透過率が変化する補助層とを積層した光記録媒体に
おいて、前記補助層の材料として、前記スポット光の非照射時に
着色状態となり、且つ、前記スポット光の照射時に消色
状態となる逆フォトクロミック材料を用いたことを特徴
とする光記録媒体。
【請求項３】前記逆フォトクロミック材料として、スピ
ロセレナゾリノベンゾピラン，スピロセレナゾリノベン
ゾピラン基を側鎖に有するポリマーを用いたことを特徴
とする請求項２記載の光記録媒体。