JP2004126039A - 光情報記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】光ディスクの反射層の熱による変形を抑制し、もって熱による再生不良の発生を防止する。
【解決手段】光ディスク１は、保護層５、ホログラム記録用の記録層７、保護層９、プリフォーマット層１１、反射層１３、保護層１５が積層された構造をしている。反射層１３で反射されたレーザ光Ｌを利用して情報がホログラフィにより記録層７に記録される。反射層１３の厚みを３０〜５００ｎｍとすることにより、反射層１３の放熱効果を高めている。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報がホログラフィにより記録される光情報記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ホログラフィによって情報をイメージ情報の形で光ディスクに高密度で記録する方式が知られている。このような光ディスクは、レーザ光の入射面となる第１透明基板、記録層、第２透明基板、反射層を順に積層した構造をしている。上記方式におけるイメージ情報の記録は、イメージ情報を担持する情報光と記録用参照光をレーザ光により生成し、これらの光を第１透明基板側から光ディスクに照射し、記録用参照光と反射層で反射された情報光とを記録層において重ね合わせ、これらの光の干渉により生じる干渉縞パターンを記録層に書込むことにより実現される。一方、再生照明光を干渉縞パターンが書込まれた記録層に照射すると、照射された光が干渉縞パターンによって回折されることによりイメージ情報が再生される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記光ディスクでは、反射層（例えばアルミニウムのような金属層）の熱による変形が原因で、反射光の位相が記録時と再生時とでずれてしまい、記録した情報が再生されないこと又は再生されたとしても欠陥が多くなるという問題があった。
【０００４】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、光情報記録媒体の反射層の熱による変形を抑制し、もって熱による再生不良の発生を防止することができる光情報記録媒体を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る第１の光情報記録媒体は、レーザ光を反射するための厚さ３０〜５００ｎｍの反射層と、反射層で反射されたレーザ光を利用して情報がホログラフィにより記録される記録層と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
本発明に係る第１の光情報記録媒体によれば、レーザ光が反射層に吸収されても、反射層の厚みを３０ｎｍ以上にすることにより反射層の放熱効果が高まるので、反射層の熱による変形を抑制することができる。反射層の厚みが５００ｎｍより大きいと、反射層の形成時に反射層にクラックが発生しやすい。このクラックにより、情報の記録や再生に支障が生じるので、反射層の厚みを５００ｎｍ以下にしている。
【０００７】
本発明に係る第１の光情報記録媒体において、反射層の厚みは５０ｎｍ以上にすることが望ましい。反射層の厚みを５０ｎｍ以上にすると、反射層にレーザ光が照射される時間が長くなっても、反射層の熱による変形を抑制できる。したがって、情報の記録に要する時間を長くすることができるので、低感度の材料であっても記録層に利用することができる。この結果、記録層の材料をより広範囲な材料から選択することができる。
【０００８】
本発明に係る第１の光情報記録媒体において、反射層のレーザ光が反射される面の反対側の面上に配置されると共に反射層の放熱をするための金属層を更に備えるようにしてもよい。このようにすると、反射層自体の放熱効果と金属層の放熱効果とがあいまって、反射層の熱による変形を更に抑制することができる。
【０００９】
本発明に係る第２の光情報記録媒体は、レーザ光を反射するための反射層と、反射層で反射されたレーザ光を利用して情報がホログラフィにより記録される記録層と、反射層のレーザ光が反射される面の反対側の面上に配置されると共に反射層の放熱をするための金属層と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る第２の光情報記録媒体によれば、金属層により反射層の放熱をすることができるので、反射層の熱による変形を抑制することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の第１の実施形態に係る光ディスク（光情報記録媒体の一例）ついて説明する。図１はこの実施形態に係る光ディスク１の斜視図である。光ディスク１には、ホログラフィによりデジタル情報が記録される。光ディスク１は円盤状をしており、その中心部に光ディスク用ドライブ装置のスピンドルが固定される中心穴３が形成されている。
【００１２】
図２は図１の光ディスク１の一部分を拡大した模式的断面図である。図２に示すように、光ディスク１は、記録再生時にレーザ光Ｌが照射される側から順に、保護層５、ホログラム記録用の記録層７、保護層９、プリフォーマット層１１、反射層１３、保護層１５を積層した構造である。
【００１３】
記録層７の材料は、情報光や参照光となるレーザ光Ｌが記録層７に所定時間照射されたとき、レーザ光Ｌの強度に応じて照射箇所の光学特性（屈折率、吸収率、透過度、蛍光発光性、反射率など）が変化するホログラム記録材料である。この材料は、例えば、レーザ光Ｌに感光して重合する光重合性有機物（光硬化樹脂の一例）であり、具体的には、例えば、デュポン（Ｄｕｐｏｎｔ）社製のフォトポリマー（Ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍｅｒｓ）ＨＲＦ−６００（製品名）である。記録層７の厚みは、例えば４〜１０００μｍである。
【００１４】
保護層５，９は記録層７を保持しかつ保護する機能を有する。保護層５，９はレーザ光Ｌの波長に対して透過性があり、例えば、ガラス、水晶、ダイヤモンド、樹脂（ポリカーボネートなど）から構成される。保護層５，９は基板状でもよいし、フィルム状や透明コート膜状でもよい。保護層５，９の厚みは例えば５〜１２００μｍである。プリフォーマット層１１は樹脂からなり、レーザ光Ｌが入射する側と反対の面にはピット１７により物理的なプリフォーマットが施されており、サーボ情報、セクターマークやトラックのアドレス情報などが光ディスク１の製造時に予め記録される。
【００１５】
反射層１３は、ピット１７を覆うようにプリフォーマット層１１上に形成されている。反射層１３はレーザ光Ｌを反射する性質を有する金属から構成されており、具体的には、アルミニウムや銀などである。保護層１５は、反射層１３に傷がつくのを防止する機能や光ディスク１の機械的強度を補強する機能を有し、樹脂により構成される。以上が光ディスク１の構成である。
【００１６】
さて、本発明者によれば、ホログラフィにより情報が記録される従来の光ディスクでは、反射層の温度上昇が激しく、反射層が熱により変形することが分かった。
【００１７】
光ディスクに形成されたサーボ情報、セクターマーク、トラックアドレス情報等を読み取るために、プリフォーマット読み出しレーザ光をプリフォーマット層１１の凹凸付近に集光させる必要がある。このため、情報の記録の際、焦点付近の反射層１３のエネルギー密度が高くなるので、反射層で吸収される光のエネルギーも多くなり、反射層の温度が上昇する。
【００１８】
また、記録層の材料である光硬化樹脂は、一回のレーザ光の照射でその箇所の全ての感光基が消耗しない低感度なのもが要求される。また、電灯光や太陽光線が記録層に当たることにより、光硬化樹脂の感光基の全てが消耗されてしまうと光ディスクに情報を記録できなくなる。この点からも記録層の材料は、光に対してある程度、低感度であることが要求される。したがって、このような低感度な材料、つまりエネルギー吸収率が小さい材料に情報を記録するためには、高い強度のレーザ光を光ディスクに照射する必要がある。よって、反射層で吸収される光のエネルギーも多くなり、反射層の温度が上昇する。
【００１９】
以上のような理由で反射層の温度が上昇すると、それに隣接している保護層やプリフォーマット層にも熱が伝わる。その際、反射層に吸収された熱量が多い場合や熱の拡散が遅い場合、反射層や保護層、プリフォーマット層の不可避的な熱変形を引き起こす。また、反射層に吸収された熱量が少ない場合や熱の拡散が速い場合でも、これらの層の可逆的な熱膨張を引き起こす。
【００２０】
このような反射層等の熱膨張、熱変形は情報の記録に要する時間と比べて極めてゆっくりと進むので、記録時と再生時とで反射層の形状に相違が生じる。よって、再生時での反射光に乱れが生じることにより、記録した情報を再生できず、また再生できたとしても欠陥が多くなる。
【００２１】
以上のような従来の光ディスクでは反射層の厚みが１０ｎｍ程度であるのに対して、第１の実施形態に係る光ディスク１では反射層１３の厚みを３０〜５００ｎｍとしている。反射層１３の厚みを３０ｎｍ以上にすることにより反射層１３の放熱効果が高まるので、反射層１３の熱による変形を抑制することができる。これにより、記録時と再生時において反射層１３の形状が異なるのを防止できる。よって、再生時の反射光の乱れがなくなることにより、記録された情報を良好に再生することができる。なお、反射層１３の厚みが５００ｎｍより大きいと、反射層１３の形成時に反射層１３にクラックが発生しやすい。このクラックにより、情報の記録や再生に支障が生じるので、反射層１３の厚みを５００ｎｍ以下にしている。
【００２２】
次に、光ディスク１の製造方法の一例を図２から図５を用いて詳細に説明する。図３から図５はこの製造方法の各工程を示し、図２の断面と対応する模式的断面図である。まず、図３に示すように、ガラス基板からなる保護層９を準備する。保護層９の上にプリフォーマット層となる液状の紫外線硬化樹脂１９を塗布する。この厚みとして、ピットの凹凸の深さに相当する厚み分は最低限確保する必要がある。
【００２３】
次に、例えばニッケルからなる図示しないスタンパを用意する。このスタンパの表面にはピットの凹凸に相当する凹凸が形成されている。この凹凸が形成された表面を紫外線硬化樹脂１９に向けてスタンパを樹脂１９上に載せる。スタンパに荷重をかけてスタンパを樹脂１９に押し付けながら、保護層９の樹脂１９が塗布された面の反対側から紫外線（ＵＶ）を照射して、樹脂１９を硬化させる。これにより、樹脂１９の表面にはスタンパの凹凸が写しとられ、つまりピット１７が形成される。スタンパを樹脂１９から引き離すことにより、ピット１７を有するプリフォーマット層１１が形成される。
【００２４】
次に、図４に示すように、プリフォーマット層１１のピット１７が形成された面に、蒸着やスパッタリングなどによってアルミニウムからなる厚さ３０〜５００ｎｍの反射層１３を形成する。そして、反射層１３を覆うように、紫外線硬化樹脂を塗布してそれを紫外線により硬化させることにより、保護層１５を形成する。
【００２５】
次に、図５に示すように、図４の構造物の保護層９と保護層５とを記録層７（図２）の厚みに相当するギャップを設けて対向配置する。上記ギャップに、液状またはゲル状のホログラム記録材料を充填する。上記ギャップの周囲に図示しないスペーサを配置することにより、ホログラム記録材料がギャップの外に漏れるのを防止している。この充填により、図２に示すように、保護層５と保護層９とのギャップに記録層７が形成され、光ディスク１が完成する。
【００２６】
なお、本発明に係る光ディスクは、上述した実施形態に限定されるものではなく、以下に説明する第２から第４の実施形態を含む。図６は第２の実施形態の光ディスク２１の模式的断面図である。図２中の符号が示す要素と同一要素については同一符号を付すことにより説明を省略する。光ディスク２１はピット１７が形成された透明基板２３を備えている。透明基板２３はガラスや樹脂（例えばポリカーボネート）などから構成されている。透明基板２３上にはピット１７を覆うように反射層１３が形成されている。
【００２７】
光ディスク２１は、光ディスク１と同様に反射層１３が厚さ３０〜５００ｎｍのアルミニウムや銀などの金属から構成されているので、光ディスク１と同様の効果を有する。
【００２８】
光ディスク２１の製造方法の一例を図６から図８を用いて詳細に説明する。図７および図８はこの製造方法の工程を示し、図６の断面と対応する断面模式図である。まず、図７に示すように、保護層５と保護層９を用意し、これらを記録層７の厚みに相当するギャップを設けて対向配置する。図５で説明したのと同様の方法により上記ギャップにホログラム記録材料を充填して記録層７を形成する。
【００２９】
次に、図示しない金型を用意し、この金型の一方の成型面に上記スタンパを取り付ける。この金型を用いて射出成型により図８に示すように、ピット１７付きの透明基板２３を形成する。そして、図４で説明したのと同様の方法でピット１７を覆うように透明基板２３上に反射層１３を形成する。
【００３０】
図８に示す構造体の反射面１３と図７に示す構造体の透明基板９とを両面テープや接着剤などを用いて貼り合わせることにより、図６に示す光ディスク２１が完成する。
【００３１】
次に、第３，第４の実施形態に係る光ディスクについて説明する。図９は第３の実施形態に係る光ディスク２５の模式的断面図であり、図１０は第４の実施形態に係る光ディスク２７の模式的断面図である。図２中の符号が示す要素と同一要素については同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００３２】
図９に示すように、第３の実施形態では、保護層１５の替わりに、反射層１３上にアルミニウム板２９（金属層の一例）が貼り付けられている。一方、第４の実施形態は図１０に示すように、保護層１５の替わりに、反射層１３上に接着剤により固められアルミニウム粉末層３１（金属層の一例）が貼り付けられている。アルミニウム板２９やアルミニウム粉末層３１により反射層１３が放熱されるので、反射層１３の変形を抑制することができる。これにより、光ディスク１と同様の効果が生じる。
【００３３】
第３および第４の実施形態の反射層１３の厚みは、３０〜５００ｎｍでもよいし、光ディスクの反射層の通常の厚みである１０ｎｍ程度でもよい。反射層１３の厚みを３０〜５００ｎｍとした場合、反射層１３自体の放熱効果が高まるので、金属層（アルミニウム板２９、アルミニウム粉末層３１）とあいまって、反射層１３の熱による変形を抑制することができる。
【００３４】
【実施例】
（実施例１〜５、比較例１〜３）
図２に示す光ディスク１として、記録層７の材料がフォトポリマーの一種であるカチオン開環光重合性樹脂（具体的には米国Ａｐｒｉｌｌｉｓ社製のホログラム用光重合樹脂）、保護層１５の厚みが１０μｍ程度の紫外線硬化樹脂であるサンプル１〜８を作製した。これらのサンプルはアルミニウムからなる反射層１３の厚みが異なり、サンプル１（比較例１）は１０ｎｍ、サンプル２（比較例２）は２０ｎｍ、サンプル３（実施例１）は３０ｎｍ、サンプル４（実施例２）は５０ｎｍ、サンプル５（実施例３）は１００ｎｍ、サンプル６（実施例４）は２００ｎｍ、サンプル７（実施例５）は５００ｎｍ、サンプル８（比較例３）は１０００ｎｍにした。但し、これらは厚みを実際に測定することにより求めたものではなく、反射層１３を形成するスパッタリング装置の反射層形成速度から求めた値である。
【００３５】
サンプル１〜８の光ディスクについて、光ディスクの記録・再生装置を利用して情報を記録した後に再生した。なお、光ディスクの記録・再生装置におけるレーザ光源のレーザはＹＡＧレーザであり、波長を５３２ｎｍ、レーザ出力（レーザチューブの出口位置でのレーザ出力）を５０ｍＷに設定した。レーザ光が記録用参照光側で４０％、情報光側で６０％に分離されるように設定した。また、光ディスクの記録・再生装置における変調器としてデジタルミラーデバイスを用い、変調器の総反射率を５０％に設定した。光ディスクの記録・再生装置における対物レンズの入射面において、情報光の強度を測定すると約１０ｍＷであり、記録用参照光の強度を測定すると約１５ｍＷであった。対物レンズの入射面よりも光ディスクに近い位置にある対物レンズの出射面でのこれらの光の強度は不明であるが、上記の値とあまり差がないと想像できる。
【００３６】
情報の記録に要する時間を３ｍｓにした場合、サンプル１（１０ｎｍ：比較例１）およびサンプル２（２０ｎｍ：比較例２）では記録した情報の再生ができず、サンプル３〜７（実施例１〜５）では再生ができた。サンプル８（１０００ｎｍ：比較例３）はアルミニウムの内部応力が原因と思われる反射層１３の割れが発生しており、再生ができなかった。情報の記録に要する時間を５ｍｓにした場合は、サンプル１，２に加えてサンプル３（３０ｎｍ）についても記録した情報の再生ができなかった。
【００３７】
以上より、反射層１３の厚みが３０〜５００ｎｍの場合、反射層１３の放熱効果が高まり、反射層１３の熱による変形を抑制できるので、光ディスクの記録再生に問題が生じないことが考察できる。なお、情報の記録に要する時間を長くしても記録再生が可能という観点から、反射層１３の厚みの好ましい下限値は５０ｎｍである。反射層１３の厚みの下限値が５０ｎｍであれば、情報の記録に要する時間を長くすることができるので、低感度な材料であっても利用することができる。よって、記録層７の材料をより広範囲な材料から選択することができる。
【００３８】
（実施例６）
図９に示す光ディスク２５のサンプル９（実施例６）を作製した。具体的には、図２に示す光ディスク１の保護層１５を形成せずに、厚さ３０ｎｍのアルミニウムからなる反射層１３上に接着用の市販のエポキシ樹脂を塗布し、その上に厚さ１ｍｍのアルミニウム板２９を載せた。そして、この板２９に１００ｇ／ｃｍ^２の圧力を印加しながら室温で２４時間放置することにより、アルミニウム板２９を反射層１３に接着することにより、光ディスク２５を完成した。
【００３９】
サンプル９（実施例６）の光ディスクについても、光ディスクの記録・再生装置を利用して情報を記録した後に再生した。情報の記録に要する時間を３，５，１０，１５ｍｓとしたが、いずれの場合も正常に情報を再生できた。
【００４０】
先ほど説明したサンプル３（３０ｎｍ：実施例１）は、情報の記録に要する時間を５ｍｓにした場合、再生ができなかった。これに対して反射層１３の厚みがサンプル３と同じ３０ｎｍであるサンプル９（実施例６）では、情報の記録に要する時間を５，１０，１５ｍｓにしても再生できた。これは、アルミニウム板２９による反射層１３の放熱効果によるものと考察される。
【００４１】
（実施例７）
図１０に示す光ディスク２７のサンプル１０（実施例７）を次のようにして作製した。まず、重量比でエポキシ樹脂が１でアルミニウム粉末が１０の割合で混合された混合物を作製した。このアルミニウム粉末の品質は市販の塗料用のものと同様であり、平均粒径が約５０μｍであった。上記混合物を真空脱泡機に入れて、混合物に含まれている空気を除去した後、これを図２に示す厚さ３０ｎｍのアルミニウムからなる反射層１３上に塗布した（図２に示す光ディスク１の保護層１５は形成しない）。真空脱泡機を利用して上記混合物と反射層１３の間の空気を除去した後、混合物の厚みを約０．５ｍｍに調整した。そして、室温で２４時間放置して混合物を硬化させてアルミニウム粉末層３１を形成することにより、光ディスク２７を完成した。
【００４２】
サンプル１０（実施例７）の光ディスクについても、光ディスクの記録・再生装置を利用して情報を記録した後に再生した。実施例６と同様に、情報の記録に要する時間を３，５，１０，１５ｍｓとしたが、いずれの場合も、正常に情報を再生できた。これは、アルミニウム粉末層３１による反射層１３の放熱効果によるものと考察される。
【００４３】
なお、実施例１〜７は、反射層１３上において情報光や記録用参照光の焦点を設定した方式で説明したが、例えば、並行光としてそれぞれ導かれる情報光、記録用参照光が記録層７で交差することによりホログラム像を形成して情報を記録する方式にも適用することができる。
【００４４】
また、実施例１〜７に係る光ディスク（光情報記録媒体）の形状は円盤状であればよく、例えば、外形が三角形、四角形や六角形等であり、大きさが名刺程度のカード状容器の中に円盤状の記録エリアを有する光情報記録媒体についても本実施形態を適用することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る第１の光情報記録媒体によれば、反射層の厚みを３０〜５００ｎｍにしているので、反射層の熱による変形を抑制することができる。よって、記録した情報の良好な再生が可能となる。
【００４６】
本発明に係る第２の光情報記録媒体によれば、金属層により反射層の放熱をするようにしているので、反射層の熱による変形を抑制することができるので、記録した情報の良好な再生が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光ディスクの斜視図である。
【図２】図１の光ディスクの一部分を拡大した模式的断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る光ディスクを製造する方法の一例の第１工程図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る光ディスクを製造する方法の一例の第２工程図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る光ディスクを製造する方法の一例の第３工程図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る光ディスクの模式的断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る光ディスクを製造する方法の一例の第１工程図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る光ディスクを製造する方法の一例の第２工程図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る光ディスクの模式的断面図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る光ディスクの模式的断面図である。
【符号の説明】
１・・・光ディスク、３・・・中心穴、５・・・保護層、７・・・記録層、９・・・保護層、１１・・・プリフォーマット層、１３・・・反射層、１５・・・保護層、１７・・・ピット、１９・・・紫外線硬化樹脂、２１・・・光ディスク、２３・・・透明基板、２５・・・光ディスク、２７・・・光ディスク、２９・・・アルミニウム板、３１・・・アルミニウム粉末層

Claims (4)

1. レーザ光を反射するための厚さ３０〜５００ｎｍの反射層と、
   前記反射層で反射されたレーザ光を利用して情報がホログラフィにより記録される記録層と、
   を備えたことを特徴とする光情報記録媒体。
2. 前記反射層の厚みは５０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の光情報記録媒体。
3. 前記反射層のレーザ光が反射される面の反対側の面上に配置されると共に前記反射層の放熱をするための金属層を備えたことを特徴とする請求項１または２記載の光情報記録媒体。
4. レーザ光を反射するための反射層と、
   前記反射層で反射されたレーザ光を利用して情報がホログラフィにより記録される記録層と、
   前記反射層のレーザ光が反射される面の反対側の面上に配置されると共に前記反射層の放熱をするための金属層と、
   を備えたことを特徴とする光情報記録媒体。

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