JP2004158114A - 光情報記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】レーザ光の入射面において、反射率を低減できると共に反射率の角度依存性を小さくすることができる光ディスクを提供すること。
【解決手段】光ディスク１は、第１基板５、反射層７、ホログラム記録用の記録層９、記録再生用のレーザ光Ｌを透過する第２基板１１が積層された構造をしている。レーザ光Ｌは第２基板１１を通過して記録層９に照射される。第２基板１１の上面１３には、底部および頂部がそれぞれ一定のピッチで交互に配置された構造の凹凸面１５が形成されている。凹凸面１５により、レーザ光Ｌの反射率を低減すると共に反射率の角度依存性を小さくしている。
【選択図】 図１

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のような光情報記録媒体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、反射層、第１透明基板、ホログラム記録材料を含む記録層、第２透明基板を積層した構造をしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
国際公開第ＷＯ９９／４４１９５号パンフレット（第３９図、第４０図）
【０００４】
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２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、再生照明光を第２透明基板側から干渉縞パターンが書込まれた記録層に照射すると、この光が干渉縞パターンによって回折されることにより再生光が生成される。そして、第２透明基板を透過した再生光を基にしてイメージ情報が再生される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
さて、再生時において、第２透明基板を通して再生照明光を記録層に照射するとき、再生照明光の一部が第２透明基板で反射することが不可避的に発生する。この反射光が再生光と干渉することにより、再生光にノイズが入ることが分かった。記録時においても同様に、第２透明基板を通して情報光および記録用参照光を記録層に照射する際に、記録用参照光の一部が第２透明基板で反射することが発生する。この反射光が記録光と干渉すると、所望でない干渉縞パターンが形成され、記録層に書込まれる。これにより、再生時にノイズを含む再生光が生成される。
【０００６】
第２透明基板の表面にＡＲ（Ａｎｔｉ Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）コート膜を塗布することにより、第２透明基板での反射率を低下させることが可能である。しかし、ＡＲコート膜は反射率の角度依存性が大きいので、第２透明基板に対して垂直な線を基準としたレーザ光の入射角度が大きくなるに従い反射率がかなり高くなる。光ディスクには、レンズで集束されたレーザ光が照射されるので、レーザ光の中には入射角度が大きい成分も含まれる。よって、反射率の角度依存性を小さくすることが望まれる。
【０００７】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、光情報記録媒体のレーザ光の入射面において、反射率を低減できると共に反射率の角度依存性を小さく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。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光情報記録媒体は、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光情報記録媒体であって、光情報記録媒体においてレーザ光が入射する面になると共に底部および頂部がそれぞれ一定のピッチで交互に配置された凹凸が形成された凹凸面を含む光透過層と、光情報記録媒体に照射されたレーザ光が凹凸面を介して当たるように配置され、ホログラム記録材料を含む記録層と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る光情報記録媒体によれば、底部および頂部がそれぞれ一定のピッチで交互に配置された凹凸が形成された凹凸面を、光情報記録媒体のレーザ光の入射面にしている。上記構造の凹凸面によれば、レーザ光の反射率を低減できると共に反射率の角度依存性を小さくすることができる。
【００１０】
本発明に係る光情報記録媒体において、凹凸面の底部および頂部のそれぞれのピッチは、光情報記録媒体に照射されたレーザ光の波長以下にすることができる。これによれば、光情報記録媒体に照射されたレーザ光のうち凹凸面での反射減少効果をより高めることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態に係る光ディスク（光情報記録媒体の一例）について説明する。図１はこの実施形態に係る光ディスク１を模式的に表した断面図である。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】
光ディスク１は、第１基板５、反射層７、記録層９および第２基板１１が積層された構造を有する。記録再生用のレーザ光Ｌは第２基板１１側から光ディスク１に照射される。第２基板１１の上面１３には凹凸面１５が形成された光透過層１６が配置されている。凹凸面１５は、光ディスク１の表面に位置し、光ディスク１に照射されたレーザ光Ｌが入射する面になると共に光ディスク１の記録層９で生成された再生光が取り出される面となる。凹凸面１５により、光ディスク１に照射されたレーザ光Ｌの反射率およびその角度依存性を減少させつつ、レーザ光Ｌを記録層９に導くことができる。
【００１３】
第１基板５および第２基板１１の厚みは例えば５〜１２００μｍである。基板５，１１の材料は、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）である。レーザ光Ｌは第２基板１１側から光ディスク１に照射されるので、第２基板１１はレーザ光Ｌの波長に対して透過性のある材料でなければならないが、第１基板５はこれに限定されない。基板５，１１は板状でもよいし、フィルム状や透明コート膜状でもよい。第１基板５の表面には、ピット１７が形成されている。ピット１７を覆うように第１基板５上には反射層７が配置されている。反射層７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。反射層７の厚みは、例えば３０〜５００ｎｍである。
【００１４】
反射層７が配置された第１基板５は、ピット１７により物理的なプリフォーマットが施されたプリフォーマット領域や、プリフォーマットが施されていないミラー領域を有する。これらの領域について詳細に説明する。図２は反射層７が配置された第１基板５の平面図である。この構造には、その内周から外周にかけて連続する螺旋状のトラック１９が形成されている。トラック１９は、一周分を一つの単位とし、プリフォーマット領域とミラー領域とが交互に並んで構成されている。プリフォーマット領域では、ピット１７を用いて、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。一方、記録層９のうちミラー領域と対向する部分（図１では記録層９のうちミラー領域の上に位置する部分）に情報がホログラフィにより記録される。なお、第１基板５上にピットを直接配置するのではなく、ピットを有するプリフォーマット層を樹脂などにより第１基板５上に配置してもよい。
【００１５】
図１に示すように、記録層９は反射層７を覆うように配置されている。レーザ光Ｌは、凹凸面１５および第２基板１１を介して記録層９に当たる。記録層９の材料は、情報光や参照光となるレーザ光Ｌが記録層９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り、感光材を含む。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である。具体的には、例えば、デュポン（Ｄｕｐｏｎｔ）社製のフォトポリマ（Ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍｅｒｓ）ＨＲＦ−６００（製品名）である。記録層９の厚みは、例えば４〜１０００μｍである。第２基板１１は記録層９上に配置され、第１基板５と共に記録層９を保持する。なお、記録層９を保持する基板は、第１基板５および第２基板１１のいずれか一方だけでもよい。凹凸面１５を含む光透過層１６の詳細は本実施形態の効果と共に後で説明する。以上が光ディスク１の構造である。
【００１６】
さて、ホログラフィの一つの態様であるボリュームホログラフィを利用して、光ディスク１に情報を記録再生する方式として、例えば、以下の二つの方式がある。図３は第１方式、図４は第２方式を説明するための図である。これらの図は光ディスク１の一部を拡大した図である。図３および図４において、図１中の符号が示す要素と同一の要素については同一符号を付している。上記記録によれば、光ディスク１の記録層９に干渉縞パターンを三次元的に書込むことができ、記録密度を増加させることができる。
【００１７】
第１方式はいわゆる反射型と呼ばれる方式である。図３に示すように、光ヘッドのレンズ２１で集束されたレーザ光Ｌには情報光と記録用参照光が含まれ、記録用参照光Ｌ_Ｒと反射層７で反射された情報光Ｌ_Ｉとを記録層９内において干渉させ、これにより発生する干渉縞パターン２３を記録層９に記録する。記録層９のうち干渉縞パターンが記録された箇所をスポットＳという。図５はスポット群の一部の平面図である。光ディスク１を僅かに回転させて、先ほど形成されたスポットＳ（例えばスポットＳ１とする）と平面的に一部が重なる新たなスポットＳ（この場合はスポットＳ２となる）を記録層９に形成する。これを繰り返すことにより、記録層９に干渉縞パターンを多重記録する。
【００１８】
一方、レンズ２１を介して再生照明光であるレーザ光Ｌを干渉縞パターン２３に照射すると、この光は干渉縞パターン２３により回折され、再生光が生成される。レンズ２１を介して光ヘッドで検出された再生光を基にしてイメージ情報が再生される。
【００１９】
第２方式はいわゆる透過型と呼ばれる方式である。図４に示すように、光ヘッドのレンズ２１Ａおよびレンズ２１Ｂは第２基板１１側に配置されている。レンズ２１Ａで集束された情報光Ｌ_Ｉと、レンズ２１Ｂで集束された記録用参照光Ｌ_Ｒと、を記録層９で交差させ、この部分に形成された干渉縞パターン２３を記録層９に書込む。この方式において、反射層７は干渉縞パターン２３の形成に利用されない。反射層７は、フォーカシング、トラッキング、アドレッシングなどに利用される。レンズ２１Ｂを介して再生照明光を干渉縞パターン２３に照射することにより、再生光が生成される。なお、集束された記録用参照光Ｌ_Ｒや再生照明光の替わりに、平行光束された記録用参照光Ｌ_Ｒや再生照明光を用いることもできる。
【００２０】
次に、凹凸面１５の詳細を説明する。図６は凹凸面１５の斜視図である。凹凸面１５が形成された光透過層１６は第２基板１１の上面１３の全面を覆っている。凹凸面１５の一部である矢印Ａで示す領域を拡大したものが図７である。凹凸面１５は、底部２５および頂部２７がそれぞれ一定のピッチＰで交互に配置された構造を有する。別の表現を用いれば、凹凸面１５は底部２５および頂部２７がそれぞれ規則的に格子状に配置された構造を有する。凹凸面１５はいわゆる蛾眼構造と同様の機能を有するものであり、これにより光ディスク１に入射するレーザ光Ｌが凹凸面１５での反射率およびその角度依存性を減少させながら記録層９に導くことができる。図８を用いて、これにより生じる効果を説明する。図８は、レーザ光Ｌが照射されている光ディスク１の一部を拡大した図であり、第１方式（反射型方式）を示している。図８において、図３中の符号が示す要素と同一の要素については同一符号を付している。なお、第２方式（透過型方式）についても、以下に説明する効果と同様の効果が生じる。
【００２１】
凹凸面１５を含む光透過層１６が存在しない場合、光ディスク１に照射されたレーザ光Ｌの一部は上面１３で反射され、この反射光（例えばＲ１やＲ２）が記録した情報を再生する際のノイズの原因になることが分かった。
【００２２】
本実施形態に係る光ディスク１によれば、凹凸面１５を、底部２５および頂部２７がそれぞれ一定のピッチで交互に配置された構造にしている。このため、光ディスク１に照射されるレーザ光Ｌのうち凹凸面１５で反射光となる成分を、凹凸面１５の凹部に閉じ込めることができるので、凹凸面１５でのレーザ光Ｌの反射率を低減させることができる。この結果、凹凸面１５で反射されたレーザ光による情報光や再生光への干渉を防止することができるので、再生時におけるノイズの低減（つまりＳＮ比の向上）を図ることができる。
【００２３】
また、凹凸面１５での反射率低減効果により、記録時においても次の効果を有する。凹凸面１５の構造によれば、凹凸面１５の凹部に閉じ込められた反射光となる成分を記録層９に導くことができる。よって、記録時のレーザ光Ｌ（情報光と記録用参照光）のほぼ全成分をホログラムの形成に利用、つまり干渉縞パターンの記録層９への書込みに利用することができる。したがって、記録層９にレーザ光Ｌを照射する効率が高まるので、レーザ強度を小さくできる。この結果、光ディスク用ドライブ装置の低消費電力化を達成することができる。
【００２４】
ところで、ホログラフィによる情報の記録再生にはレンズ２１で集束されたレーザ光Ｌが利用されるので、垂直方向の他に斜め方向からもレーザ光が記録層９に照射される。したがって、反射率の角度依存性は小さいほうが望ましい。本実施形態によれば、反射率の角度依存性を低減させることができることを、ＡＲコート膜と比較して説明する。図９は、レーザ光の入射角度とレーザ光の入射面の反射率との関係を示すグラフであり、本発明者が理論式から求めたものである。入射角度は、入射面に対して垂直な線を基準としている。ＡＲコート膜を入射面にすると、入射角度が０°の場合、つまり入射面に対して垂直に入射する場合、反射率を約０．２％にすることができる。ガラス表面の反射率約４％と比較すると、反射率を低減することができる。しかし、入射角度が大きくなるに従って反射率の上昇カーブが大きくなる。
【００２５】
一方、凹凸面を入射面にすると、入射角度０°における反射率はＡＲコート膜と同様に約０．２％である。しかし、凹凸面はＡＲコート膜と比較して反射率の上昇カーブが小さいので、凹凸面はＡＲコート膜に比べて角度依存性が小さいことが分かる。したがって、本実施形態によれば、反射率の角度依存性が小さいので、レーザ光のうち入射角度が大きい成分についても、反射率を低く抑えることができる。この結果、ノイズの発生を減少させることができる。
【００２６】
再び、図７を参照して、底部２５および頂部２７のピッチＰは一定であり、光ディスク１に照射されたレーザ光Ｌの波長以下、好ましくは波長の半分以下を例示できる。例えば、レーザ光Ｌの波長が５３２ｎｍの場合、ピッチＰは０．３μｍである。これによれば、レーザ光Ｌを凹凸面１５でほとんど反射させることなく（例えば、凹凸面１５の反射率は０．２％以下）、記録層９に導くことができる。ピッチＰの最低値としては、例えば、レーザ光Ｌの波長の１／３である。
【００２７】
なお、ピッチＰがレーザ光Ｌの波長より大きくても反射減少効果を達成することは可能であるので、その値をピッチＰにすることもできる。底部２５の深さＤ（頂部２７の高さ）は特に限定されず、例えば、０．１〜０．６μｍである。
【００２８】
次に、光ディスク１の製造方法の一例を図１０から図１４を用いて詳細に説明する。図１０から図１４はこの製造方法の各工程を示し、図１の断面と対応する模式的断面図である。まず、図１０に示すように、第２基板１１（図１）となる樹脂からなる透明基板２９を用意する。透明基板２９には中心穴３となる穴３Ａが予め形成されている。第２基板１１の上面１３（図１）となる透明基板２９の表面に、紫外線硬化型の粘性状態の樹脂３１（例えばＳＤ２２０、ＤＩＣ製）を塗布する。そして、凹凸面１５と対応する形状の凹凸面３３を有するスタンパ３５を用意する。
【００２９】
図１１に示すように、凹凸面３３を樹脂３１に向けてスタンパ３５を透明基板２９に押し付ける。その後、樹脂３１が塗布された面の反対に位置する透明基板２９の面から紫外線（ＵＶ）を樹脂３１に照射して、樹脂３１を硬化させる。これにより、凹凸面１５を含む光透過層１６が形成される。
【００３０】
図１２に示すように、透明基板２９をスタンパ３５から剥がすことにより、凹凸面１５が形成された第２基板１１が作製される。なお、ポリカーボネートなどの樹脂を用いて射出成形することにより、凹凸面１５付きの第２基板１１を作製してもよい。
【００３１】
図１３に示すように、ポリカーボネートなどの樹脂を用いて射出成形により、ピット１７付きであると共に光ディスク１の中心穴３となる穴３Ｂが形成された第１基板５を作製する。次に、第１基板５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反射層７を形成する。
【００３２】
図１４に示すように、ホログラム記録材料３７を第１基板５の所定の半径位置にリング状に塗布する。上面１３と反対に位置する裏面３９を第１基板５に向けて第２基板１１を第１基板５に押し付けて、第１基板５と第２基板１１の間の隙間にホログラム記録材料３７を薄く伸ばして充填する。これにより、図１に示すホログラム記録材料３７からなる記録層９が形成され、光ディスク１が完成する。
【００３３】
なお、本実施形態に係る光ディスクは記憶領域が円盤状であればよく、光ディスクの外形には無関係である。例えば、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形状に円盤状の記録領域を有する光ディスクについても本実施形態を適用することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る光情報記録媒体によれば、レーザ光の入射面において、レーザ光の反射率を低減できると共に反射率の角度依存性を小さくできる。よって、上記入射面で反射されたレーザ光による情報光や再生光への干渉を防止することができるので、記録された情報の再生時におけるノイズの低減（つまりＳＮ比の向上）を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る光ディスクを模式的に表した断面図である。
【図２】図１の光ディスクを構成するものであり、反射層が配置された第１基板の平面図である。
【図３】本実施形態に係る光ディスクを記録再生する第１方式を説明するものであり、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４】本実施形態に係る光ディスクを記録再生する第２方式を説明するものであり、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５】図１の光ディスクの記録層に形成されたスポット群の一部の平面図である。
【図６】本実施形態に係る光ディスクの凹凸面の斜視図である。
【図７】図６の矢印Ａで示す領域の拡大図である。
【図８】レーザ光Ｌが照射されている本実施形態に係る光ディスクの一部を拡大した図である。
【図９】レーザ光の入射角度とレーザ光の入射面の反射率との関係のグラフを表す図である。
【図１０】本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１１】本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１２】本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１３】本実施形態に係る光ディスクを製造する方法の一例の第４工程図である。
【図１４】本実施形態に係る光ディスクを製造する方法の一例の第５工程図である。
【符号の説明】
１・・・光ディスク、３・・・中心穴、３Ａ，３Ｂ・・・穴、５・・・第１基板、７・・・反射層、９・・・記録層、１１・・・第２基板、１３・・・上面、１５・・・凹凸面、１６・・・光透過層、１７・・・ピット、１９・・・トラック、２１・・・レンズ、２３・・・干渉縞パターン、２５・・・底部、２７・・・頂部、２９・・・透明基板、３１・・・樹脂、３３・・・凹凸面、３５・・・スタンパ、３７・・・ホログラム記録材料、３９・・・裏面

Claims (2)

1. 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光情報記録媒体であって、
   前記光情報記録媒体においてレーザ光が入射する面になると共に底部および頂部がそれぞれ一定のピッチで交互に配置された凹凸が形成された凹凸面を含む光透過層と、
   前記光情報記録媒体に照射されたレーザ光が前記凹凸面を介して当たるように配置され、ホログラム記録材料を含む記録層と、
   を備えたことを特徴とする光情報記録媒体。
2. 前記ピッチは、前記光情報記録媒体に照射されたレーザ光の波長以下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。

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