JP2006048832A - 光情報記録再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 フォトクロミック材料等の記録材料を用いた多層構造の光記録媒体への光記録において、安定してフォーカスサーボをかけることができる方式を提案すること。
【解決手段】 フォトクロミック特性を示す材料及び蛍光材料を含んだ光記録層と、透明な材料からなる中間層の２層から構成された層構造が、複数層重なるように構成された光記録媒体に関して、前記フォトクロミック材料に光で信号を記録、再生する光記録方法において、蛍光を検出してフォーカシング信号を得ることを特徴とする光信号記録再生方式。
【選択図】 図４

Description

本発明は、光信号記録再生方式を利用した光記録媒体及び光記憶装置に関するものであり、情報処理装置、光ファイルシステム、映像システムの記憶装置に応用される。

特許文献１には、従来の光記録媒体では、光吸収領域が異なりかつ記録光照射により光非線形的に反応を起こす多層の光学記録層が、その材料の種類数を超えて積層して構成されており、かつ同種の材料を含む光学記録層はそれらの層間距離が記録光ビームスポットの焦点深度よりも大きくなるように積層されているので、同一記録材料間でのクロストークを充分低い値に押さえることができ、その結果材料の種類数を超えた多重記録を可能としたことが記載されている。
しかし、この従来技術においては、図１に示すように、光吸収領域が異なり、かつ吸収光照射に対して非線形に反応する、異なるフォトクロミック材料からなる複数の光学記録層１１、１２、１３が積層して構成されている。このような多層構造の光記録用の媒体では、フォーカシングサーボをかけるために必要な層間の反射率差が小さく、各層の界面において、フォーカスサーボを安定して掛けることは困難である。層間の反射率差を大きくするためには各層の屈折率差を大きくしなければいけないが、フォトクロミック色素同士の場合、屈折率差を大きく取ることが一般に難しい。

特開平７−１１４７４７号公報

フォトクロミック材料等の記録材料を用いた多層構造の光記録媒体への光記録において、安定してフォーカスサーボをかけることができる方式を提案すること。

上記課題は、本件発明の（１）〜（５）によって解決される。
（１）「フォトクロミック特性を示す材料及び蛍光材料を含んだ光記録層と、透明な材料からなる中間層の２層から構成された層構造が、複数層重なるように構成された光記録媒体に関して、前記フォトクロミック材料に光で信号を記録、再生する光記録方法において、蛍光を検出してフォーカシング信号を得ることを特徴とする光信号記録再生方式。」
（２）「光記録層に吸収波長の異なる２種類の蛍光色素を含み、消去時にサーボ制御信号の印加が可能であることを特徴とする前記第（１）項に記載の光信号記録再生方式。」
（３）「光記録層をフォトクロミック材料と蛍光材料の部分に２分して蛍光材料の部分でトラック部を形成し、トラッキング信号を得ることを特徴とする前記第（１）項又は第（２）項に記載の光信号記録再生方式。」
（４）「フォトクロミック特性を示す材料及び蛍光材料を含んだ光記録層と、透明な材料からなる中間層の２層の繰り返しから構成された多層構造からなる光記録媒体の最下層に反射層を設け、反射戻り光を検出することを特徴とする前記第（１）項乃至第（３）項のいずれかに記載の光信号記録再生方式。」
（５）「記録光源に高出力のパルスレーザを用いて２光子記録を行なうことを特徴とする前記第（１）項乃至第（４）項のいずれかに記載の光信号記録再生方式。」

本発明の光信号記録再生方式においては、フォトクロミック特性を示す材料及び蛍光材料を含んだ光記録層と、透明な材料からなる中間層の２層から構成された層構造が、複数層重なるように構成された光記録媒体に関して、フォトクロミック材料に光で信号を記録、再生する光記録方法において、蛍光を検出して、フォーカシング信号を得ることを特徴とするので、光記録層と中間層の間に高屈折率の反射層を設けたり、異なる２層間の反射率を高めるため、記録層と中間層の屈折率差を大きく取る等の方法を必要とせず、光記録層と中間層の間の反射率を低くすることができる。このことから迷光やフレアを低減することが可能である。このため多層の構成において、サーボ制御や信号検出の安定性を高めることができる。
また上記構造に加えて、光記録層に吸収波長の異なる２種類の蛍光色素を含み、消去時にフォーカスサーボの印加が可能である。このため上記作用効果に加えて、消去時にサーボの印加が可能で、局所的な信号の消去が可能になる。
さらに光記録層をフォトクロミック材料と蛍光色素の部分に２分して蛍光材料の部分でトラック部を形成し、トラッキング信号を得ることを内容として包含する。このため前記作用効果に加えて、記録層に蛍光色素のトラックを形成できることから、蛍光からトラッキング誤差信号を得ることができるため、トラッキングサーボを可能とする。
またさらに、フォトクロミック特性を示す材料及び蛍光材料を含んだ光記録層と、透明な材料からなる中間層の２層の繰り返しから構成された多層構造からなる光記録媒体の最下層に反射層を設け、反射戻り光を検出することを包含する。このため、反射戻り光を検出しながら、迷光やフレアを低減することが可能であるので、光学系の構成をコンパクトにすることができる。
さらに加えて、記録光源に高出力のパルスレーザを用いて２光子記録を行なうことを特徴とする。このため前記作用効果に加え、記録層における吸収を少なくできるため、光記録媒体を構成する各層の層数が増加しても適用可能であるという作用効果をも奏する。

以下に本発明を詳細に説明する。
（実施例１）
本発明の実施例１を図２、図３、図４を用いて説明する。
図２は本発明の光記録媒体の構成を示したものである。中間層（２）の上にフォトクロミック材料及び蛍光材料を含有した光記録層（３）が形成されている。更にその上に再び中間層（２）が形成され、以後これが繰り返される形で積層されていくことにより、多層の光記録媒体（８）が形成されている。このような光記録媒体（８）に、図４で示した構成で、光ビーム（１）を照射し、情報の記録と再生を行なう。

図４で、光源（４）からの光は、集光レンズ（５）により集光されダイクロイックミラー（６）を通り、対物レンズ（７）により、光記録媒体（８）に集光する。ここで光源（４）の波長は、図３に示した、フォトクロミック材料の吸収スペクトルの状態Ａ及び状態Ｂの２つの内、状態Ａの吸収スペクトルに合わせ、吸収が生じる波長を選定する。次に、光記録媒体（８）の中で光記録層（３）に光源（４）からの光ビームが照射されると、フォトクロミック材料の構造が変化し、吸収スペクトルが図３のＡの状態からＢの状態に変化する。この変化が信号の記録に相当する。

更に、図３においてＣは蛍光材料の吸収スペクトルを、Ｃ’は吸収スペククトルの吸収波長で蛍光材料を励起したときの蛍光の発光スペクトルを表わしている。ここでは蛍光材料の吸収スペクトルが、フォトクロミック材料の状態Ａの吸収スペクトルとほぼ重なるような材料を選択する必要がある。

次に、光源（４）からの光を吸収した蛍光材料からは光源（４）からの光が吸収され、蛍光に変換されて光記録層（３）中で発光する。この蛍光は対物レンズ（７）、ダイクロイックミラー（６）を通り、集光レンズ（１２）とシリンドリカルレンズ（１３）を通って４分割光検出器（１４）に集光する。ここでは非点収差をシリンドリカルレンズ（１３）により発生させており、４分割光検出器（１４）の各光検出器の差動信号を取ることにより、フォーカス誤差信号を得ることができる。これを用いてフォーカスサーボの印加が可能である。ここでダイクロイックミラー（６）はその透過と反射の分離波長を、図３のＣとＣ’のピーク波長に相当する、波長λ１、λ１’の間になるように設定する必要がある。

次に、信号の再生方法に関して説明する。信号記録の結果、フォトクロミック材料の吸収スペクトルが状態Ａから、部分的に異なる状態Ｂになっている。信号の再生時には、光源（４）からの光を、信号記録時と同様に光記録層（３）中照射する。光記録層（３）を透過した光線は、光記録媒体（８）の反対側の面から出て、集光レンズ（９）により集束され、フィルタ（１０）を通って光検出器（１１）上に達し、電気的に検出される。フィルタ（１０）については、波長λ１の光を透過し、波長λ１’の光をカットするような構成とする必要がある。

この際、信号記録時よりかなり小さい光パワーで照射する必要がある。図４に示した光学系では、光源（４）からの光が光記録媒体（８）中のある光記録層（３）に集光し、そこを透過する際に、信号記録されている箇所を透過する場合は、図３の状態Ｂとなって、光源（４）の波長の光に対して吸収が相対的に小さく、透過光は減衰が小さい。これに対して信号が未記録の場所を透過する場合は、図３の状態Ａとなり、光源（４）の波長の光に対して吸収が相対的に大きく、透過光の減衰が大きい。このため光検出器（１１）の出力をモニタすれば、信号の検出が可能になる。この信号再生時にも、蛍光を検出することで、信号記録時と同様にフォーカス誤差信号の検出が可能であり、フォーカスサーボを印加することができる。

次に、図２の光記録媒体（８）の構成について説明する。
中間層（２）は光源（４）の波長に対して透明な材料からなる。有機材料である、ＰＭＭＡ、ポリカーボネイト等やガラス等の無機材料も適用可能である。光記録層（３）については、フォトクロミック材料として、ジアリールエテン系色素やフルギド系色素などが適用可能である。

また蛍光材料に関しては、スチルベン系色素、キノロン系色素やＡＦ−５０等が適用可能である。フォトクロミック材料と蛍光材料は、例えばＰＭＭＡ、ＰＶＢ等の有機材料に分散させて作製することができる。これらの材料系の場合、光源（４）としては青色〜緑色付近の波長である必要がある。青色ＬＤ、ＬＥＤやその他の光源が適用可能である。

（実施例２）
図５は本発明の、光記録媒体（８）の別の構成を示したものである。本実施例では実施例１の光記録媒体（８）の光記録層について、フォトクロミック材料及び蛍光材料を含有した光記録層（３）の代わりに、フォトクロミック材料を含有した部分と、蛍光材料を含有した部分とに分かれてなる光記録層（３）を用いている。更に、蛍光材料を含有した部分と、フォトクロミック材料を含有した部分をトラック状かつ輪帯状に形成している。

このような光記録媒体（８）に対しては、図４に示した光学系を用い、光学系全体あるいは対物レンズのみを周期的に、トラックを横切る方向に振動させることで、その周期に対する蛍光の光量変化を検出し、これからトラッキング誤差信号を得ることができる。ここで蛍光材料を含有した部分と、フォトクロミック材料を含有した部分をトラック状かつ輪帯状に形成する方法については、最初にフォトクロミック材料と蛍光材料を含有した層を形成し、フォトリソグラフィとエッチングによるパターン化や電子ビーム、イオンビーム等による除去、エッチング等で蛍光材料を含有した層を一部除去し、更に、その上にフォトクロミック材料のみを含有した層を重ねて形成する等の方法が考えられる。更に、凸部をエッチング等で除去することも可能である。これ以外の構成、作用については実施例１と同様である。

（実施例３）
本発明の実施例３を、図２、３、４、５を用いて説明する。この実施例は実施例１、２とほぼ同様の構成であるが、図２におけるフォトクロミック材料及び蛍光材料を含有した光記録層（３）に関して、吸収波長の異なる２種類の蛍光材料を含有している点が異なる。

ここで２種類の蛍光材料に関しては、図３に示すように、フォトクロミック材料の状態Ａ及び状態Ｂの吸収スペクトルに吸収スペクトルの波長を合わせた波長λ２を吸収し、波長λ２’の蛍光を発生する材料を選択する必要がある。本実施例では、フォトクロミック材料にジアリールエテン系の色素を適用する場合は、２種類の蛍光材料として、例えばスチルベン系色素、キノロン系色素やＡＦ−５０及びクマリン系色素、キサンテン系色素やローダミンＢの組み合わせ等が考えられる。

このような光記録媒体（８）の構成においては、信号の記録及び読み出しだけでなく、状態Ｂの吸収スペクトルに相当する光源を別に用意し、図４のような構成の光学系に適用することができる。この光源からの光を光記録媒体（８）の記録層（３）に照射すると、フォトクロミック材料が信号記録された状態Ｂから状態Ａに変化する。これにより記録信号の消去が可能になる。さらに消去する波長の光源に対しても、蛍光が発光する。この蛍光は記録時に発生する蛍光とは波長が異なるため、ダイクロイックミラー（６）、フィルタ（１０）等は図３の波長λ２、λ２’に対応したものにする必要がある。これ以外の構成、作用については実施例１、２と同様である。

（実施例４）
本発明の実施例４を図２、図３、図５、図６を用いて説明する。本実施例はこれまでの各実施例1乃至３とほぼ同様に、図２、図５の光記録媒体（８）において、中間層（２）の上にフォトクロミック材料及び蛍光材料を含有した光記録層（３）が形成されている。更に、その上に再び中間層（２）が形成され、以後これが繰り返される形で積層されていくことにより、多層の光記録媒体（８）が形成されていることも同様である。しかし、光記録媒体（８）の光記録層（３）と中間層（２）の繰り返しからなる層の最下層の下に反射層を設けた点が異なっている。このため、図２、図５では光ビーム（１）は透過するように記してあるが、本実施例では、光ビーム（１）は反射層により、光記録媒体（８）の入射側に反射して戻ってくる構成となる。

図６はこのような光記録媒体（８）に適用する光学系の構成である。図６で、光源（４）からの光は、集光レンズ（５）により集光され偏光ビームスプリッタ（１５）及び１／４波長板（１０）を通ってダイクロイックミラー（６）を通り、対物レンズ（７）により、光記録媒体（８）に集光する。ここで光源（４）の波長は、図３に示した、フォトクロミック材料の吸収スペクトルの状態Ａ及び状態Ｂの、２つの吸収スペクトルの内、状態Ａの吸収スペクトルに合わせ、吸収が生じる波長を選定する。

次に、光記録媒体（８）の中で光記録層（３）に光源（４）からの光ビームが照射されると、フォトクロミック材料の構造が変化し、吸収スペクトルが図３のＡの状態からＢの状態に変化する。この変化が信号の記録に相当する。更に、図３においてＣは蛍光材料の吸収スペクトルを、Ｃ’は吸収スペククトルの吸収波長で蛍光材料を励起したときの蛍光の発光スペクトルを表わしている。ここでは蛍光材料の吸収スペクトルが、フォトクロミック材料の状態Ａの吸収スペクトルとほぼ重なるような材料を選択する必要がある。

次に、光源（４）からの光を吸収した蛍光材料からは光源（４）からの光が吸収され、蛍光に変換されて光記録層（３）中で発光する。この蛍光は対物レンズ（７）、ダイクロイックミラー（６）を通り、集光レンズ（１２）とシリンドリカルレンズ（１３）を通って４分割光検出器（１４）に集光する。ここでは非点収差をシリンドリカルレンズ（１３）により発生させており、４分割光検出器（１４）の各光検出器の差動信号を取ることにより、フォーカス誤差信号を得ることができる。ここでダイクロイックミラー（６）はその透過と反射の分離波長を、図３のＣとＣ’のピーク波長に相当する、波長λ１、λ１’の間に来るように設定する必要がある。

次に、信号の再生方法に関して説明する。信号記録の結果、フォトクロミック材料の吸収スペクトルが状態Ａから、部分的に異なる状態Ｂになっている。信号の再生時には、光源（４）からの光を、信号記録時と同じ手順で、光記録層（３）に照射し、その透過光の光記録媒体（８）中の反射層による反射戻り光を、偏光ビームスプリッタ（１５）から分離し集光レンズ（９）により集束させ、光検出器（１１）で計測する。これらの点がこれまでの実施例と異なる点である。これ以外の構成、作用については実施例１、２、３と同様である。

（実施例５）
本発明の実施例５を図２乃至６を用いて説明する。本実施例はこれまでの各実施例1乃至４とほぼ同様の構成であるが、光源（４）に関して、通常の光源ではなく、高出力のパルス光源（４）を用いる点が異なる。これにより、光記録媒体（８）の中で光記録層（３）に２光子で信号記録を行なうことが可能になる。２光子記録は記録波長の１／２の波長での、通常の１光子記録に相当するため、その他の構成を変えずに光源（４）のみを高出力のパルス光源とすることが可能である。これ以外の構成、作用については他の実施例１乃至４と同様である。

従来の光記録媒体を示す断面図である。 本発明の光記録媒体の構成の一例を示したものである。 蛍光材料の吸収スペクトルを、吸収スペククトルの吸収波長で蛍光材料を励起したときの蛍光の発光スペクトルを表したものである。 本発明の光記録媒体に適用する光学系の構成の一例を示したものである。 本発明の光記録媒体の別の構成を示したものである。 本発明の光記録媒体に適用する光学系の別の構成を示したものである。

符号の説明

１ 光ビーム
２ 中間層
３ 光記録層
４ パルス光源
５ 集光レンズ
６ ダイクロイックミラー
７ 対物レンズ
８ 光記録媒体
９ 集光レンズ
１０ １／４波長板
１１ 光検出器
１２ 集光レンズ
１３ シリンドリカルレンズ
１４ ４分割光検出器
１５ 偏光ビームスプリッタ

Claims (5)

1. フォトクロミック特性を示す材料及び蛍光材料を含んだ光記録層と、透明な材料からなる中間層の２層から構成された層構造が、複数層重なるように構成された光記録媒体に関して、前記フォトクロミック材料に光で信号を記録、再生する光記録方法において、蛍光を検出してフォーカシング信号を得ることを特徴とする光信号記録再生方式。
2. 光記録層に吸収波長の異なる２種類の蛍光色素を含み、消去時にサーボ制御信号の印加が可能であることを特徴とする請求項１に記載の光信号記録再生方式。
3. 光記録層をフォトクロミック材料と蛍光材料の部分に２分して蛍光材料の部分でトラック部を形成し、トラッキング信号を得ることを特徴とする請求項１又は２に記載の光信号記録再生方式。
4. フォトクロミック特性を示す材料及び蛍光材料を含んだ光記録層と、透明な材料からなる中間層の２層の繰り返しから構成された多層構造からなる光記録媒体の最下層に反射層を設け、反射戻り光を検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光信号記録再生方式。
5. 記録光源に高出力のパルスレーザを用いて２光子記録を行なうことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の光信号記録再生方式。
   
   
   
   
   

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