JP2009070519A - 光記録媒体及びその製造方法、並びに該光記録媒体の再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成であり、Ｓ／Ｎ比が大きく、多層化に好適な光記録媒体の提供。
【解決手段】本発明の光記録媒体１は、再生光が入射する一方の面に、微細な凹凸により前記再生光が回折する周期構造部５が形成された周期構造層３と、前記周期構造層３の一方の面に接して設けられ、前記再生光に対する屈折率が前記周期構造層３よりも低く、記録光が照射されると屈折率が変化する光記録層２とを備え、前記光記録層２の変化前の屈折率及び変化後の屈折率のうち一方の屈折率は、前記再生光を前記周期構造層３の他方の面側に透過させ、他方の屈折率は、前記回折光を前記周期構造部５により共鳴反射させる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、光記録媒体に関し、特に、Ｓ／Ｎ比が大きく、多層化に好適な光記録媒体に関する。

ＤＶＤ等の光記録媒体は、その記録容量を大型化することが望まれている。光記録媒体の記録容量を大きくする方法の１つとして、複数の記録層を重ねて、記録層を多層化する方法がある。このような記録層を多層化した光記録媒体（以下、多層化光記録媒体と称する場合がある）として、例えば、以下に示されるものが提案されている。

特許文献１は、積層された記録層等の各層の透過率及び反射率を最適化することで、各記録層の情報を読み取る多層化光記録媒体を開示する。

特許文献２は、互いに異なる光吸収領域を有する複数のフォトクロミック材料を積層した記録層を有し、各記録層のフォトクロミック材料に対応させた波長の光を照射することによって記録及び再生を行う多層化光記録媒体を開示する。

特許文献３は、ガラスマトリックスの光誘起屈折率を３次元的に変化させて情報を記録する多層化光記録媒体を開示する。

特許文献４は、記録層に導電性高分子エレクトロミック材料を使用する多層化光記録媒体を開示する。

しかしながら、上記特許文献１〜４の各多層化光記録媒体には、それぞれ、以下に示される問題がある。

特許文献１の多層化光記録媒体は、各記録層が反射層を備えているため、各層の透過率と記録感度とがトレードオフの関係にある。したがって、この引用文献１に記載されている方法によっては、多層化するにつれて、十分な再生信号のＳ／Ｎ比（Signal to Noise ratio）が得られなくなる。

特許文献２の多層化光記録媒体は、各記録層に対応させた波長の光によって記録及び再生が行われる。そのため、この多層化光記録媒体を再生等する装置は、光源等の構成が複雑、大型化してしまう。

特許文献３の多層化光記録媒体は、再生時、ガラスの小さな屈折率変化を読み取らせている。そのため、この特許文献３に記載されている方法によっては、十分な再生信号のＳ／Ｎ比が得られない。

特許文献４の多層化光記録媒体は、透過率を変化させるために記録層に電圧を印加する必要がある。そのため、この多層化光記録媒体の記録装置が複雑、大型化し、かつ、電圧を印加する時間も必要となる。

特公昭６１−２７８１５号公報 特開昭６１−２０３４５０号公報 特開平８−２２０６８８号公報 特開２００４−２７３０５５号公報

本発明は、従来における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、簡易な構成であり、Ｓ／Ｎ比が大きく、多層化に好適な光記録媒体及びその効率的な製造方法、並びに該光記録媒体の再生方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するための手段は、以下の通りである。即ち、
＜１＞再生光の入射側である一方の面に、微細な凹凸により前記再生光が回折する周期構造部が形成された周期構造層を備え、前記周期構造層は、記録光が照射されると前記再生光に対する屈折率が変化する材料で構成され、前記周期構造層の変化前の屈折率及び変化後の屈折率のうち一方の屈折率は、前記再生光を前記周期構造層の他方の面側に透過させ、他方の屈折率は、前記回折光を前記周期構造部により共鳴反射させるものであることを特徴とする光記録媒体である。
該＜１＞に記載の光記録媒体において、再生光の入射側である一方の面に、微細な凹凸により前記再生光が回折する周期構造部が形成された周期構造層であって、記録光が照射されると前記再生光に対する屈折率が変化する材料で構成される周期構造層を備えることにより、前記周期構造層の変化前の屈折率及び変化後の屈折率のうち一方の屈折率は、前記再生光を前記周期構造層の他方の面側に透過させ、他方の屈折率は、前記回折光を前記周期構造部により共鳴反射させる。
＜２＞再生光の入射側である一方の面に、微細な凹凸により前記再生光が回折する周期構造部が形成された周期構造層と、前記周期構造層の一方の面に接して設けられ、前記再生光に対する屈折率が前記周期構造層よりも低く、記録光が照射されると屈折率が変化する光記録層と、を備え、前記光記録層の変化前の屈折率及び変化後の屈折率のうち一方の屈折率は、前記再生光を前記周期構造層の他方の面側に透過させ、他方の屈折率は、前記回折光を前記周期構造部により共鳴反射させるものであることを特徴とする光記録媒体である。
該＜２＞に記載の光記録媒体において、微細な凹凸により前記再生光が回折する周期構造部が形成された周期構造層と、前記周期構造層の一方の面に接して設けられ、前記再生光に対する屈折率が前記周期構造層よりも低く、記録光が照射されると屈折率が変化する光記録層と、を備えることにより、前記光記録層の変化前の屈折率及び変化後の屈折率のうち一方の屈折率は、前記再生光を前記周期構造層の他方の面側に透過させ、他方の屈折率は、前記回折光を前記周期構造部により共鳴反射させる。
＜３＞前記周期構造層の他方の面に接して設けられ、前記再生光に対する屈折率が前記周期構造層よりも低い低屈折率層を、さらに備えた前記＜２＞に記載の光記録媒体である。
＜４＞前記周期構造層、前記光記録層及び前記低屈折率層からなる基本ユニットを、複数個積み重ねて多層化した前記＜３＞記載の光記録媒体である。
＜５＞前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の光記録媒体を製造する方法であって、低屈折率層を形成する低屈折率層形成工程と、該低屈折率層上に、周期構造層を形成する周期構造層形成工程と、該周期構造層上に、光記録層を形成する光記録層形成工程と、を備え、前記周期構造層形成工程において、該低屈折率層上に、前記再生光に対する屈折率が前記周期構造層よりも低い材料で薄膜を形成し、形成された薄膜をエッチング処理して、前記周期構造部を形成することを特徴とする光記録媒体の製造方法である。
＜６＞前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の光記録媒体を再生する方法であって、前記光記録媒体を透過した再生光及び共鳴反射した再生光の少なくとも一方を検出して再生することを特徴とする光記録媒体の再生方法である。

本発明によると、従来における諸問題を解決することができ、簡易な構成であり、Ｓ／Ｎ比が大きく、多層化に好適な光記録媒体及びその効率的な製造方法、並びに該光記録媒体の再生方法を提供できる。

〔光記録媒体〕
本発明の光記録媒体は、少なくとも、周期構造層を備える。場合により、更に、光記録層、低屈折率層等の他の層を備える。

本発明の光記録媒体は、非特許文献１（R. Magnusson and S. S. Wang, Transmission band pass guided-mode resonance filters, Appl. Opt. Vol. 34, No. 35, 8106 (1995)）等において示される回折格子（共鳴反射素子）を、周期構造層に用いたものである。該回折格子は、周囲の媒質の屈折率等の条件が、特定の条件となった場合に、入射光を共鳴反射する機能を有する。該回折格子は、通常、入射光（使用波長）と同等又は、該波長未満の大きさを有する周期的な凹凸構造を備える。

そして、本発明の光記録媒体は、光記録層の屈折率、周期構造層の屈折率、低屈折率層の屈折率、周期構造層の厚み、周期的な凹凸構造（回折格子、周期構造部）の大きさ、使用波長等の条件を、適宜、設定することにより、周期構造層における共鳴反射の発生条件を制御（共鳴波長を変化）できる。本発明の光記録媒体は、光記録層の屈折率又は周期構造層の屈折率を変化させることにより、共鳴反射を発生させ、あるいは、共鳴反射を発生させないようにするものである。
共鳴反射が発生しない条件下では、該光記録媒体に入射した光はそのまま該光記録媒体中を透過する。これに対し、共鳴反射が発生する条件下では、該光記録媒体に入射した光は共鳴反射し、入射光側へ戻る。

該光記録媒体における共鳴反射の発生条件は、特に、光記録層の屈折率を変化させて制御することが好ましい。このように、光記録層の屈折率を変化させて共鳴反射の条件を制御すれば、光記録媒体の屈折率を変化させた個所に、情報を記録することが出来る。
なお、光記録層の屈折率を変化させて記録領域を形成し、該記録領域において共鳴反射を発生させてもよいし、反対に、該記録領域において共鳴反射を発生させないようにしてもよい。
上記の何れの場合においても、光記録層の記録領域と、記録領域ではない未記録領域との間では、光の反射率及び透過率の差が大きい。
つまり、本発明の光記録媒体は、光記録層の記録領域と未記録領域との間の反射光の強度比（コントラスト比）及び透過光の強度比（コントラスト比）が大きいため、Ｓ／Ｎ比を大きくとることができる。

また、本発明の光記録媒体は、従来の光記録媒体が供える反射層を特に設ける必要がないため、該反射層による透過光及び反射光の減衰を抑制できる。そのため、本発明の光記録媒体は、多層化しても大きなコントラスト比が得られ、大きなＳ／Ｎ比も得られる。したがって、本発明の光記録媒体は、多層化に好適な光記録媒体であると言える。

該光記録媒体の形状は、特に制限が無く目的に応じて適宜選択され、円盤状、矩形状（カード状）、テープ状、ドラム状等の種々の公知の形状をとり得る。例えば、該光記録媒体を、トラッキングの必要な光記録媒体として用いる場合、同心円状、スパイラル状等のトラキング用のグルーブが該光記録媒体に形成される。この場合、該光記録媒体のグルーブ上に、上記共鳴反射させる回折格子が形成される。

本発明の光記録媒体は、光記録層、周期構造層及び低屈折率層以外に、その他の構成として、ポリカーボネート等からなる基板、保護層、カバー層等の公知の部材を、適宜、備えてもよい。

以下、光記録層の屈折率を変化させて共鳴反射の発生条件を制御する光記録媒体を例に挙げて、本発明の光記録媒体を説明する。

〔第１実施形態：光記録媒体１〕
図１は、第１実施形態に係る光記録媒体１の構成を示す説明図（部分断面図）である。光記録媒体１は、記録・再生光の入射側から順に、光記録層２、周期構造層３及び低屈折率層４を備え、図１において上から順に、光記録層２、周期構造層３、低屈折率層４が配置している。

（光記録層）
前記光記録層２は、記録光が照射されると屈折率が変化可能な材料からなる。該光記録層２に用いられる材料としては、再生光に対する屈折率が周期構造層３よりも低く、記録光が照射されると屈折率が変化可能であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。光記録層２の屈折率を周期構造層３よりも低くするのは、周期構造層３をそれよりも屈折率の低い光記録層２及び低屈折率層４で挟むことにより、周期構造層３の周期構造部５で回折した再生光が、周期構造層３内で全反射するようにするためである。もっとも、光記録層２や低屈折率層４がなくなっても、つまり、周期構造層３が直接空気に触れる構成であっても、その空気を屈折率の低い層として機能させることにより、回折光を周期構造層３内で全反射させることが可能である（詳細は後述する）。

前記材料としては、例えば、記録光が照射されると架橋して屈折率が変化する光架橋性樹脂（フォトポリマー）、二格子吸収を利用した色素材料、フォトリフラクティブ結晶材料がある。

具体的には、例えば、非特許文献２(W. J. Gambogi, W. K. Smothers, K.W. Steijin, S. H. Stevenson and A. M. Weber, Color holography using Dupont holographic recording fims, Proc. SPIE, 2405 62(1995))に示されるＨＲＦ−７００Ｘ０５９、ＨＲＦ−７００Ｘ０６０、ＨＲＦ−７００Ｘ０６３（いずれもデュポン社製）を用いることができる。

（周期構造層）
前記周期構造層３は、図１において示されるように、前記光記録層２と、前記低屈折率層４との間に配置している。本実施形態において、該周期構造層３は、再生光が入射する面（光記録層２と接する面）に、微細な凹凸により再生光が回折する周期構造部５が形成されている。符号６は、周期構造部５以外の他の部分の周期構造層３を示す。

＜周期構造部＞
図２は、図１に示される光記録媒体１の周期構造層３の一部である周期構造部５の構成を示す説明図（部分断面図）である。前記周期構造部５は、図２に示されるように、凸部７と、凹部８が周期的に配列した周期構造を有する。

図２において、Ｌ_５は、周期構造部５の厚みを表す。なお、Ｌ_５は光記録媒体１の凸部７の高さ及び凹部８の深さでもある。図２において示される符号ｐは、凸部７の幅を表し、符号ｄは凹部８の幅を表す。符号Ｃは、周期構造の１組の凸部７及び凹部８からなる凹凸周期を表す。
本実施形態において、周期構造の凸部７の幅ｐ、凹部８の幅ｄ及び凹凸周期Ｃ（ピッチ）は、いずれも再生波長よりも短く設定されているが、共鳴反射を発生させるものであれば、これに限定されない。また、周期構造層５の厚みも、共鳴反射を発生させるために、再生光の波長よりも短く設定されているが、同様に、これに限定されるものではない。

該周期構造部５は、図１に示されるように、前記光記録層２と接触している。該周期構造部５の凹部８には、前記光記録層２の一部分が隙間なく充填されている。つまり、充填された光記録層２の一部分は、該周期構造部５の凹部８の形状に沿った（凹部８と相補的な）凸部形状となっている。

該周期構造部５において、互いに屈折率の異なる、凸部７と、凹部８内の光記録層２とが交互に配置してしている。本実施形態においては、凸部７の屈折率の方が、凹部８内の光記録層２の屈折率よりも高く設定されている。

なお、該周期構造部５の凹凸形状は、再生光の共鳴反射を誘起する構造であれば特に制限はなく、適宜、選択することができ、例えば、凸部７及び凹部８を縞状に配置した周期構造部、ピット状（孔状）の凹部８と、該凹部８以外の個所からなる凸部７とからなる周期構造部が挙げられる。

周期構造層３に用いられる材料としては、前記光記録層２よりも高い屈折率を有するものであれば、特に制限はなく、適宜、選択することができるが、例えば、ＴｉＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、ＨｆＯ_２などが好ましい。

（低屈折率層）
低屈折率層４は、周期構造層３の再生光入射側と反対側の面に接して設けられている。
該低屈折率層４は、前記周期構造層３よりも屈折率の低い材料からなる。該材料としては、前記周期構造層３よりも屈折率が低ければ特に制限がなく、適宜、選択することができ、例えば、アクリル樹脂、メタクリル酸樹脂、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂等の樹脂が挙げられる。低屈折率層４が周期構造層３よりも屈折率の低い材料からなるのは、上記したように、周期構造部５で回折した再生光を、周期構造層３内で全反射させるためである。このため、低屈折率層４を省略する（周期構造層３に接する空気を屈折率の低い層として機能させる）ことも可能である（後述する第３実施形態参照）。

（光記録媒体の記録方法）
図３は、光記録媒体１に記録光９が照射されて光記録層２中に記録領域１０が形成された様子を示す説明図（部分断面図）である。図３に示されるように、光記録媒体１は、前記光記録層２に記録光９が照射されると、光記録層２の屈折率が変化して記録領域１０が形成される。該記録光９の照射は、適宜、公知の記録光照射手段を用いて行われる。本実施形態においては、該記録光９は、光記録媒体１の光記録層側から照射される。

該記録領域１０は、必ずしも、光記録層２の厚み方向のすべてにわたって形成される必要はないが、少なくとも光記録層２と、周期構造層３の周期構造部５との接触面を覆うように形成されることが好ましい。より具体的には、周期構造層３の周期構造部５の凹部８内に充填している光記録材料２の屈折率が少なくとも変化して、記録領域１０が形成されることが好ましい。このように光記録材料２の記録領域１０の屈折率が変化することで、記録領域１０においてのみ再生光が共鳴反射したり、あるいは、記録領域１０においてのみ再生光が透過したりするようになる（詳細は後述する）。
該記録領域１０は、該光記録媒体１に適宜形成される。形成される該記録領域１０の個数は、目的に応じて適宜、設定される。

ここで、光記録層２に記録領域１０が形成される前後の屈折率の変化について説明する。記録領域１０が形成される前の光記録層２の屈折率がｎ_１０であり、記録領域１０の屈折率がｎ_１１である場合、これらの屈折率の関係は、ｎ_１０＜ｎ_１１、及びｎ_１０＞ｎ_１１のいずれであってもよい。つまり、記録光を照射することによって、光記録層２の屈折率を高めてもよく、反対に、記録光を照射することによって、光記録層２の屈折率を低くしてもよい。
なお、屈折率が変化していない領域は、未だ記録がない領域であり、未記録領域１１となっている。

（光記録媒体の再生方法）
図４は、光記録媒体１の再生原理を示す説明図である。この光記録媒体１の光記録層２には、記録領域１０及び未記録領域１１がある。再生光１２は、前記記録光９と同じ波長を有し、光記録層側から、光記録媒体１に対して光記録層２側に略垂直に照射される。なお、再生光の照射は、公知の再生光照射装置を用いて行われる。本実施形態においては、再生光と記録光の波長は、同一のものを用いているが、他の実施形態においては、互いに異なっていてもよい。

再生光１２が、未記録領域１１に向けて照射されると、再生光１２は、光記録層２、周期構造層３及び低屈折率層４をそのまま透過する。これに対し、再生光１２が記録領域１０に向けて照射されると、再生光１２は光記録層２中の記録領域１０を透過した後、周期構造層３の周期構造部５で回折し、周期構造層３内を全反射した回折光が周期構造部５によってカップリングすることにより、共鳴反射する。共鳴反射した光１３（以下、共鳴反射光と称する場合がある）は、光記録媒体１の再生光入射側へ向けて進む。
このように、光記録媒体１の記録領域１０に再生光１２を照射した場合と、未記録領域１１に再生光１２を照射した場合とでは、再生光の挙動が異なる。光記録媒体１は、この再生光１２の異なる挙動を利用して記録情報が検出され、再生される。つまり、該光記録媒体１は、共鳴反射光１３を検出することによって、記録された情報を読み出し、再生できる。なお、共鳴反射光１３の検出には、適宜、公知の検出装置を用いることができる。

光記録媒体１から検出される光は、理想的には、記録領域１０からの光（共鳴反射光）のみである。そのため、再生光１２を記録領域１０に照射して得られる反射光（共鳴反射光１３）と、未記録領域１１に照射して得られる反射光との強度比（コントラスト比）が、非常に大きく、その結果、Ｓ／Ｎ比も大きくとることができる。

なお、光記録媒体１の他の再生方法として、低屈折率層４側に検出装置を設置して、光記録層２側から低屈折率層４側へ透過する光を検出し、該光記録媒体１に記録された情報を再生する方法がある。
記録領域１０において共鳴反射光１３が発生すると、該記録領域１０を透過する光は、著しく少なくなり、理想的には、該記録領域１０を透過する光が無くなる。そのため、非記録領域１１を透過する光と、記録領域１０を透過する光との強度比（コントラスト比）が、非常に大きく、その結果、Ｓ／Ｎ比も大きくとることができる。

〔光記録媒体の製造方法〕
以下、光記録媒体の製造方法を説明する。

本実施形態に係る光記録媒体の製造方法は、少なくとも、低屈折率層形成工程と、周期構造層形成工程と、光記録層形成工程とを含む。

（低屈折率層形成工程）
前記低屈折率層形成工程は、周期構造層よりも屈折率の低い材料を用いて、低屈折率層を形成する工程である。
前記材料が、例えば、ポリメチルメタクリレート等の樹脂からなる場合、該樹脂を、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、トルエン等の有機溶媒に溶解して樹脂溶液を調製し、調製された該樹脂溶液を、ポリカーボネート等の基板上にスピンコーティング等によって塗布し、塗布した樹脂溶液を乾燥することによって、低屈折率層が形成される。
なお、低屈折率層形成工程においては、適宜、公知の溶液調製方法、塗布方法、乾燥方法等を用いることができる。

（周期構造層形成工程）
前記周期構造層形成工程は、周期構造層を形成する工程である。周期構造層は、光記録層よりも高い屈折率を有する材料を用いて形成される。
例えば、前記基板上に形成した低屈折率層上に、先ず真空蒸着法等の公知の方法により該材料からなる薄膜を形成する。その後、該薄膜上に、更に、フォトポリマー等からなるレジスト層を形成し、該レジスト層に、所定の凹凸形状を有するモールド等で凹凸形状を転写し、レジスト層（マスク）を介して、前記薄膜をエッチングすることによって、周期構造層の周期構造部（の凸部）を一体的に製造できる。

（光記録層形成工程）
前記光記録層形成工程は、前記周期構造層上に、光記録層を形成するものである。周期構造部の上に、周期構造層の屈折率よりも低い屈折率を有する材料の樹脂溶液をスピンコート等の公知の方法により塗布し、該樹脂溶液を乾燥することによって、光記録層を形成することができる。
なお、ＨＲＦ−７００Ｘ０５９等の市販の材料を用いる場合、適宜、該材料を溶剤に溶解して、用いることができる。

本発明の光記録媒体の製造方法において、前記低屈折率層形成工程、周期構造層形成工程、光記録層形成工程の順は、該光記録媒体が製造可能であれば、特に制限はない。

〔第２実施形態：光記録媒体１０１〕
図５は、本発明の第２実施形態に係る光記録媒体１０１の構成を示す説明図（部分断面図）である。該光記録媒体１０１は、上記第１実施形態の光記録媒体１と同様、光記録層２、周期構造層３及び低屈折率層４を備える。但し、この光記録媒体１０１は、記録領域１０において再生光が透過し、未記録領域１１において共鳴反射するように、光記録層２、周期構造層３及び低屈折率層４の屈折率等の条件が設定されている点が、上記第１実施形態の光記録媒体１と大きく異なる。
光記録媒体１０１は、光記録層２側から再生光１２を照射し、低屈折率層４側から透過光、又は光記録層２側から反射光（共鳴反射光）を検出することによって、該光記録媒体１０１の記録情報を再生できる。

〔第３実施形態：光記録媒体２０１〕
図６は、本発明の第３実施形態に係る光記録媒体２０１の構成を示す説明図である。該光記録媒体２０１は、光記録層２及び周期構造層３を備えるが、上記第１実施形態の光記録媒体１のように、低屈折率層４を備えるものではない。
光記録媒体２０１は、上記光記録媒体１と同様、記録領域１０において再生光が共鳴反射し、未記録領域１１において再生光が透過する構成となっている。
該光記録媒体２０１では、外気（空気）が、上記光記録媒体１の低屈折率層４の機能を果たしている。このため、上記光記録媒体１のような低屈折率層４を特に設ける必要がなくなる。

〔第４実施形態：光記録媒体３０１〕
図７は、光記録媒体３０１の構成を示す説明図である。該光記録媒体３０１は、記録光（図示せず）が照射されると、屈折率が変化する周期構造層３０３を備える。該周期構造層は、他の実施形態の周期構造層３と同様、周期構造部５を有する。該周期構造部５は、凸部７及び凹部８を有する。
該光記録媒体３０１は、周期構造層３において、屈折率が変化した箇所３０１が記録領域３１０となり、変化していない領域が未記録領域３１１となっている。周期構造層３の記録領域３１０に再生光１２が照射されると共鳴反射光１３が生じ、未記録領域３１１に再生光１２が照射されると、該再生光１２は該光記録媒体３０１を透過する。なお、該光記録媒体３０１は、保護層３０２と、低屈折率層３０４とを備える。
他の実施形態においては、屈折率が変化していない箇所において、共鳴反射光を発生させ、屈折率を変化させた箇所において再生光を透過させる構成としてもよい。

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるものではない。

（実施例１）
〔光記録媒体〕
本実施例１の光記録媒体の基本構成は、図１等に示される第１実施形態に係る光記録媒体１に対応する。そのため、以後、本実施例の光記録媒体を、説明の便宜上、光記録媒体１と称し、適宜、図１等を用いて説明する。
本実施例１の光記録媒体１は、４０５ｎｍの青色レーザーダイオードを再生光として用いるものである。
該光記録媒体１は、光記録層２と、周期構造層３と、低屈折率層４とを備え、更に、低屈折率層４と接する基板を備える。該光記録媒体１の光記録層２の屈折率ｎ_１は１．５７、周期構造層３の屈折率ｎ_２は２．２５、及び低屈折率層の屈折率ｎ_３は１．５０に設定されている。

光記録層２の材料として、ＨＦＲ−７００（デュポン社製）を用いた。 周期構造層３は、ＴｉＯ_２を用いて一体的に形成した。低屈折率層４の材料として、ポリメチルメタクリレートを用いた。なお、基板は、ポリカーボネートからなる。

本実施例１の光記録媒体１において、前記周期構造層３の凹凸周期Ｃ（ピッチ）は２００ｎｍ、周期構造部５の厚みＬ_５は２１ｎｍ、周期構造の凸部７の幅ｐは１００ｎｍ、周期構造の凹部８の幅（溝の幅）ｄは１００ｎｍにそれぞれ設定した（図２参照）。また、周期構造部５（凸部７）を除いた周期構造層３の厚みＬ_６は７５ｎｍに設定した。

＜記録＞
本実施例１の光記録媒体１に記録光（４０５ｎｍ）を集光して照射し、光記録層２内のフォトポリマーを反応させて屈折率を高め、記録領域１０を形成した（図３参照）。
なお、照射する記録光の強度、時間は、変化後の光記録層（記録領域１０）の屈折率が、約１．６０となるように設定した。

＜再生＞
記録領域１０を形成した本実施例１の光記録媒体を４０５ｎｍの再生光で再生した。再生光は、光記録媒体の光記録層２側からであって、周期構造層３の法線方向から照射した。
図４に示されるように、再生光１２が、情報が記録されていない未記録領域１１に照射されると、再生光１２は周期構造層３を透過して低屈折率層４側へ向かい、再生光１２が記録領域１０に照射されると、再生光１２は共鳴反射し、共鳴反射光１３が光記録層２側へ向かうようになる。

本実施例１の光記録媒体１は、光記録層２の屈折率が１．５７から１．６０に変化すると、周期構造層３が再生光１２をほとんど透過しなくなる。
ここで、図８を用いて光記録層２の屈折率の変化と、光記録媒体１の再生光の透過率との関係を説明する。図８は、光記録層２の屈折率と、光記録媒体１に照射された再生光の透過率との関係を示すグラフである。図８において、縦軸は透過率を表し、横軸は光記録層２の屈折率を表す。
図８に示されるように、光記録層２の屈折率が１．５７の時、即ち、光記録層２が未記録領域１１の場合、透過率は略１．０（略１００％）となっていることがわかる。
これに対し、光記録層２の屈折率が１．６０の時、即ち、屈折率が変化して光記録層２中に記録領域１１が形成された場合、再生光は、殆ど光記録媒体１を透過しなくなり、共鳴反射されることがわかる。
これは、周期構造層３の周期構造部５の凹部８に充填され、入り込んでいる部分を含む光記録層２の屈折率が、１．５８から１．６０に変化したことによって、周期構造部５が、共鳴反射を発生させる回折格子として機能したためと考えられる。
なお、光記録層２の屈折率が１．６０よりも大きくなると、光記録媒体１を透過する光が急激に増える。
このように、光記録媒体１は、光記録層２の屈折率を僅かに変化させるだけで、共鳴反射を発生させない場合と、共鳴反射を発生させる場合とを切り替えられることがわかる。

本実施例１の光記録媒体１の再生方法は、光記録層２側から照射した再生光が、記録領域１０において共鳴反射されることを利用したものである。該再生方法は、光記録媒体１の光記録層２側に、所定の公知の光検出装置（図示せず）を配置し、該光検出装置によって、記録領域１０において共鳴反射された光を検出し、その検出結果に基づいて再生するものである。

本実施例１の光記録媒体１は、光記録層２の屈折率を僅かに変化させただけで、大きなコントラスト比の透過光及び反射光が得られ、大きなＳ／Ｎ比が得られる。

（実施例２）
〔光記録媒体の製造方法〕
上記実施例１の光記録媒体１の製造方法を、以下、説明する。
＜低屈折率層形成工程＞
図９は、光記録媒体１の製造工程を示す説明図である。図９（ａ）に示されるように、先ず、所定形状に加工したポリカーボネート基板１５（厚み：６００μｍ）を用意し、このポリカーボネート基板１５の上に、スピンコートによって、ポリメチルメタクリレート（重量平均分子量：５００，０００）樹脂溶液を塗布した。塗布後、該樹脂溶液を乾燥して、ポリカーボネート基板上に樹脂薄膜（低屈折率層４）を形成した。形成された樹脂薄膜の膜厚は約１μｍであった。
なお該樹脂溶液は、ポリメチルメタクリレートをアニソールで溶解したもの（１５質量％）を用いた。

＜周期構造層形成工程＞
前記低屈折率層形成工程により、形成された樹脂薄膜（低屈折率層４）の上に、真空蒸着法によって、ＴｉＯ_２薄膜７０を形成した（図９（ｂ）参照）。該薄膜７０の膜厚は、約１００ｎｍであった。
該薄膜７０の上に、更に、光硬化性樹脂（ＰＡＫ−０１、東洋合成工業製）をスピンコートによって塗布し、光硬化性樹脂の塗膜８０を形成した。塗布後、該塗膜８０を乾燥した。
乾燥後、該塗膜８０の表面に、周期構造を形成するための凹凸パターンを備えた合成石英ガラス製モールド９０を押し当てた（図９（ｃ）参照）。その後、該モールド９０を塗膜８０に押し当てたまま、該モールド９０越しに、光硬化性樹脂からなる塗膜８０に対し、紫外線を照射して、該光硬化性樹脂を硬化させた。その後、該モールド９０を除去し、該塗膜８０に該モールド９０の有する凹凸パターンを転写した（図９（ｄ）参照）。
凹凸パターンが転写された塗膜８０を、マスクとして、上記ＴｉＯ_２薄膜７０をエッチングした。その後、該マスク（塗膜８０）を除去して、周期構造層５（凸部７）を有する周期構造層３を得た（図９（ｅ）参照）。
なお、上記モールド９０の凹凸パターンは、電子ビーム露光装置を用いて形成した。該凹凸パターンは、凹凸の溝が同心円状に配置している。

＜光記録層形成工程＞
前記周期構造層形成工程により形成された周期構造層３の上に、ＨＲＦ−７００Ｘ０５９（デュポン社製）を、ジクロロメタンとメタノールの混合液に溶解して調製した樹脂溶液をスピンコートによって塗布し、該樹脂溶液を乾燥して光記録層２を形成した。

以上のように、低屈折率層形成工程、周期構造層形成工程及び光記録層形成工程を経て、光記録媒体１を得た。

（実施例３）
〔多層化光記録媒体〕
実施例３の光記録媒体は、積層された複数の光記録層を有する多層化光記録媒体である。 図１０は、実施例３の多層化光記録媒体の構成を示す説明図（部分断面図）である。多層化光記録媒体４０１は、光記録層２、周期構造層３及び低屈折率層４からなる１組を、基本構成としている。なお、この基本構成を基本ユニット１５０と称する。
実施例３の多層化光記録媒体４０１の該基本ユニット１５０の各層は、実施例１の光記録媒体１の光記録層２、周期構造層３及び低屈折率層４に、それぞれ対応する。
図１０に示されるように、実施例３の多層化光記録媒体４０１は、４つの基本ユニット１５０を備える。実施例３の多層化光記録媒体４０１の基本ユニット１５０は、すべて同じ構成とした。なお他の実施形態の多層化光記録媒体４０１においては、互いに異なる構成を有する基本ユニットを用いてもよい。
なお、図１０において、最も下に配置する基本ユニット１５０は、ポリカーボネート基板１５上に形成されている。
また、各基本ユニット１５０の間には、保護層１２０が形成されている。実施例３の該保護層１２０は、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２からなる。ＺｎＳとＳｉＯ_２の混合比率（モル比）は、ＺｎＳ：ＳｉＯ_２＝８０：２０である。基本ユニット１５０の上に、更に他の基本ユニット１５０を形成する際、基本ユニット１５０の光記録層２の上に、直接、低屈折率層４を形成するための樹脂溶液が塗布されると、該樹脂溶液中に光記録層２が溶け出してしまう。そのため、該保護層１２０を、隣り合う基本ユニット１５０の間に介在させることによって、一方の基本ユニット１５０の光記録層２と、他方の基本ユニット１５０の低屈折率層４とが混ざり合うのを防止している。なお、該保護層１２０は、同組成のターゲットを用いたスパッタリングによって形成した。
図１０において、最も上に配置する基本ユニット１５０上には、保護層１２０を介してカバー層１１０が形成されている。該カバー層１１０は、ポリカーボネートからなる。

実施例３の多層化光記録媒体４０１に情報が記録されていない場合、再生光は、積層された基本ユニット１５０を透過できる。
各基本ユニット１５０の光記録層へのフォーカス、トラッキングは、低屈折率層４と、周期構造層３との屈折率差による界面反射によって制御できる。

なお、共鳴反射の条件は再生光の入射角度に依存するため、光記録媒体（基本ユニット）に対して略垂直に入射した再生光が共鳴反射しても、斜めに入射した再生光は、同じ波長であっても共鳴反射されない。
そのため、図１１に示されるように、多層化光記録媒体４０１の１つの基本ユニット１５０に再生光を集光した場合、その他の基本ユニット１５０には、集光していない再生光１２が照射されるのみであって、該再生光１２の殆どが基本ユニット１５０（周期構造層３）に対し、傾斜して入射するため、他の基本ユニット１５０における共鳴反射は最小限に抑えられる。

図１は、光記録媒体１の構成を示す説明図である。 図２は、光記録媒体１の周期構造層３の一部である周期構造部５の構成を示す説明図である。 図３は、光記録媒体１に記録光９を照射して光記録層２中に記録領域１０が形成された様子を示す説明図である。 図４は、光記録媒体１の再生原理を示す説明図である。 図５は、光記録媒体１０１の構成を示す説明図である。 図６は、光記録媒体２０１の構成を示す説明図である。 図７は、光記録媒体３０１の構成を示す説明図である。 図８は、光記録層の屈折率と、光記録媒体に照射された再生光の透過率との関係を示すグラフである。 図９は、光記録媒体１の製造工程を示す説明図である。 図１０は、多層化光記録媒体の構成を示す説明図である。 図１１は、多層化光記録媒体の再生時の様子を示す説明図である。

符号の説明

１ 光記録場体
２ 光記録層
３ 周期構造層
４ 低屈折率層
５ 周期構造部
７ 凸部
８ 凹部
Ｃ 凹凸周期
ｐ 凸部の幅
ｄ 凹部の幅
Ｌ_５ 周期構造部の厚み
Ｌ_６ 周期構造部を除いた部分の厚み
９ 記録光
１０ 記録領域
１１ 未記録領域
１２ 再生光
１３ 共鳴反射光
１５ 基板
１０１ 光記録媒体
２０１ 光記録媒体
３０１ 光記録媒体
４０１ 光記録媒体（多層化光記録媒体）

Claims (6)

1. 再生光の入射側である一方の面に、微細な凹凸により前記再生光が回折する周期構造部が形成された周期構造層を備え、
   前記周期構造層は、記録光が照射されると前記再生光に対する屈折率が変化する材料で構成され、
   前記周期構造層の変化前の屈折率及び変化後の屈折率のうち一方の屈折率は、前記再生光を前記周期構造層の他方の面側に透過させ、他方の屈折率は、前記回折光を前記周期構造部により共鳴反射させるものであることを特徴とする光記録媒体。
2. 再生光の入射側である一方の面に、微細な凹凸により前記再生光が回折する周期構造部が形成された周期構造層と、
   前記周期構造層の一方の面に接して設けられ、前記再生光に対する屈折率が前記周期構造層よりも低く、記録光が照射されると屈折率が変化する光記録層と、を備え、
   前記光記録層の変化前の屈折率及び変化後の屈折率のうち一方の屈折率は、前記再生光を前記周期構造層の他方の面側に透過させ、他方の屈折率は、前記回折光を前記周期構造部により共鳴反射させるものであることを特徴とする光記録媒体。
3. 前記周期構造層の他方の面に接して設けられ、前記再生光に対する屈折率が前記周期構造層よりも低い低屈折率層を、さらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の光記録媒体。
4. 前記周期構造層、前記光記録層及び前記低屈折率層からなる基本ユニットを、複数個積み重ねて多層化した請求項３に記載の光記録媒体。
5. 請求項３又は４のいずれかに記載の光記録媒体を製造する方法であって、
   低屈折率層を形成する低屈折率層形成工程と、
   該低屈折率層上に、周期構造層を形成する周期構造層形成工程と、
   該周期構造層上に、光記録層を形成する光記録層形成工程と、を備え、
   前記周期構造層形成工程において、
   該低屈折率層上に、前記再生光に対する屈折率が前記周期構造層よりも低い材料で薄膜を形成し、
   形成された薄膜をエッチング処理して、前記周期構造部を形成することを特徴とする光記録媒体の製造方法。
6. 請求項１から４のいずれかに記載の光記録媒体を再生する方法であって、
   前記光記録媒体を透過した再生光及び共鳴反射した再生光の少なくとも一方を検出して再生することを特徴とする光記録媒体の再生方法。