JP2517879B2 - コンパクトディスク型光情報記録媒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はコンパクトディスク型光
情報記録媒体に関し、特に音声や映像等の大量の情報を
記録することができるコンパクトディスク型光情報記録
媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のコンパクトディスク型光情報記録
媒体は、図８に示すように、ポリカーボネート樹脂やア
クリル樹脂からなる円盤状の透明基板８０上に金属から
なる記録膜８１を形成し、さらにアルミニウム等からな
る反射層を設けてなるものであり、レーザ光を照射して
記録膜８１の表面に深さ０．１μｍ程度のピット８２を
形成することにより情報を記録するものである。

【０００３】このような光情報記録媒体から情報を再生
する場合、再生用レーザ光８３をビームスプリッタ８４
を介してレンズ８５ａで集光して透明基板８０側から照
射し、光情報記録媒体からの反射光をビームスプリッタ
８４で反射させてレンズ８５ｂを介して光検出器８６に
導き、ピット８２の長さの違いに起因する反射光量の持
続時間に応じたデジタル信号を情報として検出する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記に
示す従来の方式においては、光情報記録媒体の反射光を
受光して信号としているため、図９（Ａ）に示すよう
に、入射光の波長以外の波長を有する光を検出すること
はできない。また、従来の方式においては、図９（Ｂ）
に示すようなデジタル信号としての情報しか得ることが
できない。

【０００５】さらに、従来の光情報記録媒体において
は、一つのピット８２には一つの情報しか記録すること
ができないので、情報の記録密度に限界があり、音声や
映像等の大量な情報を記録する場合に適していない。

【０００６】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、アナログ信号をも検出することができ、高密度記
録が可能であるコンパクトディスク型光情報記録媒体を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、種々の波
長または強度のレーザ光を用いた陽極化成処理により半
導体材料からなる基板に多孔質層を形成し、これに種々
の波長または強度のレーザ光の照射により発するフォト
ルミネッセンス光を検出することにより、情報の記録・
再生を行うことができることを見出だし本発明をするに
至った。

【０００８】すなわち、本発明は、半導体材料からなる
基板と、前記基板に形成された多孔質層とを具備し、レ
ーザ光が前記多孔質層に照射された際に生じるフォトル
ミネッセンス光を受光することにより信号を検出するこ
とを特徴とするコンパクトディスク型光情報記録媒体を
提供する。

【０００９】ここで、基板を構成する半導体材料として
は、光照射によりフォトルミネッセンスを発する材料、
例えばシリコン、ゲルマニウム、周期率表第III 族およ
び第Ｖ族の元素からなる化合物、周期率表第II族および
第VI族の元素からなる化合物等を用いることができる。
この場合、半導体材料は、均質な多孔質層の形成を容易
にするために単結晶であることが好ましい。

【００１０】多孔質層は、フッ化水素溶液のような溶液
に基板を浸漬して基板に陽極化成処理を施しながら、基
板に記録用レーザ光を照射することにより形成すること
ができる。この場合、照射する記録用レーザ光の波長お
よび強度を変えることにより、再生用レーザ光を照射す
ることにより発するフォトルミネッセンス光の波長およ
び強度を調節することができる。

【００１１】多孔質層の厚さは０．５〜３０μｍである
ことが好ましい。これは、多孔質層の厚さが０．５μｍ
未満であるとフォトルミネッセンス光の強度が不充分と
なり、３０μｍを超えると膜質の劣化を招くからであ
る。

【００１２】

【作用】本発明のコンパクトディスク型光情報記録媒体
は、半導体材料からなる基板と、前記基板に形成された
多孔質層とを具備し、レーザ光が前記多孔質層に照射さ
れた際に生じるフォトルミネッセンス光を受光すること
により信号を検出することを特徴としている。

【００１３】記録用レーザ光を照射することにより情報
が記録された多孔質層では、基板を構成する半導体材料
の微粒子が生じる。この微粒子の寸法は、照射する記録
用レーザ光の波長および強度に応じて決定される。例え
ば、記録用レーザ光の波長が短い場合には、微粒子の寸
法は小さくなる。

【００１４】この微粒子に再生用レーザ光が照射される
と、微粒子からフォトルミネッセンス光が生じる。この
フォトルミネッセンス光のスペクトルは微粒子の寸法に
起因するので、記録用レーザ光の波長および強度を選択
して微粒子の寸法を制御することにより、再生用レーザ
光を照射した際に生じるフォトルミネッセンス光のスペ
クトルを選択することができる。

【００１５】このようにして得られたフォトルミネッセ
ンス光は、広い範囲の波長および強度を有する。このフ
ォトルミネッセンス光には、記録用レーザ光の波長およ
び強度の情報が含まれるので、このフォトルミネッセン
ス光を受光して検出することによりアナログ的に変化す
る記録用レーザ光に含まれる情報を再生することができ
る。なお、記録用レーザ光に含まれる情報がデジタル的
に変化するものであれば、再生された情報がデジタル的
になることは言うまでもない。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して具体
的に説明する。

【００１７】（実施例１）図１は本発明のコンパクトデ
ィスク型光情報記録媒体の一実施例を示す概略図であ
る。図中１０はシリコン基板を示す。シリコン基板１０
上には、多孔質層であるポーラスシリコン層１１が形成
されている。ポーラスシリコン層１１において記録用レ
ーザ光が照射された部分には、発光部１１ａが形成され
ている。

【００１８】このポーラスシリコン層１１は、図２に示
す装置を用いて次のように形成される。まず、図２にお
いて、断面コの字形のテフロン製セル２０ａ内に、Ｉｎ
またはＡｌからなる電極２１を有するシリコン基板１０
を電極２１を下向きにして載置する。次いで、シリコン
基板１０上にＯリング２２を介してテーパー状の内壁面
を有するテフロン製セル２０ｂを設置する。次いで、シ
リコン基板１０表面とセル２０ｂとにより区画される領
域内にフッ化水素溶液等のような電解液２３を注入す
る。なお、電極２１は、セル２０ｂの内壁面に設けられ
たＰｔ電極２４と直流電源２５を介して電気的に接続さ
れている。

【００１９】このような状態で所定の波長および強度の
記録用レーザ光をレンズ２６で集光してシリコン基板１
０表面に照射すると、記録用レーザ光が照射されていな
い部分には陽極化成処理により発光しないポーラスシリ
コン層１１が形成されると共に、記録用レーザ光が照射
された部分には発光部１１ａが形成される。ここで、ポ
ーラスシリコン層１１における発光部１１ａとは、フォ
トルミネッセンス法により測定した際に発光が見られる
部分をいう。このようにして形成された図３に示すよう
に、記録用レーザ光の光源（図示せず）を走査させて記
録用レーザ光を照射した部分に発光部１１ａがトラック
状に形成される。

【００２０】上記のようにして得られたコンパクトディ
スク型光情報記録媒体に、図４に示すように、ポーラス
シリコン層１１を有するシリコン基板１０にレンズ１２
で集光した再生用レーザ光を再生用レーザ光の光源（図
示せず）を走査させながら照射すると、発光部１１ａに
照射されたレーザ光により特定範囲の波長および強度を
有するフォトルミネッセンス光が発生する。このフォト
ルミネッセンス光の波長および強度には、発光部１１ａ
形成時、すなわち情報記録時に用いた記録用レーザ光の
波長および強度に関する情報が含まれる。このため、こ
のフォトルミネッセンス光を検出することにより記録情
報の再生が可能である。

【００２１】この場合、図５（Ａ）に示すように、入射
させる再生用レーザ光は単一波長であるが、受光するフ
ォトルミネッセンス光の波長は例えば５５０〜９００nm
のような特定範囲に亘る。

【００２２】本発明のコンパクトディスク型光情報記録
媒体は、発光部形成の際、すなわち情報記録の際に記録
用レーザ光のパワーを変えながら連続して記録用レーザ
光を走査しながら照射することにより、強度の異なるフ
ォトルミネッセンス光を発する発光部をトラック上に連
続して形成することができる。これにより、フォトルミ
ネッセンス光のピーク強度を検出することで図５（Ｂ）
に示すような連続したアナログ信号を記録・再生するこ
とができる。

【００２３】また、後述する実施例３にて説明するよう
に、記録用レーザ光の波長を変えると、再生用フォトル
ミネッセンス光の波長が変わる。すなわち、波長に情報
をのせて記録し、それを再生することができる。この場
合、アナログ記録もデジタル記録も可能である。

【００２４】なお、一度形成した多孔質層をエッチング
により除去することにより記録情報を消去し、再度基板
に陽極化成処理を施して多孔質層および発光部を形成す
ることにより情報の書換えを行うことができる。

【００２５】（実施例２）本発明のコンパクトディスク
型光情報記録媒体は、発光部の形成の際、すなわち情報
記録の際に記録用レーザ光の照射時間を変えることによ
り、異なる情報を記録することができる。これは、記録
用レーザ光の照射時間を変えることにより微粒子の密度
が変り、それに伴い再生用レーザ光を照射したときに発
するフォトルミネッセンス光の強度が変るからである。

【００２６】図６（Ａ）〜（Ｃ）は記録用レーザ光とし
てスポットサイズ２mmφのＨｅ−Ｎｅレーザを用い、そ
の照射時間を変えた場合における、再生用レーザ光を照
射したときに発するフォトルミネッセンス光の強度の面
内分布（６mm×６mm）を示す図である。すなわち、図６
（Ａ）は照射時間５分の場合、図６（Ｂ）は照射時間１
０分の場合、図６（Ｃ）は照射時間１５分の場合をそれ
ぞれ示す。図６から分かるように、記録用レーザ光の照
射時間により強度の異なる情報を記録することができ
る。

【００２７】（実施例３）本発明のコンパクトディスク
型光情報記録媒体においては、多孔質層形成の際に多孔
質層における同一部分に異なる波長を有する少なくとも
２種の記録用レーザ光を照射することにより、再生用レ
ーザ光を照射した際に発するフォトルミネッセンス光の
波長範囲を単一の記録用レーザを用いた場合よりも広げ
ることができる。すなわち、異なる波長を有する少なく
とも２種の記録用レーザ光を照射した場合に対応するフ
ォトルミネッセンス光の波長の範囲は、それぞれ単独で
照射した少なくとも２種の記録用レーザ光に対応するフ
ォトルミネッセンス光の波長範囲を重ね合わせた範囲に
広がる。すなわち、フォトルミネッセンス光のピーク強
度を示す波長（ピーク強度）は、単独のレーザ光照射の
場合のフォトルミネッセンス光のピーク強度の中間にな
る。

【００２８】図７は記録用レーザ光としてＡｒレーザ
（波長５１５nm）を単独で用いた場合、Ｈｅ−Ｎｅレー
ザ（波長６３３nm）を単独で用いた場合、Ａｒレーザお
よびＨｅ−Ｎｅレーザを同時に用いた場合に対応するフ
ォトルミネッセンス光のスペクトルを示すグラフであ
る。

【００２９】図７から分かるように、Ａｒレーザおよび
Ｈｅ−Ｎｅレーザを同時に照射した場合のフォトルミネ
ッセンス光の波長範囲は、Ａｒレーザを単独で照射した
場合のフォトルミネッセンス光の波長範囲とＨｅ−Ｎｅ
レーザを単独で照射した場合のフォトルミネッセンス光
の波長範囲とを重ね合わせた範囲である。この波長範囲
は、Ａｒレーザを単独で照射した場合またはＨｅ−Ｎｅ
レーザを単独で照射した場合のそれぞれのフォトルミネ
ッセンス光の波長範囲よりも広がっている。

【００３０】したがって、少なくとも２種の記録用レー
ザ光を照射することにより、多孔質層における同一の発
光部に多重記録を行うことができ、従来に比べてより多
くの情報を記録することができる。すなわち、フォトル
ミネッセンス光を波長選択フィルターに通して特定波長
域だけの光信号を検出することにより、２種類の記録用
レーザ光に含まれている情報を別々に分離して再生する
ことができる。したがって、フォトルミネッセンス光の
受光の際に種々の波長選択フィルターを用いることによ
り、同一の発光部から多重の情報を抽出することができ
る。

【００３１】本実施例１〜３においては、基板を構成す
る半導体材料としてシリコンを用いた場合について説明
しているが、光照射によりフォトルミネッセンスを発す
るゲルマニウム、周期率表第III 族および第Ｖ族の元素
からなる化合物、周期率表第II族および第VI族の元素か
らなる化合物を基板材料として用いても本発明の効果を
発揮する。

【００３２】

【発明の効果】以上説明した如く本発明のコンパクトデ
ィスク型光情報記録媒体は、半導体材料からなる基板
と、前記基板に形成された多孔質層とを具備し、多孔質
層形成の際にレーザ光を照射して情報を記録し、別のレ
ーザ光が前記多孔質層に照射された際に生じるフォトル
ミネッセンス光を受光することにより信号を検出するの
で、従来のコンパクト型光情報記録媒体では不可能とさ
れていたアナログ信号をも検出することができ、これに
より、超高密度記録が可能となり、音声や映像の大量な
情報を記録することができるコンパクトディスク材料と
して応用可能である。例えば、アナログ音声記録媒体で
あるレコードと、デジタル信号記録媒体であるコンパク
トディスクの両方の機能を併せ持ち、しかもレコードの
ように針による傷付きのない光情報記録媒体等に応用す
ることができる。

【００３３】また、本発明のコンパクトディスク型光情
報記録媒体は、基板材料として半導体材料を用いている
ので、従来の集積回路製造プロセスにおいて多孔質層形
成工程を付加することにより得ることができる。このた
め、種々の電子機器への組み込むことができ、これらの
機器に応用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコンパクトディスク型光情報記録媒体
の一実施例を説明するための概略図。

【図２】本発明のコンパクトディスク型光情報記録媒体
の作製方法を説明するための概略図。

【図３】本発明のコンパクトディスク型光情報記録媒体
の信号記録方法を説明するための概略図。

【図４】本発明のコンパクトディスク型光情報記録媒体
の信号再生方法を説明するための概略図。

【図５】（Ａ），（Ｂ）は本発明のコンパクトディスク
型光情報記録媒体の情報検出方式を説明するための図。

【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明のコンパクトディスク
型光情報記録媒体における異なる強度の信号記録を説明
するための図。

【図７】２種類の記録用レーザ光を照射して作製した本
発明のコンパクトディスク型光情報記録媒体のフォトル
ミネッセンスと波長との関係を示すグラフ。

【図８】従来のコンパクトディスク型光情報記録媒体を
説明するための概略図。

【図９】（Ａ），（Ｂ）は従来のコンパクトディスク型
光情報記録媒体の情報検出方式を説明するための図。

【符号の説明】

１０…シリコン基板、１１…ポーラスシリコン層、１１
ａ…発光部、１２，１４，２６…レンズ、１３…波長選
択フィルター、１５…光検出器、２０ａ，２０ｂ…セ
ル、２１…電極、２２…Ｏリング、２３…電解液、２４
…Ｐｔ電極、２５…交流電源。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体材料からなる基板と、前記基板に
   形成された多孔質層とを具備し、レーザ光が前記多孔質
   層に照射された際に生じるフォトルミネッセンス光を受
   光することにより信号を検出することを特徴とするコン
   パクトディスク型光情報記録媒体。
2. 【請求項２】 半導体材料がシリコンである請求項１記
   載のコンパクトディスク型光情報記録媒体。
3. 【請求項３】 前記多孔質層は前記基板の表面にレーザ
   光を部分的に照射しながら陽極化成処理を施すことによ
   り形成されたものである請求項１記載のコンパクトディ
   スク型光情報記録媒体。
4. 【請求項４】 前記レーザ光が照射された前記多孔質層
   は、前記基板を構成する半導体材料の微粒子を含む請求
   項３記載のコンパクトディスク型光情報記録媒体。