JP2551930B2 - 光記録媒体 - Google Patents

光記録媒体

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JP2551930B2
JP2551930B2 JP59008834A JP883484A JP2551930B2 JP 2551930 B2 JP2551930 B2 JP 2551930B2 JP 59008834 A JP59008834 A JP 59008834A JP 883484 A JP883484 A JP 883484A JP 2551930 B2 JP2551930 B2 JP 2551930B2
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  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はレーザ光によって情報を記録再生することの
できる光記録媒体に関する。
レーザ光線によって情報を媒体に記録し、かつ再生す
る追記型光ディスクメモリは、記録密度が高いことから
大容量記録装置として優れた特徴を有している。このよ
うな追記型ディスクメモリの記録媒体としては、Te,Bi
等の半金属薄膜及び有機色素薄膜が使用されている。有
機色素薄膜は、半金属薄膜より優れた熱特性、即ち低い
熱伝導率と小さな熱容量を持っているので、吸収エネル
ギー密度当りの膜の温度上昇は大きく、高い記録感度が
期待できる。しかし、有機色素薄膜は、半導体レーザの
波長域(〜800nm)で半金属薄膜ほどには大きな反射率
を示さないので、半導体レーザを再生用光源とする場
合、再生信号及びサーボ信号の品質に問題を生じる。こ
れを改善する方法として、有機色素薄膜と基板の間にAl
等の反射膜を設ける媒体構成が知られている。この構成
を採用し、有機色素薄膜の膜厚を調整することにより、
記録前後の反射率変化、即ち変調量を半金属薄膜の場合
と同程度に大きくすることができる。しかし、この構成
では、記録再生光の入射方向が媒体の表面側に限られる
という制約がある。
本発明の目的は、前述の従来技術の欠点を改良し得る
新規な媒体構成により、再生出力の大きな光記録媒体を
提供することにある。
すなわち本発明は、透明な基板の片側に記録層を設
け、レーザ光の照射によって情報を記録層の形状変化で
記録する光記録媒体において、前記記録層と前記基板の
間に前記レーザ光に対応して実質的に透明でかつ前記基
板の屈折率より小さい屈折率を有するスペーサ層を設け
たことを特徴とする。透明な基板上に記録層が形成され
ている媒体の基板側から入射した時の媒体反射率は、記
録層と基板の光学定数(複素屈折率)および記録層の厚
さに依存する。透明な基板としては、通常ガラス又は各
種合成樹脂が使用される。これらの可視光から近赤外光
域での屈折率nはほぼ15であり、この範囲の波長にはほ
とんど依存しない。したがって、媒体の反射率は、記録
層の光学定数と厚さで決定される。記録層として有機色
素膜あるいは有機色素を分散させた樹脂膜を用いる場
合、これらの膜の複素屈折率(n−ik)は半導体レーザ
波長域(〜800nm)で高々2.5−i1.0である。
例えば、記録層の複素屈折率が2.3−i0.8であり、基
板の屈折率が1.5の場合、波長830nmでの基板側から入射
した時の媒体反射率は第1図に示すように記録層の厚さ
に依存する。これより、最大反射率は記録層の厚さが約
90nmの時に得られ、その値は18%であることが判る。記
録層に孔を形成して記録を行なう媒体では、再生の出力
の大きさ(変調量)は近似的に、孔が形成されていない
時の媒体反射率と孔が形成され記録層の厚さがゼロとな
った時の反射率、即ち基板のみの反射率の差に比例する
と考えることができる。第1図の例で、記録層の厚さを
90nmとすると、孔が形成されていない時の媒体反射率は
18%であり、基板反射率は4%であるので、変調量は14
%となる。このように媒体反射率が比較的小さい場合、
変調量に占める基板反射率の割合は無視できないことが
判る。
このような、基板反射率の問題は、第2図に示す本発
明の一つの媒体構成例により解決される。即ち、基板10
と記録層20の間にスペーサ層30を設けることにより、媒
体の変調量を高めることができる。但し、スペーサ層30
の材料及びその厚さは下記する条件を満たすように選択
されなければならない。まず、基板10上にスペーサ層30
のみが形成されている第3図に示すような構成を考え
る。基板10を通して入射した光100は、基板10とスペー
サ層30の界面及びスペーサ層30と空気との界面でその一
部は反射されて反射光200となる、反射光200の大きさ
(反射率)は、スペーサ層30の屈折率と厚さに依存す
る。スペーサ層30の屈折率が基板10の屈折率より大きい
場合、反射率はスペーサ層30の厚さに依存するがその値
はスペーサ層30が無い時の値以上となる。一方、スペー
サ層30の屈折率が基板10の屈折率より小さい場合も反射
率はスペーサ層30の厚さに依存するが、この場合はスペ
ーサ層30が無い時の値以下となる。したがって、本発明
で使用されるスペーサ層は基板より小さい屈折率を有す
るものでなければならない。反射率の最小値はゼロであ
るが、これを達成し得るスペーサ層30の屈折率は、基板
10の屈折率の平方根に等しい時である。基板としてガラ
スあるいはアクリル、エポキシ、ポリカーボネート等の
合成樹脂を使用した場合、これらの近赤外光域での屈折
率は約1.5であるので、反射率がゼロとなるスペーサ層3
0の屈折率は1.22でなければならない。スペーサ層30の
屈折率がこの値よりずれるにつれて最小反射率は大きく
なる。この様子を示したのが第4図である。最小反射率
を与えるスペーサ膜の厚さはλ/4nの奇数倍(ここにλ
は光の波長、nはスペーサ膜の屈折率)となる。この図
より、スペーサ層30の屈折率が1.4の場合でも反射率は
1.8%となり、スペーサ層30を設けない場合の反射率4
%のほぼ半分に低下していることが判る。
次に、スペーサ層30の上に記録層20を設けた時の反射
率を示す。基板10(屈折率1.5)の上にスペーサ層30
(屈折率1.4)を形成し、その上に70nm厚の記録層20
(複素屈折率2.3−i0.8)を設けた時の基板側から入射
した時の反射率のスペーサ層30の厚さ依存を示したのが
第5図である。これにより、反射率はスペーサ層30の挿
入により大きくなり、適当な厚さで極大を示すことが判
る。例えば、140nm厚のスペーサ層30を用いれば、21.5
%の反射率が得られる。このような層構成の場合、記録
層20に孔が形成されてスペーサ層30が露出した時の反射
率は1.8%であるので、変調量として19.7%が得られ
る、スペーサ層を用いない時の反射率は16.7%であり基
板反射率の4%を引くと変調量としては12.7%であり、
スペーサ層を用いれば、用いない時の変調量に対して約
1.5倍の改善が達成できる。
このように、基板と記録層の間の基板の屈折率より小
さい屈折率を有する透明なスペーサ層を入れることによ
り、初期反射率(記録前)を大きくでき、加えて記録後
の反射率を小さくできるので、変調量を大きくすること
ができる。なお、上記以外のスペーサ層、記録層の組合
せによる変調量は当該業者に公知の多層膜の干渉理論を
用いることにより求めることができる。
本発明で使用されるスペーサ層は、使用する基板の屈
折率より小さいものであればいかなるものも使用するこ
とができるが、望ましくは屈折率が1.5以下のものであ
る。例えばAlF3,BaF2,CaF2,CeF3,DyF3,ErF3,EuF3,GdF3,
HfF4,HoF3,LaF3,LiF,MgF2,NaF,NdF3,PrF3,SmF3,SrF2,YE
3,YbF3等のフッ化物及び各種フッ素樹脂を用いることが
できる。
記録層としては有機色素が好適であり、さらに蒸着法
で形成できる色素が望ましい。具体的には、スクアリリ
ウム,シアニン,ナフトキノン,金属フタロシアニン等
の色素を用いることができる。記録感度、耐候性の観点
から特に5−アミノ−2,3−ジシアノ−8−(置換アニ
リノ)−1,4−ナフトキノン色素が優れる。置換基とし
ては、炭素数4以下のアルキル基、アルコキシル基が望
ましい。
基板としては、種々のものが使用できるが、一般には
ガラス,合成樹脂が望ましい。合成樹脂としては、ポリ
メチルメタクリレート(PMMA)、ポリカーボネート(P
C)、ポリサルホン、エポキシ樹脂等がある。基板形状
は円板形状、テープ形状、シート形状が適用できる。
記録層への情報の記録は、記録層に孔を形成すること
によりなされる。円板状の基板を用いるディスク媒体で
は、孔は同心円状又はスパイラル状の多数のトラックを
形成するように記録される。多数のトラックを一定間隔
で精度良く記録するには、通常基板上に光の案内溝が設
けられる。ビーム径程度の溝に光が入射すると光が回折
される。ビーム中心が溝からずれるにつれて回折光強度
の空間分布が異なり、これを検出してビームを溝の中心
に入射させるようにサーボ系を構成できる。通常溝の幅
は0.5〜1.2μm、その深さは使用する記録再生波長の1/
8.〜1/4の範囲に設定される。本発明の記録媒体は基板
の溝付面上に形成される。媒体の表面形状は、溝形状に
相似的であることが望ましいので、媒体の形成法は溝形
状にそって付着し得る方法、例えば蒸着、スパッタ、イ
オンプレーティングなどの真空成膜法が好適である。
以下に本発明の実施例を説明する。
1.2mm厚の円板状PMMA基板上にMgF2、5−アミノ−2,3
−ジシアノ−8−(4−エトキシアニリノ)−1,4−ナ
フトキノン色素(以下ナフトキノン色素と略称する。)
をこの順序で抵抗加熱法で蒸着した。それぞれの膜厚は
1500Å(MgF2),700Å(ナフトキノン色素)である。蒸
着時の真空度は1.5×10-5Torr以下とし、蒸着速度は両
膜とも3Å/secとした。この蒸着速度が得られるボート
温度はおよそ700℃(MgF2)、230℃(ナフトキノン色
素)であった。MgF2とナフトキノン色素をそれぞれ単独
に基板上に形成し、波長830mmでの複素屈折率を求める
と、MgF2の屈折利率nは1.4、ナフトキノン色素の屈折
率nは2.3、吸光係数kは0.8であった。
上記、MgF2とナフトキノン色素の積層膜に、PMMA基板
側よりレーザ光を入射して、情報の記録、再生を行なっ
た。レーザとして半導体レーザ(波長830)を用い、対
物レンズ(NA=0.55)でビーム径1.5μmに吸光した。
基板を回転させ線速6m/sec,記録パワー10mW,記録周波数
1MHz(デューティー50%)で記録した。記録された情報
をレーザーパワー0.7mWの連続光で再生すると600mVの良
好な出力が得られ、50dB以上のC/N(バンド幅30KHz)が
得られた。
PMMA基板上に、ナフトキノン色素のみを700Åの厚さ
で形成し、上記と同じ条件で記録再生を行うと、再生出
力として400mVが得られた。これより本発明の媒体構成
により、記録層単層の場合より1.5倍大きな再生出力が
得られることが分かった。
このように、本発明により再生出力の大きな光記録媒
体が得られる。なお、記録層として上記実施例で示した
ナフトキノン色素の代りに置換基の異なるナフトキノン
色素及びバナジルフタロシアニン,チタンフタロシアニ
ン,アルミニウムフタロシアニン,塩化アルミニウムフ
タロシアニン等の各種金属フタロシアニン,スクアリリ
ウム色素を用いても同様な有効性が確認された。
【図面の簡単な説明】
第1図は光記録媒体の反射率の記録層厚さによる変化を
示す図、第2図は本発明の一実施例である光記録媒体の
断面図、第3図は本発明の光記録媒体の原理を説明する
ための断面図、第4図は反射率のスペーサ層屈折率によ
る変化を示す図、第5図は本発明の一実施例である光記
録媒体の反射率のスペーサ層厚さによる変化を示す図で
ある。 図において、10は基板、20は記録層、30はスペーサ層、
100は入射光、200は反射光を示す。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透明な基板の片側に記録層を設け、レーザ
    光の照射によって情報を記録層の形状変化で記録する光
    記録媒体において、前記記録層と前記基板の間に前記レ
    ーザ光に対して実質的に透明でかつ前記基板の屈折率よ
    り小さい屈折率を有するスペーサ層を設け、前記スペー
    サ層の厚さは、記録層が形成されていない状態での基板
    側から入射した時の反射率が極小となる付近の値である
    ことを特徴とする光記録媒体。
  2. 【請求項2】スペーサ層は無機物であり、記録層は有機
    色素を主成分とする有機薄膜より形成された特許請求の
    範囲第1項に記載の光記録媒体。
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