JP2832209B2 - 光情報記録媒体及び記録・再生方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は円二色性を示す光学活性物質を記録層に用い
て情報の記録・再生を行う光情報記録媒体及び記録・再
生方法に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕

近年、大容量高密度記憶、非接触の記録再生、アクセ
スの容易さ等の見地より光ディスク等の光情報記録媒体
が注目されており、文書ファイル、コンピュータ外部メ
モリ、バックアップメモリ、静止画・動画ファイル、光
カード、光フロッピー等種々の情報機器に応用されてい
る。

これまで提案されている光情報記録媒体には次のよう
なタイプのものがある。

（ａ）低融点金属薄膜を記録層に用いたもの （ｂ）反射膜と有機光吸収層の２層構造型記録層とした
もの （ｃ）高反射率の有機色素膜を記録層に用いたもの上記
（ａ）のタイプの記録媒体は低融点金属のTe等を主成分
とした薄膜により記録層を構成したもので、穴あけ型
と、結晶−アモルファスの相転移に伴う反射率変化を利
用した相変化型がある。このタイプの記録媒体は保存安
定性が悪く、穴あけ型のものは分解能が低く記録密度が
あがらず、また相変化型のものは製造条件が難かしくコ
ストが高くなるという欠点がある。

上記（ｂ）のタイプの記録媒体は金属の反射膜上に有
機光吸収層をコーティングにより設け、該有機光吸収層
にレーザ光を照射して窪みを作り、情報の記録を行うも
のである。このタイプの記録媒体は、記録層が金属反射
膜上に有機吸収層を積層した２層構造となっているため
製造が面倒であり、また反射層を持つため基板側からの
記録・再生が難かしいという欠点がある。

上記（ｃ）のタイプの記録媒体は基板上に反射率の高
い有機色素薄膜を記録層として設けたものである。有機
色素薄膜は融点、分解温度が高く、熱伝導率も低いので
高感度、高C/N化、高信頼性が期待でき、また膜形成が
コーティングにより可能なため量産性が良く、低コスト
化が期待できる等の利点がある。ところがこのタイプの
記録媒体はエアーサンドイッチ構造をとらないと感度、
C/Nが大幅にダウンしてしまう。このため媒体の薄型化
が難かしく、単板構造化や、光フロッピー等への応用が
困難とされている。このことは上記（ａ）のタイプのう
ちの穴あけ型の記録媒体と上記（ｂ）のタイプの記録媒
体についても同様である。

一方で光情報記録媒体は、近年の情報量の膨大化に対
応できるように、より一層の高密度化が期待され、その
ために種々の試みがなされている。その中の一つに特開
昭59−210543号公報に開示されている如き多重記録の提
案がある。これは分光特性の異なった層を積層化した記
録層を用いて行うもので、記録材の選定範囲が極めて小
さく、実用化されていない。

このような不都合を解消するために、記録層間に所定
の波長域の光を透過し他の波長域の光を反射するフィル
ター層を介在させる提案がなされている（特開平１−18
84738号公報）。しかしながら、このような手法を用い
た場合には層構成が極めて複雑となり、生産性上問題が
あった。

又、以上のような多重記録はいずれも発振波長の異な
るレーザー光を２種以上用いて行うため、記録装置の構
成も複雑となり、高コスト化をまぬがれなかった。

本発明は以上のような従来技術の問題点を解決するた
めになされたもので、下記のことを目的とするものであ
る。

単一のレーザー光により多重記録を可能とする光情
報記録媒体及び記録・再生方法を提供すること（高記録
密度化）。

多重記録可能で、かつ層構成が単純で、しかも生産
性の高い光情報記録媒体を提供すること。

穴を形成せずに記録可能で単板化（密着貼合わせ構
造）可能な光情報記録媒体及びこれを用いた記録・再生
方法を提供すること。

〔課題を解決するための手段及び作用〕

上記目的を達成するため、本発明によれば、基板上に
直接又は下引き層を介して記録層を設け、更に必要に応
じて保護層を設けてなる光情報記録媒体において、該記
録層が、光学活性物質の一方の光学異性体を主成分とす
る層と、他方の光学異性体を主成分とする層の積層から
なることを特徴とする光情報記録媒体が提供される。

また、本発明によれば、上記光情報記録媒体に、該光
学活性物質の吸収波長域に発振波長を有する偏光レーザ
ー光を照射し、該記録層を構成する一方又は両方の層に
ピットを形成することにより情報を記録し、記録された
情報を旋光性又は円二色性の変化を検出することにより
再生することを特徴とする記録・再生方法が提供され
る。

以下本発明を図面に基き詳述する。

第１図は本発明による光情報記録媒体の最も基本的な
構成を示す断面図である。この光情報記録媒体は基板１
上に第１記録層２及び第２記録層３を積層して構成され
る。第１記録層２及び第２記録層３の積層からなる記録
層は、円二色性を示す光学活性物質がその不整立体配置
により左右円偏光に対する吸収係数が異なることを利用
して情報の記録・再生が行えるように形成されている。
即ち、第１記録層２は左円偏光に吸収を持つ光学異性体
（Δ）で形成され、第２記録層３は右円偏光に吸収を持
つ光学異性体（∧）で形成されている。なお、第１図の
例では上記の如き記録層構成としたが、第１記録層２を
右円偏光に吸収を持つ光学異性体（∧）で形成して、第
２記録層３を左円偏光に吸収を持つ光学異性体（Δ）で
形成しても構わない。また全体の層構成としては基板１
と記録層（2,3）との間に下引き層を設けてもよいし、
記録層（2,3）の上に保護層を設けてもよい。

次に本発明による記録方法について説明する。ここで
は、第１図に示す構成の光情報記録媒体を用いた場合に
つき説明するが、記録層構成が逆の光情報記録媒体を使
用した場合も同様の原理で記録が可能である。

第２図（ａ）は未記録状態の媒体を示す図で、第２記
録層３にのみピットを形成して記録を行う場合（記録
（Ｉ））には、同図に示す様に例えば右円偏光の記録光
（Ｉ）を基板側から記録層に照射する。すると、記録光
（Ｉ）は左円偏光に吸収を持つ第１記録２を透過し、右
円偏光に吸収する第２記録層３で吸収され、この時発生
する熱で第２図（ｂ）のように穴（ピット）が形成され
（第１の記録状態）、記録が行われる。

第１記録層２及び第２記録層３の双方に記録を行う場
合（記録（II））には、第２記録層３への記録は上記と
同様にして行い、第１記録層２への記録は第２図（ｂ）
に示す様に左円偏光又は直線偏光の記録光（II）を用い
て行う。この場合、第１記録層２への記録は、記録材料
の選択により、第２図（ｃ）に示す様に穴が形成される
ケース（記録（II−１）；第２の記録状態）、第２図
（ｄ）に示す様に第１記録層２と第２記録層３が混合し
セラミ化するケース（記録（II−２）；第２′の記録状
態）とに分かれる。

なお、上記の記録方法では基板側から記録光を照射し
たが記録層側から照射しても同様の原理で情報の記録が
可能である。

次に、上記の様にして記録された情報を再生する方法
について第３図に従って説明する。第３図（ａ）は第２
図（ｃ）の方法で記録された情報の再生方法を説明する
図、第３図（ｂ）は第２図（ｄ）の方法で記録された情
報の再生方法を説明する図である。

これらの情報の再生では、透過光による読出し及び反
射光による読出しが可能であり、また基板側からの読出
し（第３図は基板側からの読出しの例）及び記録層側か
らの読出しが可能である。また、再生光としては直線偏
光及び円偏光（右円偏光、左円偏光）を用いることがで
きる。それぞれの種類の再生光を使用した場合の未記録
部、第１の記録状態部及び第２あるいは第２′の記録状
態部において透過光、反射光がどうなるかを表−１（透
過光読出し）及び表−２（反射光読出し）に示す。な
お、第３図ならびに表−１及び表−２において、Ｔ_未、
T₁、T₂、T₂′はそれぞれ未記録部、第１の記録状態部、
第２の記録状態部及び第２′の記録状態部の透過光を示
し、Ｒ_未、R₁、R₂、R₂′はそれぞれ未記録部、第１記録
状態部、第２の記録状態部及び第２′の記録状態部の反
射光を示す。

例えば、透過光読出しの場合、再生光として直線偏光
を用いたときには、未記録部の透過光Ｔ_未はやはり直線
偏光で強度は記録層により吸収された分だけ小さくな
る。第１の記録状態部の透過光T₁は楕円偏光で強度は右
円偏光の成分が大となり、第２の記録状態部の透過光T₂
は直線偏光で強度は再生光と同等となる。これらのこと
から、再生光として直線偏光を用いれば、第２図（ｃ）
のような方法で２値記録された情報の再生が可能となる
ことがわかる。

第２図（ｄ）のような方法で記録された情報について
は、第２′の記録状態部の透過光T₂′は未記録部の透過
光Ｔ_未と同じになるための両者の区別がつかないが、こ
のような方法で記録された情報は、表−２からわかるよ
うに、再生光として直線偏光を用いる反射光読み出しに
より両者の区別が可能となる。

なお、記録層構成（一方の光学異性体と他方の光学異
性体の上下関係）及び記録・再生の方向（基板側又は記
録層側）によっては、使用しうる再生光は表−１及び表
−２に示すものとは異なってくるが、いずれの場合も同
様に２値記録が可能となる。

以上のように、本発明によれば、光学活性物質の２種
の光学異性体をそれぞれ積層して記録層を形成すること
により、単一発振波長のレーザー光で２値記録が可能と
なり、又未記録部とラセミ化された第２′の記録状態部
とにより穴あけ記録ではない１値記録が可能となる。さ
らに、直線偏光による反射光読出しによってラセミ化を
利用した２値記録が可能となる。

次に、本発明の光情報記録媒体を構成する材料および
各層の必要特性について具体的に説明する。

（１）基板 基板の必要特性としては基板側より記録再生を行う場
合のみ使用レーザー光に対して透明でなければならず、
記録層側から行う場合は透明である必要はない。基板材
料としては例えばポリエステル、アクリル樹脂、ポリア
ミド、ポリカーボネート樹脂、ポリオレフィン樹脂、フ
ェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミドなどのプラス
チック、ガラス、セラミックスあるいは金属などを用い
ることができる。

なお、基板の表面にはトラッキング用の案内溝の案内
ピット、さらにアドレス信号などのプレフォーマットが
形成されていてもよい。

（２）下引き層 下引き層は（ａ）接着性の向上、（ｂ）水又はガスな
どのバリヤー、（ｃ）記録層の保存安定性の向上及び
（ｄ）反射率の向上、（ｅ）溶剤からの基板の保護、
（ｆ）案内溝、案内ピット、プリフォーマットの形成な
どを目的として使用される。（ａ）の目的に対しては高
分子材料、例えば、アイオノマー樹脂、ポリアミド樹
脂、ビニル系樹脂、天然樹脂、天然高分子、シリコー
ン、液状ゴムなどの種々の高分子物質及びシランカップ
リング剤などを用いることがてき、（ｂ）及び（ｃ）の
目的に対しては上記高分子材料以外に無機化合物、例え
ば、BiO₂、MgF₂、SiO、TiO₂、ZnO、TiN、SiNなど、金属
または半金属、例えば、Zn、Cu、Ｓ、Ni、Cr、Ge、Se、
Au、Ag、Alなどを用いることができる。また、（ｄ）の
目的に対しては金属、例えば、Al、Ag、Te等や、金属光
沢を有する有機薄膜、例えば、メチン染料、キサンテン
系染料等を用いることができ、（ｅ）及び（ｆ）の目的
に対しては、紫外線硬化樹脂、熱硬化樹脂、熱可塑性樹
脂等を用いることができる。

（３）記録層 記録層の構成材料としては円二色性を示す金属錯体及
び色素を用いることができ、さらに、円二色性をより効
果的に発現させるために他の光学活性ポリマーや光学活
性な低分子化合物を添加してもよい。

上記金属錯体としては、（＋）−〔CO（en）_３〕³⁺、
（−）−〔Rh（en）_３〕³⁺、（−）−〔Ir（e
n）_３〕³⁺、（＋）−〔Cr（en）_３〕³⁺、（−）−〔Co
（tn）_３〕³⁺、（−）−〔CO（tmd）_３〕³⁺、（−）−
〔Co（ox）_３〕^3-、（＋）−〔Rh（ox）_２〕^3-、（＋）
−〔Cr（ox）_３〕^3-、（−）−〔Co（mal）_３〕^3-、
（＋）−〔Cr（mal）_３〕^3-、（＋）−〔Co（ox）（e
n）_２〕^＋、（＋）−〔Cr（ox）（en）_２〕^＋、（＋）
−cis−〔Co（Cl）_２（en）_２〕^＋、（＋）−cis−〔Co
（NO₂）_２（en）_２〕^＋、（＋）−cis−〔Co（CN）
_２（en）_２〕^＋、（＋）−mer−〔Co（Ｓ−ala）_３〕、
（−）−mer−〔Co（Ｓ−ala）_３〕、（−）−〔Co（NO
₂）_２（ox）（NH₃）_２〕⁻、（＋）−〔Ni（phen）_３〕
²⁺ （ただし、（＋）、（−）はNaD線での旋光能の符号を
示し、配位子の略号はen:エチレンジアミン、tn:1,3−
プロパンジアミン、tmd:1,4−ブタンジアミン、ox:シュ
ウ酸イオン、mal:マロン酸イオン、Ｓ−ala:（Ｓ）−ア
ラニナートイオン、phen:1,10−フェナントロリンであ
る。）等で示される鎖イオンを含む錯体が例示される。

また、上記色素としては下記のものが例示される。

上記光学活性ポリマーの具体例としては、β−ベンジ
ル−Ｌ−アスパラギン酸、β−メチル−Ｌ−アスパラギ
ン酸、γ−エチル−Ｌ−またはＤ−グルタミン酸、γ−
ベンシセ−Ｌ−またはＤ−グルタミン酸、Ｌ−アラニ
ン、Ｌ−バリン、Ｌ−ロイシン、Ｄ又はＬ−リジンおよ
びその誘導体等の光学活性α−アミノ酸から形成される
光学活性ポリ（α−アミノ酸）重合体および共重合体が
挙げられる。また、その他、ポリ（Ｌ−プロピレンオキ
シド）、ポリ（Ｄ−プロピレンオキシド）、ポリ（Ｄ−
プロピレンオキシド）、ポリ（Ｌ−乳酸）、ポリ（Ｄ−
乳酸）等が挙げられる。とりわけ、ポリ（β−ベンジル
−Ｌ−アスパラギン酸）等のポリ（β−Ｌ−アスパラギ
ン酸）αβ−エステル類、ポリ（γ−エチル−Ｌ−グル
タメート）、ポリ（γ−ベンジル−Ｌ−グルタメート）
等のポリ（Ｌ−グルタミン酸）のγ−エステル類は色素
に対する誘起効果、および立体配座の変化のしやすさの
上から特に好ましい。

また、記録層には、安定剤、分散剤、難燃剤、滑剤、
帯電防止剤、界面活性剤、可塑剤等を含有させることが
できる。

記録層の膜厚は各々300〜50000Å、合計で600〜50000
Å程度が好ましい。記録層の形成方法としては、蒸着、
CVD法、スパッタ法の他溶剤塗工法、例えば、浸漬コー
ティング、スプレーコーティング、スピナーコーティン
グ、ブレードコーティング、ローラコーティング、カー
テンコーティング等を用いることができる。

（４）保護層 保護層は、（ａ）記録層のその傷、ホコリ、汚れ等か
ら保護する、（ｂ）記録層の保存安定性の向上、（ｃ）
反射率の向上等を目的として使用される。

本発明において、前記下引き層及び保護層には、記録
層の場合と同様に、安定剤、分散剤、難燃剤、滑剤、帯
電防止剤、界面活性剤、可塑剤等の含有させることがで
きる。

〔実施例〕

以下に実施例をあげて本発明をさらに説明するが、本
発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。

（実施例１） 厚さ1.2mm、直径130mmのポリメチルメタクリレート
（PMMA）板上にフォトポリマーにて深さ700Å、半値幅
0.4μｍ、ピッチ1.6μｍの案内溝を形成し、基板とし
た。そして該基板上に、第１記録層としてΔ〔Co（ox）
_３〕（Ｎ（Bu）_４）_３とポリ（α−ベンジル−Ｌ−グル
タメート）との混合物（重量比5:1）の1,2−ジクロルエ
タン／アセトニトリル（重量比1:1）溶液をスピンコー
トにより約1000Åの厚さに形成し、さらにその上に第２
記録層として∧〔Co（ox）_３〕（Ｎ（Bu）_４）_３とポリ
ビニルアルコールとの混合物（重量比5:1）の水溶液を
同様にスピンコートにより約1000Åの厚さに形成し、記
録媒体とした。

このようにして得た記録媒体を線速が1m/secになるよ
うに回転させ、波長640nmのHe−Neレーザー光を基板側
より照射した。記録周波数は0.5MHzを基本周波数とし
た。第１記録層に対する記録は右円偏光のレーザー光で
行い第２記録層に対する記録は直線偏光のレーザー光で
行った。次に、このようにして記録された２値情報を波
長640nmの直線偏光のHe−Neレーザー光で読出し、スペ
クトル解析を行い、C/Nを測定した（スキャニングフィ
ルター300KHz）。情報の読出しには透過光読出し法を用
い、第１の記録状態部は検出子により楕円率を測定して
読出し、第２の記録状態部は透過光のコントラストで読
み出した。このときの再生C/Nの評価結果を表−１に示
す。なお、この実施例は第２図（ｃ）に示す穴あけ記録
の例である。

以上のことから、２値記録／再生が可能なことが確認
された。

（実施例２） 実施例１で得た記録媒体の記録層上に厚さ約200ÅのA
l膜を真空蒸着により形成した後、さらにその上にポリ
メチルメタクリレートの1,2−ジクロルエタン溶液を塗
布して厚さ５μｍの保護層を形成し、実施例２の記録媒
体とした。

このようにして得た記録媒体を線速1m/secになるよう
に回転させ、波長640nmの直線偏光のHe−Neレーザー光
を基板側より照射した。記録周波数は上記と同様、0.5M
Hzを基本周波数とした。次にこのようにして記録された
情報を波長640nmの直線偏光のレーザー光で読出し、ス
ペクトル解析を行い、上記と同様にして再生C/Nを測定
した。情報の読出しは反射光読出しで行い、実施例１の
第１の記録状態部の読出しと同様、検光子により楕円率
を測定した。このときの再生C/Nの評価結果を表−１に
示す。なお、この実施例は第２図（ｄ）に示す非穴あけ
記録の例である。

以上のことから、非穴あけ記録が可能であることが確
認された。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明によれば、次のよ
うな効果が得られる。

単一のレーザー光で多重記録が可能となり、記録の高
密度化を図ることができる。

記録層間にフィルター層等を設ける必要がないので層
構成が簡単となり、生産性が高い。

穴をあけることなく記録することも可能となり、穴あ
けタイプの記録に比べ、高密度化、単板化、薄型化が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による光情報記録媒体の基本的構成を示
す断面図、第２図は本発明における記録方法の説明図、
第３図は本発明における再生方法の説明図である。 １……基板、２……第１記録層 ３……第２記録層

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に直接又は下引き層を介して記録層
   を設け、更に必要に応じて保護層を設けてなる光情報記
   録媒体において、該記録層が、光学活性物質の一方の光
   学異性体を主成分とする層と、他方の光学異性体を主成
   分とする層の積層からなることを特徴とする光情報記録
   媒体。
2. 【請求項２】請求項１記載の光情報記録媒体に、該光学
   活性物質の吸収波長域に発振波長を有する偏光レーザー
   光を照射し、該記録層を構成する一方又は両方の層にピ
   ットを形成することにより情報を記録し、記録された情
   報を旋光性又は円二色性の変化を検出することにより再
   生することを特徴とする記録・再生方法。