JP3194942U - 多層式光ディスク - Google Patents

Abstract

【課題】情報容量を増加させつつ、記録情報の読み出しの信頼性を同時に増加させる多層式光ディスクを提供する。【解決手段】屈折率ｎ1の物質の導波層４を包含しているグループを成す、一連の光学的に透過な物質の交互層から成る多層式光ディスクである。導波層４は、ｎ2＜ｎ1の関係を満足する屈折率ｎ2の物質の絶縁層５と、屈折率ｎ3の光発色性物質の情報層６との間に配置されており、導波層４および情報層６の物質の屈折率は、｜ｎ3−ｎ1｜＜０．００１という条件を満足している。情報層６の厚さｄは、１μｍ＜ｄ＜１０μｍという条件を満足している。導波層４の厚さＤは、５μｍ＜Ｄ＜１００μｍという条件を満足している。絶縁層５の厚さδは、１μｍ＜δ＜５μｍという条件を満足している。【選択図】図３

Description

本考案は、３次元光学記憶装置に関しており、本考案は、大容量情報ファイルを小型のキャリア（運搬体）に記録する必要のある全てのコンピュータ分野において用いられ得る。

大多数の情報層を伴う多層式光ディスクを生成する場合、主な問題の１つに、読み出し処理時の情報層のアドレッシングが挙げられる。先行技術の１層式および２層式光ディスクでは、読み出し放射が、ディスクの平坦な表面を介して情報層に与えられる。しかしながら、層の数が増加する場合、自層から記録データを伴う信号が受信される情報層の数の決定に大きな問題が生じる。この問題は、読み出し放射を、ディスクのアドレス可能な情報層付近にその側部表面（円筒形状表面）を介して配置されている特定のダクト層(ducting layer)に向き付けることにより解決される。

異なる機械的特性を伴うポリマーから成る少なくとも２つの絶縁層により互いに離れている幾つかの情報層を含んでいる多層式光ディスクが既に知られている（米国特許出願公開第２００８／０３０５３２４号明細書、２００８年１２月１１日公開、Ｂ３２Ｂ １７／１０）。絶縁層の１つは、それに取り入れられた充填剤を代償として増加された剛性を有し、その厚さは５μｍから１５μｍである。他の絶縁層は、増加された弾性を有し、その厚さは１０μｍから５０μｍである。上記の構造により、多層式光ディスクの優れた機械的特性、すなわち、変形安定性が保証される。しかしながら、このディスクの構造では、導波層(waveguide layer)の有効性を仮定しておらず、その側部表面を介して読み出し放射を導入する可能性を考慮していないので、このディスクは、高アドレッシング精度を有する読み出し装置において使用されることは意図されていない。

各々が３つの層から成るグループであって、一連の層のグループを含んでいる多層式光ディスクが既に知られている（米国特許第７４４９２７８号明細書、２００８年１１月１１日公開、Ｇ１ １Ｂ ７／２４）。波長λ１の放射の影響下における情報層では、情報層を構成する物質の光学特性の変化をもたらす光化学プロセスが発生する。光発色性の層では、その反射能力が波長λ２の放射の影響下において増加される。導波層では、波長λ２の放射の、導波層内における伝播が意図されており、導波層は、その側部表面を介して多層式ディスクに取り入れられている。このディスクにおけるデータアドレッシングの信頼性は、読み出しモードにおいて、前述のアナログの信頼性よりも高い。下層の情報層からデータ受信器に向かう信号は、反射する光発色性の層のためデータ受信器に到達できない。しかし、上層のアドレス不可能な情報層から向かう信号は、依然として受信器に到達してしまい、これによりデータ読み出しの信頼性が低下してしまう。

多層式光ディスク（米国特許第６０４５８８８号明細書、２０００年４月４日公開、Ｂ３２Ｂ ３／００）が、その技術的本質から、請求項に記載の本考案に最も近接しているものである。当該多層式光ディスクは、厚さが１４０μｍであって屈折率ｎ₁＝１．５１５であるガラス層を包含しているグループを成す、一連の光学的に透過な物質の交互層から成る。このガラス層は、屈折率がｎ₂＜ｎ₁の相関を満足するｎ₂であるポリマーと、屈折率ｎ₃＝１．４７である光発色性物質の層との間に配置されている。これにより、波長λ１の放射の影響下においてその光学特性を変化させ、波長λ２の放射の影響下において波長λ３の蛍光特性を得る。情報読み出しの間、波長λ２の放射が、側部表面を介してこの多層式光ディスクに、すなわち、ガラスの表面に向き付けられる。光がガラス内を伝播する間、放射パワーの重要でない部分のみが、減衰モードの形状にて光発色性物質の情報層を通過する。したがって、情報ビットを含んでいる、先に波長λ１の放射によって発光した区域（ピクセル）であって、ガラスに隣接している情報層のこれらの区域（ピクセル）から放射受信器に到達する波長λ３の信号の値は、非常に小さい。信号対ノイズ比を増加させ、波長λ３の放射の信頼性の高い記録を行うために、光発色性の層の面におけるピクセルの横方向の大きさが増加されるべきである。これにより、多層式光ディスクの情報容量の増加がもたらされる。

請求項に記載の本考案を実現するために追求する技術的結論は、多層式光ディスクの情報容量を増加させつつ、記録情報の読み出しの信頼性を同時に増加させることである。

上記の技術的結論は、屈折率がｎ₂＜ｎ₁の関係を満足するｎ₂である物質の絶縁層と、屈折率がｎ₃である光発色性物質の情報層との間に配置されている、屈折率がｎ₁である物質の導波層を包含しているグループを成す、一連の光学的に透過な物質の交互層を含んでいる多層式光ディスクにおいて、導波層および情報層の物質の屈折率が、｜ｎ₃−ｎ₁｜＜０．００１という条件を満足するという事実より得られる。

更に、情報層の厚さｄは、１μｍ＜ｄ＜１０μｍという条件を満足する。

更に、導波層の厚さＤは、５μｍ＜Ｄ＜１００μｍという条件を満足する。

更に、絶縁層の厚さδは、１μｍ＜δ＜５μｍという条件を満足する。

本考案の本質は、以下に記載されている。波長λ３の放射信号の値は、波長λ２の読み出し放射とピクセル容積との積に比例している。多層式光ディスクにおける導波層の屈折率とそれに隣接する情報層の屈折率との差の絶対値が、請求項に記載の値０．００１を超過しない場合、波長λ２の読み出し放射の導波モードは、単一の導波層内におけるような変形および損失無しに、これら２つの層内にて伝播しない。導波モードの強度は、減衰モードの強度を遥かに超過しており、情報層の面におけるピクセル領域を減少することを代償にして、ピクセル容積が何度か減少されたとしても、波長λ３の蛍光性放射信号の値は非常に高くなる。換言すれば、請求項に記載の本考案は、記録密度および記録された情報の読み出しの信頼性を同時に増加させることができる。なお、情報層の厚さは、余りにも厚く選択されるべきではない。実際には、初期状態における光発色性物質の屈折率と波長λ１の放射の影響下において変化した状態における光発色性物質の屈折率とは、僅かに異なっている。この接続では、データを記録する結果として、情報層における光の散逸が増加する。これにより、読み出し放射の導波モードの変形および減衰が生じてしまう。請求項に記載の絶対値であって、導波層物質の屈折率値とその隣接する情報層物質の屈折率値との差の絶対値が、０．００１に等しいということがむしろ重要である。この値の超過は、導波モードが、物質の屈折率がより高い層、すなわち、導波層（この場合、請求項に記載の本考案は、原型（プロトタイプ）と同一である）、および、情報層（この場合、光発色性物質の光学的な不均一性により、読み出し放射の散逸および低下が生じる）の何れかにおいて伝播するという事象をもたらしてしまう。

本考案の本質は、以下の図面により説明される。
フォーカシングシステム２および情報読み出し装置３を伴う多層式光ディスク１の全体図である。 初期状態における光発色性物質の典型的な吸収スペクトル（実線）、波長λ１伴う放射の影響下において変化した状態の光発色性物質の典型的な吸収スペクトル（破線）および波長λ２伴う放射の影響下における蛍光スペクトル（点線）である。 導波層４、絶縁層５、情報層６、および、波長λ２の放射導波モードと相互作用をする情報層６のピクセル７を伴う多層式光ディスク１の断面図である。

本考案の最良の実施例では、厚さが５０μｍの導波層４は屈折率がｎ₁＝１．５であるポリカーボネートから成り、厚さが２μｍの絶縁層５は屈折率がｎ₁＝１．５である、スピロベンゾピランがドープされたポリアクリル酸メチルから成る。上記光発色性物質は、２つの安定した形状、すなわち、スピロピランおよびメロシアニンを有している。第１の形状から第２の形状への遷移は、紫外線放射の影響下において実行される。

請求項に記載の多層式光ディスク１は、以下のように機能する。記録モードでは、放射は、波長λ１にてフォーカシングシステム２に向き付けられ、このようにして、多層式光ディスク１内に波長λ１の光ビームフォーカシングフィールドが位置付けされる。情報の記録は、記録のために選択された情報層６における光発色性物質の光学特性を変化させることにより実行される。読み出しモードでは、情報読み出し装置３が、波長λ２での放射を、アドレス可能な情報層６に隣接する導波層４に向き付ける。一方の側ではアドレス可能な情報層６に隣接し、他方の側では導波層４に隣接する絶縁層５により制限された導波モードが、特定の導波層４および情報層６の全体を伝播し、記録情報を含んでいるピクセルと相互作用する。データ読み出しは、先に波長λ１の放射によって発光した情報層のこれらのピクセルにおいて、波長λ２の放射により引き起こされた波長λ３の蛍光性放射を記録することにより実行される。これらのピクセルにより放射された蛍光性放射は、部分的にフォーカシングシステム２の開口部に進入し、受信器の入力部に到達する。

本考案者は、科学的および技術的な文献において既知の解決策と同一の屈折率を伴う隣接する導波層および情報層を含んでいる多層式光ディスクを開示しているわけではない。これは、本考案が新規性の基準に相当しているという事実を示している。このアプローチの枠組み内において、請求項に記載の技術的な結果を実現するために十分な本質的特徴が立証されている。

産業上の利用に対する本考案の重要性を推定する場合、請求項に記載の多層式光ディスクの製造には、アナログとは異なる精密な技術の適用が必要ではないことを指摘することが必要である。

Claims (4)

1. 屈折率ｎ₁の物質の導波層を包含しているグループを成す、一連の光学的に透過な物質の交互層から成る多層式光ディスクであって、
   上記導波層は、ｎ₂＜ｎ₁の関係を満足する屈折率ｎ₂の物質の絶縁層と、屈折率ｎ₃の光発色性物質の情報層との間に配置されており、
   導波層および情報層の物質の屈折率は、｜ｎ₃−ｎ₁｜＜０．００１という条件を満足している、
   ことを特徴とする多層式光ディスク。
2. 上記情報層の厚さｄは、１μｍ＜ｄ＜１０μｍという条件を満足している、
   ことを特徴とする請求項１に記載の多層式光ディスク。
3. 上記導波層の厚さＤは、５μｍ＜Ｄ＜１００μｍという条件を満足している、
   ことを特徴とする請求項１に記載の多層式光ディスク。
4. 上記絶縁層の厚さδは、１μｍ＜δ＜５μｍという条件を満足している、
   ことを特徴とする請求項１に記載の多層式光ディスク。

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