JP3342437B2 - 光記録媒体の情報記録方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光記録媒体の情報
記録方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】追記型ディスクとして、記録層に有機色
素材料を用いたものが最近検討されている。図１に此種
ディスクの基本的な構成を示す。図において、（１）は
透明な基板、（２）は色素層、（３）は反射層、（４）
は保護層である。情報の書き込みは、色素層（２）に高
レベルのレーザビームを収束させることによって行われ
る。図２は、情報が書込まれた際のディスクの断面を示
す図である。図示の如く、情報の書込み後は色素層
（２）にくぼみ（ピット）（５）が形成される。斯かる
ピットは例えば既存のコンパクトディスク（ＣＤ）と同
様、螺旋状に形成され、ピットの長さ及びピット間の長
さをもって情報が保持される。

【０００３】此種のディスクは、例えば日経エレクトロ
ニクス１９８９年１月２３日号 ｐ１０７に紹介されて
いる。当該文献に依れば、ピット部分の記録層の厚みが
未記録部分に対して減少しているために、ピット部分の
反射率が減少する旨の開示がある。この反射率の低下は
光の位相差に基いて生じることも開示されている。又、
未記録部の反射率を７８％とでき、更にこの様に高反射
率を実現するために色素材料の屈折率と色素層の厚みを
あらかじめ最適値に設定しておく旨の開示がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、上記文献
には、色素層の厚み等、ディスクの具体的な構成につい
ての開示がない。実際には、ディスク材料の光学的な定
数又はディスクの寸法等には、ディスクが良好に記録再
生され得る様な最適値があるはずである。

【０００５】そこで、本発明は良好な記録再生が成され
得る様な光記録媒体の情報記録方法を提供するものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の光記録媒体の情
報記録方法は、ポリカーボネートからなる透明基板と、
該透明基板の上に形成された光透過性の記録層と、該記
録層の上に形成された金、銀、銅もしくはこれらの合金
からなる反射層とよりなる光記録媒体に記録用レーザビ
ームを照射して前記記録層の記録部分の厚みを減少させ
ることにより前記記録層の反射率を低下させて情報を記
録する方法であって、前記記録用レーザビームの強度
を、前記記録層の記録部分の厚みがｄ₁となるように設
定し、この設定された記録用レーザビームを前記光記録
媒体に照射することを特徴とする。ただし、ｄ₁は、透
明基板の屈折率をｎ₀、記録層の複素屈折率の実数成
分、虚数成分をｎ₁、ｋ₁、反射層の複素屈折率の実数成
分、虚数成分をｎ₂、ｋ₂、レーザビームの波長をλとし
た時、

【数２】 （ｍはｄ₁が正となり、且つ前記透明基板と前記記録層
との界面での反射率がｄ₁で極小となる整数）である。
また、本発明の光記録媒体の情報記録方法は、前記記録
層の記録部分の厚みｄ₁を定める前記数式において、ｍ
が最小となるように記録用レーザビームの強度を設定す
ることを特徴とする。

【０００７】

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【００１２】例えば、屈折率の異なる３種の材料を図９
の様に重ね合わせると、夫々の材料の界面に反射面が生
じる。今、第１の材料（１００）から第２の材料（２０
０）に向かってビーム（Ｂ）を入射させた場合、このビ
ームの内、一部はこの界面（第１の界面）（１０１）に
よって反射され、残りはこの界面（１０１）を透過す
る。更にこの透過したビームは、第２の材料（２００）
と第３の材料（３００）の間の界面（第２の界面）（２
０１）において同様に反射及び透過される。この内、第
２の界面（２０１）によって反射されたビームは、更に
先の第１の界面（１０１）において透過及び反射され
る。従って、第１の界面（１０１）からは、この界面に
よって第１の材料（１００）方向に反射されたビーム
（Ｂ１）と第２の材料（２００）から第１の界面（１０
１）を透過したビーム（Ｂ２）とを合成したビームが得
られる。ここで、第２の材料（２００）から第１の界面
（１０１）を透過するビームは、前記各界面によって複
数回反射された後にこの界面を透過するビームが含まれ
る。従って、この場合、第１の界面の反射率はこの第１
の界面によって反射されるビームのみならず更にこの第
１の界面を透過するビームにも着目して決定される必要
がある。

【００１３】斯かる反射率は振幅反射率と称され、一般
に、裳華房発行「薄膜」第１９７頁にも開示がある様に
数３にて表されることが知られている。

【００１４】

【数３】

【００１５】ここで、ｒ₁は第１の材料（１００）から
みた第１の界面（１０１）の反射率、ｒ₂は第２の材料
（２００）からみた第２の界面（２０１）の反射率であ
る。またδはビームが各界面に垂直に入射された場合、
数４にて表される。

【００１６】

【数４】

【００１７】ここで、λはビームの波長、ｎ，ｄは第２
の材料の屈折率及び厚みである。数３の式、数４の式か
らわかる様に、この場合、第１の界面の振幅反射率は、
第２の材料の厚みに依存する。本願発明の場合、上記第
１の材料は透明基板、第２の材料は記録層、第３の材料
は反射層に夫々相当する。

【００１８】透明基板の屈折率をｎ₀、記録層の複素屈
折率の実数成分、虚数成分をｎ₁，ｋ ₁ 、反射層の複素屈
折率の実数成分、虚数成分をｎ ₂ ，ｋ ₂ とすると、前記第
１及び第２の界面反射率ｒ₁，ｒ₂は数５，数６によって
求められることが知られている。

【００１９】

【数５】

【００２０】

【数６】

【００２１】ここで、｜ｒ₁｜，｜ｒ₂｜，δ₁，δ₂は数
７，数８，数９，数１０にて表さられる。

【００２２】

【数７】

【００２３】

【数８】

【００２４】

【数９】

【００２５】

【数１０】

【００２６】ところがビームが記録層を透過する際に、
このビームに位相の変化と振幅の減衰が生じる。従っ
て、記録層の厚み分に相当する位相の変化と振幅の減衰
を考慮して第２の界面の振幅反射率を決定する必要があ
る。斯かる点を考慮して数６を変更すると、第２の界面
の振幅反射率ｒ₂として数１１，数１２が得られる。

【００２７】

【数１１】

【００２８】

【数１２】

【００２９】以上、数３〜数１２をまとめると、第１の
界面の振幅反射率は数１３の様に表される。

【００３０】

【数１３】

【００３１】第１の界面の反射率は斯かる振幅反射率の
２乗に相当することが知られているから、結局第１の界
面の反射率は数１４によって求められる。

【００３２】

【数１４】

【００３３】当該数１４で表される反射率Ｒは、膜厚ｄ
が変化すると、図３のグラフで示される様に周期的に変
化し、

【００３４】

【数１５】

【００３５】のところで極小または極大となり、

【００３６】

【数１６】

【００３７】のところで極大または極小となる。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例について
説明する。本実施例では、ｎ₁＝4.5，ｋ₁＝0.2の光学定
数（複素屈折率）を有するシアニン系色素をスピンコー
ト法によりｎ ₀＝1.5のポリカーボネート基板上に形成
し、更にこの色素層上にｎ₂＝0.17，ｋ₂＝4.84の光学定
数を有する銅を真空蒸着によって膜厚1000Åにて形成
し、前記図１の構造を有するディスクを作製している。

【００３９】この様にして作製されるディスクに対し、
色素層の厚みを種々変更して、この際のディスクの反射
率を測定する実験を行った。尚、実験において用いたレ
ーザビームの波長はλ＝0.78μmである。この実験によ
る反射率の測定結果を図４に示す。

【００４０】同図に示されたグラフと前記論理式（数１
４）に係るグラフ（図３）とを比較すると、両者は波形
的に類似している。又、測定結果を示す図４のグラフに
依れば、反射率の極大値及び極小値に対応する色素層の
厚みは、夫々720Åと260Åであるが、当該実験における
光学定数を用いて前記論理式（数１５）（数１６）から
反射率の極大値及び極小値に対応する色素層の厚みを算
出すると、夫々750Å及び320Åとなり、斯かる算出値は
前記測定値に略一致する。従って、色素層の厚みの変化
に応じたディスク反射率の変化の特性は、前記論理式
（数１４）によって近似できることが確認された。

【００４１】次に、上記測定によって求めた極大値付近
の記録層の厚みを有するディスクに対し、同一波長（λ
＝0.78μm）で強度レベルの異なるレーザビームを、ス
ポット径２μmに絞って500nsec照射し、この際のディス
クの反射率の変化を測定する実験を行った。同実験によ
る測定結果を図５に示す。

【００４２】同実験においては、レーザビームの強度が
増大するにつれて色素層の溶融が進み、このため、色素
層の光学的な厚みが薄くなるものと推測される。先の実
験によれば、色素層の厚みが720Åから減少すると、デ
ィスクの反射率は、260Å付近で極小となった後、次第
に大きくなる傾向が認められるが、この傾向は、本実験
による測定結果を示す図５の特性に一致する。又、同測
定結果による反射率の極小値は46％程度であり、先の実
験による極小値と略一致する。本実験の測定結果におい
て、ディスクの反射率が最小となる8mwのレーザビーム
をディスクに照射した際の色素層の光学的な厚みは260
Å付近にあるものと推測される。

【００４３】次に、上記と同じ条件において、色素層の
厚みを１６００Åに設定してレーザビーム強度変化に対
応するディスクの反射率の変化を測定する実験を行っ
た。尚、このときの厚み（＝１６００Å）は、前記数１
６においてｍ＝３０とした時に算出される記録層の膜厚
である。斯かる実験による測定結果を図６に示す。同測
定結果においても図３と同様の特性が認められる。

【００４４】この場合、反射率の極小値は、レーザビー
ムの強度が20mwのときに得られ、先の実験における8mw
に比べかなり大きくなっているが、これは、本実験にお
ける記録層の厚みが先の実験における記録層の厚みより
も大きくなっており、このため本実験の方が記録層の熱
容量が大きく、なかなか温度が上がらないためであると
推定される。

【００４５】以上の実験から、ｍ＝32にて求められる記
録層の厚みにおいても同様の特性が得られると推定され
る。然し乍ら、ｍが大きくなるにつれて記録層の熱容量
が増大し、記録時のレーザパワーを増大させる必要があ
るため、記録層の膜厚は、ｍをできるだけ小さくして設
定する方が好ましい。

【００４６】尚、色素層の厚みは、前記数１５、数１６
により求められる厚みｄ₁，ｄ₂を用いて、ｄ₁＜ｄ≦ｄ₂
の範囲に設定すると良い。これは、この様にして設定す
ることにより、記録時における色素層の厚みの減少によ
って記録部分の反射率を低下させることができるからで
ある。然し乍ら、色素層の厚みをd₁の近傍に設定すると
記録時に色素層の厚みが極小値よりも更に小さくなる場
合があり、この場合には、記録部分の反射率が非記録部
分の反射率よりも大きくなってしまう不都合が生じる。
従って、色素層の厚みをｄ₁＜ｄ≦ｄ₂の範囲に設定する
としても、できるだけｄ₂近傍に設定する方が好まし
い。又色素層の厚みをｄ₂近傍に設定すると、媒体の反
射率を大きくできるので、この点においても好都合であ
る。

【００４７】更に、色素層の記録部分の厚みは、ｄ₁付
近に設定される方が好ましく、従って、記録時のレーザ
ビームの強度を、記録部分の厚みがｄ₁付近となる様に
設定する方が良い。

【００４８】次に、色素層の屈折率を先の屈折率よりも
小さく設定した場合の実験について説明する。この実験
では、色素層の屈折率ｎ₁をｎ₁＝2.0とした。他の条件
は図４の実験と同一として色素層の厚みを変化させた場
合のディスクの反射率を測定する実験を行った。測定結
果を図７に示す。

【００４９】同図から、色素層の厚みを変化させてもデ
ィスクの反射率に好ましい極大値及び極小値が生じない
ことが分かる。

【００５０】又、この実験で用いた色素層の厚み500
Å、1000Å、2100Åの３つのサンプルについてレーザビ
ームの強度を変化させた際のディスク反射率を測定し
た。図８にその測定結果を示す。同図から、各サンプル
についてレーザパワーを０〜15mwの間で変化させても反
射率の低下が得られないことが分かる。

【００５１】以上から、本実験において用いた様な屈折
率の低い色素材料は、その厚みが変化しても媒体の反射
率が変化しないため、ディスク上における記録部分の反
射ビームの強度を非記録部分の反射ビームの強度に比
べ、大きく変化させ得ないことが確認できる。従って、
記録層として用いられる色素の屈折率は、大きい方が良
い。

【００５２】以上の各実験を総括すると、記録層として
用いられる色素材料の屈折率ｎ₁は大きい方が良く、又
この色素層の厚みｄはｄ₁＜ｄ≦ｄ₂の範囲に設定される
必要がある。又、この際、ディスクの反射率を大きく
し、且つ、記録部分の反射率を非記録部分の反射率に対
し確実に減少させるためには、前記厚みｄをｄ ₂ の近傍
に設定すると良い。又、色素層の厚みはできるだけ薄い
方がよい。又記録部分の色素層の厚みは、ｄ₁付近に設
定されるのが望ましく、これを実現するために記録時の
レーザビーム強度を設定すると良い。

【００５３】又、上記実施例では、反射層として銅を用
いたが、他の金属を用いることも可能である。即ち、そ
の複素屈折率の虚数成分が色素の複素屈折率の虚数成分
よりも十分大きく、且つその複素屈折率の実数成分が色
素の複素屈折率の実数成分より十分小さい金属なら、色
素層と接触させるとその反射率が高くなるので使用可能
である。その様な金属としては銅の他に金、銀やこれら
の合金等がある。

【００５４】上記実施例で用いた構成の記録媒体は、デ
ィスクの他にテープ等にも利用できることはいうまでも
ない。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、記録部分が再生時にお
いて低反射率を有するように、情報を良好に記録するこ
とが出来る光記録媒体の情報記録方法を提供し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】有機色素材料を記録層として用いた既存の追記
型ディスクの基本構成を示す図である。

【図２】同ディスクにおいてピットが形成された状態を
示す図である。

【図３】論理式（１２）をグラフ化した図である。

【図４】実験結果を示す図である。

【図５】実験結果を示す図である。

【図６】実験結果を示す図である。

【図７】実験結果を示す図である。

【図８】実験結果を示す図である。

【図９】本発明の原理を説明するために用いた図であ
る。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 色素層（記録層） ３ 反射層 ５ くぼみ（記録部分）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 重朗 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 久米 実 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 松浦 宏太郎 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 Ｅ．ＨＡＭＡＤＡ ｅｔ．ａｌ．”Ｃ Ｄ−ｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ ｗｒｉｔｅ −ｏｎｃｅ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｒｅ ｆｒｅｃｔｕｉｔｙ”，ＳＰＩＥ Ｖｏ ｌ．1078 Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄａｔａ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｔｏｐｉｃａｌ Ｍｅ ｅｔｉｎｇ（1989．１．17−19）ｐ80− ｐ87 日本学術振興会薄膜第131要員会編 「薄膜工学ハンドブック」ホーム社（昭 49．５．20）第２編 278〜288頁及び第 ２編 294〜296頁

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリカーボネートからなる透明基板と、
   該透明基板の上に形成された光透過性の記録層と、該記
   録層の上に形成された金、銀、銅もしくはこれらの合金
   からなる反射層とよりなる光記録媒体に記録用レーザビ
   ームを照射して前記記録層の記録部分の厚みを減少させ
   ることにより前記記録層の反射率を低下させて情報を記
   録する方法であって、前記記録用レーザビームの強度
   を、前記記録層の記録部分の厚みがｄ₁となるように設
   定し、この設定された記録用レーザビームを前記光記録
   媒体に照射することを特徴とする、光記録媒体の情報記
   録方法。ただし、ｄ₁は、透明基板の屈折率をｎ₀、記録
   層の複素屈折率の実数成分、虚数成分をｎ₁、ｋ₁、反射
   層の複素屈折率の実数成分、虚数成分をｎ₂、ｋ₂、レー
   ザビームの波長をλとした時、 【数１】 （ｍはｄ₁が正となり、且つ前記透明基板と前記記録層
   との界面での反射率がｄ₁で極小となる整数）である。
2. 【請求項２】 前記記録層の記録部分の厚みｄ₁を定め
   る前記数式において、ｍが最小となるように記録用レー
   ザビームの強度を設定することを特徴とする、請求項１
   に記載の光記録媒体の情報記録方法。