JP3472186B2 - 光記録媒体および光記録装置 - 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、より具
体的にはフォトリフラクティブ媒体、およびこの媒体の
書き込み・読み出し・消去を行う装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光磁気記録媒体または光熱相変化
型の媒体に比べてはるかに高密度で画像など容量の大き
なデータを記録できる光記録媒体として、フォトリフラ
クティブ媒体が知られている。このフォトリフラクティ
ブ媒体の記録原理は、以下のようなものである。すなわ
ち、非線形光学材料を含有する記録層に電磁波を照射し
て電荷を発生させ、この電荷を空間的に分離させ、電場
を発生させる。記録層中に含まれる非線形光学材料は電
場が印加されると、電気光学効果により屈折率が変化す
る。こうした記録層の屈折率の変化を情報の記録に対応
させる。したがって、記録層の内部に発生させる電場を
大きくすると、より大きな屈折率変化を得ることができ
る。この媒体は、電磁波の干渉縞を直接的に屈折率格子
として記録できることから、ホログラフィックメモリ、
光演算素子などへの応用も期待されている。

【０００３】近年、作製の容易さから、有機高分子化合
物を用いたフォトリフラクティブ媒体の開発が盛んにな
っている（例えば、特公平６−５５９０１号）。従来、
これらの媒体を利用するに際しては、電極を設けて外部
から電場を印加していた（特開平６−１７５１６７
号）。これは、次にような事情による。

【０００４】電磁波の干渉縞を照射すると、フォトリフ
ラクティブ媒体中に電磁波の強度に応じた非平衡なキャ
リアが発生する。フォトリフラクティブ媒体に対して電
磁波の照射面に平行に外部電場Ｅ_exを印加した場合、発
生する電場Ｅは次式で与えられる。

【０００５】Ｅ＝Ｅ₀[(１＋ｉＥ_ex／Ｅ_d）／｛１＋ｉＥ
_ex／（Ｅ_d＋Ｅ_q)}](Ｉ₁＋Ｉ₀) Ｅ₀＝ｉＥ_d／（１＋Ｅ_d／Ｅ_q） Ｅ_d＝（２πＤ）／（μΛ） Ｅ_q＝（ｅＮΛ）／（２πε） ここで、Ｉ₀は照射光強度の空間平均であり、Ｉ₁は照射
光強度の極大値と極小値との差である。Λは最近接の極
大値間の距離（空間波長）である。εはフォトリフラク
ティブ媒体の誘電率、Ｎは空間電荷の濃度、Ｄは拡散係
数、μは移動度である。ｅは素電荷量、ｉは虚数単位で
あり位相を表している（例えば、PochiYeh著、Introduc
tion to Photorefractive Nonlinear Optics,３章, Joh
n Wiley& Sons 社,1993年）。

【０００６】物理的には、Ｅ_dは電荷の拡散による電場
を表し、Ｅ_qはイオン化した不純物および移動できない
電荷による空間電場を表している。通常、拡散係数Ｄと
移動度μとの間にはアインシュタインの関係式Ｄ／μ＝
ｋＴ／ｅ（ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度）が成り
立つと考えられている。このため、Ｅ_dは物質に依存し
ない定数となる。したがって、大きな電場Ｅを得るに
は、Ｅ_dに比べてＥ_qを十分大きくし、かつＥ_exを大きく
する必要がある。このうち、Ｅ_dに比べＥ_qを大きくする
ためには、ΛまたはＮを大きくする必要がある。しか
し、空間波長Λを大きくすることは干渉縞の密度を減少
させることを意味するため、記録素子としての記録密度
の向上に不利になる。また、空間電荷の濃度Ｎを増す
と、その電荷による散乱が原因となって移動度が低下す
るという欠点が生じる。そこで、外部電場Ｅ_exを印加す
る必要があった。

【０００７】ところで、外部電場Ｅ_exを印加したとき
に、記録層内部での電場の形成に必要な時間は電荷のド
リフト速度により決定される。この場合にも、移動度の
低下は書き込み速度の低下につながる。また、外部電場
Ｅ_exを印加すると、可動な電荷（キャリア）は電場方向
に移動するため、Ｅは外部電場Ｅ_exの方向にほぼ一致す
る。ポッケルス効果による屈折率変調は電場方向に生じ
るので、この屈折率の変化を電磁波により読み出すため
には、電場の方向を電磁波の入射方向に垂直に近づけな
ければならない。このため、電場を印加する電極形状を
工夫する必要があり、フォトリフラクティブ媒体を安価
に作製することができなかった。さらに、フォトリフラ
クティブ媒体は通常の光ディスクには利用できないな
ど、用途が限定されていた。

【０００８】アインシュタインの関係式に従う通常の物
質、すなわちＤ／μが極めて小さい物質では、室温（３
００Ｋ）において空間波長Λ＝１μｍの条件で、拡散に
よる電場Ｅ_dの値が０．１６３ＭＶ／ｍと小さい。従
来、このような物質を用いたフォトリフラクティブポリ
マーでは、外部から１０ＭＶ／ｍ以上の電場を印加して
いた（例えば、 W.E.Moerner and Scott M. Silence, C
hem. Rev. 94, pp127-155(1994)）。一方、Ｄ／μが５
以上、好ましくは１０以上である場合には、外部電場を
印加することなく上記と同程度の内部電場を発生させる
ことができる。そこで、Ｄ／μの大きな材料が要望され
ていた。

【０００９】最近、電荷輸送特性を表す拡散係数Ｄと移
動度μとの比が大きい物質が見出された。このような物
質を記録層に添加した場合、外部電場を印加する必要が
ないため電極も不要になる。こうした記録層では非線形
光学材料がランダムに存在するため、電気光学効果はカ
ー効果により発現し、書き込まれる屈折率格子の波数が
照射した干渉縞の波数の２倍になり、記録光の透過方向
では再生光が得られなくなると予想されていた。しかし
実際には、予想に反して、外部から電場を印加した場合
と同様に記録光の透過方向で再生光が得られることが判
明した。これは、デンバー効果により光の進行方向と平
行な方向にも内部電場が発生し、この電場が書き込んだ
干渉縞の波数ベクトルの方向の電場に重畳されて屈折率
格子が非対称的な形になり、干渉縞の波数と等しい波数
の屈折率格子が形成されるためであると考えられる。

【００１０】一方、フォトリフラクティブ媒体をリライ
タブル媒体として使用するためには、記録した情報を消
去する必要がある。消去方法としては、熱を印加する方
法や、光を照射する方法が知られている。すなわち、素
子に一様に光を照射したり熱を加えることによってトラ
ップされた電荷を再分布させ電荷分布を一様にする方
法、またはトラップされた電荷に対して逆極性の電荷を
注入して両者を再結合させることによって消去する方法
の２種類である。電荷分布を一様にする方法は、素子の
広い領域を消去するのに適した方法である。一方、電荷
を注入して消去する方法は、局所的な記録の消去に適し
ている。この場合、素子に逆極性の電荷を発生させる手
段を設ける必要がある。具体的には、トラップされた電
荷がホールである場合には、エレクトロン発生材料とエ
レクトロン輸送材料とを含有させることが考えられる。

【００１１】しかし、これらの消去方法にはそれぞれ欠
点がある。つまり、素子に熱を印加する方法では、媒体
がガラス転移点以上に加熱されるため、複数の分子の複
合体である媒体が結晶化してしまうことがある。また、
素子に一様に光を照射する方法では、デンバー効果によ
り記録された光の進行方向に平行な方向の電場は消去し
にくい。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、光照
射により記録された情報を光照射により効率的に消去で
きる光記録媒体と、情報を記録・再生するための手段に
加えて情報を消去するための手段を備え、光記録媒体に
書き込んだ情報を光照射により容易に消去できる光記録
装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の光記録媒体は、
電荷発生材料、電荷輸送材料および非線形光学材料を含
有する第１層と、第１層に含有される電荷輸送材料より
もイオン化ポテンシャルが大きい電荷発生材料を含有す
る第２層とを積層した構造を有し、前記第１層および第
２層にそれぞれ含まれる電荷発生材料の吸収波長領域が
互いに異なることを特徴とする。

【００１４】本発明においては、第２層に含有される電
荷発生材料のイオン化ポテンシャルが、第１層に含有さ
れる電荷輸送材料のイオン化ポテンシャルよりも、０．
０２〜２．５０ｅＶの範囲で大きいことが好ましい。ま
た、第２層の膜厚は１μｍ以下であることが好ましい。

【００１５】本発明の光記録装置は、上記の光記録媒体
を用いて記録、再生および消去を行う装置であって、前
記第１層に第１の波長の光を照射して前記第１層に情報
を記録するための手段と、前記第２層に前記第１の波長
の光とは波長が異なり、前記第２層で主に吸収される第
２の波長の光を照射して前記第１層の情報を消去するた
めの手段とを具備したことを特徴とする。

【００１６】この装置においては、第１の波長の光を２
つの光路に分け、第１層において干渉縞を形成するよう
に照射する手段を設けてもよい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。

【００１８】本発明の光記録媒体は、電荷発生材料、電
荷輸送材料および非線形光学材料を含有する第１層（以
下、記録層という場合がある）と、第１層（記録層）に
含有される電荷輸送材料よりもイオン化ポテンシャルが
大きい電荷発生材料を含有する第２層（以下、消去層と
いう場合がある）とを積層した構造を有する。そして、
第１層および第２層にそれぞれ含まれる電荷発生材料と
して、吸収波長領域が互いに異なるものが用いられる。
ここで吸収波長域は、４００〜８００ｎｍの領域で測定
した電子スペクトルにおける最大の吸光度をＡとしたと
き、０．１Ａ以上の吸光度を示す範囲と定義される。

【００１９】本発明の光記録媒体は、例えば図１に示す
ように、基板１上に消去層２および記録層３を積層した
構造を有する。なお、本発明の光記録媒体は、図２また
は図３に示すように、図１とは別の積層構造を採用して
もよい。図２の光記録媒体は、基板１上に記録層３およ
び消去層２を積層した構造を有する。図３の光記録媒体
は、基板１上に消去層２、記録層３および消去層２を積
層した構造を有する。

【００２０】まず、本発明に係る光記録媒体の記録原理
を説明する。本発明の光記録媒体では、電荷発生材料、
電荷輸送材料および非線形光学材料を含有する第１層
（記録層）に第１の波長の光（記録光）を照射して、情
報を記録層の屈折率変化として記録する。記録光は第２
層には吸収されず第１層に吸収される波長の光である。
後述するように第１層に照射される記録光の形態は特に
限定されず、情報をピットとして記録してもよいし干渉
縞として記録してもよい。第１層中に含有される電荷発
生材料は記録光を吸収して電荷対を発生する。このとき
光強度が強いほど電荷対の発生密度は高くなる。電荷対
のうち可動な電荷（キャリア）は電荷輸送材料に注入さ
れ、ドリフトおよび拡散により輸送され、この結果とし
て第１層中に内部電場が発生する。この電場によって非
線形光学材料を含有する第１層（記録層）は、電気光学
効果により屈折率の変調を起こし、情報が記録される。
このとき形成される内部電場は、情報がピットおよび干
渉縞のいずれの形態で記録される場合でも、膜厚方向の
成分を有する。このような膜厚方向の電場はデンバー電
場とも呼ばれる。

【００２１】本発明の光記録媒体への書き込みは、外部
から電場を印加しながら行ってもよいが、本発明は外部
電場を印加せずに書き込むときに効果的である。

【００２２】次に、本発明に係る光記録媒体の消去原理
を説明する。本発明の光記録媒体では、電荷発生材料を
含有する第２層（消去層）に消去光を照射することによ
りなされる。第２層に含まれる電荷発生材料は、第２層
に含まれる電荷発生材料とは吸収波長領域が異なる。消
去時には、第２層に記録光とは波長が異なり、第２層で
主に吸収される第２の波長の光（消去光）を照射する。
第２層中に含有される電荷発生材料は消去光を吸収して
電荷対を発生する。そして、第２層に含有される電荷発
生材料は第１層に含有される電荷輸送材料よりもイオン
化ポテンシャルが大きく（深く）、しかも記録時に内部
電場が生じているため、発生した電荷対のうち片方のキ
ャリアであるホールが第１層の電荷輸送材料に注入され
る。第１層に注入されたホールは記録時に生じたデンバ
ー電場の存在下にドリフトや拡散によって第１層中を動
き回り、電子と再結合することで消滅する。このプロセ
スにより第１層に書き込まれたピットまたは干渉縞は消
去される。

【００２３】本発明において、第２層の電荷発生材料を
励起することにより発生した電荷（ホール）を第１層ま
で到達させるためには、第２層の膜厚は１μｍ以下であ
ることが好ましい。また、第２層の電荷発生材料により
発生した電荷を第１層の電荷輸送材料に効率よく注入す
るためには、第２層に含有される電荷発生材料のイオン
化ポテンシャルが、第１層に含有される電荷輸送材料の
イオン化ポテンシャルよりも、０．０２〜２．５０ｅＶ
の範囲で大きいことが好ましい。なお、記録時に第１層
の電荷発生材料を励起することにより発生した電荷（ホ
ール）を第１層の電荷輸送材料間を移動させるために
も、電荷発生材料のイオン化ポテンシャルが電荷輸送材
料のイオン化ポテンシャルよりも大きい（深い）ことが
好ましい。

【００２４】次いで、本発明の光記録媒体に用いられる
各種の材料について、より詳細に説明する。

【００２５】電荷発生材料の例としては以下のようなも
のが挙げられる。具体的には、無機光導電体、たとえば
セレン、セレン合金、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＡｓＳｅ、Ｚ
ｎＯ、ＺｎＳおよびａ−Ｓｉ；無金属フタロシアニン、
金属フタロシアニン、無金属ナフタロシアニン、金属ナ
フタロシアニンおよびこれらの誘導体；アゾ色素、たと
えばモノアゾ色素、ビスアゾ色素およびトリスアゾ色
素；ペリレン系染料・顔料；インジゴ系染料・顔料；キ
ナクリドン系染料・顔料；多環キノン系染料・顔料、た
とえばアントラキノンおよびアントアントロン；シアニ
ン系染料・顔料；ＴＴＦ−ＴＣＮＱに代表される電子受
容性物質と電子供与性物質とからなる電荷移動錯体；ア
ズレニウム塩；Ｃ₆₀およびＣ₇₀に代表されるフラーレン
およびその誘導体、などである。

【００２６】電荷輸送材料はホールまたはエレクトロン
を輸送する化合物であり、低分子化合物でもよいし、ポ
リマーでもよいし、他のポリマーとコポリマーを形成し
ていてもよい。電荷輸送材料の例としては以下のような
ものが挙げられる。具体的には、含窒素環式化合物たと
えばインドール、カルバゾール、オキサゾール、イソオ
キサゾール、チアゾール、イミダゾール、ピラゾール、
オキサジアゾール、ピラゾリン、チアチアゾール、トリ
アゾール、およびこれらの誘導体、ならびにこれらの基
を主鎖または側鎖に有するポリマー；ヒドラゾン化合
物；トリフェニルアミン；トリフェニルメタン；ブタジ
エン；スチルベン；キノン化合物、たとえばアントラキ
ノン、ジフェノキノンおよびこれらの誘導体；Ｃ₆₀、Ｃ
₇₀に代表されるフラーレン（カーボンクラスター）およ
びその誘導体である。また、π共役系ポリマーまたはオ
リゴマー、たとえばポリアセチレン、ポリピロール、ポ
リチオフェンおよびポリアニリン；σ共役系ポリマーま
たはオリゴマー、たとえばポリシランおよびポリゲルマ
ン；多環芳香族化合物、たとえばアントラセン、ピレ
ン、フェナントレンおよびコロネン、などである。

【００２７】非線形光学材料は屈折率を変調させるため
に含有される。非線形光学材料としては、たとえば３次
の非線形光学材料が挙げられる。具体的には、４−（ジ
エチルアミノ）−β−ニトロスチレン、β−カロチン、
３−フルオロ−４−（ジエチルアミノ）−β−ニトロス
チレン、（４−ピペリジノベンジリデン）マロノニトリ
ル、２−［（α−メチルベンジル）アミノ］−５−ニト
ロピリジン、４−メトキシ−２’−（トリフルオロメチ
ル）−４’−ニトロスチルベン、４−（ジエチルアミ
ノ）−β−メチル−β−ニトロスチレン、４−（ジエチ
ルアミノ）−シンナモニトリル、などである。

【００２８】なお、フラーレン（カーボンクラスター）
などは、電荷発生材料または電荷輸送材料としてだけで
なく、非線形光学材料の機能を有する材料としても用い
ることができる。

【００２９】第１層の電荷発生材料は記録光を吸収して
電荷を発生する必要がある。しかし、記録光に対する光
学濃度が非常に高い電荷発生材料を用いた場合、記録光
が記録層の深部に存在する電荷発生材料まで到達しない
おそれがある。そこで、第１層の電荷発生材料の記録光
に対する光学濃度は１０^-6〜１０の範囲であることが好
ましい。

【００３０】第１層は、電荷発生材料、電荷輸送材料お
よび非線形光学材料のほかに、これらの材料を保持する
ためのポリマーを含有していてもよい。第１層はこれら
の材料を溶媒に溶解または分散させ、基板上に塗布した
後、溶媒を蒸発させることにより形成することができ
る。塗布法としては、スピナー塗布、ディッピング、ス
プレー塗布などが用いられる。また、これらの材料を溶
媒に溶解または分散させ、溶媒を蒸発させて固形物を得
た後、加熱した基板上に固形物を載せて溶融し、急冷す
ることにより形成してもよい。

【００３１】第２層の機能は、光照射により記録消去の
ための電荷を発生して効率よく第１層へ注入することに
ある。この機能を得るために、電荷発生材料以外に以下
のような他の材料を含有していてもよい。例えば、成膜
性を高めるためのポリマー、電荷の注入効率を高めるた
めの注入補助剤、注入界面まで電荷を輸送するための電
荷輸送材料、膜の劣化を防止するための劣化防止剤、基
板との密着性を高めるための剥離防止剤などである。第
２層はこれらの材料を溶媒に溶解または分散させ、基板
上に塗布した後、溶媒を蒸発させることにより形成する
ことができる。塗布法としては、第１層と同様な方法を
用いることができる。また、第２層は蒸着やレーザーア
ブレーションなどの方法で成膜してもよい。

【００３２】第１層（記録層）における電荷発生材料、
電荷輸送材料および非線形光学材料の含有率は以下のよ
うな範囲に設定される。

【００３３】電荷発生材料は記録層全体の０．００１〜
１５重量％とすることが好ましい。０．００１重量％未
満では光照射により発生する単位体積当りの電荷が少な
くなり、内部電荷を十分に発生させることが困難にな
る。１５重量％を超えると電荷発生材料どうしの会合確
率が高くなり、記録層の導電率が上昇して高い内部電場
を発生できなくなるおそれがある。

【００３４】電荷輸送材料は記録層全体の５〜９０重量
％とすることが好ましい。５重量％未満では十分な電荷
輸送能が得られない。９０重量％を超えると空間電荷が
保持されにくくなり、光記録媒体として機能しないおそ
れがある。

【００３５】非線形光学材料は記録層全体の０．１〜９
０重量％とすることが好ましい。０．１重量％未満では
内部電場による電気光学効果により十分な屈折率変化を
得ることが困難になる。９０重量％を超えると、電荷輸
送材料が少ないため電荷が良好に輸送されず、内部電場
が形成されないおそれがある。

【００３６】第２層（消去用キャリア注入層）における
電荷発生材料の含有率は、第２層全体の１〜１００重量
％とすることが好ましい。１重量％未満では、光照射に
より発生するキャリア数が十分ではなく、消去用キャリ
ア注入層の機能を果たすことが困難になる。第２層は電
荷輸送材料を含有していてもよい。電荷輸送材料を含有
させる場合には、第２層全体の９０重量％以下であるこ
とが好ましい。９０重量％を超える場合、膜としての機
械的強度が弱くなる場合が多い。また、成膜性を高める
ためにポリマーを含有していてもよい。ポリマーの含有
率は９９重量％以下が好ましい。

【００３７】次に、本発明の光記録装置について説明す
る。本発明の光記録装置は、上記の光記録媒体を用い、
第１層に第１の波長の光を照射して第１層に情報を記録
するための手段と、第２層に第１の波長の光とは波長が
異なり、第２層で主に吸収される第２の波長の光を照射
して第１層の情報を消去するための手段とを有する。本
発明の光記録装置では、記録領域の形状はピットでも干
渉縞でもよい。

【００３８】干渉縞の形状を有する記録領域を形成する
光記録装置では、記録時に記録光源から第１の波長を有
するコヒーレントな光をビームスプリッターなどにより
２つの光路に分けた後に交差させて記録層に照射し、干
渉縞を発生させて記録を行う。一方の光は情報が載せら
れた信号光であり、他方の光は参照光である。媒体に照
射される記録光の強度は、干渉縞の強弱に従って変化す
るとともに、光の侵入する面に近いほど強くなる。記録
層においては、電荷発生と電荷輸送の過程を経て内部電
場が発生し、屈折率が変調した干渉縞形状の記録領域が
形成される。このとき形成される内部電場は、干渉縞の
波数ベクトルの方向の電場と、照射した光の波数ベクト
ルの方向（膜厚方向）の電場（デンバー電場）との合成
となる。消去時には消去光源から第２の波長を有する消
去光を消去層に照射し、消去層で発生した電荷を記録層
へ注入させて、干渉縞を消去する。

【００３９】上記のように光源からの光を２つの光路に
分けた場合、２つの光の間に光路差が生じる。この場
合、コヒーレンス長の短い光を用いると干渉縞を生じな
い。このため、光路差より長いコヒーレンス長を持つレ
ーザーを用いるか、またはエタロンなどを用いてコヒー
レンス長を長くすることが好ましい。通常、コンピュー
タ用の端末やビデオ編集、またはデータベース用メモリ
などへの応用を考えると、装置内部での光路差は１ｃｍ
以上程度と考えられる。したがって、光源としては、ガ
スレーザーや半導体レーザー、特に帰還をかけてコヒー
レンス長を長くした半導体レーザーが好適である。

【００４０】ピット形状の記録領域を形成する光記録装
置では、記録時に記録光源から第１の波長を有する記録
光をレンズなどを通して集光して記録層に照射して記録
を行う。ピット形状の記録領域を形成する場合、記録光
は必ずしもコヒーレントである必要はない。記録光の焦
点付近の記録層では電荷発生と電荷輸送の過程を経て内
部電場が発生し、屈折率が変調した記録領域が形成され
る。この場合、発生した内部電場は膜厚方向の成分を持
つ。消去時には消去光源から第２の波長を有する消去光
を消去層に照射し、消去層で発生した電荷を記録層へ注
入させて、ピットを消去する。

【００４１】なお、媒体上での記録位置を変化させるた
めには、光源または媒体をｘ、ｙ、ｚ方向へ駆動させる
機構やモーターなどの装置を設けるか、マイクロミラー
など光路を変更できる機構を設ける。

【００４２】また、例えば図１に示した光記録媒体を用
いて記録・消去を行う場合、媒体の上方（記録層３側）
から記録光を照射し、媒体の下方（基板１および消去層
２側）から消去光を照射するようにすれば、消去動作を
確実に行うことができる。ただし、記録光および消去光
の照射方向は特に限定されない。例えば、記録光および
消去光の両方を媒体の上方（記録層３側）から照射して
もよい。この場合、記録層は消去光をほとんど吸収しな
いことが要求される。逆に、記録光および消去光の両方
を媒体の下方（消去層２側）から照射してもよい。この
場合、消去層は記録光をほとんど吸収しないことが要求
される。

【００４３】同様に、図２または図３に示した光記録媒
体を用いた場合にも、記録光および消去光の照射方向は
特に限定されないが、上記と同様な吸収特性が要求され
る。

【００４４】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。

【００４５】実施例１ 図１に示す構造を有するフォトリフラクティブ媒体を以
下のような方法により製造した。石英からなる透明基板
１上に電荷発生材料として無金属フタロシアニン（イオ
ン化ポテンシャル５．４ｅＶ）を０．１μｍの膜厚に蒸
着して消去層２を形成した。次に、記録層を形成するた
めに、非線形光学材料および電荷発生材料としての機能
を有するカーボンクラスターＣ₇₀（イオン化ポテンシャ
ル７．３ｅＶ）、電荷輸送材料として化１に示す構造を
有する有機化合物Ｍ−１（イオン化ポテンシャル４．８
ｅＶ）、およびこれらを分散させるマトリックスとして
ポリスチレンを用意した。カーボンクラスターＣ₇₀を
０．３重量％、Ｍ−１を４０重量％、ポリスチレンを５
９．７重量％の割合でトルエンに分散または溶解させ
た。この分散液から溶媒を留去して固形物を得た。透明
基板１上に形成された消去層２上に膜厚調整用のスペー
サーを散布した。この基板を１２０℃に加熱した後、上
記で得られた固形物を載せて溶融させ、上方から他の石
英基板（図１には図示せず）を押し当て、冷却した後に
上方の石英基板をはずすことにより膜厚１５０μｍの記
録層３を形成し、フォトリフラクティブ媒体を製造し
た。

【００４６】

【化１】

【００４７】図４に本実施例で用いた光記録装置を示
す。この光記録装置ではピット形状の記録領域を形成す
る。フォトリフラクティブ媒体１０の上方（記録層３
側）には、第１の波長λ₁の光（記録光）を照射するた
めの記録光源１１およびレンズ１２が配置されている。
記録光源１１の位置に対応して、フォトリフラクティブ
媒体１０の下方にアパーチャー１３および光検出器１４
が配置されている。また、フォトリフラクティブ媒体１
０の下方（基板１側すなわち消去層２側）に第１の波長
λ₂の光（消去光）を照射するための消去光源１５およ
びレンズ１６が配置されている。

【００４８】この装置を用い、以下のようにして情報を
ピットとして記録し、この情報を再生し、消去する実験
を行った。まず、記録光源１１であるアルゴンイオンレ
ーザーから波長４８８ｎｍの記録光をレンズ１２で集光
して媒体１０の上方（記録層３側）から１秒間照射し
た。その結果、記録光の焦点位置付近の記録層３の屈折
率が変化した。次に、記録光と同じ波長で強度の弱い読
み出し光をレンズ１２で集光して媒体１０の上方（記録
層３側）から照射し、媒体１０を通過した光をアパーチ
ャ１３を通して光検出器１４で検出した。レンズを上下
に走査させたところ、記録ピットの有無により、光検出
器１４の出力が変化した。したがって、この媒体１０は
光メモリーとして機能することが確認された。記録は約
９ヵ月間読み取り可能であった。次いで、消去光源１５
であるヘリウムネオンレーザーから波長６３２．８ｎｍ
の消去光をレンズ１６で集光して媒体１０の下方（消去
層２側）から１０秒間照射した。その結果、記録ピット
が消去された。このとき、消去光を集光させない場合で
も長時間照射により記録は消去できた。

【００４９】実施例２ 図５に本実施例で用いた光記録装置を示す。この光記録
装置では干渉縞からなる記録領域を形成する。記録光源
２１からの光をビームスプリッタ２２により２つの光路
に分ける。一方の光を空間光変調器としてのマイクロミ
ラーアレイ２３で反射させる。そして、ミラーの傾きに
よって光を光路に導くか導かないかを制御して、デジタ
ル情報を載せた信号光（物体光）ＳＬを生成させる。な
お、液晶表示素子などで構成される透過型の画像表示素
子（ページャー）を透過させて信号光を生成させてもよ
い。また、マイクロミラーアレイの大きさによってはビ
ームエキスパンダーなどでビーム径を広げてもよい。ビ
ームスプリッタ２２で分けられたもう一方の光は参照光
ＲＬとして用いられ、ミラー２４、２５で反射される。
光記録媒体１０の上方には、媒体面と平行に多数のマイ
クロミラー２７を有するマイクロミラーアレイ２６が配
置されている。信号光および参照光はマイクロミラーア
レイ２６の所定のマイクロミラー２７により反射されて
記録層上で交わるように照射され、この結果記録層に屈
折率が変調した干渉縞（回折格子）として記録がなされ
る。

【００５０】再生は、信号光を遮断し、参照光のみをマ
イクロミラーアレイ２６で反射させて記録層に照射する
ことにより行う。参照光は記録層に記録された回折格子
により回折され、参照光から信号光の透過方向への反射
方向成分と透過方向成分に分けられる。光記録媒体１０
の下方には、記録媒体面と平行に多数のマイクロミラー
２９を有するマイクロミラーアレイ２８が配置されてい
る。そして、再生光の信号光の透過方向への成分がマイ
クロミラーアレイ２８の所定のマイクロミラー２９によ
り反射され、レンズ３０およびミラー３１と経由して光
パワーメータやＣＣＤなどの光検出器３２で検出され、
電気信号に変換される。

【００５１】消去は、光記録媒体１０の下方に配置され
た消去光源３３から消去光ＥＬをマイクロミラーアレイ
２８の所定のマイクロミラー２９により反射して光記録
媒体１０の消去層に照射することにより行う。

【００５２】実施例１で作製したものと同一の光記録媒
体を用い、図５の装置により、光照射によって記録層内
に形成された内部電場に起因する光学特性の変化による
回折格子の回折効率（参照光によって再生される物体光
の強度と、参照光の強度との比）の測定を行った。ま
ず、記録光源２１であるアルゴンイオンレーザー（波長
４８８ｎｍ）からのビームを２つに分け、光記録媒体１
０上で交わるように１秒間照射することにより、光記録
媒体１０に屈折率変調干渉縞を形成した。次に、再生を
行い、回折効率を測定した結果、３０．０％という値が
得られた。また、記録は約８ヶ月間読み取り可能であっ
た。

【００５３】次いで、消去光源３３であるヘリウムネオ
ンレーザー（波長６３２．８ｎｍ）から消去光を光記録
媒体の消去層に５秒間照射したところ、照射領域の干渉
縞が消去された。その後、再生を行ったところ、回折光
は観測されなかった。

【００５４】比較例１ 第２層（消去層）を形成しない以外は実施例１と同様に
して、基板１上に記録層３のみを有する光記録媒体を作
製した。この光記録媒体を用いて実施例１と同様に図４
の装置により記録した後、消去を試みたが、記録を消去
できなかった。

【００５５】比較例２ 比較例１で作製した基板１上に記録層３のみを有する光
記録媒体を用いて実施例２と同様に図５の装置により記
録した後、消去を試みたが、記録を消去できなかった。

【００５６】また、これらの比較例の光記録媒体につい
て熱による記録の消去が可能かどうかを確認するために
ヒートガンで熱したところ、記録層が相分離して光記録
媒体としての機能を果たさなくなった。

【００５７】実施例３ 図１に示す構造を有するフォトリフラクティブ媒体を以
下のような方法により製造した。ポリカーボネートから
なる透明基板１上にブロム化アントアントロン（イオン
化ポテンシャル６．９ｅＶ）を０．２μｍの膜厚に蒸着
して消去層２を形成した。次に、記録層を形成するため
に、非線形光学材料としてβ−カロチンを３０重量％、
電荷発生材料としてバナジル−２，９，１６，２３−テ
トラフェノキシ−２９Ｈ−３１Ｈ−フタロシアニンを
０．３重量％、電荷輸送材料として化２に示される化合
物Ｍ−２（イオン化ポテンシャル５．３ｅＶ）を４０重
量％、マトリックスとしてポリスチレンを２９．７重量
％の割合でトルエンに分散または溶解させ、この分散液
から溶媒を留去して固形物を得た。透明基板１上に形成
された消去層２上に膜厚調整用のスペーサーを散布し
た。この基板を１４０℃に加熱した後、上記で得られた
固形物を載せて溶融させ、上方から石英基板を押し当
て、冷却した後に石英基板をはずすことにより膜厚１５
０μｍの記録層３を形成し、フォトリフラクティブ媒体
１０を製造した。

【００５８】

【化２】

【００５９】図５の装置により、光照射によって記録層
内に形成された内部電場に起因する光学特性の変化によ
る回折格子の回折効率の測定を行った。まず、記録光源
２１であるヘリウムネオンレーザー（波長６３２．８ｎ
ｍ）からのビームを２つに分け、光記録媒体１０上で交
わるように１秒間照射することにより、光記録媒体１０
に干渉縞を形成した。次に、再生を行い、回折効率を測
定した結果、１．５％という値が得られた。また、記録
は約３ヶ月間読み取り可能であった。

【００６０】次いで、消去光源３３であるアルゴンイオ
ンレーザー（波長４８８ｎｍ）から消去光を光記録媒体
の消去層に５秒間照射したところ、照射領域の干渉縞が
消去された。その後、再生を行ったところ、回折光は観
測されなかった。

【００６１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、光
照射により記録された情報を光照射により効率的に消去
できる光記録媒体と、情報を記録・再生するための手段
に加えて情報を消去するための手段を備え、光記録媒体
に書き込んだ情報を光照射により容易に消去できる光記
録装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るフォトリフラクティブ媒体の断面
図。

【図２】本発明に係る他のフォトリフラクティブ媒体の
断面図。

【図３】本発明に係るさらに他のフォトリフラクティブ
媒体の断面図。

【図４】本発明に係る光記録装置を示す構成図。

【図５】本発明に係る他の光記録装置を示す構成図。

【符号の説明】

１…透明基板 ２…消去層 ３…記録層 １０…フォトリフラクティブ媒体 １１…記録光源 １２、１６…レンズ １３…アパーチャー １４…光検出器 １５…消去光源 ２１…記録光源 ２２…ビームスプリッタ ２３…マイクロミラーアレイ ２４、２５、３１…ミラー ２６、２８…マイクロミラーアレイ ２７、２９…マイクロミラー ３０…レンズ ３２…光検出器 ３３…消去光源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 7/24 G02F 1/35

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電荷発生材料、電荷輸送材料および非線
   形光学材料を含有する第１層と、第１層に含有される電
   荷輸送材料よりもイオン化ポテンシャルが大きい電荷発
   生材料を含有する第２層とを積層した構造を有し、前記
   第１層および第２層にそれぞれ含まれる電荷発生材料の
   吸収波長領域が互いに異なることを特徴とする光記録媒
   体。
2. 【請求項２】 前記第２層に含有される電荷発生材料の
   イオン化ポテンシャルが、前記第１層に含有される電荷
   輸送材料のイオン化ポテンシャルよりも、０．０２〜
   ２．５０ｅＶの範囲で大きいことを特徴とする請求項１
   記載の光記録媒体。
3. 【請求項３】 前記第２層の膜厚が１μｍ以下であるこ
   とを特徴とする請求項１または２記載の光記録媒体。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３いずれか記載の光記録
   媒体を用いて記録、再生および消去を行う装置であっ
   て、前記第１層に第１の波長の光を照射して前記第１層
   に情報を記録するための手段と、前記第２層に前記第１
   の波長の光とは波長が異なり、前記第２層で主に吸収さ
   れる第２の波長の光を照射して前記第１層の情報を消去
   するための手段とを具備したことを特徴とする光記録装
   置。
5. 【請求項５】 前記第１の波長の光を２つの光路に分
   け、前記第１層において干渉縞を形成するように照射す
   る手段を具備したことを特徴とする請求項４記載の光記
   録装置。