JPH06139619A

JPH06139619A - 再生専用の光ディスク

Info

Publication number: JPH06139619A
Application number: JP4286538A
Authority: JP
Inventors: Kajiro Ushio; 嘉次郎潮; Takehiko Ueda; 武彦上田; Masahiro Furuta; 正寛古田; Tatsuo Niwa; 達雄丹羽
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1992-10-26
Filing date: 1992-10-26
Publication date: 1994-05-20

Abstract

(57)【要約】【目的】従来、再生不可能であったプローブ光Ｂのス
ポットＳ径よりも小さい情報単位を再生することができ
る記録密度を増大した再生専用の光ディスクを提供す
る。【構成】基板上に記録層を形成してなる光ディスクに
おいて、前記記録層の一方の面に隣接して部分的に熱反
射層Ｎまたは断熱層Ｈを設け、該熱反射層Ｎまたは該断
熱層Ｈの形成部分に隣接する記録層部分である第１微小
領域と該熱反射層Ｎまたは該断熱層Ｈの非形成部分に隣
接する記録層部分である第２微小領域のいずれか一方ま
たは両方を情報単位としたことを特徴とする再生専用の
光ディスク。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高密度な情報収容が可
能である新規な再生専用の光ディスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータ、通信、映像機器をはじめ
とする情報機器の高機能化、パーソナル化の進捗に伴
い、その処理すべき情報の増大は止むことがない。この
ような背景のもと、記録装置や媒体の高性能化が、近年
大きな開発ターゲットとなっている。特に、記録の高密
度化及び大容量化は、来るべき画像情報のデジタル化時
代を鑑みても、非常に大きな要請であるといえる。そし
て、光記録読み取り方式によって記録媒体から記録情報
を再生する方法は、今後も高密度及び大容量メモリーに
関して、有力な再生方法である。

【０００３】光記録読み取り方式による製品は現在すで
に音楽用ＣＤやＣＤ−ＲＯＭ、ＬＤあるいは光磁気ディ
スク等として市販されている。これらのディスクの再生
は、光源からのプローブ光Ｂをディスク上に集光し、回
転ディスク上の記録情報をそのプローブ光Ｂの反射光に
よって検出することにより行っている。光源には、読み
取り装置の小型化のため、半導体レーザーを用いること
が多い。

【０００４】記録情報は、ＣＤ等ではディスク上に設け
た凹凸であり、そこからの反射光の大小が再生情報とな
る。また、光磁気ディスクでは、記録媒体の磁化の向き
が情報となり、磁化の向きによるプローブ光Ｂの反射光
または透過光の偏光面の変化によって、その情報を読み
取っている。この様に、光記録読み取り方式によって再
生する光ディスクは、ディスク上のプローブ光Ｂを小さ
く集光することにより、情報単位をその大きさにまで小
さくすることができるので、比較的大きな記録密度（現
在光磁気ディスクにおいて約１０⁸ マーク／cm²）を有
している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の光ディスクにお
いては、プローブ光Ｂの集光の度合い（スポットＳ径）
が情報単位の大きさ即ち、記録密度を決定しているが、
このスポットＳ径の最小値は光源の波長及び集光レンズ
系の開口数によって制限され、回折限界以下に小さくす
ることはできない。現在の光源や集光光学系での記録密
度は、ほぼその限界にきており、今以上に記録密度を増
大する方法として、光学系を改造して大きな開口数を得
るか、または短波長の光源を得る方法が考えれるが、ど
ちらも装置の巨大化及び高価格化を伴うので問題があ
る。

【０００６】本発明の目的は、従来、再生不可能であっ
たプローブ光ＢのスポットＳ径よりも小さい情報単位を
再生することができる記録密度を増大した再生専用の光
ディスクを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そのため、本発明は、第
一に「基板上に記録層を形成してなる光ディスクにおい
て、前記記録層の一方の面に隣接して部分的に熱反射層
または断熱層を設け、該熱反射層または該断熱層の形成
部分に隣接する記録層部分である第１微小領域と該熱反
射層または該断熱層の非形成部分に隣接する記録層部分
である第２微小領域のいずれか一方または両方を情報単
位としたことを特徴とする再生専用の光ディスク（請求
項１）」を提供する。

【０００８】また、本発明は、第二に「前記第２微小領
域に隣接して熱拡散層を設けたことを特徴とする請求項
１記載の再生専用の光ディスク（請求項２）」を提供す
る。また、本発明は、第三に「前記第２微小領域及び前
記熱反射層または前記断熱層の双方に隣接して熱拡散層
を設けたことを特徴とする請求項１記載の再生専用の光
ディスク（請求項３）」を提供する。

【０００９】また、本発明は、第四に「前記熱反射層ま
たは前記断熱層が隣接しない記録層の他方の面に隣接し
て、別の断熱層を設けたことを特徴とする請求項１乃至
３記載の再生専用の光ディスク（請求項４）」を提供す
る。

【００１０】

【作用】本発明は、プローブ光Ｂ照射による加熱によっ
て記録層Ｋの光学的性質が変化し、その際の反射光の変
化（光量、偏光面）で記録情報を再生する光ディスクに
適用される。この際、通常の記録層と異なり、プローブ
光Ｂ照射終了後の放冷で記録層Ｋの光学的性質は、もと
の状態にもどり、常に所定温度以上に加熱された部分の
みが情報単位となる。記録層Ｋの材料には、光磁気材
料、相変化材料や熱光学材料等が使用できる。

【００１１】図２に、本発明にかかる再生専用の光ディ
スクの一例を示す。本発明にかかる光ディスクの基板Ｇ
には、ガラス材料またはポリメチルメタクリレート、ポ
リカーボネート、ポリメチルペンテン、ポリオレフィ
ン、エポキシ樹脂等のプラスチック材料が使用できる。
この基板Ｇ上に、前記熱反射層Ｎまたは前記断熱層Ｈが
隣接しない記録層Ｋの他方の面に隣接して、別の断熱層
Ｈ’を設けることが好ましい。例えば、ＺｎＳとＳｉＯ
₂との混合膜、Ｓｉ₃Ｎ₄，ＳｉＯ₂，ＺｎＳ等の単層
膜等が断熱層Ｈ’として使用できるが、本発明は、これ
らの材料の膜に限定されるものではない。この断熱層
Ｈ’の形成は、プローブ光Ｂ照射時に、効率良く記録層
Ｋに蓄熱させ、またプラスチック製基板の熱変形を防ぐ
のに有効である。

【００１２】記録層Ｋは、相変化材料、屈折率の温度依
存性大の材料、加熱と磁場印加により偏光方向が異なる
材料（光磁気媒体）等で構成する。相変化材料として、
例えばＴｅＯ_x，ＳｂＴｅ，ＧｅＳｂＴｅ，ＩｎＳｂＴ
ｅ等が、また屈折率の温度依存性大の材料として、例え
ばＭｏＳ₂，ＳＢＮ（Ｓｒ_xＢａ_1-xＮｂ₂Ｏ₆），Ｂ
ａＴｉＯ₃，ＳｂＳＩ，ＢｉＶＯ₄，ＰｂＴｉＯ₃，Ｐ
ＺＴ（ＰｂＺｒＯ₃＋ＰｂＴｉＯ₃）等が使用できる
が、本発明は、これらの材料に限定されるものではな
い。

【００１３】記録層Ｋの厚さは、薄すぎると情報の読み
とりに必要なプローブ光Ｂの反射が十分に行われず、ま
た厚すぎると層形成に時間を要して生産性が悪くなるの
で適度な厚さにする必要がある。例えば、１０〜１００
ｎｍの厚さにすれば問題はないが、本発明にかかる光デ
ィスクの記録層Ｋは、この厚さに限定されるものではな
い。

【００１４】前記第１微小領域α１は、蓄熱量が大きく
なるように熱反射層Ｎまたは断熱層Ｈが隣接して形成さ
れている記録層の領域である。また、熱反射層Ｎまたは
断熱層Ｈが隣接して形成されていない記録層の領域（第
１微小領域α１以外の領域）が前記第２微小領域α２で
ある。本発明にかかる光ディスクでは、プローブ光Ｂの
スポットＳ内の記録層部分に熱反射層Ｎまたは断熱層Ｈ
が隣接しているかどうかによって、この記録層部分の温
度に差が生じる。つまり、隣接して熱反射層Ｎまたは断
熱層Ｈが形成されている第１微小領域α１では、プロー
ブ光Ｂを照射すると、蓄熱量が大きいので高温となり、
隣接して熱反射層Ｎまたは断熱層Ｈが形成されていない
第２微小領域α２では、蓄熱量が小さいので第１微小領
域α１よりも低温となって、大きな温度差が生じる。

【００１５】これらの領域α１，α２の一方または両方
を情報単位とし、この情報単位の有無またはその長さに
よって情報が表される（詳細は後述する）。つまり、こ
の情報単位は、従来のピットやマークと同じ機能を有す
る。尚、ディスクは、渦巻き状あるいは同心円状の明示
的または黙示的トラックＴを有し、情報単位はこのトラ
ックＴ上に設けられている。

【００１６】熱反射層Ｎまたは断熱層Ｈを第１微小領域
α１だけに隣接して形成するには、フォトリソグラフィ
ー等によりパターニングした後、イオンビームエッチン
グ、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）等の方法
を使用するとよい。熱反射層Ｎまたは断熱層Ｈの厚さ
は、薄すぎると熱反射または断熱効果が不十分となり、
厚すぎると層形成に時間を要して生産性が悪くなるので
適度な厚さにする必要がある。例えば、１０〜５００ｎ
ｍの厚さにすれば問題ないが、本発明にかかる光ディス
クの熱反射層Ｎまたは断熱層Ｈは、この厚さに限定され
るものではない。

【００１７】熱反射層Ｎには、例えばＩｎＳｂ合金、Ｉ
ＴＯ等の赤外反射用薄膜材料が、また、断熱層Ｈには、
例えばＳｉＯ₂，ＺｎＳ- ＳｉＯ₂混合物，Ｓｉ
₃Ｎ₄，ＺｎＳ等の材料が適する。この熱反射層Ｎ及び
記録層Ｋ、または断熱層Ｈ及び記録層Ｋに隣接して熱拡
散層Ｃを設けることが好ましい。つまり、熱反射層Ｎま
たは断熱層Ｈが隣接して形成されていない第２微小領域
α２は、この熱拡散層Ｃに直接、接するので放熱効果を
受けて、第１微小領域α１との温度差が更に大きくなっ
てＣ／Ｎ比が向上する。尚、第１微小領域α１において
も、ビームスポットＳ通過後ある程度の時間内（数ｍｓ
ｅｃ）での放熱が必要であるから、この熱拡散層Ｃは有
効である。

【００１８】熱拡散層Ｃの厚さは、薄すぎると放熱効果
が不十分となり、厚すぎると層形成に時間を要して生産
性が悪くなるので適度な厚さにする必要がある。例えば
１０〜５００ｎｍの厚さにすれば問題ないが、本発明に
かかる光ディスクの熱拡散層Ｃは、この厚さに限定され
るものではない。十分な放熱効果を得るために、熱拡散
層Ｃの熱伝導率は、５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であること
が好ましい。また、熱拡散層Ｃの比熱は、0.2 Ｊ／（ｇ
・Ｋ）以上であることが好ましい。これらを満たす材料
として、例えばＡｌ，Ａｕ，Ａｇ等が使用できるが、こ
れらに限定されるものではない。

【００１９】この熱拡散層Ｃをダイアモンド薄膜で形成
すると、当該薄膜が高熱伝導率と高透明度を有するので
放熱効果は、特に顕著となる。以上のように、基板Ｇ上
に各層が形成されたディスク（以後、単板ディスクと称
す）をそのまま光ディスクとして使用すると、長期間使
用中に記録層Ｋの劣化や基板Ｇ（プラスチック製基板の
場合）の変形が発生するので、これを防止するために、
単板ディスクを保護基板Ｇ’または他の単板ディスクと
接着剤Ｊによって接合するのが一般的である。

【００２０】単板ディスクに保護基板Ｇ’を接合した構
造の光ディスクを片面ディスクと呼び、また単板ディス
ク２枚を相互に接合した構造の光ディスクを両面ディス
クと呼ぶ。保護基板Ｇ’には、基板Ｇと同様の材料が使
用できる。また、接着剤Ｊには一般に、片面ディスクで
は光硬化型接着剤を、両面ディスクではホットメルト接
着剤や熱硬化性接着剤を使用する。

【００２１】ところで、回折限界まで集光されたプロー
ブ光ＢスポットＳ内に、二値化した情報単位が複数個入
った場合、従来の光ディスクは、基本的にその識別がで
きない。例えば、スポットに情報単位１か０が３個入っ
たような場合、１００と００１と０１０は同じ検出信号
強度を示すので識別できない。一方、本発明にかかる光
ディスクは、プローブ光ＢのスポットＳ内の記録層部分
に熱反射層Ｎまたは断熱層Ｈが隣接しているかどうかに
よって、この記録層部分（第１及び第２微小領域α１，
α２）の温度に差が生じるので、これらの領域α１，α
２の一方または両方を情報単位として複数個の情報単位
の識別が可能である。

【００２２】図１に本発明にかかる光ディスクの読み取
りの基本原理を示す。プローブ光Ｂが照射された時、集
光されたビームにより記録層Ｋは加熱されるが、熱反射
層Ｎまたは断熱層Ｈを隣接して設けた部分（第１微小領
域α１）とそうでない部分（第２微小領域α２）とでは
大きな温度差が生ずる。記録層Ｋには温度によって光学
的性質が異なる材料を用いるので隣接する熱反射層Ｎま
たは断熱層Ｈの有無によって反射光（又は、ある偏光方
向での反射光）強度が大きく異なる情報単位の０と１が
形成される。

【００２３】熱反射層Ｎまたは断熱層Ｈを隣接して設け
た記録層部分（第１微小領域α１）の情報単位を１、そ
うでない部分（第２微小領域α２）を０とする。図１の
場合、ビームスポットＳ内に情報単位が３個（情報は１
０１）入っている。ビームスポットＳの光強度分布はビ
ームの中心程強く、近似的にガウス分布を示すが、スポ
ットＳは記録層Ｋ上を移動する（実際は光ディスクの回
転による）ので、加熱による高温度分布を示すのは図１
のＰのように光ビームスポットＳ内の後方領域だけとな
る。

【００２４】このため、熱反射層Ｎまたは断熱層Ｈを隣
接して設けた情報単位１（Ｕ２）が新たにビームスポッ
トＳ内に入って来ても、高温度分布Ｐの領域から外れて
いるので、情報単位１（Ｕ２）は反射光の変化として識
別されない。即ち、ビームスポットＳ内において、スポ
ットの進行方向に対して後方の高温度分布Ｐの領域内に
ある情報単位１（Ｕ１）の情報だけを反射光は反映する
ことになり、結果的にビームスポットＳ内の複数個の最
小情報単位の一個だけを読みとることが可能となる。こ
うして高密度化が実現される。

【００２５】以上述べてきたように、本発明の再生専用
の光ディスクは、回折限界スポットＳサイズ以下のマー
ク（情報）を識別でき、光源波長、開口数の変更をする
ことなく高密度な光記録読み出しが可能である。更に、
本発明の光ディスクは、積層膜のパターニングにより記
録を保持しているため、従来の書き込み可能ディスク
（光磁気ディスク、相変化型ディスク、体積変化型ディ
スク、色変化型ディスクなど）の記録と比べ、その磁
場、温度、光などにたいする安定性において優れてい
る。

【００２６】また、ビーム照射時に記録層へ温度傾斜を
つける方法として、選択的に熱拡散層を設けた構成の光
ディスクも考えられるが、これと比べても本発明の光デ
ィスクは、熱をなるべく逃がさない構成であるため温度
上昇部分の加熱効率がよく、より低パワーの光源での加
熱読み出しが可能である。このことは、再生装置の小型
化、低消費電力化、低価格化に極めて有利である。

【００２７】以下、実施例により本発明を具体的に説明
するが、本発明はこれに限られるものではない。

【００２８】

【実施例１】直径５インチ、厚さ１ｍｍのガラス基板Ｇ
上に、ＲＦマグネトロンスパッタによりＺｎＳとＳｉＯ
₂との混合膜（重量比４：１）からなる断熱層Ｈ’を
約５００ｎｍ形成した。この場合、スパッタ装置のチャ
ンバー内を一旦、１×１０^-6ｔｏｒｒ以下に排気した
後、Ａｒガスを導入してチャンバー内のガス圧を５×１
０^-3ｔｏｒｒにし、またターゲットはＺｎＳとＳｉＯ₂
との混合物を使用してスパッタを行った。

【００２９】続いて、同様にＲＦマグネトロンスパッタ
により、この断熱層Ｈ’上に低温熔融材料であるＴｅ酸
化物からなる記録層Ｋを約３００ｎｍ形成した。この時
に用いるターゲット材料はＴｅＯ₂とＴｅであり、同時
スパッタを行った。このＴｅ酸化物は加熱（約１５０
℃）による熔融で反射率が非常に大きくなる（約２０→
４０％）材料である。

【００３０】さらに、その上に熱反射層ＮであるＩＴＯ
膜を同様にＲＦマグネトロンスパッタにより５００ｎｍ
形成した。この熱反射層Ｎ上にフォトレジストを塗布し
てプリベーキングした後、エキシマレーザ等の光源を持
つ露光装置と信号原版とを使用して、記録すべき情報の
１，０（第１及び第２微小領域α１，α２、マーク長0.
3 μｍ）に対応するように露光した。尚、信号原版は電
子線描画装置を使用して作製した。

【００３１】その後、現像してベーキングすることによ
り、所望の熱反射層Ｎと同一のパターンをレジストによ
り形成した。この時のパターンは、全面にレジストが広
がる中で、二値化情報の０が記録されている部分のみに
穴（ピット）が開いた状態になっている。次に、ＲＩＥ
等のドライエッチングによりレジストのない部分のＩＴ
Ｏ膜を取り除き、アセトン等の有機溶剤によりレジスト
を除去した。

【００３２】最後に、熱拡散層ＣとしてＡｌをＲＦマグ
ネトロンスパッタにより４００ｎｍ積層して単板ディス
クを作製した。この単板ディスクにポリカーボネート製
基板Ｇ’を紫外線硬化型アクリル系接着剤Ｊを使用して
接合し、実施例１の再生専用光ディスク（図２）を完成
した。この再生専用の光ディスクの再生装置は、回転
系、再生用レーザー光源、再生系及びそれらの光学系か
らなる。

【００３３】光源は、λ＝780nm 、開口率（ＮＡ）＝0.
55からなる半導体レーザー及びレンズ等の光学系からな
る。再生系は、フォトダイオード等のディテクター及び
ディテクターに光を送るための光学系よりなる。前記光
ディスクは、回転系によって回転され、光源からプロー
ブ光Ｂが照射される。光ディスクは、線速度一定で記録
されているので、回転系は、中心部から離れた部分を読
み取る時に回転数が低くなるように構成されている。プ
ローブ光Ｂは、光学系を通すことにより光ディスクの記
録層Ｋ上で焦点が合わされ、回折限界からスポットＳ径
が決まり、約１μｍであった。

【００３４】このスポットＳ内において、熱反射層Ｎま
たは断熱層Ｈを隣接して設けた部分（第１微小領域α
１）とそうでない部分（第２微小領域α２）とでは大き
な温度差が生じ、しかも加熱による高温度分布を示すの
は図１のＰのようにスポットＳ内の後方領域だけとなっ
た。従って、スポットＳの進行方向に対して後方の高温
度分布Ｐの領域内にある情報単位１（Ｕ１）の情報だけ
を反射光は反映することになり、結果的にスポットＳ内
の複数個の情報単位の一個だけを読み取ることができ
た。

【００３５】この読み取り方式により、レーザーパワー
５mWで、最小マーク( 情報単位) サイズ長0.3 μｍ，マ
ーク間隔0.3 μｍの信号列（ＩＴＯ膜のパターンサイ
ズ）を３０ｄＢ以上のＣ／Ｎレベルで読み取ることがで
き、従来、再生不可能であったプローブ光のスポットＳ
径よりも小さい情報を再生することができた。尚、読み
取りのトラッキングは信号の低周波成分をフィードバッ
クして行う包絡線検波により実現した。

【００３６】

【実施例２】実施例１におけるＩＴＯ層のかわりにＺｎ
ＳとＳｉＯ₂との混合膜（重量比４：１）からなる断熱
層Ｈを５００ｎｍ形成した他は、実施例１と全く同様
に、光ディスクを作製した。この光ディスクも前記条件
での読み取りにおいて、最小マークサイズ長0.3 μｍ，
マーク間隔0.3 μｍの信号列を３０ｄＢ以上のＣ／Ｎレ
ベルで読み出すことができた。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、従来、再生不可能であ
ったプローブ光ＢのスポットＳ径よりも小さい情報単位
を再生することができる。また、従来の書き込み可能デ
ィスク（光磁気ディスク、相変化型ディスク、体積変化
型ディスク、色変化型ディスクなど）の記録と比べ、そ
の磁場、温度、光などにたいする安定性において勝れて
いる。

【００３８】更に、温度上昇部分の加熱効率がよく、よ
り低パワーの光源での加熱読み出しが可能であり、再生
装置の小型化、低消費電力化、低価格化について極めて
有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明の光ディスクの読み取り原理を示す
説明図である。

【図２】は、第１または第２実施例の光ディスクの概略
垂直断面図である。

【符号の説明】

Ｌ・・・集光レンズＧ・・・基板Ｋ・・・記録層Ｎ・・・熱反射層Ｈ・・・断熱層（第１微小領域隣接部分）Ｈ’・・断熱層（プローブ光照射側）Ｓ・・・プローブ光スポットＵ１・・反射率変化により読み取られる情報単位１Ｕ０・・温度上昇しない情報単位０Ｕ２・・読み取られない情報単位１Ｐ・・・記録層温度分布Ｄ・・・基板の移動方向（スポットの移動方向と逆）Ｃ・・・熱拡散層Ｔ・・・トラック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者丹羽達雄東京都千代田区丸の内３丁目２番３号株式会社ニコン内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に記録層を形成してなる光ディス
クにおいて、前記記録層の一方の面に隣接して部分的に
熱反射層または断熱層を設け、該熱反射層または該断熱
層の形成部分に隣接する記録層部分である第１微小領域
と該熱反射層または該断熱層の非形成部分に隣接する記
録層部分である第２微小領域のいずれか一方または両方
を情報単位としたことを特徴とする再生専用の光ディス
ク。
【請求項２】前記第２微小領域に隣接して熱拡散層を
設けたことを特徴とする請求項１記載の再生専用の光デ
ィスク。
【請求項３】前記第２微小領域及び前記熱反射層また
は前記断熱層の双方に隣接して熱拡散層を設けたことを
特徴とする請求項１記載の再生専用の光ディスク。
【請求項４】前記熱反射層または前記断熱層が隣接し
ない記録層の他方の面に隣接して、別の断熱層を設けた
ことを特徴とする請求項１乃至３記載の再生専用の光デ
ィスク。