JPH07121905A - 光ディスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】長時間の使用に対して高い繰り返し安定性をも
った高密度型光ディスクを提供する。 【構成】予め信号が微小なピット列として形成された光
透過性基板３１上に、照射される光ビームの強度に応じ
て透過率が変化する光吸収層４と光反射性物質からなる
反射層６と保護層７とをこの順に設けた光ディスクに於
いて、光吸収層４が、レーザ光の照射によって透過率が
可逆的に変化する色素材料と、照射されるレーザ光の波
長域で透明で且つ熱によって色調が可逆的に変化する物
質とを含有する光ディスクである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は光ディスク（光学的情報
記録媒体円盤）に関し、特に高密度に情報を記録する高
密度型光ディスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、記録媒体に情報を高密度に記録す
る高密度記録の研究が盛んに行われ、光学的に記録或い
は再生する光ディスクに関しても様々な提案がされてい
る。例えば、特開平２−９６９２６号公報には、光ディ
スクの光源波長と、対物レンズの開口数によって定めら
れる空間周波数よりさらに高密度に情報を記録し、再生
することの出来る光ディスクが記載されており、基板上
に照射されるビームスポット径を実質的に小さくするこ
とのできる物質層を設けることにより高密度記録を可能
にする技術が開示されている。

【０００３】また、本出願人に於いても、特願平 4-331
049 、特願平 4-331050 、特願平 5-36297等で提案を行
っており、光源波長と、対物レンズの開口数によって定
められる空間周波数よりもより高密度に情報を記録或い
は再生出来る旨提案した。これらの高密度型光ディスク
は、透明基板上に光吸収層と反射層と保護層とがこの順
に設けられるか或いは透明基板上に光吸収層と記録層と
反射層と保護層とがこの順に設けられた光ディスクであ
る。これらの光ディスクに於いては、照射されるレーザ
光ビームのスポット径よりも実効スポット径を小さくす
る効果を有する物質が、前記光吸収層に含まれている。

【０００４】前記実効スポット径を小さくする物質とし
ては、各種クロミック性物質や、非線形光学効果を有す
る物質、可飽和吸収性色素等が知られているが、何れの
場合に於いても、照射されるビームスポットの中心近傍
の部分が実質的に小さなスポット径のビームスポットを
形成するのに寄与する。この様子を図３に示す。図３は
ビームスポットに於ける光強度分布を示す図である。図
３に示すように、照射されるレーザ光のビームスポット
は、その中心部で光強度が最大となっており、斜線で示
す光強度が飽和強度以上の部分が実質的なビームスポッ
ト径を形成する。即ち実効スポット径は照射スポット径
より小さくされている。

【０００５】前記実効スポット径を小さくする物質の透
過率は、図４に示すように、照射されるレーザ光の強度
に応じて大きく変化する。図４は照射光強度と透過率と
の関係が非線形な材料の一例を示す図である。図４に示
すように、透過率は、照射されるレーザ光の強度が飽和
強度近傍で急激に変化し、光強度が飽和強度より弱い場
合は光透過率が低く、飽和強度より強い場合は光透過率
が高くなっている。即ち、前記透過率の変化は照射され
るレーザ光による飽和吸収である。前記実効スポット径
を小さくする物質としてクロミック物質を使った場合に
は、光強度の大きいビーム中心部のみが透過率の変化に
よって記録或いは再生に関与することになり、実効スポ
ット径の小さなビームスポットを作る。

【０００６】また、前記実効スポット径を小さくする物
質として非線形光学物質を用いた場合、光強度の変化に
対して透過率が非線形に変化する場合は全く同様であ
り、物質の屈折率が変化する場合には、ビームが自己集
束を起こして、スポット径を実質的に小さくすることが
できる。また、可飽和吸収性色素を用いた場合に於いて
も、照射光強度に依存してその透過率が変化するのでビ
ームスポット径を実効的に小さくできる。前記したよう
な照射ビームスポット径を実質的に小さくできる物質か
らなる層を透明基板上に設け、高密度の記録或いは再生
を行う場合には、光ビームが光ディスク上で焦点を結ぶ
ように制御される。

【０００７】しかしながら、前記した光ディスクを製作
し実験を重ねるうちに、前記光吸収層を光吸収性物質の
透過率が照射強度に応じて変化する物質で構成した場合
は、繰り返し性に関して十分な性能を得ることが出来な
いという事が判明した。この現象は、前記光吸収層での
透過率変化を大きくとろうとすると、レーザ光の照射強
度を大きくする必要があり、そのために光吸収層が自身
の光吸収能力のために発熱を起こして、熱的、光学的な
不可逆的変化を起こすことに起因することがわかってき
た。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記したように、従来
の高密度型光ディスクでは、基板上に照射されるビーム
のスポット径を実質的に小さくする動作を繰り返し行わ
しめると、ビームスポット径を実質的に小さくする効果
が次第に減少して、繰り返して記録或いは再生を行う場
合に特性が不安定になると言う問題点があることが明ら
かになった。これは、照射されるビームスポット径を小
さくすることを機能とする光吸収材料が、繰り返し照射
されるレーザ光によって光学的又は熱的な劣化をし、分
解や変性を起こし、照射光強度の変化に対する透過率の
変化が小さくなる等の吸収特性の劣化を生じ、照射光の
スポット径を実質的に小さくする効果が次第に小さくな
ってくるためであると考えられる。本発明は、上記問題
点について鋭意検討を重ねた結果なされたものであり、
その目的は、長時間の使用に対しても繰り返し安定性を
高く維持できる高密度型光ディスクを提供することであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】透明基板と反射層の間
に、照射される光ビームスポット径を実質的に小さくす
る効果を有する物質を含む光吸収層を設ける。この光吸
収層では、レーザー光の照射による透過率の変化が可逆
的に行われ、さらに前記光吸収層は、照射されるレーザ
光の波長域に吸収を有し、レーザ光の照射によって透過
率が可逆的に変化する色素材料と、照射されるレーザ光
の波長域に於いて実質的に透明で且つ熱によって色調が
可逆的に変化する物質とを含有するものである。また前
記光吸収層に含まれる透明物質として、熱によって色調
が可逆的に変化するポリマーを用いた光ディスクであ
る。さらに、前記ポリマーとして、熱によって色調が可
逆的に変化するポリ−（３−アルキルチオフェン）を用
いた光ディスクである。

【００１０】

【作用】本発明の光ディスクでは、光吸収層が、照射さ
れるレーザ光の波長域に吸収を有し、レーザ光照射によ
ってその透過率が可逆的に変化する色素材料と、照射さ
れるレーザ光の波長域に於いて実質的に透明であり、か
つ、熱によって色調が可逆的に変化する物質とを含有す
るので、繰り返し記録或いは再生が行われた場合に、前
記光吸収層に於いて、照射光の強度変化に対する透過率
の変化幅を、大きいまま維持できる。

【００１１】これは、前記光吸収層が、照射されるレー
ザ光の波長域に於いて実質的に透明であり、かつ、熱に
よって色調が可逆的に変化する物質例えば高分子化合物
やポリ−（３−アルキルチオフェン）で構成されている
ため、光吸収性の色素材料が光を吸収することによって
発熱し、この熱エネルギーを高分子化合物等の透明物質
が効果的に吸収し、透明物質自身が可逆的に色調を変化
することによって熱エネルギーを消費し、色素材料の熱
分解を防止する効果があらわれるものと考えられる。ま
た、高分子化合物そのものは使用するレーザ光波長域に
吸収を有していないため、熱的な効果以外は起こらない
ものと考えられる。

【００１２】

【実施例】本発明の光ディスクは、情報を高密度に記録
するためのもので、透明基板上に、少なくとも光吸収層
と反射層と保護層とがこの順に設けられる。以下本発明
の光ディスクの第１実施例について図１を基に説明す
る。図１は本発明の光ディスクの第１実施例を示す断面
図であり、光ディスクの半径方向の截断線で切断された
場合の断面図である。図１に於いて、光ディスク１は再
生専用型光ディスクであり、予め信号が微小なピット列
８として形成された光透過性基板３１の上に、照射され
る光ビームの強度に応じて透過率が変化する光吸収層４
と光反射性物質からなる反射層６と保護層７とをこの順
に設けた光ディスクであって、前記光吸収層４が、レー
ザ光の照射によって透過率が可逆的に変化する色素材料
と、照射されるレーザ光の波長域で透明で且つ熱によっ
て色調が可逆的に変化する物質とを含有する光ディスク
である。

【００１３】まず、光ディスク１に於ける光吸収層４の
材料について説明する。光吸収性色素として有機色素の
一つであるインドフェニン色素と、ポリ−（３−アルキ
ルチオフェン）との混合物を有機溶剤に溶解し、これを
用いて透明基板上に薄膜を得る。次にこの薄膜に、波長
が６３３nmのヘリウムネオンレーザを照射し、照射強度
を変えながら透過率の変化を測定した。図５は実施例１
の光吸収層に於ける光照射強度と透過率との関係を示す
図である。図５に示す通り透過率は、４５％から７４％
の間で可逆的に変化し、照射強度の強弱を１０回繰り返
しても最小透過率の変化は５％以下と少なかった。

【００１４】光ディスク１を作製するには、前記薄膜の
材料を、予めピットによって情報が記録されている透明
基板３１上に膜厚約１２０nmとなるようにコーティング
して光吸収層４を設け、その上に金を５０ｎｍスパッタ
リングして反射層６を設ける。さらに紫外線硬化樹脂を
コーティングした後紫外線を照射して保護層１３を設け
る。こうして再生専用型光ディスク１が得られる。実験
の結果、光ディスク１の再生特性は良好であり、特に隣
接トラック間のクロストークが殆ど起こらず、ビームス
ポットが実質的に小さくできている事を示した。また繰
り返し再生を行った場合でも前記隣接トラック間のクロ
ストークは非常に少なかった。

【００１５】これは、前記光吸収層が、照射されるレー
ザ光の波長域に於いて実質的に透明であり、かつ、熱に
よって色調が可逆的に変化する物質例えば高分子化合物
やポリ−（３−アルキルチオフェン）で構成されている
ため、光吸収性の色素材料が光を吸収することによって
起こる発熱を、高分子化合物が熱的に吸収し、自身が色
調変化することによって色素の熱分解を防止する効果が
あらわれるためと考えられる。また、高分子化合物その
ものは使用するレーザ光波長域に吸収を有していないた
め、熱的な効果以外は起こらないものと考えられる。

【００１６】尚、光吸収性色素としてキサンテン色素を
用いて光吸収層４を構成した光ディスクでは、この光吸
収層の透過率変化は５０％から６８％の間での可逆変化
であり、照射強度の強弱の繰り返しを１０回行ったとこ
ろ、最小透過率の上昇は７％程度であった。この光ディ
スクも再生時の隣接トラック間クロストークが小さく良
好な再生が可能であった。ここで、第１の比較例を図６
に示す。図６は従来の光ディスクの光吸収層に於ける光
照射強度と透過率との関係を示す図である。

【００１７】図６に示す特性を有する従来の光ディスク
は、図１に示す光ディスク１と略同じ構成であるが、光
吸収層にポリー（３ーアルキルチオフェン）が含まれて
いない点が異なる。この場合の光吸収層は図６に示す通
り、照射されるレーザ光強度の強弱の繰り返しを３回行
ったところ、透過率の変化幅が次第に小さくなり最小透
過率が２０％程度上昇した。そしてこの光ディスクの再
生を試みたが、再生時の隣接トラック間クロストークが
次第に大きくなり、ビームスポット径を小さくする効果
が次第に失われてきている事を示した。また、再生波形
の乱れも大きくなった。

【００１８】次に、本発明の光ディスクの第２実施例に
ついて図２を基に説明する。図２は本発明の光ディスク
の第２実施例を示す断面図であり、光ディスクの半径方
向の截断線で切断された場合の断面図である。図２に於
いて、光ディスク２は記録再生可能型光ディスクであ
り、予めトラッキング用の案内溝が設けられた光透過性
基板３２上に、照射される光ビームの強度に応じて透過
率が変化する光吸収層４と、情報の記録が可能な記録層
５と、光反射性物質からなる反射層６と、保護層７とを
この順に設けた光ディスクであって、前記光吸収層４
が、レーザ光の照射によって透過率が可逆的に変化する
色素材料と、照射されるレーザ光の波長域で透明で且つ
熱によって色調が可逆的に変化する物質とを含有する光
ディスクである。

【００１９】図２に於いて、透明基板３２、記録層５以
外は、図１に示す光ディスク１と同じ構成である。光デ
ィスク２は記録が可能な光ディスクで、トラッキング制
御用の案内溝が予め透明基板３２に設けられている。前
記案内溝がスパイラル状に設けられている透明基板３２
上に、第１実施例と同様の光吸収層４を設け、その上に
有機色素の一つであるマンガンフタロシアニン色素を真
空蒸着して膜厚約１００nmの記録層５が設けられる。そ
の上に、反射層６として金をスパッタリングし、保護層
７として紫外線硬化樹脂を塗布してライトワンス型の光
ディスクが得られる。

【００２０】この光ディスクに信号の記録を試みたとこ
ろ、再生時の隣接トラック間のクロストークが少なく、
再生波形の乱れも少なかった。また、繰り返し再生を行
った後も、これらの特性の変化は少なく、繰り返し安定
性が高いことが分かった。ここに、第２の比較例につい
て説明する。比較のための従来技術による光ディスク
は、図２に示す光ディスクと略同じ構成であるが、光吸
収層としてポリー（３ーアルキルチオフェン）が用いら
れていない点が異なる。

【００２１】この光ディスク場合は繰り返し安定性が悪
く、繰り返し再生しているうちに隣接トラック間のクロ
ストークが大きくなって、良好な記録や再生を繰り返し
行うことは出来なかった。尚、本発明の光ディスクは前
記第１及び第２の実施例に限られるものではなく、光吸
収層が、照射されるレーザ光の波長域に吸収を有し、レ
ーザ光の照射によって透過率が可逆的に変化する飽和吸
収性色素材料と、照射されるレーザ光の波長域に於いて
実質的に透明であり且つ熱によって色調が可逆的に変化
する物質とを含有するものであれば、繰り返しの使用に
際しても、ビームスポット径を実質的に小さくする効果
を持続させることができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明の光ディスクによれば、光源波長
と対物レンズ開口数で規定されるいわゆる空間周波数よ
りも高密度の記録或いは再生を行う場合に、高い繰り返
し安定性を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光ディスクの第１実施例を示す断面図
である。

【図２】本発明の光ディスクの第２実施例を示す断面図
である。

【図３】ビームスポットに於ける光強度分布を示す図で
ある。

【図４】照射光強度と透過率との関係が非線形な材料の
一例を示す図である。

【図５】実施例１の光吸収層に於ける光照射強度と透過
率との関係を示す図である。

【図６】従来の光ディスクの光吸収層に於ける光照射強
度と透過率との関係を示す図である。

【符号の説明】

１、２ 光ディスク ３１、３２ 透明基板 ４ 光吸収層 ５ 記録層 ６ 反射層 ８ ピット ９ 案内溝

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】予め信号が微小なピット列として形成され
   た光透過性基板上に、照射される光ビームの強度に応じ
   て透過率が変化する光吸収層と光反射性物質からなる反
   射層とをこの順に設けた光ディスクに於いて、 前記光吸収層が、レーザ光の照射によって透過率が可逆
   的に変化する色素材料と、照射されるレーザ光の波長域
   で透明で且つ熱によって色調が可逆的に変化する物質と
   を含有することを特徴とする光ディスク。
2. 【請求項２】予めトラッキング用の案内溝が設けられた
   光透過性基板上に、照射される光ビームの強度に応じて
   透過率が変化する光吸収層と、情報の記録が可能な記録
   層と、光反射性物質からなる反射層とをこの順に設けた
   光ディスクに於いて、 前記光吸収層が、レーザ光の照射によって透過率が可逆
   的に変化する色素材料と、照射されるレーザ光の波長域
   で透明で且つ熱によって色調が可逆的に変化する物質と
   を含有することを特徴とする光ディスク。
3. 【請求項３】請求項１或いは請求項２に記載の光ディス
   クであって、照射されるレーザ光の波長域で透明で且つ
   熱によって色調が可逆的に変化する前記物質が、熱によ
   って色調が可逆的に変化するポリマーであることを特徴
   とする光ディスク。
4. 【請求項４】請求項３に記載の光ディスクであって、光
   吸収層に含有される前記透明物質ポリマーが、熱によっ
   て色調が可逆的に変化するポリ−（３−アルキルチオフ
   ェン） であることを特徴とする光ディスク。