JPS6259372B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は一般に新規な高密度情報記録媒体に
関する。この発明は特に光学的記録再生の方法お
よび装置に適した情報記録媒体に関する。

この発明の原理によれば、（少なくとも記録ビ
ームを形成する光の周波数で）高い反射率の表面
を有し、その反射面を記録ビームの光周波数に対
して透明な材料の層で覆われ、更にその層を記録
ビームの光周波数に対して高い吸収特性を有する
材料の薄層で覆われた基板の形の記録媒体を構成
することにより、記録光ビームから（適正な記録
感度を得るのに必要な）その吸光材料層への効率
の良いエネルギの結合が得られる。入射光と反射
光（透明層を通つて基板表面で反射されたもの）
との両者が薄い吸収層を通過することによつて吸
収層の材料の温度を溶融に必要な温度まで急速に
上昇する能力が増大する。

この発明の１つの特徴として、吸光層材料はチ
タン、白金、ロジウム等の吸収係数が大きくかつ
長期間安定したものが選ばれ、さらに反射面が透
光層によつて周囲環境から酸化に対して保護され
て、記録媒体全体の長期安定性を強化している。

この発明の他の特徴として、記録ビーム光の周
波数に対して被覆基板にいわゆる反射防止状態が
生ずるように透明層の厚さを選ぶことによつて吸
収層へのエネルギ結合効率を向上すると共に、こ
の反射防止機能により反射エネルギ損失を抑制
し、かつ反射面により基板への透過エネルギ損失
を抑制することにより、吸収層の融点への加熱効
率を向上している。

この発明のさらに他の特徴として、吸光層の厚
さをできるだけ薄くして記録に必要なレーザ出力
を著しく減じている。しかし、この厚さは入射光
のできるだけ大部分が吸収されるように選ばなけ
ればならない。

金属吸光層を用いる時は、情報記録に必要な吸
光層への効率のよいエネルギ結合によつて生ずる
溶融のために、薄い吸光層に端縁の滑らかな細孔
（ピツト）を形成することができ、このため溶融
に遭つた細孔領域ともとのままの領域との間の区
分が明瞭になつて、読出しにおける信号対雑音比
を向上する効果を及ぼす。

この発明のさらに他の特徴として、金属のよう
な融点の高い吸光層を用いることによつて、情報
の読出しを比較的強い光で行なうことができ、こ
のため情報読出し中の「シヨツト雑音」の欠点が
減少している。

この発明の例示実施例によれば、円板型（例え
ばガラス）の基板表面を処理して平坦な研磨仕上
面とした後、この表面に反射性材料（例えばアル
ミニウム）の層を被着し、さらにこの上に記録に
適する単色光源（例えば4880オングストロームの
出力波長のアルゴンレーザ）の光周波数に対して
透明な材料（例えば２酸化珪素のような誘導体）
の層を被着し、最後に、その誘導体層に記録光源
の周波数の光を吸収する材料（例えば有機染料ま
たは金属）の薄層を被着する。

これに対応する記録装置（例えば、スポング
（F.W.Spong）による米国特許願第668495号明細
書……特開昭52−114306対応……記載の装置）で
は、この発明の原理を実施する上記円板型の記録
媒体を一定の回転速度で回転すると共に、光源
（例えば反射防止状態が得られる周波数の光を与
えるレーザ）からの光ビームをその円板の被覆面
に収束させる。光ビームの強度は記録される情報
に従つて制御される。具体的に言えば、この制御
は、画像を表わす映像信号により周波数変調され
た搬送波によつて行われ、光ビーム強度は吸光材
料を溶融するに足る高いレベルと溶融不能の低い
レベルとの間で変化し、このレベルの交番周波数
は映像信号の振幅と共に変化する。

このようにして、互いに離間して配置された細
孔群から成る情報トラツクが円板の被覆表面に形
成される。この細孔は高いレベルのビームへの露
出によつて吸光層の材料が溶融することによりそ
のビームに露出された表面領域に現われ、その細
孔の長さと間隔との変化によつて記録された情報
が表わされる。画像を連続して記録する場合に
は、記録中記録ビームと回転円板との間に半径方
向一定速度の相対運動を与えることによつて渦線
状の情報トラツクが形成される。また、記録中に
このような相対運動のない場合には、「スライ
ド」記録に適した円形情報トラツクが形成され
る。

上述の記録工程により、光学的再生方式によつ
て記録情報の再生を行なう型の情報記録体が形成
される。このような情報記録体の情報トラツクは
(1)適当な光周波数で反射率が非常に低い（前述の
反射防止機能を呈する厚さが選定されていること
による）もとのままの表面領域と、(2)溶融により
形成され、同じ光周波数で反射率が著しく高い
（透光層と基板の反射表面とを覆う吸光層の全部
または少なくとも一部が除去されて反射防止機能
が失われたことによる）細孔領域とから成る。こ
の細孔領域の反射率とその間の領域（もとのまま
の表面）の反射率との比の値は容易に大きくな
る。

再生動作においては、この発明の原理を実施し
た上記形式の回転型情報レコードの情報トラツク
に光ビームを収束する。再生ビームは円板被膜を
溶融しないような一定の強度を有し、もとのまま
の表面領域が反射防止状態を示すような周波数を
持つ。情報トラツクの連続する領域から反射した
光を受光するように配置された光検出器が、その
領域が収束光の光路を通過するにつれて記録情報
を表わす信号を発生する。トラツクの細孔領域と
その間の領域との反射率の差が大きいため高い読
出コントラスト比が容易に得られ、記録されたビ
デオ信号を大きい信号対雑音比で再生することが
可能である。

次に添付図面を参照しつつこの発明をさらに詳
細に説明する。

第１図は光学的記録装置用の記録媒体１１の一
部分の断面図で、この発明の実施例による記録媒
体の構造を示す。記録媒体１１は円板の形に作ら
れた基板１３を有し、その主表面Ｓは平面に研磨
仕上されている。基板１３はこのような表面を形
成するのに便利なガラスのような材料で作ること
が好ましい。

基板１３の表面Ｓ上には（光スペクトルの所定
部分全体に対して）高い反射率を示す材料の薄層
１５が設けられている。この反射層１５は図示の
ように蒸着によつて表面Ｓ上に被着された例えば
アルミニウムのような金属で形成されている。

反射層１５の上には（光スペクトルの少くとも
上記の所定部分全体に対して）透明な材料の層１
７が設けられている。この透光層１７は図のよう
に蒸着によつて反射層１５上に被着された例えば
２酸化珪素のような誘電体物質で形成されてい
る。

最後に、透光層１７の上には光スペクトルの少
くとも上記所定部分全体に対して高い吸収率を示
す材料の薄層１９が設けられている。この吸収層
は蒸着により図のように、透明層１７上に被着さ
れた例えばチタンまたはロジウムのような厚さ50
オングストロームの金属で形成されている。

記録媒体の製造工程でチタンを被着すると、誘
電被膜の上に厚さ75オングストロームのチタン層
が形成される。この記録媒体を大気にさらすと、
チタン層の大気にさらされた部分が酸化して、厚
さ25オングストロームの２酸化チタン層を形成
し、誘電体層上には50オングストロームのチタン
層が残される。２酸化チタンは記録および再生ビ
ームの光周波数で透明であり、その影響は記録お
よび再生過程では無視できるほど小さい。

図示構成の記録媒体において、反射層を覆う透
光層の上に薄い吸光層を使用する利点は、（スペ
クトルの上記所定部分の周波数の）光ビームＬが
表面Ｓに垂直な軸Ｘに沿つて進み、吸光層１９の
表面またはその近傍に収束される時に得られる効
果を考えると判る。吸光層１９の内部境界面に達
した入射光の大部分は反射層１５のない場合のよ
うに基板１３へまで透過して失なわれることはな
く、むしろ反射されて透光層１７を通つて吸光層
１９へ戻る。従つて、吸光層１９は入射光と反射
光の両方に露出される。記録光への露出に応じて
表面を溶融したい場合には、記録媒体の内部への
透過損失を少なくして記録光ビームから吸光材料
へのエネルギ結合効率を向上し、記録感度を増加
させる。記録媒体内部への透過損失はまた吸光層
を厚くする（すなわちその反射率を増加する）こ
とにより同様に少なくできるが、この場合は反射
損失が高くなつて相殺される。

記録光ビームＬから吸光層１９へのエネルギ結
合効率を最適にするには、吸光層１９の厚さd₁を
透光層１７の厚さｄ(二)、反射層１５の厚さd₃およ
び装置の成分19，17，15，13の光学的定数に関連
して、記録ビーム周波数に対してその装置がいわ
ゆる反射防止状態を示すように選択することによ
つて、反射損失を低いレベルにまで減らすことが
望ましい。適当な厚さと光学的性質を有する薄膜
を使用して反射防止効果を得ること自体は公知で
あり、透光材料の薄膜を利用したこの効果は光学
的装置に広く応用されている。第１図の装置の吸
収媒体（19，17，15）に対して所要の反射防止効
果が得られるような諸定数の組合せを求める公式
は当業者に公知であり、その式は前記スポング
（Spong）の米国特許願の明細書に記載されてい
る。

収束された光ビームＬの強度が充分に大きい時
には、吸光層１９の材料は融点まで温度が上昇し
て溶融し、記録媒体１１の表面に細孔が形成され
る。ビームＬの強度を記録信号に従つて適当に変
調すると、記録媒体の連続する領域がビームを通
過するにつれて強いビームに露出された吸光層領
域に変化を受けない吸光層（強いビームに露出さ
れていない）部分によつて互いに離間された細孔
から成る情報トラツクが形成される。

第２図は第１図の記録媒体１１を上記のような
制御された光ビームに露出した時に形成される情
報記録体の一部分を示す。第２図の断面に示すよ
うに、情報トラツクは、吸光層１９の表面が変化
を受けない領域（μ_１，μ_２，μ_３，μ_４）で分
離された一連の互いに離間した細孔P₁，P₂，P₃，
P₄から成る。例示のため、各細孔の深さは吸光層
１９の厚さに等しく、従つて細孔領域では透光層
１７を通して反射層１５が完全に露出している
が、後に説明するように、このような深さまで溶
融させることは読出コントラスト比の向上には好
ましいかも知れないが、再生の品質には余り関係
がないため、細孔の底部において透光層１７が吸
光材料の残部（もち論、d₁以下の厚さ）で覆われ
ていてもよい。

レーザで得られる再生ビームの光周波数が、円
板の層１９で強く吸収され、かつ層１５で強く反
射されるような所定のスペクトル部分にあつて、
装置19，17，15，13の変化のない領域が反射防止
効果を示す周波数またはそれに近い時に、大きな
読出コントラスト比が得られ、優れた信号対雑音
比で映像信号を再生することができる。例えば、
変動範囲を７−10MHzとして、NTSC方式のカラ
ーテレビジヨン信号を映像信号幅5MHzに対して
40−50の映像信号対雑音比（映像信号のピーク・
ピーク値対２乗平均雑音比）で再生することがで
きた。

第３図のグラフの曲線ａは、第１図の装置にお
いて例示のために選ばれた諸定数に対する、吸光
層１９として例えば50Åのチタン層を備えた記録
媒体１１の反射率を示し、その最小反射率の計算
値（Dmin）が次式で与えられる誘電体層の厚さ
において得られることを示している。

Dmin＝790Å＋ｎ×1670Å ここでｎは零または正の整数である。従つて、上
記の装置の諸定数に対して誘電体層の厚さを
Dmin（例えば790Å）に選ぶと、第１図の記録媒
体（および第２図の情報記録体の変化を受けない
領域）はアルゴンレーザ出力に対して反射防止状
態と呈する。

平坦な基板を温度に敏感な材料（例えば、ポリ
塩化ビニル）で作つた場合には、記録工程で発生
する熱により基板が変形しないよう注意を払わね
ばならない。このような条件下では、誘電体層の
厚さDminがその誘電体層を通る熱の拡散長(1)よ
り大きくなる（例えばｎ＞２のときのDmin）よ
うに選ぶことによつて、基板を記録レーザによつ
て発生する熱から有効に絶縁することができる。

曲線ｂは、第１図の装置において上記の諸定数
に対する50Åのチタン層の吸光層１９を備えた記
録媒体１１の吸収率を誘電体層の厚さの関数とし
て計算したものを示す。

この発明の原理を上記第１図および第２図の構
体に関して説明したが、この発明を実施した場合
にはこの構体を種々変形することができる。例え
ば、基板自体を反射率の大きな材料で形成して、
透光層の下の反射層を省略することもできる。さ
らに、上記説明では吸光層を金属で例示したが、
有機染料（例えば、前記のスポング（Spong）の
米国特許願明細書記載の形式のもの）のような他
の材料を用いることもできる。このスポング
（Spong）方式の記録媒体に対する反射防止状態
はまた、この発明の原理により、上記の誘電体層
の厚さのため有機染料の厚さを著しく薄くしても
得られる。他の例として、反射層に対して広帯域
の反射は必要ないので、金属層を多層（または単
層）の誘電体反射層で置換することもできる。ま
た、この発明の利点の多い記録媒体の構造を他の
光学的記録（例えばパルスによるホログラム記
録）にも利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の原理による構体を示す記録
媒体の部分断面図であり、第２図はこの発明の原
理による第１図の形式の記録媒体で形成された情
報記録体の情報トラツクの部分断面図であり、第
３図は第１図と第２図の記録媒体の誘電体層の厚
さと反射率及び吸収率の間の関係を示す図であ
る。 １１……記録媒体、１３……基板、１５……反
射層、１７……透光層、１９……吸光層、P₁〜P₄
……細孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光スペクトルの少なくとも所定部分にわたつ
   て高い反射率を示す表面と；該表面を覆い、上記
   光スペクトルの少なくとも上記所定部分にわたつ
   て透光性を示す第１の被膜と；該第１の被膜を覆
   い、上記光スペクトルの少なくとも上記所定部分
   にわたつて高い吸光性を示す第２の被膜と；を含
   み、 上記第２の被膜は、その一部において上記光ス
   ペクトルの上記所定部分の光ビームの照射に応答
   して記録が可能なようにされており；上記第１及
   び第２の被膜の厚さは、上記第２の被膜上に入射
   される上記光スペクトルの少なくとも上記所定部
   分の光ビームに対して反射防止状態が生ずるよう
   にそれぞれ決定されている、光学的記録用記録媒
   体。