JPS6391842A - 光学情報記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、レーザ光線を用いた情報記録再生装置に用い
る記録媒体として用いる光学情報記録媒体２例えば光デ
ィスク、とりわけ書き換え可能な光ディスクに関し、そ
の書き換え特性を向上させる構成を提供する。

従来の技術 従来より、レーザ光線を用いて回転しているディスク上
に高密度な情報を高速に記録・再生する技術は、光デイ
スク装置として既に幾つもの研究成果例、商品開発例の
報告があり、情報システムを構成する上で不可欠なもの
となりつつある。

これら光ディスクに用いる記録材料としては、穴、泡等
の形状変化を生じさせて光の反射率変化。

透過率変化を得るものと、光学的性質（屈折率ｎ。

消衰係数ｋ）を変えて反射率変化、透過率変化を得るも
のとがある。

このうち、後者のタイプのものは原理的に変化が可逆的
で、情報を繰り返し書き換えることができるというメリ
ットを有しており、今後の光ディスクの主流になると予
想される。記録層としてはＴｅ　ｆベースとするカルコ
ゲナイド化物合金薄膜、ＴｅとＴ、ｅＯ２を主成分とす
る酸化物薄膜等が知られている。さらに記録層における
光吸収効率を高める工夫として、例えば特開昭５７−１
１１８９号公報に見られるように反射層を設けた構成が
知られている。

発明が解決しようとする問題点 上記記録媒体において、記録層としてカルコゲン化物合
金薄膜９及射層として金属薄膜を適用し、書き換え型の
光ディスクを構成して、一定回転数で回転させながら記
録・消去感度の評価を行うと、外周になればなるほど記
録感度が低下することがわかった。径方向で生ずる感度
差はディスク内トラック（案内溝）の線速度が各トラン
ク径に比例していることによる。すなわち、同じパワー
密度をもつレーザ光を照射しても、線速度の速い外周部
では単位面積あたりの照射時間が短くなり、充分加熱昇
温されなくなるので記録感度が低くなるのである。ディ
スクの回転数を適宜調整し、記録・消去部のトラックの
線速度を常に一定にすれば径方向での記録感度差は生じ
ないが、光ディスクの大きな特徴である高速ランダム・
アクセスが実現困難となり実際的ではない。一方、同じ
サイズの光ディスクで高記録容量を実現するＫｌｔ、最
内周トラック径を小さくせざるを得す、その結果、最外
周トラックと最内周トラックの線速度比が大きくなって
しまう。このように現在の光ディスクは外周になるほど
記録感度が悪くなるという本質的な問題をもっており、
光デイスク実用の大きな障害となっている。

問題点を解決するための手段 記録層における入射光の吸収効率が内周よりも外周で大
きくなるように構成する。

作　　用 光ディスクの記録層における光吸収効率を内周よりも外
周で大きくすることにより、線速度が速くて光照射時間
をかせげない外周部でも効率よく加熱昇温できる。この
ため、ディスク内で径方向の記録感度差がなくなり、高
感度で安定した光学情報記録媒体が得られる。

実施例 以下、図面に基づいて本発明を説明する。

第１図に本発明の光学情報記録媒体の一構成例を示す。

図中へは、保護層６側から光を入射させる例であり、ｂ
は基材１側から光を入射させる例である。

基本的にはａ、ｂｉｄ全く同じ構成であるが基板と各層
の位置関係及び基板に形成する順番の違いが基板及び各
層の材質、製法等に多少の差を生ずる。

基板１としてばＰＭＭＡ、ポリカーボネイト等の樹脂又
はガラス等通常光ディスクに用いられる表面の平滑なも
のを用いるが、ａタイプの場合は基板が透明である必要
はなく表面の平滑な金属板、セラミックス板念用いるこ
とができる。光ディスクの場合、通常基材平面７はレー
ザ光線を導くために、スパイラル又は同心円状のトラッ
クで覆われている。反射層２としてはＡｕ、　Ｃｒ、　
Ｎｉ　−Ｃｒ。

Ａｕ　−Ｃｒ等の金属薄膜を用いる。透明体層３，５と
して１ｓｉｏ２．Ａｌ２Ｏ３，ＺｎＳ、Ｚｎ５ｅ等の誘
電体層を用いる。これらの層の働きは１つには記録Ｉ（
ジ４が記録、消去を繰り返した時に破壊されるｎ）イー
　Ｐ４−　ｆ　−−７＞＋−＜−シ、　　ｈ　　　　　
ｓ　　／”＋　１７’−ノｎ！：＃ｌ−／−６乙舌干渉
効果を利用して記録層４への光吸収効率を高めることで
あり、同時に記録前後の反射光、又は透過光の変化量を
犬きくして高いＳ／Ｎを得ることである。

記録層４の材料としては、書き換え型の場合は、例えば
Ｔｏ、　Ｓｅをベースとするカルコゲン化物合金等、結
晶相とアモルファス相との間で熱的プロセスに基づき可
逆的な構造変化をおこす物質、或いは光磁気記録媒体に
用いられる希土類元素と遷移金属元素とをベースとする
物質等を用いることができる。

保護層６は樹脂をスピンコードしたり、基材と同様の樹
脂板、金属板等を接着剤を用いてはり合わせることによ
って形成する。

各層の膜厚はマ）　ＩＪフックス法より厳密に決定する
ことができる。ただし場合によっては２つの透明体層３
，５のうち片方、又は両方の無い構成も考えられる。こ
れは記録層４の材料系によっても異なるが、この構成を
例えばいわゆる追加記録型の書き換えないタイプの記録
媒体に適用する揚合には前述の破壊防止効果はさほど必
要でなく、光学的な効率のみを考えればよい。この場合
、特に光の入射側の透明体層５は必ずしも必要ではない
。さらには同図Ｃに示すように２組の記録媒体を反射層
２′に内側にして接着層８により貼り合わせることによ
り両面乃・ら記録、再生、消去可能な構造が用いられる
。

反射層２は記録層における入射光線の吸収効率を高める
とともに、他の層の屈折率ｎ、消衰係数に、膜厚ｄと関
連して光学情報記録媒体の設計節回を拡大することにあ
る。反射層での光反射率を犬きくするほど記録層での光
吸収効率が高くなることが光学的計算及び采験的に確め
られた。この事を応用して、反射層の反射率を内周より
も外周で大きくすることにより、線速度の速い外周でも
内周と比べて記録感度の劣らない光ディスクを得ること
ができた。

次に更に具体的な例ともって本発明を詳述：する。

（実施例１） 第２図に示す構成のテストピースを多数用意した。基材
として厚さ１．２ｍｍのＰＭＭＡ＃脂９、第１及び第２
の透明体層としてＺｎ８層１０．記録層１１として（Ｔ
ｅ６６Ｇｅ２０Ｓｅ１６）７ｏＳｂ３０の組成の化合物
層を用い、反射層１２はＡｕ−１５ａｔ　％　Ｃｒ合金
薄膜を選んだ。さらにＵＶ樹脂１３で、厚さ１．２ｍｍ
　Ｐ　ＭＭＡ樹脂の保護層１４を貼シ合せた。

各層はそれぞれ１×１０　Ｔｏｒｒ以下の真空槽内で電
子ビーム蒸着法により形成した。記録層は４つのソース
から反射層のうちＡｕ−１５ａｔ％Ｃｒ合金は２つのソ
ースからそれぞれの成分の蒸着レートを制御しながら同
時蒸着して形成した。各層の膜厚は、記録、消去に用い
るレーザの波長λ（〜８３ＱＯ人）と、各層の屈折率ｎ
とを基準に選んだ。第１のＺｎＳ層の膜厚を５λ／　１
６　ｎ　（−１０６０人）、記録層の膜厚を４００人、
第２のＺｎＳ層の膜厚をλ／２ｎ（〜１ｓ　ｓ　ＯＡ　
）　＋反射層の膜厚を２００〜８００人とした。

記録層１１；ｔレーザ照射によりあらかじめ結晶化し光
学定数の高い状態にしておく。これを未記録状態又は消
去状態と呼ぶ。各層の厚さは消去状態において記録媒体
の反射率が最小になるよう設計されている。この記録媒
体に基板側から例えば１μｍφ程度の微小スポットに絞
り込んだレーザ光をごく短時間（例えば数１００ｎ％）
照射すると、照射部のみが加熱昇温され瞬時溶融状態と
なるが、レーザ照射終了後、今度は熱拡散により急速に
冷却され照射部はアモルファス状態となって記録ビット
が形成される。この時、レーザ光のパワーを一定にする
と、結晶相→（溶融状態）→アモルファス相の相変化（
て要する最小の光照射時間の長短で各サンプルの記録感
度の優劣を決ることができる。相変化が起ると記録層の
屈折率ｎが変化するのでサンプルの反射率変化′ｆｆ：
観察することにより相変化開始に必要な照射時間がわか
る。各サンプルに６　ｍＷのレーザ光を照射時間を、１
００Ｈ５ＩＫから１．０８式までかえて照射した。この
時、相変化開始に要した照射時間を第３図に示す。反射
層の膜厚が６００人までは膜厚の増加とともに記録感度
も高くなったが、それ以上膜厚が増しても感度はかわら
ない。

この実験結果を考察するにあたり、各反射層材料の光学
的特性について述べる。あらかじめ、各層の屈折率ｎ及
び消衰係数ｋを実験的手法により求めておき、これらの
値と各膜厚を与えることにより、前述したサンプル各層
における波長８３００人のレーザ光の吸収量を算出した
。記録層及び反射層以外の層ではに＝ｏなので吸収はな
い。表１に計算に用いた各層のｎ、ｋを、第４，５図に
計算結果を示す。

表１　　各層の光学定数　　（実験値）第４図はＺｎＳ
層上に種々の膜厚のＡｕ−１５ａｔ係Ｃｒ層を形成して
、ＺｎＳ層側からλ−８３０ｎｍの光を入射した時の反
射率を示したものである。Ａｕ−Ｃｒ層の膜厚がおよそ
７００人までは膜厚の増加とともに反射率も高くなるが
それ以上の膜厚では反射率は飽和して変化しない。

前述のサンプルと同じ構成を計算上再現した時、反射層
の膜厚と記録層における光吸収効率の関係を第５図に示
す。第４および第５図かられかるように、反射層での反
射率を高くすると記録層での吸収が大きくなることがわ
かる。前述の実験結果とあわせると、反射層の反射率金
高くして記録層での光吸収効率を高めることが、記録感
度の上昇につながることがわかる。

（実施例２） 第２図に示す構成の１３０φの光ディスクを形成し、記
録部の線速度と記録感度の関係を調べた。

トラックはφ６０からφ１２０にわたってきざんである
。Ａｕ　−Ｃｒ反射層の膜厚はトラック全面にわたって
２００人、記録層はあらかじめレーザ照射により結晶化
させである。ディスクの回転数は９００ｒｐｍで一定、
レーザ光を半値で約０．９μｍφに絞り込み、φ６０〜
φ１２０の範囲のトラックにｓ　ＭＨｚの信号を１回転
の間記録し、記録信号のＣ／ＮをＨＰ社のスペクトル・
アナライザーで測定した。この時、記録トラックの線速
度とＣ／Ｎが６０ｄＢになるレーザ光のパワーの関係を
第８図に示す。最内周と最外周では同じ５ｏｄＢのＣ／
　Ｎ　ｉだすためのレーザ光のパワーに２．６ｍＷもの
差が生じた。

次に内周から外周にかけて膜厚が連続的に厚くなるよう
に蒸着マスクの形状を工夫して、最内周トラックで２０
０人、最外周トラックで６００人のＡｕ−Ｃｒ反射層を
形成した光ディスクに’ｆＲ成した。このディスクにつ
いて、記録部の線速度と５０　ｄＢのＣ／Ｎが得られる
レーザ・パワーの関係を調べた。結果を第７図に示す。

同図に示したように最内周と最外周トラックにおいてＣ
／Ｎ５０ｄＢを実現するレーザ光のパワー差は０．９ｍ
Ｗと、反射層の膜厚に勾配をもたせることにより著しく
小さくすることができた。

発明の効果 本発明によれば、従来の光ディスクよりも内外周の感度
差を大巾に小さくすることができる。

この効果に基づき、例えば画像処理用のコンピューター
用ファイル・メモリー等への応用が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光学情報記録媒体の基本構成を示す断
面図、第２図は本発明の光学情報記録媒体の感度測定用
テストサンプル及びディスクの断面図、第３図は前記サ
ンプルの記録層における相変態を起すに必要な照射時間
と反射層の膜厚の関係を示すグラフ、第４図はＺｎＳ基
板上に形成したＡｕ−１６％Ｃｒ合金薄膜の膜厚と反射
率の関係を示すグラフ、第５図は第２図に示した構成の
記録媒体における反射層の膜厚と記録層における光吸収
効率の関係を示すグラフ、第６図は前記構成の光ディス
クにおいて反射層膜厚が一定の時の記録部の線速度とＣ
／Ｎが５ＱｄＢになる時のレーザ・パワーの関係を示す
グラフ、第７図は前記構成の光ディスクにおける反射層
の膜厚を内周から外周にかけて連続的に厚く形成した時
の、記録部の線速度とＣ／Ｎが５ＱｄＢになる時のレー
ザ・ノくワ一の関係を示すグラフである。 １・・・・・・基板、２・・・・・・反射層、３・・・
・・透明体層、４・・・・・・記録層、５・・・・・・
透明体層、６・・・・・・保護層。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第　
１　図 （ｂ） 第１図 （Ｃ） １光 第２図 第　３　図 腺１（Ａ） 第４図 入＝　８，３０７？ｙｒ＜ 凄し撃　（Ａ） 第５図 膜厚（Ａ） 第６図 珠速友（７７１／、５ｅｅ） トラック径（宏／７７）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光を吸収し、その結果として物理的又は化学的変
   化を生ずる記録層と、光の行路長を調節し、記録前後の
   反射光の変化量を大きくするための透明体層、及び上記
   記録層への光吸収効率を高めるための光反射層とを円形
   基板上に備えたディスク構成において、記録層における
   入射光の吸収効率が内周よりも外周で大きいことを特徴
   とする光学情報記録媒体。
2. （２）反射層での反射率が内周よりも外周で大きいこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の光情報記録媒
   体。