JP2512044B2 - 光記録媒体及び光記録方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は光記録媒体及び光記録方法に関する。

従来の技術 コンパクトディスクはLPレコードに較べると、音質，
取扱易さ，信頼性に優れており、プレーヤーの低価格化
に伴って目ざましい伸びを示している。また、CDの持つ
アクセス性能を利用して、これをディジタルデータの外
部メモリーとして利用するCD−ROMも、大容量性と経済
性，信頼性のゆえに発展が期待されている。ところで、
これらのコンパクトディスクを製造するためには従来、
高価な製造装置を用いてしか製作できないニッケルスタ
ンパーが各ソフトごとに必要であった（ここでいうソフ
トとは音楽用ソフト，ゲームソフト，ビジネスソフト全
般を指す）。このニッケルスタンパーの製作に高額の費
用を必要とすることと、製作装置が極めて高精度で大が
かりなものであるため、誰でもが数枚とか数十枚のディ
スクを作るというわけには行かなかった。

発明が解決しようとする問題点 本発明は、前記した高価なニッケルスタンパーおよび
スタンパー製造装置を各ソフトごとに必要としないで、
従来市販のコンパクトディスクプレーヤーで再生できる
光ディスクを簡便に製造可能ならしめようとするもので
あり、これによりソフト生産のフレキシビリティーが飛
躍的に高まるとともに小量生産時の低コスト化も実現で
きる。

問題点を解決するための手段 上記の問題点を解決するため本発明の光記録方法にお
いては、あらかじめトラッキングサーボのための案内溝
を形成した透明基板上に、特定の吸収波長域を除いては
透明な光記録層が形成され、その上に透明層が形成さ
れ、さらにその上に反射層が形成された光記録媒体に、
前記光記録層の特定の吸収域に属する波長の記録光を照
射して光記録層に光学的性質の変化を生ぜしめる信号記
録過程と、前記記録層の吸収波長域には属さない異なっ
た波長の再生光により光記録層上の前記した光学的性質
の変化として記録された信号を検出する再生過程とから
構成されており、この時用いる光記録媒体は透明基板上
に特定の吸収波長域を除いては透明な光記録層を有し、
その上に透明層を有し、さらにその上に反射層を有する
光記録媒体で、前記光記録層が、前記の特定の吸収帯域
に属する記録光を吸収して光学的性質の変化を生じ、前
記の特定の吸収帯域に属さない波長の再生光に対しても
前記光学的性質の変化を保持することを特徴とするもの
である。

作用 本発明の光記録媒体の一構成要素である透明基板は表
面にトラッキングサーボのための案内溝が形成されてお
り、透明基板と光記録層との界面での記録光の一部の反
射を利用して案内溝でトラッキングしながら信号を記録
していく。記録時に生じた光学的性質の変化はほぼ全波
長領域にわたるものであるため、記録層の吸収波長域に
は属さない再生光にたいしては（すなわち、再生光に対
して記録層は透明である）反射される光量の不連続性と
して信号が検出される。この時、記録にコヒーレントな
光を用い、記録層上での光のスポット径が0.5〜1.5μｍ
となるように光学系を調整することにより、かつ記録に
より形成される空隙の幅が1.6μｍを越えないように記
録条件を設定し、さらに、透明基板側から入射した再生
光の反射率が70％以上になるようにすることで従来市販
のコンパクトディスクプレーヤーでの再生が可能とな
る。

実施例 以下本発明の一実施例について、具体的に説明する。

第１図および第２図に本発明の実施例を図示した。す
なわち、本発明の光記録媒体は、透明基板１と記録層2,
透明層3,反射層４とからなっている。反射層４の上から
さらに保護層を形成することも可能である。信号を記録
する前の状態では、記録層２は記録に用いる光を吸収す
る性質を持っており、同時に記録光の一部を反射する性
質も有していることが必要である。このような記録層に
ついては記録層２と透明基板１との界面に光の焦点が結
ばれるので、透明基板１上に形成されたトラッキングサ
ーボのための案内溝が有効に作用し、記録光は案内溝に
沿って走査される。この時の案内溝の形状は記録光に依
存するが、溝深さは記録光の波長の1/4から1/8程度であ
ることが好ましい。また溝の幅は、波長と同じか、その
1/2程度までの範囲であることが好ましい。透明基板の
材料としては、記録および再生に用いる光に対して透明
であることが必要で、ガラスやポリカーボネイト，ポリ
メチルメタクリレイト，ポリイミド，ポリメチルペンテ
ンなどの各種透明プラスティックを用いることができ
る。透明基板として透明プラスティックを使用する場合
には、記録膜形成時の基板の損傷を防ぐため透明保護層
を透明基板１と記録層２の間に形成してもよい。また透
明基板表面の案内溝は射出成形法で作ってもよいし、光
硬化樹脂を用いて作ってもよい。透明基板１上への記録
層２の形成方法としては、記録層の材料によって、真空
蒸着法，溶液塗布法が選ばれる。溶液塗布法の中では、
回転塗布，浸漬塗布，ウェッブコート等が適している。
記録層２上への透明層３の形成についても記録層の形成
に用いたと同一の方法が利用できる。光記録材料として
は、特定の波長帯にのみ吸収を有する有機色素系材料が
適している。具体的には、シアニン色素，スクアリリウ
ム色素，フタロシアニン色素，コリン類，ピリリリウム
色素，金属錯化合物等のうちから選択できる。これらの
有機色素系材料は、単独で記録層として用いてもよい
し、透明な樹脂などのバインダー中に分散して用いても
よい。記録層２上に積層される透明層３は、形成時に記
録層を侵食せぬことが必要であり、溶液塗布の場合に
は、アルコール，ヘキサン，水等の有機色素材料を溶解
せぬ溶剤に可溶な有機材料の中から選択される。具体的
には、ポリビニルアルコール，ポリビニルピロリドン，
ポリアミド，セルロース類のうち一種もしくはそれらの
混合物が適している。透明層３の上に反射層４を形成す
る。反射層４自体は再生光を80％以上反射することが必
要で、金，白金，銀，アルミニウム，インジウム，銅の
中から一種もしくはそれらの合金を真空蒸着もしくはス
パッタリングして形成するのがよい。透明層３と反射層
４との界面の凹凸が再生光の波長の1/3以上あると再生
時のトラッキングに不都合が生じやすくなるので、1/3
以下とせねばならない。光記録媒体を構成する各層の厚
さについては次に記す。まず、記録層２の厚さは20ナノ
メーター（nm）から400nmが適しており、この範囲以下
では信号の検出が困難であり、この範囲を越えるとクロ
ストークが大きくなってしまう。次に、透明層３の厚さ
は1000nm以下でなければならず、これを越えると記録さ
れた信号と反射層とが離れすぎてしまい再生時のトラッ
キング性が悪くなる。なお、反射層４の厚さは用いる材
料により異なるが、反射率80％となるような膜厚があれ
ばよい。

次に、本発明の記録媒体の記録と再生の機構について
説明する。本発明の光記録媒体は、記録時には記録層２
と透明基板１との界面で光が反射するため透明基板１上
に形成された案内溝に沿って記録光が走査される。記録
光が照射された部分では記録層が光を吸収して発熱し、
この結果分解が生じる。この発熱分解により記録層２と
透明層３の一部を含む領域に空隙６が形成される。一
方、再生に用いる光に対して、記録層２は透明なので再
生光は殆どすべて反射層４で反射する。この状態は第３
図にモデル的に示すように、反射層４から僅かに浮き上
がった状態で空隙６が形成されたようになっている。こ
こに再生光７が照射されると、再生光７にとってはほぼ
均質な屈折率の媒体の中で、屈折率の不連続な部分とし
て空隙６が検出されることになる。つまり、反射される
光量が空隙部では減少する結果となる。このため再生光
７は記録された空隙６に沿ってトラッキングできるよう
になり、記録された信号が再生できる。こうして全体と
して再生光の70％以上が反射されるという高い反射率を
もつ信号記録板が完成される。さて、ここで再生に用い
るレーザーに、市販のコンパクトディスクプレーヤーに
使われている半導体レーザーと同じ波長、すなわち770n
mから840nmを用い、一方、記録には上記波長に属さない
波長のレーザーを用いると、CDとの互換性が得られる。
記録によって形成される空隙の大きさは、各構成層の厚
さによって決められる以外に、記録条件にも依存する。
記録条件は記録層の物理的性質に依存するため一意的に
は決められない。本発明の目的とするCDとの互換性確保
のためには、記録されて形成される空隙の大きさは0.3
μｍ以上1.6μｍ以下であることが必要である。

実施例１ 幅0.6μm,深さ70nmのトラッキングサーボ用の溝が1.6
μｍピッチでスパイラル状に表面に形成された直径12c
m,厚さ1.2mmのガラス板上に、色素（１）のクロロホル
ム溶液を200nmの厚さに塗布した。

この上に、ポリビニルピロリドンの水溶液を用いて、
100nmの厚さの透明層を形成し、さらにその上にアルミ
ニウムを50nm真空蒸着した。案内溝でトラッキングサー
ボをかけながら633nmのHe−Neガスレーザーを色素上に
照射して、案内溝中に周波数500KHzの単一信号と変調信
号とを記録した。記録は透明基板側からの光照射によっ
て行い、記録条件は、出力3mW,線速1.3m/sで、NA0.5の
対物レンズを使用し、また周波数のデューティ比は50/5
0とした。記録後の信号面の反射率は780nmから830nmで
は80％以上であった。記録した信号にトラッキングサー
ボをかけながら780nmの半導体レーザーで再生した時の
再生C/Nは45dBであった。また、こうして製作した光デ
ィスクは市販のコンパクトディスクプレーヤーで再生す
ることができた。

実施例２ 幅0.6μm,深さ90nmのトラッキングサーボ用の溝が1.6
μｍピッチでスパイラル状に表面に形成された直径12c
m,厚さ1.2mmのポリカーボネイト板上に、SiO₂を20nm真
空蒸着し、この後ヴィクトリアブルーのクロロホルム溶
液を用い150nmの厚さに塗布した。

この上にポリビニルピロリドンとヒドロキシエチルセ
ルロースの２対１混合物の水溶液を用いて、150nmの厚
さの透明層を形成し、さらにその上にアルミニウムを50
nm真空蒸着した。案内溝でトラッキングサーボをかけな
がら633nmのHe−Neガスレーザーを色素上に照射して、
周波数500KHzの単一信号と変調信号とを案内溝中に記録
した。記録は透明基板側からの光照射によって行い、記
録条件は、出力3mW,線速1.3m/sで、NA0.5の対物レンズ
を使用し、また周波数のデューティ比は50/50とした。
このディスクの透明基板側からの830nmの波長での光の
反射率は80％以上であった。記録した500KHzの単一信号
のを830nmの半導体レーザーで再生したところ再生CNと
して45dBが得られた。また、こうして製作した光ディス
クはいずれも市販のコンパクトディスクプレーヤーで再
生することができた。

実施例３ 幅0.6μm,深さ90nmのトラッキングサーボ用の溝が1.6
μｍピッチでスパイラル状に表面に形成された直径12c
m,厚さ1.2mmのポリカーボネイト板上に、SiO₂を20nm真
空蒸着し、この後シアニン色素（日本感光色素（株）製
NK−1511）のクロロホルム溶液を用い150nmの厚さに
塗布した。

この上に、ポリビニルピロリドンとヒドロキシエチル
セルロースの２対１混合物の水溶液を用いて、150nmの
厚さの透明層を形成し、さらにその上に、アルミニウム
を50nm真空蒸着した。案内溝でトラッキングサーボをか
けながら750nmの半導体レーザーを色素上に照射して、
周波数500KHzの単一信号と変調信号とを案内溝中に記録
した。記録は透明基板側からの光照射によって行い、記
録条件は、出力3mW,線速1.3m/sで、NA0.5の対物レンズ
を使用し、また周波数のデューティ比は50/50とした。
このディスクの透明基板側からの830nmの波長での光の
反射率は80％以上であった。記録した500KHzの単一信号
のを830nmの半導体レーザーで再生したところ再生CNと
して46dBが得られた。また、こうして製作した光ディス
クはいずれも市販のコンパクトディスクプレーヤーで再
生することができた。

比較例１ 実施例２で用いたSiO₂層つきのポリカーボネイト基板
上に同じく実施例２で用いたヴィクトリアブルーを400n
mの厚さに塗布し、この上に、ポリビニルピロリドンと
ヒドロキシエチルセルロースの２対１混合物の水溶液を
用いて、150nmの厚さの透明層を形成し、さらにその上
にアルミニウムを50nm真空蒸着した。案内溝でトラッキ
ングサーボをかけながら633nmのHe−Neガスレーザーを
色素上に照射して、周波数500KHzの単一信号と変調信号
とを案内溝中に記録した。記録は透明基板側からの光照
射によって行い、記録条件は、出力8mW,線速1.3m/sで、
NA0.5の対物レンズを使用し、また周波数のデューティ
比は50/50とした。透明基板側からの780nmから830nmの
波長での光の反射率は63％であった。記録した500KHzの
単一信号および変調信号のいずれについてもトラッキン
グサーボをかけることができず、したがって信号の再生
もできなかった。これは、記録により形成された空隙が
大きくなりすぎたためである。

比較例２ 実施例２で用いたSiO₂層つきのポリカーボネイト基板
上に同じく実施例で用いたヴィクトリアブルーを150nm
の厚さに塗布し、この上に、ポリビニルピロリドンとヒ
ドロキシエチルセルロースの２対１混合物の水溶液を用
いて、1500nmの厚さの透明層を形成し、さらにその上に
アルミニウムを50nm真空蒸着した。案内溝でトラッキン
グサーボをかけながら633nmのHe−Neガスレーザーを色
素上に照射して、周波数500KHzの単一信号と変調信号と
を案内溝中に記録した。記録は透明基板側からの光照射
によって行い、記録条件は、出力3mW,線速1.3m/sで、NA
0.5の対物レンズを使用し、また周波数のデューティ比
は50/50とした。このディスクの透明基板側からの780nm
から830nmの波長での光の反射率は80％以上であった。
記録した500KHzの単一信号および変調信号のいずれにつ
いてもトラッキングサーボをかけることができず、した
がって信号の再生もできなかった。これは、記録により
形成された空隙が反射層から遠く離れすぎたためトラッ
キングサーボがかからなかったためである。

以上、本発明をコンパクトディスクに適用して説明し
てきたが、本発明はコンパクトディスクに限られるもの
ではなく、基板や記録条件を調整することで、画像情報
の記録再生にも適用できる。

発明の効果 以上の実施例で説明したように、本発明により、CDの
製作においてこれまで不可欠であった高価なスタンパー
製作工程が不要となるため、同一のソフトのCDやCD−RO
Mなどの小量生産が安価にかつ手軽にできる。また、あ
らかじめ反射膜を形成したる光記録媒体上に再生とは異
なった波長のレーザーで記録する方式であるため、記録
すれば特別な操作なく、すぐに再生できるという簡便さ
を持っている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光記録媒体の構造を説明する断面図、
第２図は本発明の光記録媒体の斜視図、第３図は本発明
の光記録媒体の再生過程を説明する媒体断面図である。 １……透明基板、２……記録層、３……透明層、４……
反射層、５……案内溝、６……記録による空隙。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 畠山 秋仁 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 中谷 吉彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 田村 徹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−119755（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−151027（ＪＰ，Ａ)

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明基板上に特定の吸収波長域を除いては
   透明な光記録層を有し、その上に透明層を有し、さらに
   その上に反射層を有する光記録媒体で、前記光記録層
   が、前記の特定の吸収帯域に属する記録光を吸収して光
   学的性質の変化を生じ、前記の特定の吸収帯域に属さな
   い波長の再生光に対しても前記光学的性質の変化を保持
   することを特徴とする光記録媒体。
2. 【請求項２】光記録層が記録光を吸収して生じる光学的
   性質の変化が、空隙の形成であることを特徴とする特許
   請求の範囲第（１）項記載の光記録媒体。
3. 【請求項３】透明基板が、表面にトラッキングサーボの
   ための案内溝を有することを特徴とする特許請求の範囲
   第（１）項記載の光記録媒体。
4. 【請求項４】あらかじめトラッキングサーボのための案
   内溝を形成した透明基板上に、特定の吸収波長域を除い
   ては透明な光記録層が形成され、その上に透明層を形成
   され、さらにその上に反射層が形成された光記録媒体
   に、前記光記録層の特定の吸収域に属する波長の記録光
   を照射して光記録層に光学的性質の変化を生ぜしめる信
   号記録過程と、前記記録層の吸収波長域には属さない異
   なった波長の再生光により光記録層上の前記した光学的
   性質の変化として記録された信号を検出する再生過程と
   からなる光記録方法。
5. 【請求項５】光学的性質の変化が記録光の照射により、
   透明基板と反射層との間に形成される空隙による屈折率
   の不連続性であることを特徴とする特許請求の範囲第
   （４）項記載の光記録方法。
6. 【請求項６】光記録過程が透明基板上に形成されたトラ
   ッキングサーボのための案内溝に沿って記録光が光記録
   層と透明基板との界面を走査しながら記録されることを
   特徴とする特許請求の範囲第（４）項記載の光記録方
   法。
7. 【請求項７】再生がレーザ光によって行なわれることを
   特徴とする特許請求の範囲第（４）項記載の光記録方
   法。
8. 【請求項８】再生過程が、透明基板と反射層との間に生
   じた空隙による屈折率の不連続性を利用し反射光量の差
   として信号を検出することを特徴とする特許請求の範囲
   第（４）項記載の光記録方法。