JP4330129B2

JP4330129B2 - 光記録媒体、この光記録媒体の作製方法、光記録再生方法及び光情報記録再生装置

Info

Publication number: JP4330129B2
Application number: JP2003350003A
Authority: JP
Inventors: 成嘉三澤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-10-08
Filing date: 2003-10-08
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2023-10-08
Also published as: JP2005116078A

Description

本発明は、光記録媒体及びこれを用いての記録、消去、再生に関するものであり、特に高密度記録が可能な光記録媒体及びその記録方法、記録装置に関する。

近年、高品位画像記録や、コンピュータで使用するデータ量の増大等から、より大容量の記録技術の開発が強く望まれており、種々の新しい記録技術が研究されている。
その一つとして、光吸収領域が異なり、かつ記録光照射に対し光非線形的に反応する複数の材料を含む光学記録層を、その材料の種類数を超えて積層して構成されており、同種の材料を含む光学記録層がそれらの層間距離が記録光ビームスポットの焦点深度よりも大きくなるように積層されている光記録媒体が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この光記録媒体に情報を記録するには、上記光記録媒体の光学記録層に、各材料の光吸収領域に対応した波長の記録用ビーム光を集光して照射し、光学記録層の積層数に応じた多重度で情報を記録する。

この光記録媒体は、図６に示したように、記録層１０は、光吸収領域が異なる３種類の光学記録材料Ａ、Ｂ、Ｃをそれぞれ含有させた光学記録層を積層することにより構成されている。材料Ａを含む光学記録層２１、材料Ｂを含む光学記録層２２及び材料Ｃを含む光学記録層２３を、この順序で繰り返し積層し、全体として１３層の光学記録層から構成している。材料Ａを含む光学記録層２１に対しては波長λ_Ａの光を照射し、材料Ｂを含む光学記録層２２には波長λ_Ｂの光を照射し、材料Ｃを含む光学記録層２３には波長λ_Ｃの光を照射して記録を行う。この場合、図６示されるように、１つの光学記録層への記録によりその上層及び下層には、異なる光吸収領域を有する光学記録層が配置されているので、１つの光学記録層への記録によりその上層及び下層の光学記録層にクロストークを生じさせることはない。

すなわち、この光記録媒体は、光吸収領域が異なり、かつ吸収光照射に対して非線形に反応する複数の光学記録層２１、２２、２３が積層して構成されており、しかも同種の光学記録層の層間距離が記録ビームスポットの焦点深度よりも大きくなるように積層されている。このような光記録用の媒体では、光吸収領域に非線形的に反応する光学記録層が適用されているが、この場合２光子過程を用いた非線形記録をするためには、第２タイプ（１フォトンに対して吸収を示さず、２個のフォトンが同時に来たときに吸収して、基底状態Ｇから励起状態Ｅ_２に遷移する）の材料の場合、通常の１光子過程による記録に比べ、比較できないほど強い光量を必要とする。

また、それ以外の第１のタイプ（２光子過程による非線形性であり、２光子過程においては、基底状態Ｇにある分子が、フォントを吸収して中間状態Ｅ_１に励起され、次に、この中間励起状態のＥ_１の寿命の間に、さらに別のフォントを吸収できれば、さらに励起されて励起状態Ｅ_２に遷移するので非線形性を示す）の材料の場合、中間状態が実在するため、記録速度がやや遅く、時間的に高密度記録が難しい。さらに光学記録層の層間距離が記録ビームスポットの焦点深度よりも大きくなるように積層されているため、これ以上層間距離を小さくすることは出来ない。

特開平７−１１４７４７号公報

本発明の課題は２光子過程を用いた非線形記録を用いずに、通常の１光子過程を用いながら深さ方向の記録密度の向上を実現した光記録媒体、及び、この光記録媒体を用いる光記録方法を提供することである。

（１）加熱時にフォトクロミック特性を示す材料を用いた光記録層と、導電性である加熱層と、中間層との３層の組み合わせからなり、該光記録層と該加熱層は互いに隣接しており、かつ該記録層、該加熱層、該中間層はそれぞれが多層になるように構成されていることを特徴とする光記録媒体。

（２）光記録層の上下に加熱層を設けたことを特徴とする前記（１）記載の光記録媒体。

（３）中間層に熱伝導率が低い断熱性材料を用いたことを特徴とする前記（１）または（２）記載の光記録媒体。

（４）多層構造の各光記録層に接する加熱層の表面が、他の部材に接触出来る様にその一部分が露出していることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載の光記録媒体。

（５）多層構造の各光記録層に接する加熱層の表面露出部分の上部に金属層を形成し、該金属層に他の部材が接触出来る様にしたことを特徴とする前記（４）記載の光記録媒体。

（６）前記（１）〜（５）のいずれかに記載の光記録媒体を用い、複数の光記録層に接する複数の加熱層に同時に通電し、この通電と同時に該複数の光記録層に対して信号の記録を行なうことに加え、記録信号の読取り時には読取り用の光学系の途中に焦点面と共焦点の位置にピンホールを設けた共焦点検出法を用いることを特徴とする光記録再生方法。

（７）前記（６）記載の光記録再生方法を用いた光情報記録再生装置。

（８）前記（４）記載の光記録媒体の作製方法であって、加熱層の面積を変化させ、他の光記録層及び中間層は該加熱層と同じ面形状にして積層することを特徴とする光記録媒体の作製方法。

請求項１の光記録媒体においては、加熱時にフォトクロミック特性を示す材料を用いた光記録層と、導電性である加熱層と、中間層の３層からなり、光記録層と加熱層は互いに隣接しており、これらの層が多層（数層）になるように構成されていることを特徴としている。このため、記録光を照射する際に特定の光記録層と隣接する加熱層に電流を流してその光記録層を加熱させることが出来、特定の光記録層のみにフォトクロミック特性を有効にさせて吸収率及び屈折率を変化させ光の記録をすることが出来る。またこのため、光記録層間の距離を小さくすることが可能になり、光信号記録用の光学系に用いる対物レンズの焦点深度以下の光記録層間距離でも光の記録をすることが出来る。

請求項２の光記録媒体においては、請求項１の光記録媒体に加えて、光記録層の上下に加熱層を設けたことを特徴とする。このため請求項１に対する作用効果に加えて、特定の光記録層の加熱能力を向上させるため、温度の上昇を早めてより高速な光記録を可能にする。

請求項３の光記録媒体においては、請求項１又は２の光記録媒体に加えて、中間層に熱伝導率が低い断熱性材料を用いたことを特徴とする。このため請求項１に対する作用効果に加えて、中間層の熱伝導率が低いためより低い加熱パワーで光記録層の温度上昇が可能になる。これにより光記録層の温度の上昇を早めてより高速な光記録を可能にする。

請求項４の光記録媒体においては、請求項１〜３のいずれかに記載の光記録媒体において、多層構造の各光記録層に接する加熱層の表面が、他の部材接触出来る様にその一部分が空気中に露出していることを特徴とする。このため請求項１〜３いずれかに記載の作用効果に加えて、各加熱層に他の部材を用いて接触させることが出来、特定の加熱層のみに電流を流すことを容易に行うことが出来る。

請求項５の光記録媒体においては、請求項４の光記録媒体において、多層構造の各光記録層に接する加熱層の表面露出部分の上部に金属層を形成し、他の部材が接触出来る様にしたことを特徴とする。このため、請求項４に対する作用効果に加えて、各加熱層の表面露出部分の上部に金属層を形成してあるため、接触部分の接触抵抗が小さくでき、各加熱層に流す電流をより小さくすることができる。

請求項６の光記録再生方法においては、請求項１〜５のいずれかに記載の光記録媒体に関して、複数の光記録層に接する複数の加熱層に同時に通電し、この通電と同時に複数の光記録層に対して信号の記録をすることに加え、記録信号の読取り時に、読取り用の光学系の途中に焦点面と共焦点の位置にピンホールを設けた共焦点検出法を用いることを特徴とする。共焦点検出法においては、ピンホールの効果で対物レンズの焦点深度以下の分解能が得られるため、光信号記録用の光学系に用いる対物レンズの焦点深度以下の光記録層間距離での信号の読取りが容易に行える。

請求項７の光情報記録再生装置においては、請求項６の光記録再生方法を用いたことを特徴とする。このため、請求項６の読取り方法に対する作用効果を持つ、従来に比べて深さ方向の記録密度が向上した光情報記録再生装置が構成できる。

請求項８の作製方法においては、請求項４の光記録媒体の作製方法において、加熱層の面積を変化させ、他の層は加熱層と同じ面形状にして積層することにより作製することを特徴とする。このため請求項４の光記録媒体の加熱層の表面を露出させた構造を容易に作製することが出来る。

以下本発明をさらに詳細に説明する。
図１は本発明の光記録媒体の基本構成を示したものである。中間層２の上にフォトクロミック材料からなる光記録層３が形成され、更にその上に透明導電材料から成る加熱層４が形成されている。更にその上に再び中間層２が形成され、この図１では示していないが以後これが繰り返される形で積層されていくことにより、多層の光記録媒体が形成されている。ここでレーザ光１が集光されて光記録媒体中の光記録層３に照射される。ここで、光記録層３は温度上昇によりフォトクロミック性が発現する材料から成る。

光記録層３に隣接する加熱層４に電流を流すと、加熱層４が電気抵抗により発熱し、光記録層３も同時に加熱される。この状態でレーザ光１の光が一部光記録層３に吸収されると光記録層３のフォトクロミック材料は異性化反応を起こして吸収率及び屈折率が変化する。これにより光記録層３に情報が記録される。

また、記録信号の消去は別の波長のレーザ光源を用いて、同様に光記録層３に照射することにより、記録と反対方向の異性化反応を起こして吸収率及び屈折率の変化が元に戻る。これにより情報の消去が可能になる。

また、信号の読取り時は、加熱層４に電流を流さず、かつ記録時より弱い光パワーで屈折率変化あるいは吸収率の変化を戻り光量の変化として検出する。

光記録層３については、例えばフォトクロミック材料で熱が加わったときにフォトクロミック特性を示すジアリールエテン系の材料で、１，２−ビス（２−メチルベンゾ［ｂ］チオフェン−３−イル）パーフルオロシクロペンテンの誘導体でベンゾチオフェン環にカルボキシエチル、カルボキシメチル、カルボキシの基がついた化合物や、フォトクロミック反応が温度に依存するジアリールエテン系分子である、ジヘテロアリルパーフルオロシクロペンテンの誘導体等が適用できる。

加熱層４については、ＩＴＯ（酸化インジウムに酸化すずを添加したもの）、酸化亜鉛、酸化すず等の透明導電膜が適用可能である。抵抗率は１０^−３〜１０^−４Ωｃｍ程度が得られる。作成法はスパッタ、真空蒸着、ゾルゲル法等での低温成膜法が考えられる。

中間層２には、ＰＭＭＡ、ポリカーボネイト等の導電性や熱伝導率が０．０５〜１．０Ｗ／ｍ・℃の断熱的な材料が適用できる。
本発明の光記録媒体においては、その表面及び底面は、図２にみられるように、中間層２で構成されているのが好ましい。

各層の厚さは、光記録層３が０．１〜５．０μｍ程度、加熱層４が０．１〜２．０μｍ程度、中間層が１０〜３０μｍ程度が適当である。

また積層の数は光記録層３の光源波長に対する吸収率で制限され、吸収率が大きいと積層数は小さく、吸収率が小さいと積層数は大きくできる。
記録光源についてもレーザに限らず他のランプ、蛍光灯、ＳＨＧ光源その他が適用できる。

図２は本発明の光記録媒体の構成を示したものである。中間層２の上に透明導電材料から成る加熱層４が形成されており、更にその上にフォトクロミック材料からなる光記録層３が形成され、更にその上に同じく加熱層４が形成されている。更にその上に再び中間層２が形成され、以後これが繰り返される形で積層され光記録媒体が形成されている。ここでも、光記録層３は温度上昇によりフォトクロミック性が発現する材料から成る。

レーザ光１が集光されて光記録媒体中の光記録層３に照射される。ここで光記録層３に隣接する２つの加熱層４に電流を流すと、加熱層４が電気抵抗により発熱し、光記録層３も同時に加熱される。この状態でレーザ光１の光が一部光記録層３に吸収されると光記録層３のフォトクロミック材料は異性化反応を起こして吸収率及び屈折率が変化する。これにより光記録層３に情報が記録される。また記録信号の消去は別の波長のレーザ光源を用いて、同様に光記録層３に照射することにより、記録と反対方向の異性化反応を起こして吸収率及び屈折率の変化が元に戻る。これにより情報の消去が可能になる。

本発明の他の光記録媒体の例を図３、図４を用いて説明する。
図３の光記録媒体においては、中間層２の上に透明導電材料から成る加熱層４が形成されており、更にその上にフォトクロミック材料からなる光記録層３が形成され、更にその上に同じく加熱層４が形成されている。更にその上に再び中間層２が形成されている。ここまでは前記の例と同様である。しかし、この例では加熱層４の端部が図３のように階段状にその表面が露出しており、更にその表面に金属層７が装荷されていることで相違している。

加熱層４の露出部は図３のように導体５が金属層７に接触することで、金属層７を通して個々の加熱層４に電流を供給する構造になっている。更に図４は本実施例の光記録媒体の全体図を示している。円形の光記録媒体６は図３で示した多層構造から構成されている。また光記録媒体６の端部６ａが導電材料からなり、これにより光記録媒体６のすべての加熱層４に電流を供給するようになっている。また、図４の中心部にリング状の加熱層４が多数形成されており、ここで金属層４は図３に断面構造を示したように、段差構造となっているため、導体５により個々の加熱層４に対して個別に電流を流すことが出来る。更に、ここで加熱層４上に設けた金属層７は必ずしも必要でなく、加熱層４の上に直接導体５を接触させることも可能である。

図５はこれまで述べてきた光記録媒体からの信号読み出し方法を説明するための図である。光源１１からの光はコリメートレンズ１２、ビームスプリッタ１３、対物レンズ１４を通って多層構造から成る光記録媒体６中の光記録層３付近に集光する。光記録層３と他の層との界面からの反射光は、対物レンズ１４を通り、ビームスプリッタ１３により戻り光の一部がコリメートレンズ１５を通り、ピンホール１６を通って、光検知器１７に入射する。

ここでは光記録層３と他の層との界面屈折率変化による反射光量変化を記録信号として検出する。ピンホール１６の効果により、対物レンズ１４の深さ方向の分解能が高まると共に対物レンズ１４の焦点部分からの反射光の中で散乱光や迷光が遮光され、光検知器１７により対物レンズ１４の焦点深度より小さい部分の信号を検出することが出来る。

本発明の光記録媒体は光記憶装置での使用に限らず、情報処理装置、光ファイルシステム、映像システムの記憶装置等での使用にも有用である。

本発明の光記録媒体の基本構成を表わした図である。本発明の光記録媒体の図である。本発明の他の光記録媒体の図である。本発明の光記録媒体の全体を示す斜視図である。本発明の光記録媒体に記録が行なわれている様子を説明するための図である。従来の光記録媒体を説明するための図である。

符号の説明

１レーザ光
２中間層
３光記録層
４加熱層
５導体
６光記録媒体
６ａ光記録媒体の端部
７金属層
１１光源
１２コリメートレンズ
１３ビームスプリッタ
１４対物レンズ
１５コリメートレンズ
１６ピンホール
１７光検知器

Claims

加熱時にフォトクロミック特性を示す材料を用いた光記録層と、導電性である加熱層と、中間層との３層の組み合わせからなり、該光記録層と該加熱層は互いに隣接しており、かつ該記録層、該加熱層、該中間層はそれぞれが多層になるように構成されていることを特徴とする光記録媒体。
光記録層の上下に加熱層を設けたことを特徴とする請求項１記載の光記録媒体。
中間層に熱伝導率が低い断熱性材料を用いたことを特徴とする請求項１または２記載の光記録媒体。
多層構造の各光記録層に接する加熱層の表面が、他の部材に接触出来る様にその一部分が露出していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光記録媒体。
多層構造の各光記録層に接する加熱層の表面露出部分の上部に金属層を形成し、該金属層に他の部材が接触出来る様にしたことを特徴とする請求項４記載の光記録媒体。
請求項１〜５のいずれかに記載の光記録媒体を用い、複数の光記録層に接する複数の加熱層に同時に通電し、この通電と同時に該複数の光記録層に対して信号の記録を行なうことに加え、記録信号の読取り時には読取り用の光学系の途中に焦点面と共焦点の位置にピンホールを設けた共焦点検出法を用いることを特徴とする光記録再生方法。
請求項６記載の光記録再生方法を用いた光情報記録再生装置。
請求項４記載の光記録媒体の作製方法であって、加熱層の面積を変化させ、他の光記録層及び中間層は該加熱層と同じ面形状にして積層することを特徴とする光記録媒体の作製方法。