JPS63113947A

JPS63113947A - 多波長書込み型光学素子

Info

Publication number: JPS63113947A
Application number: JP61258533A
Authority: JP
Inventors: Akira Morinaka; 森中　彰; Norihiro Funakoshi; 宣博舩越; Masami Kakuchi; 覚知　正美
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1986-10-31
Filing date: 1986-10-31
Publication date: 1988-05-18

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、多波長書込み型光学素子に関し、特に、多層
構造を有し、かつその各層が各々異なった波長域にエネ
ルギ吸収効率の最大値を持ち、光照射によフて各層の反
射率、透過率に変化を生じて光記録を行なうことができ
る波長多重型多層光記録媒体への光記録を行うにあたり
、各記録層へ同時もしくは時間分割で光エネルギの分配
を行なうことができる光学素子に関するものである。

［従来の技術］近年、レーザ光を微小スポットに集光し、光記録材料上
に光記録を行なう光記録媒体が数多く開発研究されてい
る。既に、Ｔｅ薄膜、　Ｔｅ分散ＣＳ２プラズマ重合膜
、　５ｅ−Ｔｅ合金膜、スクアリリウム色素膜、ナフト
キノン色素膜等が追記型の光記録媒体として報告されて
いる。また、Ｔｅ−ＴｅＯ２゜５ｅ−Ｇｅ−Ｔｅ、　５
ｅ−５ｎ−５ｅの合金膜による非晶質と結晶質間を相転
移する相変態型光ディスクや、Ｔｅ−Ｆｅ−ｃｏ非晶質
膜のカー効果を利用した光磁気型の書換式光ディスクも
開発されつつある。

これら光デイスク媒体は、いずれも、光記録および再生
に単一波長の光を用いるものであったが、光波長空間の
広がりを考えて、複数波長を用いて、積層した光記録媒
体上に並列に記録処理を行なうシステムが提案されてい
る。すなわち、感熱発色媒体、光磁気媒体、フォトクロ
ミック媒体をそれぞれ積層したものを光記録媒体として
用い、かかる光記録媒体に波長多重記録を行う試みがな
されている。

従来のこの種の波長多重化多層光記録媒体の記録例を第
３図に示す。第３図において、１１．１２および１３は
、それぞれ、多層光記録媒体を構成するように積層され
た第１記録層、第２記録層および第３記録層を示す。実
線１４および１５は第１記録層１１に対する記録時のレ
ンズ位置および記録光を示す。破線１６および１７は第
２記録層１２に対する記録時のレンズ位置および記録光
を示す。−点鎖線１８および１９は第３記録層１３のレ
ンズ位置および記録光を示す。なお、多層の層数（ここ
では３層）は任意所望の層数ｎまで拡張できる。

このような波長多重化積層媒体を用いることにより、光
ディスクの単位面積あたりの記録密度、並列読出しによ
る転送速度が向上することについては、上記の積層化波
長多重記録媒体において述べられた通りに実現できれば
、この種記録の驚異的なレベルアップが望めるものであ
る。

［発明が解決しようとする問題点］ところが、このような波長多重化積層型光記録媒体への
記録に用いる光学素子および光学系としては、−１ＱＱ
に、光デイスク光学系に用いられるものを流用あるいは
転用していたので、異なる波長を用いるたびに新たな焦
点設定をフォーカスサーボな用いて行わねばならず、こ
のような構成ｌは、波長多重化積層光記録媒体の持つ本
来の特性を充分活かしきれるものではなかった。

たとえば、第３図に示すように、各［１１，１２および
１３に独立に記録するためには、レンズ位置を層毎に設
定する必要があり、そのためにはレンズを機械的に移動
させることが必要になる。しかし、かかるレンズの移動
による時間損失があり、しかもレンズ移動機構が複雑で
あるという問題点が、この種波長多重化多層光記録媒体
の発展を妨げていた。

たとえば、各レーザ波長毎の焦点設定を行なう必要がな
ければ、各レーザ波長を時分割駆動しても記録速度は向
上すると考えられるし、各レーザ波長を同時に記録でき
れば最も記録系としては理想的な速度に向上すると考え
られる。

そこで、本発明の目的は、以上に述べた従来・の多波長
書込み型光学素子の欠点を解決して、同時書込みあるい
は容易に時分割書込みのできる多波長書込み型光学素子
を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］このような目的を達成するために、本発明は、波長多重
型多層光記録媒体の異なった光記録層へ焦点を結ばせて
記録を行なう光学素子において、光波長に応じて波長分
散をもつ材料により構成され、多波長光源からの複数の
光波長の光を同時もしくは時間分割の形態で受光可能と
なし、その各波長光に対応する光記録層に、当該波長光
の焦点をそれぞれ独立して結ばせるようになしたことを
特徴とする。

一般に、光学素子を構成する物質および回折格子は木来
異なった波長の光に対して、各々異なった屈折率および
回折効率を示す。この現象は、通常、波長光に対する物
質の波長分散と呼ばれている。

白色光源に対して光線を処理する従来の光学素子として
は、このような波長分散の少ない材料が用いられていた
。例えば、光学ガラスＦＫ−１では波長３６５　ｎｍと
波長７６８　ｎｍの屈折率比は１．０１４６　（理科年
表、東京天文台発行）である。

これに対して、本発明では、この屈折率分散など、種々
の波長分散特性を逆に利用して、光学素子を最適化する
。

［作　用］異なった波長の光源からの光を同時にもしくは時分割し
て本発明光学素子に入射させることによって、各層の波
長に即した焦点位置の記録層に光を集光することができ
、それによって、各記録層へ記録を同時にあるいは非常
に短い時間間隔で行なうことができる。従来用いていた
レンズなどの光学素子は、本体自身の空間位置第３勅を
必要としていたのに対し、本発明ではかかる空間位置の
機械的移動を伴なわないか、ないしは微小量の穆勤です
む。

［実施例］以下に、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

本発明の構成概念を第１図に示す。

第１図において、２１は本発明光学素子、２２は集光す
べき光束の幅、２３および２４は各々異なった波長の光
に対する焦点位置である。光学素子２１の開口率を一定
として波長分散を考慮すると、第１図に示した如く、異
なった焦点位置２３および２４が常に得られることにな
る。

光学素子２１をフレネルゾーンプレートで構成する本発
明実施例について以下に述べる。

本例では波長分散として回折効率の相異を利用している
。

ここで、光軸からｒｎ−Ｊ−λ・ｆ　−ｆｎ　・ｒｏ　　　　　　　（１
）で示される（ｒｎ）　−（ｒｎ−１）の複数の輪帯板
から構成したフレネルゾーンプレートにおいては、使用
波長が異なると、焦点距離ｆが異なる性質を持つ。

（１）式中、ｎは自然数、λは波長、ｆは焦点距離、ｒ
ｏは中心の円半径をそれぞれ示している。

レーザ光のようなスペクトル幅の狭い光源からの光をフ
レネルゾーンプレートによる光学素子２１に入射させる
場合、レーザ光の集光スポットは、ゾーンプレートの外
周の分割精度によって制限を受けるが、理論的には、同
一開口数のガラス・レンズ状光学素子に等しいスポット
径をその焦点面に得ることができる。

以上に述べた、本発明による多波長書込み型光学素子の
実施例では、波長分布の狭いレーザ光の組合せと同等の
光源からの多波長の光をかかる光学素子に入射させるこ
とにより、その出射光は積層した記録媒体の各層にそれ
ぞれ集光されるので、その層構造の吸収効率に対して最
適化することができる。従って、本発明では、波長多重
光をかかる本発明光学素子に導くことによって、多層記
録媒体に対する同時記録、あるいは迅速な時分割記録、
さらには再生を行なうことができる。

ここで、本発明光学素子の具体例について述べる。

波長分散として屈折率が波長に応じて異なる特性をもつ
光学ガラスＳＦ２を球面研磨してｎ、Ａ、−０，５０の
光学素子２１を作製して、多波長書込み型光学素子とし
た。

次に、基板上に以下の構成で積層した積層型多重光記録
媒体を用意し、この記録媒体に多重光記録を行なった。

基板　：　ＰＭＭＡ　１．５ｍｍ厚顕色剤：フェノールフタレイン蒸着膜　２μｍ厚第１光
吸収剤層ニスチルベン蒸着膜３００人厚（λｍａｘ　＝
　３５４ｎｍ）発色剤：クリスタルバイオレットラクトン７μｍｆ５発色剤：　Ｔｌ（−１０７（保止ケ谷化学製商品名：黒色ロイコ染料）７μｍ厚第２光吸収剤層：　Ｃ，１，Ｄｉｓｐｅｒｓｅ　Ｒｅｄ
　１５，５００人厚１λｍａｘ＝　５２４　ｎｍ）顕色剤：フェノールフタレイン蒸着膜　１４μｍ厚第３
光吸収剤層−Ｎ−ジメチルアミノ　スクアリリウム色素
（λｍａｘ　＝　７８０ｎｍ）蒸着膜７００人厚発色剤：　ＲＥＤ−［ＩＣＦ（保止ケ谷化学製商品名：
赤色ロイコ染料）２．０μｍ厚まず、作製した光学素子を微動させてスポット径４００
μｍの波長３５４　ｒ＋ｍのチューナプル色素レーザ光
を、焦点が記録媒体の第１光吸収剤層に結ばれるよう調
整した上で、パルス幅１μｓｅｃ　、光パワー６ｍＷの
レーザ光バ、ルスを照射すると、第１光吸収剤層の表面
でビーム径は１．６μｍとなり、記録媒体にクリスタル
バイオレットラクトンとフェノールフタレインとが反応
して青色の記録ピットを記録できた。

次に、この光学素子を移動することなく、波長５１０　
ｎｍのチューナプル色素パルス光を照射すると、焦点は
第２光吸収剤層に結ばれ、Ｔ）Ｉ−１０７とフェノール
フタレインとが反応して黒色のビットを記録できた。更
に、チューナプル色素レーザの波長を７８０　ｒ＋ｍと
し、やはり光学素子を移動することなしにパルス光を照
射すると、焦点は第３光吸収剤層に結ばれ、ＲＥＤ−［
ＩＣＦ　とフェノールフタレインとが反応して赤色のビ
ットを記録できた。

本発明の他の具体例として、式（１）で表現されるフレ
ネルゾーンプレートにおいてｒｏ：　７．０７μｍのゾ
ーンプレートによって多波長書込み型光学素子を構成し
、これに、上述した実施例で用いたのと同様の構成の多
層光記録媒体ではあるが、第１光吸収剤層と第２光吸収
剤層、および第２光吸収剤層と第３光吸収剤層とのスペ
ーシングをそれぞれ２５μｍとした光記録媒体を用い、
この媒体上に上側と同様の各波長レーザを用いて、上述
の実施例と同様の記録、および同時記録を行うことがで
きた。

このように、書込みのなされた光記録媒体の記録側とは
反対側の面に白色透過光を照射して記録の読み出し再生
を行なうと、各発色ピットに対応する記録ピット信号を
読み出すことができた。

次に、多層に同時に書込みを行うようにした本発明の実
施例を第２図に示す。

第２図において、３１は第１図に示したような光学素子
であり、この光学素子３１の光軸に沿ってダイクロイッ
ク（２色性）ミラーあるいはハーフミラ−３２，３３お
よび３４を配置する。一方、波長３５４ｎｍ、　５１０
　ｎｍ、　７８０　ｎｍの各光源レーザ３５．３６およ
び３７をそれぞれ独立に配設し、これらレーザ３５．３
Ｂおよび３７からの各パルス発振光を、ハーフミラ−３
２）３３および３４を介して、１木の光軸に沿って混合
して、光学素子３１に入射させる。光学素子３１の下方
には第１．第２および第３光吸収剤層３８．３９および
４０を有する上述したような構成の多層光記録媒体４１
を配置しておく。ここで、光記録媒体４１と光学素子３
１との相対的位置関係を適切に調整することによって、
各光源３５．３６および３７からのし一ザ光を焦点位置
４２．４３および４４にそれぞれ合焦させることができ
、それによって、各光源のパルス列に対応したビットを
同時記録できた。

［発明の効果コ以上に述べたように、本発明による多波長書込み型光学
素子を用いることによって、波長多重型多層光記録媒体
上の異なった記録層に同時あるいは非常に短い時間間隔
で容易に記録を行なうことができる。

従って、従来のように、光学素子を各層へ個別にフォー
カシングする必要があった場合では達成できなかった、
記録、再生レートの高速化および各個別層への並列書込
み、読み出しが可能であり、本発明によれば、波長多重
型多層光記録媒体の利点を充分に引き出すことができる
、全く新しい光学素子を実現することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による多波長書込み型光学素子の構成概
念を示す図、第２図は本発明による多波長書込み型光学素子の同時書
込み形態の実施例を示す線図、第３図は従来の波長多重
化多層光記録媒体の記録例の説明図である。１１、１２．１３・・・第１．第２．第３記録層、１４
、１５・・・第１記録層記録時のレンズ位置および記録
光、１８、１７・・・第２記録層記録時のレンズ位置および
記録光、１８、１９・・・第３記録層記録時のレンズ位置および
記録光、２１・・・光学素子、２２・・・集光する光束の幅、２３、２４・・・各々異なった波長に対する焦点位置、
３１・・・光学素子、３２）３３．３４・・・各波長ハーフミラ−（２色性ミ
ラー）、３５、３６．３７・・・各波長レーザ光源、３Ｂ、　３
９．４０・・・第１．第２．第３光吸収剤層、４１・・
・光記録媒体、４２）４３．４４・・・焦点位置。

Claims

【特許請求の範囲】１）波長多重型多層光記録媒体の異なった光記録層へ焦
点を結ばせて記録を行なう光学素子において、光波長に
応じて波長分散をもつ材料により構成され、多波長光源
からの複数の光波長の光を同時もしくは時間分割の形態
で受光可能となし、その各波長光に対応する前記記録媒
体の光記録層に、当該波長光の焦点をそれぞれ独立して
結ばせるようになしたことを特徴とする多波長書込み型
光学素子。２）特許請求の範囲第１項記載の多波長書込み型光学素
子において、前記材料は波長に応じて光の屈折率または
回折効率が異なる材料であることを特徴とする多波長書
込み型光学素子。３）特許請求の範囲第１項または第２項記載の光学素子
において、前記材料はレンズ材料であって、その屈折率
の波長分散を最適化したレンズを用いることを特徴とす
る多波長書込み型光学素子。４）特許請求の範囲第１項または第２項記載の光学素子
において、前記材料はフレネルゾーンプレートであつて
、その回折効率の波長分散を最適化して用いることを特
徴とする多波長書込み型光学素子。