(57)【要約】【課題】記録層の寿命を長くすることができると共にコストを下げることができる光ディスクを提供すること。【解決手段】光ディスク１は、第１基板５、反射層７、酸素バリア層９、ラジカル重合型のホログラム記録材料からなる記録層１１、酸素バリア層１３、第２基板１５が積層された構造をしている。酸素バリア層９，１３の材料は、エチレンビニルアルコール共重合体である。【選択図】  図１
2004192699.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を利用して情報がホログラフィにより記録される光情報記録媒体であって、
エチレンビニルアルコール共重合体、ダイヤモンド膜、酸化チタン、酸化アルミニウムおよび酸化シリコンのうち少なくとも一つを含む一対の酸素バリア層と、
前記一対の酸素バリア層で覆われるように前記一対の酸素バリア層の間に配置されると共にラジカル重合型のホログラム記録材料を含む記録層と、
を備えたことを特徴とする光情報記録媒体。
【請求項２】
前記記録層を支持する透明なプラスチック基板をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の光情報記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報がホログラフィにより記録される光情報記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、ホログラフィによって情報をイメージ情報の形で光ディスクのような光情報記録媒体に高密度で記録する方式が知られている。このような光ディスクは、反射層、第１透明基板、ホログラム記録材料を含む記録層、第２透明基板を積層した構造をしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
【０００４】
国際公開第ＷＯ９９／４４１９５号パンフレット（第３９図、第４０図）上記方式におけるイメージ情報の記録は、イメージ情報を担持する情報光と記録用参照光をレーザ光により生成し、これらの光を第２透明基板側から光ディスクに照射し、記録用参照光と反射層で反射された情報光とを記録層において重ね合わせ、これらの光の干渉により生じる干渉縞を記録層に書込むことにより実現される。この書込まれたものがホログラムである。一方、再生照明光をホログラムが書込まれた記録層に照射すると、照射された光がホログラムによって回折されて生成される再生光を基にしてイメージ情報が再生される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
記録層はホログラム記録材料をゲル状に硬化させたものであるため、軟らかい。したがって、記録層だけでは光ディスクとして取り扱うことができないので、第１および第２透明基板で記録層を支持している。これらの透明基板の材料を、ポリカーボネートのようなプラスチックにした場合、取り扱いが容易（割れにくい、軽い、加工しやすいなど）なので、光ディスクのコストを下げることができる。
【０００６】
しかし、ポリカーボネートは酸素を通し易いので、ホログラム記録材料がラジカル重合型の場合には、記録層の寿命が短くなる問題を生じる。詳しくは、ラジカル重合型材料は酸素と反応しやすく、この反応により光感度が低下するので、記録層は露光されにくくなる。したがって、記録層をレーザ光で露光（つまり、光ディスクにレーザ光を照射）して情報の記録をするのに、酸素は記録層の露光を阻害する物質となる。よって、記録層の酸化が進むと記録層の寿命が短くなる。
【０００７】
一方、第１および第２透明基板の材料をガラスにした場合、これらの基板は酸素を通しにくい。よって、記録層の光感度が低下しにくいので、記録層の寿命を長くできる。しかし、ガラスの基板は、その取り扱いが不便（割れやすい、重い、加工難）なので、光ディスクのコストが高くなる問題を有する。
【０００８】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、記録層の寿命を長くできると共にコストを下げることができる光情報記録媒体を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光情報記録媒体は、レーザ光を利用して情報がホログラフィにより記録される光情報記録媒体であって、エチレンビニルアルコール共重合体、ダイヤモンド膜、酸化チタン、酸化アルミニウムおよび酸化シリコンのうち少なくとも一つを含む一対の酸素バリア層と、一対の酸素バリア層で覆われるように一対の酸素バリア層の間に配置されると共にラジカル重合型のホログラム記録材料を含む記録層と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る光情報記録媒体によれば、ラジカル重合型のホログラム記録材料を含む記録層を、一対の酸素バリア層で覆っているので、光情報記録媒体の外部から酸素が記録層に侵入しにくくなる。酸素バリア層の材料として、エチレンビニルアルコール共重合体、ダイヤモンド膜、酸化チタン、酸化アルミニウムおよび酸化シリコンのうち少なくとも一つを利用している。これらの材料はガラスに比べて、割れにくく、軽く、かつ加工しやすいので、取り扱いが容易である。
【００１１】
本発明に係る光情報記録媒体において、記録層を支持する透明なプラスチック基板をさらに備えてもよい。これによれば、記録層を支持する機能をプラスチック基板で、記録層の酸化を防止する機能を酸素バリア層で、それぞれ分担させている。このため、ガラス基板を用いない構成の光情報記録媒体にすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態に係る光ディスク（光情報記録媒体の一例）について説明する。図１はこの実施形態に係る光ディスク１を模式的に表した断面図である。光ディスク１には、ホログラフィによりデジタル情報が記録される。光ディスク１の形状は円盤状であり、その中心部に光ディスクを記録再生する装置のスピンドルが固定される中心穴３が形成されている。光ディスク１は、第１基板５、反射層７、酸素バリア層９、記録層１１、酸素バリア層１３および第２基板１５が積層された構造を有する。
【００１３】
第１基板５および第２基板１５の厚みは例えば５〜１２００μｍである。基板５，１５の材料は、例えば、ポリカーボネートのようなプラスチックである。レーザ光Ｌは第２基板１５側から光ディスク１に照射されるので、第２基板１５はレーザ光Ｌの波長に対して透過性のある材料でなければならないが、第１基板５はこれに限定されない。但し、第１基板５および第２基板１５の両側からレーザ光Ｌを光ディスク１に照射する方式の場合、第１基板５もレーザ光Ｌに対して実質的に透過性を有さなければならない。基板５，１５は板状でもよいし、フィルム状や透明コート膜状でもよい。
【００１４】
第１基板５の表面には、ピット１７が形成されている。光ディスク１は、ピット１７により物理的なプリフォーマットが施されたプリフォーマット領域や、プリフォーマットが施されていない記録領域を有する。これらの領域について説明する。図２は光ディスク１の平面図である。光ディスク１は、その内周から外周にかけて連続する螺旋状のトラック１９が形成されている。トラックは同心円状であってもよい。トラック１９は、プリフォーマット領域と記録領域とが交互に並んで構成されている。記録領域にはデジタル情報がホログラムの形で記録される。プリフォーマット領域には、サーボ情報やアドレス情報などが、ピット１７（図１）を用いて光ディスク１の製造時に予め記録されている。なお、第１基板５上にピットを直接配置するのではなく、ピットを有するプリフォーマット層を樹脂などにより第１基板５上に配置してもよい。
【００１５】
反射層７は、ピット１７を覆うように第１基板５上に配置されている。反射層７はレーザ光Ｌを反射する性質を有する金属から構成されており、具体的には、アルミニウム、銀、金、シリコンなどである。反射層７の厚みは、例えば３０〜５００ｎｍである。
【００１６】
酸素バリア層９，１３（一対の酸素バリア層の一例）は、記録層１１をサンドイッチするように記録層１１の上下に配置されている。よって、記録層１１は酸素バリア層９，１３で覆われているので、光ディスク１の外部から酸素が記録層１１に侵入しにくくなる。酸素バリア層９，１３の材料は、エチレンビニルアルコール共重合体であり、その厚みは、例えば、２０〜１００μｍである。エチレンビニルアルコール共重合体は透明であるので、レーザ光Ｌを透過することができる。
【００１７】
第１基板５の内縁部および外縁部には、それぞれ、酸素バリア層９を介して、リング状のスペーサ２１，２３が配置されている。スペーサ２１，２３の材料は、例えば、ステンレスやセラミックスであり、これにより、外部から酸素が光ディスク１の側面を介して記録層１１に侵入するのを防止している。スペーサ２１，２３の厚みの大きさは記録層１１の厚みの大きさに相当する。
【００１８】
記録層１１の厚みは、例えば４〜１０００μｍである。記録層１１の材料は、ラジカル重合型のホログラム記録材料である。ここで、ホログラム記録材料とは、情報光や参照光となるレーザ光Ｌが記録層１１に所定時間照射されたとき、レーザ光Ｌの強度に応じて照射箇所の光学特性（屈折率、吸収率、透過度、蛍光発光性、反射率など）が変化するものであり、感光材を含む。この材料は、例えば、レーザ光Ｌに感光して重合する光重合性有機物である。具体的には、例えば、デュポン（Ｄｕｐｏｎｔ）社製のフォトポリマ（Ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍｅｒｓ）ＨＲＦ−６００（製品名）である。ラジカル重合型のホログラム記録材料とは、光重合が、例えば、アクリルアミド、アクリロニトリル、アクリル酸エステル等のアクリル基（ＣＨ２＝ＣＨ−ＣＯ−）を持つモノマーの光重合開始剤により開始されるホログラム記録材料である。
【００１９】
第２基板１５は酸素バリア層１３を介して記録層１１上に配置され、第１基板５と共に記録層１１を支持する。なお、記録層１１を支持する基板は、第１基板５および第２基板１５のいずれか一方だけでもよい。以上が光ディスク１の構成である。
【００２０】
本実施形態に係る光ディスク１によれば、ラジカル重合型のホログラム記録材料からなる記録層１１を、透明な酸素バリア層９，１３で覆っている。このため、光ディスク１の外部から酸素が記録層１１に侵入しにくくなるので、記録層の寿命を長くできる。酸素バリア層９，１３の材料であるエチレンビニルアルコール共重合体は、ガラスに比べて、割れにくく、軽く、かつ加工しやすいので、取り扱いが容易である。よって、本実施形態によれば、光ディスク１のコストを下げることができる。また、光ディスク１によれば、酸素バリア層９，１３を備えることにより、図１の光ディスク１から酸素バリア層９，１３を取り除いた光ディスクに比べて、記録層１１の光感度の低下速度を例えば約２倍遅くすること、つまり、光ディスクの寿命を約２倍にすることができる。
【００２１】
なお、酸素バリア層９，１３の材料としては、ダイヤモンド膜、透明な金属酸化物｛酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）｝、酸化シリコン（ＳｉＯ２）でもよいし、これらとエチレンビニルアルコール共重合体とのうちから組み合わせたもの、例えば、エチレンビニルアルコール共重合体とダイヤモンド膜を積層したものでもよい。ここで、ダイヤモンド膜とは、メタンガスやアルコールなどの原料に水素を混ぜ、これを高温で分解させて作られるダイヤモンドの結晶膜である。
【００２２】
酸素バリア層９，１３の材料を、エチレンビニルアルコール共重合体、ダイヤモンド膜、またはこれらを積層したものにした場合、酸素バリア層９，１３が可撓性を有するので、可撓性の光ディスク１の実現が可能となる。
【００２３】
また、光ディスク１によれば、透明なプラスチックからなる基板５，１５により記録層１１を支持し、かつ酸素バリア層９，１３により記録層１１の酸化を防止している。したがって、ガラス基板を用いない構成の光ディスク１にすることができ、光ディスク１のコストを下げることができる。
【００２４】
さて、ホログラフィの一つの態様であるボリュームホログラフィを利用して、光ディスク１に情報を記録再生する方式として、例えば、以下の三方式がある。図３は第１方式、図４は第２方式、図５は第３方式を説明するための図である。図３〜図５は光ディスク１の一部を拡大した図である。図３〜図５において、図１中の符号が示す要素と同一の要素については同一符号を付している。上記記録によれば、光ディスク１の記録層１１に干渉縞を三次元的に書込むことができ、記録密度を増加させることができる。
【００２５】
第１方式はいわゆる反射型と呼ばれる方式である。図３に示すように、光ヘッドのレンズ２５で集束されたレーザ光Ｌには情報光と記録用参照光が含まれ、記録用参照光ＬＲと反射層７で反射された情報光ＬＩとを記録層１１内において干渉させ、これにより発生する干渉縞を記録層１１に記録する。記録層１１のうち干渉縞が記録された箇所をホログラムＨという。図６はホログラム群の一部の平面図である。光ディスク１を僅かに回転させて、先ほど形成されたホログラムＨ（例えばホログラムＨ１とする）と平面的に一部が重なる新たなホログラムＨ（この場合はホログラムＨ２となる）を記録層１１に形成する。これを繰り返すことにより、記録層１１にホログラムを多重記録する。
【００２６】
一方、レンズ２５を介して再生照明光であるレーザ光Ｌを記録されたホログラムＨに照射すると、この光はホログラムＨにより回折され、再生光が生成される。レンズ２５を介して光ヘッドで検出された再生光を基にしてイメージ情報が再生される。
【００２７】
第２方式はいわゆる透過型と呼ばれる方式である。図４に示すように、光ヘッドのレンズ２５Ａおよびレンズ２５Ｂは第２基板１５側に配置されている。レンズ２５Ａで集束された情報光ＬＩと、レンズ２５Ｂで集束された記録用参照光ＬＲと、を記録層１１で交差させ、この部分に形成された干渉縞をホログラムＨとして記録層１１に書込む。この方式において、反射層７は干渉縞の形成に利用されない。反射層７は、フォーカシング、トラッキング、アドレッシングなどに利用される。レンズ２５Ｂを介して再生照明光をホログラムＨに照射することにより、再生光が生成される。
【００２８】
第３方式もいわゆる透過型と呼ばれる方式である。この方式では、図４のレンズ２５Ｂを設けずに、図５に示すように、第１基板５側に配置された図示しないレンズ系により形成された平行光束が記録層１１に照射されるようにしている。レンズ２５Ａで集束された情報光ＬＩと、上記レンズ系で平行光束された記録用参照光ＬＲと、を記録層１１で交差させ、この部分に形成された干渉縞をホログラムＨとして記録層１１に書込む。そして、上記レンズ系で形成された平行光束の再生照明光をホログラムＨに照射することにより、再生光が生成される。この方式では、反射層７を記録用参照光ＬＲや再生照明光が通過しなければならないので、反射層７は例えば、金やシリコンから構成され、光反射率が約１５パーセントにされている。この方式においても、反射層７は干渉縞パターンの形成に利用されず、フォーカシング、トラッキング、アドレッシングなどに利用される。なお、情報光ＬＩを第１基板５側から照射し、記録用参照光ＬＲや再生照明光を第２基板１５側から照射してもよい。
【００２９】
次に、光ディスク１の製造方法の一例を図７〜図９を用いて詳細に説明する。これらの図はこの製造方法の各工程を示し、図１の断面と対応する模式的断面図である。まず、図７に示すように、ポリカーボネートなどの樹脂を用いて射出成形することにより、光ディスク１の中心穴３となる中心穴３Ａを有すると共にピット１７付きの第１基板５を作製する。次に、第１基板５のピット１７が形成された面に、蒸着やスパッタリングなどによってアルミニウムからなる反射層７を形成する。そして、反射層７上に、流延法またはフィルムの貼付により、エチレンビニルアルコール共重合体からなる酸素バリア層９を形成する。その後、第１基板５の内縁部および外縁部上に、それぞれ、酸素バリア層９を介して、リング状のスペーサ２１，２３を、接着剤により固定する。
【００３０】
次に、図８に示すように、光ディスク１の中心穴３となる中心穴３Ｂを有する第２基板１５を用意する。そして、第２基板１５の表面に、酸素バリア層９と同じ方法により、酸素バリア層１３を形成する。
【００３１】
次に、図９に示すように、ホログラム記録材料２７を第１基板５の所定の半径位置にリング状に塗布する。この上から酸素バリア層１３が形成された第２基板１５を、矢印Ａで示すように第１基板５に向けて押し付けて、第１基板５と第２基板１５の間の隙間にホログラム記録材料２７を薄く伸ばして充填する。そして、光、熱、またはこれらの組み合わせによりホログラム記録材料２７をゲル状に硬化させて記録層を形成することにより、図１に示す光ディスク１が完成する。
【００３２】
なお、本実施形態に係る光ディスクは記憶領域が平板状（例えば円盤状）であればよく、光ディスクの外形には無関係である。例えば、三角形、四角形や六角形等であり、大きさが名刺程度のカード形状に円盤状の記録領域を有する光ディスクについても本実施形態を適用することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る光情報記録媒体によれば、ラジカル重合型のホログラム記録材料を含む記録層を、一対の酸素バリア層で覆っているので、記録層の寿命を長くすることができる。また、酸素バリア層の材料はガラスに比べて、割れにくく、軽く、かつ加工しやすいので、取り扱いが容易である。したがって、光情報記録媒体のコストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る光ディスクを模式的に表した断面図である。
【図２】図１の光ディスクの平面図である。
【図３】本実施形態に係る光ディスクを記録再生する第１方式を説明するものであり、図１の光ディスクの一部分を拡大した模式図である。
【図４】本実施形態に係る光ディスクを記録再生する第２方式を説明するものであり、図１の光ディスクの一部分を拡大した模式図である。
【図５】本実施形態に係る光ディスクを記録再生する第３方式を説明するものであり、図１の光ディスクの一部分を拡大した模式図である。
【図６】図１の光ディスクの記録層に形成されたホログラム群の一部の平面図である。
【図７】本実施形態に係る光ディスクを製造する方法の一例の第１工程図である。
【図８】本実施形態に係る光ディスクを製造する方法の一例の第２工程図である。
【図９】本実施形態に係る光ディスクを製造する方法の一例の第３工程図である。
【符号の説明】
１・・・光ディスク、３，３Ａ，３Ｂ・・・中心穴、５・・・第１基板、７・・・反射層、９・・・酸素バリア層、１１・・・記録層、１３・・・酸素バリア層、１５・・・第２基板、１７・・・ピット、１９・・・トラック、２１，２３・・・スペーサ、２５，２５Ａ，２５Ｂ・・・レンズ、２７・・・ホログラム記録材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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