(57)【要約】本発明の光情報記録担体は、基板と、この基板上に設けられた少なくとも一つの記録膜とを含み、所定の波長λを有する記録光の照射により前記記録膜に情報が記録される。記録膜は、発熱層と、この発熱層に接して設けられた少なくとも一つの誘電体層とを含む。発熱層及び誘電体層は、波長λの記録光に対して実質的に透明であり、かつ、発熱層と誘電体層との界面で記録光の電界強度が最大となる所定の厚み及び所定の屈折率を有するように形成されている。
2004077424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に設けられた少なくとも一つの記録膜とを含み、所定の波長λを有する記録光の照射により前記記録膜に情報が記録される光情報記録担体であって、
前記記録膜は、発熱層と、前記発熱層に接して設けられた少なくとも一つの誘電体層とを含み、
前記発熱層及び前記誘電体層は、前記波長λの光に対して実質的に透明であり、かつ、前記発熱層と前記誘電体層との界面で前記記録光の電界強度が最大となる所定の厚み及び所定の屈折率を有することを特徴とする光情報記録担体。
【請求項２】
前記誘電体層が、前記発熱層の両面に、前記発熱層に接して設けられている請求の範囲１に記載の光情報記録担体。
【請求項３】
前記記録光の前記発熱層内における波長をλ１とした場合、前記発熱層の厚みが（ｎ１×λ１）／２である請求の範囲１に記載の光情報記録担体。
ただし、ｎ１は１以上の整数である。
【請求項４】
前記記録光の前記誘電体層内における波長をλ２とした場合、前記誘電体層の厚みが（ｎ２×λ２）／２である請求の範囲１に記載の光情報記録担体。
ただし、ｎ２は１以上の整数である。
【請求項５】
前記記録膜が複数設けられており、互いに隣接する記録膜の間には、前記波長λの光に対して実質的に透明な記録膜分離層が配置されている請求の範囲１に記載の光情報記録担体。
【請求項６】
前記発熱層が、酸化テルル、ニオブ酸リチウム、酸化亜鉛、酸化チタン及び酸化ビスマスから選ばれる少なくとも一つを含む請求の範囲１に記載の光情報記録担体。
【請求項７】
前記誘電体層は樹脂にて形成されている請求の範囲１に記載の光情報記録担体。
【請求項８】
前記誘電体層は、二酸化ケイ素、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、酸化インジウム及び酸化スズから選択される少なくとも一つを含む請求の範囲１に記載の光情報記録担体。
【請求項９】
前記誘電体層は、熱可塑性材料にて形成される請求の範囲１に記載の光情報記録担体。
【請求項１０】
前記発熱層は、前記誘電体層との界面近傍において多光子吸収し、発熱する請求の範囲１に記載の光情報記録担体。
【請求項１１】
前記発熱層と前記誘電体層とは、熱膨張係数が互いに異なる請求の範囲１に記載の光情報記録担体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、情報が光学的に記録・再生される光情報記録担体に関するものである。
【背景技術】  近年、情報量の増加に伴って大容量の光情報記録担体（ディスク担体）が求められており、高密度記録化が強く進められている。
光情報記録担体の記録密度は、（ＮＡ／λ）２（但し、λ：記録光源波長、ＮＡ：対物レンズの開口数）に比例する。そこで、近年、波長４０５ｎｍのＧａＮレーザ、開口数０．８５の対物レンズを用いて、５インチ直径の光ディスクで、ＤＶＤディスクの約６倍程度の記録密度（２５ＧＢｙｔｅ）を達成する技術が提案されている。
しかし、このように対物レンズの開口数を可能な限り上げる方法、または記録光源波長を可能な限り短くして記録密度を上昇させる方法は、限界に達してきた。
光源の波長が４０５ｎｍより短い場合、光情報記録担体の樹脂基板として一般的に用いられるポリカーボネート基板の光透過率が急速に低下する。さらに、光源の波長が４００ｎｍより短くなると、光情報記録担体の樹脂基板の光透過率が低下すると共に、長時間の照射に対して樹脂の組成分解が起こり、更に樹脂基板の光透過率が低下する。
一方、対物レンズの開口数をこれ以上大きくすると、対物レンズと光情報記録担体との間の距離（ＷＤ）を小さくする必要が生じる。このため、ＷＤの制限や光情報記録担体のチルトマージンの観点から、記録膜上に形成される保護層の厚みが１００μｍ以下になってしまう。このように、対物レンズの開口数をこれ以上大きくするとＷＤが小さくなるため、対物レンズが光情報記録担体と衝突しやすくなる。さらに、保護層が薄いと、光情報記録担体に設けられた保護層面上の汚れが記録膜の信号面からごく近くなるため、光情報記録担体の保護層面上の少しの汚れが、情報の再生信号の劣化に繋がってしまう。
以上のように、単純に記録光の波長を更に短くし、対物レンズの開口数を大きくして高密度化を進めていくと、他の基本的な問題（光透過率低下による光量不足や、再生信号劣化等の問題）が発生する。
そこで、今後における光情報記録担体の更なる高密度化には、記録膜の多層化が重要な手段となる。図５には、複数の記録膜が設けられた従来の光情報記録担体（以下、多層情報記録担体ということがある。）の断面図が示されている。この多層情報記録担体には、基板１０４上に３層の半透明記録膜１０１が形成され、さらに最上層には保護層１０２が設けられている。互いに隣接する半透明記録膜１０１間には、記録膜分離層１０３が設けられている。ここでは、この多層情報記録担体に対して保護層１０２側から光が照射される例が示されている。従って、対物レンズ１０５は、この多層情報記録担体に対し、保護層１０２が設けられている面側に配置される。この対物レンズ１０５にて集光された集光束１０６の集光部１０７が目的とする記録膜１０１上に形成され、この目的とする記録膜１０１に情報が記録される。
以上のような従来の多層情報記録担体に用いられる半透明記録膜は、記録光を吸収して発熱し、その熱による記録材料の相転移や変形を利用して記録膜に信号を記録する。従って、記録膜は、記録光に対して半透明で、記録光を吸収するように形成される。このように、上記従来の構造では、記録光は直接記録膜に吸収されるため、積層される記録膜の総数が４〜５層以上になると光の減衰が大きくなり、対物レンズ側の多層情報記録担体表面から遠くに配置される記録膜に対しては情報の記録が困難となり、記録容量が制限されていた。
この問題を克服するため、近年、多光子吸収現象を利用した情報の記録（以下、多光子吸収記録という。）が注目を浴びている（例えば、特開平８−２２０６８８号公報）。なお、本明細書においては、以下の原理に基づく記録を多光子吸収記録とする。
多光子吸収記録では、記録光の波長に対して透明である記録材料を用いて記録膜を形成することが特徴である。従来の光吸収を利用した記録では、半透明記録膜で光が吸収され発熱するが、多光子吸収記録の場合は、光の電界強度が極めて高い部分である記録光の集光部（記録光の焦点及びその近傍）において、複数の光子により記録材料の電子が励起されて光吸収反応が起こる。なお、多光子吸収記録においては、集光部以外で記録材料の光吸収は起こらない。このように、多光子吸収記録の場合、その記録膜は記録光に対して透明であるため、半透明記録膜を有する多層情報記録担体のように単に記録膜を通過するだけで光が減衰するという問題は生じない。従って、より多くの記録膜を積層させることができる。
図６には、多光子吸収記録が可能な光情報記録担体に対して情報を記録する様子が示されている。この例では、基板１１３と保護層１１２との間に、記録光に対して透明な記録材料からなる記録層１１１が配置されている。記録層１１１のほぼ同一平面上に信号部１１４の列を記録し、このような記録面を記録層１１１内に複数設けることで、３次元的な情報の記録を実現している。すなわち、多層の記録面を設けることができる。対物レンズ１１５は、この光情報記録担体の保護層１１２が設けられている面側に配置されており、記録光が保護層１１２側から光情報記録担体に入射する。対物レンズ１１５にて集光された集光束１１６は記録層１１１の目的とする位置で集光部１１７を形成する。この集光部１１７において記録層１１１が光を吸収し、信号部１１４が形成される。
また、多光子吸収記録に必要な記録光の光量は、例えば、記録材料に石英ガラスが用いられている場合１２０フェムト秒で尖頭レーザ出力１．３３ＭＷが必要である（例えば、「“Ｔｈｒｅｅ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄａｔａ  Ｓｔｏｒａｇｅ  ｉｎ  Ｖｉｔｒｅｏｕｓ  Ｓｉｌｉｃａ”Ｗａｔａｎａｂｅ，Ｍｉｓａｗａ，ｅｔ  ａｌ．ＪＪＡＰ  Ｖｏｌ．３７（１９９８）ＰＰ．Ｌ１５２７−Ｌ１５３０」参照。）。従って、この場合、チタンサファイアレーザでのみ記録可能である。
従来、多光子吸収記録における記録材料として、無機材料が多く用いられてきた。これは、無機材料の中には多光子吸収記録に対し比較的高感度である材料が多いことと、金属の酸化膜、窒化膜、硫化膜等は透明膜化が容易であること、等の理由からである。
しかし、無機材料は熱伝導率が高いため、無機材料にて形成された記録膜の場合、集光部の光吸収により発熱された熱が拡散して集光部での温度上昇が抑えられ、記録感度が上がりにくいという問題点がある。
また、無機材料は、図４に示したような光吸収記録に用いる金属化合物と比較して融点が高い、変形硬度が高い等の問題があり、多光子吸収によって記録膜が発熱しても記録膜での変化が起こりにくく、これも無機材料からなる記録膜の記録感度が上がりにくいことの理由となっていた。
このことは、次の比較で良く理解される。現在、半透明記録膜の記録材料としてよく用いられているＴｅ金属化合物（例えば、Ｔｅ６０Ｇｅ２０Ｓｂ１０）の溶融温度は約２３０℃程度である。一方、多光子吸収記録材料として比較的高感度である無機質ガラスのＴｅ酸化化合物において、例えば、２０モル％のＮａ２ＣＯ３が含まれた酸化テルル（２０ｍｏｌＮａ２ＣＯ３−８０ｍｏｌＴｅＯ２）の溶融温度は５００℃程度であり、Ｔｅ金属化合物よりも融点が高い。この点から、無機材料を記録材料として用いた多光子吸収記録は、従来の半透明記録膜の光吸収による記録方式よりも感度が低くなる。
また、多光子吸収記録は、半透明記録膜の光吸収による記録のように、単純に光を吸収させて発熱し、その熱にて記録するのではないから、感度が悪いという問題もあった。一般に、光ディスク記録光源として用いられている半導体レーザでは出力光量不足であり、半導体レーザを用いて多光子記録をすることは不可能であった。従って、多光子吸収記録を行う場合、記録光源には、例えばＹＡＧレーザ等の高出力レーザが必要であった。
前述のとおり、例えば記録材料に石英ガラスが用いられている場合、１２０フェムト秒で尖頭レーザ出力が１．３３ＭＷも必要とされ、チタンサファイアレーザでのみ記録可能であって、民生用途としてはほとんど不可能な記録方式であった。
以上をまとめると、多光子吸収記録の感度の悪さは、次の２つの問題点から発生していると考えられる。
第１の問題点は、多光子吸収の発熱効率が、従来の光吸収による発熱効率よりも悪いということである。
第２の問題点は、記録膜として透明性（例えば、フレネル反射を除いて８５％程度以上）を必要とするから、金属酸化物や金属硫化物等を使用することになり、金属膜等の半透明記録膜に比べ熱変形温度が高い、記録膜の硬度が高く変形しにくい、記録膜の熱伝導率が高く温度上昇率が悪いということである。この問題点を解決するため、記録膜として融点が低く、変形しやすい有機樹脂材料について色々実験を行ったが、樹脂基板材料として広く用いられているポリカーボネートを記録膜に適用した場合でも、必要な尖頭レーザ出力は０．２ＭＷであり、半導体レーザ適用可能な範囲まで記録感度を上げることはできなかった。
【発明の開示】
本発明の光情報記録担体は、基板と、前記基板上に設けられた少なくとも一つの記録膜とを含み、所定の波長λを有する記録光の照射により前記記録膜に情報が記録される光情報記録担体であって、前記記録膜は、発熱層と、前記発熱層に接して設けられた少なくとも一つの誘電体層とを含み、前記発熱層及び前記誘電体層は、前記波長λの光に対して実質的に透明であり、かつ、前記発熱層と前記誘電体層との界面で前記記録光の電界強度が最大となる所定の厚み及び所定の屈折率を有することを特徴している。なお、本明細書において実質的に透明とは、光透過率が９０％以上、好ましくは９５％以上のことである。
本発明の光情報記録担体においては、前記誘電体層が、前記発熱層の両面に、前記発熱層に接して設けられていてもよい。
本発明の光情報記録担体においては、前記記録光の前記発熱層内における波長をλ１とした場合、前記発熱層の厚みが（ｎ１×λ１）／２であることが好ましい。ただし、ｎ１は１以上の整数である。
本発明の光情報記録担体においては、前記記録光の前記誘電体層内における波長をλ２とした場合、前記誘電体層の厚みが（ｎ２×λ２）／２であることが好ましい。ただし、ｎ２は１以上の整数である。
本発明の光情報記録担体においては、前記記録膜が複数設けられており、互いに隣接する記録膜の間には、前記波長λの光に対して実質的に透明な記録膜分離層が配置されていてもよい。
本発明の光情報記録担体においては、前記発熱層が、酸化テルル、ニオブ酸リチウム、酸化亜鉛、酸化チタン及び酸化ビスマスから選ばれる少なくとも一つを含んでいてもよい。
本発明の光情報記録担体においては、前記誘電体層は樹脂にて形成されていてもよく、二酸化ケイ素、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、酸化インジウム及び酸化スズから選択される少なくとも一つを含んでいてもよく、熱可塑性材料にて形成されていてもよい。
本発明の光情報記録担体においては、前記発熱層は、前記誘電体層との界面近傍において多光子吸収し、発熱することが好ましい。
本発明の光情報記録担体においては、前記発熱層と前記誘電体層とは、熱膨張係数が互いに異なる材料にて形成されていてもよい。こうすれば、発熱層と誘電体層との熱膨張係数の差に起因して生じる歪を記録信号形成に利用できる。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明の光情報記録担体の一実施形態を示す断面図である。
図２は、図１に示す光情報記録担体の記録膜の一例を拡大した断面図とその膜構成における光の電界強度分布図である。
図３は、図１に示す光情報記録担体の記録膜の他の例を拡大した断面図とその膜構成における光の電界強度分布図である。
図４は、図１に示す光情報記録担体の記録膜のさらに他の例を拡大した断面図とその膜構成における光の電界強度分布図である。
図５は、半透明記録膜が複数積層された従来の光情報記録担体を示す断面図である。
図６は、多光子吸収記録が可能な従来の光情報記録担体を示す断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の光情報記録担体の一実施形態を示す断面図である。本実施の形態の光情報記録担体は、基板４上に３つの記録膜１が設けられており、さらに最上層に保護層２が設けられている。互いに隣接する記録膜１間には、記録膜分離層３が設けられている。この光情報記録担体には保護層２が設けられている面側から光が照射されるため、光情報記録担体に光を集光するための対物レンズ５は、光情報記録担体に対して保護層２側に配置されている。本実施の形態における記録膜１は、発熱層１ａと、発熱層１ａに対して対物レンズ側に配置された第１の誘電体層１ｂと、発熱層１ａに対して対物レンズと反対側に配置された第２の誘電体層１ｃとを含んでいる。第１の誘電体層１ｂ及び第２の誘電体層１ｃは、それぞれ発熱層１ａに接して設けられる。なお、図中、６は平行光を示し、７は対物レンズ５にて集光された集束光を示し、８は集束光７の集光部を示している。
発熱層１ａは、記録光に用いる波長λの光に対して実質的に透明であり、かつ、所定の電界強度で記録光が照射されると多光子吸収によってその記録光を吸収し発熱する。すなわち、発熱層１ａは、多光子吸収材料として感度の高い材料にて形成されており、できるだけ屈折率の３次非線形定数が大きい材料が好ましく、例えば、酸化テルル、ニオブ酸リチウム、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化ビスマス等を含む材料にて形成されている。
第１の誘電体層１ｂ及び第２の誘電体層１ｃは、記録光に用いる波長λの光に対して実質的に透明であり、発熱層１ａから伝わる熱により信号部が形成される。例えば熱変形により信号部を形成する場合、第１の誘電体層１ｂ及び第２の誘電体層１ｃに熱可塑性材料を用いることができ、この場合はスチレン等が好適に用いられる。また、発熱層１ａとの熱膨張係数の差に起因して生じる歪を利用して信号部を形成する場合は、例えば、二酸化ケイ素、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、酸化インジウム、酸化スズ等を用いて、第１の誘電体層１ｂ及び第２の誘電体層１ｃを形成してもよい。なお、歪を利用した信号部とは、例えば、発熱層１ａとの界面においてずれにより生じる部分的な剥離、ひび割れ等である。
基板４は、例えばポリカーボネート等にて形成できる。保護層２及び記録膜分離層３は、記録光に対して実質的に透明である樹脂材料等により形成可能であり、例えば、紫外線硬化型樹脂を用いて形成してもよく、また、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）薄板を紫外線硬化型樹脂で接着して形成してもよい。
次に、図２を用いて、このような光情報記録担体の記録膜１に集束光７が照射された場合について具体的に説明する。なお、説明の容易さから、ここでは、第１の誘電体層１ｂ及び第２の誘電体層１ｃの屈折率が記録膜分離層３の屈折率とほぼ等しい場合を例に説明する。記録膜分離層３に紫外線硬化型樹脂を用い、第１及び第２の誘電体層１ｂ，１ｃとして蒸着にて形成された二酸化ケイ素膜を用いる場合、両者の屈折率は共に１．５を中心として調整可能であるため、このような構成は容易に実現できる。また、発熱層１ａを構成する材料として酸化テルルを用いた場合、その屈折率は約２．２となる。そこで、ここでは、第１の誘電体層１ｂ及び第２の誘電体層１ｃの屈折率が記録膜分離層３の屈折率とが約１．５であって、発熱層１ａの屈折率が約２．２の場合を考える。
図２には、図１に示す光情報記録担体に設けられた３つの記録膜１のうち、真中に位置する記録膜１が拡大された断面図が示されている。さらに、図２には、この記録膜１に対物レンズ５で集光された集光束７が照射された場合の、光の電界強度分布も示されている。実際の光の電界強度は、このような膜構成で集束光７が照射される場合の照射光と、各界面で反射された反射光との合成を考えることで得ることができる。なお、図中、１１は記録膜分離層３と第１の誘電体層１ｂとの界面、１２は第１の誘電体層１ｂと発熱層１ａとの界面、１３は発熱層１ａと第２の誘電体層１ｃと界面、１４は第２の誘電体層１ｃと記録膜分離層３との界面を示している。この例では、記録膜分離層３と第１及び第２の誘電体層１ｂ，１ｃの屈折率がほぼ同じであるため、界面１１，１４での光反射を考慮する必要はなく、界面１２，１３での光反射のみを考慮すればよい。
まず、界面１３について考える。発熱層１ａの屈折率は２．２であり、第２の誘電体層１ｃの屈折率は１．５であるから、この界面１３で発生する反射光は入射光波面を界面１３で折り返した形となる。
次に、界面１２について考える。第１の誘電体層１ｂ（屈折率１．５）から発熱層１ａ（屈折率２．２）へ記録光が入射するとき、界面１２で発生する反射光の位相は、入射光に対し１８０度遅れた（もしくは進んだ）位相（逆位相）となる。発熱層１ａ内における記録光の波長がλ１である場合、発熱層１ａの膜厚がλ１／２であれば、記録膜分離層３内では界面１２からの反射光と界面１３からの反射光とは完全に互いに打ち消し合う。
より詳しく説明すると、界面１２から界面１３での反射光を見た光の位相関係では、単純にλ１／２の一往復分、すなわち一波長だけずれて光源方向に戻る反射光が存在する。これとは別に、先ほど述べたように界面１２では逆位相の反射が起こるから反射光は逆位相となり、記録膜分離層３内ではこれら二つの反射光が互いに打ち消し合う関係となる。
また、この時の二つの反射光の振幅は、第１及び第２の誘電体層１ｂ，１ｃを構成する二酸化ケイ素の屈折率と、発熱層１ａを構成する酸化テルルの屈折率との差に比例するから、互いに等振幅となる。従って、記録膜分離層３内では、これら二つの反射光は互いに打ち消し合う。一方、発熱層１ａ内では、入射光の波面と界面１３での反射光の波面は、界面１２からλ１／４だけ離れた位置で打ち消し合い位相となる。
以上の理由から、発熱層１ａの厚みをλ１／２の整数（ｎ１）倍とすることで、発熱層１ａと第１及び第２の誘電体層１ｂ，１ｃとの界面１２，１３で光の電界強度を最大とすることができる。また、記録光を照射した際、界面１２の反射光と界面１３の反射光が打ち消し合うため、この記録膜１からの反射光は存在しないことになる。このことから、記録光のパワーはすべて記録膜１で消費されることになるので、光の電界強度が最大となる界面１２，１３付近において発熱層１ａが効率よく発熱する。この発熱した熱が接している第１及び第２の誘電体層１ｂ，１ｃに伝わり、発熱層１ａと第１及び第２の誘電体層１ｂ，１ｃとの熱膨張係数の差に起因して起こる歪により部分的な剥離やひび割れ等を利用した信号部が形成される。
図２に示す構成では、発熱層１ａの両面に互いに同じ厚みの誘電体層が配置されている例について説明したが、図３に示すように、第１の誘電体層１ｂが薄く、第２の誘電体層１ｃが厚い構成であってもよい。
図３に示す例では、界面１２，１３での発熱量は同じであるが、第２の誘電体層１ｃの厚さは第１の誘電体層１ｂよりも厚いので、第２の誘電体層１ｃは熱が加えられても感度が悪く、ほとんど情報が記録されない（信号部が形成されない。）。
従って、図３に示すように、第２の誘電体層１ｃの厚さを第１の誘電体層１ｂよりも厚くすると、信号部が形成される部分として機能するのは第１の誘電体層１ｂのみである。このため、信号記録品質は、図２に示す膜構成の場合よりも良好となる。
次に、記録膜分離層３と第１及び第２の誘電体層１ｂ，１ｃとの間に屈折率差がある場合について説明する。
図４には、この場合の膜構成との光の電界強度分布とが示されている。この場合、記録膜分離層３と第１の誘電体層１ｂとの界面１１、第２の誘電体層１ｃと記録膜分離層３との界面１４とで、屈折率差による反射光が発生する。
第１及び第２の誘電体層１ｂ，１ｃ内での記録光の波長をλ２とすると、界面１４で発生した反射光は、第２の誘電体層１ｃの厚さがλ２／２であり、第１の誘電体層１ｂの厚さがλ２／２である場合、界面１２，１３でたし合わされるから、界面１２，１３で光の電界強度が最大となる。また、界面１１で発生した反射光は界面１４で発生した反射光と打ち消し合うことになるから、この場合も記録膜分離層３内で記録光の反射光は存在しない。従って、第１及び第２の誘電体層１ｂ，１ｃの厚みをλ２／２の整数（ｎ２）倍とすることで、発熱層１ａと第１及び第２の誘電体層１ｂ，１ｃとの界面１２，１３で光の電界強度を最大とすることができる。
従って、記録光のパワーは無駄なく記録膜１で消費されることとなり、発熱層１ａと第１及び第２の誘電体層１ｂ，１ｃとの界面１２，１３で、効率よく発熱が行われる。
なお、この場合も第１の誘電体層１ｂと第２の誘電体層１ｃは厚みが同じである必要はなく、λ２／２の整数倍であれば同様の効果が得られる。
以上に説明したように、記録膜１が、多光子吸収として感度の高い材料にて形成される発熱層１ａと、この発熱層１ａに接して設けられる誘電体層１ｂ，１ｃとで構成されることにより、発熱層１ａと誘電体層１ｂ，１ｃとの界面で効率良く発熱させ、この熱を利用して誘電体層１ｂ，１ｃを変形させて信号部を形成できるので、記録感度を向上させることができる。
【実施例】  実施例を用いて、本発明をさらに具体的に説明する。
【実施例１】  信号記録用光源としては、ＹＡＧレーザ１０６５ｎｍの２倍高調波波長５３２ｎｍを用いた。光源からの光を光情報記録担体の記録膜上に絞り込むための対物レンズ５の開口数は０．８とした。発熱層１ａは、記録光の波長（５３２ｎｍ）に対して実質的に透明で、かつ２光子吸収係数の大きい（多光子吸収材料として高感度の）二酸化テルルを用い、蒸着にて形成した。発熱層１ａの膜厚は、この膜内において記録光の一波長相当になるように、０．２４μｍとした。第１の誘電体層１ｂは、同じく蒸着により、二酸化ケイ素にて形成した。第１の誘電体層１ｂの膜厚は、この膜内において記録光の１／２波長相当となる０．１７７μｍとした。第２の誘電体層１ｃには、１ｍｍ厚のスライドガラスを用いた。記録膜分離層３は、紫外線硬化型樹脂（例えば、「ダイキュアクリア（商品名）」（大日本インキ化学工業（株）製））を用い、スピンコートにより作製した。記録膜分離層３の膜厚が１０μｍとなるように、樹脂粘性・スピンコート装置の回転数を調整した。
このように作製したサンプルに、上記光学条件で信号記録を行った。この結果、このサンプルの第１の誘電体層１ｂの界面１２近傍に、良好な信号ピットを書き込むことができた。
信号ピットの大きさは約１μｍ程度であり、記録に必要なパワー（記録パワー）は、照射時間６ｎｓｅｃの場合でピークパワー約１Ｗであった。このように、従来よりも低い記録パワーで、２光子吸収を利用した記録が実現できた。この結果から、記録膜１を構成する発熱層１ａ及び誘電体層１ｂ，１ｃの厚み、屈折率、材料等を最適化することにより、信号書き込みパワーを低減できる見通しも得られた。
また、比較のため、記録膜１が発熱層１ａのみからなる（誘電体層が設けられていない）比較サンプルを用意した。記録膜を兼ねる発熱層１ａが、二酸化テルルにて形成された比較サンプルと、二酸化ケイ素にて形成された比較サンプルとの二種類を作製し、それぞれの比較サンプルに対して、実施例サンプルの場合と同様の光学条件で書き込み感度を測定した。
発熱層１ａを二酸化テルルにて形成した比較サンプルの場合は、発熱層１ａの膜厚を０．２４μｍとした。記録膜分離層３は、実施例１と同様の方法及び同様の材料にて形成し、膜厚１０μｍとした。この比較サンプルに対し信号記録を行ったところ、信号ピットの大きさは約１μｍであり、記録パワーは、照射時間６ｎｓｅｃの場合でピークパワー約２５０Ｗであった。
一方、発熱層１ａを二酸化ケイ素にて形成した比較サンプルの場合は、発熱層１ａの膜厚を０．１７７μｍとした。記録膜分離層３は、実施例１と同様の方法及び同様の材料にて形成し、膜厚１０μｍとした。この比較サンプルに対し信号記録を行ったところ、信号ピットの大きさは約１μｍであり、記録パワーは、照射時間６ｎｓｅｃの場合でピークパワー約３７．５ｋＷであった。
以上の結果から、本発明のように発熱層及び誘電体層にて記録膜を形成することにより、多光子吸収記録感度が向上することが確認できた。
【実施例２】  実施例２では、二酸化テルルに酸化タングステンを添加して、２元蒸着で発熱層１ａを作製した（二酸化テルル：８０重量％、酸化タングステン：２０重量％）。信号記録用光源としては、ＧａＮの半導体レーザ（発振波長４０５ｎｍ）を用いた。発熱層１ａの膜厚は、この膜内において入射光の一波長相当になるように、０．２μｍとした。第１の誘電体層１ｂ及び第２の誘電体層１ｃは、二酸化ケイ素を用いてスパッタ装置により作製した。第１の誘電体層１ｂ及び第２の誘電体層１ｃの膜厚は、これらの膜内において入射光の１／２波長相当となるように、０．１６μｍとした。記録膜分離層３は、実施例１と同様の方法及び同様の材料にて形成し、膜厚１０μｍとした。
以上のような記録膜１を、記録膜分離層３を介して２０層積層させ、サンプルを作製した。このサンプルに対し、光源であるＧａＮの半導体レーザ（発振波長４０５ｎｍ）を用い、開口数０．８５の対物レンズ５を用いて、信号記録を行った。
このサンプルの記録膜への信号の記録に必要なパワーを調べたところ、照射時間６ｎｓｅｃで１００ｍＷであることが判明した。また、このサンプルに含まれるどの記録膜（２０層のうちどの記録膜）に対しても、この記録パワーで良好な書き込みができることが確認できた。
次に、光パワーを５０ｍＷまで低減し、記録された信号が読み取り可能かどうか調べた。この結果、Ｃ／Ｎ比約５０ｄＢと良好な再生信号が得られた。
以上のように、本発明の光情報記録担体によれば、多光子吸収記録の感度を従来よりも高めることができ、多光子吸収記録に用いる光源を大型のハイパワーレーザから小型の半導体レーザに置きかえることが可能となる。
【産業上の利用の可能性】
本発明の光情報記録担体は、多光子吸収記録において従来の記録担体より感度を高めることができるので、例えば大型でハイパワーの光源を用いることができないときの多光子吸収記録用の記録担体としても適用可能である
【図１】
2004077424.tif 000003
【図２】
2004077424.tif 000004
【図３】
2004077424.tif 000005
【図４】
2004077424.tif 000006
【図５】
2004077424.tif 000007
【図６】
2004077424.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成17年3月14日(2005.3.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に設けられた少なくとも一つの記録膜とを含み、所定の波長λを有する記録光の照射により前記記録膜に情報が記録される光情報記録担体であって、
前記記録膜は、発熱層と、前記発熱層に接して設けられた少なくとも一つの誘電体層とを含み、
前記発熱層及び前記誘電体層は、前記波長λの光に対して実質的に透明であり、かつ、前記発熱層と前記誘電体層との界面で前記記録光の電界強度が最大となる所定の厚み及び所定の屈折率を有することを特徴とする光情報記録担体。
【請求項２】
前記誘電体層が、前記発熱層の両面に、前記発熱層に接して設けられている請求の範囲１に記載の光情報記録担体。
【請求項３】
前記記録光の前記発熱層内における波長をλ１とした場合、前記発熱層の厚みが（ｎ１×λ１）／２である請求の範囲１に記載の光情報記録担体。
ただし、ｎ１は１以上の整数である。
【請求項４】
前記記録光の前記誘電体層内における波長をλ２とした場合、前記誘電体層の厚みが（ｎ２×λ２）／２である請求の範囲１に記載の光情報記録担体。
ただし、ｎ２は１以上の整数である。
【請求項５】
前記記録膜が複数設けられており、互いに隣接する記録膜の間には、前記波長λの光に対して実質的に透明な記録膜分離層が配置されている請求の範囲１に記載の光情報記録担体。
【請求項６】
前記発熱層が、酸化テルル、ニオブ酸リチウム、酸化亜鉛、酸化チタン及び酸化ビスマスから選ばれる少なくとも一つを含む請求の範囲１に記載の光情報記録担体。
【請求項７】
前記誘電体層は樹脂にて形成されている請求の範囲１に記載の光情報記録担体。
【請求項８】
前記誘電体層は、二酸化ケイ素、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、酸化インジウム及び酸化スズから選択される少なくとも一つを含む請求の範囲１に記載の光情報記録担体。
【請求項９】
前記誘電体層は、熱可塑性材料にて形成される請求の範囲１に記載の光情報記録担体。
【請求項１０】
前記発熱層は、前記誘電体層との界面近傍において多光子吸収し、発熱する請求の範囲１に記載の光情報記録担体。
【請求項１１】
前記発熱層と前記誘電体層とは、熱膨張係数が互いに異なる請求の範囲１に記載の光情報記録担体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報が光学的に記録・再生される光情報記録担体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報量の増加に伴って大容量の光情報記録担体（ディスク担体）が求められており、高密度記録化が強く進められている。
【０００３】
光情報記録担体の記録密度は、（ＮＡ／λ）2（但し、λ：記録光源波長、ＮＡ：対物レンズの開口数）に比例する。そこで、近年、波長４０５ｎｍのＧａＮレーザ、開口数０．８５の対物レンズを用いて、５インチ直径の光ディスクで、ＤＶＤディスクの約６倍程度の記録密度（２５ＧＢｙｔｅ）を達成する技術が提案されている。
【０００４】
しかし、このように対物レンズの開口数を可能な限り上げる方法、または記録光源波長を可能な限り短くして記録密度を上昇させる方法は、限界に達してきた。
【０００５】
光源の波長が４０５ｎｍより短い場合、光情報記録担体の樹脂基板として一般的に用いられるポリカーボネート基板の光透過率が急速に低下する。さらに、光源の波長が４００ｎｍより短くなると、光情報記録担体の樹脂基板の光透過率が低下すると共に、長時間の照射に対して樹脂の組成分解が起こり、更に樹脂基板の光透過率が低下する。
【０００６】
一方、対物レンズの開口数をこれ以上大きくすると、対物レンズと光情報記録担体との間の距離（ＷＤ）を小さくする必要が生じる。このため、ＷＤの制限や光情報記録担体のチルトマージンの観点から、記録膜上に形成される保護層の厚みが１００μｍ以下になってしまう。このように、対物レンズの開口数をこれ以上大きくするとＷＤが小さくなるため、対物レンズが光情報記録担体と衝突しやすくなる。さらに、保護層が薄いと、光情報記録担体に設けられた保護層面上の汚れが記録膜の信号面からごく近くなるため、光情報記録担体の保護層面上の少しの汚れが、情報の再生信号の劣化に繋がってしまう。
【０００７】
以上のように、単純に記録光の波長を更に短くし、対物レンズの開口数を大きくして高密度化を進めていくと、他の基本的な問題（光透過率低下による光量不足や、再生信号劣化等の問題）が発生する。
【０００８】
そこで、今後における光情報記録担体の更なる高密度化には、記録膜の多層化が重要な手段となる。図５には、複数の記録膜が設けられた従来の光情報記録担体(以下、多層情報記録担体ということがある。)の断面図が示されている。この多層情報記録担体には、基板１０４上に３層の半透明記録膜１０１が形成され、さらに最上層には保護層１０２が設けられている。互いに隣接する半透明記録膜１０１間には、記録膜分離層１０３が設けられている。ここでは、この多層情報記録担体に対して保護層１０２側から光が照射される例が示されている。従って、対物レンズ１０５は、この多層情報記録担体に対し、保護層１０２が設けられている面側に配置される。この対物レンズ１０５にて集光された集光束１０６の集光部１０７が目的とする記録膜１０１上に形成され、この目的とする記録膜１０１に情報が記録される。
【０００９】
以上のような従来の多層情報記録担体に用いられる半透明記録膜は、記録光を吸収して発熱し、その熱による記録材料の相転移や変形を利用して記録膜に信号を記録する。従って、記録膜は、記録光に対して半透明で、記録光を吸収するように形成される。このように、上記従来の構造では、記録光は直接記録膜に吸収されるため、積層される記録膜の総数が４〜５層以上になると光の減衰が大きくなり、対物レンズ側の多層情報記録担体表面から遠くに配置される記録膜に対しては情報の記録が困難となり、記録容量が制限されていた。
【００１０】
この問題を克服するため、近年、多光子吸収現象を利用した情報の記録（以下、多光子吸収記録という。）が注目を浴びている（例えば、特開平８−２２０６８８号公報）。なお、本明細書においては、以下の原理に基づく記録を多光子吸収記録とする。
【００１１】
多光子吸収記録では、記録光の波長に対して透明である記録材料を用いて記録膜を形成することが特徴である。従来の光吸収を利用した記録では、半透明記録膜で光が吸収され発熱するが、多光子吸収記録の場合は、光の電界強度が極めて高い部分である記録光の集光部（記録光の焦点及びその近傍）において、複数の光子により記録材料の電子が励起されて光吸収反応が起こる。なお、多光子吸収記録においては、集光部以外で記録材料の光吸収は起こらない。このように、多光子吸収記録の場合、その記録膜は記録光に対して透明であるため、半透明記録膜を有する多層情報記録担体のように単に記録膜を通過するだけで光が減衰するという問題は生じない。従って、より多くの記録膜を積層させることができる。
【００１２】
図６には、多光子吸収記録が可能な光情報記録担体に対して情報を記録する様子が示されている。この例では、基板１１３と保護層１１２との間に、記録光に対して透明な記録材料からなる記録層１１１が配置されている。記録層１１１のほぼ同一平面上に信号部１１４の列を記録し、このような記録面を記録層１１１内に複数設けることで、３次元的な情報の記録を実現している。すなわち、多層の記録面を設けることができる。対物レンズ１１５は、この光情報記録担体の保護層１１２が設けられている面側に配置されており、記録光が保護層１１２側から光情報記録担体に入射する。対物レンズ１１５にて集光された集光束１１６は記録層１１１の目的とする位置で集光部１１７を形成する。この集光部１１７において記録層１１１が光を吸収し、信号部１１４が形成される。
【００１３】
また、多光子吸収記録に必要な記録光の光量は、例えば、記録材料に石英ガラスが用いられている場合１２０フェムト秒で尖頭レーザ出力１．３３ＭＷが必要である（例えば、「“Ｔｈｒｅｅ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄａｔａ  Ｓｔｏｒａｇｅ  ｉｎ  Ｖｉｔｒｅｏｕｓ  Ｓｉｌｉｃａ"  Ｗａｔａｎａｂｅ，  Ｍｉｓａｗａ，  ｅｔ  ａｌ．  ＪＪＡＰ  Ｖｏｌ．３７（１９９８）  ＰＰ．Ｌ  １５２７−Ｌ１５３０」参照。）。従って、この場合、チタンサファイアレーザでのみ記録可能である。
【００１４】
従来、多光子吸収記録における記録材料として、無機材料が多く用いられてきた。これは、無機材料の中には多光子吸収記録に対し比較的高感度である材料が多いことと、金属の酸化膜、窒化膜、硫化膜等は透明膜化が容易であること、等の理由からである。
【００１５】
しかし、無機材料は熱伝導率が高いため、無機材料にて形成された記録膜の場合、集光部の光吸収により発熱された熱が拡散して集光部での温度上昇が抑えられ、記録感度が上がりにくいという問題点がある。
【００１６】
また、無機材料は、図４に示したような光吸収記録に用いる金属化合物と比較して融点が高い、変形硬度が高い等の問題があり、多光子吸収によって記録膜が発熱しても記録膜での変化が起こりにくく、これも無機材料からなる記録膜の記録感度が上がりにくいことの理由となっていた。
【００１７】
このことは、次の比較で良く理解される。現在、半透明記録膜の記録材料としてよく用いられているＴｅ金属化合物（例えば、Ｔｅ60Ｇｅ20Ｓｂ10）の溶融温度は約２３０℃程度である。一方、多光子吸収記録材料として比較的高感度である無機質ガラスのＴｅ酸化化合物において、例えば、２０モル％のＮａ2ＣＯ3が含まれた酸化テルル（２０ｍｏｌＮａ2ＣＯ3−８０ｍｏｌＴｅＯ2）の溶融温度は５００℃程度であり、Ｔｅ金属化合物よりも融点が高い。この点から、無機材料を記録材料として用いた多光子吸収記録は、従来の半透明記録膜の光吸収による記録方式よりも感度が低くなる。
【００１８】
また、多光子吸収記録は、半透明記録膜の光吸収による記録のように、単純に光を吸収させて発熱し、その熱にて記録するのではないから、感度が悪いという問題もあった。一般に、光ディスク記録光源として用いられている半導体レーザでは出力光量不足であり、半導体レーザを用いて多光子記録をすることは不可能であった。従って、多光子吸収記録を行う場合、記録光源には、例えばＹＡＧレーザ等の高出力レーザが必要であった。
【００１９】
前述のとおり、例えば記録材料に石英ガラスが用いられている場合、１２０フェムト秒で尖頭レーザ出力が１．３３ＭＷも必要とされ、チタンサファイアレーザでのみ記録可能であって、民生用途としてはほとんど不可能な記録方式であった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
以上をまとめると、多光子吸収記録の感度の悪さは、次の２つの問題点から発生していると考えられる。
【００２１】
第１の問題点は、多光子吸収の発熱効率が、従来の光吸収による発熱効率よりも悪いということである。
【００２２】
第２の問題点は、記録膜として透明性（例えば、フレネル反射を除いて８５％程度以上）を必要とするから、金属酸化物や金属硫化物等を使用することになり、金属膜等の半透明記録膜に比べ熱変形温度が高い、記録膜の硬度が高く変形しにくい、記録膜の熱伝導率が高く温度上昇率が悪いということである。この問題点を解決するため、記録膜として融点が低く、変形しやすい有機樹脂材料について色々実験を行ったが、樹脂基板材料として広く用いられているポリカーボネートを記録膜に適用した場合でも、必要な尖頭レーザ出力は０．２ＭＷであり、半導体レーザ適用可能な範囲まで記録感度を上げることはできなかった。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明の光情報記録担体は、基板と、前記基板上に設けられた少なくとも一つの記録膜とを含み、所定の波長λを有する記録光の照射により前記記録膜に情報が記録される光情報記録担体であって、前記記録膜は、発熱層と、前記発熱層に接して設けられた少なくとも一つの誘電体層とを含み、前記発熱層及び前記誘電体層は、前記波長λの光に対して実質的に透明であり、かつ、前記発熱層と前記誘電体層との界面で前記記録光の電界強度が最大となる所定の厚み及び所定の屈折率を有することを特徴している。なお、本明細書において実質的に透明とは、光透過率が９０％以上、好ましくは９５％以上のことである。
【００２４】
本発明の光情報記録担体においては、前記誘電体層が、前記発熱層の両面に、前記発熱層に接して設けられていてもよい。
【００２５】
本発明の光情報記録担体においては、前記記録光の前記発熱層内における波長をλ１とした場合、前記発熱層の厚みが（ｎ１×λ１）／２であることが好ましい。ただし、ｎ１は１以上の整数である。
【００２６】
本発明の光情報記録担体においては、前記記録光の前記誘電体層内における波長をλ２とした場合、前記誘電体層の厚みが（ｎ２×λ２）／２であることが好ましい。ただし、ｎ２は１以上の整数である。
【００２７】
本発明の光情報記録担体においては、前記記録膜が複数設けられており、互いに隣接する記録膜の間には、前記波長λの光に対して実質的に透明な記録膜分離層が配置されていてもよい。
【００２８】
本発明の光情報記録担体においては、前記発熱層が、酸化テルル、ニオブ酸リチウム、酸化亜鉛、酸化チタン及び酸化ビスマスから選ばれる少なくとも一つを含んでいてもよい。
【００２９】
本発明の光情報記録担体においては、前記誘電体層は樹脂にて形成されていてもよく、二酸化ケイ素、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、酸化インジウム及び酸化スズから選択される少なくとも一つを含んでいてもよく、熱可塑性材料にて形成されていてもよい。
【００３０】
本発明の光情報記録担体においては、前記発熱層は、前記誘電体層との界面近傍において多光子吸収し、発熱することが好ましい。
【００３１】
本発明の光情報記録担体においては、前記発熱層と前記誘電体層とは、熱膨張係数が互いに異なる材料にて形成されていてもよい。こうすれば、発熱層と誘電体層との熱膨張係数の差に起因して生じる歪を記録信号形成に利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３３】
図１は、本発明の光情報記録担体の一実施形態を示す断面図である。本実施の形態の光情報記録担体は、基板４上に３つの記録膜１が設けられており、さらに最上層に保護層２が設けられている。互いに隣接する記録膜１間には、記録膜分離層３が設けられている。この光情報記録担体には保護層２が設けられている面側から光が照射されるため、光情報記録担体に光を集光するための対物レンズ５は、光情報記録担体に対して保護層２側に配置されている。本実施の形態における記録膜１は、発熱層１ａと、発熱層１ａに対して対物レンズ側に配置された第１の誘電体層１ｂと、発熱層１ａに対して対物レンズと反対側に配置された第２の誘電体層１ｃとを含んでいる。第１の誘電体層１ｂ及び第２の誘電体層１ｃは、それぞれ発熱層１ａに接して設けられる。なお、図中、６は平行光を示し、７は対物レンズ５にて集光された集束光を示し、８は集束光７の集光部を示している。
【００３４】
発熱層１ａは、記録光に用いる波長λの光に対して実質的に透明であり、かつ、所定の電界強度で記録光が照射されると多光子吸収によってその記録光を吸収し発熱する。すなわち、発熱層１ａは、多光子吸収材料として感度の高い材料にて形成されており、できるだけ屈折率の３次非線形定数が大きい材料が好ましく、例えば、酸化テルル、ニオブ酸リチウム、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化ビスマス等を含む材料にて形成されている。
【００３５】
第１の誘電体層１ｂ及び第２の誘電体層１ｃは、記録光に用いる波長λの光に対して実質的に透明であり、発熱層１ａから伝わる熱により信号部が形成される。例えば熱変形により信号部を形成する場合、第１の誘電体層１ｂ及び第２の誘電体層１ｃに熱可塑性材料を用いることができ、この場合はスチレン等が好適に用いられる。また、発熱層１ａとの熱膨張係数の差に起因して生じる歪を利用して信号部を形成する場合は、例えば、二酸化ケイ素、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、酸化インジウム、酸化スズ等を用いて、第１の誘電体層１ｂ及び第２の誘電体層１ｃを形成してもよい。なお、歪を利用した信号部とは、例えば、発熱層１ａとの界面においてずれにより生じる部分的な剥離、ひび割れ等である。
【００３６】
基板４は、例えばポリカーボネート等にて形成できる。保護層２及び記録膜分離層３は、記録光に対して実質的に透明である樹脂材料等により形成可能であり、例えば、紫外線硬化型樹脂を用いて形成してもよく、また、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）薄板を紫外線硬化型樹脂で接着して形成してもよい。
【００３７】
次に、図２を用いて、このような光情報記録担体の記録膜１に集束光７が照射された場合について具体的に説明する。なお、説明の容易さから、ここでは、第１の誘電体層１ｂ及び第２の誘電体層１ｃの屈折率が記録膜分離層３の屈折率とほぼ等しい場合を例に説明する。記録膜分離層３に紫外線硬化型樹脂を用い、第１及び第２の誘電体層１ｂ，１ｃとして蒸着にて形成された二酸化ケイ素膜を用いる場合、両者の屈折率は共に１．５を中心として調整可能であるため、このような構成は容易に実現できる。また、発熱層１ａを構成する材料として酸化テルルを用いた場合、その屈折率は約２．２となる。そこで、ここでは、第１の誘電体層１ｂ及び第２の誘電体層１ｃの屈折率が記録膜分離層３の屈折率とが約１．５であって、発熱層１ａの屈折率が約２．２の場合を考える。
【００３８】
図２には、図１に示す光情報記録担体に設けられた３つの記録膜１のうち、真中に位置する記録膜１が拡大された断面図が示されている。さらに、図２には、この記録膜１に対物レンズ５で集光された集光束７が照射された場合の、光の電界強度分布も示されている。実際の光の電界強度は、このような膜構成で集束光７が照射される場合の照射光と、各界面で反射された反射光との合成を考えることで得ることができる。なお、図中、１１は記録膜分離層３と第１の誘電体層１ｂとの界面、１２は第１の誘電体層１ｂと発熱層１ａとの界面、１３は発熱層１ａと第２の誘電体層１ｃと界面、１４は第２の誘電体層１ｃと記録膜分離層３との界面を示している。この例では、記録膜分離層３と第１及び第２の誘電体層１ｂ，１ｃの屈折率がほぼ同じであるため、界面１１，１４での光反射を考慮する必要はなく、界面１２，１３での光反射のみを考慮すればよい。
【００３９】
まず、界面１３について考える。発熱層１ａの屈折率は２．２であり、第２の誘電体層１ｃの屈折率は１．５であるから、この界面１３で発生する反射光は入射光波面を界面１３で折り返した形となる。
【００４０】
次に、界面１２について考える。第１の誘電体層１ｂ（屈折率１．５）から発熱層１ａ（屈折率２．２）へ記録光が入射するとき、界面１２で発生する反射光の位相は、入射光に対し１８０度遅れた（もしくは進んだ）位相（逆位相）となる。発熱層１ａ内における記録光の波長がλ１である場合、発熱層１ａの膜厚がλ１／２であれば、記録膜分離層３内では界面１２からの反射光と界面１３からの反射光とは完全に互いに打ち消し合う。
【００４１】
より詳しく説明すると、界面１２から界面１３での反射光を見た光の位相関係では、単純にλ１／２の一往復分、すなわち一波長だけずれて光源方向に戻る反射光が存在する。これとは別に、先ほど述べたように界面１２では逆位相の反射が起こるから反射光は逆位相となり、記録膜分離層３内ではこれら二つの反射光が互いに打ち消し合う関係となる。
【００４２】
また、この時の二つの反射光の振幅は、第１及び第２の誘電体層１ｂ，１ｃを構成する二酸化ケイ素の屈折率と、発熱層１ａを構成する酸化テルルの屈折率との差に比例するから、互いに等振幅となる。従って、記録膜分離層３内では、これら二つの反射光は互いに打ち消し合う。一方、発熱層１ａ内では、入射光の波面と界面１３での反射光の波面は、界面１２からλ１／４だけ離れた位置で打ち消し合い位相となる。
【００４３】
以上の理由から、発熱層１ａの厚みをλ１／２の整数（ｎ１）倍とすることで、発熱層１ａと第１及び第２の誘電体層１ｂ，１ｃとの界面１２，１３で光の電界強度を最大とすることができる。また、記録光を照射した際、界面１２の反射光と界面１３の反射光が打ち消し合うため、この記録膜１からの反射光は存在しないことになる。このことから、記録光のパワーはすべて記録膜１で消費されることになるので、光の電界強度が最大となる界面１２，１３付近において発熱層１ａが効率よく発熱する。この発熱した熱が接している第１及び第２の誘電体層１ｂ，１ｃに伝わり、発熱層１ａと第１及び第２の誘電体層１ｂ，１ｃとの熱膨張係数の差に起因して起こる歪により部分的な剥離やひび割れ等を利用した信号部が形成される。
【００４４】
図２に示す構成では、発熱層１ａの両面に互いに同じ厚みの誘電体層が配置されている例について説明したが、図３に示すように、第１の誘電体層１ｂが薄く、第２の誘電体層１ｃが厚い構成であってもよい。
【００４５】
図３に示す例では、界面１２，１３での発熱量は同じであるが、第２の誘電体層１ｃの厚さは第１の誘電体層１ｂよりも厚いので、第２の誘電体層１ｃは熱が加えられても感度が悪く、ほとんど情報が記録されない（信号部が形成されない。）。
【００４６】
従って、図３に示すように、第２の誘電体層１ｃの厚さを第１の誘電体層１ｂよりも厚くすると、信号部が形成される部分として機能するのは第１の誘電体層１ｂのみである。このため、信号記録品質は、図２に示す膜構成の場合よりも良好となる。
【００４７】
次に、記録膜分離層３と第１及び第２の誘電体層１ｂ，１ｃとの間に屈折率差がある場合について説明する。
【００４８】
図４には、この場合の膜構成との光の電界強度分布とが示されている。この場合、記録膜分離層３と第１の誘電体層１ｂとの界面１１、第２の誘電体層１ｃと記録膜分離層３との界面１４とで、屈折率差による反射光が発生する。
【００４９】
第１及び第２の誘電体層１ｂ，１ｃ内での記録光の波長をλ２とすると、界面１４で発生した反射光は、第２の誘電体層１ｃの厚さがλ２／２であり、第１の誘電体層１ｂの厚さがλ２／２である場合、界面１２，１３でたし合わされるから、界面１２，１３で光の電界強度が最大となる。また、界面１１で発生した反射光は界面１４で発生した反射光と打ち消し合うことになるから、この場合も記録膜分離層３内で記録光の反射光は存在しない。従って、第１及び第２の誘電体層１ｂ，１ｃの厚みをλ２／２の整数（ｎ２）倍とすることで、発熱層１ａと第１及び第２の誘電体層１ｂ，１ｃとの界面１２，１３で光の電界強度を最大とすることができる。
【００５０】
従って、記録光のパワーは無駄なく記録膜１で消費されることとなり、発熱層１ａと第１及び第２の誘電体層１ｂ，１ｃとの界面１２，１３で、効率よく発熱が行われる。
【００５１】
なお、この場合も第１の誘電体層１ｂと第２の誘電体層１ｃは厚みが同じである必要はなく、λ２／２の整数倍であれば同様の効果が得られる。
【００５２】
以上に説明したように、記録膜１が、多光子吸収として感度の高い材料にて形成される発熱層１ａと、この発熱層１ａに接して設けられる誘電体層１ｂ，１ｃとで構成されることにより、発熱層１ａと誘電体層１ｂ，１ｃとの界面で効率良く発熱させ、この熱を利用して誘電体層１ｂ，１ｃを変形させて信号部を形成できるので、記録感度を向上させることができる。
【実施例】
【００５３】
実施例を用いて、本発明をさらに具体的に説明する。
【００５４】
（実施例１）
信号記録用光源としては、ＹＡＧレーザ１０６５ｎｍの２倍高調波波長５３２ｎｍを用いた。光源からの光を光情報記録担体の記録膜上に絞り込むための対物レンズ５の開口数は０．８とした。発熱層１ａは、記録光の波長（５３２ｎｍ）に対して実質的に透明で、かつ２光子吸収係数の大きい（多光子吸収材料として高感度の）二酸化テルルを用い、蒸着にて形成した。発熱層１ａの膜厚は、この膜内において記録光の一波長相当になるように、０．２４μｍとした。第１の誘電体層１ｂは、同じく蒸着により、二酸化ケイ素にて形成した。第１の誘電体層１ｂの膜厚は、この膜内において記録光の１／２波長相当となる０．１７７μｍとした。第２の誘電体層１ｃには、１ｍｍ厚のスライドガラスを用いた。記録膜分離層３は、紫外線硬化型樹脂（例えば、「ダイキュアクリア（商品名）」（大日本インキ化学工業（株）製））を用い、スピンコートにより作製した。記録膜分離層３の膜厚が１０μｍとなるように、樹脂粘性・スピンコート装置の回転数を調整した。
【００５５】
このように作製したサンプルに、上記光学条件で信号記録を行った。この結果、このサンプルの第１の誘電体層１ｂの界面１２近傍に、良好な信号ピットを書き込むことができた。
【００５６】
信号ピットの大きさは約１μｍ程度であり、記録に必要なパワー（記録パワー）は、照射時間６ｎｓｅｃの場合でピークパワー約１Ｗであった。このように、従来よりも低い記録パワーで、２光子吸収を利用した記録が実現できた。この結果から、記録膜１を構成する発熱層１ａ及び誘電体層１ｂ，１ｃの厚み、屈折率、材料等を最適化することにより、信号書き込みパワーを低減できる見通しも得られた。
【００５７】
また、比較のため、記録膜１が発熱層１ａのみからなる（誘電体層が設けられていない）比較サンプルを用意した。記録膜を兼ねる発熱層１ａが、二酸化テルルにて形成された比較サンプルと、二酸化ケイ素にて形成された比較サンプルとの二種類を作製し、それぞれの比較サンプルに対して、実施例サンプルの場合と同様の光学条件で書き込み感度を測定した。
【００５８】
発熱層１ａを二酸化テルルにて形成した比較サンプルの場合は、発熱層１ａの膜厚を０．２４μｍとした。記録膜分離層３は、実施例１と同様の方法及び同様の材料にて形成し、膜厚１０μｍとした。この比較サンプルに対し信号記録を行ったところ、信号ピットの大きさは約１μｍであり、記録パワーは、照射時間６ｎｓｅｃの場合でピークパワー約２５０Ｗであった。
【００５９】
一方、発熱層１ａを二酸化ケイ素にて形成した比較サンプルの場合は、発熱層１ａの膜厚を０．１７７μｍとした。記録膜分離層３は、実施例１と同様の方法及び同様の材料にて形成し、膜厚１０μｍとした。この比較サンプルに対し信号記録を行ったところ、信号ピットの大きさは約１μｍであり、記録パワーは、照射時間６ｎｓｅｃの場合でピークパワー約３７．５ｋＷであった。
【００６０】
以上の結果から、本発明のように発熱層及び誘電体層にて記録膜を形成することにより、多光子吸収記録感度が向上することが確認できた。
【００６１】
（実施例２）
実施例２では、二酸化テルルに酸化タングステンを添加して、２元蒸着で発熱層１ａを作製した（二酸化テルル：８０重量％、酸化タングステン：２０重量％）。信号記録用光源としては、ＧａＮの半導体レーザ（発振波長４０５ｎｍ）を用いた。発熱層１ａの膜厚は、この膜内において入射光の一波長相当になるように、０．２μｍとした。第１の誘電体層１ｂ及び第２の誘電体層１ｃは、二酸化ケイ素を用いてスパッタ装置により作製した。第１の誘電体層１ｂ及び第２の誘電体層１ｃの膜厚は、これらの膜内において入射光の１／２波長相当となるように、０．１６μｍとした。記録膜分離層３は、実施例１と同様の方法及び同様の材料にて形成し、膜厚１０μｍとした。
【００６２】
以上のような記録膜１を、記録膜分離層３を介して２０層積層させ、サンプルを作製した。このサンプルに対し、光源であるＧａＮの半導体レーザ（発振波長４０５ｎｍ）を用い、開口数０．８５の対物レンズ５を用いて、信号記録を行った。
【００６３】
このサンプルの記録膜への信号の記録に必要なパワーを調べたところ、照射時間６ｎｓｅｃで１００ｍＷであることが判明した。また、このサンプルに含まれるどの記録膜（２０層のうちどの記録膜）に対しても、この記録パワーで良好な書き込みができることが確認できた。
【００６４】
次に、光パワーを５０ｍＷまで低減し、記録された信号が読み取り可能かどうか調べた。この結果、Ｃ／Ｎ比約５０ｄＢと良好な再生信号が得られた。
【００６５】
以上のように、本発明の光情報記録担体によれば、多光子吸収記録の感度を従来よりも高めることができ、多光子吸収記録に用いる光源を大型のハイパワーレーザから小型の半導体レーザに置きかえることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明の光情報記録担体は、多光子吸収記録において従来の記録担体より感度を高めることができるので、例えば大型でハイパワーの光源を用いることができないときの多光子吸収記録用の記録担体としても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】図１は、本発明の光情報記録担体の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図２は、図１に示す光情報記録担体の記録膜の一例を拡大した断面図とその膜構成における光の電界強度分布図である。
【図３】図３は、図１に示す光情報記録担体の記録膜の他の例を拡大した断面図とその膜構成における光の電界強度分布図である。
【図４】図４は、図１に示す光情報記録担体の記録膜のさらに他の例を拡大した断面図とその膜構成における光の電界強度分布図である。
【図５】図５は、半透明記録膜が複数積層された従来の光情報記録担体を示す断面図である。
【図６】図６は、多光子吸収記録が可能な従来の光情報記録担体を示す断面図である。
【国際調査報告】
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