(57)【要約】記録部（３）を含み、記録部（３）に記録光または再生光が照射されることにより情報が記録または再生される情報記録媒体であって、記録光の波長をλ１とすると、記録部（３）は、波長がλ１／ｎの第１の光を吸収して第１の光よりも長波長の第２の光を発生する第１の蛍光体と、第２の光を吸収して光学定数が変化するフォトンモードの感光材料とを含み、第１の蛍光体の記録光に対するｎ光子吸収感度が、感光材料の記録光に対するｎ光子吸収感度よりも大きい。だたし、ｎは２以上の整数である。
2004107040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録部を含み、前記記録部に記録光または再生光が照射されることにより情報が記録または再生される情報記録媒体であって、
前記記録光の波長をλ１とすると、
前記記録部は、
波長λ１／ｎの第１の光を吸収すると第２の光を発生する第１の蛍光体と、
前記第２の光を吸収して光学定数が変化する、フォトンモードの感光材料とを含み、
前記第１の蛍光体の前記記録光に対するｎ光子吸収感度が、前記感光材料の前記記録光に対するｎ光子吸収感度よりも大きいことを特徴とする情報記録媒体。
だだし、ｎは２以上の整数である。
【請求項２】
前記記録部は、１層以上の記録層を含み、前記記録層は、前記感光材料と前記感光材料に混合された前記第１の蛍光体とを含む請求の範囲１に記載の情報記録媒体。
【請求項３】
前記記録部は、複数の前記記録層を含み、前記複数の記録層は前記記録光および前記再生光に対して実質的に透明な中間層を介して積層されている請求の範囲２に記載の情報記録媒体。
【請求項４】
前記記録部は、前記第１の蛍光体を含む記録補助層と、前記記録補助層に接して配置され前記感光材料を含む記録層とを含む請求の範囲１に記載の情報記録媒体。
【請求項５】
前記記録層および前記記録補助層からなる積層体が複数設けられており、互いに隣り合う前記積層体間には、前記記録光および前記再生光に対して実質的に透明な中間層が設けられている請求の範囲４に記載の情報記録媒体。
【請求項６】
前記記録部全体が前記記録層である請求の範囲２に記載の情報記録媒体。
【請求項７】
前記記録層の厚みは、前記記録光の波長および前記再生光の波長のうちの長い方の波長の２倍以上である請求の範囲６に記載の情報記録媒体。
【請求項８】
前記情報記録媒体に記録された情報を消去するために照射される消去光の波長をλ２とすると、
前記記録部は、波長λ２／ｎの第３の光を吸収して第４の光を発生する第２の蛍光体をさらに含み、
前記第４の光の波長は、λ１／ｎよりも長く、前記情報が記録された前記感光材料の吸収波長域に含まれ、
前記第２の蛍光体の前記消去光に対するｎ光子吸収感度が、前記情報が記録された前記感光材料の前記消去光に対するｎ光子吸収感度よりも大きい請求の範囲１に記載の情報記録媒体。
【請求項９】
前記第２の光の波長は、前記記録光および前記再生光の波長よりも短い請求の範囲１に記載の情報記録媒体。
【請求項１０】
前記第２の光の波長は、０．３μｍ以上０．５μｍ以下である請求の範囲９に記載の情報記録媒体。
【請求項１１】
前記感光材料は、前記記録光および前記再生光に対して実質的に透明である請求の範囲１に記載の情報記録媒体。
【請求項１２】
前記感光材料は、前記第１の光を吸収可能な材料を含む請求の範囲１に記載の情報記録媒体。
【請求項１３】
前記感光材料は、フォトクロミック材料である請求の範囲１に記載の情報記録媒体。
【請求項１４】
前記フォトクロミック材料は、ジアリールエテンを含む請求の範囲１３に記載の情報記録媒体。
【請求項１５】
前記感光材料はジアリールエテンを含み、前記記録層は、前記記録光および前記再生光に対して実質的に透明な樹脂をさらに含む請求の範囲２に記載の情報記録媒体。
【請求項１６】
前記感光材料は、側鎖型液晶性高分子またはフォトポリマーである請求の範囲１に記載の情報記録媒体。
【請求項１７】
前記光学定数は屈折率である請求の範囲１に記載の情報記録媒体。
【請求項１８】
前記第１の蛍光体は粒子である請求の範囲１に記載の情報記録媒体。
【請求項１９】
前記粒子の平均粒子径は、前記記録光および前記再生光の波長よりも小さい請求の範囲１８に記載の情報記録媒体。
【請求項２０】
前記粒子は無機材料からなる請求の範囲１８に記載の情報記録媒体。
【請求項２１】
前記無機材料は、ユーロピウム付活ピロ燐酸ストロンチウム・マグネシウム、およびバリウムシリケートからなる群から選ばれる少なくとも１種の材料を含む請求の範囲２０に記載の情報記録媒体。
【請求項２２】
前記粒子は半導体材料からなる請求の範囲１８に記載の情報記録媒体。
【請求項２３】
前記半導体材料からなる粒子は、不活性化されている請求の範囲２２に記載の情報記録媒体。
【請求項２４】
前記半導体材料からなる粒子は、水素がドーピングされて不活性化されている請求の範囲２２に記載の情報記録媒体。
【請求項２５】
前記半導体材料は、エネルギーギャップが２．５ｅＶ以上８．３ｅＶ以下である請求の範囲２２に記載の情報記録媒体。
【請求項２６】
前記半導体材料は、酸化亜鉛、窒化ガリウム、セレン化亜鉛、リン化アルミニウム、硫化亜鉛、硫化カドミウム、シリコン、ゲルマニウム、酸化スズ、酸化チタン、酸化タングステン、チタン酸ストロンチウム、炭化シリコンおよび酸化インジウムからなる群から選ばれる少なくとも１種の材料含む請求の範囲２２に記載の情報記録媒体。
【請求項２７】
前記第１の蛍光体は、有機蛍光色素である請求の範囲１に記載の情報記録媒体。
【請求項２８】
前記第１の蛍光体は、有機蛍光色素であり、前記記録層は、前記記録光および前記再生光に対して実質的に透明な樹脂をさらに含む請求の範囲２に記載の情報記録媒体。
【請求項２９】
前記記録光および前記再生光に対して実質的に透明な樹脂は、デンドリマーポリマーを含む請求の範囲２８に記載の情報記録媒体。
【請求項３０】
有機蛍光色素は、パラセットフェニル系色素を含む請求の範囲２７に記載の情報記録媒体。
【請求項３１】
前記感光材料および前記第１の蛍光体はともに有機材料であり、前記感光材料および前記第１の蛍光体のうちのいずれか一方の材料の側鎖に、他方の材料が結合されている請求の範囲１に記載の情報記録媒体。
【請求項３２】
前記感光材料は、ジアリールエテンを含み、前記第１の蛍光体は、パラセットフェニル系色素を含む請求の範囲３１に記載の情報記録媒体。
【請求項３３】
前記感光材料、前記第１の蛍光体および第２の蛍光体は有機材料であり、前記感光材料、前記第１の蛍光体および第２の蛍光体からなる群から選ばれる１種の材料の側鎖に、残りの２種の材料のうちの少なくとも１種の材料が結合されている請求の範囲８に記載の情報記録媒体。
【請求項３４】
前記感光材料は、ジアリールエテンを含み、前記第１の蛍光体は、パラセットフェニル系色素を含み、前記第２の蛍光体は、ジフェニルアミノスチルベン系色素を含む請求の範囲３３に記載の情報記録媒体。
【請求項３５】
請求の範囲１に記載の情報記録媒体に対して情報を記録または再生する記録再生方法であって、
前記記録光を前記記録部に照射し、前記第１の蛍光体から発生した前記第２の光により前記感光材料の光学定数を変化させる工程を含み、
前記工程において、前記第２の光の波長は、前記記録光および前記再生光の波長よりも短いことを特徴とする記録再生方法。
【請求項３６】
１層以上の記録層を含む記録部を含み、前記記録部に記録光または再生光が照射されることにより情報が記録または再生される情報記録媒体の製造方法であって、
第１の蛍光体と感光材料とを含む塗料を塗布することにより前記記録層を形成する工程を含み、
前記記録光の波長をλ１とすると、前記第１の蛍光体は、波長λ１／ｎの第１の光の吸収により第２の光を発生し、
前記感光材料は、前記第２の光の吸収により光学定数が変化し、
前記第１の蛍光体の前記記録光に対するｎ光子吸収感度は、前記感光材料の前記記録光に対するｎ光子吸収感度よりも大きいことを特徴とする情報記録媒体の製造方法。
【請求項３７】
前記記録光および前記再生光に対して実質的に透明な材料からなる塗料を塗布することにより中間層を形成する工程をさらに含み、
前記記録層を形成する工程と、前記中間層を形成する工程とを、所定の数だけ交互に繰り返す請求の範囲３６に記載の情報記録媒体の製造方法。
【請求項３８】
前記記録層を形成する工程において、
第２の蛍光体をさらに含む前記塗料を塗布することにより前記記録層を形成する請求の範囲３６に記載の情報記録媒体の製造方法。
ただし、前記情報記録媒体に記録された情報を消去するために照射される消去光の波長をλ２とすると、前記第２の蛍光体は、波長がλ２／ｎの第３の光を吸収して第４の光を発生し、
前記第４の光の波長は、λ１／ｎよりも長く、前記情報が記録された前記感光材料の吸収波長域に含まれ、
前記第２の蛍光体の前記消去光に対するｎ光子吸収感度が、前記情報が記録された前記感光材料の前記消去光に対するｎ光子吸収感度よりも大きい。
【請求項３９】
請求の範囲１に記載の情報記録媒体に対して情報の記録および再生を行う光学情報記録再生装置であって、
記録光を出射する光源と、
再生光を出射する光源と、
前記記録光および前記再生光を前記情報記録媒体に集光する対物レンズと、
前記情報記録媒体で反射した光を検出する光検出器と、を備え、
前記情報記録媒体の前記記録部の光学定数の変化を利用して、前記記録部に情報ビットを形成することを特徴とする光学情報記録再生装置。
【請求項４０】
消去光を出射する光源をさらに備えた請求の範囲３９に記載の光学情報記録再生装置。
【請求項４１】
前記消去光を出射する光源は、フラッシュランプである請求の範囲３９に記載の光学情報記録再生装置。
【請求項４２】
前記記録光を出射する光源は、パルスレーザ光源であり、パルス幅は、１００フェムト秒〜１０ナノ秒である請求の範囲３９に記載の光学情報記録再生装置。
【請求項４３】
前記再生光を出射する光源の波長が、前記記録光を出射する光源の波長よりも短い請求の範囲３９に記載の光学情報記録再生装置。
【請求項４４】
記録部に記録されている情報ビットを通過しない順序で、前記情報記録媒体の前記記録部に情報ビットを３次元的に記録する請求の範囲３９に記載の光学情報記録再生装置。
【請求項４５】
前記情報記録媒体の前記記録部中に対物レンズからより離れた位置から近い位置に向って、順に、情報ビットを記録する請求の範囲４４に記載の光学情報記録再生装置。
【請求項４６】
前記記録光を出射する光源と前記再生光を出射する光源とが共通である請求の範囲３９に記載の光学情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、情報ビットを記録可能な情報記録媒体およびその製造方法並びに記録再生方法、光学情報記録再生装置に関する。特に、高感度・高速記録可能なフォトンモードの情報記録媒体およびその製造方法、並びに記録再生方法、光学情報記録再生装置に関する。
【背景技術】  情報を３次元的に記録することが可能な情報記録媒体として、従来、図９に示す情報記録媒体があった（河田善正他：“多層膜構造を有する有機記録媒体を用いた３次元光メモリ”、Ｏｐｔｉｃｓ  Ｊａｐａｎ  ２０００  講演予稿集ｐ．９５−９６、７ｐＢ１２（２０００年））。この記録媒体では、ガラス基板１０４上に、フォトンモードの記録材料を用いた記録層１０１ａ〜１０１ｄと、中間層１０２ａ〜１０２ｃとが交互に配置されている。フォトンモードの記録材料には、ウレタンーウレア共重合体が、中間層には、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）膜またはＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート）膜が用いられている。
この情報記録媒体の複数の記録層１０１ａ〜１０１ｄのうち、所望の記録層に、対物レンズ１０６でレーザ光１０８を集光する（収束光１０７を照射する）ことにより、情報を記録することができる。ここで用いられるレーザ光１０８は、パルス幅が約１００フェムト秒でピークパワーが非常に高いパルスレーザ光である。このようなパルスレーザ光を記録層１０１ａ〜１０１ｄに集光することにより、非線形吸収現象の１つである２光子吸収を利用して記録層１０１ａ〜１０１ｄに情報を記録できる。
具体的には、記録層１０１ａ〜１０１ｄにおける収束光１０７の照射領域のうち、収束光のパワー密度の高い部分（集光点）で２光子吸収が起こり、実際に照射された光（記録光）の波長の半分の波長を有する光が照射されたような現象が生じて情報ビット１０５が書き込まれる。情報ビット１０５に低パワーの光を集光し、その反射光を、対物レンズ１０６を介して光検出器（図示せず）で検出することにより、信号再生を行うことができる。この情報記録媒体は、記録層が対物レンズの光軸方向（ｚ軸方向）に複数積層されているので、３次元的な情報の記録が可能となり、記録容量が大きい。
しかし、上記従来の情報記録媒体は、記録層の記録感度が良くないという問題があった。このため、１パルスで１つの情報ビットを形成する１回書きをする場合、光源として、ピークパワーが非常に大きい（約１００ｋＷ程度の）フェムト秒レーザを用いる必要があり、光源の構造が複雑になるという問題があった。または、ピークパワーがそれより小さい光源を用いる場合は、同じ場所を多数回（例えば数十〜数千回）繰り返し記録する必要があり（フォトンモード記録材料を用いているため蓄積記録が可能）、書き込み速度が遅くなるという問題があった。
【発明の開示】
本発明の情報記録媒体は、記録部を含み、前記記録部に記録光または再生光が照射されることにより情報が記録または再生される情報記録媒体であって、前記記録光の波長をλ１とすると、前記記録部は、波長λ１／ｎの第１の光を吸収すると第２の光を発生する第１の蛍光体と、前記第２の光を吸収して光学定数が変化する、フォトンモードの感光材料とを含み、前記第１の蛍光体の前記記録光に対するｎ光子吸収感度が、前記感光材料の前記記録光に対するｎ光子吸収感度よりも大きいことを特徴とする。だだし、ｎは２以上の整数である。
本発明の記録再生方法は、本発明の情報記録媒体に対して情報を記録または再生する記録再生方法であって、前記記録光を前記記録部に照射し、前記第１の蛍光体から発生した前記第２の光により前記感光材料の光学定数を変化させる工程を含み、前記工程において、前記第２の光の波長は、前記記録光および前記再生光の波長よりも短いことを特徴とする。
本発明の情報記録媒体の製造方法は、１層以上の記録層を含む記録部を含み、前記記録部に記録光または再生光が照射されることにより情報が記録または再生される情報記録媒体の製造方法であって、第１の蛍光体と感光材料とを含む塗料を塗布することにより前記記録層を形成する工程を含み、前記記録光の波長をλ１とすると、前記第１の蛍光体は、波長λ１／ｎの第１の光の吸収により第２の光を発生し、前記感光材料は、前記第２の光の吸収により光学定数が変化し、前記第１の蛍光体の前記記録光に対するｎ光子吸収感度は、前記感光材料の前記記録光に対するｎ光子吸収感度よりも大きいことを特徴とする情報記録媒体の製造方法。
本発明の光学情報記録再生装置は、本発明の情報記録媒体に対して情報の記録および再生を行う光学情報記録再生装置であって、記録光を出射する光源と、再生光を出射する光源と、前記記録光および前記再生光を前記情報記録媒体に集光する対物レンズと、前記情報記録媒体で反射した光を検出する光検出器と、を備え、前記情報記録媒体の前記記録部の光学定数の変化を利用して、前記記録部に情報ビットを形成することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】  図１Ａは、本発明の実施の形態１における情報記録媒体の断面構成および情報を記録／再生する様子を示す説明図であり、図１Ｂは、図１Ａに示す情報記録媒体の記録層の拡大図である。
図２Ａ〜図２Ｄは、本発明の実施の形態１における情報記録媒体の各製造工程における断面図である。
図３は、本発明の実施の形態１における光学情報記録再生装置の光学ヘッドを示す略構成図ある。
図４Ａは、本発明の実施の形態２における情報記録媒体の断面構成および情報を記録／再生する様子を示す説明図であり、図４Ｂは、図４Ａに示す情報記録媒体の記録層の拡大図である。
図５Ａは、本発明の実施の形態３における情報記録媒体の断面構成および情報を記録／再生する様子を示す説明図であり、図５Ｂは、図５Ａに示す情報記録媒体の記録層の拡大図である。
図６Ａは、本発明の実施の形態４における情報記録媒体の断面構成および情報を記録／再生する様子を示す説明図であり、図６Ｂは、図６Ａに示す情報記録媒体の記録層の拡大図である。
図７は、本発明の実施例の情報記録媒体における１ビット記録時のエネルギー閾値およびピークパワー閾値とレーザ光のパルス幅との関係を示す図である。
図８は、比較例の情報記録媒体における１ビット記録時のエネルギー閾値およびピークパワー閾値とレーザ光のパルス幅との関係を示す図である。
図９は、従来の情報記録媒体の一例の断面構成および信号を記録／再生する様子を示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】  本発明の情報記録媒体では、記録光の波長をλ１とすると、波長が入１／ｎ（ｎは２以上の整数）の第１の光を吸収して第２の光を発生する性質を有する第１の蛍光体と、第２の光を吸収して屈折率等の光学定数が変化するフォトンモードの感光材料（以下、感光材料と略す。）とを含んでいる。第１の蛍光体の記録光に対するｎ光子吸収感度は、感光材料の記録光に対するｎ光子吸収感度よりも大きい。そのため、本発明の情報記録媒体では、感光材料に直接ｎ光子吸収により情報ビットを記録するよりも、情報の記録が高感度および高速に行われる。また、記録感度が向上するので、従来のように非常に高いピークパワーを有するレーザ光でなくても、１パルスで１つの情報ビットを形成できる。
尚、本明細書では、感光材料は、光の作用により物理的変化または化学的変化を生じる材料のことであり、得に、光の作用により屈折率等の光学定数が変化する材料が好ましい。
本発明の情報記録媒体では、例えば、記録部が１層以上の記録層を含み、記録層は、感光材料と感光材料に混合された第１の蛍光体とを含んでいる。
本発明の情報記録媒体では、例えば、記録部が複数の記録層を含み、複数の記録層は、記録光および再生光に対して実質的に透明な中間層を介して積層されている。尚、本明細書において、記録光および再生光に対して実質的に透明であるとは、記録光および再生光のうち散乱成分を除いて記録光および再生光をほとんど吸収なしに透過させることをいう。具体的には、１層あたりについて透過率９５％以上であることが好ましく、透過率９９％以上であることがより好ましい。
本発明の情報記録媒体では、例えば、記録部が、第１の蛍光体を含む記録補助層と、記録補助層に接して配置され感光材料を含む記録層とを含んでいてもよい。
本発明の情報記録媒体では、例えば、記録層および記録補助層からなる積層体が複数設けられており、互いに隣り合う積層体間には、記録光および再生光に対して実質的に透明な中間層が設けられていてもよい。
本発明の情報記録媒体では、例えば、記録部全体が記録層である。この場合、記録層の厚みは、記録光の波長および再生光の波長のうちの長い方の波長の２倍以上が適当である。
本発明の情報記録媒体では、例えば、情報記録媒体に記録された情報を消去するために照射される消去光の波長をλ２とすると、記録部は、波長λ２／ｎの第３の光を吸収して第４の光を発生する第２の蛍光体をさらに含んでいると好ましい。第４の光の波長は、λ１／ｎよりも長く、情報が記録された感光材料の吸収波長域に含まれる。また、第２の蛍光体の消去光に対するｎ光子吸収感度は、情報が記録された感光材料の消去光に対するｎ光子吸収感度よりも大きい。記録部がこのような第２の蛍光体を含んでいると、ｎ光子吸収を利用した情報の消去感度が向上する。
本発明の情報記録媒体では、好ましくは、第２の光の波長が、記録光および再生光の波長よりも短い。例えば、第２の光の波長は、０．３μｍ以上０．５μｍ以下であると好ましい。第２の光の波長が、０．３μｍ以上０．５μｍ以下であると高密度記録が可能である。
本発明の情報記録媒体では、感光材料の記録光および再生光に対する吸収率よりも、感光材料の第２の光に対する吸収率の方が高ければよいが、感光材料は、記録光および再生光に対して実質的に透明であると好ましい。感光材料が記録光および再生光に対して実質的に透明であると、より一層の三次元的な情報の記録および再生が可能となる。
本発明の情報記録媒体では、好ましくは、感光材料が、第１の光を吸収可能な材料を含んでいる。感光材料が、第１の光を吸収可能な材料を含んでいると、記録感度が高まり好ましい。
本発明の情報記録媒体では、感光材料には、例えば、フォトクロミック材料が用いられる。フォトクロミック材料としては、ジアリールエテン等が挙げられる。感光材料は、側鎖型液晶性高分子またはフォトポリマーであってもよい。記録層に含まれる感光材料がジアリールエテンである場合、記録層は、記録光および再生光に対して実質的に透明な樹脂をさらに含んでいることが好ましい。ジアリールエテンの再結晶化を抑制できるからである。また、第１の蛍光体が再結晶化し易い材料である場合に、第１の蛍光体の再結晶化も抑制できる。
本発明の情報記録媒体では、第１の蛍光体は粒子であり、その粒子の平均粒子径は、記録光および再生光の波長よりも小さいと好ましい。粒子の平均粒子径が記録光および再生光の波長よりも小さいと、回折損失や散乱損失が抑制され光損失を抑制できる。
粒子は、例えば、無機材料からなる。粒子は、半導体材料であってもよい。半導体材料のエネルギーギャップは、２．５ｅＶ以上８．３ｅＶ以下であると好ましい。半導体材料からなる粒子は、例えば、水素がドーピングされて不活性化されていると好ましい。
第１の蛍光体は、有機蛍光色素であってもよい。第１の蛍光体が有機蛍光色素である場合、記録層は、記録光および再生光に対して実質的に透明な樹脂をさらに含んでいると好ましい。記録層が、記録光および再生光に対して実質的に透明な樹脂を含んでいると、濃度消光を低減できる。記録光および再生光に対して実質的に透明な樹脂は、例えば、デンドリマーポリマーを含んでいると好ましい。デンドリマーポリマーを含んでいると、隣り合う第１の蛍光体（分子）の会合を抑制して、濃度消光による発光効率の低下を効果的に抑制できる。有機蛍光色素は、パラセットフェニル系色素を含んでいると好ましい。
感光材料および第１の蛍光体がともに有機材料である場合、感光材料および第１の蛍光体のうちのいずれか一方の材料の側鎖に、他方の材料が結合されていると好ましい。また、感光材料、第１の蛍光体および第２の蛍光体が有機材料である場合、感光材料、第１の蛍光体および第２の蛍光体からなる群から選ばれる１種の材料の側鎖に、残りの２種の材料のうちの少なくとも１種の材料が結合されていると好ましい。
本発明の記録再生方法によれば、本発明の情報記録媒体に高密度記録できる。
本発明の情報記録媒体の製造方法によれば、本発明の情報記録媒体を容易に、且つ低コストで作製できる。
本発明の情報記録媒体の製造方法では、記録光および再生光に対して実質的に透明な材料からなる塗料を塗布することにより中間層を形成する工程をさらに含み、記録層を形成する工程と、中間層を形成する工程とを、所定の数だけ交互に繰り返すと好ましい。これにより、記録層が複数層積層された情報記録媒体を、容易に、且つ低コストで作製できる。
本発明の情報記録媒体の製造方法では、記録層を形成する工程において、第１の蛍光体と感光材料と第２の蛍光体とを含む塗料を塗布することにより記録層を形成してもよい。ただし、情報記録媒体に記録された情報を消去するために照射される消去光の波長をλ２とすると、第２の蛍光体は、波長がλ２／ｎの第３の光を吸収して第４の光を発生し、第４の光の波長は、λ１／ｎよりも長く、情報が記録された感光材料の吸収波長域に含まれ、第２の蛍光体の消去光に対するｎ光子吸収感度は、情報が記録された感光材料の消去光に対するｎ光子吸収感度よりも大きい。
本発明の光学情報記録再生装置によれば、本発明の情報記録媒体に対して、情報を記録できる。
本発明の光学情報記録再生装置は、好ましくは、消去光を出射する光源をさらに更に備えている。消去光を出射する光源は、好ましくは、フラッシュランプである。消去光を出射する光源として、フラッシュランプを備えていると、１光子吸収により複数の情報ビットを一括消去することができる。
本発明の光学情報記録再生装置において、記録光を出射する光源は、パルスレーザ光源であり、パルス幅は、１００フェムト秒から１０ナノ秒であると好ましい。また、再生光を出射する光源の波長が、記録光を出射する光源の波長よりも短いと好ましい。再生光を出射する光源の波長が、記録光を出射する光源の波長よりも短いと、より高密度化が可能となる。
本発明の光学情報記録再生装置においては、記録部に記録されている情報ビットを通過しない順序で、情報記録媒体の記録部に情報ビットを３次元的に記録する事が好ましい。例えば、情報記録媒体の記録部中に、対物レンズからより離れた位置から近い位置に向って、順に、情報ビットを記録することが好ましい。このような順序で情報ビットを記録すると、情報ビットによる散乱光や不要回折光等の迷光を減らすことができる。
本発明の光学情報記録再生装置においては、記録光を出射する光源と再生光を出射する光源とが共通であると好ましい。光源が一つとなり、光学情報記録再生装置の構成が簡単となる。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１の情報記録媒体およびその製造方法、並びに記録再生方法、光学情報記録再生装置について、図１〜図３を用いて説明する。
図１Ａは、本実施の形態の情報記録媒体の断面構成および情報を記録および再生する様子を示している。図１Ｂは、図１Ａに示した記録層の拡大図である。図２は、本実施の形態の情報記録媒体の各製造工程における断面図を示している。図３は本実施の形態の光学情報記録再生装置の光ヘッドの概略構成を示している。
図１Ａに示すように、本実施の形態の情報記録媒体には、基板９上に記録部３および保護層４が形成されている。記録部３は、複数の記録層１ａ〜１ｆと複数の中間層２ａ〜２ｅとを含み、記録層と中間層とが交互に積層されている。すなわち、記録部３には、基板９側から、記録層１ａ、中間層２ａ、記録層１ｂ、・・・、記録層１ｅ、中間層２ｅ、および記録層１ｆがこの順に積層されている。本実施の形態の情報記録媒体は、記録部３に複数の記録層を含むことで、平面的な情報の記録に加えて、厚さ方向への情報の記録が可能である。尚、以下、記録層１ａ〜１ｆのうちの任意の記録層について述べるときは記録層１とし、中間層２ａ〜２ｅのうちの任意の中間層について述べるときは中間層２とする。
図１Ａに示すように、本実施の形態の情報記録媒体は、情報の記録時および再生時には、保護層４が光の入射側となる。記録時には、レーザ光を対物レンズ６により記録層１ａ〜１ｆのいずれかに集光して（収束光７）、情報ビット５を形成する。再生時には、レーザ光８を対物レンズ６により所望の記録層１ａ〜１ｆに集光し（収束光７）、情報ビット５によって反射された光を利用して情報を再生する。
図１Ｂは、記録層１（図１Ａに示す領域１２内）の拡大図である。記録層１は、第１の蛍光体１１が、感光材料１０に分散されて形成されている。記録層１において、感光材料１０と第１の蛍光体１１とは、ほぼ均一に混合されていると好ましい。
第１の蛍光体１１は、記録光の波長をλ１とすると、波長λ１／ｎの光（第１の光）を吸収してλ１／ｎよりも長波長の光（第２の光）を発生する性質を有する。一方、感光材料１０は、第２の光を吸収でき、第２の光を吸収すると光学定数が変化する性質を有する。また、感光材料１０には、記録光および再生光に対する吸収率よりも、第２の光に対する吸収率の方が高い材料が選択されている。第１の蛍光体１１の記録光に対するｎ光子吸収感度は、感光材料１０の記録光に対するｎ光子吸収感度よりも大きい。そのため、波長λ１の記録光を記録層１に照射して、あたかも第１の光（波長λ１／ｎ）を第１の蛍光体１１に吸収させたような現象、すなわち、ｎ光子吸収を引き起こし、第１の蛍光体１１から発生する第２の光を感光材料１０に吸収させて情報ビット５を記録する方が、感光材料１０に直接ｎ光子吸収により情報ビットを記録するよりも、情報の記録が、高感度および高速に行われる。
尚、ｎ光子吸収は、２光子吸収（ｎ＝２）および多光子吸収（ｎは３以上の整数）を含む。２光子吸収では、吸収感度が光の強度のほぼ２乗に比例し、多光子吸収では吸収感度が光の強度のほぼｎ乗に比例する。また、第１の蛍光体１１について、記録光に対する吸収率よりも、第１の光に対する吸収率の方が大きければ大きいほど、光パワー密度の高い集光点で、２光子吸収や多光子吸収等の非線形現象が生じ易くなる。その結果、良好な情報ビット５が形成できる。
本実施の形態の情報記録媒体では、図１Ｂに示すように、記録層において、第１の蛍光体１１と感光材料１０とが均一に混合されているので、後述する実施形態２の情報記録媒体よりも、第１の蛍光体１１と感光材料１０との距離が近い。そのため、よりはっきりとした輪郭の情報ビットを形成できる。
記録の際、感光材料１０は、第１の蛍光体１１から発生する第２の光の少なくとも一部を吸収して、例えば、屈折率や吸収スペクトル等の光学定数が変化するが（光学定数が変化した部分が情報ビット５となるが）、３次元的な記録を行う場合、光学定数の変化は、光学的損失が少ない点で屈折率の変化であることが好ましい。一方、第１の蛍光体１１はそれ自体光学定数は変化せず、触媒のように作用して記録感度を向上させる。
感光材料１０に直接例えば２光子吸収により情報ビットを記録する従来の情報記録媒体では、感光材料１０の吸収波長が、記録光の波長（以下「記録波長」とも言う。）の半分の波長を含んでいる必要がある。一方、本実施の形態の情報記録媒体では、感光材料１０の吸収波長は、必ずしも記録波長の半分の波長を含んでいる必要はなく、第２の光（蛍光）の波長が感光材料１０の吸収波長に含まれていればよい。一般に、感光材料よりも蛍光体の方が材料選択の自由度が高いので、本実施の形態の情報記録媒体では、記録波長の選択の自由度が高まる。
本実施の形態の情報記録媒体では、第２の光の波長が、記録波長および再生光の波長（以下「再生波長」とも言う。）の両波長よりも短くなるように第１の蛍光体１１を選択すると、高密度記録が可能となり好ましい。具体的には、第２の光の波長が、例えば、０．３μｍ以上０．５μｍ以下、より好ましくは０．１５μｍ以上０．５μｍ以下となるように、第１の蛍光体１１を選択すると好ましい。
感光材料１０としては、例えば、フォトクロミック材料、側鎖型液晶性高分子、またはフォトポリマー等の、フォトンモードで記録できる材料が使用できる。フォトクロミック材料では、一旦記録された情報を消去可能であり、リライタブル（Ｒ／Ｗ）記録が行える。フォトクロミック材料には、例えば、ジアリールエテン、スピロピラン、ビオロゲン等、およびそれらの誘導体が挙げられる。例えば、アゾベンゼンの側鎖に液晶を結合させた側鎖型液晶性高分子では、記録後の情報ビット５の屈折率変化が大きく（例えば、Δｎ＝０．２〜０．５）、再生光のＳ／Ｎを大きくできる点において好ましい。また、偏光方向を記録でき、記録容量をほぼ２倍に増やすことが可能である。フォトポリマーは、ライトワンス記録に適しており、安定な記録が可能である。また、本実施の形態の情報記録媒体に用いられる感光材料１０としては、吸収波長が０．３μｍ〜０．５μｍの範囲内にあるものが適当である。
なかでも、熱に対して安定で、繰り返し記録に対する耐久性が高い記録層を形成できる、ヘテロ５員環をアリール基としてもつジアリールエテンを含んでいると好ましい。尚、上記ジアリールエテンには、様々な誘導体も含まれる。具体的には、１，２−Ｂｉｓ［２−ｍｅｔｈｙｌｂｅｎｚｏ［ｂ］ｔｈｉｏｐｈｅｎ−３−ｙｌ］−３，３，４，４，５，５−ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏ−１−ｃｙｃｌｏｐｅｎｔｅｎｅ、２，３−Ｂｉｓ（２，４，５−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ−３−ｔｈｉｅｎｙｌ）−ｍａｌｅｉｃ  Ａｎｈｙｄｒｉｄｅ、２，３−Ｂｉｓ（２，４，５−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ−３−ｔｈｉｅｎｙｌ）ｍａｌｅｉｍｉｄｅ、ｃｉｓ−１，２−Ｄｉｃｙａｎｏ−１，２−ｂｉｓ（２，４，５−ｔｒｉｍｅｔｈｙｌ−３−ｔｈｉｅｎｙｌ）ｅｔｈｅｎｅ等が挙げられるが、これらに制限されない。
ジアリールエテンを感光材料１０として用いる場合、記録層１が、記録光および再生光に対して実質的に透明な樹脂をさらに含んでいると、ジアリールエテンの再結晶化を抑制できる点において好ましい。上記樹脂としては、ＰＭＭＡや紫外線硬化樹脂等が挙げられる。記録層１における、上記樹脂とジアリールエテンとの重量比は、１０：１００〜１００：１００程度が適当である。
また、感光材料１０は、第１の蛍光体１１が発生する第２の光の少なくとも一部を吸収して、例えば、屈折率や吸収スペクトル等の光学定数が変化する性質を有しているが、同時に、第１の波長の光の一部を吸収して光学定数が変化する性質を有していてもよい。感光材料１０が第１の光も吸収可能であると、第１の光および第２の光の両方の光によって情報を記録でき、記録感度が高まる。
すなわち、本実施の形態の情報記録媒体は、記録部を含み、記録部に記録光または再生光が照射されることにより情報が記録または再生される情報記録媒体であって、記録部が、波長がλ１／ｎの第１の光を吸収して第１の光よりも長波長の第２の光を発生する第１の蛍光体と、第１の光および第２の光を吸収して光学定数が変化する感光材料とを含んでいる。
例えば、感光材料に、吸収波長が０．３１μｍ〜０．４２μｍのジアリールエテンを、第１の蛍光体に、酸化亜鉛粒子（平均粒子径０．０２μｍ）を用いれば、第１の光の波長を０．３３μｍとすると、第１の蛍光体から発生する第２の光の中心波長は０．３９μｍとなる。第１の光および第２の光の波長はともに、ジアリールエテンの吸収波長（０．３１μｍ〜０．４２μｍ）に含まれているので、ジアリールエテンは、第１の光および第２の光を吸収できる。
このような情報記録媒体においては、第１の蛍光体の記録光に対するｎ光子吸収感度が、感光材料のそれよりも大きくなくても、記録感度を高めることは可能である。第１の蛍光体の記録光に対するｎ光子吸収感度が、感光材料の記録光に対するｎ光子吸収感度よりも大きいと、さらに記録感度が向上するので、好ましい。
また、感光材料１０は、第１の蛍光体１１が発生する第２の光の少なくとも一部を吸収して、例えば、屈折率や吸収スペクトル等の光学定数が変化する性質を有するが、第２の光より長波長の記録光や再生光に対しては、実質的に透明であることが望ましい。一方、第１の蛍光体１１については、第１の光に対する吸収率の方が、記録光および再生光に対する吸収率よりも大きいが、第１の蛍光体１１についても、記録光および再生光に対して実質的に透明であると好ましい。このように、感光材料１０および第１の蛍光体１１が、記録光および再生光に対して実質的に透明であると、記録光および再生光が、記録部３のうちの光の照射側から離れた側へ、それほど減衰されずに届く。そのため、より一層の三次元的な情報の記録および再生が可能となる。
第１の蛍光体１１が粒子である場合、その平均粒子径は、実質的に記録波長および再生波長より小さいと好ましい。回折損失を抑制して光損失を防ぐことができるからである。さらには、平均粒子径が、記録波長および再生波長のうちの短い方の波長の１／４より小さいと好ましい。回折損失のみならず散乱損失もかなり抑制でき、迷光が減らせ、光利用効率を高めることができる。粒子と感光材料との屈折率差が、例えば、０．５以下、さらには０．３以下となるように、第１の蛍光体および感光材料を選択すれば、散乱損失を実質的に問題ない程度にまで小さくでき、光利用効率がさらに高まる。尚、この場合、粒子の一部が凝集してみかけの粒径が記録波長および再生波長よりも長い粒子（凝集塊）が存在する場合も含まれる。また、粒子が凝集している場合でも、凝集した状態でみかけの粒径が記録波長および再生波長よりも短いことがより好ましい。
記録層１が、例えば、約１μｍ以下の薄膜である場合、感光材料１０と粒子１１との体積比は、１００：１〜１００：２００程度が適当である。体積比が上記範囲内であれば、粒子による散乱損失はそれほど問題とならず、記録感度は実用レベルである。特に、上記体積比は、１００：６０〜１００：１４０であると好ましい。情報ビット５は、感光材料１０が第１の蛍光体１１から発生する第２の光を吸収し、感光材料１０の光学定数が変化することにより形成されるので、第１の蛍光体１０が多いほど記録感度が高まると考えられるが、第１の蛍光体１１が多すぎると感光材料１０が少なくなりすぎて、屈折率変化量が小さくなりすぎ、情報ビット５が形成されにくくなる。上記体積比が１００：６０〜１００：１４０であると、記録感度が良く、良好な情報ビット５が形成でき、好ましい。
蛍光体には、感光材料よりも、所定の波長の記録光に対する２光子吸収感度が遥かに大きいものがある。具体的には、後述する第１の蛍光体には、２光子吸収感度が、ジアリールエテン（感光材料）の２光子吸収感度の数１０〜数１０００倍と高いものがある。多光子吸収により情報が記録される情報記録媒体では、波長λ１／ｎ（ｎは３以上の整数）の第１の光を吸収し、感光材料１０よりも記録光に対するｎ光子吸収感度が大きい第１の蛍光体１１を選択すればよい。
第１の蛍光体１１には、例えば、無機材料を用いることができる。無機材料を用いることにより、耐環境性の優れた記録層を形成できる。なかでも、直接遷移型の半導体材料は、そのエネルギーギャップに応じた波長の蛍光を発生するので好ましい。この特性は、２光子吸収や多光子吸収により情報ビット５を形成するのに適している。間接遷移型の半導体材料では、例えば、その平均粒子径が約１０ｎｍ以下であると、量子サイズ効果によりその粒子サイズに応じて蛍光を生じるようになり、第１の蛍光体１１として好適に用いることができる。エネルギーギャップが２．５ｅＶ以上８．３ｅＶ以下の半導体材料を用いると、第２の光の波長を、０．１５μｍ以上０．５μｍ以下に設定でき、高密度記録が可能となる。
半導体粒子は、平均粒子径が、例えば、数１０ｎｍ以下と小さくなると、多くの表面準位を持つようになる。粒子が多くの表面準位をもつと、表面の欠陥で励起子が無輻射失活して蛍光（第２の光）が生じにくくなる。そのため、半導体粒子は不活性化されていると好ましい。半導体粒子が不活性化されていると、第２の光の発生量を高めることができ、記録感度が向上する。不活性化の方法は色々あるが、例えば、パルス変調高周波誘導プラズマを用いて、水素をドーピングする方法（高濃度の水素を粒子に溶解させる方法）等が挙げられる。
直接遷移型の半導体粒子としては、例えば、エネルギーギャップが３．２ｅＶ（蛍光の波長（以下「蛍光波長」とも言う）０．３９μｍ）の酸化亜鉛（ＺｎＯ）、エネルギーギャップが３．６２ｅＶ（蛍光波長０．３４μｍ）の窒化ガリウム（ＧａＮ）、エネルギーギャップが２．６ｅＶ（蛍光波長０．４８μｍ）のセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、エネルギーギャップが２．５ｅＶ（蛍光波長０．５μｍ）のリン化アルミニウム（ＡｌＰ）、エネルギーギャップが３．６ｅＶ（蛍光波長０．３４μｍ）の硫化亜鉛（ＺｎＳ）、およびエネルギーギャップが２．５ｅＶ（蛍光波長０．５μｍ）の硫化カドミウム（ＣｄＳ）からなる群から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。
感光材料がジアリールエテンを含む場合は、ＺｎＯ、ＧａＮ、およびＺｎＳからなる群から選ばれる少なくとも１種が好ましい。これらの蛍光波長は、ジアリールエテンの吸収波長（感光波長）に含まれている。
間接遷移型の半導体粒子としては、例えば、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化タングステン（ＷＯ３）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、および酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）からなる群から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。間接遷移型の半導体粒子の平均粒子径は約１０ｎｍ以下であることが好ましい。平均粒子径が小さいほど波長の短い蛍光（第２の光）を発生するので、高密度記録が可能となる。尚、平均粒子径が、３０ｎｍ〜５０ｎｍよりも大きくなると、蛍光が発生し辛くなる。
第１の蛍光体１１に用いられる他の無機材料としては、例えば、蛍光波長が０．３９μｍのユーロピウム付活ピロ燐酸ストロンチウム・マグネシウム（（Ｓｒ，Ｍｇ）２Ｐ２Ｏ７：Ｅｕ）や、蛍光波長が０．３５μｍのバリウムシリケート等が挙げられる。これらは、蛍光発生の効率が高いからである。
第１の蛍光体には、有機材料を用いてもよい。有機材料には有機蛍光色素が挙げられる。有機蛍光色素のなかでも、蛍光波長（第２の光の波長）が０．３μｍ〜０．５μｍに含まれる、２’’’，５’’’−ジデシルパラセットフェニル（２’’’，５’’’−ｄｉｄｅｃｙｌ−ｐ−ｓｅｐｔｐｈｅｎｙｌ）等のパラセットフェニル系色素が好ましい。高密度記録が可能だからである。
パラセットフェニル系色素を第１の蛍光体として用いる場合、第１の光の波長を、例えば、０．２０μｍ〜０．３８μｍに設定すれば、パラセットフェニル系色素は第２の光として、中心波長が０．３９μｍ（蛍光波長０．３６μｍ〜０．４５μｍ）の蛍光を発生する。この場合、感光材料１０には、吸収波長が０．３６μｍ〜０．４５μｍの材料を選択すればよい。また、記録波長は、２光子吸収による記録では、０．４μｍ〜０．７６μｍの範囲内で選択すればよい。
その他の有機蛍光色素としては、パラテルフェニル（ｐ−Ｔｅｒｐｈｅｎｙｌ、蛍光波長０．３４μｍ）、ＴＭＱ（蛍光波長０．３５μｍ）、ＢＰＢＤ−３６５（蛍光波長０．３６５μｍ）、ＰＢＤ（蛍光波長０．３６６μｍ）、ＰＰＯ（蛍光波長０．３７２μｍ）、パラクォータフェニル（ｐ−Ｑｕａｔｅｒｐｈｅｎｙｌ、蛍光波長０．３７４μｍ）、エクザライト３７７Ｅ（Ｅｘａｌｉｔｅ３７７Ｅ、蛍光波長０．３７７μｍ）、エクザライト３９２Ｅ（蛍光波長０．３９２μｍ）、エクザライト４００Ｅ（蛍光波長０．３９７μｍ）、エクザライト３５１（蛍光波長０．３５１μｍ）、エクザライト３７６（蛍光波長０．３７６μｍ）、エクザライト３８４（蛍光波長０．３８４μｍ）、エクザライト３８９（蛍光波長０．３８９μｍ）、エクザライト３９２Ａ（蛍光波長０．３９２μｍ）、エクザライト３９８（蛍光波長０．３９８μｍ）、エクザライト４０４（蛍光波長０．４０４μｍ）、エクザライト４１１（蛍光波長０．４１１μｍ）、エクザライト４１６（蛍光波長０．４１６μｍ）、エクザライト４１７（蛍光波長０．４１７μｍ）、エクザライト４２８（蛍光波長０．４２８μｍ）、ＢＢＱ（蛍光波長０．３８μｍ）、ＬＤ３９０（蛍光波長０．３９μｍ）、α−ＮＰＯ（蛍光波長０．４μｍ）、ＰＢＢＯ（蛍光波長０．４μｍ）、ＤＰＳ（蛍光波長０．４０６μｍ）、ＢＢＯ（蛍光波長０．４１μｍ）、ＰＯＰＯＰ（蛍光波長０．４１９μｍ）、Ｂｉｓ−ＭＳＢ（蛍光波長０．４２１μｍ）、スチルベン４２０（Ｓｔｉｌｂｅｎｅ、蛍光波長０．４２μｍ）、ＬＤ４２３（蛍光波長０．４２３μｍ）、ＬＤ４２５（蛍光波長０．４２５μｍ）、クマリン４４０（Ｃｏｕｍａｒｉｎ４４０、蛍光波長０．４４μｍ）、クマリン４４５（蛍光波長０．４４５μｍ）、クマリン４５０（蛍光波長０．４５μｍ）、クマリン４６０（蛍光波長０．４６μｍ）、クマリン４６６（蛍光波長０．４６６μｍ）、クマリン４７３（蛍光波長０．４７３μｍ）、クマリン４７８（蛍光波長０．４７８μｍ）、クマリン４８０（蛍光波長０．４８μｍ）、クマリン４８１（蛍光波長０．４８１μｍ）、クマリン４８５（蛍光波長０．４８５μｍ）、クマリン４８７（蛍光波長０．４８７μｍ）、ＬＤ４８９（蛍光波長０．４８９μｍ）、クマリン４９０（蛍光波長０．４９μｍ）、ＬＤ４９０（蛍光波長０．４９μｍ）、クマリン４９８（蛍光波長０．４９８μｍ）、クマリン５００（蛍光波長０．５μｍ）等が挙げられる。
感光材料と第１の蛍光体とがともに有機材料である場合、これらは記録層１内において互いに混合されているだけでもよいが、感光材料の側鎖に第１の蛍光体が結合しているか、または、第１の蛍光体の側鎖に感光材料が結合していると好ましい。このように、感光材料および第１の蛍光体のうちのいずれか一方の材料の側鎖に、他方の材料が結合された化合物を用いて記録層を形成すると、両者が隣接しているため、記録感度がより一層向上する。また、感光材料と粒子状の第１の蛍光体とを混合して記録層を形成する場合のように、感光材料と粒子状の第１の蛍光体とを均一性よく混ぜ合わせる必要がない。そのため、記録層の作製が容易となる。例えば、感光材料１０がジアリールエテンである場合、第１の蛍光体はパラセットフェニル系色素が好ましい。パラセットフェニル系色素の蛍光波長の中心波長は、ジアリールエテンの吸収波長の中心波長にほぼ一致しているからである。
上記化合物を形成する、感光材料と第１の蛍光体との配合割合は、感光材料１００質量部に対して、第１の蛍光体は１０〜５０質量部あると好ましい。感光材料の量が少なすぎると屈折率変化量が小さくなりすぎ、第１の蛍光体の量が少なすぎると、記録感度向上の効果が十分に得られないからである。
複数の中間層２（２ａ〜２ｅ）は、第１の光の波長（λ１／ｎ）から記録波長および再生波長のうちの大きい方の波長までの波長域（λ１／ｎ〜λ１または再生波長）の光に対して、実質的に透明な材料で形成されていることが望ましい。中間層２が、第１の光、記録光および再生光に対して実質的に透明であると、第１の光、記録光および再生光が、記録部のうちの光の照射側から離れた側へ、それほど減衰されずに届く。そのため、三次元的な情報の記録および再生が行い易い。
中間層２の材料としては、例えば、紫外線硬化樹脂、ＰＭＭＡ、ポリエステル樹脂等を用いることができる。また、記録層１に、感光材料または第１の蛍光体の再結晶化を抑制する目的で樹脂が添加されている場合、その樹脂と実質的に同じ樹脂で中間層を形成すれば、記録層と中間層との境界面において、化学反応、例えば侵食等の問題が生じることを抑制でき、好ましい。尚、ここで、実質的に同じ材料とは同種類の物質という意味であって、例えば重合度の違いで分子量が異なる場合であっても同じ材料である。
基板９および保護層４は、例えばポリカーボネート、ＰＭＭＡ、ノルボルネン樹脂、またはシクロオレフィン樹脂等にて形成できる。
次に、本実施の形態の情報記録媒体に対する記録再生方法について、具体例を挙げて説明する。下記の具体例は、２光子吸収による記録を前提とした例である。
第１の蛍光体１１として、例えば、半導体材料である酸化亜鉛（ＺｎＯ）粒子を用い、感光材料１０として、例えば、ジアリールエテンを用いた。ジアリールエテンは、光で記録可能なフォトンモードの記録材料である。酸化亜鉛粒子の平均粒子径は、記録波長（例えば、０．６６μｍ）および再生波長（例えば、０．６３μｍ）よりも実質的に小さく、例えば、０．０１μｍ〜０．０３μｍである。ジアリールエテンの吸収波長は０．３１μｍ〜０．４２μｍである。記録層１における酸化亜鉛粒子とジアリールエテンとの体積比は、例えば、１０：１００〜１００：１００程度とした。
酸化亜鉛粒子（第１の蛍光体）は、波長が約０．３８μｍ以下の光に対してはほぼ不透明である。したがって、２光子吸収による記録を前提にした場合、第１の光の波長は０．３８μｍ以下であればよいが、この例では、０．３３μｍとした。
記録層１に、例えば、ピークパワーが、１Ｗ〜４００Ｗ程度であり、パルス幅が、例えば１００フェムト秒〜１０ナノ秒と小さい記録光を照射すると、記録光が、対物レンズ６により集光されて光のパワー密度の高い部分（集光点）で、記録波長（例えば、０．６６μｍ）が半分（例えば、０．３３μｍ）になったかのような効果が生じ、酸化亜鉛粒子（第１の蛍光体１１）は、第２の光（例えば、０．３９μｍ）を発生する。次いで、第２の光をジアリールエテン（感光材料１０）が吸収する。ジアリールエテンは第２の光を１光子吸収することにより、その光学定数、例えば屈折率が変化し、情報ビット５が記録される。第２の光の波長は、例えば、０．３９μｍであるので、高密度記録が行える。尚、ジアリールエテンの１光子吸収感度が２光子吸収感度よりも高いことは言うまでもない。
この記録層１では、波長が０．６μｍの光に対してはほとんど透明であるので、再生に際しては、０．６μｍより長波長の、例えば、波長０．６３μｍの光を出射可能な半導体レーザを用いれば、複数の記録層１を通過する再生光の光損失を少なくできる。
次に、本実施の形態の情報記録媒体の製造方法について、図２Ａ〜図２Ｄを用いて説明する。
まず、基板９を用意し（図２Ａ参照）、基板９上に、例えば、スピンコート等の方法で、感光材料および第１の蛍光体を含む塗料を塗布して記録層１ａを形成する（図２Ｂ参照）。さらにその上に、例えばスピンコート法等の方法で、中間層の材料を含む塗料を塗布することにより中間層２ａを形成する（図２Ｃ参照）。さらにその上に、同様に記録層１ｂ、中間層２ｂ、記録層１ｃ・・・、記録層１ｆを繰り返し形成する。最後に、保護層４の材料を含む塗料を、記録層１ｆに塗布して保護層４を形成するか、またはフィルム形成法等を用いて記録層１ｆ上に保護層４を形成する（図２Ｄ参照）。このように、材料を塗布して記録層および中間層を形成することにより、容易に、かつ低コストで本実施の形態の情報記録媒体を作製できる。
また、中間層または記録層を余剰に形成し、余剰に形成した部分（つまり記録部３の一部であって、光が入射する側の部分）を保護層４としてもよい。すなわち、記録層１ｆ上に中間層２ａ〜２ｅと同様の層をさらに形成して保護層４とするか、または、記録層１ｆを厚く形成してその一部を保護層４として機能させることも可能である。このようにすれば、記録部３と別工程で保護層４を形成する必要がなくなり、保護層４を記録部と実質的に同じ材料とすることができる。
次に、本実施の形態の光学情報記録再生装置および記録再生方法について説明する。
図３に示すように、本実施の形態の光学情報記録再生装置の光学ヘッドには、再生用と記録用の２種類の光源２０ａ、２０ｂが設けられ、光源２０ａ、２０ｂから情報記録媒体２２までの光路中に、ビームスプリッタ１８ａ、１８ｂ、コリメータレンズ１６、フォーカス誤差信号／トラック誤差信号検出素子１５、立ち上げミラー１２１、球面収差補正素子１３、対物レンズ６が配置されている。光源２０ａは、波長が例えば０．６３μｍの再生用の半導体レーザ光源であり、光源２０ｂは、波長が例えば０．６６μｍであり、パルス幅が例えば１００フェムト秒〜１０ナノ秒の記録用の半導体パルスレーザ光源である。
尚、本実施の形態の光学情報記録再生装置においては、記録用の光源と再生用の光源とを別に設けているが、記録用の光源および再生用の光源を一つの光源で兼用することも可能である。この場合、例えば波長０．６６μｍの光源を用い、記録時にはパルス発振させてピークパワーの大きいレーザ光を出射し、再生時には連続発振させてピークパワーの小さいレーザ光を出射するように設定すれば、本実施の形態の情報記録媒体の記録および再生を実現できる。記録用の光源および再生用の光源を一つの光源で兼用すれば、光学情報記録再生装置の構成がより簡単となる。
２光子吸収による記録では、ピークパワーが高い方が記録のエネルギーの閾値が低くなり有利であるが、記録用のレーザ光のパルス幅が長くなるに従い、情報記録媒体２２に１ビットを記録するピークパワーの閾値が低下する傾向がある（ただし、記録エネルギーの閾値は大きくなる）。これは、レーザ光のパルス幅が長くなるとその分エネルギーが大きくなるためであると考えられる。比較的低いピークパワーで記録できれば、記録用の光源２０ｂの半導体レーザの構造を簡単にできる。ピークパワーが、例えば、５０Ｗ以下であると実用上好ましい。そのためには、パルス幅は６ピコ秒以上１０ナノ秒以下とすることが好ましい。尚、エネルギーの閾値は、レーザ光のパルス幅にピークパワー閾値を乗じた値である。
記録時においては、光源２０ｂから出射されたレーザ光２１ｂは、ビームスプリッタ１８ａによりｙ軸方向に折り曲げられ、コリメータレンズ１６により略平行光となり、回折型のフォーカス誤差信号／トラック誤差信号検出素子１５を透過（０次回折光利用）して、立ち上げミラー１２１によって光路をｚ軸方向に折り曲げられる。そして、ｚ軸方向に折り曲げられたレーザ光８は、球面収差補正素子１３を通過して、対物レンズ６によって情報記録媒体２２の記録部３に集光（収束光７）し、図１に示すように、情報ビット５（図１参照）が形成される。情報ビット５は、記録層の光学定数の変化を利用して形成されるが、本実施の形態では、主として感光材料１０の屈折率変化を利用して記録している。屈折率変化を利用した情報の記録では、光の吸収損失を低減できる。
再生時においては、光源２０ａから出射されたレーザ光２１ａは、ビームスプリッタ１８ａと１８ｂを透過して、コリメータレンズ１６により略平行光となり、回折型のフォーカス誤差信号／トラック誤差信号検出素子１５を透過（０次回折光利用）して、立ち上げミラー１２１によって光路をｚ軸方向に折り曲げられる。そして、ｚ軸方向に折り曲げられたレーザ光８は、球面収差補正素子１３を通過して、対物レンズ６によって情報記録媒体２２の記録部３に集光（収束光７）する。
情報ビットによって反射されたレーザ光は、逆方向に折り返し、対物レンズ６、球面収差補正素子１３、立ち上げミラー１２１を順に通過し、回折型フォーカス誤差信号／トラック誤差信号検出素子１５によって、複数の光に分岐され（１次回折光利用。ただし、図３においては簡略化のため、回折型フォーカス誤差信号／トラック誤差信号検出素子１５からビームスプリッタ１８ｂまでの光路において分岐光は図示せず。）、コリメータレンズ１６により収束光となり、さらにビームスプリッタ１８ｂにより−ｚ軸方向に偏向される。−ｚ軸方向に偏向された複数の分岐光１７ａ〜１７ｃは、ピンホールアレイ１４のそれぞれのピンホール１４ａ〜１４ｃを通過して光検出器１９ａ〜１９ｃで検出される。
また、本実施の形態においては、複数のピンホールを有するピンホールアレイ１４を分岐光１７ａ〜１７ｃ全体のほぼ焦点の位置に設置しているが、別々のピンホールを分岐光１７ａ〜１７ｃのそれぞれの焦点に対応する位置に配置してもよい。ピンホール１４ａ〜１４ｃの大きさをそれぞれ分岐光１７ａ〜１７ｃよりも小さくすることによって、収束光１７ａ〜１７ｃの中心部の光のみを検出し、収束光１７ａ〜１７ｃの周辺付近に分布する不要な高次収差光を除去することができる。これにより、再生信号だけでなくサーボの誤差信号のＳ／Ｎまでも向上させることができる。
尚、分岐光１７ａ〜１７ｃの周辺光を削除すると光量が低下するため、この場合は検出器１９ａ〜１９ｃにＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）を用いて信号強度を強めることが好ましい。複数の記録層を含む情報記録媒体の場合、材料の制限で検出光量が大きくとれないので、その理由からもＡＰＤを用いることが好ましい。
また、ピンホールアレイ１４ａ〜１４ｃの大きさを分岐光１７ａ〜１７ｃより小さくすることに代えて、分岐光１７ａ〜１７ｃより小さい面積の光検出器１９ａ〜１９ｃで分岐光１７ａ〜１７ｃをそれぞれ検出するようにしても、同様の効果が得られる。
さらに、トラック誤差信号に対応する分岐光１７ｂ、１７ｃのみをピンホールアレイ１４のピンホール１４ｂ、１４ｃに通過させて、分岐光１７ｂ、１７ｃを光検出器１９ｂ、１９ｃで検出し、フォーカス誤差信号に対応する分岐光１７ａはピンホールを通さないで、例えば４分割の光検出器１９ａで直接検出するようにしてもよい。このような配置では、フォーカス検出法として、例えば非点収差法を用いることができる。また、この時の光検出器１９ａの面積は、検出位置での分岐光１７ａの断面積より小さくすると高次収差成分を減らすことができる。
本実施の形態においては、対物レンズ６として、開口率ＮＡが大きい、例えば、０．８５の単レンズを用いたが、対物レンズ６は２枚組にしても良い。
本実施の形態では、既に記録された情報ビット５を通過しない順で、記録部３内に、順次、情報ビット５を３次元的に記録するようにした。このような順序で記録することにより、情報ビット５による、散乱光、不要回折光等の迷光を減らすことができる。具体的には、対物レンズ６からもっとも離れた位置に配置された記録層（図１では、記録層１ａ）から順に、近い記録層へと情報ビット５を形成することにより、上記順序は実現可能である。図１に示す情報記録媒体では、記録層１ａ、記録層１ｂ、記録層１ｃ、・・・というように、−ｚ軸方向に３次元的に記録すればよい。この時、収束光７が通過する記録層１の厚さが情報ビット５の記録深さにより異なるので、光源２０ａ、光源２０ｂから対物レンズ６までの光路中に設けた球面収差補正素子１３で、記録深さに応じて球面収差量を制御しながら記録することが好ましい。これにより、良好な情報ビット５を形成できる。球面収差補正素子１３には、屈折率分布が可変である液晶素子、または凹レンズと凸レンズとを組み合わせてアクチュエータで両レンズの光軸方向の間隔を可変にしたビームエキスパンダーや、ディフォーマブルミラーや反射マイクロミラーを並列配置し、光位相を制御して球面収差を補正するマイクロマシン等を利用できる。
尚、記録順については、情報ビット５の未記録部分が存在する場合は、収束光７が既に記録された情報ビット５を通過しないのであれば、常に−ｚ軸方向でなくともよい。
さらに、感光材料にフォトクロミック材料を用いた情報記録媒体に対して情報の記録および再生を行う光学情報記録再生装置では、消去用の光源を搭載していると好ましい。消去用の光源を搭載していると、リライタブル可能な光学情報記録再生装置を実現できる。２光子吸収を利用して情報を消去する場合は、例えば、波長が０．９８μｍの消去用のパルス半導体レーザを用いることができる。情報記録媒体に含まれる感光材料が、例えば、ジアリールエテンである場合、記録後のジアリールエテン（情報ビットが形成された箇所のジアリールエテン）は、緑色の光を吸収する。記録後のジアリールエテンが、波長０．４９μｍの光を吸収すると情報ビットが消去される。また、波長４５０ｎｍ〜５８０ｎｍの緑色発光ダイオード（ＬＥＤ）や、緑色の光を含む光を発するフラッシュランプ等を消去用の光源として用いれば、１光子吸収を利用して、複数の情報ビットを一括消去することができる。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の情報記録媒体およびその製造方法、並びに記録再生方法、光学情報記録再生装置について、図４Ａおよび図４Ｂを用いて説明する。
図４Ａは、本実施の形態の情報記録媒体の断面構成および情報を記録および再生する様子を示している。図４Ｂは、図４Ａに示した記録層の拡大図である。
図４に示すように、本実施の形態の情報記録媒体には、基板３９上に記録部３３および保護層３４が形成されている。記録部３３は、記録層および記録補助層の積層体が、中間層を介して複数積層されている。すなわち、記録部３３には、基板３９側から、記録補助層３７ａ，記録層３１ａ，中間層３２ａ，記録補助層３７ｂ、記録層３１ｂ、中間層３２ｂ・・・、中間層３２ｅ、記録補助層３７ｆおよび記録層３１ｆがこの順に積層されている。本実施の形態の情報記録媒体は、記録部３３に複数の記録層を含むことで、平面的な情報の記録に加えて、厚さ方向に複数層重ねて情報の記録を行うことができる３次元的な記録を可能としている。尚、以下、記録層３１ａ〜３１ｆのうち任意の記録層について述べるときは記録層３１とし、中間層３２ａ〜３２ｅのうち任意の中間層について述べるときは中間層３２とし、記録補助層３７ａ〜３７ｆのうち任意の記録補助層について述べるときは記録補助層３７とする。
図４Ｂは、記録層３１および記録補助層３７（図４Ａに示す領域３６内）の拡大図である。図４Ｂに示すように、記録補助層３７が記録層３１に接して設けられている。記録補助層３７は、バインダーとしての樹脂４０等に粒子状の第１の蛍光体４２が分散されて形成されており、記録層３１は、感光材料から形成されている。尚、記録層３１は、感光材料以外に、例えば、ＰＭＭＡや紫外線硬化樹脂等の、記録光および再生光に対して実質的に透明な樹脂を含んでいてもよい。記録補助層３７に含まれる樹脂（バインダー）の量は、記録補助層３７の形状を保持できれば特に制限はなく、例えば、１体積％〜１０体積％程度含まれていればよい。
上記樹脂（バインダー）は、記録光および再生光に対して実質的に透明であることが必要とされる。バインダーは、第１の蛍光体４２から発生する蛍光（第２の光）により光学定数が変化する材料である必要はなく、むしろ変化しない方が好ましい。本実施の形態の情報記録媒体では、上記樹脂（バインダー）が記録材料として機能するのではなく、記録層３１に記録がなされるからである。上記樹脂（バインダー）としては、例えば、ＰＭＭＡ、ポリメチルアクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリビニルアルコール等が挙げられる。
本実施の形態１の情報記録媒体のように、記録層に第１の蛍光体が含まれた形態では、記録層に含まれる感光材料の量が減る。感光材料は、情報の記録前後において屈折率等の光学定数が変化するが、蛍光体については変化しない。したがって、記録層に蛍光体が含まれた形態では、情報の記録前後において屈折率等の光学定数の変化量が小さくなる。本実施の形態の情報記録媒体のように、記録層３１には蛍光体を含めず、記録層３１とは別に第１の蛍光体４２を含む記録補助層３７を設けると、記録層３１における光学定数の変化量を大きくできる。また、感光材料と粒子状の第１の蛍光体とを混合して記録層を形成する形態のように、感光材料と第１の蛍光体とを均一性よく混ぜ合わせる必要がない。そのため、記録層の作製が容易である。
図４Ａでは、記録層側から記録光および再生光を照射しているが、これに制限されない。記録補助層側から、記録光および再生光を照射しても、情報を記録および再生できる。
第１の蛍光体４２は、実施の形態１で説明した情報記録媒体の記録層１に含まれる第１の蛍光体と同様の性質および機能を有し、同様の材料である。図４Ｂに示した例では、第１の蛍光体４２は粒子であるが、これに制限されない。また、第１の蛍光体４２は、有機材料であってもよい。第１の蛍光体４２が有機材料である場合は、バインダーを用いなくても、凹凸が少なく、良好な記録補助層を形成できる。
また、基板３９、保護層３４、および中間層３２は、実施の形態１の情報記録媒体における基板９、保護層４、および中間層２と同様の機能を有し、同様の材料にて形成できる。
次に、本実施の形態の情報記録媒体に対する記録再生方法について説明する。
本実施の形態の情報記録媒体は、実施の形態１の情報記録媒体の記録層１のように、記録光の集光部で記録補助層３７に２光子吸収等の非線形現象が誘起されて、第１の蛍光体４２が、あたかも波長が記録波長λ１の半分の光（第１の光）を吸収したかのように第２の光（蛍光）を発生する。第２の光は記録補助層３７に接して設けられた記録層３１の感光材料に吸収される。第２の光を吸収した感光材料４０は光学定数が変化し、情報ビット３５が形成される。本実施の形態の情報記録媒体においても、実施の形態１の情報記録媒体と同様に、感光材料４０には、記録光および再生光に対する吸収率よりも、第２の光に対する吸収率の方が高い材料が選択されている。また、第１の蛍光体４２の記録光に対する２光子吸収感度は、感光材料４０の記録光に対する２光子吸収感度よりも大きい。そのため、本実施の形態の情報記録媒体では、感光材料４０に直接２光子吸収により情報を記録する従来の情報記録媒体よりも、情報の記録が、高感度および高速に行われる。
尚、多光子吸収により記録を行う情報記録媒体では、実施の形態１と同様に、波長λ１／ｎ（ｎは３以上の整数）の第１の光を吸収し、感光材料４０よりもｎ光子吸収感度が大きい第１の蛍光体４２を選択すればよい。
本実施の形態の情報記録媒体を製造する方法は、実施の形態１の場合と同様に、材料を順次塗布することにより各層を形成することが好ましい。容易に且つ低コストで作製できるからである。
また、本実施の形態の情報記録媒体する記録再生方法も、実施の形態１と同様であり、図３に示した光学情報記録再生装置を用いて情報の記録および再生を行うことができる。ただし、本実施の形態では、対物レンズ６に、２枚組みのレンズ（６ａ，６ｂ）を用いている（図４Ａ参照）。
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３の情報記録媒体およびその製造方法、並びに記録再生方法、光学情報記録再生装置について、図５Ａおよび図５Ｂを用いて説明する。
図５Ａは、本実施の形態の情報記録媒体の断面構成および情報を記録および再生する様子を示している。図５Ｂは、図５Ａに示した記録層の拡大図である。
図５Ａに示すように、本実施の形態の情報記録媒体には、基板５９上に記録部５３および保護層５４が形成されている。実施の形態１〜３の情報記録媒体と異なるのは、記録部５３の全体が記録層５１として機能している点である。記録部５３（記録層５１）の厚みは、記録光の波長および再生光の波長のうちの長い方の波長の２倍以上であると好ましい。記録層５１内のほぼ同一平面上に情報ビット５５の列を記録し、このようなビット列という仮想的な記録面（５１ａ〜５１ｆ）を記録層５１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。尚、図５Ａにおいて、６は対物レンズであり、７は収束光であり、８はレーザ光である。
図５Ｂは、記録層５１（図６に示す領域５６内）の拡大図である。図５Ｂに示すように、記録層５１は、感光材料５１０に第１の蛍光体５７が分散されて形成されている。第１の蛍光体５７は、実施の形態１で説明した第１の蛍光体と同様の性質および機能を有し、同様の材料である。図５Ｂで示した例では、第１の蛍光体５７は粒子であるが、これに制限されない。第１の蛍光体５７は、有機材料であってもよい。また、感光材料５１０についても、実施の形態１で説明した感光材料と同様の性質および機能を有し、同様の材料である。
本実施の形態の情報記録媒体を製造する方法としては、実施の形態１と同様に、感光材料５１０と第１の蛍光体５７とを含む塗料を基板５９上に塗布することにより形成する方法や、記録層５１（記録部５３）をキャスティングや射出成形により形成する方法がある。これらの方法によれば、容易に、且つ低コストで情報記録媒体を作製できる。
また、本実施の形態の情報記録媒体する記録再生方法も、実施の形態１と同様であり、図３に示した光学情報記録再生装置を用いて情報の記録および再生を行うことができる。
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４の情報記録媒体およびその製造方法、並びに記録再生方法、光学情報記録再生装置について、図６Ａおよび図６Ｂを用いて説明する。
図６Ａは、本実施の形態の情報記録媒体の断面構成および情報を記録および再生する様子を示している。図６Ｂは、図６Ａに示した記録層の拡大図である。
図６Ａに示すように、本実施の形態の情報記録媒体には、基板６９上に記録部６３および保護層６４が形成されている。記録部６３は、複数の記録層６３ａ〜６３ｆと複数の中間層６２ａ〜６２ｅとを含み、記録層と中間層とが交互に積層されている。尚、以下、記録層６１ａ〜６１ｆのうちの任意の記録層について述べるときは記録層６１とし、中間層６２ａ〜６２ｅのうちの任意の中間層について述べるときは中間層６２とする。
図６Ａに示すように、本実施の形態の情報記録媒体についても、実施の形態１と同様に、情報の記録時および再生時には、保護層４が光の入射側となる。記録時には、レーザ光８を対物レンズ６（組レンズ６ａ，６ｂ）により記録層１ａ〜１ｆのいずれかに集光して（収束光７）、情報ビット６５を形成する。再生時には、レーザ光８を対物レンズ６（組レンズ６ａ，６ｂ）により所望の記録層６１ａ〜６１ｆに集光し（収束光７）、情報ビット５によって反射された光を利用して情報を再生する。
図６Ｂは、記録層６１（図６Ａに示す領域６６内）の拡大図である。本実施の形態の情報記録媒体が実施の形態の１の情報記録媒体と異なるのは、記録層６１が、波長がλ２／ｎの第３の光を吸収して第３の光よりも長波長の第４の光を発生する第２の蛍光体６８をさらに含んでいることである。λ２は消去用の光源から出射される消去光の波長である。第４の光の波長は、第１の蛍光体６７から発生した蛍光（第２の光）を吸収して情報が記録された感光材料６１０の吸収波長域のうちの、消去に適した吸収波長域、例えば、λ１／ｎよりも長く、かつ上記吸収波長域に含まれる。第２の蛍光体６８の消去光に対するｎ光子吸収感度は、情報が記録された感光材料６１０の消去光に対するｎ光子吸収感度よりも大きい。そのため、本実施の形態の情報記録媒体では、２光子吸収による情報の消去感度が向上している。第２の蛍光体６８は、第１の蛍光体６７と同様に、無機材料、有機材料のいずれであってもよい。
尚、第１の蛍光体６７は、実施の形態１で説明した第１の蛍光体と同様の性質および機能を有し、同様の材料である。図６Ｂで示した例では、第１の蛍光体６７および第２の蛍光体６８は粒子であるが、これに制限されない。第１の蛍光体６７および第２の蛍光体６８のうちの少なくとも一方は、有機材料であってもよい。感光材料６１０については、情報を消去可能なフォトンモード記録材料、例えば、ジアリールエテン等が用いられる。
吸収波長が０．３１μｍ〜０．４２μｍのジアリールエテンを用いた場合、情報ビットの消去に適した吸収波長は、例えば、０．４５μｍ〜０．５７μｍである。記録後に、情報ビット６５に、波長０．４５μｍ〜０．５７μｍの光を吸収させれば、情報の消去が行える。
例えば、２光子吸収により情報を記録および再生することを前提とした場合、第１の蛍光体６７として、例えば、波長０．３３μｍの光（第１の光）を吸収して、例えば、波長０．３４μｍ〜０．４２μｍの光（第２の光）を発生する材料を用い、第２の蛍光体６８には、例えば、波長０．４９μｍの光（第３の光）を吸収して、例えば、波長０．５０μｍ〜０．５７μｍの光（第４の光）を発生する蛍光体を選べばよい。この場合、記録光の波長は、例えば、０．６６μｍであり、再生光の波長は、例えば、０．６３μｍであり、消去光の波長は、０．９８μｍである。
本実施の形態の情報記録媒体では、第１の蛍光体６７と第２の蛍光体６８は、有機蛍光色素が特に適している。有機蛍光色素は、吸収波長域が狭い。そのため、吸収波長および蛍光波長が互いに重複しないように、第１の蛍光体６７と第２の蛍光体６８とを選択でき、記録感度および消去感度をともに高めることができる。
第１の蛍光体６７に、例えば、パラセットフェニル系色素を、第２の蛍光体６８に、例えば４，４’−ビスジフェニルアミノスチルベン等のジフェニルアミノスチルベン系色素を、感光材料６１０に、例えばジアリールエテンを用いると好ましい。パラセットフェニル系色素の蛍光波長の中心波長は、ジアリールエテンの吸収波長の中心波長にほぼ一致しており、ジフェニルアミノスチルベン系色素の蛍光波長の中心波長は、情報が記録されたジアリールエテンの吸収波長の中心波長にほぼ一致しているからである。また、これらの色素は、ジアリールエテンに混ざり易いので、均一性の優れた記録層を形成できる。
また、記録層６１において、感光材料６１０、第１の蛍光体６７および第２の蛍光体６８は単に混合されているだけでもよいが、感光材料、第１の蛍光体および第２の蛍光体からなる群から選ばれる１種の材料の側鎖に、残りの２種の材料のうちの少なくとも１種の材料が結合されていると好ましい。感光材料、第１の蛍光体および第２の蛍光体からなる群から選ばれる１種の材料と、残りの２種の材料のうちの少なくとも１種の材料とが隣接しているため、記録感度および／または消去感度がより一層向上する。また、感光材料と、第１の蛍光体６７と第２の蛍光体とを均一性よく混ぜ合わせる必要がない。そのため、記録層の作製が容易となる。
図６Ａでは、記録層６１と中間層６２とが交互に積層された多層構造をしているが、実施の形態３の情報記録媒体のように、記録部全体が記録層となっていてもよい。また、感光材料６１０、第１の蛍光体６７、第２の蛍光体６８とがそれぞれ別々の層に含まれ、それらが積層された構造をしていてもよい。
また、本実施の形態の情報記録媒体では、記録部６３は、第１の蛍光体を含む第１の記録補助層と、第２の蛍光体を含む第２の記録補助層と、第１の記録補助層および第２の記録補助層のそれぞれに接するようにこられの間に配置され感光材料を含む記録層とを含んでいてもよい。この場合、第１の記録補助層と、第２の記録補助層と、記録層とからなる積層体が複数設けられ、互いに隣接する積層体間には、記録光および再生光に対して実質的に透明な中間層が設けられていてもよい。
本実施の形態の情報記録媒体を製造する方法としては、例えば、感光材料と第１の蛍光体と第２の蛍光体とを含む塗料を基板４９上に塗布して記録層を形成する工程と、記録光および再生光に対して実質的に透明な材料からなる塗料を塗布することにより中間層を形成する工程とを交互に行う方法がある。
本実施の形態の情報記録媒体に対して情報の記録および再生を行う光学情報記録再生装置は、消去用の光源を備えている。
本実施の形態の情報記録媒体する記録再生方法については、実施の形態１と同様である。
以上、実施の形態１〜４において本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、それぞれの実施の形態の情報記録媒体およびその製造方法、並びに記録再生方法、光学情報記録再生装置の構成を組み合わせることも可能であり、同様の効果を奏することもできる。また、本発明の情報記録媒体および光学情報記録再生装置には、追加型以外に書換え型も含まれる。
また、本実施の形態１および４においては、記録層を６層含む情報記録媒体について説明したが、積層数はこれに限定されず、２層以上１００層以下の範囲で積層可能である。
また、実施の形態１〜４においては、情報記録媒体として光ディスクを例に挙げて説明したが、カード状やドラム状、テープ状の製品に応用することも、本発明の範囲に含まれる。
尚、上記実施の形態で用いた対物レンズとコリメータレンズは便宜上名づけたものであり、一般にいうレンズと同じである。
次に、本発明の情報記録媒体の実施例について説明する。下記の実施例の情報記録媒体は、実施の形態１で説明した図１に示す情報記録媒体の一例である。
【実施例】  表面にトラック溝（ピッチ０．５１μｍ、溝深さ０．２μｍのグルーブ記録用の溝）が形成された厚さ１．１ｍｍのポリカーボネート（吸収波長０．３６μｍ以下）からなる基板９上に、厚さ０．１μｍの記録層１と、厚さ３μｍの中間層２とを交互にスピンコート法で形成して記録部３を形成し（記録層１ａ〜１ｆ、中間層２ａ〜２ｅ）、さらに厚さ７５μｍのポリカーボネート（吸収波長０．３６μｍ以下）からなる保護層４を形成した。
記録層１ａ〜１ｆはそれぞれ、２’’’，５’’’−ジデシルパラセットフェニル（蛍光波長０．３９μｍ、０．６６μｍの光に対する２光子吸収感度は上記ジアリールエテンの５００倍）５０体積％と、ジアリールエテン（吸収波長０．３１μｍ〜０．４２μｍ）５０体積％とを含む塗料を用いて形成した。中間層２ａ〜２ｅは、紫外線硬化樹脂（吸収波長０．３６μｍ以下）を含む塗料を用いて形成する。
図７には、実施例１の情報記録媒体に対し、２光子吸収により記録することを前提として、パルス幅を変化させて波長６６０ｎｍのパルスレーザ光を照射し、１ビット記録時のエネルギー閾値およびピークパワー閾値を測定した結果が示されている。パルスレーザ光のパルス幅が長くなるに従い、情報記録媒体に１ビットを記録するピークパワーの閾値が低下する傾向が見られた。パルス幅を５ピコ秒以上とすることにより、ピークパワー閾値を５０Ｗ以下に抑えることができた。パルス幅を３ナノ秒としたときには、ピークパワー閾値２．２Ｗで情報ビットを形成できた。
一方、１ビットの記録に必要なエネルギー閾値は、１００フェムト秒のレーザ光に対して最も低く３６マイクロＪであり、それよりパルス幅が長くなると徐々に大きくなる傾向がみられた。パルス幅を３ナノ秒以下とすることにより、エネルギー閾値を６ナノＪ以下に抑えることができた。
以上の結果より、実施例１の情報記録媒体によれば、パルス幅を３ナノ秒とした場合、ピークパワーが２．２Ｗのレーザ光を用いて、１パルスで１つの情報ビットを形成できることが確認された。
（比較例）
記録層１ａ〜１ｆを、ジアリールエテン（吸収波長０．３１μｍ〜０．４２μｍ）のみを用いて形成したこと以外は、実施例１と同様にして情報記録媒体を作製した。
図８には、比較例の情報記録媒体に対し、２光子吸収により記録することを前提として、パルス幅を変化させて波長６６０ｎｍのパルスレーザ光を照射し、１ビット記録時のエネルギー閾値およびピークパワー閾値を測定した結果が示されている。図８に示すように、比較例の情報記録媒体では、パルス幅を３ナノ秒とした場合、ピークパワーが２００Ｗのレーザ光を用いて、１パルスで１つの情報ビットを形成できることが確認された。
実施例の情報記録媒体と比較例の情報記録媒体とを比較すると、実施例の情報記録媒体では、ピークパワーが３Ｗ以下のレーザ光を用いて、１パルスで１つの情報ビットを形成できたが、比較例の情報記録媒体では、ピークパワーが３Ｗ以下のレーザ光を用いて、１パルスで１つの情報ビットを形成することはできなかった。また、パルス幅を１００フェムト秒〜１０ナノ秒とした場合、実施例の情報記録媒体の記録感度は、比較例の情報記録媒体のそれの約１００倍に向上していることが確認できた。
産業上の利用の可能性
本発明の情報記録媒体およびその製造方法、並びに記録再生方法、光情報記録再生装置によれば、記録感度が向上し、従来のように非常に高いピークパワーを有するレーザ光でなくても１パルスで１つの情報ビットを形成することができる。したがって、高感度および高速記録が可能な情報記録媒体および光学情報記録再生装置を提供できる。
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【図３】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年6月13日(2005.6.13)
【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】
記録部を含み、前記記録部に記録光または再生光が照射されることにより情報が記録または再生される情報記録媒体であって、
前記記録光の波長をλ1とすると、
前記記録部は、
波長λ1／ｎの第１の光を吸収すると第２の光を発生する第１の蛍光体と、
前記第２の光を吸収して光学定数が変化する、フォトンモードの感光材料とを含み、
前記第１の蛍光体の前記記録光に対するｎ光子吸収感度が、前記感光材料の前記記録光に対するｎ光子吸収感度よりも大きいことを特徴とする情報記録媒体。
だだし、ｎは２以上の整数である。
【請求項２】
前記記録部は、１層以上の記録層を含み、前記記録層は、前記感光材料と前記感光材料に混合された前記第１の蛍光体とを含む請求項１に記載の情報記録媒体。
【請求項３】
前記記録部は、複数の前記記録層を含み、前記複数の記録層は前記記録光および前記再生光に対して実質的に透明な中間層を介して積層されている請求項２に記載の情報記録媒体。
【請求項４】
前記記録部は、前記第１の蛍光体を含む記録補助層と、前記記録補助層に接して配置され前記感光材料を含む記録層とを含む請求項１に記載の情報記録媒体。
【請求項５】
前記記録層および前記記録補助層からなる積層体が複数設けられており、互いに隣り合う前記積層体間には、前記記録光および前記再生光に対して実質的に透明な中間層が設けられている請求項４に記載の情報記録媒体。
【請求項６】
前記記録部全体が前記記録層である請求項２に記載の情報記録媒体。
【請求項７】
前記記録層の厚みは、前記記録光の波長および前記再生光の波長のうちの長い方の波長の２倍以上である請求項６に記載の情報記録媒体。
【請求項８】
前記情報記録媒体に記録された情報を消去するために照射される消去光の波長をλ2とすると、
前記記録部は、波長λ2／ｎの第３の光を吸収して第４の光を発生する第２の蛍光体をさらに含み、
前記第４の光の波長は、λ1／ｎよりも長く、前記情報が記録された前記感光材料の吸収波長域に含まれ、
前記第２の蛍光体の前記消去光に対するｎ光子吸収感度が、前記情報が記録された前記感光材料の前記消去光に対するｎ光子吸収感度よりも大きい請求項１に記載の情報記録媒体。
【請求項９】
前記第２の光の波長は、前記記録光および前記再生光の波長よりも短い請求項１に記載の情報記録媒体。
【請求項１０】
前記第２の光の波長は、０．３μｍ以上０．５μｍ以下である請求項９に記載の情報記録媒体。
【請求項１１】
前記感光材料は、前記記録光および前記再生光に対して実質的に透明である請求項１に記載の情報記録媒体。
【請求項１２】
前記感光材料は、前記第１の光を吸収可能な材料を含む請求項１に記載の情報記録媒体。
【請求項１３】
前記感光材料は、フォトクロミック材料である請求項１に記載の情報記録媒体。
【請求項１４】
前記フォトクロミック材料は、ジアリールエテンを含む請求項１３に記載の情報記録媒体。
【請求項１５】
前記感光材料はジアリールエテンを含み、前記記録層は、前記記録光および前記再生光に対して実質的に透明な樹脂をさらに含む請求項２に記載の情報記録媒体。
【請求項１６】
前記感光材料は、側鎖型液晶性高分子またはフォトポリマーである請求項１に記載の情報記録媒体。
【請求項１７】
前記光学定数は屈折率である請求項１に記載の情報記録媒体。
【請求項１８】
前記第１の蛍光体は粒子である請求項１に記載の情報記録媒体。
【請求項１９】
前記粒子の平均粒子径は、前記記録光および前記再生光の波長よりも小さい請求項１８に記載の情報記録媒体。
【請求項２０】
前記粒子は無機材料からなる請求項１８に記載の情報記録媒体。
【請求項２１】
前記無機材料は、ユーロピウム付活ピロ燐酸ストロンチウム・マグネシウム、およびバリウムシリケートからなる群から選ばれる少なくとも１種の材料を含む請求項２０に記載の情報記録媒体。
【請求項２２】
前記粒子は半導体材料からなる請求項１８に記載の情報記録媒体。
【請求項２３】
前記半導体材料からなる粒子は、不活性化されている請求項２２に記載の情報記録媒体。
【請求項２４】
前記半導体材料からなる粒子は、水素がドーピングされて不活性化されている請求項２２に記載の情報記録媒体。
【請求項２５】
前記半導体材料は、エネルギーギャップが２．５ｅＶ以上８．３ｅＶ以下である請求項２２に記載の情報記録媒体。
【請求項２６】
前記半導体材料は、酸化亜鉛、窒化ガリウム、セレン化亜鉛、リン化アルミニウム、硫化亜鉛、硫化カドミウム、シリコン、ゲルマニウム、酸化スズ、酸化チタン、酸化タングステン、チタン酸ストロンチウム、炭化シリコンおよび酸化インジウムからなる群から選ばれる少なくとも１種の材料含む請求項２２に記載の情報記録媒体。
【請求項２７】
前記第１の蛍光体は、有機蛍光色素である請求項１に記載の情報記録媒体。
【請求項２８】
前記第１の蛍光体は、有機蛍光色素であり、前記記録層は、前記記録光および前記再生光に対して実質的に透明な樹脂をさらに含む請求項２に記載の情報記録媒体。
【請求項２９】
前記記録光および前記再生光に対して実質的に透明な樹脂は、デンドリマーポリマーを含む請求項２８に記載の情報記録媒体。
【請求項３０】
有機蛍光色素は、パラセットフェニル系色素を含む請求項２７に記載の情報記録媒体。
【請求項３１】
前記感光材料および前記第１の蛍光体はともに有機材料であり、前記感光材料および前記第１の蛍光体のうちのいずれか一方の材料の側鎖に、他方の材料が結合されている請求項１に記載の情報記録媒体。
【請求項３２】
前記感光材料は、ジアリールエテンを含み、前記第１の蛍光体は、パラセットフェニル系色素を含む請求項３１に記載の情報記録媒体。
【請求項３３】
前記感光材料、前記第１の蛍光体および第２の蛍光体は有機材料であり、前記感光材料、前記第１の蛍光体および第２の蛍光体からなる群から選ばれる１種の材料の側鎖に、残りの２種の材料のうちの少なくとも１種の材料が結合されている請求項８に記載の情報記録媒体。
【請求項３４】
前記感光材料は、ジアリールエテンを含み、前記第１の蛍光体は、パラセットフェニル系色素を含み、前記第２の蛍光体は、ジフェニルアミノスチルベン系色素を含む請求項３３に記載の情報記録媒体。
【請求項３５】
請求項１に記載の情報記録媒体に対して情報を記録または再生する記録再生方法であって、
前記記録光を前記記録部に照射し、前記第１の蛍光体から発生した前記第２の光により前記感光材料の光学定数を変化させる工程を含み、
前記工程において、前記第２の光の波長は、前記記録光および前記再生光の波長よりも短いことを特徴とする記録再生方法。
【請求項３６】
１層以上の記録層を含む記録部を含み、前記記録部に記録光または再生光が照射されることにより情報が記録または再生される情報記録媒体の製造方法であって、
第１の蛍光体と感光材料とを含む塗料を塗布することにより前記記録層を形成する工程を含み、
前記記録光の波長をλ1とすると、前記第１の蛍光体は、波長λ1／ｎの第１の光の吸収により第２の光を発生し、
前記感光材料は、前記第２の光の吸収により光学定数が変化し、
前記第１の蛍光体の前記記録光に対するｎ光子吸収感度は、前記感光材料の前記記録光に対するｎ光子吸収感度よりも大きいことを特徴とする情報記録媒体の製造方法。
【請求項３７】
前記記録光および前記再生光に対して実質的に透明な材料からなる塗料を塗布することにより中間層を形成する工程をさらに含み、
前記記録層を形成する工程と、前記中間層を形成する工程とを、所定の数だけ交互に繰り返す請求項３６に記載の情報記録媒体の製造方法。
【請求項３８】
前記記録層を形成する工程において、
第２の蛍光体をさらに含む前記塗料を塗布することにより前記記録層を形成する請求項３６に記載の情報記録媒体の製造方法。
ただし、前記情報記録媒体に記録された情報を消去するために照射される消去光の波長をλ2とすると、前記第２の蛍光体は、波長がλ2／ｎの第３の光を吸収して第４の光を発生し、
前記第４の光の波長は、λ1／ｎよりも長く、前記情報が記録された前記感光材料の吸収波長域に含まれ、
前記第２の蛍光体の前記消去光に対するｎ光子吸収感度が、前記情報が記録された前記感光材料の前記消去光に対するｎ光子吸収感度よりも大きい。
【請求項３９】
請求項１に記載の情報記録媒体に対して情報の記録および再生を行う光学情報記録再生装置であって、
記録光を出射する光源と、
再生光を出射する光源と、
前記記録光および前記再生光を前記情報記録媒体に集光する対物レンズと、
前記情報記録媒体で反射した光を検出する光検出器と、を備え、
前記情報記録媒体の前記記録部の光学定数の変化を利用して、前記記録部に情報ビットを形成することを特徴とする光学情報記録再生装置。
【請求項４０】
消去光を出射する光源をさらに備えた請求項３９に記載の光学情報記録再生装置。
【請求項４１】
前記消去光を出射する光源は、フラッシュランプである請求項３９に記載の光学情報記録再生装置。
【請求項４２】
前記記録光を出射する光源は、パルスレーザ光源であり、パルス幅は、１００フェムト秒〜１０ナノ秒である請求項３９に記載の光学情報記録再生装置。
【請求項４３】
前記再生光を出射する光源の波長が、前記記録光を出射する光源の波長よりも短い請求項３９に記載の光学情報記録再生装置。
【請求項４４】
記録部に記録されている情報ビットを通過しない順序で、前記情報記録媒体の前記記録部に情報ビットを３次元的に記録する請求項３９に記載の光学情報記録再生装置。
【請求項４５】
前記情報記録媒体の前記記録部中に対物レンズからより離れた位置から近い位置に向って、順に、情報ビットを記録する請求項４４に記載の光学情報記録再生装置。
【請求項４６】
前記記録光を出射する光源と前記再生光を出射する光源とが共通である請求項３９に記載の光学情報記録再生装置。
【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、情報ビットを記録可能な情報記録媒体およびその製造方法並びに記録再生方法、光学情報記録再生装置に関する。特に、高感度・高速記録可能なフォトンモードの情報記録媒体およびその製造方法、並びに記録再生方法、光学情報記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報を３次元的に記録することが可能な情報記録媒体として、従来、図９に示す情報記録媒体があった（河田善正他：“多層膜構造を有する有機記録媒体を用いた３次元光メモリ”、Optics  Japan  2000  講演予稿集p.95-96、7pB12（2000年））。この記録媒体では、ガラス基板１０４上に、フォトンモードの記録材料を用いた記録層１０１ａ〜１０１ｄと、中間層１０２ａ〜１０２ｃとが交互に配置されている。フォトンモードの記録材料には、ウレタンーウレア共重合体が、中間層には、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）膜またはＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート）膜が用いられている。
【０００３】
この情報記録媒体の複数の記録層１０１ａ〜１０１ｄのうち、所望の記録層に、対物レンズ１０６でレーザ光１０８を集光する（収束光１０７を照射する）ことにより、情報を記録することができる。ここで用いられるレーザ光１０８は、パルス幅が約１００フェムト秒でピークパワーが非常に高いパルスレーザ光である。このようなパルスレーザ光を記録層１０１ａ〜１０１ｄに集光することにより、非線形吸収現象の１つである２光子吸収を利用して記録層１０１ａ〜１０１ｄに情報を記録できる。
【０００４】
具体的には、記録層１０１ａ〜１０１ｄにおける収束光１０７の照射領域のうち、収束光のパワー密度の高い部分（集光点）で２光子吸収が起こり、実際に照射された光（記録光）の波長の半分の波長を有する光が照射されたような現象が生じて情報ビット１０５が書き込まれる。情報ビット１０５に低パワーの光を集光し、その反射光を、対物レンズ１０６を介して光検出器（図示せず）で検出することにより、信号再生を行うことができる。この情報記録媒体は、記録層が対物レンズの光軸方向（ｚ軸方向）に複数積層されているので、３次元的な情報の記録が可能となり、記録容量が大きい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来の情報記録媒体は、記録層の記録感度が良くないという問題があった。このため、１パルスで１つの情報ビットを形成する１回書きをする場合、光源として、ピークパワーが非常に大きい（約１００ｋＷ程度の）フェムト秒レーザを用いる必要があり、光源の構造が複雑になるという問題があった。または、ピークパワーがそれより小さい光源を用いる場合は、同じ場所を多数回（例えば数十〜数千回）繰り返し記録する必要があり（フォトンモード記録材料を用いているため蓄積記録が可能）、書き込み速度が遅くなるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の情報記録媒体は、記録部を含み、前記記録部に記録光または再生光が照射されることにより情報が記録または再生される情報記録媒体であって、前記記録光の波長をλ1とすると、前記記録部は、波長λ1／ｎの第１の光を吸収すると第２の光を発生する第１の蛍光体と、前記第２の光を吸収して光学定数が変化する、フォトンモードの感光材料とを含み、前記第１の蛍光体の前記記録光に対するｎ光子吸収感度が、前記感光材料の前記記録光に対するｎ光子吸収感度よりも大きいことを特徴とする。だだし、ｎは２以上の整数である。
【０００７】
本発明の記録再生方法は、本発明の情報記録媒体に対して情報を記録または再生する記録再生方法であって、前記記録光を前記記録部に照射し、前記第１の蛍光体から発生した前記第２の光により前記感光材料の光学定数を変化させる工程を含み、前記工程において、前記第２の光の波長は、前記記録光および前記再生光の波長よりも短いことを特徴とする。
【０００８】
本発明の情報記録媒体の製造方法は、１層以上の記録層を含む記録部を含み、前記記録部に記録光または再生光が照射されることにより情報が記録または再生される情報記録媒体の製造方法であって、第１の蛍光体と感光材料とを含む塗料を塗布することにより前記記録層を形成する工程を含み、前記記録光の波長をλ1とすると、前記第１の蛍光体は、波長λ1／ｎの第１の光の吸収により第２の光を発生し、前記感光材料は、前記第２の光の吸収により光学定数が変化し、前記第１の蛍光体の前記記録光に対するｎ光子吸収感度は、前記感光材料の前記記録光に対するｎ光子吸収感度よりも大きいことを特徴とする。
【０００９】
本発明の光学情報記録再生装置は、本発明の情報記録媒体に対して情報の記録および再生を行う光学情報記録再生装置であって、記録光を出射する光源と、再生光を出射する光源と、前記記録光および前記再生光を前記情報記録媒体に集光する対物レンズと、前記情報記録媒体で反射した光を検出する光検出器と、を備え、前記情報記録媒体の前記記録部の光学定数の変化を利用して、前記記録部に情報ビットを形成することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の情報記録媒体では、記録光の波長をλ1とすると、波長がλ1／ｎ（ｎは２以上の整数）の第１の光を吸収して第２の光を発生する性質を有する第１の蛍光体と、第２の光を吸収して屈折率等の光学定数が変化するフォトンモードの感光材料（以下、感光材料と略す。）とを含んでいる。第１の蛍光体の記録光に対するｎ光子吸収感度は、感光材料の記録光に対するｎ光子吸収感度よりも大きい。そのため、本発明の情報記録媒体では、感光材料に直接ｎ光子吸収により情報ビットを記録するよりも、情報の記録が高感度および高速に行われる。また、記録感度が向上するので、従来のように非常に高いピークパワーを有するレーザ光でなくても、１パルスで１つの情報ビットを形成できる。
【００１１】
尚、本明細書では、感光材料は、光の作用により物理的変化または化学的変化を生じる材料のことであり、得に、光の作用により屈折率等の光学定数が変化する材料が好ましい。
【００１２】
本発明の情報記録媒体では、例えば、記録部が１層以上の記録層を含み、記録層は、感光材料と感光材料に混合された第１の蛍光体とを含んでいる。
【００１３】
本発明の情報記録媒体では、例えば、記録部が複数の記録層を含み、複数の記録層は、記録光および再生光に対して実質的に透明な中間層を介して積層されている。尚、本明細書において、記録光および再生光に対して実質的に透明であるとは、記録光および再生光のうち散乱成分を除いて記録光および再生光をほとんど吸収なしに透過させることをいう。具体的には、１層あたりについて透過率９５％以上であることが好ましく、透過率９９％以上であることがより好ましい。
【００１４】
本発明の情報記録媒体では、例えば、記録部が、第１の蛍光体を含む記録補助層と、記録補助層に接して配置され感光材料を含む記録層とを含んでいてもよい。
【００１５】
本発明の情報記録媒体では、例えば、記録層および記録補助層からなる積層体が複数設けられており、互いに隣り合う積層体間には、記録光および再生光に対して実質的に透明な中間層が設けられていてもよい。
【００１６】
本発明の情報記録媒体では、例えば、記録部全体が記録層である。この場合、記録層の厚みは、記録光の波長および再生光の波長のうちの長い方の波長の２倍以上が適当である。
【００１７】
本発明の情報記録媒体では、例えば、情報記録媒体に記録された情報を消去するために照射される消去光の波長をλ2とすると、記録部は、波長λ2／ｎの第３の光を吸収して第４の光を発生する第２の蛍光体をさらに含んでいると好ましい。第４の光の波長は、λ1／ｎよりも長く、情報が記録された感光材料の吸収波長域に含まれる。また、第２の蛍光体の消去光に対するｎ光子吸収感度は、情報が記録された感光材料の消去光に対するｎ光子吸収感度よりも大きい。記録部がこのような第２の蛍光体を含んでいると、ｎ光子吸収を利用した情報の消去感度が向上する。
【００１８】
本発明の情報記録媒体では、好ましくは、第２の光の波長が、記録光および再生光の波長よりも短い。例えば、第２の光の波長は、０．３μｍ以上０．５μｍ以下であると好ましい。第２の光の波長が、０．３μｍ以上０．５μｍ以下であると高密度記録が可能である。
【００１９】
本発明の情報記録媒体では、感光材料の記録光および再生光に対する吸収率よりも、感光材料の第２の光に対する吸収率の方が高ければよいが、感光材料は、記録光および再生光に対して実質的に透明であると好ましい。感光材料が記録光および再生光に対して実質的に透明であると、より一層の三次元的な情報の記録および再生が可能となる。
【００２０】
本発明の情報記録媒体では、好ましくは、感光材料が、第１の光を吸収可能な材料を含んでいる。感光材料が、第１の光を吸収可能な材料を含んでいると、記録感度が高まり好ましい。
【００２１】
本発明の情報記録媒体では、感光材料には、例えば、フォトクロミック材料が用いられる。フォトクロミック材料としては、ジアリールエテン等が挙げられる。感光材料は、側鎖型液晶性高分子またはフォトポリマーであってもよい。記録層に含まれる感光材料がジアリールエテンである場合、記録層は、記録光および再生光に対して実質的に透明な樹脂をさらに含んでいることが好ましい。ジアリールエテンの再結晶化を抑制できるからである。また、第１の蛍光体が再結晶化し易い材料である場合に、第１の蛍光体の再結晶化も抑制できる。
【００２２】
本発明の情報記録媒体では、第１の蛍光体は粒子であり、その粒子の平均粒子径は、記録光および再生光の波長よりも小さいと好ましい。粒子の平均粒子径が記録光および再生光の波長よりも小さいと、回折損失や散乱損失が抑制され光損失を抑制できる。
【００２３】
粒子は、例えば、無機材料からなる。粒子は、半導体材料であってもよい。半導体材料のエネルギーギャップは、２．５ｅＶ以上８．３ｅＶ以下であると好ましい。半導体材料からなる粒子は、例えば、水素がドーピングされて不活性化されていると好ましい。
【００２４】
第１の蛍光体は、有機蛍光色素であってもよい。第１の蛍光体が有機蛍光色素である場合、記録層は、記録光および再生光に対して実質的に透明な樹脂をさらに含んでいると好ましい。記録層が、記録光および再生光に対して実質的に透明な樹脂を含んでいると、濃度消光を低減できる。記録光および再生光に対して実質的に透明な樹脂は、例えば、デンドリマーポリマーを含んでいると好ましい。デンドリマーポリマーを含んでいると、隣り合う第１の蛍光体（分子）の会合を抑制して、濃度消光による発光効率の低下を効果的に抑制できる。有機蛍光色素は、パラセットフェニル系色素を含んでいると好ましい。
【００２５】
感光材料および第１の蛍光体がともに有機材料である場合、感光材料および第１の蛍光体のうちのいずれか一方の材料の側鎖に、他方の材料が結合されていると好ましい。また、感光材料、第１の蛍光体および第２の蛍光体が有機材料である場合、感光材料、第１の蛍光体および第２の蛍光体からなる群から選ばれる１種の材料の側鎖に、残りの２種の材料のうちの少なくとも１種の材料が結合されていると好ましい。
【００２６】
本発明の記録再生方法によれば、本発明の情報記録媒体に高密度記録できる。
【００２７】
本発明の情報記録媒体の製造方法によれば、本発明の情報記録媒体を容易に、且つ低コストで作製できる。
【００２８】
本発明の情報記録媒体の製造方法では、記録光および再生光に対して実質的に透明な材料からなる塗料を塗布することにより中間層を形成する工程をさらに含み、記録層を形成する工程と、中間層を形成する工程とを、所定の数だけ交互に繰り返すと好ましい。これにより、記録層が複数層積層された情報記録媒体を、容易に、且つ低コストで作製できる。
【００２９】
本発明の情報記録媒体の製造方法では、記録層を形成する工程において、第１の蛍光体と感光材料と第２の蛍光体とを含む塗料を塗布することにより記録層を形成してもよい。ただし、情報記録媒体に記録された情報を消去するために照射される消去光の波長をλ2とすると、第２の蛍光体は、波長がλ2／ｎの第３の光を吸収して第４の光を発生し、第４の光の波長は、λ1／ｎよりも長く、情報が記録された感光材料の吸収波長域に含まれ、第２の蛍光体の消去光に対するｎ光子吸収感度は、情報が記録された感光材料の消去光に対するｎ光子吸収感度よりも大きい。
【００３０】
本発明の光学情報記録再生装置によれば、本発明の情報記録媒体に対して、情報を記録できる。
【００３１】
本発明の光学情報記録再生装置は、好ましくは、消去光を出射する光源をさらに更に備えている。消去光を出射する光源は、好ましくは、フラッシュランプである。消去光を出射する光源として、フラッシュランプを備えていると、１光子吸収により複数の情報ビットを一括消去することができる。
【００３２】
本発明の光学情報記録再生装置において、記録光を出射する光源は、パルスレーザ光源であり、パルス幅は、１００フェムト秒から１０ナノ秒であると好ましい。また、再生光を出射する光源の波長が、記録光を出射する光源の波長よりも短いと好ましい。再生光を出射する光源の波長が、記録光を出射する光源の波長よりも短いと、より高密度化が可能となる。
【００３３】
本発明の光学情報記録再生装置においては、記録部に記録されている情報ビットを通過しない順序で、情報記録媒体の記録部に情報ビットを３次元的に記録する事が好ましい。例えば、情報記録媒体の記録部中に、対物レンズからより離れた位置から近い位置に向って、順に、情報ビットを記録することが好ましい。このような順序で情報ビットを記録すると、情報ビットによる散乱光や不要回折光等の迷光を減らすことができる。
【００３４】
本発明の光学情報記録再生装置においては、記録光を出射する光源と再生光を出射する光源とが共通であると好ましい。光源が一つとなり、光学情報記録再生装置の構成が簡単となる。
【００３５】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１の情報記録媒体およびその製造方法、並びに記録再生方法、光学情報記録再生装置について、図１〜図３を用いて説明する。
【００３６】
図１Ａは、本実施の形態の情報記録媒体の断面構成および情報を記録および再生する様子を示している。図１Ｂは、図１Ａに示した記録層の拡大図である。図２は、本実施の形態の情報記録媒体の各製造工程における断面図を示している。図３は本実施の形態の光学情報記録再生装置の光ヘッドの概略構成を示している。
【００３７】
図１Ａに示すように、本実施の形態の情報記録媒体には、基板９上に記録部３および保護層４が形成されている。記録部３は、複数の記録層１ａ〜１ｆと複数の中間層２ａ〜２ｅとを含み、記録層と中間層とが交互に積層されている。すなわち、記録部３には、基板９側から、記録層１ａ、中間層２ａ、記録層１ｂ、・・・、記録層１ｅ、中間層２ｅ、および記録層１ｆがこの順に積層されている。本実施の形態の情報記録媒体は、記録部３に複数の記録層を含むことで、平面的な情報の記録に加えて、厚さ方向への情報の記録が可能である。尚、以下、記録層１ａ〜１ｆのうちの任意の記録層について述べるときは記録層１とし、中間層２ａ〜２ｅのうちの任意の中間層について述べるときは中間層２とする。
【００３８】
図１Ａに示すように、本実施の形態の情報記録媒体は、情報の記録時および再生時には、保護層４が光の入射側となる。記録時には、レーザ光を対物レンズ６により記録層１ａ〜１ｆのいずれかに集光して（収束光７）、情報ビット５を形成する。再生時には、レーザ光８を対物レンズ６により所望の記録層１ａ〜１ｆに集光し（収束光７）、情報ビット５によって反射された光を利用して情報を再生する。
【００３９】
図１Ｂは、記録層１（図１Ａに示す領域１２内）の拡大図である。記録層１は、第１の蛍光体１１が、感光材料１０に分散されて形成されている。記録層１において、感光材料１０と第１の蛍光体１１とは、ほぼ均一に混合されていると好ましい。
【００４０】
第１の蛍光体１１は、記録光の波長をλ1とすると、波長λ1／ｎの光（第１の光）を吸収してλ1／ｎよりも長波長の光（第２の光）を発生する性質を有する。一方、感光材料１０は、第２の光を吸収でき、第２の光を吸収すると光学定数が変化する性質を有する。また、感光材料１０には、記録光および再生光に対する吸収率よりも、第２の光に対する吸収率の方が高い材料が選択されている。第１の蛍光体１１の記録光に対するｎ光子吸収感度は、感光材料１０の記録光に対するｎ光子吸収感度よりも大きい。そのため、波長λ1の記録光を記録層１に照射して、あたかも第１の光（波長λ1／ｎ）を第１の蛍光体１１に吸収させたような現象、すなわち、ｎ光子吸収を引き起こし、第１の蛍光体１１から発生する第２の光を感光材料１０に吸収させて情報ビット５を記録する方が、感光材料１０に直接ｎ光子吸収により情報ビットを記録するよりも、情報の記録が、高感度および高速に行われる。
【００４１】
尚、ｎ光子吸収は、２光子吸収（ｎ＝２）および多光子吸収（ｎは３以上の整数）を含む。２光子吸収では、吸収感度が光の強度のほぼ２乗に比例し、多光子吸収では吸収感度が光の強度のほぼｎ乗に比例する。また、第１の蛍光体１１について、記録光に対する吸収率よりも、第１の光に対する吸収率の方が大きければ大きいほど、光パワー密度の高い集光点で、２光子吸収や多光子吸収等の非線形現象が生じ易くなる。その結果、良好な情報ビット５が形成できる。
【００４２】
本実施の形態の情報記録媒体では、図１Ｂに示すように、記録層において、第１の蛍光体１１と感光材料１０とが均一に混合されているので、後述する実施形態２の情報記録媒体よりも、第１の蛍光体１１と感光材料１０との距離が近い。そのため、よりはっきりとした輪郭の情報ビットを形成できる。
【００４３】
記録の際、感光材料１０は、第１の蛍光体１１から発生する第２の光の少なくとも一部を吸収して、例えば、屈折率や吸収スペクトル等の光学定数が変化するが（光学定数が変化した部分が情報ビット５となるが）、３次元的な記録を行う場合、光学定数の変化は、光学的損失が少ない点で屈折率の変化であることが好ましい。一方、第１の蛍光体１１はそれ自体光学定数は変化せず、触媒のように作用して記録感度を向上させる。
【００４４】
感光材料１０に直接例えば２光子吸収により情報ビットを記録する従来の情報記録媒体では、感光材料１０の吸収波長が、記録光の波長（以下「記録波長」とも言う。）の半分の波長を含んでいる必要がある。一方、本実施の形態の情報記録媒体では、感光材料１０の吸収波長は、必ずしも記録波長の半分の波長を含んでいる必要はなく、第２の光（蛍光）の波長が感光材料１０の吸収波長に含まれていればよい。一般に、感光材料よりも蛍光体の方が材料選択の自由度が高いので、本実施の形態の情報記録媒体では、記録波長の選択の自由度が高まる。
【００４５】
本実施の形態の情報記録媒体では、第２の光の波長が、記録波長および再生光の波長（以下「再生波長」とも言う。）の両波長よりも短くなるように第１の蛍光体１１を選択すると、高密度記録が可能となり好ましい。具体的には、第２の光の波長が、例えば、０．３μｍ以上０．５μｍ以下、より好ましくは０．１５μｍ以上０．５μｍ以下となるように、第１の蛍光体１１を選択すると好ましい。
【００４６】
感光材料１０としては、例えば、フォトクロミック材料、側鎖型液晶性高分子、またはフォトポリマー等の、フォトンモ−ドで記録できる材料が使用できる。フォトクロミック材料では、一旦記録された情報を消去可能であり、リライタブル（Ｒ／Ｗ）記録が行える。フォトクロミック材料には、例えば、ジアリールエテン、スピロピラン、ビオロゲン等、およびそれらの誘導体が挙げられる。例えば、アゾベンゼンの側鎖に液晶を結合させた側鎖型液晶性高分子では、記録後の情報ビット５の屈折率変化が大きく（例えば、Δｎ＝０．２〜０．５）、再生光のＳ／Ｎを大きくできる点において好ましい。また、偏光方向を記録でき、記録容量をほぼ２倍に増やすことが可能である。フォトポリマーは、ライトワンス記録に適しており、安定な記録が可能である。また、本実施の形態の情報記録媒体に用いられる感光材料１０としては、吸収波長が０．３μｍ〜０．５μｍの範囲内にあるものが適当である。
【００４７】
なかでも、熱に対して安定で、繰り返し記録に対する耐久性が高い記録層を形成できる、ヘテロ５員環をアリール基としてもつジアリールエテンを含んでいると好ましい。尚、上記ジアリールエテンには、様々な誘導体も含まれる。具体的には、1,2-Bis[2-methylbenzo[b]thiophen-3-yl]-3,3,4,4,5,5-hexafluoro-1-cyclopentene、2,3-Bis(2,4,5-trimethyl-3-thienyl)-maleic Anhydride、2,3-Bis(2,4,5-trimethyl-3-thienyl)maleimide、cis-1,2-Dicyano-1,2-bis(2,4,5-trimethyl-3-thienyl)ethene等が挙げられるが、これらに制限されない。
【００４８】
ジアリールエテンを感光材料１０として用いる場合、記録層１が、記録光および再生光に対して実質的に透明な樹脂をさらに含んでいると、ジアリールエテンの再結晶化を抑制できる点において好ましい。上記樹脂としては、ＰＭＭＡや紫外線硬化樹脂等が挙げられる。記録層１における、上記樹脂とジアリールエテンとの重量比は、１０：１００〜１００：１００程度が適当である。
【００４９】
また、感光材料１０は、第１の蛍光体１１が発生する第２の光の少なくとも一部を吸収して、例えば、屈折率や吸収スペクトル等の光学定数が変化する性質を有しているが、同時に、第１の波長の光の一部を吸収して光学定数が変化する性質を有していてもよい。感光材料１０が第１の光も吸収可能であると、第１の光および第２の光の両方の光によって情報を記録でき、記録感度が高まる。
【００５０】
すなわち、本実施の形態の情報記録媒体は、記録部を含み、記録部に記録光または再生光が照射されることにより情報が記録または再生される情報記録媒体であって、記録部が、波長がλ1／ｎの第１の光を吸収して第１の光よりも長波長の第２の光を発生する第１の蛍光体と、第１の光および第２の光を吸収して光学定数が変化する感光材料とを含んでいる。
【００５１】
例えば、感光材料に、吸収波長が０．３１μｍ〜０．４２μｍのジアリールエテンを、第１の蛍光体に、酸化亜鉛粒子（平均粒子径０．０２μｍ）を用いれば、第１の光の波長を０．３３μｍとすると、第１の蛍光体から発生する第２の光の中心波長は０．３９μｍとなる。第１の光および第２の光の波長はともに、ジアリールエテンの吸収波長（０．３１μｍ〜０．４２μｍ）に含まれているので、ジアリールエテンは、第１の光および第２の光を吸収できる。
【００５２】
このような情報記録媒体においては、第１の蛍光体の記録光に対するｎ光子吸収感度が、感光材料のそれよりも大きくなくても、記録感度を高めることは可能である。第１の蛍光体の記録光に対するｎ光子吸収感度が、感光材料の記録光に対するｎ光子吸収感度よりも大きいと、さらに記録感度が向上するので、好ましい。
【００５３】
また、感光材料１０は、第１の蛍光体１１が発生する第２の光の少なくとも一部を吸収して、例えば、屈折率や吸収スペクトル等の光学定数が変化する性質を有するが、第２の光より長波長の記録光や再生光に対しては、実質的に透明であることが望ましい。一方、第１の蛍光体１１については、第１の光に対する吸収率の方が、記録光および再生光に対する吸収率よりも大きいが、第１の蛍光体１１についても、記録光および再生光に対して実質的に透明であると好ましい。このように、感光材料１０および第１の蛍光体１１が、記録光および再生光に対して実質的に透明であると、記録光および再生光が、記録部３のうちの光の照射側から離れた側へ、それほど減衰されずに届く。そのため、より一層の三次元的な情報の記録および再生が可能となる。
【００５４】
第１の蛍光体１１が粒子である場合、その平均粒子径は、実質的に記録波長および再生波長より小さいと好ましい。回折損失を抑制して光損失を防ぐことができるからである。さらには、平均粒子径が、記録波長および再生波長のうちの短い方の波長の１／４より小さいと好ましい。回折損失のみならず散乱損失もかなり抑制でき、迷光が減らせ、光利用効率を高めることができる。粒子と感光材料との屈折率差が、例えば、０．５以下、さらには０．３以下となるように、第１の蛍光体および感光材料を選択すれば、散乱損失を実質的に問題ない程度にまで小さくでき、光利用効率がさらに高まる。尚、この場合、粒子の一部が凝集してみかけの粒径が記録波長および再生波長よりも長い粒子（凝集塊）が存在する場合も含まれる。また、粒子が凝集している場合でも、凝集した状態でみかけの粒径が記録波長および再生波長よりも短いことがより好ましい。
【００５５】
記録層１が、例えば、約１μｍ以下の薄膜である場合、感光材料１０と粒子１１との体積比は、１００：１〜１００：２００程度が適当である。体積比が上記範囲内であれば、粒子による散乱損失はそれほど問題とならず、記録感度は実用レベルである。特に、上記体積比は、１００：６０〜１００：１４０であると好ましい。情報ビット５は、感光材料１０が第１の蛍光体１１から発生する第２の光を吸収し、感光材料１０の光学定数が変化することにより形成されるので、第１の蛍光体１０が多いほど記録感度が高まると考えられるが、第１の蛍光体１１が多すぎると感光材料１０が少なくなりすぎて、屈折率変化量が小さくなりすぎ、情報ビット５が形成されにくくなる。上記体積比が１００：６０〜１００：１４０であると、記録感度が良く、良好な情報ビット５が形成でき、好ましい。
【００５６】
蛍光体には、感光材料よりも、所定の波長の記録光に対する２光子吸収感度が遥かに大きいものがある。具体的には、後述する第１の蛍光体には、２光子吸収感度が、ジアリールエテン（感光材料）の２光子吸収感度の数１０〜数１０００倍と高いものがある。多光子吸収により情報が記録される情報記録媒体では、波長λ1／ｎ（ｎは３以上の整数）の第１の光を吸収し、感光材料１０よりも記録光に対するｎ光子吸収感度が大きい第１の蛍光体１１を選択すればよい。
【００５７】
第１の蛍光体１１には、例えば、無機材料を用いることができる。無機材料を用いることにより、耐環境性の優れた記録層を形成できる。なかでも、直接遷移型の半導体材料は、そのエネルギーギャップに応じた波長の蛍光を発生するので好ましい。この特性は、２光子吸収や多光子吸収により情報ビット５を形成するのに適している。間接遷移型の半導体材料では、例えば、その平均粒子径が約１０ｎｍ以下であると、量子サイズ効果によりその粒子サイズに応じて蛍光を生じるようになり、第１の蛍光体１１として好適に用いることができる。エネルギーギャップが２．５ｅＶ以上８．３ｅＶ以下の半導体材料を用いると、第２の光の波長を、０．１５μｍ以上０．５μｍ以下に設定でき、高密度記録が可能となる。
【００５８】
半導体粒子は、平均粒子径が、例えば、数１０ｎｍ以下と小さくなると、多くの表面準位を持つようになる。粒子が多くの表面準位をもつと、表面の欠陥で励起子が無輻射失活して蛍光（第２の光）が生じにくくなる。そのため、半導体粒子は不活性化されていると好ましい。半導体粒子が不活性化されていると、第２の光の発生量を高めることができ、記録感度が向上する。不活性化の方法は色々あるが、例えば、パルス変調高周波誘導プラズマを用いて、水素をドーピングする方法（高濃度の水素を粒子に溶解させる方法）等が挙げられる。
【００５９】
直接遷移型の半導体粒子としては、例えば、エネルギーギャップが３．２ｅＶ（蛍光の波長（以下「蛍光波長」とも言う）０．３９μｍ）の酸化亜鉛（ＺｎＯ）、エネルギーギャップが３．６２ｅＶ（蛍光波長０．３４μｍ）の窒化ガリウム（ＧａＮ）、エネルギーギャップが２．６ｅＶ（蛍光波長０．４８μｍ）のセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、エネルギーギャップが２．５ｅＶ（蛍光波長０．５μｍ）のリン化アルミニウム（ＡｌＰ）、エネルギーギャップが３．６ｅＶ（蛍光波長０．３４μｍ）の硫化亜鉛（ＺｎＳ）、およびエネルギーギャップが２．５ｅＶ（蛍光波長０．５μｍ）の硫化カドミウム（ＣｄＳ）からなる群から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。
【００６０】
感光材料がジアリールエテンを含む場合は、ＺｎＯ、ＧａＮ、およびＺｎＳからなる群から選ばれる少なくとも１種が好ましい。これらの蛍光波長は、ジアリールエテンの吸収波長（感光波長）に含まれている。
【００６１】
間接遷移型の半導体粒子としては、例えば、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム(Ｇｅ)、酸化スズ（ＳｎＯ2）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化タングステン（ＷＯ3）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、および酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）からなる群から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。間接遷移型の半導体粒子の平均粒子径は約１０ｎｍ以下であることが好ましい。平均粒子径が小さいほど波長の短い蛍光（第２の光）を発生するので、高密度記録が可能となる。尚、平均粒子径が、３０ｎｍ〜５０ｎｍよりも大きくなると、蛍光が発生し辛くなる。
【００６２】
第１の蛍光体１１に用いられる他の無機材料としては、例えば、蛍光波長が０．３９μｍのユーロピウム付活ピロ燐酸ストロンチウム・マグネシウム（（Ｓｒ，Ｍｇ）2Ｐ2Ｏ7：Ｅｕ）や、蛍光波長が０．３５μｍのバリウムシリケート等が挙げられる。これらは、蛍光発生の効率が高いからである。
【００６３】
第１の蛍光体には、有機材料を用いてもよい。有機材料には有機蛍光色素が挙げられる。有機蛍光色素のなかでも、蛍光波長（第２の光の波長）が０．３μｍ〜０．５μｍに含まれる、２''',５'''−ジデシルパラセットフェニル（２''',５'''-didecyl-p-septphenyl）等のパラセットフェニル系色素が好ましい。高密度記録が可能だからである。
【００６４】
パラセットフェニル系色素を第１の蛍光体として用いる場合、第１の光の波長を、例えば、０．２０μｍ〜０．３８μｍに設定すれば、パラセットフェニル系色素は第２の光として、中心波長が０．３９μｍ（蛍光波長０．３６μｍ〜０．４５μｍ）の蛍光を発生する。この場合、感光材料１０には、吸収波長が０．３６μｍ〜０．４５μｍの材料を選択すればよい。また、記録波長は、２光子吸収による記録では、０．４μｍ〜０．７６μｍの範囲内で選択すればよい。
【００６５】
その他の有機蛍光色素としては、パラテルフェニル（ｐ−Ｔｅｒｐｈｅｎｙｌ、蛍光波長０．３４μｍ）、ＴＭＱ（蛍光波長０．３５μｍ）、ＢＰＢＤ−３６５（蛍光波長０．３６５μｍ）、ＰＢＤ（蛍光波長０．３６６μｍ）、ＰＰＯ（蛍光波長０．３７２μｍ）、パラクォータフェニル（ｐ−Ｑｕａｔｅｒｐｈｅｎｙｌ、蛍光波長０．３７４μｍ）、エクザライト３７７Ｅ（Ｅｘａｌｉｔｅ３７７Ｅ、蛍光波長０．３７７μｍ）、エクザライト３９２Ｅ（蛍光波長０．３９２μｍ）、エクザライト４００Ｅ（蛍光波長０．３９７μｍ）、エクザライト３５１（蛍光波長０．３５１μｍ）、エクザライト３７６（蛍光波長０．３７６μｍ）、エクザライト３８４（蛍光波長０．３８４μｍ）、エクザライト３８９（蛍光波長０．３８９μｍ）、エクザライト３９２Ａ（蛍光波長０．３９２μｍ）、エクザライト３９８（蛍光波長０．３９８μｍ）、エクザライト４０４（蛍光波長０．４０４μｍ）、エクザライト４１１（蛍光波長０．４１１μｍ）、エクザライト４１６（蛍光波長０．４１６μｍ）、エクザライト４１７（蛍光波長０．４１７μｍ）、エクザライト４２８（蛍光波長０．４２８μｍ）、ＢＢＱ（蛍光波長０．３８μｍ）、ＬＤ３９０（蛍光波長０．３９μｍ）、α−ＮＰＯ（蛍光波長０．４μｍ）、ＰＢＢＯ（蛍光波長０．４μｍ）、ＤＰＳ（蛍光波長０．４０６μｍ）、ＢＢＯ（蛍光波長０．４１μｍ）、ＰＯＰＯＰ（蛍光波長０．４１９μｍ）、Ｂｉｓ−ＭＳＢ（蛍光波長０．４２１μｍ）、スチルベン４２０（Ｓｔｉｌｂｅｎｅ、蛍光波長０．４２μｍ）、ＬＤ４２３（蛍光波長０．４２３μｍ）、ＬＤ４２５（蛍光波長０．４２５μｍ）、クマリン４４０（Ｃｏｕｍａｒｉｎ４４０、蛍光波長０．４４μｍ）、クマリン４４５（蛍光波長０．４４５μｍ）、クマリン４５０（蛍光波長０．４５μｍ）、クマリン４６０（蛍光波長０．４６μｍ）、クマリン４６６（蛍光波長０．４６６μｍ）、クマリン４７３（蛍光波長０．４７３μｍ）、クマリン４７８（蛍光波長０．４７８μｍ）、クマリン４８０（蛍光波長０．４８μｍ）、クマリン４８１（蛍光波長０．４８１μｍ）、クマリン４８５（蛍光波長０．４８５μｍ）、クマリン４８７（蛍光波長０．４８７μｍ）、ＬＤ４８９（蛍光波長０．４８９μｍ）、クマリン４９０（蛍光波長０．４９μｍ）、ＬＤ４９０（蛍光波長０．４９μｍ）、クマリン４９８（蛍光波長０．４９８μｍ）、クマリン５００（蛍光波長０．５μｍ）等が挙げられる。
【００６６】
感光材料と第１の蛍光体とがともに有機材料である場合、これらは記録層１内において互いに混合されているだけでもよいが、感光材料の側鎖に第１の蛍光体が結合しているか、または、第１の蛍光体の側鎖に感光材料が結合していると好ましい。このように、感光材料および第１の蛍光体のうちのいずれか一方の材料の側鎖に、他方の材料が結合された化合物を用いて記録層を形成すると、両者が隣接しているため、記録感度がより一層向上する。また、感光材料と粒子状の第１の蛍光体とを混合して記録層を形成する場合のように、感光材料と粒子状の第１の蛍光体とを均一性よく混ぜ合わせる必要がない。そのため、記録層の作製が容易となる。例えば、感光材料１０がジアリールエテンである場合、第１の蛍光体はパラセットフェニル系色素が好ましい。パラセットフェニル系色素の蛍光波長の中心波長は、ジアリールエテンの吸収波長の中心波長にほぼ一致しているからである。
【００６７】
上記化合物を形成する、感光材料と第１の蛍光体との配合割合は、感光材料１００質量部に対して、第１の蛍光体は１０〜５０質量部あると好ましい。感光材料の量が少なすぎると屈折率変化量が小さくなりすぎ、第１の蛍光体の量が少なすぎると、記録感度向上の効果が十分に得られないからである。
【００６８】
複数の中間層２（２ａ〜２ｅ）は、第１の光の波長（λ1／ｎ）から記録波長および再生波長のうちの大きい方の波長までの波長域（λ1／ｎ〜λ1または再生波長）の光に対して、実質的に透明な材料で形成されていることが望ましい。中間層２が、第１の光、記録光および再生光に対して実質的に透明であると、第１の光、記録光および再生光が、記録部のうちの光の照射側から離れた側へ、それほど減衰されずに届く。そのため、三次元的な情報の記録および再生が行い易い。
【００６９】
中間層２の材料としては、例えば、紫外線硬化樹脂、ＰＭＭＡ、ポリエステル樹脂等を用いることができる。また、記録層１に、感光材料または第１の蛍光体の再結晶化を抑制する目的で樹脂が添加されている場合、その樹脂と実質的に同じ樹脂で中間層を形成すれば、記録層と中間層との境界面において、化学反応、例えば侵食等の問題が生じることを抑制でき、好ましい。尚、ここで、実質的に同じ材料とは同種類の物質という意味であって、例えば重合度の違いで分子量が異なる場合であっても同じ材料である。
【００７０】
基板９および保護層４は、例えばポリカーボネート、ＰＭＭＡ、ノルボルネン樹脂、またはシクロオレフィン樹脂等にて形成できる。
【００７１】
次に、本実施の形態の情報記録媒体に対する記録再生方法について、具体例を挙げて説明する。下記の具体例は、２光子吸収による記録を前提とした例である。
【００７２】
第１の蛍光体１１として、例えば、半導体材料である酸化亜鉛（ＺｎＯ）粒子を用い、感光材料１０として、例えば、ジアリールエテンを用いた。ジアリールエテンは、光で記録可能なフォトンモードの記録材料である。酸化亜鉛粒子の平均粒子径は、記録波長（例えば、０．６６μｍ）および再生波長（例えば、０．６３μｍ）よりも実質的に小さく、例えば、０．０１μｍ〜０．０３μｍである。ジアリールエテンの吸収波長は０．３１μｍ〜０．４２μｍである。記録層１における酸化亜鉛粒子とジアリールエテンとの体積比は、例えば、１０：１００〜１００：１００程度とした。
【００７３】
酸化亜鉛粒子（第１の蛍光体）は、波長が約０．３８μｍ以下の光に対してはほぼ不透明である。したがって、２光子吸収による記録を前提にした場合、第１の光の波長は０．３８μｍ以下であればよいが、この例では、０．３３μｍとした。
【００７４】
記録層１に、例えば、ピークパワーが、１Ｗ〜４００Ｗ程度であり、パルス幅が、例えば１００フェムト秒〜１０ナノ秒と小さい記録光を照射すると、記録光が、対物レンズ６により集光されて光のパワー密度の高い部分（集光点）で、記録波長（例えば、０．６６μｍ）が半分（例えば、０．３３μｍ）になったかのような効果が生じ、酸化亜鉛粒子（第１の蛍光体１１）は、第２の光（例えば、０．３９μｍ）を発生する。次いで、第２の光をジアリールエテン（感光材料１０）が吸収する。ジアリールエテンは第２の光を１光子吸収することにより、その光学定数、例えば屈折率が変化し、情報ビット５が記録される。第２の光の波長は、例えば、０．３９μｍであるので、高密度記録が行える。尚、ジアリールエテンの１光子吸収感度が２光子吸収感度よりも高いことは言うまでもない。
【００７５】
この記録層１では、波長が０．６μｍの光に対してはほとんど透明であるので、再生に際しては、０．６μｍより長波長の、例えば、波長０．６３μｍの光を出射可能な半導体レーザを用いれば、複数の記録層１を通過する再生光の光損失を少なくできる。
【００７６】
次に、本実施の形態の情報記録媒体の製造方法について、図２Ａ〜図２Ｄを用いて説明する。
【００７７】
まず、基板９を用意し（図２Ａ参照）、基板９上に、例えば、スピンコート等の方法で、感光材料および第１の蛍光体を含む塗料を塗布して記録層１ａを形成する（図２Ｂ参照）。さらにその上に、例えばスピンコート法等の方法で、中間層の材料を含む塗料を塗布することにより中間層２ａを形成する（図２Ｃ参照）。さらにその上に、同様に記録層１ｂ、中間層２ｂ、記録層１ｃ・・・、記録層１ｆを繰り返し形成する。最後に、保護層４の材料を含む塗料を、記録層１ｆに塗布して保護層４を形成するか、またはフィルム形成法等を用いて記録層１ｆ上に保護層４を形成する（図２Ｄ参照）。このように、材料を塗布して記録層および中間層を形成することにより、容易に、かつ低コストで本実施の形態の情報記録媒体を作製できる。
【００７８】
また、中間層または記録層を余剰に形成し、余剰に形成した部分（つまり記録部３の一部であって、光が入射する側の部分）を保護層４としてもよい。すなわち、記録層１ｆ上に中間層２ａ〜２ｅと同様の層をさらに形成して保護層４とするか、または、記録層１ｆを厚く形成してその一部を保護層４として機能させることも可能である。このようにすれば、記録部３と別工程で保護層４を形成する必要がなくなり、保護層４を記録部と実質的に同じ材料とすることができる。
【００７９】
次に、本実施の形態の光学情報記録再生装置および記録再生方法について説明する。
【００８０】
図３に示すように、本実施の形態の光学情報記録再生装置の光学ヘッドには、再生用と記録用の２種類の光源２０ａ、２０ｂが設けられ、光源２０ａ、２０ｂから情報記録媒体２２までの光路中に、ビームスプリッタ１８ａ、１８ｂ、コリメータレンズ１６、フォーカス誤差信号／トラック誤差信号検出素子１５、立ち上げミラー１２１、球面収差補正素子１３、対物レンズ６が配置されている。光源２０ａは、波長が例えば０．６３μｍの再生用の半導体レーザ光源であり、光源２０ｂは、波長が例えば０．６６μｍであり、パルス幅が例えば１００フェムト秒〜１０ナノ秒の記録用の半導体パルスレーザ光源である。
【００８１】
尚、本実施の形態の光学情報記録再生装置においては、記録用の光源と再生用の光源とを別に設けているが、記録用の光源および再生用の光源を一つの光源で兼用することも可能である。この場合、例えば波長０．６６μｍの光源を用い、記録時にはパルス発振させてピークパワーの大きいレーザ光を出射し、再生時には連続発振させてピークパワーの小さいレーザ光を出射するように設定すれば、本実施の形態の情報記録媒体の記録および再生を実現できる。記録用の光源および再生用の光源を一つの光源で兼用すれば、光学情報記録再生装置の構成がより簡単となる。
【００８２】
２光子吸収による記録では、ピークパワーが高い方が記録のエネルギーの閾値が低くなり有利であるが、記録用のレーザ光のパルス幅が長くなるに従い、情報記録媒体２２に１ビットを記録するピークパワーの閾値が低下する傾向がある（ただし、記録エネルギーの閾値は大きくなる）。これは、レーザ光のパルス幅が長くなるとその分エネルギーが大きくなるためであると考えられる。比較的低いピークパワーで記録できれば、記録用の光源２０ｂの半導体レーザの構造を簡単にできる。ピークパワーが、例えば、５０Ｗ以下であると実用上好ましい。そのためには、パルス幅は６ピコ秒以上１０ナノ秒以下とすることが好ましい。尚、エネルギーの閾値は、レーザ光のパルス幅にピークパワー閾値を乗じた値である。
【００８３】
記録時においては、光源２０ｂから出射されたレーザ光２１ｂは、ビームスプリッタ１８ａによりｙ軸方向に折り曲げられ、コリメータレンズ１６により略平行光となり、回折型のフォーカス誤差信号／トラック誤差信号検出素子１５を透過（０次回折光利用）して、立ち上げミラー１２１によって光路をｚ軸方向に折り曲げられる。そして、ｚ軸方向に折り曲げられたレーザ光８は、球面収差補正素子１３を通過して、対物レンズ６によって情報記録媒体２２の記録部３に集光（収束光７）し、図１に示すように、情報ビット５（図１参照）が形成される。情報ビット５は、記録層の光学定数の変化を利用して形成されるが、本実施の形態では、主として感光材料１０の屈折率変化を利用して記録している。屈折率変化を利用した情報の記録では、光の吸収損失を低減できる。
【００８４】
再生時においては、光源２０ａから出射されたレーザ光２１ａは、ビームスプリッタ１８ａと１８ｂを透過して、コリメータレンズ１６により略平行光となり、回折型のフォーカス誤差信号／トラック誤差信号検出素子１５を透過（０次回折光利用）して、立ち上げミラー１２１によって光路をｚ軸方向に折り曲げられる。そして、ｚ軸方向に折り曲げられたレーザ光８は、球面収差補正素子１３を通過して、対物レンズ６によって情報記録媒体２２の記録部３に集光（収束光７）する。
【００８５】
情報ビットによって反射されたレーザ光は、逆方向に折り返し、対物レンズ６、球面収差補正素子１３、立ち上げミラー１２１を順に通過し、回折型フォーカス誤差信号／トラック誤差信号検出素子１５によって、複数の光に分岐され（１次回折光利用。ただし、図３においては簡略化のため、回折型フォーカス誤差信号／トラック誤差信号検出素子１５からビームスプリッタ１８ｂまでの光路において分岐光は図示せず。）、コリメータレンズ１６により収束光となり、さらにビームスプリッタ１８ｂにより−ｚ軸方向に偏向される。−ｚ軸方向に偏向された複数の分岐光１７ａ〜１７ｃは、ピンホールアレイ１４のそれぞれのピンホール１４ａ〜１４ｃを通過して光検出器１９ａ〜１９ｃで検出される。
【００８６】
また、本実施の形態においては、複数のピンホールを有するピンホールアレイ１４を分岐光１７ａ〜１７ｃ全体のほぼ焦点の位置に設置しているが、別々のピンホールを分岐光１７ａ〜１７ｃのそれぞれの焦点に対応する位置に配置してもよい。ピンホール１４ａ〜１４ｃの大きさをそれぞれ分岐光１７ａ〜１７ｃよりも小さくすることによって、収束光１７ａ〜１７ｃの中心部の光のみを検出し、収束光１７ａ〜１７ｃの周辺付近に分布する不要な高次収差光を除去することができる。これにより、再生信号だけでなくサーボの誤差信号のＳ／Ｎまでも向上させることができる。
【００８７】
尚、分岐光１７ａ〜１７ｃの周辺光を削除すると光量が低下するため、この場合は検出器１９ａ〜１９ｃにＡＰＤ（アバランシェフォトダイオード）を用いて信号強度を強めることが好ましい。複数の記録層を含む情報記録媒体の場合、材料の制限で検出光量が大きくとれないので、その理由からもＡＰＤを用いることが好ましい。
【００８８】
また、ピンホールアレイ１４ａ〜１４ｃの大きさを分岐光１７ａ〜１７ｃより小さくすることに代えて、分岐光１７ａ〜１７ｃより小さい面積の光検出器１９ａ〜１９ｃで分岐光１７ａ〜１７ｃをそれぞれ検出するようにしても、同様の効果が得られる。
【００８９】
さらに、トラック誤差信号に対応する分岐光１７ｂ、１７ｃのみをピンホールアレイ１４のピンホール１４ｂ、１４ｃに通過させて、分岐光１７ｂ、１７ｃを光検出器１９ｂ、１９ｃで検出し、フォーカス誤差信号に対応する分岐光１７ａはピンホールを通さないで、例えば４分割の光検出器１９ａで直接検出するようにしてもよい。このような配置では、フォーカス検出法として、例えば非点収差法を用いることができる。また、この時の光検出器１９ａの面積は、検出位置での分岐光１７ａの断面積より小さくすると高次収差成分を減らすことができる。
【００９０】
本実施の形態においては、対物レンズ６として、開口率ＮＡが大きい、例えば、０．８５の単レンズを用いたが、対物レンズ６は２枚組にしても良い。
【００９１】
本実施の形態では、既に記録された情報ビット５を通過しない順で、記録部３内に、順次、情報ビット５を３次元的に記録するようにした。このような順序で記録することにより、情報ビット５による、散乱光、不要回折光等の迷光を減らすことができる。具体的には、対物レンズ６からもっとも離れた位置に配置された記録層（図１では、記録層１ａ）から順に、近い記録層へと情報ビット５を形成することにより、上記順序は実現可能である。図１に示す情報記録媒体では、記録層１ａ、記録層１ｂ、記録層１ｃ、・・・というように、−ｚ軸方向に３次元的に記録すればよい。この時、収束光７が通過する記録層１の厚さが情報ビット５の記録深さにより異なるので、光源２０ａ、光源２０ｂから対物レンズ６までの光路中に設けた球面収差補正素子１３で、記録深さに応じて球面収差量を制御しながら記録することが好ましい。これにより、良好な情報ビット５を形成できる。球面収差補正素子１３には、屈折率分布が可変である液晶素子、または凹レンズと凸レンズとを組み合わせてアクチュエータで両レンズの光軸方向の間隔を可変にしたビームエキスパンダーや、ディフォーマブルミラーや反射マイクロミラーを並列配置し、光位相を制御して球面収差を補正するマイクロマシン等を利用できる。
【００９２】
尚、記録順については、情報ビット５の未記録部分が存在する場合は、収束光７が既に記録された情報ビット５を通過しないのであれば、常に−ｚ軸方向でなくともよい。
【００９３】
さらに、感光材料にフォトクロミック材料を用いた情報記録媒体に対して情報の記録および再生を行う光学情報記録再生装置では、消去用の光源を搭載していると好ましい。消去用の光源を搭載していると、リライタブル可能な光学情報記録再生装置を実現できる。２光子吸収を利用して情報を消去する場合は、例えば、波長が０．９８μｍの消去用のパルス半導体レーザを用いることができる。情報記録媒体に含まれる感光材料が、例えば、ジアリールエテンである場合、記録後のジアリールエテン（情報ビットが形成された箇所のジアリールエテン）は、緑色の光を吸収する。記録後のジアリールエテンが、波長０．４９μｍの光を吸収すると情報ビットが消去される。また、波長４５０ｎｍ〜５８０ｎｍの緑色発光ダイオード（ＬＥＤ）や、緑色の光を含む光を発するフラッシュランプ等を消去用の光源として用いれば、１光子吸収を利用して、複数の情報ビットを一括消去することができる。
【００９４】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の情報記録媒体およびその製造方法、並びに記録再生方法、光学情報記録再生装置について、図４Ａおよび図４Ｂを用いて説明する。
【００９５】
図４Ａは、本実施の形態の情報記録媒体の断面構成および情報を記録および再生する様子を示している。図４Ｂは、図４Ａに示した記録層の拡大図である。
【００９６】
図４に示すように、本実施の形態の情報記録媒体には、基板３９上に記録部３３および保護層３４が形成されている。記録部３３は、記録層および記録補助層の積層体が、中間層を介して複数積層されている。すなわち、記録部３３には、基板３９側から、記録補助層３７ａ，記録層３１ａ，中間層３２ａ，記録補助層３７ｂ、記録層３１ｂ、中間層３２ｂ・・・、中間層３２ｅ、記録補助層３７ｆおよび記録層３１ｆがこの順に積層されている。本実施の形態の情報記録媒体は、記録部３３に複数の記録層を含むことで、平面的な情報の記録に加えて、厚さ方向に複数層重ねて情報の記録を行うことができる３次元的な記録を可能としている。尚、以下、記録層３１ａ〜３１ｆのうち任意の記録層について述べるときは記録層３１とし、中間層３２ａ〜３２ｅのうち任意の中間層について述べるときは中間層３２とし、記録補助層３７ａ〜３７ｆのうち任意の記録補助層について述べるときは記録補助層３７とする。
【００９７】
図４Ｂは、記録層３１および記録補助層３７（図４Ａに示す領域３６内）の拡大図である。図４Ｂに示すように、記録補助層３７が記録層３１に接して設けられている。記録補助層３７は、バインダーとしての樹脂４０等に粒子状の第１の蛍光体４２が分散されて形成されており、記録層３１は、感光材料から形成されている。尚、記録層３１は、感光材料以外に、例えば、ＰＭＭＡや紫外線硬化樹脂等の、記録光および再生光に対して実質的に透明な樹脂を含んでいてもよい。記録補助層３７に含まれる樹脂（バインダー）の量は、記録補助層３７の形状を保持できれば特に制限はなく、例えば、１体積％〜１０体積％程度含まれていればよい。
【００９８】
上記樹脂（バインダー）は、記録光および再生光に対して実質的に透明であることが必要とされる。バインダーは、第１の蛍光体４２から発生する蛍光（第２の光）により光学定数が変化する材料である必要はなく、むしろ変化しない方が好ましい。本実施の形態の情報記録媒体では、上記樹脂（バインダー）が記録材料として機能するのではなく、記録層３１に記録がなされるからである。上記樹脂(バインダー)としては、例えば、ＰＭＭＡ、ポリメチルアクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリビニルアルコール等が挙げられる。
【００９９】
本実施の形態１の情報記録媒体のように、記録層に第１の蛍光体が含まれた形態では、記録層に含まれる感光材料の量が減る。感光材料は、情報の記録前後において屈折率等の光学定数が変化するが、蛍光体については変化しない。したがって、記録層に蛍光体が含まれた形態では、情報の記録前後において屈折率等の光学定数の変化量が小さくなる。本実施の形態の情報記録媒体のように、記録層３１には蛍光体を含めず、記録層３１とは別に第１の蛍光体４２を含む記録補助層３７を設けると、記録層３１における光学定数の変化量を大きくできる。また、感光材料と粒子状の第１の蛍光体とを混合して記録層を形成する形態のように、感光材料と第１の蛍光体とを均一性よく混ぜ合わせる必要がない。そのため、記録層の作製が容易である。
【０１００】
図４Ａでは、記録層側から記録光および再生光を照射しているが、これに制限されない。記録補助層側から、記録光および再生光を照射しても、情報を記録および再生できる。
【０１０１】
第１の蛍光体４２は、実施の形態１で説明した情報記録媒体の記録層１に含まれる第１の蛍光体と同様の性質および機能を有し、同様の材料である。図４Ｂに示した例では、第１の蛍光体４２は粒子であるが、これに制限されない。また、第１の蛍光体４２は、有機材料であってもよい。第１の蛍光体４２が有機材料である場合は、バインダーを用いなくても、凹凸が少なく、良好な記録補助層を形成できる。
【０１０２】
また、基板３９、保護層３４、および中間層３２は、実施の形態１の情報記録媒体における基板９、保護層４、および中間層２と同様の機能を有し、同様の材料にて形成できる。
【０１０３】
次に、本実施の形態の情報記録媒体に対する記録再生方法について説明する。
【０１０４】
本実施の形態の情報記録媒体は、実施の形態１の情報記録媒体の記録層１のように、記録光の集光部で記録補助層３７に２光子吸収等の非線形現象が誘起されて、第１の蛍光体４２が、あたかも波長が記録波長λ1の半分の光（第１の光）を吸収したかのように第２の光（蛍光）を発生する。第２の光は記録補助層３７に接して設けられた記録層３１の感光材料に吸収される。第２の光を吸収した感光材料４０は光学定数が変化し、情報ビット３５が形成される。本実施の形態の情報記録媒体においても、実施の形態１の情報記録媒体と同様に、感光材料４０には、記録光および再生光に対する吸収率よりも、第２の光に対する吸収率の方が高い材料が選択されている。また、第１の蛍光体４２の記録光に対する２光子吸収感度は、感光材料４０の記録光に対する２光子吸収感度よりも大きい。そのため、本実施の形態の情報記録媒体では、感光材料４０に直接２光子吸収により情報を記録する従来の情報記録媒体よりも、情報の記録が、高感度および高速に行われる。
【０１０５】
尚、多光子吸収により記録を行う情報記録媒体では、実施の形態１と同様に、波長λ1／ｎ（ｎは３以上の整数）の第１の光を吸収し、感光材料４０よりもｎ光子吸収感度が大きい第１の蛍光体４２を選択すればよい。
【０１０６】
本実施の形態の情報記録媒体を製造する方法は、実施の形態１の場合と同様に、材料を順次塗布することにより各層を形成することが好ましい。容易に且つ低コストで作製できるからである。
【０１０７】
また、本実施の形態の情報記録媒体する記録再生方法も、実施の形態１と同様であり、図３に示した光学情報記録再生装置を用いて情報の記録および再生を行うことができる。ただし、本実施の形態では、対物レンズ６に、２枚組みのレンズ（６ａ，６ｂ）を用いている(図４Ａ参照)。
【０１０８】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３の情報記録媒体およびその製造方法、並びに記録再生方法、光学情報記録再生装置について、図５Ａおよび図５Ｂを用いて説明する。
【０１０９】
図５Ａは、本実施の形態の情報記録媒体の断面構成および情報を記録および再生する様子を示している。図５Ｂは、図５Ａに示した記録層の拡大図である。
【０１１０】
図５Ａに示すように、本実施の形態の情報記録媒体には、基板５９上に記録部５３および保護層５４が形成されている。実施の形態１〜３の情報記録媒体と異なるのは、記録部５３の全体が記録層５１として機能している点である。記録部５３（記録層５１）の厚みは、記録光の波長および再生光の波長のうちの長い方の波長の２倍以上であると好ましい。記録層５１内のほぼ同一平面上に情報ビット５５の列を記録し、このようなビット列という仮想的な記録面（５１ａ〜５１ｆ）を記録層５１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。尚、図５Ａにおいて、６は対物レンズであり、７は収束光であり、８はレーザ光である。
【０１１１】
図５Ｂは、記録層５１(図６に示す領域５６内)の拡大図である。図５Ｂに示すように、記録層５１は、感光材料５１０に第１の蛍光体５７が分散されて形成されている。第１の蛍光体５７は、実施の形態１で説明した第１の蛍光体と同様の性質および機能を有し、同様の材料である。図５Ｂで示した例では、第１の蛍光体５７は粒子であるが、これに制限されない。第１の蛍光体５７は、有機材料であってもよい。また、感光材料５１０についても、実施の形態１で説明した感光材料と同様の性質および機能を有し、同様の材料である。
【０１１２】
本実施の形態の情報記録媒体を製造する方法としては、実施の形態１と同様に、感光材料５１０と第１の蛍光体５７とを含む塗料を基板５９上に塗布することにより形成する方法や、記録層５１（記録部５３）をキャスティングや射出成形により形成する方法がある。これらの方法によれば、容易に、且つ低コストで情報記録媒体を作製できる。
【０１１３】
また、本実施の形態の情報記録媒体する記録再生方法も、実施の形態１と同様であり、図３に示した光学情報記録再生装置を用いて情報の記録および再生を行うことができる。
【０１１４】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４の情報記録媒体およびその製造方法、並びに記録再生方法、光学情報記録再生装置について、図６Ａおよび図６Ｂを用いて説明する。
【０１１５】
図６Ａは、本実施の形態の情報記録媒体の断面構成および情報を記録および再生する様子を示している。図６Ｂは、図６Ａに示した記録層の拡大図である。
【０１１６】
図６Ａに示すように、本実施の形態の情報記録媒体には、基板６９上に記録部６３および保護層６４が形成されている。記録部６３は、複数の記録層６３ａ〜６３ｆと複数の中間層６２ａ〜６２ｅとを含み、記録層と中間層とが交互に積層されている。尚、以下、記録層６１ａ〜６１ｆのうちの任意の記録層について述べるときは記録層６１とし、中間層６２ａ〜６２ｅのうちの任意の中間層について述べるときは中間層６２とする。
【０１１７】
図６Ａに示すように、本実施の形態の情報記録媒体についても、実施の形態１と同様に、情報の記録時および再生時には、保護層４が光の入射側となる。記録時には、レーザ光８を対物レンズ６（組レンズ６ａ，６ｂ）により記録層１ａ〜１ｆのいずれかに集光して（収束光７）、情報ビット６５を形成する。再生時には、レーザ光８を対物レンズ６（組レンズ６ａ，６ｂ）により所望の記録層６１ａ〜６１ｆに集光し（収束光７）、情報ビット５によって反射された光を利用して情報を再生する。
【０１１８】
図６Ｂは、記録層６１（図６Ａに示す領域６６内）の拡大図である。本実施の形態の情報記録媒体が実施の形態の１の情報記録媒体と異なるのは、記録層６１が、波長がλ2／ｎの第３の光を吸収して第３の光よりも長波長の第４の光を発生する第２の蛍光体６８をさらに含んでいることである。λ2は消去用の光源から出射される消去光の波長である。第４の光の波長は、第１の蛍光体６７から発生した蛍光（第２の光）を吸収して情報が記録された感光材料６１０の吸収波長域のうちの、消去に適した吸収波長域、例えば、λ1／ｎよりも長く、かつ上記吸収波長域に含まれる。第２の蛍光体６８の消去光に対するｎ光子吸収感度は、情報が記録された感光材料６１０の消去光に対するｎ光子吸収感度よりも大きい。そのため、本実施の形態の情報記録媒体では、２光子吸収による情報の消去感度が向上している。第２の蛍光体６８は、第１の蛍光体６７と同様に、無機材料、有機材料のいずれであってもよい。
【０１１９】
尚、第１の蛍光体６７は、実施の形態１で説明した第１の蛍光体と同様の性質および機能を有し、同様の材料である。図６Ｂで示した例では、第１の蛍光体６７および第２の蛍光体６８は粒子であるが、これに制限されない。第１の蛍光体６７および第２の蛍光体６８のうちの少なくとも一方は、有機材料であってもよい。感光材料６１０については、情報を消去可能なフォトンモード記録材料、例えば、ジアリールエテン等が用いられる。
【０１２０】
吸収波長が０．３１μｍ〜０．４２μｍのジアリールエテンを用いた場合、情報ビットの消去に適した吸収波長は、例えば、０．４５μｍ〜０．５７μｍである。記録後に、情報ビット６５に、波長０．４５μｍ〜０．５７μｍの光を吸収させれば、情報の消去が行える。
【０１２１】
例えば、２光子吸収により情報を記録および再生することを前提とした場合、第１の蛍光体６７として、例えば、波長０．３３μｍの光（第１の光）を吸収して、例えば、波長０．３４μｍ〜０．４２μｍの光（第２の光）を発生する材料を用い、第２の蛍光体６８には、例えば、波長０．４９μｍの光（第３の光）を吸収して、例えば、波長０．５０μｍ〜０．５７μｍの光（第４の光）を発生する蛍光体を選べばよい。この場合、記録光の波長は、例えば、０．６６μｍであり、再生光の波長は、例えば、０．６３μｍであり、消去光の波長は、０．９８μｍである。
【０１２２】
本実施の形態の情報記録媒体では、第１の蛍光体６７と第２の蛍光体６８は、有機蛍光色素が特に適している。有機蛍光色素は、吸収波長域が狭い。そのため、吸収波長および蛍光波長が互いに重複しないように、第１の蛍光体６７と第２の蛍光体６８とを選択でき、記録感度および消去感度をともに高めることができる。
【０１２３】
第１の蛍光体６７に、例えば、パラセットフェニル系色素を、第２の蛍光体６８に、例えば４,４'-ビスジフェニルアミノスチルベン等のジフェニルアミノスチルベン系色素を、感光材料６１０に、例えばジアリールエテンを用いると好ましい。パラセットフェニル系色素の蛍光波長の中心波長は、ジアリールエテンの吸収波長の中心波長にほぼ一致しており、ジフェニルアミノスチルベン系色素の蛍光波長の中心波長は、情報が記録されたジアリールエテンの吸収波長の中心波長にほぼ一致しているからである。また、これらの色素は、ジアリールエテンに混ざり易いので、均一性の優れた記録層を形成できる。
【０１２４】
また、記録層６１において、感光材料６１０、第１の蛍光体６７および第２の蛍光体６８は単に混合されているだけでもよいが、感光材料、第１の蛍光体および第２の蛍光体からなる群から選ばれる１種の材料の側鎖に、残りの２種の材料のうちの少なくとも１種の材料が結合されていると好ましい。感光材料、第１の蛍光体および第２の蛍光体からなる群から選ばれる１種の材料と、残りの２種の材料のうちの少なくとも１種の材料とが隣接しているため、記録感度および／または消去感度がより一層向上する。また、感光材料と、第１の蛍光体６７と第２の蛍光体とを均一性よく混ぜ合わせる必要がない。そのため、記録層の作製が容易となる。
【０１２５】
図６Ａでは、記録層６１と中間層６２とが交互に積層された多層構造をしているが、実施の形態３の情報記録媒体のように、記録部全体が記録層となっていてもよい。また、感光材料６１０、第１の蛍光体６７、第２の蛍光体６８とがそれぞれ別々の層に含まれ、それらが積層された構造をしていてもよい。
【０１２６】
また、本実施の形態の情報記録媒体では、記録部６３は、第１の蛍光体を含む第１の記録補助層と、第２の蛍光体を含む第２の記録補助層と、第１の記録補助層および第２の記録補助層のそれぞれに接するようにこられの間に配置され感光材料を含む記録層とを含んでいてもよい。この場合、第１の記録補助層と、第２の記録補助層と、記録層とからなる積層体が複数設けられ、互いに隣接する積層体間には、記録光および再生光に対して実質的に透明な中間層が設けられていてもよい。
【０１２７】
本実施の形態の情報記録媒体を製造する方法としては、例えば、感光材料と第１の蛍光体と第２の蛍光体とを含む塗料を基板４９上に塗布して記録層を形成する工程と、記録光および再生光に対して実質的に透明な材料からなる塗料を塗布することにより中間層を形成する工程とを交互に行う方法がある。
【０１２８】
本実施の形態の情報記録媒体に対して情報の記録および再生を行う光学情報記録再生装置は、消去用の光源を備えている。
【０１２９】
本実施の形態の情報記録媒体する記録再生方法については、実施の形態１と同様である。
【０１３０】
以上、実施の形態１〜４において本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、それぞれの実施の形態の情報記録媒体およびその製造方法、並びに記録再生方法、光学情報記録再生装置の構成を組み合わせることも可能であり、同様の効果を奏することもできる。また、本発明の情報記録媒体および光学情報記録再生装置には、追加型以外に書換え型も含まれる。
【０１３１】
また、本実施の形態１および４においては、記録層を６層含む情報記録媒体について説明したが、積層数はこれに限定されず、２層以上１００層以下の範囲で積層可能である。
【０１３２】
また、実施の形態１〜４においては、情報記録媒体として光ディスクを例に挙げて説明したが、カード状やドラム状、テープ状の製品に応用することも、本発明の範囲に含まれる。
【０１３３】
尚、上記実施の形態で用いた対物レンズとコリメータレンズは便宜上名づけたものであり、一般にいうレンズと同じである。
【０１３４】
次に、本発明の情報記録媒体の実施例について説明する。下記の実施例の情報記録媒体は、実施の形態１で説明した図１に示す情報記録媒体の一例である。
【実施例１】
【０１３５】
表面にトラック溝（ピッチ０．５１μｍ、溝深さ０．２μｍのグルーブ記録用の溝）が形成された厚さ１．１ｍｍのポリカーボネート（吸収波長０．３６μｍ以下）からなる基板９上に、厚さ０．１μｍの記録層１と、厚さ３μｍの中間層２とを交互にスピンコート法で形成して記録部３を形成し（記録層１ａ〜１ｆ、中間層２ａ〜２ｅ）、さらに厚さ７５μｍのポリカーボネート（吸収波長０．３６μｍ以下）からなる保護層４を形成した。
【０１３６】
記録層１ａ〜１ｆはそれぞれ、２''',５'''−ジデシルパラセットフェニル（蛍光波長０．３９μｍ、０．６６μｍの光に対する２光子吸収感度は上記ジアリールエテンの５００倍）５０体積％と、ジアリールエテン（吸収波長０．３１μｍ〜０．４２μｍ）５０体積％とを含む塗料を用いて形成した。中間層２ａ〜２ｅは、紫外線硬化樹脂（吸収波長０．３６μｍ以下）を含む塗料を用いて形成する。
【０１３７】
図７には、実施例１の情報記録媒体に対し、２光子吸収により記録することを前提として、パルス幅を変化させて波長６６０ｎｍのパルスレーザ光を照射し、１ビット記録時のエネルギー閾値およびピークパワー閾値を測定した結果が示されている。パルスレーザ光のパルス幅が長くなるに従い、情報記録媒体に１ビットを記録するピークパワーの閾値が低下する傾向が見られた。パルス幅を５ピコ秒以上とすることにより、ピークパワー閾値を５０Ｗ以下に抑えることができた。パルス幅を３ナノ秒としたときには、ピークパワー閾値２．２Ｗで情報ビットを形成できた。
【０１３８】
一方、１ビットの記録に必要なエネルギー閾値は、１００フェムト秒のレーザ光に対して最も低く３６マイクロＪであり、それよりパルス幅が長くなると徐々に大きくなる傾向がみられた。パルス幅を３ナノ秒以下とすることにより、エネルギー閾値を６ナノＪ以下に抑えることができた。
【０１３９】
以上の結果より、実施例１の情報記録媒体によれば、パルス幅を３ナノ秒とした場合、ピークパワーが２．２Ｗのレーザ光を用いて、１パルスで１つの情報ビットを形成できることが確認された。
【０１４０】
（比較例）
記録層１a〜１ｆを、ジアリールエテン（吸収波長０．３１μｍ〜０．４２μｍ）のみを用いて形成したこと以外は、実施例１と同様にして情報記録媒体を作製した。
【０１４１】
図８には、比較例の情報記録媒体に対し、２光子吸収により記録することを前提として、パルス幅を変化させて波長６６０ｎｍのパルスレーザ光を照射し、１ビット記録時のエネルギー閾値およびピークパワー閾値を測定した結果が示されている。図８に示すように、比較例の情報記録媒体では、パルス幅を３ナノ秒とした場合、ピークパワーが２００Ｗのレーザ光を用いて、１パルスで１つの情報ビットを形成できることが確認された。
【０１４２】
実施例の情報記録媒体と比較例の情報記録媒体とを比較すると、実施例の情報記録媒体では、ピークパワーが３Ｗ以下のレーザ光を用いて、１パルスで１つの情報ビットを形成できたが、比較例の情報記録媒体では、ピークパワーが３Ｗ以下のレーザ光を用いて、１パルスで１つの情報ビットを形成することはできなかった。また、パルス幅を１００フェムト秒〜１０ナノ秒とした場合、実施例の情報記録媒体の記録感度は、比較例の情報記録媒体のそれの約１００倍に向上していることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【０１４３】
本発明の情報記録媒体およびその製造方法、並びに記録再生方法、光情報記録再生装置によれば、記録感度が向上し、従来のように非常に高いピークパワーを有するレーザ光でなくても１パルスで１つの情報ビットを形成することができる。したがって、高感度および高速記録が可能な情報記録媒体および光学情報記録再生装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の実施の形態１における情報記録媒体の断面構成および情報を記録／再生する様子を示す説明図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａに示す情報記録媒体の記録層の拡大図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の実施の形態１における情報記録媒体の各製造工程における断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の実施の形態１における情報記録媒体の各製造工程における断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明の実施の形態１における情報記録媒体の各製造工程における断面図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは、本発明の実施の形態１における情報記録媒体の各製造工程における断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１における光学情報記録再生装置の光学ヘッドを示す略構成図ある。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の実施の形態２における情報記録媒体の断面構成および情報を記録／再生する様子を示す説明図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａに示す情報記録媒体の記録層の拡大図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の実施の形態３における情報記録媒体の断面構成および情報を記録／再生する様子を示す説明図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａに示す情報記録媒体の記録層の拡大図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の実施の形態４における情報記録媒体の断面構成および情報を記録／再生する様子を示す説明図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図６Ａに示す情報記録媒体の記録層の拡大図である。
【図７】図７は、本発明の実施例の情報記録媒体における１ビット記録時のエネルギー閾値およびピークパワー閾値とレーザ光のパルス幅との関係を示す図である。
【図８】図８は、比較例の情報記録媒体における１ビット記録時のエネルギー閾値およびピークパワー閾値とレーザ光のパルス幅との関係を示す図である。
【図９】図９は、従来の情報記録媒体の一例の断面構成および信号を記録／再生する様子を示す説明図である。
【国際調査報告】
2004107040.tif 000012
2004107040.tif 000013
2004107040.tif 000014
2004107040.tif 000015
2004107040.tif 000016