(57)【要約】本発明は、光学ビームを用いて読込み可能な情報を記録する光学式記録担体に係る。目的は、光学式記録担体によって達成される。該光学式記録担体は、増幅自然放射（ＡＳＥ）励起の強度閾値を上回る強度を有する光学ビームによって刺激される際にＡＳＥを示す材料を有する少なくとも１つの情報層有する。本発明はまた、ＡＳＥ材料を有して光学式記録担体から情報を読み込む読込み装置及び方法に係る。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学ビームを用いて読込み可能である情報を記録する光学式記録担体であって、
増幅自然放射（ＡＳＥ）励起の強度閾値を上回る強度を有する前記光学ビームによって刺激される際にＡＳＥを示す材料を有する少なくとも１つの情報層を有する、
光学式記録担体。
【請求項２】
前記材料は、染料を有する、ことを特徴とする、
請求項１記載の光学式記録担体。
【請求項３】
前記材料は、ＤＮＡ及び染料を有する、ことを特徴とする、
請求項１記載の光学式記録担体。
【請求項４】
前記染料は、４−［４−（ジメチルアミノ）スチリル］−１−ドコシルピリジニウムブロミド（ＤＭＡＳＤＰＢ）を有する、ことを特徴とする、
請求項２記載の光学式記録担体。
【請求項５】
前記染料は、１，３，５，７，８−ペンタメチル−２，６−ジ−ｔ−ブチルピロメテン−ジフルオロボレート化合物（ＰＭ５９７）を有する、ことを特徴とする、
請求項２記載の光学式記録担体。
【請求項６】
前記染料は、４−［Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）−Ｎ−（メチル）アミノフェニル］−４’−（６−ヒドロキシ−ヘキシルスルホニル）スチルベン（ＡＰＳＳ）を有する、ことを特徴とする、
請求項２記載の光学式記録担体。
【請求項７】
少なくとも２つの情報層と、前記少なくとも２つの情報層を分ける少なくとも１つのスペーサ層とによって特徴付けられ、
前記少なくとも１つのスペーサ層は、前記光学ビーム及び前記材料によって放射された光に対して透明である、
請求項１記載の光学式記録担体。
【請求項８】
光学ビームによって刺激される際に増幅自然放射（ＡＳＥ）を示す材料を有する少なくとも１つの情報層を有する光学式記録担体から情報を読み込む読込み装置であって、
ＡＳＥ励起の強度閾値を上回る強度を有し且つ前記少なくとも１つの情報層上へと方向付けられるべき前記光学ビームを放射する光源と、
前記ＡＳＥ材料によって放射された光を主に検出する検出手段と、
を有する、
読込み装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つの情報層上で前記光学ビームを集束させ、焦点における前記ＡＳＥ励起強度閾値を上回る強度を有する手段、を更に有する、
請求項８記載の読込み装置。
【請求項１０】
後方方向の放射を検出する第１の検出手段と、前方方向の放射を検出する第２の検出手段とによって特徴付けられる、
請求項８記載の読込み装置。
【請求項１１】
光学ビームによって刺激される際に増幅自然放射（ＡＳＥ）を示す材料を有する少なくとも１つの情報層を有する光学式記録担体から光学情報を読み込む方法であって、
前記少なくとも１つの情報層上に前記光学ビームを集束させ、前記少なくとも１つの情報層においてＡＳＥ励起の強度閾値を上回る強度を生成する段階と、
前記ＡＳＥ材料によって放射される光を主に検出する段階と、
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学ビームを用いて読込み可能な情報を読み込む光学式記録担体に係る。本発明は更に、光学式記録担体から情報を読み込む読込み装置に係る。本発明はまた、光学式記録担体から情報を読み込む方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ、ビデオシステム、マルチメディア等に対するデジタル情報の信頼性の高い記録担体における需要は増大している。かかる記録担体は、高容量を有するべきである。現在要求される記憶容量は、三次元（３Ｄ）格納の使用を必要とする。この技術においては、複数の情報層がディスクにおいて互いに重ねられる。多層ディスクにおいては、情報層は、記録及び読込みに対してアドレス及び選択されなければならない。
【０００３】
近年の多層技術は、米国特許第６，００９，０６５号明細書（特許文献１）等より既知である通り、記憶材料として蛍光材料を使用する。情報層は、厚いスペーサ層によって分けられる。層は、その上に記録／読込みレーザビームを集束することによって、記録／読込みに対してアドレスされ得る。記録に対する選択性は、非アドレス層において更に高い焦点での記録レーザビームの強度によって達成され、従って、閾値温度を上回る所望の点のみを加熱し、蛍光材料を蛍光不活性材料に低下させる。
【０００４】
アドレス層を読み込むことは、その上に読込みレーザビームを集束させることによって達成され得る。１つの集束された読込みレーザビームによる３Ｄ光学データの読込みの後には、集束された読込みレーザビームの円錐面内に収容された非アドレス層からの多数の蛍光部分の蛍光が必然的に続く。読出し選択性は、共焦点検出の使用によって達成され得る。集光器／検出器又は小さな集光器／検出器の前面におけるピンホールは、非アドレス層からではなく、アドレス層からの蛍光放射光のみを検出するよう使用される。
【０００５】
蛍光放射は、ディスクの情報及び／又は下方で集光器によって検出され得る。上述された多層の技術の不利点は、等方放射の低い収集効率である。ＮＡ＝０．６を有する対物レンズに対して、蛍光性多層光学情報担体の収集効率は約４％である。
【特許文献１】米国特許第６，００９，０６５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明は、より高い収集効率を有する光学式記録担体を与えることを目的とする。本発明は更に、高い収集効率を有する簡易な読込み装置及び対応する方法を与えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、本発明に従って光学式記録担体によって達成される。該光学式記録担体は、光学ビームを用いて読込み可能である情報を記録し、増幅自然放射（ＡＳＥ）励起の強度閾値を上回る強度を有する前述の光学ビームによって刺激される際にＡＳＥを示す材料を有する少なくとも１つの情報層を有する。
【０００８】
本発明は、光学ビームによって刺激される非等方放射を放射する材料を使うという考えに基づく。非等方放射は、適切な読出し装置によってより効率的に収集され得、よって収集効率は向上し、読出しが円滑になる。本発明に従って、光学ビームによって刺激される増幅自然放射（ＡＳＥ）を放射する材料は、少なくとも１つの情報層において有される。ＡＳＥ材料から放射された光は、前方及び後方方向において光学ビーム方向に沿って非常に方向性があり、ディスク等の単純な光学式記録担体の上方及び下方で収集され得る。有利には、放射された光のパルスの検出は、かかるパルスが狭い分光幅を有するため円滑にされ、より無色の光収差をもたらす。
【０００９】
多層の記録担体は、少なくとも２つ、通常は複数の積重ね情報層を有する。非アドレス層からの背景雑音を低減するよう、また、情報層を熱的に隔離するよう、該情報層はスペーサ層によって分けられる。各情報層はトラックを有し、該トラックにおいて情報は、ＡＳＥ活性及びＡＳＥ不活性部分の交代シーケンスによってコード化される。ＡＳＥ活性材料は蛍光である。本発明の望ましい一実施例によれば、格納された情報を読み込むよう使用されるのは、ＡＳＥ活性材料の蛍光特性ではなく、ＡＳＥ特性である。
【００１０】
多層記録担体を読み込むよう、光学ビームは、ＡＳＥ活性材料を刺激するようアドレス層上で収束される。故に、積重ね情報層は、高い記憶容量を有し、読み出され得る。光学ビームが高い損失を有さずアドレス層に達するよう、スペーサ層は光学ビームに対して透明である。追加的には、スペーサ層は、ＡＳＥ材料から放射された光に対して透明である。故に、放射された光は、層をわたることができ、少なくとも１つの検出手段によって検出され得る。
【００１１】
蛍光と比較して、ＡＳＥはより高い励起強度閾値（本願ではＡＳＥ励起強度閾値と称される）で発生する。原理上、全ての蛍光有機及び無機材料は、ＡＳＥ活性材料として使用され得る。現在までは、ＡＳＥ活性材料を光学式記録担体における記憶材料として使用することは考えられていなかった。それは、励起強度閾値が高く、適切な光学ビーム強度を有する対応する読出し装置が市販されていないためである。
【００１２】
驚くべきことには、特定の材料が低いＡＳＥ励起強度閾値を有し、光学ビームの最近の進展が、より高い強度を有する安価なレーザをもたらすことが判明した。
【００１３】
本発明の望ましい一実施例において、ＡＳＥ活性材料は、染料を有する。染料は、従来のレーザ染料であり得、キャビティを有して及び有さずにレーザ用として使用される。可能なレーザ染料はＰＭ５９７である。他の染料はＡＰＳＳである。これらの染料は比較的容易に入手可能である。
【００１４】
低い励起強度閾値を有するＡＳＥ活性材料は、ＤＮＡ及び染料である。近年、ＤＮＡは、従来のレーザ染料に対して、また一般的な染料に対しても励起エネルギ閾値（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  Ｖｏｌ．８１，  Ｎｏ．８，  ２００２年）を低下させることが分かった。かかる染料に対する具体例は、ＤＭＡＳＤＰＢである。故に、より低い強度を有する光学ビーム及びより多種にわたる染料は、ＡＳＥを得るよう使用され得る。
【００１５】
ＡＳＥ活性材料は、ＲＯＭ及びＷＯＲＭ技術において使用され得る。ＲＯＭ実行においては、各情報層において事前にエンボス加工された穴がＡＳＥ活性材料で充填される。ＷＯＲＭ実行においては、各情報層においてディスク等を取り巻く事前にエンボス加工された溝がＡＳＥ活性材料で同心円状に充填され得る。溝における部分は、閾値温度を上回って加熱され、材料はそのＡＳＥ特徴を失う。それは、恒久的なＡＳＥ不活性状態に戻る。
【００１６】
本発明の目的は更に、光学ビームによって刺激される際に増幅自然放射（ＡＳＥ）を示す材料を有する少なくとも１つの情報層を有する光学式記録担体から情報を読み込む読込み装置によって達成される。該装置は、ＡＳＥ励起の強度閾値を上回る強度を有し且つ少なくとも１つの情報層上に方向付けられるべき光学ビームを放射する光源と、前述のＡＳＥ材料によって放射された光を主に検出する検出手段とを有する。
【００１７】
光学式記録担体から情報を読み込むよう、光学ビーム、望ましくはレーザビームは、光学式記録担体上に方向付けられ、装置の適切なドライブに入れられ得る。光学ビーム（励起ビーム）の強度は、焦点におけるＡＳＥ励起強度閾値を上回る。
【００１８】
集束されていない光学ビームの強度は、一般的には、ＡＳＥを刺激するよう十分には高くない。光学ビームを集束する手段は、焦合層（ｉｎ−ｆｏｃｕｓ  ｌａｙｅｒ）上の焦点にビームを集束させるよう備えられる。焦点における強度のみが、ＡＳＥ励起強度閾値を上回る。これは、ＡＳＥを示すよう刺激されない焦点外の層からの背景騒音を低減する。
【００１９】
近年の読出し装置においては、低い強度を有する赤色レーザ・ダイオードが使用される。驚くべきことに、近年開発された青色パルスレーザ・ダイオードが上述されたＡＳＥ活性材料を刺激するよう十分高い強度を有する、ことが分かった。
【００２０】
ＡＳＥ材料から放射された光は、検出手段によって検出され得る。検出手段は、例えば検出器及びフィルタを有し得る。フィルタは、ＡＳＥ材料から放射された光の波長に対応する波長を有する光に対しては高い透明性を有し、異なる波長を有する光に対しては低い透明性を有する。その結果として、かかる検出手段によって検出された光は、主にＡＳＥ材料から放射された光である。異なる波長を有する光（特に励起ビームの光）は、広い範囲にわたって除去される。
【００２１】
望ましい一実施例においては、読込み装置は、後ろ方向のＡＳＥを検出する第１の検出手段と、前方向のＡＳＥを検出する第２の検出手段とを有する。前述の読込み装置は、ＡＳＥ材料から放射された光の略１００％を検出する。信頼性の高い検出手段は、対物レンズを有し得る。検出されるべき信号はより強く、背景騒音は上述された従来技術と比較して低減される。
【００２２】
目的はまた、請求項１１中に記載された光学式記録担体からの光学情報を読み込む対応する方法によって達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明は、図面を参照してより詳細に説明される。
【００２４】
図１は、ディスク１の形状において本発明に従った多層光学式記録担体の第１の実施例を図示する。ディスクの入射側は、光学ビーム及びＡＳＥ材料から放射された光に対して透明であるカバー層Ｃを有して被覆される。レーザビーム又はＬＥＤによって生成された光等の光学読込みビームの入射方向は、矢印Ｌによって示される。図示されたディスクは、７つの積重ね情報層Ｐ１乃至Ｐ７を有する。情報層Ｐ１乃至Ｐ７は、記録され、近接する情報層Ｐ１乃至Ｐ７を互いに熱的に分けるようスペーサ層Ｒによって分けられる。
【００２５】
ディスク１は、光学的に不活性のスペーサ層Ｒ及び光学的活性情報層Ｐ１乃至Ｐ７の交互スタックによって形成される。スペーサ層Ｒは、光学的に不活性である。即ち、情報層Ｐ１乃至Ｐ７においてＡＳＥ材料から放射された光及び光学ビームＬに対しては透明である。図１中に図示されたディスク１は、実寸大ではない。スペーサ層Ｒは、望ましくは１乃至１００μｍ、特には５乃至３０μｍの厚さを有する。情報層Ｐ１乃至Ｐ７は、望ましくは０．５乃至５μｍの厚さを有する。
【００２６】
各情報層Ｐ１乃至Ｐ７は、ＡＳＥ活性材料を有する部分１０（図１中、これらの部分１０は斜線をひかれる）及び部分１１を有する。部分１１は、情報層Ｐ１乃至Ｐ７内でＡＳＥ不活性材料（図１中、これらの部分１１は空白である）を有する。
【００２７】
ディスク１からの情報を読み込む原理は、図２中に例示される。図２は、図１のカットアウト、即ちスペーサ層Ｒによって分けられた３つの情報層を図示する。ＡＳＥ活性材料１０を有する部分と、情報層Ｐ１乃至Ｐ３のＡＳＥ不活性材料１１を有する部分のシーケンスは、偶然同一である。読込みビームＬは、第２の情報層ＰＦ、焦合層上で集束される。集束されたレーザビームＬは、円錐２０として形成される。
【００２８】
この実施例においては、青色のＮｉｃｈｉａ社のレーザ・ダイオードが使用される。３５ｐＪ及び１０ｎｓの集束パルスに対して４ＭＷ／ｃｍ２の強度は、０．６ＮＡ対物レンズを使用してＮｉｃｈｉａ社のレーザ・ダイオードによって達成され得る。他の実施例においては、ＰｉｃｏＱｕａｎｔ社のレーザが使用され得る。１０．５ｐＪ及び７０ｐｓの集束パルスに対して１５０Ｗ／ｃｍ２の強度は、０．６ＮＡ対物レンズを使用して前述のレーザによって達成され得る。
【００２９】
ＡＳＥを誘発するよう、ＡＳＥ励起強度閾値を上回るレーザ強度が必要とされる。ＡＳＥ活性材料は蛍光物質である。適切なレーザ光によってＡＳＥ活性材料を刺激することは、等方蛍光をもたらす。ＡＳＥ励起強度閾値を上回ってレーザ強度を上昇させて、非常に方向性のある放射が追加的に発生する。
【００３０】
読込みビーム光の第１の部分２１は、ディスク１の全ての層Ｐ１乃至Ｐ７をわたる。読込みビーム光の第２の部分２２は、対応する部分１０において記憶されたＡＳＥ活性材料によって吸収される。励起されたＡＳＥ材料は、レーザビーム方向に対して平行である前方方向２４及び後方方向２３へと準コヒーレント光を放射する。
【００３１】
ＡＳＥ材料の例は、４−［Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）−Ｎ−（メチル）アミノフェニル］−４’−（６−ヒドロキシ−ヘキシルスルホニル）スチルベンであり、ＡＰＳＳと略される。１．３μｍのレーザビームによって照射されたジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）におけるＡＰＳＳの溶体は、黄色みがかった緑色の等方蛍光を放射する。一定の閾値を上回るレーザの強度を上昇させ、０．５５μｍの高い方向性の光は、ＡＳＥ材料から前方及び後方方向へと放射される（「Ｎａｔｕｒｅ」、第４１５巻、２００２年２月１４日発行、ｐ．７６７ｆｆ．）。励起が３光子プロセスからもたらされるため、励起強度閾値Ｉ（ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ  ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）〜σ−１は、小さい吸収断面のために３光子プロセスに対して高い断面σである。
【００３２】
刺激入力ポンプパルスは、ＡＳＥパルスを刺激する。ＡＰＳＳによって放射されたＡＳＥパルスは、５−１５ｐｓ遅延される。しかし、ＡＳＥパルスのパルス期間は、ポンプパルスの期間（１５０ｆｓ）と比較して長い（３０−５０ｐｓ）。有利には、ＡＳＥパルスの分光幅は、蛍光パルス（７５ｎｍ）の分光幅と比較してより狭い（１０ｎｍ）。
【００３３】
情報層Ｐ１乃至Ｐ７の部分１０はまた、ＡＳＥ活性材料として１，３，５，７，８−ペンタメチル−２、６−ジ−ｔ−ブチルピロメテン−ジフルオロボレート化合物（ＰＭ５９７）で充填される。励起強度閾値は約３４０Ｗ／ｃｍ２であり、閾値エネルギは５．５μＪである。ＡＳＥは約５７３ｍｍである（ＩＥＥＥ、第３４巻、Ｎｏ．３、１９９８年３月）。
【００３４】
図１、２及び３に従った本発明の記載された実施例においては、染料を塗布されたＤＮＡは、ＡＳＥ材料として使用される。染料は、４−［４−（ジメチルアミノ）スチリル］−１−ドコシルピリジニウムブロミド（ＤＭＡＳＤＰＢ）である。ＤＮＡの使用により、従来のレーザ染料及びＤＭＡＳＤＰＢとしての他の染料のレーザ閾値を低減する。励起強度閾値は０．０６Ｗ／ｃｍ２であり、閾値エネルギは２０μＪである（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、第８１巻、Ｎｏ．８、２００２年）。
【００３５】
図３は、図２中の焦合層Ｐ２を図示する。情報は、ディスクを同心円状に取り囲むトラック３０に沿って与えられたＡＳＥ活性材料に記憶される。各トラック３０において、ＡＳＥ活性材料を有する部分１０及びＡＳＥ不活性材料を有する部分１１のシーケンスがある。レーザビームは、焦点３１が単一のトラック３０の幅程度の直径を有するよう焦合層上に集束される。ＡＳＥ活性材料部分１０を焦点３１に対して露呈することは、ＡＳＥ材料から放射された光の前方及び後方方向への伝搬をもたらす。焦点３１がＡＳＥ不活性材料１１を有する部分上で検出される場合、ＡＳＥは発生しない。ＡＳＥと非放射のシーケンスは、検出及び評価される。
【００３６】
図４及び図５は、側面図（図４）及び平面図（図５）における記録されていないＷＯＲＭディスクのカットアウトを図示する。ＡＳＥ活性材料を有する５つの平行な記録トラック５０は、２つのスペーサ層Ｒによって挟まれた記録層において配置される。記録層は、ディスク材料に溝を予めエンボス加工すること及び、これらの溝にＡＳＥ活性材料を充填することによって作られる。記録層におけるトラック５０は、次の段階において記録されるうよう作られる。
【００３７】
ＷＯＲＭディスク上に情報を記録する結果は、図６及び図７中に図示される。記録されていないトラック５０における情報の読込みは、記録レーザビーム（図示せず）を用いて実行される。記録ビームは、所定の部分を加熱することによって各トラック５０の所定の部分を低下する。この工程中、加熱された部分１１の温度は、ＡＳＥ材料が低下されるよう高くなる。低下された材料は、ＡＳＥ不活性のままである。
【００３８】
図８は、本発明に従った第１の読込み装置の概略図である。ディスク１は正確に測られる。読込みビームは、０．６の開口数を有する調整可能な対物レンズ８０によって集束される。ディスク１は、積み重ねられた情報層を有する。対物レンズは、所定の焦合層ＰＦ上にレーザビームを集束するよう調整され得、焦合層ＰＦ上に集束される。ＡＳＥ活性材料の励起強度閾値は、焦点３１において超えられる。焦点３１の外側では、読込みビームの強度は、ＡＳＥを示すＡＳＥ材料を励起するには低すぎる。ＡＳＥ材料から放射された後方光８１は、対物レンズ８０を介して検出手段（図示せず）に与えられる。ＡＳＥ材料から放射された前方光８２は、検出されない。
【００３９】
図９中に図示される読込み装置の第２の実施例では、焦合層ＰＦによって放射された後方８１及び前方８２のＡＳＥが検出される。検出器９１及びフィルタ（図示せず）は、前方光放射を検出するようディスク１の後方側面をレーザビームにおいて与えられる。この配置を有して、略全ての放射された光が収集される。
【００４０】
図１０ａは、等方放射を従来技術に従って側面図で示す。入射光は、対物レンズ８０を有して収集される。蛍光格納の場合では、大きな立体角下での光の放射が重要な不利点である。図１０ｂは、対物レンズの開口数（ＮＡ）に応じた収集効率に対する指標として収集された光を図示する。屈折率は、ｎ＝１．６２である。該関数は、ＮＡ＝１．０に対しても等方放射によって焦合層から放射された光の約１０％のみが収集され得る、ことを明らかに示す。通常の読込み装置は、ＮＡ＝０．６を有し、約４％の収集効率をもたらす。上述された発明は、収集効率を改善する。理論上は、後方及び前方ＡＳＥの略１００％でさえも収集され得る。
【００４１】
本発明は、ＡＳＥ活性材料を有する記録担体を与える。ＡＳＥは、前方及び後方方向へと高い方向性を有する。故に、等方放射を放射する蛍光物質多層記録担体と比較すると、読込み装置及び記録担体の配置の収集効率は、ＡＳＥ活性材料を使用して非常に改善され得る。近年見つかったＤＮＡ及び染料を有する材料は、青色のパルスレーザ・ダイオードと組み合わせて使用されるようＡＳＥに対してより低いＡＳＥ励起強度閾値を有する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に従った光学式記録担体の断面図である。
【図２】焦合層上で集束されたレーザビームを有する光学式記録担体の側面図である。
【図３】図２中の焦合層の平面図である。
【図４】記録層の側面図である。
【図５】図４中の記録層の平面図である。
【図６】記録された層の側面図である。
【図７】図６中の記録された層の平面図である。
【図８】第１の読込み装置の概略図である。
【図９】第２の読込み装置の概略図である。
【図１０ａ】従来技術に従った記録担体における等方放射を例示する。
【図１０ｂ】図１０ａに従った等方放射に対するＮＡを検出に応じた収集効率を図示する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【国際調査報告】
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2006528816.tif 000015