(57)【要約】【課題】機械駆動が不要で高密度記録が可能な情報記録再生システムとする。【解決手段】情報記録装置３においては、記録情報のレベルに応じて蛍光寿命が異なる蛍光体を記録媒体の角形基板２に塗ることで記録済み媒体６を作製する。情報再生装置５においては、光源部５０および照明アレイ部６０で、記録済み媒体６の各記録位置に合わせて蛍光体の蛍光寿命よりも短い光パルスを一斉に繰返し照明する。情報再生部７０は、各回の照明によって記録済み媒体６の各記録位置から発せられる蛍光をＩＣＣＤ７２で一斉に検知し、その蛍光の検知情報で示される蛍光寿命に基づいて各記録位置の記録情報を再生する。１つの記録位置に複数ビットの情報を記録できるので、ビット換算では、高い記録密度を実現できる。記録ピッチを再生側の画素ピッチと同一にすれば、照明および検知の両面で機械駆動部が不要となるので、データアクセス速度の速い情報再生の仕組みにできる。【選択図】図１
2009015931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録情報のレベルに応じて蛍光寿命が異なる蛍光体を記録媒体の基板に塗ることで記録済みの媒体を作製し、
前記記録済みの媒体の各記録位置に合わせて、前記蛍光体の蛍光寿命よりも短い光パルスを繰返し照明して、各回の照明によって前記記録済みの媒体の各記録位置から発せられる蛍光を検知し、
前記蛍光の検知情報で示される蛍光寿命に基づいて各記録位置の前記記録情報を再生する
ことを特徴とする情報記録再生方法。
【請求項２】
前記蛍光体を、励起子ボーア直径の２倍以下のサイズの半導体結晶で構成する
ことを特徴とする請求項１に記載の情報記録再生方法。
【請求項３】
前記蛍光体として使用される前記半導体結晶を、記録情報に応じて分散濃度を変調して作製する
ことを特徴とする請求項２に記載の情報記録再生方法。
【請求項４】
記録情報のレベルに応じて蛍光寿命が異なる蛍光体を記録媒体の基板に塗ることで記録済みの媒体を作製する情報記録装置と、
前記記録済みの媒体の各記録位置に合わせて、前記蛍光体の蛍光寿命よりも短い光パルスを繰返し照明して、各回の照明によって前記記録済みの媒体の各記録位置から発せられる蛍光を検知し、前記蛍光の検知情報で示される蛍光寿命に基づいて各記録位置の前記記録情報を再生する情報再生装置と
を備えたことを特徴とする情報記録再生システム。
【請求項５】
記録情報のレベルに応じて蛍光寿命が異なる蛍光体を射出する射出部を具備し、記録媒体の基板の記録位置に前記蛍光体を塗布する印刷部と、
前記射出部と前記記録媒体の基板を相対的に移動させて情報の記録位置を変更する記録位置走査部と
を備えたことを特徴とする情報記録装置。
【請求項６】
記録情報のレベルに応じて蛍光寿命が異なる蛍光体が基板に塗られた記録済みの媒体の各記録位置に合わせて、前記蛍光体の蛍光寿命よりも短い光パルスを繰返し照明する照明部と、
各回の照明によって前記記録済みの媒体の各記録位置から発せられる蛍光を検知し、前記蛍光の検知情報で示される蛍光寿命に基づいて各記録位置の前記記録情報を再生する情報再生部と
を備えたことを特徴とする情報再生装置。
【請求項７】
前記照明部は、記録済みの媒体の各記録位置に合わせて光パルスを一斉に照明する
ことを特徴とする請求項６に記載の情報再生装置。
【請求項８】
前記情報再生部は、前記記録済みの媒体における記録サイズと同一サイズの画素を有する
ことを特徴とする請求項６に記載の情報再生装置。
【請求項９】
前記情報再生部は、前記蛍光を検知する画素を複数具備し、各回の照明によって前記記録済みの媒体の各記録位置から発せられる蛍光を検知する撮像部を有し、
前記記録済みの媒体の各記録位置と前記撮像部の各画素の位置とを整合させて配置する
ことを特徴とする請求項６に記載の情報再生装置。
【請求項１０】
前記撮像部は、前記記録済みの媒体における記録サイズと前記画素のサイズとが同一である
ことを特徴とする請求項９に記載の情報再生装置。
【請求項１１】
前記情報再生部は、前記光パルスの発光タイミングに合わせて前記蛍光の検知タイミングを逐次変化させて複数回の検知情報を取得し、前記複数回の検知情報に基づいて前記蛍光寿命の相違を判断することで前記記録情報を再生する
ことを特徴とする請求項６に記載の情報再生装置。
【請求項１２】
前記情報再生部は、前記複数回の検知情報のそれぞれを所定の閾値と比較して２値データを生成し、それぞれの２値データに基づき前記蛍光寿命の相違を判断する
ことを特徴とする請求項１１に記載の情報再生装置。
【請求項１３】
前記情報再生部は、前記複数回の検知情報のそれぞれを複数の閾値とそれぞれ比較して各閾値についての２値データをそれぞれ生成し、各閾値についてのそれぞれの２値データに基づき前記蛍光寿命の相違を判断する
ことを特徴とする請求項１２に記載の情報再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報記録再生方法および情報記録再生システム、並びに当該情報記録再生システムを構成する情報記録装置および情報再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc-Read Only Memory ）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）を含む）、光磁気ディスク（ＭＯ（Magneto Optical Disk）を含む）などのパッケージメディア（可搬型の記録媒体（記憶媒体とも称される））に光を利用して情報を書込みあるいは読み出す（再生するとも称する）光記録再生システムがある。以下本願明細書においては、光ディスクや光磁気ディスクなどの光を情報記録や情報再生に使用する記録媒体を広義の光ディスクと称し、特段の断りのない限り、光ディスクとは広義の光ディスクを意味するものとする。
【０００３】
光ディスクを記録媒体として使用する場合、回転駆動系を必要とするので、製品コストを高くする要因がある難点がある。
【０００４】
これに対して、近年では、光ディスクに代わる回転駆動系を必要としない光記録再生方式として、タルボット（Talbot）効果やホログラム回折素子などによるアレイ状の再生照明を利用した光メモリ（典型的には矩形状の平板である）が考えられている（たとえば特許文献１，２、非特許文献１を参照）。
【０００５】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００５／０２７１０４（Ａ１）号
【特許文献２】国際公開ＷＯ２００６／０１３５１９（Ａ１）号
【非特許文献１】Thomas DE HOOG, Aukje KASTELIJN, Rob HENDRIKSy, Reneエ VERBERNE and Christopher BUSCH、“Optical Read-Only-Memory Card System Based on the Talbot Effect”、Japanese Journal of Applied Physics，Vol. 44, No. 5B, 2005, pp. 3645〜3648
【０００６】
たとえば、特許文献１，２に記載の仕組みでは、記録媒体（メディア）に情報を記録しておき、タルボット効果と呼ばれる光の回折による自己結像を用いて周期的な光スポットを形成し、これによって照明された記録媒体（メディア）の透過や吸収・反射を、ＣＣＤ（Charge Coupled Device ）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-oxide Semiconductor ）センサなどのイメージセンサを検知手段として使用して、情報を再生する方式が提案されている。しかしながらこの方式では、イメージセンサの画素数が記録容量を決めてしまう難点がある。
【０００７】
これに対して、非特許文献１に記載の仕組みでは、イメージセンサの画素より十分に小さなスポットからなる再生照明スポットアレイを圧電素子（piezo actuator stage）によりメディア上の１画素内を走査して再生する仕組みが提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、非特許文献１に記載の仕組みでは、イメージセンサの画素数が記録容量を決めてしまう特許文献１，２に記載の仕組みの難点を解消し得るものの、１）データアクセスのための機械駆動部が必要で機械的に複雑な構造をとらなければならない、２）画素内でスポットを走査するときの位置を認識するための信号を記録媒体に記録しなければならない、など、最終的に製品のコストを高くする要因が多数含まれる。加えて、圧電素子に対する機械駆動によりデータアクセスを行なうので再生処理速度が遅くなる難点もある。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、多くの情報を記録・再生できる新たな情報記録再生方式を提供することを目的とする。より詳しくは、ビット換算で、高い記録密度を実現し得る仕組みを提供することを目的とする。
【００１０】
さらに好ましくは、再生時には、記録済みの媒体を移動させる機械駆動を伴わない仕組みを提供することを目的とする。
【００１１】
さらに好ましくは、再生照明で記録済みの媒体を走査させる機械駆動を伴わない仕組みを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る情報の記録や再生を行なう仕組みの一実施形態は、記録系においては、記録情報のレベルに応じて蛍光寿命が異なる蛍光体を記録媒体の基板に塗ることで記録済みの媒体を作製し、再生系においては、その記録済みの媒体の各記録位置に合わせて、蛍光体の蛍光寿命よりも短い光パルスを繰返し照明して、各回の照明によって記録済みの媒体の各記録位置から発せられる蛍光を検知し、その蛍光の検知情報で示される蛍光寿命に基づいて各記録位置の記録情報を再生することとした。つまり、蛍光体の時間応答（蛍光寿命）の違いを利用して情報を記録し再生する点に特徴がある。
【００１３】
好ましくは、再生用の照明は、記録済みの媒体の各記録位置に合わせて光パルスを一斉に照明するものとする。
【００１４】
また、好ましくは、記録済みの媒体における記録サイズや記録ピッチと画素サイズや画素の配列ピッチ（画素ピッチ）とが同一のものを使用する。さらに好ましくは、画素が２次元状に配列された撮像部を使用して、各回の照明によって記録済みの媒体の各記録位置から発せられる蛍光を一括して検知するようにする。
【００１５】
「一括して検知する」とは、記録済みの媒体の各記録位置と撮像部の各画素の位置とを整合させて配置しておき、各記録位置に対応する各画素で各記録位置から発せられる蛍光を同時に検知することを意味する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の一実施形態によれば、多値の情報の記録および再生を行なうことができる。  記録情報のレベルに応じて蛍光寿命の異なる蛍光体を使用すればばよく、２値に限らず、３値以上の情報（つまり２ビット分以上の情報）の記録およびに再生にも対応できる。よって、ビット換算では、１つの記録位置に１ビットの情報（２値）を記録する仕組みに対して、高い記録密度を実現できるようになる。１つの記録位置に複数ビットの情報を記録できるようになるからである。
【００１７】
記録済みの媒体の各記録位置に合わせて光パルスを一斉に照明する構成としたときには、記録済みの媒体の全面に一括した照明を行なうことができ、記録位置（再生位置）を走査するために記録済みの媒体を移動（回転）させる必要がない。記録位置（再生位置）を走査するために記録済みの媒体と照明系を相対移動させる、すなわち記録済みの媒体の全面の各記録位置を再生照明で走査する機械駆動部を使用しなくてもよくなるのでコンパクトで安価な再生装置を実現できる。
【００１８】
記録サイズと画素サイズが同一のものを使用する構成としたときには、画素サイズ内で、記録済みの媒体を再生照明で走査しなくてもよい。画素サイズ内で記録位置（再生位置）を走査するために機械駆動部を使用しなくてもよくなるのでコンパクトで安価な再生装置を実現できる。
【００１９】
画素が２次元状に配列された撮像部を使用する構成としたときには、蛍光を検知する光検知手段を走査しなくてもよい。光検知手段で記録位置（再生位置）を走査するために機械駆動部を使用しなくてもよくなるのでコンパクトで安価な再生装置を実現できる。
【００２０】
画素が２次元状に配列され、かつ記録ピッチと画素ピッチが同一の撮像部を使用する構成としたときには、蛍光を検知する光検知手段を走査しなくてもよいし、再生照明で記録済みの媒体を走査しなくてもよい。照明および検知の両面において機械駆動部が不要となるので、データアクセス速度の速い情報再生の仕組みにできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２２】
＜光記録再生システムの構成例＞
図１は、本発明に係る情報記録再生システムの一実施形態を示す概略構成図である。本実施形態の情報記録再生システム１は、全体としては矩形状の平板をなしている記録媒体（以下角形基板と称する）２に情報を記録する情報記録装置３と、情報記録装置３により情報が記録された記録済み媒体６から情報を読み取る情報再生装置５とを備える。
【００２３】
本実施形態の情報記録再生システム１は、記録側では、蛍光体の時間応答（いわゆる蛍光寿命）の違いを利用して情報を記録媒体に記録し、再生側では、記録済みの媒体の各記録位置に合わせて光パルスを一斉に照明するアレイ状の再生照明と、蛍光を検知する画素を複数具備し、照明によって記録済み媒体６の各記録位置から発せられる蛍光を一斉に検知する撮像部（イメージセンサ）を用いて、蛍光体の時間応答の違いで示される情報を再生する点に特徴を有する。
【００２４】
このため、詳細は後述するが、情報記録装置３は、蛍光体の蛍光寿命の違いを利用し、時間方向に対して多値の情報をインクジェット方式などを利用した印刷部３６で角形基板２に記録する。ここで、「多値の情報を記録する」とは、再生側の光検知手段の１画素当たりに、０／１の２つの情報であるいわゆる１ビット分のデータを記録することに限らず、３値以上の複数段階のデータを記録することも意味する。
【００２５】
情報記録に使用する蛍光体としては、その蛍光体が、励起子ボーア直径の２倍以下のサイズの半導体結晶（いわゆる量子ドット）からなるものとすることが好ましい。また、蛍光体として使用される量子ドットは、記録情報のレベルに応じて分散濃度を変調するものとするのが好ましい。これら蛍光体の特性について意義については、再生系との関連があるので、情報記録装置３の動作説明にて詳しく説明する。
【００２６】
一方、情報再生装置５は、記録済み媒体６に対して、アレイ状の再生照明（アレイ照明系）を使用して、蛍光体の蛍光寿命よりも十分短い光パルスを再生照明光として繰返し照射することで、蛍光体の時間応答の違いで示される多値の記録情報を、イメージインテンシファイア機能付きのＣＣＤカメラ（以下ＩＣＣＤカメラと称する）などのイメージセンサを使用した光検知手段により再生する情報再生部７０を使用するのが好ましい。イメージセンサには、蛍光を検知する画素（図中の各格子）が多数２次元状に配列されており、照明によって記録済み媒体６の各記録位置から発せられる蛍光を一括して検知する。
【００２７】
加えて、各回の光パルスの発光タイミングに合わせて記録済み媒体６から発せられる蛍光を検知し、また光パルスの発光タイミングに合わせて蛍光の検知タイミングを逐次変化させて複数回の検知情報を取得し、この複数回の検知情報に基づいて記録情報を再生するようにするのが好ましい。
【００２８】
＜情報記録装置の構成例：第１実施形態＞
図２および図２Ａは、情報記録再生システム１を構成する情報記録装置３の第１実施形態を説明する図である。ここで、図２は、第１実施形態の情報記録装置３の概略構成図である。図２Ａは、第１実施形態の情報記録装置３において、多値情報を角形基板２に記録する手法を説明する図である。
【００２９】
第１実施形態の情報記録装置３は、インクジェット方式を利用して、予めインクの濃度を調整しておいた１種類のプリンタヘッド（以下単にヘッドとも称する）を使用する（つまり１ヘッド構成とする）点に特徴を有する。以下では、説明を簡単にするため、「多値」の例として、光検知手段の１画素に対して、“０”、“１”、“２”、“３”の４値のデータを記録する場合について説明する。
【００３０】
具体的には、第１実施形態の情報記録装置３は、透明な角形基板２をＸ方向（紙面奥行き方向）に移動させるＸ方向機械的駆動機構３２ｘおよびこれに略直角なＹ方向（図示する左右方向）に移動させるＹ方向機械的駆動機構３２ｙからなる可動機構部３２と、角形基板２や可動機構部３２を保持する基板ステージ（載置台）３４とを備えている。
【００３１】
可動機構部３２のＸ方向機械的駆動機構３２ｘやＹ方向機械的駆動機構３２ｙは、たとえば圧電アクチュエータやステップモータなどを利用して角形基板２を載置した基板ステージ３４と一体的に移動させる。つまり、第１実施形態の情報記録装置３は、角形基板２を基板ステージ３４上で保持しつつＸ方向およびＹ方向に移動可能に構成されている２軸可動（ＸＹ）ステージを備えている。
【００３２】
また、第１実施形態の情報記録装置３は、蛍光体を射出するヘッド３７（射出部）を具備しインクジェット方式で蛍光体を、基板ステージ３４に載置され可動機構部３２によってＸＹ方向（つまり２次元状に）に移動される角形基板２に塗布する（印刷する）印刷部３６を備えている。ヘッド３７は、角形基板２の直上に位置するように固定される。
【００３３】
つまり、本構成例では、ヘッド３７のインク射出位置と角形基板２とを相対的に移動させることで情報の記録位置を変更する記録位置走査部４を構成するに当たって、ヘッド３７を固定させておき、角形基板２を基板ステージ３４と一体的に移動させるようにしている。ただしこのような構成に限らず、たとえば角形基板２を固定しておき角形基板２に対してのヘッド３７のインク射出位置を移動させる構成としてもよい。あるいは、これらの両者を組み合わせてもよい。
【００３４】
情報記録時には、印刷部３６は、可動機構部３２にて角形基板２を基板ステージ３４上で保持し、かつ角形基板２に形成される記録サイズに対応した口径のヘッド３７を角形基板２の直上に位置するように配置し、可動機構部３２の図示しない圧電アクチュエータやステップモータなどでＸおよびＹの各方向へ基板ステージ３４と一体的に機械的に移動させて（つまりＸ，Ｙ方向２次元でスキャンしながら）、ヘッド３７のインク射出位置（事実上、情報の記録位置）において、記録情報のレベルに応じた異なる蛍光寿命の蛍光体を角形基板２に印刷していく。
【００３５】
このとき、蛍光体には、励起子ボーア直径の２倍以下の大きさの半導体結晶いわゆる量子ドットから構成されるものとする。そして、各量子ドットの間隔を、多値の記録情報の各レベルに応じて変調することで、つまり記録情報のレベルに応じて分散濃度を異なるものとすることで、量子ドット間エネルギ移動確率の変化が、蛍光寿命の変化として現れ、この蛍光寿命の違いを多値の記録情報の各レベルに対応させる。
【００３６】
たとえば、記録メディアである角形基板２上の各ブロック（光検知手段の１画素に対応する部分）に、記録情報に応じた密度でアクリルに分散したコロイド量子ドットを設置する。このときに使用される量子ドットは、たとえば、ＩｎＰ（インジウムリン）をコア、ＺｎＳ（硫化亜鉛）をシェルとする構造をとる。このような構造を、ＩｎＰ／ＺｎＳコアシェル量子ドットと称する。その蛍光特性（発光および励起スペクトル）については後述する。
【００３７】
このようなＩｎＰ／ＺｎＳコアシェル量子ドットを、光検知手段の１画素分のピッチに対して１／ｎの間隔で、たとえば間隔が５〜５０nmになるように、アクリルと量子ドットを溶媒としてのトルエンに分散し、インクジェットプリンタなどインクを用いて記録を行なう装置を利用して角形基板２上に塗布する。
【００３８】
なお、記録剤として用いる蛍光体の材料および形態は、ＩｎＰ／ＺｎＳコアシェル形のコロイド量子ドットに限らない。たとえば、コアは、ＧａＡｓ，ＧａＮ，ＺｎＳｅなど光学特性面で直接遷移型半導体に分類されるものを使用できる。これに対して、シェルは、コアよりバンドギャップの大きいものであればよく、直接遷移型半導体でなくてもよい。
【００３９】
また、量子ドットの形態も、コロイドだけでなく、Ｓ−Ｋ成長（Stranski-Krastanov成長：混合成長）によるエピタキシャル量子ドット、あるいは酸化物や塩化物中に析出させた量子ドットなどを用いることができる。
【００４０】
たとえば、図２Ａ（１）に示すように、図示を割愛した基板ステージ３４上部には、４値のデータのうち“０”に相当する蛍光寿命を有する蛍光体（量子ドットを規定する蛍光体）とアクリルを溶媒としてのトルエンに溶かしたインク（以下０情報混合インクとも称する）が充填されたヘッド３７を設置しておき、基板ステージ３４上の角形基板２の動きに合わせて、“０”の情報を記録すべき角形基板２上の位置に０情報混合インクを吐出する。“０”の情報を記録すべき角形基板２上の位置の最小記録ピッチは、再生側の光検知手段の１画素のＸ方向のピッチ（画素の配列ピッチ）Ｐｘに対して１／ｘ、Ｘ方向のピッチＰｙに対して１／ｙとする。
【００４１】
“１”、“２”、“３”の他の情報記録に関しても、図２Ａ（２），（３），（４）に示すように、それぞれ相当する蛍光インクを“０”の情報記録と同様な手法で、“１”、“２”、“３”のそれぞれに相当する蛍光寿命を有する蛍光体とアクリルを溶媒としてのトルエンに溶かしたインク（以下それぞれ１情報混合インク、２情報混合インク、３情報混合インクとも称する）が充填されたヘッド３７を設置しておき、図示を割愛した基板ステージ３４上の角形基板２の動きに合わせて、“１”、“２”、あるいは“３”の情報を記録すべき角形基板２上の位置に１，２，３の各情報混合インクを吐出する。
【００４２】
“１”、“２”、“３”の情報を記録すべき角形基板２上の位置の最小ピッチも、“０”のときと同様であり、再生側の光検知段の１画素のＸ方向のピッチＰｘに対して１／ｘ、Ｘ方向のピッチＰｙに対して１／ｙとする。
【００４３】
典型的には、Ｐｘ＝Ｐｙとされるので、“０”、“１”、“２”、“３”の各情報の最小記録ピッチ（以下量子ドット間距離とも称する）は、Ｐｘ／ｘ＝Ｐｙ／ｙ＝Ｐとなる。Ｐｘ／ｘを本実施形態のＸ方向の量子ドット間距離、Ｐｙ／ｙを本実施形態のＹ方向の量子ドット間距離、Ｐを本実施形態の量子ドット間距離と称する。
【００４４】
こうすることで、角形基板２上に、記録データ“０”、“１”、“２”、“３”に合わせて変調しながら量子ドット間距離Ｐｘ／ｘ，Ｐｙ／ｙ（あるいはＰ）で記録する。再生側の光検知手段の１画素当たりに、“０”、“１”、“２”、“３”の４値の情報の何れかが、量子ドット間距離Ｐｘ／ｘ，Ｐｙ／ｙ（あるいはＰ）にて記録された記録済み媒体６が作製されることになる。
【００４５】
ｘ，ｙは１以上の正の整数であり、好ましくは、“１”とする。ｘ，ｙを２以上の正の整数にする場合は、撮像部（イメージセンサ）の画素サイズ（画素ピッチ）より十分に小さなスポットからなる再生照明スポットアレイ（アパーチャアレイ部６４）で記録済み媒体６を撮像部の１画素内で走査して再生する仕組みを採ることになる。
【００４６】
しかしながら、この場合、データアクセスのための機械駆動部が必要で機械的に複雑な構造をとらなければならない、画素内でスポットを走査するときの位置を認識するための信号を角形基板２（記録済み媒体６）に記録しなければならない、など、最終的に製品のコストを高くすることになってしまう。
【００４７】
蛍光インクの濃度は、角形基板２上で所望の広さに０，１，２，３の各情報混合インクが広がるように最適化しておく。また、本実施形態では、前述のように溶媒のトルエンが揮発した際に、量子ドットが所望の平均距離で配置するように濃度を調整しておく。
【００４８】
なお、角形基板２には、予め液滴が所望の位置に着弾し易いように、案内溝などを設置することもできる。また、角形基板２の記録面には、保護膜を設置することもできる。
【００４９】
このような１ヘッド構成の場合には、記録多重度と同じ数のヘッドと工程が必要になる。また、記録のためのエンコードを予め行なってから記録レベルごとに吐出工程を行なう必要があるので、リアルタイムでの記録は困難となる。しかし、量子ドット密度の管理が容易で、吐出工程での蒸気圧管理なども必要ないというメリットがある。
【００５０】
＜情報記録装置の構成例：第２実施形態＞
図３は、情報記録再生システム１を構成する情報記録装置３の第２実施形態を説明する図（概略構成図）である。第２実施形態の情報記録装置３は、第１実施形態と同様にインクジェット方式を利用して０，１，２，３の各情報混合インクを角形基板２に塗布する。
【００５１】
ここで、前述の第１実施形態との相違点としては、“０”、“１”、“２”、“３”のそれぞれに相当する蛍光寿命を有する蛍光体（量子ドットを規定する蛍光体）と溶媒のみのインク（以下それぞれ０情報蛍光インク、１情報蛍光インク、２情報蛍光インク、３情報蛍光インクとも称する）を吐出する第１ヘッド３７_1と、アクリルと溶媒のみ（以下アクリルインクとも称する）を吐出する第２ヘッド３７_2の２種類のヘッドを使用する（つまり２ヘッド構成とする）点に特徴を有する。
【００５２】
このような２種類のヘッド３７_1，３７_2を使用する第２実施形態の情報記録装置３では、角形基板２上の同じ位置に、揮発時間以内に、２種類の液滴（０〜３の何れかの情報蛍光インクとアクリルインク）を吐出することで、第１実施形態と同様に、角形基板２上に、記録データ“０”、“１”、“２”、“３”に合わせて変調しながら量子ドット間距離Ｐｘ／ｘ，Ｐｙ／ｙ（あるいはＰ）で記録する。
【００５３】
このような２ヘッド構成の場合には、記録マークとして形成される蛍光体の量子ドット密度を、記録情報に応じてオンデマンドに変調できるので、メディア製造のフレキシビリティが高くなる。多重度の高い多値記録の場合にも、ヘッドあるいは記録工程の数を増やさずに、常に２ヘッド１工程で製造できるというメリットがある。その一方で、吐出した２種類の液体が基板上で均一に分散しなければならないため、溶媒の蒸気圧や吐出量の管理などを厳密に行なわなければならないという難しい点がある。
【００５４】
＜情報再生装置の構成例＞
図４および図４Ａは、情報記録再生システム１を構成する情報再生装置５の一実施形態を説明する図である。ここで、図４は、本実施形態の情報再生装置５の全体概要を示す構成図である。図４Ａは、各種のパルス信号のタイミングチャートである。
【００５５】
本実施形態の情報再生装置５は、２次元の記録メディアである角形基板２にアレイ状に情報記録マーク（蛍光寿命の異なる蛍光体による量子ドット）が配置された記録済み媒体６に、タルボット効果やホログラム回折素子などによりアレイ状の再生照明を行ない、背面に設置したＩＣＣＤなどの２次元イメージセンサを光検知手段として使用して記録情報を再生（検出）する。
【００５６】
記録済み媒体６の記録情報を再生する際には、記録済み媒体６の全面を照明するアレイ状の再生照明光としての繰返しパルス光となるパルスレーザを発する照明系との組合せで、記録済み媒体６から発せられる蛍光（散乱）画像を、検出（ゲート）のタイミングをずらしながら撮影することにより、時間分解イメージの撮影を行なう。そして、パルス照射後の蛍光強度の減衰を測定し、減衰時間の長さの違いに基づき、蛍光寿命の違いを利用して記録済み媒体６に記録されている多値の記録情報（本例では“０”、“１”、“２”、“３”の何れか）を再生する。
【００５７】
具体的には、図４に示すように、単色光を発する光源部５０と、光源部５０から発せられた単色光をアレイ状の再生照明に変換する照明アレイ部６０と、記録済み媒体６と、情報再生部７０（光検知装置）とを備える。光源部５０と照明アレイ部６０とで照明部（アレイ照明系）が構成される。
【００５８】
本実施形態の光源部５０と照明アレイ部６０は、再生照明方式としてタルボット効果を用いてアレイ状光源を形成するような構成を採用している。具体的には、光源部５０は、レーザ光を発するレーザダイオード（ＬＤ）５２と、パルス入力信号Ｐ１に基づきレーザダイオード５２をパルス駆動するＬＤドライバ（パルスＬＤドライバ）５４とを有する。
【００５９】
光源部５０を構成するＬＤドライバ５４は、システムクロックと同期した２００ｋHzの周期のパルス入力信号Ｐ１をレーザダイオード５２に供給することで、光源部５０を構成するレーザダイオード５２が、再生信号処理部８０における信号処理に適合した発光周期や発光パルス幅でパルス駆動されるようにする。ここでは一例として、２００ｋHzの発光周期、かつ発光パルス幅３００ｐｓｅｃでパルス駆動されるようにする。ＬＤドライバ５４はまた、他の機能部へパルス入力信号Ｐ１と同期した（少なくとも発光開始タイミングが一致している）同期パルス信号Ｐ２を出力する。なお、同期パルス信号Ｐ２は、パルス入力信号Ｐ１そのものを使用することも可能である。
【００６０】
照明アレイ部６０は、レーザダイオード５２から発せられたレーザ光を集光するレンズ６２と、レンズ６２の結像位置に配置されたアパーチャアレイ部６４とを有する。
【００６１】
なお、アレイ状光源を形成するような構成としては、タルボット効果を利用するものに限らず、たとえば、ホログラム回折素子などを利用してもよく、全てのアレイ状の照明を実現する方式を採用することができる。
【００６２】
情報再生部７０は、記録済み媒体６の光源部５０や照明アレイ部６０とは反対側（以下背面側とも称する）に配置され、各回の照明によって記録済み媒体６の各記録位置から発せられる蛍光を一括して検知する撮像部であるＩＣＣＤ７２と、ＩＣＣＤ７２を駆動する駆動部７４とを有する。駆動部７４は、ＬＤドライバ５４からのレーザ光の発光タイミングを示す同期パルス信号Ｐ２に対して所定時間だけ遅延させる遅延処理部７６（タイミング制御装置／コントローラ）と、遅延処理部７６からの出力パルス信号に基づきＩＣＣＤ７２を駆動し、またＩＣＣＤ７２で取得される撮像情報を受け取るＩＣＣＤドライバ７８と、ＩＣＣＤドライバ７８が受け取ったＩＣＣＤ７２の撮像信号に基づき記録済み媒体６の記録情報を再生する再生信号処理部８０（データ解析装置）とを有する。
【００６３】
ＩＣＣＤ７２は、イメージインテンシファイア機能付きのＣＣＤである。ＩＣＣＤ７２とＩＣＣＤドライバ７８とで、カメラの全体像が構成される。カメラヘッドとしてのＩＣＣＤ７２とコントローラとしてのＩＣＣＤドライバ７８は、一例として、浜松ホトニクス株式会社製のゲートＩＣＣＤカメラシリーズ（GATED ICCD CAMERA SERIES：その内の7972-01G，C10041-01，C10042-01，C7972-02G，C10041-02，C10042-02，C7972-03G，C10041-03，C10042-03 の何れかを使用：参考文献１参照）のものを使用する。
【００６４】
参考文献１：ゲートＩＣＣＤカメラシリーズの製品カタログ、［online］、［平成１９年６月１０日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://jp.hamamatsu.com/products/division/sys/pd316/pd318/pd319/5012/giccd/index_ja.html＞
【００６５】
ゲートＩＣＣＤカメラシリーズのものは高感度と高速ゲート動作（高速シャッタ）を併せ持つ高速現象撮影用カメラである。具体的には、高速ゲートＣＣＤカメラは、高感度と高速ゲート動作(高速シャッタ)を特長とするＣＣＤカメラであり、光子を光電面で電子に変換しその電子を数１０００倍に倍増させた後再び光子に変換するＩＩ(イメージインテンシファイア)をＣＣＤカメラの前に配置することにより、高感度撮影機能に加えて高速ゲート動作を可能にし、高速現象の瞬間的な挙動を撮影し、あるいは微弱な発光を伴う瞬間的な現象を撮影することができるようになっている。また、繰り返し起こる現象であれば、ゲートのタイミングを遅延させて撮影することにより、時間分解イメージの撮影ができるようになっている。これを情報再生部７０のＩＣＣＤ７２およびＩＣＣＤドライバ７８として使用することで、記録済み媒体６から発せられる微弱で瞬間的な蛍光の発光現象を撮影することができる。
【００６６】
なお、記録済み媒体６から発せられる蛍光を検出する情報再生部７０の仕組みとしては、ゲートＩＣＣＤカメラシリーズをＩＣＣＤ７２およびＩＣＣＤドライバ７８に使用することに限らず、蛍光を検出することができる光検知手段である限り、どのようなものをＩＣＣＤ７２およびＩＣＣＤドライバ７８に使用してもよい。たとえば、一般的なＣＣＤやＣＭＯＳを用いることができる。ただし、一般的なＣＣＤやＣＭＯＳは、感度やゲート処理（高速シャッタ）の面で、ゲートＩＣＣＤカメラシリーズなどに比べると劣るので、ゲートＩＣＣＤカメラシリーズを使用することが好ましい。
【００６７】
遅延処理部７６は、光パルスの発光タイミングに合わせて、光検知手段の検出タイミングを逐次変化させることで、蛍光寿命の違いを利用して記録済み媒体６に記録されている多値の記録情報を再生信号処理部８０にて再生するために設けられたものである。
【００６８】
再生信号処理部８０の構成としては、たとえばデータ解析処理を行なうハードウェア回路をインタフェースボードに搭載し、このインタフェースボードを汎用のパーソナルコンピュータに搭載して構成することができる。あるいは、汎用のパーソナルコンピュータにデータ解析処理を行なうソフトウェアをインストールして構成することもできる。あるいは、前述のハードウェア回路とソフトウェアの組合せで構成することもできる。
【００６９】
再生信号処理部８０は、遅延処理部７６によって逐次変化させた検出タイミング（ゲートタイミング）でＩＣＣＤ７２により取得される撮像情報に基づき、“０”、“１”、“２”、“３”のそれぞれに相当する蛍光寿命の違いに着目した再生信号処理（データ解析処理）を行なうことで、記録済み媒体６の記録情報である“０”、“１”、“２”、“３”を再生する。
【００７０】
ここでは一例として、遅延処理部７６により任意の時間幅でゲートをかけておき、必要な信号成分だけを効率よく取り出すゲーテドインテグレータ、高速ゲート積分、あるいはボックスカー積分と称される信号処理を行なう。このような手法は、たとえばパルスレーザを使った分光測定などにおいて広く用いられている手法である。
【００７１】
このため、遅延処理部７６は、レーザダイオード５２の発光（トリガ）タイミングを規定する同期パルス信号Ｐ２に対して、一定の遅延を加えたレーザダイオード５２の発光周期と同様の繰返し２００ｋHzのゲートパルス信号Ｐ３を生成してＩＣＣＤドライバ７８に供給する。ＩＣＣＤドライバ７８は、遅延処理部７６からの２００ｋHzのゲートパルス信号Ｐ３に基づきＩＣＣＤ７２を駆動することで、発光（トリガ）タイミングに同期して２００ｋHzの繰り返しでＩＣＣＤ７２から撮像信号を受け取る。
【００７２】
このとき、再生信号処理部８０でボックスカー積分処理が可能となるように、遅延処理部７６は、ゲートパルス信号Ｐ３については、発光タイミングに同期した２００ｋHzの繰り返し（ゲート繰り返しと称する）で、ゲート幅５nsecかつ３ステップで、つまり遅延量を０nsec〜１５nsecの範囲で５nsecおきに変更する（それぞれをゲートパルス信号Ｐ３_0，Ｐ３_5，Ｐ３_10 ，Ｐ３_15 とする）。ＩＣＣＤドライバ７８は、そのゲートタイミングが４段階で異なる各ゲートパルス信号Ｐ３_0，Ｐ３_5，Ｐ３_10 ，Ｐ３_15 に基づきＩＣＣＤ７２を駆動する。そして、ＩＣＣＤドライバ７８は、このようなゲートタイミングが４段階で異なる駆動に基づきＩＣＣＤ７２で取得される撮像信号を１２ビットでデジタルデータに変換して、デジタル画像として再生信号処理部８０に出力する。
【００７３】
なお、遅延処理部７６やＩＣＣＤドライバ７８では、量子ドット材料の蛍光寿命の長さに応じてゲート繰返し周期やゲート幅、あるいはディレイ量やディレイステップなどを最適な値に設定する。ここで「最適な値」とは、再生信号処理部８０における記録情報の再生処理にて、記録済み媒体６から記録済みの多値情報（本例では“０”、“１”、“２”、“３”）のそれぞれを峻別し得る上で最も適した値を意味する。
【００７４】
＜記録再生方式の詳細＞
図５〜図９Ａは、本実施形態の情報記録再生システム１における、多値情報の記録と再生の仕組みの詳細を説明する図である。ここで、図５は、アレイ状光源（特に照明アレイ部６０のアパーチャアレイ部６４）と記録済み媒体６と光検出手段（特に情報再生部７０のＩＣＣＤ７２）の画素位置との関係を説明する図である。図６は、蛍光体の発光および励起スペクトルの一例を示す特性図である。図７は、蛍光寿命の一例を示す特性図である。図８は、ボックスカー積分処理の概要を説明する図である。図９は、ボックスカー積分処理によって得られる４値の記録情報（０，１，２，３）に対応する各出力信号（ゲート信号）の一例（図９（１））と、その各出力信号に基づくデータ再生の原理を説明する図（図９（２））である。図９Ａは、ボックスカー積分処理によって得られる６値の記録情報（０，１，２，３，４，５）に対応する各出力信号（ゲート信号）の一例（図９（１））と、その各出力信号に基づくデータ再生の原理を説明する図（図９（２））である。
【００７５】
図５に示すように、２次元の記録メディアである記録済み媒体６には、アレイ状に情報記録マークが配置されている。情報記録マークとしては、記録情報に応じた異なる蛍光寿命の蛍光体が情報記録装置３により印刷されている。蛍光体には、励起子ボーア直径の２倍以下の大きさの半導体結晶いわゆる量子ドットから構成され、各量子ドットの間隔を記録情報のレベルに応じて変調することで、量子ドット間エネルギ移動確率の変化が蛍光寿命の変化として現れ、この蛍光寿命の違いを記録情報に対応させている。
【００７６】
ここで、励起子ボーア直径の２倍以下の大きさの半導体結晶（量子ドット）とするのは以下の理由による。すなわち、励起子ボーア半径とは、励起子の量子力学的な波動関数の広がりの大きさを表す。この波動関数の広がりと同程度以下のサイズまで結晶を小さくすることで、励起子の電子状態は結晶サイズの影響を受け始める（つまり量子ドット）。実際は、波動関数は指数関数で広がっており、広がりの目安として考えられているボーア半径よりも離れた位置でのポテンシャル障壁の影響を受ける。実験的には２倍程度以下のサイズの結晶（量子ドット）で量子効果が表れている。
【００７７】
アパーチャアレイ部６４を介して、記録済み媒体６に対してタルボット効果やホログラム回折素子などによりアレイ状の再生照明を行ない、記録済み媒体６の背面に設置した２次元イメージセンサ（ここではＩＣＣＤ７２）を用いて、記録済み媒体６から発せられる蛍光の情報を検出する。
【００７８】
ここで、再生照明光は繰返しパルス光であり、図示を割愛した再生信号処理部８０は、ボックスカー積分などによりパルス照射後の蛍光強度の減衰を測定し、減衰時間の長さから記録情報を再生する。
【００７９】
ＩＣＣＤ７２の画素サイズＰｘ，Ｐｙと記録済み媒体６の各記録情報の最小記録ピッチ（量子ドット間距離）Ｐｘ／ｘ，Ｐｙ／ｙとの関係は、一例として、ｘ＝ｙ＝３である。画素サイズの数値例としては、ＩＣＣＤ７２の画素サイズが１５μｍの正方形であり、その１画素に対して、記録済み媒体６上では、ｘ＝ｙ＝３であるので３セル×３セル（これを記録メディアのブロックと称する）で、量子ドット（記録情報）が、記録情報に応じた蛍光寿命を持つ蛍光体が印刷されている。
【００８０】
なお、先にも述べたが、ｘ，ｙは好ましくは、“１”とする。ｘ，ｙを２以上の正の整数にする場合は、アパーチャアレイ部６４によりＩＣＣＤ７２の画素サイズより十分に小さなスポットからなる再生照明スポットアレイで記録済み媒体６をＩＣＣＤ７２の１画素内で走査することになり、機械的に複雑な構造が必要になる、あるいは画素内でスポットを走査するときの位置を認識するための信号を記録済み媒体６に記録しなければならない、などの難点が生じるからである。
【００８１】
アパーチャアレイ部６４は、縦・横１５μｍの周期で、直径１μｍの円形開口を持つ再生照明アレイとなっている。このようなアパーチャアレイ部６４に対して、レーザダイオード５２から波長４０５nmの平面波のレーザ光を入射する。こうすることで、いわゆるタルボット効果（参考文献２を参照）により、このアパーチャアレイ部６４（再生照明アレイ）より、式（１）で示されるタルボット長Ｚの位置に、再生照明アレイの像が結像される。つまりＺは結像面の位置を表す。なお、式（１）において、ｄはアパーチャアレイ部６４の開口間隔、λは波長、ｎは正の整数である。ＺT は便宜的に用いている表記である。
【００８２】
参考文献２：H.F.Talbot: Phil. Mag. 9 (1836)401. K. Patorski: Prog. Opt. 27 (1989))
【００８３】
【数１】
2009015931.tif 000003
【００８４】
タルボット長ＺT の位置を像面位置として、この像面位置に記録済み媒体６を配置する。記録済み媒体６の各記録位置は、前述から理解されるように１５μｍの正方形のブロックに分割されている。そして、それぞれのブロックが背面に設置されたＩＣＣＤ７２の１画素と同じサイズの画素位置に重なるように（各位置が整合するように）配置される。
【００８５】
記録済み媒体６上の各ブロック（３セル×３セル）の各セル（量子ドット位置）には、記録情報に応じた密度でアクリルに分散したコロイド量子ドットが設置される。ｘ＝ｙ＝１とするときには、記録済み媒体６上の各ブロックを量子ドット位置として、その量子ドット位置に、記録情報に応じた密度でアクリルに分散したコロイド量子ドットが設置される。
【００８６】
このときに使用される量子ドットは、たとえばＩｎＰをコア、ＺｎＳをシェルとするＩｎＰ／ＺｎＳコアシェル量子ドットの構造をとる。その発光（PL：Photo Luminescence）および励起スペクトル（ PLE：Photo Luminescence Excitation ）は、図６に示すように、中心波長λが５８０nm程度で発光し（PL特性）、その励起スペクトル（PLE ）は３２０nm〜５５０nmの範囲で漸次、発光強度が低下するものとなっている。
【００８７】
ＩｎＰ／ＺｎＳコアシェル量子ドットの蛍光寿命は、図７（１），（２）に示すようになる。ここで、図７（１）は、量子間中心距離が４nm，２１nm，５０nmのものの発光強度（PL intensity（a.u.））の時間特性を示すものである。図７（２）は、量子間中心距離が４nm，２１nm，５０nmの残光時間特性（luminescence decay time ：蛍光の光量が下がっていく速さ）を示すものである。図７（１），（２）から理解されるように、量子ドット間距離が大きくなるに従い残光時間すなわち蛍光寿命が長くなる。
【００８８】
この現象は、参考文献３で示されるフェルスター(Forster) 型励起エネルギ移動（共鳴エネルギ移動）により、量子ドット間をエネルギが伝播していくことで、式（２）に示すように、実効的に非輻射準位に捕獲される確率が高くなることにより生ずると考えられる。式（２）において、Ｆはエネルギ移動確率、ｃは光速、ｈはプランク定数、σA ，τA 、ＦA （Ｅ）はそれぞれエネルギを受け取る量子ドットの吸収断面積、蛍光寿命、吸収スペクトル、ｎは屈折率、ｆD （Ｅ）はエネルギを放出する量子ドットの発光スペクトル、Ｅはエネルギ、ｒは量子ドット間距離である。
【００８９】
参考文献３：Naturwissenschaften 33, 166 (1946)
【００９０】
【数２】
2009015931.tif 000004
【００９１】
式（２）によれば、量子ドット間距離ｒ以外は量子ドットの分散濃度には依存せず、定数と考えることができる。エネルギ移動確率Ｆは量子ドット間距離ｒの６乗に反比例するので、十分に希釈分散した状態ではエネルギ移動の影響を受けない蛍光寿命が、濃度の高い状態ではエネルギ移動の影響を強く受けた蛍光寿命が観測されていると考えられる。エネルギ移動を起したものの内、一定割合が非輻射準位に捕獲されるので、観測される蛍光寿命の量子ドット間距離依存性を説明することができる。
【００９２】
情報記録装置３においては、図２や図３に示したように、インクジェットプリンタなどの仕組みを利用して、このようなＩｎＰ／ＺｎＳコアシェル量子ドットを、間隔が５〜５０nmの範囲で記録情報に応じたものとなるように（たとえば４，２０，３５，５０nmの何れか）アクリルと量子ドットをトルエンに分散し、記録情報に応じた蛍光寿命の異なるＩｎＰ／ＺｎＳコアシェル量子ドットを角形基板２上に塗布することで、情報が記録された記録済み媒体６を作製する。
【００９３】
たとえば、記録情報“０”に対しては量子ドット間距離が４nm、記録情報“１”に対しては量子ドット間距離が２０nm、記録情報“２”に対しては量子ドット間距離が３５nm、記録情報“３”に対しては量子ドット間距離が５０nmの各ＩｎＰ／ＺｎＳコアシェル量子ドットを割り当てる。
【００９４】
情報再生装置５においては、図４に示したように、レーザダイオード５２を、システムクロックと同期した２００ｋHzの周期で、発光パルス幅３００ｐｓｅｃでパルス駆動する。また、遅延処理部７６は、レーザダイオード５２の発光タイミングを規定する同期パルス信号Ｐ２に対して０，５，１０，１５nsecの各一定の遅延を加えたゲートパルス信号Ｐ３_0，Ｐ３_5，Ｐ３_10 ，Ｐ３_15 を生成して、ＩＣＣＤドライバ７８により発光タイミングに同期して、同様に繰返し２００ｋHz、ゲート幅５nsecでＩＣＣＤ７２を駆動する。ＩＣＣＤドライバ７８はまた、この駆動によってＩＣＣＤ７２から出力される撮像信号に基づき、１００Hzで１２ビットデジタル画像を再生信号処理部８０に出力する。
【００９５】
つまり、パルス入力信号Ｐ１に同期した同期パルス信号Ｐ２に対して遅延を０〜１５nsecの範囲で５nsecおきに変えて測定し、すなわち０，５，１０，１５nsecの４段階で遅延時間を変更して測定する。
【００９６】
図８は、再生信号処理部８０におけるボックスカー積分処理の概要が示されている。ここでは、パルス入力信号Ｐ１に同期した同期パルス信号Ｐ２に合わせて、０，５，１０，１５nsecの４段階で遅延時間を変更して、かつゲート幅５nsecでＩＣＣＤ７２から得られる撮像信号の同一画素位置の画素情報を積分する。
【００９７】
たとえば、１回目の処理では、パルス入力信号Ｐ１に基づきレーザダイオード５２からレーザ光を２００ＫHzで発しながら、再生信号処理部８０では、遅延処理部７６から供給される遅延時間０nsecのゲートパルス信号Ｐ３_0に同期して、ゲート幅５nsecで、すなわちレーザダイオード５２の発光開始から５nsec経過するまで期間に記録済み媒体６から発せられる蛍光像に基づき、同一画素位置の画素情報を積分することでゲート信号SG_0を取得する。
【００９８】
同様にして、２回目の処理では、パルス入力信号Ｐ１に基づきレーザダイオード５２からレーザ光を２００ＫHzで発しながら、再生信号処理部８０では、遅延処理部７６から供給される遅延時間５nsecのゲートパルス信号Ｐ３_5に同期して、ゲート幅５nsecで、すなわちレーザダイオード５２の発光開始から５nsec経過した後さらに５nsec経過するまでの期間に記録済み媒体６から発せられる蛍光像に基づき、同一画素位置の画素情報を積分することでゲート信号SG_5を取得する。
【００９９】
同様にして、３回目の処理では、パルス入力信号Ｐ１に基づきレーザダイオード５２からレーザ光を２００ＫHzで発しながら、再生信号処理部８０では、遅延処理部７６から供給される遅延時間１０nsecのゲートパルス信号Ｐ３_10 に同期して、ゲート幅５nsecで、すなわちレーザダイオード５２の発光開始から１０nsec経過した後さらに５nsec経過するまでの期間に記録済み媒体６から発せられる蛍光像に基づき、同一画素位置の画素情報を積分することでゲート信号SG_10 を取得する。
【０１００】
同様にして、４回目の処理では、パルス入力信号Ｐ１に基づきレーザダイオード５２からレーザ光を２００ＫHzで発しながら、再生信号処理部８０では、遅延処理部７６から供給される遅延時間１５nsecのゲートパルス信号Ｐ３_15 に同期して、ゲート幅５nsecで、すなわちレーザダイオード５２の発光開始から１５nsec経過した後さらに５nsec経過するまでの期間に記録済み媒体６から発せられる蛍光像に基づき、同一画素位置の画素情報を積分することでゲート信号SG_15 を取得する。
【０１０１】
４値に対応する場合であれば、この４回目の処理まででよい。４値を超える場合（たとえば６値）は、さらに、５回目の処理では、パルス入力信号Ｐ１に基づきレーザダイオード５２からレーザ光を２００ＫHzで発しながら、再生信号処理部８０では、遅延処理部７６から供給される遅延時間２０nsecのゲートパルス信号Ｐ３_20 に同期して、ゲート幅５nsecで、すなわちレーザダイオード５２の発光開始から２０nsec経過した後さらに５nsec経過するまでの期間に記録済み媒体６から発せられる蛍光像に基づき、同一画素位置の画素情報を積分することでゲート信号SG_20 を取得する。
【０１０２】
同様にして、６回目の処理では、パルス入力信号Ｐ１に基づきレーザダイオード５２からレーザ光を２００ＫHzで発しながら、再生信号処理部８０では、遅延処理部７６から供給される遅延時間２５nsecのゲートパルス信号Ｐ３_25 に同期して、ゲート幅５nsecで、すなわちレーザダイオード５２の発光開始から２５nsec経過した後さらに５nsec経過するまでの期間に記録済み媒体６から発せられる蛍光像に基づき、同一画素位置の画素情報を積分することでゲート信号SG_25 を取得する。
【０１０３】
これにより、４値に対応する場合は、ゲート信号SG_0，SG_5，SG_10 ，SG_15 としては、図９（１）に示すように、記録情報に応じた蛍光寿命の異なるＩｎＰ／ＺｎＳコアシェル量子ドットのそれぞれに対応して、それぞれ異なる信号値が得られる。図７に示したように、ＩｎＰ／ＺｎＳコアシェル量子ドットは、量子ドット間距離が大きくなるに従い蛍光寿命が長くなり、記録情報“０”に対しては間隔が４nm、記録情報“１”に対しては間隔が２０nm、記録情報“２”に対しては間隔が３５nm、記録情報“３”に対しては間隔が５０nmの各ＩｎＰ／ＺｎＳコアシェル量子ドットを割り当てている。
【０１０４】
よって、ゲート信号SG_15 （あるいはゲート信号SG_10 ）の信号値が大きく、長時間に亘ってより大きな出力信号が得られる図９（１−１）は“３”が記録されていたもので、ゲート信号SG_15 （あるいはゲート信号SG_10 ）の信号値が小さく、比較的短時間で出力信号が減衰してしまう図９（１−４）は“０”が記録されていたものである。これから類推されるように、図９（１−２）は“２”が記録されていたもので、図９（１−３）は“１”が記録されていたものである。
【０１０５】
再生信号処理部８０では、ゲート信号SG_0，SG_5，SG_10 ，SG_15 の組合せで示される出力信号を所定の閾値Th１で比較して２値化する。たとえば、ゲート信号SG_0，SG_5，SG_10 ，SG_15 のそれぞれと閾値Th１とを比較して、ゲート信号SG_0，SG_5，SG_10 ，SG_15 の方が大きければ“１”、小さければ“０”とする。
【０１０６】
こうすることで、たとえば、図９（２）に示すように、再生信号処理部８０は、情報“３”が記録されていた図９（１−１）については２値化データ“１１１１”、情報“２”が記録されていた図９（１−２）については２値化データ“１１１０”、情報“１”が記録されていた図９（１−３）については２値化データ“１１００”、情報“０”が記録されていた図９（１−４）については２値化データ“１０００”と言った、蛍光寿命の違いに応じたそれぞれ異なる２値化データを取得できる。
【０１０７】
複数回の検知情報であるゲート信号SG_0，SG_5，SG_10 ，SG_15 およびそれぞれの２値化データに基づいて、処理対象とする記録位置に塗布されていた蛍光体の蛍光寿命の相違を簡単に判断できるのである。
【０１０８】
したがって、再生信号処理部８０は、それぞれ異なる２値化データに基づき、図９（２）に示すように、ＩＣＣＤ７２の１画素当たり４値のデータを得ることができる。２値化データ“１１１１”に対しては情報“３”、２値化データ“１１１０”に対しては情報“２”、２値化データ“１１００”に対しては情報“１”、２値化データ“１０００”に対しては情報“０”であると判定することで、記録情報を再生することができる。
【０１０９】
ここで、図９（２）に示すゲート信号SG_0，SG_5，SG_10 ，SG_15 のそれぞれと閾値Th１との関係から推測されるように、記録情報“０”，“１”，“２”，“３”を割り当てる蛍光寿命に対して２値化のための閾値の設定を適正にする必要がある。
【０１１０】
たとえば、図９（２）に示す例において、閾値Th２（＞Th１）に設定すると、情報“３”が記録されていた図９（１−１）については２値化データ“１１１０”、情報“２”が記録されていた図９（１−２）については２値化データ“１１００”、情報“１”が記録されていた図９（１−３）についても２値化データ“１１００”、情報“０”が記録されていた図９（１−４）については２値化データ“１０００”となり、この閾値Th２についての各２値化データのみに基づきデータ再生すると、記録情報“１”，“２”を峻別できなくなるからである。
【０１１１】
ただし、このような場合でも、さらに別の閾値Th３（＞Th２）も設定すれば、情報“３”が記録されていた図９（１−１）については２値化データ“１１００”、情報“２”が記録されていた図９（１−２）については２値化データ“１１００”、情報“１”が記録されていた図９（１−３）については２値化データ“１０００”、情報“０”が記録されていた図９（１−４）については２値化データ“１０００”が得られる。この閾値Th３についての各２値化データのみに基づきデータ再生すると、記録情報“３”，“２”を峻別できなくなるし、記録情報“０”，“１”も峻別できなくなる。
【０１１２】
しかしながら、閾値Th２についての各２値化データと、閾値Th３についての各２値化データとを組み合わせて総合的に判定することで、記録情報“３”，“２”，“１”，“０”を峻別できるようになる。
【０１１３】
また、図９Ａには、６値に対応する場合を示している。ゲート信号SG_0，SG_5，SG_10 ，SG_15 ，SG_20 ，SG_25 としては、図９Ａ（１）に示すように、記録情報に応じた蛍光寿命の異なるＩｎＰ／ＺｎＳコアシェル量子ドットのそれぞれに対応して、それぞれ異なる信号値が得られる。記録情報“０”に対しては狭間隔のものを割り当て、記録情報“１”，“２”，“３”，“４”，“５”については、順に間隔を大きくしたものを割り当てている。
【０１１４】
この場合にも、閾値Th１に設定しているときには、記録情報“０”，…，“５”を峻別できるが、閾値Th２（＞Th１）についての各２値化データのみに基づきデータ再生すると、記録情報“３”，“２”を峻別できなくなるし、閾値Th３（＞Th２）についての各２値化データのみに基づきデータ再生すると、記録情報“２”，“１”を峻別できなくなる。
【０１１５】
ただし、このような場合でも、閾値Th２についての各２値化データと、閾値Th３についての各２値化データとを組み合わせて総合的に判定することで、記録情報“５”，“４”，“３”，“２”，“１”，“０”を峻別できるようになる。
【０１１６】
このように、１つの閾値についての各２値化データのみに基づき多値の記録情報を再生するのではなく、複数の閾値についての各２値化データを組み合わせて総合的に判定することで、閾値設定の余裕が生じ、処理対象とする記録位置に塗布されていた蛍光体の蛍光寿命の相違を簡単かつ精度よく判断でき、多値の記録情報を精度よく峻別できるようになる。
【０１１７】
ここでは、記録情報が４値や６値の場合において、２つの閾値Th２，Th３を利用する例について説明したが、３つ以上の閾値を利用するようにすれば、さらに閾値設定の余裕が生じ、多値の記録情報を一層精度よく峻別できるようになる。
【０１１８】
また、このように複数の閾値を利用して多値の記録情報を再生する手法は、記録情報が４値よりもさらに増え、各ゲート信号SG_αの差が少なくなる場合に、その効果が高まる。
【０１１９】
以上説明したように、本実施形態の情報記録再生システム１によれば、記録系においては、蛍光体の蛍光寿命の違いを利用して角形基板２上に時間方向に対して多値の記録をし、再生系においては、その多値情報が記録された記録済み媒体６に、蛍光体の蛍光寿命よりも十分短い繰返し光パルスを再生照明光として照射して蛍光像を撮像し、光パルスの発光タイミングに合わせてＩＣＣＤ７２での検出タイミングを逐次変化させることで記録情報を再生する、新しい情報の記録再生のシステムを構築できる。蛍光体の蛍光寿命の違いを利用することで、１量子ドット当たり、多値の情報を記録できるので、大容量のＲＯＭメディアや記録再生システムを構築できる。回転駆動系を伴わない高い記録密度を実現し得る新たな光記録再生方式を実現できる。
【０１２０】
また、ＩＣＣＤ７２の画素サイズＰｘ，Ｐｙと記録済み媒体６の各記録情報の最小記録ピッチ（量子ドット間距離）Ｐｘ／ｘ，Ｐｙ／ｙとの関係に関して、ｘ＝ｙ＝１とする、すなわち、ＩＣＣＤ７２の画素サイズと記録済み媒体６の記録ピッチ（量子ドットサイズ）を同一にすると、データアクセスのための機械駆動部が不要となるので、機械駆動部がなくデータアクセス速度の速い再生装置にできる。また、この場合でも、蛍光体の蛍光寿命の違いを利用することで、ＩＣＣＤ７２の１画素当たり、多値の情報を記録できるので、安価で大容量のＲＯＭメディアや記録再生システムを構築できる。回転駆動系を伴わず、また、アレイ状の再生照明で記録済み媒体６を走査することなく、高い記録密度を実現し得る仕組みを実現できる。
【０１２１】
以上、本発明について実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は前記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で前記実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１２２】
また、前記の実施形態は、クレーム（請求項）にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組合せの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。前述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜の組合せにより種々の発明を抽出できる。実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、効果が得られる限りにおいて、この幾つかの構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【０１２３】
たとえば、上記実施形態では、情報の再生に当たり、記録済み媒体６の各記録位置に合わせて光パルスを一斉に照明するアレイ状の再生照明を使用するとともに、蛍光を検知する画素を複数具備した撮像部を使用して、照明によって記録済み媒体６の各記録位置から発せられる蛍光を一斉に検知するようにしていた。しかしながら、蛍光体の時間応答（蛍光寿命）の違いを利用して情報を記録し再生するという点においては、光パルスを一斉に照明する構成や蛍光を一斉に検知する構成をとることは必須ではない。
【０１２４】
記録済みの媒体の各記録位置に合わせて光パルスを一斉に照明する構成をとらない場合には、記録済み媒体６の各記録位置を順番に光パルスで走査する仕組みにすればよい。画素が２次元状に配列された撮像部を使用する構成をとらない場合には、蛍光を検知する光検知手段で光パルスの発光に合わせて記録位置（再生位置）を順番に走査する仕組みにすればよい。ただし、このような構成を場合には、機械駆動部を必要とするので、コンパクトで安価な再生装置を実現できなくなる難点がある。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明に係る情報記録再生システムの一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】第１実施形態の情報記録装置の概略構成図である。
【図２Ａ】第１実施形態の情報記録装置において、多値情報を角形基板に記録する手法を説明する図である。
【図３】第２実施形態の情報記録装置の概略構成図である。
【図４】情報再生装置の全体概要を示す構成図である。
【図４Ａ】各種のパルス信号のタイミングチャートである。
【図５】アレイ状光源と記録済み媒体とＩＣＣＤ（光検出手段）の画素位置との関係を説明する図である。
【図６】蛍光体の発光および励起スペクトルの一例を示す特性図である。
【図７】蛍光寿命の一例を示す特性図である。
【図８】ボックスカー積分処理の概要を説明する図である。
【図９】ボックスカー積分処理で得られる４値の記録情報に対応する各ゲート信号の一例（１）と、各ゲート信号に基づくデータ再生の原理を説明する図（２）である。
【図９Ａ】ボックスカー積分処理で得られる６値の記録情報に対応する各ゲート信号の一例（１）と、各ゲート信号に基づくデータ再生の原理を説明する図（２）である。
【符号の説明】
【０１２６】
１…情報記録再生システム、２…角形基板、３…情報記録装置、３２…可動機構部、３４…基板ステージ、３６…印刷部、３７…ヘッド、３７_1…第１ヘッド、３７_2…第２ヘッド、４…記録位置走査部、５…情報再生装置、５０…光源部、５２…レーザダイオード、５４…ＬＤドライバ、６…記録済み媒体、６０…照明アレイ部、６２…レンズ、６４…アパーチャアレイ部、７０…情報再生部、７２…ＩＣＣＤ、７４…駆動部、７６…遅延処理部、７８…ＩＣＣＤドライバ、８０…再生信号処理部
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図４】
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【図４Ａ】
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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９Ａ】
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