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CN1795417B - 信息记录媒体及其制造方法、以及记录再现方法、光学信息记录再现装置 - Google Patents

信息记录媒体及其制造方法、以及记录再现方法、光学信息记录再现装置 Download PDF

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CN1795417B CN2004800146953A CN200480014695A CN1795417B CN 1795417 B CN1795417 B CN 1795417B CN 2004800146953 A CN2004800146953 A CN 2004800146953A CN 200480014695 A CN200480014695 A CN 200480014695A CN 1795417 B CN1795417 B CN 1795417B
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Abstract

一种信息记录媒体，包含记录部(3)，通过向上述记录部(3)照射记录光或再现光来记录或再现信息，假设记录光的波长为λ1，则记录部(3)包含：第1荧光体，吸收波长为λ1/n的第1光时产生比第1光更长波长的第2光；和光子模式的感光材料，吸收第2光而使光学常数变化；第1荧光体对记录光的n光子吸收灵敏度大于感光材料对记录光的n光子吸收灵敏度。其中，n是2以上的整数。

Description

信息记录媒体及其制造方法、以及记录再现方法、光学信息记录再现装置
技术领域
本发明涉及能够记录信息比特的信息记录媒体及其制造方法、以及记录再现方法、光学信息记录再现装置。特别涉及能够进行高灵敏度、高速记录的光子模式的信息记录媒体及其制造方法、以及记录再现方法、光学信息记录再现装置。 
背景技术
作为能够三维地记录信息的信息记录媒体，现有图9所示的信息记录媒体(日本川田善正等：“多 膜構造を有する有機記録媒体を用いた3次元光メモリ(采用具有多层膜构造的有机记录媒体的三维光存储器)”，optics Japan 2000讲演予稿集p.95-96，7pB12(2000年))。该记录媒体在玻璃基板104上交替地配置了采用光子模式的记录材料的记录层101a～101d、和中间层102a～102c。光子模式的记录材料采用了尿烷-尿素共聚物，而中间层采用了PVA(聚乙烯醇)膜或PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)膜。 
通过用物镜106向该信息记录媒体的多个记录层101a～101d中的期望的记录层会聚激光108(照射会聚光107)，能够记录信息。这里所用的激光108是脉冲宽度约为100飞秒、峰值功率非常高的脉冲激光。通过将这种脉冲激光会聚到记录层101a～101d上，能够利用非线性吸收现象之一的双光子吸收在记录层101a～101d上记录信息。 
具体地说，在记录层101a～101d的会聚光107照射区域中的、会聚光的功率密度高的部分(会聚点)发生双光子吸收，发生照射了具有 实际照射的光(记录光)的波长的一半波长的光的现象而写入了信息比特105。通过向信息比特105上会聚低功率的光，经物镜106用光检测器(未图示)来检测其反射光，能够进行信号再现。该信息记录媒体沿物镜的光轴方向(z轴方向)层叠了多个记录层，所以能够进行三维信息记录，记录容量大。 
但是，上述现有的信息记录媒体有记录层的记录灵敏度不好的问题。因此，在进行用1个脉冲来形成1个信息比特的一次写入的情况下，作为光源，需要采用峰值功率非常大(约100kW左右)的飞秒激光，有光源的构造复杂的问题。或者，在采用峰值功率比其小的光源的情况下，需要在同一位置上重复记录多次(例如几十～几千次)(由于采用了光子模式记录材料，所以能够累积记录)，有写入速度慢的问题。 
发明内容
本发明的信息记录媒体是，包含可三维地记录信息的记录部，通过向上述记录部照射记录光或再现光来记录或再现信息，此外，设上述记录光的波长为λ1，则上述记录部包含：第1荧光体，吸收波长为λ1/n的第1光时产生第2光；和光子模式的感光材料，吸收上述第2光后，其光学常数变化；上述感光材料及上述第1荧光体对上述记录光及上述再现光是实质上透明的，上述第1荧光体通过对上述记录光进行n光子吸收而产生上述第2光，上述感光材料通过对上述第2光进行单光子吸收而记录信息；上述第1荧光体对上述记录光的n光子吸收灵敏度，比上述感光材料对上述记录光的n光子吸收灵敏度大；其中，n是2以上的整数。 
本发明的记录再现方法是，对本发明的信息记录媒体记录或再现信息，其包含下述步骤：将上述记录光照射到上述记录部上，用上述第1荧光体产生的上述第2光来改变上述感光材料的光学常数；在上述步骤中，上述第2光的波长比上述记录光及上述再现光的波长短。 
本发明的信息记录媒体的制造方法是，制造下述信息记录媒体，该信息记录媒体包含具有1层以上的记录层的记录部，通过向上述记录部照射记录光或再现光来记录或再现信息，该制造方法包含下述工序：通过涂敷包含第1荧光体和感光材料的涂料来形成上述记录层； 设上述记录光的波长为λ1，则上述第1荧光体吸收波长为λ1/n的第1光时产生第2光；上述感光材料通过吸收上述第2光使光学常数变化；上述第1荧光体对上述记录光的n光子吸收灵敏度，比上述感光材料对上述记录光的n光子吸收灵敏度大。 
本发明的光学信息记录再现装置是，对本发明的信息记录媒体进行信息的记录或再现，其包括：出射记录光的光源；出射再现光的光源；将上述记录光及上述再现光会聚到上述信息记录媒体上的物镜；以及检测由上述信息记录媒体反射的光的光检测器；利用上述信息记录媒体的上述记录部的光学常数的变化，在上述记录部上形成信息比特。 
附图说明
图1A是本发明实施方式1的信息记录媒体的断面结构及记录/再现信息的样子的说明图，图1B是图1A所示的信息记录媒体的记录层的放大图。 
图2A～图2D是本发明实施方式1的信息记录媒体的各制造工序的断面图。 
图3是本发明实施方式1的光学信息记录再现装置的光学头的概略结构图。 
图4A是本发明实施方式2的信息记录媒体的断面结构及记录/再现信息的样子的说明图，图4B是图4A所示的信息记录媒体的记录层的放大图。 
图5A是本发明实施方式3的信息记录媒体的断面结构及记录/再现信息的样子的说明图，图5B是图5A所示的信息记录媒体的记录层的放大图。 
图6A是本发明实施方式4的信息记录媒体的断面结构及记录/再现信息的样子的说明图，图6B是图6A所示的信息记录媒体的记 录层的放大图。 
图7是本发明实施例的信息记录媒体记录1比特时的能量阈值及峰值功率阈值和激光的脉冲宽度之间的关系图。 
图8是比较例的信息记录媒体记录1比特时的能量阈值及峰值功率阈值和激光的脉冲宽度之间的关系图。 
图9是现有的信息记录媒体的一例的断面结构及记录/再现信息的样子的说明图。 
具体实施方式
在本发明的信息记录媒体中，假设记录光的波长为λ1，则包含：第1荧光体，具有吸收波长为λ1/n(n为2以上的整数)的第1光时产生第2光的性质；和光子模式的感光材料(以下简称感光材料)，吸收上述第2光而使折射率等光学常数变化。第1荧光体对记录光的n光子吸收灵敏度大于感光材料对记录光的n光子吸收灵敏度。因此，本发明的信息记录媒体与在感光材料上直接通过n光子吸收来记录信息比特相比，能高灵敏度及高速地进行信息的记录。此外，记录灵敏度提高，所以即使不是像以往那样具有非常高的峰值功率的激光，也能够用1个脉冲来形成1个信息比特。 
在本说明书中，感光材料是指通过光的作用而产生物理变化或化学变化的材料，最好是通过光的作用而使折射率等光学常数变化的材料。 
在本发明的信息记录媒体中，例如记录部包含1层以上的记录层，记录层包含感光材料和混合在感光材料中的第1荧光体。 
在本发明的信息记录媒体中，例如记录部包含多个记录层，多个记录层是经对记录光及再现光实质上透明的中间层层叠的。在本说明书中，所谓对记录光及再现光实质上透明，是指除了记录光及再现光中的散射分量，几乎不吸收地使记录光及再现光透过。具体地说，每 1层的透射率最好在95％以上，透射率在99％以上更好。 
在本发明的信息记录媒体中，例如记录部也可以包含：记录辅助层，包含第1荧光体；和记录层，与记录辅助层相邻接地配置，并包含感光材料。 
在本发明的信息记录媒体中，例如也可以设有多个由记录层及记录辅助层组成的层叠体，在相邻的层叠体间，设有对记录光及再现光实质上透明的中间层。 
在本发明的信息记录媒体中，例如整个记录部是记录层。在此情况下，记录层的厚度在记录光的波长及再现光的波长中的较长一方的波长的2倍以上较合适。 
在本发明的信息记录媒体中，例如假设为了擦除信息记录媒体上记录的信息而照射的擦除光的波长为λ2，则如果记录部还包含吸收波长为λ2/n的第3光时产生第4光的第2荧光体则最好。第4光的波长比λ1/n长，被包含在记录了信息的感光材料的吸收波长区内。此外，第2荧光体对擦除光的n光子吸收灵敏度，大于记录了信息的感光材料对擦除光的n光子吸收灵敏度。如果记录部包含这种第2荧光体，则利用n光子吸收来擦除信息的灵敏度提高。 
在本发明的信息记录媒体中，最好第2光的波长比记录光及再现光的波长短。例如，如果第2光的波长在0.3μm以上、0.5μm以下则最好。如果第2光的波长在0.3μm以上、0.5μm以下则能够进行高密度记录。 
在本发明的信息记录媒体中，感光材料对第2光的吸收率高于感光材料对记录光及再现光的吸收率即可，但是如果感光材料对记录光及再现光实质上是透明的则最好。如果感光材料对记录光及再现光实质上是透明的，则能够更好地进行三维信息记录及再现。 
在本发明的信息记录媒体中，最好感光材料包含能够吸收第1光的材料。如果感光材料包含能够吸收第1光的材料，则记录灵敏度提 高，这是最希望的。 
在本发明的信息记录媒体中，感光材料例如采用光致变色材料。作为光致变色材料，有二芳基乙烯等。感光材料也可以是侧链型液晶性高分子或光聚合物。在记录层中包含的感光材料是二芳基乙烯的情况下，记录层最好还包含对记录光及再现光实质上是透明的树脂。这是因为能够抑制二芳基乙烯的再结晶。此外，在第1荧光体是容易再结晶的材料的情况下，也能够抑制第1荧光体的再结晶。 
在本发明的信息记录媒体中，第1荧光体是晶粒，如果该晶粒的平均粒径小于记录光及再现光的波长则最好。如果晶粒的平均粒径小于记录光及再现光的波长，则抑制了照射损耗和散射损耗，能够抑制光损耗。 
晶粒例如由无机材料组成。晶粒也可以是半导体材料。如果半导体材料的能隙在2.5eV以上、8.3eV以下则最好。如果由半导体材料组成的晶粒例如掺杂了氢而被钝化了则最好。 
第1荧光体也可以是有机荧光色素。在第1荧光体是有机荧光色素的情况下，如果记录层还包含对记录光及再现光实质上透明的树脂则最好。如果记录层还包含对记录光及再现光实质上透明的树脂，则能够减少浓缩猝灭。如果对记录光及再现光实质上透明的树脂例如包含树枝状聚合物则最好。如果包含树枝状聚合物，则能够抑制相邻的第1荧光体(分子)的缔合，有效地抑制浓缩猝灭造成的发光效率的降低。如果有机荧光色素包含对联七苯系色素则最好。 
在感光材料及第1荧光体都是有机材料的情况下，如果在感光材料及第1荧光体中的某一方材料的侧链上键合着另一方材料则最好。此外，在感光材料、第1荧光体及第2荧光体是有机材料的情况下，如果在从感光材料、第1荧光体及第2荧光体组成的组中选出的1种材料的侧链上键合着其余2种材料中的至少1种材料则最好。 
根据本发明的记录再现方法，能够在本发明的信息记录媒体上进 行高密度记录。 
根据本发明的信息记录媒体的制造方法，能够容易而且廉价地制作本发明的信息记录媒体。 
在本发明的信息记录媒体的制造方法中，如果还包含下述工序：通过涂敷由对记录光及再现光实质上透明的材料组成的涂料来形成中间层；交替地重复规定数目的形成记录层的工序和形成中间层的工序则最好。由此，能够容易而且廉价地制作层叠了多层记录层的信息记录媒体。 
在本发明的信息记录媒体的制造方法中，也可以在形成记录层的工序中，通过涂敷包含第1荧光体、感光材料以及第2荧光体的涂料来形成记录层。其中，假设为了擦除信息记录媒体上记录的信息而照射的擦除光的波长为λ2，则第2荧光体吸收波长为λ2/n的第3光时产生第4光；第4光的波长比λ1/n长，被包含在记录了信息的感光材料的吸收波长区内；第2荧光体对擦除光的n光子吸收灵敏度大于记录了信息的感光材料对擦除光的n光子吸收灵敏度。 
根据本发明的光学信息记录再现装置，能够对本发明的信息记录媒体记录信息。 
本发明的光学信息记录再现装置最好还包括出射擦除光的光源。出射擦除光的光源最好是闪光灯。作为出射擦除光的光源，如果包括闪光灯，则能够通过多光子吸收来一并擦除多个信息比特。 
在本发明的光学信息记录再现装置中，如果出射记录光的光源是脉冲激光光源，脉冲宽度是100飞秒至10纳秒则最好。此外，如果出射再现光的光源的波长比出射记录光的光源的波长短则最好。如果出射再现光的光源的波长比出射记录光的光源的波长短，则能够进一步高密度化。 
在本发明的光学信息记录再现装置中，最好按不通过记录部上已记录的信息比特的顺序，在记录媒体的记录部上三维地记录信息比 特。例如，最好从信息记录媒体的记录部中更远离物镜的位置向更接近物镜的位置依次记录信息比特。如果按这种顺序来记录信息比特，则能够减少信息比特造成的散射光或无用折射光等杂散光。 
在本发明的光学信息记录再现装置中，如果出射记录光的光源和出射再现光的光源是共用的则最好。光源成为一个，光学信息记录再现装置的结构变得简单。 
(实施方式1) 
用图1～图3来说明本发明实施方式1的信息记录媒体及其制造方法、以及记录再现方法、光学信息记录再现装置。 
图1A示出了本实施方式的信息记录媒体的断面结构和记录及再现信息的样子。图1B是图1A所示的记录层的放大图。图2示出了本实施方式的信息记录媒体的各制造工序的断面图。图3示出了本实施方式的光学信息记录再现装置的光学头的概略结构。 
如图1A所示，本实施方式的信息记录媒体在基板9上形成了记录部3及保护层4。记录部3包含多个记录层1a～1f和多个中间层2a～2e，记录层和中间层是交替地层叠的。即，在记录部3上，从基板9侧起，依次层叠了记录层1a、中间层2a、记录层1b、…、记录层1e、中间层2e、及记录层1f。本实施方式的信息记录媒体通过在记录部3中包含多个记录层，除了平面信息记录以外，还能够向厚度方向上记录信息。以下在描述记录层1a～1f中的任意记录层时称为记录层1，在描述中间层2a～2e中的任意中间层时称为中间层2。 
如图1A所示，本实施方式的信息记录媒体在记录信息时及再现信息时，保护层4成为光的入射侧。在记录时，将激光用物镜6会聚到记录层1a～1f中的某一个上(会聚光7)，形成信息比特5。在再现时，将激光8用物镜6会聚到期望的记录层1a～1f上(会聚光7)，利用信息比特5反射的光来再现信息。 
图1B是记录层1(图1A所示的区域12内)的放大图。记录层1 是将第1荧光体11分散在感光材料10中而形成的。如果在记录层1中感光材料10和第1荧光体11大致均匀地混合则最好。 
假设记录光的波长为λ1，则第1荧光体11具有吸收波长为λ1/n的光(第1光)时产生比λ1/n更长波长的光(第2光)的性质。而感光材料10具有能够吸收第2光、吸收第2光后光学常数变化的性质。此外，感光材料10选择了对第2光的吸收率高于对记录光及再现光的吸收率的材料。第1荧光体11对记录光的n光子吸收灵敏度，大于感光材料10对记录光的n光子吸收灵敏度。因此，将波长为λ1的记录光照射到记录层1，来引起好像使第1荧光体11吸收了第1光(波长为λ1/n)一样的现象、即n光子吸收，使感光材料10吸收第1荧光体11产生的第2光来记录信息比特5，与在感光材料10上直接通过n光子吸收来记录信息比特相比，能高灵敏度及高速地进行信息的记录。 
n光子吸收包含双光子吸收(n＝2)及多光子吸收(n为3以上的整数)。在双光子吸收中，吸收灵敏度与光强度的大致平方成正比，而在多光子吸收中吸收灵敏度与光的强度的大致n次方成正比。此外，第1荧光体11对第1光的吸收率越大于对记录光的吸收率，则越容易在光功率密度高的会聚点上发生双光子吸收或多光子吸收等非线性现象。其结果是，能够形成良好的信息比特5。 
本实施方式的信息记录媒体如图1B所示，在记录层中均匀地混合了第1荧光体11和感光材料10，所以与后述的实施方式2的信息记录媒体相比，第1荧光体11和感光材料10之间的距离更近。因此，能够形成轮廓更清楚的信息比特。 
在记录时，感光材料10吸收第1荧光体11产生的第2光的至少一部分，而使例如折射率或吸收光谱等光学常数变化(光学常数变化的部分成为信息比特5)，但在进行三维记录的情况下，从其光学损耗少的角度考虑，光学常数的变化最好是折射率的变化。而第1荧光体 11本身光学常数不变化，像触媒那样作用来提高记录灵敏度。 
在感光材料10上直接例如通过双光子吸收来记录信息比特的现有的信息记录媒体中，感光材料10的吸收波长需要包含记录光的波长(以下也称为“记录波长”)的一半的波长。而在本实施方式的信息记录媒体中，感光材料10的吸收波长无需包含记录光的波长的一半的波长，第2光(荧光)的波长被包含在感光材料10的吸收波长中即可。一般，荧光体比感光材料的材料选择自由度高，所以在本实施方式的信息记录媒体中，记录波长的选择自由度提高。 
在本实施方式的信息记录媒体中，如果选择第1荧光体11，使得第2光的波长比记录波长及再现光的波长(以下也称为“再现波长”)这两个波长都短，则能够高密度记录，最好。具体地说，如果选择第1荧光体11，使得第2光的波长例如在0.3μm以上、0.5μm以下，更好的是0.15μm以上、0.5μm以下则最好。 
作为感光材料10，例如可以使用光致变色材料、侧链型液晶性高分子、或光聚合物等能够以光子模式来进行记录的材料。在光致变色材料中，能够擦除已经记录的信息，能进行可改写(R/W)记录。光致变色材料例如有二芳基乙烯、螺吡喃、氧化还原色素(viologen)等及它们的衍生物。例如，在偶氮苯的侧链上键合液晶而成的侧链型液晶性高分子中，记录后的信息比特5的折射率变化大(例如Δn＝0.2～0.5)，能够增大再现光的S/N，这点较好。此外，能够记录偏振方向，能够将记录容量增大到大致2倍。光聚合物适合一次写入记录，能够进行稳定的记录。此外，作为本实施方式的信息记录媒体所用的感光材料10，吸收波长在0.3μm～0.5μm的范围内的较合适。 
尤其是如果包含能够形成对热稳定、对重复记录的耐久性高的记录层的、具有五元杂环作为芳基的二芳基乙烯则最好。在上述二芳基乙烯中，也包含各种衍生物。具体地说，有1，2-双[2-甲基苯并[b]噻吩-3-基]-3，3，4，4，5，5-六氟-1-环戊烯、2，3-双(2，4，5-三甲基-3-噻吩基)-马来 酐、2，3-双(2，4，5-三甲基-3-噻吩基)-马来酰亚胺)、顺式-1，2-三氰-1，2-双(2，4，5-三甲基-3-噻吩基)乙烯(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，但是不限于这些。 
在将二芳基乙烯用作感光材料10的情况下，如果记录层1还包含对记录光及再现光实质上透明的树脂，则能够抑制二芳基乙烯的再结晶，最好。作为上述树脂，有PMMA和紫外线固化树脂等。记录层1中的上述树脂和二芳基乙烯之间的重量比为10∶100～100∶100左右较合适。 
此外，感光材料10具有吸收第1荧光体11产生的第2光的至少一部分、而使例如折射率或吸收光谱等光学常数变化的性质，但是也可以同时具有吸收第1波长的光的一部分而使光学常数变化的性质。如果感光材料10也能够吸收第1光，则能够用第1光及第2光这两种光来记录信息，记录灵敏度提高。 
即，本实施方式的信息记录媒体包含记录部，通过向记录部照射记录光或再现光来记录或再现信息，其中，记录部包含：第1荧光体，吸收波长为λ1/n的第1光时产生比第1光更长波长的第2光；和感光材料，吸收第1光及第2光而使光学常数变化。 
例如，如果感光材料采用吸收波长为0.31μm～0.42μm的二芳基乙烯，第1荧光体采用氧化锌晶粒(平均粒径为0.02μm)，假设第1光的波长为0.33μm，则第1荧光体产生的第2光的中心波长为0.39μm。第1光及第2光的波长都被包含在二芳基乙烯的吸收波长(0.31μm～0.42μm)中，所以二芳基乙烯能够吸收第1光及第2光。 
在这种信息记录媒体中，即使第1荧光体对记录光的n光子吸收灵敏度不大于感光材料，也能够提高记录灵敏度。如果第1荧光体对 记录光的n光子吸收灵敏度，大于感光材料对记录光的n光子吸收灵敏度，则记录灵敏度进一步提高，所以最好。 
此外，感光材料10具有吸收第1荧光体11产生的第2光的至少一部分、而使例如折射率或吸收光谱等光学常数变化的性质，但是最好对比第2光更长波长的记录光或再现光实质上透明。另一方面，第1荧光体11对第1光的吸收率大于对记录光及再现光的吸收率，但是如果第1荧光体11也对记录光及再现光实质上透明则最好。这样，如果感光材料10及第1荧光体11对记录光及再现光实质上透明，则记录光及再现光不怎么衰减地从记录部3中的光的照射侧到达远离侧。因此，能够更好地进行三维信息记录及再现。 
在第1荧光体11是晶粒的情况下，如果其平均粒径充分小于记录波长及再现波长则最好。这是因为能够抑制衍射来防止光损耗。进而，如果平均粒径小于记录波长及再现波长中的较短一方的波长的1/4则最好。不仅能够相当程度地抑制衍射损耗，而且能够相当程度地抑制散射损耗，减少杂散光，提高光利用效率。如果选择第1荧光体及感光材料，使得晶粒和感光材料之间的折射率差例如在0.5以下、进而在0.3以下，则能够将散射损耗减小到实质上没有问题的程度，光利用效率进一步提高。在此情况下，也包含晶粒的一部分凝集而存在视在粒径比记录波长及再现波长更长的晶粒(凝集块)的情况。此外，更好的是，即使在晶粒凝集了的情况下，在凝集的状态下视在粒径也比记录波长及再现波长短。 
在记录层1是例如约1μm以下的薄膜的情况下，感光材料10和晶粒11之间的体积比为100∶1～100∶200左右较合适。如果体积比在上述范围内，则晶粒造成的散射损耗不太成问题，记录灵敏度处于可实用的水平。特别是如果上述体积比是100∶60～100∶140则最好。信息比特5是通过感光材料10吸收由第1荧光体11产生的第2光、使感光材料10的光学常数变化而形成的，所以可认为第1荧光体10越多， 则记录灵敏度越高，但是如果第1荧光体11过多，则感光材料10过少，折射率变化量过小，难以形成信息比特5。如果上述体积比是100∶60～100∶140，则记录灵敏度好，能够形成良好的信息比特5，最好。 
在荧光体中，有的对规定波长的记录光的双光子吸收灵敏度远远大于感光材料。具体地说，在后述的第1荧光体中，有的双光子吸收灵敏度高达二芳基乙烯(感光材料)的双光子吸收灵敏度的几十～几千倍。在通过多光子吸收来记录信息的信息记录媒体中，选择能够吸收波长为λ1/n(n为3以上的整数)的第1光、且对记录光的n光子吸收灵敏度大于感光材料10的第1荧光体11即可。 
第1荧光体11例如可以采用无机材料。通过采用无机材料，能够形成耐环境性优良的记录层。尤其是直接跃迁型半导体材料产生与其能隙相应的波长的荧光，所以最好。该特性适于通过双光子吸收或多光子吸收来形成信息比特5。间接跃迁型半导体材料例如如果其平均粒径在约10nm以下，则由于量子尺寸效应，按照其晶粒尺寸来产生荧光，特别适于用作第1荧光体11。如果采用能隙在2.5eV以上、8.3eV以下的半导体材料，则能够将第2光的波长设定在0.15μm以上、0.5μm以下，能够进行高密度记录。 
如果半导体晶粒的平均粒径例如小至几十nm以下，则具有许多表面态。如果晶粒具有许多表面态，则由于表面的缺陷，激发子无辐射失活而难以产生荧光(第2光)。因此，如果半导体晶粒已被钝化则最好。如果半导体晶粒已被钝化，则能够提高第2光的产生量，记录灵敏度提高。钝化的方法各种各样，例如有采用脉冲调制高频感应等离子体并掺杂氢的方法(使高浓度的氢溶解于晶粒中的方法)等。 
作为直接跃迁型半导体晶粒，例如有从能隙为3.2eV(荧光的波长(以下也称为“荧光波长”)为0.39μm)的氧化锌(ZnO)、能隙为3.62eV(荧光波长为0.34μm)的氮化镓(GaN)、能隙为2.6eV(荧光波长为0.48μm) 的硒化锌(ZnSe)、能隙为2.5eV(荧光波长为0.5μm)的磷化铝(AlP)、能隙为3.6eV(荧光波长为0.34μm)的硫化锌(ZnS)、及能隙为2.5eV(荧光波长为0.5μm)的硫化镉(CdS)组成的组中选出的至少1种。 
在感光材料包含二芳基乙烯的情况下，从ZnO、GaN、及ZnS组成的组中选出的1种最好。这些荧光波长被包含在二芳基乙烯的吸收波长(感光波长)中。 
作为间接跃迁型半导体晶粒，例如有从硅(Si)、锗(Ge)、氧化锡(SnO2)、氧化钛(TiO2)、氧化钨(WO3)、钛酸锶(SrTiO3)、碳化硅(SiC)、及氧化铟(In2O3)组成的组中选出的至少1种。间接跃迁型半导体晶粒的平均粒径在约10nm以下最好。平均粒径越小，则产生波长越短的荧光(第2光)，所以能够进行高密度记录。如果平均粒径大于30nm～50nm，则难以产生荧光。 
作为可用于第1荧光体11的其他无机材料，例如有荧光波长为0.39μm的铕活化焦磷酸锶·镁((Sr，Mg)2P2O7:Eu)、或荧光波长为0.35μm的硅酸钡等。这是因为它们产生荧光的效率高。 
第1荧光体也可以采用有机材料。有机材料例如有有机荧光色素。在有机荧光色素中，荧光波长(第2光的波长)被包含在0.3μm～0.5μm中的2
Figure 200480014695310000210003_0
，5
Figure 200480014695310000210003_1
-二癸基对联七苯(2
Figure 200480014695310000210003_2
，5-didecyl-p-septphenyl等对联七苯系色素最好。这是因为能够进行高密度记录。 
在将对联七苯系色素用作第1荧光体的情况下，如果将第1光的波长例如设定在0.20μm～0.38μm，则对联七苯系色素产生中心波长为0.39μm(荧光波长为0.36μm～0.45μm)的荧光作为第2光。在此情况下，感光材料10选择吸收波长为0.36μm～0.45μm的材料即可。此外，在通过双光子吸收进行的记录中，记录波长在0.4μm～0.76μm的范围内选择即可。 
作为其他有机荧光色素，有对三联苯(p-Terphenyl，荧光波长为 0.34μm)、TMQ(荧光波长为0.35μm)、BPBD-365(荧光波长为0.365μm)、PBD(荧光波长为0.366μm)、PPO(荧光波长为0.372μm)、对四联苯(p-Quaterphenyl，荧光波长为0.374μm)、Exalite377E_(荧光波长为0.377μm)、Exalite392E(荧光波长为0.392μm)、Exalite400E(荧光波长为0.397μm)、Exalite351(荧光波长为0.351μm)、Exalite376(荧光波长为0.376μm)、Exalite384(荧光波长为0.384μm)、Exalite389(荧光波长为0.389μm)、Exalite392A(荧光波长为0.392μm)、Exalite398(荧光波长为0.398μm)、Exalite404(荧光波长为0.404μm)、Exalite411(荧光波长为0.411μm)、Exalite416(荧光波长为0.416μm)、Exalite417(荧光波长为0.417μm)、Exalite428(荧光波长为0.428μm)、BBQ(荧光波长为0.38μm)、LD390(荧光波长为0.39μm)、α-NPO(荧光波长为0.4μm)、PBBO(荧光波长为0.4μm)、DPS(荧光波长为0.406μm)、BBO(荧光波长为0.41μm)、POPOP(荧光波长为0.419μm)、双-MSB_(荧光波长为0.421μm)、芪420(Stilbene，荧光波长为0.42μm)、LD423(荧光波长为0.423μm)、LD425(荧光波长为0.425μm)、香豆素440(Coumarin440，荧光波长为0.44μm)、香豆素445(荧光波长为0.445μm)、香豆素450(荧光波长为0.45μm)、香豆素460(荧光波长为0.46μm)、香豆素466(荧光波长为0.466μm)、香豆素473(荧光波长为0.473μm)、香豆素478(荧光波长为0.478μm)、香豆素480(荧光波长为0.48μm)、香豆素481(荧光波长为0.481μm)、香豆素485(荧光波长为0.485μm)、香豆素487(荧光波长为0.487μm)、LD489(荧光波长为0.489μm)、香豆素490(荧光波长为0.49μm)、LD490(荧光波长为0.49μm)、香豆素498(荧光波长为0.498μm)、香豆素500(荧光波长为0.5μm)等。 
在感光材料和第1荧光体都是有机材料的情况下，只需将它们在记录层1内相互混合即可，但是如果第1荧光体键合在感光材料的侧链上、或者感光材料键合在第1荧光体的侧链上则最好。这样，如果 用在感光材料及第1荧光体中的某一方材料的侧链上键合另一方材料而成的化合物来形成记录层，则两者相邻，所以记录灵敏度进一步提高。此外，无需像混合感光材料和晶粒状的第1荧光体来形成记录层的情况那样，均匀性很好地混合感光材料和晶粒状的第1荧光体。因此，记录层的制作变得容易。例如，在感光材料10是二芳基乙烯的情况下，第1荧光体最好是对联七苯系色素。这是因为对联七苯系色素的荧光波长的中心波长与二芳基乙烯的吸收波长的中心波长大致一致。 
如果形成上述化合物的、感光材料和第1荧光体之间的配合比例是，相对于感光材料100质量份，第1荧光体有10～50质量份则最好。这是因为，如果感光材料的量过少，则折射率变化量过小，如果第1荧光体的量过少，则不能充分得到提高记录灵敏度的效果。 
多个中间层2(2a～2e)最好是用对从第1光的波长(λ1/n)到记录波长及再现波长中的大的一方的波长的波长区(λ1/n～λ1或再现波长)的光实质上透明的材料形成的。如果中间层2对第1光、记录光及再现光实质上透明，则第1光、记录光及再现光不怎么衰减地从记录部3中的光的照射侧到达远离侧。因此，容易进行三维信息记录及再现。 
作为中间层2的材料，例如可以采用紫外线固化树脂、PMMA、聚酯树脂等。此外，在记录层1中出于抑制感光材料或第1荧光体的再结晶的目的而添加了树脂的情况下，如果用与该树脂实质上相同的树脂来形成中间层，则在记录层和中间层之间的界面上，能够抑制化学反应、例如腐蚀等问题的产生，最好。这里，所谓实质上相同的材料，是指同类物质，例如即使在因聚合度的不同而使分子量不同的情况下也是相同的材料。 
基板9及保护层4例如可以用聚碳酸酯、PMMA、降冰片烯树脂、或环烯树脂等来形成。 
接着，举具体例来说明本实施方式的对信息记录媒体的记录再现 方法。下述具体例是以通过双光子吸收进行的记录为前提的例子。 
作为第1荧光体11，例如采用了半导体材料——氧化锌(ZnO)晶粒；作为感光材料10，例如采用了二芳基乙烯。二芳基乙烯是能够用光来进行记录的光子模式的记录材料。氧化锌晶粒的平均粒径充分小于记录波长(例如0.66μm)及再现波长(例如0.63μm)，例如是0.01μm～0.03μm。二芳基乙烯的吸收波长是0.31μm～0.42μm。记录层1中的氧化锌晶粒和二芳基乙烯之间的体积比例如设为10∶100～100∶100左右。 
氧化锌晶粒(第1荧光体)对波长在约0.38μm以下的光大致不透明。因此，在以通过双光子吸收进行的记录为前提的情况下，第1光的波长在0.38μm以下即可，在本例中，设为0.33μm。 
如果向记录层1例如照射峰值功率是1W～400W左右、脉冲宽度例如小至100飞秒～10纳秒的记录光，则记录光由物镜6会聚，在光的功率密度高的部分(会聚点)上产生好像记录波长(例如0.66μm)变为一半(例如0.33μm)一样的效果，氧化锌晶粒(第1荧光体11)产生第2光(例如0.39μm)。接着，二芳基乙烯(感光材料10)吸收第2光。二芳基乙烯通过吸收第2光的单光子，其光学常数、例如折射率变化，记录了信息比特5。第2光的波长例如是0.39μm，所以能进行高密度记录。当然二芳基乙烯的单光子吸收灵敏度高于双光子吸收灵敏度。 
该记录层1对波长为0.6μm的光几乎是透明的，所以在再现时，如果采用能够出射比0.6μm更长波长的、例如波长为0.63μm的光的半导体激光器，则能够减少通过多个记录层1的再现光的光损耗。 
接着，用图2A～图2D来说明本实施方式的信息记录媒体的制造方法。 
首先，准备基板9(参照图2A)，在基板9上，例如用旋涂等方法涂敷包含感光材料及第1荧光体的涂料来形成记录层1a(参照图2B)。进而在其上例如通过用旋涂法等方法涂敷包含中间层的材料的涂料 来形成中间层2a(参照图2C)。进而在其上同样重复形成记录层1b、中间层2b、记录层1c…、记录层1f。最后，将包含保护层4的材料的涂料涂敷到记录层1f上来形成保护层4，或者用薄膜形成法等在记录层1f上形成保护层4(参照图2D)。这样，通过涂敷材料来形成记录层及中间层，能够容易、而且廉价地制作本实施方式的信息记录媒体。 
此外，也可以过剩地形成中间层或记录层，将过剩地形成的部分(即作为记录部3的一部分的、光入射侧的部分)作为保护层4。即，也可以在记录层1f上进一步形成与中间层2a～2e同样的层作为保护层4，或者厚厚地形成记录层1f并将其一部分用作保护层4。如果这样做，则无需用与记录部3不同的工序来形成保护层4，能够使保护层4采用与记录部实质上相同的材料。 
接着，说明本实施方式的光学信息记录再现装置及记录再现方法。 
如图3所示，在本实施方式的光学信息记录再现装置的光学头上，设有再现用和记录用这两种光源20a、20b，在从光源20a、20b到信息记录媒体22的光路中，配置了分束镜18a、18b、准直透镜16、聚焦误差信号/跟踪误差信号检测元件15、向上反射镜121、球面像差校正元件13、物镜6。光源20a是波长例如为0.63μm的再现用的半导体激光光源，光源20b是波长例如为0.66μm、脉冲宽度例如为100飞秒～10纳秒的记录用的半导体脉冲激光光源。 
在本实施方式的光学信息记录再现装置中，分别设有记录用的光源和再现用的光源，但是也可以用一个光源来兼作记录用的光源及再现用的光源。在此情况下，例如如果采用波长为0.66μm的光源，将其设定为在记录时进行脉冲振荡来出射峰值功率大的激光，而在再现时进行连续振荡来出射峰值功率小的激光，则能够实现本实施方式的信息记录媒体的记录及再现。如果用一个光源来兼作记录用的光源及 再现用的光源，则光学信息记录再现装置的结构变得更加简单。 
在通过双光子吸收进行的记录中，峰值功率高则记录的能量的阈值降低，很有利，但是随着记录用的激光的脉冲宽度变长，在信息记录媒体22上记录1个比特的峰值功率的阈值有降低的倾向(其中，记录能量的阈值增大)。这是因为，如果激光的脉冲宽度变长，则能量相应增大。如果用比较低的峰值功率来进行记录，则能够简化记录用的光源20b的半导体激光器的构造。如果峰值功率例如在50W以下则在实用上最好。因此，脉冲宽度最好设为6皮秒以上、10纳秒以下。能量的阈值是激光的脉冲宽度乘以峰值功率阈值所得的值。 
在记录时，从光源20b出射的激光21b由分束镜18a弯折到y轴方向，由准直透镜16变为大致平行光，透过衍射型聚焦误差信号/跟踪误差信号检测元件15(利用0级衍射光)后，由向上反射镜121将光路弯折到z轴方向。然后，弯折到z轴方向的激光8通过球面像差校正元件13后，由物镜6会聚到信息记录媒体22的记录部3上(会聚光7)，如图1所示，形成信息比特5(参照图1)。信息比特5利用记录层的光学常数的变化来形成，在本实施方式中，主要是利用感光材料10的折射率变化来记录的。利用折射率变化来记录信息，能够降低光的吸收损耗。 
在再现时，从光源20a出射的激光21a透过分束镜18a和18b，由准直透镜16变为大致平行光，透过衍射型聚焦误差信号/跟踪误差信号检测元件15(利用0级衍射光)后，由向上反射镜121将光路弯折到z轴方向。然后，弯曲折z轴方向的激光8通过球面像差校正元件13后，由物镜6会聚到信息记录媒体22的记录部3上(会聚光7)。 
由信息比特反射的激光折回到反方向，依次通过物镜6、球面像差校正元件13、向上反射镜121，由衍射型聚焦误差信号/跟踪误差信号检测元件15分支为多个光(利用1级衍射光。其中，在图3中为了简化，在从衍射型聚焦误差信号/跟踪误差信号检测元件15到分束 镜18b的光路上未图示分支光。)，由准直透镜16变为会聚光，进而由分束镜18b偏转到-z轴方向。偏转到-z轴方向的多个分支光17a～17c通过针孔阵列14的各个针孔14a～14c后，由光检测器19a～19c检测。 
此外，在本实施方式中，将具有多个针孔的针孔阵列14设置在整个分支光17a～17c的大致焦点的位置上，但是也可以将各个针孔配置在与分支光17a～17c的各个焦点对应的位置上。通过使针孔14a～14c的大小小于各个分支光17a～17c，能够只检测会聚光17a～17c的中心部的光，除去在会聚光17a～17c的周边附近分布的无用的高次像差光。由此，不仅能够提高再现信号的S/N，甚至还能够提高伺服的误差信号的S/N。 
如果删除分支光17a～17c的周边光，则光量降低，所以在此情况下检测器19a～19c最好采用APD(雪崩光电二极管)来增强信号强度。在包含多个记录层的信息记录媒体的情况下，由于材料的限制，检测光量不能取得很大，所以出于该理由也最好采用APD。 
此外，不是使针孔阵列14a～14c的大小小于分支光17a～17c，而是用面积比分支光17a～17c小的光检测器19a～19c来分别检测分支光17a～17c，也能得到同样的效果。 
再者，也可以只使与跟踪误差信号对应的分支光17b、17c通过针孔阵列14的针孔14b、14c，用光检测器19b、19c来检测分支光17b、17c，与聚焦误差信号对应的分支光17a不通过针孔，例如用四分割的光检测器19a来直接检测。在这种配置中，作为聚焦检测法，例如可以采用像散法。此外，此时光检测器19a的面积如果小于检测位置上的分支光17a的截面积，则能够减小高次像差分量。 
在本实施方式中，作为物镜6，采用了数值孔径NA大、例如为0.85的单透镜，但是物镜6也可以做成2枚一组的。 
在本实施方式中，按不通过已经记录的信息比特5的顺序，在记录部3内依次三维地记录信息比特5。通过按这种顺序进行记录，能 够减少信息比特5造成的散射光、无用衍射光等杂散光。具体地说，通过从最远离物镜6的位置上配置的记录层(在图1中为记录层1a)起依次向近的记录层上形成信息比特5，能够实现上述顺序。在图1所示的信息记录媒体上，按记录层1a、记录层1b、记录层1c、…那样沿-z轴方向来三维地进行记录即可。此时，会聚光7通过的记录层1的厚度因信息比特5的记录深度而异，所以最好用从光源20b到物镜6的光路中所设的球面像差校正元件13，一边按照记录深度来控制球面像差量一边进行记录。由此，能够形成良好的信息比特5。球面像差校正元件13可以采用并列配置折射率分布可变的液晶元件、或者组合凹透镜和凸透镜并用致动器来改变两个透镜在光轴方向上的间隔的光束扩展器、或变形镜或反射微镜、控制光相位来校正球面像差的微型机器等。 
对于记录顺序，在存在信息比特5的未记录部分的情况下，如果会聚光7不通过已经记录的信息比特5，则不是始终是-z轴方向亦可。 
再者，如果在对感光材料采用了光致变色材料的信息记录媒体进行信息的记录及再现的光学信息记录再现装置中，搭载擦除用的光源则最好。如果搭载了擦除用的光源，则能够实现可改写的光学信息记录再现装置。在利用双光子吸收来擦除信息的情况下，例如可以采用波长为0.98μm的擦除用的脉冲半导体激光器。在信息记录媒体中包含的感光材料例如是二芳基乙烯的情况下，记录后的二芳基乙烯(形成了信息比特的部位的二芳基乙烯)吸收绿色光。如果记录后的二芳基乙烯吸收波长为0.49μm的光则信息比特被擦除。此外，如果将波长为450nm～580nm的绿色发光二极管(LED)、或发射包含绿色光的光的闪光灯等用作擦除用的光源，则能够利用单光子吸收来一并擦除多个信息比特。 
(实施方式2) 
用图4A及图4B来说明本发明实施方式2的信息记录媒体及其制造方法、以及记录再现方法、光学信息记录再现装置。 
图4A示出了本实施方式的信息记录媒体的断面结构和记录及再现信息的样子。图4B是图4A所示的记录层的放大图。 
如图4所示，本实施方式的信息记录媒体在基板39上形成了记录部33及保护层34。记录部33是经中间层层叠了多个记录层及记录辅助层的层叠体而成的。即，在记录部33上，从基板39侧起，依次层叠了记录辅助层37a、记录层31a、中间层32a、记录辅助层37b、记录层31b、中间层32b…、中间层32e、记录辅助层37f及记录层31f。本实施方式的信息记录媒体通过在记录部33中包含多个记录层，除了平面信息记录以外，还能够向厚度方向上重叠多层来进行信息的记录——能够进行三维记录。以下，在描述记录层31a～31f中的任意记录层时称为记录层31，在描述中间层32a～32e中的任意中间层时称为中间层32，在描述记录辅助层37a～37f中的任意记录辅助层时称为记录辅助层37。 
图4B是记录层31及记录辅助层37(图4A所示的区域36内)的放大图。如图4B所示，记录辅助层37与记录层31相邻接来设置。记录层37是将晶粒状的第1荧光体42分散在作为黏合剂的树脂40等中而形成的，记录层31是由感光材料形成的。记录层31除了感光材料以外，也可以包含例如PMMA或紫外线固化树脂等对记录光及再现光实质上透明的树脂。记录辅助层37中包含的树脂(黏合剂)的量只要能够保持记录辅助层37的形状即可，没有特别的限制，例如包含1体积百分比～10体积百分比左右即可。 
上述树脂(黏合剂)需要对记录光及再现光实质上是透明的。黏合剂无需是光学常数根据第1荧光体42产生的荧光(第2光)来变化的材料，反而是不变化最好。这是因为，在本实施方式的信息记录媒体中，不是上述树脂(黏合剂)用作记录材料，而是在记录层31上进行记录。 作为上述树脂(黏合剂)，例如有PMMA、聚丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚乙烯醇等。 
在像本实施方式1的信息记录媒体那样在记录层中包含第1荧光体的方式中，记录层中包含的感光材料的量减少。感光材料在记录信息前后折射率等光学常数变化，但是荧光体不变化。因此，在记录层中包含荧光体的方式中，在记录信息前后折射率等光学常数的变化量小。如果像本实施方式的信息记录媒体那样在记录层31中不包含荧光体，在记录层31之外设置包含第1荧光体42的记录辅助层37，则能够增大记录层31的光学常数的变化量。此外，无需像混合感光材料和晶粒状的第1荧光体来形成记录层的方式那样，均匀性很好地混合感光材料和第1荧光体。因此，记录层的制作很容易。 
在图4A中，从记录层侧照射了记录光及再现光，但是不限于此。从记录辅助层侧照射记录光及再现光，也能够记录及再现信息。 
第1荧光体42具有与实施方式1中说明过的信息记录媒体的记录层1中包含的第1荧光体同样的性质及功能，是同样的材料。在图4B所示的例子中，第1荧光体42是晶粒，但是不限于此。此外，第1荧光体42也可以是有机材料。在第1荧光体42是有机材料的情况下，即使不用黏合剂，凹凸也少，能够形成良好的记录辅助层。 
此外，基板39、保护层34、及中间层32具有与实施方式1的信息记录媒体中的基板9、保护层4、及中间层2同样的功能，可以用同样的材料来形成。 
接着，说明本实施方式的对信息记录媒体的记录再现方法。 
本实施方式的信息记录媒体像实施方式1的信息记录媒体的记录层1那样，在记录光的会聚部，在记录辅助层37上诱发双光子吸收等非线性现象，第1荧光体42好像吸收了波长为记录波长λ1的一半的光(第1光)一样产生第2光(荧光)。第2光被与记录辅助层37相邻接设置的记录层31的感光材料吸收。吸收了第2光的感光材料40的光学常数变化，形成信息比特35。在本实施方式的信息记录媒体中，也与实施方式1的信息记录媒体同样，感光材料40选择了对第2光的吸收率高于对记录光及再现光的吸收率的材料。此外，第1荧光体42对记录光的双光子吸收灵敏度，大于感光材料40对记录光的双光子吸收灵敏度。因此，本实施方式的信息记录媒体与在感光材料40上直接通过双光子吸收来记录信息的现有的信息记录媒体相比，能高灵敏度及高速地进行信息的记录。
通过多光子吸收来进行记录的信息记录媒体与实施方式1同样，选择能够能够吸收波长为λ1/n(n为3以上的整数)的第1光、比感光材料40的n光子吸收灵敏度大的第1荧光体42即可。 
本实施方式的制造信息记录媒体的方法与实施方式1的情况同样，最好通过依次涂敷材料来形成各层。这是因为能够容易而且廉价地制作。 
此外，本实施方式的对信息记录媒体的记录再现方法也与实施方式1同样，能够用图3所示的光学信息记录再现装置来进行信息的记录及再现。只是，在本实施方式中，物镜6采用了2枚一组的透镜(6a，6b)(参照图4A)。 
(实施方式3) 
用图5A及图5B来说明本发明实施方式3的信息记录媒体及其制造方法、以及记录再现方法、光学信息记录再现装置。 
图5A示出了本实施方式的信息记录媒体的断面结构和记录及再现信息的样子。图5B是图5A所示的记录层的放大图。 
如图5A所示，本实施方式的信息记录媒体在基板59上形成了记录部53及保护层54。与实施方式1～2的信息记录媒体的不同点是，整个记录部53用作记录层51。如果记录部53(记录层51)的厚度在记录光的波长及再现光的波长中的较长一方的波长的2倍以上则最好。通过在记录层51内的大致同一平面上记录信息比特55的串，在记录 层51内设置多个这种称为比特串的虚拟记录面(51a～51f)，实现了三维信息记录。在图5A中，6是物镜，7是会聚光，8是激光。 
图5B是记录层51(图6所示的区域56内)的放大图。如图5B所示，记录层51是将第1荧光体57分散在感光材料510中而形成的。第1荧光体57具有与实施方式1中说明过的第1荧光体同样的性质及功能，是同样的材料。在图5B所示的例子中，第1荧光体57是晶粒，但是不限于此。第1荧光体57也可以是有机材料。此外，感光材料510也具有与实施方式1中说明过的感光材料同样的性质及功能，是同样的材料。 
作为本实施方式的制造信息记录媒体的方法，有与实施方式1同样将包含感光材料510和第1荧光体57的涂料涂敷到基板59上来形成的方法、和通过浇铸或射出成形来形成的方法。通过这些方法，能够容易而且廉价地制作信息记录媒体。 
此外，本实施方式的对信息记录媒体的记录再现方法也与实施方式1同样，能够用图3所示的光学信息记录再现装置来进行信息的记录及再现。 
(实施方式4) 
用图6A及图6B来说明本发明实施方式4的信息记录媒体及其制造方法、以及记录再现方法、光学信息记录再现装置。 
图6A示出了本实施方式的信息记录媒体的断面结构和记录及再现信息的样子。图6B是图6A所示的记录层的放大图。 
如图6A所示，本实施方式的信息记录媒体在基板69上形成了记录部63及保护层64。记录部63包含多个记录层61a～61f和多个中间层62a～62e，记录层和中间层是交替地层叠的。以下，在描述记录层61a～61f中的任意记录层时称为记录层61，在描述中间层62a～62e中的任意中间层时称为中间层62。 
如图6A所示，本实施方式的信息记录媒体也与实施方式1同样， 在记录信息时及再现信息时，保护层4成为光的入射侧。在记录时，将激光8用物镜6(透镜组6a、6b)会聚到记录层61a～61f中的某一个上(会聚光7)，形成信息比特65。在再现时，将激光8用物镜6(透镜组6a、6b)会聚到期望的记录层61a～61f上(会聚光7)，利用信息比特65反射的光来再现信息。 
图6B是记录层61(图6A所示的区域66内)的放大图。本实施方式的信息记录媒体与实施方式1的信息记录媒体不同的是，记录层61还包含吸收波长为λ2/n的第3光时产生比第3光更长波长的第4光的第2荧光体68。λ2是从擦除用的光源出射的擦除光的波长。第4光的波长比吸收由第1荧光体67产生的荧光(第2光)而记录了信息的感光材料610的吸收波长区中的、适合擦除的吸收波长区、例如λ1/n长，而且被包含在上述吸收波长区中。第2荧光体68对擦除光的n光子吸收灵敏度，大于记录了信息的感光材料610对擦除光的n光子吸收灵敏度。因此，在本实施方式的信息记录媒体中，通过双光子吸收来擦除信息的擦除灵敏度提高了。第2荧光体68与第1荧光体67同样，可以是无机材料、有机材料中的任一个。 
第1荧光体67具有与实施方式1中说明过的第1荧光体同样的性质及功能，是同样的材料。在图6B所示的例子中，第1荧光体67及第2荧光体68是晶粒，但是不限于此。第1荧光体67及第2荧光体68中的至少一方也可以是有机材料。感光材料610采用能够擦除信息的光子模式记录材料、例如二芳基乙烯等。 
在采用了吸收波长为0.31μm～0.42μm的二芳基乙烯的情况下，适合擦除信息比特的吸收波长例如是0.45μm～0.57μm。在记录后，如果使信息比特65吸收波长为0.45μm～0.57μm的光，则能擦除信息。 
例如，在以通过双光子吸收来记录及再现信息为前提的情况下，作为第1荧光体67，采用吸收例如波长0.33μm的光(第1光)时产生例如波长为0.34μm～0.42μm的光(第2光)的材料，第2荧光体68选择吸收例如波长为0.49μm的光(第3光)时产生例如波长为0.50μm～0.57μm的光(第4光)的荧光体即可。在此情况下，记录光的波长例如是0.66μm，再现光的波长例如是0.63μm，擦除光的波长是0.98μm。 
在本实施方式的信息记录媒体中，第1荧光体67和第2荧光体68特别适合采用有机荧光色素。有机荧光色素的吸收波长区窄。因此，能够选择第1荧光体67和第2荧光体68，使得吸收波长及荧光波长互不重叠，能够同时提高记录灵敏度及擦除灵敏度。 
如果第1荧光体67例如采用对联七苯系色素，第2荧光体68例如采用4，4’-双二苯胺芪等的二苯胺芪系色素，感光材料610例如采用二芳基乙烯则最好。这是因为，对联七苯系色素的荧光波长的中心波长与二芳基乙烯的吸收波长的中心波长大致一致，二苯胺芪系色素的荧光波长的中心波长与记录了信息的二芳基乙烯的吸收波长的中心波长大致一致。此外，这些色素容易混合到二芳基乙烯中，所以能够形成均匀性优良的记录层。 
此外，在记录层61中，感光材料610、第1荧光体67及第2荧光体68只需单纯混合即可，但是如果在从感光材料、第1荧光体及第2荧光体组成的组中选出的1种材料的侧链上键合其余2种材料中的至少1种材料则最好。从感光材料、第1荧光体及第2荧光体组成的组中选出的1种材料、和其余2种材料中的至少1种材料邻接，所以记录灵敏度及/或擦除灵敏度进一步提高。此外，无需均匀性很好地混合感光材料、第1荧光体67以及第2荧光体。因此，记录层的制作变得容易。 
在图6A中，采用了交替地层叠了记录层61和中间层62的多层构造，但是也可以像实施方式3的信息记录媒体那样整个记录部成为记录层。此外，也可以采用将感光材料610、第1荧光体67、第2荧光体68分别包含在不同的层中、层叠了它们的构造。 
此外，在本实施方式的信息记录媒体中，记录部63也可以包含：包含第1荧光体的第1记录辅助层、包含第2荧光体的第2记录辅助层、以及与第1记录辅助层及第2记录辅助层分别相邻接地配置在它们之间、包含感光材料的记录层。在此情况下，也可以设有多个由第1记录辅助层、第2记录辅助层、以及记录层组成的层叠体，在相互邻接的层叠体间，设有对记录光及再现光实质上透明的中间层。 
作为本实施方式的制造信息记录媒体的方法，例如有交替地进行下述工序的方法：将包含感光材料、第1荧光体以及第2荧光体的涂料涂敷到基板49上来形成记录层；通过涂敷由对记录光及再现光实质上透明的材料组成的涂料来形成中间层。 
本实施方式的对信息记录媒体进行信息的记录及再现的光学信息记录再现装置包括擦除用的光源。 
本实施方式的对信息记录媒体的记录再现方法与实施方式1相同。 
以上，在实施方式1～4中说明了本发明的实施方式，但是本发明并不限于这些，也可以组合各个实施方式的信息记录媒体及其制造方法、以及记录再现方法、光学信息记录再现装置的结构，也能够产生同样的效果。此外，在本发明的信息记录媒体及光学信息记录再现装置中，除了包含可录型以外，还包含可改写型。 
此外，在本实施方式1及4中，说明了包含6层记录层的信息记录媒体，但是层叠数不限于此，可以在2层以上、100层以下的范围内层叠。 
此外，在实施方式1～4中，以光盘为例说明了信息记录媒体，但是应用于卡状或鼓状、带状的产品，也包含在本发明的范围内。 
上述实施方式中所用的物镜和准直透镜是为了方便而起的名字，与一般所说的透镜相同。 
接着，说明本发明的信息记录媒体的实施例。下述实施例的信息 记录媒体是实施方式1中说明过的图1所示的信息记录媒体的一例。 
(实施例) 
在由表面上形成了轨道槽(间距为0.51μm、槽深为0.2μm的槽沟(groove)记录用的槽)的厚度为1.1mm的聚碳酸酯(吸收波长在0.36μm以下)组成的基板9上，交替地用旋涂法形成厚度为0.1μm的记录层1、和厚度为3μm的中间层2来形成记录部3(记录层1a～1f、中间层2a～2e)，进而形成了由厚度为75μm的聚碳酸酯(吸收波长在0.36μm以下)组成的保护层4。 
记录层1a～1f分别用包含2
Figure 200480014695310000210003_4
，5-二癸基对联七苯(对荧光波长为0.39μm、0.66μm的光的双光子吸收灵敏度为上述二芳基乙烯的500倍)50体积百分比、和二芳基乙烯(吸收波长为0.31μm～0.42μm)50体积百分比的涂料来形成。中间层2a～2e用包含紫外线固化树脂(吸收波长在0.36μm以下)的涂料来形成。 
图7示出了以通过双光子吸收来进行记录为前提，对实施例1的信息记录媒体照射改变脉冲宽度、波长为660nm的脉冲激光，测定记录1比特时的能量阈值及峰值功率阈值的结果。随着脉冲激光的脉冲宽度变长，在信息记录媒体上记录1比特的峰值功率的阈值呈现降低的倾向。通过将脉冲宽度设为5皮秒以上，能够将峰值功率阈值抑制到50W以下。在将脉冲宽度设为3纳秒时，能够用峰值功率阈值2.2W来形成信息比特。 
另一方面，记录1比特所需的能量阈值，对100飞秒的激光来说最低是36微J，如果脉冲宽度变长，则呈现徐徐增大的倾向。通过将脉冲宽度设为3纳秒以下，能够将能量阈值抑制到6纳J以下。 
由以上的结果确认出，根据实施例1的信息记录媒体，在将脉冲宽度设为3纳秒的情况下，能够用峰值功率为2.2W的激光、用1个脉冲来形成1个信息比特。 
(比较例) 
除了只用二芳基乙烯(吸收波长为0.31μm～0.42μm)形成了记录层1a～1f以外，与实施例1同样制作了信息记录媒体。 
图8示出了以通过双光子吸收来进行记录为前提，对比较例的信息记录媒体照射改变脉冲宽度、波长为660nm的脉冲激光，测定记录1比特时的能量阈值及峰值功率阈值的结果。如图8所示，确认出在比较例的信息记录媒体中，在将脉冲宽度设为3纳秒的情况下，能够用峰值功率为200W的激光、用1个脉冲来形成1个信息比特。 
比较实施例的信息记录媒体和比较例的信息记录媒体可知，实施例的信息记录媒体能够用峰值功率在3W以下的激光、用1个脉冲来形成1个信息比特，而比较例的信息记录媒体不能用峰值功率在3W以下的激光、用1个脉冲来形成1个信息比特。此外，能够确认，在将脉冲宽度设为100飞秒～10纳秒的情况下，实施例的信息记录媒体的记录灵敏度提高到了比较例的信息记录媒体的约100倍。 
产业上的可利用性 
根据本发明的信息记录媒体及其制造方法、以及记录再现方法、光学信息记录再现装置，记录灵敏度提高，即使不像以往那样具有非常高的峰值功率的激光也能够用1个脉冲来形成1个信息比特。因此，能够提供可以进行高灵敏度及高速记录的信息记录媒体及光学信息记录再现装置。 

Claims (46)

1.一种信息记录媒体，包含可三维地记录信息的记录部，通过向上述记录部照射记录光或再现光来记录或再现信息，其特征在于，
设上述记录光的波长为λ1，则
上述记录部包含：
第1荧光体，吸收波长为λ1/n的第1光时产生第2光；和
光子模式的感光材料，吸收上述第2光后，其光学常数变化；
上述感光材料及上述第1荧光体对上述记录光及上述再现光是实质上透明的，
上述第1荧光体对上述记录光的n光子吸收灵敏度，比上述感光材料对上述记录光的n光子吸收灵敏度大；
上述第1荧光体通过对上述记录光进行n光子吸收而产生上述第2光，上述感光材料通过对上述第2光进行单光子吸收而记录信息；
其中，n是2以上的整数。
2.如权利要求1所述的信息记录媒体，上述记录部包含1层以上的记录层，上述记录层包含上述感光材料和混合在上述感光材料中的上述第1荧光体。
3.如权利要求2所述的信息记录媒体，上述记录部包含多个上述记录层，上述多个记录层是夹设着对上述记录光及上述再现光实质上透明的中间层而层叠的。
4.如权利要求1所述的信息记录媒体，上述记录部包含：记录辅助层，包含上述第1荧光体；和记录层，与上述记录辅助层相邻接来配置，并包含上述感光材料。
5.如权利要求4所述的信息记录媒体，设有多个由上述记录层及上述记录辅助层组成的层叠体，在相邻的上述层叠体间，设有对上述记录光及上述再现光实质上透明的中间层。
6.如权利要求2所述的信息记录媒体，整个上述记录部是上述记录层。
7.如权利要求6所述的信息记录媒体，上述记录层的厚度是上述记录光的波长及上述再现光的波长中的较长一方的波长的2倍以上。
8.如权利要求1所述的信息记录媒体，
设为了擦除上述信息记录媒体上记录的信息而照射的擦除光的波长为λ2，则
上述记录部还包含吸收波长为λ2/n的第3光时产生第4光的第2荧光体；
上述第4光的波长比λ1/n长，被包含在记录了上述信息的上述感光材料的吸收波长区内；
上述第2荧光体对上述擦除光的n光子吸收灵敏度，比记录了上述信息的上述感光材料对上述擦除光的n光子吸收灵敏度大。
9.如权利要求1所述的信息记录媒体，上述第2光的波长比上述记录光及上述再现光的波长短。
10.如权利要求9所述的信息记录媒体，上述第2光的波长在0.3μm以上、0.5μm以下。
11.如权利要求1所述的信息记录媒体，上述感光材料对上述记录光及上述再现光实质上是透明的。
12.如权利要求1所述的信息记录媒体，上述感光材料包含能够吸收上述第1光的材料。
13.如权利要求1所述的信息记录媒体，上述感光材料是光致变色材料。
14.如权利要求13所述的信息记录媒体，上述光致变色材料包含二芳基乙烯。
15.如权利要求2所述的信息记录媒体，上述感光材料包含二芳基乙烯，上述记录层还包含对上述记录光及上述再现光实质上是透明的树脂。
16.如权利要求1所述的信息记录媒体，上述感光材料是侧链型液晶性高分子或光聚合物。
17.如权利要求1所述的信息记录媒体，上述光学常数是折射率。
18.如权利要求1所述的信息记录媒体，上述第1荧光体是晶粒。
19.如权利要求18所述的信息记录媒体，上述晶粒的平均粒径比上述记录光及上述再现光的波长小。
20.如权利要求18所述的信息记录媒体，上述晶粒由无机材料组成。
21.如权利要求20所述的信息记录媒体，上述无机材料包含从由铕活化焦磷酸锶·镁、及硅酸钡组成的组中选出的至少1种材料。
22.如权利要求18所述的信息记录媒体，上述晶粒由半导体材料组成。
23.如权利要求22所述的信息记录媒体，由上述半导体材料组成的晶粒已被钝化。
24.如权利要求22所述的信息记录媒体，由上述半导体材料组成的晶粒掺杂了氢而已被钝化。
25.如权利要求22所述的信息记录媒体，上述半导体材料的能隙在2.5eV以上、8.3eV以下。
26.如权利要求22所述的信息记录媒体，上述半导体材料包含从由氧化锌、氮化镓、硒化锌、磷化铝、硫化锌、硫化镉、硅、锗、氧化锡、氧化钛、氧化钨、钛酸锶、碳化硅及氧化铟组成的组中选出的至少1种材料。
27.如权利要求1所述的信息记录媒体，上述第1荧光体是有机荧光色素。
28.如权利要求2所述的信息记录媒体，上述第1荧光体是有机荧光色素，上述记录层还包含对上述记录光及上述再现光实质上透明的树脂。
29.如权利要求28所述的信息记录媒体，对上述记录光及上述再现光实质上透明的树脂包含树枝状聚合物。
30.如权利要求27所述的信息记录媒体，有机荧光色素包含对联七苯系色素。
31.如权利要求1所述的信息记录媒体，上述感光材料及上述第1荧光体都是有机材料，在上述感光材料及上述第1荧光体中的任一个材料的侧链上键合着另一个材料。
32.如权利要求31所述的信息记录媒体，上述感光材料包含二芳基乙烯，上述第1荧光体包含对联七苯系色素。
33.如权利要求8所述的信息记录媒体，上述感光材料、上述第1荧光体及第2荧光体是有机材料，在从由上述感光材料、上述第1荧光体及第2荧光体组成的组中选出的1种材料的侧链上键合着其余2种材料中的至少1种材料。
34.如权利要求33所述的信息记录媒体，上述感光材料包含二芳基乙烯，上述第1荧光体包含对联七苯系色素，上述第2荧光体包含二苯胺芪系色素。
35.一种记录再现方法，对权利要求1所述的信息记录媒体记录或再现信息，其特征在于，
包含下述步骤：将上述记录光照射到上述记录部上，用上述第1荧光体产生的上述第2光来改变上述感光材料的光学常数；
在上述步骤中，上述第2光的波长比上述记录光及上述再现光的波长短。
36.一种如权利要求2所述的信息记录媒体的制造方法，该信息记录媒体包含具有1层以上的记录层的上述记录部，通过向上述记录部照射记录光或再现光来记录或再现信息，其特征在于，
包含下述工序：通过涂敷包含上述第1荧光体和上述感光材料的涂料来形成上述记录层；
设上述记录光的波长为λ1，则上述第1荧光体吸收波长为λ1/n的第1光时产生第2光；
上述感光材料通过吸收上述第2光使光学常数变化；
上述第1荧光体对上述记录光的n光子吸收灵敏度，比上述感光材料对上述记录光的n光子吸收灵敏度大。
37.如权利要求36所述的信息记录媒体的制造方法，
还包含下述工序：通过涂敷由对上述记录光及上述再现光实质上透明的材料组成的涂料来形成中间层；
将形成上述记录层的工序和形成上述中间层的工序交替地重复规定次数。
38.如权利要求36所述的信息记录媒体的制造方法，
在形成上述记录层的工序中，
通过涂敷还包含第2荧光体的上述涂料来形成上述记录层；
其中，设为了擦除上述信息记录媒体上记录的信息而照射的擦除光的波长为λ2，则上述第2荧光体吸收波长为λ2/n的第3光时产生第4光；
上述第4光的波长比λ1/n长，被包含在记录了上述信息的上述感光材料的吸收波长区内；
上述第2荧光体对上述擦除光的n光子吸收灵敏度，比记录了上述信息的上述感光材料对上述擦除光的n光子吸收灵敏度大。
39.一种光学信息记录再现装置，对权利要求1所述的信息记录媒体进行信息的记录或再现，其特征在于，
包括：出射记录光的光源；
出射再现光的光源；
将上述记录光及上述再现光会聚到上述信息记录媒体上的物镜；以及
检测由上述信息记录媒体反射的光的光检测器；
利用上述信息记录媒体的上述记录部的光学常数的变化，在上述记录部上形成信息比特。
40.如权利要求39所述的光学信息记录再现装置，还包括出射擦除光的光源。
41.如权利要求40所述的光学信息记录再现装置，上述出射擦除光的光源是闪光灯。
42.如权利要求39所述的光学信息记录再现装置，上述出射记录光的光源是脉冲激光光源，脉冲宽度是100飞秒～10纳秒。
43.如权利要求39所述的光学信息记录再现装置，上述出射再现光的光源的波长比上述出射记录光的光源的波长短。
44.如权利要求39所述的光学信息记录再现装置，按不通过记录在记录部上的信息比特的顺序，在上述信息记录媒体的上述记录部三维地记录信息比特。
45.如权利要求44所述的光学信息记录再现装置，在上述信息记录媒体的上述记录部中，从离物镜更远的位置向接近物镜的位置依次记录信息比特。
46.如权利要求39所述的光学信息记录再现装置，上述出射记录光的光源和上述出射再现光的光源是共用的。
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