专利名称：信息记录媒体、其制造方法以及光信息记录再现装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可实现三维信息记录的信息记录媒体、其制造方法以及光信息记录再现装置，特别涉及到可实现高灵敏度·高速记录的信息记录媒体、其制造方法以及光信息记录再现装置。
背景技术：
作为可以对信息进行三维记录的信息记录媒体，以往有一种图8所示的信息记录媒体(河田善正他“采用具有多层膜结构的有机记录媒体之三维光存储器”，Optics Japan 2000演讲草稿集p.95-96，7pB12(2000年))。该信息记录媒体在玻璃基片104上交替堆积有记录层101a～101d和中间层102a～102c，该记录层采用作为光子方式记录材料的聚氨酯脲共聚合物材料，该中间层由PVA(聚乙烯醇)膜及PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)膜构成。
在该信息记录媒体记录层101a～101d之中的希望记录层上，通过由物镜106对激光108进行聚光(照射收敛光107)，可以记录信息。此处所用的激光108是脉冲宽度约为100毫微微秒且峰值功率非常高的脉冲激光。通过将这种脉冲激光聚光到记录层101a～101d上，来利用作为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。具体而言，在记录层101a～101d上的收敛光107照射区域之中，在收敛光107功率密度高的部分(聚光点)上引起双光子吸收，产生下述光被照射的那种现象来写入信息位105，上述光具有实际所照射光波长的一半波长。另外，由于在信息位105上对低功率的光进行聚光，通过物镜106由光检测器(未图示)来检测其反射光，因而可以实行信号再现。因为该信息记录媒体沿物镜的光轴方向(z轴方向)堆积有多层记录层，所以可以实现三维信息的记录，使记录容量增大。
但是，上述以往的信息记录媒体存在记录层的记录灵敏度不佳这样的问题。因此，在通过单脉冲形成1个信息位的1次写入方法的场合下存在下述问题，即作为光源，需要使用峰值功率非常大(约100kW左右的)的毫微微秒激光器，使光源的构造变得复杂。另外，在使用峰值功率比其更小的光源的场合下产生下述问题，即需要对相同处所进行多次(例如，数十～数千次)反复记录(因在记录层上使用光子方式记录材料而可以进行累积记录)，使写入速度变慢。
发明内容
本发明的信息记录媒体包含可实现三维信息记录的记录部，其特征为上述记录部至少包含一层微粒含有层，该微粒含有层，包含微粒，用来对具有指定波长的光的至少一部分进行吸收，对于具有比上述指定波长更长波长的记录光及再现光实质上是透明的，并且对上述指定波长光的吸收率比对上述记录光及上述再现光的吸收率更高；微粒保持物，对上述记录光及上述再现光实质上是透明的。
本发明的信息记录媒体制造方法是一种制造本发明信息记录媒体的方法，其特征为包括下述工艺，即形成含微粒和微粒保持物的涂料，通过涂敷上述涂料来形成微粒含有层。
本发明的光信息记录再现装置用来对本发明的信息记录媒体实行信息的记录及再现，其特征为，具备光源，用来射出记录光；光源，用来射出再现光；物镜，用来将从上述光源所射出的光聚光到上述信息记录媒体上；光检测器，用来检测由上述信息记录媒体所反射的光，利用上述信息记录媒体记录部的光学常数变化在上述记录部上以三维方式记录信息位。
图1A是表示本发明实施方式1中信息记录媒体的剖面结构及对信息进行记录/再现的状况之说明图，图1B是图1A所示信息记录媒体记录层的扩大图。
图2A～图2D是本发明实施方式1中信息记录媒体各制造工艺的剖面图。
图3是表示本发明实施方式1的光信息记录再现装置光学头的概略结构图。
图4表示的是本发明实施方式1中信息记录媒体记录层的分光透射率曲线。
图5A是表示本发明实施方式2中信息记录媒体的剖面结构及对信息进行记录/再现的状况之说明图，图5B是图5A所示信息记录媒体记录层及记录辅助层的扩大图。
图6A是表示本发明实施方式3中信息记录媒体的剖面结构及对信息进行记录/再现的状况之说明图，图6B是图6A所示信息记录媒体记录层的扩大图。
图7表示的是本发明实施示例信息记录媒体上1位记录时的能量阈值、峰值功率阈值及记录激光的脉冲宽度之间的关系。
图8是表示以往信息记录媒体的剖面结构及对信息进行记录/再现的状况之说明图。
具体实施例方式
由于根据本发明的信息记录媒体，使记录灵敏度得到提高，因而即使不是如同以往那样具有非常高峰值功率的激光，也可以通过单脉冲来形成一个信息位。据此，能够提供可实现高灵敏度且高速记录的信息记录媒体。还有，在本说明书中，作为对记录光及再现光实质上透明指的是，除去记录光及再现光之中的散射成分之外不吸收而是全部透射。具体而言，例如对于微粒含有层的每一层来说，理想的是透射率为95％以上，更为理想的是透射率为99％以上。
在本发明的信息记录媒体中，理想的是上述微粒的平均颗粒大小比上述记录光的波长及上述再现光的波长更短，更为理想的是比上述记录光波长及上述再现光波长的1/4更短。这是为了在记录部中包含多个微粒含有层等场合下，抑制衍射损耗和散射损耗以防止光损耗。还有，这种场合下也包括下述情形，即微粒的一部分凝结而存在表观颗粒大小比记录光及再现光的波长更长的颗粒(凝结块)。另外，更为理想的是，即便在微粒已凝结的场合下，在凝结的状态下其表观颗粒大小也比记录光及再现光的波长更短。
在本发明的信息记录媒体中，可以将上述微粒含有层作为记录层，形成上述微粒保持物以在指定温度下使光学常数产生变化。这种场合下，也可以在上述记录部中包含多个上述记录层，经由对上述记录光及上述再现光实质上透明的中间层来堆积上述多个记录层，实现多层结构。
另外，在发明的信息记录媒体中，上述记录部进一步包含记录层，也可以将上述微粒含有层作为与上述记录层相接配置的记录辅助层。这种场合下，也可以设置多个由上述记录层及上述记录辅助层组成的叠层体，在相互相邻的上述叠层体间设置对上述记录光及上述再现光实质上透明的中间层，实现多层结构。
另外，在本发明的信息记录媒体中，上述微粒含有层是记录层，上述微粒保持物在指定温度下其光学常数产生变化，也可以在一个上述记录层上形成上述记录部的全部。
在本发明的信息记录媒体中理想的是，在上述记录部的光入射方设置对上述记录光及上述再现光实质上透明的保护层。这是为了防止因瑕疵和尘埃等给记录部带来的伤害。
另外，理想的是，上述保护层和上述中间层由与上述微粒保持物相同的材料构成。原因是，可以形成与微粒含有层之间的良好界面，也容易进行材料管理。在此，相同的材料意味着相同种类的物质，例如在树脂的场合下，即使是聚合度不同且分子量有所差异的情形，也认为是相同的材料。
在本发明的信息记录媒体中理想的是，上述微粒保持物的折射率和上述微粒的折射率之间的差是0.5以下。这是为了抑制散射损耗。
在本发明的信息记录媒体中理想的是，上述微粒由无机材料或半导体材料构成。如果采用无机材料来形成微粒，则可以使微粒含有层稳定。如果采用半导体材料来形成微粒，则可以在某个波长范围上使透射率急速下降，因此非常适于使用非线性吸收现象的信息记录。作为这种半导体材料来说理想的是，能隙为2.5eV以上且8.3eV以下，例如最好包含从下述物质组成的族所选择的至少一种，上述物质包括氧化锌、氧化锡、硫化锌、氧化钛、氧化钨、钛酸锶、碳化硅、氧化铟以及硫化镉。原因是，由于能将再现光的波长设定为500nm以下，因而可以使再现分辨率及记录密度得到提高。
在以多个微粒含有层作为记录层或记录辅助层来使用的信息记录媒体中理想的是，上述微粒含有层包含1wt％以上且95wt％以下的上述微粒。原因是，这种场合下，通过将微粒的含量设为1wt％以上而可以把记录灵敏度提高到实用水平，通过将其设为95wt％以下而可以把散射等的光损耗抑制为实用水平。
在以微粒含有层作为记录层并且以记录部整体作为一个记录层的信息记录媒体中理想的是，上述微粒含有层包含0.3wt％以上且10wt％以下的上述微粒。原因是，这种场合下，通过将微粒的含量设为0.3wt％以上而可以把记录灵敏度提高到实用水平，通过将其设为10wt％以下而可以把散射等的光损耗抑制到实用水平。
另外，在本发明的信息记录媒体中理想的是，采用树脂来形成上述微粒保持物。原因是，容易形成微粒含有层。
根据本发明的信息记录媒体制造方法，可以采用容易且低成本的方式制作本发明的信息记录媒体。
在本发明的信息记录媒体制造方法中，进一步包含下述工艺，即通过涂敷由下述材料构成的涂料来形成中间层，上述材料对记录光及再现光实质上是透明的，在形成上述微粒含有层的工艺中理想的是，作为上述微粒保持物使用在指定温度下其光学常数产生变化的材料，只以指定数量使形成上述微粒含有层的工艺和形成上述中间层的工艺交替反复实行。据此，可以将微粒含有层作为记录层，采用容易且低成本的方式对堆积有多个该记录层的信息记录媒体进行制作。
在本发明的信息记录媒体制造方法中，进一步包含下述两种工艺，一是通过涂敷由下述材料构成的涂料来形成中间层，上述材料对记录光及再现光实质上是透明的，二是通过涂敷由下述材料构成的涂料来形成记录层，上述材料在指定温度下其光学常数产生变化，也可以按照指定顺序并且只以指定数量使形成上述微粒含有层的工艺、形成上述记录层的工艺及形成上述中间层的工艺周期性反复实行。根据这种方法，可以采用容易且低成本的方式来制作信息记录媒体，该信息记录媒体具备多个由记录层和微粒含有层构成的记录辅助层。
根据本发明的光信息记录再现装置，可以对本发明的信息记录媒体以高密度及高速的方式记录信息。
在本发明的光信息记录再现装置中，理想的是射出记录光的光源为脉冲激光光源，脉冲宽度为100毫微微秒到10毫微秒，更为理想的是脉冲宽度为1微微秒到100微微秒。原因是，进一步使记录灵敏度得到提高。
在本发明的光信息记录再现装置中理想的是，射出再现光的光源波长比射出记录光的光源波长更短。这是为了提高再现分辨率及记录密度。
在本发明的光信息记录再现装置中理想的是，利用非线性吸收现象在上述信息记录媒体的记录部上记录信息位，并且理想的是非线性吸收现象包含双光子吸收或多光子吸收。
在本发明的光信息记录再现装置中理想的是，按照不通过记录部上所记录信息位的顺序，在上述信息记录媒体的记录部上以三维方式记录信息位，例如最好从上述信息记录媒体的记录部中离物镜更远的位置朝向近的位置，按顺序记录信息位。原因是，由于按照这种顺序记录信息位，因而可以减少由信息位引起的散射光和无用衍射光等杂散光。
在本发明的光信息记录再现装置中，也可以使射出上述记录光的光源和射出上述再现光的光源通用。原因是，光源成为一个使结构变得简单。
下面，有关本发明的实施方式，通过参照附图予以说明。
(实施方式1)有关本发明实施方式1的信息记录媒体、其制造方法以及光信息记录再现装置，采用附图予以说明。图1A及图1B表示出本发明实施方式中信息记录媒体的剖面结构及对信息进行记录/再现的状况。图2A～图2D表示出本发明实施方式中信息记录媒体各制造工艺的剖面图。图3表示出本发明实施方式中光信息记录再现装置光学头的概略结构。图4表示的是本发明实施方式信息记录媒体一个示例中记录层的分光透射率曲线。
如图1A所示，在本实施方式的信息记录媒体上，在基片9上形成有记录部3及保护层4。在记录部3上多个记录层(微粒含有层)经由中间层被堆积。也就是说，在记录部3上，从基片9一侧开始按顺序堆积有记录层1a、中间层2a、记录层1b、…、记录层1e、中间层2e以及记录层1f。本实施方式的信息记录媒体，由于在记录部3上包含多个记录层，因而除平面的信息记录之外，还实现可沿厚度方向重叠多层进行信息记录的三维记录。还有，下面，在对于记录层1a～1f之中的任意记录层进行说明时，将其设为记录层1，在对于中间层2a～2e之中的任意中间层进行说明时，将其设为中间层2。
如图1A所示，在本实施方式的信息记录媒体上，在信息的记录及再现时保护层4成为光入射侧。在记录时，通过物镜(成组透镜6a、6b)使激光8聚光到记录层1a～1f的任一层上(收敛光7)，形成信息位5。在再现时，通过物镜(成组透镜6a、6b)使激光8聚光到希望的记录层1a～1f上(收敛光7)，通过由信息位5所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)的扩大图。如图1B所示，记录层1在微粒保持物10中分散形成有微粒11。
微粒11对记录光及再现光实质上是透明的并且采用下述材料组成，这种材料对具有指定波长的光的至少一部分进行吸收。该指定波长比记录光的波长(记录波长)及再现光的波长(再现波长)更短，微粒11对该指定波长光的吸收率比对记录光及再现光的吸收率更高。另外，所谓该指定波长，被包括在含微粒11吸收光谱波长的指定波长范围(认为微粒11透射率低的波长范围)内，对该指定波长光的微粒11产生的吸收率最好记录层的每一层为5％以上，更为理想的是20％以上。另外，微粒11的平均颗粒大小最好比记录波长及再现波长更小。这是为了抑制微粒11的记录光及再现光因衍射损耗而产生的光损耗。再者，由于将微粒11的平均颗粒大小设为记录波长及再现波长的1/4以下，因而除衍射损耗之外也可以抑制散射损耗，因此能够进一步减少记录光及再现光的光损耗。
微粒保持物10由下述材料组成，这种材料对记录光及再现光实质上是透明的。另外，因为微粒保持物10作为记录材料加以使用，所以采用下述材料来形成，这种材料在指定温度下其光学常数产生变化，例如在指定温度下发生热变形等折射率产生变化的材料等。在微粒保持物10中，例如可以使用PMMA、光聚合树脂、紫外线硬化树脂或者聚酯等。
在记录层1中，最好含有1wt％～95wt％的微粒11。在一个记录层的厚度薄为1μm左右的场合下，如果含有1wt％左右的微粒11，则可以使记录灵敏度得到提高，即便含有95wt％左右也可以抑制因散射而产生的光损耗。另外，如下所述因为微粒保持物10作为记录材料发挥作用，所以微粒保持物10最好含有30wt％以上。因此，微粒11为70wt％以下是较为理想的。另外，为了获得充足的记录灵敏度，微粒11为30wt％以上是较为理想的。
如果将微粒11和微粒保持物10之间的折射率之差设为0.5以下，则可以抑制入射光的散射损耗，能够提高光利用效率。
中间层2对记录光及再现光实质上可以是透明的，例如可以使用PMMA、光聚合树脂、紫外线硬化树脂或者聚酯等。中间层2也可以采用与记录层1的微粒保持物10相同的材料来形成。
基片9例如可以采用聚碳酸酯、PMMA、ノルボルネン(norbornene冰片烯)树脂(例如，「ARTON」(JSR株式会社产))或者环烯烃树脂(例如，「Zeonex」(日本瑞翁(Zeon)株式会社产))等来形成。保护层4可以采用透明材料来形成，例如可以使用聚碳酸酯、PMMA、ノルボルネン(norbornene冰片烯)树脂(例如，「ARTON」(JSR株式会社产))或者环烯烃树脂(例如，「Zeonex」(日本瑞翁(Zeon)株式会社产))等。
下面，有关对本实施方式信息记录媒体的信息记录，予以说明。
微粒11及微粒保持物10对记录光及再现光实质上是透明的。因而，在具有多层记录层的本实施方式信息记录媒体中，可以在记录光及再现光不出现大幅衰减的状况下，甚至到达离光入射方的面最远的层(在图1中是记录层1a)，都能够实现三维的信息记录及再现。
若作为记录光将峰值功率较高的光聚光到记录层1上，则在光功率密度(光子密度)高的聚光部上以高概率引起双光子吸收和多光子吸收等非线性吸收现象。还有，此处所说的非线性吸收现象指的是，记录层1的吸收灵敏度与所照射光的能量不成比例的现象，例如包括在下述等情形下所产生的现象，这些情形包括对吸收灵敏度有阈值的情形(尤其是，在本实施方式中阈值比较大的情形(例如，能量阈值为10pJ/μm2以上))；产生双光子吸收和多光子吸收的情形，该双光子吸收其吸收灵敏度为光能量的近似平方律特性，该多光子吸收为近似n次方律特性(n为3以上的整数)；双光子吸收和多光子吸收成为前提产生等离子体的情形；它们被混合的情形；等。例如，在记录光的聚光部上双光子吸收产生于记录层1的场合下，聚光部上的记录层1同时吸收两个光子，因此正好如同照射出记录波长一半波长的光。这种场合下，如果微粒11采用下述材料来形成(如果事先将指定波长设为记录波长的一半波长)，上述材料将对记录波长一半波长的光的至少一部分进行吸收，则在记录光的聚光部上微粒11对记录光进行吸收。若通过因微粒11的光吸收所产生的热量使记录层的温度上升达到指定温度，则微粒保持物10的光学常数产生变化形成信息位5。这样，可以认为，在记录时微粒11其本身的光学常数不产生变化，而如同触媒那样起作用，使微粒保持物10的光学常数产生变化来形成信息位5。
为了在记录光的聚光部上引起这种非线性吸收现象，以往需要使用非常高的峰值功率激光，或者在峰值功率不是那么高时对相同的处所多次反复照射，而根据本实施方式的信息记录媒体，即使峰值功率为数10～数100mW左右，也可以引起这种非线性吸收现象，并且即使是不那么高的峰值功率脉冲激光，也可以通过单脉冲形成1个信息位5。这被认为原因是，因光被微粒11所吸收而产生量子效应和热变换效率良好等微粒特有的效果，其结果为，进一步引起等离子体发生等各种非线性吸收现象。据此，可以实现采用比较小的峰值功率脉冲激光的高速记录。
记录光的脉冲宽度最好是100毫微微秒～10毫微秒，更为理想的是1微微秒到100微微秒。一般情况下，随着激光的脉冲宽度增长，在信息记录媒体上记录1位的峰值功率阈值有下降的趋势。这被认为原因是，若激光的脉冲宽度增大，则那部分的能量变大。由于可以由比较低的峰值功率进行记录，因而能够使光源的半导体激光器结构变得简单。原因是，峰值功率不那么高的半导体激光器其出射面不易被破坏。因而，在实用上为了将峰值功率阈值抑制为3kW以下的程度，最好将脉冲宽度设为1微微秒以上。另一方面，一般来说1位记录所需要的能量阈值对于数微微秒脉冲宽度的激光是最低的，而由此得知若脉冲宽度增长则存在逐渐变大的趋势。因此，在实用上为了将能量阈值抑制为5nJ以下的程度，最好采用100微微秒以下的脉冲宽度进行记录。还有，能量阈值是采用对激光的脉冲宽度乘以峰值功率阈值后的值得到的。
下面，以采用氧化锌来形成微粒11的情形为示例，更为具体地加以说明。
记录部3被设置于基片9和保护层4之间的信息记录媒体分光透射率曲线如同图4所示的那样，该记录部3经由中间层2使记录层1堆积10层，该记录层1包含约55wt％由氧化锌组成的微粒11并且包含约45wt％由聚酯组成的微粒保持物10，厚度为0.13μm。还有，氧化锌的能隙是3.2eV，吸收光谱波长是388nm。如图4所示，该信息记录媒体其在波长400nm以上包括保护层4和基片9表面约10％菲涅尔反射率的透射率约为90％，因而记录层1上的吸收几乎没有而是透明的。另外，该信息记录媒体在波长400nm以下透射率急速下降，在波长370nm上透射率变为0％并且不透明。因此，在该信息记录媒体上，可以在透射率急速下降的400nm以下波长范围内决定指定波长。理想的是记录层每一层其吸收率都为5％以上的波长，更为理想的是在吸收率为100％的370nm附近决定指定波长。在该记录层1上以利用双光子吸收的信息记录为前提的场合下，可以将具有所决定出指定波长约2倍波长的光作为记录光加以使用，在聚光部上正好照射所决定出的指定波长的光。例如，在将指定波长决定为370nm的场合下，记录波长可以设定为740nm。另外，再现波长可以设定为在记录层实质上透明且比400nm大的波长。因为这种记录光及再现光几乎不被微粒11所吸收，所以即便通过记录层也几乎没有被衰减的状况。还有，在假设出利用n光子吸收等多光子吸收的记录的场合下，记录光可以设定为指定波长的n倍，其它是相同的。
微粒11可以使用无机材料和半导体材料。微粒11通过使用无机材料，而可以使记录层稳定。另外，微粒11通过使用半导体材料，如同图4所示的分光透射率曲线那样，可以在某个波长范围上使记录层的透射率急速下降。这种特性，非常适合于利用双光子吸收等非线性吸收的记录。另外，为了获得较高的再现分辨率，最好使用具有150nm～500nm波长的再现光。通过给微粒11使用能隙为2.5eV以上且8.3eV以下的半导体材料，可以设定指定波长使之比500nm更小，因此能够将再现波长设定为500nm以下。据此，可以提高再现分辨率，使进一步的高密度记录成为可能。这种半导体材料的例子是，能隙为3.2eV(吸收光谱波长388nm)的氧化锌(ZnO)、能隙为3.8eV(吸收光谱波长326nm)的氧化锡(SnO2)、能隙为3.6eV(吸收光谱波长344nm)的硫化锌(ZnS)、能隙为3.2eV(吸收光谱波长388nm)的氧化钛(TiO2)、能隙为3.2eV(吸收光谱波长388nm)的氧化钨(WO3)、能隙为3.2eV(吸收光谱波长388nm)的钛酸锶(SrTiO3)、能隙为3.0eV(吸收光谱波长413nm)的碳化硅(SiC)、能隙为2.8eV(吸收光谱波长443nm)的氧化铟(In2O3)以及能隙为2.5eV(吸收光谱波长497nm)的硫化镉(CdS)等。
下面，有关本实施方式的信息记录媒体制造方法，通过参照图2A～图2D予以说明。
首先，准备好基片9(参见图2A。)，在基片9上例如采用旋转涂敷等方法，涂敷含微粒11及微粒保持物10的涂料来形成记录层1a(参见图2B。)。再者，在其上例如采用旋转涂敷等方法，涂敷含中间层材料的涂料，以此形成中间层2a(参见图2C)。再者，在其上同样反复形成记录层1b、中间层2b、记录层1c、…、记录层1f。最后，采用对含有保护层4材料的涂料进行涂敷的方法或者膜形成法等，形成保护层4(参见图2D。)。这样，通过涂敷涂料来形成记录层1及中间层2，可以采用容易且低成本的方式制作本实施方式的信息记录媒体。
另外，也可以多余形成中间层或记录层，将多余形成的部分(也就是记录部的一部分，是光所入射一侧的部分)作为保护层4。也就是说，也可以在记录层1f上进一步形成与中间层2a～2e相同的层，将其作为保护层4，或者形成记录层1f使之较厚将其一部分作为保护层4令其发挥作用。这样一来，不需要采用与记录部3不同的工艺来形成保护层4，可以将保护层4作为与记录部实质上相同的材料。
下面，有关本实施方式的光信息记录再现装置，予以说明。如图3所示，在本实施方式的光信息记录再现装置光学头上，设置再现用和记录用的2种光源20a、20b，在从光源20a、20b到信息记录媒体22的光路中，配置有光分离器18a、18b、准直仪透镜16、聚焦/跟踪误差信号检测元件15、上升反射镜121、球面象差校正元件13以及物镜6(成组透镜6a、6b)。光源20a例如是波长405nm的再现用半导体激光光源，光源20b例如是波长740nm且脉冲宽度例如是100毫微微秒～10毫微秒的记录用半导体脉冲激光光源。
在记录时，从光源20b所射出的激光21b通过光分离器18a沿y轴方向折向，通过准直仪透镜16成为大致平行光，透过衍射型聚焦/跟踪误差信号检测元件15(利用0次衍射光)，通过上升反射镜121使光路沿z轴方向折向。然后，沿z轴方向所折向的激光8通过球面象差校正元件13，由物镜6聚光到信息记录媒体22的记录部3上(收敛光7)，图1所示的信息位5被记录。虽然信息位5是利用记录层1的光学常数变化来形成的，但是在本实施方式中则是利用记录层1微粒保持物10的折射率变化和透射率变化等来形成信息位5的。
在再现时，从光源20a所射出的激光21a透过光分离器18a和18b，通过准直仪透镜16成为大致平行光，透过衍射型聚焦/跟踪误差信号检测元件15(利用0次衍射光)，通过上升反射镜121使光路沿z轴方向折向。然后，沿z轴方向折向的激光8通过球面象差校正元件13，由物镜6聚光到信息记录媒体22的记录部3上(收敛光7)。通过形成于记录层1上的信息位5所反射的光，沿反方向折向按顺序通过物镜6、球面象差校正元件13及上升反射镜121，通过衍射型聚焦/跟踪误差信号检测元件15，使之分路成多个光(利用1次衍射光。但是，在图3中为了简化而在衍射式聚焦/跟踪误差检测元件15到分光镜18b的光路中未图示分路光。)，通过准直仪透镜16成为收敛光，再通过光分离器18b沿-z轴方向偏向。沿-z轴方向偏向的多个分路光17a～17c透过针孔阵列14各自的针孔14a～14c，由光检测器19a～19c来检测信号。
还有，在本实施方式的光信息记录再现装置中，虽然分别设置有记录用光源和再现用光源，但是也可以采用一个光源兼作记录用光源及再现用光源。这种场合下，例如可以使用波长740nm的光源并进行设定，以便在用于记录时，使之发生脉冲，将峰值功率大的激光射出，在用于再现时，连续发生脉冲，将峰值功率小的激光射出，以此来实现。据此，光源成为一个，可以使装置的结构更为简单。
另外，在本实施方式中虽然将具有多个针孔的针孔阵列14设置于分路光17a～17c全体的大致焦点位置上，但是也可以将各个针孔设置于与分路光17a～17c各自的焦点对应的位置上。通过使针孔14a～14c的大小比各自收敛光17a～17c更小，而可以只检测收敛光17a～17c中心部分的光，将分布于收敛光17a～17c边缘附近的无用的高象差光去除。据此，不仅是再现信号甚至于伺服装置误差信号的S/N，也可以使之得以提高。还有，若去除分路光17a～17c的边缘光，则光量下降，因此这种场合下最好在光检测器19中使用APD(雪崩光电二极管)以增强信号强度。还有，在设置多层记录层的信息记录媒体的场合下，因材料的限制不能大幅采取检测光量，因此最好也根据这种理由而使用APD。
另外，即便取代针孔阵列14，而采用面积比各自分路光17a～17c小的光检测器19a～19c来分别检测分路光17a～17c，也获得同样的效果。
再者，也可以只使与跟踪误差信号对应的分路光17b、17c通过针孔阵列14的针孔14b、14c，由光检测器19b、19c进行检测，并且与聚焦误差信号对应的分路光17a不通过针孔，以此例如由4部分的光检测器19a进行直接检测。对于这种配置，作为聚焦检测法例如可以使用象散现象法。另外，此时光检测器19a的面积若比检测位置上分路光17a的剖面面积小，则可以减少高象差成分。
在本实施方式中，通过使物镜6成为2组，来提高数值孔径NA，例如使之成为0.85。还有，即使采用1片透镜，也可以提高数值孔径NA。
在本实施方式中，按照不通过已记录的信息位5的顺序，在记录部3中依次以三维方式记录信息位。由于按照这种顺序进行记录，因而可以减少由信息位5产生的散射光、无用衍射光等杂散光。具体而言，由于在从下述记录层(在图1中是记录层1a)依次接近的记录层上形成信息位5，因而可以实现上述顺序，上述记录层配置于离物镜6最远的位置上。对于图1所示的信息记录媒体来说，可以如同记录层1a、记录层1b、记录层1c、…那样，沿-z轴方向以三维方式进行记录。此时，由于收敛光7所通过记录层1的厚度根据信息位5记录深度的不同有所差异，因而最好采用在从光源20a、20b到物镜6的光路中所设置的球面象差校正元件13，按照记录深度来控制球面象差量，与此同时进行记录。据此，可以形成良好的信息位5。在球面象差校正元件13中，可以利用折射率分布为可变的液晶元件以及光束扩展器等，该光束扩展器对凹透镜和凸透镜进行组合并通过调节器使两个透镜光轴方向的间隔成为可变。
还有，对于记录顺序而言，在存在信息位5未记录部分的场合下，如果收敛光7不通过已记录的信息位5，则也可以不总是-z轴方向。
(实施方式2)有关本发明实施方式2的信息记录媒体及其制造方法，采用附图予以说明。图5A及图5B表示出本实施方式中信息记录媒体的剖面结构及对信息进行记录/再现的状况。
如图5A所示，在本实施方式的信息记录媒体中，在基片39上形成有记录部33及保护层34。在记录部33上，经由中间层堆积有多个记录层及记录辅助层(微粒含有层)的叠层体。也就是说，在记录部33上从基片39一侧开始按顺序堆积有记录辅助层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，由于在记录部33上包含多个记录层，因而除平面的信息记录之外，还能够实现三维记录，该三维记录可沿垂直方向重叠多层来实行信息的记录。还有，下面对于记录层31a～31f之中的任意记录层进行说明时，将其设为记录层31，对于中间层32a～32e之中的任意中间层进行说明时，将其设为中间层32，对于记录辅助层37a～37f之中的任意记录辅助层进行说明时，将其设为记录辅助层37。
图5B是记录层31及记录辅助层37(图5A所示的区域36内)的扩大图。如图5B所示，记录辅助层37与记录层31相接设置，记录辅助层37在微粒保持物40中分散形成有微粒41。微粒41具有与实施方式1所说明信息记录媒体记录层1中含有的微粒11相同的性质及作用，可以采用相同的材料来形成。另外，虽然微粒保持物40也需要与实施方式1信息记录媒体记录层中含有的微粒保持物10相同，对记录光及再现光实质上是透明的，但是并不一定必须是在指定温度下其光学常数产生变化的材料，反倒是最好不产生变化。原因是，在本实施方式的信息记录媒体中，微粒保持物40不是作为记录材料发挥作用的，而是在记录层31上进行记录。
记录层31可以是在指定温度下其折射率和透射率的光学常数产生变化的材料，能够使用树脂、碲玻璃及硫硒碲玻璃等。但是，理想的是由于记录层是包含多个的多层结构，因而为了减少光的损耗而对记录光及再现光实质上是透明的。
基片39、保护层34及中间层32具有与实施方式1信息记录媒体中的基片9、保护层4及中间层2相同的作用，可以采用相同的材料来形成。
下面，有关对本实施方式信息记录媒体的信息记录，予以说明。
本实施方式的信息记录媒体如同实施方式1信息记录媒体的记录层1那样，在记录光的聚光部上被记录辅助层37引起双光子吸收等非线性吸收现象，微粒41对记录光进行吸收。微粒41吸收光而发热，其热量传送到与记录辅助层37相接设置的记录层31上使记录层31的温度上升。若记录层31的温度达到指定温度，则记录层31的光学常数产生变化形成信息位35。根据该信息记录媒体，与以往的信息记录媒体相比进一步提高记录灵敏度。这被认为原因是，由于光被记录辅助层37中含有的微粒41所吸收，因而产生量子效应和热变换效率良好等微粒特有的效果，进一步引起各种各样的非线性吸收现象。
记录光根据与实施方式1的情形相同的原因，最好是峰值功率为数10～数100mW以上且数kW以下的程度，脉冲宽度为100毫微微秒～10毫微秒(更为理想的是1微微秒到100微微秒)。
制造本实施方式信息记录媒体的方法也与实施方式1的情形相同，最好通过依次涂敷材料来形成各层。原因是，可以采用容易且低成本的方式进行制作。
另外，在对本实施方式的信息记录媒体实行信息记录及再现的场合下，也可以使用图3所示的光信息记录再现装置。
(实施方式3)有关本发明实施方式3的信息记录媒体及其制造方法，采用附图予以说明。图6A及图6B表示出本实施方式中信息记录媒体的剖面结构及对信息记录/再现进行的状况。
如图6A所示，在本实施方式的信息记录媒体中，在基片39上形成有记录部43及保护层44。与实施方式1及2信息记录媒体不同之处是，记录部43的整体作为记录层(微粒含有层)41发挥作用。通过在记录层41内大致同一平面上记录信息位45的串，将这种记录面(41a～41f)在记录层41内设置多个，来实现三维的信息记录。
图6B是记录层41(图6A所示的区域46内)的扩大图。如图6B所示，记录层41在微粒保持物50中分散形成有微粒51。微粒51具有与实施方式1所说明信息记录媒体记录层1中含有的微粒11相同的性质及作用，可以采用相同的材料来形成。但是，在本实施方式的信息记录媒体中，微粒51的含量最好是0.3wt％～10wt％。原因是，在0.3wt％以上使记录灵敏度得到提高，在10wt％以下可以抑制散射损耗提高光效率。微粒保持物50具有与实施方式1信息记录媒体记录层1中含有的微粒保持物10相同的性质及作用，可以采用相同的材料来形成。在基片49和保护层44采用与记录层43相同的材料来形成的场合下，可以进一步使结构变得简单，采用低成本的方式进行制造。
有关对本实施方式信息记录媒体的信息记录，由于与实施方式1的情形相同，因而记录光根据与实施方式1情形相同的原因，最好是峰值功率为数10～数100mW以上且数kW以下的程度，脉冲宽度为100毫微微秒～10毫微秒(更为理想的是1微微秒到100微微秒)。
作为制造本实施方式信息记录媒体的方法，有下述两种方法，一种是通过在基片49上涂敷含微粒51和微粒保持物50的涂料来形成的方法，另一种是采用注入成型的方式来形成记录层41的方法。根据这些方法，可以采用容易且低成本的方式进行制作。
另外，在对本实施方式的信息记录媒体实行信息记录及再现的场合下，也可以使用图3所示的光信息记录再现装置。
上面，虽然在实施方式1～3中已对本发明的实施方式进行说明，但是本发明并不限定于此，而也可以使各个实施方式的信息记录媒体、其制造方法以及光信息记录再现装置的结构相互组合，能够产生相同的效果。另外，在本发明的信息记录媒体及光信息记录再现装置中，除追记型之外还包括重写型。
另外，虽然在实施方式1及2中有关包含6层记录层的信息记录媒体已做出说明，但是叠层数并不限定于此，记录层可以在2层以上到100层以下的范围内进行堆积。
另外，虽然在实施方式1～3中作为信息记录媒体以光盘为例已做出说明，但是在卡片状、圆筒状及带状产品中加以应用也被本发明的范围所包括。
还有，在上述实施方式中所用的物镜和准直仪透镜是为了方便而命名的，与一般所说的透镜相同。
(实施示例)下面，有关本实施方式信息记录媒体的一个实施示例，予以说明。本实施示例的信息记录媒体是实施方式1所说明图1所示的信息记录媒体的一个示例。
在下述基片9上，采用旋转涂敷法交替堆积多层厚度为0.13～1μm的记录层和厚度为3μm的中间层，来形成记录部3(记录层1a～1f，中间层2a～2e)，并且形成厚度为100μm由聚碳酸酯组成的保护层4，上述基片9在表面形成有跟踪槽(是间距为0.32μm、槽深度约为30nm的成组记录用槽)，厚度为1.1mm并且由聚碳酸酯组成。记录层1a～1f是采用微粒11和微粒保持物10来形成的，该微粒11由55wt％的氧化锌(平均颗粒大小为0.03μm)组成，该微粒保持物10由45wt％的紫外线硬化树脂组成。另外，中间层2a～2e采用紫外线硬化树脂来形成。
本实施示例信息记录媒体中的分光透射率曲线与图4所示的大致相同。因此，将指定波长设为370nm，记录波长设定为740nm。
在图7中表示出下述结果，即对于本实施示例的信息记录媒体，使脉冲宽度产生变化来照射波长为740nm的脉冲激光，测定出1位记录时的能量阈值及峰值功率阈值的结果。一般认为，随着脉冲激光的脉冲宽度增长，在信息记录媒体上记录1位的峰值功率阈值有下降的趋势。由于将脉冲宽度设为1微微秒以上，因而将峰值功率阈值抑制为3kW以下。另一方面认为，1位记录所需要的能量阈值对于数微微秒脉冲宽度的激光是最低的，由此得知若脉冲宽度增长，则存在逐渐变大的趋势。由于将脉冲宽度设为100微微秒以下，因而将能量阈值抑制为5nJ以下。
由上面的结果得知，根据本实施示例的信息记录媒体，已确认可以使用峰值功率为3kW以下的激光，用单脉冲来形成一个信息位。
产业上的可利用性根据本发明的信息记录媒体、其制造方法以及光信息记录再现装置，使记录灵敏度得以提高，即使不是以往那样具有非常高峰值功率的激光，也可以用单脉冲来形成1个信息位。因而，能够提供可实现高灵敏度及高速记录的信息记录媒体及光信息记录再现装置。
权利要求
1.一种信息记录媒体，包含可记录三维信息的记录部，其特征为上述记录部至少包含一层微粒含有层，该微粒含有层，包含微粒，用来对具有指定波长的光的至少一部分进行吸收，对于具有比上述指定波长更长波长的记录光及再现光实质上是透明的，并且对上述指定波长光的吸收率比对上述记录光及上述再现光的吸收率更高；微粒保持物，对上述记录光及上述再现光实质上是透明的。
2.根据权利要求1记载的信息记录媒体，其特征为上述微粒的平均颗粒大小比上述记录光的波长及上述再现光的波长更短。
3.根据权利要求2记载的信息记录媒体，其特征为上述微粒的平均颗粒大小比上述记录光波长及上述再现光波长的1/4更短。
4.根据权利要求1记载的信息记录媒体，其特征为上述微粒含有层是记录层，上述微粒保持物在指定温度下其光学常数产生变化。
5.根据权利要求4记载的信息记录媒体，其特征为在上述记录部中包含多个上述记录层，上述多个记录层经由中间层被堆积，该中间层对上述记录光及上述再现光实质上是透明的。
6.根据权利要求1记载的信息记录媒体，其特征为上述记录部进一步包含记录层，上述微粒含有层是与上述记录层相接配置的记录辅助层。
7.根据权利要求6记载的信息记录媒体，其特征为设置有多个由上述记录层及上述记录辅助层构成的叠层体，在相互相邻的上述叠层体间，设置有对上述记录光及上述再现光实质上透明的中间层。
8.根据权利要求1记载的信息记录媒体，其特征为上述微粒含有层是记录层，上述微粒保持物在指定温度下其光学常数产生变化，上述记录部整体由一个上述记录层构成。
9.根据权利要求1记载的信息记录媒体，其特征为在上述记录部的光入射侧，设置有对上述记录光及上述再现光实质上透明的保护层。
10.根据权利要求9记载的信息记录媒体，其特征为上述保护层由与上述微粒保持物相同的材料构成。
11.根据权利要求5或7记载的信息记录媒体，其特征为上述中间层由与上述微粒保持物相同的材料构成。
12.根据权利要求1记载的信息记录媒体，其特征为上述微粒保持物的折射率和上述微粒的折射率之间的差为0.5以下。
13.根据权利要求1记载的信息记录媒体，其特征为上述微粒由无机材料构成。
14.根据权利要求1记载的信息记录媒体，其特征为上述微粒由半导体材料构成。
15.根据权利要求14记载的信息记录媒体，其特征为上述半导体材料其能隙为2.5eV以上且8.3eV以下。
16.根据权利要求15记载的信息记录媒体，其特征为上述微粒包含从下述物质组成的族所选择的至少一种，上述物质包括氧化锌、氧化锡、硫化锌、氧化钛、氧化钨、钛酸锶、碳化硅、氧化铟以及硫化镉。
17.根据权利要求5或7记载的信息记录媒体，其特征为上述微粒含有层包含1wt％以上且95wt％以下的上述微粒。
18.根据权利要求8记载的信息记录媒体，其特征为上述微粒含有层包含0.3wt％以上且10wt％以下的上述微粒。
19.根据权利要求1记载的信息记录媒体，其特征为上述微粒保持物是树脂。
20.一种信息记录媒体的制造方法，用来制造权利要求1记载的信息记录媒体，其特征为包括形成含微粒和微粒保持物的涂料，通过涂敷上述涂料来形成微粒含有层的工序。
21.根据权利要求20记载的信息记录媒体制造方法，其特征为进一步包括下述工艺，该工艺为通过涂敷由对记录光及再现光实质上是透明的材料构成的涂料，来形成中间层，在形成上述微粒含有层的工艺中，作为上述微粒保持物使用在指定温度下其光学常数产生变化的材料，交替反复进行形成上述微粒含有层的工艺和形成上述中间层的工艺，反复进行的数量为指定的数量。
22.根据权利要求20记载的信息记录媒体制造方法，其特征为进一步包含下述两种工艺，一种是通过涂敷由对记录光及再现光实质上是透明的材料构成的涂料来形成中间层，另一种是通过涂敷由在指定温度下其光学常数产生变化的材料构成的涂料来形成记录层，按照指定顺序并且只以指定数量使形成上述微粒含有层的工艺、形成上述记录层的工艺及形成上述中间层的工艺周期性反复实行。
23.一种光信息记录再现装置，用来对权利要求1记载的信息记录媒体实行信息的记录及再现，其特征为具备光源，用来射出记录光；光源，用来射出再现光；物镜，用来将从上述光源所射出的光聚光到上述信息记录媒体上；光检测器，用来检测由上述信息记录媒体所反射的光，利用上述信息记录媒体记录部的光学常数变化，在上述记录部上以三维方式记录信息位。
24.根据权利要求23记载的光信息记录再现装置，其特征为射出记录光的光源是脉冲激光光源，脉冲宽度是100毫微微秒到10毫微秒。
25.根据权利要求24记载的光信息记录再现装置，其特征为脉冲宽度是1微微秒到100微微秒。
26.根据权利要求23记载的光信息记录再现装置，其特征为射出再现光的光源波长比射出记录光的光源波长更短。
27.根据权利要求23记载的光信息记录再现装置，其特征为利用非线性吸收现象，在上述信息记录媒体的记录部上记录信息位。
28.根据权利要求27记载的光信息记录再现装置，其特征为上述非线性吸收现象包含双光子吸收或多光子吸收。
29.根据权利要求23记载的光信息记录再现装置，其特征为按照不通过记录部上所记录信息位的顺序，在上述信息记录媒体的记录部上以三维方式记录信息位。
30.根据权利要求29记载的光信息记录再现装置，其特征为从上述信息记录媒体的记录部中离物镜更远的位置朝向近的位置，按顺序记录信息位。
31.根据权利要求23记载的光信息记录再现装置，其特征为射出上述记录光的光源和射出上述再现光的光源通用。
全文摘要
本发明提供一种可实现高灵敏度·高速记录的信息记录媒体、其制造方法以及光信息记录再现装置。记录部至少包含一层微粒含有层，该微粒含有层，包含微粒，用来对具有指定波长的光的至少一部分进行吸收，对于具有比上述指定波长更长波长的记录光及再现光实质上是透明的，并且对上述指定波长光的吸收率比对上述记录光及上述再现光的吸收率更高；微粒保持物，对上述记录光及上述再现光实质上是透明的。
文档编号G11B7/243GK1647175SQ0380787
公开日2005年7月27日 申请日期2003年4月7日 优先权日2002年4月8日
发明者盐野照弘, 山本博昭, 西野清治, 三露常男 申请人:松下电器产业株式会社