CN101188129B - 光学信息记录介质的记录/再现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光学信息记录介质。光学信息记录和再现设备(1)将初始化光L1照射到具有预先由光致聚合类型的光致聚合物制成的记录层(101)的光学信息记录介质(100)上，以产生光致聚合或光致交联来执行初始化处理，并且在记录信息时，将具有相对强的光强度的记录光束L2c会聚到记录层(101)中的目标位置上并增高其温度，以使所述目标位置变质，以便对记录标记RM进行记录；并且在再现信息时，将具有相对弱的光强度的读取光束L2d会聚到所述目标位置，并接收由所述记录标记RM反射的具有充足光量的返回光束L3，这使得能够可靠地对记录标记RM进行记录，并稳定地读出所述记录标记RM。

Description

光学信息记录介质的记录/再现方法
相关申请的交叉引用
本发明包含涉及于2006年10月23日提交到日本专利局的日本专利申请JP2006-288115的主题，通过引用将其全部内容并入于此。
技术领域
本发明涉及一种光学信息记录介质，可将本发明令人满意地应用于例如使用光束记录/再现信息的光学信息记录介质。
背景技术
作为光学信息记录设备，广泛使用光盘，总体上，使用致密盘(CD)、数字多功能盘(DVD)、蓝光盘(注册商标，下文中称为BD)等。
另一方面，与光盘对应的光盘设备被配置为将各种信息、或诸如音乐内容和视频内容的各种内容、各种用于计算机的数据记录到光盘上。尤其是，近年来，由于因为视频数据变得高度精细化并且音乐数据变得质量很高，因而信息量增大，并且要求记录到单张光盘上的内容的数量增大，因此要求光盘具有进一步增大的容量。
从而，作为用于使光盘具有大容量的技术，已经提议通过使两种类型的光束彼此干涉以在记录介质中形成微小的全息图(minutehologram)从而记录信息的技术(例如，参照日本专利申请特开第2006-78834号(图1))。
发明内容
然而，由于如此配置的使用光盘的光盘设备必须执行在旋转和摆动的光盘上的要被记录信息的点上同时使两种光束的焦点彼此一致的高水平控制，因此配置变得复杂，这产生了使得难以稳定地记录和再现信息的问题。
考虑到上述情况，本发明提供一种光学信息记录介质，其被简单地配置，并可以稳定地记录和再现信息。
为了实现上述目的，本发明的光学信息记录介质由具有光致聚合特性、或光致交联特性、或光致聚合特性和光致交联特性两者的树脂制成，并且具有记录层，在记录信息时，在被照射了预定初始化光并且树脂硬化之后，当将预定记录光会聚到所述介质上并且记录光的焦点附近的温度提高时，在所述记录层上形成作为记录标记的腔体(cavity)；并且在再现信息时，基于根据预定读取光的照射而返回的光来再现所述信息。
光学信息记录介质形成记录标记，所述记录标记是当记录光被会聚时形成的腔体，并且在将读取光照射到所述记录标记上时，所述光学信息记录介质利用所述树脂与所述腔体之间的折射率的差来反射所述读取光，这样可以基于所述读取光是否被反射来获得高质量的再现信号。
根据本发明，所述光学信息记录介质形成记录标记，所述记录标记是当记录光被会聚时形成的腔体，并且在将读取光照射到所述记录标记上时，所述光学信息记录介质利用所述树脂与所述腔体之间的折射率的差来反射所述读取光，这样可以基于所述读取光是否被反射来获得高质量的再现信号。从而，能够实现简单配置、并且可以稳定地记录和再现信息的光学信息记录介质。
当结合附图阅读时，从下面的详细描述中，本发明的特性、原理和效用将变得更清楚，在附图中，相同的部分被分配有相同的附图标记。
附图说明
在附图中：
图1是示出根据本发明第一实施例的光学信息记录和再现设备的配置的示意图；
图2A和图2B是示出根据本发明第一实施例的光学信息记录介质的配置的示意图；
图3A到图3C是说明根据本发明第一实施例的初始化光学信息记录介质、以及记录和再现信息的处理的示意图；
图4是示出在会聚记录光束时在光学信息记录介质中的温度分布的示意图；
图5A至图5C是示出根据本发明第一实施例的接收返回光束的状态的示意图；
图6A和图6B是示出返回光束的信号强度分布的示意图；
图7A至图7C是示出在各个层中的返回光束的信号强度分布的示意图(1)；以及
图8A和图8B是示出在各个层中的返回光束的信号强度分布的示意图(2)。
图9是示出根据本发明第二实施例的光学信息记录和再现设备的配置的示意图；
图10A至图10C是示出根据本发明第二实施例的光学信息记录介质的配置的示意图；
图11是示出初始化设备的配置的示意图；
图12A和图12B是说明根据本发明第二实施例记录和再现信息的示意图；
图13A和图13B是示出根据本发明第二实施例的接收返回光束的状态的示意图；
图14是记录标记的截面SEM图像；
图15A和图15B是示出根据本发明第二实施例的各个层中的返回光束的信号强度分布的示意图(1)；
图16A和图16B是示出根据本发明第二实施例的各个层中的返回光束的信号强度分布的示意图(2)；
图17是示出根据本发明第三实施例的光学信息记录和再现设备的配置的示意图；
图18A和图18B是示出根据本发明第三实施例的光学信息记录介质的配置的示意图；
图19A和图19B是说明根据本发明第三实施例记录和再现信息的示意图；
图20A和图20B是示出根据本发明第三实施例的接收返回光束的状态的示意图；
图21A和图21B是示出从光学信息记录介质接收返回光束的状态以用于比较的示意图；以及
图22A和图22B是示出根据本发明第四实施例的接收返回光束的状态的示意图。
具体实施方式
将通过参照附图来描述本发明的实施例。
(1)第一实施例
如图1所示，整体上，根据第一实施例的光学信息记录和再现设备1被配置为通过将光照射到光学信息记录介质100上来记录信息，并再现由此记录的信息。
光学信息记录和再现设备1完全受控于由中央处理单元(CPU)所配置的控制单元2，所述控制单元2从只读存储器(ROM，未示出)读出各种程序，诸如基本程序、信息记录程序、信息再现程序，并在随机存取存储器(RAM，未示出)中展开这些程序，以执行各种处理，例如信息记录处理和信息再现处理。
控制单元2控制初始化光源3，以使初始化光源3照射例如532nm波长的初始化光L1，并将该初始化光L1输出到固定在台4上的具有平板形式的光学信息记录介质100。
作为初始化光源3，使用能够照射高功率的光的光源，例如固体激光器和半导体激光器。
更进一步地，初始化光源3具有驱动单元(未示出)，并且在“x”方向(图1中的右方向)和“y”方向(图1中的前向方向)上自由移动，以便在控制单元2的控制下将初始化光L1从合适的位置均匀地照射到光学信息记录介质100上。
另一方面，控制单元2控制光学拾取器5，以使所述光学拾取器5将光照射到光学信息记录介质100上，并接收从光学信息记录介质100返回的光。
在控制单元2的控制下，光学拾取器5使由激光二极管(laserdiode)配置的记录和再现光源10照射例如532nm波长的光束L2，并使准直透镜11将该光束L2从发散光转换为平行光，以使所得到的光进入分光器12。
在控制单元2的控制下，记录和再现光源10调整光束L2的光量。
分光器12使用反射/透射表面12S使光束L2的一部分透射穿过，以使所得到的光进入物镜13。物镜13会聚光束L2，以将光束L2聚焦在光学信息记录介质100中。
更进一步地，当返回光束L3从光学信息记录介质100返回时，物镜13将返回光束L3转换为平行光，以使所得到的光进入分光器12。此时，分光器12使用反射/透射表面12S来反射返回光束L3的一部分，以使所得到的光进入会聚透镜14。
会聚透镜14会聚返回光束L3，以使返回光束L3聚焦在光接收元件15的光接收表面上。从而，光接收元件15检测返回光束L3的光量，并根据该光量来生成检测信号，从而将如此生成的检测信号发送到控制单元2。按照该方式，基于所述检测信号，控制单元2可以识别返回光束L3的检测状态。
光学拾取器5具有驱动单元(未示出)，并在控制单元2的控制下在三个轴方向即“x”方向、“y”方向和“z”方向上自由移动。实际上，控制单元2控制光学拾取器5的位置，以将光束L2的焦点设定到期望的位置上。
按照该方式，光学信息记录和再现设备1将初始化光L1照射到光学信息记录介质100上，并将光束L2会聚到光学信息记录介质100中的任意位置上，并且检测从光学信息记录介质100返回的返回光束L3。
(1-2)光学信息记录介质的配置
如图2A和图2B所示，光学信息记录介质100包括：记录层101，其被形成为平板，并在其上记录信息；以及基板102和103，它们分别被形成为平板，并将记录层101夹在中间。
记录层101由光致聚合(photopolymerization)类型的光致聚合物(photopolymer)制成，其中均匀散布着单体和低聚体。当光照射到记录层101上时，所述单体和低聚体在光所照射的部分处被聚合(也就是光致聚合)为聚合体，并且折射率相应地被改变。更进一步地，当光照射到记录层101上，并且在其中发生光致交联(photocrosslinking)时，其折射率可以进一步改变，其中在光致交联情况下，在聚合体之间执行“交联”以增大分子量。
配置记录层101的光致聚合类型的光致聚合物可以被用作全息图介质，其记录当使两种光彼此干涉时产生的干涉图案作为全息图。在此情况下，在光致聚合类型的光致聚合物中，通过改变干涉图案中光强度大的部分的折射率和反射系数，可以将干涉图案记录为信息。
实际上，例如通过自由基致聚合化合物和光致聚合引发剂(initiator)，或阳离子致聚合化合物和阳离子生成光致聚合引发剂(cation generating photopolymerization initiator)来形成配置记录层101的一部分或大部分的具有光致聚合类型、光致交联类型、或光致聚合类型与光致交联类型两者的特性的树脂(下文中称为光致反应树脂)。更进一步地，在光致反应树脂和光致聚合引发剂中，尤其在光致聚合引发剂中，当恰当地选择其材料时，易于发生光致聚合的波长可以被调整到期望的波长。
基板102和103均由玻璃板形成，所述玻璃板可以使上述光束L2和返回光束L3充分透射通过。基板102和103中的每一个分别具有正方形板或矩形板的形态，其“x”方向的长度“dx”和“y”方向的长度“dy”分别被大致设定为30mm至80mm，并且其“z”方向的厚度“t2”或“t3”被大致设定为1mm。
记录层101在材料特性上相对较软，被基板102和103夹在中间，并且与基板102和103相似，记录层101具有薄正方形板或薄矩形板的形态，其“x”方向的长度“dx”和““y”方向的长度“dy”分别被大致设定为30mm到80mm，并且其“z”方向的厚度“t1”被大致设定为0.3mm到1mm。
光学信息记录介质100作为整体被形成为薄板，其中在所述光学信息记录介质100中，由光致聚合类型的光致聚合物制成的记录层101被透明基板102和103夹在中间。
(1-3)记录和再现信息
下面，将说明通过采用光学信息记录和再现设备1将信息记录到光学信息记录介质100的方式以及从光学信息记录介质100再现信息的方式。
实际上，光学信息记录和再现设备1执行三个阶段的处理，即初始化光学信息记录介质100(图3A)、将信息记录到光学信息记录介质100上(图3B)、以及从光学信息记录介质100再现信息(图3C)。
(1-3-1)初始化光学信息记录介质
作为用于将信息记录到光学信息记录介质100上的预处理，光学信息记录和再现设备1初始化全部或一部分光学信息记录介质100。在此情况下，如图3A所示，光学信息记录和再现设备1将初始化光L1从初始化光源3照射到光学信息记录介质100的一面上，以初始化记录层101(预固化(precure)处理)。
此时，在整个记录层101中，由于光致聚合反应、或光致交联反应、或光致聚合反应和光致交联反应两者(下文中合称为光致反应)发生在初始化光L1被照射的部分，因此单体被聚合为聚合体，与在照射初始化光之前的状态相比，改变了折射率。
在此情况下，由于光致反应发生于在整个记录层101中均匀照射初始化光L1的部分，因此折射率变得均匀。也就是说，在光学信息记录介质100中，当在照射光时使返回光的光量与代码“0”或“1”相对应时，由于光学信息记录介质100的任何部分在这个阶段均匀地成为代码“0”(或代码“1”)，因此完全不记录任何信息。从而，光学信息记录和再现设备1还对光学信息记录介质100进行预格式化。
另一方面，代替使用初始化光源3同时将初始化光L1照射到光学信息记录介质100的整个区域，可以使用将初始化光L1照射到相对较小的区域的小尺寸初始化光源而仅初始化光学信息记录介质100的一部分，或者可以通过相对于光学信息记录介质100任意移动小尺寸初始化光源，从而使用小尺寸初始化光源来初始化整个记录层101。
在光学信息记录和再现设备1中，可以考虑由透镜等会聚初始化光L1，以将其照射到记录层101上。另一方面，为了执行均匀初始化，期望具有平行光形式的初始化光L1被直接照射到记录层101上。此外，对于初始化光源3，能够使用可以辐射充足光学功率的源，诸如高压汞灯(例如365nm的主波长分量)、高压金属卤化物灯、固态激光器、或半导体激光器等。
(1-3-2)记录信息
当将信息记录到光学信息记录介质100上时，如图3B所示，光学信息记录和再现设备1将用于记录的光束L2(下文中称为记录光束L2c)会聚到记录层101的内部。在此情况下，光学信息记录和再现设备1控制图1所示的光学拾取器5在“x”方向、“y”方向、和“z”方向上的位置，并使图3B所示的记录光束L2c聚焦在记录层101中作为目标的位置(下文中称为目标位置)上。
此时，在记录层101中的目标位置处，由于记录光束L2c被会聚，因此温度局部增高，并且使光致聚合物变质。
当执行其中已经完成由初始化进行的光致聚合的光学信息记录介质100中的温度改变的仿真时，获得图4所示的温度分布特性。
在该仿真中，假定光致聚合物的热传导率被设定为0.20W/mK，热扩散率被设定为7.4×10-8m2/sec，并且在532nm波长时的吸收系数被设定为2×10-4，进一步地，物镜13的数值孔径(NA)被设定为0.5，记录光束L2c的波长被设定为532nm，并且光学功率被设定为500mW，计算当在25℃室温下辐射记录光束L2c达到1μsec时将目标位置设定为中心的情况下关于“z”方向的温度分布。
从图4可见，在光学信息记录介质100中，当照射记录光束L2c时，在以目标位置为中心的大约4μm的局部范围内，温度达到超过大约180℃的高温。由于假定配置记录层101的光致聚合物的玻璃转化点(glass transition point)被设定为大约100℃到120℃，因此目标位置附近的温度当然超过玻璃转化点，并且认为发生状态变化。在此情况下，除了温度上升之外，还可以考虑状态变化可归因于作为光而照射的记录光束L2c的可能性。
此外，在记录层包含有机金属化合物或无机金属化合物的情况下，在光学信息记录介质100中，考虑通过会聚光时的热量，有机金属化合物或无机金属化合物有效地提高目标位置附近的温度。作为替换方案，在记录层101中，考虑通过有机金属化合物或无机金属化合物的变质所生成的金属化合物有效地提高目标位置附近的温度。
更进一步地，在光学信息记录介质100中，还考虑，由记录光束L2c通过光致化学反应、或光致化学反应和热致化学反应两者来使配置记录层101的材料变质。结果，形成腔体。此时，在光学信息记录介质100中，还考虑有机金属化合物、无机金属化合物、或所生成的金属化合物加速光致化学反应或热致化学反应。
在这两种情况下，由于光学信息记录介质100中目标位置附近形成的腔体在折射率上不同于周围的材料(也就是说，配置记录层101的材料)，因此边界表面中的光的反射系数升高。
结果，如图3B所示，光致聚合物变质时产生的记录标记RM形成在目标位置周围。注意，难以视觉上确认这种记录标记RM。
实际上，如此进行设置，使得：当二值化信息为“1”时，光学信息记录和再现设备1对记录标记RM进行记录，而当二值化信息为“0”时，不对记录标记RM进行记录，这使得能够将信息记录到光学信息记录介质100上。
(1-3-3)再现信息
当从光学信息记录介质100读出信息时，如图3C所示，光学信息记录和再现设备1将用于读出的光束L2(下文中称为读取光束L2d)会聚到记录层101的内部。在此情况下，与记录信息的情况相似，光学信息记录和再现设备1控制图1所示的光学拾取器5在“x”方向、“y”方向、和“z”方向上的位置，并将图3B所示的读取光束L2d聚焦到记录层101中的目标位置上。
当返回光束(下文中也称为再现光束)L3从光学信息记录介质100返回时，光学信息记录和再现设备1使用光接收元件15检测通过物镜13、分光器12等的返回光束L3。
在没有将记录标记RM记录到光学信息记录介质100的目标位置上的情况下，即在目标位置保持处于初始化状态的情况下，如图5A所示，光接收元件15检测到非常弱的返回光束L3。在图5A至图5C中，用白色表示返回光束L3强烈的部分，而用黑色表示光束弱的部分。
另一方面，在记录标记RM被记录到光学信息记录介质100的目标位置上的情况下，如图5B所示，光接收元件15可以检测到相当强烈的返回光束L3。
图5B示出接收光的结果，所述接收光的结果是通过如下获得的：在初始化光学信息记录介质100时，初始化光L1的波长被设定为532nm，光学功率强度被设定为200mW/cm2，初始化时间段被设定为30分钟，将用于记录和再现信息的光束L2的波长相似地设定为532nm，将物镜13的NA设定为0.5，将记录光束L2c的光学功率设定为450mW，将记录时间段设定为1秒，并将读取光束L2d的光学功率设定为50μW。
注意，来自记录标记RM的、由光接收元件15所检测的返回光束L3与当在光学信息记录介质100中形成一般μ(微)全息图时可以被检测到的再现光相比具有很强的亮度。
按照该方式，可以确认，通过初始化光学信息记录介质100并且对于目标位置执行记录信息的处理，光学信息记录和再现设备1可以通过改善目标位置处的反射系数的方式记录信息，并且通过对于目标位置执行再现信息的处理，光学信息记录和再现设备1可以再现由此记录的信息。
在此情况下，可以考虑，在光学信息记录介质100中，由于配置记录层101的光致聚合物中记录光束L2c被会聚、并且其温度局部增高的部分(即目标位置周围)被变质，并且折射率改变，因此反射系数改善(也就是形成了记录标记RM)。
当在“x”方向、“y”方向、和“z”方向上测量在记录标记RM反射读取光束L2d时产生的返回光束L3的光强度的分布时，获得图6A和图6B所示的结果。特性曲线“Sx”、“Sy”和“Sz”示出当将目标位置设定为中心的情况下在“x”方向、“y”方向、和“z”方向上移动读取光束L2d的焦点时由光接收元件15获得的信号强度(或光强度)的分布。
在此情况下，在使用在图5A的情况下所使用的激光束初始化其记录层101的厚度“t1”被设定为0.3mm的光学信息记录介质100之后，以位于在“z”方向上距记录层101和基板102的边界0.1mm的位置作为目标位置，光学信息记录和再现设备1对记录标记RM进行记录，其中物镜13的NA被设定为0.4、记录光束L2c的波长被设定为532nm、光学功率被设定为90mW、并且记录时间段被设定为3秒。更进一步地，光学信息记录和再现设备1将读取光束L2d的波长设定为532nm，并将光学功率设定为7μW。
从图6A和图6B所示的分布特性可以看出，总的来说，记录标记RM大致形成为卵形图形，并且在“xy”平面上的直径大致为1μm，在“z”方向上的高度大致为10μm。
实际上，基于返回光束L3的信号强度，当由于信号强度高因而检测到记录标记RM被记录在目标位置上时，光学信息记录和再现设备1识别出记录在目标位置上的信息为“1”，并且当由于信号强度低因而检测到记录标记RM没有被记录在目标位置上时，光学信息记录和再现设备1识别出记录在目标位置上的信息是“0”，这使得可以读出记录在光学信息记录介质100上的信息。
记录层101中光致聚合类型的光致聚合物被变质并且反射系数改变的部分、即要局部形成记录标记RM的部分存在于记录光束L2c的焦点周围。从而，在获得物镜13的衍射极限性能的情况下，当使物镜13的数值孔径(NA)较大时，光学信息记录和再现设备1可以形成具有小尺寸的记录标记RM，其可以改善记录层101的记录密度。
另一方面，按照经验，在使用发光二极管(LED)而不是激光器作为初始化光源3的情况下，如图5C所示，会检测到相对弱的返回光束L3。图5C示出接收光的结果，所述接收光的结果是通过如下获得的：在初始化光学信息记录介质100时，使用绿色LED作为初始化光源3，光学功率密度被设定为2mW/cm2，初始化时间段被设定为60分钟，与图5B的情况相似地设定记录光束L2c以及读取光束L2d。
在此情况下，从图5C可明显看出，获得了返回光束L3的强度弱并且信噪比(SNR)差的结果。
可以考虑这样的技术，其中：光学信息记录和再现设备1不初始化光学信息记录介质100，并且在记录信息时，通过将记录光束L2c照射和会聚到目标位置以将单体光致聚合为聚合体，并使用记录光束L2c来增高温度使目标位置变质，从而形成记录标记RM。另一方面，由于记录条件在时间上和空间上改变，因此预期难以进行稳定的信息记录。
按照该方式，可以确认，在根据第一实施例的光学信息记录介质100中，当执行使用激光束的初始化处理时，在记录光束L2c被聚焦的部分最显著地产生反射系数的改变。
(1-3-4)多层记录中的再现
接着，对于与图5B的情况相似地被初始化的光学信息记录介质100，通过逐步地改变目标位置在“z”方向上的位置，执行其中在三维方向上排列记录标记RM(体积式记录(volumetric recording))的多层记录，并且测量来自各个记录标记RM的返回光束L3(即再现光)。
具体地说，使用光学信息记录和再现设备1，通过在“x”方向、“y”方向、和“z”方向上改变光学拾取器5的位置而在三维方向上改变记录层101的目标位置，从而记录标记RM被记录在10层以上的层中。在此情况下，各个层(分别称为标记记录层)中的“xy”平面中的记录标记RM之间的间隔被设定为5μm，而标记记录层之间的间隔被设定为30μm。
接着，使用光学信息记录和再现设备1，读取光束L2d被照射使得聚焦到光学信息记录介质100的各个标记记录层上，并且返回光束L3被检测到。图7A到图7C、图8A和图8B分别示出在第一层(最接近基板102的一侧)、第三层、第五层、第七层以及第九层中的返回光束L3的检测结果。
在图7A到图7C、图8A和图8B中，纵轴表示信号强度，横轴表示“x”方向上的位置，并且分别示出了当在各个标记记录层中在“x”方向上移动读取光束L2d的焦点时信号强度的测量结果。
从图7A至图7C、图8A和图8B中可以明显看出，在光学信息记录介质100中从第一层至第十层的所有标记记录层中，形成记录标记RM的部分与没有形成记录标记RM的部分(仅被初始化的部分)之间明显产生信号强度的差。
也就是说，在多层记录下在至少10层上配置标记记录层的情况下，光学信息记录和再现设备1可以通过以下步骤获得期望的再现信号：将记录在各个层上的记录标记RM作为具有充足的必要信号强度的返回光束L3来检测出，这使得能够以高精确度检测记录标记RM是否出现，也就是说，“0”值或“1”值中的哪一个被记录作为信息。
(1-4)性能和效果
在上述配置中，根据第一实施例的光学信息记录和再现设备1通过从初始化光源3全部或部分地将初始化光L1照射至光学信息记录介质100来预先初始化光学信息记录介质100，其中所述光学信息记录介质100具有由光致聚合类型的光致聚合物制成的记录层101。
接着，光学信息记录和再现设备1将具有相对强的光强度的记录光束L2c会聚到光学信息记录介质100的记录层101中的目标位置，以对记录标记RM进行记录，其后，将具有相对弱的光强度的读取光束L2d会聚到目标位置，并接收由记录标记RM所反射的具有充足光量的返回光束L3。
从而，通过照射初始化光L1来预先初始化光学信息记录介质100的记录层101，光学信息记录和再现设备1可以可靠地对记录标记RM进行记录，并正确地读出记录标记RM。
在此情况下，作为初始化处理通过在光致聚合类型的光致聚合物制成的记录层101中产生光致反应，即光致聚合反应、光致交联反应、或光致聚合反应与光致交联反应两者，光学信息记录和再现设备1可以使记录层101适合于形成记录标记RM，也就是说，可以执行“用于记录信息的表面制备”。
更进一步地，通过将记录光束L2c会聚到记录层101中的目标位置上以显著增高该目标位置附近的温度，或者除了增高温度之外还保持照射该光，光学信息记录和再现设备1可以使光致聚合类型的光致聚合物变质(图4)。结果，变得能够形成高反射系数的记录标记RM以便记录信息。
因此，当将读取光束L2d照射到光学信息记录介质100上时，与没有形成记录标记RM的部分、即保持处于初始化状态的部分相比，光学信息记录和再现设备1可以检测到来自记录标记RM的明显更强的返回光束L3。换句话说，光学信息记录和再现设备1可以从光学信息记录介质100获得相当高SNR的再现信号，使得能够精确和稳定地再现信息。
更进一步地，在对于光学信息记录介质100以多层配置标记记录层的情况下，光学信息记录和再现设备1可以获得充足SNR的再现信号，这使得能够从各个层清楚地识别是否记录了记录标记RM(图7和图8)。
在此情况下，通过逐步地在“z”方向上(图1)移动记录光束L2c的焦点，光学信息记录和再现设备1可以执行体积式记录，在该体积式记录的情况下，在记录层101中配置多个标记记录层。从而，对于光学信息记录介质100的记录层101，无需预先形成用于记录标记的物理层，而光致聚合类型的光致聚合物必须均匀地存在于“z”方向上(图2)，与对由信号从金属压模向其转录的树脂和反射涂层配置成的记录层进行物理上分层的情况相比，这使得能够容易地制造光学信息记录介质。
总的来说，当记录正类型“μ”全息图时，在光致聚合类型的光致聚合物中形成全息图的光学信息记录和再现设备不执行初始化处理，并且通过在要记录信息的部分(即目标位置)上局部形成光的干涉边缘，仅在干涉边缘中光强度强的部分产生光致反应，并且将该干涉边缘记录为全息图。
在正类型“μ”全息图的情况下，当再现信息时，由于当照射读取光时再现光从全息图返回，并且没有在其它部分发生再现光，因此光学信息记录和再现设备可以识别出将“0”值和“1”值中的哪一个记录为信息。
更进一步地，在负类型“μ”全息图的情况下，光学信息记录和再现设备在光致聚合类型的光致聚合物中的整个信息记录区域上形成光的干涉边缘，并记录该干涉边缘以执行初始化处理，然后，通过将光局部会聚到要记录信息的部分(即目标位置)上，增高光致聚合类型的光致聚合物在目标位置的温度，并将该部分变质，以局部损坏全息图。
在负类型“μ”全息图的情况下，当再现信息时，由于当照射读取光时再现光从全息图返回，并且再现光几乎不从全息图被损坏的部分返回，因此光学信息记录和再现设备可以识别出将“0 ”值和“1”值中的哪一个记录为信息。
另一方面，在光学信息记录和再现设备1中，与使用全息图的情况相比，无需进行相当高精度的伺服控制以正确地生成光的干涉边缘，使配置简化。更进一步地，在使用全息图的情况下，为了正确区分信息的“0 ”值或“1”值，需要以高精确度对光学信息记录介质的光调整灵敏度。另一方面，在本发明的情况下，无需这样的调整，使得相对容易地制造光学信息记录介质100。
根据本发明的记录和再现信息的方式明显不同于采用正类型“μ”全息图的方法，在于：对于光学信息记录介质执行初始化处理，这样与采用正类型“μ”全息图的情况相比，有利之处在于，无需高精度的伺服控制，并且可以简化配置。
更进一步地，当与负类型“μ”全息图相比时，本发明明显不同之处在于：光致反应均匀地发生，也就是说，执行了预固化，并且不返回再现光，而是从记录光被照射以便记录信息的部分返回强的再现光。尤其是，本发明与采用负类型“μ”全息图的情况相比，有利之处在于：无需在初始化处理时形成需要先进控制等的全息图，并且在初始化处理时以及在记录和再现处理时可以使用不同波长的光。
例如，在使用照射波长与记录光束L2c和读取光束L2d相似的激光束的绿色激光器、蓝色激光器等作为初始化光源3的情况下，总的来说，由于高输出是困难的，因此很可能在初始化大区域中需要长的时间段。另一方面，在根据本发明的光学信息记录和再现设备1中，在记录层101进行反应的波长范围中，由于可以使用能够进行高输出的激光器作为初始化光源3，因此可以在相对短的时间段中初始化大的区域。
另一方面，已经提出利用双光子吸收来执行体积式记录的技术，在该技术下，正在开发可以稳定记录信息的记录介质，并且令人不期望地必须使用单脉冲高功率激光器诸如飞秒激光器，产生光学信息记录和再现设备的配置复杂的问题。
另一方面，使用半导体激光器等，根据本发明的光学信息记录和再现设备1可以具有与通用光盘设备相似的配置，而并不复杂，并且实际上可以确认通过使用光学信息记录介质100稳定地记录和再现记录标记RM的处理。
更进一步地，在使用体积式全息图记录信息时，产生如下问题：当进行多层记录时，难以抑制介质噪声的生成，并且难以处理主要使用的光致聚合物介质(记录介质)，并且由于必须使用由多个像素组成的空间调制设备、图像传感器等，因此光学信息记录和再现设备的配置变得复杂。另一方面，根据本发明的光学信息记录和再现设备1，原则上不会出现这些问题。
根据上述配置，通过预先对于具有由光致聚合类型的光致聚合物制成的记录层101的光学信息记录介质100执行初始化处理，将具有相对强的光强度的记录光束L2c会聚到记录层101中的目标位置上，并增高其温度以对记录标记RM进行记录，其后将具有相对弱的光强度的读取光束L2d会聚到目标位置上，并且接收由记录标记RM所反射的具有充足光量的返回光束L3，根据第一实施例的光学信息记录和再现设备1可以明确地对记录标记RM进行记录，并且可以稳定地读出记录标记RM。
(2)第二实施例
(2-1)光学信息记录和再现设备的配置
如图9所示，根据第二实施例的光学信息记录和再现设备20完全受控于与控制单元2(图1)对应的控制单元21，在图9中，由与图1的相应部分相同的附图标记来指定图9的各部分。
更进一步地，光学信息记录和再现设备20具有与光学信息记录和再现设备1(图1)几乎相同的配置。取代具有记录和再现光源10以及物镜13的光学拾取器5，光学信息记录和再现设备20包括具有记录和再现光源22以及物镜23的光学拾取器25，而不包括初始化光源3。
(2-2)光学信息记录介质的配置
另一方面，在第二实施例中，使用光学信息记录介质120而不是光学信息记录介质100。如图10A到图10C所示，该光学信息记录介质120将隔板124夹在基板122和123之间。结果，记录层121形成在隔板124中的内部空间124A中。因此，光学信息记录介质120作为整体充当光致聚合物介质。
由玻璃板以及第一实施例中的基板102和103来形成基板122和123，这可以使光以高比率透射通过。基板122和123中的每一个分别具有正方形板或矩形板的形态，其“x”方向的长度“dx”和“y”方向的长度“dy”分别被大致设定为30mm到80mm，并且“z”方向的厚度“t22”或“t23”被大致设定为1.1mm。
隔板124由聚乙烯对苯二甲酸酯(polyethylene terephthalate，PET)树脂形成，其“x”方向的长度“dx”和“y”方向的长度“dy”根据基板122和123分别被大致设定为30mm到80mm，并且其“z”方向的厚度“t21”被大致设定为0.5mm。此外，如图10A所示，隔板124具有内部空间124A，其中，矩形截面在“z”方向上被钻孔，换句话说，以矩形平行六面体的形状为核心。
在图11所示的初始化设备80中，由从初始化光源81照射的初始化光L21来初始化记录层121，其中在该记录层121上，液体材料M1(稍后描述)散布在夹在基板122和123之间的隔板124中的内部空间124A中。注意，对于初始化光源81，可以使用能够辐射充足光学功率的源，例如高压汞灯、高压金属卤化物灯、固态激光器、或半导体激光器，以及初始化光源3。
在记录层121中，均匀散布光致反应树脂，其包括有机金属化合物或无机金属化合物。当在初始化之前的状态照射光时，在照射光的部分执行记录层121中的光致反应树脂的光致聚合反应、光致交联反应、或光致聚合反应与光致交联反应两者(即光致反应，photoreaction)。结果，分子量增加；记录层121被硬化；并且折射率改变(下文中称为光致催化，photoreactivity)。
具体地说，记录层121是有机化合物，由丙烯酸酯单体(成对枯基苯酚环氧乙烷添加丙烯酸酯(p-cumylphenol ethyleneoxide additionacrylic acid ester))和氨基双功能丙烯酸低聚体(urethane bifunctionalacrylate oligomer)(重量比为40∶50)制成，其关于单体和低聚物的重量比为2％，其中，bis(η-2，4-环戊二烯-1-yl)-bis(2，6-二氟-3-(1H-吡咯-1-y1)-苯基)钛(Chiba specialty chemicalsIRGACTURE[商标]-784，称为Irg-784)被混合并在暗室下去除泡沫(下文中称为液体材料M1)，散布在夹在基板122和123之间的隔板124中的内部空间124A中，并由来自作为高压汞灯的初始化光源81的初始化光L21(波长：365nm，功率密度：30mW/cm2)照射60分钟。从而，记录层121被光学地硬化。
在这个初始化处理中，在整个记录层121中，由于光致反应完全以与第一实施例中的初始化处理(预固化)相似的方式发生，因此发生其中的树脂的光致反应。结果，基于内部空间124A的形态，以薄正方形板或薄矩形板的形状来形成记录层121。
从而，与由初始化光照射之前相比，记录层121的折射率完全改变。注意，当光学硬化时，记录层121几乎是透明的，并且能够以高比率透射所照射的光。
光学信息记录介质120作为整体形成为薄板，透射多数光，其中，记录层121中的树脂通过初始化处理进行光致聚合、光致交联、或光致聚合与光致交联两者的反应，并且所述光学信息记录介质120在记录层121中包括少量有机金属化合物。
(2-3)信息的记录和再现
接着，将说明第二实施例中的将信息记录到光学信息记录介质120的方式以及从光学信息记录介质120再现信息的方式。
当将信息记录到光学信息记录介质120时，如图12A所示，光学信息记录和再现设备20将记录光束L22c从图9中所示的记录和再现光源22会聚到记录层121的内部。在此情况下，光学信息记录和再现设备20控制图9所示的光学拾取器25在“x”方向、“y”方向、和“z”方向上的位置，并将图12A所示的记录光束L22c聚焦到记录层121中被作为目标的位置(即目标位置)上。
具体地说，光学信息记录和再现设备20从记录和再现光源22发射记录光L22c，并由数值孔径(NA)被设定为0.35的物镜23对其进行会聚，并将其照射到目标位置1秒钟作为照射时间，其中在所述光学信息记录和再现设备20中，目标位置被设定为距离记录层121的表面100μm深，所述记录光L22c包括波长被设定为402nm并且光学功率被设定为20mW的激光束。
如图12B所示，在再现信息时，光学信息记录和再现设备20从记录和再现光源22发射读取光束L22d，并且通过物镜23将其会聚到记录层121中的记录标记RM上，其中所述读取光束L22d的波长与记录光束L22c相同，并且其光学功率被设定为200μW。
此时，读取光束L22d被记录标记RM反射，并且变成返回光束L23。光学信息记录和再现设备20借助电荷耦合器件(CCD)的光接收元件15通过物镜23、分光器12等来检测返回光束L23。
如图13A所示，光接收元件15可以检测与图5A所示的第一实施例相似的具有高强度的返回光束L23。
考虑到通过记录光束L22c的会聚，局部增高记录层121中的目标位置附近的温度，因此，通过有机金属化合物的热致化学反应、或热致化学反应和光学反应两者来形成腔体。
还考虑到，在记录层121中，在通过将记录光束L22c会聚在包含有机金属化合物的树脂中来局部增高温度的部分中形成腔体，然后通过记录层121和腔体的材料之间的折射率的差，增大反射系数。
图14示出扫描电子显微镜(SEM)图像，其指示在记录层121中具有多个形成的记录标记RM的截面。在图14中发现，记录标记RM是球形或接近于球形的腔体。
此外，假定每一记录标记RM的边界面具有非弯曲的表面，因此，可以陡峭地改变折射率。结果，边界面可以具有高反射系数。
按照该方式，在记录层121中的目标位置附近，形成作为腔体的记录标记RM，并记录信息。注意，难以视觉上确认记录标记RM。
另一方面，如图13B所示，从没有对记录光RM进行记录的部分(即未记录部分)检测到感觉不到的返回光束L23：当从光学信息记录介质120再现信息时，按与第一实施例相同的方式，根据是否出现记录标记RM，光学信息记录和再现设备20的所检测到的返回光束L23的强度显著改变。
这表明，例如光学信息记录和再现设备20可以通过使代码“0”或“1”对应于是否出现记录标记RM来将信息记录到光学信息记录介质120上，并且，当再现信息时，可以在此时以高精确度检测是否在目标位置上记录了记录标记RM，即，代码“0”或“1”中的哪一个被记录作为信息。
按照该方式，通过由光学信息记录和再现设备20对于包含有机金属化合物并且预先进行光学硬化的记录层121来会聚记录光束L22c，并增高温度，光学信息记录介质120可以执行信息记录，其中形成所述信息的腔体的记录标记RM。此外，由于由光学信息记录和再现设备20将读取光束L22d照射到记录标记RM上，因此光学信息记录介质120可以执行信息再现，其中检测所述信息的具有高亮度的返回光束L23。
(2-4)多层记录中的再现
接着，与第一实施例的情况相似，对于光学信息记录介质120，通过逐步地改变目标位置在“z”方向上的位置来执行其中在三维方向上排列腔体的记录标记RM(体积式记录)的多层记录，并且测量来自各个记录标记RM的返回光束L23(即再现光)。
具体地说，使用光学信息记录和再现设备20，通过在“x”方向、“y”方向、和“z”方向上改变光学拾取器25的位置而在三维方向上改变记录层121中的目标位置，从而记录标记RM被记录在12层以上的层中。在此情况下，标记记录层中的“xy”平面中的记录标记RM之间的间隔被设定为3μm，而标记记录层之间的间隔被设定为22.5μm。
接着，使用光学信息记录和再现设备20，读取光束L22d被照射使得聚焦到光学信息记录介质120的各个标记记录层上，并且返回光束L23被检测到。具体地说，用于将信息在光学信息记录介质120上记录和再现的记录光束L22c和读取光束L22d的波长被设定为405nm；记录光束L22c的光学功率被设定为10mW；记录时间段被设定为2秒至5秒；读取光束L22d的光学功率被设定为1mW；物镜23的NA被设定为0.35。
图15A和图15B以及图16A和图16B分别示出在第二层(最接近于基板102的一侧)、第五层、第八层、以及第十一层中的返回光束L23的检测结果。
在图15A和图15B以及图16A和图16B中，与图7和图8相似，纵轴表示信号强度，横轴表示“x”方向上的位置，分别示出当在各个标记记录层中在“x”方向上移动读取光束L22d的焦点时信号强度的测量结果。
从图15A和图15B以及图16A和图16B可明显看出，在光学信息记录介质120中从第一层到第十二层的所有标记记录层中，在形成记录标记RM的部分与没有形成记录标记RM的部分(仅被初始化的部分)之间明显发生信号强度的差。
也就是说，在由光学信息记录和再现设备20在至少12层上配置标记记录层的情况下，光学信息记录介质120可以通过以下步骤获得期望的再现信号：将记录在各个层上的记录标记RM作为具有充足的必要信号强度的返回光束L23来检测出，这使得能够以高精确度检测记录标记RM是否出现，也就是说，“0”值或“1”值中的哪一个被记录作为信息。
(2-5)性能和效果
在上述配置中，根据第二实施例的光学信息记录和再现设备20通过将从记录和再现光源22发射的记录光束L22c会聚到目标位置并增高温度，在光学信息记录介质120中的包含有机金属化合物并且被预先光学硬化的记录层121中的目标位置附近形成腔体，改善折射率，并形成记录标记RM。
此外，光学信息记录和再现设备20将具有相对弱的光强度的读取光束L22d会聚到记录层121中的记录标记RM上，然后接收由记录标记RM所反射的具有强光强度的返回光束L23。
从而，由于记录层121预先被光学硬化，因此光学信息记录介质120可以在之前已经完成光致反应的状态下形成记录标记RM。
此外，由于构成记录层121的树脂包含有机金属化合物，因此光学信息记录介质120可以在仍然初始化的部分将光的反射系数保持为低，并可以通过会聚记录光束L22c、局部增高温度、使树脂变质、并形成腔体，从而形成高反射系数的记录标记RM。
此时，由于已经完成了记录层121中的光致反应，因此光学信息记录介质120能够可靠地增大目标位置附近的温度，而不导致光致反应率的改变或来源于出现光子模式而产生的热传导性的改变。
按照该方式，光学信息记录介质120可以使记录层121中的目标位置附近的温度高于构成记录层121的树脂的沸点，以生成腔体并可靠地形成记录标记RM。
从而，当在再现信息时从光学信息记录和再现设备20照射读取光束L22d时，与没有形成记录标记RM的部分相比，光学信息记录介质120可以检测到来自形成记录标记RM的部分的相当强的返回光束L23。换句话说，与根据第一实施例的光学信息记录介质100相似，光学信息记录介质120可以通过光学信息记录和再现设备20生成相当高SNR的再现信号，使得能够精确和稳定地再现信息。
此外，如图15A和图15B以及图16A和图16B所示，即使在至少12层上进行多层记录的情况下，光学信息记录介质120也可以使光学信息记录和再现设备20以高精度检索被记录在每一层中的记录标记RM是否出现。
在通过使两种类型的光束彼此干涉以在记录介质中形成微小全息图从而记录信息的所谓的正类型“μ”全息图记录和再现设备中，由于其配置的复杂性，存在很大限制，尤其是对于当进行记录和再现时的温度和湿度环境。因此，存在不等同于已经广泛使用的CD介质、DVD介质、或BD介质的限制。另一方面，在根据本发明的光学信息记录介质120中，与如此配置的光盘设备相比，光学信息记录和再现设备20的配置被大大简化，这可以大大降低在记录和再现时的限制，并且能够稳定地记录和再现信息。
在上述配置中，根据第二实施例的光学信息记录介质120可以通过将记录光束L22c会聚到目标位置并由光学信息记录和再现设备20增高温度来形成光学信息记录介质120中的包含有机金属化合物并且被预先光学硬化的记录层121中的目标位置附近的腔体，并形成改善了折射率的记录标记RM，并可以通过检测由记录标记RM反射的具有充足光量的返回光束L23来稳定地检索由是否出现记录标记RM所表示的信息。
(3)第三实施例
(3-1)光学信息记录和再现设备的配置
如图17所示，根据第三实施例的光学信息记录和再现设备30完全受控于与控制单元2(图1)对应的控制单元31，其中在图17中，由与图1的相应部分相同的附图标记来指示图17的各部分。
更进一步地，光学信息记录和再现设备30具有与光学信息记录和再现设备1(图1)几乎相同的配置。取代具有记录和再现光源10以及物镜13的光学拾取器5，光学信息记录和再现设备30包括具有记录和再现光源32以及物镜33的光学拾取器35，而不包括初始化光源3。
(3-2)光学信息记录介质的配置
在第三实施例中，使用光学信息记录介质130而不是光学信息记录介质100。如图18A和图18B所示，光学信息记录介质130在基板132上设置记录层131，并且作为整体充当光致聚合物介质。
由与第一实施例中的基板102和103相似的玻璃板形成基板132，它可以使光以高比率透射通过，并且基板132具有正方形板或矩形板的形态，其“x”方向的长度“dx”和“y”方向的长度“dy”分别被大致设定为30mm到80mm，并且“z”方向的厚度“t32”被大致设定为0.6mm。
在制造阶段，稍后涉及的液体材料M2被散布在基板132上。通过与第二实施例相似的如图11所示的初始化设备80，通过从初始化光源81发射的初始化光L31来初始化记录层131。
具体地说，通过以下步骤制成记录层131：将1％的重量比率的作为有机金属化合物的Irg-784混合到紫外线固化树脂(Sony chemical06A32X-5)中并在暗室中去除泡沫(下文中称为液体材料M2)，然后，以厚度“t31”被设定为500μm的方式将其散布在基板132上，并通过从高压汞灯的初始化光源81照射L31(波长：365nm，功率密度：300mW/cm2)20秒来光学硬化。
在这个初始化处理中，在整个记录层131中，由于光致反应以完全与第一实施例中的初始化处理(预固化)相似的方式发生，因此内部地发生树脂的光致聚合反应、或光致交联反应、或光致聚合反应与光致交联反应两者。结果，与在通过初始化光进行照射之前相比，记录层131的折射率完全改变。注意，当被光学硬化时，记录层131几乎透明，并且可以以高比率透射所照射的光。
与第二实施例中的光学信息记录介质120相似，光学信息记录介质130作为整体形成为薄板，透射多数光，其中，记录层131中的树脂进行光致反应，并且所述光学信息记录介质130在记录层131中包括少量有机金属化合物。
(3-3)信息的记录和再现
接着，将说明第三实施例中的将信息记录到光学信息记录介质130上的方式以及从光学信息记录介质130再现信息的方式。
当将信息记录到光学信息记录介质130上时，如图19A所示，光学信息记录和再现设备30将来自图17中所示的记录和再现光源32的记录光束L32c会聚到记录层131的内部。在此情况下，光学信息记录和再现设备30控制图17所示的光学拾取器35在“x”方向、“y”方向、和“z”方向上的位置，并使图19A所示的记录光束L32c聚焦到记录层131中被作为目标的位置(即目标位置)上。
具体地说，光学信息记录和再现设备30从记录和再现光源32发射记录光束L32c，由NA被设定为0.35的物镜33对其进行会聚，并将其照射到目标位置1秒作为照射时间，其中在所述光学信息记录和再现设备30中，目标位置被设定为距离记录层131的表面100μm深，并且所述记录光束L32c包括波长被设定为402nm并且光学功率被设定为20mW的激光束。
在再现信息时，光学信息记录和再现设备30从记录和再现光源32发射读取光束L32d，并且借助物镜33将其会聚到记录层131中的记录标记RM上，其中所述读取光束L32d的波长与记录光束L32c的相同，并且其光学功率为3mW。
此时，读取光束L32d被记录标记RM反射，并且变成返回光束L33。光学信息记录和再现设备30借助光接收元件15来检测通过物镜33、分光器12等的返回光束L33。
如图20A所示，光接收元件15可以检测具有与图5A所示的第一实施例以及图13A所示的第二实施例相似的高强度的返回光束L33。
考虑通过记录光束L32c的会聚来局部增高记录层131中的目标位置附近的温度，因此，按照与记录层121相同的方式来形成腔体，并且考虑通过记录层131和腔体的材料之间的折射率的差来改善反射系数。
按照该方式，在记录层131中的目标位置附近，按照与第二实施例相同的方式，形成反射系数局部地高于周围的腔体的记录标记RM，并记录信息。注意，难以在视觉上确认所述记录标记RM。
另一方面，如图20B所示，从没有对记录光RM进行记录的部分(即未记录部分)检测到感觉不到的返回光束L33：当从光学信息记录介质130再现信息时，按照与第一和第二实施例相同的方式，根据是否出现记录标记RM，光学信息记录和再现设备30的返回光束L33的所检测的强度显著地改变。
按照该方式，通过借助光学信息记录介质130来会聚记录光束L32c，并且对于包含有机金属化合物并被预先光学硬化的记录层131增高温度，光学信息记录和再现设备30可以执行信息记录，其中形成所述信息的腔体的记录标记RM。此外，通过将读取光束L32d照射到记录标记RM上，光学信息记录和再现设备30可以执行信息再现，其中检测到所述信息的具有高亮度的返回光束L33。
(3-4)与其它光学信息记录介质的比较
接着，为了与光学信息记录介质130进行比较，在光学信息记录和再现设备30中，使用光学信息记录介质140来执行信息的记录和再现。该光学信息记录介质140在基板132上设置记录层141，并且作为整体充当光致聚合物介质。
通过从高压汞灯的初始化光源81照射初始化光L31(波长：365nm，功率密度：300mW/cm2)20秒，光学地硬化记录层141，其中所述记录层141是通过混合了紫外线固化树脂(Sony chemical06A32X-5)，在暗室中去除泡沫(下文中称为液体材料M3)，并且以厚度“t31”为500μm的方式将其散布在基板132上制成的。
感知紫外线波长的光致聚合引发剂被包括在记录层141的紫外线固化树脂中。因此，记录层141在上述条件下被快速地光学硬化。注意，记录层141中的光致聚合引发剂既不包含有机金属化合物也不包含无机金属化合物。
接着，在光学信息记录和再现设备30中，使用光学信息记录介质140，按照与上述光学信息记录介质130相同的方式执行信息的记录和再现。
也就是说，光学信息记录和再现设备30从记录和再现光源32发射记录光束L32c，由NA被设定为0.35的物镜33对其进行会聚，并将其照射到目标位置1秒作为照射时间，其中在所述光学信息记录和再现设备30中，目标位置被设定为距离记录层141的表面100μm深，所述记录光束L32c包括波长被设定为402nm并且光学功率被设定为20mW的激光束。
在再现信息时，光学信息记录和再现设备30从记录和再现光源32发射读取光束L32d，并且借助物镜33将其会聚到记录层141中的目标位置上，其中所述读取光束L32d的波长与记录光束L32c相同，并且其光学功率被设定为3mW。
然而，在此情况下，作为图21A所示的通过光接收元件15接收光的结果，从目标位置获得感觉不到的返回光束L33。此外，如图21B所示，还从除了目标位置、即会聚记录光束L32c的部分之外的其他部分获得感觉不到的返回光束L33。
从接收光的这种结果中发现：有效记录标记RM没有形成在光学信息记录介质140中。
比较光学信息记录介质130和140，考虑到记录标记RM的形成来源于通过记录光束L32c的热量来使包含有机金属化合物或无机金属化合物的树脂变质。
出于上述原因，具有其中不包含有机金属化合物或无机金属化合物的记录层141的光学信息记录介质140不能对于光学信息记录和再现设备30有效地充当信息的记录介质。
(3-5)操作和效果
在上述配置中，根据第三实施例的光学信息记录和再现设备30通过将从记录和再现光源32发射的记录光束L32c会聚到目标位置并增高温度，对于光学信息记录介质130中包含有机金属化合物并且预先被光学硬化的记录层131在目标位置附近形成腔体，形成目标位置附近的腔体，改善折射率，并且形成记录标记RM。
此外，光学信息记录和再现设备30将具有相对弱的光强度的读取光束L32d会聚到光学信息记录介质的记录层131中的目标位置上，然后接收由记录标记RM所反射的具有强光强度的返回光束L33。
从而，与第二实施例中的光学信息记录介质120相似，由于记录层131预先被光学硬化，因此光学信息记录介质130可以在之前已经完成光致反应的状态下形成记录标记RM。
更进一步地，与光学信息记录介质120相似，由于构成记录层131的树脂包括有机金属化合物，因此光学信息记录介质130可以在仍然初始化的部分将光的反射系数保持为低，并可以通过会聚记录光束L32c、局部增高温度、使树脂变质、并形成腔体，来形成高反射系数的记录标记RM。
此时，由于已经完成记录层131中的光致反应，因此光学信息记录介质130能够可靠地增高目标位置附近的温度，而不导致光致反应率的改变或来源于出现光子模式而产生的热传导性的改变。
按照该方式，光学信息记录介质130可以使记录层131的目标位置附近的温度高于构成记录层131的树脂的沸点，以便生成腔体并能够可靠地形成记录标记RM。
从而，当在再现信息时从光学信息记录和再现设备30照射读取光束L32d时，与没有形成记录标记RM的部分相比，光学信息记录介质130可以检测到来自形成记录标记RM的相当强的返回光束L33。换句话说，与第一实施例中的光学信息记录介质100相似，光学信息记录介质130可以通过光学信息记录和再现设备30生成相当高SNR的再现信号，使得能够精确和稳定地再现信息。
在使用光学信息记录介质140用于对比的情况下，由于在既不包含有机金属化合物也不包含无机金属化合物的记录层141中没有形成有效记录标记RM，因此发现：记录标记RM肯定是通过对于有机金属化合物或无机金属化合物会聚记录光束L32c来增高温度或热破坏而产生的。
在上述配置中，根据第三实施例的光学信息记录介质130可以通过由光学信息记录和再现设备30将记录光束L32c会聚到目标位置并增高温度，而在光学信息记录介质130中包含有机金属化合物并且被预先光学硬化的记录层131中的目标位置附近形成腔体，可以形成折射率改善的记录标记RM，并且可以通过检测由记录标记RM反射的具有充足光量的返回光束L33来稳定地检索由是否出现记录标记RM所表示的信息。
(4)第四实施例
(4-1)光学信息记录和再现设备的配置
在第四实施例中，由于按照与第二实施例相同的方式使用光学信息记录和再现设备20，因此将省略对其的说明。
(4-2)光学信息记录介质的配置
另一方面，在第四实施例中，使用光学信息记录介质150而不是光学信息记录介质120。光学信息记录介质150将隔板124夹在基板122和123之间。结果，记录层151形成在隔板124中的内部空间124A中。因此，光学信息记录介质作为整体充当光致聚合物介质。
在制造阶段，由从如图11所示的初始化设备80中的初始化光源81照射的初始化光L51来初始化记录层151，在所述记录层151上，稍后涉及的液体材料M4被散布在夹在基板122和123之间的隔板124中的内部空间124A中。
在记录层151中，按照与第二实施例的记录层121相同的方式，均匀散布包括有机金属化合物或无机金属化合物的光致反应树脂。记录层151具有以下特性：通过在初始化之前的状态下由光照射的区域中的光致反应树脂的光致反应，分子量增大，然后被硬化，从而折射率相应地改变。
具体地说，通过以下来制成记录层151：混合丙烯酸酯单体(成对枯基苯酚环氧乙烷添加丙烯酸酯(p-cumylphenol ethyleneoxideaddition acrylic acid ester))和氨基双功能丙烯酸低聚体(urethanebifunctional acrylate oligomer)(重量比为40∶60)；以及1-羟基-1-环己基苯酮(Irg-184)，其关于单体和低聚体的重量比是1％，以及TiO2/H2PtCl6(摩尔比为10∶1)作为无机金属化合物，其关于单体和低聚体的重量比是1％，并且粒度是20nm或更少，并在暗室去除泡沫(下文中称为液体材料M4)，散布在夹在基板122和123之间的隔板124中的内部空间124A中，并由来自作为高压汞灯的初始化光源81的初始化光L51(波长：365nm，功率密度：300mW/cm2)照射20秒，并且被光学地硬化。
在这个初始化处理中，在整个记录层151中，由于光致反应完全以与第一实施例中的初始化处理(预固化)相似的方式发生，因此在内部发生树脂的光致聚合反应、光致交联反应、或光致聚合反应和光致交联反应两者。结果，与由初始化光照射之前相比，记录层151的折射率完全改变。注意，当光学硬化时，记录层151几乎透明，并且能够以高比率透射所照射的光。
光学信息记录介质150具有与第二实施例中的光学信息记录介质120部分相似的配置，并且作为整体形成为薄板，透射多数光，并且在记录层151中包括少量无机金属化合物，其中，记录层151中的树脂通过初始化处理进行光致反应。
(4-3)信息的记录和再现
接着，将说明第四实施例中的将信息记录到光学信息记录介质150的方式以及从光学信息记录介质150再现信息的方式。
注意，与第二实施例中的光学信息记录介质120相似，由于在制造阶段已经通过光学硬化完成对于光学信息记录介质150的根据第一实施例的初始化处理，因此无需再次执行初始化处理。
当将信息记录到光学信息记录介质150上时，如图12A所示，光学信息记录和再现设备20将来自图9中所示的记录和再现光源22的记录光束L52c会聚到记录层151的内部。在此情况下，光学信息记录和再现设备1控制图9所示的光学拾取器25在“x”方向、“y”方向、和“z”方向上的位置，并使图12A所示的记录光束L52c聚焦到记录层151中被作为目标的位置(即目标位置)上。
具体地说，光学信息记录和再现设备20从记录和再现光源22发射记录光束L52c，由NA被设定为0.35的物镜23对其进行会聚，并将其照射到目标位置2秒作为照射时间，其中在所述光学信息记录和再现设备20中，目标位置被设定为距离记录层151的表面100μm深，所述记录光束L52c包括波长被设定为402nm并且光学功率被设定为20mW的激光束。
在再现信息时，光学信息记录和再现设备20从记录和再现光源22发射读取光束L52d，借助物镜23将其会聚到记录层151中的记录标记RM上，其中所述读取光束L52d的波长与记录光束L52c的相同，并且其光学功率被设定为600μW。
此时，读取光束L52d被记录标记RM反射，并且变成返回光束L53。光学信息记录和再现设备20借助光接收元件15，通过物镜23、分光器12等来检测返回光束L53。
如图22A所示，光接收元件15可以检测具有与图5A所示的第一实施例和图13A所示的第二实施例相似的高强度的返回光束L53。
另一方面，如图22B所示，从没有对记录光RM进行记录的部分(即未记录部分)检测到感觉不到的返回光束L53：当从光学信息记录介质150再现信息时，按与第一实施例至第三实施例相同的方式，根据是否出现记录标记RM，光学信息记录和再现设备20的返回光束L53的所检测到的强度显著改变。
按照该方式，通过对于包含无机金属化合物并预先被光学硬化的记录层151，借助光学信息记录介质150来会聚记录光束L52c，并增高温度，按照与第一实施例至第三实施例相同的方式，光学信息记录和再现设备20可以执行信息记录，其中形成该信息的腔体的记录标记RM。此外，通过将读取光束L52d照射到光学信息记录介质150的记录标记RM上，光学信息记录和再现设备20可以执行信息再现，其中检测到该信息的具有高亮度的返回光束L53。
(4-4)操作和效果
在上述配置中，根据第四实施例的光学信息记录和再现设备20通过将从记录和再现光源22发射的记录光束L52c会聚到目标位置并增高温度，对于光学信息记录介质150中包含无机金属化合物并且被预先光学硬化的记录层151，在目标位置附近形成腔体，改善折射率，并形成记录标记RM。
此外，光学信息记录和再现设备20将具有相对弱的光强度的读取光束L52d会聚到记录层151中的目标位置上，然后接收由记录标记RM所反射的具有强光强度的返回光束L53。
从而，与光学信息记录介质120相似，由于记录层151预先被光学硬化，因此光学信息记录介质150可以在之前已经完成光致反应的状态下形成记录标记RM。当记录光束L52c被会聚到记录层151中的目标位置附近时，肯定会造成无机金属化合物的热破坏。从而，光学信息记录介质150可以形成腔体，并局部提高光的折射率，即形成记录标记RM。
为此，当由光学信息记录和再现设备20照射读取光束L22d时，与没有形成记录标记RM的部分相比，光学信息记录介质150可以检测到来自记录标记RM的相当强的返回光束L53。换句话说，与第一实施例至第三实施例相似，光学信息记录介质150可以通过光学信息记录和再现设备20生成相当高SNR的再现信号，使得能够精确和稳定地再现信息。
在上述配置中，与第二实施例和第三实施例相似，根据第四实施例的光学信息记录介质150可以通过由光学信息记录和再现设备20将记录光束L52c会聚到目标位置上并增高温度来形成包含无机金属化合物并预先被光学硬化的记录层151中的目标位置附近的腔体，并能够形成折射率改善的记录标记RM，并可以通过检测由记录标记RM反射的具有充足光量的返回光束L53来稳定地检索由是否出现记录标记RM表示的信息。
(5)其它实施例
在上述实施例中，由光致聚合树脂来配置光学信息记录介质120、130、和150的记录层121、131、和151，所述光致聚合树脂包括自由基致聚合(radical polymerization)化合物以及光致聚合引发剂，所述光致聚合引发剂包括有机金属化合物、无机金属化合物、或有机金属化合物和无机金属化合物两者，然而，本发明不限于此，可以由其它化合物来配置记录层121、131和151。
作为配置记录层121、131和151的光致聚合树脂的构成材料，总的来说，考虑可以被光致聚合的化合物，除此而外，可以采用用于执行光致聚合的粘合剂聚合物(binder polymer)、低聚体、引发剂，进一步地，根据需要可以添加光敏化染料。
作为可以被光致聚合的化合物，主要包括：丙烯酸、丙烯酸酯、以及氨基丙烯酸盐(amide acrylate)的衍生物，以及苯乙烯和乙烯基萘的衍生物等，它们是用于自由基致聚合反应的单体。更进一步地，可以采用在氨基结构中包括丙烯酸单体的化合物。
更进一步地，作为上述单体，可以采用以卤素原子来替换氢原子的衍生物。
另一方面，作为可以根据需要添加的粘合剂化合物，存在乙二醇、丙三醇及其衍生物、多羟基酒精、邻苯二甲酸酯及其衍生物、萘二甲酸(naphthalenedicarboxylic acid)及其衍生物、磷酸酯及其衍生物、脂肪酸二酯及其衍生物，它们是可以用作可塑剂的化合物。
更进一步地，作为引发剂类型的光致聚合引发剂，除了bis(2，4-环戊二烯-1-yl)bis[2，6-二氟-3-(1H吡咯1 y1)-苯基]钛(CibaChemicals Irg-784)之外，存在2，2-二甲氧基-1，2-二苯乙烷-1-on，2-苯甲基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉代苯基)-丁酮-1、1-羟基环己基-苯基-酮，它们是用于自由基致聚合的有机化合物。作为此时使用的光致聚合引发剂，期望能够在记录信息之后在后置处理中任意分解的化合物。
更进一步地，作为光敏化染料，存在青色素类型染料、香豆素类型染料以及喹啉类型染料。
更进一步地，在上述第一实施例中，在初始化处理中(图3A)，作为平行光的初始化光L1被照射到光学信息记录介质100上，然而，本发明不限于此，并且作为扩散光或收敛光的初始化光L1可以被照射到光学信息记录介质100上。这也相同地应用于第二实施例至第四实施例中的初始化光源81。
更进一步地，在上述第一实施例中，用于初始化光学信息记录介质100的初始化光L1、用于将信息记录到光学信息记录介质100的记录光束L2c、以及用于从光学信息记录介质100再现信息的读取光束L2d的波长被统一为532nm，然而，本发明不限于此，可以采用这样的配置：记录光束L2c和读取光束L2d的波长被统一，而初始化光L1的波长被设定为与其不同，或采用这样的配置：初始化光L1、记录光束L2c、和读取光束L2d的波长被设定为彼此不同。
在此情况下，期望初始化光L1具有适合于在配置记录层101的光致聚合类型的光致聚合物中的光致化学反应时的灵敏度的波长，记录光束L2c具有由于热传导而导致增高温度或者波束可以被容易地吸收的波长，读取光束L2d具有可以获得最高分辨率的波长。此时，期望物镜13(图1)的NA等根据记录光束L2c和读取光束L2d的波长而被任意调整，更进一步地，在记录信息和再现信息时，可以交换地使用对于记录光束L2c和读取光束L2d最优的两个物镜。
更进一步地，对于配置记录层101的光致聚合类型的光致聚合物，其成分等可以被任意调整，从而可以在初始化光L1、记录光束L2c、和读取光束L2d的波长组合下获得最期望的特性。
更进一步地，在第二实施例至第四实施例中，从读取和再现光源22和32发射的记录光束L22c、L32c、和L52c以及读取光束L22d、L32d、和L52d的波长被设定为402nm，然而，可以使用其他波长，使得通过高效地增高记录层121、131和151中的目标位置附近的温度来合适地形成腔体。
更进一步地，在上述第一实施例中，分别从光学信息记录介质100的基板102一侧照射初始化光L1、记录光束L2c、和读取光束L2d，然而，本发明不限于此，可以从任何一侧照射各个光或光束，例如从基板103一侧照射初始化光L1。这也相同地适用于第二实施例至第四实施例中的初始化光源81。
更进一步地，在上述第一实施例中，记录层101的厚度“t1”(图2)被大致设定为0.3mm，标记记录层中的记录标记RM之间的间隔被设定为3μm，并且标记记录层之间的间隔被大致设定为15μm，层叠了17层，然而，本发明不限于此，记录层101的厚度“t1”可以被大致设定为1.0mm，标记记录层中的记录标记RM之间的间隔可以被设定为5μm，标记记录层之间的间隔可以被大致设定为20μm，并且可以层叠50层，也就是说，可以根据记录层101的厚度“t1”、形成在记录层101中的记录标记RM的尺寸、光致聚合类型的光致聚合物的各种光学特性、以及物镜13的光学特性等来任意调整各个值。
更进一步地，在上述第二实施例至第四实施例中，记录层121、131、和151形成记录标记RM，然而，本发明不限于此，与第一实施例相似，通过适当地改变“xy”平面内的目标位置，形成在该平面中排列记录标记RM的标记记录层。此外，通过逐渐改变目标位置在“z”方向上的位置(即距表面的深度)，多分层地形成记录标记。在此情况下，根据将要形成的层的数量来适当地调整记录层121、131、和151的厚度“t21”和“t31”。
更进一步地，在上述第一实施例中，光学信息记录介质100被固定在台4上，通过在“x”方向、“y”方向、和“z”方向上移动光学拾取器5，通过将记录层101中的任意位置设定为目标位置来形成记录标记RM，然而，本发明不限于此，通过将光学信息记录介质100配置为光盘(例如致密盘(CD)或数字多功能盘(DVD))，可以通过驱动以旋转光盘并在“x”方向和“z”方向上移动光拾取器5来记录和再现信息。在此情况下，期望在记录层101和基板102的边界形成由槽或坑配置成的轨道，以执行寻轨控制、聚焦控制等。这也相同地适用于第二实施例至第四实施例。
更进一步地，在上述实施例中，光学信息记录介质100的记录层101具有正方形板或矩形板的形态，它的一边被大致设定为30mm至80mm，并且它的厚度“t1”被大致设定为0.3mm至1mm，然而，本发明不限于此，可以采用任意尺寸，或可以采用各种外形，例如各种尺寸的矩形固体或盘。在此情况下，期望考虑记录光束L2c和读取光束L2d的透射率等来确定“z”方向上的厚度“t1”。这也相同地适用于第二实施例至第四实施例。
从而，基板102和103的外形不限于正方形板或矩形板，可以根据记录层101的外形来采用各种外形。更进一步地，基板102和103的材料不限于玻璃，而可以是聚碳酸酯等，并且可以采用任何材料，只要能够以高透射率来透射初始化光L1、记录光束L2c、读取光束L2d、以及返回光束L3就可以。更进一步地，在仅使用记录层101自身就能够获得期望的强度的情况下，基板102和103可以从光学信息记录介质100中省略。这也相同地适用于第二实施例至第四实施例。
更进一步地，在上述实施例中，由记录层120、130、和150作为记录层来配置光学信息记录介质121、131、和151，然而，本发明不限于此，可以由其它各种配置的记录层来配置光学信息记录介质。
本发明可以应用于这样的光盘设备，所述光盘设备将诸如视频内容、音频内容之类的大量信息记录到记录介质(例如光盘)，并从记录介质再现所述大量信息。
本领域技术人员应理解，只要在所附权利要求或其等同物的范围内，可以根据设计需求以及其它因素，发生各种变型、组合、子组合、和替换。

Claims (5)

1.一种光学信息记录介质的记录/再现方法，所述光学信息记录介质包括记录层，该记录层由具有光致聚合特性、或光致交联特性、或光致聚合特性和光致交联特性两者的树脂制成，
其特征在于，
所述光学信息记录介质的记录/再现方法包括如下步骤：
在记录信息时，在照射预定初始化光并且所述树脂硬化之后，增高记录光的焦点附近的温度，以形成作为记录标记的腔体；以及
在再现信息时，基于根据预定读取光的照射而返回的光来再现所述信息。
2.如权利要求1所述的光学信息记录介质的记录/再现方法，其中，
所述记录层在其树脂中包含有机金属化合物、无机金属化合物、或有机金属化合物和无机金属化合物两者。
3.如权利要求2所述的光学信息记录介质的记录/再现方法，其中，
当在记录所述信息时会聚所述记录光时，所述记录层通过所述有机金属化合物、所述无机金属化合物、或所述有机金属化合物和所述无机金属化合物两者进行光致化学反应、或光致化学反应和热致化学反应两者，从而形成所述腔体。
4.如权利要求2所述的光学信息记录介质的记录/再现方法，其中，
当所述有机金属化合物、所述无机金属化合物、或所述有机金属化合物和所述无机金属化合物两者通过所述初始化光而被变质，然后在记录信息时会聚所述记录光时，所述记录层通过被变质后的所述有机金属化合物、所述无机金属化合物、或所述有机金属化合物和所述无机金属化合物两者进行光致化学反应、或光致化学反应和热致化学反应两者，从而形成所述腔体。
5.如权利要求1所述的光学信息记录介质的记录/再现方法，其中，
通过改变所述记录光的会聚位置并且在所述记录层上记录所述信息，从而在三维方向上排列形成多个腔体。
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