JP4136713B2 - Multilayer recording medium and multilayer recording system - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、書き込み又は書き換え可能な多層記録媒体及びそれを用いて書き込み又は書き換えを行う多層記録システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年の光ディスクの大容量化は、主に記録波長の短波長化と対物レンズの高NA化による最短記録波長の改善による記録面密度の向上により成し遂げられてきた。これに対し、光の透過性を利用して、記録媒体全体を有効利用し大容量記録を成し遂げようとする試みは、ホログラムメモリーに端を発し、ビット記録による3次元光記録へと続いてきた。
【0003】
ビット記録による3次元光記録は、現用の記録層が1層の光記録に比較し、深さ方向に多層化した分だけ大容量化が可能であり、現状の100倍を越える大容量記録の実現が期待されている。深さ方向に多重に記録するには、基本的に同一の性質を持った多重化された記録層の、意図した層にのみ書き込んだり、読み出したりすることが必要となる。したがって、何らかの非線形性を導入し選択性を付与することが必要となる。
【0004】
この非線形性を付与する方法のひとつとして、2光子吸収反応を利用した書き込みが挙げられる。通常の吸収過程は、吸収帯のエネルギーに対応した1光子吸収過程であるが、この半分のエネルギーを持つ光子2つを同時に吸収する2光子吸収過程によっても同様の反応を起こすことが可能である。この2光子吸収過程の特徴は、吸収量が光強度(エネルギー密度)の2乗に比例することで、この結果として、光のエネルギー密度が高まる書き込み光の焦点近傍でのみ吸収が起こる。しかし、2光子吸収過程は、1光子吸収過程に比べ一般に著しく確率が低く、競合する1光子吸収の影響を避けるため、これまでこれらの実験は、暗室内で行われてきた(例えば、非特許文献1参照。)。
【0005】
また、記録層に用いる材料によっては、消去と書き込みのサイクルの可能なものが知られている。しかし、1光子での書き込みに比較して、2光子吸収過程の反応確率は低く、書き込み情報の保持のため、やはり暗室内の実験レベルで行われていた。消去の過程においても、2光子吸収過程を利用し、特定の書き込みビットのみを消去可能であることが示されているが、書き込みとは異なる波長の短パルス光源が必要とされ、大型かつ高価な短パルス光源が2波長分必要となるなど、装置の小型化や普及の妨げとなっている(例えば、非特許文献2参照。)。
【0006】
【非特許文献1】
ヨシマサ・カワタ(Yoshimasa Kawata)ら著、「アプライド・オプティクス(Applied Optics)」、(米国)、1995年、34巻、20号、p.4105−4110
【非特許文献2】
トリウミ(A. Toriumi)ら著、「オプティクス・レターズ(Optics Letters)」、(米国)、1998年、23巻、24号、p.1924−1926
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、2光子吸収反応を利用した多層記録方法においては、1光子吸収反応を回避するために、暗室レベルの環境が必要であり、一般的な使用環境での記録及び記録情報の保持が困難であった。さらに、書き換え可能なタイプでは記録用と消去用に大型かつ高価な短パルス光源が2波長分必要とされ、装置の小型化やコストの点でも問題があった。
【0008】
本発明は、かかる点に対処してなされたもので、長期保存性に優れ、S/N比の高いデータ記録が可能な多層記録媒体及び多層記録システムを提供することを目的とする。
【0009】
また、本発明は、消去用短パルス光源が不要な書き換え可能な多層記録媒体及び多層記録システムを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
発明の多層記録媒体は、少なくとも2層以上の記録層を備え、前記記録層に多光子吸収過程による記録を行う多層記録媒体において、前記各記録層は、少なくとも一方の面にグルーブおよびランドが形成されており、前記記録層に対して外部からの1光子吸収の起こる波長域光を遮断する遮断層を備えたことを特徴とする。
また、本発明の他の多層記録媒体は、少なくとも2層以上の記録層を備え、前記記録層に多光子吸収過程による記録を行う多層記録媒体において、少なくとも一方の面に前記各記録層が設けられた記録層保持基板を備え、前記記録層保持基板は、前記各記録層が設けられた面にグルーブおよびランドが形成されており、前記記録層に対して外部からの1光子吸収の起こる波長域光を遮断する遮断層を備えたことを特徴とする。
【0011】
ここで述べる多層記録媒体とは、深さ方向に多重化された記録層を有する記録媒体で、物理的に多層構造を有している必要はない。例えば、媒体の構造としては、均一な材質であっても、例えば光等の方法によりフォーマットが施されることにより、深さ方向に多重化された記録層を有していればここで述べる多層記録媒体の範疇に含まれる。
【0012】
記録層の記録材料は、記録に用いる多光子吸収過程の他に、1光子吸収過程の記録および記録材料によっては消去過程を有している。この1光子吸収過程は、多光子吸収過程に比べ一般に感度が高く、記録の安定性を確保するためには、1光子吸収過程による反応を十分に抑制する必要がある。本発明では、1光子吸収過程を抑制する方法として、1光子吸収の起こる波長域を遮断することにより、記録媒体内の記録層を1光子吸収の起こる波長域の光の曝露より保護し、多光子吸収過程による記録情報の安定性を計っている。記録に対応する1光子吸収帯域を遮断することにより、記録前後の記録性へのかぶりを防止し、良好なS/N比を保つことが可能となる。消去に対応する1光子吸収帯域を遮断することにより、記録マークの退色を防止することができ、良好な記録情報の保存特性を得ることができる。
【0013】
この場合、多光子吸収過程に対応する波長域光を透過し、1光子吸収の起こる波長域光を反射するよう設計された誘電体多層膜を含むことが好ましい
【0014】
誘電体多層膜は、異なる屈折率を有する2層以上の膜よりなり、反射する波長域を制御する構造を指す。蒸着若しくは塗布等により形成される。
【0015】
この場合、遮断層が、1光子吸収の起こる波長域光を吸収する色素を含有する吸収層を含むことが好ましい
【0016】
吸収層は、遮断する波長域光を吸収する吸収色素を樹脂中に分散させてなるもので、コーティング等により専用に設ける場合に限らず、媒体中の記録層や記録層間を隔てる中間層等の媒体を構成する層に吸収色素を含有させて吸収層としてもよい。なお、遮断する波長域光を反射する誘電体多層膜と組み合わせた構成も可能である。
【0017】
この場合、遮断層が媒体表面に形成されていることが好ましい
媒体表面の遮断層は、1光子吸収の起こる波長域を吸収するものでも、反射するものでも、媒体内部に当該波長域の光を透過しなければ何れの方法でもよい。複数の波長帯を遮断する場合には、それぞれの波長帯に対応する複数のコーティングにより構成することも可能であり、反射コーティングと吸収コーティングの組み合わせでもよい。
【0018】
この場合、多光子吸収過程によって消去に対応する1光子吸収帯域の蛍光を発光する蛍光層を備えたことが好ましい
この場合、蛍光層が、多光子吸収過程によって消去に対応する1光子吸収帯域の蛍光を発光する蛍光色素を含有することが好ましい
【0019】
蛍光層ないし蛍光色素の備える条件は、1.書き込みに用いるレーザーにより2光子吸収過程により励起可能、2.記録層の記録材料を1光子吸収過程により消去可能な波長域の蛍光を発する、の2つである。この蛍光層は、2光子吸収により励起されるので、書き込み光の集光点でのみ励起される(2光子吸収の確率は光の強度の2乗に比例する)ので、他の層に書き込みを行っているときには励起されず、蛍光層を書き込み光でスキャンしているときのみ励起される。すなわち、蛍光層からの蛍光は、書き込み光により制御可能である。本発明の多層記録媒体は、外部からの1光子吸収過程により消去可能な波長域の光は遮断されているが、蛍光層があることにより、必要なときのみ(消去動作時のみ)書き込み光により励起し、記録層の消去を行うことができる。
【0020】
この場合、蛍光層が発光する蛍光を反射し、多光子吸収過程に対応する波長域光を透過する蛍光反射層を備えたことが好ましい
この場合、蛍光反射層が誘電体多層膜からなることが好ましい
【0021】
これにより、消去動作時に蛍光層が発する蛍光を蛍光反射層によって反射することによって媒体内に閉じ込めることができ、蛍光を消去光として効率よく用いることが可能となる。
【0022】
この場合、少なくとも1層の記録層と蛍光層と蛍光反射層の組み合せよりなる記録層群を複数有することが好ましい
ここで述べる記録層群は、少なくとも1層の記録層と、記録層の消去動作のための蛍光層と、記録層と蛍光層の構造内に消去に用いる蛍光を閉じこめる蛍光反射層の組み合わせを指す。記録層は1層でも、複数でも目的に応じた設定が可能である。これにより、記録層群ごとの消去が可能となる。
【0023】
本発明の多層記録システム上記の多層記録媒体に対して、多光子吸収の起こる記録用光源を用いて前記記録層に書き込みを行なうことを特徴とする。
これにより、上記の多層記録媒体に対して、多光子吸収過程による記録を良好に行うことが可能となる。
【0024】
また、本発明の他の多層記録システム上記の多層記録媒体に対して、記録時に多光子吸収の起こる記録用光源を用いて記録層に書き込みを行ない、消去時に記録用光源を用いて蛍光層から蛍光を発光させ記録層の記録情報の消去を行なうことを特徴とする。
【0026】
多層記録媒体が蛍光反射層を備えた場合には、記録用とは別に消去用の光源を要することなく、記録用光源のみで記録情報を消去することが可能となり、書き換え可能な多層記録媒体に対する記録・再生装置の小型化及び低コスト化を実現することができる。
【0028】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態の多層記録媒体を作成する工程例を、図2は本実施の形態の多層記録媒体に記録する多層記録システムの構成例を示している。本実施の形態の多層記録媒体は、図1に示すように、スタンパー101,102により成形される複数の記録層103と、記録層103を保護する保護層104と、保護層104及び複数の記録層103の各層間に形成され、紫外線を吸収する色素を含有する接着層105と、接着層105を介して積層された記録層103を保護層104とともに挟持する支持基板106と、保護層104及び支持基板106の外面に成膜され、1光子吸収による消去の波長帯を遮断する誘電体多層膜107とで構成されている。
【0029】
記録層103は、スタンパー101,102を用いて射出成形等により形成されるが、その際フォトクロミック材料をバインダーに混合したものが用いられる。フォトクロミック材料としては、例えばジアリールエテン類を用いることができるが、その他のフォトクロミック材料、フォトポリマーなどが広く採用可能である。バインダーとしては、例えばポリカーボネート樹脂などが挙げられるが、材料の強度確保および記録層103間に充填される接着層105との屈折率差が所望の値をとる組み合わせであれば、他の光学グレードの樹脂が広く採用可能である。なお、記録層103の形成は射出成形に限らず、スタンパー内での熱重合や紫外線硬化等、他の成型方法を取ることも可能である。
【0030】
保護層104及び支持基板106は、湿度、ガス、機械的衝撃などに対して記録層103を保護するために多層構造の記録層103の外側に配置され、従来の光ディスクで使用されている材料が用いられる。
【0031】
接着層105は、支持基板106、複数の記録層103、保護層107の各層間に形成され、記録層103との界面で所望の例えば1%未満の反射率を得るために、記録層103を形成する樹脂とは屈折率が異なる樹脂、例えば記録層103がポリカーボネート樹脂のときアクリル系の熱硬化型樹脂を用いることができる。記録層103との界面での反射率は両層の屈折率差によって得られ、屈折率差は媒体を構成する記録層数に応じて任意に設定可能である。また、この接着層105は、紫外線を吸収する色素すなわち紫外線吸収剤を含有する。これにより、外部からの1光子吸収の起こる波長域である紫外線を遮断し、紫外線による1光子吸収でのカブリから記録層103を保護している。
【0032】
誘電体多層膜107は、2光子吸収による書き込み及び読み出し波長は透過するが、1光子吸収による消去帯域(450〜550nm)に対しては遮断する特性を有し、媒体の両面すなわち保護層104と支持基板106のそれぞれの表面に成膜される。このような誘電体多層膜107は、例えばTiOとSiOの1対の積層膜を複数対積層することによって得ることができる。
【0033】
本実施の形態の多層記録媒体の作成方法の一例を図1(a)〜(e)に従って説明する。図1は、記録媒体の記録面の断面を拡大しており、ディスクのチャッキング部分等の形状は任意のものが採用可能である。
【0034】
図1(a)に示すように、ランドとグルーブを刻んだスタンパー101,102を用意する。本実施の形態では、両面を記録層として用いるためスタンパー101,102の両方にランドとグルーブが刻まれているが、片面のみにランドとグルーブを形成する構成をとることも可能である。
【0035】
図1(b)において、スタンパー101,102を用い、例えばフォトクロミック材料であるジアリールエテン類をバインダーであるポリカーボネート樹脂に混合したものを材料として、射出成型により記録層103を形成する。
図1(c)において、スタンパーより離型し、記録層103を得る。
【0036】
図1(d)において、支持基板106と保護層104の間に、接着層105としてスピンコートした紫外線吸収剤含有熱硬化型樹脂を介して記録層103を積層し、加熱固化し一体化する。本実施の形態では、接着層105に紫外線吸収剤を混合することにより、紫外線による1光子吸収でのカブリから記録層104を保護している。また、熱硬化型樹脂としてアクリル系を用い、ポリカーボネート樹脂の記録層103との屈折率差を約0.1とすることで、両層の界面で約0.1%の反射率が得られる。なお、この屈折率差は、媒体を構成する記録層数により任意に設定可能で、これに限定されない。また、図1においては簡略化のため3層のみを記したが、記録層数はこれに限るものではない。
【0037】
図1(e)において、両面にTiO/SiOを積層した誘電体多層膜107を成膜する。層構成は、例えばTiO51nm/SiO84nmを19ペア積層する。この層構成によって、450〜550nm(1光子吸収による消去帯域)で99.8%を超える遮断特性を有し、かつ書き込みおよび読み出し波長780nmの透過にはほとんど影響を与えない誘電体多層膜を得ることができる。
【0038】
以上のような工程により、S/N比の高い長期保存特性を備えた多層記録媒体を製造することができる。なお、本実施の形態は、本発明の構成の一例であり、構成材料や機能を担う各層の構成、積層順序等は、用途により適宜設計変更が可能である。また、媒体の形状は、ディスク以外にもカードなど他の形態を取ることも可能である。
【0039】
上記多層記録媒体は、図2に示す記録・再生システムを用いて記録される。図2において、第1の実施の形態の多層記録媒体201を記録・再生する多層記録システムは、対物レンズ202、1/4波長板203、偏光ビームスプリッター(PBS)204、無偏光ビームスプリッター205、カップリングレンズ206、再生用半導体レーザー(780nm)207、ビームエキスパンダー208、記録用パルスレーザー(780nm)209、4分割アバランシェフォト・ダイオード(4D‐APD)210、シリンドリカルレンズ211、集光レンズ212、ピンホール213、及び集光レンズ214で構成されている。本システムは、2系統のレーザー(再生用半導体レーザー207、記録用パルスレーザー209)を持っている。
【0040】
上記構成の多層記録システムの動作について、まず、再生およびフォーカス・トラッキングのサーボにかかわる再生用レーザーの光学系から説明する。波長780nmの再生用半導体レーザー207からの出射光は、カップリングレンズ206により平行光となり、無偏光ビームスプリッター205により光路を変え、偏光ビームスプリッター(PBS)204と1/4波長板203よりなる光アイソレーターを通り、円偏光に変換される。対物レンズ202により多層記録媒体201の何れかの記録面に集光された光の一部は、記録面を構成する異種界面の屈折率差により反射する(本実施の形態の作成例では約0.1%)。この反射光は旋光方向が逆転しており、1/4波長板203を通過後、入射光と直行する直線偏光に変換され、PBS204で、検出系へと導かれる。検出系では、集光レンズ214により集光され、ピンホール213により焦点以外からの反射・散乱光が除去される。集光レンズ212により再度集光され、シリンドリカルレンズ211を通り4分割アバランシェフォト・ダイオード(4D‐APD)210に導かれる。4D‐APD210により高感度に検出された信号によりトラッキング・フォーカスサーボがかけられる。また、4D‐APD210からの和信号により、記録情報の読み出しも可能となることはいうまでもない。この光源からの出射光は、記録層で2光子吸収が起こるには出力が弱く、読み取りによる再生信号の劣化は起こりえない。
【0041】
次に、記録系について説明する。波長780nmの記録用パルスレーザー209からの出射光は、ビームエキスパンダー208、無偏光ビームスプリッター205、PBS204、1/4波長板203を経て、対物レンズ202により多層記録媒体201に焦点を結ぶ。この際、記録用パルスレーザー209の出射光は、再生用半導体レーザー207の出射光と同軸となるよう調整されている必要がある。このとき、両者の多層記録媒体内の焦点は一致するので、記録時のトラキング・フォーカスサーボも可能となる。以上のような機構により、パルスレーザーの特徴である大きなピークパワーにより、2光子吸収により情報が書き込まれる。
【0042】
以上説明したように、本実施の形態においては、上記多層記録システムを用いて良好な記録が可能となるとともに、紫外線吸収剤を含有する接着層により1光子吸収反応による書き込みを防止することができ、誘電体多層膜により1光子吸収反応による消去を防ぐことができるため、記録層へのかぶり及び記録マークの退色のない、結果的としてS/N比の高い長期保存性に優れた多層記録媒体を得ることができる。
【0043】
(第2の実施の形態)
第2の実施の形態の多層記録媒体は、図3に示すように、スタンパー301,302によって形成される複数の記録層保持基板303と、各記録層保持基板303上に形成される記録層304と、保護層305と、各記録層304が形成された記録層保持基板303及び保護層305を互いに接合する接着層306と、接着層306を介して多層構造の記録層304を支持する支持基板307と、媒体の両面に形成される紫外線吸収層308と、保護層305及び支持基板307の外面に成膜される誘電体多層膜309とで構成されている。
【0044】
記録層保持基板303は、その表面に形成される記録層304を保持するもので、スタンパー301,302を用いて紫外線硬化、熱重合、射出成形等により形成される。材料としては、例えばアクリル系の樹脂を用いることができるが、基板としての強度確保及び記録層間を埋める樹脂との屈折率差が所望の値をとる組み合わせであれば、他の光学グレードの樹脂を採用することができる。
【0045】
記録層304は、記録層保持基板303上に記録材料を混合した樹脂をコーティングすることにより形成される。記録材料としては、例えばジアリールエテン類等を用いることができる。樹脂としては、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等が挙げられる。
【0046】
保護層305及び支持基板307は、湿度、ガス、機械的衝撃などに対して記録層304を保護するために多層構造の記録層304の外側に配置され、第1の実施の形態と同等のものが用いられる。
【0047】
接着層306は、支持基板307と保護層305の間に、記録層304が形成された記録層保持基板303を複数積層し一体化するために、各基板間にコーティングにより充填され、固化される。接着層306の材料としては、熱硬化型あるいは紫外線硬化型樹脂が挙げられるが、記録層304との間で界面での反射率が所望の値となるような屈折率差を有するものが選択される。例えば、記録層304がアクリル樹脂の場合、紫外線硬化型のフッ素を含む樹脂が用いられる。
【0048】
紫外線吸収層308は、外部からの1光子吸収の起こる波長域である紫外線を遮断し、紫外線による1光子吸収でのカブリから記録層304を保護するためのもので、紫外線を吸収する色素すなわち紫外線吸収剤を含有する樹脂からなり、媒体の両面にコーティングされる。
【0049】
誘電体多層膜309は、第1の実施の形態と同様に、2光子吸収による書き込み及び読み出し波長は透過するが、1光子吸収による消去帯域(450〜550nm)に対しては遮断する特性を有し、多層構造の記録層304を挟んで積層された保護層305と支持基板307のそれぞれの表面に成膜される。
【0050】
本実施の形態の多層記録媒体の作成方法の一例を図3(a)〜(e)に従って説明する。図3は、記録媒体の記録面の断面を拡大しており、ディスクのチャッキング部分等の形状は任意のものが採用可能である。
【0051】
図3(a)に示すように、ランドとグルーブを刻んだスタンパー301,302を用意する。本実施の形態では、片面に記録層を形成するためスタンパー301にのみランドとグルーブが刻まれているが、図1に示す第1の実施の形態と同様に、両面にランドとグルーブを形成する構成をとることも可能である。
【0052】
図3(b)において、スタンパー301,302の間に紫外線硬化型樹脂を流し込み、紫外線を露光、固化することで、記録層保持基板303を作成する。紫外線硬化型樹脂として例えばアクリル系を用いることができる。
【0053】
図3(c)において、スタンパーより離型した記録層保持基板303にスピンコートにより、記録材料としてジアリールエテン類を添加したアクリル樹脂をコーティングし、記録層304を形成する。
【0054】
図3(d)において、支持基板307と保護層305の間に、接着層306としてスピンコートした紫外線硬化型樹脂を介して記録層304と一体化した記録層保持基板303を積層し、紫外線を照射し硬化一体化する。一体化後、感光した記録材料に波長約520nmの光を照射し、初期化する。紫外線硬化型樹脂としてはフッ素を含む樹脂を用い、アクリル樹脂の記録層304との屈折率差を約0.1することで、両層の界面での反射率を約0.1%とする。なお、この屈折率差は、媒体を構成する記録層数により任意に設定可能で、この例に限定されない。また、図3においては簡略化のため3層のみを記したが、記録層数はこれに限るものではない。
【0055】
図3(e)において、両面にTiO/SiOを積層した誘電体多層膜309を成膜する。層構成は、例えばTiO51nm/SiO84nmを19ペア積層する。この構造は450〜550nm(1光子吸収による消去帯域)で99.8%を超える遮断特性を持ち、かつ書き込みおよび読み出し波長780nmの透過にはほとんど影響を与えない。さらに、紫外線による記録層304の1光子吸収による感光を防止するために、両面に紫外線吸収剤を含む樹脂をコーティングして紫外線吸収層308を形成する。
【0056】
以上のような工程により、第1に実施の形態と同様にS/N比の高い長期保存特性を備えた多層記録媒体を製造することができる。なお、本実施の形態は、本発明の構成の一例であり、構成材料や機能を担う各層の構成、積層順序等は、用途により適宜設計変更が可能である。また、媒体の形状は、ディスク以外にもカードなど他の形態を取ることも可能である。
【0057】
(第3の実施の形態)
第3の実施の形態の多層記録媒体は、図4に示すように、スタンパー401,402によって形成される複数の記録層保持基板403と、1部を除いた各記録層保持基板403上に形成される記録層404と、1部の記録層保持基板403上に形成される蛍光層405と、保護層406と、蛍光層405又は記録層404が形成された記録層保持基板403及び保護層406の各層間に形成される接着層407と、接着層407を介して積層構造物を支持する支持基板408と、媒体の両面に形成される紫外線吸収層409と、保護層406及び支持基板408の外面に成膜される誘電体多層膜410とで構成されている。
【0058】
記録層保持基板403は、第2の実施の形態と同様にしてスタンパー401,402を用いて紫外線硬化、熱重合、射出成形等により形成される。材料としては、例えばアクリル系の樹脂を用いることができるが、基板としての強度確保及び記録層間を埋める樹脂との屈折率差が所望の値をとる組み合わせであれば、他の光学グレードの樹脂を採用することができる。
【0059】
記録層404は、第2の実施の形態と同様にして記録層保持基板403上に記録材料を混合した樹脂をコーティングすることにより形成される。記録材料としては、例えばジアリールエテン類等を用いることができる。樹脂としては、例えばポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。
【0060】
蛍光層405は、2光子吸収により消去帯域の蛍光を発光する蛍光色素を含有するもので、1部の記録層保持基板403上に記録層404と同様にして、記録材料の代わりに蛍光色素を混合した樹脂をコーティングすることにより形成される。蛍光色素としては、例えばCoumarin522が挙げられるが、これは使用可能な蛍光色素の一例であり、記録材料・励起光源等の特性により他の蛍光色素の選択が可能であることは言うまでもない。樹脂としては、記録層404と同じ樹脂が用いられる。この記録層保持基板403に形成された蛍光層405は、他の記録層保持基板403上に形成された記録層404とともに積層される。
【0061】
保護層406及び支持基板408は、湿度、ガス、機械的衝撃などに対して記録層404を保護するために多層構造の記録層404の外側に配置され、第1、第2の実施の形態と同等のものが用いられる。
【0062】
接着層407は、支持基板408と保護層406の間に、蛍光層405が形成された記録層保持基板403を1番下(支持基板408側)にして、記録層404が形成された記録層保持基板403を複数積層し一体化するために、各基板間にコーティングにより充填され、固化される。接着層407の材料としては、熱硬化型あるいは紫外線硬化型樹脂が挙げられるが、記録層404との間で界面での反射率が所望の値となるような屈折率差を有するものが選択される。例えば、記録層404がポリカーボネート樹脂の場合、アクリル系の熱硬化型樹脂が用いられる。
【0063】
紫外線吸収層409は、第2の実施の形態と同様に、紫外線吸収剤を含有する樹脂を媒体の両面にコーティングすることにより形成される。
【0064】
誘電体多層膜410は、第1、第2の実施の形態と同様の膜構成のものが用いられ、積層された保護層406と支持基板408のそれぞれの表面に成膜される。この誘電体多層膜410は、前述したように、2光子吸収による書き込み及び読み出し波長は透過するが、1光子吸収による消去帯域(450〜550nm)に対しては反射する特性を有するため、外部からの消去帯域の光を遮断する一方、蛍光層405で発生した消去光は媒体内に閉じ込める作用を有する。
【0065】
本実施の形態の多層記録媒体の作成方法の一例を図4(a)〜(f)に従って説明する。図4は、記録媒体の記録面の断面を拡大しており、ディスクのチャッキング部分等の形状は任意のものが採用可能である。
【0066】
図4(a)に示すように、ランドとグルーブを刻んだスタンパー401,402を用意する。本実施の形態では、第2の実施の形態と同じく片面に記録層を形成するためスタンパー401にのみランドとグルーブが刻まれているが、図1に示す第1の実施の形態と同様、両面にランドとグルーブを形成する構成をとることも可能である。
【0067】
図4(b)において、第2の実施の形態と同様に、スタンパー401,402の間に、例えばアクリル系の紫外線硬化型樹脂を流し込み、紫外線を露光、固化することで、記録層保持基板403を作成する。
【0068】
図4(c)において、スタンパーより離型した記録層保持基板403にスピンコートにより、記録材料としてジアリールエテン類を添加したポリカーボネート樹脂をコーティングし、記録層404を形成する。
【0069】
図4(d)において、一部の記録層保持基板403にはスピンコートにより、蛍光色素(例えば、Coumarin522)を添加したポリカーボネート樹脂をコーティングし、蛍光層405を形成する。
【0070】
図4(e)において、支持基板408と保護層406の間に、接着層407としてスピンコートしたアクリル系の熱硬化型樹脂を介して記録層404と一体化した記録層保持基板403を、最下部には蛍光層405と一体化した記録層保持基板403を積層し、加熱硬化する。この接着層407とポリカーボネート樹脂の記録層404との屈折率差は約0.1で、両層の界面での反射率は約0.1%である。なお、この屈折率差は、媒体を構成する記録層数により任意に設定可能で、この例に限らない。また、図においては簡略化のため3層のみを記したが、記録層数はこれに限るものではない。
【0071】
図4(f)において、両面にTiO/SiOを積層した誘電体多層膜410を成膜する。層構成は、例えばTiO51nm/SiO84nmを19ペア積層する。この構造は、450〜550nm(1光子吸収による消去帯域)で90%を超える反射率をもち、99.8%を超える遮断特性を示し、かつ書き込みおよび読み出し波長780nmの透過にはほとんど影響を与えない。したがって、誘電体多層膜410は蛍光層405で発生した消去光を媒体内に閉じ込める機能も併せ持つ。さらに、両面に紫外線吸収剤を含む樹脂をコーティングして紫外線吸収層409を形成する。これにより、紫外線による記録層404の1光子吸収による感光を防止することができる。
【0072】
以上のような工程により、S/N比の高い長期保存特性を備えた多層記録媒体を製造することができる。なお、本実施の形態は、本発明の構成の一例であり、構成材料や機能を担う各層の構成、積層順序等は、用途により適宜設計変更が可能である。また、媒体の形状は、ディスク以外にもカードなど他の形態を取ることも可能である。
【0073】
次に、上記多層記録媒体を用いた記録再生システムについて図5を用いて説明する。図5において、第3の実施の形態の多層記録媒体501を記録・再生する多層記録システムは、対物レンズ502と、1/4波長板503と、偏光ビームスプリッター(PBS)504と、無偏光ビームスプリッター505と、カップリングレンズ506と、再生用半導体レーザー(780nm)507と、ビームエキスパンダー508と、記録用パルスレーザー(780nm)509と、4分割アバランシェフォト・ダイオード(4D‐APD)510と、シリンドリカルレンズ511と、集光レンズ512と、ピンホール513と、集光レンズ514とで構成されている。本システムは、2系統のレーザー(再生用半導体レーザー507、記録用パルスレーザー509)を持っている。
【0074】
上記構成の多層記録システムの動作について、まず、再生およびフォーカス・トラッキングのサーボにかかわる再生用レーザーの光学系から説明する。再生用半導体レーザー507からの出射光は、カップリングレンズ506により並行光となり、無偏光ビームスプリッター505により光路を変え、偏光ビームスプリッター(PBS)504と1/4波長板503よりなる光アイソレーターを通り、円偏光に変換される。対物レンズ502により多層記録媒体501の何れかの記録面に集光された光の一部は、記録面を構成する異種界面の屈折率差により反射する(第3の実施の形態の作成例では約0.1%)。この反射光は旋光方向が逆転しており、1/4波長板503を通過後、入射光と直行する直線偏光に変換され、PBS504で、検出系へと導かれる。検出系では、集光レンズ514により集光され、ピンホール513により焦点以外からの反射・散乱光が除去される。集光レンズ512により再度集光され、シリンドリカルレンズ511を通り4分割アバランシェフォト・ダイオード(4D‐APD)510に導かれる。4D‐APD510により高感度に検出された信号によりトラッキング・フォーカスサーボがかけられる。また、4D‐APD510からの和信号により、記録情報の読み出しも可能となることはいうまでもない。この光源からの出射光は、記録層で2光子吸収が起こるには出力が弱く、読み取りによる再生信号の劣化は起こりえない。
【0075】
次に、記録系について説明する。記録用パルスレーザー509からの出射光は、ビームエキスパンダー508、無偏光ビームスプリッター505、PBS504、1/4波長板503を経て、対物レンズ502により多層記録媒体501に焦点を結ぶ。この際、記録用パルスレーザー509の出射光は、再生用半導体レーザー507の出射光と同軸となるよう調整されている必要がある。このとき、両者の多層記録媒体内の焦点は一致するので、記録時のトラキング・フォーカスサーボも可能となる。以上のような機構により、パルスレーザーの特徴である大きなピークパワーにより、2光子吸収により情報が書き込まれる。
【0076】
消去時の動作は、記録時と同様のフォーカスサーボにより、蛍光層405にフォーカスサーボをかけ、パルスレーザーにより蛍光色素を2光子吸収により励起し、蛍光発光させる。蛍光は、誘電体多層膜410により媒体内に閉じ込められるので、記録の消去が効率的に行われる。
【0077】
以上説明したように、本実施の形態においては、上記多層記録システムを用いて良好な記録が可能となるとともに、紫外線吸収層により1光子吸収反応による書き込みを防止することができ、誘電体多層膜により1光子吸収反応による消去を防ぐことができるため、記録層へのかぶり及び記録マークの退色のない、結果的としてS/N比の高い長期保存性に優れた多層記録媒体を得ることができる。また、書き込み光源によって消去帯域の蛍光を発光する蛍光層と、その蛍光を媒体内に閉じ込める誘電体多層膜により効率よく記録情報の消去を行うことができ、消去専用のパルス光源が不要な書き換え可能な多層記録媒体を得ることができる。
【0078】
(第4の実施の形態)
第4の実施の形態の多層記録媒体は、図6に示すように、スタンパー601,602によって形成される複数の記録層保持基板603と、各記録層保持基板603の一方の面に形成される記録層604と、各記録層保持基板603の他方の面に形成される蛍光層605と、蛍光層605上に成膜される誘電体多層膜606と、支持基板607と、一方の面に記録層604が形成され、他方の面に蛍光層605と誘電体多層膜606が形成された記録層保持基板603を支持基板607上に複数積層し相互に接着する接着層608と、接着層608を介して積層構造物の支持基板607と反対側に積層される保護層609と、媒体の両面に形成され、紫外線吸収剤を含有する紫外線吸収層610と、支持基板607の外面に成膜される誘電体多層膜611とで構成されている。
【0079】
記録層保持基板603は、第2、第3の実施の形態と同様にしてスタンパー601,602を用いて紫外線硬化、熱重合、射出成形等により形成される。材料としては、例えばアクリル系の樹脂を用いることができるが、基板としての強度確保及び記録層間を埋める樹脂との屈折率差が所望の値をとる組み合わせであれば、他の光学グレードの樹脂を採用することができる。
【0080】
記録層604は、第2、第3の実施の形態と同様にして記録層保持基板603の一方の面に記録材料を混合した樹脂をコーティングすることにより形成される。記録材料としては、例えばジアリールエテン類等を用いることができる。樹脂としては、例えばポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂等が挙げられる。
【0081】
蛍光層605は、第3の実施の形態と同様の作用を有するもので、記録層保持基板603の他方の面に蛍光色素を混合した樹脂をコーティングすることにより形成される。蛍光色素としては、例えばCoumarin522が挙げられる。樹脂としては、記録層604と同じ樹脂が用いられる。
【0082】
誘電体多層膜606は、第1、第2の実施の形態と同様の膜構成のものが用いられ、各蛍光層605の上に成膜される。この誘電体多層膜606は、前述したように、2光子吸収による書き込み及び読み出し波長は透過するが、1光子吸収による消去帯域(450〜550nm)に対しては反射する特性を有する。
【0083】
支持基板607と保護層609は、湿度、ガス、機械的衝撃などに対して記録層604を保護するために多層構造の記録層604の外側に配置され、第1〜3の実施の形態と同等のものが用いられる。
【0084】
接着層608は、支持基板607と保護層609の間に、一方の面に記録層が形成され、他方の面に蛍光層605と誘電体多層膜606が形成された記録層保持基板603を複数積層し一体化するために、各基板間にコーティングにより充填され、固化される。接着層608の材料としては、熱硬化型あるいは紫外線硬化型樹脂が挙げられるが、記録層604との間で界面での反射率が所望の値となるような屈折率差を有するものが選択される。
【0085】
紫外線吸収層610は、第2、第3の実施の形態と同様に、紫外線吸収剤を含有する樹脂を媒体の両面にコーティングすることにより形成される。
【0086】
誘電体多層膜611は、誘電体多層膜606と同じ特性を有するもので、誘電体多層膜606との間に記録層604を挟む構造となるように支持基板607の外面に成膜される。
【0087】
本実施の形態の多層記録媒体の作成方法の一例を図6(a)〜(f)に従って説明する。図6は、記録媒体の記録面の断面を拡大しており、ディスクのチャッキング部分等の形状は任意のものが採用可能である。
【0088】
図6(a)に示すように、ランドとグルーブを刻んだスタンパー601,602を用意する。本実施の形態では、記録層保持基板603の両面にサーボを掛けるため、スタンパー601,602の両方にランドとグルーブが刻まれている。
【0089】
図6(b)において、スタンパー601,602を用い、射出成型により例えばアクリル系樹脂からなる記録層保持基板603を作成する。
図6(c)において、スタンパーより記録層保持基板603を離型する。
【0090】
図6(d)において、記録層保持基板603の一方の面にスピンコートにより、記録材料としてジアリールエテン類を添加したポリカーボネート樹脂をコーティングし、記録層604を形成する。また、他方の面には蛍光色素(例えば、Coumarin522)を添加したポリカーボネート樹脂をスピンコートし、蛍光層605を形成する。さらに、蛍光層605上に、例えばTiO51nm/SiO84nmを19ペア積層した誘電体多層膜606を成膜する。この構造の誘電体多層膜は、前述したように、450〜550nm(1光子吸収による消去帯域)で90%を超える反射率をもち、99.8%を超える遮断特性を示し、かつ書き込みおよび読み出し波長780nmの透過にはほとんど影響しない。
【0091】
図6(e)において、支持基板607と保護層609の間に、接着層608としてスピンコートしたアクリル系の熱硬化型樹脂を介して記録層604・蛍光層605・誘電体多層膜606と一体の記録層保持基板603を積層し、加熱硬化する。この接着層608とポリカーボネート樹脂の記録層604との屈折率差は約0.1で、両層の界面での反射率は約0.1%である。なお、この屈折率差は、媒体を構成する記録層数により任意に設定可能で、この例に限らない。また、図においては簡略化のため3層のみを記したが、記録層数はこれに限るものではない。
【0092】
図6(f)において、支持基板607上に、誘電体多層膜606と同じ層構成の誘電体多層膜611を成膜する。さらに、両面に紫外線吸収剤を含む樹脂をコーティングし紫外線吸収層610を形成する。
【0093】
上記構成の多層記録媒体においては、記録層604と蛍光層605よりなる各記録層群が、誘電体多層膜606及び611により互いに隔てられており、媒体の最外層には紫外線吸収層610が形成されている。したがって、誘電体多層膜606及び611は書き込み光源の光は透過するため、記録層604へ2光子吸収による書き込みを行うことができる一方、1光子吸収による記録層604の感光は紫外線吸収層610により防止され、また外部からの消去帯域光は誘電体多層膜606及び611により遮断されるため、記録層へのかぶり及び記録マークの退色のない、結果的としてS/N比の高い長期保存性に優れた記録情報を得ることができる。また、書き込み光源によって蛍光層405で消去光を発生させることができるため、消去用の光源は不要となるとともに、蛍光層405で発生した消去光が各記録層群内に閉じ込められるため、記録層群ごとの消去が可能となる。なお、記録層群は、複数の記録層604を含むことも可能であるし、無論、一部の記録層群には蛍光層405を設けないライトワンス部を設けることも可能である。
【0094】
以上のような工程により、S/N比の高い長期保存特性を備え、かつ、記録層群ごとの消去が可能な多層記録媒体を製造することができる。なお、本実施の形態は、本発明の構成の一例であり、構成材料や機能を担う各層の構成、積層順序等は、用途により適宜設計変更が可能である。また、媒体の形状は、ディスク以外にもカードなど他の形態を取ることも可能である。
【0095】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、外部からの1光子吸収の起こる波長域を遮断する遮断層を設けることにより、多光子吸収過程と競合する、1光子吸収過程による書き込み、記録材料によっては、1光子吸収過程による消去を防止することができる。1光子吸収過程による書き込みの防止は、記録層へのかぶりの防止、1光子吸収過程による消去の防止は、記録マークの退色の防止につながり、結果としてS/N比の高い長期保存特性を備えた多層記録媒体を得ることができる。
【0096】
また、遮断層として誘電体多層膜を用いることにより、透過・遮断特性の設計自由度が上がり、1光子吸収過程によるS/N比の劣化を防ぐことと、書き込み光、読み出し光の高い透過効率を両立することができ、記録再生システム全体としてのS/N比の向上が可能となる。
【0097】
また、遮断層として吸収色素を含有する吸収層を用いることにより、低コストにS/N比の高い長期保存特性を備えた多層記録媒体を得ることができる。
【0098】
また、遮断層を媒体表面に設けることにより、容易に遮断特性に優れ、よってS/N比の高い長期保存特性を備えた多層記録媒体を得ることができる。
【0099】
また、蛍光層を設けることにより、外部からの1光子吸収過程による記録マークの退色を防止しながら、書き込み光により制御可能な消去光源を媒体内部に持つことで、多光子吸収過程による消去専用のパルス光源が不要な、書き換え可能な多層記録媒体を得ることができ、この多層記録媒体を用いた多層記録システムのコストダウンが可能となる。
【0100】
また、蛍光反射層を設けることにより、蛍光層より発生する蛍光を媒体内に閉じ込めてその吸収効率を高めることができることで、消去特性が向上し、結果として消去・書き込みのサイクルを繰り返してもS/N比の高い記録再生特性を得ることができる。また、再生光を透過する特性を有する蛍光反射層からの再生光の強い反射がないため、微弱な記録マークからの信号をS/N比よく再生可能で、結果として信頼性の高い記録再生の可能な多層記録媒体及びこれを利用した記録再生システムが実現可能となる。
【0101】
また、蛍光反射層として誘電体多層膜を用いることにより、蛍光反射層の透過・反射特性を急峻に設定でき、かつ透過帯域の透過率が高いため、より信頼性の高い記録再生の可能な多層記録媒体及びこれを利用した記録再生システムを実現することができる。
【0102】
また、少なくとも1層の記録層に対して蛍光層と蛍光反射層のセットを組み合わせた記録層群を設けることにより、記録層群ごとの消去を行うことができる。
【0103】
また、上記の多層記録媒体を用いることにより、S/N比の高い長期保存特性を備えた大容量の多層記録システムを得ることができる。
【0104】
また、蛍光層を備えた上記の多層記録媒体を用いることにより、消去用光源を記録用光源と兼用できるため、現状では高価なフェムト秒レーザーのようなパルス光源が1系統で済み前記の利点に加え、書き換え可能な多層記録システムのコストダウンが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の多層記録媒体の製造工程例を示す断面図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態の多層記録媒体を用いた多層記録システムを示す図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態の多層記録媒体の製造工程例を示す断面図である。
【図4】本発明の第3の実施の形態の多層記録媒体の製造工程例を示す断面図である。
【図5】本発明の第3の実施の形態の多層記録媒体を用いた多層記録システムを示す図である。
【図6】本発明の第4の実施の形態の多層記録媒体の製造工程例を示す断面図である。
【符号の説明】
101,102,301,302,401,402,601,602…スタンパー
103,304,404,604…記録層
104,305,406,609…保護層
105,306,407,608…接着層
106,307,408、607…支持基板
107,309,410,606,611…誘電体多層膜
303,403,603…記録層保持基板
308,409,610…紫外線吸収層
405,605…蛍光層
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a writable or rewritable multilayer recording medium and a multilayer recording system that performs writing or rewriting using the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the increase in the capacity of optical disks has been achieved mainly by increasing the recording surface density by shortening the recording wavelength and improving the shortest recording wavelength by increasing the NA of the objective lens. On the other hand, attempts to achieve high-capacity recording by effectively using the entire recording medium by utilizing light transmission have originated in hologram memory and have continued to three-dimensional optical recording by bit recording. .
[0003]
The three-dimensional optical recording by bit recording can increase the capacity by the number of layers in the depth direction as compared with the optical recording with one recording layer, and the capacity of recording that is 100 times larger than the current recording capacity. Realization is expected. In order to multiplexly record in the depth direction, it is basically necessary to write or read only to the intended layer of the multiplexed recording layers having the same properties. Therefore, it is necessary to introduce some non-linearity to give selectivity.
[0004]
One method of imparting this nonlinearity is writing using a two-photon absorption reaction. The normal absorption process is a one-photon absorption process corresponding to the energy of the absorption band, but a similar reaction can be caused by a two-photon absorption process that simultaneously absorbs two photons having half the energy. . A characteristic of this two-photon absorption process is that the amount of absorption is proportional to the square of the light intensity (energy density). As a result, absorption occurs only in the vicinity of the focus of the writing light where the energy density of light increases. However, the two-photon absorption process is generally much less probable than the one-photon absorption process, and so far these experiments have been performed in a darkroom to avoid competing one-photon absorption effects (eg, non-patented Reference 1).
[0005]
Some materials that can be erased and written are known depending on the material used for the recording layer. However, the reaction probability of the two-photon absorption process is lower than that of writing with one photon, and it was also performed at the experimental level in the dark room to retain the writing information. In the erasing process, it has been shown that only a specific write bit can be erased using a two-photon absorption process. However, a short pulse light source having a wavelength different from that of writing is required, which is large and expensive. This has hindered the miniaturization and spread of the apparatus, such as the need for two short-pulse light sources (for example, see Non-Patent Document 2).
[0006]
[Non-Patent Document 1]
Yoshishima Kawata et al., “Applied Optics” (USA), 1995, 34, 20, p. 4105-4110
[Non-Patent Document 2]
A. Toriumi et al., “Optics Letters” (USA), 1998, Vol. 23, No. 24, p. 1924-1926
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the multi-layer recording method using the two-photon absorption reaction, in order to avoid the one-photon absorption reaction, an environment at a dark room level is necessary, and recording and holding of recorded information are performed in a general use environment. It was difficult. Furthermore, the rewritable type requires two wavelengths of large and expensive short pulse light sources for recording and erasing, and there are problems in terms of downsizing and cost of the apparatus.
[0008]
The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to provide a multilayer recording medium and a multilayer recording system that are excellent in long-term storage and capable of recording data with a high S / N ratio.
[0009]
Another object of the present invention is to provide a rewritable multilayer recording medium and multilayer recording system that do not require an erasing short pulse light source.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
Book invention Multi-layer recording medium Comprises at least two recording layers, Above In a multilayer recording medium that performs recording by a multiphoton absorption process on the recording layer, Each recording layer has grooves and lands formed on at least one surface, The recording layer is provided with a blocking layer that blocks light in a wavelength region where external one-photon absorption occurs.
Also book invention Other multilayer recording media Is A multilayer recording medium comprising at least two or more recording layers and performing recording by a multiphoton absorption process on the recording layer, comprising a recording layer holding substrate on which at least one of the recording layers is provided, and the recording layer The holding substrate has grooves and lands formed on the surface on which each recording layer is provided, and includes a blocking layer that blocks light from a wavelength region in which one-photon absorption from the outside occurs with respect to the recording layer. It is characterized by that.
[0011]
The multilayer recording medium described here is a recording medium having recording layers multiplexed in the depth direction and does not need to have a physical multilayer structure. For example, as a medium structure, even if it is a uniform material, if it has a recording layer multiplexed in the depth direction by being formatted by a method such as light, the multilayer described here Included in the category of recording media.
[0012]
In addition to the multiphoton absorption process used for recording, the recording material of the recording layer has a one-photon absorption process recording and an erasing process depending on the recording material. This one-photon absorption process is generally more sensitive than the multi-photon absorption process, and in order to ensure recording stability, it is necessary to sufficiently suppress the reaction due to the one-photon absorption process. In the present invention, as a method for suppressing the one-photon absorption process, the recording layer in the recording medium is protected from light exposure in the wavelength region where one-photon absorption occurs by blocking the wavelength region where one-photon absorption occurs. The stability of the recorded information by the photon absorption process is measured. By blocking the one-photon absorption band corresponding to recording, it is possible to prevent fogging on the recording properties before and after recording and maintain a good S / N ratio. By blocking the one-photon absorption band corresponding to erasure, the recording mark can be prevented from fading, and good recording information storage characteristics can be obtained.
[0013]
In this case, many Includes a dielectric multilayer designed to transmit light in the wavelength range corresponding to the photon absorption process and to reflect light in the wavelength range where single photon absorption occurs Is preferred .
[0014]
The dielectric multilayer film is a structure composed of two or more layers having different refractive indexes and controlling the wavelength range of reflection. It is formed by vapor deposition or coating.
[0015]
In this case, The fault includes an absorption layer containing a dye that absorbs light in a wavelength region where one-photon absorption occurs. Is preferred .
[0016]
The absorption layer is formed by dispersing an absorption dye that absorbs light in the wavelength band to be blocked in the resin, and is not limited to being provided exclusively by coating or the like, such as a recording layer in the medium or an intermediate layer that separates the recording layers. The layer constituting the medium may contain an absorbing dye to form an absorbing layer. A configuration combined with a dielectric multilayer film that reflects light in the wavelength band to be blocked is also possible.
[0017]
In this case, The fault is formed on the medium surface Is preferred .
The blocking layer on the surface of the medium may be one that absorbs or reflects a wavelength region in which one-photon absorption occurs, and may be any method as long as light in the wavelength region is not transmitted inside the medium. In the case of blocking a plurality of wavelength bands, it may be constituted by a plurality of coatings corresponding to each wavelength band, and a combination of a reflective coating and an absorption coating may be used.
[0018]
In this case, many Provided with a fluorescent layer that emits fluorescence in the one-photon absorption band corresponding to erasure by the photon absorption process Is preferred .
In this case, firefly The optical layer contains a fluorescent dye that emits fluorescence in a one-photon absorption band corresponding to erasure by a multiphoton absorption process. Is preferred .
[0019]
Conditions for the fluorescent layer or fluorescent dye are: 1. It can be excited by a two-photon absorption process with a laser used for writing. The recording material of the recording layer emits fluorescence in a wavelength region that can be erased by a one-photon absorption process. Since this fluorescent layer is excited by two-photon absorption, it is excited only at the condensing point of the writing light (the probability of two-photon absorption is proportional to the square of the light intensity), so writing to other layers is possible. It is not excited when it is running, but only when the fluorescent layer is scanned with writing light. That is, the fluorescence from the fluorescent layer can be controlled by the writing light. In the multilayer recording medium of the present invention, light in the erasable wavelength region is blocked by an external one-photon absorption process. However, the presence of the fluorescent layer allows writing light only when necessary (only during erasing operation). When excited, the recording layer can be erased.
[0020]
In this case, firefly Provided with a fluorescence reflection layer that reflects fluorescence emitted by the light layer and transmits light in the wavelength range corresponding to the multiphoton absorption process Is preferred .
In this case, firefly The light reflecting layer is made of a dielectric multilayer film. Is preferred .
[0021]
Thereby, the fluorescence emitted from the fluorescent layer during the erasing operation can be confined in the medium by being reflected by the fluorescent reflecting layer, and the fluorescence can be efficiently used as the erasing light.
[0022]
In this case, A plurality of recording layer groups each including a combination of at least one recording layer, a fluorescent layer, and a fluorescent reflecting layer; Is preferred .
The recording layer group described here refers to a combination of at least one recording layer, a fluorescent layer for erasing the recording layer, and a fluorescent reflecting layer that confines fluorescence used for erasing in the structure of the recording layer and the fluorescent layer. . A single recording layer or a plurality of recording layers can be set according to the purpose. Thereby, it is possible to erase each recording layer group.
[0023]
Many of the present invention Layer recording system Is , Above multilayer The recording layer is written on the recording medium using a recording light source in which multiphoton absorption occurs.
This the above This multi-layer recording medium can be favorably recorded by the multiphoton absorption process.
[0024]
The other of the present invention Multi-layer recording system Is , Above multilayer For a recording medium, writing is performed on the recording layer by using a recording light source in which multiphoton absorption occurs during recording, and at the time of erasing, fluorescence is emitted from the fluorescent layer by using the recording light source to erase recorded information in the recording layer. It is characterized by that.
[0026]
If the multilayer recording medium has a fluorescent reflective layer, The recording information can be erased only by the recording light source without the need for the erasing light source separately from the recording purpose, and the downsizing and cost reduction of the recording / reproducing apparatus for the rewritable multilayer recording medium can be realized. be able to.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 shows an example of a process for producing a multilayer recording medium according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows an example of the configuration of a multilayer recording system for recording on the multilayer recording medium of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the multilayer recording medium of the present embodiment includes a plurality of recording layers 103 formed by stampers 101 and 102, a protective layer 104 that protects the recording layer 103, a protective layer 104, and a plurality of recording layers. An adhesive layer 105 containing a dye that absorbs ultraviolet rays, and a support substrate 106 that sandwiches the recording layer 103 laminated via the adhesive layer 105 together with the protective layer 104; a protective layer 104; The dielectric multilayer film 107 is formed on the outer surface of the support substrate 106 and blocks the wavelength band for erasing by one-photon absorption.
[0029]
The recording layer 103 is formed by injection molding or the like using the stampers 101 and 102. At this time, a mixture of a photochromic material and a binder is used. For example, diarylethenes can be used as the photochromic material, but other photochromic materials, photopolymers, and the like can be widely used. Examples of the binder include polycarbonate resin, and other optical grades may be used as long as the combination of ensuring the strength of the material and the refractive index difference with the adhesive layer 105 filled between the recording layers 103 takes a desired value. Resins can be widely used. Note that the formation of the recording layer 103 is not limited to injection molding, and other molding methods such as thermal polymerization or ultraviolet curing in a stamper can be employed.
[0030]
The protective layer 104 and the support substrate 106 are disposed outside the recording layer 103 having a multilayer structure in order to protect the recording layer 103 against humidity, gas, mechanical shock, and the like. Used.
[0031]
The adhesive layer 105 is formed between the support substrate 106, the plurality of recording layers 103, and the protective layer 107. In order to obtain a desired reflectance of, for example, less than 1% at the interface with the recording layer 103, the adhesive layer 105 is formed. A resin having a different refractive index from the resin to be formed, for example, an acrylic thermosetting resin when the recording layer 103 is a polycarbonate resin can be used. The reflectance at the interface with the recording layer 103 is obtained by the difference in refractive index between the two layers, and the difference in refractive index can be arbitrarily set according to the number of recording layers constituting the medium. The adhesive layer 105 contains a dye that absorbs ultraviolet rays, that is, an ultraviolet absorber. Thereby, the ultraviolet ray which is a wavelength region in which one-photon absorption from the outside occurs is blocked, and the recording layer 103 is protected from fogging due to the one-photon absorption by the ultraviolet ray.
[0032]
The dielectric multilayer film 107 transmits the writing and reading wavelengths by the two-photon absorption, but has a characteristic of blocking the erasing band (450 to 550 nm) by the one-photon absorption. A film is formed on each surface of the support substrate 106. Such a dielectric multilayer film 107 is made of, for example, TiO. 2 And SiO 2 It can be obtained by laminating a plurality of pairs of laminated films.
[0033]
An example of a method for producing a multilayer recording medium according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows an enlarged cross section of the recording surface of the recording medium, and any shape such as a chucking portion of the disk can be adopted.
[0034]
As shown in FIG. 1A, stampers 101 and 102 with lands and grooves are prepared. In this embodiment, since both surfaces are used as recording layers, lands and grooves are engraved on both stampers 101 and 102, but it is also possible to adopt a configuration in which lands and grooves are formed only on one surface.
[0035]
In FIG. 1B, the recording layer 103 is formed by injection molding using stampers 101 and 102 and using, for example, a mixture of diarylethenes that are photochromic materials and polycarbonate resin that is a binder.
In FIG. 1C, the recording layer 103 is obtained by releasing from the stamper.
[0036]
In FIG. 1D, a recording layer 103 is laminated between a support substrate 106 and a protective layer 104 via an ultraviolet absorber-containing thermosetting resin spin-coated as an adhesive layer 105, heated and solidified to be integrated. In this embodiment, the recording layer 104 is protected from fogging due to one-photon absorption by ultraviolet rays by mixing an ultraviolet absorber with the adhesive layer 105. Also, by using acrylic as the thermosetting resin and setting the difference in refractive index from the recording layer 103 of polycarbonate resin to about 0.1, a reflectance of about 0.1% can be obtained at the interface between the two layers. The refractive index difference can be arbitrarily set depending on the number of recording layers constituting the medium, and is not limited to this. In FIG. 1, only three layers are shown for simplification, but the number of recording layers is not limited to this.
[0037]
In FIG. 1 (e), TiO on both sides 2 / SiO 2 A dielectric multilayer film 107 is stacked. The layer structure is, for example, TiO 2 51nm / SiO 2 19 pairs of 84 nm are stacked. With this layer structure, a dielectric multilayer film having a cutoff characteristic exceeding 99.8% at 450 to 550 nm (erasing band by one-photon absorption) and hardly affecting transmission at a writing and reading wavelength of 780 nm is obtained. be able to.
[0038]
Through the steps as described above, a multilayer recording medium having a long-term storage characteristic with a high S / N ratio can be produced. Note that this embodiment is an example of the configuration of the present invention, and the configuration of each layer responsible for the constituent materials and functions, the stacking order, and the like can be appropriately changed depending on the application. Further, the shape of the medium can take other forms such as a card in addition to the disk.
[0039]
The multilayer recording medium is recorded using the recording / reproducing system shown in FIG. 2, the multilayer recording system for recording / reproducing the multilayer recording medium 201 according to the first embodiment includes an objective lens 202, a quarter-wave plate 203, a polarizing beam splitter (PBS) 204, a non-polarizing beam splitter 205, Coupling lens 206, reproducing semiconductor laser (780 nm) 207, beam expander 208, recording pulse laser (780 nm) 209, quadrant avalanche photodiode (4D-APD) 210, cylindrical lens 211, condenser lens 212, pin It is composed of a hole 213 and a condenser lens 214. This system has two systems of lasers (reproducing semiconductor laser 207 and recording pulse laser 209).
[0040]
The operation of the multi-layer recording system having the above configuration will be described first from the optical system of a reproducing laser related to reproducing and focus / tracking servos. The light emitted from the reproducing semiconductor laser 207 having a wavelength of 780 nm is converted into parallel light by the coupling lens 206, the optical path is changed by the non-polarizing beam splitter 205, and the light composed of the polarizing beam splitter (PBS) 204 and the quarter wavelength plate 203. It passes through an isolator and is converted into circularly polarized light. A part of the light condensed on one of the recording surfaces of the multilayer recording medium 201 by the objective lens 202 is reflected by the difference in the refractive index of the different interface constituting the recording surface (in the production example of this embodiment, about 0). .1%). The reflected light has a reverse optical rotation direction, passes through the quarter-wave plate 203, is converted into linearly polarized light orthogonal to the incident light, and is guided to the detection system by the PBS 204. In the detection system, the light is condensed by the condensing lens 214, and reflected / scattered light from other than the focal point is removed by the pinhole 213. The light is condensed again by the condenser lens 212, passes through the cylindrical lens 211, and is guided to the four-divided avalanche photodiode (4D-APD) 210. Tracking / focus servo is applied by a signal detected with high sensitivity by the 4D-APD 210. Needless to say, the recorded information can also be read by the sum signal from the 4D-APD 210. The output light from this light source has a weak output for two-photon absorption to occur in the recording layer, and the reproduction signal cannot be degraded by reading.
[0041]
Next, the recording system will be described. Light emitted from a recording pulse laser 209 having a wavelength of 780 nm passes through a beam expander 208, a non-polarizing beam splitter 205, a PBS 204, and a ¼ wavelength plate 203, and is focused on the multilayer recording medium 201 by the objective lens 202. At this time, the emitted light of the recording pulse laser 209 needs to be adjusted to be coaxial with the emitted light of the reproducing semiconductor laser 207. At this time, since the focal points in the multilayer recording medium coincide with each other, tracking / focus servo during recording is also possible. By the mechanism as described above, information is written by two-photon absorption by the large peak power that is characteristic of the pulse laser.
[0042]
As described above, in the present embodiment, good recording is possible using the multilayer recording system, and writing due to a one-photon absorption reaction can be prevented by an adhesive layer containing an ultraviolet absorber. In addition, since the dielectric multilayer film can prevent erasure due to a one-photon absorption reaction, there is no fogging on the recording layer and no fading of the recording mark. As a result, the multilayer recording medium has a high S / N ratio and excellent long term storage Can be obtained.
[0043]
(Second Embodiment)
As shown in FIG. 3, the multilayer recording medium of the second embodiment includes a plurality of recording layer holding substrates 303 formed by stampers 301 and 302, and a recording layer 304 formed on each recording layer holding substrate 303. A protective layer 305, a recording layer holding substrate 303 on which each recording layer 304 is formed, an adhesive layer 306 that joins the protective layer 305 to each other, and a support substrate that supports the multi-layered recording layer 304 via the adhesive layer 306 307, an ultraviolet absorbing layer 308 formed on both sides of the medium, a protective multilayer 305, and a dielectric multilayer film 309 formed on the outer surface of the support substrate 307.
[0044]
The recording layer holding substrate 303 holds the recording layer 304 formed on the surface thereof, and is formed by ultraviolet curing, thermal polymerization, injection molding or the like using the stampers 301 and 302. As the material, for example, an acrylic resin can be used. However, other optical grade resins can be used as long as the refractive index difference with the resin that fills the recording layer between ensuring the strength of the substrate takes a desired value. Can be adopted.
[0045]
The recording layer 304 is formed by coating the recording layer holding substrate 303 with a resin mixed with a recording material. As the recording material, for example, diarylethenes can be used. Examples of the resin include acrylic resin and polycarbonate resin.
[0046]
The protective layer 305 and the support substrate 307 are disposed outside the recording layer 304 having a multilayer structure to protect the recording layer 304 against humidity, gas, mechanical shock, and the like, and are equivalent to those in the first embodiment. Is used.
[0047]
The adhesive layer 306 is filled and solidified by coating between the substrates in order to stack and integrate a plurality of recording layer holding substrates 303 on which the recording layer 304 is formed between the support substrate 307 and the protective layer 305. . The material of the adhesive layer 306 may be a thermosetting or ultraviolet curable resin, and a material having a difference in refractive index so that the reflectance at the interface with the recording layer 304 has a desired value is selected. The For example, when the recording layer 304 is an acrylic resin, an ultraviolet curable resin containing fluorine is used.
[0048]
The ultraviolet absorbing layer 308 is for blocking ultraviolet rays, which is a wavelength region in which one-photon absorption from the outside occurs, and protecting the recording layer 304 from fogging by one-photon absorption by ultraviolet rays. It consists of a resin containing an absorbent and is coated on both sides of the medium.
[0049]
Similar to the first embodiment, the dielectric multilayer film 309 transmits the write and read wavelengths by two-photon absorption, but has a characteristic of blocking the erase band (450 to 550 nm) by one-photon absorption. Then, a film is formed on each surface of the protective layer 305 and the supporting substrate 307 which are stacked with the recording layer 304 having a multilayer structure interposed therebetween.
[0050]
An example of a method for producing a multilayer recording medium according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 shows an enlarged cross section of the recording surface of the recording medium, and any shape such as a chucking portion of the disk can be adopted.
[0051]
As shown in FIG. 3A, stampers 301 and 302 with lands and grooves are prepared. In the present embodiment, lands and grooves are carved only on the stamper 301 in order to form a recording layer on one side. However, as in the first embodiment shown in FIG. 1, lands and grooves are formed on both sides. It is also possible to take a configuration.
[0052]
In FIG. 3B, an ultraviolet curable resin is poured between the stampers 301 and 302, and the recording layer holding substrate 303 is formed by exposing and solidifying ultraviolet rays. For example, an acrylic resin can be used as the ultraviolet curable resin.
[0053]
In FIG. 3C, the recording layer holding substrate 303 released from the stamper is coated with an acrylic resin added with diarylethenes as a recording material by spin coating to form a recording layer 304.
[0054]
In FIG. 3D, a recording layer holding substrate 303 integrated with the recording layer 304 is laminated between the support substrate 307 and the protective layer 305 through an ultraviolet curable resin spin-coated as the adhesive layer 306, and ultraviolet rays are irradiated. Irradiate to cure and integrate. After the integration, the photosensitive recording material is irradiated with light having a wavelength of about 520 nm and initialized. As the ultraviolet curable resin, a resin containing fluorine is used, and the difference in refractive index from the recording layer 304 of acrylic resin is set to about 0.1, so that the reflectance at the interface between both layers is set to about 0.1%. The refractive index difference can be arbitrarily set depending on the number of recording layers constituting the medium, and is not limited to this example. In FIG. 3, only three layers are shown for simplification, but the number of recording layers is not limited to this.
[0055]
In FIG. 3 (e), TiO on both sides 2 / SiO 2 A dielectric multilayer film 309 is stacked. The layer structure is, for example, TiO 2 51nm / SiO 2 19 pairs of 84 nm are stacked. This structure has a blocking characteristic exceeding 99.8% at 450 to 550 nm (erasing band by one-photon absorption), and hardly affects transmission at a writing and reading wavelength of 780 nm. Further, in order to prevent the recording layer 304 from being exposed to light by absorption of one photon by ultraviolet rays, the ultraviolet absorbing layer 308 is formed by coating a resin containing an ultraviolet absorber on both sides.
[0056]
Through the above-described steps, a multilayer recording medium having a long-term storage characteristic with a high S / N ratio can be manufactured in the same manner as in the first embodiment. Note that this embodiment is an example of the configuration of the present invention, and the configuration of each layer responsible for the constituent materials and functions, the stacking order, and the like can be appropriately changed depending on the application. Further, the shape of the medium can take other forms such as a card in addition to the disk.
[0057]
(Third embodiment)
As shown in FIG. 4, the multilayer recording medium of the third embodiment is formed on a plurality of recording layer holding substrates 403 formed by stampers 401 and 402 and on each recording layer holding substrate 403 except for one part. Recording layer 404, a fluorescent layer 405 formed on a part of the recording layer holding substrate 403, a protective layer 406, a recording layer holding substrate 403 and a protective layer 406 on which the fluorescent layer 405 or the recording layer 404 is formed. An adhesive layer 407 formed between the layers, a support substrate 408 that supports the laminated structure via the adhesive layer 407, an ultraviolet absorption layer 409 formed on both sides of the medium, a protective layer 406, and a support substrate 408. The dielectric multilayer film 410 is formed on the outer surface.
[0058]
The recording layer holding substrate 403 is formed by ultraviolet curing, thermal polymerization, injection molding or the like using stampers 401 and 402 in the same manner as in the second embodiment. As the material, for example, an acrylic resin can be used. However, other optical grade resins can be used as long as the refractive index difference with the resin that fills the recording layer between ensuring the strength of the substrate takes a desired value. Can be adopted.
[0059]
The recording layer 404 is formed by coating a resin mixed with a recording material on the recording layer holding substrate 403 in the same manner as in the second embodiment. As the recording material, for example, diarylethenes can be used. Examples of the resin include polycarbonate resin and acrylic resin.
[0060]
The fluorescent layer 405 contains a fluorescent dye that emits fluorescence in the erasing band by two-photon absorption. Similarly to the recording layer 404, a fluorescent dye is used instead of the recording material on one part of the recording layer holding substrate 403. It is formed by coating the mixed resin. An example of the fluorescent dye is Coumarin 522, which is an example of a usable fluorescent dye, and it goes without saying that other fluorescent dyes can be selected depending on the characteristics of the recording material, excitation light source, and the like. As the resin, the same resin as that of the recording layer 404 is used. The fluorescent layer 405 formed on the recording layer holding substrate 403 is laminated together with the recording layer 404 formed on another recording layer holding substrate 403.
[0061]
The protective layer 406 and the support substrate 408 are disposed outside the recording layer 404 having a multilayer structure to protect the recording layer 404 against humidity, gas, mechanical shock, and the like, and the first and second embodiments. An equivalent is used.
[0062]
The adhesive layer 407 has a recording layer 404 formed between the support substrate 408 and the protective layer 406, with the recording layer holding substrate 403 on which the fluorescent layer 405 is formed at the bottom (support substrate 408 side). In order to stack and integrate a plurality of holding substrates 403, each substrate is filled with a coating and solidified. The material of the adhesive layer 407 includes a thermosetting or ultraviolet curable resin, and a material having a difference in refractive index so that the reflectance at the interface with the recording layer 404 becomes a desired value is selected. The For example, when the recording layer 404 is a polycarbonate resin, an acrylic thermosetting resin is used.
[0063]
Similar to the second embodiment, the ultraviolet absorbing layer 409 is formed by coating a resin containing an ultraviolet absorber on both sides of the medium.
[0064]
The dielectric multilayer film 410 has a film configuration similar to that of the first and second embodiments, and is formed on the surface of each of the laminated protective layer 406 and support substrate 408. As described above, the dielectric multilayer film 410 transmits the writing and reading wavelengths by the two-photon absorption, but reflects the erasing band (450 to 550 nm) by the one-photon absorption. The erasing light generated in the fluorescent layer 405 has a function of confining in the medium.
[0065]
An example of a method for producing a multilayer recording medium according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 4 shows an enlarged cross section of the recording surface of the recording medium, and any shape such as a chucking portion of the disk can be adopted.
[0066]
As shown in FIG. 4A, stampers 401 and 402 with lands and grooves are prepared. In this embodiment, lands and grooves are carved only on the stamper 401 in order to form a recording layer on one side as in the second embodiment. However, as in the first embodiment shown in FIG. It is also possible to take a configuration in which lands and grooves are formed.
[0067]
In FIG. 4B, as in the second embodiment, an acrylic ultraviolet curable resin, for example, is poured between the stampers 401 and 402, and ultraviolet rays are exposed and solidified, whereby a recording layer holding substrate 403 is obtained. Create
[0068]
In FIG. 4C, the recording layer holding substrate 403 released from the stamper is coated with a polycarbonate resin added with diarylethenes as a recording material by spin coating to form a recording layer 404.
[0069]
In FIG. 4D, a part of the recording layer holding substrate 403 is coated with a polycarbonate resin added with a fluorescent dye (for example, Coumarin 522) by spin coating to form a fluorescent layer 405.
[0070]
In FIG. 4E, a recording layer holding substrate 403 integrated with the recording layer 404 via an acrylic thermosetting resin spin-coated as an adhesive layer 407 is provided between the support substrate 408 and the protective layer 406. A recording layer holding substrate 403 integrated with the fluorescent layer 405 is laminated on the lower portion and heated and cured. The difference in refractive index between the adhesive layer 407 and the polycarbonate resin recording layer 404 is about 0.1, and the reflectance at the interface between the two layers is about 0.1%. The refractive index difference can be arbitrarily set depending on the number of recording layers constituting the medium, and is not limited to this example. In the figure, only three layers are shown for simplification, but the number of recording layers is not limited to this.
[0071]
In FIG. 4 (f), TiO on both sides 2 / SiO 2 A dielectric multilayer film 410 is laminated. The layer structure is, for example, TiO 2 51nm / SiO 2 19 pairs of 84 nm are stacked. This structure has a reflectivity of over 90% at 450 to 550 nm (erasing band by one-photon absorption), a blocking characteristic of over 99.8%, and hardly affects transmission at a write and read wavelength of 780 nm. Absent. Therefore, the dielectric multilayer film 410 also has a function of confining the erasing light generated in the fluorescent layer 405 in the medium. Further, the ultraviolet absorbing layer 409 is formed by coating a resin containing an ultraviolet absorber on both sides. Thereby, it is possible to prevent the recording layer 404 from being exposed to light by one-photon absorption by the ultraviolet rays.
[0072]
Through the steps as described above, a multilayer recording medium having a long-term storage characteristic with a high S / N ratio can be produced. Note that this embodiment is an example of the configuration of the present invention, and the configuration of each layer responsible for the constituent materials and functions, the stacking order, and the like can be appropriately changed depending on the application. Further, the shape of the medium can take other forms such as a card in addition to the disk.
[0073]
Next, a recording / reproducing system using the multilayer recording medium will be described with reference to FIG. 5, the multilayer recording system for recording / reproducing the multilayer recording medium 501 according to the third embodiment includes an objective lens 502, a quarter-wave plate 503, a polarization beam splitter (PBS) 504, and a non-polarized beam. Splitter 505, coupling lens 506, semiconductor laser for reproduction (780 nm) 507, beam expander 508, pulse laser for recording (780 nm) 509, four-divided avalanche photodiode (4D-APD) 510, cylindrical The lens 511, the condensing lens 512, the pinhole 513, and the condensing lens 514 are comprised. This system has two systems of lasers (reproducing semiconductor laser 507 and recording pulse laser 509).
[0074]
The operation of the multi-layer recording system having the above configuration will be described first from the optical system of a reproducing laser related to reproducing and focus / tracking servos. The light emitted from the reproducing semiconductor laser 507 is converted into parallel light by the coupling lens 506, the optical path is changed by the non-polarizing beam splitter 505, and passes through the optical isolator composed of the polarizing beam splitter (PBS) 504 and the quarter wavelength plate 503. , Converted to circularly polarized light. A part of the light condensed on one of the recording surfaces of the multilayer recording medium 501 by the objective lens 502 is reflected by a difference in refractive index between different interfaces constituting the recording surface (in the creation example of the third embodiment). About 0.1%). The reflected light has a reverse optical rotation direction, passes through the quarter-wave plate 503, is converted into linearly polarized light orthogonal to the incident light, and is guided to the detection system by the PBS 504. In the detection system, the light is condensed by the condenser lens 514, and the reflected / scattered light from other than the focal point is removed by the pinhole 513. The light is condensed again by the condensing lens 512, passes through the cylindrical lens 511, and is guided to a four-divided avalanche photodiode (4D-APD) 510. Tracking / focus servo is applied by a signal detected with high sensitivity by the 4D-APD 510. Needless to say, the recorded information can also be read by the sum signal from the 4D-APD 510. The output light from this light source has a weak output for two-photon absorption to occur in the recording layer, and the reproduction signal cannot be degraded by reading.
[0075]
Next, the recording system will be described. Light emitted from the recording pulse laser 509 passes through the beam expander 508, the non-polarizing beam splitter 505, the PBS 504, and the ¼ wavelength plate 503, and is focused on the multilayer recording medium 501 by the objective lens 502. At this time, the emitted light of the recording pulse laser 509 needs to be adjusted to be coaxial with the emitted light of the reproducing semiconductor laser 507. At this time, since the focal points in the multilayer recording medium coincide with each other, tracking / focus servo during recording is also possible. By the mechanism as described above, information is written by two-photon absorption by the large peak power that is characteristic of the pulse laser.
[0076]
In the erasing operation, the focus servo is applied to the fluorescent layer 405 by the same focus servo as at the time of recording, and the fluorescent dye is excited by two-photon absorption by the pulse laser to emit fluorescence. Since the fluorescence is confined in the medium by the dielectric multilayer film 410, erasing of the recording is efficiently performed.
[0077]
As described above, in the present embodiment, good recording is possible using the multilayer recording system, and writing due to a one-photon absorption reaction can be prevented by the ultraviolet absorbing layer. Can prevent erasure due to a one-photon absorption reaction, so that a multi-layer recording medium having a high S / N ratio and excellent long-term storage stability without fogging on the recording layer and fading of the recording mark can be obtained. . In addition, it is possible to erase recorded information efficiently with a fluorescent layer that emits fluorescence in the erasing band with a writing light source and a dielectric multilayer film that confines the fluorescence in the medium, and rewritable without a dedicated pulse light source. A multilayer recording medium can be obtained.
[0078]
(Fourth embodiment)
As shown in FIG. 6, the multilayer recording medium of the fourth embodiment is formed on a plurality of recording layer holding substrates 603 formed by stampers 601 and 602 and one surface of each recording layer holding substrate 603. Recording layer 604, fluorescent layer 605 formed on the other surface of each recording layer holding substrate 603, dielectric multilayer film 606 formed on fluorescent layer 605, support substrate 607, recording on one surface A plurality of recording layer holding substrates 603 on which the layer 604 is formed and the fluorescent layer 605 and the dielectric multilayer film 606 are formed on the other surface are stacked on the supporting substrate 607 and adhered to each other; The protective layer 609 is stacked on the opposite side of the support substrate 607 of the stacked structure, the ultraviolet absorbing layer 610 containing the UV absorber formed on both surfaces of the medium, and the film is formed on the outer surface of the support substrate 607. Dielectric It is composed of a film 611.
[0079]
The recording layer holding substrate 603 is formed by ultraviolet curing, thermal polymerization, injection molding or the like using the stampers 601 and 602 in the same manner as in the second and third embodiments. As the material, for example, an acrylic resin can be used. However, other optical grade resins can be used as long as the refractive index difference with the resin that fills the recording layer between ensuring the strength of the substrate takes a desired value. Can be adopted.
[0080]
The recording layer 604 is formed by coating a resin mixed with a recording material on one surface of the recording layer holding substrate 603 in the same manner as in the second and third embodiments. As the recording material, for example, diarylethenes can be used. Examples of the resin include polycarbonate resin and acrylic resin.
[0081]
The fluorescent layer 605 has the same function as that of the third embodiment, and is formed by coating the other surface of the recording layer holding substrate 603 with a resin mixed with a fluorescent dye. An example of the fluorescent dye is Coumarin522. As the resin, the same resin as that of the recording layer 604 is used.
[0082]
The dielectric multilayer film 606 has a film configuration similar to that of the first and second embodiments, and is formed on each fluorescent layer 605. As described above, the dielectric multilayer film 606 transmits the writing and reading wavelengths by two-photon absorption, but reflects the erasing band (450 to 550 nm) by one-photon absorption.
[0083]
The support substrate 607 and the protective layer 609 are disposed outside the recording layer 604 having a multilayer structure to protect the recording layer 604 against humidity, gas, mechanical shock, and the like, and are equivalent to the first to third embodiments. Is used.
[0084]
The adhesive layer 608 includes a plurality of recording layer holding substrates 603 each having a recording layer formed on one surface and a fluorescent layer 605 and a dielectric multilayer film 606 formed on the other surface between the support substrate 607 and the protective layer 609. In order to stack and integrate, each substrate is filled with a coating and solidified. The material of the adhesive layer 608 includes a thermosetting type or ultraviolet curable resin, and a material having a refractive index difference such that the reflectance at the interface with the recording layer 604 becomes a desired value is selected. The
[0085]
As in the second and third embodiments, the ultraviolet absorbing layer 610 is formed by coating a resin containing an ultraviolet absorber on both sides of the medium.
[0086]
The dielectric multilayer film 611 has the same characteristics as the dielectric multilayer film 606, and is formed on the outer surface of the support substrate 607 so that the recording layer 604 is sandwiched between the dielectric multilayer film 606.
[0087]
An example of a method for producing a multilayer recording medium according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 6 shows an enlarged cross section of the recording surface of the recording medium, and any shape such as a chucking portion of the disk can be adopted.
[0088]
As shown in FIG. 6A, stampers 601 and 602 with lands and grooves are prepared. In this embodiment, in order to apply servo to both surfaces of the recording layer holding substrate 603, lands and grooves are engraved on both stampers 601 and 602.
[0089]
In FIG. 6B, a recording layer holding substrate 603 made of, for example, an acrylic resin is formed by injection molding using stampers 601 and 602.
In FIG. 6C, the recording layer holding substrate 603 is released from the stamper.
[0090]
In FIG. 6D, a recording layer 604 is formed by coating one surface of the recording layer holding substrate 603 with a polycarbonate resin added with diarylethenes as a recording material by spin coating. The other surface is spin-coated with a polycarbonate resin added with a fluorescent dye (for example, Coumarin 522) to form a fluorescent layer 605. Further, on the fluorescent layer 605, for example, TiO 2 51nm / SiO 2 A dielectric multilayer film 606 in which 19 pairs of 84 nm are stacked is formed. As described above, the dielectric multilayer film having this structure has a reflectivity exceeding 90% at 450 to 550 nm (erasing band by one-photon absorption), a blocking characteristic exceeding 99.8%, and writing and reading. It hardly affects transmission at a wavelength of 780 nm.
[0091]
In FIG. 6E, the recording layer 604, the fluorescent layer 605, and the dielectric multilayer film 606 are integrated with each other through an acrylic thermosetting resin spin-coated as an adhesive layer 608 between the support substrate 607 and the protective layer 609. The recording layer holding substrate 603 is laminated and cured by heating. The difference in refractive index between the adhesive layer 608 and the polycarbonate resin recording layer 604 is about 0.1, and the reflectance at the interface between the two layers is about 0.1%. The refractive index difference can be arbitrarily set depending on the number of recording layers constituting the medium, and is not limited to this example. In the figure, only three layers are shown for simplification, but the number of recording layers is not limited to this.
[0092]
In FIG. 6F, a dielectric multilayer film 611 having the same layer configuration as the dielectric multilayer film 606 is formed on the support substrate 607. Further, a resin containing an ultraviolet absorber is coated on both sides to form an ultraviolet absorbing layer 610.
[0093]
In the multilayer recording medium having the above configuration, each recording layer group composed of the recording layer 604 and the fluorescent layer 605 is separated from each other by dielectric multilayer films 606 and 611, and an ultraviolet absorbing layer 610 is formed on the outermost layer of the medium. Has been. Therefore, since the dielectric multilayer films 606 and 611 transmit the light of the writing light source, the recording layer 604 can be written by two-photon absorption, while the photosensitivity of the recording layer 604 by one-photon absorption is caused by the ultraviolet absorbing layer 610. In addition, since the erasing band light from the outside is blocked by the dielectric multilayer films 606 and 611, there is no fogging on the recording layer and no fading of the recording mark, resulting in long-term storage with a high S / N ratio. Excellent recording information can be obtained. In addition, since the erasing light can be generated in the fluorescent layer 405 by the writing light source, the erasing light source is not necessary, and the erasing light generated in the fluorescent layer 405 is confined in each recording layer group. Erasure for each group is possible. Note that the recording layer group can include a plurality of recording layers 604, and of course, a write-once portion in which the fluorescent layer 405 is not provided can be provided in some recording layer groups.
[0094]
Through the steps as described above, a multilayer recording medium having a long-term storage characteristic with a high S / N ratio and capable of erasing for each recording layer group can be manufactured. Note that this embodiment is an example of the configuration of the present invention, and the configuration of each layer responsible for the constituent materials and functions, the stacking order, and the like can be appropriately changed depending on the application. Further, the shape of the medium can take other forms such as a card in addition to the disk.
[0095]
【The invention's effect】
As mentioned above ,Book According to the invention, by providing a blocking layer that blocks the wavelength region where one-photon absorption from the outside occurs, writing by the one-photon absorption process competing with the multi-photon absorption process, and depending on the recording material, by the one-photon absorption process Erasure can be prevented. The prevention of writing by the one-photon absorption process prevents the recording layer from being fogged, and the prevention of erasure by the one-photon absorption process leads to the prevention of fading of the recording mark, resulting in long-term storage characteristics with a high S / N ratio. A multilayer recording medium can be obtained.
[0096]
Also, shield By using a dielectric multilayer film as a fault, the degree of freedom of design of transmission / cutoff characteristics is increased, and the deterioration of the S / N ratio due to the one-photon absorption process is prevented, and the high transmission efficiency of writing light and reading light is compatible. Can Can The S / N ratio of the recording / reproduction system as a whole can be improved.
[0097]
Also, shield By using an absorption layer containing an absorption dye as a fault, a multilayer recording medium having a long-term storage characteristic with a high S / N ratio can be obtained at low cost.
[0098]
Also, shield By providing a fault on the surface of the medium, it is possible to easily obtain a multilayer recording medium having excellent blocking characteristics and thus having a long-term storage characteristic with a high S / N ratio.
[0099]
Fireflies By providing an optical layer, the medium has a erasing light source that can be controlled by writing light while preventing the recording mark from fading due to the one-photon absorption process from the outside. Thus, a rewritable multilayer recording medium can be obtained, and the cost of a multilayer recording system using this multilayer recording medium can be reduced.
[0100]
Fireflies By providing the light reflecting layer, the fluorescence generated from the fluorescent layer can be confined in the medium and the absorption efficiency thereof can be improved. As a result, the erasing characteristics are improved, and as a result, even if the erasing / writing cycle is repeated, the S / N Recording / reproduction characteristics with a high ratio can be obtained. Further, since there is no strong reflection of the reproduction light from the fluorescent reflection layer having the characteristic of transmitting the reproduction light, it is possible to reproduce a signal from a weak recording mark with a high S / N ratio, resulting in highly reliable recording / reproduction. A possible multilayer recording medium and a recording / reproducing system using the same can be realized.
[0101]
Fireflies By using a dielectric multilayer film as the light reflection layer, the transmission / reflection characteristics of the fluorescent reflection layer can be set sharply and the transmittance of the transmission band is high, so that a multilayer recording medium capable of more reliable recording / reproduction In addition, a recording / reproducing system using the same can be realized.
[0102]
Also small By providing a recording layer group in which a set of a fluorescent layer and a fluorescent reflecting layer is provided for at least one recording layer, erasing for each recording layer group can be performed.
[0103]
Also, above By using a multilayer recording medium, a large-capacity multilayer recording system having a long-term storage characteristic with a high S / N ratio can be obtained.
[0104]
In addition, the above-mentioned with a fluorescent layer Since the erasing light source can also be used as the recording light source by using the multi-layer recording medium, at present, only one system of pulse light source such as an expensive femtosecond laser is required. Cost reduction is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of a manufacturing process of a multilayer recording medium according to a first embodiment of the invention.
FIG. 2 is a diagram showing a multilayer recording system using the multilayer recording medium according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating an example of a manufacturing process of a multilayer recording medium according to a second embodiment of the invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating an example of a manufacturing process of a multilayer recording medium according to a third embodiment of the invention.
FIG. 5 is a diagram showing a multilayer recording system using a multilayer recording medium according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating an example of a manufacturing process of a multilayer recording medium according to a fourth embodiment of the invention.
[Explanation of symbols]
101, 102, 301, 302, 401, 402, 601, 602 ... Stamper
103, 304, 404, 604... Recording layer
104,305,406,609 ... protective layer
105, 306, 407, 608 ... adhesive layer
106,307,408,607 ... support substrate
107,309,410,606,611 ... dielectric multilayer film
303, 403, 603 ... Recording layer holding substrate
308, 409, 610 ... UV absorbing layer
405, 605 ... Fluorescent layer

Claims (12)

少なくとも2層以上の記録層を備え、前記記録層に多光子吸収過程による記録を行う多層記録媒体において、
前記各記録層は、少なくとも一方の面にグルーブおよびランドが形成されており、
前記記録層に対して外部からの1光子吸収の起こる波長域光を遮断する遮断層を備えたことを特徴とする多層記録媒体。
In a multilayer recording medium comprising at least two recording layers and performing recording by a multiphoton absorption process on the recording layer,
Each recording layer has grooves and lands formed on at least one surface,
A multilayer recording medium comprising a blocking layer that blocks light in a wavelength region where external one-photon absorption occurs with respect to the recording layer.
少なくとも2層以上の記録層を備え、前記記録層に多光子吸収過程による記録を行う多層記録媒体において、In a multilayer recording medium comprising at least two recording layers and performing recording by a multiphoton absorption process on the recording layer,
少なくとも一方の面に前記各記録層が設けられた記録層保持基板を備え、  A recording layer holding substrate provided with each recording layer on at least one surface,
前記記録層保持基板は、前記各記録層が設けられた面にグルーブおよびランドが形成されており、  In the recording layer holding substrate, grooves and lands are formed on the surface on which each recording layer is provided,
前記記録層に対して外部からの1光子吸収の起こる波長域光を遮断する遮断層を備えたことを特徴とする多層記録媒体。  A multilayer recording medium comprising: a blocking layer that blocks light in a wavelength region where external one-photon absorption occurs with respect to the recording layer.
前記遮断層が、多光子吸収過程に対応する波長域光を透過し、1光子吸収の起こる波長域光を反射するよう設計された誘電体多層膜を含むことを特徴とする請求項1または2記載の多層記録媒体。The blocking layer is transmitted through the wavelength area corresponding to the multiphoton absorption process, according to claim 1, characterized in that it comprises a dielectric multilayer film designed to reflect a wavelength region light of occurrence of one-photon absorption or 2 The multilayer recording medium described. 前記遮断層が、1光子吸収の起こる波長域光を吸収する色素を含有する吸収層を含むことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の多層記録媒体。The blocking layer is a multilayer recording medium according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises an absorbing layer containing a dye absorbing wavelength area of occurrence of one-photon absorption. 前記遮断層が、媒体の表面に形成されていることを特徴とする請求項1または2記載の多層記録媒体。The blocking layer is a multilayer recording medium according to claim 1 or 2, wherein the formed on the surface of the medium. 多光子吸収過程によって消去に対応する1光子吸収帯域の蛍光を発光する蛍光層を備えたことを特徴とする請求項1または2記載の多層記録媒体。 3. The multilayer recording medium according to claim 1, further comprising a fluorescent layer that emits fluorescence in a one-photon absorption band corresponding to erasure by a multiphoton absorption process. 前記蛍光層が、多光子吸収過程によって消去に対応する1光子吸収帯域の蛍光を発光する蛍光色素を含有することを特徴とする請求項記載の多層記録媒体。7. The multilayer recording medium according to claim 6 , wherein the fluorescent layer contains a fluorescent dye that emits fluorescence in a one-photon absorption band corresponding to erasure by a multiphoton absorption process. 前記蛍光層が発光する蛍光を反射し、多光子吸収過程に対応する波長域光を透過する蛍光反射層を備えたことを特徴とする請求項記載の多層記録媒体。The multilayer recording medium according to claim 6, further comprising a fluorescent reflection layer that reflects fluorescence emitted from the fluorescent layer and transmits light in a wavelength region corresponding to a multiphoton absorption process. 前記蛍光反射層が誘電体多層膜からなることを特徴とする請求項記載の多層記録媒体。9. The multilayer recording medium according to claim 8, wherein the fluorescent reflection layer is made of a dielectric multilayer film. 少なくとも1層の前記記録層と前記蛍光層と蛍光反射層の組み合せよりなる記録層群を複数有することを特徴とする請求項記載の多層記録媒体。Multilayer recording medium according to claim 8, wherein the having a plurality of recording layer group composed of a combination of said at least one recording layer wherein the phosphor layer and the fluorescent reflective layer. 請求項1ないし10のいずれかに記載の多層記録媒体に対して、多光子吸収の起こる記録用光源を用いて前記記録層に書き込みを行なうことを特徴とする多層記録システム。Multilayer recording system characterized by writing to the recording layer with respect to multi-Symbol recording medium according to any one of claims 1 to 10, a recording light source of occurrence of multiphoton absorption. 請求項6ないし10のいずれかに記載の多層記録媒体に対して、記録時に多光子吸収の起こる記録用光源を用いて前記記録層に書き込みを行ない、消去時に前記記録用光源を用いて前記蛍光層から蛍光を発光させ前記記録層の記録情報の消去を行なうことを特徴とする多層記録システム。 The multilayer recording medium according to any one of claims 6 to 10, wherein the recording layer is written using a recording light source in which multiphoton absorption occurs during recording, and the fluorescent light is used using the recording light source during erasing. A multilayer recording system, wherein fluorescence is emitted from a layer to erase recorded information in the recording layer.
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