JP3010517B2 - 光記録媒体およびこの光記録媒体を用いる光記録装置および読み出し装置 - Google Patents
光記録媒体およびこの光記録媒体を用いる光記録装置および読み出し装置Info
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Description
面の化学変化によって、基板表面に高密度な記録を行う
ための光記録媒体、および、高密度で光記録を行うため
の微小開口を持つ光記録装置、および、記録媒体表面の
摩擦力変化によって情報の読み出しを行う装置に関す
る。
ィスク、光ディスク、光磁気ディスク等が挙げられる。
磁気ディスクは、磁性体を塗布した平板であり、磁気ヘ
ッドによって、書き出しおよび読み出しを行う。磁気デ
ィスクでは、水平方向に磁化させるため、磁界の重なり
を避ける必要があり、高密度化には限界があった。さら
に、高密度記録を行うために開発されたのが、光ディス
クや光磁気ディスクである。光ディスクの場合は、原盤
の製作をレーザー光による光露光で行い、電鋳によって
マスタディスクを製作し、射出成形などによって、レプ
リカディスクを作製している。読み出しには、レーザー
光のビットごとの反射率の違いを利用している。光磁気
ディスクは、トラック用の溝を形成した平板に垂直磁化
材料の薄膜を形成したものであり、書き込みには、レザ
ー光を照射したスポットの温度をキューリー点以上にし
て、垂直に磁界を加えることによって、垂直の磁化スポ
ットを書き込むものである。読み出しには、レーザー光
を照射して、反射光の偏光角がスポットの磁化方向で変
化することを利用している。
る光ディスクおよび光磁気ディスクは、いずれもビット
の読み出し時に、レーザービームを利用しているため、
ビットの大きさは、レーザービームの集光スポット径に
制約され、光の波長程度、すなわち1μm程度、が限界
となっている。
ズが光の波長以下である記録媒体と、記録媒体の書き込
みおよび読み出し装置を実現することにある。
めに、本発明では、表面に光分解性残基を修飾した平板
からなる、光記録媒体を考案した。また、この光記録媒
体への光書き込み装置として、この光記録媒体と、先端
に微小開口を有する光プローブと、光源と、X,Y,Z
位置制御手段と、制御装置により構成される装置を考案
した。さらに、読み出し装置として、光記録媒体と、摩
擦検出プローブと、X,Y,Z位置制御手段と、制御装
置により構成される装置を考案した。
に光分解性残基を修飾した圧電基板からなる、光記録圧
電媒体を考案した。この光記録圧電媒体の書き込みおよ
び読み出しを行う装置として、この光記録圧電媒体と、
先端に微小開口を有する光プローブと、光源、X,Y,
Z位置制御手段と、圧電素子の共振特性測定手段と、制
御装置により構成される装置を考案した。
媒体では、光反応性感応基は、表面に密に配置させるこ
とが可能であるので、分子オーダーでの記録密度、すな
わち1nm以下の記録密度を持つことになる。
は、特定の波長を照射することによって脱離することか
ら、光による書き込みが可能である。従来の光ビームに
よる光の照射に対して、微小開口を有する光プローブで
は、光照射範囲を20nm程度まで絞ることが可能であ
り、高密度の記録が可能である。
擦係数が変化するため、摩擦検出プローブによって、摩
擦の違いをモニターすることで、記録情報の読み出しが
可能である。摩擦力の検出には、原子間力顕微鏡に使用
するカンチレバーが表面の摩擦によってねじれる角度を
検出することによって可能である。
性の変化を使用する場合は、ずり振動モードの圧電板に
光分解性感応基を修飾した光記録媒体を使用する。ずり
振動した圧電体にプローブを接触させると、圧電体の共
振特性が変化する。この特性の変化は、表面の摩擦係数
に依存して変化するため、圧電体の共振特性の変化をモ
ニターすることで、記録情報の読み出しが可能である。
て説明する。 (光記録媒体の構成)図1は、本発明の光記録媒体1の
模式図である。図1(a)において、光記録媒体1は、
シリコン基板2と表面化学修飾膜3によって、構成され
ている。化学修飾物質には、図1(b)に示す光分解性
感応基を有する4-(Chloromethyl)phenil trimethoxy si
lane(CMPTS)4を用いた。化学修飾膜の作製は、
あらかじめ洗浄した10ミリ角のシリコン基板をCMP
TSの1%トルエン溶液に、室温で、30分間浸漬し
て、行った。
記録装置の模式図である。図2において、微小開口を有
する光プローブとして、先端をレーザー加熱によって、
尖鋭化するとともに、L字型に曲げた光ファイバー5を
使用した。光ファイバー5は、コア部の先端を除いたプ
ローブ表面を金属膜で反射処理が施されている。光ファ
イバー5の先端は、光記録媒体の表面に近接するように
配置され、他方の端面は、水銀ランプ6に、レンズ系で
光が導入されるよう接続されている。XYZ制御機構
は、光プローブの光記録媒体の面内での位置制御と光プ
ローブ先端と光媒体との距離をコントロールするための
ものである。XYZ制御手段には、圧電素子によって、
構成されるXYZ微動機構7、ステッピングモーターに
よって構成される粗動機構8、光プローブと光記録媒体
の距離を制御するために使用する光てこを構成するレー
ザー9と二分割フォトダイオード10で構成されてい
る。
光てこ用の反射板が設置されており、光ファイバーのた
わみの検出を行い、距離制御を可能にしている。さら
に、光ファイバー固定部にバイモルフ11を接続し、交
流電圧を印加することで、共振点付近で振動を行わせ、
振動の振幅の変化を利用して、距離制御を行うこともで
きる。光書き込みの際には、水銀ランプの光をメカニカ
ルチョッパーによって、オンオフしながら書き込みを行
い、20nmのビットパターンの書き込みが可能になっ
た。これらの動作は、すべて、全体を制御するコンピュ
ーター12によってコントロールされている。
において、先端に微小な突起部を持つ窒化シリコンによ
って構成されたカンチレバーが、摩擦検出プローブ13
として使用され、先端の突起部が光記録媒体1の表面に
近接するように配置されている。XYZ制御機構は、記
録装置と同じく、摩擦検出プローブ13の光記録媒体の
面内での位置制御と摩擦検出プローブ先端と光媒体との
距離をコントロールするためのものである。XYZ制御
手段には、圧電素子によって、構成されるXYZ微動機
構7、ステッピングモーターによって構成される粗動機
構8、摩擦検出プローブと光記録媒体の距離を制御する
ために使用する光てこを構成するレーザー9と四分割フ
ォトダイオード14で構成されている。
てこ用の反射板が設置されており、カンチレバーのたわ
みの検出を行うとともに、カンチレバーを走査した際の
カンチレバーのねじれの検出を行い、距離制御とねじれ
検出を同時に行っている。これらの動作は、すべて、全
体を制御するコンピューター12によってコントロール
されている。この読み出し装置によって、光書き込みに
よって、形成されたビットを摩擦検出プローブによって
鮮明に読み出すことが可能であった。また、検出プロー
ブのZ方向の距離制御によってもビットの読み出しは可
能であるが、摩擦検出の方がはるかに感度良く検出する
ことが可能であった。
の光記録圧電媒体15の模式図である。図4において、
光記録圧電媒体は、ずり振動を起こす圧電体であるAT
カット水晶板16の両面にチタンおよび白金をチタンを
下地としてスッパッタリングして、電極17を形成した
ものである。一方の電極17の表面上には、図1(a)
で示したと同様に、表面化学修飾膜3が、構成されてい
る。
置の構成)図5は、本発明の光記録媒体の書き込みおよ
び読み出し装置の模式図である。図5では、図2で示し
た光記録装置の光記録媒体1を光記録圧電媒体15に交
換するとともに、圧電素子の特性測定回路18を追加し
たものである。圧電素子の特性測定回路18は、発振回
路および圧電素子両端の電圧の差の測定によって圧電素
子のアドミッタンス変化を測定するものであり、共振周
波数が10MHz程度の圧電素子の場合は、10μS程
度の応答速度を持っている。また、この圧電素子の測定
回路18は、参照用の圧電素子と対にして発振させ、バ
ランスドミキサーによって、記録媒体の圧電素子の共振
周波数変化を検出することで、特性変化をモニターする
ことも可能である。本装置によって、光による記録ビッ
トの書き込みと、同時に、記録ビットの読み出しが可能
になった。
の光分解以外にも、各種の光化学反応、例えば、光酸化
・還元、シス−トランス光異性化、ホトクロミック反応
なども利用可能である。また、表面への修飾の方法とし
ても、本実施例のシランカップリング処理の他に、チオ
ール化合物による自己組織化膜や、両親媒性化合物によ
るラングミュアブロジェット膜等の製膜法も利用でき、
さらに、蒸着法やスピンコート法なども利用可能であ
る。
クロミック反応などのように、別の波長の光を照射する
か、熱によって元の状態に戻すことによって、記録の消
去が可能である。また、光記録媒体に一括して情報を書
き込む方法としては、石英基板上にフォトリソグラフィ
ーによって作製した金属マスクを密着させ、石英基板の
裏面から光を照射して、記録することができる。この方
法は、ビットの番地を決めるためのトラックを書き込ん
だり、記録情報を多量にコピーする場合に有効である。
は、XY方向に移動し、マス目状の記録を行う方法の他
に、粗動機構の中に光記録媒体を回転する機構を設ける
ことで、ドーナツ型に光記録を行うこともできる。
用いた記録装置および読み出し装置によって、高密度な
情報の記録および再生が可能になった。
(b)は本発明の化学修飾物質の一例の化学式を示す図
である。
出し装置の模式図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 表面に光感光性基を有する光感応膜を修
飾した平板で構成され、前記光感光性基の光反応に伴う
膜表面の摩擦変化を記録ビットの読みだしに用いること
を特徴とする光記録媒体。 - 【請求項2】 前記光感応膜が、光分解性官能基を有す
ることを特徴とする請求項1記載の光記録媒体。 - 【請求項3】 前記光感応膜が、光異性化官能基を有す
ることを特徴とする請求項1記載の光記録媒体。 - 【請求項4】 近接場光によって光の波長より小さいサ
イズの記録ビットが書き込まれていることを特徴とする
請求項1記載の光記録媒体。 - 【請求項5】 すくなくとも請求項1記載の光記録媒
体、摩擦検出プローブ、X・Y・Z位置制御手段、およ
び、全体を制御する制御装置によって構成される光記録
媒体の読み出し装置。 - 【請求項6】 前記摩擦検出プロ−ブが、先端に微小な
突起を持つカンチレバ−であり、このカンチレバ−のね
じれを検出することで摩擦検出を行うことを特徴とする
請求項5記載の光記録媒体の読み出し装置。 - 【請求項7】 表面に光感光性基を有する光感応膜を修
飾した圧電基板からなることを特徴とする光記録圧電媒
体。 - 【請求項8】 前記光感応膜が、光分解性官能基を有す
ることを特徴とする請求項7記載の光記録圧電媒体。 - 【請求項9】 前記光感応膜が、光異性化官能基を有す
ることを特徴とする請求項7記載の光記録圧電媒体。 - 【請求項10】 前記圧電基板が、ずり振動を起こす圧
電体であることを特徴とする請求項7記載の光記録圧電
媒体。 - 【請求項11】 前記圧電基板が、ATカット水晶振動
子であることを特徴とする請求項7記載の光記録圧電媒
体。 - 【請求項12】 すくなくとも請求項7記載の光記録圧
電媒体、先端に微小開口を有する光プローブ、光源、X
・Y・Z位置制御手段、圧電素子の共振特性測定手段、
および、全体を制御する制御装置によって構成される光
記録媒体 の書き込みおよび読み出し装置。
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