KR20100099043A - 광 정보 기록 방법, 광 정보 기록 매체, 광 정보 재생 장치, 광 정보 재생 방법 및 광 정보 기록 재생 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기록 속도를 향상시킬 수 있다. 본 발명은, 정보의 기록시에 집광되는 기록 광으로서의 기록 광 빔(L1)에 대한 광 반응의 일 형태인 2광자 흡수 반응에 의해 당해 2광자 흡수 재료를 기화시킴으로써 공동으로 이루어지는 기록 마크(RM)를 형성한다. 또한 기록층(101)은, 정보의 재생시에 소정의 판독 광으로서 조사된 판독 광 빔(L2)이 기록 마크(RM)의 유무에 따라서 변조되어 이루어지는 복귀광 빔(L3)을 기초로 당해 정보를 재생시킨다. 그리고 기록층(101)은, 금속 미립자(MN)에 2광자 흡수 재료를 배위시킨 2광자 흡수 파티클이 기록층(101)을 구성하는 바인더 수지에 분산되어 이루어짐으로써, 바인더 수지 중에 분산된 금속 미립자(MN)의 근방에 기화 재료로서 2광자 흡수 특성을 갖는 2광자 흡수 재료가 배치되어 있다.
기록층, 기록 광 빔, 광 정보 기록 재생 장치, 대물 렌즈, 집광 렌즈

Description

광 정보 기록 방법, 광 정보 기록 매체, 광 정보 재생 장치, 광 정보 재생 방법 및 광 정보 기록 재생 장치{OPTICAL INFORMATION RECORDING METHOD, OPTICAL INFORMATION RECORDING MEDIUM, OPTICAL INFORMATION REPRODUCING DEVICE, OPTICAL INFORMATION REPRODUCING METHOD, AND OPTICAL INFORMATION RECORDING AND REPRODUCING DEVICE}
본 발명은 광 정보 기록 방법, 광 정보 기록 매체, 광 정보 재생 장치, 광 정보 재생 방법 및 광 정보 기록 재생 장치에 관한 것으로, 예를 들어 광 빔을 이용하여 정보가 기록되고, 또한 당해 광 빔을 이용하여 당해 정보가 재생되는 광 정보 기록 매체에 적용하기에 적합한 것이다.
종래, 광 정보 기록 매체로서는, 원반 형상의 광 정보 기록 매체가 널리 보급되어 있고, 일반적으로 CD(Compact Disc), DVD(Digital Versatile Disc) 및 Blu-ray Disc(등록상표, 이하 BD라 함) 등이 사용되고 있다.
한편, 이러한 광 정보 기록 매체에 대응한 광 정보 기록 재생 장치에서는, 음악 콘텐츠나 영상 콘텐츠 등의 각종 콘텐츠, 혹은 컴퓨터용 각종 데이터 등과 같은 다양한 정보를 당해 광 정보 기록 매체에 기록하도록 되어 있다. 특히 최근에는, 영상의 고정밀화나 음악의 고음질화 등에 의해 정보량이 증대하고, 또한 1매의 광 정보 기록 매체에 기록하는 콘텐츠수의 증가가 요구되고 있으므로, 당해 광 정보 기록 매체의 새로운 대용량화가 요구되고 있다.
따라서, 광 정보 기록 매체를 대용량화하는 방법의 하나로서, 2광자 흡수에 의해 기록 피트를 형성하는 재료를 사용하고, 피크 파워가 높은 레이저 광원을 사용하여, 광 정보 기록 매체의 두께 방향에 3차원적으로 정보를 기록하도록 이루어진 광 정보 기록 매체가 제안되어 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 제2005-37658 공보
그런데, 이러한 구성의 광 정보 기록 매체에서는, 광 빔에 대한 감도가 낮아, 기록 마크를 형성하기 위해 광 빔을 어느 정도 긴 시간 조사해야만 해, 기록 속도가 낮다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 이상의 점을 고려하여 이루어진 것으로, 기록 속도를 향상시킬 수 있는 광 정보 기록 방법, 광 정보 기록 매체, 및 당해 광 정보 기록 매체의 재생 특성을 양호하게 할 수 있는 광 정보 재생 장치, 광 정보 재생 방법 및 광 정보 기록 재생 장치를 제안하고자 하는 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위해 본 발명에 있어서는, 수지 중에 분산된 금속 미립자의 근방에 기화 재료가 배치되어 이루어지는 광 정보 기록 매체에 대해, 정보의 기록시에 집광되는 기록 광에 대한 광 반응 또는 열 반응에 의해 기화 재료를 기화시킴으로써 공동으로 이루어지는 기록 마크를 형성하는 기록 스텝을 마련하도록 하였다.
이에 의해, 금속 미립자가 발생시키는 표면 플라즈몬 효과에 의해 금속 미립자의 근방의 전기장을 수백 배부터 수천 배까지 증강할 수 있고, 기록 광에 대한 광 반응 또는 열 반응을 촉진할 수 있다.
또한 본 발명에 있어서는, 수지 중에 분산된 금속 미립자의 근방에 기화 재료가 배치되어 이루어지고, 정보의 기록시에 집광되는 기록 광에 대한 광 반응 또는 열 반응에 의해 기화 재료를 기화시킴으로써 공동으로 이루어지는 기록 마크를 형성하고, 정보의 재생시에 소정의 판독 광이 조사되었을 때, 기록 마크의 유무에 따라서 변조된 판독 광을 기초로 당해 정보를 재생시키는 기록층을 형성하도록 하였다.
이에 의해, 금속 미립자가 발생시키는 표면 플라즈몬 효과에 의해 금속 미립자의 근방의 전기장을 수백 배부터 수천 배까지 증강할 수 있고, 기록 광에 대한 광 반응 또는 열 반응을 촉진할 수 있다.
또한 본 발명에 있어서는, 소정의 파장으로 이루어지는 기록 광을 집광하여 조사함으로써, 2광자 흡수에 의한 광 반응에 의해 형성된 기포로 이루어지는 기록 마크를 갖는 광 정보 기록 매체에 대해, 소정의 재생 광원으로부터 출사된 기록 광보다도 파장이 짧은 판독 광을 집광하여 조사하는 대물 렌즈와, 광 정보 기록 매체에 있어서의 기록 마크의 유무에 따라서 변조된 판독 광을 검출하는 광 검출부를 설치하도록 하였다.
이에 의해, 1광자 흡수로 이루어지는 광 정보 기록 매체보다도 작게 형성되는 기록 마크에 합치한 판독 광을 조사할 수 있다.
또한 본 발명에 있어서는, 소정의 파장으로 이루어지는 기록 광을 집광하여 조사함으로써, 2광자 흡수에 의한 광 반응에 의해 형성된 기포로 이루어지는 기록 마크를 갖는 광 정보 기록 매체에 대해 기록 광보다도 파장이 짧은 판독 광을 집광하여 조사하는 판독 광 조사 스텝과, 광 정보 기록 매체에 있어서의 기록 마크의 유무에 따라서 변조된 판독 광을 검출하는 광 검출 스텝을 마련하도록 하였다.
이에 의해, 1광자 흡수로 이루어지는 광 정보 기록 매체보다도 작게 형성되는 기록 마크에 합치한 판독 광을 조사할 수 있다.
또한 본 발명에 있어서는, 소정의 파장으로 이루어지는 기록 광을 출사하는 제1 광원과, 기록 광보다도 파장이 짧은 판독 광을 출사하는 제2 광원과, 정보의 기록시에 기록 광을 집광하여 광 정보 기록 매체에 조사함으로써, 광 정보 기록 매체에 있어서의 2광자 흡수에 의한 광 반응에 의해 기포로 이루어지는 기록 마크를 형성하고, 정보의 재생시에 판독 광을 집광하여 광 정보 기록 매체에 조사하는 대물 렌즈와, 광 정보 기록 매체에 있어서의 기록 마크의 유무에 따라서 변조된 판독 광을 검출하는 광 검출부를 설치하도록 하였다.
이에 의해, 1광자 흡수로 이루어지는 광 정보 기록 매체보다도 작게 형성되는 기록 마크에 합치한 판독 광을 조사할 수 있다.
본 발명에 따르면, 금속 미립자가 발생시키는 표면 플라즈몬 효과에 의해 금속 미립자의 근방의 전기장을 수백 배부터 수천 배까지 증강할 수 있고, 기록 광에 대한 광 반응 또는 열 반응을 촉진할 수 있고, 이리하여 기록 속도를 향상시킬 수 있는 기록 방법 및 광 정보 기록 매체를 실현할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 1광자 흡수로 이루어지는 광 정보 기록 매체보다도 작게 형성되는 기록 마크에 합치한 판독 광을 조사할 수 있고, 이리하여 당해 광 정보 기록 매체의 재생 특성을 양호하게 할 수 있는 광 정보 재생 장치, 광 정보 재생 방법 및 광 정보 기록 재생 장치를 실현할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 원리의 설명에 제공하는 대략 선도.
도 2는, 광 정보 기록 매체의 구성을 도시하는 대략 선도.
도 3은, 2광자 흡수 파티클을 모식적으로 도시하는 대략 선도.
도 4는, 제1 실시 형태에 의한 광 정보 기록 재생 장치의 구성을 도시하는 대략 선도.
도 5는, 1광자 흡수에 의한 기록 마크의 형성의 설명에 제공하는 대략 선도.
도 6은, 2광자 흡수에 의한 기록 마크의 형성의 설명에 제공하는 대략 선도.
도 7은, 정보의 기록의 설명에 제공하는 대략 선도.
도 8은, 정보의 재생의 설명에 제공하는 대략 선도.
도 9는, 기화 재료의 금속 미립자 근방에의 배치의 설명에 제공하는 대략 선도.
도 10은, 제2 실시 형태에 의한 광 정보 기록 재생 장치의 구성을 도시하는 대략 선도.
도 11은, 다른 실시 형태에 의한 기화 재료의 금속 미립자 근방에의 배치의 설명에 제공하는 대략 선도.
이하, 도면에 대해, 본 발명의 일 실시 형태를 상세하게 설명한다.
(1) 원리
일반적으로 나노 사이즈(1 내지 100[㎚] 정도)로 이루어지는 금이나 은 등의 금속 미립자(MN)는, 전자파와 커플링하여 공명을 일으키는 표면 플라즈몬 효과에 의해, 소정의 조건하에 있어서 광이 조사되면 당해 금속 미립자(MN) 근방의 전기장을 증강하여 광 강도를 수백 내지 수천 배로 증강하는 것이 알려져 있다.
본 발명에서는, 광 정보 기록 매체(100)에 있어서의 기록층(101) 내에 금속 미립자(MN)를 분산시켜 두는 동시에, 당해 금속 미립자(MN) 근방에 광의 조사에 따른 광 반응 또는 열 반응에 의해 기화되는 기화 재료(AM)를 배치해 둔다.
금속 미립자(MN) 근방에 광이 조사되면, 표면 플라즈몬 효과에 의해 당해 금속 미립자(MN) 근방의 광 강도가 수백 배 내지 수천 배로 증강되게 된다. 이 결과, 광 정보 기록 매체(100)에 대해 실제로 조사한 광의 광 강도에 대해, 수백 배 내지 수천 배의 광 강도로 이루어지는 광을 조사한 것과 마찬가지의 효과를 얻어지는 것이 기대된다.
즉, 광 정보 기록 매체(100)에서는, 광으로서 정보 기록용 기록 광 빔(L1)이 조사되면, 표면 플라즈몬 효과에 의해 금속 미립자(MN) 근방의 전기장을 증강한다. 이 결과 광 정보 기록 매체(100)는, 초점(Fb) 근방의 기록층(101)에 포함되는 기화 재료(AM)의 광 또는 열 반응을 촉진하여, 당해 기화 재료(AM)를 빠르게 기화시킴으로써, 초점(Fb)에 빠르게 기포로 이루어지는 기록 마크(RM)를 형성할 수 있다.
또한 이 표면 플라즈몬 효과는, 도 1의 (B)에 도시한 바와 같이, 금속 미립자(MN)의 표면에 가까울수록 그 전기장의 증강 효과가 크고, 표면으로부터의 거리의 2제곱에 따라서 전기장이 작아지는 것이 알려져 있고, 기화 재료(AM)를 가능한 한 금속 미립자(MN)의 근방에 배치하는 것이 바람직하다.
(2) 제1 실시 형태
(2-1) 광 정보 기록 매체의 구성
도 2의 (A) 및 도 2의 (B)에 도시한 바와 같이, 광 정보 기록 매체(100)는, 기판(102 및 103) 사이에 기록층(101)을 형성함으로써, 전체적으로 정보를 기록하는 미디어로서 기능하도록 되어 있다.
기판(102 및 103)은 유리 기판으로 이루어지고, 광을 높은 비율로 투과시키도록 되어 있다. 또한 기판(102 및 103)은, X 방향의 길이 dx 및 Y 방향의 길이 dy가 각각 약 50[㎜] 정도, 두께 t2 및 두께 t3이 약 0.6 내지 1.1[㎜]로 이루어지는 정사각형 판 형상 또는 직사각형 판 형상으로 구성되어 있다.
이 기판(102 및 103)의 외측 표면[기록층(101)과 접촉하지 않는 면]에는, 파장이 예를 들어 405[㎚] 및 780[㎚]으로 이루어지는 광 빔에 대해 무반사로 되는 다층 무기층(예를 들어, Nb2O2/SiO2/Nb2O5/SiO2의 4층)의 AR(AntiReflection coating) 처리를 실시하고 있다.
또한 기판(102 및 103)으로서는, 유리판에 한정되지 않고, 예를 들어 아크릴 수지나 폴리카보네이트 수지 등 다양한 광학 재료를 사용할 수 있다. 기판(102 및 103)의 두께 t2 및 두께 t3은, 상기에 한정되는 것은 아니며, 0.05[㎜] 내지 1.2[㎜]의 범위로부터 적절하게 선택할 수 있다. 이 두께 t2 및 두께 t3은, 동일한 두께라도 되고 달라도 된다. 또한, 기판(102 및 103)의 외측 표면에 AR 처리를 반드시 실시하지 않아도 된다.
기록층(101)은 주성분이 되는 바인더 수지에 대해, 광 빔을 2광자 흡수하여 발포하는 2광자 흡수 재료에 의해 피복된 금속 미립자(MN)(이하, 이를 2광자 흡수 파티클이라 함)가 분산되어 이루어진다.
바인더 수지로서는, 광 빔에 대한 투과율이 높은 각종 수지 재료를 사용할 수 있다. 예를 들어 열에 의해 연화되는 열 가소성 수지나, 광에 의한 가교 또는 중합 반응에 의해 경화되는 광 경화형 수지, 열에 의한 가교 또는 중합 반응에 의해 경화되는 열 경화형 수지 등을 사용할 수 있다.
또한 수지 재료로서는 특별히 한정되지 않지만, 내후성이나 광투과율 등의 관점에서, PMMA(Polymethylmethacrylate) 수지나, 폴리카보네이트 수지 등이 사용되는 것이 바람직하다.
2광자 흡수 파티클의 핵이 되는 금속 미립자(MN)로서는, Au, Ag, Pd, Pt, Rh, RU 등 다양한 금속을 사용할 수 있지만, Au 또는 Ag를 사용함으로써, 금속으로서의 특성상, 표면 플라즈몬 효과에 의한 큰 전기장 증강 효과를 얻을 수 있다. 또한 금속으로서 Ag를 사용함으로써, 예를 들어 600[㎚] 이하의 짧은 파장에서도 표면 플라즈몬 효과를 얻는 것이 가능해진다.
2광자 흡수 재료로서는, 광 빔을 2광자 흡수하여 발포하는 특성을 갖는 것이 사용된다. 이 2광자 흡수에 의한 발포는, 열 분해에 의하지 않는 반응, 즉 포톤 모드에서 일어나는 것을 말한다. 구체적으로 2광자 흡수 재료로서는, 시아닌 색소, 메로시아닌 색소, 아릴리덴 색소, 옥소놀 색소, 스쿠알륨 색소, 아조 색소 및 프탈로시아닌 색소 등 다양한 유기 색소 또는 각종 무기 결정 등을 사용할 수 있다.
이 2광자 흡수 재료로서, 2광자 흡수를 나타내는 파장은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어 2광자 흡수 재료로서, 정보 기록 처리에 사용되는 기록 광 빔(L1)(예를 들어 780[㎚])에 대해 2광자 흡수를 나타내지만, 정보 재생 처리에 사용되는 판독 광 빔(L2)(예를 들어 405[㎚])에 대해 거의 흡수를 나타내지 않는 재료를 사용함으로써, 판독 광 빔(L2)에 대한 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한 2광자 흡수 재료로서는, 티올이나 아민, 카르복실산 등, 금속 미립자(MN)에 배위하는 특성을 갖는 말단기(이하, 이를 배위 말단기라 함)를 갖는 것이 바람직하다. 이들 배위 말단기를 갖는 재료를 사용함으로써, 금속 미립자(MN)를 2광자 흡수 재료에 의해 간단하게 피복할 수 있다.
또한 2광자 재료로서는, 예를 들어 2광자 흡수 특성을 갖는 유기 색소의 일부로서, 말단이 배위 말단기로 치환된 알킬쇄(이하, 이를 배위 알킬쇄라 함)를 갖는 것이 바람직하다. 이와 같은 2광자 재료는, 예를 들어 유기 색소에 대해 배위 알킬쇄를 부가하거나, 유기 색소가 갖는 구조의 일부를 배위 알킬쇄로 치환함으로써 생성할 수 있다.
이 2광자 흡수 재료로서는, 예를 들어 화학식 1에 나타낸 바와 같이, 금속 미립자(MN)에 대해 용이하게 배위하는 특성을 갖는 알킬티올기를 측쇄로서 갖는 알칸티올 유도체가 적절하게 사용된다.
Figure 112009055642218-PCT00001
이에 의해 도 3에 도시한 바와 같이, 금속 미립자(MN)에 대해 알킬티올기를 배위시킬 수 있고, 2광자 흡수 특성을 갖는 유기 색소(OC)를 금속 미립자(MN)의 근방에 확실하게 배치시킬 수 있다.
이에 의해 2광자 흡수 파티클(PL)에서는, 전기장의 증강 효과가 큰 장소에 확실하게 유기 색소(OC)를 배치할 수 있으므로, 당해 유기 색소(OC)의 2광자 흡수 반응을 최대한 촉진시킬 수 있도록 되어 있다.
구체적으로, 예를 들어 금속 미립자(MN)로서 Ag를 사용한 2광자 흡수 파티클(PL)은, 에탄올 용액으로서의 질산은(AgNO3)을 환원제로서의 NaBH4 및 알칸티올 유도체와 함께 0[℃]에 있어서 교반함으로써 제작할 수 있다.
이와 같이 제작된 2광자 흡수 파티클(PL)에서는, 알칸티올 유도체에 있어서의 유기 색소(OC)가 그 특성을 손실시키지 않고, 2광자 흡수를 나타내는 것이 확인 되어 있다(비특허 문헌 1 참조).
비특허 문헌 1 : Francesco,S et al ; J.Am.Chem.Soc. 2003, 125, 328-329.
그리고 에탄올을 휘발시킴으로써, 분말 형상으로 이루어지는 2광자 흡수 파티클(PL)(이하, 이를 분말 파티클이라 함)을 얻을 수 있다.
이 분말 파티클은, 유기 용제 등의 액체에 혼합ㆍ교반함으로써, 용이하게 분산시킬 수 있는 것 외에, 각종 수지 재료에 혼합함으로써도 분산시키는 것이 가능하다.
예를 들어 바인더 수지로서 열 가소성 수지를 사용하는 경우, 가열한 열 가소성 수지에 분말 파티클을 첨가하여, 혼합기로 혼합함으로써 바인더 수지에 2광자 흡수 파티클을 분산시킨다.
그리고 2광자 흡수 파티클(PL)이 분산된 바인더 수지를 기판(103) 상에 전개하고, 냉각시킴으로써 기록층(101)을 제작한 후, 예를 들어 UV 접착제를 이용하여 기판(102)을 기록층(101)에 접착함으로써 광 정보 기록 매체(100)를 제작할 수 있다.
또한 열 가소성 수지를 유기 용제 등으로 희석하는 경우(이하, 이 열 가소성 수지를 용제 희석형 수지라 하고, 가열에 의해 성형하는 열 가소성 수지와 구별함)에는, 미리 분말 파티클을 유기 용제에 분산하고 나서 당해 유기 용제에 용제 희석형 수지를 용해시키거나, 유기 용제로 희석한 용제 희석형 수지에 분말 파티클을 첨가하여 교반함으로써 바인더 수지에 2광자 흡수 파티클(PL)을 분산시킨다.
그리고 2광자 흡수 파티클(PL)이 분산된 바인더 수지를 기판(103) 상에 전개 하고, 가열 건조시킴으로써 기록층(101)을 제작한 후, 예를 들어 UV 접착제를 이용하여 기판(102)을 기록층(101)에 접착함으로써 광 정보 기록 매체(100)를 제작할 수 있다.
또한 바인더 수지로서 열 경화성 수지나 광 경화성 수지를 사용하는 경우, 미경화의 수지 재료에 분말 파티클을 첨가하여 교반함으로써 바인더 수지에 2광자 흡수 파티클(PL)을 분산시킨다.
그리고 2광자 흡수 파티클(PL)이 분산된 바인더 수지를 기판(103) 상에 전개하고, 미경화의 기록층(101)에 대해 기판(103)이 적재된 상태에서 광 경화 또는 열 경화시킴으로써 광 정보 기록 매체(100)를 제작할 수 있다.
(2-2) 광 정보 기록 재생 장치의 구성
도 4에 있어서 광 정보 기록 재생 장치(1)는, 전체적으로 광 정보 기록 매체(100)에 있어서의 기록층(101)에 대해 광을 조사함으로써, 기록층(101)에 있어서 상정되는 복수의 기록 마크층(이하, 이를 가상 기록 마크층이라 함)에 정보를 기록하고, 또한 당해 정보를 재생하도록 되어 있다.
광 정보 기록 재생 장치(1)는, CPU(Central Processing Unit) 구성으로 이루어지는 제어부(2)에 의해 전체를 통괄 제어하도록 되어 있고, 도시하지 않은 ROM(Read Only Memory)으로부터 기본 프로그램이나 정보 기록 프로그램, 정보 재생 프로그램 등의 각종 프로그램을 판독하고, 이들을 도시하지 않은 RAM(Random Access Memory)에 전개함으로써, 정보 기록 처리나 정보 재생 처리 등의 각종 처리를 실행하도록 되어 있다.
제어부(2)는 광 픽업(5)을 제어함으로써, 당해 광 픽업(5)으로부터 광 정보 기록 매체(100)의 광 빔이 조사되어야 할 위치(이하, 이를 목표 마크 위치라 함)에 대해 광 빔을 조사시키고, 또한 당해 광 정보 기록 매체(100)로부터 복귀되어 온 광 빔을 수광하도록 되어 있다.
여기서 일반적으로 대물 렌즈의 개구수를 NA, 광 빔의 파장을 λ라 하면, 광 빔이 집광될 때의 스폿 직경(d)은, 이하의 식에 의해 나타내어진다.
Figure 112009055642218-PCT00002
즉 동일한 대물 렌즈(13)를 사용하는 경우, 개구수(NA)가 일정해지므로 스폿 직경(d)은 광 빔의 파장(λ)에 비례하게 된다.
도 5에 도시한 바와 같이, 집광된 광 빔의 강도는 초점(Fb) 부근에서 가장 커지고, 초점(Fb)으로부터 이격될수록 작아진다. 예를 들어 1광자 흡수에 의해 기록 마크(RM)가 형성되는 일반적인 광 정보 기록 매체의 경우에는, 1광자를 흡수함으로써 광 반응이 발생하므로, 광 강도에 비례하여 광 반응이 발생한다. 이로 인해 광 정보 기록 매체에서는, 기록 광 빔(L1)에 있어서의 소정의 강도 이상으로 되는 영역에 기록 마크(RM)가 형성된다. 또한 도 5에서는 스폿 직경(d)과 동일 사이즈의 기록 마크(RM)가 형성된 경우를 도시하고 있다.
이에 대해 2광자 흡수의 경우, 동시에 2광자를 흡수하였을 때에만 반응이 발생하므로, 광 강도의 2제곱에 비례하여 광 반응이 발생한다. 이로 인해 본 실시 형태에 의한 광 정보 기록 매체(100)에서는, 도 6에 도시한 바와 같이, 기록 광 빔(L1)에 있어서 광 강도가 매우 큰 초점(Fb) 근방에만 기록 마크(RM)가 형성된다.
이 기록 마크(RM)는, 기록 광 빔(L1)의 스폿 직경(d)에 비해 작은 사이즈가 되고, 그 직경 da도 작아진다. 이로 인해 광 정보 기록 매체(100)에서는, 고밀도로 기록 마크(RM)를 형성시킴으로써 기억 용량의 대용량화가 가능해진다. 그러나 가령 당해 기록 광 빔(L1)이 동일 파장으로 이루어지는 판독 광 빔(L2)을 조사한 경우, 기록 마크(RM)에 직접 조사되지 않는 판독 광 빔(L2)의 비율이 커져 판독 광 빔(L2)의 손실이 커지는 것 외에, 목표 마크 위치에 인접하는 기록 마크(RM)에 의해 판독 광 빔(L2)이 반사되어 복귀광 빔(L3)에 간섭하는, 소위 크로스 토크를 발생시킬 가능성이 있다.
본 실시 형태에 있어서의 광 정보 기록 재생 장치(1)에 있어서의 광 픽업(5)은, 광원으로서 기록 광원(10)과 재생 광원(15)을 갖고 있고, 정보 기록 처리시에는 780[㎚]의 기록 광 빔(L1)을 사용하는 한편, 정보 재생 처리시에는 405[㎚]의 판독 광 빔(L2)을 사용하도록 되어 있다.
또한 기록 광원(10)은, 피코초 레벨에서 기록 광 빔(L1)을 펄스 출력하는 반도체 레이저(소위 피코초 레이저)이다. 한편 재생 광원(15)은 BD(Blu-ray Disc, 등록상표) 등의 광 디스크 드라이브에 사용되는 일반적인 반도체 레이저이다.
도 7에 도시한 바와 같이 광 픽업(5)은, 정보 기록 처리시, 제어부(2)의 제어에 기초하여, 기록 광원(10)으로부터 파장 780[㎚]의 기록 광 빔(L1)을 출사시켜, 당해 기록 광 빔(L1)을 콜리메이터 렌즈(11)에 의해 발산광으로부터 평행광으로 변환한 후에 다이클로익 프리즘(12)에 입사시키도록 되어 있다.
다이클로익 프리즘(12)은, 파장에 따라서 광 빔을 반사 또는 투과시키는 반사 투과면(12S)을 갖고 있다. 반사 투과면(12S)은 기록 광 빔(L1)이 입사되면 당해 기록 광 빔(L1)을 투과시켜, 대물 렌즈(13)에 입사시킨다. 대물 렌즈(13)는 기록 광 빔(L1)을 집광함으로써, 광 정보 기록 매체(100) 내의 임의의 부위에 포커싱시켜, 기포로 이루어지는 기록 마크(RM)를 형성시키도록 되어 있다.
이때 광 정보 기록 매체(100)에서는, 금속 미립자(MN)에 의한 표면 플라즈몬 효과에 의해 신속하게 기록 마크(RM)가 형성되는 동시에, 기록 광 빔(L1)의 초점(Fb) 근방에 당해 기록 광 빔(L1)의 스폿 직경(d)에 비해 작은 직경 da를 갖는 기록 마크(RM)를 형성한다.
또한 도 8에 도시한 바와 같이 광 픽업(5)은, 정보 재생 처리시, 제어부(2)의 제어에 기초하여, 재생 광원(15)으로부터 파장 405[㎚]의 판독 광 빔(L2)을 출사시켜, 당해 판독 광 빔(L2)을 콜리메이터 렌즈(16)에 의해 발산광으로부터 평행광으로 변환한 후에 빔 스플리터(17)에 입사시킨다.
빔 스플리터(17)는, 소정의 비율로 판독 광 빔(L2)을 투과시켜, 다이클로익 프리즘(12)에 입사시킨다.
다이클로익 프리즘(12)은 반사 투과면(12S)에 의해 판독 광 빔(L2)을 반사시켜 대물 렌즈(13)에 입사시킨다. 대물 렌즈(13)는 판독 광 빔(L2)을 집광함으로써, 광 정보 기록 매체(100) 내의 임의의 부위에 포커싱시키도록 되어 있다.
여기서 광 정보 기록 매체(100)는, 판독 광 빔(L2)의 포커싱 위치에 기록 마크(RM)가 형성되어 있었던 경우, 기록층(101)과 기록 마크(RM)의 굴절률의 차이에 의해 당해 판독 광 빔(L2)을 반사시켜, 복귀광 빔(L3)을 생성한다. 또한 광 정보 기록 매체(100)는, 판독 광 빔(L2)의 포커싱 위치에 기록 마크(RM)가 형성되어 있지 않은 경우, 판독 광 빔(L2)을 통과시켜, 복귀광 빔(L3)을 생성하지 않는다.
대물 렌즈(13)는 광 정보 기록 매체(100)로부터 복귀되어 광 빔(L3)이 복귀되어 온 경우, 당해 복귀광 빔(L3)을 평행광으로 변환하여 다이클로익 프리즘(12)에 입사시킨다. 이때 다이클로익 프리즘(12)은 복귀광 빔(L3)을 반사 투과면(12S)에 의해 반사하여 빔 스플리터(17)에 입사시킨다.
빔 스플리터(17)는 복귀광 빔(L3)의 일부를 반사하여 집광 렌즈(18)에 입사시킨다. 집광 렌즈(18)는 복귀광 빔(L3)을 집광하여 수광 소자(19)에 조사한다.
이에 따라서 수광 소자(19)는 복귀광 빔(L3)의 광량을 검출하고, 당해 광량에 따른 검출 신호를 생성하여 제어부(2)에 송출한다. 이에 의해 제어부(2)는, 검출 신호를 기초로 복귀광 빔(L3)의 검출 상태를 인식할 수 있도록 되어 있다.
그런데 광 픽업(5)은, 도시하지 않은 구동부가 설치되어 있고, 제어부(2)의 제어에 의해 X 방향, Y 방향 및 Z 방향의 3축 방향으로 자유자재로 이동할 수 있도록 되어 있다. 실제상, 제어부(2)는 당해 광 픽업(5)의 위치를 제어함으로써, 기록 광 빔(L1) 및 판독 광 빔(L2)의 초점 위치를 원하는 목표 마크 위치에 맞출 수 있도록 되어 있다.
이와 같이 광 정보 기록 재생 장치(1)는, 2광자 흡수 재료의 광 반응에 의해 기록 광 빔(L1)의 스폿 직경(d)에 비해 작은 기록 마크(RM)를 형성하는 동시에, 당해 기록 광 빔(L1)보다도 작은 스폿 직경을 갖는 판독 광 빔(L2)을 조사한다. 이 에 의해 광 정보 기록 재생 장치(1)는, 기록 마크(RM)에 적합한 스폿 직경으로 이루어지는 판독 광 빔(L2)을 조사할 수 있고, 판독 광 빔(L2)의 손실이나 크로스 토크를 억제할 수 있도록 되어 있다.
(2-3) 동작 및 효과
이상의 구성에 있어서, 광 정보 기록 매체(100)에 있어서의 기록층(101)은, 정보의 기록시에 집광되는 기록 광으로서의 기록 광 빔(L1)에 대한 광 반응의 일 형태인 2광자 흡수 반응에 의해 당해 2광자 흡수 재료를 기화시킴으로써 공동으로 이루어지는 기록 마크(RM)를 형성한다. 또한 기록층(101)은, 정보의 재생시에 소정의 판독 광으로서 조사된 판독 광 빔(L2)이 기록 마크(RM)의 유무에 따라서 변조되어 이루어지는 복귀광 빔(L3)을 기초로 당해 정보를 재생시킨다.
그리고 기록층(101)은, 금속 미립자(MN)에 2광자 흡수 재료를 배위시킨 2광자 흡수 파티클이 기록층(101)을 구성하는 바인더 수지에 분산되어 이루어짐으로써, 바인더 수지 중에 분산된 금속 미립자(MN)의 근방에 기화 재료로서 2광자 흡수 특성을 갖는 2광자 흡수 재료가 배치되어 있다.
이에 의해 기록층(101)은, 정보 기록 처리시, 기록 광 빔(L1)이 금속 미립자(MN)에 조사됨으로써 발생하는 표면 플라즈몬 효과에 의해 금속 미립자(MN)의 근방의 전기장을 수백 내지 수천 배로 증강할 수 있다. 이 결과 기록층(101)은, 목표 마크 위치 근방에 존재하는 2광자 흡수 재료에 대한 광 효과를 수백 배 내지 수천 배로 향상시켜 당해 2광자 흡수 재료를 신속하게 기화시켜 기록 마크(RM)를 형성할 수 있다.
또한 기록층(101)은, 기록 광 빔(L1)에 대한 기록 감도를 향상시킬 수 있으므로, 기록 마크(RM)를 형성시키는 데 필요해지는 당해 기록 광 빔(L1)의 에너지를 저하시킬 수 있다. 이로 인해 기록층(101)은, 기록 광원(10)으로서 매우 높은 광 강도로 이루어지는 레이저 광을 출사할 수 있는 펨토초 레이저가 아닌, 반도체 레이저로 이루어지는 피코초 레이저를 사용하게 하는 것이 가능해져, 광 정보 기록 재생 장치(1)로서의 구성을 간이하게 할 수 있다.
또한 일반적으로, 2광자 흡수 재료가 2광자 흡수를 발생시킬 확률은, 광 강도의 2제곱에 비례하는 것이 알려져 있다. 이로 인해 기록층(101)은, 기록 광 빔(L1)의 초점(Fb) 근방, 즉 목표 마크 위치 부근에서만 기록 광 빔(L1)을 흡수시킬 수 있고, 당해 목표 마크 위치가 속하는 가상 기록 마크층(이하, 이를 조사 기록 마크층이라 함)과는 다른 가상 기록 마크층(이하, 이를 타기록 마크층이라 함)에 있어서 기록 광 빔(L1)을 거의 흡수하지 않아도 된다.
이 결과 기록층(101)에서는, 기록층(101) 총체적인 기록 광 빔(L1)에 대한 투과율을 향상시킬 수 있고, 당해 기록 광 빔(L1)을 효율적으로 목표 마크 위치에 조사할 수 있다.
또한 기록층(101)에서는, 기록 광 빔(L1)이 입사되는 기판(102)측에 있는 타기록 마크층을 통과시킴으로써 조사 기록 마크층에 대해 기록 광 빔(L1)을 조사할 필요가 있다. 이로 인해 기록층(101)에서는, 특히 기판(102) 근방의 가상 기록 마크층에 대해 복수회에 걸쳐서 반복 기록 광 빔(L1)이 폭로되게 된다.
광 정보 기록 매체(100)와 같은 기록 마크(RM)를 3차원적으로 기록하는 체적 형 기록 매체에서는, 가상 기록 마크층의 수가 많고, 예를 들어 기판(102)으로부터 1번째 층의 가상 기록 마크층에서는, 20번째 층의 가상 기록 마크층에 정보가 기록될 때까지의 동안에 적어도 19회에 걸쳐서 타기록 마크층에 대한 기록 광 빔(L1)이 폭로되게 된다.
그러나 기록층(101)에서는, 타기록 마크층에 있어서 2광자 흡수 재료가 기록 광 빔(L1)을 거의 흡수하지 않기 때문에, 조사 기록 마크층에 조사되는 기록 광 빔(L1)의 영향을 타기록 마크층에 거의 부여하지 않는다. 이 결과 기록층(101)은, 광 강도에 비례하여 발생하는 1광자 흡수나 열 반응에 의해 기록 마크(RM)를 형성하는 기록층과 비교하여, 기록층(101)으로서의 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한 기록층(101)에 분산되는 금속 미립자(MN)가 Ag의 미립자로 이루어짐으로써, Ag에 고유한 플라즈마 주파수와의 관계로부터 표면 플라즈몬 효과에 의한 큰 전기장의 증강이 기대된다. 또한 Ag는, 780[㎚]으로 이루어지는 기록 광 빔(L1)보다도 파장이 낮은 400[㎚] 정도의 기록 광 빔에 대해서도 표면 플라즈몬 효과를 발생시키는 것이 알려져 있고, 2광자 흡수 재료의 선정에 따라서 에너지가 높은 기록 광 빔을 사용하는 것이 가능해진다.
또한 기록층(101)은, 2광자 흡수 재료를 금속 미립자(MN)에 배위함으로써, 2광자 흡수 재료를 확실하게 금속 미립자(MN)의 근방에 배치할 수 있다. 이 결과 기록층(101)은, 금속 미립자(MN)의 근방이 아닌 장소에 2광자 흡수 재료를 거의 배치시키지 않아도 되고, 2광자 흡수 재료를 기록층(101) 내에 랜덤하게 분산시키는 방법과 비교하여, 기록 감도를 저하시키지 않고 2광자 흡수 재료의 사용량을 저감 시킬 수 있다.
또한 일반적으로 금속 미립자(MN)는, 금속 미립자(MN)끼리가 응집하는 것을 방지하기 위해 알칸티올 등의 보호 재료를 피복하여 안정화시킨다. 기록층(101)에서는, 2광자 흡수 재료를 금속 미립자(MN)에 직접 배위함으로써 당해 2광자 흡수 재료를 금속 미립자(MN)의 가장 근방에 배치할 수 있는 동시에, 2광자 흡수 재료를 이 보호 재료로서도 작용시킬 수 있다.
또한 2광자 흡수 재료는, 말단이 금속 미립자(MN)에 배위하는 티올기 등의 배위 말단기로 치환된 알킬티올 AT 등의 배위 알킬쇄를 갖고 있다. 이에 의해 기록층(101)은, 금속 미립자(MN)에 대해 용이하게 배위하여 간이하게 형성되는 2광자 흡수 파티클(PL)을 분산하면 되므로, 기록층(101)의 제작을 간이하게 하는 동시에, 기록층(101) 내에서 금속 미립자(MN)에 2광자 흡수 재료를 안정적으로 배위시킬 수 있다.
또한 기록층(101)에서는, 2광자 흡수 재료에 있어서의 배위 말단기가 금속 미립자(MN)에 대해 배위하는 힘이 큰 티올기(SH)인 것에 의해, 금속 미립자(MN)에 2광자 흡수 재료를 안정적으로 배위시킬 수 있다.
또한 기록층(101)에서는, 2광자 흡수하여 기화하는 동시에, 그 일부가 보호 재료로서 일반적으로 사용되는 구조인 알킬티올기로 치환되어 이루어지는 물질을 2광자 흡수 재료로서 사용함으로써, 2광자 흡수 특성과 금속 미립자(MN)에 대한 배위 특성을 양립시켜, 2광자 흡수 재료를 보호 재료로서 작용시킬 수 있다.
또한 기록층(101)에서는, 2광자 흡수 재료로서 화학식 1의 물질이 2광자 흡 수 특성을 유지한 상태에서 금속 미립자(MN)에 배위하는 것이 이미 실험적으로 증명되어 있으므로, 비스스틸벤젠 구조를 갖는 물질을 사용함으로써, 상술한 기록 감도의 향상 효과를 확실하게 얻을 수 있는 것이 기대된다.
또한 정보 재생 장치로서의 광 정보 기록 재생 장치(1)에서는, 2광자 흡수에 의한 광 반응에 의해 형성된 기포로 이루어지는 기록 마크(RM)를 갖는 광 정보 기록 매체(100)에 대해, 기록 마크(RM)가 형성되었을 때에 조사된 기록 광 빔(L1)보다도 파장이 짧은 판독 광 빔(L2)을 집광하여 조사하는 동시에, 광 정보 기록 매체(100)에 있어서의 당해 판독 광 빔의 광 변조를 검출하도록 하였다.
이에 의해 광 정보 기록 재생 장치(1)에서는, 판독 광 빔(L2)의 스폿 직경을 기록 마크(RM)에 맞추어 작게 하여 크로스토크를 방지할 수 있으므로, 광 정보 기록 매체(100)에 기록 마크(RM)의 사이즈에 따른 기록 밀도로 정보를 기록시킬 수 있고, 광 정보 기록 매체(100)의 기록 용량을 향상시킬 수 있다.
또한 광 정보 기록 재생 장치(1)에서는, 판독 광 빔(L2)의 스폿 직경을 기록 마크(RM)에 맞추어 작게 하므로, 목표 마크 위치에 기록 마크(RM)가 존재하는 경우에는, 판독 광 빔(L2)의 대부분을 목표 마크 위치에 있어서의 기록 마크(RM)에 조사할 수 있고, 크로스 토크를 효과적으로 방지하여 재생 특성을 향상시킬 수 있다.
이상의 구성에 따르면, 광 정보 기록 매체(100)에 있어서의 기록층(101)에서는, 기록 광 빔(L1)을 흡수하여 기화함으로써 기록 마크(RM)를 형성하는 2광자 흡수 재료를 금속 미립자(MN)의 근방에 배치함으로써, 금속 미립자(MN)에 기록 광 빔(L1)이 조사되어 발생하는 표면 플라즈몬 효과를 이용하여 당해 기록 광 빔(L1) 의 광 효과를 향상시켜 기록층(101)으로서의 기록 감도를 향상시킬 수 있고, 이리하여 기록 속도를 향상시킬 수 있는 광 정보 기록 매체, 및 당해 광 정보 기록 매체의 재생 특성을 양호하게 할 수 있는 광 정보 재생 장치, 광 정보 재생 방법 및 광 정보 기록 재생 장치를 실현할 수 있다.
(3) 제2 실시 형태
도 9 내지 도 10은 제2 실시 형태를 도시하는 것으로, 도 1 내지 도 8에 도시한 제1 실시 형태에 대응하는 부분을 동일 부호로 나타내고 있다. 제2 실시 형태에서는, 기화 재료(AM)를 기록층(151) 내에 단순하게 분산함으로써 금속 미립자(MN)의 근방에 배치하는 점이 제1 실시 형태와 다르다.
(3-1) 광 정보 기록 매체의 구성
도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 광 정보 기록 매체(150)는, 제1 실시 형태와 마찬가지로 기록층(151)이 기판(102 및 103) 사이에 놓여진 구성으로 이루어진다.
기록층(151)은 주성분이 되는 바인더 수지에 대해, 기화 재료(AM) 및 금속 미립자(MN)가 분산되어 이루어진다. 바인더 수지 및 금속 미립자(MN)는, 제1 실시 형태와 같은 재료가 사용된다.
금속 미립자(MN)는, 보호 재료가 피복된 상태(이하, 이를 금속 나노 입자라 함)에서 바인더 수지에 분산된다. 보호 재료의 재료로서는, 티올이나 아민, 카르복실산 등, 금속 미립자에 배위하는 특성을 갖는 배위 말단기를 갖는 것이 바람직하고, 예를 들어 올레산 등의 각종 지방산, 알칸티올, 알칸아민 등을 사용할 수 있 다.
금속 나노 입자는, 제1 실시 형태에 있어서의 알칸티올 유도체(화학식 1)를 보호 재료로 치환한 것 이외는, 2광자 흡수 파티클과 같은 방법으로 제작할 수 있다.
특히 보호 재료의 재료로서 미끄럼 이동성이 높은 재료를 사용함으로써, 일단 건조시킨 금속 나노 입자를 바인더 수지에 분산할 때의 분산성을 향상시키는 것이 가능해진다.
이와 관련하여 보호 재료로서 화학식 3에 나타내는 올레산을 사용함으로써, 일단 건조시킨 금속 나노 입자를 가열한 열 가소성 수지에 용이하게 분산시킬 수 있는 것이 확인되어 있다.
Figure 112009055642218-PCT00003
기화 재료(AM)로서는, 기록 광 빔(L1)을 조사함으로써 기화하는 재료이면 특별히 제한은 없고, 1광자 흡수에 의한 광 반응에 의해 기화하는 재료나, 열 반응에 의해 기화하는 재료 등 기지의 재료를 사용할 수 있다.
이 광 정보 기록 매체(150)에서는, 예를 들어 도 9에 도시한 바와 같이, 기록층(151) 내에 금속 미립자(MN)에 대해 과잉으로 열 기화 재료(AH)를 배합함으로 써, 당해 금속 미립자(MN)의 근방에 확실하게 열 기화 재료(AH)를 배치하도록 되어 있다. 이로 인해 기화 재료(AM)로서는, 저렴한 열 기화 재료(AH)를 사용하는 것이 바람직하다.
구체적으로 열 기화 재료(AH)는, 기록층(151) 전체의 중량에 대해 1 내지 20[중량%] 함유시키는 것이 바람직하다. 기화 재료의 함유량이 1[%] 미만이 되면, 금속 미립자(MN)의 근방에 확실하게 기화 재료(AM)를 배치시킬 수 없고, 또한 열 기화 재료(AH)의 함유량이 20[%]을 초과하면, 기록층(151)의 강성이 부족해지므로, 바람직하지 않다.
이 열 기화 재료(AH)는, 기록층(151) 내에 열 기화 재료(AH)로서 기화시키기 위해서만 첨가될 필요는 없고, 기록층(151) 내에 잔류하는 잔류 용제나, 가소제 등의 첨가제, 소비되지 않은 광 중합 개시제의 잔사(이하, 이를 광 중합 개시제 잔사라 함) 등이라도 좋다.
또한 열 기화 재료(AH)로서는, 기화 재료의 저장 안정성과 기록 속도의 관점에서, 140[℃] 내지 400[℃]의 기화 온도를 갖는 재료를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 이 기화 온도는, 이하의 측정 조건에 의한 TG/DTA(시사열ㆍ열 중량 동시 측정) 측정에 의해, TG 곡선에 있어서 가장 격렬하게 중량 감소가 발생한 온도로 한다.
[측정 조건]
분위기 : N2(질소 분위기 하)
승온 속도 : 20 [℃/min]
측정 온도 : 40℃ 내지 600℃
사용 장치 : TG/DTA300(세이코 인스트루먼트츠 가부시끼가이샤제)
바인더 수지로서 광 경화형 수지, 열 경화형 수지 및 용제 희석형 수지를 사용하는 경우에는, 액상의 바인더 수지에 대해 기화 재료 및 금속 나노 입자를 혼합하여, 건조 또는 경화함으로써 기록층(151)이 제작된다. 건조 또는 경화 과정에 있어서 가열하는 경우에는, 가열에 의해 열 기화 재료(AH)가 휘발되지 않도록 가열 온도 및 열 기화 재료(AH)가 선정되는 것이 바람직하다.
예를 들어 바인더 수지로서 광 경화형 수지를 사용한 경우, 광 중합 개시제가 스타터가 되어 이후에는 연쇄적으로 광 반응이 진행되므로, 이론상, 매우 소량의 광 중합 개시제만이 소비된다. 그러나 액상 재료(M1)의 광 반응을 신속하고 또한 충분히 진행시키기 위해, 일반적으로, 실제로 소비되는 광 중합 개시제와 비교하여 과잉의 양의 광 중합 개시제가 배합되므로, 기록층(151) 내에 열 기화 재료(AH)로서 광 중합 개시제 잔사를 산재시킬 수 있다.
또한 열 경화형 수지 및 열 가소성 수지에 대해 광 중합 개시제를 배합한 경우에는, 당해 광 중합 개시제가 어떠한 반응에 의해 소비되지 않고, 그대로 기록층(151) 내에 잔류하므로, 광 경화형 수지와 마찬가지로 열 기화 재료(AH)로서 광 중합 개시제 잔사를 산재시킨 상태로 할 수 있다. 또한 기록층(151)에는, 희석 용제로서 사용된 용제가 잔류한 잔류 용제나 경화 처리에 있어서 잔류한 미반응의 단량체류를 열 기화 재료(AH)로서 산재시키는 것도 가능하다.
또한 열 기화 재료(AH)로서는, 기록 광 빔(L1)을 흡수하여 발열하여 기화하도록 해도 되고, 바인더 수지 혹은 당해 바인더 수지에 첨가되는 첨가제 등의 성분이 발열됨으로써 열 기화 재료(AH)를 기화시켜도 된다.
또한 열 가소성 수지에 대해 열 기화 재료(AH)를 배합하는 경우에는, 가열된 열 가소성 수지에 대해 금속 나노 입자(NP) 및 열 기화 재료(AH)를 첨가하여, 혼합기로 혼련하여 성형한 후, 냉각됨으로써 기록층(151)이 제작된다.
(3-2) 광 정보 기록 재생 장치의 구성
도 10에 도시한 바와 같이, 제2 실시 형태에 의한 광 정보 기록 재생 장치(30)는, 광원으로서 기록 재생 광원(20)만을 갖고 있어, 당해 기록 재생 광원(20)으로부터 출사되는 광 빔을 기록 광 빔(L1) 및 판독 광 빔(L2)으로서 사용함으로써 정보 기록 처리 및 정보 재생 처리를 실행하도록 되어 있다.
즉 광 정보 기록 재생 장치(30)는, 정보 기록 처리시, 기록 재생 광원(20)으로부터 405[㎚]로 이루어지는 기록 광 빔(L1)을 출사한다. 그리고 광 정보 기록 재생 장치(30)는, 콜리메이터 렌즈(21), 빔 스플리터(22) 및 대물 렌즈(23)를 통해 당해 기록 광 빔(L1)을 광 정보 기록 매체(150)의 목표 마크 위치에 조사한다.
이때 광 정보 기록 매체(150)에서는, 금속 나노 입자(NP)의 근방에 열 기화 재료(AH)가 배치되어 있으므로, 표면 플라즈몬 효과에 의해, 실제로 목표 마크 위치에 조사된 기록 광 빔(L1)의 광 강도와 비교하여, 당해 목표 마크 위치에 있어서의 기록 광 빔(L1)의 광 효과를 수백 배 내지 수천 배로 증대시킬 수 있다. 이 결과 광 정보 기록 매체(150)에서는, 열 기화 재료(AH)의 온도를 신속하게 상승시킬 수 있고, 열 기화 재료(AH)를 신속하게 기화시켜 기록 마크(RM)를 형성할 수 있도록 되어 있다.
광 정보 기록 재생 장치(30)는, 정보 재생 처리시, 기록 재생 광원(20)으로부터 405[㎚]로 이루어지는 판독 광 빔(L2)을 출사하고, 정보 기록 처리와 마찬가지로 하여 판독 광 빔(L2)을 광 정보 기록 매체(150)의 목표 마크 위치에 조사한다.
그리고 광 정보 기록 재생 장치(30)는, 목표 마크 위치에 기록 마크(RM)가 기록되어 있던 경우에는, 광 정보 기록 매체(150)에 의해 반사되는 복귀광 빔(L)을 대물 렌즈(23)에 의해 수광하고, 당해 복귀광 빔(L3)을 빔 스플리터(22) 및 집광 렌즈(24)를 통해 수광 소자(25)에 조사하도록 되어 있다.
이와 같이 하여 광 정보 기록 재생 장치(30)는, 정보 기록 처리시, 금속 미립자(MN)의 표면 플라즈몬 효과에 의해 열 기화 재료(AH)를 신속하게 기화시켜 기록 마크(RM)를 형성하는 동시에, 기록 광 빔(L1)과 동일한 파장으로 이루어지는 판독 광 빔(L2)을 사용하여 정보 재생 처리를 실행하도록 되어 있다.
(3-3) 동작 및 효과
이상의 구성에 있어서, 광 정보 기록 매체(150)에 있어서의 기록층(151)에서는, 금속 미립자(MN)에 대해 과잉량의 기화 재료(AM)를 배합함으로써 금속 미립자(MN)의 근방에 당해 기화 재료(AM)를 배치한다.
이에 의해 기록층(151)에서는, 금속 미립자(MN)가 발생시키는 표면 플라즈몬 효과에 의해 기화 재료(AM)를 기화시키는 데 필요한 기록 광 빔(L1)의 조사 에너지 를 저감시킬 수 있고, 기록 마크(RM)를 형성할 때까지의 기록 시간을 단축하는 것이 가능해진다.
또한 기록층(151)에서는, 금속 미립자(MN)가 분산되는 바인더 수지에 기화 재료(AM)를 혼합하기만 하는 처리에 의해 기화 재료(AM)를 금속 미립자(MN)의 근방에 배치할 수 있으므로, 광 정보 기록 매체(150)를 간이하게 제작시킬 수 있다.
또한 기록층(151)에서는, 열에 의해 기화하는 열 기화 재료(AH)를 금속 미립자(MN)의 근방에 배치함으로써, 1광자 흡수하는 기화 재료와 비교하여 광에 대한 내구성을 향상시킬 수 있고, 광 정보 기록 매체(150)로서의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한 열 기화 재료(AH)는, 광에 따라서 반응 개시 인자를 발생하는 광 중합 개시제인 것에 의해, 405[㎚]로 이루어지는 기록 광 빔(L1)을 효율적으로 흡수하여 비교적 신속하게 기록 마크(RM)를 형성하는 것이 가능하다.
이상의 구성에 따르면, 기록층(151)에서는, 기화 재료(AM)를 금속 미립자(MN)에 대해 과잉량 배합함으로써, 금속 미립자(MN)의 근방에 기화 재료(AM)를 배치하였으므로, 일반적으로 사용되는 금속 나노 입자(NP)와 기화 재료(AM)를 기록층(151) 중에 분산하는 것만으로, 금속 나노 입자(NP)의 표면 플라즈몬 효과에 의해 기록 속도를 향상시킬 수 있다.
(4) 다른 실시 형태
또한 상술한 실시 형태에 있어서는, 바인더 수지로서 각종 수지 재료가 사용되도록 한 경우에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 예를 들어 필요에 따라서 각종 첨가제나 예를 들어 시아닌계, 쿠마린계, 퀴놀린계 색소 등의 증감 색소 등을 첨가하는 등 해도 된다.
또한 상술한 제1 실시 형태에 있어서는, 파장 780[㎚]으로 이루어지는 광 빔을 흡수하는 2광자 흡수 재료를 사용하도록 한 경우에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정하지 않고, 예를 들어 파장 405[㎚]로 이루어지는 광 빔을 흡수하는 2광자 흡수 재료를 사용해도 된다. 이 경우에 있어서도, 금속 미립자(MN)로서 Ag를 사용함으로써, 상술한 실시 형태와 마찬가지로 표면 플라즈몬 효과를 발생시키고, 기록 속도를 향상시키는 것이 가능해진다.
또한 상술한 제1 실시 형태에 있어서는, 기화 재료(AM)로서의 2광자 흡수 재료를 금속 미립자(MN)에 배위시키고, 제2 실시 형태에 있어서는, 기화 재료(AM)로서의 열 기화 재료(AH)를 금속 미립자(MN)에 대해 과잉량 배합하도록 한 경우에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정하지 않고, 제1 및 제2 실시 형태를 적절하게 조합하는 것이 가능하다. 예를 들어 2광자 흡수 재료를 금속 미립자(MN)에 대해 과잉량 배합하거나, 일부를, 알킬티올기로 치환된 열 기화 재료를 금속 미립자(MN)에 대해 배위시키도록 해도 된다.
또한 예를 들어 도 11에 도시한 바와 같이, 금속 미립자(MN)를 피복하는 보호 재료(PC)의 선단에 기화 재료(AM)를 가까이 끌어당기거나 배위하는 구조를 부가해 두는 것도 가능하다. 이에 의해 기화 재료(AM)로서의 구조를 전혀 변화시키지 않고 즉 기화 재료(AM)로서의 특성에 전혀 영향을 주지 않고, 당해 기화 재료(AM)를 확실하게 금속 미립자(MN)의 근방에 배치하는 것이 가능해진다. 즉 기화 재 료(AM)는, 금속 미립자(MN)가 발생하는 표면 플라즈몬 효과에 의해 전기장이 증강되는 범위 내에 배치되면 된다. 덧붙여, 특수한 조건에 의해 표면 플라즈몬 효과에 의한 근접장 광이 0.5[㎜]에까지 장거리 전파하는 것이 알려져 있다. 또한 일반적으로, 근접장 광의 전파 거리는 100[㎚] 정도이다. 따라서, 기화 재료(AM)를 금속 미립자(MN)의 표면으로부터 0.5[㎜] 미만, 바람직하게는 100[㎚] 미만의 위치에 배치함으로써, 본 발명의 효과를 얻을 수 있다고 생각된다.
또한 상술한 실시 형태에 있어서는, 광 정보 기록 매체(100)의 기판(102)측 면으로부터 기록 광 빔(L1) 및 판독 광 빔(L2)을 각각 조사하도록 한 경우에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 예를 들어 기록 광 빔(L1)을 기판(103)측 면으로부터 조사하도록 하는 등, 각 광 또는 광 빔을 각각 어느 면, 혹은 양면으로부터 조사하도록 해도 된다.
또한 상술한 제1 실시 형태에 있어서는, 기록 광 빔(L1)보다도 짧은 파장으로 이루어지는 판독 광 빔(L2)을 사용하도록 한 경우에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 예를 들어 개구수가 다른 2개의 대물 렌즈를 절환하여 사용함으로써, 동일 파장으로 이루어지는 기록 광 빔(L1) 및 판독 광 빔(L2)을 사용하면서 스폿 직경을 변경하도록 해도 된다.
또한 상술한 제2 실시 형태에 있어서는, 기록 광원(10)으로부터 출사되는 기록 광 빔(L1) 및 판독 광 빔(L2)의 파장을 파장 405[㎚]로 하는 이외에도, 다른 파장으로 하도록 해도 되고, 요컨대 기록층(101) 내에 있어서의 목표 마크 위치의 근방에 기포에 의한 기록 마크(RM)를 적절하게 형성할 수 있으면 된다.
또한 상술한 실시 형태에 있어서는, 광 정보 기록 매체(100)의 기록층(101)을 한 변 약 50[㎜], 두께 t1을 약 0.05 내지 1.0[㎜]의 정사각형 또는 직사각형 형상으로 형성하도록 한 경우에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정하지 않고, 다른 임의의 치수로 하도록 하고, 혹은 다양한 치수로 이루어지는 직육면체 형상 등 다양한 형상으로 해도 된다. 이 경우, Z 방향의 두께 t1에 관해서는, 기록 광 빔(L1) 및 판독 광 빔(L2)의 투과율 등을 고려한 후에 정하는 것이 바람직하다.
또한 광 정보 기록 매체(100)를 원반 형상으로 형성하고, 당해 광 정보 기록 매체(100)를 회전시키면서 동심원 형상 또는 나선 형상으로 배열하여 기록 마크(RM)가 형성되도록 기록 광 빔(L1) 및 판독 광 빔(L2)을 조사해도 된다. 예를 들어 기록 용량이 250GB로 이루어지는 2층 BD의 5배 이상의 용량을 얻기 위해서는, 기록층(101)의 두께는 100[㎛] 이상으로 하는 것이 바람직하다.
이에 따라서 기판(102 및 103)의 형상에 대해서는, 정사각형 판 형상 또는 직사각형 판 형상에 한하지 않고, 기록층(101)에 맞춘 다양한 형상이면 된다. 또한 당해 기판(102 및 103)의 재료에 대해서는, 유리에 한하지 않고, 예를 들어 폴리카보네이트 등이라도 되고, 요컨대 기록 광 빔(L1) 및 판독 광 빔(L2) 및 복귀광 빔(L3)을 어느 정도 높은 투과율로 투과시키면 된다. 또한, 복귀광 빔(L3) 대신에, 판독 광 빔(L2)의 투과광을 수광하는 수광 소자를 배치하여 기록 마크(RM)의 유무에 따른 판독 광 빔(L2)의 광 변조를 검출함으로써, 당해 판독 광 빔(L2)의 광 변조를 기초로 정보를 재생하도록 해도 된다. 또한, 기록층(101) 단일 부재에 의해 원하는 강도를 얻을 수 있는 경우 등에, 광 정보 기록 매체(100)로부터 당해 기 판(102 및 103)을 생략해도 된다.
또한 상술한 실시 형태에 있어서는, 기록층으로서의 기록층(101)에 의해 광 정보 기록 매체로서의 광 정보 기록 매체(100)를 구성하는 경우에 대해 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 그 밖의 다양한 구성으로 이루어지는 기록층에 의해 광 정보 기록 매체를 구성하도록 해도 된다.
본 발명은, 예를 들어 영상 콘텐츠나 음성 콘텐츠 등과 같은 대용량의 정보를 광 정보 기록 매체 등의 기록 매체에 기록 또는 재생하는 광 정보 기록 재생 장치 등에도 이용할 수 있다.

Claims (15)

  1. 정보의 기록시에 집광되는 기록 광에 대해 국소 플라즈몬 공명을 발생시키는 금속 미립자 및 기화 재료를 함유하는 광 정보 기록 매체에 대해 상기 기록 광을 조사하고, 상기 기록 광에 기초하는 광 흡수 또는 당해 광 흡수에 수반하는 열에 의해 상기 기화 재료를 기화시킴으로써, 상기 기록 광에 따라서 공동으로 이루어지는 기록 마크를 형성하는 광 정보 기록 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기화 재료는,
    상기 금속 미립자에 배위된 광 정보 기록 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 기화 재료는,
    말단이 상기 금속 미립자에 배위하는 배위 말단기로 치환된 알킬쇄를 갖고 있는 광 정보 기록 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 배위 말단기는,
    티올기인 광 정보 기록 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 기화 재료는,
    2광자 흡수에 의해 기화하는 2광자 흡수 재료의 일부가 알킬티올기로 치환되 어 이루어지는 광 정보 기록 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 기화 재료는, 화학식 2의 일반식에 의해 나타내어지는 광 정보 기록 방법.
    <화학식 2>
    Figure 112009055642218-PCT00004
  7. 제1항에 있어서, 상기 금속 미립자는,
    Ag의 미립자인 광 정보 기록 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 기화 재료는,
    금속 미립자에 대해 과잉량이 배합된 광 정보 기록 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 기화 재료는,
    열에 의해 기화하는 열 기화 재료인 광 정보 기록 방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 기화 재료는,
    광에 따라서 반응 개시 인자를 발생하는 광 중합 개시제인 광 정보 기록 방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 기화 재료는,
    금속 미립자를 덮는 보호 재료에 배위된 광 정보 기록 방법.
  12. 정보의 기록시에 집광되는 기록 광에 대해 국소 플라즈몬 공명을 발생시키는 금속 미립자 및 기화 재료를 함유하는 광 정보 기록 매체에 대해 상기 기록 광을 조사하고, 상기 기록 광에 기초하는 광 흡수 또는 당해 광 흡수에 수반하는 열에 의해 상기 기화 재료를 기화시킴으로써, 상기 기록 광에 따라서 공동으로 이루어지는 기록 마크를 형성하는 기록층을 갖는 광 정보 기록 매체.
  13. 소정의 파장으로 이루어지는 기록 광을 집광하여 조사함으로써, 2광자 흡수에 의한 광 반응에 의해 형성된 기포로 이루어지는 기록 마크를 갖는 광 정보 기록 매체에 대해, 소정의 재생 광원으로부터 출사된 상기 기록 광보다도 파장이 짧은 판독 광을 집광하여 조사하는 대물 렌즈와,
    상기 광 정보 기록 매체에 있어서의 상기 기록 마크의 유무에 따라서 변조된 상기 판독 광을 검출하는 광 검출부를 갖는 광 정보 재생 장치.
  14. 소정의 파장으로 이루어지는 기록 광을 집광하여 조사함으로써, 2광자 흡수에 의한 광 반응에 의해 형성된 기포로 이루어지는 기록 마크를 갖는 광 정보 기록 매체에 대해 상기 기록 광보다도 파장이 짧은 판독 광을 집광하여 조사하는 판독 광 조사 스텝과,
    상기 광 정보 기록 매체에 있어서의 상기 기록 마크의 유무에 따라서 변조된 상기 판독 광을 검출하는 광 검출 스텝을 갖는 광 정보 재생 방법.
  15. 소정의 파장으로 이루어지는 기록 광을 출사하는 제1 광원과,
    상기 기록 광보다도 파장이 짧은 판독 광을 출사하는 제2 광원과,
    정보의 기록시에 상기 기록 광을 집광하여 광 정보 기록 매체에 조사함으로써, 상기 광 정보 기록 매체에 있어서의 2광자 흡수에 의한 광 반응에 의해 기포로 이루어지는 기록 마크를 형성하고, 상기 정보의 재생시에 상기 판독 광을 집광하여 상기 광 정보 기록 매체에 조사하는 대물 렌즈와,
    상기 광 정보 기록 매체에 있어서의 상기 기록 마크의 유무에 따라서 변조된 상기 판독 광을 검출하는 광 검출부를 갖는 광 정보 기록 재생 장치.
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