KR19990045450A - 정보의 광기록 또는 재생방법 및 광기록 또는 재생장치 - Google Patents

정보의 광기록 또는 재생방법 및 광기록 또는 재생장치 Download PDF

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Abstract

레이저광 등의 기록용 빔에 의해 예를 들면 영상이나 음성 등의 아날로그부호를 FM변조한 것이나 예를 들면 전자계산기의 데이타나 팩시밀리신호나 디지탈 오디오신호 등의 디지탈정보를 리얼타임에서 기록 또는 재생하는 것이 가능한 정보의 기록 또는 재생방법 및 기록 또는 재생장치에 관한 것으로서, 한층의 고밀도화를 실현하기 위한 정보의 기록 또는 재생방법 및 기록 또는 재생장치를 제공하기 위해서, 에너지빔의 조사에 의해 기록매체에 정보를 기록 또는 재생하는 정보의 기록 또는 재생방법에 있어서, 초해상막을 형성한 광헤드를 사용하는 구성으로 하였다.
이것에 의해, 한층의 고밀도화를 실현하기 위한 정보의 기록 또는 재생방법 및 기록 또는 재생장치를 제공할 수 있다는 효과가 얻어진다.

Description

정보의 광기록 또는 재생방법 및 광기록 또는 재생장치
본 발명은 레이저광 등의 기록용 빔에 의해 예를 들면 영상이나 음성 등의 아날로그부호를 FM변조한 것이나 예를 들면 전자계산기의 데이타나 팩시밀리신호나 디지탈 오디오신호 등의 디지탈정보를 리얼타임에서 기록 또는 재생하는 것이 가능한 정보의 기록 또는 재생방법 및 기록 또는 재생장치에 관한 것이다.
근래, 정보의 대용량화에 따라 광기록을 사용한 고밀도 기록기술의 개발이 활발히 실행되고 있다. 광기록에서는 그 한계가 광의 회절에 의해 기록비트직경이 500㎚전후로 되어 있다. 이 회절한계는 광의 파장에 비례하고 또 렌즈의 성능지수(NA)에 반비례한다. 이 때문에, 고밀도화의 1개의 방향은 광의 파장을 단파장화하는 것과 대물렌즈를 고NA화하는 것에 있다. 또, 다른 방법으로서는 이 회절한계에 의존하지 않는 광학현상을 이용하는 방법이다. 기록매체에 있어서는 초해상막을 기록막상에 형성하는 방법이 있다. 또, 광헤드에 있어서는 최근 특히 이들을 추진하는 방법으로서 광에 있어서의 근접장이 주목받고 있다. 예를 들면, 미국 특허번호 5,121,256과 같이 SIL(Solid Immersion Lens)을 사용해서 고NA화를 실현하고 통상의 광학렌즈를 사용한 것보다 작은 스폿직경을 얻고 있다. 이하, 이 원리를 설명한다. 우선, SIL은 굴절율n이 큰 투명물질로 이루어지는 구면렌즈를 예를 들면 반구면으로 연마해서 제작한다. 다음에, 대물렌즈에 의해 포커스된 레이저광의 초점을 이 연마면에 일치시킨다. SIL내로 입사된 레이저광의 속도는 굴절률의 분만큼 지연되고 파장은 1/n로 짧아진다. 즉, SIL내에서의 회절한계는 통상의 1/n로 작아진다. 견해를 달리하면, 대물렌즈의 NA를 n배로 증가시켰다고 해도 좋다. 이 때, SIL의 내부에서는 NA를 높게 해도 레이저광이 SIL을 빠져나가 공기중으로 나오면 재차 원래의 빔스폿직경으로 되돌아가 버린다.
그러나, SIL의 바닥면인 연마면과 시료(디스크의 기록막상 등) 사이가 200㎚이하로 접근한 경우(근접장), 입사광의 파장λ에 대해 파장이 1/n인채로 시료에 전파되기 때문에 분해능이 n배로 된다. 즉, 통상의 1/n의 회절한계가 얻어진다.
본 발명의 목적은 한층의 고밀도화를 실현하기 위한 정보의 기록 또는 재생방법 및 기록 또는 재생장치를 제공하는 것이다.
도 1은 실시예에 있어서의 기록 또는 재생계의 설명도,
도 2는 SIL의 평면부분의 확대도.
본 발명에서는 광헤드에 초해상막을 형성하는 것에 의해 더욱 고밀도화가 가능하게 된다. 또, SIL에 초해상막을 형성하는 것에 의해 더욱 고밀도화가 가능하게 된다. 여기에서의 초해상막이라는 것은 입사해 온 빔이 초해상막내를 투과해서 출사될 때, 입사해 온 빔의 스폿직경보다 출사한 빔스폿직경쪽이 작아지는 박막인 것을 의미한다. 어느 정도 빔스폿직경이 작아질지는 사용하는 초해상막의 종류에 따라 다르다. 또, 초해상막은 SIL의 평면부분(예를 들면 바닥면의 연마면 등)에 형성되는 경우가 많다. 본 발명의 초해상막으로서 주로 포토크롬재료를 사용하고 다광자흡수, 광퇴색성(광소색성), 흡수포화 등을 이용한다. 다광자흡수는 1광자의 파장에서는 광흡수가 없고, 2광자의 에너지영역(1광자파장의 1/2의 파장)에서 광흡수를 갖는 재료이면 좋다. 2광자흡수의 반응은 광강도의 2승에서 효과가 있기 때문에, 광변화영역은 조사광의 스폿사이즈를 2승한 형상으로 된다. 이것을 또 다른 견지에서 보면, 파장→광강도로, 또 흡수→투과로 치환해도 좋다. 예를 들면, 약한 광강도에서는 다광자흡수막의 투과율은 변화하지 않고 그것보다 충분히 강한 광강도로 2광자흡수가 발생하고, 그 영역에서는 투과율이 높아진다. 다광자흡수막으로서 DANS(4-Dimethylamino-4'-nitrostilbene) 또는 N-메틸아닐린 또는 P-니트로아닐린 등을 함유하는 막, 아크릴수지 등이 있다. 또, 광퇴색성이라는 것은 강한 광강도의 조사부분에서는 광반응이 생겨서 퇴색이 진행하여 광을 투과하지만 약한 광강도의 조사부분에서는 퇴색이 진행하지 않아 광이 투과하지 않는 막이다. 광퇴색성막으로서 수용성 디아조늄염이나 불소 환계(環系) 디아릴에텐분자(FC-124) 등이 있다. 또, 가포화흡수막과 같이 임의의 임계값을 초과할 정도의 레이저광이 조사되면 기저(基底)상태에 있는 색소가 없어지고, 그 이상은 광을 흡수하지 않게 되는 성질을 갖고 있는 재료도 사용가능하다. 이것에는 프탈로시아닌이나 나프탈로시아닌색소 등이 있다. 이상과 같이 조사빔의 중심부분의 투과율이 높아지기 때문에 이 영역에만 빔이 투과한다. 그 결과, 외관상으로는 빔스폿직경이 작아지게 된다(초해상효과).
또한, 이 초해상막 대신에 입사되는 빔 직경보다 작은 구멍을 형성한 핀홀막을 SIL의 바닥면에 마련해도 마찬가지의 효과가 얻어진다. 핀홀을 사용한다는 점에서는 일본국 특허공개공보 평성5-234117에도 마찬가지의 기술이 개시되어 있지만, 본 발명에서는 SIL의 바닥면에 마련하기 위해 핀홀이 개구된 막을 사용하지 않으면 안된다.
이 초해상막은 시료측(기록매체측)에 마련되고, 주로 초해상재생에 사용되고 있었다. 본 발명에서는 렌즈측에 이 초해상막을 마련하는 것에 의해 초해상재생에 한정되지 않고 초해상기록에도 적용할 수 있는 것이 큰 특징이다. 물론, 초해상막을 SIL에 형성하는 것에 의해 더욱 고밀도로 되고 또한 초해상막을 시료측에도 마련하는 것에 의해 더욱 고밀도기록이 가능하게 된다.
본 발명에서 사용하는 초해상막은 에너지빔이 조사되고 있는 동안 초해상막상의 에너지빔이 조사되고 있는 부분의 중심부의 투과율이 높아지고, 조사가 중지될 때 이 투과율이 낮아지는 막(가역성막)을 사용하면 빔의 위치어긋남이 발생해도 항상 에너지빔이 조사되고 있는 부분의 중심부의 투과율이 높아지므로 기록 또는 재생에 있어서의 제어성의 문제에 있어서 바람직하다. 단, 경우에 따라서는 빔조사가 중지되어도 중심부의 투과율이 높은 상태에서 그대로 남는 막(비가역성막)이어도 좋다. 핀홀막인 경우에는 핀홀에서 빔이 어긋나면 기록 또는 재생을 할 수 없게 되지만, 저렴하고 간단하게 제조할 수 있는 것이 이점이고 가역성막의 경우에는 항상 기록 또는 재생을 할 수 있는 점이 우수하다.
초해상막으로서 에너지빔이 조사되고 있는 동안 초해상막상의 에너지빔이 조사되고 있는 부분의 중심부의 굴절율이 변경되는 것을 사용해도 마찬가지의 효과가 얻어진다. 이 경우에는 빔(파장λ)이 조사되고 있지 않을 때의 굴절율을 n으로 하면 그 막두께가 λ/2n정도가 바람직하다.
또, 경우에 따라서는 SIL과 시료 사이에 윤활제를 넣어도 좋다. 윤활제로서 SIL과 동일한 재료가 바람직하다.
본 발명에 사용하는 기록 또는 재생장치는 레이저를 탑재하고 레이저에서 출사된 빔을 대물렌즈에 의해 SIL에 형성한 초해상막에 집광하는 장치, SIL의 초해상막면과 시료 사이의 간격을 제어하는 장치 및 기록매체를 회전시키는 장치를 갖고 있다. 또, 경우에 따라서는 파장이 다른 2개의 레이저를 탑재하고, 1개의 레이저광 조사에 의해 기록을 실행하고, 다른 1개의 레이저광 조사에 의해 재생을 실행하는 장치를 갖고 있어도 좋다.
또, 본 발명은 디스크형상뿐만 아니라 카드형상 등의 다른 형태의 기록매체에도 적용가능하다.
또, 본 발명은 완성된 디스크의 기록재생에 한정되지 않고 디스크제조의 원반커팅에도 적용할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 사용해서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 실시예에 있어서의 기록 또는 재생계의 개요를 도시한 도면이다. SIL(1) 및 대물렌즈(2)가 일체화된 부상형 헤드(3)에 반도체레이저(파장410㎚)에서 발사된 레이저빔(4)를 입사한다. 레이저빔(4)의 초점은 SIL의 연마면(5)에 일치하도록 되어 있다. 또, SIL의 연마면(평면부)(5)에 초해상막(6)을 형성하고 있다. 또, 이 부상형 헤드(광헤드)(3)과 디스크(7) 사이의 거리는 약 100㎚로 근접하고 있다(근접장영역). 이 거리는 부상형헤드의 형상이나 디스크(7)의 회전수 등에 의해 제어되어 거의 일정하게 유지된다. 도 2에 확대도를 도시하였다. 여기에서, SIL의 연마면(5)에서의 빔스폿직경(ψ)은 다음 식으로 나타내어진다. SIL의 굴절율을 n, 레이저파장을 λ, 대물렌즈의 개구수를 NA로 하면,
ψ≒(1/n)×(λ/NA)
로 된다. 즉, 통상의 1/n의 회절한계가 얻어진다. 또, 구형태의 대부분을 남기면서 일부만을 평면으로 잘라낸 「초반구(super hemisphere)」의 형상으로 하는 것에 의해, ψ≒λ/n2과 빔직경을 더욱 작게 할 수 있다. 본 실시예에서는 초해상막(6)으로서 다광자흡수막을 사용하였다. 구체적으로는 아크릴수지를 100㎚형성하였다. 아크릴수지는 1광자의 파장인 410㎚부근에서는 광흡수가 없고, 2광자의 에너지영역(1광자파장의 1/2의 파장)인 205㎚부근의 파장에 있어서 광흡수를 갖는 재료이다. 2광자흡수의 반응은 광강도의 2승에서 효과가 있으므로, 광변화영역은 조사광의 스폿사이즈를 2승한 형상으로 된다. 또, 3광자흡수의 반응은 광강도의 3승에서 효과가 있으므로, 광변화영역은 조사광의 스폿사이즈를 3승한 형상으로 된다. 본 실시예에 있어서의 1/e2에서의 스폿직경은 SIL만의 경우의 스폿직경을 100%로 하면 다광자 흡수막을 나온 곳에서는 2광자흡수에서 약 74%, 3광자흡수에서 약61%로 되었다.
본 실시예에서는 다광자흡수막으로서 아크릴수지를 사용했지만, DANS 또는 N-메틸아닐린 또는 P-니트로아닐린 등을 함유하는 막에서도 마찬가지의 효과가 있었다.
또, 초해상막으로서 다광자흡수막 대신에 광퇴색성(광소색성)을 이용한 광퇴색성막(수용성 디아조늄염이나 불소환계 디아릴에텐분자(FC-124) 등)이나 흡수포화막(나프탈로시아닌색소 등) 등의 포토크롬재료를 사용해도 마찬가지의 효과가 있었다. 이 경우, 수용성 디아조늄염 등의 광퇴색성의 것에서는 빔조사가 중지되어도 중심부의 투과율이 높은 상태에서 그대로 남아 있는 것도 있지만, 디스크에 조사되는 스폿직경은 작은상태 그대로이기 때문에 문제가 없다. 또, 입사빔의 중심부근에 초해상막으로 입사되는 입사빔보다 작은 구멍을 미리 형성한 핀홀막을 사용해도 마찬가지의 효과가 있었다.
이상과 같이, SIL의 연마면에 초해상막을 형성하는 것에 의해 빔스폿직경을 종래보다 더욱 작게 할 수 있고 고밀도기록 또는 재생이 가능하게 되었다.
또, 상기의 기록 또는 재생장치와 초해상막을 마련한 디스크(예를 들면, 자기적 초해상기술(MSR)이 가능한 광자기디스크 등)를 병용하는 것에 의해 더욱 고밀도기록 또는 재생이 가능하게 된다.
본 실시예에서는 1개의 레이저에 의해 기록 또는 재생을 실행했지만, 파장이 다른 2개의 레이저를 사용해서 기록 또는 재생을 실행해도 마찬가지의 효과가 있다.
SIL의 연마면에 형성한 초해상막과 디스크의 기록막면상의 거리는 근접장을 사용하기 때문에 약 100㎚로 근접하고 있다. 이 공간부분에 투명한 윤활제를 마련해도 좋다. 특히, SIL과 동일한 재료이면 더욱 바람직하다.
본 발명에 사용하는 기록 또는 재생장치는 레이저를 탑재하고 레이저에서 출사된 빔을 대물렌즈에 의해 SIL에 형성한 초해상막에 집광하는 수단, SIL의 초해상막면과 시료 사이의 간격을 제어하는 수단 및 기록매체를 회전시키는 수단을 적어도 갖고 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 한층의 고밀도화를 실현하기 위한 정보의 기록 또는 재생방법 및 기록 또는 재생장치를 제공할 수 있다는 효과가 얻어진다.

Claims (17)

  1. 에너지빔의 조사에 의해 기록매체에 정보를 기록 또는 재생하는 정보의 기록 또는 재생방법에 있어서, 초해상막을 형성한 광헤드를 사용하는 것을 특징으로 하는 정보의 기록 또는 재생방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 초해상막으로서 포토크롬재료를 사용하는 것을 특징으로 하는 정보의 기록 또는 재생방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 초해상막으로서 상기 에너지빔이 조사되고 있는 동안 상기 초해상막상의 상기 에너지빔이 조사되고 있는 부분의 중심부의 투과율이 높아지고, 조사가 중지되면 상기 투과율이 낮아지는 막을 사용하는 것을 특징으로 하는 정보의 기록 또는 재생방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 초해상막으로서 다광자흡수막을 사용하는 것을 특징으로 하는 정보의 기록 또는 재생방법.
  5. 제2항에 있어서,
    초해상막으로서 광퇴색성막을 사용하는 것을 특징으로 하는 정보의 기록 또는 재생방법.
  6. 에너지빔의 조사에 의해 기록매체에 정보를 기록 또는 재생하는 정보의 기록 또는 재생장치에 있어서, 초해상막을 형성한 광헤드를 갖는 것을 특징으로 하는 정보의 기록 또는 재생장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 광헤드는 상기 에너지빔을 생성하는 레이저, 상기 에너지빔을 포커스하는 렌즈 및 상기 렌즈에 의해 집광한 위치에 마련된 초해상막을 갖는 것을 특징으로 하는 정보의 기록 또는 재생장치.
  8. 에너지빔의 조사에 의해 기록매체에 정보를 기록 또는 재생하는 정보의 기록 또는 재생방법에 있어서, 초해상막을 바닥면에 형성한 SIL(Solid Immersion Lens)을 사용하는 것을 특징으로 하는 정보의 기록 또는 재생방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 초해상막으로서 포토크롬재료를 사용하는 것을 특징으로 하는 정보의 기록 또는 재생방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 초해상막으로서 상기 에너지빔이 조사되고 있는 동안 상기 초해상막상의 상기 에너지빔이 조사되고 있는 부분의 중심부의 투과율이 높아지고, 조사가 중지되면 상기 투과율이 낮아지는 막을 사용하는 것을 특징으로 하는 정보의 기록 또는 재생방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 초해상막으로서 다광자흡수막을 사용하는 것을 특징으로 하는 정보의 기록 또는 재생방법.
  12. 제9항에 있어서,
    초해상막으로서 광퇴색성막을 사용하는 것을 특징으로 하는 정보의 기록 또는 재생방법.
  13. 에너지빔의 조사에 의해 기록매체에 정보를 기록 또는 재생하는 정보의 기록 또는 재생장치에 있어서, 초해상막을 바닥면에 형성한 SIL을 사용하는 것을 특징으로 하는 정보의 기록 또는 재생장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 에너지빔을 생성하는 레이저와 상기 에너지빔을 포커스하는 렌즈를 더 구비하고,
    상기 SIL은 상기 렌즈로 부터의 에너지빔을 상기 초해상막에 집광하는 것을 특징으로 하는 정보의 기록 또는 재생장치.
  15. 에너지빔의 조사에 의해 기록매체에 정보를 기록 또는 재생하는 정보의 기록 또는 재생방법에 있어서, 입사되는 에너지빔보다 작은 구멍이 형성된 핀홀막을 바닥면에 형성한 SIL을 사용하는 것을 특징으로 하는 정보의 기록 또는 재생방법.
  16. 에너지빔의 조사에 의해 기록매체에 정보를 기록 또는 재생하는 정보의 기록 또는 재생장치에 있어서, 입사되는 에너지빔보다 작은 구멍이 형성된 핀홀막을 바닥면에 형성한 SIL을 사용하는 것을 특징으로 하는 정보의 기록 또는 재생장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 에너지빔을 생성하는 레이저와 상기 에너지빔을 포커스하는 렌즈를 더 구비하고,
    상기 SIL은 상기 렌즈로 부터의 에너지빔을 상기 핀홀막의 상기 구멍에 집광하는 것을 특징으로 하는 정보의 기록 또는 재생장치.
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