(57)【要約】【課題】ホスト材料に対し、光酸発生剤、酸敏感性蛍光材料を適宜添加した光記録媒体において、光照射による記録時の熱処理の問題を解決して、安定した光記録再生が可能な光記録再生方法を提供する。【解決手段】少なくとも有機ホスト材料に、光酸発生剤及び酸敏感性蛍光材料が添加された記録部を有する記録媒体３０に対し、１ｐｓ以下のパルス幅及び１ｋＨｚ以上の周波数のパルスレーザを発振する光源６を用いて、光励起による記録を行う。【選択図】図１
2006164451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも有機ホスト材料に、光酸発生剤及び酸敏感性蛍光材料が添加された記録部を有する記録媒体に対し、１ｐｓ以下のパルス幅及び１ｋＨｚ以上の周波数のパルスレーザを用いて、光励起による記録を行う
ことを特徴とする光記録再生方法。
【請求項２】
上記光酸発生剤の光吸収スペクトルの中心波長λａと、記録に用いる上記パルスレーザの波長λｗとを、
λａ≒λｗ／ｎ
（ｎ：２以上の整数）
とする
ことを特徴とする請求項１記載の光記録再生方法。
【請求項３】
少なくとも有機ホスト材料に、光酸発生剤及び酸敏感性蛍光材料が添加された記録部を有する記録媒体に対して記録及び／又は再生を行う光記録再生装置であって、
上記記録媒体に記録を行うレーザの光源として、１ｐｓ以下のパルス幅及び１ｋＨｚ以上の周波数のパルスレーザを発振する光源が設けられて成る
ことを特徴とする光記録再生装置。
【請求項４】
上記光源から発振されるパルスレーザの波長λｗが、上記記録媒体の上記光酸発生剤の光吸収スペクトルの中心波長λａに対し、
λａ≒λｗ／ｎ
（ｎ：２以上の整数）
とされる
ことを特徴とする請求項３記載の光記録再生装置。
【請求項５】
上記光源から発振されるパルスレーザの波長λｗが、上記記録媒体の上記酸敏感性蛍光材料における酸性雰囲気下での光吸収スペクトルの中心波長λｓに対し、
λｓ≒λｗ／ｍ
（ｍ：２以上の整数）
とされる
ことを特徴とする請求項４記載の光記録再生装置。
【請求項６】
上記光源とは発振波長の異なる再生用の光源が設けられ、再生に用いるレーザの波長λｒが、上記記録媒体の上記酸敏感性蛍光材料における酸性雰囲気下での光吸収スペクトルの中心波長λｓに対し、
λｓ≒λｒ
とされる
ことを特徴とする請求項４記載の光記録再生装置。
【請求項７】
上記記録媒体に対する再生光学系として、共焦点光学系が設けられて成る
ことを特徴とする請求項６記載の光記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の吸収特性、蛍光の発光特性を利用して光励起により記録及び／又は再生を行う光記録再生方法及び光記録再生装置に関する。
に関する。
【背景技術】
【０００２】
光の吸収特性及び蛍光の発光特性が、所定の光照射によって不可逆的に変化する材料、あるいは媒体の報告例が、特にイメージングやディスプレイとしての用途を念頭に置いた分野でいくつかなされている（例えば非特許文献１〜３参照）。
【０００３】
これらの報告では、それぞれ異なる色素をベースとしているものの、光照射による蛍光発生のメカニズムは基本的にはほとんど同じであり、ホスト材料に対し、光酸発生剤、酸敏感性蛍光材料を添加することによって、光照射により酸が発生し、その酸によってクロモファー（母体色素構造）の化学変化が誘起され発光する、というプロセスによるものである。
このような不可逆的な発光特性変化を実現する記録媒体は、多くの場合、紫外領域にその光吸収帯があること、色素自体の光吸収及び発光スペクトルの中心波長が可視域を中心に互いに分離できていること、その不可逆的な性質が比較的安定していること、等が特徴である。
【０００４】
【非特許文献１】J. M. Kim, T. E. Chang, J. H. Kang, D. K. Han, and K. D. Ahn, “Synthesis of and Fluorescent Imaging with a Polymer Having t-Boc-Protected Quinizarin Moieties”, Advanced Materials, 11, No.18 (1999), pp1499-1502.
【非特許文献２】C. W. Lee, Z. Yuan, K. D. Ahn, and S. H. Lee、”Color and Fluorescent Imaging of t-BOC-Protected Quinizarin MethacrylatePolymers” Chemistry of Materials, Vol.14 (2002), pp4572-4575
【非特許文献３】J. Gan, H. Tian, and K. Chen, “Photoacid-induced Fluorescent Imaging by Copolymer Containing Naphthalimide”, Polymers for Advanced Technology, 13 (2002), pp584-588.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述したような光酸発生剤、酸敏感性蛍光材料を添加した記録層を有する記録媒体においては、その記録パターンの定着には、適切な熱処理（ポストベーク）が必要とされる。例えば上記非特許文献１及び２においては、記録パターンの定着のためには、光照射の後、１２０℃で１２０秒程度のポストベークを必要とする。
このため、コンパクトディスク（ＣＤ）に代表される光ディスクの形態やそれに準ずる形態の光記録再生装置においては、このような記録媒体を用いて簡便かつ迅速な記録を行うことは、事実上不可能である。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みて、ホスト材料に対し、光酸発生剤、酸敏感性蛍光材料を添加した記録部を有する記録媒体において、光照射による記録時の熱処理の問題を解決して、安定した光記録再生が可能な光記録再生方法を提供すると共に、特に多層記録媒体に対する記録再生を良好に行うことが可能な光記録再生方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明による光記録再生方法は、少なくとも有機ホスト材料に、光酸発生剤及び酸敏感性蛍光材料が添加された記録部を有する記録媒体に対し、１ｐｓ以下のパルス幅及び１ｋＨｚ以上の周波数のパルスレーザを用いて、光励起による記録を行うことを特徴とする。
【０００８】
更に、本発明は、少なくとも有機ホスト材料に、光酸発生剤及び酸敏感性蛍光材料が添加された記録部を有する記録媒体に対して記録及び／又は再生を行う光記録再生装置であって、上記記録媒体に記録を行うレーザの光源として、１ｐｓ以下のパルス幅及び１ｋＨｚ以上の周波数のパルスレーザを発振する光源が設けられて成ることを特徴とする。
【０００９】
上述したように、本発明においては、記録媒体として、光照射により酸が発生し、その酸によって酸敏感性蛍光材料の化学変化、具体的には光吸収特性、蛍光の発光特性の変化が誘起される記録部を有する記録媒体を用いる。このような記録媒体においては、上述したように、記録の安定性を保持するために、従来はポストベークが必要であった。
こうした課題を解決する手段としては、紫外線ランプの代わりにレーザ光を用いることが考えられるが、通常のＣＷ（連続発振）レーザや、そのパルス幅が極端に短いとは言えないパルスレーザを用いる場合、熱効果を期待できる反面、多層構造を有する記録媒体の記録再生には（多光子吸収を伴わないため）光源としては不向きである。
他方、パルス幅が１ｐｓ以下となるようないわゆるフェムト秒レーザを用いる場合、多光子吸収を誘起できることから多層記録に有効な反面、逆に非熱的な過程を特徴とすることから、こうした熱処理には不向きと考えられてきた。
【００１０】
しかしながら、本発明者の鋭意考察研究の結果、特に再生増幅器を伴わない、いわゆるフェムト秒レーザ・オシレータを用いる場合、その繰り返し周波数が１ｋＨｚ以上の例えばＭＨｚオーダーかそれ以上の場合、記録媒体への照射の際に、照射部位に熱が溜まりやすい性質を持つことがわかった。このため、本発明においては、上述したような光酸発生剤及び酸敏感性蛍光材料を記録部に有する記録媒体に対して、１ｐｓ以下のパルス幅及び１ｋＨｚ以上の周波数のパルスレーザを用いて多光子吸収による記録を行うことによって、従来必要とされたポストベークを省略することが可能となり、パルスレーザの照射のみによって、安定した多層記録を行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明の光記録再生方法及び光記録再生装置によれば、光酸発生剤及び酸敏感性蛍光材料を記録部に有する記録媒体に対し、ポストベークを不要とし、安定した多層記録を行うことが可能となる。
また、本発明の光記録再生方法及び光記録再生装置において、光酸発生剤の光吸収スペクトルの中心波長λａと、記録に用いるパルスレーザの波長λｗとを、
λａ≒λｗ／ｎ
（ｎ：２以上の整数）
とすることによって、確実に多光子吸収過程を用いて記録を行うことができ、より安定した多層記録を行うことができる。
【００１２】
また、本発明の光記録再生装置において、光源から発振されるパルスレーザの波長λｗを、記録媒体の酸敏感性蛍光材料における酸性雰囲気下での光吸収スペクトルの中心波長λｓに対し、
λｓ≒λｗ／ｍ
（ｍ：２以上の整数）
として構成することによって、同一の光源によって、記録及び再生を多光子吸収過程により行うことができ、より簡易な構成で安定した多層記録を行うことが可能な光記録再生装置を提供することができる。
【００１３】
更に、本発明の光記録再生装置において、記録用の光源とは発振波長の異なる再生用の光源を設け、再生に用いるレーザの波長λｒを、記録媒体の酸敏感性蛍光材料における酸性雰囲気下での光吸収スペクトルの中心波長λｓに対し、
λｓ≒λｒ
として構成することによって、波長設定を容易にし、より簡易な構成の光記録再生装置を提供することができる。
また、この光記録再生装置において、再生光学系を共焦点光学系とすることによって、波長設定が容易となり、すなわち記録材料の選択自由度が高く、かつ安定した多層記録の可能な光記録再生装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下本発明を実施するための最良の形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
本発明による光記録再生方法及び光記録再生装置は、上述したように、ホスト材料に対し、光酸発生剤、酸敏感性蛍光材料を適宜添加した光記録媒体において、その記録用光源に１ｐｓ以下のパルス幅を有するパルスレーザを用い、多光子吸収による光励起と、照射によって同時に発生する熱の効果との組み合わせによって記録を行うものである。
【００１５】
本発明において用いるパルスレーザとしては、いわゆる再生増幅器を用いないフェムト秒レーザ・オシレータが好適である。このフェムト秒レーザ・オシレータとしては、具体的にはTi:Sapphireレーザに代表されるような非線形結晶を用いたモード・ロック・レーザ（例えばスペクトラ・フィジックス社製MaiTai、商品名）、Ｅｒ添加ファイバのような非線形ファイバを用いたファイバ・レーザ（例えば米国IMRA America社製Femtolite、商品名）等のパルスレーザを使用することが可能である。現行製品レベルでの典型的なパルスの繰り返し周波数は５０〜１００ＭＨｚ程度である。
【００１６】
共振器長を短くすれば、より高い繰り返し周波数を設定できるが、これは光源の小型化にとって有効なだけでなく、より高速な記録に適合しやすくなる。特に上記光酸発生剤、酸敏感性蛍光材料を記録部に有する記録媒体との組み合わせで考えると、より高い繰り返し周波数を有する光源照射は、熱の発生がより得やすいことから、平均照射パワーさえ確保できれば、より有利な記録条件が得られる。
また、より高い繰り返し周波数を採用できれば、記録媒体を回転させて記録する光ディスク形態の場合、より高い回転数での記録が可能であり、この結果、より高い転送レートの実現が可能となる。
【００１７】
また、記録時の熱効果は、用いるパルスレーザの繰り返し周波数を１ｋＨｚ以上とすることによって得られるが、更に１００ｋＨｚ以上程度とすることでより確実に実現し、レーザ照射後に特別な熱処理を必要とせず、安定した記録が可能となる。
【００１８】
図１は、本発明による光記録再生装置の一例の概略構成図である。
パルス幅１ｐｓ以下、周波数１ｋＨｚ以上のパルスレーザを発振する光源１が設けられ、この光源１から出射されたパルスレーザは、光軸Ｃ１に沿って光量調節用のＮＤフィルター等より成るフィルター２を介してビームスプリッター３に入射される。ビームスプリッター３により反射されたパルスレーザ光は、光軸Ｃに沿って例えばコンピュータ制御された３次元ステージより成り、層間移動及び収差補正がなされる光学系４に入射され、ここにおいてフォーカス方向及びトラッキング方向に制御され、かつ収差補正がなされる。そして、油浸レンズや固浸レンズ等の高開口数の対物レンズ５を介して例えば記録部が多層構成とされた記録媒体３０に照射される。
【００１９】
そしてこの例においては、再生用の光源６を設け、共焦点光学系を構成する場合を示し、例えば青色レーザ等の光源６から出射された光は、光軸Ｃ２に沿ってコリメータレンズ７を介してビームスプリッター８に入射される。ビームスプリッター８により反射されたレーザ光は、光軸Ｃに沿って、ビームスプリッター３を透過して光学系４に入射され、ここにおいてフォーカス方向及びトラッキング方向に制御され、かつ収差補正がなされて対物レンズ５を介して記録媒体３０に入射される。記録媒体３０から反射された光は、光学系４、ビームスプリッター３を透過して、集光レンズ９により集光されて、ピンホール１０を介して検出手段１１において検出される。
【００２０】
このような装置において、光源１から発振されるパルスレーザの波長λｗを、記録媒体３０の光酸発生剤の光吸収スペクトルの中心波長λａに対し、
λａ≒λｗ／ｎ
（ｎ：２以上の整数）
とすることによって、記録媒体３０の多層に構成された所望の記録層に対する記録を多光子吸収過程により良好に行うことができる。
記録態様としては、上述したように、光照射により酸が発生し、その酸によってクロモファーすなわち酸敏感性蛍光材料の構造の化学変化、具体的には光吸収特性、蛍光の発光特性の変化が誘起されて、記録マークの記録がなされる。
【００２１】
そして、上述したように、再生用の光源６を設け、再生に用いるレーザの波長λｒを、上記波長λｓに対し、
λｓ≒λｒ
として構成することによって、上述の共焦点光学系により、良好に所望の記録層の再生を行うことができる。
このときの再生態様は、記録過程によって変化した光吸収波長域を光励起することによって発光を促し、これを検出することによって記録マークの読み出しを行う。
【００２２】
なお、光源１から発振されるパルスレーザの波長λｗが、記録媒体の酸敏感性蛍光材料における酸性雰囲気下での光吸収スペクトルの中心波長λｓに対し、
λｓ≒λｗ／ｍ
（ｍ：２以上の整数）
とする場合には、図１において、破線で囲む光学系４１及びピンホール１０を省略することができる。すなわちこの場合は、光源を１つとして構成することができるとともに、共焦点光学系を設ける必要がなく、より簡易な構成として信頼性を高めることができ、また比較的安価な装置構成が可能となる。
【００２３】
次に、上述の共焦点光学系を併用した光記録再生装置によって、記録媒体に記録及び再生を行った実施例について説明する。
以下の例においては、フェムト秒レーザ・オシレータより成る光源１として、中心波長８００ｎｍ、パルス幅約１００ｆｓ、繰り返し周波数８０ＭＨｚのTi:Sapphire Laserであるスペクトラ・フィジックス社製MaiTai（商品名）を用いた。
光源１からの光を、ＮＤフィルターより成るフィルター２で光量調節して、ビームスプリッター３により反射させ、コンピュータ制御され、ステッピング・モータ及びリニア・モータ駆動の３次元ステージより成る光学系４を介して開口数ＮＡが１．３５の油浸レンズより成る対物レンズ５を用いて記録媒体内へ照射させる。この例においては、光学系４において、線速度方向はリニア・モータによる駆動で、最大１ｍ／ｓのスキャンが可能であり、またその他の軸はステッピング・モータによって駆動される。各軸とも最小分解能０．１μｍにて所望の位置に配置可能である光学系を用いた。
【００２４】
一方、再生光学系としては、光源６として波長４８８ｎｍのアルゴン・イオン・レーザを用いた共焦点レーザ顕微鏡（Carl Zeiss社製LSM410 invert、商品名、開口数ＮＡ＝１．３）を用いて行った。また、検出手段１１として、その帯域が４７０ｎｍ〜６７０ｎｍのバンドパスフィルターを介して、フォトマルを用いて行った。
【００２５】
記録媒体３０としては、図２にその要部の概略断面構成を示すように、第１、第２及び第３の記録層３１、３２及び３３より成る記録部を有する記録媒体３０を用いた。各層の層間距離ｔ１は約３μｍとし、媒体表面から最も深いところに位置する記録層、この場合第１の記録層３１の媒体表面からの距離ｔ２を約２０μｍとして設定して記録及び再生を行った。
記録層の材料としては、各種の材料を用いることが可能であるが、従来ポストベークが必要であった材料から選択し、以下の化１に示す酸敏感性蛍光材料を用いた。
また、光酸発生剤としては、波長２００ｎｍ付近に吸収スペクトルを有するトリフェニルスルフォニウム・トリフルオロメタンスルフォネート（Triphenylsulfoniumtrifluoromethanesulfonate）、その他有機ホスト材料として、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）を用いて記録部を構成した。
【００２６】
【化１】
2006164451.tif 000003
【００２７】
この材料は、光酸発生剤の励起による酸化によって、中心波長６００ｎｍ付近で蛍光を発する下記の化２に示す材料に変化する。
【００２８】
【化２】
2006164451.tif 000004
【００２９】
上述の光記録再生装置によりこの記録媒体の3層の記録に対する再生観察写真図を図３Ａ〜Ｃに示す。図３Ａ〜Ｃは、それぞれ第１の記録層３１、第２の記録層３２、第３の記録層３３に対する再生結果を示す。層間間隔ｔ１が約３μｍであるにもかかわらず、クロストークのない良好な再生像が得られていることがわかる。
また前述したように、ハロゲン・ランプ等によるランプ照射を用いてこの記録媒体へ記録を行う場合は、記録光の照射後に、記録部位の定着を目的として、典型的には１２０℃、２分程度のポストベークを行う必要があるが、上述の本発明構成の光記録再生装置を用いることによる記録では、こうしたポストベーク作業を別途行うことなく、レーザ照射と同時に記録部位を定着させることが可能であることが確認された。
【００３０】
以上説明したように、本発明による光記録再生方法及び光記録再生装置によれば、記録時に光照射のみで、すなわちポストベークを行うことなく、多層記録媒体への安定した記録が可能となる。
本発明構成の光記録再生装置においては、光源において再生増幅器を用いることがなく、すなわち光源をより簡素に構成することが可能となるため、より信頼性が高く、かつ比較的安価な装置構成を実現できる。
また、より高い繰り返し周波数を有するパルスレーザを用いることから、記録媒体を回転させて記録するいわゆる光ディスク型構成とする場合は、より高い回転数での記録が可能となり、その結果、より高い転送レートの実現が可能となる。
【００３１】
なお、本発明は、上述の例に限定されるものではなく、その他本発明構成を逸脱しない範囲において、記録媒体の記録部材料を適宜選択することができ、また光記録再生装置の例えば光学系において本発明の実現する安定した多層記録に影響を及ぼすことのない範囲で種々の変形、変更が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明による光記録再生装置の一例の概略構成図である。
【図２】本発明による光記録再生方式に用いる記録媒体の一例の概略断面構成図である。
【図３】Ａは本発明の光記録再生方式により再生した記録媒体の共焦点レーザ顕微鏡による観察写真図である。Ｂは本発明の光記録再生方式により再生した記録媒体の共焦点レーザ顕微鏡による観察写真図である。Ｃは本発明の光記録再生方式により再生した記録媒体の共焦点レーザ顕微鏡による観察写真図である。
【符号の説明】
【００３３】
１．光源、２．フィルター、３．ビームスプリッター、４．光学系、５．対物レンズ、６．光源、７．コリメータレンズ、８．ビームスプリッター、９．集光レンズ、１０．ピンホール、１１．検出手段、３０．記録媒体、３１．第１の記録層、３２．第２の記録層、３３．第３の記録層、４１．光学系
【図１】
2006164451.tif 000005
【図２】
2006164451.tif 000006
【図３】
2006164451.tif 000007