(57)【要約】本発明の目的は、近接場光を利用して、ヘッドディスクインターフェースの問題の発生しない、高密度光記録媒体等を提供することである。この目的を達成するために、本発明に従って、基板上に形成された記録膜と保護膜とを有する光記録媒体において、光の入射する信号記録面に、円周方向に沿って、尖鋭化した突出部よりなる複数の記録トラックを設け、前記突出部は近接場光発生膜を含むように光記録媒体を形成する。これにより、電場を増強する近接場光発生用膜を、光ディスク媒体内に埋め込むことができ、ヘッドディスクインターフェースの問題は無い。
2003073420.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に記録膜と保護膜が少なくとも形成された光記録媒体において、光の入射する信号記録面に、所定方向に沿って、尖鋭化した突出部よりなる複数の記録トラックを有し、前記突出部に近接場光発生膜が形成されてなる、光記録媒体。
【請求項２】
前記近接場光発生膜は、金属膜である、請求項１に記載の光記録媒体。
【請求項３】
前記近接場光発生膜は、入射する光の波長において、複素誘電率の実部又は虚部の少なくとも一方が負の値を有することを特徴とする、請求項１に記載の光記録媒体。
【請求項４】
前記近接場光発生膜は、入射する光の波長において、複素誘電率の実部が負であり、虚部の絶対値が実部の絶対値よりも小さな値を有するか、若しくは、複素屈折率の虚部の絶対値が、実部の絶対値より大きいことを特徴とする、請求項１に記載の光記録媒体。
【請求項５】
前記基板と前記近接場光発生膜との間に、保護膜及び基板の屈折率よりも大きい屈折率を有する誘電体膜が形成されてなる、請求項１に記載の光記録媒体。
【請求項６】
前記近接場光発生膜と前記記録膜の間の距離は、信号記録面に入射するレーザ光の波長λの１０分の１以下である、請求項１に記載の光記録媒体。
【請求項７】
前記尖鋭化した突出部の高さ及び斜面の頂角の少なくとも一方は、隣接するトラック間で異なる値を有する、請求項１に記載の光記録媒体。
【請求項８】
前記尖鋭化した突出部の斜面の頂角は、９０度以下（全角）の角度を有する、請求項１に記載の光記録媒体。
【請求項９】
前記尖鋭化した突出部と突出部の間に、平坦部を有する、請求項１に記載の光記録媒体。
【請求項１０】
前記尖鋭化した突出部の先端は平坦部であり、前記平坦部の長さは、信号記録面に入射するレーザ光の波長λを、基板の屈折率ｎの２倍（２ｎ）で割った値以下であり、且つ、０を含まない値である、請求項１に記載の光記録媒体。
【請求項１１】
前記先鋭化した突出部の先端は、変曲点を有する形状又は、曲線形状を有する、又は、先端の両角に曲率を有することを特徴とする請求項１に記載の光記録媒体。
【請求項１２】
前記尖鋭化した突出部の高さは、Ｎトラック毎に周期的に高さが変わり、且つ、入射するレーザ光の波長λを、Ｎトラック毎のトラックピッチｄで割った値は、１より小さい、請求項１に記載の光記録媒体。
【請求項１３】
ディスクの厚み方向に複数の信号記録層を有する、請求項１に記載の光記録媒体。
【請求項１４】
前記尖鋭化した突出部内において、前記基板上に、前記近接場光発生膜、前記保護膜、前記記録膜の順に積層されてなる、請求項１に記載の光記録媒体。
【請求項１５】
前記尖鋭化した突出部内において、前記基板に、前記記録膜、前記保護膜、前記近接場光発生膜の順に積層されてなる、請求項１に記載の光記録媒体。
【請求項１６】
光を照射する光源と、
光の入射する信号記録面に、所定方向に沿って、尖鋭化した突出部よりなる複数の記録トラックを有し、前記突出部に近接場光発生膜が形成されてなる光記録媒体に、集光させる光学ヘッドと、
前記光学ヘッドを移動させる移動部とを有し、
前記光記録媒体の尖鋭化した突出部先端に、前記光学ヘッドにより集光された光により発生された近接場光により信号を記録し又は、再生する装置。
【請求項１７】
光を照射する光源と、
光の入射する信号記録面に、所定方向に沿って、尖鋭化した突出部よりなる複数の記録トラックを有し、前記突出部に近接場光発生膜が形成されてなる光記録媒体に、集光させる光学ヘッドと、
前記光学ヘッドを移動させる移動部とを有し、
磁界変調用の記録磁気ヘッド機能と再生用磁気ヘッド機能を有する磁気ヘッドを設け、
前記尖鋭化した突出部の先端に集光された光により発生された近接場光を用いて信号を記録し又は、再生する装置。
【請求項１８】
前記再生用磁気ヘッド機能を有する磁気ヘッドは、巨大磁気抵抗ヘッド又は、トンネル磁気抵抗ヘッドである、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
光を照射する光源と、
光源からの光を光記録媒体に集光させる光学ヘッドと、
前記光学ヘッドをトラック方向に移動させる移動部と、
光の入射する信号記録面に、所定方向に沿って、尖鋭化した突出部によりなる複数のトラックを有し、前記突出部に近接場光発生膜が形成されてなる光記録媒体からの戻り光を検出する検出部と、
検出部から得られたプッシュプル信号により前記移動部に対してトラッキング制御を行うトラッキング制御部と、
を少なくとも備えてなることを特徴とする記憶装置。
【請求項２０】
前記光記録媒体に入射する光は、記録膜上で光スポットの中央部の強度を周囲の強度よりも低くする光超解像光学部品を更に有する、請求項１６に記載の装置。
【請求項２１】
光を照射する光源と、
光の入射する信号記録面に、所定方向に沿って、尖鋭化した突出部よりなる複数の記録トラックを有し、前記突出部に近接場光発生膜が形成されてなる、光記録媒体の前記突出部の先端に集光させる光学ヘッドと、前記光学ヘッドを移動させる移動部とを有し、
前記記録媒体の尖鋭化した突出部先端に、前記光学ヘッドにより集光された光により発生された近接場光により信号を記録し又は、再生する装置であって、前記光学ヘッドは、所定方向に沿って、前記光の波長λの２分の１以下の開口を有する装置。
【請求項２２】
前記光記録媒体を前記装置に装着後に、前記光記録媒体内の位置を示すアドレス情報を前記光記録媒体に記録する、請求項１６に記載の装置。
【請求項２３】
前記光源より照射される光の直線偏光の方向は、前記光記録媒体に入射する際には、前記光記録媒体の光走査方向と直角方向のＰ偏光であることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項２４】
光源より光を照射するステップと、
照射した光を、光の入射する信号記録面に、所定方向に沿って、尖鋭化した突出部よりなる複数の記録トラックを有する光記録媒体の前記突出部の先端に集光するステップとを有し、
前記光記録媒体の前記尖鋭化した突出部により発生された近接場光により信号を記録し又は、再生する方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、高密度光記録媒体、その記憶装置、及び、その記録再生方法に関し、特に、近接場光を用いる、高密度光記録媒体、その記憶装置及び、その記録再生方法に関する。
背景技術
従来の光ディスク用光学ヘッドにおいては、光は、レンズを用いて集光される。この場合には、光ディスクに記録できる情報の容量は、集光されたビーム径に依存し、そして、この集光ビーム径は、光ディスクに情報を記録し或は再生するレーザ光の波長と光学レンズ系の開口数（ＮＡ）により制限を受ける。光ディスクを高密度化して、光ディスクに記録できる情報の容量を増加するためには、レーザ光の波長を短波長化することや、光学レンズの開口数を増加することが必要である。しかし、回折限界によって、これらの手段による光ディスクの高密度化には限界がある。
光学レンズ系の開口数（ＮＡ）を高くするために、ＳＩＬ（ソリッド・イマージョンレンズ、Ｓｏｌｉｄ  Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ  Ｌｅｎｚ）を用いることにより、ＮＡを１以上にして、ＳＩＬの底面からしみだした、エバネッセント光（ｅｖａｎｅｓｃｅｎｔ  ｌｉｇｈｔ）を利用して、光ディスク媒体に情報を記録する方法が提案されている。しかし、上述のように、エバネッセント光を使用して光ディスク媒体に情報を記録するには、ＳＩＬと光ディスクの記録面の間隔を１／１０波長以内に保ちながら記録することが必要とされる。このために、光ディスクとＳＩＬレンズ系の間の距離を一定に保つために精密な制御が必要とされ、更に、光ディスク上に塵埃が付着している場合は、ＳＩＬと塵埃が衝突するという問題がある。特に塵埃の問題により、光ディスクの利点である、可換性（リムーバビリティ）の実現が困難である。また、ＳＩＬを用いる方法では、ＳＩＬの屈折率を利用して開口数（ＮＡ）を向上させているために、この方法による光ディスクの高密度化には、限界がある。
これに対して、光ディスクの高密度化によって大容量化を図るために、近接場光（ｏｐｔｉｃａｌ  ｎｅａｒ  ｆｉｅｌｄ）を利用して、光ディスクに情報を記録し或は光ディスクから情報を再生する方法が提案されている。
近接場光を発生させる構造である近接場光プローブとしては、記録又は再生に使用する光の波長以下の微小開口を有する、先端が先鋭化された光ファイバ（光ファイバプローブ）が広く使用されている。この光ファイバプローブは、光ファイバの一端を加熱しながら引き伸ばした後に、又は、化学エッチング法を使用して先鋭化した後に、先端部分以外を金属によりコーティングすることによって作製される。このようにして製作された光ファイバプローブに、レーザ光を入射することにより、先端部分に形成された微小開口の近傍に近接場光を発生させることができる。
しかし、上述の光ファイバプローブは、光の利用効率が低いという欠点を有する。例えば、開口径が１００ｎｍの場合には、光ファイバプローブに入射する光の強度と、光ファイバプローブの先端部分から出射される光の強度の比は、０．００１％以下となり、出射される光の強度はきわめて低い。そこで、この問題を解決するために、次のような、近接場光プローブが提案されている。
１つのプローブは、多段階先鋭化光ファイバープローブである。この光ファイバプローブは、例えば、１９９６年に発行された、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ（アプライドフィジックスレターズ）、Ｖｏｌ．６８，Ｎｏ．１９，ｐ２６１２−２６１４或は、１９９８年に発行された、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ（アプライドフィジックスレターズ）、Ｖｏｌ．７３，Ｎｏ．１５，ｐ２０９０−２０９２に記載されている。この光ファイバプローブは、光ファイバの先端のとがり角を、光ファイバの根元から先端に向かって２段階又は３段階に変化させた光ファイバプローブである。
次のプローブは、金属針プローブである。このプローブは、特開平６−１３７８４７号公報に記載されており、針の先端に光を照射することにより、先端部分の近傍に、近接場光を発生させる。
他のプローブは、金属微小球付き微小開口ファイバプローブである。このファイバプローブは、特開平１１−１０１８０９号公報に記載されており、ファイバプローブ先端部分の微小開口の中心に、金属の微小球が形成されている。このファイバプローブでは、微小開口から出射した光によって、金属微小球の中にプラズモンが励起されて、これにより、金属球の近傍に強い近接場光が発生する。
他のプローブは、金属コートされたガラス片プローブである。このプローブは、１９９７年に発行された、Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｂ（フィジカルレビューＢ）のＶｏｌ．５５，Ｎｏ．１２，ｐ７９７７−７９８４に記載されている。このプローブでは、三角柱状に切り出したガラス片上に、厚さ５０ｎｍ程度の金属膜を形成した構造であり、その金属膜上に表面プラズモンを励起させる。このようにして励起された表面プラズモンは、プローブの頂点に向かって伝播するので、頂点近傍では、強い近接場光が発生する。
他のプローブは、金属の散乱体付きガラス基板プローブである。このプローブは、特開平１１−２５０４６０号公報に記載されており、ガラス基板の底面部に金属の散乱体を取りつけられている。このように、金属の散乱体を取りつけることにより、金属の散乱体の近傍に強い近接場光が発生するので、この発生した近接場光を使用する。
しかし、近接場光学系（ｎｅａｒ  ｆｉｅｌｄ  ｏｐｔｉｃｓ）においては、近接場光を発生させる構造と、記録材料表面との間隔を、数ナノメートル（ｎｍ）から数１０ナノメートル（ｎｍ）程度に保つように制御する必要がある。このために、上記の光ファイバやガラス片で構成されたプローブを使用する場合には、プローブの先端部分と記録材料表面との間隔を、精密に制御する特別な制御系が必要とされる。この制御系は、一般的には、プローブの先端と記録材料の間に働く原子間力を測定することにより、プローブの先端部分と記録材料表面との間隔を測定し、この測定値が一定値となるように、プローブの位置をサーボ制御する。しかし、上記のサーボ制御のサーボ帯域は、ある限界値を有するので、プローブが記録媒体を、一定値以下の誤差を伴なって走査する相対速度は、ある速度以下に制限される。特に、高いデータ転送速度が要求される光ディスク記憶装置においては、光ディスクを高速に回転することのより、プローブが光ディスクを走査する速度を高める必要がある。しかし、ゆがみや傾きのあるディスクが高速に回転する場合には、上記サーボ制御系は、高い周波数を有する振幅の大きな外乱にプローブを追従させる必要があるので、上記の制御方法では、制御できない場合もある。この問題を解決するために、次のようなプローブが提案されている。
１つのプローブは、平面開口プローブである。この光ファイバプローブは、例えば、１９９８年３月に発行された、電子情報通信学会論文誌  Ｖｏｌ．Ｊ８１−Ｃ−Ｉ，Ｎｏ．３，ｐｐ．１１９−１２６から翻訳された、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｍｕｎｉｍａｔｉｏｎｓ  ｉｎ  Ｊａｐａｎ，Ｐａｒｔ２，Ｖｏｌ．８１．Ｎｏ．８，ｐｐ．４１−４８，１９９８に記載されている。このプローブは、シリコン基板中に異方性エッチングを用いて開口が形成される。このプローブは、微小開口の周辺部が平坦になっているので、プローブを記録媒体に押しつけることにより、プローブの先端部分と記録材料表面との間隔を一定の値に保つことができる。
他のプローブは、パッド付き開口プローブである。このプローブは、特開平１１−２６５５２０号公報に記載されている。このプローブは、ガラス基板底面部に、微小開口を先端部に有する四角錘の突起部が形成され、更に、その突起部の周辺部分に、パッドが形成されている。このパッドによって、プローブの先端部分と記録材料表面との間隔を一定の値に保つことができる。
他のプローブは、金属微小チップ付き面発光レーザプローブである。このプローブは、１９９９年に発行された、応用物理、Ｖｏｌ．６８，Ｎｏ．１２，ｐ１３８０−１３８３に記載されている。このプローブは、面発光レーザ出射口の端面に、金属の微小開口と金属の微小突起が形成されている。構造が平坦であるので、プローブを資料に押し付けることにより、プローブと記録材料表面との間隔を一定の値に保つことができる。
他のプローブは、１９８９年に発行された、Ｏｐｔｉｃｓ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ  Ｖｏｌ．６９，Ｎｏ．３，４，ｐ．２１９−２２４に記載されており、特に微弱な近接場光を効率良く発生することを目的としている。このプローブは、アンテナで使用されるパッチアンテナと同軸ケーブルを光に応用したものであり、近接場光を効率良く発生することができる。
他のプローブは、１９９７年１２月９日に特許されたＧｒｏｂｅｒ他の米国特許ＵＳＰ  Ｎｏ．５，６９６，３７２に記載されており、特に、微弱な近接場光を効率良く発生することを目的としている。このプローブは、ボウタイ型の金属片で構成した微小ダイポールアンテナを使用することにより、微小な近接場光を発生させる。
近接場光を利用して情報を記録又は再生する系においては、次の３つの要件を満足することが要求される。先ず第１は、近接場光を発生させる構造である近接場光プローブ等と、記録媒体との間隔を、記録又は再生に使用するレーザ光の波長より非常に短い一定の距離に精密に制御することが必要である。第２に、発生される近接場光のビームスポットが微小であることである。第３に、記憶媒体に高速に情報を記憶し又は、記憶媒体から高速に情報を再生するために、発生された近接場光の光利用効率が高いことである。
上述の多段階先鋭化光ファイバープローブは、一般的に使用されているファイバプローブに比べて、約１０倍から１００倍高い光利用効率を有するが、しかし、１０％以上の高い光利用効率が必要とされる光記録／再生について応用するには、まだ不充分である。さらに、光ファイバを用いているために、機械的に脆弱であり、特に、高速な走査は難しい。
上述の金属針プローブ、金属微小球付き微小開口ファイバプローブ、金属コートされたガラス片プローブ及び、金属の散乱体付きガラス基板プローブは、何れも金属の特性を利用して効率を向上させているので、高い光利用効率が達成できる。しかしながら、いずれのプローブも、先端が機械的に脆弱な形状を有しているために、特に、高速な走査は難しい。特に、金属針プローブと、金属の散乱体付きガラス基板プローブは、針の先端又は、散乱体に当らない光も記録媒体に入射してしまうので、バックグランド光が多く検出されるという問題点も有している。
また、上述のように、幾つかの高速走査が可能なプローブも提案されている。平面開口プローブ及び、パッド付き開口プローブは、高速走査に使用することができるが、しかし、光利用効率は低い。
金属微小チップ付き面発光レーザプローブは、高速走査が可能で且つ、光利用効率も高く、バックグランド光も少ないと予想される。しかし、金属の微小突起を使用して、強い近接場光を発生させるには、金属の形状を最適化する必要があるにも関わらず、形状に関しては、何ら開示されていない。また、その製造方法に関しても、何ら開示されていない。
更に、アンテナで使用されるパッチアンテナと同軸ケーブルを光に応用した方法により、近接場光を効率良く発生する方法や、ボウタイ型の金属片で構成した微小ダイポールアンテナを使用して微小な近接場光を発生させる方法においても、なおも、記録媒体上の塵埃の問題と、近接場光を発生させる構造と記録媒体との間隔を記録又は再生に使用するレーザ光の波長より非常に短い一定の距離に精密に制御することが必要であるという問題（ヘッドディスクインターフェースの問題）がある。従って、これらの方法によっても、光ディスクの利点である、可換性（リムーバビリティ）の実現が困難である。
一方、光ディスク媒体の中にレンズ上の基板を設け、記録密度を向上させる方法が、Ｇｕｅｒｒａ他により、２００１年４月２２−２５日の、Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｄａｔａ  Ｓｔｏｒａｇｅ  ２００１  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｄｉｇｅｓｔ  ｐｐ２７７−２７９において発表されている。この方法では、塵埃、ヘッドディスクインターフェースの問題等を解決することが目的である。しかし、この方法は、近接場光を利用せず、記録媒体にマイクロレンズを内蔵して、そのマイクロレンズにより集光した光を使用して、記録媒体に記録／再生を行う構成である。従って、レンズ用の材料の屈折率を増加することにより、記録密度を増加することが可能である。しかし、屈折率には限界があるので、上記論文に記載されているように、通常の光学系を使用した場合に対してトラックピッチは約半分程度にしかできず、この結果、記録密度は約２倍にしか向上しない。また、球面状のレンズ形状の基板を周囲に均一に形成するために、この記録媒体を製造することは難しい。更に、隣接するトラックに、ビームが拡散するために、いわゆる、クロストーク、クロスイレース及び、クロスライトのような問題が発生するために、現実にはトラックピッチをあまり狭くできず、記録密度が増大できないという問題がある。これに加えて、レンズには２．７という光屈折率が要求されるので、ＴｉＯ２等のレンズ材料を使用するが、しかし、このレンズ材料は、青紫色のレーザダイオード（ＬＤ）の有する４１０ｎｍの波長帯では、光を通過しない。このために、短波長のレーザダイオードが使用できず、高記録密度を達成することが難しいという問題もある。
発明の開示
本発明は、上述した従来技術の問題を解決する、近接場光を用いる、高密度光記録媒体、記憶装置、高密度光記録媒体の記録及び再生方法並びに、高密度光記録媒体の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の目的は、近接場光を利用して情報を記録又は再生する系において、上述の３つの要件を満足する、高密度光記録媒体、その記憶装置、その記録再生を提供することである。
この目的を達成するために、基板上に記録膜と保護膜が少なくとも形成された光記録媒体において、光の入射する信号記録面に、所定方向に沿って、尖鋭化した突出部よりなる複数の記録トラックを有し、前記突出部に近接場光発生膜が形成されてなる、光記録媒体を構成する。
これにより、電場を増強する近接場光発生用膜を、光ディスク媒体内に埋め込むことができ、近接場光発生用膜と記録膜の間隔を、光ディスク製造中の膜の形成時に決定できる。更に、この膜の間の距離は、既存のスパッタリング装置等を使用して、ナノメータ（ｎｍ）の精度で制御することが可能である。従って、レーザ光は、通常の光ディスク装置で使用される光学系を使用して、近接場光発生用膜の先端部分に集光するように制御しさえすれば、光ディスク内に埋め込まれた近接場光発生用膜の先端部分から一定の距離の場所に近接場光が発生するので、近接場光を使用して、記録膜に信号を記録することができる。従って、プローブと記録媒体の間の距離を、近接場光の発生する距離に正確に制御するような、ヘッドディスクインターフェースの問題は生じない。
発明を実施するための最良の形態
以下に、本発明を実施するための実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１は、光ディスクに信号を記録し或は光ディスクに記録された信号を再生する装置１００の実施例を示す。本実施例においては、以下に、光磁気記録方式を使用して説明するが、本発明は、この方式に限られるものではなく、相変化方式を使用することも可能である。
図１に示す記録／再生装置１００は、光磁気ディスク用ヘッドの光学系を示し、半導体レーザ１０１、コリメータレンズ１０２、ビーム整形プリズム１０３、第１の偏光ビームスプリッタ１０４、対物レンズ１０５、第２の偏光ビームスプリッタ１０６、集光レンズ１０７、ハーフプリズム１０８、ナイフエッジ１０９、第１のフォトディテクタ１１０、第２のフォトディテクタ１１１、λ／２板１１２、集光レンズ１１３、第３の偏光ビームスプリッタ１１４、第３のフォトディテクタ１１５、及び、第４のフォトディテクタ１１６より構成されている記録／再生光学系と、データ１２１を入力として半導体レーザ１０１を駆動する記録系１２２、第３のフォトディテクタ１１５と第４のフォトディテクタ１１６の出力信号から再生信号１３１を再生する再生系１３０、第１のフォトディテクタ１１０の出力に基づいてフォーカス制御を行うフォーカス制御系１４０とフォーカス制御系１４０により駆動されるフォーカスアクチュエータ１４１及び、第２のフォトディテクタ１１１の出力に基づいてトラック制御を行うトラック制御系１５０とトラック制御系１５０により駆動されるトラックアクチュエータ１５１より主に構成される。
データ１２１を光ディスク１２０に記録時する場合には、データ１２１が記録系１２２に入力され、記録系１２２はデータ１２１に従ってレーザダイオード１０１を駆動する。一方、光ディスク１２０に記録されたデータを読み出す場合には、レーザダイオード１０１は、再生用の光強度の光を出力する。
半導体レーザ１０１から放射されたレーザ光は、コリメータレンズ１０２により平行光に変換され、ビーム整形プリズム１０３を通過後に、第１の偏光ビームスプリッタ１０４により、光磁気方式で好適に記録再生ができるように、光ディスクの走査方向と直角方向の直線偏光、即ちＰ偏光に変換されて、対物レンズに向けられ、対物レンズ１０５により光磁気ディスク１２０上へ集光される。ここで、光ディスク１２０に信号が記録されている場合には、カー効果により、反射光の偏光角が回転する。即ち、信号が記録されている場合には、信号検知用のＰ成分の光が、カー効果により回転角θＫだけ回転して、Ｓ成分が発生する。この、Ｐ成分とＳ成分の反射光は、第２の偏光ビームスプリッタ１０６、λ／２板１１２、集光レンズ１１３を通り、第３の偏光ビームスプリッタ１１４によってＰ成分とＳ成分に分離される。この分離されたＰ成分とＳ成分がそれぞれ、第３のフォトディテクタ１１５と第４のフォトディテクタ１１６に入射する。そして、この２つのディテクタの出力の差を、再生系１３０により演算することによってＰ成分とＳ成分の強度の差を得ることにより、光ディスク１２０に記録されている信号を検出して、再生信号１３１として出力する。
一方、光ディスク１２０からの戻り光の一部は第２の偏光ビームスプリッタ１０６により分離され、集光レンズ１０７、ハーフプリズム１０８を通り、ナイフエッジ１０９に入射する。光ディスク１２０上に集光されたレーザ光の焦点ずれの量に従って、ナイフエッジを通過して第１のフォトディテクタ１１０に入射する光量が変化する。第１のフォトディテクタ１１０に入射するこの光量変化を、フォーカス制御系１４０により検出することにより、フォーカス誤差信号を検知する。そして、このフォーカス誤差信号に従って、フォーカスアクチュエータ１４１を駆動して、対物レンズ１０５の位置を制御して、レーザ光を光ディスク１２０上に集光する。
一方、ハーフプリズムにより分離された一部の光は、第２のフォトディテクタ１１１に入射し、トラッキング信号誤差信号を発生する。このトラッキング誤差信号をトラック制御系１５０を介して、トラックアクチュエータ１５１に与え、対物レンズ１０５を、光ディスク１２０の半径方向（即ち、トラック横断方向）に移動して、信号の記録されているトラックをレーザ光スポットが追従するように制御する。
このような光ディスク装置では、光ディスク媒体と、光学ヘッドの先端部との間の距離が、数１００μｍから数ｍｍのオーダーである。この大きな距離の利点を生かして、光ディスク媒体は、可換で低価格な信頼性の高い記憶媒体として、広く使用されている。次に本発明の高密度光記録媒体の概念を、図２を使用して説明する。図２は本発明の高密度光ディスク２００を示し、基板２０１、近接場光発生用膜２０２、保護膜２０３、記録膜２０４、保護膜２０５、反射膜２０６及び、保護膜又は基板２０７より構成される。図２において、矢印Ｒは、高密度光ディスク２００の半径方向を示し、矢印Ｔは、高密度光ディスク２００が回転する場合の円周方向（或は接線方向）を示す。高密度光ディスク２００上には信号を記録するトラックが円周方向に連続して形成されている。トラックは、円周方向に沿って、尖鋭化した突出部により構成されている。この突出部は、円周方向に沿って、同一の直線状の形状を有しており、また、半径方向に対しては、一定の傾斜を有しており、その三角形の頂点が先端部を構成している。レーザ光２１０は、基板２０１から入射し、基板上の入射面で２１１の形状であり、更に、基板により屈折して近接場光発生用膜２０２の先端部で集光してレーザスポット２１２を形成する。近接場光発生用膜２０２は、例えば、金や、銀、チタンやアルミニウム等の金属薄膜や、又は、特に高感度な記録再生材料を使用する場合には、プラスティックやシリコン等の膜により構成される。例えば、上記金属薄膜は、入射する光の波長において、複素誘電率の実部又は虚部の少なくとも一方が負の値を有する材料や、入射する光の波長において、複素誘電率の実部が負であり、虚部の絶対値が実部の絶対値よりも小さな値を有する材料又は、入射する光の波長において、複素屈折率の虚部の絶対値が実部の絶対値より大きい材料等を使用することができる。通常の近接場光を発生するプローブ等では、近接場光を通過させるためにレーザ光の波長以下の微小な開口を形成する必要があるので、このために、高価なフォーカスド・イオン・ビーム（ＦＩＢ）等のドリリングを使用して穴をあける必要がある。しかしながら、本発明では、そのような微小の開口を作成する必要がないので、安価に量産することが可能である。
次に、金属薄膜等の近接場光発生用膜２０２の、光の入射面と反対側には、例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）の保護膜を形成し、次に記録膜２０４（ＴｂＦｅＣｏ）を形成し、更に、保護膜２０５と反射膜２０６を形成する。なお、ここで、近接場光発生用膜２０２は、隣接トラックとの間のクロストークを低減するために、例えば、ＺｎＳ／ＳｉＯ２のような、約２の屈折率を有する高屈折率材料を使用しても良い。そして、最後に、保護膜２０７を形成する。
次に、本発明の原理を説明する。図３は、本発明の原理を示す図である。図３において、図２と同一番号の構成要素は、同一の構成要素を示す。
図１で説明した、通常の光ディスク装置で使用される対物レンズにより、基板２０１側から、近接場光発生用膜２０２の先端部で集光するようにレーザ光を照射すると、光が、近接場光発生用膜２０２の先端部を透過した後の場所で、電場（光）が、増強されることを計算により見出した。そして、この光の強度は、近接場光発生用膜２０２からある距離の領域（近接場領域）で、最大となり、且つ、この領域から離れるに従って、急激に減少することがわかる。これは、近接場光の性質である。近接場光発生用プローブを使用して近接場光を発生させる場合には、光ディスクを回転させながら、近接場光が記録膜に当たるように、近接場光発生用プローブと記録媒体との距離を制御する必要があり、上述のヘッドディスクインターフェースの問題が発生する。しかし、本発明の場合には、電場を増強する近接場光発生用膜２０２を、光ディスク媒体内に埋め込むために、近接場光発生用膜２０２と記録膜の間隔は、光ディスク製造中の膜の形成時に決定できる。例えば、近接場光発生用膜２０２と記録膜の間隔は、信号記録面に入射するレーザ光の波長をλとすると、近接場光を発生するのに良好なλ／１０以下（但し０ｎｍを含まず）が好ましい。なお、近接場光発生用膜が厚すぎると、光を透過することができないので、近接場光を発生できない。更に、この膜の間の距離は、既存のスパッタリング装置等を使用して、ナノメータ（ｎｍ）の精度で制御することが可能である。従って、レーザ光は、通常の光ディスク装置で使用される光学系を使用して、近接場光発生用膜２０２の先端部分に集光するように制御しさえすれば、光ディスク１２０内に埋め込まれた近接場光発生用膜２０２の先端部分から一定の距離の場所に近接場光が発生するので、近接場光を使用して、記録膜に信号を記録することができる。従って、上述のような、プローブと記録媒体の間の距離を、近接場光の発生する距離に正確に制御するような、ヘッドディスクインターフェースの問題は生じない。
次に、光電場の増強に関する計算結果について説明する。図４は、この光電場の増強に関する計算を行う際のモデルを示す。図４において、図２と同一番号を付した構成要素は、同一の構成要素を示す。光電場の増強に関する計算は、図４のモデルを使用して、ＦＤＴＤ法（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ  Ｔｉｍｅ  Ｄｏｍａｉｎ  Ｍｅｔｈｏｄ、有限差分時間領域法）を使用して計算した。レーザダイオードの照射するレーザ光の波長は、７８０ｎｍとし、対物レンズの開口数ＮＡは０．８とした。このときの集光ビーム径は、０．９５μｍ（１／ｅ２）である。またレーザの偏光方向は、光ディスクの半径方向で、いわゆるＴＭ偏光（Ｐ偏光）として計算している。また、トラックピッチは５００ｎｍとした。更に、近接場発生用膜２０２は、厚さが４０ｎｍの金の金属薄膜を使用するとし、屈折率は、０．１７５−ｉ４．９１として計算した。ここで、ｉは、複素屈折率の虚数部を示す。また、三角形の頂点の頂角は３０度（全角）である。
このモデルにより計算した、光強度を図５に示す。図５より、近接場発生用膜２０２の先端部から８０ｎｍ（近接場発生用膜２０２と保護膜２０３の境界から４０ｎｍ）の場所において、電場強度（光）が最大になることが分かった。この領域は近接場光の領域である。本計算例では、近接場発生用膜２０２と保護膜２０３の境界から、急激に光強度が低下するのではなく、近接場光の領域で、光強度が最大となる場所が存在する。集光ビーム径は、トラック方向で５０ｎｍとなり、トラック方向に十分に微細な記録が可能である。もちろん、設計によっては、近接場発生用膜２０２の直後に、光強度が最大となることもある。この場合は、保護膜２０３は、近接場発生用膜２０２の直前に形成すれば良い。
なお、単純な平面の膜厚４０ｎｍの金の金属薄膜に、球面波が入射した時の、強度中心での透過率は３％であり、図４に示すような同じ膜厚の先鋭化した金（Ａｕ）を主成分とする金属薄膜では、透過率が４３倍に増加している。これにより高速記録が可能となり、データ転送速度は高速化できるという利点がある。さらに、隣接トラックとのクロストークは、−２６ｄＢ（２０分の１）であり、クロストーク、クロスイレース及び、クロスライトのような問題は発生しない。
以上のように、近接場光を使用して、回折限界を超える微細なビームが発生できるので、強度の高い且つ隣接トラックへのクロストークの少ない信号の記録及び再生が可能となる。
なお、金属の自由電子によるプラズモン共鳴の現象を利用して、記録又は、再生に用いるレーザの波長や、トラックピッチの最適化により、更に、光の利用効率を向上できる。更に、金属膜の、形成角度や、高さ等により、更に光の利用効率を向上できる。
更に、高密度化のために、トラック間のピッチを狭くするためには、隣接トラック間の高さを変えて、トラックを形成すればよい。図２に示すような、隣接トラック間の高さを変えた媒体において、上述したのと同様に、光強度の計算を行った。ここで、媒体の屈折率ｎに対して、隣接トラックとの高さの差を０．６５λ／ｎとした。これにより、トラックピッチを狭くしても、隣接トラックとの間のクロストークを十分に下げることができる。図６は、隣接のトラックピッチを２５０ｎｍとした場合に、光ディスクに入射するレーザ光の入射面に近い方のトラックの先鋭化された先端部に集光した場合の、光強度を示す。レーザ光の入射面に近い方のトラック同士（いわゆるランド部）のクロストークは−２６ｄＢ（２０分の１）であり、クロストーク、クロスイレース及び、クロスライトのような問題は発生しない。この場合には、隣接するレーザ光の入射面に遠い方のトラック（いわゆるグローブ部）との間の強度比も、−２６ｄＢ（０．０５）であり、クロストーク、クロスイレース及び、クロスライトのような問題は発生しない。
クロストークが少なくなる原因は、先端が先鋭化された金属膜に集光ビームを入射すると、電場の増強作用により、入射波の強度が中心に集中し、元々０．９５μｍ（１／ｅ２）あったビーム径を図６に示すように、０．５μｍ程度まで絞ることができるので、擬似的にビームが小さくなったようになるからである。さらに、集光した側面のトラックや、隣接するトラックへの光は金属膜により遮光される。同時に、上記の金属膜の膜厚では、熱も、保護膜を通して記録膜に伝達されない。クロストークを更に低減するには先端部分の傾斜角度を最適化することも有効である。例えば、傾斜面の頂角を、９０度以下（全角）（但し、０度を含まず）となるように形成する。具体的には、約３０度から９０度の範囲で選択すればよい。
さらに、先鋭化した突出部の斜面の傾斜角度を隣接する３トラック間もしくはそれ以上で異ならせることができる。このようにすることにより、更にクロストークを更に下げることができる。なお、その他の計算パラメータは、前述の図４の計算パラメータと同じである。
ここで、ビーム径を決定するλ／ＮＡに換算すると、本計算例では、λ／ＮＡ＝０．９７５である。これに対して、青紫レーザダイオード（λ＝４００ｎｍ）とＮＡ＝０．８５の対物レンズを使用すると仮定すると、λ／ＮＡ＝０．４７となり、１２０ｎｍのトラックピッチを実現することが可能となる。これは、現在利用されているトラックピッチと比べて数倍狭く、これにより、記録媒体の高密度化が図れる。
図７は、本発明による高密度光記録媒体の他の実施例を示す。図７に示された、高密度光記録媒体の実施例は、更に、隣接トラックとの間のクロストークを減少させる高密度光記録媒体である。本実施例において、図２と同一番号を付した構成要素は、同一の構成要素を示す。本実施例の高密度光記録媒体は、基板２０１と近接場光発生用膜２０２との間に、保護膜又は基板２０１よりも高い屈折率を有する高屈折率誘電体膜７０１を有し、更に、突出部と突出部の間に、平坦部７０２を有する。高屈折率誘電体膜７０１の例は、屈折率２．２程度の値を有するＺｎＳ等である。この高屈折率誘電体膜７０１によって、記録又は再生の対象とされているトラック以外のトラックに対して拡散する光は、屈折率差により曲げられて、隣接するトラックに拡散しない。なお、比較的大きなクロストークが発生しても許容される磁気超解像を使用した光磁気ディスクに対して、本発明を適用する場合には、１００ｎｍ以下のトラックピッチを実現できる。更に、本発明では、ヘッドディスクインターフェースの問題が発生しないので、このような、高密度記録媒体が、可換媒体（リムーバブル媒体）として実現できる。光超解像を用いて再生する場合には、集後部の中央部に遮光体を設けて、ガウス分布を有する入射光の中央部の光強度を下げる光超解像レンズを使用して、光記録媒体に入射する光に対して、記録面で光スポットの中央部の強度を周囲の強度よりも低くなるようにして、光超解像方式により再生する。
更に、光超解像レンズを使用して、光学的に情報を再生する方法としては、例えば、特開平７−６３７９号公報に記載の方法が使用できる。特開平７−６３７９号公報に記載の方法に従って、本願の図１に示すλ／２板１１２と集光レンズ１１３の間に遮光板を配置することにより、光超解像を用いて再生することができる。
図８は、本発明による高密度光記録媒体の他の実施例を示す。図８において、図２と同一番号を付した構成要素は、同一の構成要素を示す。図８に示された、高密度光記録媒体の実施例は、隣接するトラックの間で、複数の種類のトラックの高さを設けた場合の、高密度光記録媒体を示すものである。この場合、隣接するトラックとは、対象とするトラックの単に両隣のトラックであるだけでなく、幾つかのトラックに亘った範囲内のトラックを指すものとする。このように、隣接するトラック間で、トラックの高さを変えることにより、更に、隣接トラックとの間のクロストークを減少させることができる。この場合において、隣接トラックの間で、斜面の頂角の大きさを変えるようにしても良い。
図９は、本発明による高密度光記録媒体の他の実施例を示す。図９において、図２と同一番号を付した構成要素は、同一の構成要素を示す。図９は、トラックの最先端部に平面形状を有する本発明に従った高密度光記録媒体を示す。トラックは、先鋭化されている必要があるが、しかし、最先端部に平坦部分２０２−Ａを有しても、近接場光を発生することができる。但し、最先端部の平坦部の長さｄは、レーザ光の波長をλとし、近接場光発生用膜の屈折率をｎとしたときに、λ／（２ｎ）以下（但し、０は除くものとする）であることが有効である。
図１０（ａ）は、本発明による高密度光記録媒体の他の実施例を示す。図１０において、図２と同一番号を付した構成要素は、同一の構成要素を示す。本実施例は、トラックの側面に、曲率をつけて、先鋭化された形状を有する、高密度光記録媒体を示す。このように、側面が一定の傾斜を有しておらず且つ頂点部で変曲点を有する高密度光記録媒体でも、近接場光を発生することができる。また、図１０（ｂ）のように、先端が放物線などの曲線形状を有することも可能である。更に、図１０（ｃ）のように、角部分で曲率を有することも可能である。また、プラスティックの基板に、ギャップを設けて、高密度光記録媒体を作成する方法もある、。これにより、屈折率の小さな材料でも、本発明に従った高密度光記録媒体を実現できる。
図１１は、本発明による高密度光記録媒体の他の実施例を示す。図１１は、光ディスクの厚み方向に、分離層１１１１、１１１２により分離された、複数層の本発明による近接場光発生用膜を設けた構造の高密度光記録媒体を示す。図１１において、図２と同一番号を付した構成要素は、同一の構成要素を示す。本実施例により、層の数に比例して、光記録媒体の記録密度を向上させることができる。例えば、本実施例の各層の記録膜２０４は、光磁気記録膜である。信号の読み取りは、各記録膜２０４に近接場光を発生させることにより発生する磁場を利用して記録された信号を読み取る。このような記録膜の一例としては、国際会議ＭＯＲＩＳ１９９９のテクニカルダイジェストのｐｐ．１６４−１６５に記載されているような、ＴｂＦｅＣｏ膜が利用できる。この記録膜は、室温付近で残留磁化が小さく、磁束がほとんど漏洩しないが、しかし、再生したい場所にレーザ光を集光すれば、残留磁化が増大するので、再生用の磁気ヘッドで磁気信号を検出することができる。図１１に示すように、先鋭化した近接場光発生膜２０２、保護膜２０３及び、記録膜２０４よりなる各記録層の間に、紫外線硬化樹脂や、誘電体又は、アルミニウム等を分離層１１１、１１２として配置し、各層間の干渉を防止する。
１つの層の近接場光発生膜２０２にレーザ光を集光すれば、上述のように、記録膜２０４において、近接場光が発生し、記録膜２０４に信号を記録することができる。また、記録膜２０４から記録されている信号を再生する時には、再生する層の近接場光発生膜２０２にレーザ光を集光すれば、上述のように、記録膜２０４において、近接場光が発生し、これにより、残留磁化が増大するので、再生用の磁気ヘッドで磁気信号を検出することができる。再生については、磁気再生で説明したが、光再生でも、記録信号を再生することができる。なお本実施例の説明は、光磁気記録膜について説明したが、相変化型記録膜についても同様に、信号を記録し又は、再生することができる。
図１２は、本発明による高密度光記録媒体の他の実施例を示す。図１２は、図１１の実施例の、複数層の本発明による近接場光発生用膜を、設けた構造の高密度光記録媒体において、各層の間のトラックの半径方向の位置が互いにずれている場合の例を示す。しかし、本実施例のような構造の高密度光記録媒体においても、図１１の実施例で説明したのと同様に、各層毎に、記録膜に信号を記録し又は、再生することができる。これにより、光利用効率を有効に使用することができる。
また、上述した実施例の高密度記録媒体において、近接場光発生用膜をアルミニウムにより成膜し、これを加熱によりアニーリングさせても良い。この場合には、アルミニウム膜を使用するために、より低価格化を図ることができ、且つ、先鋭部での透過率が向上するので、光利用効率が向上できるという利点がある。
図１３は、本発明による高密度光記録媒体の他の実施例を示す。図１３は、トラッキング信号として、ラジアルプッシュプル信号を得ることができる、本発明による高密度光記録媒体の他の実施例を示す図である。図１３において、矢印Ｒは、光ディスクの半径方向（トラック横断方向）を示す。本実施例においては、突起の高さの異なる複数（Ｎ）のトラック１３０１，１３０２，１３０３，１３０４及び１３０５を１つの繰返し周期（トラック群）とする。そして、この複数のトラックと同じ高さを有する複数のトラック１３０６，１３０７，１３０８，１３０９及び１３１０からなるトラック群が、ディスクの半径方向に繰り返されて、ディスク上にトラックが構成される。トラック１３０１とトラック１３０６の間の距離が、この繰返し周期の距離ｄである。また、光スポット１３２０は、上記のように構成されたトラックに入射するレーザ光の光スポットを示し、参照番号１３２１と１３２２は、反射光の光スポットのパターンを示す。
ここで、入射するレーザ光の光スポット１３２０のレーザ光の波長をλとすると、上記の繰返し周期の距離ｄが、λ／ｄ＜１を満足するように、光ディスクのトラックを形成する。上記の関係を満たす場合には、±１次の回折光が発生する。このようにトラックを形成すると、入射するレーザ光の光スポット１３２０の中心が各トラックの中心から変位する量に従って、回折光の光スポットのパターンが、例えば、パターン１３２１又は１３２２のように変化する。この回折光のパターンの変化を、図１に示す第２のフォトディテクタ１１１で検出することにより、入射するレーザ光の光スポット１３２０が各トラックの中心から変位する量を検出する。そして、この検出した量に応じて、図１のトラック制御系１５０によりトラック移動部であるトラックアクチュエータ１５１を駆動して、図１の対物レンズ１０５を半径方向（トラック横断方向）Ｒに変位させることにより、トラッキング制御を行うことができる。
次に、本発明に従った高密度記録媒体の製造方法について説明する。図１４は、マスタリング工程を示す。ステップ１では、石英等の基板１４０１上にフォトレジスト又は電子ビーム用レジスト材料１４０２を塗布する。そして、この塗布したレジスト１４０２を、レーザマスタリング装置又は電子ビーム描画装置により、レンズ１４１０等を通して、レーザ光又は電子ビームを使用して、トラックを形成する部分を露光し、トラックパターンを形成する。通常はレーザ光（波長２５０ｎｍ）を使用してレジストに露光するが、トラックピッチに依存して、トラックピッチが１００ｎｍ以下のような狭トラックピッチのトラックを形成する場合には、電子ビームで露光する。トラックの高さを変えて、トラックを形成する場合には、レーザ光又は電子ビームの露光強度、描画速度、焦点位置を変えて、露光を行う。このように露光することにより、溝の形状を変えることができる。次にステップ２において、露光したレジスト材料を現像して、先端部の先鋭化されたトラックを形成する。トラック断面の形状は、レジストや、現像の条件により制御することが可能である。最後にステップ３において、こうしてできたものを、電鋳（ｅｌｅｃｔｒｏｆｏｒｍｉｎｇ）によって、スタンパ１４０３を形成する。
スタンパ１４０３を形成した後は、射出形成によって、レプリケーションディスクの基板を形成し、近接場光発生膜、窒化シリコン（ＳｉＮ）のような保護膜、記録膜（ＴｂＴｅＣｏ）等を、上述した本発明の高密度光記録媒体の実施例のように形成し、最後に保護膜を形成して、レプリケーションディスクを完成させる。この方法は、光ディスクのスタンパを作成する既存の設備が使用でき、低価格化が図れる。
次に、本発明に従った高密度記録媒体の他の製造方法について説明する。図１５は、反応性イオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ，ＲＩＥ）を使用したマスタリング工程を示す。突起部分の形状は、尖っている必要がある。従って、この先鋭度により、記録できるマークの径が決定される。本実施例において、石英基板上に形成したレジストの露光パターンを、ＲＩＥによりエッチングすることにより、より良好に先端部を先鋭化することができる。
ステップ１では、石英等の基板１５０１上にフォトレジスト又は電子ビーム用レジスト材料１５０２を塗布する。そして、この塗布したレジストを、レーザマスタリング装置又は電子ビーム描画装置により、レンズ１５１０等を通して、レーザ光又は電子ビームを使用して、トラックを形成する部分を露光し、トラックパターンを形成する。トラックの高さを変える場合には、露光パターンの幅を変化させる。次にステップ２において、露光したレジスト材料を現像して、トラックを形成する部分のレジストを除去する。最後にステップ３で、反応性イオンエッチングのようなドライエッチングにより、先端部分が先鋭化されたトラックを形成する。そして、最後にレジスト材料を除去して、スタンパ１５０１を形成する。
スタンパ１５１０を形成した後は、射出形成によって、レプリケーションディスクの基板を形成し、前述の実施例と同様に、レプリケーションディスクを完成させる。
次に、本発明に従った高密度記録媒体の別製造方法について説明する。図１５は、図１４と同様に、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を使用したマスタリング工程を示す。本実施例では、ステップ１で、トラックの高さを変える場合には、トラックを形成する部分を露光する際に、露光するレーザ光又は電子ビームの強度を変化させる。このようにすることにより、トラックの高さに対応して、ステップ２で、現像された後に残ったレジスト１５０２は、異なる厚みを有する。最後にステップ３で、同様に、反応性イオンエッチングのようなドライエッチングにより、先端部分が先鋭化されたトラックを形成する。そして、最後にレジスト材料を除去して、スタンパ１５０１を形成する。
スタンパ１５１０を形成した後は、射出形成によって、レプリケーションディスクの基板を形成し、前述の実施例と同様に、レプリケーションディスクを完成させる。
なお、ブランクディスクに記録又は再生のためのアドレスを記録するために、従来は、例えば、ＲＯＭディスクのようにエンボス（凹凸の形状）を、形成することが一般的に行われている。しかし本発明では、光ディスクの製造時には、これらのアドレスを、エンボスとして形成しない。そして、レプリケーションディスクの作成後に、初期化フォーマットとして、記憶装置により、通常のデータ記録（光記録もしくは光磁気記録）と同様に記録を行う。例えば、工場内でアドレスを記録する際には、アドレス情報等のフォーマット情報を製造装置から受信して、記憶装置の制御部（オプティカルディスクコントローラやマイクロプロセッサ等）が、低パワーの光ビームをトラック追従制御させながら、クロックの所定タイミング毎の所定位置になったら、高パワーの光ビームを使用してアドレス情報を順次記録していくように制御する。
また、例えば、光記憶媒体の使用者がフォーマットする時に同時にアドレス情報を記録する場合は、アドレス情報を記憶装置自身のメモリに格納しておき、記憶装置の制御部がホスト装置からフォーマットコマンドが来た際に、アドレス情報をメモリから読み出して、低パワーの光ビームをトラック追従制御させながら、クロックの所定タイミング毎の所定位置になったら、高パワーの光ビームを使用してアドレス情報を順次記録していくように制御する。これによりに、媒体の作成が簡単化されるという利点がある。
次に、トラックの円周方向（即ち、光スポットの走査方向）に対する高密度化の実施例について以下に説明する。図１７は、光磁気ディスクに対する磁界レーザパルス変調の実施例を示す。図１７の、（Ａ）記録時に照射するレーザパルスを示し、（Ｂ）は記録信号に対応する外部磁界であり、（Ｃ）は記録媒体上の記録パターンを示す。（Ｃ）のパターン１７０３は、外部磁界が＋Ｈの時に記録されるパターンを示し、また、パターン１７０４は、外部磁界が−Ｈの時に記録されるパターンを示す。外部磁界は、記録すべき情報に対応する。参照符号１７０２に示すような、パルスのオンとオフの間の比率であるデューティーを有するレーザパルスを使用し、外部磁界の変化点と、レーザパルスの立ち上がり点の間に、参照番号１７０１に示すような遅延を与えて、（Ｃ）に示すようなパターンを記録することができる。このように、磁界変調とレーザパルスにより記録を行うことにより、図１７に概念的に示されているような、いわゆる三日月記録を行うことができ、トラックの円周方向（トラック方向）の高密度化を図ることができる。更に、この磁界レーザパルス変調を使用して、オーバーライト記録がを行うことができるので、より高速な記録及び、再生ができる。
図１８は、図１７の磁界レーザパルス変調の実施例の方式で記録又は再生を行う場合の、光学ヘッドと磁気ヘッドの構成の実施例を示す。光学ヘッド１８０２は、レーザダイオード１８０３、コリメータレンズ１８０４、対物レンズ１８０５及び、対物レンズを移動する移動部であるアクチュエータ１８０６により構成される。図１で説明したように、レーザダイオード１８０３から出射された光は、コリメータレンズ１８０４により平行光線に変換された後に、対物レンズ１８０５により、光ディスク１８０１の記録面に集光される。集光点は、同様に、図１に示したように、フォーカス制御系１４０により対物レンズ１８０５を移動する移動部である、アクチュエータ１８０６を駆動して、位置が制御され、トラックの突出部の先端に集光するように制御される。
光学ヘッド１８０２の開口数ＮＡが小さい場合には、記録用コイル１８１１と読み取り用ヘッド１８１２を有する浮上スライダ１８１０を、光ディスク１８０１を中心として、光学ヘッド１８０２と反対側に配置する。この浮上スライダ１８１０の記録用コイル１８１１により磁界変調を行い、光ディスク１８０１にデータを記録する。また、光ディスクの記録密度が高密度の場合には、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗）、ＴＭＲ（トンネル磁気抵抗）等の再生磁気ヘッドを使用することもできる。
例えば、ＧＭＲヘッドの例としては、特開平１０−３４０４３０号公報に示されているような、スピンバルブ磁気抵抗効果ヘッドを使用することができる。また、ＴＭＲヘッドの例としては、特開２００１−２２９５１５号公報に示されているような、第１磁性層、絶縁層、第２磁性層等から構成される、磁気抵抗効果型磁気ヘッドを使用することができる。
図１９も、図１７の磁界レーザパルス変調の実施例の方式で記録又は再生を行う場合の、光学ヘッドと磁気ヘッドの構成の実施例を示す。光学ヘッド１８０２は、図１８に示したのと同様に、レーザダイオード１８０３、コリメータレンズ１８０４、対物レンズ１８０５及び、対物レンズを移動する移動部であるアクチュエータ１８０６により構成される。光学ヘッド１８０２の開口数ＮＡが大きい場合には、光ディスク１８０１に対して、空芯の記録用コイル１８１１、読み取り用ヘッド１８１２及び、空芯内にレンズ１８１３を有する浮上スライダ１８１０を、光学ヘッド１８０２と同じ側に配置する。或は、光を入射する側に、磁界変調用磁気ヘッドを配置し、光学ヘッドで再生しても良い。
図２０は、上記の図１８で説明した、光学ヘッドの開口数ＮＡが小さい場合に使用する、高密度記録媒体の光ディスクの基板２００１の例である。この基板２００１上に、近接場光発生膜、保護膜及び、記録膜の順に各膜を積層することにより、光学ヘッドの開口数ＮＡが小さい場合に使用する、高密度記録媒体を形成できる。
また、図２１は、図１９で説明した、光学ヘッドの開口数ＮＡが大きい場合に使用する、高密度記録媒体の光ディスクの基板２１０１の例である。この場合には、光が入射する保護面の直後に近接場光発生用の金属膜を形成する。即ち、この基板２００２上に、記録膜、保護膜及び、近接場光発生膜の順に各膜を積層することにより、光学ヘッドの開口数ＮＡが大きい場合に使用する、高密度記録媒体をい形成できる。このような高密度記録媒体の原盤の作成時には、カンチレバーのような突起形状を有する装置により、光を、記録突起面に集光して作成することも可能である。
或は、例えば、石英基板上に、レジストを配置し、そして、このレジストを露光して露光パターンを作成する。そして、露光したレジスト材料を現像して、トラックを形成する部分のレジストを除去する。最後に、反応性イオンエッチングのようなドライエッチングにより、先端部分が先鋭化されたトラックを形成する。そして、最後にレジスト材料を除去して、スタンパを形成する。スタンパを形成した後は、射出形成によって、レプリケーションディスクの基板を形成し、前述の実施例と同様に、レプリケーションディスクを完成させる。
次に、トラックの円周方向に対する高密度化の別の実施例について以下に説明する。図２２は、シリンドリカルレンズ２２０２を使用して、トラックの円周方向（即ち、光スポットの走査方向）に対する高密度化を行う実施例を示す。図２２においては、ディスク２２０１の光入射面上に、シンリンドリカルレンズ２２０２をサスペンション２２０３により支持して配置する。シンリンドリカルレンズ２２０２に入射するレーザ光２２０４は、シリンドリカルレンズ２２０２により、トラックの円周方向（即ち、光スポットの走査方向）に縮められた楕円形状となリ、トラックの円周方向のスポット径が短くなる。これにより、トラックの円周方向の高密度化を図ることができる。更に、シリンドリカルレンズ２２０２の低部に、例えば、円周方向（即ち、光スポットの走査方向）にλ／２以下の長さのスリットを設け、これにより、円周方向のビームを更に絞れば、更なる高密度化が達成できる。
又、図２３は、光ディスク２３０１と対物レンズ２３０２の間に、光ディスクの円周方向にのみアキシコン形状を有するアキシコンプリズム２３０３を使用して、トラックの円周方向（即ち、光スポットの走査方向）に対する高密度化を行う実施例を示す。このようなアキシコンプリズム２３０３を使用することにより、光ディスクの円周方向（即ち、光スポットの走査方向）に対しては、０次ベッセル関数の分布を有する微細な形状のビームで信号を記録できるので、トラックの円周方向の高密度化を図ることができる。
以上のように、本発明により、近接場光を用いる、高密度光記録媒体、記憶装置、高密度光記録媒体の記録及び再生方法及び、高密度光記録媒体の製造方法を提供できる。
本発明は、具体的に開示された実施例に限定されるものではなく、クレームされた本発明の範囲から逸脱することなく、種々の変形例や実施例が考えられる。
【図面の簡単な説明】
本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付の図面を参照しながら以下の詳細な説明を読むことにより一層明瞭となるであろう。
図１は、光ディスクに信号を記録し又は再生するための、記録／再生光学系を示す図である。
図２は、本発明の概念を示す図である。
図３は、本発明の原理を示す図である。
図４は、本発明による高密度光記録媒体の一実施例を示す図である。
図５は、本発明による高密度光記録媒体の一実施例の金属膜からの光強度分布を示す図である。
図６は、本発明による高密度光記録媒体の突起の先端にレーザビームを集光した場合の電場分布（光強度）を示す図である。
図７は、本発明による高密度光記録媒体の他の実施例を示す図である。
図８は、本発明による高密度光記録媒体の他の実施例を示す図である。
図９は、本発明による高密度光記録媒体の他の実施例を示す図である。
図１０は、本発明による高密度光記録媒体の他の実施例を示す図である。
図１１は、本発明による高密度光記録媒体の他の実施例を示す図である。
図１２は、本発明による高密度光記録媒体の他の実施例を示す図である。
図１３は、本発明による高密度光記録媒体の他の実施例を示す図である。
図１４は、本発明による高密度光記録媒体の製造方法の一実施例を示す図である。
図１５は、本発明による高密度光記録媒体の製造方法の他の実施例を示す図である。
図１６は、本発明による高密度光記録媒体の製造方法の他の実施例を示す図である。
図１７は、レーザパルス磁界変調記録の過程を示す図である。
図１８は、光学ヘッドの開口数（ＮＡ）が低い場合の、光学ヘッドと磁気ヘッドの構成の一実施例を示す図である。
図１９は、光学ヘッドの開口数（ＮＡ）が高い場合の、光学ヘッドと磁気ヘッドの構成の一実施例を示す図である。
図２０は、光学ヘッドの開口数（ＮＡ）が低い場合の、光ディスク基板を示す図である。
図２１は、光学ヘッドの開口数（ＮＡ）が高い場合の、光ディスク基板を示す図である。
図２２は、光スポットの走査方向に関して高密度化を行う構成の一実施例を示す図である。
図２３は、光スポットの走査方向に関して高密度化を行う構成の他の実施例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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