(57)【要約】【課題】本発明は、従来の光メモリの利便性を保持しながら回折限界を越える高密度な光メモリを実現できる構造を有する光記録媒体、及び該光記録媒体に情報を記録又は再生する情報記録再生装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の情報記録再生装置は、照射された光を集光するための周期的な凹凸形状の凹凸部を有した導電性材料で形成される導電性層と記録層とを基板上に有する光記録媒体の隣接する複数の凹凸部に跨るように光を集光して照射する光照射ユニットと、光記録媒体からの反射光又は透過光を検出することによって記録情報を読み出すための光信号検出ユニットとを具備する。【選択図】        図７
2004164740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射された光を集光するための周期的な凹凸形状の凹凸部を有した導電性材料で形成される導電性層と記録層とを基板上に有することを特徴とする光記録媒体。
【請求項２】
光照射ユニットから照射される光が透過して前記凹凸部に照射するように前記基板は透明部材で形成されている請求項１記載の光記録媒体。
【請求項３】
前記凹凸部は、２次元の周期構造を有する請求項１又は２に記載の光記録媒体。
【請求項４】
前記凹凸部は、互いに直交する２方向で凹凸形状の周期が異なるように構成されている請求項１〜３のいずれかに記載の光記録媒体。
【請求項５】
前記凹凸部の凹凸形状は、三角波形状である請求項１〜４のいずれかに記載の光記録媒体。
【請求項６】
前記凹凸部を保護する保護層を、前記凹凸部を挟んで前記基板と反対側に形成した請求項１〜５のいずれかに記載の光記録媒体。
【請求項７】
前記記録層が前記導電性層に対して前記光照射ユニットから光が入射される側に配置されている請求項１〜６のいずれかに記載の光記録媒体。
【請求項８】
前記光照射ユニットによって集光される光のスポットサイズより狭い領域に、大きさの異なる複数の記録マークを形成させ、反射光または透過光の強度の違いによって多値情報を記録または再生するように構成されている請求項１〜７のいずれかに記載の光記録媒体。
【請求項９】
前記導電性層を挟んで両側に前記記録層が配置される請求項１〜７のいずれかに記載の光記録媒体。
【請求項１０】
照射された光を集光するための周期的な凹凸形状の凹凸部を有した導電性材料で形成される導電性層と記録層とを基板上に有する光光記録媒体の隣接する複数の前記凹凸部に跨るように光を集光して照射する光照射ユニットと、
前記光記録媒体からの反射光又は透過光を検出することによって記録情報を読み出すための光信号検出ユニットと
を具備することを特徴とする情報記録再生装置。
【請求項１１】
前記光照射ユニットは、前記光照射ユニットから照射される光が前記光記録媒体を構成する透明部材の前記基板を透過して前記凹凸部に照射するように構成されている請求項１０記載の情報記録再生装置。
【請求項１２】
前記光照射ユニットは、２次元の周期構造を有する凹凸形状の前記凹凸部を有した導電性材料で形成される導電性層と記録層とを有する前記光記録媒体の隣接する複数の前記凹凸部に跨るように光を集光して照射する請求項１０又は１１に記載の情報記録再生装置。
【請求項１３】
前記光照射ユニットは、互いに直交する２方向で前記凹凸部の凹凸形状の周期が異なるように構成された前記光記録媒体へ前記光照射ユニットから照射される光は直線偏光であり、かつ当該直線偏光の偏光方向が前記凹凸部における周期の長い凹凸形状の方向と一致するように構成されている請求項１０〜１２のいずれかに記載の情報記録再生装置。
【請求項１４】
前記光照射ユニットは、三角波形状の前記凹凸部を有した導電性材料で形成される導電性層と記録層とを有する前記光記録媒体の隣接する複数の前記凹凸部に跨るように光を集光して照射する請求項１０〜１３のいずれかに記載の情報記録再生装置。
【請求項１５】
前記光照射ユニットは、前記凹凸部を保護する保護層を、前記凹凸部を挟んで前記基板と反対側に形成した前記光記録媒体の隣接する複数の前記凹凸部に跨るように光を集光して照射する請求項１０〜１４のいずれかに記載の情報記録再生装置。
【請求項１６】
前記光照射ユニットは、前記記録層が前記導電性層に対して前記光照射ユニットから光が入射される側に配置されている前記光記録媒体の隣接する複数の前記凹凸部に跨るように光を集光して照射する請求項１０〜１５のいずれかに記載の情報記録再生装置。
【請求項１７】
前記光照射ユニットは、前記光照射ユニットによって集光される光のスポットサイズより狭い領域に、大きさの異なる複数の記録マークを形成させ、反射光または透過光の強度の違いによって多値情報を記録または再生するように構成されている前記光記録媒体の隣接する複数の前記凹凸部に跨るように光を集光して照射する請求項１０〜１６のいずれかに記載の情報記録再生装置。
【請求項１８】
前記光照射ユニットは、前記導電性層を挟んで両側に前記記録層が配置された前記光記録媒体の隣接する複数の前記凹凸部に跨るように光を集光して照射する請求項１０〜１５，１７のいずれかに記載の情報記録再生装置。
【請求項１９】
前記光信号検出ユニットは、集光レンズとピンホールを用いた共焦点光学系機構を有する請求項１０記載の情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光記録媒体及び情報記録再生装置に関し、詳細には光記録媒体に対して情報の記録または再生、あるいは記録と再生の両方の動作が可能な光メモリ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開２０００−２５１２８２号公報
【特許文献２】特開２０００−２９３８８８号公報
現在実用化されている光メモリでは、回折限界にまで集光したレーザ光を光記録媒体へ照射し、記録層に対して熱的あるいは磁気的変調を与えることによって情報の記録を行い、一方記録マークによって変調される反射光強度または偏光状態の変化を検出することによって記録情報の再生を行っている。このような情報記録手段は、光記録媒体上の記録密度がレーザ波長と対物レンズの開口数（Ｎ．Ａ．）でほぼ決定されてしまう。しかしながら、近年のコンピュータ等の情報機器を取り巻く情報量の増大に対応していくためには、上記条件で決定される記録密度の限界を越えるような大容量な光メモリが必要とされている。
【０００３】
このような次世代の大容量光メモリとして有望視されているものとして、近接場光を利用して情報の記録・再生を行う、いわゆる近接場光メモリが提案されている。近接場光を用いた光メモリとしては、上記特許文献１，２に記載の近接場光プローブが提案されている。図２６に示すように、近接場光を発生させるための近接場光プローブ２６０は、例えばガラス基板などの透光性の透明基板２６１に金やアルミといった金属遮光膜２６２を堆積させ、これに光の波長以下のサイズである微小な開口２６３を形成した構成となっている。そして、この近接場光プローブ２６０の微小な開口２６３に対物レンズ２６４を介して光を集光して照射することによって、この開口２６３に近接して配置された光記録媒体上の波長以下の微小な領域に対して電磁場のエネルギーを与えることができる。このような構成においては、対物レンズ２６４で集光させた場合よりも微小な光記録媒体上の領域に対して情報の記録または再生を行うことが可能であり、従って従来の光メモリより高密度で大容量なものが実現できると考えられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、対物レンズによって光を集光させる従来の方法では、回折限界を越えるような高密度な光メモリを実現することは困難である。一方、近接場光メモリ方式においては、近接場光プローブと光記録媒体が近接していることや、光記録媒体の表面に情報を記録させるため、振動や空気中の塵などの付着に弱く、従来の光ディスクのように簡便に扱えるようにすることは困難である。
【０００５】
本発明はこのような問題点を解決するためのものであり、従来の光メモリの利便性を保持しながら回折限界を越える高密度な光メモリを実現できる構造を有する光記録媒体、及び該光記録媒体に情報を記録又は再生する情報記録再生装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記問題点を解決するために、本発明の光記録媒体は、照射された光を集光するための周期的な凹凸形状の凹凸部を有した導電性材料で形成される導電性層と記録層とを基板上に有することに特徴がある。よって、凹凸部の凹凸形状の作用によって光記録媒体に照射される光を特定の場所にさらに集光させることによって従来の光メモリより高密度な情報の記録及び再生を実現できる光記録媒体を提供できる。
【０００７】
また、光照射ユニットから照射される光が透過して凹凸部に照射するように基板は透明部材で形成されていることにより、光記録媒体にゴミが付着していたり、光記録媒体の表面に傷があったりした場合でも、記録や再生の動作を良好に行うことができる。
【０００８】
更に、凹凸部は、２次元の周期構造を有することにより、照射した光が１次元の周期構造の場合よりも所定の領域に集光されるようにし、さらに記録密度を向上できる。
【０００９】
また、凹凸部は、互いに直交する２方向で凹凸形状の周期が異なるように構成されていることにより、これ以外の偏光方向で照射させる構成の場合よりも高密度な記録再生を実現できる。
【００１０】
更に、凹凸部の凹凸形状は、三角波形状であることにより、他の形状の場合よりも光記録媒体に照射された光が光記録媒体において記録または再生したい領域への集光度合いを高め、さらに高密度な情報の記録及び再生が実現できる。
【００１１】
また、凹凸部を保護する保護層を、凹凸部を挟んで基板と反対側に形成したことにより、凹凸形状の破損を防いで耐久性を向上できる。
【００１２】
更に、記録層が導電性層に対して光照射ユニットから光が入射される側に配置されていることにより、照射する光のエネルギーを効率よく記録層に与えて良好な記録及び再生の動作を実現できる。
【００１３】
また、光照射ユニットによって集光される光のスポットサイズより狭い領域に、大きさの異なる複数の記録マークを形成させ、反射光または透過光の強度の違いによって多値情報を記録または再生するように構成されている。よって、記録マークの大きさの違いによって多値情報を表すようにすることで、さらに記録密度を向上できる。
【００１４】
更に、導電性層を挟んで両側に記録層が配置されることにより、１つの光記録媒体に記録できる記録容量を２倍にすることができる。
【００１５】
また、別の発明としての情報記録再生装置は、照射された光を集光するための周期的な凹凸形状の凹凸部を有した導電性材料で形成される導電性層と記録層とを基板上に有する光記録媒体の隣接する複数の凹凸部に跨るように光を集光して照射する光照射ユニットと、光記録媒体からの反射光又は透過光を検出することによって記録情報を読み出すための光信号検出ユニットとを具備することに特徴がある。よって、高密度な情報の記録及び再生を実現できる情報記録再生装置を提供できる。
【００１６】
また、光照射ユニットは、光照射ユニットから照射される光が光記録媒体を構成する透明部材の基板を透過して凹凸部に照射するように構成されている。よって、記録や再生の動作を良好に行うことができる。
【００１７】
更に、光照射ユニットは、２次元の周期構造を有する凹凸形状の前記凹凸部を有した導電性材料で形成される導電性層と記録層とを有する光記録媒体の隣接する複数の凹凸部に跨るように光を集光して照射する。よって、記録密度を向上可能な情報記録再生装置を提供できる。
【００１８】
また、光照射ユニットは、互いに直交する２方向で凹凸部の凹凸形状の周期が異なるように構成された光記録媒体へ光照射ユニットから照射される光は直線偏光であり、かつ当該直線偏光の偏光方向が凹凸部における周期の長い凹凸形状の方向と一致するように構成されている。よって、これ以外の偏光方向で照射させる構成の場合よりも高密度な記録再生を行うことができる情報記録再生装置を提供できる。
【００１９】
更に、光照射ユニットは、三角波形状の凹凸部を有した導電性材料で形成される導電性層と記録層とを有する光記録媒体の隣接する複数の凹凸部に跨るように光を集光して照射する。よって、さらに高密度な情報の記録及び再生が可能となる情報記録再生装置を提供できる。
【００２０】
また、光照射ユニットは、凹凸部を保護する保護層を、凹凸部を挟んで基板と反対側に形成した光記録媒体の隣接する複数の凹凸部に跨るように光を集光して照射する。よって、高密度な情報の記録及び再生を実現できる光記録媒体を提供できる。
【００２１】
更に、光照射ユニットは、記録層が導電性層に対して光照射ユニットから光が入射される側に配置されている光記録媒体の隣接する複数の凹凸部に跨るように光を集光して照射する。よって、照射する光のエネルギーを効率よく記録層に与えて良好な記録及び再生の動作を実現可能な情報記録再生装置を提供できる。
【００２２】
また、光照射ユニットは、光照射ユニットによって集光される光のスポットサイズより狭い領域に、大きさの異なる複数の記録マークを形成させ、反射光または透過光の強度の違いによって多値情報を記録または再生するように構成されている光記録媒体の隣接する複数の凹凸部に跨るように光を集光して照射する。よって、さらに記録密度を向上可能な情報記録再生装置を提供できる。
【００２３】
更に、光照射ユニットは、導電性層を挟んで両側に記録層が配置された光記録媒体の隣接する複数の凹凸部に跨るように光を集光して照射する。よって、記録容量を２倍記録できる１つの光記録媒体に対して高密度な情報の記録及び再生を実現できる光記録媒体を提供できる。
【００２４】
また、光信号検出ユニットは、集光レンズとピンホールを用いた共焦点光学系機構を有することにより、光記録媒体から再生したい情報の光信号だけを効率よく検出できるようにして良好な再生動作を実現できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の情報記録再生装置は、照射された光を集光するための周期的な凹凸形状の凹凸部を有した導電性材料で形成される導電性層と記録層とを基板上に有する光記録媒体の隣接する複数の凹凸部に跨るように光を集光して照射する光照射ユニットと、光記録媒体からの反射光又は透過光を検出することによって記録情報を読み出すための光信号検出ユニットとを具備する。
【００２６】
【実施例】
先ず、本発明の第１の実施例に係る情報記録再生装置について説明する。
はじめに、本実施例の情報記録再生装置が記録又は再生する対象である光記録媒体の構成について説明する。本実施例の情報記録再生装置が記録又は再生する対象である光記録媒体は、当該光記録媒体の斜視図である図１に示すように、ディスクの形態を有し、その表面には同心円状の凹凸形状が形成されている。記録再生装置においては、その中心部が回転軸と結合されてモータによって回転駆動されるようになっている。図２は光記録媒体の断面構造を示す部分断面図であり、三角波形状を有した、例えばガラスやプラスチック材料などの透明基板１１、導電性材料の導電性層１２と記録層１３が積層された構成となっている。なお、導電性層１２は、金、銀、銅、アルミ、チタン、クロムなどの金属類の他、合金や半導体などを用いて形成される。また、記録層１３は、相変化記録材料を始め、光磁気記録材料や追記型の記録材料（一度だけ記録できるもの）に用いられる有機材料あるいは無機材料などを用いることができる。ここで記録層とは、それぞれの記録材料とこれと組み合わせて用いられる誘電体層を含むものとする。例えば、相変化材料を用いた記録層１３は、図３に示すように、相変化材料の相変化層１６を挟んで上下に誘電体層１４，１５を設けて構成される。導電性層１２及び記録層１３の膜厚は、選択する材料によって異なるが、例えば、銀（Ａｇ）の導電性層１２と相変化材料（４元系    ＡｇＩｎＳｎＴｅ）を用いた記録層１３を用いた場合には、およそ図４のような膜厚で構成することができる。
【００２７】
光記録媒体への光の照射は、図５に示すように、対物レンズ５１で集光されたレーザ光が記録層１３を挟んで複数の凹凸部分に照射されるようにして行われる。図５の場合では、対物レンズ５１側から見て３つの溝に光が照射されるようになっている。照射光の偏光方向（光の電界成分の振動方向）は、図５の紙面に対して垂直になるようになっている。このとき、記録層１３への情報の記録または再生は、図５中の部分５１を含むごく近傍に対して行われる。この様子を、図５の集光位置の付近を拡大して示した図６を用いて説明する。対物レンズで集光された光は、よく知られているようにおよそガウス型の強度分布となっている。従って、図５の部分５２を含む溝に入射される光強度は、両隣の溝に入射される光強度よりも強くなっている。各溝に入射された光は、溝に設けられている導電性層による反射によって図６の溝６１，６２，６３の中心付近にさらに集光される。このとき、前述したガウス型強度分布をもった光の照射のように、各溝に照射される光強度に差があると各溝の領域で集光される光強度に顕著な強度差が発生する。図６においては、部分６１，６３に集光される光強度に対して、対物レンズ５１による集光中心に位置する部分６２の光強度が著しく大きくなる。各溝で発生する集光スポットの強度差は、対物レンズによって形成される集光スポットや、光の波長、溝のピッチｐ、溝の深さｄ及び記録層や導電性層の種類などの条件によって異なり、記録や再生の必要に応じて決定される。例えば、図４の構成の光記録媒体に対して、波長４１０ｎｍのレーザ光を光源とし、これを開口数０．８５の対物レンズで集光させて照射する場合では、照射される集光スポットの中心強度の１／ｅ２になるところの直径が５００ｎｍ以下となり、凹凸のピッチｐを約２００ｎｍ、溝の深さｄを約１５０ｎｍとすることによって、図６における部分６２の領域の強度は両隣の部分６１，６３の強度の５倍以上となる。このように、両側の溝との間に十分な強度差が実現される場合では中心部分の溝に対してのみの記録再生動作を実現することができる。
【００２８】
また、光記録媒体に光を照射する光照射ユニット及び光記録媒体からの反射光強度を検出して記録情報を読み出すための光信号検出ユニットは、例えば図７のようにこの２つのユニットを複合した光学ユニットとして構成することができる。光記録媒体に光を照射するための光源には例えば波長６５０ｎｍの半導体レーザ７１を使用し、ここから放射されるレーザ光をコリメートレンズ７２で平行光に変換し、ビームスプリッタ７３で反射されたレーザ光を例えば開口数０．８の対物レンズ７４で集光して光記録媒体に照射されるようになっている。光記録媒体に照射するレーザ光の偏光方向は、上述の通り図７の紙面に対して垂直になるように配置される。光記録媒体への情報の記録は、相変化記録材料などで構成される情報の記録が可能な記録層を設け、これに対して記録したい情報に従って強度変調させたレーザ光を照射することによって行われる。一方、記録情報の再生は、記録層が破壊に至らない強度のレーザ光を連続照射し、その際の光記録媒体からの反射光強度をフォトダイオードなどの光検出器７６で検出することによって行われる。これとは別に光記録媒体からの反射強度ではなく偏光の変化を利用して情報の再生を実現するような場合、例えば光磁気記録材料などを記録層に用いた場合には、図８のような光検出用の光学系を用いることによって行われる。この図において、１／２波長板８５は光記録媒体から反射してきた光の偏光方向を４５度回転させるために用いられている。そして、この光学ユニットでは、再生信号はフォトダイオード８９とフォトダイオード９０の信号の差分を検出する回路（例えば図示しない差動増幅回路など）を通過させることによって得ることができる。一連の情報（データ）の記録再生動作は、図７または図８に示した光学ユニットを図示しない機構によって紙面に対して水平方向に移動できるように構成し、光記録媒体を回転運動させた状態で情報の記録または再生したい場所（溝）に光を照射できるように光学ユニットを配置させて行われる。
【００２９】
以上のように、光記録媒体の断面形状については三角波形状のものを紹介したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図９に示すような波状に近い形状などであっても実現可能である。
【００３０】
次に、本発明の第２の実施例に係る情報記録再生装置について説明する。
本実施例の情報記録再生装置が記録又は再生する対象である光記録媒体は、前述したように、図１のようにディスクの形態を有し、その表面には同心円状の凹凸形状が形成されている。情報記録再生装置においては、その中心部が回転軸と結合されてモータによって回転駆動されるようになっている。図１０は、この光記録媒体の断面構造を示したものであり、三角波形状を有した、例えばガラスやプラスチック材料などの透明な基板１０１に導電性材料の導電性層１０３と記録層１０２が積層された構成となっている。この図において、基板１０１に対して下側が図１で示した記録面（情報が記録される面）である。なお、導電性層１０３は、金、銀、銅、アルミ、チタン、クロムなどの金属類の他、合金や半導体などを用いて形成される。記録層１０２は、相変化記録材料を始め、光磁気記録材料や追記型の記録材料（一度だけ記録できるもの）に用いられる有機材料あるいは無機材料などを用いることができる。ここで記録層１０２とは、それぞれの記録材料とこれと組み合わせて用いられる誘電体層を含むものとする。例えば、相変化材料を用いた記録層１０２は、図１１のように相変化材料の相変化層１０６を挟んで上下に誘電体層１０４，１０５を設けて構成される。導電性層１０３及び記録層１０２の膜厚は、選択する材料によって異なるが、例えば、銀（Ａｇ）の導電性層１０３と相変化材料（４元系    ＡｇＩｎＳｎＴｅ）を用いた記録層１０２を用いた場合には、およそ図４（図１０、図１１とは上下の位置関係が反対に図示してある）のような膜厚で構成することができる。透明基板の厚みについては、光記録媒体に十分な剛性を与えられればよく、例えばガラスを用いた場合では１ｍｍもあれば十分である。
【００３１】
また、光記録媒体への光の照射は、図１２に示すように、対物レンズ１２１で集光されたレーザ光が透明基板側から入射して光記録媒体の複数の凹凸に照射されるようにして行われる。図１２の場合では、対物レンズ１２１側から見て３つの溝に光が照射されるようになっている。照射光の偏光方向（光の電界成分の振動方向）は、図１２の紙面に対して垂直になるようにしている。このとき、記録層への情報の記録または再生は、図１３の部分１３２を含むごく近傍に対して行われる。この様子を、図１１の集光位置の付近を拡大して示した図１３を用いて説明する。対物レンズで集光された光は、よく知られているようにおよそガウス型の強度分布となっている。従って、図１３の部分１３２を含む溝に入射される光強度は、両隣の溝に入射される光強度よりも強くなっている。各溝に入射された光は、溝に設けられている導電性層による反射によって図１３の部分１３１，１３２，１３３で示した溝の中心付近にさらに集光される。このとき、前述したガウス型強度分布をもった光の照射のように、各溝に照射される光強度に差があると各溝の領域で集光される光強度に顕著な強度差が発生する。図１３においては、部分１３１と部分１３３に集光される光強度に対して、対物レンズによる集光中心に位置する部分１３２の光強度が著しく大きくなる。各溝で発生する集光スポットの強度差は、対物レンズによって形成される集光スポットや、光の波長、溝のピッチｐ、溝の深さｄ及び記録層や導電性層の種類などの条件によって異なり、記録や再生の必要に応じて決定される。例えば、図４の構成の光記録媒体に対して、波長４１０ｎｍのレーザ光を光源とし、これを開口数０．８５の対物レンズで集光させて照射する場合では、照射される集光スポットの中心強度の１／ｅ２になるところの直径が５００ｎｍ以下となり、凹凸のピッチｐを約２００ｎｍ、溝の深さｄを約１５０ｎｍとすることによって、図１３における部分１３２の領域の強度は両隣の部分１３１，１３３の強度の５倍以上となる。このように、両側の溝との間に十分な強度差が実現される場合では中心部分の溝に対してのみの記録再生動作を実現することができる。
【００３２】
また、光記録媒体に光を照射する光照射ユニット及び光記録媒体からの反射光強度を検出して記録情報を読み出すための光信号検出ユニットは、例えば図１４のようにこの２つのユニットを複合した光学ユニットとして構成することができる。光記録媒体に光を照射するための光源には例えば波長６５０ｎｍの半導体レーザ１４１を使用し、ここから放射されるレーザ光をコリメートレンズ１４２で平行光に変換し、ビームスプリッタ１４３で反射されたレーザ光を例えば開口数０．８の対物レンズ１４４で集光して光記録媒体に照射されるようになっている。光記録媒体に照射するレーザ光の偏光方向は、上述の通り、図１４の紙面に対して垂直になるように配置される。光記録媒体への情報の記録は、相変化記録材料などで構成される情報の記録が可能な記録層を設け、これに対して記録したい情報に従って強度変調させたレーザ光を照射することによって行われる。一方記録情報の再生は、記録層が破壊に至らない強度のレーザ光を連続照射し、その際の光記録媒体からの反射光強度をフォトダイオードなどの光検出器１４６で検出することによって行われる。これとは別に光記録媒体からの反射強度ではなく偏光の変化を利用して情報の再生を実現するような場合、例えば光磁気記録材料などを記録層に用いた場合には、図１５のような光検出用の光学系を用いることによって行われる。この図において、１／２波長板１５５は光記録媒体から反射してきた光の偏光方向を４５度回転させるために用いられている。そして、この光学ユニットでは、再生信号はフォトダイオード１５９とフォトダイオード１６０の信号の差分を検出する回路（例えば、図示しない差動増幅回路など）を通過させることによって得ることができる。
【００３３】
また、一連の情報（データ）の記録再生動作は、図１４または図１５に示した光学ユニットを図示しない機構によって紙面に対して水平方向に移動できるように構成し、光記録媒体を回転運動させた状態で情報の記録または再生したい場所（溝）に光を照射できるように光学ユニットを配置させて行われる。
【００３４】
以上のように、光記録媒体の断面形状については三角波形状のものを紹介したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図１６のような波状に近い形状などであっても実現可能である。
【００３５】
次に、本発明の第３の実施例に係る情報記録再生装置について説明する。
本実施例の情報記録再生装置が記録又は再生する対象である光記録媒体は、前述したように、図１のようにディスクの形態を有し、その内部には同心円状の凹凸形状が形成されている。情報記録再生装置においては、その中心部が回転軸と結合されてモータによって回転駆動されるようになっている。図１７は、この光記録媒体の断面構造を示したものであり、三角波形状を有した、例えばガラスやプラスチック材料などの基板１７１に導電性材料の導電性層１７３と記録層１７２、そして保護層１７４が積層された層構成となっている。図１７では、図１で示した記録面（情報が記録される面）が光記録媒体中に配置された構成となる。なお、導電性層１７３は、金、銀、銅、アルミ、チタン、クロムなどの金属類の他、合金や半導体などを用いて形成される。記録層１７２は、相変化記録材料を始め、光磁気記録材料や追記型の記録材料（一度だけ記録できるもの）に用いられる有機材料あるいは無機材料などを用いることができる。ここで記録層とは、第１の実施例及び第２の実施例同様、それぞれの記録材料とこれと組み合わせて用いられる誘電体層を含むものとする。光記録媒体には、これら記録層１７２と導電性層１７３の他に図示したように凹凸形状の破損を防ぐための保護層１７４が設けられている。保護層１７４の材質及び膜厚については、特に限定されるものではない。保護層１７４の例としては、例えば紫外線硬化樹脂を数十ミクロン〜数百ミクロン塗布して構成することが可能である。
【００３６】
光記録媒体に対して情報の記録及び再生を行うための光学系（光照射ユニット及び光信号検出ユニット）の構成及び記録再生の原理等については、第２の実施例と同様である。
【００３７】
以上のように、光記録媒体の断面形状については三角波形状のものを紹介したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図１８のような波状に近い形状などであっても実現可能である。
【００３８】
次に、本発明の第４の実施例に係る情報記録再生装置について説明する。
本実施例の情報記録再生装置が記録又は再生する対象である光記録媒体は、図１のようにディスクの形態を有し、その表面には図１９、図２０及び図２１に示すような２次元に配列された凹凸形状が形成されている。図１９は、光記録媒体の表面の一部を拡大して示したものであり、また図２０は図１９における破線Ａの位置での光記録媒体の断面構造を、図２１は図１９における破線Ｂの位置での光記録媒体の断面構造を示している。本実施例の情報記録再生装置が記録又は再生する対象である光記録媒体は、三角波形状を有した、例えばガラスやプラスチック材料などの基板２０１に導電性材料の導電性層２０２と記録層２０３が積層された構成となっている。図２０において、基板２０１に対して上側が図１で示した記録面（情報が記録される面）である。なお、導電性層２０２は、金、銀、銅、アルミ、チタン、クロムなどの金属類の他、合金や半導体などを用いて形成される。また、記録層２０３は、相変化記録材料を始め、光磁気記録材料や追記型の記録材料（一度だけ記録できるもの）に用いられる有機材料あるいは無機材料などを用いることができる。ここで記録層２０３とは、それぞれの記録材料とこれと組み合わせて用いられる誘電体層を含むものとする。例えば、相変化材料を用いた記録層２０３は、図３のように相変化材料を挟んで上下に誘電体層１４，１５を設けて構成される。導電性層２０２及び記録層２０３の膜厚は、選択する材料によって異なるが、例えば銀（Ａｇ）の導電性層と相変化材料（４元系    ＡｇＩｎＳｎＴｅ）を用いた記録層を用いた場合にはおよそ図４のような膜厚で構成することができる。
【００３９】
光記録媒体への光の照射は、図５と同様に、対物レンズで集光されたレーザ光が複数の凹凸に照射されるようにして行われる。図５の場合では、対物レンズ側から見て３つの溝に光が照射されるようになっている。照射光の偏光方向（光の電界成分の振動方向）は、図５及び図２０の紙面に対して垂直（図１９では縦方向）になるようにしている。このとき、記録層への情報の記録または再生は、図５の部分５２を含むごく近傍に対して行われる。この様子を、図５の集光位置の付近を拡大して示した図６を用いて説明する。対物レンズで集光された光は、よく知られているようにおよそガウス型の強度分布となっている。従って、図５の部分５２を含む溝に入射される光強度は、両隣の溝に入射される光強度よりも強くなっている。各溝に入射された光は、溝に設けられている導電性層による反射によって図６の部分６１，６２，６３で示した溝の中心付近にさらに集光される。このとき、前述したガウス型強度分布をもった光の照射のように、各溝に照射される光強度に差があると各溝の領域で集光される光強度に顕著な強度差が発生する。図６においては、部分６１と部分６３に集光される光強度に対して、対物レンズによる集光中心に位置する部分６２の光強度が著しく大きくなる。各溝で発生する集光スポットの強度差は、対物レンズによって形成される集光スポットや、光の波長、溝のピッチｐ、溝の深さｄ及び記録層や導電性層の種類などの条件によって異なり、記録や再生の必要に応じて決定される。例えば、図４の構成の光記録媒体に対して、波長４１０ｎｍのレーザ光を光源とし、これを開口数０．８５の対物レンズで集光させて照射する場合では、照射される集光スポットの中心強度の１／ｅ２になるところの直径が５００ｎｍ以下となり、凹凸のピッチｐを約２００ｎｍ、溝の深さｄを約１５０ｎｍとすることによって、図６における部分６２の領域の強度は両隣の部分６１，６３の強度の５倍以上となる。このように、両側の溝との間に十分な強度差が実現される場合では中心部分の溝に対してのみの記録再生動作を実現することができる。一方、連続したデータ列を記録する方向である、図１９の縦方向または図２１の横方向では、上記したこれに垂直な方向の凹凸のピッチｐより長いピッチｑで凹凸が形成されている。ピッチｐよりｑの方が長く構成されるのは、隣接する記録データとの分離の度合いが、ピッチｐで表わされる方向の方がピッチｑで表される方向よりも良好であるためである。つまり、ｑよりもｐを小さくしても隣接する記録マーク間の干渉は少なく、一つの記録マークの記録再生を行うことができる。ピッチｑの大きさとしては、上記で例示したｐが２００ｎｍ程度の場合であればｑは４００ｎｍ程度で構成すればよい。ピッチｑの方向、つまり図２１の横方向において情報の記録が行われるのは、図２０の三角波形状のある図２１のｔ部分（上側に凸の部分）である。そして、この部分における記録マークは、記録しておきたい情報に従ってその大きさが区別された多値データとなる。例えば、図２２のように溝の部分に大きさの異なる２種類の記録マーク２２１を記録する場合では、何も記録しない場合を含めて３値の記録を実現することができる。
【００４０】
また、光記録媒体に対して情報の記録及び再生を行うための光学系（光照射ユニット及び光信号検出ユニット）の構成及び記録再生の原理等については、第１の実施例と同様にして構成することができる。記録マークの多値化については、例えば記録層に相変化材料を用い、ここへ照射する光の強度及び照射時間を、半導体レーザを強度変調して行うことによって実現することができる。
【００４１】
以上のように、光記録媒体の断面形状については三角波形状のものを紹介したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図９のような波状に近い形状などであっても実現可能である。また、図２０に対応する断面構造を図１０のように構成して、透明基板側から光を入射して記録または再生を行うようにすることも可能である。
【００４２】
次に、図２３は本発明の第５の実施例に係る情報記録再生装置の構成を示す概略図である。同図において、本実施例の情報記録再生装置は、光記録媒体からの反射光強度を検出する光信号検出ユニットの構成以外、第２の実施例に示した構成と同様である。光信号検出ユニットは、ビームスプリッタ２３３で分岐された光を集光レンズ２３５を用いてピンホール２３７の中央部に集光し、ピンホール２３７からの透過光をフォトダイオード２３６で検出する、いわゆる共焦点の光学系になっている。ピンホール２３７は、集光レンズ２３５の集光限界程度の大きさのものを用いている。例えば、光の波長を６５０ｎｍ、集光レンズ２３５の開口数（Ｎ．Ａ．）を０．３とした場合、２μｍ程度のピンホールを用いればよい。光記録媒体からの反射光は、再生したい情報が記録されている部分（図１３の部分１３２）と隣接する溝の部分（図１３の部分１３１，１３３）から反射してくる光が重なり合った状態となる。このような反射光を集光レンズ２３５で集光すると、平行平面波を集光させた場合よりも集光スポットのサイズは大きくなり、その中心部分に再生したい記録情報を反映した光強度の成分が多く含まれる。従って、ピンホール２３７を透過した光だけを検出することによって良好な再生信号を得ることができる。情報の記録の動作については、第２の実施例の場合と同様であるのでここでは省略する。
【００４３】
次に、本発明の第６の実施例に係る情報記録再生装置について説明する。
本実施例の情報記録再生装置が記録又は再生する対象である光記録媒体は、図２４に示すように、導電性層２４１を挟んで上下に記録層２４２，２４３、及び透明基板２４４，２４５を配置させた構成となっている。光記録媒体を構成する各層の材料、及び凹凸形状の寸法等は第２の実施例と同様にして構成することができる。この光記録媒体の一方の記録層に対する情報の記録または再生は、図２５のような光学系を用いて第２の実施例と同様の動作によって行うことができる。もう一方の記録層に対しては、光記録媒体を裏返して反対側の記録層に光が照射されるように配置することによって同様にして記録または再生を行うことができる。このように、それぞれの記録層に対する記録または再生は、光記録媒体の異なる透明基板側から光を照射して行われるため、対物レンズで集光させたときに発生する収差を抑えるために透明基板２４４，２４５の厚みは同じになるように構成されている。ただし、それぞれの記録層２４２，２４３に対して、異なる対物レンズあるいは異なる波長の光を用いる場合にはこの限りではない。以上のようにして装置を構成することによって第２の実施例の場合と比較して記録容量を２倍に増やすことができる。
【００４４】
以上、上述した各実施例では光記録媒体の形状として円形ディスク形状のものを示したが、本発明はこれに限定されるものではなく角型のカードタイプなどであっても構わない。
【００４５】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の光記録媒体は、照射された光を集光するための周期的な凹凸形状の凹凸部を有した導電性材料で形成される導電性層と記録層とを基板上に有することに特徴がある。よって、凹凸部の凹凸形状の作用によって光記録媒体に照射される光を特定の場所にさらに集光させることによって従来の光メモリより高密度な情報の記録及び再生を実現できる光記録媒体を提供できる。
【００４７】
また、光照射ユニットから照射される光が透過して凹凸部に照射するように基板は透明部材で形成されていることにより、光記録媒体にゴミが付着していたり、光記録媒体の表面に傷があったりした場合でも、記録や再生の動作を良好に行うことができる。
【００４８】
更に、凹凸部は、２次元の周期構造を有することにより、照射した光が１次元の周期構造の場合よりも所定の領域に集光されるようにし、さらに記録密度を向上できる。
【００４９】
また、凹凸部は、互いに直交する２方向で凹凸形状の周期が異なるように構成されていることにより、これ以外の偏光方向で照射させる構成の場合よりも高密度な記録再生を実現できる。
【００５０】
更に、凹凸部の凹凸形状は、三角波形状であることにより、他の形状の場合よりも光記録媒体に照射された光が光記録媒体において記録または再生したい領域への集光度合いを高め、さらに高密度な情報の記録及び再生が実現できる。
【００５１】
また、凹凸部を保護する保護層を、凹凸部を挟んで基板と反対側に形成したことにより、凹凸形状の破損を防いで耐久性を向上できる。
【００５２】
更に、記録層が導電性層に対して光照射ユニットから光が入射される側に配置されていることにより、照射する光のエネルギーを効率よく記録層に与えて良好な記録及び再生の動作を実現できる。
【００５３】
また、光照射ユニットによって集光される光のスポットサイズより狭い領域に、大きさの異なる複数の記録マークを形成させ、反射光または透過光の強度の違いによって多値情報を記録または再生するように構成されている。よって、記録マークの大きさの違いによって多値情報を表すようにすることで、さらに記録密度を向上できる。
【００５４】
更に、導電性層を挟んで両側に記録層が配置されることにより、１つの光記録媒体に記録できる記録容量を２倍にすることができる。
【００５５】
また、別の発明としての情報記録再生装置は、照射された光を集光するための周期的な凹凸形状の凹凸部を有した導電性材料で形成される導電性層と記録層とを基板上に有する光記録媒体の隣接する複数の凹凸部に跨るように光を集光して照射する光照射ユニットと、光光記録媒体からの反射光又は透過光を検出することによって記録情報を読み出すための光信号検出ユニットとを具備することに特徴がある。よって、高密度な情報の記録及び再生を実現できる情報記録再生装置を提供できる。
【００５６】
また、光照射ユニットは、光照射ユニットから照射される光が光記録媒体を構成する透明部材の基板を透過して凹凸部に照射するように構成されている。よって、記録や再生の動作を良好に行うことができる。
【００５７】
更に、光照射ユニットは、２次元の周期構造を有する凹凸形状の前記凹凸部を有した導電性材料で形成される導電性層と記録層とを有する光記録媒体の隣接する複数の凹凸部に跨るように光を集光して照射する。よって、記録密度を向上可能な情報記録再生装置を提供できる。
【００５８】
また、光照射ユニットは、互いに直交する２方向で凹凸部の凹凸形状の周期が異なるように構成された光記録媒体へ光照射ユニットから照射される光は直線偏光であり、かつ当該直線偏光の偏光方向が凹凸部における周期の長い凹凸形状の方向と一致するように構成されている。よって、これ以外の偏光方向で照射させる構成の場合よりも高密度な記録再生を行うことができる情報記録再生装置を提供できる。
【００５９】
更に、光照射ユニットは、三角波形状の凹凸部を有した導電性材料で形成される導電性層と記録層とを有する光記録媒体の隣接する複数の凹凸部に跨るように光を集光して照射する。よって、さらに高密度な情報の記録及び再生が可能となる情報記録再生装置を提供できる。
【００６０】
また、光照射ユニットは、凹凸部を保護する保護層を、凹凸部を挟んで基板と反対側に形成した光記録媒体の隣接する複数の凹凸部に跨るように光を集光して照射する。よって、高密度な情報の記録及び再生を実現できる光記録媒体を提供できる。
【００６１】
更に、光照射ユニットは、記録層が導電性層に対して光照射ユニットから光が入射される側に配置されている光記録媒体の隣接する複数の凹凸部に跨るように光を集光して照射する。よって、照射する光のエネルギーを効率よく記録層に与えて良好な記録及び再生の動作を実現可能な情報記録再生装置を提供できる。
【００６２】
また、光照射ユニットは、光照射ユニットによって集光される光のスポットサイズより狭い領域に、大きさの異なる複数の記録マークを形成させ、反射光または透過光の強度の違いによって多値情報を記録または再生するように構成されている光記録媒体の隣接する複数の凹凸部に跨るように光を集光して照射する。よって、さらに記録密度を向上可能な情報記録再生装置を提供できる。
【００６３】
更に、光照射ユニットは、導電性層を挟んで両側に記録層が配置された光光記録媒体の隣接する複数の凹凸部に跨るように光を集光して照射する。よって、記録容量を２倍記録できる１つの光記録媒体に対して高密度な情報の記録及び再生を実現できる光記録媒体を提供できる。
【００６４】
また、光信号検出ユニットは、集光レンズとピンホールを用いた共焦点光学系機構を有することにより、光記録媒体から再生したい情報の光信号だけを効率よく検出できるようにして良好な再生動作を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の情報記録再生装置の記録又は再生する対象である光記録媒体の斜視図である。
【図２】図１の光記録媒体の断面構造を示す部分断面図である。
【図３】相変化材料を用いた記録層を含む第１の実施例の情報記録再生装置の記録又は再生する対象である光記録媒体の断面構造を示す部分断面図である。
【図４】図３の光記録媒体における各層の膜厚例を示す部分断面図である。
【図５】第１の実施例における光記録媒体への光の照射の様子を示す図である。
【図６】図５の集光位置の付近を示す拡大断面図である。
【図７】光信号検出ユニットの構成を示す概略図である。
【図８】別の光信号検出ユニットの構成を示す概略図である。
【図９】図１の光記録媒体の別の断面構造を示す部分断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施例の情報記録再生装置の記録又は再生する対象である光記録媒体の断面構造を示す部分断面図である。
【図１１】相変化材料を用いた記録層を含む第２の実施例で用いる光記録媒体の断面構造を示す部分断面図である。
【図１２】第２の実施例における光記録媒体への光の照射の様子を示す図である。
【図１３】図１２の集光位置の付近を示す拡大断面図である。
【図１４】光信号検出ユニットの構成を示す概略図である。
【図１５】別の光信号検出ユニットの構成を示す概略図である。
【図１６】図１０の光記録媒体の別の断面構造を示す部分断面図である。
【図１７】本発明の第３の実施例の情報記録再生装置の記録又は再生する対象である光記録媒体の断面構造を示す部分断面図である。
【図１８】図１７の光記録媒体の別の断面構造を示す部分断面図である。
【図１９】本発明の第４の実施例の情報記録再生装置の記録又は再生する対象である光記録媒体の断面構造を示す部分平面図である。
【図２０】本発明の第４の実施例の情報記録再生装置の記録又は再生する対象である光記録媒体の断面構造を示す部分断面図である。
【図２１】図１９における破線Ｂの位置での光記録媒体の断面構造を示す断面図である。
【図２２】大きさの異なる２種類のマークを記録した溝の部分を示す図である。
【図２３】本発明の第５の実施例に係る情報記録再生装置の構成を示す概略図である。
【図２４】本発明の第６の実施例の情報記録再生装置の記録又は再生する対象である光記録媒体の断面構造を示す部分断面図である。
【図２５】光信号検出ユニットの構成を示す概略図である。
【図２６】従来の近接場光プローブを用いた信号検出ユニットの構成を示す部分概略図である。
【符号の説明】
１０；光記録媒体、
１１，９１，１６１，１７１，１８１，２０１，２１１，２４４，２４５；透明基板、
１２，９３，１６３，１７３，１８３，２０２，２１２，２４１；導電性層、
１３，９２，１６２，１７２，１８２，２０３，２１３，２４２，２４３；記録層、
１４，１５，９４，９５；誘電体層、１６，９６；相変化層、
５１，７４，８４，１２１，１４４，１５４，２３４，２５４；対物レンズ、
５２，６１〜６３，１２２，１３１〜１３３；部分、
７１，８１，１４１，１５１，２３１，２５１；半導体レーザ、
７２，８２，１４２，１５２，２３２，２５２；コリメートレンズ、
７３，８３，１４３，１５３，２３３，２５３；ビームスプリッタ、
７５，８７，８８，１４５，１５７，１５８，２３５，２５５；集光レンズ、
７６，８９，９０，１４６，１５９，１６０，２３６，２５６；フォトダイオード、
８５，１５５；１／２波長板、８６，１５６；偏光ビームスプリッタ、
１７４，１８４；保護膜、２２１；記録マーク、２３７；ピンホール。
【図１】
2004164740.tif 000003
【図２】
2004164740.tif 000004
【図３】
2004164740.tif 000005
【図４】
2004164740.tif 000006
【図５】
2004164740.tif 000007
【図６】
2004164740.tif 000008
【図７】
2004164740.tif 000009
【図８】
2004164740.tif 000010
【図９】
2004164740.tif 000011
【図１０】
2004164740.tif 000012
【図１１】
2004164740.tif 000013
【図１２】
2004164740.tif 000014
【図１３】
2004164740.tif 000015
【図１４】
2004164740.tif 000016
【図１５】
2004164740.tif 000017
【図１６】
2004164740.tif 000018
【図１７】
2004164740.tif 000019
【図１８】
2004164740.tif 000020
【図１９】
2004164740.tif 000021
【図２０】
2004164740.tif 000022
【図２１】
2004164740.tif 000023
【図２２】
2004164740.tif 000024
【図２３】
2004164740.tif 000025
【図２４】
2004164740.tif 000026
【図２５】
2004164740.tif 000027
【図２６】
2004164740.tif 000028