(57)【要約】【課題】読取信号のノイズを低減して安定した情報を読み取る。【解決手段】記録媒体１の記録マーク５部分と記録マーク５以外のフィールド部分６との近接場光の結合効率に明確な差を持たせ、記録マーク５とフィールド部分６を明確に区別させ、記録マーク５を高精度に検出する。記録媒体１に記録した情報を読み取るプローブ２は、微小開口１１の部分を基板７表面から凸に形成し、微小開口１１以外を金属遮光膜８で覆い、凸部１０の周囲に、金属遮光膜８と記録媒体１表面間を伝搬する近接場光を検出する光検出器９を配置し、金属遮光膜８と記録媒体１表面間を伝搬する近接場光を凸部１０の外側では自由空間で伝搬させ、記録媒体１の表面状態に影響されないようにしてノイズの影響を低減する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
近接場光により情報を読み取る記録媒体において、
近接場光が結合する割合（結合効率）が、記録マーク部分と記録マークが記録されている部分以外のフィールド部分とで異なることを特徴とする記録媒体。
【請求項２】
前記記録マーク部分の複素誘電率の虚部と、記録マークが記録されている部分以外のフィールド部分の複素誘電率の虚部が異なる請求項１記載の記録媒体。
【請求項３】
前記記録マーク部分は、記録マークが記録されている部分以外のフィールド部分より凹になっている請求項１又は２記載の記録媒体。
【請求項４】
前記記録マーク部分は、記録マークが記録されている部分以外のフィールド部分より凸になっている請求項１又は２記載の記録媒体。
【請求項５】
前記記録マーク部分は、記録マークが記録されている部分以外のフィールド部分より複素誘電率の虚部が小さい材料で形成されている請求項３記載の記録媒体。
【請求項６】
前記記録マーク部分は、記録マークが記録されている部分以外のフィールド部分より複素誘電率の虚部が大きい材料で形成されている請求項４記載の記録媒体。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれかに記載の記録媒体に記録した情報を読み取る近接場光プローブであって、
微小開口の部分を基板表面から凸に形成し、微小開口以外を金属化合物からなる金属遮光膜で覆い、微小開口を有する凸部の周囲に、金属遮光膜と記録媒体表面間を伝搬する近接場光を検出する光検出器を有することを特徴とする近接場光プローブ。
【請求項８】
前記光検出器をシリコン基板に一体に形成し、シリコン基板に光導波路を設けた請求項７記載の近接場光プローブ。
【請求項９】
前記金属遮光膜の微小開口の端部部の幅を記録媒体の記録マークの幅と同じか小さくした請求項７又は８記載の近接場光プローブ。
【請求項１０】
前記微小開口で近接場光を発生させるために入射するレーザ光を直線偏光とし、光検出器を、直線偏光の方向と一致する方向に設けた請求項７乃至９のいずれかに記載の近接場光プローブ。
【請求項１１】
請求項７乃至１０のいずれかに記載の近接場光プローブを有する情報記録再生装置であって、
前記近接場光プローブに微小開口の中心を通り、記録媒体のタンジェンシャル方向あるいはラジアル方向に対して平行な直線に対して線対称又は微小開口の中心に対して点対称に複数の光検出器を配置し、近接場光プローブに入射するレーザ光の直線偏光の方向を記録媒体のタンジェンシャル方向又はラジアル方向としたことを特徴とする情報記録再生装置。
【請求項１２】
請求項７乃至９のいずれかに記載の近接場光プローブを有する情報記録再生装置であって、
前記近接場光プローブに微小開口の中心を通り、記録媒体のタンジェンシャル方向あるいはラジアル方向に対して平行な直線に対して線対称又は微小開口の中心に対して点対称に複数の光検出器を配置し、近接場光プローブに入射するレーザ光を円偏光としたことを特徴とする情報記録再生装置。
【請求項１３】
前記複数の光検出器の出力信号から、近接場光プローブと記録媒体間のタンジェンシャルエラーとラジアルエラー及びフォーカスエラーを検出する請求項１１又は１２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】
この発明は、近接場光により読み取る記録媒体と、記録媒体から情報を読み取る近接場光プローブ及びそれを使用した情報記録再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開２０００−１６４９１５号公報
現在実用化されている光メモリに情報を記録するときは、回折限界にまで集光したレーザ光を光メモリへ照射し、光メモリの記録層に対して熱的あるいは磁気的変調を与えて情報の記録を行う。また、光メモリに記録した情報を再生するときは、記録マークによって変調される反射光強度又は偏光状態の変化を検出して記録情報を再生している。このような情報記録方法は、記録密度がレーザ波長と対物レンズの開口数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、例えば特許文献１等に示されているように、近接場光を利用して情報の記録と再生を行う情報記録再生装置が提案されている。特許文献１に示された近接場光プローブ４０は、微小開口から近接場光を発生しながら高感度で光検出動作を行うために、図１８に示すように、第一導電型の高濃度不純物層４１と、第一導電型の低濃度不純物層４２及び第二導電型の不純物導入領域４３からなる半導体光検出器４４が形成された基板に、レーザ光の波長より小さな１００ｎｎ以下の直径の微小開口４５を有する貫通孔４６を設け、半導体光検出器４４の受光領域となる第二導電型の不純物導入領域４３を微小開口４５近傍にのみ設け、第二導電型の不純物領域４３をほぼ基板全面に形成する場合に比べて接合容量を形成する面積を著しく減少させ、半導体光検出器４４の高速応答を実現するようにしている。
【０００４】
この近接場光プローブ４０で近接場光を発生して記録媒体１に記録した情報を読み取るときは、図１９に示すように、近接場光プローブ４０の微小開口４５対向して記録媒体１を配置し、近接場光プローブ４０の貫通孔４５から微小開口４５に向けてレ−ザ光を入射させる。この入射したレーザ光により微小開口４５周辺に近接場光を発生する。記録媒体１には結晶化された相変化材料が表面に形成されており、この相変化材料の中には情報が記録されてアモルファス化した記録マーク５がある。この記録マーク５の抵抗値は、記録マーク５が形成されていない結晶領域よりも高い。すなわち複素屈折率の虚数部あるいは複素誘電率の虚数部が結晶領域よりも小さいので、近接場光は、微小開口４５が記録マーク５と対向している場合、結晶領域と対向している場合よりも高い効率で記録媒体１側に結合する。そして記録媒体１と結合しなかった近接場のエネルギは記録媒体１表面と近接場プローブ４０表面間の空隙を、いわゆる導波管の原理により微小開口４５から離れる方向に伝搬してゆく。この伝搬した電磁波（光）は微小開口４５周辺に設けられた光検出器４４により検出される。微小開口４５が記録マーク５と対向している場合、近接場のエネルギの記録媒体１側への結合効率が高いので、微小開口４５が結晶領域と対向している場合と比べて光検出器４４で検出される光量は少なくなる。この光検出器４４で検出される光量の変化により記録マーク５の有無を検出して記録媒体１に記録した情報を読み取る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この記録媒体表面と近接場プローブ表面間の空隙を伝搬する電磁波は、記録媒体の記録層の抵抗が低い場合は記録層に吸収される。この吸収される割合は記録層の抵抗値で決まるが、実際には、アモルファス領域と結晶領域の割合で決まる。すなわち、記録層に偶然書き込まれている状態で左右されるので、これがノイズとなり信号が劣化するという短所がある。
【０００６】
この発明はかかる短所を改善し、読取信号のノイズを低減することができる記録媒体と、記録媒体から情報を読み取る近接場光プローブ及びそれを使用した情報記録再生装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の記録媒体は、近接場光により情報を読み取る記録媒体において、近接場光が結合する割合（結合効率）が、記録マーク部分と記録マークが記録されている部分以外のフィールド部分とで異ならせて、記録マーク部分と記録マークが記録されている部分以外のフィールド部分との近接場光の結合効率に明確な差を持たせることを特徴とする。
【０００８】
前記記録マーク部分の複素誘電率の虚部と、記録マークが記録されている部分以外のフィールド部分の複素誘電率の虚部を異ならせて、近接場光の結合効率に差を持たせると良い。
【０００９】
また、記録マーク部分を、記録マークが記録されている部分以外のフィールド部分より凹にしたり、記録マークが記録されている部分以外のフィールド部分より凸にして、近接場光の結合効率に差を持たせても良い。
【００１０】
さらに、凹にした記録マーク部分を、記録マークが記録されている部分以外のフィールド部分より複素誘電率の虚部が小さい材料で形成したり、凸にした記録マーク部分を、記録マークが記録されている部分以外のフィールド部分より複素誘電率の虚部が大きい材料で形成して、近接場光の結合効率に差を持たせても良い。
【００１１】
この発明の近接場光プローブは、前記記録媒体に記録した情報を読み取るものであり、微小開口の部分を基板表面から凸に形成し、微小開口以外を金属化合物からなる金属遮光膜で覆い、微小開口を有する凸部の周囲に、金属遮光膜と記録媒体表面間を伝搬する近接場光を検出する光検出器を有し、微小開口で発生した近接場光の記録媒体に対する結合効率を記録マーク部分と記録マークが記録されている部分以外のフィールド部分で明確に差を持たせるとともに、金属遮光膜と記録媒体表面間を伝搬する近接場光を、微小開口を有する凸部の外側で自由空間で伝搬させて、記録媒体の表面状態に影響されないようにしてノイズの影響を低減することを特徴とする。
【００１２】
また、光検出器をシリコン基板に一体に形成し、シリコン基板に光導波路を設けて、近接場光プローブの製作を容易にする。
【００１３】
さらに、金属遮光膜の微小開口の端部部の幅を記録媒体の記録マークの幅と同じか小さくして、記録媒体に情報を書き込むときに、マーク列の間に書き込むことを防ぐ。
【００１４】
また、微小開口で近接場光を発生させるために入射するレーザ光を直線偏光とし、光検出器を、直線偏光の方向と一致する方向に設け、金属遮光膜と記録媒体表面間を伝搬する近接場光を光検出器で効率良く検出する。
【００１５】
この発明の情報記録再生装置は、前記近接場光プローブを有し、近接場光プローブに微小開口の中心を通り、記録媒体のタンジェンシャル方向あるいはラジアル方向に対して平行な直線に対して線対称又は微小開口の中心に対して点対称に複数の光検出器を配置し、近接場光プローブに入射するレーザ光の直線偏光の方向を記録媒体のタンジェンシャル方向又はラジアル方向としたことを特徴とする。
【００１６】
この発明の他の情報記録再生装置は、近接場光プローブに微小開口の中心を通り、記録媒体のタンジェンシャル方向あるいはラジアル方向に対して平行な直線に対して線対称又は微小開口の中心に対して点対称に複数の光検出器を配置し、近接場光プローブに入射するレーザ光を円偏光とする。
【００１７】
この複数の光検出器の出力信号から、近接場光プローブと記録媒体間のタンジェンシャルエラーとラジアルエラー及びフォーカスエラーを検出する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の情報記録再生装置で使用する記録媒体１とレーザ光により近接場光を発生して記録媒体に記録した情報を読み取る近接場光プローブ（以下、プローブという）２の構成を示す断面図である。
【００１９】
記録媒体１は誘電体からなる基板３と基板の表面に設けられた記録層４を有する。記録層４は、記録マーク５の部分と記録マーク５が記録されている部分以外のフィールド部分６の複素誘電率の虚部が異なるように形成されている。例えば記録媒体１の記録層４として相変化材料を使用した場合、相変化材料はアモルファス相と多結晶相間で物性が大きく変化することを利用して情報を記録するものである。この相変化材料のアモルファス状態と多結晶状態での複素誘電率ε＝ε１＋ｊε２は、アモルファス状態で例えば実部ε１＝１０〜２０、虚部ε２＝１０〜２０の範囲であり、多結晶状態で実部ε１＝０．５〜２、虚部ε２＝３０〜５０の範囲である。この複素誘電率εの実部ε１は、材料のコンダクタンスの虚部すなわち誘電性を示し、虚部ε２は材料のコンダクタンスの実部すなわち抵抗性を示す。
【００２０】
プローブ２は、照射するレーザ光に対して透過性を有する材料、例えば石英やガラス、シリコン、化合物半導体などで形成した基板７と金属遮光膜８及び光検出器９を有する。基板７は、図２の斜視図に示すように、一部に円錐台状や角錐台状に形成された凸部１０を有する。この凸部１０は例えば石英の平板をフォトリソエッチングなどで形成される。金属遮光膜８は、基板７の凸部１０を有する面で凸部１０の先端以外の全面を覆い、凸部１０の先端に微小開口１１を形成している。この金属遮光膜８は、例えばＡｌやＡｕ、Ｃｒ、Ｃｕなどの材料を使用し、この材料を蒸着やスパッタ、電界メッキ、無電界メッキなどで基板７の表面に被覆し、基板７の凸部１０の先端部分にＦＩＢ（Ｆｏｃｕｓｅｄ  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ）を照射したり研磨などによって除去して近接場光を発生する微小開口１１を形成する。この微小開口１１の開口径ｄは記録媒体１の記録マーク５の幅と同じか、より小さいく形成し、凸部１０高さｈは使用するレーザ光の空気中における波長λより大きく形成されている。この凸部６の高さｈは、加工プロセス条件等から通常２〜３μｍ程度に形成される。また、微小開口１１を形成する金属遮光膜８の端面の幅ａは、記録媒体１の記録マーク５の間隔ｂと同じかそれよりも小さくなっている。光検出器９は金属遮光膜８で覆われた凸部１０の立上り部の周囲に設けられている。
【００２１】
記録媒体１に記録した情報を読み取るときは、プローブ２の微小開口１１から、微小開口１１の開口径ｄと同じか、それより小さい距離だけ隔てて記録媒体１を配置し、プローブ２の基板７側から微小開口１１に向けてレ−ザ光を入射させる。この入射したレーザ光により微小開口１１周辺に近接場光（電磁波）を発生する。この発生した近接場光は記録媒体１の記録層４と結合して基板３側に伝搬する。この近接場光が記録媒体１側に結合する効率は１００％ではないので、結合できなかった分の近接場光（電磁波）のエネルギは、プローブ２の金属遮光膜８と記録媒体１表面間を、いわゆる導波管と同じ現象で伝搬して、微小開口１１の中心から離れる方向に伝搬していく。また、発生した近接場光と結合する記録媒体１は記録マーク５が記録されている部分がアモルファス状態となっており、記録マーク５が記録されている部分以外のフィールド部分６は多結晶状態になっているため、フィールド部分６の直流的な比抵抗が低く、材料内で近接場の電界による分極が生じないため、記録媒体１側への近接場光（電磁波）の結合効率がアモルファス状態である記録マーク５よりも低くなり、プローブ２の金属遮光膜８と記録媒体１表面間を伝搬する近接場光（電磁波）のエネルギは、近接場光が記録マーク５と結合したときとフィールド部分６と結合したときとで異なる。この金属遮光膜８と記録媒体１表面間を伝搬する近接場光（電磁波）のエネルギを光検出器９で検出することにより、記録マーク５の有無を検出して記録媒体１の情報を読み取りことができる。
【００２２】
この金属遮光膜８と記録媒体１表面間を伝搬する近接場光（電磁波）のエネルギにより記録マーク５の有無を検出するとき、プローブ２の微小開口１１は凸部１０の先端に設けられ、微小開口１１を形成する金属遮光膜８の端部より外側は、金属遮光膜８と記録媒体１表面間の空間が広くなり、かつ凸部１０の高さｈは照射するレーザ光の波長以上に形成されているから、微小開口１１の中心から離れる方向に伝搬していく近接場光（電磁波）は自由空間を伝搬することになり、記録層４の状態すなわちアモルファス相と結晶相の割合に影響されることがなくなる。したがって凸部１０の立上り部の周囲に設けた光検出器９で検出する近接場光（電磁波）のエネルギは記録層４の状態に影響されず、ノイズのが少なく、検知信号が劣化することを防ぐことができる。
【００２３】
また、微小開口１１を形成する金属遮光膜８の端面の幅ａは、記録媒体１の記録マークを形成するマーク列の間隔ｂと同じかそれよりも小さくなっているから、記録媒体１に情報を書き込むとき、マーク列の間に偶然に書き込むことを防ぐことができ、微小開口１１の中心から離れる方向に伝搬していく近接場光（電磁波）に含まれるノイズをより少なくすることができる。
【００２４】
さらに、プローブ２の基板７側から微小開口１１に向けて入射するレ−ザ光を直線偏光とすると、微小開口１１に生じる近接場光の電界方向もレーザ光の偏光方向すなわち伝搬光の電界振動面方向と同じ方向になる。したがって金属遮光膜８と記録媒体１表面間を伝搬する近接場光もレーザ光の偏光方向と平行な方向に進む。そこで光検出器９を、図１に示すように、レーザ光の偏光方向に配置することにより、金属遮光膜８と記録媒体１表面間を伝搬する近接場光のエネルギを効率良く検出することができ、光検出器９で検出した信号のＳ／Ｎを向上させることができる。ここで、図１においては、直線偏光方向と直交するように記録マーク５を形成するトラック列が伸びている場合について示したが、トラック列が直線偏光の方向と平行に伸びていても良い。
【００２５】
また、金属遮光膜８と記録媒体１表面間を伝搬する近接場光がレーザ光の偏光方向と平行な方向に進むから、図３の斜視図（ａ），（ｂ）に示すように、角錐台状に形成された凸部１０のレーザ光の偏光方向の斜面の両側又は片側の部分を金属遮光膜８で覆うようにしても良い。
【００２６】
前記説明ではプローブ２の凸部１０を基板７で形成した場合について説明したが、図４に示すように、基板７の上にシリコン層１２を設け、シリコン層１２で凸部１０を形成しても良い。
【００２７】
また、前記説明では、記録媒体１に相変化材料を使用した記録層４を設け、情報を記録するときにアモルファス状態として記録マーク５の部分と記録マーク５が記録されている部分以外のフィールド部分６の複素誘電率の虚部を異ならせた場合について説明したが、次に作製時に既に情報が書き込まれていて後に書き換えができないＲＯＭタイプの記録媒体１ａについて説明する。
【００２８】
記録媒体１ａは、図５の断面図に示すように、例えばポリカーボネートやガラスなどの誘電体１３で形成され、記録マーク５が書き込まれている部分は凹形状になっていて、記録マーク５が記録されている部分と記録マーク５が記録されている部分以外のフィールド部分６とで近接場光が結合する結合効率が異なるようになっている。
【００２９】
この記録媒体１ａに記録している情報を読み取るため、記録マーク５がプローブ２の微小開口１１と対向する位置にくると、微小開口１１と記録マーク５の距離が離れるため、微小開口１１で発生した近接場光が記録媒体１ａ側に結合せず、伝搬光として誘電体１３内を伝搬していかなくなる。このためプローブ２の金属遮光膜８と記録媒体１ａ表面間を伝搬する近接場光が多くなる。また、記録マーク５が記録していないフィールド部分６がプローブ２の微小開口１１と対向する位置にくると、微小開口１１と誘電体１３の距離が小さくなり、微小開口１１で発生した近接場光が記録媒体１ａ側に結合して伝搬光として誘電体１３内を伝搬する。したがってプローブ２の金属遮光膜８と記録媒体１ａ表面間を伝搬する近接場光が少なくなる。この金属遮光膜８と記録媒体１ａ表面間を伝搬する近接場光を光検出器９で検出することにより、記録マーク５の有無を検知して記録媒体１ａの情報を読み取ることができる。
【００３０】
また、図６の断面図に示すように、記録マーク５が書き込まれている部分を凸形状とし、記録マーク５が記録されている部分と記録マーク５が記録されている部分以外のフィールド部分６とで近接場光が結合する結合効率が異ならせても、前記と同様に金属遮光膜８と記録媒体１ａ表面間を伝搬する近接場光を光検出器９で検出することにより、記録媒体１ａの情報を読み取ることができる。
【００３１】
さらに、図７の断面図に示すように、誘電体１３の凹形状に形成された記録マーク５が書き込まれている部分や、凸形状に形成された記録マーク５が書き込まれている部分以外のフィールド部分６に金属膜１４を形成し、この金属膜１４の表面を、記録媒体１ａの表面と同一面にしても、記録マーク５が記録されている部分と記録マーク５が記録されている部分以外のフィールド部分６とで近接場光が結合する結合効率を異ならせることができ、金属遮光膜８と記録媒体１ａ表面間を伝搬する近接場光を光検出器９で検出することにより、記録媒体１ａの情報を読み取ることができる。
【００３２】
前記説明では光検出器９を、微小開口１１を有する凸部１０を挟んでレーザ光の偏光方向に配置した場合について説明したが、複数の光検出器９を、プローブ２の微小開口１１の中心を通り、かつ記録媒体１のタンジェンシャル方向に平行な直線に関して線対象に配置するか、または、微小開口１１の中心に対して点対象に配置し、各光検出器９の出力の差を検出することにより、微小開口１１と記録媒体１のトラック間のトラッキングエラーやチルトエラー及びフォーカスエラーを検出することができる。
【００３３】
例えば図８（ａ）の平面模式図と（ｂ）の斜視図に示すように、記録媒体１のラジアル方向で、微小開口１１を有する凸部１０を挟んで、かつ微小開口１１の中心線上に光検出器９ａ，９ｂを配置するとともに、記録媒体１のタンジェンシャル方向で、凸部１０を挟んで、かつ微小開口１１の中心線上に光検出器９ｃ，９ｄを配置する。
【００３４】
この４個の光検出器９ａ〜９ｄを有するプローブ２に記録媒体１のラジアル方向に平行な直線偏光のレーザ光を入射して記録媒体１の情報を読み取るとき、図９の断面図（ａ）に示すように、ラジアル方向でプローブ２の微小開口１１の中心Ａに対して記録媒体１の記録マーク５を有するトラックの中心Ｂが光検出器９ｂ側にずれている状態、いわゆるトラッキングエラーが生じている状態になっている場合、微小開口１１で発生した近接場光は記録マーク５に近い方が記録媒体１と結合しやすい。このため金属遮光膜８と記録媒体１表面間を伝搬する近接場光は光検出器９ａ側より光検出器９ｂ側が少なくなり、光検出器９ａの出力は光検出器９ｂの出力より大きくなる。この光検出器９ａの出力と光検出器９ｂの出力の差を求めることによりトラッキングエラー信号を検出することができる。例えば図１０のブロック図に示すように、各光検出器９ａ〜９ｄの光検出電流をＩ−Ｖ変換器１５ａ〜１５ｄにより電圧に変換する。そして光検出器９ａ，９ｂの光検出電流を変換したＩ−Ｖ変換器１５ａ，１５ｂの出力電圧を、演算増幅器などで構成された作動増幅器１６ａに入力して差信号を得る。この差信号をロー・パス・フィルター（以下、ＬＰＦという）１８ａを通して、差信号に重畳している再生信号を除去してトラッキングエラー信号を得る。このトラッキングエラー信号は記録媒体１の偏芯などの機械的なものがほとんどなので、再生信号に比べて著しくその周波数が低い。したがってＬＰＦ１８ａを通すことにより、トラッキングエラー信号のみを検出することができる。
【００３５】
また、光検出器９ａ，９ｂの光検出電流を変換したＩ−Ｖ変換器１５ｃ，１５ｄの出力電圧を作動増幅器１６ｂに入力して差信号を得る。この差信号をＬＰＦ１８ｂを通すことにより、チルトエラー信号を得ることができる。例えば図９（ｂ）に示すように、記録媒体１のタンジェンシャル方向のチルトがない場合、光検出器９ｃの出力と光検出器９ｄの出力は等しくなる。記録媒体１は回転しているので、記録マーク５が次々と微小開口１１上を通過していくので、これを反映してマークエッジが微小開口１１上を通過する際に光検出器９ｃと光検出器９ｄの出力に差が生じるが、ＬＰＦ１８ｂを通すことによりチルトエラー信号のみを得ることができる。このチルトエラー信号は記録媒体１の平面度の悪さ（撓み）やスピンドルモータの軸と記録媒体１が直交していないなどの理由で生じるので、再生信号に比べて著しくその周波数が低いのでＬＰＦ１８ｂを通すことによりチルトエラー信号のみを検出することができる。
【００３６】
例えば、図１１の断面図に示すように、タンジェンシャル方向にチルトが生じて、記録媒体１の光検出器９ｄ側が微小開口１１に近付いた場合、微小開口１１で発生した近接場光は、光検出器９ｄ側で記録媒体１と結合して記録媒体１内に伝搬しやすくなり、金属遮光膜８と記録媒体１表面間を伝搬する近接場光は光検出器９ｃ側より光検出器９ｄ側が少なくなる。この光検出器９ｃと光検出器９ｄの出力の差を求めることにより、タンジェンシャル方向のチルトエラー信号を検出することができる。
【００３７】
前記説明ではプローブ２に記録媒体１のラジアル方向に平行な直線偏光のレーザ光を入射した場合について説明したが、プローブ２に記録媒体１のタンジェンシャル方向に平行な直線偏光のレーザ光を入射した場合にも、同様にしてトラッキングエラー信号やチルトエラー信号を検出することができる。
【００３８】
このプローブ２先端と記録媒体１の表面との距離は、記録媒体１とプローブ２の耐摺動性や近接場光により生じる記録媒体１内の光スポット径などから決められる最適な目標距離がある。したがってプローブ２先端と記録媒体１の表面との距離と目標距離のずれであるフォーカスエラーを小さくする必要がある。ここでフォーカスは、一般的な伝搬光を用いた従来の光メモリピックアップのフォーカスとは少し意味が違うが、ここでは同じ文言を用いて説明する。
【００３９】
例えば図１２の断面図に示すように、プローブ２先端と記録媒体１の表面が目標距離よりも近づくと、微小開口１１で発生した近接場光は記録媒体１と結合して記録媒体１内に伝搬しやすくなるので、プローブ２先端と記録媒体１の表面が離れている場合に比べて、金属遮光膜８と記録媒体１表面間を伝搬する近接場光は少なくなる。この金属遮光膜８と記録媒体１表面間を伝搬する近接場光の増減は全方向に偏りなく生じるので、光検出器９ａ〜９ｄの光検出電流を変換したＩ−Ｖ変換器１５ａ〜１５ｄの出力電圧を加算器１７に入力してその和を取る。この加算器１７から出力する和信号に再生信号も重畳されているので、これを除去するためＬＰＦ１９を通してフォーカスエラー信号を得る。このフォーカスエラー信号は記録媒体１の平面度の悪さ（撓み）やスピンドルモータの軸と記録媒体１が直交していないなどの理由で生じるので、再生信号に比べて著しくその周波数が低いのでＬＰＦ１９を通すことにより、フォーカスエラー信号のみを検出することができる。このフォーカスエラー信号は、図１３に示すように、プローブ２先端と記録媒体１表面間の距離ｄが増加する。そこでプローブ２先端と記録媒体１の表面との目標距離ｄｓに対応するフォーカスエラー信号の値を基準信号値ｆｓとし、この基準信号値ｆｓとの差をファーカシングアクチュエータにフィードバックさせることによりプローブ２先端と記録媒体１表面間の距離を目標値ｄｓに一定に保つことができる。
【００４０】
また、プローブ２に入射する直線偏光の方向により、光検出器９ａ〜９ｄの出力信号に強弱が生じる。すなわち、プローブ２に記録媒体１のタンジェンシャル方向に平行な直線偏光のレーザ光を入射した場合、金属遮光膜８と記録媒体１表面間を伝搬する近接場光は直線偏光方向であるタンジェンシャル方向に伝搬しやすく、タンジェンシャル方向に設けた光検出器９ｃ，９ｄの出力信号と比べてラジアル方向に設けた光検出器９ａ，９ｂの出力信号は小さくなる。
【００４１】
この光検出器９ａ，９ｂの出力信号が小さくなることを防ぐために、図１４（ａ）の平面模式図と（ｂ）の斜視図に示すように、プローブ２に入射する直線偏光の方向が例えば記録媒体１のタンジェンシャル方向である場合、記録媒体１のタンジェンシャル方向の微小開口１１の中心線ＢＢから一定距離をおいて、かつ凸部１０を挟んだ位置に光検出器９ａ，９ｂを設け、微小開口１１の中心線ＢＢに対して光検出器９ａ，９ｂと対称の位置に光検出器９ｃ，９ｄを設ける。このように光検出器９ａ〜９ｄをプローブ２に入射する直線偏光の方向に配置することにより、光検出器９ａ〜９ｂの出力信号を同等にすることができる。
【００４２】
そして図１５のブロック図に示すように、各光検出器９ａ〜９ｄの光検出電流をＩ−Ｖ変換器１５ａ〜１５ｄにより電圧に変換する。そしてトラッキングエラー信号を得るには、タンジェンシャル方向に配置した光検出器９ａ，９ｂの光検出電流を変換したＩ−Ｖ変換器１５ａ，１５ｂの出力電圧を加算器２０ａに入力して和を取り、光検出器９ｃ，９ｄの光検出電流を変換したＩ−Ｖ変換器１５ｃ，１５ｄの出力電圧を加算器２０ｂに入力した和を取り、加算器２０ａから出力する和信号と加算器２０ｂから出力する和信号との差を作動増幅器２１ａに入力して差信号を得る。この差信号をＬＰＦ１８ａを通すことによりトラッキングエラー信号を得ることができる。
【００４３】
また、タンジェンシャル方向のチルトエラー信号を得るには、ラジアル方向に配置した光検出器９ａ，９ｃの光検出電流を変換したＩ−Ｖ変換器１５ａ，１５ｃの出力電圧を加算器２０ｃに入力して和を取り、光検出器９ｂ，９ｄの光検出電流を変換したＩ−Ｖ変換器１５ｂ，１５ｄの出力電圧を加算器２０ｄに入力した和を取り、加算器２０ｃから出力する和信号と加算器２０ｄから出力する和信号との差を作動増幅器２１ｂに入力して差信号を得る。この差信号をＬＰＦ１８ｂを通すことによりチルトエラー信号を得ることができる。さらに、光検出器９ａ〜９ｄの光検出電流を変換したＩ−Ｖ変換器１５ａ〜１５ｄの出力電圧を加算器１７に入力してその和を取り、加算器１７から出力する和信号をＬＰＦ１９を通すことによりフォーカスエラー信号を得ることができる。
【００４４】
また、図８に示すように、光検出器９ａ〜９ｄを微小開口１１の中心点に対して点対称に配置した場合、プローブ２に円偏光を入射することにより、光検出器９ａ〜９ｂの配置方向による出力信号の大小を防ぐことができる。すなわち円偏光の場合、伝搬光進行方向（ポインティングベクトル方向）に直交する電界が光周波数で回転している。したがって金属遮光膜８と記録媒体１表面間を伝搬する近接場光は微小開口１１を中心にして回転しながら伝搬し、光検出器９ａ〜９ｄ間の出力差を小さくすることができる。
【００４５】
前記説明では光検出器９ａ〜９ｄを金属遮光膜８の表面に設けた場合について説明したが、光検出器９ａ〜９ｄをプローブ２と一体に形成しても良い。例えば図１６（ａ）の断面図に示すように、プローブ２にシリコン基板７ａを使用し、シリコン基板７ａの表面に、図１６（ｂ）の部分拡大断面図に示すように、半導体加工プロセスによりｎ層３１とｐ層３２と絶縁層３３及びメタル配線層３４を有するフォトダイオード３０を作製して光検出器９とする。そしてパッシベーション膜３５を積層した後に、プローブ２の凸部１０を形成するレーザ光に対して充分な透過率を持つ材料例えば酸化シリコンＳｉＯ２をスパッタや蒸着あるいは光ＣＶＤや熱ＣＶＤなどで堆積させて酸化シリコン膜３６を形成する。このシリコン基板７ａの酸化シリコン膜３６と反対側からアルカリ性のエッチャントを用いた異方性エッチングやリアクティブ・イオン・エッチング（ＲＩＥ）等により酸化シリコン膜３６まで貫通孔を開けて光導波路３７を形成する。この光導波路３７を形成するのは、シリコン基板７ａで充分な強度を得るためには１００μｍ以上の厚さが必要であり、シリコン基板７ａの厚さを１００μｍ以上にすると波長７８０ｎｍ以下のレーザ光はほとんど透過できなくなる。そこでシリコン基板７ａに貫通孔を設けて光導波路３７とする。その後、酸化シリコン膜３６の表面側からフォトリソエッチングなどによりプローブ２の凸部１０を形成し、金属遮光膜８を被覆し、金属遮光膜８の凸部１０の先端部を除去して微小開口１１を形成する。このようにして光検出器９を有するプローブ２を容易に作製することができる。
【００４６】
ここでプローブ２の凸部１０を形成する材料は充分な透過率を得られる材料であれば窒化シリコンや５酸化タンタルなどの無機材料あるいは透光性樹脂を積層したり又はコーニング社のＮｏ．７７４０や岩城硝子のＳＷ−３などのガラス板を陽極接合や直接接合などの方法で接合させても良い。また、酸化シリコン膜３６を図１７に示すように、凸部１０にだけ残しても良い。
【００４７】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、近接場光により情報を読み取る記録媒体の近接場光が結合する割合（結合効率）を、記録マーク部分と記録マークが記録されている部分以外のフィールド部分とで異ならせて、記録マーク部分と記録マークが記録されている部分以外のフィールド部分との近接場光の結合効率に明確な差を持たせることにより、記録マークと記録マークが記録されている部分以外のフィールド部分を明確に区別させることができ、記録マークを高精度に検出することができる。
【００４８】
また、記録マーク部分の複素誘電率の虚部と、記録マークが記録されている部分以外のフィールド部分の複素誘電率の虚部を異ならせて近接場光の結合効率に差を持たせることにより、記録型の記録媒体に記録マークを高精度に記録するとともに記録した情報を高精度に検出することができる。
【００４９】
さらに、記録マーク部分を、記録マークが記録されている部分以外のフィールド部分より凹にしたり、記録マークが記録されている部分以外のフィールド部分より凸にして、近接場光の結合効率に差を持たせたり、凹にした記録マーク部分を、記録マークが記録されている部分以外のフィールド部分より複素誘電率の虚部が小さい材料で形成したり、凸にした記録マーク部分を、記録マークが記録されている部分以外のフィールド部分より複素誘電率の虚部が大きい材料で形成することにより、読取専用の記録媒体に記録した情報を高精度に再生することができる。
【００５０】
また、記録媒体に記録した情報を読み取る近接場光プローブは、微小開口の部分を基板表面から凸に形成し、微小開口以外を金属化合物からなる金属遮光膜で覆い、微小開口を有する凸部の周囲に、金属遮光膜と記録媒体表面間を伝搬する近接場光を検出する光検出器を有し、微小開口で発生した近接場光の記録媒体に対する結合効率を記録マーク部分と記録マークが記録されている部分以外のフィールド部分で明確に差を持たせるとともに、金属遮光膜と記録媒体表面間を伝搬する近接場光を、微小開口を有する凸部の外側で自由空間で伝搬させて、記録媒体の表面状態に影響されないようにしてノイズの影響を低減し、読取信号が劣化することを防ぐことができる。
【００５１】
また、光検出器をシリコン基板に一体に形成し、シリコン基板に光導波路を設けて、近接場光プローブの製作を容易にすることができる。
【００５２】
さらに、金属遮光膜の微小開口の端部部の幅を記録媒体の記録マークの幅と同じか小さくすることにより、記録媒体に情報を書き込むときに、マーク列の間に書き込むことを防ぎ、金属遮光膜と記録媒体表面間を伝搬する近接場光に含まれるノイズを低減することができる。
【００５３】
また、微小開口で近接場光を発生させるために入射するレーザ光を直線偏光とし、光検出器を直線偏光の方向と一致する方向に設けることにより、金属遮光膜と記録媒体表面間を伝搬する近接場光を光検出器で効率良く検出することができる。
【００５４】
また、近接場光プローブに微小開口の中心を通り、記録媒体のタンジェンシャル方向あるいはラジアル方向に対して平行な直線に対して線対称又は微小開口の中心に対して点対称に複数の光検出器を配置し、近接場光プローブに入射するレーザ光の直線偏光の方向を記録媒体のタンジェンシャル方向又はラジアル方向とすることにより、読取信号のＳ／Ｎを向上することができる。
【００５５】
さらに、近接場光プローブに微小開口の中心を通り、記録媒体のタンジェンシャル方向あるいはラジアル方向に対して平行な直線に対して線対称又は微小開口の中心に対して点対称に複数の光検出器を配置し、近接場光プローブに入射するレーザ光を円偏光とすることにより、金属遮光膜と記録媒体表面間を伝搬する近接場光を検出する複数の光検出器の検出レベルを均等にすることができる。
【００５６】
この複数の光検出器の出力信号から、近接場光プローブと記録媒体間のタンジェンシャルエラーとラジアルエラー及びフォーカスエラーを検出することにより、記録媒体に記録した情報を高精度に読み取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】記録媒体と近接場光プローブの構成を示す断面図である。
【図２】近接場光プローブの構成を示す斜視図である。
【図３】他の近接場光プローブの構成を示す斜視図である。
【図４】近接場光プローブの構成を示す断面図である。
【図５】記録マーク部分が凹部で形成された記録媒体と近接場光プローブの構成を示す断面図である。
【図６】記録マーク部分が凸で形成された記録媒体と近接場光プローブの構成を示す断面図である。
【図７】金属膜を有する記録媒体と近接場光プローブの構成を示す断面図である。
【図８】４個の光検出器を有する近接場光プローブの構成を示す斜視図である。
【図９】直線偏光の偏光方向を記録媒体のラジアル方向にした近接場光プローブを示す断面図である。
【図１０】読取制御部の構成を示すブロック図である。
【図１１】記録媒体のタンジェンシャル方向にチルトが生じた場合の記録媒体と近接場光プローブの配置図である。
【図１２】プローブ先端に記録媒体の表面が近付いた状態を示す断面図である。
【図１３】プローブ先端と記録媒体表面間の距離に対するフォーカス信号の変化特性図である。
【図１４】光検出器の他の配置を示す近接場光プローブの斜視図である。
【図１５】他の読取制御部の構成を示すブロック図である。
【図１６】光検出器を基板と一体にした近接場光プローブの断面図である。
【図１７】光検出器を基板と一体にした他の近接場光プローブの断面図である。
【図１８】従来の近接場光プローブの構成を示す断面図である。
【図１９】従来の近接場光プローブと記録媒体の配置を示す断面図である。
【符号の説明】
１；記録媒体、２；プローブ、３；基板、４；記録層、５；記録マーク、
６；フィールド部分、７；基板、８；金属遮光膜、９；光検出器、
１０；凸部、１１；微小開口。
【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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