(57)【要約】【目的】記録媒体に情報を高密度且つ高精度に記録可能であって、またこれを再生可能な記録再生装置を提供する。【構成】所定の温度で可逆的に屈折率の変化するマスク層を記録層の上に配置した光記録媒体を用いた記録再生方法及びその装置を提供する。情報の記録及び／又は再生を行うため、記録層の記録部分に向けた光軸に沿って光ビームを出射するステップと、光ビームの光軸が交差するマスク層の所定部分に電子ビームを照射して所定温度以上に加熱し、マスク層を貫通し且つ光ビームを透過しない大きさであるゲート部を形成するステップと、を含むことを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射した光ビームを記録媒体中のマスク層を介して記録層に導いて情報を記録し又は該記録層で反射された光ビームを光検出器で受光して情報を再生するための光記録再生方法であって、
前記記録層に情報の記録及び／又は再生を行なうために、前記記録層の記録部分に向けた光軸に沿って光ビームを出射するステップと、
前記光ビームの前記光軸が交差する前記マスク層の所定部分に電子ビームを照射して所定の温度以上に加熱し、前記マスク層を貫通し且つ前記光ビームを透過しない大きさであるゲート部を形成するステップと、を含むことを特徴とする光記録再生方法。
【請求項２】
前記マスク層は、所定温度を挟んで可逆的に変化する構造を有して、前記所定の温度以下で前記光ビームに対して不透明となる屈折率且つ前記所定の温度以上で前記光ビームに対して透明となる屈折率を有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】
前記光ビームが前記ゲート部の近傍に近接場光を形成し、前記近接場光が前記記録層に達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４】
光源から出射した光ビームを記録媒体中のマスク層を介して記録層に導いて情報を記録し又は該記録層で反射された光ビームを光検出器で受光して情報を再生するための光記録再生方法であって、
前記記録媒体の前記マスク層の所定部分に電子ビームを照射して所定の温度以上に加熱し、前記マスク層を貫通し且つ前記光ビームを透過しない大きさであるゲート部を形成するステップと、
前記所定部分に光ビームを照射するステップと、を含むことを特徴とする光記録再生方法。
【請求項５】
前記マスク層は、所定温度を挟んで可逆的に変化する構造を有して、前記所定の温度以下で前記光ビームに対して不透明となる屈折率且つ前記所定の温度以上で前記光ビームに対して透明となる屈折率を有することを特徴とする請求項４記載の記録再生方法。
【請求項６】
前記所定部分に光ビームを照射するステップは、情報の記録及び／又は再生を行なうために、前記記録層の記録部分に近接場光を与えるステップであることを特徴とする請求項４記載の光記録再生方法。
【請求項７】
前記所定部分に形成された前記ゲート部を前記光ビームの光軸下に移動させるステップを更に含むことを特徴とする請求項４記載の光記録再生方法。
【請求項８】
光源から出射した光ビームを記録媒体中のマスク層を介して記録層に導いて情報を記録し又は該記録層で反射された光ビームを光検出器で受光して情報を再生するための光記録再生装置であって、
前記記録層に情報の記録及び／又は再生を行なうために、前記記録層の記録部分に向けた光軸に沿って光ビームを出射するレーザ光源と、
前記光ビームの前記光軸が交差する前記マスク層の所定部分に電子ビームを照射する電子ビーム源と、を備え、
前記電子ビーム源は、前記マスクの所定部分を所定の温度以上に加熱し、前記マスク層を貫通し且つ前記光ビームを透過しない大きさであるゲート部を形成することを特徴とする光記録再生装置。
【請求項９】
前記マスク層は、所定温度を挟んで可逆的に変化する構造を有して、前記所定の温度以下で前記光ビームに対して不透明となる屈折率且つ前記所定の温度以上で前記光ビームに対して透明となる屈折率を有することを特徴とする請求項８記載の光記録再生装置。
【請求項１０】
前記光ビームが前記ゲート部の近傍に近接場光を形成し、前記近接場光が前記記録層に達することを特徴とする請求項８記載の光記録再生装置。
【請求項１１】
光源から出射した光ビームを記録媒体中のマスク層を介して記録層に導いて情報を記録し又は該記録層で反射された光ビームを光検出器で受光して情報を再生するための光記録再生装置であって、
前記記録層に情報の記録及び／又は再生を行なうために、前記記録層の記録部分に向けた光軸に沿って光ビームを出射するレーザ光源と、
前記マスク層に電子ビームを照射する電子ビーム源と、
前記電子ビームが照射された前記マスク層の部分に、前記光ビームが照射されるように前記記録媒体を移動させる移動手段と、を備え、
前記電子ビーム源は、前記マスク層の前記部分を所定の温度以上に加熱し、前記マスク層を貫通し且つ前記光ビームを透過しない大きさであるゲート部を形成することを特徴とする光記録再生装置。
【請求項１２】
前記記録媒体が大気中に配置されて、前記電子ビームが大気中を通過して前記記録媒体の前記マスク層に照射されることを特徴とする請求項１１記載の光記録再生装置。
【請求項１３】
前記マスク層は、所定温度を挟んで可逆的に変化する構造を有して、前記所定の温度以下で前記光ビームに対して不透明となる屈折率且つ前記所定の温度以上で前記光ビームに対して透明となる屈折率を有することを特徴とする請求項１１記載の光記録再生装置。
【請求項１４】
前記光ビームが前記ゲート部の近傍に近接場光を形成し、前記近接場光が前記記録層に達することを特徴とする請求項１１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、光記録再生方法及び当該方法を用いた装置に関し、詳細には、近接場光を用いて高密度に情報を記録しこれを再生するための光記録再生方法及び当該方法を用いた装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近接場光（エバネッセント光）を利用することで、光の波長分解能の限度を超えて高密度に情報を光記録及び再生することが可能である。かかる光記録再生方法のうち、Ｓｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ（Super-resolution near-field structure：超高解像近接場構造）法は、記録媒体内のマスク層にレーザビームによって光透過率の高い微小開口部を形成して、この微小開口部先端に発生する近接場光によって記録膜に情報を記録及び／又は再生する方法である。このＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ法は、近接場プローブによって近接場光を発生させて光記録及び／又は再生する方法と比較して、制御機構を容易に構成出来るなどの多くの利点を有している。例えば、非特許文献１を参照されたい。
【０００３】
図１に示すように、Ｓｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ法による記録媒体１０１は、典型的には、少なくとも記録層１０５と、その上のマスク層１０７とを含む。マスク層１０７は、一般的にＳｂ（アンチモン）やＡｇＯｘなどの非線形光学材料で形成されている。マスク層１０７は、部分的に一定強度以上のレーザビームの照射を受けると、当該部分が加熱されて、可逆的な結晶−結晶間の相転移を生じるのである。この相転移により、照射されるレーザビームに対して透過率の低い状態（不透明な状態）から透過率の高い状態（透明な状態）にその屈折率が変化するのである。この屈折率の変化した部分が開口部１０９である。続いて、照射されるレーザビームの強度が低下して、当該部分が冷却されると、逆の相転移を生じる。この相転移により、照射レーザビームに対して透過率の高い状態（透明な状態）から元の透過率の低い状態（不透明な状態）に屈折率が変化して開口部１０９が閉じるのである。例えば、特許文献２及び３を参照されたい。
【０００４】
レーザビームがマスク層１０７に照射されて、マスク層１０７には開口部１０９が生じる。この開口部１０９の大きさが照射されたレーザビームの波長（典型的には数百ｎｍ程度）よりも小さい数十ｎｍ程度の大きさの場合にあっては、照射レーザビームは、もはやこの微小な開口部１０９をそのまま透過してマスク層１０９の反対側に抜けることは出来ない。このとき、微小開口部１０９の内部には散乱体１１１が形成される。そして、微小開口部１０９の先端方向（マスク層１０７におけるレーザビームが入射する面と反対側の面方向）には、マスク層１０７の微小開口部１０９からわずかに突き出て、近接場光１１３が生じるのである。
【０００５】
マスク層１０７の下には、例えばＧｅ2Ｓｂ2Ｔｅ5からなる記録層１０５があって、近接場光１１３が記録層１０５に達すると、当該部分が相転移を生じて記録マーク１１５が形成される。これにより情報を記録することができるのである。また、情報の再生時にあっては、近接場光１１３がすでに記録層１０５に形成されている記録マーク１１５によって散乱されて生じる散乱光を開口部１０９を介して受光するのである。これにより情報を再生することができるのである。
【非特許文献１】「Ｓｕｐｅｒ−ＲＥＮＳを用いた超高密度光記録」光技術コンタクト  Ｖｏｌ．３９，  Ｎｏ．６（２００１）  ｐｐ．２７−３１
【特許文献２】特開平８−７３３３号公報
【特許文献３】特開２００２−２５１３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１を更に参照すると、記録層１０５に形成される記録マーク１１５の大きさが小さいほど、高密度に情報を記録することができて好ましい。
【０００７】
ここで、記録層１０５に形成される記録マーク１１５の大きさはマスク層１０７に形成される開口部１０９の大きさに依存する。つまり、高密度に情報を記録再生するためには、出来る限り開口部１０９を小さく形成することが好ましい。
【０００８】
図１の強度分布図を参照して理解されるように、マスク層１０７へ照射されるレーザビームは、一般に、ガウス分布状の光強度分布１１６を有している。この光強度分布１１６にあって、一定の光強度Ｅよりも高い強度の部分１１７に対応して開口部１０９が形成される。よって、光強度閾値Ｅをガウス分布の最高強度に相対的に接近させることで、開口部１０９の大きさ（径）Ｗを小さく形成することが出来る。つまり、レーザビームの中心部分に対応する光、すなわち、半径方向に沿って光強度の変化（勾配）の小さい部分を開口部１０９の形成に使用することになるので、マスク層１０７内の半径方向に生じる温度勾配は緩やかになってしまう。かかる場合、マスク層１０７に形成される開口部１０９の幅Ｗが安定せず、結果として、記録層１０５に安定して記録マーク１１５を形成することができないのである。
【０００９】
そこで、本発明は、上記したような問題の解決を目的とて、Ｓｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ法を用いて記録層に高密度に且つ高精度に記録マークを形成するための光記録再生方法及び当該方法を用いた装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による光記録再生方法は、光源から出射した光ビームを記録媒体中のマスク層を介して記録層に導いて情報を記録し又は該記録層で反射された光ビームを光検出器で受光して情報を再生するための光記録再生方法であって、前記記録層に情報の記録及び／又は再生を行うために、前記記録層の記録部分に向けた光軸に沿って光ビームを出射するステップと、前記光ビームの前記光軸が交差する前記マスク層の所定部分に電子ビームを照射して所定の温度以上に加熱し、前記マスク層を貫通し且つ前記光ビームを透過しない大きさであるゲート部を形成するステップと、を含むことを特徴とする。
本発明による光記録再生方法は、光源から出射した光ビームを記録媒体中のマスク層を介して記録層に導いて情報を記録し又は該記録層で反射された光ビームを光検出器で受光して情報を再生するための光記録再生方法であって、前記記録媒体の前記マスク層の所定部分に電子ビームを照射して所定の温度以上に加熱し、前記マスク層を貫通し且つ前記光ビームを透過しない大きさであるゲート部を形成するステップと、前記所定部分に光ビームを照射するステップと、を含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明による光記録再生装置は、光源から出射した光ビームを記録媒体中のマスク層を介して記録層に導いて情報を記録し又は該記録層で反射された光ビームを光検出器で受光して情報を再生するための光記録再生装置であって、前記記録層に情報の記録及び／又は再生を行なうために、前記記録層の記録部分に向けた光軸に沿って光ビームを出射するレーザ光源と、前記光ビームの前記光軸が交差する前記マスク層の所定部分に電子ビームを照射する電子ビーム源と、を備え、前記電子ビーム源は、前記マスクの所定部分を所定の温度以上に加熱し、前記マスク層を貫通し且つ前記光ビームを透過しない大きさであるゲート部を形成することを特徴とする。
【００１２】
本発明による光記録再生装置は、光源から出射した光ビームを記録媒体中のマスク層を介して記録層に導いて情報を記録し又は該記録層で反射された光ビームを光検出器で受光して情報を再生するための光記録再生装置であって、前記記録層に情報の記録及び／又は再生を行うために、前記記録層の記録部分に向けた光軸に沿って光ビームを出射するレーザ光源と、前記マスク層に電子ビームを照射する電子ビーム源と、前記電子ビームが照射された前記マスク層の部分に、前記光ビームが照射されるように前記記録媒体を移動させる移動手段と、を備え、前記電子ビーム源は、前記マスク層の前記部分を所定の温度以上に加熱し、前記マスク層を貫通し且つ前記光ビームを透過しない大きさであるゲート部を形成することを特徴とする。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図２に示すように、本発明による情報記録再生システムに使用されるディスク状記録媒体１は、これに限定されるものではないが、典型的には、ガラス又はポリカーボネートなどの樹脂からなる基板３上に、第１保護層５、記録層７、第２保護層９及びマスク層１１をそれぞれスパッタ法などで成膜した多層記録ディスクである。ここで、第１保護層５はＳｉＮからなり、厚さは約２０ｎｍである。記録層７はＧｅ2Ｓｂ2Ｔｅ5からなり、厚さは約１５ｎｍである。Ｇｅ2Ｓｂ2Ｔｅ5は、光の照射を受けて反射率の異なる結晶相と非晶質相との２つの相状態を変化して情報を記録し得る。第２保護層９は、ＳｉＮなどのレーザビームを透過可能な材料からなり、厚さは、後述するように、これを介して近接場光２３が記録層７に到達可能な厚さでなければならない。一般的に近接場光の発生領域は光の波長以下であるが、レーザビームの強度や開口部２１の大きさにも依存する。ここでは、厚さは約２０ｎｍである。マスク層１１は、Ｓｂからなり、厚さは約１５ｎｍである。第１保護層５及び第２保護層９は、他にＺｎＳ−ＳｉＯ2などであってもよい。
【００１４】
図３に示すように、本発明による情報記録再生システムに使用される他のディスク状記録媒体１’は、マスク層１１の上に更に、第３保護層１３を設けている。特に、マスク層１１がＡｇＯｘの場合にあっては、第２保護層９とともにマスク層１１をサンドイッチして、ＡｇＯｘの分解に伴う酸素の散逸を防止することが出来て（詳細は後述する）好ましい。第３保護層１３もレーザビームを透過可能な材料であって、更に、電子ビームを透過可能な材料でなければならない。第３保護層１３も第１保護層５及び第２保護層９と同じＳｉＮやＺｎＳ−ＳｉＯ2で形成し得る。また、第３保護層１３の厚さは、電子ビーム及びレーザビームがその下のマスク層１１に到達できる厚さでなければならない。これは、電子ビーム及びレーザビームの強度にもよるが、典型的には、約５ｎｍ以下である。
【００１５】
また、本発明による情報記録再生システムに使用される更に他のディスク状記録媒体として、記録層７にＴｂＦｅＣｏを用いることで光磁気ディスクとすることもできる。
【００１６】
以上の如く、本発明による記録再生システムに使用されるディスクとして、近接場光を利用して情報を記録再生するための公知のディスクをそのまま使用することが出来る。また、各層の厚さ、材質等は、本発明による情報記録再生システムの仕様に合わせて適宜、変更し得る。
【実施例１】
【００１７】
図４及び５に従って、本発明による第１の実施例のＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ法を用いた超高密度近接場光記録再生システムを説明する。
【００１８】
電子ビーム銃３１は、記録媒体１のマスク層１１に開口部２１を形成するための電子ビームの発生源である。また、レーザ光源４１は、開口部２１近傍に近接場光２３を形成するためのレーザビーム光源である。すなわち、本発明の第１の実施例による装置は、２つのビーム源を有している。レーザ光源４１は、波長６００ｎｍ程度の短波長レーザ光源である。ディスク状の記録媒体１は、回動自在にＸ−θステージ５１上に配置されている。レーザ光源４１と記録媒体１との間には、レーザビームを記録媒体１上に導き、集光させるためのミラー４３、ビームスプリッタ４５及び対物光学レンズ４７が配置されている。ミラー４３、ビームスプリッタ４５及び対物光学レンズ４７の中心部には、電子ビームを通過させるための導電子ビーム路４３’、４５’及び４７’がそれぞれ設けられている（特に、図５を参照されたい）。この導電子ビーム路４３’、４５’及び４７’を通って、電子ビームが記録媒体１のマスク層１１に導かれて開口部２１を形成するのである。また、開口部２１には、対物光学レンズ４７によってレーザビームが集光されて近接場光２３が形成されるのである。電子ビーム銃３１、レーザ光源４１、ミラー４３、ビームスプリッタ４５及びレンズ４７は、電子ビーム及びレーザビームの行路軸が一致して記録媒体１に入射するように配置されている。
【００１９】
ここで、電子ビームの進行方向を屈曲させることは、装置の機構を簡略化する上で不利である。故に、典型的には、電子ビーム銃は記録媒体１と対向して配置されており、電子ビームが直線行路Ｐを通って記録媒体１上に導かれる。一方、レーザ光源４１は、電子ビームとの干渉を回避するために電子ビームの行路Ｐを避けて配置されていて、レーザビームはミラー４３によって光路を曲げられて記録媒体１上に導かれる。上記したように、記録媒体１上には電子ビーム及びレーザビームが同軸に導かれる必要があるが、この２つのビームの同軸性を記録媒体１上で達成することが出来る限りにおいて、他の機構及び素子の配置が採用し得る。
なお、一般的には、電子ビームを電子ビーム銃３１から記録媒体に効率良く導くためには、電子ビームの行路である記録媒体１と電子ビーム銃３１との間を真空状態に維持する必要がある。よって、少なくとも、電子ビーム銃３１、レンズ４７及び記録媒体１は、真空チャンバ７１内に配置される。
本発明の第１の実施例によれば、開口部２１の形成と近接場光２３の形成のための独立した形成手段を設けているので、開口部２１の形成と近接場光２３の形成の２つの工程を独立してそれぞれ制御可能である。故に、記録媒体１に高密度且つ高精度に情報を記録できて、またこれを再生することが出来るのである。
【００２０】
次に、図４及び５に従って、本発明の第１の実施例による超高密度近接場光記録再生システムの情報記録動作について説明する。
【００２１】
情報の記録時にあっては、トリガーが中央処理部６１に送出されてＸ−θステージ駆動コントローラ６３へ駆動信号が送出される。駆動コントローラ６３は、この駆動信号を受けて、情報の記録を所望する記録媒体１上の部分を電子ビーム及びレーザビームの照射が行われる所定位置に位置させるようにＸ−θステージ５１を高速に移動させる。Ｘ−θステージ５１の移動が完了すると、駆動コントローラ６３は、移動完了信号を中央処理部６１に送出する。
【００２２】
中央処理部６１が移動完了信号を受信すると、次に、中央処理部６１は電子ビーム偏向コントローラ６５へ電子ビーム照射信号を送出する。
【００２３】
電子ビーム銃３１には予め電圧が印可されていて、電子ビーム銃３１からは常に電子ビームが発生している。しかしながら、図６に示すように、一対のブランキングプレート３３の間には予め一定の電圧Ｅ1が付加されており、電子ビームの進行方向が行路Ｐからオフセットされている（状態Ｐo）。電子ビームの進行方向には、これを遮るように、中心部に円形の絞り（貫通穴）３５’を有する絞り板（アパーチャプレート）３５が配置されており、絞り３５’は行路Ｐを通る電子ビームのみを通過させる。故に、一対のブランキングプレート３３に電圧Ｅ1が付加されている状態では、行路Ｐからオフセットされた電子ビームが絞り板３５の絞り３５’を通過することは出来ない。
【００２４】
一方、電子ビーム偏向コントローラ６５が電子ビーム照射信号を受信すると、ブランキングプレート３３への電流を遮断して、又は、一対のブランキングプレート３３の間の電圧をＥ1と異なる電圧Ｅ2に変化させて、電子ビームの進行方向を行路Ｐと一致するように偏向させる。
【００２５】
なお、絞りの径Ｗ1は、絞り板３５に到達した電子ビームのスポット径Ｗ2よりも小さく調整することができて、絞り板３５を通過する電子ビームのスポット径を調整することができる。
【００２６】
他の実施例として、ブランキングプレート３３に電圧が付加されていない状態において、電子ビーム銃３１から発せられる電子ビームの進行方向が行路Ｐからオフセットするように電子ビーム銃３１の向きを調整しても良い。この場合において、電子ビーム偏向コントローラ６５によって一対のブランキングプレート３３に電圧が付加されると、電子ビームの進行方向が行路Ｐに一致して、絞り板３５の絞り３５’を電子ビームが通過するのである。
【００２７】
上記したように、ブランキングプレート３３と絞り板３５を使用して、行路Ｐへの電子ビームのオン／オフを行う場合にあっては、機械的な駆動部を有していないので、電子ビームのオン／オフ動作が高速に行うことが出来るとともに、電子ビームの方向を精度良く安定して制御することが出来るので好ましい。
【００２８】
もちろん、電子ビームの制御は、公知のシャッタ（図示せず、以下同じ）を用いて行っても良い。例えば、Ｘ−θステージ５１の移動が完了したことを知らせる信号を中央処理部６１が受信すると、中央処理部６１から電子ビームシャッタコントローラ（図示せず）へ信号が送出されて電子ビームのシャッタが開動する。ここで、上記したと同じく、電子ビーム銃３１には予め電圧が印可されており、電子ビーム銃３１からは電子ビームが発生している。しかしながら、電子ビームの行路Ｐ上にはシャッタがあって、通常は、電子ビームを行路Ｐから遮るようにシャッタが閉じている。ここで、シャッタの開動によって、電子ビームが行路Ｐに向けられるのである。この場合にあっては、絞り板３５がシャッタの上流、若しくは、下流のいずれかにあって、電子ビームのスポット径を調整することが好ましい。
【００２９】
電子ビームが行路Ｐに向けられると、電子ビームは、ミラー４３、ハーフミラー４５及び対物光学レンズ４７のそれぞれの中心に設けられた導電子ビーム路４３’、４５’、４７’を通過して、記録媒体１に到達する。
【００３０】
電子ビームが記録媒体１のマスク層１１に入射すると、被照射部分の温度が急激に上昇する。マスク層１１がＳｂの場合にあっては、温度の上昇によって、結晶−結晶間の相転移を生じて、レーザビームに対して透過率の低い状態（不透明な状態）から透過率の高い状態（透明な状態）にその屈折率が変化する。また、マスク層１１がＡｇxＯの場合にあっては、温度の上昇によって、ＡｇxＯが酸素と銀に分解されて、レーザビームに対して透過率の低いＡｇxＯから、透過率の高いＡｇに変化する。なお、絞り板３５の絞り３５’及び対物レンズ３７を調整することでマスク層１１上の電子ビームの径を調整することができて、開口部２１の大きさを調整することができる。電子ビームを用いてマスク層１１を部分的に加熱すると、レーザビームに比較して、温度分布の範囲が狭く、急峻な温度勾配となる強度分布が安定して得られるのである。典型的には、開口部２１の大きさは、５０ｎｍ程度であって、レーザ光源に使用される短波長レーザ素子の波長である６００ｎｍ程度と比べて非常に小さい。
【００３１】
一方で、中央処理部６１は、電子ビーム偏向コントローラ６５へ電子ビーム照射信号を送出するとほぼ同時に情報記録信号をレーザ駆動コントローラ６７に送出する。レーザ駆動コントローラ６７は、この信号を受けて、駆動電流をレーザ光源４１に送る。レーザ光源４１は、駆動電流に対応してレーザビームを生成する。レーザビームは、ミラー４３、ビームスプリッタ４５及び対物光学レンズ４７を介して記録媒体１上に集光される。ここで、レーザビーム径が対物光学レンズ４７によって十分に絞られたとしても、電子ビームによって形成された開口部２１の径はレーザビームの波長に比べて非常に小さいから、レーザビームは開口部２１をそのまま通過することは出来ない。そして、上記した如く、マスク層１１の裏側には、開口部２１の径程度の範囲に分布する近接場光２３が生じるのである。なお、マスク層１１に開口部２１が形成される前にレーザビームがマスク層に照射されていると、開口部２１が形成されたと同時に近接場光２３も形成されるので、非常に短時間に情報の記録を行うことができて好ましい。故に、中央処理部６１が電子ビーム偏向コントローラ６５へ電子ビーム照射信号を送出するよりも前に情報記録信号をレーザ駆動コントローラ６７に送出してもよい。
【００３２】
近接場光２３は、第２保護層９がある場合は、これを介して記録層７に到達できる。記録層７の近接場光２３の照射を受けた部分は、瞬時に、部分的に結晶相から非晶質相へ、若しくは、非晶質相から結晶相へと相変化して、記録マーク７’が形成されるのである。ここで、上記した如く、近接場光２３の分布範囲は非常に狭いため、記録マーク７’の大きさも非常に微細となる。
【００３３】
中央処理部６１には、電子ビーム照射信号の送出から記録層７に記録マーク７’が形成されるまでの標準時間Ｔが予めインプットされている。これにより、時間Ｔが経過すると、中央処理部６１は電子ビーム偏向コントローラ６５へ電子ビーム遮断信号を送出して、ブランキングプレート３３に所定電圧Ｅ1が付加されて、電子ビームの進行方向が元の電子ビームの進行方向である行路Ｐからオフセットされた状態Ｐoへと戻り、絞り板３５によって電子ビームが進路を遮られるのである。なお、ブランキングプレート３３に電圧が付加されていない状態において電子ビーム銃３１から発せられる電子ビームの進行方向が行路Ｐからオフセットするように電子ビーム銃３１の向きが調整されている上記した他の実施例の場合にあっても、ブランキングプレート３３への電圧が元に戻ることで、電子ビームの進行方向が行路Ｐから元のオフセットされた状態に戻り、電子ビームが絞り板３５によって進路を遮られるのである。更に、電子ビームの開閉にシャッタを用いる上記した他の実施例の場合にあっても、中央処理部６１から電子ビームシャッタコントローラへ信号が送出されて、電子ビームのシャッタが閉動して、電子ビームの進路が行路Ｐから遮られるのである
記録媒体１のマスク層１１への電子ビームの照射が遮断されると、被照射部分の温度が急速に室温付近まで低下する。マスク層１１がＳｂの場合にあっては、温度の低下によって、電子ビームの入射時と逆の結晶−結晶間の相転移を生じて、レーザビームに対して透過率の高い状態（透明な状態）から透過率の低い状態（不透明な状態）にその屈折率が変化する。また、マスク層１１がＡｇxＯの場合にあっては、温度の低下によって、Ａｇが再び酸素と結合してＡｇxＯに戻り、レーザビームに対して透過率の高いＡｇから透過率の低いＡｇxＯに戻るのである。開口部２１の閉塞によって、記録層７の近傍に生じていた近接場光２３も消滅する。なお、第２保護層９と第３保護層１３とでマスク層１１をサンドイッチしているので、開口部２１の形成時にＡｇxＯが分解して発生した酸素は開口部２１の閉塞時にも散逸していないのである。
【００３４】
以上で記録層７への１つの記録マーク７’の形成ステップが完了する。続けて記録マーク７’を形成するためには、上記した如きステップを繰り返し行うのである。
【００３５】
次に、本発明の実施例による超高密度近接場光記録再生システムの情報読み出し動作について説明する。
【００３６】
再度、図４を参照すると、情報の読み出し時にあっては、トリガーが中央処理部６１に送出されてＸ−θステージ駆動コントローラ６３へ駆動信号が送出されて、Ｘ−θステージ５１が移動し、電子ビームがマスク層１１に入射するところまでは、上記した情報記録動作と同じなので詳述しない。
【００３７】
更に、中央処理部６１は、電子ビーム偏向コントローラ６５へ電子ビーム照射信号を送出するとほぼ同時に情報読み出し信号をレーザ駆動コントローラ６７に送出する。レーザ駆動コントローラ６７は、駆動電流を生成してレーザ光源４１にこれを送出する。このときの駆動電流は、記録層７への記録マーク７’を上書きしない程度に情報記録時の駆動電流よりも小さく設定されることが好ましい。レーザビームは、ミラー４３、ビームスプリッタ４５及び対物光学レンズ４７を介して記録媒体１上に集光されて、マスク層１１の裏側に近接場光２３を生じる。これは情報記録動作時と同じである。
【００３８】
記録層７の記録マーク７’によって近接場光２３が反射されると、その反射光が対物光学レンズ４７からビームスプリッタ４５へとレーザビームの記録媒体への入射と反対の経路を辿る。ビームスプリッタ４５で分岐された反射光の一部は、情報ディテクタ４９に入射して信号が信号処理回路６９に出力されて処理される。これらについては、公知の技術であるのでここでは詳述はしない。
【００３９】
中央処理部６１には、電子ビーム照射信号の送出から記録層７の記録マーク７’を読み出すのに要する標準時間Ｔ’が予めインプットされている。時間Ｔ’が経過すると、中央処理部６１は電子ビーム偏向コントローラ６５へ電子ビーム遮断信号を送出し、絞り板３５によって電子ビームの進路が遮られるのである。これについても、情報記録時と同様であるのでここでは詳述しない。
【００４０】
以上で記録層への１つの記録マーク７’の読み取りステップが完了する。更なる記録マーク７’の読み取りのためには、これらのステップが繰り返し行われるのである。
【００４１】
本発明の第１の実施例では、上記したように情報の記録及び再生時に強度の異なるレーザビームを使用している。かかる場合であっても、開口部２１は、情報の記録時と再生時で同じものが得られるのである。
【実施例２】
【００４２】
図７及び図８に従って、本発明による第２の実施例のＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ法を用いた超高密度近接場光記録再生システムを説明する。
【００４３】
本発明の他の実施例によるシステムは、上記した実施例１のシステムと電子ビーム銃３１及びレーザ光源４１の配置が異なっている。レーザ光源４１は、記録媒体１の盤面に垂直にこれに対向する位置に配置されており、レーザビームが記録媒体１に垂直に入射する（行路Ｐ’）。電子ビーム銃３１は、レーザビームが記録媒体１に入射する位置Ｘ、すなわち、記録媒体１に情報を記録する若しくは読み出しを所望する記録媒体１上の位置Ｘに、記録媒体１と入射角度θで入射するように配置されている。つまり、電子ビーム銃３１は、行路Ｐ’からオフセットされた位置に配置されているのである。
【００４４】
図８に示すように、更に、本発明の他の実施例によるシステムとして、電子ビームが記録媒体１に入射角度θeを有して入射するように電子ビーム銃４１が配置されている。また、電子ビームの記録媒体１への入射位置Ｘにレーザビームが記録媒体１と入射角度θBを有して入射するようにレーザ光源４１が配置されている。かかる場合、上記したように電子ビームだけを斜めに記録媒体１に入射させた場合と比べて、電子ビームの記録媒体１への照射角度θeを小さくすることが出来て、開口部２１がマスク層１１に厚さ方向にほぼ垂直に精度良く形成出来るので好ましい。
【００４５】
以上の構成により、ミラー４３（図２及び３を参照）を使用することが無く、構成を簡素化できる。また、ビームスプリッタ４５及び対物光学レンズ４７の側方を電子ビームが通過するので、ビームスプリッタ４５及び対物光学レンズ４７には、実施例１における導電子ビーム路４５’、４７’を設ける必要がなく、素子を簡素化できる。
【００４６】
なお、情報の記録／読み出しの操作については、実施例１のシステムと同じであるのでここでは詳述しない。
【実施例３】
【００４７】
図９乃至図１１に従って、本発明による第３の実施例のＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ法を用いた超高密度近接場光記録再生システムを説明する。
【００４８】
図９を参照すると、本発明の更に他の実施例によるシステムは、電子ビームの行路Ｐとレーザビームの行路Ｐ’とが記録媒体１への入射位置において異なっている。すなわち、行路Ｐと行路Ｐ’とは、記録媒体１への入射位置において同一軸上にないのである。また、レーザ光源４１の位置は、実施例１と同様にミラー４３を用いて行路Ｐ’の側方にあっても良いし、記録媒体１の直上にこれと対向するように設けても良い。
【００４９】
情報の記録／読み出しにあっては、記録媒体１の情報を記録若しくは読み出しを所望する記録媒体１上の位置Ｘに電子ビームが照射されてマスク層１１に開口部２１が形成される。その後、Ｘ−θステージ５１によって記録媒体１が移動して、記録媒体１上の位置Ｘへレーザビームが照射される。すなわち、記録媒体１上の位置Ｘが電子ビームの行路Ｐからレーザビームの行路Ｐ’に移動するようにＸ−θステージ５１が移動するのである。レーザビームによって近接場光２３が開口部２１の近傍に形成されて、記録層７に記録マーク７’が形成される。若しくは、記録層７の記録マーク７’で反射光が生成される。
【００５０】
なお、Ｘ−θステージ５１の移動中は電子ビームが記録媒体１へ照射されていないので、マスク層１１が急速に冷却されてしまう。故に、開口部２１が閉塞する前に記録媒体１を高速で移動させなければならない。そこで、図１０に示すように、電子ビームの行路Ｐとレーザビームの行路Ｐ’とを角度を有して記録媒体１へ入射するようにして、Ｘ−θステージ５１による記録媒体１の移動距離を減らすこともできる。
【００５１】
また、図１１に示すように、電子ビーム銃３１から記録媒体１への間を幾つかのセクションに区切って、段階的に真空度を変化させて電子ビームを大気圧下に配置された記録媒体１へ導くこともできる。なお、図１１では、４つのセクションに分けて４段で排気する方法を図示しているが、排気セクションの数はこれに限定されるものではない。電子ビームの強度が低下することを防止すべく、大気圧下での電子ビームの行路長は短い方が好ましい。故に、電子ビーム銃３１のチャンバ３９をなるべく記録媒体１の近傍まで接近させる。本実施例では、記録媒体１は、大気圧中に配置されているので、情報を記録又は再生を所望する記録媒体１の交換が容易である。
【００５２】
なお、信号情報の記録／読み出しについては、Ｘ−θステージ５１による記録媒体１の移動以外には実施例１のシステムとほぼ同じであるので、ここでは詳述しない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】従来のＳｕｐｅｒ−ＲＥＮＳ法による情報記録の方法を示す概念図である。
【図２】本発明の実施例によるシステムに使用される記録媒体を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例によるシステムに使用される他の記録媒体を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例によるシステムを示す図である。
【図５】本発明の実施例によるシステムの要部を示す図である。
【図６】本発明の実施例によるシステムの要部を示す図である。
【図７】本発明の他の実施例によるシステムの要部を示す図である。
【図８】本発明の他の実施例によるシステムの要部を示す図である。
【図９】本発明の他の実施例によるシステムの要部を示す図である。
【図１０】本発明の他の実施例によるシステムの要部を示す図である。
【図１１】本発明の他の実施例によるシステムの要部を示す図である
【符号の説明】
【００５４】
１    記録媒体
３    基板
５    第１保護層
７    記録層
９    第２保護層
１１    マスク層
１３    第３保護層
２１    開口部
２３    近接場光
３１    電子ビーム銃
３３    ブランキングプレート
３５    絞り板
４１    レーザ光源
５１    Ｘ−θステージ
４３    ミラー
４５    ビームスプリッタ
４７    対物光学レンズ
４９    ディテクタ
４３’、４５’、４７’    導電子ビーム路
６１    中央処理部
６３    Ｘ−θステージ駆動コントローラ
６５    電子ビーム偏向コントローラ
１０１  記録媒体
１０３  保護層
１０５  記録層
１０７  マスク層
１０９  開口部
１１１  散乱体
１１３  近接場光
１１５  記録マーク
【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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