(57)【要約】【課題】高密度光情報記録／再生装置において、パターンド媒体に対して安定かつ高精度に同期記録を行うことのできる装置並びに情報記録方法を提供すること。【解決手段】離散化されたセル１０２が規則的に配置された情報記録媒体の記録／再生を行う装置において、セル１０２と相互作用し、セル中心からの距離に応じて共鳴状態の変化する記録用金属アンテナ１０５ａと検出用金属アンテナ１０５ｂを有し、２つの金属アンテナの共鳴状態の変化から２つの金属アンテナ間の距離に応じた補正値を生成し、検出用金属アンテナ１０５ｂの共鳴状態の変化と補正値から記録用金属アンテナ１０５ａがセル１０２に対して記録を行うタイミングを決定することを特徴とする光情報記録／再生装置。【選択図】図２
2013089270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
離散化された微小領域が規則的に配置された情報記録媒体に情報の記録／再生を行う光情報記録／再生装置において、
前記情報記録媒体と相互作用し前記微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化し、かつ近接場光により前記微小領域に記録を行う第１の共鳴素子と、
前記情報記録媒体と相互作用し前記微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化する第２の共鳴素子と、
前記第１の共鳴素子と前記第２の共鳴素子との間の距離を一定に固定して配置する保持素子と、
前記第１の共鳴素子に光を照射する第１の光源と、前記第２の共鳴素子に光を照射する第２の光源と、
前記第１の光源をパルス駆動する第１の駆動回路と、前記第２の光源を駆動する第２の駆動回路と、
前記第１の共鳴素子及び前記第２の共鳴素子に前記第１の光源と前記第２の光源からの光を導く光学素子と、
前記第２の共鳴素子の共鳴状態の変化を検出して出力する検出素子と、
前記第２の共鳴素子の共鳴状態の変化をもとに同期信号を生成する同期回路と、を備え、
前記第１の駆動回路は前記同期回路からの前記同期信号を受けて前記第１の共鳴素子へのパルス光の入射タイミングを決定することを特徴とする光情報記録／再生装置。
【請求項２】
前記第１の共鳴素子の共鳴状態の変化を検出して出力する第２の検出素子と、
前記検出素子と前記第２の検出素子から出力される信号から、前記第１の共鳴素子と前記第２の共鳴素子の距離に応じた補正値を生成する補正回路を備え、
前記同期回路は前記補正回路が生成した補正値をもとに同期信号を生成することを特徴とする請求項１の光情報記録／再生装置。
【請求項３】
前記第２の共鳴素子の共鳴状態の変化を検出して出力する検出素子と前記第１の共鳴素子の共鳴状態の変化を検出して出力する第２の検出素子が、
受光素子と、
前記第１の共鳴素子及び前記第２の共鳴素子からの光を前記受光素子に導く導波路と、
からなることを特徴とする請求項１または２に記載の光情報記録／再生装置。
【請求項４】
前記第１の光源と前記第２の光源が波長の異なる光源であり、
前記第１の共鳴素子は前記第１の光源から出射された波長の光に共鳴する形状または材質の共鳴素子であり、
前記第２の共鳴素子は前記第２の光源から出射された波長の光に共鳴し、第１の共鳴素子とは形状または材質が異なる共鳴素子であり、
前記第２の共鳴素子の共鳴状態の変化を検出して出力する検出素子と前記第１の共鳴素子の共鳴状態の変化を検出して出力する第２の検出素子が、
受光素子と、
前記第１の共鳴素子及び前記第２の共鳴素子からの波長の異なる光を分離して対応する前記受光素子に導く第２の光学素子と、
からなることを特徴とする請求項１または２に記載の光情報記録／再生装置。
【請求項５】
前記第１の光源と前記第２の光源が波長の異なる光源であり、
前記第１の共鳴素子は前記第１の光源から出射された波長の光に共鳴する形状または材質の共鳴素子であり、
前記第２の共鳴素子は前記第２の光源から出射された波長の光に共鳴し、第１の共鳴素子とは形状または材質が異なる共鳴素子であり、
前記第２の共鳴素子の共鳴状態の変化を検出して出力する検出素子と前記第１の共鳴素子の共鳴状態の変化を検出して出力する第２の検出素子が、
受光素子と、
前記第１の共鳴素子及び前記第２の共鳴素子からの波長の異なる光を分離し、かつ偏光方向が前記情報記録媒体の表面に平行な方向の光を分離して対応する受光素子に導く第３の光学素子と、
からなることを特徴とする請求項１または２に記載の光情報記録／再生装置。
【請求項６】
前記第１の共鳴素子及び前記第２の共鳴素子が同一トラック上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光情報記録／再生装置。
【請求項７】
前記第２の共鳴素子の共鳴状態の変化から前記情報記録媒体に記録されている情報の再生を行うことを特徴とする請求項１に記載の光情報記録／再生装置。
【請求項８】
前記第２の共鳴素子が前記第１の共鳴素子に対してトラック方向に先行して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光情報記録／再生装置。
【請求項９】
前記離散化された微小領域が、平板上に形成された孤立した微粒子であることを特徴とする請求項１に記載の光情報記録／再生装置。
【請求項１０】
前記離散化された微小領域が、蜂の巣状に配置されることを特徴とする請求項１に記載の光情報記録／再生装置。
【請求項１１】
前記情報記録媒体が、前記離散化された微小領域を特定のパターンで配列した参照領域を有することを特徴とする請求項２に記載の光情報記録／再生装置。
【請求項１２】
離散化された微小領域が規則的に配置された情報記録媒体に情報の記録／再生を行う光情報記録／再生装置における情報記録方法であって、
前記光情報記録／再生装置は、
前記情報記録媒体と相互作用し前記微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化し、かつ近接場光により前記微小領域に記録を行う第１の共鳴素子と、
前記情報記録媒体と相互作用し前記微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化する第２の共鳴素子と、
前記第１の共鳴素子に光を照射する第１の光源と、前記第２の共鳴素子に光を照射する第２の光源と、を備え、
前記第２の共鳴素子に前記第２の光源からの光を入射するステップと、
前記第２の共鳴素子の共鳴状態の変化を検出するステップと、
前記第２の共鳴素子の共鳴状態の変化をもとに前記第１の共鳴素子への前記第１の光源からのパルス光の入射タイミングを決定するステップと、
を包含することを特徴とする情報記録方法。
【請求項１３】
前記第１の共鳴素子の共鳴状態の変化を検出するステップと、
前記第１の共鳴素子の共鳴状態の変化と前記第２の共鳴素子の共鳴状態の変化をもとに、前記第１の共鳴素子と前記第２の共鳴素子の距離に応じた補正値を生成するステップと、
前記補正値をもとに前記第１の共鳴素子への前記第１の光源からのパルス光の入射タイミングを決定するステップと、
をさらに包含することを特徴とする請求項１２に記載の情報記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、離散化された微小領域が規則的に配置されたパターンド媒体に対して情報の記録または再生を行う光情報記録／再生装置、及び情報記録方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、光情報記録の分野で近接場光を応用して光の回折限界を超えた高密度光情報記録／再生を行う技術が注目されている。近接場光を用いて記録の高密度化を達成する方法として、特許文献１に記載されている従来の方法を、添付図面を用いて説明する。図１６ａ、ｂは従来技術による近接場光ヘッドの構成を示す上面図及び側面図である。
【０００３】
図１６ａ、ｂにおいて、８０１は光ディスク、８０２は光源、８０３は光源８０２の放射光ＬＢを透過するプリズム、８０４はＬＢの入射により近接場光ＮＬを発生する散乱体である。光源８０２には放熱材８０５が固定され光源８０２で発生した熱を放熱する。また、８０６は光ディスク８０１からの再生光を検出する検出素子である。光源８０２、プリズム８０３、散乱体８０４、放熱材８０５及び検出素子８０６はスライダ８０７により保持されており、スライダ８０７はサスペンション８０８により光ディスク８０１と散乱体８０４の距離が一定になるように保持されている。
【０００４】
情報の記録は、散乱体８０４により発生する近接場光ＮＬによって相変化材料である光ディスク８０１の結晶相をアモルファス相に変化させることにより記録マークを形成することで行う。一方、情報の再生は、近接場光ＮＬが光ディスク８０１により散乱される割合が記録マークの有無により変化するので、光ディスク８０１にから戻ってくる散乱光の強度変化を検出することで行う。
【０００５】
特許文献１によると、光源８０２、プリズム８０３、散乱体８０４、放熱材８０５及び検出素子８０６はスライダ８０７に保持されて、いわゆる近接場光プローブスライダを構成するので、きわめて小型化を図った上で、光ディスク８０１に近接場光ＮＬを用いて高密度に情報を記録または再生する近接場光ヘッド装置を実現できる。
【０００６】
一方、近接場光記録をさらに高密度化するために、光の波長以下のサイズの離散化された微小領域が規則的に配置された情報記録媒体、いわゆるパターンド媒体を利用する方法が提案されている。パターンド媒体の構成の例として特許文献２及び特許文献３に記載されている従来の例について添付図面を用いて説明する。図１７ａは特許文献２に記載の従来技術によるパターンド媒体の構成を示す概略図であり、図１７ｂは特許文献３に記載の従来技術によるパターンド媒体の構成を示す概略図である。
【０００７】
図１７ａにおいて８５１はガラスなどの基板、８５２は基板８５１上に形成された回折格子状の凹凸を有する微細構造、８５３は遮光膜として機能する金属膜、８５４は相変化材料で構成された記録層である。特許文献２によると、このようなパターンド媒体に先端に微小開口を設けたプローブを用いて情報の記録及び再生を行うことで、微小開口からの光を効率よく記録媒体に結合することができ、良好な記録マークが得られるとともに、高ＳＮ比で信号を再生できる。
【０００８】
図１７ｂにおいて８６１は光源波長以下の大きさの微細構造突起、８６２はシリコン化合物材料などで構成された熱反応層、８６３は相変化材料で構成された記録層、８６４はプラズモンを励起するための金属層である。特許文献３によると、このパターンド媒体に近接場光を結合すると、近接場光は金属層８６４におけるプラズモンに結合し、強度が増強されたのちに記録層８６３に転写される。また、熱反応層８６２により記録層８６３で発生した熱を閉じ込めることができる。このためパターンド媒体に高効率に近接場光を結合することができる。
【０００９】
上記のように近接場光ヘッドとパターンド媒体を組み合わせることにより、近接場光を利用した回折限界を超えた高密度光情報記録／再生を行うことができる。このようなパターンド媒体を利用した高密度光情報記録／再生装置では、パターンド媒体中の１つの微小領域に高精度に記録を行うためには、微小領域に記録を行うタイミングと記録を行うための記録素子が微小領域上を通過するタイミングとを一致させる同期記録が必要である。しかしながら、特許文献２及び、特許文献３にはその方法についての記述はない。
【００１０】
パターンド媒体への同期記録方法として、特許文献４に記載されている従来の技術について添付図面を用いて説明する。図１８は従来技術による熱アシスト磁気記録における磁気記録装置の要部を概略的に示した図である。
【００１１】
図１８において、磁気記録媒体９０１は、基板９０２上に、パターン化され規則的に配置された強磁性領域９０３を含む記録層９０４が形成された構造を有する。磁気記録媒体９０１上には磁界印加手段としての記録磁極９０５と、記録層９０４を過熱する加熱素子９０６とを有し、記録磁極９０５と加熱素子９０６は図中矢印の方向に移動する。
【００１２】
特許文献４では、加熱素子９０６が加熱パルスを照射するタイミングを、加熱素子９０６が記録層９０４の１つの強磁性領域上を通過しているタイミングに同期させる手段として、再生情報から同期信号を生成する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】国際公開第２００７／１１１３０４号
【特許文献２】特開２００３−３０８６３２号公報
【特許文献３】特開２００６−１６４４１０号公報
【特許文献４】特開２００４−３５５７３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、従来の熱アシスト磁気記録における同期記録方法では、過熱素子の加熱タイミングの同期だけでなく記録磁極の磁界印加タイミングの同期も必要であるため、同期記録に誤りが生じ易いという問題を有していた。
【００１５】
また、同期信号を生成するための再生信号を得る検出素子の位置と記録素子である加熱素子の位置が別であるため二つの素子間には相対距離がある。このため、各々の素子が強磁性領域上を通過するタイミングが異なり、タイミングのずれを補正する必要がある。また、パターンド媒体の１つの強磁性領域の大きさが数ｎｍ〜数十ｎｍである場合、検出素子と記録素子の間の相対距離がナノメートルオーダで変化するだけで、タイミングずれ量は大きく変化する。情報記録／再生装置の作製ばらつきなどが存在すると、個々の装置によって検出素子と記録素子のタイミングのずれ量が大きく異なるため、装置ごとにタイミングずれを補正する必要がある。従来の熱アシスト磁気記録における同期記録方法では、このようなタイミングずれの補正方法が示されていない。そのため、タイミングずれが補正されておらず、パターンド媒体に対して精度よく同期記録を行うことができないという問題を有していた。
【００１６】
本発明は上記従来の問題点を解決するものであり、回折限界を超えた高密度光情報記録／再生装置において、高精度に同期記録を行うことのできる装置並びに情報記録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】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明は、離散化された微小領域が規則的に配置された情報記録媒体に情報の記録／再生を行う光情報記録／再生装置において、前記情報記録媒体と相互作用し前記微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化し、かつ近接場光により前記微小領域に記録を行う第１の共鳴素子と、前記情報記録媒体と相互作用し前記微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化する第２の共鳴素子と、前記第１の共鳴素子と前記第２の共鳴素子との間の距離を一定に固定して配置する保持素子と、前記第１の共鳴素子に光を照射する第１の光源と、前記第２の共鳴素子に光を照射する第２の光源と、前記第１の光源をパルス駆動する第１の駆動回路と、前記第２の光源を駆動する第２の駆動回路と、前記第１の共鳴素子及び前記第２の共鳴素子に前記第１の光源と前記第２の光源からの光を導く光学素子と、前記第２の共鳴素子の共鳴状態の変化を検出して出力する検出素子と、前記第２の共鳴素子の共鳴状態の変化をもとに同期信号を生成する同期回路と、を備え、前記第１の駆動回路は前記同期回路からの前記同期信号を受けて前記第１の共鳴素子へのパルス光の入射タイミングを決定する構成とした。
【００１８】
また、本発明は、離散化された微小領域が規則的に配置された情報記録媒体に情報の記録／再生を行う光情報記録／再生装置における情報記録方法であって、前記光情報記録／再生装置は、前記情報記録媒体と相互作用し前記微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化し、かつ近接場光により前記微小領域に記録を行う第１の共鳴素子と、前記情報記録媒体と相互作用し前記微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化する第２の共鳴素子と、前記第１の共鳴素子に光を照射する第１の光源と、前記第２の共鳴素子に光を照射する第２の光源と、を備え、前記第２の共鳴素子に前記第２の光源からの光を入射するステップと、前記第２の共鳴素子の共鳴状態の変化を検出するステップと、前記第２の共鳴素子の共鳴状態の変化をもとに前記第１の共鳴素子への前記第１の光源からのパルス光の入射タイミングを決定するステップと、を包含する情報記録方法を採用した。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、情報記録媒体と相互作用し微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化し、かつ近接場光により微小領域に記録を行う第１の共鳴素子（記録用共鳴素子）と、情報記録媒体と相互作用し微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化する第２の共鳴素子（検出用共鳴素子）を、素子間の距離が一定となるように固定して配置する構成とした。また、検出用共鳴素子の共鳴状態の変化から記録用共鳴素子へのパルス光の入射タイミングを決定し、同期記録を行う構成とした。近接場光記録では記録用共鳴素子単体で記録可能であるので、記録用共鳴素子へのパルス光の入射タイミングを記録用共鳴素子が微小領域上を通過するタイミングに同期させるだけでよい。このため、記録用検出素子と検出用共鳴素子の相対距離を固定して、検出用共鳴素子の共鳴状態の変化をもとに同期記録を行うことで、パターンド媒体に対して安定かつ高精度に同期記録を行うことができるという効果を有する。
【００２０】
また、本発明は、記録用共鳴素子と検出用共鳴素子の検出信号から共鳴素子間の距離に応じた補正値を演算して出力する構成とした。また、補正値をもとに記録用共鳴素子にパルス光を入射することで、同期記録を行う構成とした。このため、作製時のばらつきなどの不確定要素を補正することができ、安定かつ高精度な同期記録が可能であるという効果を有する。
【００２１】
また、本発明は、検出用共鳴素子の共鳴状態の変化をもとに同期信号を演算する記録方法を採用した。このため、検出信号が共鳴素子周辺の光学定数の変化に敏感に反応し、微小領域からの微小な位置ずれに対して変調度の高い検出信号が得られる。このため、きわめて微小な数ｎｍ〜数十ｎｍサイズの微小領域に対しても精度の高い同期信号が得られ、高精度に同期記録を行うことができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１における光情報記録／再生装置の概略図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるスライダの斜視図、側面図及び上面図である。
【図３】本発明の実施の形態１における金属アンテナの拡大図である。
【図４】本発明の実施の形態１におけるセルの中心からの距離に対する反射光の変化を示すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態２における光情報記録／再生装置の概略図である。
【図６】本発明の実施の形態２におけるスライダの側面図である。
【図７】本発明の実施の形態２におけるセルの中心からの距離に対する検出信号の変化を示すグラフである。
【図８】本発明の実施の形態２における金属アンテナとセルの相互作用の概念を示す概念図である。
【図９】本発明の他の実施の形態における金属アンテナの形状の一例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態３における光情報記録／再生装置の概略図である。
【図１１】本発明の実施の形態３における金属アンテナ周辺の斜視図及び上面図である。
【図１２】本発明の実施の形態３における参照領域上でのトリガ信号の時間変化を示すグラフである。
【図１３】本発明の他の実施の形態における金属アンテナの形状の一例を示す図である。
【図１４】本発明の他の実施の形態におけるパターンド媒体の概略図である。
【図１５】本発明の実施の形態４における情報記録方法のフローチャートである。
【図１６】従来技術による近接場光ヘッドの構成を示す上面図及び側面図である。
【図１７】従来技術によるパターンド媒体の概略図である。
【図１８】従来技術による熱アシスト磁気記録における磁気記録装置の要部概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における光情報記録／再生装置の概略図である。
【００２５】
図１において、情報記録媒体であるディスク１０１は離散化された微小領域が規則的に配置されたパターンド媒体である。各微小領域をセル１０２と呼ぶ。セル１０２はトラック方向に距離Ｐｐの周期で周期的に配列されている。セル１０２は平板上に形成された孤立した微粒子である。セル１０２を構成する材料としては、例えば、Ｇｅ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｂｉ、Ｔｂ、Ｆｅ、Ｃｏなどの化合物からなる相変化材料が考えられる。ディスク１０１は、ディスク１０１を保持して回転させるモータ１０３により回転される。
【００２６】
保持素子であるスライダ１０４は、第１の共鳴素子である金属アンテナ１０５ａと第２の共鳴素子である金属アンテナ１０５ｂを保持する。２つのアンテナは、同一トラック上に、距離が一定になるように固定して配置される。金属アンテナ１０５ａは近接場光によりセル１０２に記録を行う記録用金属アンテナである。金属アンテナ１０５ｂは同期検出を行うための検出用金属アンテナである。共鳴素子である金属アンテナ１０５ａ、ｂは、セル１０２と相互作用し、セル１０２の中心からの距離に応じて、共鳴状態が変化する。スライダ１０４はサスペンション１０６によってディスク１０１に対向して保持されており、ハードディスクドライブに採用されるフライングヘッドと同様の技術を用いてスライダ１０４とディスク１０１の距離が一定になるように保たれている。
【００２７】
図２ａ、ｂ、ｃにスライダ１０４の斜視図、側面図及び上面図を示す。
【００２８】
図２ａ、ｂ、ｃにおいて、半導体レーザ素子１０７ａは記録用金属アンテナ１０５ａに光を照射する第１の光源である。半導体レーザ素子１０７ｂは検出用金属アンテナ１０５ｂに光を照射する第２の光源である。半導体レーザ素子１０７ａ、ｂの偏光方向はディスク１０１の表面に対して垂直な方向である。
【００２９】
金属アンテナ１０５ａ、ｂに光を導く光学素子としての導波路１０８ａ、ｂはＹ字導波路であり、金属アンテナ１０５ａ、ｂから伸びる導波路１０８ａ、ｂはそれぞれＹ字に分岐している。分岐したＹ字導波路１０８ａ、ｂの一端には半導体レーザ素子１０５ａ、ｂがそれぞれ配置されており、もう一方の端には受光素子１０９ａ、ｂがそれぞれ配置されている。半導体レーザ素子１０７ａ、ｂから出射された光は、導波路１０８ａ、ｂによりそれぞれ個別に金属アンテナ１０５ａ、ｂに導かれ、プラズモン共鳴を励起する。
【００３０】
一方、金属アンテナ１０５ａ、ｂからの反射光は導波路１０８ａ、ｂにより導かれ、Ｙ分岐で分岐されたのち、受光素子１０９ａ、ｂによりそれぞれ個別に検出される。受光素子１０９ａは検出した反射光の強度に応じて検出信号ｓｓ１を出力する。受光素子１０９ｂは検出した反射光の強度に応じて検出信号ｓｓ２を出力する。
【００３１】
以上のように、本実施形態１の光情報記録／再生装置において、第２の共鳴素子の共鳴状態の変化を検出して出力する検出素子は受光素子１０９ｂと導波路１０８ｂからなり、第１の共鳴素子の共鳴状態の変化を検出して出力する第２の検出素子は、受光素子１０９ａと導波路１０８ｂからなる。
【００３２】
図３は実施の形態１における金属アンテナ１０５ａ周辺の拡大図である。金属アンテナ１０５ａの形状は三角平板形状である。また、材質は金、銀、銅、チタン、アルミ、クロムなどである。図３において、金属アンテナ１０５ａは三角形のひとつの頂点がセル１０２表面にもっとも近接するように配置されている。金属アンテナ１０５ａとセル１０２を結ぶ方向に偏光された直線偏光の入射光により、プラズモン共鳴が励起されると、三角形の頂点とセル１０２の間に強い近接場光が発生する。非特許文献１（Ｃｏｎｆｉｎｅｄ  ｐｌａｓｍｏｎｓ  ｉｎ  ｎａｎｏｆａｂｒｉｃａｔｅｄ  ｓｉｎｇｌｅ  ｓｉｌｖｅｒ  ｐａｒｔｉｃｌｅ  ｐａｉｒｓ：  ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ｓｔｒｏｎｇ  ｉｎｔｅｒｐａｒｔｉｃｌｅ  ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ，  Ｌ．  Ｇｕｎｎａｒｓｓｏｎ  ｅｔ．  ａｌ．，  Ｊ．  Ｐｈｙｓ．  Ｃｈｅｍ．  Ｂ，  ２００５，  １０９，  １０７９−１０８７）によると、２つの金属粒子間の相互作用は金属粒子間の距離が数十ｎｍ以下であるときに顕著に現れ、数ｎｍでさらに顕著になる。つまり、金属アンテナ１０５ａとセル１０２表面との距離は数十ｎｍ以下であることが好ましく、数ｎｍであることがより好ましい。なお、金属アンテナ１０５ｂについても金属アンテナ１０５ａと同様に配置され、三角形の頂点とセル１０２の間に強い近接場光が発生する。
【００３３】
図４ａは金属アンテナ１０５ａ、ｂのセル中心からの距離に対する反射光強度の変化を示すグラフである。図４ａにおいて距離Ｐｐはセル１０２のトラック方向に対する繰り返し周期である。一般に、プラズモン共鳴の共鳴条件は共鳴素子の周囲の媒質の誘電率に大きく依存する。金属アンテナ１０５ａ、ｂは、半導体レーザ素子１０７ａ、ｂの光の周波数に対してセル１０２上にてプラズモン共鳴条件が満たされるように設計される。このため、金属アンテナからの反射光強度は一例として図４ａのようにセルの中心で最大となり、セルの中心からの距離が繰り返し周期Ｐｐの半分となる位置で最小となる。さらに、金属アンテナ１０５ａ、ｂは、図４ａに示すように、セル１０２の相変化材料が結晶かアモルファスかによって共鳴状態の強弱が変化するように設計されている。このため、情報の再生時には検出信号ｓｓ１もしくはｓｓ２を再生信号として利用できる。すなわち、第１の共鳴素子もしくは第２の共鳴素子の共鳴状態の変化から情報記録媒体に記録されている情報の再生を行うことができる。
【００３４】
図４ｂは受光素子１０９ａからの検出信号ｓｓ１と受光素子１０９ｂからの検出信号ｓｓ２の時間変化を示すグラフである。時間の原点０は金属アンテナ１０５ａがあるセルの中心を通過した時刻としている。図４ｂにおいて時間Ｔｐは金属アンテナが距離Ｐｐを移動するのにかかる時間であり、金属アンテナがあるセルの中心を通過してから隣のセルの中心を通過するまでの時間である。図４ｃは検出信号ｓｓ１、ｓｓ２より生成されたクロック信号ｓｔ１、ｓｔ２の時間変化を示す。検出信号ｓｓ１、ｓｓ２の替わりにクロック信号ｓｔ１、ｓｔ２を用いることで、セルの相状態や検出信号のノイズによらず一定振幅の信号を同期に使用できる。図４ｃでは２つの金属アンテナの距離がセルのトラック方向の繰返し周期Ｐｐよりも長い場合を示している。図４ｃにおいて、検出用金属アンテナ１０５ｂがセル１０２のうちのひとつの中心上を通過する時刻と記録用金属アンテナ１０５ａが同じセルの中心上を通過する時刻のずれをタイミングずれＴｓｅと呼ぶ。またタイミングずれＴｓｅを繰り返し時間Ｔｐで割った余りを正味のタイミングずれｓｅと呼ぶ。
【００３５】
同期記録を行うために、まず金属アンテナ１０５ａと金属アンテナ１０５ｂとの距離に応じた補正値を決定する。本実施形態１では、補正値として正味のタイミングずれｓｅを用いる。図１に戻り回路構成を説明する。第１の駆動回路である駆動回路１１１ａは半導体レーザ素子１０７ａを直流駆動する。第２の駆動回路である駆動回路１１１ｂは半導体レーザ素子１０７ｂを直流駆動する。半導体レーザ素子１０７ａ、ｂから出射された連続光は金属アンテナ１０５ａ、ｂに入射される。金属アンテナ１０５ａ、ｂからの反射光は受光素子１０９ａ、ｂにより検出され、検出信号ｓｓ１及びｓｓ２が演算回路１１２に入力される。演算回路１１２は、同期回路１１３ａ、ｂ，補正回路１１４と遅延回路１１５を含む。同期回路１１３ａは記録用アンテナ１０５ａからの検出信号ｓｓ１をもとに検出信号ｓｓ１に同期したクロック信号ｓｔ１を出力する。同期回路１１３ｂは検出用アンテナ１０５ｂからの検出信号ｓｓ２をもとに検出信号ｓｓ２に同期したクロック信号ｓｔ２を出力する。図４ｃに示すように、クロック信号ｓｔ１、ｓｔ２は２つの金属アンテナ間の距離に応じたタイミングずれＴｓｅを有する。補正回路１１４は２つの同期回路１１３ａ、ｂから出力されるクロック信号ｓｔ１とｓｔ２をもとに正味のタイミングずれｓｅを補正値として演算し、内部メモリに記憶する。また記憶した値を出力する。
【００３６】
続いて補正値を用いて同期記録を行う。駆動回路１１１ｂは半導体レーザ素子１０７ｂを直流駆動し、検出用金属アンテナ１０５ｂに連続光を入射する。遅延回路１１５は検出信号ｓｓ２から生成されたクロック信号ｓｔ２を受け、補正値である正味のタイミングずれｓｅだけ遅延された記録用クロック信号ＳＴを同期信号として出力する。この際、クロック信号ｓｔ２の繰返し時間が変化する場合には、遅延回路１１５は繰返し時間の変化に応じた正味のタイミングずれｓｅを演算して遅延させる。このため、ディスク１０１の内周部分と外周部分における線速の変化により繰り返し時間が変化しても安定した同期記録が行える。記録用クロック信号ＳＴは駆動回路１１１ａに入力される。駆動回路１１１ａは記録用クロック信号ＳＴに応じて、データから生成された変調信号をもとに変調された記録パルスを出力し、半導体レーザ素子１０７ａをパルス駆動する。半導体レーザ素子１０７ａから出射されたパルス光は記録用金属アンテナ１０５ａに入射される。金属アンテナ１０５ａは励起された近接場光によってセル１０２に近接場光記録を行う。かかる構成により、金属アンテナ１０５ａがセル１０２の中心を通過するタイミングで記録パルスが照射される。このため、安定かつ高精度な同期記録を行うことができる。これにより所望のセルに情報を記録する際に隣接するセルに誤って情報を書き込んだり、情報を消去してしまう可能性が低くなり、誤り率の低い光情報記録／再生装置を構成することができる。
【００３７】
以上のように、本実施形態１の光情報記録／再生装置は、第１の共鳴素子の共鳴状態の変化を検出して出力する第２の検出素子（導波路１０８ａと受光素子１０９ａ）と、検出素子と第２の検出素子から出力される信号から、第１の共鳴素子と第２の共鳴素子の距離に応じた補正値を生成する補正回路１１４を備え、同期回路１１３ｂと遅延回路１１５は補正回路が生成した補正値をもとに同期信号を生成する。
【００３８】
本実施の形態１では、金属アンテナ１０５ａ、ｂがディスク１０１に対して垂直に配置された例を示した。金属アンテナ１０５ａ、ｂはディスク１０１に対して垂直な偏光の光でプラズモン共鳴を励起される。このため、金属アンテナ１０５ａ、ｂと相互作用するディスク１０１上の面積が狭く、高い分解能を得ることができる。
【００３９】
また、本実施の形態１では、ハードディスクドライブに採用されるフライングヘッドと同様の技術を用いることで、スライダ１０４とディスク１０１が接触することなくディスク１０１上数ｎｍ〜数十ｎｍの位置を走査できるため、ディスク１０１とスライダ１０４が磨耗を起こさずに精密なギャップ制御を行うことができる。
【００４０】
また、本実施の形態１では、導波路１０８ａ、ｂを用いて半導体レーザ素子１０７ａ、ｂからの光を個別に金属アンテナ１０５ａ、ｂに入射する。また、導波路１０８ａ、ｂと受光素子１０９ａ、ｂを用いて金属アンテナ１０５ａ、ｂからの反射光を個別に検出する。このため、光を分離するための複雑な構成を必要としない。また、集積化されているため、光軸を調整する機構が必要ない。
【００４１】
また、本実施の形態１では、金属アンテナ１０５ａ、ｂが同一トラック上に配置されているため、クロック信号ｓｔ１とｓｔ２の繰返し時間が等しい。このため、クロック信号ｓｔ１とｓｔ２の繰り返し時間の違いを補正する必要がなく、複雑な回路構成を用いなくてよい。
【００４２】
また、本実施の形態１では、金属アンテナ１０５ｂの検出信号を再生信号として用いることで、複雑な構成を用いずに情報の再生を行うことができる。
【００４３】
また、本実施の形態１では、セル１０２が平面状に形成された孤立微粒子である構成を用いた。このため、微細構造物上に一様に記録層を形成した場合に比べて、高ＳＮ比の検出信号が得られる。
【００４４】
また、本実施の形態１では、補正値として正味のタイミングずれｓｅを用いる構成とした。この構成では、ひとつのクロック信号ｓｔ２とその後に続くクロック信号ｓｔ１との時間差を検出すればよいため、回路系が簡素化できる。
【００４５】
なお、本実施の形態１では、導波路としてＹ字導波路を用いたが、２つの金属アンテナからの反射光を分離できる構成であれば、導波路の構成は特に限定されない。
【００４６】
また、本実施の形態１では、導波路と受光素子を用いて２つの金属アンテナからの反射光を個別に検出したが、金属アンテナ先端に発生する近接場光を検出できる範囲に受光素子を配置して、近接場光強度の変化を個別に直接検出する構成であってもよい。
【００４７】
また、本実施の形態１では、半導体レーザ素子と金属アンテナ及び受光素子をスライダの端面に配置する構成としたが、スライダ内部にこれらの素子を配置したり、ワンチップにこれらの素子を集積化して作製したりしてもよい。
【００４８】
また、本実施の形態１では、パターンド媒体の構成として、基板上に孤立した相変化微粒子を形成した構造を用いたが、図１７ａ、ｂに示した特許文献２及び特許文献３に記載されているような構成であってもよい。
【００４９】
また、本実施の形態１では、セルの間を空気としたが、例えばセルの保護のために誘電体や樹脂などでセルの間が充填されていたり、セルが埋め込まれていたりする構成であってもよい。
【００５０】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２における光情報記録／再生装置について説明する。
【００５１】
図５は本発明の実施の形態２における光情報記録／再生装置の概略図である。図５において、図１および図２と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００５２】
図５において、離散化されたセル１０２が規則的に配置されたディスク１０１はモータにより回転させられる。
【００５３】
保持素子であるスライダ２０１は、第１の共鳴素子である金属アンテナ２０２ａと第２の共鳴素子である金属アンテナ２０２ｂを保持する。金属アンテナ２０２ａは近接場光記録を行うために用いる記録用金属アンテナであり、金属アンテナ２０２ｂは同期検出を行うために用いる検出用金属アンテナである。２つのアンテナは同一トラック上に、距離が一定になるように固定して配置される。スライダ２０１はサスペンション１０６によってディスク１０１に対向して保持されており、ハードディスクドライブに採用されるフライングヘッドと同様の技術を用いてスライダ２０１とディスク１０１の距離が一定になるように保たれている。
【００５４】
半導体レーザ素子２０３ａは第１の光源である。半導体レーザ素子２０３ｂは第２の光源である。半導体レーザ素子２０３ａ、ｂは出力波長が異なる。本実施例では例えば半導体レーザ２０３ａ、ｂは順に７８０ｎｍ、６３０ｎｍの波長の光を出射し、その偏光はディスクに垂直な方向の直線偏光とする。半導体レーザ素子２０３ａ、ｂから出射された光は、レンズ２０４によりコリメートされ、ハーフミラー２０５によって反射される。その後、反射された光はレンズ２０６により集光されてスライダ２０１の端面に配置されている金属アンテナ２０２ａ、ｂに入射される。この際、収束光のスポット内部に金属アンテナ２０２ａ、ｂが入るようにスポットサイズが調節される。
【００５５】
本実施形態２においては、レンズ２０４、ハーフミラー２０５、レンズ２０６などが、第１の共鳴素子と第２の共鳴素子に光源からの光を導く光学素子として機能する。
【００５６】
図６にスライダ２０１の側面図を示す。
【００５７】
図６において、金属アンテナ２０２ａ、ｂは例えば金、銀、銅、チタン、アルミ、クロムなどで構成された三角平板である。２つの金属アンテナは三角形のひとつの頂点がセル１０２表面に最も接近するように、ディスク１０１表面に垂直に配置されている。金属アンテナ２０２ａ、ｂとセル１０２表面との距離は、実施の形態１と同様に数十ｎｍ以下であることが好ましく、数ｎｍであることがより好ましい。ディスク１０１表面に垂直な偏光の光が入射すると、プラズモン共鳴が励起され、三角形の頂点とセル１０２の間に強い近接場光を発生する。金属アンテナ２０２ａは半導体レーザ素子２０３ａの波長が７８０ｎｍの光により、セル１０２上で最大のプラズモン共鳴が励起されるように設計されている。金属アンテナ２０２ｂは半導体レーザ素子２０３ｂの波長が６３０ｎｍの光により、セル１０２上で最大のプラズモン共鳴が励起されるように設計されている。このため、２つの金属アンテナは形状または材質が異なる。共鳴素子である金属アンテナ２０２ａ、ｂは、情報記録媒体１０１と相互作用しセル１０２中心からの距離に応じて、その共鳴状態が変化する。すなわち、金属アンテナ２０２ａは情報記録媒体と相互作用し微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化し、かつ近接場光により微小領域に記録を行う第１の共鳴素子であり、金属アンテナ２０２ｂは情報記録媒体と相互作用し微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化する第２の共鳴素子である。さらに、金属アンテナ２０２ａ、ｂは波長の異なる２つの光源のそれぞれの光の周波数を共鳴周波数とする形状または材質の異なる共鳴素子でもある。
【００５８】
金属アンテナ２０２ａ、ｂから放射された散乱光はレンズ２０６によってコリメートされ、ハーフミラー２０５を透過後、遮光板２０７を透過する。遮光板２０７は中央部分が遮光されており、反射された入射光を含む中央部分の光を遮光することで、周辺部分を形成している散乱光のみを透過する。偏光プリズム２０８はディスク１０１に垂直な偏光の光を反射し、トラック方向の偏光の光を透過する。遮光板２０７を透過後、散乱光は偏光プリズム２０８によってトラック方向の偏光の光とディスクに垂直な偏光の光に分離される。
【００５９】
ディスクに垂直な偏光の光は偏光プリズム２０８によって反射されたのち、半導体レーザ素子２０３ｂの波長６３０ｎｍの光のみを透過する波長フィルタ２０９を透過し、レンズ２１０で集光されて、受光素子２１１によって検出される。セル１０２の相変化材料が結晶かアモルファスかによって共鳴状態の強弱が変化するように金属アンテナ２０２ｂを設計すると、受光素子２１１の検出信号を再生信号として利用できる。
【００６０】
一方、トラック方向の偏光の光は偏光プリズム２０８を透過後、回折格子２１２により波長ごとに異なる角度に回折され、レンズ２１３によって対応する受光素子１０９ａ、ｂに集光されて検出される。
【００６１】
図７ａは金属アンテナ２０２ａ、ｂのセル中心からの距離に対する検出信号強度の変化を示すグラフである。図７ａにおいて距離Ｐｐはセル１０２のトラック方向に対する繰り返し周期である。図７ｂは受光素子１０９ａからの検出信号ｓｓ１と受光素子１０９ｂからの検出信号ｓｓ２の時間変化を示すグラフである。時間の原点０は金属アンテナ２０２ｂがあるセルの中心を通過した時刻としている。図７ｂにおいて時間Ｔｐは金属アンテナが距離Ｐｐを移動するのにかかる時間であり、金属アンテナがあるセルの中心を通過してから隣のセルの中心を通過するまでの時間である。検出信号ｓｓ１とｓｓ２は記録用金属アンテナ２０２ａと検出用金属アンテナ２０２ｂの距離に応じて位相ずれｐｅを有する。
【００６２】
図８に検出信号ｓｓ１およびｓｓ２の検出方法の概念を示す。図８ａはセル１０２上に金属アンテナ２０２ａがある場合の双極子放射の概念図である。プラズモン共鳴により金属アンテナ２０２ａ内部に励起された双極子に引かれて、セル１０２表面に分極が生じ、金属アンテナ２０２ａ頂点とセル１０２表面の間に強い双極子が励起される。励起された双極子が双極子放射を起こすことで散乱光が生成される。このときセル１０２上に金属アンテナ２０２ａの頂点があるため、生じる双極子はディスク１０１に垂直な方向であり、放射される散乱光もディスク１０１に垂直な方向の偏光の光となる。
【００６３】
一方、図８ｂはセル１０２上からずれた位置に金属アンテナ２０２ａがある場合の双極子放射の概念図である。プラズモン共鳴により金属アンテナ２０２ａ内部に励起された双極子によって、セル１０２表面に分極が誘起され、金属アンテナ２０２ａ頂点とセル１０２表面の間に強い双極子が励起される。励起された双極子が双極子放射を起こすことで散乱光が生成される。このときセル１０２上からずれた位置に金属アンテナ２０２ａの頂点があるため、金属アンテナ２０２ａとセル１０２の間に生じる双極子はディスク１０１に垂直な方向からトラック方向に傾く。このため、放射される散乱光はディスク１０１に垂直な方向の偏光の光とトラック方向の偏光の光を含む。偏光プリズムを用いてトラック方向の偏光の光のみを検出することで、図７ａのようにセル中心で信号値が小さく、セル間で信号値が大きくなるように、セル中心からの距離に応じて変化する検出信号ｓｓ１が得られる。なお、金属アンテナ２０２ｂに関しても同様に検出信号ｓｓ２を検出することができる。また、情報記録媒体として図１７ｂに示すような特許文献３に記載されているセル表面に金属膜がある構成を用いることで、金属アンテナ２０２ａとセルとの間の双極子が増強され、変調度の高い検出信号を得ることができる。
【００６４】
以上のように、本実施形態２においては、２つの共鳴素子に光を入射する光源が、波長の異なる光源（半導体レーザ素子２０３ａ、ｂ）である。また、２つの共鳴素子が、それぞれの光の周波数を共鳴周波数とする形状または材質の異なる共鳴素子（金属アンテナ２０２ａ、ｂ）からなる。このとき、２つの共鳴素子の各々の共鳴状態の変化を個別に検出して出力する検出素子が、受光素子１０９ａ、ｂと、共鳴素子からの波長の異なる光を分離し、かつ偏光方向が情報記録媒体の表面に平行な方向の光を分離して対応する受光素子に導く第３の光学素子（回折格子２１２と偏光プリズム２０８）である。
【００６５】
図５に戻り、本実施の形態の回路系について説明する。同期記録を行うために、まず記録用金属アンテナ２０２ａと検出用金属アンテナ２０２ｂの距離に応じた補正値を決定する。本実施形態２では、補正値として位相ずれｐｅを用いる。駆動回路１１１ａは、半導体レーザ素子２０３ａを直流駆動する。駆動回路１１１ｂは、半導体レーザ素子２０３ｂを直流駆動する。半導体レーザ素子２０３ａ、ｂは金属アンテナ２０２ａ、ｂに波長の異なる連続光を入射する。受光素子１０９ａ、ｂは金属アンテナ２０２ａ、ｂの共鳴状態の変化を検出して、検出信号ｓｓ１及びｓｓ２を出力し、演算回路２２０に入力する。演算回路２２０は補正回路２２１と遅延回路２２２と同期回路２２３を含む。補正回路２２１は検出信号ｓｓ１とｓｓ２の位相ずれｐｅを演算し、補正値として内部メモリに記憶する。また記憶した値を、補正値として出力する。
【００６６】
続いて補正値である位相ずれｐｅを用いて同期記録を行う。駆動回路１１１ｂは半導体レーザ素子２０３ｂを直流駆動し、検出用金属アンテナ２０２ｂに連続光を入射する。受光素子１０９ｂにより出力された検出信号ｓｓ２は演算回路２２０内の遅延回路２２２に入力される。遅延回路２２２は、位相ずれｐｅだけ検出信号ｓｓ２の位相を遅延させて補正された検出信号ｓｓ３を出力する。この際、線速の変化により検出信号ｓｓ２の繰返し時間が変化しても、検出信号ｓｓ１と検出信号ｓｓ２の位相ずれ量ｐｅは変化しない。このため、ディスク１０１の内周部分と外周部分における線速の変化により繰り返し時間が変化しても安定した同期記録が行える。同期回路２２３は遅延回路２２２から出力されたｓｓ３をもとに記録用クロック信号ＳＴを生成し、同期信号として出力する。記録用クロック信号ＳＴは駆動回路１１１ａに入力される。駆動回路１１１ａは記録用クロック信号ＳＴに応じて、データから生成された変調信号をもとに変調された記録パルスを出力し、半導体レーザ素子２０３ａをパルス駆動する。半導体レーザ素子２０３ａから出射されたパルス光は記録用金属アンテナ２０２ａに入射される。金属アンテナ２０２ａは励起された近接場光によってセル１０２に近接場光記録を行う。かかる構成により、金属アンテナ２０２ａがセル１０２の中心を通過するタイミングで記録パルスが照射される。このため、安定かつ高精度な同期記録を行うことができる。これにより所望のセルに情報を記録する際に隣接するセルに誤って情報を書き込んだり、情報を消去してしまう可能性が低くなり、誤り率の低い光情報記録／再生装置を構成することができる。
【００６７】
以上のように、本実施形態２の光情報記録／再生装置は、第１の共鳴素子の共鳴状態の変化を検出して出力する第２の検出素子（回折格子２１２と偏光プリズム２０８と受光素子１０９ａ）と、検出素子と第２の検出素子から出力される信号から、第１の共鳴素子と第２の共鳴素子の距離に応じた補正値を生成する補正回路２２１を備え、同期回路２２３は補正回路が生成した補正値をもとに同期信号を生成する。
【００６８】
本実施の形態２では、金属アンテナ２０２ａ、ｂがディスク１０１に対して垂直に配置された例を示した。金属アンテナ２０２ａ、ｂはディスク１０１に対して垂直な偏光の光でプラズモン共鳴を励起される。このため、金属アンテナ２０２ａ、ｂと相互作用するディスク１０１上の面積が狭く、高い分解能を得ることができる。
【００６９】
また、本実施の形態２では、ハードディスクドライブに採用されるフライングヘッドと同様の技術を用いることで、スライダ２０１とディスク１０１が接触することなくディスク１０１上数ｎｍ〜数十ｎｍの位置を走査できるため、ディスク１０１とスライダ２０１が磨耗を起こさずに精密なギャップ制御を行うことができる。
【００７０】
また、本実施の形態２では、波長の違いを利用して金属アンテナ２０２ａ、ｂの個々の共鳴状態を検出する。このため、光源、検出素子、導波路、共鳴素子を微小領域に集積化する必要がなく、デバイスの作製が容易である。
【００７１】
さらに、本実施の形態２では、偏光方向の変化を利用して金属アンテナ２０２ａ、ｂの個々の共鳴状態を検出するため、散乱光の強度変化を検出する場合に比べて変調度の高い検出信号を得ることができる。
【００７２】
また、本実施の形態２では、金属アンテナ２０２ａ、ｂが同一トラック上に配置されているため、検出信号ｓｓ１とｓｓ２の繰返し周期が等しい。このため、検出信号ｓｓ１とｓｓ２の繰り返し時間の違いを補正する必要がなく、複雑な回路構成を用いなくてよい。
【００７３】
また、本実施の形態２では、金属アンテナ２０２ｂの検出信号のうち、ディスクに垂直な方向の光強度の検出信号を再生信号として用いることで、複雑な構成を用いずに情報の再生を行うことができる。
【００７４】
なお、本実施の形態２では、金属アンテナをディスクに垂直に配置する構成としたが、共鳴素子をディスクに垂直な方向から傾けて配置する構成にしてもよい。
【００７５】
なお、実施の形態１及び２では、情報記録媒体としてディスクを用いたが、スライダがディスク全域を移動する構成であればよく、情報記録媒体の形状は円形に限定されない。
【００７６】
また、実施の形態１及び２では、金属アンテナの形状として三角平板を用いたが、その形状は上記の例に特に限定されず、例えば三角平板以外にも図９ａ、ｂ、ｃに示すような形状も考えられ、セル上でプラズモン共鳴し、セルからの距離に応じて効率よくプラズモン共鳴状態が変化するものであれば、特に限定されるものではない。図９ａのような四角平板を用いれば、上下対象であるため三角平板と比較して解析が容易であり、面積が三角形に比べて大きくできる。また、図９ｂのような円板であればパターンの作製が三角平板に比べて容易である。また、図９ｃのようなプローブ型の金属アンテナを用いればより効率的にプローブ先端に近接場光を発生させることができる。
【００７７】
また、実施の形態１及び２では、２つの金属アンテナを同一トラック上に配置する構成としたが、異なるトラック上に配置された場合でも、繰返し時間の差を演算して補正する構成を設ければよく、同一トラック上に配置する構成に限定されるものではない。
【００７８】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３における光情報記録／再生装置について説明する。
【００７９】
図１０は本発明の実施の形態３における光情報記録／再生装置の概略図である。図１０において、図１、図２図５、図６と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００８０】
図１０において、３０１は離散化されたセル１０２が規則的に配置された情報記録媒体としてのディスクであり、セル１０２の間は誘電体もしくは樹脂などで充填されている。ディスク３０１は図１２ａに示すようなセル１０２を特定のパターンで配列した参照領域を有する。参照領域のパターンは、例えばセル１０２の有無を用いて構成されたり、セル１０２の相状態で構成されたりする。ディスク３０１はモータに固定されて保持されている。
【００８１】
半導体レーザ素子２０３ａ、ｂ及び半導体レーザ素子３１３は出力波長の異なる光源である。本実施例では半導体レーザ素子２０３ａ、ｂ、３１３は順に７８０ｎｍ、６３０ｎｍ、４００ｎｍの波長の光を出射する。半導体レーザ素子２０３ａ、ｂの偏光方向は、第１の共鳴素子である金属アンテナ３０２ａと第２の共鳴素子である金属アンテナ３０２ｂの共鳴方向と一致する。半導体レーザ素子３１３の偏光は直線偏光である。半導体レーザ素子２０３ａは情報の記録に用いられる。半導体レーザ素子２０３ｂは同期検出に用いられる。半導体レーザ素子３１３はギャップ検出に用いられる。
【００８２】
図１１は実施の形態３における金属アンテナ３０２ａ、ｂ周辺の斜視図及び上面図である。金属アンテナ３０２ａと金属アンテナ３０２ｂの形状は三角平板形状である。また、材質は金、銀、銅、チタン、アルミ、クロムなどである。金属アンテナ３０２ａは記録に用いる記録用金属アンテナである。金属アンテナ３０２ｂは同期検出に用いる検出用金属アンテナである。金属アンテナ３０２ａは半導体レーザ素子２０３ａの出射光によってプラズモン共鳴が励起されるように設計されている。金属アンテナ３０２ｂは半導体レーザ素子２０３ｂの出射光によってプラズモン共鳴が励起されるように設計されている。さらに、２つの金属アンテナは三角形の頂点がセル上にある時に最大のプラズモン共鳴が得られるように設計されている。このため２つの金属アンテナは形状または材質が異なる。２つの金属アンテナは共鳴方向がトラックに垂直な方向となるようにディスク３０１表面に平行に配置される。２つの金属アンテナは図１１ｂに示すように、金属アンテナの頂点が同一トラック上になるように固定されて配置される。このとき、検出用金属アンテナ３０２ｂは記録用金属アンテナ３０２ａに対してトラック方向に先行するように配置される。トラックに垂直な方向の偏光の光が入射することにより、プラズモン共鳴が励起され、三角形の頂点とセル１０２の間に強い近接場光が発生する。共鳴素子である金属アンテナ３０２ａ、ｂは情報記録媒体３０１と相互作用し、セル１０２中心からの距離に応じて共鳴状態が変化する。すなわち、金属アンテナ３０２ａは情報記録媒体と相互作用し微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化し、かつ近接場光により微小領域に記録を行う第１の共鳴素子であり、金属アンテナ３０２ｂは情報記録媒体と相互作用し微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化する第２の共鳴素子である。さらに、金属アンテナ３０２ａ、ｂは波長の異なる２つの光源（半導体レーザ素子２０３ａ、ｂ）のそれぞれの光の周波数を共鳴周波数とする形状または材質の異なる共鳴素子でもある。
【００８３】
また、図１０において、受光素子１０９ａ、ｂは金属アンテナ３０２ａ、ｂの各々の共鳴状態の変化を個別に検出して出力する検出素子として機能し、それぞれ金属アンテナ３０２ａ、ｂからの散乱光を個別に検出する。受光素子３１４は金属アンテナ３０２ａ、ｂとディスク３０１の距離を検出する検出素子として機能する。保持素子であるソリッドイマージョンレンズ３１０は、底面に形成された金属アンテナ３０２ａ、ｂを同一トラック上に、距離を一定に固定して配置する。レンズホルダ３１１はソリッドイマージョンレンズ３１０とレンズ３０５の位置を相対的に固定して保持する。アクチュエータ３１２はギャップ信号ＧＳをもとにレンズホルダ３１１をディスク３０１表面に垂直な方向に駆動する。
【００８４】
本実施の形態３における光情報記録／再生装置の動作について、まず、ギャップ検出方法について説明する。
【００８５】
半導体レーザ素子３１３から出射された光はレンズ３０３によりコリメートされる。その後、ハーフミラー３０６を透過後、４分の１波長板３０８により円偏光に変換される。さらに、ダイクロイックミラー３０７により反射されたのち、レンズ３０５とソリッドイマージョンレンズ３１０により集光される。ディスク３０１とソリッドイマージョンレンズ３１０の距離が遠い場合、ＮＡの高い成分の光はソリッドイマージョンレンズ３１０の底面で全反射される。全反射された光はレンズ３０５を透過後、波長が５００ｎｍ以下の光を反射するダイクロイックミラー３０７で反射され、再び４分の１波長板３０８を透過する。全反射された光は全反射前に比べて反射面に垂直な偏光の光と反射面に並行な偏光の光の位相がずれる。このため、再び４分の１波長板を透過後も半導体レーザ素子３１３の出射光と同じ偏光の光を含む。その後、ハーフミラー３０６で反射され、偏光子３０９によって半導体レーザ素子３１３の出射光と同じ偏光の光だけが透過される。透過された光はレンズ３０４により集光されて、受光素子３１４により検出される。
【００８６】
一方で、全反射ではない反射により反射されて戻ってくる低ＮＡ成分の光は、反射面に垂直な偏光の光と反射面に平行な偏光の光の位相差が変化しない。このため、４分の１波長板３０８を２度透過することで偏光方向が半導体レーザ素子３１３の偏光方向に対して９０度傾いた方向になり、偏光子３０９により遮光される。
【００８７】
ソリッドイマージョンレンズ３１０とディスク３０１の距離が波長の半分程度まで近づくと、ソリッドイマージョンレンズ３１０底面に発生する近接場光とディスク３０１が相互作用する。このとき、高ＮＡ成分の光がソリッドイマージョンレンズ３１０の底面で全反射されずにディスク３０１内に結合する。このため、ソリッドイマージョンレンズ３１０底面における全反射光の強度は、ソリッドイマージョンレンズ３１０とディスク３０１の距離が近づくにつれ弱くなる。前述した構成により、ソリッドイマージョンレンズ３１０底面で全反射される光の強度を検出してギャップ信号ＧＳを生成し、アクチュエータ３１２に入力することでギャップ制御を行う。
【００８８】
続いて、同期検出および情報記録方法について説明する。
【００８９】
半導体レーザ素子２０３ａ、ｂから出射された光はレンズ２０４によりコリメートされ、ハーフミラー２０５で反射された後にレンズ３０５とソリッドイマージョンレンズ３１０により集光され、ソリッドイマージョンレンズ３１０底面に形成された金属アンテナ３０２ａ、ｂに入射される。
【００９０】
本実施形態３においては、レンズ２０４、ハーフミラー２０５、レンズ３０５などが、第１の共鳴素子（金属アンテナ３０２ａ）と第２の共鳴素子（金属アンテナ３０２ｂ）に、光源からの光を導く光学素子として機能する。
【００９１】
入射された光は対応する金属アンテナ３０２ａ、ｂにプラズモン共鳴を励起する。励起されたプラズモン共鳴はそれぞれ対応する波長の散乱光を発生する。散乱光はソリッドイマージョンレンズ３１０とレンズ３０５によってコリメートされ、ハーフミラー２０５を透過後、遮光板２０７を透過する。遮光板２０７は中央部分が遮光されており、反射された入射光を含む中央部分の光を遮光することで、周辺部分を形成している散乱光のみを透過する。遮光板２０７を透過後、散乱光は回折格子２１２により、波長ごとに異なる角度に回折され、レンズ２１３で対応する受光素子１０９ａ、ｂに個別に集光される。受光素子１０９ａ、ｂは入射された散乱光を検出して、それぞれ検出信号ｓｓ１とｓｓ２を出力する。
【００９２】
以上のように、本実施形態３においては、光源が、波長の異なる光源（半導体レーザ素子２０３ａ、ｂ）である。また、第１の共鳴素子（金属アンテナ３０２ａ）及び第２の共鳴素子（金属アンテナ３０２ｂ）が、それぞれの光の周波数を共鳴周波数とする形状または材質の異なる共鳴素子からなる。このとき、２つの共鳴素子の各々の共鳴状態の変化を個別に検出して出力する検出素子が、受光素子１０９ａ、ｂと、２つの共鳴素子からの波長の異なる光を分離して対応する受光素子に導く第２の光学素子（回折格子２１２）である。
【００９３】
前述したように、金属アンテナ３０２ａ、ｂはそれぞれ半導体レーザ素子２０３ａ、ｂの出射光に対して三角形の頂点がセル上にある時に最大のプラズモン共鳴が得られるように設計されている。このため、散乱光強度は三角形の頂点がセルの中心上にあるときに最大となり、三角形の頂点とセルの中心距離が繰り返し周期の半分となる位置で最小となる。つまり、金属アンテナ３０２ａ、ｂからの散乱光強度は実施の形態１における反射光強度と同様にセルの中心からの距離に応じて図４ａのように変化する。また、検出信号ｓｓ１及びｓｓ２の時間変化も実施の形態１と同様に図４ｂのような変化を示す。セル１０２の相変化材料が結晶かアモルファスかによって共鳴状態の強弱が変化するように金属アンテナ３０２ｂを設計すると、情報の再生時に検出信号ｓｓ２を再生信号として利用できる。
【００９４】
図１０に戻り、本実施の形態の回路系について説明する。同期記録を行うために、まず、金属アンテナ３０２ａ、ｂの距離に応じた補正値を決定する。本実施形態３では、補正値として、金属アンテナ３０２ｂがセル１０２の内のひとつの中心上を通過する時刻と金属アンテナ３０２ａが同じセルの中心上を通過する時刻の差であるタイミングずれＴｓｅを用いる。第１の駆動回路である駆動回路１１１ａは半導体レーザ素子２０３ａを直流駆動する。第２の駆動回路である駆動回路１１１ｂは半導体レーザ素子２０３ｂを直流駆動する。半導体レーザ素子２０３ａ、ｂは、金属アンテナ３０２ａ、ｂに連続光を入射する。受光素子１０９ａ、ｂは金属アンテナ３０２ａ、ｂの共鳴状態に応じて検出信号ｓｓ１、ｓｓ２を演算回路３２０に入力する。演算回路３２０は、同期回路３２１ａ、ｂと補正回路３２２と遅延回路１１５を含む。同期回路３２１ａは記録用アンテナ３０２ａの検出信号ｓｓ１を二値化してトリガ信号ｔｒ１を出力する。同期回路３２１ｂは記録用アンテナ３０２ｂの検出信号ｓｓ２を二値化してトリガ信号ｔｒ２を出力する。金属アンテナ３０２ａ、ｂはタイミングずれＴｓｅを決定するために、ディスク３０１に作製された図１２ａに示すような参照領域上を走査する。図１２ｂは参照領域上を走査したときのトリガ信号ｔｒ１、ｔｒ２の時間変化を示している。図１２ｂに示すように、ｔｒ１とｔｒ２はタイミングずれＴｓｅを有する。補正回路３２２は参照領域上を走査したときの２つのトリガ信号ｔｒ１、ｔｒ２の時間変化からタイミングずれＴｓｅを補正値として演算し、補正値を内部メモリに記憶する。また補正値として、出力する。
【００９５】
続いて補正値を用いて同期記録を行う。駆動回路１１１ｂは半導体レーザ素子２０３ｂを直流駆動し、検出用金属アンテナ３０２ｂに連続光を入射する。遅延回路１１５は検出信号ｓｓ２から生成されたトリガ信号ｔｒ２を受け、補正値であるタイミングずれＴｓｅだけ遅延された記録用トリガ信号ＴＲを同期信号として出力する。この際、トリガ信号ｔｒ２の繰返し時間が変化する場合には、遅延回路１１５は繰返し時間の変化に応じたタイミングずれＴｓｅを演算して遅延させる。このため、ディスク３０１の内周部分と外周部分における線速の変化により繰り返し時間が変化しても安定した同期記録が行える。
【００９６】
記録用トリガ信号ＴＲは駆動回路１１１ａに入力される。駆動回路１１１ａは記録用トリガ信号ＴＲに応じて、回路内部でクロック信号を生成し、データから生成された変調信号をもとに変調された記録パルスをクロック信号に同期して出力し、半導体レーザ素子２０３ａをパルス駆動する。半導体レーザ素子２０３ａから出射されたパルス光は記録用金属アンテナ３０２ａに入射される。金属アンテナ３０２ａは励起された近接場光によってセル１０２に近接場光記録を行う。かかる構成により、金属アンテナ３０２ａがセル１０２の中心を通過するタイミングで記録パルスが照射される。このため、安定かつ高精度な同期記録を行うことができる。これにより所望のセルに情報を記録する際に隣接するセルに誤って情報を書き込んだり、情報を消去してしまう可能性が低くなり、誤り率の低い光情報記録／再生装置を構成することができる。
【００９７】
以上のように、本実施の形態３では、波長の違いを利用して金属アンテナ３０２ａ、ｂの個々の共鳴状態を検出する。このため、光源、検出素子、導波路、共鳴素子を微小領域に集積化する必要がなく、デバイスの作製が容易である。
【００９８】
また、本実施の形態３では、金属アンテナ３０２ａ、ｂはディスク３０１表面に対して平行になるように配置され、ディスク３０１表面に平行な偏光方向を持つ入射光でプラズモン共鳴が励起される。このため、金属アンテナ３０２ａ、ｂをディスクに対して垂直に保持する必要がなく、作製が容易である。
【００９９】
さらに、本実施の形態３では、反射光の強度の変化を検出してギャップ制御を行う。このため、従来の光ピックアップに用いられていた技術の応用が容易であると同時に、リムーバブルな情報記録媒体への応用が可能である。
【０１００】
また、本実施の形態３では、金属アンテナ３０２ａ、ｂが同一トラック上に配置されているため、異なるトラック上に配置する場合と比較して、タイミングずれＴｓｅが短い。このため、タイミングずれＴｓｅの誤差を抑制することができ、高精度な同期記録を行うことができる。
【０１０１】
また、本実施の形態３では、検出用金属アンテナ３０２ｂを記録用金属アンテナ３０２ａに対してトラック方向に先行するように配置する構成とした。さらに、参照領域を利用することで補正値として同期タイミングずれＴｓｅを決定した。このため、ディスクの作製誤差などによりセルの間隔にばらつきが生じたり、セルに抜けがあったりする場合であっても、セルに対して安定して同期記録を行える。
【０１０２】
なお、本実施の形態３では、金属アンテナの形状として三角平板を用いたが、その形状は上記の例に特に限定されず、例えば三角平板以外にも図１３ａ乃至ｃに示すような形状も考えられ、セル上でプラズモン共鳴し、セル中心からの距離に応じて効率よくプラズモン共鳴状態が変化するものであれば、特に限定されるものではない。図１３ａのような扇板では三角平板に比べて底辺部分での寄生光の影響が緩和される。また、図１３ｂのようなボウタイ型では、金属アンテナの頂点が向かい合っている部分において、三角平板と比べて効率よく近接場光を発生させることができる。また、図１３ｃのようなナノビーク構造を用いれば、三次元的に近接場光を集光することができ、効率よく近接場光を発生させることができる。
【０１０３】
また、本実施の形態３では、金属アンテナの共鳴状態を散乱光の波長の違いを用いて分離する構成としたが、記録用金属アンテナと検出用金属アンテナの向きが互いに直交するように配置し、記録用金属アンテナと検出用金属アンテナの散乱光を偏光方向の違いを用いて分離する構成としても良い。このような構成を用いれば、偏光子を用いて簡単に信号を分離できるため、構成が簡単になる。
【０１０４】
また、本実施の形態３では、金属アンテナの共鳴方向がトラックに垂直な方向となるように配置する構成としたが、金属アンテナの共鳴方向がトラック方向となるように配置してもよい。
【０１０５】
また、本実施の形態３では、情報記録媒体としてディスクを用いたが、金属アンテナがディスク全域を移動する構成であればよく、情報記録媒体の形状は円形に限定されない。
【０１０６】
なお、本実施の形態１、２及び３において、セルの配列は図１４ｂに示すようなセルが蜂の巣状に配列されているパターンド媒体を用いてもよい。蜂の巣状にセルを配置することで、隣接セルとの距離を一定にしたまま、記録密度を高くすることができる。また、図１４ａに示すように、パターンド媒体をいくつかのブロックに分割して蜂の巣状にセルを配置して直線状のトラックとすることで、１つの領域内では全てのトラックでトラック方向の繰返し間隔が等しくすることができる。このとき、各ブロック間には緩衝領域を設ける。緩衝領域はアドレスなどの情報を有しているとともに、各ブロックの端での不一致を緩衝する効果もある。このようなパターンド媒体では、記録用金属アンテナと検出用金属アンテナが別のトラックに配置されている場合でも、繰り返し時間を補正することなく検出用金属アンテナの検出信号を基に同期記録を行うことができる。さらに、２つのアンテナが異なるトラックに配置されたことに起因する正味の同期タイミングずれｓｅは０もしくはＴｐ／２に限られるため、クロック信号の補正を簡便に行うことができる。図１４ａに示したように、半径方向のゾーンにより周内のブロックの個数を変えてもよい。
【０１０７】
なお、実施の形態１から３ではセルの形を円形としたがこれに限るものではない。矩形や六角形をしていてもよい。矩形や六角形の場合、同じ間隔でもセルの面積を大きくすることができ、安定な情報の記録や再生ができる。
【０１０８】
また、実施の形態１から３では補正間隔は一定としたが、ディスクの回転数、内周と外周でセル間隔が異なるディスク、アンテナ間の距離の温度による変化等に対応するため、回転数の変化を検知した場合や、ヘッドのディスクに対する半径位置、温度センサーの値に応じて、タイミングの補正値を決めなおしてもよい。
【０１０９】
また、センサーの値以外にも、経時的変化を補正するため、記録開始後、一定の時間間隔毎にタイミングの補正値を決めなおしてもよい。
【０１１０】
また、補正値はディスク毎のセル間隔誤差によっても変化する可能性があり、ディスクローディング時後、記録を始める前に補正値を決めてもよい。
【０１１１】
また、実施の形態１から３では記録用アンテナと検出用アンテナは各１個で対を成す構成をしめしたが、検出用アンテナが複数あり、それらのタイミング信号から演算により記録タイミングを決めてもよい。この場合ノイズによりある検出アンテナからのタイミング信号に誤差が生じても、その影響を小さくできる。複数の検出用アンテナはトラッキング用の検出アンテナやギャップ検出用のアンテナを兼ねていてもよい。
【０１１２】
以上、実施の形態１、実施の形態２、および、実施の形態３において説明した光情報記録／再生装置の主な構成を下記に示す。
【０１１３】
実施の形態１、実施の形態２、および、実施の形態３において説明した光情報記録／再生装置は、離散化された微小領域が規則的に配置された情報記録媒体に情報の記録／再生を行う光情報記録／再生装置において、前記情報記録媒体と相互作用し前記微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化し、かつ近接場光により前記微小領域に記録を行う第１の共鳴素子と、前記情報記録媒体と相互作用し前記微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化する第２の共鳴素子と、前記第１の共鳴素子と前記第２の共鳴素子との間の距離を一定に固定して配置する保持素子と、前記第１の共鳴素子に光を照射する第１の光源と、前記第２の共鳴素子に光を照射する第２の光源と、前記第１の光源をパルス駆動する第１の駆動回路と、前記第２の光源を駆動する第２の駆動回路と、前記第１の共鳴素子及び前記第２の共鳴素子に前記第１の光源と前記第２の光源からの光を導く光学素子と、前記第２の共鳴素子の共鳴状態の変化を検出して出力する検出素子と、前記第２の共鳴素子の共鳴状態の変化をもとに同期信号を生成する同期回路と、を備え、前記第１の駆動回路は前記同期回路からの前記同期信号を受けて前記第１の共鳴素子へのパルス光の入射タイミングを決定することを特徴とする。
【０１１４】
以上のように、光情報記録／再生装置は、情報記録媒体と相互作用し微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化し、かつ近接場光により微小領域に記録を行う第１の共鳴素子（記録用共鳴素子）と、情報記録媒体と相互作用し微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化する第２の共鳴素子（検出用共鳴素子）を、素子間の距離が一定となるように固定して配置する構成とした。また、検出用共鳴素子の共鳴状態の変化から記録用共鳴素子へのパルス光の入射タイミングを決定し、同期記録を行う構成とした。近接場光記録では記録用共鳴素子単体で記録可能であるので、記録用共鳴素子へのパルス光の入射タイミングを記録用共鳴素子が微小領域上を通過するタイミングに同期させるだけでよい。このため、記録用検出素子と検出用共鳴素子の相対距離を固定して、検出用共鳴素子の共鳴状態の変化をもとに同期記録を行うことで、パターンド媒体に対して安定かつ高精度に同期記録を行うことができ、所望の微小領域に情報を記録する際に隣接する微小領域に誤って情報を書き込んだり、情報を消去してしまう可能性が低くなり、誤り率の低い情報記録／再生を実現できるという効果を有する。
【０１１５】
また、光情報記録／再生装置は、記録用共鳴素子と検出用共鳴素子の検出信号から共鳴素子間の距離に応じた補正値を演算して出力する構成とした。また、補正値をもとに記録用共鳴素子にパルス光を入射することで、同期記録を行う構成とした。このため、作製時のばらつきなどの不確定要素を補正することができ、安定かつ高精度な同期記録が可能であるという効果を有する。
【０１１６】
また、光情報記録／再生装置は、検出用共鳴素子の共鳴状態の変化をもとに同期信号を演算する記録方法を採用した。このため、検出信号が共鳴素子周辺の光学定数の変化に敏感に反応し、微小領域からの微小な位置ずれに対して変調度の高い検出信号が得られる。このため、きわめて微小な数ｎｍ〜数十ｎｍサイズの微小領域に対しても精度の高い同期信号が得られ、高精度に同期記録を行うことができるという効果を有する。
【０１１７】
（実施の形態４）
次に、本発明の記録方法について実施の形態１における光情報記録／再生装置を用いて説明する。
【０１１８】
図１５は本発明の実施の形態１における情報記録方法のフローチャートを示している。
【０１１９】
図１５のフローチャートに沿って実施の形態１における情報記録方法を説明する。
【０１２０】
第１のステップ４０１では、第１の共鳴素子である金属アンテナ１０５ａに第１の光源である半導体レーザ素子１０７ａから連続光を入射する。また、第２の共鳴素子である金属アンテナ１０５ｂに第２の光源である半導体レーザ素子１０７ｂから連続光を入射する。２つの金属アンテナは入射光によりプラズモン共鳴を励起される。金属アンテナ１０５ａは情報の記録に用いられる。金属アンテナ１０５ｂは同期検出に用いられる。
【０１２１】
金属アンテナ１０５ａ、ｂはセル１０２上でプラズモン共鳴条件が満たされるように設計されており、セル中心からのずれが大きくなるにつれてプラズモン共鳴が弱まる。
【０１２２】
第２のステップ４０２では、金属アンテナ１０５ａからの反射光を導波路１０８ａを用いて受光素子１０９ａに導く。また、金属アンテナ１０５ｂからの反射光を導波路１０８ｂを用いて受光素子１０９ｂに導く。２つの受光素子１０９ａ、ｂは、反射光を検出してそれぞれ検出信号ｓｓ１、ｓｓ２を出力する。金属アンテナ１０５ａ、ｂからの反射光は金属アンテナ１０５ａ、ｂのプラズモン共鳴の共鳴状態により変化する。このため、金属アンテナ１０５ａ、ｂからの反射光を検出することで、個々の金属アンテナ１０５ａ、ｂの共鳴状態の変化を検出することができる。
【０１２３】
反射光の強度は、セル中心からの距離に対して、図４ａのように、セル中心で最大値をとり、セル中心から繰返し周期Ｐｐの半分だけ離れた位置で最小値をとる。このため、金属アンテナが距離Ｐｐを移動するのにかかる時間を時間Ｔｐとすると、検出信号ｓｓ１及びｓｓ２は図４ｂのような時間変化を示す。
【０１２４】
第３のステップ４０３では、検出信号ｓｓ１を同期回路１１３ａに入力して、検出信号ｓｓ１に同期したクロック信号ｓｔ１を出力する。また、検出信号ｓｓ２を同期回路１１３ｂに入力して、検出信号ｓｓ２に同期したクロック信号ｓｔ２を出力する。クロック信号ｓｔ１とｓｔ２は金属アンテナ１０５ａ、ｂの距離に応じて、図４ｃに示すようなタイミングずれＴｓｅを有している。タイミングずれＴｓｅを繰り返し時間Ｔｐで割った余りを正味のタイミングずれｓｅと呼ぶ。
【０１２５】
第４のステップ４０４では、クロック信号ｓｔ１とｓｔ２を補正回路１１４に入力して、補正値として正味のタイミングずれｓｅを演算して、記憶する。
【０１２６】
第５のステップ４０５では、半導体レーザ素子１０７ｂを直流駆動して、検出用金属アンテナ１０５ｂに連続光を入射する。
【０１２７】
第６のステップ４０６では、クロック信号ｓｔ２と補正値である正味のタイミングずれｓｅを遅延回路１１５に入力する。遅延回路１１５は、クロック信号ｓｔ２を正味のタイミングずれｓｅだけ遅延させて記録用クロック信号ＳＴを生成する。この際、遅延回路１１５はクロック信号ｓｔ２の繰返し時間が変化する場合には、繰返し時間の変化に応じた正味のタイミングずれｓｅを演算して遅延させる。
【０１２８】
第７のステップ４０７では、記録用クロック信号ＳＴに応じて、データから生成された変調信号をもとに半導体レーザ素子１０７ａをパルス駆動する。半導体レーザ素子１０７ａからのパルス光を照射して、金属アンテナ１０５ａに近接場光を励起して、セル１０２に情報の記録を行う。
【０１２９】
上記ステップ４０６及び４０７を繰り返すことにより、セル１０２に対して安定かつ高精度に同期記録を行うことができる。
【０１３０】
本実施の形態４では、第１の共鳴素子（金属アンテナ１０５ａ）の共鳴状態の変化を検出し、第１の共鳴素子の共鳴状態の変化と第２の共鳴素子（金属アンテナ１０５ｂ）の共鳴状態の変化をもとに、第１の共鳴素子と第２の共鳴素子の距離に応じた補正値を生成する方法を採用した。また、補正値をもとに第１の共鳴素子への第１の光源（半導体レーザ素子１０７ａ）からのパルス光の入射タイミングを決定する方法を採用した。このため、作製時のばらつきなどの不確定要素を補正することができ、安定かつ高精度な同期記録が可能である。
【０１３１】
なお、補正値の決定方法は、実施の形態２で前述したように、検出信号ｓｓ１とｓｓ２の位相ずれｐｅを演算する方法であってもよい。また、実施の形態３で前述したように、参照領域を用いてタイミングずれＴｓｅを補正する方法であってもよい。
【０１３２】
また本実施の形態４では、記録用金属アンテナがセル中心上を通過するタイミングで記録用金属アンテナにパルス光を照射する方法を採用したが、パルス光の照射タイミングを記録用金属アンテナがセル中心上を通過するタイミングに対して、前もしくは後にずらす方法であってもよい。
【０１３３】
以上のように、本実施形態４の情報記録方法は、離散化された微小領域が規則的に配置された情報記録媒体に情報の記録／再生を行う光情報記録／再生装置における情報記録方法である。当該光情報記録／再生装置は、前記情報記録媒体と相互作用し前記微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化し、かつ近接場光により前記微小領域に記録を行う第１の共鳴素子と、前記情報記録媒体と相互作用し前記微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化する第２の共鳴素子と、前記第１の共鳴素子に光を照射する第１の光源と、前記第２の共鳴素子に光を照射する第２の光源と、を備える。このとき本実施形態４の情報記録方法は、前記第２の共鳴素子に前記第２の光源からの光を入射するステップと、前記第２の共鳴素子の共鳴状態の変化を検出するステップと、前記第２の共鳴素子の共鳴状態の変化をもとに前記第１の共鳴素子への前記第１の光源からのパルス光の入射タイミングを決定するステップと、を包含する。
【０１３４】
以上のように、実施の形態４の情報記録方法では、情報記録媒体と相互作用し微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化し、かつ近接場光により微小領域に記録を行う第１の共鳴素子（記録用共鳴素子）と、情報記録媒体と相互作用し微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化する第２の共鳴素子（検出用共鳴素子）を、素子間の距離が一定となるように固定して配置する構成とした。また、検出用共鳴素子の共鳴状態の変化から記録用共鳴素子へのパルス光の入射タイミングを決定し、同期記録を行う構成とした。近接場光記録では記録用共鳴素子単体で記録可能であるので、記録用共鳴素子へのパルス光の入射タイミングを記録用共鳴素子が微小領域上を通過するタイミングに同期させるだけでよい。このため、記録用検出素子と検出用共鳴素子の相対距離を固定して、検出用共鳴素子の共鳴状態の変化をもとに同期記録を行うことで、パターンド媒体に対して安定かつ高精度に同期記録を行うことができるという効果を有する。
【０１３５】
また、実施の形態４の情報記録方法では、記録用共鳴素子と検出用共鳴素子の検出信号から共鳴素子間の距離に応じた補正値を演算して出力する構成とした。また、補正値をもとに記録用共鳴素子にパルス光を入射することで、同期記録を行う構成とした。このため、作製時のばらつきなどの不確定要素を補正することができ、安定かつ高精度な同期記録が可能であるという効果を有する。
【０１３６】
また、実施の形態４の情報記録方法では、検出用共鳴素子の共鳴状態の変化をもとに同期信号を演算する情報記録方法を採用した。このため、検出信号が共鳴素子周辺の光学定数の変化に敏感に反応し、微小領域からの微小な位置ずれに対して変調度の高い検出信号が得られる。このため、きわめて微小な数ｎｍ〜数十ｎｍサイズの微小領域に対しても精度の高い同期信号が得られ、高精度に同期記録を行うことができるという効果を有する。
【産業上の利用可能性】
【０１３７】
本発明にかかる光情報記録／再生装置は、回折限界を超えた高密度光情報記録／再生装置においてパターンド媒体に対して安定かつ高精度に同期記録を行うことが可能になる。このため高密度光情報記録／再生装置の実現に有用である。こうした高密度光情報記録／再生装置は、光ディスクプレーヤ／レコーダ、コンピュータ、データサーバなど多くの用途に応用できる。
【符号の説明】
【０１３８】
１０１，３０１    ディスク
１０２    セル
１０３    モータ
１０４，２０１    スライダ
１０５ａ，ｂ，２０２ａ，ｂ，３０２ａ，ｂ    金属アンテナ
１０６    サスペンション
１０７ａ，ｂ，２０３ａ，ｂ，３１３    半導体レーザ素子
１０８ａ，ｂ    導波路
１０９ａ，ｂ，２１１，３１４    受光素子
１１１ａ，ｂ    駆動回路
１１２，２２０，３２０    演算回路
１１３ａ，ｂ，２２３，３２１ａ，ｂ    同期回路
１１４，２２１，３２２    補正回路
１１５，２２２    遅延回路
２０４，２０６，２１０，２１３，３０３，３０４，３０５    レンズ
２０５，３０６    ハーフミラー
２０７    遮光板
２０８    偏光プリズム
２０９    波長フィルタ
２１２    回折格子
３０７    ダイクロイックミラー
３０８    １／４波長板
３０９    偏光子
３１０    ソリッドイマージョンレンズ
３１１    レンズホルダ
３１２    アクチュエータ
【図１】
2013089270.tif 000003
【図２】
2013089270.tif 000004
【図３】
2013089270.tif 000005
【図４】
2013089270.tif 000006
【図５】
2013089270.tif 000007
【図６】
2013089270.tif 000008
【図７】
2013089270.tif 000009
【図８】
2013089270.tif 000010
【図９】
2013089270.tif 000011
【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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