(57)【要約】【課題】情報記録媒体の記録層の光学特性を変化させることにより情報を記録するための近接場光発生素子において、クロスライトを悪化させることなく、プラズモン共鳴や入射光の吸収により近接場光発生素子の特に先端部から発生する熱により，近接場光発生素子が高温になることを防ぐことを可能とする近接場光発生装置、情報記録媒体、光学情報記録再生装置、及び光学情報記録再生方法を提供する。【解決手段】本発明に係る近接場光発生素子は、記録層を有する情報記録媒体に対して、長手方向が前記情報記録媒体と略垂直になるように近接配置され、光源から出射される照射光により近接場光を発生させる先端部を有する近接場光発生素子であって、前記先端部は、前記記録層の面と垂直をなす面で少なくとも２つ以上の先端角を有する。【選択図】図１
2013218775.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録層を有する情報記録媒体に対して、長手方向が前記情報記録媒体と略垂直になるように近接配置され、光源から出射される照射光により近接場光を発生させる先端部を有する近接場光発生素子であって、
前記先端部は、前記記録層の面と垂直をなす面で少なくとも２つ以上の先端角を有することを特徴とする近接場光発生素子。
【請求項２】
前記記録層には、島状に配列された記録領域が形成されており、
前記先端部は、前記記録領域の配列面と垂直をなす面で、前記少なくとも２つ以上の先端角を有する請求項１に記載の近接場光発生素子。
【請求項３】
前記配列面と垂直をなす前記先端部の断面形状が、長軸と短軸を有する楕円体であることを特徴とする請求項２に記載の近接場光発生素子。
【請求項４】
前記先端部の１つの先端角が４５°以下であり、もう一方の先端角が６０°以上であることを特徴とする請求項１から請求項３に記載の近接場光発生素子。
【請求項５】
前記先端部は、前記記録領域の前記配列面と垂直をなす面で円弧状の断面形状をなし、前記円弧の曲率が前記記録領域の曲率と略等しいことを特徴とする請求項２から請求項４に記載の近接場光発生素子。
【請求項６】
前記配列面と垂直をなす前記先端部の断面の短軸方向と、前記記録領域の記録方向とが略平行に配置されることを特徴とする請求項２から請求項５に記載の近接場光発生素子。
【請求項７】
前記配列面と垂直をなす前記先端部の断面の短軸方向と、前記記録領域のトラッキング方向とが略平行に配置されることを特徴とする請求項２から請求項５に記載の近接場光発生素子。
【請求項８】
前記情報記録媒体の前記記録層の主成分は、相変化記録材料である請求項１から７に記載の情報記録媒体。
【請求項９】
前記相変化記録材料の結晶における誘電率の実数部の符号が、前記光源から出射される照射光の波長に対して負であることを特徴とする請求項８に記載の情報記録媒体。
【請求項１０】
記録層を有する情報記録媒体に情報を記録するか又は情報を再生する光学情報記録再生装置であって、
記録光または再生光を出射する光源と、
長手方向が前記情報記録媒体と略垂直になるように近接配置され、前記光源から出射される照射光により近接場光を発生させる近接場光発生素子と、
前記記録光または前記再生光を前記近接場光発生素子に導く導光手段と
を備え、
前記近接場光発生素子は、前記情報記録媒体の前記記録層へ近接場光を照射するための先端部を有し、
前記先端部は、前記情報記録媒体表面と垂直をなす面で少なくとも２つ以上の先端角を有し、
前記近接場光発生素子の前記先端部に発生する近接場光を前記情報記録媒体の記録層に照射することで、前記情報記録媒体の記録層に情報を記録するかまたは情報を再生する
光学情報記録再生装置。
【請求項１１】
光学情報記録再生装置により、記録層を有する情報記録媒体に情報を記録するかまたは情報を再生する光学情報記録再生方法であって、
前記光学情報記録再生装置は、
記録光または再生光を出射する光源と、
長手方向が前記情報記録媒体と略垂直になるように近接配置され、前記光源から出射される照射光により近接場光を発生させる近接場光発生素子と、
前記記録光または前記再生光を前記近接場光発生素子に導く導光手段と
を備え、
前記近接場光発生素子は、前記情報記録媒体の前記記録層へ近接場光を照射するための先端部を有し、
前記先端部は、前記情報記録媒体表面と垂直をなす面で少なくとも２つ以上の先端角を有し、
前記光学情報記録再生方法は、
前記光源から前記記録光または前記再生光を出射するステップと、
前記導光手段によって前記記録光または前記再生光を前記近接場光発生素子に導くステップと、
前記近接場光発生素子の先端部から近接場光を出射するステップと、
前記近接場光発生素子から出射した近接場光を用いて前記情報記録媒体の記録層に情報を記録するか又は情報を再生するステップと
を含む、
光学情報記録再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報を記録又は再生する近接場光発生素子、光学情報記録再生装置、及び情報記録媒体に関し、特に、近接場光記録用に好適な近接場光発生素子の構成及び光学情報記録再生装置、情報記録媒体、光学情報記録再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）やＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）に代表される光ディスクは、光ディスクの特徴である大容量性、ランダムアクセス性、可搬性、保存性を生かし、コンピュータ記録媒体、映像記録媒体として広く応用されるようになった。
【０００３】
しかし、近年のインターネットに伴う情報量の増大や、テレビ放送や個人映像のハイビジョン化に伴う情報量の増大化が進むにつれ、そのコンテンツ供給や保存に対応したストレージが要求されている。今後データ記録メディアとしてＢＤ以上に高密度で大容量の光ディスクが必要とされる。
【０００４】
ＢＤに代表されるような光記録ディスクでは、レーザ光を集光レンズにより情報記録媒体上に小さな集光スポットを形成し、この光によって媒体に情報を記録し、媒体に記録された情報を再生している。集光スポット径は入射光の波長λに比例し、対物レンズの開口数ＮＡ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ａｐｅｒｔｕｒｅ）に反比例する。光ディスクの記録密度を更に高密度化させるためには、レーザ波長の短波長化、高ＮＡ化等が必要であるが、レーザ波長は既に可視光領域最短の４００ｎｍに達し，開口数も限界に近づいてきたため、記録密度の向上はほぼ限界に達している。
【０００５】
近年、この回折限界の壁を打ち破り、高密度化を達成するため、近接場光を用いた光記録メディアが提案されている。近接場光とは物質に光を照射したときに、伝播せず物質表面のごく限られた近傍にのみ局在する光のことである。この光は微小物質と同程度の寸法を持つため、回折限界以下の寸法の光を利用することが可能になる。
【０００６】
従来の近接場光発生装置は、光学ヘッド内の近接場発光素子として金属膜を用い、この近接場光発生素子にＹ軸方向の直線偏光のレーザ光を照射して金属膜内で表面プラズモン共鳴を誘起させ、入射光強度に比べて光強度が大きく増大した近接場光スポットを金属膜の先端近傍に発生させる。
【０００７】
従来の情報記録媒体は、基板上に、ＧｅＴｅ−Ｓｂ２Ｔｅ３のような相変化記録材料からなり、記録領域を配列した記録層と、保護層とを備える。
【０００８】
また、従来の光学情報記録再生方法は、近接場光発生素子と情報記録媒体との間のエアギャップとしてのワーキングディスタンス（ＷＤ）の間隔をあけて近接配置し、近接場光スポットを記録層に照射することで、情報記録媒体の記録層を相変化させて、記録領域を形成し、それを単位とする情報の記録又は再生を行う。
【０００９】
相変化記録材料は、融点以上に加熱した後に急冷することで非結晶化する一方、融点以上に加熱後に徐冷することにより結晶化する。また、融点以下でも、結晶化温度以上に昇温し、結晶化時間以上に温度を保持することによっても結晶化する。ここで、結晶化温度とは、相変化記録材料がその温度で結晶に変化し得るための必要最低限の温度である。
【００１０】
回折限界以下の小さな近接場光スポットによって、相変化記録媒体に記録領域を書き込もうとした場合、記録層が連続的につながっている薄膜形状の場合、相変化記録材料中に熱が拡散してしまい、近接場光スポットで昇温させた相変化記録材料で熱拡散が起こるため、記録領域が近接場光スポットのサイズよりも大きくなってしまうという課題がある。しかし、予め情報記録媒体に規則的または準規則的に島状に配列された記録層を形成しておくことにより、隣接した記録領域への熱拡散を抑え、記録再生を安定に行うことが可能となる。これらの技術を利用してより微小な記録領域を記録することで、光記録メディアの更なる高密度化、大容量化を実現することが可能となる（たとえば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開第２０１０／１１６７０７号
【特許文献２】特開２００５−０７８６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
例えば、特許文献２のような従来の近接場光発生素子は、プラズモン共鳴や入射光の吸収に伴う発熱によって、特に近接場光発生素子の先端部は非常に高温になり、構成する材料が変質したり、近接場光発生素子が取り付けられた基板との熱膨張率の違いによって、近接場光発生素子が剥離してしまったり、先端部が溶解してしまうという課題があった。また、局所的な温度上昇による熱変形で近接場光発生素子の先端部が突出し、情報記録媒体表面と接触して近接場光発生素子が衝突したり、この衝突により発生した塵埃が情報記録媒体の表面や近接場光発生素子に付着したりするという課題が生じる。
【００１３】
本発明の目的は、クロスライトを悪化させることなく、プラズモン共鳴や入射光の吸収により近接場光発生素子の特に先端部から発生する熱により，近接場光発生素子が損傷する現象を防ぐことが可能な近接場光発生素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記従来技術の課題を解決するため近接場光発生素子は、記録層を有する情報記録媒体に対して、長手方向が前記情報記録媒体と略垂直になるように近接配置され、光源から出射される照射光により近接場光を発生させる先端部を有する近接場光発生素子であって、前記先端部は、前記記録層の面と垂直をなす面で少なくとも２つ以上の先端角を有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の近接場光発生素子は、前記記録層には、島状に配列された記録領域が形成されており、前記先端部は、前記記録領域の配列面と垂直をなす面で、前記少なくとも２つ以上の先端角を有することを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の近接場光発生素子は、前記配列面と垂直をなす前記先端部の断面形状が、長軸と短軸を有する楕円体であることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の近接場光発生素子は、前記先端部の１つの先端角が４５°以下であり、もう一方の先端角が６０°以上であることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の近接場光発生素子は、前記先端部が、前記記録領域の前記配列面と垂直をなす面で円弧状の断面形状をなし、前記円弧の曲率が前記記録領域の曲率と略等しいことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の近接場光発生素子は、前記配列面と垂直をなす前記先端部の断面の短軸方向と、前記記録領域の記録方向とが略平行に配置されることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の近接場光発生素子は、前記配列面と垂直をなす前記先端部の断面の短軸方向と、前記記録領域のトラッキング方向とが略平行に配置されることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の情報記録媒体は、前記記録層の主成分が、相変化記録材料であることを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の情報記録媒体は、前記相変化記録材料の結晶における誘電率の実数部の符号が、前記光源から出射される照射光の波長に対して負であることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の光学情報記録再生装置は、記録光または再生光を出射する光源と、長手方向が前記情報記録媒体と略垂直になるように近接配置され、前記光源から出射される照射光により近接場光を発生させる近接場光発生素子と、前記記録光または前記再生光を前記近接場光発生素子に導く導光手段とを備え、前記近接場光発生素子は、前記情報記録媒体の前記記録層へ近接場光を照射するための先端部を有し、前記先端部は、前記情報記録媒体表面と垂直をなす面で少なくとも２つ以上の先端角を有し、前記近接場光発生素子の前記先端部に発生する近接場光を前記情報記録媒体の記録層に照射することで、前記情報記録媒体の記録層に情報を記録するかまたは情報を再生することを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の光学情報記録再生方法は、前記光学情報記録再生装置は、記録光または再生光を出射する光源と、長手方向が前記情報記録媒体と略垂直になるように近接配置され、前記光源から出射される照射光により近接場光を発生させる近接場光発生素子と、前記記録光または前記再生光を前記近接場光発生素子に導く導光手段とを備え、前記近接場光発生素子は、前記情報記録媒体の前記記録層へ近接場光を照射するための先端部を有し、前記先端部は、前記情報記録媒体表面と垂直をなす面で少なくとも２つ以上の先端角を有し、前記光学情報記録再生方法は、前記光源から前記記録光または前記再生光を出射するステップと、前記導光手段によって前記記録光または前記再生光を前記近接場光発生素子に導くステップと、前記近接場光発生素子の先端部から近接場光を出射するステップと、前記近接場光発生素子から出射した近接場光を用いて前記情報記録媒体の記録層に情報を記録するか又は情報を再生するステップとを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、近接場光発生素子の先端部の形状を、情報記録媒体表面と垂直をなす面で少なくとも２つ以上の先端角を有する形状とすることで、情報記録媒体の記録領域と近接場光発生素子とのプラズモン共鳴効率を上げ、隣接する記録領域へのクロスライトを悪化させることなく、近接場光発生素子の先端部に発生する熱を低減し，近接場光発生素子が高温になることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】（ａ）は本発明の実施の形態１に係る近接場光発生素子の全体図、本発明の実施の形態１に係る近接場光発生素子の構成を示す平面図であり、であり、（ｂ）は本発明の実施の形態１に係る近接場光発生素子の先端部の拡大図、（ｃ）はは本発明の実施の形態１に係る近接場光発生素子の図１（ｂ）のＡＡ’断面の平面図、（ｄ）は本発明の実施の形態１に係る近接場光発生素子の図１（ｂ）のＢＢ’断面の平面図
【図２】本発明の実施の形態１に係る近接場光発生素子、及び情報記録再生装置より情報記録媒体に情報を記録する様子を示す説明図
【図３】（ａ）は本発明の実施の形態１に係る近接場光発生素子、情報記録媒体の情報記録媒体に垂直なＹＺ断面の平面図、（ｂ）は本発明の実施の形態１に係る近接場光発生素子、情報記録媒体の図３（ａ）のＡＡ’断面の平面図、（ｃ）は本発明の実施の形態１に係る近接場光発生素子、情報記録媒体の情報記録媒体に垂直なＸＺ断面の平面図
【図４】（ａ）は本発明の実施の形態２に係る近接場光発生素子、情報記録媒体の情報記録媒体に垂直なＹＺ断面の平面図であり、（ｂ）は本発明の実施の形態２に係る近接場光発生素子、情報記録媒体の図４（ａ）のＡＡ’断面の平面図、（ｃ）は本発明の実施の形態２に係る近接場光発生素子、情報記録媒体の情報記録媒体に垂直なＸＺ断面の平面図
【図５】（ａ）比較例の近接場光発生装置、情報記録再生方法により情報記録媒体に情報を記録する様子を示す説明図のＹＺ断面の平面図、（ｂ）比較例の近接場光発生装置、情報記録再生方法により情報記録媒体に情報を記録する様子を示す説明図のＸＹ断面の平面図
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
【００２８】
まず、本発明者らの着眼点について、比較例を用いて説明する。比較例の近接場光発生装置、情報記録再生方法により情報記録媒体に情報を記録する様子を図５に示す。
【００２９】
表１は、図５に示すように、周期的また準周期的（図５のＸ軸方向の周期はΛＸ０、Ｙ軸方向の周期はΛＹ０）に、島状に配列された記録領域を有する情報記録媒体に対して、近接場光発生素子より情報を記録した際の近接場光発生素子の先端部の温度、及び、情報記録媒体の記録特性を検討した結果を示している。
【００３０】
比較例の近接場光発生素子１０５の先端部１０８の形状は、情報記録媒体表面と垂直をなす面で１つの先端角を有し、記録領域１０３の配列面と垂直をなす先端部１０８の断面形状が円をなしている。情報記録媒体は、記録層１０２の記録領域１０３の大きさがφ５ｎｍ、記録方向の周期（Λｙ０）が６．５ｎｍ、トラッキング方向の周期（Λｘ０）が５．６ｎｍである。記録条件は、記録光の照射時間が５０ｐｓ、ＷＤが５ｎｍである。
【００３１】
ここで、先端部１０８の温度とは、記録層１０２の記録領域１０３の中心を６５０℃に加熱した際の、近接場光発生素子１０５の先端部１０８の温度である。
【００３２】
クロスライトとは、隣接する記録領域に記録されてしまう現象であり、記録特性を表す指標の一つである。記録方向のクロスライトとは、図５において記録領域１０３ａの温度Ｔ０に対する記録方向（図５のＹ軸方向）の隣接記録領域１０３ｂの平均温度Ｔ１との比率Ｔ１／Ｔ０のことである。また、トラッキング方向のクロスライトとは、記録領域１０３ａの温度Ｔ０に対するトラッキング方向（図５のＸ軸方向）の隣接記録領域１０３ｃの平均温度Ｔ２との比率Ｔ２／Ｔ０のことである。
【００３３】
また、温度相対比とは、記録領域１０３の中心温度に対する近接場光発生素子１０５の先端部１０８の温度の比のことで、記録領域１０３の温度に対して、近接場光発生素子１０５の先端部１０８がどれだけの温度に上昇するかを示した値であり、近接場光発生素子１０５と記録領域１０８との間で誘起されるプラズモン共鳴の効率を示す指標となる。
【００３４】
【表１】
2013218775.tif 000003
【００３５】
表１から明らかなように、比較例の近接場光発生素子１０５は、先端部１０８の先端角θ０を鋭角にすることで、記録領域１０３ａに対して隣接する記録領域１０３ｂ、１０３ｃへのクロスライトは小さくすることができる。しかし、近接場光発生素子１０５の先端部１０８は高温になる。このように、比較例では、クロスライトの改善と、近接場光発生素子１０５の特に先端部１０８の低発熱化を、両立することが困難である課題を、本発明者らは見出した。
【００３６】
また、一般的に先端角θを鋭角化すると、先端部１０８の体積の減少により先端部１０８の熱容量が小さくなるため、高温になりやすいと考えられるが、記録領域１０３と近接場光発生素子１０５の先端部１０８とのプラズモン共鳴効率を上げることで、近接場光発生素子１０５の特に先端部１０８の低発熱化を実現できることを本発明者らは見出した。
【００３７】
これらの着眼点に基づく、本発明の実施の形態を、以下、詳細に説明する。
【００３８】
（実施の形態１）
以下に、本実施の形態に係る近接場光発生素子の一構成例を示す。
【００３９】
まず、本発明の実施の形態１の近接場光発生素子、情報記録媒体、光学情報記録再生装置、及び光学情報記録再生方法について、図１から図３を用いて詳細に説明する。
【００４０】
図１（ａ）は本発明の実施の形態１に係る近接場光発生素子１の説明図、図１（ｂ）は本発明の実施の形態１に係る近接場光発生素子１の先端部の拡大図、図１（ｃ）は図１（ｂ）のＡＡ’断面の平面図、図１（ｄ）は図１（ｂ）のＢＢ’断面の平面図である。
【００４１】
図２は、本発明の実施の形態１に係る近接場光発生素子と情報記録媒体と光学情報記録再生装置の構成例を示す説明図であり、光学ヘッド５及び情報記録媒体７を、情報記録媒体７面に垂直（図２のＺ軸方向）かつ走査方向（図２の−Ｙ軸方向である記録方向）に平行な面で切断した光学情報記録再生装置周辺の断面構造を表す。
【００４２】
図３（ａ）は本発明の実施の形態１に係る近接場光発生素子及び情報記録媒体の情報記録媒体に垂直なＹＺ断面の平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡＡ’断面の平面図であり、図３（ｃ）は情報記録媒体に垂直なＸＺ断面の平面図である。
【００４３】
実施の形態１の近接場光発生素子１は、図１に示すように、近接場光発生素子の取り付け基板６に平行なＸＺ平面にて金属からなる略二等辺三角形状の近接場発光素子１が備えられ、周期的また準周期的（（図１のＸ軸方向の周期はΛＸ、Ｙ軸方向の周期はΛＹ）に島状に配列された記録領域１２を有する情報記録媒体７の配列面に対して近接場光発生素子１の長手方向が情報記録媒体７と略垂直になるように近接配置される。なお、近接場光発生素子１は、情報記録媒体７の配列面に対して近接場光発生素子１の長手方向が垂直に近接配置されることが最も好ましいが、前記配列面に対して情報記録媒体７表面と４５°傾き以内であれば良い。
【００４４】
近接場光発生素子１は、光源１４から出射される照射光により記録領域１２との間でプラズモン共鳴が生じる先端部３を有する。
【００４５】
近接場光発生素子１の先端部３の形状としては、記録領域１２の配列面と垂直をなす面で少なくとも２つ以上の先端角を有する。本実施の形態１に係る近接場光発生素子１は、記録領域１２の配列面と垂直をなす先端部３の断面形状が長軸と短軸を有する楕円体をなし、楕円体の長軸方向と記録領域１２の配列面と垂直な面とで表される面（図１（ｂ）のＡＡ’の断面）における先端部３の先端角がθｘ、楕円体の短軸方向と記録領域１２の配列面と垂直な面とで表される面（図１（ｂ）のＢＢ’の断面）における先端部３の先端角がθｙをなして形成される。前記配列面と垂直をなす先端部３の断面形状としては、プラズモン共鳴が起こりやすい形状をしていれば良く、楕円体の他にも多角形や、またはそれらを組み合わせた形状で良い。
【００４６】
また、近接場光発生素子１の先端部３の形状としては、記録領域１２の配列面と垂直をなす面で円弧状の断面をなす。特に、近接場光発生素子１と記録領域１２との間のプラズモン共鳴を効率的に誘起させるには、前記円弧の曲率が記録領域１２の曲率と略等しいことが好ましい。例えば、記録領域１２の曲率半径が２．５ｎｍであるとき、先端部の円弧の曲率も２．５ｎｍにすることで、近接場光発生素子１の先端部３と記録領域１２との間で効率的にプラズモン共鳴を誘起させることができる。
【００４７】
先端部３は、図３に示すように、記録領域１２の配列面と垂直をなす先端部３の断面形状に対して短軸方向（図３のＹ軸方向）と、記録領域１２の記録方向（図３のＹ軸方向）とが略平行に配置される。先端部３における近接場光４の広がりは、前記短軸方向に対して最も小さくなるため、記録領域１２へ記録する際、短軸方向に隣接する記録領域へのクロスライトを最も小さくできる。
【００４８】
近接場光発生素子１の構成材料としては、本実施の形態では、Ａｇを用いたが、これに限定されるものではなく、使用するレーザ光の波長に合わせてそれとプラズモン共鳴をするような材料を選ぶと好ましく、例えば、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔなどであってもよい。
【００４９】
近接場光発生素子１の形状としては、上記した略二等辺三角形以外にも、プラズモン共鳴が起こりやすいように先端が尖った形状を有していれば良く、全体の形状にはこだわらない。
【００５０】
実施の形態１の情報記録媒体７は、図２に示すように、基板８と、基板８に形成された金属層９と、誘電体層１０と、記録層１１と、保護層１３とから成る。
【００５１】
情報記録媒体７の基板８としては、記録層１１を形成する面の平坦性が高く、情報記録媒体７を回転させたときの安定性が高いことが好ましく、例えば、ガラス基板又はアルミニウム等の金属板、さらには、ポリカーボネート、ＰＭＭＡ等の樹脂を用いることができる。
【００５２】
情報記録媒体７の金属層９としては、近接場光発生素子１とプラズモン共鳴しやすい材料が好ましく、近接場光発生素子１と同じＡｇを用いる以外にも、例えば、Ａｕ、Ａｌ、Ｔｉなどの金属又、Ｐｄ、Ｓｉ、Ｃｕ等との化合物を用いることができる。
【００５３】
情報記録媒体７の記録層１１としては、周期的また準周期的に島状に配列された記録領域１２を有していれば良い（Ｘ方向の周期はΛｘ、Ｙ方向周期はΛｙ、厚さはｔ）。例えば、島状に配列された記録領域１２は、粒子状もしくは柱状の領域が情報記録媒体上に配置されることで、形成されても良い。
【００５４】
また、記録層１１（記録領域１２）は、近接場光４を照射することによって光学定数が変化可能な材料を含んでいれば良い。
【００５５】
記録層の主成分は、ＧｅＴｅ−Ｓｂ２Ｔｅ３のような相変化記録材料を用いることができる。
【００５６】
相変化記録材料としては、カルコゲナイド系が有望で、本実施の形態では、ＧｅＴｅとＳｂ２Ｔｅ３とを２２：１の割合で含むＧｅＴｅ−Ｓｂ２Ｔｅ３を用いたが、その成分比を変えて良い。他にも、ＧｅＴｅ−Ｂｉ２Ｔｅ３系、Ｔｅ６０Ｇｅ４Ｓｎ１１Ａｕ２５、Ａｇ４Ｉｎ４Ｓｂ７６Ｔｅ１６、ＧｅＴｅ、（Ｇｅ−Ｓｎ）Ｔｅ、（Ｇｅ−Ｓｎ）Ｔｅ−Ｓｂ２Ｔｅ３、（Ｇｅ−Ｓｎ）Ｔｅ−Ｂｉ２Ｔｅ３、ＧｅＴｅ−（Ｓｂ−Ｂｉ）２Ｔｅ３、（Ｇｅ−Ｓｎ）Ｔｅ−（Ｓｂ−Ｂｉ）２Ｔｅ３，ＧｅＴｅ−（Ｂｉ−Ｉｎ）２Ｔｅ３、（Ｇｅ−Ｓｎ）Ｔｅ−（Ｂｉ−Ｉｎ）２Ｔｅ３、Ｓｂ−Ｇａ、（Ｓｂ−Ｔｅ）−Ｇａ，Ｓｂ−Ｇｅ，（Ｓｂ−Ｔｅ）−Ｇｅ、Ｓｂ−Ｉｎ、（Ｓｂ−Ｔｅ）−Ｉｎ、Ｓｂ−Ｍｎ−Ｇｅ，Ｓｂ−Ｓｎ−Ｇｅ，Ｓｂ−Ｓｎ−Ｇｅ、Ｓｂ−Ｍｎ−Ｓｎ−Ｇｅ，及び（Ｓｂ−Ｔｅ）−Ａｇ−Ｉｎのいずれかを含む材料も用いることができる。
【００５７】
また、相変化記録材料としては、近接場光発生素子１の先端部３と記録領域１２との間でプラズモン共鳴を効率的に誘起させるため、結晶における誘電率の実数部の符号が、記録または再生に用いる光の波長に対して負である材料を用いることが好ましい。
【００５８】
情報記録媒体７の誘電体層１０としては、本実施の形態では、誘電体層にＳｉＯ２を用いたが、例えば、ＺｒＳｉＯ４、（ＺｒＯ２）２５（ＳｉＯ２）２５（Ｃｒ２Ｏ３）５０、ＳｉＣｒ、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、ＺｎＯ、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＳｎＯ２，Ａｌ２Ｏ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３，Ｙ２Ｏ３，Ｌａ２Ｏ３，Ｇｄ２Ｏ３，Ｄｙ２Ｏ３，Ｙｂ２Ｏ３，ＣａＯ、ＭｇＯ、ＣｅＯ２、及びＴｅＯ２等から選ばれる１または複数の酸化物を用いることができる。
【００５９】
情報記録媒体７の誘電体層１０としては、例えば、Ｃ−Ｎ，Ｔｉ−Ｎ，Ｚｒ−Ｎ，Ｎｂ−Ｎ，Ｔａ−Ｎ，Ｓｉ−Ｎ，Ｇｅ−Ｎ，Ｃｒ−Ｎ，Ａｌ−Ｎ，Ｇｅ−Ｓｉ−Ｎ，及びＧｅ−Ｃｒ−Ｎ等から選ばれる１または複数の窒化物を用いることもできる。また、誘電体層１０としては、ＺｎＳなどの硫化物、ＳｉＣなどの炭化物、ＬａＦ３及びＭｇＦ２などの弗化物、及びＣを用いることができる。また、誘電体層１０としては、上記材料から選ばれる１または複数の混合物を用いて、形成しても構わない。
【００６０】
情報記録媒体７の保護層１３は、光学ヘッドと波長以下の距離に近づいて高速に走引するため、記録層１１の磨耗を防ぐために必要である。情報記録媒体７の保護層１３としては、近接場光４は先端部３からの染み出しが波長以下であるため、記録層１１までの距離をできるだけ近づけるために、厚みが薄く、光の吸収がほとんどない材料が望ましい。本発明では、上記条件を満足する材料として、ダイヤモンドライクカーボンを用いたが、上記の誘電体層１０のような無機材料でも良い。
【００６１】
本実施の形態１に係る近接場光発生素子１により情報記録媒体７に情報を記録した際の近接場光発生素子１の先端部３の温度及び情報記録媒体７の記録特性の検討を実施した。
【００６２】
表２は、近接場光発生素子１の先端部３の先端角がθｘ＝４５°に対して、θｙ＝４５°、６０°、９０°である場合について検討した結果を示している。なお、先端部３は、図３に示すように、記録領域１２の配列面と垂直をなす先端部３の断面形状に対して短軸方向（図３のＹ軸方向）と、記録領域１２の記録方向（図３のＹ軸方向）とが略平行に配置される。先端部３の先端角θｘとθｙは、θｘ＜θｙの関係を成す。情報記録媒体７は、記録層１１の記録領域１２の大きさがφ５ｎｍ、記録方向の周期（Λｙ）が６．５ｎｍ、トラッキング方向の周期（Λｘ）が５．６ｎｍであり、記録条件は、記録光の照射時間が５０ｐｓ、ＷＤが５ｎｍである。ここで、先端部３の温度とは、記録層１１の記録領域１２の中心を６５０℃に加熱した際の、近接場光発生素子１の先端部３の温度である。記録方向のクロスライトとは、図３において記録領域１２ａの温度Ｔ０に対する記録方向（図３のＹ軸方向）の隣接記録領域１３ｂの平均温度Ｔ１との比率Ｔ１／Ｔ０のことである。また、トラッキング方向のクロスライトとは、記録領域１２ａの温度Ｔ０に対するトラッキング方向（図３のＸ軸方向）の隣接記録領域１２ｃの平均温度Ｔ２との比率Ｔ２／Ｔ０のことである。
【００６３】
【表２】
2013218775.tif 000004
【００６４】
また表３は、上記に示した構成において、先端部３の先端角がθｘ＝３０°に対して、θｙ＝３０°、６０°、９０°である場合について検討した結果を示している。
【００６５】
【表３】
2013218775.tif 000005
【００６６】
表２及び表３から明らかなように、近接場光発生素子１の先端部３が、記録領域１２の配列面と垂直をなす面で少なくとも２つ以上の先端角を有するように形成することで、記録方向のクロスライトを悪化させることなく、近接場光発生素子１と記録領域１２との間の共鳴効率を上げることが可能となり（温度相対比を下げることが可能となり）、先端部３に発生する熱を低減し、先端部３が高温になることを防ぐことができる。
【００６７】
この効果は特に、先端部３の１つの先端角（ここではθｘ）が４５°以下であるとき、もう一方の先端角（ここではθｙ）が６０°以上であるときに大きな効果が得られる。
【００６８】
実施の形態１の光学情報記録再生装置は、図２に示すように、光源１４である半導体レーザと、コリメータレンズ１５と、ビームスプリッタ１６と、集光レンズ１７と、近接場光発生素子１と、検出レンズ１８と、光検出器１９とを備える。集光レンズ１７は、半導体レーザから出射される記録光２または再生光２を近接場光発生素子１に集光する。近接場光発生素子１は、集光レンズ１７により集光されたレーザ光を照射することにより、近接場光発生素子１の先端部３で近接場光４を発生する。
【００６９】
次に、本実施の形態１における光学情報記録再生方法に関して説明する。図２に示すように、実施の形態１の光学情報再生装置は、記録用と再生用とを兼ねる光源１４として半導体レーザを備え、その光源から情報記録媒体７までの光路中に、ビームスプリッタ１６、集光レンズ１７及び近接場光発生素子１が配置されている。ビームスプリッタ１６から光検出器１９までの復路の光路には、検出レンズ１８が配置されている。なお、記録用及び再生用の光源１４は、波長の異なるものをそれぞれ別に設けても良い。
【００７０】
記録においては、光源１２から情報記録媒体７表面と平行をなすＹ軸方向と角度θの傾きをなすＹ’軸方向に出射された、比較的パワの大きなＺ’方向の直線偏光のレーザ光（記録光）２は、ビームスプリッタ１６を透過して、例えば、開口数ＮＡが０．８５の集光レンズ１７によって、近接場光発生素子１に集光される。角度θは、レーザ光（記録光）２の偏光成分が、情報記録媒体７と垂直をなすＺ軸方向の偏光成分が、情報記録媒体７と平行をなすＹ軸方向の偏光成分よりも大きい関係を満たす範囲が好ましい。発生した近接場光４は記録層１１内の情報が記録された記録層１１上に照射される。周期的また準周期的に島状に配列された記録領域１２を有する記録層１１に近接場光４を照射して記録を行う場合は、先端部３が記録領域１２上を通過しているときのみ記録光２を照射する。この先端部３が記録領域１２上を通過しているときのみ記録光２を照射するようにする制御は、図２中に記載しない制御機構において行われる。一例としては、制御機構は、予め決められている装置の基準動作クロックに基づいて、先端部３が記録領域１２上を通過するタイミングを求め、このタイミングで記録光２を照射するように制御する。
【００７１】
再生時においては、光源１２からＹ軸方向に出射された、比較的パワの大きなＺ方向の直線偏光のレーザ光（再生光）２は、ビームスプリッタ１６を透過して、例えば、開口数ＮＡが０．８５の集光レンズ１７によって、近接場光発生素子１に集光される。近接場光発生素子１に、光源１２から情報記録媒体７表面と平行をなすＹ軸方向と角度θの傾きをなすＹ’軸方向に出射された、記録光よりも光強度の小さなＺ’軸方向の直線偏光のレーザ光を照射して近接場光４を近接場光発生素子１の先端部３に発生させる。角度θは、レーザ光（再生光）２の偏光成分が、情報記録媒体７と垂直をなすＺ軸方向の偏光成分が、情報記録媒体７と平行をなすＹ軸方向の偏光成分よりも大きい関係を満たす範囲が好ましい。発生した近接場光４は記録層１１内の情報が記録された記録層１１上に照射される。周期的また準周期的に島状に配列された記録領域１２を有する記録層１１に近接場光４を照射して再生を行う場合に、先端部３が記録領域１２上を通過しているときのみ再生光２を照射する。この先端部３が記録領域１２上を通過しているときのみ記録光２を照射するようにする制御は、図２中に記載しない制御機構において行われる。一例としては、制御機構は、予め決められている装置の基準動作クロックに基づいて、先端部３が記録領域１２上を通過するタイミングを求め、このタイミングで記録光２を照射するように制御する。
【００７２】
記録領域１２によって反射された近接場光４の少なくとも一部は、記録情報を有した散乱光２０として、集光レンズ１７により平行光束に変換され、ビームスプリッタ１６によりで偏向されて、検出レンズ１８により集光される。再生信号光となる集光光は、光検出器１９に入射し、光検出器１９上の光強度の明暗により、情報記録媒体７に記録された情報を再生することができる。
【００７３】
なお、一例として、集光レンズにより、光源から出射される記録光または再生光を近接場光発生素子に集光する構成を示した。しかし、本発明はこれに限られない。例えば、光源から出射される記録光または再生光は、導波路などによって、近接場光発生素子に導かれても良い。すなわち、光学情報再生装置は、記録光または再生光を近接場光発生素子に導く導光手段を備えていれば良い。
【００７４】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２の近接場光発生素子について、図４を用いて実施の形態１の近接場光発生素子と異なる点を中心に説明する。図４（ａ）は本発明の実施の形態２に係る近接場光発生素子及び情報記録媒体の情報記録媒体に垂直なＹＺ断面の平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡＡ’断面の平面図であり、図４（ｃ）は情報記録媒体に垂直なＸＺ断面の平面図である。実施の形態２の近接場光発生素子１が、実施の形態１の近接場光発生素子１と異なる点は、先端部が、図４に示すように、記録領域の配列面と垂直をなす先端部の断面形状における短軸方向（図４のＸ軸方向）と、記録領域１２のトラッキング方向（図４のＸ軸方向）とが略平行に配置され、先端部３の先端角θｘとθｙは、θｘ＜θｙの関係を成していることである。なお、情報記録媒体７に対する記録方向（図３及び図４のＹ軸方向）とトラッキング方向（図３及び図４のＺ軸方向）の関係は同じである。
【００７５】
本実施の形態２に係る上記の近接場光発生素子１により情報記録媒体７に情報を記録した際の近接場光発生素子１の先端部３の温度及び情報記録媒体の記録特性を検討した。表４は、先端部３の先端角がθｘ＝６０°に対して、θｙ＝４５°である場合について検討した結果を示している。情報記録媒体７は、記録層１１の記録領域１２の大きさがφ５ｎｍ、記録方向の周期（Λｙ）が６．５ｎｍ、トラッキング方向の周期（Λｘ）が５．６ｎｍである。
【００７６】
【表４】
2013218775.tif 000006
【００７７】
表４から明らかなように、近接場光発生素子１の先端部３が、トラッキング方向に対してθｘ＞θｙの関係を成すように形成することでも、トラッキング方向のクロスライトを悪化させることなく、近接場光発生素子と記録領域との間の共鳴効率を上げることが可能となり、先端部３に発生する熱を低減し、先端部３が高温になることを防ぐことができる。
【００７８】
このように、近接場光発生素子１の先端部３を、記録領域１２の配列面と垂直をなす面で少なくとも２つ以上の先端角を有するように扁平形状にし、記録領域１２の配列面と垂直をなす先端部３の断面の短軸方向と、記録領域１２の任意の方向（たとえば、実施の形態１では記録方向、実施の形態２ではトラッキング方向）とが略平行となるように配置することで、任意の方向のクロスライトを悪化させることなく、先端部３に発生する熱を低減し、先端部３が高温になることを防ぐことができる。
【００７９】
なお、実施の形態１および２においては、情報記録媒体は、一例として、島状に配列された記録領域を有する情報記録媒体であるとして説明した。しかし、本発明はこれに限られない。すなわち、情報記録媒体は、島状に配列された記録領域を有さない情報記録媒体であっても良い。例えば、情報記録媒体は、相変化記録材料を記録層の全面に含み、記録層の全面が記録領域となりうる構成であっても良い。実施の形態１および２における近接場光発生素子、光学情報記録再生装置、および、光学情報記録再生方法であれば、このような島状に配列された記録領域を有さない情報記録媒体に対しても、近接場光発生素子の先端部に発生する熱を低減し、先端部が高温になることを防ぐことができる。
【００８０】
以上のように、実施の形態１および２における、近接場光発生素子、光学情報記録再生装置、および、光学情報記録再生方法は、主に下記の構成を有している。
【００８１】
すなわち、実施の形態１および２における近接場光発生素子は、記録層を有する情報記録媒体に対して、長手方向が情報記録媒体と略垂直になるように近接配置され、光源から出射される照射光により近接場光を発生させる先端部を有する近接場光発生素子である。このとき、先端部は、記録層の面と垂直をなす面で少なくとも２つ以上の先端角を有する。
【００８２】
以上の構成によれば、任意の方向のクロスライトを悪化させることなく、先端部に発生する熱を低減し、先端部が高温になることを防ぐことができる。
【００８３】
また、実施の形態１および２においては、情報記録媒体の記録層には、島状に配列された記録領域が形成されていても良い。このとき、近接場光発生素子の先端部は、記録領域の配列面と垂直をなす面で、少なくとも２つ以上の先端角を有しても良い。
【００８４】
以上の構成によれば、任意の方向のクロスライトを悪化させることなく、近接場光発生素子と記録領域との間の共鳴効率を上げることが可能となる。また、先端部に発生する熱を低減し、先端部が高温になることを防ぐことができる。
【００８５】
また、実施の形態１および２の近接場光発生素子においては、配列面と垂直をなす先端部の断面形状が、長軸と短軸を有する楕円体であっても良い。
【００８６】
以上の構成によれば、プラズモン共鳴を生じ易くすることができる。
【００８７】
また、実施の形態１および２の近接場光発生素子においては、先端部の１つの先端角が４５°以下であり、もう一方の先端角が６０°以上であっても良い。
【００８８】
以上の構成によれば、任意の方向のクロスライトを悪化させることなく、先端部に発生する熱をより低減し、先端部が高温になることを防ぐことができる。
【００８９】
また、実施の形態１および２の近接場光発生素子においては、先端部は、記録領域の配列面と垂直をなす面で円弧状の断面形状をなしていても良い。このとき、円弧の曲率が記録領域の曲率と略等しくても良い。
【００９０】
以上の構成によれば、近接場光発生素子の先端部と記録領域との間で効率的にプラズモン共鳴を誘起させることができる。
【００９１】
また、実施の形態１において主に説明したように、配列面と垂直をなす先端部の断面の短軸方向と、記録領域の記録方向とが略平行に配置されても良い。
【００９２】
以上の構成によれば、記録領域へ記録する際、短軸方向に隣接する記録領域へのクロスライトを最も小さくできる。
【００９３】
また、実施の形態２において主に説明したように、配列面と垂直をなす先端部の断面の短軸方向と、記録領域のトラッキング方向とが略平行に配置されても良い。
【００９４】
以上の構成によれば、トラッキング方向のクロスライトを悪化させることなく、近接場光発生素子と記録領域との間の共鳴効率を上げることが可能となる。
【００９５】
また、実施の形態１および２においては、情報記録媒体の記録層の主成分は、相変化記録材料であっても良い。
【００９６】
また、実施の形態１および２においては、相変化記録材料の結晶における誘電率の実数部の符号が、光源から出射される照射光の波長に対して負であっても良い。
【００９７】
以上の構成によれば、近接場光発生素子の先端部と情報記録媒体との間でプラズモン共鳴を効率的に誘起させることができる。
【００９８】
また、実施の形態１および２における光学情報記録再生装置は、記録層を有する情報記録媒体に情報を記録するか、又は、情報を再生する光学情報記録再生装置である。光学情報記録再生装置は、記録光または再生光を出射する光源と、長手方向が情報記録媒体と略垂直になるように近接配置され、光源から出射される照射光により近接場光を発生させる近接場光発生素子と、記録光または再生光を近接場光発生素子に導く導光手段とを備えている。このとき、近接場光発生素子は、情報記録媒体の記録層へ近接場光を照射するための先端部を有している。先端部は、情報記録媒体表面と垂直をなす面で少なくとも２つ以上の先端角を有している。このとき、光学情報記録再生装置は、近接場光発生素子の先端部に発生する近接場光を、情報記録媒体の記録層に照射することで、情報記録媒体の記録層に情報を記録するか、または、情報を再生する。
【００９９】
以上の構成によれば、任意の方向のクロスライトを悪化させることなく、先端部に発生する熱を低減し、先端部が高温になることを防ぐことができる。これにより、近接場光発生素子が基板から剥離してしまったり、先端部が溶解してしまうことを防ぐことができる。また、局所的な温度上昇による熱変形で近接場光発生素子の先端部が突出し、情報記録媒体表面と接触して近接場光発生素子が衝突することを防ぐことができる。このため、衝突により発生しうる塵埃が、情報記録媒体の表面や近接場光発生素子に付着したりすることを防ぐことができる。
【０１００】
また、実施の形態１および２における光学情報記録再生方法は、光学情報記録再生装置により、記録層を有する情報記録媒体に情報を記録するか、または、情報を再生する光学情報記録再生方法である。ここで、光学情報記録再生装置は、記録光または再生光を出射する光源と、長手方向が情報記録媒体と略垂直になるように近接配置され、光源から出射される照射光により近接場光を発生させる近接場光発生素子と、記録光または再生光を近接場光発生素子に導く導光手段とを備えている。このとき、近接場光発生素子は、情報記録媒体の記録層へ近接場光を照射するための先端部を有している。先端部は、情報記録媒体表面と垂直をなす面で少なくとも２つ以上の先端角を有している。このとき、光学情報記録再生方法は、光源から記録光または再生光を出射するステップと、導光手段によって記録光または再生光を近接場光発生素子に導くステップと、近接場光発生素子の先端部から近接場光を出射するステップと、近接場光発生素子から出射した近接場光を用いて、情報記録媒体の記録層に、情報を記録するか、又は、情報を再生するステップと、を含む。
【０１０１】
以上の構成によれば、任意の方向のクロスライトを悪化させることなく、先端部に発生する熱を低減し、先端部が高温になることを防ぐことができる。これにより、近接場光発生素子が基板から剥離してしまったり、先端部が溶解してしまうことを防ぐことができる。また、局所的な温度上昇による熱変形で近接場光発生素子の先端部が突出し、情報記録媒体表面と接触して近接場光発生素子が衝突することを防ぐことができる。このため、衝突により発生しうる塵埃が、情報記録媒体の表面や近接場光発生素子に付着したりすることを防ぐことができる。
【０１０２】
なお、発明を実施するための形態の項においてなされた具体的な実態様または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるものではなく、本発明の精神と特許請求事項との範囲内で、種々変更して実施することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明の近接場光発生素子、情報記録媒体、光学情報記録再生装置、及び光学情報記録再生方法によれば、クロスライトを悪化させることなく、近接場光発生素子の先端部に発生する熱を低減し，近接場光発生素子が高温になることを防ぐことを可能とし、良好な記録と高密度化を実現するための大容量情報記録媒体への光学ヘッド及びその利用に適用することができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１    近接場光発生素子
２    照射光（レーザ光、記録光または再生光）
３    先端部
４    近接場光
５    光学ヘッド
６    近接場光発生素子の取り付け基板
７    情報記録媒体
８    基板
９    金属層
１０    誘電体層
１１    記録層
１２    記録領域
１３    保護層
１４    光源
１５    コリメータレンズ
１６    ビームスプリッタ
１７    集光レンズ
１８    検出レンズ
１９    光検出器
２０    散乱光
【図１】
2013218775.tif 000007
【図２】
2013218775.tif 000008
【図３】
2013218775.tif 000009
【図４】
2013218775.tif 000010
【図５】
2013218775.tif 000011