(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学的変化を生じさせることにより情報を記録可能な記録層と、光照射または加熱されて屈折率が変化するとともに、この変化が可逆的に生じる機能層とを有し、前記機能層を介して発生する近接場光が記録層へ到達可能となっている光記録媒体を使用し、
前記記録層と前記機能層との少なくとも一方に光照射することによりその被照射層にプラズモンを励起させるとともに、前記機能層に対して光照射または加熱することにより機能層に局所的な屈折率変化領域を生じさせ、前記プラズモンによって発生した近接場と前記屈折率変化領域との相互作用により発生した伝搬光を検出することを特徴とする光記録媒体の再生方法。
【請求項２】
前記伝搬光は、前記屈折率変化領域と前記機能層におけるその他の領域との少なくとも一方を透過したものであることを特徴とする請求項１に記載の光記録媒体の再生方法。
【請求項３】
前記機能層に屈折率変化領域を生じさせるのに第１の光ビームを使用し、前記プラズモンを励起するのに第２の光ビームを使用することを特徴とする請求項１に記載の光記録媒体の再生方法。
【請求項４】
前記機能層は高速で相転移を起こして光学的な変化を生じるものであることを特徴とする請求項１に記載の光記録媒体の再生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光の回折限界よりも小さな開口部から発生する近接場光を使用して記録マークを再生する光記録媒体の再生方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、光ディスク等の光記録媒体の記録速度の向上に伴って、光記録媒体の高感度化の研究が盛んである。例えば、特開平４−６２０９０号公報には、いわゆるプラズモンを利用した記録層の高感度化の方法が開示されている。プラズモンとは金属、半金属あるい半導体における自由電子の振動であり、光を照射することによって励起することが可能なものである。このプラズモンは、周囲に強い電場を発生させるため、そのエネルギーを利用した各種の応用が期待されている。
【０００３】
そこで、上記公報に記載の構成では、記録層内に記録材料と金属とからなる微小球を分散させ、微小球における金属にプラズモンを励起して、そこから発生した強い電場によって記録材料に記録を行い、記録効率を向上させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の構成では、記録時にプラズモンを利用して記録効率を向上させているものの、再生時にプラズモンを利用することについては検討されていない。したがって、記録密度が高まるに連れて読み出し信号が減少するという問題点を克服することができない。このため、上記従来の構成では、記録感度は向上し得るものの、より小さな記録マークを記録再生することは困難であり、さらなる光記録媒体の高密度化は不可能である。
【０００５】
本発明の光記録媒体の再生方法は、再生時にもプラズモンを利用し、記録密度が高まるに連れて読み出し信号が減少するという問題点を克服することにより、光記録媒体のさらなる高密度化が可能な再生方法の提供を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の光記録媒体の再生方法は、光学的変化を生じさせることにより情報を記録可能な記録層と、光照射または加熱されて屈折率が変化するとともに、この変化が可逆的に生じる機能層とを有し、前記機能層を介して発生する近接場光が記録層へ到達可能となっている光記録媒体を使用し、前記記録層と前記機能層との少なくとも一方に光照射することによりその被照射層にプラズモンを励起させるとともに、前記機能層に対して光照射または加熱することにより機能層に局所的な屈折率変化領域を生じさせ、前記プラズモンによって発生した近接場と前記屈折率変化領域との相互作用により発生した伝搬光を検出することを特徴としている。
【０００７】
上記の構成によれば、記録層と機能層との少なくとも一方に光照射してその被照射層にプラズモンを励起させるとともに、機能層に対して光照射または加熱を行い機能層に局所的な屈折率変化領域を生じさせると、プラズモンによって発生した近接場と屈折率変化領域との相互作用により、記録層の記録情報、即ち再生情報を含んだ伝搬光が生じる。前記屈折率変化領域の大きさの範囲は例えば数ｎｍから数百ｎｍである。そして、再生情報を含んだ前記伝搬光を検出することにより、記録層に記録された情報を再生することができる。
【０００８】
この場合、プラズモンによって励起された強い近接場を介して記録層の情報を読み出すことになるため、再生信号量を増大することができる。この結果、前記屈折率変化領域の大きさを例えば数十ｎｍ以下とし、より小さい記録マークの記録再生が可能となり、光記録媒体の記録密度をさらに高めることが可能となる。
【０００９】
上記の光記録媒体の再生方法において、前記伝搬光は、前記屈折率変化領域と前記機能層におけるその他の領域との少なくとも一方を透過したものである構成としてもよい。
【００１０】
上記の光記録媒体の再生方法は、前記機能層に屈折率変化領域を生じさせるのに第１の光ビームを使用し、前記プラズモンを励起するのに第２の光ビームを使用する構成としてもよい。
【００１１】
上記の構成によれば、屈折率変化領域を生じさせるための光ビーム用の光源と、プラズモンを励起するための光ビーム用の光源とを別個に設けているため、プラズモンを発生させるための光ビームの光量や波長と、再生を行うための光ビームの光量や波長とを独立に調整することが可能である。また、機能層や記録層の材料に合わせて、どちらの層にプラズモン励起用の光ビームを照射するかを選択することができる。
【００１２】
これにより、効率がよく良好な再生を行なうことができる。また、光ビームの照射にて機能層に屈折率変化領域を生じさせる構成であるから、本発明の再生方法を実施するための構成を小型化することができる。
【００１３】
上記の光記録媒体の再生方法は、前記機能層が高速で相転移を起こして光学的な変化を生じる構成としてもよい。
【００１４】
上記の構成によれば、高速にて機能層の屈折率変化領域を発生させかつ消滅させることができ、高速での再生が可能となる。
【００１５】
前記機能層の材料としては、前記機能を有する金属、合金または有機化合物を使用することができる。
【００１６】
前記金属、合金としては、アンチモン、インジウム・アンチモン合金、銀・インジウム・アンチモンテルル合金等を使用することができる。このようなよく知られている相変化型記録媒体の材料にて機能層を形成する場合、光記録媒体の製造が容易となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
本発明の実施の一形態を図１ないし図３に基づいて以下に説明する。
本実施の形態の再生方法に使用する光記録媒体としての光ディスクは、図２に示す構造を有している。
【００１８】
この光ディスク１の構造は、論文誌「 Applied Physics Latters, Vol.73, No.15, 12 October 1998, pp.2078-2080」にも開示されている。この光ディスク１は、再生層（機能層）１３に数十ｎｍの開口部を発生させて、近接場光により回折限界を超えた記録再生を可能にするものである。上記開口部の大きさは、入射される光ビームの光量によって変化し、数ｎｍ〜数百ｎｍの範囲である。
【００１９】
光ディスク１は、基板１１上に、誘電体層１２、再生層１３、誘電体層１４、記録層１５および誘電体層１６がこの順序に積層されたものとなっている。
【００２０】
基板１１の材料は例えばポリカーボネートであり、誘電体層１２、１４、１６の材料は例えばＳｉＮであり、再生層１３の材料は例えばＳｂであり、記録層１５の材料は例えば合金としてのＧｅ2 Ｓｂ2 Ｔｅ5 である。再生層１３は、回折限界よりも小さな開口部を発生し、これによって数十ｎｍ以下の記録マークの再生を可能とする。
【００２１】
記録層１５はアズデポ状態が結晶相であり、そこに、本実施の形態において、アモルファス相のマークｍ、ｍ、…が記録されている。誘電体層１４の厚さは数十ｎｍであり、この厚さは、再生層１３を介して発生する近接場光が記録層１５へ到達できる距離以下である。したがって、近接場光によって記録層１５に記録されたマークｍを高い分解能で読み出すことができるようになっている。
【００２２】
上記光ディスク１を再生する再生装置は、図３に示す構成となっている。この再生装置は、記録再生回路２、光学ヘッド３、対物レンズ４、光源５および対物レンズ６を備えている。
【００２３】
記録再生回路２は、記録信号を光学ヘッド３に供給するとともに、光学ヘッド３から得られた再生信号を再生するものである。光学ヘッド３は、例えば半導体レーザを備え、光ディスク１に対する記録時および再生時に光ビームｂ１を対物レンズ４を介して光ディスク１に照射するものであり、記録時には記録信号をこれに対応した光ビームｂ１に変換し、再生時には光ディスク１からの戻り光を再生信号に変換する。光源５は、例えば半導体レーザからなり、プラズモンを励起するための光ビームｂ２を対物レンズ６を介して光ディスク１に照射するものである。
【００２４】
光ディスク１は、上記のように、合金からなる記録層１５や半金属からなる再生層１３を備えており、再生時にはこれらの層のうちの少なくとも一方に上記光ビームｂ２を斜め方向から入射させることにより、プラズモンを励起させる。この場合、光学ヘッド３からは光ビームｂ１が対物レンズ３を介して光ディスク１の再生層１３に照射される。
【００２５】
上記の構成において、光ディスク１の再生方法を以下に説明する。
光ディスク１を再生する際には、図１（ａ）に示すように、本実施の形態において光ディスク１の記録層１５にプラズモン励起用の光ビームｂ２を照射する。光ディスク１への光ビームｂ２の入射角度は、光ビームｂ２が照射される材料や光ビームｂ２の波長により決定される。本実施の形態の光ディスク１の場合、光ビームｂ２の波長が６００〜７００ｎｍのとき、上記入射角度は４０〜５０度である。
【００２６】
光ビームｂ２が照射された記録層１５にはプラズモンが励起され、記録層１５の周囲に強い電場ｅが発生する。この電場ｅは、記録層１５の表面付近に局在するいわゆる近接場であり、記録マークｍの情報を含んでいる。
【００２７】
上記近接部（電場ｅ）が生じている状態で、図１（ｂ）に示すように、記録再生用の光ビームｂ１を光ディスク１の再生層１３に照射する。光ビームｂ１の再生層１３における照射部位は、記録層１５での光ビームｂ２の照射部位との対応部位である。すると、再生層１３は、光ビームｂ１の中心付近に相当する部分が高温となり、その部分において再生層１３の材料であるＳｂの結晶状態からアモルファス状態への相転移が起こる。この相転移部分は他の部分に対して屈折率が変化したものとなる。以下、この部分を開口部（屈折率変化領域）１３ａとする。なお、上記相転移は可逆的なものであり、光ビームｂ１の照射を解除したときに、アモルファス状態の部分は結晶状態に戻る。
【００２８】
上記開口部１３ａの大きさは数十ｎｍ以下であり、この開口部１３ａを介して記録マークｍの情報を含んだ近接場（電場ｅ）が伝搬光（近接場光）に変換され、即ち、近接場（電場ｅ）と開口部１３ａとの相互作用により開口部１３ａにて伝搬光が生じ、この伝搬光が光学ヘッド３に反射する。この反射光は光学ヘッド３にて再生信号に変換され、記録再生回路２にて再生される。
【００２９】
この場合、上記伝搬光は、本来弱いものであるが、プラズモンが励起されることにより発生した近接場（電場ｅ）にて増強されるので、記録層１５に記録されたマークｍを高い分解能によって読み出すことができ、しかも読み出す際の信号量を増大することができる。
【００３０】
上記のように、本実施の形態における光ディスク１の再生方法では、記録層１５においてプラズモンを励起させ、このプラズモンによって発生した近接場に記録マークｍの情報が含まれ、この近接場を開口部１３ａによって伝搬光に変換し、この伝搬光を光学ヘッド３に入射させることにより再生を行なっている。
【００３１】
ここで、上記伝搬光は、上記開口部１３ａが小さいとき、主として再生層１３の開口部１３ａ以外の部分を通り反射光となる一方、開口部１３ａが大きいとき、主として開口部１３ａを通り反射光となる。このときの分解能と信号強度は開口部１３ａの大きさに関係し、数十ｎｍ以下の記録マークを読み出すことができる。
【００３２】
なお、先述の論文誌「 Applied Physics Latters」においては、開口部１３ａの大きさが数十ｎｍ以下であり、記録再生用の光ビームｂ１のみによって信号を再生していたため、再生信号量が減少し、記録マークの読み出しが困難であった。しかし、本発明の再生方法によれば、プラズモンによって励起された強い近接場（電場ｅ）を介して記録マークｍを読み出すため、再生信号量を数十倍から数百倍に増大することが可能である。
【００３３】
また、再生層１３の材料としては、高速で層転移を起こし、光学的な変化を生じる金属、合金、または有機化合物を使用するのが好ましい。例えば、アンチモン、インジウム・アンチモン合金、銀・インジウム・アンチモン・テルル合金等である。
【００３４】
また、プラズモンによって発生する熱による記録層１５または再生層１３の加熱温度は、記録層１５または再生層１３の相転移温度よりも低くなければならない。したがって、プラズモン励起用の光ビームｂ２を記録層１５に入射させるか再生層１３に入射させるかは、プラズモンによる上記加熱温度と記録層１５の相転移温度の差と、プラズモンによる上記加熱温度と再生層１３の相転移温度の差との大小によって決定する。即ち、この点からみて熱的な余裕が記録層１５の方にあれば記録層１５に、再生層１３の方にあれば再生層１３に光ビームｂ２を入射させる。上記熱的な余裕の有無は再生層１３および記録層１５の材料や光源５の種類によって異なるため、それら応じて適切な方を選択すればよい。
【００３５】
〔実施の形態２〕
本発明の実施の他の形態を図４に基づいて以下に説明する。
前記実施の形態１の再生方法においては、光ディスク１に対して光ビームｂ１と光ビームｂ２とを互いに反対側から入射させていたが、本実施の形態の再生方法においては、図４に示すように、両光ビームｂ１、ｂ２を光ディスク１に対して同一側（基板１１側）から入射させるようになっている。したがって、本実施の形態においては、図３に示した構成において、プラズモン励起用の光源５および対物レンズ６は、記録再生用の光学ヘッド３および対物レンズ４と同一の側に設けられる。
【００３６】
光ディスク１の再生の際には、前記の場合と同様の入射角度でプラズモン励起用の光ビームｂ２を光ディスク１の再生層１３に基板１１側から照射する。また、記録再生用の光ビームｂ１を再生層１３に基板１１側から照射する。すると、光ビームｂ２の照射により、半金属（Ｓｂ）からなる再生層１３にプラズモンが励起され、再生層１３の周囲に、プラズモンによって増強された前記近接場が発生する。この近接場は記録層１５に記録されている記録マークｍの情報を含んだものとなる。
【００３７】
また、光ビームｂ１の照射により、再生層１３に前記開口部１３ａが生じる。この開口部１３ａの発生により、開口部１３ａ付近の上記近接場が変化し、この近接場が伝搬光に変換される。この伝搬光は、光学ヘッド３に反射され、前述のようにして再生を行なうことができる。
【００３８】
即ち、本実施の形態における光ディスク１の再生方法では、再生層１３において励起させたプラズモンにより開口部１３ａにおける近接場を増強し、この近接場を、近接場と記録層１５との相互作用によって、記録マークｍの情報を含んだ伝搬光に変換し、この伝搬光を光学ヘッド３に入射させることにより再生を行なっている。
【００３９】
なお、以上の実施の形態においては、再生層１３における開口部１３ａの形成を光ビームｂ１の照射により行なっているが、この光ビームｂ１に代えて、適当な加熱手段により再生層１３を加熱するようにしてもよい。また、記録層１５は光照射または加熱にて部分的に光学的変化を生じさせることにより情報を記録可能なものとすることができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の光記録媒体の再生方法は、光学的変化を生じさせることにより情報を記録可能な記録層と、光照射または加熱されて屈折率が変化するとともに、この変化が可逆的に生じる機能層とを有し、前記機能層を介して発生する近接場光が記録層へ到達可能となっている光記録媒体を使用し、前記記録層と前記機能層との少なくとも一方に光照射することによりその被照射層にプラズモンを励起させるとともに、前記機能層に対して光照射または加熱することにより機能層に局所的な屈折率変化領域を生じさせ、前記プラズモンによって発生した近接場と前記屈折率変化領域との相互作用により発生した伝搬光を検出する構成である。
【００４１】
これにより、プラズモンによって励起された強い近接場を介して記録層の情報を読み出すので、再生信号量を増大することができる。この結果、より小さい記録マークの記録再生が可能となり、光記録媒体の記録密度をさらに高めることが可能となるという効果を奏する。
【００４２】
上記の光記録媒体の再生方法は、前記伝搬光が、前記屈折率変化領域と前記機能層におけるその他の領域との少なくとも一方を透過したものとする構成であり、再生光となる伝搬光をいずれかから適宜選択することができる。
【００４３】
上記の光記録媒体の再生方法は、前記機能層に屈折率変化領域を生じさせるのに第１の光ビームを使用し、前記プラズモンを励起するのに第２の光ビームを使用する構成である。
【００４４】
これにより、プラズモンを発生させるための光ビームの光量や波長と、再生を行うための光ビームの光量や波長とを独立に調整することが可能である。また、機能層や記録層の材料に合わせて、どちらの層にプラズモン励起用の光ビームを照射するかを選択することができる。これにより、効率がよく良好な再生を行なうことができる。
【００４５】
また、光ビームの照射にて機能層に屈折率変化領域を生じさせる構成であるから、本発明の再生方法を実施するための構成を小型化することができるという効果を奏する。
【００４６】
上記の光記録媒体の再生方法は、前記機能層が高速で相転移を起こして光学的な変化を生じる構成である。
【００４７】
これにより、高速にて機能層の屈折率変化領域を発生させかつ消滅させることができ、高速での再生が可能となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、本発明の実施の一形態における光記録媒体の再生方法において、光ディスクに対し、プラズモン励起用の光ビームを照射した状態を示す説明図であり、図１（ｂ）は、上記光ビームに加え、さらに再生用の光ビームを照射した状態を示す説明図である。
【図２】図１に示した光ディスクの概略の断面図である。
【図３】本発明の実施の一形態における光記録媒体の再生方法を実施するための構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の他の形態の光記録媒体の再生方法において、図２に示した光ディスクに対し、プラズモン励起用の光ビームと再生用の光ビームとを照射した状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１    光ディスク（光記録媒体）
２    記録再生回路
３    光学ヘッド
４    対物レンズ
５    光源
６    対物レンズ
１２    誘電体層
１３    再生層（機能層）
１３ａ  開口部（屈折率変化領域）
１４    誘電体層
１５    記録層
１６    誘電体層
ｂ１  光ビーム
ｂ２  光ビーム
【図１】
0004381540.tif 000002
【図２】
0004381540.tif 000003
【図３】
0004381540.tif 000004
【図４】
0004381540.tif 000005