(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱あるいは光照射により化学変化を起こして屈折率変化領域を生じ、前記化学変化が可逆的である材料により形成されたマスク層と、
このマスク層に光を照射したときに前記屈折率変化領域にて生じるエバネッセント場が到達可能な位置に設けられた試料層とを備えていることを特徴とする光学試料体。
【請求項２】
熱あるいは光照射により化学変化を起こして屈折率変化領域を生じ、前記化学変化が可逆的である材料により形成されたマスク層と、
このマスク層に光を照射したときに前記屈折率変化領域にて生じるエバネッセント場が到達可能な位置に設けられ、光学的変化を生じることにより情報を記録可能な試料層とを備えていることを特徴とする光学試料体。
【請求項３】
前記マスク層は酸化銀、酸化アンチモンあるいは酸化テルルからなることを特徴とする請求項１または２に記載の光学試料体。
【請求項４】
前記マスク層における前記試料層側の面とは反対側の面に第１の保護層が設けられ、前記マスク層における前記試料層側の面に第２の保護層が設けられていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の光学試料体。
【請求項５】
請求項１に記載の光学試料体を使用し、
前記マスク層に光ビームを照射し、マスク層に局所的な前記屈折率変化領域を生じさせ、この屈折率変化領域にて生じるエバネッセント場と前記試料層との相互作用により試料層からの読み出しを行なうことを特徴とする光学試料体の読出し方法。
【請求項６】
請求項２に記載の光学試料体を使用し、
前記マスク層に光ビームを照射し、マスク層に局所的な前記屈折率変化領域を生じさせ、この屈折率変化領域にて生じるエバネッセント場と前記試料層との相互作用により試料層に対する情報の書き込みまたは読み出しを行なうことを特徴とする光学試料体の書込み読出し方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エバネッセント場を使用することによる光の回折限界を越えた光学書込みあるいは光学読出し、またはこれら両方に使用される光学試料体並びにその書込みおよび読出し方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、近接場光（エバネッセント場）を用いて高密度記録を行うために種々の方式が開発されている。たとえば、雑誌「エレクトロニクス」（オーム社発行）の１９９８年１０月号、第１００〜１０２頁、あるいは論文誌「 Applied Physics Latters, Vol.73, No.15, 12 October 1998, pp.2078-2080」には、光メモリに対するエバネッセント場を使用した読み取り方法あるいは書き込み方法が開示されている。この方法を図４に基づいて説明する。
【０００３】
例えば、光メモリとしての光ディスク１０１は、基板１１１上に、保護層１１２、マスク層１１３、保護層１１４、記録層１１５および保護層１１６がこの順序に成膜されている。記録膜１１５には相変化材料Ｇｅ2 Ｓｂ2 Ｔｅ5 が使用され、マスク層１１３にはアンチモン膜が使用されている。
【０００４】
光ディスク１０１に対する情報の書き込みおよび読み取りの際には、対物レンズ（図示せず）で集光されたレーザビーム１０２が光ディスク１０１に照射される。アンチモン膜（マスク層１１３）では、照射されたレーザスポットの中心に対応する高温部分の屈折率が変化する。これにより、マスク層１１３にスポット径よりも小さなアパーチャ１０３が発生する。このアパーチャ１０３は、マスク層１１３における光の透過率が高くなるように変化した部分である。したがって、例えば光ディスク１０１からの情報の読み取り時において、上記アパーチャ１０３を通じて記録層１１５に記録されたマーク１０４が読み出される。
【０００５】
マスク層１１３と記録層１１５との間の保護層１１４の厚みは、アパーチャ１０３によって発生したエバネッセント場１０５が記録層１１５に到達可能な距離に設定されている。これにより、１００ｎｍ以下の記録マークを記録あるいは再生することができる。
【０００６】
【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、マスク層１１３において、アンチモン膜の結晶状態からアモルファス状態への相転移を利用してアパーチャ１０３を形成してるため、温度変化に対してアパーチャ１０３の開閉速度を十分に高めることができない。したがって、線速度の増加に応じたアパーチャ１０３の開閉速度の増加が困難であり、情報の高速転送による記録再生が不可能であるという問題点を招来している。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであって、アパーチャを高速で開閉可能であり、情報の高速転送による高速読出しあるいは高速書込みまたはその両方が可能な光学試料体並びにその書込みおよび読出し方法の提供を目的としている。
【０００８】
【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、本発明の請求項１に記載の光学試料体は、熱あるいは光照射により化学変化を起こして屈折率変化領域を生じ、前記化学変化が可逆的である材料により形成されたマスク層と、このマスク層に光を照射したときに前記屈折率変化領域にて生じるエバネッセント場が到達可能な位置に設けられた試料層とを備えていることを特徴としている。
【０００９】
請求項１に記載の構成によれば、マスク層は熱あるいは光照射により化学変化を起こして屈折率変化領域を生じる。この屈折率変化領域が生じた状態でマスク層に光を照射すると屈折率変化領域にて、試料層にまで到達するエバネッセント場が生じる。したがって、このエバネッセント場と試料層との相互作用により、試料層が例えば高密度で有する情報等を高い分解能で読み出すことができる。
【００１０】
この読出し動作において、マスク層は化学変化により屈折率変化領域、即ち光学的なアパーチャを生じるようになっているので、マスク層の結晶状態からアモルファス状態への相転移を利用してアパーチャを形成する場合よりも、アパーチャの開閉動作を高速にて行なうことができる。
【００１１】
これにより、光学試料体（例えば光記録媒体としての光ディスク）の試料層（例えば記録層）からの情報の読み出しを高速にて行なうことができる。
【００１２】
本発明の請求項２に記載の光学試料体は、熱あるいは光照射により化学変化を起こして屈折率変化領域を生じ、前記化学変化が可逆的である材料により形成されたマスク層と、このマスク層に光を照射したときに前記屈折率変化領域にて生じるエバネッセント場が到達可能な位置に設けられ、光学的変化を生じることにより情報を記録可能な試料層とを備えていることを特徴としている。
【００１３】
請求項２に記載の構成によれば、マスク層は熱あるいは光照射により化学変化を起こして屈折率変化領域を生じる。この屈折率変化領域が生じた状態でマスク層に光を照射すると屈折率変化領域にて、試料層にまで到達するエバネッセント場が生じる。したがって、このエバネッセント場と試料層との相互作用により、試料層が例えば高密度で有する情報等を高い分解能で読み出すことができる。また、試料層に対して高密度で情報を書き込むことができる。
【００１４】
この読出し動作および書き込み動作において、マスク層は化学変化により屈折率変化領域、即ち光学的なアパーチャを生じるようになっているので、マスク層の結晶状態からアモルファス状態への相転移を利用してアパーチャを形成する場合よりも、アパーチャの開閉動作を高速にて行なうことができる。
【００１５】
これにより、光学試料体（例えば光記録媒体としての光ディスク）の試料層（例えば記録層）に対する情報の書き込みおよび読み出しを高速にて行なうことができる。
【００１６】
本発明の請求項３に記載の光学試料体は、請求項１または２に記載の構成において、前記マスク層が酸化銀、酸化アンチモンあるいは酸化テルルからなることを特徴としている。
【００１７】
請求項３に記載の構成によれば、請求項１または２に記載の構成による作用に加え、マスク層が酸化銀、酸化アンチモンあるいは酸化テルルのうちの何れかからなり、これらのうちのいずれかによりマスク層を形成する場合には、マスク層を工業的方法によって容易に形成することができ、光学試料体の量産が容易である。
【００１８】
本発明の請求項４に記載の光学試料体は、請求項１から３の何れかに記載の構成において、前記マスク層における前記試料層側の面とは反対側の面に第１の保護層が設けられ、前記マスク層における前記試料層側の面に第２の保護層が設けられていることを特徴としている。
【００１９】
請求項４に記載の構成によれば、請求項１から３の何れかに記載の構成による作用に加え、上記第１および第２の保護層により、マスク層の化学変化によってマスク層の両側の層、例えば基板や試料層が破壊される事態を防止することができる。
【００２０】
本発明の請求項５に記載の光学試料体の読出し方法は、請求項１に記載の光学試料体を使用し、前記マスク層に光ビームを照射し、マスク層に局所的な前記屈折率変化領域を生じさせ、この屈折率変化領域にて生じるエバネッセント場と前記試料層との相互作用により試料層からの読み出しを行なうことを特徴としている。
【００２１】
請求項５に記載の構成によれば、請求項１の構成による作用にて説明したように、マスク層に光を照射すると屈折率変化領域にて、試料層にまで到達するエバネッセント場が生じ、このエバネッセント場と試料層との相互作用により、試料層が例えば高密度で有する情報等を高い分解能で読み出すことができる。
【００２２】
そして、この読出し動作においては、マスク層の化学変化により屈折率変化領域、即ち光学的なアパーチャの開閉動作を高速にて行なうことができるので、光学試料体（例えば光記録媒体としての光ディスク）の試料層（例えば記録層）からの情報の読み出しを高速化することがができる。
【００２３】
本発明の請求項６に記載の光学試料体の書込み読出し方法は、請求項２に記載の光学試料体を使用し、前記マスク層に光ビームを照射し、マスク層に局所的な前記屈折率変化領域を生じさせ、この屈折率変化領域にて生じるエバネッセント場と前記試料層との相互作用により試料層に対する情報の書き込みまたは読み出しを行なうことを特徴としている。
【００２４】
請求項６に記載の構成によれば、請求項２の構成による作用にて説明したように、マスク層に光を照射すると屈折率変化領域にて、試料層にまで到達するエバネッセント場が生じ、このエバネッセント場と試料層との相互作用により、試料層が例えば高密度で有する情報等を高い分解能で読み出すことができる。また、試料層に対して高密度で情報を書き込むことができる。
【００２５】
そして、この読出し動作および書き込み動作においては、マスク層の化学変化により屈折率変化領域、即ち光学的なアパーチャの開閉動作を高速にて行なうことができるので、光学試料体（例えば光記録媒体としての光ディスク）の試料層（例えば記録層）に対する情報の書き込みおよび読み出しを高速化することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
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。
本実施の形態の光学試料体は、図１（ａ）に示す光ディスク１として構成されている。この光ディスク１は、基板１１上に、保護層（第１の保護層）１２、マスク層１３、保護層（第２の保護層）１４、記録層（試料層）１５および保護層１６がこの順序に成膜されている。
【００２７】
基板１１は、例えばポリカーボネート製であり、１２ｍｍ厚に形成されている。保護層１２、１４、１６は、ＺｎＳ−ＳｉＯ2 からなり、それぞれ１７０ｎｍ厚、２０ｎｍ厚、２０ｎｍ厚に形成されている。特に、マスク層１３と記録層１５との間の保護層１４の厚みは、後述するアパーチャ３によって発生したエバネッセント場が記録層１５に到達できる寸法に設定されている。
【００２８】
記録層１５には例えば相変化型記録により記録マーク４が記録される。この記録層１５の相変化材料としてはＧｅ、ＳｂあるいはＴｅを使用することができる。
【００２９】
マスク層１３は、温度や照射される光量の変化により化学変化を生じる材料にて形成されている。本光ディスク１においては、上記材料として酸化銀を使用している。この酸化銀での化学変化は、酸化銀が酸素と銀に分解するものである。
【００３０】
即ち、例えば、対物レンズ（図示せず）で集光されたレーザビーム１が光ディスク１に照射され、マスク層１３にレーザスポットが照射されると、図１（ｂ）に示すように、マスク層１３の温度分布５において、しきい値６を越えた高温部分７が生じ、この高温部分７の酸化銀が化学変化し、即ち酸素と銀に分解し、屈折率が変化する。これによってマスク層１３にスポット径よりも小さな、屈折率変化領域としてのアパーチャ３が発生する。したがって、このアパーチャ３を通じて、即ちアパーチャ３にて発生するエバネッセント場により記録膜１５に記録マーク４を書き込み、またこの記録マーク４を読み出すことができる。
【００３１】
また、マスク層１３を形成する酸化銀は、温度や照射される光量の変化により化学変化してアパーチャ３を形成するため、このアパーチャ３を形成する際の反応速度はピコ秒オーダーである。したがって、化学変化によりアパーチャ３が形成される酸化銀をマスク層１３の材料として用いることにより、結晶状態からアモルファス状態への相転移を利用してアパーチャ３が形成される例えばアンチモンをマスク層１３の材料といて用いる場合よりも、高速にてアパーチャ３の開閉を行うことができる。
【００３２】
上記の光ディスク１に対して記録再生を行なう記録再生装置は、図２のブロック図に示す構成となっている。この記録再生装置は、光学ピックアップ２１、レーザ駆動回路２２、記録回路２３、再生回路２４、スピンドルモータ２５および回転制御回路２６を備えている。
【００３３】
この記録再生装置において、光ディスク１への情報の記録時には、記録回路２３から出力された記録信号が、レーザ駆動回路２２を経て、光学ピックアップ２１が備える半導体レーザー送られ、相対的に強い強度のレーザビーム２として出力される。光学ピックアップ２１は対物レンズ（図示せず）を備え、この対物レンズによりレーザビーム２を光ディスク１上にレーザスポットとして集光させる。
【００３４】
一方、再生時には、光学ピックアップ２１から相対的に弱い強度のレーザビーム２が光ディスク１に照射され、その反射光が光学ピックアップ２１内のフォトディテクタにて電気信号に変換され、再生回路２４にて再生される。
【００３５】
上記レーザビーム２の光量の調整はレーザ駆動回路２２において行われ、この光量調整により、光ディスク１のマスク層１３においてエバネッセント場が適切に制御される。また、スピンドルモータ２５、即ち光ディスク１の回転は、回転制御回路２６からスピンドルモータ２５へ出力される制御信号により、所定の回転数に制御される。
【００３６】
上記の構成において、光ディスク１を使用した記録再生方法について、以下に説明する。
前述のように、光ディスク１に光学ピックアップ２１によってレーザビーム２が照射され、マスク層１３にレーザスポットが照射されると、マスク層１３におけるレーザスポットの中心部に相当する部分が高温となり、この高温部分の酸化銀（マスク層１３）が化学変化する。この化学変化により、酸化銀（マスク層１３）は、屈折率が変化し、これによってレーザスポット径よりも小さなアパーチャ３が発生する。
【００３７】
さらに、このアパーチャ３においてエバネッセント場が発生し、このエバネッセント場と記録層１５との相互作用により記録膜１５に記録マーク４を書き込み、またこの記録マーク４を読み出すことができる。
【００３８】
そして、上記アパーチャ３は、マスク層１３を形成する塩化銀の化学変化により形成されるため、前述のように、高速にてアパーチャ３の開閉を行うことができる。したがって、光ディスク１に対するデータの転送速度を向上できる。この結果、光ディスク１を従来よりも高速で回転させ、光ディスク１に対する高密度記録を高いＳ／Ｎのもとで高速に行なうことができ、また高密度記録されたデータを高いＳ／Ｎのもとで高速に再生することができる。
【００３９】
次に、マスク層１３の材料として、酸化銀（ＡｇＯｘ）を使用した光ディスク１（本実施の形態）とアンチモン（Ｓｂ）を使用した光ディスク（比較例）とについて、比較試験を行なった結果を図３に示す。
【００４０】
ここでは、再生信号のＣＮＲ（Carrier to Noise Ratio）の線速度依存性について測定した。測定条件は、レーザ波長が６３５ｎｍ、対物レンズのＮＡが０．６、トラック幅が０．６μｍ、記録マーク長が２５０ｎｍである。
【００４１】
この測定の結果、図３から明らかなように、マスク層１３に酸化銀（ＡｇＯｘ）を使用した光ディスク１の方がマスク層１３にアンチモン（Ｓｂ）を使用した光ディスク（比較例）よりも高速転送に適していることが判った。
【００４２】
なお、本実施の形態の光ディスク１においては、マスク層１３の材料として酸化銀を使用しているが、この酸化銀に代えて、酸化アンチモンあるいは酸化テルルを使用することができる。酸化銀を含み、これらは、例えばスパッタリングにより容易に基板１１上に成膜できるため、量産性に優れている。
【００４３】
また、光ディスク１では、マスク層１３の上下に保護層１２、１４が設けられており、これらを設けることは、マスク層１３の化学変化によって基板１１や記録膜１５が破壊されるのを防止する上において好ましい。この構成により、マスク層１３において安定した化学変化を発生させることができる。
【００４４】
また、以上の例では、本発明の構成を情報記録に適用した例を示したが、本発明はこれに限らず顕微鏡や高精度のリニアスケールなど、試料層の情報等をマスク層を介して読み出すように構成できる幅広い分野に適用することが可能である。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、本発明の請求項１に記載の光学試料体は、熱あるいは光照射により化学変化を起こして屈折率変化領域を生じる材料により形成されたマスク層と、このマスク層に光を照射したときに前記屈折率変化領域にて生じるエバネッセント場が到達可能な位置に設けられた試料層とを備えている構成である。
【００４６】
これにより、光学試料体からの読出し動作において、マスク層は化学変化により屈折率変化領域、即ち光学的なアパーチャを生じるようになっているので、このアパーチャの開閉動作を高速にて行なうことができる。
【００４７】
したがって、光学試料体（例えば光記録媒体としての光ディスク）の試料層（例えば記録層）からの情報の読み出しを高速にて行なうことができるという効果を奏する。
【００４８】
本発明の請求項２に記載の光学試料体は、熱あるいは光照射により化学変化を起こして屈折率変化領域を生じる材料により形成されたマスク層と、このマスク層に光を照射したときに前記屈折率変化領域にて生じるエバネッセント場が到達可能な位置に設けられ、光学的変化を生じることにより情報を記録可能な試料層とを備えている構成である。
【００４９】
これにより、光学試料体に対する書込み動作および読出し動作において、マスク層は化学変化により屈折率変化領域、即ち光学的なアパーチャを生じるようになっているので、このアパーチャの開閉動作を高速にて行なうことができる。
【００５０】
したがって、光学試料体（例えば光記録媒体としての光ディスク）の試料層（例えば記録層）に対する情報の書き込みおよび読み出しを高速にて行なうことができるという効果を奏する。
【００５１】
本発明の請求項３に記載の光学試料体は、請求項１または２に記載の構成において、前記マスク層が酸化銀、酸化アンチモンあるいは酸化テルルからなる構成である。
【００５２】
これにより、請求項１または２に記載の構成による効果に加え、マスク層を酸化銀、酸化アンチモンあるいは酸化テルルのうちの何れかにより形成する場合には、マスク層を工業的方法によって容易に形成することができ、光学試料体の量産が容易であるという効果を奏する。
【００５３】
本発明の請求項４に記載の光学試料体は、請求項１から３の何れかに記載の構成において、前記マスク層における前記試料層側の面とは反対側の面に第１の保護層が設けられ、前記マスク層における前記試料層側の面に第２の保護層が設けられている構成である。
【００５４】
これにより、請求項１から３の何れかに記載の構成による効果に加え、第１および第２の保護層により、マスク層の化学変化によってマスク層の両側の層、例えば基板や試料層が破壊される事態を防止することができるという効果を奏する。
【００５５】
本発明の請求項５に記載の光学試料体の読出し方法は、請求項１に記載の光学試料体を使用し、前記マスク層に光ビームを照射し、マスク層に局所的な前記屈折率変化領域を生じさせ、この屈折率変化領域にて生じるエバネッセント場と前記試料層との相互作用により試料層からの読み出しを行なう構成である。
【００５６】
これにより、光学試料体からの読出し動作においては、マスク層の化学変化により屈折率変化領域、即ち光学的なアパーチャの開閉動作を高速にて行なうことができるので、光学試料体（例えば光記録媒体としての光ディスク）の試料層（例えば記録層）からの情報の読み出しを高速化することができるという効果を奏する。
【００５７】
本発明の請求項６に記載の光学試料体の書込み読出し方法は、請求項２に記載の光学試料体を使用し、前記マスク層に光ビームを照射し、マスク層に局所的な前記屈折率変化領域を生じさせ、この屈折率変化領域にて生じるエバネッセント場と前記試料層との相互作用により試料層に対する情報の書き込みまたは読み出しを行なう構成である。
【００５８】
これにより、光学試料体に対する書込み動作および読出し動作においては、マスク層の化学変化により屈折率変化領域、即ち光学的なアパーチャの開閉動作を高速にて行なうことができるので、光学試料体（例えば光記録媒体としての光ディスク）の試料層（例えば記録層）に対する情報の書き込みおよび読み出しを高速化することができ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学試料体としての光ディスクの構成、およびこの光ディスクに対する記録再生方法を示す縦断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示したマスク層の温度分布示すグラフである。
【図２】図１に示した光ディスクに対する記録再生を行なう光情報記録再生装置を示すブロック図である。
【図３】図１に示した光ディスクと比較例に係る光ディスクとにおけるＣＮＲ（Carrier to Noise Ratio）の線速度依存性の測定結果を示すグラフである。
【図４】従来の光ディスクの構成、およびこの光ディスクに対する記録再生方法を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１    光ディスク（光学試料体）
２    レーザビーム
３    アパーチャ（屈折率変化領域）
１１    基板
１２    保護層（第１の保護層）
１３    マスク層
１４    保護層（第２の保護層）
１５    記録層（試料層）
１６    保護層
【図１】
0004290279.tif 000002
【図２】
0004290279.tif 000003
【図３】
0004290279.tif 000004
【図４】
0004290279.tif 000005