JP2001195766A - 光記録再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 入射光と検出光を分離する手段としてファイ
バカプラを用いる上で、光ファイバプローブ以外に光が
分岐される光ファイバ端面での反射光による悪影響を防
止でき、効果的に光ファイバプローブからの光信号を得
ることができる光記録再生装置を提供する。 【解決手段】 入射光と検出光とはファイバカプラ１９
により分離させるが、このファイバカプラ１９において
光ファイバプローブ１以外に光が分岐される光ファイバ
１９ｃについてはその端面に反射防止膜２０等の反射防
止処理を施すことにより、この端面での反射光を取り除
くことができ、よって、効果的に光ファイバプローブ１
からの光信号が得られるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ファイバプロー
ブによる近接場光（エバネッセント波）を利用して光記
録媒体に対する記録又は再生を行う光記録再生装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＤやＤＶＤに代表される光記録媒体
は、大容量で小型化させる高密度化の方向に進歩してい
る。この高密度化には、記録ビットの微小化が必要であ
り、入射する光の短波長化及びレンズの高ＮＡ化が計ら
れている。しかし、このままでは、光の回折限界によ
り、記録に関しては、記録ビットを微小化できない。ま
た、再生に関しては、微小化した記録ビットをクロスト
ークなしで読むことができなくなる。

【０００３】このような光の回折限界を越える微小ビッ
トの解決策の１つとして、近接場光を用いる光方式があ
る。屈折率の異なる２つの媒質において、その媒質の一
方の全反射領域から入射した光は、境界面で全て反射さ
れるが、この際、一部境界面を越え非伝播の電磁場のみ
が染み出した領域も形成されている。この非伝播の電磁
場が染み出した領域のことを、“近接場”という。この
ような領域は、近接場光顕微鏡で用いられている光ファ
イバプローブでも形成することが可能である。この光フ
ァイバプローブは、その導入される光の波長よりも微小
な開口を有し、この開口近傍に発生する。この微小開口
による近接場は、開口寸法とほぼ同じ位しか横方向の広
がりを持たないと言われている。そのため、開口寸法を
小さくすることにより、光の回折限界を超える微小ビッ
トの形成が可能となる。

【０００４】このような近接場を利用した光ファイバプ
ローブによる観察法は、大きくは、イルミネーションモ
ード、コレクションモード及びイルミネーション／コレ
クションモードの３つのモードに分けられる。イルミネ
ーションモードとは、光ファイバプローブ等の微小開口
から出射される光を光記録媒体等の観察試料に照射し、
その観察試料を透過した光を検知する方法である。ま
た、コレクションモードとは、イルミネーションモード
の逆で、観察試料を透過してきた光を、光ファイバプロ
ーブの微小開口で検出する方法である。イルミネーショ
ン／コレクションモードとは、イルミネーションモード
とコレクションモードとを同時に行ない、光を検出する
方法である。つまり、光ファイバプローブの微小開口か
ら出射する光（イルミネーション）を、再び微小開口か
ら入射させて検出（コレクション）する方法である。

【０００５】しかし、一般的に、光ファイバプローブか
ら出射される光の強度としては、光ファイバプローブに
導入される光強度の１／１，０００しか出射していかな
い。また、検出に関しても、同様の光強度しか検出でき
ないことも知られている。そのため、非常に微弱な光し
か検出できない。さらに、この微弱な検出光は、入射光
と同じ光路を通るため、その分離方法に関しても検討さ
れている。

【０００６】例えば、文献“APPLIED PHYSICS LETTERS
VOLUME74(1999)p.2773〜2775.：神奈川科学技術アカデ
ミー 斎木ら”によれば、イルミネーション／コレクシ
ョンモードを用いた走査プローブ顕微鏡に関して、イル
ミネーション／コレクションモードにより、量子ドット
の発光測定を行なうことが報告されている。即ち、図３
に示すように、光源１００から発せられて観察試料１０
１に対するイルミネーションに用いられる光１０２が、
ミラー１０３、ダイクロイックミラー１０４及び光ファ
イバプローブ１０５を介して観察試料１０１に照射され
る一方、コレクションにより検出される光１０６は、量
子ドットにより波長変換されるため、ダイクロイックミ
ラー１０４及びバンドパスフィルタ１０７を介して光検
出器１０８により分離検出させるようにしたものであ
る。

【０００７】また、特開平９−１８０２７４号公報によ
れば、イルミネーション／コレクションモードを用いて
光記録媒体に対して記録又は再生を行なう装置が提案さ
れており、イルミネーションに用いられる光と、コレク
ションにより検出された光の分離検出方法として、ファ
イバカプラを用いるようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前者の文献
による場合、入射光（イルミネーション光）と検出光
（コレクション光）が同じ波長の場合、分離検出するこ
とができない不具合がある。

【０００９】また、後者の特開平９−１８０２７４号公
報による場合、光ファイバプローブ以外に分岐する光フ
ァイバからの端面反射光が、検出光の信号をばらつかせ
てしまう。つまり、図４に示すように光源１１１から出
射された光１１２は、レンズ１１３により集光されファ
イバカプラ１１４における光ファイバ１１４ａに結合す
る。この光ファイバ１１４ａ内を伝播する光は、ファイ
バカプラ１１４で２つの光ファイバ１１４ｃ，１１４ｄ
に分岐される。光ファイバ１１４ｃに分岐されて伝播す
る光１１５は、その光ファイバ１１４ｃの端面で光１１
５ａとして一部反射され、再びファイバカプラ１１４に
戻る。また、光ファイバ１１４ｄに分岐されて光ファイ
バプローブ１１６に入射される１１７光は、コレクショ
ンモードにより検出される光以外に、光ファイバプロー
ブ１１６から出射せずに、前記同様に再びファイバカプ
ラ１１４に戻る光１１７ａ成分もある。光１１５ａ成分
は、コレクションモードにより光ファイバ１１４ｂを介
して光検出器１１８により検出される光１１９のノイズ
成分になるだけでなく、戻る光１１７ａ成分と干渉を起
こし、検出される光以上に強度のばらつきを起こしてし
まう。なお、１２０は光記録媒体等の観察試料、１２１
は光ファイバ１１４ｃから出射される光の強度を検出す
る光検出器である。

【００１０】このようにイルミネーション／コレクショ
ンモードにおいて、入射光と検出光の分離検出する方法
が、いろいろと検討されているものの、各々に問題は山
積している。

【００１１】そこで、本発明は、入射光と検出光を分離
する手段としてファイバカプラを用いる上で、光ファイ
バプローブ以外に光が分岐される光ファイバ端面での反
射光による悪影響を防止でき、効果的に光ファイバプロ
ーブからの光信号を得ることができる光記録再生装置を
提供することを目的とする。

【００１２】さらには、より一層効果的に微小マークを
記録し又は再生することができる光記録再生装置を提供
することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
光ファイバプローブを光記録媒体面上に近接させて記録
又は再生を行なう光記録再生装置において、入力される
光を複数の光ファイバに分岐するファイバカプラを有
し、分岐された光ファイバの１つが前記光ファイバプロ
ーブに接続され、それ以外の光ファイバの端面が反射防
止処理されている。

【００１４】従って、入射光と検出光とはファイバカプ
ラにより分離されるが、このファイバカプラにおいて光
ファイバプローブ以外に光が分岐される光ファイバつい
てはその端面に反射防止処理がされているので、この端
面での反射光を取り除くことができ、よって、効果的に
光ファイバプローブからの光信号を得ることができる。

【００１５】請求項２記載の発明は、請求項１記載の光
記録再生装置において、前記光ファイバの端面が反射防
止膜により反射防止処理されている。

【００１６】従って、請求項１記載の発明を実現する上
で、光ファイバプローブ用以外の光ファイバの端面に反
射防止膜を形成することにより、容易かつ確実に実現で
きる。

【００１７】請求項３記載の発明は、請求項１記載の光
記録再生装置において、前記光ファイバの端面が分岐さ
れて入射する光に対して斜めとなる斜面により反射防止
処理されている。

【００１８】従って、請求項１記載の発明を実現する上
で、光ファイバプローブ用以外の光ファイバの端面に斜
めとなる斜面を形成することにより、容易かつ確実に実
現できる。

【００１９】請求項４記載の発明は、請求項１，２又は
３記載の光記録再生装置において、層構成が前記光ファ
イバプローブ側表面から順に誘電体層／相変化材料によ
る記録層／誘電体層／反射層／基板からなる光記録媒体
を記録又は再生の対象とし、前記光記録媒体に対する記
録時には、イルミネーションモードを用い、再生時に
は、イルミネーション／コレクションモードを用いるよ
うにした。

【００２０】従って、記録に関しては、記録層に相変化
材料を用いる場合、初期状態である結晶相をアモルファ
ス相に相変化させるには、記録層を局所的に融点付近に
まで高温化し、急冷する必要がある。この急冷には、熱
伝導性のよい金属層等を用いなければならない。さら
に、アモルファス相を結晶相に相変化させるには、結晶
化温度以上に高温度化し、徐冷する。この相変化を微小
領域で行なうには、つまりは、微小マークを形成するに
は、微小な領域を照射できる光ファイバプローブからの
出射光、所謂イルミネーションモードで行なうことが効
果的である。一方、再生に関しては、前述したように、
アモルファス相に相変化させる金属層が必要であるた
め、この金属層を透過して光を検出すること、所謂イル
ミネーションモードによる検出が不可能である。また、
イルミネーションモードにおいて、金属層を非常に薄く
して、一部イルミネーションモードの光を透過するよう
にしても、金属層が薄いため熱伝導性が低下し、ジッタ
が低下する。また、反射する光に比べ、記録層を透過す
る光は、アモルファス相と結晶相の強度変化がつき難
く、モジュレーション度も低下する。また、コレクショ
ンモードによる検出に関しても、光記録媒体裏面の全反
射領域から入射される光は、金属層で反射されるため、
光記録媒体表面には近接場が形成されず、検出不可能で
ある。従って、再生時にはイルミネーション／コレクシ
ョンモードを用いることにより、効果的に微小マークを
再生することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明の第一の実施の形態を図１
に基づいて説明する。本実施の形態は、光ファイバプロ
ーブ１を光記録媒体１１面上に近接させて記録又は再生
を行なう光記録再生装置に関する。特に、イルミネーシ
ョン／コレクションモードにおいて、入射光と反射光を
分離検出するためにファイバカプラを用いるものに適用
される。

【００２２】光記録媒体１１としては、相変化型の光記
録媒体が用いられている。なお、光記録媒体１１の層構
成としては、上層側から順に誘電体層＝ＺｎＳ・ＳｉＯ
₂（２０ｎｍ）／相変化材料による記録層＝ＡｇＩｎＳ
ｂＴｅ（１０ｎｍ）／誘電体層＝ＺｎＳ・ＳｉＯ₂（２
０ｎｍ）／反射層＝Ａｇ（１２０ｎｍ）／基板＝ポリカ
ーボネイト基板（０．６ｍｍ）なる積層構造とされてい
る。もっとも、本実施の形態では、光記録媒体として相
変化型記録媒体を想定しているが、Ｔｅ系，ＴｅＣ系，
Ｔｅ−Ｓｅ−Ｐｂ系及びフタロシアニン系の追記型の光
記録媒体や光磁気タイプの光記録媒体等でも問題はな
い。また、本実施の形態で用いている相変化型の光記録
媒体１１は、ＡｇＩｎＳｂＴｅからなる４元系材料を相
変化材料として用いているが、ＧｅＳｂＴｅからなる３
元系材料等でもよい。

【００２３】このような光記録媒体１１は、ステージ１
２上に設けられてｘ，ｙ平面（図中、水平面）及びｚ方
向（図中、垂直方向）に変位駆動自在なＰＺＴスキャナ
１３上に搭載されて、その表面に光ファイバプローブ１
のコア先端２ａが近接対峙するように配設されるもので
ある。ＰＺＴスキャナ１３はパソコン（ＰＣ）１４によ
る制御の下に、ｘ，ｙ平面方向用のドライバ１５、ｚ方
向用のドライバ１６を介して３次元的に変位駆動される
ことにより、光ファイバプローブ１に対する光記録媒体
１１の相対的位置を順次変位させる（具体的には、光記
録媒体１１を回転駆動させる）。

【００２４】光源１７から出射されたレーザ光（例えば
λ＝７８０ｎｍ）は、レンズ１８によりファイバカプラ
１９における光ファイバ１９ａに結合される。光ファイ
バ１９ａに結合されたレーザ光は、ファイバカプラ１９
により２つの光ファイバ１９ｃ，１９ｄに分岐される。
本実施の形態では、これらの２つの光ファイバ１９ｃ，
１９ｄへの分岐比は、１９ｃ：１９ｄ＝５：１に設定さ
れているが、この分岐比は、その目的に応じて適宜変え
ても問題はない。また、ファイバカプラ１９により分岐
される光ファイバの数も、３本以上でも問題はない。

【００２５】光ファイバ１９ｄに対してはノンコートの
光ファイバプローブ１が接続されており、この光ファイ
バ１９ｄ側に分岐されたレーザ光が光ファイバプローブ
１内に入射する。光ファイバ１９ｃの端面には反射防止
膜２０による反射防止処理が施されている。この反射防
止膜２０を備えることにより、ファイバカプラ１９によ
り分岐された光の光ファイバ１９ｃの端面での反射を効
果的に抑えることができる。さらに、この光ファイバ１
９ｃの端面から出射する光は、光検知器２１に入射して
その強度が検知されることにより、他方の光ファイバ１
９ｄに分岐されて光ファイバプローブ１に入射する光の
強度の参照となる。

【００２６】ところで、光ファイバプローブ１はシアフ
ォース制御法によりコア先端２ａが常に光記録媒体１１
の表面近傍に位置するように制御される。即ち、光ファ
イバプローブ１の一部には振動子としてＰＺＴ２２が取
付けられており、ファンクションジェネレータ２３によ
る駆動の下、ドライバ２４を介してこのＰＺＴ２２を駆
動させることより、光記録媒体１１に対して垂直に保持
させた光ファイバプローブ１の先端を光記録媒体１１に
対して水平に振動させ得るように構成されている。この
光ファイバプローブ１が振動する際にその先端と光記録
媒体１１の表面との間の摩擦によって生ずる振動の振幅
の変化を、レーザ光源２５により光ファイバプローブ１
に対して照射した光を光検知器２６によりレーザ光の光
軸ずれとして検出し、この光検知器２６の出力をｚ軸用
のドライバ１６に対するロックインアンプ２７にフィー
ドバックさせて、ＰＺＴスキャナ１３のz軸方向の位置
を微調整することにより、光記録媒体１１の表面と光フ
ァイバプローブ１の先端との間の間隔を常に一定に保つ
制御法である。このようなシアフォース制御法による場
合、レーザ光源２５の光を集光し、ノンコートの光ファ
イバプローブ１に照射する。このノンコートな光ファイ
バプローブ１からの反射光を、光検知器２６において検
知し、光ファイバプローブ１の振幅をＰＣ１４によりモ
ニタする。この場合、本実施の形態では、レーザ光源２
５を照射する光ファイバプローブ１の部分を金属コート
することにより、その反射強度を高めることができ、光
検知器２６で微小な変位を確実にモニタできる。

【００２７】もっとも、本実施の形態では、シアフォー
ス制御法を用いたが、光てこ方式や振動水晶子を用い
て、コア先端２ａが常に光記録媒体１１の表面近傍に位
置するように制御してもよい。

【００２８】ファイバカプラ１９により光ファイバ１９
ｄに分岐した光は、光ファイバプローブ１の先端コア２
ａから出射する。この出射光は、光記録媒体１１のＡｇ
層（反射層）で反射され、再びノンコートな光ファイバ
プローブ１に入射する。このとき、光記録媒体１１の相
状態を反映し、反射強度が異なる。本実施の形態では、
アモルファス状態であれば反射強度が低く、結晶状態で
あれば反射強度は高くなっている。この光記録媒体１１
の相状態による反射強度の違いを用いて、光記録媒体１
１に記録されている情報を再生している。

【００２９】即ち、光ファイバ４にカップリングした戻
り光は、光ファイバ１９ｄに導入された後、ファイバカ
プラ１９により光ファイバ１９ａ，１９ｂに分岐カップ
リングされ、光ファイバ１９ｂ内を伝播する光が光検出
器２９により検出され、ロックインアンプ３０を介して
ＰＣ１４に取り込まれ、反射強度の違いにより光記録媒
体１１の記録情報が再生検出される。なお、ドライバ３
１を介して光源１７を駆動させるためのファンクション
ジェネレータ３２の信号もロックインアンプ３０を介し
てＰＣ１４に取り込まれる。また、これらの２つの光フ
ァイバ１９ａ，１９ｂへの分岐比は、１９ａ：１９ｂ＝
１：５に設定されているちなみに、前述した特開平９−
１８０２７４号公報による場合、光ファイバ１９ｃの端
面に反射防止膜２０がないため、この端面からの反射光
が、ファイバカプラ１９を通り光検知器２９に入射し、
ノイズの原因となるだけでなく、光ファイバプローブ１
から出射しなかった戻り光とも干渉する結果となり、イ
ルミネーション／コレクションモードにより検出される
信号レベルよりも、ノイズレベルのばらつきが大きく光
記録媒体の記録情報をきちんと再生することができない
こととなっている。

【００３０】ところで、本実施の形態のような層構成の
相変化型の光記録媒体１１を用いる場合、記録時にはイ
ルミネーションモードが用いられ、再生時にはイルミネ
ーション／コレクションモードが用いられる。この点の
対応関係について説明する。

【００３１】まず、記録に関しては、本実施の形態のよ
うに記録層に相変化材料を用いる場合、初期状態である
結晶相をアモルファス相に相変化させるには、記録層を
局所的に融点付近にまで高温化し、急冷する必要があ
る。この急冷には、熱伝導性のよいＡｇ等の金属層（反
射層）を用いなければならない。さらに、アモルファス
相を結晶相に相変化させるには、結晶化温度以上に高温
度化し、徐冷する。この相変化を微小領域で行なうに
は、つまりは、微小マークを形成するには、微小な領域
を照射できる光ファイバプローブ１からの出射光、所謂
イルミネーションモードで行なうことが効果的である。
一方、再生に関しては、前述したように、アモルファス
相に相変化させる金属層が必要であるため、この金属層
を透過した光を検出すること、所謂イルミネーションモ
ードによる検出が不可能である。また、イルミネーショ
ンモードにおいて、金属層を非常に薄くして、一部イル
ミネーションモードの光を透過するようにしても、金属
層が薄いため熱伝導性が低下し、ジッタが低下する。ま
た、反射する光に比べ、記録層を透過する光は、アモル
ファス相と結晶相の強度変化がつき難く、モジュレーシ
ョン度も低下する。また、コレクションモードによる検
出に関しても、光記録媒体１１裏面の全反射領域から入
射される光は、金属層で反射されるため、光記録媒体１
１表面には近接場が形成されず、検出不可能である。従
って、再生時にはイルミネーション／コレクションモー
ドを用いることにより、効果的に微小マークを再生する
ことができる。

【００３２】本発明の第二の実施の形態を図２に基づい
て説明する。本実施の形態では、ファイバカプラ１９に
おいて光ファイバプローブ１側に接続されない残りの分
岐用の光ファイバ１９ｃに関して、その端面の反射防止
処理として、クラッド３３に囲まれたコア３４を伝播し
てきた分岐光３５に対して斜めとなる斜面３４ａを切断
形成したものである。

【００３３】これにより、光ファイバ１９ｃのコア３４
を伝播してきた分岐光３５は、斜面３４ａで反射光３６
として一部は反射されるものの、その分岐光３５のほと
んどは透過光３７として光ファイバ１９ｃの斜面３４ａ
から出射してしまい、反射される光による悪影響が防止
される。

【００３４】なお、光記録再生装置の全体的構成として
は、図１に示した構成を採用し得る。

【００３５】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、入射光と
検出光とはファイバカプラにより分離させるが、このフ
ァイバカプラにおいて光ファイバプローブ以外に光が分
岐される光ファイバついてはその端面に反射防止処理を
施してあるので、この端面での反射光を取り除くことが
でき、よって、効果的に光ファイバプローブからの光信
号を得ることができる。

【００３６】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明を実現する上で、光ファイバプローブ用以外の
光ファイバの端面に反射防止膜を形成したので、容易か
つ確実に実現できる。

【００３７】請求項３記載の発明によれば、請求項１記
載の発明を実現する上で、光ファイバプローブ用以外の
光ファイバの端面に斜めとなる斜面を形成したので、容
易かつ確実に実現できる。

【００３８】請求項４記載の発明によれば、請求項１，
２又は３記載の光記録再生装置において、層構成が光フ
ァイバプローブ側表面から順に誘電体層／相変化材料に
よる記録層／誘電体層／反射層／基板からなる光記録媒
体を記録又は再生の対象とし、光記録媒体に対する記録
時には、イルミネーションモードを用い、再生時には、
イルミネーション／コレクションモードを用いるように
したので、熱伝導性のよい金属層を必須とし不透明な光
記録媒体に対する微小マークの記録及び微小マークの再
生を効果的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態の光記録再生装置を
示す構成図である。

【図２】本発明の第二の実施の形態のファイバカプラの
光ファイバ部分を示す断面図である。

【図３】第一の従来例を示す原理的構成図である。

【図４】第二の従来例のファイバカプラを示す原理的構
成図である。

【符号の説明】

１ 光ファイバプローブ １１ 光記録媒体 １９ ファイバカプラ １９ｃ 光ファイバ １９ｄ 光ファイバプローブに接続された光ファイバ ２０ 反射防止膜 ３４ａ 斜面

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ファイバプローブを光記録媒体面上に
   近接させて記録又は再生を行なう光記録再生装置におい
   て、 入力される光を複数の光ファイバに分岐するファイバカ
   プラを有し、分岐された光ファイバの１つが前記光ファ
   イバプローブに接続され、それ以外の光ファイバの端面
   が反射防止処理されていることを特徴とする光記録再生
   装置。
2. 【請求項２】 前記光ファイバの端面が反射防止膜によ
   り反射防止処理されていることを特徴とする請求項１記
   載の光記録再生装置。
3. 【請求項３】 前記光ファイバの端面が分岐されて入射
   する光に対して斜めとなる斜面により反射防止処理され
   ていることを特徴とする請求項１記載の光記録再生装
   置。
4. 【請求項４】 層構成が前記光ファイバプローブ側表面
   から順に誘電体層／相変化材料による記録層／誘電体層
   ／反射層／基板からなる光記録媒体を記録又は再生の対
   象とし、前記光記録媒体に対する記録時には、イルミネ
   ーションモードを用い、再生時には、イルミネーション
   ／コレクションモードを用いることを特徴とする請求項
   １，２又は３記載の光記録再生装置。