【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光により情報を記録する記録媒体及び記録媒体に対して情報を記録したり、記録した情報を再生する情報記録再生装置、特に高密度の記録と再生の実現に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開２０００−２９３８８８号公報
【特許文献２】特開２０００−２５１２８２号公報
現在実用化されている光メモリに情報を記録するときは、回折限界にまで集光したレーザ光を光メモリへ照射し、光メモリの記録層に対して熱的あるいは磁気的変調を与えて情報の記録を行う。また、光メモリに記録した情報を再生するときは、記録マークによって変調される反射光強度又は偏光状態の変化を検出して記録情報を再生している。このような情報記録方法は、記録密度がレーザ波長と対物レンズの開口数でほぼ決定されてしまう。しかしながら、近年のコンピュータ等の情報機器を取り巻く情報量の増大に対応していくためには、上記条件で決定される記録密度の限界を越えるような大容量な光メモリが必要とされている。
【０００３】
このような次世代の大容量光メモリとして有望視されているものとして、例えば特許文献１や特許文献２等に近接場光を利用して情報の記録と再生を行う近接場光を利用した情報記録再生装置が提案されている。この近接場光を発生させる近接場光プローブ３０は、図１６に示すように、ガラス基板等の透光性基板３１に金やアルミなどの金属膜３２を堆積させ、この金属膜３２に光の波長以下の大きさの微小開口３３を形成して構成している。そして近接場光プローブ３０の微小開口３３に対物レンズ３４を介して光を集光して照射し、微小開口３３に近接して配置された記録媒体３５上の波長以下の微小な領域に対して電磁場のエネルギーを与える。このようにして対物レンズ３４で集光させた場合よりも記録媒体３５の微小な領域に対して情報の記録し、記録した情報を再生するようにして、従来の光メモリよりも高密度で大容量なものを実現するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記対物レンズによって光を集光させて記録媒体に情報を記録したり再生する方法では、回折限界を越えるような高密度で情報を記録することは困難である。また、近接場光を利用した場合は、近接場光プローブと記録媒体が近接して配置する必要があることや、記録媒体表面に情報を記録させるため、振動や空気中の塵などの付着に弱く、従来の光ディスクのように簡便に扱えるようにすることは困難である。
【０００５】
この発明はかかる短所を改善し、従来の光メモリの利便性を保持しながら回折限界を越える高密度な記録を行うことができる記録媒体及び情報記録再生装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の記録媒体は、周期的な凹凸形状を有する基板の凹凸形状を有する面に導電性層を形成し、導電性層の凹凸形状を有する面に凹凸形状の記録層を形成し、記録媒体に照射される光のエネルギを所定の領域に集中した電磁場のエネルギに変換させて、微小な領域での記録と再生を可能にする。
【０００７】
この発明の第２の記録媒体は、周期的な凹凸形状を有する透明基板の凹凸形状を有する面に凹凸形状の記録層を形成し、記録層の凹凸形状を有する面に導電性層を形成し、導電性層の凹凸形状を有する面に凹凸形状の記録層を形成し、２つの記録層に異なる情報を記録できるようにして記録容量を２倍にする。
【０００８】
前記記録層の凹凸形状を保護する保護層を設け、記録層の凹凸形状が破損することを防ぐ。
【０００９】
この発明の第３の記録媒体は、周期的な凹凸形状を有する透明基板の凹凸形状を有する面に凹凸形状の記録層を形成し、記録層の凹凸形状を有する面に導電性層を形成し、記録層にごみが付着したり傷を付けることを防ぐ。
【００１０】
前記記録層の凹凸形状を３角波形状にして、光のエネルギを微小領域に集中させることが望ましい。
【００１１】
また、記録層の凹凸形状を２次元の周期構造にして、１次元の周期構造の場合よりも照射した光を情報の記録又は再生したい領域に集光させる。
【００１２】
この発明の情報記録再生装置は、前記記録媒体に情報を記録し、記録した情報を再生する情報記録再生装置であって、記録媒体の周期的な凹凸形状の隣接する複数の凹凸に跨って直線偏光のレーザ光を集光して照射する光照射ユニットと、記録媒体からの反射光又は透過光を検出して記録情報を読み出す光信号検出ユニットを有し、光照射ユニットから照射するレーザ光の偏光方向を、記録媒体の連続した記録情報が並ぶ方向に対して略平行にして、照射したレーザ光のエネルギを微小領域に集中させる。
【００１３】
また、光信号検出ユニットは、集光レンズとピンホールを用いた共焦点光学系を有し、再生したい情報が記録された部分に隣接する領域からの光信号を検出することを低減し、情報を含む光信号を効率よく検出する。
【００１４】
さらに、光照射ユニットは、記録媒体の集光される光のスポットサイズより狭い領域に、大きさの異なる複数の記録マークを形成し、多値情報を記録する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
この発明の記録媒体１は、図１（ａ）の斜視図に示すように、ディスク形状に形成され、中心部分が情報記録再生装置の回転軸と結合されてモーターによって回転駆動される。この記録媒体１は、図１（ｂ）の断面図に示すように、３角波形状を有したガラスやプラスチック材料などの基板２に導電性層３と記録層４が積層され、記録層４の表面は同心円状の凹凸形状５になっている。導電性層３は、金や銀、銅、アルミ、チタン、クロムなどの金属類の他、合金や半導体などを用いて形成される。記録層４は、相変化記録材料を始め、光磁気記録材料や追記型の記録材料に用いられる有機材料又は無機材料などを用いて形成される。ここで記録層４は、それぞれの記録材料とこれと組み合わせて用いられる誘電体層などを含むものとする。例えば、相変化材料を用いた記録層４は、図２の断面図に示すように、相変化層４２を挟んで上下に誘電体層４１，４３を設けて構成される。この導電性層３と記録層４の膜厚は、選択する材料によって異なるが、例えば導電性層３として銀を使用し、相変化層４２としてＡｇＩｎＳｎＴｅを使用し、誘電体層４１，４３としてＺｎＳ・ＳｉＯ２を使用した場合、導電性層３の膜厚は１００ｎｍ、相変化層４２の膜厚は１７ｎｍ、誘電体層４１，４３の膜厚はそれぞれ２０ｎｍとなる。
【００１６】
この記録媒体１の記録層４に相変化層４２を有し、記録媒体１に情報を記録したり、記録された情報を再生する情報記録再生装置の光学ユニット６は、図（ａ）の構成図に示すように、光源７とコリメートレンズ８とビームスプリッタ９と対物レンズ１０と集光レンズ１１及びフォトダイオード等の光検出器１２を有する。記録媒体１に情報を記録するときは、光源７から例えば波長６５０ｎｍの半導体レーザ光を出射し、このレーザ光をコリメートレンズ８で平行光に変換してビームスプリッタ９を通し、例えば開口数が０．８の対物レンズ１０で集光して記録媒体１に照射して記録媒体１の記録層４に情報を記録する。記録媒体１に記録した情報を再生するときは、記録媒体１の記録層４が破壊しない程度の強度のレーザ光を光源７からコリメートレンズ８とビームスプリッタ９及び対物レンズ１０を介して記録媒体１に連続照射し、記録媒体１からの反射光をビームスプリッタ９で反射して集光レンズ１１で光検出器１２に集光して記録媒体１からの反射光強度を光検出器１２で検出する。
【００１７】
また、記録媒体１の記録層４に、例えば光磁気記録材料などを使用し、記録媒体１からの反射光強度ではなく偏光の変化を利用して情報の再生を行う場合は、図２（ｂ）の構成図に示すように、記録媒体１からの反射光の偏光方向を４５度回転させる１／２波長板１３を設け、１／２波長板１３を通った反射光をビームスプリッタ１４で２つに分けて集光レンズ１１，１１ａで光検出器１２，１２ａに集光し、光検出器１２，１２ａの出力信号の差分を検出して情報を再生する。
【００１８】
この記録媒体１に光学ユニット６で情報を記録したり再生するときは、記録媒体１を回転しながら、光学ユニット６を記録媒体１の表面と平行に移動して、情報を記録したり再生する位置にレーザ光を照射する。この記録媒体１に対するレーザ光の照射は、図４に示すように、対物レンズ１０で集光されたレーザ光が記録媒体１の記録層４表面の凹凸部分、例えば対物レンズ１０側から見て３つの溝に照射される。この照射するレーザ光の偏光方向（光の電界成分の振動方向）は、図４の紙面に対して平行となるように構成されている。このとき、記録層４への情報の記録や再生は、レーザ光の集光スポットの中心がある溝１５のごく近傍に対して行われる。この記録層４に情報を記録したり再生するときの状態を図５の拡大断面図を参照して説明する。
【００１９】
対物レンズ１０で集光された光は、ほぼガウス型の強度分布となっている。したがってレーザ光の集光スポットの中心がある溝１５に入射したレーザ光の強度は、隣接する溝１５ａ，１５ｂに入射される光強度よりも強くなっている。各溝１５，１５ａ，１５ｂに入射したレーザ光は、導電性層３の効果によって各溝１５，１５ａ，１５ｂの先端付近１６，１６ａ，１６ｂに強い電磁場を発生する。この電磁場の強度は、各溝１５，１５ａ，１５ｂに照射される光強度の差と各溝１５，１５ａ，１５ｂの中心に対する光強度や位相分布の違いなどにより顕著な差が発生し、溝１５の先端付近１６の電磁場の強度が著しく大きくなる。また、各溝１５，１５ａ，１５ｂで発生する電磁場強度は、対物レンズ１０によって形成される集光スポットや光の波長と溝のピッチｐと溝の深さｄ及び記録層４や導電性層３の種類などの条件によって異なり、記録や再生の必要に応じて決定される。例えば、導電性層３として銀を使用し、相変化層４２としてＡｇＩｎＳｎＴｅを使用し、誘電体層４１，４３としてＺｎＳ・ＳｉＯ２を使用し、光源７から波長４１０ｎｍのレーザ光を出射し、開口数０．８５の対物レンズ１０で集光させて照射した場合、照射される集光スポットの中心強度の１／ｅ２になるところの直径は５００ｎｍ以下となり、溝のピッチｐを約２００ｎｍ、溝の深さｄを約１５０ｎｍとすることによって、溝１５の先端付近１６の電磁場の強度を隣接する溝１５ａ，１５ｂの先端付近１６ａ，１６ｂの電磁場の強度の５倍以上にすることができ、集光スポットの中心部分の溝１５に対してだけ情報を記録し、記録した情報を再生することができる。
【００２０】
このように記録媒体１に導電性層３を形成するとともに、導電性層３と記録層４に３角波形状の凹凸を形成し、記録媒体１に照射されるレーザ光のエネルギを所定の領域に集中した電磁場のエネルギに変換させることにより、従来の光メモリより微小な領域に情報を記録することができるとともに記録した情報を再生することができ、より高密度に情報を記録することができる。
【００２１】
前記説明では記録媒体１の記録層４の表面に３角波形状の凹凸を形成した場合について説明したが、図６に示すように、波状に近い形状の凹凸を形成しても、溝の先端部の微小な領域に情報を記録することができる。
【００２２】
また、前記説明では記録媒体１を、３角波形状や波状に近い凹凸を有する基板２の凹凸面に導電性層３を積層し、導電性層３の凹凸面に記録層４を積層した場合について説明したが、図７（ａ），（ｂ）に示すように、３角波形状や波状に近い凹凸を有する透明基板２の凹凸面に記録層４を積層し、記録層４の凹凸面に導電性層３を積層して記録媒体１ａを形成しても良い。この場合、透明基板２の厚さは、記録媒体１ａに十分な剛性を与えられればよく、例えばガラスを用いた場合では１ｍｍもあれば十分である。
【００２３】
この記録媒体１ａに情報を記録したり、記録した情報を再生する場合は、図８に示すように、光学ユニット６により透明基板２側からレーザ光を照射し、前記と同様に、記録層３の凹凸面の溝に集光してレーザ光のエネルギを所定の領域に集中した電磁場のエネルギに変換させる。このようにして従来の光メモリより微小な領域に情報を記録することができるとともに記録した情報を再生することができ、より高密度に情報を記録することができる。
【００２４】
また、図９に示すように、記録媒体１ａの導電性層３の凹凸面に、保護層１７を設けることにより、記録媒体１ａの凹凸面が破損することを防ぐことができる。この保護層１７の材質と膜厚については、特に限定されるものではなく、保護層１７としては、例えば紫外線硬化樹脂を数１０クロン〜数１００ミクロン塗布して構成することが可能である。
【００２５】
また、図１０に示すように、３角波形状や波状に近い凹凸を有する透明基板２の凹凸面に記録層４を積層し、記録層４の凹凸面に導電性層３を積層して、さらに導電性層３の凹凸面に第２の記録層４ａを積層し、この第２の記録層４ａの凹凸面を第２の透明基板２ａで覆って記録媒体１ｂを形成しても良い。このように導電性層３の両面に記録層４と第２の記録層４ａを設け、記録媒体１ｂの両面に情報を記録することにより、１枚の記録媒体１ｂに記録する容量を２倍にすることができる。また、透明基板２と第２の透明基板２ａを同じ材質で厚さを同じに形成すると、光学ユニット６の光源７から同じ波長のレーザ光を照射して対物レンズ１０で記録層４と第２の記録層４ａにそれぞれ集光したときに発生する収差を抑えることができる。
【００２６】
さらに、図１１（ａ）の平面図と（ｂ）のＡ−Ａ断面図と（ｃ）のＢ−Ｂ断面図に示すように、２次元の凹凸形状を有する基板２に導電性層３と記録層４を積層して記録媒体１ｃを形成しても良い。この記録媒体１ｃにおいて、情報が記録される方向はＡ−Ａ方向であり、ピッチｑの凹凸の部分に連続したデータ列が記録される。このピッチｑは、Ａ−Ａ方向と直交するＢ−Ｂ方向の凹凸のピッチｐより長くなっている。このようにピッチｑをピッチｐより長くするのは、隣接する記録データとの分離の度合が、ピッチｐで表わされる方向の方がピッチｑで表される方向よりも良好であるためである。すなわちピッチｑよりピッチｐを小さくしても隣接する記録マーク間の干渉は少なく、１つの記録マークの記録再生を行うことができる。このピッチｑの大きさは、例えばピッチｐを約２００ｎｍとした場合、ピッチｑは４００ｎｍ程度にすれば良い。
【００２７】
この記録媒体１ｃで情報を記録するための記録マークは、記録しておきたい情報にしたがってその大きさが区別された多値データとなる。例えば、図１２の部分拡大図に示すように、溝の部分に大きさの異なる２種類のマーク１８を記録する場合では、何も記録しない場合を含めて３値の記録を実現することができる。この記録マークの多値化については、例えば記録層４に相変化材料を用い、光学ユニット６の光源７から出射するレーザ光を強度変調して、記録層４に照射するレーザ光の強度と照射時間を可変すれば良い。
【００２８】
このように各種記録媒体１〜１ｃに情報を記録したり、記録した情報を再生する光学ユニット６で記録媒体１〜１ｃに記録した情報を再生するとき、記録媒体１〜１ｃに記録された情報を含むレーザ光を集光レンズ１１から光検出器１２に集光するとき、図１３の構成図に示すように、集光レンズ１１と光検出器１２の間にピンホール１９を有する絞り２０を設け、ビームスプリッタ９で分岐されたレーザ光を集光レンズ１１を用いてピンホール１９に集光し、ピンホール１９からの透過光を光検出器１２で検出するいわゆる共焦点の光学系を構成することにより、より良好な再生信号を得ることができる。このピンホール１９の大きさは集光レンズ１１の集光限界程度の大きさのもの、例えば、レーザ光の波長を６５０ｎｍ、集光レンズ１１の開口数を０．３とした場合、２μｍ程度の大きさのピンホール１９を設ければ良い。記録媒体１からの反射光は、図５に示すように、再生したい情報が記録されている溝１５の部分と隣接する溝１５ａ，１５ｂの部分から反射してくる光が重なり合った状態となる。このような反射光を集光レンズ１１で集光すると、平行平面波を集光させた場合よりも集光スポットのサイズは大きくなり、その中心部分に再生したい記録情報を反映した光強度の成分が多く含まれる。この再生したい記録情報を反映した光強度の成分が多く含まれる範囲をピンホール１９で透過することにより、記録情報を反映した光強度の成分から良好な再生信号を得ることができる。
【００２９】
前記各記録媒体１〜１ｃは記録された情報を記録層４の反射光により再生する場合について説明したが、記録層４の透過光により情報を再生する場合について説明する。
【００３０】
記録層４の透過光により情報を再生する記録媒体１ｄは、図１４の断面図に示すように、３角波形状や波状に近い凹凸を有する透明基板２の凹凸面に導電性層３ａを積層し、導電性層３ａの凹凸面に記録層４を積層して、さらに記録層４の凹凸面を第２の透明基板２ａで覆って形成している。この記録媒体１ｄの導電性層３ａは、金や銀、銅、アルミ、チタン、クロムなどの金属類や合金あるいはや半導体など、照射したレーザ光が効率よく透過するように、膜厚が最大で５０ｎｍの薄膜となるように形成されている。
【００３１】
この記録媒体１ｄに情報を記録したり、記録した情報を再生する光学ユニット６は、図１５の構成図に示すように、記録媒体１ｄを挟んで設けられた光照射ユニット２１と光信号検出ユニット２２を有する。光照射ユニット２１は、例えば波長が４０５ｎｍのレーザ光を出射する光源７とコリメートレンズ８及び対物レンズ１０を有し、光信号検出ユニット２２は、集光レンズ１１及び光検出器１２を有する。そして記録媒体１ｄに情報を記録するとき、光源７から出射したレーザ光をコリメートレンズ８で平行光に変換し、対物レンズ１０で記録媒体１ｄに集光して、記録層４に情報を記録する。記録層４に記録した情報を再生するときは、光源７から記録層４が破壊に至らない強度のレーザ光を連続照射し、記録媒体１ｄからの透過光を集光レンズ１１で光検出器１２に集光して、透過光の強度を検出し、記録媒体１ｄに記録した情報を再生する。
【００３２】
前記説明では記録媒体１〜１ｄを円形ディスク形状にした場合について説明したが、記録媒体１〜１ｄを角型のカードタイプなどに形成しても良い。
【００３３】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように、周期的な凹凸形状を有する基板の凹凸形状を有する面に導電性層を形成し、導電性層の凹凸形状を有する面に凹凸形状の記録層を形成し、記録媒体に照射される光のエネルギを所定の領域に集中した電磁場のエネルギに変換させて、微小な領域での記録と再生を可能にするから、より高密度の記録を行うことができる。
【００３４】
また、導電性層の両面に周期的な凹凸形状を有する記録層を形成することにより、２つの記録層に異なる情報を記録でき、記録容量を２倍にすることができる。
【００３５】
さらに、記録層の凹凸形状を保護層で保護することにより、記録層の凹凸形状が破損することを防ぎ、情報を安定して記録するとともに、記録した情報を精度良く再生することができる。
【００３６】
また、周期的な凹凸形状を有する透明基板の凹凸形状を有する面に凹凸形状の記録層を形成し、記録層の凹凸形状を有する面に導電性層を形成することにより、記録層にごみが付着したり傷を付けることを防ぎ、良好な記録と再生を実現する。
【００３７】
また、記録層の凹凸形状を３角波形状にして、光のエネルギを微小領域に集中させることにより、より高密度な記録と再生を実現することができる。
【００３８】
さらに、記録層の凹凸形状を２次元の周期構造にして、１次元の周期構造の場合よりも照射した光を情報の記録又は再生したい領域に集光させ、記録密度を向上させるとともに安定した記録と再生を実現することができる。
【００３９】
また、情報を記録したり再生するために記録媒体に照射するレーザ光の偏光方向を、記録媒体の連続した記録情報が並ぶ方向に対して略平行にすることにより、照射したレーザ光のエネルギを微小領域に集中させることができ、より高密度な記録と再生を行うことができる。
【００４０】
さらに、記録媒体に記録した情報を再生する光信号検出ユニットを、集光レンズとピンホールを用いた共焦点光学系にすることにより、再生したい情報が記録された部分に隣接する領域からの光信号を検出することを低減し、情報を含む光信号を効率よく検出して記録された情報を良好に再生することができる。
【００４１】
また、光照射ユニットは、記録媒体の集光される光のスポットサイズより狭い領域に、大きさの異なる複数の記録マークを形成することにより、多値情報を記録することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の記録媒体の構成図である。
【図２】記録媒体の構成を示す部分断面図である。
【図３】記録再生用の光学ユニットの構成図である。
【図４】記録媒体に対するレーザ光の集光状態を示す模式図である。
【図５】記録媒体に照射したレーザ光で発生する電磁場の領域を示す模式図である。
【図６】第２の記録媒体の構成を示す断面図である。
【図７】第３の記録媒体の構成を示す断面図である。
【図８】第３の記録媒体に対する光学ユニットの配置図である。
【図９】保護層を有する記録媒体の構成を示す断面図である。
【図１０】第４の記録媒体の構成を示す断面図である。
【図１１】第５の記録媒体の構成を示す断面図である。
【図１２】記録媒体に多値の記録をするときの記録マークを示す部分拡大図である。
【図１３】共焦点光学系の光信号検出ユニットを有する光学ユニットの構成図である。
【図１４】透過光により情報を再生する記録媒体の構成を示す断面図である。
【図１５】透過光により情報を再生する光学ユニットの構成図である。
【図１６】近接場光プローブを使用した情報記録再生装置の構成図である。
【符号の説明】
１；記録媒体、２；基板、３；導電性層、４；記録層、５；凹凸形状、
６；光学ユニット、７；光源、８；コリメートレンズ、
９；ビームスプリッタ、１０；対物レンズ、１１；集光レンズ、
１２；光検出器、１３；１／２波長板、１５；溝、１７；保護層、
１９；ピンホール、２０；絞り、４１，４３；誘電体層、４２；相変化層。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a recording medium for recording information by light and an information recording / reproducing apparatus for recording information on the recording medium and reproducing the recorded information, and more particularly to realizing high-density recording and reproduction.
[0002]
[Prior art]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-293888 [Patent Document 2] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-251282 When information is recorded on an optical memory currently in practical use, a laser beam condensed to the diffraction limit is used as an optical memory. To record information by applying thermal or magnetic modulation to the recording layer of the optical memory. When reproducing information recorded in the optical memory, the recorded information is reproduced by detecting a change in reflected light intensity or polarization state modulated by the recording mark. In such an information recording method, the recording density is almost determined by the laser wavelength and the numerical aperture of the objective lens. However, in order to cope with an increase in the amount of information surrounding information devices such as computers in recent years, a large-capacity optical memory that exceeds the limit of the recording density determined under the above conditions is required.
[0003]
As a promising next-generation large-capacity optical memory, for example, Patent Documents 1 and 2 disclose information recording using near-field light that records and reproduces information using near-field light. A playback device has been proposed. As shown in FIG. 16, a near-field light probe 30 that generates this near-field light deposits a metal film 32 such as gold or aluminum on a light-transmitting substrate 31 such as a glass substrate, and A small aperture 33 having a size equal to or smaller than the wavelength is formed. Then, light is condensed and radiated to the minute aperture 33 of the near-field optical probe 30 via the objective lens 34, and the light is focused on a minute area of a wavelength equal to or less than the wavelength on the recording medium 35 arranged close to the minute aperture 33. Gives electromagnetic field energy. In this way, information is recorded on a minute area of the recording medium 35 and the recorded information is reproduced, as compared with the case where the light is condensed by the objective lens 34, so that a higher density and a larger capacity than the conventional optical memory. It is trying to realize something.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the method of recording and reproducing information on a recording medium by condensing light with the objective lens, it is difficult to record information at a high density exceeding the diffraction limit. When near-field light is used, the near-field light probe and the recording medium need to be arranged close to each other, and information is recorded on the surface of the recording medium. It is weak, and it is difficult to easily handle it like a conventional optical disk.
[0005]
An object of the present invention is to provide a recording medium and an information recording / reproducing apparatus which can improve such disadvantages and perform high-density recording exceeding a diffraction limit while maintaining the convenience of a conventional optical memory. .
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The recording medium according to the present invention is a recording medium comprising: forming a conductive layer on a surface having a concave-convex shape of a substrate having a periodic concave-convex shape; forming a recording layer having a concave-convex shape on a surface having a concave-convex shape of the conductive layer; Is converted into the energy of an electromagnetic field concentrated in a predetermined area to enable recording and reproduction in a minute area.
[0007]
In the second recording medium of the present invention, a recording layer having an uneven shape is formed on a surface having an uneven shape of a transparent substrate having a periodic uneven shape, and a conductive layer is formed on a surface having the uneven shape of the recording layer. A recording layer having an uneven shape is formed on the surface of the conductive layer having the uneven shape, and the recording capacity is doubled so that different information can be recorded on the two recording layers.
[0008]
A protective layer for protecting the unevenness of the recording layer is provided to prevent the unevenness of the recording layer from being damaged.
[0009]
In a third recording medium of the present invention, a recording layer having an irregular shape is formed on a surface having an irregular shape of a transparent substrate having a periodic irregular shape, and a conductive layer is formed on a surface having the irregular shape of the recording layer. To prevent dust and dirt from adhering to the recording layer.
[0010]
It is preferable that the concave and convex shape of the recording layer is formed in a triangular wave shape so that light energy is concentrated on a minute area.
[0011]
Further, the unevenness of the recording layer is made to have a two-dimensional periodic structure, and the irradiated light is focused on a region where information is to be recorded or reproduced as compared with the case of the one-dimensional periodic structure.
[0012]
An information recording / reproducing apparatus according to the present invention is an information recording / reproducing apparatus for recording information on the recording medium and reproducing the recorded information, wherein the information recording / reproducing apparatus linearly extends over a plurality of adjacent irregularities of a periodic irregular shape of the recording medium. A light irradiation unit that collects and irradiates the polarized laser light, and an optical signal detection unit that detects reflected light or transmitted light from the recording medium and reads out recorded information. The direction of polarization is made substantially parallel to the direction in which continuous recording information on the recording medium is lined, so that the energy of the irradiated laser light is concentrated in a minute area.
[0013]
The optical signal detection unit has a confocal optical system using a condensing lens and a pinhole, and reduces detection of an optical signal from a region adjacent to a portion where information to be reproduced is recorded. Is efficiently detected.
[0014]
Further, the light irradiation unit forms a plurality of recording marks of different sizes in an area smaller than the spot size of the condensed light on the recording medium, and records multi-value information.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
As shown in the perspective view of FIG. 1A, the recording medium 1 of the present invention is formed in a disk shape, and a central portion is coupled to a rotation shaft of an information recording / reproducing apparatus and is rotationally driven by a motor. As shown in the cross-sectional view of FIG. 1B, this recording medium 1 has a conductive layer 3 and a recording layer 4 laminated on a substrate 2 made of glass or plastic material having a triangular wave shape. Has a concentric concavo-convex shape 5. The conductive layer 3 is formed using metals such as gold, silver, copper, aluminum, titanium, and chromium, as well as alloys and semiconductors. The recording layer 4 is formed using an organic material or an inorganic material used for a magneto-optical recording material or a write-once type recording material, such as a phase change recording material. Here, the recording layer 4 includes each recording material and a dielectric layer used in combination therewith. For example, the recording layer 4 using a phase change material is configured by providing dielectric layers 41 and 43 above and below with a phase change layer 42 interposed therebetween, as shown in the cross-sectional view of FIG. The thicknesses of the conductive layer 3 and the recording layer 4 differ depending on the selected material. For example, silver is used for the conductive layer 3, AgInSnTe is used for the phase change layer 42, and ZnS is used for the dielectric layers 41 and 43. When SiO 2 is used, the thickness of the conductive layer 3 is 100 nm, the thickness of the phase change layer 42 is 17 nm, and the thickness of the dielectric layers 41 and 43 is 20 nm.
[0016]
The optical unit 6 of the information recording / reproducing apparatus, which has a phase change layer 42 on the recording layer 4 of the recording medium 1 and records information on the recording medium 1 and reproduces the recorded information, has a configuration shown in FIG. As shown in the figure, a light source 7, a collimator lens 8, a beam splitter 9, an objective lens 10, a condenser lens 11, and a photodetector 12 such as a photodiode are provided. When information is recorded on the recording medium 1, a semiconductor laser beam having a wavelength of, for example, 650 nm is emitted from the light source 7, and this laser beam is converted into a parallel beam by a collimating lens 8 and passes through a beam splitter 9, for example, when the numerical aperture is zero. The light is focused by the objective lens 10 of. When reproducing the information recorded on the recording medium 1, a laser beam having an intensity that does not destroy the recording layer 4 of the recording medium 1 is emitted from the light source 7 via the collimating lens 8, the beam splitter 9 and the objective lens 10. , The reflected light from the recording medium 1 is reflected by the beam splitter 9, condensed on the photodetector 12 by the condenser lens 11, and the intensity of the reflected light from the recording medium 1 is detected by the photodetector 12. .
[0017]
In the case where, for example, a magneto-optical recording material is used for the recording layer 4 of the recording medium 1 and information is reproduced using a change in polarization instead of the intensity of light reflected from the recording medium 1, FIG. 2), a half-wave plate 13 for rotating the polarization direction of the reflected light from the recording medium 1 by 45 degrees is provided, and the reflected light passing through the half-wave plate 13 is split by a beam splitter 14 into two beams. The light is condensed on the photodetectors 12, 12a by the condensing lenses 11, 11a, and the information is reproduced by detecting the difference between the output signals of the photodetectors 12, 12a.
[0018]
When recording or reproducing information on the recording medium 1 with the optical unit 6, the optical unit 6 is moved in parallel with the surface of the recording medium 1 while rotating the recording medium 1 to record or reproduce information. The position is irradiated with laser light. As shown in FIG. 4, the recording medium 1 is irradiated with the laser light when the laser light condensed by the objective lens 10 is projected onto an uneven portion of the surface of the recording layer 4 of the recording medium 1, for example, when viewed from the objective lens 10 side. Irradiated in one groove. The direction of polarization of the irradiated laser light (the vibration direction of the electric field component of the light) is configured to be parallel to the plane of FIG. At this time, recording and reproduction of information on and from the recording layer 4 are performed in the vicinity of the groove 15 where the center of the laser beam condensing spot is located. The state when information is recorded on or reproduced from the recording layer 4 will be described with reference to an enlarged sectional view of FIG.
[0019]
The light collected by the objective lens 10 has a substantially Gaussian intensity distribution. Therefore, the intensity of the laser light incident on the groove 15 where the center of the laser light condensing spot is located is higher than the light intensity incident on the adjacent grooves 15a and 15b. The laser light incident on each of the grooves 15, 15a, 15b generates a strong electromagnetic field near the tip of each of the grooves 15, 15a, 15b by the effect of the conductive layer 3. The intensity of the electromagnetic field has a remarkable difference due to the difference between the light intensity applied to each of the grooves 15, 15a and 15b and the difference between the light intensity and the phase distribution with respect to the center of each of the grooves 15, 15a and 15b. The intensity of the electromagnetic field in the vicinity 16 of the tip becomes significantly large. The electromagnetic field intensity generated in each of the grooves 15, 15a, and 15b depends on the wavelength of the condensed spot or light formed by the objective lens 10, the pitch p of the groove, the depth d of the groove, the recording layer 4, the conductive layer 3, and the like. And it is determined according to the need for recording or reproduction. For example, silver is used for the conductive layer 3, AgInSnTe is used for the phase change layer 42, ZnS · SiO 2 is used for the dielectric layers 41 and 43, and a laser beam having a wavelength of 410 nm is emitted from the light source 7 and the aperture is opened. When the light is condensed and irradiated by the objective lens 10 of several 0.85, the diameter at which 1 / e 2 of the center intensity of the irradiated condensed spot becomes 500 nm or less, the groove pitch p is about 200 nm, and the groove pitch is about 200 nm. By setting the depth d of the groove to about 150 nm, the intensity of the electromagnetic field near the tip 16 of the groove 15 can be made five times or more the intensity of the electromagnetic field near the tip 16a, 16b of the adjacent groove 15a, 15b. Information can be recorded only in the groove 15 at the center of the light spot, and the recorded information can be reproduced.
[0020]
As described above, the conductive layer 3 is formed on the recording medium 1 and the triangular wave-shaped irregularities are formed on the conductive layer 3 and the recording layer 4 so that the energy of the laser beam applied to the recording medium 1 is reduced to a predetermined area. By converting the energy into the energy of the electromagnetic field concentrated on the optical memory, information can be recorded in a smaller area than the conventional optical memory, and the recorded information can be reproduced, so that information can be recorded at a higher density.
[0021]
In the above description, a case was described in which triangular wave-shaped irregularities were formed on the surface of the recording layer 4 of the recording medium 1. However, as shown in FIG. Information can be recorded in a minute area of the section.
[0022]
Further, in the above description, the recording medium 1 is formed by laminating the conductive layer 3 on the irregular surface of the substrate 2 having the triangular wave shape or the irregular shape close to the wave shape, and laminating the recording layer 4 on the irregular surface of the conductive layer 3. However, as shown in FIGS. 7A and 7B, the recording layer 4 is laminated on the uneven surface of the transparent substrate 2 having the triangular wave shape or the unevenness close to the wave shape, and the uneven surface of the recording layer 4 is formed. The recording medium 1a may be formed by laminating the conductive layer 3 on the recording medium 1a. In this case, the thickness of the transparent substrate 2 only needs to give sufficient rigidity to the recording medium 1a. For example, when glass is used, 1 mm is sufficient.
[0023]
When recording information on the recording medium 1a or reproducing the recorded information, as shown in FIG. 8, the optical unit 6 irradiates the transparent substrate 2 with laser light, and the recording layer 3 is formed in the same manner as described above. Is condensed on the groove of the concave and convex surface, and the energy of the laser beam is converted into the energy of the electromagnetic field concentrated in a predetermined area. In this way, information can be recorded in a smaller area than the conventional optical memory, and the recorded information can be reproduced, so that information can be recorded at a higher density.
[0024]
Further, as shown in FIG. 9, by providing the protective layer 17 on the uneven surface of the conductive layer 3 of the recording medium 1a, it is possible to prevent the uneven surface of the recording medium 1a from being damaged. The material and thickness of the protective layer 17 are not particularly limited, and the protective layer 17 may be formed by applying, for example, an ultraviolet curable resin of several tens of Cron to several hundreds of microns.
[0025]
Further, as shown in FIG. 10, the recording layer 4 is laminated on the irregular surface of the transparent substrate 2 having a triangular wave shape or irregularities close to a wave shape, and the conductive layer 3 is laminated on the irregular surface of the recording layer 4. Further, a second recording layer 4a may be laminated on the uneven surface of the conductive layer 3, and the uneven surface of the second recording layer 4a may be covered with the second transparent substrate 2a to form the recording medium 1b. As described above, the recording layer 4 and the second recording layer 4a are provided on both sides of the conductive layer 3, and information is recorded on both sides of the recording medium 1b, thereby doubling the capacity of recording on one recording medium 1b. can do. When the transparent substrate 2 and the second transparent substrate 2a are formed of the same material and have the same thickness, the light source 7 of the optical unit 6 irradiates a laser beam having the same wavelength, and the objective lens 10 illuminates the recording layer 4 with the second layer. Can be suppressed when the light is focused on the recording layer 4a.
[0026]
Further, as shown in the plan view of FIG. 11A, the cross-sectional view taken along line AA of FIG. 11B, and the cross-sectional view taken along line BB of FIG. The recording medium 1c may be formed by laminating the recording layers 4. In this recording medium 1c, the direction in which information is recorded is the AA direction, and a continuous data string is recorded on the uneven portion with a pitch q. This pitch q is longer than the pitch p of the unevenness in the BB direction orthogonal to the AA direction. The reason why the pitch q is longer than the pitch p is that the degree of separation from adjacent recording data is better in the direction represented by the pitch p than in the direction represented by the pitch q. That is, even if the pitch p is smaller than the pitch q, interference between adjacent recording marks is small, and recording and reproduction of one recording mark can be performed. The size of the pitch q may be, for example, about 400 nm when the pitch p is about 200 nm.
[0027]
The recording mark for recording information on the recording medium 1c is multi-valued data whose size is distinguished according to the information to be recorded. For example, as shown in the partial enlarged view of FIG. 12, when two types of marks 18 having different sizes are recorded in the groove portion, ternary recording can be realized including the case where nothing is recorded. . Regarding the multi-valued recording mark, for example, the phase change material is used for the recording layer 4, the intensity of the laser light emitted from the light source 7 of the optical unit 6 is modulated, and the intensity of the laser light applied to the recording layer 4 and the irradiation The time can be varied.
[0028]
As described above, when information is recorded on the various recording media 1 to 1c or when the information recorded on the recording media 1 to 1c is reproduced by the optical unit 6 for reproducing the recorded information, the information recorded on the recording media 1 to 1c is reproduced. When condensing the laser beam including the light from the condenser lens 11 to the photodetector 12, as shown in the configuration diagram of FIG. 13, the diaphragm 20 having the pinhole 19 between the condenser lens 11 and the photodetector 12 is A so-called confocal optical system in which the laser beam split by the beam splitter 9 is condensed on a pinhole 19 using a condensing lens 11 and light transmitted from the pinhole 19 is detected by a photodetector 12. By doing so, a better reproduction signal can be obtained. The size of the pinhole 19 is about the size of the focusing limit of the condenser lens 11, for example, about 2 μm when the wavelength of the laser beam is 650 nm and the numerical aperture of the condenser lens 11 is 0.3. What is necessary is just to provide the pinhole 19 of a magnitude | size. As shown in FIG. 5, the light reflected from the recording medium 1 is in a state where the light reflected from the groove 15 where the information to be reproduced is recorded and the adjacent grooves 15a and 15b are overlapped. When such reflected light is condensed by the condensing lens 11, the size of the condensed spot becomes larger than when the parallel plane wave is condensed. Many included. By transmitting through the pinhole 19 a range containing a large light intensity component reflecting the recording information to be reproduced, a good reproduction signal can be obtained from the light intensity component reflecting the recording information.
[0029]
The case where each of the recording media 1 to 1c reproduces the recorded information by the reflected light of the recording layer 4 has been described. The case of reproducing the information by the transmitted light of the recording layer 4 will be described.
[0030]
As shown in the cross-sectional view of FIG. 14, a recording medium 1d for reproducing information by the transmitted light of the recording layer 4 has a conductive layer 3a laminated on an uneven surface of a transparent substrate 2 having a triangular wave shape or an uneven shape close to a wave shape. Then, the recording layer 4 is stacked on the uneven surface of the conductive layer 3a, and the uneven surface of the recording layer 4 is further covered with the second transparent substrate 2a. The conductive layer 3a of the recording medium 1d has a maximum thickness so that the irradiated laser light, such as a metal or alloy such as gold, silver, copper, aluminum, titanium, and chromium, or a semiconductor, can be transmitted efficiently. It is formed to be a 50 nm thin film.
[0031]
The optical unit 6 for recording information on the recording medium 1d and reproducing the recorded information includes a light irradiation unit 21 and an optical signal detection unit provided with the recording medium 1d interposed therebetween, as shown in FIG. 22. The light irradiation unit 21 includes, for example, a light source 7 that emits laser light having a wavelength of 405 nm, a collimator lens 8 and an objective lens 10, and the optical signal detection unit 22 includes a condenser lens 11 and a photodetector 12. When information is recorded on the recording medium 1 d, the laser light emitted from the light source 7 is converted into parallel light by the collimating lens 8, condensed on the recording medium 1 d by the objective lens 10, and the information is recorded on the recording layer 4. . When reproducing the information recorded on the recording layer 4, the light source 7 continuously emits a laser beam having an intensity that does not damage the recording layer 4, and transmits the transmitted light from the recording medium 1 d by the condenser lens 11 to the photodetector 12. Then, the intensity of the transmitted light is detected, and the information recorded on the recording medium 1d is reproduced.
[0032]
In the above description, the case where the recording media 1 to 1d has a circular disk shape has been described, but the recording media 1 to 1d may be formed in a square card type or the like.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, the present invention forms a conductive layer on the uneven surface of a substrate having a periodic uneven shape, and forms an uneven recording layer on the uneven surface of the conductive layer, By converting the energy of light applied to the recording medium into the energy of an electromagnetic field concentrated in a predetermined area, and enabling recording and reproduction in a minute area, higher-density recording can be performed.
[0034]
In addition, by forming a recording layer having a periodic uneven shape on both surfaces of the conductive layer, different information can be recorded on the two recording layers, and the recording capacity can be doubled.
[0035]
Further, by protecting the uneven shape of the recording layer with the protective layer, it is possible to prevent the uneven shape of the recording layer from being damaged, to stably record information, and to accurately reproduce the recorded information.
[0036]
Further, by forming a recording layer having an irregular shape on the surface having the irregular shape of the transparent substrate having a periodic irregular shape, and forming a conductive layer on the surface having the irregular shape of the recording layer, dust on the recording layer is reduced. Prevents adhesion and scratching, and achieves good recording and reproduction.
[0037]
Further, by forming the recording layer into a triangular wave shape and concentrating light energy on a minute area, higher density recording and reproduction can be realized.
[0038]
Further, the unevenness of the recording layer is made to have a two-dimensional periodic structure, and the irradiated light is focused on a region where information is to be recorded or reproduced as compared with the case of the one-dimensional periodic structure. And playback can be realized.
[0039]
In addition, by making the polarization direction of the laser beam applied to the recording medium in order to record or reproduce information substantially parallel to the direction in which continuous recording information is arranged on the recording medium, the energy of the applied laser beam can be reduced. It is possible to concentrate on a very small area, so that higher density recording and reproduction can be performed.
[0040]
Furthermore, the optical signal detection unit for reproducing the information recorded on the recording medium is a confocal optical system using a condensing lens and a pinhole, so that light from an area adjacent to a portion where the information to be reproduced is recorded is obtained. Signal detection can be reduced, and an optical signal containing information can be efficiently detected and recorded information can be satisfactorily reproduced.
[0041]
Further, the light irradiation unit can record multi-valued information by forming a plurality of recording marks of different sizes in an area smaller than the spot size of the light to be condensed on the recording medium.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a recording medium of the present invention.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view illustrating a configuration of a recording medium.
FIG. 3 is a configuration diagram of an optical unit for recording and reproduction.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a state in which a laser beam is focused on a recording medium.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a region of an electromagnetic field generated by a laser beam applied to a recording medium.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a second recording medium.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a third recording medium.
FIG. 8 is an arrangement diagram of an optical unit with respect to a third recording medium.
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a recording medium having a protective layer.
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a fourth recording medium.
FIG. 11 is a sectional view showing a configuration of a fifth recording medium.
FIG. 12 is a partially enlarged view showing a recording mark when multi-value recording is performed on a recording medium.
FIG. 13 is a configuration diagram of an optical unit having an optical signal detection unit of a confocal optical system.
FIG. 14 is a sectional view showing a configuration of a recording medium for reproducing information by transmitted light.
FIG. 15 is a configuration diagram of an optical unit that reproduces information using transmitted light.
FIG. 16 is a configuration diagram of an information recording / reproducing apparatus using a near-field optical probe.
[Explanation of symbols]
1, recording medium, 2; substrate, 3; conductive layer, 4; recording layer, 5;
6; optical unit, 7; light source, 8; collimating lens,
9; beam splitter; 10; objective lens; 11; condenser lens;
12; photodetector, 13; half-wave plate, 15; groove, 17;
19; pinhole, 20; diaphragm, 41, 43; dielectric layer, 42; phase change layer.
