JP2006323993A - 光記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】記憶容量が増大された、超解像近接場構造（スーパーレンズ）による読み取りが可能な光記憶媒体を提供する。
【解決手段】光記憶媒体は、基板と、第１トラックと、第２トラックとを含んでいる。第１トラックは基板の表面に形成され、複数の第１記録マークを有する。第１トラックは第１の相の相変化材料で構成され、第１記録マークは第２の相の相変化材料で構成される。第１の相は反射率において第２の相と識別される。第２トラックは基板の表面に第１トラックに隣接して形成される。第２トラックは反射率において第１の相と識別される第３の相の相変化材料で構成される。
【選択図】図２（ａ）

Description

本発明は、光記憶媒体に関するものであり、特に、超解像近接場構造（スーパーレンズ）による読み取りが可能な光記憶媒体に関する。

今日、新しい科学技術が次々と開発されるに伴って、光記憶媒体もまた絶え間なく進歩してきた。例えば、相変化型光ディスクの発明は光記憶装置産業の傑作である。相変化型光ディスクにデータを書き込むときは、ピックアップヘッドモジュールから発するレーザ光によって、相変化型光ディスクの記録層を反射率の高い結晶状態と反射率の低いアモルファス状態との間で変化させる極めて小さなスポットを形成する。例えば、反射率の高い結晶状態はデータ“０”を表し、反射率の低いアモルファス状態はデータ“１”を表すものとすると、光学ドライブは、ピックアップヘッドモジュールに装備されたレーザのパワー及びパルス幅を変化させることによって、相変化型光ディスクにデータを記録することができる。一般的には、高パワーのレーザ光を短時間照射することで、記録層を結晶状態からアモルファス状態に変化させることができる。逆に、低パワーのレーザ光を長時間照射すると、記録層をアモルファス状態から結晶状態に変化させることができる。この方法により、ユーザは相変化型光ディスクに所望のデータを保存できる。周知のように、記憶容量は光記憶媒体の重要な指標である。光記憶媒体の記憶容量は第一に、光記憶媒体上に集束されるレーザ光のスポットサイズによって決まる。さらに、光ディスク上に集束されるレーザ光のスポットサイズは、ピックアップヘッドモジュールのレーザ光学系のいわゆる回折限界によって制約される。従来から設計者は、回折限界の制約のもとで光ディスク上に集束されるレーザ光のスポットサイズを小さくしようとするとき、短波長のレーザと高開口数（ＮＡ）の対物レンズをピックアップヘッドモジュールに使用する。しかしながら、この方法で光ディスクの容量を増加させるのは益々困難になってきた。

回折限界の制約を打破するため、近年に至って、光ディスクの記憶容量を増加するための超解像近接場構造（スーパーレンズ）技術が開発された。実を言えば、回折限界を超えてマークを記録する、つまり書込むことは難しくない。しかしながら、回折限界によって計算された最小のスポットサイズよりも小さい極小マークを現在市販されている光学ドライブで読み取ることは非常に困難である。近接場光学の原則によると、スーパーレンズドライブは、スーパーレンズ光ディスクに記録された、回折限界により計算された最小スポットサイズよりも小さいマークを読み取ることができる。従って、記憶容量を著しく増加させることが可能になる。

図１は、スーパーレンズによる読み取りが可能な従来の光ディスクの概略図である。当該スーパーレンズ読み取り可能な光ディスクにおいては、交互に並ぶグルーブ１２及びランド１３を含む記録層１１が基板１０上に形成されている。記録層１１の隣接トラックは、一定の間隔すなわちトラックピッチ１４で離れて配置されている。通常、記録層１１は結晶状態又はアモルファス状態の相変化材料で構成され、記録マークは記録層１１のグルーブ１２に位置する。光ディスクに対してデータの読取／記録を行うには、光ピックアップヘッド１５によって出射されたレーザ光が光ディスクによって反射され、その後、ディスクからの情報を認識するための光センサに送られる。ランド１３にはマークが記録されないため、隣接するグルーブ１２とランド１３とに照射されるレーザ光の光路差を利用して、光ピックアップヘッド１５の従来のトラッククロス制御が行われる。従って、トラックピッチ１４はすぐに回折限界が問題となる。トラックピッチが小さすぎると、トラッククロス信号を正確に識別できないことが多い。このような状況では、データが正常に読み書きされないため、スーパーレンズ読み取り可能な光ディスクの記憶容量を増大する効果が制限される。

スーパーレンズ光ディスクにおける記録マークは回折限界のサイズより小さく維持されたとしても、光ディスクのトラックピッチは協調的に小さくならず、光ディスクの記憶容量の更なる増加はない。

本発明は、記憶容量が増大された、超解像近接場構造（スーパーレンズ）による読み取りが可能な光記憶媒体を提供する。

本発明の第１の側面によると、超解像近接場構造（スーパーレンズ）による読み取りが可能な光記憶媒体が、光ピックアップヘッドを有する光学読取装置とともに使用される。光記憶媒体は、基板と、第１トラックと、第２トラックとを備える。第１トラックは、基板の表面に形成され、複数の第１記録マークを有する。第１トラックは、第１の相の第１相変化材料で構成され、第１記録マークは、第２の相の第１相変化材料で構成される。光ピックアップヘッドがスーパーレンズ読取機構によって第１記録マークを読み取ることができるように、第１の相は反射率において第２の相と識別される。第２トラックは、基板の表面に第１トラックに隣接して形成される。第１トラックと第２トラックとの間の反射率の差によって光ピックアップヘッドがスーパーレンズ読取機構によるトラッククロス動作を行えるように、第２トラックは、反射率において第１の相と識別される第３の相の第２相変化材料で構成される。第１相変化材料は第２相変化材料と略同じものであってもよい。

一実施形態においては、光ピックアップヘッドによって発されるレーザ光は、トラックシーク動作、トラッククロス動作、及び読取動作を連続的に行うために、第１トラック及び第２トラック上に照射される。

一実施形態においては、相変化材料としては、Ｇｅ_２Ｓｂ_２Ｔｅ_５，Ｉｎ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ，Ｉｎ−Ａｇ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ，Ｔｅ−ＴｅＯ_２，Ｓｂ−Ｓｅ−Ｔｅ，Ｇａ−Ｓｅ−Ｔｅ，Ｇａ−Ｓｅ−Ｔｅ−Ｇｅ，及びＩｎ−Ｓｅが含まれる。第１の相が結晶状態である場合、第２及び第３の相はアモルファス状態である。第１の相がアモルファス状態である場合、第２及び第３の相は結晶状態である。

第１トラックと第２トラックはそれぞれグルーブとランドであってもよく、グルーブはランドより光ピックアップヘッドに近接している。一実施形態においては、グルーブ及びランドはそれぞれ結晶状態及びアモルファス状態の材料で構成される。別の実施形態においては、グルーブ及びランドはそれぞれアモルファス状態及び結晶状態の材料で構成される。

第２トラックは、第４の相の第２記録マークを複数有していてもよく、第４の相は反射率において第３の相と識別される。一実施形態においては、第３の相は結晶状態であり、第４の相はアモルファス状態である。別の実施形態においては、第３の相はアモルファス状態であり、第４の相は結晶状態である。

本発明の第２の側面によると、超解像近接場構造（スーパーレンズ）による読み取りが可能な光記憶媒体が、光ピックアップヘッドを有する光学読取装置とともに使用される。光記憶媒体は、基板と、記録層と、複数の第１記録マークとを備えている。記録層は、基板の表面に形成され、互いに隣接する第１トラック及び第２トラックを含む。第１トラックと第２トラックとの間の反射率の差によって光ピックアップヘッドがスーパーレンズ読取機構によるトラッククロス動作を行うことができるように、第１トラックと第２トラックとは反射率において識別可能である。第１記録マークは、第１トラック上に形成される。光ピックアップヘッドがスーパーレンズ読取機構によって第１記録マークを読み取ることができるように、第１トラックと第１記録マークは反射率において識別可能である。

一実施形態においては、第２トラックには複数の第２記録マークが形成され、光ピックアップヘッドがスーパーレンズ読取機構によって第２記録マークを読み取ることができるように、第２トラックと第２記録マークは反射率において識別可能である。

本発明の上述の内容は、以下の詳細な説明及び添付図面を検討頂ければ、当業者にはより容易に理解されるであろう。

以下、実施形態を挙げて本発明をより具体的に説明する。なお、本発明の好ましい実施形態についての以下の説明は、単に例を挙げて説明する目的で提示されるものであって、網羅的なものではなく、開示された厳密な形態に限定することを意図したものではない。

図２（ａ）は、本発明の第１の実施形態に従った、スーパーレンズによる読み取りが可能な光ディスクを示す。一般に、スーパーレンズによる読み取りが可能な標準的な光ディスクは、非線形の光制御層、記録層、及び数層の保護層が基板上に形成されている。本発明の主な特徴は記録層にあるので、分かり易くするために非線形の光制御層及び保護層についての説明は省略する。図２（ａ）のスーパーレンズによる読み取りが可能な光ディスクにおいては、交互に並んだ第１トラック２２と第２トラック２３とを含む記録層２１が基板２０上に形成されている。第１トラック２２と第２トラック２３とはそれぞれ異なる反射率を有する。第１トラック２２と第２トラック２３は、反射率が異なりさえすれば、異なる相変化材料で構成することができる。また、第１トラック２２と第２トラック２３は略同一の相変化材料で構成してもよい。本例では、記録層２１の第１トラック２２及び第２トラック２３はそれぞれ、第１の相の相変化材料及び第２の相の相変化材料で構成される。相変化材料は、ゲルマニウム／アンチモン／テルリウム又は銀／インジウム／アンチモン／テルリウムを混合し、その後、イオン注入によって他の要素をドーピングすることによって製造される。相変化材料の例としては、Ｇｅ_２Ｓｂ_２Ｔｅ_５，Ｉｎ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ，Ｉｎ−Ａｇ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ，Ｔｅ−ＴｅＯ_２，Ｓｂ−Ｓｅ−Ｔｅ，Ｇａ−Ｓｅ−Ｔｅ，Ｇａ−Ｓｅ−Ｔｅ−Ｇｅ，Ｉｎ−Ｓｅ等がある。これら各材料は２つの相を有し、光ピックアップヘッド２４から発するレーザ光が照射されると、結晶相とアモルファス相との間で変化する。図２（ａ）の例において、相変化材料の第１及び第２の相は、結晶状態及びアモルファス状態であり、第１及び第２の相に対応する反射率は異なる。スーパーレンズ技術を利用して光ディスクからデータを読み取るには、光ピックアップヘッド２４により発されたレーザ光が光ディスクによって反射され、その後、ディスクからの情報を認識するための光センサに送られる。結晶相とアモルファス相との間の反射率の差により、光ピックアップヘッド２４のトラックシーク及びトラッククロス動作が実行される。

図２（ｂ）は、図２（ａ）に示されたスーパーレンズ読み取り可能な光ディスクの一部分の概略平面図である。記録層２１の第１トラック２２と第２トラック２３はそれぞれ結晶状態とアモルファス状態にある相変化材料からなる。第１トラック２２には、アモルファス状態の材料で構成される記録マーク２２０が数個形成されている。光ディスクからデータを読み取る処理を行うとき、光ピックアップヘッド２４によって発されるレーザ光のスポットサイズは回折限界のサイズよりも小さくされる。第１トラック２２と記録マーク２２０とは反射率が相違するため、光ピックアップヘッド２４はスーパーレンズ読取機構により記録マーク２２０を読み取ることができる。さらに、第１トラック２２と第２トラック２３は異なる反射率を有するため、光ピックアップヘッド２４は、第１トラック２２と第２トラック２３との反射率の差によって効果的にトラックシーク及びトラッククロス動作を行うことができる。

第２の実施形態の、スーパーレンズによる読み取りが可能な光ディスクが図３に示されている。本実施形態のスーパーレンズ読み取り可能な光ディスクは、記録層２１の第１トラック２２と第２トラック２３がそれぞれアモルファス状態と結晶状態にある点を除いては、図２に示された実施形態と略同一である。第１トラックと第２トラックは同一の相変化材料で構成される必要はない。本実施形態においても、第１トラック２２と第２トラック２３との間の反射率の差によって、光ピックアップヘッド２４は効果的にトラックシーク及びトラッククロス動作を行うことができる。

上記各実施形態において、本発明のスーパーレンズによる読み取りが可能な光ディスクは、レーザ光の回折限界を打破することができる。さらに、光ディスクのトラックピッチも小さくなり、光ディスクの二次元の記憶容量が増加する。

図４は、本発明の第３の実施形態に従った、スーパーレンズによる読み取りが可能な光ディスクの概略図である。図４のスーパーレンズ読み取り可能な光ディスクにおいては、交互に並んだグルーブ３２とランド３３とを含む記録層３１が基板３０上に形成されている。グルーブ３２はランド３３よりも光ピックアップヘッド２４に近接している。記録層３１のグルーブ３２及びランド３３はそれぞれ第１トラック及び第２トラックとして利用される。本実施形態においては、グルーブ３２は結晶状態の相変化材料で構成される。それに対して、ランド３３はアモルファス状態の相変化材料で構成される。グルーブ３２及びランド３３は異なる反射率を有するため、光ピックアップヘッド２４は、グルーブ３２とランド３３の反射率の差によって効果的にスーパーレンズ読取機構によるトラックシーク及びトラッククロス動作を行うことができる。

図５は、第４の実施形態に従った、スーパーレンズによる読み取りが可能な光ディスクを示している。本実施形態のスーパーレンズ読み取り可能な光ディスクは、記録層３１のグルーブ３２とランド３３がそれぞれアモルファス状態と結晶状態にある点を除いては、図４に示された実施形態と略同じである。本実施形態においても、グルーブ３２とランド３３との間の反射率の差によって、光ピックアップヘッド２４は効果的にトラックシーク及びトラッククロス動作を行うことができる。

上記各実施形態において、本発明のスーパーレンズによる読み取りが可能な光ディスクは、レーザ光の回折限界を回避することができる。さらに、光ディスクのトラックピッチを小さくすると、光ディスクの二次元の記憶容量を増加する目的が達成される。

図６は、本発明の第５の実施形態に従った、スーパーレンズによる読み取りが可能な光ディスクの一部分の概略平面図である。記録層３００の第１トラック３０１と第２トラック３０２は、異なる又は略同一の相変化材料で構成され、異なる反射率を有している。第１トラック３０１には、アモルファス状態の第１記録マーク３０３が数個形成されている。さらに、第２トラック３０２には、結晶状態の第２記録マーク３０４が数個形成されている。つまり、第１トラック上の記録マークは第２トラック上のマークとは異なる反射率を有している。第１トラック３０１と第１記録マーク３０３とは反射率が相違するため、光ピックアップヘッドはスーパーレンズ読取機構により記録マーク３０３を読み取ることができる。同様に、第２トラック３０２と第２記録マーク３０４とは反射率が相違するため、光ピックアップヘッドはスーパーレンズ読取機構により記録マーク３０４を読み取ることができる。さらに、第１トラック３０１と第２トラック３０２は異なる反射率を有するため、光ピックアップヘッド２４は、第１トラック３０１と第２トラック３０２との間の反射率の差によって効果的にトラックシーク及びトラッククロス動作を行うことができる。

図７は、第６の実施形態に従った、スーパーレンズによる読み取りが可能な光ディスクを示している。本実施形態のスーパーレンズ読み取り可能な光ディスクは、第２トラック３０２と第１記録マーク３０３が結晶状態の材料からなり、第１トラック３０１と第２記録マーク３０４がアモルファス状態の材料からなることを除いては、図６に示された実施形態と略同じである。

以上、現在において最も実用的で好ましいと考えられる実施形態について本発明を説明してきたが、本発明は、開示された実施形態に限定されるものではなく、付記される請求項の最広義な解釈による趣旨及び範囲内における種々の変更及び同様の配置をも含むものであり、そのような変更及び同様の構造全てを包含する。

スーパーレンズによる読み取りが可能な従来の光ディスクを示す概略図。 本発明の第１の実施形態に従った、スーパーレンズによる読み取りが可能な光ディスクを示した概略図。 本発明の第１の実施形態に従った、スーパーレンズによる読み取りが可能な光ディスクを示した概略図。 本発明の第２の実施形態に従った、スーパーレンズによる読み取りが可能な光ディスクを示した概略図。 本発明の第３の実施形態に従った、スーパーレンズによる読み取りが可能な光ディスクを示した概略図。 本発明の第４の実施形態に従った、スーパーレンズによる読み取りが可能な光ディスクを示した概略図。 本発明の第５の実施形態に従った、スーパーレンズによる読み取りが可能な光ディスクを示した概略図。 本発明の第６の実施形態に従った、スーパーレンズによる読み取りが可能な光ディスクを示した概略図。

符号の説明

２０ 基板
２１ 記録層
２２ 第１トラック
２３ 第２トラック
２４ 光ピックアップヘッド
２２０ 記録マーク
３０ 基板
３１ 記録層
３２ グルーブ
３３ ランド
３００ 記録層
３０１ 第１トラック
３０２ 第２トラック
３０３ 第１記録マーク
３０４ 第２記録マーク

Claims (12)

1. 光ピックアップヘッドを有する光学読取装置とともに使用される、超解像近接場構造（スーパーレンズ）による読み取りが可能な光記憶媒体であって、
   基板と、
   前記基板の表面に形成され、複数の第１記録マークを有する第１トラックと、
   前記基板の前記表面に前記第１トラックに隣接して形成された第２トラックとを備え、
   前記第１トラックは、第１の相の第１相変化材料で構成され、前記第１記録マークは、第２の相の前記第１相変化材料で構成され、前記光ピックアップヘッドがスーパーレンズ読取機構によって前記第１記録マークを読み取ることができるように、前記第１の相は反射率において前記第２の相と識別され、
   前記第２トラックは、前記第１トラックと前記第２トラックとの間の反射率の差によって前記光ピックアップヘッドが前記スーパーレンズ読取機構によるトラッククロス動作を行えるように、反射率において前記第１の相と識別される第３の相の第２相変化材料で構成されることを特徴とする光記憶媒体。
2. 前記光ピックアップヘッドによって発されるレーザ光は、トラックシーク動作、前記トラッククロス動作、及び前記読取動作を連続的に行うために、前記第１トラック及び前記第２トラック上に照射されることを特徴とする請求項１に記載の光記憶媒体。
3. 前記相変化材料としては、Ｇｅ_２Ｓｂ_２Ｔｅ_５，Ｉｎ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ，Ｉｎ−Ａｇ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ，Ｔｅ−ＴｅＯ_２，Ｓｂ−Ｓｅ−Ｔｅ，Ｇａ−Ｓｅ−Ｔｅ，Ｇａ−Ｓｅ−Ｔｅ−Ｇｅ，及びＩｎ−Ｓｅが含まれることを特徴とする請求項１に記載の光記憶媒体。
4. 前記第１相変化材料と前記第２相変化材料とは略同じものであることを特徴とする請求項１に記載の光記憶媒体。
5. 前記第１の相は結晶状態であり、前記第２及び前記第３の相はアモルファス状態である、又は、前記第１の相はアモルファス状態であり、前記第２及び前記第３の相は結晶状態であることを特徴とする請求項１に記載の光記憶媒体。
6. 前記第１トラックと前記第２トラックはそれぞれグルーブとランドであり、前記グルーブは前記ランドより前記光ピックアップヘッドに近接することを特徴とする請求項１に記載の光記憶媒体。
7. 前記グルーブ及び前記ランドはそれぞれ結晶状態及びアモルファス状態の材料で構成される、又は、前記グルーブ及び前記ランドはそれぞれアモルファス状態及び結晶状態の材料で構成されることを特徴とする請求項６に記載の光記憶媒体。
8. 前記第２トラックは、第４の相の第２記録マークを複数有し、前記第４の相は反射率において前記第３の相と識別されることを特徴とする請求項１に記載の光記憶媒体。
9. 前記第３の相は結晶状態であり、前記第４の相はアモルファス状態である、又は、前記第３の相はアモルファス状態であり、前記第４の相は結晶状態であることを特徴とする請求項８に記載の光記憶媒体。
10. 光ピックアップヘッドを有する光学読取装置とともに使用される、超解像近接場構造（スーパーレンズ）による読み取りが可能な光記憶媒体であって、
    基板と、
    前記基板の表面に形成され、互いに隣接する第１トラック及び第２トラックを含む記録層と、
    前記第１トラック上に形成された複数の第１記録マークとを備え、
    前記第１トラックと前記第２トラックとの間の反射率の差によって前記光ピックアップヘッドがスーパーレンズ読取機構によるトラッククロス動作を行うことができるように、前記第１トラックと前記第２トラックとは反射率において識別可能であり、
    前記光ピックアップヘッドが前記スーパーレンズ読取機構によって前記第１記録マークを読み取ることができるように、前記第１トラックと前記第１記録マークは反射率において識別可能であることを特徴とする光記憶媒体。
11. 前記第２トラックには複数の第２記録マークが形成され、前記光ピックアップヘッドが前記スーパーレンズ読取機構によって前記第２記録マークを読み取ることができるように、前記第２トラックと前記第２記録マークは反射率において識別可能であることを特徴とする請求項１０に記載の光記憶媒体。
12. 前記第１トラックと前記第２記録マークは結晶状態の材料で構成され、前記第２トラックと前記第１記録マークはアモルファス状態の材料で構成される、又は、前記第１トラックと前記第２記録マークはアモルファス状態の材料で構成され、前記第２トラックと前記第１記録マークは結晶状態の材料で構成されることを特徴とする請求項１０に記載の光記憶媒体。

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