JP2013089270A - Optical information recording/reproduction device, and optical information recording method - Google Patents

Optical information recording/reproduction device, and optical information recording method Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-density optical information recording/reproduction device and an optical information recording method that can perform stable and synchronous recording on a patterned medium with high precision.SOLUTION: The optical information recording/reproduction device that performs recording/reproduction to and from an information recording medium having discrete cells 102 regularly arranged has a metal antenna 105a for recording and a metal antenna 105b for detection which interact with a cell 102 to change in resonance state according to distance from the cell center, and is characterized in generating a correction value corresponding to the distance between the two metal antennas from change in resonance state of the two metal antennas, and determining the timing when the metal antenna 105a for recording performs recording to the cell 102 according to the change in resonance state of the metal antenna 105b for detection and the correction value.

Description

本発明は、離散化された微小領域が規則的に配置されたパターンド媒体に対して情報の記録または再生を行う光情報記録/再生装置、及び情報記録方法に関するものである。   The present invention relates to an optical information recording / reproducing apparatus and an information recording method for recording or reproducing information with respect to a patterned medium in which discrete micro regions are regularly arranged.

近年、光情報記録の分野で近接場光を応用して光の回折限界を超えた高密度光情報記録/再生を行う技術が注目されている。近接場光を用いて記録の高密度化を達成する方法として、特許文献1に記載されている従来の方法を、添付図面を用いて説明する。図16a、bは従来技術による近接場光ヘッドの構成を示す上面図及び側面図である。   2. Description of the Related Art In recent years, attention has been paid to a technique for performing high-density optical information recording / reproduction exceeding the diffraction limit of light by applying near-field light in the field of optical information recording. As a method for achieving high recording density using near-field light, a conventional method described in Patent Document 1 will be described with reference to the accompanying drawings. 16A and 16B are a top view and a side view showing a configuration of a near-field optical head according to the prior art.

図16a、bにおいて、801は光ディスク、802は光源、803は光源802の放射光LBを透過するプリズム、804はLBの入射により近接場光NLを発生する散乱体である。光源802には放熱材805が固定され光源802で発生した熱を放熱する。また、806は光ディスク801からの再生光を検出する検出素子である。光源802、プリズム803、散乱体804、放熱材805及び検出素子806はスライダ807により保持されており、スライダ807はサスペンション808により光ディスク801と散乱体804の距離が一定になるように保持されている。   16A and 16B, reference numeral 801 denotes an optical disk, 802 denotes a light source, 803 denotes a prism that transmits the radiated light LB of the light source 802, and 804 denotes a scatterer that generates near-field light NL when LB enters. A heat radiating material 805 is fixed to the light source 802 to radiate heat generated by the light source 802. Reference numeral 806 denotes a detection element that detects reproduction light from the optical disk 801. A light source 802, a prism 803, a scatterer 804, a heat dissipation material 805, and a detection element 806 are held by a slider 807, and the slider 807 is held by a suspension 808 so that the distance between the optical disk 801 and the scatterer 804 is constant. .

情報の記録は、散乱体804により発生する近接場光NLによって相変化材料である光ディスク801の結晶相をアモルファス相に変化させることにより記録マークを形成することで行う。一方、情報の再生は、近接場光NLが光ディスク801により散乱される割合が記録マークの有無により変化するので、光ディスク801にから戻ってくる散乱光の強度変化を検出することで行う。   Information is recorded by forming a recording mark by changing the crystal phase of the optical disk 801 that is a phase change material to an amorphous phase by the near-field light NL generated by the scatterer 804. On the other hand, the information is reproduced by detecting the intensity change of the scattered light returning from the optical disk 801 because the ratio of the near-field light NL scattered by the optical disk 801 varies depending on the presence or absence of the recording mark.

特許文献1によると、光源802、プリズム803、散乱体804、放熱材805及び検出素子806はスライダ807に保持されて、いわゆる近接場光プローブスライダを構成するので、きわめて小型化を図った上で、光ディスク801に近接場光NLを用いて高密度に情報を記録または再生する近接場光ヘッド装置を実現できる。   According to Patent Document 1, the light source 802, the prism 803, the scatterer 804, the heat radiation member 805, and the detection element 806 are held by the slider 807 to form a so-called near-field optical probe slider. Thus, a near-field optical head device that records or reproduces information at high density using the near-field light NL on the optical disk 801 can be realized.

一方、近接場光記録をさらに高密度化するために、光の波長以下のサイズの離散化された微小領域が規則的に配置された情報記録媒体、いわゆるパターンド媒体を利用する方法が提案されている。パターンド媒体の構成の例として特許文献2及び特許文献3に記載されている従来の例について添付図面を用いて説明する。図17aは特許文献2に記載の従来技術によるパターンド媒体の構成を示す概略図であり、図17bは特許文献3に記載の従来技術によるパターンド媒体の構成を示す概略図である。   On the other hand, in order to further increase the density of near-field optical recording, a method using an information recording medium in which discrete minute regions having a size equal to or smaller than the wavelength of light are regularly arranged, a so-called patterned medium, has been proposed. ing. Conventional examples described in Patent Document 2 and Patent Document 3 will be described with reference to the accompanying drawings as examples of the configuration of the patterned medium. 17A is a schematic diagram illustrating a configuration of a patterned medium according to the conventional technique described in Patent Document 2, and FIG. 17B is a schematic diagram illustrating a configuration of the patterned medium according to the conventional technique described in Patent Document 3.

図17aにおいて851はガラスなどの基板、852は基板851上に形成された回折格子状の凹凸を有する微細構造、853は遮光膜として機能する金属膜、854は相変化材料で構成された記録層である。特許文献2によると、このようなパターンド媒体に先端に微小開口を設けたプローブを用いて情報の記録及び再生を行うことで、微小開口からの光を効率よく記録媒体に結合することができ、良好な記録マークが得られるとともに、高SN比で信号を再生できる。   In FIG. 17a, 851 is a substrate such as glass, 852 is a fine structure having diffraction grating-like irregularities formed on the substrate 851, 853 is a metal film functioning as a light shielding film, and 854 is a recording layer made of a phase change material. It is. According to Patent Document 2, information can be recorded and reproduced using a probe having a minute opening at the tip of such a patterned medium, so that light from the minute opening can be efficiently coupled to the recording medium. Good recording marks can be obtained and signals can be reproduced with a high S / N ratio.

図17bにおいて861は光源波長以下の大きさの微細構造突起、862はシリコン化合物材料などで構成された熱反応層、863は相変化材料で構成された記録層、864はプラズモンを励起するための金属層である。特許文献3によると、このパターンド媒体に近接場光を結合すると、近接場光は金属層864におけるプラズモンに結合し、強度が増強されたのちに記録層863に転写される。また、熱反応層862により記録層863で発生した熱を閉じ込めることができる。このためパターンド媒体に高効率に近接場光を結合することができる。   In FIG. 17b, 861 is a fine structure protrusion having a size equal to or smaller than the light source wavelength, 862 is a thermal reaction layer made of a silicon compound material, 863 is a recording layer made of a phase change material, and 864 is for exciting plasmons. It is a metal layer. According to Patent Document 3, when near-field light is coupled to the patterned medium, the near-field light is coupled to plasmons in the metal layer 864 and is transferred to the recording layer 863 after the intensity is enhanced. Further, the heat generated in the recording layer 863 can be confined by the thermal reaction layer 862. For this reason, near-field light can be coupled to the patterned medium with high efficiency.

上記のように近接場光ヘッドとパターンド媒体を組み合わせることにより、近接場光を利用した回折限界を超えた高密度光情報記録/再生を行うことができる。このようなパターンド媒体を利用した高密度光情報記録/再生装置では、パターンド媒体中の1つの微小領域に高精度に記録を行うためには、微小領域に記録を行うタイミングと記録を行うための記録素子が微小領域上を通過するタイミングとを一致させる同期記録が必要である。しかしながら、特許文献2及び、特許文献3にはその方法についての記述はない。   By combining the near-field light head and the patterned medium as described above, high-density optical information recording / reproduction exceeding the diffraction limit using near-field light can be performed. In such a high-density optical information recording / reproducing apparatus using a patterned medium, in order to perform recording on one minute area in the patterned medium with high accuracy, recording timing and recording are performed on the minute area. Therefore, synchronous recording is required to match the timing at which the recording element passes through the minute area. However, Patent Document 2 and Patent Document 3 do not describe the method.

パターンド媒体への同期記録方法として、特許文献4に記載されている従来の技術について添付図面を用いて説明する。図18は従来技術による熱アシスト磁気記録における磁気記録装置の要部を概略的に示した図である。   As a method for synchronous recording on a patterned medium, a conventional technique described in Patent Document 4 will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 18 is a diagram schematically showing the main part of a magnetic recording apparatus in heat-assisted magnetic recording according to the prior art.

図18において、磁気記録媒体901は、基板902上に、パターン化され規則的に配置された強磁性領域903を含む記録層904が形成された構造を有する。磁気記録媒体901上には磁界印加手段としての記録磁極905と、記録層904を過熱する加熱素子906とを有し、記録磁極905と加熱素子906は図中矢印の方向に移動する。   In FIG. 18, a magnetic recording medium 901 has a structure in which a recording layer 904 including patterned and regularly arranged ferromagnetic regions 903 is formed on a substrate 902. On the magnetic recording medium 901, there are a recording magnetic pole 905 as a magnetic field applying means and a heating element 906 that overheats the recording layer 904, and the recording magnetic pole 905 and the heating element 906 move in the direction of the arrow in the figure.

特許文献4では、加熱素子906が加熱パルスを照射するタイミングを、加熱素子906が記録層904の1つの強磁性領域上を通過しているタイミングに同期させる手段として、再生情報から同期信号を生成する方法が提案されている。   In Patent Document 4, a synchronization signal is generated from reproduction information as means for synchronizing the timing at which the heating element 906 emits a heating pulse with the timing at which the heating element 906 passes over one ferromagnetic region of the recording layer 904. A method has been proposed.

国際公開第2007/111304号International Publication No. 2007/111304 特開2003−308632号公報JP 2003-308632 A 特開2006−164410号公報JP 2006-164410 A 特開2004−355739号公報JP 2004-355739 A

しかしながら、従来の熱アシスト磁気記録における同期記録方法では、過熱素子の加熱タイミングの同期だけでなく記録磁極の磁界印加タイミングの同期も必要であるため、同期記録に誤りが生じ易いという問題を有していた。   However, the conventional synchronous recording method in the heat-assisted magnetic recording requires not only the synchronization of the heating timing of the overheating element but also the synchronization of the magnetic field application timing of the recording magnetic pole. It was.

また、同期信号を生成するための再生信号を得る検出素子の位置と記録素子である加熱素子の位置が別であるため二つの素子間には相対距離がある。このため、各々の素子が強磁性領域上を通過するタイミングが異なり、タイミングのずれを補正する必要がある。また、パターンド媒体の1つの強磁性領域の大きさが数nm〜数十nmである場合、検出素子と記録素子の間の相対距離がナノメートルオーダで変化するだけで、タイミングずれ量は大きく変化する。情報記録/再生装置の作製ばらつきなどが存在すると、個々の装置によって検出素子と記録素子のタイミングのずれ量が大きく異なるため、装置ごとにタイミングずれを補正する必要がある。従来の熱アシスト磁気記録における同期記録方法では、このようなタイミングずれの補正方法が示されていない。そのため、タイミングずれが補正されておらず、パターンド媒体に対して精度よく同期記録を行うことができないという問題を有していた。   In addition, there is a relative distance between the two elements because the position of the detection element that obtains the reproduction signal for generating the synchronization signal is different from the position of the heating element that is the recording element. For this reason, the timing at which each element passes over the ferromagnetic region is different, and it is necessary to correct the timing shift. Further, when the size of one ferromagnetic region of the patterned medium is several nanometers to several tens of nanometers, the amount of timing deviation is large only by changing the relative distance between the detection element and the recording element on the order of nanometers. Change. If there is a manufacturing variation in the information recording / reproducing apparatus, the amount of timing deviation between the detection element and the recording element varies greatly depending on the individual apparatus. Therefore, it is necessary to correct the timing deviation for each apparatus. In the conventional synchronous recording method in the heat-assisted magnetic recording, such a timing deviation correction method is not shown. Therefore, the timing deviation is not corrected, and there is a problem that synchronous recording cannot be accurately performed on the patterned medium.

本発明は上記従来の問題点を解決するものであり、回折限界を超えた高密度光情報記録/再生装置において、高精度に同期記録を行うことのできる装置並びに情報記録方法を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and provides an apparatus and an information recording method capable of performing synchronous recording with high accuracy in a high-density optical information recording / reproducing apparatus exceeding the diffraction limit. Objective.

上記目的を達成するために、本発明は、離散化された微小領域が規則的に配置された情報記録媒体に情報の記録/再生を行う光情報記録/再生装置において、前記情報記録媒体と相互作用し前記微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化し、かつ近接場光により前記微小領域に記録を行う第1の共鳴素子と、前記情報記録媒体と相互作用し前記微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化する第2の共鳴素子と、前記第1の共鳴素子と前記第2の共鳴素子との間の距離を一定に固定して配置する保持素子と、前記第1の共鳴素子に光を照射する第1の光源と、前記第2の共鳴素子に光を照射する第2の光源と、前記第1の光源をパルス駆動する第1の駆動回路と、前記第2の光源を駆動する第2の駆動回路と、前記第1の共鳴素子及び前記第2の共鳴素子に前記第1の光源と前記第2の光源からの光を導く光学素子と、前記第2の共鳴素子の共鳴状態の変化を検出して出力する検出素子と、前記第2の共鳴素子の共鳴状態の変化をもとに同期信号を生成する同期回路と、を備え、前記第1の駆動回路は前記同期回路からの前記同期信号を受けて前記第1の共鳴素子へのパルス光の入射タイミングを決定する構成とした。   In order to achieve the above object, the present invention provides an optical information recording / reproducing apparatus for recording / reproducing information on / from an information recording medium in which discrete minute regions are regularly arranged. The resonance state changes according to the distance from the minute region that acts and the first resonance element that records in the minute region by near-field light, and the distance from the minute region that interacts with the information recording medium A second resonance element whose resonance state changes according to the first resonance element, a holding element that is arranged with a fixed distance between the first resonance element and the second resonance element, and the first resonance element. A first light source that irradiates light to the element; a second light source that irradiates light to the second resonant element; a first drive circuit that pulse-drives the first light source; and the second light source. A second drive circuit for driving the first resonant element, the first resonant element, and the An optical element that guides light from the first light source and the second light source to two resonance elements, a detection element that detects and outputs a change in the resonance state of the second resonance element, and the second A synchronization circuit that generates a synchronization signal based on a change in the resonance state of the resonance element, and the first drive circuit receives the synchronization signal from the synchronization circuit and receives a pulse to the first resonance element. The light incident timing is determined.

また、本発明は、離散化された微小領域が規則的に配置された情報記録媒体に情報の記録/再生を行う光情報記録/再生装置における情報記録方法であって、前記光情報記録/再生装置は、前記情報記録媒体と相互作用し前記微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化し、かつ近接場光により前記微小領域に記録を行う第1の共鳴素子と、前記情報記録媒体と相互作用し前記微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化する第2の共鳴素子と、前記第1の共鳴素子に光を照射する第1の光源と、前記第2の共鳴素子に光を照射する第2の光源と、を備え、前記第2の共鳴素子に前記第2の光源からの光を入射するステップと、前記第2の共鳴素子の共鳴状態の変化を検出するステップと、前記第2の共鳴素子の共鳴状態の変化をもとに前記第1の共鳴素子への前記第1の光源からのパルス光の入射タイミングを決定するステップと、を包含する情報記録方法を採用した。   The present invention also relates to an information recording method in an optical information recording / reproducing apparatus for recording / reproducing information on / from an information recording medium in which discrete minute regions are regularly arranged, wherein the optical information recording / reproducing is performed. The apparatus includes a first resonance element that interacts with the information recording medium, changes a resonance state according to a distance from the minute area, and records in the minute area by near-field light, and the information recording medium. A second resonance element that interacts and changes a resonance state in accordance with a distance from the minute region, a first light source that irradiates light to the first resonance element, and light that is emitted to the second resonance element A second light source for irradiating, the step of making light from the second light source incident on the second resonant element, the step of detecting a change in the resonant state of the second resonant element, Based on the change in the resonance state of the second resonance element, Determining an incident timing of the pulsed light from the first light source to one of the resonance element, was employed comprising information recording methods.

本発明は、情報記録媒体と相互作用し微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化し、かつ近接場光により微小領域に記録を行う第1の共鳴素子(記録用共鳴素子)と、情報記録媒体と相互作用し微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化する第2の共鳴素子(検出用共鳴素子)を、素子間の距離が一定となるように固定して配置する構成とした。また、検出用共鳴素子の共鳴状態の変化から記録用共鳴素子へのパルス光の入射タイミングを決定し、同期記録を行う構成とした。近接場光記録では記録用共鳴素子単体で記録可能であるので、記録用共鳴素子へのパルス光の入射タイミングを記録用共鳴素子が微小領域上を通過するタイミングに同期させるだけでよい。このため、記録用検出素子と検出用共鳴素子の相対距離を固定して、検出用共鳴素子の共鳴状態の変化をもとに同期記録を行うことで、パターンド媒体に対して安定かつ高精度に同期記録を行うことができるという効果を有する。   The present invention relates to a first resonance element (recording resonance element) that interacts with an information recording medium, changes a resonance state according to a distance from the minute area, and records in the minute area by near-field light, and information The second resonance element (detection resonance element) that interacts with the recording medium and changes the resonance state according to the distance from the micro region is fixedly arranged so that the distance between the elements is constant. . Further, the configuration is such that synchronous recording is performed by determining the incident timing of the pulsed light to the recording resonance element from the change in the resonance state of the detection resonance element. In the near-field light recording, recording can be performed by a single recording resonance element, and therefore, it is only necessary to synchronize the incident timing of the pulsed light to the recording resonance element with the timing at which the recording resonance element passes over the minute region. For this reason, the relative distance between the recording detection element and the detection resonance element is fixed, and synchronous recording is performed based on the change in the resonance state of the detection resonance element. The effect is that synchronous recording can be performed.

また、本発明は、記録用共鳴素子と検出用共鳴素子の検出信号から共鳴素子間の距離に応じた補正値を演算して出力する構成とした。また、補正値をもとに記録用共鳴素子にパルス光を入射することで、同期記録を行う構成とした。このため、作製時のばらつきなどの不確定要素を補正することができ、安定かつ高精度な同期記録が可能であるという効果を有する。   Further, the present invention is configured to calculate and output a correction value corresponding to the distance between the resonance elements from the detection signals of the recording resonance element and the detection resonance element. In addition, synchronous recording is performed by making pulsed light incident on the recording resonance element based on the correction value. For this reason, it is possible to correct uncertain elements such as variations during production, and the effect is that stable and highly accurate synchronous recording is possible.

また、本発明は、検出用共鳴素子の共鳴状態の変化をもとに同期信号を演算する記録方法を採用した。このため、検出信号が共鳴素子周辺の光学定数の変化に敏感に反応し、微小領域からの微小な位置ずれに対して変調度の高い検出信号が得られる。このため、きわめて微小な数nm〜数十nmサイズの微小領域に対しても精度の高い同期信号が得られ、高精度に同期記録を行うことができるという効果を有する。   Further, the present invention employs a recording method for calculating a synchronization signal based on a change in the resonance state of the detection resonance element. For this reason, the detection signal reacts sensitively to changes in the optical constants around the resonant element, and a detection signal with a high degree of modulation is obtained with respect to a minute positional deviation from the minute region. For this reason, a highly accurate synchronization signal can be obtained even for a very small area of several nanometers to several tens of nanometers in size, and there is an effect that synchronous recording can be performed with high precision.

本発明の実施の形態1における光情報記録/再生装置の概略図である。1 is a schematic diagram of an optical information recording / reproducing apparatus in Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態1におけるスライダの斜視図、側面図及び上面図である。It is the perspective view, side view, and top view of a slider in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1における金属アンテナの拡大図である。It is an enlarged view of the metal antenna in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1におけるセルの中心からの距離に対する反射光の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the reflected light with respect to the distance from the center of the cell in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2における光情報記録/再生装置の概略図である。It is the schematic of the optical information recording / reproducing apparatus in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2におけるスライダの側面図である。It is a side view of the slider in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2におけるセルの中心からの距離に対する検出信号の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the detection signal with respect to the distance from the center of the cell in Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態2における金属アンテナとセルの相互作用の概念を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the concept of the interaction of the metal antenna and cell in Embodiment 2 of this invention. 本発明の他の実施の形態における金属アンテナの形状の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the shape of the metal antenna in other embodiment of this invention. 本発明の実施の形態3における光情報記録/再生装置の概略図である。It is the schematic of the optical information recording / reproducing apparatus in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3における金属アンテナ周辺の斜視図及び上面図である。It is the perspective view and top view of a metal antenna periphery in Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態3における参照領域上でのトリガ信号の時間変化を示すグラフである。It is a graph which shows the time change of the trigger signal on the reference area | region in Embodiment 3 of this invention. 本発明の他の実施の形態における金属アンテナの形状の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the shape of the metal antenna in other embodiment of this invention. 本発明の他の実施の形態におけるパターンド媒体の概略図である。It is the schematic of the patterned medium in other embodiment of this invention. 本発明の実施の形態4における情報記録方法のフローチャートである。It is a flowchart of the information recording method in Embodiment 4 of this invention. 従来技術による近接場光ヘッドの構成を示す上面図及び側面図である。It is the top view and side view which show the structure of the near-field optical head by a prior art. 従来技術によるパターンド媒体の概略図である。It is the schematic of the patterned medium by a prior art. 従来技術による熱アシスト磁気記録における磁気記録装置の要部概略図である。It is a principal part schematic diagram of the magnetic-recording apparatus in the heat-assisted magnetic recording by a prior art.

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1における光情報記録/再生装置の概略図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram of an optical information recording / reproducing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.

図1において、情報記録媒体であるディスク101は離散化された微小領域が規則的に配置されたパターンド媒体である。各微小領域をセル102と呼ぶ。セル102はトラック方向に距離Ppの周期で周期的に配列されている。セル102は平板上に形成された孤立した微粒子である。セル102を構成する材料としては、例えば、Ge、Sb、Te、Bi、Tb、Fe、Coなどの化合物からなる相変化材料が考えられる。ディスク101は、ディスク101を保持して回転させるモータ103により回転される。   In FIG. 1, a disc 101, which is an information recording medium, is a patterned medium in which discrete discrete areas are regularly arranged. Each minute region is called a cell 102. The cells 102 are periodically arranged in the track direction with a period of a distance Pp. The cell 102 is an isolated fine particle formed on a flat plate. As a material constituting the cell 102, for example, a phase change material made of a compound such as Ge, Sb, Te, Bi, Tb, Fe, and Co can be considered. The disk 101 is rotated by a motor 103 that holds and rotates the disk 101.

保持素子であるスライダ104は、第1の共鳴素子である金属アンテナ105aと第2の共鳴素子である金属アンテナ105bを保持する。2つのアンテナは、同一トラック上に、距離が一定になるように固定して配置される。金属アンテナ105aは近接場光によりセル102に記録を行う記録用金属アンテナである。金属アンテナ105bは同期検出を行うための検出用金属アンテナである。共鳴素子である金属アンテナ105a、bは、セル102と相互作用し、セル102の中心からの距離に応じて、共鳴状態が変化する。スライダ104はサスペンション106によってディスク101に対向して保持されており、ハードディスクドライブに採用されるフライングヘッドと同様の技術を用いてスライダ104とディスク101の距離が一定になるように保たれている。   The slider 104 which is a holding element holds the metal antenna 105a which is a first resonance element and the metal antenna 105b which is a second resonance element. The two antennas are fixedly arranged on the same track so that the distance is constant. The metal antenna 105a is a recording metal antenna that performs recording in the cell 102 using near-field light. The metal antenna 105b is a detection metal antenna for performing synchronous detection. The metal antennas 105a and 105b, which are resonant elements, interact with the cell 102, and the resonance state changes according to the distance from the center of the cell 102. The slider 104 is held by the suspension 106 so as to face the disk 101, and the distance between the slider 104 and the disk 101 is kept constant by using the same technique as that of a flying head employed in a hard disk drive.

図2a、b、cにスライダ104の斜視図、側面図及び上面図を示す。   2A, 2B, and 2C are a perspective view, a side view, and a top view of the slider 104, respectively.

図2a、b、cにおいて、半導体レーザ素子107aは記録用金属アンテナ105aに光を照射する第1の光源である。半導体レーザ素子107bは検出用金属アンテナ105bに光を照射する第2の光源である。半導体レーザ素子107a、bの偏光方向はディスク101の表面に対して垂直な方向である。   2A, 2B, and 2C, the semiconductor laser element 107a is a first light source that irradiates light to the recording metal antenna 105a. The semiconductor laser element 107b is a second light source that irradiates the detection metal antenna 105b with light. The polarization directions of the semiconductor laser elements 107 a and b are perpendicular to the surface of the disk 101.

金属アンテナ105a、bに光を導く光学素子としての導波路108a、bはY字導波路であり、金属アンテナ105a、bから伸びる導波路108a、bはそれぞれY字に分岐している。分岐したY字導波路108a、bの一端には半導体レーザ素子105a、bがそれぞれ配置されており、もう一方の端には受光素子109a、bがそれぞれ配置されている。半導体レーザ素子107a、bから出射された光は、導波路108a、bによりそれぞれ個別に金属アンテナ105a、bに導かれ、プラズモン共鳴を励起する。   Waveguides 108a and 108b as optical elements for guiding light to the metal antennas 105a and 105b are Y-shaped waveguides, and the waveguides 108a and 108b extending from the metal antennas 105a and 105b are branched into Y-shapes. Semiconductor laser elements 105a and 105b are respectively disposed at one end of the branched Y-shaped waveguides 108a and 108b, and light receiving elements 109a and 109b are respectively disposed at the other end. Light emitted from the semiconductor laser elements 107a and 107b is individually guided to the metal antennas 105a and 105b through the waveguides 108a and 108b, respectively, and excites plasmon resonance.

一方、金属アンテナ105a、bからの反射光は導波路108a、bにより導かれ、Y分岐で分岐されたのち、受光素子109a、bによりそれぞれ個別に検出される。受光素子109aは検出した反射光の強度に応じて検出信号ss1を出力する。受光素子109bは検出した反射光の強度に応じて検出信号ss2を出力する。   On the other hand, the reflected light from the metal antennas 105a and 105b is guided by the waveguides 108a and 108b, branched by the Y branch, and then individually detected by the light receiving elements 109a and 109b. The light receiving element 109a outputs a detection signal ss1 according to the detected intensity of the reflected light. The light receiving element 109b outputs a detection signal ss2 according to the detected intensity of the reflected light.

以上のように、本実施形態1の光情報記録/再生装置において、第2の共鳴素子の共鳴状態の変化を検出して出力する検出素子は受光素子109bと導波路108bからなり、第1の共鳴素子の共鳴状態の変化を検出して出力する第2の検出素子は、受光素子109aと導波路108bからなる。   As described above, in the optical information recording / reproducing apparatus according to the first embodiment, the detection element that detects and outputs the change in the resonance state of the second resonance element includes the light receiving element 109b and the waveguide 108b. The second detection element that detects and outputs a change in the resonance state of the resonance element includes a light receiving element 109a and a waveguide 108b.

図3は実施の形態1における金属アンテナ105a周辺の拡大図である。金属アンテナ105aの形状は三角平板形状である。また、材質は金、銀、銅、チタン、アルミ、クロムなどである。図3において、金属アンテナ105aは三角形のひとつの頂点がセル102表面にもっとも近接するように配置されている。金属アンテナ105aとセル102を結ぶ方向に偏光された直線偏光の入射光により、プラズモン共鳴が励起されると、三角形の頂点とセル102の間に強い近接場光が発生する。非特許文献1(Confined plasmons in nanofabricated single silver particle pairs: experimental observations of strong interparticle interactions, L. Gunnarsson et. al., J. Phys. Chem. B, 2005, 109, 1079−1087)によると、2つの金属粒子間の相互作用は金属粒子間の距離が数十nm以下であるときに顕著に現れ、数nmでさらに顕著になる。つまり、金属アンテナ105aとセル102表面との距離は数十nm以下であることが好ましく、数nmであることがより好ましい。なお、金属アンテナ105bについても金属アンテナ105aと同様に配置され、三角形の頂点とセル102の間に強い近接場光が発生する。   FIG. 3 is an enlarged view around the metal antenna 105a in the first embodiment. The shape of the metal antenna 105a is a triangular flat plate shape. The material is gold, silver, copper, titanium, aluminum, chromium, or the like. In FIG. 3, the metal antenna 105 a is arranged so that one vertex of the triangle is closest to the surface of the cell 102. When plasmon resonance is excited by linearly polarized incident light polarized in a direction connecting the metal antenna 105 a and the cell 102, strong near-field light is generated between the apex of the triangle and the cell 102. Non-Patent Document 1 (Confined plasmas in nanofabricated single silver partner pairs:, 7, ss, 2, ss., S. The interaction between the metal particles appears remarkably when the distance between the metal particles is several tens of nm or less, and becomes more prominent at a few nm. That is, the distance between the metal antenna 105a and the cell 102 surface is preferably several tens of nm or less, and more preferably several nm. The metal antenna 105b is also arranged in the same manner as the metal antenna 105a, and strong near-field light is generated between the apex of the triangle and the cell 102.

図4aは金属アンテナ105a、bのセル中心からの距離に対する反射光強度の変化を示すグラフである。図4aにおいて距離Ppはセル102のトラック方向に対する繰り返し周期である。一般に、プラズモン共鳴の共鳴条件は共鳴素子の周囲の媒質の誘電率に大きく依存する。金属アンテナ105a、bは、半導体レーザ素子107a、bの光の周波数に対してセル102上にてプラズモン共鳴条件が満たされるように設計される。このため、金属アンテナからの反射光強度は一例として図4aのようにセルの中心で最大となり、セルの中心からの距離が繰り返し周期Ppの半分となる位置で最小となる。さらに、金属アンテナ105a、bは、図4aに示すように、セル102の相変化材料が結晶かアモルファスかによって共鳴状態の強弱が変化するように設計されている。このため、情報の再生時には検出信号ss1もしくはss2を再生信号として利用できる。すなわち、第1の共鳴素子もしくは第2の共鳴素子の共鳴状態の変化から情報記録媒体に記録されている情報の再生を行うことができる。   FIG. 4A is a graph showing changes in reflected light intensity with respect to the distance from the cell center of the metal antennas 105a and 105b. In FIG. 4 a, the distance Pp is a repetition period with respect to the track direction of the cell 102. In general, the resonance condition of plasmon resonance greatly depends on the dielectric constant of the medium around the resonance element. The metal antennas 105a and 105b are designed so that the plasmon resonance condition is satisfied on the cell 102 with respect to the light frequency of the semiconductor laser elements 107a and 107b. For this reason, the reflected light intensity from the metal antenna is, for example, the maximum at the center of the cell as shown in FIG. 4a, and the minimum at the position where the distance from the center of the cell is half of the repetition period Pp. Furthermore, as shown in FIG. 4a, the metal antennas 105a and 105b are designed such that the strength of the resonance state changes depending on whether the phase change material of the cell 102 is crystalline or amorphous. For this reason, the detection signal ss1 or ss2 can be used as a reproduction signal when reproducing information. That is, information recorded on the information recording medium can be reproduced from a change in the resonance state of the first resonance element or the second resonance element.

図4bは受光素子109aからの検出信号ss1と受光素子109bからの検出信号ss2の時間変化を示すグラフである。時間の原点0は金属アンテナ105aがあるセルの中心を通過した時刻としている。図4bにおいて時間Tpは金属アンテナが距離Ppを移動するのにかかる時間であり、金属アンテナがあるセルの中心を通過してから隣のセルの中心を通過するまでの時間である。図4cは検出信号ss1、ss2より生成されたクロック信号st1、st2の時間変化を示す。検出信号ss1、ss2の替わりにクロック信号st1、st2を用いることで、セルの相状態や検出信号のノイズによらず一定振幅の信号を同期に使用できる。図4cでは2つの金属アンテナの距離がセルのトラック方向の繰返し周期Ppよりも長い場合を示している。図4cにおいて、検出用金属アンテナ105bがセル102のうちのひとつの中心上を通過する時刻と記録用金属アンテナ105aが同じセルの中心上を通過する時刻のずれをタイミングずれTseと呼ぶ。またタイミングずれTseを繰り返し時間Tpで割った余りを正味のタイミングずれseと呼ぶ。   FIG. 4b is a graph showing the time change of the detection signal ss1 from the light receiving element 109a and the detection signal ss2 from the light receiving element 109b. The origin of time 0 is the time when the metal antenna 105a passes through the center of a cell. In FIG. 4b, the time Tp is the time taken for the metal antenna to move the distance Pp, and is the time from when the metal antenna passes through the center of one cell to the center of the adjacent cell. FIG. 4c shows the time change of the clock signals st1, st2 generated from the detection signals ss1, ss2. By using the clock signals st1 and st2 instead of the detection signals ss1 and ss2, a signal having a constant amplitude can be used synchronously regardless of the phase state of the cell and the noise of the detection signal. FIG. 4c shows a case where the distance between the two metal antennas is longer than the repetition period Pp in the cell track direction. In FIG. 4c, the difference between the time when the detection metal antenna 105b passes over the center of one of the cells 102 and the time when the recording metal antenna 105a passes over the center of the same cell is referred to as a timing difference Tse. A remainder obtained by dividing the timing shift Tse by the repetition time Tp is referred to as a net timing shift se.

同期記録を行うために、まず金属アンテナ105aと金属アンテナ105bとの距離に応じた補正値を決定する。本実施形態1では、補正値として正味のタイミングずれseを用いる。図1に戻り回路構成を説明する。第1の駆動回路である駆動回路111aは半導体レーザ素子107aを直流駆動する。第2の駆動回路である駆動回路111bは半導体レーザ素子107bを直流駆動する。半導体レーザ素子107a、bから出射された連続光は金属アンテナ105a、bに入射される。金属アンテナ105a、bからの反射光は受光素子109a、bにより検出され、検出信号ss1及びss2が演算回路112に入力される。演算回路112は、同期回路113a、b,補正回路114と遅延回路115を含む。同期回路113aは記録用アンテナ105aからの検出信号ss1をもとに検出信号ss1に同期したクロック信号st1を出力する。同期回路113bは検出用アンテナ105bからの検出信号ss2をもとに検出信号ss2に同期したクロック信号st2を出力する。図4cに示すように、クロック信号st1、st2は2つの金属アンテナ間の距離に応じたタイミングずれTseを有する。補正回路114は2つの同期回路113a、bから出力されるクロック信号st1とst2をもとに正味のタイミングずれseを補正値として演算し、内部メモリに記憶する。また記憶した値を出力する。   In order to perform synchronous recording, first, a correction value corresponding to the distance between the metal antenna 105a and the metal antenna 105b is determined. In the first embodiment, the net timing shift se is used as the correction value. Returning to FIG. 1, the circuit configuration will be described. A drive circuit 111a as a first drive circuit drives the semiconductor laser element 107a by direct current. A drive circuit 111b as a second drive circuit drives the semiconductor laser element 107b by direct current. Continuous light emitted from the semiconductor laser elements 107a and 107b is incident on the metal antennas 105a and 105b. Reflected light from the metal antennas 105a and 105b is detected by the light receiving elements 109a and 109b, and detection signals ss1 and ss2 are input to the arithmetic circuit 112. The arithmetic circuit 112 includes synchronization circuits 113a and 113b, a correction circuit 114, and a delay circuit 115. The synchronization circuit 113a outputs a clock signal st1 synchronized with the detection signal ss1 based on the detection signal ss1 from the recording antenna 105a. The synchronization circuit 113b outputs a clock signal st2 synchronized with the detection signal ss2 based on the detection signal ss2 from the detection antenna 105b. As shown in FIG. 4c, the clock signals st1 and st2 have a timing shift Tse corresponding to the distance between the two metal antennas. The correction circuit 114 calculates the net timing shift se as a correction value based on the clock signals st1 and st2 output from the two synchronization circuits 113a and 113b, and stores it in the internal memory. The stored value is output.

続いて補正値を用いて同期記録を行う。駆動回路111bは半導体レーザ素子107bを直流駆動し、検出用金属アンテナ105bに連続光を入射する。遅延回路115は検出信号ss2から生成されたクロック信号st2を受け、補正値である正味のタイミングずれseだけ遅延された記録用クロック信号STを同期信号として出力する。この際、クロック信号st2の繰返し時間が変化する場合には、遅延回路115は繰返し時間の変化に応じた正味のタイミングずれseを演算して遅延させる。このため、ディスク101の内周部分と外周部分における線速の変化により繰り返し時間が変化しても安定した同期記録が行える。記録用クロック信号STは駆動回路111aに入力される。駆動回路111aは記録用クロック信号STに応じて、データから生成された変調信号をもとに変調された記録パルスを出力し、半導体レーザ素子107aをパルス駆動する。半導体レーザ素子107aから出射されたパルス光は記録用金属アンテナ105aに入射される。金属アンテナ105aは励起された近接場光によってセル102に近接場光記録を行う。かかる構成により、金属アンテナ105aがセル102の中心を通過するタイミングで記録パルスが照射される。このため、安定かつ高精度な同期記録を行うことができる。これにより所望のセルに情報を記録する際に隣接するセルに誤って情報を書き込んだり、情報を消去してしまう可能性が低くなり、誤り率の低い光情報記録/再生装置を構成することができる。   Subsequently, synchronous recording is performed using the correction value. The drive circuit 111b drives the semiconductor laser element 107b in a direct current and makes continuous light incident on the metal antenna for detection 105b. The delay circuit 115 receives the clock signal st2 generated from the detection signal ss2, and outputs the recording clock signal ST delayed by the net timing shift se, which is a correction value, as a synchronization signal. At this time, when the repetition time of the clock signal st2 changes, the delay circuit 115 calculates and delays the net timing shift se according to the change of the repetition time. For this reason, stable synchronous recording can be performed even if the repetition time changes due to changes in linear velocity at the inner and outer peripheral portions of the disc 101. The recording clock signal ST is input to the drive circuit 111a. The drive circuit 111a outputs a recording pulse modulated based on the modulation signal generated from the data in accordance with the recording clock signal ST, and drives the semiconductor laser element 107a in pulses. The pulsed light emitted from the semiconductor laser element 107a is incident on the recording metal antenna 105a. The metal antenna 105a performs near-field optical recording on the cell 102 by the excited near-field light. With this configuration, the recording pulse is irradiated at a timing when the metal antenna 105a passes through the center of the cell 102. For this reason, stable and highly accurate synchronous recording can be performed. As a result, the possibility of erroneously writing information to an adjacent cell or erasing information when recording information in a desired cell is reduced, and an optical information recording / reproducing apparatus with a low error rate can be configured. it can.

以上のように、本実施形態1の光情報記録/再生装置は、第1の共鳴素子の共鳴状態の変化を検出して出力する第2の検出素子(導波路108aと受光素子109a)と、検出素子と第2の検出素子から出力される信号から、第1の共鳴素子と第2の共鳴素子の距離に応じた補正値を生成する補正回路114を備え、同期回路113bと遅延回路115は補正回路が生成した補正値をもとに同期信号を生成する。   As described above, the optical information recording / reproducing apparatus of the first embodiment detects the change in the resonance state of the first resonance element and outputs the second detection element (waveguide 108a and light receiving element 109a). A correction circuit 114 that generates a correction value according to the distance between the first resonance element and the second resonance element from signals output from the detection element and the second detection element is provided. The synchronization circuit 113b and the delay circuit 115 include A synchronization signal is generated based on the correction value generated by the correction circuit.

本実施の形態1では、金属アンテナ105a、bがディスク101に対して垂直に配置された例を示した。金属アンテナ105a、bはディスク101に対して垂直な偏光の光でプラズモン共鳴を励起される。このため、金属アンテナ105a、bと相互作用するディスク101上の面積が狭く、高い分解能を得ることができる。   In the first embodiment, an example in which the metal antennas 105a and 105b are arranged perpendicular to the disk 101 is shown. The metal antennas 105 a and 105 b are excited by plasmon resonance with light polarized perpendicular to the disk 101. Therefore, the area on the disk 101 that interacts with the metal antennas 105a and 105b is narrow, and high resolution can be obtained.

また、本実施の形態1では、ハードディスクドライブに採用されるフライングヘッドと同様の技術を用いることで、スライダ104とディスク101が接触することなくディスク101上数nm〜数十nmの位置を走査できるため、ディスク101とスライダ104が磨耗を起こさずに精密なギャップ制御を行うことができる。   Further, in the first embodiment, by using a technique similar to that of a flying head employed in a hard disk drive, a position of several nm to several tens of nm can be scanned on the disk 101 without contacting the slider 104 and the disk 101. Therefore, precise gap control can be performed without causing the disk 101 and the slider 104 to wear.

また、本実施の形態1では、導波路108a、bを用いて半導体レーザ素子107a、bからの光を個別に金属アンテナ105a、bに入射する。また、導波路108a、bと受光素子109a、bを用いて金属アンテナ105a、bからの反射光を個別に検出する。このため、光を分離するための複雑な構成を必要としない。また、集積化されているため、光軸を調整する機構が必要ない。   In the first embodiment, light from the semiconductor laser elements 107a and 107b is individually incident on the metal antennas 105a and 105b using the waveguides 108a and 108b. Further, the reflected light from the metal antennas 105a and 105b is individually detected using the waveguides 108a and 108b and the light receiving elements 109a and 109b. For this reason, the complicated structure for isolate | separating light is not required. Moreover, since it is integrated, a mechanism for adjusting the optical axis is not necessary.

また、本実施の形態1では、金属アンテナ105a、bが同一トラック上に配置されているため、クロック信号st1とst2の繰返し時間が等しい。このため、クロック信号st1とst2の繰り返し時間の違いを補正する必要がなく、複雑な回路構成を用いなくてよい。   In the first embodiment, since the metal antennas 105a and 105b are arranged on the same track, the repetition times of the clock signals st1 and st2 are equal. For this reason, it is not necessary to correct the difference between the repetition times of the clock signals st1 and st2, and a complicated circuit configuration may not be used.

また、本実施の形態1では、金属アンテナ105bの検出信号を再生信号として用いることで、複雑な構成を用いずに情報の再生を行うことができる。   Further, in the first embodiment, by using the detection signal of the metal antenna 105b as a reproduction signal, information can be reproduced without using a complicated configuration.

また、本実施の形態1では、セル102が平面状に形成された孤立微粒子である構成を用いた。このため、微細構造物上に一様に記録層を形成した場合に比べて、高SN比の検出信号が得られる。   In the first embodiment, the configuration in which the cells 102 are isolated fine particles formed in a planar shape is used. Therefore, a detection signal with a high S / N ratio can be obtained as compared with the case where the recording layer is uniformly formed on the fine structure.

また、本実施の形態1では、補正値として正味のタイミングずれseを用いる構成とした。この構成では、ひとつのクロック信号st2とその後に続くクロック信号st1との時間差を検出すればよいため、回路系が簡素化できる。   In the first embodiment, the net timing shift se is used as the correction value. In this configuration, it is only necessary to detect the time difference between one clock signal st2 and the subsequent clock signal st1, so that the circuit system can be simplified.

なお、本実施の形態1では、導波路としてY字導波路を用いたが、2つの金属アンテナからの反射光を分離できる構成であれば、導波路の構成は特に限定されない。   In the first embodiment, the Y-shaped waveguide is used as the waveguide. However, the configuration of the waveguide is not particularly limited as long as the reflected light from the two metal antennas can be separated.

また、本実施の形態1では、導波路と受光素子を用いて2つの金属アンテナからの反射光を個別に検出したが、金属アンテナ先端に発生する近接場光を検出できる範囲に受光素子を配置して、近接場光強度の変化を個別に直接検出する構成であってもよい。   In the first embodiment, the reflected light from the two metal antennas is individually detected using the waveguide and the light receiving element. However, the light receiving element is arranged in a range where the near-field light generated at the tip of the metal antenna can be detected. And the structure which detects the change of near-field light intensity directly separately may be sufficient.

また、本実施の形態1では、半導体レーザ素子と金属アンテナ及び受光素子をスライダの端面に配置する構成としたが、スライダ内部にこれらの素子を配置したり、ワンチップにこれらの素子を集積化して作製したりしてもよい。   In the first embodiment, the semiconductor laser element, the metal antenna, and the light receiving element are arranged on the end face of the slider. However, these elements are arranged inside the slider, or these elements are integrated on one chip. Or may be produced.

また、本実施の形態1では、パターンド媒体の構成として、基板上に孤立した相変化微粒子を形成した構造を用いたが、図17a、bに示した特許文献2及び特許文献3に記載されているような構成であってもよい。   In the first embodiment, a structure in which isolated phase change fine particles are formed on a substrate is used as the configuration of the patterned medium. However, the structure is described in Patent Document 2 and Patent Document 3 shown in FIGS. 17a and 17b. It may be configured as shown.

また、本実施の形態1では、セルの間を空気としたが、例えばセルの保護のために誘電体や樹脂などでセルの間が充填されていたり、セルが埋め込まれていたりする構成であってもよい。   In the first embodiment, air is used between the cells. For example, the cell is filled with a dielectric or resin to protect the cells, or the cells are embedded. May be.

(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2における光情報記録/再生装置について説明する。
(Embodiment 2)
Next, an optical information recording / reproducing apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described.

図5は本発明の実施の形態2における光情報記録/再生装置の概略図である。図5において、図1および図2と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。   FIG. 5 is a schematic diagram of an optical information recording / reproducing apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. 5, the same components as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図5において、離散化されたセル102が規則的に配置されたディスク101はモータにより回転させられる。   In FIG. 5, the disk 101 on which the discretized cells 102 are regularly arranged is rotated by a motor.

保持素子であるスライダ201は、第1の共鳴素子である金属アンテナ202aと第2の共鳴素子である金属アンテナ202bを保持する。金属アンテナ202aは近接場光記録を行うために用いる記録用金属アンテナであり、金属アンテナ202bは同期検出を行うために用いる検出用金属アンテナである。2つのアンテナは同一トラック上に、距離が一定になるように固定して配置される。スライダ201はサスペンション106によってディスク101に対向して保持されており、ハードディスクドライブに採用されるフライングヘッドと同様の技術を用いてスライダ201とディスク101の距離が一定になるように保たれている。   The slider 201 that is a holding element holds a metal antenna 202a that is a first resonance element and a metal antenna 202b that is a second resonance element. The metal antenna 202a is a recording metal antenna used for performing near-field optical recording, and the metal antenna 202b is a detection metal antenna used for performing synchronous detection. The two antennas are fixedly arranged on the same track so that the distance is constant. The slider 201 is held opposite to the disk 101 by the suspension 106, and the distance between the slider 201 and the disk 101 is kept constant by using the same technique as that of the flying head employed in the hard disk drive.

半導体レーザ素子203aは第1の光源である。半導体レーザ素子203bは第2の光源である。半導体レーザ素子203a、bは出力波長が異なる。本実施例では例えば半導体レーザ203a、bは順に780nm、630nmの波長の光を出射し、その偏光はディスクに垂直な方向の直線偏光とする。半導体レーザ素子203a、bから出射された光は、レンズ204によりコリメートされ、ハーフミラー205によって反射される。その後、反射された光はレンズ206により集光されてスライダ201の端面に配置されている金属アンテナ202a、bに入射される。この際、収束光のスポット内部に金属アンテナ202a、bが入るようにスポットサイズが調節される。   The semiconductor laser element 203a is a first light source. The semiconductor laser element 203b is a second light source. The semiconductor laser elements 203a and 203b have different output wavelengths. In this embodiment, for example, the semiconductor lasers 203a and 203b emit light having wavelengths of 780 nm and 630 nm in this order, and the polarization is linearly polarized in the direction perpendicular to the disk. The light emitted from the semiconductor laser elements 203 a and 203 b is collimated by the lens 204 and reflected by the half mirror 205. Thereafter, the reflected light is collected by the lens 206 and is incident on the metal antennas 202 a and 202 b disposed on the end face of the slider 201. At this time, the spot size is adjusted so that the metal antennas 202a and 202b enter the spot of the convergent light.

本実施形態2においては、レンズ204、ハーフミラー205、レンズ206などが、第1の共鳴素子と第2の共鳴素子に光源からの光を導く光学素子として機能する。   In the second embodiment, the lens 204, the half mirror 205, the lens 206, and the like function as optical elements that guide light from the light source to the first resonance element and the second resonance element.

図6にスライダ201の側面図を示す。   FIG. 6 shows a side view of the slider 201.

図6において、金属アンテナ202a、bは例えば金、銀、銅、チタン、アルミ、クロムなどで構成された三角平板である。2つの金属アンテナは三角形のひとつの頂点がセル102表面に最も接近するように、ディスク101表面に垂直に配置されている。金属アンテナ202a、bとセル102表面との距離は、実施の形態1と同様に数十nm以下であることが好ましく、数nmであることがより好ましい。ディスク101表面に垂直な偏光の光が入射すると、プラズモン共鳴が励起され、三角形の頂点とセル102の間に強い近接場光を発生する。金属アンテナ202aは半導体レーザ素子203aの波長が780nmの光により、セル102上で最大のプラズモン共鳴が励起されるように設計されている。金属アンテナ202bは半導体レーザ素子203bの波長が630nmの光により、セル102上で最大のプラズモン共鳴が励起されるように設計されている。このため、2つの金属アンテナは形状または材質が異なる。共鳴素子である金属アンテナ202a、bは、情報記録媒体101と相互作用しセル102中心からの距離に応じて、その共鳴状態が変化する。すなわち、金属アンテナ202aは情報記録媒体と相互作用し微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化し、かつ近接場光により微小領域に記録を行う第1の共鳴素子であり、金属アンテナ202bは情報記録媒体と相互作用し微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化する第2の共鳴素子である。さらに、金属アンテナ202a、bは波長の異なる2つの光源のそれぞれの光の周波数を共鳴周波数とする形状または材質の異なる共鳴素子でもある。   In FIG. 6, the metal antennas 202a and 202b are triangular flat plates made of, for example, gold, silver, copper, titanium, aluminum, chrome, or the like. The two metal antennas are arranged perpendicular to the surface of the disk 101 so that one vertex of the triangle is closest to the surface of the cell 102. The distance between the metal antennas 202a and 202b and the surface of the cell 102 is preferably several tens of nm or less, more preferably several nm, as in the first embodiment. When vertically polarized light is incident on the surface of the disk 101, plasmon resonance is excited, and strong near-field light is generated between the apex of the triangle and the cell 102. The metal antenna 202a is designed so that the maximum plasmon resonance is excited on the cell 102 by light having a wavelength of 780 nm of the semiconductor laser element 203a. The metal antenna 202b is designed so that the maximum plasmon resonance is excited on the cell 102 by light having a wavelength of 630 nm of the semiconductor laser element 203b. For this reason, two metal antennas differ in shape or material. The resonant state of the metal antennas 202a and 202b, which are resonant elements, interacts with the information recording medium 101 and changes depending on the distance from the center of the cell 102. In other words, the metal antenna 202a is a first resonance element that interacts with the information recording medium, changes the resonance state according to the distance from the minute area, and records in the minute area with near-field light. The metal antenna 202b This is a second resonance element that interacts with the information recording medium and changes the resonance state in accordance with the distance from the minute region. Further, the metal antennas 202a and 202b are also resonant elements having different shapes or materials with the respective light frequencies of two light sources having different wavelengths as resonance frequencies.

金属アンテナ202a、bから放射された散乱光はレンズ206によってコリメートされ、ハーフミラー205を透過後、遮光板207を透過する。遮光板207は中央部分が遮光されており、反射された入射光を含む中央部分の光を遮光することで、周辺部分を形成している散乱光のみを透過する。偏光プリズム208はディスク101に垂直な偏光の光を反射し、トラック方向の偏光の光を透過する。遮光板207を透過後、散乱光は偏光プリズム208によってトラック方向の偏光の光とディスクに垂直な偏光の光に分離される。   Scattered light emitted from the metal antennas 202a and 202b is collimated by the lens 206, passes through the half mirror 205, and then passes through the light shielding plate 207. The light shielding plate 207 is shielded at the central portion, and only the scattered light forming the peripheral portion is transmitted by shielding the light at the central portion including the reflected incident light. The polarizing prism 208 reflects polarized light perpendicular to the disk 101 and transmits polarized light in the track direction. After passing through the light shielding plate 207, the scattered light is separated into polarized light in the track direction and polarized light perpendicular to the disk by the polarizing prism 208.

ディスクに垂直な偏光の光は偏光プリズム208によって反射されたのち、半導体レーザ素子203bの波長630nmの光のみを透過する波長フィルタ209を透過し、レンズ210で集光されて、受光素子211によって検出される。セル102の相変化材料が結晶かアモルファスかによって共鳴状態の強弱が変化するように金属アンテナ202bを設計すると、受光素子211の検出信号を再生信号として利用できる。   The polarized light perpendicular to the disk is reflected by the polarizing prism 208, then passes through the wavelength filter 209 that transmits only the light of wavelength 630 nm of the semiconductor laser element 203 b, is condensed by the lens 210, and is detected by the light receiving element 211. Is done. When the metal antenna 202b is designed so that the strength of the resonance state changes depending on whether the phase change material of the cell 102 is crystalline or amorphous, the detection signal of the light receiving element 211 can be used as a reproduction signal.

一方、トラック方向の偏光の光は偏光プリズム208を透過後、回折格子212により波長ごとに異なる角度に回折され、レンズ213によって対応する受光素子109a、bに集光されて検出される。   On the other hand, the polarized light in the track direction passes through the polarizing prism 208, is diffracted by the diffraction grating 212 at different angles for each wavelength, and is condensed and detected by the lens 213 on the corresponding light receiving elements 109a and 109b.

図7aは金属アンテナ202a、bのセル中心からの距離に対する検出信号強度の変化を示すグラフである。図7aにおいて距離Ppはセル102のトラック方向に対する繰り返し周期である。図7bは受光素子109aからの検出信号ss1と受光素子109bからの検出信号ss2の時間変化を示すグラフである。時間の原点0は金属アンテナ202bがあるセルの中心を通過した時刻としている。図7bにおいて時間Tpは金属アンテナが距離Ppを移動するのにかかる時間であり、金属アンテナがあるセルの中心を通過してから隣のセルの中心を通過するまでの時間である。検出信号ss1とss2は記録用金属アンテナ202aと検出用金属アンテナ202bの距離に応じて位相ずれpeを有する。   FIG. 7a is a graph showing changes in detection signal intensity with respect to the distance from the cell center of the metal antennas 202a and 202b. In FIG. 7 a, the distance Pp is a repetition period with respect to the track direction of the cell 102. FIG. 7B is a graph showing temporal changes in the detection signal ss1 from the light receiving element 109a and the detection signal ss2 from the light receiving element 109b. The origin of time 0 is the time when the metal antenna 202b passes through the center of a cell. In FIG. 7b, time Tp is the time it takes for the metal antenna to move the distance Pp, and is the time from when the metal antenna passes through the center of one cell to the center of the next cell. The detection signals ss1 and ss2 have a phase shift pe according to the distance between the recording metal antenna 202a and the detection metal antenna 202b.

図8に検出信号ss1およびss2の検出方法の概念を示す。図8aはセル102上に金属アンテナ202aがある場合の双極子放射の概念図である。プラズモン共鳴により金属アンテナ202a内部に励起された双極子に引かれて、セル102表面に分極が生じ、金属アンテナ202a頂点とセル102表面の間に強い双極子が励起される。励起された双極子が双極子放射を起こすことで散乱光が生成される。このときセル102上に金属アンテナ202aの頂点があるため、生じる双極子はディスク101に垂直な方向であり、放射される散乱光もディスク101に垂直な方向の偏光の光となる。   FIG. 8 shows the concept of the detection method of the detection signals ss1 and ss2. FIG. 8 a is a conceptual diagram of dipole radiation when the metal antenna 202 a is on the cell 102. It is attracted to the dipole excited inside the metal antenna 202a by plasmon resonance, and polarization is generated on the surface of the cell 102, and a strong dipole is excited between the apex of the metal antenna 202a and the surface of the cell 102. Scattered light is generated when the excited dipole generates dipole radiation. At this time, since the apex of the metal antenna 202 a is on the cell 102, the generated dipole is in the direction perpendicular to the disk 101, and the scattered light emitted is also polarized light in the direction perpendicular to the disk 101.

一方、図8bはセル102上からずれた位置に金属アンテナ202aがある場合の双極子放射の概念図である。プラズモン共鳴により金属アンテナ202a内部に励起された双極子によって、セル102表面に分極が誘起され、金属アンテナ202a頂点とセル102表面の間に強い双極子が励起される。励起された双極子が双極子放射を起こすことで散乱光が生成される。このときセル102上からずれた位置に金属アンテナ202aの頂点があるため、金属アンテナ202aとセル102の間に生じる双極子はディスク101に垂直な方向からトラック方向に傾く。このため、放射される散乱光はディスク101に垂直な方向の偏光の光とトラック方向の偏光の光を含む。偏光プリズムを用いてトラック方向の偏光の光のみを検出することで、図7aのようにセル中心で信号値が小さく、セル間で信号値が大きくなるように、セル中心からの距離に応じて変化する検出信号ss1が得られる。なお、金属アンテナ202bに関しても同様に検出信号ss2を検出することができる。また、情報記録媒体として図17bに示すような特許文献3に記載されているセル表面に金属膜がある構成を用いることで、金属アンテナ202aとセルとの間の双極子が増強され、変調度の高い検出信号を得ることができる。   On the other hand, FIG. 8 b is a conceptual diagram of dipole radiation when the metal antenna 202 a is located at a position shifted from the cell 102. Polarization is induced on the surface of the cell 102 by the dipole excited inside the metal antenna 202 a by plasmon resonance, and a strong dipole is excited between the vertex of the metal antenna 202 a and the surface of the cell 102. Scattered light is generated when the excited dipole generates dipole radiation. At this time, since the apex of the metal antenna 202a is located at a position shifted from the cell 102, the dipole generated between the metal antenna 202a and the cell 102 is inclined from the direction perpendicular to the disk 101 in the track direction. For this reason, the scattered light emitted includes light polarized in the direction perpendicular to the disk 101 and light polarized in the track direction. By detecting only the polarized light in the track direction using the polarizing prism, the signal value is small at the cell center and the signal value between the cells is large as shown in FIG. 7a according to the distance from the cell center. A changing detection signal ss1 is obtained. Similarly, the detection signal ss2 can be detected for the metal antenna 202b. In addition, by using a structure having a metal film on the cell surface described in Patent Document 3 as shown in FIG. 17B as an information recording medium, the dipole between the metal antenna 202a and the cell is enhanced and the modulation degree is increased. High detection signal can be obtained.

以上のように、本実施形態2においては、2つの共鳴素子に光を入射する光源が、波長の異なる光源(半導体レーザ素子203a、b)である。また、2つの共鳴素子が、それぞれの光の周波数を共鳴周波数とする形状または材質の異なる共鳴素子(金属アンテナ202a、b)からなる。このとき、2つの共鳴素子の各々の共鳴状態の変化を個別に検出して出力する検出素子が、受光素子109a、bと、共鳴素子からの波長の異なる光を分離し、かつ偏光方向が情報記録媒体の表面に平行な方向の光を分離して対応する受光素子に導く第3の光学素子(回折格子212と偏光プリズム208)である。   As described above, in the second embodiment, the light sources that make light incident on the two resonant elements are the light sources (semiconductor laser elements 203a and 203b) having different wavelengths. Further, the two resonance elements are formed of resonance elements (metal antennas 202a and 202b) having different shapes or materials with the respective light frequencies as resonance frequencies. At this time, the detection element that individually detects and outputs the change in the resonance state of each of the two resonance elements separates the light receiving elements 109a and 109b and light having different wavelengths from the resonance elements, and the polarization direction is information. A third optical element (diffraction grating 212 and polarization prism 208) that separates light in a direction parallel to the surface of the recording medium and guides the light to a corresponding light receiving element.

図5に戻り、本実施の形態の回路系について説明する。同期記録を行うために、まず記録用金属アンテナ202aと検出用金属アンテナ202bの距離に応じた補正値を決定する。本実施形態2では、補正値として位相ずれpeを用いる。駆動回路111aは、半導体レーザ素子203aを直流駆動する。駆動回路111bは、半導体レーザ素子203bを直流駆動する。半導体レーザ素子203a、bは金属アンテナ202a、bに波長の異なる連続光を入射する。受光素子109a、bは金属アンテナ202a、bの共鳴状態の変化を検出して、検出信号ss1及びss2を出力し、演算回路220に入力する。演算回路220は補正回路221と遅延回路222と同期回路223を含む。補正回路221は検出信号ss1とss2の位相ずれpeを演算し、補正値として内部メモリに記憶する。また記憶した値を、補正値として出力する。   Returning to FIG. 5, the circuit system of this embodiment will be described. In order to perform synchronous recording, first, a correction value corresponding to the distance between the recording metal antenna 202a and the detection metal antenna 202b is determined. In the second embodiment, the phase shift pe is used as the correction value. The drive circuit 111a drives the semiconductor laser element 203a by direct current. The drive circuit 111b drives the semiconductor laser element 203b by direct current. The semiconductor laser elements 203a and 203b make continuous light beams having different wavelengths incident on the metal antennas 202a and 202b. The light receiving elements 109a and 109b detect changes in the resonance state of the metal antennas 202a and 202b, output detection signals ss1 and ss2, and input them to the arithmetic circuit 220. The arithmetic circuit 220 includes a correction circuit 221, a delay circuit 222, and a synchronization circuit 223. The correction circuit 221 calculates the phase shift pe between the detection signals ss1 and ss2, and stores it in the internal memory as a correction value. The stored value is output as a correction value.

続いて補正値である位相ずれpeを用いて同期記録を行う。駆動回路111bは半導体レーザ素子203bを直流駆動し、検出用金属アンテナ202bに連続光を入射する。受光素子109bにより出力された検出信号ss2は演算回路220内の遅延回路222に入力される。遅延回路222は、位相ずれpeだけ検出信号ss2の位相を遅延させて補正された検出信号ss3を出力する。この際、線速の変化により検出信号ss2の繰返し時間が変化しても、検出信号ss1と検出信号ss2の位相ずれ量peは変化しない。このため、ディスク101の内周部分と外周部分における線速の変化により繰り返し時間が変化しても安定した同期記録が行える。同期回路223は遅延回路222から出力されたss3をもとに記録用クロック信号STを生成し、同期信号として出力する。記録用クロック信号STは駆動回路111aに入力される。駆動回路111aは記録用クロック信号STに応じて、データから生成された変調信号をもとに変調された記録パルスを出力し、半導体レーザ素子203aをパルス駆動する。半導体レーザ素子203aから出射されたパルス光は記録用金属アンテナ202aに入射される。金属アンテナ202aは励起された近接場光によってセル102に近接場光記録を行う。かかる構成により、金属アンテナ202aがセル102の中心を通過するタイミングで記録パルスが照射される。このため、安定かつ高精度な同期記録を行うことができる。これにより所望のセルに情報を記録する際に隣接するセルに誤って情報を書き込んだり、情報を消去してしまう可能性が低くなり、誤り率の低い光情報記録/再生装置を構成することができる。   Subsequently, synchronous recording is performed using the phase shift pe which is a correction value. The drive circuit 111b drives the semiconductor laser element 203b by direct current and makes continuous light incident on the metal antenna for detection 202b. The detection signal ss2 output by the light receiving element 109b is input to the delay circuit 222 in the arithmetic circuit 220. The delay circuit 222 outputs the detection signal ss3 corrected by delaying the phase of the detection signal ss2 by the phase shift pe. At this time, even if the repetition time of the detection signal ss2 changes due to a change in the linear velocity, the phase shift amount pe between the detection signal ss1 and the detection signal ss2 does not change. For this reason, stable synchronous recording can be performed even if the repetition time changes due to changes in linear velocity at the inner and outer peripheral portions of the disc 101. The synchronization circuit 223 generates a recording clock signal ST based on ss3 output from the delay circuit 222 and outputs it as a synchronization signal. The recording clock signal ST is input to the drive circuit 111a. The drive circuit 111a outputs a recording pulse modulated based on the modulation signal generated from the data in accordance with the recording clock signal ST, and drives the semiconductor laser element 203a in pulses. The pulsed light emitted from the semiconductor laser element 203a is incident on the recording metal antenna 202a. The metal antenna 202a performs near-field optical recording on the cell 102 by the excited near-field light. With this configuration, the recording pulse is irradiated at a timing when the metal antenna 202a passes through the center of the cell 102. For this reason, stable and highly accurate synchronous recording can be performed. As a result, the possibility of erroneously writing information to an adjacent cell or erasing information when recording information in a desired cell is reduced, and an optical information recording / reproducing apparatus with a low error rate can be configured. it can.

以上のように、本実施形態2の光情報記録/再生装置は、第1の共鳴素子の共鳴状態の変化を検出して出力する第2の検出素子(回折格子212と偏光プリズム208と受光素子109a)と、検出素子と第2の検出素子から出力される信号から、第1の共鳴素子と第2の共鳴素子の距離に応じた補正値を生成する補正回路221を備え、同期回路223は補正回路が生成した補正値をもとに同期信号を生成する。   As described above, the optical information recording / reproducing apparatus of the second embodiment detects the change in the resonance state of the first resonance element and outputs the second detection element (the diffraction grating 212, the polarization prism 208, and the light receiving element). 109a) and a correction circuit 221 that generates a correction value according to the distance between the first resonance element and the second resonance element from the signals output from the detection element and the second detection element, and the synchronization circuit 223 includes A synchronization signal is generated based on the correction value generated by the correction circuit.

本実施の形態2では、金属アンテナ202a、bがディスク101に対して垂直に配置された例を示した。金属アンテナ202a、bはディスク101に対して垂直な偏光の光でプラズモン共鳴を励起される。このため、金属アンテナ202a、bと相互作用するディスク101上の面積が狭く、高い分解能を得ることができる。   In the second embodiment, an example in which the metal antennas 202a and 202b are arranged perpendicular to the disk 101 is shown. The metal antennas 202 a and 202 b are excited for plasmon resonance by polarized light perpendicular to the disk 101. For this reason, the area on the disk 101 which interacts with the metal antennas 202a and 202b is narrow, and high resolution can be obtained.

また、本実施の形態2では、ハードディスクドライブに採用されるフライングヘッドと同様の技術を用いることで、スライダ201とディスク101が接触することなくディスク101上数nm〜数十nmの位置を走査できるため、ディスク101とスライダ201が磨耗を起こさずに精密なギャップ制御を行うことができる。   Further, in the second embodiment, by using the same technique as that of a flying head employed in a hard disk drive, a position of several nm to several tens of nm can be scanned on the disk 101 without contacting the slider 201 and the disk 101. Therefore, precise gap control can be performed without causing the disk 101 and the slider 201 to wear.

また、本実施の形態2では、波長の違いを利用して金属アンテナ202a、bの個々の共鳴状態を検出する。このため、光源、検出素子、導波路、共鳴素子を微小領域に集積化する必要がなく、デバイスの作製が容易である。   In the second embodiment, the individual resonance states of the metal antennas 202a and 202b are detected using the difference in wavelength. For this reason, it is not necessary to integrate a light source, a detection element, a waveguide, and a resonance element in a minute region, and the device can be easily manufactured.

さらに、本実施の形態2では、偏光方向の変化を利用して金属アンテナ202a、bの個々の共鳴状態を検出するため、散乱光の強度変化を検出する場合に比べて変調度の高い検出信号を得ることができる。   Furthermore, in the second embodiment, since the individual resonance states of the metal antennas 202a and 202b are detected by using the change in the polarization direction, the detection signal having a higher degree of modulation than in the case of detecting the intensity change of the scattered light. Can be obtained.

また、本実施の形態2では、金属アンテナ202a、bが同一トラック上に配置されているため、検出信号ss1とss2の繰返し周期が等しい。このため、検出信号ss1とss2の繰り返し時間の違いを補正する必要がなく、複雑な回路構成を用いなくてよい。   In the second embodiment, since the metal antennas 202a and 202b are arranged on the same track, the repetition periods of the detection signals ss1 and ss2 are equal. For this reason, it is not necessary to correct the difference between the repetition times of the detection signals ss1 and ss2, and a complicated circuit configuration may not be used.

また、本実施の形態2では、金属アンテナ202bの検出信号のうち、ディスクに垂直な方向の光強度の検出信号を再生信号として用いることで、複雑な構成を用いずに情報の再生を行うことができる。   Further, in the second embodiment, information is reproduced without using a complicated configuration by using, as a reproduction signal, a detection signal having a light intensity in a direction perpendicular to the disk among detection signals of the metal antenna 202b. Can do.

なお、本実施の形態2では、金属アンテナをディスクに垂直に配置する構成としたが、共鳴素子をディスクに垂直な方向から傾けて配置する構成にしてもよい。   In the second embodiment, the metal antenna is arranged perpendicular to the disk. However, the resonance element may be arranged inclined from the direction perpendicular to the disk.

なお、実施の形態1及び2では、情報記録媒体としてディスクを用いたが、スライダがディスク全域を移動する構成であればよく、情報記録媒体の形状は円形に限定されない。   In Embodiments 1 and 2, a disk is used as an information recording medium. However, the slider may be configured to move over the entire area of the disk, and the shape of the information recording medium is not limited to a circle.

また、実施の形態1及び2では、金属アンテナの形状として三角平板を用いたが、その形状は上記の例に特に限定されず、例えば三角平板以外にも図9a、b、cに示すような形状も考えられ、セル上でプラズモン共鳴し、セルからの距離に応じて効率よくプラズモン共鳴状態が変化するものであれば、特に限定されるものではない。図9aのような四角平板を用いれば、上下対象であるため三角平板と比較して解析が容易であり、面積が三角形に比べて大きくできる。また、図9bのような円板であればパターンの作製が三角平板に比べて容易である。また、図9cのようなプローブ型の金属アンテナを用いればより効率的にプローブ先端に近接場光を発生させることができる。   In Embodiments 1 and 2, a triangular flat plate is used as the shape of the metal antenna. However, the shape is not particularly limited to the above example. For example, in addition to the triangular flat plate, as shown in FIGS. The shape is also conceivable and is not particularly limited as long as plasmon resonance occurs on the cell and the plasmon resonance state efficiently changes according to the distance from the cell. If a rectangular flat plate as shown in FIG. 9a is used, the analysis is easier than the triangular flat plate because it is a vertical object, and the area can be larger than that of the triangular plate. In addition, if the disc is as shown in FIG. 9b, the pattern can be easily produced as compared with the triangular plate. Further, if a probe-type metal antenna as shown in FIG. 9C is used, near-field light can be generated more efficiently at the probe tip.

また、実施の形態1及び2では、2つの金属アンテナを同一トラック上に配置する構成としたが、異なるトラック上に配置された場合でも、繰返し時間の差を演算して補正する構成を設ければよく、同一トラック上に配置する構成に限定されるものではない。   In the first and second embodiments, the two metal antennas are arranged on the same track. However, even when the two metal antennas are arranged on different tracks, a configuration for calculating and correcting the difference in repetition time can be provided. What is necessary is just and it is not limited to the structure arrange | positioned on the same track | truck.

(実施の形態3)
次に、本発明の実施の形態3における光情報記録/再生装置について説明する。
(Embodiment 3)
Next, an optical information recording / reproducing apparatus in Embodiment 3 of the present invention will be described.

図10は本発明の実施の形態3における光情報記録/再生装置の概略図である。図10において、図1、図2図5、図6と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。   FIG. 10 is a schematic diagram of an optical information recording / reproducing apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. 10, the same components as those in FIGS. 1, 2, 5, and 6 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図10において、301は離散化されたセル102が規則的に配置された情報記録媒体としてのディスクであり、セル102の間は誘電体もしくは樹脂などで充填されている。ディスク301は図12aに示すようなセル102を特定のパターンで配列した参照領域を有する。参照領域のパターンは、例えばセル102の有無を用いて構成されたり、セル102の相状態で構成されたりする。ディスク301はモータに固定されて保持されている。   In FIG. 10, reference numeral 301 denotes a disk as an information recording medium in which discretized cells 102 are regularly arranged. The space between the cells 102 is filled with a dielectric or resin. The disc 301 has a reference area in which cells 102 as shown in FIG. 12a are arranged in a specific pattern. The pattern of the reference region is configured using, for example, the presence / absence of the cell 102 or configured by the phase state of the cell 102. The disk 301 is fixed and held by a motor.

半導体レーザ素子203a、b及び半導体レーザ素子313は出力波長の異なる光源である。本実施例では半導体レーザ素子203a、b、313は順に780nm、630nm、400nmの波長の光を出射する。半導体レーザ素子203a、bの偏光方向は、第1の共鳴素子である金属アンテナ302aと第2の共鳴素子である金属アンテナ302bの共鳴方向と一致する。半導体レーザ素子313の偏光は直線偏光である。半導体レーザ素子203aは情報の記録に用いられる。半導体レーザ素子203bは同期検出に用いられる。半導体レーザ素子313はギャップ検出に用いられる。   The semiconductor laser elements 203a and 203b and the semiconductor laser element 313 are light sources having different output wavelengths. In this embodiment, the semiconductor laser elements 203a, 203b, 313 emit light having wavelengths of 780 nm, 630 nm, and 400 nm in this order. The polarization directions of the semiconductor laser elements 203a and 203b coincide with the resonance directions of the metal antenna 302a that is the first resonance element and the metal antenna 302b that is the second resonance element. The polarization of the semiconductor laser element 313 is linearly polarized light. The semiconductor laser element 203a is used for recording information. The semiconductor laser element 203b is used for synchronous detection. The semiconductor laser element 313 is used for gap detection.

図11は実施の形態3における金属アンテナ302a、b周辺の斜視図及び上面図である。金属アンテナ302aと金属アンテナ302bの形状は三角平板形状である。また、材質は金、銀、銅、チタン、アルミ、クロムなどである。金属アンテナ302aは記録に用いる記録用金属アンテナである。金属アンテナ302bは同期検出に用いる検出用金属アンテナである。金属アンテナ302aは半導体レーザ素子203aの出射光によってプラズモン共鳴が励起されるように設計されている。金属アンテナ302bは半導体レーザ素子203bの出射光によってプラズモン共鳴が励起されるように設計されている。さらに、2つの金属アンテナは三角形の頂点がセル上にある時に最大のプラズモン共鳴が得られるように設計されている。このため2つの金属アンテナは形状または材質が異なる。2つの金属アンテナは共鳴方向がトラックに垂直な方向となるようにディスク301表面に平行に配置される。2つの金属アンテナは図11bに示すように、金属アンテナの頂点が同一トラック上になるように固定されて配置される。このとき、検出用金属アンテナ302bは記録用金属アンテナ302aに対してトラック方向に先行するように配置される。トラックに垂直な方向の偏光の光が入射することにより、プラズモン共鳴が励起され、三角形の頂点とセル102の間に強い近接場光が発生する。共鳴素子である金属アンテナ302a、bは情報記録媒体301と相互作用し、セル102中心からの距離に応じて共鳴状態が変化する。すなわち、金属アンテナ302aは情報記録媒体と相互作用し微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化し、かつ近接場光により微小領域に記録を行う第1の共鳴素子であり、金属アンテナ302bは情報記録媒体と相互作用し微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化する第2の共鳴素子である。さらに、金属アンテナ302a、bは波長の異なる2つの光源(半導体レーザ素子203a、b)のそれぞれの光の周波数を共鳴周波数とする形状または材質の異なる共鳴素子でもある。   FIG. 11 is a perspective view and a top view of the periphery of the metal antennas 302a and 302b in the third embodiment. The shapes of the metal antenna 302a and the metal antenna 302b are triangular flat plate shapes. The material is gold, silver, copper, titanium, aluminum, chromium, or the like. The metal antenna 302a is a recording metal antenna used for recording. The metal antenna 302b is a detection metal antenna used for synchronous detection. The metal antenna 302a is designed so that plasmon resonance is excited by the light emitted from the semiconductor laser element 203a. The metal antenna 302b is designed so that plasmon resonance is excited by the light emitted from the semiconductor laser element 203b. In addition, the two metal antennas are designed for maximum plasmon resonance when the triangle apex is on the cell. For this reason, two metal antennas differ in shape or material. The two metal antennas are arranged parallel to the surface of the disk 301 so that the resonance direction is a direction perpendicular to the track. As shown in FIG. 11b, the two metal antennas are fixed and arranged so that the apexes of the metal antennas are on the same track. At this time, the detection metal antenna 302b is disposed so as to precede the recording metal antenna 302a in the track direction. When light polarized in a direction perpendicular to the track enters, plasmon resonance is excited, and strong near-field light is generated between the apex of the triangle and the cell 102. The metal antennas 302a and 302b, which are resonance elements, interact with the information recording medium 301, and the resonance state changes according to the distance from the center of the cell 102. That is, the metal antenna 302a is a first resonance element that interacts with the information recording medium, changes the resonance state according to the distance from the minute area, and records in the minute area by near-field light. The metal antenna 302b This is a second resonance element that interacts with the information recording medium and changes the resonance state in accordance with the distance from the minute region. Furthermore, the metal antennas 302a and 302b are also resonant elements having different shapes or materials with the respective light frequencies of two light sources (semiconductor laser elements 203a and 203b) having different wavelengths as resonant frequencies.

また、図10において、受光素子109a、bは金属アンテナ302a、bの各々の共鳴状態の変化を個別に検出して出力する検出素子として機能し、それぞれ金属アンテナ302a、bからの散乱光を個別に検出する。受光素子314は金属アンテナ302a、bとディスク301の距離を検出する検出素子として機能する。保持素子であるソリッドイマージョンレンズ310は、底面に形成された金属アンテナ302a、bを同一トラック上に、距離を一定に固定して配置する。レンズホルダ311はソリッドイマージョンレンズ310とレンズ305の位置を相対的に固定して保持する。アクチュエータ312はギャップ信号GSをもとにレンズホルダ311をディスク301表面に垂直な方向に駆動する。   In FIG. 10, light receiving elements 109a and 109b function as detection elements that individually detect and output changes in the resonance states of the metal antennas 302a and 302b, and individually detect scattered light from the metal antennas 302a and 302b. To detect. The light receiving element 314 functions as a detection element that detects the distance between the metal antennas 302 a and 302 b and the disk 301. In the solid immersion lens 310 as a holding element, the metal antennas 302a and 302b formed on the bottom surface are arranged on the same track with a fixed distance. The lens holder 311 holds the positions of the solid immersion lens 310 and the lens 305 relatively fixed. The actuator 312 drives the lens holder 311 in a direction perpendicular to the surface of the disk 301 based on the gap signal GS.

本実施の形態3における光情報記録/再生装置の動作について、まず、ギャップ検出方法について説明する。   Regarding the operation of the optical information recording / reproducing apparatus in the third embodiment, first, a gap detection method will be described.

半導体レーザ素子313から出射された光はレンズ303によりコリメートされる。その後、ハーフミラー306を透過後、4分の1波長板308により円偏光に変換される。さらに、ダイクロイックミラー307により反射されたのち、レンズ305とソリッドイマージョンレンズ310により集光される。ディスク301とソリッドイマージョンレンズ310の距離が遠い場合、NAの高い成分の光はソリッドイマージョンレンズ310の底面で全反射される。全反射された光はレンズ305を透過後、波長が500nm以下の光を反射するダイクロイックミラー307で反射され、再び4分の1波長板308を透過する。全反射された光は全反射前に比べて反射面に垂直な偏光の光と反射面に並行な偏光の光の位相がずれる。このため、再び4分の1波長板を透過後も半導体レーザ素子313の出射光と同じ偏光の光を含む。その後、ハーフミラー306で反射され、偏光子309によって半導体レーザ素子313の出射光と同じ偏光の光だけが透過される。透過された光はレンズ304により集光されて、受光素子314により検出される。   The light emitted from the semiconductor laser element 313 is collimated by the lens 303. Then, after passing through the half mirror 306, it is converted into circularly polarized light by the quarter wave plate 308. Further, after being reflected by the dichroic mirror 307, the light is condensed by the lens 305 and the solid immersion lens 310. When the distance between the disk 301 and the solid immersion lens 310 is long, light having a high NA component is totally reflected on the bottom surface of the solid immersion lens 310. The totally reflected light passes through the lens 305, is reflected by the dichroic mirror 307 that reflects light having a wavelength of 500 nm or less, and passes through the quarter-wave plate 308 again. The totally reflected light is shifted in phase between the polarized light perpendicular to the reflecting surface and the polarized light parallel to the reflecting surface as compared with the light before the total reflection. For this reason, light having the same polarization as the light emitted from the semiconductor laser element 313 is included even after passing through the quarter-wave plate again. Thereafter, the light is reflected by the half mirror 306, and only light having the same polarization as the light emitted from the semiconductor laser element 313 is transmitted by the polarizer 309. The transmitted light is collected by the lens 304 and detected by the light receiving element 314.

一方で、全反射ではない反射により反射されて戻ってくる低NA成分の光は、反射面に垂直な偏光の光と反射面に平行な偏光の光の位相差が変化しない。このため、4分の1波長板308を2度透過することで偏光方向が半導体レーザ素子313の偏光方向に対して90度傾いた方向になり、偏光子309により遮光される。   On the other hand, the phase difference between the polarized light perpendicular to the reflecting surface and the polarized light parallel to the reflecting surface does not change in the low NA component light that is reflected and returned by reflection that is not total reflection. For this reason, by passing through the quarter-wave plate 308 twice, the polarization direction is inclined by 90 degrees with respect to the polarization direction of the semiconductor laser element 313 and is shielded by the polarizer 309.

ソリッドイマージョンレンズ310とディスク301の距離が波長の半分程度まで近づくと、ソリッドイマージョンレンズ310底面に発生する近接場光とディスク301が相互作用する。このとき、高NA成分の光がソリッドイマージョンレンズ310の底面で全反射されずにディスク301内に結合する。このため、ソリッドイマージョンレンズ310底面における全反射光の強度は、ソリッドイマージョンレンズ310とディスク301の距離が近づくにつれ弱くなる。前述した構成により、ソリッドイマージョンレンズ310底面で全反射される光の強度を検出してギャップ信号GSを生成し、アクチュエータ312に入力することでギャップ制御を行う。   When the distance between the solid immersion lens 310 and the disk 301 approaches approximately half of the wavelength, the near field light generated on the bottom surface of the solid immersion lens 310 interacts with the disk 301. At this time, light having a high NA component is coupled into the disk 301 without being totally reflected by the bottom surface of the solid immersion lens 310. For this reason, the intensity of the totally reflected light on the bottom surface of the solid immersion lens 310 becomes weaker as the distance between the solid immersion lens 310 and the disc 301 approaches. With the above-described configuration, the gap control is performed by detecting the intensity of light totally reflected by the bottom surface of the solid immersion lens 310 to generate the gap signal GS and inputting it to the actuator 312.

続いて、同期検出および情報記録方法について説明する。   Next, the synchronization detection and information recording method will be described.

半導体レーザ素子203a、bから出射された光はレンズ204によりコリメートされ、ハーフミラー205で反射された後にレンズ305とソリッドイマージョンレンズ310により集光され、ソリッドイマージョンレンズ310底面に形成された金属アンテナ302a、bに入射される。   The light emitted from the semiconductor laser elements 203a and 203b is collimated by the lens 204, reflected by the half mirror 205, and then condensed by the lens 305 and the solid immersion lens 310, and formed on the bottom surface of the solid immersion lens 310. , B.

本実施形態3においては、レンズ204、ハーフミラー205、レンズ305などが、第1の共鳴素子(金属アンテナ302a)と第2の共鳴素子(金属アンテナ302b)に、光源からの光を導く光学素子として機能する。   In the third embodiment, the lens 204, the half mirror 205, the lens 305, and the like are optical elements that guide light from the light source to the first resonance element (metal antenna 302a) and the second resonance element (metal antenna 302b). Function as.

入射された光は対応する金属アンテナ302a、bにプラズモン共鳴を励起する。励起されたプラズモン共鳴はそれぞれ対応する波長の散乱光を発生する。散乱光はソリッドイマージョンレンズ310とレンズ305によってコリメートされ、ハーフミラー205を透過後、遮光板207を透過する。遮光板207は中央部分が遮光されており、反射された入射光を含む中央部分の光を遮光することで、周辺部分を形成している散乱光のみを透過する。遮光板207を透過後、散乱光は回折格子212により、波長ごとに異なる角度に回折され、レンズ213で対応する受光素子109a、bに個別に集光される。受光素子109a、bは入射された散乱光を検出して、それぞれ検出信号ss1とss2を出力する。   The incident light excites plasmon resonance in the corresponding metal antennas 302a and 302b. Each excited plasmon resonance generates scattered light of a corresponding wavelength. The scattered light is collimated by the solid immersion lens 310 and the lens 305, passes through the half mirror 205, and then passes through the light shielding plate 207. The light shielding plate 207 is shielded at the central portion, and only the scattered light forming the peripheral portion is transmitted by shielding the light at the central portion including the reflected incident light. After passing through the light shielding plate 207, the scattered light is diffracted by the diffraction grating 212 at different angles for each wavelength, and is individually collected by the lens 213 onto the corresponding light receiving elements 109 a and 109 b. The light receiving elements 109a and 109b detect incident scattered light and output detection signals ss1 and ss2, respectively.

以上のように、本実施形態3においては、光源が、波長の異なる光源(半導体レーザ素子203a、b)である。また、第1の共鳴素子(金属アンテナ302a)及び第2の共鳴素子(金属アンテナ302b)が、それぞれの光の周波数を共鳴周波数とする形状または材質の異なる共鳴素子からなる。このとき、2つの共鳴素子の各々の共鳴状態の変化を個別に検出して出力する検出素子が、受光素子109a、bと、2つの共鳴素子からの波長の異なる光を分離して対応する受光素子に導く第2の光学素子(回折格子212)である。   As described above, in the third embodiment, the light sources are light sources (semiconductor laser elements 203a and 203b) having different wavelengths. In addition, the first resonance element (metal antenna 302a) and the second resonance element (metal antenna 302b) are formed of resonance elements having different shapes or materials with the respective light frequencies as resonance frequencies. At this time, the detection element that individually detects and outputs the change in the resonance state of each of the two resonance elements separates light having different wavelengths from the light reception elements 109a and 109b and the corresponding light reception. This is a second optical element (diffraction grating 212) guided to the element.

前述したように、金属アンテナ302a、bはそれぞれ半導体レーザ素子203a、bの出射光に対して三角形の頂点がセル上にある時に最大のプラズモン共鳴が得られるように設計されている。このため、散乱光強度は三角形の頂点がセルの中心上にあるときに最大となり、三角形の頂点とセルの中心距離が繰り返し周期の半分となる位置で最小となる。つまり、金属アンテナ302a、bからの散乱光強度は実施の形態1における反射光強度と同様にセルの中心からの距離に応じて図4aのように変化する。また、検出信号ss1及びss2の時間変化も実施の形態1と同様に図4bのような変化を示す。セル102の相変化材料が結晶かアモルファスかによって共鳴状態の強弱が変化するように金属アンテナ302bを設計すると、情報の再生時に検出信号ss2を再生信号として利用できる。   As described above, the metal antennas 302a and 302b are designed so that the maximum plasmon resonance can be obtained when the apex of the triangle is on the cell with respect to the light emitted from the semiconductor laser elements 203a and 203b, respectively. For this reason, the scattered light intensity becomes maximum when the apex of the triangle is on the center of the cell, and becomes minimum at the position where the center distance between the apex of the triangle and the cell is half the repetition period. That is, the scattered light intensity from the metal antennas 302a and 302b changes as shown in FIG. 4a according to the distance from the center of the cell, similarly to the reflected light intensity in the first embodiment. Further, the time changes of the detection signals ss1 and ss2 also show the changes as shown in FIG. When the metal antenna 302b is designed so that the strength of the resonance state changes depending on whether the phase change material of the cell 102 is crystalline or amorphous, the detection signal ss2 can be used as a reproduction signal when reproducing information.

図10に戻り、本実施の形態の回路系について説明する。同期記録を行うために、まず、金属アンテナ302a、bの距離に応じた補正値を決定する。本実施形態3では、補正値として、金属アンテナ302bがセル102の内のひとつの中心上を通過する時刻と金属アンテナ302aが同じセルの中心上を通過する時刻の差であるタイミングずれTseを用いる。第1の駆動回路である駆動回路111aは半導体レーザ素子203aを直流駆動する。第2の駆動回路である駆動回路111bは半導体レーザ素子203bを直流駆動する。半導体レーザ素子203a、bは、金属アンテナ302a、bに連続光を入射する。受光素子109a、bは金属アンテナ302a、bの共鳴状態に応じて検出信号ss1、ss2を演算回路320に入力する。演算回路320は、同期回路321a、bと補正回路322と遅延回路115を含む。同期回路321aは記録用アンテナ302aの検出信号ss1を二値化してトリガ信号tr1を出力する。同期回路321bは記録用アンテナ302bの検出信号ss2を二値化してトリガ信号tr2を出力する。金属アンテナ302a、bはタイミングずれTseを決定するために、ディスク301に作製された図12aに示すような参照領域上を走査する。図12bは参照領域上を走査したときのトリガ信号tr1、tr2の時間変化を示している。図12bに示すように、tr1とtr2はタイミングずれTseを有する。補正回路322は参照領域上を走査したときの2つのトリガ信号tr1、tr2の時間変化からタイミングずれTseを補正値として演算し、補正値を内部メモリに記憶する。また補正値として、出力する。   Returning to FIG. 10, the circuit system of this embodiment will be described. In order to perform synchronous recording, first, a correction value corresponding to the distance between the metal antennas 302a and 302b is determined. In the third embodiment, as the correction value, a timing shift Tse that is a difference between the time when the metal antenna 302b passes over one center of the cell 102 and the time when the metal antenna 302a passes over the center of the same cell is used. . A drive circuit 111a as a first drive circuit drives the semiconductor laser element 203a by direct current. A drive circuit 111b as a second drive circuit drives the semiconductor laser element 203b by direct current. The semiconductor laser elements 203a and 203b make continuous light incident on the metal antennas 302a and 302b. The light receiving elements 109a and 109b input the detection signals ss1 and ss2 to the arithmetic circuit 320 according to the resonance state of the metal antennas 302a and 302b. The arithmetic circuit 320 includes synchronization circuits 321a and 321b, a correction circuit 322, and a delay circuit 115. The synchronization circuit 321a binarizes the detection signal ss1 of the recording antenna 302a and outputs a trigger signal tr1. The synchronization circuit 321b binarizes the detection signal ss2 of the recording antenna 302b and outputs a trigger signal tr2. The metal antennas 302a and 302b scan on the reference area as shown in FIG. 12a formed on the disk 301 in order to determine the timing shift Tse. FIG. 12b shows the time change of the trigger signals tr1 and tr2 when the reference area is scanned. As shown in FIG. 12b, tr1 and tr2 have a timing shift Tse. The correction circuit 322 calculates the timing shift Tse as a correction value from the time change of the two trigger signals tr1 and tr2 when the reference area is scanned, and stores the correction value in the internal memory. Also output as a correction value.

続いて補正値を用いて同期記録を行う。駆動回路111bは半導体レーザ素子203bを直流駆動し、検出用金属アンテナ302bに連続光を入射する。遅延回路115は検出信号ss2から生成されたトリガ信号tr2を受け、補正値であるタイミングずれTseだけ遅延された記録用トリガ信号TRを同期信号として出力する。この際、トリガ信号tr2の繰返し時間が変化する場合には、遅延回路115は繰返し時間の変化に応じたタイミングずれTseを演算して遅延させる。このため、ディスク301の内周部分と外周部分における線速の変化により繰り返し時間が変化しても安定した同期記録が行える。   Subsequently, synchronous recording is performed using the correction value. The drive circuit 111b drives the semiconductor laser element 203b by direct current, and makes continuous light incident on the detection metal antenna 302b. The delay circuit 115 receives the trigger signal tr2 generated from the detection signal ss2, and outputs the recording trigger signal TR delayed by the timing shift Tse, which is a correction value, as a synchronization signal. At this time, when the repetition time of the trigger signal tr2 changes, the delay circuit 115 calculates and delays the timing shift Tse corresponding to the change of the repetition time. For this reason, stable synchronous recording can be performed even if the repetition time changes due to changes in the linear velocity at the inner and outer peripheral portions of the disc 301.

記録用トリガ信号TRは駆動回路111aに入力される。駆動回路111aは記録用トリガ信号TRに応じて、回路内部でクロック信号を生成し、データから生成された変調信号をもとに変調された記録パルスをクロック信号に同期して出力し、半導体レーザ素子203aをパルス駆動する。半導体レーザ素子203aから出射されたパルス光は記録用金属アンテナ302aに入射される。金属アンテナ302aは励起された近接場光によってセル102に近接場光記録を行う。かかる構成により、金属アンテナ302aがセル102の中心を通過するタイミングで記録パルスが照射される。このため、安定かつ高精度な同期記録を行うことができる。これにより所望のセルに情報を記録する際に隣接するセルに誤って情報を書き込んだり、情報を消去してしまう可能性が低くなり、誤り率の低い光情報記録/再生装置を構成することができる。   The recording trigger signal TR is input to the drive circuit 111a. The drive circuit 111a generates a clock signal inside the circuit in response to the recording trigger signal TR, and outputs a recording pulse modulated based on the modulation signal generated from the data in synchronization with the clock signal. The element 203a is pulse-driven. The pulsed light emitted from the semiconductor laser element 203a is incident on the recording metal antenna 302a. The metal antenna 302a performs near-field optical recording on the cell 102 by the excited near-field light. With this configuration, the recording pulse is irradiated at a timing when the metal antenna 302a passes through the center of the cell 102. For this reason, stable and highly accurate synchronous recording can be performed. As a result, the possibility of erroneously writing information to an adjacent cell or erasing information when recording information in a desired cell is reduced, and an optical information recording / reproducing apparatus with a low error rate can be configured. it can.

以上のように、本実施の形態3では、波長の違いを利用して金属アンテナ302a、bの個々の共鳴状態を検出する。このため、光源、検出素子、導波路、共鳴素子を微小領域に集積化する必要がなく、デバイスの作製が容易である。   As described above, in the third embodiment, the individual resonance states of the metal antennas 302a and 302b are detected using the difference in wavelength. For this reason, it is not necessary to integrate a light source, a detection element, a waveguide, and a resonance element in a minute region, and the device can be easily manufactured.

また、本実施の形態3では、金属アンテナ302a、bはディスク301表面に対して平行になるように配置され、ディスク301表面に平行な偏光方向を持つ入射光でプラズモン共鳴が励起される。このため、金属アンテナ302a、bをディスクに対して垂直に保持する必要がなく、作製が容易である。   In the third embodiment, the metal antennas 302a and 302b are arranged so as to be parallel to the surface of the disk 301, and plasmon resonance is excited by incident light having a polarization direction parallel to the surface of the disk 301. For this reason, it is not necessary to hold the metal antennas 302a and 302b perpendicular to the disk, and the fabrication is easy.

さらに、本実施の形態3では、反射光の強度の変化を検出してギャップ制御を行う。このため、従来の光ピックアップに用いられていた技術の応用が容易であると同時に、リムーバブルな情報記録媒体への応用が可能である。   Further, in the third embodiment, the gap control is performed by detecting a change in the intensity of the reflected light. For this reason, the technique used in the conventional optical pickup can be easily applied, and at the same time, it can be applied to a removable information recording medium.

また、本実施の形態3では、金属アンテナ302a、bが同一トラック上に配置されているため、異なるトラック上に配置する場合と比較して、タイミングずれTseが短い。このため、タイミングずれTseの誤差を抑制することができ、高精度な同期記録を行うことができる。   Further, in the third embodiment, since the metal antennas 302a and 302b are arranged on the same track, the timing deviation Tse is shorter than when arranged on different tracks. For this reason, the error of timing deviation Tse can be suppressed, and highly accurate synchronous recording can be performed.

また、本実施の形態3では、検出用金属アンテナ302bを記録用金属アンテナ302aに対してトラック方向に先行するように配置する構成とした。さらに、参照領域を利用することで補正値として同期タイミングずれTseを決定した。このため、ディスクの作製誤差などによりセルの間隔にばらつきが生じたり、セルに抜けがあったりする場合であっても、セルに対して安定して同期記録を行える。   In the third embodiment, the detection metal antenna 302b is arranged to precede the recording metal antenna 302a in the track direction. Further, the synchronization timing shift Tse is determined as a correction value by using the reference area. For this reason, even if the cell spacing varies due to disc manufacturing errors or the like, or the cells are missing, synchronous recording can be stably performed on the cells.

なお、本実施の形態3では、金属アンテナの形状として三角平板を用いたが、その形状は上記の例に特に限定されず、例えば三角平板以外にも図13a乃至cに示すような形状も考えられ、セル上でプラズモン共鳴し、セル中心からの距離に応じて効率よくプラズモン共鳴状態が変化するものであれば、特に限定されるものではない。図13aのような扇板では三角平板に比べて底辺部分での寄生光の影響が緩和される。また、図13bのようなボウタイ型では、金属アンテナの頂点が向かい合っている部分において、三角平板と比べて効率よく近接場光を発生させることができる。また、図13cのようなナノビーク構造を用いれば、三次元的に近接場光を集光することができ、効率よく近接場光を発生させることができる。   In the third embodiment, a triangular flat plate is used as the shape of the metal antenna. However, the shape is not particularly limited to the above example, and for example, shapes other than the triangular flat plate as shown in FIGS. As long as plasmon resonance occurs on the cell and the plasmon resonance state efficiently changes in accordance with the distance from the cell center, there is no particular limitation. In the fan plate as shown in FIG. 13A, the influence of the parasitic light at the bottom portion is reduced as compared with the triangular plate. Further, in the bow tie type as shown in FIG. 13b, near-field light can be generated more efficiently than the triangular plate at the portion where the apexes of the metal antennas face each other. Moreover, if the nano beak structure as shown in FIG. 13C is used, the near-field light can be condensed three-dimensionally and the near-field light can be generated efficiently.

また、本実施の形態3では、金属アンテナの共鳴状態を散乱光の波長の違いを用いて分離する構成としたが、記録用金属アンテナと検出用金属アンテナの向きが互いに直交するように配置し、記録用金属アンテナと検出用金属アンテナの散乱光を偏光方向の違いを用いて分離する構成としても良い。このような構成を用いれば、偏光子を用いて簡単に信号を分離できるため、構成が簡単になる。   In the third embodiment, the resonance state of the metal antenna is separated using the difference in the wavelength of the scattered light. However, the recording metal antenna and the detection metal antenna are arranged so that their directions are orthogonal to each other. The scattered light from the recording metal antenna and the detection metal antenna may be separated using the difference in polarization direction. If such a configuration is used, a signal can be easily separated using a polarizer, and thus the configuration is simplified.

また、本実施の形態3では、金属アンテナの共鳴方向がトラックに垂直な方向となるように配置する構成としたが、金属アンテナの共鳴方向がトラック方向となるように配置してもよい。   In the third embodiment, the metal antenna is arranged so that the resonance direction of the metal antenna is perpendicular to the track. However, the metal antenna may be arranged so that the resonance direction is the track direction.

また、本実施の形態3では、情報記録媒体としてディスクを用いたが、金属アンテナがディスク全域を移動する構成であればよく、情報記録媒体の形状は円形に限定されない。   In the third embodiment, the disk is used as the information recording medium. However, the metal antenna may be configured to move over the entire area of the disk, and the shape of the information recording medium is not limited to a circle.

なお、本実施の形態1、2及び3において、セルの配列は図14bに示すようなセルが蜂の巣状に配列されているパターンド媒体を用いてもよい。蜂の巣状にセルを配置することで、隣接セルとの距離を一定にしたまま、記録密度を高くすることができる。また、図14aに示すように、パターンド媒体をいくつかのブロックに分割して蜂の巣状にセルを配置して直線状のトラックとすることで、1つの領域内では全てのトラックでトラック方向の繰返し間隔が等しくすることができる。このとき、各ブロック間には緩衝領域を設ける。緩衝領域はアドレスなどの情報を有しているとともに、各ブロックの端での不一致を緩衝する効果もある。このようなパターンド媒体では、記録用金属アンテナと検出用金属アンテナが別のトラックに配置されている場合でも、繰り返し時間を補正することなく検出用金属アンテナの検出信号を基に同期記録を行うことができる。さらに、2つのアンテナが異なるトラックに配置されたことに起因する正味の同期タイミングずれseは0もしくはTp/2に限られるため、クロック信号の補正を簡便に行うことができる。図14aに示したように、半径方向のゾーンにより周内のブロックの個数を変えてもよい。   In the first, second, and third embodiments, the cell array may be a patterned medium in which cells are arranged in a honeycomb shape as shown in FIG. 14b. By arranging the cells in a honeycomb shape, it is possible to increase the recording density while keeping the distance from adjacent cells constant. Also, as shown in FIG. 14a, the patterned medium is divided into several blocks and cells are arranged in a honeycomb shape to form a linear track, so that all tracks in one area are aligned in the track direction. The repetition interval can be made equal. At this time, a buffer area is provided between each block. The buffer area has information such as an address, and has an effect of buffering a mismatch at the end of each block. In such a patterned medium, even when the recording metal antenna and the detection metal antenna are arranged on different tracks, synchronous recording is performed based on the detection signal of the detection metal antenna without correcting the repetition time. be able to. Further, since the net synchronization timing shift se due to the arrangement of the two antennas on different tracks is limited to 0 or Tp / 2, the clock signal can be easily corrected. As shown in FIG. 14a, the number of blocks in the circumference may be changed depending on the zone in the radial direction.

なお、実施の形態1から3ではセルの形を円形としたがこれに限るものではない。矩形や六角形をしていてもよい。矩形や六角形の場合、同じ間隔でもセルの面積を大きくすることができ、安定な情報の記録や再生ができる。   In the first to third embodiments, the shape of the cell is circular, but the present invention is not limited to this. It may be rectangular or hexagonal. In the case of a rectangle or hexagon, the cell area can be increased even at the same interval, and stable information recording and reproduction can be performed.

また、実施の形態1から3では補正間隔は一定としたが、ディスクの回転数、内周と外周でセル間隔が異なるディスク、アンテナ間の距離の温度による変化等に対応するため、回転数の変化を検知した場合や、ヘッドのディスクに対する半径位置、温度センサーの値に応じて、タイミングの補正値を決めなおしてもよい。   In the first to third embodiments, the correction interval is constant. However, in order to cope with changes in the rotation speed of the disk, the disk having different cell intervals on the inner and outer circumferences, the change in the distance between the antennas due to temperature, etc. The timing correction value may be determined again when a change is detected, the radial position of the head with respect to the disk, or the value of the temperature sensor.

また、センサーの値以外にも、経時的変化を補正するため、記録開始後、一定の時間間隔毎にタイミングの補正値を決めなおしてもよい。   In addition to the sensor value, in order to correct the change over time, the timing correction value may be determined again at regular time intervals after the start of recording.

また、補正値はディスク毎のセル間隔誤差によっても変化する可能性があり、ディスクローディング時後、記録を始める前に補正値を決めてもよい。   Further, the correction value may change due to a cell interval error for each disk, and the correction value may be determined before starting recording after loading the disk.

また、実施の形態1から3では記録用アンテナと検出用アンテナは各1個で対を成す構成をしめしたが、検出用アンテナが複数あり、それらのタイミング信号から演算により記録タイミングを決めてもよい。この場合ノイズによりある検出アンテナからのタイミング信号に誤差が生じても、その影響を小さくできる。複数の検出用アンテナはトラッキング用の検出アンテナやギャップ検出用のアンテナを兼ねていてもよい。   In the first to third embodiments, the recording antenna and the detection antenna are paired with each other, but there are a plurality of detection antennas, and even if the recording timing is determined by calculation from these timing signals. Good. In this case, even if an error occurs in the timing signal from a certain detection antenna due to noise, the influence can be reduced. The plurality of detection antennas may also serve as tracking detection antennas and gap detection antennas.

以上、実施の形態1、実施の形態2、および、実施の形態3において説明した光情報記録/再生装置の主な構成を下記に示す。   The main configuration of the optical information recording / reproducing apparatus described in the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment is described below.

実施の形態1、実施の形態2、および、実施の形態3において説明した光情報記録/再生装置は、離散化された微小領域が規則的に配置された情報記録媒体に情報の記録/再生を行う光情報記録/再生装置において、前記情報記録媒体と相互作用し前記微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化し、かつ近接場光により前記微小領域に記録を行う第1の共鳴素子と、前記情報記録媒体と相互作用し前記微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化する第2の共鳴素子と、前記第1の共鳴素子と前記第2の共鳴素子との間の距離を一定に固定して配置する保持素子と、前記第1の共鳴素子に光を照射する第1の光源と、前記第2の共鳴素子に光を照射する第2の光源と、前記第1の光源をパルス駆動する第1の駆動回路と、前記第2の光源を駆動する第2の駆動回路と、前記第1の共鳴素子及び前記第2の共鳴素子に前記第1の光源と前記第2の光源からの光を導く光学素子と、前記第2の共鳴素子の共鳴状態の変化を検出して出力する検出素子と、前記第2の共鳴素子の共鳴状態の変化をもとに同期信号を生成する同期回路と、を備え、前記第1の駆動回路は前記同期回路からの前記同期信号を受けて前記第1の共鳴素子へのパルス光の入射タイミングを決定することを特徴とする。   The optical information recording / reproducing apparatus described in the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment records / reproduces information on / from an information recording medium in which discrete minute regions are regularly arranged. In the optical information recording / reproducing apparatus for performing, the first resonance element that interacts with the information recording medium, changes a resonance state according to a distance from the minute area, and records in the minute area by near-field light The distance between the second resonance element that interacts with the information recording medium and changes the resonance state in accordance with the distance from the minute region, and the first resonance element and the second resonance element is constant. A holding element that is fixedly disposed on the first light source, a first light source that irradiates light to the first resonance element, a second light source that irradiates light to the second resonance element, and the first light source. A first driving circuit for pulse driving and the second light source; A second driving circuit that moves, an optical element that guides light from the first light source and the second light source to the first resonant element and the second resonant element, and a second resonant element A detection element that detects and outputs a change in the resonance state; and a synchronization circuit that generates a synchronization signal based on a change in the resonance state of the second resonance element. The first drive circuit includes the synchronization signal It receives the synchronization signal from the circuit, and determines the incident timing of the pulsed light to the first resonance element.

以上のように、光情報記録/再生装置は、情報記録媒体と相互作用し微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化し、かつ近接場光により微小領域に記録を行う第1の共鳴素子(記録用共鳴素子)と、情報記録媒体と相互作用し微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化する第2の共鳴素子(検出用共鳴素子)を、素子間の距離が一定となるように固定して配置する構成とした。また、検出用共鳴素子の共鳴状態の変化から記録用共鳴素子へのパルス光の入射タイミングを決定し、同期記録を行う構成とした。近接場光記録では記録用共鳴素子単体で記録可能であるので、記録用共鳴素子へのパルス光の入射タイミングを記録用共鳴素子が微小領域上を通過するタイミングに同期させるだけでよい。このため、記録用検出素子と検出用共鳴素子の相対距離を固定して、検出用共鳴素子の共鳴状態の変化をもとに同期記録を行うことで、パターンド媒体に対して安定かつ高精度に同期記録を行うことができ、所望の微小領域に情報を記録する際に隣接する微小領域に誤って情報を書き込んだり、情報を消去してしまう可能性が低くなり、誤り率の低い情報記録/再生を実現できるという効果を有する。   As described above, the optical information recording / reproducing apparatus interacts with the information recording medium, the resonance state changes according to the distance from the minute area, and the first resonance element performs recording in the minute area with near-field light. (Recording resonance element) and the second resonance element (detection resonance element) that interacts with the information recording medium and changes the resonance state according to the distance from the minute region so that the distance between the elements is constant. It was set as the structure fixed to. Further, the configuration is such that synchronous recording is performed by determining the incident timing of the pulsed light to the recording resonance element from the change in the resonance state of the detection resonance element. In the near-field light recording, recording can be performed by a single recording resonance element, and therefore, it is only necessary to synchronize the incident timing of the pulsed light to the recording resonance element with the timing at which the recording resonance element passes over the minute region. For this reason, the relative distance between the recording detection element and the detection resonance element is fixed, and synchronous recording is performed based on the change in the resonance state of the detection resonance element. Information recording with a low error rate, which reduces the possibility of accidentally writing or erasing information in an adjacent minute area when recording information in a desired minute area. / Has the effect of realizing playback.

また、光情報記録/再生装置は、記録用共鳴素子と検出用共鳴素子の検出信号から共鳴素子間の距離に応じた補正値を演算して出力する構成とした。また、補正値をもとに記録用共鳴素子にパルス光を入射することで、同期記録を行う構成とした。このため、作製時のばらつきなどの不確定要素を補正することができ、安定かつ高精度な同期記録が可能であるという効果を有する。   The optical information recording / reproducing apparatus is configured to calculate and output a correction value corresponding to the distance between the resonance elements from the detection signals of the recording resonance element and the detection resonance element. In addition, synchronous recording is performed by making pulsed light incident on the recording resonance element based on the correction value. For this reason, it is possible to correct uncertain elements such as variations during production, and the effect is that stable and highly accurate synchronous recording is possible.

また、光情報記録/再生装置は、検出用共鳴素子の共鳴状態の変化をもとに同期信号を演算する記録方法を採用した。このため、検出信号が共鳴素子周辺の光学定数の変化に敏感に反応し、微小領域からの微小な位置ずれに対して変調度の高い検出信号が得られる。このため、きわめて微小な数nm〜数十nmサイズの微小領域に対しても精度の高い同期信号が得られ、高精度に同期記録を行うことができるという効果を有する。   In addition, the optical information recording / reproducing apparatus employs a recording method for calculating a synchronization signal based on a change in the resonance state of the detecting resonance element. For this reason, the detection signal reacts sensitively to changes in the optical constants around the resonant element, and a detection signal with a high degree of modulation is obtained with respect to a minute positional deviation from the minute region. For this reason, a highly accurate synchronization signal can be obtained even for a very small area of several nanometers to several tens of nanometers in size, and there is an effect that synchronous recording can be performed with high precision.

(実施の形態4)
次に、本発明の記録方法について実施の形態1における光情報記録/再生装置を用いて説明する。
(Embodiment 4)
Next, the recording method of the present invention will be described using the optical information recording / reproducing apparatus in the first embodiment.

図15は本発明の実施の形態1における情報記録方法のフローチャートを示している。   FIG. 15 shows a flowchart of the information recording method in Embodiment 1 of the present invention.

図15のフローチャートに沿って実施の形態1における情報記録方法を説明する。   The information recording method in Embodiment 1 will be described along the flowchart of FIG.

第1のステップ401では、第1の共鳴素子である金属アンテナ105aに第1の光源である半導体レーザ素子107aから連続光を入射する。また、第2の共鳴素子である金属アンテナ105bに第2の光源である半導体レーザ素子107bから連続光を入射する。2つの金属アンテナは入射光によりプラズモン共鳴を励起される。金属アンテナ105aは情報の記録に用いられる。金属アンテナ105bは同期検出に用いられる。   In the first step 401, continuous light is incident on the metal antenna 105a, which is the first resonance element, from the semiconductor laser element 107a, which is the first light source. Further, continuous light is incident on the metal antenna 105b, which is the second resonance element, from the semiconductor laser element 107b, which is the second light source. The two metal antennas are excited for plasmon resonance by incident light. The metal antenna 105a is used for recording information. The metal antenna 105b is used for synchronization detection.

金属アンテナ105a、bはセル102上でプラズモン共鳴条件が満たされるように設計されており、セル中心からのずれが大きくなるにつれてプラズモン共鳴が弱まる。   The metal antennas 105a and 105b are designed so that the plasmon resonance condition is satisfied on the cell 102, and the plasmon resonance becomes weaker as the deviation from the cell center increases.

第2のステップ402では、金属アンテナ105aからの反射光を導波路108aを用いて受光素子109aに導く。また、金属アンテナ105bからの反射光を導波路108bを用いて受光素子109bに導く。2つの受光素子109a、bは、反射光を検出してそれぞれ検出信号ss1、ss2を出力する。金属アンテナ105a、bからの反射光は金属アンテナ105a、bのプラズモン共鳴の共鳴状態により変化する。このため、金属アンテナ105a、bからの反射光を検出することで、個々の金属アンテナ105a、bの共鳴状態の変化を検出することができる。   In the second step 402, the reflected light from the metal antenna 105a is guided to the light receiving element 109a using the waveguide 108a. The reflected light from the metal antenna 105b is guided to the light receiving element 109b using the waveguide 108b. The two light receiving elements 109a and 109b detect the reflected light and output detection signals ss1 and ss2, respectively. The reflected light from the metal antennas 105a and 105b varies depending on the plasmon resonance resonance state of the metal antennas 105a and 105b. Therefore, by detecting the reflected light from the metal antennas 105a and 105b, it is possible to detect changes in the resonance state of the individual metal antennas 105a and 105b.

反射光の強度は、セル中心からの距離に対して、図4aのように、セル中心で最大値をとり、セル中心から繰返し周期Ppの半分だけ離れた位置で最小値をとる。このため、金属アンテナが距離Ppを移動するのにかかる時間を時間Tpとすると、検出信号ss1及びss2は図4bのような時間変化を示す。   The intensity of the reflected light takes a maximum value at the cell center with respect to the distance from the cell center as shown in FIG. 4a and takes a minimum value at a position away from the cell center by half of the repetition period Pp. For this reason, if the time taken for the metal antenna to move the distance Pp is time Tp, the detection signals ss1 and ss2 show temporal changes as shown in FIG. 4b.

第3のステップ403では、検出信号ss1を同期回路113aに入力して、検出信号ss1に同期したクロック信号st1を出力する。また、検出信号ss2を同期回路113bに入力して、検出信号ss2に同期したクロック信号st2を出力する。クロック信号st1とst2は金属アンテナ105a、bの距離に応じて、図4cに示すようなタイミングずれTseを有している。タイミングずれTseを繰り返し時間Tpで割った余りを正味のタイミングずれseと呼ぶ。   In the third step 403, the detection signal ss1 is input to the synchronization circuit 113a, and the clock signal st1 synchronized with the detection signal ss1 is output. Further, the detection signal ss2 is input to the synchronization circuit 113b, and the clock signal st2 synchronized with the detection signal ss2 is output. The clock signals st1 and st2 have a timing shift Tse as shown in FIG. 4c according to the distance between the metal antennas 105a and 105b. A remainder obtained by dividing the timing shift Tse by the repetition time Tp is referred to as a net timing shift se.

第4のステップ404では、クロック信号st1とst2を補正回路114に入力して、補正値として正味のタイミングずれseを演算して、記憶する。   In the fourth step 404, the clock signals st1 and st2 are input to the correction circuit 114, and the net timing shift se is calculated and stored as a correction value.

第5のステップ405では、半導体レーザ素子107bを直流駆動して、検出用金属アンテナ105bに連続光を入射する。   In a fifth step 405, the semiconductor laser element 107b is DC driven, and continuous light is incident on the detection metal antenna 105b.

第6のステップ406では、クロック信号st2と補正値である正味のタイミングずれseを遅延回路115に入力する。遅延回路115は、クロック信号st2を正味のタイミングずれseだけ遅延させて記録用クロック信号STを生成する。この際、遅延回路115はクロック信号st2の繰返し時間が変化する場合には、繰返し時間の変化に応じた正味のタイミングずれseを演算して遅延させる。   In a sixth step 406, the clock signal st 2 and the net timing shift se that is a correction value are input to the delay circuit 115. The delay circuit 115 delays the clock signal st2 by the net timing shift se to generate the recording clock signal ST. At this time, when the repetition time of the clock signal st2 changes, the delay circuit 115 calculates and delays the net timing shift se according to the change of the repetition time.

第7のステップ407では、記録用クロック信号STに応じて、データから生成された変調信号をもとに半導体レーザ素子107aをパルス駆動する。半導体レーザ素子107aからのパルス光を照射して、金属アンテナ105aに近接場光を励起して、セル102に情報の記録を行う。   In the seventh step 407, the semiconductor laser element 107a is pulse-driven based on the modulation signal generated from the data in accordance with the recording clock signal ST. Information is recorded in the cell 102 by irradiating pulsed light from the semiconductor laser element 107 a to excite near-field light on the metal antenna 105 a.

上記ステップ406及び407を繰り返すことにより、セル102に対して安定かつ高精度に同期記録を行うことができる。   By repeating the above steps 406 and 407, synchronous recording can be performed on the cell 102 stably and with high accuracy.

本実施の形態4では、第1の共鳴素子(金属アンテナ105a)の共鳴状態の変化を検出し、第1の共鳴素子の共鳴状態の変化と第2の共鳴素子(金属アンテナ105b)の共鳴状態の変化をもとに、第1の共鳴素子と第2の共鳴素子の距離に応じた補正値を生成する方法を採用した。また、補正値をもとに第1の共鳴素子への第1の光源(半導体レーザ素子107a)からのパルス光の入射タイミングを決定する方法を採用した。このため、作製時のばらつきなどの不確定要素を補正することができ、安定かつ高精度な同期記録が可能である。   In the fourth embodiment, the change in the resonance state of the first resonance element (metal antenna 105a) is detected, and the change in the resonance state of the first resonance element and the resonance state of the second resonance element (metal antenna 105b) are detected. Based on this change, a method of generating a correction value according to the distance between the first resonant element and the second resonant element was adopted. In addition, a method of determining the incident timing of the pulsed light from the first light source (semiconductor laser element 107a) to the first resonant element based on the correction value is adopted. For this reason, uncertain elements such as variations during production can be corrected, and stable and highly accurate synchronous recording is possible.

なお、補正値の決定方法は、実施の形態2で前述したように、検出信号ss1とss2の位相ずれpeを演算する方法であってもよい。また、実施の形態3で前述したように、参照領域を用いてタイミングずれTseを補正する方法であってもよい。   Note that the correction value determination method may be a method of calculating the phase shift pe between the detection signals ss1 and ss2, as described in the second embodiment. Further, as described above in the third embodiment, a method of correcting the timing shift Tse using the reference region may be used.

また本実施の形態4では、記録用金属アンテナがセル中心上を通過するタイミングで記録用金属アンテナにパルス光を照射する方法を採用したが、パルス光の照射タイミングを記録用金属アンテナがセル中心上を通過するタイミングに対して、前もしくは後にずらす方法であってもよい。   In the fourth embodiment, a method of irradiating the recording metal antenna with pulse light at the timing when the recording metal antenna passes over the cell center is adopted. It may be a method of shifting forward or backward with respect to the timing of passing above.

以上のように、本実施形態4の情報記録方法は、離散化された微小領域が規則的に配置された情報記録媒体に情報の記録/再生を行う光情報記録/再生装置における情報記録方法である。当該光情報記録/再生装置は、前記情報記録媒体と相互作用し前記微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化し、かつ近接場光により前記微小領域に記録を行う第1の共鳴素子と、前記情報記録媒体と相互作用し前記微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化する第2の共鳴素子と、前記第1の共鳴素子に光を照射する第1の光源と、前記第2の共鳴素子に光を照射する第2の光源と、を備える。このとき本実施形態4の情報記録方法は、前記第2の共鳴素子に前記第2の光源からの光を入射するステップと、前記第2の共鳴素子の共鳴状態の変化を検出するステップと、前記第2の共鳴素子の共鳴状態の変化をもとに前記第1の共鳴素子への前記第1の光源からのパルス光の入射タイミングを決定するステップと、を包含する。   As described above, the information recording method of the fourth embodiment is an information recording method in an optical information recording / reproducing apparatus for recording / reproducing information on / from an information recording medium in which discrete minute regions are regularly arranged. is there. The optical information recording / reproducing apparatus includes a first resonance element that interacts with the information recording medium, changes a resonance state according to a distance from the minute area, and records in the minute area by near-field light. A second resonance element that interacts with the information recording medium and changes a resonance state in accordance with a distance from the minute region, a first light source that irradiates light to the first resonance element, and the second And a second light source for irradiating the resonance element with light. At this time, in the information recording method of the fourth embodiment, the step of entering light from the second light source into the second resonance element, the step of detecting a change in the resonance state of the second resonance element, Determining the incident timing of the pulsed light from the first light source to the first resonance element based on the change in the resonance state of the second resonance element.

以上のように、実施の形態4の情報記録方法では、情報記録媒体と相互作用し微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化し、かつ近接場光により微小領域に記録を行う第1の共鳴素子(記録用共鳴素子)と、情報記録媒体と相互作用し微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化する第2の共鳴素子(検出用共鳴素子)を、素子間の距離が一定となるように固定して配置する構成とした。また、検出用共鳴素子の共鳴状態の変化から記録用共鳴素子へのパルス光の入射タイミングを決定し、同期記録を行う構成とした。近接場光記録では記録用共鳴素子単体で記録可能であるので、記録用共鳴素子へのパルス光の入射タイミングを記録用共鳴素子が微小領域上を通過するタイミングに同期させるだけでよい。このため、記録用検出素子と検出用共鳴素子の相対距離を固定して、検出用共鳴素子の共鳴状態の変化をもとに同期記録を行うことで、パターンド媒体に対して安定かつ高精度に同期記録を行うことができるという効果を有する。   As described above, in the information recording method of the fourth embodiment, the resonance state changes in accordance with the distance from the minute area by interacting with the information recording medium, and the first area is recorded in the minute area by the near-field light. The resonance element (recording resonance element) and the second resonance element (detection resonance element) that interacts with the information recording medium and changes the resonance state in accordance with the distance from the microregion, the distance between the elements is constant. It was set as the structure arrange | positioned so that it may become. Further, the configuration is such that synchronous recording is performed by determining the incident timing of the pulsed light to the recording resonance element from the change in the resonance state of the detection resonance element. In the near-field light recording, recording can be performed by a single recording resonance element, and therefore, it is only necessary to synchronize the incident timing of the pulsed light to the recording resonance element with the timing at which the recording resonance element passes over the minute region. For this reason, the relative distance between the recording detection element and the detection resonance element is fixed, and synchronous recording is performed based on the change in the resonance state of the detection resonance element. The effect is that synchronous recording can be performed.

また、実施の形態4の情報記録方法では、記録用共鳴素子と検出用共鳴素子の検出信号から共鳴素子間の距離に応じた補正値を演算して出力する構成とした。また、補正値をもとに記録用共鳴素子にパルス光を入射することで、同期記録を行う構成とした。このため、作製時のばらつきなどの不確定要素を補正することができ、安定かつ高精度な同期記録が可能であるという効果を有する。   In the information recording method of the fourth embodiment, the correction value corresponding to the distance between the resonance elements is calculated and output from the detection signals of the recording resonance element and the detection resonance element. In addition, synchronous recording is performed by making pulsed light incident on the recording resonance element based on the correction value. For this reason, it is possible to correct uncertain elements such as variations during production, and the effect is that stable and highly accurate synchronous recording is possible.

また、実施の形態4の情報記録方法では、検出用共鳴素子の共鳴状態の変化をもとに同期信号を演算する情報記録方法を採用した。このため、検出信号が共鳴素子周辺の光学定数の変化に敏感に反応し、微小領域からの微小な位置ずれに対して変調度の高い検出信号が得られる。このため、きわめて微小な数nm〜数十nmサイズの微小領域に対しても精度の高い同期信号が得られ、高精度に同期記録を行うことができるという効果を有する。   In the information recording method of the fourth embodiment, an information recording method for calculating a synchronization signal based on a change in the resonance state of the detection resonance element is employed. For this reason, the detection signal reacts sensitively to changes in the optical constants around the resonant element, and a detection signal with a high degree of modulation is obtained with respect to a minute positional deviation from the minute region. For this reason, a highly accurate synchronization signal can be obtained even for a very small area of several nanometers to several tens of nanometers in size, and there is an effect that synchronous recording can be performed with high precision.

本発明にかかる光情報記録/再生装置は、回折限界を超えた高密度光情報記録/再生装置においてパターンド媒体に対して安定かつ高精度に同期記録を行うことが可能になる。このため高密度光情報記録/再生装置の実現に有用である。こうした高密度光情報記録/再生装置は、光ディスクプレーヤ/レコーダ、コンピュータ、データサーバなど多くの用途に応用できる。   The optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention can perform stable recording with high accuracy and stability on a patterned medium in a high-density optical information recording / reproducing apparatus exceeding the diffraction limit. Therefore, it is useful for realizing a high-density optical information recording / reproducing apparatus. Such a high-density optical information recording / reproducing apparatus can be applied to many uses such as an optical disc player / recorder, a computer, and a data server.

101,301 ディスク
102 セル
103 モータ
104,201 スライダ
105a,b,202a,b,302a,b 金属アンテナ
106 サスペンション
107a,b,203a,b,313 半導体レーザ素子
108a,b 導波路
109a,b,211,314 受光素子
111a,b 駆動回路
112,220,320 演算回路
113a,b,223,321a,b 同期回路
114,221,322 補正回路
115,222 遅延回路
204,206,210,213,303,304,305 レンズ
205,306 ハーフミラー
207 遮光板
208 偏光プリズム
209 波長フィルタ
212 回折格子
307 ダイクロイックミラー
308 1/4波長板
309 偏光子
310 ソリッドイマージョンレンズ
311 レンズホルダ
312 アクチュエータ
101, 301 Disc 102 Cell 103 Motor 104, 201 Slider 105a, b, 202a, b, 302a, b Metal antenna 106 Suspension 107a, b, 203a, b, 313 Semiconductor laser element 108a, b Waveguide 109a, b, 211, 314 Light receiving element 111a, b Drive circuit 112,220,320 Arithmetic circuit 113a, b, 223,321a, b Synchronous circuit 114,221,322 Correction circuit 115,222 Delay circuit 204,206,210,213,303,304, 305 Lens 205, 306 Half mirror 207 Shading plate 208 Polarizing prism 209 Wavelength filter 212 Diffraction grating 307 Dichroic mirror 308 1/4 wavelength plate 309 Polarizer 310 Solid immersion lens 311 Lens Holder 312 Actuator

Claims (13)

離散化された微小領域が規則的に配置された情報記録媒体に情報の記録/再生を行う光情報記録/再生装置において、
前記情報記録媒体と相互作用し前記微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化し、かつ近接場光により前記微小領域に記録を行う第1の共鳴素子と、
前記情報記録媒体と相互作用し前記微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化する第2の共鳴素子と、
前記第1の共鳴素子と前記第2の共鳴素子との間の距離を一定に固定して配置する保持素子と、
前記第1の共鳴素子に光を照射する第1の光源と、前記第2の共鳴素子に光を照射する第2の光源と、
前記第1の光源をパルス駆動する第1の駆動回路と、前記第2の光源を駆動する第2の駆動回路と、
前記第1の共鳴素子及び前記第2の共鳴素子に前記第1の光源と前記第2の光源からの光を導く光学素子と、
前記第2の共鳴素子の共鳴状態の変化を検出して出力する検出素子と、
前記第2の共鳴素子の共鳴状態の変化をもとに同期信号を生成する同期回路と、を備え、
前記第1の駆動回路は前記同期回路からの前記同期信号を受けて前記第1の共鳴素子へのパルス光の入射タイミングを決定することを特徴とする光情報記録/再生装置。
In an optical information recording / reproducing apparatus for recording / reproducing information on / from an information recording medium in which discrete micro regions are regularly arranged,
A first resonance element that interacts with the information recording medium, changes a resonance state according to a distance from the minute region, and records in the minute region by near-field light;
A second resonance element that interacts with the information recording medium and changes a resonance state according to a distance from the minute region;
A holding element that arranges the distance between the first resonant element and the second resonant element fixedly constant;
A first light source that irradiates light to the first resonant element; a second light source that irradiates light to the second resonant element;
A first drive circuit for driving the first light source in pulses; a second drive circuit for driving the second light source;
An optical element for guiding light from the first light source and the second light source to the first resonance element and the second resonance element;
A detection element that detects and outputs a change in the resonance state of the second resonance element;
A synchronization circuit that generates a synchronization signal based on a change in the resonance state of the second resonance element,
The optical information recording / reproducing apparatus, wherein the first drive circuit receives the synchronization signal from the synchronization circuit and determines the incident timing of the pulsed light to the first resonance element.
前記第1の共鳴素子の共鳴状態の変化を検出して出力する第2の検出素子と、
前記検出素子と前記第2の検出素子から出力される信号から、前記第1の共鳴素子と前記第2の共鳴素子の距離に応じた補正値を生成する補正回路を備え、
前記同期回路は前記補正回路が生成した補正値をもとに同期信号を生成することを特徴とする請求項1の光情報記録/再生装置。
A second detection element that detects and outputs a change in the resonance state of the first resonance element;
A correction circuit that generates a correction value according to a distance between the first resonance element and the second resonance element from signals output from the detection element and the second detection element;
2. The optical information recording / reproducing apparatus according to claim 1, wherein the synchronization circuit generates a synchronization signal based on the correction value generated by the correction circuit.
前記第2の共鳴素子の共鳴状態の変化を検出して出力する検出素子と前記第1の共鳴素子の共鳴状態の変化を検出して出力する第2の検出素子が、
受光素子と、
前記第1の共鳴素子及び前記第2の共鳴素子からの光を前記受光素子に導く導波路と、
からなることを特徴とする請求項1または2に記載の光情報記録/再生装置。
A detection element that detects and outputs a change in the resonance state of the second resonance element, and a second detection element that detects and outputs a change in the resonance state of the first resonance element,
A light receiving element;
A waveguide for guiding light from the first resonance element and the second resonance element to the light receiving element;
The optical information recording / reproducing apparatus according to claim 1 or 2, characterized by comprising:
前記第1の光源と前記第2の光源が波長の異なる光源であり、
前記第1の共鳴素子は前記第1の光源から出射された波長の光に共鳴する形状または材質の共鳴素子であり、
前記第2の共鳴素子は前記第2の光源から出射された波長の光に共鳴し、第1の共鳴素子とは形状または材質が異なる共鳴素子であり、
前記第2の共鳴素子の共鳴状態の変化を検出して出力する検出素子と前記第1の共鳴素子の共鳴状態の変化を検出して出力する第2の検出素子が、
受光素子と、
前記第1の共鳴素子及び前記第2の共鳴素子からの波長の異なる光を分離して対応する前記受光素子に導く第2の光学素子と、
からなることを特徴とする請求項1または2に記載の光情報記録/再生装置。
The first light source and the second light source are light sources having different wavelengths;
The first resonant element is a resonant element having a shape or material that resonates with light having a wavelength emitted from the first light source,
The second resonant element is a resonant element that resonates with light having a wavelength emitted from the second light source and has a shape or material different from that of the first resonant element.
A detection element that detects and outputs a change in the resonance state of the second resonance element, and a second detection element that detects and outputs a change in the resonance state of the first resonance element,
A light receiving element;
A second optical element that separates light having different wavelengths from the first resonant element and the second resonant element and guides the light to the corresponding light receiving element;
The optical information recording / reproducing apparatus according to claim 1 or 2, characterized by comprising:
前記第1の光源と前記第2の光源が波長の異なる光源であり、
前記第1の共鳴素子は前記第1の光源から出射された波長の光に共鳴する形状または材質の共鳴素子であり、
前記第2の共鳴素子は前記第2の光源から出射された波長の光に共鳴し、第1の共鳴素子とは形状または材質が異なる共鳴素子であり、
前記第2の共鳴素子の共鳴状態の変化を検出して出力する検出素子と前記第1の共鳴素子の共鳴状態の変化を検出して出力する第2の検出素子が、
受光素子と、
前記第1の共鳴素子及び前記第2の共鳴素子からの波長の異なる光を分離し、かつ偏光方向が前記情報記録媒体の表面に平行な方向の光を分離して対応する受光素子に導く第3の光学素子と、
からなることを特徴とする請求項1または2に記載の光情報記録/再生装置。
The first light source and the second light source are light sources having different wavelengths;
The first resonant element is a resonant element having a shape or material that resonates with light having a wavelength emitted from the first light source,
The second resonant element is a resonant element that resonates with light having a wavelength emitted from the second light source and has a shape or material different from that of the first resonant element.
A detection element that detects and outputs a change in the resonance state of the second resonance element, and a second detection element that detects and outputs a change in the resonance state of the first resonance element,
A light receiving element;
Separating light having different wavelengths from the first resonance element and the second resonance element, and separating light having a polarization direction parallel to the surface of the information recording medium and guiding it to the corresponding light receiving element. 3 optical elements;
The optical information recording / reproducing apparatus according to claim 1 or 2, characterized by comprising:
前記第1の共鳴素子及び前記第2の共鳴素子が同一トラック上に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の光情報記録/再生装置。 2. The optical information recording / reproducing apparatus according to claim 1, wherein the first resonance element and the second resonance element are arranged on the same track. 前記第2の共鳴素子の共鳴状態の変化から前記情報記録媒体に記録されている情報の再生を行うことを特徴とする請求項1に記載の光情報記録/再生装置。 2. The optical information recording / reproducing apparatus according to claim 1, wherein information recorded on the information recording medium is reproduced from a change in a resonance state of the second resonance element. 前記第2の共鳴素子が前記第1の共鳴素子に対してトラック方向に先行して配置されていることを特徴とする請求項1に記載の光情報記録/再生装置。 2. The optical information recording / reproducing apparatus according to claim 1, wherein the second resonance element is arranged in the track direction ahead of the first resonance element. 前記離散化された微小領域が、平板上に形成された孤立した微粒子であることを特徴とする請求項1に記載の光情報記録/再生装置。 2. The optical information recording / reproducing apparatus according to claim 1, wherein the discretized minute region is an isolated fine particle formed on a flat plate. 前記離散化された微小領域が、蜂の巣状に配置されることを特徴とする請求項1に記載の光情報記録/再生装置。 2. The optical information recording / reproducing apparatus according to claim 1, wherein the discretized minute regions are arranged in a honeycomb shape. 前記情報記録媒体が、前記離散化された微小領域を特定のパターンで配列した参照領域を有することを特徴とする請求項2に記載の光情報記録/再生装置。 3. The optical information recording / reproducing apparatus according to claim 2, wherein the information recording medium has a reference area in which the discrete minute areas are arranged in a specific pattern. 離散化された微小領域が規則的に配置された情報記録媒体に情報の記録/再生を行う光情報記録/再生装置における情報記録方法であって、
前記光情報記録/再生装置は、
前記情報記録媒体と相互作用し前記微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化し、かつ近接場光により前記微小領域に記録を行う第1の共鳴素子と、
前記情報記録媒体と相互作用し前記微小領域からの距離に応じて共鳴状態が変化する第2の共鳴素子と、
前記第1の共鳴素子に光を照射する第1の光源と、前記第2の共鳴素子に光を照射する第2の光源と、を備え、
前記第2の共鳴素子に前記第2の光源からの光を入射するステップと、
前記第2の共鳴素子の共鳴状態の変化を検出するステップと、
前記第2の共鳴素子の共鳴状態の変化をもとに前記第1の共鳴素子への前記第1の光源からのパルス光の入射タイミングを決定するステップと、
を包含することを特徴とする情報記録方法。
An information recording method in an optical information recording / reproducing apparatus for recording / reproducing information on / from an information recording medium in which discrete micro regions are regularly arranged,
The optical information recording / reproducing apparatus comprises:
A first resonance element that interacts with the information recording medium, changes a resonance state according to a distance from the minute region, and records in the minute region by near-field light;
A second resonance element that interacts with the information recording medium and changes a resonance state according to a distance from the minute region;
A first light source that irradiates light to the first resonant element; and a second light source that irradiates light to the second resonant element;
Injecting light from the second light source into the second resonant element;
Detecting a change in a resonance state of the second resonance element;
Determining an incident timing of pulsed light from the first light source to the first resonance element based on a change in a resonance state of the second resonance element;
An information recording method comprising:
前記第1の共鳴素子の共鳴状態の変化を検出するステップと、
前記第1の共鳴素子の共鳴状態の変化と前記第2の共鳴素子の共鳴状態の変化をもとに、前記第1の共鳴素子と前記第2の共鳴素子の距離に応じた補正値を生成するステップと、
前記補正値をもとに前記第1の共鳴素子への前記第1の光源からのパルス光の入射タイミングを決定するステップと、
をさらに包含することを特徴とする請求項12に記載の情報記録方法。
Detecting a change in a resonance state of the first resonance element;
Based on the change in the resonance state of the first resonance element and the change in the resonance state of the second resonance element, a correction value is generated according to the distance between the first resonance element and the second resonance element. And steps to
Determining an incident timing of pulsed light from the first light source to the first resonant element based on the correction value;
The information recording method according to claim 12, further comprising:
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