JP4230087B2 - 光学再生記録方法および光学装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、近接場を用いることによる光の回折限界を越えた光学読み取り、あるいは光学書き込み可能な光学再生記録方法、および光学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、刊行物「エレクトロニクス」1998年10月号p100-102（オーム社発行）、あるいは論文誌Applied Physics Letters, Vol. 73, No. 15, published on 12 October 1998, pp2078-2080 には、近接場を用いた記録、あるいは再生技術が開示されている。
【０００３】
近接場を用いた再生技術について、図５を用いて説明する。図５において、対物レンズで集光されたレーザビーム１０１は光ディスク１０２に照射される。ここで、光ディスク１０２は、基板１１１上に保護層１１２、アンチモン膜からなるマスク層１１３、保護層１１４、ＧｅＳｂＴｅ等の相変化材料からなる記録層１１５の順に積層されている。
【０００４】
マスク層１１３は、照射されたレーザビーム１０１のスポットの中心が高温になり、不透明から透明に変化するものである。保護層１１４の厚みは、アパーチャ１０３と記録層１１５との間において、近接場光１０５が出射でき、かつ、近接場光１０５を受光できる距離に設定されている。
【０００５】
このような構成によれば、マスク層１１３にスポット径よりも小さなアパーチャ１０３が発生し、これを通して記録層１１５に記録された記録マーク１０４からの情報を読み出すことができ、１００ｎｍ以下の微小な記録マーク１０４についても再生できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述の再生技術では、アパーチャ１０３以外のマスク層１１３においては光が遮断され、微細なアパーチャ１０３のみにて光を通して、上記光が照射された記録マーク１０４から情報を読み出すため、記録マーク１０４からの光量が小さくなる。したがって、上記従来の再生技術では、Ｓ／Ｎ比が低下し、確実な情報の再生が困難になるという問題を生じている。
【０００７】
また、上記従来では、記録時も、同様に微細なアパーチャ１０３を介して行うため、光量が少なくなり、十分な記録マーク１０４を形成できないという問題も生じている。その上、上記従来においては、十分な記録マーク１０４を形成するため記録時の光量を大きくすると記録マーク１０４が大きくなり高密度記録ができないという問題も生じている。
【０００８】
本発明の目的は、上記の各問題を鑑み、記録マーク１０４からの光量を増大させると共に、記録マーク１０４に達する光量も増加させて、再生時や記録時におけるＳ／Ｎ比が高い、あるいは記録マーク１０４の形成が容易な光学再生記録方法および光学装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の光学再生記録方法は、以上の課題を解決するために、情報を有する試料を含む基体上に形成され、光あるいは熱によって光の透過率が低下するマスク層に光ビームを照射し、上記光ビームによって透過率を局所的に低下させたマスク層の領域近辺に発生した近接場と試料との相互作用によって、上記情報の再生または記録を行うことを特徴としている。
【００１０】
上記方法によれば、光ビームの照射により、光の透過率が局所的に低下したマスク層の領域付近に近接場の光を試料上に発生させることにより、上記近接場の光と試料との間で相互作用を生じさせることができ、その相互作用によって、情報に応じた散乱光が上記近接場の光から発生する。
【００１１】
このとき、上記方法では、上記散乱光を、マスク層の光の透過率が低下した領域以外の、より広い面積となる光の透過率が高い領域から検出できるため、試料の情報を、高いＳ／Ｎ比にて再生することができる。
【００１２】
本発明の他の光学再生記録方法は、以上の課題を解決するために、情報を有する試料を含む基体上に形成され、光あるいは熱によって自由電子数が増加するマスク層に光ビームを照射し、自由電子数が増加したマスク層の領域近辺に発生した近接場と、試料との相互作用により、上記情報の再生または記録を行うことを特徴としている。
【００１３】
上記方法によれば、光ビームの照射により自由電子数が増加した微小領域においてプラズモンが励起されるので、このプラズモンによって周囲に発生した強い強度の近接場によって情報を試料に対し書き込み、または試料の情報を読み取ることができる。このため、上記方法では、情報を試料に書き込むことが強い強度の近接場によって容易となり、また、試料から情報を読み取るときには、強い強度の近接場によって、より高いＳ／Ｎ比を得ることができる。
【００１４】
上記光学再生記録方法では、前記基体は、情報を光によって記録する記録層を試料として有していてもよい。上記方法によれば、マスク層の領域近辺に発生した近接場と記録層との相互作用によって、高記録密度で情報を記録または再生を実現することができる。
【００１５】
上記光学再生記録方法においては、前記マスク層が光出射面に形成された半球状レンズを、前記マスク層が前記試料に対向する位置に設定して、近接場を形成してもよい。上記方法によれば、マスク層を基体から離間した半球状レンズに設けることにより、マスク層を基体と別体にできるので、光記録媒体などといった試料の取り替えが容易となり、光学顕微鏡や媒体交換型光メモリを容易に実現できる。
【００１６】
上記光学再生記録方法では、前記基体に近接する半球状あるいは超半球状のレンズによって、前記マスク層に発生した近接場と試料との相互作用により散乱した光を、情報を含む再生光として集光してもよい。
【００１７】
上記方法によれば、半球状あるいは超半球状のレンズは立体角を、通常の対物レンズの立体角より大きく設定できるので、近接場と試料との相互作用により散乱した光を、より効率よく集光することができる。これにより、上記方法では、高記録密度にて記録された情報を、上記の散乱した光から、より確実に再生できて、近接場を用いた、例えば光メモリの実現を容易化できる。
【００１８】
本発明の光学装置は、基体が試料を含んで設けられ、上記試料の光学情報を記録または再生するための光学系がレーザビームを上記試料に向かって照射するように設けられ、上記レーザビームの照射により光の透過率を低下させるマスク層が上記レーザビームによる近接場を上記試料に対して形成するように設けられていることを特徴としている。
【００１９】
上記構成によれば、光ビームをマスク層に照射すると、上記マスク層に光の透過率が局所的に低下した領域を形成でき、この領域付近に近接場の光を上記領域に対応した試料上に発生させることができる。これにより、上記構成では、上記近接場の光と試料との間で相互作用を生じさせることができ、その相互作用によって、情報に応じた散乱光を上記近接場の光により発生させることができる。
【００２０】
このとき、上記構成では、上記散乱光を、マスク層における光の透過率が低下した領域以外の、より広い面積となる光の透過率が高い領域から検出できるため、試料の情報を、高いＳ／Ｎ比にて再生することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明に係る光学再生記録方法および光学装置の実施の形態１について図１および図２に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００２２】
本実施の形態１の光学装置では、情報を記録し、再生するための光ディスク２が、基板（基体）１２上に、マスク層３、保護層４、記録層（試料）５を、この順にて積層して用いられている。基板１２の厚みは数ｍｍ〜十数ｍｍである。マスク層３、保護層４、記録層５の厚みはそれぞれ数十ｎｍである。上記光学装置では、対物レンズ１により集光したレーザビーム１１は、光記録媒体である光ディスク２に対し、マスク層３などを形成した面とは反対面から照射されるようになっている。
【００２３】
基板１２は、ガラスまたはポリカーボネートなどの光透過性材料からなっている。保護層４はＳｉＮやＡｌＮなどの誘電体からなっている。記録層５は、レーザビーム１１の照射による、ガウス分布に沿った局部的な温度上昇により磁気特性の変化と外部磁場とによって、垂直磁化の方向がデジタル情報に応じて変化するＧｄＴｅＣｏ系などの光磁気記録材料からなっている。よって、上記光学装置では、レーザビーム１１は記録層５との相互作用、つまり記録層５からの反射光において、デジタル情報に基づく垂直磁化の方向によりカー回転角の変化により情報を再生することができる。
【００２４】
なお、上記光学装置において、記録層５は、レーザビーム１１の照射による、ガウス分布に沿った温度上昇により相変化する、ＧｄＳｂＴｅ系などの相変化材料からなるものであってもよい。このような光学装置では、情報に対応した相変化に基づく記録層５からの反射率の変化、つまり反射光の光量の変化により情報を再生することができる。
【００２５】
マスク層３は、温度が上昇すると光の透過率が低下する熱光学効果を示す材料か、あるいは光量が強い部分のみ光の透過率が低下する熱光学効果を示す材料からなっている。上記マスク層３としては、上述の熱光学効果を示す、例えばポリマ材料（d-PFMA:deuterated fluoromethacrylate polymer) が挙げられる。
【００２６】
次に、上記光学装置を用いた、光学再生記録方法について説明する。まず、マスク層３では、レーザビーム１１が照射されると、マスク層３上における、ガウス分布となる温度分布９において、しきい値温度１０を越えた高温となる中心部分の、光の透過率が低下する。したがって、照射されたレーザビーム１１にて形成された光のスポットの中心に、光の透過率の低い、楕円形状の、近接場８に対応する領域７が発生する。
【００２７】
通常、光ディスク２が回転駆動されるので、回転駆動されながらレーザビーム１１の照射により得られた領域７による温度上昇領域はトラック方向（光ディスク２の周方向）に沿って延びた楕円形となる。
【００２８】
このとき、レーザビーム１１のレーザパワーを適切に調整すると、この領域７の大きさ、つまり領域７の長径の大きさを１００ｎｍ以下に設定することができる。そのような領域７では、領域７の大きさがレーザビーム１１の波長よりも十分に短くなるので、領域７の周囲や近傍となる、記録層５上に近接場８の光を発生させることができる。
【００２９】
保護層４の厚みは、数十ｎｍ以下であり、近接場８の到達距離よりも短く設定されているので、マスク層３と記録層５との間を近接場８の光が出射し、また、記録層５からの上記近接場８の光を受光できる距離になっている。これにより、近接場８の範囲も数十ｎｍであるから、従来と同様に記録層５に対し近接場８と同程度の大きさの記録マーク６を書き込んだり、読み出したりできる。
【００３０】
また、読み出し時には、マスク層３における、光スポットの中心の領域７以外の領域は透過率が高いため、近接場８の光と記録マーク６との相互作用による、情報を含む散乱光は、マスク層３における領域７以外の領域を通って対物レンズ１にて集光され、読み出し用の光（再生光）として検出される。
【００３１】
ところで、従来では、レーザビームが照射された微小なアパーチャのみの透過率が高いため、上記アパーチャを通してのみ、記録マークが読み出されたので、上記アパーチャを通して検出した読み出し用の光の強度は小さく、よって、読み出し時のＳ／Ｎ比が低かった。
【００３２】
しかしながら、本発明では、領域７であるスポットの中心以外の、その中心領域よりも広い領域となる、光の透過する領域を通して散乱光を検出するため、記録マーク６からの光量を大きくできて、記録マーク６を高記録密度となる微小に設定しても、Ｓ／Ｎ比の高い再生信号を得ることができる。
【００３３】
以下に、本発明の変形例について説明する。まず、マスク層３の材料を、温度が上がると自由電子が増加する（導電率が上昇する）材料、あるいは光量が強い部分のみ自由電子が増加する（導電率が上昇する）材料に置き換えることができる。上記材料としては、例えば、金属−絶縁体転移を生じる材料である有機化合物（ＴＴＦ−ＴＣＮＱ：テトラチアフルバレン−テトラシアノキノジメタン）や無機化合物（ＮｄＳｅ3 ）が挙げられる。
【００３４】
この場合、レーザビーム１１のスポットの中心に、自由電子数の増加した領域７が発生する。この自由電子は、レーザビーム１１との共鳴によりプラズモンを励起する。プラズモンの電場は、レーザビーム１１の数十〜数百倍の強度となることが知られている（例えば、特開平４−６２０９０号公報を参照下さい）。
【００３５】
したがって、照射するレーザビーム１１のレーザパワーを適切に調整することにより、領域７の周囲や近傍に強い強度の近接場８が発生する。これにより、記録層５への微小な記録マーク６の形成が容易となり、記録時のＳ／Ｎ比を増加させることが可能となる。
【００３６】
さらに、マスク層３が、レーザビーム１１の照射による温度上昇によって、自由電子の増加と、光の透過率の低下とを兼ね備える材料の場合は、プラズモンによって増強された散乱光を、読み出し用の光として、より一層効率よく検出することができるので、再生時のＳ／Ｎ比を増加させることが可能となる。
【００３７】
なお、特開平４−６２０９０号公報に記載の光記録媒体と異なり、本発明では、記録層５とマスク層３とを互いに分離しているため、記録材料に依存せず、透過率が下がる材料、あるいは自由電子が増加する材料を自由に選択することができる。したがって、それぞれの材料を個別に最適化することができ、光記録媒体の製造も容易になる。
【００３８】
図２に、光ディスク２に対し情報を記録再生する光学装置のブロック図を示す。このような光学装置では、記録回路３３から出力された記録信号がレーザ駆動回路３２に入力され、光学ピックアップ３１内の半導体レーザから出射された記録光が光ディスク２に照射されて、情報が記録される。再生時は、記録時より弱い光量の再生光を光ディスク２に照射し、再生光を光学ピックアップ３１内のフォトディテクタにて電気信号に変換し、再生回路３４にて情報を再生する。光量の調整はレーザ駆動回路３２にて行われ、光ディスク２のマスク層３において近接場８の発生を適切に制御する。
【００３９】
なお、図１（ａ）において、記録層５とマスク層３とを入れ換えて、レーザビーム１１を記録層５を通してマスク層３に照射することにより、前述の領域７を発生させてもかまわない。この場合も、上記領域７には前述と同様に近接場８が発生し、上記領域７において記録マーク６を記録、再生することができる。
【００４０】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２について、図３に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態２では、上述した実施の形態１について説明した各部材と同一の機能を有する各部材については、図１および図２に示した各部材番号と同一の部材番号を図３においても付記して、それらの説明を省略した。
【００４１】
本実施の形態２では、レーザビーム１１は、半球状レンズ２１に導入されて、集光される。この半球状レンズ２１〔以下、ＳＩＬ（Solid Immersion Lens）２１と称する）の底面には、マスク層３が形成されている。上記底面とは、レーザビーム１１からＳＩＬ２１に導入された光の出射面である。そのマスク層３の材料としては、前述の実施の形態１と同様に、レーザビーム１１の照射によって、温度が上昇するか、あるいは光量が強い部分のみ透過率が低下するか、あるいは自由電子が増加する材料が使用される。
【００４２】
ＳＩＬ２１は、少なくとも、記録時や再生時において、光ディスク２の記録層５に近接して、光ディスク２の上にてギャップ２２を隔てて浮上するように設定されている。ギャップ２２は、数十ｎｍ以下となるように、光ディスク２に対してＳＩＬ２１を例えば空気浮上させて形成されている。
【００４３】
光ディスク２では、基板１２上に記録層５が積層されている。ギャップ２２によるＳＩＬ２１とギャップ２２との間隔は近接場８の到達距離より短い。このため、上記近接場８はギャップ２２を通って記録層５に達する。これによって、実施の形態１と同様に、記録層５への信号の記録が容易となり、また、再生信号のＳ／Ｎ比を増大することが可能となる。
【００４４】
なお、ギャップ２２と光学的に同じ厚みを有する保護層（図示せず）を、記録層５とＳＩＬ２１との間の光路上における、記録層５の上方か、マスク層３の下方か、あるいは両方に設け（これらの場合は厚みの和をギャップ２２による光学的な厚みと同一に設定する）、ＳＩＬ２１と光ディスク２とを互いに接触させてもよい。
【００４５】
なお、上記マスク層３の形成位置は、ＳＩＬ２１に限定されず、平板の基板にマスク層３を設けて、上記基板を光ディスク２上にスライドさせても構わないが、ＳＩＬ２１を用いれば、レーザビーム１１のスポット径をより小さく設定できるため、近接場８の強度を上げることができる。
【００４６】
また、本実施の形態２では、マスク層３と記録層５とが互い異なる別体に設けられている点が、実施の形態１と異なる。したがって、光ディスク２の代わりに、観察試料を配置すれば、試料の光学像を高い分解能によって観察できる光学顕微鏡も容易に実現できる。
【００４７】
上記ＳＩＬ２１について以下に詳細に説明する。ＳＩＬ２１は凸レンズであり、ＳＩＬ２１の素材の屈折率が空気（屈折率が１）より大きいことを用いて、通常の凸レンズである集光レンズにより記録層５上に集光される光の波長を小さく設定して、記録層５上に集光された光の解像度を向上させるものである。なお、ＳＩＬ２１としては、半球状の他に、超半球状のものも含まれるが、説明の便宜上、本実施の形態２では半球状のものについてのみ説明する。
【００４８】
上記ＳＩＬ２１は、その中心軸が、レーザビーム１１の平行光束Ｐ1 の光軸とそれぞれ一致するように配置されている。ＳＩＬ２１は、光の入射面が半球面である一方、光の出射面が平坦面（ＳＩＬ２１の中心軸に対し直交する）のものである。本実施の形態２では、ＳＩＬ２１の屈折率をＮ1 （＞１）とする。
【００４９】
このようなＳＩＬ２１では、入射した平行光束Ｐ１の光（波長＝λ）は、ＳＩＬ２１内で開口数ＮＡで波長がλ／Ｎ1 の光束となり、そして、ＳＩＬ２１の平坦面から出射し、記録層５に入射する。
【００５０】
ここにおいて、ＳＩＬ２１の出射光は、記録層５上に集光されたビームスポット径を小さくするために開口数を大きくすると、ＳＩＬ２１の平坦面（底面）や記録層５への入射角が大きくなるため、記録層５の表面上や、ＳＩＬ２１の平坦面において反射が生じてしまい、光量ロスが生じることがある。
【００５１】
そこで、本発明では、ＳＩＬ２１の平坦面を記録層５に近接させる、ギャップ２２の間隔（用いたレーザ光の波長λ以下、より好ましくはλ／４以下の距離、例えば数十nm以下）にて、ＳＩＬ２１を記録層５に対して配置している。
【００５２】
このように配置することにより、ＳＩＬ２１の平坦面での全反射表面から、近接場８の光としてのエバネッセント（evanescent）光が、近接している記録層５に伝わるようになる。すなわち、上記ＳＩＬ２１の平坦面から出射する光束は、近接場（near field）効果により記録層５と結合し、ＳＩＬ２１内での進行方向と概ね同一方向に進行する。このため、ＳＩＬ２１から記録層５に出射するときに大きな反射を生じさせずに、集光された光束を記録層５に効率よく導くことができる。
【００５３】
このとき、記録層５に導かれる光束は、ＳＩＬ２１内で伝搬する光と同様の性質のものとなる。このため、記録層５に伝搬する光は、開口数ＮＡ、波長λ／Ｎ1 の光束となる。よって、記録層５の表面には、波長がλ／Ｎ1 で開口数ＮＡの光束が入射することとなる。
【００５４】
このため、記録層５に対し、集光レンズ１によりレーザビーム１１を集光する、通常の場合と比べて、記録層５上に集光されるレーザビーム１１のビームスポット径を、１／Ｎ1 に小さく設定できるので、記録層５に対し、光学的に記録できる情報の密度を、上記ＳＩＬ２１によって、さらに高めることができる。
【００５５】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３について、図４に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態３では、前述の各実施の形態１および２について説明した各部材と同一の機能を有する各部材については、図１ないし図３に示した各部材番号と同一の部材番号を図４においても付記して、それらの説明を省略した。
【００５６】
本実施の形態３では、ＳＩＬ２１によって集光されたレーザビーム１１は、ギャップ２２、第２の保護膜２３を通ってマスク層３に入射する。第２の保護膜２３は、ＳＩＬ２１がマスク層３に衝突して、マスク層３が破損することを防止するために設けられている。
【００５７】
本発明では、マスク層３が最も重要な層であるため、最低限、マスク層３を保護する必要がある。入射したレーザビーム１１はマスク層３において、透過率の低い領域７を発生する。マスク層３に使用される材料は、前述の有機化合物や無機化合物の他に、酸化銀や酸化テルル等を用いてもよい。
【００５８】
酸化銀や酸化テルルは室温では透過率が高く、絶縁体であるが、レーザビーム１１を照射して１００〜２００度以上になると透過率が下がる一方、反射率が上がる。しかも導体に変化する。したがって、この材料は、本発明において実用に適した材料である。その他、発生した近接場８によって記録層５に記録マーク６を記録し、再生する点は前述の各実施の形態１および２と同様である。
【００５９】
さて、再生時に近接場８の光と記録マーク６とが相互作用すると、その相互作用点から、上記記録マーク６に応じた、つまり記録された情報に応じた光が四方に散乱する。したがって、ＳＩＬ２１によって、この散乱光を効率よく集めることにより、記録マーク６からの再生信号の強度は増大し、Ｓ／Ｎ比の高い再生信号が得られる。
【００６０】
前述の実施の形態１に記載の対物レンズ１のみでは、散乱光を集光する立体角がＳＩＬ２１より小さくなるため、ＳＩＬ２１を用いた場合と比べると散乱光を効率よく集光することはできない。しかしながら、ＳＩＬ２１を用いると、上記ＳＩＬ２１は立体角を対物レンズ１より大きく設定できて、散乱光をより多く集光することができる。
【００６１】
近接場８の光の強度は、本質的に小さいため、効率よく再生光を集光することは、高Ｓ／Ｎ比のためには不可欠であり、反射率が低下する領域７を発生する光ディスク２の構造と、ＳＩＬ２１とは最も相性の良い組み合わせであり、近接場８の光による光メモリの実現に大きく貢献できる。
【００６２】
なお、上述のマスク層３に使用される酸化銀や酸化テルルは、前述の実施の形態１や実施の形態２においても使用可能である。
【００６３】
また、本発明の光学再生記録方法および光学装置においては、実験の結果、例えば、マスク層３に酸化銀（厚み１０ｎｍ〜５０ｎｍ）、記録層５にＧｅＳｂＴｅ（厚み１０ｎｍ〜５０ｎｍ）、マスク層３と記録層５との間の保護層４にＺｎＳ−ＳｉＯ2 （厚み５ｎｍ〜６０ｎｍ）を用いると、大きなＣ／Ｎ比（Carrier to Noise Ratio) が得られることが判った。
【００６４】
特に、上記マスク層３の厚みが１０ｎｍ〜３０ｎｍ、上記記録層５の厚みが１０ｎｍ〜３０ｎｍ、上記保護層４の厚みが４０ｎｍ〜６０ｎｍの場合に、より大きなＣ／Ｎ比が得られた。このとき、レーザ波長は、６３５ｎｍ、対物レンズの開口数は０．６、光ディスク２とレーザビーム１１のビームスポットとの相対線速度は、６ｍ／ｓに設定した。
【００６５】
その上、本発明の光学再生記録方法および光学装置に係る光ディスク２においては、保護層４の屈折率をｎ、レーザ波長をλとすると、保護層４の膜厚ｄは、ｄ＝ａ×λ／ｎ（ａ＝０．０１８〜０．２２）となるように設定すればよいことが判った。
【００６６】
【発明の効果】
本発明の光学再生記録方法は、以上のように、情報を有する試料を含む基体上に形成され、光あるいは熱によって光の透過率が低下するマスク層に光ビームを照射し、上記光ビームによって透過率を局所的に低下させたマスク層の領域近辺に発生した近接場と試料との相互作用によって、上記情報の再生または記録を行う方法である。
【００６７】
それゆえ、上記方法は、光ビームの照射により、光の透過率が局所的に低下したマスク層の領域付近に近接場の光を試料上に発生させることにより、上記近接場の光と試料との間で相互作用を生じさせることができ、その相互作用によって、情報に応じた散乱光が上記近接場の光から発生する。
【００６８】
このとき、上記方法では、上記散乱光を、マスク層の光の透過率が低下した以外の、広い面積の光の透過率が高い領域から検出できるため、試料の情報を、高いＳ／Ｎ比にて再生することができるという効果を奏する。
【００６９】
本発明の他の光学再生記録方法は、以上のように、マスク層を、光ビームによって透過率を局所的に低下させるものに代えて、光あるいは熱によって自由電子数が増加するものを用いる方法である。
【００７０】
それゆえ、上記方法は、光ビームの照射により自由電子数が増加した微小領域においてプラズモンが励起されるので、このプラズモンによって周囲に発生した強い強度の近接場によって情報を試料に対し書き込み、または試料の情報を読み取ることができる。このため、上記方法では、情報を試料に書き込むことが強い強度の近接場によって容易となり、また、試料から情報を読み取るときには、強い強度の近接場によって、より高いＳ／Ｎ比を得ることができるという効果を奏する。
【００７１】
本発明の光学装置は、以上のように、基体が試料を含んで設けられ、上記試料の光学情報を記録または再生するための光学系がレーザビームを上記試料に向かって照射するように設けられ、上記レーザビームの照射により光の透過率を低下させるマスク層が上記レーザビームによる近接場を上記試料に対して形成するように設けられている構成である。
【００７２】
それゆえ、上記構成は、光ビームをマスク層に照射すると、上記マスク層に光の透過率が局所的に低下した領域を形成でき、この領域付近に近接場の光を上記領域に対応した試料上に発生させることができる。
【００７３】
これにより、上記構成では、上記近接場の光と試料との間で相互作用を生じさせることができ、その相互作用によって、情報に応じた散乱光を上記近接場の光により発生させることができる。
【００７４】
この結果、上記構成では、上記散乱光を、マスク層の光の透過率が低下した領域以外の、より広い面積となる光の透過率が高い領域から検出できるため、試料の情報を、高いＳ／Ｎ比にて再生することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学再生記録方法および光学装置に係る実施の形態１を示す説明図であって、（ａ）は概略構成図、（ｂ）はマスク層上での温度分布を示すグラフである。
【図２】上記光学装置の概略を示すブロック図である。
【図３】本発明の光学再生記録方法および光学装置に係る実施の形態２を示す説明図であって、（ａ）は概略構成図、（ｂ）はマスク層上での温度分布を示すグラフである。
【図４】本発明の光学再生記録方法および光学装置に係る実施の形態３を示す説明図であって、（ａ）は概略構成図、（ｂ）はマスク層上での温度分布を示すグラフである。
【図５】従来の光学再生記録方法を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１ 対物レンズ
２ 光ディスク
３ マスク層
５ 記録層
７ 領域
１１ レーザビーム
２１ ＳＩＬ（半球状レンズ）
【発明の属する技術分野】
本発明は、近接場を用いることによる光の回折限界を越えた光学読み取り、あるいは光学書き込み可能な光学再生記録方法、および光学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、刊行物「エレクトロニクス」1998年10月号p100-102（オーム社発行）、あるいは論文誌Applied Physics Letters, Vol. 73, No. 15, published on 12 October 1998, pp2078-2080 には、近接場を用いた記録、あるいは再生技術が開示されている。
【０００３】
近接場を用いた再生技術について、図５を用いて説明する。図５において、対物レンズで集光されたレーザビーム１０１は光ディスク１０２に照射される。ここで、光ディスク１０２は、基板１１１上に保護層１１２、アンチモン膜からなるマスク層１１３、保護層１１４、ＧｅＳｂＴｅ等の相変化材料からなる記録層１１５の順に積層されている。
【０００４】
マスク層１１３は、照射されたレーザビーム１０１のスポットの中心が高温になり、不透明から透明に変化するものである。保護層１１４の厚みは、アパーチャ１０３と記録層１１５との間において、近接場光１０５が出射でき、かつ、近接場光１０５を受光できる距離に設定されている。
【０００５】
このような構成によれば、マスク層１１３にスポット径よりも小さなアパーチャ１０３が発生し、これを通して記録層１１５に記録された記録マーク１０４からの情報を読み出すことができ、１００ｎｍ以下の微小な記録マーク１０４についても再生できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述の再生技術では、アパーチャ１０３以外のマスク層１１３においては光が遮断され、微細なアパーチャ１０３のみにて光を通して、上記光が照射された記録マーク１０４から情報を読み出すため、記録マーク１０４からの光量が小さくなる。したがって、上記従来の再生技術では、Ｓ／Ｎ比が低下し、確実な情報の再生が困難になるという問題を生じている。
【０００７】
また、上記従来では、記録時も、同様に微細なアパーチャ１０３を介して行うため、光量が少なくなり、十分な記録マーク１０４を形成できないという問題も生じている。その上、上記従来においては、十分な記録マーク１０４を形成するため記録時の光量を大きくすると記録マーク１０４が大きくなり高密度記録ができないという問題も生じている。
【０００８】
本発明の目的は、上記の各問題を鑑み、記録マーク１０４からの光量を増大させると共に、記録マーク１０４に達する光量も増加させて、再生時や記録時におけるＳ／Ｎ比が高い、あるいは記録マーク１０４の形成が容易な光学再生記録方法および光学装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の光学再生記録方法は、以上の課題を解決するために、情報を有する試料を含む基体上に形成され、光あるいは熱によって光の透過率が低下するマスク層に光ビームを照射し、上記光ビームによって透過率を局所的に低下させたマスク層の領域近辺に発生した近接場と試料との相互作用によって、上記情報の再生または記録を行うことを特徴としている。
【００１０】
上記方法によれば、光ビームの照射により、光の透過率が局所的に低下したマスク層の領域付近に近接場の光を試料上に発生させることにより、上記近接場の光と試料との間で相互作用を生じさせることができ、その相互作用によって、情報に応じた散乱光が上記近接場の光から発生する。
【００１１】
このとき、上記方法では、上記散乱光を、マスク層の光の透過率が低下した領域以外の、より広い面積となる光の透過率が高い領域から検出できるため、試料の情報を、高いＳ／Ｎ比にて再生することができる。
【００１２】
本発明の他の光学再生記録方法は、以上の課題を解決するために、情報を有する試料を含む基体上に形成され、光あるいは熱によって自由電子数が増加するマスク層に光ビームを照射し、自由電子数が増加したマスク層の領域近辺に発生した近接場と、試料との相互作用により、上記情報の再生または記録を行うことを特徴としている。
【００１３】
上記方法によれば、光ビームの照射により自由電子数が増加した微小領域においてプラズモンが励起されるので、このプラズモンによって周囲に発生した強い強度の近接場によって情報を試料に対し書き込み、または試料の情報を読み取ることができる。このため、上記方法では、情報を試料に書き込むことが強い強度の近接場によって容易となり、また、試料から情報を読み取るときには、強い強度の近接場によって、より高いＳ／Ｎ比を得ることができる。
【００１４】
上記光学再生記録方法では、前記基体は、情報を光によって記録する記録層を試料として有していてもよい。上記方法によれば、マスク層の領域近辺に発生した近接場と記録層との相互作用によって、高記録密度で情報を記録または再生を実現することができる。
【００１５】
上記光学再生記録方法においては、前記マスク層が光出射面に形成された半球状レンズを、前記マスク層が前記試料に対向する位置に設定して、近接場を形成してもよい。上記方法によれば、マスク層を基体から離間した半球状レンズに設けることにより、マスク層を基体と別体にできるので、光記録媒体などといった試料の取り替えが容易となり、光学顕微鏡や媒体交換型光メモリを容易に実現できる。
【００１６】
上記光学再生記録方法では、前記基体に近接する半球状あるいは超半球状のレンズによって、前記マスク層に発生した近接場と試料との相互作用により散乱した光を、情報を含む再生光として集光してもよい。
【００１７】
上記方法によれば、半球状あるいは超半球状のレンズは立体角を、通常の対物レンズの立体角より大きく設定できるので、近接場と試料との相互作用により散乱した光を、より効率よく集光することができる。これにより、上記方法では、高記録密度にて記録された情報を、上記の散乱した光から、より確実に再生できて、近接場を用いた、例えば光メモリの実現を容易化できる。
【００１８】
本発明の光学装置は、基体が試料を含んで設けられ、上記試料の光学情報を記録または再生するための光学系がレーザビームを上記試料に向かって照射するように設けられ、上記レーザビームの照射により光の透過率を低下させるマスク層が上記レーザビームによる近接場を上記試料に対して形成するように設けられていることを特徴としている。
【００１９】
上記構成によれば、光ビームをマスク層に照射すると、上記マスク層に光の透過率が局所的に低下した領域を形成でき、この領域付近に近接場の光を上記領域に対応した試料上に発生させることができる。これにより、上記構成では、上記近接場の光と試料との間で相互作用を生じさせることができ、その相互作用によって、情報に応じた散乱光を上記近接場の光により発生させることができる。
【００２０】
このとき、上記構成では、上記散乱光を、マスク層における光の透過率が低下した領域以外の、より広い面積となる光の透過率が高い領域から検出できるため、試料の情報を、高いＳ／Ｎ比にて再生することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明に係る光学再生記録方法および光学装置の実施の形態１について図１および図２に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００２２】
本実施の形態１の光学装置では、情報を記録し、再生するための光ディスク２が、基板（基体）１２上に、マスク層３、保護層４、記録層（試料）５を、この順にて積層して用いられている。基板１２の厚みは数ｍｍ〜十数ｍｍである。マスク層３、保護層４、記録層５の厚みはそれぞれ数十ｎｍである。上記光学装置では、対物レンズ１により集光したレーザビーム１１は、光記録媒体である光ディスク２に対し、マスク層３などを形成した面とは反対面から照射されるようになっている。
【００２３】
基板１２は、ガラスまたはポリカーボネートなどの光透過性材料からなっている。保護層４はＳｉＮやＡｌＮなどの誘電体からなっている。記録層５は、レーザビーム１１の照射による、ガウス分布に沿った局部的な温度上昇により磁気特性の変化と外部磁場とによって、垂直磁化の方向がデジタル情報に応じて変化するＧｄＴｅＣｏ系などの光磁気記録材料からなっている。よって、上記光学装置では、レーザビーム１１は記録層５との相互作用、つまり記録層５からの反射光において、デジタル情報に基づく垂直磁化の方向によりカー回転角の変化により情報を再生することができる。
【００２４】
なお、上記光学装置において、記録層５は、レーザビーム１１の照射による、ガウス分布に沿った温度上昇により相変化する、ＧｄＳｂＴｅ系などの相変化材料からなるものであってもよい。このような光学装置では、情報に対応した相変化に基づく記録層５からの反射率の変化、つまり反射光の光量の変化により情報を再生することができる。
【００２５】
マスク層３は、温度が上昇すると光の透過率が低下する熱光学効果を示す材料か、あるいは光量が強い部分のみ光の透過率が低下する熱光学効果を示す材料からなっている。上記マスク層３としては、上述の熱光学効果を示す、例えばポリマ材料（d-PFMA:deuterated fluoromethacrylate polymer) が挙げられる。
【００２６】
次に、上記光学装置を用いた、光学再生記録方法について説明する。まず、マスク層３では、レーザビーム１１が照射されると、マスク層３上における、ガウス分布となる温度分布９において、しきい値温度１０を越えた高温となる中心部分の、光の透過率が低下する。したがって、照射されたレーザビーム１１にて形成された光のスポットの中心に、光の透過率の低い、楕円形状の、近接場８に対応する領域７が発生する。
【００２７】
通常、光ディスク２が回転駆動されるので、回転駆動されながらレーザビーム１１の照射により得られた領域７による温度上昇領域はトラック方向（光ディスク２の周方向）に沿って延びた楕円形となる。
【００２８】
このとき、レーザビーム１１のレーザパワーを適切に調整すると、この領域７の大きさ、つまり領域７の長径の大きさを１００ｎｍ以下に設定することができる。そのような領域７では、領域７の大きさがレーザビーム１１の波長よりも十分に短くなるので、領域７の周囲や近傍となる、記録層５上に近接場８の光を発生させることができる。
【００２９】
保護層４の厚みは、数十ｎｍ以下であり、近接場８の到達距離よりも短く設定されているので、マスク層３と記録層５との間を近接場８の光が出射し、また、記録層５からの上記近接場８の光を受光できる距離になっている。これにより、近接場８の範囲も数十ｎｍであるから、従来と同様に記録層５に対し近接場８と同程度の大きさの記録マーク６を書き込んだり、読み出したりできる。
【００３０】
また、読み出し時には、マスク層３における、光スポットの中心の領域７以外の領域は透過率が高いため、近接場８の光と記録マーク６との相互作用による、情報を含む散乱光は、マスク層３における領域７以外の領域を通って対物レンズ１にて集光され、読み出し用の光（再生光）として検出される。
【００３１】
ところで、従来では、レーザビームが照射された微小なアパーチャのみの透過率が高いため、上記アパーチャを通してのみ、記録マークが読み出されたので、上記アパーチャを通して検出した読み出し用の光の強度は小さく、よって、読み出し時のＳ／Ｎ比が低かった。
【００３２】
しかしながら、本発明では、領域７であるスポットの中心以外の、その中心領域よりも広い領域となる、光の透過する領域を通して散乱光を検出するため、記録マーク６からの光量を大きくできて、記録マーク６を高記録密度となる微小に設定しても、Ｓ／Ｎ比の高い再生信号を得ることができる。
【００３３】
以下に、本発明の変形例について説明する。まず、マスク層３の材料を、温度が上がると自由電子が増加する（導電率が上昇する）材料、あるいは光量が強い部分のみ自由電子が増加する（導電率が上昇する）材料に置き換えることができる。上記材料としては、例えば、金属−絶縁体転移を生じる材料である有機化合物（ＴＴＦ−ＴＣＮＱ：テトラチアフルバレン−テトラシアノキノジメタン）や無機化合物（ＮｄＳｅ3 ）が挙げられる。
【００３４】
この場合、レーザビーム１１のスポットの中心に、自由電子数の増加した領域７が発生する。この自由電子は、レーザビーム１１との共鳴によりプラズモンを励起する。プラズモンの電場は、レーザビーム１１の数十〜数百倍の強度となることが知られている（例えば、特開平４−６２０９０号公報を参照下さい）。
【００３５】
したがって、照射するレーザビーム１１のレーザパワーを適切に調整することにより、領域７の周囲や近傍に強い強度の近接場８が発生する。これにより、記録層５への微小な記録マーク６の形成が容易となり、記録時のＳ／Ｎ比を増加させることが可能となる。
【００３６】
さらに、マスク層３が、レーザビーム１１の照射による温度上昇によって、自由電子の増加と、光の透過率の低下とを兼ね備える材料の場合は、プラズモンによって増強された散乱光を、読み出し用の光として、より一層効率よく検出することができるので、再生時のＳ／Ｎ比を増加させることが可能となる。
【００３７】
なお、特開平４−６２０９０号公報に記載の光記録媒体と異なり、本発明では、記録層５とマスク層３とを互いに分離しているため、記録材料に依存せず、透過率が下がる材料、あるいは自由電子が増加する材料を自由に選択することができる。したがって、それぞれの材料を個別に最適化することができ、光記録媒体の製造も容易になる。
【００３８】
図２に、光ディスク２に対し情報を記録再生する光学装置のブロック図を示す。このような光学装置では、記録回路３３から出力された記録信号がレーザ駆動回路３２に入力され、光学ピックアップ３１内の半導体レーザから出射された記録光が光ディスク２に照射されて、情報が記録される。再生時は、記録時より弱い光量の再生光を光ディスク２に照射し、再生光を光学ピックアップ３１内のフォトディテクタにて電気信号に変換し、再生回路３４にて情報を再生する。光量の調整はレーザ駆動回路３２にて行われ、光ディスク２のマスク層３において近接場８の発生を適切に制御する。
【００３９】
なお、図１（ａ）において、記録層５とマスク層３とを入れ換えて、レーザビーム１１を記録層５を通してマスク層３に照射することにより、前述の領域７を発生させてもかまわない。この場合も、上記領域７には前述と同様に近接場８が発生し、上記領域７において記録マーク６を記録、再生することができる。
【００４０】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２について、図３に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態２では、上述した実施の形態１について説明した各部材と同一の機能を有する各部材については、図１および図２に示した各部材番号と同一の部材番号を図３においても付記して、それらの説明を省略した。
【００４１】
本実施の形態２では、レーザビーム１１は、半球状レンズ２１に導入されて、集光される。この半球状レンズ２１〔以下、ＳＩＬ（Solid Immersion Lens）２１と称する）の底面には、マスク層３が形成されている。上記底面とは、レーザビーム１１からＳＩＬ２１に導入された光の出射面である。そのマスク層３の材料としては、前述の実施の形態１と同様に、レーザビーム１１の照射によって、温度が上昇するか、あるいは光量が強い部分のみ透過率が低下するか、あるいは自由電子が増加する材料が使用される。
【００４２】
ＳＩＬ２１は、少なくとも、記録時や再生時において、光ディスク２の記録層５に近接して、光ディスク２の上にてギャップ２２を隔てて浮上するように設定されている。ギャップ２２は、数十ｎｍ以下となるように、光ディスク２に対してＳＩＬ２１を例えば空気浮上させて形成されている。
【００４３】
光ディスク２では、基板１２上に記録層５が積層されている。ギャップ２２によるＳＩＬ２１とギャップ２２との間隔は近接場８の到達距離より短い。このため、上記近接場８はギャップ２２を通って記録層５に達する。これによって、実施の形態１と同様に、記録層５への信号の記録が容易となり、また、再生信号のＳ／Ｎ比を増大することが可能となる。
【００４４】
なお、ギャップ２２と光学的に同じ厚みを有する保護層（図示せず）を、記録層５とＳＩＬ２１との間の光路上における、記録層５の上方か、マスク層３の下方か、あるいは両方に設け（これらの場合は厚みの和をギャップ２２による光学的な厚みと同一に設定する）、ＳＩＬ２１と光ディスク２とを互いに接触させてもよい。
【００４５】
なお、上記マスク層３の形成位置は、ＳＩＬ２１に限定されず、平板の基板にマスク層３を設けて、上記基板を光ディスク２上にスライドさせても構わないが、ＳＩＬ２１を用いれば、レーザビーム１１のスポット径をより小さく設定できるため、近接場８の強度を上げることができる。
【００４６】
また、本実施の形態２では、マスク層３と記録層５とが互い異なる別体に設けられている点が、実施の形態１と異なる。したがって、光ディスク２の代わりに、観察試料を配置すれば、試料の光学像を高い分解能によって観察できる光学顕微鏡も容易に実現できる。
【００４７】
上記ＳＩＬ２１について以下に詳細に説明する。ＳＩＬ２１は凸レンズであり、ＳＩＬ２１の素材の屈折率が空気（屈折率が１）より大きいことを用いて、通常の凸レンズである集光レンズにより記録層５上に集光される光の波長を小さく設定して、記録層５上に集光された光の解像度を向上させるものである。なお、ＳＩＬ２１としては、半球状の他に、超半球状のものも含まれるが、説明の便宜上、本実施の形態２では半球状のものについてのみ説明する。
【００４８】
上記ＳＩＬ２１は、その中心軸が、レーザビーム１１の平行光束Ｐ1 の光軸とそれぞれ一致するように配置されている。ＳＩＬ２１は、光の入射面が半球面である一方、光の出射面が平坦面（ＳＩＬ２１の中心軸に対し直交する）のものである。本実施の形態２では、ＳＩＬ２１の屈折率をＮ1 （＞１）とする。
【００４９】
このようなＳＩＬ２１では、入射した平行光束Ｐ１の光（波長＝λ）は、ＳＩＬ２１内で開口数ＮＡで波長がλ／Ｎ1 の光束となり、そして、ＳＩＬ２１の平坦面から出射し、記録層５に入射する。
【００５０】
ここにおいて、ＳＩＬ２１の出射光は、記録層５上に集光されたビームスポット径を小さくするために開口数を大きくすると、ＳＩＬ２１の平坦面（底面）や記録層５への入射角が大きくなるため、記録層５の表面上や、ＳＩＬ２１の平坦面において反射が生じてしまい、光量ロスが生じることがある。
【００５１】
そこで、本発明では、ＳＩＬ２１の平坦面を記録層５に近接させる、ギャップ２２の間隔（用いたレーザ光の波長λ以下、より好ましくはλ／４以下の距離、例えば数十nm以下）にて、ＳＩＬ２１を記録層５に対して配置している。
【００５２】
このように配置することにより、ＳＩＬ２１の平坦面での全反射表面から、近接場８の光としてのエバネッセント（evanescent）光が、近接している記録層５に伝わるようになる。すなわち、上記ＳＩＬ２１の平坦面から出射する光束は、近接場（near field）効果により記録層５と結合し、ＳＩＬ２１内での進行方向と概ね同一方向に進行する。このため、ＳＩＬ２１から記録層５に出射するときに大きな反射を生じさせずに、集光された光束を記録層５に効率よく導くことができる。
【００５３】
このとき、記録層５に導かれる光束は、ＳＩＬ２１内で伝搬する光と同様の性質のものとなる。このため、記録層５に伝搬する光は、開口数ＮＡ、波長λ／Ｎ1 の光束となる。よって、記録層５の表面には、波長がλ／Ｎ1 で開口数ＮＡの光束が入射することとなる。
【００５４】
このため、記録層５に対し、集光レンズ１によりレーザビーム１１を集光する、通常の場合と比べて、記録層５上に集光されるレーザビーム１１のビームスポット径を、１／Ｎ1 に小さく設定できるので、記録層５に対し、光学的に記録できる情報の密度を、上記ＳＩＬ２１によって、さらに高めることができる。
【００５５】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３について、図４に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態３では、前述の各実施の形態１および２について説明した各部材と同一の機能を有する各部材については、図１ないし図３に示した各部材番号と同一の部材番号を図４においても付記して、それらの説明を省略した。
【００５６】
本実施の形態３では、ＳＩＬ２１によって集光されたレーザビーム１１は、ギャップ２２、第２の保護膜２３を通ってマスク層３に入射する。第２の保護膜２３は、ＳＩＬ２１がマスク層３に衝突して、マスク層３が破損することを防止するために設けられている。
【００５７】
本発明では、マスク層３が最も重要な層であるため、最低限、マスク層３を保護する必要がある。入射したレーザビーム１１はマスク層３において、透過率の低い領域７を発生する。マスク層３に使用される材料は、前述の有機化合物や無機化合物の他に、酸化銀や酸化テルル等を用いてもよい。
【００５８】
酸化銀や酸化テルルは室温では透過率が高く、絶縁体であるが、レーザビーム１１を照射して１００〜２００度以上になると透過率が下がる一方、反射率が上がる。しかも導体に変化する。したがって、この材料は、本発明において実用に適した材料である。その他、発生した近接場８によって記録層５に記録マーク６を記録し、再生する点は前述の各実施の形態１および２と同様である。
【００５９】
さて、再生時に近接場８の光と記録マーク６とが相互作用すると、その相互作用点から、上記記録マーク６に応じた、つまり記録された情報に応じた光が四方に散乱する。したがって、ＳＩＬ２１によって、この散乱光を効率よく集めることにより、記録マーク６からの再生信号の強度は増大し、Ｓ／Ｎ比の高い再生信号が得られる。
【００６０】
前述の実施の形態１に記載の対物レンズ１のみでは、散乱光を集光する立体角がＳＩＬ２１より小さくなるため、ＳＩＬ２１を用いた場合と比べると散乱光を効率よく集光することはできない。しかしながら、ＳＩＬ２１を用いると、上記ＳＩＬ２１は立体角を対物レンズ１より大きく設定できて、散乱光をより多く集光することができる。
【００６１】
近接場８の光の強度は、本質的に小さいため、効率よく再生光を集光することは、高Ｓ／Ｎ比のためには不可欠であり、反射率が低下する領域７を発生する光ディスク２の構造と、ＳＩＬ２１とは最も相性の良い組み合わせであり、近接場８の光による光メモリの実現に大きく貢献できる。
【００６２】
なお、上述のマスク層３に使用される酸化銀や酸化テルルは、前述の実施の形態１や実施の形態２においても使用可能である。
【００６３】
また、本発明の光学再生記録方法および光学装置においては、実験の結果、例えば、マスク層３に酸化銀（厚み１０ｎｍ〜５０ｎｍ）、記録層５にＧｅＳｂＴｅ（厚み１０ｎｍ〜５０ｎｍ）、マスク層３と記録層５との間の保護層４にＺｎＳ−ＳｉＯ2 （厚み５ｎｍ〜６０ｎｍ）を用いると、大きなＣ／Ｎ比（Carrier to Noise Ratio) が得られることが判った。
【００６４】
特に、上記マスク層３の厚みが１０ｎｍ〜３０ｎｍ、上記記録層５の厚みが１０ｎｍ〜３０ｎｍ、上記保護層４の厚みが４０ｎｍ〜６０ｎｍの場合に、より大きなＣ／Ｎ比が得られた。このとき、レーザ波長は、６３５ｎｍ、対物レンズの開口数は０．６、光ディスク２とレーザビーム１１のビームスポットとの相対線速度は、６ｍ／ｓに設定した。
【００６５】
その上、本発明の光学再生記録方法および光学装置に係る光ディスク２においては、保護層４の屈折率をｎ、レーザ波長をλとすると、保護層４の膜厚ｄは、ｄ＝ａ×λ／ｎ（ａ＝０．０１８〜０．２２）となるように設定すればよいことが判った。
【００６６】
【発明の効果】
本発明の光学再生記録方法は、以上のように、情報を有する試料を含む基体上に形成され、光あるいは熱によって光の透過率が低下するマスク層に光ビームを照射し、上記光ビームによって透過率を局所的に低下させたマスク層の領域近辺に発生した近接場と試料との相互作用によって、上記情報の再生または記録を行う方法である。
【００６７】
それゆえ、上記方法は、光ビームの照射により、光の透過率が局所的に低下したマスク層の領域付近に近接場の光を試料上に発生させることにより、上記近接場の光と試料との間で相互作用を生じさせることができ、その相互作用によって、情報に応じた散乱光が上記近接場の光から発生する。
【００６８】
このとき、上記方法では、上記散乱光を、マスク層の光の透過率が低下した以外の、広い面積の光の透過率が高い領域から検出できるため、試料の情報を、高いＳ／Ｎ比にて再生することができるという効果を奏する。
【００６９】
本発明の他の光学再生記録方法は、以上のように、マスク層を、光ビームによって透過率を局所的に低下させるものに代えて、光あるいは熱によって自由電子数が増加するものを用いる方法である。
【００７０】
それゆえ、上記方法は、光ビームの照射により自由電子数が増加した微小領域においてプラズモンが励起されるので、このプラズモンによって周囲に発生した強い強度の近接場によって情報を試料に対し書き込み、または試料の情報を読み取ることができる。このため、上記方法では、情報を試料に書き込むことが強い強度の近接場によって容易となり、また、試料から情報を読み取るときには、強い強度の近接場によって、より高いＳ／Ｎ比を得ることができるという効果を奏する。
【００７１】
本発明の光学装置は、以上のように、基体が試料を含んで設けられ、上記試料の光学情報を記録または再生するための光学系がレーザビームを上記試料に向かって照射するように設けられ、上記レーザビームの照射により光の透過率を低下させるマスク層が上記レーザビームによる近接場を上記試料に対して形成するように設けられている構成である。
【００７２】
それゆえ、上記構成は、光ビームをマスク層に照射すると、上記マスク層に光の透過率が局所的に低下した領域を形成でき、この領域付近に近接場の光を上記領域に対応した試料上に発生させることができる。
【００７３】
これにより、上記構成では、上記近接場の光と試料との間で相互作用を生じさせることができ、その相互作用によって、情報に応じた散乱光を上記近接場の光により発生させることができる。
【００７４】
この結果、上記構成では、上記散乱光を、マスク層の光の透過率が低下した領域以外の、より広い面積となる光の透過率が高い領域から検出できるため、試料の情報を、高いＳ／Ｎ比にて再生することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光学再生記録方法および光学装置に係る実施の形態１を示す説明図であって、（ａ）は概略構成図、（ｂ）はマスク層上での温度分布を示すグラフである。
【図２】上記光学装置の概略を示すブロック図である。
【図３】本発明の光学再生記録方法および光学装置に係る実施の形態２を示す説明図であって、（ａ）は概略構成図、（ｂ）はマスク層上での温度分布を示すグラフである。
【図４】本発明の光学再生記録方法および光学装置に係る実施の形態３を示す説明図であって、（ａ）は概略構成図、（ｂ）はマスク層上での温度分布を示すグラフである。
【図５】従来の光学再生記録方法を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１ 対物レンズ
２ 光ディスク
３ マスク層
５ 記録層
７ 領域
１１ レーザビーム
２１ ＳＩＬ（半球状レンズ）
Claims (6)
- 情報を有する試料を含む基体上に形成され、光あるいは熱によって光の透過率が低下するマスク層に光ビームを照射し、
上記光ビームによって透過率を局所的に低下させたマスク層の領域近辺に発生した近接場と試料との相互作用によって、上記情報の再生または記録を行うことを特徴とする光学再生記録方法。 - 情報を有する試料を含む基体上に形成され、光あるいは熱によって自由電子数が増加するマスク層に光ビームを照射し、
自由電子数が増加したマスク層の領域近辺に発生した近接場と、試料との相互作用により、上記情報の再生または記録を行うことを特徴とする光学再生記録方法。 - 前記基体は、情報を光によって記録する記録層を試料として有していることを特徴とする請求項１または２記載の光学再生記録方法。
- 前記マスク層が光出射面に形成された半球状レンズを、前記マスク層が前記試料に対向する位置に設定して、近接場を形成することを特徴とする請求項１ないし３の何れか一項に記載の光学再生記録方法。
- 前記基体に近接する半球状あるいは超半球状のレンズによって、前記マスク層に発生した近接場と試料との相互作用により散乱した光を、情報を含む再生光として集光することを特徴とする請求項１ないし４の何れか一項に記載の光学再生記録方法。
- 基体が試料を含んで設けられ、
上記試料の光学情報を記録または再生するための光学系がレーザビームを上記試料に向かって照射するように設けられ、
上記レーザビームの照射により光の透過率を低下させるマスク層が上記レーザビームによる近接場を上記試料に対して形成するように設けられていることを特徴とする光学装置。
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