JPH10222885A

JPH10222885A - 情報記録再生装置

Info

Publication number: JPH10222885A
Application number: JP2521897A
Authority: JP
Inventors: Hiroko Sasaki; 浩子佐々木
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1997-02-07
Filing date: 1997-02-07
Publication date: 1998-08-21

Abstract

(57)【要約】【課題】媒体の種類を問わず、回折限界を越える媒体の
微小領域に高密度で且つ高速に所望の情報を記録するこ
とが可能な情報記録再生装置を提供する。【解決手段】記録媒体１６に記録用レーザー光を照射す
ることによって、記録媒体の物理的性質が変化しない程
度に記録媒体の局所領域を加熱可能なレーザー光源２８
と、局所領域よりも小さな先端径を有する探針８と、こ
の探針と記録媒体との間の位置関係を制御する位置制御
手段と、探針を加熱する探針加熱手段とを備えており、
記録用レーザー光によって加熱された記録媒体の局所領
域に、探針加熱手段によって加熱された探針を接近させ
て、局所領域の物理的性質を熱的に変化させることによ
って、記録媒体の局所領域に所望の情報が記録される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、先端径が光の回折
限界以下の先鋭化した探針を用いて、回折限界を越える
媒体の微小領域に所望の情報を高密度記録することが可
能な情報記録再生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、情報の記録方法としては、磁気記
録法と光記録法が主流であり、メモリデバイス（例え
ば、記録媒体）の記録密度は、２Ｇbit/inch² に達して
いるが、今後益々高密度記録の要望が増えるものと予想
される。

【０００３】現行における高密度記録の方法としては、
例えば、Land-groove recording と呼ばれる記録領域の
拡張技術や、信号を高分解能で再生する超解像技術が知
られている。更に、開口数（ＮＡ）の高いレンズの開発
やレーザー光源を短波長化して記録領域を微小化するこ
とによって、高密度記録を実現する方法が知られてい
る。この場合において、特に、４００ｎｍ程度の波長
（青色レーザー光）を有する半導体レーザーを用いる
と、記録密度を４Ｇbit/inch² にすることができる。

【０００４】しかし、現行のような半導体レーザーの短
波長化に基づく高密度化法では、光の回折限界によっ
て、将来の需要を満足するような高密度記録を実現する
ことは困難である。

【０００５】このため、現行の磁気記録法や光記録法等
とは異なる情報記録技術の提案や開発が行われている。
中でも走査型プローブ顕微鏡（Scanning probe microsc
ope : SPM ）を用いた情報記録技術は、超高密度記録化
を期待できるため研究が進んでおり、原子間力顕微鏡
（Atomic force microscope : AFM ）技術を応用したメ
モリデバイスや走査型近接場光顕微鏡（Scanning near-
field optical microscope : SNOM ）技術を応用したメ
モリデバイスの研究が盛んに行われている。

【０００６】ＳＰＭは、プローブ（探針）を試料表面に
対して１μｍ以下まで近接させた際に両者の間に働く相
互作用を検出しながらプローブをＸＹ方向あるいはＸＹ
Ｚ方向に走査することによって、試料の表面情報を測定
する装置であり、例えば、走査型トンネル顕微鏡（Scan
ning tunneling microscope : STM ）、原子間力顕微鏡
（Atomic force microscope : AFM ）、磁気力顕微鏡
（Magnetic forcemicroscope : MFM）の総称である。

【０００７】このようなＳＰＭの中でも、特に、１９８
０年代以降、“波長より小さい寸法（厚さ）の領域に局
在し、自由空間を伝搬しない”という特性を有するエバ
ネッセント場（波）を検出することによって、光の回折
限界を越える分解能を実現した走査型近接場光顕微鏡
（Scanning near-field optical microscope : SNOM ）
が提案されている。なお、ＳＮＯＭは、生体試料の蛍光
測定や、フォトニクス用材料及び素子の評価（誘電体光
導波路の各種特性評価、半導体量子ドットの発光スペク
トルの測定、半導体面発光素子の諸特性の評価等）等へ
の応用をめざして盛んに開発が進められている。

【０００８】このようなＳＮＯＭには、測定用プローブ
として、例えば先端を先鋭化させた光ファイバやガラス
棒又は水晶探針が用いられており、基本的には光が照射
された試料表面に探針を接近させながら測定用プローブ
を走査することによって、試料の表面近傍の光の場の状
態（例えば、試料の光学情報）を検出することができる
ように制御されている。例えば、１９９３年１２月２１
日付けでベテッヒ（Betzig）等に付与されたＵＳＰ５、
２７２、３３０号公報には、先鋭化したプローブ先端の
微小開口の近傍にエバネッセント場を発生させた状態に
おいて、エバネッセント場を試料に接触させた際、試料
を透過した光の光強度を２次元マッピングすることによ
って、試料の光学情報を測定することができるＳＮＯＭ
が開示されている。

【０００９】一方、ＡＦＭは、プローブ即ちカンチレバ
ーの先端に形成された探針を試料表面に接近又は接触し
た際に、探針先端と試料表面との間に働く相互作用力に
応じて変位するカンチレバーの変位を例えば光学式変位
センサを用いて光学的に検出することによって、試料の
表面情報を測定することができるように制御されてい
る。例えば、特開昭６２−１３０３０２号公報には、試
料表面と探針先端との間の相互作用力を２次元マッピン
グすることによって、試料の表面情報（例えば、試料の
表面凹凸情報）を測定することができるＡＦＭが開示さ
れている。なお、このようなＡＦＭ技術は、他のＳＰＭ
装置にも応用されており、試料と探針との間の距離を一
定に保つための手段即ちレギュレーションを行なう手段
として用いられている。

【００１０】また、例えばファンフルスト（N.F.Van Hu
lst ）等は、ＳＮＯＭ技術を応用することによって、試
料の光学情報をＳＮＯＭ測定しながら同時に試料の表面
情報をＡＦＭ測定することが可能なＳＮＯＭ装置を提案
している（Appl.Phys.Lett.62(50)p.461(1993) 参
照）。即ち、ファンフルスト等のＳＮＯＭ装置では、試
料表面近傍に局在しているエバネッセント場に窒化シリ
コン製のＡＦＭ用プローブ即ちカンチレバーを差し入れ
て、エバネッセント場を散乱させて伝搬光に変換した
際、カンチレバーを透過した光を検出することによって
試料の光学情報がＳＮＯＭ測定されると同時に、カンチ
レバーの変位を検出することによって試料の表面情報が
ＡＦＭ測定される。

【００１１】ところで、ベテッヒやファンフルスト等の
ＳＮＯＭは、いずれもプローブを介して光を伝搬させる
必要上、少なくともプローブ先端は、光学的に透明でな
ければならない。この場合、プローブ先端には、光が通
過可能な開口を形成する必要があるが、先端に開口が形
成されたプローブを大量に、しかも均一な精度で作製す
ることは容易なことではない。

【００１２】特に、超解像度が要求されるＳＮＯＭに
は、通常の光学顕微鏡で実現可能な分解能を越える分解
能が求められており、この要求を満足するためには、プ
ローブ先端の開口径は、少なくとも０．１μｍ以下（好
ましくは、０．０５μｍ以下）であることが必要であ
る。

【００１３】このような限定条件の下、プローブの開口
を再現性良く形成することがは極めて困難である。更
に、開口を通してプローブ内に入射する光の量は、開口
半径の２乗に比例して少なくなるため、ＳＮＯＭ像の分
解能を向上させるように、開口径を小さくすると、逆
に、検出光量が減少してＳ／Ｎ比が悪くなってしまう。

【００１４】そこで、河田等は、特開平６−１３７８４
７号公報において、先端に開口を有しないプローブ（探
針）を備えたＳＮＯＭを提案している。このＳＮＯＭ
は、試料の表面近傍に局在しているエバネッセント場を
プローブ（探針）によって散乱させて伝搬光に変換した
際、プローブ（探針）の外側を伝搬する伝搬光即ち散乱
光を例えばプローブの側方に配置された光検出器で検出
することによって、試料の光学情報を得ることができる
ように制御されている。なお、このようなＳＮＯＭは、
散乱光をＳＮＯＭ情報として検出しているため、散乱モ
ードＳＮＯＭと呼ばれている。

【００１５】なお、河田等は、第４２回日本応用物理学
関係連合講演会（予稿集Ｎｏ．３、９１６頁、１９９５
年３月）において、ＳＴＭ用金属探針をプローブに使用
した散乱モードＳＮＯＭ装置を提案している。この散乱
モードＳＮＯＭ装置では、試料表面と探針先端との間の
距離をフィードバック制御している間、試料表面近傍に
局在しているエバネッセント場から散乱した散乱光を探
針及び試料の横方向から観察することによって、ＳＴＭ
測定と同時に散乱モードＳＮＯＭ測定を行っている。更
に、第４３回日本応用物理学関係連合講演会（予稿集Ｎ
ｏ．３、８６７頁、１９９６年３月）において、河田等
は、斜め上方から試料に伝搬光を照射した際、探針先端
と試料表面との間に生じる多重散乱状態を検出すること
によって散乱モードＳＮＯＭ測定が可能であることを報
告している。同様に、Opt.Lett.20(1995)p.1924 におい
て、バケロット（Bachelot）等は、先端に開口を有しな
いプローブを用いた散乱モードＳＮＯＭ装置を報告して
いる。

【００１６】現在では、上述したようなＡＦＭ技術や散
乱モードＳＮＯＭ技術を応用した情報記録方法が提案さ
れている。まず、ＡＦＭ技術を応用した情報記録方法に
よれば、マーミン（H.J.Mamin ）等の文献「Appl.Phys.
Lett.61(1992)p.1003 」において、先端径が１０ｎｍ程
度に先鋭化した探針を有するＡＦＭ用カンチレバーを用
いることによって、１０Ｇbit/inch² の高密度記録を実
現している。具体的には、高速記録を図るため、高速で
回転させたポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）から成
る記録媒体を用いており、この記録媒体に対してＰＭＭ
Ａの融点よりも高温に加熱した探針を接触させることに
よって、記録媒体に対して凹凸状のピットを機械的に記
録している。このような記録方法において、探針は、記
録媒体を通してレーザー光を照射することによって加熱
されている。また、ＡＦＭ用カンチレバーは、一般的な
半導体製造プロセス技術を利用して作製することができ
る。この結果、記録媒体には、約１５０ｎｍ×１５０ｎ
ｍ程度の径を有する微細なピットを形成することができ
る。

【００１７】なお、記録媒体に記録された情報の再生方
法もＡＦＭ技術を応用して行われており、ＡＦＭ測定方
法によってピットの有無を検出し、その検出データに信
号処理を施すことによって情報が再生される。

【００１８】一方、ＳＮＯＭ技術を応用した情報記録方
法によれば、ベテッヒ（Betzig）等の文献「Appl.Phys.
Lett.61(1992) p.142 」において、先端に開口が形成さ
れた開口プローブを用いたＳＮＯＭ装置が提案されてお
り、この開口プローブから光磁気ディスクに光を照射し
て磁化方向を反転させることによって、所望の情報を記
録している。この場合、光磁気ディスク上には、直径が
約６０ｎｍ程度のスポットが形成されるため、４０〜１
００Ｇbit/inch² の高密度記録が実現される。また、ホ
サカ（Hosaka）等の文献「J.Appl.Phys.79(1996)p.808
2」にも開口プローブを用いたＳＮＯＭ装置が提案され
ており、この開口プローブから相変化型ディスクに光を
照射し、その部分を加熱して相変化させることによっ
て、所望の情報を記録している。この場合、相変化型デ
ィスク上には、直径が約６０ｎｍ程度のスポットが形成
されるため、上記同様の高密度記録が実現される。

【００１９】なお、上記各ディスクに記録された情報の
再生方法もＳＮＯＭ技術を応用して行われている。即
ち、光磁気ディスクに記録された情報の再生において、
光磁気ディスクにＳＮＯＭ測定用光を照射しながらプロ
ーブを走査した際、プローブによって散乱した散乱光の
偏光成分の回転状態を検出することによって、情報を再
生している。一方、相変化型ディスクに記録された情報
の再生において、相変化型ディスクにＳＮＯＭ測定用光
を照射しながらプローブを走査した際、プローブによっ
て散乱した散乱光の光強度の変化を検出することによっ
て、情報を再生している。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、開口プ
ローブを応用した情報記録方法では、開口プローブから
ディスクに照射する光の光量（即ち、熱エネルギー）が
少ないため、情報記録に要する時間がかかり過ぎるとい
った問題点がある。照射光量を増加させるためには、開
口を拡げれることも考えられるが、開口を拡げた場合に
は、高密度記録を実現できなくなってしまうといった問
題が生じる。

【００２１】また、ＡＦＭ技術を応用した情報記録方法
では、記録媒体上に機械的にピットを形成しているた
め、記録した情報の消去して、新たな情報を重ね書きで
きないといった問題がある。更に、ＡＦＭ技術を応用し
た情報記録方法では、機械的にピットを形成することが
可能な記録媒体しか利用することができないため、記録
媒体の種類に一定の制限があるといった問題もある。

【００２２】本発明は、このような課題を解決するため
に成されており、その目的は、媒体の種類を問わず、回
折限界を越える媒体の微小領域に高密度で且つ高速に所
望の情報を記録することが可能な情報記録再生装置を提
供することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の情報記録再生装置は、媒体に光を照
射することによって、前記媒体の物理的性質が変化しな
い程度に前記媒体の局所領域を加熱可能な光照射手段
と、前記局所領域よりも小さな先端径を有する探針と、
この探針と前記媒体との間の位置関係を制御する位置制
御手段と、前記探針を加熱する探針加熱手段とを備えて
おり、前記光照射手段によって加熱された前記媒体の局
所領域に、前記探針加熱手段によって加熱された前記探
針を接近させて、前記局所領域の物理的性質を熱的に変
化させることによって、前記媒体の局所領域に所望の情
報を記録することが可能である。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態に係
る情報記録再生装置について、図１及び図２を参照して
説明する。図１（ａ）には、本実施の形態の情報記録再
生装置の構成が示されており、この情報記録再生装置に
は、図１（ｂ）に示すように、シリコン製のいわゆるテ
トラヘドラルタイプのカンチレバーチップ２が設けられ
ている。なお、本実施の形態において、カンチレバーチ
ップ２は、支持部４と、この支持部４から延出したカン
チレバー６と、このカンチレバー６の先端に設けられた
四面体形状の探針８とから構成されている。

【００２５】カンチレバー６は、その先端が二等辺三角
形状に形成された短冊形状を成しており、探針８は、そ
の先端８ａがカンチレバー６の先端６ａの鉛直上に位置
付けられるように形成されている（図１（ｃ）参照）。
また、カンチレバー６の背面（探針８が形成された面と
は反対側の面）には、所定の厚さを有する高反射膜１０
（例えば、アルミニウム膜）がコーティングされてい
る。

【００２６】カンチレバー６は、その先端が変位自在に
構成されており、カンチレバー６の変位状態は、情報記
録再生装置に設けられた光てこ方式の変位センサによっ
て光学的に測定することができるようになっている。

【００２７】本実施の形態に適用された変位センサは、
カンチレバー６の背面に変位測定光Ｌ１を照射可能な半
導体レーザ１２と、カンチレバー６の背面からの反射光
Ｌ２を受光可能な位置に配置された二分割フォトディテ
クタ１４とを備えている。なお、二分割フォトディテク
タ１４は、反射光Ｌ２の受光位置に対応した電気信号Ｓ
１を出力可能に制御されている。

【００２８】このような変位センサにおいて、半導体レ
ーザ１２からカンチレバー６の背面に変位測定光即ちレ
ーザー光Ｌ１が照射された際、背面に設けられた高反射
膜１０から反射した反射光Ｌ２は、二分割フォトディテ
クタ１４に照射される。この状態において、カンチレバ
ー６の先端が変位すると、二分割フォトディテクタ１４
に対する反射光Ｌ２の受光位置が変化する。このとき、
二分割フォトディテクタ１４から出力される電気信号の
出力状態（具体的には、二分割フォトディテクタ１４の
各受光部（図示しない）から出力される電気信号の出力
差）を検出することによって、カンチレバー６の先端の
変位を測定することができる。なお、図１（ａ）には、
その一例として、光てこ方式の変位センサを示したが、
例えば臨界角度プリズム（図示しない）を用いた臨界角
方式の変位センサを適用しても良い。

【００２９】また、情報記録再生装置には、記録媒体１
６をセット可能なアクチュエータ１８（例えば、圧電体
チューブスキャナ）が設けられており、このアクチュエ
ータ１８は、支持部材２０を介して回転駆動体２２に固
定されている。

【００３０】アクチュエータ１８は、コントローラ２４
から出力される制御信号Ｓ２に基づいて、所定方向に変
位可能に構成されている。従って、このアクチュエータ
１８に記録媒体１６をセットすると、アクチュエータ１
８の変位に伴って記録媒体１６を所定方向に移動させる
ことができる。

【００３１】また、回転駆動体２２は、駆動回路２６か
ら出力される駆動信号Ｓ３に基づいて、所定方向に高速
回転するように構成されており、駆動回路２６は、コン
トローラ２４から出力される制御信号Ｓ４に基づいて、
回転駆動体２２に駆動信号Ｓ３を出力するように制御さ
れている。

【００３２】このような構成において、アクチュエータ
１８及び回転駆動体２２を駆動制御することによって、
アクチュエータ１８にセットした記録媒体１６を三次元
方向に移動（高速回転）させることができる。この結
果、記録媒体１６と探針８との間の位置合わせを行うこ
とができると共に、記録媒体１６と探針８との間の距離
を調整することができる。

【００３３】なお、記録媒体１６としては、光や熱を作
用させることによって、物理的性質が変化可能な媒体
（例えば、光磁気記録媒体や相変化型記録媒体）であれ
ば、その種類を問わず任意に適用することが可能であ
る。

【００３４】また、情報記録再生装置には、後述する記
録用レーザー光及び再生用レーザー光のいずれか一方を
選択的に出射可能なレーザー光源２８と、このレーザー
光源２８の偏光方向を必要に応じて変化させるための波
長板３０と、レーザー光源２８から出射したレーザー光
を集光させる集光レンズ３２と、レーザー光源２８の光
量を調整するためのフィルタ（図示しない）とが設けら
れている。なお、集光レンズ３２は、その焦点位置に記
録媒体１６が位置付けられるように、位置決めすること
ができるように構成されている。

【００３５】次に、情報記録方法について説明する。本
実施の形態の情報記録方法は、記録用レーザー光が集光
している記録媒体１６に加熱された探針８を近接又は接
触させることによって、記録媒体１６の微小領域に所望
の情報を高密度で記録することができるように構成され
ている。

【００３６】なお、情報記録方法の説明に際し、記録媒
体１６は、集光レンズ３２の焦点位置に位置付けられて
いるものとし、更に、探針８は、集光位置の近傍に位置
付けられ、記録用レーザー光によって所定温度まで加熱
されているものと仮定する。

【００３７】この状態において、レーザー光源２８から
出射した記録用レーザー光は、集光レンズ３２によって
記録媒体１６上に集光する。従来の記録方法では、記録
用レーザー光をスポット照射して記録媒体１６を直接加
熱し、記録媒体１６の物理的性質を変化させることによ
って、情報の記録が行われている。この場合、記録媒体
１６に記録する情報は、スポット径と同程度の領域に限
定される。

【００３８】しかし、本実施の形態に適用した情報記録
方法では、記録用レーザー光によって記録媒体１６へ直
接情報を記録することは無く、記録媒体１６の物理的性
質が変化する直前の温度まで記録媒体１６が加熱される
ように、記録用レーザー光の出力レベルを制御してい
る。例えば、記録媒体１６として光磁気記録媒体を用い
た場合には、その磁化方向が反転するキュリー温度の直
前の温度まで光磁気記録媒体が加熱されるように、記録
用レーザー光の出力レベルが制御される。また、記録媒
体１６として例えば３００℃で相変化する相変化型記録
媒体を用いた場合には、３００℃の直前の温度（例え
ば、２９９℃）まで相変化型記録媒体が加熱されるよう
に、記録用レーザー光の出力レベルが制御される。

【００３９】このように出力レベルが制御された記録用
レーザー光を記録媒体１６に集光させた状態において、
コントローラ２４から出力される制御信号Ｓ２に基づい
て、アクチュエータ１８を駆動して探針８の先端８ａを
記録媒体１６にナノメートルオーダで接近させる（図２
（ａ）参照）。このとき、記録用レーザー光によって加
熱された探針８の先端８ａから記録媒体１６に熱伝導が
発生し、記録媒体１６の物理的性質を変化させる。

【００４０】具体的には、記録媒体１６のうち、探針８
の先端８ａの先端径又はこれと略同一の局所的な領域
が、選択的に且つ間接的に加熱される。この結果、記録
媒体１６として光磁気記録媒体を用いた場合には、探針
８の先端８ａによって加熱された局所領域がキュリー温
度以上に加熱され、その領域の磁化方向が反転する。こ
の場合、光磁気記録媒体のうち、探針８の先端８ａの先
端径又はこれと略同一の局所的な領域に情報が記録され
る。従って、光磁気記録媒体に対する高密度記録（即
ち、回折限界を越えるような微小領域に対する高密度記
録）を実現することができる。同様に、記録媒体１６と
して相変化型記録媒体を用いた場合には、探針８の先端
８ａによって加熱された局所領域が上記３００℃以上に
加熱され、その領域がアモルファスから結晶へ変位す
る。この場合も、相変化型記録媒体のうち、探針８の先
端８ａの先端径又はこれと略同一の局所的な領域に情報
が記録される。従って、相変化型記録媒体に対する高密
度記録（即ち、回折限界を越えるような微小領域に対す
る高密度記録）を実現することができる。

【００４１】更に、このような情報記録方法では、回転
駆動体２２によって記録媒体１６を高速回転させながら
情報の記録が行われるため、情報の高速記録と高密度記
録を同時に実現することが可能である。なお、情報記録
動作中、アクチュエータ１８によって記録媒体１６を移
動制御することによって、探針８の先端８ａと記録媒体
１６との間のトラッキング制御が行われている。この場
合、所望の情報が信号化されたデータ信号に基づいてコ
ントローラ２４からアクチュエータ１８に制御信号Ｓ２
を出力して、アクチュエータ１８を制御することによっ
て、記録媒体１６に対する探針８の接離動作を制御する
ことができる。この結果、記録媒体１６に所望の情報を
時系列的に記録することが可能となる。

【００４２】なお、光の吸収率が高く且つ効率良く輻射
熱を放出可能な材料（例えば、金）を探針８の表面にコ
ーティングすることによって、記録の効率を上げること
が可能である。

【００４３】また、上記実施の形態では、記録用レーザ
ー光によって探針８を加熱しているが、例えば、図２
（ｂ），（ｃ）に示すように、探針加熱手段を別途設け
ても良い。図２（ｂ）に示された探針加熱手段は、探針
加熱用レーザー光源３４を備えており、この探針加熱用
レーザー光源３４から出射した探針加熱用レーザー光を
対物レンズ３６によって、カンチレバー６の真上から照
射するように構成されている。一方、図２（ｃ）に示さ
れた探針加熱手段も同様に、探針加熱用レーザー光源３
４を備えており、この探針加熱用レーザー光源３４から
出射した探針加熱用レーザー光を対物レンズ３６によっ
て、カンチレバー６の真横から照射するように構成され
ている。

【００４４】また、探針８の加熱は、上述したような光
学的方法に限定されることは無く、例えば、カンチレバ
ー６の作製プロセス中に、探針加熱用発熱体（図示しな
い）をカンチレバー６に作り込んでも良い。探針加熱用
発熱体としては、例えば、通電によって所望の温度に発
熱可能なピエゾ抵抗層を適用することができる。この場
合、情報記録中に、ピエゾ抵抗層に電流を供給してピエ
ゾ抵抗層を発熱させることによって、探針８を電気的に
加熱することができる。

【００４５】更に、情報の時系列的な記録方法は、上述
したように、探針８をデータ信号に応じて記録媒体１６
に接近させる方法だけで無く、例えば、データ信号に基
づいてコントローラ２４から上記ピエゾ抵抗層に制御信
号Ｓ２を出力して、ピエゾ抵抗層を加熱制御することに
よって、記録媒体１６に所望の情報を時系列的に記録す
ることが可能である。また、情報の時系列的な記録方法
としては、例えば、探針加熱用レーザー光源３４から出
射する探針加熱用レーザー光の光強度を制御することに
よって、情報の記録動作を制御しても良い。更に、記録
媒体１６を直接加熱している記録用レーザー光の光強度
を制御することによって、記録媒体１６の温度を制御し
て、情報の記録動作を制御しても良い。

【００４６】次に、上記情報記録方法によって所望の情
報が高密度記録された記録媒体１６から情報を高速に再
生する情報再生方法について説明する。本実施の形態の
情報再生方法は、レーザー光源２８から出射した再生用
レーザー光を集光レンズ３２を介して記録媒体１６に斜
め上方から照射した際、記録媒体１６の表面近傍に局在
する近接場（ある種の電磁場）の光学的特性を検出する
ことによって、記録媒体１６の微小領域に高密度記録さ
れた情報を高速且つ精度良く再生することができるよう
に構成されている。

【００４７】なお、情報再生方法の説明に際し、記録媒
体１６は、集光レンズ３２の焦点位置に位置付けられて
いるものとし、更に、情報再生中、回転駆動体２２によ
って記録媒体１６を高速回転させている間、探針８によ
って上記近接場を散乱させることができるように、記録
媒体１６に対するカンチレバー６の位置決めが成されて
いるものと仮定する（図２（ａ）参照）。

【００４８】この状態において、レーザー光源２８から
出射した再生用レーザー光は、集光レンズ３２によって
記録媒体１６上に集光する。このとき、再生用レーザー
光が照射された記録媒体１６の表面近傍には、近接場即
ちある種の電磁場が発生している。

【００４９】この近接場は、例えば記録媒体１６として
光磁気記録媒体を用いている場合には、磁化方向の反転
分布特性を反映しており、一方、例えば相変化型記録媒
体を用いている場合には、反射率分布特性を反映してい
る。

【００５０】従って、探針８を記録媒体１６に沿って相
対的に走査して、近接場を散乱させると、その散乱光
は、探針８の先端８ａの先端径又はこれと略同一の局所
的な領域の光学的特性を反映したものとなる。具体的に
は、記録媒体１６として光磁気記録媒体を用いている場
合、散乱光は、磁化方向に対応した偏光角の回転分布を
反映し、一方、相変化型記録媒体を用いている場合、散
乱光は、相変化に対応した反射率分布を反映している。

【００５１】このように探針８を走査することによっ
て、近接場から散乱した散乱光は、カンチレバー６の上
方に配置された対物レンズ３８によって取り込まれた
後、偏光子４０を介して散乱光検出ユニット４２に入射
する。

【００５２】このような情報再生方法では、波長板３０
によって再生用レーザー光の偏光角が制御されているた
め、偏光子４０によって特定の偏光成分を有する散乱光
を精度良く選別することができる。特に、記録媒体１６
として光磁気記録媒体を用いている場合には、この偏光
子４０によって、磁化方向に対応した偏光角成分を有す
る散乱光のみを精度良く散乱光検出ユニット４２に入射
させることができる。

【００５３】また、散乱光検出ユニット４２は、レンズ
４４とピンホール４６と散乱光検出器４８とを備えてお
り、対物レンズ３８を介して散乱光検出ユニット４２に
入射した散乱光は、レンズ４４からピンホール４６を介
して散乱光検出器４８に導光される。なお、散乱光検出
器４８は、受光した散乱光の光量に対応した電気信号Ｓ
５をコントローラ２４に出力することができるように制
御されている。

【００５４】従って、記録媒体１６の表面近傍に局在し
ている近接場から散乱した散乱光を散乱光検出器４８を
介して電気信号Ｓ５に変換することによって、近接場の
光学情報を検出することができる。具体的には、記録媒
体１６として光磁気記録媒体を用いている場合、磁化方
向に対応した偏光角を有する散乱光の分布状態を検出す
ることができるため、光磁気記録媒体に高密度記録され
た情報を精度良く且つ高いＳ／Ｎ比で再生することが可
能となる。一方、記録媒体１６として相変化型記録媒体
を用いている場合、相変化によって情報が記録された記
録領域と未記録領域の反射率の分布状態を検出すること
ができるため、相変化型記録媒体に高密度記録された情
報を精度良く且つ高いＳ／Ｎ比で再生することが可能と
なる。

【００５５】なお、本明細書中には、以下のような発明
が含まれる。（１）媒体に光を照射することによって、前記媒体の
物理的性質が変化しない程度に前記媒体の局所領域を加
熱可能な光照射手段と、前記局所領域よりも小さな先端
径を有する探針と、この探針と前記媒体との間の位置関
係を制御する位置制御手段と、前記探針を加熱する探針
加熱手段とを備えており、前記光照射手段によって加熱
された前記媒体の局所領域に、前記探針加熱手段によっ
て加熱された前記探針を接近させて、前記局所領域の物
理的性質を熱的に変化させることによって、前記媒体の
局所領域に所望の情報を記録することが可能な情報記録
再生装置。（構成、作用効果）この発明は、一実施の形態の上位概
念を示しており、媒体の種類を問わず、回折限界を越え
る媒体の局所領域に高密度で且つ高速に所望の情報を記
録することが可能な情報記録再生装置を提供することが
できる。（２）前記探針加熱手段は、前記探針に光を照射する
ことによって前記探針を加熱する光学的加熱手段を備え
ていることを特徴とする上記（１）に記載の情報記録再
生装置。（構成、作用効果）この発明において、光学的加熱手段
には、例えば図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、
記録用レーザー光及び再生用レーザー光のいずれか一方
を選択的に出射可能なレーザー光源２８と、このレーザ
ー光源２８から出射したレーザー光を探針８の先端８ａ
近傍に集光させる集光レンズ３２とが含まれる。更に、
光学的加熱手段には、例えば図２（ｂ），（ｃ）に示す
ように、探針加熱用レーザー光源３４と、この探針加熱
用レーザー光源３４から出射した探針加熱用レーザー光
を探針８に照射する対物レンズ３６とが含まれる。

【００５６】このような探針加熱手段によれば、光照射
手段によって光が照射されている媒体に加熱された探針
を近接又は接触させることによって、媒体の微小領域に
所望の情報を高密度で記録することができる。（３）前記探針加熱手段は、前記探針に近接して設け
られ且つ通電によって所望の温度に発熱して前記探針を
加熱する探針加熱用発熱体を備えていることを特徴とす
る上記（１）に記載の情報記録再生装置。（構成、作用効果）この発明において、探針加熱用発熱
体としては、例えば、通電によって所望の温度に発熱可
能なピエゾ抵抗層を適用することができる。この場合、
情報記録中に、ピエゾ抵抗層に電流を供給してピエゾ抵
抗層を発熱させることによって、探針を電気的に加熱す
ることができる。（４）前記光学的加熱手段の光強度を制御することに
よって、情報の記録動作を制御することが可能な制御手
段を備えていることを特徴とする上記（２）に記載の情
報記録再生装置。（構成、作用効果）この発明において、例えば図２
（ｂ），（ｃ）に示すように、探針加熱用レーザー光源
３４から出射する探針加熱用レーザー光の光強度を制御
することによって、情報を時系列的に記録することが可
能である。（５）前記探針加熱用発熱体の発熱量を制御すること
によって、情報の記録動作を制御することが可能な制御
手段を備えていることを特徴とする上記（３）に記載の
情報記録再生装置。（構成、作用効果）この発明において、探針加熱用発熱
体とは、例えば通電によって所望の温度に発熱可能なピ
エゾ抵抗層が該当し、このピエゾ抵抗層の通電状態を制
御して発熱体の発熱量を制御することによって、情報を
時系列的に記録することが可能である。（６）前記光照射手段の光強度を制御することによっ
て、情報の記録動作を制御することが可能な制御手段を
備えていることを特徴とする上記（１）〜（３）のいず
れか１に記載の情報記録再生装置。（構成、作用効果）この発明によれば、媒体を直接加熱
する記録用レーザー光の光強度を制御することによっ
て、情報を時系列的に記録することができる。（７）媒体の局所領域の物理的性質を熱的に変化させ
ることによって、所望の情報が記録された前記媒体の局
所領域に再生光を照射する再生光照射手段と、前記局所
領域よりも小さな先端径を有する探針と、この探針と前
記媒体との間の位置関係を制御する位置制御手段と、再
生光が照射された前記媒体の局所領域に前記探針を走査
した際に発生する散乱光を検出することによって、前記
情報を再生可能な散乱光検出手段とを備えていることを
特徴とする情報記録再生装置。（構成、作用効果）この発明によれば、例えば図１
（ａ）に示すように、記録媒体１６の表面近傍に局在し
ている近接場から散乱した散乱光を散乱光検出器４８を
介して電気信号Ｓ５に変換することによって、近接場の
光学情報を検出することができる。この結果、媒体に高
密度記録された情報を精度良く且つ高いＳ／Ｎ比で再生
することが可能となる。（８）前記再生光照射手段には、前記再生光の偏光方
向を制御する偏光制御手段が設けられており、前記散乱
光検出手段には、特定の偏光成分を有する前記散乱光を
選別する偏光選別手段が設けられていることを特徴とす
る上記（７）に記載の情報記録再生装置。（構成、作用効果）この発明において、偏光制御手段に
は、例えば図１（ａ）に示すように、レーザー光源２８
からの再生用レーザー光の偏光角を制御する波長板３０
が含まれており、偏光選別手段には、特定の偏光成分を
有する散乱光を選別する偏光子４０が含まれている。

【００５７】このような構成によれば、波長板３０によ
って再生用レーザー光の偏光角が制御されているため、
偏光子４０によって特定の偏光成分を有する散乱光を精
度良く選別することができる。

【００５８】

【発明の効果】本発明によれば、媒体の種類を問わず、
回折限界を越える媒体の微小領域に高密度で且つ高速に
所望の情報を記録することが可能な情報記録再生装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、本発明の一実施の形態に係る情報記
録再生装置の構成を概略的に示す図、（ｂ）は、カンチ
レバーチップの構成を示す斜視図、（ｃ）は、カンチレ
バーの構成を示す図。

【図２】（ａ）は、探針及び記録媒体に対して記録用及
び再生用レーザー光が照射されている状態を示す図、
（ｂ）は、探針を加熱するための探針加熱手段の配置状
態を示す図、（ｃ）は、探針を加熱するための探針加熱
手段の他の配置状態を示す図。

【符号の説明】

８探針１６記録媒体２８レーザー光源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】媒体に光を照射することによって、前記
媒体の物理的性質が変化しない程度に前記媒体の局所領
域を加熱可能な光照射手段と、前記局所領域よりも小さな先端径を有する探針と、この探針と前記媒体との間の位置関係を制御する位置制
御手段と、前記探針を加熱する探針加熱手段とを備えており、前記光照射手段によって加熱された前記媒体の局所領域
に、前記探針加熱手段によって加熱された前記探針を接
近させて、前記局所領域の物理的性質を熱的に変化させ
ることによって、前記媒体の局所領域に所望の情報を記
録することが可能な情報記録再生装置。
【請求項２】前記探針加熱手段は、前記探針に光を照
射することによって前記探針を加熱する光学的加熱手段
を備えていることを特徴とする請求項１に記載の情報記
録再生装置。
【請求項３】前記探針加熱手段は、前記探針に近接し
て設けられ且つ通電によって所望の温度に発熱して前記
探針を加熱する探針加熱用発熱体を備えていることを特
徴とする請求項１に記載の情報記録再生装置。