JPH11273148A - 光ディスクおよびその記録再生方法 - Google Patents
光ディスクおよびその記録再生方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 超解像記録が可能で、しかも微小なマーク間
隔で形成された微小な記録マークを高分解能で再生でき
る超解像再生も可能な光ディスクを提供する。 【解決手段】 記録層（４）に光を照射して情報の記録
・再生を行う光ディスクにおいて、記録層（４）に対し
て光ビームの入射側と反対側に形成された超解像記録膜
（６）と、記録層（４）に対して光ビームの入射側に形
成された超解像再生膜（２）とを有する。
隔で形成された微小な記録マークを高分解能で再生でき
る超解像再生も可能な光ディスクを提供する。 【解決手段】 記録層（４）に光を照射して情報の記録
・再生を行う光ディスクにおいて、記録層（４）に対し
て光ビームの入射側と反対側に形成された超解像記録膜
（６）と、記録層（４）に対して光ビームの入射側に形
成された超解像再生膜（２）とを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光ビームの照射によ
り情報の記録・再生を行う光ディスクおよびその記録再
生方法に関する。
り情報の記録・再生を行う光ディスクおよびその記録再
生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】光ビームの照射により情報の再生または
記録・再生を行う光ディスクメモリは、大容量性、高速
アクセス性、媒体可搬性を兼ね備えた記憶媒体として音
声、画像、計算機データなど各種ファイルに実用化され
ており、今後もその発展が期待されている。光ディスク
の高密度化技術としては、原盤カッティング用ガスレー
ザーの短波長化、動作光源である半導体レーザーの短波
長化、対物レンズの高開口数化、光ディスクの薄板化が
考えられている。さらに記録可能な光ディスクにおいて
は、マーク長記録、ランド／グルーブ記録など種々のア
プローチがある。
記録・再生を行う光ディスクメモリは、大容量性、高速
アクセス性、媒体可搬性を兼ね備えた記憶媒体として音
声、画像、計算機データなど各種ファイルに実用化され
ており、今後もその発展が期待されている。光ディスク
の高密度化技術としては、原盤カッティング用ガスレー
ザーの短波長化、動作光源である半導体レーザーの短波
長化、対物レンズの高開口数化、光ディスクの薄板化が
考えられている。さらに記録可能な光ディスクにおいて
は、マーク長記録、ランド／グルーブ記録など種々のア
プローチがある。
【０００３】また、光ディスクの高密度化の効果が大き
い技術として、媒体膜を利用する超解像再生技術が提案
されている。超解像再生技術は、当初、光磁気ディスク
特有の技術として提案された。光磁気ディスクの超解像
再生技術では、記録層に対して再生ビームの入射側に磁
性膜（超解像膜）を設け、両者を交換結合または静磁結
合させる。そして、再生ビームを照射して超解像膜を昇
温させて層間の交換力または静磁力を変化させ、超解像
膜に光学マスクまたは光学開口を形成することにより、
超解像再生を実現している。
い技術として、媒体膜を利用する超解像再生技術が提案
されている。超解像再生技術は、当初、光磁気ディスク
特有の技術として提案された。光磁気ディスクの超解像
再生技術では、記録層に対して再生ビームの入射側に磁
性膜（超解像膜）を設け、両者を交換結合または静磁結
合させる。そして、再生ビームを照射して超解像膜を昇
温させて層間の交換力または静磁力を変化させ、超解像
膜に光学マスクまたは光学開口を形成することにより、
超解像再生を実現している。
【０００４】その後、光磁気ディスク以外にＲＯＭディ
スクでも、記録層に対して再生ビームの入射側に再生ビ
ームの照射により透過率が変化する超解像膜を設けて超
解像再生する試みが報告されている。このように、超解
像再生技術は光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−
Ｒ、ＷＯＲＭ、相変化光ディスクなど全ての光ディスク
に適用可能なことが明らかになった。
スクでも、記録層に対して再生ビームの入射側に再生ビ
ームの照射により透過率が変化する超解像膜を設けて超
解像再生する試みが報告されている。このように、超解
像再生技術は光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−
Ｒ、ＷＯＲＭ、相変化光ディスクなど全ての光ディスク
に適用可能なことが明らかになった。
【０００５】超解像再生技術は、ヒートモード方式とフ
ォトンモード方式に大別される。従来提案されている超
解像膜の例について説明する。ヒートモード方式では、
超解像膜として相変化材料を用い、再生ビームの照射に
よって超解像膜を加熱して相変化を起こし、再生ビーム
スポットよりも小さい光学開口を形成する。この光学開
口の形状は、超解像膜の等温線に従う。この光学開口の
サイズは、環境温度の影響により変動しやすいため、光
ディスクの線速に合わせて厳密に熱制御することが必要
になる。また、ヒートモード方式の超解像膜は、再生時
および記録時の熱疲労により、十分な繰り返し安定性を
得るのが困難である。
ォトンモード方式に大別される。従来提案されている超
解像膜の例について説明する。ヒートモード方式では、
超解像膜として相変化材料を用い、再生ビームの照射に
よって超解像膜を加熱して相変化を起こし、再生ビーム
スポットよりも小さい光学開口を形成する。この光学開
口の形状は、超解像膜の等温線に従う。この光学開口の
サイズは、環境温度の影響により変動しやすいため、光
ディスクの線速に合わせて厳密に熱制御することが必要
になる。また、ヒートモード方式の超解像膜は、再生時
および記録時の熱疲労により、十分な繰り返し安定性を
得るのが困難である。
【０００６】フォトンモード方式では、超解像膜として
フォトクロミック材料を用い、再生ビームの照射による
発色または消色を利用して光学マスクまたは光学開口を
形成する。フォトクロミック材料は、光照射により電子
が基底準位から寿命の短い励起準位へ励起し、さらに電
子が励起準位から寿命の非常に長い準安定励起準位へ遷
移して捕捉されることにより、光吸収特性の変化を生じ
る。したがって、繰り返して再生するには、準安定励起
準位に捕捉された電子を基底準位へ脱励起する必要があ
る。しかし、脱励起のために補助ビームを照射するた
め、２ビーム動作となり、高速応答には不利である。ま
た、フォトクロミック材料では、原子移動または分子の
結合の変化を伴う複雑な過程を経て透過率変化が生じる
ので、繰り返し安定性は１万回程度が限界である。
フォトクロミック材料を用い、再生ビームの照射による
発色または消色を利用して光学マスクまたは光学開口を
形成する。フォトクロミック材料は、光照射により電子
が基底準位から寿命の短い励起準位へ励起し、さらに電
子が励起準位から寿命の非常に長い準安定励起準位へ遷
移して捕捉されることにより、光吸収特性の変化を生じ
る。したがって、繰り返して再生するには、準安定励起
準位に捕捉された電子を基底準位へ脱励起する必要があ
る。しかし、脱励起のために補助ビームを照射するた
め、２ビーム動作となり、高速応答には不利である。ま
た、フォトクロミック材料では、原子移動または分子の
結合の変化を伴う複雑な過程を経て透過率変化が生じる
ので、繰り返し安定性は１万回程度が限界である。
【０００７】以上のように、光ディスクの超解像再生を
実現するには、実用的な再生ビームパワーの領域で超解
像膜の透過率の変化が起こり、その変化量が大きく、再
生ビームスポットの通過時間程度の短時間で高速に光学
開口を形成でき、繰り返し再生に対して安定であること
が要求される。しかし、従来の超解像膜では、これらの
要求を全て満たすものはなかった。
実現するには、実用的な再生ビームパワーの領域で超解
像膜の透過率の変化が起こり、その変化量が大きく、再
生ビームスポットの通過時間程度の短時間で高速に光学
開口を形成でき、繰り返し再生に対して安定であること
が要求される。しかし、従来の超解像膜では、これらの
要求を全て満たすものはなかった。
【０００８】さらに、従来は超解像再生は検討されてい
るが、超解像記録に関する提案はほとんどなされていな
い。すなわち、間隔を詰めて記録した記録マークを超解
像再生により高分解能に再生することはできるが、記録
マークのサイズは本質的に記録ビームのスポットサイズ
によって決定されるため、微小な記録マークを形成する
ことができなかった。
るが、超解像記録に関する提案はほとんどなされていな
い。すなわち、間隔を詰めて記録した記録マークを超解
像再生により高分解能に再生することはできるが、記録
マークのサイズは本質的に記録ビームのスポットサイズ
によって決定されるため、微小な記録マークを形成する
ことができなかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、光源
の波長と焦点レンズのＮＡで規定される記録ビームのス
ポットサイズよりも小さい記録マークを形成して超解像
記録が可能な光ディスクを提供することにある。また、
本発明の目的は、超解像記録が可能であり、しかも微小
なマーク間隔で形成された微小な記録マークを高分解能
で再生できる超解像再生も可能な光ディスクを提供する
ことにある。
の波長と焦点レンズのＮＡで規定される記録ビームのス
ポットサイズよりも小さい記録マークを形成して超解像
記録が可能な光ディスクを提供することにある。また、
本発明の目的は、超解像記録が可能であり、しかも微小
なマーク間隔で形成された微小な記録マークを高分解能
で再生できる超解像再生も可能な光ディスクを提供する
ことにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の光ディスクは、
記録層に光を照射して情報の記録・再生を行う光ディス
クにおいて、記録層のほかに、記録ビームの照射により
記録ビームスポットの中央部にスポットサイズより小さ
い光学開口が形成される超解像記録膜が形成されている
ことを特徴とする。
記録層に光を照射して情報の記録・再生を行う光ディス
クにおいて、記録層のほかに、記録ビームの照射により
記録ビームスポットの中央部にスポットサイズより小さ
い光学開口が形成される超解像記録膜が形成されている
ことを特徴とする。
【００１１】本発明の光ディスクでは、記録層に対して
光ビームの入射側と反対側に超解像記録膜が形成され、
記録層に対して光ビームの入射側に超解像再生膜が形成
されていることが好ましい。また、記録層に対して光ビ
ームの入射側と反対側に超解像記録膜および反射膜が形
成されていることが好ましい。
光ビームの入射側と反対側に超解像記録膜が形成され、
記録層に対して光ビームの入射側に超解像再生膜が形成
されていることが好ましい。また、記録層に対して光ビ
ームの入射側と反対側に超解像記録膜および反射膜が形
成されていることが好ましい。
【００１２】さらに、超解像記録膜および超解像再生膜
が光励起により吸収率が低下する性質を有する半導体膜
または半導体微粒子分散膜からなり、超解像記録膜を構
成する半導体の光励起確率が超解像再生膜を構成する半
導体の光励起確率よりも低く調整させていることが好ま
しい。
が光励起により吸収率が低下する性質を有する半導体膜
または半導体微粒子分散膜からなり、超解像記録膜を構
成する半導体の光励起確率が超解像再生膜を構成する半
導体の光励起確率よりも低く調整させていることが好ま
しい。
【００１３】本発明の記録層、超解像記録膜および超解
像再生膜を有する光ディスクの記録再生方法は、記録レ
ベルの強度の光ビームを照射することにより、超解像記
録膜に光ビームのスポットサイズより小さい光学開口を
形成し、形成された光学開口に対応する大きさの記録マ
ークを記録層中に形成し、再生レベルの強度の光ビーム
を照射することにより、超解像再生膜に光ビームのスポ
ットサイズより小さい光学開口を形成し、形成された光
学開口を通して記録層中に形成された記録マークを読み
取ることを特徴とする。
像再生膜を有する光ディスクの記録再生方法は、記録レ
ベルの強度の光ビームを照射することにより、超解像記
録膜に光ビームのスポットサイズより小さい光学開口を
形成し、形成された光学開口に対応する大きさの記録マ
ークを記録層中に形成し、再生レベルの強度の光ビーム
を照射することにより、超解像再生膜に光ビームのスポ
ットサイズより小さい光学開口を形成し、形成された光
学開口を通して記録層中に形成された記録マークを読み
取ることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１に本発明の光ディスクの構造
の一例を示す。光ディスク基板１上に、超解像再生膜
２、第１干渉膜３、記録層４、第２干渉膜５、超解像記
録膜６、および反射膜７が形成されている。この光ディ
スクの場合には、記録層４に対して光ビームの入射側に
超解像再生膜２が、光ビームの入射側と反対側に超解像
記録膜６が形成されている。
の一例を示す。光ディスク基板１上に、超解像再生膜
２、第１干渉膜３、記録層４、第２干渉膜５、超解像記
録膜６、および反射膜７が形成されている。この光ディ
スクの場合には、記録層４に対して光ビームの入射側に
超解像再生膜２が、光ビームの入射側と反対側に超解像
記録膜６が形成されている。
【００１５】図２に、超解像再生膜２の透過率（Ｔｒ）
と照射フォトン数（Ｅｐ）との関係を示す曲線( Ｒ) 、
および超解像記録膜６の透過率（Ｔｒ）と照射フォトン
数（Ｅｐ）との関係を示す曲線( Ｗ) を示す。なお、超
解像膜がヒートモード系の材料である場合には、図２の
横軸は膜温度に置き換えられる。
と照射フォトン数（Ｅｐ）との関係を示す曲線( Ｒ) 、
および超解像記録膜６の透過率（Ｔｒ）と照射フォトン
数（Ｅｐ）との関係を示す曲線( Ｗ) を示す。なお、超
解像膜がヒートモード系の材料である場合には、図２の
横軸は膜温度に置き換えられる。
【００１６】超解像再生膜２は、照射フォトン数が再生
時のフォトンエネルギー（Ｅｒ）未満の領域では透過率
が低く、Ｅｒ以上で高い透過率を示す。すなわち、再生
パワーを適度に設定することにより、超解像再生膜２中
にスポットサイズよりも小さい微小光学開口を形成でき
る。そして、この光学開口を通して記録層４まで再生ビ
ームが到達し、その反射光を検出することにより超解像
再生が実現できる。
時のフォトンエネルギー（Ｅｒ）未満の領域では透過率
が低く、Ｅｒ以上で高い透過率を示す。すなわち、再生
パワーを適度に設定することにより、超解像再生膜２中
にスポットサイズよりも小さい微小光学開口を形成でき
る。そして、この光学開口を通して記録層４まで再生ビ
ームが到達し、その反射光を検出することにより超解像
再生が実現できる。
【００１７】一方、超解像記録膜６は、照射フォトン数
が記録時のフォトン数（Ｅｗ）未満の領域では透過率が
低く、Ｅｗ以上で高い透過率を示す。すなわち、記録パ
ワーを適度に設定することにより、超解像記録膜６中に
スポットサイズよりも小さい微小光学開口を形成でき
る。そして、この光学開口を通して反射膜７まで記録ビ
ームが到達し、反射膜７で反射されて、記録層４に戻
る。この結果、（ヒートモード記録の場合には）記録層
４が十分に加熱され微小記録マークの形成すなわち超解
像記録が可能になる。
が記録時のフォトン数（Ｅｗ）未満の領域では透過率が
低く、Ｅｗ以上で高い透過率を示す。すなわち、記録パ
ワーを適度に設定することにより、超解像記録膜６中に
スポットサイズよりも小さい微小光学開口を形成でき
る。そして、この光学開口を通して反射膜７まで記録ビ
ームが到達し、反射膜７で反射されて、記録層４に戻
る。この結果、（ヒートモード記録の場合には）記録層
４が十分に加熱され微小記録マークの形成すなわち超解
像記録が可能になる。
【００１８】なお、この光ディスクでは、記録層４へ直
接入射する記録ビーム（一次光）によっては記録層４が
十分に加熱されずに記録が行なわれないように調整す
る。そして、上記のように、記録層４を透過した一次光
が超解像記録膜に微小光学開口を形成し、この光学開口
を通して反射膜７まで記録ビームが到達し、反射膜７で
反射されて記録層４に戻ることによってはじめて記録が
行なわれるように調整する。
接入射する記録ビーム（一次光）によっては記録層４が
十分に加熱されずに記録が行なわれないように調整す
る。そして、上記のように、記録層４を透過した一次光
が超解像記録膜に微小光学開口を形成し、この光学開口
を通して反射膜７まで記録ビームが到達し、反射膜７で
反射されて記録層４に戻ることによってはじめて記録が
行なわれるように調整する。
【００１９】図１に示したように、超解像記録膜と超解
像再生膜は記録層を挟んで両側に設けるのが最も好まし
い形態である。ただし、超解像記録膜および超解像再生
膜について透過率とフォトンエネルギーとの関係には様
々な形態があるので、記録層に対して同一の側に両方の
超解像膜を配置してもよい。
像再生膜は記録層を挟んで両側に設けるのが最も好まし
い形態である。ただし、超解像記録膜および超解像再生
膜について透過率とフォトンエネルギーとの関係には様
々な形態があるので、記録層に対して同一の側に両方の
超解像膜を配置してもよい。
【００２０】また、本発明においては、超解像記録と超
解像再生とを組み合わせた場合に最も高密度化の効果が
高いが、基本的には超解像記録膜のみを設けて超解像記
録が実現できればよい。例えば、高出力の長波長レーザ
ーで超解像記録した微小マーク列を、低出力の短波長レ
ーザーで再生するようにすれば、高密度記録再生システ
ムを構築することができる。
解像再生とを組み合わせた場合に最も高密度化の効果が
高いが、基本的には超解像記録膜のみを設けて超解像記
録が実現できればよい。例えば、高出力の長波長レーザ
ーで超解像記録した微小マーク列を、低出力の短波長レ
ーザーで再生するようにすれば、高密度記録再生システ
ムを構築することができる。
【００２１】本発明において、超解像記録膜および超解
像再生膜の材料は、結晶化速度の速い相変化膜や熱退色
性色素などのヒートモード系材料、またはフォトクロミ
ック材料、フォトブリーチング材料、半導体もしくは半
導体微粒子分散膜などのフォトンモード系材料から適宜
選択して用いることができる。
像再生膜の材料は、結晶化速度の速い相変化膜や熱退色
性色素などのヒートモード系材料、またはフォトクロミ
ック材料、フォトブリーチング材料、半導体もしくは半
導体微粒子分散膜などのフォトンモード系材料から適宜
選択して用いることができる。
【００２２】本発明において最も好適な材料は、半導体
または半導体微粒子分散膜であり、主に光照射による吸
収飽和現象を利用して超解像動作がなされる。ここで、
図３を参照して、吸収飽和について簡単に説明する。図
３は半導体のエネルギー準位と、状態密度関数の概略を
示す図である。この図において、Ｖは充満帯、Ｆは禁制
帯、Ｃは伝導帯、Ｅはエネルギー、Ｄｓは伝導帯の状態
密度関数を示す。半導体に禁制帯幅以上のエネルギーの
光を照射すると、光を吸収して充満帯から伝導帯へ電子
励起する。電子励起の確率は、伝導帯の空席状態密度が
高いほど高い。一方、照射するフォトンエネルギーが増
加すると、充満帯から励起する電子数が増加し、伝導帯
中の空席状態密度は低下する（図３のハッチングで示し
たように、状態がほとんどすべて励起電子で占有され
る）。すなわち、フォトンエネルギーが低いときには光
を吸収するが、フォトンエネルギーが高くなると次第に
吸収が少なくなり透過率が増加する。記録再生に用いら
れる光ビームの強度分布は、ビームスポット中心部で高
く、周辺部で低い。したがって、ビームスポット中心部
では透過率が高く、周辺部では透過率が低くなるため、
超解像動作が可能になる。
または半導体微粒子分散膜であり、主に光照射による吸
収飽和現象を利用して超解像動作がなされる。ここで、
図３を参照して、吸収飽和について簡単に説明する。図
３は半導体のエネルギー準位と、状態密度関数の概略を
示す図である。この図において、Ｖは充満帯、Ｆは禁制
帯、Ｃは伝導帯、Ｅはエネルギー、Ｄｓは伝導帯の状態
密度関数を示す。半導体に禁制帯幅以上のエネルギーの
光を照射すると、光を吸収して充満帯から伝導帯へ電子
励起する。電子励起の確率は、伝導帯の空席状態密度が
高いほど高い。一方、照射するフォトンエネルギーが増
加すると、充満帯から励起する電子数が増加し、伝導帯
中の空席状態密度は低下する（図３のハッチングで示し
たように、状態がほとんどすべて励起電子で占有され
る）。すなわち、フォトンエネルギーが低いときには光
を吸収するが、フォトンエネルギーが高くなると次第に
吸収が少なくなり透過率が増加する。記録再生に用いら
れる光ビームの強度分布は、ビームスポット中心部で高
く、周辺部で低い。したがって、ビームスポット中心部
では透過率が高く、周辺部では透過率が低くなるため、
超解像動作が可能になる。
【００２３】ここで、超解像記録膜を構成する半導体の
光励起確率は、超解像再生膜を構成する半導体の光励起
確率よりも低くなるように調整する。言い換えれば、超
解像記録膜が吸収飽和するフォトンエネルギーは、超解
像再生膜が吸収飽和するフォトンエネルギーよりも高く
設定する。吸収飽和に達するフォトンエネルギーを調整
するには、波長に合わせて用いる半導体材料を選択した
り、半導体微粒子分散膜においては微粒子の粒径および
体積含有率を調整して脱励起の寿命および励起確率を制
御する。伝導帯における空席の状態密度は、図３に示し
たように、伝導帯下端付近で大きく、エネルギーの高い
側に向けて減衰する。このため、動作波長に対応する禁
制帯幅よりもやや狭い禁制帯幅を持つ半導体を選択した
ときに最も励起確率が高くなり、低いフォトンエネルギ
ーで吸収飽和させることができる。逆に、動作波長に比
べてかなり狭い禁制帯幅を持つ半導体を選択すれば、図
３のエネルギーの高い状態に電子励起されて、励起電子
が伝導帯下端の状態に移動するので、吸収飽和させるの
に必要なフォトンエネルギーを高くすることができる。
また、禁制帯幅が同一の半導体でも、材料に依存して遷
移確率が異なるので、遷移確率の差を利用して吸収飽和
が起こるフォトンエネルギーを調整することができる。
光励起確率は、超解像再生膜を構成する半導体の光励起
確率よりも低くなるように調整する。言い換えれば、超
解像記録膜が吸収飽和するフォトンエネルギーは、超解
像再生膜が吸収飽和するフォトンエネルギーよりも高く
設定する。吸収飽和に達するフォトンエネルギーを調整
するには、波長に合わせて用いる半導体材料を選択した
り、半導体微粒子分散膜においては微粒子の粒径および
体積含有率を調整して脱励起の寿命および励起確率を制
御する。伝導帯における空席の状態密度は、図３に示し
たように、伝導帯下端付近で大きく、エネルギーの高い
側に向けて減衰する。このため、動作波長に対応する禁
制帯幅よりもやや狭い禁制帯幅を持つ半導体を選択した
ときに最も励起確率が高くなり、低いフォトンエネルギ
ーで吸収飽和させることができる。逆に、動作波長に比
べてかなり狭い禁制帯幅を持つ半導体を選択すれば、図
３のエネルギーの高い状態に電子励起されて、励起電子
が伝導帯下端の状態に移動するので、吸収飽和させるの
に必要なフォトンエネルギーを高くすることができる。
また、禁制帯幅が同一の半導体でも、材料に依存して遷
移確率が異なるので、遷移確率の差を利用して吸収飽和
が起こるフォトンエネルギーを調整することができる。
【００２４】禁制帯幅を微調整したり、伝導帯の状態密
度関数の幅を制御するには、微粒子効果を利用すること
が好ましい。微粒子が孤立化するほど禁制帯幅は広が
り、同時に状態密度関数は狭く急峻になる。また、脱励
起寿命によっても、吸収飽和が起きるフォトンエネルギ
ーを調整できる。たとえば、脱励起寿命が短い場合（連
続膜の場合または微粒子の粒径が大きい場合）には吸収
飽和に達するフォトンエネルギーを高くできる。逆に、
脱励起寿命が長い場合（粒径が小さい場合）には、吸収
飽和に達するフォトンエネルギーを低くできる。
度関数の幅を制御するには、微粒子効果を利用すること
が好ましい。微粒子が孤立化するほど禁制帯幅は広が
り、同時に状態密度関数は狭く急峻になる。また、脱励
起寿命によっても、吸収飽和が起きるフォトンエネルギ
ーを調整できる。たとえば、脱励起寿命が短い場合（連
続膜の場合または微粒子の粒径が大きい場合）には吸収
飽和に達するフォトンエネルギーを高くできる。逆に、
脱励起寿命が長い場合（粒径が小さい場合）には、吸収
飽和に達するフォトンエネルギーを低くできる。
【００２５】超解像膜に用いられる半導体材料として
は、Ｃｕ、Ａｇのハロゲン化物、Ｃｕ酸化物、ＡｇＳ
ｅ、ＡｇＴｅ、ＳｒＴｅ、ＳｒＳｅ、ＣａＳｉ、Ｚｎ
Ｓ、ＺｎＯ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、
ＣｄＴｅ、ＡｌＴｅ、ＩｎＳ、ＩｎＯ、ＩｎＳｅ、Ｉｎ
Ｔｅ、ＡｌＳｂ、ＡｌＮ、ＡｌＡｓ、ＧａＮ、ＧａＰ、
ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＧｅＳ、ＧｅＳｅ、ＳｎＳ、Ｓｎ
Ｓｅ、ＳｎＴｅ、ＰｂＯ、ＳｉＣ、ＡｓＴｅ、ＡｓＳ
ｅ、ＳｂＳ、ＳｂＳｅ、ＳｂＴｅ、ＢｉＳ、ＴｉＯ、Ｍ
ｎＳｅ、ＭｎＴｅ、ＦｅＳ、ＭｏＳ、ＣｕＡｌＳ、Ｃｕ
ＩｎＳ、ＣｕＩｎＳｅ、ＣｕＩｎＴｅ、ＡｇＩｎＳ、Ａ
ｇＩｎＳｅ、ＡｇＩｎＴｅ、ＺｎＳｉＡｓ、ＺｎＧｅ
Ｐ、ＣｕＳｂＳ、ＣｕＡｓＳ、ＡｇＳｂＳ、ＡｇＡｓＳ
などが挙げられる。半導体微粒子を分散させる場合に用
いられる母材としては、ＳｉＯ2 、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ｔａ2
Ｏ5 、ＴｉＯ2 、ＺｎＳ−ＳｉＯ2 などの透明誘電体材
料、Ｃ−Ｈ、Ｃ−Ｆ系のプラズマ重合物質、Ｃなどが挙
げられる。
は、Ｃｕ、Ａｇのハロゲン化物、Ｃｕ酸化物、ＡｇＳ
ｅ、ＡｇＴｅ、ＳｒＴｅ、ＳｒＳｅ、ＣａＳｉ、Ｚｎ
Ｓ、ＺｎＯ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、
ＣｄＴｅ、ＡｌＴｅ、ＩｎＳ、ＩｎＯ、ＩｎＳｅ、Ｉｎ
Ｔｅ、ＡｌＳｂ、ＡｌＮ、ＡｌＡｓ、ＧａＮ、ＧａＰ、
ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＧｅＳ、ＧｅＳｅ、ＳｎＳ、Ｓｎ
Ｓｅ、ＳｎＴｅ、ＰｂＯ、ＳｉＣ、ＡｓＴｅ、ＡｓＳ
ｅ、ＳｂＳ、ＳｂＳｅ、ＳｂＴｅ、ＢｉＳ、ＴｉＯ、Ｍ
ｎＳｅ、ＭｎＴｅ、ＦｅＳ、ＭｏＳ、ＣｕＡｌＳ、Ｃｕ
ＩｎＳ、ＣｕＩｎＳｅ、ＣｕＩｎＴｅ、ＡｇＩｎＳ、Ａ
ｇＩｎＳｅ、ＡｇＩｎＴｅ、ＺｎＳｉＡｓ、ＺｎＧｅ
Ｐ、ＣｕＳｂＳ、ＣｕＡｓＳ、ＡｇＳｂＳ、ＡｇＡｓＳ
などが挙げられる。半導体微粒子を分散させる場合に用
いられる母材としては、ＳｉＯ2 、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ｔａ2
Ｏ5 、ＴｉＯ2 、ＺｎＳ−ＳｉＯ2 などの透明誘電体材
料、Ｃ−Ｈ、Ｃ−Ｆ系のプラズマ重合物質、Ｃなどが挙
げられる。
【００２６】なお、本発明の光ディスクに用いられるそ
の他の材料は特に限定されない。干渉膜としては、Ｓｉ
Ｏ2 、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ｔａ2 Ｏ5 、ＴｉＯ2 、ＺｎＳ−Ｓ
ｉＯ2 などの透明誘電体材料を用いることができる。記
録層の材料としては、ＴｂＦｅＣｏ、ＧｄＦｅＣｏ、Ｐ
ｔ／Ｃｏ、ＭｎＢｉ、ガーネット、フェライトなどの光
磁気材料；ＧｅＳｂＴｅ、ＡｇＩｎＳｂＴｅに代表され
る相変化記録材料；およびフォトクロミック材料に代表
されるフォトンモード記録材料を用いることができる。
反射膜としては、Ａｌ合金、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇなどに代
表される高反射率の金属材料を用いることができる。な
お、一部の光を透過し、一部の光を反射する半透明膜を
用いてもよい。半透明膜は、たとえば基板と第１干渉層
との間に設けてもよいし、反射膜の代わりに用いてもよ
い。
の他の材料は特に限定されない。干渉膜としては、Ｓｉ
Ｏ2 、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ｔａ2 Ｏ5 、ＴｉＯ2 、ＺｎＳ−Ｓ
ｉＯ2 などの透明誘電体材料を用いることができる。記
録層の材料としては、ＴｂＦｅＣｏ、ＧｄＦｅＣｏ、Ｐ
ｔ／Ｃｏ、ＭｎＢｉ、ガーネット、フェライトなどの光
磁気材料；ＧｅＳｂＴｅ、ＡｇＩｎＳｂＴｅに代表され
る相変化記録材料；およびフォトクロミック材料に代表
されるフォトンモード記録材料を用いることができる。
反射膜としては、Ａｌ合金、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇなどに代
表される高反射率の金属材料を用いることができる。な
お、一部の光を透過し、一部の光を反射する半透明膜を
用いてもよい。半透明膜は、たとえば基板と第１干渉層
との間に設けてもよいし、反射膜の代わりに用いてもよ
い。
【００２７】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。 実施例１ 図４に本実施例における光ディスクの断面図を示す。光
ディスク基板１上に、超解像記録膜６、第１干渉膜３、
記録層４、第２干渉膜５、および反射膜７が形成されて
いる。
する。 実施例１ 図４に本実施例における光ディスクの断面図を示す。光
ディスク基板１上に、超解像記録膜６、第１干渉膜３、
記録層４、第２干渉膜５、および反射膜７が形成されて
いる。
【００２８】この光ディスクは以下のようにして作製し
た。通常の光ディスク基板プロセスを用い、マスタリン
グ工程、スタンパー工程、インジェクション工程を経
て、トラッキングガイドグルーブの設けられた光ディス
ク基板１を作製した。その後、通常のマグネトロンスパ
ッタリングにより以下の各層を成膜した。まず、ＧａＴ
ｅとＳｉＯ2 を二元同時スパッタリングして、ＳｉＯ2
母材中に平均粒径３ｎｍのＧａＴｅ微粒子を体積含有率
５０ｖｏｌ％で分散させたＧａＴｅ微粒子分散膜からな
る厚さ１００ｎｍの超解像記録膜６を形成した。次い
で、厚さ１２０ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ2 からなる第１干
渉膜３、厚さ２０ｎｍのＧｅＳｂＴｅからなる記録層
４、厚さ３０ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ2 からなる第２干渉
膜５、厚さ６０ｎｍのＡｌ合金からなる反射膜７を連続
的に形成した。
た。通常の光ディスク基板プロセスを用い、マスタリン
グ工程、スタンパー工程、インジェクション工程を経
て、トラッキングガイドグルーブの設けられた光ディス
ク基板１を作製した。その後、通常のマグネトロンスパ
ッタリングにより以下の各層を成膜した。まず、ＧａＴ
ｅとＳｉＯ2 を二元同時スパッタリングして、ＳｉＯ2
母材中に平均粒径３ｎｍのＧａＴｅ微粒子を体積含有率
５０ｖｏｌ％で分散させたＧａＴｅ微粒子分散膜からな
る厚さ１００ｎｍの超解像記録膜６を形成した。次い
で、厚さ１２０ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ2 からなる第１干
渉膜３、厚さ２０ｎｍのＧｅＳｂＴｅからなる記録層
４、厚さ３０ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ2 からなる第２干渉
膜５、厚さ６０ｎｍのＡｌ合金からなる反射膜７を連続
的に形成した。
【００２９】また、比較例として超解像記録膜６を形成
していない光ディスクを作製した。ここで、超解像記録
膜６についてより詳細に説明する。超解像記録膜に半導
体を用いる場合には、動作波長に合わせた設計が重要に
なる。本実施例では動作波長を６５０ｎｍとしたので、
禁制帯幅が１．９１ｅＶ（６５０ｎｍ相当）よりもやや
狭く、記録パワー相当の高いフォトンエネルギーで吸収
飽和を起こす半導体を選択するようにした。この場合、
好ましい禁制帯幅は１．５〜１．８ｅＶである。このよ
うな禁制帯幅を持つ半導体としては、ＣｄＴｅ、ＧａＴ
ｅ、ＡｌＳｂ、ＧｅＳ、ＳｂＳ、ＣｄＧｅＰなどを挙げ
ることができる。本実施例では、禁制帯幅が１．７ｅＶ
（７３０ｎｍ相当）のＧａＴｅを選択した。
していない光ディスクを作製した。ここで、超解像記録
膜６についてより詳細に説明する。超解像記録膜に半導
体を用いる場合には、動作波長に合わせた設計が重要に
なる。本実施例では動作波長を６５０ｎｍとしたので、
禁制帯幅が１．９１ｅＶ（６５０ｎｍ相当）よりもやや
狭く、記録パワー相当の高いフォトンエネルギーで吸収
飽和を起こす半導体を選択するようにした。この場合、
好ましい禁制帯幅は１．５〜１．８ｅＶである。このよ
うな禁制帯幅を持つ半導体としては、ＣｄＴｅ、ＧａＴ
ｅ、ＡｌＳｂ、ＧｅＳ、ＳｂＳ、ＣｄＧｅＰなどを挙げ
ることができる。本実施例では、禁制帯幅が１．７ｅＶ
（７３０ｎｍ相当）のＧａＴｅを選択した。
【００３０】上述したように超解像記録膜６はＳｉＯ2
母材中に平均粒径３ｎｍのＧａＴｅ微粒子を体積含有率
５０ｖｏｌ％で分散させたＧａＴｅ微粒子分散膜からな
っている。微粒子化の目的は、主に脱励起寿命を長くす
ることにより、ビームスポットが通過する間に上準位に
励起した電子が下準位に脱励起して透過率変化量が低下
するのを防止することにある。３ｎｍ程度の微粒子で
は、脱励起寿命が２０〜３０ｎｓ程度と十分に長くな
る。透過率変化量を大きくするうえでは、体積含有率が
高い方が有利である。しかし、体積含有率が高すぎる
と、微粒子が網目状に連結して脱励起寿命を長くする効
果が少なくなる。したがって、体積含有率は５０ｖｏｌ
％程度とするのが適当である。なお、透過率変化量は、
堆積含有率のほかに膜厚でも調整できる。また、微粒子
化により禁制帯幅が増大する効果も得られる。３ｎｍ程
度の粒径に微粒子化すると、禁制帯幅は約２０ｍｅＶ広
がる。本実施例の超解像記録膜６の実質的な禁制帯幅は
１．７２ｅＶ、波長換算で７２１ｎｍとなる。この超解
像記録膜６では、最大の励起確率が約１．７５〜１．８
ｅＶ（７０９〜６８９ｎｍ）で得られるので、動作波長
である６５０ｎｍでは励起確率は低下している。すなわ
ち、記録パワーレベルの比較的高いフォトンエネルギー
で吸収飽和を起こすように調整されている。
母材中に平均粒径３ｎｍのＧａＴｅ微粒子を体積含有率
５０ｖｏｌ％で分散させたＧａＴｅ微粒子分散膜からな
っている。微粒子化の目的は、主に脱励起寿命を長くす
ることにより、ビームスポットが通過する間に上準位に
励起した電子が下準位に脱励起して透過率変化量が低下
するのを防止することにある。３ｎｍ程度の微粒子で
は、脱励起寿命が２０〜３０ｎｓ程度と十分に長くな
る。透過率変化量を大きくするうえでは、体積含有率が
高い方が有利である。しかし、体積含有率が高すぎる
と、微粒子が網目状に連結して脱励起寿命を長くする効
果が少なくなる。したがって、体積含有率は５０ｖｏｌ
％程度とするのが適当である。なお、透過率変化量は、
堆積含有率のほかに膜厚でも調整できる。また、微粒子
化により禁制帯幅が増大する効果も得られる。３ｎｍ程
度の粒径に微粒子化すると、禁制帯幅は約２０ｍｅＶ広
がる。本実施例の超解像記録膜６の実質的な禁制帯幅は
１．７２ｅＶ、波長換算で７２１ｎｍとなる。この超解
像記録膜６では、最大の励起確率が約１．７５〜１．８
ｅＶ（７０９〜６８９ｎｍ）で得られるので、動作波長
である６５０ｎｍでは励起確率は低下している。すなわ
ち、記録パワーレベルの比較的高いフォトンエネルギー
で吸収飽和を起こすように調整されている。
【００３１】本実施例においては、記録ビームの波長
（λ）は６５０ｎｍ、焦点レンズのＮＡは０．６とした
ので、ディスク面上のスポットサイズは全半値幅（Ｗ）
で約０．５μｍである。記録動作時のディスクの線速を
Ｖ（ｍ／ｓ）とすると、ビームスポットの全半値幅がデ
ィスク面を通過する時間（τ）は０．５／Ｖ（μｓ）で
ある。本実施例では線速Ｖを６ｍ／ｓとした。
（λ）は６５０ｎｍ、焦点レンズのＮＡは０．６とした
ので、ディスク面上のスポットサイズは全半値幅（Ｗ）
で約０．５μｍである。記録動作時のディスクの線速を
Ｖ（ｍ／ｓ）とすると、ビームスポットの全半値幅がデ
ィスク面を通過する時間（τ）は０．５／Ｖ（μｓ）で
ある。本実施例では線速Ｖを６ｍ／ｓとした。
【００３２】また、記録ビームのパワーをＰｗ（ｍＷ）
とすると、超解像記録膜６に入射するフォトンのエネル
ギー密度Ｅ（Ｊ／ｃｍ2 ）は次の式で与えられる。 Ｅ＝（Ｐｗ×τｐ×１０-9）／（π×（Ｗ／２）2 ×１
０-8×（１２４０／λ）×１．６×１０-19 ） 上式の分子は照射エネルギー（単位：Ｊ）を表し、分母
中のπ×（Ｗ／２）2×１０-8はスポット面積( 単位：
ｃｍ2 ）、１２４０／λは波長λのフォトン１個当りの
エネルギー（単位：ｅＶ）、１．６×１０-19 はｅＶか
らＪへの変換係数（Ｊ／ｅＶ）である。上式に実際に本
実施例で用いる数値を代入すると、Ｅ＝１．３８×１０
17×Ｐｗ（ｍＷ）となる。通常Ｐｗは１０〜１５ｍＷの
値が用いられるので、Ｅは１４〜２１×１０17（Ｊ／ｃ
ｍ2 ）程度である。本実施例では、上記の試算に基づい
て、超解像記録膜がＥ＝１５×１０17Ｊ／ｃｍ2 程度で
吸収飽和するように調整している。また、上述したよう
に脱励起の寿命は２０〜３０ｎｓ程度に調整されている
ので、スポット通過時間（８３ｎｓ）内での脱励起の影
響は少なく、大きな透過率差が得られる。
とすると、超解像記録膜６に入射するフォトンのエネル
ギー密度Ｅ（Ｊ／ｃｍ2 ）は次の式で与えられる。 Ｅ＝（Ｐｗ×τｐ×１０-9）／（π×（Ｗ／２）2 ×１
０-8×（１２４０／λ）×１．６×１０-19 ） 上式の分子は照射エネルギー（単位：Ｊ）を表し、分母
中のπ×（Ｗ／２）2×１０-8はスポット面積( 単位：
ｃｍ2 ）、１２４０／λは波長λのフォトン１個当りの
エネルギー（単位：ｅＶ）、１．６×１０-19 はｅＶか
らＪへの変換係数（Ｊ／ｅＶ）である。上式に実際に本
実施例で用いる数値を代入すると、Ｅ＝１．３８×１０
17×Ｐｗ（ｍＷ）となる。通常Ｐｗは１０〜１５ｍＷの
値が用いられるので、Ｅは１４〜２１×１０17（Ｊ／ｃ
ｍ2 ）程度である。本実施例では、上記の試算に基づい
て、超解像記録膜がＥ＝１５×１０17Ｊ／ｃｍ2 程度で
吸収飽和するように調整している。また、上述したよう
に脱励起の寿命は２０〜３０ｎｓ程度に調整されている
ので、スポット通過時間（８３ｎｓ）内での脱励起の影
響は少なく、大きな透過率差が得られる。
【００３３】予め、膜厚１００ｎｍの単層の超解像記録
膜について、波長可変レーザーからレーザービームを照
射して、透過光強度の時間応答測定を行った。この際、
レーザーパワー、照射時間、スポットサイズを調整し
て、照射エネルギー密度が実際の記録時と同等になるよ
うにした。その結果、６５０ｎｍの光に対して、Ｅ＝１
０×１０17Ｊ／ｃｍ2 未満では透過率が約２０％、Ｅ＝
２０×１０17Ｊ／ｃｍ2程度で透過率が約７０％であっ
た。
膜について、波長可変レーザーからレーザービームを照
射して、透過光強度の時間応答測定を行った。この際、
レーザーパワー、照射時間、スポットサイズを調整し
て、照射エネルギー密度が実際の記録時と同等になるよ
うにした。その結果、６５０ｎｍの光に対して、Ｅ＝１
０×１０17Ｊ／ｃｍ2 未満では透過率が約２０％、Ｅ＝
２０×１０17Ｊ／ｃｍ2程度で透過率が約７０％であっ
た。
【００３４】図５に、ガウス型分布のレーザービームを
超解像記録膜に照射した場合の光強度分布を模式的に示
す。図５（Ａ）は超解像膜に入射する光強度分布、図５
（Ｂ）は超解像膜を透過した後の光強度分布である。図
５（Ｂ）に示されるように、超解像作用により光ビーム
が縮小されており、実効的に短波長レーザーまたは高い
ＮＡの対物レンズを用いたのと同等の効果が得られ、ス
ポットサイズよりも小さい記録マークが形成できること
がわかる。
超解像記録膜に照射した場合の光強度分布を模式的に示
す。図５（Ａ）は超解像膜に入射する光強度分布、図５
（Ｂ）は超解像膜を透過した後の光強度分布である。図
５（Ｂ）に示されるように、超解像作用により光ビーム
が縮小されており、実効的に短波長レーザーまたは高い
ＮＡの対物レンズを用いたのと同等の効果が得られ、ス
ポットサイズよりも小さい記録マークが形成できること
がわかる。
【００３５】次に、図４の光ディスクをディスク評価装
置にセットし、線速６ｍ／ｓで駆動し、基板側から波長
６５０ｎｍのレーザービームをＮＡ０．６の対物レンズ
を通して照射し、微小記録マーク列を形成する実験を行
った。まず、ビットピッチが０．４１μｍ／ｂｉｔ、物
理的なマーク長が０．６２μｍの単一周波数のマーク列
を記録パワーを変えながら形成した。その後、記録と同
じ波長６５０ｎｍの再生ビームをＮＡ０．６の対物レン
ズを通して照射してＣＮＲを調べた。この結果を図６に
示す。この図には、実施例と超解像記録膜のない比較例
の結果を併せて示す。
置にセットし、線速６ｍ／ｓで駆動し、基板側から波長
６５０ｎｍのレーザービームをＮＡ０．６の対物レンズ
を通して照射し、微小記録マーク列を形成する実験を行
った。まず、ビットピッチが０．４１μｍ／ｂｉｔ、物
理的なマーク長が０．６２μｍの単一周波数のマーク列
を記録パワーを変えながら形成した。その後、記録と同
じ波長６５０ｎｍの再生ビームをＮＡ０．６の対物レン
ズを通して照射してＣＮＲを調べた。この結果を図６に
示す。この図には、実施例と超解像記録膜のない比較例
の結果を併せて示す。
【００３６】記録のしきい値パワーを比較すると、実施
例では比較例に比べて高パワー側にシフトしており、か
つしきい値からのＣＮＲの立ち上がりが急峻になってい
る。これは、実施例の光ディスクに設けられている超解
像記録膜の特性によるものである。実施例の光ディスク
では、記録ビームのパワーが低いときには、超解像記録
膜の透過率が低いため記録ビームが記録層に到達しな
い。しかし、記録ビームのパワーが高くなると、超解像
記録膜が吸収飽和して急峻に透過率が上がり、記録ビー
ムが記録層へ到達するためＣＮＲの立ち上がりが急峻に
なる。これに対して、比較例の光ディスクでは、低パワ
ーでも記録が可能である。
例では比較例に比べて高パワー側にシフトしており、か
つしきい値からのＣＮＲの立ち上がりが急峻になってい
る。これは、実施例の光ディスクに設けられている超解
像記録膜の特性によるものである。実施例の光ディスク
では、記録ビームのパワーが低いときには、超解像記録
膜の透過率が低いため記録ビームが記録層に到達しな
い。しかし、記録ビームのパワーが高くなると、超解像
記録膜が吸収飽和して急峻に透過率が上がり、記録ビー
ムが記録層へ到達するためＣＮＲの立ち上がりが急峻に
なる。これに対して、比較例の光ディスクでは、低パワ
ーでも記録が可能である。
【００３７】また、飽和ＣＮＲ値を比較すると、実施例
の光ディスクは比較例のものよりも低い。これは、比較
例ではレーザービームスポットのＦＷＨＭ程度のサイズ
の記録マークが形成されるのに対し、実施例では光ビー
ムの中心付近にのみ微小記録マークが形成されるためで
ある。
の光ディスクは比較例のものよりも低い。これは、比較
例ではレーザービームスポットのＦＷＨＭ程度のサイズ
の記録マークが形成されるのに対し、実施例では光ビー
ムの中心付近にのみ微小記録マークが形成されるためで
ある。
【００３８】次に、上記と同一の条件で記録マークピッ
チ（ＭＰ）を変えて記録を行った後、波長４１０ｎｍの
短波長レーザーで再生した結果を図７に示す。短波長レ
ーザーのビームスポットのＦＷＨＭは０．３μｍ程度で
ある。このため、マークピッチが大きいときには、実施
例のように超解像記録した記録マークでも、比較例のよ
うに従来通り記録した記録マークでも、同程度の高いＣ
ＮＲが得られている。しかし、比較例の光ディスクでマ
ーク間隔を詰めて記録した場合、記録時の熱干渉および
再生時の符号間干渉の影響から、マークピッチが約０．
３μｍ（再生レーザービームのスポットサイズ程度）未
満になると、急激にＣＮＲが低下している。これに対し
て、実施例の光ディスクでは記録マークサイズが小さい
ので、記録時の熱干渉も小さく再生時の符号間干渉も小
さい。したがって、約０．１５μｍのマークピッチまで
高いＣＮＲが維持される。
チ（ＭＰ）を変えて記録を行った後、波長４１０ｎｍの
短波長レーザーで再生した結果を図７に示す。短波長レ
ーザーのビームスポットのＦＷＨＭは０．３μｍ程度で
ある。このため、マークピッチが大きいときには、実施
例のように超解像記録した記録マークでも、比較例のよ
うに従来通り記録した記録マークでも、同程度の高いＣ
ＮＲが得られている。しかし、比較例の光ディスクでマ
ーク間隔を詰めて記録した場合、記録時の熱干渉および
再生時の符号間干渉の影響から、マークピッチが約０．
３μｍ（再生レーザービームのスポットサイズ程度）未
満になると、急激にＣＮＲが低下している。これに対し
て、実施例の光ディスクでは記録マークサイズが小さい
ので、記録時の熱干渉も小さく再生時の符号間干渉も小
さい。したがって、約０．１５μｍのマークピッチまで
高いＣＮＲが維持される。
【００３９】以上のように超解像記録膜のみを設けた光
ディスクを用い、長波長レーザーによる超解像記録と短
波長レーザーによる再生を組み合せることにより、高密
度化を実現できる。
ディスクを用い、長波長レーザーによる超解像記録と短
波長レーザーによる再生を組み合せることにより、高密
度化を実現できる。
【００４０】実施例２ 本実施例では、図１に示したように、超解像記録膜と超
解像再生膜とを有する光ディスクを用いて１レーザー
（波長６５０ｎｍ）で動作させる場合について説明す
る。
解像再生膜とを有する光ディスクを用いて１レーザー
（波長６５０ｎｍ）で動作させる場合について説明す
る。
【００４１】本実施例の光ディスクは、グルーブ付き光
ディスク基板１上に、ＳｉＯ2 母材中にＡｇＩｎＳ微粒
子を分散させた厚さ１００ｎｍの超解像再生膜２、厚さ
１５０ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ2 からなる第１干渉膜３、
厚さ１５ｎｍのＧｅＳｂＴｅからなる記録層４、厚さ７
０ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ2 からなる第２干渉膜５、実施
例１と同じＳｉＯ2 母材中にＧａＴｅ微粒子を分散させ
た厚さ１００ｎｍの微粒子分散膜からなる超解像記録膜
６、および厚さ１００ｎｍのＡｌ合金からなる反射膜７
を形成したものである。この光ディスクのように、記録
層４に対して光ビームの入射側と反対側に超解像記録膜
６を設ける場合、記録層４の厚さは十分に光が透過する
程度に設定する。
ディスク基板１上に、ＳｉＯ2 母材中にＡｇＩｎＳ微粒
子を分散させた厚さ１００ｎｍの超解像再生膜２、厚さ
１５０ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ2 からなる第１干渉膜３、
厚さ１５ｎｍのＧｅＳｂＴｅからなる記録層４、厚さ７
０ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ2 からなる第２干渉膜５、実施
例１と同じＳｉＯ2 母材中にＧａＴｅ微粒子を分散させ
た厚さ１００ｎｍの微粒子分散膜からなる超解像記録膜
６、および厚さ１００ｎｍのＡｌ合金からなる反射膜７
を形成したものである。この光ディスクのように、記録
層４に対して光ビームの入射側と反対側に超解像記録膜
６を設ける場合、記録層４の厚さは十分に光が透過する
程度に設定する。
【００４２】ここで、超解像再生膜２についてより詳細
に説明する。本実施例では、超解像再生膜２に使用する
半導体として、禁制帯幅１．９ｅＶ（６５３ｎｍ相当）
のＡｇＩｎＳを選択した。ＡｇＩｎＳを平均粒径約５ｎ
ｍの微粒子にしてＳｉＯ2 中に５０ｖｏｌ％の体積含有
率で分散させて、超解像再生膜２の脱励起の寿命を約２
０ｎｓに調整した。この超解像膜２は、粒径制御のため
に基板バイアスを印加しながら、二元同時マグネトロン
スパッタリングにより成膜した。微粒子化により禁制帯
幅は若干広がり、ほぼ動作波長である６５０ｎｍの光の
エネルギーに相当する１．９０５ｅＶになった。
に説明する。本実施例では、超解像再生膜２に使用する
半導体として、禁制帯幅１．９ｅＶ（６５３ｎｍ相当）
のＡｇＩｎＳを選択した。ＡｇＩｎＳを平均粒径約５ｎ
ｍの微粒子にしてＳｉＯ2 中に５０ｖｏｌ％の体積含有
率で分散させて、超解像再生膜２の脱励起の寿命を約２
０ｎｓに調整した。この超解像膜２は、粒径制御のため
に基板バイアスを印加しながら、二元同時マグネトロン
スパッタリングにより成膜した。微粒子化により禁制帯
幅は若干広がり、ほぼ動作波長である６５０ｎｍの光の
エネルギーに相当する１．９０５ｅＶになった。
【００４３】予め、膜厚１００ｎｍの単層の超解像再生
膜について、透過率応答を調べた。その結果、吸収飽和
に達するフォトンエネルギー密度は約１．５×１０17Ｊ
／ｃｍ2 であり、再生パワーレベルに適した特性が得ら
れた。
膜について、透過率応答を調べた。その結果、吸収飽和
に達するフォトンエネルギー密度は約１．５×１０17Ｊ
／ｃｍ2 であり、再生パワーレベルに適した特性が得ら
れた。
【００４４】次に、図１の光ディスクをディスク評価装
置にセットし、線速６ｍ／ｓで駆動し、基板側から波長
６５０ｎｍのレーザービームをＮＡ０．６の対物レンズ
を通して照射し、記録再生を行った。予備実験の結果に
基づき、記録パワーを１２ｍＷ、再生パワーを１．５ｍ
Ｗに設定した。実施例１と同様に、マークピッチを変え
ながら記録した後、再生してＣＮＲを調べた。その結
果、図７と同様な特性が得られた。すなわち、本実施例
では波長６５０ｎｍの再生ビームを用いているにもかか
わらず、実施例１のように波長４１０ｎｍの短波長再生
ビームを用いた場合と同様の特性が得られた。
置にセットし、線速６ｍ／ｓで駆動し、基板側から波長
６５０ｎｍのレーザービームをＮＡ０．６の対物レンズ
を通して照射し、記録再生を行った。予備実験の結果に
基づき、記録パワーを１２ｍＷ、再生パワーを１．５ｍ
Ｗに設定した。実施例１と同様に、マークピッチを変え
ながら記録した後、再生してＣＮＲを調べた。その結
果、図７と同様な特性が得られた。すなわち、本実施例
では波長６５０ｎｍの再生ビームを用いているにもかか
わらず、実施例１のように波長４１０ｎｍの短波長再生
ビームを用いた場合と同様の特性が得られた。
【００４５】本実施例の光ディスクにおいては、超解像
再生膜２に高パワーの記録ビームを照射すると十分に広
い光学開口が形成されるので、記録時には超解像記録膜
６のみが作用する。この光ディスクにおいて、超解像記
録膜６を記録層に対して光ビームの入射側と反対側に設
けているのは、再生時には超解像記録膜６の透過率が低
いので、光ビームの入射側に設けると再生ビームの損失
を招くためである。
再生膜２に高パワーの記録ビームを照射すると十分に広
い光学開口が形成されるので、記録時には超解像記録膜
６のみが作用する。この光ディスクにおいて、超解像記
録膜６を記録層に対して光ビームの入射側と反対側に設
けているのは、再生時には超解像記録膜６の透過率が低
いので、光ビームの入射側に設けると再生ビームの損失
を招くためである。
【００４６】ただし、超解像膜は透過率が低い状態で
も、光吸収による電子励起が確率過程であるため、透過
率がゼロになることはない。したがって、超解像記録膜
および超解像再生膜をともに記録層に対して光ビームの
入射側に設けてもよい。超解像記録膜を記録層に対して
光ビームの入射側に設ける場合には、反射膜を設けなく
てもよい。
も、光吸収による電子励起が確率過程であるため、透過
率がゼロになることはない。したがって、超解像記録膜
および超解像再生膜をともに記録層に対して光ビームの
入射側に設けてもよい。超解像記録膜を記録層に対して
光ビームの入射側に設ける場合には、反射膜を設けなく
てもよい。
【００４７】なお、上記の実施例では超解像膜の動作波
長として６５０ｎｍを選択したが、動作波長は特に限定
されない。超解像膜として半導体を用いれば、動作波長
に応じて、超解像膜の禁制帯幅を適切に設定することが
できる。また、超解像記録膜および超解像再生膜に適し
た材料設計に関しても、半導体の禁制帯幅を適切に選択
し微粒子サイズを制御することにより、吸収飽和に達す
るフォトンエネルギー密度の関係を適切に調整すること
ができる。
長として６５０ｎｍを選択したが、動作波長は特に限定
されない。超解像膜として半導体を用いれば、動作波長
に応じて、超解像膜の禁制帯幅を適切に設定することが
できる。また、超解像記録膜および超解像再生膜に適し
た材料設計に関しても、半導体の禁制帯幅を適切に選択
し微粒子サイズを制御することにより、吸収飽和に達す
るフォトンエネルギー密度の関係を適切に調整すること
ができる。
【００４８】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、光
源の波長と焦点レンズのＮＡで規定される記録ビームの
スポットサイズよりも小さい記録マークを形成して超解
像記録が可能な光ディスクを提供できる。また、超解像
記録が可能であり、しかも微小なマーク間隔で形成され
た微小な記録マークを高分解能で再生できる超解像再生
も可能な光ディスクを提供できる。
源の波長と焦点レンズのＮＡで規定される記録ビームの
スポットサイズよりも小さい記録マークを形成して超解
像記録が可能な光ディスクを提供できる。また、超解像
記録が可能であり、しかも微小なマーク間隔で形成され
た微小な記録マークを高分解能で再生できる超解像再生
も可能な光ディスクを提供できる。
【図１】本発明に係る光ディスクの一例の断面図。
【図２】超解像再生膜および超解像記録膜について、照
射フォトン数と透過率との関係を示す図。
射フォトン数と透過率との関係を示す図。
【図３】半導体のエネルギー準位および状態密度関数を
示す図
示す図
【図４】実施例１の光ディスクの断面図。
【図５】超解像記録膜にガウス型分布のレーザービーム
を照射した場合の、超解像膜に入射する光強度分布、お
よび超解像膜を透過した後の光強度分布を示す図。
を照射した場合の、超解像膜に入射する光強度分布、お
よび超解像膜を透過した後の光強度分布を示す図。
【図６】本発明の光ディスクにおける記録パワーとＣＮ
Ｒとの関係を示す図。
Ｒとの関係を示す図。
【図７】本発明の光ディスクにおけるマークピッチとＣ
ＮＲとの関係を示す図。
ＮＲとの関係を示す図。
１…光ディスク基板 ２…超解像再生膜 ３…第１干渉膜 ４…記録層 ５…第２干渉膜 ６…超解像記録膜 ７…反射膜
Claims (5)
- 【請求項１】 記録層に光を照射して情報の記録・再生
を行う光ディスクにおいて、記録層のほかに、記録ビー
ムの照射により記録ビームスポットの中央部にスポット
サイズより小さい光学開口が形成される超解像記録膜が
形成されていることを特徴とする光ディスク。 - 【請求項２】 記録層に対して光ビームの入射側と反対
側に超解像記録膜が形成され、記録層に対して光ビーム
の入射側に超解像再生膜が形成されていることを特徴と
する請求項１記載の光ディスク。 - 【請求項３】 記録層に対して光ビームの入射側と反対
側に超解像記録膜および反射膜が形成されていることを
特徴とする請求項１または２記載の光ディスク。 - 【請求項４】 超解像記録膜および超解像再生膜が光励
起により吸収率が低下する性質を有する半導体膜または
半導体微粒子分散膜からなり、超解像記録膜を構成する
半導体の光励起確率が超解像再生膜を構成する半導体の
光励起確率よりも低いことを特徴とする請求項２または
３記載の光ディスク。 - 【請求項５】記録層、超解像記録膜および超解像再生膜
を有する光ディスクの記録再生方法であって、記録レベ
ルの強度の光ビームを照射することにより、超解像記録
膜に光ビームのスポットサイズより小さい光学開口を形
成し、形成された光学開口に対応する大きさの記録マー
クを記録層中に形成し、再生レベルの強度の光ビームを
照射することにより、超解像再生膜に光ビームのスポッ
トサイズより小さい光学開口を形成し、形成された光学
開口を通して記録層中に形成された記録マークを読み取
ることを特徴とする光ディスクの記録再生方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10071691A JPH11273148A (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | 光ディスクおよびその記録再生方法 |
| US09/272,777 US6339582B1 (en) | 1998-03-20 | 1999-03-19 | Optical disk and recording/reproducing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10071691A JPH11273148A (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | 光ディスクおよびその記録再生方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11273148A true JPH11273148A (ja) | 1999-10-08 |
Family
ID=13467834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10071691A Pending JPH11273148A (ja) | 1998-03-20 | 1998-03-20 | 光ディスクおよびその記録再生方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6339582B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11273148A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002058060A1 (en) * | 2001-01-18 | 2002-07-25 | Hitachi, Ltd. | Optical information recording medium |
| KR100763364B1 (ko) * | 2000-02-11 | 2007-10-04 | 엘지전자 주식회사 | 상변화형 광디스크 |
| US7556912B2 (en) | 2003-06-06 | 2009-07-07 | Sharp Kabushiki Kaisha | Optical information recording medium, reproducting method using the same, and optical information processing device |
| US8125881B2 (en) | 2004-08-04 | 2012-02-28 | Sharp Kabushiki Kaisha | Optical information recording medium, reproduction method and optical information processing device using the same |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100278786B1 (ko) * | 1998-06-18 | 2001-01-15 | 구자홍 | 광기록매체와 광 기록/재생 방법 및 장치 |
| JP2002079756A (ja) * | 2000-03-17 | 2002-03-19 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光記録媒体および光記録方法 |
| KR100415048B1 (ko) * | 2001-06-29 | 2004-01-13 | 한국과학기술연구원 | 고밀도 광 정보저장 매체 |
| US6849868B2 (en) * | 2002-03-14 | 2005-02-01 | Micron Technology, Inc. | Methods and apparatus for resistance variable material cells |
| JP4298374B2 (ja) * | 2002-11-18 | 2009-07-15 | シャープ株式会社 | 光情報記録媒体、並びに、それを用いた記録方法、再生方法、光情報記録装置、および光情報再生装置 |
| EP1576419A4 (en) * | 2002-12-09 | 2006-07-12 | Pixelligent Technologies Llc | PROGRAMMABLE PHOTOLITHOGRAPHIC MASKS AND REVERSIBLE PHOTO-BLEACHABLE MATERIALS BASED ON NANOGRAPHER SEMICONDUCTOR PARTICLES AND APPLICATIONS THEREFOR |
| KR100474928B1 (ko) * | 2003-01-14 | 2005-03-10 | 엘지전자 주식회사 | 고밀도 상변화 광디스크 |
| JP3832659B2 (ja) * | 2003-06-06 | 2006-10-11 | シャープ株式会社 | 光情報記録媒体、それを用いた記録方法、再生方法、光情報記録装置、および光情報再生装置 |
| US20050157631A1 (en) * | 2003-12-30 | 2005-07-21 | Samsung Electronics Co., Ltd | Information storage medium and method and apparatus for reproducing information recorded on the same |
| EP1912216A1 (en) * | 2006-10-13 | 2008-04-16 | Thomson Holding Germany GmbH & Co. OHG | Optical storage medium comprising a mask layer with a super resolution near field structure |
| US8663772B2 (en) * | 2007-03-19 | 2014-03-04 | Ricoh Company, Ltd. | Minute structure and information recording medium |
| US20090253072A1 (en) * | 2008-04-01 | 2009-10-08 | Petruska Melissa A | Nanoparticle reversible contrast enhancement material and method |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| NL8801327A (nl) * | 1988-05-24 | 1989-12-18 | Philips Nv | Methode voor het optisch aftasten van een informatievlak en optische registratiedragers en aftastinrichtingen geschikt voor toepassing van de methode. |
| JPH05225611A (ja) | 1992-02-10 | 1993-09-03 | Hitachi Ltd | 光記録再生方法および光記録媒体とその製造方法 |
| US5474874A (en) * | 1993-02-16 | 1995-12-12 | Sony Corporation | Optical recording medium |
| JPH0772567A (ja) | 1993-09-03 | 1995-03-17 | Hitachi Ltd | 光情報記録媒体および光情報記録再生装置 |
| JP3068416B2 (ja) * | 1994-08-26 | 2000-07-24 | 日本電気株式会社 | 情報記録媒体 |
| US5717662A (en) * | 1995-05-12 | 1998-02-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Super-resolution magneto-optical recording medium using magnetostatic coupling and information reproduction method using the medium |
| US6187406B1 (en) * | 1997-03-17 | 2001-02-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Optical disk and optical disk drive |
| JPH10269627A (ja) * | 1997-03-21 | 1998-10-09 | Toshiba Corp | 光記録媒体および超解像再生方法 |
| US6111822A (en) * | 1997-06-12 | 2000-08-29 | Sharp Kabushiki Kaisha | Magnetic head with large cross-sectional area core for use with magnetically induced super resolution medium and magneto optical recording apparatus |
-
1998
- 1998-03-20 JP JP10071691A patent/JPH11273148A/ja active Pending
-
1999
- 1999-03-19 US US09/272,777 patent/US6339582B1/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| KR100763364B1 (ko) * | 2000-02-11 | 2007-10-04 | 엘지전자 주식회사 | 상변화형 광디스크 |
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| US8125881B2 (en) | 2004-08-04 | 2012-02-28 | Sharp Kabushiki Kaisha | Optical information recording medium, reproduction method and optical information processing device using the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6339582B1 (en) | 2002-01-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050222 |