JP2002298439A

JP2002298439A - 光記録媒体及び再生方法

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Publication number: JP2002298439A
Application number: JP2001098495A
Authority: JP
Inventors: Katsutaro Ichihara; 勝太郎市原; Kenji Todori; 顕司都鳥; Itaru Kamiya; 格神谷; Kenichi Yoshie; 建一吉江
Original assignee: Toshiba Corp; Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2002-10-11

Abstract

(57)【要約】【課題】超解像効果を十分に引き出し得る技術を提供す
ること。【解決手段】本発明の光記録媒体１は、情報の再生に焦
点レンズで集束させた光を利用する再生装置に着脱可能
或いは着脱不可能に搭載される光記録媒体であって、薄
膜記録部４と照射光強度に応じて光学定数が変化する超
解像膜３との積層構造及び前記積層構造を支持する基板
２を具備し、前記超解像膜３の膜厚Ｔ_sと前記光の波長
λと前記焦点レンズの開口数ＮＡとは、不等式：Ｔ_s＞０．５×（λ／ＮＡ²）に示す関係を満足する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光記録媒体及び再
生方法に係り、特には超解像膜を有する光記録媒体及び
そのような光記録媒体に記録された情報を再生する再生
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ビームを照射することにより情報の再
生または記録及び再生を行う光ディスクメモリは、大容
量である、高速アクセスが可能である、及び光ディスク
を脱着可能とすることができるなどの優れた特徴を有し
ている。そのため、そのようなメモリは、音声、画像、
及び計算機データなどの様々なデータを保存する記憶装
置として実用化されており、今後、さらに普及するもの
と期待されている。

【０００３】光ディスクをより高密度化するための技術
としては、原盤のカッティングに利用するガスレーザの
波長をより短くすること、動作光源である半導体レーザ
を短波長化すること、対物レンズの開口数をより高める
こと、及び光ディスクの光入射側基板をより薄くするこ
となどが考えられている。さらに、再生だけでなく記録
も可能な光ディスクについては、マーク長記録やランド
・グルーブ記録などの様々なアプローチが考えられてい
る。

【０００４】これら高密度化技術に加え、効果的に高密
度化を実現し得る技術として、超解像膜を利用した超解
像技術が提案されている。この超解像膜は、基本的に
は、照射光強度に応じて光学定数が非線形的且つ可逆的
に変化する材料からなり、光ディスクの記録面に対して
その光入射側に設けられる。

【０００５】例えば、超解像膜を有する光ディスクの光
学応答を低強度の光は透過せず且つ高強度の光は透過す
るように設計した場合、入射光としてガウス型ビームを
使用すると、そのビームの周縁部は低強度であるので記
録面には到達せず、高強度のビーム中央部のみが記録面
に到達して情報の記録や再生に寄与する。これは、記録
面でのビームスポット径が入射光のビーム径よりも絞ら
れていることを意味している。したがって、超解像技術
によると、回折限界未満のサイズの記録マークを形成す
ること及びそのようなサイズのマークとして記録された
情報を読み出すことが可能となる。

【０００６】上述した超解像技術に関連して幾つかの開
示がなされている。例えば、特開平１１−２７３１４８
号公報は、一般に、記録時に高い超解像効果が得られる
ように設計された超解像膜を有する光記録媒体では、記
録時と再生時とではビーム強度が著しく異なるため、再
生時に高い超解像効果を得ることができず、そのため、
再生時に高い分解能を実現するには記録と再生とに別々
の光学系を使用する必要があるという問題に取り組んで
いる。特開平１１−２７３１４８号公報は、このような
問題に対し、光記録媒体に感度が互いに異なる二種以上
の超解像膜を設けることにより、同一の光学系で回折限
界未満のサイズの記録マークを形成すること及びそのよ
うなサイズのマークとして記録された情報を読み出すこ
とが可能となることを開示している。

【０００７】また、超解像技術はヒートモード系とフォ
トンモード系とに大別することができるが、フォトンモ
ード系のうち超解像膜としてフォトクロミック膜を利用
するものは一般に単一波長での動作が不可能である。特
開平１０−３２０８５７号公報は、充満帯から励起子準
位もしくは伝導帯への電子励起による吸収飽和現象を利
用して非線形的な光学応答を実現する半導体微粒子分散
膜を開示している。この半導体微粒子分散膜を超解像膜
として用いた場合、基本的には単一波長での動作が可能
となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来技
術は、超解像膜を構成する材料自体を改良することや、
同一の光学系を用いて記録時と再生時との双方で高い超
解像効果を得ることへと向けられている。しかしなが
ら、それら手法だけでは、必ずしも十分な超解像効果が
得られる訳ではない。

【０００９】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、超解像効果を十分に引き出し得る技術を提供
することを目的とする。また、本発明は、超解像効果を
容易且つ十分に引き出し得る技術を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、情報の再生に焦点レンズで集束させた光
を利用する再生装置に搭載される光記録媒体であって、
薄膜記録部と照射光強度に応じて光学定数が変化する超
解像膜との積層構造及び前記積層構造を支持する基板を
具備し、前記超解像膜の膜厚Ｔ_sと前記光の波長λと前
記焦点レンズの開口数ＮＡとは、不等式：Ｔ_s＞０．５×（λ／ＮＡ²）に示す関係を満足することを特徴とする光記録媒体を提
供する。

【００１１】また、本発明は、薄膜記録部と照射光強度
に応じて光学定数が変化する超解像膜との積層構造及び
前記積層構造を支持する基板を備えた光記録媒体に対し
前記超解像膜側から前記薄膜記録部に向けて焦点レンズ
で集束させた光を照射して前記光記録媒体からの反射光
を検出することにより前記薄膜記録部に記録された情報
を読み出すことを含み、前記情報の読み出しを、前記超
解像膜の膜厚Ｔ_sと前記光の波長λと前記焦点レンズの
開口数ＮＡとが、不等式：Ｔ_s＞０．５×（λ／ＮＡ²）に示す関係を満足する条件下で行うことを特徴とする再
生方法を提供する。

【００１２】本発明の光記録媒体は、再生専用型であっ
てもよく、或いは、再生及び記録の双方が可能な記録可
能型であってもよい。前者の場合、通常、薄膜記録部は
情報に対応してピットが設けられた反射膜である。一
方、後者の場合、通常、薄膜記録部は少なくとも記録膜
と反射膜とを積層してなる積層構造で構成される。

【００１３】本発明の光記録媒体は、記録可能型である
場合、相変化記録媒体や光磁気記録媒体のように情報の
記録及び消去を繰り返し行うことが可能な書き換え可能
型の光記録媒体であってもよく、或いは、色素系光記録
媒体のように情報の記録を１回のみ行うことが可能な一
回記録消去不能型の光記録媒体であってもよい。

【００１４】一般に、光記録技術においては幾つかの規
格が存在している。これら規格では、光記録媒体の反射
率、サイズ、形状、記録及び／または再生に使用する光
の波長、及び焦点レンズの開口数ＮＡなどが明確に定め
られており、光記録媒体や記録再生装置などは、これら
規格に基づいて設計されている。例えば、ＣＤについて
は、焦点レンズの開口数ＮＡは０．４５であり且つ使用
するレーザビームの波長λは７８０ｎｍと定められてい
る。また、ＤＶＤについては、焦点レンズの開口数ＮＡ
は０．６であり且つ使用するレーザビームの波長λは６
５０ｎｍと定められている。さらに、ＨＤ−ＲＡＭにつ
いては、焦点レンズの開口数ＮＡは０．８であり且つ使
用するレーザビームの波長λは４００ｎｍ付近に定めら
れている。

【００１５】光記録媒体を着脱不可能な記録再生装置や
再生装置などでは起こり得ないが、光記録媒体を着脱可
能な記録再生装置や再生装置などでは、様々な規格の光
記録媒体が装填される可能性がある。そのため、通常、
光記録媒体にはそれがいずれの規格に対応するものかを
特定するための識別情報が記録されており、媒体を取り
外し可能な記録再生装置や再生装置などは、この光記録
媒体に記録された識別情報から、装填された光記録媒体
がいずれの規格に基づくものであるのかを識別してい
る。なお、ここで言う「識別情報」は、反射膜に設けら
れたピットのような記録マークの形態で記録されたもの
に限られず、光記録媒体の反射率、光記録媒体のサイ
ズ、及び光記録媒体の形状的特徴なども包含する。

【００１６】本発明は、後で詳述するように、そのよう
な識別情報から導かれるか或いは装置で実際に使用する
照射光の波長λ及び焦点レンズの開口数ＮＡと光記録媒
体の一部を構成する超解像膜の膜厚Ｔ_sとに上記不等式
に示す関係を満足させるという極めて簡便な方法で高い
超解像効果を実現可能とするものである。すなわち、本
発明によると、超解像効果を容易且つ十分に引き出すこ
とが可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明について、図面を参
照しながらより詳細に説明する。なお、各図において、
同様または類似する構成要素等には同一の参照符号を付
し、重複する説明は省略する。

【００１８】まず、超解像技術の基本的原理について説
明する。図１は、照射光強度と超解像膜の光学定数との
間の理想的な関係を示すグラフである。図中、横軸は照
射光強度Ｐを示し、縦軸は超解像膜の透過率Ｔrを示し
ている。なお、図１に示すデータは、照射光として強度
分布が一様な光ビームを使用した場合を想定している。

【００１９】超解像膜は、例えば図１に示すように、照
射光強度が臨界パワーＰ_c未満である場合には透過率Ｔr
が低く、照射光強度が臨界パワーＰ_c以上である場合に
は透過率Ｔrが高い薄膜である。なお、臨界パワーＰ
_cは、超解像膜がＳｂ、Ｔｅ、及びＧｅＳｂＴｅなどの
材料で構成される場合はその融点に相当し、超解像膜が
ＡｇＯ_xで構成される場合はその分解温度に相当し、超
解像膜がロイコ色素で構成される場合はその熱褪色温度
に相当する。また、臨界パワーＰ_cは、超解像膜がフォ
トクロミック膜である場合には例えば開環反応が十分に
進行するフォトン数に相当し、超解像膜が半導体微粒子
分散膜である場合には吸収飽和に至るフォトン数に相当
する。

【００２０】図２は、図１に示す光学変化を示す超解像
膜への入射前及び透過後におけるガウス型光ビームの強
度分布を示すグラフである。図中、横軸は光ビームの中
心からの距離ｒを示し、縦軸は光強度Ｐを示している。
また、曲線５１は超解像膜への入射前における光ビーム
の強度分布を示し、曲線５２は超解像膜を透過後の光ビ
ームの強度分布を示している。

【００２１】図２に示すように、超解像膜にガウス型の
光ビームを入射させた場合、光ビームが超解像膜を伝播
する間に、光強度が臨界パワーＰ_c未満である光ビーム
周縁部は遮断され、光強度が臨界パワーＰ_c以上である
光ビーム中央部のみが選択的に透過する。すなわち、超
解像膜を透過した後のビーム径は、超解像膜への入射前
に比べて縮小される。これが、超解像技術の基本的原理
である。

【００２２】次に、本発明の原理について説明する。図
３は、光学定数が一定の領域内を焦点レンズで集束させ
た光が伝播する状態を概略的に示す図である。なお、図
中、ｗ_０は焦点位置でのビーム径を示しており、Ｄ_fは
焦点深度を示している。この焦点深度Ｄ_fは、ピークパ
ワーが焦点位置におけるピークパワーの８０％となる位
置と焦点位置との間の距離であり、焦点レンズの開口数
ＮＡと光の波長λとを用いると、下記等式：Ｄ_f＝０．５×λ／ＮＡ² で表すことができる。また、焦点位置から距離Ｄ_f離れ
た位置でのビーム径は約１．２×ｗ_０である。

【００２３】図３に示すように、ｚ方向に伝播する集束
光のビーム径は、焦点位置に向けて減少し、焦点位置で
最小値ｗ_０となり、その後、増加する。このビーム径の
変化率は、焦点位置近傍では僅かであるが、焦点位置か
ら距離Ｄ_f以上離れた位置では非常に大きい。

【００２４】従来技術では、超解像膜と薄膜記録部との
界面を焦点位置に合わせ、超解像膜の膜厚は焦点深度Ｄ
_fよりも薄く設定していた。すなわち、従来技術では、
光ビームを、ビーム径がｗ_０近傍にまで減少した状態で
超解像膜に入射させていた。これに対し、本発明は、超
解像膜の厚さを焦点深度Ｄ_fよりも厚くすることによ
り、超解像膜と薄膜記録部との界面を焦点位置に合わせ
た場合に、焦点位置近傍だけでなくビーム径の変化率の
大きな位置にも超解像膜を存在させ、それによって得ら
れる特有な現象を利用可能とするものである。

【００２５】図４は、本発明の一実施形態に係る光記録
媒体を概略的に示す断面図である。図４に示す光記録媒
体１は、透明基板２と、透明基板２上に設けられた超解
像膜３と、超解像膜３上に設けられた薄膜記録部４を有
している。

【００２６】図４は、光記録媒体１の超解像膜３の膜厚
と、光記録媒体１への情報の記録または光記録媒体１に
記録された情報の再生に利用する光ビーム１１との関係
を示している。但し、図４は、光ビーム１１を光記録媒
体１に実際に照射した状態を正確に示している訳ではな
い。すなわち、図４においては、超解像膜３によっても
たらされるビーム径を縮小するという効果は考慮されて
いない。

【００２７】図４に示すように、超解像膜３の膜厚Ｔ_s
が焦点深度Ｄ_fよりも厚い場合、光ビーム１１の焦点位
置を超解像膜３と薄膜記録部４との界面またはその近傍
に合わせると、焦点位置における光ビーム１１のビーム
径ｗ₀と、透明基板２と超解像膜３との界面位置におけ
る光ビーム１１のビーム径ｗ_iと、超解像膜３と薄膜記
録部４との界面位置における光ビーム１１のビーム径ｗ
_rとは、不等式：ｗ₀≦ｗ_r≦１．１２×ｗ₀ ｗ_r＜ｗ_i に示す関係を満足する。以上の事実を踏まえて、図５及
び図６を参照しながら本発明により得られる効果を説明
する。

【００２８】図５は、本発明により得られる効果の一例
を概略的に示すグラフである。図中、横軸は光ビーム１
１の中心からの距離ｒを示し、縦軸は光強度Ｐを示して
いる。また、曲線５３は透明基板２と超解像膜３との界
面位置における光ビーム１１の強度分布プロファイルで
あり、曲線５４は超解像膜３と薄膜記録部との界面位置
における光ビーム１１の強度分布プロファイルである。
超解像膜３の臨界パワーＰ_cを焦点位置でのピークパワ
ーよりも低く設定すると、光ビーム１１が超解像膜３を
伝播する間に、臨界パワーＰ_c未満である光ビーム１１
の周縁部は遮られる。一方、臨界パワーＰ_c以上である
光ビーム１１の中央部は超解像膜３を透過するのととも
に、図４から明らかなように超解像膜３を伝播する間に
集束する。すなわち、超解像膜３の膜厚Ｔ_sを焦点深度
Ｄ_fよりも厚く設定した場合、透明基板２と超解像膜３
との界面位置における光ビーム１１のうち径φ₁の中央
部のみが透過し、この光ビーム中央部は径φ₁’に集束
されて超解像膜３を出射する。

【００２９】それに対し、超解像膜３の膜厚Ｔ_sが焦点
深度Ｄ_f以下である場合、図３に関する説明から明らか
なように、光ビーム１１は殆ど集束することなく超解像
膜３を伝播する。そのため、この場合、透明基板２と超
解像膜３との界面位置における光ビーム１１の強度分布
プロファイルは、超解像膜３と薄膜記録部との界面位置
における光ビーム１１の強度分布プロファイルとほぼ等
しい。そのため、この場合、光ビーム１１が超解像膜３
を伝播する間に臨界パワーＰ_c未満であるその周縁部は
遮られるものの、超解像膜３を出射する光ビーム中央部
の径φ₂は、本発明により実現される径φ₁’に比べると
遥かに大きい。

【００３０】このように、本発明によると、従来に比べ
て遥かに大きなビーム径縮小効果が得られる。なお、上
述した原理は、超解像膜３の光ビーム１１に対する光学
応答が理想的なステップ関数型である場合を想定し且つ
光ビーム１１が超解像膜３を伝播する間におけるビーム
プロファイルの変化をあまり考慮していないなど、モデ
ル的な議論に基づいているが、実際に観測される現象を
十分に高い精度で説明するものである。

【００３１】図６は、本発明により得られる効果の他の
例を概略的に示すグラフである。図６は、超解像膜３と
して、より高感度の超解像膜（臨界パワーＰ_c1）とより
低感度の超解像膜（臨界パワーＰ_c2）との積層構造を利
用し、より高感度の超解像膜を透明基板２側に及びより
低感度の超解像膜を薄膜記録部４側に配置した場合に得
られるビーム径縮小効果を示している。なお、図５と同
様、図６においても、横軸は光ビーム１１の中心からの
距離を示し、縦軸は光強度を示している。

【００３２】上述のように、透明基板２と超解像膜３と
の界面位置における光ビーム１１のうち径φ₁の中央部
のみが超解像膜３を透過し、この光ビーム中央部は径φ
₁’に集束されて超解像膜３を出射する。しかしなが
ら、現実的には、超解像膜３の臨界パワーＰ_c未満の光
に対する透過率は０％よりも高く、また、超解像膜３の
膜厚は有限である。しかも、光強度は集束するのに応じ
て増加するので、光ビーム１１の集束によって超解像膜
３中でビーム径を大きく変化させる本発明では、光ビー
ム周縁部は、超解像膜３への入射時には臨界パワーＰ_c1
未満の強度であったとしても、超解像膜３を出射する際
にはその一部が臨界パワーＰ_c1以上となることがある。
すなわち、超解像膜３に光ビーム１１を照射した場合、
実際には、ビーム周縁部が完全に遮られる訳ではない。

【００３３】これに対し、上述の積層構造を採用した場
合、臨界パワーがＰ_c1である高感度の超解像膜を透過し
た光ビーム周縁部は、集束することにより強度が高めら
れたとしても、より高い臨界パワーＰ_c2を有する低感度
の超解像膜で遮ることができる。すなわち、この場合、
透過光の強度分布プロファイルをよりシャープなものと
することができる。なお、このような効果は、３層以上
の超解像膜を光入射側から出射側に向けて順次低感度と
なるように積層してなる積層構造を採用した場合におい
ても得ることができる。また、上記の効果は、超解像膜
の感度を光入射側から出射側に向けて連続的に低下する
ように傾斜させた場合においても得ることができる。

【００３４】次に、上述した光記録媒体１のより詳細な
構造及び各構成要素などについて説明する。上記の光記
録媒体１は、再生専用型であってもよく、或いは、再生
及び記録の双方が可能な記録可能型であってもよい。す
なわち、上記光記録媒体１において、薄膜記録部４は、
情報の記録が可能なものであってもよく、或いは、超解
像膜３側の面に記録マークとしてピットが設けられた反
射膜であってもよい。なお、記録可能型の光記録媒体１
は、相変化記録媒体や光磁気記録媒体のように情報の記
録及び消去を繰り返し行うことが可能な書き換え可能型
の光記録媒体、及び、色素系光記録媒体のように情報の
記録を１回のみ行うことが可能な一回記録消去不能型の
光記録媒体などを包含する。

【００３５】透明基板２の材料としては、ポリカーボネ
ート、ポリメチルメタクリレート、ポリオレフィン、フ
ォトポリマーコートガラス、及びガラスなどを使用する
ことができる。上記光記録媒体１が再生専用型である場
合、この透明基板２の表面にピットを形成することによ
り、このピットを薄膜記録部４である反射膜の表面に記
録マークとして転写することができる。一方、上記光記
録媒体が記録可能型である場合、通常、透明基板２の表
面には、記録マークとしてのピットは設けられないが、
アドレス情報に対応したピットやトラッキンググルーブ
などが設けられる。

【００３６】ピットやトラッキンググルーブが設けられ
た透明基板２は、例えば、以下に説明するようなマスタ
リングプロセスによって得ることができる。すなわち、
まず、ガラス原盤の一方の主面上にレジスト膜を形成す
る。次に、ガスレーザカッティング装置を用いて、その
レジスト膜を形成すべきピットやトラッキンググルーブ
に対応して露光する。レジスト膜を現像処理することに
よってレジストパターンを形成した後、ガラス原盤のレ
ジストパターンを形成した面にメッキシード層をスパッ
タリングし、さらにメッキプロセスを実施することによ
りスタンパを得る。その後、このスタンパを用いて射出
成形を行うことにより、表面にピットやトラッキンググ
ルーブが設けられた透明基板２を得る。

【００３７】なお、透明基板２は、超解像膜３及び薄膜
記録部４を形成するための下地を提供するものであって
もよく、或いは、薄膜記録部４及び超解像膜３が順次形
成された基板（図示せず）と対向して配置される透明カ
バー層であってもよい。後者の場合、透明基板２は必ず
しも設ける必要はない。

【００３８】上記光記録媒体１において、超解像膜３
は、ヒートモード系の薄膜であってもよく、或いは、フ
ォトンモード系の薄膜であってもよい。

【００３９】ヒートモード系の薄膜としては、例えば、
Ｓｂ及びＴｅなどの低融点金属を含有する薄膜、結晶化
速度の速いＧｅＳｂＴｅ膜、熱分解性のＡｇＯ_x膜、及
び熱脱色性のロイコ系色素を含有する薄膜などを挙げる
ことができる。ヒートモード系で得られる超解像効果
は、光照射により超解像膜３が加熱され、構成成分の少
なくとも一部が何らかの熱的変化を生じ、その結果、光
学定数が非線形的に変化することに基づいている。例え
ば、ＳｂやＴｅを含有する薄膜及びＧｅＳｂＴｅ膜など
では、光強度の高いビームスポット中央部で超解像膜が
溶融することにより、その光学定数が非線形的に変化す
る。また、ＡｇＯ_x膜では、超解像膜に含まれるＡｇＯ_x
がビームスポット中央部でＡｇとＯとに熱分解すること
により、その光学定数が非線形的に変化する。さらに、
ロイコ系色素を含有する薄膜は、超解像膜に含まれる色
素と発色剤とがビームスポット中央部で熱分離すること
により透明化する。

【００４０】一方、フォトンモード系の薄膜としては、
フォトクロミック膜や半導体微粒子分散膜などを挙げる
ことができる。フォトンモード系では、光による化学反
応または電子励起を利用して超解像効果を得る。例え
ば、フォトクロミック膜で超解像効果を得るには、フォ
トクロミック材料の開環反応と閉環反応とで互いに波長
の異なる光を照射するか、或いは、それら反応の一方を
熱的に進行させる。そのため、フォトクロミック膜を用
いた場合には、一般に、単一波長での動作が不可能であ
り、したがって、装置には複雑な光学系が必要となる。
半導体微粒子分散膜では、充満帯から励起子準位もしく
は伝導帯への電子励起による吸収飽和現象が利用され
る。超解像膜として半導体微粒子分散膜を用いた場合、
光強度の高いビームスポット中央部では入射フォトン数
が十分に多いため、励起可能な電子数が不足するか或い
は上準位の状態が飽和し、その結果、入射フォトンをさ
らに吸収することができずに非線形的な光学応答を示
す。半導体微粒子分散膜を用いた場合には、純安定準位
を介しての電子の励起や脱励起が生じる場合も含めて、
基本的には単一波長での動作が可能である。

【００４１】半導体微粒子分散膜のうち、波長６５０ｎ
ｍの光を使用した場合に超解像効果が得られる半導体微
粒子分散膜としては、例えば、ＣｄＳＳｅ、Ｃｕ₂Ｏ、
ＡｇＴｅ、ＳｒＳｅ、ＳｒＴｅ、ＣａＳｉ、ＺｎＴｅ、
ＣｄＯ、ＣｄＴｅ、ＧａＳｅ、ＩｎＳ、ＡｌＳｂ、Ｓｂ
Ｓｅ、ＣｕＡｌＳ、及びＺｎＳｉＡｓなどのような半導
体微粒子を有機マトリクス中に分散させてなる薄膜を使
用することができる。また、波長４０５ｎｍの光を使用
した場合に超解像効果が得られる半導体微粒子分散膜と
しては、例えば、ＺｎＳＳｅＴｅ、ＣｕＣｌ、ＣｕＢ
ｒ、ＡｇＣｌ、ＡｇＢｒ、ＡｇＩ、ＺｎＯ、ＺｎＳｅ、
ＧａＳ、ＡｌＳｅ、ＡｌＴｅ、ＩｎＯ、ＰｂＯ、及びＴ
ｉＯなどのような半導体微粒子を有機マトリクス中に分
散させてなる薄膜を使用することができる。さらに、記
録や再生に上記以外の波長の光を使用する場合には、使
用する光の波長に近いギャップ長を有する半導体材料を
上記半導体微粒子の材料として用いればよい。

【００４２】半導体微粒子分散膜は、例えば、基板２の
一方の主面上に、液状有機マトリクス中に半導体微粒子
が分散された塗工液をスピンコート法などによって塗布
し、液状有機マトリクスを硬化させることにより形成す
ることができる。なお、そのような塗工液は、例えば、
半導体を構成する各元素を含む有機金属化合物の溶液を
所定の割合で混合し、適当な温度に昇温することによっ
て調製することができる。この塗工液は、原液でまたは
スピンコート剤などを添加して適宜濃度調整して使用す
ることができる。また、半導体微粒子分散膜の膜厚は、
塗工液の希釈度やスピンコートの際の基板回転数によっ
て制御可能である。

【００４３】半導体微粒子の粒径をより小さくした場
合、量子サイズ効果によって励起寿命を長くして吸収飽
和を容易に生じさせることや、吸収飽和し易い準位，例
えば励起子準位，の吸収をより顕著にすることなどがで
きる。半導体微粒子の粒径及び濃度は、有機金属化合物
溶液中の有機金属化合物の濃度、有機金属化合物溶液の
混合比、及び反応温度などによって制御可能である。な
お、いずれの条件であっても、微粒子の生成がある程度
進行すると微粒子の成長は飽和に達するため、均一なサ
イズの粒子を得ることができる。

【００４４】超解像膜３は、主として再生時に超解像効
果が得られるように感度を設定されていてもよく、或い
は、主として記録時に超解像効果が得られるように感度
を設定されていてもよい。超解像膜３の感度は、ヒート
モード系では例えば融点を変化させることによって、フ
ォトンモード系では例えば電子遷移エネルギーを変化さ
せることによって調節可能である。

【００４５】再生専用型の光記録媒体１においては、再
生時に超解像効果が得られるように超解像膜３の感度を
設定することにより、再生装置の回折限界未満の記録マ
ーク（ピット）を各記録マーク間の間隔を狭めて形成し
たとしても、高い分解能で再生することができる。すな
わち、記録密度を著しく向上させることができる。

【００４６】また、記録及び再生の双方が可能な，すな
わち記録可能型の，光記録媒体１において、例えば、主
として再生時に超解像効果が得られるように超解像膜３
の感度を設定した場合には、記録マークのサイズを著し
く小さくすることは困難である。しかしながら、各記録
マーク間の間隔を狭めて記録したとしても、高い分解能
で再生することが可能となる。

【００４７】さらに、記録可能型の光記録媒体１におい
て、例えば、主として記録時に超解像効果が得られるよ
うに超解像膜３の感度を設定した場合には、記録マーク
のサイズを著しく小さくすること及び各記録マーク間の
間隔を狭めて記録することの双方が可能である。この場
合、記録に利用する光学系と同一の光学系では高い分解
能で再生することが困難であるので、記録に利用する光
学系とは別に、ビーム径をより小さくした光学系を準備
すればよい。

【００４８】光記録媒体１が記録可能型である場合、先
に記載したように、光記録媒体１に感度が互いに異なる
二種以上の超解像膜を設けることにより、同一の光学系
で回折限界未満のサイズの記録マークを形成すること及
びそのようなサイズのマークとして記録された情報を読
み出すことができる。この場合、高感度の超解像膜及び
低感度の超解像膜の双方を薄膜記録部４に対して光入射
側に配置することができる。或いは、高感度の超解像膜
を薄膜記録部４に対して光入射側に配置し、低感度の超
解像膜を記録膜と反射膜との間に配置してもよい。

【００４９】後者の場合、前者に比べて、再生時の光損
失を抑制する上で有利である。なお、通常、記録膜の膜
厚は１０〜３０ｎｍ程度と薄いため、入射光の多くは反
射膜側に透過し、この透過光は反射膜で反射されて記録
膜側へと戻る。記録膜の感度は、干渉膜などによっても
たらされる多重干渉効果に大きく影響されるので、低感
度の超解像膜を記録膜と反射膜との間に配置した場合、
反射膜から記録膜へと戻る光ビームの径を縮小すること
ができる。したがって、この場合も、高感度の超解像膜
及び低感度の超解像膜の双方を薄膜記録部４に対して光
入射側に配置した場合と同様に、同一の光学系で超解像
記録及び超解像再生の双方を実現することができる。

【００５０】前者のように薄膜記録部に対して光入射側
に複数の超解像膜の積層構造を設ける場合、個々の超解
像膜は焦点深度Ｄ_fよりも厚い必要はなく、その積層構
造の膜厚が焦点深度Ｄ_fよりも厚ければよい。一方、後
者の場合は、薄膜記録部４に対して光入射側に配置され
る超解像膜の膜厚が焦点深度Ｄ_fよりも厚ければよく、
記録膜と反射膜との間に配置する超解像膜の膜厚に特に
制限はない。但し、記録膜と反射膜との間に配置する超
解像膜の膜厚は、好ましくは焦点深度Ｄ_f未満である。

【００５１】上記のように超解像記録及び超解像再生の
双方を実現するために光記録媒体１に感度が互いに異な
る二種の超解像膜を設ける場合、低感度の超解像膜の臨
界パワーは高感度の超解像膜の臨界パワーの数倍以上で
あることが好ましい。これは、記録パワーと再生パワー
とは著しく異なっているためである。

【００５２】また、図６を参照して説明したように、超
解像膜３として高感度の超解像膜と低感度の超解像膜と
の積層構造を使用し、その積層構造を高感度の超解像膜
が光入射側に位置するように配置した場合、透過光の強
度分布プロファイルをよりシャープなものとすることが
できる。このような効果は、その積層構造の膜厚Ｔ_sが
上述した不等式に示す関係を満足していれば、光記録媒
体１が再生専用型及び記録可能型のいずれであっても得
ることができる。

【００５３】高感度の超解像膜と低感度の超解像膜との
積層構造としては、ヒートモード系については、例え
ば、高感度の超解像膜であるＴｅ膜と低感度の超解像膜
であるＧｅＳｂＴｅ膜との積層構造を使用することがで
きる。なお、そのような積層構造がヒートモード系であ
る場合、各超解像膜間には、それらを構成する材料同士
が混合されるのを防止するために透明誘電体薄膜を設け
ることが好ましい。

【００５４】フォトンモード系については、波長４０５
ｎｍの光に対して超解像効果を示す積層構造として、例
えば、Ｓ含有量及びＴｅ含有量が互いに異なる複数のＺ
ｎＳＳｅＴｅ微粒子分散膜の積層構造を使用することが
できる。この場合、Ｓ含有量がより少なく且つＴｅ含有
量がより多いＺｎＳＳｅＴｅ微粒子分散膜は高感度の超
解像膜として使用され、Ｓ含有量がより多く且つＴｅ含
有量がより少ないＺｎＳＳｅＴｅ微粒子分散膜は低感度
の超解像膜として使用される。ＺｎＳＳｅＴｅ微粒子分
散膜のエネルギーギャップ（電子遷移エネルギー）は、
Ｔｅが多いと狭くなり、Ｓが多いと拡がる。また、吸収
飽和は、そのエネルギーギャップと照射光のエネルギー
との差が少ないほど低いパワーで生じさせることができ
る。したがって、上記のようにＳ含有量及びＴｅ含有量
を調節することにより、上記の積層構造を得ることがで
きる。

【００５５】上述した光記録媒体１がＣＤである場合、
焦点レンズの開口数ＮＡは０．５であり且つ使用するレ
ーザビームの波長λは７８０ｎｍである。したがって、
この場合、超解像膜３の膜厚Ｔ_sを１．５６μｍよりも
厚くすることにより上述した効果を得ることができる。
また、上述した光記録媒体１がＨＤ−ＲＡＭである場
合、焦点レンズの開口数ＮＡは０．８であり且つ使用す
るレーザビームの波長λは４１０ｎｍである。したがっ
て、この場合、超解像膜３の膜厚Ｔ_sを０．３２μｍよ
りも厚くすることにより上述した効果を得ることができ
る。さらに、上述した光記録媒体１がＤＶＤである場
合、焦点レンズの開口数ＮＡは０．６であり且つ使用す
るレーザビームの波長λは６５０ｎｍである。したがっ
て、この場合、超解像膜３の膜厚Ｔ_sを０．９０μｍよ
りも厚くすることにより上述した効果を得ることができ
る。

【００５６】本発明の効果は、上記の理論によれば、超
解像膜３の膜厚が厚いほど顕著となる。しかしながら、
現実的には、臨界パワーＰ_c以上の光に対する超解像膜
３の透過率は１００％未満である。換言すれば、高強度
の光であっても超解像膜３で減衰される。通常、そのよ
うな減衰は超解像膜３に使用する材料に応じて異なるの
で、超解像膜３の膜厚の上限値は使用する材料に応じて
適宜設定される。

【００５７】上記光記録媒体１が再生専用型である場
合、薄膜記録部４は、上述のように、超解像膜３側の面
に記録マークとしてピットが設けられた反射膜である。
この反射膜の材料としては、Ａｌ合金やＡｇ合金などの
金属材料を用いることができる。また、再生光として例
えば波長６５０ｎｍの光を使用する場合には、Ｃｕ、Ａ
ｕ、及びＴｉＮなどの金属やセラミックなども使用する
ことができる。反射膜は、スパッタリング法などによっ
て形成することができる。反射膜の膜厚は、通常は５０
ｎｍ以上であり、多くの場合、１００ｎｍ程度に設定さ
れる。

【００５８】上記光記録媒体１が記録可能型である場
合、薄膜記録部４は相変化記録膜や光磁気記録膜などの
ように情報の記録を繰り返し行うことが可能な記録膜或
いは色素系記録膜などのように情報の記録を１回のみ行
うことが可能な記録膜を有するものであれば特に制限は
ない。相変化記録膜の材料としてはＧｅＳｂＴｅやＡｇ
ＩｎＳｂＴｅが代表的であり、光磁気記録膜の材料とし
てはＴｂＦｅＣｏが代表的である。なお、超解像膜３と
薄膜記録部４とは、前者では光学変化は基本的には光照
射を継続している間においてのみ維持されるのに対し、
後者では光学変化はメモリ性を有している点で異なって
いる。

【００５９】薄膜記録部４が情報の記録が可能なもので
ある場合、通常、薄膜記録部４は記録膜に加えて反射膜
を有している。反射膜は、超解像膜３と反射膜との間に
記録膜が介在するように配置される。そのような反射膜
の材料としては、再生専用型に関して説明したものを使
用することができる。

【００６０】また、上記光記録媒体１が記録可能型であ
る場合、薄膜記録部４の光学特性の最適化及び記録膜の
保護などを目的として、記録膜を一対の干渉膜で挟持し
た構造を採用することが好ましい。そのような干渉膜の
材料としては、記録膜が相変化記録膜である場合にはＺ
ｎＳ・ＳｉＯ₂などが一般に用いられ、記録膜が光磁気
記録膜である場合にはＳｉＮが一般に使用される。

【００６１】上述した光記録媒体１においては、透明基
板２と超解像膜３との界面における反射率が、超解像膜
３と薄膜記録部４との界面における反射率よりも低く設
定されていることが好ましい。この場合、特にフォーカ
ス調整しなくとも焦点位置を自動的に超解像膜３と薄膜
記録部４との界面に合わせることができる。このような
反射率の調節は、各構成要素に使用する材料を適宜選択
することにより行ってもよく、或いは、透明基板２と超
解像膜３との間に反射防止膜を設けることにより行って
もよい。

【００６２】反射防止膜は、屈折率がｎ_arである材料か
らなり、膜厚がλ／４ｎ_ar程度の透明薄膜である。反射
防止膜はスパッタリング法などで形成することができ、
その材料としては、例えば、ＺｎＳ・ＳｉＯ₂、Ｓｉ
Ｎ、ＳｉＯ、ＡｌＮ、ＡｌＯ、及びＴｉＯなどを挙げる
ことができる。反射防止膜は、単層構造であってもよい
が、複数の薄膜を隣り合うもの同士の間で屈折率が互い
に異なるように積層してなる積層構造とすることによ
り、より顕著な反射防止効果を得ることができる。

【００６３】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。以
下に説明する各実施例では、ヒートモード系の超解像膜
を有する光記録媒体及びフォトンモード系の超解像膜を
有する光記録媒体を作製し、それぞれの動的評価を行
う。各実施例について個々に説明するのに先立ち、まず
は、それら実施例で使用する超解像膜について説明す
る。

【００６４】以下の実施例では、ヒートモード系の超解
像膜としてはＴｅ膜を使用した。また、フォトンモード
系の超解像膜としては、ＣｄＳＳｅ微粒子を有機マトリ
クス中に分散させてなり且つ波長６５０ｎｍの光に対し
て光学応答を示す半導体微粒子分散膜、及び、ＺｎＳＳ
ｅＴｅ微粒子を有機マトリクス中に分散させてなり且つ
波長４０５ｎｍの光に対して光学応答を示す半導体微粒
子分散膜を使用した。

【００６５】フォトンモード系の超解像膜であるＴｅ膜
は、スパッタリング法によって形成した。より具体的に
は、Ｔｅ膜は、スパッタリング時に基板をＩＲランプで
加熱することにより、所定の厚さを有する結晶質の薄膜
として形成した。なお、この結晶質のＴｅをレーザ加熱
すると溶融してその消衰係数が低下するため、Ｔｅ膜の
溶融部では透過率が増加する。また、Ｔｅの結晶化は速
やかに進行するので、溶融したＴｅは加熱を終了すると
直ちに結晶質のＴｅに戻る。Ｔｅ膜の透過率は、このよ
うな原理で可逆的に変化させることが可能である。

【００６６】一方、上記の半導体微粒子分散膜は、有機
金属化合物を原料として用いて有機合成法によって塗工
液を調製する調製工程と、その塗工液を基板上にスピン
コートする塗布工程とを順次行うことによって形成し
た。半導体微粒子分散膜にレーザ光を照射すると、照射
部では、電子励起によって励起準位が飽和して透過率が
上昇する。また、光照射を終了すると、脱励起によって
元の状態へと戻る。半導体微粒子分散膜の透過率は、こ
のような原理で可逆的に変化させることが可能である。

【００６７】半導体微粒子分散膜の形成に用いる塗工液
は、半導体を構成する各元素を含む有機金属化合物の溶
液を所定の割合で混合し、適当な温度に昇温することに
よって調製した。このような方法によると、液状有機マ
トリクス中に半導体微粒子が分散された塗工液を得るこ
とができる。また、この塗工液は、原液でまたはスピン
コート剤などを添加して適宜濃度調整して使用した。半
導体微粒子分散膜の膜厚は、塗工液の希釈度やスピンコ
ートの際の基板回転数によって制御した。

【００６８】次に、各実施例で使用する超解像膜の特性
等について説明する。なお、それら特性は、光記録媒体
の一部として形成した超解像膜について得られたもので
はなく、基板上に超解像膜のみを形成してなる超解像膜
サンプルについて得られたものである。

【００６９】以下の実施例で行うのと同じ条件で超解像
膜として半導体微粒子分散膜を作製し、それぞれの半導
体微粒子分散膜について、半導体微粒子の平均粒径と粒
径分散とを調べた。その結果、半導体微粒子としてＣｄ
ＳＳｅ微粒子及びＺｎＳＳｅＴｅ微粒子のいずれを用い
た場合においても、半導体微粒子の平均粒径は３ｎｍ程
度であり、粒径分散は１０％以内であった。なお、上記
のヒートモード系及びフォトンモード系超解像膜の膜厚
を触診式膜厚計及び光学式膜厚計の双方で測定したとこ
ろ、それら膜厚計によって得られた結果は１０％以内の
精度で一致した。

【００７０】次に、超解像膜サンプルの超解像特性を調
べた。すなわち、高パワーのガスレーザシステムを用
い、超解像膜サンプルにビーム径が数１００μｍであり
且つビームスポット内でパワー密度が均一である波長６
５０ｎｍのレーザビームを照射して、照射パワー密度と
透過率との間の関係を調べた。図７及び図８にその結果
を示す。

【００７１】図７は、膜厚１μｍのＴｅ膜に関して得ら
れた照射パワー密度と透過率との関係を示すグラフであ
る。また、図８は、膜厚１μｍのＣｄＳＳｅ膜に関して
得られた照射パワー密度と透過率との関係を示すグラフ
である。なお、図７及び図８において、横軸は照射パワ
ー密度Ｐを示し、縦軸は透過率Ｔrを示している。

【００７２】図７に示すように、Ｔｅ膜の透過率変化
は、Ｔｅの溶融に対応する照射パワー密度近傍で急峻で
ある。一方、ＣｄＳＳｅ膜では、Ｔｅ膜ほどの急峻な透
過率変化は見られないが、大きな透過率変化量を確認す
ることができた。なお、Ｔｅ膜及びＺｎＳＳｅＴｅ膜に
ついて波長４０５ｎｍの光を使用して同様の評価を行っ
たところ、図７及び図８に示したのとほぼ同等の関係が
得られた。

【００７３】次に、各実施例について、順次説明する。（実施例１）図９は、本発明の実施例１に係る光ディス
クを概略的に示す断面図である。図９に示す光ディスク
１は再生専用型であって、透明基板２の一方の主面上に
超解像膜３と薄膜記録部４である反射膜５が順次積層さ
れた構造を有している。

【００７４】本実施例では、後述するように、後述する
動的評価を、焦点レンズの開口数ＮＡが０．６５である
場合及び０．８５である場合のそれぞれについて行う。
前者の場合、透明基板２としては、厚さが０．６ｍｍで
あり且つ超解像膜３が設けられた面に記録情報としてピ
ットが形成されたものを使用し、この透明基板２のピッ
トが設けられた面に超解像膜３及び反射膜５を順次成膜
することによって光ディスク１を得た。一方、後者の場
合、厚さが１．１ｍｍであり且つ一方の主面に記録情報
としてピットが形成された透明基板（図示せず）を使用
し、この透明基板のピットが設けられた面に反射膜５及
び超解像膜３を順次成膜し、さらに、超解像膜３上に例
えば厚さが０．１ｍｍである透明基板２を配置すること
によって光ディスク１を得た。

【００７５】なお、いずれの場合においても、光学系の
分解能（≒０．５×λ／ＮＡ）を基準として、Ｄｕｔｙ
比５０％の単一周波数の信号をピットピッチを変化させ
て記録した。また、いずれの場合においても、超解像膜
３は焦点深度Ｄ_fよりも厚く形成した。

【００７６】次に、以下に示す方法により、これら光デ
ィスク１の動的評価を行った。すなわち、まず、上述し
た方法で作製した光ディスク１を一般的な光ディスク評
価機にセットした後、ディスク１を回転させながら０．
５ｍＷ程度の再生パワーでフォーカシング及びトラッキ
ング調整を行った。次に、光学系の分解能未満のピッチ
でピットが形成されたトラックにガウス型の強度分布を
有する光ビームをパワーを変化させながら照射すること
により、ＣＮＲ値が最大となる再生パワーを選択した。
この操作によって、超解像膜の光照射部における透過率
がビームスポット周縁部で十分に低く且つビームスポッ
ト中央部で十分に高くなるように再生パワーを設定する
ことができる。このような方法で設定した再生パワーで
上記光ディスク１に記録された情報の再生を行い、ピッ
トピッチとＣＮＲ値との関係を調べた。

【００７７】なお、以下の表１に、本実施例で動的評価
を行った光ディスク１について、超解像膜３の材料及び
その膜厚Ｔ_s並びに透明基板２の厚さを纏めて示す。ま
た、表１には、光ディスク１の動的評価に使用した再生
光の波長λ、焦点レンズの開口数ＮＡ、及び焦点深度Ｄ
_fも併せて示す。

【００７８】

【表１】

【００７９】図１０は、本発明の実施例１に係る光ディ
スク１に関して得られたピット長とＣＮＲ値との関係の
一例を示すグラフである。図中、横軸はピット長を示し
ており、縦軸はＣＮＲ値を示している。また、図中、曲
線５５は上記表１のディスク（２）について得られたデ
ータを示し、曲線５６は超解像膜３の膜厚を５００ｎｍ
としたこと以外はディスク（２）と同様の構造を有する
光ディスクについて得られたデータを示し、曲線５７は
超解像膜３を設けなかったこと以外はディスク（２）と
同様の構造を有する光ディスクについて得られたデータ
を示している。

【００８０】図１０から明らかなように、ピット長を５
００ｎｍ未満とした場合、厚さ１．５μｍの超解像膜３
を設けた光ディスク１及び厚さ５００ｎｍの超解像膜３
を設けた光ディスクのいずれにおいても、超解像膜３を
有していない光ディスクに比べれば、ピット長をより短
くすることができる。しかしながら、その効果は、超解
像膜３の膜厚を１．５μｍとした場合と５００ｎｍとし
た場合とで大きく異なっている。すなわち、超解像膜３
の膜厚を１．５μｍとすることにより、ピット長を著し
く短くすることが可能となることが分かる。

【００８１】次に、超解像膜３の膜厚が異なること以外
は上記表１のディスク（１）と同様の構造を有する光デ
ィスク１を作製した。これら光ディスク１について、超
解像膜３の膜厚Ｔ_sとマーク長が光学系の分解能の半分
の長さであるピット列に関するＣＮＲ値（ＣＮＲ５０）
との関係を調べた。その結果を図１１に示す。

【００８２】図１１は、本発明の実施例１に係る光ディ
スク１に関して得られた焦点深度Ｄ _fに対する超解像膜
３の膜厚Ｔ_sの比とＣＮＲ値との関係の一例を示すグラ
フである。図中、横軸は比Ｔ_s／Ｄ_fを示しており、縦軸
はＣＮＲ値（ＣＮＲ５０）を示している。

【００８３】一般に、ＣＮＲは４０ｄＢ程度以上である
ことが必要である。図１１から明らかなように、マーク
長を光学系の分解能の半分の長さとした場合であって
も、比Ｔ_s／Ｄ_fを１よりも高くすることにより４０ｄＢ
を上回るＣＮＲを得ることができる。特に、比Ｔ_s／Ｄ_f
を約１．２５〜約２．５の範囲内とした場合には、ＣＮ
Ｒ５０は５０ｄＢ以上もの高い値を示した。

【００８４】なお、ＣＮＲ５０は、比Ｔ_s／Ｄ_fが２．５
以上になると低下している。これは、超解像膜の膜厚Ｔ
_sが厚くなると、光学パスが長くなりビームスポット中
央部での光吸収が増加するため、及び、透過すべき光成
分の一部が超解像膜を伝播する過程で減衰して臨界パワ
ー未満となるためである。したがって、比Ｔ_s／Ｄ_fは、
５以下であることが好ましく、３以下であることがより
好ましく、２以下であることが最も好ましい。

【００８５】次に、以上説明した評価を上記表１のディ
スク（１），（３）〜（８）に関しても行った。その結
果、図１０及び図１１に示したのとほぼ同様の傾向が見
られた。

【００８６】なお、本実施例で作製したディスク１で
は、透明基板２と超解像膜３との界面における反射率
が、超解像膜３と反射膜５との界面における反射率より
も低かったため、超解像膜３と反射膜５との界面，すな
わち記録面，に対して自動的に焦点位置を合わせること
ができた。しかしながら、超解像膜３に用いる材料によ
っては、透明基板２と超解像膜３との界面における反射
率が過剰に高くなり、オートフォーカスでは透明基板２
と超解像膜３との界面に焦点位置が合ってしまうことが
ある。この場合でもフォーカシングオフセット調製を行
うことによって超解像膜３と反射膜５との界面に焦点位
置を合わせることは可能であるが、透明基板２と超解像
膜３との界面における反射率を超解像膜３と反射膜５と
の界面における反射率よりも低く設定することが好まし
い。

【００８７】（実施例２）本実施例では、主に、反射防
止膜の効果について実証し、光ディスク１の超解像効果
については他の実施例で説明する。

【００８８】図１２は、本発明の実施例２に係る光ディ
スクを概略的に示す断面図である。図１２に示す光ディ
スク１は記録可能型であって、透明基板２の一方の主面
上に、反射防止膜６、超解像膜３、干渉膜７、記録膜
８、干渉膜９、及び反射膜５が順次積層された構造を有
している。なお、干渉膜７、記録膜８、干渉膜９、及び
反射膜５は、薄膜記録部４を構成している。また、通
常、このような構造の光ディスク１において、反射膜５
を除く薄膜記録部４の厚さは、焦点深度未満に設定され
ている。

【００８９】本実施例では、超解像膜３として厚さ１μ
ｍのＴｅ膜を用い、記録膜８としてＧｅＳｂＴｅ膜を用
い、干渉膜７，９としてＺｎＳ・ＳｉＯ₂膜を用いて図
１２に示す光ディスク１を作製した。また、反射防止膜
６を有していないこと以外は同様の構造を有する光ディ
スク１も作製した。

【００９０】なお、超解像膜３と薄膜記録部４との界面
の反射率は、記録膜８が結晶質状態にある場合に２０％
であり且つ非晶質状態にある場合にほぼ０％となるよう
に調節した。これは、記録マーク形成部と非形成部との
間で高い光学コントラストを得るためである。このよう
に結晶質状態及び非晶質状態における反射率を設定した
ところ、記録後における超解像膜３と薄膜記録部４との
界面の平均的な反射率は１０％程度であった。また、反
射防止膜６を設けた光ディスク１では、反射防止膜６及
び超解像膜３からなる積層構造と透明基板２との界面に
おける反射率は３％程度であり、反射防止膜６を有して
いない光ディスク１では、超解像膜３と透明基板２との
界面における反射率は１５％程度であった。

【００９１】次に、これら光ディスク１の記録膜８を初
期結晶化した。次いで、照射光の波長λが６５０ｎｍで
あり、焦点レンズの開口数ＮＡが０．６５である光ディ
スク評価機を用い、実施例１で説明したのと同様の方法
により、これら光ディスク１の評価を行った。

【００９２】その結果、反射防止膜６を設けた光ディス
ク１では、記録及び再生の双方に際し、超解像膜３と薄
膜記録部４との界面に対して自動的に焦点位置を合わせ
ることができた。一方、反射防止膜６を有していない光
ディスク１に関しては、記録前の状態では超解像膜３と
薄膜記録部４との界面に対して自動的に焦点位置を合わ
せることができた。しかしながら、記録後は透明基板２
と超解像膜３との界面に焦点位置が合ってしまい再生が
困難となることがあった。

【００９３】なお、光ディスク１が反射防止膜６を有し
ていなくとも、フォーカスオフセット調整を行って超解
像膜３と薄膜記録部４との界面にフォーカシングすれ
ば、記録マークの長さが光学系の分解能未満であっても
高いＣＮＲで再生信号を得ることができた。しかしなが
ら、そのような調整なしで安定した動作を継続するため
には、透明基板２と薄膜記録部４との間に反射防止膜６
を設けることが好ましいことが分かった。

【００９４】（実施例３）本実施例では、主に、互いに
感度の異なる複数の超解像膜を積層した場合に得られる
効果について実証する。

【００９５】図１３は、本発明の実施例３に係る光ディ
スクを概略的に示す断面図である。図１３に示す光ディ
スク１は再生専用型であって、透明基板１０の一方の主
面上に、薄膜記録部４である反射膜５、第１の超解像膜
３ａ、第２の超解像膜３ｂ、及び透明基板２が順次積層
された構造を有している。なお、第１の超解像膜３ａは
第２の超解像膜に比べて低感度である（或いは、臨界パ
ワーが高い）。また、図示していないが、透明基板１０
の反射膜５側の面には記録情報に対応してピットが設け
られており、これらピットは反射膜５の透明基板２側の
面に転写されている。

【００９６】本実施例では、透明基板２として、厚さ
０．１ｍｍのＵＶ樹脂基板を使用した。この光ディスク
１は、焦点レンズの開口数ＮＡが０．８５である条件下
での動作に適した構造を有しており、透明基板１０のピ
ットが設けられた面に、反射膜５、第１の超解像膜３
ａ、及び第２の超解像膜３ｂを順次成膜し、最後に透明
基板２を配置することにより得ることができる。

【００９７】また、本実施例では、低感度の超解像膜３
ａ及び高感度の超解像膜３ｂとしてＺｎＳＳｅＴｅ微粒
子分散膜を使用した。なお、それら超解像膜３ａ，３ｂ
の感度は、超解像膜３ｂに比べて超解像膜３ａにおける
Ｓ含有量がより高く且つＴｅ含有量がより少なくするこ
とにより調節した。また、超解像膜３ａの膜厚と超解像
膜３ｂの膜厚とは同一とし、それらが形成する積層構造
の膜厚が互いに異なる複数の光ディスク１を作製した。

【００９８】次に、これら光ディスク１について、実施
例１で説明したのと同様の方法により、超解像膜３ａ，
３ｂが形成する積層構造の膜厚とＣＮＲ５０との関係を
調べた。その結果、図１１に示すデータに比べ、比Ｔ_s
／Ｄ_fが２以下の範囲ではＣＮＲ５０は２〜３ｄＢ向上
し、ＣＮＲ５０は比Ｔ_s／Ｄ_fが１．１〜３．５程度まで
５０ｄＢ以上の値を維持した。

【００９９】このようにＣＮＲ５０が向上した理由は、
高感度の超解像膜を伝播する際に光ビーム周縁部が遮ら
れる遮断効果に、低感度の超解像膜を伝播する際に光ビ
ーム周縁部が遮られる遮断効果が重畳されて、透過光の
強度分布プロファイルをよりシャープなものとすること
ができたためであると考えられる。また、ＣＮＲ５０が
５０ｄＢ以上の値を示す比Ｔ_s／Ｄ_fの上限値が高められ
た理由は、焦点から離れた位置における光ビーム中央部
のパワー密度が、超解像膜の光学定数が変化するパワー
密度よりも高く設定されたため、焦点から離れた位置で
の過度な光の減衰が防止されたためであると見なすこと
ができる。

【０１００】（実施例４）図１４は、本発明の実施例４
に係る光ディスクを概略的に示す断面図である。図１４
に示す光ディスク１は記録可能型であって、透明基板２
の一方の主面上に、第１の超解像膜３ａ、干渉膜７、記
録膜８、干渉膜９、第２の超解像膜３ｂ、及び反射膜５
が順次積層された構造を有している。なお、干渉膜７、
記録膜８、干渉膜９、及び反射膜５は、薄膜記録部４を
構成している。

【０１０１】図１４に示す構造は、焦点レンズの開口数
ＮＡが０．６５程度である場合に適している。焦点レン
ズの開口数ＮＡが０．８５程度である場合には、図示し
ない基板上に、反射膜５、第２の超解像膜３ｂ、干渉膜
９、記録膜８、干渉膜７、第１の超解像膜３ａ、及び透
明基板２を順次積層してなる構造を採用することが好ま
しい。

【０１０２】本実施例では、図１４に示す構造を採用
し、透明基板２としては、マスタリングプロセスによっ
てアドレスピット及びトラッキンググルーブが形成され
たポリカーボネートディスクを使用した。また、超解像
膜３ａとしては膜厚Ｔ_sが６００ｎｍであるＺｎＳＳｅ
Ｔｅ微粒子分散膜を使用し、干渉膜７としては膜厚６０
ｎｍのＺｎＳ・ＳｉＯ₂膜を使用し、記録膜８としては
膜厚２０ｎｍのＧｅＳｂＴｅ膜を使用し、干渉膜９とし
ては膜厚１５ｎｍのＺｎＳ・ＳｉＯ₂膜を使用し、超解
像膜３ｂとしては膜厚２００ｎｍのＺｎＳＳｅ微粒子分
散膜を使用し、反射膜５としては膜厚１００ｎｍのＡｇ
ＰｄＣｕ膜を使用した。これら薄膜のうち、超解像膜３
ａ，３ｂは前述した有機合成法による塗工液の調製及び
スピンコートによる塗布を順次行うことによって形成
し、それら以外の薄膜はいずれもスパッタリング法によ
り形成した。以上のようにして図１４に示す光ディスク
１を作製した。

【０１０３】なお、超解像膜３ａ，３ｂの感度は、半導
体微粒子の組成を変化させてエネルギーギャップを適当
な値とすることにより、超解像膜３ａの臨界パワーが
０．５〜１ｍＷの範囲内となるように及び超解像膜３ｂ
の臨界パワーが７〜１０ｍＷの範囲内となるように調節
した。

【０１０４】次に、照射光の波長λが４０５ｎｍであ
り、焦点レンズの開口数ＮＡが０．６５である光ディス
ク評価機を用いて、上記光ディスク１に対して記録再生
試験を行った。その結果、記録マークのピッチが光学系
の分解能（約３００ｎｍ）の１／４である場合において
も、４０ｄＢ以上もの高いＣＮＲ値が得られた。また、
超解像膜３ａの膜厚が異なること以外は同様の構造を有
する複数の光ディスク１を作製し、これら光ディスクに
ついても記録再生試験を行った。これにより得られた結
果をもとに、マークピッチを分解能の１／４とした場合
における、ＣＮＲと比Ｔ_s／Ｄ_fとの関係を求めたとこ
ろ、図１１に示したのと類似の結果が得られた。

【０１０５】（実施例５）本実施例では、上記の実施例
１〜実施例４で作製した光ディスク１に記録された情報
の再生やその光ディスク１への情報の記録に利用可能な
光ディスク装置について説明する。

【０１０６】図１５は、本発明の実施例５に係る光ディ
スク装置を概略的に示す図である。図１５に示す光ディ
スク装置２１は、光ディスク１、スピンドルモータ２
２、焦点レンズ２３、ハーフミラー２４、レーザ光源２
５、光検出器２６、プリアンプ２７、可変利得アンプ２
８、Ａ／Ｄ変換回路２９、線形等価回路３０、データ検
出回路３１、デコーダ３２、ドライブコントローラ３
３、駆動制御系３４、インターフェース３５、変調回路
３６、及びレーザドライバ３７を有している。なお、通
常、光ディスク装置２１には、ビーム整形プリズム及び
半波長板が必要であり、光ディスク１が光磁気ディスク
である場合には偏光子及び検光子などが必要であるが、
図１５では、それら部材は省略して描かれている。

【０１０７】図１５に示す光ディスク装置２１におい
て、光ディスク１は再生専用型または記録可能型であ
り、この光ディスク１は、透明基板２が図中上向きとな
るようにスピンドルモータ２２の回転軸に着脱可能に或
いは着脱不可能に支持されている。光ディスク１は、ス
ピンドルモータ２２の回転数を制御することにより、所
定の回転数で回転され得る。

【０１０８】光ディスク１の上方には、ピックアップ系
の一部を構成する焦点レンズ２３が配置されている。こ
れらピックアップ系及びスピンドルモータ２２は、駆動
制御系３４を介してドライブコントローラ３３によって
駆動される。このように構成される駆動機構によって、
光ディスク１の回転数の制御並びにフォーカシング及び
トラッキング制御が可能とされている。

【０１０９】この光ディスク装置２１では、光ディスク
１の超解像膜３の膜厚Ｔ_sよりも光学系の焦点深度Ｄ_fが
短い。すなわち、レーザ光源２５から出射されるレーザ
ビームの波長λ、焦点レンズ２３の開口数ＮＡ、及び光
ディスク１の超解像膜３の膜厚Ｔ_sは、不等式：Ｔ_s＞
０．５×（λ／ＮＡ²）に示す関係を満足している。

【０１１０】このように構成される光ディスク装置２１
での情報の記録は、上述のように光ディスク１の回転数
の制御並びにフォーカシング及びトラッキング制御を行
いつつ以下の方法により行われる。すなわち、情報の記
録に際しては、そのような制御のもと、まず、ドライブ
コントローラ３３によってインターフェース３５を介し
て取り込んだユーザデータ信号を変調回路３６へと転送
する。ユーザデータ信号は変調回路３６で所定の符号ビ
ット列へと変換される。レーザドライバ３７は、レーザ
光源２５を符号ビット列に対応して駆動し、それによ
り、レーザ光源２５はパルス状のレーザビームを記録光
として出射する。

【０１１１】記録光は、ハーフミラー２４を透過して焦
点レンズ２３へと導かれ、光ディスク１上に集光照射さ
れる。これにより、光ディスク１の記録膜８には、符号
ビット列に対応した記録マークが形成される。図１５に
示す光ディスク装置２１での情報の記録は、以上のよう
にして行われる。なお、最短マークピッチを狭めて記録
するためには、変調回路３６の出力信号や駆動制御系３
４の出力信号などを変化させればよい。

【０１１２】また、この光ディスク装置２１での情報の
再生は、上述のように光ディスク１の回転数の制御並び
にフォーカシング及びトラッキング制御を行いつつ以下
の方法により行われる。すなわち、情報の記録に際して
は、そのような制御のもと、まず、レーザ光源２５から
再生パワーレベルのレーザビームを再生光として出射す
る。なお、レーザービームのパワーレベルは、レーザ光
源２５からの出力を周期が一定なパルス光とし、その周
期を適宜設定することにより制御可能である。レーザ光
源２５から出射した再生光は、ハーフミラー２４を透過
して焦点レンズ２３へと導かれ、光ディスク１上に集光
照射される。光ディスク１の記録トラックからの反射光
は、ハーフミラー２４で反射されて光検出器２６へと導
かれ、そこで電気信号へと変換される。

【０１１３】光検出器２６からの電気信号は、プリアン
プ３７及び可変利得アンプ２８で増幅され、その後、Ａ
／Ｄ変換回路２９でデジタル信号へと変換される。次い
で、このデジタル信号は、線形等化回路３０でフィルタ
リングされてノイズに起因するジッタ成分を除去され
る。データ検出回路３１は、例えば、パーシャルレスポ
ンスで等化した再生信号波形からデータを検出するマキ
シマムライクリフッド法によって符号ビット列を推定す
る信号処理回路であり、具体的にはビタビデコーダであ
る。デコーダ３２は、データ検出回路３１によって検出
された符号ビット列を元の記録データへと復元する。こ
のようにして復元された記録データは、ドライブコント
ローラ３３及びインターフェース３５を介して装置外部
へと出力される。図１５に示す光ディスク装置２１での
情報の再生は、以上のようにして行われる。

【０１１４】なお、図１５に示す光ディスク装置２１は
記録及び再生の双方が可能な記録可能型である。この光
ディスク２１を再生専用型とする場合は、変調回路３６
は必ずしも設ける必要はない。また、焦点レンズ２３及
び光源２５以外の光学系は、図１５に示す構造に限られ
るものではなく、様々な変形が可能である。

【０１１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、超解
像膜の厚さＴ_sを焦点深度Ｄ_fよりも厚くすることによ
り、超解像膜と薄膜記録部との界面を焦点位置に合わせ
た場合に、焦点位置近傍だけでなくビーム径の変化率の
大きな位置にも超解像膜を存在させている。そのため、
本発明によると、従来技術に比べて著しく大きな超解像
効果を得ることができる。すなわち、本発明によると、
超解像効果を十分に引き出し得る技術が提供される。ま
た、本発明によると、超解像効果を容易且つ十分に引き
出し得る技術が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】照射光強度と超解像膜の光学応答との間の理想
的な関係を示すグラフ。

【図２】図１に示す光学変化を示す超解像膜への入射前
及び透過後におけるガウス型光ビームの強度分布を示す
グラフ。

【図３】光学定数が一定の領域内を焦点レンズで集束さ
せた光が伝播する状態を概略的に示す図。

【図４】本発明の一実施形態に係る光記録媒体を概略的
に示す断面図。

【図５】本発明により得られる効果の一例を概略的に示
すグラフ。

【図６】本発明により得られる効果の他の例を概略的に
示すグラフ。

【図７】膜厚１μｍのＴｅ膜に関して得られた照射パワ
ー密度と透過率との関係を示すグラフ。

【図８】膜厚１μｍのＣｄＳＳｅ膜に関して得られた照
射パワー密度と透過率との関係を示すグラフ。

【図９】本発明の実施例１に係る光ディスクを概略的に
示す断面図。

【図１０】本発明の実施例１に係る光ディスクに関して
得られたピット長とＣＮＲ値との関係の一例を示すグラ
フ。

【図１１】本発明の実施例１に係る光ディスクに関して
得られた焦点深度Ｄ_fに対する超解像膜の膜厚Ｔ_sの比と
ＣＮＲ値との関係の一例を示すグラフ。

【図１２】本発明の実施例２に係る光ディスクを概略的
に示す断面図。

【図１３】本発明の実施例３に係る光ディスクを概略的
に示す断面図。

【図１４】本発明の実施例４に係る光ディスクを概略的
に示す断面図。

【図１５】本発明の実施例５に係る光ディスク装置を概
略的に示す図。

【符号の説明】

１…光記録媒体；２，１０…透明基板；３，３ａ，
３ｂ…超解像膜；４…薄膜記録部；５…反射膜；６
…反射防止膜；７，９…干渉膜；８…記録膜；１１
…光ビーム；２１…光ディスク装置；２２…スピンド
ルモータ；２３…焦点レンズ；２４…ハーフミラ
ー；２５…レーザ光源；２６…光検出器；２７…プ
リアンプ；２８…可変利得アンプ；２９…Ａ／Ｄ変換
回路；３０…線形等価回路；３１…データ検出回路；
３２…デコーダ；３３…ドライブコントローラ；３
４…駆動制御系；３５…インターフェース；３６…
変調回路；３７…レーザドライバ；５１〜５７…曲線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者都鳥顕司神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者神谷格東京都千代田区丸の内二丁目５番２号三菱化学株式会社内 (72)発明者吉江建一東京都千代田区丸の内二丁目５番２号三菱化学株式会社内Ｆターム(参考） 5D029 MA39 5D090 AA01 BB04 BB10 BB12 CC05 DD01 EE02 FF11 KK03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】情報の再生に焦点レンズで集束させた光
を利用する再生装置に搭載される光記録媒体であって、薄膜記録部と照射光強度に応じて光学定数が変化する超
解像膜との積層構造及び前記積層構造を支持する基板を
具備し、前記超解像膜の膜厚Ｔ_sと前記光の波長λと前記焦点レ
ンズの開口数ＮＡとは、不等式：Ｔ_s＞０．５×（λ／ＮＡ²）に示す関係を満足することを特徴とする光記録媒体。
【請求項２】前記膜厚Ｔ_sは０．３２μｍよりも厚い
ことを特徴とする請求項１に記載の光記録媒体。
【請求項３】前記膜厚Ｔ_sは０．９０μｍよりも厚い
ことを特徴とする請求項１に記載の光記録媒体。
【請求項４】前記膜厚Ｔ_sは１．５６μｍよりも厚い
ことを特徴とする請求項１に記載の光記録媒体。
【請求項５】薄膜記録部と照射光強度に応じて光学定
数が変化する超解像膜との積層構造及び前記積層構造を
支持する基板を備えた光記録媒体に対し前記超解像膜側
から前記薄膜記録部に向けて焦点レンズで集束させた光
を照射して前記光記録媒体からの反射光を検出すること
により前記薄膜記録部に記録された情報を読み出すこと
を含み、前記情報の読み出しを、前記超解像膜の膜厚Ｔ_sと前記
光の波長λと前記焦点レンズの開口数ＮＡとが、不等
式：Ｔ_s＞０．５×（λ／ＮＡ²）に示す関係を満足する条件下で行うことを特徴とする再
生方法。