JP2009176388A - 光記録再生装置、光記録媒体、および光記録再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高密度記録のできる実用性の高い光の回折限界を超えた高密度光記録方式を実現し、再生専用から、追記型、書き換え型までの記録機能に一貫性をもった光記録再生装置、光記録媒体、および光記録再生方法を提供する。
【解決手段】ポンプ用ＬＤ１０、波形成形器１１、イレーズ用ＬＤ２０、波形成形器２１、ＰＡＬ−ＳＬＭ３０、ハーフミラー４１、４２、光記録媒体１００へ集光させるための対物レンズ５０、ノッチフィルタ６１、６２、集光レンズ６３、光検出器６４を有して概略構成し、ポンプ光ＬＢ１とイレーズ光ＬＢ２の一部を重畳させて蛍光体層１０２を有する光記録媒体１００に照射する。
【選択図】図２

Description

本発明は、光記録再生装置、光記録媒体、および光記録再生方法に関し、特に、蛍光を利用した超解像方式による光記録再生装置、光記録媒体、および光記録再生方法に関する。

今まで実用化されてきた光ディスク記録方式（例えば、レーザーディスク、ＣＤ、ＤＶＤ、ブルーレイ、ＨＤ ＤＶＤ等）においては、記録媒体の外側からの１次光をそのまま記録再生に使用してきた。そのため、１次光のビーム径を小さくするには限界があった。今までにも、その限界を突破するために、種々の超解像方式が提案されてきた。

例えば、超解像レンズによる方式や、磁気超解像方式による高密度、大容量の光ディスク記録方式等が提案されている（特許文献１、２）。

また、これらの超解像方式以外に、多層記録、体積記録を工夫することにより、面記録密度を上げる代わりに体積記録により、実質的な大容量を実現しようとする、例えば、超多層記録、ホログラム、あるいは２光子吸収記録による試みもあった。
特開２００６−３２３９９３号公報 特開２００３−１９６８３９号公報

しかし、これらは原理的、及び実験室では可能であっても、一長一短があり、実用性の観点からは他の技術要素への負担が増え、いまだ実用化された技術は無い。すなわち、従来技術のように、記録媒体内に記録媒体外からの１次ビームによるだけでは、原理的な解像限界を超えることは不可能であり、また、従来の各種超解像方式では、高密度大容量を実現するために犠牲になる他の要素を含むため、それらの方式ではなく、既存の方式にプラスアルファをして、既存の方式を活かせる方式により高密度大容量を実現する必要がある。

従って、本発明の目的は、高密度記録のできる実用性の高い光の回折限界を超えた高密度光記録方式を実現し、再生専用から、追記型、書き換え型までの記録機能に一貫性をもった光記録再生装置、光記録媒体、および光記録再生方法を提供することにある。

［１］本発明は、上記目的を達成するために、第１の波長を有する第１の光源と、第２の波長を有する第２の光源とを有し、前記第１の光源と前記第２の光源の一部を重畳させて構成された１次光源を備えた光学系を有し、前記光学系は、光記録媒体の記録膜に照射して２次光源を励起して前記２次光源により光記録または再生を行なうため、前記光記録媒体に前記１次光源を照射することを特徴とする光記録再生装置を提供する。
［２］本発明は、上記目的を達成するために、第１の波長を有する第１の光源と、第２の波長を有する第２の光源とを有し、前記第１の光源と前記第２の光源を同軸上に配置することにより１次光源を構成する光学系を有し、前記光学系は、光記録媒体の記録膜に照射して２次光源を励起して前記２次光源により光記録または再生を行なうため、前記光記録媒体に前記１次光源を照射することを特徴とする光記録再生装置を提供する。
［３］前記第１の光源は、ガウシアンビームの光強度分布を有し、前記第２の光源は、ベッセル１次ビームの光強度分布を有することを特徴とする上記［２］に記載の光記録再生装置であってもよい。
［４］前記光記録媒体は、第３の波長の蛍光を発する蛍光発光と、無輻射遷移による蛍光消光の両者の機能を有する少なくとも１層の蛍光体からなる蛍光体層を有し、前記第１の光源の前記第１の波長は、前記光記録媒体に対して前記第３の波長の蛍光を発光させる波長であり、前記第２の光源の前記第２の波長は、前記第３の波長の蛍光発光を無輻射遷移により蛍光消光させる波長であることを特徴とする上記［１］から［３］のいずれかに記載の光記録再生装置であってもよい。
［５］本発明は、上記目的を達成するために、透過性を有する基板と、前記基板上に形成され、外部から照射される第１の波長を有する第１の光源により、第３の波長の蛍光を発光させると共に、外部から照射される第２の波長を有する第２の光源により、前記第３の波長の蛍光の一部を無輻射遷移により蛍光消光させる少なくとも１層の蛍光体からなる蛍光体層と、を備えたことを特徴とする光記録媒体を提供する。
［６］前記蛍光体は、ローダミン６Ｇで形成されていることを特徴とする上記［５］に記載の光記録媒体であってもよい。
［７］また、前記透過性を有する基板には凹凸からなる凹凸パターン（ピット）が設けられ、予め所定の情報が記録された再生専用記録媒体であることを特徴とする上記［５］または［６］に記載の光記録媒体であってもよい。
［８］また、前記凹凸パターンと前記蛍光体層の間には、金属、誘電体、または、それらが積層され反射光強度増強のための反射性の薄膜からなる反射層を有することを特徴とする上記［７］に記載の光記録媒体であってもよい。
［９］また、前記透過性を有する基板には光ビームガイド用トラック（グルーブ）が設けられていると共に、前記基板上に追記型記録膜、または書き換え型記録膜が設けられ、前記追記型記録膜または前記書き換え型記録膜に隣接して前記蛍光体層が設けられていることを特徴とする上記［５］または［６］に記載の光記録媒体であってもよい。
［１０］また、前記追記型記録膜または前記書き換え型記録膜と前記蛍光体層との間には、透明または半透明な保護層が設けられていることを特徴とする上記［９］に記載の光記録媒体であってもよい。
［１１］本発明は、上記目的を達成するために、第１の波長を有する第１の光源と、第２の波長を有する第２の光源の少なくとも一部を重畳させて構成された１次光源を照射し、前記照射された１次光源を蛍光体層が設けられて構成される光記録媒体に集光させることにより２次光源を励起させて所定の光強度分布を有する第３の波長の蛍光を発光させることにより、前記光記録媒体に対して情報の記録または再生を行なうことを特徴とする光記録再生方法を提供する。
［１２］前記第３の波長の蛍光は、前記１次光源の第１の光源により第３の波長の蛍光を発光させると共に、前記１次光源の第１の光源から照射される第２の波長を有する第２の光源により前記第３の波長の蛍光の一部を無輻射遷移により蛍光消光させることにより記録再生ビームが発光されることを特徴とする上記［１１］に記載の光記録再生方法であってもよい。
［１３］また、前記記録再生ビームの光強度分布は、前記１次光源の第１の光源により発光する前記第３の波長の蛍光の光強度分布よりもビーム幅が狭いことを特徴とする上記［１２］に記載の光記録再生方法であってもよい。

本発明によると、高密度記録のできる実用性の高い光の回折限界を超えた高密度光記録方式を実現し、再生専用から、追記型、書き換え型までの記録機能に一貫性をもった光記録再生装置、光記録媒体、および光記録再生方法を提供することができる。

（蛍光抑制効果によるビーム細径化の原理）
レンズにより絞り込まれた記録媒体外からの１次光により、記録膜の一部を構成する２次光発生層に照射することにより、２次光を発生し、２次光の発生領域を何らかの手段で限界よりも狭い領域に拘束する手段を用いる。光により光を発生する現象は、蛍光（ＰＬ：Ｐｈｏｔｏ−ｌｕｍｉｎｅｓｓｅｎｃｅ）と呼ばれるが、本発明は、１次光により励起された蛍光体からの２次光を記録再生ビームとして使用する。

図１は、ヤブロンスキー状態図である。一般に，ある波長の励起光（ポンプ光）で基底状態（Ｓｏ）の分子を第一電子励起状態（Ｓ１）に励起すると蛍光を発する。しかし，このとき，別の波長の光（イレース光）を同時に照射し，分子をより高位の電子励起状態（Ｓｎ）に励起すると，分子は内部転換および系間交差を繰り返して，無輻射遷移過程によりＳ０状態に緩和する。この事実は，図１が示すように波長の異なる２色の光により分子を共鳴吸収させることで，分子からの蛍光を人為的に抑制できることを示している（蛍光抑制効果）。

この蛍光抑制効果を利用することで，回折限界以下にビーム細径化を行なう超解像が可能となる（２波長Ｄｉｐ分光法による超解像）。すなわち，ポンプ光とイレーズ光を一部重ねて蛍光層上に回折限界で集光すると，これら２つの光が重複した領域で蛍光が抑制されるので，蛍光領域が光の回折限界以下に制限される。その結果として，光の回折限界より狭い領域から発光した蛍光のみを光記録・再生に利用することができる。

（第１の実施の形態）
図２は、第１の実施の形態に係る光記録再生装置の概略構成を示す構成図である。光記録再生装置１は、ポンプ光を発生させるポンプ用ＬＤ（Laser Diode）１０、波形成形器１１、イレーズ光を発生させるイレーズ用ＬＤ２０、波形成形器２１、ＰＡＬ−ＳＬＭ（光アドレス型平行配向液晶空間変調器）３０、ハーフミラー４１、４２、光記録媒体１００へ集光させるための対物レンズ５０、光記録媒体１００からの反射光の不要な波長領域をカットするためのノッチフィルタ６１、６２、集光レンズ６３、光検出器６４を有して概略構成されている。尚、ＰＡＬ−ＳＬＭ３０の代わりに、例えばガウシアン分布を１次ベッセルビームに変換する位相分布を有する位相板を用いることもできる。

ポンプ用ＬＤ１０として波長５３０ｎｍの緑色半導体レーザ（例えば、ＧａＮ系窒化物半導体レーザ）を使用してポンプ光ＬＢ１を発生させ、また、６５０ｎｍの赤色半導体レーザ（例えば、ＩｎＧａＰ系半導体レーザ）を使用してイレーズ光ＬＢ２を発生させる。ポンプ光ＬＢ１は、波形成形器１１によりコリメート光とされ所定のビームプロファイル（ガウシアンビーム）に整形される。一方、イレーズ光ＬＢ２は、同様に波形成形器１２によりコリメート光とされた後、ＰＡＬ−ＳＬＭ３０の液晶面で反射させて位相変調することにより１次ベッセルビームに空間変調する。ポンプ光ＬＢ１とイレーズ光ＬＢ２は、ハーフミラー４１で同軸に合成され、対物レンズ５０により集光されることにより、１次光として光記録媒体１００に照射される。

光記録媒体１００に照射された１次光は、光記録媒体１００中に形成された蛍光体層１０２から２次光を発生させ、この２次光により光記録・再生を行なう。光記録媒体１００から反射される光は、１次光および２次光を含んでおり、この反射光は、ハーフミラー４２で再生光学系へ反射され、ノッチフィルタ６１、６２を通して集光レンズ６３により光検出器６４に集光される。ノッチフィルタ６１、６２は、１次光であるポンプ光ＬＢ１とイレーズ光ＬＢ２をそれぞれカットするためのものであり、波長５３０ｎｍおよび６５０ｎｍのノッチフィルタである。上記の構成により、光検出器６４には主に２次光が集光され、トラッキング信号、フォーカス信号、およびＦＲ信号が生成される。

ポンプ光ＬＢ１とイレーズ光ＬＢ２の２波長光源からの光をミキシングし、光記録媒体１００の同一面上にフォーカシング、トラッキングすることが必要とされる。しかし、最初に光学系全体のセッティングを正確にすれば、個別にサーボをかけなくても、単一のサーボ系で十分可能であることは、過去にＣＤ／ ＤＶＤ／ Ｂｌｕｅ波長の３波混合ヘッドがすでに商品化されているように、容易なことである。本実施の形態では、例えば、上記示したように、光検出器６４に集光された２次光によりフォーカスサーボおよびトラッキングサーボをかけることができる。

図３は、ＤＶＤ−Ｒ（追記型）またはＤＶＤ−ＲＷ（書き換え型）の光記録媒体１００の断面図である。光記録媒体１００は、スパイラル状のグルーブ１１０が形成されたディスク状であり、図３はこのグルーブ１１０を横断するように断面した一部断面図である。光記録媒体１００は、透過性を有するＰＣ（ポリカーボネート）基板１０１にグルーブ１１０（光ビームガイド用トラック）が設けられ、記録層１０３およびその両側に誘電体保護層１０４Ａ，１０４Ｂを着膜し、蛍光体を塗布して蛍光体層１０２を形成して乾燥させた後に、ＵＶ接着剤１０５を介してダミー基板１０６を貼り合せることによりディスク状に形成されている。

ここで、蛍光体層１０２は、ローダミン６Ｇ（Ｒｈｏｄａｍｉｎｅ ６Ｇ）を用いた。ローダミン６Ｇは、蛍光標識に良く使用される実用的な色素であり、波長５３０ｎｍ付近にＳ０⇒Ｓ１遷移に伴う強い吸収帯があると共に、６００ｎｍ付近から長波長側にＳ１⇒Ｓ０の吸収帯があり、５６０ｎｍ近傍で蛍光発光の強度ピークを持つ。従って、蛍光帯域から外れた６００ｎｍ以上の波長帯域のイレーズ光をポンプ光と同時に照射すれば蛍光抑制効果を誘起することができる。

記録層１０３は、公知の光記録材料が使用でき、例えば、相分離または相変化により記録再生を行なう材料であり、具体的には、Ｓｂ−Ｏ系や、ＰｂＴｅ−ＧｅＴｅ混合系、Ａｕ−Ｐｔ混合系、Ａｕ−Ｎｉ混合系、ＰｂＳ−ＰｂＴｅ混合系、ＧｅＳｅ_２−ＧｅＳｅ混合系、Ａｓ−Ｇｅ−Ｔｅ混合系等の合金や、Ｌｉ_２Ｏ−ＳｉＯ_２混合系、Ｎａ_２Ｏ−ＳｉＯ_２混合系、ＢａＯ−ＳｉＯ_２混合系、Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２混合系、Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２混合系、Ｌｉ_２Ｏ−Ｂ_２Ｏ_３混合系、Ｎａ_２Ｏ−Ｂ_２Ｏ_３混合系、Ｋ_２Ｏ−Ｂ_２Ｏ_３混合系、Ｒｂ_２Ｏ−Ｂ_２Ｏ_３混合系、Ｃｓ_２Ｏ−Ｂ_２Ｏ_３混合系、ＰｂＯ−Ｂ_２Ｏ_３混合系等の酸化物−酸化物混合系材料や、ＺｒＯ_２−ＴｈＯ_２混合系、ＣａＯ−ＳｉＯ_２混合系、Ｂ_２Ｏ_３−ＰｂＯ混合系、Ｂ_２Ｏ_３−Ｖ_２Ｏ_５混合系、ＳｎＯ_２−ＴｉＯ_２混合系、ＮｉＯ−ＣｏＯ混合系、Ａｌ_２Ｏ_３−Ｃｒ_２Ｏ_３混合系、ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３混合系、ＺｎＷＯ_４−ＭｎＷＯ_４混合系、ＣａＷＯ_４−ＮａＳｍ（ＷＯ_４）_２混合系、ＣａＷＯ_４−Ｓｍ_２（ＷＯ_４）_３混合系、ＭｎＭｏＯ_４−ＺｎＭｏＯ_４混合系、Ｆｅ_２ＴｉＯ_４−Ｆｅ_３Ｏ_４混合系、Ｃａ_３Ｃｒ_２Ｓｉ_３Ｏ_１２−Ｃａ_３Ｆｅ_２Ｓｉ_３Ｏ_１２混合系、６５ＭｇＳｉＯ_３／３５ＦｅＳｉＯ_３−ＣａＳｉＯ_３混合系、ＬｉＡｌ_５Ｏ_８−ＬｉＦｅ_５Ｏ_８混合系、ＮａＡｌＳｉ_３Ｏ_８−ＫＡｌＳｉ_３Ｏ_８混合系、Ｎａ_２Ｏ−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２混合系等の酸化物−酸化物混合系材料や、ＬｉＣｌ−ＮａＣｌ混合系、ＫＣｌ−ＮａＣｌ混合系、ＣｓＣｌ−ＴｌＣｌ混合系、ＣａＣｌ_２−ＭｎＣｌ_２混合系、ＣａＣｌ_２−ＳｒＣｌ_２混合系、ＬｉＢｒ−ＡｇＢｒ混合系、ＡｇＢｒ−ＮａＢｒ混合系、ＫＢｒ−ＮａＢｒ混合系、ＴｌＢｒ−ＣｓＢｒ混合系、ＫＩ−ＮａＩ混合系、ＮａＩ−ＣａＩ_２混合系、（ＧａＩ_２）_２−ＮａＧａＩ_４混合系、（ＧａＩ_２）_２−ＫＧａＩ_４混合系、（ＧａＩ_２）_２−ＲｂＧａＩ_４混合系、ＧａＡｌＩ_４−Ｇａ_２Ｉ_４混合系等のハロゲン化物−ハロゲン化物混合系材料や、ＣｅＯ_ｎ系、Ｂｉ−Ｂｉ_２Ｏ_３混合系、ＣａＣＯ_３−ＭｎＣＯ_３混合系等の酸化物やハロゲン化物等の不定比化合物である。

誘電体保護層１０４Ａ，１０４Ｂは、酸化物系材料、窒化物系材料、炭化物系材料、硫化物系材料等が使用でき、具体的には、ＡＩＮ、ＳｉＮ、ＴｉＮ、ＴｉＯ、ＳｉＯ_２、ＳｉＯＣ、ＳｉＯ、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣｒＮ、ＢＮ、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２が挙げられる。

（１次光照射による２次光発生の作用）
図４（ａ）は、光記録媒体１００に照射される１次光（ポンプ光ＬＢ１とイレーズ光ＬＢ２）のビームプロファイルと発生する２次光（蛍光）ＬＢ３のビームプロファイルを記録ピット１２０と対比して図示し、さらにビームプロファイルを光軸方向から見た分布を重ねて図示したビームプロファイル図である。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）に対応した励起状態を示し、ポンプ光ＬＢ１とイレーズ光ＬＢ２により２波長Ｄｉｐ分光法による超解像が可能となることを説明するヤブロンスキー状態図である。

１次光は、ポンプ光ＬＢ１とイレーズ光ＬＢ２の光軸が一致するように調整された状態でハーフミラー４１で合成され、光記録媒体１００に照射される。図４（ａ）に示すように、ポンプ光ＬＢ１とイレーズ光ＬＢ２は一部を重畳させて構成されている。ポンプ光ＬＢ１はガウシアン分布であり、イレーズ光ＬＢ２はベッセル１次ビームの光強度分布を有するので、これらの光軸を一致させるとポンプ光ＬＢ１の裾野の領域にイレーズ光ＬＢ２が重畳される。

図４（ｂ）のヤブロンスキー状態図によれば、ポンプ光ＬＢ１が照射された蛍光体層１０２の領域では励起光により第一電子励起状態（Ｓ１）に励起し蛍光を発する。一方、イレーズ光ＬＢ２と同時に照射された蛍光体層１０２の領域では、分子がより高位の電子励起状態（Ｓｎ）に励起され、分子は内部転換および系間交差を繰り返して，無輻射遷移過程によりＳ０状態に緩和する。これらの作用により、蛍光体層１０２から超解像ビームが２次光ＬＢ３として発光する。この２次光ＬＢ３は、蛍光体層１０２がローダミン６Ｇの場合は、５６０ｎｍ近傍にピーク波長を有する蛍光である。また、蛍光抑制効果により、ポンプ光ＬＢ１のガウシアン分布に比較して、例えば１／ｅ^２におけるビーム径が細い超解像ビームとなっている。

（光記録再生）
第１の実施の形態に係る光記録再生装置１を使用して、光記録媒体１００へ光記録再生を行なう場合について説明する。ポンプ用ＬＤ１０から照射されるポンプ光ＬＢ１とイレーズ用ＬＤ２０から照射され１次ベッセルビームに空間変調されたイレーズ光ＬＢ２は、ハーフミラー４１で同軸に合成され、対物レンズ５０により集光されることにより、１次光として光記録媒体１００に照射される。

光記録媒体１００の蛍光体層１０２に照射された１次光は、超解像ビームである２次光ＬＢ３を発生させる。この２次光ＬＢ３は、記録層１０３に微小な記録ピットを形成する。例えば、Ｓｂ−Ｏ系の記録層の場合には相分離作用によりポンプ用ＬＤ１０の所定のレーザ変調に従って情報が記録される。

２次光ＬＢ３は、１次光と共に光記録再生装置１側へ反射され、ハーフミラー４２でノッチフィルタ６１、６２を通して集光レンズ６３により光検出器６４に集光される。ノッチフィルタ６１、６２は、不要なポンプ光ＬＢ１とイレーズ光ＬＢ２をそれぞれカットし、２次光ＬＢ３だけを集光レンズ６３により光検出器６４に集光する。光検出器６４により、例えば、ナイフエッジ法によりフォーカスサーボ信号が生成され、また、プッシュプル法によりトラッキングサーボ信号が生成され、これらのサーボ信号によりフォーカス制御およびトラッキング制御が行われる。

記録された記録媒体１００から情報を再生する場合は、記録層１０３の記録ピットにより光強度変調された２次光ＬＢ３を光検出器６４により全光量を受光してＲＦ信号とし、所定の復調回路により再生信号を生成する。

（第１の実施の形態の効果）
第１の実施の形態によれば、光記録再生装置１は、ポンプ光ＬＢ１とイレーズ光ＬＢ２をハーフミラー４１で同軸に合成して１次光としている。従って、光軸合わせが容易にでき、２波長Ｄｉｐ分光法による超解像ビームの生成が容易にできる。これにより、光の回折限界まで絞り込まれた１次光のビーム径の蛍光発光領域を光の回折限界以下に制限し、超解像記録を実現し、光の回折限界を超えた高密度、大容量記録を実現することが可能となる。しかも、この方式は、既存の光ディスク技術を拡張することにより、容易に実現でき、かつ、既存の光ディスクシステムと同様に、ＲＯＭ、Ｒ、ＲＷという再生専用、追記型、書き換え型の３つの記録機能をセットで提供できる。

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る光記録再生装置１は、第１の実施の形態において、ポンプ光ＬＢ１とイレーズ光ＬＢ２の重畳方法が異なり、他の構成は同様であるので、上記異なる重畳方法について説明する。

第２の実施の形態では、ポンプ光ＬＢ１とイレーズ光ＬＢ２を同軸状に重畳させずに、ポンプ光ＬＢ１の周囲にイレーズ光ＬＢ２の一部が重畳するように配置された構成とする。

図５（ａ）は、光記録媒体１００に照射される１次光（ポンプ光ＬＢ１とイレーズ光ＬＢ２）のビームプロファイルと発生する２次光（蛍光）のビームプロファイルを記録ピット１２０と対比して図示し、さらにビームプロファイルを光軸方向から見た分布を重ねて図示したビームプロファイル図である。また、図５（ｂ）は、図５（ａ）に対応した励起状態を示し、ポンプ光ＬＢ１とイレーズ光ＬＢ２により２波長Ｄｉｐ分光法による超解像が可能となることを説明するヤブロンスキー状態図である。図５（ａ）において、ポンプ光ＬＢ１に対してイレーズ光ＬＢ２は記録ピット１２０の方向、すなわち、グルーブに沿った方向の両側に配置され、ポンプ光ＬＢ１の裾野の領域にイレーズ光ＬＢ２が重畳される。

上記の構成によれば、第１の実施の形態と同様に、ポンプ光ＬＢ１とイレーズ光ＬＢ２の重畳した領域では蛍光抑制効果によりビーム径が細い超解像ビームとなっている。図５（ａ）においては、２次光ＬＢ３は、記録ピット１２０の方向、すなわち、グルーブに沿った方向にビーム径が細い超解像ビームとなっている。

（第２の実施の形態の効果）
第１の実施の形態の効果に加え、イレーズ光ＬＢ２のビームプロファイルがガウシアン分布のままでよく、第１の実施の形態のように特殊な光学素子を必要としない利点がある。尚、上記の構成に追加して、ポンプ光ＬＢ１に対してさらにイレーズ光ＬＢ２をグルーブと直交する方向に配置することもできる。これによりグルーブと直交する方向にもビーム径が細い超解像ビームとすることができ、トラック間のクロストークを低減することができる。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態として、再生専用記録媒体（ＤＶＤ−ＲＯＭ）を示す。図６は、凹凸パターン（ピット）が形成されているＤＶＤ−ＲＯＭの光記録媒体２００の断面図である。透明ＰＣ（ポリカーボネート）の基板２０１に所定の情報としてのピット２１０が形成され、反射層２０２をスパッタリングにより約１００ｎｍ形成し、その後、第１の実施の形態で示したＤＶＤ−Ｒ（追記型）またはＤＶＤ−ＲＷ（書き換え型）の光記録媒体１００と同様のプロセスにより、蛍光体層２０３を形成した後、ＵＶ接着剤２０４を介してダミー基板２０５を貼り合せることによりディスク状に形成されている。尚、この光記録媒体２００の場合は、ダミー基板２０５側から１次光を照射して、情報の読み出しを行なう。

反射層２０２としては、例えばアルミニューム（Ａｌ）等が使用できる。また、所定の情報としてのピットは、現行のＤＶＤ規格、ＨＤ ＤＶＤ規格、または、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ）規格のいずれの規格に基づいて形成されたものでもよい。

（実施例）
超解像ビームを実現するために、光学系を作製した。レンズのＮＡは０．６とした。１次光として、以下の波長の光源を用いた。
λ１（ポンプ光）：５３０ｎｍの緑色半導体レーザー
λ２（イレーズ光）：６５０ｎｍ の赤色レーザー光

蛍光体として、ローダミン６Ｇを用いた。Ｓｂ−Ｏ系記録膜、その両側に誘電体保護膜（ＳｉＮ）をスパッタリングにより着膜し、ローダミン６ＧをＰＶＡ（ポリビニルアルコール）とメタノールの混合溶液に溶解させ、直径１２０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍのＤＶＤ−ＲＷ用基板に塗布して乾燥させた後に、さらに同サイズのダミー基板を、ＵＶ接着剤を介して反対側に貼り合せ、ディスクとした。ディスクをスピンドルモーターに装着し、約１ｍ／ｓの線速度で回転させ、最初に、λ１のポンプ光を蛍光体にフォーカスした。なお、レーザーパワーは、１ｍＷとした。ローダミン６Ｇは、約５６０ｎｍの波長が発生することが知られている。λ１と同軸上にλ２の約６５０ｎｍのベッセル１次ビーム照射した。理論では、この波長で励起状態ｓ１に励起した電子が共鳴吸収をし、Ｓｎにさらに励起されるが、無輻射遷移により、ベッセル１次ビームが照射された部分だけＳｎからＳ０へ電子が遷移し、消光する。

実験では、ＣＣＤカメラで確認したところ、λ１のみを照射した場合は、約１．４μｍのスポットが観察された。さらに、λ２を照射したところ、０．４μｍのスポット径が観察され、約１／３のスポット径に縮小されることが観察された。通常、ビーム径は、スポット径＝１．２２×λ／ＮＡの式で表現されるので、ほぼ理論どおり、１．３２μｍになっている。この波長の場合、トラックピッチ（グルーブピッチ）がビーム径の約半分に規定されているので、同様に、０．４μｍのスポット径に対して、約０．２μｍ強のトラックピッチが可能であることが推定される。同様に最小ピット長を計算すると、ＤＶＤの場合、０．４μｍなので、約０．１μｍの最小ピットが可能と推定された。現行のＤＶＤ規格と比較すると、トラックピッチ、および最小ピットを考慮して、約１桁大きい記録密度が達成できる。

図１は、ヤブロンスキー状態図である。 図２は、第１の実施の形態に係る光記録再生装置の概略構成を示す構成図である。 図３は、ＤＶＤ−Ｒ（追記型）またはＤＶＤ−ＲＷ（書き換え型）の光記録媒体１００の断面図である。 図４（ａ）は、光記録媒体１００に照射される１次光（ポンプ光ＬＢ１とイレーズ光ＬＢ２）のビームプロファイルと発生する２次光（蛍光）のビームプロファイルを記録ピット１２０と対比して図示し、さらにビームプロファイルを光軸方向から見た分布を重ねて図示したビームプロファイル図である。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）に対応した励起状態を示し、ポンプ光ＬＢ１とイレーズ光ＬＢ２により２波長Ｄｉｐ分光法による超解像が可能となることを説明するヤブロンスキー状態図である。 図５（ａ）は、光記録媒体１００に照射される１次光（ポンプ光ＬＢ１とイレーズ光ＬＢ２）のビームプロファイルと発生する２次光（蛍光）のビームプロファイルを記録ピット１２０と対比して図示し、さらにビームプロファイルを光軸方向から見た分布を重ねて図示したビームプロファイル図である。また、図５（ｂ）は、図５（ａ）に対応した励起状態を示し、ポンプ光ＬＢ１とイレーズ光ＬＢ２により２波長Ｄｉｐ分光法による超解像が可能となることを説明するヤブロンスキー状態図である。 図６は、凹凸パターン（ピット）が形成されているＤＶＤ−ＲＯＭの光記録媒体２００の断面図である。

符号の説明

１‥光記録再生装置、 １０‥ポンプ用ＬＤ、 ２０‥イレーズ用ＬＤ、 ２１‥波形成形器、 ３０‥ＰＡＬ−ＳＬＭ、 ４１、４２‥ハーフミラー、 ５０‥対物レンズ、 ６１、６２‥ノッチフィルタ、 ６３‥集光レンズ、 ６４‥光検出器、 １００‥光記録媒体、 １０１‥基板、 １０２‥蛍光体層、 １０３‥記録層、 １０４Ａ，１０４Ｂ‥誘電体保護層、 １０５‥ＵＶ接着剤、 １０６‥ダミー基板、 １１０‥グルーブ、 １２０‥記録ピット、 ２００‥光記録媒体、 ２０１‥基板、 ２０２‥反射層、 ２０３‥蛍光体層、 ２０４‥ＵＶ接着剤、 ２０５‥ダミー基板、 ＬＢ１‥ポンプ光、 ＬＢ２‥イレーズ光、 ＬＢ３‥２次光（蛍光）

Claims (13)

1. 第１の波長を有する第１の光源と、第２の波長を有する第２の光源とを有し、前記第１の光源と前記第２の光源の一部を重畳させて構成された１次光源を備えた光学系を有し、
   前記光学系は、光記録媒体の記録膜に照射して２次光源を励起して前記２次光源により光記録または再生を行なうため、前記光記録媒体に前記１次光源を照射することを特徴とする光記録再生装置。
2. 第１の波長を有する第１の光源と、第２の波長を有する第２の光源とを有し、前記第１の光源と前記第２の光源を同軸上に配置することにより１次光源を構成する光学系を有し、
   前記光学系は、光記録媒体の記録膜に照射して２次光源を励起して前記２次光源により光記録または再生を行なうため、前記光記録媒体に前記１次光源を照射することを特徴とする光記録再生装置。
3. 前記第１の光源は、ガウシアンビームの光強度分布を有し、前記第２の光源は、ベッセル１次ビームの光強度分布を有することを特徴とする請求項２に記載の光記録再生装置。
4. 前記光記録媒体は、第３の波長の蛍光を発する蛍光発光と、無輻射遷移による蛍光消光の両者の機能を有する少なくとも１層の蛍光体からなる蛍光体層を有し、
   前記第１の光源の前記第１の波長は、前記光記録媒体に対して前記第３の波長の蛍光を発光させる波長であり、前記第２の光源の前記第２の波長は、前記第３の波長の蛍光発光を無輻射遷移により蛍光消光させる波長であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の光記録再生装置。
5. 透過性を有する基板と、
   前記基板上に形成され、外部から照射される第１の波長を有する第１の光源により、第３の波長の蛍光を発光させると共に、外部から照射される第２の波長を有する第２の光源により、前記第３の波長の蛍光の一部を無輻射遷移により蛍光消光させる少なくとも１層の蛍光体からなる蛍光体層と、を備えたことを特徴とする光記録媒体。
6. 前記蛍光体は、ローダミン６Ｇで形成されていることを特徴とする請求項５に記載の光記録媒体。
7. 前記透過性を有する基板には凹凸からなる凹凸パターン（ピット）が設けられ、予め所定の情報が記録された再生専用記録媒体であることを特徴とする請求項５または６に記載の光記録媒体。
8. 前記凹凸パターンと前記蛍光体層の間には、金属、誘電体、または、それらが積層され反射光強度増強のための反射性の薄膜からなる反射層を有することを特徴とする請求項７に記載の光記録媒体。
9. 前記透過性を有する基板には光ビームガイド用トラック（グルーブ）が設けられていると共に、前記基板上に追記型記録膜、または書き換え型記録膜が設けられ、前記追記型記録膜または前記書き換え型記録膜に隣接して前記蛍光体層が設けられていることを特徴とする請求項５または６に記載の光記録媒体。
10. 前記追記型記録膜または前記書き換え型記録膜と前記蛍光体層との間には、透明または半透明な保護層が設けられていることを特徴とする請求項９に記載の光記録媒体。
11. 第１の波長を有する第１の光源と、第２の波長を有する第２の光源の少なくとも一部を重畳させて構成された１次光源を照射し、
    前記照射された１次光源を蛍光体層が設けられて構成される光記録媒体に集光させることにより２次光源を励起させて所定の光強度分布を有する第３の波長の蛍光を発光させることにより、前記光記録媒体に対して情報の記録または再生を行なうことを特徴とする光記録再生方法。
12. 前記第３の波長の蛍光は、前記１次光源の第１の光源により第３の波長の蛍光を発光させると共に、前記１次光源の第１の光源から照射される第２の波長を有する第２の光源により前記第３の波長の蛍光の一部を無輻射遷移により蛍光消光させることにより記録再生ビームが発光されることを特徴とする請求項１１に記載の光記録再生方法。
13. 前記記録再生ビームの光強度分布は、前記１次光源の第１の光源により発光する前記第３の波長の蛍光の光強度分布よりもビーム幅が狭いことを特徴とする請求項１２に記載の光記録再生方法。

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