JP2000113491A

JP2000113491A - 光情報記録再生装置

Info

Publication number: JP2000113491A
Application number: JP10280664A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Ariyoshi; 哲夫有吉; Motoyasu Terao; 元康寺尾; Takeshi Shimano; 健島野; Shigeru Nakamura; 滋中村; Toshimichi Shintani; 俊通新谷
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-10-02
Filing date: 1998-10-02
Publication date: 2000-04-21

Abstract

(57)【要約】【課題】光学的超解像と超解像媒体を組み合わせた光
情報記録再生装置において、超解像媒体のマスク開口部
に光学的超解像スポットのサイドローブが存在する事に
よる符号間干渉を抑制する。【解決手段】光束の中心部の位相又は強度を変調する
領域と、中心対称の位置に矩形の位相変調領域を中心の
変調領域の両側にスポットの走査方向に沿うように設
け、光学的超解像スポットのサイドローブ７４の一部を
低減し、その部分に超解像媒体のマスク開口７２が生じ
ても符号間干渉が生じないような構成にする。【効果】光学的超解像スポットによるメインローブ７
３の縮小効果がトラック方向および半径方向ともに生
じ、さらに超解像媒体を用いる事によって記録密度が向
上する。またマスク開口部７２に光学的超解像スポット
のサイドローブ７４が存在するために生じる符号間干渉
が抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光を用いて情報を
記録、または再生する光情報記録再生装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】光を用いて情報を記録、または再生する
光情報記録再生装置として、光ディスク、光テープ、光
カードなどがある。これらの記録密度の上限は、主に情
報を記録または再生するための光スポット径によって制
限されている。光スポット径は光源の波長をλ、光スポ
ットを形成するための対物レンズの開口数をＮＡとする
と、ほぼλ／ＮＡで表される事が知られている。

【０００３】近年の高度情報化、情報通信、マルチメデ
ィア技術の発展によって、これらの光情報記録再生装置
も高密度化、大容量化の要求が高まっている。光スポッ
ト径を縮小すれば記録密度の向上も可能であるが、光源
の波長は光学素子の吸収や検出器の感度特性の制限によ
って紫外線領域の波長が限界と考えられており、ＮＡの
向上は媒体の傾きの許容量によってほぼ制限されてい
る。つまり光スポット径の縮小による記録密度向上には
限界があると考えられている。

【０００４】この限界を超える技術として、記録媒体の
光学特性を利用して実効的な光スポット径を縮小する媒
体超解像技術がある。たとえば、磁気超解像（ジャパン
ジャーナルオブアプライドフィジックス３１
（１９９２年）５２９頁から５３３頁（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａ
ｐｐｌ．Ｐｈｙｓ３１（１９９２）ｐｐ．５２９−５３
３））、フォトン超解像（ジョイントエムオーア
ールアイエス／アイエスオーエム９７年ポス
トデッドラインペーパーテクニカルダイジェスト２１頁
から２２頁（ＪｏｉｎｔＭＯＲＩＳ／ＩＳＯＭ９７
Ｐｏｓｔ−ｄｅａｄｌｉｎｅＰａｐｅｒｓＴｅｃｈ
ｎｉｃａｌＤｉｇｅｓｔｐｐ．２１−２２））、有
機色素を用いたマスク層による超解像読み出し（応用物
理学会学術講演会予稿集、１０００ページ、１９ｐ−Ｋ
−５（１９９４年秋））、フォトクロミックマスク層に
よる超解像（オプティカルレビュー４（１９９７
年）６５５頁から６５９頁（Ｏｐｔ．Ｒｅｖ４（１
９９７）ｐｐ．６５５−６５９））などがそれである。
これらは光スポットによって生じる温度分布や透過率の
変化を利用して、記録マークをマスクする効果を生じさ
せ、記録再生に寄与する実効的なスポットを図２（Ａ）
のように縮小し、記録再生密度を向上する。

【０００５】これらとは別の方法として、光学的超解像
技術（アプライドオプティクス２０（１９９０年）
３０４６頁から３０５１頁（Ａｐｐｌ．Ｏｐｔ．２
０（１９９０）３０４６−３０５１））が知られてい
る。対物レンズに入射する光の位相分布や強度分布を変
形する事により、スポット形状を変化させる技術であ
る。例えば、図３は平行光を対物レンズによって絞り込
んだ場合のスポット分布であるが、有効光束径の約３５
％の中心部領域の位相をπだけずらした平行光を絞り込
んだ時のスポット分布は図４のようになる。メインロー
ブのスポット径は、元のスポットの約８０％に縮小す
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】光学的超解像スポット
は、メインローブのスポット径を縮小することができる
が、メインローブの周りのサイドローブが強調される。
したがって、この光学的超解像スポットを走査して情報
を再生しようとすると、メインローブの前後や左右に記
録されている情報も同時に読み取ってしまう符号間干渉
をおこし、十分な信号を得られない。原理的には検出器
側で、このサイドローブが読み取る信号の部分を検出し
なければ、メインローブの縮小効果によって記録再生密
度の向上が達成できるが、現実的には非常に困難であり
実用化には至っていない。

【０００７】光学超解像スポットと超解像媒体を組み合
わせた場合を考える。媒体超解像効果によるマスク開口
は、光スポットが与える温度分布や積算光量分布のある
しきい値以上の領域に生じる。光学超解像スポットのエ
ネルギー分布はメインローブに集中しており、サイドロ
ーブによる媒体超解像効果のマスク開口は生じないため
にサイドローブ部に存在する記録マークはマスクされて
いる。したがってサイドローブによる符号間干渉の影響
を除去する事ができる。さらにメインローブの縮小効果
により、通常スポットを用いた場合よりもさらに高い記
録密度を達成する事ができると考えられる。

【０００８】しかし、媒体超解像効果によるマスク開口
は、一般的に光スポットの走査方向に対して後方に遅れ
て開くので、その部分にサイドローブが生じていると図
２（Ｂ）のようにメインローブで再生する記録マークと
サイドローブで再生する記録マークを同時に検出してし
まうため、符号間干渉を起こす。また、有機材料を用い
た超解像マスク層では、マスク開口の遅れは小さいが、
読み出し可能回数に制約があり、耐熱性が無いため、書
換え可能な相変化光ディスクに使用することも困難であ
った。

【０００９】このような課題に対して、本発明の目的は
媒体超解像効果によるマスク開口部にサイドローブが存
在しないようにして符号間干渉を抑制し、メインローブ
の縮小効果による記録再生密度の向上させることであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記のような課題に鑑
み、本発明においては、光源と、光源からの光を情報記
録媒体上に集光して光スポットを形成するための光学系
と、光スポットを情報記録媒体上で走査する手段とから
構成される光情報記録再生装置において、情報記録媒体
上に形成される光スポットがメインローブとそれを囲む
サイドローブからなっており、サイドローブの一部分が
断絶している光スポットで記録再生を行う。

【００１１】またこのサイドローブの断絶部分が情報記
録媒体上の光スポットの走査方向の後方にあるような光
スポットで記録再生を行う。

【００１２】あるいはサイドローブの断絶部分が情報記
録媒体上の光スポットの走査方向の後方から９０度未満
の角度を有するような光スポットで記録再生を行う。

【００１３】または、光源と、光源からの光を情報記録
媒体上に集光して光スポットを形成するための光学系
と、光スポットを情報記録媒体上で走査する手段とから
構成される光情報記録再生装置において、光源と情報記
録媒体との間に、光束の中心部のほぼ円形の領域または
それと中心を同じくするほぼ輪帯の領域の強度あるいは
（かつ）位相を変調するのと同時に、光束中心に対して
走査方向にそって両側に位相付加領域を有する光学的超
解像フィルタを挿入する。

【００１４】またこの光束中心に対して走査方向にそっ
て両側に配置した位相付加領域の形状が、ほぼ矩形また
はほぼ楕円形またはほぼ円形である光学的超解像フィル
タを挿入する。

【００１５】あるいはこの光学的超解像フィルタを光軸
まわりに回転して配置する。

【００１６】あるいは位相付加領域の位相が、位相を変
化させない領域に対してそれぞれπ／２、−π／２であ
る光学的超解像フィルタを挿入する。

【００１７】さらに、上記の各超解像光学系（光ヘッ
ド）を、エネルギービームの照射によって少なくとも情
報の読み出しが可能な情報媒体であって、Ｉｂ，ＩＩ
ｂ，ＩＩＩａ〜ＶＩＩａ，ＶＩＩＩの各属に含まれる元
素のうち少なくとも一元素を１０原子％以上６０原子％
以下含み、加えて酸素を含む酸素含有層（マスク層）を
有することを特徴とする情報媒体と組合わせると、情報
密度を高められ、信頼性も向上する。これは、この情報
媒体も超解像効果を持ち、耐熱性が高いので、読み出し
可能回数が大きいことと、読み出し窓（アパーチャー）
領域が、光スポットの進行後方に尾を引きやすいが、上
記の超解像光学系は後方にサイドローブを生じないた
め、解像度低下要因とならないことのためである。

【００１８】上記酸素含有層が、光反射層と基板との間
に形成されていると、さらに超解像効果が得やすい。

【００１９】また、上記酸素含有層が，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｎ
ｉ，Ｃｕ，Ａｇのうちの少なくとも１元素を１０原子％
以上６０原子％以下含有すると、特に超解像効果が得や
すい。

【００２０】上記情報媒体は、酸素含有層の他に記録膜
を持ち、記録膜への情報の記録を行うパワーの１／２０
以上１／３以下のレーザパワー照射によって、上記酸素
含有層の回復可能な光学的変化が起こることを特徴とす
るものとすると、信頼性が高まり、さらに好ましい。

【００２１】装置の構成としては、レーザー光源、レー
ザー光を情報媒体上に集光する手段、該集光手段と情報
媒体を相対運動させる手段、再生専用情報媒体からの反
射光レベルの高低を電気信号に変換する光電変換手段、
レーザー光のオートフォーカスおよびトラッキング手
段、上記情報媒体上に設けられたアドレス情報マークを
再生することにより得られる電気信号から、アドレス情
報を検出するアドレス情報検出手段、再生信号復調回
路、を少なくとも有することを特徴とする情報の再生装
置、あるいは、レーザー光源、レーザー光を記録媒体上
に集光する手段、該集光手段と記録媒体を相対運動させ
る手段、媒体からの反射光レベルの高低を電気信号に変
換する光電変換手段、レーザー光のオートフォーカスお
よびトラッキング手段、複数の長さの記録マークのうち
最短記録マーク長が０．１ミクロン以上０．７ミクロン
以下となるように、上記エネルギービームのパワーを２
つ以上のパワーレベルの間で変調し、かつ、パルス幅を
制御する記録波形発生回路、上記情報記録媒体上に設け
られたアドレス情報マークを再生することにより得られ
る電気信号から、アドレス情報を検出するアドレス情報
検出手段、再生信号復調回路、を少なくとも有すること
を特徴とする記録再生装置とし、これに上記超解像光学
系を用いる。

【００２２】上記各装置のレーザー光源の波長が、４０
０〜７００ｎｍのものとすると、さらに好ましい。波長
が４００〜５５０ｎｍのものであれば、さらに好まし
い。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図を用いて本発明の実施の
形態を説明する。

【００２４】本実施例の装置の主な構成は次のとおりで
ある。波長が６６０ｎｍのレーザー光源、レーザー光を
ビーム状にし、さらに記録媒体上に集光する手段、該集
光手段と記録媒体を相対運動させる手段、これは、記録
媒体の回転あるいは平行移動と集光レンズの光軸に直角
方向の運動のいずれか１方を含む。記録媒体からの反射
光レベルの高低を電気信号に変換する光電変換手段、レ
ーザー光のオートフォーカスおよびトラッキング手段、
本実施例では、これらは光学ヘッド中に収納される。光
学ヘッドは、リニアアクチュエーター、あるいはスイン
グアームなどによって、記録媒体と相対運動させられ
る。これらのうち、レーザー光源、記録媒体からの反射
光レベルの高低を電気信号に変換する光電変換手段は、
レーザー光を記録媒体上に集光する手段とは別のケース
に収めることも可能である。さらに、複数の長さの記録
マークのうち最短記録マーク長が０．２ミクロン以上
０．７ミクロン以下となるように、上記エネルギービー
ムのパワーを２つ以上のパワーレベルの間で変調し、か
つ、パルス幅を制御する記録波形発生回路、上記情報記
録媒体上に設けられたアドレス情報マークを再生するこ
とにより得られる電気信号から、アドレス情報を検出す
るアドレス情報検出手段、再生信号復調回路、を有す
る。

【００２５】さらに、集光されるレーザービームと記録
媒体のなす角度を調節できる手段を持てば、収差の発生
により、本発明の光学的超解像フィルタの効果が減殺さ
れるのを防止できて好ましい。

【００２６】図１は一般的な光ディスクの光学系に、本
発明の光学的超解像フィルタを挿入した時の光学系であ
る。光源である半導体レーザ１からの光ビームは、コリ
メートレンズ２によってほぼ平行光に変換され、ビーム
整形プリズム３によって光強度の分布をほぼ円形に整形
される。このほぼ円形の平行光は、光学的超解像フィル
タ４によってビーム内の強度や位相が部分的な変化を受
け、ビームスプリッタ５を透過した後、対物レンズ６に
よって超解像膜を有する情報記録媒体７に集光される。
この反射光はビームスプリッタ５で分岐され、検出光学
系８に導かれる。スピンドルモーター９は情報記録媒体
７を回転することにより、光スポットを情報記録媒体７
上で走査させる。検出光学系８では反射光の偏光方向の
変化や反射光強度の変化などから信号を識別し、情報記
録媒体７上に記録された記録マークを読み取るのと同時
に、光スポットの情報記録媒体７に対しての焦点ずれ信
号とトラック位置ずれ信号を検出し、対物レンズ６の位
置にフィードバックすることにより光スポットの位置ず
れを補正する。

【００２７】この情報記録媒体７の構造の一例を示す。
直径１２ｃｍ，厚さ０．６ｍｍの連続溝を有するポリカ
ーボネート基板上に、マグネトロンスパッタリング法に
より厚さ約１５０ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ₂保護層を形成
し、次にマスク層としてＣｏ−Ｓｉ−Ｎａ−Ｃａ−Ｏ層
を２００ｎｍ積層し、厚さ約７０ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ
₂保護層を形成し、この上に高融点（融点：〜６５０
℃）のＡｇ−Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ組成の記録膜を約１６
ｎｍの膜厚に形成し、次にＺｎＳ−ＳｉＯ₂の中間層を
約１５ｎｍの膜厚に形成する。さらに、この上にＡｌ−
Ｔｉ反射層を２００ｎｍ形成する。さらに，この上に紫
外線硬化樹脂保護層を設ける。その後，この上に接着剤
層を介して，同じ構造のもう一枚のディスクとの貼りあ
わせたものを、情報記録媒体として用いる。上記のよう
にして製作した媒体の記録膜に次のようにして初期結晶
化を行った。媒体を記録トラック上の点の線速度が８ｍ
／ｓであるように回転させ、スポット形状が媒体の半径
方向に長い長円形の半導体レーザ（波長約８１０ｎｍ）
のレーザ光パワーを１２００ｍＷにしてポリカーボネー
ト基板を通して記録膜に照射した。スポットの移動は、
媒体の半径方向のスポット長の１／４ずつずらした。こ
うして、初期結晶化を行った。この初期結晶化は１回で
もよいが３回繰り返すと初期結晶化によるノイズ上昇を
少し低減できた。この初期結晶化は高速で行える利点が
ある。

【００２８】次に、以上のようにして初期結晶化が完了
した記録膜の記録領域にトラッキングと自動焦点合わせ
を行いながら、記録用レーザ光のパワーを中間パワーレ
ベルＰｍ（８ｍＷ）と高パワーレベルＰｈ（１６ｍＷ）
との間で変化させて情報の記録を行った。記録トラック
の線速度は９ｍ／ｓ、半導体レーザ波長は６６０ｎｍ、
レンズの開口数（ＮＡ）は０．６である。記録用レーザ
光により記録領域に形成される非晶質またはそれに近い
部分が記録点となる。

【００２９】このＣｏ−Ｓｉ−Ｎａ−Ｃａ−Ｏ層は、あ
るしきい値を越える程度のレーザ光が照射されると屈折
率が変化する性質を有する。光スポット照射により、温
度が高くなっている領域の屈折率が小さくなり、多重反
射の結果その領域に存在する記録マークのみが再生され
る。記録膜上に形成されている記録点の分解能は、マス
ク層で屈折率変化を起した部分と、光スポットの重なり
との大きさで決まる。すなわち屈折率変化を起す部分の
大きさを小さくすることにより高密度化が可能である。
このような効果を媒体超解像効果と称する。中央の厚さ
約７０ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ₂保護層の膜厚を調節する
ことにより、上記とは逆に屈折率変化が起こっていない
領域でだけ記録マークが読めるようにすることもでき
る。上記のＣｏ−Ｓｉ−Ｎａ−Ｃａ−Ｏ層以外に、酸化
物、窒化物、硫化物、弗化物、炭化物、のうちのいずれ
かを用いたマスク層が使用可能である。このように酸化
物、窒化物、硫化物、弗化物、炭化物、のうちのいずれ
かを用いたマスク層は、記録時の高温に耐え、読み出し
可能回数も多いという長所があるが、アパーチャー
（窓）領域が光スポット外に尾を引きやすく、通常の光
学超解像と組合わせてさらに高密度化しようとした場
合、サイドローブの部分がマスクされないという問題点
がある。

【００３０】次にこの問題点を解決するための光学的超
解像フィルタの一例を、図５に示す。光学的平行基板４
５上に、光束４４の中心部の円形の領域４１と、スポッ
ト走査方向４６にそって領域４１の両側の対称な位置の
矩形領域４２，４３を設ける。矩形領域４２，４３の中
心を結ぶ直線はスポット走査方向４６とほぼ平行であ
る。矩形領域４２，４３の光路長は他の部分と異ならし
め、位相差を生じさせる。これは、誘電体などの物質を
領域４１，４２，４３でそれぞれ違う厚さに蒸着するこ
となどにより達成できる。また光学的平行基板の形状を
加工しても、領域４１，４２，４３で位相差を生じるよ
うにできる。この光学的超解像フィルタを用いると、サ
イドローブの一部分が断絶した光学的超解像スポットが
形成されることを、以下に回折計算により説明する。

【００３１】図３は、波長λ＝６６０ｎｍの半導体レー
ザを光源として、リム強度（対物レンズに入射する光強
度の最大値で規格化した際の対物レンズ端での強度）
０．７８でコリメートしたビームを、有効光束径Ｒが
４．０ｍｍであるＮＡ０．６の対物レンズで集光した場
合のスポット分布である。ビーム径（以下光強度がスポ
ットの最大強度にくらべて１／ｅ²になるところの幅と
定義する。）は０．９４μｍであった。次に、領域４１
の部分の直径ｒが１．４ｍｍ（有効光束径Ｒに対して３
５％）、かつ位相差πで、領域４２，４３は他の部分と
位相差が無いような光学超解像フィルタを挿入した場合
のスポット形状は、図４のようになる。メインローブ７
３のビーム径は０．７８μｍとなり、光学的超解像フィ
ルタがないときのビーム径と比べて８３％に減少する。
しかし、ピーク強度に対して１７％のサイドローブ７４
が生じるため、このままでは図２（Ｂ）のようにサイド
ローブ７４が媒体超解像効果のマスク開口部７２に存在
する記録マーク７１を同時に検出するために符号間干渉
が生じる。

【００３２】領域４１の両サイドに設けた領域４２，４
３に、それぞれ位相差をつけた場合を考える。図５に示
すように、矩形領域４２，４３の長辺を走査方向の垂直
方向とし、長辺の長さｃ、短辺の長さｂ、矩形領域の光
束中心からのずれをａと定義する。ａを０．８５ｍｍ
(有効光束径に対して２１．３％)、ｂを０．３ｍｍ(有
効光束径に対して７．５％)、ｃを３．５ｍｍ(有効光束
径に対して８７．５％)とし、領域４２にはπ／２、領
域４３には−π／２の位相差を与える。図６（Ａ）はこ
の光スポットを３．３μｍ×３．３μｍの範囲で計算し
た結果である。領域４２，４３に位相差をつけない場合
の計算結果の図４と比較して、メインローブの周りのサ
イドローブの一部が断絶していることが分かる。図６
（Ｂ）はこの光スポットの計算範囲を６．３μｍ×６．
３μｍにした場合の計算結果である。サイドローブの断
絶部の後方に、ピーク強度に対して１０％程度の光強度
の分布が存在する。媒体超解像効果によるマスク開口７
２がこの部分まで生ずる場合、符号間干渉が起こる。そ
の際には、スポットの走査方向７５を、図７のように選
択すると、媒体超解像効果によるマスク開口７２にサイ
ドローブ７４がかからない。マスク開口７２にサイドロ
ーブ７４がかからないようにスポットの走査方向７５を
選ぶためには、光学的超解像フィルタを光軸まわりに１
０°から２５°程度回転する、あるいは光ヘッド自体を
回転する。本実施例の場合は、１５°程度回転するのが
適当である。だだし、媒体超解像効果のマスク開口部が
サイドローブの断絶部の後方にあるピークまで達しない
ような超解像媒体を用いた場合、必ずしもこのように傾
ける必要はない。また光学的超解像フィルタの形状等を
最適化する事によって、サイドローブ断絶部の後方にあ
るピークの強度を十分小さくできる場合も、必ずしもこ
のように傾ける必要は無い。また領域４２，４３が付加
する位相差は必ずしもπ／２、−π／２でなくても、サ
イドローブの一部分を断絶することは可能である。また
対物レンズの有効光束径Ｒが本実施例よりも小さいある
いは大きい場合でも、前述した有効光束径に対する形状
および位置関係をそのまま適応すれば、同様の効果を得
る。また半導体レーザ１が本実施例よりも長波長あるい
は短波長の場合でも、この光学的超解像フィルタの形
状、位置関係をそのまま適用し、位相差を波長に合うよ
うに設定すれば同様の効果を得る。

【００３３】本実施例の光学超解像フィルタにおいて、
ａの許容範囲は±０．１ｍｍ（有効光束径に対して２．
５％）、ｂの許容範囲は±０．１ｍｍ（有効光束径に対
して２．５％）、ｃは２．５ｍｍ（有効光束径に対して
６２．５％）以上であれば、ほぼ前述の光学的超解像ス
ポットが得られる。またｒは１．０ｍｍ（有効光束径に
対して２５％）以下の値でも同様のサイドローブの低減
効果は得られるが、メインローブの縮小効果はｒが小さ
くなるにつれて少なくなるため、１．０ｍｍ（有効光束
径に対して２５％）以上が適当である。逆にｒが１．５
ｍｍ（有効光束径に対して３７．５％）以上の値でも同
様のサイドローブの低減効果は得られるが、サイドロー
ブ強度がピーク強度に対して５０％程度になるため、
１．５ｍｍ（有効光束径に対して３７．５％）以下が適
当である。また領域４２，４３の形状は必ずしも矩形で
ある必要はなく、最低限スポット走査方向４６に垂直な
方向の領域４１の範囲をカバーするような形状であれば
よい。

【００３４】回折計算の結果から、ビーム径はトラック
の周方向で０．７７μｍ、半径方向で０．７５μｍとな
り、それぞれ通常スポットに対して８３％，８０％とな
る。したがってこの効果だけでも単純計算で記録密度を
１．５倍向上する事ができ、媒体超解像効果も合わせて
記録密度が２倍から４倍程度の向上効果がある。

【００３５】その他の実施例として、図５において、領
域４１の位相を変化させる代わりに、図８（Ａ）のよう
に領域４１の部分の光強度を減少させる、あるいは遮光
させるような構成にしても、メインローブ径の縮小とサ
イドローブの部分的低減ができる。領域４１を透過率０
の遮光体とし、図５の定義にしたがってｒを２．４ｍｍ
（有効光束径に対して６５％）、ａを１．４ｍｍ（有効
光束径に対して３５％）、ｂを０．４ｍｍ（有効光束径
に対して１０％）、ｃを２．０ｍｍ（有効光束径に対し
て５０％）とすることで、同様の効果を得る。ａの許容
範囲は±０．１ｍｍ（有効光束径に対して２．５％）、
ｂの許容範囲は±０．１ｍｍ（有効光束径に対して２．
５％）、ｃの許容範囲は±０．５ｍｍ（有効光束径に対
して１２．５％）である。ｒは１．５ｍｍ（有効光束径
に対して３７．５％）から２．８ｍｍ（有効光束径に対
して７０％）程度が適当である。領域４１の位相を変化
させる場合に比べてサイドローブ強度が小さいという効
果がある。

【００３６】また図５において、領域４１の位相を変化
させる代わりに、図８（Ｂ）のように領域４１の部分を
輪帯状に位相あるいは強度を変化させる構成にしても、
メインローブ径の縮小とサイドローブの部分的低減がで
きる。領域４１の形状を内径１．２ｍｍ（有効光束径に
対して３０％）、外径２．０ｍｍ（有効光束径に対して
５０％）の輪帯状とし、位相をπ変化させ、ａを１．０
５ｍｍ（有効光束径に対して２６．３％）、ｂを０．３
ｍｍ（有効光束径に対して７．５％）、ｃを２．０ｍｍ
（有効光束径に対して５０％）とすることで、同様の効
果を得る。ａの許容範囲は±０．１ｍｍ（有効光束径に
対して２．５％）、ｂの許容範囲は±０．１ｍｍ（有効
光束径に対して２．５％）、ｃの許容範囲は±０．５ｍ
ｍ（有効光束径に対して１２．５％）である。輪帯領域
の外径、内径の許容量は、共に±０．２５ｍｍ（有効光
束径に対して６．２５％）である。領域４１の位相を変
化させる場合に比べてサイドローブ強度が小さく、さら
に領域４１の強度を変化させる場合に比べてメインロー
ブの光利用効率が良いという効果もある。

【００３７】また図９のように領域４１、領域４２、領
域４３をビームスプリッタ５の入射面上に構成すること
により、部品点数や調整工程を削減でき、製造コストを
安くできる。

【００３８】さらに図１０のように、上記の領域４１，
４２，４３に加えて、スポット走査方向と垂直方向の領
域４１の両側に位相付加領域４７，４８を設け、サイド
ローブの断絶範囲を大きく取ることも可能である。図１
０において、図５の定義にしたがって領域４１のｒを
２．４ｍｍ（有効光束径に対して６５％）、ａを１．２
ｍｍ（有効光束径に対して３０％）、ｂを０．４ｍｍ
（有効光束径に対して１０％）、ｃを２．０ｍｍ（有効
光束径に対して５０％）とした領域４２，４３と、領域
４２，４３を光束中心に対して９０°回転した位置に領
域４７，４８を設け、領域４２，４７に−π／２、領域
４３，Ｅにπ／２の位相差が生じるような光学的超解像
フィルタとする。この光学的超解像フィルタを用いて得
られるスポットは、回折計算の結果から図１１のように
なる。図６の結果に比べてサイドローブの断絶範囲が広
く得られ、媒体超解像効果のマスク開口にサイドローブ
が生じないようなスポット走査方向の選択範囲が広くな
るという効果がある。ａの許容範囲は±０．１ｍｍ（有
効光束径に対して２．５％）、ｂの許容範囲は±０．１
ｍｍ（有効光束径に対して２．５％）、ｃの許容範囲は
±０．５ｍｍ（有効光束径に対して１２．５％）であ
る。ｒは１．５ｍｍ（有効光束径に対して３７．５％）
から２．８ｍｍ（有効光束径に対して７０％）程度が適
当である。また領域４７，４８は必ずしも走査方向に対
して垂直な領域４１の両側にある必要はないが、垂直な
位置に配置した場合に比べてサイドローブの断絶範囲は
小さくなる。また領域４１は円形位相変調領域、あるい
は輪帯状の位相または強度変調領域であっても構わな
い。また領域４２，４３，４７，４８は必ずしも矩形で
ある必要はない。

【００３９】次に本情報記録再生装置の情報記録再生シ
ステムの動作を説明する。

【００４０】記録装置外部からの情報は８ビットを１単
位として、８−１６変調器に伝送される。情報記録媒体
７上に情報を記録する際には、情報８ビットを１６ビッ
トに変換する変調方式、いわゆる８−１６変調方式を用
い記録を行なった。この変調方式では媒体上に、８ビッ
トの情報に対応させた３Ｔ〜１４Ｔのマーク長の情報の
マークエッジ記録を行なっている。８−１６変調器はこ
の変調を行なっている。なお、ここでＴとは情報記録時
のクロックの周期を表しており、ここでは１５ｎｓとし
た。

【００４１】８−１６変調器により変換された３Ｔ〜１
４Ｔのデジタル信号は記録波形発生回路に転送され、、
高パワーパルスの幅を約Ｔ／２とし、高パワーレベルの
レーザー照射間に幅が約Ｔ／２の低パワーレベルのレー
ザー照射を行い、上記一連の高パワーパルス間に中間パ
ワーレベルのレーザー照射が行われるマルチパルス記録
波形が生成される。この際、記録マークを形成するため
の、高パワーレベルを１６．０ｍＷ、記録マークの消去
が可能な中間パワーレベルを８ｍＷ、読み出しパワーレ
ベルを３ｍＷとした。

【００４２】記録波形発生回路により生成された記録波
形は、レーザ駆動回路に転送され、レーザー駆動回路は
この記録波形をもとに、光ヘッド内の半導体レーザ１を
発光させる。

【００４３】本情報記録再生装置に搭載された光ヘッド
には、情報記録用のエネルギービームとして光波長６６
０ｎｍの半導体レーザが使用されている。また、このレ
ーザー光をレンズＮＡ０．６の対物レンズ６により上記
情報記録媒体７の記録層上に絞り込み、上記記録波形に
対応したエネルギーのレーザービームを照射することに
より、情報の記録を行なった。この時、レーザービーム
の偏光を円偏光とした。

【００４４】また、本情報記録再生装置はグルーブとラ
ンド（グルーブ間の領域）の両方に情報を記録する方式
（いわゆるランドーグルーブ記録方式）に対応してい
る。本記録装置ではＬ／Ｇサーボ回路により、ランドと
グルーブに対するトラッキングを任意に選択することが
できる。

【００４５】記録された情報の再生も上記光ヘッドを用
いて行なった。記録時と同じ大きさに絞り込まれたレー
ザービームを記録されたマーク上に照射し、マークとマ
ーク以外の部分からの反射光を検出することにより、再
生信号を得る。この再生信号の振幅をプリアンプ回路に
より増大させ、８−１６復調器に転送する。８−１６復
調器では１６ビット毎に８ビットの情報に変換する。以
上の動作により、記録されたマークの再生が完了する。

【００４６】以上の条件で上記情報記録媒体７に記録を
行った場合、最短マークである３Ｔマークのマーク長は
およそ０．３μｍ、最長マークである１４Ｔマークのマ
ーク長は約１．５μｍとなる。

【００４７】また、マルチパルス波形の高パワーレーザ
ーパルスを照射した部分は、非晶質状態となり、中間パ
ワーのレーザービームを照射した部分は結晶質となるよ
う記録層の結晶化速度を調整している。

【００４８】上記記録再生装置により、再生を行った際
の上記情報記録媒体７の反射率は１７％であった。ま
た、１４Ｔマークから再生された反射光を光ヘッド内の
光電変換素子により電圧に変換した際の電圧レベルをＶ
１４、記録マークが記録されていない（結晶状態）領域
からの反射光を光電変換素子により電圧に変換した際の
電圧レベルをＶ０とした場合の（Ｖ０−Ｖ１４）／Ｖ０
を再生信号変調度と呼ぶが、情報記録媒体７の上記条件
で記録再生を行った場合の再生信号変調度は６０％であ
った。

【００４９】以上詳細に説明したように、上記情報記録
媒体と本発明の情報記録再生装置とを組み合わせること
により、高密度記録が可能であり、良好な品質の再生信
号が得られ、しかも、再生専用型光ディスクの再生も可
能な情報記録再生システムが実現する。なお、以上の実
施例では結晶領域の方が記録マーク領域（非晶質領域）
より反射率が高い場合について説明したが、特に結晶領
域の方が記録マーク領域より反射率が高い必要はなく、
記録マークの方が結晶領域より反射率が高くても差しつ
かえない。この場合、再生信号変調度を（Ｖ１４−Ｖ
０）／Ｖ１４とし、この値が５０％以上となるように、
１４Ｔマークから再生された反射光の反射率が１５％以
上となるように設計すれば良い。

【００５０】本実施例の変形として、下記の構成の読み
出し専用光ディスク用の装置としても良い。レーザー光
源、レーザー光をビーム状にし、さらに情報媒体上に集
光する手段、該集光手段と情報媒体を相対運動させる手
段、再生専用情報媒体からの反射光レベルの高低を電気
信号に変換する光電変換手段、レーザー光のオートフォ
ーカスおよびトラッキング手段、上記情報媒体上に設け
られたアドレス情報マークを再生することにより得られ
る電気信号から、アドレス情報を検出するアドレス情報
検出手段、再生信号復調回路を少なくとも有する情報再
生装置に、本発明の光学的超解像フィルターを図１のよ
うに挿入する。この装置には、前記の情報記録媒体７の
層構成において少なくとも記録膜が無く、基板表面にピ
ットの形で情報が予め与えられている情報記録媒体を用
いる。マスク層と保護層と反射層だけの層構成としても
良い。

【００５１】上記各装置のレーザー光源の波長は、４０
０〜７００ｎｍのものであれば、使用が容易である。波
長が４００〜５５０ｎｍのものであれば、さらに好まし
い。

【００５２】本発明では、再生光を連続光（ＤＣ光）と
しないで、パルス光とした方が微小な領域の再生が行え
るため好ましい。すなわち、再生光のピークパワーは消
去、または記録パワーに近く、パルス幅は記録幅よりも
狭くする。これにより、再生パルス光が照射された部分
が屈折率変化を起し、光スポットの中心付近の記録点だ
けが再生でき、また熱の影響も少ないため再生時に記録
状態に影響を与えることもない。記録マークのクロック
周期に対して整数倍の周期として、はば同期して照射す
れば、サイドローブの悪影響をさらに低減することもで
きる。

【００５３】本発明の光学系は、実施例に示した情報記
録媒体以外の構造の記録媒体に対しても有効である。

【００５４】本発明に用いる記録膜としては、穴あけタ
イプの記録膜、高速記録・消去が可能な高融点の結晶−
非晶質相変化光記録膜、非晶質−非晶質間変化を利用す
る記録膜、結晶系や結晶粒径の変化などの結晶−結晶間
相変化記録膜および光磁気記録膜が好ましいが他の記録
膜でも良い。

【００５５】また、記録媒体としてもディスク状のみな
らずテープ状、カード状などの他の形態の記録媒体が使
用可能である。

【００５６】

【発明の効果】本発明によって、サイドローブによる符
号間干渉を起こさずに集光スポット形状をトラック周方
向、半径方向共に縮小することができる。媒体超解像効
果も合わせて２倍から４倍程度の記録密度向上効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を光ディスクに適用した実施例の光学系
の概略図。

【図２】Ａ．通常スポットによる超解像媒体の再生の模
式図。Ｂ．光学的超解像スポットによる超解像媒体の再生の模
式図。

【図３】Ａ．通常スポットの強度分布。（立体図）Ｂ．通常スポットの強度分布。（等高線図）Ｃ．通常スポットの強度分布。（断面図）

【図４】Ａ．光学的超解像スポットの強度分布。（立体
図）Ｂ．光学的超解像スポットの強度分布。（等高線図）Ｃ．光学的超解像スポットの強度分布。（断面図）

【図５】本発明の光学的超解像フィルタの実施例の概略
図。

【図６】本発明の光学的超解像フィルタを用いた際のス
ポットの強度分布を、回折計算した結果。Ａ．（３．３μｍ×３．３μｍ）の範囲。Ｂ．（６．３μｍ×６．３μｍ）の範囲。

【図７】本発明の光学的超解像フィルタを用いたスポッ
トによる超解像媒体の再生の模式図。

【図８】Ａ．本発明の光学的超解像フィルタの実施例の
概略図。Ｂ．本発明の光学的超解像フィルタの実施例の概略図。

【図９】本発明の光学的超解像フィルタをビームスプリ
ッタ５の入射面上に構成した場合の実施例の概略図。

【図１０】スポット走査方向と、それに垂直な方向とに
位相変調領域を構成した光学的超解像フィルタの概略
図。

【図１１】スポット走査方向と、それに垂直な方向とに
位相変調領域を構成した光学的超解像フィルタを用いた
際のスポットの強度分布を（６．３μｍ×６．３μｍ）
の範囲で回折計算した結果。

【符号の説明】１．半導体レーザ２．コリメートレンズ３．ビーム整形プリズム４．光学的超解像フィルタ５．ビームスプリッタ６．対物レンズ７．超解像媒体８．検出光学系４１．位相−強度変調領域４１４２．位相変調領域４２４３．位相変調領域４３４４．有効光束径の範囲４５．光学的平行基板４６．スポット走査方向に対応する光束上の方向４７．位相変調領域４７４８．位相変調領域４８７１．記録マーク７２．媒体超解像効果によるマスクが開いている領域７３．スポットのメインローブ７４．スポットのサイドローブ７５．スポットの走査方向。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者島野健東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者中村滋東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者新谷俊通東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内Ｆターム(参考） 5D119 AA14 AA15 AA22 BA01 BB05 BB06 BB20 DA01 DA05 EB09 EC13 JA63

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、光源からの光を情報記録媒体上に
集光して光スポットを形成するための光学系と、前記光
スポットを前記情報記録媒体上で走査する手段とから構
成される光情報記録再生装置において、前記情報記録媒
体上に形成される前記光スポットがメインローブとそれ
を囲むサイドローブからなっており、前記サイドローブ
の一部分が断絶していることを特徴とする光情報記録再
生装置。
【請求項２】請求項１に記載の光情報記録再生装置にお
いて、前記サイドローブの断絶部分が前記情報記録媒体
上の光スポットの走査方向の後方にあることを特徴とす
る光情報記録再生装置。
【請求項３】請求項１に記載の光情報記録再生装置にお
いて、前記サイドローブの断絶部分が前記情報記録媒体
上の光スポットの走査方向の後方から９０度未満の角度
を有する事を特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項４】光源と、光源からの光を情報記録媒体上に
集光して光スポットを形成するための光学系と、前記光
スポットを前記情報記録媒体上で走査する手段とから構
成される光情報記録再生装置において、前記光源と前記
情報記録媒体との間に、光束の中心部の略円形領域また
はそれと中心を同じくする略輪帯領域の強度あるいは
（かつ）位相を変調するのと同時に、光束中心に対して
走査方向にそって両側に位相付加領域を有する光学的超
解像フィルタを挿入したことを特徴とする光情報記録再
生装置。
【請求項５】請求項４に記載の光情報記録再生装置にお
いて、光束中心に対して走査方向にそって両側に配置し
た前記位相付加領域の形状が、略矩形または略楕円形ま
たは略円形であることを特徴とする光情報記録再生装
置。
【請求項６】請求項４または請求項５に記載の光情報記
録再生装置において、前記光学的超解像フィルタを光軸
まわりに回転して配置したことを特徴とする光情報記録
再生装置。
【請求項７】請求項４または請求項５または請求項６に
記載の光情報記録再生装置において、前記位相付加領域
の位相が、位相を変化させない領域に対してそれぞれπ
／２、−π／２であることを特徴とする光情報記録再生
装置。
【請求項８】光源と、光源からの光を情報記録媒体上に
集光して光スポットを形成するための光学系と、前記光
スポットを前記情報記録媒体上で走査する手段とから構
成される光情報記録再生装置において、前記光源と前記情報記録媒体との間にあって、光束の中
心部に設けられ光束の強度あるいは位相を変調する略円
形領域またはそれと中心を同じくする略輪帯領域と、上
記略円形領域または略輪帯領域を挟んでそれぞれα、−
αの位相を付加する第1の位相付加領域とを有する光学
的超解像フィルタを具備したことを特徴とする光情報記
録再生装置。
【請求項９】請求項８に記載の光情報記録再生装置にお
いて、上記光学的超解像フィルタは、光束の中心からの距離が
上記第1の位相付加領域とほぼ同一であって、上記略円
形領域または略輪帯領域を挟んでそれぞれα、−αの位
相を付加する第2の位相付加領域をさら具備することを
特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項１０】請求項８に記載の光情報記録再生装置に
おいて、上記第１の位相付加領域のαの位相を付加する領域の中
心と−αの位相を付加する領域の中心とを結ぶ直線が上
記光スポットの走査方向に対して０度以上90度未満の角
度をなすことを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項１１】請求項９に記載の光情報記録再生装置に
おいて、上記第１の位相付加領域のαの位相を付加する領域の中
心と−αの位相を付加する領域の中心とを結ぶ直線及び
上記第２の位相付加領域のαの位相を付加する領域の中
心と−αの位相を付加する領域の中心とを結ぶ直線のい
ずれも上記光スポットの走査方向に対して非平行である
ことを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項１２】請求項１１に記載の光情報記録再生装置
において、上記第１の位相付加領域のαの位相を付加する領域の中
心と−αの位相を付加する領域の中心とを結ぶ直線と上
記第２の位相付加領域のαの位相を付加する領域の中心
と−αの位相を付加する領域の中心とを結ぶ直線とがな
す角の２等分線が上記光スポットの走査方向に対してほ
ぼ平行であることを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項１３】請求項８乃至１２のいずれかに記載の光
情報記録再生装置において、上記αはπ／２であることを特徴とする光情報記録再生
装置。