JP2001101707A - 光記録媒体、光記録再生装置および光記録再生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザスポットサイズよりも小さい記録マー
ク列の形成と読み出しを可能とし、記録密度を向上させ
る。 【解決手段】 光記録媒体における記録膜４の光入射側
に超解像再生膜２、光入射側とは反対側に金属微粒子分
散膜を用いた超解像記録膜５を設ける。

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、光記
録再生装置および光記録再生方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ビームを照射して情報の再生もしくは
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装置として音
声、画像、計算機データ等の各種ファイルで実用化され
ており、今後もその発展が期待されている。光ディスク
の高密度化には、原盤カッティング用ガスレーザの短波
長化、動作光源である半導体レーザの短波長化、対物レ
ンズの高開口数化、光ディスク基板の薄板化、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
グルーブ記録等の種々のアプローチがある。

【０００３】以上のようなアプローチの他に高密度化の
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
術が提案され検討されている。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ものであ
る。光磁気ディスクにおいては記録膜もしくは再生膜に
超解像機能を有する磁性膜を交換結合もしくは静磁結合
させた媒体を用い、再生光照射時に膜を昇温させ膜間の
交換力もしくは静磁力を利用して、超解像膜の一部で再
生スポットの一部を光学的にマスクするか光学的開口を
設ける。その後、ＲＯＭディスクに対しても、記録マー
ク列の設けられた面と基板との間に、光透過率が再生レ
ーザ光照射で変化する超解像膜を設けて超解像再生する
試みが報じられ、光磁気のみならずＲＯＭ、相変化、色
素等の全ての光ディスクに適用可能であることが明らか
となった。

【０００４】このような各種の光ディスクに適用可能な
超解像再生の方法は、ヒートモード方式とフォトンモー
ド方式とに大別される。前者のヒートモード方式は再生
光照射によって超解像再生膜を加熱し、加熱により超解
像膜に相転移等を発生させて透過率を変化させるもの
で、光学開口は超解像再生膜の等温線と同一の形状を呈
するため、線速に合わせた厳密な熱制御が必要である。
一方で後者のフォトンモード方式ではフォトクロミック
系の材料を超解像再生膜として用い、再生光照射による
発色もしくは消色現象を利用している。フォトクロミッ
クは、光照射により基底準位から励起寿命の短い励起準
位に電子を励起させ、この励起準位から励起寿命の非常
に長い準安定励起準位に電子を捕捉して光吸収特性を発
現させるものなので、繰り返し再生を行なうためには準
安定励起準位に捕捉された電子を再度、基底準位に脱励
起することが必要である。脱励起のためには再生光とは
波長の異なる補助的光照射が必要となるため、原理的に
２ビーム動作が必要である。また、励起・脱励起の過程
が複雑なため、繰り返し再生回数も高々１万回程度と実
用にはほど遠いものであった。

【０００５】一般に、有機材料は無機材料に比べて繰り
返し再生（記録）に対する劣化が大きい。また、ヒート
モード系材料は結晶構造が変化する等の原子移動を伴う
ため、応答速度はフォトンモード系材料よりも遅く、超
解像膜の光学開口部が光スポットよりも後方に形成され
る。このため、ガウス分布をした光を用いる場合、光量
のロスが大きい。したがって、超解像膜は無機材料でか
つフォトンモード系の材料であることが望ましい。

【０００６】そこで本発明者等はフォトンモード系無機
材料に注目し、吸収飽和現象により光学定数が高速に変
化する半導体連続膜あるいは半導体微粒子分散膜を超解
像再生膜に用いることを、特開平１０―３２０８５７号
公報で提案している。吸収飽和現象を利用する場合は２
準位間の電子励起を利用するため、光に対する応答は高
速であり光学定数の変化も大きい。

【０００７】しかしながら、従来の技術では、超解像再
生は可能であったが、超解像記録は困難であった。すな
わち、記録マークの間隔を詰めて記録しても高分解能に
再生することは可能であるが、記録マークのサイズは基
本的には記録レベルの光のスポットサイズで決定され、
より小さいマークを形成することはできなかった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したよ
うな従来の超解像膜を用いた光記録媒体の問題を解決す
るためになされたものであって、記録レベルの光のスポ
ットサイズよりも小さな記録マークを形成することが可
能な光記録媒体、この光記録媒体を記録再生する光記録
再生装置および光記録再生方法を提供することを目的と
している。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の問題を解決するた
めに本発明は請求項１の発明として、光ビームの照射に
より情報の記録再生を行なう光記録媒体であって、基板
と、この基板上に設けられた記録膜と、 前記基板上の
前記記録膜の上または下に設けられかつ金属微粒子分散
膜を用いた超解像記録膜とを備えたことを特徴とする光
記録媒体を提供する。

【００１０】また請求項２の発明として、前記基板上の
前記記録膜の上または下に超解像再生膜が設けられてい
る請求項１記載の光記録媒体を提供する。

【００１１】さらに請求項３の発明として、前記基板と
前記記録膜との間に前記超解像再生膜が、前記記録膜の
前記超解像再生膜を設けたのとは反対側に前記超解像記
録膜が設けられている請求項２記載の光記録媒体を提供
する。

【００１２】これらに加えて請求項４の発明として、前
記金属微粒子分散膜の金属微粒子がＡｕ、Ａｇ、Ｃｕの
少なくとも１つであることを特徴とする請求項１〜３記
載の光記録媒体を提供する。

【００１３】また本発明の請求項５に係る光記録再生装
置は、請求項２〜４記載の光記録媒体の光記録再生装置
であって、記録レベルの強度の光照射により、前記光記
録媒体の超解像記録膜に光スポットサイズよりも小さい
第１の光学開口を形成し、この第１の光学開口に対応し
た大きさの記録マークを前記記録膜中に形成して記録を
行なう記録手段と、再生レベルの強度の光照射により、
前記光記録媒体の超解像再生膜に光スポットサイズより
も小さい第２の光学開口を形成し、この第２の光学開口
を通じて前記記録マークを読み取る再生手段とを備えた
ことを特徴とするものである。

【００１４】さらに請求項６として、前記記録レベルの
強度の光照射と前記再生レベルの強度の光照射とが同じ
光源により行われることを特徴とする請求項５記載の光
記録再生装置を提供する。

【００１５】最後に本発明の請求項７に係る光記録再生
方法は、請求項２〜４記載の光記録媒体の記録再生を行
なう光記録再生方法であって、記録レベルの強度の光照
射により、前記光記録媒体の超解像記録膜に光スポット
サイズよりも小さい第１の光学開口を形成し、この第１
の光学開口に対応した大きさの記録マークを前記記録膜
中に形成して記録を行い、再生レベルの強度の光照射に
より、前記光記録媒体の超解像再生膜に光スポットサイ
ズよりも小さい第２の光学開口を形成し、この第２の光
学開口を通じて前記記録マークを読み取り再生を行なう
ことを特徴とするものである。

【００１６】Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ等の金属微粒子をマトリ
ックス中に分散させた金属微粒子分散膜を超解像記録膜
に用いる効果について、以下説明する。

【００１７】金属を適当な誘電体中に微粒子として分散
させると、表面プラズモンによる吸収が現れる。プラズ
モンは金属の中の電子の集団移動であり、表面に誘起さ
れるプラズモンを表面プラズモンと呼ぶ。表面プラズモ
ンによる吸収が起こる波長近傍では３次の非線形感受率
が１０^−７ｅｓｕ程度と大きくなり、大きな光学定数の
変化が期待できる。一般的に金属微粒子分散膜の光学定
数が大きく変化するパワーは１０ＭＷ／ｃｍ^２程度以上
であるので、超解像再生膜として用いるよりも超解像記
録膜として用いる方が好ましい。

【００１８】ここで図８に、金属微粒子分散膜と半導体
微粒子分散膜に光を照射したときの時間と透過率との関
係を示す。図において、横軸は時間、縦軸は透過率であ
る。

【００１９】図より分かるように、光を照射した後の半
導体微粒子分散膜の透過率減衰が、ｎｓオーダーという
長い時間がかかるのに対し、金属微粒子分散膜の透過率
減衰は、ｐｓオーダーの極めて短い時間しかかからな
い。すなわち、金属微粒子分散膜は光学定数が極めて短
い時間で変化する。

【００２０】このような特性を有する金属微粒子分散膜
と半導体微粒子分散膜に光を照射すると、光スポットに
対してどのような光学開口（アパーチャー）が形成され
るかを、図９に図示する。金属微粒子分散膜の光学定数
が変化する時間は短いため、図９に示すように金属微粒
子分散膜を用いた場合には、光学開口が光スポットのほ
ぼ中央に光スポットとほぼ同様な円状となって形成され
る。これに対して、半導体微粒子分散膜の光学定数が変
化する時間は長いため、半導体微粒子分散膜を用いた場
合には、光学開口が光スポットに対して尾を引くような
楕円形となって形成されてしまう。このため、金属微粒
子分散膜と半導体微粒子分散膜とを比較すると、金属微
粒子分散膜の方が高分解能の超解像記録が可能となる。

【００２１】金属微粒子分散膜に用いる金属微粒子とし
ては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕの少なくとも１種が好ましい。
これは、これらの材料が可視領域に表面プラズモンによ
る吸収ピークを有し、吸収ピーク波長の光を照射すると
吸収率変化が急峻に変化するため、超解像記録に最適で
あるという理由による。尚、金属微粒子としては、Ｐ
ｔ、Ｒｈ、Ｓｎ、Ｐｄ、Ｉｒ等を用いることも可能であ
る。

【００２２】また金属微粒子を分散させるマトリックス
材としては、使用する波長に対して透明な誘電体材料で
あれば特に限定はされないが、例えばＳｉＯ_２、Ｓｉ−
Ｎ、Ａｌ−Ｏ、Ａｌ−Ｎ、Ｂ−Ｎなどを用いることが可
能である。

【００２３】いずれの材料を用いた場合においても、金
属微粒子の表面プラズモンによる吸収があることが好ま
しい。

【００２４】金属微粒子の平均粒径は１〜５０ｎｍ程度
が好ましい。１ｎｍ未満であると、粒径が均一な金属微
粒子を作製することが難しい等の理由から好ましくな
く、また５０ｎｍを超えてしまうと、膜中に微粒子とし
て存在させるためには超解像記録膜自体の膜厚が非常に
厚くなる等の理由から好ましくない。

【００２５】また金属微粒子分散膜全体中の金属微粒子
の割合は、０．１〜６０重量％程度が好ましい。０．１
重量％未満であると、分散する金属微粒子が非常に少な
いため数１００ｎｍ程度の膜厚では十分な光学定数の変
化を実現できない等の理由から好ましくなく、６０重量
％を超えてしまうと、金属微粒子同士の凝集が起きやす
く、微粒子を作製することが難しい等の理由から好まし
くない。

【００２６】上述したように、金属微粒子分散膜の光学
定数が大きく変化するパワーは１０ＭＷ／ｃｍ^２程度以
上と比較的高く、これは半導体微粒子分散膜と比較する
と高いパワーであるため、光照射のパワーが比較的低い
再生に用いるよりも、パワーが比較的高い記録に適用す
る方がより適している。

【００２７】また、記録膜に相変化材料を用いる相変化
光記録媒体は通常、干渉膜、記録膜、保護膜、反射膜等
からなる多層構成を有している。このような多層構成は
通常スパッタリングにより成膜されているため、超解像
再生膜および超解像記録膜もスパッタリングにより成膜
することが好ましい。金属のスパッタリングは半導体の
スパッタリングに比べて容易であるため、金属微粒子分
散膜は半導体連続膜および半導体微粒子分散膜よりもス
パッタリングで作り易いという利点がある。

【００２８】以上のように、超解像記録膜としては半導
体微粒子分散膜よりも金属微粒子分散膜を用いることが
望ましい。

【００２９】このような金属微粒子分散膜を超解像記録
膜に用いる本発明に関して、以下、図面を用いながら具
体的に説明する。

【００３０】図１は本発明の光記録媒体の一例を示す概
略断面図である。

【００３１】図において、１は基板であり、基板１上に
超解像再生膜２、第一干渉膜３１、記録膜４、第二干渉
膜３２、超解像記録膜５、反射膜６が順次積層されてい
る。記録膜４は記録レベルの強度の光を照射して情報を
記録し、この記録した情報を再生レベルの強度の光を照
射することによって読み取り再生をするものである。ま
た第一干渉膜３１、第二干渉膜３２は各々、光学的干渉
効果を得るために設けられるものであり、反射膜６は入
射した光を反射させるために設けられるものである。

【００３２】これらの積層構造のうち、超解像再生膜
２、超解像記録膜５の特性に関して述べる。図２は、照
射フォトンエネルギーＥｐと超解像再生膜２、超解像記
録膜５の透過率Ｔｒとの関係を示す図であり、横軸が照
射フォトンエネルギー、縦軸が透過率を表わしている。
図中、Ｒで示す曲線は超解像再生膜２の特性であり、Ｗ
で示す曲線は超解像記録膜５の特性である。尚、用いる
超解像膜がヒートモード系材料の場合には、図２の横軸
を膜温度に置き換える。

【００３３】図から、超解像再生膜２は再生時の照射フ
ォトンエネルギーＥｒ未満の照射フォトンエネルギー領
域では透過率が低く、Ｅｒ以上で高い透過率が得られる
ことが分かる。よって、Ｅｒ以上の適度な再生パワーを
用いることで、超解像再生膜２中に光スポットサイズよ
りも小さな微小光学開口（第２の光学開口）が形成され
る。基板１側から照射された光は、この第２の光学開口
を通じて記録膜４に照射され、これにより超解像再生機
能が発現する。

【００３４】一方、超解像記録膜５は記録時のフォトン
エネルギーＥｗ未満の照射フォトンエネルギー領域では
透過率が低く、Ｅｗ以上で高い透過率が得られる。よっ
て、Ｅｗ以上の適度な記録パワーを用いることで、超解
像記録膜５中に光スポットサイズよりも小さな微小光学
開口（第１の光学開口）が形成される。基板１側から照
射された光は、この第１の光学開口を通過して反射膜６
にまで達し、通過光は反射膜６によって反射されて記録
膜４に戻る。これにより、例えば相変化等のヒートモー
ド記録を利用している場合には、記録膜４の加熱が十分
に行なわれて微小記録マークが形成される。すなわち、
超解像記録が行なわれる。ここで、Ｅｗ＞Ｅｒであるか
ら、Ｅｗ以上の照射フォトンエネルギーを照射すれば、
記録膜４よりも基板１側に位置ｋしている超解像再生膜
２には当然のことながら、十分に広い光学開口が形成さ
れ、この開口を通して光が記録膜４にまず照射され、そ
の後に超解像記録膜５に照射されることとなる。

【００３５】以上のことを鑑みると、本発明の光記録再
生方法として、次のような方法が好ましいことが分か
る。記録時には、記録レベルの強度の光照射により、超
解像記録膜に光スポットサイズよりも小さい第１の光学
開口を形成し、この第１の光学開口に対応した大きさの
記録マークを記録膜に形成して記録を行う。また再生時
には、再生レベルの強度の光照射により、超解像再生膜
に光スポットサイズよりも小さい第２の光学開口を形成
し、この第２の光学開口を通じて記録マークを読み取り
再生を行なう。

【００３６】図１のように、超解像再生膜２と超解像記
録膜５とを記録膜４を挟むように両側に設け、かつ超解
像記録膜５は記録膜４の光入射側とは反対側に設けるこ
とが、記録時に光を効率的に使えるという観点から最も
好ましい。これは、再生時には超解像記録膜５が透過率
の低い状態にあるため、記録膜４の光入射側に配置する
と再生光の損失となるからである。

【００３７】しかし、超解像再生膜２、超解像記録膜５
の透過率と照射フォトンエネルギーとの関係には様々な
態様があるため、場合によっては、記録膜４の片側に双
方の超解像膜を配置しても良い。例えば記録膜４の光入
射側に超解像再生膜２、超解像記録膜５の双方を配置す
る場合には、再生時に超解像記録膜５を透過して記録膜
４に再生光が照射される必要があるため、超解像記録膜
５の光照射前の透過率を予め高く設定しておくことが望
ましい。また、記録膜４の反射膜６側に超解像再生膜
２、超解像記録膜５を配置する場合には、しきい値以上
の光照射により反射率が高くなるように層構成を調整す
ることが望ましい。

【００３８】超解像再生膜２を形成する材料としては、
高速結晶化形の相変化材料、熱退色性色素等のヒートモ
ード系材料；フォトクロミック、フォトブリーチング、
半導体もしくは半導体微粒子分散系等のフォトンモード
系材料等を用いることができる。

【００３９】超解像再生膜は再生パワー、超解像記録膜
は記録パワーで動作する必要があるため、超解像記録膜
が動作するしきい値は超解像再生膜が動作するしきい値
よりも大きくなければならない。しきい値を異なる値と
するには、超解像再生膜と超解像記録膜に異なる材料を
用いても良いし、吸収飽和現象を利用したフォトンモー
ド系材料を用いても良い。

【００４０】ここで、吸収飽和現象に関して説明する。
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に電子が励起される。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。
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
起される電子数が増加し、伝導帯中の空席状態密度は低
下する。したがって、フォトンエネルギーが少ないとき
は光を吸収するが、フォトンエネルギーが多くなると次
第に吸収が少なくなり透過率が増加する。光記録再生に
おける光強度分布はスポット中心部が高く周辺部は低
い。このため、透過率はスポット中心部で高く周辺部で
低くなり、超解像動作が可能となる。

【００４１】吸収飽和を発現するフォトンエネルギーの
調整は、波長に合わせて用いる半導体材料を選択する、
半導体微粒子分散系においては微粒子サイズ、分散量等
を調整して脱励起の寿命、励起確率を制御する等を行な
えば可能である。

【００４２】伝導帯における空席の状態密度は伝導帯下
端付近で大きく、エネルギーの高い側へ向けて減衰する
ので、動作波長に近くそれ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励起確率は最も高くなり、こ
のため最も低いフォトンエネルギーで吸収飽和させるこ
とが可能となる。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、エネルギーの高い状態
に電子が励起されて励起電子は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
ーは高くなる。

【００４３】同一の禁制帯幅の半導体でも材料に依存し
て遷移確率が異なるので、この遷移確率の差を利用すれ
ば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。また禁制帯幅の微調整および伝導帯の状態密
度関数の幅の制御は、微粒子サイズ、分散量等の調整を
行なうことによって可能である。孤立微粒子化するほど
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こるフォ
トンエネルギーを調整できる。連続膜の場合もしくは粒
径が大きい場合のような脱励起寿命が短い場合には、吸
収飽和が起こるフォトンエネルギーを高く、逆に粒径が
小さい場合のような脱励起寿命の長い場合には、吸収飽
和が起こるフォトンエネルギーを低く調整できる。

【００４４】以下、金属微粒子分散膜の特性に関して具
体的に説明する。

【００４５】まず、７．５ｎｍのＡｕ微粒子がＳｉＯ２
中に分散したＡｕ微粒子分散膜の吸収スペクトルを図３
に示す。図３においては、横軸が波長（ｎｍ）、縦軸が
吸収率を表わしている。図３に示すように、５３２ｎｍ
に表面プラズモンによる吸収ピークが確認できた。尚、
金属微粒子としてＡｇ、Ｃｕを用いた場合には、吸収ピ
ークはそれぞれ４００ｎｍ、５５０ｎｍとなる。

【００４６】次に、波長５３２ｎｍ、パルス幅２００ｆ
ｓのレーザでＡｕ微粒子分散膜を励起したときの吸収率
変化を、ポンプ・プローブ法により測定した結果を図４
に示す。図４においては、横軸が時間（ｐｓ）、縦軸が
吸収率を表わしている。図４より、吸収率変化の立ち上
がりおよび立ち下がりが共にｐｓオーダーで起こってい
るのが分かる。

【００４７】吸収率変化も前述した透過率変化も光学定
数の変化であるので、本発明の光記録媒体は、超解像記
録膜５の光学定数が極めて短い時間で変化するというこ
とができる。したがって、光学開口を光スポットのほぼ
中央に形成することができ、高分解能の超解像記録が可
能となる。また、超解像再生膜２を設けているので超解
像再生も可能となり、極めて高密度の記録再生ができる
ようになる。

【００４８】また本発明の光記録再生装置は、上述した
光記録媒体に、記録レベルの強度の光を照射することに
より、超解像記録膜に光スポットサイズよりも小さい第
１の光学開口を形成し、この第１の光学開口に対応した
大きさの記録マークを記録膜中に形成する記録手段と、
再生レベルの強度の光を照射することにより、超解像再
生膜に光スポットサイズよりも小さい第２の光学開口を
形成し、この第２の光学開口を通じて記録膜に記録され
た情報を読み取り再生する再生手段とを備えるものであ
る。ここで、記録レベル、再生レベルの強度の光を照射
する光照射手段としては、単一の同じ光源を用いること
が装置の簡略化を考えると好ましい。

【００４９】記録手段は上述の光照射手段の他、光照射
手段を制御する制御手段をも備えることが好ましい。ま
た、再生手段は光照射手段の他、再生レベルの光を照射
した際に光記録媒体から反射されてくる光、あるいは透
過する光を検出して情報を読み取る検出手段をも備え、
また、光照射手段や検出手段を制御する制御手段をも備
えることが好ましい。記録手段、再生手段の光照射手
段、制御手段は別々に設けても良いし、共通化しても良
いが、共通化することが装置の簡略化のためには好まし
い。

【００５０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態を説明する。

【００５１】（第１の実施形態）図５は本発明の第１の
実施形態に係る光記録媒体としての相変化光ディスクの
概略断面図である。図において、１は基板であり、基板
１上に超解像記録膜５、第一干渉膜３１、記録膜４、第
二干渉膜３２、反射膜６が順次積層されている。

【００５２】このような積層構造を有する光記録媒体の
製造工程を以下、説明する。

【００５３】まず、マスタリング工程→スタンパ工程→
インジェクション工程という通常の光ディスク基板プロ
セスを用いて、トラッキングガイド溝（グルーブ）の設
けられたポリカーボネート基板１を作成した。この基板
１上に、スパッタリングにより積層構造を形成する。

【００５４】本実施形態では、記録光の波長λを５３２
ｎｍ、焦点レンズのＮＡを０．６とする。よってディス
ク面上のレーザスポットサイズは全半値幅Ｗで約０．５
ｎｍである。

【００５５】超解像記録膜５には平均膜厚１００ｎｍの
Ａｕ微粒子分散膜を用いる。Ａｕ微粒子分散膜の組成等
は上述した通りとする。超解像記録膜５を金属微粒子と
マトリックス材の同時スパッタか、あるいは予めターゲ
ットを金属微粒子分散材料にしてスパッタすることによ
り成膜した後、これに続いて、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２を用い
た平均膜厚１１０ｎｍの第一干渉膜３１、相変化記録材
料であるＧｅＳｂＴｅを用いた平均膜厚２０２ｎｍの記
録膜４、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２を用いた平均膜厚４０ｎｍの
第二干渉膜３２、Ａｌ合金を用いた平均膜厚５０ｎｍの
反射膜６を連続的に通常のマグネトロンスパッタ法によ
り成膜した。

【００５６】このようにして作成した媒体をディスク評
価装置にセットし線速６ｍ／sで駆動して、基板１側か
ら波長５３２ｎｍの半導体レーザ記録光をＮＡ０．６の
対物レンズで集光して照射し、微小記録マーク列の形成
を試みた。マーク長として０．５μｍの単一周波数のマ
ーク列を記録パワーを変えながら作成し、記録光と同じ
波長５３２ｎｍ、ＮＡ０．６の光で再生してＣＮＲを調
べた結果を図６に示す。図においては、横軸が記録パワ
ー、縦軸がＣＮＲを示している。また、［Ｂ］で示す曲
線が本実施形態の媒体のＣＮＲを表わしており、［Ａ］
で示す曲線は、超解像記録膜５を設けない他は図５と同
様な比較例のＣＮＲを表わしている。

【００５７】記録のしきい値パワーに注目すると、比較
例に比べて本実施形態の媒体のＣＮＲは高パワー側にシ
フトしており、かつしきい値からのＣＮＲの立ち上がり
方が急峻になっている。これは超解像記録膜５の透過率
が照射フォトンエネルギー、すなわち照射エネルギー密
度に依存することを反映するものである。よって、超解
像記録膜５の透過率が低いようなパワーでは記録光が記
録膜４に到達せず、このため、このようなパワーでは記
録ができない。また、超解像記録膜５の透過率が高くな
ると、記録光が記録膜４に到達するようになり、このた
め急峻にＣＮＲが立ち上がる。

【００５８】本実施形態の媒体のもう１つの特徴は、飽
和ＣＮＲ値が比較例と比べて低いことである。これは、
比較例ではレーザスポットのＦＷＨＭ程度の記録マーク
が形成されるのに対して、本実施形態では光ビームの中
心部付近にのみ微小記録マークが形成され、この結果、
記録マークサイズが小さくなることを反映している。

【００５９】続いて、記録パワー等は上述と同様で、記
録マーク間隔ＭＬを変えて記録を行い、これを波長４１
０ｎｍの短波長レーザで再生した。結果を図７に示す。
図においては、横軸が記録マーク間隔ＭＬ［μｍ］、縦
軸がＣＮＲを示している。また、［Ａ］［Ｂ］は図６と
同様である。

【００６０】短波長レーザを用いた場合のレーザスポッ
トのＦＷＨＭは０．３μｍ程度であり、本実施形態で
は、長波長で超解像記録したマークでも比較例と同様、
十分に高いＣＮＲが得られている。また、マーク間隔Ｍ
Ｌを詰めていくと、比較例では記録時の熱干渉および再
生時の符号間干渉の影響から、ＭＬが再生レーザスポッ
トサイズの０．３μｍ程度未満となると、急激にＣＮＲ
が低下していることが分かる。これに対して本実施形態
では記録マークサイズが小さいことに起因して、記録時
の熱干渉も小さくかつ符号間干渉も小さいので、ＭＬが
０．１５μｍ程度でも高いＣＮＲを維持している。

【００６１】このように、超解像記録膜５を設けたのみ
でも、長波長レーザによる超解像記録と短波長レーザに
よる再生とを組み合わせ２レーザ動作を行なうことによ
り、高密度な記録再生を行なうことが可能となる。

【００６２】（第２の実施形態）第１の実施形態では超
解像記録膜のみを用いて２レーザ動作を行なった場合に
関して説明したが、実用を考えると２レーザ動作よりは
記録再生を１つの光源、具体的には１つのレーザで行な
う１レーザ動作の方が好ましい。第２の実施形態は、超
解像記録膜と超解像再生膜とを組み合わせて１レーザ動
作を可能とするものである。

【００６３】媒体としては、図１に示すような積層構造
の媒体、具体的には相変化光ディスクを用いる。積層構
造は、図１で説明したのと同様な基板１上に、平均粒径
４ｎｍのＣｄＳ微粒子がＳｉＯ_２中に分散された平均膜
厚１００ｎｍの超解像再生膜２、ＺｎＳ−ＳｉＯ^２を用
いた平均膜厚１００ｎｍの第一干渉層３１、ＧｅＳｂＴ
ｅを用いた平均膜厚２０ｎｍの記録膜４、 ＺｎＳ−Ｓ
ｉＯ_２を用いた平均膜厚１００ｎｍの第二干渉層３２、
平均粒径１０ｎｍのＡｇ微粒子がＳｉＯ^２中に分散され
た平均膜厚８０ｎｍの超解像記録膜５、Ａｌ合金を用い
た平均膜厚５０ｎｍの反射膜６が順次積層されている。
超解像再生膜２および超解像記録膜５は波長４１０ｎｍ
で動作するように微粒子の粒径と体積率を調整してあ
る。

【００６４】ディスク特性評価は波長４１０ｎｍ、ＮＡ
０．６、線速６ｍ／Ｓとし、記録パワー１５ｍＷ、再生
パワー２ｍＷで行なった。この記録再生パワーは予備実
験を行なった結果から決めたものである。マーク間隔を
変えながら記録再生実験を行ない再生ＣＮＲを調べた結
果、図７の［Ｂ］で示したのと同様な特性を示した。

【００６５】超解像再生膜２は、記録レベルの光照射時
には十分に広い光学開口を形成するので、記録時には超
解像記録膜５のみが作用すると考えられる。ここで超解
像記録膜５は、本実施形態においては記録膜４の光入射
側とは反対側に配置してある。これは、再生時に超解像
記録膜５は透過率の低い状態にあるため、記録膜４の光
入射側に配置すると再生光の損失となるからである。し
かしながら、超解像記録膜５の光照射前の透過率を予め
高く設定しておくことで、超解像記録膜５、超解像再生
膜２共に、記録膜４に対して光入射側に配置されていて
も構わない。また、超解像記録膜５が記録膜４の光入射
側に配置されている場合には、反射膜６は設けなくても
良い。本実施形態のように、記録膜４の光入射側と反対
側に超解像記録膜５を設けて超解像記録を行なう場合に
は、記録膜４の膜厚は十分に光が透過する程度の薄い膜
厚に設定すべきであり、相変化記録膜のようなヒートモ
ード膜の場合には十分な加熱が起こらないため、一時光
の入射によっては記録が起こらず、記録膜４を透過した
一時光が超解像記録膜５に微小開口を形成し、その上の
反射膜６へ光を透過させてその透過光が反射膜６で反射
されて記録膜４に戻り、その作用で記録膜４が十分に加
熱されて微小記録マークを形成するという形態を取るこ
とが好ましい。

【００６６】このように、超解像記録膜５の他に超解像
再生膜２を設けることで、１レーザで高密度な記録再生
を行なうことが可能となる。すなわち、記録レベルの強
度の光照射と再生レベルの強度の光照射との光源を同じ
ものとする、換言すれば光照射手段を単一とすることに
より、光記録再生装置の簡略化を図ることが可能にな
る。尚、光記録再生装置には光照射手段の他に、再生の
際にディスクからの反射光もしくは透過光を検出する検
出手段や、光照射手段や検出手段を制御して記録再生を
行なうことを可能とする制御手段も設けられている。

【００６７】以上、本発明の実施の形態を説明したが、
本発明は上述の実施の形態に限定されるものではない。

【００６８】例えば基板は、一般的に用いられるものか
ら任意に選択可能であり、具体的には、ガラス、ＰＭＭ
Ａ(ポリメチルメタクリレート)等のアクリル樹脂、ポリ
カーボネート等の樹脂、およびその他を用いることも可
能である。

【００６９】また例えば、干渉膜として、ＺｎＳ―Ｓｉ
Ｏ２と同様なＳｉＯ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４、Ｔａ_２Ｏ_５、Ｔｉ
Ｏ_２等の透明誘電体材料を用いても良いし、記録膜とし
て、ＴｂＦｅＣｏ、ＧｄＦｅＣｏ、Ｐｔ／Ｃｏ、ＭｎＢ
ｉ、ガーネット、フェライト等の光磁気材料およびＡｇ
ＩｎＳｂＴｅ等の相変化記録材料や、フォトクロミック
に代表されるフォトンモード記録材料等を用いても良
い。さらに、反射膜として、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ等に代表
される高反射率の金属材料を用いても良い。

【００７０】さらに、超解像再生膜に用いることの可能
な半導体連続膜または半導体微粒子分散膜としては、例
えば、次のような材料を用いることができる。半導体材
料は使用するレーザー゛の波長に合わせて選択すること
ができ、Ｃｕ、Ａｇのハロゲン化物、Ｃｕ酸化物、Ａｇ
Ｓｅ、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、ＡｎＧｅ
Ｐ、ＣｕＳｂＳ、ＣｕＡｓＳ、ＡｇＳｂＳ、ＡｇＡｓＳ
等を用いることが可能である。半導体微粒子を分散する
場合のマトリックス材としては、ＳｉＯ_２、Ｓｉ
_３Ｎ_４、Ｔａ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２等の
透明誘電体材料；Ｃ−Ｈ、Ｃ−Ｆ系のプラズマ重合物
質；Ｃ等を用いることができる。

【００７１】また、媒体として光ディスクを例に挙げて
説明したが、テープ等への適用も可能である。

【００７２】その他、本発明の要旨を超えない範囲で種
々の変形が可能である。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、対
物レンズのＮＡで規定される光スポットサイズよりも微
小な記録マークを形成できるので、記録密度を格段に向
上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る光記録媒体の一例を示す概略断
面図。

【図２】 本発明に係る光記録媒体に用いられる超解像
再生膜と超解像記録膜の特性を示す図。

【図３】 本発明に係る光記録媒体に用いられる超解像
記録膜の吸収スペクトルを表わす図。

【図４】 本発明に係る光記録媒体に用いられる超解像
記録膜の吸収率変化を表わす図。

【図５】 本発明の第１の実施形態に係る光記録媒体の
概略断面図。

【図６】 本発明の第１の実施形態に係る光記録媒体の
ＣＮＲ特性を表わす図。

【図７】 本発明の第２の実施形態に係る光記録媒体の
ＣＮＲ特性を表わす図。

【図８】 金属微粒子分散膜および半導体微粒子分散膜
の透過率変化を表わす図。

【図９】 金属微粒子分散膜および半導体微粒子分散膜
に光学開口が形成される様子を表わす図。

【符号の説明】

１…基板 ２…超解像再生膜 ３1…第一干渉膜 ３２…第二干渉膜 ４…記録膜 ５…超解像記録膜 ６…反射膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 市原 勝太郎 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 Ｆターム(参考） 5D029 JA01 JB18 JC04 5D075 AA03 CC01 CC11 CD11 EE03 FF12 5D090 AA01 BB05 BB10 CC01 CC04 KK03

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ビームの照射により情報の記録再生を
   行なう光記録媒体であって、基板と、この基板上に設け
   られた記録膜と、前記基板上の前記記録膜の上または下
   に設けられかつ金属微粒子分散膜を用いた超解像記録膜
   とを備えたことを特徴とする光記録媒体。
2. 【請求項２】 前記基板上の前記記録膜の上または下に
   超解像再生膜が設けられている請求項１記載の光記録媒
   体。
3. 【請求項３】 前記基板と前記記録膜との間に前記超解
   像再生膜が、前記記録膜の前記超解像再生膜を設けたの
   とは反対側に前記超解像記録膜が設けられている請求項
   ２記載の光記録媒体。
4. 【請求項４】 前記金属微粒子分散膜の金属微粒子がＡ
   ｕ、Ａｇ、Ｃｕの少なくとも１つであることを特徴とす
   る請求項１〜３記載の光記録媒体。
5. 【請求項５】 請求項２〜４記載の光記録媒体の光記録
   再生装置であって、記録レベルの強度の光照射により、
   前記光記録媒体の超解像記録膜に光スポットサイズより
   も小さい第１の光学開口を形成し、この第１の光学開口
   に対応した大きさの記録マークを前記記録膜中に形成し
   て記録を行なう記録手段と、再生レベルの強度の光照射
   により、前記光記録媒体の超解像再生膜に光スポットサ
   イズよりも小さい第２の光学開口を形成し、この第２の
   光学開口を通じて前記記録マークを読み取る再生手段と
   を備えたことを特徴とする光記録再生装置。
6. 【請求項６】 前記記録レベルの強度の光照射と前記再
   生レベルの強度の光照射とが同じ光源により行われるこ
   とを特徴とする請求項５記載の光記録再生装置。
7. 【請求項７】 請求項２〜４記載の光記録媒体の記録再
   生を行なう光記録再生方法であって、記録レベルの強度
   の光照射により、前記光記録媒体の超解像記録膜に光ス
   ポットサイズよりも小さい第１の光学開口を形成し、こ
   の第１の光学開口に対応した大きさの記録マークを前記
   記録膜中に形成して記録を行い、再生レベルの強度の光
   照射により、前記光記録媒体の超解像再生膜に光スポッ
   トサイズよりも小さい第２の光学開口を形成し、この第
   ２の光学開口を通じて前記記録マークを読み取り再生を
   行なうことを特徴とする光記録再生方法。