JP2003085818A - 光ディスクドライブ及び光再生方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 照射光とは異なる波長の光を放出する光記録
媒体の再生において、ノイズを除去し、さらにこれらの
光を積極的に利用できる光ディスクドライブ及び光再生
方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 第１の波長（λ１）の光を照射すると
第２の波長（λ２）の光を放出する光記録媒体（５０
１）に記録された情報を再生する際に、光記録媒体から
の第１の波長の反射光を主信号検出用光検出器（５０
８）に入射させ、光記録媒体において放出された前記第
２の波長の光は主信号検出用光検出器に入射させず、サ
ーボ信号検出用光検出器（５０７）において積極的に利
用する光ディスクドライブを提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスクドライ
ブ及び光再生方法に関し、より詳細には、光ビームの照
射に対して非線形光学応答を示す超解像層などを有する
光記録媒体を駆動する光ディスクドライブ及び光再生方
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、大容量で高速ア
クセスが可能であり、さらに媒体可搬性も兼ね備えてい
るため、音声、画像、計算機データなどの各種ファイル
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の一つとして「超解像媒
体技術」が提案され検討されている。

【０００３】超解像媒体技術とは、記録層の光入射面側
に非線形光学応答を呈する薄膜、超解像膜を配し、この
超解像膜が有するビーム縮小効果を利用して、記録層に
入射する光のスポットサイズを、光源の波長（λ）と対
物レンズの開口数（ＮＡ）で規定されるサイズよりも小
さくして記録密度を向上させる技術である。

【０００４】非線形光学応答として、例えば入射光強度
の増加に対して透過率が増加する応答を有する超解像膜
を用いた場合を例に挙げると、ガウス型の強度分布を有
する入射ビームの周縁部は光強度が低いために選択的に
遮断され、ビームの中央部は光強度が高いために選択的
に透過され、記録層に入射する光の実効的なスポットサ
イズは縮小されて超解像効果を得ることができる。

【０００５】超解像膜の超解像方式としては、「ヒート
モード系」の方式と「フォトンモード系」の方式とがあ
る。

【０００６】ヒートモード系の方式としては、（１）Ｔ
ｅ（テルル）、Ｓｂ（アンチモン）、Ｓｂ_２Ｔｅ_３、Ｇ
ｅＳｂＴｅ（ゲルマニウム・アンチモン・テルル）など
の低融点金属を用い、溶融、結晶化に因る非線形光学応
答を利用する方式、（２）ＡｇＯｘを用い熱分解、再結
合に因る非線形光学応答を利用する方式、（３）色素の
熱退色、発色に因る非線形光学応答を利用する方式など
を挙げることができる。

【０００７】一方、フォトンモード系の方式としては、
（４）フォトクロミズムを利用する方式、（５）本発明
の発明者等が提案した半導体微粒子分散膜の吸収飽和特
性を利用する方式などがある。

【０００８】フォトンモード系の方式は、状態遷移が高
速であるので応答特性に優れるという利点を有する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、本発明者の検
討の結果、フォトンモード系の遷移においては、超解像
膜に光ビームを照射すると、照射光とは異なる波長の光
が放出される場合があることが判明した。

【００１０】例えば、半導体微粒子分散膜の吸収飽和特
性を利用する超解像方式においては、吸収飽和を起こす
準位、例えばエキシトン準位の他に、深いトラップ準位
が存在し、エキシトン準位から深いトラップ準位に電子
遷移する際に照射光とは異なる波長の光を放出すること
がある。このような照射光と異なる波長の光は、照射光
の反射成分を検出する主信号検出系に入射してノイズの
原因となる。

【００１１】本発明は、かかる点に着目してなされたも
のであり、従来の超解像媒体技術、特に照射光とは異な
る波長の光を放出する特性を有する超解像膜を具備する
超解像記録媒体の課題を解決するために実施されるもの
であって、その第１の目的は、超解像膜に光ビームを照
射した時に生ずる異なる波長の光に起因するノイズを除
去することができる光ディスクドライブ及び光再生方法
を提供することにある。

【００１２】また、本発明の第２の目的は、照射光とは
異なる波長を有するこれらの光を積極的に利用できる光
ディスクドライブ及び光再生方法を提供することにあ
る。

【００１３】さらにまた、本発明の第３の目的は、超解
像膜からの発光の積極的な利用以外にも、照射光とは異
なる波長の２次光を放出する蛍光層などの発光機能を有
する層を設けた光記録媒体を用いてこの２次光を積極的
に利用する光ディスクドライブ及び光再生方法を提供す
ることにある。

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の光ディスクドライブは、第１の波長の光を
照射すると前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を
放出する光記録媒体に記録された情報を再生する光ディ
スクドライブであって、前記光記録媒体に記録された情
報を主信号として読みとる主信号検出用光検出器と、前
記光記録媒体に前記第１の波長の光を照射して得られる
前記第１の波長の反射光を前記主信号検出用光検出器に
入射させ、前記光記録媒体において放出された前記第２
の波長の光の前記主信号検出用光検出器への入射を排除
する光学手段と、を備えたことを特徴とする。

【００１４】上記構成によれば、超解像層などからの不
可避的な発光に起因する主信号ノイズ成分を除去でき、
信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）の改善に直結し、記録密度の
向上もしくは動作マージンの改善に繋がる。

【００１５】または、本発明の光ディスクドライブは、
第１の波長の光を照射すると前記第１の波長とは異なる
第２の波長の光を放出する光記録媒体に記録された情報
を再生する光ディスクドライブであって、前記光記録媒
体に記録された情報を主信号として読みとる主信号検出
用光検出器と、前記光記録媒体と前記主信号検出用光検
出器との相対的な位置関係または光学的な結合関係を制
御するためのサーボ情報を検出するサーボ信号検出用光
検出器と、前記光記録媒体に前記第１の波長の光を照射
して得られる前記第１の波長の反射光を前記主信号検出
用光検出器に入射させ、前記光記録媒体において放出さ
れた前記第２の波長の光は前記サーボ信号検出用光検出
器に入射させる光学手段と、を備えたことを特徴とす
る。

【００１６】上記構成によれば、超解像層や蛍光層など
における発光を積極的に利用してサーボ情報を得ること
により、主信号の信号対雑音比の改善に加えて、入射光
の反射成分の一部をサーボ検出に振り分ける必要がな
く、反射成分の全てを主信号検出に利用できるために、
主信号量の増加、即ちさらなる信号対雑音比の改善とさ
らなる記録密度の向上効果を得ることが可能となる。

【００１７】なおここで、「相対的な位置関係」とは、
トラッキングなどに関連する位置関係をいい、「光学的
な結合関係」とは、例えば対物レンズのフォーカスなど
に関する結合関係をいうものとする。

【００１８】ここで、前記光記録媒体は、超解像層を有
し、前記第２の波長の光は、前記超解像層から放出され
るものとすることができ、もともと超解像媒体の有する
優れた高密度記録特性に加えて、光ディスクの記録密度
を格段に向上することができる。

【００１９】または、前記光記録媒体は、蛍光体を含有
し、前記第２の波長の光は、前記蛍光体から放出される
ものとすれば、媒体に発光作用を積極的に付与すること
により、サーボ情報を確実に得ることができる。

【００２０】一方、本発明の光再生方法は、第１の波長
の光を照射すると前記第１の波長とは異なる第２の波長
の光を放出する光記録媒体に記録された情報を再生する
光再生方法であって、前記光記録媒体に前記第１の波長
の光を照射して得られる前記第１の波長の反射光を利用
して、前記光記録媒体に記録された情報を主信号として
読みとり、前記光記録媒体において放出された前記第２
の波長の光の、前記主信号を検出するための光検出器へ
の入射を排除することを特徴とする。

【００２１】上記構成によれば、超解像層などからの不
可避的な発光に起因する主信号ノイズ成分を除去でき、
信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）の改善に直結し、記録密度の
向上もしくは動作マージンの改善に繋がる。

【００２２】または、方法の光再生方法は、第１の波長
の光を照射すると前記第１の波長とは異なる第２の波長
の光を放出する光記録媒体に記録された情報を再生する
光再生方法であって、前記光記録媒体に前記第１の波長
の光を照射して得られる前記第１の波長の反射光を利用
して、前記光記録媒体に記録された情報を主信号として
読みとり、前記光記録媒体において放出された前記第２
の波長の光を利用して、前記光記録媒体に対する相対的
な位置関係または光学的な結合関係を制御するためのサ
ーボ情報の検出を行うことを特徴とする。

【００２３】上記構成によれば、超解像層や蛍光層など
における発光を積極的に利用してサーボ情報を得ること
により、主信号の信号対雑音比の改善に加えて、入射光
の反射成分の一部をサーボ検出に振り分ける必要がな
く、反射成分の全てを主信号検出に利用できるために、
主信号量の増加、即ちさらなる信号対雑音比の改善とさ
らなる記録密度の向上効果を得ることが可能となる。

【００２４】ここで、上記再生方法においても、前記光
記録媒体は、超解像層を有し、前記第２の波長の光は、
前記超解像層から放出されるものとすることができ、も
ともと超解像媒体の有する優れた高密度記録特性に加え
て、光ディスクの記録密度を格段に向上することができ
る。

【００２５】または、前記光記録媒体は、蛍光体を含有
し、前記第２の波長の光は、前記蛍光体から放出される
ものとすれば、媒体に発光作用を積極的に付与すること
により、サーボ情報を確実に得ることができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、具体例を参照しつつ本発明
の実施の形態について詳細に説明する。

【００２７】（第１の実施の形態）まず、本発明の第１
の実施の形態として、入射光とは異なる波長の２次光を
放出する記録媒体を用いて、この２次光を積極的に利用
してトラッキングなどの制御を行う光ディスクドライブ
について説明する。

【００２８】図１は、本発明の実施の形態にかかる光デ
ィスクドライブの要部構成を例示する模式図である。

【００２９】この光ディスクドライブは、スピンドルモ
ータ５０３を備え、光記録媒体５０１を回転駆動する。
そして、半導体レーザ光源５１１から放出された光をビ
ームスプリッタ５０４、対物レンズ５０２を介して光記
録媒体５０１に照射する。

【００３０】媒体５０１からの反射光は、対物レンズ５
０２、ビームスプリッタ５０４を経て、第１のダイクロ
イックミラー（Dichroic Mirror）５０５に入射する。
ここで反射光は２分割され、その一方はサーボ信号検出
用光検出器５０７に入射して電気信号に変換され、サー
ボ信号検出回路５０９に入力されて所定のサーボ信号が
駆動制御系５１２に与えられ、レンズアクチュエータ５
０３に対して駆動信号を供給する。

【００３１】一方、第１のダイクロイックミラー５０５
において分割された他方の光は、第２のダイクロイック
ミラー５０６を経て主信号検出用光検出器５０８に入射
して電気信号に変換される。この電気信号は、主信号検
出回路５１０に入力され、検出情報（ＲＦ）として出力
される。

【００３２】図２は、本発明において用いる光記録媒体
５０１の作用を概念的に表す模式図である。すなわち、
この光記録媒体５０１に対して、記録や再生のために波
長λ１の光ビームを照射すると、その一部は波長λ１の
反射光として放出され、また一方、波長λ１とは異なる
波長λ２の光も放出する。すなわち、光記録媒体５０１
は、波長λ１の光を受けて波長λ２の２次光を放出する
発光作用を有する。このような発光作用を有するものの
具体例としては、後に詳述するように、超解像層あるい
は蛍光層を挙げることができる。

【００３３】さて、再び図１に戻って説明を続けると、
光源５１１からは波長λ１の光が放出され、これが対物
レンズ５０２を経て光記録媒体５０１に照射される。す
ると、光記録媒体５０１から、この波長λ１の光が反射
されると共に、その発光作用によって波長λ１とは異な
る波長λ２の２次光が放出される。（なお、同図には、
波長λ３も併せて表したが、この点については、後に詳
述する）本実施形態においては、これら異なる波長を有
する光をダイクロイックミラー５０５、５０６によって
選別し、それぞれ別の用途に用いる点に特徴を有する。
すなわち、サーボ信号検出用光検出器５０７に反射光を
導く第１のダイクロイックミラー５０５は、波長λ１の
入射光（光源５１１からの出力光）に対しては高い透過
率（例えば、ほぼ１００％に近い透過率）を有し、光記
録媒体５０１において生じた波長λ２（λ３）の発光に
対しては高い反射率（例えば、ほぼ１００％に近い反射
率）を有するものとすることができる。

【００３４】一方、主信号検出用光検出器５０８に光を
導く第２のダイクロイックミラー５０６は、波長λ１の
入射光（光源５１１の出力光）に対しては高い反射率
（例えば、ほぼ１００％の反射率）を有し、光記録媒体
５０１において生じた波長λ２（λ３）の発光に対して
は高い透過率（例えば、ほぼ１００％の透過率）を有す
る。

【００３５】第１のダイクロイックミラー５０５により
サーボ信号検出用光検出器５０７に導かれた光は、例え
ば分割型の構成を有する光検出器５０７により、フォー
カシングサーボ、トラッキングサーボ、または必要に応
じてチルトサーボなどの検出に利用される。分割型の検
出器を用いる代わりに、サーボ信号検出用光検出器５０
７の前段に図示しないハーフミラーを設けて、別々の検
出器で各々のサーボ制御情報を検出しても良い。

【００３６】第１のダイクロイックミラー５０５の光学
的特性が良好で、第２のダイクロイックミラー５０６へ
波長λ２（λ３）の２次光が漏出しないような場合に
は、第２のダイクロイックミラー５０６は単なるミラー
に置き換えても良い。

【００３７】なお、第１及び第２のダイクロイックミラ
ー５０５、５０６の反射特性や透過特性は、サーボ信号
検出用光検出器５０７と主信号検出用光検出器５０８の
配置に応じて適宜設定できるが、要は、光記録媒体５０
１において生じた波長λ２（λ３）の発光をサーボ信号
検出用光検出器５０７に入射させ、主信号検出用光検出
器５０８には入射しないような構成にすれば良い。

【００３８】また、このように２次光をサーボ信号検出
用光検出器５０７に導く構成は、再生のみならず、記録
の際にも利用できることはもちろんである。

【００３９】さてここで、従来の光ディスクドライブに
おいても、例えば波長７８０ｎｍ帯で用いるＣＤ（Comp
act Disk）と波長６５０ｎｍ帯で用いるＤＶＤ（Digita
l Versatile Disk）の両方を駆動するドライブにおいて
は、二つの波長を分離するためにダイクロイックミラー
アレー（Dichroic Mirror Array）などが用いられてい
る。しかし、これは入射波長自体が２波長の光学系にお
いて、ＣＤ用検出系とＤＶＤ用検出系に光を振り分ける
ためのものである。

【００４０】これに対して、本発明においては、入射波
長は波長λ１の一種のみである。そして、波長λ１とは
異なる波長λ２（λ３）の２次光を放出する光記録媒体
からの発光を波長λ１の光と分離し、λ１を主信号検出
に与え、λ２（λ３）をサーボ信号検出に利用するとい
う点で、ダイクロイックミラーアレーを有する２波長型
の光ディスクドライブとは本質的に異なるものである。

【００４１】図１０は、２波長帯で用いることを目的と
して構成した比較例としての光ディスクドライブの要部
構成を表す模式図である。同図については、図１に関し
て前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳
細な説明は省略する。

【００４２】図１０の構成が図１の構成と異なる部分
は、ハーフミラー５１４、ミラー５１５である。そし
て、これらを通過した光の波長成分を見れば明らかなよ
うに、ハーフミラー５１４、５１５に波長選択機能は付
与されていない。

【００４３】また、この比較例の場合、ミラー５１５は
必須ではなく、ハーフミラー５１４を透過した光を直
接、主信号検出用光検出器５０８で受けても良い。この
比較例の構成においては、サーボ信号検出用光検出器５
０７にも主信号検出用光検出器５０８にも波長λ１とλ
２（λ３）の全ての波長の光が入射することになる。そ
のため、主信号検出回路５１０に超解像層などからの発
光成分が入り込み、ノイズ要因となると同時に、記録媒
体５０１からの反射光を主信号とサーボ信号に振り分け
るために、波長λ１の反射光のうちの一部は主信号検出
に利用出来ず、この点で損失が生ずることとなる。

【００４４】これに対して、本実施形態の光ディスクド
ライブによれば、記録媒体５０１において生ずる２次光
を主信号検出系には与えないので、ノイズ成分が増加す
ることはない。さらにまた、波長λ１の反射光を全て主
信号として検出させることかできるため、損失が低減
し、読み取り感度を上げることが可能となる。この効果
は、後に詳述するように、記録媒体５０１において２次
光の発光が不可避的に生ずるような場合に、この２次光
によるノイズの増加を抑えて有効に利用することができ
る点で、特に格別顕著である。

【００４５】次に、本発明において用いることができる
光記録媒体について説明する。

【００４６】図３は、本発明の光ディスクドライブに用
いられる光記録媒体の基本構成を例示する断面図であ
る。すなわち、この媒体は、基板１１の上に、超解像層
１２、記録媒体部１３、保護層１４を積層した構造を有
する。記録・再生のための光ビームは、図中の矢印Ｉの
方向に入射する。また、保護層１４は、対向基板であっ
てもよい。

【００４７】記録媒体部１３は、再生専用型（Read Onl
y Memory：ＲＯＭ）の場合は例えば単層の反射層からな
り、追記型（Recordable：Ｒ）の場合は例えば光入射側
から色素系記録層と反射層、書き換え型（ReWritable：
ＲＷ）の場合は例えば光入射側から第１干渉層、記録
層、第２干渉層、反射層を順次積層した構成とすること
ができる。基板１１もしくは対向基板１４の表面には、
ＲＯＭの場合には情報ピット列、Ｒ及びＲＷの場合には
ヘッダ情報とトラッキンググルーブ（tracking groov
e）が形成されている。

【００４８】図４は、超解像層１２の典型的な特性を例
示するグラフ図である。すなわち、同図の横軸は入射光
強度（Ｐ）、縦軸は超解像層の透過率（Ｔｒ）をそれぞ
れ表す。

【００４９】超解像層１２は、入射光強度に対して透過
率が非線形となる光学応答を示す。例えば図４に表した
ように、入射光強度Ｐが低い場合に透過率Ｔｒが低く、
入射光強度Ｐが高くなると透過率Ｔｒが高くなるという
特性を示す。

【００５０】図５は、このような特性を有する超解像層
を光ビームが通過する場合のビーム縮小効果を表す模式
図である。すなわち、同図は、超解像層に入射するビー
ム（Ｉｎｃｉｄｅｎｔ）と透過したビーム（Ｔｒ）の強
度分布を表す。

【００５１】図４に例示したような非線形の光学特性に
対応して、入射ビームの周縁部は透過率が低いために選
択的に遮断され、入射ビームの中央部付近は透過率が高
いので選択的に透過される。このような超解像効果の結
果として、透過ビームのスポットサイズは入射ビームよ
り縮小される。

【００５２】図６（ａ）は、本発明に用いて好適な超解
像層のエネルギー準位と電子遷移の典型例を表す模式図
である。同図において、Ｇは基底準位、ＥＸは励起準
位、ＴＲはトラップ準位をそれぞれ表す。すなわち、こ
の超解像層は、基底準位Ｇと励起準位ＥＸとの間にトラ
ップ準位ＴＲを有する。このようなエネルギー準位にお
いては、波長λ１の光により励起された電子は、波長λ
２の２次光を放出してトラップ準位ＴＲに捕獲された後
に、波長λ３の２次光を放出して基底準位Ｇに戻る。

【００５３】このような準位を有する超解像層１２とし
ては、典型的には半導体微粒子分散膜を挙げることがで
きる。これは例えば、ＺｎＣｄＳｅＴｅＳ系の化合物半
導体の微粒子が誘電体もしくは有機物からなるマトリク
ス中に分散した構造の超解像層である。励起準位ＥＸと
しては、例えばエキシトン準位や、ドーピングで形成し
たドナー準位、あるいは伝導帯の下端付近などから自由
に選ぶことができるが、照射パワーに対して急峻な非線
形光学変化を得るためには、エキシトン準位もしくはド
ナー準位を選ぶのが好ましい。

【００５４】半導体材料を微粒子化することによって量
子サイズ効果を発現させることができ、エキシトン準位
もしくはドナー準位と伝導帯の下端とのエネルギー差を
大きくすることができるので、エキシトン準位もしくは
ドナー準位から伝導帯への電子の熱的な脱励起を抑制で
きる。このため、エキシトン準位もしくはドナー準位の
寿命を、通常のバルク半導体における寿命（ピコ秒程度
である）よりも桁違いに長くでき、吸収飽和に基づく超
解像効果を効果的に発現することが可能となる。

【００５５】図６（ａ）において、λ１は入射光の波
長、λ２、λ３、主にλ２は本発明に関わる超解像層１
２から放出される２次光の波長に対応する。すなわち、
超解像層に波長λ１の光を照射すると、基底準位Ｇの電
子が励起準位ＥＸに励起する。励起準位ＥＸの選び方に
も依るが、本発明では励起寿命がレーザスポット通過時
間よりは短い励起準位を選ぶのが好ましい。ここでレー
ザスポット通過時間とは、光スポットに対して移動する
記録媒体のある一点に光が照射し続けている時間を意味
し、スポットの全半値幅をＤ、線速をＶとおく時、スポ
ット通過時間は概ねＤ／Ｖで与えられる。レーザスポッ
ト通過時間は、一般的には数ナノ秒から数１０ナノ秒程
度である。

【００５６】なお、励起寿命がＤ／Ｖよりも長い場合に
は、図１の構成において、記録再生用の光スポットの下
流側に副次的な集光レンズ（図示せず）を設ければ本発
明の実施は可能である。単一レンズによって本発明を実
施するためには、励起寿命はＤ／Ｖよりも短いことが望
ましい。

【００５７】励起準位ＥＸからの脱励起過程に基底準位
Ｇへの直接遷移過程が含まれても良いが、図６（ａ）に
表したように基底準位Ｇと励起準位ＥＸとの間に存在す
るトラップ準位ＴＲへの脱励起過程が存在することが本
発明において重要である。このトラップ準位ＴＲへの脱
励起により入射光の波長λ１とは異なる波長λ２の２次
光が放出される。本実施形態では、この波長λ２の光を
主信号検出系から除外し、サーボ信号の検出に積極的に
利用する。

【００５８】トラップ準位ＴＲは、比較的深いレベル
（基底準位Ｇと励起準位ＥＸとの中間付近）にあるの
で、トラップ準位の寿命は長い。従って、励起準位ＥＸ
の寿命自体はＤ／Ｖよりも短く、基底準位Ｇから励起準
位ＥＸへの電子遷移だけでは吸収飽和が起こりにくくて
も、以下の過程を経て励起準位ＥＸが吸収飽和する。

【００５９】すなわち、まず励起準位ＥＸからトラップ
準位ＴＲへの電子遷移により、長寿命のトラップ準位Ｔ
Ｒが電子により埋め尽くされる。すると、励起準位ＥＸ
からトラップ準位ＴＲへの電子遷移が起こらなくなる
が、波長λ１の光は照射され続けているので、次第に励
起準位ＥＸが電子で埋め尽くされる（すなわち吸収飽和
する）。その結果として、基底状態Ｇから励起状態ＥＸ
への電子遷移が起こらなくなり、結果的に波長λ１の入
射光を吸収しなくなり、透過率が増大する。このような
メカニズムによって、図４に例示したような超解像特性
が生ずることになる。

【００６０】トラップ準位ＴＲからの脱励起過程は、波
長λ３の光の放出を伴う基底状態Ｇへの電子遷移である
が、トラップ準位ＴＲの寿命がＤ／Ｖよりも十分に長い
場合は、この波長λ３の光はディスクドライブの検出系
には戻らない。従って、この光を除外する必要はない。

【００６１】但し、波長λ３の光の放出がＤ／Ｖよりも
短い時間内に起こる場合には、本発明により、この光の
主信号検出系への入射を防止すること、あるいはこの光
をも積極的に利用することも可能となる。

【００６２】また、波長λ３の光が放出されるタイミン
グがＤ／Ｖよりも長い場合にもこの光の放出タイミング
に合わせて副次的なレンズを設け、波長λ３の光をも利
用することも可能である。但し、以下の説明において
は、簡単のために、主にＤ／Ｖよりも短い時間内に放出
される光の利用、主には波長λ２の光を利用する場合を
例に挙げて説明する。

【００６３】ここで、トラップ準位ＴＲの存在は、例え
ば波長λ１付近の光を超解像層に照射した時のフォトル
ミネセントスペクトルを計測することで特定できる。

【００６４】図６（ｂ）は、本発明において用いる超解
像層における光吸収スペクトル（Ａｂ）とフォトルミネ
ッセンス・スペクトル（ＰＬ）の典型例を表す模式図で
ある。

【００６５】同図に表した光吸収スペクトルＡｂにおい
て、ＡｂＥは基礎吸収端に対応し、Ｅｘはエキシトン準
位ＥＸによる吸収ピークに対応する。Ｅｘ付近の波長の
光を超解像層に照射すると、同図に表したようなフォト
ルミネッセンス・スペクトルの発光を観測することがで
きる。トラップ準位ＴＲが単一の場合には、スペクトル
ＰＬは波長λに対して急峻に変化する曲線となる。

【００６６】しかし、一般的には複数のトラップ準位が
バンド状に形成されることが多いので、スペクトルＰＬ
は拡がりを呈する。ＰＬが拡がりを呈する場合、波長λ
２としてはスペクトルＰＬのどの波長を用いてもよい
が、発光ピーク付近の波長を用いるのが良い。

【００６７】波長λ２の光を積極的に利用する実施形態
ではなく、後に第２の実施形態として説明するように単
に主信号検出系への入射を防止する実施形態において
は、図６（ｂ）に表した波長λ２min 以上の波長の光を
遮断するフィルターを主信号検出系５０８の前段に設け
れば良い。

【００６８】また、上述の具体例では、超解像層１２を
有する光記録媒体において、十分な超解像機能を保ちつ
つ、脱励起発光を利用してサーボ信号を得る場合を例に
挙げたが、本発明において、超解像機能の発現は必ずし
も必要ではない。

【００６９】例えば、照射光の強度が超解像機能を発現
する強度よりも十分に高い場合を挙げることができる。
このような場合は、入射光の周辺部の一部のみが僅かな
超解像機能を示し入射ビームの主要部は特に超解像機能
を発現しない態様においても、脱励起発光自体は起こ
る。このような場合でも脱励起発光を利用してサーボ信
号を得ることは可能である。

【００７０】以上、本発明において用いることができる
光記録媒体として、超解像層を有する媒体について詳述
した。

【００７１】次に、本発明において用いることができる
光記録媒体としてのもうひとつの例について説明する。

【００７２】すなわち、本発明は、超解像膜を具備する
光記録媒体を用いずとも、照射光とは異なる波長の２次
光を発する機能を有する薄膜を具備する光記録媒体を用
いても実施することが可能である。そのような媒体とし
ては、例えば光入射面側から、蛍光層、記録部を積層し
たものを挙げることができる。

【００７３】図７は、発光層として蛍光層を具備する光
記録媒体の断面構造を例示する模式図である。すなわ
ち、同図の記録媒体の場合、基板１１の上に、記録部１
３、蛍光層１６、光入射側透明板１４をこの順に積層し
た構造を有する。必要に応じてこれら以外の層、例えば
記録部１３と蛍光層１６との間に誘電体層等が挿入され
ていても構わない。また、記録部１３と蛍光層１６との
積層順序についても、逆転したものでもよい。基板１と
しては、前述したものと同様に、例えば表面に凹凸状の
データピット、もしくはトラッキングガイド用のグルー
ブを有するを有するポリカーボネイト基板を用いること
ができる。

【００７４】記録部１３は、再生専用型（ＲＯＭ）でも
追記型（Ｒ）でも書換え型（ＲＷ）でも良い。光照射に
より検出系には、照射光と同一の波長の反射光と、蛍光
層１６からの発光とが入射するので、前記した超解像膜
１２を搭載する記録媒体の場合と同様に本発明を実施す
ることができる。

【００７５】再生専用型媒体としては、例えば、Ａｌ反
射膜を用いることかできる。また、追記型媒体として
は、例えば基板側から反射層、色素系追記層もしくは相
変化型追記層を積層した造を用いることができる。ま
た、書換え型媒体としては、例えば基板側から反射層、
誘電体層、相変化記録層、誘電体層を積層した構成を用
いることができる。

【００７６】光入射側透明板１４としては、例えばポリ
カーボネイト製のシートを用いることができ、基板１１
の表面に凹凸状のデータピットもしくはグルーブを設け
る代わりに、透明板１４の上に例えば２Ｐ法を用いて凹
凸形状を設けても良い。さて、蛍光層１６としては、照
射光とは異なる波長の光を放出する材料を含有するもの
を用いる。すなわち、照射光の波長に対して感度を有
し、照射光の波長以外の波長領域において蛍光発光する
ものが良い。

【００７７】例えば、照射光として波長４００ｎｍ程度
の光を用いる場合に用いることができるものを以下に列
挙する。なお、以下の表記においては、蛍光物質の蛍光
中心波長を括弧内に付記する。 Ｃｅ付活Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２（５５０ｎｍ） Ｃｅ付活Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２（５５０ｎｍ）のＡｌの一部
をＧａ置換したもの Ｃｅ付活Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２（５５０ｎｍ）のＹの一部を
Ｇｄ置換したもの Ｅｕ付活（Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ）_１０（ＰＯ_４）６Ｃｌ_２
（４８０ｎｍ） Ｅｕ付活（Ｓｒ，Ｃａ）１０（ＰＯ_４）６Ｃｌ_２（４５
０ｎｍ） Ｅｕ付活２ＳｒＯ・０．８４Ｐ_２Ｏ_５・０．１６Ｂ_２Ｏ
_３（４８０ｎｍ） Ｅｕ付活Ｓｒ_２Ｓｉ_３Ｏ_８・２ＳｒＣｌ_２（５００ｎ
ｍ） Ｅｕ付活Ｂａ_０．８７Ｍｇ_２ＡｌｚＯ_{３／２ｚ＋３}（４
５０ｎｍ） Ｍｎ付活６ＭｇＯ・Ａｓ_２Ｏ_５（６５０ｎｍ） Ｍｎ付活３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ_２・ＧｅＯ_２（６
５０ｎｍ） これらの蛍光層の形成には、記録部１３と同様に、スパ
ッタ法や蒸着法もしくは塗布法などの方法を用いること
ができる。スパッタもしくは蒸着の場合は、上記した蛍
光体材料からなる焼結ターゲットもしくは焼結チップを
用いれば良い。このような蛍光層１６を具備する記録媒
体に対して光入射側透明板１４の側から４００ｎｍ程度
の光を入射すると、記録部１３からの反射光（入射光と
同一波長λ１）と共に、蛍光層１６からの蛍光（波長λ
２）をサーボ信号検出系に導くことができ、本実施形態
の光ディスクドライブの動作を実施できる。

【００７８】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態として、記録媒体において生じた波長λ２
（λ３）の光をカットして主信号検出系に与えないよう
にし、且つ、波長λ１の光によりサーボ情報も得る光デ
ィスクドライブについて説明する。

【００７９】すなわち、前述した第１実施形態のディス
クドライブの場合、記録媒体において生ずる波長λ２
（λ３）の２次光を積極的に利用してサーボ信号を得る
構成を有する。しかし、通常通りに波長λ１の光を用い
てもサーボ信号を得ることもできる。したがって、この
場合には、波長λ２（λ３）の光を主信号検出系に与え
ないようにフィルタリングすると同時に、波長λ１の光
の一部もサーボ情報検出系に与える構成とすることが望
ましい。

【００８０】図８は、このような光ディスクドライブの
要部構成を表す模式図である。同図については、図１乃
至図７に関して前述したものと同様の要素には同一の符
号を付して詳細な説明は省略する。

【００８１】本実施形態においては、第１のダイクロイ
ックミラー５２５を、単に主信号検出系５０８に波長λ
２（λ３）の光が入射しないようにするためのフィルタ
ーとして用いる。

【００８２】すなわち、記録媒体５０１からの波長λ１
及びλ２（λ３）の光は、ダイクロイックミラー５２５
において分別され、波長λ１の光の一部と、波長λ２
（λ３）の光の全部は、反射されてサーボ信号検出用光
検出器５０７に導かれる。そして、波長λ１の光の残り
の成分がダイクロイックミラー５２５を通過してダイク
ロイックミラー５０６に導かれ、主信号検出用光検出器
５０８に入射する。

【００８３】このようにすれば、主信号検出用光検出器
５０８に波長λ２（λ３）の２次光が混入してノイズ要
因となるという問題を解消することができる。

【００８４】図９は、本実施形態の光ディスクドライブ
の変型例を表す模式図である。同図についても、図１乃
至図８に関して前述したものと同様の要素には同一の符
号を付して詳細な説明は省略する。

【００８５】本変型例においては、ハーフミラー５２６
の前段にフィルタ５２７が設けられている。このフィル
タ５２７は、波長λ１の光を透過し、波長λ２（λ３）
の光を遮断する選択性を有する。このようなフィルタ５
２７を設けることによっても、波長λ２（λ３）の２次
光を主信号検出系から遮断することが可能であり、光記
録媒体において生ずる不可避的に生ずる２次光によるノ
イズの増加を確実に抑止することが可能となる。

【００８６】（実施例）次に、本発明の実施例について
説明する。

【００８７】まず、本実施例において用いた光記録媒体
について説明する。

【００８８】本実施例においては、図３に例示した超解
像光記録媒体を用いた。すなわち、この記録媒体は、光
入射側透明板１１の上に、超解像層１２、記録媒体部１
３、対向基板１４が積層された構造を有する。

【００８９】光入射側透明板１１としては０．１ｍｍ厚
のポリカーボネイトシートを用い、また、超解像層１２
としては膜厚１５０ｎｍのＺｎＣｄＴｅＳｅＳ半導体微
粒子分散膜を、記録媒体部１３としては相変化媒体を、
対向基板１４としては通常の光ディスクに使用されるの
と同等のグルーブ付きポリカーボネイト基板を用いた。

【００９０】相変化媒体１３の構成は、光入射側からＺ
ｎＳ−ＳｉＯ_２ 第１干渉層、ＧｅＳｂＴｅ記録層、Ｚ
ｎＳ−ＳｉＯ_２ 第２干渉層、Ａｌ反射層をこの順に積
層したものである。このような光記録媒体は、例えば以
下の手順により形成することができる。

【００９１】まず、通常のマスタリングプロセス、スタ
ンパープロセス、インジェクションプロセスを用いて基
板１４を形成し、基板のグルーブ面上に相変化媒体１３
を光入射面側からの順番とは逆の順番でスパッタ法によ
り形成する。別途、ＺｎＣｄＴｅＳｅＳ半導体微粒子を
有機マトリクス中に分散する溶液を調製しておき、相変
化媒体１３の光入射面にスピンコートして超解像層１２
を形成する。そして、粘着シートの設けられた光入射側
透明板１１を貼り付ける。

【００９２】透明板１１を貼付けた後、記録媒体５０１
を初期化装置に投入して相変化記録層の初期結晶化を行
う。

【００９３】上記構成の他にも、例えばグルーブの設け
られた基板を光入射側透明板１１とし、この基板１１の
上に超解像層１２、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２ 第１干渉層、Ｇ
ｅＳｂＴｅ記録層、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２ 第２干渉層、Ａ
ｌ反射層の順番に成膜した媒体を用いても良い。

【００９４】超解像層１２については、記録媒体５０１
とは別にガラス基板上にその単層のみを形成した試料を
作成し、その透過率の照射パワーに対する特性を静的評
価系を用いて調べた。その結果は、図４に表した如くで
あった。具体的には、波長４０５ｎｍの光を照射した場
合に、おそよ１×１０^５（Ｗ／ｃｍ^２）以下の比較的低
パワーの光照射時の透過率は概ね２０％以下であるのに
対して、１×１０^６（Ｗ／ｃｍ^２）以上の比較的高パワ
ーの光照射時の透過率は概ね５０％以上であり、図４に
表したような非線形光学応答を確認できた。

【００９５】次に、この超解像層単層の試料を用いて吸
収スペクトルとフォトルミネセンス・スペクトルを調べ
たところ、図６（ｂ）に表した如くであった。ここで、
エキシトン吸収ピークＥｘの波長は約４００ｎｍであ
り、フォトルミネッセンスＰＬのピーク波長λ２は約５
５０ｎｍ、ＰＬの最短波長λ２minは約５００ｎｍであ
った。

【００９６】このような構成と特性を有する超解像層１
２を設けた光記録媒体５０１を本発明の光ディスクドラ
イブに搭載し、以下の手順で記録再生を実施した。

【００９７】ここで、図１の構成において、第１のダイ
クロイックミラー５０５は、波長４５０ｎｍ以下の光に
対して透過率が９５％で、波長５００ｎｍ以上の光に対
して反射率が９５％且つ透過率は５％以下とした。一
方、第２のダイクロイックミラー５０６は、波長４５０
ｎｍ以下の光に対する反射率が９９％で、波長５００ｎ
ｍ以上の光に対する反射率は１％以下とし、入射波長４
０５ｎｍと超解像層からの発光波長とをほぼ完全に光路
分離するように設定した。

【００９８】まず、スピンドルモータ５１３上に超解像
媒体５０１をセットし、所定の回転数で回転駆動させた
状態で、半導体レーザ光源５１１をＤＣ駆動し媒体５０
１に０．４ｍＷの光を照射した。この時、超解像層１２
からの波長λ２の発光をサーボ信号検出用光検出器５０
７が検知し、サーボ信号検出回路５０９によりサーボ信
号を得て、それにより駆動制御系５１２を動作させて、
駆動制御系の信号によりボイスコイルモータ５０３を駆
動することによって、フォーカシングと、トラッキング
を最適に調節することができた。なお、超解像層１２を
設けない通常の媒体を搭載して記録再生動作を試みたと
ころ、サーボ信号は得られなかった。

【００９９】次に、光源５１１を所定の周波数でパルス
駆動して記録パワーレベルの光を媒体５０１に照射し、
単一周波数の記録マーク列を相変化媒体１３に形成し
た。ここでのマーク長は、λ／（４ＮＡ）程度と光学系
の分解能ギリギリとした。なお、ＮＡは対物レンズ５０
２の開口数である。

【０１００】比較のために、超解像層１２を有しない記
録媒体について、図１０に例示したような比較例の光デ
ィスクドライブによる読み取り動作を試みた結果、λ／
（４ＮＡ）のマークを再生することはできなかった。

【０１０１】また、図４に表したような超解像層１２を
有する光記録媒体５０１を図１０の比較例の光ディスク
ドライブで再生したところ、λ／（４ＮＡ）のマーク列
の再生ＣＮＲは４０ｄＢ程度の値に留まった。

【０１０２】これらの結果を踏まえながら、本発明を以
下の手順で実施した。まず、図１の構成を変形し、第２
のダイクロイックミラー５０６の後に図１０のハーフミ
ラー５１４、ミラー５１５を設け、ハーフミラーによっ
て分岐された光の一方をサーボ信号検出用光検出器５０
７に導いてサーボ信号が得られるようにし、ダイクロイ
ックミラー５０５によって反射されたλ２の光は用いず
にサーボを得る態様を実施した。この態様は、本発明の
第２実施形態に対応し、超解像層１２からの２次光が主
信号検出系に入射するのを防止する態様になる。

【０１０３】この態様で、サーボを掛けながらλ／（４
ＮＡ）のマーク列の録再を行った結果、再生ＣＮＲとし
ては４５ｄＢ程度を得、超解像層の発光を主信号検出系
から除外する効果が確認された。

【０１０４】次に、図１の構成に戻り、超解像層１２か
らの波長λ２の発光をサーボ信号検出用光検出器５０７
に導いてサーボ信号を得るとともに、波長λ１の反射光
は全て主信号として用いる態様を実施した結果、安定に
サーボを掛けながら、５０ｄＢ以上の高いＣＮＲを得る
ことができた。

【０１０５】上述の実施例では、超解像層１２として半
導体微粒子分散膜を用いが、超解像層１２としては、入
射光とは異なる波長の光を発光するもの、例えばフォト
クロミック系材料を用いることもできる。

【０１０６】さらにまた、図７に関して前述したよう
に、蛍光体層などを用いて積極的に２次光を放出する光
記録媒体を用いることもできる。以上、具体例を参照し
つつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、
本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。
例えば、光ディスクドライブの光学系、電気信号処理
系、機械系の具体的な構成については、当業者が適宜選
択した用いたものも本発明と同様の作用効果が得られる
限り本発明の範囲に包含される。

【０１０７】また、本発明において用いる記録媒体の膜
構成は、これらの具体例に限定されるものではなく、こ
れらの他にも、例えば、多層干渉膜、半吸収膜、結晶化
促進膜などを自由に設けることができる。また、本発明
は相変化媒体を用いるものには限定されず、その他、各
種のＲＯＭ（Read Only Memory）媒体、色素系Ｒ（Reco
rdable）媒体、光磁気媒体なども適用可能である。すな
わち、本発明における光記録媒体は、入射光とは異なる
波長の光を放出する超解像層などの発光層を具備するも
のであれば、媒体部は何でも構わない。

【０１０８】また、相変化記録媒体、光磁気記録媒体あ
るいは超解像層の材料についても、前述した具体例には
限定されず、光記録、光磁気記録あるいは超解像効果が
達成される各種の材料を同様に用いて同様の作用効果が
得られ、この限りにおいて本発明の範囲に包含される。

【０１０９】また、本発明の光ディスクドライブは、１
つあるいは複数の光ディスクを固定的な備えた「固定
式」のものでもよく、または、記録媒体の脱着が可能な
いわゆる「リムーバブルタイプ」のものであってもよ
い。

【０１１０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
入射光とは異なる波長の光を放出する超解像層を具備す
る光記録媒体を用いた場合に、安定したサーボ特性を得
ることができると同時に、再生信号品質を格段に向上す
ることができるので、元々超解像媒体の有する優れた高
密度記録特性に加えて、光ディスクの記録密度を格段に
向上することができる。

【０１１１】または、本発明によれば、入射光とは異な
る波長の光を放出する発光層を設けた記録媒体を用いる
ことにより、主信号を検出するための光の波長とサーボ
信号を得るための光の波長とを別々に設定することが可
能となる。その結果として、フォーカスやトラッキング
に関するサーボをより確実にかけることができるという
効果が得られる。すなわち、超解像層や蛍光体などから
放出される２次光は、１次光よりも波長が長く、シリコ
ン（Ｓｉ）などを用いて形成される光検出器の量子効率
がより高い波長領域において、フォーカスやトラッキン
グに関する情報を検出できるからである。

【０１１２】つまり、本発明によれば、超高密度の光記
録再生が可能となり産業上のメリットは多大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかる光ディスクドライ
ブの要部構成を例示する模式図である。

【図２】本発明において用いる光記録媒体５０１の作用
を概念的に表す模式図である。

【図３】本発明の光ディスクドライブに用いられる光記
録媒体の基本構成を例示する断面図である。

【図４】超解像層１２の典型的な特性を例示するグラフ
図である。

【図５】図４に表した特性を有する超解像層を光ビーム
が通過する場合のビーム縮小効果を表す模式図である。

【図６】（ａ）は、本発明に用いて好適な超解像層のエ
ネルギー準位と電子遷移の典型例を表す模式図であり、
（ｂ）は、本発明において用いる超解像層における光吸
収スペクトル（Ａｂ）とフォトルミネッセンス・スペク
トル（ＰＬ）の典型例を表す模式図である。

【図７】発光層として蛍光層を具備する光記録媒体の断
面構造を例示する模式図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態にかかる光ディスク
ドライブの要部構成を表す模式図である。

【図９】本発明の第２施形態の光ディスクドライブの変
型例を表す模式図である。

【図１０】２波長帯で用いることを目的として構成した
比較例としての光ディスクドライブの要部構成を表す模
式図である。

【符号の説明】

１１ 光入射側透明板 １２ 超解像層 １３ 記録媒体 １４ 基板 ５０１ 光記録媒体（光ディスク） ５０２ 対物レンズ ５０３ アクチュエータ ５０４ ビームスプリッタ ５０５ 第１のダイクロイックミラー ５０６ 第２のダイクロイックミラー ５０７ サーボ信号検出用光検出器 ５０８ 主信号検出用光検出器 ５０９ サーボ信号検出回路 ５１０ 主信号検出回路 ５１１ 光源 ５１２ 駆動制御系 ５１３ スピンドルモータ ５１４ ハーフミラー ５１５ ミラー ５２５ ダイクロイックミラー ５２６ ハーフミラー ５２７ フィルタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5D090 AA01 BB02 BB03 BB05 BB12 BB14 CC04 CC14 CC16 EE18 FF01 FF41 GG22 GG25 HH01 KK12 KK15 LL05 5D118 AA13 AA22 BA01 BC07 BF02 CA11 CA13 CC12 CD02 CD03 CD04 CD08 5D119 AA20 AA28 BA01 BB01 BB02 BB04 DA05 EC42 EC47 FA08 FA13 JA26 JA57 5D789 AA20 AA28 BA01 BB01 BB02 BB04 DA05 EC42 EC47 FA08 FA13 JA26 JA57

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の波長の光を照射すると前記第１の波
   長とは異なる第２の波長の光を放出する光記録媒体に記
   録された情報を再生する光ディスクドライブであって、 前記光記録媒体に記録された情報を主信号として読みと
   る主信号検出用光検出器と、 前記光記録媒体に前記第１の波長の光を照射して得られ
   る前記第１の波長の反射光を前記主信号検出用光検出器
   に入射させ、前記光記録媒体において放出された前記第
   ２の波長の光の前記主信号検出用光検出器への入射を排
   除する光学手段と、 を備えたことを特徴とする光ディスクドライブ。
2. 【請求項２】第１の波長の光を照射すると前記第１の波
   長とは異なる第２の波長の光を放出する光記録媒体に記
   録された情報を再生する光ディスクドライブであって、 前記光記録媒体に記録された情報を主信号として読みと
   る主信号検出用光検出器と、 前記光記録媒体と前記主信号検出用光検出器との相対的
   な位置関係または光学的な結合関係を制御するためのサ
   ーボ情報を検出するサーボ信号検出用光検出器と、 前記光記録媒体に前記第１の波長の光を照射して得られ
   る前記第１の波長の反射光を前記主信号検出用光検出器
   に入射させ、前記光記録媒体において放出された前記第
   ２の波長の光は前記サーボ信号検出用光検出器に入射さ
   せる光学手段と、 を備えたことを特徴とする光ディスクドライブ。
3. 【請求項３】第１の波長の光を照射すると前記第１の波
   長とは異なる第２の波長の光を放出する光記録媒体に記
   録された情報を再生する光再生方法であって、 前記光記録媒体に前記第１の波長の光を照射して得られ
   る前記第１の波長の反射光を利用して、前記光記録媒体
   に記録された情報を主信号として読みとり、 前記光記録媒体において放出された前記第２の波長の光
   の、前記主信号を検出するための光検出器への入射は排
   除することを特徴とする光再生方法。
4. 【請求項４】第１の波長の光を照射すると前記第１の波
   長とは異なる第２の波長の光を放出する光記録媒体に記
   録された情報を再生する光再生方法であって、 前記光記録媒体に前記第１の波長の光を照射して得られ
   る前記第１の波長の反射光を利用して、前記光記録媒体
   に記録された情報を主信号として読みとり、 前記光記録媒体において放出された前記第２の波長の光
   を利用して、前記光記録媒体に対する相対的な位置関係
   または光学的な結合関係を制御するためのサーボ情報の
   検出を行うことを特徴とする光再生方法。
5. 【請求項５】前記光記録媒体は、超解像層を有し、 前記第２の波長の光は、前記超解像層から放出されるこ
   とを特徴とする請求項３または４に記載の光再生方法
6. 【請求項６】前記光記録媒体は、蛍光体を含有し、 前記第２の波長の光は、前記蛍光体から放出されること
   を特徴とする請求項３または４に記載の光再生方法