JP2007317277A - 情報再生装置及び情報再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】超解像薄膜を形成した光情報記録媒体を用いて、高い超解像効果を得ることが可能な光情報記録再生装置を提供する。
【解決手段】超解像層を備える光情報記録媒体１に、超解像層を超解像状態にしないバイアス発光部分と超解像層を超解像状態にするパルス発光部分とが交互に出現する発光パターンでレーザー光を照射して反射光を検出し、パルス発光部分に基づく再生信号とバイアス発光部分に基づく再生信号を取得し、バイアス発光部分に基づく再生信号とパルス発光部分に基づく再生信号を演算処理した結果を再生データとして出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、高い超解像効果を有する大容量の光情報記録媒体から情報を再生する情報再生装置及び情報再生方法に関する。

近年の光通信を用いた情報化社会の発展により、大容量の情報を高速で通信できる通信システムの構築が必要となっている。このような大容量高速光通信を展開するために必要不可欠な光デバイスとして、大容量の光情報を蓄積するための光情報記録再生装置が挙げられる。さらにテレビ画像などの映像のデジタル化、高精細化などの高画質化に伴い、これらを高画質状態に保ち、かつ長時間記録可能な大容量光情報記録再生装置の開発が急務である。

現在、光情報記録媒体として、片面４．７ＧＢの容量を有するＤＶＤが、コンピューター用途のほか、ビデオなどの大容量動画を扱うための媒体として広く普及している。このＤＶＤは、直接基板に情報が書き込まれた読み出し専用のＲＯＭ（ＤＶＤ−ＲＯＭ）の他、書換え可能な記録再生媒体の実用化が進んでいる。このような光情報記録媒体の高記録密度化を目的とした開発が行われており、情報記録の高密度化を達成する手段として、ＣＤなどに使われていたレーザー（７８０ｎｍ）よりも短波長の６５０ｎｍのレーザー光を用いている。しかし、コンピューターグラフィックスやデジタルハイビジョン映像等の大容量の情報を扱うためには、さらにその４〜５倍の高記録密度化を達成する必要がある。これを達成するため、さらに短波長の青色半導体レーザー（波長４０５ｎｍ）を用いる光ディスクの開発が行われ、片面２３．３ＧＢの光ディスクが実用化されている。

更なる光ディスク大容量化の技術として、多層記録、多値記録、超解像記録方式などの開発が行われている。これらの次世代の大容量化を担う技術として、超解像記録は最も有力な大容量化技術の一つである。

超解像記録方式とは、超解像層によるレーザー集光機能、あるいはマスク機能を用いて照射されるレーザービーム径を小さくして記録面上に照射させる記録方式であり、光ディスクの記録層や保護層、反射層などの多層膜構造中に形成される超解像層の光学定数（屈折率（ｎ）、消衰係数（ｋ））の可逆的な変化によってもたらされる大容量記録方式の一つである。超解像層に読み書き用のレーザー光が照射されると、温度が上昇したり、光によるフォトンの吸収によって励起状態となることにより、レーザー光が照射されている間だけ可逆的に屈折率、消衰係数が変化し、レーザー光照射がなくなるとまたもとの状態に戻る。光ディスクはレーザー光がディスクに照射され、ディスクで反射されてピックアップに帰ってくる光の光量の大小によって記録部と非記録部を判定し、再生を行うが、この超解像層の可逆的な光学定数の変化により、ピックアップに帰ってくる光の領域を、通常照射されるレーザー光の照射面積よりも小さくすることができる。すなわち、光学的マスク効果により、読み出せる領域を小さくすることにより、分解能を向上させることが可能である。なお、ここで消衰係数（ｋ）とは材料の光の吸収係数に比例した量であり、吸収係数の大きい材料ほど大きな値になる。また、この屈折率（ｎ）及び吸収係数（ｋ）の２つの定数をまとめて光学定数と呼ぶ。

これまで、この超解像層として特開平１０−３４０４８２号公報に記載のように、コバルト酸化物系の薄膜材料などが用いられてきた。この薄膜の大きな屈折率変化による超解像効果により大容量の光ディスクが得られている。現状の光情報記録再生装置では、光情報の再生の際、連続光（ＣＷ光：Continuous Wave 光）、あるいは４００ＭＨｚ程度に高周波重畳された再生用レーザー光を照射している。このため、上記超解像層の複素屈折率を変化させ、超解像効果が得られるまで再生光のパワーを上昇させると、レーザー光照射によって光情報記録媒体上に熱が蓄積されるため、レーザービームスポット中にブロードな熱分布が広がり、コントラストの高い超解像マスクが形成されないという問題があった。さらに熱の蓄積によって媒体上の薄膜や記録ピットが劣化し、繰り返しの再生動作特性が劣化するという懸念があった。

このような媒体に蓄積される熱を回避し、なおかつビームスポット内の温度勾配を急激にすることによって超解像効果をより高める方式として、特開平１０−４０５４７号公報等にパルス光による再生方式が記載されている。

特開平１０−３４０４８２号公報 特開平１０−４０５４７号公報

特開平１０−４０５４７号公報のようなパルス再生方式を適用する場合、材料の高速応答性が必須となる。また、超解像状態にあるビームスポットは、定常状態のビームスポットと、超解像状態のビームスポットが重ね合わせとなっていることから、定常状態のビームスポットの影響を受け、十分な超解像マスクを得ることが難しかった。

本発明の目的は、高速応答性、熱安定性を具備した超解像薄膜を形成した光情報記録媒体、並びにその媒体を用いて、高い超解像効果を得ることが可能な光情報記録再生装置を提供することにある。

本発明では、超解像層を備える光情報記録媒体に、超解像層を超解像状態にしないバイアス発光部分と超解像層を超解像状態にするパルス発光部分とが交互に出現する発光パターンでレーザー光を照射して反射光を検出し、パルス発光部分に基づく再生信号とバイアス発光部分に基づく再生信号を取得し、バイアス発光部分に基づく再生信号とパルス発光部分に基づく再生信号を演算処理した結果を再生データとして出力する。

演算処理は、パルス発光部分からの再生信号とバイアス発光部分の再生信号の定数倍の差分の演算を含む。また演算処理は、任意のパルス発光部分からの再生信号に時間的に前後して隣接するバイアス発光部分の再生信号から、前記任意のパルス発光部分の再生信号と同じ時刻におけるバイアス発光部分の再生信号を内挿して求めた後に行なう。

本発明の情報再生装置は、最短マーク周波数よりも大きい発光周波数のパルス状に整形されたレーザー光を、このパルス幅に追随可能な高速応答性を有する超解像層を有した光情報記録媒体に照射し、かつこのパルス部分とパルス発光していないバイアス発光部分からの光信号を検出し、それらの信号を用いて演算処理した結果を再生信号とする。

ここで、超解像状態とは、超解像層のレーザー照射による温度上昇によって生じる光学定数の変化により、レーザースポットの一部がマスクされ、光学分解能が上昇している状態を指す。またこのような超解像状態でない場合を定常状態と呼ぶ。

また、超解像層はＦｅ₂Ｏ₃、Ｃｏ₃Ｏ₄、ＮｉＯ、ＣｏＯ、ＺｎＯ、Ｃｒ₂Ｏ₃、ＺｎＳ−ＺｎＳｅ、ＧａＮ−ＩｎＮ、Ｇａ₂Ｏ₃を含有し、好ましくは、上記超解像層はＦｅ₂Ｏ₃、Ｇａ₂Ｏ₃を含有する。

本発明によると、コントラストの大きい超解像マスクが形成可能であるため、従来に比べてより高密度な光情報記録再生装置を得ることができる。さらに超解像層、又は他の光情報記録媒体を劣化させることなく温度上昇させることができ、従来よりも信頼性の高い光情報記録再生装置が得られる。

超解像層としてＦｅ₂Ｏ₃、Ｇａ₂Ｏ₃を含有する光情報記録媒体に対して、パルス幅３ｎｓ、パルス周期８ｎｓ、パルス発光部分の発光パワーを６ｍＷ、パルスを照射していないときのバイアス発光部分の発光パワーを０．８ｍＷ未満とし、パルス発光部分からの再生信号とバイアス発光部分の再生信号の差分を再生信号として用いると、従来の１．５倍を超える記録密度を有する光情報記録装置を得ることができた。

図１は、本発明による光情報記録再生装置の一例を示すブロック図である。図１において、１は光情報記録媒体、２はスピンドル、３はスピンドルモーター、４はモータ回路制御手段、５はピックアップ、６は媒体判別手段、７はレーザードライバー、８は再生パワーＤＣアンプ、９は再生ピークパワー決定手段、１０は再生バイアスパワー決定手段、１１は記録パワーＤＣアンプ、１２は記録ピークパワー決定手段、１３は記録ピークパワー比決定手段、１４は消去パワーＤＣアンプ、１５は再生信号検出手段、１６はピークサンプル手段、１７はバイアスサンプル手段、１８は差分再生信号演算手段、１９はアドレス読取手段、２０はクロック同期手段、２１は再生信号復調手段、２２は再生データ送出手段、２３はトラッキング誤差検出手段、２４は情報コントローラ、２５はピックアップ制御回路、２６は記録タイミング補正手段、２７は記録データ変調手段、２８は記録データ受入手段、２９はピックアップ移動ドライバ、９９はディスク装置の基準となるクロックである。

本発明の光情報記録再生装置は、記憶媒体としての光ディスク１の種類を判別する媒体判別手段６を有しており、光ディスクは、書換可能型のＲＷ（Re-Writable）、追記型のＷＯ（Write Once）、読取専用のＲＯＭ（Read Only Memory）に分類される。下記に述べるレーザー発光制御系のうち、挿入された光ディスクがＲＯＭディスクの場合は再生系のみ、ＷＯの場合は再生系と記録系、ＲＷの場合は再生系、記録系、消去系が駆動する。光ディスクは、スピンドル２に固定され、モータ回路制御手段４により制御されるスピンドルモーター３の回転軸に、直接又は間接に接続された回転機構に一時的に固定される。ピックアップ５内の光源であるレーザーと反射光を検知する検知部により、光ディスクの情報を光信号として読取る。また、ピックアップ内の光源により、光ディスクに情報を記憶する。またピックアップはピックアップ移動ドライバ２９によりトラック方向の位置決めがなされる。

レーザー発光制御部は、再生系、記録系、消去系に分類される。再生系では、本発明のパルス再生を行うため、再生パワーＤＣアンプ８、再生ピークパワー決定手段９、再生バイアスパワー決定手段１０が設けられ、再生光のパルス再生波形が形成され、レーザードライバー７及びピックアップ５に発光パターンが送達され、レーザーをパルス状に発光させる。

記録系では、データ記録の際は、記録データ受入手段２８から記録データが入力され、記録データ変調手段２７でクロック発生手段９９から発生されるクロックに従ってデータ変調され、記録タイミング補正手段２６を介してレーザードライバーに入力され、ピックアップ内の光源を制御する。記録ピークパワー決定手段１３の出力が記録パワー比決定手段１２と記録パワーＤＣアンプ１１、レーザードライバー７を介してピックアップ５に入力され、ピックアップ内の光源を制御する。さらに消去系では、消去パワーＤＣアンプ１４を経由してレーザードライバー７に入力され、ピックアップ内の光源を制御する。

再生時に得られた光信号は、再生信号処理系により処理される。再生信号検出手段１５により検出された光情報は、クロック発生手段９９からのサンプルパルスに従って、ピークサンプル手段１６、バイアスサンプル手段１７によってパルス発光部分とバイアス発光部分に分離され、信号演算手段１８によって二つの信号の演算処理がなされる。そしてアドレス読取手段１９、クロック同期手段２０を経て、再生信号復調手段２１によって復調され、再生データ送出手段２２により装置外へ出力される。再生データは、表示装置やスピーカ等の所定の出力手段により出力されるか、又は、パーソナルコンピュータなどの情報処理装置により、データ処理が行われる。

光ディスク基板やカバーガラスの厚さにより最適焦点位置や焦点深度が異なるため、オートフォーカシング機構が可能な構造とした。さらに、ディスクに集光機能層が搭載され、トラッキング幅が細くなるのに対応して、トラッキング誤差検出手段２３に高密度記録用のものを別に設け、媒体にあわせたトラッキングができるようにした。このトラッキング誤差検出手段２３の情報は情報コントローラ２４、ピックアップ制御回路２５を介してピックアップに伝達される。また、媒体の反射率差を利用して媒体の種別を判別する機構を設け、これにより媒体種の違いにあわせてオートでトラッキングできるように設計した。

ピックアップに搭載されるレーザー光源として波長４０５ｎｍのものを用いた。また光ディスクにレーザービームを集光するための対物レンズのＮＡ（Numerical Aperture：開口数）は０．８５のものを用いた。

図１に示す光情報記録再生装置を用いて、本発明の超解像効果を有する光情報記録媒体の特性を評価した。まず、読出し専用のＲＯＭディスクについて評価を行った。作製したＲＯＭ型の光情報記録媒体の断面図を図２に示す。図２において、３１は基板、３２は反射層、３３，３５は保護層、３４は超解像層、３６はカバー層、３７は記録ピットである。本実施例のＲＯＭ型光情報記録媒体では、記録ピット３７が、光情報記録層としての機能を有している。本実施例では、レーザー波長４０５ｎｍ、開口数０．８５の光学系に適した媒体構造とするため、基板３１として外径１２０ｍｍ、内径１５ｍｍ、厚さ１．１ｍｍのポリカーボネート基板を用い、カバー層３６として外径１１９．５ｍｍ、内径２３ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのポリカーボネートシートを用いた。このカバー層３６側から再生用レーザーが集光され、再生がなされる。基板３１の内径１５ｍｍの内周穴は、媒体のチャックに用いられる。

ＲＯＭディスクは以下の工程によって作製した。まず、フォトレジスト上にレーザー描画装置を用いて一定間隔のマーク・スペースによってＣＮ比試験用の凹凸の記録ピットのパターンを形成した。その後Ｎｉ金型にピットパターンを複写し、この金型にポリカーボネートを射出成形することによって基板を形成した。最小ピットサイズは１３９ｎｍであり、ピットの深さは２２ｎｍとした。またトラックピッチは３２０ｎｍとした。

作製したこの基板上に、反射層３２として９５Ａｇ−２．５Ｐｄ−２．５Ｃｕ（ｍｏｌ％）合金反射膜を形成した。膜厚は２０ｎｍとした。成膜は純Ａｒガスを用いてＤＣマグネトロンスパッタリングを用いて行った。保護膜３３，３５には、８０ＺｎＳ−２０ＳｉＯ₂（ｍｏｌ％）の非晶質膜を用いた。成膜は純Ａｒガスを用いてＲＦスパッタリング法で行った。超解像層３４として、５０Ｆｅ₂Ｏ₃−５０Ｇａ₂Ｏ₃（ｍｏｌ％）薄膜を用いた。成膜は９５Ａｒ−５Ｏ₂（流量％）ガスを用いてＲＦスパッタリング法にて行った。この超解像層を形成するためのスパッタリングターゲットには、上記と同組成の酸化物ターゲットを用いた。

スパッタリングによる成膜後、カバー層３６を形成した。薄膜を形成した１．１ｍｍ厚の基板上にＵＶ硬化樹脂をスピンコートし、外径１１９．５ｍｍ、内径２３ｍｍの円形に切断した０．０８５ｍｍ厚のポリカーボネート製カバー層を貼り合せた。次に、これを真空チャンバー内に導入し、１Ｐａ程度まで真空脱気しながらシートと基板を密着させた。そしてカバー層側からＵＶ光を照射してＵＶ硬化樹脂を硬化させた。このＵＶ硬化樹脂とカバー層の厚さの合計が０．１ｍｍとなるようにＵＶ樹脂の厚さを調整した。

信号は、クロック信号（１Ｔ＝６９．５ｎｍ）に対して２Ｔ，３Ｔ，・・・８Ｔの記録信号に相当する記録ピットとスペースが、繰り返し記録されている。同一トラックには一種類の記録信号のみが形成され、トラックごとに異なる信号が記録されている。ここでは、最短マークである２Ｔの信号の記録ピット長を１３９ｎｍとし、最長マークである８Ｔの信号に対する記録ピット長を５５６ｎｍとした。さらにこの基板３１上には、上記の記録ピットが形成されていない鏡面部が、光ディスクと同心円のリング状に形成されている。この鏡面部をミラー面という。このミラー面からの反射光量を実測することで、超解像層３４の非線形性を評価することが可能である。

上記の繰り返し信号の出力をオシロスコープ上で観測し、最長マーク（８Ｔ）からの信号振幅に対する２Ｔや３Ｔなどの微細マークの振幅の比（分解能）が大きいほど最短マークの分解能が向上したと結論することができる。本発明では、最長マークからの振幅比をＩ_8pp、測定するマークｎＴ（ｎ＝２〜７）の振幅比をＩ_nppとし、分解能（Mod）を次式(1)のように定義した。

図２に示す光情報記録媒体にパルス光を照射して再生を行った。使用したパルス光の発光パターンを図３に示す。図３において、Ｐ_pはパルス発光部分の発光パワー、Ｐ_bはバイアス発光部分の発光パワーである。またｔ_pはパルス発光部分の発光時間であり、ｔ_bはバイアス発光部分の発光時間である。本実施例では、Ｐ_pを０．８ｍＷ以上６ｍＷ以下とし、Ｐ_bを０．３ｍＷ以上０．８ｍＷ未満とした。このようにすることで、パルス発光部分は超解像層を超解像状態とし、バイアス発光部分は超解像層を定常状態に保つことができる。

またｔ_pを１〜５ｎｓとし、ｔ_bを５〜１３ｎｓとした。光ディスクの回転の線速度は、４．５６ｍ／ｓとした。このため最短マークの２Ｔマークを通過する時間は３０．５ｎｓであり、ｔ_p＝３ｎｓ、ｔ_b＝５ｎｓの場合、約３．８個のパルスでサンプリングが可能である。

一般に、超解像状態のレーザースポットであっても、超解像状態でないときの反射率が０でないため、超解像状態でない信号が超解像状態の信号に加算されている。式(4)のように、パルス発光部分の発光パワーが高く、超解像状態となっているときの出力から、バイアス発光部分の低レーザーパワー時の超解像状態となっていない定常状態のときの出力を演算処理することにより、超解像状態のみの信号出力を得ることが可能となる。

パルス再生法の場合の実効再生パワーＰ_r’は、式(2)を用いて求めた。

上記演算処理の具体例について詳細に述べる。超解像状態のビームスポットは、超解像状態にない線形部分のビームスポットと、超解像状態の非線形なビームスポットの和で形成されていると考えられる。従って、原理的には超解像状態の全体のビームスポットから通常のビームスポット（通常はガウシアン分布）の部分を差し引きすることにより、超解像状態のみの再生信号が得られる。超解像状態を得るために高いパワーの読み出しレーザー光を照射することにより、線形部分のビームスポット強度も上昇することから、超解像状態のビームスポットを適正に見積もるためには、超解像状態のビームスポットから線形部分のビームスポットを定数倍して差分をとる方法が、より正確な演算処理となる。本パルス信号を用いた再生法を用いることにより、超解像状態にない通常のビームスポットを常にサンプリングし、間近の超解像状態のビームスポットに参照することにより、高精度な超解像再生が可能となる。以下、具体的な手法について述べる。

図４に、パルス再生によって得られる波形の例を示す。ここでは、２Ｔの繰り返し信号を再生した例について述べる。任意の時刻を０とし、任意のパルス発光時刻をｔ₁、バイアス発光時刻をｔ₂とする。パルス発光周期並びにサンプリング周期をδとする。パルス発光時刻はｔ₁，ｔ₁＋δ，ｔ₁＋２δ，・・・ｔ₁＋Ｎδ，ｔ₁＋（Ｎ＋１）δ，・・・となる。またバイアス発光時刻はｔ₁，ｔ₁＋δ，ｔ₁＋２δ，・・・ｔ₁＋Ｎδ，ｔ₁＋（Ｎ＋１）δ，・・・となり、それぞれの時刻で出力をサンプリングすることによりパルス発光時並びにバイアス発光時の再生信号が得られる。

パルス発光時のみ、及びバイアス発光時のみから得られる波形は、図５（ａ）のようになる。パルス発光時の再生信号から得られた波形とバイアス発光時の再生信号から得られた波形は、時刻｛（ｔ₂＋Ｎδ）−（ｔ₁＋Ｎδ）｝＝（ｔ₂−ｔ₁）だけずれている。それぞれの再生信号を形成した後、この時刻ずれを補正した波形を図５（ｂ）に示す。この二つの波形から、
（パルス発光時の再生信号）−ａ（バイアス発光時の再生信号）
の演算を施して得られた波形を図５（ｃ）に示す。ここでａは定数である。この定数ａは、図５（ｃ）の出力が最大になるように求めればよく、ディスクの種類、信号の種類、前後の記録マークとスペースの関係などによってそれぞれ異なる。

図５に示す演算方法では、図５（ａ）の波形から図５（ｂ）の波形を形成する際、バイアス発光時の再生信号が時刻ｔ₁＋Ｎδで得られた出力から得られたものでないために信号が不正確になる場合がある。そのような場合には、図６、図７に示す演算処理を施す。図６は、ｔ₁＋Ｎδのパルス発光時の再生信号近傍の再生信号の模式図である。時刻ｔ₁＋Ｎδにおけるバイアス発光時の再生信号を得るため、ｔ₁＋Ｎδのパルス発光前後のバイアス発光時の再生信号、すなわち時刻ｔ₂＋Ｎδと時刻ｔ₂＋（Ｎ＋１）δにおけるバイアス発光時の再生信号より内挿して求める。例えば、ｔ₂＋Ｎδのときのバイアス発光時の出力と、ｔ₂＋（Ｎ＋１）δのときのバイアス発光時の出力の平均値、二乗平均値などを用いることにより、時刻ｔ₁＋Ｎδにおけるバイアス発光時の再生信号が求められる。

図７（ａ）に、このようにして求めたバイアス発光時の再生信号と、パルス発光時の再生信号から得られた波形を示す。上記のような時刻補正を行なっているため、図５に示したような時刻ずれが存在しない。またこのときに得られた二つの波形から、
（パルス発光時の再生信号）−ａ（バイアス発光時の再生信号）
の演算を施して得られた波形を図７（ｂ）に示す。ここでａは定数である。この定数ａは、図７（ｂ）の出力が最大になるように求めればよく、ディスクの種類、信号の種類、前後の記録マークとスペースの関係などによってそれぞれ異なる。

以上のように、上記演算処理は、上記パルス発光部分からの再生信号とバイアス発光部分の再生信号の定数倍の差分を求める処理であり、かつ任意のパルス発光部分からの再生信号に時間的に前後して隣接するバイアス発光部分の再生信号から、前記任意のパルス発光部分の再生信号と同じ時刻におけるバイアス発光部分の再生信号を内挿して求めた後に行なうことが好ましい。上記超解像層は、上記パルス再生発光部分では超解像状態であり、バイアス発光部分では超解像状態でない。

まず、予備検討として、図２に示す膜構成と同様の多層膜をガラス基板上に形成し、温度上昇に伴う反射率変化を求めた。図８に、図２の膜構造を有する多層膜の比反射率変化ΔＲの温度依存性を示す。比反射率変化ΔＲは、各温度における反射率をＲ、３０℃における反射率をＲ₀とし、式(3)を用いて計算した。図２の膜構成を有する光ディスクでは、３５０℃の加熱では、温度上昇とともに反射率が低下し、ΔＲは−４５．５％となった。

図９に、図２に示した膜構造を有する光ディスクのミラー面上での反射光強度の再生パワー（Ｐ_r）依存性を示す。反射光強度は受光器であるフォトダイオードからの出力（Ｖ_out（ｍＶ））で示した。また、ディスクの回転線速度を３〜９ｍ／ｓとして測定を行った。

図９において、破線の直線は、各Ｐ_rにおけるＶ_outが、Ｐ_r＝０．３ｍＷのときのＶ_outに比例すると仮定したときの直線である。いずれの回転速度の場合も、Ｐ_rが０．７ｍＷ程度まではＶ_outがほぼ線形に上昇しているが、０．８ｍＷ以上ではＶ_outが線形の直線に対して低下していることが分かる。従って、この光ディスクの膜構成では、Ｐ_r＝０．８ｍＷ以上で超解像状態となっており、Ｐ_rが０．８ｍＷより低い場合は定常状態であると判断できる。

回転速度が小さいほどＶ_outの低下の度合いが大きく、特に回転線速度が３ｍ／ｓの場合では、Ｐ_r＝２．０ｍＷのときのＶ_outが線形の場合に仮定される値の約５０％となった。Ｐ_rが上昇するほど、また回転線速度が低下するほど単位時間当たりのレーザー光照射量が増加するため、光ディスク表面上の温度が上昇すると考えられる。図８に示したように、図２に示した膜構造を有する光ディスクでは温度上昇に伴って反射率が低下することから、レーザー光照射による温度上昇によって反射率の低下が生じているものと考えられる。

次に、実際にＲＯＭ型光ディスクを作製し、パルス照射による超解像効果の検討を行った。

図１０に、このパルス光でｎＴマーク（ｎ＝２〜８）の単一周期のマークを再生したとき、並びに通常のＣＷ光（Continuous Wave）で再生したときの再生信号の模式図を示す。パルス光でｎＴマークを再生した場合、マーク、スペースをそれぞれ通過する際にそれぞれの部位に複数個のパルスが照射される。一方、通常のＣＷ光による再生では、マーク、スペースの反射率の変化に伴って連続的に出力が変化する。

図１０に示すように、パルス再生法ではパルス発光部分のlow、highレベルをそれぞれＶ_low(pulse)、Ｖ_high(pulse)とし、パルス照射していないバイアス発光部分のlow、highレベルをそれぞれＶ_low(bias)、Ｖ_high(bias)として、振幅Ｉ_nppを式(4)のように定義した。

図１１に、パルス再生法を用いて測定した２Ｔマークのｒｆ信号波形を示す。横軸は時間であり、縦軸は出力（Ｖ_out）である。時刻０よりパルス光が照射されており、時刻０以前はＣＷ光による再生波形である。パルス光のピークパワーＰ_wを８ｍＷ、ベースパワーＰ_b並びにＣＷ光による再生パワーＰ_rを０．８ｍＷとした。この条件では、ＣＷ光による再生波形では２Ｔマークからの再生振幅はほとんど観察されなかったが、パルス再生部では、２Ｔマークの信号振幅が明瞭に観察された。このことから、パルス光照射によりＦｅ₂Ｏ₃−Ｇａ₂Ｏ₃超解像膜が強く励起されて超解像状態となり、分解能が向上したと考えられる。パルス光の発光時間は約３ｎｓであることから、Ｆｅ₂Ｏ₃−Ｇａ₂Ｏ₃超解像膜の応答速度は３ｎｓ以下であり、屈折率変化がパルス光の立ち上がりに追随していることが分かる。

３Ｔ，４Ｔマークについても同様の評価を行った。２Ｔ，３Ｔ，４Ｔ各マークのパルス再生波形から得られた分解能の実効再生パワーＰ_r’依存性を図１２に示す。式(4)に示す定数ａを２Ｔ，３Ｔ，４Ｔの各マークについて求めたところ、２Ｔでは１．５２、３Ｔでは１．３６、４Ｔでは１．２７で分解能が最大になった。以降の検討では式(4)の定数としてこの値を用いて計算した例について述べる。

２Ｔマークにおいて、Ｐ_r’＝２．０ｍＷのときの分解能はＰ_r’＝１．４ｍＷの場合の約５．８倍であり、ＣＷ光による再生波形よりも大幅に分解能が向上した。同様に、３Ｔマークについては２．５倍の分解能向上が見られた。Ｐ_r’＝２．０ｍＷのときの２Ｔマークの分解能は、Ｐ_r’＝１．２ｍＷの３Ｔマークの分解能とほぼ同程度であった。このことから、線密度方向の分解能は約１．５倍向上したと言うことができる。

一方、４Ｔマークの分解能は、Ｐ_r’の上昇とともに低下する現象が見られた。この現象を解明するために、各マークの長さ（Ｔ）に対して分解能をプロットした。結果を図１３に示す。図１３において、縦軸は分解能の対数（ｄＢ）であり、横軸はマーク長である。Ｐ_r’が低い場合、分解能はマーク長の低下に伴って単調に減少するが、Ｐ_r’の上昇に伴い、マーク長２４３ｎｍ以下の領域で変調度が増加し、特に２Ｔマークに相当する１３９ｍ近傍の分解能の上昇が非常に顕著であることが分かった。逆にマーク長２４３ｎｍから３８０ｎｍの範囲では、Ｐ_rの上昇に従って分解能が低下する領域が存在することが分かった。

超解像効果によって得られるビームスポットは、超解像状態でない通常のレーザースポットと、超解像状態のレーザースポットの和で与えられる。これらのビームによって得られる再生信号強度の周波数依存性の模式図を、図１４に示す。超解像状態のレーザースポットの再生出力は通常のレーザービームよりも小さいが、スポット径が小さくなるために分解能が向上し、高周波側まで出力が高い。従ってカットオフ周波数はｆ₀からｆ₀’に上昇する。フロントアパーチャー方式では、反射率が低下することによってマスク形成するので、超解像状態のレーザースポットの寄与は負である。従って、超解像状態では、低周波側の出力は通常再生の場合に比べて低下する。

一方、高周波側では、通常のレーザービームからの出力は、カットオフ周波数ｆ₀より高周波側では０となるが、超解像スポットによる出力が顕著になり、出力が向上する。この低周波側の出力低下と、高周波側の出力向上の境界がｆcであると考えられる。

図１３に示す実験結果より、このｆcに相当するマーク長は２４３ｎｍであり、これはレーザービームスポット径の１／２とほぼ等しい大きさである。マークサイズがレーザースポット径の１／２以上の場合、超解像効果がない通常のスポット径でも信号の分離が可能であるため、超解像現象によってレーザースポットが小さくなることによる反射光量の低下が顕著となり、分解能が低下するものと考えられる。一方、通常のスポット径の１／２よりもマークサイズが小さい場合には、スポットの中にマークが２個以上入る。このため、分解能が低下してくるが、超解像効果によってレーザースポットサイズが小さくなり、スポット中のマークが２個以下になるため、分解能が向上すると考えられる。

次に、このようにパルス再生を用いた再生法の方がＣＷ再生に比べて高い超解像効果が得られる理由について述べる。図１５に、超解像効果を有する光ディスクをＣＷ光及びパルス光で再生した場合のディスク膜面上の温度プロファイル及びそのときに形成される光学マスクの模式図を示す。図１５上部の温度プロファイルの模式図において、横軸はディスク円周方向の位置であり、縦軸は膜面上の温度である。レーザースポットは図の負側から正側に移動しているが、図に示すように、任意の時間断面を見ると、レーザースポットの光強度分布は、位置ｒ_０を中心とするガウシアン分布となる。また温度プロファイルに対応する位置の光学マスクの模式図を、図１５下部に示す。この図では、高温になるほど反射率が低下する場合について示す。この図では、レーザービームの後ろ側をマスクし、先頭側の窓が開くマスク形状を有することから、「フロントアパーチャー方式」と呼ぶ。

ＣＷ光を照射した場合、レーザースポットは位置の負方向から正方向に移動しているので、その間の連続的なレーザー光照射によって膜面の温度が上昇し、レーザー光強度の低下に伴って冷却される。そのため、負側に裾を引いた形状となる。この温度分布に従って超解像膜の光学定数が変化し、反射率が低下してレーザースポットの負側の領域をマスクし、実効的なレーザースポット径が小さくなる。

一方、パルスレーザー光を照射する場合には、パルス光の発光周期がパルスの移動時間に比べて十分長ければ、連続的なレーザー光照射がないため、負側への裾引きがＣＷ光に比べて非常に少なくなり、ガウシアン分布に近い温度プロファイルが得られる。また短時間のレーザー光照射のため、試料に与える熱的なダメージが少なく、レーザー光のピーク強度を大きくすることができる。そのため、パルスピーク位置での局所的な温度を高くすることができる。一般的に、超解像材料は高温ほど光学定数変化量が大きいことから、ＣＷ再生時に比べて大きな反射率変化が生じると考えられる。従って生じるマスク部の反射率を小さくでき、よりコントラストの大きい超解像レーザースポットが形成されると考えられる。

上記は図５に示す演算手法を用いて行なった実施例であるが、同様に図６、図７に示す方法を用いて演算処理を行なったところ、図５に示すのと同様の高い超解像効果を得ることができた。

さらに、パルス再生を信号の応答特性の観点から見直す。反射率Ｒは温度Ｔの関数であり、反射率変化ΔＲの温度依存性を３０度での反射率Ｒ₀(３０℃)で規格して、図８に表している。温度Ｔでの反射率Ｒ(T)は、反射率変化ΔＲ(T)を用いて次式のようになる。

Ｒ(T)＝Ｒ₀(３０℃)・（１＋ΔＲ(T)） …(5)

ディスク面上の温度Ｔは、光スポットが照射されることにより、ディスク上の点(x,y)で異なり、そのためディスク面上の各点(x,y)における反射率が変化する。スポット分布Ｓ(x,y)が反射率Ｒ(x,y,T)のディスクに照射されると、その反射スポット分布Ｉ(x,y)は、次式のように温度の関数にもなる。

Ｉ(x,y,T)＝Ｓ(x,y)・Ｒ(x,y,T) …(6)

温度が３０度近辺では、反射率は場所によらずＲ₀に等しいと考えられる。しかし、スポットが高出力で照射されるとディスク面上の温度が上昇し、各点で異なった温度分布となる。１８に、スポットの進行方向に一次元座標でこれらの関係を表す。反射率Ｒは温度上昇に伴って反射率が低下し、温度分布が照射スポットに対して遅れる方向にシフトすることにより、図１６のような反射率特性となる。照射スポット分布Ｓは点線で示す分布をもつが、反射スポット分布Ｉは、図のようにＳとＲの積をとると実線のような分布となる。ディスク面上に作成されたＲＯＭパターン上を反射スポットが走査し、再生信号を検出することになる。

このときの再生信号の応答は反射スポット分布とＲＯＭパターンとのコンボリューションで与えられることが知られており、スポットのインパルス応答を知ることにより再生信号の応答を推定することができる。スポットのインパルス応答は反射スポット分布をフーリエ変換することにより求められる。この結果を図１７に示す。図１７（ａ）にゲイン特性を、図１７（ｂ）に位相特性を示す。点線が照射スポットのインパルス応答である。超解像のインパルス応答は、応答帯域は伸びるが中域でゲインが低下するとともに位相が変化し、低域ではゲインが低下する特性をもつ。これまでの照射スポットの応答特性と大きくことなり、このままでは適用が難しい。

そこで、実施例１に述べたように、パルス再生のパルス休止時の特性を用いて超解像の応答特性を補正することが考えられた。ここでは別の解決策を提案する。超解像のインパルス応答をＧ_S(ω)とし、望ましいインパルス応答をＧopt(ω)とし、補正するための応答をＨ（ω）とすると、次式となる。

Ｇopt(ω)＝Ｇs(ω)・Ｈ(ω) …(7)

超解像による帯域の向上の目標としては、通常の記録の時の実行スポットサイズが照射スポットの約半分であることから、１．５から２倍程度が期待される。そこで、Ｇopt(ω)として応答帯域が１．５倍のものを仮定すると、Ｈ（ω）は図１８のようになる。Ｈ(ω)としてゲインが中域で大きくなるが、補正することにより全体の特性は１．５倍の応答特性を持たせることができる。

前記実施例ではパルス再生の信号のみを用いて、超解像の応答特性を向上させることを考えたが、中域で利得が大きくなることから、中域でのノイズが増加し、全体の信号対雑音比を低下させることが考えられる。そこで、通常再生の信号を用いて補正する別の実施例を提案する。図１６において、超解像膜上の温度上昇領域の分布をＧ(x,y)とすると式(8)が成り立ち、反射スポット分布Ｉ(x,y)は式(9) となる。

Ｒ(x,y)＝Ｒ₀・（１−Ｇ(x,y)） …(8)
Ｉ(x,y)＝Ｓ(x,y)・Ｒ₀・（１−Ｇ(x,y)）
＝Ｒ₀・（Ｓ(x,y)−Ｓ(x,y)・Ｇ(x,y)） …(9)

現在の光ディスクにおける信号処理は、再生信号は光スポットと単位マークから決まる応答の重ね合わせとみなして、パーシャルレスポンや最尤検出を行っている。従って、スポットと単位マークの応答を最適にできればよい。式(9)を見るとＳ(x,y)が余分な分布として存在することから、Ｓ(x,y)と単位マークとの応答を取り除けば、残りのスポット分布と単位マークの応答のみとなり、この応答を所望の応答になるように補正をすればよい。

具体的な再生回路ブロックを図１９に示す。図１ではサンプル回路１６，１７以後の回路は従来のアナログ処理を用いた場合について記述したが、ここでは現在主流に使われているデジタル処理を用いた場合について記述する。図１９は、図１の回路１６から２２に対応するブロック２０５を示している。図１に示すクロック発生回路９９からのクロックに従ってパルス発光した再生信号を、サンプルホールド回路１００と１０３に入力する。サンプルホールド回路１００，１０３からの出力はそれぞれ、ＡＤ変換回路１０１，１０４に入力される。ここで、パルス再生信号のレベルは、図６に示すように通常再生のレベルに比較して大きい。従って、パルス再生信号と通常再生信号を、同じ固定ビット数をもつＡＤ変換器で変換することは難しい。浮動ビット数型なら対応可能だが価格が高くなる。そこで、パルス再生信号と通常再生信号をＡＤ変換する変換器を分けて、ダイナミックレンジをそれぞれの信号に対して有効に使えるようにし、量子化ノイズの影響も受けにくくする。

ＡＤ変換器１０４からの出力をレベル補正回路１０５に入力し、パルス再生タイミングと通常再生タイミングのずれによる２つの信号間の誤差を補正する。具体的には２つのタイミングの通常再生信号からパルス再生信号が得られるタイミングでの通常再生信号のレベルを内挿するとともに、パルス再生信号と通常再生信号の大きさの補正を行う。大きさの補正を制御する信号は後述する信号合成回路１０７から出力される。

レベル補正回路１０５の出力を等化回路１０６に入力し、等化回路の出力は信号合成回路１０７に入力される。一方、ＡＤ変換器１０１からの出力は等化回路１０２に入力され、等化回路１０２の出力は信号合成回路１０７に入力される。信号合成回路１０７ではパルス再生系と通常再生系でそれぞれ処理されてきた信号が入力され、全体的な信号の処理が行われ、再生データを検出する。

次に図２０を用いて、信号合成回路１０７の構成を示す。パルス再生系の等化信号１０９と通常再生系の等化信号１０８は差動回路２００に入力され、差分処理が行われる。差動回路２００の出力はＰＲ検出回路２０１に入力され、パーシャルレスポンスにより多値化された再生信号のレベルをクロック１１０のタイミングを用いて判定し、判定レベルをＭＬ処理回路２０２に送出する。ＭＬ処理回路では最尤度判定が行われ、もっともらしいデータが再生データとして検出される。

図２１を用いて、信号がどのように処理されるかを説明する。トラック中心３０６の上に図に示すマーク列が記録されている。このマーク列から通常の再生のスポット３０１で読み出したときの波形が波形３０３であり、超解像効果のみのスポット３０２で読み出した時の波形は波形３０４となる。しかし、本実施例では超解像再生時でも通常スポット３０１からの信号と超解像効果のみのスポット３０２の混在スポットで読むことになり、再生波形は波形３０５となる。ここで、前述のように波形３０５に波形３０３を演算処理することにより波形３０４を得ることができる。

ＰＲ検出回路２０１とＭＬ処理回路２０２からエラー検出回路２０３にエラー情報が送られる。例えば、ＰＲ検出回路２０１からは多値レベルの閾値近傍に再生信号レベルの発生頻度が大きくなることが伝えられる。また、ＭＬ処理回路２０２からターゲットパスと再生信号パスとの乖離が大きくなることが伝えられる。

ＭＬ処理回路２０２からのエラー情報は全体系の応答特性がずれていることが主な原因であるから、全体系の応答に直接関係する等化回路１０２の等化定数を制御信号１２０により変化させ、ＭＬ処理回路２０２でのエラー発生を少なくする。ＰＲ検出回路２０１からのエラー情報は通常再生系のゲインが合わないことにより発生することが主な原因であることから、エラー検出回路２０３からレベル補正回路１０５の補正レベルを制御する制御信号１１２を送出し、パルス再生応答から通常再生の応答を除くことにより、ＰＲ検出回路２０１で発生するエラーを少なくする。また、ＰＲ検出回路２０１からのエラー情報は通常再生系の等化定数があわないことからも発生することから、上記ゲインあわせによりエラーが少なくならないときには、等化回路１０６の等化定数を制御信号１２１により変化させ、ＲＲ検出回路２０１でのエラー発生を少なくする。

読み出しのためのサンプリングはこれまで、ディスク装置内にある、クロック発生回路９９からの信号を用いていた。サンプル周波数はデータの周波数の少なくとも２倍以上、望ましくは５倍程度が必要となる。しかし、ディスクからのデータ転送速度を上げようとするとサンプル周波数が高くなり、回路の電気特性が追いつかなくなる。そこで、信号に同期して、信号帯域に近い周波数でサンプルすることが望ましい。信号の検出に実施例３で述べたように、パーシャルレスポンスを適用すると、サンプル周波数は検出窓幅Ｔｗの繰り返し周期で信号に同期してサンプルすることが一般的である。

そこで、信号に同期したサンプルクロックを発生することが必要となる。本実施例では、通常再生で再生できるマークからクロックを発生させ、このクロックを用いて超解像再生も行うこととした。このためには、信号内の通常再生でも分解できる信号を予め入れておき使用する。

図２１に示したマーク列の中で、マーク３００は通常再生スポット３０１でも十分に読み出すことができることが、波形３０３から分かる。従来の光ディスクの信号にはこのようなマークとして、信号の同期をとるための同期マークがある。例えば、ＤＶＤでは同期マークとして、検出窓幅をＴｗとすると変調符号には現れない長い１４Ｔｗの長さのマークがある。このマークを検出して同期をとっている。少なくとも、同期マークの信号を使って同期はできるが、通常再生で十分な分解能をもつ信号列からも以下に述べるクロック信号を発生できる。

以下に、再生動作を、図２２をもとに説明する。記録された情報を超解像が起こらない低いレーザー出力で、通常の再生スポット３０１により再生を行なった信号で、ＡＤ変換器１０４によりＡＤ変換後、波形３０３を得る。通常再生のスポットに最適な等化を等化器２０１により行い、２値化回路２０３に入力し、２値化後、ＰＬＬ回路２０２により通常再生信号に同期したクロック信号２０４を発生し、他の実施例で使用したクロック信号９８と本実施例のクロックを切り替える切り替え回路切り替え回路２００を介してサンプルタイミング制御回路１１１に入力する。他の実施例で使用したクロック信号９８を使用しない場合には切り替え回路２００を省略し、通常再生同期クロック信号２０４を直接サンプルタイミング制御回路１１１に入力する。

以上の実施例は、超解像効果が起こったときに反射率が低下する媒体を例に説明したが、本発明はこれに限定することなく、超解像効果により反射率が上昇する媒体を用いてもよい。このときには信号の極性を変えればよいことはいうまでもない。

次に、記録型ディスクについても同様の検討を行なった。作製した記録型光情報記録媒体の断面図を図２３に示す。図２３において、４１は基板、４２は反射層、４３，４５，４８は保護層、４４は超解像層、４６はカバー層、４７は記録層、４９はランド、５０はグルーブである。本実施例の記録型光情報記録媒体では、記録層４７が、光情報記録層としての機能を有する。

本実施例では、レーザー波長４０５ｎｍ、開口数０．８５の光学系に適した媒体構造とするため、基板４１として外径１２０ｍｍ、内径１５ｍｍ、１．１ｍｍ厚のポリカーボネート基板を用い、カバー層４６として外径１１９．５ｍｍ、内径２３ｍｍ、０．１ｍｍ厚のポリカーボネートシートを用いた。カバー層４６側から再生用レーザーが集光され、再生がなされる。基板４１には、チャックのため内径１５ｍｍの内周穴が形成されている。

記録型ディスクは、以下の工程によって作製した。まず、スパイラル状のランド、グルーブが記録面状に形成されたポリカーボネート基板上に、反射層４２として９５Ａｇ−２．５Ｐｄ−２．５Ｃｕ（ｍｏｌ％）合金反射膜を形成した。膜厚は２００ｎｍとした。成膜は、純Ａｒガスを用いてＤＣマグネトロンスパッタリングを用いて行った。４３，４５の保護膜には、８０ＺｎＳ−２０ＳｉＯ₂（ｍｏｌ％）の非晶質膜を用いた。成膜は、純Ａｒガスを用いてＲＦスパッタリング法で行った。また記録層４７にはＧｅＳｂＴｅ系相変化記録膜を用いた。成膜は、純Ａｒガスを用いてｒｆスパッタリングによって行った。

スパッタリングによる成膜後、カバー層４６を形成した。薄膜を形成した１．１ｍｍ厚の基板上にＵＶ硬化樹脂をスピンコートし、外径１１９．５ｍｍ、内径２３ｍｍの円形に切断した０．０８５ｍｍ厚のポリカーボネート製カバー層を貼り合せた。次に、これを真空チャンバー内に導入し、１Ｐａ程度まで真空脱気しながらシートと基板を密着させた。そしてカバー層側からＵＶ光を照射してＵＶ硬化樹脂を硬化させた。このＵＶ硬化樹脂とカバー層の厚さの合計が０．１ｍｍとなるように、ＵＶ樹脂の厚さを調整した。

基板上には、ランド４９とグルーブ５０からなる案内溝がスパイラル状に形成されている。本実施例では、このグルーブ５０の部分にのみ記録を行なった。トラックピッチは、３２０ｎｍとした。また溝の深さは約２２ｎｍとした。記録する信号は、クロック信号（１Ｔ＝６９．５ｎｍ）に対して２Ｔ，３Ｔ，・・・８Ｔの記録信号に相当する記録ピットとスペースの繰り返しとした。同一トラックには一種類の記録信号のみが形成され、トラックごとに異なる信号を記録した。本検討では、最短マークである２Ｔの信号の記録ピット長を１３９ｎｍとし、最長マークである８Ｔの信号に対する記録ピット長を５５６ｎｍとした。

図２４に、記録に用いた記録波形の例を示す。マークの記録は、複数のパルスを照射して記録するいわゆるマルチパルス方式によって記録を行なった。本実施例では、ｎＴのマークを記録するため、記録パワーＰ_w（ｍＷ）の出力をτ_w秒、及び低出力のＰ_r（ｍＷ）の出力をτ_r秒照射するパルスの対を（ｎ−１）対繰り返して照射し、ひとつの記録マークを形成した。図２４では、４Ｔマークを形成する場合の例を示してある。この４Ｔをτ_mとし、このτ_mと同じ時間のτ_sの間、Ｐ_e（ｍＷ）のパワーの光を照射し、スペースを記録した。これを同一半径のトラック一周について記録した。本実施例ではＰ_wを７．２ｍＷとし、Ｐ_rを０．１ｍＷとした。また、Ｐ_eは４．０ｍＷとした。

本実施例では、超解像層４４として、表１に示す種々の材料について評価を行なった。

表１に、本実施例で検討した超解像薄膜材料の組成と、８Ｔマークに対する２Ｔマークの分解能のパルス再生法による向上効果について示した。表１には、再生パワー０．５ｍＷのＣＷ光による再生時における分解能と、パルス発光部分の発光パワーを記録時のパワーより低い６ｍＷとし、バイアス発光部分の発光パワーを０．５ｍＷとしてパルス再生したときの分解能、並びに上記のＣＷ再生時の分解能に対するパルス再生時の分解能の比を示した。比較例として、超解像層４４の代わりに非線形性を示さないＳｉＯ₂膜を形成した場合についても示した。分解能の定義は上式(1)のを用いた。

サンプル１〜９は、それぞれ超解像層４４としてＦｅ₂Ｏ₃、ＮｉＯ、ＣｏＯ、Ｃｏ₃Ｏ₄、ＺｎＯ、Ｃｒ₂Ｏ₃、７８ＧａＮ−２２ＩｎＮ、５０Ｆｅ₂Ｏ₃−Ｇａ₂Ｏ₃、４９ＺｎＳ−５１ＺｎＳｅを形成したものである。いずれの場合も、ＣＷ再生時に比べてパルス再生時の分解能が非常に大きくなっていた。また、パルス再生時とＣＷ再生時の分解能の比は、４．０〜７．０と大きな値となった。中でも５０Ｆｅ₂Ｏ₃−Ｇａ₂Ｏ₃薄膜を超解像層として形成した場合には、分解能比は７．０と特に大きくなっていた。一方、比較例として超解像層４４の代わりにＳｉＯ₂を形成した場合には、ＣＷ再生時もパルス再生時もほぼ分解能は変わらず、若干パルス再生時の分解能が低かった。

以上のように、本発明の超解像薄膜材料を形成した光情報記録媒体に、パルス再生法を用いて再生を行なうことにより、高い分解能の光ディスクを得ることができた。

本発明のパルス再生法を用いた光情報記録再生装置では、超解像膜を形成した光情報記録媒体を高効率で再生でき、小さな記録マークに対して高い分解能を持つ光ディスクを作製することができる。

本発明による情報記録再生装置のブロック図。 ＲＯＭ型光情報記録媒体の断面摸式図。 本発明のパルス再生の発光パターンの模式図。 パルス照射時の再生信号波形を示す図。 時刻補正動作の説明図。 時刻補正動作の説明図。 時刻補正動作の結果を説明する図。 作製したＲＯＭ型光ディスクと同じ膜構成の多層膜を加熱したときの反射率変化率ΔＲの温度依存性を示す図。 作製したＲＯＭ型光ディスクのミラー面における反射光強度（Ｖ_out）の再生パワー依存性を示す図。 パルス光並びにＣＷ光による再生パターンを示す図。 通常再生部及びパルス再生部の再生出力の生データを示す図。 ２Ｔ、３Ｔ、４Ｔマークの分解能のＰ_r’に対する変化を示す図。 各マークの長さ（Ｔ）に対する分解能の対数をプロットした図。 超解像状態の再生信号強度の周波数依存性を示す図。 超解像効果を有する光ディスクをＣＷ光及びパルス光で再生した場合のディスク膜面上の温度プロファイル及びそのときに形成される光学マスクの模式図。 超解像の動作モデルを示す図。 超解像ディスクの応答特性を示す図。 超解像ディスクの応答特性と補償器の特性を示す図。 再生回路のブロック図。 再生回路のブロック図。 信号処理の説明図。 再生回路のブロック図。 作製した記録型光情報記録媒体の断面摸式図。 記録型光情報記録媒体に記録を行なうときの記録波形の例を示す図。

符号の説明

１：光情報記録媒体
２：スピンドル
３：スピンドルモーター
４：モータ回路制御手段
５：ピックアップ
６：媒体判別手段
７：レーザードライバー
８：再生パワーＤＣアンプ
９：再生ピークパワー決定手段
１０：再生バイアスパワー決定手段
１１：記録パワーＤＣアンプ
１２：記録ピークパワー決定手段
１３：記録ピークパワー比決定手段
１４：消去パワーＤＣアンプ
１５：再生信号検出手段
１６：ピークサンプル手段
１７：バイアスサンプル手段
１８：差分再生信号演算手段
１９：アドレス読取手段
２０：クロック同期手段
２１：再生信号復調手段
２２：再生データ送出手段
２３：トラッキング誤差検出手段
２４：情報コントローラ
２５：ピックアップ制御回路
２６：記録タイミング補正手段
２７：記録データ変調手段
２８：記録データ受入手段
２９：ピックアップ移動ドライバ
３１：基板
３２：反射層
３３：保護層
３４：超解像層
３５：保護層
３６：カバー層
３７：記録ピット
４１：基板
４２：反射層
４３：保護層
４４：超解像層
４５：保護層
４６：カバー層
４７：記録層
４８：保護層
４９：ランド
５０：グルーブ

Claims (8)

1. レーザー光照射によって超解像効果を生じる超解像層と、光情報記録層とを備える光情報記録媒体を支持し、回転駆動する媒体駆動部と、
   レーザー光源と、
   前記レーザー光源の発光パターンを制御するレーザー発光制御部と、
   前記レーザー光源から発生されたレーザー光を前記媒体駆動部に支持されて回転する光情報記録媒体に照射し、前記光情報記録媒体からの反射光を検出するピックアップと、
   前記ピックアップで受光した信号を演算処理する再生信号処理部とを有し、
   前記レーザー発光制御部は、バイアス発光部分と前記バイアス発光部分より高パワーのパルス発光部分とが交互に出現する発光パターンで前記レーザー光源をパルス発光させ、
   前記再生信号処理部は、前記発光パターンのパルス発光部分とバイアス発光部分からそれぞれ再生信号を取得し、前記バイアス発光部分から取得した再生信号を参照して前記パルス発光部分から取得した再生信号を演算処理した結果を再生データとして出力することを特徴とする情報再生装置。
2. 請求項１記載の情報再生装置において、前記再生信号処理部は、前記パルス発光部分に基づく検出信号をサンプルホールドするサンプルホールド回路と第１のＡＤ変換回路と第１の等化回路を有して前記パルス発光部からの検出信号を処理する第１の処理系と、前記バイアス発光部分に基づく検出信号をサンプルホールドするサンプルホールド回路と第２のＡＤ変換回路と第２の等化回路と利得補正回路を有して前記バイアス発光部からの検出信号を処理する第２の処理系を有し、前記第１の処理系と第２の処理系の処理結果を用いて前記再生データを演算することを特徴とする情報再生装置。
3. 請求項２記載の情報再生装置において、前記再生信号処理部は、前記第１の処理系と前記第２の処理系の処理結果を用いて演算された前記再生データの検出結果を用いて、前記第１の等化回路の等化定数、前記第２の等化回路の等化定数及び／又は前記利得補正回路の補正係数を変化させることを特徴とする情報再生装置。
4. 請求項１記載の情報再生装置において、前記パルス発光部分は前記超解像層を超解像状態にし、前記バイアス発光部分は前記超解像層を定常状態に保つことを特徴とする情報再生装置。
5. 超解像層と光情報記録層とを備える光情報記録媒体から情報を再生する情報再生方法において、
   前記光情報記録媒体にレーザー光を、前記超解像層を定常状態に保つバイアス発光部分と前記超解像層を超解像状態にするパルス発光部分とが交互に出現する発光パターンで照射して反射光を検出し、
   前記パルス発光部分に基づく再生信号と前記バイアス発光部分に基づく再生信号を取得し、
   前記バイアス発光部分に基づく再生信号と前記パルス発光部分に基づく再生信号を演算処理した結果を再生データとして出力することを特徴とする情報再生方法。
6. 請求項５記載の情報再生方法において、前記演算処理は、前記パルス発光部分に基づく再生信号から前記バイアス発光部分に基づく再生信号の定数倍の差分を演算する処理を含むことを特徴とする情報再生方法。
7. 請求項５記載の情報再生方法において、前記パルス発光部分に基づく検出信号を等化処理した信号と、前記バイアス発光部分に基づく検出信号を等化処理したのち利得補正した信号の差分を処理して再生データとすることを特徴とする情報再生方法。
8. 請求項７記載の情報再生方法において、前記再生データの検出結果を用いて、前記パルス発光部分に基づく検出信号を等化処理する等化回路の等化定数、前記バイアス発光部分に基づく検出信号を等化処理する等化回路の等化定数及び／又は前記利得補正の補正係数を変化させることを特徴とする情報再生方法。

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