JP3455658B2 - 光メモリ装置における超解像再生方法および光メモリ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスクのよう
な光記録媒体に光ビームを照射して少なくとも情報の再
生を行う光メモリ装置に係り、特に超解像再生方法およ
びこの方法を適用した光メモリ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】光ビームの照射により情報の再生または
記録・再生を行う光ディスク装置に代表される光メモリ
装置は、大容量性、高速アクセス性、媒体可搬性を兼ね
備えた情報記憶装置として音声、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。光メモリ装置の高密度化技術として
は、光ディスク製造のための原盤カッティング用ガスレ
ーザの短波長化、また記録・再生用の光源である半導体
レーザの短波長化、対物レンズの高開口数化、光ディス
クの薄板化等のアプローチがあり、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
録など種々のアプローチがある。

【０００３】一方、これらのアプローチの他に、光ディ
スクの高密度化に効果的な技術として、媒体膜を利用し
た超解像再生技術が検討されている。超解像再生技術
は、当初は光磁気ディスクに特有の技術として提案され
た。光磁気記録での超解像再生では、記録層に対して再
生光の入射側に超解像機能を有する磁性膜（超解像再生
膜）を設け、両者を交換結合または静磁結合させた媒体
を用いる。そして、再生光の照射により超解像再生膜を
昇温させて層間の交換力または静磁力を変化させること
で、超解像再生膜に再生光スポットに対する部分的な光
学マスクまたは光学開口を形成し、実効的に再生光スポ
ットのサイズを小さくすることにより、高分解能の再生
が可能となる。

【０００４】その後、光磁気記録のみでなくＲＯＭディ
スクにおいても、記録層に対して再生光照射後に、再生
光の照射により光の透過率が変化する超解像再生膜を設
けて超解像再生を行う試みが報告されている。このよう
に超解像再生技術は、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、
ＣＤ−Ｒ、ＷＯＲＭ、相変化型光記録媒体など全ての光
ディスクに適用可能であることが明らかになってきてい
る。

【０００５】このような各種の光ディスクに適用可能な
超解像再生技術は、ヒートモード方式とフォトンモード
方式に大別される。ヒートモード方式は、再生光の照射
によって超解像再生膜を加熱し、加熱により超解像再生
膜に相転移等を発生させて透過率を変化させるものであ
る。一方、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、再生光の照射によ
る発色もしくは消色現象を利用する。これらいずれの方
式も、再生光の強度による超解像再生膜の透過率の変化
を利用するのが超解像再生の基本原理である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来、相変化型光ディ
スクのような反射率変化型の光記録媒体に超解像再生膜
を組み合わせて超解像再生を適用しようとする際に、超
解像再生膜の透過率は入射する光強度の関数であるとい
う基本が見落とされており、単に一定強度の再生光を連
続的に照射すれば、超解像再生が成立すると考えられて
きた。

【０００７】しかし、発明者らは反射率変化型光記録媒
体に対する超解像再生の適用について種々検討したとこ
ろ、記録マーク部とマーク以外の非記録マーク部では超
解像再生膜の光学応答、具体的には光学開口部の大きさ
が異なり、その結果として再生信号のノイズレベルが高
くなるという現象を見出だした。

【０００８】本発明は、このような知見に基づきなされ
たもので、反射率変化型光記録媒体に超解像再生を適用
した場合の再生信号品質を向上させることができる光メ
モリ装置における超解像再生方法およびこの方法を用い
た光メモリ装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の一態様に係る光
メモリ装置は、結晶質と非晶質との間の相変化により光
反射率が変化する記録層と、該記録層の光入射側に配置
され、光照射により透過率の高い光学開口が形成され、
かつ光照射位置における記録層の光反射率に応じて光学
開口の大きさが変化する超解像再生膜を有する光記録媒
体を再生する光メモリ装置であって、前記光記録媒体に
一定強度の第１の再生光を照射し、その反射光を検出し
て第１の再生信号系列を生成する第１の再生手段と、前
記光記録媒体に前記第１の再生信号系列に従って強度が
補正された第２の再生光を照射し、その反射光を検出し
て第２の再生信号系列を生成する第２の再生手段と、前
記第１の再生信号系列に従って第２の再生光の強度を補
正する補正手段と、前記第２の再生信号系列から前記光
記録媒体に記録された情報を識別再生する識別再生手段
とを有する。

【００１０】本発明の他の態様に係る光メモリ装置は、
結晶質と非晶質との間の相変化により光反射率が変化す
る記録層と、該記録層の光入射側に配置され、光照射に
より透過率の高い光学開口が形成され、かつ光照射位置
における記録層の光反射率に応じて光学開口の大きさが
変化する超解像再生膜を有する光記録媒体を再生する光
メモリ装置であって、前記光記録媒体に一定強度の第１
の再生光を照射し、その反射光を検出して第１の再生信
号系列を生成する第１の再生手段と、前記光記録媒体に
前記第１の再生信号系列に従って強度が補正された第２
の再生光を照射し、その反射光を検出して第２の再生信
号系列を生成する第２の再生手段と、前記超解像再生膜
の特性データを格納した記憶手段と、前記記憶手段から
前記第１の再生信号系列に基づいて読み出した特性デー
タを用いて前記第２の再生光の強度を補正する補正手段
と、前記第２の再生信号系列から前記光記録媒体に記録
された情報を識別再生する識別再生手段とを有する。

【００１１】本発明者らが鋭意研究した結果によると、
超解像再生膜を反射率変化型光記録媒体に用いた場合、
超解像再成膜には再生光のみならず記録層からの反射光
も入射するため、記録マーク部と非記録マーク部で形成
される記録層の記録状態によって、超解像再生膜の透過
率の高い領域、いわゆる光学開口部の大きさが変調を受
けることが分かった。

【００１２】ここで、第１の再生系では一定強度の第１
の再生光を用いるため、第１の再生信号系列は記録層の
記録状態に依存する超解像再生膜の光学開口部の変調に
より歪みを受けるので、この第１の再生信号系列によっ
て、記録層の記録状態に依存する超解像再生膜の光学開
口部の変調状態をモニタすることが可能である。従っ
て、第１の再生信号系列に従って第２の再生系で用いる
第２の再生光の強度を補正すれば、歪みの低減された第
２の再生信号系列が得られ、この第２の再生信号系列か
ら記録されている元の情報を正しく識別再生することが
可能となる。

【００１３】本発明の他の態様では、記録層および該記
録層の光入射側に配置された光照射により透過率が変化
する超解像再生膜を有する光記録媒体に記録された情報
を再生するに際し、まず光記録媒体に再生光を照射し、
その反射光を検出して第１の再生信号系列を生成する。
次に、この第１の再生信号系列を超解像再生膜の特性に
従って補正することにより、第２の再生信号系列を生成
する。そして、この第２の再生信号系列から光記録媒体
に記録された情報を識別再生する。

【００１４】この場合、超解像再生膜の特性データをＲ
ＯＭなどに格納しておき、第１の再生信号系列に基づい
て読み出した特性データを用いて第１の再生信号系列を
補正することで、第２の再生信号系列を生成するように
してもよい。

【００１５】この態様においても、第１の再生信号系列
は記録層の記録状態に依存する超解像再生膜の光学開口
部の変調により歪みを受ける。ここで、上述した記録層
の記録状態に依存する超解像再生膜の光学開口部の変調
の状態は、超解像再生膜の特性、具体的には入射フォト
ン数と透過率の関係に依存して変化する。

【００１６】従って、この超解像再生膜の特性に応じて
第１の再生信号系列を補正することで、歪みの低減され
た第２の再生信号系列が得られるので、この第２の再生
信号系列から記録されている元の情報を正しく識別再生
することが可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。実施の形態を説明するに先立っ
て、発明者等が発見した反射率変化型光記録媒体に超解
像再生を適用した場合の再生信号のノイズ増加のメカニ
ズムについて説明をしておくことにする。まず、超解像
再生膜の性質について述べる。

【００１８】図１は、超解像再生膜の一般的な特性を示
す図であり、膜に入射するフォトン数Ｎｐに対する膜の
透過率Ｔｒの関係を示している。この例では、入射フォ
トン数Ｎｐが小さい状態では透過率Ｔｒは低く、Ｎｐが
大きくなるとＴｒは高くなっている。超解像再生膜の材
質によっては、逆にＮｐが小さい状態でＴｒが高く、Ｎ
ｐが大きくなるとＴｒが低くなる特性の場合もある。要
するに、入射フォトン数に対して透過率が変化するとい
うのが超解像再生膜の本質的な特性である。

【００１９】この図１の例のようにＮｐの増加に対して
Ｔｒが単調増加する場合には、再生光のスポット中央部
付近の入射フォトン数の多い部分で透過率が高く、周辺
部で透過率が低くなるので、再生光の実効的なスポット
サイズが小さくなり、記録層に狭ピッチで記録マークを
形成できる。

【００２０】図２は、超解像再生について発明者らが新
たに発見した現象を超解像再生の基本原理も含めて説明
するための図である。まず、図２（ａ）を用いて基本的
な考え方を説明しておくと、あるトラック（ＴＲ）上を
再生光スポット（Ｓ）が移動しながら記録マーク（Ｍ）
を検出して再生を行う場合、超解像再生膜が存在しなけ
れば、再生光スポットＳ内に存在するマークＭは全て再
生信号に寄与する。ここで、Ｓの大きさの目安は光スポ
ット中心強度のｅ^-2に光強度が低下する位置で与えられ
る。従って、図２（ａ）のようにスポットＳ内に二つの
マークＭが存在すると、両者を分離して識別することが
困難となり、通常の再生では十分なＣＮＲを得ることが
できない結果となる。

【００２１】超解像再生膜が記録層より再生光の入射側
に存在する場合には、光源からみたとき、光強度の小さ
いスポット周辺部では透過率が低くて記録層が見えず、
光強度の高いスポット中央部では透過率が高くなり記録
層が見える。従って、再生光の入射側からは図２（ａ）
のＡａで示される部分のみが透けて見え、狭ピッチで記
録されたマークも分離して識別再生ができる。図２
（ａ）においてＡａを再生光スポットＳとは多少位相の
ずれた楕円体状に示したのは、光照射から透過率変化が
発生するまでの時間遅れを考慮したためであって、スポ
ット移動速度（光ディスクの線速）に比べて十分に応答
の早い超解像再生膜の場合には、Ａａは略真円形で、か
つＳと略同心円状となる。以上が超解像再生の基本原理
である。図２（ｂ）については、後述する。

【００２２】次に、図３を参照して反射率変化型光記録
媒体に超解像再生を適用した場合に問題となる現象につ
いて説明する。図３は、反射率変化型光記録媒体の模式
図であり、超解像再生膜１２の上に中間層１３を介して
記録層１４が積層された構造となっている。記録層１４
は相変化型光記録媒体の場合のような反射率変化型記録
層であり、ハッチングを施した低反射率の部分とハッチ
ングを施してない高反射率の部分が混在しているものと
する。

【００２３】再生時には、この光記録媒体に対して超解
像再生膜１２側から、つまり図３の下方からある強度
（Ｉｏ）のビーム状の再生光が入射する。この再生光の
照射により、超解像再生膜１２のスポット中央部には透
過率の高い部分が形成され、その部分では選択的に光が
透過して記録層１４側に入射する。

【００２４】記録層１４の高反射率の部分に光が入射し
た場合には、Ｒｃで示される高い反射率で記録層１４か
ら超解像再生膜１２側へ光が戻る。この場合、多重干渉
を考慮しなければ、超解像再生膜１２に入射する再生光
の正味の強度は、Ｉｏ＋ＴｒＲｃＩｏ＝Ｉｏ（１＋Ｔｒ
Ｒｃ）である。ここで、Ｔｒは超解像再生膜１２の透過
率である。

【００２５】同様に、記録層１４の低反射率の部分に光
が入射した場合には、Ｒａで示される低い反射率で記録
層１４から超解像再生膜１３側へ光が戻る。この場合の
超解像再生膜１２に入射する再生光の正味の強度は、Ｉ
ｏ＋ＴｒＲａＩｏ＝Ｉｏ（１＋ＴｒＲａ）である。

【００２６】このように反射率変化型光記録媒体におい
て記録層１４から再生光の入射側に超解像再生膜１２を
設けると、超解像再生膜２１には記録層に向かう再生光
のみでなく、記録層１４からの反射光も入射するため、
記録層１４の記録状態（記録マーク部／非記録マーク
部）に依存して、超解像再生膜１２への入射フォトン数
が変調されることになる。

【００２７】図２で説明すると、記録層１４の記録マー
ク部（非晶質部）の方が非記録マーク部（結晶部）より
反射率が低い場合、図２（ａ）に示すように、再生光の
スポットが主に斜線で示す記録マーク部Ｍを照射してい
るときには光学開口部（超解像再生膜１２中の透過率が
高い部分）Ａａは小さく、また図２（ｂ）に示すよう
に、再生光のスポットが主に非記録マーク部を照射して
いるときには光学開口部Ａｃは大きい、というように光
学開口部の大きさが記録マーク部／非記録マーク部に応
じて（記録マークの有無によって）、すなわち記録層１
４の記録状態によって変調を受けることになる。

【００２８】図１に戻ってさらに補足説明をすると、超
解像再生膜に入射する実効フォトン数Ｎｐは、記録層の
記録マーク部（非晶質部）に対応する部分ではＮａ、非
記録マーク部（結晶部）に対応する部分ではＮｃという
ように異なることになる。実際に発明者らが反射率変化
型光記録媒体、特に相変化型光記録媒体に対して超解像
再生膜１２を積層して一定の再生強度で超解像再生動作
を試みた結果、超解像再生膜のない場合に比較して狭ピ
ッチのマークが識別再生できたが、超解像再生膜のない
場合に比較してノイズレベルが高くなり、再生信号の歪
みが増大することが確認された。以上が本発明に至る発
明者らの発見である。以下、上述の検討事項を踏まえて
本発明の実施の形態について述べる。

【００２９】（第１の実施形態）図４に、本発明の第１
の実施形態に係る光メモリ装置における記録再生系の構
成を示す。

【００３０】本実施形態においては二つの再生系を用
い、まず第１の再生系で一定強度の再生光により再生を
行って第１の再生信号系列を生成し、次いで第１の再生
系で第１の再生信号系列に従って強度が補正された第２
の再生光により再生を行って第２の再生信号系列を生成
して、この第２の再生信号系列から光ディスクに記録さ
れた情報を識別再生する。

【００３１】図４において、光ディスク１０はディスク
基板１１上に超解像再生膜１２、中間層１３、記録層１
４および保護層１５が順次形成された構成となってい
る。なお、中間層１３および保護層１５は必要に応じて
設けられる。記録層１４には、記録情報に対応した記録
マーク列が形成されているものとする。

【００３２】光ディスク１０に記録された情報の再生の
ために、本実施形態では第１の光源２１、第１のビーム
スプリッタ２２、第１の対物レンズ２３および第１の光
検出器２４からなる第１の再生系に加え、第２の光源３
１、第２のビームスプリッタ３２、第２の対物レンズ３
３および第２の光検出器３４からなる第２の再生系が設
けられている。第１の再生系と第２の再生系の間には、
演算回路２６が設けられいている。すなわち、演算回路
２６には第２の光検出器２４から第１の再生系の出力と
して得られる第１の再生信号系列２５が入力され、この
演算回路２６で後述のようにして生成される補正信号に
従って第２の光源３１からの再生光の強度が補正制御さ
れる構成となっている。

【００３３】再生時には、まず第１の再生系によって予
備再生が行われる。すなわち、第１の光源２１から発生
される一定強度の再生光が第１のビームスプリッタ２２
を介して第１の対物レンズ２３に導かれ、この対物レン
ズ２３により光ディスク１０に基板１１側から微小なス
ポットとして照射される。

【００３４】光ディスク１０からの反射光は、第１の対
物レンズ２３を入射光と逆方向に通過してビームスプリ
ッタ２２により第１の光検出器２４に導かれ、電気信号
として検出される。第１の光検出器２４は、例えば受光
面を複数に分割（例えば２または４分割）した分割光検
出器であり、その各分割面に対応した複数の出力信号を
加減算処理することにより、再生信号やフォーカシング
およびトラッキングのための誤差信号が生成される。第
１の光検出器２４は、このような加減算処理機能を含む
ものとする。

【００３５】第１の光検出器２４から出力される再生信
号（第１の再生信号系列２５）は、演算回路２６に入力
される。演算回路２６は、第１の再生信号系列２５から
図２で説明した記録層１４の記録状態をモニタし、後述
する第２の再生系によって得られる第２の再生信号系列
３５として、記録層１４の記録状態に依存する超解像再
生膜１２の光学開口部の変調による歪み成分が除去され
た再生信号が得られるように、第２の光源３１からの再
生光の強度を変調して補正する。この演算回路２６の処
理内容については、後ほど具体的に説明する。

【００３６】こうして演算回路２６によって強度が補正
された第２の光源３１を含む第２の再生系によって、最
終的な再生が行われる。すなわち、演算回路２６からの
補正信号によって強度が補正された第２の光源３１から
の再生光が第２のビームスプリッタ３２を介して第１の
対物レンズ３３に導かれ、この対物レンズ３３により光
ディスク１０に基板１１側から微小なスポットとして照
射される。

【００３７】光ディスク１０からの反射光は、第１の再
生系と同様、第２の対物レンズ３３を入射光と逆方向に
通過してビームスプリッタ３２により第２の光検出器３
４に導かれ、電気信号として検出される。第２の光検出
器３４の第１の光検出器２４と同様、例えば受光面を複
数に分割（例えば２または４分割）した分割光検出器で
あり、その各分割面に対応した複数の出力信号を加減算
処理することにより、再生信号やフォーカシングおよび
トラッキングのための誤差信号が生成される。第１の光
検出器２４と同様に、第２の光検出器３４もこのような
加減算処理機能を含むものとする。

【００３８】第２の光検出器３４から出力される再生信
号（第２の再生信号系列３５）は、識別再生回路３６に
入力され、ここで光ディスク１０に記録された情報が識
別再生されることにより、再生情報が得られる。

【００３９】次に、本実施形態の各部についてさらに詳
細に説明する。光ディスク１０は、ディスク基板１１と
してトラッキンググルーブの設けられたポリカーボネイ
ト基板を用い、この上に超解像再生膜として半導体微粒
子分散型超解像再生膜、中間層１３として第１光学干渉
膜である１５０ｎｍ厚のＺｎＳ−ＳｉＯ₂ 膜、記録層１
４として１５ｎｍ厚のＧｅＳｂＴｅ相変化記録層、保護
層１５として第２光学干渉膜の機能を有する２５ｎｍ厚
のＺｎＳ−ＳｉＯ₂ 膜および反射膜としての１００ｎｍ
厚のＡｌＭｏ膜の積層膜を用いた。基板１１上への膜形
成後の貼合せ、初期化は通常の方法に従って実施され
る。

【００４０】半導体微粒子分散型超解像再生膜は、バン
ドギャップが５５０ｎｍ相当のＺｎＴｅを微粒子化し、
ＳｉＯ₂ 母材中に一様に分散した構造のもので、充満帯
付近に形成された欠陥準位と伝導体下部の励起子準位間
で波長６５０ｎｍの光を吸収遷移し、この遷移によって
吸収率の変化、すなわち光透過率の変化が起こるように
調整される。

【００４１】この超解像再成膜は、入射光の強度が高い
と励起により欠陥準位の電子数が減少して吸収が低下し
て透過率が上がる。エキシトン準位からの脱励起の寿命
は微粒子化の効果により１０ｎｓ以上に調整されてお
り、十分な透過率変化量が得られている。記録・消去時
には入射光強度が再生時に比較して非常に高いので、光
スポットのほとんどの部分で透過率が高くなっており、
記録・消去過程では超解像再生膜は存在しないのと等価
である。

【００４２】また、光ディスク１０の超解像再生膜１２
以外の膜としては、極く通常の相変化型媒体と同様のも
のを使用しており、特に吸収率調整は行っていないが、
超解像再生膜１２と第１光学干渉膜である中間層１３の
間に半透明膜を挿入するか、もしくは反射膜の代わりに
半透明膜を用いる等により吸収率調整膜構造を用いても
構わない。本実施例の通常の膜構造においては、記録マ
ーク部（非晶質部）の反射率（Ｒａ）は非記録マーク部
（結晶部）の反射率（Ｒｃ）よりも低い。

【００４３】上記した構成の光ディスク１０を用いた場
合の超解像再生を以下の手順で実施した。図４に示した
構成の光ディスク装置において、光ディスク１０を図示
しないスピンドルモータにより線速度１０ｍ／ｓで回転
させるとともに、光源２１として用いた波長６５０ｎｍ
の半導体レーザを駆動して、第１の光検出器２４から出
力されるフォーカシングエラー信号およびトラッキング
エラー信号に基づいてフォーカシングおよびトラッキン
グサーボを行い、光ディスク１０の所定のトラック上に
再生光ビームを照射した。この場合、第１の対物レンズ
２３のＮＡを０．６としたので、光ディスク１０上の再
生光のスポット径はｅ^-2で０．８９μｍ程度、ＦＷＨＭ
で０．５μｍ程度である。

【００４４】次に、試験用データ（記録・消去信号）に
従って光源２１としての半導体レーザを駆動し、所定の
記録マーク列を光ディスク１０のトラック上に記録した
後、記録した情報を再生した。本実施形態の場合、記録
パワーは１２ｍＷ、消去パワーは７ｍＷのオーバライト
モードで、マークピッチを０．６７μｍ〜０．３３μｍ
の間（ビットピッチで０．４μｍ〜０．２μｍ）で変
え、トラック毎に単一周波数のオーバライト記録を行っ
た。記録は各トラック共複数回行い、ＣＮＲと消去率を
測定した。

【００４５】予め比較例として作製した超解像再生膜の
ない光ディスクに対する記録再生試験を行った結果で
は、マークピッチが０．６７μｍではＣＮＲは５４ｄ
Ｂ、消去比は−３３ｄＢと実用上十分な値を示したが、
ピッチが０．６μｍ以下で急激にＣＮＲ、消去比共に劣
化した。この比較例のように吸収率調整のない相変化媒
体では、オーバライトジッタの増加も相俟って隣接する
マーク間の符号間干渉が大きく、超解像再生を行わない
場合にはマークピッチ：０．５８μｍ（ビットピッチ：
０．３５μｍ）が線密度の限界であった。補足ではある
が、超解像再生膜がない場合でも、吸収率調整を行った
光ディスクではマークピッチ０．５μｍ（ビットピッ
チ：０．３μｍ）の線密度まで詰めることが可能であっ
た。

【００４６】そして、以上のように記録マークの形成を
行った光ディスクからの再生を以下の手順で行った。超
解像再生を実施する場合、再生時の超解像再生膜１２へ
の入射フォトン数（図１のＮｐ）が重要であるので、ま
ず再生光の強度を変えて最適な強度を選んだ。超解像再
生膜がない場合は、吸収率調整膜構成においても十分な
ＣＮＲが得られないマークピッチ０．４μｍの記録マー
ク列に対して、再生光の強度を変えながら再生動作を行
い、再生ＣＮＲが最大になる強度を最適再生光強度とし
て選んだ。このときの再生信号のＣＮＲは、超解像再生
膜のない従来構造の光ディスク（吸収率調整膜構造も含
めて）よりも高く、本発明の実施に用いた超解像再生膜
１２が符号間干渉の低減化に十分に機能していることが
明らかとなった。

【００４７】但し、信号レベルだけを見ると、確かに狭
ピッチのマーク列を識別再生できていたが、ノイズレベ
ルが高く、ＣＮＲ値は実用上十分とは言えなかった。第
１の光検出器２４から出力される第１の再生信号系列２
５を見ると、記録信号は単一周波数の正弦波であるにも
関わらず、図４中に示したように反射率の高い非記録マ
ーク部（結晶部）からの信号が反射率の低い記録マーク
部（非晶質部）からの信号よりも助長されており、かつ
立上り、立下がり部のノイズが顕著であった。この第１
の再生信号系列２５のノイズの原因は前述した通り、超
解像再生膜１２に形成される光学開口が記録層１４の記
録状態（記録マーク部の有無）によって変調されるため
である。

【００４８】第１の再生信号系列２５は演算回路２６に
入力され、以下のようにして第２の光源３１からの再生
光の強度を補正するための補正信号が生成される。今、
記録層１４の非晶質部および結晶部にそれぞれ第１の光
源２１からの再生光のスポットが照射されているときの
超解像再生膜１２への実効的入射光強度をＩａ^* ，Ｉｃ
^* とすると、これらは Ｉａ^* ＝（１＋Ｔｒ１×Ｒａ）Ｉｏ Ｉｃ^* ＝（１＋Ｔｒ２×Ｒｃ）Ｉｏ と近似的におくことができる。ここで、Ｉｏは第１の光
源２１からの再生光の強度、ＲａおよびＲｃは記録層１
４の非晶質部および結晶部の反射率、Ｔｒ１およびＴｒ
２は強度Ｉｏの再生光が反射率ＲａおよびＲｃで反射さ
れた後に超解像再生膜１２に入射したときの超解像再生
膜１２の透過率であり、これらはいずれも予め求めてお
くことができる。

【００４９】そこで、演算回路２６は第１の再生信号系
列２５のボトム（非晶質部からの反射光強度に対応する
部分）に対しては、１／Ｉｏ（１＋Ｔｒ１×Ｒａ）の補
正係数、再生信号系列２５のピーク（結晶部からの反射
光強度に対応する部分）に対しては、１／Ｉｏ（１＋Ｔ
ｒ２×Ｒｃ）の補正係数、そしてボトムとピークの中間
強度部に対しては、１／Ｉｏ（１＋Ｔｒ１×Ｒａ）と１
／Ｉｏ（１＋Ｔｒ２×Ｒｃ）の相加平均値からなる補正
係数を有する補正信号を演算により求め、この補正信号
によって第２の光源３１を制御し、この光源３１から出
力される再生光の強度を補正する。

【００５０】但し、この補正に当たっては、補正信号を
光ディスク１０が第１の対物レンズ２３と第１の対物レ
ンズ３３間の距離を移動するのに対応する時間分だけ遅
延した後、第２の光源３１として用いた半導体レーザに
印加した。

【００５１】第２の光源３１からの再生光の強度（Ｉ
ｏ′）は、演算回路２６からの上記補正信号により第１
の再生信号系列２５に同期してＩｏ′／Ｉｏ（１＋Ｔｒ
１×Ｒａ）とＩｏ′／Ｉｏ（１＋Ｔｒ２×Ｒｃ）の間で
変調され、この変調後の再生光が第２のビームスプリッ
タ３２および第２の対物レンズ３３を介して光ディスク
１０に照射される。この結果、記録層１４の非晶質部に
は強度の強い再生光、結晶部には弱い強度の再生光がそ
れぞれ照射され、超解像再生膜１２への実効的な入射光
強度は一定に保持されることになる。ここで、第２の光
源３１の波長および第２の対物レンズ３３のＮＡは、そ
れぞれ第１の光源２１および第１の対物レンズ２３のそ
れと同一とした。

【００５２】このようにして第２の光源３１からの再生
光の強度を制御することにより、第２の再生系の第２の
光検出器３４から得られた第２の再生信号系列３５は、
記録信号とほぼ同一の単一周波数でノイズが少なく歪み
の少ない波形となった。この第２の再生信号系列３５を
識別再生回路３６に入力することによって、狭ピッチの
マーク列に対してもエラーレートの小さい再生情報を得
ることが可能となり、マークピッチが０．３３μｍでも
十分に安定した再生動作が得られることが明らかとなっ
た。

【００５３】なお、本実施形態において演算回路２６
は、例えば上述の補正係数を有するように入出力特性が
設計された線形増幅器により構成することができる。ま
た、補正信号を前述のように遅延させるための遅延回路
は、演算回路２６に含ませてもよいし、外部に設けても
よい。

【００５４】（第２の実施形態）図５に、本発明の第２
の実施形態に係る光メモリ装置における記録再生系の構
成を示す。同図に示されるように、本実施形態では第１
の実施形態の構成にＲＯＭ２７が新たに追加された構成
となっている。ＲＯＭ２７には、光ディスク１０におけ
る超解像再生膜１２の特性データ、具体的には例えば超
解像再生膜１２の図１に示した入射フォトン数Ｎｐと透
過率Ｔｒの関係がテーブルとして格納されている。

【００５５】本実施形態では、第２の光源３１からの再
生光の強度（Ｉｏ′）を演算回路２６からの補正信号に
より第１の再生信号系列２５に同期してＩｏ′／Ｉｏ
（１＋Ｔｒ１×Ｒａ）とＩｏ′／Ｉｏ（１＋Ｔｒ２×Ｒ
ｃ）の間で変調する点は第１の実施形態と共通している
が、演算回路２６において超解像再生膜１２の透過率Ｔ
ｒ１，Ｔｒ２およびこれらの間の透過率のデータをＲＯ
Ｍ２７から読み出して使用する点が第１の実施形態と異
なっている。

【００５６】さらに詳細に説明すると、前述したように
記録層１４の記録状態に依存して超解像再生膜１２への
入射フォトン数が変調されるため、第１の再生信号系列
２５のレベルもこれに依存して、記録層１４からの反射
率の変化のみに依存した本来のレベルから変化する。従
って、演算回路２６で第１の再生信号系列２５のレベル
に対応してＲＯＭ２７のアドレスを生成すれば、ＲＯＭ
２７から第１の再生信号系列２５のレベル、つまり超解
像再生膜１２への入射フォトン数に対応した透過率のデ
ータが読み出されることになる。

【００５７】すなわち、第１の実施形態では図１に示し
た入射フォトン数Ｎｐと透過率Ｔｒの関係を直線近似し
て用いていたのに対して、第２の実施形態では実際のと
ＮｐとＴｒの関係を使用して第２の光源３１からの再生
光の強度を補正することによって、第２の再生信号系列
３５としてより正確に原信号波形を再現することが可能
となる。

【００５８】なお、本実施形態において超解像再生膜１
２の光学開口部の形状を図１に示した入射フォトン数Ｎ
ｐと透過率Ｔｒの関係と第１の再生信号系列２５から予
め計算で求めてＲＯＭ２７に格納しておくようにしても
よく、これによりさらに厳密に第２の光源３１からの再
生光の強度を補正することができる。

【００５９】また、演算回路２６はＤＳＰ（ディジタル
信号処理回路）を用いて実現することできる。その場
合、識別再生回路３６もディジタル処理で実現すること
になるので、演算回路２６と識別再生回路３６を一体に
構成することも可能である。

【００６０】（第３の実施形態）図６に、本発明の第３
の実施形態に係る光メモリ装置における記録再生系の構
成を示す。第１、第２の実施形態では、基本的にそれぞ
れ別個の光源２１，３１を有する第１、第２の再生系を
用い、第１の光源２１から一定強度の再生光を光ディス
ク１０に照射し、その反射光を第１の光検出器２４で検
出して第１の再生信号系列２５を生成し、この第１の再
生信号系列２５に基づいて演算回路２６により第２の光
源３１からの再生光の強度を制御したのに対して、本実
施形態は演算回路の能力を増して単一の光源による一つ
の再生系で同様の効果を得るようにした例である。

【００６１】すなわち、本実施形態においては、第１、
第２の実施形態における第１の再生系と同様の構成で第
１の再生信号系列を生成し、この第１の再生信号系列を
超解像再生膜の特性に従って演算回路で補正することに
より、第２の再生信号系列を生成して、この第２の再生
信号系列から光ディスクに記録された情報を識別再生す
る。

【００６２】図６において、光ディスク１０は第１、第
２の実施形態と同様の構成である。この光ディスク１０
に記録された情報の再生時には、第１、第２の実施形態
と同様に、ず光源２１から発生される一定の強度の再生
光がビームスプリッタ２２を介して対物レンズ２３に導
かれ、この対物レンズ２３により光ディスク１０に基板
１１側から微小なスポットとして照射される。

【００６３】光ディスク１０からの反射光は、対物レン
ズ２３を入射光と逆方向に通過してビームスプリッタ２
２により光検出器２４に導かれ、電気信号として検出さ
れる。光検出器２４は、例えば受光面を複数に分割（例
えば２または４分割）した分割光検出器であり、その各
分割面に対応した複数の出力信号を加減算処理すること
により、再生信号やフォーカシングおよびトラッキング
のための誤差信号が生成される。光検出器２４は、この
ような加減算処理機能を含むものとする。

【００６４】光検出器２４から出力される再生信号（第
１の再生信号系列）２５は、演算回路４１に入力され
る。演算回路４１は、第１の再生信号系列２５を超解像
再生膜１２の特性に従って補正することにより、第２の
再生信号系列４５を生成する。第２の再生信号系列４５
は識別再生回路３６に入力され、ここで光ディスク１０
に記録された情報が識別再生されることにより、再生情
報が得られる。

【００６５】演算回路４１においては、強度Ｉｏの再生
光が記録層１４により反射率Ｒａ，Ｒｃで反射された後
に超解像再生膜１２に入射したときの超解像再生膜１２
の透過率Ｔｒ１，Ｔｒ２を、記録層１４の非晶質部およ
び結晶部にそれぞれ光源２１からの再生光スポットが照
射されているときの超解像再生膜１２への実効的入射光
強度Ｉａ^* 、Ｉｃ^* に比例する関数として扱う（Ｔｒ１
＝ｋＩａ^* 、Ｔｒ２＝ｋＩｃ^* 、ｋは比例定数）。そし
て、これらのＩａ^* 、Ｉｃ^* をＩｏに対して展開して、
例えばＩｏの三次の項までをとり、 Ｉａ^* ＝Ｉｏ＋ｋＲａＩｏ² ＋ｋ² Ｒａ² Ｉｏ³ Ｉｃ^* ＝Ｉｏ＋ｋＲｃＩｏ² ＋ｋ² Ｒｃ² Ｉｏ³ として扱う。ここで、Ｉｏは光源２１からの再生光の強
度、ＲａおよびＲｃは記録層１４の非晶質部および結晶
部の反射率であり、これらはいずれも予め求めておくこ
とができる。

【００６６】そして、演算回路４１はこれらのＩａ^* 、
Ｉｃ^* から求められたＴｒ１（＝ｋＩａ^* ）、Ｔｒ２
（＝ｋＩｃ^* ）を用いて第１の実施形態と同様に第１の
再生信号系列２５を補正する。すなわち、第１の再生信
号系列２５のボトム（非晶質部からの反射光強度に対応
する部分）に対しては、１／Ｉｏ（１＋Ｔｒ１×Ｒａ）
の補正係数、再生信号系列２５のピーク（結晶部からの
反射光強度に対応する部分）に対しては、１／Ｉｏ（１
＋Ｔｒ２×Ｒｃ）の補正係数、そしてボトムとピークの
中間強度部に対しては、１／Ｉｏ（１＋Ｔｒ１×Ｒａ）
と１／Ｉｏ（１＋Ｔｒ２×Ｒｃ）の相加平均値からなる
補正係数で補正を行うことにより、第２の再生信号系列
４５を生成する。

【００６７】このようにして得られた第２の再生信号系
列４５は、記録信号とほぼ同一の単一周波数の歪みの少
ない波形となった。この第２の再生信号系列３５を識別
再生回路３６に入力することによって、マークピッチが
０．３３μｍというような狭ピッチのマーク列に対して
も低エラーレートの再生情報を得ることが可能となっ
た。

【００６８】（第４の実施形態）図７に、本発明の第４
の実施形態に係る光メモリ装置における記録再生系の構
成を示す。同図に示されるように、本実施形態は第３の
実施形態の構成にＲＯＭ４１が新たに追加された構成と
なっている。ＲＯＭ４１には、図５におけるＲＯＭ２７
と同様、光ディスク１０における超解像再生膜１２の特
性データ、具体的には例えば超解像再生膜１２の図１に
示した入射フォトン数Ｎｐと透過率Ｔｒの関係を示すデ
ータがテーブルとして格納されている。

【００６９】本実施形態では、演算回路４１によって第
１の再生信号系列２５を補正する点は第３の実施形態と
共通しているが、演算回路４１において超解像再生膜１
２の透過率Ｔｒ１，Ｔｒ２およびこれらの間の透過率の
データをＲＯＭ４２から読み出して使用する点が第３の
実施形態と異なっている。

【００７０】さらに詳細に説明すると、前述したように
記録層１４の記録状態に依存して超解像再生膜１２への
入射フォトン数が変調されるため、第１の再生信号系列
２５のレベルもこれに依存して変化する。従って、演算
回路４１で第１の再生信号系列２５のレベルに対応して
ＲＯＭ４２のアドレスを生成すれば、ＲＯＭ４２から第
１の再生信号系列２５のレベル、つまり超解像再生膜１
２への入射フォトン数に対応した透過率のデータが読み
出されることになる。

【００７１】このように、第３の実施形態では超解像再
生膜１２の透過率Ｔｒ１，Ｔｒ２を超解像再生膜１２へ
の実効的入射光強度Ｉａ^* 、Ｉｃ^* の関数として近似し
たのに対し、本実施形態では図１に示した実際の入射フ
ォトン数Ｎｐと透過率Ｔｒの関係を使用して第１の再生
信号系列２５を補正することによって、第２の再生信号
系列４５としてより正確に原信号波形を再現することが
可能となる。

【００７２】なお、本実施形態において超解像再生膜１
２の光学開口部の形状を図１に示した入射フォトン数Ｎ
ｐと透過率Ｔｒの関係と第１の再生信号系列２５から予
め計算で求めて、ＲＯＭ４２に格納しておくようにして
もよく、これによりさらに厳密に第１の再生信号系列２
５を補正して、第２の再生信号系列４５を得ることがで
きる。

【００７３】上記した実施形態では、反射率変化型の中
でも特に相変化型光記録媒体の超解像再生に本発明を適
用した例を述べた。本発明は原理的に反射率変化型の媒
体に適用されるものであるが、本発明で言う反射率変化
型とは、記録部と未記録部からの反射光強度の異なる媒
体を意味し、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、位相差再
生型の相変化媒体のように情報をピット列で記録し、ピ
ット部からの反射光の位相をピットの無い平坦部からの
反射光の位相とずらせたものでも、再生光の入射側から
見た場合の反射率が異なるので、本発明の適用対象に含
まれる。

【００７４】また、本発明はユーザ側でピットを形成し
て記録を行うＷＯＲＭ媒体、色素系記録層の光学変化を
記録原理とするＣＤ−Ｒ等にも適用することが可能であ
ることは自明である。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば記
録層の光入射側に超解像再生膜を配置した光記録媒体、
特に相変化型などの反射率変化型光記録媒体に記録され
た情報を再生する場合、一定強度の第１の再生光を用い
て第１の再生信号系列を生成した後、第１の再生信号系
列に従って強度が補正された第２の再生光を用いて第２
の再生信号系列を生成するか、または第１の再生信号系
列を生成した後、この第１の再生信号系列を超解像再生
膜の特性に従って補正して、第２の再生信号系列を生成
することにより、第１の再生信号系列として記録層の記
録状態に依存する超解像再生膜の光学開口部の変調の影
響が低減される。

【００７６】このようにすることにより、最終的に第２
の再生信号系列として得られる再生信号のノイズや歪み
が低減され、その信号品質が飛躍的に向上する。従っ
て、第２の再生信号系列から光記録媒体に記録された情
報を識別再生することにより、超解像再生の採用と相俟
って、高密度記録においても低エラーレートの再生情報
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施に使用した超解像再生膜の入射フ
ォトン数と透過率の関係を示す特性図

【図２】超解像再生の原理と本発明の基本的な考え方を
説明するために記録層の記録マーク部の有無により超解
像再生膜の光学開口部が変調を受ける様子を示す図

【図３】本発明の基本的な考え方を説明するための反射
率変化型光記録媒体の主要部分の模式図

【図４】本発明の第１の実施形態に係る光メモリ装置に
おける記録再生系の構成図

【図５】本発明の第２の実施形態に係る光メモリ装置に
おける記録再生系の構成図

【図６】本発明の第３の実施形態に係る光メモリ装置に
おける記録再生系の構成図

【図７】本発明の第４の実施形態に係る光メモリ装置に
おける記録再生系の構成図

【符号の説明】

１０…光ディスク １１…超解像再生膜 １２…中間層 １３…記録層 １４…保護層 ２１…第１の光源 ２２…第１のビームスプリッタ ２３…第１の対物レンズ ２４…第１の光検出器 ２５…第１の再生信号系列 ２６…演算回路 ２７…超解像再生膜の特性データを格納したＲＯＭ ３１…第２の光源 ３２…第２のビームスプリッタ ３３…第２の対物レンズ ３４…第２の光検出器 ３５…第２の再生信号系列 ４１…演算回路 ４２…超解像再生膜の特性データを格納したＲＯＭ ４５…第２の再生信号系列

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 7/135

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】結晶質と非晶質との間の相変化により光反
   射率が変化する記録層と、該記録層の光入射側に配置さ
   れ、光照射により透過率の高い光学開口が形成され、か
   つ光照射位置における記録層の光反射率に応じて光学開
   口の大きさが変化する超解像再生膜を有する光記録媒体
   を再生する光メモリ装置であって、 前記光記録媒体に一定強度の第１の再生光を照射し、そ
   の反射光を検出して第１の再生信号系列を生成する第１
   の再生手段と、 前記光記録媒体に前記第１の再生信号系列に従って強度
   が補正された第２の再生光を照射し、その反射光を検出
   して第２の再生信号系列を生成する第２の再生手段と、前記第１の再生信号系列に従って第２の再生光の強度を
   補正する補正手段と、 前記第２の再生信号系列から前記光記録媒体に記録され
   た情報を識別再生する識別再生手段とを具備することを
   特徴とする光メモリ装置。
2. 【請求項２】前記補正手段は、第１の再生信号系列のボ
   トムに対して１／Ｉｏ（１＋Ｔｒ１×Ｒａ）の補正係
   数、第１の再生信号系列のピークに対して１／Ｉｏ（１
   ＋Ｔｒ２×Ｒｃ）の補正係数、ボトムとピークの中間強
   度部に対して１／Ｉｏ（１＋Ｔｒ１×Ｒａ）と１／Ｉｏ
   （１＋Ｔｒ２×Ｒｃ）の相加平均値からなる補正係数を
   有する補正信号を演算により求め（ここで、Ｉｏは第１
   の再生光の強度、ＲａおよびＲｃは記録層の非晶質部お
   よび結晶部の反射率、Ｔｒ１およびＴｒ２は強度Ｉｏの
   再生光が反射率ＲａおよびＲｃで反射された後に超解像
   再生膜に入射したときの超解像再生膜の透過率であ
   る）、この補正信号によって第２の再生光の強度を補正
   することを特徴とする請求項１記載の光メモリ装置。
3. 【請求項３】結晶質と非晶質との間の相変化により光反
   射率が変化する記録層と、該記録層の光入射側に配置さ
   れ、光照射により透過率の高い光学開口が形成され、か
   つ光照射位置における記録層の光反射率に応じて光学開
   口の大きさが変化する超解像 再生膜を有する光記録媒体
   を再生する光メモリ装置であって、 前記光記録媒体に一定強度の第１の再生光を照射し、そ
   の反射光を検出して第１の再生信号系列を生成する第１
   の再生手段と、 前記光記録媒体に前記第１の再生信号系列に従って強度
   が補正された第２の再生光を照射し、その反射光を検出
   して第２の再生信号系列を生成する第２の再生手段と、 前記超解像再生膜の特性データを格納した記憶手段と、 前記記憶手段から前記第１の再生信号系列に基づいて読
   み出した特性データを用いて前記第２の再生光の強度を
   補正する補正手段と、 前記第２の再生信号系列から前記光記録媒体に記録され
   た情報を識別再生する識別再生手段とを具備することを
   特徴とする光メモリ装置。
4. 【請求項４】記録層および該記録層の光入射側に配置さ
   れた光照射により透過率が変化する超解像再生膜を有す
   る光記録媒体に記録された情報を再生するに際し、 前記光記録媒体に再生光を照射し、その反射光を検出し
   て第１の再生信号系列を生成した後、 この第１の再生信号系列を前記超解像再生膜の特性に従
   って補正することにより第２の再生信号系列を生成し、 この第２の再生信号系列から前記光記録媒体に記録され
   た情報を識別再生することを特徴とする光メモリ装置に
   おける超解像再生方法。
5. 【請求項５】記録層および該記録層の光入射側に配置さ
   れた光照射により透過率が変化する超解像再生膜を有す
   る光記録媒体を再生する光メモリ装置であって、 前記光記録媒体に再生光を照射し、その反射光を検出し
   て第１の再生信号系列を生成する再生手段と、 前記第１の再生信号系列を前記超解像再生膜の特性に従
   って補正し、第２の再生信号系列を生成する補正手段
   と、 前記第２の再生信号系列から前記光記録媒体に記録され
   た情報を識別再生する識別再生手段とを具備することを
   特徴とする光メモリ装置。
6. 【請求項６】前記超解像再生膜の特性データを格納した
   記憶手段を有し、前記補正手段は該記憶手段から前記第
   １の再生信号系列に基づいて読み出した特性データを用
   いて前記第１の再生信号系列を補正することを特徴とす
   る請求項５記載の光メモリ装置。