JP5282935B2 - 光学情報記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、記録情報を光学的に再生する光学情報記録媒体と、光学情報記録媒体の情報再生方法とに係る。

レーザ光を用いて情報の再生を行う光学情報記録媒体の一例として光ディスクがある。光ディスクは大容量という特徴を持ち、画像や音楽あるいはコンピュータの情報を流通・保管するメディアとして広く利用されている。光ディスクは機能により、あらかじめ記録された情報を再生するだけの「再生専用型（ＲＯＭ：Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）」、一度だけ情報を書き込める「追記型（Ｒ：Ｒｅｃｏｒｄａｂｌｅ）」、何度でも書き換えられる「書換型（ＲＷ：ＲｅＷｒｉｔａｂｌｅ）」に分類できる。

このうちＲＯＭディスクは、複製が容易でかつ低コストという生産面での特徴があり、パッケージソフトや映像コンテンツなどの大量生産・大規模流通の媒体として適している。また、今以上に高画質な映像の流通媒体としてさらなる大容量化が求められている。

光ディスクの容量は、情報が記録されるピットの数に依存する。したがって、面積が同じ光ディスクにおいて、記録ピットが小さければ小さいほど、光ディスク全体としての記憶容量をより大きくすることができる。この記録ピットの大きさは基本的には情報の再生に用いられるレーザ光が集光される集光スポットのサイズに依存している。つまり、集光スポットサイズが小さいほどより高密度な情報を良好な再生品質で再生できる。

レーザ光を対物レンズによって集光させた集光スポットは、光の回折効果のため、その集光点においても一点には収束せず有限の大きさをもつ。これを一般に回折限界と呼ぶ。レーザ光の波長をλ、対物レンズの開口数をＮＡ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ）とすると、λ／（４ＮＡ）が再生できる最小ピット長の限界値となる。

例えば、λ＝４０５ｎｍ、ＮＡ＝０．８５の光学系は、再生限界の最小ピット長が１１９ｎｍとなり、これ以下の長さのピットを読み取ることはできない。最小ピット長をより小さくして光ディスクの容量を上げるためには、レーザ光の波長を短くするか、対物レンズのＮＡを大きくすればよい。しかし、光学部品の製造の点でレーザの短波長化や対物レンズの高ＮＡ化は難しい。

一方、回折限界を超えて再生分解能を向上させるための技術として媒体超解像技術が知られている。媒体超解像においては、温度あるいは光強度により光学特性が非線形に変化する超解像膜が用いられる。ここでは、例えば、特許文献１（特開平５−８９５１１号公報）に記載されているような、ある温度で反射率が急峻に変化する超解像膜を用いた場合について、図１から図３を用いて説明する。ここでは超解像膜として相変化材料を用い、結晶状態（固相）と、融点以上で溶融した状態（液相）とにおける、反射率の差を利用している。

図１は超解像光ディスクの断面の概念図である。超解像光ディスク４０は、透明基板４１と、超解像膜４２とを具備しており、透明基板４１の上に超解像膜４２が層状に形成されている。透明基板４１には、記録ピットが予め形成されている。超解像膜４２は、相変化材料で形成されている。

記録ピットの再生にあたっては、超解像光ディスクにおける集光スポット内に発生する温度分布を利用する。すなわち、まず、レーザ光の強度を調整することで、その集光スポット内に生じる高温領域の一部において、超解像膜４２の相変化材料が融点を超える。その結果、超解像膜４２の一部分が液相状態になる。

図２は超解像光ディスクの反射率の温度変化グラフである。このグラフにおいて、横軸は超解像膜４２の温度を表し、縦軸は超解像膜４２の反射率を表す。このように、融点を境として、液相状態の反射率が固相状態の反射率よりも高い超解像膜４２を用いる。こうすることで、液相状態の領域が実効的な集光スポットとなり、等価的に小さな集光スポットが得られる。

図３は、超解像光ディスクの透明基板上に形成された記録ピット列の一部を拡大した模式図である。超解像度光ディスクの透明基板上には、スパイラル上のトラックに沿って、記録ピットが予め形成されている。記録ピットには長さが異なる複数の種類が混在するが、ここでは簡単のため、記録ピット５３として短ピットのみが描かれている。

レーザ光は、対物レンズを通過すると、超解像膜４２上の集光スポット５０に照射される。照射されたレーザ光が吸収されることによって、集光スポット５０近傍の超解像膜４２で温度上昇が起こり、高温領域が生じる。高温領域の一部で、特に超解像膜４２の融点を超えた溶融領域５１では、超解像膜４２が固相状態から液相状態に変化することで反射率が上昇する。

一方、集光スポット５０のうち超解像膜４２の非溶融領域５２は、超解像膜４２が固相状態のままで反射率がほとんど変化しない。したがって、反射率の高い溶融領域５１のみが記録ピットを再生する開口として働くことになる。この結果、再生に寄与する開口の大きさを回折限界で決まる集光スポットサイズよりも小さくでき、再生限界以下の微小な記録ピット５３の情報を読み取ることができる。この例のように、超解像膜の高温領域が反射率の上昇で開口として機能することにより集光スポットの進行方向後方に開口が形成される超解像再生方式を、ＲＡＤ（Ｒｅａｒ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）方式と呼ぶ。

上記に関連して、特許文献２（特開２００６−２０９８９８号公報）には、光学情報記録媒体に係る発明が開示されている。
特許文献２発明の光学情報記録媒体は、レーザ光照射によって情報の再生が行われる光学情報記録媒体である。特許文献２発明の光学情報記録媒体は、超解像層を少なくとも具備した記録層を基板上に有する。ここで、超解像層は、温度上昇とともに光学特性が変化する。また、超解像層は、３８０ｎｍ以上かつ４３０ｎｍ以下の波長の光に対して温度変化とともに非線形に光学定数が変化する。さらに、超解像層は、３８０ｎｍ以上かつ４３０ｎｍ以下の波長の光における消衰係数が、常温において０．２以上である。

また、特許文献３（特開２００６−３２３９６５号公報）には、光学情報記録媒体に係る発明が開示されている。
特許文献３発明の光学情報記録媒体は、光を入射することによって情報を記録または再生する光情報記録媒体である。特許文献３発明の光学情報記録媒体は、基板と、ピットパターン膜と、記録膜とを有する。ここで、ピットパターン膜は、基板上に形成されている。また、ピットパターン膜には、記録光照射及び再生光照射によって融解する複数のピットが規則的に配置されている。さらに、記録膜は、溶解したピットを介した記録光照射によって記録マークが形成される。

すなわち、特許文献３発明の光学情報記録媒体では、単一周波数のパターンからなる相変化ピットを超解像層として用いている。ここで、相変化ピットは、光学情報記録媒体のトラックに沿って形成されている。特許文献３発明によれば、相変化ピットの溶融領域における記録マークとスペースとの反射率差を利用して、高密度な記録情報の再生が可能とされている。

特開平５−８９５１１号公報 特開２００６−２０９８９８号公報 特開２００６−３２３９６５号公報

超解像効果を用いない従来技術によるＲＯＭディスクでは、最短ピット長を再生限界ピット長の約１．２〜１．４倍に設定し、変調した情報を割り当てて記録している。ピットの形状については、ピット幅を集光スポットサイズの約０．３〜０．３８倍とすることで変調度が最大となるようにしている。また、ピット長は変調信号で定まる長さに対してある一定の長さ分だけ全てのピットの長さを短縮している。こうすることで、ピットとスペースの長さの比率を変えてアシンメトリを０に近付けている。以下、ピット長を短縮する長さを「ピット長カット量」と呼ぶ。さらに、トラックピッチを集光スポットサイズの約０．８倍前後とすることで、隣接トラックからのクロストークの影響を低減している。

一方、超解像光ディスクでは、再生限界以下の微小な記録ピットを読めることから、最短ピット長を再生限界ピット長よりも短くすることで、集光スポットの進行方向に対する記録密度（以下、「線密度」と呼ぶ）を高めることができる。このとき、ピット形状については、スケーリング則に従い線密度の比（従来技術によるＲＯＭディスクの最短ピット長と超解像光ディスクの最短ピット長の比）に応じて、従来技術によるＲＯＭディスクのピット幅やピット長カット量を一律に縮小する方法がある。しかし、このような超解像光ディスクを作成し、これを超解像再生して得られる再生波形は、アシンメトリが大きく、非線形性が強く、ビットエラーレートが悪い。

この問題を解決するためには、再生波形の信号処理の段階でアシンメトリを補償する方法が考えられる。しかし、再生波形にはアシンメトリ以外にも開口と開口外の位相差等に起因する非線形性成分を強く含む。このため、通常のアシンメトリ補償では十分なビットを得ることは困難であり、場合によっては逆にビットエラーレートを悪化させる課題があった。また、高次の非線形等化を導入して非線形性を補償し、ビットエラーレートを改善する方法もある。しかし、回路規模などの点で実装が困難という課題があった。

そこで、本発明の目的は、高次の非線形等化などを用いることなく、再生限界以下の微小な記録ピットを良好なビットエラーレートで超解像再生することができる光学情報記録媒体を提供することにある。

本発明による光学情報記録媒体は、光学的に情報を再生するための光学情報記録媒体である。本発明による光学情報記録媒体は、支持基板と、超解像層とを具備する。ここで、支持基板には、螺旋状または複数の同心円状であるトラックに沿って、複数のピットが形成されている。超解像層は、支持基板上に設けられて、温度変化に応じて屈折率、消衰係数または屈折率と消衰係数とが変化する材質で一様に形成されている。超解像層における、常温における反射率Ｒ１と、常温よりも高い所定温度における反射率Ｒ２との間に、Ｒ１＜Ｒ２の関係が成り立っている。複数のピットにおける、トラックの接線方向の最短長さＬ、およびトラックの接線に直角な方向の長さＷと、トラック上で隣接する複数のピット同士の最短距離Ｓとが、０．７５＜（Ｓ−Ｌ）／Ｗ＜１．２かつ２．５＜（Ｓ＋Ｌ）／Ｗ＜４の関係を満たしている。

本発明による光学情報記録媒体の情報再生方法は、（ａ）超解像層を有する光学情報記録媒体における集光スポットに、光学情報再生装置がレーザ光を照射するステップと、（ｂ）集光スポットの一部に超解像領域を形成するステップと、（ｃ）集光スポットが、光学情報記録媒体の支持基板に形成された、螺旋状または複数の同心円状のトラックに沿って移動するステップと、（ｄ）移動する集光スポットに含まれる超解像領域において、照射されたレーザ光の反射によって、トラック上に形成された複数のピットを検出することによって、光学情報記録媒体に記録された任意の情報を再生するステップとを具備する。ここで、超解像領域におけるレーザ光による再生分解能は通常値を越えている。また、ステップ（ｂ）は、（ｂ−１）集光スポットの一部において、超解像層が常温よりも高い所定の値以上の温度に達するステップと、（ｂ−２）集光スポットの一部において、超解像層の屈折率、消衰係数または屈折率と消衰係数とが変化するステップと、（ｂ−３）集光スポットの一部において、反射率が常温における値Ｒ１よりも高い所定の値Ｒ２に達して、超解像領域が形成されるステップとを具備する。さらに、複数のピットにおける、トラックの接線方向の最短長さＬ、およびトラックの接線に直角な方向の長さＷと、トラック上で隣接する複数のピット同士の最短距離Ｓとが、０．７５＜（Ｓ−Ｌ）／Ｗ＜１．２かつ２．５＜（Ｓ＋Ｌ）／Ｗ＜４の関係を満たしている。

本発明の光学情報記録媒体によると、アシンメトリが小さく非線形性が少ない超解像再生波形が得られる。すなわち、再生限界以下の微小な記録ピットを良好なビットエラーレートで超解像再生することが出来る。したがって、本発明の光学情報記録媒体によると、記録密度を著しく高めることが出来るという効果が得られる。

添付図面を参照して、本発明による光学情報記録媒体を実施するための最良の形態を以下に説明する。

図４は本発明に係る光学情報記録媒体を示す媒体断面の概念図である。図４に示す光学情報記録媒体１０は、透明基板１１と、第１の誘電体膜１２と、超解像膜１３と、第２の誘電体膜１４と、反射膜１５とを具備する。光学情報記録媒体１０のこれら５つの層１１〜１５は、この順番に積層されている。

透明基板１１としては、ポリカーボネートが好ましい。透明基板１１の上には、記録ピットが予め形成されている。第１の誘電体膜１２および第２の誘電体膜１４としては、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２が好ましい。ここで、超解像膜１３は例えば複素屈折率が所定の温度で急峻に変化する薄膜である。複素屈折率の急峻な変化としては、例えば溶融に伴う固相から液相への変化が挙げられる。超解像膜１３としては、相変化材料あるいは無機酸化物が適している。より具体的には、相変化材料としてはＧｅ、Ｓｂ、Ｔｅ、Ｂｉ、Ｉｎのうち二つ以上の元素からなる合金（ＩｎＳｂ、ＢｉＴｅ、ＧｅＳｂＴｅなど）が好ましい。また、無機酸化物としてはＺｎＯ、ＣｏＯなどが好ましい。なお、超解像膜１３は常温において一様に均一になるように形成される。反射膜１５としては、反射率の高さから、金属が適している。より具体的には、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｎｉ、あるいは各々を主成分とする合金（ＡｌＴｉ、ＮｉＣｒなど）が好ましい。

本発明における光学情報記録媒体の製造方法を一例として説明する。複数のピットが形成された透明基板１１上に、第１の誘電体膜１２、超解像膜１３、第２の誘電体膜１４、反射膜１５の順に、マグネトロンスパッタリング法などにより成膜する。また、図示していないが、反射膜１５の上にダミー基板を紫外線硬化樹脂により張り合わせて、最終的なディスク形態とする。

図５は、本発明の光学情報記録媒体１０から３つのトラックの記録ピットを取り出した拡大図である。ここで、線密度を従来技術によるＲＯＭディスクの２倍にするために、ピット長を従来技術によるＲＯＭディスクの半分に設定している。すなわち、本発明の光学情報記録媒体１０において、最短ピット長は再生限界ピット長の２／３の長さに設定されている。また、本発明の光学情報記録媒体１０の記録ピットは、透明基板１１にスパイラル状のトラックに沿って予め形成されている。
なお、ここでは一本の螺旋を描くトラックを想定しているが、他の形状、例えば同心円状であっても構わない。

図５において、ピット長カット前の記録ピット２２を点線で、実際に形成されたピット長カット後の記録ピット２１を実線で、それぞれ示している。また、ピット長カット後の最短ピットの長さをＬ、最短スペースの長さをＳ、ピット幅をＷ、トラックピッチをＰとして、それぞれ示している。本発明のトラックピッチは、通常のＲＯＭディスクと同じである。レーザ光は集光スポット５０として照射される。

図６は、従来技術によるＲＯＭディスクの最適なピット幅とピット長カット量の関係を表すグラフである。図６の横軸はピット幅であり集光スポットサイズとの比で示す。また縦軸はピット長カット量であり再生限界ピット長との比で示す。楕円で囲んだ領域はビットエラーレートが１０^−５以下となる領域である。

従来技術によるＲＯＭディスクでビットエラーレートが１０^−５以下となる最適なピット幅とピット長カット量の組合せは、ピット幅が集光スポットサイズの０．３〜０．３８倍、ピット長カット量が再生限界ピット長の０．５〜０．６倍である。

図７は、本発明の光学情報記録媒体１０において、線密度を通常のＲＯＭディスクの２倍とした場合のピット幅とピット長カット量の関係を表すグラフである。線密度が２倍のため従来技術によるＲＯＭディスクに比べて最短ピット長は半分となる。従来技術によるＲＯＭディスクで最適なピット幅とピット長カット量を、スケーリング則に従って共に半分の値としたのが点線で囲んだ領域である。しかしながら、本発明の光学情報記録媒体１０では、この領域の条件ではビットエラーレートは１０^−４以上となり良好なビットエラーレートを得ることはできない。

これに対して、発明者は、ピット幅とピット長カット量を図７の斜線で示す領域に設定するとビットエラーレートを大幅に改善できることを見出した。このときのピット幅とピット長カット量の組合せは、ピット幅が集光スポットサイズの０．１〜０．１５倍、ピット長カット量が再生限界ピット長の０．１６〜０．２５倍で、このときビットエラーレートは１０^−４以下が得られる。

レーザ光の波長λ、対物レンズの開口数ＮＡの光学系を用いて情報の再生を行うとすれば、集光スポットサイズは１／２λ／ＮＡ、再生限界ピット長はλ／（４ＮＡ）で表される。上記の好適なピットの条件として、幅Ｗは、
０．１２λ／ＮＡ＜Ｗ＜０．１８λ／ＮＡ
の範囲に含まれることが望ましい。また、好適なピット長カット量Ｃは、
０．０４λ／ＮＡ＜Ｃ＜０．０６λ／ＮＡ
の範囲に含まれることが望ましい。さらに、ピット長カットによりピットを短縮した分だけスペースが伸びる。スペースの長さをピット間の距離と言い換えれば、ピット間の最短距離Ｓは、Ｃ＝（Ｓ−Ｌ）／２より、
０．０８λ／ＮＡ＜Ｓ−Ｌ＜０．１２λ／ＮＡ
と表される。

（第１の実施例）
本実施例では、光学情報記憶媒体の、厚さ０．６ｍｍのポリカーボネート基板に、最短１００ｎｍのピットが形成されたＲＯＭ用基板に超解像層を付加した。λ＝４０５ｎｍ、ＮＡ＝０．６５、再生限界ピット長＝１５６ｎｍ、という諸条件を用いて、線速６．６ｍ／ｓ、再生パワー３ｍＷにて評価を行った。

基板に形成されているピット列は、（１−７）変調で記録されている。最短ピットが１００ｎｍ、最長ピットが４００ｎｍ、トラックピッチは４００ｎｍであった。ＲＯＭ原盤のピット記録には電子ビーム法を用い、ＲＯＭ原盤をスタンパ転写してポリカーボネート基板上にピット列を形成した。ポリカーボネート基板の上に下から順に、４枚の層を次の順番と厚みでスパッタリングにより形成した。すなわち、ＳｉＮからなる誘電体膜の厚みは４０ｎｍ、ＧｅＳｂＴｅからなる超解像膜の厚みは１５ｎｍ、ＳｉＮからなる誘電体膜の厚みは５０ｎｍ、Ａｌ−Ｔｉからなる反射膜の厚みは５０ｎｍである。ピット深さは４０ｎｍであった。熱解析シミュレーションの結果より算出した超解像開口の大きさは、トラック直交方向の開口径が１５０ｎｍ、トラック平行方向の開口径が１７０ｎｍであった。
なお、これら各層の材質は、上に述べた物であっても構わない。

ピット幅とピット長カット量については、ピット幅５０ｎｍ〜１００ｎｍ、ピット長カット量０ｎｍ〜５０ｎｍの間で様々な組合せを試作した。その上で、ＰＲＭＬを用いて超解像再生時のビットエラーレートを比較した。

図８は、本実施例におけるピット幅およびピット長カット量と、超解像再生信号のビットエラーレートとの関係を表すグラフである。図８から分かるように、好適なピット幅とピット長カット量はそれぞれ、ピット幅５０ｎｍ〜８０ｎｍ、ピット長カット量２５ｎｍ〜４０ｎｍの範囲である。この範囲では、誤り訂正が可能な１０^−４以下の良好なビットエラーレートが実現できている。本光学系の集光スポットサイズは５２０ｎｍ、再生限界ピット長は１５６ｎｍである。したがって、上記ピット幅は集光スポットサイズのおよそ０．１〜０．１５倍、またピット長カット量は再生限界ピット長のおよそ０．１６〜０．２５倍に相当する。

このことは以下のような原理で説明できる。
まず、本光学系に対し通常の密度にあたる最短ピット長２００ｎｍのＲＯＭ用基板に厚み５０ｎｍのＡｌ−Ｔｉからなる反射膜を成膜した。ピット幅とピット長カット量については、ピット幅５０ｎｍ〜２００ｎｍ、ピット長カット量２０ｎｍ〜１００ｎｍの間で様々な組合せを試作した。光学系はＮＡ＝０．８５の対物レンズの一部を遮光することで、トラックと平行方向の集光スポット径を５２０ｎｍとし、トラックと直交方向の集光スポット径を５２０ｎｍ、４５０ｎｍ、４００ｎｍと変えて再生を行い、ＰＲＭＬを用いてビットエラーレートを比較した。

図９は上記ＲＯＭディスクにおける集光スポットの形状と最適なピット幅およびピット長カット量の関係を表すグラフである。集光スポット形状が真円から楕円率が大きくなるにつれ最適なピット幅とピット長カット量が低減することがわかる。この関係を外挿すると、最適なピット幅とピットカット量には図９の直線の関係があることがわかる。これはピット幅が限りなく狭くなってバーコード状の１次元情報になった場合には、ピット長カットによる補正が必要なくなることを意味している。以上のことから、一般に、トラックと直交方向の集光スポット径が狭くなるほど、ピット幅とピットカット量の最適点は直線上を原点方向に移動するといえる。

この原理をもとに、超解像光ディスクの開口について考えると、ＲＡＤ方式の場合は超解像膜の温度分布が開口形状にそのまま反映されることから、トラックと直交方向の開口径が狭い紡錘型となる。この結果、超解像光ディスクの最適点は従来技術によるＲＯＭディスクからスケーリング則で導かれるポイントからは離れて、直線上を原点方向に移動したポイントが最適点となる。

図１０は、図８の最適な範囲を台形近似したグラフである。このグラフから、本実施例における好適なピット幅Ｗとピット長カット量Ｃの関係は、最短ピット長Ｍを用いて次の２式で表せることがわかる。
０．３７５＜Ｃ／Ｗ＜０．６
０．５＜Ｗ／Ｍ＜０．８

上記２式はＣ＝（Ｓ−Ｌ）／２とＭ＝（Ｓ＋Ｌ）／２より、ピット間の最短距離Ｓと最短ピットの長さＬを用いて以下のようにも書き表せる。
０．７５＜（Ｓ−Ｌ）／Ｗ＜１．２
２．５＜（Ｓ＋Ｌ）／Ｗ＜４

（第２の実施例）
第１の実施例と同様の条件で、記録密度と膜構成で製作された光学情報記録媒体の評価を行った。すなわち、λ＝４０５ｎｍ、ＮＡ＝０．６５と設定された光学系を用いて、線速６．６ｍ／ｓにて評価を行った。ただし、最短ピットと最長ピットの組合せはＡ（１３０ｎｍ、５２０ｎｍ）、Ｂ（１００ｎｍ、４００ｎｍ）、Ｃ（８０ｎｍ、３２０ｎｍ）の合計３種類の組合せを用意した。また、それぞれについて様々なピット幅とピット長カット量の組合せを試作した。これらの組合せは従来技術によるＲＯＭディスクの線密度に対してそれぞれＡは約１．５倍、Ｂは約２倍、Ｃは約２．５倍に相当する。

試作した光学情報記録媒体の超解像再生時のビットエラーレートを比較し、ビットエラーレートが最小となるピット幅およびピット長カット量の組合せを求めた。再生パワーはそれぞれの線密度でビットエラーレートが最小となるように調整した結果、それぞれ、Ａでは３．２ｍＷ、Ｂでは３ｍＷ、Ｃでは２．９ｍＷとなった。

表１は、本実施例における超解像開口の大きさと、ビットエラーレートが最小となるピット幅および最短ピット長との関係を示す表である。

（単位：ｎｍ。ただし、線密度を除く。）
超解像開口の大きさは熱解析シミュレーションの結果より算出した。表１から分かるように、ビットエラーレートが最小となるピットの大きさは、超解像開口の大きさと一定の比率を持った関係にある。すなわち、ピット幅Ｗと、トラック直交方向の開口径Ｗａとの比は、およそ０．４〜０．５の範囲にある。また、ピット長カット後の最短ピット長Ｌと、トラック平行方向の開口径Ｌａとの比も、およそ０．４〜０．５の範囲にある。さらに、最短スペースの長さＳと、開口径Ｌａとの比は、およそ０．６〜０．７５の範囲にある。したがって、
２Ｗａ／５＜Ｗ＜Ｗａ／２
かつ、
２Ｌａ／５＜Ｌ＜Ｌａ／２
かつ、
３Ｌａ／５＜Ｓ＜３Ｌａ／４
と表される。

また、上記最短ピット長Ｌは再生限界ピット長のおよそ２／５〜２／３に相当する。すなわち、
λ／（１０ＮＡ）＜Ｌ＜λ／（６ＮＡ）
と表される。上記ピット幅は最短ピット長が上記条件式を満足する範囲でビットエラーレートを低減する効果が特に大きい。しかし、最短ピット長がこの範囲を超える場合であっても、再生限界ピット長より短い場合にはビットエラーレートを低減する効果が得られる。

（第３の実施例）
第１の実施例と同様の記録密度と膜構成で製作された光学情報記録媒体を、λ＝４０５ｎｍ、ＮＡ＝０．６５の光学系を用いて、線速６．６ｍ／ｓ、再生パワー３ｍＷにて評価を行った。ただし、ピット幅とピット長カット量については、ピット幅９０ｎｍ、ピット長カット量３０ｎｍの組合せに制限し、さらにトラックピッチを２００ｎｍ〜４００ｎｍの間で様々な組合せを試作した。試作した光学情報記録媒体の超解像再生時のビットエラーレートを比較した。

図１１は、本実施例におけるトラックピッチと、超解像再生信号のビットエラーレートとの関係を表すグラフである。図１１から分かるように、好適なトラックピッチは３００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲に含まれる。この範囲において、１０^−４以下の良好なビットエラーレートが実現できている。本光学系の再生限界ピット長は１５６ｎｍであるので、上記トラックピッチは再生限界ピット長のおよそ２〜２．５倍に相当する。

レーザ光の波長λ、対物レンズの開口数ＮＡの光学系を用いて情報の再生を行うとすれば光再生限界ピット長はλ／（４ＮＡ）で表される。したがって、好適なトラックピッチＰは
λ／（２ＮＡ）＜Ｐ＜５λ／（８ＮＡ）
と表される。

（第４の実施例）
第１の実施例と同様の記録密度と膜構成で製作された光学情報記録媒体について、評価を行った。すなわち、λ＝４０５ｎｍ、ＮＡ＝０．６５の光学系を用いて、線速６．６ｍ／ｓ、再生パワー３ｍＷにて評価を行った。ただし、ピット幅とピット長カット量については、ピット幅６０ｎｍ〜９０ｎｍ、ピット長カット量３０ｎｍの範囲の組合せに制限した。さらに、最短ピットのピット長カット量をそれ以外のピットのピット長カット量とは異なる量に設定した。試作した光学情報記録媒体の超解像再生時のビットエラーレートを比較した。

図１２は本実施例における最短ピットのピット長カット量と超解像再生信号のビットエラーレートの関係を表すグラフである。図１２から分かるように、いずれのピット幅においても最短ピットの好適なピット長カット量は２０ｎｍである。また、それ以外のピットの好適なピット長カット量である３０ｎｍよりも１０ｎｍ短い。このとき、ピット長カット量を３０ｎｍで一律とした場合よりも、さらに良好なビットエラーレートが実現できる。

以上、本発明による光学情報記録媒体の各パラメータに共通する特徴に基づいて、さらに４つの実施例について説明した。これらの実施例は、矛盾の無い範囲で組み合わせ可能である。

これまで説明した光学情報記録媒体から、実際に情報を再生するにあたって、光学情報再生装置は以下に説明するようなステップを踏むことが望ましい。

まず、光学情報再生装置は、光学系から出力されるレーザ光のパワー、周波数、光学情報記録媒体の回転角速度などを、初期再生パラメータによって設定する。この状態で、光学情報再生装置は、光学情報記録媒体の初期再生領域に記録されている、超解像層通常再生推奨パラメータ情報を読み出す。

ここで、初期再生パラメータとは、光学情報再生装置が任意の光学情報記録媒体に記録された情報を再生するために最初に用いるパラメータである。想定外の光学情報記録媒体の再生を試みる際に、この記録媒体を不用意に破損させる危険性を排除するために、初期再生パラメータは一般的な規格に準じていることが望ましい。

また、初期再生領域とは、光学情報記録媒体において最初に再生されるべき情報が記録されている領域である。想定外の光学情報再生装置が再生を試みる際に、この記録媒体を不用意に破損させる危険性を排除するために、初期再生領域は一般的な規格に準じていることが望ましい。ここで、初期再生領域には、超解像方式を用いずに再生可能な領域に形成されていることが望ましい。

次に、光学情報再生装置は、光学系から出力されるレーザ光の周波数や光学情報記録媒体の回転角速度などを、超解像層通常再生推奨パラメータ情報に応じて設定する。ここで、超解像層通常再生推奨パラメータ情報とは、光学情報記録媒体の超解像低密度領域から情報を再生するために推奨される、光学情報再生装置の諸パラメータに係る情報である。

この状態で、光学情報再生装置は、光学情報記録媒体の超解像低密度領域から超解像方式再生推奨パラメータ情報を読み取る。超解像低密度領域は、超解像層でありながら、超解像層の相変化を必要としない程度の密度でピットが形成されている領域である。例えば、超解像層の相変化に必要なパワーのレーザ光を出力出来ない光学情報再生装置であっても、超解像低密度領域までは再生が可能である。

そして、光学情報再生装置は、光学系から出力されるレーザ光のパワーなどを、超解像方式再生推奨パラメータ情報に応じて設定する。ここで、超解像方式再生推奨パラメータ情報とは、光学情報記録媒体の超解像高密度領域から情報を再生するために推奨される、光学情報再生装置の諸パラメータに係る情報である。超解像方式再生推奨パラメータ情報には、特に、超解像領域の形成をもたらすために必要なレーザ光のパワーに係る情報などが含まれる。

この状態で、光学情報再生装置は、光学情報記録媒体の超解像高密度領域から任意の情報を再生する。超解像高密度領域とは、上記の各実施例にて説明したように、ピットやトラックのサイズが各種条件を満たしている領域であり、再生には超解像領域の再生を必要とする。

したがって、光学情報記録媒体には、初期再生領域、超解像低密度領域、超解像高密度領域の、少なくとも３種類の領域が存在することになる。

以上に説明した再生方法および光学情報記録媒体のフォーマット形式は、あくまでも一例であって、これらを制限するものではない。

以上に説明したように、本発明の光学情報記録媒体によると、アシンメトリが小さく非線形性が少ない超解像再生波形が得られる。すなわち、再生限界以下の微小な記録ピットを良好なビットエラーレートで超解像再生することが出来る。したがって、本発明の光学情報記録媒体によると、記録密度を著しく高めることが出来るという効果が得られる。

また、本発明の光学情報記録媒体によると、ピット幅を狭く出来、隣接トラックからのクロストークを低減出来る。その結果、トラックピッチを本来の再生限界ピット長の２倍近くまで詰めることが出来る。したがって、本発明の光学情報記録媒体によると、記録密度をさらに著しく高めることが出来るという効果が得られる。

図１は、超解像光ディスクの断面の概念図である。 図２は、超解像光ディスクの反射率の温度変化グラフである。 図３は、超解像光ディスクの透明基板上に形成された記録ピット列の一部を拡大した模式図である。 図４は、本発明に係る光学情報記録媒体を示す媒体断面の概念図である。 図５は、本発明の光学情報記録媒体１０から３つのトラックの記録ピットを取り出した拡大図である。 図６は、従来技術によるＲＯＭディスクの最適なピット幅とピット長カット量の関係を表すグラフである。 図７は、本発明の光学情報記録媒体１０において、線密度を通常のＲＯＭディスクの２倍とした場合のピット幅とピット長カット量の関係を表すグラフである。 図８は、本実施例におけるピット幅およびピット長カット量と、超解像再生信号のビットエラーレートとの関係を表すグラフである。 図９は、上記ＲＯＭディスクにおける集光スポットの形状と最適なピット幅およびピット長カット量の関係を表すグラフである。 図１０は、図８の最適な範囲を台形近似したグラフである。 図１１は、本実施例におけるトラックピッチと、超解像再生信号のビットエラーレートとの関係を表すグラフである。 図１２は本実施例における最短ピットのピット長カット量と超解像再生信号のビットエラーレートの関係を表すグラフである。

符号の説明

１０ 光学情報記録媒体
１１ 透明基板
１２ 第１の誘電体膜
１３ 超解像膜
１４ 第２の誘電体膜
１５ 反射膜
２１ ピット長カット後の記録ピット
２２ ピット長カット前の記録ピット
４０ 超解像光ディスク
４１ 透明基板
４２ 超解像膜
５０ 集光スポット
５１ 溶融領域
５２ 非溶融領域
５３ 記録ピット

Claims (11)

1. 光学的に情報を再生するための光学情報記録媒体であって、
   螺旋状または複数の同心円状であるトラックに沿って、複数のピットが形成された支持基板と、
   前記支持基板上に設けられて、温度変化に応じて屈折率、消衰係数または屈折率と消衰係数とが変化する材質で一様に形成された超解像層と
   を具備し、
   前記超解像層における、常温における反射率Ｒ１と、前記常温よりも高い所定温度における反射率Ｒ２との間に、Ｒ１＜Ｒ２の関係が成り立ち、
   前記複数のピットにおける、前記トラックの接線方向におけるピットの最先端部と最後端部の最短長さＬ、および前記トラックの接線に直角な方向におけるピットの最幅部の長さＷと、前記トラック上で隣接する前記複数のピット同士におけるピットの最後端部から隣接ピットの最先端部までの最短距離Ｓとが、０．７５＜（Ｓ−Ｌ）／Ｗ＜１．２かつ２．５＜（Ｓ＋Ｌ）／Ｗ＜４の関係を満たし、
   前記トラックの接線方向の大きさＬａと、前記トラックの接線に直角な方向の大きさＷａとを有する超解像度領域を、レーザ光の集光スポット内に実現する光学情報再生装置で、任意の情報を再生するための光学情報記録媒体であって、
   前記大きさＬａと、前記大きさＷａと、前記長さＬと、前記長さＷと、前記長さＳとが、２Ｗａ／５＜Ｗ＜Ｗａ／２かつ２Ｌａ／５＜Ｌ＜Ｌａ／２かつ３Ｌａ／５＜Ｓ＜３Ｌａ／４の関係を満たす
   光学情報記録媒体。
2. 請求項１に記載の光学情報記録媒体において、
   前記長さＬと、前記超解像領域を実現するための前記レーザ光の周波数λと、前記レーザ光を出力するための光学系の開口数ＮＡとが、（λ／１０ＮＡ）＜Ｌ＜λ／（６ＮＡ）の関係を満たす
   光学情報記録媒体。
3. 請求項１または２に記載の光学情報記録媒体において、
   前記長さＬと、前記最短距離Ｓと、前記波長λと、前記開口数ＮＡとが、０．０８λ／ＮＡ＜Ｓ−Ｌ＜０．１２λ／ＮＡの関係を満たす
   光学情報記録媒体。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の光学情報記録媒体において、
   前記波長λと、前記開口数ＮＡと、前記トラックのピッチＰとが、（λ／２ＮＡ）＜Ｐ＜５λ／（８ＮＡ）の関係を満たす
   光学情報記録媒体。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の光学情報記録媒体において、
   反射層と、
   誘電体層と
   をさらに具備する
   光学情報記録媒体。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の光学情報記録媒体において、
   任意の情報が、前記超解像領域の形成を伴う超解像再生方法で再生可能に記録された超解像高密度領域と、
   前記超解像高密度領域から前記任意の情報を再生するために必要な超解像方式再生推奨パラメータ情報が、前記超解像領域の形成を伴わない超解像層通常再生方法で読み出し可能に記録された超解像低密度領域と、
   前記超解像低密度領域から前記超解像方式再生推奨パラメータ情報を再生するために必要な超解像層通常方式再生推奨パラメータ情報が、光学情報再生装置で規格化された初期再生パラメータで読み出し可能に記録された初期再生領域と
   をさらに具備する
   光学情報記録媒体。
7. （ａ）超解像層を有する光学情報記録媒体における集光スポットに、光学情報再生装置がレーザ光を照射するステップと、
   （ｂ）前記集光スポットの一部に超解像領域を形成するステップと、前記超解像領域における前記レーザ光による再生分解能は通常値を越えており、
   （ｃ）前記集光スポットが、前記光学情報記録媒体の支持基板に形成された、螺旋状または複数の同心円状のトラックに沿って移動するステップと、
   （ｄ）前記移動する集光スポットに含まれる前記超解像領域において、前記照射されたレーザ光の反射によって、前記トラック上に形成された複数のピットを検出することによって、前記光学情報記録媒体に記録された任意の情報を再生するステップと
   を具備し、
   前記ステップ（ｂ）は、
   （ｂ−１）前記集光スポットの一部において、超解像層が常温よりも高い所定の値以上の温度に達するステップと、
   （ｂ−２）前記集光スポットの一部において、前記超解像層の屈折率、消衰係数または屈折率と消衰係数とが変化するステップと、
   （ｂ−３）前記集光スポットの一部において、反射率が常温における値Ｒ１よりも高い所定の値Ｒ２に達して、前記超解像領域が形成されるステップと
   を具備し、
   前記複数のピットにおける、前記トラックの接線方向におけるピットの最先端部と最後端部の最短長さＬ、および前記トラックの接線に直角な方向におけるピットの最幅部の長さＷと、前記トラック上で隣接する前記複数のピット同士におけるピットの最後端部から隣接ピットの最先端部までの最短距離Ｓとが、０．７５＜（Ｓ−Ｌ）／Ｗ＜１．２かつ２．５＜（Ｓ＋Ｌ）／Ｗ＜４の関係を満たし、
   前記トラックの接線方向の大きさＬａと、前記トラックの接線に直角な方向の大きさＷａとを有する超解像度領域を、レーザ光の集光スポット内に実現する光学情報再生装置で、任意の情報を再生するための光学情報記録媒体の情報再生方法であって、
   前記大きさＬａと、前記大きさＷａと、前記長さＬと、前記長さＷと、前記長さＳとが、２Ｗａ／５＜Ｗ＜Ｗａ／２かつ２Ｌａ／５＜Ｌ＜Ｌａ／２かつ３Ｌａ／５＜Ｓ＜３Ｌａ／４の関係を満たす
   光学情報記録媒体の情報再生方法。
8. 請求項７に記載の光学情報記録媒体の情報再生方法において、
   前記長さＬと、前記超解像領域を実現するための前記レーザ光の周波数λと、前記レーザ光を出力するための光学系の開口数ＮＡとが、（λ／１０ＮＡ）＜Ｌ＜λ／（６ＮＡ）の関係を満たす
   光学情報記録媒体の情報再生方法。
9. 請求項７または８に記載の光学情報記録媒体の情報再生方法において、
   前記長さＬと、前記最短距離Ｓと、前記波長λと、前記開口数ＮＡとが、０．０８λ／ＮＡ＜Ｓ−Ｌ＜０．１２λ／ＮＡの関係を満たす
   光学情報記録媒体の情報再生方法。
10. 請求項７〜９のいずれかに記載の光学情報記録媒体の情報再生方法において、
    前記波長λと、前記開口数ＮＡと、前記トラックのピッチＰとが、（λ／２ＮＡ）＜Ｐ＜５λ／（８ＮＡ）の関係を満たす
    光学情報記録媒体の情報再生方法。
11. 請求項７〜１０のいずれかに記載の光学情報記録媒体の情報再生方法において、
    前記ステップ（ａ）は、
    （ａ−１）前記光学情報再生装置で規格化された初期再生パラメータを用いて、前記光学情報記録媒体の初期再生領域に記録された超解像層通常方式再生推奨パラメータ情報を読み出すステップと、
    （ａ−２）前記光学情報再生装置の再生パラメータを、前記ステップ（ａ−１）で読み出された前記超解像層通常再生推奨パラメータ情報に応じて設定するステップと、
    （ａ−３）前記ステップ（ａ−２）で設定された前記再生パラメータを用いて、前記光学情報記録媒体の超解像低密度領域に記録された超解像方式再生推奨パラメータ情報を、前記超解像領域の形成を伴わない超解像層通常再生方法で読み出すステップと、
    （ａ−４）前記光学情報再生装置の前記再生パラメータを、前記ステップ（ａ−３）で読み出された前記超解像方式再生推奨パラメータ情報に応じて設定するステップと、
    （ａ−５）前記ステップ（ｉ）で設定された前記再生パラメータを用いて、前記光学情報記録媒体の超解像高密度領域に前記レーザ光を照射するステップと
    を具備する
    光学情報記録媒体の情報再生方法。

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