JPH0696445A

JPH0696445A - 光記録媒体の再生方法及び再生装置

Info

Publication number: JPH0696445A
Application number: JP5088854A
Authority: JP
Inventors: Tsuyoshi Tsujioka; 強辻岡; Masahiro Irie; 正浩入江
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1992-07-27
Filing date: 1993-04-15
Publication date: 1994-04-08
Anticipated expiration: 2019-01-19
Also published as: US5398223A; JP3488261B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】フォトンモードで反応する記録層を有する光
記録媒体の再生において、再生可能回数を向上させる。【構成】再生ビーム光のパワーを、式（Ｉ）のＰ_rep
（Ｗ）の近傍または式（II）のＰ_rep（Ｗ）の範囲内に
設定する。ＳＮ比を向上させる場合には、必要により再生ビーム光
としてフォトン数ゆらぎが抑圧されたスクイズド状態の
光を用いる。再生可能回数を向上させる場合には、さら
に式（III)のＰ_rep（Ｗ）の範囲内に設定されたパワー
でフォトン数ゆらぎが抑圧されたスクイズド状態の光を
再生ビーム光として用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フォトクロミック材料
等を用いたフォトンモードで反応する記録層を有する光
記録媒体の再生方法及び再生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、書き換え可能な光記録媒体とし
て、フォトクロミック材料を応用する研究が盛んに進め
られている。フォトクロミック材料は、所定の波長の光
を照射すると、光化学反応により分子の構造が変化す
る。これに伴って、一定の波長の光に対する吸光度や屈
折率等の光学的特性が変化し、また他の波長の光や熱を
加えることによって、変化した分子構造を元に戻すこと
ができるという性質を有している。このような性質を利
用してフォトクロミック材料を光記録媒体の材料として
用いることができる。このような光記録媒体の記録は、
特定波長の光照射により分子構造を変化させることによ
って行うことができ、再生はそれに伴う光学的特性の変
化、特に吸光度の変化を検出することにより行うことが
できる。ところで、このようなフォトンモードによる
光記録媒体においては、記録された情報の再生を繰り返
し行うと再生出力が低下してしまうという問題のあるこ
とがよく知られている。これは、分子の反応がフォトン
モードで起こるため、比較的低いパワーで再生を行って
も、僅かながらフォトクロミック分子の反応が進行し、
繰り返し再生するに従って再生出力が低下してしまうか
らである。このような問題を解決する方法として、２つ
の方法が検討されている。

【０００３】１つの方法は、フォトクロミック材料が吸
収を有しない波長の光を用いてフォトクロミック反応に
伴う、吸収以外の変化すなわち旋光性、屈折率、複屈折
等を検出することによって再生を行う方法である。また
もう１つの方法は、光以外に磁界、電界、熱等が加わっ
たときにのみ反応が進む、いわゆるゲート型フォトクロ
ミック材料を開発し、これを用いる方法である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
方法では、例えば高密度化のための有力な手段である波
長多重記録等への応用が難しいという問題がある。また
後者の方法においては、磁界や電界によるゲート型フォ
トクロミック材料はまだ合成に成功していない。また熱
ゲート型のフォトクロミック材料は、熱拡散の影響によ
りフォトンモードの特徴である高解像度性が失われると
いう問題がある。

【０００５】本発明の目的は、フォトクロミック材料が
吸収を示す波長域の光を再生光として用いても、再生可
能回数を大幅に向上させることができる、上記従来の２
つの方法には属しない、まったく新規な光記録媒体の再
生方法及び再生装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
従う再生方法は、フォトンモードで反応する記録層を有
する光記録媒体を再生する方法であり、記録層に再生ビ
ーム光を照射するステップと、記録層を通過した再生ビ
ーム光を検出して記録状態及び未記録状態を再生するス
テップとを備えており、記録層に照射する再生ビーム光
のパワーが、下記の式（Ｉ）のＰ_rep（Ｗ）の近傍に設
定されていることを特徴としている。

【０００７】

【数５】

【０００８】（ここで、ＳＮＲはシステムに必要なＳＮ
パワー比（ＰＰ／ｒｍｓ）、ｅは電気素量１．６×１０
^-19（Ｃ）、Ｂはシステムの帯域幅（Ｈｚ）、ηは光検
出器のゲイン１に対する感度（Ａ／Ｗ）、γはピックア
ップ効率、Ｒ_aveは光記録媒体の平均反射率、ΔＲは光
記録媒体の記録部と未記録部との反射率の変化量を示
す。）ここで近傍とは、本発明の再生パワーレベルが対
数的な変化を問題にしているので、×０．５倍〜×５倍
の一桁の範囲を示すものとする。

【０００９】請求項２に記載の発明に従う再生方法は、
フォトンモードで反応する記録層を有する光記録媒体を
再生する方法であり、記録層に再生ビーム光を照射する
ステップと、記録層を通過した再生ビーム光を検出して
記録状態及び未記録状態を再生するステップとを備えて
おり、再生ビーム光のパワーが、下記の式（II）のＰ
_rep（Ｗ）の範囲内に設定されていることを特徴として
いる。

【００１０】

【数６】

【００１１】（ここで、ＳＮＲはシステムに必要なＳＮ
パワー比（ＰＰ／ｒｍｓ）、ｅは電気素量１．６×１０
^-19（Ｃ）、Ｂはシステムの帯域幅（Ｈｚ）、ηは光検
出器のゲイン１に対する感度（Ａ／Ｗ）、γはピックア
ップ効率（媒体からの反射光が光検出器に至るまでの効
率）、Ｒ_aveは光記録媒体の平均反射率、ΔＲは光記録
媒体の記録部と未記録部との反射率の変化量、ｋはボル
ツマン定数１．３８×１０^-23（Ｊ・Ｋ^-1）、Ｔは絶対
温度（Ｋ）、Ｉ_ampは再生用プリアンプの平均ノイズ電
流（Ａ）、Ｚは再生用プリアンプのインピーダンス
（Ω）を示す。）請求項１及び２に記載の再生方法にお
いては、記録層を通過した再生ビーム光を、光電流の自
己増幅機能を有する検出器によって検出することができ
る。

【００１２】請求項４に記載の発明に従う再生装置は、
フォトンモードで反応する記録層を有する光記録媒体を
再生する装置で、再生ビーム光を一定のパワーで放射す
る光源と、光源からの再生ビーム光を上記の式（Ｉ）ま
たは（II）のＰ_repのパワーのレベルにまで減衰させて
記録層に再生ビーム光を照射するためのパワー調整手段
と、再生ビーム光を記録層に集光するレンズ系と、記録
層を通過し光記録媒体から反射されてきた再生ビーム光
を検出する検出器とを備えている。

【００１３】請求項４に記載の発明において、検出器と
して、光電流の自己増幅機能を有する検出器を用いるこ
とが好ましい。請求項６に記載の発明に従う再生方法
は、フォトンモードで反応する記録層を有する光記録媒
体を再生する方法であり、記録層に上記の式（II）のＰ
_repの範囲内に設定されたパワーの再生ビーム光を照射
するステップと、記録層を通過した再生ビーム光を検出
して記録状態及び未記録状態を再生するステップと、記
録層に含まれるフォトンモード材料が実質的に吸収を有
しない波長域の光をサーボ用ビーム光として記録層に照
射することによりフォーカスサーボ及びトラッキングサ
ーボの少なくとも何れか一方を行うステップとを備えて
いる。

【００１４】請求項７に記載の発明に従う再生装置は、
フォトンモードで反応する記録層を有する光記録媒体を
構成する装置であり、再生ビーム光を一定のパワーで放
射する第１の光源と、第１の光源からの再生ビーム光を
上記の式（II）のＰ_repの範囲内のパワーレベルにまで
減衰させて記録層に再生ビーム光を照射するためのパワ
ー調整手段と、記録層に含まれているフォトンモード材
料が実質的に吸収を有しない波長域の光をサーボ用ビー
ム光として放射する第２の光源と、再生ビーム光とサー
ボ用ビーム光とを合成し同一光路へ導くビーム合成手段
と、合成ビーム光を記録層に集光するレンズ系と、記録
層を通過して光記録媒体から反射されてきた合成ビーム
光に含まれた再生ビーム光の成分を検出する光電流の自
己増幅機能を有する光検出器と、記録層を通過して光記
録媒体から反射されてきた合成ビーム光に含まれたサー
ボ用ビーム光の成分を検出してフォーカスサーボ及びト
ラッキングサーボの少なくともいずれか一方を行うため
のサーボ用光学系及びサーボ用回路系を備えている。

【００１５】請求項７に記載の発明において、光記録媒
体から反射されてきた合成ビーム光に含まれた再生ビー
ム光の成分が光検出器に入射するまでの間の光路に、再
生用ビーム光を実質的に透過しサーボ用ビーム光を実質
的に透過しない波長選択手段を設けることができる。

【００１６】請求項７に記載の発明におけるビーム合成
手段としては、例えばダイクロックミラーを用いること
ができる。このようにビーム合成手段としてダイクロッ
クミラーを用いた場合、光記録媒体から反射されてきた
合成ビーム光に含まれたサーボ用ビーム光がこのダイク
ロックミラーによって反射されるように装置全体を構成
することができる。

【００１７】請求項７に記載の発明において、第２の光
源とビーム合成手段との間に、サーボ用ビーム光を実質
的に透過し、それ以外の第２の光源からの放射光を実質
的に透過しない波長選択手段を設けることができる。

【００１８】請求項１１に記載の発明に従う再生方法
は、記録層の未記録状態における再生ビーム光の反射率
が０．４以下である光記録媒体を用いて光記録し、これ
を再生する方法である。この方法においては、記録層の
記録部における再生ビーム光の反射率が０．７以下であ
ることが好ましい。また記録層の未記録状態における再
生ビーム光の反射率が０．２以下の場合には、記録部に
おける再生ビーム光の反射率が０．４以上であることが
好ましい。

【００１９】請求項１４に記載の発明に従う再生方法
は、再生ビーム光として、フォトン数ゆらぎが抑圧され
たスクイズド状態の光を用いることを特徴としている。
請求項１５に記載の発明に従う再生方法は、再生ビーム
光として、フォトン数ゆらぎが抑圧されたスクイズド状
態の光を用い、下記の式（III)のＰ_rep（Ｗ）の範囲内
に設定されたパワーで光記録媒体に照射し、再生するこ
とを特徴としている。

【００２０】

【数７】

【００２１】（ここで、ＳＮＲはシステムに必要なＳＮ
パワー比（ＰＰ／ｒｍｓ）、ｅは電気素量１．６×１０
^-19（Ｃ）、Ｂはシステムの帯域幅（Ｈｚ）、ηは光検
出器のゲイン１に対する感度（Ａ／Ｗ）、γはピックア
ップ効率、Ｒ_aveは光記録媒体の平均反射率、ΔＲは光
記録媒体の記録部と未記録部との反射率の変化量を示
す。）フォトン数ゆらぎが抑圧されたスクイズド状態の
光を放射する光源としては、微小共振器構造によって自
然放出が抑圧され、かつ微分抵抗値の２倍以上の抵抗を
介して励起電流が注入される半導体レーザーを挙げるこ
とができる。

【００２２】

【発明の作用効果】請求項１に記載の発明では、再生ビ
ーム光のパワーを著しく低くすることにより、再生回数
を増加させている。一般に再生ビーム光のパワーを低下
させると、ＳＮ比が悪くなる。本発明では、必要なＳＮ
比が原理的に確保できる最小限の程度に再生ビーム光の
パワーを低くしている。以下、これについて説明する。

【００２３】光ディスクシステムにおけるノイズの原因
としては、ディスク表面粗さに起因するディスクノイ
ズ、レーザー光の揺らぎによるレーザーノイズ、プリア
ンプ系の抵抗部で発生する熱ノイズ、及びレーザー光中
のフォトンの量子論的揺らぎに起因するショットノイズ
がある。ディスクノイズ及びレーザーノイズに関して
は、既に技術的に解消され、十分に低いレベルとなって
いる。熱ノイズ及びショットノイズは、原理的なもので
あり、再生ビーム光のパワーを低くするときに問題とな
る。

【００２４】図１は、これらのノイズと信号レベルの関
係を示す図である。図１において横軸は再生ビーム光の
パワーを示しており、縦軸は出力をｄＢで表示してい
る。再生ビーム光のパワー１ｍＷのときの信号の出力を
基準の０ｄＢとしている。

【００２５】図１から明らかなように、通常の光ディス
クの再生に使用されている程度の再生パワー（〜１ｍ
Ｗ）では、熱ノイズやショットノイズよりもディスクノ
イズ及びレーザーノイズの方が高く、信号レベルの方が
十分に大きいので、ＳＮ比としては十分な値が得られ
る。再生パワーを低くしていくと、信号レベルとディス
クノイズ及びレーザーノイズは、２０ｄＢ／ｄｅｃで低
下する。すなわち、再生パワーが１／１０になると２０
ｄＢ低下する。しかしながら、図１から明らかなよう
に、熱ノイズは再生パワーに依存せず一定である。また
ショットノイズは１０ｄＢ／ｄｅｃで低下している。こ
の結果、再生パワーが１０^-5〜１０^-6となる地点の近傍
で、ノイズを制限する因子が、ディスクノイズ及びレー
ザーノイズから、熱ノイズまたはショットノイズに変わ
る。特に、熱ノイズは一定であり、数μＷオーダーの再
生パワーでは、熱ノイズによるＳＮ比の低下が著しい。
しかしながら、これは、プリアンプ抵抗部で発生する熱
ノイズ電流が光電流に比べて無視できない大きさになっ
てきたためであり、光検出器として自己増幅作用を有す
る光検出器を用いることにより、光電流を大きくして熱
ノイズによるＳＮ比の低下を解消することができる。

【００２６】このように熱ノイズが解消できても、数１
０ｎＷオーダーの超低パワーでは、ショットノイズがＳ
Ｎ比の制限因子となる。このショットノイズは、上述の
ようにほとんど量子論的揺らぎに起因するものである。
本発明では、信号レベルとこのショットノイズのレベル
の比がシステムに要求されるＳＮ比と同じレベルになる
ように、再生ビーム光のパワーを設定している。

【００２７】再生パワーをＰ_rep（Ｗ）、ゲイン１に対
応するフォトディテクター感度をη（Ａ／Ｗ）、ピック
アップ効率をγ、光記録媒体の平均反射率をＲ_ave、光
記録媒体の記録部と未記録部の反射率変化量をΔＲ、シ
ステムの帯域幅をＢ（Ｈｚ）、電気素量をｅ＝１．６×
１０^-19（Ｃ）とすると、ショットノイズ平均電流Ｉ _NS
（Ａ）は、以下の式で表される。

【００２８】

【数８】

【００２９】また、ピーク信号出力電流Ｉ_S（Ａ）は、
Ｉ_s＝ηγＰ_repΔＲで表される。従って、ＳＮパワー
比（ＰＰ／ｒｍｓ）は、以下の式で表される。

【００３０】

【数９】

【００３１】ここでＳ／Ｎをシステムに要求されるＳＮ
比すなわちＳＮＲとおいて、Ｐ_repについて解くと、以
下のように表される。

【００３２】

【数１０】

【００３３】このＰ_repが、システムに要求されるＳＮ
比を得ることができ、かつ可能な限り最小の再生ビーム
光のパワーとなる。従って、請求項１の発明に従えば、
再生ビーム光のパワーを所定の値の近傍にまで低下させ
ることにより、フォトンモードの光記録媒体の再生可能
回数を大幅に向上させることができる。

【００３４】請求項１に記載の発明の方法では、再生パ
ワーを低くすることにより再生可能回数を著しく向上さ
せているが、熱ノイズによりＳＮ比が低下する。このよ
うなＳＮ比の低下は、上述のように自己増幅機能を有す
る光検出器（例えばアバランシェフォトダイオードやホ
モダイン・ヘテロダイン方式で知られるコヒーレント光
検出方式）を用いることによって解消させることができ
る。

【００３５】請求項２に記載の発明の方法では、このよ
うな自己増幅機能を有する光検出器がＳＮ比の低下を解
消し得る範囲内で再生ビーム光の低パワー化を図ってい
る。以下、これについて説明する。

【００３６】プリアンプ部のアンプノイズ平均電流レベ
ルをＩ_amp＝ｉ_amp・Ｂ（ｉ_ampはノイズ密度、Ｂは帯
域幅）としたとき、ショットノイズ電流Ｉ_S＝（２ｅＢ
Ｉ_a）^1/2に対し、Ｉ_S≦Ｉ_ampとなる領域、すなわ
ち、

【００３７】

【数１１】

【００３８】と設定する。ここで、Ｉ_aは光検出器のゲ
イン１に対する平均光電流であり、Ｉ_a＝Ｐ_rep・Ｒ
_aveγηで与えられる。特に、アンプノイズレベルが熱
ノイズにより支配されているときには、Ｉ_ampの代わり
に、熱ノイズパワーＮ_T＝ｋＴＢを用いて以下のように
設定する。

【００３９】

【数１２】

【００４０】（ここで、Ｐ_repは再生パワー（Ｗ）、ｅ
は電気素量１．６×１０^-19（Ｃ）、γはピックアップ
効率、ηはゲイン１に対する光検出感度（Ａ／Ｗ）、ｋ
はボルツマン定数１．３８×１０^-23Ｊ・Ｋ^-1、Ｔは絶
対温度（Ｋ）、Ｚはプリアンプインピーダンス（Ω）を
示す。）従って、請求項１に記載の発明における式
（Ｉ）と組み合わせることにより、自己増幅機能を有す
る光検出器を使用する再生方法の場合には、再生ビーム
光を以下の式のＰ_repのパワーに設定すればよいことが
わかる。

【００４１】

【数１３】

【００４２】再生ビーム光のパワーを上記の範囲内に設
定することにより、請求項１に記載の発明の方法と比較
すると、再生可能回数はやや低下するが、必要なＳＮ比
を容易に得ることができるようになる。

【００４３】図１は、上述のように、再生ビーム光のパ
ワーに対し、再生信号出力及び各種のノイズ出力がどの
ように変化するかを表したものである。図１において、
再生ビーム光のパワーの下限値であるＰ_rep（ｍｉｎ）
は下記の式の値のものであり、Ａ点として表している。

【００４４】

【数１４】

【００４５】同様に、再生ビーム光の上限値のパワーで
あるＰ_rep（ｍａｘ）は、下記の式の値を示しており、
Ｂ点として図１に示されている。

【００４６】

【数１５】

【００４７】通常ＳＮＲは４００（電気的パワー比ＰＰ
／ｒｍｓ＝２６ｄＢ）程度必要とされており、帯域幅Ｂ
は１〜２０ＭＨｚである。また、典型的な値として、Ｒ
_ave＝０．７５、ΔＲ≒０．５、η≒０．４（Ａ／
Ｗ）、γ＝０．９である。従って、Ｐ_rep（ｍｉｎ）は
およそ０．５〜１０ｎＷ程度であり、常温（〜３００
Ｋ）での使用を考慮すると、Ｐ_rep（ｍａｘ）はおよそ
数μＷ程度となる。従って、請求項２に記載の発明のＰ
_repの範囲としては、０．５ｎＷ〜数μＷ程度となる。

【００４８】請求項４に記載の発明の再生装置は、請求
項１及び２の再生方法を実施することができる装置であ
る。この再生装置では、パワー調整手段を用いて、光源
から放射された再生ビーム光のパワーを上記の式（Ｉ）
または（II）に表されたパワーレベルまで減衰させてい
る。

【００４９】請求項１または２に記載の再生方法に従
い、再生ビーム光のパワーを低下させた場合において、
フォーカスサーボやトラッキングサーボ用の光学系とし
て、検出器に入る反射されてきた再生ビーム光の一部を
分離して用いると、ピックアップ効率が低下する。この
ような場合、ＳＮ比が低下したり、またサーボ用の光と
して非常にパワーの低い再生用ビーム光を兼用させるた
め、光パワー自体が低くなりサーボの不安定化をもたら
すという問題を生じる。

【００５０】請求項６に記載の発明は、このような問題
を解消する再生方法であり、再生ビーム光とは異なるサ
ーボ用ビーム光を用いるものであり、サーボ用ビーム光
として記録層に含まれるフォトンモード材料が実質的に
吸収を有しない波長域の光を用いるものである。このよ
うにフォトンモード材料が実質的に吸収を有しない波長
域の光をサーボ用ビーム光として用いることにより、記
録層に含まれるフォトンモード材料が反応を起こすこと
なしに、任意にパワーを設定することができ、サーボを
安定させることができる。また再生ビーム光に対するピ
ックアップ効率の低下を防止することができるため、Ｓ
Ｎ比の低下も防止できる。

【００５１】請求項７に記載の発明の再生装置は、請求
項６に記載の発明の再生方法を実施することのできる装
置である。請求項７に記載の発明の装置を用いることに
より、フォーカスサーボ及び／またはトラッキングサー
ボの安定性を損なうことなく光記録媒体の再生可能回数
を著しく向上させることができ、またＳＮ比の良好な再
生出力を得ることができる。

【００５２】本発明者らは、さらに、光学濃度とフォト
クロミック反応に伴う反射率変化量及び繰り返し再生可
能回数について検討を重ねた結果、記録層の未記録状態
における再生ビーム光の反射率が０．４以下である光記
録媒体を用いて光記録し、これを請求項１又は２に記載
の再生方法に従い再生することにより、再生可能回数を
さらに大幅に向上し得ることを見出した。

【００５３】まず、光学濃度と反射率の関係は以下のよ
うに説明される。なお、以下単位を明示しないものは、
すべてＭＫＳＡ単位系を用いている。光学濃度は、吸光
度（Ａｂｓ）とも呼ばれ、以下の式で与えられる。

【００５４】

【数１６】

【００５５】（Ｃはフォトクロミック材料のモル濃度
（ｍｏｌ／ｌ）、Ｌは試料の厚さ（ｃｍ）、εはフォト
クロミック材料の分子吸光係数（ｌ／ｍｏｌ・ｃｍ）で
ある。）この場合の試料の吸収率（Ａｐｔ）は以下のよ
うになる。

【００５６】

【数１７】

【００５７】この試料に対し光を照射した際に、時間ｄ
ｔの間に吸収されたフォトン数ｄｎは以下のように表さ
れる。

【００５８】

【数１８】

【００５９】（ここで、Ｐは光の照射パワー（Ｗ）、ν
はｃ（光速度）／λ（光の波長（ｍ））、ｈはプランク
定数である。）このフォトクロミック分子に吸収された
フォトン数のうち、反応を起こす分子の数は量子収率ｋ
を用いて以下のように表される。

【００６０】

【数１９】

【００６１】単位体積中に含まれるフォトクロミック分
子の量と、モル濃度の関係を考慮すると、次の微分方程
式が得られる。

【００６２】

【数２０】

【００６３】（Ｓは光の照射面積（ｃｍ²）、Ｎａはア
ボガドロ数である。）Ｔ＝ｅｘｐ｛−２．３εＬｃ｝を
用いて、変数Ｃから変数Ｔへ変数変換すると、次式が与
えられる。

【００６４】

【数２１】

【００６５】上記式は、照射時間ｔと透過率Ｔの関係を
表す微分方程式であるが、例えば照射時間を長くするか
わりに、照射パワーを大きくしても、同様に変化する。
従って、この方程式は、照射光量（＝Ｐ×ｔ）に比例す
るパラメータβＰに関する微分方程式に容易に一般化で
きる。

【００６６】

【数２２】

【００６７】この式は、透過率に関する方程式である
が、反射層を有する光記録媒体の反射率Ｒに対しても同
様に導くことができる。

【００６８】

【数２３】

【００６９】ここで右辺の因子２は、光が記録層を往復
するために生じるものである。また、ここでは、反射層
の反射率はほぼ完全（〜１００％）であるとしている。
この微分方程式は、記録時及び再生時に適用することが
できる。再生時は、Ｐのかわりに再生パワーＰ_repと再
生回数ｎとの積ｎ・Ｐ_repが入り、初期条件として未記
録部の反射率Ｒ_Lと記録部の反射率Ｒ_Hを与えてやれ
ば、繰り返し再生した際の反射率の差ΔＲ＝Ｒ_H−Ｒ_L
の変化が数値計算により計算できる。

【００７０】図１４は、初期条件Ｒ₀＝０．０１という
光学濃度が非常に高い場合におけるβＰと反射率Ｒとの
関係を示す図である。ここで、横軸に示すβＰは照射光
量（Ｐ・ｔ）×材料感度（ε・ｋ）に比例するが、具体
的な数字を無視するならば、記録時は記録パワーを、再
生時は再生回数を示すものとみなすことができる。

【００７１】図１５〜図１７には、種々のＲ_H及びＲ_L
の初期条件における反射率差ΔＲとβＰの関係を示す。
図１５（ａ）は、未記録状態における反射率Ｒ_Lが０．
７、記録部における反射率Ｒ_Hが０．９の場合の反射率
差の変化を示している。図１５（ｂ）は、未記録状態に
おける反射率Ｒ_Lが０．５、記録部における反射率Ｒ _H
が０．９の場合における反射率差の変化を示している。
図１５（ａ）及び（ｂ）から明らかなように、βＰが増
大するにつれて、すなわち繰り返し再生するにつれて、
ΔＲが単調にかつ急激に減少していることがわかる。こ
のような光記録媒体に対して、請求項１又は請求項２の
発明に従う再生方法で再生すれば、光記録媒体の再生可
能回数（出力が３ｄＢ低下するまでの再生回数）は数万
〜数十万回程度となる。

【００７２】図１６は、Ｒ_L＝０．３５，Ｒ_H＝０．６
の場合と、Ｒ_L＝０．３，Ｒ_H＝０．５の場合の反射率
差の変化を示している。図１５とは異なり、ΔＲはβＰ
の増大によって急激には低下せず、初期の傾きがゆるや
かかあるいはほぼ水平になっている。これは、繰り返し
再生可能回数が、図１５に示す場合よりも数倍向上する
ことを示している。

【００７３】図１７は、光学濃度をさらに高くし、Ｒ_L
＝０．１とした場合の反射率差の変化を示している。図
１７（ａ）では、記録部の反射率Ｒ_Hが０．３であり、
０．４未満の値となっている。このような場合、再生の
繰り返しにより一旦反射率が大幅に増加した後に低下し
ている。再生出力ができるだけ安定していることが望ま
しいという観点からは、このような反射率の変化量の増
大は好ましいものではない。図１７（ｂ）及び（ｃ）の
ようにＲ_Hを０．６又は０．８とし、記録部の反射率を
４０％以上に設定することにより、このような反射率の
増加を抑制することができる。図１７の条件下では、超
低パワー再生による再生可能回数は、およそ数百万回程
度であり、図１６の場合の２〜３倍程度、図１５の場合
の約１０倍程度と考えられる。

【００７４】請求項１４に記載の発明では、再生ビーム
光として、フォトン数ゆらぎが抑圧されたスクイズド状
態の光を用いている。以下、このような光を用いること
によりノイズが低減される理由について説明する。

【００７５】上述のように、ショットノイズは、不確定
性原理に基づく量子論的なゆらぎが原因となるものであ
る。量子力学的には、レーザー光は「コヒーレント状
態」と呼ばれる量子状態で説明されるものであり、その
フォトン数はポアソン分布に従い、そのゆらぎは全フォ
トン数の平方根に比例する。このように、ショットノイ
ズは量子力学的なゆらぎに基づくものであるため、低ノ
イズ化を行うは不可能であると考えられていた。ところ
で、最近、光の新しい量子状態として「スクイズド状
態」が発見されている。不確定性原理によれば、ある物
理量ＡのゆらぎΔＡとそれに共役な物理量ＢのゆらぎΔ
Ｂの積ΔＡ×ΔＢはプランク定数ｈよりも小さくなり得
ない。このことを逆にいえば、「一方のゆらぎΔＢが大
きくともよいなら、もう一方のゆらぎΔＡを小さくする
ことが可能である。」ということなる。光において、上
記一方の物理量Ａをフォトン数とすれば、共役物理量Ｂ
が光波の位相ということになる。従って、フォトン数ゆ
らぎと位相ゆらぎが等しい量子状態が「コヒーレント状
態」であり、一方のゆらぎが小さく、他方のゆらぎが大
きくなった量子状態が「スクイズド状態」である。従っ
て、フォトン数ゆらぎを小さくし、位相ゆらぎを大きく
したスクイズド状態の光を再生ビーム光として用いるこ
とにより、ショットノイズレベル以下にまでノイズを低
減することができる。

【００７６】フォトン数ゆらぎが抑圧されたスクイズド
状態の光は、例えば、半導体レーザーの微分抵抗値の２
倍以上の抵抗を介して該半導体レーザーに励起電流を注
入するようにした半導体レーザーによって得ることがで
きる。またスクイズド状態の光を発生する手段として、
例えば、非線形光学材料を用いたパラメトリック発振を
利用するなど種々の方法が考えられる。

【００７７】請求項１５に記載の発明では、フォトン数
ゆらぎが抑圧されたスクイズド状態の光を用い、上記式
（III)に示されるＰ_rep（Ｗ）の範囲内のパワーでこの
スクイズド状態の光を再生ビーム光として用いている。
これにより、再生可能回数を向上させることができ、再
生可能回数を向上させても必要なＳＮ比を確保すること
ができる。従って、このような再生方法は、ＳＮ比の向
上よりも再生可能回数を向上させたい場合に有用であ
る。

【００７８】

【実施例】図２は、この実施例で用いたジアリールエテ
ン系フォトクロミック材料の分子構造と、該フォトクロ
ミック材料の記録部及び非記録部の反射率を示す図であ
る。このフォトクロミック材料は、波長４６０ｎｍ付近
に吸収極大が存在するＡの状態において、波長４６０ｎ
ｍ付近の光を照射することにより、波長６００ｎｍ付近
に新たな吸収極大を有するＢの状態に変化する。このＢ
の状態において、波長５５０〜７００ｎｍ付近の光を照
射することにより、もとのＡの状態に戻る。従って、予
めＢの状態としておき、波長６００ｎｍ付近のレーザー
を強いパワーで照射することにより記録を行うことがで
き、同じ波長領域の反射率の変化を超低パワーの再生ビ
ーム光を照射して検出することにより再生することがで
きる。

【００７９】このフォトクロミック材料をポリビニルブ
チラール樹脂に対し２５重量％で混合し、アノンとベン
ゼンの混合溶液に溶解して、ガラスディスク基板上にス
ピンコートを行い、乾燥して膜厚約１μｍの記録層を形
成した。次に、真空蒸着法によりＡｇ膜をその上に形成
し、反射膜とした。図３は、このようにして得られた光
記録媒体を示す断面図である。ガラスディスク基板８０
０上に、記録層８０１が形成されており、この上にＡｇ
反射膜８０２が形成されている。このようにして得られ
た光記録媒体のλ＝６３０ｎｍにおける反射率は、図２
に示されるように、Ｒ_ave≒０．７５、ΔＲ≒０．５で
ある。

【００８０】まず、請求項１に記載の発明の再生方法及
びそれに対応する請求項４に記載の発明の再生装置につ
いて説明する。図４は、請求項４に記載の発明に従う再
生装置の一実施例を示す模式図である。図４を参照し
て、半導体レーザー１から放射された再生ビーム光は、
コリメータレンズ５、パワー調整用素子６、偏光ビーム
スプリッター２、λ／４板３、対物レンズ４を通り光記
録媒体８に照射される。記録層を通過し反射膜で反射さ
れた再生ビーム光は、対物レンズ４、λ／４板３を通
り、偏光ビームスプリッター２で反射されレンズを通り
光検出器７で検出される。この実施例において、半導体
レーザー１としては、波長６３０ｎｍのレーザーを放射
する半導体レーザーを用いている。また光検出器７とし
ては、光電流の自己増幅機能を有するアバランシェフォ
トダイオードを用いている。本発明では、再生ビーム光
のパワーを１μＷ以下の非常に低いパワーに設定してい
るが、半導体レーザーからの光をこのように超低パワー
で安定に駆動するのは困難である。そこで、この実施例
では、半導体レーザー１は１ｍＷ程度のパワーを一定レ
ベルで放射するように設定しておき、ＮＤフィルター等
のパワー調整用素子６によって、１μＷ以下の数１０ｎ
Ｗ程度のパワーに再生ビーム光のパワーを減衰させてい
る。

【００８１】なお、図４に示す装置を用いて光記録媒体
の記録を行う場合には、半導体レーザー１のパワーを、
例えば１０ｍＷ程度の高いパワーにし、記録信号に応じ
て強度変調を行ってもよいし、あるいはパワー調整用素
子６を記録の際には光路の中から除去して記録してもよ
い。

【００８２】また、外部の記録・再生モード切替え信号
に応じて、透過率を変化できるような液晶変調器等をパ
ワー調整用素子として使用してもよい。図５は、このよ
うなパワー調整用素子６を用いた構成の装置を示してい
る。このような装置においては、記録モードの際にアバ
ランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）に到達する光の量
が大きくなるので、過電流が流れるのを防ぐため、記録
モードの際にはＡＰＤに印加する逆バイアス電圧を低減
しゲインを下げるための設定回路を設けておくことが望
ましい。図５では、このような回路をＡＰＤ逆バイアス
設定部として設けている。図４及び図５に示す装置を用
いて、再生を行った。ピックアップ効率γを０．６と
し、ＡＰＤのゲイン１に対する感度ηを０．４（Ａ／
Ｗ）とし、システム帯域幅を１０ＭＨｚとし、必要なＳ
Ｎ比を２６ｄＢとすると、上記式（Ｉ）から、再生ビー
ム光のパワーは１６ｎＷとなる。パワー調整用素子６を
用いて、このような超低パワーに設定し、再生を行っ
た。その結果、主にＡＰＤのゲイン１００倍で良好なＳ
Ｎ比が得られ、信号出力が３ｄＢ低下したときの再生回
数は１５万回であった。

【００８３】比較として、再生ビーム光のパワーを１ｍ
Ｗとして再生したところ、再生出力が３ｄＢ低下したと
きの再生回数は僅か１０回であった。以上のことから明
らかなように、請求項１に記載の発明の再生方法を採用
することにより、再生可能回数が１万倍以上向上したこ
とになる。

【００８４】なお、上記実施例では、自己増幅機能を有
する光検出器として、ＡＰＤを用いたが、本発明はこれ
のみに限定されるものではなく、コーヒーレント光検出
方式による光検出器を用いることもできる。

【００８５】次に、請求項２に記載の発明に従う再生方
法及びそれに対応する請求項４に記載の発明の再生装置
について説明する。再生装置としては、図４に示す装置
で、ピックアップ効率γを０．９にしたものを用いた。

【００８６】再生信号の評価は以下のようにして行っ
た。システム帯域幅を１０ＭＨｚとし、１ＭＨｚの信号
を記録・再生して、ＲＢＷ＝３０ｋＨｚでＣＮ比を測定
した。このＣＮ比から、ＳＮ比＝ＣＮ比×（３０ｋＨｚ
／１０ＭＨｚ）によって、ＳＮ比に換算した。再生用の
光検出器としては、通常よく使用されるＳｉ−ＰＩＮ・
ＰＤと、自己増幅機能を有するアバランシュフォトダイ
オード（Ｓｉ−ＡＰＤ）を用いて比較した。再生可能回
数としては、再生出力が３ｄＢ低下する点を用いて比較
した。

【００８７】まず、再生パワーを１０ｎＷとして再生を
行ったところ、ＰＩＮ−ＰＤを検出器として用いた場合
には、ＳＮ比が４ｄＢと極めて悪かったが、光検出器と
してＡＰＤを用いることにより、ＳＮ比が２７ｄＢと改
善された。このときの再生可能回数は５０万回であっ
た。

【００８８】次に、再生パワーを８００ｎＷとして再生
を行ったところ、ＰＩＮ・ＰＤではＳＮ比が２１ｄＢと
比較的良好であった。検出器としてＡＰＤを用いた場
合、ＳＮ比は２８ｄＢとさらに改善された。このときの
再生回数は約１万回であった。

【００８９】次に再生パワーを５μＷで再生を行ったと
ころ、ＰＩＮ・ＰＤ及びＡＰＤのどちらを検出器として
用いた場合にも、ＳＮ比は２７ｄＢと変化がなく、ＡＰ
Ｄを用いることによるＳＮ比改善の効果はほとんど認め
られなくなった。このときの再生回数は約２０００回で
あった。

【００９０】さらに再生パワーを０．１ｍＷとして再生
したところ、ＰＩＮ・ＰＤ及びＡＰＤのいずれにおいて
もＳＮ比は２７ｄＢと変化が無かった。しかしながら、
再生可能回数は５０回程度に低下した。

【００９１】以上の結果から明らかなように、再生パワ
ーが数μＷ以下の場合に、ＡＰＤのような自己増幅機能
を有する光検出器がＳＮ比改善の効果を発揮する。再生
可能回数の向上を考えた場合には、再生パワーは上限値
のＰ_rep（ｍａｘ）よりも、下限値Ｐ_rep（ｍｉｎ）に
近い方が望ましい。

【００９２】次に、請求項６に記載の発明の再生方法及
び請求項７に記載の発明の再生装置について説明する。
図６は、請求項７に記載の発明に従う再生装置を示す模
式図である。図６に示す再生装置においては、再生用光
学系Ａと、サーボ用光学系Ｂとが組み合わされており、
再生用光学系Ａからの再生ビーム光と、サーボ用光学系
Ｂからのサーボ用ビーム光は、ビーム合成手段であるダ
イクロックミラー９によって合成され、対物レンズ４に
よって光記録媒体８へ集光される。

【００９３】図７は、光記録媒体８においてフォトクロ
ミック材料として用いられている２−（１，２−ジメチ
ル−３−インドリル）−３−（２，３，５−トリメチル
−３−チエニル）マレイン酸無水物の各波長における吸
光度を示す図である。図２は、同じ化合物の反射率を示
しており、図２に対応するスペクトルとなっている。図
７から明らかなように、このフォトクロミック材料は、
波長６３０ｎｍ付近で比較的大きな吸収の変化を有する
ので、波長６３０ｎｍ付近のレーザーを放射できる可視
光半導体レーザーを再生用光源１として用いることがで
きる。

【００９４】図６を参照して、光源１からの放射光は、
コリメータレンズ５により整形され、パワー調整用素子
６によって超低パワーの再生ビーム光にされる。パワー
調整用素子６としては、例えばＮＤフイルタ等を用いる
ことができる。光源１から放射された数ｍＷオーダーの
パワーの再生ビーム光のパワーを、１００万分の１〜１
０００分の１の透過率のＮＤフイルタ等で大幅に減衰さ
せる。このようにパワー調整用素子６でパワーを減衰さ
れた再生ビーム光は、偏光ビームスプリッター２、λ／
４板３を通り、ダイクロックミラー９でで反射され、対
物レンズ４により、光記録媒体８に集光される。

【００９５】記録層を通り反射膜によって反射された再
生ビーム光は、同じ光路を逆方向に進行し、偏光ビーム
スプリッター２で反射されて、光検出器７によって光電
変換が行われ検出される。この光検出器７には、上述の
ように光電流の自己増幅機能を有するアバランシェフォ
トダイオードが用いられている。

【００９６】一方、サーボ用光源１０としては、フォト
クロミック材料が吸収を有しない波長領域である波長７
８０ｎｍの近赤外半導体レーザーが用られている。サー
ボの安定化のため、光源１０からは１ｍＷ程度の出力で
ビームが放射される。この放射光は、コリメータレンズ
１１により整形され、偏光ビームスプリッター１２、λ
／４板１３を通過後、ダイクロックミラー９を透過し、
対物レンズ４により光記録媒体８に集光される。光記録
媒体８中で反射されたサーボ用ビーム光は、同一光路を
逆光路に進行し、偏光ビームスプリッター１２で反射さ
れてフォーカス・トラッキングエラー検出用光学系によ
り、フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号
に変化される。フォーカス・トラッキングエラー検出用
光学系としては、公知のものを用いることができる。こ
れらのエラー信号に基づき、フォーカスサーボ・トラッ
キングサーボ制御用回路により、対物レンズ４が駆動さ
れ、フォーカスサーボ及びトラッキングサーボが実行さ
れる。

【００９７】図８は、請求項８に記載の発明に従う再生
装置の一実施例を示す模式図である。この実施例では、
再生用光学系Ａ内の偏光ビームスプリッター２と光検出
器７の間にフイルタ１４が設けられており、この点で図
６に示す実施例と異なる。その他の構成は図６に示す実
施例と同様であるので、同一の参照番号を付してその説
明を省略する。フイルタ１４は、サーボ用ビーム光の波
長域の光を除去し、再生ビーム光の波長のみを透過する
フイルタである。このようなフイルタを設ける理由につ
いて以下に説明する。

【００９８】ｎＷオーダーの再生ビーム光を用いる際、
光記録媒体から反射され光検出器７に到達する光の量も
またｎＷオーダーである。これに対し、サーボ用光源で
ある半導体レーザーは、１ｍＷオーダーの強度を有して
おり、光記録媒体で反射されて、ダイクロックミラー９
で入射するときの強度もやはり１ｍＷ程度である。ダイ
クロックミラー９は、再生ビーム光の波長（λ＝６３０
ｎｍ）を反射し、サーボ用ビーム光の波長（λ＝７８０
ｎｍ）を透過する性質を有している。しかしながら、図
９に示すように、その透過率特性は、λ＝６３０ｎｍの
波長の光の透過率はほとんど０％であるが、λ＝７８０
ｎｍの波長の光の透過率を１００％とすることは難し
く、数％程度反射して、再生用光学系Ａに侵入する。も
しフイルタ１４が無い場合には、ダイクロックミラーの
数％の反射率により、強度として数１０μＷ程度のサー
ボ用ビーム光がフォトディテクター内に入射することに
なる。これは、再生ビーム光の強度の１万倍の強さの光
となり、再生出力電流のＤＣ成分の増大だけでなく、サ
ーボ用ビーム光によるノイズの影響を大幅に受けること
になる。

【００９９】この問題を防止するためには、再生ビーム
光を透過し、サーボ用ビーム光の透過率が極めて低い干
渉フイルタのようなフイルタ１４をダイクロックミラー
９と光検出器７との間のどこかに設置すればよいことに
なる。従って、この実施例ではフイルタ１４が偏光ビー
ムスプリッター２と光検出器７の間に設けられている。

【０１００】図１０は、再生ビーム光のパワーを１０ｎ
Ｗ、サーボ用ビーム光のパワーを１．０ｍＷとし、フイ
ルタ１４を設けていない場合の再生Ｃ／Ｎ比を示す図で
ある。図１０に示されるように、フイルタが無い場合に
は、Ｃ／Ｎ比は１０ｄＢとなり極めて悪くなる。

【０１０１】図１１は、フイルタを設けた場合の再生Ｃ
／Ｎ比を示しており、図１１に示されるように、Ｃ／Ｎ
比は約４０ｄＢであり良好である。図１２は、請求項９
に記載の発明に従う再生装置を示す模式図である。この
実施例では、上記の問題を、ダイクロックミラーの設計
変更により改善した光学系を示している。上述のよう
に、ダイクロックミラー９は、反射に対してはほぼ１０
０％となるように設計できるので、この実施例の光学系
では、サーボ用ビーム光がダイクロックミラー９で反射
されて、光記録媒体に集光されるようになっている。こ
のような構造にすることによって、再生用光学系に侵入
するサーボ用ビーム光を大幅に低減することができる。
またフイルタを用いる必要がないので低コスト化を図る
ことができる。しかしながら、再生用ビーム光のロス
が、ダイクロックミラー９で生じるので、若干ＳＮ比が
低下する。

【０１０２】図１３は、請求項１０に記載の発明に従う
再生装置を示す模式図である。この実施例では、サーボ
用光学系Ｂ内のコリメータレンズ１１と偏光ビームスプ
リッター１２の間にフイルタ１５が設けられており、こ
の点で図６に示す実施例と異なる。このフイルタ１５
は、サーボ用ビーム光の波長以外の半導体レーザー光源
１０からの放射光を除去するためのフイルタである。こ
のフイルタ１５は以下の理由により設けられるものであ
る。

【０１０３】半導体レーザー光源１０からの放射光に
は、近赤外波長のレーザー発振によるレーザー光とその
レーザーより強度は低いが、自然発光による非レーザー
光成分が含まれている。一般にレーザー光成分より非レ
ーザー光成分の方が波長が短く、可視領域の波長を有し
ている。従って、フォトクロミック材料が吸収を有しな
い波長域のレーザー光によりサーボを実行しても、この
自然発光による非レーザー光成分のために、フォトクロ
ミック分子が反応を起こして記録情報が破壊されるおそ
れがある。このような問題を解消するため、この実施例
では、フイルタ１５を設けて、光源１０からの放射光の
うち、レーザー光成分のみを透過し、非レーザー光成分
を除去している。

【０１０４】図８及び図１３に示す実施例では、波長選
択手段としてフイルタを用いているが、これらフイルタ
の代わりに偏光ビームスプリッターやλ／４板等の素子
に誘電体多層コートを行い同様の機能をもたせたものを
用いてもよい。

【０１０５】以下、図７に示すジアリールエテン系のフ
ォトクロミック材料を用い、反射層にＡｇ、記録層に含
まれる樹脂としてポリスチレンを用いて、図３に示すよ
うにな種々のＲ_L値を有する光記録媒体を作製し、再生
可能回数を測定した実験例について説明する。

【０１０６】作製した光記録媒体に予め青色光を全面に
充分照射して、図７に実線で示す状態とした。次に、波
長６３３ｎｍのＨｅＮｅレーザーを比較的強いパワーで
強度変調して照射し光記録を行った。次に、同じ波長の
光を超低再生パワーでＤＣ照射し、反射率レベルの変化
を検出して再生を行った。

【０１０７】図１８は、光学濃度が比較的低いＲ_L＝
０．５の光記録媒体の分光反射率を示しており、図１９
は、光学濃度が比較的高いＲ_L＝０．１３の光学記録媒
体の分光反射率を示している。

【０１０８】なお、光電変換は、光電流の自己増幅機能
を有するアバランシェフォトダイオードにより行い、増
幅された光電流を高帯域・低バイアス電流のオペアンプ
を用いて電流−電圧変換した。

【０１０９】また、測定に用いた光学系においては、ア
バランシェフォトダイオードのゲイン１に対する感度
は、η＝０．４（Ａ／Ｗ）であり、媒体からの反射光が
フォトダイオードに結合する割合を示すピックアップ効
率はγ＝０．８とした。

【０１１０】ディスクの線速はすべての測定において５
ｍ／秒とした。再生レーザースポット径が約１．２μｍ
で、最小記録部の長さが１．２μｍ程度になるとすれ
ば、システムの帯域幅Ｗは約２．１ＭＨｚに相当する。
最小記録部の長さがこれより小さい場合もあり得るが、
その場合には記録部の長さから帯域幅を導出すればよ
い。

【０１１１】ここで、必要ＳＮ比を２６ｄＢとすると、
ＲＢＷ３０ｋＨｚで測定したＣＮ比として必要な値は、ＳＮ比＝ＣＮ比×（３０ｋＨｚ／ｗ）であるので、ＣＮ比＝２６ｄＢ＋１８ｄＢ＝４４ｄＢとなる。

【０１１２】なお、ＣＮ比は、１ＭＨｚの記録信号に対
し測定した。以下、種々の光学濃度の光記録媒体を用い
てその再生可能回数を測定した実験例について説明す
る。

【０１１３】＜実施例１＞λ＝６３３ｎｍにおける初期
反射率Ｒ_Lが０．７９である光記録媒体に、記録パワー
１０ｍＷで光記録を行った。この時の記録部の反射率Ｒ
_Hはほぼ１であり、反射率変化量ΔＲ＝０．２１、平均
反射率Ｒ_ave＝０．９０であった。

【０１１４】比較例１−１ヒートモードの光記録媒体等で従来用いられている、記
録パワーの１／５〜１／２０程度の再生パワーの下限で
あるＰ_rep＝０．５ｍＷで再生を行った。初期ＣＮ比と
して４９ｄＢが得られた。繰り返し時におけるＣレベル
の低下量を図２０に示す。図２０から明らかなように、
再生可能回数はわずかに３回であった。

【０１１５】実施例１−１請求項１に記載の発明に従う範囲内の再生パワーＰ_rep
＝１８ｎＷで再生を行った。その結果、初期ＣＮ比とし
て４８ｄＢが得られた。繰り返し再生時のＣレベルの低
下量を図２１に示す。図２１から明らかなように、再生
可能回数は約５万回であった。

【０１１６】＜実施例２＞λ＝６３３における初期反射
率Ｒ_L＝０．５の光記録媒体を用い、記録パワー１０ｍ
Ｗで記録を行った。なおこの光記録媒体は図１８に示さ
れたものと同様のものである。記録部における反射率Ｒ
_Hは０．９８であり、反射率変化量ΔＲ＝０．４８であ
り、平均反射率Ｒ_ave＝０．７４であった。

【０１１７】比較例２−１再生パワーＰ_rep＝０．５ｍＷで再生を行った結果、初
期ＣＮ比として４９ｄＢが得られた。繰り返し再生の際
のＣレベル低下量を図２２に示す。図２２から明らかな
ように、再生可能回数はわずかに４回であった。

【０１１８】実施例２−１請求項１に記載された発明の範囲内の値である再生パワ
ーＰ_rep＝２．６ｎＷで再生を行った。この結果、初期
ＣＮ比としては４４ｄＢが得られた。このＣＮ比は上述
の必要ＣＮ比を満足するものである。繰り返しの際のＣ
レベル低下量を図２３に示した。図２３から明らかなよ
うに、再生可能回数は４８万回であった。

【０１１９】実施例２−２請求項２に記載の発明の範囲内である再生パワーＰ_rep
＝２０ｎＷで再生を行った。その結果、初期ＣＮ比は４
９ｄＢであった。繰り返し再生の際のＣレベル低下量を
図２４に示す。図２４から明らかなように、再生可能回
数は７万回であった。

【０１２０】比較例２−２請求項１及び２に記載の発明の範囲よりも低い再生パワ
ーであるＰ_rep＝１．３ｎＷで再生を行った。この結
果、初期ＣＮ比は、４０ｄＢであった。この値は、上述
の必要ＣＮ比を満足するものではない。

【０１２１】以下、請求項１１に記載の発明に従う実験
例について説明する。＜実施例３＞λ＝６３３ｎｍにおける初期反射率Ｒ_Lが
０．２５である光記録媒体に、記録パワー５ｍＷで記録
を行った。この時の記録部の反射率Ｒ_Hは０．７６であ
り、反射率変化量ΔＲは０．５１であり、平均反射率Ｒ
_aveは０．５１であった。

【０１２２】実施例３−１請求項１に記載の発明の範囲内の再生パワーであるＰ
_rep＝１．６ｎＷで再生を行った。この結果、初期ＣＮ
比は４４ｄＢであった。繰り返し再生の際のＣレベル低
下量を図２５に示す。図２５から明らかなように、再生
可能回数は２００万回であった。この再生可能回数は、
上記実施例１−１、２−１及び２−２よりも大きな値で
ある。

【０１２３】実施例３−２請求項２に記載の発明の範囲内の再生パワーであるＰ
_rep＝１２ｎＷで再生を行った。この結果、初期ＣＮ比
は４７ｄＢであった。繰り返し再生の際のＣレベル低下
量を図２６に示す。図２６から明らかなように、再生可
能回数は２５万回であった。

【０１２４】比較例３−１記録パワーの１／２０である０．２５ｍＷで再生を行っ
た。その結果、初期ＣＮ比は４９ｄＢであった。しかし
ながら、再生可能回数は、図２７に示されるように、わ
ずか１３回であった。

【０１２５】＜実施例４＞実施例３で用いたλ＝６３３
ｎｍにおける初期反射率Ｒ_Lが０．２５である光記録媒
体に、記録パワー３ｍＷで光記録を行った。記録部の反
射率Ｒ_Hは０．５７であり、反射率変化量ΔＲは０．３
２であり、平均反射率Ｒ_aveは０．４１であった。

【０１２６】実施例４−１請求項１に記載の発明の範囲内の再生パワーであるＰ
_rep＝３．４ｎＷで再生を行った。その結果、初期ＣＮ
比は４４ｄＢであった。繰り返しの際のＣレベル低下量
は図２８に示す通りである。再生可能回数は１３０万回
であった。これは、実施例３−１の再生可能回数２００
万回に比べやや低下しているが、再生パワーが２倍以上
強くなっているので、再生用フォトディテクタのバイア
ス電圧が小さくてよく、またアンプ系のゲインが小さく
てよいので、検出回路系の構成をより簡単にすることが
可能となる。

【０１２７】＜実施例５＞λ＝６３３ｎｍにおける初期
反射率Ｒ_Lが０．１３である光記録媒体に、記録パワー
４ｍＷで光記録を行った。この際の記録部の反射率Ｒ_H
は０．４７であり、反射率変化量ΔＲは０．３４であ
り、平均反射率Ｒ_aveは０．３０であった。

【０１２８】実施例５−１請求項１に記載の発明の範囲内の再生パワーであるＰ
_rep＝２．１ｎＷで再生を行った。この結果、初期ＣＮ
比は４４ｄＢであった。繰り返し再生の際のＣレベルの
変化を図２９に示す。図２９から明らかなように、再生
を繰り返すことにより信号レベルはわずかに２ｄＢほど
向上した後低下しており、再生可能回数は３００万回で
あった。

【０１２９】実施例５−２請求項２に記載の発明の範囲内の再生パワーであるＰ
_rep＝１５ｎＷで再生を行った。この結果、初期ＣＮ比
は４８ｄＢであった。繰り返し再生の際のＣレベルの変
化を図３０に示す。図３０から明らかなように、再生を
繰り返すに従い信号レベルが２ｄＢほど一旦向上した後
に低下している。再生可能回数は４０万回であった。

【０１３０】＜実施例６＞実施例５で用いた光記録媒体
を用い、記録パワーを４ｍＷから２ｍＷに変えて光記録
を行った。この結果、記録部の反射率Ｒ_Hは０．１８と
なり、反射率変化量ΔＲは０．０６であり、平均反射率
Ｒ_aveは０．１６であった。

【０１３１】実施例６−１請求項１に記載の発明の範囲内の再生パワーであるＰ
_rep＝３７ｎＷで再生を行った。この結果、初期ＣＮ比
は４４ｄＢであった。繰り返し再生の際のＣレベルの変
化を図３１に示す。図３１に示されるように、再生可能
回数としては２３万回という値が与えられているが、繰
り返しに従い、信号レベルが大幅に、すなわち＋５．５
ｄＢ向上した後低下している。再生信号レベルをできる
だけ安定して得ることが好ましいという観点からは、実
施例５−１及び５−２の方が好ましい。

【０１３２】以上の実施例の他に、記録パワーを調整す
ることにより記録部の光反射率Ｒ_Hを種々変化させて測
定した結果、Ｒ_Hが０．４以上の場合には、このような
Ｃレベルの大幅な増加が生じないことがわかった。ま
た、このようなＣレベルの大幅な増加は、初期反射率Ｒ
_Lが０．２未満の光記録媒体において認められるもので
あることがわかった。

【０１３３】以上のように、初期反射率Ｒ_Lが０．４を
超える光記録媒体に請求項１又は２に記載の発明に従い
超低パワーで再生すれば、再生可能回数は１０万回のオ
ーダーとなり、初期反射率Ｒ_Lが０．４以下の光記録媒
体に請求項１又は２に記載の発明に従い超低パワーで再
生すれば、１００万回のオーダーの再生が可能になる。

【０１３４】特に、Ｒ_Lが０．４以下の光記録媒体に記
録部の反射率Ｒ_Hが０．７以下となるように記録パワー
を調整して記録すれば、再生用フォトディテクタ及びア
ンプ回路等の負担を小さくすることができる。

【０１３５】さらに、Ｒ_Lが０．２以下の光記録媒体に
対しては、記録部の反射率Ｒ_Hが０．４以上となるよう
に条件を設定して記録すれば、再生を繰り返した際の信
号レベルの大幅な増加を抑制することができ、安定した
信号レベルを得ることができる。

【０１３６】上記実施例においては光記録媒体の反射層
として反射率の高いＡｇを用いているが、アルミニウム
又はクロム等の反射率が１以下の反射層を用いた場合に
も、同様にして本発明を適用することができる。反射層
の反射率が１以下の場合は、光記録媒体の反射率Ｒは、
記録層の吸光度Ａｂｓ及び反射層の反射率Ｒ₀に対し以
下のように表すことができる。

【０１３７】Ｒ＝ｅ^-2.3xAbsＲ₀ｅ^-2.3xAbs （ここで、Ａｂｓは記録層を光が１回通過する時に対す
る値である。）反射層の反射率Ｒ₀が１以下の場合に
は、上記式によって本発明を適用することができる。

【０１３８】また、反射層の反射率Ｒ₀が１とみなされ
る場合には、Ｒ＝ｅ^-2x2.3xAbsとなる。次に、請求項１４に記載の発明に従い、再生ビーム光と
して、フォトン数ゆらぎが抑圧されたスクイズド状態の
光を用いる実施例について説明する。

【０１３９】図３２は、請求項１４に記載の再生方法を
実施するための再生装置の一例を示す構成図である。図
３２において、３１は半導体レーザー、３２は抵抗、３
３は駆動用電源を示している。抵抗３２は、半導体レー
ザー３１の微分抵抗値の２倍以上の値を有するように設
定され、半導体レーザー３１に励起電流が注入されるよ
うに構成されている。このような設定により、半導体レ
ーザー３１から放射される再生用ビームは、フォトン数
ゆらぎが抑圧されたスクイズド状態の光となる。

【０１４０】さらに、この実施例では、半導体レーザー
３１として、微小共振器構造により自然放出を抑制した
構造の半導体レーザーを用いている。微小共振器構造を
有する半導体レーザーについては、例えば、第３８回応
用物理学会連合講演会（１９９１年春期）３０Ｐ−Ｆ−
７〜９、第３９回応用物理学会連合講演会（１９９２年
春期）２９Ｐ−Ｃ−１４、第５３回応用物理学会学術講
演会（１９９２年秋期）１６ａ−Ｖ−３や応用物理第６
１巻第９号（１９９２）Ｐ８９０〜９０１「微小共振器
レーザー：現状と展望」横山弘之著等にその技術内容が
開示されている。特に、微小共振器構造は、レーザー発
振を超低閾値に設定できるという特徴を有している。

【０１４１】通常の半導体レーザーは、数十ｍＡ程度の
発振閾値を有し、それゆえに数μＷオーダー以下の超低
パワーでレーザー光を注入電流により安定に制御するこ
とができなかった。一方、微小共振器構造によって自然
放出が抑圧された半導体レーザーでは、共振器端面の反
射率Ｒを調整することにより、μＡオーダーの注入電流
により、μＷオーダー以下のレーザーパワーを安定に制
御することができる。

【０１４２】図３２を参照して、光源である半導体レー
ザー３１から放射された再生ビーム光は、コリメーター
レンズ２５で整形され、偏光ビームスプリッタ２４、λ
／４板２３を通り、対物レンズ２２によって、フォトク
ロミック媒体等のフォトンモード媒体２１へ集光され
る。そして記録情報に応じて強度変調された反射光は、
再び対物レンズ２２、λ／４板２３、偏光ビームスプリ
ッタ２４、レンズ２６を通り、フォトディテクタ２７へ
と入射する。通常フォトディテクタとしては、ＰＩＮフ
ォトダイオードが用いられることが多いが、本発明のよ
うに超低再生パワーを用いる場合には、ＰＩＮフォトダ
イオードでは熱ノイズによって再生ＳＮ比が低下するの
で、光検出器としては、光電流の自己増幅機能を有する
ものを使用することが望ましい。本実施例では、アバラ
ンシェフォトダイオード２７に高い逆バイアス電流（数
十〜１００Ｖ）２８を印加して使用している。このよう
にして検出された光電流は差動増幅器２９と抵抗３０の
組み合わせにより構成される電流−電圧変換部によって
電圧に変換され再生出力を与える。

【０１４３】光のロスによるスクイズド状態の破壊を防
ぐため、光学系のロスはできるだけ少なく、フォトディ
テクタの光電変換の量子収率はできるだけ大きいものが
望ましい。また光記録媒体２１の平均反射率は高い方が
望ましい。また、光学系のロスを少なくするために、各
光学素子に無反射コートをしておくことが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、再生ビーム光のパワーと、信号出力レ
ベル及び各種ノイズレベルの関係を示す図。

【図２】図２は、実施例において用いたフォトクロミッ
ク材料の分子構造とそれを用いた光記録媒体の分光反射
率を示す図。

【図３】実施例において用いた光記録媒体の構造を示す
断面図。

【図４】請求項４に記載の発明に従う再生装置の一実施
例を示す構成図。

【図５】請求項４に記載の発明に従う再生装置の他の実
施例を示す構成図。

【図６】請求項６及び７に記載の発明に従う再生装置の
一実施例を示す構成図。

【図７】実施例において用いたフォトクロミック材料の
分子構造と、その吸収スペクトルを示す図。

【図８】請求項８に記載の発明に従う再生装置の一実施
例を示す構成図。

【図９】実施例において用いたダイクロックミラーの透
過率を示すスペクトル図。

【図１０】実施例においてフイルタを用いない場合の再
生Ｃ／Ｎ比を示す図。

【図１１】実施例においてフイルタを用いた場合の再生
Ｃ／Ｎ比を示す図。

【図１２】請求項９に記載の発明に従う再生装置の一実
施例を示す模式図。

【図１３】請求項１０に記載の発明に従う再生装置の一
実施例を示す模式図。

【図１４】フォトンモード媒体への照射光量と反射率レ
ベルの関係を示す図。

【図１５】記録層の未記録状態における再生ビーム光の
反射率Ｒ_L及び記録部における再生ビーム光の反射率Ｒ
_Hと再生繰り返し回数の目安となるパラメーターβＰと
の関係を示す図。

【図１６】記録層の未記録状態における再生ビーム光の
反射率Ｒ_L及び記録部における再生ビーム光の反射率Ｒ
_Hと再生繰り返し回数の目安となるパラメーターβＰと
の関係を示す図。

【図１７】記録層の未記録状態における再生ビーム光の
反射率Ｒ_L及び記録部における再生ビーム光の反射率Ｒ
_Hと再生繰り返し回数の目安となるパラメーターβＰと
の関係を示す図。

【図１８】Ｒ_L＝０．５の光記録媒体の分光反射率を示
す図。

【図１９】Ｒ_L＝０．１３の光記録媒体の分光反射率を
示す図。

【図２０】比較例１−１における再生回数と信号レベル
低下量の関係を示す図。

【図２１】実施例１−１における再生回数と信号レベル
低下量の関係を示す図。

【図２２】比較例２−１における再生回数と信号レベル
低下量の関係を示す図。

【図２３】実施例２−１における再生回数と信号レベル
低下量の関係を示す図。

【図２４】実施例２−２における再生回数と信号レベル
低下量の関係を示す図。

【図２５】実施例３−１における再生回数と信号レベル
低下量の関係を示す図。

【図２６】実施例３−２における再生回数と信号レベル
低下量の関係を示す図。

【図２７】比較例３−１における再生回数と信号レベル
低下量の関係を示す図。

【図２８】実施例４−１における再生回数と信号レベル
低下量の関係を示す図。

【図２９】実施例５−１における再生回数と信号レベル
低下量の関係を示す図。

【図３０】実施例５−２における再生回数と信号レベル
低下量の関係を示す図。

【図３１】実施例６−１における再生回数と信号レベル
低下量の関係を示す図。

【図３２】請求項１４に記載の発明の再生方法を実施す
るための再生装置の一実施例を示す構成図。

【符号の説明】

１…再生用ビーム光の光源２…偏光ビームスプリッター３…λ／４板４…対物レンズ５…コリメータレンズ６…パワー調整用素子７…光検出器８…光記録媒体１０…サーボ用ビーム光の光源１１…コリメータレンズ１２…偏光ビームスプリッター１３…λ／４板１４…フイルタ１５…フイルタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フォトンモードで反応する記録層を有す
る光記録媒体を再生する方法であって、前記記録層に下記の式（Ｉ）のＰ_rep（Ｗ）の近傍に設
定されたパワーの再生ビーム光を照射するステップと、前記記録層を通過した再生ビーム光を検出して記録状態
及び未記録状態を再生するステップとを備える、光記録
媒体の再生方法。【数１】（ここで、ＳＮＲはシステムに必要なＳＮパワー比（Ｐ
Ｐ／ｒｍｓ）、ｅは電気素量１．６×１０^-19（Ｃ）、
Ｂはシステムの帯域幅（Ｈｚ）、ηは光検出器のゲイン
１に対する感度（Ａ／Ｗ）、γはピックアップ効率、Ｒ
_aveは光記録媒体の平均反射率、ΔＲは光記録媒体の記
録部と未記録部との反射率の変化量を示す。）
【請求項２】フォトンモードで反応する記録層を有す
る光記録媒体を再生する方法であって、前記記録層に下記の式（II）のＰ_rep（Ｗ）の範囲内に
設定されたパワーの再生ビーム光を照射するステップ
と、前記記録層を通過した再生ビーム光を検出して記録状態
及び未記録状態を再生するステップとを備える、光記録
媒体の再生方法。【数２】（ここで、ＳＮＲはシステムに必要なＳＮパワー比（Ｐ
Ｐ／ｒｍｓ）、ｅは電気素量１．６×１０^-19（Ｃ）、
Ｂはシステムの帯域幅（Ｈｚ）、ηは光検出器のゲイン
１に対する感度（Ａ／Ｗ）、γはピックアップ効率、Ｒ
_aveは光記録媒体の平均反射率、ΔＲは光記録媒体の記
録部と未記録部との反射率の変化量、ｋはボルツマン定
数１．３８×１０^-23（Ｊ・Ｋ^-1）、Ｔは絶対温度
（Ｋ）、Ｉ_am _pは再生用プリアンプの平均ノイズ電流
（Ａ）、Ｚは再生用プリアンプのインピーダンス（Ω）
を示す。）
【請求項３】前記記録層を通過した再生ビーム光を、
光電流の自己増幅機能を有する検出器によって検出す
る、請求項１または２に記載の光記録媒体の再生方法。
【請求項４】フォトンモードで反応する記録層を有す
る光記録媒体を再生する装置であって、再生ビーム光を一定のパワーで放射する光源と、前記光源からの再生ビーム光を請求項１または２に記載
のパワーのレベルにまで減衰させて前記記録層に再生ビ
ーム光を照射するためのパワー調整手段と、前記再生ビーム光を前記記録層に集光するレンズ系と、前記記録層を通過し、光記録媒体から反射されてきた再
生ビーム光を検出する検出器とを備える、光記録媒体の
再生装置。
【請求項５】前記検出器が、光電流の自己増幅機能を
有する検出器である、請求項４に記載の光記録媒体の再
生装置。
【請求項６】フォトンモードで反応する記録層を有す
る光記録媒体を再生する方法であって、前記記録層に下記の式（II）のＰ_rep（Ｗ）の範囲内に
設定されたパワーの再生ビーム光を照射するステップ
と、前記記録層を通過した再生ビーム光を検出して記録状態
及び未記録状態を再生するステップと、前記記録層に含まれるフォトンモード材料が実質的に吸
収を有しない波長域の光をサーボ用ビーム光として記録
層に照射することにより、フォーカスサーボ及びトラッ
キングサーボの少なくともいずれか一方を行うステップ
とを備える、光記録媒体の再生方法。【数３】（ここで、ＳＮＲはシステムに必要なＳＮパワー比（Ｐ
Ｐ／ｒｍｓ）、ｅは電気素量１．６×１０^-19（Ｃ）、
Ｂはシステムの帯域幅（Ｈｚ）、ηは光検出器のゲイン
１に対する感度（Ａ／Ｗ）、γはピックアップ効率、Ｒ
_aveは光記録媒体の平均反射率、ΔＲは光記録媒体の記
録部と未記録部との反射率の変化量、ｋはボルツマン定
数１．３８×１０^-23（Ｊ・Ｋ^-1）、Ｔは絶対温度
（Ｋ）、Ｉ_am _pは再生用プリアンプの平均ノイズ電流
（Ａ）、Ｚは再生用プリアンプのインピーダンス（Ω）
を示す。）
【請求項７】フォトンモードで反応する記録層を有す
る光記録媒体を再生する装置であって、再生ビーム光を一定のパワーで放射する第１の光源と、前記第１の光源からの再生ビーム光を請求項６に記載の
パワーのレベルまで減衰させて前記記録層に再生ビーム
光を照射するためのパワー調整手段と、前記記録層に含まれるフォトンモード材料が実質的に吸
収を有しない波長域の光をサーボ用ビーム光として放射
する第２の光源と、前記再生ビーム光とサーボ用ビーム光とを合成し同一光
路へ導くビーム合成手段と、前記合成ビーム光を前記記録層に集光するレンズ系と、前記記録層を通過して光記録媒体から反射されてきた合
成ビーム光に含まれた再生ビーム光の成分を検出する光
電流の自己増幅機能を有する光検出器と、前記記録層を通過して光記録媒体から反射されてきた合
成ビーム光に含まれたサーボ用ビーム光の成分を検出し
て、フォーカスサーボ及びトラッキングサーボの少なく
ともいずれか一方を行うためのサーボ用光学系及びサー
ボ用回路系とを備える、光記録媒体の再生装置。
【請求項８】前記光記録媒体から反射されてきた合成
ビーム光に含まれた再生ビーム光の成分が光検出器に入
射するまでの間の光路に、再生用ビーム光を実質的に透
過しサーボ用ビーム光を実質的に透過しない波長選択手
段が設けられている、請求項７に記載の光記録媒体の再
生装置。
【請求項９】前記ビーム合成手段がダイクロックミラ
ーであり、光記録媒体から反射されてきた合成ビーム光
に含まれたサーボ用ビーム光がこのダイクロックミラー
によって反射されるように構成されている、請求項７に
記載の光記録媒体の再生装置。
【請求項１０】前記第２の光源とビーム合成手段との
間に、サーボ用ビーム光を実質的に透過し、それ以外の
前記第２の光源からの放射光を実質的に透過しない波長
選択手段が設けられている、請求項７に記載の光記録媒
体の再生装置。
【請求項１１】前記記録層の未記録状態における再生
ビーム光の反射率が０．４以下である光記録媒体を用い
て光記録し、これを再生する、請求項１又は２に記載の
光記録媒体の再生方法。
【請求項１２】前記記録層の記録部における再生ビー
ム光の反射率が０．７以下である、請求項１１に記載の
光記録媒体の再生方法。
【請求項１３】前記記録層の未記録状態における再生
ビーム光の反射率が０．２以下であり、記録部における
再生ビーム光の反射率が０．４以上である、請求項１１
に記載の光記録媒体の再生方法。
【請求項１４】前記再生ビーム光として、フォトン数
ゆらぎが抑圧されたスクイズド状態の光を用いる、請求
項１又は２に記載の光記録媒体の再生方法。
【請求項１５】フォトンモードで反応する記録層を有
する光記録媒体を再生する方法であって、フォトン数ゆらぎが抑圧されたスクイズド状態の光を下
記の式（III)のＰ_rep（Ｗ）の範囲内に設定されたパワ
ーで再生ビーム光として前記光記録媒体に照射し、再生
する、光記録媒体の再生方法。【数４】（ここで、ＳＮＲはシステムに必要なＳＮパワー比（Ｐ
Ｐ／ｒｍｓ）、ｅは電気素量１．６×１０^-19（Ｃ）、
Ｂはシステムの帯域幅（Ｈｚ）、ηは光検出器のゲイン
１に対する感度（Ａ／Ｗ）、γはピックアップ効率、Ｒ
_aveは光記録媒体の平均反射率、ΔＲは光記録媒体の記
録部と未記録部との反射率の変化量を示す。）
【請求項１６】フォトンモードで反応する記録層を有
する光記録媒体を再生する装置であって、フォトン数ゆらぎが抑圧されたスクイズド状態の光を再
生ビーム光として放射する光源と、前記再生ビーム光を前記記録層に集光するレンズ系と、前記記録層を通過し、光記録媒体から反射されてきた再
生ビーム光を検出する検出器とを備える、光記録媒体の
再生装置。
【請求項１７】前記光源が、微小共振器構造によって
自然放出が抑圧され、かつ、微分抵抗値の２倍以上の抵
抗を介して励起電流が注入される半導体レーザーであ
る、請求項１６に記載の光記録媒体の再生装置。