(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つ以上の異なる波長で動作する光ディスクであって、短波長対応のトラックピッチでトラックが形成されたディスク基板と、光照射により光学開口が形成される超解像膜と、記録層とを有し、単層の記録層に対してその光入射側に超解像膜が設けられており、前記超解像膜は長波長の光照射および短波長の光照射によりそれぞれ光学開口が形成されることを特徴とする光ディスク。
【請求項２】
前記超解像膜は、第１の半導体粒子および第２の半導体粒子が誘電体膜中に分散された構造を有し、前記第１の半導体粒子が長波長の光の照射により吸収飽和現象を起こし、前記第２の半導体粒子が短波長の光の照射により吸収飽和現象を起こすことを特徴とする請求項１記載の光ディスク。
【請求項３】
２つ以上の異なる波長で動作する光ディスクであって、短波長対応のトラックピッチでトラックが形成されたディスク基板と、光照射により光学開口が形成される超解像膜と、記録層とを有し、単層の記録層に対してその光入射側に超解像膜が設けられており、前記超解像膜は長波長の光照射により光学開口が形成される超解像膜と短波長の光照射により光学開口が形成される超解像膜との積層構造を有することを特徴とする光ディスク。
【請求項４】
前記超解像膜は、第１の半導体粒子が第１の誘電体膜中に分散された構造を有する第１の超解像膜と、第２の半導体粒子が第２の誘電体膜中に分散された構造を有する第２の超解像膜とを含む積層構造を有し、長波長の光が照射された第１の超解像膜の領域で長波長の光のスポットサイズよりも小さい光学開口が形成され、短波長の光が照射された第２の超解像膜の領域で短波長の光のスポットサイズよりも小さい光学開口が形成されることを特徴とする請求項３記載の光ディスク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は短波長および長波長の２つの異なる波長で動作する光ディスクに関する。
【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メモリーは、大容量性、高速アクセス性、媒体可搬性を兼ね備えた記憶媒体として音声、画像、計算機データなど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としては、原盤カッティング用ガスレーザーの短波長化、動作光源である半導体レーザーの短波長化、対物レンズの高開口数化、光ディスクの薄板化が考えられている。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】
また、光ディスクの高密度化の効果が大きい技術として、媒体膜を利用する超解像再生技術が提案されている。超解像再生技術は、当初、光磁気ディスク特有の技術として提案された。その後、ＲＯＭディスクでも、記録層に対して再生ビームの入射側に再生ビームの照射により透過率が変化する超解像膜を設けて超解像再生する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、相変化光ディスクなど全ての光ディスクに適用可能なことが明らかになった。
【０００４】
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。従来提案されている超解像膜の例について説明する。
ヒートモード方式では、超解像膜として相変化材料を用い、再生ビームの照射によって超解像膜を加熱して相変化を起こし、再生ビームスポットよりも小さい光学開口を形成する。この光学開口の形状は、超解像膜の等温線に従う。この光学開口のサイズは、環境温度の影響により変動しやすいため、光ディスクの線速に合わせて厳密に熱制御することが必要になる。また、ヒートモード方式の超解像膜は、再生時および記録時の熱疲労により、十分な繰り返し安定性を得るのが困難である。
【０００５】
フォトンモード方式では、超解像膜としてフォトクロミック材料を用い、再生ビームの照射による発色または消色を利用して光学マスクまたは光学開口を形成する。フォトクロミック材料は、光照射により電子が基底準位から寿命の短い励起準位へ励起し、さらに電子が励起準位から寿命の非常に長い準安定励起準位へ遷移して捕捉されることにより、光吸収特性の変化を生じる。したがって、繰り返して再生するには、準安定励起準位に捕捉された電子を基底準位へ脱励起して光学開口を閉じる必要がある。しかし、脱励起のために補助ビームを照射するため、２ビーム動作となり、高速応答には不利である。また、フォトクロミック材料では、原子移動または分子の結合の変化を伴う複雑な過程を経て透過率変化が生じるので、繰り返し安定性は１万回程度が限界である。
【０００６】
以上のように、光ディスクの超解像再生を実現するためには、実用的な再生パワーで超解像膜の透過率変化が起こり、その変化量が大きく、再生ビームスポットの通過時間程度の短時間で高速に光学開口を形成でき、繰り返し再生に対して安定な超解像膜が要求される。
【０００７】
また、光ディスクの高密度化には動作波長の短波長化が不可欠になる。これは、動作光源である半導体レーザーを短波長化することにより、記録ビームのスポットサイズが小さくなり、狭ピッチで記録マーク列を形成できるためである。例えば、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭは、現状では約６４０ｎｍの波長の半導体レーザーを用いて記録、再生、消去を行っている。しかし、将来的にさらなる高密度化を図るためには、波長４１０ｎｍの青色半導体レーザーが使用される可能性が高い。
【０００８】
光源波長が４１０ｎｍである将来の光ディスクドライブで光ディスクに狭ピッチの記録マーク列を記録し、この光ディスクを光源波長が６４０ｎｍである現状の光ディスクドライブで再生する場合を考える。この場合、狭ピッチのマーク列に対してスポットサイズの大きい再生ビームが照射されるため、符号間干渉が大きくなり、十分な再生信号強度を得ることが困難である。
【０００９】
したがって、複数の波長で動作する光ディスクを実現するために、光ディスクを短波長の光で記録できるように調整したとしても、長波長の光で十分な再生信号が得られるようにしようとすると、短波長の光で本来実現できるマークピッチよりも広いマークピッチで記録しなければならず、記録密度が制限されるという問題がある。このように、複数の波長に対して互換性のある光ディスクを提供することは困難である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、短波長の光で狭ピッチに記録し、長波長の光で読み出すことができる光ディスクを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様に係る光ディスクは、２つ以上の異なる波長で動作する光ディスクであって、短波長対応のトラックピッチでトラックが形成されたディスク基板と、光照射により光学開口が形成される超解像膜と、記録層とを有し、単層の記録層に対してその光入射側に超解像膜が設けられており、前記超解像膜は長波長の光照射および短波長の光照射によりそれぞれ光学開口が形成されることを特徴とする。
【００１３】
本発明の他の態様に係る光ディスクは、２つ以上の異なる波長で動作する光ディスクであって、短波長対応のトラックピッチでトラックが形成されたディスク基板と、光照射により光学開口が形成される超解像膜と、記録層とを有し、単層の記録層に対してその光入射側に超解像膜が設けられており、前記超解像膜は長波長の光照射により光学開口が形成される超解像膜と短波長の光照射により光学開口が形成される超解像膜との積層構造を有することを特徴とする。
【００１４】
また、超解像膜においては、長波長の光照射により透過率が変化する領域が、短波長の光照射により透過率が変化する領域よりも狭いことが好ましい。ここで、透過率が変化する領域とは、初期透過率より透過率が高くなる領域、換言すると、照射フォトン数に伴う透過率の増加においてしきい値より大きな照射フォトン数に対応する領域（光学開口の大きさ）をいう。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
図１に、本発明に係る光ディスクの一例の断面図を示す。図の光ディスクは、ディスク基板１上に、超解像膜２、第１干渉層３、記録層４、第２干渉層５および反射層６が形成された構造を有する。再生ビームは基板１側から、超解像膜２および第１干渉層３を通して記録層４に入射する。このように、超解像膜２は記録層４に対して再生ビームが入射する側に形成される。記録層４からの反射光は光検出器により検出され、この光検出器の出力信号が処理されて再生信号が生成される。なお、図１では超解像膜２は１層であるが、後述するように積層構造の超解像膜を用いてもよい。
【００１６】
図２に、超解像膜の透過率（Ｔ）の照射フォトン数（Ｎ）依存性を示す。図２は、超解像膜２が照射フォトン数Ｎp をしきい値として透過率が急峻に変わることを示しており、Ｎp 以下のフォトン数では光の透過率が低く、Ｎp 以上のフォトン数では透過率が高い。本発明に係る超解像膜は長波長の再生ビームに対して図２の透過率特性を示す。また、本発明に係る超解像膜は長波長の再生ビームだけでなく、短波長の再生ビームに対しても、図２の透過率特性を示すものであってもよい。なお、超解像膜がヒートモード系の材料である場合には、図２の横軸が膜温度となる。
【００１７】
図３に、図２の特性を示す超解像膜を有する図１の光ディスクを再生するときの、記録マーク列、再生ビームスポット、光学開口の関係を示す。図３において、ＴＲは記録トラックを意味し、ＴＲi は再生を行っているトラック、ＴＲi-1 、ＴＲi+1 は隣接トラックである。Ｓは再生ビームスポットのｅ-2径を示し、Ｍは記録層に形成された記録マークを示す。本発明に用いられる光ディスクは、短波長のレーザービームによる記録・再生に対応してトラックピッチが狭くなっている。また、短波長の記録ビームにより記録マーク列も狭ピッチで形成される。このため、図３に示されるように、長波長の再生ビームを照射すると、スポット径の中に、２個以上の記録マークが存在している。したがって、超解像膜を設けていない光ディスクでは、符号間干渉が大きくマークを個別に識別できない。
【００１８】
本発明の超解像膜を設けた場合、長波長の再生ビームのパワーを適切に設定すれば、入射フォトン数の多い領域のみで透過率が高くなる。この入射フォトン数は、再生ビームスポットに対するディスクの移動時間にわたって積分したフォトン数である。図３では、領域Ａで透過率が高くなっている。領域Ａ以外の領域では、実質的に光が透過しない。再生信号に寄与するのは、再生ビームスポットＳと領域Ａとが重なる部分の記録層である。したがって、本発明では、超解像膜を設けていない光ディスクでは識別不能な、短波長の記録ビームで記録された高密度の記録マークであっても、容易に識別できる。また、従来の光ディスクでは隣接トラック上の記録マークＭi-1 およびＭi+1 とのクロストークも生じるが、本発明では隣接トラック上の記録マークＭi-1 およびＭi+1 とのクロストークも生じない。
【００１９】
また、超解像膜として、長波長の光照射および短波長の光照射によりそれぞれ透過率が変化するものを用いた場合、または長波長の光照射により透過率が変化する超解像膜と短波長の光照射により透過率が変化する超解像膜との積層構造を有するものを用いた場合には、短波長でも超解像再生が可能になる。
【００２０】
図３では、光照射後から透過率が変化するまで、ある程度の応答速度があるために、光スポットが通過した後に光学開口が形成されている状態を示しているが、応答速度が非常に速い場合は、光スポット内に光学開口が形成される。
【００２１】
超解像膜の材料としては、相変化材料、熱退色性色素などのヒートモード系材料、またはフォトクロミック材料、フォトブリーチング材料、半導体膜もしくは半導体微粒子分散膜などのフォトンモード系材料から適当に選択して用いることができる。
【００２２】
相変化材料は、結晶質と非晶質とで光に対する透過率が変化するものであり、例えばカルコゲン系のＧｅＳｂＴｅ、ＡｇＩｎＳｂＴｅなどが挙げられる。フォトクロミック材料としては、ピロベンゾピラン系分子、フルギド系分子、ジアリールエテン系分子、シクロファン系分子、アゾベンゼンなどが挙げられる。
【００２３】
本発明においては、特に半導体微粒子分散膜からなる超解像膜を用い、吸収飽和現象による透過率変化を利用することが好ましい。吸収飽和とは、半導体に光を照射したときに、基底状態にある電子が励起状態に遷移して保持され、基底状態にある電子が減少する結果、半導体がもはや光を吸収しなくなる現象をいう。半導体は、吸収飽和して光を吸収しなくなると、透過率が上がる。本発明の超解像膜を有する光ディスクに再生ビームを照射すると、再生ビームスポット内のフォトン数の多い領域すなわち中央部に対応して、超解像膜に吸収飽和が起こり、再生ビームスポットよりも小さい光学開口が形成される。この光学開口を通して記録層の記録マークを検出することにより、超解像再生を実施できる。
【００２４】
本発明に係る超解像膜は、半導体中の電子が基底準位から上準位へと遷移して吸収飽和することを利用するので、半導体の選択基準の１つとして、エネルギーギャップ（禁制帯幅）が再生ビームのエネルギーにほぼ相当することが挙げられる。励起に関与する２つの準位は、価電子帯、禁制帯中の不純物準位、励起子準位、伝導帯から選択される。超解像膜として半導体微粒子分散膜を用いる場合には、長波長（または長波長および短波長）の動作波長に応じて、適切な半導体材料を選択するとともに半導体微粒子の粒径および体積含有率を調整することによりエネルギーギャップを適切に調整することができる。
【００２５】
なお、フタロシアニンなどの有機色素における吸収飽和を利用しても、半導体微粒子分散膜と同様に超解像膜動作を行うことができる。
本発明の光ディスクでは、干渉層の材料、記録層の材料、反射層の材料は特に限定されない。干渉層の材料としては、ＳｉＯ2 、Ｓｉ3 Ｎ4 、Ｔａ2 Ｏ5 、ＴｉＯ2 、ＺｎＳ−ＳｉＯ2 などの透明誘電体を用いることができる。記録層の材料としては、ＴｂＦｅＣｏ、ＧｄＦｅＣｏ、Ｐｔ／Ｃｏ、ＭｎＢｉ、ガーネット、フェライトなどの光磁気材料、ＧｅＳｂＴｅ、ＡｇＩｎＳｂＴｅなどに代表される相変化材料、フォトクロミック材料に代表されるフォトンモード記録材料などを用いることができる。反射層の材料としてはＡｌ合金、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇなどに代表される高反射率の金属材料を用いることが可能である。
本発明は光磁気ディスク、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＷＯＲＭなどに適用できる。
【００２６】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
実施例１
ガラス基板上に超解像膜のみを成膜してその性質を調べた。超解像膜としてＣｄＴｅ微粒子をＳｉＯ2 母材に分散させた半導体微粒子分散膜を使用した。マグネトロンスパッタ装置にガラス基板、ＣｄＴｅターゲット、ＳｉＯ2 ターゲットを装着し、２元同時スパッタ時にＣｄＴｅターゲット、ＳｉＯ2 ターゲットに投入するＲＦ電力比を変えて、膜中のＣｄＴｅ微粒子の粒径、体積含有率を変化させて、ＣｄＴｅ微粒子分散膜を成膜した。ＣｄＴｅ体積含有率を２０ｖｏｌ％、５０ｖｏｌ％、１００ｖｏｌ％と変化させた粒径５ｎｍの微粒子分散膜を５０ｎｍの厚さに形成した。ただし、体積含有率１００ｖｏｌ％はＣｄＴｅ連続膜を意味する。
【００２７】
図４に、これらの膜について、透過率（Ｔ）の波長（λ）依存性を調べた結果を示す。ＣｄＴｅの体積含有率が１００ｖｏｌ％の連続膜は禁制帯幅Ｅｇ（約１．５ｅＶ）に相当する波長（約８２０ｎｍ）で透過率が急激に変化している。ＣｄＴｅの体積含有率が２０ｖｏｌ％および５０ｖｏｌ％の分散膜では、それぞれ約６５０ｎｍおよび約７００ｎｍの波長で透過率が急激に変化している。これは、微粒子化により禁制帯幅Ｅｇが大きくなったためである。また、７００ｎｍよりも短い波長領域での透過率は、ＣｄＴｅの体積含有率が小さい２０ｖｏｌ％の膜の方が、５０ｖｏｌ％の膜よりも高くなっている。
【００２８】
次に、ＣｄＴｅ微粒子の体積含有率を５０ｖｏｌ％とし、ＣｄＴｅ微粒子の粒径を２ｎｍ、５ｎｍ、１０ｎｍと変化させた膜を５０ｎｍの厚さに形成し、同様に透過率の波長依存性を調べた。その結果、粒径が２ｎｍ、５ｎｍ、１０ｎｍの順で透過率が急激に変化する波長が６５０ｎｍ、７００ｎｍ、７９０ｎｍと長波長側にシフトした。これは、粒径が小さいほどサイズ効果により禁制帯幅Ｅｇが大きくなるためである。
【００２９】
ガラス基板上に成膜した粒径２ｎｍ、体積含有率２０％のＣｄＴｅ微粒子分散膜に対し、波長６５０ｎｍの半導体レーザーを光源として１５ｍＷまでのパワーの光を照射して透過率を調べた。図５に、透過率（Ｔ）の光パワー（Ｐ）依存性を示す。透過率は、２ｍＷ以下のパワーでは約３０％であるが、２．５ｍＷで約６０％、３ｍＷ以上ではほぼ１００％になることがわかる。これは、３ｍＷ以上のパワーで波長６５０ｎｍの光の吸収が飽和することを示している。
【００３０】
さらに、この膜について、吸収が十分に飽和する強度のポンプ光を用いてポンプ・プローブ法による時間分解測定を行ったところ、ポンプ光照射後に透過率が立ち上がるまでの時間は数ｎｓ、透過率がポンプ光照射前のレベルに戻るまでの時間は３０ｎｓであった。
【００３１】
次に、図６に示すように、ＳｉＯ2 母材２１中に、粒径２ｎｍのＣｄＴｅ微粒子２２を体積含有率２０％で分散させたＣｄＴｅ微粒子分散膜からなる超解像膜２を用いて図１と同様な構造の光ディスクを作製した。
【００３２】
具体的には、この光ディスクは、短波長光源に対応させて０．４５μｍの狭いトラックピッチでグループが設けられたディスク基板１を用い、スパッタリングにより以下の各層を成膜することにより作製した。すなわち、ディスク基板１上に、厚さ１００ｎｍのＣｄＴｅ微粒子分散膜からなる超解像膜２、厚さ１２０ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ2 からなる第１干渉膜３、厚さ２０ｎｍのＧｅＳｂＴｅからなる記録膜４、厚さ３０ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ2 からなる第２干渉膜５、厚さ１００ｎｍのＡｌ合金からなる反射膜６を形成した。この光ディスクの各層の膜厚は、４１０ｎｍの波長で記録、消去でき、４１０ｎｍおよび６５０ｎｍの２波長で再生できるように最適化されている。なお、比較のために、超解像膜を設けていない以外は図１と同様な構造を有する光ディスクを作製した。
【００３３】
光ディスクをディスク評価装置にセットし、ディスクを回転させて線速６ｍ／ｓに設定し、基板側から波長４１０ｎｍの記録ビームをＮＡ０．６の対物レンズで集光して照射した。波長４１０ｎｍのレーザービームは、波長８２０ｎｍの高出力半導体レーザーの光をＳＨＧ結晶を通過させて得た。そして、ビットピッチが０．２、０．３、０．４、０．５、０．６μｍ／ｂｉｔのマーク列を、別々のトラックにそれぞれ単一周波数で記録した。
【００３４】
図７に、光ディスクを波長４１０ｎｍおよび６５０ｎｍの再生ビームで再生したときのＣＮＲを示す。実施例１の超解像膜を有する光ディスクでは、波長６５０ｎｍでの再生でも波長４１０ｎｍでの再生でも同程度のＣＮＲが得られた。しかし、比較例のように超解像膜のない光ディスクでは、波長６５０ｎｍで再生した場合、ビットピッチが０．２、０．３μｍ／ｂｉｔの記録マーク列の再生において符号間干渉のためにＣＮＲが低下した。
【００３５】
実施例２
超解像膜として、ＳｉＯ2 にＺｎＳｅ微粒子を分散させた膜と、ＳｉＯ2 にＣｄＳｅ微粒子を分散させた膜の２層構造を用いた以外は実施例１と全く同様の光ディスクを用いた。ＺｎＳｅの禁制帯幅Ｅｇは２．７ｅＶであり、波長４６０ｎｍの光のエネルギーに相当する。ＣｄＳｅの禁制帯幅Ｅｇは１．８ｅＶであり、波長６９０ｎｍの光のエネルギーに相当する。
【００３６】
まず、ＳｉＯ2 にＺｎＳｅ微粒子を分散させた微粒子分散膜およびＳｉＯ2 にＣｄＳｅ微粒子を分散させた微粒子分散膜の特性を個別に説明する。ＺｎＳｅ微粒子分散膜またはＣｄＳｅ微粒子分散膜は、マグネトロンスパッタ装置にガラス基板、ＳｉＯ2 ターゲット、ＺｎＳｅターゲットまたはＣｄＳｅターゲットを装着し、２元同時スパッタ時にＳｉＯ2 ターゲット、ＺｎＳｅターゲットまたはＣｄＳｅターゲットに投入するＲＦ電力比を変えて、膜中のＺｎＳｅ微粒子またはＣｄＳｅ微粒子の粒径、体積含有率を変化させて成膜した。
【００３７】
ＳｉＯ2 中のＺｎＳｅの体積含有率を２０ｖｏｌ％、５０ｖｏｌ％、１００ｖｏｌ％と変化させた粒径７ｎｍの微粒子分散膜を５０ｎｍの厚さに成膜し、透過率の波長依存性を調べた。ただし、体積含有率１００ｖｏｌ％はＺｎＳｅ連続膜を意味する。ＺｎＳｅの体積含有率１００ｖｏｌ％の膜は禁制帯幅Ｅｇ（約２．７ｅＶ）に相当する波長（約４６０ｎｍ）で透過率が急激に変化する。ＺｎＳｅ微粒子の体積含有率が２０ｖｏｌ％および５０ｖｏｌ％の膜は４４０ｎｍ付近の波長で透過率が急激に変化する。これは、微粒子化により禁制帯幅Ｅｇが大きくなったためである。また、４４０ｎｍよりも短い波長領域での透過率はＺｎＳｅの体積含有率が小さい２０ｖｏｌ％の膜の方が、５０ｖｏｌ％の膜よりも高くなっている。
【００３８】
次に、ＺｎＳｅ微粒子の体積含有率を５０ｖｏｌ％とし、粒径を３ｎｍ、７ｎｍ、１０ｎｍと変化させた膜を５０ｎｍに厚さに成膜し、同様に透過率の波長依存性を調べた。その結果、３ｎｍ、７ｎｍ、１０ｎｍの順で透過率が急激に変化する波長が４１０ｎｍ、４４０ｎｍ、４６０ｎｍと長波長側にシフトした。これは、粒径が小さいほどサイズ効果により禁制帯幅Ｅｇが大きくなるためである。
【００３９】
一方、ＳｉＯ2 中のＣｄＳｅ微粒子の体積含有率を２０ｖｏｌ％、５０ｖｏｌ％、１００ｖｏｌ％と変化させた粒径１０ｎｍの微粒子分散膜を５０ｎｍに厚さに成膜し、透過率の波長依存性を調べた。ＣｄＳｅの体積含有率が１００ｖｏｌ％の膜は禁制帯幅Ｅｇ（約１．８ｅＶ）に相当する波長（約６９０ｎｍ）で透過率が急激に変化する。また、ＣｄＳｅ微粒子の体積含有率が２０ｖｏｌ％、５０ｖｏｌ％の膜は６５０ｎｍ付近の波長で透過率が急激に変化する。これは、微粒子化により禁制帯幅Ｅｇが大きくなったためである。また、６５０ｎｍよりも短い波長領域での透過率はＣｄＳｅの体積含有率が小さい２０ｖｏｌ％の膜の方が、５０ｖｏｌ％の膜よりも高くなっている。
【００４０】
次に、ＣｄＳｅ微粒子の体積含有率を５０ｖｏｌ％とし、粒径を７ｎｍ、１０ｎｍ、１５ｎｍと変化させた膜を５０ｎｍの厚さに成膜し、同様に透過率の波長依存性を調べた。その結果、７ｎｍ、１０ｎｍ、１５ｎｍの順で透過率が急激に変化する波長が６２０ｎｍ、６５０ｎｍ、６７０ｎｍと長波長側にシフトした。これは、粒径が小さいほどサイズ効果により禁制帯幅Ｅｇが大きくなるためである。
【００４１】
次に、図８に示すように、ＳｉＯ2 母材２１中に粒径３ｎｍのＺｎＳｅ微粒子２３を体積含有率２０％で分散させた厚さ５０ｎｍのＺｎＳｅ微粒子分散膜２ａと、ＳｉＯ2 母材２１中に粒径１０ｎｍのＣｄＳｅ微粒子２４を体積含有率２０％で分散させた厚さ５０ｎｍのＣｄＳｅ微粒子分散膜２ｂとの２層構造を有する超解像膜２を用いて図１と同様な構造の光ディスクを作製した。この光ディスクは、４１０ｎｍ、６５０ｎｍの２種類の波長で超解像再生動作が可能となっている。また、この光ディスクは４１０ｎｍ、６５０ｎｍの２波長で記録、消去できるように層構成が最適化されている。なお、この場合も、比較例として超解像膜を設けていない以外は図１と同様な構造を有する光ディスクを用いている。
【００４２】
実施例１と同様にビットピッチが０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６μｍ／ｂｉｔのマーク列を、別々のトラックにそれぞれ単一周波数で記録した。図９に、光ディスクを４１０ｎｍおよび６５０ｎｍの再生ビームで再生したときのＣＮＲを示す。実施例２の超解像膜を有する光ディスクでは、波長６５０ｎｍでの再生でも波長４１０ｎｍでの再生でも同程度のＣＮＲが得られた。しかし、比較例のように超解像膜のない光ディスクでは、波長６５０ｎｍで再生した場合にはビットピッチが０．３μｍ／ｂｉｔ以下の記録マーク列の再生において、符号間干渉のためにＣＮＲが低下した。また、実施例１の超解像膜がある光ディスクでは、４１０ｎｍで超解像再生動作ができないため、ビットピッチが０．１μｍ／ｂｉｔの記録マーク列の再生においてＣＮＲが低下した。
【００４３】
実施例３
超解像膜として、ＳｉＯ2 母材中に２種類の半導体ＺｎＳｅおよびＡｌＳｂの微粒子を分散させた微粒子分散膜を使用した以外は実施例１と全く同様の光ディスクを用いた。
【００４４】
まず、ＳｉＯ2 にＡｌＳｂ微粒子を分散させた微粒子分散膜の特性を説明する。ＡｌＳｂ微粒子分散膜はマグネトロンスパッタ装置にガラス基板、ＳｉＯ2 ターゲット、ＡｌＳｂターゲットを装着し、２元同時スパッタ時にＳｉＯ2 ターゲット、ＡｌＳｂターゲットに投入するＲＦ電力比を変えて、膜中のＡｌＳｂ微粒子の粒径、体積含有率を変化させて成膜した。
【００４５】
ＳｉＯ2 中のＡｌＳｂ微粒子の体積含有率を３０ｖｏｌ％、５０ｖｏｌ％、１００ｖｏｌ％と変化させた粒径７ｎｍの微粒子分散膜を５０ｎｍの厚さに成膜し、透過率の波長依存性を調べた。ＡｌＳｂの体積含有率１００ｖｏｌ％の膜は禁制帯幅Ｅｇ（約１．５ｅＶ）に相当する波長（約８２５ｎｍ）で透過率が急激に変化する。また、ＡｌＳｂ微粒子の体積含有率が３０ｖｏｌ％、５０ｖｏｌ％の膜は７３０ｎｍ付近の波長で透過率が急激に変化する。これは、微粒子化により禁制帯幅Ｅｇが大きくなったためである。また、７３０ｎｍよりも短い波長領域での透過率はＡｌＳｂの体積含有率が小さい３０ｖｏｌ％の膜の方が、５０ｖｏｌ％の膜よりも高くなっている。
【００４６】
ＡｌＳｂ微粒子の体積含有率を５０ｖｏｌ％とし、粒径を５ｎｍ、７ｎｍ、１０ｎｍと変化させた膜を５０ｎｍの厚さに成膜し、同様に透過率の波長依存性を調べた。その結果、５ｎｍ、７ｎｍ、１０ｎｍの順で透過率が急激に変化する波長が６５０ｎｍ、７３０ｎｍ、７８０ｎｍと長波長側にシフトした。これは、粒径が小さいほどサイズ効果により禁制帯幅Ｅｇが大きくなるためである。
【００４７】
次に、図１０に示すように、ＳｉＯ2 母材２１中に、粒径３ｎｍ、体積含有率２０ｖｏｌ％のＺｎＳｅ微粒子２３および粒径５ｎｍ、体積含有率３０％のＡｌＳｂ微粒子２５が分散した微粒子分散膜からなる超解像膜２を用いて図１と同様な構造の光ディスクを作製した。
【００４８】
本実施例では、マグネトロンスパッタ装置に、ガラス基板、ＳｉＯ2 ターゲット、ＺｎＳｅターゲット、ＡｌＳｂターゲットを装着し、３元同時スパッタリング時に各ターゲットに投入するＲＦ電力比、基板バイアスを変えて、各微粒子の体積含有率および粒径を調整した。なお、３元同時スパッタリングを行う代わりに、ＺｎＳｅ−ＳｉＯ2 混合ターゲット、ＡｌＳｂ−ＳｉＯ2 混合ターゲットを用いてもよい。
【００４９】
この超解像膜は波長６５０ｎｍ付近で透過率がほぼ１００％から６５％程度に低下し、６５０ｎｍから４１０ｎｍ付近までは一定の透過率を維持し、４１０ｎｍ付近で６５％から３０％程度まで透過率が低下する。つまり、ＺｎＳｅ微粒子分散膜とＡｌＳｂ微粒子分散膜の透過率の波長依存性を合わせたような透過率の波長依存性を示す。この光ディスクは４１０ｎｍ、６５０ｎｍの２波長で記録、再生、消去できるように層構成が調整されている。
【００５０】
実施例１と同様にビットピッチが０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６μｍ／ｂｉｔのマーク列を、別々のトラックにそれぞれ単一周波数で記録した。光ディスクを４１０ｎｍおよび６５０ｎｍの再生ビームで再生したところ、実施例２と同様の結果が得られた。
【００５１】
異なる２つ以上の波長で超解像再生動作させるためには、実施例２のように異なる波長の光に対して吸収を示す膜を組み合わせて２層以上の構成にしてもよいし、実施例３のように異なる波長で吸収を示すような複数の材料を用いて１層構造にしてもよい。
【００５２】
本実施例では、超解像再生膜を２つの異なる波長で動作させるため、２種類の半導体を分散させて２つの異なる波長で吸収を示すような半導体微粒子分散膜を用いた。２つの異なる波長で動作させるためには、１種類の材料でも２つの波長で吸収を示すような材料を用いてもよい。つまり、超解像再生膜を動作させたい２つの波長付近で吸収を示すような無機材料または有機材料であれば原理的に使用可能である。有機材料では、たとえば銅フタロシアニンのように中心波長３５０ｎｍの吸収領域および６００〜７００ｎｍの吸収波長を利用して異なる波長での超解像再生が可能である。無機材料では、たとえば半導体において異なるバンド間遷移を利用することにより異なる波長での超解像動作が可能になる。バンド間遷移だけでなく、励起子準位への遷移などを組み合わせてもよい。また、着色剤を含んだガラスも、異なる波長で吸収を示す。たとえば、クロム（Ｃｒ）をガラス中にドープした場合、４００〜５００ｎｍ、６００〜７００ｎｍで吸収を示す。この２つの領域を利用して、２つの異なる波長での超解像再生動作が可能になる。
【００５３】
また、以上の実施例では超解像動作の波長として４１０ｎｍおよび６５０ｎｍを選んだ場合を例示したが、本発明は特に動作波長には限定されない。超解像膜として半導体微粒子分散膜を用いる場合には、動作波長に応じて超解像膜の禁制帯幅を適切に調整することができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、長波長の光に動作波長がある超解像膜を利用することにより、短波長の光で狭ピッチに記録したマークを再生することができる。したがって、複数の波長で動作する光ディスクを提供でき、長波長の記録再生装置を使用しても短波長で光ディスクに記録したマークを再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る光ディスクの一例を示す断面図。
【図２】本発明に係る光ディスクに用いられる超解像膜について、入射フォトン数と透過率との関係を示す図。
【図３】本発明に係る光ディスクの再生時における記録マーク列、再生ビームスポットおよび光学開口の関係を示す図。
【図４】ＣｄＴｅ微粒子分散膜の透過率の波長依存性を示す図。
【図５】ＣｄＴｅ微粒子分散膜の透過率の再生パワー依存性を示す図。
【図６】実施例１で用いられた超解像膜の断面図。
【図７】実施例１の光ディスクにおけるビットピッチとＣＮＲとの関係を示す図。
【図８】実施例２で用いられた超解像膜の断面図。
【図９】実施例２の光ディスクにおけるビッチピッチとＣＮＲとの関係を示す図。
【図１０】実施例３で用いられた超解像膜の断面図。
【符号の説明】
１…ディスク基板
２、２ａ、２ｂ…超解像膜
３…第１干渉層
４…記録層
５…第２干渉層
６…反射層
２１…ＳｉＯ2 母材
２２…ＣｄＴｅ微粒子
２３…ＺｎＳｅ微粒子
２４…ＣｄＳｅ微粒子
２５…ＡｌＳｂ微粒子
【図１】
0003648378.tif 000002
【図２】
0003648378.tif 000003
【図３】
0003648378.tif 000004
【図４】
0003648378.tif 000005
【図５】
0003648378.tif 000006
【図６】
0003648378.tif 000007
【図７】
0003648378.tif 000008
【図８】
0003648378.tif 000009
【図９】
0003648378.tif 000010
【図１０】
0003648378.tif 000011