(57)【要約】【課題】  高密度に情報が記録されていても精度よく確実な再生が可能な、光情報記録媒体、並びにそれを用いた再生方法、光情報処理装置を提供する。【解決手段】  記録情報に対応した凹凸形状のピットおよび／または溝が形成された基板１２を備え、光ビームの照射によって上記情報を光学的に再生するための光情報記録媒体１あるいは記録層を備える光情報記録媒体において、光ビーム照射による温度の上昇に応じて照射された光ビームの透過率が変化する温度感応層２１を設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録情報に対応した凹凸形状のピットおよび／または溝が形成された基板を備え、光ビームの照射によって上記情報を光学的に再生するための光情報記録媒体において、
光ビーム照射による温度の上昇に応じて光ビームの光学特性が変化する温度感応層を有し、上記温度感応層の光学吸収端波長をλａ（ｎｍ）、上記光ビームの波長をλｒ（ｎｍ）とした時、λｒ−１００＜λａ＜λｒの関係が成立することを特徴とする光情報記録媒体。
【請求項２】
情報を光学的に記録するための記録層を備え、光ビームの照射によって上記情報を光学的に再生するための光情報記録媒体において、
光ビーム照射による温度の上昇に応じて光ビームの光学特性が変化する温度感応層を有し、上記温度感応層の光学吸収端波長をλａ（ｎｍ）、上記光ビームの波長をλｒ（ｎｍ）とした時、λｒ−１００＜λａ＜λｒの関係が成立することを特徴とする光情報記録媒体。
【請求項３】
前記温度感応層の前記光学特性が透過率であることを特徴とする請求項１または２に記載の光情報記録媒体。
【請求項４】
上記温度感応層の光学吸収端波長λａ（ｎｍ）が、３０５＜λａ＜４０５の関係を満たしていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光情報記録媒体。
【請求項５】
上記温度感応層の厚さが１００ｎｍないし３００ｎｍであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光情報記録媒体。
【請求項６】
上記光情報記録媒体は、照射された光ビームの波長における反射率が、前記温度の上昇に応じて低下するものであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の光情報記録媒体。
【請求項７】
上記温度感応層は、一方の面における反射光と他方の面における反射光との間の光干渉効果を用いて光学特性としての透過率特性の温度変化が制御されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の光情報記録媒体。
【請求項８】
上記温度感応層は、温度の上昇に応じて、光学吸収端波長が長波長側にシフトし、照射された光ビームの波長における光学特性としての透過率が低下するものであることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光情報記録媒体。
【請求項９】
上記温度感応層は、照射された光ビームの波長における光学特性としての透過率が、温度の上昇に応じて低下する金属酸化物を含むことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の光情報記録媒体。
【請求項１０】
上記温度感応層は酸化亜鉛を含むことを特徴とする請求項９に記載の光情報記録媒体。
【請求項１１】
上記温度感応層において、光ビームが入射する第１面および第１面とは反対側の第２面のうち、第２面の側に光ビームを上記温度感応層に反射するための反射膜を有することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の光情報記録媒体。
【請求項１２】
上記反射膜の一方の面または両側の面に隣接して、無機物からなる透明な保護膜が設けられていることを特徴とする請求項１１に記載の光情報記録媒体。
【請求項１３】
上記保護膜は上記反射膜に比べて熱伝導率の低い材料からなることを特徴とする請求項１２に記載の光情報記録媒体。
【請求項１４】
上記反射膜はＡｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｇｅのうちいずれかの材料からなる、あるいはいずれかの材料を含む合金からなることを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれか１項に記載の光情報記録媒体。
【請求項１５】
上記無機物からなる透明な保護膜は、窒化物、硫化物、酸化物、弗化物のいずれかからなる、あるいはそれらの混合物からなることを特徴とする請求項１２または１３に記載の光情報記録媒体。
【請求項１６】
上記温度感応層には、上記光ビームの照射によって形成される温度分布により、上記光ビームの照射スポットの範囲内に、高透過率状態の第１部位と、低透過率状態の第２部位とが形成されることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の光情報記録媒体。
【請求項１７】
上記温度感応層に形成される第１部位の温度が第２部位の温度よりも低いことを特徴とする請求項１６に記載の光情報記録媒体。
【請求項１８】
請求項１ないし１７のいずれか１項に記載の光情報記録媒体の再生方法であって、
上記の関係を満たす波長λｒの光ビームを上記光情報記録媒体に照射し、
照射された光ビームの照射スポットにおける上記温度感応層の温度変化に対応して、上記照射スポットの範囲内に高透過率状態の第１部位と低透過率状態の第２部位とを形成し、
上記高透過率状態の第１部位から再生用光ビームの回折限界以下の微小記録マークを再生することを特徴とする光情報記録媒体の再生方法。
【請求項１９】
請求項１ないし１７のいずれか１項に記載の光情報記録媒体と、請求項１８に記載の再生方法とを用いて、光情報記録媒体から情報の再生を行うものであることを特徴とする光情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光情報記録媒体、並びにそれを用いた再生方法および光情報処理装置に関するものである。より詳細には、本発明は、例えば、レーザービーム等の光ビームにより、光学的に情報を再生あるいは記録・再生する光ディスク等の光情報記録媒体において、温度に対応して光学特性が変化する層を設けることによって記録密度を向上させた光情報記録媒体並びにそれを用いた再生方法および光情報処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
情報化社会のデジタル化の発展に伴い、書き込み可能な媒体において、高密度での記録再生が望まれている。
【０００３】
そこで、記録容量を向上させるために、いわゆる書き込み可能な光情報記録媒体として、種々の媒体構成が試みられているとともに、高密度での記録再生を実現するために、例えば、ｉ）記録再生用のレーザ光の波長を短くすること、ii）光情報記録媒体に集光する対物レンズＮＡ（開口度）を大きくすること、iii）光情報記録媒体の記録層を多層にすること、iv）光情報記録媒体に、本来のスポットサイズの光の一部を遮断するマスク層（光シャッタ層とも呼ばれる）を形成してレーザ光の光スポット径を実質的に小さくすること等の方法が試みられている。
【０００４】
光情報記録媒体に、マスク層を形成して実質的スポット径を小さくする手法は、例えば、特許文献１、特許文献２等に記載されている。
【０００５】
具体的には、特許文献１には、光ディスクの基板上に形成された凹凸状のピットによる反射率変化を用いて記録再生を行う光ディスク装置において、信号が記録されている情報記録再生層の上（ディスク面における対物レンズからレーザ光が出射される側）に、常温ではある波長の再生ビームを吸収し、再生ビームパワーによる温度上昇によって当該波長の再生ビームを吸収しなくなり、再生集光スポット通過後再び温度低下により当該波長の再生ビームを吸収するような温度依存性光シャッタ層を形成することが開示されている。
【０００６】
また、特許文献１には、記録材料の相変化による反射率変化を用いて情報の記録再生を行う光ディスク装置において、信号が記録されている情報記録再生層の上（ディスク面における対物レンズからレーザ光が出射される側）に、常温ではある波長の再生ビームを吸収し、再生ビームパワーによる温度上昇によって当該波長の再生ビームを吸収しなくなり、再生集光スポット通過後再び温度低下により当該波長の再生ビームを吸収するような温度依存性光シャッタ層を形成することが開示されている。
【０００７】
特許文献２には、基板上に記録膜を有する光記録媒体において、該記録膜に読出光又は記録光が入射する手前の位置に光シャッタ層を設け、該光シャッタ層は、読出光が照射される前は該光を透過しない発色状態にあり、読出光の照射により照射部分の中央部分が温度上昇するとともに部分的に消色して光透過性になるサーモクロミズム物質を主成分として含有する光記録媒体が開示されている。
【０００８】
これらの手法においては、基板上に凹凸状のピットまたは記録膜を有する光情報記録媒体において、ピットまたは記録膜に対して光が入射する側にマスク層を設ける。このマスク層は、通常、サーモクロミック材料や相変化材料によって形成されている。マスク層における照射部分の中央部分は、読出し光等の光が多く入射するため、光の照射により温度上昇する。そのため、マスク層における照射部分の中央部分は、光学的に又は熱的に変化して、部分的に消色し、光透過性になる。一方、入射する光が弱い、照射部分の外周部分や、光が入射していない部分は、光の照射による温度上昇が小さいか、あるいは全くないため、光の透過率が小さくなり、光が遮断される。
【０００９】
その結果、実質的なスポットサイズは、照射部分の中央部分のサイズとなり、実質的なスポットサイズを縮小することができる。すなわち、マスク層は、光の強度分布の高いところのみについて光を透過させることにより、入射光のスポット径を実質的に縮小し、小さなピットの記録再生を可能とする。その結果、光情報記録媒体に対する高密度の記録再生が可能となる。
【００１０】
特許文献３には近接場光を利用する酸化亜鉛ナノ薄膜を用いた再生専用型光ディスクが開示されているが、酸化亜鉛膜は光の入射側から見て反射膜の裏側に位置している。また、近接場光を利用するため、酸化亜鉛膜は比較的薄く（５ｎｍ〜１００ｎｍ）、反射膜と酸化亜鉛膜が隣接しないようにこれら二層の間に透明誘電体膜が必須となる。
【００１１】
特許文献４には超解像再生のための光記録媒体に用いる材料の候補として酸化亜鉛が含まれており、また、禁制帯幅（バンドギャップ）が利用されている。しかし、この技術は半導体のシュタルク効果（電子励起・吸収飽和）を利用して超解像効果を得るものであり、再生波長よりも禁制帯幅（バンドギャップ）に対応する波長が大きいものが最適であると開示されている。また、フォトンモードによる透過率上昇を利用している。
【特許文献１】特開平５−１２６７３号公報（公開日：平成５（１９９３）年１月２２日）
【特許文献２】特開平５−１２７１５号公報（公開日：平成５（１９９３）年１月２２日）
【特許文献３】特開２００４−１４０９３号公報（公開日：平成１６（２００４）年１月１５日）
【特許文献４】特開平１０−３２０８５７号公報（公開日：平成１０（１９９８）年１２月４日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１や特許文献２のマスク層（光シャッタ層）を形成するサーモクロミック材料や相変化材料等の物質は、ある一定以上の温度に昇温したときに融解することでマスク効果を発揮するものである。融解した状態の物質は、流動性が高くなり、初期状態の組成や形状が変化しやすい。このため、ある一定以上の温度に昇温したときにマスク効果を発揮するマスク層を持つ光情報記録媒体では、繰り返し記録や再生を行うと、マスク層の組成や形状のずれによりマスク効果が徐々に小さくなり、数千回程度の繰り返しによりマスク効果がほとんどなくなるという問題がある。したがって、上記従来の光情報記録媒体は、耐久性が不十分である。
【００１３】
また、特許文献１には、『この温度依存性光透過率可変媒体は、例えば高分子材料もしくは有機材料のようなもので形成され…、例えば高温領域において光透過率が高くなるような材料である。上記透過率の変化は、材料が融解することにより光透過率が高くなるものや、液晶材料のように分子配列の規則性の変化によるものであってもよい。また、相変化材料のように、アモルファス状態で付着した例えばカルコゲナイドの加熱冷却による結晶化によって、光透過率が変化するものであってもよい。』と記載されている。
【００１４】
しかしながら、この記載では、高温領域において光透過率が高くなる材料の例が本文中に具体的に記載されているとは言えない。そのため、特許文献１の発明は、特許文献１の記載および特許文献１公開時の技術常識に基づいて当業者が実現できるものではない。
【００１５】
特許文献３に記載の光ディスクは、近接場光を利用するため、比較的大きなレーザパワーが必要であり、光−信号効率が悪いという問題点がある。
【００１６】
また、特許文献４に記載の光記録媒体は、再生光波長に対して未励起状態では透過率が低い（理論的には０）ので、透過型多層構造には不利であり、さらに、励起波長と再生波長とをそろえなければならず、その制御が困難であるという問題を有している。
【００１７】
本発明は、高密度での記録再生が望まれているという課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高密度に情報が記録されていても精度よく確実な再生が可能な光情報記録媒体およびその記録方法並びに再生方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
(1)  本発明の光情報記録媒体は、上記の課題を解決するために、記録情報に対応した凹凸形状のピットおよび／または溝が形成された基板を備え、光ビームの照射によって上記情報を光学的に再生するための光情報記録媒体において、光ビーム照射による温度の変化に応じて光ビームの光学特性が変化する温度感応層を有し、上記温度感応層の光学吸収端波長をλａ（ｎｍ）、上記光ビームの波長をλｒ（ｎｍ）とした時、λｒ−１００＜λａ＜λｒの関係が成立することを特徴としている。
【００１９】
上記λｒ−１００＜λａ＜λｒの関係は、赤色レーザ（λｒ＝６５０ｎｍ）では超解像再生現象が見られないのに対して、青色レーザ（λｒ＝４０５ｎｍまたは４０８ｎｍ）でのみ超解像再生現象が見られたこと。さらに、光学吸収端波長λａと光ビーム波長λｒとが大きく離れている材料では、青色レーザにおいても超解像再生現象が見られないことから見出された関係である。
【００２０】
上記の構成において、光学吸収端とは、価電子帯と伝導電子帯とのバンドギャップの光子エネルギーを意味し、当該光学吸収端の光子エネルギーに対応する波長を光学吸収端波長という。
【００２１】
上記構成によれば、再生用の光ビームを照射すると、温度感応層で、光ビーム照射により温度上昇した部分で光学特性、例えば透過率が変化、すなわち低下または上昇し、その他の温度上昇がなく温度の低い部分では上記光学特性が保たれる。これにより、上記構成は、再生用の光ビームのスポットサイズよりも小さいサイズの領域で選択的に再生を行うことができる。
【００２２】
その結果、上記構成は、高密度に情報が記録されていても精度よく確実な再生が可能な光情報記録媒体を提供できるので、温度感応層を用いない従来の手法では読み取れなかった光学系の読み出しスポットサイズより小さなピット等でも高い信号強度特性で読み取り可能となる。
【００２３】
さらに、上記構成では、λｒ−１００＜λａ＜λｒの関係が成立するので、光学吸収端波長より光ビーム波長が長波長であって、かつ、光学吸収端波長と光ビーム波長が近いため、光学特性である透過率の波長依存性（以降透過率スペクトルと記す）は光ビーム波長付近において急峻な形状を示す。これにより、上記構成は、温度上昇により光学吸収端が長波長側または短波長側にシフトすれば、透過率スペクトルの形状が光ビーム波長付近において急峻であるので、光学吸収端のシフト量がわずかであっても、光学特性（透過率）の変化量は大きなものとなるという効果を有する。すなわち、上記構成においては、光学吸収端のシフト量に比較して光学特性（透過率）の変化量が大きくなるため、上記の効果を促進できる。
【００２４】
なお、λｒ−１００＜λａ＜λｒの関係が成立するように、上記温度感応層の材料および／または膜厚を選択するとよい。
(2)  また、本発明の光情報記録媒体は、上記の課題を解決するために、情報を光学的に記録するための記録層を備え、光ビームの照射によって上記情報を光学的に再生するための光情報記録媒体において、光ビーム照射による温度の上昇に応じて光ビームの光学特性が変化する温度感応層を有し、上記温度感応層の光学吸収端波長をλａ（ｎｍ）、上記光ビームの波長をλｒ（ｎｍ）とした時、λｒ−１００＜λａ＜λｒの関係が成立することを特徴としている。
【００２５】
上記構成によれば、記録用光ビームを照射すると、温度感応層で、記録用光ビーム照射により温度上昇した部分で光学特性、例えば透過率が変化、すなわち低下または上昇し、その他の温度上昇がなく温度の低い部分では上記光学特性が保たれる。これにより、記録用光ビームのスポットサイズよりも小さいサイズの領域で選択的に記録を行うことができる。その結果、温度感応層を有していない光情報記録媒体と比較して、高密度に、かつ、精度よく確実に情報が記録できる光情報記録媒体を提供することができる。
【００２６】
また、上記構成によれば、記録層に情報が記録されている場合、前記構成と同様に、照射された再生用光ビームのスポットサイズよりも小さいサイズの領域で選択的に再生を行うことができる。その結果、温度感応層を有していない光情報記録媒体と比較して、高密度に情報が記録されていても精度よく確実な再生が可能な光情報記録媒体を提供できる。
【００２７】
さらにλｒ−１００＜λａ＜λｒの関係が成立するので、光学吸収端波長より光ビーム波長が長波長であって、かつ、光学吸収端波長と光ビーム波長が近いため、光ビーム波長における透過スペクトルが急峻となる。これにより、上記構成は、温度上昇により光学吸収端が長波長側または短波長側にシフトすれば、光学吸収端のシフト量がわずかであっても光ビーム波長における透過率スペクトルが急峻であるので光学特性（透過率）の変化量は大きなものとなる効果を有する。すなわち、上記構成においては、光学吸収端のシフト量に比較して光学特性（透過率）の変化量が大きくなるため、上記の効果を促進できる。
【００２８】
本発明の光情報記録媒体では、上記温度感応層の前記光学特性が透過率であってもよい。この構成によれば、温度感応層の光学特性の確認が容易であり、さらに媒体設計も容易となる。
【００２９】
本発明の光情報記録媒体においては、上記温度感応層の光学吸収端波長λａ（ｎｍ）が、３０５＜λａ＜４０５の関係を満たすことが好ましい。この構成によれば、実際の光記録、特に民生品に用いられるレーザは量産品が主であり、波長が事実上ほぼ特定の値をとる。たとえば短波長で高密度化に有利な青紫レーザでは４０５ｎｍ付近が用いられている。従って、上記関係を満たすことは、民生用の高密度機器に用いる場合に有利である。
【００３０】
また、本発明の光情報記録媒体では、上記温度感応層の厚さが１００ｎｍないし３００ｎｍであることが望ましい。この構成によれば、多重干渉をより効率よく利用できるので温度上昇による光学特性変化を大きくできる。一方、堆積により膜表面が基板の凹凸形状に比べて鈍らず、プロセスやコスト的にも有利になる。
【００３１】
また、本発明の光情報記録媒体においては、照射された光ビームの波長における反射率が、前記温度の上昇に応じて低下することが好ましい。この構成によれば、光情報記録媒体の光学特性の確認が容易であり、さらに媒体設計も容易となる。
(3)  また、本発明の光情報記録媒体の上記温度感応層は、一方の面における反射光と他方の面における反射光との間の光干渉効果を用いて光学特性としての透過率特性の温度変化が制御されていることを特徴としている。
【００３２】
上記構成によれば、温度感応層の温度による反射率変化と共に一方の面における反射光と他方の面における反射光との間で光学干渉が起こるようにし、この光干渉効果を用いて透過率特性の温度変化を制御することで、温度上昇による透過率変化（変調度）を大きくすることができる。
【００３３】
なぜなら、光を繰り返して反射する透明膜を温度感応層以外に設けた場合に比べて、光干渉効果を温度感応層だけで完結させるため、温度感応層における光吸収を大きくすることができ、温度感応層の効率的な温度上昇を得ることができるからである。その結果、温度感応層によるマスキング効果がより大きくなり、照射された光ビームのスポット径よりも小さい径での再生をより精度よく確実に行うことが可能となる。
【００３４】
なお、温度感応層の一方の面および他方の面は、屈折率の異なる薄膜、基板、空気層のいずれかに面することにより反射のための界面となっている。
(4)  また、本発明の光情報記録媒体の上記温度感応層は、温度の上昇に応じて、光学吸収端波長が長波長側にシフトし、照射された光ビームの波長における光学特性としての透過率が低下するものであることを特徴としている。
【００３５】
特許文献１では高温部で透過率を上昇させるマスク層により再生分解能を向上させているのに対し、上記構成では、温度感応層の高温に加熱された部分の透過率を低下させることにより再生分解能を向上させることができる。
【００３６】
前述したように、各特許文献１および２のマスク層は、繰り返し記録や再生を行うと、マスク効果が低下するという問題がある。これに対し、本発明の構成では、高温部で透過率を低下させる温度感応層を用いている。温度感応層は、記録時や再生時の温度上昇により融解しない金属酸化物等の物質で形成することができるため、繰り返し記録や再生を行ってもマスク効果が低下しない。したがって、耐久性に優れた光情報記録媒体を提供できる。
(5)  また、本発明の光情報記録媒体の上記温度感応層は、照射された光ビームの波長における光学特性としての透過率が、温度の上昇に応じて低下する金属酸化物を含むことを特徴としている。
【００３７】
上記構成では、高温部で透過率を低下させる温度感応層を用いている。温度感応層は、記録時や再生時の温度上昇により融解しない金属酸化物等の物質で形成することができるため、繰り返し記録や再生を行っても、マスク効果が低下しない。したがって、耐久性に優れた光情報記録媒体を提供できる。
(6)  また、本発明の光情報記録媒体の上記温度感応層は、酸化亜鉛を含むことを特徴としている。
【００３８】
上記構成では、初期状態で温度感応層の酸化亜鉛がほぼ透明であり、光干渉を有効利用できて上記の効果を有効に得られるとともに、無機酸化金属からなるため上記と同様に耐久性が確保できる。また、光学吸収端が光ビーム波長に近く、光ビーム波長における透過率スペクトルが急峻である。従って、温度上昇に伴って光学吸収端がシフトすることによる透過率の変化量は大きなものとなり、すでに説明した超解像再生の効果を促進する。
【００３９】
なお、酸化亜鉛は、高温になれば吸収端のシフトによって透過率スペクトルが長波長側に寄るため透過率が低下し、ディスクとしての反射率が小さくなる。したがって、温度が上昇した部分でマスクし、温度が変化していない部分で再生することになると考えられる。ただし、屈折率の実数部ｎの温度変化がおこるため、膜厚を調整して光学多重干渉状態を調整することによって、上記と逆の構成にすることも可能である。つまり温度が上昇した部分でディスクとしての反射率を大きくし、温度が上昇したその部分で再生する構成にすることも可能である。この両方式はディスクの反射率の温度変化、そして回折限界以下のピットを読み出す領域が逆であるものの、両方式ともに回折限界以下のマークを読み取れ、超解像再生効果が得られることを実験により確認している。
(7)  また、本発明の光情報記録媒体は、上記温度感応層において、光ビームが入射する第１面および第１面とは反対側の第２面のうち、第２面の側に光ビームを上記温度感応層に反射するための反射膜を有することを特徴としている。
【００４０】
上記構成では、光ビームを効率良く温度感応層に反射することができるため、温度感応層における光干渉効果が促進される。また、再生および超解像再生のために電気信号に変換される反射光を得るためにも有利である。
(8)  また、本発明の光情報記録媒体は、上記反射膜の一方の面または両側の面に隣接して、無機物からなる透明な保護膜が設けられていることを特徴としている。
【００４１】
上記構成では、保護膜を設けることにより反射膜を薄くすることが可能となり、光情報記録媒体を多層化した場合でも透過率の低下を招かない。さらに、光ビームの照射により温度が上昇しても、反射膜が熱破壊されたり酸化されたりする等の劣化を防止することができ、光情報記録媒体の耐久性が向上する。
【００４２】
また、本発明の光情報記録媒体の上記保護膜は上記反射膜に比べて熱伝導率の低い材料からなることが望ましい。上記構成によれば、温度感応層から熱伝導率の高い反射膜に熱が逃げることを保護膜が防ぐ効果を示すことにより断熱膜として働き、温度感応層の温度上昇を促進できる。
(9)  また、本発明の光情報記録媒体の上記反射膜はＡｌ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｇｅのうちいずれかの材料からなる、あるいはいずれかの材料を含む合金からなることを特徴としている。
【００４３】
上記構成では、再生および超解像再生により充分な反射光を得ることができる。また、そのことにより、光干渉をより有効利用することができる。従って上記超解像再生効果を促進する。
(10)  また、本発明の光情報記録媒体の上記無機物からなる透明な保護膜は、窒化物、硫化物、酸化物、弗化物のいずれかからなる、あるいはそれらの混合物からなることを特徴としている。
【００４４】
上記構成では、保護膜が透明であり、無機物であり、熱に強く、酸素を透過し難く、酸化を防止するため、より反射膜が破壊され難く、酸化され難くなる。このことにより媒体の耐久性がより向上する。
(11)  また、本発明の上記光情報記録媒体の上記温度感応層には、上記光ビームの照射によって形成される温度分布により、上記光ビームの照射スポットの範囲内に、高透過率状態の第１部位と、低透過率状態の第２部位とが形成されることを特徴としている。
【００４５】
上記構成では、高透過率状態の第１部位で生じた反射光に基づき再生信号を得ることができるので、通常の構成では再生することができない再生用光ビームの回折限界以下の微小記録マークが再生可能となる。したがって、簡単な構成にて記録密度の向上が可能である。
【００４６】
また、本発明の上記光情報記録媒体は、上記温度感応層に形成される第１部位の温度が第２部位の温度よりも低いことが好ましい。上記構成によれば、スポット内の温度分布によって、温度感応層の光学吸収端のシフトに対応する透過率変化を超解像再生に利用することができる。よって、上記構成は、低温高透過率状態の第１部位で生じた反射光に基づき再生信号を得ることができるので、通常の構成では再生することができない再生用光ビームの回折限界以下の微小記録マークが再生可能となる。したがって、簡単な構成にて記録密度の向上が可能である。
(12)  本発明の光情報記録媒体の再生方法は、前記のいずれかの光情報記録媒体の再生方法であって、上記の関係を満たす波長λｒの光ビームを上記光情報記録媒体に照射し、照射された光ビームの照射スポットにおける上記温度感応層の温度変化に対応して、上記照射スポットの範囲内に高透過率状態の第１部位と低透過率状態の第２部位とを形成し、上記高透過率状態の第１部位から再生用光ビームの回折限界以下の微小記録マークを再生することを特徴としている。
【００４７】
上記方法によれば、通常の方法では再生することができない微小記録マークを再生可能であるため、簡単な方法にて記録密度の向上が可能である。
【００４８】
なお、光ビームの照射により温度感応層の温度が上昇した部分が、高透過率状態から低透過率状態に変化する場合と、その逆に、低透過率状態から高過率状態に変化する場合とがあり、それは、反射率の相対的変化に応じて異なるものである。
【００４９】
したがって、上記方法においては、光ビームの照射によって、温度感応層の透過率が変化した部位が微小記録マークに対するマスク（上記第２部位）となり、温度感応層の透過率が変化していない部位が、微小記録マークを再生するための窓（上記第１部位）となるようにして、再生用光ビームの回折限界以下の微小記録マークを再生してもよいし、その逆に、温度感応層の透過率が変化していない部位が微小記録マークに対するマスク（上記第２部位）となり、温度感応層の透過率が変化した部位が、微小記録マークを再生するための窓（上記第１部位）となるようにして、再生用光ビームの回折限界以下の微小記録マークを再生してもよい。
(13)  本発明の光情報処理装置は、前記のいずれかの光情報記録媒体と、前記のいずれかの再生方法とを用いて、光情報記録媒体から情報の再生を行うものであることを特徴としている。
【００５０】
上記装置によれば、従来の装置とほぼ同じ構成でコストアップを伴わずに高密度の光情報記録媒体の再生または記録を行うことができる。
【発明の効果】
【００５１】
本発明の光情報記録媒体は、以上のように、光ビーム照射による温度の上昇に応じて光ビームの光学特性が変化する温度感応層を有し、上記温度感応層の光学吸収端波長をλａ（ｎｍ）、上記光ビームの波長をλｒ（ｎｍ）とした時、λｒ−１００＜λａ＜λｒの関係が成立するものである。
【００５２】
上記構成によれば、再生用または記録用の光ビームを照射すると、温度感応層で、光ビーム照射により温度上昇した部分で光学特性、例えば透過率が低下または上昇し、その他の温度上昇がなく温度の低い部分では上記光学特性が保たれる。これにより、再生用または記録用の光ビームのスポットサイズよりも小さいサイズの領域で選択的に再生または記録を行うことができる。そのため、高密度に記録された情報を精度よく確実に再生でき、また、高密度かつ精度よく確実に情報が記録できるという効果を奏する。
【００５３】
さらにλｒ−１００＜λａ＜λｒの関係が成立するので、光学吸収端波長より光ビーム波長が長波長であって、かつ、光学吸収端波長と光ビーム波長が近いため、光ビーム波長における透過スペクトルが急峻となる。そこで、温度上昇により光学吸収端が長波長側または短波長側にシフトすれば、光学吸収端のシフト量がわずかであっても光ビーム波長における透過スペクトルが急峻であるので、光学特性、例えば透過率の変化量は大きなものとなる。すなわち、光学吸収端のシフト量に比較して上記光学特性の変化量が大きくなるため、上記の効果を促進できる。
【００５４】
また、上記構成による光情報記録媒体の温度感応層には、記録時や再生時の温度上昇により融解しない金属酸化物等の物質で形成することができるため、繰り返し記録や再生を行っても、マスク効果が低下せず、耐久性に優れているという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
〔実施の形態１〕
以下に、本発明の光情報記録媒体の実施の一形態を図１ないし図８、図１１および図１２に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００５６】
はじめに、本発明の光情報記録媒体に対して情報の記録再生を行い得る、記録再生装置（光情報処理装置）について、その主な構成を説明する。
【００５７】
記録再生装置は、レーザ光源と、集光光学手段と、相対運動手段と、光電変換手段と、サーボ手段と、アドレス情報検出手段と、再生信号復調回路等とを有する。
【００５８】
レーザ光源としては、例えば波長４０５ｎｍの光を発する半導体レーザ等を用いることができる。集光光学手段は、レーザ装置から発生されたレーザ光をビーム状にして光情報記録媒体上に集光するもので、集光レンズや、ビームスプリッタ等の光学部品を含んでいる。相対運動手段は、集光光学手段と光情報記録媒体とを相対運動させるもので、リニアアクチュエータやスイングアームなどからなる。その運動は、光情報記録媒体が回転あるいは平行移動する運動と、上記集光光学手段に含まれる集光レンズが、その光軸に直角方向に移動する運動との少なくとも一方を含む。光電変換手段は、光情報記録媒体からの反射光レベルの高低を電気信号に変換するもので、サーボ手段は、レーザ光のオートフォーカスおよびトラッキングを行うものである。アドレス情報検出手段は、光情報記録媒体上に設けられたアドレス情報マークを再生することにより得られる電気信号から、アドレス情報を検出するもので、再生信号復調回路は、光情報記録媒体の反射光より記録情報を再生するものである。
【００５９】
これら構成部材のうち、レーザ光源、集光光学手段、光電変換手段、およびサーボ手段は、上記した相対運動手段によって光情報記録媒体と相対運動を行う光学ヘッド内に収納されている。レーザ光源と光電変換手段を、集光光学手段とは別のケースに収めることも可能である。
【００６０】
また、記録再生装置においては、集光されるレーザ光と光情報記録媒体とのなす角度を調節するための手段をさらに備えておくことが好ましく、これによれば、収差の発生による光スポットの劣化をも防止することができる。
【００６１】
図１１に、このような記録再生装置に光学ヘッドとして搭載される、光情報記録媒体が円盤状の光ディスクである場合の一般的な光学系の構成図を示す。光学系は、半導体レーザ１２１、コリメートレンズ１２２、ビーム整形プリズム１２３、ビームスプリッタ１２４、対物レンズ１２５、および検出光学系１２７を備えている。
【００６２】
光源である半導体レーザ１２１からのレーザ光は、コリメートレンズ１２２によってほぼ平行光に変換され、ビーム整形プリズム１２３によって光強度の分布をほぼ円形に整形される。このほぼ円形の平行光はビームスプリッタ１２４を透過した後、対物レンズ１２５によって光情報記録媒体１２６に集光される。この反射光はビームスプリッタ１２４で分岐され、検出光学系１２７に導かれる。
【００６３】
スピンドルモータ１２８は、光情報記録媒体１２６を回転させることにより、光スポットを光情報記録媒体１２６上で走査させる。検出光学系１２７は、反射光の偏光方向の変化や反射光強度の変化などから信号を識別し、光情報記録媒体１２６上に記録された記録マークを読み取るのと同時に、光スポットの光情報記録媒体１２６に対しての焦点ずれ信号とトラック位置ずれ信号とを検出し、対物レンズ１２５の駆動系にフィードバックすることにより光スポットの位置ずれを補正する。対物レンズの開口数（ＮＡ）は例えば０．６５に設定する。
【００６４】
このような光情報記録再生装置においては、光情報記録媒体１２６として、超解像媒体技術を採用した本発明の光情報記録媒体と、超解像媒体技術を用いない通常の光情報記録媒体との両方を記録再生できることが望ましい。そこで、上記光情報記録再生装置では、本発明の光情報記録媒体の場合と、通常の光情報記録媒体の場合とで、検出器のゲイン、再生光強度、記録光強度、記録波形、光情報記録媒体の回転数などをそれぞれ切り換え得るように構成されている。但し、これらは電気的に制御できる範囲であるため、通常媒体のみを記録再生する装置と比べて、光学系に大きな変更を施す必要はない。
【００６５】
本実施形態の光情報記録媒体は、図１および図２に示すように、再生専用の光情報記録媒体１であり、再生用の光ビームである再生ビーム３０が入射する側から、透明樹脂層１１、温度感応反射層１３、および基板１２がこの順に形成されてなる。すなわち、光情報記録媒体１は、基板１２上に温度感応反射層１３が形成され、その上に透明樹脂層１１が形成されているものであり、透明樹脂層１１から温度感応反射層１３を通して基板１２の内側の面（温度感応反射層１３側の面）へ再生ビーム３０が入射するようになっている。
【００６６】
透明樹脂層１１は、少なくとも再生ビーム３０の波長において透明（光透過性）であり、再生ビーム３０の入射を妨げないものであることが必要である。これにより、再生ビーム３０が透明樹脂層１１側から入射する型の光情報記録媒体１を構成することができる。透明樹脂層１１を構成する材料としては、特に限定されるものではなく、例えば、ポリカーボネート、アモルファスポリオレフィン、熱可塑型ポリイミド、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエーテルニトリル）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルホン）等の熱可塑性透明樹脂（プラスチック）、熱硬化型ポリイミド、紫外線硬化型アクリル樹脂等の熱硬化性透明樹脂、およびそれらの組合せが挙げられる。
【００６７】
透明樹脂層１１は、通常、１μｍ〜１００μｍ程度の厚みを有することが適当である。また、透明樹脂層１１は、０．１ｍｍ〜１．２ｍｍ程度の厚みを有していてもよく、その場合、光情報記録媒体１に適当な強度を付与することができる。なお、透明樹脂層１１に代えて、他の透明材料、例えばガラスや、ガラスと透明樹脂とを組み合わせた材料からなる層等を用いてもよい。その場合、厚みは、０．１ｍｍ〜１．２ｍｍ程度が適当である。
【００６８】
基板１２は、光情報記録媒体１に適当な強度を付与し得るものであることが必要である。基板１２を構成する材料の光学的特性は、特に限定されるものではなく、透明でも不透明であってもよい。基板１２を構成する材料としては、例えば、ガラス、ポリカーボネート、アモルファスポリオレフィン、熱可塑型ポリイミド、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＥＳ等の熱可塑性透明樹脂、熱硬化型ポリイミド、紫外線硬化型アクリル樹脂等の熱硬化性透明樹脂、金属等、およびそれらの組合せが挙げられる。
【００６９】
基板１２における内側の面（温度感応反射層１３側の面）上には、記録情報に対応した凹凸形状のピットや案内用の溝が形成されている。ピットおよび溝は、双方とも形成されていてもよいし、いずれか一方のみが形成されていてもよい。
【００７０】
基板１２の厚みは、特に限定されるものではなく、例えば、０．１ｍｍ〜１．２ｍｍ程度が適当である。また、上記ピットのピッチは０．３μｍ〜１．６μｍ程度、ピットの高低差は、３０ｎｍ〜２００ｎｍ程度が挙げられる。また、上記案内用の溝は、０．３μｍ〜１．６μｍ程度のピッチ、３０ｎｍ〜２００ｎｍ程度の深さが適当である。
【００７１】
基板１２上には、温度感応反射層１３が形成されており、この温度感応反射層１３は、再生ビーム３０の照射による温度上昇に応じて再生ビーム３０の波長における透過率が低下する機能を有する。温度感応反射層１３は、図１に示すように、光が入射する側から、すなわち透明樹脂層１１側から、温度感応層２１および反射層２２がこの順に積層されて構成されている。
【００７２】
温度感応層２１は、温度変化により透過率が可逆的に変化する半透明材料であって、温度上昇に応じて再生ビーム波長における透過率が低下する材料を含んで構成されている。上記材料としては、温度が上昇したときに特定波長領域で温度感応層２１の透過率が大きく変化する材料、具体的には、２０℃から１８０℃まで温度が上昇したときに、温度感応層２１の光の透過率が１０％〜９０％の範囲内で低下する材料が適当である。上記材料としては、サーモクロミズム物質を用いることができる。サーモクロミズム物質とは、熱を吸収することにより、化学的に構造変化を起こし、透過率が変化する物質である。温度変化により透過率が低下するサーモクロミズム物質としては、具体的には、金属酸化物等の無機サーモクロミズム物質、ラクトンやフルオラン等にアルカリを加えたもの、ロイコ(leuco)色素等に有機酸を加えたもの等の有機サーモクロミズム物質が挙げられる。
【００７３】
これらのうち、その禁制帯幅（バンドギャップ）が温度により変化して光学吸収端波長の透過率が変化する金属酸化物が、温度変化による化学的な構造変化を繰り返しても組成や形状が変化しにくく、耐久性に優れていることから、好ましい。上記金属酸化物としては、具体的には、例えば、ＺｎＯ、ＳｎＯ2、ＣｅＯ2、ＮｉＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＶＯ2、ＳｒＴｉＯ3等が挙げられ、これらのうちでも、ＺｎＯ（酸化亜鉛）が特に好ましい。
【００７４】
温度感応層２１は、使用する材料により、その膜厚を調整することができ、例えば、５ｎｍ〜８００ｎｍ程度が適当である。温度感応層２１の層厚が充分に厚い（１００ｎｍ以上）と、多重干渉をより利用できるので温度上昇による透過率変化を大きくできる。温度感応層２１の層厚としては、後述する理由により、１００ｎｍを超えることが望ましく、より望ましくは１２０ｎｍ以上、さらに望ましくは１５０ｎｍ以上である。
【００７５】
一方、温度感応層２１の層厚があまり厚すぎると、堆積により膜表面が基板のピット等の凹凸形状に比べて鈍ってしまったり、プロセスやコスト的に不利になったりするものである。上記観点から、３００ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは２８０ｎｍ以下であり、さらに好ましくは２５０ｎｍ以下である。したがって、上記温度感応層２１は、１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下の厚みを持つＺｎＯ（酸化亜鉛）膜であることが好ましい。
【００７６】
すなわち、温度感応層２１の層厚は、厚い方が光学多重干渉を利用できるので望ましいが、厚すぎるとピットや溝などの基板の凹凸形状を薄膜表面では保持できなくなり、上記凹凸形状なまった形状となる。その上、光学多重干渉を利用するにあたり、多重反射面である上記凹凸形状の薄層の底面と同表面との形状の間に違いがあると、信号品質に対するノイズになると考えられる。さらなる不都合としては、この厚い薄層の成膜後に、その上に他の薄層を重ねて成膜する場合に、その新たな薄層は上記薄層の表面形状すなわち基板の凹凸形状がなまった状態の上に成膜されることになり、信号に対するノイズになると言う問題が生じる。したがって、上記温度感応層２１の層厚は、１５０ｎｍ〜２５０ｎｍの範囲がより望ましい。
【００７７】
また、特許文献３のように近接場光を用いる場合だと、１００ｎｍだと大きすぎて実際には利用できない。その技術的な理由は、以下の通りである。非特許文献（「近接場光の基礎−ナノテクノロジーのための新光学」の１５３−１５４頁、著者：大津元一、小林清、出版社：オーム社、発行日：２００３年１月５日）によると、特許文献３に記載の平面上の近接場光はエバネッセント光（エバネッセント波）とも呼ばれ通常の伝播光の染み出し、漏れ出しとも表現すべき光である。光が屈折率の異なる２つの媒質の界面を全反射する場合にはその界面（全反射面）の裏側からエバネッセント光が発生し、光の波長程度以下程度の狭い領域にのみエバネッセント光が染み出す。
【００７８】
ここで、１００ｎｍだと大きすぎて実際には利用できないとは、酸化亜鉛の薄層が厚くなるほど効果が得られるという性質のものではないということである。
【００７９】
エバネッセント光は、
Ｉ（ｒ）＝Ｉ0ｅｘｐ（−２ｒ／Λ）
とあるように、ｒすなわち界面からの距離が大きくなるに従って指数関数的に、急激に光強度が減るものである。Λは近接場光の電場の振幅の染み出しの厚みであり、上記の通り波長程度以下である。
【００８０】
上記特許文献３に記載の酸化亜鉛の薄層は、局部近接場光学作用を発生するとのことであるので、この層厚が厚くなればなるほどｒの距離は大きくなり、局部近接場光学作用の影響は指数関数的に小さくなると考えられる。つまり、酸化亜鉛の薄層が厚くなるほど効果が得られるという性質のものではない。
【００８１】
また、該特許文献３には局部近接場光学作用を発生するとあるが、近接場光は全反射の場合の界面で発生するものである。他には光が導波路により導かれて微小開口（一般的に１００ｎｍ以下）から出射するその外側で発生することが一般的に知られている。いずれにしろ該特許文献３に開示されている通常の光ディスクの構成では光の入射角はほぼ０に等しく、ほぼ透明に近い酸化亜鉛に光が入射する場合は透過光量が大きく、全反射状態は起こりにくく、むしろ微小開口の状態に近いと考えられる。該特許文献３には酸化亜鉛が局部近接場光学作用を発生するとあるだけで、どの界面でどのように近接場光学作用が生じるのかを具体的に開示するものではなく、ましてや５ｎｍ〜１００ｎｍという膜厚範囲が望ましいと示す根拠はなにも開示されていない。
【００８２】
なお、特許文献２（特開平５−１２７１５号公報）では、サーモクロミズム物質として有機材料のみの材料例が挙げられている。これら材料例は、全て熱的安定性に欠けるものであり、繰返し再生の耐久性が実用の域に達しているものはない。金属酸化物等の無機サーモクロミズム物質からなる温度感応層２１は、このような不安定性がないという大きな特徴を持っている。
【００８３】
また、特許文献３（特開２００４−１４０９３号公報）には、近接場光を利用する酸化亜鉛ナノ薄膜を用いた再生専用型光ディスクが開示されているが、酸化亜鉛膜は光の入射側から見て反射膜の裏側に位置しており、酸化亜鉛膜が光の入射側から見て反射膜の手前側に位置している本願の光情報記録媒体とは位置関係が異なっている。さらに、特許文献３に開示されている再生専用型光ディスクは、近接場光を利用するため、酸化亜鉛膜は比較的薄く（５ｎｍ〜１００ｎｍ）、反射膜と酸化亜鉛膜が隣接しないようにこれら二層の間に透明誘電体膜が必須となる。
【００８４】
一方、本願の光情報記録媒体は、後述のように光の多重干渉および半導体のバンドギャップのシフトを利用するものであり、酸化亜鉛膜は反射膜と隣接してもよく、光の多重干渉を用いるため酸化亜鉛膜は比較的厚い（１００ｎｍ以上、より好ましくは１００ｎｍを超える）ことが望ましい。すなわち、本願発明と特許文献３に記載の発明とは、どちらも酸化亜鉛膜を用いる光ディスクであるが、原理および構成が異なるものである。
【００８５】
反射層２２は、高反射率を有する金属膜により形成されていることが好ましい。高反射率を有する金属膜としては、具体的には、Ａｌ膜、Ａｕ膜、Ａｇ膜、Ｃｕ膜など、および、それらのいずれかを含む合金からなる膜が挙げられる。また、金属に限らず、たとえば半導体であっても再生に充分な反射率を得られればよく、具体的にはＳｉ膜やＧｅ膜などが挙げられる。反射層２２の層厚は、特に限定されるものではなく、所望の反射率を実現できる層厚に調整することができる。例えば、５ｎｍ〜１００ｎｍ程度が挙げられる。
【００８６】
以上に温度感応反射層１３の構成要素として温度感応層２１と反射層２２とを説明してきたが、温度感応反射層１３は上記二層によって温度変化による屈折率変化と光反射の二種類の役割を果たすことができればそれでよく、反射層２２が必ずしも必要とは限らない。具体的には温度感応層２１の屈折率が大きく、それに隣接する膜や樹脂との屈折率差によって再生に充分な反射率が得られる場合には、反射層２２が存在しなくても構わない。
【００８７】
このような構成により、いわゆるＣＤ(Compact Disc)、ＣＤ−ＲＯＭ(Compact Disc Read Only Memory)、ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)、ＤＶＤ−ＲＯＭ(Digital Versatile Disc Read Only Memory)等の書込み可能な記録膜を有しない再生専用の光情報記録媒体１を実現することができる。
【００８８】
次に、上記光情報記録媒体１の再生方法について説明する。
【００８９】
図２に示すように、上記光情報記録媒体１は、図１１に示す半導体レーザ１２１のようなレーザ光源と図１１に示す対物レンズ１２５に対応する集光レンズ３１等の光学系とを用いて再生ビーム３０を透明樹脂層１１側から基板１２の内側の面（ピットおよび溝の少なくとも一方が形成された面）上に入射させ、その面での反射光を光ヘッド（図示しない）で検出することにより再生することができる。
【００９０】
このとき、光情報記録媒体１に対する再生ビーム３０の照射は、温度感応層２１における光ビームスポット内に高温部分と低温部分とが発生するように行う。
【００９１】
例えば、再生専用の光情報記録媒体１に対し、透明樹脂層１１側から再生ビーム３０を入射させ、再生ビーム３０で光情報記録媒体１表面を所定の方向へ走査すると、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、温度感応層２１表面の再生ビームスポット３３内において、再生ビームスポット３３の進行方向に向かって温度勾配が発生する。したがって、温度感応層２１表面の再生ビームスポット３３内には、再生ビームスポット３３の進行方向に向かって後方側に高温部３３ａ（第２部位）が、前方側に低温部３３ｂ（第１部位）が発生する。これらの温度は、例えば、高温部３３ａの温度が６０℃以上１８０℃未満、低温部３３ｂの温度が２０℃以上６０℃未満となる。
【００９２】
再生ビーム３０の入射によって温度が上昇した高温部３３ａでは、再生ビーム３０の波長における温度感応層２１の透過率が低下した状態（低透過率状態）となり、入射した光の多くが温度感応層２１で遮断されるので、温度感応層２１を透過する光量が減少し、温度感応層２１の背面側（光ビームが入射する面と反対の面側）にある反射層２２に入射する光量も減少する。したがって、反射層２２で反射される反射光量が抑制されるので、温度感応反射層１３全体としては低反射率の状態になる。
【００９３】
一方、高温部３３ａより温度が低下した低温部３３ｂでは、再生ビーム３０の波長における温度感応層２１の透過率が初期状態を維持し、温度感応層２１の背面側にある反射層２２に入射する光量は高温部３３ａに入射する光量より多くなる。したがって、反射層２２で反射される反射光量も増大し、温度感応反射層１３としては高反射率の状態になる。温度感応反射層１３は、具体的には、例えば、６０℃以上１８０℃未満で低反射率状態、２０℃以上６０℃未満で高反射率状態となるようにすることができる。
【００９４】
この結果、温度感応層２１では、再生ビームスポット３３の高温部３３ａである後半部分において再生ビーム３０が透過しにくくなる。したがって、温度感応層２１の高温部３３ａで光を遮断し、温度感応層２１の低温部３３ｂを透過した光に基づいて情報を再生することになる。すなわち、高温部３３ａで基板１２をマスクした状態で、温度の上昇していない低温部３３ｂを透過した基板１２表面の反射光のみを光ヘッドで検出して再生を行うことになる。
【００９５】
これにより、ピットおよび／または溝が刻設された基板１２表面（記録情報面）における再生領域のサイズを温度感応反射層１３上の再生ビームスポット３３より小さくすることができる。その結果、再生領域のサイズをより小さくすることができ、再生分解能を向上させることができる。したがって、基板１２表面（記録情報面）に刻設された微小なピットおよび／または溝、特に再生ビームの回折限界以下のピットおよび／または溝に対応する情報を、より大きな再生信号強度で確実に再生することができる。
【００９６】
以上のようにして、本実施形態の光情報記録媒体では、温度感応層２１を用いて、基板１２表面（記録情報面）にピットおよび／または溝として刻設された再生ビームの回折限界以下の微小記録マークを再生可能としている。
【００９７】
さらに、特許文献１では高温部の透過率を上昇させるマスク層を用いて再生分解能を向上させているのに対し、本実施形態では、高温部３３ａの透過率を低下させる温度感応層２１を用いて再生分解能を向上させている。
【００９８】
高温部の透過率を上昇させるマスク層は、前述したように、ある一定以上の温度に昇温したときに融解することでマスク効果を発揮するサーモクロミック材料や相変化材料等の物質で形成されているため、繰り返し記録や再生を行うと、マスク効果が低下するという問題がある。
【００９９】
これに対し、本実施形態では、高温部３３ａの透過率を低下させる温度感応層２１を用いている。温度感応層２１は、記録や再生時の温度上昇により融解しない金属酸化物等の物質で形成することができるため、繰り返し記録や再生を行っても、マスク効果が低下しない。したがって、本実施形態の光情報記録媒体１は、耐久性に優れているという利点がある。
【０１００】
また、本実施形態の光情報記録媒体１では、温度感応層２１における光ビームが入射する面と反対の面側に反射層２２が形成されており、温度感応層２１および反射層２２が、光ビーム照射による温度の上昇に応じて照射される光ビームの反射率が低下する温度感応反射層１３を構成している。上記構成は、光ビーム入射側に透過率を変化させるために設けられたマスク層を利用した超解像再生方式（特許文献１・２等）とはその原理が根本的に異なる反射型の超解像再生方式を利用するものである。
【０１０１】
次に、光学吸収端について説明する。一般に透明誘電体などの絶縁体や半導体の場合、伝導電子の持つエネルギー準位が不連続であり、エネルギーの禁制帯すなわちバンドギャップが存在する。絶縁体や半導体の場合、フェルミレベルがこのバンドギャップ中に存在するため、電気伝導はエネルギー的には価電子帯から伝導電子帯へのバンドギャップ越しの遷移で説明される。同様に光吸収もバンドギャップで説明される。
【０１０２】
バンドギャップ以上のエネルギーを持つ光は、光吸収という形で価電子帯から伝導電子帯へ電子を光学遷移させることができるので、バンドギャップ以上の高エネルギーを持つ光は吸収され、それ以下のエネルギーを持つ光は吸収されず透過する。その光子エネルギーを光学吸収端または、光学的バンドギャップという。また、光学吸収端の光子エネルギーに対応する波長を光学吸収端波長と呼ぶ。
【０１０３】
薄膜などでは、歪や欠陥、欠損、アモルファス状態など、理想的な結晶状態との差が存在するので、実際には光学吸収端よりも若干低エネルギーの光から一部吸収され始め、光学吸収端波長の光は吸収される。
【０１０４】
図４に、低温（３０℃）および高温（２００℃）における膜厚４００ｎｍのＺｎＯ膜からなる温度感応層２１の光学吸収端付近での分光透過率特性（光学特性）を示す。このＺｎＯの透過率の波長依存性を例に挙げると（光干渉が存在するがこの説明の本質ではないのでここでは無視する）、光学吸収端（３７５ｎｍ）よりも低エネルギー、すなわち長波長の光（４００ｎｍ付近）から一部吸収され始め、高エネルギーすなわち短波長側の光学吸収端に近づくにつれ吸収は大きくなり、光学吸収端（３７５ｎｍ）では完全に吸収されている。なお、ＺｎＯのバンドギャップは３．３ｅＶ（波長に換算すると３７５ｎｍ）程度と言われており、この実験結果とよく一致している。
【０１０５】
次に光学吸収端と温度変化について説明する。半導体や絶縁体の場合、温度上昇に伴って、バンドギャップが減少するのが一般的である。上記の説明通り、バンドギャップと光学吸収端は本質的に同じものなので、光学吸収端も低エネルギー側、すなわち長波長側にシフトする。温度感応層２１の透過率の波長依存性グラフ形状（以下透過率スペクトル）が、特に光学吸収端波長付近から再生ビーム波長において長波長側にシフトする。
【０１０６】
図４を参照すると、記録再生波長４０８ｎｍより長波長側の４１０ｎｍ付近から、記録再生波長４０８ｎｍをはさんで短波長側の光学吸収端波長の付近にかけての領域が温度上昇により長波長側にシフトする。この時、上記のような光学吸収端から再生ビーム波長の間の領域では長波長側の透過率が高いため、この透過率スペクトルが長波長側へシフトすることによって再生ビームの波長における分光透過率は低下する。従って、温度上昇により、再生ビームの波長における分光透過率は低下することになる。
【０１０７】
このため、図４に示すように、温度感応層２１は、常温での光学吸収端波長と再生ビームの波長が近い方が、透過率の変調度を大きくすることができるので望ましいと言える。なお、変調度とは、低温での分光透過率と高温での分光透過率との差で表される。
【０１０８】
結局、温度感応層２１は、常温での短波長側の光学吸収端波長（紫外・可視領域に存在する吸収バンドの下限）が再生ビーム３０の波長より短く、温度の上昇に応じて、短波長側の光学吸収端波長が長波長側にシフトし、再生ビーム３０の波長における分光透過率が低下するものが好ましい。例えば、再生ビーム３０の波長が３８０ｎｍ〜４１５ｎｍの範囲内（例えば、４０５ｎｍ、４０８ｎｍ）である場合、温度感応層２１としては、常温での短波長側の光学吸収端波長が３７５ｎｍ付近であるＺｎＯ膜が好ましい。
【０１０９】
ＺｎＯ膜の分光透過率特性は、図４に示すように、温度が上昇することにより、短波長側の光学吸収端波長が長波長側にシフトする。これにより、光の入射により昇温した高温部３３ａのＺｎＯ膜は、再生ビーム３０の波長における分光透過率が低下して低透過率状態となる。なお、相対的に温度の低い低温部３３ｂのＺｎＯ膜は、光の透過率が高いままである。また、ＺｎＯ膜の昇温した部分は、その後、温度が低下すると、分光透過率特性の短波長側の光学吸収端波長が短波長側に戻り、分光透過率が上昇する。これにより、変調度（高温部３３ａと低温部３３ｂとの間での、再生ビーム３０の波長における分光透過率の変化）を大きくすることができる。したがって、高温部３３ａを確実にマスクでき、高い再生信号強度をより確実に得ることができる。
【０１１０】
また、上記温度感応層２１は、一方の面における反射光と他方の面における反射光との間の光干渉効果を用いて透過率特性の温度変化が制御されていることが好ましい。温度感応層２１の膜厚を１００ｎｍ以上と厚くした場合、一方の面における反射光と他方の面における反射光との間で光干渉が起こり、温度感応反射層１３の分光反射率特性を設計することができる。すなわち、光学吸収端付近での反射率の傾きを大きくすることが可能となり、その結果、変調度（高温部３３ａと低温部３３ｂとの間での、再生ビーム３０の波長における分光透過率の変化）を大きくすることができる。したがって、高温部３３ａを確実にマスクでき、高い再生信号強度をより確実に得ることができる。一方、温度感応層２１の膜厚が３００ｎｍ以下であると、堆積した膜表面が基板の凹凸形状を反映しており、また、プロセスやコスト的にも有利である。
【０１１１】
以上に上記温度感応層２１の単独での透過率特性とその機能について説明してきたが、実際の光情報記録媒体１としてはすべての膜を含めた実際の構成で設計することが必要である。具体的には本実施の形態では上記温度感応層２１単独だけではなく、反射膜２２との界面、および透明樹脂層１１との界面の両界面間で発生する光学多重干渉を考慮することが必要となる。
【０１１２】
図５に低温（３０℃）および高温（２００℃）における膜厚１００ｎｍのＺｎＯ膜と膜厚３０ｎｍのＡｌ膜とからなる温度感応反射層１３の光学吸収端付近での分光反射率特性を示す。さらに、図６に、低温（３０℃）および高温（２００℃）における膜厚４００ｎｍのＺｎＯ膜と膜厚３０ｎｍのＡｌ膜とからなる温度感応反射層１３の光学吸収端付近での分光反射率特性を示す。このような光情報記録媒体１と同様の構成の反射率について説明する。
【０１１３】
図５のＺｎＯ膜厚１００ｎｍの場合、記録再生波長４０８ｎｍにおいて、反射率が温度変化に応じて変化している。図６のＺｎＯ膜厚４００ｎｍの場合、同様の温度変化で屈折率の変化が膜厚１００ｎｍの場合と同様でも、膜厚が大きい分光路長の変化が大きくなり反射率の変化も大きくなる。その上に膜厚が大きいため光学多重干渉も大きくなるので、これをうまく設計して利用することによって、反射率の変化をより大きくすることができる。すなわち、反射率の変化をより大きくする観点では、ＺｎＯ膜厚が大きい方が望ましい。
【０１１４】
以上のように、上記温度感応層２１単独の場合ですでに説明したのと同様に、本実施の形態のような実際の光情報記録媒体１の構成であっても、ビームスポット内での温度分布を利用して一部分だけ反射率を変化させることができる。例えば図６の場合、再生ビームの波長付近では高温部で反射率が低くなるので、高温部３３ａを確実にマスクでき、高い信号強度をより確実に得ることができる。
【０１１５】
これらの温度感応層２１の光学吸収端波長変化は、金属酸化物半導体の禁制帯幅（バンドギャップ）の温度変化によるものであり、ＺｎＯ以外にも、ＳｎＯ2、ＣｅＯ2、ＮｉＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＴｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＶＯ2、ＳｒＴｉＯ3等の金属酸化物、およびこれらの組合せからなる混合物や固溶体でも効果がある。また、上記は便宜上すべて化合物として表記したが、薄膜として必ずしも完全に化学量論組成に限定されるものではない。本願の技術思想を具現化し、本願の効果を得ることができる材料であれば、化学量論比からずれた物質や組成、あるいは元素ドーピングや元素置換であっても構わない。
【０１１６】
例えばＺｎＯの場合、１：１よりＯが多いと吸収端波長λａは小さく、逆にＺｎが多いと吸収端波長λａは大きくなる傾向がある。また、膜厚に関しては、吸収端そのものの値は物性値であるため変化しないが、膜厚が厚ければ厚いほど光の吸収量が大きくなるので、見かけの透過率スペクトルは長波長側にシフトすることになる。したがって、ＺｎＯに関しては、膜厚が厚いほうが超解像特性は良好という結果が得られている。
【０１１７】
本実施形態の光情報記録媒体は、例えば、以下の方法により製造することができる。
【０１１８】
まず、記録情報に対応するピットおよび／または溝が刻設された面（記録情報面）を有する基板１２に、反射層２２としての金属膜および温度感応層２１を順次、マグネトロンスパッタ法により成膜する。最後に、これらの情報記録面および温度感応反射層１３を外部環境から保護するために紫外線硬化型アクリル樹脂等を温度感応反射層１３上にスピンコートし、紫外線照射により硬化させて透明樹脂層１１を形成する。
【０１１９】
なお、ここでは、光情報記録媒体１に対して記録再生ビームの入射が透明樹脂層１１側から行われる場合について説明したが、本発明の光情報記録媒体は、光情報記録媒体１と同様の層構造（ただし、温度感応反射層１３における温度感応層２１と反射層２２との位置は逆転させる）を備え、再生ビームの入射が基板１２側から行われる光情報記録媒体であってもよい。この構成では、温度感応反射層１３における基板１２と反対側に、保護層が形成されていることが好ましい。
【０１２０】
この構成では、基板１２としては、再生ビームの入射を妨げず、かつ、光情報記録媒体に適当な強度を付与し得るものが望ましく、例えば、ガラス；ポリカーボネート、アモルファスポリオレフィン、熱可塑型ポリイミド、ＰＥＮ、ＰＥＳ等の熱可塑性透明樹脂；熱硬化型ポリイミド、紫外線硬化型アクリル樹脂等の熱硬化性透明樹脂等、およびそれらの組合せが挙げられる。基板１２の厚みとしては、通常、０．３ｍｍ〜１．２ｍｍ程度の厚みを有していることが適当である。
【０１２１】
この構成では、保護層としては、温度感応反射層１３を保護できるものであればどのような材料によって形成されていてもよい。具体的には、基板１２と同様の材料が挙げられる。なお、保護層は、透明であってもよいし、不透明であってもよい。保護層は、通常、１μｍ〜１００μｍ程度の厚みを有することが適当である。
【０１２２】
さらに、本発明の光情報記録媒体では、光情報記録媒体１のように基板１２の片面のみにピットおよび溝の双方または一方が形成されていることが好ましいが、基板１２の両面にピットおよび溝の双方または一方が形成されていてもよい。
【０１２３】
さて、上記の様に光学吸収端の波長変化が存在すると言っても、材料によって各々光学吸収端やシフト量の値は異なるものであり、光学吸収端波長と再生ビーム波長との大小関係、位置関係により、透過率変化の量は当然異なってくることになる。そこでどの範囲が望ましいかについて、以下に具体的な光情報記録媒体を用いて、検証を行った。
【０１２４】
検証に用いた光情報記録媒体は、以下の実施例１、実施例２、比較例１および比較例２の４種類である。
実施例１：光ビーム入射側から順に、膜厚０．１ｍｍ程度の透明樹脂層１１、膜厚２００ｎｍ程度のＺｎＯ膜からなる温度感応層２１、膜厚３０ｎｍ程度のＡｌ膜からなる反射層２２、基板１２からなり、基板１２の内側の面（温度感応反射層１３側の面）に、情報に応じた凹凸パターンのピットが形成されている構成の光情報記録媒体。
実施例２：上記実施例１と同一の構成で、温度感応層２１としてＺｎＯの替わりにＳｎＯ2を用いた光情報記録媒体。
比較例１：上記実施例１と同一の構成で、温度感応層２１としてＺｎＯの替わりにＳｉ3Ｎ4を用いた光情報記録媒体。
比較例２：上記実施例１において、温度感応層２１を設けない光情報記録媒体。すなわち光ビーム入射側から順に、膜厚０．１ｍｍ程度の透明樹脂層１１、膜厚３０ｎｍ程度のＡｌ膜からなる反射層２２、基板１２からなる光情報記録媒体。
【０１２５】
上記４種類のうち、比較例２を除く３種類について、温度感応層材料の各物性値および実測光学吸収端を表１に示す。
【０１２６】
温度感応層２１として用いた実施例１のＺｎＯ、実施例２のＳｎＯ2、比較例１のＳｉ3Ｎ4はいずれも波長４００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲付近で屈折率ｎ＝２．０程度で透過率が８０％程度以上とほぼ透明であり、バンドギャップが３ｅＶ以上の半導体もしくは絶縁体である。言い方を変えれば、光学的観点に立てば、屈折率ｎ＝２．０程度の透明膜という点で共通であるが、光学吸収端波長がそれぞれ異なる材料と言え、これらにより光学吸収端の違いを比較することができる。また、屈折率もほぼ共通であるので温度感応層２１の膜厚の調整によって光学干渉状態もほぼ同様に設計することができる。
【０１２７】
【表１】
2006073169.tif 000003
【０１２８】
表１に示したバンドギャップの文献値は、各温度感応層２１材料のバルクにおけるものである。また、換算光学吸収端は上記バンドギャップの文献値を光に換算した場合の光学吸収端波長である。実測光学吸収端は次のように計算した。すなわち、各実施例および比較例における膜厚にて各温度感応層２１を基板（コーニング社７０５９ガラス）上に単独で作製し、基板越しに透過率の波長依存性を測定した後、上記基板による透過率分を補正して透過率評価を行った。同様の分光測定にて温度感応層２１単独の光吸収率の波長依存性を求め、膜厚から吸収係数αの波長分布を得た。半導体の光吸収についてはよく知られているように以下の比例関係が成立する。
（ｈνα）2∝（ｈν−Ｅg）                 直接遷移型
（ｈνα）1/2∝（ｈν−Ｅg±ｈνph）      間接遷移型
ここでｈはプランク定数、νは光の周波数、αは吸収係数、Ｅgはエネルギーバンドギャップ（光学吸収端）、νphはフォノン周波数、ｈνは光エネルギー、±ｈνphはフォノン吸収、放出のエネルギーである。間接遷移型の場合は光吸収による電子の励起にフォノン励起を伴うため、そのエネルギー項が含まれる。
【０１２９】
これらの関係式と吸収係数の波長分布（すなわちエネルギー分布）から、各実施例と比較例における光学吸収端を求めた。図４に示した透過率スペクトルのＺｎＯはどちらの値もほぼ３７５ｎｍとなり、文献値と光学吸収端がよく合っている。実施例２のＳｎＯ2の場合３０ｎｍ程度の開きが見られるが、バルクと薄膜の違い、上記で説明したＳｎとＯの化学量論比からのずれ、結晶性の違いなど、厳密には異なってくる様々な原因が考えられる。また、ＳｎＯ2単独膜の評価にて光学吸収端付近をはじめとして図４のＺｎＯで見られたのと同様な透過率スペクトルの温度変化も確認できた。
【０１３０】
比較例１のＳｉ3Ｎ4に関しては光学吸収端波長換算値は２３４ｎｍであるが、分光光度計の測定波長範囲外のためスペクトル形状での光吸収は確認出来なかった。従って光学吸収端は少なくとも３００ｎｍ以下と見積もられる。また、上記範囲では透過率スペクトルに温度変化も見られなかった。
【０１３１】
これらの実施例１、２、比較例１については、温度感応層２１の屈折率と膜厚に応じた光学干渉が発生する。本実施例では、温度感応層２１の光学吸収端付近の透過率スペクトルの温度変化を利用するため、温度感応層２１の膜厚を調整した。青色評価機向けに調整した実施例１光情報記録媒体の反射率を図７に示す。具体的には、実施例１全体を再生ビーム波長４０８ｎｍで反射防止構造、すなわち再生ビーム波長付近で反射率が極小値を示す構造にした。これによって、温度感応層２１中での繰り返し多重反射効果を大きくし、ビーム照射による温度上昇で温度感応層２１（ＺｎＯ）の透過率が低下することを有効に利用できる構成とした。その結果、実施例１全体の反射率が再生ビームを照射しない初期状態から、比率として最も低下するように調整できた。
【０１３２】
実施例２も実施例１と同様に設定した。比較例１については温度感応層２１に該当するＳｉ3Ｎ4の透過率が、実際には温度変化しないため、初期状態で実施例１、２と同様の光干渉状態になるよう設定した。上記３つの材料ＺｎＯ、ＳｎＯ2、Ｓｉ3Ｎ4は屈折率もほぼ共通であるので温度感応層２１の膜厚の調整によって光学干渉状態も同様に設計して比較することができる。
【０１３３】
また、赤色評価機（波長６５６ｎｍ）向けには青色評価機向けと同様に６５６ｎｍの再生ビーム波長において最も温度上昇による反射率低下が大きくなるように調整した。従って、同じ実施例１においてＺｎＯを用いているものの、温度感応層２１（ＺｎＯ）の膜厚を青色評価用と赤色評価用にそれぞれ最適化した二種類の実施例１を作製して各評価機にて評価を行ったことになる。実施例２、比較例２においても同様に試料作製を行い、それぞれ評価を行った。共通の実施例、比較例において上記の各評価機用にそれぞれ別々に光情報記録媒体の膜厚を最適化した理由は、本実施の形態の目的が光学吸収端と再生ビームとの波長の関係を明らかにするためであり、各再生ビームの条件において最適な光情報記録媒体としてのポテンシャルを判断するためである。
【０１３４】
次に信号評価について説明する。二種類の評価装置を用いて信号評価を行った。具体的には、波長４０８ｎｍの青色レーザとＮ．Ａ．０．６５の対物レンズの光学系を持つ青色評価機、波長６５６ｎｍの赤色レーザとＮ．Ａ．０．６５の対物レンズの光学系の赤色評価機の二台を用いた。ともに最大再生パワーは４．５ｍＷであり、線速３ｍ／ｓにて行った。
【０１３５】
評価方法は、ピットとスペースが同じ長さで交互に並んでいる連続ピット列（例えばピット長０．１４μｍであれば、０．２８μｍ周期でピットが連続して配列している）の搬送波雑音比Ｃ／Ｎを評価した。光学系のカットオフ周波数はλ／２Ｎ．Ａ．で表される。従って、連続ピットのピット長で表すと解像限界はその半分λ／４Ｎ．Ａ．となる。従って、それぞれの光学系の解像限界はピット長０．１６μｍおよび０．２５μｍである。各評価機に対して解像限界より小さなピット、すなわちそれぞれ上記より小さな連続ピットのＣ／Ｎを得ることができれば超解像再生が実現していることになる。
【０１３６】
図８に実施例１の青、赤それぞれの光学系での搬送波雑音比Ｃ／Ｎの評価結果を示した。なお、再生ビームパワーはともに４．５ｍＷである。上記で述べたように青色、赤色それぞれに最適化した温度感応層２１（ＺｎＯ）の膜厚としているので、両光学系の評価した光情報記録媒体は異なる。また、いずれの評価機においても再生ビームパワーが最大の４．５ｍＷにおいて、最も大きなＣ／Ｎとなった。これは、これらの評価機においては再生ビーム照射による温度上昇が最大の時に、温度感応層２１（ＺｎＯ）の透過率の温度変化が最大となり、光情報記録媒体の反射率の変調が最大であるためと考えられる。
【０１３７】
このグラフを見ると分かるように、実施例１の赤色光学系での評価では光学系の解像限界付近である０．２４μｍ長の連続ピットについては、Ｃ／Ｎが６ｄＢ以下であり、それより小さいピットにおいてＣ／Ｎはほぼ０なので、光学系の限界より小さいピットを読むことができず、超解像再生効果は見られない。それに比べ、実施例１の青色光学系の評価では、光学系の解像限界である０．１６μｍ長の連続（繰り返し）ピットについて、４０ｄＢ以上のＣ／Ｎが得られており、さらに小さいピット長０．１４、０．１２μｍ長の連続ピットについても３０ｄＢ以上のＣ／Ｎが得られている。すなわち、光学系の解像限界を超える超解像効果が得られている。
【０１３８】
実施例２、比較例１、比較例２においても同様の評価を行い、表２にそれぞれ青、赤の各評価機でのＣ／Ｎの評価結果を示した。いずれの場合も最適レーザパワーは青色光学系、赤色光学系とも４．５ｍＷであった。表２に示すデータは青色光学系については０．１４μｍ長連続ピットの、赤色光学系については０．２４μｍ長連続ピットの、いずれも各光学系の解像限界より小さいピットの評価結果である。
【０１３９】
【表２】
2006073169.tif 000004
【０１４０】
表２に示した評価結果から次のことが言える。
【０１４１】
比較例２から、通常の反射膜Ａｌ（３０ｎｍ）だけでは各光学系の解像限界を超えて小さいピット列を再生することは不可能であることがわかる。すなわち光学系の解像限界が実証できる。比較例１では、光学吸収端が青色再生ビーム波長４０８ｎｍより１００ｎｍ以上、赤色再生ビーム波長より３７０ｎｍ以上小さい。従って再生ビーム波長より１００ｎｍ以上小さい場合には超解像効果は得られない。
【０１４２】
実施例２においては光学吸収端が青色波長より１００ｎｍ程度小さく、赤色波長より３５０ｎｍ程度小さい。実施例１においては青色波長より３０ｎｍ小さく、赤色波長より２８０ｎｍ小さい。
【０１４３】
実施例２では、青色光学系で解像限界より小さいピットにおいて２０ｄＢ以上のＣ／Ｎが得られており超解像効果が得られている。しかし同じ温度感応層２１材料（ＳｎＯ2）で、温度上昇に伴う光学吸収端の移動、透過率変化があっても、光学吸収端が再生ビーム波長より３５０ｎｍ離れてしまう赤色光学系では超解像効果は得られない。
【０１４４】
同様に実施例１では、青色光学系で解像限界より小さいピットにおいて４０ｄＢ弱とこのピットサイズにてすでに実用可が可能なほどのＣ／Ｎが得られており超解像効果が得られている。しかし同じ温度感応層２１材料（ＺｎＯ）で温度上昇に伴う光学吸収端の移動、透過率変化があっても、光学吸収端が再生ビーム波長より２８０ｎｍ離れてしまう赤色光学系では超解像効果は得られない。
【０１４５】
以上をまとめると、青色光学系における実施例１、実施例２、比較例１の比較によって、温度感応層２１は、常温での光学吸収端波長をλａ（ｎｍ）、再生ビームの波長をλｒ（ｎｍ）とすると、λｒ−１００＜λａの関係を満たせば超解像効果を得られることが分かった。
【０１４６】
温度上昇に伴う光学吸収端の移動によって温度感応層２１の透過率変化、光情報記録媒体の反射率変化を引き起こすことで超解像再生が可能になることをすでに説明してきた。そして、再生ビーム波長が光学吸収端に近いと、光学吸収端のシフトが温度感応層２１の透過率変化を大きくするので有利であると述べてきた。しかし、再生ビームが温度感応層２１の光学吸収端より短波長となってしまっては、温度感応層２１が再生ビームをほとんど吸収することになり、効果がなくなる。従ってλａ＜λｒである必要がある。つまり、温度感応層２１は、常温での光学吸収端波長をλａ（ｎｍ）、再生ビームの波長をλｒ（ｎｍ）とすると、λｒ−１００＜λａ＜λｒの関係を満たすことが必要である。
【０１４７】
温度上昇で光学吸収端の移動が見られる実施例１、実施例２ともに赤色光学系では超解像効果を示さない。例えば実施例１の温度感応層２１であるＺｎＯにおいて、赤色光学系の再生ビーム波長６５６ｎｍをλｒとして比較すると、光学吸収端波長３７５ｎｍとは２８０ｎｍの差があり、波長が大きく離れている。温度感応層２１の透過率スペクトルのシフトが光学吸収端の付近では大きいが、赤色光学系の再生波長では大きな変化がなく、本発明の超解像再生効果は得られない。また、この時λａ＜λｒ−１００であるので、上記条件式を満たしていない。すなわち、上記条件式を満たさない場合には超解像再生効果が得られないことがわかる。実施例２についても同様である。
【０１４８】
以上をまとめると、本願の発明の効果を得るためには、温度感応層２１は、常温での光学吸収端波長をλａ（ｎｍ）、再生ビームの波長をλｒ（ｎｍ）とすると、λｒ−１００＜λａ＜λｒの関係を満たすことが必要である。
【０１４９】
実際の光記録、特に民生品に用いられるレーザは量産品が主であり、波長が事実上ほぼ特定の値、たとえば青紫レーザでは４０５ｎｍ付近、他に６３５ｎｍ、６５０ｎｍ、７８０ｎｍなど多くの場合主要な各波長に集中することが多い。このような状況の上で、温度感応層２１が上記のように限定式を満たす必要があるので、光学吸収端を上記範囲に持つ温度感応層２１は材料的に限定されてしまう。例えば、上記実施例１のＺｎＯ、実施例２のＳｎＯ2の他、ＺｎＳ、ＧａＮは上記限定式を満たす。そこで改善方法として以下のような方法がある。
【０１５０】
たとえば上記で説明したＺｎＯを温度感応層２１に用いる場合を例に取ると、ＺｎＯにはＺｎの代わりにＣｄをドープすると同じ結晶構造を保持したままで光学吸収端が低エネルギー側すなわち長波長側へ、またはＭｇをドープすると逆に高エネルギー側すなわち短波長側へシフトすることが一般に知られている。この材料に限らず、半導体を元素ドープあるいは置換することによってバンド幅を制御することはすでにレーザ開発の分野で一般的である。
【０１５１】
あるいは金属元素のドーピングだけでなく、酸素欠損や酸素過剰、Ｎドープなどの、金属元素以外のドープによって新たな準位を作り、光吸収特性を変えることも知られている。これらの現象を利用すれば光学吸収端を制御することができるので、レーザに使用される特定の波長に対応して、まず所望に近い母材料を選択し、さらに元素ドーピングあるいは置換することで光学吸収端をさらに所望の波長に制御すればよい。
【０１５２】
この方法をとれば温度感応層２１の材料選択の幅が広がり、コストも小さくなり、実用化に有利となる。従って本実施の形態１で取り上げた温度感応層２１は「ＺｎＯ」のように一種類の化合物材料に限るものでなく、すでに述べた材料との混合物や固溶体はじめ、（Ｚｎ，Ｃｄ）Ｏや（Ｚｎ，Ｍｇ）Ｏ、Ｚｎ（Ｏ，Ｎ）、ＺｎＯ1-x、Ｚｎ1-xＯのような元素ドープや元素置換によって実現する固溶体や混合物の形態をとっても構わない。
【０１５３】
なお、上記比較例２の結果から明らかなように、反射膜のみを有し温度感応層を有しない従来の光情報記録媒体では、超解像効果を得られない。また、温度感応層を有しないため、温度感応層の光学吸収端波長λａも存在せず、λｒ−１００＜λａ＜λｒの関係に適合することはあり得ない。
【０１５４】
変調度とはこの場合３０℃と２００℃という、ある２点での温度での反射率を元に求めた変化量であって、あくまで一例である。例えば図６のスペクトルの４５０ｎｍ付近に着目すると、３０℃と２００℃では変調度０のように見えるが、それは光学多重干渉とスペクトルシフトの両方の効果によって反射率が同じ値を示しているだけであって、本質的に反射率の温度変化がないのではなく、それ以外の温度では変調度を持つ。
【０１５５】
ここで上記の内容について、具体的に図を用いて説明する。図１２には図６に示した温度感応反射層の分光反射率を波長に対して示したものである。説明のために図６に比べて狭い範囲に限定し、各測定温度を広く設定している。
【０１５６】
図１２によると、この試料では温度感応膜の膜厚が厚いために、光学多重干渉によってスペクトルに山谷形状が存在するのが分かる。そして３０℃から１５０℃、２００℃、３００℃と高温になるにつれて明らかにその山形状が長波長側にシフトしていることが分かる。この原因は各波長における屈折率の値が変化、および波長に対してシフトしていることによる。このとき、縦線で示した波長４１８ｎｍに着目すると、３０℃から１５０℃に上昇したとき、反射率はともに７３％付近の値を持ち、見かけ上変化していないように見える。
【０１５７】
しかしながら、この現象は光学多重干渉とスペクトルシフトの両方の効果でたまたま反射率が同じに見えているだけであって、スペクトルシフトは存在している。そして、さらに高温の２００℃、３００℃に温度が上昇すると、スペクトルもシフトし、４１８ｎｍの反射率についても３０℃、１５０℃の値に比べて変化（この場合低下）しているのが分かる。
【０１５８】
つまり、スペクトルシフトがあれば本質的な反射率の温度変化があり、室温からある温度への反射率の変調度が０であるように見かけ上見えても、それ以外の温度で反射率が変化している。
【０１５９】
次にビームスポット内の温度分布について説明する。ビームスポット内は図３（ｂ）の各領域でデジタルに温度が切り替わるように表記したが、これはあくまで説明の便宜上模式的に表記したのであって、実際には例えば図３（ａ）に示すように室温部から最高到達温度領域そしてスポット外にかけて連続的な温度分布を示すのが一般的である。その理由は光記録の分野でよく知られているようにビームスポット上の光強度がほぼガウス分布を示しているためである。一般的にビームスポット中心で光強度も最高となるが、媒体が移動しているために最高温度はビームスポット中心に一致せず若干ビームスポットの進行方向に対して後方にずれることによる。したがって、高温部３３ａ内はすべて一定温度ではなく、図３（ｂ）で示したような温度分布を示しているし、同様に低温部３３ｂ内もすべて一定温度ではなく、温度分布を示す。
【０１６０】
ここで改めて説明すると、高温状態の分光スペクトル（例えば図６）はある高温における分光スペクトルであり、ビームスポット内のある一部分でのスペクトルを示すものであり、図３（ｂ）の斜線部分全域の状態を示すものではない。したがって、室温からある温度への反射率の変調度が見かけ上、０であった場合、その温度領域では変調度がなかったとしても、その温度以外の領域では変調度が存在することになる。つまりビームスポット全体で見れば、一部分でマスクが行われ、解像度が高くなることに変わりない。
【０１６１】
確認のため実際に上記波長４０８ｎｍの評価装置でも測定を行った。測定に使用したのは実施例１とほぼ同構成の光情報記録媒体であり、波長４０８ｎｍにおいて３０℃と１５０℃で反射率がほぼ同じ値をとるようにＺｎＯの膜厚を調整して光学干渉状態を設計したものである。前記光情報記録媒体について同様のＣ／Ｎ評価を行ったところ超解像再生を示すことを確認できた。すなわち室温からある温度への変調度が０である光情報記録媒体においても、超解像再生を示すことが分かった。
【０１６２】
以上のように、室温からある温度への反射率の変調度が０であることは本願の超解像効果の説明と矛盾するものではない。
【０１６３】
なお、以上の説明では温度感応層２１の光学特性は透過率について説明したが、温度変化によって光学特性が変化すれば、その指標は透過率に限るものではない。その変化の指標は光情報記録媒体１の反射率であっても構わないし、温度感応層２１の透過率であっても構わない。他に温度感応層２１の反射率、透過率を始め、屈折率、複素屈折率、またその虚数部である消衰係数、吸収係数、誘電率、複素誘電率、またその虚数部である損失誘電率、ほか、いずれの値を指標としても構わない。本願の目的は温度変化によって温度感応層２１の光学的な特性が変化し、光情報記録媒体１のビームスポット内の一部分の反射率を変化させて超解像再生を実現するものであり、その目的を果たすことができれば、いずれの光学パラメータ（光学特性）を指標として変化を確認しても構わない。
【０１６４】
また、特許文献４には超解像再生のための光記録媒体に用いる材料の候補として酸化亜鉛が含まれており、また、禁制帯幅（バンドギャップ）が利用されており、酸化亜鉛を用いて超解像再生を目的としている点は本願と同じである。しかし、この技術は半導体のシュタルク効果（電子励起・吸収飽和）を利用して超解像効果を得るものであり、再生波長よりも禁制帯幅（バンドギャップ）に対応する波長が大きいものが最適であると開示されている。すなわちバンドギャップのシフトを利用する本願発明とは原理が異なり、本願のλａ＜λｒとは逆の関係になっている。また、フォトンモードによる透過率上昇を利用しており、ヒートモードによる透過率変化を利用している本願と異なる。
【０１６５】
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施の形態について説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０１６６】
実施の形態１においては、温度感応反射層１３は温度感応層２１と反射層２２に分かれており、反射層２２を３０ｎｍ程度のＡｌとしたが、実施の形態２においては反射層２２として光ビーム入射側から順にＳｉ3Ｎ4（２０ｎｍ）／Ａｌ（１５ｎｍ）／Ｓｉ3Ｎ4（４０ｎｍ）を用いた。実施の形態１に比べて薄い反射膜を透明誘電体Ｓｉ3Ｎ4で両面を保護した形態である。これらは、複数層からなるが、３層をまとめて反射層２２として扱う。
【０１６７】
反射層２２として上記構成にした理由は２つある。ひとつは、光情報記録媒体の多層化などの体積化、具体的には各記録層の透過率が必要となってきた場合、上記実施の形態１で用いた反射層では透過率が低く適切でない。そこで、透過率を向上させるためにＡｌの膜厚を１５ｎｍに薄くした。
【０１６８】
しかしながら、Ａｌが１５ｎｍ程度に薄くなった場合、再生ビーム照射によって温度上昇した際に、熱破壊や酸化が生じやすくなる。そこでＡｌ膜を保護するため、Ａｌ膜の両側にＳｉ3Ｎ4の無機透明膜を設けた。このような無機透明膜は、光を透過して効率よく利用し、かつ、高温においても変質、劣化、酸化しにくい保護膜として機能することが期待できる。実際に、Ｓｉ3Ｎ4の無機透明膜で保護したＡｌ反射層は、温度上昇しても反射率など反射層品質の劣化、例えば熱破壊や酸化は見られないことが確認できた。
【０１６９】
なお、本実施の形態２ではＡｌ膜の両側に保護膜を設ける構成としたが、Ａｌ膜のいずれか一方に保護膜を設けた場合でもＡｌ膜の保護効果は認められる。ただし、保護膜をＡｌの片側だけに設けるとした場合、酸化防止のためには、薄膜部の最も外側に位置することとなるＡｌ膜と基板１２との間に保護膜を設けることが好ましい。
【０１７０】
もうひとつの理由は以下のとおりである。すなわち、実施の形態１でも説明したように温度感応層２１はより温度上昇することで透過率の変化が大きくなる。実施の形態１において最大再生ビームパワーにて高いＣ／Ｎが得られたが、このことは光情報記録媒体、具体的には温度感応層２１の温度上昇が大きければＣ／Ｎに有利であることを示している。
【０１７１】
しかし、反射層２２がＡｌやＡｇやＡｕなどの熱伝導率の比較的高い材料の厚膜であった場合、ビーム照射で発生した熱は熱伝導率のよい反射層２２（実施の形態１ではＡｌ）を伝わっていきやすく、温度感応層２１に伝達あるいは蓄積されにくい。
【０１７２】
そこで、再生ビーム照射によって発生した熱を逃がさず、温度感応層２１に効率よく伝達あるいは蓄積させるためには、熱伝導率の比較的よいＡｌを薄膜化する必要がある。さらに、透明誘電体Ｓｉ3Ｎ4の保護膜をＡｌの両側に設けることにより、上記で説明した酸化や熱破壊を避ける他に、Ａｌが温度感応層２１に直接接するのを防ぐことで温度感応層２１からＡｌへと熱伝達して逃げていくことを防ぐ効果が得られた。
【０１７３】
なお、保護膜をＡｌの片側だけに設けるとした場合、上記のようにＡｌと温度感応層２１との間の断熱効果を得る観点からすると、Ａｌと温度感応層２１との間に保護膜を設けることが好ましい。この場合、保護膜が、Ａｌと温度感応層２１との間の化学反応を遮断する効果を奏する可能性も考えられる。
【０１７４】
ここで、実施の形態１において行ったように、実施の形態２の具体的な光情報記録媒体を用いて、比較・検討を行った。用いた光情報記録媒体は、以下の実施例３、実施例４、比較例３および比較例４の４種類である。
実施例３：光入射側から順に、膜厚０．１ｍｍ程度の透明樹脂層１１、膜厚２００ｎｍ程度のＺｎＯ膜からなる温度感応層２１、Ｓｉ3Ｎ4（２０ｎｍ）／Ａｌ（１５ｎｍ）／Ｓｉ3Ｎ4（４０ｎｍ）の３層からなる反射層２２、基板１２からなり、基板１２の内側の面（温度感応反射層１３側の面）に、情報に応じた凹凸パターンのピットが形成されている構成の光情報記録媒体。
実施例４：上記実施例３と同一の構成で、温度感応層２１としてＺｎＯの替わりにＳｎＯ2を用いた光情報記録媒体。
比較例３：上記実施例１と同一の構成で、温度感応層２１としてＺｎＯの替わりにＳｉ3Ｎ4を用いた光情報記録媒体。
比較例４：上記実施例１において、温度感応層２１を設けない光情報記録媒体。すなわち光入射側から順に、膜厚０．１ｍｍ程度の透明樹脂層１１、Ｓｉ3Ｎ4（２０ｎｍ）／Ａｌ（１５ｎｍ）／Ｓｉ3Ｎ4（４０ｎｍ）の３層からなる反射層２２、基板１２からなる光情報記録媒体。
【０１７５】
実施の形態１で説明したように、光学干渉状態は温度感応層２１の透過率変化量が、最も光情報記録媒体の反射率変化に反映される状態に調整してある。結果を表３に示す。実測光学吸収端やＣ／Ｎ青、Ｃ／Ｎ赤に関しての定義は実施の形態１と同様である。また、いずれの場合も最適レーザパワーは実施の形態１と同じく青色光学系、赤色光学系とも４．５ｍＷであった。
【０１７６】
【表３】
2006073169.tif 000005
【０１７７】
表３に示した評価結果から次のことが言える。
【０１７８】
それぞれの光情報記録媒体において、実施の形態１において対応する光情報記録媒体、すなわち同一の材料を用いた温度感応層を有する光情報記録媒体（実施例３は実施例１、実施例４は実施例２、比較例３は比較例１、比較例４は比較例２）にほぼ近いＣ／Ｎが得られた。かつ、温度感応層２１は、常温での光学吸収端波長をλａ（ｎｍ）、再生ビームの波長をλｒ（ｎｍ）とすると、λｒ−１００＜λａ＜λｒの関係を満たした。さらに、それぞれの実施例、比較例において実施の形態１の場合よりも透過光量が大きいことも確認できた。これは、反射層２２のうちのＡｌ膜を薄くした効果だと考えられる。
【０１７９】
また、Ａｌ膜の両側にＳｉ3Ｎ4膜を設けていないＡｌ（１５ｎｍ）単独膜で検討したところ、熱破壊や酸化が起こり、Ｃ／Ｎ劣化が見られたが、上記実施例３、実施例４、比較例３および比較例４ではそのようなＣ／Ｎの劣化は見られなかった。これは、Ａｌ膜の両側に設けたＳｉ3Ｎ4膜の効果だと考えられる。具体的にはＳｉ3Ｎ4が無機物からなり、再生ビーム照射によって到達する高温においても劣化せず、かつ酸素を含まない化合物であるためＡｌの酸化を防ぐためと考えられる。
【０１８０】
上記の効果を得るためにはＳｉ3Ｎ4に限定されるものではなく、無機物の透明膜であり、酸素を含まない窒化物（ＡｌＮなど）、硫化物（ＺｎＳなど）や弗化物（ＭｇＦ2など）、あるいは酸化物であっても安定なＳｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5など、あるいはそれらの組合せからなる混合物（ＺｎＳ−ＳｉＯ2）や固溶体を用いることができる
比較例４においてＣ／Ｎ特性は実施の形態１の比較例２と同様であった（表３）。この結果は、反射層２２がＳｉ3Ｎ4（２０ｎｍ）／Ａｌ（１５ｎｍ）／Ｓｉ3Ｎ4（４０ｎｍ）の構成であっても、これをひとつの反射層２２とみなせることを示している。また、実施例３、実施例４、比較例３についてもこの構成の反射層２２を用いて実施の形態１の実施例１、実施例２、比較例１と同様の信号特性を示したため、これらの実施例、比較例においても上記構成をひとつの反射層２２とみなすことができる。
【０１８１】
以上の評価結果により、反射層２２を本実施の形態２のような構成にすることは、大きなＣ／Ｎの低下を伴わずに透過光を利用することができるため、実施の形態１で得られた効果に加えて、媒体の多層化、体積化に有利である。
【０１８２】
なお、本実施の形態２では反射膜の両側に保護膜を設けた光情報記録媒体について説明したが、保護膜は反射膜のいずれか一方の面に設けた場合でも反射層の劣化を防止する効果が認められる。また、再生ビーム照射によって発生した熱を逃がさず、温度感応層２１に効率よく伝達あるいは蓄積させるためには、反射膜の温度感応層側に保護膜を設けることが好ましい。
【０１８３】
〔実施の形態３〕
本発明の他の実施の形態について図９および図１０に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記実施の形態１にて示した各部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
【０１８４】
本実施形態に係る光情報記録媒体は、図９および図１０に示すように、記録・再生用（追記型または書換型）の光情報記録媒体２であり、記録・再生用の光ビームである記録再生ビーム３２が入射する側から、透明樹脂層１１、記録層１４、温度感応反射層１３および基板１２がこの順に形成されてなる。温度感応反射層１３は、実施の形態１と同様であり、記録再生ビーム３２が入射する側（透明樹脂層１１側）から、温度感応層２１および反射層２２がこの順に積層されてなる。
【０１８５】
記録層１４は、当該分野で通常使用される記録材料によって形成することができる。例えば、光情報記録媒体２を追記型媒体とする場合には、シアニンやフタロシアニン等の有機色素材料を用いることができる。
【０１８６】
また、光情報記録媒体２を書換型（記録再生消去型）媒体とする場合には、ＴｂＦｅＣｏ等の光磁気記録材料や、ＡｇＩｎＳｂＴｅ、ＧｅＴｅＳｂ、ＡｇＩｎＳｂ等の相変化記録材料を用いることができる。ＴｂＦｅＣｏ等の光磁気記録材料を用いる場合には、記録層１４を、例えば、ＳｉＮ（窒化ケイ素）等の誘電体材料からなる誘電体層、光磁気記録材料からなる記録層、およびＳｉＮ等の保護材料からなる保護層の３層からなる積層構造とするとよい。また、ＡｇＩｎＳｂＴｅ、ＧｅＴｅＳｂ、ＡｇＩｎＳｂ等の相変化記録材料を用いる場合には、記録層１４を、例えば、ＺｎＳ・ＳｉＯ2膜等の誘電体層、ＡｇＩｎＳｂＴｅ、ＧｅＴｅＳｂ、ＡｇＩｎＳｂ等の相変化記録材料からなる記録層、およびＺｎＳ・ＳｉＯ2膜等の保護層の３層からなる積層構造とするとよい。記録層１４の層厚は、特に限定されるものではなく、例えば、５ｎｍ〜５００ｎｍ程度が適当である。
【０１８７】
基板１２は、実施の形態１と同様、光情報記録媒体１に適当な強度を付与し得るものであればよく、透明でも不透明であってもよい。基板１２を構成する材料としては、前述した基板１２を構成する材料が挙げられる。基板１２の厚みは、特に限定されるものではなく、例えば、０．１ｍｍ〜１．２ｍｍ程度が適当である。なお、本実施形態では、ピットや溝が形成されている基板１２に代えて、平坦な基板を用いてもよい。
【０１８８】
透明樹脂層１１および温度感応反射層１３は、これらの間に記録層１４が介在している点を除いて実施の形態１と同様である。
【０１８９】
また、本実施形態に係る光情報記録媒体２は、実施の形態１ですでに説明した理由により、温度感応反射層１３の温度感応層２１と反射層２２のうち反射層２２が存在しない構成でも構わない。さらに、本実施形態に係る光情報記録媒体２は、温度感応反射層１３に対して記録層１４が光ビームを照射する側に位置しているが、本願の技術思想はこの位置関係に限定されるものではない。具体的には温度感応反射層１３のうち温度感応層２１と反射層２２とを分割し、ビーム照射側から、温度感応層２１、記録層１４、反射層２２の順番とすることや、さらに記録層１４に反射機能の役割を兼ねさせて反射層２２を不要とする構成、すなわちビーム照射側から、温度感応層２１、記録層１４の構成とすることなども本願の技術思想に含まれる。
【０１９０】
このような構成により、いわゆるＣＤ−Ｒ(Compact Disc Recordable)、ＣＤ−ＲＷ(Compact Disc ReWritable)、ＤＶＤ−Ｒ(Digital Vesatile Disc Recordable)、ＤＶＤ−ＲＷ(Digital Vesatile Disc ReWritable)、ＤＶＤ−ＲＡＭ(Digital Vesatile Disc Random Access Memory)、ＭＯ(Magneto-Optical disc)等の書き込み可能な記録層を有する光情報記録媒体を実現することができる。
【０１９１】
また、上記光情報記録媒体２は、実施の形態１の光情報記録媒体１と同様の再生方法により再生することができる。すなわち、図１０に示すように、上記光情報記録媒体２は、図１１に示す半導体レーザ１２１のようなレーザ光源と図１１に示す対物レンズ１２５に対応する集光レンズ３１等の光学系とを用いて記録再生ビーム３２を透明樹脂層１１側から記録層１４に入射させる。このとき、温度感応層２１における光ビームスポット内に高温部分と低温部分とが発生するように光ビームを照射し、温度感応層２１の高温部分での透過率を低下させる。そして、記録層１４での反射光を光ヘッド（図示しない）で検出することで、温度感応層２１の低温部分を透過した光に基づいて情報を再生する。
【０１９２】
上記光情報記録媒体２では、入射する光から見て記録層１４の背面（記録再生ビーム３２が照射される面の背面）上に温度感応反射層１３が設けられているため、再生時、透明基板の案内溝に、記録再生ビーム３２が導かれると、記録再生ビーム３２が記録層１４を通して、温度感応反射層１３に入射する。この記録再生ビーム３２の入射によって、上述したように、温度感応反射層１３の温度が上昇し、図３（ｂ）に示すように、再生ビームスポット３３の進行方向に向かって後方側に高温部３３ａが、前方側に低温部３３ｂが発生する。
【０１９３】
温度感応反射層１３は、温度上昇に応じて反射率が低下する性質を持つため、高温部では低反射率の状態に、低温部では高反射率の状態になる。これによって、記録層１４に記録されている情報を光学的空間分解能（再生用光ビームの回折限界）以下の小さな開口部（低温部）で再生することができるので、高密度に記録された情報を高品質で再生することが可能となる。以上のようにして、本実施形態の光情報記録媒体では、温度感応層２１を用いて、記録層１４に記録された再生ビームの回折限界以下の微小記録マークを再生可能としている。
【０１９４】
また、各層の膜厚や屈折率を設計することで光学干渉を利用して温度感応層２１の温度上昇をさせやすくすることができる。特に、ほぼ透明である温度感応層２１の膜厚や屈折率調整して光学干渉状態を設計することが有効である。その結果、より低いレーザパワーで再生することができ、再生感度の高い光情報記録媒体を実現できる。
【０１９５】
さらに、本実施形態に係る光情報記録媒体２は、実施の形態１と同様に、高温部３３ａの透過率を低下させる温度感応層２１を用いているため、記録や再生時の温度上昇により融解しない金属酸化物等の物質で温度感応層２１を形成することができる。それゆえ、繰り返し記録や再生を行っても、マスク効果が低下せず、耐久性に優れているという利点もある。
【０１９６】
記録方法については、特に限定されるものではないが、以下の方法が好適である。すなわち、記録時には、光情報記録媒体２に対し、記録再生ビーム３２を再生時よりも高いレーザパワーで照射して記録層１４を加熱する。そして、温度感応層２１における光ビームスポット内に高温部分と低温部分とが発生するように光ビームを照射することで、温度感応層２１の高温部分での透過率を低下させ、温度感応層２１の低温部分を透過した光によって記録層１４の微小領域を選択的に加熱する。これにより、記録層１４の微小領域に情報を記録することができるので、高密度の記録を実現できる。
【０１９７】
なお、上述した各実施形態では、温度上昇に応じて再生ビーム波長における温度感応層２１の透過率が低下するようになっていた。しかしながら、温度感応層２１であっても、再生ビーム波長の設定によっては、必ずしも温度上昇によって透過率が低下しないことがある。すなわち、図４〜図６に示す透過率特性を持つ温度感応層２１の場合、波長４０８ｎｍでは透過率が高温で低下するが、それより長波長に再生ビーム波長を設定した場合、透過率が高温で上昇することがある。本発明は、このように透過率が高温で上昇するように再生ビーム波長を設定した場合にも有効である。言い換えると、温度感応層２１は、温度上昇に応じて再生ビーム波長における透過率が上昇するものであってもよい。
【０１９８】
温度上昇に応じて再生ビーム波長における温度感応層２１の透過率が上昇する光情報記録媒体１・２は、温度感応層２１における光ビームスポット内に高温部分と低温部分とが発生するように光ビームを照射して、温度感応層２１の高温部分での透過率を上昇させ、記録層１４での反射光を光ヘッドで検出することで、温度感応層２１の高温部分を透過した光に基づいて情報を再生する方法で再生することができる。
【０１９９】
また、温度上昇に応じて記録再生ビーム波長における温度感応層２１の透過率が上昇する光情報記録媒体２に対する記録は、温度感応層２１における光ビームスポット内に高温部分と低温部分とが発生するように光ビームを照射して、温度感応層２１の高温部分での透過率を上昇させ、温度感応層２１の高温部分を透過した光によって記録層１４の微小領域を選択的に加熱する方法で行うことができる。
【０２００】
従って、本発明の光情報記録媒体の再生方法には、前記の光情報記録媒体に対し、温度感応層における光ビームスポット内に高温部分と低温部分とが発生するように光ビームを照射することで、温度感応層の高温部分での透過率を低下させ、温度感応層の低温部分を透過した光によって、記録層を加熱することを特徴とする光情報記録媒体の再生方法、および、前記の光情報記録媒体に対し、温度感応層における光ビームスポット内に高温部分と低温部分とが発生するように光ビームを照射し、温度感応層の低温部分での透過率を低下させ、温度感応層の高温部分を透過した光に基づいて情報を再生することを特徴とする光情報記録媒体の再生方法が含まれる。
【０２０１】
上記方法によれば、温度感応層の低温部分を透過した光に基づいて情報を再生することで、再生用の光ビームのスポットサイズよりも小さいサイズの領域で選択的に再生を行うことができる。その結果、高密度に情報が記録されている光情報記録媒体から精度よく確実に情報を再生することができる。
【０２０２】
また、本発明の光情報記録媒体の記録方法には、温度感応層における光ビームスポット内に高温部分と低温部分とが発生するように光ビームを照射することで、温度感応層の高温部分での透過率を低下させ、温度感応層の低温部分を透過した光によって、記録層を加熱することを特徴とする光情報記録媒体の記録方法、および、前記の光情報記録媒体に対し、温度感応層における光ビームスポット内に高温部分と低温部分とが発生するように光ビームを照射することで、温度感応層の低温部分での透過率を低下させ、温度感応層の高温部分を透過した光によって、記録層を加熱することを特徴とする光情報記録媒体の記録方法が含まれる。
【０２０３】
上記方法によれば、温度感応層の高温部分を透過した光によって、記録層を加熱することで、記録用の光ビームのスポットサイズよりも小さいサイズの領域で選択的に記録を行うことができる。その結果、高密度に、かつ、精度よく確実に記録層に情報を記録することができる。
【０２０４】
また、上記の光情報記録媒体２では、温度感応層２１が、記録層１４における、光ビームが照射される面の背面側に設けられていたが、温度感応層２１は、記録層における、記録再生ビーム３２が照射される側に設けてもよい。この場合、光情報記録媒体２と比較すると再生感度は劣るが、特許文献１・２の構成よりも耐久性の高い媒体を実現できる。
【０２０５】
また、本発明の光情報記録媒体は、光情報記録媒体２に対し、温度感応反射層１３における光が入射する側、つまり、基板２３と温度感応反射層１３との間に、さらに記録層１４を積層したものであってもよい。
【０２０６】
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。例えば、本発明の光情報記録媒体は、ディスク状、いわゆる円盤状の光ディスクのみならず、カード状又はシート状等の形状のものであってもよい。また、本発明の光情報記録媒体において、光情報記録の方式は光学的な方式であれば特に限定されるものではなく、本発明の光情報記録媒体は、光磁気ディスク、相変化型光ディスク等の種々の光情報記録媒体を含み得る。
【０２０７】
また、本発明の光情報記録媒体は、実施の形態１または実施の形態３の層構造を繰り返して積層したものであってもよい。例えば、２枚の基板上に温度感応反射層１３又は温度感応反射層１３および記録層１４を形成し、これら基板をその温度感応反射層１３又は記録層１４が対向するように接合して、両基板側から光照射を行うことができるようにした構成とすることもできる。
【０２０８】
さらに、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。例えば、本発明の光情報記録媒体は、実施の形態１と同様の層構造を持つ再生専用面と、実施の形態２と同様の層構造を持つ記録再生可能な面とが混在する、ハイブリッド媒体としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０２０９】
【図１】本発明の実施の一形態に係る光情報記録媒体の要部を示す部分断面図である。
【図２】本発明の実施の一形態に係る光情報記録媒体を示す概略断面図である。
【図３】温度感応反射層によるマスク効果を説明するための図であり、温度感応反射層における再生ビームスポット内での温度分布および反射率分布を示し、（ａ）は温度分布を示すグラフ、（ｂ）は反射率の分布平面図である。
【図４】温度感応層の分光透過率特性の温度変化の一例を示すグラフである。
【図５】温度感応反射層の分光反射率特性の温度変化の一例を示すグラフであり、温度感応層が薄く、光干渉効果に起因する極小値が存在しない場合を示している。
【図６】温度感応反射層の分光反射率特性の温度変化の他の一例を示すグラフであり、温度感応層が厚く、光干渉効果に起因する極小値が存在する場合を示している。
【図７】本発明の実施の一形態に係る光情報記録媒体（実施例１）における分光反射率特性の温度変化を示すグラフである。
【図８】本発明の実施の一形態に係る光情報記録媒体（実施例１）の青色光学系および赤色光学系における信号評価結果のＣＮＲのピット長依存性を示すグラフである。
【図９】本発明の他の実施の形態に係る光情報記録媒体の要部を示す部分断面図である。
【図１０】図９に示す光情報記録媒体を示す概略断面図である。
【図１１】本発明の光情報記録媒体を用いて情報の記録再生可能な記録再生装置の光学系の模式図である。
【図１２】温度感応反射層の分光反射率特性の温度変化の他の一例を示すグラフであり、温度感応層が厚く、光干渉効果を含んだ場合の変調度について説明するものである。
【符号の説明】
【０２１０】
１、２  光情報記録媒体
１１    透明樹脂層
１２    基板
１３    温度感応反射層
１４    記録層
２１    温度感応層
２２    反射層
３０    再生ビーム
３１    集光レンズ
３２    記録再生ビーム
３３    再生ビームスポット
３３ａ  高温部
３３ｂ  低温部
１２１  半導体レーザ
１２２  コリメートレンズ
１２３  ビーム整形プリズム
１２４  ビームスプリッタ
１２５  対物レンズ
１２６  光情報記録媒体
１２７  検出光学系
１２８  スピンドルモータ
【図１】
2006073169.tif 000006
【図２】
2006073169.tif 000007
【図３】
2006073169.tif 000008
【図４】
2006073169.tif 000009
【図５】
2006073169.tif 000010
【図６】
2006073169.tif 000011
【図７】
2006073169.tif 000012
【図８】
2006073169.tif 000013
【図９】
2006073169.tif 000014
【図１０】
2006073169.tif 000015
【図１１】
2006073169.tif 000016
【図１２】
2006073169.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成17年7月11日(2005.7.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
記録情報に対応した凹凸形状のピットおよび／または溝が形成された基板を備え、光ビームの照射によって上記情報を光学的に再生するための光情報記録媒体において、
光ビーム照射による温度の上昇に応じて光ビームの波長における光学特性が変化する温度感応層を有し、上記温度感応層の光学吸収端波長をλａ（ｎｍ）、上記光ビームの波長をλｒ（ｎｍ）とした時、λｒ−１００＜λａ＜λｒの関係が成立することを特徴とする光情報記録媒体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
情報を光学的に記録するための記録層を備え、光ビームの照射によって上記情報を光学的に再生するための光情報記録媒体において、
光ビーム照射による温度の上昇に応じて光ビームの波長における光学特性が変化する温度感応層を有し、上記温度感応層の光学吸収端波長をλａ（ｎｍ）、上記光ビームの波長をλｒ（ｎｍ）とした時、λｒ−１００＜λａ＜λｒの関係が成立することを特徴とする光情報記録媒体。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
(1)  本発明の光情報記録媒体は、上記の課題を解決するために、記録情報に対応した凹凸形状のピットおよび／または溝が形成された基板を備え、光ビームの照射によって上記情報を光学的に再生するための光情報記録媒体において、光ビーム照射による温度の変化に応じて光ビームの波長における光学特性が変化する温度感応層を有し、上記温度感応層の光学吸収端波長をλａ（ｎｍ）、上記光ビームの波長をλｒ（ｎｍ）とした時、λｒ−１００＜λａ＜λｒの関係が成立することを特徴としている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
なお、λｒ−１００＜λａ＜λｒの関係が成立するように、上記温度感応層の材料および／または膜厚を選択するとよい。
(2)  また、本発明の光情報記録媒体は、上記の課題を解決するために、情報を光学的に記録するための記録層を備え、光ビームの照射によって上記情報を光学的に再生するための光情報記録媒体において、光ビーム照射による温度の上昇に応じて光ビームの波長における光学特性が変化する温度感応層を有し、上記温度感応層の光学吸収端波長をλａ（ｎｍ）、上記光ビームの波長をλｒ（ｎｍ）とした時、λｒ−１００＜λａ＜λｒの関係が成立することを特徴としている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
本発明の光情報記録媒体は、以上のように、光ビーム照射による温度の上昇に応じて光ビームの波長における光学特性が変化する温度感応層を有し、上記温度感応層の光学吸収端波長をλａ（ｎｍ）、上記光ビームの波長をλｒ（ｎｍ）とした時、λｒ−１００＜λａ＜λｒの関係が成立するものである。