(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安定な再生が可能な、光情報記録媒体、ならびにそれを用いた再生方法及び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及び／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、２あるいは記録層を備える光情報記録媒体３において、光ビーム照射による温度上昇に応じて光学特性が変化する超解像再生膜１３を設ける。この光学特性は、超解像再生膜の温度変化に依存して可逆的に変化する。【選択図】図３
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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及び／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であって、
結晶構造を有する金属酸化物からなり、少なくとも情報再生時の光ビーム照射による温度上昇に応じて光学特性が変化する超解像再生膜を少なくとも１層有し、上記光学特性は、超解像再生膜の温度変化に依存して可逆的に変化することを特徴とする光情報記録媒体。
【請求項２】
基板と情報を光学的に記録するための記録層とを備え、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であって、
結晶構造を有する金属酸化物からなり、光ビームの照射による温度上昇に応じて光学特性が変化する超解像再生膜を少なくとも１層有し、上記光学特性は、超解像再生膜の温度変化に依存して可逆的に変化することを特徴とする光情報記録媒体。
【請求項３】
記録情報に対応した凹凸形状のピット及び／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であって、
少なくとも情報再生時の光ビーム照射による温度上昇に応じて光学特性が変化し、金属酸化物からなる超解像再生膜を少なくとも１層有するとともに、
上記金属酸化物は、Ｃｕ−Ｋα1 線による回折角度２θに対する回折線強度をプロットしたＸ線回折スペクトルにおいて、少なくとも一つの回折ピークを有し、
上記光学特性は、超解像再生膜の温度変化に依存して可逆的に変化することを特徴とする光情報記録媒体。
【請求項４】
基板と情報を光学的に記録するための記録層とを備え、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であって、
光ビームの照射による温度上昇に応じて光学特性が変化し、金属酸化物からなる超解像再生膜を少なくとも１層有するとともに、
上記金属酸化物は、Ｃｕ−Ｋα1 線による回折角度２θに対する回折線強度をプロットしたＸ線回折スペクトルにおいて、少なくとも一つの回折ピークを有し、
上記光学特性は、超解像再生膜の温度変化に依存して可逆的に変化することを特徴とする光情報記録媒体。
【請求項５】
上記金属酸化物は、上記Ｘ線回折スペクトルにおいて最も強い回折線強度を示した回折ピークにおける半値幅が、０．８°以下であることを特徴とする請求項３また４に記載の光情報記録媒体。
【請求項６】
上記光ビームの照射後の室温における超解像再生膜の光学特性が、上記光ビームの照射前の室温における超解像再生膜の光学特性と同一であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の光情報記録媒体。
【請求項７】
上記超解像再生膜の光学特性は透過率であって、上記透過率の温度変化は、上記超解像再生膜の一方の端面における反射光と他方の端面における反射光との間の光干渉効果により調整されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の光情報記録媒体。
【請求項８】
上記透過率は、再生波長において５０％以上１００％以下であることを特徴とする請求項７に記載の光情報記録媒体。
【請求項９】
上記超解像再生膜は、バンドギャップエネルギーを有し、光ビームの照射前から光ビームの照射後までの温度変化により、上記超解像再生膜のバンドギャップエネルギーが変化するとともに、上記光学特性が変化することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の光情報記録媒体。
【請求項１０】
上記超解像再生膜の光学特性変化により上記光情報記録媒体の透過率が変化し、かつ光ビームの照射後の室温における上記光情報記録媒体の透過率が光ビームの照射前の室温における上記光情報記録媒体の透過率と同一であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の光情報記録媒体。
【請求項１１】
上記超解像再生膜の光学特性変化により上記光情報記録媒体の反射率が変化し、かつ光ビームの照射後の室温における上記光情報記録媒体の反射率が光ビームの照射前の室温における上記光情報記録媒体の反射率と同一であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の光情報記録媒体。
【請求項１２】
上記超解像再生膜の光ビーム入射側の反対側に接して反射膜がさらに設けられていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の光情報記録媒体。
【請求項１３】
光ビーム照射後の室温における上記超解像再生膜の結晶構造が、上記光ビーム照射前の室温における上記超解像再生膜の結晶構造と同一であることを特徴とする請求項１〜１２の何れか１項に記載の光情報記録媒体。
【請求項１４】
上記金属酸化物は、上記光情報記録媒体が上記温度上昇により到達する最高温度よりも高い融点を有することを特徴とする請求項１〜１３の何れか１項に記載の光情報記録媒体。
【請求項１５】
上記光ビームの照射による温度上昇により到達する最高温度における上記超解像再生膜の結晶構造が、光ビームの照射前の室温における上記超解像再生膜の結晶構造と同一であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の光情報記録媒体。
【請求項１６】
上記超解像再生膜の結晶構造が、膜面の法線方向に対して、結晶性及び／または優先配向性を有することを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の光情報記録媒体。
【請求項１７】
上記金属酸化物は、１種の金属元素だけを含む単一相からなることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の光情報記録媒体。
【請求項１８】
上記超解像再生膜は、酸化亜鉛からなる、あるいは酸化亜鉛を含むことを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載の光情報記録媒体。
【請求項１９】
上記超解像再生膜は、酸化セリウムからなる、あるいは酸化セリウムを含むことを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載の光情報記録媒体。
【請求項２０】
上記超解像再生膜は、酸化チタンからなる、あるいは酸化チタンを含むことを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載の光情報記録媒体。
【請求項２１】
上記超解像再生膜の厚さが、１００ｎｍ〜３００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜２０のいずれか１項に記載の光情報記録媒体。
【請求項２２】
上記超解像再生膜に隣接してまたは他の薄膜を介して、情報を再生する光を一部吸収して熱を発生する光吸収膜が設けられていることを特徴とする請求項１〜２１のいずれか１項に記載の光情報記録媒体。
【請求項２３】
上記光吸収膜が相変化記録材料からなる、あるいは相変化記録材料を含むことを特徴とする請求項２２に記載の光情報記録媒体。
【請求項２４】
上記光吸収膜が半導体からなる、あるいは半導体を含むことを特徴とする請求項２２に記載の光情報記録媒体。
【請求項２５】
上記光吸収膜がシリコン、ゲルマニウムのうちいずれかからなる、あるいはいずれかを含むことを特徴とする請求項２４に記載の光情報記録媒体。
【請求項２６】
上記超解像再生膜には、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、光学特性が変化する変化状態の第１部位と、光ビームの照射前の光学特性の状態に保持された初期状態の第２部位とが形成されるようになっていることを特徴とする請求項１〜２５のいずれか１項に記載の光情報記録媒体。
【請求項２７】
請求項１〜２６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、再生用光ビームの解像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２８】
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超解像再生膜の温度変化に対応して、上記光ビームの照射スポットの範囲内に、光学特性が変化する変化状態の第１部位と、光ビームの照射前の光学特性の状態に保持された初期状態の第２部位とを形成することを特徴とする請求項２７に記載の光情報記録媒体の再生方法。
【請求項２９】
請求項１〜２６のいずれか１項に記載の光情報記録媒体に対して、少なくとも再生を行う光情報処理装置であって、再生用光ビームの解像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処理装置。
【請求項３０】
上記光情報記録媒体に光ビームを照射し、上記超解像再生膜の温度変化に対応して、上記光ビームの照射スポットの範囲内に、光学特性が変化する変化状態の第１部位と、光ビームの照射前の光学特性の状態で保持された初期状態の第２部位とを形成する光照射手段を備えることを特徴とする請求項２９に記載の光情報処理装置。
【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及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及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】
媒体側での従来の提案のうち、iv）のように光の一部を遮断して開口を小さくして解像度を上げるという発想では、微小化した記録ビットからの信号強度が小さくなり、ノイズの影響が大きくなってくる。
【０００５】
そのため、近年、iv）から派生したものとして、
v）非線形光学特性を利用して超解像再生効果を得る超解像膜、
vi）光照射で局所プラズモン散乱を起こし、伝播光よりも短い波長の近接場光を発生させて解像度を上げるマスク層、
などの提案がなされている。これらは、上述した単に光を遮る開口では説明できず、むしろ光を利用しながら、光そのものの性質や膜特性を変化させて新たな作用を図るものである。それゆえ、上記iv）、v）、及び、vi）を換言すれば、iv）は「開口型」と表現できるのに対して、v）及びvi）は「非開口型」と表現できる。
【０００６】
従来、iv）の「開口型」が提案されてきたが、昨今は、より高い効果を得るために、v）及びvi）の「非開口型」の提案が活発である。上記iv）、v）、及びvi）それぞれの例としては、特許文献１、特許文献２、及び特許文献３に、それぞれ記載されている。
【０００７】
特許文献１には、ピットが形成された透明基板上に、溶融後結晶化しうる相変化材料層が形成され、この相変化材料層が読み出し光のスポット内で部分的に溶融液相化し、読み出し光の反射率が変化することで超解像再生を行い、読み出し後には相変化材料層が結晶状態に戻る超解像再生方式が開示されている。
【０００８】
また、特許文献２には、記録材料の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記録層の下（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、保護層を介して超解像膜が設けられている光ディスク装置が開示されている。そして、この超解像膜は微結晶の化合物半導体からなり、再生光学系の再生波長に近い吸収端を持っている。さらに、超解像膜が特殊な結晶配向をすることで、再生光に対する非線形光学特性を生じ超解像効果を得ることが開示されている。また、記録情報に対応した凹凸形状を持つ基板に、同様の超解像膜が設けられ、同様に再生光に対する非線形光学特性を生じ超解像効果を得ることが開示されている。
【０００９】
また、特許文献３には、近接場効果を有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。
【特許文献１】特開平５−８９５１１号公報（平成５年４月９日公開）
【特許文献２】ＷＯ２００２／０５８０６０号パンフレット（平成１４年７月２５日国際公開）
【特許文献３】特開２００４−１４０９３号公報（平成１６年１月１５日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１〜３に開示されている技術では、以下の問題が生じる。
【００１１】
すなわち、特許文献１に記載の、マスク層（光シャッタ層）を形成する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、上記特許文献１に記載の光情報記録媒体は、耐久性や安定性、信頼性の点で不充分である。
【００１２】
また、従来、特許文献１に記載の相変化材料に特性が類似した材料として、サーモクロミズム物質が提案されている。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変化するサーモクロミズム物質として、具体的には、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。例えば特開平５−１２７１５号公報には、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。
【００１３】
しかしながら、これら有機材料においても、熱吸収による化学的構造変化を伴うため、熱的安定性に欠ける。繰り返し記録や再生によって、マスク層の劣化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。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。したがって、特許文献１と同様に耐久性や安定性、信頼性の点で不充分である。
【００１４】
すなわち、これらの材料例は、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。
【００１５】
特許文献２に記載の超解像膜では、超解像再生の原理として、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体（ＩＩ族：Ｚｎ，Ｃｄ    ＶＩ族：Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ）の非線形光学特性を用いている。これらの材料を非線形光学材料として実用化する際に、一般的に指摘される問題点としては、高純度で大きな結晶が必要であること、成膜時の結晶均一性制御が困難であること、結晶方位角などの許容性が狭いこと、非線形光学特性発現のために大きな光強度が必要であること、耐光損傷性に劣ることなどが挙げられている。
【００１６】
特許文献２では、大きな非線形光学特性を得るために、成膜時に粒界相としてＳｉＯ２などからなるガラスマトリックス中に、これら非線形光学材料を分散させる形で成膜する必要がある。また、さらに良好な特性を得るためには、粒径を制御する必要がある。
【００１７】
しかしながら、このような他材料との混合物としての超解像膜を成膜するためには、混合物ターゲットをスパッタするか、または、何個かのターゲットを同時スパッタする必要がある。
【００１８】
このような成膜法では、上述のような問題点を解決するのが実際には困難である。なぜなら、成膜材料が混在するため、非線形光学材料の高純度かつ大きな結晶を得ること、あるいは、結晶の均一性の確保が困難になる。また、多種類の材料が混在した下地の上に非線形光学材料を堆積するため、非線形光学材料が下地の影響を受けて結晶の安定成長や結晶方位の優先配向が難しくなる。これらに加え、さらに粒径制御を行うことが困難になる。
【００１９】
また、特許文献２に記載の光情報記録媒体に対して光による記録再生を行う場合においても、実際に非線形光学特性を得るには、現時点での光記録再生で用いられているよりも大きな光強度が必要である。さらに、この光情報記録媒体は、耐光損傷性にも劣るので、再生安定性や耐久性の点で問題を有している。
【００２０】
以上のように、特許文献２に記載の光情報記録媒体では、材料物性の制御が困難であり、材料も限定されるので、媒体設計の自由度が低くなり、実用的ではない。
【００２１】
特許文献３に開示されている光ディスクは、近接場光を利用するために、通常の光記録再生で用いる光強度よりも大きな光強度が必要である。このため、そのような光を照射して記録再生を続けた場合には、基板や薄膜を含めた媒体全体も劣化しやすく、再生安定性や耐久性の点で問題を有している。酸化亜鉛ナノ薄膜はその両端面が透光誘電体薄膜で挟まれる必要があり、さらに近接場光発生のために透光誘電体の膜厚を数ｎｍオーダーの精度で非常に注意深く制御する必要がある。このため、特許文献３に示された物性制御や媒体設計、実用化が困難である。
【００２２】
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、再生光学系の解像限界よりも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及びその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】
【００２３】
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及び／または溝が形成された基板を備え、少なくとも情報再生時の光ビーム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であって、結晶構造を有する金属酸化物からなり、光ビームの照射による温度上昇に応じて光学特性が変化する超解像再生膜を少なくとも１層有し、上記光学特性は、超解像再生膜の温度変化に依存して可逆的に変化することを特徴としている。
【００２４】
上記の構成によれば、基板に形成された凹凸形状のピット及び／または溝に光ビームが照射されると、超解像再生膜は、この光ビームの照射により温度上昇する。そして、この温度上昇にともなって光学特性が変化する。このため、光ビームのスポット内の一部分でのみ光学特性が変化する。すなわち、上記基板に、光ビームを照射すると、超解像再生膜で、光ビーム照射により温度上昇した部分で光学特性が変化し、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光学特性が保持される。これにより、ピット及び／または溝が形成された基板における再生領域のサイズを、超解像再生膜上の光ビームスポットよりも小さくすることができる。その結果、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。したがって、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。
【００２５】
また、上記の構成によれば、上記光学特性は、超解像再生膜の温度変化に応じて可逆的に変化するので、超解像再生膜において、光ビームの照射による温度上昇に応じて光学特性が変化した部分が、光ビームが照射されなくなり温度が低い部分になったとき、光ビームの照射前の光学特性に戻る。このため、超解像再生膜において、温度が低い部分における光学特性をより均一に保持することが可能になる。このため、上記の構成によれば、再生安定性、耐久性、信頼性の高い光情報記録媒体が実現できる。
【００２６】
また、上記の構成によれば、上記超解像再生膜は、結晶構造を有する金属酸化物からなるため、結晶構造を有していない場合に比べて、バンドギャップエネルギーが超解像再生膜中で均一であり、その温度変化も大きい。すなわち、光学特性の温度変化も比較的大きくなるため、超解像再生効果が大きくなる。また、金属酸化物は、安価であり、安全であるので、コストが小さく、かつ環境負荷の小さい光情報記録媒体を実現できる。さらに、金属酸化物は、安定であるので、耐久性がより向上する。
【００２７】
なお、超解像再生膜の材料として、光ビームの照射による温度上昇で溶融しない非溶融性の材料を選択することが好ましい。これにより、光ビームの照射による温度上昇に応じて光学特性が変化した部分が溶融しないので、光ビーム照射後の光学特性をより均一に保持することができ、その結果、再度再生を行う時に、温度が低い再生部分における光学特性をより均一に保持するのに有効である。このことにより耐久性、信頼性が向上する。
【００２８】
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、基板と情報を光学的に記録するための記録層とを備え、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であって、結晶構造を有する金属酸化物からなり、光ビームの照射による温度上昇に応じて光学特性が変化する超解像再生膜を少なくとも１層有し、上記光学特性は、超解像再生膜の温度変化に依存して可逆的に変化することを特徴としている。
【００２９】
上記の構成によれば、記録層に情報が記録されている場合、上記構成と同様に、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、再生光学系の解像限界よりも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。
【００３０】
なお、光情報記録媒体が記録層を備えている場合、「基板」としては、記録情報に対応した凹凸形状のピット及び／または溝が形成された基板であっても、凹凸形状のピット及び／または溝が形成されていない平坦な基板であってもよい。
【００３１】
また、上記の構成によれば、上記光学特性は、超解像再生膜の温度変化に応じて可逆的に変化するので、超解像再生膜において、光ビームの照射による温度上昇に応じて光学特性が変化した部分が、光ビームが照射されなくなり温度が低い部分になったとき、光ビームの照射前の光学特性に戻る。このため、超解像再生膜において、温度が低い部分における光学特性をより均一に保持することが可能になる。このため、上記の構成によれば、再生安定性、耐久性、信頼性の高い光情報記録媒体が実現できる。
【００３２】
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及び／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であって、少なくとも情報再生時の光ビーム照射による温度上昇に応じて光学特性が変化し、金属酸化物からなる超解像再生膜を少なくとも１層有するとともに、上記金属酸化物は、Ｃｕ−Ｋα1 線による回折角度２θに対する回折線強度をプロットしたＸ線回折スペクトルにおいて、少なくとも一つの回折ピークを有し、上記光学特性は、超解像再生膜の温度変化に依存して可逆的に変化することを特徴としている。
【００３３】
さらに、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、基板と情報を光学的に記録するための記録層とを備え、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であって、光ビームの照射による温度上昇に応じて光学特性が変化し、金属酸化物からなる超解像再生膜を少なくとも１層有するとともに、上記金属酸化物は、Ｃｕ−Ｋα1 線による回折角度２θに対する回折線強度をプロットしたＸ線回折スペクトルにおいて、少なくとも一つの回折ピークを有し、上記光学特性は、超解像再生膜の温度変化に依存して可逆的に変化することを特徴としている。
【００３４】
上記金属酸化物は、Ｃｕ−Ｋα1 線による回折角度２θに対する回折線強度をプロットしたＸ線回折スペクトルにおいて、少なくとも一つの回折ピークを有するものである。すなわち、上記金属酸化物は、Ｃｕ−Ｋα1 線による２θ/θスキャンＸ線回折法により得られるＸ線回折スペクトルにおいて、少なくとも１つの回折ピークを有するものである。
【００３５】
固有の結晶構造を有する金属酸化物に対し、Ｘ線（Ｃｕ−Ｋα1 線）を照射すると、結晶内の原子の種類及び配列により、特定の方向にＸ線が回折される。Ｘ線が回折される方向は、以下のBraggの式で与えられる。
2d sinθ＝λ
ここでｄは格子定数、２θは回折角度、λはＸ線の波長を示している。２θ/θスキャンＸ線回折法は、Ｘ線のサンプルへの入射方向（サンプル角度）とＸ線の回折方向（検出器角度）とを変化させながら、それに応じて変化するＸ線の入射方向と回折方向の角度差（これが回折角度２θを示す）におけるＸ線の線強度を検出器で走査して測定する方法である。Ｘ線回折スペクトルは、回折角度２θに応じたＸ線の線強度をプロットしたものである。固有の結晶構造を有する金属酸化物であれば、特定の回折角度２θで回折ピークとしてプロットされる。
【００３６】
すなわち、上記Ｘ線回折スペクトルにおいて、固有の「結晶構造を有する金属酸化物」は、必ずその物質に固有の回折ピークを有する。一方、「結晶構造を有さない金属酸化物」、例えばアモルファスのような原子の配列に規則性がない材料であれば、回折ピークを有さない。
【００３７】
このように２θ/θスキャンＸ線回折法により回折ピークを検出した場合、上記金属酸化物は、上記Ｘ線回折スペクトルにおいて最も強い回折線強度を示した回折ピークにおける半値幅が、０．８°以下であることが好ましい。
【００３８】
上記の構成によれば、上記超解像再生膜は結晶構造を有するので、超解像効果を発現する、すなわち光ビームスポット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。また、回折ピークのうち最も強い回折線強度を示した回折ピークにおける半値幅が、０．８°以下であることから、超解像再生膜は、酸素欠損による結晶構造の歪が少ないと考えてよい。このことから、超解像再生膜のバンドギャップがより均一になり、光吸収端が急峻になる（吸収端における透過率変化が急峻になる）。これにより、再生光ビームでの温度変化による透過率変化（あるいは反射率変化）がより大きくなり、より超解像特性が向上する。その結果、再生光学系の解像限界よりも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。さらには、上記超解像再生膜の結晶構造がより安定になることから、超解像再生膜自体の耐久性が向上し、光情報記録媒体としては、再生安定性、耐久性、信頼性の高い光情報記録媒体が実現できる。
【００３９】
また、本発明の光情報記録媒体では、上記光ビームの照射後の室温における超解像再生膜の光学特性が、上記光ビームの照射前の室温における超解像再生膜の光学特性と同一であることが好ましい。
【００４０】
なお、ここでいう「同一」のものとは、「同一そのもの」のものと「実質的に同一とみなせる（略同一）」ものとを含む。さらに、「実質的に同一とみなせる」ものとは、光学特性の検出限界内で同一とみなせるもののことをいう。
【００４１】
上記の構成によれば、光ビームの照射による温度上昇に応じて光学特性が変化した部分が、光ビームが照射されなくなり温度が低下し室温になったとき、光ビームの照射前の室温における光学特性に戻る。このため、超解像再生膜において、温度が低下し室温になった部分における光学特性をより均一に保持することが可能になり、再生安定性、耐久性、信頼性の高い光情報記録媒体が実現できる。
【００４２】
なお、本発明の光情報記録媒体は、記録された情報の再生のみを行う再生専用型光情報記録媒体であっても、情報を記録し再生する記録再生型光情報記録媒体であってもよい。さらには、記録された情報が書換え可能になっている記録再生消去型光情報記録媒体であってもよい。
【００４３】
また、本発明の光情報記録媒体として、超解像再生膜単独の光学特性に基づいた構成だけでなく、超解像再生膜を含めた光情報記録媒体全体の光学特性に基づいた構成であってもよい。すなわち、本発明の光情報記録媒体は、上記超解像再生膜の光学特性変化により上記光情報記録媒体の光学特性が変化し、かつ光ビームの照射後の室温における上記光情報記録媒体の光学特性が光ビームの照射前の室温における上記光情報記録媒体の光学特性と同一になるようになっていてもよい。
【００４４】
また、本発明の光情報記録媒体では、上記超解像再生膜の光学特性が透過率であることが好ましい。また、上記光情報記録媒体の光学特性が透過率であることが好ましい。
【００４５】
また、本発明の光情報記録媒体では、上記超解像再生膜の光学特性が反射率であることが好ましい。また、上記光情報記録媒体の光学特性が反射率であることが好ましい。
【００４６】
上記のように、超解像再生膜あるいは光情報記録媒体の光学特性を透過率または反射率とすることで、光学特性の確認が容易であり、さらに光情報記録媒体の設計も容易となる。
【００４７】
さらに、超解像再生膜では、反射率の数値が小さいので、光学特性の指標として反射率を評価するよりも透過率を評価する方がより容易である。このため、上記光学特性が超解像再生膜の光学特性である場合、その光学特性は透過率である方がより望ましい。また、光情報記録媒体全体では、透過率の数値が小さいので、光学特性の指標として透過率を評価するよりも反射率を評価する方がより容易である。このため、上記光学特性が光情報記録媒体の光学特性である場合、その光学特性は反射率である方がより望ましい。
【００４８】
したがって、このような場合、本発明の光情報記録媒体は、上記超解像再生膜の透過率変化により上記光情報記録媒体の反射率が変化し、かつ光ビームの照射後の室温における上記光情報記録媒体の反射率が光ビームの照射前の室温における上記光情報記録媒体の反射率と同一であることが好ましい。
【００４９】
さらに、本発明の光情報記録媒体では、上記超解像再生膜の光学特性は透過率であって、上記透過率の温度変化は、上記超解像再生膜の一方の端面における反射光と他方の端面における反射光との間の光干渉効果により調整されていることが好ましい。
【００５０】
上記の構成によれば、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るようにすることで、超解像再生膜の透過率、またその結果光情報記録媒体全体の反射率特性を設計することが可能になる。そして、この光干渉効果を利用して、光学特性としての透過率の温度変化を調整することで、光情報記録媒体の温度上昇による反射率変化（変調度）を大きくすることができる。したがって、上記の構成によれば、高い再生信号強度をより確実に得ることが可能になる。
【００５１】
また、本発明の光情報記録媒体では、上記透過率は、再生波長において５０％以上１００％以下であることが好ましい。
【００５２】
上記の構成によれば、上記超解像再生膜単独での再生波長における透過率が５０％以上である。この構成によれば、従来の超解像再生用の再生膜に比較して透過率が高いので、媒体の多層化に有利となり、より高密度の光情報記録媒体を実現することができる。また、同様の理由により光干渉を有効利用できて超解像再生効果を有効に得られる。
【００５３】
また、本発明の光情報記録媒体では、上記超解像再生膜は、バンドギャップエネルギーを有し、光ビームの照射前から光ビームの照射後までの温度変化により、上記超解像再生膜のバンドギャップエネルギーが変化するとともに、上記光学特性が変化することが好ましい。
【００５４】
上記の構成によれば、情報再生時の超解像再生膜の光学特性の変化が、バンドギャップエネルギーの温度変化すなわち電子状態の変化によって生じるので、超解像再生膜材料の結晶構造の変化を伴わずに超解像再生が行われる。このため、超解像再生薄膜中の原子移動が少なく、初期状態の組成や形状が保持され、繰り返し再生によっても劣化がほとんどない。したがって、再生安定性、耐久性、信頼性の高い光情報記録媒体が実現できる。
【００５５】
また、本発明の光情報記録媒体では、上記超解像再生膜の光学特性変化により上記光情報記録媒体の透過率が変化し、かつ光ビームの照射後の室温における上記光情報記録媒体の透過率が光ビームの照射前の室温における上記光情報記録媒体の透過率と同一であることが好ましい。
【００５６】
また、本発明の光情報記録媒体では、上記超解像再生膜の光学特性変化により上記光情報記録媒体の反射率が変化し、かつ光ビームの照射後の室温における上記光情報記録媒体の反射率が光ビームの照射前の室温における上記光情報記録媒体の反射率と同一であることが好ましい。
【００５７】
また、本発明の光情報記録媒体では、上記超解像再生膜の光ビーム入射側の反対側に接して反射膜がさらに設けられていることが好ましい。
【００５８】
また、本発明の光情報記録媒体では、光ビーム照射後の室温における上記超解像再生膜の結晶構造が、上記光ビーム照射前の室温における上記超解像再生膜の結晶構造と同一であることが好ましい。
【００５９】
上記の構成によれば、結晶構造の温度変化は可逆的であり、情報再生の前と後で比較すると結晶構造が同一であるので、再生安定性、耐久性、信頼性の高い光情報記録媒体が実現できる。
【００６０】
また、このような特性を有する超解像再生膜に対しＣｕ−Ｋα1 線による２θ/θスキャンＸ線回折法を行った場合、上記光ビーム照射後の室温における上記超解像再生膜のＸ線回折スペクトルに現れた回折ピークが、上記光ビーム照射前の室温における上記超解像再生膜のＸ線回折スペクトルに現れた回折ピークと同じ回折角度２θの位置に現れるようになる。なお「同じ回折角度２θの位置」とは、実質的に同じ回折角度２θの位置のことをいう。すなわち、上記超解像再生膜のＸ線回折スペクトル測定における検出限界内で、「同じ回折角度２θの位置」に回折ピークが現れていればよい。
【００６１】
また、本発明の光情報記録媒体では、上記金属酸化物は、上記光情報記録媒体が上記温度上昇により到達する最高温度よりも高い融点を有することが好ましい。
【００６２】
上記の構成によれば、上記金属酸化物が光ビームの照射時に融解しない。このため、超解像再生膜は、光ビームの照射前の初期状態の組成や形状が保持され、繰り返し再生によっても劣化がほとんどない。したがって、再生安定性、耐久性、信頼性の高い光情報記録媒体が実現できる。
【００６３】
前述したように、特許文献１に記載のマスク層では、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。これに対して、上記の構成では、光ビームの照射により温度が上昇した部分で光学特性が変化する超解像再生膜を用いている。そして、超解像再生膜は、光ビームの照射による温度上昇で融解しない金属酸化物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、上記の構成によれば、耐久性に優れた光情報記録媒体を提供できる。
【００６４】
また、本発明の光情報記録媒体では、上記光ビームの照射による温度上昇により到達する最高温度における上記超解像再生膜の結晶構造が、光ビームの照射前の室温における上記超解像再生膜の結晶構造と同一であることが好ましい。
【００６５】
上記の構成によれば、上記温度上昇に伴って、上記超解像再生膜が上記結晶構造を保持したまま光学特性が変化することになる。このため、再生時に上記超解像再生膜が上記結晶構造の変化を伴わずに超解像再生が行われるので、超解像再生薄膜中の原子移動が少なく、初期状態の組成や形状が保持され、繰り返し再生によっても劣化がほとんどない。したがって、再生安定性、耐久性、信頼性の高い光情報記録媒体が実現できる。
【００６６】
また、本発明の光情報記録媒体では、上記結晶構造が、膜面の法線方向に対して、結晶性あるいはさらに優先配向性を有することが好ましい。
【００６７】
上記の構成のように、上記結晶構造が、膜面の法線方向に対して、結晶性あるいはさらに優先配向性を有する超解像再生膜であれば、材料によっては通常のスパッタ法などによる堆積成膜法で結晶構造を持つ膜を作製できる。すなわち、従来の一般的な手法によって超解像再生膜を容易に作製することができる。それゆえ、材料を選べば一般的な成膜手法にて、よりよい超解像再生を実現できる媒体を作製することができる。さらに、再生光の入射方向に結晶が優先配向しているので本来材料が持つ性質を比較的良好に示すことができ有利である。
【００６８】
また、本発明の光情報記録媒体では、上記金属酸化物は、１種の金属元素だけを含む単一相からなることが好ましい。
【００６９】
上記の構成によれば、単純な構成にて超解像再生が実現できるため、製造コストを低減できる。また、単元素金属からなる酸化物、その中でも化学量論比酸化物からなる超解像再生膜は非常に安定であり、融点も高く、初期状態の組成や形状が保持され、繰り返し再生によっても劣化がほとんどない。したがって、再生安定性、耐久性、信頼性の高い光情報記録媒体が実現できる。
【００７０】
また、本発明の光情報記録媒体では、上記超解像再生膜は、酸化亜鉛からなる、あるいは酸化亜鉛を含むことが好ましい。また、上記超解像再生膜が酸化セリウムからなる、あるいは酸化セリウムを含むことが好ましい。
【００７１】
上記の構成によれば、酸化亜鉛、酸化セリウムともに、よりよい超解像再生効果を得ることができる材料である。
【００７２】
また、酸化亜鉛、酸化セリウムともに、光触媒などの分野で用いられている一般的な材料であり、容易に入手でき、廃棄時の環境負荷も小さい。また、一般的なスパッタ法などによる成膜で基板温度を室温から上げなくても容易に結晶性、膜面の法線方向に対する配向性の高い膜が得られるため、製造プロセスやコストが低減できる。
【００７３】
また、上記の構成では、初期状態で超解像再生膜の酸化亜鉛、酸化セリウムがほぼ透明であり、光干渉を有効利用できて超解像再生効果を有効に得られる。
【００７４】
また、このように超解像再生膜が金属酸化物からなるため、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光学特性の変化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。すなわち、容易な作製法でよりよい超解像再生効果を得ることができる。
【００７５】
また、本発明の光情報記録媒体では、上記超解像再生膜は、酸化セリウムからなる、あるいは酸化セリウムを含むことが好ましい。
【００７６】
上記の構成によれば、酸化チタンは超解像再生効果を得ることができる材料である。また、光触媒などの分野で用いられている一般的な材料であり、容易に入手でき、廃棄時の環境負荷も小さいので、製造コストが低減できる。すなわち容易な作製法でよりよい超解像再生効果を得ることができる。
【００７７】
また、本発明の光情報記録媒体では、上記超解像再生膜の厚さが、１００ｎｍ〜３００ｎｍであることが好ましい。
【００７８】
上記の構成によれば、多重干渉を、より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。
【００７９】
また、本発明の光情報記録媒体では、さらに、上記超解像再生膜に隣接してまたは他の薄膜を介して、情報を再生する光を一部吸収して熱を発生する光吸収膜が設けられているが好ましい。
【００８０】
上記の構成によれば、情報再生時の光ビーム照射によって媒体を効率よく温度上昇させることができ、より低い再生光パワーで超解像再生を実現することができる。すなわち再生感度が高くなる。また、そのことにより、余分な部分を熱することによる媒体劣化が少なく、再生安定性、耐久性、信頼性の高い光情報記録媒体が実現できる。
【００８１】
また、本発明の光情報記録媒体では、上記光吸収膜が相変化記録材料からなる、あるいは相変化記録材料を含むことが好ましい。また、本発明の光情報記録媒体は上記光吸収膜が半導体からなる、あるいは半導体を含むことが好ましい。さらに、本発明の光情報記録媒体では、上記光吸収膜がシリコン、ゲルマニウムのうちいずれかからなる、あるいはいずれかを含むことが好ましい。
【００８２】
これらの構成によれば、一般的な反射膜である金属に比べると光吸収膜の熱伝導率が低いので、光を吸収して発生した熱が熱伝導によって放出されにくく、媒体及び超解像再生膜の温度上昇を補助し再生感度が高くなる。それと同時に、反射率もある程度示すので、十分に信号を読み取ることができる。また、シリコン、ゲルマニウムは半導体産業で一般的に用いられる半導体でもあり、入手が容易であると同時に、廃棄時の環境負荷も小さい。
【００８３】
本発明の光情報記録媒体では、上記超解像再生膜には、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、光学特性が変化する変化状態の第１部位と、光ビームの照射前の光学特性の状態に保持された初期状態の第２部位とが形成されていることが好ましい。
【００８４】
上記の構成では、光学特性が変化する変化状態の第１部位と光ビームの照射前の光学特性の状態に保持された状態の第２部位との何れか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、再生光学系の光ビームのスポットサイズ（解像限界）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。したがって、簡単な構成にて記録密度の向上が可能になる。
【００８５】
また、本発明の光情報記録媒体の再生方法は、上記の課題を解決するために、上述の光情報記録媒体の再生方法であって、再生用光ビームの解像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。
【００８６】
より具体的には、本発明の光情報記録媒体の再生方法は、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超解像再生膜の温度変化に対応して、上記光ビームの照射スポットの範囲内に、光学特性が変化する変化状態の第１部位と、光ビームの照射前の光学特性の状態に保持された初期状態の第２部位とを形成することである。
【００８７】
上記の構成によれば、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。
【００８８】
また、本発明の光情報処理装置は、上記の課題を解決するために、上述の光情報記録媒体に対して、少なくとも再生を行う光情報処理装置であって、再生用光ビームの解像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。
【００８９】
より具体的には、本発明の光情報処理装置は、上記光情報記録媒体に光ビームを照射し、上記超解像再生膜の温度変化に対応して、上記光ビームの照射スポットの範囲内に、光学特性が変化する変化状態の第１部位と、光ビームの照射前の光学特性の状態で保持された初期状態の第２部位とを形成する光照射手段を備えることを特徴としている。
【００９０】
上記の構成によれば、上記光照射手段は、上記光情報記録媒体に光ビームを照射し、上記超解像再生膜の温度変化に対応して、上記光ビームの照射スポットの範囲内に、光学特性が変化する変化状態の第１部位と、光ビームの照射前の光学特性の状態で保持された初期状態の第２部位とを形成するので、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することが可能になる。また、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。
【００９１】
したがって、これらの再生方法、光情報処理装置によれば、従来の再生方法や装置に大幅な変更を加えることなく、ほぼ同じ構成で、再生光学系の解像限界よりも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となる。同時に再生安定性、耐久性、信頼性の高い光情報記録媒体の情報処理が実現できる。
【発明の効果】
【００９２】
本発明の光情報記録媒体は、以上のように、結晶構造を有する金属酸化物からなり、光ビームの照射による温度上昇に応じて光学特性が変化する超解像再生膜を少なくとも１層有し、上記光学特性は、超解像再生膜の温度変化に依存して可逆的に変化するものである。
【００９３】
それゆえ、記録及び／または再生時の超解像再生膜の温度上昇にともなって光学特性が変化するため、光ビームのスポット内の一部分でのみ光学特性が変化する。その結果、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という効果を奏する。
【００９４】
また、上記光学特性は、超解像再生膜の温度変化に応じて可逆的に変化するため、超解像再生膜において、温度が低い部分における光学特性をより均一に保持することが可能になる。このため、再生安定性、耐久性、信頼性の高い光情報記録媒体が実現できるという効果を奏する。
【００９５】
また、本発明の光情報記録媒体の再生方法、及び光情報処理装置では、従来の再生方法や装置に大幅な変更を加えることなく、ほぼ同じ構成で、再生光学系の解像限界よりも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となる。同時に再生安定性、耐久性、信頼性の高い光情報記録媒体の情報処理が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００９６】
〔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１〜１７に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００９７】
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。
【００９８】
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を有する。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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あり、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。
【０１０２】
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ある。また、サーボ手段は、レーザ光のオートフォーカス及びトラッキングを行うものである。また、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。
【０１０３】
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、及びサーボ手段は、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。また、レーザ光源と光電変換手段とを、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。
【０１０４】
また、本実施形態の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い。これにより、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。
【０１０５】
図１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、及び検出光学系１２７を備えている。
【０１０６】
光源である半導体レーザ１２１から出射したレーザ光は、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。そして、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。
【０１０７】
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。これと同時に、検出光学系１２７は、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。なお、この光学系において、対物レンズ１２５の開口度（ＮＡ）は、例えば０．６５に設定されている。
【０１０８】
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、通常の光情報記録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。
【０１０９】
なお、「光照射手段」は、上記レーザ光源と、上記集光光学手段と、上記相対運動手段とを備えたものであり、図１に示す光情報記録再生装置では、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、及び対物レンズ１２５を備えたものに相当する。
【０１１０】
次に、本実施形態の光情報記録媒体の構成について説明する。
【０１１１】
本実施形態の光情報記録媒体は、図２及び図３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、超解像再生膜１３、反射膜１４、及び基板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上に反射膜１４、超解像再生膜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から超解像再生膜１３、反射膜１４を通して基板１２の内側の面（反射膜１４側の面）へ再生ビーム３０が入射するようになっている。
【０１１２】
透明樹脂層１１は、少なくとも再生ビーム３０の波長においてほぼ透明であり、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、及びそれらの組合せが挙げられる。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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、及びそれらの組合せが挙げられる。
【０１１５】
基板１２における内側の面（反射膜１４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。ピット及び溝は、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。
【０１１６】
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０．１μｍ〜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。
【０１１７】
基板１２上には、反射膜１４、超解像再生膜１３が形成されており、この超解像再生膜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の波長における光学特性が変化する機能を有する。図２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、超解像再生膜１３及び反射膜１４がこの順に積層されて構成されている。
【０１１８】
超解像再生膜１３は、温度変化により光学特性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光学特性が変化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超解像再生膜１３の光学特性が変化する材料、具体的には、２０℃から２００℃まで温度が上昇したときに、超解像再生膜１３の光の透過率が１０％〜９０％の範囲内で変化する材料が適当である。
【０１１９】
上記材料として従来種々の物質が提案されてきたが、本発明の実施の形態では、禁制帯幅（バンドギャップエネルギー）が温度により変化して光学吸収端波長がシフトし、結果として再生波長での光学特性が変化する金属酸化物を用いる。また、本発明の効果を発揮するために、金属酸化物はアモルファス状態ではなく、結晶構造を有していることが望ましい。なぜなら、バンドギャップエネルギーがブロードな分布を持たず一定値に近づき、再生波長での光学特性の変化を大きくできるからである。このような金属酸化物としては、具体的には、例えば、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＣｅＯ２、ＮｉＯ、ＮｉＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＶＯ２、ＳｒＴｉＯ３等の透光性の半導体あるいは誘電体が挙げられ、これらのうちでも、ＺｎＯ（酸化亜鉛）が特に好ましい。
【０１２０】
超解像再生膜１３は、使用する材料に応じて、作製条件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。超解像再生膜１３の膜厚がと充分に厚い（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光学特性変化を大きくできる。一方、超解像再生膜１３の膜厚があまり厚すぎると、堆積により膜表面が基板の凹凸形状に比べて鈍ってしまうし、プロセスやコスト的にも不利になる。上記観点から、超解像再生膜１３は、３００ｎｍ以下であることが好ましい。したがって、超解像再生膜１３は、１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下の厚みを持つＺｎＯ（酸化亜鉛）膜であることが特に好ましい。
【０１２１】
なお、特許文献３には、近接場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、この酸化亜鉛ナノ膜は、本願とは再生原理が異なる。特許文献３に開示されている再生専用型光ディスクは、酸化亜鉛ナノ薄膜における近接場効果を利用しているため、酸化亜鉛ナノ薄膜は、その両端面が透光誘電体薄膜で挟まれる必要がある。さらに、近接場光発生のために透光誘電体の膜厚を数ｎｍオーダーの精度で非常に注意深く制御する必要がある。また近接場光を発生させるためには、通常の光記録再生で用いるよりも大きな光強度が必要であり、そのような光を照射して記録再生を続けた場合には基板や薄膜を含めた媒体全体も劣化しやすく、再生安定性や耐久性の点で問題を有している。また、酸化亜鉛ナノ膜は、膜厚も１００ｎｍ以下で比較的薄い膜である。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及び半導体のバンドギャップを利用するため、酸化亜鉛膜は比較的厚い（１００ｎｍ以上）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、原理及び構成が異なるものである。
【０１２２】
反射膜１４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、及びそれらのいずれかを含む合金、あるいは他の元素を一部含む合金からなる膜が挙げられる。
【０１２３】
反射膜１４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。反射膜１４を形成することにより、再生ビーム３０が反射膜１４で反射し、超解像再生膜１３と反射膜１４との間で多重干渉が発生することになり、超解像再生膜１３の光学特性変化が効率よく行うことができる。
【０１２４】
以上のように超解像再生膜１３と反射膜１４とを説明してきたが、超解像再生膜１３は、上記二膜によって温度変化による光学特性変化と光反射との２種類の役割を果たすことができればそれでよく、反射膜１４が必ずしも必要とは限らない。具体的には超解像再生膜１３の屈折率が大きく、それに隣接する他の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、反射膜１４が存在しなくても構わない。
【０１２５】
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)等の書き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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
図３に示すように、上記光情報記録媒体１は、図１に示す半導体レーザ１２１のようなレーザ光源と図１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（ピット及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。なお、本実施の形態ではレーザ光源の波長は４０８ｎｍ、対物レンズの開口度ＮＡは０．６５の装置を用いた。
【０１２８】
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、超解像再生膜１３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。
【０１２９】
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４に示すように、超解像再生膜１３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、超解像再生膜１３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（変化状態の第１部位）が、前方側に低温部３３ｂ（初期状態の第２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８０℃以上、低温部３３ｂの温度が室温以上８０℃未満となる。
【０１３０】
低温部３３ｂでは、再生ビーム３０の波長での超解像再生膜１３の光学特性が初期状態を維持している。一方、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の波長での超解像再生膜１３の光学特性が変化した状態となる。具体的には、例えば、室温以上８０℃未満で初期状態、８０℃以上で光学特性変化状態となるようにすることができる。この結果、超解像再生膜１３では、再生ビームスポット３３の高温部３３ａである前半部分と低温部３３ｂである後半部分において光学特性の異なる領域が生じる。なお、「室温」とは、例えば、３０℃である。
【０１３１】
通常の再生専用の光情報記録媒体の再生では、ビームスポット３３内において、ピット及び／または溝によって光の回折が生じ、反射光強度が変調されることで、ピット及び／または溝の形状に対応した信号を検出する。このとき再生ビームスポット３３では通常の反射膜しか設けられていないので、ビーム照射によって高温部３３ａと低温部３３ｂが生じても、光学特性はビームスポット３３内全域において一様であり、光学系の解像限界以下の大きさのピット及び／または溝は再生できない。しかしながら、光情報記録媒体１では、上記超解像再生膜１３を用いることで、すでに記述したようにビームスポット３３内において光学特性の異なる領域が生じる。
【０１３２】
このことが実際にビームスポット３３でのピット及び／または溝の検出にどのように寄与しているかは、証明の手段が無く不明であるが、本実施の形態の光情報記録媒体１の超解像再生動作は、以上のようなビームスポット３３内の光学特性の分布が寄与していると考えられる。
【０１３３】
これにより、ピット及び／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超解像再生膜１３、反射膜１４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及び／または溝、特に再生ビームの解像限界以下のピット及び／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。
以上のようにして、本実施形態の光情報記録媒体では、超解像再生膜１３を用いて、基板１２表面（記録情報面）にピット及び／または溝として刻設された再生ビームの解像限界以下の微小記録マークを再生可能としている。
【０１３４】
次に、バンドギャップエネルギーと光学吸収端とについて説明する。
【０１３５】
一般的に、透明誘電体などの絶縁体や半導体である場合、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。絶縁体や半導体である場合、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。
【０１３６】
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。このため、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。
【０１３７】
薄膜などでは、歪や欠陥、欠損、アモルファス状態などのように、理想的な結晶状態との差が存在する。このため、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。また、結晶性が悪くなればなるほど、すなわちアモルファス状態に近づくと、周期性秩序がなくなる。このため、禁制帯すなわちバンドギャップもまた、理論値からずれて分布を持つようになる。そして、この分布は、ブロードになり、ついには理論値での光吸収もなくなってゆく。これに対し、薄膜中の材料固有の結晶性がよいほど、バンドギャップは一定の値を持ち、光学吸収端も理論値やバルクの値に近づく。このため、薄膜中の材料固有の結晶性がよい場合、固有の波長にて光吸収が行われることになるので、透過率の波長依存性が急峻となる。
【０１３８】
図５に、低温（３０℃）及び高温（２００℃）における膜厚１４０ｎｍのＺｎＯ膜からなる超解像再生膜１３の光学吸収端付近での分光透過率特性を示す。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（４３０ｎｍ付近）から一部吸収され始める。そして、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）ではほとんど吸収されている。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。厳密には完全に吸収されてはいないが、これは、ＺｎＯの膜厚が後で示す実施例と同じ１４０ｎｍであり、測定波長（３００〜５００ｎｍ）に比べて半分以下に薄いためであると考えられる。これより厚い膜では吸収されることを確認している。
【０１３９】
次に、光学吸収端とその温度変化について説明する。
【０１４０】
半導体や絶縁体である場合、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。たとえば半導体レーザの分野では、温度環境や駆動による発熱などによりバンドギャップエネルギーが温度変化し、それに対応して発振波長も温度変化してしまうという課題がある。広い温度範囲にわたって安定した発振波長を得るために、バンドギャップエネルギーの温度依存性を低減するための材料開発が行われている。
【０１４１】
上記の説明通り、バンドギャップと光学吸収端とは本質的に同じものなので、光学吸収端は温度上昇に伴い低エネルギー側、すなわち長波長側にシフトする。超解像再生膜１３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と記す）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。
【０１４２】
図５を参照すると、再生波長４０８ｎｍより長波長側の４３０ｎｍ付近から、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波長領域において、透過率スペクトルが温度上昇により長波長側にシフトしている。この時、再生波長４０８ｎｍに着目すると、光学特性（具体的には透過率）が変化していることがわかる。
【０１４３】
このため、図５に示すように、超解像再生膜１３は、常温（室温）での光学吸収端波長と再生ビームの波長が近いと再生波長４０８ｎｍでの光学特性変化が顕著である。
【０１４４】
結局のところ、超解像再生膜１３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の波長における光学特性が変化するものが好ましい。例えば、再生ビーム３０の波長が３７９ｎｍ〜４１５ｎｍの範囲内（例えば４０８ｎｍ）である場合、超解像再生膜１３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。
【０１４５】
ＺｎＯ膜の分光透過率特性は、図５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変化した状態となる。なお、相対的に温度の低い低温部３３ｂのＺｎＯ膜は、光の透過率が初期状態のままである。また、ＺｎＯ膜の昇温した部分は、その後、ビームスポット３３から外れて温度が低下すると、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、光学特性は元に戻る。
【０１４６】
また、上記超解像再生膜１３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調整されていることが好ましい。また、光干渉を含めて設計作製した場合、超解像再生膜の透過率を評価するよりも、光情報記録媒体全体の反射率の変化を評価することが好ましい。すなわち、光情報記録媒体全体の反射率の温度変化が調整されていることが好ましい。なぜなら、光情報記録媒体全体の中から超解像再生膜だけを抜き出して透過率を評価することが困難であるためである。
【０１４７】
超解像再生膜１３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、超解像再生膜１３、反射膜１４からなる光情報記録媒体の分光反射率特性を設計することができる。すなわち、超解像再生膜１３の光学吸収端付近における光情報記録媒体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、光学特性の変化（高温部３３ａと低温部３３ｂとの間での、再生ビーム３０の波長における光学特性の変化）を大きくすることができる。したがって高い再生信号強度をより確実に得ることができる。一方、超解像再生膜１３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。
【０１４８】
以上のように、上記超解像再生膜１３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超解像再生膜１３単独だけではなく、反射膜１４との界面、及び透明樹脂層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。
【０１４９】
図６に低温（３０℃）及び高温（２００℃）における膜厚１４０ｎｍのＺｎＯ膜からなる超解像再生膜１３、及び膜厚５０ｎｍのＡｌＮｉ合金膜からなる反射膜１４における超解像再生膜１３光学吸収端付近での分光反射率特性を示す。なお、基板１２上に反射膜１４と超解像再生膜１３が積層されており、透明樹脂層１１を除けば光情報記録媒体１と同様の構成である。実際の光情報記録媒体１の場合と同様に、光は超解像再生膜１３側から入射させて測定した。このような光情報記録媒体１、後に示す実施例１と同様の構成の反射率について説明する。
【０１５０】
図６のＺｎＯ膜厚１４０ｎｍの場合、再生波長４０８ｎｍにおいて、光学特性（具体的には反射率）が温度変化に応じて変化している。
【０１５１】
以上のように、上記超解像再生膜１３単独の場合において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、後に示す実施例１と同様の構成であっても、ビームスポット内での温度分布を利用して一部分だけ光学特性を変化させることができる。
【０１５２】
これらの超解像再生膜１３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、超解像再生膜１３が、ＺｎＯ以外にも、ＳｎＯ２、ＣｅＯ２、ＮｉＯ、ＮｉＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＶＯ２、ＳｒＴｉＯ３等の金属酸化物、及びこれらの組合せからなる混合物や固溶体からなっていても、同様の効果を奏する。また、超解像再生膜１３としては、本発明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、特に限定されるものではなく、例えば、元素ドーピングや元素置換であっても構わない。
【０１５３】
次に、結晶性について説明する。薄膜の結晶性について考える場合には、バルク材料で一般的な単結晶、多結晶、アモルファスだけでなく、結晶の配向性が重要である。配向性とは、通常であればそれぞれランダムな方向を向いている多結晶が特定の方向に優先的に揃う、あるいは成長する傾向のことを言う。
【０１５４】
通常のスパッタなどの堆積法で得られる結晶性の薄膜では、膜面の法線方向（膜面に垂直方向）に最も結晶が配向しやすい、すなわち特定の結晶方位や結晶面がそろいやすいことが知られている。その例としては、例えば、特許文献２の７ページ２６行目、または、特開平５−２３８８８７号公報の〔０００４〕段落、特開平６−１４５９７７号公報の〔０００７〕段落，〔０００８〕段落に開示されている。
【０１５５】
さらに加えて、本願のような光情報記録媒体として薄膜を応用するためには、媒体平面上で薄膜の膜厚や性質をできる限り均一にする必要がある。このため、成膜時に基板を回転させることが一般的である。この場合、膜面の法線方向については基板回転軸方向と一致するので配向性が損なわれにくい。しかしながら、膜面内方向の配向性は基板回転によりさらにランダムなものになりやすい。したがって、結晶性を有する薄膜の場合、膜面の法線方向については優先的な配向性を持ちながら、膜面内方向についてはランダムな多結晶であるといった特殊な配向性を持つ結晶構造をとることが多い。また、成膜材料、成膜条件、または基板材料の結晶構造によっては、異なる配向性を持たせることも可能であり、さらには単結晶や、全方向にランダムな多結晶を作製することも場合によっては可能である。
【０１５６】
以降、本明細書においては、結晶構造及び結晶性とは、無秩序構造であるアモルファスに対して材料固有の周期的秩序性構造を持つ意味として使用し、配向性の有無については限定しないものとする。また、膜面方位、主に法線方向に対する配向性を持つ場合については配向性と表記することとする。
【０１５７】
すでに説明したように、本実施形態で用いる超解像再生膜１３は、バンドギャップの温度変化に対応した光学特性の変化が寄与していると考えられる。また、バンドギャップは結晶性が悪くなればなるほど、すなわちアモルファス状態に近づくと、原子配列の周期的秩序がなくなるため、禁制帯すなわちバンドギャップも理論値からずれて分布を持つようになってブロードになる。そして、ついには理論値での光吸収もなくなってゆく。一方、薄膜中の材料固有の結晶性がよいほど、バンドギャップが一定の値を持ち、光学吸収端も理論値やバルクの値に近づき、固有の波長にて光吸収が行われることになる。このため、薄膜中の材料固有の結晶性がよい場合、光学吸収端付近での透過率の波長依存性が急峻となる。これにより、温度変化スペクトルシフトや再生波長における光学特性の変化も大きくなると考えられる。
【０１５８】
また、情報再生に伴う温度変化後の結晶性が変化前と実質的に同じ（略同一）であれば、繰り返し再生に有利である。なぜなら、光学特性の温度変化が可逆的で、相状態の変化がなく原子の移動が少ないほど、再生安定性、耐久性、信頼性の高い光情報記録媒体が実現できるからである。
【０１５９】
また、金属酸化物は一般的に高融点であり、安定な物質である。たとえばＺｎ（金属亜鉛）の融点は４２０℃、沸点は９０７℃と金属としては比較的低いが、ＺｎＯの融点は１９７５℃とされ非常に高い。通常、光情報記録媒体のレーザ照射によって、このような融点に匹敵する温度には上昇しない。たとえばＤＶＤ−ＲＡＭなどで実用化されている相変化記録材料の場合、記録温度は融点６００℃を超える程度と言われている。従って、レーザ照射による通常の情報再生においては、金属酸化物が溶融することもなく、結晶構造の変化を伴わない。すなわち、結晶構造を保持したまま、光学特性が変化していると考えられる。例えば透過率スペクトルの温度変化を見ても、スペクトル形状を保持したままシフトが見られる。このことは、温度変化によって結晶構造を保持したまま構造的にはほとんど変わらず、言い換えれば結晶相の変化を伴う構造変化ではなく電子状態の変化で説明できる程度の状態変化であることを裏付けている。
【０１６０】
以上のように、本発明は、透明半導体のバンドギャップの温度変化を利用するため、結晶構造が変わらず構造変化を伴わない。それゆえ、組成や形状が変化しにくく、耐久性に優れた光情報記録媒体を提供することができる。
【０１６１】
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。
【０１６２】
まず、記録情報に対応するピット及び／または溝が刻設された面（記録情報面）を有する基板１２に、反射膜１４としての金属膜、超解像再生膜１３を順次マグネトロンスパッタ法により成膜する。なお、超解像再生膜１３の材料によっては、成膜時に基板１２を数百℃に加熱した状態でスパッタを行い、結晶性を高めても構わない。また、超解像再生膜１３の金属酸化物は、金属ターゲットを、酸素を含むＡｒガス流中でスパッタして成膜してもよいし、あるいは焼結体などの金属酸化物そのもののターゲットをスパッタして成膜しても構わない。さらに、成膜条件によって超解像特性が変わる場合もあるが、上記のいずれの方法によっても、所望の特性が得られれば構わない。
【０１６３】
最後に、これらの情報記録面、反射膜１４、及び超解像再生膜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超解像再生膜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。
【０１６４】
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、超解像再生膜１３と反射膜１４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、反射膜１４における超解像再生膜１３と反対側に、保護層が形成されていることが好ましい。
【０１６５】
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、及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。
【０１６６】
この構成では、保護層としては、超解像再生膜１３、反射膜１４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。
【０１６７】
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及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の両面にピット及び溝の双方または一方が形成されていてもよい。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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、実施例３、比較例１、比較例２及び比較例３の６種類である。
【０１７０】
〔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１４０ｎｍ程度のＺｎＯ膜からなる超解像再生膜１３、膜厚５０ｎｍ程度のＡｌＮｉ合金膜からなる反射膜１４、基板１２からなり、基板１２の内側の面（反射膜１４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。
【０１７１】
〔実施例２〕  上記実施例１と同様の構成で、超解像再生膜１３としてＺｎＯ膜の替わりにＣｅＯ２膜を用いた光情報記録媒体。
【０１７２】
〔実施例３〕  上記実施例１と同様の構成で、超解像再生膜１３としてＺｎＯ膜の替わりにＴｉＯ２膜を用いた光情報記録媒体。（ただし、基板１２を５００℃に加熱した状態でＴｉＯ２を成膜した。また、この時、基板１２には５００℃においても凹凸形状や溝形状の変化しないガラスを用いた。）
〔比較例１〕  上記実施例１において、超解像再生膜１３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膜からなる反射膜１４、基板１２が積層された光情報記録媒体。
【０１７３】
〔比較例２〕  上記実施例１と同様の構成で、超解像再生膜１３としてＺｎＯの替わりにＳｉ３Ｎ４を用いた光情報記録媒体。
【０１７４】
〔比較例３〕  上記実施例３と同様の構成で、超解像再生膜１３としてＴｉＯ２を用いた光情報記録媒体。（ただし、基板加熱しない状態で、それ以外の条件は実施例３と同様にＴｉＯ２を成膜した。）
上記６種類の光情報記録媒体における超解像再生膜１３の材料の物性について、以下に説明する。まず、Ｘ線結晶回折による構造解析により結晶性を確認した。尚、Ｘ線結晶回折による構造解析には、上記６種類の光情報記録媒体において、透明樹脂層を設けない構成のサンプルを用意し測定を行った。その結果を表１に示す。
【０１７５】
【表１】
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【０１７６】
なお、上記６種類の光情報記録媒体について、測定装置の都合上、膜面の法線方向（膜面に垂直方向）の結晶性しか解析していない。しかしながら、すでに説明したように、最も結晶性及び配向性を持ちやすい膜面の法線方向に結晶性が確認できない場合には、薄膜に結晶性、周期的秩序性構造は見られないと考えられる。このため、表１では、超解像再生膜１３の結晶性が確認できた場合には、どの結晶構造を持つか、また、膜面の法線方向にどの結晶面が優先的に配向しているかを示した。なお、実施例３について、ＴｉＯ２は、室温ではルチル型あるいはアナターゼ型の二種類の結晶構造をとりうることが一般的に知られている。しかしながら、本測定によると、実施例３の作成条件ではアナターゼ型の結晶構造を示すことが分かった。
【０１７７】
また、光学吸収端波長は、各試料の透過率スペクトルから吸収係数を求め、直接遷移型半導体の理論計算から求めた。
【０１７８】
また、表１において、超解像再生効果を示す場合は○、示さないものは×とした。比較例１は超解像再生膜１３が存在しないので、この結果のみ記載している。
【０１７９】
図５に、実施例１の超解像再生膜１３であるＺｎＯ膜（膜厚１４０ｎｍ程度）単独での透過率の波長依存性を示す。分光特性評価用に、実施例１と同じ膜厚１４０ｎｍ程度になるようにガラス基板（コーニング社７０５９）上に成膜したＺｎＯ膜の（ガラス基板を含めた）透過率スペクトルを示す。
【０１８０】
図７に、同様に実施例２のＣｅＯ２膜（膜厚１４０ｎｍ程度）単独での透過率の波長依存性を示す。また、図８は、同様に比較例２のＳｉ３Ｎ４膜（膜厚１４０ｎｍ程度）単独での透過率スペクトルを示す。
【０１８１】
図５、及び図７では、３０℃と２００℃とでの透過率スペクトルを示したが、これによると、温度上昇に伴い、光学特性が変化しているのがわかる。さらに、３０℃に温度が下がった時には昇温前の３０℃のスペクトルと一致することを確認している。すなわち温度変化に対して可逆性が確認できている。
【０１８２】
一方、図８のＳｉ３Ｎ４膜に関しては、波長３００ｎｍ付近で透過率が減少しているが、この減少はガラス基板だけを測定したときにも見られたため、これはガラス基板による吸収であると考えられる。この吸収を無視すると、Ｓｉ３Ｎ４膜は誘電体（絶縁体）であり、３００ｎｍに近づくにつれて透過率が減少していく。しかしながら、上記のＺｎＯ膜やＣｅＯ２膜で見られたような光学吸収端は確認できなかった。また、図８の透過率スペクトルから、このＳｉ３Ｎ４膜の光学吸収端波長は、３００ｎｍ以下であると見積もられる。このことは、バンドギャップが４ｅＶを超えると言うことを意味し、Ｓｉ３Ｎ４膜が誘電体であることを裏付ける。
【０１８３】
また、比較例２のＳｉ３Ｎ４膜では、上記のように光学吸収端波長が３００ｎｍ以下の短波長であるのに、４００ｎｍ強の辺りから短波長側にかけて吸収が見られている。このなだらかな吸収の波長依存性は、本実施の形態の前半ですでに説明した理由により、このＳｉ３Ｎ４膜がアモルファス状態であることによるものと推測される。また、表１でも示したように、Ｘ線回折の結果では、比較例２のＳｉ３Ｎ４膜がアモルファスであることが確認されている。図８には、温度依存性を示していないが、ガラス基板による吸収が無視できない波長領域を除いた場合にＳｉ３Ｎ４膜に温度依存性が見られなかったからである。すなわち、Ｓｉ３Ｎ４膜では、透過率スペクトルの温度シフトが見られなかった。
【０１８４】
次に、図５、図７、及び図８で示した光学特性を持つ試料のＸ線回折結果を、それぞれ図９、図１０、及び図１１に示す。すなわち、図９は上記したＺｎＯ膜の、図１０はＣｅＯ２膜の、図１１はＳｉ３Ｎ４膜のＸ線回折ピークを示す図である。測定はＣｕ−Ｋα1線による２θ/θスキャンＸ線回折法で行った。
【０１８５】
図９によると、ＺｎＯ膜の（００２）面回折ピークが選択的に見られ、膜面の法線方向に（００２）面が配向していることが分かる。一般に、ＺｎＯ（ウルツ鉱型）は、六方晶のｃ軸配向しやすいことが知られており、この試料においても同じ結果が得られた。同様に、図１０によると、ＣｅＯ２膜では、（２００）面が優先的に配向していることが分かった。さらに、図１１によると、Ｓｉ３Ｎ４膜では、回折ピークが見られず、結晶性を持たないアモルファス状態であることが確認できた。なお、上記ＺｎＯ膜、及びＣｅＯ２膜とも、実施例１、２と同様に基板加熱をせずに成膜している。この測定結果から、上記ＺｎＯ膜、及びＣｅＯ２膜は、基板加熱しなくても、結晶性がよいことが分かった。すなわち、これらの材料は、結晶化のための基板加熱プロセスが省略できるので、本発明の光情報記録媒体を作製するのに有利である。
【０１８６】
また、図には記載しないが同様にＴｉＯ２についての結果は表１に示した通りである。具体的には、比較例３のように基板加熱をせずにＴｉＯ２膜を成膜した場合、ＴｉＯ２膜は、結晶構造を持たずアモルファスであり、光吸収端波長が約３４８ｎｍであると見積もられる。また、透過率スペクトルの下がり方は、ブロードであった。しかもＳｉ３Ｎ４膜と同じく、透過率スペクトルの温度シフトは見られなかった。
【０１８７】
これに対して、実施例３のように基板を５００℃に加熱して（ただし基板１２がガラス基板）ＴｉＯ２膜を成膜した場合、ＴｉＯ２膜は、膜面法線にアナターゼ（００４）面の配向をする結晶性を持ち、光吸収端波長は３７９ｎｍ程度であり、かつ透過率スペクトルの温度シフトと光学特性変化が見られた。
【０１８８】
なお、これらの試料ＺｎＯ膜、ＣｅＯ２膜、ＴｉＯ２膜（結晶性、またはアモルファス）、及びＳｉ３Ｎ４膜を、酸化を防ぐためにそれぞれ窒素雰囲気中で２００℃に昇温して再度Ｘ線回折測定を行い、測定後室温に戻った状態で再度Ｘ線回折測定を行ったところそれぞれ初期状態とほとんど変わらなかった。すなわち、結晶構造を持つものはほぼ同じ角度に回折ピークが見られ、アモルファスのものは同じくアモルファスであった。これらの材料はいずれも融点が高いが、３０℃から２００℃への温度変化の範囲内にてほとんど結晶構造あるいはアモルファス状態が変化していないことを示している。もちろん、ここでは３０℃と２００℃とでしか測定は行っていない。しかしながら、材料特有の特別な相転移点がない限り、３０℃と２００℃との間の温度で結晶構造が変化して、また元に戻ったとは考えにくい。また、透過率スペクトルも、バンドギャップの変化で説明できる部分以外ではほとんど温度変化していないことから、結晶構造を保持したままであり、結晶構造の変化を伴う現象は生じていないと考えられる。
【０１８９】
上述した構造、及び光学特性を持つ材料を超解像再生膜１３として用いた、実施例１〜３、及び比較例１〜３の光情報記録媒体について信号評価を行った。その結果について、以下に説明する。
【０１９０】
評価装置は、すでに示した評価系で行った。なお、再生波長は４０８ｎｍ、ＮＡは０．６５である。そして、線速を３ｍ／ｓとして、信号評価を行った。
【０１９１】
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／２ＮＡで表されるので、連続ピットのピット長で表すと解像限界はその半分λ／４ＮＡとなる。従って、光学系の解像限界はピット長０．１６μｍである。評価装置に対して解像限界よりも小さなピット、すなわち上記ピット長よりも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。
【０１９２】
図１２に、実施例１の光情報記録媒体と比較例１の光情報記録媒体とにおける、評価装置光学系での搬送波雑音比Ｃ／Ｎの評価結果を示した。横軸が上記ピット長、縦軸がＣ／Ｎである。また、実施例１の光情報記録媒体については再生レーザパワーＰｒを１ｍＷ、または４ｍＷとした場合、比較例１の光情報記録媒体についてはＰｒを１ｍＷとした場合での評価結果を示している。また、光学系の解像限界０．１６μｍのピット長で、実施例１の光情報記録媒体のＣ／Ｎの値が最大値を示すＰｒ＝４ｍＷを最適パワーとした。なお図１２では、比較例１の光情報記録媒体において、Ｐｒを４ｍＷとした場合の結果は図示しないが、１ｍＷの時と変化が無かった。
【０１９３】
この結果によると、比較例１の光情報記録媒体においては、ピット長０．１６μｍ付近でＣ／Ｎが０になっており、光学系の解像限界であることを示している。上記の通り比較例１の光情報記録媒体においてＰｒ＝４ｍＷとした場合も同様である。また、実施例１の光情報記録媒体でも、Ｐｒ＝１ｍＷの時には、若干短ピットにおいてもＣ／Ｎ値を示してはいるが、解像限界付近でＣ／Ｎが０に近づいている。
【０１９４】
これに対し、実施例１の光情報記録媒体において、Ｐｒ＝４ｍＷとした場合には、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が得られていた。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程度またはそれ以上のＣ／Ｎ値が得られている。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、０．１６μｍの半分程度まで解像限界を小さくできている。このことは、すでに説明したようにレーザ照射により超解像再生膜１３の温度が上昇し、ビームスポットの一部が高温領域となり、その領域において光学特性が変化することによると考えられる。
【０１９５】
また、Ｐｒ＝１ｍＷの低パワーでは、ビームスポット内の到達温度も低く、ほぼ室温の低温領域と高温領域との温度差が小さいので、ビームスポット内の光学特性の変化が小さい。一方、Ｐｒ＝４ｍＷの高パワーでは、高温領域の到達温度が高くなる。これにともない、ビームスポット内において、ほぼ室温の低温領域と高温領域との温度差が大きくなり、ビームスポット内での光学特性の差が大きくなることによって、超解像再生効果が現れるものと考えられる。
【０１９６】
次に、図１３に、実施例１、実施例２、及び比較例２における光情報記録媒体の搬送波雑音比Ｃ／Ｎの評価結果を示す。光学系の解像限界を示すために比較例１の光情報記録媒体の結果も併せて示す。また、実施例２及び比較例２の光情報記録媒体においても、Ｐｒ＝４ｍＷで評価を行った。
【０１９７】
図１３によると、超解像再生膜がＣｅＯ２膜である実施例２では、超解像再生効果を示すのに対し、Ｓｉ３Ｎ４膜である比較例２では、超解像再生効果は見られない。この結果から、ＺｎＯ膜、またはＣｅＯ２膜のように、光学吸収端波長が比較的再生波長に近く、かつ膜面の法線方向に優先的に結晶配向性を持ち、そのことによりバンドギャップエネルギーの温度変化に対応して光学特性が変化する超解像再生膜を持つ構成、すなわち実施例１及び２の光情報記録媒体では、超解像再生効果を示すことがわかった。その一方で、光学吸収端波長が再生波長から遠く、アモルファスであり、温度変化によって光学特性が変化しない比較例２では超解像再生効果は見られない。
【０１９８】
さらに、図１４に実施例２、実施例３、及び比較例３における光情報記録媒体の搬送波雑音比Ｃ／Ｎの評価結果を示す。光学系の解像限界を示すために比較例１光情報記録媒体の結果も併せて示す。なお、実施例３及び比較例３の光情報記録媒体においても、Ｐｒ＝４ｍＷで評価を行った。図１３と同様に、比較例１のＰｒ＝１ｍＷ、実施例２のＰｒ＝４ｍＷである。光学吸収端波長も併せて示した。
【０１９９】
図１４をもとに、実施例３と比較例３との光情報記録媒体について説明する。実施例３と比較例３との光情報記録媒体は、共に超解像再生膜として、ＴｉＯ２を用いている。しかしながら、実施例３の光情報記録媒体では、ＴｉＯ２成膜時に５００℃の基板加熱を行ったのに対し、比較例３の光情報記録媒体では、成膜時に基板加熱を行わなかった。それ以外の成膜条件は同じである。
【０２００】
評価結果では、ＴｉＯ２が結晶性を持つ実施例３の光情報記録媒体では、超解像再生効果を示すのに対し、ＴｉＯ２がアモルファス状態である比較例２の光情報記録媒体では、超解像再生効果は見られない。この結果から、同じ材料であっても、膜面の法線方向に優先的に結晶配向性を持ち、そのことによりバンドギャップエネルギーの温度変化に対応して光学特性が変化する超解像再生膜を持つ構成、すなわち実施例３の光情報記録媒体では超解像再生効果を示すことが分かった。これに対し、アモルファスであり、温度変化によって光学特性が変化しない比較例３の光情報記録媒体では、超解像再生効果は見られないと言える。また、この結果を製造の見地から見れば、この実施例３の光情報記録媒体において超解像再生効果を得るためには、超解像再生膜ＴｉＯ２成膜時に基板加熱を行って結晶性をよくすることが、有利であり望ましいと言える。
【０２０１】
なお、比較例３の光情報記録媒体における光学吸収端波長は、透過率スペクトルがブロードながらほぼ３４８ｎｍであると見積もられ、実施例２の光情報記録媒体における光吸収端波長（３４４ｎｍ）とほぼ同じである。しかしながら、実施例２の光情報記録媒体では超解像再生効果が見られた。光学吸収端波長がほぼ同じであっても、結晶性がよく、バンドギャップエネルギーが膜中で均一であり、温度変化による光学特性の変化が大きければ、超解像再生効果が得られると考えられる。逆に言えば、今まで説明してきたように、光学吸収端波長が再生波長に近ければ有利ではあるものの、それ以上に結晶性がよく、バンドギャップエネルギーが膜中で均一であり、温度変化に対応する光学特性の変化の大きいことがより重要であると考えられる。
【０２０２】
また、以上の結果を製造の見地から見れば、実施例１及び２の光情報記録媒体では、超解像再生膜ＺｎＯ及びＣｅＯ２とも、成膜時に基板加熱しなくても結晶性のよい膜が得られるので、基板加熱プロセスを省略することができ、有利であり望ましいと言える。一方、基板加熱をすることによって上記材料の良好な結晶性を得ることもできるので、本願の効果を奏する超解像再生膜を得るために、基板加熱して成膜しても構わない。
【０２０３】
以上のように、実施例１、実施例２、及び実施例３の光情報記録媒体について、結晶性と超解像再生効果とについて説明してきた。次に、膜面に対する配向性について次に説明する。
【０２０４】
実施例３と比較例３とを比べてみると、超解像再生膜がアモルファスである比較例３の光情報記録媒体では超解像再生効果を示さなかったのに対し、超解像再生膜が膜面の法線方向にＴｉＯ２（アナターゼ型）の（００４）面が優先配向する実施例３の光情報記録媒体では、超解像再生効果を示した。同じく、膜面の法線方向にＺｎＯ（ウルツ鉱型）の（００２）面が優先配向する実施例１の光情報記録媒体、あるいはＣｅＯ２（蛍石型）の（２００）面が優先配向する実施例２の光情報記録媒体では、超解像再生効果を示すことが分かった。
【０２０５】
すでに説明したように、超解像再生膜が結晶性を示す薄膜である場合、一般的に膜面の法線方向に優先的に配向しやすい。従って、少なくとも膜面の法線方向に優先的な配向、あるいは結晶構造を有する薄膜であれば、その薄膜は結晶構造を有すると判断でき、超解像再生効果が期待できる。また、再生光は、レンズで集光されているとはいえ、実際に信号を読み取るビームウェストでは最も集光されており、ほぼ平行光とみなすことができる。このため、再生光の入射方向は、上記膜面の法線方向と一致する。この方向に優先配向を示す結晶構造を持つ超解像再生膜であれば、配向がランダムである多結晶よりも規則的で単結晶に近いので、本来材料が持つ性質を比較的良好に示すことができる。
【０２０６】
本願の場合、バンドギャップ特性すなわち光学吸収端の均一性が重要である。しかしながら、超解像再生膜がこの方向に優先配向を示す結晶構造であれば、バンドギャップエネルギーがよりこの方向に均一で、温度変化による光学特性の変化が大きく、超解像再生効果が得られると考えられる。
【０２０７】
さて、以上のように超解像再生効果を実施例１、２、及び３の光情報記録媒体について説明してきた。次に、再生安定性、耐久性について説明する。
【０２０８】
これまでの図５、図６、及び図７では、分光装置の性能上３０℃から２００℃への温度変化しか測定してこなかった。しかしながら、実際の光情報再生においては、ビームスポットの高温領域はそれ以上に熱せられていると考えられる。したがって、図５〜図７に示した以上に光学特性が変化していると考えられる。ただし、実施例１及び２に用いたＺｎＯ、ＣｅＯ２の融点は、それぞれ１，９７５℃、１，９５０℃であり、レーザ照射による到達温度（現在実用化されている光ディスクのうちで到達温度が最も高いとされるのは相変化記録媒体であり、記録温度は６００℃程度と言われている）とは比較にならないほど高い。このため、ＺｎＯ、ＣｅＯ２が構造変化したりすることはないと考えられる。すなわち、この超解像再生を行っても超解像再生膜が劣化の原因にはならないと考えられる。
【０２０９】
そこで、実際に実施例１及び実施例２の光情報記録媒体を、Ｐｒ＝４ｍＷで解像限界以下の０．１４μｍピットを連続して超解像再生した。その結果、実施例１及び実施例２の光情報記録媒体ともに、１０万回再生してもＣ／Ｎ値は、初期値と同じ値を示し続け、劣化することはなかった。すなわち、実用可能な再生安定性、耐久性、信頼性の高い光情報記録媒体が実現できた。
【０２１０】
なお、実施例３の光情報記録媒体についても、実施例１及び２と同様の再生安定性の評価を行ったところ、１０万回再生してもＣ／Ｎ値は初期値と同じ値を示し続け、劣化することはなかった。すなわち、実用可能な再生安定性、耐久性、信頼性の高い光情報記録媒体が実現できた。ＴｉＯ２は、融点が１，８００℃程度と高いが、それ以下の温度でアナターゼ型からルチル型へ結晶転移することが知られている。そして、その転移温度は、不純物によって敏感であり５００〜８００℃の幅を持つことが知られている。今回、実施例３の光情報記録媒体についても充分な再生安定性が確認されたことから、初期状態のアナターゼ型から構造変化がなかったと考えられ、今回の再生条件では、実際の媒体温度が５００℃以上には昇温していないと考えられる。
【０２１１】
これらの実施例の光情報記録媒体における超解像再生膜は、再生に伴う温度変化によって劣化することなく可逆性を持つ。そして、透過率スペクトルなどの光学特性は、再生前後の室温において実質的に同じ（略同一）であることがわかる。したがって、超解像再生膜は、上記で説明したように、再生に際して構造変化することなく、結晶構造を保持したままバンドギャップの変化によって光学特性を変化させていると考えられる。
【０２１２】
超解像再生膜１３として用いた実施例１のＺｎＯ膜、実施例２のＣｅＯ２膜、及び実施例３のＴｉＯ２膜はいずれも、波長４００ｎｍ〜８００ｎｍの範囲付近で屈折率ｎ＝２．０程度あるいはそれ以上と高く、単独では透過率が５０％以上とほぼ透明である。これにより光干渉を利用して超解像再生効果を制御、設計することができるので望ましい。また、透過率が高いため光利用効率が高く、光情報記録媒体を多層化した場合にも有利である。
【０２１３】
また、本実施の形態、各実施例のように超解像再生膜が一種類の金属元素と酸素からなる単一相からなる金属酸化物によって構成されれば、不純物ドーピングや共晶、混晶の場合に比べて、結晶性が高くなるので望ましい。また組成制御も単純であり成膜が容易となり製造にも有利である。
【０２１４】
なお、以上の説明では超解像再生膜１３の光学特性として、主に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。
【０２１５】
その変化の指標としては、例えば、光情報記録媒体１の反射率であっても構わないし、超解像再生膜１３の透過率であっても構わない。さらに他に、超解像再生膜１３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、温度変化によって超解像再生膜１３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を指標として変化を確認しても構わない。
【０２１６】
〔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、上記実施の形態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。
【０２１７】
最初に、本実施形態の光情報記録媒体の構成について説明する。本実施の形態の構成を図示すれば図１５の通りである。
【０２１８】
図１５に示すように、光情報記録媒体２は、上記実施の形態１の光情報記録媒体１に比べて、反射膜１４の代わりに光吸収膜１５を設けた構成である。なお、再生方法、製造方法、評価装置、評価方法などは上記実施の形態１と同様である。
【０２１９】
光吸収膜１５は、反射膜１４のように反射率の高い金属ではなく、情報を再生する光を一部吸収して熱を発生することが目的である。図１５のように、超解像再生膜１３に隣接していても構わないし、または実際には他の薄膜を介していても構わない。光吸収膜１５の位置は、再生ビームを一部吸収し熱を発生することができれば、いずれの位置でも構わない。
【０２２０】
この光吸収膜１５は、すでに上記実施の形態１で説明した超解像再生膜１３の温度上昇を補助する役割を担う。図１５の構成では、再生ビームは超解像再生膜１３と光吸収膜１５とで多重干渉を起こしながら、ある程度の光を反射する。そして、光吸収膜１５では、ある程度の光が吸収されて熱となり、超解像再生膜１３に伝わる。このため、上記実施の形態１の場合に比べて、少ない再生レーザパワーにて効率よく超解像再生膜１３を昇温させることができ、超解像再生効果を得ることが期待される。すなわち、再生光パワー感度が良好となることが期待される。
【０２２１】
光吸収膜１５の材料としては、再生ビームの波長で反射率がある程度あり、かつある程度の光吸収を示す材料であれば、特に限定されるものではない。例えば、Ｓｉ、Ｇｅなどの半導体、相変化記録材料として利用されているＧｅＳｂＴｅまたはＡｇＩｎＳｂＴｅ、あるいは、ある程度の光吸収を示す金属Ｎｉ、Ｃｕなどが挙げられる。なお、光吸収膜１５の成膜は、上記実施の形態１で説明した反射膜１４の成膜と同様にして成膜される。
【０２２２】
ただし、光吸収膜１５は、超解像再生膜１３の温度上昇を補助する役割を担うために設けられるのであって、所望の効果を得ることができれば、いずれの材料であってもかまわない。
【０２２３】
次に、本実施形態の光情報記録媒体について、以下の実施例４を挙げて、より具体的に説明する。実施例４に用いた光情報記録媒体は、以下の通りである。
【０２２４】
〔実施例４〕  上記実施例１と同様の構成で、反射膜１４の替わりに光吸収膜１５として膜厚５０ｎｍ程度のＳｉ膜を用いた光情報記録媒体。
【０２２５】
図１６に、図６と同様に低温（３０℃）及び高温（２００℃）における膜厚１４０ｎｍのＺｎＯ膜と膜厚５０ｎｍのＳｉ膜とからなる超解像再生膜１３、光吸収膜１５の分光反射率特性を示す。このような光情報記録媒体２、実施例４と同様の構成の反射率について説明する。
【０２２６】
図１６のＺｎＯ膜厚１４０ｎｍの場合、再生波長４０８ｎｍにおいて、光学特性（具体的には反射率）が温度変化に応じて変化している。以上のように、実施の形態１ですでに説明したのと同様に、本実施の形態の光情報記録媒体２、実施例４と同様の構成であっても、ビームスポット内での温度分布を利用して一部分だけ光学特性を変化させることができる。また、実施例１に比較すると再生波長における反射率が小さくなっており、反射膜１４の替わりに設けられた光吸収膜１５によって吸収されていると考えられる。
【０２２７】
以上の構造を有する実施例４の光情報記録媒体について、実施の形態１と同様に信号特性の評価を行った。その結果について説明する。
【０２２８】
図１７に、実施例４と実施例１とについて、評価装置光学系での解像限界以下の０．１４μｍピットの搬送波雑音比Ｃ／Ｎの評価結果を示した。再生レーザパワー感度を比較するため、横軸に再生レーザパワー、縦軸をＣ／Ｎとし、Ｃ／Ｎの再生レーザパワー依存性を示した。
【０２２９】
この結果によると、実施例１では、すでに説明したように、Ｐｒ＝４ｍＷの高パワーでＣ／Ｎの最適値をとっていたが、実施例４ではより低いＰｒ＝３ｍＷで最適値をとっていることが分かる。すなわち、光吸収膜１５が再生ビーム光を一部吸収して熱を発生することによって、効率よく超解像再生膜１３が昇温するので、より低パワーでも超解像再生効果が得られると考えられる。さらに最高到達Ｃ／Ｎ値も実施例１に比べて４０ｄＢ超と高くなっている。この効果も温度上昇の効率化によるものと考えられる。これにより再生レーザパワー感度及びＣ／Ｎが良好な光情報記録媒体が実現できる。
【０２３０】
なお、実施例４についても実施例１、２と同様の再生安定性の評価を行ったところ、１０万回再生してもＣ／Ｎ値は初期値と同じ値を示し続け、劣化することはなかった。すなわち実用可能な再生安定性、耐久性、信頼性の高い光情報記録媒体が実現できた。
【０２３１】
光吸収膜１５の材料については他にＧｅ、ＡｇＩｎＳｂＴｅについても検討を行い、同様の結果を得た。つまり光吸収膜１５は超解像再生膜１３の温度上昇を補助する役割を担うために設けられるのであって、所望の効果を得ることができればいずれの材料であってもかまわない。
【０２３２】
また、この光吸収膜１５の効果を確認できたことで、本発明の超解像再生膜１３の超解像再生効果の起源が熱にあるという説明が妥当であると考えられる。つまり、より低い再生レーザパワーによって同等の効果を得られるということは、この効果が光強度そのものによるのではなく、光が吸収されて発生した熱によって起こっているいわゆる熱モードであることを示唆している。
【０２３３】
〔実施の形態３〕
本発明のさらに他の実施の形態について図１８及び図１９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、上記実施の形態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。
【０２３４】
本実施形態に係る光情報記録媒体は、図１８及び図１９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３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、超解像再生膜１３、記録層１６及び基板１２がこの順に形成されてなる。超解像再生膜１３は、実施の形態１と同様である。
【０２３５】
記録層１６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３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。
【０２３６】
また、光情報記録媒体３を書換型（記録再生消去型）媒体とする場合には、記録層１６として、ＴｂＦｅＣｏ等の光磁気記録材料や、ＡｇＩｎＳｂＴｅ、ＧｅＳｂＴｅ、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１６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、及び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、ＧｅＳｂＴｅ、ＡｇＩｎＳｂ等の相変化記録材料を用いる場合には、記録層１６を、例えば、ＺｎＳ・ＳｉＯ2膜等の誘電体層、ＡｇＩｎＳｂＴｅ、ＧｅＳｂＴｅ、ＡｇＩｎＳｂ等の相変化記録材料からなる記録層、及び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。また、記録層１６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。
【０２３７】
追記型、または書換型のいずれにおいても、場合によっては記録層１６にさらに光を有効に反射させるための反射層を有していてもよい。
【０２３８】
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。
【０２３９】
透明樹脂層１１及び超解像再生膜１３は、上記実施の形態１と同様である。
【０２４０】
また、本実施形態に係る光情報記録媒体３は、超解像再生膜１３が記録層１６に対して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。具体的にはビーム照射側から、記録層１６、超解像再生膜１３、場合によっては反射膜１４の順番とすることなども本願の技術思想に含まれる。
【０２４１】
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。
【０２４２】
また、上記光情報記録媒体３は、上記実施の形態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１９に示すように、上記光情報記録媒体３は、図１に示す半導体レーザ１２１のようなレーザ光源と、図１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側から超解像再生膜１３を介して記録層１６に入射させる。このとき、超解像再生膜１３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、超解像再生膜１３の高温部分での光学特性を変化させる。そして、記録層１６での反射光を光ヘッド（図示しない）で検出することで情報を再生する。
【０２４３】
上記光情報記録媒体３では、入射する光から見て超解像再生膜１３の背面（記録再生ビーム３２が照射される面の背面）上に記録層１６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が超解像再生膜１３を通して、記録層１６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、超解像再生膜１３の温度が上昇し、図４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。
【０２４４】
本実施形態では、超解像再生膜１３は、温度上昇に応じて光学特性が変化する性質を持つため、記録層１６に記録されている情報を光学的空間分解能（再生用光ビームの解像限界）以下で再生することができる。このため、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、超解像再生膜１３を用いて、記録層１６に記録された再生ビームの解像限界以下の微小記録マークを再生可能としている。
【０２４５】
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超解像再生膜１３の温度上昇をさせやすくすることができる。特に、ほぼ透明である超解像再生膜１３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することができる。
【０２４６】
さらに、本実施形態に係る光情報記録媒体３は、上記実施の形態１と同様に、高温部３３ａの光学特性を変化させる超解像再生膜１３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で超解像再生膜１３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。
【０２４７】
また、記録方法については、特に限定されるものではなく、記録層１６に用いた媒体に対応した記録を行うことができる。超解像再生膜１３は、記録温度と比較して充分に高い融点を持つ金属酸化物からなるため、記録時にも劣化することはない。また、現在実用化されている一般的な記録媒体は、光強度そのものによって直接記録される光モード記録ではなく、実際にはビーム照射によって媒体の一部を昇温し、記録媒体固有の臨界温度以上にして記録を行う熱モード記録である。したがって、記録層１６の記録時に超解像再生膜１３の光学特性が変化しても記録には無関係であるので、記録層１６に用いた媒体に対応した従来通りの記録方法で記録することができる。すなわち、記録過程に関して超解像再生膜１３は何ら悪影響を与えない。
【０２４８】
〔実施の形態４〕
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、上記各実施の形態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。
【０２４９】
なお、本実施の形態は、結晶構造を有する金属酸化物を超解像再生膜として用いた光情報記録媒体において、上記超解像再生膜の結晶性がどの程度再生特性に影響するのかについて検証したものである。ここでいう結晶性とは、法線方向を向いている結晶面の間隔のばらつきを示すものとする。そして、結晶性の良し悪しの判断は、Ｘ線回折スペクトルに現れる回折ピークの中でも、最も強度の強いピークにおける半値幅により行うものとする。すなわち、回折ピークの半値幅が狭いものは結晶性が良い（ばらつきが小さい）こと表すものとし、一方、回折ピークの半値幅が広いものは、結晶性が悪い（ばらつきが大きい）ことを表すものとする。
【０２５０】
まず、本実施の形態における光情報記録媒体の構成について説明する。本実施の形態における光情報記録媒体の構成は、基本的に、上記実施の形態２に示した光吸収膜を用いた構成（図１５）と同様のものである。より具体的には、本実施形態の光情報記録媒体は、再生ビーム入射方向からみて、透明樹脂層１１、超解像再生膜１３、光吸収膜１５が、この順で、基板１２上に形成された構成である。また、本実施形態では、超解像再生膜１３の材料としてＺｎＯを、光吸収膜１５の材料としてＧｅを用いた。透明樹脂層１１および基板１２に関しては、上記実施の形態２に示したものと同様のものを用いた。
【０２５１】
次に、本実施の形態における光情報記録媒体の製造方法について説明する。
【０２５２】
はじめに、基板１２上に、光吸収膜１５としてのＧｅ膜を５０ｎｍ程度成膜した。Ｇｅ膜の成膜には、マグネトロンスパッタ装置を用いた。ターゲットとしては、Ｇｅターゲット（純度９９.９９％）を用いた。そして、投入電力２００Ｗ、Ａｒ流量１６ｓｃｃｍ、ガス圧６．５×１０−１Ｐａの条件下で膜形成を行った。
【０２５３】
次いで、光吸収膜１５上に、超解像再生膜１３としてのＺｎＯ膜を１３０ｎｍ程度成膜した。ＺｎＯ膜の成膜には、薄膜形成手法の一つであるレーザーアブレーション法（Ｐｕｌｓｅｄ Ｌａｓｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、以下ＰＬＤ法と称す。）を用いた。本実施形態においてＰＬＤ法を用いた理由は、スパッタ装置を用いた場合よりも、ＰＬＤ法を用いた場合の方が、超解像再生膜１３であるＺｎＯ膜の結晶性を大きく変化させることが可能であったからである。
【０２５４】
使用したＰＬＤ装置の詳細を以下に示す。レーザ波長としては、ＹＡＧレーザの四倍高調波（２６６ｎｍ）を使用し、ターゲットとしては、ＺｎＯ焼結ターゲット（純度９９.９９％）を使用した。さらに、レーザをターゲットに集光させる集光レンズとして、焦点距離４００ｍｍの平凸レンズを用いた。
【０２５５】
また、ＺｎＯ膜形成時の条件は、レーザービームエネルギーが４０ｍＪ／パルス、レーザービーム繰り返し周波数が１０Ｈｚである。また、成膜形成は酸素雰囲気中で行った。その際、酸素ガス圧、及び集光レンズ−ターゲット間距離を変化させることで、結晶性を変化させることにした。尚、酸素ガス圧は、１０Ｐａまたは１Ｐａの２条件で行った。酸素ガス圧の調整は、酸素流量と排気バルブの開閉度とを調整することにより行った。また、集光レンズ−ターゲット間距離は、４５０ｍｍと４３５ｍｍとの２条件で行った。
【０２５６】
次いで、ＰＬＤ装置から基板を取り出した後、超解像再生膜１３上に透明樹脂層１１を形成した。透明樹脂層１１の形成は、上記実施の形態２と同様である。
【０２５７】
以上の工程を経て、超解像再生膜形成において、酸素ガス圧及び集光レンズ−ターゲット間距離の条件を変化させて、３種の光記録情報記録媒体を製造した。
【０２５８】
上記超解像再生膜１３の結晶性の違いがどの程度再生特性に影響するのかについて、上記の製造方法により製造された、具体的な光情報記録媒体を用いて、検証を行った。
【０２５９】
なお、検証に用いた光情報記録媒体は、以下の実施例５、実施例６、及び実施例７の３種類である。
【０２６０】
〔実施例５〕  超解像再生膜１３及び光吸収膜１５の材料をそれぞれ、ＺｎＯ及びＧｅでとした構成（以下、ＺｎＯ／Ｇｅ構成とする）であり、超解像再生膜であるＺｎＯ膜をＰＬＤ法で形成した光情報記録媒体（条件：酸素ガス圧１０Ｐａ，集光レンズ−ターゲット間距離４３５ｍｍ）。
【０２６１】
〔実施例６〕  ＺｎＯ／Ｇｅ構成であり、超解像再生膜であるＺｎＯ膜をＰＬＤ法で形成した光情報記録媒体（条件：酸素ガス圧１Ｐａ，集光レンズ−ターゲット間距離４５０ｍｍ）。
【０２６２】
〔実施例７〕  ＺｎＯ／Ｇｅ構成であり、超解像再生膜であるＺｎＯ膜をＰＬＤ法で形成した光情報記録媒体（条件：酸素ガス圧１Ｐａ，集光レンズ−ターゲット間距離４３５ｍｍ）。
【０２６３】
上記実施例５〜７のように、ＺｎＯ膜成膜時の条件（酸素ガス圧及び集光レンズ−ターゲット間距離）を変えた３種の光情報記録媒体について、超解像再生膜の結晶性及び信号を比較した結果を以下に説明する。
まず、上記実施例５、実施例６、実施例７の光情報記録媒体における超解像再生膜であるＺｎＯ膜の結晶性の違いを確認するため、各情報記録媒体における超解像再生膜について、Ｘ線回折測定を行った。尚、Ｘ線回折測定には、それぞれの実施例の光情報記録媒体において透明樹脂層を設けない構成のサンプルを用意し測定を行った。具体的には、基板上に光吸収膜であるＧｅ膜５０ｎｍ程度、超解像再生膜であるＺｎＯ膜１３０ｎｍ程度が順に形成されている構成である。またＸ線回折測定は、Ｃｕ−Ｋα１線による２θ/θスキャンＸ線回折法で行った。その結果を図２０に示す。
【０２６４】
図２０に示すように、実施例５〜７の３種の光情報記録媒体いずれに関しても、ＺｎＯ膜の（００２）面回折ピークが選択的に見られ、膜面の法線方向に（００２）面が配向していることが分かった。このことから、実施例５〜７の光情報記録媒体はいずれも、結晶構造を有する金属酸化物からなる超解像再生膜を有していることが分かる。
【０２６５】
図２１に、図２０で示したＸ線回折スペクトルの２θ角度３０°〜４０°の部分を拡大した図を示す。結晶性を示すために、最も強い強度を示した角度位置を基準値として、ピークの広がりがどの程度か、つまりＸ線回折ピークの半値幅を調べた。その結果、実施例５の光情報記録媒体では０．３°であり、実施例６の光情報記録媒体では０．８°であり、実施例７の光情報記録媒体では１．３°であった。すなわち、実施例５の光情報記録媒体が最も半値幅が狭く、すなわち結晶性が最も良かった。一方、実施例７の光情報記録媒体は、非常に半値幅が広く、結晶が最も悪かった。以上の結果より、上記実施例５〜７の３種類の光情報記録媒体では、超解像再生膜の結晶性が異なっていることが確認できた。
【０２６６】
次に、実施例５〜７の３種の光情報記録媒体に対し信号特性の評価を行った。その結果について、以下に説明する。
【０２６７】
信号特性の評価は、すでに上記実施の形態１で示した評価系を用いた。尚、再生波長４０４ｎｍ、ＮＡ０．８５、線速３ｍ／ｓとして、信号評価を行った。
【０２６８】
図２２に、実施例５〜７の各光情報記録媒体について、０．１μｍピットの搬送波雑音比Ｃ／Ｎ値の再生レーザパワー（Ｐｒ）依存性を評価した結果を示す。尚、図２２において、横軸は再生レーザパワーを、縦軸はＣ／Ｎ値を示している。
【０２６９】
図２２によると、再生レーザパワーＰｒ＝０．５ｍＷ〜２．５ｍＷにおいて、実施例５〜７の間で、光情報記録媒体のＣ／Ｎ値に差が見られた。同図に示すように、実施例５の光情報記録媒体が、最も高いＣ／Ｎ値（例えば、Ｐｒ＝２．０ｍＷで３８ｄＢ）を示した。次いで、実施例６の光情報記録媒体が高いＣ／Ｎ値を示し、（例えば、Ｐｒ＝２．０ｍＷで３２ｄＢ）、実施例７の光情報記録媒体が最も低いＣ／Ｎ値（例えば、Ｐｒ＝２．０ｍＷで２９ｄＢ）を示した。
【０２７０】
この結果から、Ｘ線回折ピークの半値幅が狭く、結晶性が良好な超解像再生膜を備えた光情報記録媒体が、高いＣ／Ｎ値を得られることが分かった。すなわち、本実施形態の光情報記録媒体のＣ／Ｎ値は、超解像再生膜のＸ線回折ピークの半値幅（結晶性）に依存しており、Ｘ線回折ピークの半値幅が狭いほど高いＣ／Ｎ値を示すということがわかった。
【０２７１】
さらに、この結果から、実使用レベルに達する要求の一つである３０ｄＢ以上のＣ／Ｎ値を得るには、結晶性を示すＸ線回折ピークの半値幅が０．８°以下の超解像再生膜を用いればより好ましいことが分かった。
【０２７２】
以下、実施例５〜７の各光情報記録媒体の間で、信号特性の差が出た理由について説明する。
【０２７３】
上記信号特性の比較において差が出た理由の一つとしては、結晶性が相対的に良い、すなわちＸ線回折ピークの半値幅が相対的に狭い超解像再生膜の方が、超解像再生膜のバンドギャップのばらつきが少ないからであると考えられる。すなわち、実施例５及び実施例６の光情報記録媒体の超解像再生膜は、バンドギャップのばらつきが少ないために、より固有の波長にて光吸収が行われ、光学吸収端付近での透過率変化が急峻になる。それゆえ、媒体再生時の再生波長付近における光学特性（透過率または反射率）の変化が大きくなり、より良好な超解像再生効果が得られたからであると考えられる。
【０２７４】
〔実施の形態５〕
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、上記各実施の形態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。
【０２７５】
本実施の形態は、結晶構造を有する金属酸化物を超解像再生膜として用いた光情報記録媒体において、上記超解像再生膜の配向性がどの程度再生特性に影響するのかを検証したものである。ここでいう配向性とは、法線方向に向いている結晶面の数の多少を示すものとする。そして、配向性の良し悪しの判断は、Ｘ線回折スペクトルに現れる回折ピークの中でも、最も強度の強いピークにおける強度で行うものとする。すなわち、回折ピークの強度が強いものは配向性が良い（結晶面数が多い）ことを表すものとし、一方、回折ピークの強度が弱いものは、配向性が悪い（結晶面数が少ない）ことを表すものとする。
【０２７６】
まず、本実施の形態における光情報記録媒体の構成について説明する。本実施の形態における光情報記録媒体の構成は、基本的に、実施の形態２に示した光吸収膜を用いた構成（図１５）と同様のものである。より具体的には、本実施形態の光情報記録媒体は、再生ビーム入射方向からみて、透明樹脂層１１、超解像再生膜１３、光吸収膜１５が、この順で、基板１２上に形成された構成である。また、本実施形態では、超解像再生膜１３の材料としてＺｎＯを、光吸収膜１５としてはＳｉ・Ｇｅからなる混合膜（以下、Ｓｉ／Ｇｅ混合膜と称す）を用いた。透明樹脂層１１及び基板１２に関しては、実施の形態２に示したものと同様のものを用いた。
【０２７７】
次に、本実施の形態における光情報記録媒体の製造方法について説明する。
【０２７８】
はじめに、基板１２上に、光吸収膜１５としてのＳｉ／Ｇｅ混合膜を５０ｎｍ成膜した。Ｓｉ／Ｇｅ混合膜の成膜には、マグネトロンスパッタ装置を用いた。ターゲットとしては、Ｓｉ／Ｇｅ（組成比３：１）焼結ターゲットを用いた。そして、投入電力２００Ｗ、Ａｒ流量１６ｓｃｃｍ、ガス圧６．５×１０−１Ｐａの条件下で膜形成を行った。
次いで、光吸収膜１５上に、超解像再生膜１３であるＺｎＯ膜を１７０ｎｍ成膜した。ＺｎＯ膜の成膜には、マグネトロンスパッタ装置を用いた。ターゲットには、ＺｎＯ焼結ターゲット（純度９９.９９％）を用いた。そして、投入電力２００Ｗの条件下で膜形成を行った。さらに、ＺｎＯ膜を形成する際、到達真空度とスパッタガス（ガスの種類及びガス量）とを変化させることで、膜の配向性を変化させることにした。
【０２７９】
次いで、スパッタ装置から基板を取り出した後、超解像再生膜１３上に透明樹脂層１１を形成した。透明樹脂層１１の形成は、上記実施の形態２と同様とした。
【０２８０】
以上の工程を経て、超解像再生膜形成において、到達真空度とスパッタガス（ガスの種類及びガス量）の条件を変えて、２種の光記録情報記録媒体を製造した。
【０２８１】
上記超解像再生膜１３の配向性の違いがどの程度再生特性に影響するのかについて、上記の製造方法により製造された、具体的な光情報記録媒体を用いて、検証を行った。
【０２８２】
なお、検証に用いた光情報記録媒体は、以下の実施例８及び実施例９の２種類である。
【０２８３】
〔実施例８〕  超解像再生膜１３及び光吸収膜１５の材料をそれぞれ、ＺｎＯ及びＳｉ・Ｇｅ混合膜とした構成（以下、ＺｎＯ／Ｓｉ−Ｇｅ構成とする）であって、超解像再生膜であるＺｎＯ膜の形成を、到達真空度５.０×１０−４Ｐａ、使用ガス及びガス量をＡｒ：１６ｓｃｃｍ、Ｏ２：１ｃｃｍ、ガス圧７．０×１０−１Ｐａの条件下で行い、製造した光情報記録媒体。
【０２８４】
〔実施例９〕  ＺｎＯ／Ｓｉ−Ｇｅ構成であって、超解像再生膜であるＺｎＯ膜の形成を、到達真空度１．６×１０−４Ｐａ、使用ガス及び量をＡｒ：１６ｓｃｃｍ、ガス圧６．５×１０−１Ｐａの条件下で行い、製造した光情報記録媒体。
【０２８５】
上記実施例８及び実施例９のように、ＺｎＯ膜成膜時の条件（到達真空度とスパッタガス）を変えた２種の光情報記録媒体について、超解像再生膜の配向性及び信号を比較した結果を以下に説明をする。
【０２８６】
まず、上記実施例８及び実施例９の光情報記録媒体における超解像再生膜であるＺｎＯ膜の配向性の違いを確認するため、各情報記録媒体における超解像再生膜について、Ｘ線回折測定を行った。尚、Ｘ線回折測定には、それぞれの実施例の光情報記録媒体において透明樹脂層を設けない構成のサンプルを用意し測定を行った。具体的には、基板上に光吸収膜であるＳｉ／Ｇｅ混合膜５０ｎｍ程度、超解像再生膜であるＺｎＯ膜１７０ｎｍ程度が順に形成されている構成である。Ｘ線回折測定は、Ｃｕ−Ｋα１線による２θ/θスキャンＸ線回折法で行った。その結果を図２３に示す。
【０２８７】
図２３に示すように、実施例８及び実施例９の光情報記録媒体いずれに関しても、ＺｎＯ膜の（００２）面回折ピークが選択的に見られ、膜面の法線方向に（００２）面が配向していることが分かった。このことから、実施例８及び実施例９の光情報記録媒体はいずれも、結晶構造を有する金属酸化物からなる超解像再生膜を有していることが分かる。
【０２８８】
図２４に、図２３で示したＸ線回折スペクトルの２θ角度３０°〜４０°の部分を拡大した図を示す。なお、縦軸は強度を示し、実施例８及び実施例９ともに同一スケールになっている。図２４にからわかるように、実施例８及び実施例９の光情報記録媒体のＺｎＯ膜はともに、ほぼ同程度の半値幅（０．３°程度）を有している。一方、配向性を示すピーク強度については、実施例８の光情報記録媒体のＺｎＯ膜のピーク強度が、実施例９の光情報記録媒体のＺｎＯ膜のピーク強度よりも、遥かに大きいことがわかる。このことから、実施例８の光情報記録媒体は、実施例９の光情報記録媒体と比較して、ＺｎＯ膜が膜面の法線方向により優先的に配向していることが明らかである。以上の結果より、上記実施例８及び実施例９の２種類の光情報記録媒体では、超解像再生膜の配向性が異なっていることが確認できた。
【０２８９】
このように超解像再生膜の配向性に差が現れた理由としては、ＺｎＯ膜形成時におけるチャンバー内の酸素量差が考えられる。実施例８の光情報記録媒体のＺｎＯ膜は、到達真空度が比較的悪く、さらに酸素ガスを導入した条件下で形成されたものである。それゆえ、膜形成時に膜に取り込まれる酸素量が多くなり酸素欠損が少なくなるため、より配向性が良い膜ができたものと考えられる。一方、実施例９の光情報記録媒体のＺｎＯ膜は、到達真空度が比較的良好であり、さらに酸素ガスを導入しない条件下で形成されたものである。それゆえ、膜形成時に膜に取り込まれる酸素量が少なくなり、一部酸素欠損が発生する。このため、実施例９の光情報記録媒体のＺｎＯ膜は、膜面に対し法線方向の配向を示すが、その程度が比較的悪くなったものと考えられる。
【０２９０】
実施例８及び実施例９の２種の光情報記録媒体に対し信号特性の評価を行った。その結果について、以下に説明する。
【０２９１】
信号特性の評価は、すでに上記実施の形態１で示した評価系を用いた。尚、再生波長は４０４ｎｍ、ＮＡは０．８５、線速は３ｍ／ｓとして、信号評価を行った。
【０２９２】
図２５に、実施例８及び実施例９の各光情報記録媒体について、０．１μｍピットの搬送波雑音比Ｃ／Ｎ値の再生レーザパワー（Ｐｒ）依存性を評価した結果を示す。尚、図２５において、横軸は再生レーザパワー、縦軸はＣ／Ｎ値を示している。
【０２９３】
図２５によると、再生レーザパワーＰｒ＝１．０ｍＷ〜１．７ｍＷにおいて、実施例８及び実施例９の間で、光情報記録媒体のＣ／Ｎ値に差が見られた。同図に示すように、実施例８の光情報記録媒体は、実施例９の光情報記録媒体に比べ、より高いＣ／Ｎ値を示している。
【０２９４】
例えば、Ｐｒが１．７ｍＷにおいて、実施例８の光情報記録媒体はＣ／Ｎ値が３７ｄＢである一方、実施例９の光情報記録媒体はＣ／Ｎ値が３１ｄＢであった。さらに、比較的低パワーにおいても、実施例８と実施例９との間で、光情報記録媒体のＣ／Ｎ値の差が見られた。図２５に示すように、実施例９の光情報記録媒体よりも、実施例８の光情報記録媒体のほうが、再生感度が良好であることがわかる。
【０２９５】
以上の結果から、Ｘ線回折ピークの強度が大きい、すなわち配向性が良好な超解像再生膜を備えた光情報記録媒体では、高いＣ／Ｎ値及び良好な再生感度が得られることが分かった。すなわち、本実施形態の光情報記録媒体のＣ／Ｎ値は、超解像再生膜のＸ線回折ピークの強度（配向性）に依存しており、Ｘ線回折ピークの強度が大きいほど高いＣ／Ｎ値を示し、再生感度が良好になるということがわかった。
【０２９６】
以下、実施例８及び実施例９の各光情報記録媒体の間で、信号特性の差が出た理由について説明する。
【０２９７】
上記信号特性の比較において差が出た理由の一つとしては、配向性が相対的に良い、すなわちＸ線回折ピークのピーク強度が相対的に高い超解像再生膜の方が、再生光の入射方向である膜面の法線方向により優先的に配向を示す結晶構造であるため、超解像再生膜の材料が本来持つ性質を比較的良好に引き出すことができるためであると考えられる。すなわち、配向性が相対的に良い超解像再生膜では、バンドギャップエネルギーがより膜面の法線方向により均一になっているために、より固有の波長にて光吸収が行われ、光学吸収端付近での透過率変化が急峻になる。それゆえ、媒体再生時の再生波長付近における光学特性（透過率または反射率）の変化が大きくなり、より良好な超解像再生効果が得られたからであると考えられる。
【０２９８】
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。
【０２９９】
また、本発明の光情報記録媒体は、上記実施の形態１〜３の光情報記録媒体における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枚の基板上に超解像再生膜１３、反射膜１４または超解像再生膜１３及び記録層１６を形成し、これら基板をその超解像再生膜１３、反射膜１４又は記録層１６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。
【０３００】
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あるいは２と同様の層構造を持つ再生専用面と、実施の形態３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。
【０３０１】
以上に説明してきたように、上述した本発明の実施の形態は、すでに挙げた各特許文献とは異なるものである。
【０３０２】
本発明の光情報記録媒体は、記録情報に対応した凹凸形状のピット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、結晶構造を有する金属酸化物からなる超解像再生膜を少なくとも一層有し、情報再生時の光ビーム照射による上記光情報記録媒体の温度上昇に伴って上記超解像再生膜の光学特性が変化し、かつ上記光ビーム照射後の室温における上記超解像再生膜の上記光学特性が上記光ビーム照射前の室温における上記光学特性と実質的に同じであることを特徴とする光情報記録媒体とも言える。
【０３０３】
また、本発明の光情報記録媒体は、基板を備え、情報を光学的に記録及び再生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記録及び再生するための光情報記録媒体において、結晶構造を有する金属酸化物からなる超解像再生膜を少なくとも一層有し、情報再生時の光ビーム照射による上記光情報記録媒体の温度上昇に伴って上記超解像再生膜の光学特性が変化し、かつ上記光ビーム照射後の室温における上記超解像再生膜の上記光学特性が上記光ビーム照射前の室温における上記光学特性が実質的に同じであることを特徴とする光情報記録媒体とも言える。
【０３０４】
本発明の光情報記録媒体は、記録情報に対応した凹凸形状のピット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、結晶構造を有する金属酸化物からなる超解像再生膜を少なくとも一層有し、情報再生時の光ビーム照射による上記光情報記録媒体の温度上昇に伴って、上記超解像再生膜により上記光情報記録媒体の光学特性が変化し、かつ上記光ビーム照射後の室温における上記光情報記録媒体の上記光学特性が上記光ビーム照射前の室温における上記光情報記録媒体の上記光学特性と実質的に同じであることを特徴とする光情報記録媒体とも言える。
【０３０５】
本発明の光情報記録媒体は、基板を備え、情報を光学的に記録及び再生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記録及び再生するための光情報記録媒体において、結晶構造を有する金属酸化物からなる超解像再生膜を少なくとも一層有し、情報再生時の光ビーム照射による上記光情報記録媒体の温度上昇に伴って、上記超解像再生膜により上記光情報記録媒体の光学特性が変化し、かつ上記光ビーム照射後の室温における上記光情報記録媒体の上記光学特性が上記光ビーム照射前の室温における上記光情報記録媒体の上記光学特性と実質的に同じであることを特徴とする光情報記録媒体とも言える。
【産業上の利用可能性】
【０３０６】
本発明によれば、再生光学系の解像限界よりも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になるため、ＣＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＲ、ＤＶＲ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｂｌｕｅ、およびいわゆるＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ等の光情報記録媒体一般に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０３０７】
【図１】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一例を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の一形態に係る光情報記録媒体の要部を示す部分断面図である。
【図３】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４】超解像再生膜による光学特性変化を説明するための図であり、超解像再生膜における再生ビームスポット内での温度分布及び反射率分布を示している。
【図５】本発明の実施の一形態に係る光情報記録媒体（実施例１）の超解像再生膜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６】本発明の実施の一形態に係る光情報記録媒体（実施例１）の分光反射率特性の温度変化の一例を示すグラフである。
【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２）の超解像再生膜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８】比較例２の再生膜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９】本発明の実施の一形態に係る光情報記録媒体（実施例１）の超解像再生膜のＸ線回折測定の一例を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施の一形態に係る光情報記録媒体（実施例２）の超解像再生膜のＸ線回折測定の一例を示すグラフである。
【図１１】比較例２の再生膜のＸ線回折測定の一例を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施の一形態に係る光情報記録媒体（実施例１）及び比較例１の信号評価結果のＣＮＲのピット長依存性を示すグラフである。
【図１３】本発明の実施の一形態に係る光情報記録媒体（実施例１、実施例２）及び比較例１、２の信号評価結果のＣＮＲのピット長依存性を示すグラフである。
【図１４】本発明の実施の一形態に係る光情報記録媒体（実施例２、実施例３）及び比較例１、３の信号評価結果のＣＮＲのピット長依存性を示すグラフである。
【図１５】本発明の実施の他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１６】本発明の実施の他の形態に係る光情報記録媒体（実施例４）の分光反射率特性の温度変化の一例を示すグラフである。
【図１７】本発明の実施の形態に係る光情報記録媒体（実施例１、実施例４）の信号評価結果のＣＮＲの再生レーザパワー依存性を示すグラフである。
【図１８】本発明のさらに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１９】図１８に示す光情報記録媒体を示す概略断面図である。
【図２０】本発明の実施の形態４に係る光情報記録媒体（実施例５、実施例６、実施例７）のＸ線回折測定を示すグラフである。
【図２１】図２０で示したＸ線回折スペクトルの２θ角度を３０°〜４０°に拡大したグラフである。
【図２２】本発明の実施の形態４に係る３種類の光情報記録媒体（実施例５、実施例６、実施例７）における搬送波雑音比Ｃ／Ｎの再生レーザパワー（Ｐｒ）依存性を示したグラフである。
【図２３】本発明の実施の形態５に係る光情報記録媒体（実施例８、実施例９）のＸ線回折測定を示すグラフである。
【図２４】図２３で示したＸ線回折スペクトルの２θ角度を３０°〜４０°に拡大したグラフである。
【図２５】本発明の実施の形態５に係る２種類の光情報記録媒体（実施例８、実施例９）における搬送波雑音比Ｃ／Ｎの再生レーザパワー（Ｐｒ）依存性を示したグラフである。
【符号の説明】
【０３０８】
１、２、３  光情報記録媒体
１１    透明樹脂層
１２    基板
１３    超解像再生膜
１４    反射膜
１５    光吸収膜
１６    記録層
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（第１部位）
３３ｂ  低温部（第２部位）
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】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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