(57)【要約】【課題】回折限界を超える高解像度の再生が可能であり、かつ、再生パワーの線速度依存性が低い光情報媒体を提供する。【解決手段】特定の材料から構成され、かつ前記特定の材料のそれぞれに対応した特定の厚さをもつ層１０を、光情報媒体に設ける。前記特定の材料として、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｐｔ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｓｂ、Ｔａ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｔｅ、ＺｎおよびＢｉからなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む単体もしくは合金またはその化合物を用い、好ましくは単体またはその化合物を用いる。【選択図】図１
2006294249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹凸を有するか、記録マークを形成可能であるか、前記凹凸を有すると共に記録マークが形成可能である情報記録面を備える光情報媒体であって、
空間分解能を向上させる機能を有する機能層を備えており、
この機能層は、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｐｔ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｓｂ、Ｔａ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｔｅ、ＺｎおよびＢｉからなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む単体もしくは合金またはその化合物から構成され、かつ、該機能層は、その組成に対応した特定の厚さを有することを特徴とする光情報媒体。
【請求項２】
情報を保持するピットが設けられた基体を有し、この基体のピット形成面上に機能層を有し、４ＮＡ・ＰL（ＰLは前記ピットの最小長さ、ＮＡは再生光学系の開口数）より長い波長の再生光を照射したときに、前記ピットが保持する情報の再生が可能であり、再生光の波長をλとし、前記基体の屈折率をｎとしたとき、ピット深さｄが媒体全体において、
λ／１０ｎ≦ｄ＜λ／６ｎ
であり、
さらに、前記機能層は、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｐｔ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｓｂ、Ｔａ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｔｅ、ＺｎおよびＢｉからなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む単体もしくは合金またはその化合物から構成され、かつ、該機能層は、その組成に対応した特定の厚さを有することを特徴とする光情報媒体。
【請求項３】
凹凸を有するか、記録マークを形成可能であるか、前記凹凸を有すると共に記録マークが形成可能である情報記録面を備える光情報媒体であって、
空間分解能を向上させる機能を有する機能層を備えており、
この機能層は、下記のいずれかの元素から構成され、かつ、該元素に対応した下記に示す厚さを有することを特徴とする光情報媒体。
Ｎｂ：２〜１００ｎｍ
Ｍｏ：２〜７０ｎｍ
Ｗ：２〜７０ｎｍ
Ｍｎ：２〜１００ｎｍ
Ｐｔ：２〜４０ｎｍ
Ｃ：２〜１００ｎｍ
Ｓｉ：２〜１００ｎｍ
Ｇｅ：２〜１００ｎｍ
Ｔｉ：２〜１００ｎｍ
Ｚｒ：２〜１００ｎｍ
Ｖ：２〜１００ｎｍ
Ｃｒ：２〜３０ｎｍ
Ｆｅ：２〜８０ｎｍ
Ｃｏ：２〜７０ｎｍ
Ｎｉ：２〜７０ｎｍ
Ｐｄ：２〜４０ｎｍ
Ｓｂ：２〜１００ｎｍ
Ｔａ：２〜１００ｎｍ
Ａｌ：２〜２０ｎｍ
Ｉｎ：２〜１００ｎｍ
Ｃｕ：２〜１０ｎｍ
Ｓｎ：２〜４０ｎｍ
Ｔｅ：２〜７０ｎｍ
Ｚｎ：４０〜９０ｎｍ
Ｂｉ：４５〜７０ｎｍ
【請求項４】
凹凸を有するか、記録マークを形成可能であるか、前記凹凸を有すると共に記録マークが形成可能である情報記録面を備える光情報媒体であって、
空間分解能を向上させる機能を有する機能層を備えており、
この機能層は、下記のいずれかの元素に窒素、酸素、フッ素、硫黄および炭素からなる群から選択される少なくとも１つの元素を添加して構成され、かつ、この機能層に含まれる下記の元素に対応した下記に示す厚さを有することを特徴とする光情報媒体。
Ｎｂ：２〜１００ｎｍ
Ｍｏ：２〜７０ｎｍ
Ｗ：２〜７０ｎｍ
Ｍｎ：２〜１００ｎｍ
Ｐｔ：２〜４０ｎｍ
Ｃ：２〜１００ｎｍ
Ｓｉ：２〜１００ｎｍ
Ｇｅ：２〜１００ｎｍ
Ｔｉ：２〜１００ｎｍ
Ｚｒ：２〜１００ｎｍ
Ｖ：２〜１００ｎｍ
Ｃｒ：２〜３０ｎｍ
Ｆｅ：２〜８０ｎｍ
Ｃｏ：２〜７０ｎｍ
Ｎｉ：２〜７０ｎｍ
Ｐｄ：２〜４０ｎｍ
Ｓｂ：２〜１００ｎｍ
Ｔａ：２〜１００ｎｍ
Ａｌ：２〜２０ｎｍ
Ｉｎ：２〜１００ｎｍ
Ｃｕ：２〜１０ｎｍ
Ｓｎ：２〜４０ｎｍ
Ｔｅ：２〜７０ｎｍ
Ｚｎ：４０〜９０ｎｍ
Ｂｉ：４５〜７０ｎｍ
【請求項５】
情報を保持するピットが設けられた基体を有し、この基体のピット形成面上に機能層を有し、４ＮＡ・ＰL（ＰLは前記ピットの最小長さ、ＮＡは再生光学系の開口数）より長い波長の再生光を照射したときに、前記ピットが保持する情報の再生が可能であり、再生光の波長をλとし、前記基体の屈折率をｎとしたとき、ピット深さｄが媒体全体において、
λ／１０ｎ≦ｄ＜λ／６ｎ
であり、
さらに、前記機能層は、下記のいずれかの元素から構成され、かつ、該元素に対応した下記に示す厚さを有することを特徴とする光情報媒体。
Ｎｂ：２〜１００ｎｍ
Ｍｏ：２〜７０ｎｍ
Ｗ：２〜７０ｎｍ
Ｍｎ：２〜１００ｎｍ
Ｐｔ：２〜４０ｎｍ
Ｃ：２〜１００ｎｍ
Ｓｉ：２〜１００ｎｍ
Ｇｅ：２〜１００ｎｍ
Ｔｉ：２〜１００ｎｍ
Ｚｒ：２〜１００ｎｍ
Ｖ：２〜１００ｎｍ
Ｃｒ：２〜３０ｎｍ
Ｆｅ：２〜８０ｎｍ
Ｃｏ：２〜７０ｎｍ
Ｎｉ：２〜７０ｎｍ
Ｐｄ：２〜４０ｎｍ
Ｓｂ：２〜１００ｎｍ
Ｔａ：２〜１００ｎｍ
Ａｌ：２〜２０ｎｍ
Ｉｎ：２〜１００ｎｍ
Ｃｕ：２〜１０ｎｍ
Ｓｎ：２〜４０ｎｍ
Ｔｅ：２〜７０ｎｍ
Ｚｎ：４０〜９０ｎｍ
Ｂｉ：４５〜７０ｎｍ
【請求項６】
情報を保持するピットが設けられた基体を有し、この基体のピット形成面上に機能層を有し、４ＮＡ・ＰL（ＰLは前記ピットの最小長さ、ＮＡは再生光学系の開口数）より長い波長の再生光を照射したときに、前記ピットが保持する情報の再生が可能であり、再生光の波長をλとし、前記基体の屈折率をｎとしたとき、ピット深さｄが媒体全体において、
λ／１０ｎ≦ｄ＜λ／６ｎ
であり、
さらに、前記機能層は、下記のいずれかの元素に窒素、酸素、フッ素、硫黄および炭素からなる群から選択される少なくとも１つの元素を添加して構成され、かつ、この機能層に含まれる下記の元素に対応した下記に示す厚さを有することを特徴とする光情報媒体。
Ｎｂ：２〜１００ｎｍ
Ｍｏ：２〜７０ｎｍ
Ｗ：２〜７０ｎｍ
Ｍｎ：２〜１００ｎｍ
Ｐｔ：２〜４０ｎｍ
Ｃ：２〜１００ｎｍ
Ｓｉ：２〜１００ｎｍ
Ｇｅ：２〜１００ｎｍ
Ｔｉ：２〜１００ｎｍ
Ｚｒ：２〜１００ｎｍ
Ｖ：２〜１００ｎｍ
Ｃｒ：２〜３０ｎｍ
Ｆｅ：２〜８０ｎｍ
Ｃｏ：２〜７０ｎｍ
Ｎｉ：２〜７０ｎｍ
Ｐｄ：２〜４０ｎｍ
Ｓｂ：２〜１００ｎｍ
Ｔａ：２〜１００ｎｍ
Ａｌ：２〜２０ｎｍ
Ｉｎ：２〜１００ｎｍ
Ｃｕ：２〜１０ｎｍ
Ｓｎ：２〜４０ｎｍ
Ｔｅ：２〜７０ｎｍ
Ｚｎ：４０〜９０ｎｍ
Ｂｉ：４５〜７０ｎｍ
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の光情報媒体の機能層の上に、空気より熱伝導率の高い材質からなる保護層が設けられていることを特徴とする光情報媒体。
【請求項８】
請求項７において、
前記保護層が樹脂からなることを特徴とする光情報媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録密度の高い光情報媒体およびその再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光情報媒体には、コンパクトディスク等の再生専用光ディスク、光磁気記録ディスクや相変化型光記録ディスク等の書き換え可能型光記録ディスク、有機色素を記録材料に用いた追記型光記録ディスクなどがある。
【０００３】
光情報媒体は磁気記録媒体に比べ一般に情報密度を高くすることができるが、近年、画像等の膨大な情報の処理のためにさらに情報密度を高くすることが必要とされている。単位面積あたりの情報密度を高くするためには、トラックピッチを狭める方法と記録マーク間や位相ピット間を縮めて線密度を高くする方法とがある。しかし、再生光のビームスポットに対しトラック密度や線密度が高すぎる場合、Ｃ／Ｎ（carrier to noise ratio）が低くなってしまい、ついには信号再生が不可能となってしまう。信号再生時の分解能はビームスポット径によって決定され、具体的には、再生光の波長をλ、再生装置の光学系の開口数をＮＡとしたとき、一般に空間周波数２ＮＡ／λが再生限界となる。したがって、再生時のＣ／Ｎ向上や分解能向上のために再生光の短波長化やＮＡ増大が有効であり、多くの技術的検討がなされているが、これらを導入するためには様々な技術的課題を解決する必要がある。
【０００４】
このような事情から、光の回折によって決定される再生限界を超えるための様々な方法、すなわち、いわゆる超解像再生方法が提案されている。
【０００５】
最も一般的な超解像再生方法は、記録層に重ねていわゆるマスク層を設ける方法である。この方法では、レーザービームスポットの強度分布がガウス分布であることを利用して、マスク層にビームスポットよりも小さな光学的開口を形成し、これによりビームスポットを回折限界より小さく絞る。この方法は、光学的開口形成のメカニズムの違いにより、ヒートモード方式とフォトンモード方式とに大別される。
【０００６】
ヒートモード方式では、マスク層のビームスポット照射部において、温度が一定値以上となった領域で光学特性が変化する。ヒートモード方式は、例えば特許文献１に記載された光ディスクにおいて利用されている。この光ディスクは、情報信号に応じて光学的に読み出し可能な記録ピットが形成された透明基板上に、温度によって反射率が変化する材料層を有する。すなわち、この材料層がマスク層として働く。同公報において上記材料層を構成する材料として具体的に挙げられている元素はランタノイドであり、実施例ではＴｂを使用している。同公報記載の光ディスクでは、読み出し光が照射されたときに、上記材料層の反射率が読み出し光の走査スポット内で温度分布により変化し、読み出し後、温度が低下した状態で反射率が初期状態に戻り、再生時に上記材料層が溶融することはない。なお、ヒートモード方式としては、例えば特許文献２に記載されているように、アモルファス−結晶転移する材料をマスク層に用い、ビームスポット内の高温領域を結晶転移させて反射率を向上させることにより超解像再生を行う媒体も知られている。しかし、この媒体では、再生後にマスク層を再びアモルファスに戻す必要があるので、実用的とはいえない。
【０００７】
ヒートモード方式では、光学的開口の寸法がマスク層の温度分布で一意的に決定されるため、媒体の線速度等の各種条件を考慮して再生光のパワーを厳密に制御する必要がある。そのため、制御系が複雑になり、媒体駆動装置が高価格になってしまう。また、ヒートモード方式では、繰り返し加熱によりマスク層が劣化しやすいので、繰り返し再生により再生特性が劣化しやすい。
【０００８】
一方、フォトンモード方式では、マスク層のビームスポット照射部において、フォトン量が一定値以上となった領域で光学特性が変化する。フォトンモード方式は、例えば特許文献３に記載された情報記録媒体、特許文献４に記載された光記録媒体、および特許文献５に記載された光情報記録媒体において利用されている。上記特許文献３には、マスク層として、フタロシアニンまたはその誘導体を樹脂または無機誘電体に分散させたもの、および、カルコゲナイドからなるものが記載されている。また、上記特許文献４では、上記再生光の照射により励起子のエネルギー準位に電子励起して光吸収特性が変化する禁制帯を有する半導体材料を含有する超解像再生膜をマスク層として用いており、マスク層の具体例としては、ＳｉＯ2母材中にＣｄＳｅ微粒子を分散させたものが挙げられている。また、上記特許文献５では、照射された光の強度分布と透過した光の強度分布とが非線形に変化するガラス層をマスク層として用いている。
【０００９】
フォトンモード方式の超解像再生媒体では、ヒートモード方式の超解像再生媒体と異なり、繰り返し再生による劣化が比較的生じにくい。
【００１０】
フォトンモード方式において光学特性が変化する領域は、入射フォトン数によって決定される。そして、入射フォトン数は、ビームスポットに対する媒体の線速度に依存する。また、フォトンモード方式でも、光学的開口の寸法は再生光のパワーに依存し、過剰なパワーを与えると光学的開口が過大になってしまうため、超解像再生が不可能となる。したがって、フォトンモード方式においても、線速度に応じて、また、読み取り対象のピットおよび記録マークの寸法に応じて、再生光のパワーを厳密に制御する必要がある。また、フォトンモード方式では、マスク層構成材料を再生光の波長に応じて選択しなければならない、すなわち、多波長再生に適応しにくい、という問題もある。
【００１１】
【特許文献１】特開平５−２０５３１４号公報
【特許文献２】特許第２８４４８２４号公報
【特許文献３】特開平８−９６４１２号公報
【特許文献４】特開平１１−８６３４２号公報
【特許文献５】特開平１０−３４０４８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、回折限界を超える高解像度の再生が可能であり、かつ、再生パワーの線速度依存性が低い光情報媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このような目的は、下記（１）〜（８）の本発明により達成される。
【００１４】
（１）凹凸を有するか、記録マークを形成可能であるか、前記凹凸を有すると共に記録マークが形成可能である情報記録面を備える光情報媒体であって、
空間分解能を向上させる機能を有する機能層を備えており、
この機能層は、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｐｔ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｓｂ、Ｔａ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｔｅ、ＺｎおよびＢｉからなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む単体もしくは合金またはその化合物から構成され、かつ、該機能層は、その組成に対応した特定の厚さを有することを特徴とする光情報媒体。
【００１５】
（２）情報を保持するピットが設けられた基体を有し、この基体のピット形成面上に機能層を有し、４ＮＡ・ＰL（ＰLは前記ピットの最小長さ、ＮＡは再生光学系の開口数）より長い波長の再生光を照射したときに、前記ピットが保持する情報の再生が可能であり、再生光の波長をλとし、前記基体の屈折率をｎとしたとき、ピット深さｄが媒体全体において、
λ／１０ｎ≦ｄ＜λ／６ｎ
であり、
さらに、前記機能層は、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｐｔ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｓｂ、Ｔａ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｔｅ、ＺｎおよびＢｉからなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む単体もしくは合金またはその化合物から構成され、かつ、該機能層は、その組成に対応した特定の厚さを有することを特徴とする光情報媒体。
【００１６】
（３）凹凸を有するか、記録マークを形成可能であるか、前記凹凸を有すると共に記録マークが形成可能である情報記録面を備える光情報媒体であって、
空間分解能を向上させる機能を有する機能層を備えており、
この機能層は、下記のいずれかの元素から構成され、かつ、該元素に対応した下記に示す厚さを有することを特徴とする光情報媒体。
Ｎｂ：２〜１００ｎｍ
Ｍｏ：２〜７０ｎｍ
Ｗ：２〜７０ｎｍ
Ｍｎ：２〜１００ｎｍ
Ｐｔ：２〜４０ｎｍ
Ｃ：２〜１００ｎｍ
Ｓｉ：２〜１００ｎｍ
Ｇｅ：２〜１００ｎｍ
Ｔｉ：２〜１００ｎｍ
Ｚｒ：２〜１００ｎｍ
Ｖ：２〜１００ｎｍ
Ｃｒ：２〜３０ｎｍ
Ｆｅ：２〜８０ｎｍ
Ｃｏ：２〜７０ｎｍ
Ｎｉ：２〜７０ｎｍ
Ｐｄ：２〜４０ｎｍ
Ｓｂ：２〜１００ｎｍ
Ｔａ：２〜１００ｎｍ
Ａｌ：２〜２０ｎｍ
Ｉｎ：２〜１００ｎｍ
Ｃｕ：２〜１０ｎｍ
Ｓｎ：２〜４０ｎｍ
Ｔｅ：２〜７０ｎｍ
Ｚｎ：４０〜９０ｎｍ
Ｂｉ：４５〜７０ｎｍ
【００１７】
（４）凹凸を有するか、記録マークを形成可能であるか、前記凹凸を有すると共に記録マークが形成可能である情報記録面を備える光情報媒体であって、
空間分解能を向上させる機能を有する機能層を備えており、
この機能層は、下記のいずれかの元素に窒素、酸素、フッ素、硫黄および炭素からなる群から選択される少なくとも１つの元素を添加して構成され、かつ、この機能層に含まれる下記の元素に対応した下記に示す厚さを有することを特徴とする光情報媒体。
Ｎｂ：２〜１００ｎｍ
Ｍｏ：２〜７０ｎｍ
Ｗ：２〜７０ｎｍ
Ｍｎ：２〜１００ｎｍ
Ｐｔ：２〜４０ｎｍ
Ｃ：２〜１００ｎｍ
Ｓｉ：２〜１００ｎｍ
Ｇｅ：２〜１００ｎｍ
Ｔｉ：２〜１００ｎｍ
Ｚｒ：２〜１００ｎｍ
Ｖ：２〜１００ｎｍ
Ｃｒ：２〜３０ｎｍ
Ｆｅ：２〜８０ｎｍ
Ｃｏ：２〜７０ｎｍ
Ｎｉ：２〜７０ｎｍ
Ｐｄ：２〜４０ｎｍ
Ｓｂ：２〜１００ｎｍ
Ｔａ：２〜１００ｎｍ
Ａｌ：２〜２０ｎｍ
Ｉｎ：２〜１００ｎｍ
Ｃｕ：２〜１０ｎｍ
Ｓｎ：２〜４０ｎｍ
Ｔｅ：２〜７０ｎｍ
Ｚｎ：４０〜９０ｎｍ
Ｂｉ：４５〜７０ｎｍ
【００１８】
（５）情報を保持するピットが設けられた基体を有し、この基体のピット形成面上に機能層を有し、４ＮＡ・ＰL（ＰLは前記ピットの最小長さ、ＮＡは再生光学系の開口数）より長い波長の再生光を照射したときに、前記ピットが保持する情報の再生が可能であり、再生光の波長をλとし、前記基体の屈折率をｎとしたとき、ピット深さｄが媒体全体において、
λ／１０ｎ≦ｄ＜λ／６ｎ
であり、
さらに、前記機能層は、下記のいずれかの元素から構成され、かつ、該元素に対応した下記に示す厚さを有することを特徴とする光情報媒体。
Ｎｂ：２〜１００ｎｍ
Ｍｏ：２〜７０ｎｍ
Ｗ：２〜７０ｎｍ
Ｍｎ：２〜１００ｎｍ
Ｐｔ：２〜４０ｎｍ
Ｃ：２〜１００ｎｍ
Ｓｉ：２〜１００ｎｍ
Ｇｅ：２〜１００ｎｍ
Ｔｉ：２〜１００ｎｍ
Ｚｒ：２〜１００ｎｍ
Ｖ：２〜１００ｎｍ
Ｃｒ：２〜３０ｎｍ
Ｆｅ：２〜８０ｎｍ
Ｃｏ：２〜７０ｎｍ
Ｎｉ：２〜７０ｎｍ
Ｐｄ：２〜４０ｎｍ
Ｓｂ：２〜１００ｎｍ
Ｔａ：２〜１００ｎｍ
Ａｌ：２〜２０ｎｍ
Ｉｎ：２〜１００ｎｍ
Ｃｕ：２〜１０ｎｍ
Ｓｎ：２〜４０ｎｍ
Ｔｅ：２〜７０ｎｍ
Ｚｎ：４０〜９０ｎｍ
Ｂｉ：４５〜７０ｎｍ
【００１９】
（６）情報を保持するピットが設けられた基体を有し、この基体のピット形成面上に機能層を有し、４ＮＡ・ＰL（ＰLは前記ピットの最小長さ、ＮＡは再生光学系の開口数）より長い波長の再生光を照射したときに、前記ピットが保持する情報の再生が可能であり、再生光の波長をλとし、前記基体の屈折率をｎとしたとき、ピット深さｄが媒体全体において、
λ／１０ｎ≦ｄ＜λ／６ｎ
であり、
さらに、前記機能層は、下記のいずれかの元素に窒素、酸素、フッ素、硫黄および炭素からなる群から選択される少なくとも１つの元素を添加して構成され、かつ、この機能層に含まれる下記の元素に対応した下記に示す厚さを有することを特徴とする光情報媒体。
Ｎｂ：２〜１００ｎｍ
Ｍｏ：２〜７０ｎｍ
Ｗ：２〜７０ｎｍ
Ｍｎ：２〜１００ｎｍ
Ｐｔ：２〜４０ｎｍ
Ｃ：２〜１００ｎｍ
Ｓｉ：２〜１００ｎｍ
Ｇｅ：２〜１００ｎｍ
Ｔｉ：２〜１００ｎｍ
Ｚｒ：２〜１００ｎｍ
Ｖ：２〜１００ｎｍ
Ｃｒ：２〜３０ｎｍ
Ｆｅ：２〜８０ｎｍ
Ｃｏ：２〜７０ｎｍ
Ｎｉ：２〜７０ｎｍ
Ｐｄ：２〜４０ｎｍ
Ｓｂ：２〜１００ｎｍ
Ｔａ：２〜１００ｎｍ
Ａｌ：２〜２０ｎｍ
Ｉｎ：２〜１００ｎｍ
Ｃｕ：２〜１０ｎｍ
Ｓｎ：２〜４０ｎｍ
Ｔｅ：２〜７０ｎｍ
Ｚｎ：４０〜９０ｎｍ
Ｂｉ：４５〜７０ｎｍ
【００２０】
（７）前記（１）〜（６）のいずれかに記載の光情報媒体の機能層の上に、空気より熱伝導率の高い材質からなる保護層が設けられていることを特徴とする光情報媒体。
【００２１】
（８）前記保護層が樹脂からなることを特徴とする前記（７）に記載の光情報媒体。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る光情報媒体は、前記したように、機能層が所定の元素から構成され、且つ、該元素に応じて所定の厚さを有するので、回折限界を超える高解像度の再生が可能であり、かつ、再生パワーの線速度依存性が低い。
【００２３】
機能層に窒素、酸素、フッ素、硫黄および炭素からなる群から選択される少なくとも１つの元素を添加して化合物化した場合、再生パワー範囲の拡大、最大Ｃ／Ｎの向上、超解像再生が可能な機能層の厚さの範囲の拡大、および繰り返し再生によるＣ／Ｎ劣化の抑制といった効果も得られる。
【００２４】
また、所定の機能層の上に空気より熱伝導率の高い材質からなる保護層を設けた場合、高パワーでの再生が可能となり、高Ｃ／Ｎが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の光情報媒体は、情報記録面を有する。本明細書において情報記録面とは、ピットおよび／またはグルーブからなる凹凸を有するか、記録マークを形成可能であるか、前記凹凸を有すると共に記録マークが形成可能である領域を意味する。すなわち、本発明は、再生専用媒体および光記録媒体（追記型または書き換え可能型の媒体）のいずれにも適用できる。再生専用媒体では、基板表面に設けられたピットが情報記録面を構成し、光記録媒体では、記録層が情報記録面を構成する。記録層は、相変化型のもの、有機色素を主体とするもの、そのほかの有機材料や無機材料を主体とするものなどのいずれであってもよい。記録マークは、周囲に対し反射率等の光学定数が異なるもの、凹状のもの、凸状のもの等のいずれであってもよい。
【００２６】
本発明者らは、特定の材料から構成され、かつ前記特定の材料のそれぞれに対応した特定の厚さをもつ層を、光情報媒体に設けることにより、従来とは全く異なるメカニズムの超解像再生が可能になることを見いだした。本発明では、前記特定の材料として、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｐｔ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｓｂ、Ｔａ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｔｅ、ＺｎおよびＢｉからなる群から選択される少なくとも１種の元素を含む単体もしくは合金またはその化合物を用い、好ましくは単体またはその化合物を用いる。本発明では、超解像再生を可能とする前記層を、機能層と呼ぶ。この機能層を設けることにより、光の回折によって決定される解像限界を下回る寸法のピット、グルーブ、記録マークが検出可能となる。
【００２７】
以下、本発明の詳細について説明する。
【００２８】
［図１に示す媒体構造への適用］
光情報媒体の構成例を、図１に示す。図１に示す光情報媒体１は、再生専用媒体であり、透光性を有する基体２の表面にピット２１を有し、ピット形成面に密着して層１０を有する。再生光は、図中下側から入射する。層１０は、特定の組成かつ特定の厚さをもつときに前記機能層として働く。
【００２９】
（層１０を単体または合金から構成した場合）
図１に示す構造の光ディスクサンプルを、以下の手順で作製した。基体２には、射出成形により位相ピットを同時形成した直径１２０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍのディスク状ポリカーボネート（屈折率ｎ＝１．５８）を用いた。この基体２は、螺旋状トラックをもつ環状のピット形成領域を同心円状に複数設け、それぞれのピット形成領域内でピット長を一定としたバンディッドタイプのものである。すなわち、１枚の基体に、異なる長さの位相ピットを形成したものである。各ピット形成領域におけるピット長（pit length）は図５に示す値とし、隣接ピット間のスペースはピットと同じ長さとした。層１０は、厚さ１５ｎｍのＳｉ層または厚さ１００ｎｍのＡｌ合金（Ａｌ−１．７原子％Ｃｒ）層から構成した。なお、層１０はスパッタ法により形成した。
【００３０】
これらのサンプルについて、光ディスク評価装置（レーザー波長６３５ｎｍ、開口数０．６０）を用い、線速度を１１ｍ／ｓ、再生パワーを３ｍＷとして、Ｃ／Ｎを測定した。なお、この光ディスク評価装置におけるカットオフ空間周波数２ＮＡ／λは、
２ＮＡ／λ＝１．８９×１０3（ラインペア/ｍｍ）
なので、ピットと隣接ピット間のスペースとが同じ長さであるピット列は、その空間周波数が１．８９×１０3（ラインペア/ｍｍ）以下であれば読み取り可能である。この場合、読み取り可能な空間周波数に対応するピット長（＝スペース長）ＰLは、
ＰL≧λ／４ＮＡ＝２６５（ｎｍ）
となる。したがって、ピット長２６５ｎｍ未満のピット列においてＣ／Ｎが得られれば、超解像再生が可能であるといえる。
【００３１】
上記各サンプルにおけるピット長とＣ／Ｎとの関係を、図５に示す。図５において、厚さ１５ｎｍのＳｉ層を有するサンプルでは、ピット長２００〜２５０ｎｍにおいて４０ｄＢ以上のＣ／Ｎが得られている。一方、厚さ１００ｎｍのＡｌ合金層を有するサンプルでは、ピット長２５０ｎｍ以下においてＣ／Ｎが０ｄＢであり、信号が全く得られていない。そして、ピット長が、読み取り可能な空間周波数範囲内である３００ｎｍであると、Ａｌ合金層を有するサンプルのＣ／Ｎは、Ｓｉ層を有するサンプルとほぼ同じとなる。この結果から、厚さ１５ｎｍのＳｉ層を設けることにより、超解像再生が可能となることがわかる。
【００３２】
なお、本明細書において再生が可能であるとは、２０ｄＢ以上のＣ／Ｎが得られる場合である。ただし、実用的には、好ましくは３０ｄＢ程度以上、より好ましくは４０ｄＢ程度以上のＣ／Ｎが得られる必要がある。
【００３３】
次に、層１０をＮｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｎ、Ｐｔ、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｓｂ、Ｔａ、Ａｌ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ｚｎ、Ｂｉ、ＡｕおよびＡｇのいずれかから構成し、かつその厚さを５〜１００ｎｍの範囲で変えて光ディスクサンプルを作製した。これらのサンプルのピット長２５０ｎｍのピット列について、再生パワーを１〜７ｍＷの範囲で変えてＣ／Ｎを測定した。Ｃ／Ｎ測定には上記光ディスク評価装置を用い、測定時の線速度は１１ｍ／ｓとした。表１〜表４に、層１０の厚さとＣ／Ｎとの関係とを示す。なお、表１〜表４には、層１０の各厚さにおいて再生パワーを１〜７ｍＷの間で変えたときに得られた最も高いＣ／Ｎを、層１０の構成材料別に表示してあり、表１には最大Ｃ／Ｎが４０ｄＢ以上となったものを、表２には最大Ｃ／Ｎが３０ｄＢ以上４０ｄＢ未満となったものを、表３には最大Ｃ／Ｎが２０ｄＢ以上３０ｄＢ未満となったものを、表４には最大Ｃ／Ｎが２０ｄＢ未満となったものを、それぞれ分類して示してある。
【００３４】
【表１】
2006294249.tif 000003
【００３５】
【表２】
2006294249.tif 000004
【００３６】
【表３】
2006294249.tif 000005
【００３７】
【表４】
2006294249.tif 000006
【００３８】
表１〜表４から、超解像再生を可能とするためには、構成元素に応じて層１０の厚さを最適化する必要があることがわかる。例えば、表２に示されるように、層１０がＡｌ層であって、かつ厚さが１５ｎｍである場合は超解像再生が可能であるが、Ａｌ層の厚さが１００ｎｍになると、すなわち、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭなどの通常のＲＯＭディスクにおける反射層と同程度になると、通常のＲＯＭディスクと同様に超解像再生ができなくなることがわかる。
【００３９】
図６〜図９に、上記各サンプルのうち最大Ｃ／Ｎが得られたものについて、再生パワーＰｒとＣ／Ｎとの関係を示す。なお、図６〜図９に示すサンプルは、それぞれ表１〜表４に対応している。Ｃ／Ｎは、ピット長２５０ｎｍのピット列について測定した。測定には上記光ディスク評価装置を用い、測定時の線速度は１１ｍ／ｓとした。図６〜図９から、大部分のサンプルでは、再生パワー増大に伴ってＣ／Ｎが増大する傾向があることがわかる。これらの図には再生出力は示していないが、再生出力もＣ／Ｎと同様な挙動を示した。なお、図６〜図９において高Ｐｒ側のデータが存在しないものは、そのＰｒにおいて層１０が劣化して再生信号が得られなかったものか、評価装置の反射光検出系の飽和によりデータが得られなかったものである。
【００４０】
図１０〜図１３に、上記各サンプルのうち最大Ｃ／Ｎが得られたものについて、再生パワーＰｒと反射光量との関係を示す。なお、図１０〜図１３に示すサンプルは、それぞれ表１〜表４に対応している。図１３には、マスク層を利用する従来の超解像媒体の反射光量変化を示すために、マスク層として相変化材料層を有するディスクにおける結果を併記してある。このディスクは、前記基体上に、ＺｎＳ−ＳｉＯ2からなる厚さ８０ｎｍの第１誘電体層、Ｇｅ2Ｓｂ2Ｔｅ5からなる厚さ２０ｎｍのマスク層（相変化材料層）、ＺｎＳ−ＳｉＯ2からなる厚さ２３ｎｍの第２誘電体層およびＡｌからなる厚さ１００ｎｍの反射層を、この順で積層したものであり、マスク層はスパッタにより形成した直後の状態（非晶質状態）である。反射光量は、ピット長２５０ｎｍのピット列について測定した。この反射光量は、ピット列全体の平均反射光量である。すなわち、ピットと隣接ピット間のスペースとからなる記録トラックの平均反射光量である。測定には上記光ディスク評価装置を用い、測定時の線速度は１１ｍ／ｓとした。図１０〜図１３では、マスク層を有する比較サンプルを除き、再生パワーＰｒの増大にほぼ比例して反射光量が増大している。このことは、反射率が再生パワーの影響を実質的に受けないことを意味する。すなわち、再生パワーの変化に伴って複素屈折率（ｎ＋ｉｋ）が変化しないことを意味する。これに対し、マスク層を有する従来の超解像媒体では、光学的開口の形成に一定値以上の再生パワー（熱量または光量）が必要であり、前記一定値を境界として反射率が急激に変化する。その結果、図１３の比較サンプルにおいて見られるように、再生パワーと反射光量との関係を示すグラフにおいて前記一定値に変曲点が存在することになる。なお、図１３に記載された比較サンプルのＰｒ−反射光量線において、Ｐｒ＝２ｍＷの位置に現れた変曲点はマスク層の結晶化によるものであり、Ｐｒ＝６ｍＷの位置に現れた変曲点はマスク層の溶融によるものである。
【００４１】
このように、超解像再生が可能な本発明サンプルでは、超解像再生が不可能であるサンプル（例えば図１３に示すＡｕ層またはＡｇ層を有するサンプル）と同様に、反射率が再生パワーの影響を受けない。この結果から、本発明における超解像再生メカニズムが、ヒートモード方式またはフォトンモード方式によって光学的開口を形成する従来の超解像媒体とは異なり、温度変化または光量変化による反射率変化を利用するものではないことがわかる。
【００４２】
ただし、後述するように、相変化材料層も本発明における機能層として利用することが可能である。本発明における機能層として利用可能な相変化材料層では、非晶質であっても結晶質であっても、その複素屈折率を変化させない再生光を照射したときに超解像再生が可能である。
【００４３】
温度変化と反射率変化との関係について、さらに以下の実験を行った。この実験では、基体（厚さ１．２ｍｍのスライドガラス）上に厚さ１５ｎｍのＷ層または厚さ１００ｎｍのＷ層をスパッタ法により形成して測定用サンプルを作製し、このＷ層の反射率の温度依存性を加熱顕微鏡により測定した。この測定に際し、昇温速度は３０℃／分とし、反射率は波長６３５ｎｍにおいて測定した。図１４に、１００〜４００℃における反射率の温度依存性を示す。図１４に示されるように、いずれの場合でも４００℃までの加熱において反射率変化は実質的に認められない。この結果は、図１０〜図１３に示される結果とよく符合する。
【００４４】
図１５に、層１０を厚さ１５ｎｍのＷ層から構成したサンプルについて、再生パワーＰｒを１〜５ｍＷの範囲で変え、かつ、線速度ＬＶを３〜１１ｍ／ｓの範囲で変えたときのＣ／Ｎを示す。Ｃ／Ｎはピット長２５０ｎｍのピット列について測定し、測定には上記光ディスク評価装置を用いた。図１５では、Ｃ／Ｎの線速度依存性が実質的に認められないことがわかる。すなわち、この線速度範囲では、超解像再生に関する性能が線速度の影響を実質的に受けないことがわかる。したがって、この線速度域においては、線速度を変更した場合でも再生パワーを制御する必要がない。このように広い範囲において自在に線速度を選択できることは、従来の超解像媒体では、ヒートモード方式でもフォトンモード方式でも実現し得なかったことである。図１５には厚さ１５ｎｍのＷ層を有するサンプルについての結果だけを示してあるが、上記各サンプルのうち超解像再生が可能なものすべてにおいて、このように広い線速度域においてＣ／Ｎの線速度依存性は実質的に認められなかった。
【００４５】
なお、上記各サンプルについて、再生光波長を７８０ｎｍとして、ピット長２５０ｎｍのピット列およびピット長３００ｎｍのピット列についてＣ／Ｎを測定したところ、超解像再生が可能であることが確認された。
【００４６】
また、層１０をＷとＭｏとの合金とし、かつ、層１０の厚さを１５ｎｍとしたサンプルについて、上記光ディスク評価装置を用い、線速度を１１ｍ／ｓとして、ピット長２５０ｎｍのピット列のＣ／Ｎを測定した。結果を図１６に示す。図１６から、合金を用いた場合でも超解像再生が可能であることがわかる。
【００４７】
また、層１０を、スパッタ法により形成した非晶質状態のＴｂ19.5Ｆｅ70.5Ｃｏ7Ｃｒ3（原子比）合金から構成し、かつ、層１０の厚さを１５ｎｍとしたサンプルについて、上記光ディスク評価装置を用い、線速度を１１ｍ／ｓとして、ピット長２５０ｎｍのピット列のＣ／Ｎを測定した。なお、この組成の合金からなる層は、光磁気記録層として使用可能であるが、このサンプルでは、再生専用サンプルにおける反射層として使用している。図３５に、このサンプルにおける再生パワーＰｒと反射光量との関係を示す。また、図３６に、再生パワーＰｒとＣ／Ｎとの関係を示す。図３５から、このサンプルにおいても、反射光量が再生パワーに依存して線形的に変化することがわかる。また、図３６から、このサンプルにおいても超解像再生が可能であり、光磁気記録材料からなる層１０が本発明における機能層として働くことがわかる。
【００４８】
また、層１０を厚さ１５ｎｍのＷ層から構成したサンプルについて、層１０の上に、厚さ０．６ｍｍの平滑なポリカーボネート板を粘着剤シートにより接着し、このポリカーボネート板を通して再生光を入射させて再生を行った。なお、ポリカーボネート板の接着は、再生光学系の対物レンズの非点収差を補正するためである。その結果、ピット長２５０ｎｍのピット列のＣ／Ｎは、再生パワー２ｍＷで１３．８ｄＢ、３ｍＷで２１．８ｄＢ、４ｍＷで２７．８ｄＢであり、超解像再生が可能であった。この結果から、層１０の上に透明樹脂層（粘着剤層）を形成し、これを通して再生を行う場合でも、超解像再生が可能であることがわかる。
【００４９】
（層１０を化合物から構成した場合）
本発明の光情報媒体では、層１０を窒化物、酸化物、フッ化物、硫化物、炭化物等の各種化合物から構成した場合でも超解像再生が可能であり、かつ、その場合に特有の効果が得られる。なお、この場合の化合物とは、化学量論組成の化合物に限らず、金属または半金属に対し窒素、酸素等を化学量論組成未満の比率で混入させたものも包含する。すなわち本発明は、層１０が、単体または合金で超解像再生が可能な前記金属または半金属を含み、さらに、それ以外の元素、好ましくは窒素、酸素、フッ素、硫黄および炭素から選択される少なくとも１種の元素、を含む場合を包含する。このような化合物から層１０を構成することにより、再生パワーマージンを広げることができ、Ｃ／Ｎ向上も可能となる。また、繰り返し再生に伴うＣ／Ｎ劣化を抑制することができる。以下、層１０を化合物から構成した場合についての実験を説明する。
【００５０】
この実験に用いたサンプルでは、層１０をＡｒ雰囲気中でのスパッタまたはＡｒ＋反応性ガス雰囲気中での反応性スパッタにより構成した。スパッタターゲットには、Ｓｉ、ＴａまたはＡｌを用い、反応性ガスには、Ｎ2またはＯ2を用いた。層１０形成時の反応性ガス流量が相異なる各サンプルについて、再生パワーを１〜７ｍＷの範囲で変えてピット長２５０ｎｍのピット列においてＣ／Ｎを測定した。Ｃ／Ｎ測定には上記光ディスク評価装置を用い、測定時の線速度は１１ｍ／ｓとした。図１７、図１８および図１９に、ターゲットとしてＳｉ、ＴａおよびＡｌをそれぞれ用いたサンプルの再生パワーＰｒとＣ／Ｎとの関係を示す。なお、層１０の厚さは、ＳｉターゲットおよびＴａターゲットを用いた場合が１５ｎｍ、Ａｌターゲットを用いた場合が３０ｎｍである。各図に示す反応性ガスの流量比（Ｎ2 ratio、Ｏ2 ratio）は、反応性ガス流量とＡｒ流量との合計に対する反応性ガスの流量である。
【００５１】
図１７に示されるように、Ｎ2流量比をゼロとしたとき、すなわち層１０をＳｉから構成したときには、Ｐｒ＝３ｍＷでＣ／Ｎが極大となって４ｍＷで減少し、５ｍＷのときには層１０の劣化のためにＣ／Ｎが得られなかった。また、図１８に示されるように、層１０をＴａから構成したときには、Ｐｒ＝１ｍＷのときだけ再生が可能であり、それを超える再生パワーを加えると層１０が劣化して再生が不可能となった。これに対し反応性ガスの流量比を増大させると、図１７および図１８に示されるように、低Ｐｒ側ではＣ／Ｎが低くなるが、より高い再生パワーが使用可能となるため最大Ｃ／Ｎが向上した。反応性ガスの流量比をさらに増大させると最大Ｃ／Ｎは低下し、最終的には超解像再生が不可能となった。
【００５２】
図１９に示されるように、層１０をＡｌから構成したとき、再生パワー３ｍＷ以上で評価装置の反射光検出系の飽和により超解像再生が不可能であったが、Ｎ2流量比を増大させていくと再生可能となり、極めて高いＣ／Ｎが得られた。Ｎ2流量比をさらに増大させると、最終的には超解像再生が不可能となった。
【００５３】
また、Ａｒ＋Ｎ2雰囲気中でＧｅターゲットをスパッタすることにより形成した厚さ１５ｎｍのＧｅ−Ｎ層から層１０を構成したサンプルにおいても、超解像再生が可能であった。上記光ディスク評価装置を用い、線速度を１１ｍ／ｓとし、このサンプルのピット長２５０ｎｍのピット列におけるＣ／Ｎを測定したところ、再生パワー７ｍＷで４２．６ｄＢであった。また、ＳｉＣターゲットを用いてＡｒ雰囲気中でスパッタすることにより形成した厚さ１５ｎｍの層１０を有するサンプルにおいても、超解像再生が可能であった。上記光ディスク評価装置を用い、線速度を１１ｍ／ｓとし、このサンプルのピット長２５０ｎｍのピット列におけるＣ／Ｎを測定したところ、再生パワー５ｍＷのとき２０．２ｄＢ、６ｍＷのとき２３．９ｄＢ、７ｍＷのとき２７．９ｄＢであった。そして、これらいずれの場合でも、再生パワー上昇に伴ってＣ／Ｎ向上が認められた。
【００５４】
図２０、図２１および図２２に、図１７、図１８および図１９にそれぞれ示すサンプルの再生パワーＰｒと反射光量との関係を示す。これらの図では、前記した図１０〜図１３と同様に、再生パワーＰｒの増大にほぼ比例して反射光量が増大している。このことは、反射率が再生パワーの影響を実質的に受けないことを意味する。したがって、層１０を化合物化しても、超解像再生のメカニズムは変わらないと考えられる。
【００５５】
図２３に、Ａｌターゲットを用いＮ2流量比を０または０．０８とした場合について、層１０の厚さとＣ／Ｎとの関係を示す。同図に示すＣ／Ｎは、再生パワーを１〜７ｍＷの範囲で変化させたときの最大Ｃ／Ｎである。図２３から、層１０を窒化することにより、最大Ｃ／Ｎが向上すると共に、超解像再生が可能な層１０厚さの範囲が著しく拡張されることがわかる。
【００５６】
次に、ターゲットとしてＳｉを用いたサンプルであって、Ｎ2を導入しなかったものと導入したものとについて、繰り返し再生を行ってＣ／Ｎの劣化を調べた。これらのサンプルにおける層１０の厚さは、１５ｎｍとした。再生パワーは、Ｎ2を導入しなかったサンプルで３ｍＷ、導入したサンプルで６ｍＷまたは７ｍＷとした。結果を図２４に示す。
【００５７】
図２４において、Ｎ2を導入しなかったサンプルでは、１０万回の再生後にはＣ／Ｎが１０ｄＢを超えて低下している。一方、Ｎ2を導入したサンプルでは、再生１０万回後にもＣ／Ｎ低下はほとんど認められない。しかも、再生パワーを７ｍＷとした場合には、Ｎ2を導入しなかったサンプルよりも初期Ｃ／Ｎが高くなっている。この結果から、層１０を化合物化することにより、繰り返し再生の安定性が著しく向上することがわかる。
【００５８】
上記実験の結果に基づいて、層１０を化合物から構成した場合の作用効果を以下に説明する。
【００５９】
上記実験において、金属薄膜または半金属薄膜に窒素、酸素、フッ素、硫黄、炭素などを導入していくと、導入量の増大に伴って薄膜は透明度を増していき、すなわち金属光沢を失っていき、化学量論組成付近まで導入量が増大すると透明度がかなり高くなった。図１７〜図１９のいずれにおいても、超解像再生が可能であったのは層１０の透明度が比較的低いときであり、層１０の透明度が比較的高くなると、超解像再生が不可能となった。そして、化合物化により層１０の透明度が向上すると、低ＰｒでのＣ／Ｎが低下した。この結果は、本発明における超解像再生にヒートモードが関与していることを示唆する。すなわち、層１０の透明度向上により低ＰｒでのＣ／Ｎが低下したことは、層１０の光吸収率低下により到達温度が低くなったためと考えられる。ただし、本発明の媒体では、反射率が再生パワーの影響を実質的に受けないことから、本発明における超解像再生は、従来のヒートモード方式の超解像再生媒体と異なり、光学的開口の形成によるものではないと考えられる。
【００６０】
また、図１７〜図１９に示される結果から、層１０に窒素または酸素を適当量添加して化合物化することにより、使用可能な再生パワー範囲が広くなり、かつ、最大Ｃ／Ｎが向上し得ることがわかる。再生パワー範囲の拡大および最大Ｃ／Ｎの向上には、化合物化による層１０の化学的安定性の向上および透明性の増大が関与していると考えられる。また、図２３に示される結果から、層１０の化合物化により、超解像再生が可能な層１０の厚さの範囲が著しく拡張されることがわかる。これには、化合物化による層１０の透明性の増大が関与していると考えられる。また、図２４に示される結果から、層１０の化合物化により、繰り返し再生によるＣ／Ｎ劣化が著しく抑制されることがわかる。このＣ／Ｎ劣化抑制は、層１０の化学的安定性の向上によると考えられる。
【００６１】
まず、化合物化による化学的安定性の向上およびそれによる作用効果について説明する。Ａｕ等の貴金属を除く金属または半金属は、自然界では酸化物、硫化物等の化合物の形で産出することが一般的である。このことは、金属または半金属が、通常環境下では単体として存在するよりも化合物として存在するほうが安定であることを示している。すなわち、金属または半金属は、化合物化により化学的安定性が大幅に向上する。一方、高パワー再生および繰り返し再生による層１０の劣化は、層１０の温度上昇に伴う化学変化（酸化等）によるものと考えられる。層１０は空気と接しているため、再生パワー照射時の加熱によって劣化しやすいが、層１０を化合物から構成すれば層１０の化学的変化が抑制されるので、より高いパワーでの再生が可能となって最大Ｃ／Ｎが向上し、また、繰り返し再生によるＣ／Ｎ劣化が抑制されたと考えられる。したがって、層１０の化合物化は、比較的低い再生パワーで劣化が生じる材料を用いる場合に、極めて有効である。
【００６２】
次に、化合物化による透明性の増大およびそれによる作用効果について説明する。上述したように、化合物化により層１０の透明性が増大するので、光反射率は低下する。層１０の光反射率が低下すると、反射光検出系の飽和が生じにくくなる。その結果、使用可能な再生パワーが増大して最大Ｃ／Ｎが向上したと考えられる。また、化合物化により層１０の単位厚さあたりの透明度が向上するので、化合物化すれば、層１０をより厚くしても反射光検出系の飽和が生じにくくなる。そのため、図２３に示されるように、超解像再生が可能な層１０厚さの範囲が著しく拡張されたと考えられる。したがって、層１０の化合物化は、比較的低い再生パワーで反射光検出系の飽和が生じてしまう材料を用いる場合に、極めて有効である。
【００６３】
一方、窒素や酸素の導入量を多くした場合に超解像再生が不可能となったのは、層１０の透明性が高くなりすぎ、すなわち層１０の吸収係数がゼロに近づき、再生光が層１０の機能を発現させることができなかったためと考えられる。したがって、層１０を化合物化する際には、化合物化する対象の金属や半金属の種類に応じて、十分に高いＣ／Ｎが得られるように化合物化の程度を適宜設定する必要がある。具体的には、窒素や酸素などの導入量を化学量論組成未満に抑えることが好ましい。上記実験では、化学量論組成であるＳｉＣを層１０に用いた場合でも超解像再生が可能であったが、Ｃ量を減少させれば、より高いＣ／Ｎを得ることができる。
【００６４】
なお、上記実験では、層１０を化合物化するために、窒素や酸素等の反応性ガスを用いる反応性スパッタ法、または化合物ターゲットを用いるスパッタ法を利用したが、これらのほか、例えばＣＶＤ法も利用することができる。
【００６５】
［図２に示す媒体構造への適用］
次に、図２に示す構造の媒体サンプルを作製した。このサンプルは、図１に示す媒体の層１０の上に、通常の光情報媒体において一般的に設けられている樹脂製の保護層６（トップコート）を設けたものである。保護層６は、紫外線硬化型樹脂をスピンコート法により塗布後、紫外線照射により硬化して形成した。硬化後の保護層の厚さは１０μｍとした。このサンプルの層１０は、厚さ１５ｎｍのＳｉ層から構成した。なお、層１０はスパッタ法により形成した。また、保護層を設けないほかは同様にして、参照サンプルも作製した。各サンプルのピット長２５０ｎｍのピット列について、前記光ディスク評価装置を用いて、線速度１１ｍ／ｓで再生パワーを変えながらＣ／Ｎを測定した。図２５に、各サンプルの再生パワーとＣ／Ｎとの関係を示す。
【００６６】
図２５では、保護層のないサンプルのほうが全般的にＣ／Ｎが高くなっている。これは、保護層が放熱層として働いた結果、再生光照射時の層１０の到達温度が低くなったためと考えられ、本発明における超解像再生にヒートモードが関与していることを示唆する。
【００６７】
図２５において保護層なしのサンプルでは、再生パワーを上げていくとＣ／Ｎ上昇が頭打ちとなり、次いでＣ／Ｎが微減した後、再生パワー５ｍＷにおいて層１０の劣化により再生信号が得られなくなっている。これに対し保護層を設けたサンプルでは、再生パワー７ｍＷに至るまで、なだらかにＣ／Ｎが単調増大している。この結果から、放熱層として機能する保護層は、再生パワー範囲を拡張する働きをもつといえる。
【００６８】
次に、層１０構成元素および層１０の厚さを表５に示すものとし、そのほかは図２５に結果を示す両サンプルと同様にしてサンプルを作製し、保護層の有無によるＣ／Ｎへの影響を調べた。層１０の厚さごとの最大Ｃ／Ｎおよびそれが得られたときの再生パワーを、表５に示す。
【００６９】
【表５】
2006294249.tif 000007
【００７０】
表５において層１０をＴａから構成した場合に注目すると、保護層を設けない場合には、厚さ１０ｎｍでは再生パワー２ｍＷで劣化が生じてしまったため、最大Ｃ／Ｎは１ｍＷのときの２３．２ｄＢであったが、保護層を設けた場合には再生パワー６ｍＷまで信号が得られ、そのときのＣ／Ｎは３５．８ｄＢと著しく高くなっている。このほかのサンプルについても、保護層を設けることにより、より高い再生パワーが使用できることがわかり、特に、保護層を設けない場合に比較的低い再生パワーにおいて層１０が劣化して高Ｃ／Ｎが得られなかったサンプルでは、保護層を設けたことにより高い再生パワーが使用可能となったことで、Ｃ／Ｎが著しく向上している。また、表５から、保護層を設けることにより、超解像再生が可能な層１０厚さの範囲が著しく拡張されることがわかる。
【００７１】
以上の実験結果から、保護層を設けることによる効果が明らかである。保護層は空気に比べ熱伝導率が高いので、保護層を設けることにより層１０の冷却が速くなる。また、保護層６により層１０が空気から遮断される。その結果、保護層６を設けることにより、層１０に熱が溜まりにくくなると共に層１０に化学的変化が生じにくくなるので、より高いパワーの再生光を使用しても層１０が劣化しなくなる。一方、本発明の光情報媒体は、前記した実験結果から明らかなように、一般に再生パワーの増大に伴って再生出力が増大し、この出力増大は再生時の加熱により層１０が劣化するまで、または、その直前まで続く。したがって、保護層６を設けない場合に比較的低い再生パワーにおいて層１０が劣化するサンプルに保護層を設けることにより、高パワーでの再生が可能となり、その結果、高Ｃ／Ｎが得られるものと考えられる。
【００７２】
次に上記保護層を設けたサンプルと設けないサンプルとについて繰り返し再生を行い、Ｃ／Ｎの劣化を調べた。これらのサンプルの層１０には、厚さ１０ｎｍのＧｅ層を用いた。再生パワーは、保護層を設けなかったサンプルで２ｍＷ、設けたサンプルで３ｍＷまたは４ｍＷとした。結果を図２６に示す。
【００７３】
図２６において、保護層なしのサンプルの初期Ｃ／Ｎは４１．３ｄＢであるが、１６，０００回の再生により約１０ｄＢ低下している。一方、保護層を設けたサンプルでは、再生パワー３ｍＷでの初期Ｃ／Ｎは３８．３ｄＢとやや低いが、再生１０万回後までＣ／Ｎは全く低下せず、再生パワー４ｍＷでは、初期Ｃ／Ｎが４２．７ｄＢとより高くなり、しかも、再生１０万回後のＣ／Ｎが３９．７ｄＢであり、劣化が極めて小さい。この結果から、保護層を設けることにより、繰り返し再生の安定性が著しく向上することがわかる。この安定性の向上は、層１０の冷却速度の向上および層１０が空気から遮断されたことによると考えられる。
【００７４】
以上の実験では樹脂からなる保護層を用いたが、空気より熱伝導率の高いものであれば、酸化物、窒化物、硫化物、炭化物等の各種無機化合物からなる保護層であっても、同様な効果が得られることは明らかである。
【００７５】
［層１０の厚さ］
上記した各実験の結果から、金属または半金属の単体から構成した場合の層１０の好ましい厚さは、構成元素別に、
Ｎｂ：１００ｎｍ以下、
Ｍｏ：７０ｎｍ以下、特に４５ｎｍ以下、
Ｗ：７０ｎｍ以下、特に４０ｎｍ以下、
Ｍｎ：１００ｎｍ以下、特に７０ｎｍ以下、
Ｐｔ：４０ｎｍ以下、特に３０ｎｍ以下、
Ｃ：１００ｎｍ以下、
Ｓｉ：１００ｎｍ以下、
Ｇｅ：１００ｎｍ以下、
Ｔｉ：１００ｎｍ以下、
Ｚｒ：１００ｎｍ以下、特に２５〜１００ｎｍ、
Ｖ：１００ｎｍ以下、
Ｃｒ：３０ｎｍ以下、特に１５ｎｍ未満、
Ｆｅ：８０ｎｍ以下、特に５０ｎｍ以下、
Ｃｏ：７０ｎｍ以下、特に４５ｎｍ以下、
Ｎｉ：７０ｎｍ以下、特に５０ｎｍ以下、
Ｐｄ：４０ｎｍ以下、特に３０ｎｍ以下、
Ｓｂ：１００ｎｍ以下、特に６０ｎｍ以下、
Ｔａ：１００ｎｍ以下、特に６０ｎｍ以下、
Ａｌ：２０ｎｍ以下、特に１５ｎｍ未満、
Ｉｎ：１００ｎｍ以下、特に１０ｎｍ未満、
Ｃｕ：１０ｎｍ以下、
Ｓｎ：４０ｎｍ以下、
Ｔｅ：７０ｎｍ以下、
Ｚｎ：４０〜９０ｎｍ、
Ｂｉ：４５〜７０ｎｍ
であることがわかる。なお、厚さ１００ｎｍでも十分に高いＣ／Ｎが得られているものは、特性の点では厚さの上限を１００ｎｍに設定する必要性はないが、生産性の低下を防ぐために、通常は厚さ１００ｎｍ以下とすることが好ましい。また、いずれの元素から構成した場合でも、層１０の厚さは２ｎｍ以上であることが好ましい。層１０が薄すぎると、反射率が低くなってトラッキングサーボがかかりにくくなるほか、十分なＣ／Ｎが得られにくくなる。
【００７６】
また、層１０を化合物化した場合には、前記実験結果から明らかなように、層１０の好ましい厚さ範囲が拡張される。
【００７７】
次に、機能層を合金から構成する場合について説明する。なお、以下の説明における機能元素とは、それ単体で機能層を構成し得る元素を意味する。
【００７８】
前記したＷ−Ｍｏ合金のように、単純固溶型の２元系合金から機能層を構成する場合であって、両元素共に機能元素である場合、図１６に示すように合金層は機能層として働く。
【００７９】
単純固溶型の合金層では、構成元素の少なくとも１種、好ましくはすべてが機能元素であることが望ましい。構成元素全体に占める機能元素のモル比は、好ましくは５０％以上である。
【００８０】
前記した光磁気記録材料層のような非晶質合金層においても、単純固溶型の合金層と同様に、構成元素の少なくとも１種、好ましくはすべてが機能元素であることが望ましい。構成元素全体に占める機能元素のモル比は、好ましくは５０％以上である。
【００８１】
後述するＡｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ系の相変化材料は、結晶化したときにＳｂ相と他の相とが分離する相分離型合金であるが、このような相分離型合金では、構成相の少なくとも１種、好ましくは全部が、単独で機能層を構成し得るものであることが望ましい。例えば結晶化したＡｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ系合金におけるＳｂ相は、単独で機能層として働く。
【００８２】
単体層と同様に、合金層においても機能層として働くためには厚さの制限がある。例えば単純固溶型の合金層では、図１６に示すように、各機能元素の単体層が機能層として働く厚さに合金層の厚さを設定すればよいと考えられる。
【００８３】
ただし、合金層の具体的な組成および厚さは、それぞれの組成および厚さにおいて合金層が機能層として働くかどうかを実際に検証して決定することが好ましい。例えば、前記したＧｅ2Ｓｂ2Ｔｅ5からなる相変化材料のような金属間化合物は、一般に、その構成元素のそれぞれ単体からは類推できない挙動を示すことが多い。
【００８４】
［図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示す媒体構造への適用］
次に、図３（Ａ）および図３（Ｂ）にそれぞれ示す構造の媒体に本発明を適用した場合の実験について説明する。図３（Ａ）に示す光情報媒体１は、再生専用光情報媒体であり、透光性を有する基体２の表面にピット２１を有し、ピット形成面側に層１０を有する。基体２と層１０との間には第１誘電体層３１が設けられ、層１０上には第２誘電体層３２が設けられている。すなわち図３（Ａ）に示す媒体は、図１に示す媒体の層１０の上下を誘電体層で挟んだものである。また、図３（Ｂ）に示す媒体は、図３（Ａ）に示す媒体の第２誘電体層３２上に、金属層５を設けた構造である。
【００８５】
図３（Ａ）に示す構成をもつ光ディスクサンプルは、以下の手順で作製した。基体２は、前記実験で用いた基体と同じである。層１０は、厚さ１５ｎｍのＳｂ層から構成した。なお、層１０はスパッタ法により形成した。第１誘電体層３１は、厚さ１５０ｎｍの窒化ケイ素層から構成した。第２誘電体層３２は、厚さ２０ｎｍの窒化ケイ素層から構成した。これらの窒化ケイ素層は、Ｓｉ3Ｎ4をターゲットとしてＡｒ雰囲気中においてスパッタ法により形成した。
【００８６】
また、図３（Ａ）に示す構成のサンプルの第２誘電体層３２上に、金属層５を形成することにより、図３（Ｂ）に示す構成のサンプルを作製した。金属層５は、厚さ１００ｎｍのＡｌ層から構成した。このＡｌ層は、Ａｌをターゲットとしてスパッタ法により形成した。
【００８７】
各サンプルのピット長２５０ｎｍのピット列について、前記光ディスク評価装置を用いて、再生パワーおよび線速度を変えながらＣ／Ｎを測定した。
【００８８】
図２７（Ａ）に、金属層５なしのサンプルの再生パワーとＣ／Ｎとの関係を示し、図２７（Ｂ）に、金属層５を設けたサンプルの再生パワーとＣ／Ｎとの関係を示す。なお、これら各図に示すデータは、線速度が１１ｍ／ｓのときのものである。図２７（Ａ）および図２７（Ｂ）から、図３（Ａ）および図３（Ｂ）にそれぞれ示す構成とした場合でも、超解像再生が可能であることがわかる。
【００８９】
また、図２７（Ａ）および図２７（Ｂ）では、図６〜図９に示される大部分のサンプルと同様に、再生パワー増大に伴ってＣ／Ｎが単調に増大している。これら各図には再生出力は示していないが、再生出力も再生パワー増大に伴って単調に増大していた。
【００９０】
図２８に、金属層５なしのサンプルのピット長３００ｎｍのピット列について、再生パワーとＣ／Ｎとの関係を示す。図２８から、回折によって決まる再生限界よりもピット長が大きい場合には、通常の媒体と同様にＣ／Ｎが再生パワーに依存しないことがわかる。
【００９１】
次に、図２７（Ａ）と図２７（Ｂ）とを比較して、金属層５の有無が再生パワーＰｒおよびＣ／Ｎに与える影響を考察する。
【００９２】
再生パワーを１〜２ｍＷとしたときには、金属層５のないサンプルのほうがＣ／Ｎが高くなっている。これは、前記した保護層と同様に金属層５が放熱層として働いた結果、再生光照射時の層１０の到達温度が低くなったためと考えられ、本発明における超解像再生にヒートモードが関与していることを示唆する。
【００９３】
また、金属層５なしのサンプルでは、再生パワーをさらに上げていくと、Ｃ／Ｎ上昇が頭打ちとなり、再生パワーを５ｍＷとしたときには層１０の劣化により再生信号が得られなくなっている。これに対し金属層５を設けたサンプルでは、再生パワー５ｍＷに至るまで単調にＣ／Ｎが上昇し、金属層５なしのサンプルよりも最終的にＣ／Ｎが高くなっている。この結果から、層１０構成材料を適宜選択して再生パワー増大に伴ってＣ／Ｎが単調増大するように構成した場合、放熱層および空気遮断層として機能する金属層５を設けることにより、再生パワーの上限が高くなり、その結果、より高いＣ／Ｎが実現し得ることがわかる。
【００９４】
図２９（Ａ）に、上記した金属層５なしのサンプルの線速度とＣ／Ｎとの関係を示し、図２９（Ｂ）に、上記した金属層５を設けたサンプルの線速度とＣ／Ｎとの関係を示す。再生パワーＰｒは、図中に示してある。これら各図から、図３（Ａ）または図３（Ｂ）に示す構造とした場合でも、超解像再生が可能な線速度範囲内でＣ／Ｎの線速度依存性が実質的に認められないことがわかる。また、金属層５を設けなかったサンプルでは、再生パワー４ｍＷかつ線速度８ｍ／ｓ以下のとき、および、再生パワー５ｍＷのとき層１０が劣化してしまい、再生が不可能となったが、金属層５を設けたサンプルでは、図２９（Ｂ）に示すように、再生パワー５ｍＷでも３〜１１ｍ／ｓのすべての線速度で高Ｃ／Ｎが得られている。すなわち、放熱層および空気遮断層として機能する金属層５は、線速度マージンを広げる効果を示す。
【００９５】
図３（Ｂ）に示す構造において、層１０を厚さ２０ｎｍのＡｇ5.6Ｉｎ3.8Ｓｂ63.2Ｔｅ25.2Ｇｅ2.2（原子比）合金層から構成し、第１誘電体層３１を厚さ８５ｎｍのＺｎＳ（８０モル％）−ＳｉＯ2（２０モル％）層から構成し、第２誘電体層３２を厚さ２０ｎｍのＺｎＳ（８０モル％）−ＳｉＯ2（２０モル％）層から構成し、金属層５を厚さ１００ｎｍのＡｌ−１．７モル％Ｃｒ層から構成したサンプルを作製した。なお、これらの層はいずれもスパッタ法により形成した。このサンプルにおいて、形成直後（as-deposited）の層１０は非晶質状態であった。なお、この組成の合金からなる層は、相変化型記録層として使用可能であるが、このサンプルでは、層１０を記録層としては使用していない。
【００９６】
形成直後のサンプルにおける再生パワーＰｒと反射光量との関係を図３７に示す。この図から、Ｐｒ＝２ｍＷまでは反射光量がＰｒ増大に伴って線形的に増大し、２ｍＷと２．５ｍＷとの間で結晶化が生じて反射光量が急激に変化することがわかる。このサンプルについて、上記光ディスク評価装置を用い、線速度を１１ｍ／ｓとして、ピット長２５０ｎｍのピット列のＣ／Ｎを測定した。Ｐｒに対し反射光量が線形的に変化するＰｒ≦２ｍＷの範囲でのＣ／Ｎを図３８に示す。図３８から、このサンプルではＰｒ≦２ｍＷの範囲において超解像再生が可能であることがわかる。このサンプルにおける誘電体層は透明度が高く、前述したように透明度の高い誘電体層は超解像再生には寄与しない。また、厚さ１００ｎｍのＡｌ−１．７モル％Ｃｒ層も超解像再生には寄与しない。したがって、図３８に示される結果は、非晶質状態の相変化材料層が本発明における機能層として働くことを示している。
【００９７】
次に、このサンプルの層１０をバルクイレーザーにより初期化（initialized）、すなわち結晶化した後、上記と同様にして反射光量およびＣ／Ｎを測定した。結果を図３７および図３８にそれぞれ示す。この結果から、結晶化した相変化材料層を層１０として有する再生専用媒体においても、再生パワーＰｒに対し反射光量が線形的に変化し、この範囲において超解像再生が可能であることがわかる。
【００９８】
なお、再生専用媒体に機能層として相変化材料層を設ける場合、図３（Ｂ）に示す媒体構造に限らず、例えば図１、図２および図３（Ａ）にそれぞれ示す構造のいずれであってもよく、その他の構造であってもよい。使用する媒体構造は、例えば再生波長などの各種条件に応じて適宜決定すればよい。
【００９９】
［図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示す媒体構造への適用］
次に、図４（Ａ）および図４（Ｂ）にそれぞれ示す構造の媒体に本発明を適用した場合の実験について説明する。
【０１００】
図４（Ａ）に示す光情報媒体は光記録媒体であり、透光性を有する基体２の表面にグルーブ２２を有し、グルーブ形成面側に、第１誘電体層３１、層１０、第２誘電体層３２、記録層４および第３誘電体層３３をこの順で有する。基体２を透過して入射した光は、層１０を透過して記録層４に到達し、記録層４で反射した後、再び層１０および基体２を透過して、出射される。
【０１０１】
図４（Ａ）に示す構造をもつ光ディスクサンプルは、以下の手順で作製した。各誘電体層は、Ｓｉ3Ｎ4をターゲットとしてＡｒ雰囲気中においてスパッタ法により形成した。第１誘電体層３１の厚さは１７０ｎｍ、第２誘電体層３２の厚さは２０ｎｍ、第３誘電体層３３の厚さは２０ｎｍとした。層１０は、ＧｅまたはＷから構成し、厚さは１５ｎｍまたは１００ｎｍとした。記録層４は相変化型のものであり、ターゲットとしてＡｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ−Ｇｅ合金を用い、Ａｒ雰囲気中でスパッタ法により形成した。記録層の組成（原子比）は、組成式（ＡｇaＩｎbＳｂcＴｅd）1-eＧｅeにおいて、ａ＝０．０７、ｂ＝０．０５、ｃ＝０．５９、ｄ＝０．２９、ｅ＝０．０５とした。記録層４の厚さは２０ｎｍとした。
【０１０２】
図４（Ｂ）に示す光情報媒体は光記録媒体であり、透光性を有する基体２の表面にグルーブ２２を有し、グルーブ形成面側に、第１誘電体層３１、記録層４、第２誘電体層３２、層１０および第３誘電体層３３をこの順で有する。基体２を透過して入射した光は、記録層４を透過して層１０に到達し、層１０で反射した後、再び記録層４および基体２を透過して、出射される。図４（Ａ）に示す構造をもつ光ディスクサンプルは、層１０と記録層４との位置関係を逆転させたほかは、図４（Ｂ）に示す構造のサンプルと同様にして作製した。
【０１０３】
これらのサンプルを前記光ディスク評価装置に載せ、線速度２ｍ／ｓで単一信号を記録した。この単一の信号の周波数は、記録マーク長が２００ｎｍとなるように決定した。なお、この実験では、相変化型記録層を初期化（結晶化）せずに非晶質のままで用いた。
【０１０４】
次に、上記光ディスク評価装置を用いて、これらのサンプルのＣ／Ｎを線速度１１ｍ／ｓで測定した。その結果、下記表６に示す結果が得られた。
【０１０５】
【表６】
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【０１０６】
表６から、光記録媒体においても、本発明による超解像再生が可能であることがわかる。なお、上記した再生専用型サンプルに比べＣ／Ｎが全般に低くなっているのは、媒体構造、具体的には各誘電体層の厚さが最適化されていないためであり、表６においてＣ／Ｎが２０ｄＢ未満となっているものも、媒体構造を最適化することにより２０ｄＢ以上のＣ／Ｎを得ることが可能である。層１０として厚さ１００ｎｍのＷ層を用いたサンプルは、層１０を再生光がほとんど透過しなかったためにＣ／Ｎが得られなかったと考えられる。
【０１０７】
なお、記録後の記録層を透過型電子顕微鏡により観察したところ、層１０としてＧｅ層を有するサンプルのうち図４（Ａ）に示される構造のものでは、記録層が穿孔されて記録マークとなっていた。一方、そのほかのサンプルでは、非晶質の記録層に結晶質の記録マークが形成されていた。
【０１０８】
図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、機能層を通して記録層に再生光を照射するか、記録層を通して機能層に再生光を照射する構成である。しかし、記録パワー照射により記録マークを形成可能な材料から機能層を構成すれば、機能層が記録層を兼ねる構成とすることができる。
【０１０９】
［図４（Ｃ）に示す媒体構造への適用］
次に、図４（Ｃ）に示す構造の媒体に本発明を適用した場合の実験について説明する。
【０１１０】
図４（Ｃ）に示す光情報媒体は光記録媒体であり、透光性を有する基体２の表面にグルーブ２２を有し、グルーブ形成面側に、第１誘電体層３１、層１０、第２誘電体層３２および金属層５をこの順で有する。記録再生光は、基体２を通して入射する。図４（Ｃ）に示す構造は、図３（Ｂ）に示す再生専用媒体において、ピット２１をグルーブ２２に変更したものである。
【０１１１】
前記Ａｇ5.6Ｉｎ3.8Ｓｂ63.2Ｔｅ25.2Ｇｅ2.2合金からなる相変化材料層を層１０として有し、かつ、図３（Ｂ）に示す構造をもつ前記再生専用サンプルと同様にして、図４（Ｃ）に示す構造をもつ光記録ディスクサンプルを作製した。層１０、第１誘電体層３１および第２誘電体層３２の組成および厚さは、前記再生専用サンプルと同じとした。
【０１１２】
この光記録ディスクサンプルの層１０をバルクイレーザーにより初期化（結晶化）した後、上記光ディスク評価装置を用い、線速度６ｍ／ｓ、記録パワー１３ｍＷ、消去パワー５ｍＷの条件で、層１０に単一信号を記録した。この単一信号の周波数は、層１０に形成される非晶質記録マークの長さが２００ｎｍとなるように決定した。次に、上記光ディスク評価装置を用いて、このサンプルのＣ／Ｎを線速度６ｍ／ｓで測定した。再生パワーＰｒとＣ／Ｎとの関係を図３９に示す。なお、図３９に示す再生パワー範囲では、非晶質記録マークは消去されない。
【０１１３】
図３９から、このサンプルにおいても超解像再生が可能であることがわかる。前述したように、第１誘電体層３１、第２誘電体層３２および金属層５は超解像再生には寄与しないため、このサンプルにおける層１０は、記録層として働くと同時に、本発明における機能層として働くことがわかる。
【０１１４】
このように、記録パワー照射により記録マークを形成可能な材料から機能層を構成すれば、機能層が記録層を兼ねる構成とすることができる。
【０１１５】
なお、後述するように、本発明における超解像再生には再生パワーが大きな影響を与えると考えられるので、図４（Ｃ）に示すように層１０が機能層と記録層とを兼ねる構成では、層１０の結晶化温度を高くしたり、第２誘電体層３２を薄くする急冷構造としたり、第２誘電体層３２および／または金属層５を熱伝導率の高い材料から構成したりすることにより、高パワーの再生光を使用可能とすることが望ましい。ただし、その場合でも、記録特性を著しく阻害しないように、媒体設計を行うことが好ましい。
【０１１６】
［超解像再生の作用］
以上に示した実験結果から、本発明により実現する超解像再生が、従来の超解像再生と全く異なったものであることがわかる。
【０１１７】
まず、従来の超解像再生では、前述したように、ヒートモード方式においてもフォトンモード方式においても、マスク層にレーザービームを照射し、レーザービームスポット内のエネルギー分布を利用してビームスポットよりも小さな領域の透過率または反射率を向上させる。そのため、例えば前記特開平１１−８６３４２号公報の図９に示されるように、再生パワーを増大させていくとＣ／Ｎが上昇し、マスク層の光透過率が一定に達するとＣ／Ｎの上昇は頭打ちとなり、さらに再生パワーを増大させると、光学的開口（透過率上昇領域）が大きくなりすぎてＣ／Ｎが急激に低下する。なお、従来の超解像再生媒体では、反射率上昇を利用するタイプにおいても、再生パワー変化に対するＣ／Ｎの挙動は同様となる。
【０１１８】
また、従来の超解像再生では、マスク層に光学的開口を形成するために一定以上の熱量またはフォトン量が必要であるため、超解像再生が可能となる再生パワーに閾値が存在し、かつ、この閾値を境界として媒体の反射率が急激に変化する。
【０１１９】
また、従来の超解像再生では、再生パワーを一定にして線速度を変えながら再生する場合、線速度が速くなるにしたがって、ビームスポット中央付近の温度が低くなり、また、入射フォトン数が少なくなる。したがって、従来の超解像再生では、ヒートモード方式であってもフォトンモード方式であっても、線速度変化に伴いＣ／Ｎが大きく変化してしまう。
【０１２０】
これに対し本発明における超解像再生では、図６〜図９および図１７〜図１９に示されるように、再生パワーＰｒの増大に伴うＣ／Ｎの上昇、それに続く頭打ち、それに続く微減は見られるが、層１０の劣化により再生信号が得られなくなる場合を除き、Ｃ／Ｎが急激に低下することはない。また、図１０〜図１３および図２０〜図２２から導かれるように、反射率が再生パワーの影響を受けない。また、本発明における超解像再生では、図１５、図２９（Ａ）および図２９（Ｂ）に示されるように、広い線速度域においてＣ／Ｎの線速度依存性が実質的に認められない。これらの結果から、本発明における機能層は、従来の超解像媒体におけるマスク層などとは全く異なったメカニズムで超解像再生を可能にしていると考えられる。すなわち、本発明では、再生光照射により層１０に透過率または反射率の変化した微小な領域が形成されるのではなく、例えば、層１０自体が空間分解能を向上させているとも考えられる。
【０１２１】
本発明における超解像再生には、前述したようにヒートモードが関与していると考えられる。このことを確認するため、再生光照射時の層１０の到達温度とＣ／Ｎとの関係を調べた。層１０の到達温度は、再生パワー、再生光波長（６３５ｎｍ）における層１０構成材料の屈折率および吸収係数、層１０構成材料の熱伝導率、定圧比熱および密度、層１０の厚さ、レーザービームのスポット径、媒体の線速度（１１ｍ／ｓ）をパラメータとして算出した。層１０の到達温度とＣ／Ｎとの関係を示すグラフを、層１０の厚さごとに分けて図３０〜図３２に示す。
【０１２２】
これらのグラフのいずれにおいても、層１０の到達温度とＣ／Ｎとに相関が認められ、この相関は特に図３０において明瞭である。すなわち、層１０の構成元素によらず、層１０の到達温度が高くなるほどＣ／Ｎが高くなる傾向が認められる。ただし、Ｃ／Ｎが立ち上がる温度は、構成元素によって異なる。この結果からも、本発明における超解像再生にヒートモードが関与していることが強く示唆される。
【０１２３】
層１０の到達温度によってＣ／Ｎがほぼ決定されるとすると、より短波長の再生光を利用することにより、より低いパワーの再生光で超解像再生が可能となる。レーザービームのスポット径は、レーザー波長が短いほど小さくでき、その結果、パワー密度を高くできる。そのため、短波長のレーザービームを用いれば、より低いパワーで、ビームスポット内を所定の温度まで昇温できる。したがって、短波長において吸収係数が特に低くならない限り、再生波長が短いほど、低い再生パワーが使用可能である。このことを確認するため、再生光の波長を４１０ｎｍ、再生パワーを３ｍＷ、媒体の線速度を１１ｍ／ｓとした場合について、層１０の到達温度を求めた。そして、このときの到達温度と、再生光波長を６３５ｎｍ、再生パワーを３ｍＷ、媒体の線速度を１１ｍ／ｓとしたときの層１０の到達温度とを比較した。その結果、再生光の短波長化により、すべての構成材料において到達温度が上昇することが確認された。例えば層１０をＣｕから構成した場合の到達温度は、波長６３５ｎｍで６６℃であったが、波長４１０ｎｍでは４８８℃となった。
【０１２４】
上述したように、本発明における超解像再生では、機能層の温度が重要な役割を担っていると考えられる。このことを確認するため、さらに以下の実験を行った。
【０１２５】
上記実験で作製したサンプルのうち、厚さ１５ｎｍのＳｉ層からなる層１０を有するものについて、ピット長２５０ｎｍのピット列のＣ／Ｎを室温（ＲＴ）で測定した。続いて、このサンプルを６０℃の恒温槽に２日間保存した後、Ｃ／Ｎを測定し、続いて冷凍庫に１０分間保存した後、Ｃ／Ｎを測定し、続いて、６０℃の恒温槽に５分間保存した後、Ｃ／Ｎを測定した。これらのＣ／Ｎ測定結果を、図３３に示す。図３３において再生パワーが同じ場合のＣ／Ｎを比較すると、高温保存によりＣ／Ｎが向上し、低温保存によりＣ／Ｎが低下することが明瞭にわかる。この結果から、本発明における超解像再生に機能層の温度が関与していることが明らかである。
【０１２６】
［再生方法］
本発明の媒体では、上述したように、再生時の機能層温度とＣ／Ｎとが相関する。したがって本発明では、機能層の温度を、機能層構成材料に応じた所定値以上に昇温させることにより、超解像再生を行うことができる。本発明では、機能層を所定温度以上に昇温するために、再生光（レーザービーム）照射だけを利用してもよいが、これに加え、環境温度の昇温を利用してもよい。また、環境温度の制御だけで機能層の温度を所定値以上に設定できれば、機能層を実質的に昇温させない程度の再生パワーで超解像再生を行うこともできる。環境温度の昇温を利用すれば再生パワーを低く抑えることができるので、層１０の反射率が高すぎて反射光検出系に飽和が生じる場合に有効である。また、環境温度の昇温を利用する場合、あらかじめ一定の温度まで昇温した状態で再生パワーを照射して所定温度まで昇温させればよいので、再生時の機能層の昇温速度を小さくできる。したがって、急激な昇温によって劣化しやすい材料から機能層を構成する場合に有効である。
【０１２７】
環境温度を上昇させるには、駆動装置内に各種の加温手段を設け、媒体全体または再生対象領域付近を部分的に加温すればよい。加温手段としては、例えば駆動装置内の媒体と対向する位置に面状発熱体を設けたり、光ピックアップの動きと連動して動く抵抗加熱コイルを光ピックアップ近傍に設けたりすればよい。
【０１２８】
本発明の媒体では、層１０の構成材料および媒体構造に応じて、使用可能な再生パワーに上限が存在する。したがって、これらの条件に応じた最適再生パワーを本発明の媒体にあらかじめ記録しておき、再生前に前記最適再生パワーを読み出して、この最適パワーで再生を行うことが好ましい。また、必要に応じ、試し再生を行って最適再生パワーを決定してもよい。
【０１２９】
［ピット深さ］
位相ピットを有する従来の読み出し専用媒体では、位相ピットが設けられている基体の屈折率をｎ、再生光の波長をλとしたとき、一般に、再生出力は位相ピットの深さがλ／４ｎのとき最大となることが知られている。また、トラッキングにプッシュ−プル法を用いる場合、トラッキングエラー信号（プッシュ−プル信号）は位相ピットの深さがλ／８ｎのときに最大になり、一方、λ／４ｎのときにゼロになることが知られている。そのため、従来の読み出し専用媒体では、位相ピットの深さを両者の中間であるλ／６ｎとすることが一般的である。
【０１３０】
これに対し上記機能層を有する本発明の媒体では、再生出力が最大となるピットの深さが、従来の読み出し専用媒体とは異なる。図３４に、本発明の媒体におけるピット深さとＣ／Ｎとの関係を示す。図３４に結果を示す実験には、図２に示す構造の光ディスクサンプルを用いた。基体２には、射出成形により位相ピットを同時形成した直径１２０ｍｍ、厚さ１．２ｍｍのディスク状ポリカーボネート（屈折率ｎ＝１．５８）を用いた。ピット長は０．２９μｍ、０．３７μｍおよび０．４４μｍの３種とした。隣接ピット間のスペースはピットと同じ長さとした。また、ピット深さは、図３４のグラフの横軸に示される値とした。なお、同図に示されるピット深さは、再生光の波長λと、波長λにおける基体の屈折率ｎとで規格化した値である。層１０は、厚さ１５ｎｍのＧｅ層から構成し、保護層６は、前記したサンプルと同様に、厚さ１０μｍの紫外線硬化型樹脂から構成した。
【０１３１】
この実験では、レーザー波長：６８０ｎｍ、開口数ＮＡ：０．５５、再生可能なピット長：０．３１μｍ以上の短波長タイプの再生系と、レーザー波長：７８０ｎｍ、開口数ＮＡ：０．５０、再生可能なピット長：０．３９μｍ以上の長波長タイプの再生系とを用い、再生パワーは短波長タイプにおいて４ｍＷ、長波長タイプにおいて７ｍＷとし、線速度は両タイプ共に１１ｍ／ｓとして、再生を行った。長さ０．４４μｍのピットは、両タイプ共に再生限界より大きいので、通常再生が可能である。長さ０．３７μｍのピットは、短波長タイプでは通常再生が行われ、長波長タイプでは超解像再生が行われることになる。長さ０．２９μｍのピットは、短波長タイプでも超解像再生が行われることになる。
【０１３２】
図３４から、通常再生となる場合には、従来から知られているとおりλ／４ｎ付近で最大Ｃ／Ｎが得られることがわかる。一方、超解像再生となる場合には、λ／８ｎ付近においてＣ／Ｎが最大となることがわかる。すなわち、超解像再生となる場合、再生出力とトラッキングエラー信号出力とを共に確保するために従来選択されていたλ／６ｎよりピット深さを浅くしたほうが、より高い再生出力が得られることがわかる。そして、超解像再生となる場合には、ピット深さを従来に比べ著しく浅いλ／１０ｎとしても、最大Ｃ／Ｎからの落ちが少ないことがわかる。
【０１３３】
なお、図３４では再生出力ではなくＣ／Ｎを示してあるが、上記実験において再生出力が最大となるピット深さとＣ／Ｎが最大となるピット深さとは一致した。
【０１３４】
以上の実験結果から、本発明の媒体において、超解像再生の対象となる微小ピットの再生出力を優先したい場合には、ピット深さｄを媒体全体において
λ／１０ｎ≦ｄ＜λ／６ｎ、特に
λ／９ｎ≦ｄ≦λ／７ｎ
とすることが好ましい。
【０１３５】
なお、例えば、図３（Ａ）に示す構造の媒体において基体２を通して再生光を入射させる場合、第１誘電体層３１は比較的薄いため、ピットとそれ以外の領域とで第１誘電体層３１の厚さは同じとなる。したがって、層１０が第１誘電体層３１のような他の層を介して基体２上に形成されている場合でも、ピット深さの好ましい範囲は基体２の屈折率ｎを用いて表すことができる。
【０１３６】
また、図１において基体２の凹凸を逆にし、さらに、層１０の上に薄い透明樹脂層を設け、この透明樹脂層を通して再生光を入射させる構成とした場合、上記した好ましいピット深さの算出に用いる屈折率は、透明樹脂層の屈折率である。また、その場合において透明樹脂層を設けない場合には、好ましいピット深さの算出に用いる屈折率は、空気の屈折率である。すなわち、これらの場合、再生光入射側に存在する透明樹脂層や空気の屈折率を、基体の屈折率とみなす。
【０１３７】
超解像再生が必要なλ／４ＮＡ未満の長さをもつピットと、通常再生できるλ／４ＮＡ以上の長さをもつピットとが共に存在する場合には、両ピットの深さを異なるものとすれば、両ピットにおいて共に高い再生出力が得られる。この場合、長さがλ／４ＮＡ未満のピットの深さｄSと、長さがλ／４ＮＡ以上のピットの深さｄLとは、
ｄS＜ｄL
が成立するように設定する。高出力を得るためには、ｄSは
λ／１０ｎ≦ｄS＜λ／６ｎ、特に
λ／９ｎ≦ｄS≦λ／７ｎであることが好ましい。一方、ｄLは、
λ／８ｎ＜ｄL＜λ／４ｎ、特に
λ／７ｎ≦ｄL≦λ／５ｎ
であることが好ましい。
【０１３８】
深さの異なる２種のピットを形成するためには、例えばフォトリソグラフィーを利用するマスタリングの際に、感度の異なる２種のフォトレジストを用いればよい。その場合、感度の低いフォトレジスト層を下層とし、感度の高いフォトレジスト層を上層として積層し、浅いピットのパターンを形成する場合には上層だけ感光するように露光を行い、深いピットのパターンを形成する場合には上層に加えて下層も感光するように露光を行えばよい。また、吸収波長の異なる２種のフォトレジストを用い、積層構造のフォトレジスト層を形成してもよい。その場合も、上層だけの感光と、上層および下層の両方の感光とを独立して行えばよい。
【０１３９】
なお、上記したピット深さの制御については、再生専用媒体に限らず、記録媒体のアドレスピットなどにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】本発明の光情報媒体の構成例を示す部分断面図である。
【図２】本発明の光情報媒体の構成例を示す部分断面図である。
【図３】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の光情報媒体の構成例を示す部分断面図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、本発明の光情報媒体の構成例を示す部分断面図である。
【図５】ピット長とＣ／Ｎとの関係を示すグラフである。
【図６】再生パワーとＣ／Ｎとの関係を示すグラフである。
【図７】再生パワーとＣ／Ｎとの関係を示すグラフである。
【図８】再生パワーとＣ／Ｎとの関係を示すグラフである。
【図９】再生パワーとＣ／Ｎとの関係を示すグラフである。
【図１０】再生パワーと反射光量との関係を示すグラフである。
【図１１】再生パワーと反射光量との関係を示すグラフである。
【図１２】再生パワーと反射光量との関係を示すグラフである。
【図１３】再生パワーと反射光量との関係を示すグラフである。
【図１４】Ｗ層について温度と反射率との関係を示すグラフである。
【図１５】線速度とＣ／Ｎとの関係を示すグラフである。
【図１６】Ｍｏ−Ｗ合金におけるＷの含有量とＣ／Ｎとの関係とを示すグラフである。
【図１７】再生パワーとＣ／Ｎとの関係を示すグラフである。
【図１８】再生パワーとＣ／Ｎとの関係を示すグラフである。
【図１９】再生パワーとＣ／Ｎとの関係を示すグラフである。
【図２０】再生パワーと反射光量との関係を示すグラフである。
【図２１】再生パワーと反射光量との関係を示すグラフである。
【図２２】再生パワーと反射光量との関係を示すグラフである。
【図２３】層１０の厚さとＣ／Ｎとの関係を示すグラフである。
【図２４】再生回数とＣ／Ｎとの関係を示すグラフである。
【図２５】保護層を設けない場合と設けた場合とについて、再生パワーとＣ／Ｎとの関係を示すグラフである。
【図２６】保護層を設けない場合と設けた場合とについて、再生回数とＣ／Ｎとの関係を示すグラフである。
【図２７】再生パワーとＣ／Ｎとの関係を示すグラフであり、（Ａ）は金属層を設けない場合のもの、（Ｂ）は金属層を設けた場合のものである。
【図２８】再生パワーとＣ／Ｎとの関係を示すグラフである。
【図２９】線速度とＣ／Ｎとの関係を示すグラフであり、（Ａ）は金属層を設けない場合のもの、（Ｂ）は金属層を設けた場合のものである。
【図３０】層１０の到達温度とＣ／Ｎとの関係を示すグラフである。
【図３１】層１０の到達温度とＣ／Ｎとの関係を示すグラフである。
【図３２】層１０の到達温度とＣ／Ｎとの関係を示すグラフである。
【図３３】本発明の光情報媒体がおかれた環境の温度遷移によるＣ／Ｎ変化を示すグラフである。
【図３４】ピット深さとＣ／Ｎとの関係を示すグラフである。
【図３５】再生パワーと反射光量との関係を示すグラフである。
【図３６】再生パワーとＣ／Ｎとの関係を示すグラフである。
【図３７】再生パワーと反射光量との関係を示すグラフである。
【図３８】再生パワーとＣ／Ｎとの関係を示すグラフである。
【図３９】再生パワーとＣ／Ｎとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１４１】
２…基体
２１…ピット
２２…グルーブ
３１…第１誘電体層
３２…第２誘電体層
３３…第３誘電体層
４…記録層
５…金属層
６…保護層
１０…層
【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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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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