(57)【要約】【課題】超解像再生を行う際に光スポット内の小スポットの外延を急峻にして再生信号のＳＮ比を大きくする。【解決手段】回転する光記録媒体の磁性層２４にレーザ光ＬＢを照射して、レーザ光ＬＢの光スポットＳＰ内に、回転方向上流側が低温となり回転方向下流側が高温となるような温度分布を生じさせて、レーザ光ＬＢのスポット内にスピンの磁気モーメントの向きにより規定される第１領域と第１領域以外の第２領域を形成する。そして、第１領域を介して反射されることにより回転角＋θが与えられたレーザ光ＬＢと、第２領域を介して反射されることにより回転角−θが与えられたレーザ光ＬＢとを分離して１組の受光素子で受光し再生信号を生成することにより超解像再生を行う。【選択図】図８
2007172721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界を作用させた記録層にレーザ光を照射して、情報の再生を行なう再生装置に用いられる光記録媒体であって、
前記情報が、前記レーザ光の波長及び光学系の開口数によって定まるカットオフ周波数を越える空間周波数を含むパターンで記録された基層と；
前記基層に対し隣接して配置され、前記レーザ光の偏光状態を回転させる偏光状態変化層と；を有し、
前記偏光状態変化層は、前記レーザ光の照射により生じる温度分布と前記磁界の作用により、前記レーザ光の偏光面の回転に寄与するスピンの方向を変化させることを特徴とする光記録媒体。
【請求項２】
磁界を作用させた記録層に波長λの光ビームを開口数ＮＡの対物レンズにより集光して、情報の再生を行なう再生装置に用いられる光記録媒体であって、
前記情報が２ＮＡ／λを越える空間周波数を含む周波数で記録された基層と；
前記光ビームが照射されることにより生じる温度分布に対応して、前記光ビームの偏光状態を回転させるフェリ磁性体からなる偏光状態変化層と；を有し、
前記偏光状態変化層は、片方の副格子の磁化状態が前記温度分布に対して不連続に急峻に反転することを特徴とする光記録媒体。
【請求項３】
前記偏光状態変化層は垂直磁化を持つフェリ磁性を有し、前記レーザ光のスポット内の前記レーザ光の温度分布により規定される第１の領域内におけるレーザ光の偏光状態と、前記第１の領域以外の第２の領域内におけるレーザ光の偏光状態とを、相互に逆向きに回転させることを特徴とする請求項１又は２に記載の光記録媒体。
【請求項４】
前記偏光状態変化層は、前記光記録媒体が使用される環境の温度が前記偏光状態変化層の補償温度以下であり、レーザ光が照射されたときの最高到達温度が前記偏光状態変化層の補償温度よりも大きくキュリー温度よりも小さいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光記録媒体。
【請求項５】
前記偏光状態変化層は、フェリ磁性層と永久磁石層を含み、前記フェリ磁性層は前記永久磁石層に対し、前記フェリ磁性層と前記永久磁石層との交換相互作用を回避する非磁性層を介して積層形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光記録媒体。
【請求項６】
請求項１〜５に記載の光記録媒体にレーザ光を照射するレーザ照射手段と、前記光記録媒体からの反射光又は透過光から、第１の偏光状態を有するレーザ光と第２の偏光状態を有するレーザ光のそれぞれを検知する一組の光検出器を備え、
前記レーザ照射手段は、前記一組の光検出器それぞれに入射するレーザ光の比率が所定の比率となるようにレーザ光の出力を調整する調整装置を備えていることを特徴とする再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光記録媒体及び再生装置に係り、さらに詳しくは、光学系のカットオフ周波数よりも高い周波数パターンで情報が記録された光記録媒体、及び該光記録媒体に記録された情報の再生を行なう再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報のデジタル化に伴い光ディスクの大容量化が要求されている。この要求に対する主な方策としては、情報の再生のために用いられるレーザ光のスポット径を小さくし、光学系の解像度を向上させることが考えられる。
【０００３】
従来のＣＤ（compact-disc）、ＤＶＤ（digital versatile disc）などの光ディスクでは、レーザ光を複数のピットが形成された記録層に集光し、記録層のトラックに沿って形成されたピットによる反射光の光量の変化を検出して情報の再生を行なっている。この再生方法では光学系の光学的解像度は、レーザ光の波長λとレーザ光を集光する対物レンズの開口数ＮＡから決定されるカットオフ周波数ｆｃ（＝２ＮＡ／λ）により制限され、一般に光学系のカットオフ周波数よりも記録層に形成されたピットパターンの空間周波数のほうが高い場合には情報の再生をすることができなくなる。
【０００４】
そこで、レーザ光を例えば光磁気磁性膜などが形成された記録層に集光し、反射光に適当な位相分布を与えることにより小さなスポット（小スポット）を得る再生方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の方法は、光学的非線形性を有する記録層に直線偏光を集光し、光スポット内の温度分布に応じて偏光された反射光の回転差を利用して小スポットを得ることにより超解像再生を行なうものである。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の再生方法では、記録層の光スポット内で連続的に磁壁移動がおこるため、小スポットの外縁が曖昧になり再生ノイズが大きくなるという不都合があった。
【０００６】
【特許文献１】特許第３２２９９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はかかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、光学系のカットオフ周波数よりも高い周波数で記録された情報を再生する際に生じるノイズを低減することが可能な光記録媒体を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の第２の目的は、光記録媒体に、光学系のカットオフ周波数よりも高い周波数で記録された情報を、精度よく再生することが可能な再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、磁界を作用させた記録層にレーザ光を照射して、情報の再生を行なう再生装置に用いられる光記録媒体であって、前記情報が、前記レーザ光の波長及び光学系の開口数によって定まるカットオフ周波数を超える空間周波数を含むパターンで記録された基層と；前記基層に対し隣接して配置され、前記レーザ光の偏光状態を回転させる偏光状態変化層と；を有し、前記偏光状態変化層は、前記レーザ光の照射により生じる温度分布と前記磁界の作用により、前記レーザ光の偏光面の回転に寄与するスピンの方向を変化させることを特徴とする光記録媒体である。
【００１０】
これによれば、所定の速度で回転する光記録媒体の偏光状態変化層にレーザ光が照射されると、補償温度以下であった偏光状態変化層の温度は補所温度以上に上昇する。この場合に、光記録媒体は所定の速度で回転していることから、レーザ光のスポット内では、回転方向上流側が低温となり、回転方向下流側が高温となるような温度分布が生じる。そして、この温度分布が、偏光状態変化層の保磁力と外部磁界の大きさに等しくなる基準温度を中心とする分布になると、レーザ光のスポット内の領域のうち、基準温度よりも低い領域（第１領域）にあるスピンと、基準温度より高い領域（第２領域）にあるスピンの向きが相互に逆向きになる。すなわち、第１領域と第２領域の境界（磁壁）は相互に逆向きのスピンにより規定される。
【００１１】
したがって、従来から行われているように、例えば垂直磁化膜のスポット内にキュリー温度を基準とする温度分布を生じさせて、レーザ光のスポット内にカットオフ周波数よりも高い周波数の小スポットを形成して情報の再生を行なう超解像再生に比べて、光スポット内の小スポットの外縁を明確にすることができ、超解像再生を行なう際のノイズを低減することが可能となる。また、レーザ光のスポット内の小スポットとそれ以外の領域では、レーザ光の偏光状態がそれぞれ逆方向に回転されるので、超解像再生信号のゲインを大きくすることが可能となる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、磁界を作用させた記録層に波長λの光ビームを開口数ＮＡの対物レンズにより集光して、情報の再生を行なう再生装置に用いられる光記録媒体であって、前記情報が２ＮＡ／λを越える空間周波数で記録された基層と；前記光ビームが照射されることにより生じる温度分布に対応して、前記光ビームの偏光状態を回転させるフェリ磁性体からなる偏光状態変化層と；を有し、前記偏光状態変化層は、片方の副格子の磁化状態が前記温度分布に対して不連続に急峻に反転することを特徴とする光記録媒体である。
【００１３】
これによれば、所定の速度で回転する光記録媒体のフェリ磁性を有する偏光状態変化層にレーザ光が照射されると、補償温度以下であった偏光状態変化層の温度は補償温度以上に上昇する。この場合に、光記録媒体は所定の速度で回転していることから、レーザ光のスポット内では、回転方向上流側が低温となり、回転方向下流側が高温となるような温度分布が生じる。そして、この温度分布が、偏光状態変化層の保磁力と外部磁界の大きさに等しくなる基準温度を中心とする分布になると、レーザ光のスポット内の領域のうち、基準温度よりも低い領域（第１領域）にある副格子の磁化方向と、基準温度より高い領域（第２領域）にある副格子の磁化方向が相互に逆向きになる。すなわち、第１領域と第２領域では相互に逆向きの磁化状態となる。
【００１４】
したがって、従来から行われている超解像再生に比べて、光スポット内の小スポットの外縁を明確にすることができ、超解像再生を行なう際のノイズを低減することが可能となる。また、レーザ光のスポット内の小スポットとそれ以外の領域では、レーザ光の偏光状態がそれぞれ逆方向に回転されるので、超解像再生信号のゲインを大きくすることが可能となる。
【００１５】
請求項１及び２に記載の光記録媒体において、請求項３に記載の光記録媒体の如く、前記偏光状態変化層はフェリ磁性を有し、前記レーザ光のスポット内の前記レーザ光の温度分布により規定される第１の領域内におけるレーザ光の偏光面と、第２の領域内におけるレーザ光の偏光面とを、相互に逆向きに偏光させることとすることができる。
【００１６】
請求項１〜３に記載の各光記録媒体において、請求項４に記載の光記録媒体の如く、前記偏光状態変化層は、前記光記録媒体が使用される環境の温度が前記偏光状態変化層の補償温度以下であり、レーザ光が照射されたときの最高到達温度が前記偏光状態変化層の補償温度よりも大きくキュリー温度よりも小さいこととすることができる。
【００１７】
請求項１〜４に記載の各光記録媒体において、請求項５に記載の光記録媒体の如く、前記偏光状態変化層は、フェリ磁性層と永久磁石層を含み、前記前記フェリ磁性層は前記永久磁石層に対し、前記フェリ磁性層と前記永久磁石層との交換相互作用を回避する非磁性層を介して積層形成されていることとすることができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５に記載の光記録媒体にレーザ光を照射するレーザ照射手段と、前記光記録媒体からの反射光又は透過光から、第１の偏光状態を有するレーザ光と第２の偏光状態を有するレーザ光のそれぞれを検知する一組の光検出器を備える再生装置において、前記レーザ照射手段は、前記一組の光検出器それぞれに入射するレーザ光の比率が所定の比率となるようにレーザ光の出力を調整する調整装置を備えていることを特徴とする再生装置である。
【００１９】
これによれば、偏光状態変化層に形成されたレーザ光のスポット内の第１領域からの反射光と第２領域からの反射光は、相互に逆向きの回転角が与えられる。そして、第１領域からの反射光を受光した光検出器からの信号と、第２領域からの反射光を受光した光検出器からの信号との比率が所定の値になるようにレーザ光のパワーが設定される。
【００２０】
したがって、例えば再生する光記録媒体を交換したり、回転数を変更して再生速度を変化させた場合にも、ＳＮ比が大きい再生信号を生成することができ、結果的に光学系のカットオフ周波数よりも高い周波数で記録された情報を精度よく再生することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１１に基づいて説明する。図１には本実施形態に係る光記録媒体としての光ディスク１０の一部が拡大して示されている。この光ディスク１０は例えばポリカーボネイト製の基板１６をディスク基板とし、図１に示されるように基板１６の上面には材料層１４が積層形成されている。
【００２２】
前記基板１６は、厚さ１００μｍの円形板状の部材からなり、表面には複数のピットＰが形成されている。
【００２３】
前記材料層１４は、光ディスク１０の断面図である図２に示されるように、反射放熱層２８、第１保護層２６、磁性層２４、第２保護層２２を含んで構成されている。詳述すると、基板１６上面に形成された反射放熱層２８は厚さ５０ｎｍのＡｇ−Ｐｄ−Ｃｕ合金からなり、この反射放熱層２８の上面に順次厚さ１３ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ２からなる第１保護層２６、厚さ１５ｎｍで垂直磁気異方性の大きいフェリ磁性体Ｇｄ２５（Ｆｅ８５Ｃｏ１５）７５（モル％）からなる磁性層２４、厚さ４０ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ２からなる第２保護層２２が形成されている。
【００２４】
磁性層２４のヒステリシスループは、光ディスク１０が使用される全温度領域で角型比がほぼ１となるように設計され、図３に示されるように、磁性層２４の温度が室温近傍の温度（３０℃近傍）であるときのヒステリシスループはループＳ１のようになり、磁性層２４の温度が補償温度ＴＣＯＭより高く後述する磁性層２４の保磁力が外部磁界Ｈと等しくなる温度ＴＱよりも低い範囲ではループＳ２のようになり、磁性層２４の温度が温度ＴＱ近傍のときはループＳ３のようになり、磁性層２４の温度がＴＱよりも高くキュリー温度ＴＣ近傍より低いときはループＳ４のようになる。
【００２５】
したがって、磁性層２４では全使用温度領域で垂直磁化状態が維持され、垂直磁化状態から面内磁化状態に切り替わる動作が行なわれないようになっている。この磁性層２４のヒステリシスループは、磁性層２４の成膜時の応力条件に依存する。このため本実施形態では、成膜時の応力条件を適正にすることにより磁性層２４のヒステリシスループ（Ｓ１〜Ｓ４）の角型比がほぼ１となるように磁性層２４を成膜している。
【００２６】
上記のように基板１６の上面に形成された材料層１４の表面は、例えば紫外線硬化樹脂をスピンコートして形成された透明樹脂膜１２による保護コートが施されている。
【００２７】
次に上述のように構成された光ディスク１０が鉛直下向の外部磁界Ｈが作用する空間に置かれたときの磁性層２４の磁化特性を図４を参照しつつ説明する。図４は磁性層２４の保磁力と温度との関係を表す特性曲線を示す図である。
【００２８】
Ｇｄ２５（Ｆｅ８５Ｃｏ１５）７５からなる磁性層２４は、一例として図４に示されるように、補償温度ＴＣＯＭが約１００℃となり、補償温度ＴＣＯＭ以上で磁性層２４の保磁力が外部磁界Ｈと等しくなる温度ＴＱが約１５０℃となり、キュリー温度ＴＣが約２００℃となり、補償温度ＴＣＯＭ以下で磁性層２４の保磁力が外部磁界Ｈと等しくなる温度ＴＰが約３０℃となる。ここで、０℃〜ＴＰまでの領域を領域Ａ、ＴＰ〜ＴＣＯＭまでの領域を領域Ｂ、ＴＣＯＭ〜ＴＱまでの領域を領域Ｃ、ＴＱ〜ＴＣまでの領域を領域Ｄとする。
【００２９】
光ディスク１０が通常の使用環境である例えば３０℃以下の室内で使用される場合には、磁性層２４の初期状態における温度は領域Ａの範囲内にある。ここでは磁性層２４の保磁力は外部磁界Ｈよりも小さいので、その自発磁化方向は外部磁界Ｈの向きに揃えられる。
【００３０】
図５（Ａ）は領域Ａにあるディスク１０に対し鉛直下向きの外部磁界Ｈが作用したときに、磁性層２４に現れる磁性の様子を模式的に示す図である。図５（Ａ）に示される白抜きの矢印２５は、外部磁界Ｈの作用により磁性層２４に現れる自発磁化方向を示している。この磁性層２４は希土類のスピンと遷移金属のスピンをもつフェリ磁性を有しているため、矢印２５により示される磁化方向は、希土類の磁気モーメント（以下Ｍ１と表す）と遷移金属の磁気モーメント（以下Ｍ２と表す）との和に相当する磁気モーメント（以下Ｍ３と表す）の向きに等しくなる。
【００３１】
詳述すると、希土類の磁気モーメントＭ１と遷移金属の磁気モーメントＭ２は交換相互作用により相互に逆方向を向いた反平行状態となっている。そして、磁性層２４が図３における領域Ａの範囲内にある場合には、磁気モーメントＭ２に比べて磁気モーメントＭ１のほうが支配的である。したがって磁性層２４の自発磁化方向を示す矢印２５の向きは、図５（Ｂ）に示されるように、磁界Ｈの影響を受けて下向きになる磁気モーメントＭ１と、この磁気モーメントＭ１との交換相互作用により上向きになる磁気モーメントＭ２との和で表される磁気モーメントＭ３Ａ（＝Ｍ１＋Ｍ２）の向きに等しくなる。なお、矢印２５は磁性層２４の自発磁化方向のみを示しその大きさを示すものではない。
【００３２】
この状態から磁性層２４が加熱されると磁性層２４の温度は徐々に上昇し、これに伴い磁気モーメントＭ１と磁気モーメントＭ２の大きさは異なる割合で徐々に小さくなっていく。そして、磁性層２４の温度が領域Ｂの範囲内になると、図６（Ａ）に示されるように磁気モーメントＭ１と磁気モーメントＭ２の大きさの差は、領域Ａでの差よりも小さくなるが、わずかに磁気モーメントＭ１のほうが支配的である。このため、領域Ｂでの磁気モーメントＭ１と磁気モーメントＭ２の和で表される磁気モーメントＭ３Ｂは、その大きさが磁性層２４の温度が領域Ａの範囲内にある場合の磁気モーメントＭ３Ａよりも小さくなるが、向きは磁気モーメントＭ３Ａと同じ方向となり、結果として磁性層２４の自発磁化方向は図６（Ａ）の矢印２５に示されるように下向きになる。
【００３３】
そして、磁性層２４の温度が補償温度ＴＣＯＭになると、磁気モーメントＭ１の大きさと、磁気モーメントＭ２の大きさが等しくなり、磁性層２４の磁性が失われた状態となる。すなわち、磁気モーメントＭ３の大きさが０となる。
【００３４】
磁性層２４の温度が補償温度ＴＣＯＭを超えて、図３における領域Ｃの範囲内になると、図６（Ｂ）に示されるように磁気モーメントＭ２のほうが磁気モーメントＭ１に比べて支配的になる。その結果、磁気モーメントＭ１と磁気モーメントＭ２との和で表される磁気モーメントＭ３Ｃの向きは上向きになり、磁性層２４の自発磁化の方向は図６（Ｂ）の矢印２５に示されるように上向きになる。したがって外部磁界Ｈは磁気モーメントＭ３の方向を下向きにするように作用する。しかしながら、図３に示されるように、磁性層２４の保磁力は領域Ｃの範囲内では外部磁界Ｈよりも大きくなっているので、磁気モーメントＭ３が下向きに反転することはない。したがって、磁気モーメントＭ１及び磁気モーメントＭ２ともに領域Ａ及び領域Ｂでの状態と同じ磁化の向きを保持する。
【００３５】
次に、磁性層２４の温度が、図３に示されるように温度ＴＱを超えて、領域Ｄの範囲内になると磁性層２４の保磁力は外部磁界Ｈよりも小さくなる。これにより、図６（Ｃ）に示されるように磁気モーメントＭ３は外部磁界Ｈの作用により下向きに反転する。このときには同時に磁気モーメントＭ３の構成要素である磁気モーメントＭ１及び磁気モーメントＭ２も反転している。
【００３６】
ところで、図１に示されるようにフェリ磁性を有する磁性層２４に直線偏光のレーザ光ＬＢを照射した場合には、レーザ光ＬＢの反射光は、例えばカー効果及びファラディー効果により楕円偏光となる。このときレーザ光ＬＢに回転角を与えるのは主として遷移金属のスピンである。そこで、遷移金属のスピンによる磁気モーメントＭ２に着目すると、この磁気モーメントＭ２は磁性層２４の温度が図３における領域Ａから領域Ｃに変化する過程では常に外部磁界Ｈと反平行になり、磁性層２４の温度がＴＱを超えて領域Ｃの範囲内になると外部磁界Ｈと平行になる。
【００３７】
したがって、例えば図７に示されるように、磁性層２４に対し、図３における領域Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに相当する温度分布を生じさせた場合には、レーザ光ＬＢの偏光に寄与する遷移金属のスピンによる磁気モーメントＭ２は、磁性層２４の温度がＴＱとなる点を中心に向きが変わることになる。このことは、磁性層２４の温度分布が領域Ａから領域Ｄまでリニアに増加する場合であっても、磁性層２４は、温度ＴＱを境にして磁気モーメントＭ２が反平行となることにより形成される磁壁によって、温度領域Ａ，Ｂ，Ｃに対応する領域と、温度領域Ｄに対応する領域とに明確に分離されることを意味している。
【００３８】
次に、上述した磁化特性を有する磁性層２４が形成された光ディスク１０の再生原理について説明する。前提として光ディスク１０の磁性層２４の温度は初期状態では室温近傍の温度であり、例えば永久磁石などの磁化手段によりすべての領域の自発磁化方向は図５（Ａ）に示されるように鉛直下向きに揃えられているものとする。また、光ディスク１０は鉛直下向きの外部磁界Ｈが作用する空間に配置されているものとする。
【００３９】
図１に示されるように、＋Ｘ方向に回転する光ディスク１０の材料層１４に直線偏光のレーザ光ＬＢが照射されると、レーザ光ＬＢの光スポットＳＰ内の領域の温度が上昇する。このとき、光ディスク１０は＋Ｘ方向に回転していることから、磁性層２４の光スポットＳＰ内の領域のうち、回転方向下流側の領域ＡＨは高温となり回転方向上流側の領域ＡＬは低温となるような温度分布が生じる。この温度分布が上述した温度ＴＱを中心とした温度分布になると、図８に示されるように光スポットＳＰ内の高温領域ＡＨでは遷移金属のスピンによる磁気モーメントＭ２が外部磁界Ｈと平行になり、低温領域ＡＬでは磁気モーメントＭ２が外部磁界Ｈと反平行となる。
【００４０】
したがって、領域ＡＨでは、磁性層２４に入射するレーザ光ＬＢがカー効果及びファラディー効果により所定角度（＋θ）だけ回転され、領域ＡＬでは、磁性層２４に入射するレーザ光ＬＢが所定角度（−θ）だけ回転される。したがって、レーザ光ＬＢの反射光から回転角に基づいて領域ＡＨでの反射光のみを分離し、この反射光に基づいて再生信号を形成することでレーザ光ＬＢのスポットＳＰ内の一部に存在するピット情報を選択的に検出することができるようになる。
【００４１】
このことは、レーザ光ＬＢの光スポットＳＰよりも小さいスポットを、情報が記録された基板１６の表面に形成したことと等価となり、光スポットＳＰ内にピットが複数存在するような、高い空間周波数をもつピットパターンにより記録された情報の再生が可能となる。
【００４２】
次に上述した光ディスク１０を再生する再生装置について図９〜図１１に基づいて説明する。図９には再生装置５０の概略構成が示されている。この再生装置５０は、図９に示されるように、光源５１、ビームスプリッタ５２、ミラー５３、対物レンズ５４、１／２波長板５５、偏光ビームスプリッタ５６、第１受光素子５８、第２受光素子５７、再生磁石ＭＧ１、初期化磁石ＭＧ２、レーザ制御回路７０、再生回路６０、及び光ディスク１０を回転する不図示の回転機構を備えている。
【００４３】
前記光源５１は、例えば波長λ（例えば４０５ｎｍ）のレーザ光ＬＢを出力する半導体レーザ光源であり、レーザ制御回路７０の指示に基づいて、光ディスク１０の材料層１４に形成される光スポット内の温度分布が温度ＴＱ中心とした温度分布となるようなパワーを有する直線偏光のレーザ光ＬＢを、第１ビームスプリッタ５２に対し射出する。
【００４４】
前記ビームスプリッタ５２は、光源２１からのレーザ光ＬＢを透過し、ミラー５３からのレーザ光ＬＢを反射して２／１波長板５５へ導光する。
【００４５】
前記ミラー５３は、第１ビームスプリッタ５２からのレーザ光ＬＢを反射して対物レンズ５４へ導光するとともに、光ディスク１０からの反射光を第１ビームスプリッタ５２へ導光する。
【００４６】
前記対物レンズ５４は、例えば開口数ＮＡが０．８５でレーザ光ＬＢを光ディスク１０の材料層１４表面に集光する。
【００４７】
偏光ビームスプリッタ５６は、回転角が＋θのレーザ光ＬＢを反射して第１受光素子５８へ導光し、回転角が−θのレーザ光ＬＢを透過して第２受光素子５７へ導光する。
【００４８】
１／２波長板５５は、偏光ビームスプリッタ５６の反射光量と透過光量の比率を所定の比率に調整する。
【００４９】
再生磁石ＭＧ１は、対物レンズ５４によって形成される光スポット内の磁性層２４に鉛直下向きの外部磁界Ｈを作用させる。
【００５０】
初期化磁石ＭＧ２は、再生磁石ＭＧ１の回転方向上流側に配置され、室温における光ディスク１０の磁性層２４の自発磁化方向を鉛直下向きに揃える（以下、単に初期化という）。
【００５１】
第１受光素子５８及び第２受光素子５７は受光したレーザ光量に応じた電気信号ｒ１及びｒ２を再生回路６０及びレーザ制御回路７０へ供給する。
【００５２】
再生回路６０は、図１０に示されるように増幅器６１、作動アンプ６２、同相アンプ６５、ハイパスフィルタ６３、ローパスフィルタ６６、位相調整回路６７、加算器６４を備えている。
【００５３】
前記増幅器６１は、第１受光素子５８からの信号ｒ１及び第２受光素子５７からの信号ｒ２を所定の倍率で増幅する。ここで、増幅器６１により増幅された信号ｒ１，ｒ２をそれぞれＲ１，Ｒ２とする。
【００５４】
作動アンプ６２は、増幅器６１で増幅された信号Ｒ１，Ｒ２の差信号（Ｒ１−Ｒ２）を所定の倍率Ｋ1で増幅し出力する。ここで、増幅器６１から出力される信号をＭ信号とする。
【００５５】
ハイパスフィルタ６３は、入力されたＭ信号から所定の周波数よりも低い低周波成分であるノイズを除去する。
【００５６】
同相アンプ６５は、加算器６４で加算された和信号（Ｒ１＋Ｒ２）を所定の倍率Ｋ２で増幅し出力する。ここで、増幅器６１から出力される信号をＮ信号とする。
【００５７】
ローパスフィルタ６６は、入力されたＮ信号から所定の周波数よりも高い低周波成分であるノイズを除去する。
【００５８】
位相調整回路６７は、ローパスフィルタ６６を経由したＮ信号を所定時間遅延させる。
【００５９】
図９に戻り、レーザ制御回路７０は、第１受光素子５８からの信号ｒ１と、第２受光素子５７からの信号ｒ２とを常時監視し、光源５１の出力パワーを設定する。詳述すると、光源５１から射出され光ディスク１０の磁性層２４に集光されたレーザ光ＬＢの光スポットＳＰ内に、上述した温度ＴＱを中心とする温度分が形成されるとともに、第１受光素子５８からの信号ｒ１と、第２受光素子５７からの信号ｒ２との比が所定の比率（例えばｒ２／（ｒ１+ｒ２）＝０．４）となるように光源５１の出力パワーを設定する。
【００６０】
次に、上述のように構成された再生装置５０を用いた光ディスク１０の再生方法について説明する。前提とし、ディスク１０のディスク基板には、光源５１から射出されるレーザ光ＬＢの波長λと、対物レンズ５４の開口数ＮＡにより決まるカットオフ周波数（＝２ＮＡ／λ）をこえる空間周波数を含むピットパターンにより複数のトラック（Ｔ０〜Ｔｎ）が形成されているものとする。また、光ディスク１０は線速度が１０ｍ／ｓで回転しているものとする。
【００６１】
光源５１から射出されたレーザ光ＬＢは、ビームスプリッタ５２及びミラー５３を介して、対物レンズ５４に入射し、該対物レンズ５４により光ディスク１０に集光される。図１１には光ディスク１０の磁性層２４の上面にレーザ光ＬＢが集光されることにより形成された光スポットＳＰが示されている。ここでは、レーザ光ＬＢの光スポットＳＰは図１１に示されるように、一例としてトラックＴ３上にあるピットＰ３を含むように形成されているものとする。
【００６２】
レーザ光ＬＢのパワーは上述したレーザ制御回路７０により、図１１に示される光スポットＳＰ内の温度分布が温度ＴＱを中心とした温度分布となるように設定されている。したがって、ディスク１０の記録層２４の光スポットＳＰ内の領域には、ディスク１０の回転方向上流側が低温となり、回転方向下流側が高温となるような温度ＴＱを基準とする温度分布が形成される。これによりＭＧ２により初期化された光スポットＳＰ内部には図８に示されるように磁性層２４の遷移金属の磁気モーメントの向きで規定される領域ＡＨと領域ＡＬが形成される。そして、磁性層２４を介して反射されたレーザ光ＬＢのうち、領域ＡＨを介して反射されたレーザ光ＬＢの偏光状態は＋θだけ回転され、領域ＡＬを介して反射されたレーザ光ＬＢの偏光状態は−θだけ回転される。
【００６３】
図９に戻り、光ディスク１０で反射されたレーザビームＬＢは１／２波長板５５を介して、偏光ビームスプリッタ５６へ入射する。偏光ビームスプリッタ５６では、反射したレーザ光ＬＢのうち回転角が＋θであるレーザ光（以下レーザ光ＬＢ＋という）のみが分岐されて第１受光素子５８へ導光され、回転角が−θであるレーザ光（以下レーザ光ＬＢ−という）は透過され第２受光素子５７へ導光される。そして、第１受光素子５８からはレーザ光ＬＢ＋の受光量に応じた信号ｒ１が再生回路６０へ供給され、第２受光素子５７からはレーザ光ＬＢ−の受光量に応じた信号ｒ２が再生回路６０へ供給される。
【００６４】
再生回路６０では、信号ｒ１が増幅された信号Ｒ１と、信号ｒ２が増幅された信号Ｒ２とに基づいて、作動アンプ６２で差信号Ｍ（＝Ｋ1（Ｒ１−Ｒ２））が生成され、同相アンプ６５で和信号Ｍ（＝Ｋ２（Ｒ１＋Ｒ２））が生成される。
【００６５】
差信号Ｍと和信号Ｎを生成するのは、超解像信号は通常領域ＡＨからの反射光に基づく信号ｒ１であるが、これは入射するレーザ光ＬＢの一部であるため、超解像分の信号成分を含む反面、例えばピットがレーザ光ＬＢのスポットＳＰよりも大きい場合には、反射光が発散され信号ｒ１の値が小さくなってしまう。したがって、再生回路６０では、信号ｒ１が増幅された信号Ｒ1と、信号ｒ２が増幅された信号Ｒ２との差信号Ｍと和信号Ｎを形成し、カットオフ周波数近傍より長周期のトラックパターンの信号は和信号、短周期のトラックパターンの信号は差信号Ｍを検出し、差信号Ｍと和信号Ｎとを加算して再生信号Ｓを形成する。
【００６６】
超解像信号ｒ１には低周波数域に偏光性のノイズが含まれている。そこで、差信号Ｍについてはハイパスフィルタ６３でノイズを含む低周波数域をカットする。また加算信号Ｎについては、通常のＲＯＭ型ディスクの信号と同じであるので、情報を含まないカットオフ周波数よりも高い周波数域はローパスフィルタ６６によりカットする。
【００６７】
また、図１１に示されるように、光スポットＳＰ内の領域ＡＨと領域ＡＬではディスク１０の回転方向に関する位相が異なっている。したがって、位相調整回路６７では信号Ｒ１と信号Ｒ２との位相のずれに応じて和信号Ｎを所定量遅延させるようになっている。
【００６８】
磁性層２４に形成された光スポットＳＰ内に温度分布を生じさせることにより、小さいスポット領域（領域ＡＨ）を形成して超解像再生を行う場合には、磁性層２４の温度分布が温度ＴＱを中心とする温度分布になるようにレーザ光ＬＢのパワーを適切に決定することが必要となる。磁性層２４のような光磁気材料の補償温度は光磁気材料の組成にきわめて敏感であり、わずか１モル％の組成の違いで補償温度は約３０℃以上変化する。このため、レーザ光ＬＢのパワーを常に固定した状態で超解像効果を実現させるのは困難である。
【００６９】
そこで再生装置５０のレーザ制御回路７０では、光スポットＳＰ内に領域ＡＨが規定されると、受光素子５８からの信号ｒ１と、受光素子５７からの信号ｒ２の値が変化することを利用してレーザ光ＬＢのパワーを変化させる。
【００７０】
詳述すると、制御回路７０では、上述した再生信号Ｓがもっとも高ＳＮ比で得られる信号ｒ１と信号ｒ２との比率ＳＮ０と、再生時に実際に得られる信号ｒ１と信号ｒ２との比率ＳＮ１を常時比較し、例えば、光ディスク１０を交換した場合や、再生速度を変更した場合には比率ＳＮ１があらかじめ決められた比率ＳＮ０と一致するようにレーザ光ＬＢのパワーを設定する。なお、再生装置１０では比率ＳＮ０は約０．４程度であった。
【００７１】
なお、超解像効果が現れていない場合、例えば光スポットＳＰ内が領域ＡＨと領域ＡＬに分かれていない場合には、比率ＳＮ０が約０．４程度になってしまうため、レーザ光ＬＢの出力パワーを誤って設定してしまう場合が考えられる。そこで、レーザ制御回路７０では、一旦レーザ光ＬＢのパワーを設定した後に、レーザ光ＬＢのパワーを±１０％程度変化させる。このときに、比率ＳＮ１が変動しない場合には光スポットＳＰに超解像効果が現れていないと判断し、レーザ光ＬＢのパワーを徐々に上げていき光スポットＳＰ内に超解像効果が現れるようなパワーを探していく。
【００７２】
上記のように構成された再生装置５０で、実際に２４０ｎｍの繰り返しピッチの位相ピットを再生したところ、レーザ光ＬＢのパワーが０．１ｍＷのときにはＣＮＲがほぼ０であり、レーザ光ＬＢのパワーが０．５ｍＷのときにはＣＮＲが４２ｄＢであった。これにより、レーザ光ＬＢの波長λと対物レンズ５４により決まるカットオフ周波数より高い周波数を持つピットパターンにより記録された情報の再生が可能であることがわかる。
【００７３】
また、再生回路６０で生成される８００ｎｍの長い繰り返しピッチの位相ピットからの差信号ＭのＣＮＲは５３ｄＢであり、和信号ＮのＣＮＲは６０ｄＢであった。これにより、帯域別に再生方法を変えて、周波数帯域別に差信号Ｍと和信号Ｎとを合成する手法の有効性を実証することができた。
【００７４】
以上説明したように、本実施形態に係る光ディスク１０によると、回転する光ディスク１０の磁性層２４にレーザ光ＬＢが照射されると、室温近傍にあった磁性層２４の温度は補償温度ＴＣＯＭ以上に上昇する。この場合に、光ディスク１０は例えば線速度１０ｍ／Ｓで回転していることから、レーザ光ＬＢの光スポットＳＰ内では、回転方向上流側が低温となり、回転方向下流側が高温となるような温度分布が生じる。そして、この温度分布が、磁性層２４の保磁力と外部磁界Ｈの大きさに等しくなる温度ＴＱを中心とする分布になると、レーザ光ＬＢの光スポットＳＰ内の領域のうち、温度ＴＱよりも低い領域ＡＬにある遷移金属のスピンによる磁気モーメントＭ２の向きと、温度ＴＱより高い領域ＡＨにある磁気モーメントＭ２の向きとが相互に逆向きになる。
【００７５】
したがって、従来から行われている超解像再生に比べて、光スポットＳＰ内の小スポットの外縁、すなわち領域ＡＨと領域ＡＬとの境界を急峻に変化させることができ、超解像再生を行なう際に再生信号Ｓのノイズを低減しＳＮ比を大きくすることが可能となる。また、超解像再生を行う際に、領域ＡＨでの反射光と領域ＡＬでの反射光とは逆方向の回転角が与えられるため、レーザ光ＬＢ＋とレーザ光ＬＢ−の分離が容易になる。
【００７６】
また、本実施形態に係る再生装置によると、磁性層２４に形成されたレーザ光ＬＢの光スポットＳＰ内の領域ＡＨからの反射光ＬＢ＋と領域ＡＬからの反射光ＬＢ−は、相互に逆向きの回転角が与えられる。そして、領域ＡＨからの反射光を受光した受光素子５８からの信号ｒ１と、領域ＡＬからの反射光を受光した受光素子５７からの信号ｒ２との比率（ｒ２／（ｒ１＋ｒ２））が再生信号ＳのＳＮ比がもっとも大きくなる比率となるように、レーザ光ＬＢのパワーが設定される。
【００７７】
したがって、例えば再生する光ディスク１０を交換したり、回転数を変更して再生速度を変化させた場合にも、ＳＮ比が大きい再生信号Ｓを生成することができ、結果的に光学系のカットオフ周波数よりも高い周波数で記録された情報を精度よく再生することが可能となる。
【００７８】
《変形例１》
次に光ディスク１０の変形例１について説明する。この変形例１に係る光ディスク１０Ａは、図１２の断面図に示されるように、光ディスク１０のディスク基板１６と材料層１４の第１保護層２６との間に、反射放熱層２８に代えて磁化方向が鉛直下向きの永久磁石材料からなる光磁気層２９を形成したものである。フェリ磁性を有する磁性層２４は希土類のスピンと遷移金属のスピンとの交換相互作用が極めて強い。したがって、磁性層２４に直接触れ合うように光磁気層２９を形成すると磁性層２４の全てのスピンが光磁気層２９の磁化方向と同じ向きになってしまう。このため、光磁気層２９は光磁性層２４に対し第１保護層２６を介し鉛直下向きの磁界Ｈを作用させるようになっている。
【００７９】
この光磁気層２９は、そのキュリー温度が磁性層２４のキュリー温度よりも十分高くなるように設計され、レーザ光ＬＢが照射されてもスピンの反転が生じないようになっている。本変形例１の光ディスク１０では、光磁気層２９に隣接する第１保護層として厚さ２０ｎｍのＳｉＮｘからなる非磁性層を形成し、該第１保護層２６を介して、厚さ６０ｎｍの（Ｇｄ４０Ｄｙ６０）２３（Ｆｅ９０Ｃｏ１０）７７からなる光磁気層２９を形成した。（Ｇｄ４０Ｄｙ６０）２３（Ｆｅ９０Ｃｏ１０）７７の補償温度は室温以下であるため、光ディスク１０の再生時には必ず遷移金属のスピンが支配的となっており、磁性のジャンプなどは一切生じないようになっている。すなわち、光ディスク１０の再生を行う際は第１保護層２６を介して鉛直下向きの外部磁界Ｈを磁性層２４に常時作用させることが可能になっている。
【００８０】
磁性層２４の動作は上述した光ディスク１０の場合とまったく同じであるが、再生装置５０の再生磁石ＭＧ１、及び初期化磁石ＭＧ２による磁界が、上記光磁気層２９により作用している点のみが異なっている。そして、光磁気層２９は、スパッタリングで基板１６上面に形成され、磁性層２４に再生磁界Ｈに相当する程度の自発磁化が発生するように着磁処理がなされている。
【００８１】
以上の説明から明らかなように、本変形例１では、再生装置５０の再生磁石ＭＧ１、及び初期化磁石ＭＧ２による磁界が、光磁気層２９により磁性層２４に作用するため、再生装置５０の再生磁石ＭＧ１、及び初期化磁石ＭＧ２を省略することができ、結果的に再生装置５０の構成を簡略化することが可能となる。
【００８２】
《変形例２》
次に、光ディスク１０の変形例２について説明する。この変形例２に係る光ディスク１０Ｂは、図１３の断面図に示されるように、光ディスク１０のディスク基板１６と材料層１４の第１保護層２６との間に、上述した光ディスク１０Ｂと同様に、反射放熱層２８に代えて磁化方向が鉛直下向きの永久磁石材料からなる光磁気層２９を形成し、第２保護層２２と、透明樹脂膜１２の間に、追記型の色素層１３を形成したものである。
【００８３】
この光ディスク１０Ｂのディスク基板１６にはピットは形成されておらず、トラッキング用の溝が形成されているのみである。この光ディスク１０Ｂには、例えばＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒなどと同様の原理で色素が熱分解されることにより、トラック上に結晶質からなる部分と非結晶質からなる部分の組み合わせからなるパターンが形成される。この光ディスク１０Ｂにおいても、磁性層２４は上述した光ディスク１０と同様にレーザ光ＬＢが照射されることにより超解像を発現する。したがって、追記型の光ディスク１０Ｂに、カットオフ周波数以上のパターンで情報の記録がされている場合にも、磁性層２４にレーザ光ＬＢを集光することで光スポットＳＰ内の小スポットの外縁、すなわち領域ＡＨと領域ＡＬとの境界を明確にすることができ、超解像再生を行なう際に再生信号Ｓのノイズを低減しＳＮ比を大きくすることが可能となる。また、超解像再生を行う際に、領域ＡＨでの反射光と領域ＡＬでの反射光とは逆方向の回転角が与えられるため、レーザ光ＬＢ＋とレーザ光ＬＢ−の分離が容易になる。
【００８４】
なお、上記実施形態では、磁性層２４はフェリ磁性材料である場合について説明したが、これに限らず、レーザ光ＬＢが照射されることにより生じる温度分布によって、磁化方向が反転する材料であればよい。
【００８５】
また、上記実施形態では再生装置５０の光源５１から射出されるレーザ光ＬＢは直線偏光である場合について説明したが、楕円偏光のレーザ光を用いてもよい。この場合にも超解像再生時には、反射光に異なる回転角の光束が混在するが、レーザ光のスポット内ではそれぞれ異なった方向の回転角が与えられるので、回転角に応じてそれぞれのレーザ光を容易に分離することができる。この場合、回転角によりレーザ光の反射率が変化するので、反射率の変化度合いに基づいてレーザ光の分離することも可能となる。
【００８６】
また、上記実施形態ではレーザ光ＬＢの入射側からみて凸状のピットが形成されている場合について説明したが、これに限らず凹状のピットが形成されていてもよい。要は、光ディスクに、反射光が散乱される部分又は反射率が異なる部分の組み合わせによるパターンで情報が記録されていればよい。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
以上説明したように、本発明の光記録媒体及び再生装置は、超解像再生により情報の再生を行うのに適している。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる光ディスク１０の概略的な構成を示す図である。
【図２】光ディスク１０の断面図である。
【図３】磁性層２４のヒステリシスループを示す図である。
【図４】磁性層２４の保持力と温度の特性曲線を示す図である。
【図５】図５（Ａ）は磁性層２４の磁性を説明するための図（その１）であり、図５（Ｂ）は磁性層２４の磁性を説明するための図（その２）である。
【図６】図６（Ａ）は磁性層２４の磁性を説明するための図（その３）であり、図６（Ｂ）は磁性層２４の磁性を説明するための図（その４）であり、図６（Ｃ）は磁性層２４の磁性を説明するための図（その５）である。
【図７】磁性層２４に温度分布を形成したときの遷移金属の磁気モーメントの方向を説明するための図である。
【図８】磁性層２４にレーザ光ＬＢを照射したときに、現れる領域ＡＬと領域ＡＨを示す図である。
【図９】再生装置５０の構成を示す図である。
【図１０】再生装置５０の再生回路６０のブロック図である。
【図１１】光ディスク１０の超解像再生を説明するための図である。
【図１２】光ディスク１０の変形例を示す図（その１）である。
【図１３】光ディスク１０の変形例を示す図（その２）である。
【符号の説明】
【００８９】
１０、１０Ａ、１０Ｂ…光ディスク、１２…透明樹脂膜、１３…色素層、１４…材料層、１６…基板、２８…反射放熱層、２６…第１保護層、２４…磁性層、２２…第２保護層、２９…光磁気層、５０…再生装置、５１…光源、５２…ビームスプリッタ、５３…ミラー、５４…対物レンズ、５５…１／２波長板、５６…偏光ビームスプリッタ、５７…第２受光素子、５８…第１受光素子、６０…再生回路、６１…増幅器、６２…作動アンプ、６３…ハイパスフィルタ、６４…加算器、６５…同相アンプ、６６…ローパスフィルタ、６７…位相調整回路、Ｐ…ピット、Ｔ…トラック。
【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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