光記録媒体及び光記録媒体再生装置
【目的】 再生時の読出レーザ光波長と対物レンズ開口数により規定される空間周波数を越える情報が記録された光ディスクおよびその再生装置を提供する。
【構成】 第１の発明は、位相ピットによる情報記録媒体であって、外部から照射された読出光の強度分布、照射による温度分布に対応して、情報記録面上の読出光スポット内の高温領域と低温領域内の反射光または透過光の偏光状態が異なるような、補償温度が室温より高くかつキュリー温度より低い特性を有する偏光状態変化層を設ける。また、第２の発明は、第１の発明の光記録媒体に読出光の光照射手段と、読出光の反射光または透過光のうちから第１の領域もしくは第２の領域からの読出光のいずれか一方のみを分離する分離手段と、分離された読出光を受光し読出信号として出力する受光手段と、読出信号に基づいて光記録媒体の記録情報の再生動作を行う再生手段と、を備える。
【構成】 第１の発明は、位相ピットによる情報記録媒体であって、外部から照射された読出光の強度分布、照射による温度分布に対応して、情報記録面上の読出光スポット内の高温領域と低温領域内の反射光または透過光の偏光状態が異なるような、補償温度が室温より高くかつキュリー温度より低い特性を有する偏光状態変化層を設ける。また、第２の発明は、第１の発明の光記録媒体に読出光の光照射手段と、読出光の反射光または透過光のうちから第１の領域もしくは第２の領域からの読出光のいずれか一方のみを分離する分離手段と、分離された読出光を受光し読出信号として出力する受光手段と、読出信号に基づいて光記録媒体の記録情報の再生動作を行う再生手段と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は位相ピットにより情報が記録された光記録媒体及びその再生装置に係り、特に再生時の読出光の波長および対物レンズの開口数により規定される空間周波数を越える空間周波数を有する情報を記録した光記録媒体及びその再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のＣＤ（Compact Disk）やＬＤ（Laser Disk）等に代表される光ディスクにおいて、読出レーザ光のビームスポットが（位相）ピットに照射された時に回折や散乱あるいはピット部分の光学定数の変化によって生じる反射光量の減少を光検出器で検出することにより、ピットの有無に対応した情報を取り出していた。より具体的には、ピット上に読出レーザ光のスポットが照射されている場合（図１３（ａ）参照）には、散乱などにより反射による戻り光量（反射光量）が小さく、ピット間に読出レーザ光のスポットが照射されている場合（図１３（ｂ）参照）には戻り光量が大きいことを利用して情報を読み出している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来における光ディスクの再生分解能は、読出レーザ光の波長λと、対物レンズの開口数ＮＡによって制限され、空間周波数ｆc ＝２ＮＡ／λを越える周波数成分を有する情報を再生することはできないという問題点があった。
【０００４】そこで本発明の目的は、再生時の読出レーザ光の波長λと、対物レンズの開口数ＮＡによって規定される空間周波数ｆc ＝２ＮＡ／λを越える空間周波数を有する情報が記録された光記録媒体及びその光記録媒体を分離度良く再生することが可能な光記録媒体再生装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため、第１の発明は、位相ピットによって情報が保持された光記録媒体であって、外部から照射された読出光の強度分布あるいは読出光の照射に伴う温度分布に対応して、前記情報記録面上の読出光スポット内の第１の領域内の反射光または透過光の第１の偏光状態を当該読出光スポット内の他の領域である第２の領域内の反射光または透過光の第２の偏光状態とは異なるように変化させる磁性層を備え、この磁性層は補償温度が室温より高くかつキュリー温度より低い特性を有するフェリ磁性材料から成る光記録媒体である。
【０００６】また、第２の発明は、第１の発明の光記録媒体から記録情報を再生する光記録媒体再生装置であって、光記録媒体に読出光を照射する光照射手段と、照射された読出光の光記録媒体の反射光または透過光のうちから、第１の偏光状態を有する読出光または第２の偏光状態を有する読出光のいずれか一方のみを分離する分離手段と、分離手段により分離された読出光を受光し読出信号として出力する受光手段と、読出信号に基づいて光記録媒体の記録情報の再生動作を行う再生手段とを備えて構成される。
【０００７】
【作用】第１の発明によれば、偏光状態変化層は、外部から照射された読出光の強度分布あるいは読出光の照射に伴う温度分布に対応して、情報記録面上の読出光スポット内の第１の領域内の反射光または透過光の偏光状態である第１の偏光状態を当該読出光スポット内の他の領域である第２の領域の反射光または透過光の偏光状態である第２の偏光状態とは異なるように変化させる。
【０００８】更に、当該磁性層は補償温度が室温より高くかつキュリー温度より低いため、磁性層の全体磁化が同じ向きになるようにしておけば前記第１の偏光状態と前記第２の偏光状態との偏光回転方向が相反する。
【０００９】したがって、第１の偏光状態を有する読出光あるいは第２の偏光状態を有する読出光のいずれか一方のみを受光することにより、情報記録面上の読出光スポット内の第１の領域内あるいは第２の領域内のいずれか一方に記録されている位相ピット（記録情報）のみの情報を再生することが可能となる。
【００１０】また、第２の発明によれば、光照射手段は、光記録媒体に読出光を照射し、分離手段は、この照射された読出光の光記録媒体の反射光または透過光のうちから、第１の偏光状態を有する読出光または第２の偏光状態を有する読出光のいずれか一方のみを分離する。
【００１１】これにより、受光手段は、分離手段により分離された読出光を受光し読出信号として再生手段に出力し、再生手段は読出信号に基づいて光記録媒体の記録情報の再生動作を行う。
【００１２】したがって、それぞれが読出光スポット内の一部分である第１の領域からの第１の偏光状態を有する読出光または第２の領域からの第２の偏光状態を有する読出光のいずれか一方のみに含まれる記録情報のみを精度良く再生することができ、読出光スポット内に記録ピットが複数個存在するような場合に高い空間周波数を有する情報を再生することが可能となる。
【００１３】
【実施例】次に、本発明の好適な実施例による光記録媒体及び光記録媒体再生装置を、図面に基づいて説明する。
（ｉ）第１実施例まず、本発明に係る光ディスクの構造について説明する。図１に光ディスクの断面図を示す。
【００１４】光ディスク１は、図１（ａ）に示すように、位相ピットが形成された基板２と、入射した直線偏光である読出光の偏光状態を、読出光の照射に伴う温度分布に対応して回転させる偏光状態変化層としての材料層３と、材料層３を保護する保護層４ａ、４ｂと、を備えて構成されている。なお、以下の説明においては、材料層３、保護層４ａ及び保護層４ｂをまとめて光磁気層と呼ぶ。
【００１５】光ディスク１の具体的な構成としては、基板側から見て、誘電体保護層であるＳｉＮ層４ａ（８０ｎｍ）、磁気光学効果を示す材料層であるＧｄＦｅＣｏ層３（９０ｎｍ）、誘電体保護層であるＳｉＮ層４ｂ（５０ｎｍ）の順番で形成されている。なお、括弧内の数値は各層の厚さの一例を示している。また、この場合において、偏光状態の回転は、主として反射による磁気光学効果の偏光面回転であるカー効果による。
【００１６】また、図１（ｂ）に示す光ディスク１’も、図１（ａ）において示したディスク１と同様の層構成を持ち、基板２と、偏光状態変化層としての材料層３と、保護層４ａおよび４ｂとを備えて構成されている。
【００１７】光ディスク１’と光ディスク１との相違は、材料層３にＧｄＦｅＣｏの代わりにＴｂＦｅＣｏ層が使われている点である。この場合における偏光状態の回転は、光ディスク１と同じカー効果による。
【００１８】図１（ａ）および（ｂ）に示す光ディスク１および１’は、材料層であるＧｄＦｅＣｏ層３およびＴｂＦｅＣｏ層３が厚くて反射率が高く、別に反射層を設ける必要がなかったが、光磁気層として薄く若しくは低反射率のものを用いて、反射型の光ディスク１”として用いるには、図１（ｃ）に示すように、反射層５を設ける必要がある。好適には、反射層５として、ＡｌＴｉ、Ａｌ、Ａｕ等を用いることができる。この場合の偏光状態の回転は、カー効果及び透過偏光面に対する磁気光学的回転を行うファラデー効果による。
【００１９】具体的には、光ディスク１”は、基板側からみて、誘電体保護層であるＳｉＮ層４ａ、磁気光学効果を示す材料層であるＧｄＦｅＣｏ層３、誘電体保護層であるＳｉＮ層４ｂの順番で形成され、さらに保護層および反射層としてのＡｌＴｉ層５を設けている。この場合、ディスク１で用いたＧｄＦｅＣｏは層厚が薄いので、低反射率の材料層となっている。
【００２０】具体的には、本発明を適応できる補償点材料として、以下の式（１）〜（３）に挙げるものがある。
ＴｂＦｅ、ＴｂＦｅＣｏ （Ｔｂ ＞ ２３〔at% 〕） ……（１）
ＧｄＦｅ、ＧｄＦｅＣｏ （Ｇｄ ＞ ２４〔at% 〕） ……（２）
ＤｙＦｅ、ＤｙＦｅＣｏ （Ｄｙ ＞ ２６〔at% 〕） ……（３）
その他のものとして、ＮｄＴｂＦｅＣｏ、ＮｄＤｙＦｅＣｏ等が考えられる。なお、〔at% 〕は原子パーセントであり、全体に占める当該原子数量を示す。例えば、Ａn Ｂm ……（４）
という表示では、n ＋ m ＝ １００ ……（５）
であり、式（４）の意味は、全原子の個数中ｎ％のＡ原子およびｍ％のＢ原子によってこの物質が組成されるという意味である。
【００２１】この表現によれば、本発明のディスク１における偏光状態変化層３の材質は、Ｇｄ25（Ｆｅ70Ｃｏ30）75 〔at% 〕 ……（６）
等で表され、光ディスク１’における偏光状態変化層３’は、Ｔｂ25（Ｆｅ80Ｃｏ20）75 〔at% 〕 ……（７）
等で表される。
【００２２】次に、本実施例における光磁気ディスクに使われる光磁気材料の特性について図５乃至図７に基づいて説明する。最近、多くの光磁気記録材料として、希土類金属ＲＥ（Rare Earth）−遷移金属ＴＭ（Transition Metal）アモルファス合金が用いられている。その磁気的性質として、遷移金属と重希土類金属の持つ部分磁化が反平行になるフェリ磁性を示す。
【００２３】図５に示すように、これらの部分磁化の大小関係によって全体の磁化の向きが、図５（ａ）のように遷移金属の部分磁化方向になったり（ＴＭ−rich）、図５（ｂ）のように、希土類金属の部分磁化方向になったり（ＲＥ−rich）する。図５において、実線は遷移金属の部分磁化であり、破線は希土類金属の部分磁化である。また、矢印の向きは磁化の方向であり矢印の長さは磁化の強さを表す。
【００２４】また、上記のようなフェリ磁性体の中には希土類金属の部分磁化が遷移金属の部分磁化よりも温度に対する依存性が大きいために、合金の組成によっては補償温度（Compensation Temperature：Ｔcomp）という磁化方向が逆転する温度を持つ場合もある。このような特性を持つ媒体を補償点材料といい、これを図６に示す。全体の磁化Ｍｓがキュリー温度Ｔｃに近づく前に急激に減少し、補償温度Ｔcompにおいて見かけ上磁化がゼロになり、また保持力Ｈｃが非常に大きくなる。
【００２５】希土類ＲＥの原子磁気モーメントをμR 、遷移金属ＴＭの原子磁気モーメントをμT とすると、希土類金属ＲＥ−遷移金属ＴＭ合金、ＲＥ1 −X ＴＭx における平均原子磁気モーメントμRTは、式（８）となる。
【００２６】
μRT ＝ ｜（１−X ）μR ± X μT ｜ ……（８）
ここで、複合の＋は軽希土類、−は重希土類に対して適用される。そのため、本発明に適応する光磁気媒体においては、ＲＥ、ＴＭ両者の磁化モーメントの結合である全体磁化の向きは補償温度Ｔcomp以下であっても、また、それ以上であっても変化しないが、部分磁化の向きのみが互いに反転するのである。これらの性質を示す媒体には、ＧｄＣｏやＴｂＣｏのように遷移金属としてＣｏを用いたものが知られている（１９８６年１２月：日本応用磁気学会セミナー 名古屋大内山晋氏論文）。これにより、合金全体の磁化Ｍｓは遷移金属の部分磁化と希土類金属の部分磁化との差として観測される。
【００２７】図６下の矢印はこの時の部分磁化の様子を、図５の表現に基づいて示したものである。さて、本発明による光磁気媒体はこのような補償点材料において、室温ＴR および読出光照射時の低温領域温度Ｔlow が補償温度Ｔcomp以下と成るよう、また、読出光照射時の高温領域温度Ｔhighが補償温度Ｔcomp以上になるように膜の特性を調節して構成される。図６において、この様子が室温点ＴR （＊印）および読出光を照射した場合の高温領域温度Ｔhighおよび低温領域温度Ｔlow の関係で示してある。 一方、上記した特性を有する光磁気媒体におけるフェリ磁性体は、図７に示すカー回転角の波長依存性を有することが知られている（博士論文：ＫＤＤ 田中富士雄氏（早大））。図においては、カー回転角は希土類元素によらずほぼ同じ位の値で、いずれも波長に対して僅かに増加している。特に、このようなＲＥ−ＴＭ系光磁気媒体におけるカー回転角は、波長の長いところ（波長６００〔ｎｍ：ナノメートル〕）以上において遷移金属ＴＭの磁化に依存している。このことにより、補償点材料を用いた光磁気媒体においては、読出光として波長の長いレーザーを用いた時、反射光によるカー回転角は遷移金属ＴＭの部分磁化の向きにほぼ比例して変化することがわかる。
【００２８】よって、再生磁界により全体磁化の向きを常に一方向に揃えておけば、図６における室温点ＴR （＊点）および照射光の低温領域温度Ｔlow における遷移金属ＴＭの部分磁化の向きと読出光の高温領域温度Ｔhighとなった媒体上での遷移金属ＴＭの部分磁化の向きとは、互いに反転しており、したがって、カー回転の方向性も逆転していることになる。
【００２９】次に、本発明による光磁気媒体の再生原理について説明する。図２（ａ）に示す初期状態においては、永久磁石等の磁化手段ＭＧ１により、光磁気ディスクの光磁気層のすべての領域の垂直磁化方向はすべて同一方向（図面中、下方向）となるようにする。この時、高温領域においての磁化は遷移金属ＴＭによって担われ、光スポットが通過し常温に戻った場所での全体磁化は、希土類金属ＲＥによって担われている。
【００３０】そして再生時に、図２（ｂ）に示すように、読出光の出力を調整した光スポットが照射されると、少なくとも光スポットの照射されている領域のうちの高温領域の温度が補償温度Ｔcompを越えるとこの高温領域の部分磁化構成が変わり、全体磁化は遷移金属ＴＭによって担われるようになる。
【００３１】この結果、全体のカー効果もしくはファラデー効果の磁気光学効果による回転角は遷移金属ＴＭのスピンによって決まることから、高温領域では−θkaの偏光状態が与えられ、その他の常温領域や低温領域では材料に依存した所定角度＋θkbの偏光状態が与えられる。
【００３２】したがって、入射した読出光は高温領域において、読出光と−θkaの偏光状態で検出器によって受光され、また、光スポット内の高温領域を除く低温領域では、＋θkbだけ読出光の偏光状態が回転した偏光状態を有する再生光が検出器により受光される。
【００３３】そこで、偏光状態の異なる２種の再生光を、偏光フィルタ、差動光学系等の分離手段を用いて分離すれば、読出光スポット内の一部分に存在するピットの情報を選択的に検出することができる。
【００３４】このことは、光学的には読出光の波長λ及び対物レンズの開口数ＮＡにより規定される読出光スポットの直径ｒよりも小さな開口を有するピンホールを光ディスクの情報記録面上に設けたことと等価となり、読出光スポット内に複数個存在するような微小サイズの位相ピット、すなわち、高い空間周波数ｆ（ｆ＞ｆC ）を有する位相ピットの情報を再生することが可能となる。
【００３５】なお、必ずしも垂直磁気異方性を持つ必要は無く、垂直磁化が成されていない時には再生磁界Ｈｒを印加することによる外部磁界で、幕の磁化を垂直に揃えられる。
【００３６】図３に光ディスク再生装置の主要部の構成を示す。光ディスク再生装置１０は、読出光であるレーザ光を出射するレーザダイオード１１と、レーザダイオード１１から入射したレーザ光を透過し、後述のミラーから入射したレーザ光を反射するビームスプリッタ１２と、レーザ光を導くためのミラー１３と、レーザ光を光ディスクＤＫの情報記録面上に集光する対物レンズ１４と、ビームスプリッタ１２により反射されたレーザ光（再生光）のうち非読出領域（低温領域）からのレーザ光の後述の偏光ビームスプリッタにおける反射光量と透過光量の比率を調整する二分の一波長板（halfwave plate）１５と、所定の偏光状態を有する偏光のみを透過し、他の光を反射する偏光ビームスプリッタ１６と、偏光ビームスプリッタにより反射された偏光を受光し、第１読出信号Ｒ1 （ＲＦ信号）として出力する第１受光素子１７ａと、偏光ビームスプリッタ１６を透過した偏光を受光し、第２読出信号Ｒ2 （ＲＦ信号）として出力する第２受光素子１７ｂと、デコーダ、アンプ等を含み読出信号Ｒを再生信号Ｓに変換して出力する再生回路１８と、光ディスクＤＫの垂直磁化方向を一定方向に揃える磁石ＭＧ1 と、を備えて構成されている。
【００３７】次に、図４を参照して本実施例の動作を説明する。まず、光ディスクＤＫの光磁気層に磁石ＭＧ1 を用いて外部磁界Ｈi を与え、記録情報読出前の垂直磁化方向を一定方向（初期化：図面では、下方向。）とする初期化を行なう。初期化は、ビームスポットを照射し媒体の保磁力が低くなったところで行っても良いし、また保磁力を越える強い外部磁界で行っても良い。
【００３８】以下の説明においては、あらかじめ光ディスクＤＫの全ての領域の垂直磁化方向を磁石ＭＧ1 により初期化する場合について説明する。レーザダイオード１１から出射された直線偏光である読出光（レーザ光）のスポットＬＢは、ミラー１３、ビームスプリッタ１２、対物レンズ１４を介して光ディスクＤＫの情報記録面上に集光され、図４（ａ）に示すように、トラックＴ1 上に読出スポットＬＢを形成し、この読出スポットＬＢはディスクＤＫの回転によりトラックＴ1 上を移動する。
【００３９】ところで、トラックＴ1 上には、読出光の波長λ及び対物レンズ１４の開口数ＮＡで規定される空間周波数ｆc ＝２ＮＡ／λを越える空間周波数ｆ（ｆ＞ｆC）を有する位相ピットが形成されている。具体的には、読出光スポットＬＢ内に複数個の位相ピットＰ2 、Ｐ3 が存在し、このままではそれらの位相ピットＰ2、Ｐ3 の情報を分離することができず、正しい再生を行なうことができない。同様にして、図４（ｂ）に示すように、読出光スポットＬＢ内に複数のトラックＴ0 ’、Ｔ1 ’、Ｔ2 ’が含まれるような場合にも正しい再生を行なうことができない。
【００４０】そこで、読出光の出力を調整すると、図４（ｃ）に示すように、材料層の温度は、読出光スポットＬＢの後方部分の領域ＡＲにおいてキュリー温度Ｔｃ以下であって補償温度Ｔcomp以上（図６におけるＴhighの位置）に上昇し、例えば、図４（ａ）に示すような場合、位相ピットＰ2 が存在する領域ＡＲの遷移金属ＴＭの部分磁化の方向が反転する。
【００４１】この結果、遷移金属ＴＭの部分磁化が反転した領域ＡＲ内においては、読出光の情報記録面による反射光である再生光の偏光状態は読出光の偏光状態から磁気光学効果により材料に依存した角度（−θka）だけ回転した偏光状態で、受光素子側に戻ることとなる。一方、領域ＡＲを除く読出光ＬＢ内の位相ピットＰ3 が存在する領域ＸＡＲにおいては、再生光の偏光状態は読出光の偏光状態と比較して、磁気光学効果により材料層に依存したある角度（＋θkb）だけ回転した状態で受光素子側に戻ることとなる。
【００４２】領域ＡＲ及び領域ＸＡＲからの再生光は混合状態で受光素子１７ａ、１７ｂに達するが、二分の一波長板１５等を調節することにより、領域ＸＡＲからの再生光量が第１受光素子１７ａと第２受光素子１７ｂに等量づつ入射するように設定すると、第１読出信号Ｒ1 と第２読出信号Ｒ2 の差を取れば（差動出力）、領域ＸＡＲからの再生光による信号成分は相殺され、領域ＸＡＲはみかけ上遮蔽されることとなる。したがって、再生回路１８においては、領域ＡＲ、すなわち、位相ピットＰ2 の情報のみを読み出すことが可能となり、再生信号Ｓは位相ピットＰ2 の情報のみを含むこととなる。
【００４３】以上の説明のように、本第１実施例によれば、読出光の波長λと対物レンズ１４の開口数ＮＡによって規定される空間周波数ｆC （＝２ＮＡ／λ）を越える空間周波数ｆを有する情報を再生することが可能となる。その上、領域ＡＲの再生光と領域ＸＡＲの再生光との間にはθka＋θkbもの偏光状態の差が存在するので、Ｃ／Ｎ（Carrier to Noise ratio）特性がθkaのみの偏光角度差を有するシステムよりも良い。
【００４４】また、上記実施例における光学系は、現在広く用いられている書換可能型光磁気ディスクの記録再生装置と等価であるため、装置を共用することが可能となる。
【００４５】さらに、二分の一波長板１５等の調節によって、見かけ上遮蔽される領域を設定することができるので、図４（ｂ）に示すように、ピット列方向ばかりでなく、トラックピッチ方向にも高密度化された光ディスクであっても、トラック間クロストーク、ピット間クロストークの発生が減少し、あるいは無視できるため、所望の位相ピットのみの情報を正確に再生することが可能となる。
（ii）第２実施例上記第１実施例の光ディスク再生装置においては、２個の受光素子を有する差動光学系を用いて記録情報の再生を行っていたが、本第２実施例は、１個の受光素子を用いて光学系を構成した場合の実施例である。
【００４６】図８に光ディスク再生装置の主要部の構成を示す。図６の第１実施例と同一の部分には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。光ディスク再生装置１０Ａは、読出光であるレーザ光を出射するレーザダイオード１１と、レーザダイオード１１から入射したレーザ光を透過し、後述のミラーから入射したレーザ光を反射するビームスプリッタ１２と、レーザ光を導くためのミラー１３と、レーザ光を光ディスクＤＫの情報記録面状に集光する対物レンズ１４と、ビームスプリッタ１２により反射されたレーザ光（再生光）のうち読出領域からのレーザ光のみを透過させる偏光板と、偏光板を透過した偏光を受光し、読出信号Ｒ’（ＲＦ信号）として出力する受光素子１７’と、デコーダ、アンプ等を含み読出信号Ｒを再生信号Ｓに変換して出力する再生回路１８と、を備えて構成されている。
【００４７】次に動作を説明する。レーザダイオード１１を出射したレーザ光はビームスプリッタ１２を透過し、ミラー１３により反射され、さらに対物レンズ１４によりレーザ光を光ディスクＤＫの情報記録面上に集光される。
【００４８】この時、ビームスポット内の光ディスクＤＫの状態は、図９に示すように、ビームの進行方向前方の領域が低温領域ＡL となりカー回転角（＋θkb）（ほぼ一定値）となり、進行方向後方の領域が高温領域ＡH となりカー回転角（−θka）（ほぼ一定値）となる。
【００４９】そこで、偏光板１５をレーザダイオード側からの入射光と角度（−θka）の偏光面を有する光を通すように設定すれば、低温領域ＡL からの反射光は偏光板１５を透過しづらくなるので、高温領域ＡH からの反射光（カー回転角（−θka））のみが偏光板１５を透過し、受光素子Ｒ’により受光され、再生回路１８により、再生信号Ｓとして出力されることとなる。
【００５０】すなわち、低温領域ＡL がマスク領域となり、高温領域ＡH が読出領域となる。したがって、トラックピッチ方向にも記録密度を向上させることができ、より高空間周波数を有する記録情報を再生することが可能となる。
（iii ）第３実施例トラックピッチ方向にも高密度化された光ディスクにおいては、クロストークを低減し、良好な再生信号を得るためには、マスク領域を書換可能型光磁気ディスク再生装置における読出領域と反転させる必要があるため、二分の一波長板を調整する必要があり、従来の書換可能型光磁気ディスク再生装置の光学系と共用することは困難となっていた。
【００５１】そこで、本実施例は光学系を書換可能型光磁気ディスク再生装置の光学系と共通とし、信号処理によりトラックピッチ方向にも高密度化された光ディスクを読取れるようにしたものである。
【００５２】図１０に光ディスク再生装置の主要部の構成を示す。光ディスク再生装置１０Ｂは、読出光であるレーザ光を出射するレーザダイオード１１と、レーザダイオード１１から入射したレーザ光を透過し、後述のミラーから入射したレーザ光を反射するビームスプリッタ１２と、レーザ光を導くためのミラー１３と、レーザ光を光ディスクＤＫの情報記録面上に集光する対物レンズ１４と、ビームスプリッタ１２により反射されたレーザ光（再生光）のうち非読出領域からのレーザ光の後述の偏光ビームスプリッタにおける反射光量と透過光量の比率を調整する二分の一波長板（halfwave plate）１５と、所定の偏光状態を有する偏光のみを透過し、他の光を反射する偏光ビームスプリッタ１６と、偏光ビームスプリッタにより反射された偏光を受光し、第１読出信号Ｒ1 （ＲＦ信号）として出力する第１受光素子１７ａと、偏光ビームスプリッタ１６を透過した偏光を受光し、第２読出信号Ｒ2 （ＲＦ信号）として出力する第２受光素子１７ｂと、デコーダ、アンプ等を含み読出信号Ｒを再生信号Ｓに変換して出力する再生回路１８ａと、光ディスクＤＫの垂直磁化方向を一定方向に揃える磁石ＭＧ1 と、を備えて構成されている。
【００５３】再生回路１８ａの主要部の構成を図１１に示す。再生回路１８ａは、第１読出信号Ｒ1 及び第２読出信号Ｒ2 が入力され、両者を加算して加算信号ＳＵＭ（＝Ｒ1 ＋Ｒ2 ）を出力する加算器３０と、第１読出信号Ｒ1 及び第２読出信号Ｒ2 が入力され、第１読出信号Ｒ1 から第２読出信号を減算して減算信号ＤＩＦＦ（＝Ｒ1 −Ｒ2 ）を出力する第１減算器３１と、減算信号ＤＩＦＦに係数Ｋ（＝１／ｔａｎ（θka＋θkb））を乗じて乗算信号ＭＵＬ（＝Ｋ×ＤＩＦＦ）を出力する乗算器３２と、加算信号ＳＵＭから乗算信号ＭＵＬを減算して再生信号Ｓを出力する第２減算器３３と、を備えて構成されている。
【００５４】次に動作を説明する。図１２に示すように、読出信号（カー回転角＝−θka）の成分を示すベクトルをａ1 、その第１受光素子１７ａに入射する成分をａ1 、その第２受光素子１７ｂに入射する成分をａ2 とし、マスクすべき信号（カー回転角＝θkb）の成分を示すベクトルをｂ、その第１受光素子１７ａに入射する成分をｂ1 、その第２受光素子１７ｂに入射する成分をｂ2 とすると、Ｒ1 ＝ａ1 ＋ｂ1Ｒ2 ＝ａ2 ＋ｂ2が成立する。
【００５５】ここで、加算信号ＳＵＭ及び減算信号ＤＩＦＦを上記各成分で示すと、ＳＵＭ＝Ｒ1 ＋Ｒ2＝（ａ1 ＋ｂ1 ）＋（ａ2 ＋ｂ2 ）
ＤＩＦＦ＝Ｒ1 −Ｒ2＝（ａ1 ＋ｂ1 ）−（ａ2 ＋ｂ2 ）
＝ｂ1 −ｂ2ここで、再生信号ＳをＳ＝ＳＵＭ−Ｋ×ＤＩＦＦと定義すると、Ｓ＝２（ａ1 ＋ａ2 ）＋ｂ1 ＋ｂ2 −Ｋ（ｂ1 −ｂ2 ）
となり、読み出したい信号成分は２（ａ1 ＋ａ2 ）であるので、ｂ1 ＋ｂ2 −Ｋ（ｂ1 −ｂ2 ）＝０を満たすように、定数Ｋを定めればよいこととなる。すなわち、 Ｋ＝（ｂ1 ＋ｂ2 ）／（ｂ1 −ｂ2 ） ……（Ａ）
となる。
【００５６】ところで、図１２からわかるようにｔａｎ（θka＋θkb＋（π／４））＝ｂ1 ／ｂ2であるので、ｂ1/ｂ2 ＝（１＋ｔａｎ（θka＋θkb））
／（１−ｔａｎ（θka＋θkb）） ……（Ｂ）
となる。
【００５７】したがって、（Ａ）式及び（Ｂ）式より、 Ｋ＝１／ｔａｎ（θka＋θkb） ……（Ｃ）
となる。
【００５８】これにより、（Ｃ）式で示される係数Ｋを用いて図１１の再生回路を用いて再生を行えば、従来の書換可能型光磁気ディスク再生装置の光学系を用いてクロストークを生じることなく、確実に記録情報を再生することが可能となる。
【００５９】この場合において、係数Ｋを最適化する方法としては、１） 光ディスク内の変動は無視できると仮定し、予めカー回転角θkaおよびθkbを測定し、係数Ｋを設定する。
【００６０】２） 光ディスク内に無信号部を一定間隔で設け、これに同期してカー回転角θkaおよびθkbを測定して、係数Ｋを設定する。
３） 読出用のビームとは別個にカー回転角θK 測定用の補助ビームを設けて、カー回転角θkaおよびθkbを測定し、係数Ｋを設定する。
等の方法が考えられる。
【００６１】なお、光学系によってθK を強調している場合には、係数Ｋにこの強調分を加味する必要がある。
他の変形例以上の各実施例においては、光磁気記録材料について述べたが、光磁気記録材料に限らず、照射する光の強度あるいは材料層の温度に依存して偏光状態が初期の偏光状態に対して変化を生じる材料（例えば、フォトクロミック材料等）であれば、本発明を適用することが可能である。
【００６２】さらに、以上の各実施例においては、レーザダイオード１１の出射レーザ光をビームスプリッタ１２、ミラー１３、対物レンズ１４を介してそのまま光ディスクＤＫの情報記録面に照射していたが、直線偏光性をよくするために、レーザダイオード１１とビームスプリッタ１２の間の光路中に偏光板を設け、偏光板を介して光ディスクＤＫに照射させてもよい。
【００６３】さらにまた、以上の各実施例においては、読出光を直線偏光とする場合について説明したが、楕円偏光を用いるように構成することも可能である。また、偏光状態は２種類に限らないので、複数の偏光状態の再生光から一の偏光状態を有する再生光を分離するように構成しても良い。
【００６４】
【発明の効果】第１の発明によれば、偏光状態変化層は、外部から照射された直線偏光である読出光の強度分布あるいは読出光の照射に伴う温度分布に対応して、情報記録面上の読出光スポット内の第１の領域内の反射光または透過光の偏光状態である第１の偏光状態を当該読出光スポット内の他の領域である第２の領域の反射光または透過光の偏光状態である第２の偏光状態とは異なるように変化させるので、第１の偏光状態の偏光状態を有する読出光あるいは第２の偏光状態を有する読出光のいずれか一方のみを受光することにより、情報記録面上の読出光スポット内の第１の領域内あるいは第２の領域内のいずれか一方に記録されている位相ピット（記録情報）のみの情報を再生することが可能となる。
【００６５】また、第２の発明によれば、それぞれが読出光スポット内の一部分である第１の領域からの第１の偏光状態を有する読出光または第２の領域からの第２の偏光状態を有する読出光のいずれか一方のみに含まれる記録情報のみを再生することができ、読出光スポット内に複数個存在するような場合に高い空間周波数を有する情報を再生することが可能となる。
【００６６】以上の通り、本発明によれば、空間周波数の高い信号を大きな偏光回転角の差により分解能良く読出すことが出来る。また、読出光のマスクを１層のみで実現できるため、光磁気層を薄くして反射膜をつける構成が実現できる。このようにすれば、カー楕円率の利用が容易となり、したがって、円偏向を入射しマスクを反射率変化するものとして使うことができる。よって、通常のＬＤ，ＣＤ用のピックアップを用いて本発明の超解像光ディスクをも再生できる。
【００６７】また、光磁気膜を薄くして熱伝導率の大きな反射膜を媒体の間近に置け、熱マスクの成型をより良くおこない得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の光ディスクの詳細構造を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例における光ディスクの再生原理を説明する図である。
【図３】第１実施例における光ディスク再生装置の主要部の構成図である。
【図４】第１実施例における再生動作の説明図である。
【図５】フェリ磁性体における部分磁化と全体磁化の向きの説明図である。
【図６】補償点材料における磁化曲線の変化を説明する図である。
【図７】フェリ磁性体に置けるカー回転角の波長依存性を説明する図である。
【図８】第２実施例における光ディスク再生装置の主要部の構成図である。
【図９】第２実施例における動作を説明する図である。
【図１０】第３実施例における光ディスク再生装置の主要部の構成図である。
【図１１】第３実施例における再生回路の詳細な構成図である。
【図１２】第３実施例における動作を説明する図である。
【図１３】従来の情報読出原理の説明図である。
【符号の説明】
１…光ディスク
２…基板（位相ピット付き）
３…光磁気層（ＧｄＦｅＣｏ層）
３’…光磁気層（ＴｂＦｅＣｏ層）
４ａ…誘電体層（ＳｉＮ層）
４ｂ…誘電体層（ＳｉＮ層）
５…反射層（ＡｌＴｉ層）
１０…光ディスク再生装置
１１…レーザーダイオード
１２…ビームスプリッタ
１３…ミラー
１４…対物レンズ
１５…二分の一波長板
１６…ビームスプリッタ
１７ａ…第１受光素子
１７ｂ…第２受光素子
１７’…受光素子
１８、１８ａ…再生回路
３０…加算器
３１…第１減算器
３２…乗算器
３３…第２減算器
ＡH …高温領域
ＡM …中温領域
ＡL …低温領域
Ｒ1 …第１読出信号
Ｒ2 …第２読出信号
Ｒ’…読出信号
ＤＩＦＦ…減算信号
ＳＵＭ…加算信号
ＭＵＬ…乗算信号
ＭＧ1 …磁石
ＬＢ…読出光スポット
Ｐ1 〜Ｐ4 …位相ピット
ＴC …キュリー温度
Ｔcomp…補償温度
Ｔlow …低温領域温度
Ｔhigh…高温領域温度
ＴR …室温
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は位相ピットにより情報が記録された光記録媒体及びその再生装置に係り、特に再生時の読出光の波長および対物レンズの開口数により規定される空間周波数を越える空間周波数を有する情報を記録した光記録媒体及びその再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のＣＤ（Compact Disk）やＬＤ（Laser Disk）等に代表される光ディスクにおいて、読出レーザ光のビームスポットが（位相）ピットに照射された時に回折や散乱あるいはピット部分の光学定数の変化によって生じる反射光量の減少を光検出器で検出することにより、ピットの有無に対応した情報を取り出していた。より具体的には、ピット上に読出レーザ光のスポットが照射されている場合（図１３（ａ）参照）には、散乱などにより反射による戻り光量（反射光量）が小さく、ピット間に読出レーザ光のスポットが照射されている場合（図１３（ｂ）参照）には戻り光量が大きいことを利用して情報を読み出している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来における光ディスクの再生分解能は、読出レーザ光の波長λと、対物レンズの開口数ＮＡによって制限され、空間周波数ｆc ＝２ＮＡ／λを越える周波数成分を有する情報を再生することはできないという問題点があった。
【０００４】そこで本発明の目的は、再生時の読出レーザ光の波長λと、対物レンズの開口数ＮＡによって規定される空間周波数ｆc ＝２ＮＡ／λを越える空間周波数を有する情報が記録された光記録媒体及びその光記録媒体を分離度良く再生することが可能な光記録媒体再生装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため、第１の発明は、位相ピットによって情報が保持された光記録媒体であって、外部から照射された読出光の強度分布あるいは読出光の照射に伴う温度分布に対応して、前記情報記録面上の読出光スポット内の第１の領域内の反射光または透過光の第１の偏光状態を当該読出光スポット内の他の領域である第２の領域内の反射光または透過光の第２の偏光状態とは異なるように変化させる磁性層を備え、この磁性層は補償温度が室温より高くかつキュリー温度より低い特性を有するフェリ磁性材料から成る光記録媒体である。
【０００６】また、第２の発明は、第１の発明の光記録媒体から記録情報を再生する光記録媒体再生装置であって、光記録媒体に読出光を照射する光照射手段と、照射された読出光の光記録媒体の反射光または透過光のうちから、第１の偏光状態を有する読出光または第２の偏光状態を有する読出光のいずれか一方のみを分離する分離手段と、分離手段により分離された読出光を受光し読出信号として出力する受光手段と、読出信号に基づいて光記録媒体の記録情報の再生動作を行う再生手段とを備えて構成される。
【０００７】
【作用】第１の発明によれば、偏光状態変化層は、外部から照射された読出光の強度分布あるいは読出光の照射に伴う温度分布に対応して、情報記録面上の読出光スポット内の第１の領域内の反射光または透過光の偏光状態である第１の偏光状態を当該読出光スポット内の他の領域である第２の領域の反射光または透過光の偏光状態である第２の偏光状態とは異なるように変化させる。
【０００８】更に、当該磁性層は補償温度が室温より高くかつキュリー温度より低いため、磁性層の全体磁化が同じ向きになるようにしておけば前記第１の偏光状態と前記第２の偏光状態との偏光回転方向が相反する。
【０００９】したがって、第１の偏光状態を有する読出光あるいは第２の偏光状態を有する読出光のいずれか一方のみを受光することにより、情報記録面上の読出光スポット内の第１の領域内あるいは第２の領域内のいずれか一方に記録されている位相ピット（記録情報）のみの情報を再生することが可能となる。
【００１０】また、第２の発明によれば、光照射手段は、光記録媒体に読出光を照射し、分離手段は、この照射された読出光の光記録媒体の反射光または透過光のうちから、第１の偏光状態を有する読出光または第２の偏光状態を有する読出光のいずれか一方のみを分離する。
【００１１】これにより、受光手段は、分離手段により分離された読出光を受光し読出信号として再生手段に出力し、再生手段は読出信号に基づいて光記録媒体の記録情報の再生動作を行う。
【００１２】したがって、それぞれが読出光スポット内の一部分である第１の領域からの第１の偏光状態を有する読出光または第２の領域からの第２の偏光状態を有する読出光のいずれか一方のみに含まれる記録情報のみを精度良く再生することができ、読出光スポット内に記録ピットが複数個存在するような場合に高い空間周波数を有する情報を再生することが可能となる。
【００１３】
【実施例】次に、本発明の好適な実施例による光記録媒体及び光記録媒体再生装置を、図面に基づいて説明する。
（ｉ）第１実施例まず、本発明に係る光ディスクの構造について説明する。図１に光ディスクの断面図を示す。
【００１４】光ディスク１は、図１（ａ）に示すように、位相ピットが形成された基板２と、入射した直線偏光である読出光の偏光状態を、読出光の照射に伴う温度分布に対応して回転させる偏光状態変化層としての材料層３と、材料層３を保護する保護層４ａ、４ｂと、を備えて構成されている。なお、以下の説明においては、材料層３、保護層４ａ及び保護層４ｂをまとめて光磁気層と呼ぶ。
【００１５】光ディスク１の具体的な構成としては、基板側から見て、誘電体保護層であるＳｉＮ層４ａ（８０ｎｍ）、磁気光学効果を示す材料層であるＧｄＦｅＣｏ層３（９０ｎｍ）、誘電体保護層であるＳｉＮ層４ｂ（５０ｎｍ）の順番で形成されている。なお、括弧内の数値は各層の厚さの一例を示している。また、この場合において、偏光状態の回転は、主として反射による磁気光学効果の偏光面回転であるカー効果による。
【００１６】また、図１（ｂ）に示す光ディスク１’も、図１（ａ）において示したディスク１と同様の層構成を持ち、基板２と、偏光状態変化層としての材料層３と、保護層４ａおよび４ｂとを備えて構成されている。
【００１７】光ディスク１’と光ディスク１との相違は、材料層３にＧｄＦｅＣｏの代わりにＴｂＦｅＣｏ層が使われている点である。この場合における偏光状態の回転は、光ディスク１と同じカー効果による。
【００１８】図１（ａ）および（ｂ）に示す光ディスク１および１’は、材料層であるＧｄＦｅＣｏ層３およびＴｂＦｅＣｏ層３が厚くて反射率が高く、別に反射層を設ける必要がなかったが、光磁気層として薄く若しくは低反射率のものを用いて、反射型の光ディスク１”として用いるには、図１（ｃ）に示すように、反射層５を設ける必要がある。好適には、反射層５として、ＡｌＴｉ、Ａｌ、Ａｕ等を用いることができる。この場合の偏光状態の回転は、カー効果及び透過偏光面に対する磁気光学的回転を行うファラデー効果による。
【００１９】具体的には、光ディスク１”は、基板側からみて、誘電体保護層であるＳｉＮ層４ａ、磁気光学効果を示す材料層であるＧｄＦｅＣｏ層３、誘電体保護層であるＳｉＮ層４ｂの順番で形成され、さらに保護層および反射層としてのＡｌＴｉ層５を設けている。この場合、ディスク１で用いたＧｄＦｅＣｏは層厚が薄いので、低反射率の材料層となっている。
【００２０】具体的には、本発明を適応できる補償点材料として、以下の式（１）〜（３）に挙げるものがある。
ＴｂＦｅ、ＴｂＦｅＣｏ （Ｔｂ ＞ ２３〔at% 〕） ……（１）
ＧｄＦｅ、ＧｄＦｅＣｏ （Ｇｄ ＞ ２４〔at% 〕） ……（２）
ＤｙＦｅ、ＤｙＦｅＣｏ （Ｄｙ ＞ ２６〔at% 〕） ……（３）
その他のものとして、ＮｄＴｂＦｅＣｏ、ＮｄＤｙＦｅＣｏ等が考えられる。なお、〔at% 〕は原子パーセントであり、全体に占める当該原子数量を示す。例えば、Ａn Ｂm ……（４）
という表示では、n ＋ m ＝ １００ ……（５）
であり、式（４）の意味は、全原子の個数中ｎ％のＡ原子およびｍ％のＢ原子によってこの物質が組成されるという意味である。
【００２１】この表現によれば、本発明のディスク１における偏光状態変化層３の材質は、Ｇｄ25（Ｆｅ70Ｃｏ30）75 〔at% 〕 ……（６）
等で表され、光ディスク１’における偏光状態変化層３’は、Ｔｂ25（Ｆｅ80Ｃｏ20）75 〔at% 〕 ……（７）
等で表される。
【００２２】次に、本実施例における光磁気ディスクに使われる光磁気材料の特性について図５乃至図７に基づいて説明する。最近、多くの光磁気記録材料として、希土類金属ＲＥ（Rare Earth）−遷移金属ＴＭ（Transition Metal）アモルファス合金が用いられている。その磁気的性質として、遷移金属と重希土類金属の持つ部分磁化が反平行になるフェリ磁性を示す。
【００２３】図５に示すように、これらの部分磁化の大小関係によって全体の磁化の向きが、図５（ａ）のように遷移金属の部分磁化方向になったり（ＴＭ−rich）、図５（ｂ）のように、希土類金属の部分磁化方向になったり（ＲＥ−rich）する。図５において、実線は遷移金属の部分磁化であり、破線は希土類金属の部分磁化である。また、矢印の向きは磁化の方向であり矢印の長さは磁化の強さを表す。
【００２４】また、上記のようなフェリ磁性体の中には希土類金属の部分磁化が遷移金属の部分磁化よりも温度に対する依存性が大きいために、合金の組成によっては補償温度（Compensation Temperature：Ｔcomp）という磁化方向が逆転する温度を持つ場合もある。このような特性を持つ媒体を補償点材料といい、これを図６に示す。全体の磁化Ｍｓがキュリー温度Ｔｃに近づく前に急激に減少し、補償温度Ｔcompにおいて見かけ上磁化がゼロになり、また保持力Ｈｃが非常に大きくなる。
【００２５】希土類ＲＥの原子磁気モーメントをμR 、遷移金属ＴＭの原子磁気モーメントをμT とすると、希土類金属ＲＥ−遷移金属ＴＭ合金、ＲＥ1 −X ＴＭx における平均原子磁気モーメントμRTは、式（８）となる。
【００２６】
μRT ＝ ｜（１−X ）μR ± X μT ｜ ……（８）
ここで、複合の＋は軽希土類、−は重希土類に対して適用される。そのため、本発明に適応する光磁気媒体においては、ＲＥ、ＴＭ両者の磁化モーメントの結合である全体磁化の向きは補償温度Ｔcomp以下であっても、また、それ以上であっても変化しないが、部分磁化の向きのみが互いに反転するのである。これらの性質を示す媒体には、ＧｄＣｏやＴｂＣｏのように遷移金属としてＣｏを用いたものが知られている（１９８６年１２月：日本応用磁気学会セミナー 名古屋大内山晋氏論文）。これにより、合金全体の磁化Ｍｓは遷移金属の部分磁化と希土類金属の部分磁化との差として観測される。
【００２７】図６下の矢印はこの時の部分磁化の様子を、図５の表現に基づいて示したものである。さて、本発明による光磁気媒体はこのような補償点材料において、室温ＴR および読出光照射時の低温領域温度Ｔlow が補償温度Ｔcomp以下と成るよう、また、読出光照射時の高温領域温度Ｔhighが補償温度Ｔcomp以上になるように膜の特性を調節して構成される。図６において、この様子が室温点ＴR （＊印）および読出光を照射した場合の高温領域温度Ｔhighおよび低温領域温度Ｔlow の関係で示してある。 一方、上記した特性を有する光磁気媒体におけるフェリ磁性体は、図７に示すカー回転角の波長依存性を有することが知られている（博士論文：ＫＤＤ 田中富士雄氏（早大））。図においては、カー回転角は希土類元素によらずほぼ同じ位の値で、いずれも波長に対して僅かに増加している。特に、このようなＲＥ−ＴＭ系光磁気媒体におけるカー回転角は、波長の長いところ（波長６００〔ｎｍ：ナノメートル〕）以上において遷移金属ＴＭの磁化に依存している。このことにより、補償点材料を用いた光磁気媒体においては、読出光として波長の長いレーザーを用いた時、反射光によるカー回転角は遷移金属ＴＭの部分磁化の向きにほぼ比例して変化することがわかる。
【００２８】よって、再生磁界により全体磁化の向きを常に一方向に揃えておけば、図６における室温点ＴR （＊点）および照射光の低温領域温度Ｔlow における遷移金属ＴＭの部分磁化の向きと読出光の高温領域温度Ｔhighとなった媒体上での遷移金属ＴＭの部分磁化の向きとは、互いに反転しており、したがって、カー回転の方向性も逆転していることになる。
【００２９】次に、本発明による光磁気媒体の再生原理について説明する。図２（ａ）に示す初期状態においては、永久磁石等の磁化手段ＭＧ１により、光磁気ディスクの光磁気層のすべての領域の垂直磁化方向はすべて同一方向（図面中、下方向）となるようにする。この時、高温領域においての磁化は遷移金属ＴＭによって担われ、光スポットが通過し常温に戻った場所での全体磁化は、希土類金属ＲＥによって担われている。
【００３０】そして再生時に、図２（ｂ）に示すように、読出光の出力を調整した光スポットが照射されると、少なくとも光スポットの照射されている領域のうちの高温領域の温度が補償温度Ｔcompを越えるとこの高温領域の部分磁化構成が変わり、全体磁化は遷移金属ＴＭによって担われるようになる。
【００３１】この結果、全体のカー効果もしくはファラデー効果の磁気光学効果による回転角は遷移金属ＴＭのスピンによって決まることから、高温領域では−θkaの偏光状態が与えられ、その他の常温領域や低温領域では材料に依存した所定角度＋θkbの偏光状態が与えられる。
【００３２】したがって、入射した読出光は高温領域において、読出光と−θkaの偏光状態で検出器によって受光され、また、光スポット内の高温領域を除く低温領域では、＋θkbだけ読出光の偏光状態が回転した偏光状態を有する再生光が検出器により受光される。
【００３３】そこで、偏光状態の異なる２種の再生光を、偏光フィルタ、差動光学系等の分離手段を用いて分離すれば、読出光スポット内の一部分に存在するピットの情報を選択的に検出することができる。
【００３４】このことは、光学的には読出光の波長λ及び対物レンズの開口数ＮＡにより規定される読出光スポットの直径ｒよりも小さな開口を有するピンホールを光ディスクの情報記録面上に設けたことと等価となり、読出光スポット内に複数個存在するような微小サイズの位相ピット、すなわち、高い空間周波数ｆ（ｆ＞ｆC ）を有する位相ピットの情報を再生することが可能となる。
【００３５】なお、必ずしも垂直磁気異方性を持つ必要は無く、垂直磁化が成されていない時には再生磁界Ｈｒを印加することによる外部磁界で、幕の磁化を垂直に揃えられる。
【００３６】図３に光ディスク再生装置の主要部の構成を示す。光ディスク再生装置１０は、読出光であるレーザ光を出射するレーザダイオード１１と、レーザダイオード１１から入射したレーザ光を透過し、後述のミラーから入射したレーザ光を反射するビームスプリッタ１２と、レーザ光を導くためのミラー１３と、レーザ光を光ディスクＤＫの情報記録面上に集光する対物レンズ１４と、ビームスプリッタ１２により反射されたレーザ光（再生光）のうち非読出領域（低温領域）からのレーザ光の後述の偏光ビームスプリッタにおける反射光量と透過光量の比率を調整する二分の一波長板（halfwave plate）１５と、所定の偏光状態を有する偏光のみを透過し、他の光を反射する偏光ビームスプリッタ１６と、偏光ビームスプリッタにより反射された偏光を受光し、第１読出信号Ｒ1 （ＲＦ信号）として出力する第１受光素子１７ａと、偏光ビームスプリッタ１６を透過した偏光を受光し、第２読出信号Ｒ2 （ＲＦ信号）として出力する第２受光素子１７ｂと、デコーダ、アンプ等を含み読出信号Ｒを再生信号Ｓに変換して出力する再生回路１８と、光ディスクＤＫの垂直磁化方向を一定方向に揃える磁石ＭＧ1 と、を備えて構成されている。
【００３７】次に、図４を参照して本実施例の動作を説明する。まず、光ディスクＤＫの光磁気層に磁石ＭＧ1 を用いて外部磁界Ｈi を与え、記録情報読出前の垂直磁化方向を一定方向（初期化：図面では、下方向。）とする初期化を行なう。初期化は、ビームスポットを照射し媒体の保磁力が低くなったところで行っても良いし、また保磁力を越える強い外部磁界で行っても良い。
【００３８】以下の説明においては、あらかじめ光ディスクＤＫの全ての領域の垂直磁化方向を磁石ＭＧ1 により初期化する場合について説明する。レーザダイオード１１から出射された直線偏光である読出光（レーザ光）のスポットＬＢは、ミラー１３、ビームスプリッタ１２、対物レンズ１４を介して光ディスクＤＫの情報記録面上に集光され、図４（ａ）に示すように、トラックＴ1 上に読出スポットＬＢを形成し、この読出スポットＬＢはディスクＤＫの回転によりトラックＴ1 上を移動する。
【００３９】ところで、トラックＴ1 上には、読出光の波長λ及び対物レンズ１４の開口数ＮＡで規定される空間周波数ｆc ＝２ＮＡ／λを越える空間周波数ｆ（ｆ＞ｆC）を有する位相ピットが形成されている。具体的には、読出光スポットＬＢ内に複数個の位相ピットＰ2 、Ｐ3 が存在し、このままではそれらの位相ピットＰ2、Ｐ3 の情報を分離することができず、正しい再生を行なうことができない。同様にして、図４（ｂ）に示すように、読出光スポットＬＢ内に複数のトラックＴ0 ’、Ｔ1 ’、Ｔ2 ’が含まれるような場合にも正しい再生を行なうことができない。
【００４０】そこで、読出光の出力を調整すると、図４（ｃ）に示すように、材料層の温度は、読出光スポットＬＢの後方部分の領域ＡＲにおいてキュリー温度Ｔｃ以下であって補償温度Ｔcomp以上（図６におけるＴhighの位置）に上昇し、例えば、図４（ａ）に示すような場合、位相ピットＰ2 が存在する領域ＡＲの遷移金属ＴＭの部分磁化の方向が反転する。
【００４１】この結果、遷移金属ＴＭの部分磁化が反転した領域ＡＲ内においては、読出光の情報記録面による反射光である再生光の偏光状態は読出光の偏光状態から磁気光学効果により材料に依存した角度（−θka）だけ回転した偏光状態で、受光素子側に戻ることとなる。一方、領域ＡＲを除く読出光ＬＢ内の位相ピットＰ3 が存在する領域ＸＡＲにおいては、再生光の偏光状態は読出光の偏光状態と比較して、磁気光学効果により材料層に依存したある角度（＋θkb）だけ回転した状態で受光素子側に戻ることとなる。
【００４２】領域ＡＲ及び領域ＸＡＲからの再生光は混合状態で受光素子１７ａ、１７ｂに達するが、二分の一波長板１５等を調節することにより、領域ＸＡＲからの再生光量が第１受光素子１７ａと第２受光素子１７ｂに等量づつ入射するように設定すると、第１読出信号Ｒ1 と第２読出信号Ｒ2 の差を取れば（差動出力）、領域ＸＡＲからの再生光による信号成分は相殺され、領域ＸＡＲはみかけ上遮蔽されることとなる。したがって、再生回路１８においては、領域ＡＲ、すなわち、位相ピットＰ2 の情報のみを読み出すことが可能となり、再生信号Ｓは位相ピットＰ2 の情報のみを含むこととなる。
【００４３】以上の説明のように、本第１実施例によれば、読出光の波長λと対物レンズ１４の開口数ＮＡによって規定される空間周波数ｆC （＝２ＮＡ／λ）を越える空間周波数ｆを有する情報を再生することが可能となる。その上、領域ＡＲの再生光と領域ＸＡＲの再生光との間にはθka＋θkbもの偏光状態の差が存在するので、Ｃ／Ｎ（Carrier to Noise ratio）特性がθkaのみの偏光角度差を有するシステムよりも良い。
【００４４】また、上記実施例における光学系は、現在広く用いられている書換可能型光磁気ディスクの記録再生装置と等価であるため、装置を共用することが可能となる。
【００４５】さらに、二分の一波長板１５等の調節によって、見かけ上遮蔽される領域を設定することができるので、図４（ｂ）に示すように、ピット列方向ばかりでなく、トラックピッチ方向にも高密度化された光ディスクであっても、トラック間クロストーク、ピット間クロストークの発生が減少し、あるいは無視できるため、所望の位相ピットのみの情報を正確に再生することが可能となる。
（ii）第２実施例上記第１実施例の光ディスク再生装置においては、２個の受光素子を有する差動光学系を用いて記録情報の再生を行っていたが、本第２実施例は、１個の受光素子を用いて光学系を構成した場合の実施例である。
【００４６】図８に光ディスク再生装置の主要部の構成を示す。図６の第１実施例と同一の部分には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。光ディスク再生装置１０Ａは、読出光であるレーザ光を出射するレーザダイオード１１と、レーザダイオード１１から入射したレーザ光を透過し、後述のミラーから入射したレーザ光を反射するビームスプリッタ１２と、レーザ光を導くためのミラー１３と、レーザ光を光ディスクＤＫの情報記録面状に集光する対物レンズ１４と、ビームスプリッタ１２により反射されたレーザ光（再生光）のうち読出領域からのレーザ光のみを透過させる偏光板と、偏光板を透過した偏光を受光し、読出信号Ｒ’（ＲＦ信号）として出力する受光素子１７’と、デコーダ、アンプ等を含み読出信号Ｒを再生信号Ｓに変換して出力する再生回路１８と、を備えて構成されている。
【００４７】次に動作を説明する。レーザダイオード１１を出射したレーザ光はビームスプリッタ１２を透過し、ミラー１３により反射され、さらに対物レンズ１４によりレーザ光を光ディスクＤＫの情報記録面上に集光される。
【００４８】この時、ビームスポット内の光ディスクＤＫの状態は、図９に示すように、ビームの進行方向前方の領域が低温領域ＡL となりカー回転角（＋θkb）（ほぼ一定値）となり、進行方向後方の領域が高温領域ＡH となりカー回転角（−θka）（ほぼ一定値）となる。
【００４９】そこで、偏光板１５をレーザダイオード側からの入射光と角度（−θka）の偏光面を有する光を通すように設定すれば、低温領域ＡL からの反射光は偏光板１５を透過しづらくなるので、高温領域ＡH からの反射光（カー回転角（−θka））のみが偏光板１５を透過し、受光素子Ｒ’により受光され、再生回路１８により、再生信号Ｓとして出力されることとなる。
【００５０】すなわち、低温領域ＡL がマスク領域となり、高温領域ＡH が読出領域となる。したがって、トラックピッチ方向にも記録密度を向上させることができ、より高空間周波数を有する記録情報を再生することが可能となる。
（iii ）第３実施例トラックピッチ方向にも高密度化された光ディスクにおいては、クロストークを低減し、良好な再生信号を得るためには、マスク領域を書換可能型光磁気ディスク再生装置における読出領域と反転させる必要があるため、二分の一波長板を調整する必要があり、従来の書換可能型光磁気ディスク再生装置の光学系と共用することは困難となっていた。
【００５１】そこで、本実施例は光学系を書換可能型光磁気ディスク再生装置の光学系と共通とし、信号処理によりトラックピッチ方向にも高密度化された光ディスクを読取れるようにしたものである。
【００５２】図１０に光ディスク再生装置の主要部の構成を示す。光ディスク再生装置１０Ｂは、読出光であるレーザ光を出射するレーザダイオード１１と、レーザダイオード１１から入射したレーザ光を透過し、後述のミラーから入射したレーザ光を反射するビームスプリッタ１２と、レーザ光を導くためのミラー１３と、レーザ光を光ディスクＤＫの情報記録面上に集光する対物レンズ１４と、ビームスプリッタ１２により反射されたレーザ光（再生光）のうち非読出領域からのレーザ光の後述の偏光ビームスプリッタにおける反射光量と透過光量の比率を調整する二分の一波長板（halfwave plate）１５と、所定の偏光状態を有する偏光のみを透過し、他の光を反射する偏光ビームスプリッタ１６と、偏光ビームスプリッタにより反射された偏光を受光し、第１読出信号Ｒ1 （ＲＦ信号）として出力する第１受光素子１７ａと、偏光ビームスプリッタ１６を透過した偏光を受光し、第２読出信号Ｒ2 （ＲＦ信号）として出力する第２受光素子１７ｂと、デコーダ、アンプ等を含み読出信号Ｒを再生信号Ｓに変換して出力する再生回路１８ａと、光ディスクＤＫの垂直磁化方向を一定方向に揃える磁石ＭＧ1 と、を備えて構成されている。
【００５３】再生回路１８ａの主要部の構成を図１１に示す。再生回路１８ａは、第１読出信号Ｒ1 及び第２読出信号Ｒ2 が入力され、両者を加算して加算信号ＳＵＭ（＝Ｒ1 ＋Ｒ2 ）を出力する加算器３０と、第１読出信号Ｒ1 及び第２読出信号Ｒ2 が入力され、第１読出信号Ｒ1 から第２読出信号を減算して減算信号ＤＩＦＦ（＝Ｒ1 −Ｒ2 ）を出力する第１減算器３１と、減算信号ＤＩＦＦに係数Ｋ（＝１／ｔａｎ（θka＋θkb））を乗じて乗算信号ＭＵＬ（＝Ｋ×ＤＩＦＦ）を出力する乗算器３２と、加算信号ＳＵＭから乗算信号ＭＵＬを減算して再生信号Ｓを出力する第２減算器３３と、を備えて構成されている。
【００５４】次に動作を説明する。図１２に示すように、読出信号（カー回転角＝−θka）の成分を示すベクトルをａ1 、その第１受光素子１７ａに入射する成分をａ1 、その第２受光素子１７ｂに入射する成分をａ2 とし、マスクすべき信号（カー回転角＝θkb）の成分を示すベクトルをｂ、その第１受光素子１７ａに入射する成分をｂ1 、その第２受光素子１７ｂに入射する成分をｂ2 とすると、Ｒ1 ＝ａ1 ＋ｂ1Ｒ2 ＝ａ2 ＋ｂ2が成立する。
【００５５】ここで、加算信号ＳＵＭ及び減算信号ＤＩＦＦを上記各成分で示すと、ＳＵＭ＝Ｒ1 ＋Ｒ2＝（ａ1 ＋ｂ1 ）＋（ａ2 ＋ｂ2 ）
ＤＩＦＦ＝Ｒ1 −Ｒ2＝（ａ1 ＋ｂ1 ）−（ａ2 ＋ｂ2 ）
＝ｂ1 −ｂ2ここで、再生信号ＳをＳ＝ＳＵＭ−Ｋ×ＤＩＦＦと定義すると、Ｓ＝２（ａ1 ＋ａ2 ）＋ｂ1 ＋ｂ2 −Ｋ（ｂ1 −ｂ2 ）
となり、読み出したい信号成分は２（ａ1 ＋ａ2 ）であるので、ｂ1 ＋ｂ2 −Ｋ（ｂ1 −ｂ2 ）＝０を満たすように、定数Ｋを定めればよいこととなる。すなわち、 Ｋ＝（ｂ1 ＋ｂ2 ）／（ｂ1 −ｂ2 ） ……（Ａ）
となる。
【００５６】ところで、図１２からわかるようにｔａｎ（θka＋θkb＋（π／４））＝ｂ1 ／ｂ2であるので、ｂ1/ｂ2 ＝（１＋ｔａｎ（θka＋θkb））
／（１−ｔａｎ（θka＋θkb）） ……（Ｂ）
となる。
【００５７】したがって、（Ａ）式及び（Ｂ）式より、 Ｋ＝１／ｔａｎ（θka＋θkb） ……（Ｃ）
となる。
【００５８】これにより、（Ｃ）式で示される係数Ｋを用いて図１１の再生回路を用いて再生を行えば、従来の書換可能型光磁気ディスク再生装置の光学系を用いてクロストークを生じることなく、確実に記録情報を再生することが可能となる。
【００５９】この場合において、係数Ｋを最適化する方法としては、１） 光ディスク内の変動は無視できると仮定し、予めカー回転角θkaおよびθkbを測定し、係数Ｋを設定する。
【００６０】２） 光ディスク内に無信号部を一定間隔で設け、これに同期してカー回転角θkaおよびθkbを測定して、係数Ｋを設定する。
３） 読出用のビームとは別個にカー回転角θK 測定用の補助ビームを設けて、カー回転角θkaおよびθkbを測定し、係数Ｋを設定する。
等の方法が考えられる。
【００６１】なお、光学系によってθK を強調している場合には、係数Ｋにこの強調分を加味する必要がある。
他の変形例以上の各実施例においては、光磁気記録材料について述べたが、光磁気記録材料に限らず、照射する光の強度あるいは材料層の温度に依存して偏光状態が初期の偏光状態に対して変化を生じる材料（例えば、フォトクロミック材料等）であれば、本発明を適用することが可能である。
【００６２】さらに、以上の各実施例においては、レーザダイオード１１の出射レーザ光をビームスプリッタ１２、ミラー１３、対物レンズ１４を介してそのまま光ディスクＤＫの情報記録面に照射していたが、直線偏光性をよくするために、レーザダイオード１１とビームスプリッタ１２の間の光路中に偏光板を設け、偏光板を介して光ディスクＤＫに照射させてもよい。
【００６３】さらにまた、以上の各実施例においては、読出光を直線偏光とする場合について説明したが、楕円偏光を用いるように構成することも可能である。また、偏光状態は２種類に限らないので、複数の偏光状態の再生光から一の偏光状態を有する再生光を分離するように構成しても良い。
【００６４】
【発明の効果】第１の発明によれば、偏光状態変化層は、外部から照射された直線偏光である読出光の強度分布あるいは読出光の照射に伴う温度分布に対応して、情報記録面上の読出光スポット内の第１の領域内の反射光または透過光の偏光状態である第１の偏光状態を当該読出光スポット内の他の領域である第２の領域の反射光または透過光の偏光状態である第２の偏光状態とは異なるように変化させるので、第１の偏光状態の偏光状態を有する読出光あるいは第２の偏光状態を有する読出光のいずれか一方のみを受光することにより、情報記録面上の読出光スポット内の第１の領域内あるいは第２の領域内のいずれか一方に記録されている位相ピット（記録情報）のみの情報を再生することが可能となる。
【００６５】また、第２の発明によれば、それぞれが読出光スポット内の一部分である第１の領域からの第１の偏光状態を有する読出光または第２の領域からの第２の偏光状態を有する読出光のいずれか一方のみに含まれる記録情報のみを再生することができ、読出光スポット内に複数個存在するような場合に高い空間周波数を有する情報を再生することが可能となる。
【００６６】以上の通り、本発明によれば、空間周波数の高い信号を大きな偏光回転角の差により分解能良く読出すことが出来る。また、読出光のマスクを１層のみで実現できるため、光磁気層を薄くして反射膜をつける構成が実現できる。このようにすれば、カー楕円率の利用が容易となり、したがって、円偏向を入射しマスクを反射率変化するものとして使うことができる。よって、通常のＬＤ，ＣＤ用のピックアップを用いて本発明の超解像光ディスクをも再生できる。
【００６７】また、光磁気膜を薄くして熱伝導率の大きな反射膜を媒体の間近に置け、熱マスクの成型をより良くおこない得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の光ディスクの詳細構造を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例における光ディスクの再生原理を説明する図である。
【図３】第１実施例における光ディスク再生装置の主要部の構成図である。
【図４】第１実施例における再生動作の説明図である。
【図５】フェリ磁性体における部分磁化と全体磁化の向きの説明図である。
【図６】補償点材料における磁化曲線の変化を説明する図である。
【図７】フェリ磁性体に置けるカー回転角の波長依存性を説明する図である。
【図８】第２実施例における光ディスク再生装置の主要部の構成図である。
【図９】第２実施例における動作を説明する図である。
【図１０】第３実施例における光ディスク再生装置の主要部の構成図である。
【図１１】第３実施例における再生回路の詳細な構成図である。
【図１２】第３実施例における動作を説明する図である。
【図１３】従来の情報読出原理の説明図である。
【符号の説明】
１…光ディスク
２…基板（位相ピット付き）
３…光磁気層（ＧｄＦｅＣｏ層）
３’…光磁気層（ＴｂＦｅＣｏ層）
４ａ…誘電体層（ＳｉＮ層）
４ｂ…誘電体層（ＳｉＮ層）
５…反射層（ＡｌＴｉ層）
１０…光ディスク再生装置
１１…レーザーダイオード
１２…ビームスプリッタ
１３…ミラー
１４…対物レンズ
１５…二分の一波長板
１６…ビームスプリッタ
１７ａ…第１受光素子
１７ｂ…第２受光素子
１７’…受光素子
１８、１８ａ…再生回路
３０…加算器
３１…第１減算器
３２…乗算器
３３…第２減算器
ＡH …高温領域
ＡM …中温領域
ＡL …低温領域
Ｒ1 …第１読出信号
Ｒ2 …第２読出信号
Ｒ’…読出信号
ＤＩＦＦ…減算信号
ＳＵＭ…加算信号
ＭＵＬ…乗算信号
ＭＧ1 …磁石
ＬＢ…読出光スポット
Ｐ1 〜Ｐ4 …位相ピット
ＴC …キュリー温度
Ｔcomp…補償温度
Ｔlow …低温領域温度
Ｔhigh…高温領域温度
ＴR …室温
【特許請求の範囲】
【請求項１】 位相ピットによって情報が保持された光記録媒体であって、外部から照射された読出光の強度分布あるいは前記読出光の照射に伴う温度分布に対応して、前記情報記録面上の前記読出光スポット内の第１の領域内の反射光または透過光の第１の偏光状態を当該読出光スポット内の他の領域である第２の領域内の反射光または透過光の第２の偏光状態とは異なるように変化させる磁性層を備え、上記磁性層は補償温度が室温より高くかつキュリー温度より低い特性を有するフェリ磁性材料から成ること、を特徴とする光記録媒体。
【請求項２】 請求項１記載の光記録媒体から記録情報を再生する光記録媒体再生装置であって、前記光記録媒体に読出光を照射する光照射手段と、前記照射された読出光の前記光記録媒体の反射光または透過光のうちから、前記第１の偏光状態を有する読出光または前記第２の偏光状態を有する読出光のいずれか一方のみを分離する分離手段と、前記分離手段により分離された読出光を受光し読出信号として出力する受光手段と、前記読出信号に基づいて前記光記録媒体の記録情報の再生動作を行う再生手段と、を備えたことを特徴とする光記録媒体再生装置。
【請求項１】 位相ピットによって情報が保持された光記録媒体であって、外部から照射された読出光の強度分布あるいは前記読出光の照射に伴う温度分布に対応して、前記情報記録面上の前記読出光スポット内の第１の領域内の反射光または透過光の第１の偏光状態を当該読出光スポット内の他の領域である第２の領域内の反射光または透過光の第２の偏光状態とは異なるように変化させる磁性層を備え、上記磁性層は補償温度が室温より高くかつキュリー温度より低い特性を有するフェリ磁性材料から成ること、を特徴とする光記録媒体。
【請求項２】 請求項１記載の光記録媒体から記録情報を再生する光記録媒体再生装置であって、前記光記録媒体に読出光を照射する光照射手段と、前記照射された読出光の前記光記録媒体の反射光または透過光のうちから、前記第１の偏光状態を有する読出光または前記第２の偏光状態を有する読出光のいずれか一方のみを分離する分離手段と、前記分離手段により分離された読出光を受光し読出信号として出力する受光手段と、前記読出信号に基づいて前記光記録媒体の記録情報の再生動作を行う再生手段と、を備えたことを特徴とする光記録媒体再生装置。
【図３】
【図６】
【図１】
【図２】
【図４】
【図８】
【図５】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図６】
【図１】
【図２】
【図４】
【図８】
【図５】
【図７】
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【図１０】
【図１１】
【図１２】
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【公開番号】特開平７−３７２８１
【公開日】平成７年（１９９５）２月７日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平５−１７８３２７
【出願日】平成５年（１９９３）７月１９日
【出願人】（０００００５０１６）パイオニア株式会社 (3,620)
【公開日】平成７年（１９９５）２月７日
【国際特許分類】
【出願日】平成５年（１９９３）７月１９日
【出願人】（０００００５０１６）パイオニア株式会社 (3,620)
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