JP2008217895A - 多値情報再生方法及び多値情報再生装置 - Google Patents

多値情報再生方法及び多値情報再生装置 Download PDF

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Abstract

【課題】高価な光学部材を用いることなく、光記録媒体に記録される多値情報の再生を可能とする多値情報再生方法及び多値情報再生装置を提供する。
【解決手段】多値情報再生装置１１は、直線偏光を出射する光源１２と、光源１２から出射された直線偏光から偏光方向が異なる第１直線偏光と第２直線偏光とを発生させて光記録媒体１へと導く第１光学系と、第１光学系を経た光が光記録媒体１に入射した際に発生する蛍光を選択的に透過する光学フィルタ１００を有し、光学フィルタ１００を透過した偏光方向が異なる第１蛍光と第２蛍光とを分離した状態で光検出手段２３へと導く第２光学系と、光検出手段２３で取得した第１蛍光の光量と第２蛍光の光量とに基づいて、光記録媒体１に記録される偏光方向を判定する判定部２４と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、多値情報の再生方法及び再生装置に関し、特に記録光として用いられる偏光の偏光方向を多値情報として記録する光記録媒体から多値情報を再生する多値情報再生方法及び多値情報再生装置に関する。
近年、テキストや画像などの小さなデータだけではなく、動画情報に代表される大容量のデータを記録する要求がますます強くなっている。これに対応する形で、光記録の分野において、ホログラフィック記録などの高密度光記録の方式について数々の研究開発が行われている。
光記録媒体を用いて高密度に情報を記録する方法として、光記録媒体に多値情報を記録する技術があり、例えば特許文献１に紹介されている。特許文献１には、情報ピットの深さに情報ピットの偏光特性が依存することを利用して多値情報を記録できる光記録媒体が紹介されている。そして、この光記録媒体に複数の偏光状態を有する光を照射して、多値情報を再生する技術が紹介されている。
特開２００４−８６９４８号公報
しかしながら、特許文献１に示される多値情報を記録できる光記録媒体は、ピットの深さを変えて多値情報を記録する構成であるために、光ピックアップ装置を用いて情報の記録を行うことが困難であるという問題を有する。
このようなことも考慮して、本発明者らは、多値情報を記録できる光記録媒体について、特許文献１に示される光記録媒体と異なる光記録媒体の開発を進めているところである。すなわち、本発明者らは、記録材料中に、例えばシアニン系、クマリン系、アントラセン系等の材料で構成される蛍光性物質を含有する光記録媒体を検討している。
このような光記録媒体について、本研究者らがこれまでに検討している記録再生原理を簡単に説明する。光記録媒体に記録光として偏光を照射すると、記録材料中に含有される蛍光性物質のうち記録光の偏光方向と同一方向を有する蛍光性物質の分子が、例えば異性化する等によって、その蛍光強度を低下し、蛍光強度について異方性を示す。
このため、記録時に特定の偏光方向を有する記録光を光記録媒体に照射し、再生時に光記録媒体に再生光（例えば円偏光）を照射することによって発生した蛍光の所定の偏光方向毎の光量に関する分布を得れば、記録された偏光方向を読み出すことが可能となる。すなわち、記録光として偏光を用い、記録情報に応じて偏光方向を変化させて光記録媒体に照射することにより、偏光方向を多値情報として光記録媒体に記録できる。そして、再生時には、再生光を光記録媒体に照射して、その際に発生する蛍光の所定の偏光方向毎の光量を収集すれば、光記録媒体に記録された多値情報を再生できることとなる、
そして、この蛍光性物質を記録材料に含有させ、多値情報の記録再生を行う方式は、蛍光の感度が大きく、記録層の薄膜化や再生光の強度を弱くできる等の利点があり、有用な方式であると考えられる。
ところで、このような光記録媒体の多値情報を再生する方法として、例えば、円偏光の再生光を光記録媒体に照射した際に得られる蛍光を偏光ホログラム素子によって所定の複数の異なる偏光方向に分離し、分離された各偏光方向の蛍光強度から光記録媒体に記録された偏光方向を判定する方法がある。
しかしながら、上述の方法で光記録媒体の多値情報を再生する場合、偏光ホログラム素子はその作製が容易ではないといった問題がある。また、そのような偏光ホログラム素子を作製できたとしても、その作製にあたって、コストが非常に高くなるといった問題がある。
以上の問題点を鑑みて、本発明の目的は、記録光の偏光方向が多値情報として記録され、再生光を照射した際に発生する発光光を用いて多値情報の再生を行う光記録媒体について、高価な光学部材を用いることなく多値情報の再生を可能とする多値情報再生方法及び多値情報再生装置を提供することである。
上記目的を達成するために本発明は、記録光の偏光方向が多値情報として記録され、再生光を照射した際に発生する蛍光を用いて前記多値情報の再生を行う光記録媒体を再生する多値情報再生装置であって、所定の偏光方向の直線偏光を前記再生光として出射する光源と、前記光源から出射された前記再生光を２つの光に分離する第１光分離手段と、前記第１光分離手段で分離された前記２つの光のうち少なくとも一方について、偏光方向を変換するように配置され、前記２つの光を偏光方向が互いに直交する第１直線偏光と第２直線偏光とにする偏光方向変換手段と、前記第１直線偏光と前記第２直線偏光との光軸を同一とする光軸同一化手段と、前記光軸同一化手段の手前に配置されて、前記第１直線偏光と前記第２直線偏光とについて、両者の光軸が同一とされた時に光が重なり合わないように、それぞれの光の一部を遮光する遮光手段と、前記光軸同一化手段を通過した光が前記光記録媒体に照射されることによって発生する蛍光を選択的に透過する透過光選択手段と、前記透過光選択手段を透過した前記蛍光について、前記第１直線偏光と偏光方向が同一の第１蛍光と、前記第２直線偏光と偏光方向が同一の第２蛍光と、に分離する第２光分離手段と、前記第２光分離手段で分離された前記第１蛍光を受光する第１光検出器と、前記第２光分離手段で分離された前記第２蛍光を受光する第２光検出器と、前記第１光検出器で得られる光量と前記第２光検出器で得られる光量とに基づいて前記光記録媒体に記録される偏光方向を判定する偏光方向判定手段と、を備えることを特徴としている。
また、上記目的を達成するために本発明は、記録光の偏光方向が多値情報として記録され、再生光を照射した際に発生する発光光を用いて前記多値情報の再生を行う光記録媒体を再生する多値情報再生装置であって、前記再生光として所定の偏光方向を有する直線偏光を出射する光源と、前記光源から出射される前記直線偏光を用いて、偏光方向が異なる第１直線偏光と第２直線偏光とを発生させて前記光記録媒体へと入射させる第１光学系と、前記第１光学系を経た光が前記光記録媒体に入射した際に発生する発光光を選択的に透過する透過光選択手段を有し、前記透過光選択手段を透過した前記発光光について、前記第１直線偏光と偏光方向が同一の第１発光光と、前記第２直線偏光と偏光方向が同一の第２発光光と、を分離した状態で光検出手段へと導く第２光学系と、前記光検出手段で取得した前記第１発光光の光量と前記第２発光光の光量とに基づいて、前記光記録媒体に記録される偏光方向を判定する偏光方向判定手段と、を備えることを特徴としている。
また、本発明は、上記構成の多値情報再生装置において、前記第１光学系は、前記第１直線偏光と前記第２直線偏光とを同時に前記光記録媒体に入射させることを特徴としている。
また、本発明は、上記構成の多値情報再生装置において、前記第１光学系は、前記光源から出射される前記直線偏光を２つの光に分離する第１光分離手段と、前記第１光分離手段で分離された前記２つの光のうち少なくとも一方について、前記偏光方向を変換するように配置され、前記２つの光の一方を前記第１直線偏光、他方を前記第２直線偏光とする偏光方向変換手段と、前記第１直線偏光と前記第２直線偏光との光軸を同一とする光軸同一化手段と、前記光軸同一化手段の手前に配置されて、前記第１直線偏光と前記第２直線偏光とについて、両者の光軸が同一とされた時に光が重なり合わないように、それぞれの光の一部を遮光する遮光手段と、を備えることを特徴としている。
また、本発明は、上記構成の多値情報再生装置において、前記第２光学系は、前記第１発光光と前記第２発光光とを別々の光路に分離する第２光分離手段を有し、前記光検出手段は、異なる位置に配置される２つの光検出器から成ることを特徴としている。
また、本発明は、上記構成の多値情報再生装置において、前記第２光学系は、前記第１発光光と前記第２発光光とを時間差をつけて前記光検出手段へと導くことを特徴としている。
また、本発明は、上記構成の多値情報再生装置において、前記第２光学系は、液晶と該液晶を挟む２つの透明電極と有する液晶素子と、偏光板と、を備えることを特徴としている。
また、本発明は、上記構成の多値情報再生装置において、前記第１光学系は、前記第１直線偏光と前記第２直線偏光とを時間差をつけて前記光記録媒体に入射させることを特徴としている。
また、本発明は、上記構成の多値情報再生装置において、前記第１光学系は、液晶と該液晶を挟む透明電極とを有する液晶素子を備えることを特徴としている。
また、本発明は、上記構成の多値情報再生装置において、前記第１直線偏光と前記第２直線偏光とは、偏光方向が互いに直交することを特徴としている。
また、本発明は、上記目的を達成するために本発明は、記録光の偏光方向が多値情報として記録され、再生光を照射した際に発生する発光光を用いて前記多値情報の再生を行う光記録媒体を再生する多値情報再生方法であって、前記再生光として偏光方向が異なる第１直線偏光と第２直線偏光とを、同時に又は時間差をつけて前記光記録媒体に照射する第１ステップと、前記第１ステップの照射によって前記光記録媒体から発生する発光光のみを取り出す第２ステップと、前記第２ステップで取り出された前記発光光について、前記第１直線偏光と偏光方向が同一の第１発光光と、前記第２直線偏光と偏光方向が同一の第２発光光と、を分離した状態で光検出手段に導く第３ステップと、前記第３ステップによって前記光検出手段で取得した前記第１発光光の光量と前記第２発光光の光量とに基づいて、前記光記録媒体に記録される偏光方向を判定する第４ステップと、を具備することを特徴としている。
本発明の第１の構成によれば、記録光の偏光方向が多値情報として記録され、再生光を照射した際に発生する蛍光を用いて多値情報の再生を行う光記録媒体の多値情報再生装置について、再生光として互いに直交する２つの偏光を光記録媒体に照射し、この際に発生する偏光方向が互いに直交する２つの蛍光の光量を検出することで多値情報の再生を行うこととしている。このために、光記録媒体から発生した蛍光を偏光方向が異なる複数の偏光に分離する偏光ホログラム素子を設ける必要がなく、精度良く多値情報の再生を行える多値情報再生装置を低コストで製造することが可能となる。また、本発明によれば、多値情報再生装置が有する光学系について、電気的な制御が必要な部材を極力低減することが可能となる。
また、本発明の第２の構成によれば、記録光の偏光方向が多値情報として記録され、再生光を照射した際に発生する発光光を用いて多値情報の再生を行う光記録媒体の多値情報再生装置について、再生光として偏光方向が異なる２つの偏光を光記録媒体に照射し、この際に発生する偏光方向が異なる２つの発光光の各光量を検出することで多値情報の再生を行うこととしている。このために、光記録媒体から発生した発光光を偏光方向が異なる複数の偏光に分離する偏光ホログラム素子を設ける必要がなく、高価な光学部材を用いることなく多値情報の再生を可能とする多値情報再生装置を提供することが可能となる。
また、本発明の第３の構成によれば、上記第２の構成の多値情報再生装置において、多値情報再生装置を構成する光学系について、電気的な制御が必要な部材を極力低減して多値情報再生装置を構成することが可能となる。
また、本発明の第４の構成によれば、上記第３の構成の多値情報再生装置において、上記電気的な制御が必要な部材を極力低減する構成の多値情報再生装置の実現が容易である。
また、本発明の第５の構成によれば、上記第３又は第４の構成の多値情報再生装置において、多値情報再生装置を構成する光学系について、電気的な制御が必要な部材を極力低減して多値情報再生装置を構成することが可能となる。
また、本発明の第６の構成によれば、上記第３又は第４の構成の多値情報再生装置において、偏光方向の異なる２つの発光光を時間的に分離して光検出手段へと導く構成であるために、光記録媒体から発生する２つの偏光成分を有する発光光について偏光成分を分離するために２つの方向に分離する必要がない。このために、多値情報再生装置が有する光検出手段の数を１つとすることが可能となり、装置の小型化、低コスト化を実現可能である。
また、本発明の第７の構成によれば、上記第６の構成の多値情報再生装置において、液晶素子と偏光板を用いて２つの偏光を分離する構成であるために、実現容易である。
また、本発明の第８の構成によれば、上記第２の構成の多値情報再生装置において、直線偏光を出射する光源から偏光方向が異なる２つの偏光を得る場合に、時間差をつけて発生させる構成のために、１つの光を２つの方向に分離した後、偏光方向が異なる２つの偏光を発生させる構成よりも、装置サイズを小型にし易い。
また、本発明の第９の構成によれば、上記第８の構成の多値情報再生方法において、直線偏光を出射する光源から時間差をつけて偏光方向が異なる２つの偏光を得るために、液晶素子を用いる構成としているために実現容易である。
また、本発明の第１０の構成によれば、上記第２から第９のいずれかの構成の多値情報再生方法において、第１光学系で発生される偏光方向が異なる２つの偏光は、その偏光方向が互いに直交する関係にある。このために、光記録媒体に記録された偏光方向について精度良く読み出し易く、装置の信頼性を向上できる、
また、本発明の第１１の構成によれば、記録光の偏光方向が多値情報として記録され、再生光を照射した際に発生する発光光を用いて多値情報の再生を行う光記録媒体の多値情報再生方法について、再生光として偏光方向が異なる２つの偏光を光記録媒体に照射し、この際に発生する偏光方向が異なる２つの発光光の各光量を検出することで多値情報の再生を行うこととしている。このために、光記録媒体から発生した発光光を偏光方向が異なる複数の偏光に分離する偏光ホログラム素子を設ける必要がなく、低コストで多値情報の再生を行うことが可能となる。
以下、本発明の内容について実施形態を挙げ、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、ここで示す実施形態は一例であり、本発明はここに示す実施形態に限定されるものではない。
まず、本発明の多値情報再生方法が適用される光記録媒体と、その光記録媒体を再生する方法の概略と、について説明する。図１は、本発明の多値情報再生方法が適用される光記録媒体の構成を示す概略断面図である。この光記録媒体１は、基板２上に、記録層３及び保護膜４を積層して形成される。
基板２は、記録層３を支持するための部材であり、例えばガラスや樹脂で構成される。記録層３は、記録情報に応じて偏光方向を変えて入射される記録光（直線偏光）の偏光方向を多値情報として記録する層である。記録層３は、例えばポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリビニルアルコール等の高分子固体を主な要素とした高分子膜に、例えば、シアニン系、クマリン系、アントラセン系等の材料で構成される蛍光性物質を分散して構成されている。
保護層４は、傷や埃などによるデータ損失を防ぐためのもので、記録層３を保護するために設けられる。保護層４を形成する部材としては、例えばポリカーボネート等の透明樹脂が用いられる。
このように構成される光記録媒体１に、所定のレーザパワーを持つ直線偏光を記録光として照射すると、光記録媒体１は蛍光強度について異方性を示す。これについて、図２に示す。図２は、クマリン系の蛍光物質を記録層３に分散させた光記録媒体１について、Ｓ偏光（偏光方向９０°）の記録光を照射した後に、偏光方向０°〜９０°の間で１５°ずつ変化させながら直線偏光を照射した場合に得られる蛍光スペクトルを示したものである。
図２からわかるように、記録光をＳ偏光（偏光方向９０°）で記録した場合、その後得られる蛍光スペクトルの各偏光方向の蛍光強度は、偏光方向０°で最も大きく、偏光方向９０°で最も小さいものとなる。これは、記録層３にＳ偏光の記録光が照射されると、偏光方向９０°に対応する方位を持つ、蛍光性物質の遷移双極子モーメントの消失（例えば分子の分解や酸化等が考えられるが詳細は定かではない。）が起こり、遷移双極子モーメントの空間分布の変化が起こったためと考えられる。
そして、図示しないが記録光の偏光方向によって、蛍光強度の異方性は異なったものとなる。このため、例えば、記録情報に応じて記録光の偏光方向を変化させて光記録媒体１に偏光方向を多値情報として記録し、再生時には、光記録媒体１に円偏光の再生光を照射して、その際に発生する蛍光について所定の複数の偏光方向毎に蛍光強度を得るようにすれば、記録された偏光方向が読み出せ、光記録媒体１に記録される多値情報の再生が可能となる。しかし、この方法の場合には、前述したように偏光ホログラム素子が必要と成り、非常にコストが高いものとなる。
そこで、本発明者らの検討の結果、光記録媒体１に再生光として偏光方向が異なる２つの直線偏光を、同時に又は時間差をつけて照射し、この際に発生する２つの偏光方向の蛍光についてそれぞれ光量を取得し、得られた各光量に基づいて光記録媒体１に記録された偏光方向を判定する方法により、光記録媒体１に記録された偏光方向を精度良く読み出せ、更には安価に多値情報再生装置を製造できることがわかった。
以下、本発明の多値情報再生方法が適用される多値情報再生装置について、具体的な実施形態を示しながら説明する。
（第１実施形態）
図３は、第１実施形態の多値情報再生装置１１の構成を示す概略図である。多値情報再生装置１１は、光源１２と、第１光学系を構成するコリメータレンズ１３、ビームスプリッタ１４、１／２波長板１５、第１反射ミラー１６、第２反射ミラー１７、第１遮光部材３２、第２遮光部材３３、第１偏光ビームスプリッタ１８、及び対物レンズ１９と、第２光学系を構成する光学フィルタ１００、第２偏光ビームスプリッタ２０、第１集光レンズ２１、及び第２集光レンズ２２と、光検出部２３と、判定部２４と、を備える。
光源１２は、再生光として直線偏光を出射する半導体レーザで、光源１２から出射されるレーザ光の偏光方向は、所定の方向（本実施形態では、偏光方向０°）に設定されている。なお、光源１２の波長は、光記録媒体１の記録層３に用いる材料に応じて適宜選択される。
光源１２を出射した再生用の直線偏光は、コリメータレンズ１３で平行光に変換され、ビームスプリッタ１４で、反射光と透過光との光量比が１：１となるように分けられる。ビームスプリッタ１４で反射された直線偏光は、１／２波長板１５に入射する。１／２波長板１５は、その光軸が入射光に対して４５度傾いた状態に配置されているために、１／２波長板１５から射出される光は、その偏光方向が９０度回転する。すなわち、光源１２から出射された再生光（直線偏光）の偏光方向が０°であるために、１／２波長板１５を通過した直線偏光の偏光方向は９０°となる。以下では、偏光方向９０°の直線偏光のことを、便宜的に第１直線偏光と表現する。
一方、ビームスプリッタ１４を透過した直線偏光は第１反射ミラー１６及び第２反射ミラー１７で反射されるだけで、その偏光方向は一定であり、その偏光方向は０°のままである。以下では、偏光方向０°である直線偏光のことを便宜的に第２直線偏光と表現する。ここで、第１直線偏光と第２直線偏光とは、互いに直交した関係となっている。
なお、本実施形態では、ビームスプリッタ１４で分けられた２つの光のうち、一方についてのみ１／２波長板１５を用いて偏光方向を回転し、これによりビームスプリッタ１４で分けられた２つの光について、偏光方向が互いに直交する関係としている。しかし、これに限定されず、ビームスプリッタ１４で分けられた２つの光に両方について１／２波長板を用いて偏光方向を回転して、ビームスプリッタ１４で分けられた２つの光について、偏光方向が互いに直交する関係としても構わない。また、偏光方向を回転する方法は必ずしも１／２波長板に限定される趣旨ではなく、他の偏光回転素子等を用いて行っても、もちろん構わない。
第１偏光ビームスプリッタ１８は、第１直線偏光を透過し、第２直線偏光については反射するように形成されている。そして、第１直線偏光と第２直線偏光とは、第１偏光ビームスプリッタ１８によって、その光軸を同一とされる。すなわち、第１偏光ビームスプリッタ１８は、第１直線偏光と第２直線偏光との光軸を同一とする光軸同一化手段として機能する。
なお、後述するように第１直線偏光と第２直線偏光とは、それぞれ第１遮光部材３２又は第２遮光部材３３を通過するが、ここでの光軸の同一化は、これら２つの遮光部材３２、３３がないものと仮定して、両者の光軸が同一となることを意味している。
１／２波長板１５と第１偏光ビームスプリッタ１８との間には第１遮光部材３２が、第２反射ミラー１７と第１偏光ビームスプリッタ１８との間には第２遮光部材３３が配置されている。この２つの遮光部材３２、３３について以下説明する。
図４は第１遮光部材３２及び第２遮光部材３３について説明するための模式図で、図４（ａ）は、第１遮光部材３２の構成を説明するための図、図４（ｂ）は第２遮光部材３３の構成を説明するための図、図４（ｃ）は、第１偏光ビームスプリッタ１８から出射されてきた光の第１直線偏光と第２直線偏光との分布について示した図である。
図４（ａ）に示すように、第１遮光部材３２は第１領域３２ａと第２領域３２ｂとの２つの領域を有する。第１領域３２ａは第１直線偏光を透過する領域であり、この領域は半円状に形成されている。一方、第２領域３２ｂは第１直線偏光を透過しない領域で、第１領域３２ａを取り囲むように形成されている。すなわち、第１遮光部材３２は、これを通過する第１直線偏光を全て遮光するわけではなく、その一部を遮光するようになっている。
このような第１遮光部材３２は、例えば、２つの偏光板を組合せる向きを第１領域３２ａと第２領域３２ｂとで変えることによって作製できる。また、ガラス板の遮光したい部分に遮光膜を貼り合わせること等によっても作製できる。
図４（ｂ）に示すように、第２遮光部材３３は第１領域３３ａと第２領域３３ｂとの２つの領域を有する。第１領域３３ａは第２直線偏光を透過する領域であり、この領域は第１遮光部材３２の第１領域３２ａと反対の半円状に形成されている。一方、第２領域３３ｂは第２直線偏光を透過しない領域で、第１領域３３ａを取り囲むように形成されている。すなわち、第２遮光部材３３は、これを通過する第２直線偏光を全て遮光するわけではなく、その一部を遮光するようになっている。
そして、第１遮光部材３２と第２遮光部材３３とは、第１直線偏光と第２直線偏光とが第１偏光ビームスプリッタ１８を通過した場合に、図４（ｃ）に示すような偏光分布を有する光となるように調整配置されている。これにより、第１偏光ビームスプリッタ１８から出射される光（再生光）について、偏光方向の異なる２つの偏光を有する光とすることができる。
なお、第１遮光部材３２及び第２遮光部材３３によって遮光される部分は、図４に示した構成に限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。すなわち、例えば図５のような構成とすることも可能である。なお、図５は、第１遮光部材３２及び第２遮光部材３３に関する変形例を示す模式図で、図５（ａ）は、第１遮光部材３２の変形例、図５（ｂ）は第２遮光部材３３の変形例、図５（ｃ）は図５（ａ）、（ｂ）に示す遮光部材を用いた場合における、第１偏光ビームスプリッタ１８から出射されてきた光の第１直線偏光と第２直線偏光との分布について示した図である。
第１偏光ビームスプリッタ１８から出射された第１直線偏光及び第２直線偏光は、対物レンズ１９によって光記録媒体１の記録層３（図１参照）に集光する。
光記録媒体１に第１直線偏光と第２直線偏光とが入射すると、蛍光が発生する。この蛍光は、第１直線偏光が光記録媒体１に入射することによって発生する第１蛍光と、第２直線偏光が光記録媒体１に入射することによって発生する第２蛍光と、から成る。第１蛍光の偏光方向は第１直線偏光と同一方向であり、第２蛍光の偏光方向は第１直線偏光と同一方向である。また、第１直線偏光と第２直線偏光とは偏光方向が９０°異なっており、第１直線偏光の照射によって発生する第１蛍光と第２直線偏光の照射によって発生する第２蛍光とは、光記録媒体１に記録された偏光方向に応じて異なった強度特性を示す。
なお、光記録媒体１に入射した第１直線偏光及び第２直線偏光は、光記録媒体１を透過する。
光学フィルタ１００は、透過する光の波長について選択性を有する光学部材である。光記録媒体１から出射される光には、蛍光（第１蛍光及び第２蛍光）に加えて再生光（第１直線偏光及び第２直線偏光）が含まれる。このうち、多値情報の再生に必要となるのは、本実施形態においては蛍光のみである。そして、再生光を光記録媒体１に照射することによって発生する蛍光は、再生光よりも長波長となる。このため、光学フィルタ１００には波長選択性が与えられ、蛍光を透過し再生光を透過しないように構成されている。
第２偏光ビームスプリッタ２０は、光記録媒体１に再生光を照射することによって発生した蛍光のうち、第１蛍光を透過し、第２蛍光を反射するように形成されている。第２偏光ビームスプリッタ２０を透過した第１蛍光は、光検出部２３を構成する第１光検出器２３ａで受光される。一方、第２偏光ビームスプリッタ２０で反射された第２蛍光は、光検出部２３を構成する第２光検出器２３ｂで受光される。第１光検出器２３ａ及び第２光検出器２３ｂは、受光した光情報を電気信号に変換する。
第１光検出器２３ａで受光された第１蛍光の光量、及び第２光検出器２３ｂで受光された第２蛍光の光量は、電気信号の形で例えばマイコン等から成る判定部２４に送られる。判定部２４は、取得した第１蛍光の光量と第２蛍光の光量とから、その差分値又は比を取得する。そして、予め判定部２４と接続されるメモリ２５に記憶しておいた情報に基づいて光記録媒体１に記録されている偏光方向がいずれの向きであるかを判定する。
なお、上述のメモリ２５に予め記憶する情報は、例えば、次のようにして得られる情報である。まず、所定の偏光方向（複数）が記録された、基準光記録媒体を用意する。そして、基準光記録媒体に多値情報再生装置１１によって再生光を照射し、第１蛍光及び第２蛍光の蛍光強度（蛍光の光量）を測定する。そして、得られた第１蛍光と第２蛍光の蛍光強度について、その差分値又は比を求める。得られた差分値又は比と、予めわかっている偏光方向との関係をプロットして、偏光方向と差分値（又は比）との関係式（例えば直線関係を示す関係式が得られる）を求める。そして、得られた関係式をメモリ２５に記憶しておく。このようにすれば、判定部２４によって、取得した第１蛍光の蛍光強度と第２蛍光の蛍光強度とから、光記録媒体１に記録されている偏光方向を求めることができる。
また、本実施形態においては、ビームスプリッタ１４で分離される２つの光の光量比が１：１となるように構成し、更に、第１遮光部材３２及び第２遮光部材３３で、第１直線偏光及び第２直線偏光は、それぞれ、その光量を半分ロスする構成となっている。しかし、この構成に限定される趣旨ではなく、適宜変更可能である。
また、本実施形態では、第１直線偏光を偏光方向９０°、第２直線偏光を偏光方向０°としたが、これに限定される趣旨ではない。第１直線偏光と第２直線偏光とが、別の角度で互いに直交する関係となる構成でも構わないし、また、偏光方向が異なる第１直線偏光と第２直線偏光との偏光方向が互いに直交する関係とならない構成とすることも可能である。
以上のように多値情報再生装置１１を構成することにより、記録光の偏光方向が多値情報として記録され、再生光を照射した際に発生する蛍光を用いて多値情報の再生を行う光記録媒体１について、精度良く再生できる。また、特に作製にコストがかかるような光学部品等を使用する必要もないので、多値情報再生装置の製造が容易である。
（第２実施形態）
次に、第３実施形態の多値情報再生装置について説明する。なお、説明にあたって第１実施形態の多値情報再生装置１１と重複する部分については、同一の符号を付し、特に必要がない場合にはその説明を省略する。図６は、第２実施形態の多値情報再生装置４１の構成を示す概略図である。
第２実施形態の多値情報再生装置４１は、第１光学系については第１実施形態の多値情報再生装置１１と同じであるが、第２光学系の構成について異なる。また、第２光学系が異なることによって、光検出部２３の光検出器（本実施形態では符号を２３とする）の数が１つとなっている点でも第１実施形態と異なる。
多値情報再生装置４１の第２光学系は、光学フィルタ１００と、液晶素子４２と、偏光板４３と、集光レンズ２１と、を備える。図７は、第２光学系が備える液晶素子４２と偏光板４３とについて説明するための模式図である。図７に示すように、液晶素子４２は液晶４４と液晶４４を挟む２つの透明電極４５とを備える。液晶素子４２が備える液晶４４は、図示しない配向膜によって光の入射側（図７の左側）と出射側（図７の右側）で分子の配向方向が９０°ねじれた状態となっている（ＴＮ型液晶）。透明電極４５は液晶ドライバ４６（図６参照）に電気的に接続されており、この液晶ドライバ４６によってオンオフ制御される。
透明電極４５に電圧が印加されていない場合（液晶素子４２がＯＦＦの状態、図７（ａ）の状態）、液晶４４の配向方向は、上述したように入射側と出射側とで９０°ねじれた状態である。このため、光学フィルタ１００を透過してきた第１蛍光は、液晶４４の旋光性によってその偏光方向を９０°回転させる。ここで、偏光板４３は、液晶素子４２に入射する前の第２蛍光の偏光方向と平行な方向の光を透過し、それ以外の光を透過しないように構成されている。このため、偏光方向が９０°回転された第１蛍光は偏光板４３を通過する。なお、光学フィルタ１００を透過してきた第２蛍光は、液晶素子４２によって遮光されて偏光板４３を透過しない。
一方、透明電極４５に電圧が印加されると（液晶素子４２がＯＮの状態図７（ｂ）の状態）、液晶４４は光の進行方向と平行な方向に配向する。このため、光学フィルタ１００を透過してきた第１蛍光と第２蛍光とは、いずれも液晶素子４２を透過して偏光板４３へと至る。偏光板４３は、第２蛍光と平行な方向の光を透過し、それ以外の光を透過しないように構成されているために、第２蛍光のみを通過させる。
以上に示すように、液晶素子４２のオンオフを制御することで、光学フィルタ１００を透過してきた第１蛍光と第２蛍光とのうちの一方だけを、集光レンズ２１を介して光検出器２３へと導ける。従って、多値情報として記録される偏光方向の読み出しを行う際に、所定のタイミングで液晶素子４２のオンオフを行うことで、第１蛍光と第２蛍光の光量を光検出器２３で分離して得ることが可能となる。
このため、所定のタイミングでオンオフ制御される液晶素子４２がオンの場合とオフの場合とについて、光検出器２３で第１蛍光と第２蛍光の光量を別々に取得し、第１実施形態の場合と同様に、各蛍光について取得された各光量を用いて、判定部２４で演算処理して光記録媒体１に記録された偏光方向の判定を行うことが可能となる。これにより、偏光方向が多値情報として記録された光記録媒体１の再生が可能となる。
なお、液晶素子４２に印加する電圧がオフとされた状態（図７（ａ））では、第２蛍光の一部が液晶素子４２及び偏光板４３を透過することが起こり得る。この場合、第１蛍光の光量が実際より増加する。この点を考慮して、予め液晶素子４２がオフの状態の時に第２蛍光が液晶素子４２及び偏光板４３を透過する割合を調査しておき、これを用いて第１蛍光の光量を補正するようにしても構わない。すなわち、上述した演算処理に用いる液晶素子４２がオンの場合における第２蛍光の光量と予め調査により得た割合とから、第１蛍光の光量が第２蛍光と混ざって実際より増加した量を算出し、この分を光検出器２３で取得した光量から差し引いて第１蛍光の光量を算出しても構わない。
また、本実施形態においては、第２光学系に液晶素子４２と偏光板４３とを配置することによって、第１蛍光と第２蛍光とを交互に光検出器２３で取り出す構成としたが、この構成に限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。すなわち、第１蛍光と第２蛍光とを時間差をつけて（交互に）得られる構成であれば良く、例えば光空間変調器等を用いる構成としても構わない。
（第３実施形態）
次に、第３実施形態の多値情報再生装置について説明する。なお、説明にあたって第１実施形態の多値情報再生装置１１と重複する部分については、同一の符号を付し、特に必要がない場合にはその説明を省略する。図８は、第３実施形態の多値情報再生装置５１の構成を示す概略図である。
第３実施形態の多値情報再生装置５１は、光源１２と、第１光学系を構成するコリメートレンズ１３、液晶素子５２、及び対物レンズ１９と、第２光学系を構成する光学フィルタ１００及び集光レンズ２１と、光検出器２３と、判定部２４と、を備える。液晶素子５２は、図７に示した第２実施形態の液晶素子４２と同様の構成である。ただし、液晶素子５２は、第２実施形態の液晶素子４２を９０°回転させた状態で第１光学系に配置されている。また、液晶素子５２は、液晶ドライバ５３と電気的に接続されてオンオフ制御される。
光源１２から再生光として出射される偏光方向０°の直線偏光は、液晶素子５２がオフの状態の場合、液晶素子５２の液晶分子の配向方向に従って偏光方向が９０°回転される。この直線偏光（偏光方向９０°）を第１実施形態と同様に第１直線偏光とする。一方、光源１２から再生光は、液晶素子５２がオンの状態の場合、液晶素子５２の液晶分子が光軸方向に配向するために、偏光方向を回転されることなく液晶素子５２を通過する。この光源１２から出射された直線偏光と同じ偏光方向を有する直線偏光（偏光方向０°）を第１実施形態と同様に第２直線偏光とする。
すなわち、第３実施形態の多値情報再生装置５１の場合、第１光学系における液晶素子５２をオンオフすることにより、対物レンズ１９を経て光記録媒体１に入射する光について、互いに直交する第１直線偏光と第２直線偏光とに切り替えられることとなる。
このために、液晶素子５２のオンオフを制御することで、再生光を光記録媒体１に照射した際に発生し、光学フィルタ１００、集光レンズ２１を経て光検出器２３へと導かれる蛍光について、第１蛍光（第１直線偏光が光記録媒体１に照射されて発生する蛍光）と第２蛍光（第２直線偏光が光記録媒体１に照射されて発生する蛍光）とを交互とできる。従って、多値情報として記録される偏光方向の読み出しを行う際に、所定のタイミングで液晶素子５２のオンオフを行うことで、第１蛍光と第２蛍光の光量を光検出器２３で分離して得ることが可能となる。
そして、この場合、液晶素子５２がオンの場合とオフの場合とについて光検出器２３でそれぞれ取得される光量に基づいて、第１実施形態の場合と同様に、判定部２４で演算処理して光記録媒体１に記録された偏光方向の判定を行うことが可能となる。これにより、偏光方向が多値情報として記録された光記録媒体１の再生が可能となる。
なお、本実施形態の場合、第１光学系に液晶素子５２を配置し、これにより光源１２から出射される直線偏光を用いて第１直線偏光と第２直線偏光とを、時間差をつけて発生させる構成としている。しかし、これに限定される趣旨ではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。すなわち、場合によっては回転可能に設けられる１／２波長板を液晶素子５２の代わりに配置する構成等としても構わない。ただし、この方法の場合、再生速度が制限される場合があり、本実施形態のように液晶素子５２を配置するのが好ましい。
（その他）
なお、以上に示した３つの実施形態においては、いずれも第１光学系と第２光学系が光記録媒体１を挟んで配置される構成の多値情報再生装置を示した。しかし、本発明はこれに限定される趣旨ではない。すなわち、例えば、光記録媒体１の基板２と記録層３の間に反射膜を設けて、この反射膜で反射された蛍光を用いて多値情報を再生する構成としても、もちろん構わない。
図９は、上述の反射膜が配置された光記録媒体について多値情報を再生する多値情報再生装置を示す図で、第３実施形態の多値情報再生装置５１を変形したものである。図９に示すように、光路中にビームスプリッタ５４を配置することにより、反射膜で反射された蛍光を光検出器２３に導けるようにしている。この構成の場合、ビームスプリッタ５４と対物レンズ１９とは、第１光学系と第２光学系とに共通の光学部材となる。
以上においては、再生光を光記録媒体に照射した場合に発生する蛍光を用いて多値情報を再生する方式に適用する多値情報再生方法及び装置について示した。しかし、本発明はこれに限定される趣旨ではなく、再生光を光記録媒体に照射した場合に発光光を生じ、この発光光を用いて多値情報を再生する方式に広く適用可能である。例えば、蛍光以外に、りん光などを用いる場合にも適用可能である。ただし、りん光の場合には寿命が長いために、高速の読み出しに適さず、高速の読み出しを行うにあたっては蛍光の方が好ましい。
本発明の多値情報再生方法又は多値情報再生装置によれば、記録光の偏光方向が多値情報として記録され、再生光を照射した際に発生する蛍光を用いて多値情報の再生を行う光記録媒体について、高価な光学部材を用いることなく多値情報の再生が可能となる。従って、本発明は多値情報の再生を行う方法及び装置として有用である。
は、本発明の多値情報再生方法が適用される光記録媒体の構成を示す概略断面図である。 は、クマリン系の蛍光物質を記録層に分散させた光記録媒体について、Ｓ偏光の記録光を照射した後に、偏光方向を変化させながら直線偏光を照射した場合に得られる蛍光スペクトルを示したものである。 は、第１実施形態の多値情報再生装置の構成を示す概略図である。 は、第１実施形態の多値情報再生装置が備える２つの遮光部材について説明するための模式図である。 は、第１実施形態の多値情報再生装置が備える２つの遮光部材の変形例を示す図である。 は、第２実施形態の多値情報再生装置の構成を示す概略図である。 は、第２実施形態の多値情報再生装置の第２光学系が備える液晶素子と偏光板とについて説明するための模式図である。 は、第３実施形態の多値情報再生装置の構成を示す概略図である。 は、本発明の多値情報再生装置の変形例を示す概略図である。
符号の説明
１ 光記録媒体
１１、４１、５１ 多値情報再生装置
１２ 光源
１４ ビームスプリッタ（第１光分離手段）
１５ １／２波長板（偏光方向変換手段）
１８ 第１偏光ビームスプリッタ（光軸同一化手段）
２０ 第２偏光ビームスプリッタ（第２光分離手段）
２３ 光検出部、光検出器（光検出手段）
２３ａ 第１光検出器
２３ｂ 第２光検出器
２４ 判定部（偏光方向判定手段）
３２ 第１遮光部材（遮光手段）
３３ 第２遮光部材（遮光手段）
４２、５２ 液晶素子
４３ 偏光板
４４ 液晶
４５ 透明電極
１００ 光学フィルタ（透過光選択手段）

Claims (11)

  1. 記録光の偏光方向が多値情報として記録され、再生光を照射した際に発生する蛍光を用いて前記多値情報の再生を行う光記録媒体を再生する多値情報再生装置であって、
    所定の偏光方向の直線偏光を前記再生光として出射する光源と、
    前記光源から出射された前記再生光を２つの光に分離する第１光分離手段と、
    前記第１光分離手段で分離された前記２つの光のうち少なくとも一方について、偏光方向を変換するように配置され、前記２つの光を偏光方向が互いに直交する第１直線偏光と第２直線偏光とにする偏光方向変換手段と、
    前記第１直線偏光と前記第２直線偏光との光軸を同一とする光軸同一化手段と、
    前記光軸同一化手段の手前に配置されて、前記第１直線偏光と前記第２直線偏光とについて、両者の光軸が同一とされた時に光が重なり合わないように、それぞれの光の一部を遮光する遮光手段と、
    前記光軸同一化手段を通過した光が前記光記録媒体に照射されることによって発生する蛍光を選択的に透過する透過光選択手段と、
    前記透過光選択手段を透過した前記蛍光について、前記第１直線偏光と偏光方向が同一の第１蛍光と、前記第２直線偏光と偏光方向が同一の第２蛍光と、に分離する第２光分離手段と、
    前記第２光分離手段で分離された前記第１蛍光を受光する第１光検出器と、
    前記第２光分離手段で分離された前記第２蛍光を受光する第２光検出器と、
    前記第１光検出器で得られる光量と前記第２光検出器で得られる光量とに基づいて前記光記録媒体に記録される偏光方向を判定する偏光方向判定手段と、
    を備えることを特徴とする多値情報再生装置。
  2. 記録光の偏光方向が多値情報として記録され、再生光を照射した際に発生する発光光を用いて前記多値情報の再生を行う光記録媒体を再生する多値情報再生装置であって、
    前記再生光として所定の偏光方向を有する直線偏光を出射する光源と、
    前記光源から出射される前記直線偏光を用いて、偏光方向が異なる第１直線偏光と第２直線偏光とを発生させて前記光記録媒体へと入射させる第１光学系と、
    前記第１光学系を経た光が前記光記録媒体に入射した際に発生する発光光を選択的に透過する透過光選択手段を有し、前記透過光選択手段を透過した前記発光光について、前記第１直線偏光と偏光方向が同一の第１発光光と、前記第２直線偏光と偏光方向が同一の第２発光光と、を分離した状態で光検出手段へと導く第２光学系と、
    前記光検出手段で取得した前記第１発光光の光量と前記第２発光光の光量とに基づいて、前記光記録媒体に記録される偏光方向を判定する偏光方向判定手段と、
    を備えることを特徴とする多値情報再生装置。
  3. 前記第１光学系は、前記第１直線偏光と前記第２直線偏光とを同時に前記光記録媒体に入射させることを特徴とする請求項２に記載の多値情報再生装置。
  4. 前記第１光学系は、
    前記光源から出射される前記直線偏光を２つの光に分離する第１光分離手段と、
    前記第１光分離手段で分離された前記２つの光のうち少なくとも一方について、前記偏光方向を変換するように配置され、前記２つの光の一方を前記第１直線偏光、他方を前記第２直線偏光とする偏光方向変換手段と、
    前記第１直線偏光と前記第２直線偏光との光軸を同一とする光軸同一化手段と、
    前記光軸同一化手段の手前に配置されて、前記第１直線偏光と前記第２直線偏光とについて、両者の光軸が同一とされた時に光が重なり合わないように、それぞれの光の一部を遮光する遮光手段と、
    を備えることを特徴とする請求項３に記載の多値情報再生装置。
  5. 前記第２光学系は、前記第１発光光と前記第２発光光とを別々の光路に分離する第２光分離手段を有し、
    前記光検出手段は、異なる位置に配置される２つの光検出器から成ることを特徴とする請求項３又は４に記載の多値情報再生装置。
  6. 前記第２光学系は、前記第１発光光と前記第２発光光とを時間差をつけて前記光検出手段へと導くことを特徴とする請求項３又は４に記載の多値情報再生装置。
  7. 前記第２光学系は、液晶と該液晶を挟む２つの透明電極と有する液晶素子と、偏光板と、を備えることを特徴とする請求項６に記載の多値情報再生装置。
  8. 前記第１光学系は、前記第１直線偏光と前記第２直線偏光とを時間差をつけて前記光記録媒体に入射させることを特徴とする請求項２に記載の多値情報再生装置。
  9. 前記第１光学系は、液晶と該液晶を挟む透明電極とを有する液晶素子を備えることを特徴とする請求項８に記載の多値情報再生装置。
  10. 前記第１直線偏光と前記第２直線偏光とは、偏光方向が互いに直交することを特徴とする請求項２から９のいずれかに記載に多値情報再生装置。
  11. 記録光の偏光方向が多値情報として記録され、再生光を照射した際に発生する発光光を用いて前記多値情報の再生を行う光記録媒体を再生する多値情報再生方法であって、
    前記再生光として偏光方向が異なる第１直線偏光と第２直線偏光とを、同時に又は時間差をつけて前記光記録媒体に照射する第１ステップと、
    前記第１ステップの照射によって前記光記録媒体から発生する発光光のみを取り出す第２ステップと、
    前記第２ステップで取り出された前記発光光について、前記第１直線偏光と偏光方向が同一の第１発光光と、前記第２直線偏光と偏光方向が同一の第２発光光と、を分離した状態で光検出手段に導く第３ステップと、
    前記第３ステップによって前記光検出手段で取得した前記第１発光光の光量と前記第２発光光の光量とに基づいて、前記光記録媒体に記録される偏光方向を判定する第４ステップと、
    を具備することを特徴とする多値情報再生方法。
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