JP5381980B2 - 光学的情報記録再生装置、光学ユニット、及び、光学的情報記録方法 - Google Patents

Description

本発明は、光学的情報記録再生装置に関し、更に詳しくは、光の偏光状態を記録可能な記録層を有する光記録媒体に対して３次元的に情報の記録再生を行う光学的情報記録再生装置に関する。また、本発明は、そのような光学的情報記録再生装置に用いることができる光学ユニット、及び、光記録媒体に対する光学的情報記録方法に関する。

光記録媒体の大容量化技術の一例として、３次元記録再生技術がある。３次元記録再生技術では、光記録媒体の面内方向の次元に加えて厚さ方向の次元も利用し、光記録媒体に対して３次元的に情報の記録再生を行う。

３次元記録再生技術の一つとして、マイクロホログラム記録技術と呼ばれるものがある。マイクロホログラム記録技術では、対向する２つの光を光記録媒体の記録層内の同一の位置に集光して干渉させ、集光点の近傍に微小な回折格子を形成することで、情報の記録を行う。また、２つの光のうちの何れか一方を回折格子に集光し、回折格子からの反射光を受光することで、情報の再生を行う。

非特許文献１には、上記マイクロホログラム記録に用いられる光学ユニットが記載されている。図１９に、非特許文献１に記載の光学ユニットを示す。レーザ１４３から出射した光は、ビームエキスパンダ１４４を透過してビーム径が拡大され、λ／２板１４５を透過して、偏光方向が光軸に垂直な面内で紙面に対して４５°の直線偏光となる。この光は、約５０％が偏光ビームスプリッタ１４６を透過し、約５０％が偏光ビームスプリッタ１４６で反射される。

記録媒体１５８への情報の記録時には、偏光ビームスプリッタ１４６を透過した光は、ミラー１５３、１５４で反射され、偏光ビームスプリッタ１５５をほぼ１００％透過する。この光は、λ／４板１５６を透過して直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズ１５７により、記録媒体１５８の記録層内に集光される。また、偏光ビームスプリッタ１４６で反射された光は、ミラー１４７、１４８、１４９で反射されて、シャッタ１５０を通り、λ／４板１５１を透過して、直線偏光から上記円偏光とは逆回りの円偏光に変換される。この光は、対物レンズ１５２により、記録媒体１５８の記録層内に集光される。

記録媒体１５８からの情報の再生時には、偏光ビームスプリッタ１４６を透過した光は記録時と同様に記録媒体１５８へ向かう。しかし、シャッタ１５０が閉じられるので、偏光ビームスプリッタ１４６で反射された光は、シャッタ１５０で遮断され、記録媒体１５８へは向かわない。偏光ビームスプリッタ１４６を透過した光は、記録媒体１５８の記録層内に集光される。この光は、一部が記録媒体１５８の記録層で反射され、対物レンズ１５７を逆向きに通り、λ／４板１５６を透過して円偏光から往路と偏光方向が直交する直線偏光に変換される。この光は、偏光ビームスプリッタ１５５でほぼ１００％反射され、凸レンズ１５９により、検出器１６０の受光部上に集光される。

３次元記録再生技術の別の例として、ページ型ホログラム記録技術がある。ページ型ホログラム記録技術では、記録時には、情報光、参照光と呼ばれる２つの光を用い、情報光の光軸に垂直な断面内の強度分布を記録データに従って変調した後、２つの光を記録媒体の記録層へ入射させ、記録層内にホログラムを形成することで、情報の記録を行う。再生時には、２つの光のうちの参照光のみを記録媒体の記録層へ入射させ、ホログラムからの回折光の光軸に垂直な断面内の強度分布を検出することで、情報の再生を行う。

特許文献１には、上記ページ型ホログラム記録に用いられる記録媒体及び光学ユニットの一例が記載されている。特許文献１に記載の記録媒体は、記録層の材料としてアゾベンゼンを用いたものである。アゾベンゼンは、分子の配向方向に平行な偏光成分に対する屈折率が、分子の配向方向に垂直な偏光成分に対する屈折率より高い複屈折性を有し、直線偏光を照射することで偏光方向に垂直な方向に分子が配向する性質を有する。従って、光の偏光状態を記録することができる。特許文献１に記載の光学ユニットにおいては、情報光、参照光をそれぞれＰ偏光、Ｓ偏光として記録媒体の記録層へ入射させる。記録層内には、両者を合成した光の偏光状態がホログラムとして記録される。このとき、参照光のみをＳ偏光として記録媒体の記録層へ入射させると、ホログラムからの回折光はＰ偏光となる。

特開２００５−３１６２７９号公報

Japanese Journal of Applied Physics, Vol.45, No.2B, pp.1239-1245 (2006)

光学的情報記録再生装置においては、情報の追記だけでなく、情報の書換えができることが望ましい。その際、古い情報を消去してから新しい情報を記録するのではなく、新しい情報を記録することで、古い情報が自動的に消去されることが望ましい。すなわち、情報の上書きができることが望ましい。

非特許文献１に記載の光学ユニットでは、レーザ１４３からの出射光の強度が、記録データに従って変調される。ビットデータ“１”の記録時にはレーザ１４３から光が出射し、ビットデータ“０”の記録時には、レーザ１４３から光が出射しない。記録媒体の記録層内の、ビットデータ“１”を記録する部分には、２つの光が照射され、両者が干渉することで光の強度分布が生じるため、その強度分布に対応した屈折率分布が記録されることになる。一方、ビットデータ“０”を記録する部分には、２つの光が照射されず、光の強度分布が生じないため、屈折率分布は記録されない。このため、ビットデータ“１”が記録された部分にビットデータ“０”を記録する際には、記録に先立って、光の強度分布に応じた屈折率分布を消去する必要がある。従って、非特許文献１に記載の光学ユニットでは情報の上書きを行うことができない。

また、特許文献１に記載の光学ユニットでは、情報光の光軸に垂直な断面内の強度分布が空間光変調器で記録データに従って変調される。空間光変調器のオン状態のピクセルからは情報光が出射し、空間光変調器のオフ状態のピクセルからは情報光が出射しない。記録媒体の記録層内の、空間光変調器がオン状態となるピクセルに対応した部分には、情報光と参照光とが照射され、両者を合成した光の偏光分布が生じるため、その偏光分布に対応した分子の配向分布が記録されることになる。一方、空間光変調器のオフ状態のピクセルに対応した部分には、情報光が照射されず、光の偏光分布が生じないため、分子の配向分布は記録されない。このため、オン状態のピクセルに対応した部分をオフ状態のピクセルに対応させる際には、記録に先立って、光の偏光分布に対応した分子の配向分布を消去する必要がある。従って、特許文献１に記載の光学ユニットでも情報の上書きを行うことができない。

本発明は、光記録媒体に対して３次元的に情報の記録を行う際に、情報の上書きが可能な光学的情報記録再生装置、それに用いる光学ユニット、及び、光学的情報記録方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、光の偏光状態を記録可能な記録層を有する光記録媒体を使用対象とし、光源と、前記光源から出射した光を第一の光と第二の光とに分割する光分割手段と、前記第一の光及び前記第二の光を、前記記録層内で互いに対向させて同一位置に集光する集光手段と、前記記録層内における前記第一の光及び前記第二の光の集光点での偏光状態を切り替え可能な偏光状態切替手段と、前記光記録媒体への情報の記録時に、記録データに応じて、前記偏光状態切替手段を駆動する偏光状態切替手段駆動回路と、前記光記録媒体へ、前記第一の光及び前記第二の光の双方が照射されるか、前記第一の光及び前記第二の光のうちの何れか一方が照射されるかを切り替え可能な光照射状態切替手段と、前記光記録媒体への情報の記録時には、前記光照射状態切替手段を、前記第一の光及び前記第二の光の双方が記録光として前記光記録媒体へ照射されるように駆動し、前記光記録媒体からの情報の再生時には、前記光照射状態切替手段を、前記第一の光及び前記第二の光のうちの何れか一方が再生光として前記光記録媒体へ照射されるように駆動する光照射状態切替手段駆動回路とを備え、前記光記録媒体として、前記記録層に平行な入射面と、前記記録層を挟んで前記入射面の反対側に位置する反射層とを有する光記録媒体を使用し、前記第一の光は、前記入射面から前記光記録媒体へ入射し、前記記録層内で前記反射層の側へ向かう途中で集光され、前記第二の光は、前記入射面から前記光記録媒体へ入射し、前記記録層を透過し、前記反射層で反射され、前記記録層内で前記入射面の側へ向かう途中で集光される光学的情報記録再生装置を提供する。

本発明は、光の偏光状態を記録可能な記録層を有する光記録媒体を使用対象とする光学的情報記録再生装置に用いられる光学ユニットであって、光源と、前記光源から出射した光を第一の光と第二の光とに分割する光分割手段と、前記第一の光及び前記第二の光を、前記記録層内で互いに対向させて同一位置に集光する集光手段と、前記記録層内における前記第一の光及び前記第二の光の集光点での偏光状態を切り替え可能な偏光状態切替手段と、前記光記録媒体へ、前記第一の光及び前記第二の光の双方が照射されるか、前記第一の光及び前記第二の光のうちの何れか一方が照射されるかを切り替え可能な光照射状態切替手段と、を備え、前記光記録媒体として、前記記録層に平行な入射面と、前記記録層を挟んで前記入射面の反対側に位置する反射層とを有する光記録媒体を使用し、前記第一の光は、前記入射面から前記光記録媒体へ入射し、前記記録層内で前記反射層の側へ向かう途中で集光され、前記第二の光は、前記入射面から前記光記録媒体へ入射し、前記記録層を透過し、前記反射層で反射され、前記記録層内で前記入射面の側へ向かう途中で集光される光学ユニットを提供する。

本発明は、光源から出射した光を第一の光と第二の光とに分割し、前記第一の光及び前記第二の光を、光記録媒体が有する、光の偏光状態を記録可能な記録層内で互いに対向させて同一位置に集光し、記録データに応じて、前記記録層内における前記第一の光及び前記第二の光の集光点での偏光状態を切り替え、前記第一の光及び前記第二の光の集光点に、偏光分布を記録し、前記光記録媒体として、前記記録層に平行な入射面と、前記記録層を挟んで前記入射面の反対側に位置する反射層とを有する光記録媒体を使用し、前記第一の光を、前記入射面から前記光記録媒体へ入射させ、前記記録層内で前記反射層の側へ向かう途中で集光し、前記第二の光を、前記入射面から前記光記録媒体へ入射させ、前記記録層を透過させ、前記反射層で反射し、前記記録層内で前記入射面の側へ向かう途中で集光する光学的情報記録方法を提供する。

本発明の光学的情報記録再生装置、光学ユニット、及び、光学的情報記録方法では、光記録媒体に対して３次元的に情報の記録を行う際に、情報の上書きが可能である。

本発明の上記、及び、他の目的、特徴及び利益は、図面を参照する以下の説明により明らかになる。

本発明の第１実施形態の光学ユニットを示すブロック図。 第一の入射面及び第二の入射面を有する記録媒体を示す斜視図。 （ａ）〜（ｄ）は、直線偏光を用いる場合のビットデータ“１”の記録メカニズムを示す図。 （ａ）〜（ｄ）は、直線偏光を用いる場合のビットデータ“０”の記録メカニズムを示す図。 （ａ）〜（ｅ）は、直線偏光を用いる場合のビットデータ“１”の再生メカニズムを示す図。 （ａ）〜（ｅ）は、直線偏光を用いる場合のビットデータ“０”の再生メカニズムを示す図。 第一の入射面及び第二の入射面を有する記録媒体を用いる光学的情報記録再生装置を示すブロック図。 本発明の第２実施形態の光学ユニットを示すブロック図。 （ａ）〜（ｄ）は、円偏光を用いる場合のビットデータ“１”の記録メカニズムを示す図。 （ａ）〜（ｄ）は、円偏光を用いる場合のビットデータ“０”の記録メカニズムを示す図。 （ａ）〜（ｅ）は、円偏光を用いる場合のビットデータ“１”の再生メカニズムを示す図。 （ａ）〜（ｅ）は、円偏光を用いる場合のビットデータ“０”の再生メカニズムを示す図。 本発明の第３実施形態の光学ユニットを示すブロック図。 本発明の第４実施形態の光学ユニットを示すブロック図。 入射面と反射層とを有する記録媒体を示す図。 入射面と反射層とを有する記録媒体を用いる光学的情報記録再生装置を示すブロック図。 本発明の第５実施形態の光学ユニットを示すブロック図。 本発明の第６実施形態の光学ユニットを示すブロック図。 非特許文献１に記載の３次元記録再生用の光学ユニットを示すブロック図。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。まず、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、本発明の第１実施形態の光学ユニットを示している。本実施形態の光学ユニット１０１ａは、レーザ１１６、ビームエキスパンダ１１７、λ／２板１１８、偏光ビームスプリッタ１１９、ミラー１２０、１２１、１２３、１２７、１２９、アクティブ波長板１２２、１２８、シャッタ１２４、対物レンズ１２６、１３２、凸レンズ１３３、及び、光検出器１３４を有する。記録媒体１０３は、光の偏光状態を記録可能な記録層を有している。

レーザ１１６は、光源に相当する。レーザ１１６には、回折格子を外部共振器として用いた単一モード半導体レーザを用いることができる。レーザ１１６から出射した光の波長は４０５ｎｍである。ビームエキスパンダ１１７は、入射光のビーム径を拡大する。偏光ビームスプリッタ１１９は、入射光のうちのＰ偏光成分をほぼ１００％透過させ、Ｓ偏光成分をほぼ１００％反射する。ここで、偏光ビームスプリッタ１１９は、光分割手段に相当する。

アクティブ波長板１２２、１２８は、入射光に対してλ板として働くか、λ／２板として働くかを切り替え可能である。ここで、アクティブ波長板１２２、１２８は、偏光状態切替手段に相当する。シャッタ１２４は、機械的に開閉可能であり、入射光を遮断するか遮断しないかを切り替え可能である。ここで、シャッタ１２４は、光照射状態切替手段に相当する。

アクティブ波長板１２２、１２８は、記録媒体１０３への情報の記録時には、記録データに応じて、入射光に対してλ板として働くか、λ／２板として働くかが制御される。また、アクティブ波長板１２８は、記録媒体１０３からの情報の再生時には、入射光に対してλ板として働くように制御される。シャッタ１２４は、記録媒体１０３への情報の記録時には開状態に制御され、記録媒体１０３からの情報の再生時には閉状態に制御される。

対物レンズ１２６、１３２は、入射光を、記録媒体１０３の記録層内に集光する。ここで、対物レンズ１２６、１３２は、集光手段に相当する。光検出器１３４は、受光部へ入射した光の量に応じた電気信号を出力する。凸レンズ１３３は、入射光を、光検出器１３４の受光部上に集光する。

レーザ１１６から出射した光は、ビームエキスパンダ１１７を透過してビーム径が拡大され、λ／２板１１８を透過して、偏光方向が光軸に垂直な面内で紙面に対して４５°の直線偏光となる。この光は、約５０％が偏光ビームスプリッタ１１９をＰ偏光成分として透過し、約５０％が偏光ビームスプリッタ１１９でＳ偏光成分として反射される。以下では、偏光ビームスプリッタ１１９を透過した光を第一の光とし、偏光ビームスプリッタ１１９で反射された光を第二の光として説明する。なお、偏光ビームスプリッタ１１９で反射された光を第一の光とし、偏光ビームスプリッタ１１９を透過した光を第二の光としてもよい。

記録媒体１０３へのビットデータ“１”の記録時には、第一の光は、ミラー１２７、１２９で反射され、アクティブ波長板１２８へ入射する。アクティブ波長板１２８は、記録媒体１０３へビットデータ“１”を記録する際には、λ板として働くように制御される。従って、アクティブ波長板１２８へ入射した光は、偏光状態が変化せずに、アクティブ波長板１２８を透過する。この光は、対物レンズ１３２により、記録媒体１０３の記録層内に集光される。このときの記録層内における第一の光の集光点での偏光状態は、第一の直線偏光に相当する。

一方、第二の光は、ミラー１２０、１２１、１２３で反射され、シャッタ１２４を通過し、アクティブ波長板１２２へ入射する。アクティブ波長板１２２は、記録媒体１０３へビットデータ“１”を記録する際には、λ板として働くように制御される。従って、アクティブ波長板１２２へ入射した光は、偏光状態が変化せずに、アクティブ波長板１２２を透過する。この光は、対物レンズ１２６により、記録媒体１０３の記録層内に集光される。このときの記録層内における第二の光の集光点での偏光状態は、第二の直線偏光に相当する。

記録媒体１０３へのビットデータ“０”の記録時には、第一の光は、ミラー１２７、１２９で反射され、アクティブ波長板１２８へ入射する。アクティブ波長板１２８は、記録媒体１０３へビットデータ“０”を記録する際には、λ／２板として働くように制御される。このとき、アクティブ波長板１２８へ入射した光は、アクティブ波長板１２８を透過する際に偏光方向が４５°回転する。この光は、対物レンズ１３２により、記録媒体１０３の記録層内に集光される。このときの記録層内における第一の光の集光点での偏光状態は、第三の直線偏光に相当する。

一方、第二の光は、ミラー１２０、１２１、１２３で反射され、シャッタ１２４を通過し、アクティブ波長板１２２へ入射する。アクティブ波長板１２２は、記録媒体１０３へビットデータ“０”を記録する際には、λ／２板として働くように制御される。このとき、アクティブ波長板１２２へ入射した光は、アクティブ波長板１２２を透過する際に偏光方向が４５°回転する。この光は、対物レンズ１２６により、記録媒体１０３の記録層内に集光される。このときの記録層内における第二の光の集光点での偏光状態は、第四の直線偏光に相当する。

記録媒体１０３からの情報の再生時には、第一の光は、ミラー１２７、１２９で反射され、アクティブ波長板１２８へ入射する。アクティブ波長板１２８へ入射した光は、偏光状態が変化せずに、アクティブ波長板１２８を透過する。この光は、対物レンズ１３２により、記録媒体１０３の記録層内に集光される。なお、第二の光は、シャッタ１２４で遮断され、記録媒体１０３へは向かわない。

集光点にビットデータ“１”が記録されている場合、記録媒体１０３の記録層内に集光された光は、一部が集光点で往路と偏光方向が直交する直線偏光として反射され、対物レンズ１３２を逆向きに通り、アクティブ波長板１２８を偏光状態が変化せずに透過する。この透過光は、ミラー１２９、１２７で反射され、偏光ビームスプリッタ１１９でほぼ１００％反射され、凸レンズ１３３により、光検出器１３４の受光部上に集光される。光検出器１３４の受光部で光が受光される。この受光により、集光点に記録されている情報が、ビットデータ“１”であると判断される。

一方、集光点にビットデータ“０”が記録されている場合、記録媒体１０３の記録層内に集光された光は、一部が集光点で往路と偏光方向が同一の直線偏光として反射される。この反射光は、偏光ビームスプリッタ１１９をほぼ１００％透過し、光検出器１３４へ向かわない。光検出器１３４の受光部で光が受光されないことで、集光点に記録されている情報が、ビットデータ“０”であると判断される。

なお、上記では、記録媒体１０３からの情報の再生時にアクティブ波長板１２８をλ板として働かせることとしたが、アクティブ波長板１２８をλ／２板として働かせてもよい。このとき、集光点にビットデータ“１”が記録されている場合、光検出器１３４の受光部で光が受光されない。これに対し、集光点にビットデータ“０”が記録されている場合、光検出器１３４の受光部で光が受光される。

アクティブ波長板１２２、１２８には、電気光学結晶を用いることができる。電気光学結晶を用いたアクティブ波長板は、例えば、「光波工学・栖原敏明著・コロナ社・第１８９ページ〜第２０１ページ」に記載されている。アクティブ波長板１２２、１２８は、一軸の屈折率異方性を有する電気光学結晶が、入射光の光軸に平行な面状の一対の電極で挟まれた構成である。電気光学結晶の材料としては、例えばニオブ酸リチウムが用いられる。電気光学結晶の光学軸は、一対の電極のそれぞれの面に垂直である。

一対の電極を用いて、電気光学結晶に電圧を印加すると、電気光学効果によって、電気光学結晶の屈折率が変化する。その際、光学軸に平行な偏光成分と光学軸に垂直な偏光成分とでは、屈折率の変化量が異なる。ここで、入射光の光軸方向の電気光学結晶の長さをＴ、入射光の波長をλとし、電圧を印加することで、光学軸に平行な偏光成分の屈折率と光学軸に垂直な偏光成分の屈折率との差がΔｎ０からΔｎ１に変化するものとする。Δｎ０Ｔ＝ｍλ（ｍは整数）を満たすようにＴを定め、Δｎ１Ｔ＝ｍλ＋（λ／２）となる電圧をＶ１とする。このとき、アクティブ波長板１２２、１２８は、電圧を印加しない場合にλ板として働き、電圧Ｖ１を印加した場合にλ／２板として働く。入射光の偏光方向を光学軸に対して２２．５°とすると、アクティブ波長板１２２、１２８は、電圧を印加しない場合は、透過する光の偏光状態を変化させず、電圧Ｖ１を印加した場合は、透過する光の偏光方向を４５°回転させる。

図２に、記録媒体１０３を示す。記録媒体１０３は、記録層１３８を、基板１３７、１３９で挟んだ構成である。記録層１３８の材料は、アゾベンゼンである。記録層１３８には、光の偏光状態を記録可能である。ビーム１３５、１３６は、それぞれ第一の光、第二の光である。ビーム１３５は、基板１３９側から記録層１３８へ入射する。ビーム１３６は、基板１３７側から記録層１３８へ入射する。ここで、基板１３９は第一の入射面に相当し、基板１３７は第二の入射面に相当する。記録媒体１０３は第一の入射面及び第二の入射面を有する光記録媒体に相当する。

記録媒体１０３への情報の記録について説明する。図３（ａ）〜３（ｄ）に、ビットデータ“１”の記録メカニズムを示す。図３（ａ）〜３（ｄ）において、断面Ａ〜断面Ｉは、記録光であるビーム１３５及びビーム１３６の光軸上の１波長分の長さを８等分したときの各位置における光軸に垂直な断面である。

図３（ａ）は、記録層１３８内の集光点の近傍におけるビーム１３５のある時刻ｔでの電界ベクトルを示している。ビーム１３５の断面Ａにおける位相を基準にすると、断面Ａにおける位相は０、断面Ｂにおける位相はπ／４、断面Ｃにおける位相はπ／２、断面Ｄにおける位相は３π／４、断面Ｅにおける位相はπ、断面Ｆにおける位相は５π／４、断面Ｇにおける位相は３π／２、断面Ｈにおける位相は７π／４、断面Ｉにおける位相は２πとなる。電界ベクトルは、断面Ａから断面Ｉに向かって、０°の方向でその大きさが正弦波状に変化している。

図３（ｂ）は、記録層１３８内の集光点の近傍におけるビーム１３６の時刻ｔでの電界ベクトルを示している。ビーム１３６の断面Ｉにおける位相を基準にすると、断面Ａにおける位相は２π、断面Ｂにおける位相は７π／４、断面Ｃにおける位相は３π／２、断面Ｄにおける位相は５π／４、断面Ｅにおける位相はπ、断面Ｆにおける位相は３π／４、断面Ｇにおける位相はπ／２、断面Ｈにおける位相はπ／４、断面Ｉにおける位相は０となる。電界ベクトルは、断面Ｉから断面Ａに向かって、９０°の方向でその大きさが正弦波状に変化している。

図３（ｃ）は、記録層１３８内の集光点の近傍におけるビーム１３５とビーム１３６とを合成した光の偏光分布を示している。断面Ａ〜断面Ｉのそれぞれにおいて、図３（ａ）に示すビーム１３５の電界ベクトル、及び、図３（ｂ）に示すビーム１３６の電界ベクトルは、時間と共に大きさが変化する。他方、両者を合成した光の電界ベクトルは、断面Ａ、断面Ｃ、断面Ｅ、断面Ｇ、及び、断面Ｉにおいては時間と共に大きさが変化し、断面Ｂ、断面Ｄ、断面Ｆ、及び、断面Ｈにおいては時間と共に向きが変化する。ビーム１３５とビーム１３６とを合成した光は、断面Ａ、断面Ｅ、及び、断面Ｉにおいては偏光方向が４５°の直線偏光であり、断面Ｃ及び断面Ｇにおいては偏光方向が１３５°の直線偏光であり、断面Ｂ及び断面Ｆにおいては断面Ａから見て左回りの円偏光であり、断面Ｄ及び断面Ｈにおいては断面Ａから見て右回りの円偏光である。

図３（ｄ）は、記録層１３８内の集光点の近傍におけるビーム１３５とビーム１３６とを合成した光に対して配向したアゾベンゼン分子の配向分布を示している。アゾベンゼン分子は、直線偏光に対しては偏光方向に垂直な方向に配向し、円偏光に対してはランダムな方向に配向する。このため、その配向方向は、断面Ａ、断面Ｅ、及び、断面Ｉにおいては１３５°方向であり、断面Ｃ及び断面Ｇにおいては４５°方向であり、断面Ｂ、断面Ｄ、断面Ｆ、及び、断面Ｈにおいてはランダムな方向である。

図４（ａ）〜４（ｄ）に、ビットデータ“０”の記録メカニズムを示す。図４（ａ）〜４（ｄ）において、断面Ａ〜断面Ｉは、ビーム１３５及びビーム１３６の光軸上の１波長分の長さを８等分したときの各位置における光軸に垂直な断面である。

図４（ａ）は、記録層１３８内の集光点の近傍におけるビーム１３５のある時刻ｔでの電界ベクトルを示している。ビーム１３５の断面Ａにおける位相を基準にすると、断面Ａにおける位相は０、断面Ｂにおける位相はπ／４、断面Ｃにおける位相はπ／２、断面Ｄにおける位相は３π／４、断面Ｅにおける位相はπ、断面Ｆにおける位相は５π／４、断面Ｇにおける位相は３π／２、断面Ｈにおける位相は７π／４、断面Ｉにおける位相は２πとなる。電界ベクトルは、断面Ａから断面Ｉに向かって、４５°の方向でその大きさが正弦波状に変化している。

図４（ｂ）は、記録層１３８内の集光点の近傍におけるビーム１３６の時刻ｔでの電界ベクトルを示している。ビーム１３６の断面Ｉにおける位相を基準にすると、断面Ａにおける位相は２π、断面Ｂにおける位相は７π／４、断面Ｃにおける位相は３π／２、断面Ｄにおける位相は５π／４、断面Ｅにおける位相はπ、断面Ｆにおける位相は３π／４、断面Ｇにおける位相はπ／２、断面Ｈにおける位相はπ／４、断面Ｉにおける位相は０となる。電界ベクトルは、断面Ｉから断面Ａに向かって、１３５°の方向でその大きさが正弦波状に変化している。

図４（ｃ）は、記録層１３８内の集光点の近傍におけるビーム１３５とビーム１３６とを合成した光の偏光分布を示している。断面Ａ〜断面Ｉのそれぞれにおいて、図４（ａ）に示すビーム１３５の電界ベクトル、及び、図４（ｂ）に示すビーム１３６の電界ベクトルは、時間と共に大きさが変化する。他方、両者を合成した光の電界ベクトルは、断面Ａ、断面Ｃ、断面Ｅ、断面Ｇ、及び、断面Ｉにおいては時間と共に大きさが変化し、断面Ｂ、断面Ｄ、断面Ｆ、及び、断面Ｈにおいては時間と共に向きが変化する。ビーム１３５とビーム１３６とを合成した光は、断面Ａ、断面Ｅ、及び、断面Ｉにおいては偏光方向が９０°の直線偏光であり、断面Ｃ及び断面Ｇにおいては偏光方向が０°の直線偏光であり、断面Ｂ及び断面Ｆにおいては断面Ａから見て右回りの円偏光であり、断面Ｄ及び断面Ｈにおいては断面Ａから見て左回りの円偏光である。

図４（ｄ）は、記録層１３８内の集光点の近傍におけるビーム１３５とビーム１３６とを合成した光に対して配向したアゾベンゼン分子の配向分布を示している。アゾベンゼン分子は、直線偏光に対しては偏光方向に垂直な方向に配向し、円偏光に対してはランダムな方向に配向する。このため、その配向方向は、断面Ａ、断面Ｅ、及び、断面Ｉにおいては０°方向であり、断面Ｃ及び断面Ｇにおいては９０°方向であり、断面Ｂ、断面Ｄ、断面Ｆ、及び、断面Ｈにおいてはランダムな方向である。

記録層１３８内のビットデータ“１”に対応する部分には、図３（ｄ）に示すアゾベンゼン分子の配向分布が記録され、ビットデータ“０”に対応する部分には、図４（ｄ）に示すアゾベンゼン分子の配向分布が記録される。ビットデータ“１”が記録された部分にビットデータ“１”を記録した場合、アゾベンゼン分子の配向分布は図３（ｄ）に示す状態のままである。ビットデータ“１”が記録された部分にビットデータ“０”を記録すると、アゾベンゼン分子の配向分布は、図３（ｄ）に示す状態から図４（ｄ）に示す状態に変化する。

また、ビットデータ“０”が記録された部分にビットデータ“０”を記録した場合、アゾベンゼン分子の配向分布は図４（ｄ）のままである。ビットデータ“０”が記録された部分にビットデータ“１”を記録すると、アゾベンゼン分子の配向分布は図４（ｄ）に示す状態から図３（ｄ）に示す状態に変化する。すなわち、ビットデータ“１”又は“０”が記録された部分に、ビットデータ“０”又は“１”を記録する際に、記録に先立って、アゾベンゼン分子の配向分布を消去する必要がない。

続いて、記録媒体１０３からの情報の再生について説明する。図５（ａ）〜５（ｅ）に、ビットデータ“１”の再生メカニズムを示す。図５（ａ）〜５（ｅ）において、断面Ａ〜断面Ｉは、再生光であるビーム１３５の光軸上の１波長分の長さを８等分したときの各位置における光軸に垂直な断面である。図５（ａ）は、図３（ｄ）と同じであり、記録層１３８内の集光点の近傍において、ビットデータ“１”に対応する部分に記録されたアゾベンゼン分子の配向分布を示している。

図５（ｂ）は、記録層１３８内の集光点の近傍におけるビーム１３５のある時刻ｔでの電界ベクトルを示している。図５（ｃ）は、記録層１３８内の集光点の近傍において、断面Ａ〜断面Ｉのそれぞれの位置で発生する光の時刻ｔでの電界ベクトルを示している。図５（ｂ）に示す電界ベクトルを有する光が図５（ａ）に示す配向分布を有するアゾベンゼン分子と相互作用することにで、断面Ａ〜断面Ｉのそれぞれの位置で別の光が発生する。ここで、断面Ａ〜断面Ｉのそれぞれの位置で発生する光の電界ベクトルは、元の光の電界ベクトルを、アゾベンゼン分子の配向方向に関して線対称に折り返したものである。

図５（ｄ）は、記録層１３８内の集光点の近傍におけるビーム１３５の、時刻ｔからビーム１３５が１／８波長分だけ進行した時刻（ｔ＋Δｔ）での電界ベクトルを示している。図５（ｅ）は、記録層１３８内の集光点の近傍において、断面Ａ〜断面Ｉのそれぞれの位置で発生する光の時刻（ｔ＋Δｔ）での電界ベクトルを示している。図５（ｄ）に示す電界ベクトルを有する光が図５（ａ）に示す配向分布を有するアゾベンゼン分子と相互作用することで、断面Ａ〜断面Ｉのそれぞれの位置で別の光が発生する。ここで、断面Ａ〜断面Ｉのそれぞれの位置で発生する光の電界ベクトルは、元の光の電界ベクトルを、アゾベンゼン分子の配向方向に関して線対称に折り返したものである。

図５（ｃ）及び５（ｅ）から、断面Ａ〜断面Ｉのそれぞれの位置で発生する光は、偏光方向が９０°の直線偏光としてビーム１３５と逆向きに進行する光になることがわかる。すなわち、記録層１３８内のビットデータ“１”に対応する部分に偏光方向が０°の直線偏光のビーム１３５を集光すると、この光は、一部が偏光方向が９０°の直線偏光として反射されることがわかる。

図６（ａ）〜６（ｅ）に、ビットデータ“０”の再生メカニズムを示す。図６（ａ）〜６（ｅ）において、断面Ａ〜断面Ｉはビーム１３５の光軸上の１波長分の長さを８等分したときの各位置における光軸に垂直な断面である。図６（ａ）は、図４（ｄ）と同じであり、記録層１３８内の集光点の近傍において、ビットデータ“０”に対応する部分に記録されたアゾベンゼン分子の配向分布を示している。

図６（ｂ）は、記録層１３８内の集光点の近傍におけるビーム１３５のある時刻ｔでの電界ベクトルを示している。図６（ｃ）は、記録層１３８内の集光点の近傍において、断面Ａ〜断面Ｉのそれぞれの位置で発生する光の時刻ｔでの電界ベクトルを示している。図６（ｂ）に示す電界ベクトルを有する光が図６（ａ）に示す配向分布を有するアゾベンゼン分子と相互作用することで、断面Ａ〜断面Ｉのそれぞれの位置で別の光が発生する。ここで、断面Ａ〜断面Ｉのそれぞれの位置で発生する光の電界ベクトルは、元の光の電界ベクトルを、アゾベンゼン分子の配向方向に関して線対称に折り返したものである。

図６（ｄ）は、記録層１３８内の集光点の近傍におけるビーム１３５の、時刻ｔからビーム１３５が１／８波長分だけ進行した時刻（ｔ＋Δｔ）での電界ベクトルを示している。図６（ｅ）は、記録層１３８内の集光点の近傍において、断面Ａ〜断面Ｉのそれぞれの位置で発生する光の時刻（ｔ＋Δｔ）での電界ベクトルを示している。図６（ｄ）に示す電界ベクトルを有する光が図６（ａ）に示す配向分布を有するアゾベンゼン分子と相互作用することで、断面Ａ〜断面Ｉのそれぞれの位置で別の光が発生する。ここで、断面Ａ〜断面Ｉのそれぞれの位置で発生する光の電界ベクトルは、元の光の電界ベクトルを、アゾベンゼン分子の配向方向に関して線対称に折り返したものである。

図６（ｃ）及び６（ｅ）から、断面Ａ〜断面Ｉのそれぞれの位置で発生する光は、偏光方向が０°の直線偏光としてビーム１３５と逆向きに進行する光になることがわかる。すなわち、記録層１３８内のビットデータ“０”に対応する部分に偏光方向が０°の直線偏光のビーム１３５を集光すると、この光は、一部が偏光方向が０°の直線偏光として反射されることがわかる。

図１に示す光学ユニットを含む光学的情報記録再生装置について説明する。図７は、光学的情報記録再生装置を示している。光学的情報記録再生装置は、光学ユニット１０１、ポジショナ１０２、スピンドル１０４、スピンドル駆動回路１０５、レーザ駆動回路１０６、シャッタ駆動回路１０７、増幅回路１０８、再生信号処理回路１０９、復調回路１１０、アクティブ波長板駆動回路１１１、記録信号生成回路１１２、変調回路１１３、ポジショナ駆動回路１１４、及び、コントローラ１１５を有する。光学ユニット１０１としては、図１に示す光学ユニット１０１ａが用いられる。コントローラ１１５は、光学的情報記録再生装置の各部の制御を行う部分である。

光学ユニット１０１は、ポジショナ１０２に搭載される。記録媒体１０３は円盤状であり、スピンドル１０４に搭載される。ポジショナ駆動回路１１４は、図示しないモータを用いて、光学ユニット１０１が搭載されているポジショナ１０２を記録媒体１０３の半径方向及び記録媒体１０３の厚さ方向へ移動させる。スピンドル駆動回路１０５は、図示しないモータを用いて、記録媒体１０３が搭載されているスピンドル１０４を回転させる。

レーザ駆動回路１０６は、レーザ１１６を駆動する。レーザ駆動回路１０６は、記録媒体１０３への情報の記録時、及び、記録媒体１０３からの情報の再生時に、レーザ１１６からの出射光のパワーが所定の値となるように、レーザ１１６に電流を供給する。

シャッタ駆動回路１０７は、図示しないモータを用いて、シャッタ１２４を駆動する。シャッタ駆動回路１０７は、記録媒体１０３への情報の記録時にはシャッタ１２４が開状態となり、記録媒体１０３からの情報の再生時にはシャッタ１２４が閉状態となるように、シャッタ１２４を駆動する。ここで、シャッタ駆動回路１０７は、光照射状態切替手段駆動回路に相当する。

変調回路１１３は、記録媒体１０３への情報の記録時に、記録データとして外部から入力された信号を、所定の変調規則に従って変調する。記録信号生成回路１１２は、変調回路１１３で変調された信号に基づいて、アクティブ波長板１２２、１２８を駆動するための記録信号を生成する。

アクティブ波長板駆動回路１１１は、記録媒体１０３への情報の記録時には、記録信号生成回路１１２で生成された記録信号に基づいて、アクティブ波長板１２２、１２８が含む電気光学結晶に電圧を印加しないか、電圧Ｖ１を印加する。具体的には、アクティブ波長板駆動回路１１１は、記録信号がビットデータ“１”である場合は、電気光学結晶に電圧を印加せず、記録信号がビットデータ“０”である場合は、電気光学結晶に電圧Ｖ１を印加する。ここで、アクティブ波長板駆動回路１１１は、偏光状態切替手段駆動回路に相当する。また、アクティブ波長板駆動回路１１１は、記録媒体１０３からの情報の再生時には、アクティブ波長板１２８が含む電気光学結晶に電圧を印加しない。

増幅回路１０８は、記録媒体１０３からの情報の再生時に、光検出器１３４から出力される電気信号を増幅する。再生信号処理回路１０９は、増幅回路１０８で増幅された電気信号に基づいて、再生信号の生成、波形等化、２値化を行う。復調回路１１０は、再生信号処理回路１０９で２値化された信号を所定の復調規則に従って復調し、再生データとして外部に出力する。

次いで、本発明の第２実施形態について説明する。図８は、本発明の第２実施形態の光学ユニットを示している。本実施形態の光学ユニット１０１ｂは、図１に示す光学ユニット１０１ａに、ビームスプリッタ１３０、λ／４板１２５、１３１を追加し、アクティブ波長板１２２、１２８、凸レンズ１３３、光検出器１３４の位置を変更したものである。ビームスプリッタ１３０は、入射光の偏光状態に依存せずに、入射光のうちの約５０％を透過させ、約５０％を反射する。

レーザ１１６から出射した光は、ビームエキスパンダ１１７を透過してビーム径が拡大され、λ／２板１１８を透過して、偏光方向が光軸に垂直な面内で紙面に対して３５°の直線偏光となる。この光は、約６７％が偏光ビームスプリッタ１１９をＰ偏光成分として透過し、約３３％が偏光ビームスプリッタ１１９でＳ偏光成分として反射される。以下では、偏光ビームスプリッタ１１９を透過した光を第一の光とし、偏光ビームスプリッタ１１９で反射された光を第二の光として説明する。なお、偏光ビームスプリッタ１１９で反射された光を第一の光とし、偏光ビームスプリッタ１１９を透過した光を第二の光としてもよい。

記録媒体１０３へのビットデータ“１”の記録時には、第一の光は、ミラー１２７で反射され、アクティブ波長板１２８へ入射する。アクティブ波長板１２８は、記録媒体１０３へビットデータ“１”を記録する際には、λ板として働くように制御される。従って、アクティブ波長板１２８へ入射した光は、偏光状態が変化せずに、アクティブ波長板１２８を透過する。この光は、ミラー１２９で反射され、約５０％がビームスプリッタ１３０を透過し、λ／４板１３１で直線偏光から右回り円偏光に変換され、対物レンズ１３２により、記録媒体１０３の記録層内に集光される。

一方、第二の光は、ミラー１２０、１２１で反射され、アクティブ波長板１２２へ入射する。アクティブ波長板１２２は、記録媒体１０３へビットデータ“１”を記録する際には、λ板として働くように制御される。従って、アクティブ波長板１２２へ入射した光は、偏光状態が変化せずに、アクティブ波長板１２２を透過する。この光は、ミラー１２３で反射され、シャッタ１２４を通過し、λ／４板１２５で直線偏光から右回り円偏光に変換され、対物レンズ１２６により、記録媒体１０３の記録層内に集光される。

記録媒体１０３へのビットデータ“０”の記録時には、第一の光は、ミラー１２７で反射され、アクティブ波長板１２８へ入射する。アクティブ波長板１２８は、記録媒体１０３へビットデータ“０”を記録する際には、λ／２板として働くように制御される。このとき、アクティブ波長板１２８へ入射した光は、アクティブ波長板１２８を透過する際に偏光方向が９０°回転する。この光は、ミラー１２９で反射され、約５０％がビームスプリッタ１３０を透過し、λ／４板１３１で直線偏光から左回り円偏光に変換され、対物レンズ１３２により、記録媒体１０３の記録層内に集光される。

一方、第二の光は、ミラー１２０、１２１で反射され、アクティブ波長板１２２へ入射する。アクティブ波長板１２２は、記録媒体１０３へビットデータ“０”を記録する際には、λ／２板として働くように制御される。このとき、アクティブ波長板１２２へ入射した光は、アクティブ波長板１２２を透過する際に偏光方向が９０°回転する。この光は、ミラー１２３で反射され、シャッタ１２４を通過し、λ／４板１２５で直線偏光から左回り円偏光に変換され、対物レンズ１２６により、記録媒体１０３の記録層内に集光される。

記録媒体１０３からの情報の再生時には、第一の光は、ミラー１２７で反射され、アクティブ波長板１２８へ入射する。アクティブ波長板１２８へ入射した光は、偏光状態が変化せずに、アクティブ波長板１２８を透過する。この光は、ミラー１２９で反射され、約５０％がビームスプリッタ１３０を透過し、λ／４板１３１で直線偏光から右回り円偏光に変換され、対物レンズ１３２により、記録媒体１０３の記録層内に集光される。なお、第二の光は、シャッタ１２４で遮断され、記録媒体１０３へは向かわない。

集光点にビットデータ“１”が記録されている場合、記録媒体１０３の記録層内に集光された光は、一部が集光点で右回り円偏光として反射され、対物レンズ１３２を逆向きに通り、λ／４板１３１を透過して右回り円偏光から往路と偏光方向が同一の直線偏光に変換される。この直線偏光は、約５０％がビームスプリッタ１３０で反射され、凸レンズ１３３により、光検出器１３４の受光部上に集光される。光検出器１３４の受光部で光が受光されることで、集光点に記録されている情報が、ビットデータ“１”であると判断される。これに対し、集光点にビットデータ“０”が記録されている場合、記録媒体１０３の記録層内に集光された光は、集光点で反射されない。光検出器１３４の受光部で光が受光されないことで、集光点に記録されている情報が、ビットデータ“０”であると判断される。

なお、上記では、記録媒体１０３からの情報の再生時にアクティブ波長板１２８をλ板として働かせることとしたが、アクティブ波長板１２８をλ／２板として働かせてもよい。このとき、集光点にビットデータ“１”が記録されている場合、光検出器１３４の受光部で光が受光されない。これに対し、集光点にビットデータ“０”が記録されている場合、光検出器１３４の受光部で光が受光される。

アクティブ波長板１２２、１２８の構成は、第１実施形態において説明したものと同様である。ここで、入射光の光軸方向の電気光学結晶の長さをＴ、入射光の波長をλとし、電圧を印加することで、光学軸に平行な偏光成分の屈折率と光学軸に垂直な偏光成分の屈折率との差がΔｎ０からΔｎ１に変化するものとする。Δｎ０Ｔ＝ｍλ（ｍは整数）を満たすようにＴを定め、Δｎ１Ｔ＝ｍλ＋（λ／２）となる電圧をＶ１とする。このとき、アクティブ波長板１２２、１２８は、電圧を印加しない場合にλ板として働き、電圧Ｖ１を印加した場合にλ／２板として働く。入射光の偏光方向を光学軸に対して４５°とすると、アクティブ波長板１２２、１２８は、電圧を印加しない場合は、透過する光の偏光状態を変化させず、電圧Ｖ１を印加した場合は、透過する光の偏光方向を９０°回転させる。

記録媒体１０３への情報の記録について説明する。図９（ａ）〜９（ｄ）に、ビットデータ“１”の記録メカニズムを示す。図９（ａ）〜９（ｄ）において、断面Ａ〜断面Ｉは、記録光であるビーム１３５及びビーム１３６の光軸上の１波長分の長さを８等分したときの各位置における光軸に垂直な断面である。

図９（ａ）は、記録層１３８内の集光点の近傍におけるビーム１３５のある時刻ｔでの電界ベクトルを示している。ビーム１３５の断面Ａにおける位相を基準にすると、断面Ａにおける位相は０、断面Ｂにおける位相はλ／４、断面Ｃにおける位相はπ／２、断面Ｄにおける位相は３π／４、断面Ｅにおける位相はπ、断面Ｆにおける位相は５π／４、断面Ｇにおける位相は３π／２、断面Ｈにおける位相は７π／４、断面Ｉにおける位相は２πとなる。電界ベクトルは、断面Ａから断面Ｉに向かって、ビーム１３５が進行する向きとは逆から見て、右回りに回転している。

図９（ｂ）は、記録層１３８内の集光点の近傍におけるビーム１３６の時刻ｔでの電界ベクトルを示している。ビーム１３６の断面Ｉにおける位相を基準にすると、断面Ａにおける位相は２π、断面Ｂにおける位相は７π／４、断面Ｃにおける位相は３π／２、断面Ｄにおける位相は５π／４、断面Ｅにおける位相はπ、断面Ｆにおける位相は３π／４、断面Ｇにおける位相はπ／２、断面Ｈにおける位相はπ／４、断面Ｉにおける位相は０となる。電界ベクトルは、断面Ｉから断面Ａに向かって、ビーム１３６が進行する向きとは逆から見て、右回りに回転している。

図９（ｃ）は、記録層１３８内の集光点の近傍におけるビーム１３５とビーム１３６とを合成した光の偏光分布を示している。断面Ａ〜断面Ｉのそれぞれにおいて、図９（ａ）に示すビーム１３５の電界ベクトル、及び、図９（ｂ）に示すビーム１３６の電界ベクトルは、時間と共に向きが変化するのに対し、両者を合成した光の電界ベクトルは、時間と共に大きさが変化する。すなわち、断面Ａ〜断面Ｉのそれぞれにおいて、ビーム１３５とビーム１３６とを合成した光は直線偏光である。その偏光方向は、断面Ａから断面Ｉに向かって、ビーム１３５が進行する向きとは逆から見て右回りに回転している。

図９（ｄ）は、記録層１３８内の集光点の近傍におけるビーム１３５とビーム１３６とを合成した光に対して配向したアゾベンゼン分子の配向分布を示している。アゾベンゼン分子は、直線偏光に対しては偏光方向に垂直な方向に配向する。このため、その配向方向は、断面Ａから断面Ｉに向かって、ビーム１３５が進行する向きとは逆から見て右回りに回転している。

図１０（ａ）〜１０（ｄ）に、ビットデータ“０”の記録メカニズムを示す。図１０（ａ）〜１０（ｄ）において、断面Ａ〜断面Ｉは、ビーム１３５及びビーム１３６の光軸上の１波長分の長さを８等分したときの各位置における光軸に垂直な断面である。

図１０（ａ）は、記録層１３８内の集光点の近傍におけるビーム１３５のある時刻ｔでの電界ベクトルを示している。ビーム１３５の断面Ａにおける位相を基準にすると、断面Ａにおける位相は０、断面Ｂにおける位相はπ／４、断面Ｃにおける位相はπ／２、断面Ｄにおける位相は３π／４、断面Ｅにおける位相はπ、断面Ｆにおける位相は５π／４、断面Ｇにおける位相は３π／２、断面Ｈにおける位相は７π／４、断面Ｉにおける位相は２πとなる。電界ベクトルは、断面Ａから断面Ｉに向かって、ビーム１３５が進行する向きとは逆から見て左回りに回転している。

図１０（ｂ）は、記録層１３８内の集光点の近傍におけるビーム１３６の時刻ｔでの電界ベクトルを示している。ビーム１３６の断面Ｉにおける位相を基準にすると、断面Ａにおける位相は２π、断面Ｂにおける位相は７π／４、断面Ｃにおける位相は３π／２、断面Ｄにおける位相は５π／４、断面Ｅにおける位相はπ、断面Ｆにおける位相は３π／４、断面Ｇにおける位相はπ／２、断面Ｈにおける位相はπ／４、断面Ｉにおける位相は０となる。電界ベクトルは、断面Ｉから断面Ａに向かって、ビーム１３６が進行する向きとは逆から見て左回りに回転している。

図１０（ｃ）は、記録層１３８内の集光点の近傍におけるビーム１３５とビーム１３６とを合成した光の偏光分布を示している。断面Ａ〜断面Ｉのそれぞれにおいて、図１０（ａ）に示すビーム１３５の電界ベクトル、及び、図１０（ｂ）に示すビーム１３６の電界ベクトルは、時間と共に向きが変化するのに対し、両者を合成した光の電界ベクトルは、時間と共に大きさが変化する。すなわち、断面Ａ〜断面Ｉのそれぞれにおいて、ビーム１３５とビーム１３６とを合成した光は直線偏光である。その偏光方向は、断面Ａから断面Ｉに向かって、ビーム１３５が進行する向きとは逆から見て左回りに回転している。

図１０（ｄ）は、記録層１３８内の集光点の近傍におけるビーム１３５とビーム１３６とを合成した光に対して配向したアゾベンゼン分子の配向分布を示している。アゾベンゼン分子は、直線偏光に対しては偏光方向に垂直な方向に配向する。このため、その配向方向は、断面Ａから断面Ｉへ向かって、ビーム１３５が進行する向きとは逆から見て左回りに回転している。

記録層１３８内のビットデータ“１”に対応する部分には、図９（ｄ）に示すアゾベンゼン分子の配向分布が記録され、ビットデータ“０”に対応する部分には、図１０（ｄ）に示すアゾベンゼン分子の配向分布が記録される。ビットデータ“１”が記録された部分にビットデータ“１”を記録した場合、アゾベンゼン分子の配向分布は図９（ｄ）に示す状態のままである。ビットデータ“１”が記録された部分にビットデータ“０”を記録すると、アゾベンゼン分子の配向分布は、図９（ｄ）に示す状態から図１０（ｄ）に示す状態に変化する。

また、ビットデータ“０”が記録された部分にビットデータ“０”を記録した場合、アゾベンゼン分子の配向分布は図１０（ｄ）のままである。ビットデータ“０”が記録された部分にビットデータ“１”を記録すると、アゾベンゼン分子の配向分布は、図１０（ｄ）に示す状態から図９（ｄ）に示す状態に変化する。すなわち、ビットデータ“１”又は“０”が記録された部分に、ビットデータ“０”又は“１”を記録する際に、記録に先立って、アゾベンゼン分子の配向分布を消去する必要がない。

続いて、記録媒体１０３からの情報の再生について説明する。図１１（ａ）〜１１（ｅ）に、ビットデータ“１”の再生メカニズムを示す。図１１（ａ）〜１１（ｅ）において、断面Ａ〜断面Ｉは、再生光であるビーム１３５の光軸上の１波長分の長さを８等分したときの各位置における光軸に垂直な断面である。図１１（ａ）は、図９（ｄ）と同じであり、記録層１３８内の集光点の近傍において、ビットデータ“１”に対応する部分に記録されたアゾベンゼン分子の配向分布を示している。

図１１（ｂ）は、記録層１３８内の集光点の近傍におけるビーム１３５のある時刻ｔでの電界ベクトルを示している。図１１（ｃ）は、記録層１３８内の集光点の近傍において、断面Ａ〜断面Ｉのそれぞれの位置で発生する光の時刻ｔでの電界ベクトルを示している。図１１（ｂ）に示す電界ベクトルを有する光が図１１（ａ）に示す配向分布を有するアゾベンゼン分子と相互作用することで、断面Ａ〜断面Ｉのそれぞれの位置で別の光が発生する。ここで、断面Ａ〜断面Ｉのそれぞれの位置で発生する光の電界ベクトルは、元の光の電界ベクトルを、アゾベンゼン分子の配向方向に関して線対称に折り返したものである。

図１１（ｄ）は、記録層１３８内の集光点の近傍におけるビーム１３５の、時刻ｔからビーム１３５が１／８波長分だけ進行した時刻（ｔ＋Δｔ）での電界ベクトルを示している。図１１（ｅ）は、記録層１３８内の集光点の近傍において、断面Ａ〜断面Ｉのそれぞれの位置で発生する光の時刻（ｔ＋Δｔ）での電界ベクトルを示している。図１１（ｄ）に示す電界ベクトルを有する光が図１１（ａ）に示す配向分布を有するアゾベンゼン分子と相互作用することで、断面Ａ〜断面Ｉのそれぞれの位置で別の光が発生する。ここで、断面Ａ〜断面Ｉのそれぞれの位置で発生する光の電界ベクトルは、元の光の電界ベクトルをアゾベンゼン分子の配向方向に関して線対称に折り返したものである。

図１１（ｃ）及び１１（ｅ）から、断面Ａ〜断面Ｉのそれぞれの位置で発生する光は、右回り円偏光としてビーム１３５と逆向きに進行する光になることがわかる。すなわち、記録層１３８内のビットデータ“１”に対応する部分に右回り円偏光のビーム１３５を集光すると、この光は、一部が右回り円偏光として反射されることがわかる。

図１２（ａ）〜１２（ｅ）に、ビットデータ“０”の再生メカニズムを示す。図１２（ａ）〜１２（ｅ）において、断面Ａ〜断面Ｉは、ビーム１３５の光軸上の１波長分の長さを８等分したときの各位置における光軸に垂直な断面である。図１２（ａ）は、図１０（ｄ）と同じであり、記録層１３８内の集光点の近傍において、ビットデータ“０”に対応する部分に記録されたアゾベンゼン分子の配向分布を示している。

図１２（ｂ）は、記録層１３８内の集光点の近傍におけるビーム１３５のある時刻ｔでの電界ベクトルを示している。図１２（ｃ）は、記録層１３８内の集光点の近傍において、断面Ａ〜断面Ｉのそれぞれの位置で発生する光の時刻ｔでの電界ベクトルを示している。図１２（ｂ）に示す電界ベクトルを有する光が図１２（ａ）に示す配向分布を有するアゾベンゼン分子と相互作用することで、断面Ａ〜断面Ｉのそれぞれの位置で別の光が発生する。ここで、断面Ａ〜断面Ｉのそれぞれの位置で発生する光の電界ベクトルは、元の光の電界ベクトルを、アゾベンゼン分子の配向方向に関して線対称に折り返したものである。

図１２（ｄ）は、記録層１３８内の集光点の近傍におけるビーム１３５の、時刻ｔからビーム１３５が１／８波長分だけ進行した時刻（ｔ＋Δｔ）での電界ベクトルを示している。図１２（ｅ）は、記録層１３８内の集光点の近傍において、断面Ａ〜断面Ｉのそれぞれの位置で発生する光の時刻（ｔ＋Δｔ）での電界ベクトルを示している。図１２（ｄ）に示す電界ベクトルを有する光が図１２（ａ）に示す配向分布を有するアゾベンゼン分子と相互作用することで、断面Ａ〜断面Ｉのそれぞれの位置で別の光が発生する。ここで、断面Ａ〜断面Ｉのそれぞれの位置で発生する光の電界ベクトルは、元の光の電界ベクトルを、アゾベンゼン分子の配向方向に関して線対称に折り返したものである。

図１２（ｃ）及び１２（ｅ）から、断面Ａ〜断面Ｉのそれぞれの位置で発生する光は、特定の偏光状態で特定の方向へ進行する光とならないことがわかる。すなわち、記録層１３８内のビットデータ“０”に対応する部分に右回り円偏光のビーム１３５を集光しても、この光は反射されないことがわかる。

図８に示す光学ユニットを含む光学的情報記録再生装置について説明する。光学的情報記録再生装置は図７に示すものと同様である。光学ユニット１０１としては、図８に示す光学ユニット１０１ｂが用いられる。

アクティブ波長板駆動回路１１１は、記録媒体１０３への情報の記録時には、記録信号生成回路１１２で生成された記録信号に基づいて、アクティブ波長板１２２、１２８が含む電気光学結晶に電圧を印加しないか、電圧Ｖ１を印加する。具体的には、記録信号がビットデータ“１”である場合は、電気光学結晶に電圧を印加せず、記録信号がビットデータ“０”である場合は、電気光学結晶に電圧Ｖ１を印加する。また、アクティブ波長板駆動回路１１１は、記録媒体１０３からの情報の再生時には、アクティブ波長板１２８が含む電気光学結晶に電圧を印加しない。

本発明の第３実施形態について説明する。図１３は、本発明の第３実施形態の光学ユニットを示している。本実施形態の光学ユニット１０１ｃは、図８に示す光学ユニット１０１ｂに、偏光ビームスプリッタ１４０、凸レンズ１４１、及び、検出器１４２を追加したものである。偏光ビームスプリッタ１４０は、入射光のうちのＰ偏光成分をほぼ１００％透過させ、Ｓ偏光成分をほぼ１００％反射する。ここで、偏光ビームスプリッタ１４０は、偏光分離手段に相当する。

アクティブ波長板１２８は、入射光に対してλ板として働くか、λ／２板として働くか、λ／４板として働くかを切り換え可能である。アクティブ波長板１２８は、記録媒体１０３からの情報の再生時には、入射光に対してλ／４板として働くように制御される。検出器１４２は、光検出器１３４と同様に、受光部へ入射した光の量に応じた電気信号を出力する。ここで、検出器１４２は、光検出器１３４と同様に、光検出器に相当する。凸レンズ１４１は、入射光を、検出器１４２の受光部上に集光する。

記録媒体１０３への情報の記録時における光学ユニット１０１ｃの動作は、光学ユニット１０１ｂの動作と同様である。記録媒体１０３からの情報の再生時には、第一の光は、ミラー１２７で反射され、アクティブ波長板１２８へ入射する。このとき、アクティブ波長板１２８へ入射した光は、アクティブ波長板１２８を透過する際に、直線偏光から右回り円偏光に変換される。この光は、ミラー１２９で反射され、約５０％がビームスプリッタ１３０を透過し、λ／４板１３１で右回り円偏光から直線偏光に変換され、対物レンズ１３２により、記録媒体１０３の記録層内に集光される。この光は、右回り円偏光成分と左回り円偏光成分との双方を含んでいる。なお、第二の光は、シャッタ１２４で遮断され、記録媒体１０３へ向かわない。

集光点にビットデータ“１”が記録されている場合、記録媒体１０３の記録層内に集光された光のうち、右回り円偏光成分は、一部が集光点で右回り円偏光として反射され、左回り円偏光成分は、集光点で反射されない。集光点で反射された光は、対物レンズ１３２を逆向きに通り、λ／４板１３１を透過して右回り円偏光から直線偏光に変換され、約５０％がビームスプリッタ１３０で反射され、偏光ビームスプリッタ１４０にＰ偏光として入射してほぼ１００％透過し、凸レンズ１３３により、光検出器１３４の受光部上に集光される。光検出器１３４の受光部で光が受光され、検出器１４２の受光部で光が受光されないことで、集光点に記録されている情報が、ビットデータ“１”であると判断される。

一方、集光点にビットデータ“０”が記録されている場合、記録媒体１０３の記録層内に集光された光のうち、左回り円偏光成分は、一部が集光点で左回り円偏光として反射され、右回り円偏光成分は、集光点で反射されない。集光点で反射された光は、対物レンズ１３２を逆向きに通り、λ／４板１３１を透過して左回り円偏光から直線偏光に変換され、約５０％がビームスプリッタ１３０で反射され、偏光ビームスプリッタ１４０にＳ偏光として入射してほぼ１００％反射され、凸レンズ１４１により、検出器１４２の受光部上に集光される。検出器１４２の受光部で光が受光され、光検出器１３４の受光部で光が受光されないことで、集光点に記録されている情報が、ビットデータ“０”であると判断される。

ここで、光検出器１３４から出力される電気信号から、検出器１４２から出力される電気信号を引いたものを再生信号とすると、集光点にビットデータ“１”、ビットデータ“０”が記録されている場合の再生信号の符号は、それぞれ「正」、「負」となる。つまり、再生信号の符号により、ビットデータを判別可能である。このとき、記録媒体１０３からの情報の再生時に、レーザ１１６からの出射光のパワーが変動すると、光検出器１３４から出力される電気信号、及び、検出器１４２から出力される電気信号には、パワー変動に起因する雑音が重畳する。しかし、両者の差分を取ることにより、その雑音は相殺されるため、信号対雑音比が高い再生信号を得ることができる。

アクティブ波長板１２８の構成は、第２実施形態において説明したものと同様である。ここで、入射光の光軸方向の電気光学結晶の長さをＴ、入射光の波長をλとし、電圧の印加によって、光学軸に平行な偏光成分の屈折率と光学軸に垂直な偏光成分の屈折率との差がΔｎ０からΔｎ１に変化するとする。Δｎ０Ｔ＝ｍλ（ｍは整数）を満たすようにＴを定め、Δｎ１Ｔ＝ｍλ＋（λ／２）となる電圧をＶ１とし、Δｎ１Ｔ＝ｍλ＋（λ／４）となる電圧をＶ２とする。このとき、アクティブ波長板１２８は、電圧を印加しない場合にλ板として働き、電圧Ｖ１を印加した場合にλ／２板として働き、電圧Ｖ２を印加した場合にλ／４板として働く。入射光の偏光方向を光学軸に対して４５°とすると、アクティブ波長板１２８は、電圧を印加しない場合は、透過する光の偏光状態を変化させず、電圧Ｖ１を印加した場合は、透過する光の偏光方向を９０°回転させ、電圧Ｖ２を印加した場合は、透過する光を直線偏光から右回り円偏光に変換する。

図１３に示す光学ユニットを含む光学的情報記録再生装置について説明する。光学的情報記録再生装置は図７に示すものと同様である。光学ユニット１０１としては、図１３に示す光学ユニット１０１ｃが用いられる。アクティブ波長板駆動回路１１１は、記録媒体１０３からの情報の再生時には、アクティブ波長板１２８が含む電気光学結晶に電圧Ｖ２を印加する。増幅回路１０８は、記録媒体１０３からの情報の再生時に、光検出器１３４、１４２から出力される電気信号を差動増幅する。

本発明の第４実施形態について説明する。図１４は、本発明の第４実施形態の光学ユニットを示している。本実施形態の光学ユニット１０１ｄは、レーザ１１６、ビームエキスパンダ１１７、λ／２板１１８、偏光ビームスプリッタ１１９、リレーレンズ１６３、１６５、ビームスプリッタ１６４、シャッタ１２４、ミラー１２０、１２１、アクティブ波長板１２２、対物レンズ１３２、凸レンズ１３３、及び、光検出器１３４を有する。記録媒体１６１は、光の偏光状態を記録可能な記録層と反射層とを有している。

アクティブ波長板１２２は、入射光に対してλ板として働くか、λ／２板として働くかを切り替え可能である。アクティブ波長板１２２は、記録媒体１６１への情報の記録時には、記録データに応じて、入射光に対してλ板として働くか、λ／２板として働くかが制御される。また、アクティブ波長板１２２は、記録媒体１６１からの情報の再生時には、入射光に対してλ板として働くように制御される。

リレーレンズ１６３、１６５は、透過光の平行度を変化可能である。ビームスプリッタ１６４は、入射光の偏光状態に依存せずに、入射光のうちの約５０％を透過させ、約５０％を反射する。

レーザ１１６から出射した光は、ビームエキスパンダ１１７を透過してビーム径が拡大され、λ／２板１１８を透過して、偏光方向が光軸に垂直な面内で紙面に対して４５°の直線偏光となる。この光は、約５０％が偏光ビームスプリッタ１１９をＰ偏光成分として透過し、約５０％が偏光ビームスプリッタ１１９でＳ偏光成分として反射される。以下では、偏光ビームスプリッタ１１９を透過した光を第一の光とし、偏光ビームスプリッタ１１９で反射された光を第二の光として説明する。なお、偏光ビームスプリッタ１１９で反射された光を第一の光とし、偏光ビームスプリッタ１１９を透過した光を第二の光としてもよい。

記録媒体１６１へのビットデータ“１”の記録時には、第一の光は、リレーレンズ１６３を透過して弱い収束光となり、約５０％がビームスプリッタ１６４を透過し、アクティブ波長板１２２へ入射する。アクティブ波長板１２２は、記録媒体１６１へビットデータ“１”を記録する際には、λ板として働くように制御される。従って、アクティブ波長板１２２へ入射した光は、偏光状態が変化せずに、アクティブ波長板１２２を透過する。この光は、対物レンズ１３２により、記録媒体１６１の記録層内で反射層側へ向かう途中で集光される。このときの記録層内における第一の光の集光点での偏光状態は、第一の直線偏光に相当する。

一方、第二の光は、シャッタ１２４を通過し、ミラー１２０で反射され、リレーレンズ１６５を透過して弱い発散光となり、ミラー１２１で反射され、約５０％がビームスプリッタ１６４で反射され、アクティブ波長板１２２へ入射する。アクティブ波長板１２２へ入射した光は、偏光状態が変化せずに、アクティブ波長板１２２を透過する。この光は、対物レンズ１３２により、記録媒体１６１の記録層を透過し、反射層で反射され、記録層内で反射層と反対側へ向かう途中で集光される。このときの記録層内における第二の光の集光点での偏光状態は、第二の直線偏光に相当する。

記録媒体１６１へのビットデータ“０”の記録時には、第一の光は、リレーレンズ１６３を透過して弱い収束光となり、約５０％がビームスプリッタ１６４を透過し、アクティブ波長板１２２へ入射する。アクティブ波長板１２２は、記録媒体１６１へビットデータ“０”を記録する際には、λ／２板として働くように制御される。このとき、アクティブ波長板１２２へ入射した光は、アクティブ波長板１２２を透過する際に偏光方向が４５°回転する。この光は、対物レンズ１３２により、記録媒体１６１の記録層内で反射層側へ向かう途中で集光される。このときの記録層内における第一の光の集光点での偏光状態は、第三の直線偏光に相当する。

一方、第二の光は、シャッタ１２４を通過し、ミラー１２０で反射され、リレーレンズ１６５を透過して弱い発散光となり、ミラー１２１で反射され、約５０％がビームスプリッタ１６４で反射され、アクティブ波長板１２２へ入射する。アクティブ波長板１２２へ入射した光は、アクティブ波長板１２２を透過する際に偏光方向が４５°回転する。この光は、対物レンズ１３２により、記録媒体１６１の記録層を透過し、反射層で反射され、記録層内で反射層と反対側へ向かう途中で集光される。このときの記録層内における第二の光の集光点での偏光状態は、第四の直線偏光に相当する。

記録媒体１６１からの情報の再生時には、第一の光は、リレーレンズ１６３を透過して弱い収束光となり、約５０％がビームスプリッタ１６４を透過し、アクティブ波長板１２２へ入射する。アクティブ波長板１２２へ入射した光は、偏光状態が変化せずに、アクティブ波長板１２２を透過する。この光は、対物レンズ１３２により、記録媒体１６１の記録層内で反射層側へ向かう途中で集光される。なお、第二の光は、シャッタ１２４で遮断され、記録媒体１６１へは向かわない。

集光点にビットデータ“１”が記録されている場合、記録媒体１６１の記録層内に集光された光は、一部が集光点で往路と偏光方向が直交する直線偏光として反射され、対物レンズ１３２を逆向きに通り、アクティブ波長板１２２を偏光状態が変化せずに透過し、リレーレンズ１６３を透過して平行光となり、偏光ビームスプリッタ１１９でほぼ１００％反射され、凸レンズ１３３により、光検出器１３４の受光部上に集光される。光検出器１３４の受光部で光が受光されることで、集光点に記録されている情報が、ビットデータ“１”であると判断される。

一方、集光点にビットデータ“０”が記録されている場合、記録媒体１６１の記録層内に集光された光は、一部が集光点で往路と偏光方向が同一の直線偏光として反射される。この反射光は、偏光ビームスプリッタ１１９をほぼ１００％透過し、光検出器１３４へ向かわない。光検出器１３４の受光部で光が受光されないことで、集光点に記録されている情報が、ビットデータ“０”であると判断される。

なお、上記では、記録媒体１６１からの情報の再生時にアクティブ波長板１２２をλ板として働かせることとしたが、アクティブ波長板１２２をλ／２板として働かせてもよい。このとき、集光点にビットデータ“１”が記録されている場合、光検出器１３４の受光部で光が受光されない。これに対し、集光点にビットデータ“０”が記録されている場合、光検出器１３４の受光部で光が受光される。

図１５に、記録媒体１６１を示す。記録媒体１６１は、記録層１６８、反射層１６７を、基板１６９、１６６で挟んだ構成である。記録層１６８の材料は、アゾベンゼンである。記録層１６８には、光の偏光状態を記録可能である。ビーム１７０、１７１は、それぞれ第一の光、第二の光である。ビーム１７０は、基板１６９側から記録層１６８へ入射し、記録層１６８内で反射層１６７側へ向かう途中で集光される。ビーム１７１は、基板１６９側から記録層１６８へ入射し、記録層１６８を透過し、反射層１６７で反射され、記録層１６８内で反射層１６７と反対側へ向かう途中で集光される。ここで、基板１６９は入射面に相当する。記録媒体１６１は入射面と反射層とを有する光記録媒体に相当する。

記録媒体１６１への情報の記録メカニズム及び記録媒体１６１からの情報の再生メカニズムは第１実施形態において説明したものと同様である。

図１４に示す光学ユニットを含む光学的情報記録再生装置について説明する。図１６は、光学的情報記録再生装置を示している。光学的情報記録再生装置は、光学ユニット１０１、ポジショナ１０２、スピンドル１０４、スピンドル駆動回路１０５、レーザ駆動回路１０６、シャッタ駆動回路１０７、増幅回路１０８、再生信号処理回路１０９、復調回路１１０、アクティブ波長板駆動回路１１１、記録信号生成回路１１２、変調回路１１３、ポジショナ駆動回路１１４、リレーレンズ駆動回路１６２、及び、コントローラ１１５を有する。光学ユニット１０１としては、図１４に示す光学ユニット１０１ｄが用いられる。コントローラ１１５は、光学的情報記録再生装置の各部の制御を行う部分である。

光学ユニット１０１は、ポジショナ１０２に搭載される。記録媒体１６１は円盤状であり、スピンドル１０４に搭載される。ポジショナ駆動回路１１４は、図示しないモータを用いて、光学ユニット１０１が搭載されているポジショナ１０２を記録媒体１６１の半径方向へ移動させる。スピンドル駆動回路１０５は、図示しないモータを用いて、記録媒体１６１が搭載されているスピンドル１０４を回転させる。リレーレンズ駆動回路１６２は、図示しないモータを用いて、記録媒体１６１への情報の記録時には、リレーレンズ１６３、１６５の間隔を変化させて、第一の光及び第二の光の集光点の位置を記録媒体１６１の厚さ方向へ移動させる。リレーレンズ駆動回路１６２は、記録媒体１６１からの情報の再生時には、リレーレンズ１６３の間隔を変化させて、第一の光の集光点の位置を記録媒体１６１の厚さ方向へ移動させる。

レーザ駆動回路１０６は、レーザ１１６を駆動する。レーザ駆動回路１０６は、記録媒体１６１への情報の記録時、及び、記録媒体１６１からの情報の再生時に、レーザ１１６からの出射光のパワーが所定の値となるように、レーザ１１６に電流を供給する。

シャッタ駆動回路１０７は、図示しないモータを用いて、シャッタ１２４を駆動する。シャッタ駆動回路１０７は、記録媒体１６１への情報の記録時にはシャッタ１２４が開状態となり、記録媒体１６１からの情報の再生時にはシャッタ１２４が閉状態となるように、シャッタ１２４を駆動する。

変調回路１１３は、記録媒体１６１への情報の記録時に、記録データとして外部から入力された信号を、所定の変調規則に従って変調する。記録信号生成回路１１２は、変調回路１１３で変調された信号に基づいて、アクティブ波長板１２２を駆動するための記録信号を生成する。アクティブ波長板駆動回路１１１は、記録媒体１６１への情報の記録時には、記録信号生成回路１１２で生成された記録信号に基づいて、アクティブ波長板１２２が含む電気光学結晶に電圧を印加しないか、電圧Ｖ１を印加する。具体的には、アクティブ波長板駆動回路１１１は、記録信号がビットデータ“１”である場合は、電気光学結晶に電圧を印加せず、記録信号がビットデータ“０”である場合は、電気光学結晶に電圧Ｖ１を印加する。また、アクティブ波長板駆動回路１１１は、記録媒体１６１からの情報の再生時には、アクティブ波長板１２２が含む電気光学結晶に電圧を印加しない。

増幅回路１０８は、記録媒体１６１からの情報の再生時に、光検出器１３４から出力される電気信号を増幅する。再生信号処理回路１０９は、増幅回路１０８で増幅された電気信号に基づいて、再生信号の生成、波形等化、２値化を行う。復調回路１１０は、再生信号処理回路１０９で２値化された信号を所定の復調規則に従って復調し、再生データとして外部に出力する。

本発明の第５実施形態について説明する。図１７は、本発明の第５実施形態の光学ユニットを示している。本実施形態の光学ユニット１０１ｅは、図１４に示す光学ユニット１０１ｄに、ビームスプリッタ１３０、λ／４板１３１、リレーレンズ１７３を追加し、ビームスプリッタ１６４を偏光ビームスプリッタ１７２で置き換えたものである。リレーレンズ１７３は、透過光の平行度を変化可能である。偏光ビームスプリッタ１７２は、入射光のうちのＰ偏光成分をほぼ１００％透過させ、Ｓ偏光成分をほぼ１００％反射する。

レーザ１１６から出射した光は、ビームエキスパンダ１１７を透過してビーム径が拡大され、λ／２板１１８を透過して、偏光方向が光軸に垂直な面内で紙面に対して４５°の直線偏光となる。この光は、約５０％が偏光ビームスプリッタ１１９をＰ偏光成分として透過し、約５０％が偏光ビームスプリッタ１１９でＳ偏光成分として反射される。以下では、偏光ビームスプリッタ１１９を透過した光を第一の光とし、偏光ビームスプリッタ１１９で反射された光を第二の光として説明する。なお、偏光ビームスプリッタ１１９で反射された光を第一の光とし、偏光ビームスプリッタ１１９を透過した光を第二の光としてもよい。

記録媒体１６１へのビットデータ“１”の記録時には、第一の光は、リレーレンズ１６３を透過して弱い収束光となり、偏光ビームスプリッタ１７２へＰ偏光として入射してほぼ１００％透過し、アクティブ波長板１２２へ入射する。アクティブ波長板１２２は、記録媒体１６１へビットデータ“１”を記録する際には、λ板として働くように制御される。従って、アクティブ波長板１２２へ入射した光は、偏光状態が変化せずに、アクティブ波長板１２２を透過する。この光は、約５０％がビームスプリッタ１３０を透過し、λ／４板１３１で直線偏光から右回り円偏光に変換され、対物レンズ１３２により、記録媒体１６１の記録層内で反射層側へ向かう途中で集光される。

一方、第二の光は、シャッタ１２４を通過し、ミラー１２０で反射され、リレーレンズ１６５を透過して弱い発散光となり、ミラー１２１で反射され、偏光ビームスプリッタ１７２へＳ偏光として入射してほぼ１００％反射され、アクティブ波長板１２２へ入射する。アクティブ波長板１２２へ入射した光は、偏光状態が変化せずに、アクティブ波長板１２２を透過する。この光は、約５０％がビームスプリッタ１３０を透過し、λ／４板１３１で直線偏光から左回り円偏光に変換され、対物レンズ１３２により、記録媒体１６１の記録層を透過し、反射層で反射されて左回り円偏光から右回り円偏光に変換され、記録層内で反射層と反対側へ向かう途中で集光される。

記録媒体１６１へのビットデータ“０”の記録時には、第一の光は、リレーレンズ１６３を透過して弱い収束光となり、偏光ビームスプリッタ１７２へＰ偏光として入射してほぼ１００％透過し、アクティブ波長板１２２へ入射する。アクティブ波長板１２２は、記録媒体１６１へビットデータ“０”を記録する際には、λ／２板として働くように制御される。このとき、アクティブ波長板１２２へ入射した光は、アクティブ波長板１２２を透過する際に偏光方向が９０°回転する。この光は、約５０％がビームスプリッタ１３０を透過し、λ／４板１３１で直線偏光から左回り円偏光に変換され、対物レンズ１３２により、記録媒体１６１の記録層内で反射層側へ向かう途中で集光される。

一方、第二の光は、シャッタ１２４を通過し、ミラー１２０で反射され、リレーレンズ１６５を透過して弱い発散光となり、ミラー１２１で反射され、偏光ビームスプリッタ１７２へＳ偏光として入射してほぼ１００％反射され、アクティブ波長板１２２へ入射する。アクティブ波長板１２２へ入射した光は、アクティブ波長板１２２を透過する際に偏光方向が９０°回転する。この光は、約５０％がビームスプリッタ１３０を透過し、λ／４板１３１で直線偏光から右回り円偏光に変換され、対物レンズ１３２により、記録媒体１６１の記録層を透過し、反射層で反射されて右回り円偏光から左回り円偏光に変換され、記録層内で反射層と反対側へ向かう途中で集光される。

記録媒体１６１からの情報の再生時には、第一の光は、リレーレンズ１６３を透過して弱い収束光となり、偏光ビームスプリッタ１７２へＰ偏光として入射してほぼ１００％透過し、アクティブ波長板１２２へ入射する。アクティブ波長板１２２へ入射した光は、偏光状態が変化せずに、アクティブ波長板１２２を透過する。この光は、約５０％がビームスプリッタ１３０を透過し、λ／４板１３１で直線偏光から右回り円偏光に変換され、対物レンズ１３２により、記録媒体１６１の記録層内で反射層側へ向かう途中で集光される。なお、第二の光は、シャッタ１２４で遮断され、記録媒体１６１へは向かわない。

集光点にビットデータ“１”が記録されている場合、記録媒体１６１の記録層内に集光された光は、一部が集光点で右回り円偏光として反射され、対物レンズ１３２を逆向きに通り、λ／４板１３１を透過して右回り円偏光から往路と偏光方向が同一の直線偏光に変換される。この直線偏光は、約５０％がビームスプリッタ１３０で反射され、リレーレンズ１７３を透過して平行光となり、凸レンズ１３３により、光検出器１３４の受光部上に集光される。光検出器１３４の受光部で光が受光されることで、集光点に記録されている情報が、ビットデータ“１”であると判断される。これに対し、集光点にビットデータ“０”が記録されている場合、記録媒体１６１の記録層内に集光された光は、集光点で反射されない。光検出器１３４の受光部で光が受光されないことで、集光点に記録されている情報が、ビットデータ“０”であると判断される。

なお、上記では、記録媒体１６１からの情報の再生時にアクティブ波長板１２２をλ板として働かせることとしたが、アクティブ波長板１２２をλ／２板として働かせてもよい。このとき、集光点にビットデータ“１”が記録されている場合、光検出器１３４の受光部で光が受光されない。これに対し、集光点にビットデータ“０”が記録されている場合、光検出器１３４の受光部で光が受光される。

記録媒体１６１への情報の記録メカニズム及び記録媒体１６１からの情報の再生メカニズムは第２実施形態において説明したものと同様である。

図１７に示す光学ユニットを含む光学的情報記録再生装置について説明する。光学的情報記録再生装置は図１６に示すものと同様である。光学ユニット１０１としては、図１７に示す光学ユニット１０１ｅが用いられる。

リレーレンズ駆動回路１６２は、図示しないモータを用いて、記録媒体１６１からの情報の再生時には、リレーレンズ１６３の間隔を変化させて、第一の光の集光点の位置を記録媒体１６１の厚さ方向へ移動させる。また、リレーレンズ駆動回路１６２は、リレーレンズ１７３の間隔を変化させて、記録媒体１６１からの第一の光の反射光が常に光検出器１３４の受光部上に集光されるようにする。

アクティブ波長板駆動回路１１１は、記録媒体１６１への情報の記録時には、記録信号生成回路１１２で生成された記録信号に基づいて、アクティブ波長板１２２が含む電気光学結晶に電圧を印加しないか、電圧Ｖ１を印加する。具体的には、アクティブ波長板駆動回路１１１は、記録信号がビットデータ“１”である場合は、電気光学結晶に電圧を印加せず、記録信号がビットデータ“０”である場合は、電気光学結晶に電圧Ｖ１を印加する。また、アクティブ波長板駆動回路１１１は、記録媒体１６１からの情報の再生時には、アクティブ波長板１２２が含む電気光学結晶に電圧を印加しない。

本発明の第６実施形態について説明する。図１８は、本発明の第６実施形態の光学ユニットを示している。本実施形態の光学ユニット１０１ｆは、図１７に示す光学ユニット１０１ｅに、偏光ビームスプリッタ１４０、凸レンズ１４１、及び、検出器１４２を追加したものである。

アクティブ波長板１２２は、入射光に対してλ板として働くか、λ／２板として働くか、λ／４板として働くかを切り替え可能である。アクティブ波長板１２２は、記録媒体１６１からの情報の再生時には、入射光に対してλ／４板として働くように制御される。

記録媒体１６１への情報の記録時における光学ユニット１０１ｆの動作は、光学ユニット１０１ｅの動作と同様である。

記録媒体１６１からの情報の再生時には、第一の光は、リレーレンズ１６３を透過して弱い収束光となり、偏光ビームスプリッタ１７２へＰ偏光として入射してほぼ１００％が透過し、アクティブ波長板１２２へ入射する。このとき、アクティブ波長板１２２へ入射した光は、アクティブ波長板１２２を透過する際に、直線偏光から右回り円偏光に変換される。この光は、約５０％がビームスプリッタ１３０を透過し、λ／４板１３１で右回り円偏光から直線偏光に変換され、対物レンズ１３２により、記録媒体１６１の記録層内で反射層側へ向かう途中で集光される。この光は、右回り円偏光成分と左回り円偏光成分との双方を含んでいる。なお、第二の光は、シャッタ１２４で遮断され、記録媒体１６１へは向かわない。

集光点にビットデータ“１”が記録されている場合、記録媒体１６１の記録層内に集光された光のうち、右回り円偏光成分は、一部が集光点で右回り円偏光として反射され、左回り円偏光成分は、集光点で反射されない。集光点で反射された光は、対物レンズ１３２を逆向きに通り、λ／４板１３１を透過して右回り円偏光から直線偏光に変換される。この直線偏光は、約５０％がビームスプリッタ１３０で反射され、リレーレンズ１７３を透過して平行光となり、偏光ビームスプリッタ１４０にＰ偏光として入射してほぼ１００％が透過し、凸レンズ１３３により、光検出器１３４の受光部上に集光される。光検出器１３４の受光部で光が受光され、検出器１４２の受光部で光が受光されないことにより、集光点に記録されている情報が、ビットデータ“１”であると判断される。

一方、集光点にビットデータ“０”が記録されている場合、記録媒体１６１の記録層内に集光された光のうち、左回り円偏光成分は、一部が集光点で左回り円偏光として反射され、右回り円偏光成分は、集光点で反射されない。集光点で反射された光は、対物レンズ１３２を逆向きに通り、λ／４板１３１を透過して左回り円偏光から直線偏光に変換され、約５０％がビームスプリッタ１３０で反射され、リレーレンズ１７３を透過して平行光となる。この平行光は、偏光ビームスプリッタ１４０にＳ偏光として入射してほぼ１００％が反射され、凸レンズ１４１により、検出器１４２の受光部上に集光される。検出器１４２の受光部で光が受光され、光検出器１３４の受光部で光が受光されないことにより、集光点に記録されている情報が、ビットデータ“０”であると判断される。

図１８に示す光学ユニットを含む光学的情報記録再生装置について説明する。光学的情報記録再生装置は図１６に示すものと同様である。光学ユニット１０１としては、図１８に示す光学ユニット１０１ｆが用いられる。

アクティブ波長板駆動回路１１１は、記録媒体１６１からの情報の再生時には、アクティブ波長板１２２が含む電気光学結晶に電圧Ｖ２を印加する。増幅回路１０８は、記録媒体１６１からの情報の再生時に、光検出器１３４、１４２から出力される電気信号を差動増幅する。

なお、上記第１実施形態乃至第６実施形態においては、光照射状態切替手段にシャッタ１２４を用いているが、光照射状態切替手段にアクティブ波長板を用いることも可能である。その場合、光学ユニット１０１ａ（図１）、光学ユニット１０１ｂ（図８）、光学ユニット１０１ｃ（図１３）、光学ユニット１０１ｄ（図１４）、光学ユニット１０１ｅ（図１７）、又は、光学ユニット１０１ｆ（図１８）からシャッタ１２４を削除し、λ／２板１１８に代えてアクティブ波長板を配置すればよい。光照射状態切替手段に用いるアクティブ波長板の構成は、アクティブ波長板１２２、１２８と同様である。

レーザ１１６から出射した光は、偏光方向が図１、図８、図１３、図１４、図１７、又は、図１８の紙面に平行な直線偏光として、アクティブ波長板へ入射する。図１、図１４、図１７、又は、図１８においては、記録媒体１０３、又は、記録媒体１６１への情報の記録時には、アクティブ波長板は、λ／２板として働くように制御される。このとき、アクティブ波長板へ入射した光は、アクティブ波長板を透過する際に偏光方向が４５°回転する。この光は、約５０％が偏光ビームスプリッタ１１９をＰ偏光成分として透過し、約５０％が偏光ビームスプリッタ１１９でＳ偏光成分として反射される。一方、記録媒体１０３、又は、記録媒体１６１からの情報の再生時には、アクティブ波長板は、λ板として働くように制御される。従って、アクティブ波長板へ入射した光は、偏光状態が変化せずに、アクティブ波長板を透過する。この光は、偏光ビームスプリッタ１１９へＰ偏光として入射してほぼ１００％透過する。

図８又は図１３においては、記録媒体１０３への情報の記録時には、アクティブ波長板は、λ／２板として働くように制御される。このとき、アクティブ波長板へ入射した光は、アクティブ波長板を透過する際に偏光方向が３５°回転する。この光は、約６７％が偏光ビームスプリッタ１１９をＰ偏光成分として透過し、約３３％が偏光ビームスプリッタ１１９でＳ偏光成分として反射される。一方、記録媒体１０３からの情報の再生時には、アクティブ波長板は、λ板として働くように制御される。従って、アクティブ波長板へ入射した光は、偏光状態が変化せずに、アクティブ波長板を透過する。この光は、偏光ビームスプリッタ１１９へＰ偏光として入射してほぼ１００％透過する。

光照射状態切替手段にアクティブ波長板を用いた光学的情報記録再生装置においては、光照射状態切替手段駆動回路にアクティブ波長板駆動回路が用いられる。その場合、シャッタ駆動回路１０７に代えてアクティブ波長板駆動回路を配置すればよい。アクティブ波長板駆動回路は、記録媒体１０３又は記録媒体１６１への情報の記録時には、アクティブ波長板が含む電気光学結晶に電圧Ｖ１を印加し、記録媒体１０３又は記録媒体１６１からの情報の再生時には、アクティブ波長板が含む電気光学結晶に電圧を印加しない。

最後に、本発明の最小構成と、その最小構成の作用について説明する。本発明の光学ユニットは、最小構成として、光源と、光源から出射した光を第一の光と第二の光とに分割する光分割手段と、第一の光及び第二の光を、光記録媒体の記録層内で互いに対向させて同一位置に集光する集光手段と、記録層内における第一の光及び第二の光の集光点での偏光状態を切り替え可能な偏光状態切替手段と、光記録媒体へ、第一の光及び第二の光の双方が照射されるか、第一の光及び第二の光のうちの何れか一方が照射されるかを切り替え可能な光照射状態切替手段とを備える。

本発明の光学的情報記録再生装置は、最小構成として、光源と、光源から出射した光を第一の光と第二の光とに分割する光分割手段と、第一の光及び第二の光を、光記録媒体の記録層内で互いに対向させて同一位置に集光する集光手段と、記録層内における第一の光及び第二の光の集光点での偏光状態を切り替え可能な偏光状態切替手段と、光記録媒体への情報の記録時に、記録データに応じて、偏光状態切替手段を駆動する偏光状態切替手段駆動回路と、光記録媒体へ、第一の光及び第二の光の双方が照射されるか、第一の光及び第二の光のうちの何れか一方が照射されるかを切り替え可能な光照射状態切替手段と、光記録媒体への情報の記録時には、光照射状態切替手段を、第一の光及び第二の光の双方が記録光として光記録媒体へ照射されるように駆動し、光記録媒体からの情報の再生時には、光照射状態切替手段を、第一の光及び第二の光のうちの何れか一方が再生光として光記録媒体へ照射されるように駆動する光照射状態切替手段駆動回路とを備える。

本発明の光学的情報記録方法の最小構成は、光源から出射した光を第一の光と第二の光とに分割し、第一の光及び第二の光を、光記録媒体が有する、光の偏光状態を記録可能な記録層内で互いに対向させて同一位置に集光し、記録データに応じて、前記記録層内における前記第一の光及び前記第二の光の集光点での偏光状態を切り替え、前記第一の光と前記第二の光との集光点に、偏光分布を記録するという構成である。

本発明では、記録時に、第一の光と第二の光とを記録層内の同一位置に集光し、記録層にホログラムを形成する。その際、第一及び第二の光の集光点での偏光状態を、記録データに応じて切り替える。本発明では、記録データに応じて集光点での偏光状態を切り替えることで、記録層に、偏光分布をホログラムとして記録する。記録データの判別は、ホログラムの偏光分布で判定できる。本発明では、何れの記録データについても、記録層にホログラムを形成するので、既に記録層に何れかのデータに対応した偏光分布のホログラムが記録されていたとしても、そのホログラムを消去することなく、記録済みのデータと異なるデータに対応した偏光分布のホログラムを記録できる。すなわち、本発明では、情報のオーバーライトが可能である。

本発明を特別に示し且つ例示的な実施形態を参照して説明したが、本発明は、その実施形態及びその変形に限定されるものではない。当業者に明らかなように、本発明は、添付の請求の範囲に規定される本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、種々の変更が可能である。

本出願は、２００８年４月２１日出願に係る日本特許出願２００８−１０９８７４号を基礎とし且つその優先権を主張するものであり、引用によってその開示の内容の全てを本出願の明細書中に加入する。

Claims (8)

1. 光の偏光状態を記録可能な記録層を有する光記録媒体を使用する光学的情報記録再生装置であって、
   光源と、
   前記光源から出射した光を第一の光と第二の光とに分割する光分割手段と、
   前記第一の光及び前記第二の光を、前記記録層内で互いに対向させて同一位置に集光する集光手段と、
   前記記録層内における前記第一の光及び前記第二の光の集光点での偏光状態を切り替え可能な偏光状態切替手段と、
   前記光記録媒体への情報の記録時に、記録データに応じて、前記偏光状態切替手段を駆動する偏光状態切替手段駆動回路と、
   前記光記録媒体へ、前記第一の光及び前記第二の光の双方が照射されるか、前記第一の光及び前記第二の光のうちの何れか一方が照射されるかを切り替え可能な光照射状態切替手段と、
   前記光記録媒体への情報の記録時には、前記光照射状態切替手段を、前記第一の光及び前記第二の光の双方が記録光として前記光記録媒体へ照射されるように駆動し、前記光記録媒体からの情報の再生時には、前記光照射状態切替手段を、前記第一の光及び前記第二の光のうちの何れか一方が再生光として前記光記録媒体へ照射されるように駆動する光照射状態切替手段駆動回路とを備え、
   前記光記録媒体として、前記記録層に平行な入射面と、前記記録層を挟んで前記入射面の反対側に位置する反射層とを有する光記録媒体を使用し、
   前記第一の光は、前記入射面から前記光記録媒体へ入射し、前記記録層内で前記反射層の側へ向かう途中で集光され、
   前記第二の光は、前記入射面から前記光記録媒体へ入射し、前記記録層を透過し、前記反射層で反射され、前記記録層内で前記入射面の側へ向かう途中で集光される光学的情報記録再生装置。
2. 前記偏光状態切替手段駆動回路は、前記記録データが“１”に対応するときは、前記記録層内における前記第一の光、前記第二の光の集光点での偏光状態が、それぞれ、偏光方向が互いに直交する第一の直線偏光、第二の直線偏光となるように前記偏光状態切替手段を駆動し、前記記録データが“０”に対応するときは、前記記録層内における前記第一の光、前記第二の光の集光点での偏光状態が、それぞれ、偏光方向が互いに直交し前記第一の直線偏光及び前記第二の直線偏光と４５°の角度をなす第三の直線偏光、第四の直線偏光となるように前記偏光状態切替手段を駆動する、請求項１に記載の光学的情報記録再生装置。
3. 前記光記録媒体からの情報の再生時に、前記光記録媒体からの前記再生光の反射光を受光し、再生信号を出力する光検出器を更に備え、
   前記偏光状態切替手段駆動回路は、前記光記録媒体からの情報の再生時に、前記記録層内における前記再生光の集光点での偏光状態が前記第一の直線偏光乃至前記第四の直線偏光のうちの何れか一となるように前記偏光状態切替手段を駆動する、請求項２に記載の光学的情報記録再生装置。
4. 前記偏光状態切替手段駆動回路は、前記記録データが“１”に対応するときは、前記記録層内における前記第一の光及び前記第二の光の集光点での偏光状態が右回り円偏光及び左回り円偏光のうちの何れか一方となるように前記偏光状態切替手段を駆動し、前記記録データが“０”に対応するときは、前記記録層内における前記第一の光及び前記第二の光の集光点での偏光状態が右回り円偏光及び左回り円偏光のうちの他方となるように前記偏光状態切替手段を駆動する、請求項１に記載の光学的情報記録再生装置。
5. 前記光記録媒体からの情報の再生時に、前記光記録媒体からの前記再生光の反射光を受光して、再生信号を出力する光検出器を更に備え、
   前記偏光状態切替手段駆動回路は、前記光記録媒体からの情報の再生時に、前記記録層内における前記再生光の集光点での偏光状態が右回り円偏光及び左回り円偏光のうちの何れか一方となるように前記偏光状態切替手段を駆動する、請求項４に記載の光学的情報記
   録再生装置。
6. 前記光記録媒体からの情報の再生時に、前記光記録媒体からの前記再生光の反射光を互いに直交する２つの偏光成分に分離する偏光分離手段と、前記２つの偏光成分を受光し該２つの偏光成分の差信号を再生信号として出力する光検出部とを更に備え、
   前記偏光状態切替手段は、前記記録層内における前記再生光の集光点での偏光状態を直線偏光とする機能を更に有しており、前記偏光状態切替手段駆動回路は、前記光記録媒体からの情報の再生時に、前記記録層内における前記再生光の集光点での偏光状態が直線偏光となるように前記偏光状態切替手段を駆動する、請求項４に記載の光学的情報記録再生装置。
7. 光の偏光状態を記録可能な記録層を有する光記録媒体を使用対象とする光学的情報記録再生装置に用いられる光学ユニットであって、
   光源と、
   前記光源から出射した光を第一の光と第二の光とに分割する光分割手段と、
   前記第一の光及び前記第二の光を、前記記録層内で互いに対向させて同一位置に集光する集光手段と、
   前記記録層内における前記第一の光及び前記第二の光の集光点での偏光状態を切り替え可能な偏光状態切替手段と、
   前記光記録媒体へ、前記第一の光及び前記第二の光の双方が照射されるか、前記第一の光及び前記第二の光のうちの何れか一方が照射されるかを切り替え可能な光照射状態切替手段と、を備え、
   前記光記録媒体として、前記記録層に平行な入射面と、前記記録層を挟んで前記入射面の反対側に位置する反射層とを有する光記録媒体を使用し、
   前記第一の光は、前記入射面から前記光記録媒体へ入射し、前記記録層内で前記反射層の側へ向かう途中で集光され、
   前記第二の光は、前記入射面から前記光記録媒体へ入射し、前記記録層を透過し、前記反射層で反射され、前記記録層内で前記入射面の側へ向かう途中で集光される光学ユニット。
8. 光源から出射した光を第一の光と第二の光とに分割し、
   前記第一の光及び前記第二の光を、光記録媒体が有する、光の偏光状態を記録可能な記録層内で互いに対向させて同一位置に集光し、
   記録データに応じて、前記記録層内における前記第一の光及び前記第二の光の集光点での偏光状態を切り替え、前記第一の光及び前記第二の光の集光点に、偏光分布を記録し、
   前記光記録媒体として、前記記録層に平行な入射面と、前記記録層を挟んで前記入射面の反対側に位置する反射層とを有する光記録媒体を使用し、
   前記第一の光を、前記入射面から前記光記録媒体へ入射させ、前記記録層内で前記反射層の側へ向かう途中で集光し、
   前記第二の光を、前記入射面から前記光記録媒体へ入射させ、前記記録層を透過させ、前記反射層で反射し、前記記録層内で前記入射面の側へ向かう途中で集光する光学的情報記録方法。

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