JPWO2004104696A1 - 情報記録媒体およびその記録再生方法、並びに情報記録再生装置 - Google Patents

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Abstract

記録層を含み、前記記録層に記録光が集光されると２光子吸収が起こって前記記録層に情報が記録される情報記録媒体であって、記録層（２１１，２１２）は、アクリレートまたはメタクリレートを含む主鎖と、前記主鎖から分岐した第１の側鎖および第２の側鎖とを含む感光性ポリマーを含み、前記第１の側鎖は、前記記録光を吸収すると、シス−トランス異性化反応をし、前記第２の側鎖は、前記第１の側鎖が異性化反応をすると、前記第１の側鎖とほぼ同じ方法へと配向する性質を有している。

Description

本発明は、情報記録媒体およびその記録再生方法、並びに情報記録再生装置に関する。
近年、情報量の大量化に伴って情報記録媒体の高容量化が強く求められている。情報記録媒体の高容量化を実現する有効な手段として、記録層の多層化がある。図６に、複数の記録層を含む情報記録媒体を示している。図６に示すように、保護膜５０と保持基板５６との間には、分離層５３と、記録光および再生光に対して半透明な記録層５１とが交互に配置されている。この情報記録媒体では、記録光の吸収に伴う発熱作用によって生じる相転移、または変形を利用して、記録層５１に情報を記録（一次光吸収記録）できる。
しかし、この情報記録媒体では、記録層の層数が例えば４層以上になると、記録層５１を透過する光の減衰が大きくなる。そのため、この情報記録媒体では、記録層５１の層数を４層以上にすることができず、さらなる高容量化は困難である。
近年では、多光子吸収を利用した情報の記録が可能な情報記録媒体が注目されている（例えば、特開平０８−２２０６８８号公報参照）。その一例を図７に示している。この情報記録媒体では、図６に示した情報記録媒体の記録層５１に代えて、記録光および再生光に対して実質的に透明な記録層５２を用いている。多光子吸収を利用した情報の記録では、光電界が極めて強いところ、すなわち焦点１２近傍の電子が励起されて光吸収反応が起こる。焦点１２近傍以外では光吸収が起こらない。多光子吸収可能な記録材料は、通過する光（記録光および再生光）の減衰が極めて少なく、記録光および再生光に対して実質的に透明である。そのため、非常に多くの記録層を備えた情報記録媒体を実現できる。尚、図６および図７において、１０は対物レンズであり、１１は収束光である。
ところで、２光子吸収を利用して情報を記録する場合、記録材料に必要な条件としては、記録光および再生光に対して実質的に透明であることに加えて、下記の（１）（２）が挙げられる。（１）熱により記録材料の集光部分がビット状に変形する。（２）熱により屈折率変化が生じる。また、情報を消去可能な情報記録媒体では、記録材料は、２光子吸収に伴う発熱により、（３）上記ビット状の変形が熱により取り除かれ、または（４）変化した屈折率が熱により元に戻る性質を有している必要がある。今のところ、結晶相−アモルファス相間の相変化に伴う屈折率変化を利用した情報記録媒体が知られており、記録材料には、酸化テルル等の酸化物が用いられている（例えば、国際公開ＷＯ ０３／１０２９４１号パンフレット参照）。
しかし、酸化テルル等の酸化物では、結晶相からアモルファス相への相変化は実用レベルの速度で行われるが、アモルファス相から結晶相への相変化は、長時間の熱作用が必要であり、変化速度が極めて遅い。例えば、結晶相からアモルファス相への相変化に必要な時間を、数ｎ秒程度とすることは可能であるが、アモルファス相から結晶相へ相変化させるためには、数ｍ秒の加熱時間が必要である。
本発明の情報記録媒体は、記録層を含み、前記記録層に記録光が集光されると２光子吸収が起こって前記記録層に情報が記録される情報記録媒体であって、前記記録層は、アクリレートまたはメタクリレートを含む主鎖と、前記主鎖から分岐した第１の側鎖および第２の側鎖とを含む感光性ポリマーを含み、前記第１の側鎖は、前記記録光を吸収すると、シス−トランス異性化反応をし、前記第２の側鎖は、前記第１の側鎖が前記異性化反応すると、前記第１の側鎖とほぼ同じ方法へと配向する性質を有していることを特徴とする。
本発明の記録再生方法は、本発明の情報記録媒体に対して情報を記録または再生する記録再生方法であって、前記記録層に前記記録光を集光して記録ビットを形成する工程と、前記記録ビットに再生光を照射して情報を再生する工程とを含むことを特徴とする。
本発明の別の記録再生方法は、本発明の情報記録媒体に対して情報を記録または再生する記録再生方法であって、前記記録層に前記記録光を集光して記録ビットを形成する工程と、前記記録ビットに再生光を照射して情報を再生する工程とを含み、前記記録光は、第１の光と第２の光とを含み、前記第２の光の偏光面方向は、前記第１の光の偏向面方向に対して実質的に４５度傾いており、前記第１の光の偏向面方向および前記第２の光の偏向面方向のうちのいずれか一方は、前記感光性ポリマーの前記光学軸の配向方向と一致しており、前記再生光の偏向面方向は、前記第１の光の偏向面方向および前記第２の光の偏向面方向のうちのいずれか一方に対して実質的に９０度傾いていることを特徴とする。
本発明の情報記録再生装置は、本発明の情報記録媒体に対して情報の記録または再生を行う情報記録再生装置であって、記録光を出射する光源と、再生光を出射する光源と、前記記録光および前記再生光が通過する１／２波長板と、前記記録光および前記再生光を前記情報記録媒体に集光する対物レンズと、を備え、前記１／２波長板は、前記１／２波長板を通過した記録光の偏光面方向を所定方向とすると、前記光源から出射された記録光の偏向面方向を、前記所定方向の偏光面方向に対して実質的に４５度傾斜させることができ、前記所定方向の偏光面方向をＷｐ１方向とし、前記所定方向に対して実質的に４５度傾斜した偏光面方向をＷｐ２方向とすると、前記光源から出射された再生光の偏光面方向を、前記Ｗｐ１方向および前記Ｗｐ２方向のうちのいずれか一方の偏光面方向に対して実質的に９０度傾斜させることができるように、回転可能であることを特徴する。
本発明の別の情報記録再生装置は、本発明の情報記録媒体に対して情報の記録または再生を行う情報記録再生装置であって、記録光を出射する光源と、再生光を出射する光源と、前記記録光および前記再生光が通過する１／２波長板と、前記記録光および前記再生光を前記情報記録媒体に集光する対物レンズと、を備え、前記１／２波長板は、前記１／２波長板を通過した記録光の偏光面方向を所定方向とすると、前記光源から出射された記録光の偏向面方向を、前記所定方向の偏光面方向に対して実質的に４５度傾斜させることができ、前記所定方向の偏光面方向をＷｐ１方向とし、前記所定方向に対して実質的に４５度傾斜した偏光面方向をＷｐ２方向とすると、前記Ｗｐ１方向および前記Ｗｐ２方向のうちのいずれか一方と、前記感光性ポリマーの前記光学軸とを一致させることができ、前記光源から出射された再生光の偏光面方向を、前記Ｗｐ１方向および前記Ｗｐ２方向のうちのいずれか一方の偏光面方向に対して実質的に９０度傾斜させることができるように、回転可能であることを特徴とする。
図１は、本発明の情報記録媒体の一例を示す断面構成、および情報記録再生装置の光学ヘッドを示す略構成図ある。
図２は、光学軸がランダムに配向した情報記録媒体に対して照射される記録光および再生光の偏光面方向を示す図である。
図３は、単一方向の光学軸を有するように初期化された情報記録媒体に対して照射される記録光および再生光の偏光面方向を示す図である。
図４は、図１に示した情報記録媒体を構成する感光性ポリマーの分光特性を示した図である。
図５は、図１に示した情報記録媒体を構成する感光性ポリマーに照射される照射光量と、感光性ポリマーの照射光に対する吸収率との関係を示した図である。
図６は、従来の情報記録媒体の一例の断面構成を示す図である。
図７は、従来の情報記録媒体の一例の断面構成を示す図である。
本明細書において、偏光面方向は、光の電界の振動方向を意味しており、偏光面方向は、光の進行方向に対して垂直な面内にある。
本発明の情報記録媒体の一例では、主鎖に共有結合した第１の側鎖は下記式（１）で、第２の側鎖は下記式（２）、
Figure 2004104696
Figure 2004104696
で表された構造をしている。［式中、Ｓ１およびＳ２は、互いに独立して、ＯもしくはＳ原子またはＮＲ１基であり、Ｒ１は、水素、Ｃ１−Ｃ６−アルキルまたはフェニルであり、Ｔ１およびＴ２は、互いに独立して、任意に−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＲ１−または−ＯＳｉＲ１ ２Ｏ−が割り込んでいてもよい（ＣＲ１，Ｒ１２）ｎ基であり、ｎは、２から１２の整数である。Ｑ１およびＱ２は、互いに独立して、−Ｏ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＮＲ１−、−ＮＲ１ＣＯ−、−ＮＲ１−、−Ｏ−Ｃ６Ｈ４−ＣＯＯ−または−Ｏ−Ｃ６Ｈ４−ＣＯＮＲ１−であり、それによって追加的に、Ｓ１Ｒ１Ｑ１およびＳ２Ｔ２Ｑ２は、互いに独立して、
Figure 2004104696
であってもよく、Ｒ２からＲ６は、互いに独立して、水素、ハロゲン、Ｃ１−Ｃ４−アルキル、Ｃ１−Ｃ４−アルコキシ、ＣＦ３、ニトロ、ＳＯ２ＣＨ３、ＳＯ２ＮＨ２またはシアノであり、ここで、置換基Ｒ２からＲ６の少なくとも１つは水素以外である必要があり、Ｒ７からＲ９は、互いに独立して、水素、Ｃ１−Ｃ６−アルキル、ヒドロキシル、Ｃ１−Ｃ６−アルコキシ、フェノキシ、Ｃ１−Ｃ６−アルキルチオ、フェニルチオ、ハロゲン、ＣＦ３、ＣＣｌ３、ＣＢｒ３、ニトロ、シアン、Ｃ１−Ｃ６−アルキルスルホニル、フェニルスルホニル、ＣＯＯＲ１、アミノスルホニル、Ｃ１−Ｃ６−アルキルアミノスルホニル、フェニルアミノスルホニル、アミノカルボニル、Ｃ１−Ｃ６−アルキルアミノカルボニル、フェニルアミノカルボニルであり、Ｒ１０は、水素、ハロゲン、Ｃ１−Ｃ６−アルキル、ヒドロキシル、Ｃ１−Ｃ６−アルコキシ、フェノキシ、Ｃ１−Ｃ４−アシルアミノ、Ｃ１−Ｃ４−アルキルスルホニルアミノである。
Ｒ１１は、水素、ハロゲン、Ｃ１−Ｃ６−アルキル、ヒドロキシル、Ｃ１−Ｃ６−アルコキシ、フェノキシであり、Ｙは、直接結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＮＨ−、−ＮＨＣＯ−、−Ｏ−、−ＮＨ−、−Ｎ（ＣＨ３）または−Ｎ＝Ｎ−であり、そしてＸ１およびＸ２は、互いに独立して、水素、ヒドロキシル、メルカプト、ＣＦ３、ＣＣｌ３、ＣＢｒ３、ハロゲン、シアン、ニトロ、ＣＯＯＲ１、Ｃ１−Ｃ６−アルキル、Ｃ５−Ｃ１２−シクロアルキル、Ｃ１−Ｃ１２−アルコキシ、Ｃ１−Ｃ１２−アルキルチオ、Ｃ６−Ｃ１２−アリール、Ｃ６−Ｃ１２−アリールオキシ、Ｃ６−Ｃ１２−アリールチオ、Ｃ１−Ｃ６−アルキルスルホニル、Ｃ６−Ｃ１２−アリールスルホニル、アミノスルホニル、Ｃ１−Ｃ６−アルキルアミノスルホニル、フェニルアミノスルホニル、アミノカルボニル、Ｃ１−Ｃ６−アルキルアミノカルボニル、フェニルアミノカルボニル、Ｎ（Ｒ１２，Ｒ１３）、ＮＨ−ＣＯ−Ｒ１２、ＮＨ−ＳＯ２−Ｒ１２、ＮＨ−ＣＯ−Ｎ（Ｒ１，Ｒ２）、ＮＨ−ＣＯ−Ｏ−Ｒ１２またはＳＯ２−ＣＦ３であり、ここで、Ｒ１２およびＲ１３は、互いに独立して、水素、Ｃ１−Ｃ４−アルキルまたはフェニルであるが、但し、Ｒ７からＲ１１が水素を表しそして環ＢがＣ１−Ｃ４−アルキル、Ｃ１−Ｃ４−アルコキシ、ニトロまたはシアノで置換されている場合少なくとも１つの２番目の置換基もまた環Ａ−Ｙ−環Ｂ系内に存在していることを条件とする。］に従う少なくとも１つの構造で表される側鎖を有する。
または、感光性ポリマーは、Ｑ１およびＱ２のうちの少なくとも１つが−Ｏ−Ｃ６Ｈ４−ＣＯＯ−または−Ｏ−Ｃ６Ｈ４−ＣＯＮＲ−であってもよい。
尚、これらの感光性ポリマーは、特開平８−１０９２２６号公報に記載された方法にて作製できる。
図４には、本実施形態の情報記録媒体の一例に用いられる感光性ポリマーの分光特性を示している。図４に示した分光特性の測定には、ポリマーボネートからなる基板上に感光性ポリマーを含む記録層（厚さ１μｍ）が積層された積層体を用いた。分光特性の測定には、分光器を用いた。記録層は、厚さが約１μｍとなるように感光性ポリマーをスピンコート法にて基板に塗布し、乾燥して得た。尚、感光性ポリマーには、第１の側鎖が、３−ブロモ−４−［６−（２−メチルプロペノイル）ヘキソキシ］安息香酸（構造式は下記式（４）に記載）を含む感光性ポリマーを用いた。以下、この感光性ポリマーを感光性ポリマーＡと略す。
Figure 2004104696
 図４に示すように、感光性ポリマーＡは、波長が約４１０ｎｍの光に対して最大の吸収を示している。この吸収は、第１の側鎖によるものである。感光性ポリマーＡは、波長が約６５５ｎｍ、約８００ｎｍの光についてはほとんど吸収しない。また、感光性ポリマーＡは結晶構造を有していないことから、散乱による光透過損失はほとんどない。感光性ポリマーＡからなる記録層に対する波長８００ｎｍのレーザ光の透過率は、記録層表面からの反射光を除くと、約１００％である。
次に、感光性ポリマーＡへ照射される照射光量と、感光性ポリマーＡの照射光に対する吸収率との関係を調べた。この結果を図５に示している。尚、レーザ光の波長は８００ｎｍとした。
図５において、横軸は、対物レンズによって絞り込まれた焦点における照射光量（ｎＪ／μｍ２）を、縦軸は感光性ポリマーＡからなる記録層の表面からの反射損失を除いた、記録層（厚さ１μｍ）の光の吸収率（％）を示している。レーザ光のパルス幅は、発熱による影響を抑制するために、１００フェムト秒（１０−１３秒）とした。
図５に示すように、照射光量が１００ｎＪ／μｍ２以下では、記録層では光の吸収はみられない。しかし、照射光量が１００ｎＪ／μｍ２を越えると、光の吸収率が急激に増加している。
また、図５に示すように、照射光量が２５０ｎＪ／μｍ２であると、光の吸収率は約０．５％であり、照射光量が５００ｎＪ／μｍ２であると、光の吸収率は約２％であった。すなわち、この領域では、照射光量が２倍になると光の吸収率は４倍となってことが分かった。この結果から、感光性ポリマーＡを含む記録層では、照射光量が１００ｎＪ／μｍ２を越えると２光子吸収が起こることがわかった。
２光子吸収により励起された電子は、（１）格子と衝突することにより熱へと変わって通常の非励起状態に戻るか、または、（２）励起光の半分の波長の光を放出して非励起状態に戻る。もし、（１）の現象が起こる場合は、感光性ポリマーＡを含む記録層における光の吸収率は、レーザ光の波長が変化してもそれほど変化しないはずである。しかし、図４に示したように、感光性ポリマーＡは、波長が約４００ｎｍの光に対して強い吸収を示している。したがって、記録層に例えば波長８００ｎｍの記録光を照射すると、波長８００ｎｍの収束光（記録層の集光部では照射光量が例えば１００ｎＪ／μｍ２を越えている。）により電子が励起され、励起電子は波長４００ｎｍの光を放出することにより非励起状態に戻り、あたかも波長４００ｎｍの光が第１の側鎖に吸収されたような現象が生じているものと理解される。このような現象が第１の側鎖に生じると、第１の側鎖はシス−トランス異性化反応（形態変化）する。
尚、第１の側鎖がトランス化する際、第１の側鎖の配向方向には、光電界に反応しない安定な方向と、光電界方向に反応し易い不安定な方向とがある。光電界に対して反応する方向に配向したトランス体は、時間がたつとシス体に戻り、シス体に戻った第１の側鎖は再度光によりトランス化されるというサイクルを繰り返す。そして、最終的には、第１の側鎖の配向方向は光電界に反応しない方向へ揃う（Ｗｅｉｇｅｒｔ効果）。
一方、第２の側鎖については、第１の側鎖が形態変化することが原因で、その長軸が、一方向に揃った第１の側鎖の長軸とほぼ同じ方法へ配向する。
これらの結果として、記録層に大きな屈折率変化（複屈折）が生じ、情報が記録される。
本発明の情報記録媒体に用いられる感光性ポリマーでは、第１の側鎖について、シス形からトランス形への変化速度と、この逆反応の速度はほぼ等しい。また、これらの速度は、相変化の速度よりも速く、特に、アモルファス相から結晶相への変化速度よりも遥かに速い。すなわち、上記感光性ポリマーを記録材料として用いた本実施形態の情報記録媒体は、相変化型の情報記録媒体よりも、情報の記録速度および消去速度が速い。
また、照射光量が所定値未満、例えば１００ｎＪ／μｍ２以下である場合は、波長８００ｎｍの光に対して感光性ポリマーは実質的に透明である（図３参照）。そのため、複数の記録層のいずれかの記録層に例えば波長８００ｎｍの記録光を集光させたとき、その記録層以外の記録層に対して記録光は実質的に透明である。
以上のことから、本実施形態の情報記録媒体では、３次元記録が可能であり、相変化型の情報記録媒体よりも情報の記録および消去が高速で行える。
尚、感光性ポリマーは、情報の記録前後において、光の吸収域（吸収波長）がほとんど変化しない。そのため、記録光を出射する光源および再生光を出射する光源の波長は同一でもよい。記録光および再生光の波長が同一であると、情報記録再生装置の光学系は、光源が１つでよく、光学系の構造を簡素化できる。
本実施形態の情報記録媒体では、第１の側鎖および第２の側鎖のうちの少なくとも一方に、スチルベン系化合物が結合されていると好ましい。スチルベン系化合物は、例えば、上述したＸ１、Ｘ２、Ｒ１〜Ｒ８のうちのいずれか１つに結合されていると好ましい。
スチルベン系化合物には、例えば、下記式（５）〜（９）
Figure 2004104696
で表されるものが挙げられる。これらのスチルベン系化合物は２光子吸収係数（２光子吸収断面積）が大きいので、これらのスチルベン系化合物が第１の側鎖および第２の側鎖のうちの少なくとも一方に結合されていると、シス−トランス異性化が起こり易くなって、記録感度が向上する。感光性ポリマーが上記スチルベン系化合物を含まないと、２光子吸収により情報を記録するためには、数ｍＪ／μｍ２程度の照射光量が必要であるが、感光性ポリマーが上記スチルベン系化合物を含んでいると、数百ｎＪ／μｍ２程度の照射光量で記録できる。
尚、これらのスチルベン系化合物は、文献に記載された方法にて作製できる（例えば、「Ｐｈｏｔｏａｄｄｒｅｓｓａｂｌｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ Ｆｏｒ Ｒｅｗｒｉｔａｂｌｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｃ Ｓｙｓｔｅｍ」Ｙ．Ｓａｂｉ，Ｍ．Ｙａｍａｍｏｔｏ，Ｈ．Ｗａｔａｎａｂｅ ｅｔａｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＩＳＯＭ ２０００参照）。
本発明の情報記録媒体の一例において、好ましくは、複数の記録層を含み、複数の記録層は記録光および再生光に対して実質的に透明な分離層を介して積層されている。尚、本明細書において、記録光および再生光に対して実質的に透明であるとは、記録光および再生光のうち散乱成分を除いて記録光および再生光をほとんど吸収なしに透過させることをいう。具体的には、１層あたりについて、光の透過率が９５％以上であることが好ましく、光の透過率が９９％以上であることがより好ましい。
ところで、本発明の情報記録媒体は、その製造過程において、例えば、基板上に感光性ポリマーを含む塗料を塗布する工程を含む。このようにして作製された情報記録媒体において、感光性ポリマー（記録層）の光学軸はランダムに配向しており、感光性ポリマーを含む記録層は、光学的にほぼ等方性を有している。本発明の情報記録媒体は、このままでも使用できるが、感光性ポリマーが、一軸異方性を有するように初期化されていてもよい。感光性ポリマーが、単一方向の光学軸を有するように初期化されていると、感光性ポリマーが光学的にほぼ等方性を示す情報記録媒体よりも、大きな記録信号を得ることができる。
本発明の記録再生方法および情報記録再生装置において、「実質的に４５度」とは、誤差範囲も含める趣旨であり、具体的には、４５度±１０度を意味する。±１０度程度の誤差であれば、情報記録再生装置の回路系によってこの誤差を吸収または補正できる。また、「実質的に９０度」とは、誤差範囲も含める趣旨であり、具体的には、９０度±１５度を意味する。±１５度程度の誤差であれば、情報記録再生装置の回路系によってこの誤差を吸収または補正できる。
本発明の記録再生方法の一例において、好ましくは、記録光は、第１の光と第２の光とを含み、前記第２の光の偏光面方向は、前記第１の光の偏向面方向に対して実質的に４５度傾いていており、前記再生光の偏向面方向は、前記第１の光の偏向面方向および前記第２の光の偏向面方向のうちのいずれか一方に対して実質的に９０度傾いている。
本発明の記録再生方法の一例において、好ましくは、記録光の波長と再生光の波長が同じである。
本発明の情報記録再生装置の一例では、好ましくは、記録光を出射する光源の波長と再生光を出射する光源の波長とが同じである。
本発明の情報記録再生装置の一例では、好ましくは、消去光を出射する光源を備えている。
（実施形態１）
本実施形態１の情報記録媒体およびその記録再生方法、並びに情報記録再生装置について、図１および図２を用いて説明する。
図１は、本発明の情報記録媒体の一例を示す断面構成および情報記録再生装置の光学ヘッドの略構成を示している。図２は、後述する情報記録媒体Ａに対して照射される記録光および再生光の偏光面方向を示す図であり、図３は、後述する情報記録媒体Ｂに対して照射される記録光および再生光の偏光面方向を示す図である。
図１に示すように、本実施形態の情報記録媒体では、保持基板２５６上に記録部２１３および保護層２５０が形成されている。記録部２１３は、記録層２１１，２１２とこれらの間に配置された分離層２５３とを含み、記録層と分離相とが交互に積層されている。本実施形態の情報記録媒体は、記録部２１３に複数の記録層２１１，２１２を含むことで、平面的な情報の記録に加えて、厚さ方向への情報の記録が可能である。
図１に示すように、本実施形態の情報記録媒体は、情報の記録時および再生時には、保護層２５０が光の入射側となる。記録時には、レーザ光を対物レンズ１０により記録層２１１，２１２のいずれかに集光して収束光１１）、記録ビット２１４を形成する。再生時には、レーザ光を対物レンズ１０により所望の記録層に集光し（収束光７）、記録ビット２１４によって反射された光を利用して情報を再生する。
本実施形態の情報記録媒体では、情報が記録される前（使用前）において、感光性ポリマーの光学軸または第２の側鎖がランダム配向した状態にあり、記録層が光学的にほぼ等方性を示してもよいが（以下、この形態の情報記録媒体を、情報記録媒体Ａとも言う。）、感光性ポリマーが単一方向の光学軸を有するように初期化されていてもよい（以下、この形態の情報記録媒体を、情報記録媒体Ｂとも言う。）。初期化は、例えば、所定の偏光面方向の光を記録層に照射すれば行える。例えば、基板上に感光性ポリマーを含む塗料を塗布して記録層を形成した後、偏光面方向が、情報記録媒体の半径方向に対して９０度傾いた（直交する）光を記録層に照射しながら、情報記録媒体を回転すれば、光学軸を情報記録媒体の半径方向に揃えることができる。
（Ａ）次に、情報記録媒体Ａに対して情報を記録または再生する本実施形態の記録再生方法、情報の消去方法、および本実施形態の情報記録再生装置について説明する。
図１に示した記録光を出射する光源１は、例えば、波長８００ｎｍの半導体レーザであり、再生光を出射する光源２は、例えば、波長６５５ｎｍの半導体レーザである。まず、光源１から出射された波長８００ｎｍの記録光（レーザ光）は、コリメータレンズ３により平行光にされる。次いで、平行光はハーフミラー５、１／２波長板（水晶）４を通過する。
記録時には、例えば、偏光面方向が所定の方向に向いたレーザ光のその偏光面方向（例えば、図２ではＷｐ１方向）と、１／２波長板４の光学軸とを一致させて、１／２波長板４がレーザ光に何ら作用しないようにする。
１／２波長板４を回転させて、１／２波長板４の光学軸とレーザ光の偏光面方向とをずらせば、レーザ光が１／２波長板を通過するときに、レーザ光の偏光面方向は１／２波長板の光学軸に向く（一致する）ようになる。偏光面方向がＷｐ１方向（図２参照）の記録光を光源から出射し、１／２波長板４の回転角を、レーザ光の偏光面方向がＷｐ２方向（図３参照）となるように調整し、偏光面方向がＷｐ２方向に制御された記録光を用いて情報を記録してもよい。ただし、この場合、Ｗｐ２方向の偏光面方向は、Ｗｐ１方向の偏光面方向（所定の方向）に対して、実質的に４５度の角度で傾斜させる。
このように、同一の記録層に、偏光面方向がＷｐ１方向の記録光（第１の光）と、偏光面方向がＷｐ２方向の記録光（第２の光）の両方を用いて記録ビットを形成すれば、多重記録でき、記録密度を、第１の光および第２の光のうちのいずれか一方により情報を記録する場合の２倍に高めることが可能となる。
１／２波長板を回転させることにより、記録光の偏光面方向の切替えを行う場合は、Ｗｐ１方向およびＷｐ２方向のいずれか一方の偏光面方向の光を照射した後、他方の偏光面方向の光を照射することとなる。ただし、これに限定されず、第１の光の照射および第２の光の照射を同時に行ってもよい。この場合は、記録光を出射する光源を２つ用い、一方の光源から出射される記録光の偏光面方向をＷｐ１方向とし、他方の光源から出射される記録光の偏光面方向をＷｐ２方向とする。
尚、図２では、記録光の偏光面方向（Ｗｐ１方向）が、情報記録媒体の半径方向Ａと一致しているが、これに制限されない。また、必ずしも、光源１から出射された記録光の偏光面方向と、１／２波長板の光学軸とが一致していなくてもよく、１／２波長板４を回転させて、１／２波長板を通過した記録光の偏光面方向を所定方向、例えば、Ｗｐ１方向としてもよい。
図１に示すように、偏光ビームスプッリッター６では、入射光は、偏光面方向が異なる２種の光に分離される。第１の光および第２の光のうちのいずれか一方の偏光面方向に、偏光ビームスプッリッター６の一つの出力方向を合わせるように、偏光ビームスプッリッター６を配置しておくと、情報記録媒体で反射した光（再生光）は、偏光面方向が互いに９０度の角度をなす２方向の光に分離される。ただし、情報記録媒体で反射した光（再生光）を、偏光面方向が互いに９０度の角度をなす２方向の光に分離するためには、再生光の偏向面方向が、第１の光の偏向面方向および第２の光の偏向面方向のうちのいずれか一方の偏向面方向に対して実質的に９０度傾いている必要がある。このようにすれば、後述するように、多重記録された記録ビットから、第１の光および第２の光のうちのいずれか一方により記録された記録ビットから得られる信号容量の２倍の信号容量を得ることができる。
情報を記録する際に記録層２１２に集光された光の直径は、対物レンズ１０の開口数（ＮＡ）が例えば０．８５の場合、約０．４５μｍである。記録層２１１と記録層２１２との層間距離が、例えば５μｍである場合、記録層２１１を通過するときの光の最少直径は、約１６μｍである。従って、記録層２１１に照射される単位面積あたり照射光量は記録層２１２のそれの約（０．４５／１６）２以下（約１／１０００以下）となる。図５に示したように、記録層２１２に照射される光量が、例えば、５００（ｎＪ／μｍ２）であれば、記録層２１１に照射される光量は、その約１／１０００以下の、０．５（ｎＪ／μｍ２）であり、記録層２１１における光の吸収率はほぼ、０％である。したがって、記録層を１０層以上、さらには１００層以上を備え、三次元記録が可能な情報記録媒体の実現が可能となる。
偏光面方向がＷｐ１方向の記録光で記録ビット２１４（図１参照）を形成した場合、図２に示すように、記録ビット２１４では、記録ビット形成前にＷｐ１方向と同方向に配向していた感光性ポリマー（第２の側鎖）の一部が、Ｗｐ１方向に対して直角な方向、すなわちＥｐ方向に配向する。そのため、Ｅｐ方向からの屈折率は、例えば、Δｎ１ほど増加する。一方、Ｗｐ１方向と同方向に配向していた感光性ポリマー（第２の側鎖）は減少することから、Ｗｐ１方向からの屈折率は、Δｎ１ほど減少する（図２では、−Δｎ１と示している）。記録ビットが形成された領域（記録ビット２１４）の屈折率と、記録ビットが形成されていない領域の屈折率との差は、例えば、０．０５〜０．２５程度となる。
一方、偏光面方向がＷｐ２方向の記録光で記録ビットと形成した場合、記録ビットでは、記録ビット形成前にＷｐ２方向と同方向に配向していた感光性ポリマー（第２の側鎖）の一部が、Ｗｐ２方向に対して直角な方向、すなわちＲｐ方向に配向する。そのため、Ｒｐ方向からの屈折率は、例えば、Δｎ２ほど増加する。一方、Ｗｐ２方向と同方向に配向していた感光性ポリマー（第２の側鎖）は減少することから、Ｗｐ２方向からの屈折率は、Δｎ２ほど減少する（図２では、−Δｎ２と示している）。
次に、記録マークの再生方法について説明する。
再生光を出射する光源２（発振波長６５５ｎｍ、図１参照）から出射されたレーザ光は、コリメータレンズ３により平行光となる。この時の再生光（レーザ光）の偏光面方向が、Ｗｐ１方向（図２参照）の記録光の偏光面方向に対しては４５度、Ｗｐ２方向（図２参照）の記録光の偏光面方向に対しては９０度ほど傾向くように、１／２波長板４を回転させる。
本実施の形態では、再生光の偏光面方向を、１／２波長板４を、所定の角度だけ回転することにより制御しているが、これに制限されない。例えば、再生光を出射する光源を所定の位置に配置することによっても、再生光の偏光面方向を、Ｗｐ１方向（図２参照）およびＷｐ２方向（図２参照）のうちのいずれか一方の偏光面方向に対して９０度傾むけることができる。
次いで、再生光は対物レンズ１０により記録層２１２に集光される。次に、記録ビット２１４からの反射光は、対物レンズ１０によって平行光に戻され、平行光の一部はハーフミラー５で直角方向に曲げられ、偏光ビームスプリッター６に導かれる。反射光は、偏光ビームスプリッター６によって、偏光面方向がＷｐ１方向、Ｅｐ方向の光に分光され、これらの光はそれぞれホトエディター７，８に導かれる。ホトエディター７，８は、それぞれ、偏光面方向がＷｐ１方向、Ｅｐ方向の光を受光できる位置に配置されている。
次に、ホトエディター７，８からの出力について説明する。
上述のとおり、偏光面方向がＷｐ１方向の記録光により記録ビットが形成されている場合、偏光面方向がＷｐ１方向の光を受光したホトエディター７から出力される信号では、記録ビットが形成されていない領域で反射した光よりも、屈折率がΔｎ１だけ小さくなる。一方、偏光面方向がＥｐ方向の光を受光したホトエディター８から出力される信号では、記録ビットが形成されていない領域で反射した光よりも、屈折率がΔｎ１だけ大きくなる。すなわち、ホトエディター７から出力される信号と、ホトエディター８から出力される信号は、屈折率に関しては逆位相となって検出される。
これらの屈折率に関する信号をＡｍｐ１、Ａｍｐ２を通して出力すると、Ａｍｐ１は差動アンプなので、ホトエディター７から出力される信号とホトエディター８から出力される信号とが加算され、ＤｆＯｕｔから信号を得ることができる。尚、Ａｍｐ２は加算アンプであるので、ホトエディター７から出力される信号とホトエディター８から出力される信号とが互いに打ち消され、ＡｄｄＯｕｔからは信号を得ることはできない。
偏光面方向がＷｐ２方向の記録光により記録ビットが形成されている場合、記録層の記録ビットが形成された領域では、記録ビット形成前にＷｐ２方向と同方向に配向していた感光性ポリマー（第２の側鎖）の一部が、Ｗｐ２方向に直角な方向、すなわち、Ｒｐ方向に配向する。そのため、Ｒｐ方向からの屈折率は、例えば、Δｎ２ほど増加する。一方、Ｗｐ２方向と同方向に配向していた感光性ポリマー（第２の側鎖）は減少することから、Ｗｐ２方向からの屈折率は、Δｎ２ほど減少する。偏光ビームスプリッター６により反射光が偏光面方向がＷｐ１方向とＥｐ方向の光に分離されると、これにともない、上記の屈折率の増減も分離されて検出されることとなる。偏光面方向がＷｐ１方向の光については、Δｎ２×ｃｏｓ４５の屈折率増加と等分の屈折率低下が起こっているから、結局、偏光面方向がＷｐ１方向の光からは、屈折率変化は検出されない。偏光面方向がＥｐ方向の光からのみから屈折率変化が検出されることなる。
したがって、偏光面方向がＷｐ１方向の光に含まれる信号を検出するホトディテクター７からは信号は出力されず、偏光面方向がＥｐ方向の光に含まれる信号を検出するホトディテクター８のみから信号が出力される。この場合、差動アンプＡｍｐ１および加算アンプＡｍｐ２の両方からから信号を得ることができ、したがって、ＤｆＯｕｔおよびａｄｄＯｕｔの両方からから信号を得ることができる。しかし、アンプＡｍｐ３（図示せず）によって、差動アンプＡｍｐ１と加算アンプＡｍｐ２とから適当な量だけ差動をとり、ＤｆＯｕｔから信号が得られないようにすることができる。この場合は、ＡｄｄＯｕｔから信号が得られ、Ｄｆｏｕｔからは信号は得られない。
以上のようにして、偏向面方向がＷｐ１方向の第１の光と、偏光面方向（Ｗｐ２方向）がＷｐ１方向に対して４５度傾斜した第２の光の両方を用いて多重記録された記録ビットから、第１の光および第２の光のうちのいずれか一方により記録された記録ビットから得られる信号の２倍の信号を得ることができる。
次に、記録ビットの消去について説明する。
記録ビットを消去は、感光性ポリマーの光学軸をランダムに配向させることで行える。したがって、消去光には、円偏光を用いればよい。円偏光を用いれば、感光性ポリマーの光学軸の方向が回転されるので、全体として異方性が無い状態となる。配向性のない無定形のポリマーは複屈折を示さず、記録ビットは消去されることとなる。また、消去光としてランダム偏光を用い、または、加熱により、一度に記録層に形成された複数の記録ビットを削除するようにしてもよい。
（Ｂ）次に、情報記録媒体Ｂに対して情報を記録または再生する本実施形態の記録再生方法、情報の消去方法、および本実施形態の情報記録再生装置について説明する。
情報記録媒体Ｂは、例えば、図３に示すように、感光性ポリマーが単一方向の光学軸を有しており、その光学軸は、例えば、Ｐａ方向に配向している。そのため、偏向面方向がＷｐ１方向の第１の光および偏向面方向がＷｐ２方向の第２の光のうちのいずれか一方の光の偏向面方向をＰａ方向に配向した光学軸に一致させると、記録にともなう記録層の屈折率変化を大きくすることができる。図３に示した例では、第１の光の偏向面方向（Ｗｐ１方向）をＰａ方向に一致させている。尚、情報記録媒体Ｂに対して情報を記録するに際しても、情報記録媒体Ａに対して情報を記録する場合と同様に、第２の光の偏向面方向は、Ｗｐ１方向に対して実質的に４５度傾いている。
記録ビットが形成された領域（記録ビット２１４）の屈折率と、記録ビットが形成されていない領域の屈折率との差は、例えば、０．５程度となる。この屈折率差は、初期状態に光学軸が一方向に配向していることから、情報記録媒体Ａのそれよりも大きい。
以上のようにして、偏向面方向がＷｐ１方向の第１の光と、偏光面方向（Ｗｐ２方向）がＷｐ１方向に対して４５度傾斜した第２の光の両方を用いて多重記録された記録ビットから、情報を再生する方法については、情報記録媒体Ａに記録された情報の再生方法と同様であるので省略する。
次に、記録ビットの消去について説明する。
記録ビットの消去は、感光性ポリマーの光学軸をＰａ方向に配向させることで行える。消去光には、偏向面方向がＰａ方向に直行するレーザ光、すなわち偏向面方向がＥｐ方向のレーザ光を用いればよい。このように、偏向面方向がＰａ方向に直行するレーザ光を照射すれば、感光性ポリマーの光学軸はＰａ方向に揃い、初期化状態にもどる。
（実施形態２）
実施形態２の情報記録媒体では、感光性ポリマーとして、３−ブロモ−４−［６−（２−メチルプロペノイル）ヘキソキシ］安息香酸４’−シアノ−２’、６’−ジブロモフェニル（構造式は下記式（１０）に記載）含む感光性ポリマーＢに（化４）のスチルベン系化合物（５）〜（９）が結合された感光性ポリマーＣを用いる。このこと以外は実施形態１の情報記録媒体と同様である。尚、下記式（１１）には、３−ブロモ−４−［６−（２−メチルプロペノイル）ヘキソキシ］安息香酸４’−シアノ−２’，６’−ジブロモフェニルに、スチルベン系化合物（６）が結合された様子を示している。
Figure 2004104696
 スチルベン系化合物（６）を含む感光性ポリマーＣの最大吸収波長λｍａｘは４３０ｎｍである。一方、感光性ポリマーＢの最大吸収波長λｍａｘは３８０ｎｍである。尚、スチルベン系化合物（５）を含む感光性ポリマーの最大吸収波長λｍａｘは４００ｎｍであり、スチルベン系化合物の長さ（長軸の長さ）が長いほど最大吸収波長が長い方にシフトすることが分かった。
スチルベン系化合物（６）を含む感光性ポリマーＣの２光子吸収断面積は１００ＧＭＲ（ＧＭＲ＝１０−５ｃｍ−１ｓ・ｐｈｏｔｏｎ−１）程度であった。一方、感光性ポリマーＢの２光子吸収断面積は、１ＧＭＲであった。また、スチルベン系化合物（５）を含む感光性ポリマーＣの２光子吸収断面積は２５ＧＭＲ、スチルベン系化合物（７）を含む感光性ポリマーＣの２光子吸収断面積は１５０ＧＭＲ、スチルベン系化合物（８）を含む感光性ポリマーＣの２光子吸収断面積は２５０ＧＭＲであった。この結果から、スチルベン系化合物の長さ（長軸の長さ）が長くなるにつれて、２光子吸収断面積が大きくなることが分かった。尚、２光子吸収断面積が大きほど、記録感度は向上する。
しかし、スチルベン系化合物の長軸の長さが長すぎると、感光性ポリマーの最大吸収波長が大きくなりすぎ、例えば、スチルベン系化合物（８）を含む感光性ポリマーでは、最大吸収波長が８００ｎｍとなってしまう。感光性ポリマーの吸収波長が長すぎると記録密度が低下してしまう。高密度記録の観点から、λｍａｘは最大でも４００ｎｍ前後であることが好ましい。
したがって、記録感度および記録密度の双方を考慮すれば、特に、（化３）のスチルベン系化合物（６）が第１の側鎖または第２の側鎖のいずれか一方に結合されていると好ましい。
スチルベン系化合物（６）を含む感光性ポリマーＣの最大吸収波長は４３０ｎｍであるので、記録光の波長は８６０ｎｍが最適であるが、例えば、波長８００ｎｍの記録光を用いて２光子吸収により情報を記録すると、感光性ポリマーＣを用いた情報記録媒体の記録感度は、感光性ポリマーＢを用いた情報記録媒体のそれの８０倍に高まることが、分子軌道解析によるシミュレーションの結果分かった。そのため、記録光の光源（半導体レーザ）の出力が約１．２５Ｗと比較的小さくても情報の記録が可能となる。
産業上の利用の可能性
本発明の情報記録媒体およびその記録再生方法、並びに情報記録再生装置によれば、高速記録および高速消去が可能な情報記録媒体およびその記録再生方法、並びに情報記録再生装置を提供できる。
本発明は、情報記録媒体およびその記録再生方法、並びに情報記録再生装置に関する。
近年、情報量の大量化に伴って情報記録媒体の高容量化が強く求められている。情報記録媒体の高容量化を実現する有効な手段として、記録層の多層化がある。図６に、複数の記録層を含む情報記録媒体を示している。図６に示すように、保護膜５０と保持基板５６との間には、分離層５３と、記録光および再生光に対して半透明な記録層５１とが交互に配置されている。この情報記録媒体では、記録光の吸収に伴う発熱作用によって生じる相転移、または変形を利用して、記録層５１に情報を記録（一次光吸収記録）できる。
しかし、この情報記録媒体では、記録層の層数が例えば４層以上になると、記録層５１を透過する光の減衰が大きくなる。そのため、この情報記録媒体では、記録層５１の層数を４層以上にすることができず、さらなる高容量化は困難である。
近年では、多光子吸収を利用した情報の記録が可能な情報記録媒体が注目されている（例えば、特開平０８−２２０６８８号公報参照）。その一例を図７に示している。この情報記録媒体では、図６に示した情報記録媒体の記録層５１に代えて、記録光および再生光に対して実質的に透明な記録層５２を用いている。多光子吸収を利用した情報の記録では、光電界が極めて強いところ、すなわち焦点１２近傍の電子が励起されて光吸収反応が起こる。焦点１２近傍以外では光吸収が起こらない。多光子吸収可能な記録材料は、通過する光（記録光および再生光）の減衰が極めて少なく、記録光および再生光に対して実質的に透明である。そのため、非常に多くの記録層を備えた情報記録媒体を実現できる。尚、図６および図７において、１０は対物レンズであり、１１は収束光である。
ところで、２光子吸収を利用して情報を記録する場合、記録材料に必要な条件としては、記録光および再生光に対して実質的に透明であることに加えて、下記の（１）（２）が挙げられる。（１）熱により記録材料の集光部分がビット状に変形する。（２）熱により屈折率変化が生じる。また、情報を消去可能な情報記録媒体では、記録材料は、２光子吸収に伴う発熱により、（３）上記ビット状の変形が熱により取り除かれ、または（４）変化した屈折率が熱により元に戻る性質を有している必要がある。今のところ、結晶相−アモルファス相間の相変化に伴う屈折率変化を利用した情報記録媒体が知られており、記録材料には、酸化テルル等の酸化物が用いられている（例えば、国際公開ＷＯ ０３／１０２９４１号パンフレット参照）。
しかし、酸化テルル等の酸化物では、結晶相からアモルファス相への相変化は実用レベルの速度で行われるが、アモルファス相から結晶相への相変化は、長時間の熱作用が必要であり、変化速度が極めて遅い。例えば、結晶相からアモルファス相への相変化に必要な時間を、数ｎ秒程度とすることは可能であるが、アモルファス相から結晶相へ相変化させるためには、数ｍ秒の加熱時間が必要である。
本発明の情報記録媒体は、記録層を含み、前記記録層に記録光が集光されると２光子吸収が起こって前記記録層に情報が記録される情報記録媒体であって、前記記録層は、アクリレートまたはメタクリレートを含む主鎖と、前記主鎖から分岐した第１の側鎖および第２の側鎖とを含む感光性ポリマーを含み、前記第１の側鎖は、前記記録光を吸収すると、シス−トランス異性化反応をし、前記第２の側鎖は、前記第１の側鎖が前記異性化反応すると、前記第１の側鎖とほぼ同じ方法へと配向する性質を有していることを特徴とする。
本発明の記録再生方法は、本発明の情報記録媒体に対して情報を記録または再生する記録再生方法であって、前記記録層に前記記録光を集光して記録ビットを形成する工程と、前記記録ビットに再生光を照射して情報を再生する工程とを含むことを特徴とする。
本発明の別の記録再生方法は、本発明の情報記録媒体に対して情報を記録または再生する記録再生方法であって、前記記録層に前記記録光を集光して記録ビットを形成する工程と、前記記録ビットに再生光を照射して情報を再生する工程とを含み、前記記録光は、第１の光と第２の光とを含み、前記第２の光の偏光面方向は、前記第１の光の偏向面方向に対して実質的に４５度傾いており、前記第１の光の偏向面方向および前記第２の光の偏向面方向のうちのいずれか一方は、前記感光性ポリマーの前記光学軸の配向方向と一致しており、前記再生光の偏向面方向は、前記第１の光の偏向面方向および前記第２の光の偏向面方向のうちのいずれか一方に対して実質的に９０度傾いていることを特徴とする。
本発明の情報記録再生装置は、本発明の情報記録媒体に対して情報の記録または再生を行う情報記録再生装置であって、記録光を出射する光源と、再生光を出射する光源と、前記記録光および前記再生光が通過する１／２波長板と、前記記録光および前記再生光を前記情報記録媒体に集光する対物レンズと、を備え、前記１／２波長板は、前記１／２波長板を通過した記録光の偏光面方向を所定方向とすると、前記光源から出射された記録光の偏向面方向を、前記所定方向の偏光面方向に対して実質的に４５度傾斜させることができ、前記所定方向の偏光面方向をＷｐ１方向とし、前記所定方向に対して実質的に４５度傾斜した偏光面方向をＷｐ２方向とすると、前記光源から出射された再生光の偏光面方向を、前記Ｗｐ１方向および前記Ｗｐ２方向のうちのいずれか一方の偏光面方向に対して実質的に９０度傾斜させることができるように、回転可能であることを特徴する。
本発明の別の情報記録再生装置は、本発明の情報記録媒体に対して情報の記録または再生を行う情報記録再生装置であって、記録光を出射する光源と、再生光を出射する光源と、前記記録光および前記再生光が通過する１／２波長板と、前記記録光および前記再生光を前記情報記録媒体に集光する対物レンズと、を備え、前記１／２波長板は、前記１／２波長板を通過した記録光の偏光面方向を所定方向とすると、前記光源から出射された記録光の偏向面方向を、前記所定方向の偏光面方向に対して実質的に４５度傾斜させることができ、前記所定方向の偏光面方向をＷｐ１方向とし、前記所定方向に対して実質的に４５度傾斜した偏光面方向をＷｐ２方向とすると、前記Ｗｐ１方向および前記Ｗｐ２方向のうちのいずれか一方と、前記感光性ポリマーの前記光学軸とを一致させることができ、前記光源から出射された再生光の偏光面方向を、前記Ｗｐ１方向および前記Ｗｐ２方向のうちのいずれか一方の偏光面方向に対して実質的に９０度傾斜させることができるように、回転可能であることを特徴とする。
本明細書において、偏光面方向は、光の電界の振動方向を意味しており、偏光面方向は、光の進行方向に対して垂直な面内にある。
本発明の情報記録媒体の一例では、主鎖に共有結合した第１の側鎖は下記式（１）で、第２の側鎖は下記式（２）、
Figure 2004104696
で表された構造をしている。[式中、Ｓ1およびＳ2は、互いに独立して、ＯもしくはＳ原子またはＮＲ1基であり、Ｒlは、水素、Ｃ1─Ｃ6─アルキルまたはフェニルであり、Ｔ1およびＴ2は、互いに独立して、任意に─Ｏ─、─Ｓ─、─ＮＲ1─または─ＯＳｉＲ1 2Ｏ─が割り込んでいてもよい（ＣＲ1，Ｒ12）n基であり、ｎは、２から１２の整数である。Ｑ1およびＱ2は、互いに独立して、─Ｏ─、─ＣＯＯ─、─ＯＣＯ─、─ＣＯＮＲ1─、─ＮＲ1ＣＯ─、─ＮＲ1─、─Ｏ─Ｃ6Ｈ4─ＣＯＯ─または─Ｏ─Ｃ6Ｈ4─ＣＯＮＲ1─であり、それによって追加的に、Ｓ1Ｒ1Ｑ1およびＳ2Ｔ2Ｑ2は、互いに独立して、
Figure 2004104696
であってもよく、Ｒ2からＲ6は、互いに独立して、水素、ハロゲン、Ｃ1─Ｃ4─アルキル、Ｃ1─Ｃ4─アルコキシ、ＣＦ3、ニトロ、ＳＯ2ＣＨ3、ＳＯ2ＮＨ2またはシアノであり、ここで、置換基Ｒ2からＲ6の少なくとも１つは水素以外である必要があり、Ｒ7からＲ9は、互いに独立して、水素、Ｃ1─Ｃ6─アルキル、ヒドロキシル、Ｃ1─Ｃ6─アルコキシ、フェノキシ、Ｃ1─Ｃ6─アルキルチオ、フェニルチオ、ハロゲン、ＣＦ3、ＣＣｌ3、ＣＢｒ3、ニトロ、シアン、Ｃ1─Ｃ6─アルキルスルホニル、フェニルスルホニル、ＣＯＯＲ1、アミノスルホニル、Ｃ1─Ｃ6─アルキルアミノスルホニル、フェニルアミノスルホニル、アミノカルボニル、Ｃ1─Ｃ6─アルキルアミノカルボニル、フェニルアミノカルボニルであり、Ｒ10は、水素、ハロゲン、Ｃ1─Ｃ6─アルキル、ヒドロキシル、Ｃ1─Ｃ6─アルコキシ、フェノキシ、Ｃ1─Ｃ4─アシルアミノ、Ｃ1─Ｃ4─アルキルスルホニルアミノである。
Ｒ11は、水素、ハロゲン、Ｃ1─Ｃ6─アルキル、ヒドロキシル、Ｃ1─Ｃ6─アルコキシ、フェノキシであり、Ｙは、直接結合、─ＣＯＯ─、─ＯＣＯ─、─ＣＯＮＨ─、─ＮＨＣＯ─、─Ｏ─、─ＮＨ─、─Ｎ（ＣＨ3）または─Ｎ＝Ｎ─であり、そしてＸ1およびＸ2は、互いに独立して、水素、ヒドロキシル、メルカプト、ＣＦ3、ＣＣｌ3、ＣＢｒ3、ハロゲン、シアン、ニトロ、ＣＯＯＲ1、Ｃ1─Ｃ6─アルキル、Ｃ5─Ｃ12─シクロアルキル、Ｃ1─Ｃ12─アルコキシ、Ｃ1─Ｃ12─アルキルチオ、Ｃ6─Ｃ12─アリール、Ｃ6─Ｃ12─アリールオキシ、Ｃ6─Ｃ12─アリールチオ、Ｃ1─Ｃ6─アルキルスルホニル、Ｃ6─Ｃ12─アリールスルホニル、アミノスルホニル、Ｃ1─Ｃ6─アルキルアミノスルホニル、フェニルアミノスルホニル、アミノカルボニル、Ｃ1─Ｃ6─アルキルアミノカルボニル、フェニルアミノカルボニル、Ｎ（Ｒ12，Ｒ13）、ＮＨ─ＣＯ─Ｒ12、ＮＨ─ＳＯ2─Ｒ12、ＮＨ─ＣＯ─Ｎ（Ｒ1，Ｒ2）、ＮＨ─ＣＯ─Ｏ─Ｒ12またはＳＯ2─ＣＦ3であり、ここで、Ｒ12およびＲ13は、互いに独立して、水素、Ｃ1─Ｃ4一アルキルまたはフェニルであるが、但し、Ｒ7からＲ11が水素を表しそして環ＢがＣ1─Ｃ4─アルキル、Ｃ1─Ｃ4─アルコキシ、ニトロまたはシアノで置換されている場合少なくとも１つの２番目の置換基もまた環Ａ−Ｙ一環Ｂ系内に存在していることを条件とする。］に従う少なくとも１つの構造で表される側鎖を有する。
または、感光性ポリマーは、Ｑ1およびＱ2のうちの少なくとも１つが─Ｏ─Ｃ6Ｈ4─ＣＯＯ─または─Ｏ─Ｃ6Ｈ4─ＣＯＮＲ─であってもよい。
尚、これらの感光性ポリマーは、特開平８−１０９２２６号公報に記載された方法にて作製できる。
図４には、本実施形態の情報記録媒体の一例に用いられる感光性ポリマーの分光特性を示している。図４に示した分光特性の測定には、ポリマーボネートからなる基板上に感光性ポリマーを含む記録層（厚さ１μｍ）が積層された積層体を用いた。分光特性の測定には、分光器を用いた。記録層は、厚さが約１μｍとなるように感光性ポリマーをスピンコート法にて基板に塗布し、乾燥して得た。尚、感光性ポリマーには、第１の側鎖が、３−ブロモ−４−［６−（２−メチルプロペノイル）ヘキソキシ］安息香酸（構造式は下記式（４）に記載）を含む感光性ポリマーを用いた。以下、この感光性ポリマーを感光性ポリマーＡと略す。
Figure 2004104696
図４に示すように、感光性ポリマーＡは、波長が約４１０ｎｍの光に対して最大の吸収を示している。この吸収は、第１の側鎖によるものである。感光性ポリマーＡは、波長が約６５５ｎｍ、約８００ｎｍの光についてはほとんど吸収しない。また、感光性ポリマーＡは結晶構造を有していないことから、散乱による光透過損失はほとんどない。感光性ポリマーＡからなる記録層に対する波長８００ｎｍのレーザ光の透過率は、記録層表面からの反射光を除くと、約１００％である。
次に、感光性ポリマーＡへ照射される照射光量と、感光性ポリマーＡの照射光に対する吸収率との関係を調べた。この結果を図５に示している。尚、レーザ光の波長は８００ｎｍとした。
図５において、横軸は、対物レンズによって絞り込まれた焦点における照射光量（ｎＪ／μｍ2）を、縦軸は感光性ポリマーＡからなる記録層の表面からの反射損失を除いた、記録層（厚さ１μｍ）の光の吸収率（％）を示している。レーザ光のパルス幅は、発熱による影響を抑制するために、１００フェムト秒（１０-13秒）とした。
図５に示すように、照射光量が１００ｎＪ／μｍ2以下では、記録層では光の吸収はみられない。しかし、照射光量が１００ｎＪ／μｍ2を越えると、光の吸収率が急激に増加している。
また、図５に示すように、照射光量が２５０ｎＪ／μｍ2であると、光の吸収率は約０．５％であり、照射光量が５００ｎＪ／μｍ2であると、光の吸収率は約２％であった。すなわち、この領域では、照射光量が２倍になると光の吸収率は４倍となってことが分かった。この結果から、感光性ポリマーＡを含む記録層では、照射光量が１００ｎＪ／μｍ2を越えると２光子吸収が起こることがわかった。
２光子吸収により励起された電子は、（１）格子と衝突することにより熱へと変わって通常の非励起状態に戻るか、または、（２）励起光の半分の波長の光を放出して非励起状態に戻る。もし、（１）の現象が起こる場合は、感光性ポリマーＡを含む記録層における光の吸収率は、レーザ光の波長が変化してもそれほど変化しないはずである。しかし、図４に示したように、感光性ポリマーＡは、波長が約４００ｎｍの光に対して強い吸収を示している。したがって、記録層に例えば波長８００ｎｍの記録光を照射すると、波長８００ｎｍの収束光（記録層の集光部では照射光量が例えば１００ｎＪ／μｍ2を越えている。）により電子が励起され、励起電子は波長４００ｎｍの光を放出することにより非励起状態に戻り、あたかも波長４００ｎｍの光が第１の側鎖に吸収されたような現象が生じているものと理解される。このような現象が第１の側鎖に生じると、第１の側鎖はシス−トランス異性化反応（形態変化）する。
尚、第１の側鎖がトランス化する際、第１の側鎖の配向方向には、光電界に反応しない安定な方向と、光電界方向に反応し易い不安定な方向とがある。光電界に対して反応する方向に配向したトランス体は、時間がたつとシス体に戻り、シス体に戻った第１の側鎖は再度光によりトランス化されるというサイクルを繰り返す。そして、最終的には、第１の側鎖の配向方向は光電界に反応しない方向へ揃う（Ｗｅｉｇｅｒｔ効果）。
一方、第２の側鎖については、第１の側鎖が形態変化することが原因で、その長軸が、一方向に揃った第１の側鎖の長軸とほぼ同じ方法へ配向する。
これらの結果として、記録層に大きな屈折率変化（複屈折）が生じ、情報が記録される。
本発明の情報記録媒体に用いられる感光性ポリマーでは、第１の側鎖について、シス形からトランス形への変化速度と、この逆反応の速度はほぼ等しい。また、これらの速度は、相変化の速度よりも速く、特に、アモルファス相から結晶相への変化速度よりも遥かに速い。すなわち、上記感光性ポリマーを記録材料として用いた本実施形態の情報記録媒体は、相変化型の情報記録媒体よりも、情報の記録速度および消去速度が速い。
また、照射光量が所定値未満、例えば１００ｎＪ／μｍ2以下である場合は、波長８００ｎｍの光に対して感光性ポリマーは実質的に透明である（図３参照）。そのため、複数の記録層のいずれかの記録層に例えば波長８００ｎｍの記録光を集光させたとき、その記録層以外の記録層に対して記録光は実質的に透明である。
以上のことから、本実施形態の情報記録媒体では、３次元記録が可能であり、相変化型の情報記録媒体よりも情報の記録および消去が高速で行える。
尚、感光性ポリマーは、情報の記録前後において、光の吸収域（吸収波長）がほとんど変化しない。そのため、記録光を出射する光源および再生光を出射する光源の波長は同一でもよい。記録光および再生光の波長が同一であると、情報記録再生装置の光学系は、光源が１つでよく、光学系の構造を簡素化できる。
本実施形態の情報記録媒体では、第１の側鎖および第２の側鎖のうちの少なくとも一方に、スチルベン系化合物が結合されていると好ましい。スチルベン系化合物は、例えば、上述したＸ１、Ｘ２、Ｒ１〜Ｒ８のうちのいずれか１つに結合されていると好ましい。スチルベン系化合物には、例えば、下記式（５）〜（９）
Figure 2004104696
で表されるものが挙げられる。これらのスチルベン系化合物は２光子吸収係数（２光子吸収断面積）が大きいので、これらのスチルベン系化合物が第１の側鎖および第２の側鎖のうちの少なくとも一方に結合されていると、シス−トランス異性化が起こり易くなって、記録感度が向上する。感光性ポリマーが上記スチルベン系化合物を含まないと、２光子吸収により情報を記録するためには、数ｍＪ／μｍ2程度の照射光量が必要であるが、感光性ポリマーが上記スチルベン系化合物を含んでいると、数百ｎＪ／μｍ2程度の照射光量で記録できる。
尚、これらのスチルベン系化合物は、文献に記載された方法にて作製できる（例えば、「Photoaddressable Polymers For Rewritable Optical Disc System」Y.Sabi,M.Yamamoto,H.Watanabe eta proceedings of ISOM 2000参照）。
本発明の情報記録媒体の一例において、好ましくは、複数の記録層を含み、複数の記録層は記録光および再生光に対して実質的に透明な分離層を介して積層されている。尚、本明細書において、記録光および再生光に対して実質的に透明であるとは、記録光および再生光のうち散乱成分を除いて記録光および再生光をほとんど吸収なしに透過させることをいう。具体的には、１層あたりについて、光の透過率が９５％以上であることが好ましく、光の透過率が９９％以上であることがより好ましい。
ところで、本発明の情報記録媒体は、その製造過程において、例えば、基板上に感光性ポリマーを含む塗料を塗布する工程を含む。このようにして作製された情報記録媒体において、感光性ポリマー（記録層）の光学軸はランダムに配向しており、感光性ポリマーを含む記録層は、光学的にほぼ等方性を有している。本発明の情報記録媒体は、このままでも使用できるが、感光性ポリマーが、一軸異方性を有するように初期化されていてもよい。感光性ポリマーが、単一方向の光学軸を有するように初期化されていると、感光性ポリマーが光学的にほぼ等方性を示す情報記録媒体よりも、大きな記録信号を得ることができる。
本発明の記録再生方法および情報記録再生装置において、「実質的に４５度」とは、誤差範囲も含める趣旨であり、具体的には、４５度±１０度を意味する。±１０度程度の誤差であれば、情報記録再生装置の回路系によってこの誤差を吸収または補正できる。また、「実質的に９０度」とは、誤差範囲も含める趣旨であり、具体的には、９０度±１５度を意味する。±１５度程度の誤差であれば、情報記録再生装置の回路系によってこの誤差を吸収または補正できる。
本発明の記録再生方法の一例において、好ましくは、記録光は、第１の光と第２の光とを含み、前記第２の光の偏光面方向は、前記第１の光の偏向面方向に対して実質的に４５度傾いていており、前記再生光の偏向面方向は、前記第１の光の偏向面方向および前記第２の光の偏向面方向のうちのいずれか一方に対して実質的に９０度傾いている。
本発明の記録再生方法の一例において、好ましくは、記録光の波長と再生光の波長が同じである。
本発明の情報記録再生装置の一例では、好ましくは、記録光を出射する光源の波長と再生光を出射する光源の波長とが同じである。
本発明の情報記録再生装置の一例では、好ましくは、消去光を出射する光源を備えている。
（実施形態１）
本実施形態１の情報記録媒体およびその記録再生方法、並びに情報記録再生装置について、図１および図２を用いて説明する。
図１は、本発明の情報記録媒体の一例を示す断面構成および情報記録再生装置の光学ヘッドの略構成を示している。図２は、後述する情報記録媒体Ａに対して照射される記録光および再生光の偏光面方向を示す図であり、図３は、後述する情報記録媒体Ｂに対して照射される記録光および再生光の偏光面方向を示す図である。
図１に示すように、本実施形態の情報記録媒体では、保持基板２５６上に記録部２１３および保護層２５０が形成されている。記録部２１３は、記録層２１１，２１２とこれらの間に配置された分離層２５３とを含み、記録層と分離相とが交互に積層されている。本実施形態の情報記録媒体は、記録部２１３に複数の記録層２１１，２１２を含むことで、平面的な情報の記録に加えて、厚さ方向への情報の記録が可能である。
図１に示すように、本実施形態の情報記録媒体は、情報の記録時および再生時には、保護層２５０が光の入射側となる。記録時には、レーザ光を対物レンズ１０により記録層２１１，２１２のいずれかに集光して収束光１１）、記録ビット２１４を形成する。再生時には、レーザ光を対物レンズ１０により所望の記録層に集光し（収束光７）、記録ビット２１４によって反射された光を利用して情報を再生する。
本実施形態の情報記録媒体では、情報が記録される前（使用前）において、感光性ポリマーの光学軸または第２の側鎖がランダム配向した状態にあり、記録層が光学的にほぼ等方性を示してもよいが（以下、この形態の情報記録媒体を、情報記録媒体Ａとも言う。）、感光性ポリマーが単一方向の光学軸を有するように初期化されていてもよい（以下、この形態の情報記録媒体を、情報記録媒体Ｂとも言う。）。初期化は、例えば、所定の偏光面方向の光を記録層に照射すれば行える。例えば、基板上に感光性ポリマーを含む塗料を塗布して記録層を形成した後、偏光面方向が、情報記録媒体の半径方向に対して９０度傾いた（直交する）光を記録層に照射しながら、情報記録媒体を回転すれば、光学軸を情報記録媒体の半径方向に揃えることができる。
（Ａ）次に、情報記録媒体Ａに対して情報を記録または再生する本実施形態の記録再生方法、情報の消去方法、および本実施形態の情報記録再生装置について説明する。
図１に示した記録光を出射する光源１は、例えば、波長８００ｎｍの半導体レーザであり、再生光を出射する光源２は、例えば、波長６５５ｎｍの半導体レーザである。まず、光源１から出射された波長８００ｎｍの記録光（レーザ光）は、コリメータレンズ３により平行光にされる。次いで、平行光はハーフミラー５、１／２波長板（水晶）４を通過する。
記録時には、例えば、偏光面方向が所定の方向に向いたレーザ光のその偏光面方向（例えば、図２ではＷｐ１方向）と、１／２波長板４の光学軸とを一致させて、１／２波長板４がレーザ光に何ら作用しないようにする。
１／２波長板４を回転させて、１／２波長板４の光学軸とレーザ光の偏光面方向とをずらせば、レーザ光が１／２波長板を通過するときに、レーザ光の偏光面方向は１／２波長板の光学軸に向く（一致する）ようになる。偏光面方向がＷｐ１方向（図２参照）の記録光を光源から出射し、１／２波長板４の回転角を、レーザ光の偏光面方向がＷｐ２方向（図３参照）となるように調整し、偏光面方向がＷｐ２方向に制御された記録光を用いて情報を記録してもよい。ただし、この場合、Ｗｐ２方向の偏光面方向は、Ｗｐ１方向の偏光面方向（所定の方向）に対して、実質的に４５度の角度で傾斜させる。
このように、同一の記録層に、偏光面方向がＷｐ１方向の記録光（第１の光）と、偏光面方向がＷｐ２方向の記録光（第２の光）の両方を用いて記録ビットを形成すれば、多重記録でき、記録密度を、第１の光および第２の光のうちのいずれか一方により情報を記録する場合の２倍に高めることが可能となる。
１／２波長板を回転させることにより、記録光の偏光面方向の切替えを行う場合は、Ｗｐ１方向およびＷｐ２方向のいずれか一方の偏光面方向の光を照射した後、他方の偏光面方向の光を照射することとなる。ただし、これに限定されず、第１の光の照射および第２の光の照射を同時に行ってもよい。この場合は、記録光を出射する光源を２つ用い、一方の光源から出射される記録光の偏光面方向をＷｐ１方向とし、他方の光源から出射される記録光の偏光面方向をＷｐ２方向とする。
尚、図２では、記録光の偏光面方向（Ｗｐ１方向）が、情報記録媒体の半径方向Ａと一致しているが、これに制限されない。また、必ずしも、光源１から出射された記録光の偏光面方向と、１／２波長板の光学軸とが一致していなくてもよく、１／２波長板４を回転させて、１／２波長板を通過した記録光の偏光面方向を所定方向、例えば、Ｗｐ１方向としてもよい。
図１に示すように、偏光ビームスプッリッター６では、入射光は、偏光面方向が異なる２種の光に分離される。第１の光および第２の光のうちのいずれか一方の偏光面方向に、偏光ビームスプッリッター６の一つの出力方向を合わせるように、偏光ビームスプッリッター６を配置しておくと、情報記録媒体で反射した光（再生光）は、偏光面方向が互いに９０度の角度をなす２方向の光に分離される。ただし、情報記録媒体で反射した光（再生光）を、偏光面方向が互いに９０度の角度をなす２方向の光に分離するためには、再生光の偏向面方向が、第１の光の偏向面方向および第２の光の偏向面方向のうちのいずれか一方の偏向面方向に対して実質的に９０度傾いている必要がある。このようにすれば、後述するように、多重記録された記録ビットから、第１の光および第２の光のうちのいずれか一方により記録された記録ビットから得られる信号容量の２倍の信号容量を得ることができる。
情報を記録する際に記録層２１２に集光された光の直径は、対物レンズ１０の開口数（ＮＡ）が例えば０．８５の場合、約０．４５μｍである。記録層２１１と記録層２１２との層間距離が、例えば５μｍである場合、記録層２１１を通過するときの光の最少直径は、約１６μｍである。従って、記録層２１１に照射される単位面積あたり照射光量は記録層２１２のそれの約（０．４５／１６）2以下（約１／１０００以下）となる。図５に示したように、記録層２１２に照射される光量が、例えば、５００（ｎＪ／μｍ2）であれば、記録層２１１に照射される光量は、その約１／１０００以下の、０．５（ｎＪ／μｍ2）であり、記録層２１１における光の吸収率はほぼ、０％である。したがって、記録層を１０層以上、さらには１００層以上を備え、三次元記録が可能な情報記録媒体の実現が可能となる。
偏光面方向がＷｐ１方向の記録光で記録ビット２１４（図１参照）を形成した場合、図２に示すように、記録ビット２１４では、記録ビット形成前にＷｐ１方向と同方向に配向していた感光性ポリマー（第２の側鎖）の一部が、Ｗｐ１方向に対して直角な方向、すなわちＥｐ方向に配向する。そのため、Ｅｐ方向からの屈折率は、例えば、Δｎ１ほど増加する。一方、Ｗｐ１方向と同方向に配向していた感光性ポリマー（第２の側鎖）は減少することから、Ｗｐ１方向からの屈折率は、Δｎ１ほど減少する（図２では、−Δｎ１と示している）。記録ビットが形成された領域（記録ビット２１４）の屈折率と、記録ビットが形成されていない領域の屈折率との差は、例えば、０．０５〜０．２５程度となる。
一方、偏光面方向がＷｐ２方向の記録光で記録ビットと形成した場合、記録ビットでは、記録ビット形成前にＷｐ２方向と同方向に配向していた感光性ポリマー（第２の側鎖）の一部が、Ｗｐ２方向に対して直角な方向、すなわちＲｐ方向に配向する。そのため、Ｒｐ方向からの屈折率は、例えば、Δｎ２ほど増加する。一方、Ｗｐ２方向と同方向に配向していた感光性ポリマー（第２の側鎖）は減少することから、Ｗｐ２方向からの屈折率は、Δｎ２ほど減少する（図２では、−Δｎ２と示している）。
次に、記録マークの再生方法について説明する。
再生光を出射する光源２（発振波長６５５ｎｍ、図１参照）から出射されたレーザ光は、コリメータレンズ３により平行光となる。この時の再生光（レーザ光）の偏光面方向が、Ｗｐ１方向（図２参照）の記録光の偏光面方向に対しては４５度、Ｗｐ２方向（図２参照）の記録光の偏光面方向に対しては９０度ほど傾向くように、１／２波長板４を回転させる。
本実施の形態では、再生光の偏光面方向を、１／２波長板４を、所定の角度だけ回転することにより制御しているが、これに制限されない。例えば、再生光を出射する光源を所定の位置に配置することによっても、再生光の偏光面方向を、Ｗｐ１方向（図２参照）およびＷｐ２方向（図２参照）のうちのいずれか一方の偏光面方向に対して９０度傾けることができる。
次いで、再生光は対物レンズ１０により記録層２１２に集光される。次に、記録ビット２１４からの反射光は、対物レンズ１０によって平行光に戻され、平行光の一部はハーフミラー５で直角方向に曲げられ、偏光ビームスプリッター６に導かれる。反射光は、偏光ビームスプリッター６によって、偏光面方向がＷｐ１方向、Ｅｐ方向の光に分光され、これらの光はそれぞれホトエディター７，８に導かれる。ホトエディター７，８は、それぞれ、偏光面方向がＷｐ１方向、Ｅｐ方向の光を受光できる位置に配置されている。
次に、ホトエディター７，８からの出力について説明する。
上述のとおり、偏光面方向がＷｐ１方向の記録光により記録ビットが形成されている場合、偏光面方向がＷｐ１方向の光を受光したホトエディター７から出力される信号では、記録ビットが形成されていない領域で反射した光よりも、屈折率がΔｎ１だけ小さくなる。一方、偏光面方向がＥｐ方向の光を受光したホトエディター８から出力される信号では、記録ビットが形成されていない領域で反射した光よりも、屈折率がΔｎ１だけ大きくなる。すなわち、ホトエディター７から出力される信号と、ホトエディター８から出力される信号は、屈折率に関しては逆位相となって検出される。
これらの屈折率に関する信号をＡｍｐ１、Ａｍｐ２を通して出力すると、Ａｍｐ１は差動アンプなので、ホトエディター７から出力される信号とホトエディター８から出力される信号とが加算され、ＤｆＯｕｔから信号を得ることができる。尚、Ａｍｐ２は加算アンプであるので、ホトエディター７から出力される信号とホトエディター８から出力される信号とが互いに打ち消され、ＡｄｄＯｕｔからは信号を得ることはできない。
偏光面方向がＷｐ２方向の記録光により記録ビットが形成されている場合、記録層の記録ビットが形成された領域では、記録ビット形成前にＷｐ２方向と同方向に配向していた感光性ポリマー（第２の側鎖）の一部が、Ｗｐ２方向に直角な方向、すなわち、Ｒｐ方向に配向する。そのため、Ｒｐ方向からの屈折率は、例えば、Δｎ２ほど増加する。一方、Ｗｐ２方向と同方向に配向していた感光性ポリマー（第２の側鎖）は減少することから、Ｗｐ２方向からの屈折率は、Δｎ２ほど減少する。偏光ビームスプリッター６により反射光が偏光面方向がＷｐ１方向とＥｐ方向の光に分離されると、これにともない、上記の屈折率の増減も分離されて検出されることとなる。偏光面方向がＷｐ１方向の光については、Δｎ２×ｃｏｓ４５の屈折率増加と等分の屈折率低下が起こっているから、結局、偏光面方向がＷｐ１方向の光からは、屈折率変化は検出されない。偏光面方向がＥｐ方向の光からのみから屈折率変化が検出されることなる。
したがって、偏光面方向がＷｐ１方向の光に含まれる信号を検出するホトディテクター７からは信号は出力されず、偏光面方向がＥｐ方向の光に含まれる信号を検出するホトディテクター８のみから信号が出力される。この場合、差動アンプＡｍｐ１および加算アンプＡｍｐ２の両方からから信号を得ることができ、したがって、ＤｆＯｕｔおよびａｄｄＯｕｔの両方からから信号を得ることができる。しかし、アンプＡｍｐ３（図示せず）によって、差動アンプＡｍｐ１と加算アンプＡｍｐ２とから適当な量だけ差動をとり、ＤｆＯｕｔから信号が得られないようにすることができる。この場合は、ＡｄｄＯｕｔから信号が得られ、Ｄｆｏｕｔからは信号は得られない。
以上のようにして、偏向面方向がＷｐ１方向の第１の光と、偏光面方向（Ｗｐ２方向）がＷｐ１方向に対して４５度傾斜した第２の光の両方を用いて多重記録された記録ビットから、第１の光および第２の光のうちのいずれか一方により記録された記録ビットから得られる信号の２倍の信号を得ることができる。
次に、記録ビットの消去について説明する。
記録ビットを消去は、感光性ポリマーの光学軸をランダムに配向させることで行える。したがって、消去光には、円偏光を用いればよい。円偏光を用いれば、感光性ポリマーの光学軸の方向が回転されるので、全体として異方性が無い状態となる。配向性のない無定形のポリマーは複屈折を示さず、記録ビットは消去されることとなる。また、消去光としてランダム偏光を用い、または、加熱により、一度に記録層に形成された複数の記録ビットを削除するようにしてもよい。
（Ｂ）次に、情報記録媒体Ｂに対して情報を記録または再生する本実施形態の記録再生方法、情報の消去方法、および本実施形態の情報記録再生装置について説明する。
情報記録媒体Ｂは、例えば、図３に示すように、感光性ポリマーが単一方向の光学軸を有しており、その光学軸は、例えば、Ｐａ方向に配向している。そのため、偏向面方向がＷｐ１方向の第１の光および偏向面方向がＷｐ２方向の第２の光のうちのいずれか一方の光の偏向面方向をＰａ方向に配向した光学軸に一致させると、記録にともなう記録層の屈折率変化を大きくすることができる。図３に示した例では、第１の光の偏向面方向（Ｗｐ１方向）をＰａ方向に一致させている。尚、情報記録媒体Ｂに対して情報を記録するに際しても、情報記録媒体Ａに対して情報を記録する場合と同様に、第２の光の偏向面方向は、Ｗｐ１方向に対して実質的に４５度傾いている。
記録ビットが形成された領域（記録ビット２１４）の屈折率と、記録ビットが形成されていない領域の屈折率との差は、例えば、０．５程度となる。この屈折率差は、初期状態に光学軸が一方向に配向していることから、情報記録媒体Ａのそれよりも大きい。
以上のようにして、偏向面方向がＷｐ１方向の第１の光と、偏光面方向（Ｗｐ２方向）がＷｐ１方向に対して４５度傾斜した第２の光の両方を用いて多重記録された記録ビットから、情報を再生する方法については、情報記録媒体Ａに記録された情報の再生方法と同様であるので省略する。
次に、記録ビットの消去について説明する。
記録ビットの消去は、感光性ポリマーの光学軸をＰａ方向に配向させることで行える。消去光には、偏向面方向がＰａ方向に直行するレーザ光、すなわち偏向面方向がＥｐ方向のレーザ光を用いればよい。このように、偏向面方向がＰａ方向に直行するレーザ光を照射すれば、感光性ポリマーの光学軸はＰａ方向に揃い、初期化状態にもどる。
（実施形態２）
実施形態２の情報記録媒体では、感光性ポリマーとして、３−ブロモ−４−［６−（２−メチルプロペノイル）ヘキソキシ］安息香酸４'−シアノ−２'、６'−ジブロモフェニル（構造式は下記式（１０）に記載）含む感光性ポリマーＢに（化５）のスチルベン系化合物（５）〜（９）が結合された感光性ポリマーＣを用いる。このこと以外は実施形態１の情報記録媒体と同様である。尚、下記式（１１）には、３−ブロモ−４−［６−（２−メチルプロペノイル）ヘキソキシ］安息香酸４'−シアノ−２'，６'−ジブロモフェニルに、スチルベン系化合物（６）が結合された様子を示している。
Figure 2004104696
スチルベン系化合物（６）を含む感光性ポリマーＣの最大吸収波長λｍａｘは４３０ｎｍである。一方、感光性ポリマーＢの最大吸収波長λｍａｘは３８０ｎｍである。尚、スチルベン系化合物（５）を含む感光性ポリマーの最大吸収波長λｍａｘは４００ｎｍであり、スチルベン系化合物の長さ（長軸の長さ）が長いほど最大吸収波長が長い方にシフトすることが分かった。
スチルベン系化合物（６）を含む感光性ポリマーＣの２光子吸収断面積は１００ＧＭＲ（ＧＭＲ＝１０-5ｃｍ-1ｓ・photon-1）程度であった。一方、感光性ポリマーＢの２光子吸収断面積は、１ＧＭＲであった。また、スチルベン系化合物（５）を含む感光性ポリマーＣの２光子吸収断面積は２５ＧＭＲ、スチルベン系化合物（７）を含む感光性ポリマーＣの２光子吸収断面積は１５０ＧＭＲ、スチルベン系化合物（８）を含む感光性ポリマーＣの２光子吸収断面積は２５０ＧＭＲであった。この結果から、スチルベン系化合物の長さ（長軸の長さ）が長くなるにつれて、２光子吸収断面積が大きくなることが分かった。尚、２光子吸収断面積が大きほど、記録感度は向上する。
しかし、スチルベン系化合物の長軸の長さが長すぎると、感光性ポリマーの最大吸収波長が大きくなりすぎ、例えば、スチルベン系化合物（８）を含む感光性ポリマーでは、最大吸収波長が８００ｎｍとなってしまう。感光性ポリマーの吸収波長が長すぎると記録密度が低下してしまう。高密度記録の観点から、λｍａｘは最大でも４００ｎｍ前後であることが好ましい。
したがって、記録感度および記録密度の双方を考慮すれば、特に、（化５）のスチルベン系化合物（６）が第１の側鎖または第２の側鎖のいずれか一方に結合されていると好ましい。
スチルベン系化合物（６）を含む感光性ポリマーＣの最大吸収波長は４３０ｎｍであるので、記録光の波長は８６０ｎｍが最適であるが、例えば、波長８００ｎｍの記録光を用いて２光子吸収により情報を記録すると、感光性ポリマーＣを用いた情報記録媒体の記録感度は、感光性ポリマーＢを用いた情報記録媒体のそれの８０倍に高まることが、分子軌道解析によるシミュレーションの結果分かった。そのため、記録光の光源(半導体レーザ)の出力が約１．２５Ｗと比較的小さくても情報の記録が可能となる。
本発明の情報記録媒体およびその記録再生方法、並びに情報記録再生装置によれば、高速記録および高速消去が可能な情報記録媒体およびその記録再生方法、並びに情報記録再生装置を提供できる。
図１は、本発明の情報記録媒体の一例を示す断面構成、および情報記録再生装置の光学ヘッドを示す略構成図ある。 図２は、光学軸がランダムに配向した情報記録媒体に対して照射される記録光および再生光の偏光面方向を示す図である。 図３は、単一方向の光学軸を有するように初期化された情報記録媒体に対して照射される記録光および再生光の偏光面方向を示す図である。 図４は、図１に示した情報記録媒体を構成する感光性ポリマーの分光特性を示した図である。 図５は、図１に示した情報記録媒体を構成する感光性ポリマーに照射される照射光量と、感光性ポリマーの照射光に対する吸収率との関係を示した図である。 図６は、従来の情報記録媒体の一例の断面構成を示す図である。 図７は、従来の情報記録媒体の一例の断面構成を示す図である。

Claims (16)

  1. 記録層を含み、前記記録層に記録光が集光されると２光子吸収が起こって前記記録層に情報が記録される情報記録媒体であって、
    前記記録層は、アクリレートまたはメタクリレートを含む主鎖と、前記主鎖から分岐した第１の側鎖および第２の側鎖とを含む感光性ポリマーを含み、
    前記第１の側鎖は、前記記録光を吸収すると、シス−トランス異性化反応をし、
    前記第２の側鎖は、前記第１の側鎖が前記異性化反応すると、前記第１の側鎖とほぼ同じ方法へと配向する性質を有していることを特徴とする情報記録媒体。
  2. 前記第１の側鎖および前記第２の側鎖のうちの少なくとも一方に、スチルベン系化合物が結合されている請求の範囲１に記載の情報記録媒体。
  3. 前記スチルベン系化合物は、下記式：
    Figure 2004104696
    で表された構造をしている請求の範囲２に記載の情報記録媒体。
  4. 複数の前記記録層を含み、前記複数の記録層は前記記録光および前記再生光に対して実質的に透明な分離層を介して積層されている請求の範囲１に記載の情報記録媒体。
  5. 前記感光性ポリマーが単一方向の光学軸を有している請求の範囲１に記載の情報記録媒体。
  6. 請求の範囲１に記載の情報記録媒体に対して情報を記録または再生する記録再生方法であって、
    前記記録層に前記記録光を集光して記録ビットを形成する工程と、
    前記記録ビットに再生光を照射して情報を再生する工程とを含むことを特徴とする記録再生方法。
  7. 前記記録光は、第１の光と第２の光とを含み、前記第２の光の偏光面方向は、前記第１の光の偏向面方向に対して実質的に４５度傾いていており、前記再生光の偏向面方向は、前記第１の光の偏向面方向および前記第２の光の偏向面方向のうちのいずれか一方に対して実質的に９０度傾いている請求の範囲６に記載の記録再生方法。
  8. 前記記録光の波長と再生光の波長が同じである請求の範囲６に記載の記録再生方法。
  9. 請求の範囲５に記載の情報記録媒体に対して情報を記録または再生する記録再生方法であって、
    前記記録層に前記記録光を集光して記録ビットを形成する工程と、
    前記記録ビットに再生光を照射して情報を再生する工程とを含み、
    前記記録光は、第１の光と第２の光とを含み、前記第２の光の偏光面方向は、前記第１の光の偏向面方向に対して実質的に４５度傾いており、前記第１の光の偏向面方向および前記第２の光の偏向面方向のうちのいずれか一方は、前記感光性ポリマーの前記光学軸の配向方向と一致しており、
    前記再生光の偏向面方向は、前記第１の光の偏向面方向および前記第２の光の偏向面方向のうちのいずれか一方に対して実質的に９０度傾いていることを特徴とする記録再生方法。
  10. 前記記録光の波長と再生光の波長が同じである請求の範囲９に記載の記録再生方法。
  11. 請求の範囲１に記載の情報記録媒体に対して情報の記録または再生を行う情報記録再生装置であって、
    記録光を出射する光源と、
    再生光を出射する光源と、
    前記記録光および前記再生光が通過する１／２波長板と、
    前記記録光および前記再生光を前記情報記録媒体に集光する対物レンズと、を備え、
    前記１／２波長板は、前記１／２波長板を通過した記録光の偏光面方向を所定方向とすると、前記光源から出射された記録光の偏向面方向を、前記所定方向の偏光面方向に対して実質的に４５度傾斜させることができ、前記所定方向の偏光面方向をＷｐ１方向とし、前記所定方向に対して実質的に４５度傾斜した偏光面方向をＷｐ２方向とすると、前記光源から出射された再生光の偏光面方向を、前記Ｗｐ１方向および前記Ｗｐ２方向のうちのいずれか一方の偏光面方向に対して実質的に９０度傾斜させることができるように、回転可能であることを特徴する情報記録再生装置。
  12. 前記記録光を出射する光源の波長と前記再生光を出射する光源の波長とがほぼ同じである請求の範囲１１に記載の情報記録再生装置。
  13. 消去光を出射する光源をさらに備えた請求の範囲１１に記載の情報記録再生装置。
  14. 請求の範囲５に記載の情報記録媒体に対して情報の記録または再生を行う情報記録再生装置であって、
    記録光を出射する光源と、
    再生光を出射する光源と、
    前記記録光および前記再生光が通過する１／２波長板と、
    前記記録光および前記再生光を前記情報記録媒体に集光する対物レンズと、を備え、
    前記１／２波長板は、前記１／２波長板を通過した記録光の偏光面方向を所定方向とすると、前記光源から出射された記録光の偏向面方向を、前記所定方向の偏光面方向に対して実質的に４５度傾斜させることができ、前記所定方向の偏光面方向をＷｐ１方向とし、前記所定方向に対して実質的に４５度傾斜した偏光面方向をＷｐ２方向とすると、前記Ｗｐ１方向および前記Ｗｐ２方向のうちのいずれか一方と、前記感光性ポリマーの前記光学軸とを一致させることができ、前記光源から出射された再生光の偏光面方向を、前記Ｗｐ１方向および前記Ｗｐ２方向のうちのいずれか一方の偏光面方向に対して実質的に９０度傾斜させることができるように、回転可能であることを特徴とする情報記録再生装置。
  15. 前記記録光を出射する光源の波長と前記再生光を出射する光源の波長とがほぼ同じである請求の範囲１４に記載の情報記録再生装置。
  16. 消去光を出射する光源をさらに備えた請求の範囲１４に記載の情報記録再生装置。
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