(57)【要約】【課題】光記録媒体に対して３次元的に情報の記録再生を行う際に、情報の上書きが可能な光学的情報記録再生装置に用いる光学ユニットを提供する。【解決手段】回折レンズ１９は、レーザ１６から出射した光から、同軸で互いに像点位置が異なる第一の光及び第二の光を生成する。対物レンズ２２は、記録層２６内を反射層２８の側へ向かう第一の光と、記録層２６を透過して反射層２８で反射され、記録層２６内を反射層２８と反対の側へ向かう第二の光とを、互いに対向させて同一位置に集光する。アクティブ波長板２０は、集光点近傍における第一の光及び第二の光の偏光状態を右回り円偏光と左回り円偏光との間で切替可能である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の偏光状態を記録可能な記録層と反射層とを有し、前記記録層の側から光を入射させて情報を記録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から、同軸で互いに像点位置が異なる第一の光及び第二の光を生成する光制御素子と、
前記光記録媒体へ入射し、前記記録層内を前記反射層の側へ向かう前記第一の光と、前記光記録媒体へ入射し、前記記録層を透過して前記反射層で反射され、前記記録層内を前記反射層と反対の側へ向かう前記第二の光とを、互いに対向させて同一位置に集光する集光手段と、
前記記録層内の集光点近傍における前記第一の光及び前記第二の光の偏光状態を右回り円偏光と左回り円偏光との間で切替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、前記記録層内の集光点近傍における前記第一の光及び前記第二の光の偏光状態が、記録データに応じて共に右回り円偏光又は共に左回り円偏光となるように、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を有する光学的情報記録再生装置。
【請求項２】
前記光制御素子は、前記第一の光及び前記第二の光の集光点の位置を光軸上で互いに同一方向へ離散的に変化させる機能を更に有し、
前記光記録媒体への情報の記録時に、前記第一の光及び前記第二の光の集光点の位置が光軸上で互いに同一方向へ離散的に変化するように、前記光制御素子を駆動する光制御素子駆動回路を更に有する、請求項１に記載の光学的情報記録再生装置。
【請求項３】
前記光制御素子は、前記第一の光及び前記第二の光を生成する動作と、前記第一の光のみを生成する動作とを切替える機能を更に有し、
前記光記録媒体への情報の記録時に、前記光記録媒体へ前記第一の光及び前記第二の光が照射され、前記光記録媒体からの情報の再生時に、前記光記録媒体へ前記第一の光のみが照射されるように、前記光制御素子を駆動する光制御素子駆動回路を更に有し、
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、前記記録層内の集光点近傍における前記第一の光の偏光状態が、右回り円偏光、左回り円偏光のいず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１又は２に記載の光学的情報記録再生装置。
【請求項４】
前記第一の光及び前記第二の光の集光点の位置を光軸上で互いに反対方向へ連続的に変化させる可変焦点手段と、
前記光記録媒体への情報の記録時に、前記第一の光及び前記第二の光の集光点の位置が光軸上で互いに反対方向へ連続的に変化するように前記可変焦点手段を駆動する可変焦点手段駆動回路とを更に有する、請求項１〜３の何れか一に記載の光学的情報記録再生装置。
【請求項５】
光の偏光状態を記録可能な記録層と反射層とを有し、前記記録層の側から光を入射させて情報を記録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から、同軸で互いに像点位置が異なる第一の光及び第二の光を生成する光制御素子と、
前記光記録媒体へ入射し、前記記録層内を前記反射層の側へ向かう前記第一の光と、前記光記録媒体へ入射し、前記記録層を透過して前記反射層で反射され、前記記録層内を前記反射層と反対の側へ向かう前記第二の光とを、互いに対向させて同一位置に集光する集光手段と、
前記記録層内の集光点近傍における前記第一の光及び前記第二の光の偏光状態を右回り円偏光と左回り円偏光との間で切替可能な偏光状態切替手段とを有する光学ユニット。
【請求項６】
前記光制御素子は、前記第一の光及び前記第二の光の集光点の位置を光軸上で互いに同一方向へ離散的に変化させる機能を更に有する、請求項５に記載の光学ユニット。
【請求項７】
前記光制御素子は、前記第一の光及び前記第二の光を生成する動作と、前記第一の光のみを生成する動作とを切替える機能を更に有する、請求項５又は６に記載の光学ユニット。
【請求項８】
前記第一の光及び前記第二の光の集光点の位置を光軸上で互いに反対方向へ連続的に変化させる可変焦点手段を更に有する、請求項５〜７の何れか一に記載の光学ユニット。
【請求項９】
光源を出射した光から、同軸で互いに像点位置が異なる第一の光及び第二の光を生成し、
光の偏光状態を記録可能な記録層と反射層とを光入射側から順に有する光記録媒体に前記第一の光及び前記第二の光を入射し、前記記録層内を前記反射層の側へ向かう前記第一の光と、前記記録層を透過して前記反射層で反射され、前記記録層内を前記反射層と反対の側へ向かう前記第二の光とを、互いに対向させて同一位置に集光させ、
記録データに応じて、前記記録層内の集光点近傍における前記第一の光及び前記第二の光の偏光状態を共に右回り円偏光又は左回り円偏光とし、前記第一の光と前記第二の光の集光点に、光の偏光分布を記録する光学的情報記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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機能を有する光学的情報記録再生装置、及び、それに用いる光学ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
光記録媒体の大容量化技術の一つとして、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次元記録再生技術がある。３次元記録再生技術の一つとして、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を記録する技術がある。再生の際には、２つの光のうちのどちら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して、情報の再生を行う。この技術は、マイクロホログラム記録技術と呼ばれる。
【０００３】
特許文献１には、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１４は、特許文献１に記載の光学ユニットを示している。記録媒体５２は、記録層５３と反射層５４とを有する。光学補償器６５には、シャッタが付加されている。シャッタは、記録媒体５２への情報の記録時には入射光を透過させ、記録媒体５２からの情報の再生時には入射光を遮断する。
【０００４】
光源４５は、波長４０５ｎｍの光を出射する。光源４５から出射した光は、コリメータレンズ４６で平行光化され、ビームスプリッタ４７で一部が反射され、λ／２板５７を透過して偏光方向が紙面に対して４５°方向の光となる。この光は、偏光ビームスプリッタ５８へ入射して約５０％が第一のビームとして透過し、約５０％が第二のビームとして反射される。記録媒体５２への情報の記録時には、第二のビームはシャッタを透過し、第一のビーム及び第二のビームの双方が記録媒体５２へ向かう。
【０００５】
第一のビームは、ミラー５９で反射され、液晶パネル６０を透過して球面収差などが補正され、λ／４板６１を透過して直線偏光から円偏光へ変換される。この光は、リレーレンズ６２を通り、無偏光ビームスプリッタ５０で一部が反射され、対物レンズ５１を通り、記録媒体５２の記録層５３内を反射層５４の側へ向かう途中で集光される。
【０００６】
一方、第二のビームは、液晶パネル６３を透過して球面収差などが補正され、λ／２板６４を透過して偏光方向が９０°回転する。この光は、光学補償器６５で光路長が調整され、偏光ビームスプリッタ６６をほぼ１００％が透過し、λ／４板６７を透過して直線偏光から円偏光へ変換される。その後、光は、リレーレンズ６８を通り、無偏光ビームスプリッタ４９で一部が反射され、無偏光ビームスプリッタ５０を一部が透過し、対物レンズ５１を通り、記録媒体５２の記録層５３を透過し、反射層５４で反射され、記録層５３内を反射層５４と反対の側へ向かう途中で集光される。
【０００７】
集光点近傍における第一のビームと第二のビームは、回転方向が互いに逆回りの円偏光である。従って、集光点近傍で第一のビームと第二のビームとが干渉し、干渉に起因して生じる光の強度分布に応じて、集光点近傍に微小な回折格子が形成される。
【０００８】
記録媒体５２からの情報の再生時には、第二のビームはシャッタにより遮断され、２つの光のうち第一のビームのみが記録媒体５２へ向かい、記録層５３内に集光される。記録層５３内に集光された第一のビームは、集光点に回折格子が形成されている場合、回折格子で一部が反射され、対物レンズ５１を逆向きに通り、無偏光ビームスプリッタ５０で一部が反射され、リレーレンズ６２を通り、λ／４板６１により円偏光から往路と偏光方向が直交した直線偏光へ変換され、液晶パネル６０を通り、ミラー５９で反射され、偏光ビームスプリッタ５８でほぼ１００％が反射され、凸レンズ６９を透過して検出器７０の受光部上に集光される。一方、集光点に回折格子が形成されていない場合、光は記録層５３で反射されない。
【０００９】
図１４に示す特許文献１の光学ユニットは、記録層５３と反射層５４とを有する記録媒体５２に対し、光学系が記録層５３側のみに存在する。このため、光学系が小型になる。
【００１０】
３次元記録再生技術の別の技術に、ページ型のホログラム記録技術と呼ばれる技術がある。ページ型のホログラム記録技術では、情報光及び参照光と呼ばれる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に、２つの光を光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。再生の際は、２つの光のうち参照光のみを光記録媒体の記録層へ入射させ、再生データに従って変調された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。
【００１１】
特許文献２に、ページ型のホログラム記録に用いられる光記録媒体及び光学ユニットが記載されている。特許文献２に記載の光記録媒体は、記録層の材料としてアゾベンゼンを用いている。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ており、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、アゾベンゼンに対して、光の偏光状態を記録することができる。
【００１２】
特許文献２に記載の光学ユニットでは、情報光及び参照光を、偏光方向が互いに直交した直線偏光として光記録媒体の記録層へ入射させると、記録層内に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。このように形成したホログラムに対し、参照光のみを光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偏光方向が情報光と同じ直線偏光となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００７−２２０２０６号公報
【特許文献２】特開２００５−３１６２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ここで、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、すなわち、情報の上書きができることが望ましい。
【００１５】
特許文献１に記載の光学ユニットでは、光源４５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”の記録時には光源４５から光が出射するが、ビットデータ“０”の記録時には光源４５から光が出射しない。このとき、記録媒体５２の記録層５３内の、ビットデータ“１”に対応する部分には２つの光が照射され、両者の干渉によって生じる光の強度分布に対応した屈折率分布が形成される。しかし、ビットデータ“０”に対応する部分には２つの光が照射されず、屈折率分布は形成されない。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”を記録する場合、光の強度分布に対応した屈折率分布を消去できない。従って、情報の上書きを行うことができない。
【００１６】
また、特許文献２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を用いて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するが、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。このとき、光記録媒体の記録層内の、空間光変調器のオン状態のピクセルに対応する部分には情報光と参照光とが照射され、両者を合成して生じる光の偏光分布に対応した分子の配向分布が形成される。一方、空間光変調器のオフ状態のピクセルに対応する部分には情報光が照射されず、分子の配向分布は形成されない。このため、オン状態のピクセルに対応する部分をオフ状態のピクセルに対応させる場合、光の偏光分布に対応した分子の配向分布を消去できない。従って、情報の上書きを行うことができない。
【００１７】
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ための光学ユニットにおける上に述べた課題を解決し、情報の上書きが可能な光学的情報記録再生装置及びそれに用いる光学ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
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と反射層とを有し、前記記録層の側から光を入射させて情報を記録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から、同軸で互いに像点位置が異なる第一の光及び第二の光を生成する光制御素子と、前記光記録媒体へ入射し、前記記録層内を前記反射層の側へ向かう前記第一の光と、前記光記録媒体へ入射し、前記記録層を透過して前記反射層で反射され、前記記録層内を前記反射層と反対の側へ向かう前記第二の光とを、互いに対向させて同一位置に集光する集光手段と、前記記録層内の集光点近傍における前記第一の光及び前記第二の光の偏光状態を右回り円偏光と左回り円偏光との間で切替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、前記記録層内の集光点近傍における前記第一の光及び前記第二の光の偏光状態が、記録データに応じて共に右回り円偏光または共に左回り円偏光となるように、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を有する光学的情報記録再生装置を提供する。
【００１９】
本発明は、光の偏光状態を記録可能な記録層と反射層とを有し、前記記録層の側から光を入射させて情報を記録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から、同軸で互いに像点位置が異なる第一の光及び第二の光を生成する光制御素子と、前記光記録媒体へ入射し、前記記録層内を前記反射層の側へ向かう前記第一の光と、前記光記録媒体へ入射し、前記記録層を透過して前記反射層で反射され、前記記録層内を前記反射層と反対の側へ向かう前記第二の光とを、互いに対向させて同一位置に集光する集光手段と、前記記録層内の集光点近傍における前記第一の光及び前記第二の光の偏光状態を右回り円偏光と左回り円偏光との間で切替可能な偏光状態切替手段とを有する光学ユニットを提供する。
【００２０】
本発明は、光源を出射した光から、同軸で互いに像点位置が異なる第一の光及び第二の光を生成し、光の偏光状態を記録可能な記録層と反射層とを光入射側から順に有する光記録媒体に前記第一の光及び前記第二の光を入射し、前記記録層内を前記反射層の側へ向かう前記第一の光と、前記記録層を透過して前記反射層で反射され、前記記録層内を前記反射層と反対の側へ向かう前記第二の光とを、互いに対向させて同一位置に集光させ、記録データに応じて、前記記録層内の集光点近傍における前記第一の光及び前記第二の光の偏光状態を共に右回り円偏光又は左回り円偏光とし、前記第一の光と前記第二の光の集光点に、光の偏光分布を記録する光学的情報記録方法を提供する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の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。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の光学的情報記録再生装置の第一の実施の形態を示す図である。
【図２】本発明の光学ユニットの第一の実施の形態を示す図である。
【図３】回折レンズの構成を示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｈ）は、回折レンズにより±１次光が生成される様子を示す図である。
【図５】（ａ）〜（ｈ）は、回折レンズにより＋１次光のみが生成される様子を示す図である。
【図６】（ａ）〜（ｄ）は、ビットデータ“１”の記録メカニズムを示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、ビットデータ“０”の記録メカニズムを示す図である。
【図８】（ａ）〜（ｅ）は、ビットデータ“１”の再生メカニズムを示す図である。
【図９】（ａ）〜（ｅ）は、ビットデータ“０”の再生メカニズムを示す図である。
【図１０】本発明の光学的情報記録再生装置の第二の実施の形態を示す図である。
【図１１】本発明の光学ユニットの第二の実施の形態を示す図である。
【図１２】（ａ）及び（ｂ）は、可変焦点レンズの構成を示す図である。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）は、可変焦点レンズにより集光点の位置が光軸方向に変化する様子を示す図である。
【図１４】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図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
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。図１は、本発明の光学的情報記録再生装置の第一の実施の形態を示している。光学ユニット１ａは、本発明の光学ユニットの第一の実施の形態である。記録媒体３は、ディスク状の記録媒体である。光学ユニット１ａは、ポジショナ２に搭載されている。記録媒体３は、スピンドル４に搭載されている。コントローラ１５は、スピンドル駆動回路５からポジショナ駆動回路１４までの回路を制御する。これらの回路の動作については後述する。
【００２４】
図２は、光学ユニット１ａを示している。記録媒体３は、透明な基板２５上に記録層２６、λ／４板層２７、反射層２８がこの順に積層された構成である。記録層２６は、材料としてアゾベンゼンを含み、光の偏光状態を記録可能である。光源であるレーザ１６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であり、波長が４０５ｎｍの光を出射する。ビームスプリッタ１８は、入射光の偏光状態に依存せず、入射光のうち約５０％を透過させ、約５０％を反射する。
【００２５】
回折レンズ１９は、液晶及びパターン電極を含み、パターン電極に印加する電圧パターンに応じて、同軸で互いに像点位置が異なる＋１次光及び−１次光を発生させるか、＋１次光のみを発生させるかを切替可能である。アクティブ波長板２０は、電気光学結晶及び電極を含み、電極に印加する電圧に応じて、入射光に対してλ板として働くかλ／２板として働くかを切替可能である。回折レンズ１９で生成される＋１次光は、第一の光に相当し、−１次光は、第二の光に相当する。回折レンズ１９は、光制御素子に相当する。アクティブ波長板２０は、偏光状態切替手段に相当する。対物レンズ２２は、集光手段に相当する。記録媒体３は、光記録媒体に相当する。
【００２６】
レーザ１６は、偏光方向が光軸に垂直な面内で紙面に平行な直線偏光を出射する。レーザ１６から出射した光は、ビームエキスパンダ１７を透過してビーム径が拡大され、ビームスプリッタ１８を約５０％が透過し、回折レンズ１９へ平行光として入射する。記録媒体３への情報の記録時には、回折レンズ１９は、収束光である＋１次光と発散光である−１次光とを、入射光に対してそれぞれ約４１％の比率で生成する。回折レンズ１９で生成された＋１次光及び−１次光は、アクティブ波長板２０へ入射する。
【００２７】
記録媒体３へのビットデータ“１”の記録時には、アクティブ波長板２０はλ板として働き、透過する光の偏光状態を変化させない。アクティブ波長板２０を透過した回折レンズ１９の＋１次光は、λ／４板２１を透過して直線偏光から右回り円偏光へ変換され、対物レンズ２２を透過して、記録媒体３の記録層２６内を反射層２８の側へ向かう途中で集光される。
【００２８】
一方、アクティブ波長板２０を透過した回折レンズ１９の−１次光は、λ／４板２１を透過して直線偏光から右回り円偏光へ変換され、対物レンズ２２を透過し、記録媒体３の記録層２６を透過し、λ／４板層２７を透過して右回り円偏光から直線偏光へ変換され、反射層２８で反射される。反射層２８で反射された光は、λ／４板層２７を透過して直線偏光から右回り円偏光へ変換され、記録層２６内を反射層２８と反対の側へ向かう途中で集光される。
【００２９】
記録媒体３へのビットデータ“０”の記録時には、アクティブ波長板２０はλ／２板として働き、透過する光の偏光方向を９０°回転させる。アクティブ波長板２０を透過した回折レンズ１９の＋１次光は、λ／４板２１を透過して直線偏光から左回り円偏光へ変換され、対物レンズ２２を透過して、記録媒体３の記録層２６内を反射層２８の側へ向かう途中で集光される。
【００３０】
一方、アクティブ波長板２０を透過した回折レンズ１９の−１次光は、λ／４板２１を透過して直線偏光から左回り円偏光へ変換され、対物レンズ２２を透過し、記録媒体３の記録層２６を透過し、λ／４板層２７を透過して左回り円偏光から直線偏光へ変換され、反射層２８で反射される。反射層２８で反射された光は、λ／４板層２７を透過して直線偏光から左回り円偏光へ変換され、記録層２６内を反射層２８と反対の側へ向かう途中で集光される。
【００３１】
集光点近傍における回折レンズ１９の＋１次光と−１次光とは、回転方向が同じ円偏光である。従って、集光点近傍に両者を合成して生じる光の偏光分布に対応した分子の配向分布が形成される。
【００３２】
記録媒体３からの情報の再生時には、回折レンズ１９は、収束光である＋１次光のみを、入射光に対して約８１％の比率で生成する。回折レンズ１９で生成された＋１次光は、アクティブ波長板２０へ入射する。アクティブ波長板２０はλ板として働き、透過する光の偏光状態を変化させない。アクティブ波長板２０を透過した回折レンズ１９の＋１次光は、λ／４板２１を透過して直線偏光から右回り円偏光へ変換され、対物レンズ２２を透過し、記録媒体３の記録層２６内を反射層２８の側へ向かう途中で集光される。
【００３３】
集光位置にビットデータ“１”が記録されている場合、記録層２６内に集光された光は、集光点近傍に形成された分子の配向分布に応じて一部が右回り円偏光として反射され、対物レンズ２２を逆向きに通り、λ／４板２１を透過して右回り円偏光から偏光方向が往路と同一の直線偏光へ変換される。この光は、アクティブ波長板２０を偏光状態が変化することなく透過し、回折レンズ１９へ発散光として入射する。回折レンズ１９は、平行光である＋１次光のみを、入射光に対して約８１％の比率で生成する。回折レンズ１９で生成された＋１次光は、ビームスプリッタ１８で約５０％が反射され、凸レンズ２３を透過し、検出器２４の受光部上に集光される。検出器２４の受光部で光が受光されることで、集光位置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。
【００３４】
集光位置にビットデータ“０”が記録されている場合、記録層２６内に集光された光は、集光点近傍に形成された分子の配向分布に応じて反射されない。検出器２４の受光部で光が受光されないことで、集光位置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。
【００３５】
光学ユニット１ａは、記録層２６と反射層２８を有する記録媒体３に対し、記録層２６側のみに光学系を有する。このため光学系が小型になる。
【００３６】
アクティブ波長板２０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、一対の電極の各々の面に垂直である。この一対の電極を用いて電気光学結晶に電圧を印加すると、電気光学効果により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。
【００３７】
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に変化するとする。Δｎ０Ｔ＝ｍλ（ｍは整数）を満たすようにＴを定め、Δｎ１Ｔ＝ｍλ＋λ／２を満たす電圧をＶλ／２とすると、アクティブ波長板２０は、電圧を印加しないときλ板として働き、電圧Ｖλ／２を印加したときに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２０は、電圧を印加しない状態では、透過する光の偏光状態を変化させず、電圧Ｖλ／２を印加した状態では、透過する光の偏光方向を９０°回転させる。
【００３８】
図３（ａ）及び（ｂ）は、回折レンズ１９を示している。（ａ）は、回折レンズ１９の断面図である。回折レンズ１９は、液晶層２９と、液晶層２９を挟む配向膜３０，３１と、配向膜３０，３１の外側に設けられた透明電極３２，３３と、透明電極３２，３３の外側に設けられた透明基板３４，３５とを有する。液晶層２９は、一軸の屈折率異方性を有する液晶高分子を含む。液晶高分子に電界を印加しない状態では、液晶高分子の配向方向は入射光の光軸に垂直であり、入射光の偏光方向に平行である。
【００３９】
図３（ｂ）は、回折レンズの上面図である。透明電極３２，３３の一方は、（ｂ）に示すように、入射面から見て同心円状に内側から外側へ向かって領域１〜領域Ｌに分割されている。領域１〜領域Ｌには、それぞれ電圧Ｖ１〜電圧ＶＬが印加される。領域ｉ（１≦ｉ≦Ｌ）の外径（半径）をｒｉとすると、ｒｉは下記式を満たす。
【数１】
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但し、λは入射光の波長、ｆは定数である。
【００４０】
上記に対し、透明電極３２，３３の他方は、複数の領域に分割されておらず、全面に電圧０が印加される。液晶高分子は、印加する電界強度が強くなるに従って、配向方向が入射光の光軸に垂直な方向から平行な方向へ変化し、入射光に対する屈折率が低くなる。すなわち、電圧Ｖ１〜電圧ＶＬを変化させることで、回折レンズ１９が入射光に与える位相分布を変化させることができる。ここで、電圧Ｖｉ（１≦ｉ≦Ｌ）が０、Ｖ／２、Ｖ、３Ｖ／２の時に、領域ｉに対応する回折レンズ１９の領域が入射光に与える位相はそれぞれ０、π／２、π、３π／２である。
【００４１】
記録媒体３への情報の記録時には、以下に述べるように、回折レンズ１９で±１次光が生成される。例えば、Ｌ＝４８とし、電圧Ｖ１〜電圧ＶＬを下記表１の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように４通りに変化させる。
【表１】
2010257496.tif 000004
【００４２】
図４（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ表１の（ａ）〜（ｄ）に対応した、回折レンズ１９が入射光に与える位相分布の一部を示している。図４（ａ）〜（ｄ）にて、横軸は光軸からの距離ｒ、縦軸は位相を表している。位相は、ｒの増加に伴って０とπの間で周期的に変化し、その周期は単調に減少する。
【００４３】
図４（ｅ）〜（ｈ）は、それぞれ表１の（ａ）〜（ｄ）に対応した、入射光と±１次光との関係を示している。±１次光の回折効率は、共に約４１％である。図４（ｅ）〜（ｈ）では、回折レンズ１９は、＋１次光に対しては焦点距離がそれぞれ＋ｆ１＝＋ｆ、＋ｆ２＝＋２ｆ、＋ｆ３＝＋３ｆ、＋ｆ４＝＋４ｆの凸レンズとして動作し、−１次光に対しては焦点距離がそれぞれ−ｆ１＝−ｆ、−ｆ２＝−２ｆ、−ｆ３＝−３ｆ、−ｆ４＝−４ｆの凹レンズとして動作する。なお、ここでは回折レンズ１９への入射光を平行光としているが、収束光乃至は発散光としても良い。
【００４４】
上記のように、記録媒体３の記録層２６内における±１次光の集光点の位置を光軸上で互いに同一方向へ離散的に４通りに変化させることで、４層の記録を行うことができる。Ｌの値をさらに大きくすると、記録を行う層数をさらに増やすことができる。
【００４５】
記録媒体３からの情報の再生時には、以下に述べるように、回折レンズ１９で＋１次光のみが生成される。例えば、Ｌ＝４８とし、電圧Ｖ１〜電圧ＶＬを下記表２の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように４通りに変化させる。
【表２】
2010257496.tif 000005
【００４６】
図５（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ表２の（ａ）〜（ｄ）に対応した、回折レンズ１９が入射光に与える位相分布の一部を示している。図５（ａ）〜（ｄ）にて、横軸は光軸からの距離ｒ、縦軸は位相を表している。位相は、ｒの増加に伴って、０、π／２、π、３π／２の順に周期的に変化し、その周期は単調に減少する。
【００４７】
図５（ｅ）〜（ｈ）は、それぞれ表２の（ａ）〜（ｄ）に対応した、入射光と＋１次光との関係を示している。位相のレベル数をＳとすると、＋１次光の回折効率ηは下記式で与えられる。
【数２】
2010257496.tif 000006
ここではＳ＝４であるため、ηは約８１％である。ηは、Ｓを大きくするほど大きくなる。図５（ｅ）〜（ｈ）では、回折レンズ１９は、＋１次光に対して焦点距離がそれぞれ＋ｆ１＝＋ｆ、＋ｆ２＝＋２ｆ、＋ｆ３＝＋３ｆ、＋ｆ４＝＋４ｆの凸レンズとして動作する。なお、ここでは回折レンズ１９への入射光を平行光としているが、収束光乃至は発散光としても良い。
【００４８】
上記のように、記録媒体３の記録層２６内における＋１次光の集光点の位置を光軸方向へ離散的に４通りに変化させることで、４層の再生を行うことができる。Ｌの値をさらに大きくすると、再生を行う層数をさらに増やすことができる。
【００４９】
図６は、ビットデータ“１”の記録メカニズムを示している。図６（ａ）は、回折レンズ１９で生成された＋１次光が記録層２６内を反射層２８の側へ向かう途中で右回り円偏光として集光される際の、集光点の近傍における、ある時刻ｔでの電界ベクトルを示している。断面Ａ〜断面Ｉは、＋１次光の光軸上の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。＋１次光の断面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。断面Ｉから断面Ａへ向かって＋１次光の進行する向きとは逆の向きから見て右回りに電界ベクトルが回転している。
【００５０】
図６（ｂ）は、回折レンズ１９で生成された−１次光が記録層２６を透過し、反射層２８で反射され、記録層２６内を反射層２８と反対の側へ向かう途中で右回り円偏光として集光される際の、集光点の近傍における、時刻ｔでの電界ベクトルを示している。断面Ａ〜断面Ｉは、−１次光の光軸上の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。−１次光の断面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。断面Ａから断面Ｉへ向かって−１次光の進行する向きとは逆の向きから見て右回りに電界ベクトルが回転している。
【００５１】
図６（ｃ）は、記録層２６内の集光点の近傍における＋１次光と−１次光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６（ａ）に示す＋１次光の電界ベクトル、及び、図６（ｂ）に示す−１次光の電界ベクトルは、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が向きは変化しない。すなわち、断面Ａ〜断面Ｉのそれぞれにおいて、＋１次光と−１次光とを合成した光は直線偏光である。その偏光方向は、断面Ｉから断面Ａへ向かって、＋１次光の進行する向きとは逆の向きから見て右回りに回転している。
【００５２】
図６（ｄ）は、記録層２６内の集光点の近傍における＋１次光と−１次光とを合成した光に応じて形成され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、直線偏光の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Ｉから断面Ａへ向かって、＋１次光の進行する向きとは逆の向きから見て右回りに回転している。
【００５３】
図７は、ビットデータ“０”の記録メカニズムを示している。図７（ａ）は、回折レンズ１９で生成された＋１次光が記録層２６内を反射層２８の側へ向かう途中で左回り円偏光として集光される際の、集光点の近傍における、ある時刻ｔでの電界ベクトルを示している。断面Ａ〜断面Ｉは、＋１次光の光軸上の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。＋１次光の断面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。断面Ｉから断面Ａへ向かって＋１次光の進行する向きとは逆の向きから見て左回りに電界ベクトルが回転している。
【００５４】
図７（ｂ）は、回折レンズ１９で生成された−１次光が記録層２６を透過し、反射層２８で反射され、記録層２６内を反射層２８と反対の側へ向かう途中で左回り円偏光として集光される際の、集光点の近傍における、時刻ｔでの電界ベクトルを示している。断面Ａ〜断面Ｉは、−１次光の光軸上の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。−１次光の断面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。断面Ａから断面Ｉへ向かって−１次光の進行する向きとは逆の向きから見て左回りに電界ベクトルが回転している。
【００５５】
図７（ｃ）は、記録層２６内の集光点の近傍における＋１次光と−１次光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７（ａ）に示す＋１次光の電界ベクトル、及び、図７（ｂ）に示す−１次光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が向きは変化しない。すなわち、断面Ａ〜断面Ｉのそれぞれにおいて、＋１次光と−１次光とを合成した光は直線偏光である。その偏光方向は、断面Ｉから断面Ａへ向かって、＋１次光の進行する向きとは逆の向きから見て左回りに回転している。
【００５６】
図７（ｄ）は、記録層２６内の集光点の近傍における＋１次光と−１次光とを合成した光に応じて形成され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、直線偏光の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Ｉから断面Ａへ向かって、＋１次光の進行する向きとは逆の向きから見て左回りに回転している。
【００５７】
図８は、ビットデータ“１”の再生メカニズムを示している。図８（ａ）は、図６（ｄ）と同じものであり、記録層２６内の集光点の近傍におけるビットデータ“１”に対応する部分に形成されたアゾベンゼン分子の配向分布を示している。図８（ｂ）は、記録層２６内の集光点の近傍における＋１次光の、ある時刻ｔでの電界ベクトルを示している。断面Ａ〜断面Ｉは、＋１次光の光軸上の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。
【００５８】
図８（ｃ）は、記録層２６内の集光点の近傍における、図８（ｂ）に示す電界ベクトルを有する光が図８（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発生する光の、時刻ｔでの電界ベクトルを示している。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。
【００５９】
図８（ｄ）は、記録層２６内の集光点の近傍における＋１次光の、時刻ｔから＋１次光が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。断面Ａ〜断面Ｉは、＋１次光の光軸上の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。
【００６０】
図８（ｅ）は、記録層２６内の集光点の近傍における、図８（ｄ）に示す電界ベクトルを有する光が図８（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発生する光の、時刻ｔ＋Δｔでの電界ベクトルを示している。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。
【００６１】
図８（ｃ）及び図８（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＋１次光と逆向きに進行する光となることが分かる。すなわち、記録層２６内のビットデータ“１”に対応する部分に右回り円偏光である＋１次光を集光させると、この光は一部が右回り円偏光として反射される。
【００６２】
図９は、ビットデータ“０”の再生メカニズムを示している。図９（ａ）は、図７（ｄ）と同じものであり、記録層２６内の集光点の近傍におけるビットデータ“０”に対応する部分に形成されたアゾベンゼン分子の配向分布を示している。図９（ｂ）は、記録層２６内の集光点の近傍における＋１次光の、ある時刻ｔでの電界ベクトルを示している。断面Ａ〜断面Ｉは、＋１次光の光軸上の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。
【００６３】
図９（ｃ）は、記録層２６内の集光点の近傍における、図９（ｂ）に示す電界ベクトルを有する光が図９（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発生する光の、時刻ｔでの電界ベクトルを示している。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。
【００６４】
図９（ｄ）は、記録層２６内の集光点の近傍における＋１次光の、時刻ｔから＋１次光が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。断面Ａ〜断面Ｉは、＋１次光の光軸上の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。
【００６５】
図９（ｅ）は、記録層２６内の集光点の近傍における、図９（ｄ）に示す電界ベクトルを有する光が図９（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発生する光の、時刻ｔ＋Δｔでの電界ベクトルを示している。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。
【００６６】
図９（ｃ）及び（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分かる。すなわち、記録層２６内のビットデータ“０”に対応する部分に右回り円偏光である＋１次光を集光させても、この光は反射されない。
【００６７】
本実施の形態においては、記録媒体３の記録層２６内の、ビットデータ“１”に対応する部分には図６（ｄ）に示すアゾベンゼン分子の配向分布が形成され、ビットデータ“０”に対応する部分には図７（ｄ）に示すアゾベンゼン分子の配向分布が形成される。ビットデータ“１”が記録された部分にビットデータ“１”を記録する場合、アゾベンゼン分子の配向分布は図６（ｄ）に示す状態のままであり、ビットデータ“１”が記録された部分にビットデータ“０”を記録する場合、アゾベンゼン分子の配向分布は図６（ｄ）に示す状態から図７（ｄ）に示す状態に変化する。一方、ビットデータ“０”が記録された部分にビットデータ“１”を記録する場合、アゾベンゼン分子の配向分布は図７（ｄ）に示す状態から図６（ｄ）に示す状態に変化し、ビットデータ“０”が記録された部分にビットデータ“０”を記録する場合、アゾベンゼン分子の配向分布は図７（ｄ）に示す状態のままである。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“１”又は“０”を記録するいずれの場合も、アゾベンゼン分子の配向分布を消去できる。従って、情報の上書きを行うことができる。
【００６８】
次に、図１に示す本発明の光学的情報記録再生装置の第一の実施の形態における、レーザ駆動回路６、回折レンズ駆動回路１３、変調回路１２からアクティブ波長板駆動回路１０までの回路、増幅回路７から復調回路９までの回路、ポジショナ駆動回路１４、スピンドル駆動回路５の動作について述べる。レーザ駆動回路６は、記録媒体３への情報の記録時及び記録媒体３からの情報の再生時に、光学ユニット１ａ内のレーザ１６からの出射光のパワーが所定の値となるように、レーザ１６へ所定の値の電流を供給する。
【００６９】
回折レンズ駆動回路１３は、光制御素子駆動回路に相当する。回折レンズ駆動回路１３は、回折レンズ１９が含むパターン電極に電圧パターンを供給し、回折レンズ１９を駆動する。回折レンズ駆動回路１３は、記録媒体３への情報の記録時には、光学ユニット１ａ内の回折レンズ１９から＋１次光及び−１次光が生成され、±１次光の集光点の位置が光軸上で互いに同一方向へ離散的に変化するように、回折レンズ１９を駆動する。また、回折レンズ駆動回路１３は、記録媒体３からの情報の再生時には、回折レンズ１９から＋１次光のみが生成され、＋１次光の集光点の位置が光軸方向へ離散的に変化するように、回折レンズ１９を駆動する。
【００７０】
変調回路１２は、記録媒体３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変調規則に従って変調する。記録信号生成回路１１は、変調回路１２で変調された信号に基づいて、光学ユニット１ａ内のアクティブ波長板２０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１０は、偏光状態切替手段駆動回路に相当する。アクティブ波長板駆動回路１０は、記録媒体３への情報の記録時には、記録信号生成回路１１で生成された記録信号に基づいて、アクティブ波長板２０が含む電極に電圧を供給しないか電圧Ｖλ／２を供給する。これに対し、アクティブ波長板駆動回路１０は、記録媒体３からの情報の再生時には、アクティブ波長板２０が含む電極に電圧を供給しない。
【００７１】
増幅回路７は、記録媒体３からの情報の再生時に、光学ユニット１ａ内の検出器２４の受光部から出力される電圧信号を増幅する。再生信号処理回路８は、増幅回路７で増幅された電圧信号に基づいて、記録媒体３の記録層２６内にアゾベンゼン分子の配向分布の形態で記録された再生信号の生成、波形等化、２値化を行う。復調回路９は、再生信号処理回路８で２値化された信号を復調規則に従って復調し、再生データとして外部へ出力する。
【００７２】
ポジショナ駆動回路１４は、図示しないモータを用いて、光学ユニット１ａが搭載されているポジショナ２を記録媒体３の半径方向へ移動させる。スピンドル駆動回路５は、図示しないモータを用いて、記録媒体３が搭載されているスピンドル４を回転させる。
【００７３】
以上に述べた通り、本発明の光学的情報記録再生装置及びそれに用いる光学ユニットの第一の実施の形態では、光記録媒体に対して３次元的に情報の記録再生を行う場合に、光学系が小型でかつ情報の上書きが可能となる。
【００７４】
図１０は、本発明の光学的情報記録再生装置の第二の実施の形態を示している。本発明の光学的情報記録再生装置の第二の実施の形態は、本発明の光学的情報記録再生装置の第一の実施の形態における光学ユニット１ａを、光学ユニット１ｂで置き換えると共に、本発明の光学的情報記録再生装置の第一の実施の形態に可変焦点レンズ駆動回路４４を追加したものである。可変焦点レンズ駆動回路４４は、コントローラ１５から制御される。可変焦点レンズ駆動回路４４の動作については後述する。
【００７５】
図１１は、本発明の光学ユニットの第二の実施の形態を示している。光学ユニット１ｂは、図２に示す光学ユニット１ａの回折レンズ１９とアクティブ波長板２０との間に可変焦点レンズ３６を追加したものである。可変焦点レンズ３６は、液晶及びパターン電極を含み、パターン電極に印加する電圧パターンに応じて像点位置を変化可能である。可変焦点レンズ３６は可変焦点手段に相当する。可変焦点レンズ３６を除く光学ユニット１ｂの動作は、光学ユニット１ａの動作と同じであるため説明を省略する。
【００７６】
図１２（ａ）及び（ｂ）は、可変焦点レンズ３６を示している。図１２（ａ）は、可変焦点レンズ３６の断面図である。可変焦点レンズ３６は、液晶層３７と、液晶層３７を挟む配向膜３８，３９と、配向膜３８，３９の外側に設けられた透明電極４０，４１と、透明電極４０，４１の外側に設けられた透明基板４２，４３とを有する。液晶層３７は、一軸の屈折率異方性を有する液晶高分子を含む。液晶高分子に電界を印加しない場合、液晶高分子の配向方向は、入射光の光軸に垂直であり、入射光の偏光方向に平行である。
【００７７】
図１２（ｂ）は、可変焦点レンズ３６の上面図である。透明電極４０，４１の一方は、図１２（ｂ）に示すように、入射面から見て同心円状に内側から外側へ向かって領域１〜領域Ｍに分割されている。領域１〜領域Ｍには、それぞれ電圧Ｖ１〜電圧ＶＭが印加される。これに対し、透明電極４０，４１の他方は、複数の領域に分割されておらず、全面に電圧０が印加される。液晶高分子は、印加する電界強度が強くなるに従って、配向方向が入射光の光軸に垂直な方向から平行な方向へ変化し、入射光に対する屈折率が低くなる。すなわち、電圧Ｖ１〜電圧ＶＭを変化させることで、可変焦点レンズ３６が入射光に与える位相分布を変化させることができる。
【００７８】
可変焦点レンズ３６が入射光に与える位相分布が一様なとき、可変焦点レンズ３６は、入射光に対してレンズとして作用しない。これに対し、可変焦点レンズ３６が入射光に光軸からの距離に関して正の２次関数状の位相分布を与えると、可変焦点レンズ３６は、入射光に対して凸レンズとして作用する。２次の項の係数の絶対値が大きいほど可変焦点レンズ３６の焦点距離の絶対値は大きくなる。一方、可変焦点レンズ３６が入射光に光軸からの距離に関して負の２次関数状の位相分布を与えると、可変焦点レンズ３６は入射光に対して凹レンズとして作用する。２次の項の係数の絶対値が大きいほど可変焦点レンズ３６の焦点距離の絶対値は大きくなる。
【００７９】
ここで、可変焦点レンズ３６の焦点距離を変化させることで、記録媒体３の記録層２６内における回折レンズ１９の±１次光の集光点の位置を、光軸上で互いに反対方向へ連続的に変化させることができる。対物レンズ２２と記録媒体３の基板２５との間隔が設計値に対してずれた場合、記録層２６内における＋１次光の集光点の位置と−１次光の集光点の位置とが一致しなくなる。その場合でも、可変焦点レンズ３６の焦点距離を変化させることで、２つの光の集光点の位置を一致させることができる。
【００８０】
図１３は、可変焦点レンズ３６を用いて記録層２６内における±１次光の集光点の位置を光軸方向に変化させる様子を示している。図１３（ａ）は、対物レンズ２２と基板２５との間隔が設計値に比べて広い場合で、可変焦点レンズ３６が動作していない状態を示している。この場合、＋１次光の集光点の位置は反射層２８と反対の側へずれ、−１次光の集光点の位置は反射層２８の側へずれるため、両者は一致しなくなる。
【００８１】
図１３（ｂ）は、図１３（ａ）で可変焦点レンズ３６を凹レンズとして動作させた状態を示している。可変焦点レンズ３６を凹レンズとして動作させることで、＋１次光の集光点の位置は、可変焦点レンズ３６を動作させない場合に対して反射層２８の側へ移動する。また、−１次光の集光点の位置は、可変焦点レンズ３６を動作させない場合に対して反射層２８と反対の側へ移動する。その結果、２つの光の集光点の位置を一致させることができる。
【００８２】
図１３（ｃ）は、対物レンズ２２と基板２５との間隔が設計値に比べて狭く場合で、可変焦点レンズ３６が動作していない状態を示している。この場合、＋１次光の集光点の位置は反射層２８の側へずれ、−１次光の集光点の位置は反射層２８と反対の側へずれるため、両者は一致しなくなる。
【００８３】
図１３（ｄ）は、図１３（ｃ）で可変焦点レンズ３６を凸レンズとして動作させた状態を示している。可変焦点レンズ３６を凸レンズとして動作させることで、１次光の集光点の位置は可変焦点レンズ３６を動作させない場合に対して反射層２８と反対の側へ移動する。また、−１次光の集光点の位置は、可変焦点レンズ３６を動作させない場合に対して反射層２８の側へ移動する。その結果、２つの光の集光点の位置を一致させることができる。
【００８４】
次に、本発明の光学的情報記録再生装置の第二の実施の形態における、可変焦点レンズ駆動回路４４の動作について述べる。可変焦点レンズ駆動回路４４は、可変焦点手段駆動回路に相当する。可変焦点レンズ駆動回路４４は、記録媒体３への情報の記録時に、＋１次光及び−１次光の集光点の位置が一致するように、可変焦点レンズ３６が含むパターン電極に必要に応じて電圧パターンを供給する。
【００８５】
以上に述べた通り、本発明の光学的情報記録再生装置及びそれに用いる光学ユニットの第二の実施の形態では、光記録媒体に対して３次元的に情報の記録再生を行う場合に、光学系が小型でかつ情報の上書きが可能となり、かつ、記録に用いる２つの光の集光点の位置を常に一致させることが可能となる。
【００８６】
最後に、本発明の最小構成について説明する。本発明では、光の偏光状態を記録可能な記録層と反射層とを有し、記録層の側から光を入射させて情報を記録する光記録媒体を使用対象とする。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から、同軸で互いに像点位置が異なる第一の光及び第二の光を生成する光制御素子と、光記録媒体へ入射し、記録層内を反射層の側へ向かう第一の光と、光記録媒体へ入射し、記録層を透過して反射層で反射され、記録層内を反射層と反対の側へ向かう第二の光とを、互いに対向させて同一位置に集光する集光手段と、記録層内の集光点近傍における第一の光及び第二の光の偏光状態を右回り円偏光と左回り円偏光との間で切替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、記録層内の集光点近傍における第一の光及び第二の光の偏光状態が、記録データに応じて共に右回り円偏光又は共に左回り円偏光となるように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を有する。
【００８７】
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から、同軸で互いに像点位置が異なる第一の光及び第二の光を生成する光制御素子と、光記録媒体へ入射し、記録層内を反射層の側へ向かう第一の光と、光記録媒体へ入射し、記録層を透過して反射層で反射され、記録層内を反射層と反対の側へ向かう第二の光とを、互いに対向させて同一位置に集光する集光手段と、記録層内の集光点近傍における第一の光及び第二の光の偏光状態を右回り円偏光と左回り円偏光との間で切替可能な偏光状態切替手段とを有する。
【００８８】
本発明の光学的情報記録方法の最小構成は、光源を出射した光から、同軸で互いに像点位置が異なる第一の光及び第二の光を生成し、光の偏光状態を記録可能な記録層と反射層とを光入射側から順に有する光記録媒体に前記第一の光及び前記第二の光を入射し、前記記録層内を前記反射層の側へ向かう前記第一の光と、前記記録層を透過して前記反射層で反射され、前記記録層内を前記反射層と反対の側へ向かう前記第二の光とを、互いに対向させて同一位置に集光させ、記録データに応じて、前記記録層内の集光点近傍における前記第一の光及び前記第二の光の偏光状態を右回り円偏光又は左回り円偏光とし、前記第一の光と前記第二の光の集光点に、光の偏光分布を記録する構成である。
【００８９】
本発明の光学的情報記録再生装置及び光学ユニットでは、記録層内で同一位置に互いに対向して集光する第一の光と第二の光の集光点近傍の偏光状態を、右回りの円偏光と左回りの円偏光とで切替可能である。第一の光と第二の光の集光点近傍の偏光状態は、記録データに応じて切り替える。例えば、ビットデータ“１”の記録時は、集光点近傍の偏光状態を共に右回りの円偏光とし、ビットデータ“０”の記録時は、集光点近傍の偏光状態を共に左回りの円偏光とする。この場合、光記録媒体の記録層内のビットデータ“１”に対応する部分には、２つの右回り円偏光が照射されることで、両者を合成して生じる光の偏光分布に対応した分子の配向分布が形成される。また、光記録媒体の記録層内のビットデータ“０”に対応した部分には、２つの左回り円偏光が照射されることで、両者を合成して生じる光の偏光分布に対応した分子の配向分布が形成される。このため、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“１”又は“０”の何れを記録する場合も、光の偏光分布に対応した分子の配向分布を消去できる。従って、情報の上書きを行うことができる。
【００９０】
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、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は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９１】
１ａ、１ｂ：光学ユニット
２：ポジショナ
３：記録媒体
４：スピンドル
５：スピンドル駆動回路
６：レーザ駆動回路
７：増幅回路
８：再生信号処理回路
９：復調回路
１０：アクティブ波長板駆動回路
１１：記録信号生成回路
１２：変調回路
１３：回折レンズ駆動回路
１４：ポジショナ駆動回路
１５：コントローラ
１６：レーザ
１７：ビームエキスパンダ
１８：ビームスプリッタ
１９：回折レンズ
２０：アクティブ波長板
２１：λ／４板
２２：対物レンズ
２３：凸レンズ
２４：検出器
２５：基板
２６：記録層
２７：λ／４板層
２８：反射層
２９：液晶層
３０、３１：配向膜
３２、３３：透明電極
３４、３５：透明基板
３６：可変焦点レンズ
３７：液晶層
３８、３９：配向膜
４０、４１：透明電極
４２、４３：透明基板
４４：可変焦点レンズ駆動回路
４５：光源
４６：コリメータレンズ
４７：ビームスプリッタ
４８：ミラー
４９：無偏光ビームスプリッタ
５０：無偏光ビームスプリッタ
５１：対物レンズ
５２：記録媒体
５３：記録層
５４：反射層
５５：凸レンズ
５６：検出器
５７：λ／２板
５８：偏光ビームスプリッタ
５９：ミラー
６０：液晶パネル
６１：λ／４板
６２：リレーレンズ
６３：液晶パネル
６４：λ／２板
６５：光学補償器
６６：偏光ビームスプリッタ
６７：λ／４板
６８：リレーレンズ
６９：凸レンズ
７０：検出器
７１：凸レンズ
７２：検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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