(57)【要約】【課題】多層化された各記録再生層を容易に識別することができる光学的記録再生媒体及び記録再生装置を提供すること。【解決手段】光学的記録再生媒体１０は、基板１１上に光学的記録再生層１２を多数積層して構成される。各光学的記録再生層１２には、それぞれ層識別用部材１３が隣接して配置されている。また、各層識別用部材１３を挟むようにそれぞれ一対の電極１４、１５が配置されている。そして、積層された層をそれぞれ離間するために中間層１６が設けられている。層識別用部材１３は例えばコレステリック液晶が薄板形状の透明中空部材に封止されて形成されており、光学的記録再生層１２と隣接もしくは一定の距離で離間して配置することで層識別用部材１３を検知することで光学的記録再生層１２の識別と層上での収束光束の焦点合わせを可能にしている。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２以上の光学的記録再生層と、
前記各光学的記録再生層と隣接又は所定の距離を隔てて配置され、特定の光波長において選択的に反射率が高くなる層識別用部材と
を具備することを特徴とする光学的記録再生媒体。
【請求項２】
請求項１に記載の光学的記録再生媒体であって、
前記層識別用部材が、コレステリック液晶からなることを特徴とする光学的記録再生媒体。
【請求項３】
請求項２に記載の光学的記録再生媒体であって、
それぞれの前記層識別用部材を挟持するように配置された一対の導電性材料を具備することを特徴とする光学的記録再生媒体。
【請求項４】
請求項３に記載の光学的記録再生媒体であって、
少なくとも一方の前記導電性材料は、前記光学的記録再生層における記録再生線路に対応した位置に配置されていることを特徴とする光学的記録再生媒体。
【請求項５】
請求項２に記載の光学的記録再生媒体であって、
前記層識別用部材に常時電界を印加する手段を更に具備することを特徴とする光学的記録再生媒体。
【請求項６】
請求項１に記載の光学的記録再生媒体であって、
前記光学的記録再生層が記録再生光の照射により異なる波長の光を生成する部材からなることを特徴とする光学的記録再生媒体。
【請求項７】
少なくとも２以上の光学的記録再生層と、前記各光学的記録再生層と隣接又は所定の距離を隔てて配置され、コレステリック液晶からなる層識別用部材と、それぞれの前記層識別用部材を挟持するように配置された一対の導電性材料とを具備する光学的記録再生媒体が載置されるステージと、
それぞれの前記一対の導電性材料間に対して選択的に電位差を付与する手段、
前記光学的記録再生層に記録又は再生用光束を収束させる手段と
を具備することを特徴とする記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学的記録再生層を多層に積層した光学的記録再生媒体及びこのような媒体に光学的な記録又は再生を行う記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の情報化社会を反映して、光学的な記録および再生に係る光学的記録再生媒体の大容量化が進められている。
【０００３】
光学的記録再生媒体の大容量化に際して、光学的記録再生層を積層して多層光学的記録再生媒体とする手法がある。光学的記録再生層を積層することで、個々の光学的記録再生層の記録容量を増やさずに、光学的記録再生媒体の記録容量を増大できる。
【０００４】
例えば、２光子吸収により空間選択的に屈折率変化を生じる所謂フォトリフラクティブ材料を媒体に用い、再生用光束の照射により屈折率変化部分で生じる蛍光発光を検知することで、３次元の光学的記録再生を実現する方法が提案されている。
【０００５】
あるいは、使用する光源の波長において高い透過率を有する非線形光学材料を積層して媒体に用い、収束する光束により任意の媒体で発現する光学的非線形現象を検知することで、複数の媒体層を実現する方法が提案されている。
【０００６】
ところで、多層光学的記録再生媒体を用いて光学的な記録、再生を行うには、記録あるいは再生に関わる光学的記録再生層を識別する必要がある。例えば、２層の記録再生層を持つＤＶＤでは、それぞれの記録再生層から光が反射されるように記録再生層に透過率を配分している。この結果、複数の記録再生層毎にその反射光に基づくいわゆるフォーカスエラー信号の発生を可能として、記録再生層それぞれを識別している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような透過率を配分する方法では、積層する記録再生層の層数が増加すると、各層に到達する光の強度を一定にするためには光利用効率を大きく低下させる必要がある。また、各記録再生層間での光の相互干渉による弊害が生じる。このため、透過率配分を用いた記録再生層数の増加には限界がある。
【０００８】
本発明は、かかる事情に基づきなされたもので、多層化された各記録再生層を容易に識別することができる光学的記録再生媒体及び記録再生装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
（１）上記課題を解決するため、本発明の主たる観点に係る光学的記録再生媒体は、少なくとも２以上の光学的記録再生層と、前記各光学的記録再生層と隣接又は所定の距離を隔てて配置され、特定の光波長において選択的に反射率が高くなる層識別用部材とを具備することを特徴とする。
【００１０】
本発明では、特定の光波長において選択的に反射率が高くなる層識別用部材を各光学的記録再生層と隣接又は所定の距離を隔てて配置したので、多層化された各記録再生層を容易に識別することができる。例えば、フォーカッシングをかけようとする光学的記録再生層に対応する層識別用部材に対してフォーカッシングをかけることで反射率が高い状態でフォーカスエラー信号を検知することができる。従って、安定したフォーカスエラー信号を得ることができる。そして、例えば一定のバイアス信号を加減算することによって該当する光学的記録再生層に記録もしくは再生用光束を正確に収束させることができる。
【００１１】
特定の光波長に対して高い反射率をもつ層識別用部材としては、コレステリック液晶を挙げることができる。コレステリック液晶の場合、層識別用部材を挟持するように一対の導電性材料（電極）を配置するとともに、これらの電極に電界を印加もしくは除去することによりコレステリック液晶の光学的特性を変化させることで、任意の層識別用部材に他の層識別用部材と異なる光反射特性を発現させ、これにより任意の層識別用部材を特定することが可能となる。
【００１２】
ここで、コレステリック液晶はプレーナ相、フォーカルコニック相およびホメオトロピック相の互いに可逆的変化が可能な相状態を持ち、このうちのプレーナ相では特定の光波長域で選択的に高い反射率を示す。この高い反射率を示す光波長域はコレステリック液晶のらせん構造におけるピッチを制御することで容易に設定することが可能である。
【００１３】
波長選択反射を示すプレーナ相と全透過を示すホメオトロピック相の状態変化は印加電界によって制御可能であり、記録もしくは再生に係る層以外の層識別部材に電界を印加することで記録もしくは再生に係る層の層識別用部材での反射率を相対的に高め、この部材から反射する光を検知することによって識別すべき層を特定することができる。
【００１４】
その場合、少なくとも一方の前記導電性材料が、前記光学的記録再生層における記録再生線路に対応した位置に配置されていることが好ましい。
【００１５】
ここで、記録再生線路とは、例えば円形の媒体の平面にらせん状に形成されたグルーブ若しくはトラックのことである。
【００１６】
これにより層識別用部材に反射光強度の分布を生じさせることが可能であり、この分布を検知することによって層識別用部材における相対的位置情報を得ることも可能である。この情報は例えば信号の記録過程において信号列の位置制御信号として必要となる所謂プリグルーブ信号として、あるいは前記電極の部分的配置に再生信号の位置と任意の位置関係を付与して再生信号列の位置制御信号所謂トラッキングエラー信号として利用しても良い。
【００１７】
前記層識別用部材に常時電界を印加する手段を設けてもよい。
【００１８】
電界の印加と相変化の関係は、常時電界と逆方向に加わるバイアス電界を設けることで逆の関係にすることもできる。
【００１９】
また、前記光学的記録再生層が記録再生光の照射により異なる波長の光を生成する部材からなることが好ましい形態である。
【００２０】
波長が変化した再生信号光に含まれる不要な基本波光を選択的に反射するとともに再生信号光を透過して検出することにより、不要基本波光を分離除去する所謂光学フィルターとすることが可能である。当然ながら基本波光を透過し波長が変化した再生信号光を選択的に反射して不要基本波光を分離除去することも可能である。
【００２１】
ここで、記録再生媒体においてその波長が変化する光学的信号再生方法としては、例えば２光子吸収を用いた光メモリーにおける基本波光に対する蛍光検出、あるいは非線形光学効果を用いた非線形光メモリーにおける基本波光に対する高調波光検出などがあげられる。
（２）本発明の別の観点に係る記録再生装置は、少なくとも２以上の光学的記録再生層と、前記各光学的記録再生層と隣接又は所定の距離を隔てて配置され、コレステリック液晶からなる層識別用部材と、それぞれの前記層識別用部材を挟持するように配置された一対の導電性材料とを具備する光学的記録再生媒体が載置されるステージと、それぞれの前記一対の導電性材料間に対して選択的に電位差を付与する手段、前記光学的記録再生層に記録又は再生用光束を収束させる手段とを具備することを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
（光学的記録再生媒体）
図１は本発明の一実施形態に係る光学的記録再生媒体の構成を示す断面図である。
【００２３】
図１に示すように、光学的記録再生媒体１０は、基板１１上に光学的記録再生層１２を多数積層して構成される。各光学的記録再生層１２には、それぞれ層識別用部材１３が隣接して配置されている。また、各層識別用部材１３を挟むようにそれぞれ一対の電極１４、１５が配置されている。そして、積層された層をそれぞれ離間するために中間層１６が設けられている。
【００２４】
なお、光学的記録再生媒体１０の積層数や基板１１の有無、中間層１６の厚みは任意に設定することが可能である。
【００２５】
光学的記録再生層１２は例えば非線形光学材料であるニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、ヨウ素酸リチウム（ＬｉＩＯ３）、ＫＴＰ（ＫＴｉＯＰＯ４）等の非線形光学結晶薄板あるいは薄膜、もしくはメトロシアニン錯塩、ニトロアニリン系・ニトロピリジン系有機結晶、アゾ色素とポリマーの重合体等の有機非線形光学材料の薄板あるいは薄膜、もしくはキラリティー（掌性）を付与した非線形光学液晶ポリマーの薄板あるいは薄膜などを用いることがあげられる。また、フォトリフラクティブ材料であるシリカガラスまたはニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）等のフォトリフラクティブ光学結晶の薄板あるいは薄膜、もしくはフォトリフラクティブポリマーの薄板あるいは薄膜を用いることも可能であるが、本発明の主旨に沿った材料であればこれらに限定するものではない。
【００２６】
基板１１と中間層１６は、例えばＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）あるいはＰＣ（ポリカーボネート）などの光学用樹脂を用いることが可能であるが、本発明の用途において使用される光束の波長において透明であればこれらに限定するものではない。
【００２７】
層識別用部材１３は例えばコレステリック液晶が薄板形状の透明中空部材に封止されて形成されており、光学的記録再生層１２と隣接もしくは一定の距離で離間して配置することで層識別用部材１３を検知することで光学的記録再生層１２の識別と層上での収束光束の焦点合わせを可能にしている。
（コレステリック液晶の相変化）
図２はコレステリック液晶の相変化について説明するための図である。
【００２８】
コレステリック液晶においては、電界Ｅが印加されていない場合は図２（ａ）に示すようにプレーナ相の状態で構成分子のらせん構造に対応した波長の円偏光成分を選択反射する。
【００２９】
この状態から弱い電界Ｅ１を印加することにより図２（ｂ）に示すようにフォーカルコニック相の状態になり一部の光は散乱するものの波長選択反射がなくなるとともに、電界の除去後も分子配向すなわち相状態が保持される。さらに高い電界Ｅ２を印加することにより図２（ｃ）に示すようにホメオトロピック相の状態になりフォーカルコニック相同様に波長選択反射がなく、散乱光が減少してさらに高い透過率となる。この状態から電界を除去するとプレーナ相の状態に変化する。このことから、電界Ｅ２を印加もしくは除去することでコレステリック液晶の状態をプレーナ相とホメオトロピック相に可逆的に変化させることが可能であり、層識別部材１３は電界の印加と除去により任意波長の光を透過もしくは反射する光学的なスイッチ機能を実現できる。
【００３０】
また、電界を印加する手段とは別に、例えば電界印加方向と逆方向の電界が残留した強誘電体薄膜を隣接して配置し、相識別用部材１３にバイアス電界を印加しておくことで前記コレステリック液晶に対する電界印加と相状態変化の関係を逆にすることも可能である。すなわち、バイアス電界の存在でコレステリック液晶はホメオトロピック相となり光透過状態であるが、バイアス電界に抗して電界を印加することでコレステリック液晶に加わっていた電界が除去されプレーナ相に変化し波長選択反射状態にできる。
（電極の構成）
電極１４、１５は、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）あるいはＺｎＯ（酸化亜鉛）などの透明電極を用いることで使用光束を効率的に用いることができる。さらに電極が配設される層識別用部材１３の対向する面内全域に設けても、あるいは面内の任意部分に設けても差し支えない。
【００３１】
図３は電極１４を光学的記録再生層１２における記録再生線路に対応した位置に配置した例を示す平面図である。光学的記録再生層１２における記録再生線路例えば円形の媒体１０の平面にらせん状に形成されたグルーブ若しくはトラックのことであり、図３に示すように、電極１４はそれに対応してらせん状に設けられている。
【００３２】
これにより層識別用部材１３に反射光強度の分布を生じさせることが可能であり、この分布を検知することによって層識別用部材１３における相対的位置情報を得ることも可能である。この情報は例えば信号の記録過程において信号列の位置制御信号として必要となる所謂プリグルーブ信号として、あるいは前記電極の部分的配置に再生信号の位置と任意の位置関係を付与して再生信号列の位置制御信号所謂トラッキングエラー信号として利用しても良い。
【００３３】
この場合に、図４に示すように、バイアス電界を常時印加するバイアス電界層１７を層識別用部材１３に隣接するように設けることが好ましく、電界の印加により電極１４の形成部位のコレステリック液晶はプレーナ相に状態変化することで波長選択反射を生じ、電極１４の形成部位のみが識別されることから例えば記録もしくは再生信号の列と電極形成部の位置を任意に設定することで信号列と使用する光束の収束スポットの位置合わせを実現することができる。
【００３４】
なお、光学的記録再生層１２の代わりに電極の配置をそのまま記録再生信号として用いることも原理的には可能である。
（層識別の原理）
図５及び図６は本発明に係る層識別の原理を説明する模式図であり、図５は層識別がなされていない状態を、図６は層識別がなされている状態を示している。
【００３５】
ここで、積層された光学的記録再生媒体１０の電極１４、１５には電源２１と各層の層識別用部材１３に電界を選択的に印加するための電路切替器２２により任意の電極に電界の印加および除去が可能になっている。
【００３６】
図５の状態では全ての層に電界が印加されているため、各層の層識別用部材１３であるコレステリック液晶はホメオトロピック相となっており、光学的記録再生媒体１０への入射光２３はそのまま通過する。
【００３７】
図６の状態では任意の１層で電界が除去されているため、この電界が除去された層の層識別用部材１３であるコレステリック液晶はプレーナ相となり、入射光の波長がコレステリック液晶の選択反射波長に等しい場合は反射光２４のように反射する。
（記録再生装置）
図７は本発明の一実施形態に係る記録再生装置の構成を示す模式図である。
【００３８】
図７に示すように、ステージ４３には、上記構成の光学的記録再生媒体１０が載置されている。
【００３９】
ここで、光源３１を出射した光束はコリメータレンズ３２、光路分岐部品３６、集光レンズ３３を経て光学的記録再生媒体１０の内部で集光される。光学的記録再生媒体の任意の１層は層識別用部材１３のコレステリック液晶が光源からの光束の波長に対し選択的に反射するプレーナ相になっているため、集光光束はプレーナ相となっている層識別用部材１３で反射し、反射光束２４は集光レンズ３３を経由し、光路分岐部品３６で反射して焦点検出用光学系の集光レンズ４０に達する。集光レンズ４０で収束光となった光束は焦点検出用の円筒レンズ４１を通過することで非点収差を発生し焦点検出用の光検出器４２に達する。光検出器４２は入射光束の非点収差により焦点前後での光束が焦線になることを用いて、前記相識別用部材１３に集光した光束が焦点位置に対して離間している情報、所謂フォーカスエラー信号を生成する。
【００４０】
このように得られたフォーカスエラー信号に基づき、例えば集光レンズ３３を光軸方向に移動することで焦点位置を制御することが可能である。
【００４１】
ただし、収束光束が焦点を結ぶべき対象は層識別用部材１３に対応した光学的記録再生層１２である。そこで、層識別用部材１３と光学的記録再生層１２の離間距離に応じた所謂バイアス信号をフォーカスエラー信号あるいは集光レンズ駆動信号に重畳することにより、記録再生に係る光学的記録再生層１２に焦点を結ばせることができる。すなわち任意の層識別用部材１３への電界の印加を除去することで、光源３１からの光束に対する反射面が光学的記録再生媒体１０の中に出現し、さらにその反射面の位置情報を検出して焦点位置を制御することにより記録再生に係る光学的記録再生層１２を識別すると同時にその層に焦点スポットを結像させることが可能となる。
【００４２】
ここで光学的記録再生層１２に焦点スポットが結像されたのち、例えば光源３１からの出射光強度を光学的記録再生層１２への信号記録に必要な強度以上に高くすることで、記録再生に係る光学的記録再生層１２を特定して信号の記録ができる。この場合、積層された光学的記録再生層１２は中間層１６により離間されていることから、記録再生に係らない光学的記録再生層１２では記録再生光束の透過断面積は大となり単位面積あたりの光強度は焦点スポット近傍の値に比べて充分低く信号記録のための閾値を超えないようにすることができる。
（光学的記録再生層に非線形光学材料を用いた例）
図８は光学的記録再生層１２に非線形光学材料を用い、信号の再生に高調波光の検出を用いた記録再生装置の模式図である。
【００４３】
ここで、層識別および焦点位置制御についてはすでに説明したので説明を省略する。また、光学的記録再生媒体１０と電路切替器２２は模式化して省略してある。
【００４４】
光源３１から出射した光束は電界が除去された層識別用部材１３で波長選択反射される前に、光学的記録再生層１２で収束する。
【００４５】
光学的記録再生層１２は、例えばニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）などの非線形光学材料の薄板もしくは薄膜を用いることができる。非線形光学材料は非線形光学効果によって照射される光束において、単位面積あたりの光強度の二乗に比例した強度で第二高調波を発生する。すなわち、収束光束の焦点付近では高強度の第二高調波を発生するが、焦点から離れた光学的記録再生層１２における第二高調波発生強度は充分小さくなるため、信号の記録再生に係らない光学的記録再生層１２で生じる第二高調波による信号検出信号への外乱信号としての影響も小さい。さらにこのように発生した第二高調波は照射される記録再生用の光源光に対し波長が半分に変化しているため、層識別用部材１３で波長選択反射されずに透過して検出用の対物レンズ３４に達することができる。
【００４６】
光学的記録再生層１２は、例えばシリカガラスなどのフォトリフラクティブ光学材料の薄板若しくは薄膜を用いてもよい。フォトリフラクティブ効果により屈折率の異なる領域を形成した後、その領域に光強度密度の大なる光束を照射することで照射光波長よりも長波長の蛍光が発生する。この発生する蛍光強度は非線形高調波光発生と同様に光強度密度に対して非線形な関係をもつことから多層に積層した媒体で信号検出に用いることができ、さらに照射される記録再生用光源光に対し波長が長波長に変化しているため、層識別用部材１３で波長選択反射されずに透過して信号検出用の対物レンズ３４に達することができる。
【００４７】
ここで、層識別用部材１３において波長選択反射する光束であっても、その偏光状態によっては反射せずに透過するものがあるため、さらに波長選択フィルター３７を配置しておいてもよいが、層識別用部材１３への入射光束の偏光状態を整えることで配置を省略することもできる。
【００４８】
対物レンズ３４、波長選択フィルター３７を経た高調波光束は信号検出用集光レンズ３５で収束光となり、光信号検出器３８に達する。検出器３８に達した第二高調波による光信号は光電変換されて電気信号となる。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、特定の光波長において選択的に反射率が高くなる層識別用部材を用いることで、多層に積層された光学的記録再生層の記録再生に係る任意の層を、記録再生光が記録再生に係らない記録再生層で反射もしくは吸収されることなく特定することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る光学的記録再生媒体の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るコレステリック液晶材料の印加電界による相変化と光学特性の説明図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る光学的記録再生媒体の構成を示す平面図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る光学的記録再生媒体の構成を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る相識別方法における非識別状態での光束の通過を示す模式図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る相識別方法における識別状態での光束の反射を示す模式図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る記録再生装置の構成を示す模式図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る記録再生装置であって光学的記録再生層に非線形光学材料を用いた場合の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１０　　光学的記録再生媒体
１１　　基板
１２　　光学的記録再生層
１３　　層識別用部材
１４、１５　　電極
１６　　中間層
１７　　バイアス電界層
２１　　電界印加用電源
２２　　電路切替器
２３　　記録再生層への入射光
２４　　層識別用部材からの反射光
３１　　光源
３２　　コリメータレンズ
３３　　集光レンズ
３４　　信号検出用対物レンズ
３５　　信号検出用集光レンズ
３６　　光路分岐部品
３７　　波長選択フィルター
３８　　光信号検出器
４０　　焦点検出用集光レンズ
４１　　焦点検出用円筒レンズ
４２　　焦点検出用光検出器
４３　　ステージ
【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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