(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光を照射することにより分子配向が変化する有機材料を記録材料として含む記録層を有し、
上記記録層の記録前後の屈折率変化をΔｎ、再生光の波長をλとしたときに、記録層の厚さｔが０＜ｔ≦λ／２Δｎであることを特徴とする光記録媒体。
【請求項２】
上記有機材料は、トランス−シス転位による構造変化に伴い分子配向が変化する有機材料であり、
上記記録層は、上記有機材料の分子配向の変化に伴い複屈折が変化することを特徴とする請求項１記載の光記録媒体。
【請求項３】
上記有機材料が液晶系材料であることを特徴とする請求項２記載の光記録媒体。
【請求項４】
上記有機材料がアゾベンゼン誘導体を含むことを特徴とする請求項２記載の光記録媒体。
【請求項５】
上記記録層は、ガイド溝及び／又はピットが形成された基板上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の光記録媒体。
【請求項６】
上記記録層は、基板とは異なる屈折率を有する誘電体膜により挟み込まれており、その上に反射膜が形成されていることを特徴とする請求項５記載の光記録媒体。
【請求項７】
上記反射膜上に保護膜が形成されていることを特徴とする請求項６記載の光記録媒体。
【請求項８】
上記記録層の記録前後の屈折率変化をΔｎ、再生光の波長をλとしたときに、記録層の厚さｔがλ／４Δｎ以下であり、
且つ、複屈折の常光線軸、異常光線軸にそれぞれ平行に入射した光に対して、反射光間の位相のずれがπに最も近くなるように誘電体膜の膜厚が設定されていることを特徴とする請求項６記載の光記録媒体。
【請求項９】
上記記録層の記録前後の屈折率変化をΔｎ、再生光の波長をλとしたときに、記録層の厚さｔがλ／８Δｎ以下であり、
且つ、複屈折の常光線軸、異常光線軸にそれぞれ平行に入射した光に対して、反射光間の位相のずれがπ／２に最も近くなるように誘電体膜の膜厚が設定されていることを特徴とする請求項６記載の光記録媒体。
【請求項１０】
上記記録層を構成する有機材料の分子の配向方向がガイド溝の方向に沿うように揃えられ、この状態が初期化状態とされていることを特徴とする請求項１記載の光記録媒体。
【請求項１１】
入射光に対して出力光の位相が複屈折軸間で略々πずれるように厚さが設定された有機材料を記録材料として含む記録層に対し偏光を照射し、その分子配向を変化させることにより情報信号を記録するとともに、
上記分子配向の変化による複屈折変化を入射光の偏光状態の変化として無配向状態と配向状態への光入射で異なる出力を得て読み出すことを特徴とする記録再生方法。
【請求項１２】
短波長光により上記記録を行い、長波長光により上記読み出しを行うことを特徴とする請求項１１記載の記録再生方法。
【請求項１３】
光の照射量を制御し、上記記録層に含まれる有機材料の配向度が複数段階となるように記録することにより情報信号を多値記録することを特徴とする請求項１１記載の記録再生方法。
【請求項１４】
上記記録層に含まれる有機材料の配向角度が複数段階となるように記録することにより情報信号を多値記録することを特徴とする請求項１１記載の記録再生方法。
【請求項１５】
上記記録層を透明基板上に形成し、当該透明基板側から上記情報信号の記録及び／又は読み出しを行うことを特徴とする請求項１１記載の記録再生方法。
【請求項１６】
偏光を照射することにより分子配向が変化する有機材料を記録材料として含む記録層を有する光記録媒体を記録媒体とし、
上記記録層に対して所定の偏光を記録光として照射する記録光学系と、
上記記録層へ入射した再生光の偏光状態を検出する再生光学系とを備え、
上記光記録媒体の記録層の厚さが入射光に対して出力光の位相が複屈折軸間で略々πずれるように設定されており、
且つ、無配向状態と配向状態への光入射で異なる出力が得られる再生光学系を有することを特徴とする記録再生装置。
【請求項１７】
記録用の短波長光源と、再生用の長波長光源とを有することを特徴とする請求項１６記載の記録再生装置。
【請求項１８】
上記記録光学系及び／又は再生光学系は、フォーカス及び／又はトラッキングのためのサーボ機構を有することを特徴とする請求項１６記載の記録再生装置。
【請求項１９】
上記記録光学系及び／又は再生光学系は、偏光方向及び偏光の種類を電気的に制御可能な偏光素子を有することを特徴とする請求項１６記載の記録再生装置。
【請求項２０】
上記光記録媒体の記録層の厚さが入射光に対して出力光の位相が複屈折軸間で略々πずれるように設定されており、
有機材料の分子配向の向きを０度から４５度まで制御し得る記録光学系と、
記録層への光入射に対して配向の向きに応じて異なる出力が得られる再生光学系とを有することを特徴とする請求項１６記載の記録再生装置。
【請求項２１】
上記光記録媒体の記録層の厚さが入射光に対して出力光の位相が複屈折軸間で略々π／２ずれるように設定されており、
有機材料の分子配向の向きを０度から９０度まで制御し得る記録光学系と、
記録層への光入射に対して配向の向きに応じて異なる出力が得られる再生光学系とを有することを特徴とする請求項１６記載の記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機材料の分子配向の変化による複屈折変化を利用して情報信号の記録再生を行う新規な光記録媒体に関するものであり、さらには、このような光記録媒体を用いた記録再生方法、記録再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光ディスクの記録再生原理として、ピットや色素材料の凹凸による位相差変調、相変化記録膜のようなアモルファス相と結晶相の反射率差による変調、光磁気におけるカー効果による偏光検出等が知られている。
【０００３】
そして、記録可能な光ディスクに用いられる記録方式は、いずれも熱記録であり、あるスレッシュホールド温度で記録膜の状態変化を引き起こして記録するというのが基本的な考えである。この場合、記録再生信号は非線形性を有し、デジタルの２値信号の記録に適している。
【０００４】
一方、フォトンモードと呼ばれるフォトクロミック材料を用いた光記録方式も知られているが、この方式は記録した後の保存安定性や読み出し安定性、繰り返し寿命等の点で多くの課題を抱えており、これら全てを解決する解は得られていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、光記録の分野では、光源の短波長化と対物レンズの高開口数化（高ＮＡ化）が進展しており、青紫光源と開口数ＮＡ＝０．８５の対物レンズの組み合わせにより、例えば直径１２ｃｍの光ディスクで２０ＧＢの大容量が実現可能であることが報告されている。ただし、このことは、いわゆるファーフィールド光学系による記録再生が理論限界に近づいていることを示しているとも言える。
【０００６】
この限界を打破するひとつの方法が、線形な記録再生が可能な記録材料を用いて多値記録化を図ることである。
【０００７】
しかしながら、これまで一般的であった熱記録は非線形な記録方式であり、多値記録は難しい。
【０００８】
また、一方で、地球環境保全の観点から、廃棄時に規制される有害物質を使用せず、また希少な資源を使用することなく製造できる光記録媒体の実現が非常に重要となってきている。
【０００９】
このような観点からも、熱記録方式の記録材料（例えば相変化記録材料や光磁気記録材料等の金属系材料）は、好ましいものとは言えない。
【００１０】
本発明は、かかる従来の実情に鑑みて提案されたものであり、線形な記録再生が可能で、地球環境保全の観点からも問題のない新規な光記録媒体を提供することを目的とし、さらには記録再生方法、記録再生装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上述の目的を達成するために、長期に亘り種々の検討を重ねてきた。その結果、光を照射することにより分子配向が変化し複屈折性を示す有機材料を記録材料とすることで、これまでに知られていない新規な光記録システムを構築することができるとの結論を得るに至った。
【００１２】
本発明は、このような知見に基づいて完成されたものである。すなわち、本発明の光記録媒体は、偏光を照射することにより分子配向が変化する有機材料を記録材料として含む記録層を有し、上記記録層の記録前後の屈折率変化をΔｎ、再生光の波長をλとしたときに、記録層の厚さｔが０＜ｔ≦λ／２Δｎであることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の記録再生方法は、入射光に対して出力光の位相が複屈折軸間で略々πずれるように厚さが設定された有機材料を記録材料として含む記録層に対し偏光を照射し、その分子配向を変化させることにより情報信号を記録するとともに、上記分子配向の変化による複屈折変化を入射光の偏光状態の変化として無配向状態と配向状態への光入射で異なる出力を得て読み出すことを特徴とするものである。
【００１４】
さらに、本発明の記録再生装置は、偏光を照射することにより分子配向が変化する有機材料を記録材料として含む記録層を有する光記録媒体を記録媒体とし、上記記録層に対して所定の偏光を記録光として照射する記録光学系と、上記記録層へ入射した再生光の偏光状態を検出する再生光学系とを備え、上記光記録媒体の記録層の厚さが入射光に対して出力光の位相が複屈折軸間で略々πずれるように設定されており、且つ、無配向状態と配向状態への光入射で異なる出力が得られる再生光学系を有することを特徴とするものである。
【００１５】
本発明は、上述の通り、光を照射することにより分子配向が変化し複屈折性を示す有機材料を記録材料とするというのが基本的な考えである。
【００１６】
上記有機材料における分子配向の変化を利用した記録方式は、線形性を有し、例えば配向度、配向角度に応じて異なる出力が得られる。したがって、多値記録が実現可能である。また、上記有機材料は、廃棄時に規制される有害物質や希少元素も含まない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した光記録媒体、記録再生方式、記録再生装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
先ず、本発明における記録再生原理について説明する。
【００１９】
これまで、光を照射することにより、分子配向が変化し複屈折性を示す材料が知られている。
【００２０】
例えば、アゾベンゼン誘導体をシリル化した液晶材料は、偏光紫外線の照射により、基板面に垂直に分子軸が並ぶホメオトロピック配向から基板面に平行に分子軸が並ぶホモジニアス配向に変わり、複屈折性を示す。これはコマンドサーフェス（面外配向）と呼ばれている。
【００２１】
また、側鎖にアゾベンゼンを有するメタクリレート系ポリマーは、液晶部位が基板に対して平行に配向しており、サイドオン型と呼ばれる。これに直線偏光の可視光を照射すると、光の電場により分子が偏光方向に対して垂直に回転し、統計的にホモジニアス配向の方向が変わり、同様に複屈折性を示す。
【００２２】
これらの材料はいずれもアゾベンゼンのトランス体とシス体の異性化反応が光により誘起される。
【００２３】
図１は、このトランス体とシス体の異性化反応を模式的に示すものである。ここでは、光反応性を有する側鎖（クロモファー）Ａと光安定性を有する側鎖（メソゲン）Ｂとを有する有機材料を例に挙げて説明する。
【００２４】
上記クロモファーＡ、メソゲンＢは、いすれもアゾベンゼン部分を有する側鎖であり、例えば化１、化２に示されるような構造を有する。
【００２５】
【化１】
0004107767.tif 000002
【００２６】
【化２】
0004107767.tif 000003
【００２７】
上記異性化反応では、図１に示すように、直線偏光の照射によりクロモファーＡにおいてトランス体Ａ−１からシス体Ａ−２への異性化反応が起こる。ただし、アゾベンゼンは、熱的にはトランス体Ａ−１が安定状態であり、直線偏光の照射に対してトランス−シス異性化反応を起こした後、トランス体に戻る。
【００２８】
ここで、シス−トランス異性による吸収スペクトルの変化を記録に利用することも考えられるが、この場合には記録状態の安定性や可逆性等の点で課題が多く、実用的な光記録媒体の実現は難しい。
【００２９】
そこで、本発明では、分子配向の変化に伴って現れる複屈折性を記録再生に利用する。
【００３０】
以下、アゾベンゼン誘導体の光による配向、及びそれに伴う複屈折変化のメカニズムについて説明する。
【００３１】
先ず、光入射前は、アゾベンゼンはトランス体の方が熱的に安定であるので、トランスがドミナントである。また、トランス体の方が自由体積が小さいので、回転し難く安定である。このことは即ち、光記録に応用した場合、読み出し耐久性が高いということにつながる。
【００３２】
ここに光が入射すると、光異性化反応が誘起され、光の電場によりアゾベンゼンが配向する。
【００３３】
具体的には、分子に平行な電場成分を有する偏光が入射した場合に、アゾベンゼンは光を吸収してシス体になる。この状態は不安定であるので、直ちにトランス体に戻るが、光が連続的に入射されている場合にはさらに励起され、共鳴を起こしシス体の状態が維持される。シス体になると、自由体積が変化し回転し易くなり、また、アゾベンゼンは分子に垂直な電場成分には反応しないため、最終的には入射した直線偏光に対して垂直方向に分子が配向した状態が安定状態となり、配向される。
【００３４】
配向したアゾベンゼン分子は液晶性を有しているため、分子軸に沿って大きな複屈折を有する。このため、配向状態の違いによって大きな屈折率の変化が得られる。
【００３５】
なお、光異性化反応を起こすアゾベンゼン（クロモファー）を安定化させるために、高分子に側鎖（メソゲン）を導入すると、安定性が増す。メソゲンは、クロモファーであるアゾベンゼンと結合し、これに伴って動き、クロモファーと同様に配向してこれを安定化する。配向状態での安定性は従来のフォトクロミック材料よりも格段に高い。
【００３６】
本発明は、このような原理を光記録媒体の記録再生原理として応用したものである。
【００３７】
図２に、上記記録再生原理を応用した光ディスクの一構成例を示す。
【００３８】
この光ディスク１は、基板２側から記録光、再生光を照射して記録再生を行うもので、基板２上に記録材料層３、反射層４、保護層５を順次成膜してなるものである。
【００３９】
基板２は、例えばポリカーボネート（ＰＣ）やアモルファスポリオレフィン（ＡＰＯ）等の材料を射出成形することにより形成され、その表面に必要に応じてトラッキング用のガイド溝やアドレスピット等のピットを形成する。
【００４０】
ガイド溝やピットを有する基板を作製するための別の方法としては、いわゆる２Ｐ法を挙げることができ、ガラス等のフラットな基板上に紫外線硬化樹脂によりこれらのパターンを形成してもよい。
【００４１】
また、上記記録材料層４を形成するには、基板２上に有機溶剤に溶解した記録材料を滴下し、通常にはスピンコート法により記録材料を高速で振り切り、基板２の信号エリア上に均一に塗布する。記録材料を溶解する有機溶剤が基板２に影響を与える場合には、スピンプロセスの前に有機溶剤に対して不溶性の材料により基板２の表面を表面処理しておいてもよい。
【００４２】
記録材料は、先にも述べた通り、光を照射することにより、分子配向が変化し複屈折性を示す有機材料であり、例えば液晶性を示しアゾベンゼン誘導体がクロモファー及びメソゲンとして側鎖に導入された高分子材料を用いる。
【００４３】
溶剤を乾燥させた後、反射層４を蒸着、あるいはスパッタ法等で成膜する。最終的に光ディスクとするためには、反射層４を酸化等から保護するため、紫外線硬化樹脂等からなる保護層５をコーティングする。
【００４４】
このとき、塗布厚、すなわち記録材料層３の厚さは、以下のような考えに基づいて設定する。
【００４５】
すなわち、記録材料の異性化による複屈折（記録前後における屈折率変化）をΔｎとすると、信号の最大変調度はΔｎ×（記録材料層の厚さｔ）＝λ（再生光の波長）／４の時に得られる。ただし、これは反射層４と基板２間の多重干渉を考慮しない場合の値であり、実際には膜厚が多少ずれたところで最大値となる。また、透過光を検出するシステム（検出光学系と入射光学系が光ディスクを挟んで対向して配置される場合）においては、ちょうどλ／２Δｎの膜厚で変調度が最大となる。したがって、記録材料層３の厚さは、λ／２Δｎ以下であればよい。ただし膜厚が零では記録ができないので、上記記録材料層３の厚さｔは、０＜ｔ≦λ／２Δｎとすることが好ましい。
【００４６】
上記光ディスク１において、記録再生を考えた場合、記録材料層３の記録前の配向状態をランダムな状態にしておくか、円周状に配置されたガイド溝（グルーブ）に沿って一定の配向状態に揃えておくかにより、記録再生光学系が異なってくる。
【００４７】
例えば、図３に示すように、塗布直後には分子の向き（図中、矢印で模式的に示す。）は一定ではなく、ランダムな状態である（図３Ａ）。これに対し、中央のトラック（グルーブＧにより挟まれた平坦領域）にのみトラックと垂直な直線偏光を照射した場合、分子がトラック方向に配向する（図３Ｂ）。このとき、完全に配向するまでに中間の状態が存在し、そのレベルは光の照射量によりコントロールが可能である。この中間状態では、異性化による複屈折Δｎも中間の値を示すので、信号出力もそれに応じて中間のレベルとなる。これにより多値記録が可能である。
【００４８】
この他、記録に用いる配向状態には、様々な組み合わせを利用することができる。例えば、ランダム（配向していない状態）を０、完全な配向状態を１とする変調方式や、完全な配向状態に保ったままその配向角度を変調する方式等が考えられる。
【００４９】
多値記録する場合にも、二通りの方式が考えられる。すなわち、配向度を変調する方式と、配向度を一定としたまま配向角度を変えることにより変調する方式である。
【００５０】
これら記録方式に応じて、様々な光学系を採用する必要がある。
【００５１】
そこで、以下において、本発明を適用した記録再生装置における光学系の構成について説明する。
【００５２】
基本的な光学系の構成例を図４〜図６に示す。これらは、基本的にはＣＤ用、あるいはＤＶＤ用の光学系と共通点が多い。すなわち、レーザダイオードＬＤからの光は、コリメータにより平行光に変換され、ビームスプリッタＢＳを通して対物レンズＬに入射する。また、光ディスク１の透明基板を通り信号面で反射された光は、ビームスプリッタＢＳで反射され、非点収差法によるフォーカス検出等のためフォトディテクタＰＤに入射する。フォトディテクタＰＤでは、基本的にＨＦ信号、フォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号が検出される。ＣＤ用、ＤＶＤ用の光学系と異なるのは、複屈折を検出するための偏光光学系である。
【００５３】
具体的に説明すると、先ず、図４に示す光学系は、ランダム状態と配向状態の間の信号量の違いを検出するものである。最大の変調度が得られるように、λ／４板１１を挿入し、再生時には円偏光が光ディスク１に照射されるようにしてある。なお、最大の変調度が取れるのは、再生光が光ディスクで反射される際に、複屈折のそれぞれの軸の間の位相差がちょうどπとなるように記録材料層３の膜厚を設定した場合である。この場合、記録材料層が配向すると、光ディスクがλ／４板＋反射膜として機能する。
【００５４】
この構成において、光スポット内の分子の向きがランダムである場合、光ディスク１は反射膜としてのみ機能するので、反射光は同じ円偏光のまま反射され、λ／４板１１を再度通過する際に入射時と直交する方向の直線偏光となり、偏光ビームスプリッタＰＢＳにより反射され、信号検出用ディテクタＰＤで検出される。また、光スポット内の分子が配向している場合には、光ディスク１がλ／４板＋反射膜として機能するので、反射光は入射光とは逆回りの円偏光となり、λ／４板１１を再度通過した後には入射時と同じ方向の直線偏光となり、信号検出用のディテクタＰＤには到達しない。このとき、配向の角度は任意でよいが、光ディスク内で角度は統一されていなければならない。また、光ディスクの複屈折がπよりも小さい位相を与える膜構成になっている場合（例えば、記録材料層の膜厚が薄い場合）は、再度λ／４板１１を通過した後は楕円偏光または円偏光となるので、検出ディテクタに入射する光量が低下する。また、配向度が中間状態である場合も同様であるが、この際には意図的に検出光量を複数段階に変調することができ、多値記録が実現される。
【００５５】
一方、記録、消去については、次のようにして実現する。初期状態はランダムであるので、これを消去状態とする。記録に際しては、直線偏光を照射し、記録材料層の分子を配向する。再度消去する際には、円偏光を入射することにより配向をランダム化することができる。したがって、図４に示す光学系のように、記録時には直線偏光を、消去時には円偏光を入射できるようにしたものでを用いる。図４に示す光学系では、λ／４板１１を挿入、あるいは取り外すことにより、これに対応しているが、同等の機能を有する変調素子を用い、高速で直線偏光と円偏光に変調することにより、オーバーライトも可能になる。変調素子としては、例えば液晶を用いて電気的に光の位相を可変できるようにした素子を使用することができる。
【００５６】
なお、この図４においては、理解が容易なように記録、再生の光学系を別々に記載しているが、実際には記録、再生を同一のピックアップで実現することができる。例えば、記録、再生の光波長が異なる場合でも、２つのレーザをレーザカップラーにより同じ光路上に導き、各光学部品を２波長に対応させれば、１つのピックアップで記録再生が可能である。
【００５７】
記録再生に使用されるレーザとしては、波長４００ｎｍ〜７８０ｎｍのレーザを挙げることができる。例えば、記録用のレーザとしては、波長４００ｎｍのものが実用的に使用可能なＧａＮ半導体レーザ等、短波長レーザを使用することができる。再生用のレーザとしては、ＤＶＤやＣＤ等で実用化されている波長６５０ｎｍ、あるいは波長７８０ｎｍのＧａＡｓレーザ等、長波長レーザを使用することができる。
【００５８】
光波長は、記録材料層の波長特性に合わせて適宜選択する。この場合、再生には吸収の少ない波長を用いることが好ましく、記録にはある程度の吸収が必要である。同一の波長で記録再生を行うには、使用する波長での吸収係数を適切に設定し、記録、再生時に光強度を変えることにより対応可能である。
【００５９】
上記のように消去をランダム状態、記録を配向状態とする光変調方式を採用した場合、これを再生する光学系は図５のように構成することもできる。
【００６０】
図５に示す光学系は、図４に示す光学系からλ／４板１１を取り除いたもので、光ディスク１には直線偏光を照射する。
【００６１】
この場合は、記録の配向方向を再生偏光面に対して４５度傾ける。すなわち、記録の偏光面と再生の偏光面を４５度回転する。
【００６２】
このように設定すると、消去状態では再生光の偏光面は反射の際に回転しないので、検出ディテクタには到達しない。また、記録状態では、光ディスク１はλ／４板＋反射膜と等価なので、偏光面は９０度回転する。したがって、反射光は検出ディテクタＰＤに導入され、検出される。
【００６３】
この例においても、記録、再生のピックアップを同一にすることができるが、この場合には、偏光面を回転する機構と直線偏光を円偏光に変換する機構を有する変調素子を用いることが必要である。これには、先の例と同様に、液晶を用いて電気的に光の位相を可変できるようにした素子を使用することができる。
【００６４】
多値記録については、図４の場合と同様、配向度を変えることにより実現可能である。また、配向度は一定のままで、配向角度を再生光の偏光面に対して０度と４５度の中間の角度に設定することによっても可能である。中間の角度の場合は、偏光が楕円偏光または円偏光になり、偏光ビームスプリッタＰＢＳを通過することで検出光量が中間状態となる。すなわち、配向角度を何段階かに分けることで多値記録が可能である。ここで、配向度と配向角度を同時に変えることも可能である。
【００６５】
図６は、記録、再生共に完全に配向した状態で実現する光学系の例である。この場合、再生光の偏光面に対して、消去状態の配向の角度を０度に、記録状態の配向の角度を４５度にすることにより、最大の変調が得られる。すなわち、再生光の偏光面に対して配向方向が０度の場合は、検出光の偏光は入射光と同じ偏光なので検出ディテクタＰＤには到達しない。再生光の偏光面に対して配向方向が４５度の場合は、光ディスク１がλ／４板＋反射膜として機能するため、検出光の偏光面が再生光の偏光面に対して９０度回転し、すべて検出ディテクタＰＤに入射する。また、配向の角度が０度と４５度の中間である場合、図５に示す光学系と同様、検出光は楕円偏光または円偏光となるので中間の出力が得られ、多値記録が実現される。
【００６６】
また、この図６に示す光学系においては、記録、消去にも直線偏光を用い、その偏光面を回転する素子を用いて記録、消去を実現する。本例では、λ／２波長板１２を用いているが、高速の変調素子を用いることによりオーバーライトが実現できることは、図４、図５に示す光学系の場合と同様である。
【００６７】
さらに、光学系として、次のような構成も考えられる。
【００６８】
図４〜図６に示す光学系では、光ディスクが多重反射の効果も含めてλ／４板＋反射膜として機能するときに最大の変調が得られる。しかしながら、記録材料層の厚さを薄くしたい場合には、複屈折Δｎを大きくする必要がある。逆に、複屈折Δｎが小さい場合には、λ／４板＋反射膜と等価となる場合の記録材料層の膜厚が厚くなり、焦点深度よりも厚くなってしまう場合があり得る。
【００６９】
そこで、記録材料層を薄くしても十分な変調度が得られるようにするには、次のような光学系を用いればよい。
【００７０】
先ず、光ディスク１は、λ／８板＋反射膜として機能するように設定する。これは、λ／４板＋反射膜として機能する場合の半分の膜厚で実現することができる。
【００７１】
記録、消去は、分子を完全に配向し配向角度を変調する。これは図６に示す例の場合と同様である。ただし、この場合には配向角度を０度から９０度で変調する。
【００７２】
さらに、検出光学系には、図７に示すように、λ／８板１３を設置し、その軸を配向の軸に合わせる。
【００７３】
このように設定することで、例えば配向が９０度である場合、λ／８板１３を合わせるとλ／８板＋λ／８板＋反射膜となり、入射した直線偏光は９０度回転し、検出ディテクタＰＤに入射する。配向が０度の場合には、λ／８板−λ／８板＋反射膜となり、反射膜として機能しないので、入射した直線偏光は回転せず、検出ディテクタＰＤには入射しない。
【００７４】
このようにして図６の場合と同様の信号が得られる。また、０度と９０度の中間の角度では検出光が中間のレベルを取るため、多値記録が可能であることも同様である。
【００７５】
以上のような光ディスクと偏光光学系により、従来の相変化材料や光磁気記録材料のようなヒートモードによる記録ではなく、フォトンモード記録の記録再生システムを構築することが可能である。
【００７６】
ところで、上述のように、本発明は、複屈折性を有する有機薄膜（記録材料層）において、常光線、異常光線で屈折率が異なることを信号検出に利用するものであり、最大の変調度が得られるのは、具体的な検出光学系の例でも示したように、常光線、異常光線の軸の光入射に対して反射光の位相がπ（λ／４板＋反射膜に相当）、またはπ／２（λ／８板＋反射膜に相当）だけずれる場合である。これは、有機薄膜に反射膜を隣接して形成した場合、有機薄膜の膜厚がそれぞれλ／４Δｎ、λ／８Δｎの時に実現される。しかしながら、複屈折がある場合には、屈折率が大きく異なるために、有機薄膜に隣接して誘電体膜が形成されている場合に、多重干渉の効果が常光線、異常光線で異なる。
【００７７】
そこで、これを利用して、より薄い有機薄膜の膜厚で最大の変調度が得られる光ディスクを提供することができる。
【００７８】
すなわち、多重干渉の効果は、次のようにして見ることができる。
【００７９】
先ず、入射光を直線偏光とし、検出光学系に偏光板を透過偏光軸を入射偏光面に垂直に設置（クロスニコル配置）し、検出光を観測する場合を考える（図５の検出光学系を参照）。
【００８０】
誘電体膜を設けず、有機薄膜＋反射膜のみの構成のときの反射光量を図８に示す。
【００８１】
ここでは、常光線の屈折率を１．５、異常光線の屈折率を２．０、消光係数を共に０．０４とし、有機薄膜の膜厚を横軸にとってその変化を示した。なお、光波長は６３３ｎｍである。
【００８２】
有機薄膜の膜厚が零の場合には、当然のことながら常光線、異常光線の軸からの反射光の位相はずれないため、検出光はない。有機薄膜の膜厚が厚くなるに従い、検出ディテクタに入射する光量が増え、λ／４Δｎのときに最大となる。したがって、この構成で最大の変調度を得るためには、λ／４Δｎの膜厚が必要である。
【００８３】
しかしながら、複屈折Δｎが小さい場合は、有機薄膜の膜厚を厚くする必要があるが、一方で集光した光の焦点深度が限られているために、設定できる膜厚には上限がある。また、この記録原理は、光照射によってのみ行われるため、有機薄膜に吸収された熱は速やかに反射膜に逃がす必要がある。さらに、有機薄膜に吸収がある場合、膜厚が厚いと光が透過せず、光の入射側の表面にしか記録できないという問題も生ずる。
【００８４】
これらの理由により、実用上、有機薄膜はなるべく薄い方がよい。
【００８５】
より薄い有機薄膜で同様の変調度を得るためには、誘電体膜で有機薄膜を挟み込む構成が有効である。この場合、基板の屈折率と誘電体膜の屈折率は異なることが好ましい。
【００８６】
図９に、有機薄膜の膜厚を１２０ｎｍとした光ディスクにおいて、誘電体膜の膜厚を変更した場合の変調度の変化を示す。
【００８７】
この有機薄膜の膜厚を１２０ｎｍとした光ディスクは、λ／４Δｎの半分以下の膜厚での例である。
【００８８】
ここでは、有機薄膜の光学パラメータは、図８に示す場合と同様とし、誘電体膜としてＳｉＮ（ｎ＝２）、基板としてガラス（ｎ＝１．４６）を用いた。光ディスクの構成としては、基板上にＳｉＮ（１）、有機薄膜、ＳｉＮ（２）、反射膜（Ａｌ：１００ｎｍ）とした。なお、図９において、各曲線の付記した数値はＳｉＮ（２）の膜厚である。
【００８９】
図９に示すように、誘電体膜であるＳｉＮの膜厚を適切に選ぶことにより、大きな検出光が得られることがわかる。
【００９０】
例えば、ＳｉＮ（２）が無い場合には、膜厚１２０ｎｍの有機薄膜では０．３４の検出光しか得られない。これに対して、ＳｉＮ（１）が１２０ｎｍ、ＳｉＮ（２）が２０ｎｍの場合に０．５１の検出光が得られている。常光線、異常光線間の位相がπずれる場合の変調度は、この例では図８の３００ｎｍの膜厚に示されるように０．５８である。
【００９１】
有機薄膜が１２０ｎｍの場合、位相はπまでは取れていないが、これに近い値である。
【００９２】
また、図７に示す光学系の場合、検出光学系の工夫により上記の例の半分の位相のずれで最大の変調度が得られるようになっている。この場合にも同様にＳｉＮの多重干渉の効果が有効に働くことも明らかであり、λ／８Δｎよりも薄い膜厚で十分に変調度が得られるという効果がある。
【００９３】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明によれば、これまでとは全く異なる光記録システムの構築が可能である。
【００９４】
その効果としては、光磁気ディスクに比べて極めて大きい再生信号が得られること、光の照射量に比例した信号が得られるので線形な記録再生が行え多値記録等の信号処理等との組み合わせで高密度化が可能となること、有機材料で高転送記録と消去が可能であること、有機材料をスピン法で塗布することで作製できるので製造コストを大幅に低減できること、トラック方向に対して記録膜の配向方向と光学系の偏光方向の組み合わせを選択することで信号レベルをシステムの要求に従って変えることができること、偏光方向を変えることにより読み出しと書き込みを同じ波長で行うことが可能であること、等を挙げることができる。
【００９５】
また、金属系材料は安全面と地球環境保全の観点からその使用を避ける必要があるが、本発明では記録材料として有機材料を使用するため、このような心配が不要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】トランス−シス転位の様子を示す模式図である。
【図２】本発明を適用した光ディスクの一構成例を示す要部概略斜視図である。
【図３】初期状態（ランダム状態）と配向状態を模式的に示す平面図である。
【図４】記録再生光学系の一例を示す模式図である。
【図５】記録再生光学系の他の例を示す模式図である。
【図６】記録再生光学系のさらに他の例を示す模式図である。
【図７】記録再生光学系のさらに他の例を示す模式図である。
【図８】有機薄膜の厚さと検出光量の関係を示す特性図である。
【図９】誘電体膜の厚さと検出光量の関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１  光ディスク、２  基板、３  記録材料層、４  反射層、５  保護層
【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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