JP2009099192A - Information recording medium, information reproducing method, information recording method, and information recording and/or reproduction apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、情報記録媒体、情報再生方法、情報記録方法、情報記録及び/又は再生装置に関し、特に偏光の反射特性を利用し、多値情報の記録及び/又は再生に対応する情報記録媒体、情報再生方法、情報記録方法、情報記録及び/又は再生装置に関する。 The present invention relates to an information recording medium, an information reproducing method, an information recording method, an information recording and / or reproducing apparatus, and in particular, an information recording medium that utilizes the reflection characteristics of polarized light and supports the recording and / or reproducing of multilevel information, The present invention relates to an information reproducing method, an information recording method, an information recording and / or reproducing apparatus.
近年、情報機器又は映像音響機器等で処理される情報量の増大に伴い、データアクセスが容易で、大容量データを蓄積可能で、かつ、機器の小型化に対応可能な、光ディスクなどの情報記録媒体が注目されている。光ディスクなどの情報記録媒体の面内記録密度向上のためには、情報再生に用いられる対物レンズの開口数NA(Numerical Aperture)を大きくすると共に、使用する読取光の波長を短くして、対物レンズによって集光される光のスポット径を小径化することが有効であり、例えば、波長が約405nmのレーザ光源と開口数NAが0.85の集光レンズとを含む光学系を備えた情報記録及び/又は再生装置を用いて、情報が記録及び/又は再生される情報記録媒体が提案されている(Blu-ray Disc規格)。 In recent years, with the increase in the amount of information processed by information equipment or audiovisual equipment, etc., information recording such as an optical disk, which is easy to access data, can store large amounts of data, and can cope with downsizing of equipment. The medium is drawing attention. In order to improve the in-plane recording density of an information recording medium such as an optical disc, the objective lens used for information reproduction has a large numerical aperture NA (Numerical Aperture) and the wavelength of the reading light to be used is shortened. It is effective to reduce the spot diameter of the light condensed by, for example, an information recording system including an optical system including a laser light source having a wavelength of about 405 nm and a condensing lens having a numerical aperture NA of 0.85. In addition, an information recording medium in which information is recorded and / or reproduced using a reproducing apparatus has been proposed (Blu-ray Disc standard).
また、Blu-ray Discに代表される高NAの光学系を用いた記録再生可能な情報記録媒体においては、信号面を複数設け、これを積層化することで更に容量を増やした多層型の情報記録媒体が実現できる。例えば、Blu-ray Disc規格では、単一の記録層について25GB程度、二層の記録層について50GB程度の容量のデータを蓄積可能である。 Further, in an information recording medium capable of recording / reproducing using a high NA optical system typified by Blu-ray Disc, a plurality of signal surfaces are provided, and a multilayer type information in which the capacity is further increased by stacking the signal surfaces. A recording medium can be realized. For example, in the Blu-ray Disc standard, it is possible to store data having a capacity of about 25 GB for a single recording layer and about 50 GB for a two-layer recording layer.
また、最近では、対物レンズの高開口数(NA)化や読取光の短波長化がともに限界に近づきつつあることから、現状を大きく打破すべく、三次元的に多値情報を記録可能なホログラム型情報記録媒体なども提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、多値情報を記録する情報記録媒体としては、ホログラフィックな方法などは多く提案されているが、例えば、記録部に幾何学的形状を有する単純な構成により多値情報を記録する情報記録媒体は提案されていなかった。記録部に幾何学的形状を有する単純な構成により多値情報を記録する情報記録媒体が実現できれば、例えば、スタンパーやインプリントなどで複製可能な再生専用の情報記録媒体を従来の形状加工法を大きく変更することなく容易に実現することができる。また、記録可能な情報記録媒体も実現可能である。更には、偏光を利用することで多値情報に対応する情報再生方法、情報記録方法、情報記録及び/又は再生装置を実現することができる。 However, many holographic methods have been proposed as information recording media for recording multi-value information. For example, information recording for recording multi-value information with a simple configuration having a geometric shape in the recording unit. No media was proposed. If an information recording medium that records multi-value information with a simple configuration having a geometric shape in the recording unit can be realized, for example, a conventional information processing medium that can be reproduced by a stamper, imprint, or the like is applied to a conventional shape processing method. It can be easily realized without significant changes. A recordable information recording medium can also be realized. Furthermore, an information reproducing method, information recording method, information recording and / or reproducing apparatus corresponding to multilevel information can be realized by using polarized light.
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、記録部に幾何学的形状を有する単純な構成により多値情報を記録する情報記録媒体、このような情報記録媒体に対応する情報再生方法、情報記録方法、情報記録及び/又は再生装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an information recording medium for recording multilevel information with a simple configuration having a geometric shape in a recording unit, an information reproducing method and information corresponding to such an information recording medium It is an object to provide a recording method, an information recording and / or reproducing apparatus.
上記目的を達成するため、第1の発明は、読取光が記録部に照射され、前記記録部で反射される反射光が検知されることにより、前記記録部に記録された多値情報が読取られる情報記録媒体であって、前記記録部には、所定の領域を有する所定の傾斜角の傾斜反射面が、前記多値情報に対応して複数種類の方位角を成すように形成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to a first aspect of the invention, reading light is applied to a recording unit, and reflected light reflected by the recording unit is detected, whereby multi-value information recorded on the recording unit is read. In the information recording medium, an inclined reflection surface having a predetermined area and having a predetermined inclination angle is formed on the recording unit so as to form a plurality of types of azimuth angles corresponding to the multi-value information. It is characterized by that.
第2の発明は、読取光が記録部に照射され、前記記録部で反射される反射光が検知されることにより、前記記録部に記録された多値情報が読取られる情報記録媒体であって、前記記録部には、所定の領域を有する所定の方位角の傾斜反射面が、前記多値情報に対応して複数種類の傾斜角を成すように形成されていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an information recording medium in which multi-value information recorded in the recording unit is read by irradiating the recording unit with reading light and detecting reflected light reflected by the recording unit. The recording unit is characterized in that an inclined reflecting surface having a predetermined area and having a predetermined azimuth angle is formed so as to form a plurality of types of inclination angles corresponding to the multi-value information.
第3の発明は、読取光が記録部に照射され、前記記録部で反射される反射光が検知されることにより、前記記録部に記録された多値情報が読取られる情報記録媒体であって、前記記録部には、所定の領域を有する傾斜反射面が、前記多値情報に対応して複数種類の傾斜角と複数種類の方位角をなすように組合されて形成されていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an information recording medium in which multi-value information recorded in the recording unit is read by irradiating the recording unit with reading light and detecting reflected light reflected by the recording unit. In the recording unit, an inclined reflecting surface having a predetermined region is formed in combination so as to form a plurality of types of inclination angles and a plurality of types of azimuth angles corresponding to the multi-value information. And
第4の発明は、読取光が記録部に照射され、前記記録部で反射される反射光が検知されることにより、前記記録部に記録された多値情報が読取られる情報記録媒体であって、前記記録部には、所定の領域を有する所定の方位角の、1つ又は複数の傾斜反射面が形成されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an information recording medium for reading multi-value information recorded in the recording unit by irradiating the recording unit with reading light and detecting reflected light reflected by the recording unit. The recording unit is characterized in that one or a plurality of inclined reflecting surfaces having a predetermined area and having a predetermined azimuth angle are formed.
第5の発明は、記録光が記録部に照射されることにより多値情報が記録され、前記多値情報が記録された前記記録部に読取光が照射され、前記記録部で反射される反射光が検知されることにより、前記記録部に記録された前記多値情報が読取られる情報記録媒体であって、所定の領域を有する1つ又は複数の所定の傾斜角の傾斜反射面を有し、前記傾斜反射面上に光学異方性が付加される材料からなる記録層を有することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, multi-value information is recorded by irradiating the recording light with the recording light, and the recording light on which the multi-value information is recorded is irradiated with reading light and reflected by the recording part. An information recording medium from which the multi-value information recorded in the recording unit is read by detecting light, and has an inclined reflection surface having one or more predetermined inclination angles having a predetermined area. And a recording layer made of a material to which optical anisotropy is added on the inclined reflecting surface.
第6の発明は、記録磁場、又は、記録電場が記録部に印加されることにより多値情報が記録され、前記多値情報が記録された前記記録部に読取光が照射され、前記記録部で反射される反射光が検知されることにより、前記記録部に記録された前記多値情報が読取られる情報記録媒体であって、所定の領域を有する1つ又は複数の所定の傾斜角の傾斜反射面を有し、前記傾斜反射面上に光学異方性が付加される材料からなる記録層を有することを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, a multi-value information is recorded by applying a recording magnetic field or a recording electric field to the recording unit, and the recording unit on which the multi-value information is recorded is irradiated with reading light, and the recording unit An information recording medium from which the multi-value information recorded in the recording unit is read by detecting reflected light reflected by the recording unit, and is inclined at one or more predetermined inclination angles having a predetermined area It has a reflective surface, and has a recording layer made of a material to which optical anisotropy is added on the inclined reflective surface.
第7の発明は、第1の発明に係る情報記録媒体において、前記記録部は、3つの前記傾斜反射面で往復光路をなす前記所定の傾斜角が45°であるコーナーキューブを有し、前記コーナーキューブの稜線が前記多値情報に対応して複数種類の方位角を成すように形成されていることを特徴とする。 7th invention is the information recording medium which concerns on 1st invention, The said recording part has a corner cube whose said predetermined inclination | tilt angle which makes a reciprocating optical path with three said inclined reflective surfaces is 45 degrees, The ridge line of the corner cube is formed so as to form a plurality of types of azimuth angles corresponding to the multi-value information.
第8の発明は、第1の発明に係る情報記録媒体において、前記記録部は、前記所定の傾斜角が30°である前記傾斜反射面を有し、前記傾斜反射面が前記多値情報に対応して複数種類の方位角を成すように形成されていることを特徴とする。 According to an eighth aspect of the present invention, in the information recording medium according to the first aspect, the recording unit has the inclined reflecting surface whose predetermined inclination angle is 30 °, and the inclined reflecting surface is the multi-value information. Correspondingly, it is formed so as to form a plurality of types of azimuth angles.
第9の発明は、第1の発明に係る情報記録媒体において、前記記録部は、2つの前記傾斜反射面で往復光路をなす前記所定の傾斜角が45°であるV溝を有し、前記V溝の稜線が前記多値情報に対応して複数種類の方位角を成すように形成されていることを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, in the information recording medium according to the first aspect, the recording unit has a V-groove having a predetermined inclination angle of 45 ° that forms a reciprocating optical path between the two inclined reflection surfaces, The ridge line of the V groove is formed so as to form a plurality of types of azimuth angles corresponding to the multi-value information.
第10の発明は、第1乃至第9の何れか一に記載の発明に係る情報記録媒体において、前記傾斜反射面として誘電体の全反射を用いることを特徴とする。 According to a tenth aspect of the invention, in the information recording medium according to any one of the first to ninth aspects, total reflection of a dielectric is used as the inclined reflection surface.
第11の発明は、第1乃至第9の何れか一に記載の発明に係る情報記録媒体において、前記傾斜反射面として誘電体の裏面反射を用いることを特徴とする。 According to an eleventh aspect of the present invention, in the information recording medium according to any one of the first to ninth aspects, a back surface reflection of a dielectric is used as the inclined reflection surface.
第12の発明は、請求項1乃至11の何れか一項記載の情報記録媒体の前記記録部に、既知の偏光状態である読取光を照射し、前記記録部で反射される反射光の偏光状態を検知し、検知された前記偏光状態から、前記所定の傾斜角及び/又は所定の方位角を特定することにより、前記記録部に記録された多値情報を読取る情報再生方法であることを特徴とする。
A twelfth aspect of the invention is that the recording unit of the information recording medium according to any one of
第13の発明は、第12の発明に係る情報再生方法において、前記読取光の前記偏光状態は円偏光であり、前記反射光の前記偏光状態は楕円偏光であることを特徴とする。 A thirteenth invention is characterized in that, in the information reproducing method according to the twelfth invention, the polarization state of the reading light is circularly polarized light, and the polarization state of the reflected light is elliptically polarized light.
第14の発明は、第12又は第13の発明に係る情報再生方法において、前記読取光は、前記偏光状態が右円偏光である第1の読取光と、前記偏光状態が左円偏光である第2の読取光とを有し、前記第1の読取光と前記第2の読取光とが、所定の半空間を成すように照射されることを特徴とする。 A fourteenth aspect of the invention is the information reproducing method according to the twelfth or thirteenth aspect of the invention, wherein the reading light is the first reading light whose polarization state is right circular polarization and the polarization state is left circular polarization. And a second reading light, wherein the first reading light and the second reading light are irradiated so as to form a predetermined half space.
第15の発明は、請求項5記載の情報記録媒体の記録層に、記録光を照射し、前記記録層の材料に光学異方性を付加することにより、前記記録層に多値情報を記録する情報記録方法であることを特徴とする。
In a fifteenth aspect of the invention, the recording layer of the information recording medium according to
第16の発明は、請求項6記載の情報記録媒体の記録層に、記録磁場、又は、記録電場を印加し、前記記録層の材料に光学異方性を付加することにより、前記記録層に多値情報を記録する情報記録方法であることを特徴とする。 According to a sixteenth aspect of the present invention, a recording magnetic field or a recording electric field is applied to the recording layer of the information recording medium according to claim 6 to add optical anisotropy to the recording layer material. It is an information recording method for recording multi-value information.
第17の発明は、第1乃至第11の何れか一に記載の発明に係る情報記録媒体の前記記録部に、既知の偏光状態である読取光を照射する、光源を含む読取光照射手段と、前記記録部で反射される反射光の偏光状態を検知する反射光検知手段と、を有し、前記反射光検知手段の検知結果に基づいて、前記所定の傾斜角及び/又は所定の方位角を特定することにより、前記記録部に記録された多値情報を読取る情報記録及び/又は再生装置であることを特徴とする。 According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided reading light irradiating means including a light source that irradiates the recording unit of the information recording medium according to any one of the first to eleventh aspects with reading light having a known polarization state. Reflected light detection means for detecting the polarization state of the reflected light reflected by the recording unit, and based on the detection result of the reflected light detection means, the predetermined tilt angle and / or the predetermined azimuth angle By specifying the information, the information recording and / or reproducing apparatus reads multi-value information recorded in the recording unit.
第18の発明は、第17の発明に係る情報記録及び/又は再生装置において、前記読取光の偏光状態は円偏光であり、前記反射光の偏光状態は楕円偏光であることを特徴とする。 According to an eighteenth aspect of the present invention, in the information recording and / or reproducing apparatus according to the seventeenth aspect of the invention, the polarization state of the reading light is circularly polarized light, and the polarization state of the reflected light is elliptically polarized light.
第19の発明は、第17又は第18の発明に係る情報記録及び/又は再生装置において、前記読取光は、前記偏光状態が右円偏光である第1の読取光と、前記偏光状態が左円偏光である第2の読取光とを有し、前記第1の読取光と前記第2の読取光とが、所定の半空間を成すように照射されることを特徴とする。 According to a nineteenth aspect of the present invention, in the information recording and / or reproducing apparatus according to the seventeenth or eighteenth aspect of the invention, the reading light includes the first reading light whose polarization state is right circular polarization, and the polarization state which is left. The second reading light is circularly polarized light, and the first reading light and the second reading light are irradiated so as to form a predetermined half space.
本発明によれば、記録部に幾何学的形状を有する単純な構成により多値情報を記録する情報記録媒体、このような情報記録媒体に対応する情報再生方法、情報記録方法、情報記録及び/又は再生装置を提供することができる。 According to the present invention, an information recording medium for recording multi-value information with a simple configuration having a geometric shape in a recording unit, an information reproducing method, an information recording method, an information recording and / or an information recording medium corresponding to such an information recording medium. Alternatively, a playback device can be provided.
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
本発明に係る情報記録媒体の記録部には、所定の領域を有する所定の傾斜角の傾斜反射面が、多値情報に対応して複数種類の方位角を成すように形成されている。又は、本発明に係る情報記録媒体の記録部には、所定の領域を有する所定の方位角の傾斜反射面が、多値情報に対応して複数種類の傾斜角を成すように形成されている。又は、本発明に係る情報記録媒体の記録部には、所定の領域を有する傾斜反射面が、多値情報に対応して複数種類の傾斜角と複数種類の方位角をなすように組合されて形成されている。 In the recording portion of the information recording medium according to the present invention, the inclined reflecting surface having a predetermined area and having a predetermined inclination angle is formed so as to form a plurality of types of azimuth angles corresponding to the multi-value information. Or, in the recording portion of the information recording medium according to the present invention, the inclined reflection surface having a predetermined area and having a predetermined azimuth angle is formed so as to form a plurality of types of inclination angles corresponding to the multi-value information. . Or, in the recording part of the information recording medium according to the present invention, the inclined reflection surface having a predetermined area is combined so as to form a plurality of types of inclination angles and a plurality of types of azimuth angles corresponding to the multi-value information. Is formed.
又は、本発明に係る情報記録媒体の記録部には、所定の領域を有する所定の方位角の、1つ又は複数の傾斜反射面が形成されている。又は、本発明に係る情報記録媒体は、所定の領域を有する1つ又は複数の所定の傾斜角の傾斜反射面を有し、前記傾斜反射面上に光学異方性が付加される材料からなる記録層を有する。 Alternatively, the recording portion of the information recording medium according to the present invention is formed with one or a plurality of inclined reflecting surfaces having a predetermined area and a predetermined azimuth angle. Alternatively, the information recording medium according to the present invention is made of a material having one or a plurality of inclined reflection surfaces having a predetermined inclination angle and having a predetermined region, and optical anisotropy is added on the inclined reflection surface. It has a recording layer.
本発明に係る情報記録媒体の記録部に形成される傾斜反射面に、制御された既知の偏り(例えば右円偏光)を有する偏光を上部から照射し、その反射光の偏光状態(例えば、楕円偏光)を検知し、検知結果に基づいて所定の傾斜角及び/又は所定の方位角の特定することにより、記録部に記録された多値情報を読み出すことができる。 The inclined reflecting surface formed in the recording portion of the information recording medium according to the present invention is irradiated with polarized light having a known controlled bias (for example, right circularly polarized light) from above, and the polarization state of the reflected light (for example, elliptical) The multi-value information recorded in the recording unit can be read by detecting (polarized light) and specifying a predetermined tilt angle and / or a predetermined azimuth angle based on the detection result.
本発明は、偏光の物質表面での反射という良く知られた普遍的な物理現象に基づいている。すなわち、例えば、円偏光入射では、反射面で反射された楕円偏光の楕円率と楕円の方位角を検知することで、反射面の幾何学的な形状で規定される入射角と入射面の方位角を決定できることに着目した。原理的に、従来技術の反射率の変化を利用する方法に比べて、偏光状態の変化を利用する方法であることから、数々の特徴を備えている。 The present invention is based on the well-known universal physical phenomenon of reflection on the surface of polarized material. That is, for example, in the case of circularly polarized light incidence, by detecting the ellipticity of the elliptically polarized light reflected by the reflecting surface and the azimuth angle of the ellipse, the incident angle and the azimuth of the incident surface defined by the geometric shape of the reflecting surface are detected. Focused on the ability to determine the corner. In principle, the method uses the change in the polarization state as compared with the method using the change in reflectance of the prior art, and thus has many features.
本発明の第1の特徴は、検知感度が高いことである。従来技術では、情報記録媒体面の未記録部(高反射率の明部)に記録部(低反射率の暗部)を設けるために、検知は、単純な光強度検出であり、検出光学系の視野では、明るいバックグラウンドが構成する明視野中の暗部信号検出となる。一方、本発明では、最終的な光強度検出の前段に偏光状態を分離するフィルター(例えば、後述する図22における、直線検光子など)が挿入される。照射部では、右又は左円偏光を情報記録媒体面に入射し、情報記録媒体面に所定の形状で設けた反射面で、その正反射光を所定の方位角の楕円偏光とする。この場合、よく知られたように、該記録部の反射光以外、即ち、情報記録媒体未記録部の平面からの正反射光は、入射した円偏光に偏光状態が直交する左又は右円偏光となり、記録部からの偏光状態と異なる。 The first feature of the present invention is high detection sensitivity. In the prior art, since the recording part (low reflectance dark part) is provided in the unrecorded part (high reflectance bright part) on the surface of the information recording medium, the detection is simple light intensity detection, and the detection optical system In the visual field, the dark part signal is detected in the bright field formed by the bright background. On the other hand, in the present invention, a filter (for example, a linear analyzer in FIG. 22 described later) for separating the polarization state is inserted before the final light intensity detection. In the irradiating unit, right or left circularly polarized light is incident on the surface of the information recording medium, and the specularly reflected light is converted into elliptically polarized light having a predetermined azimuth by a reflecting surface provided in a predetermined shape on the surface of the information recording medium. In this case, as is well known, other than the reflected light of the recording part, that is, the regular reflected light from the plane of the information recording medium non-recording part is left or right circularly polarized light whose polarization state is orthogonal to the incident circularly polarized light. Thus, the polarization state from the recording unit is different.
従って、検出部において、効率よく信号成分を分離して未記録部からの信号レベルを相対的に下げることができる。検出光学系の視野では、情報記録媒体面の未記録部(暗部)に記録部(明部)を設けるために、検知は、暗部中の明部信号検出となり、検出のS/Nは格段に向上する。また、未記録部の反射信号は、入射右(左)円偏光を生成する右(左)円偏光子によって偏光状態が直交するために消光される左(右)円偏光成分であって、情報記録媒体表面の再生位置と再生状態の基準信号とできるため、検出部が、所定の再生位置と再生状態にあることを保証するイベント信号や信号増幅系のゲイン信号、更には、トラッキング信号として使用できる。つまり、記録部の反射強度が表面状態や再生位置などで変動しても、ゲインを自動調整して安定した信号再生を行うことを保証できるため、オーバーオールの特性として、高い検知感度を維持できる。 Therefore, the detection unit can efficiently separate the signal components and relatively reduce the signal level from the unrecorded portion. In the field of view of the detection optical system, since the recording part (bright part) is provided in the unrecorded part (dark part) of the information recording medium surface, the detection is a bright part signal detection in the dark part, and the S / N of the detection is remarkably high. improves. Further, the reflected signal of the unrecorded portion is a left (right) circular polarization component that is extinguished by the right (left) circular polarizer that generates incident right (left) circularly polarized light so that the polarization state is orthogonal, Since it can be used as a reference signal for the playback position and playback state on the surface of the recording medium, the detection unit can be used as an event signal that guarantees that the playback position and playback state are in the specified playback position, signal amplification system gain signal, and tracking signal. it can. That is, even if the reflection intensity of the recording unit varies depending on the surface condition, the reproduction position, etc., it is possible to ensure that stable signal reproduction is performed by automatically adjusting the gain, so that high detection sensitivity can be maintained as an overall characteristic.
本発明の第2の特徴は、外乱に強いことである。本発明では、原理的に、例えば、円偏光を照射して、所定の傾斜角と方位角の記録部からの反射光の偏光状態を検知する。反射による偏光状態の変化は、記録部の斜面での反射で起こる現象であり、入射角の関数である。従って、入射角が変わらない限り、反射面の前後左右の並行移動などの外乱では偏光状態は変化しない。これは、3次元方向の並行移動に鈍感であるという意味であり、例えば、DVDなどの情報記録媒体に対応する情報記録及び/又は再生装置で言えば、デフォーカスマージン及びデトラックマージンが広いことを意味する。 The second feature of the present invention is that it is resistant to disturbance. In the present invention, in principle, for example, circularly polarized light is irradiated to detect the polarization state of reflected light from a recording unit having a predetermined tilt angle and azimuth angle. The change in the polarization state due to reflection is a phenomenon that occurs due to reflection on the slope of the recording unit, and is a function of the incident angle. Therefore, as long as the incident angle does not change, the polarization state does not change due to disturbances such as parallel movement of the reflecting surface before and after, left and right. This means that it is insensitive to parallel movement in a three-dimensional direction. For example, in an information recording and / or reproducing apparatus corresponding to an information recording medium such as a DVD, a defocus margin and a detrack margin are wide. Means.
また、記録部での反射現象を除いて、光の伝搬中には偏光状態の変化は起こらない。入射偏光および反射後の射出偏光は、共に、空気や保護膜などの等方で均一な媒質を通過するので、伝搬中には光の偏光状態には変化を起こさない。従って、動作環境を選ばず、例えば、レジスター応用や道路標識反射板と車載読み取り装置などの場合に、情報記録媒体と前記装置の検知部ヘッド間の距離変動(mm、m、kmなどの大幅な距離変化)にも影響されないという大きな特徴がある。なお、ここでいう動作環境とは、電場や磁場などの変動、あるいは、温度、湿度、圧力などの他、ガス中、液体中、固体中などの環境媒質も含めた動作環境である。 Further, except for the reflection phenomenon at the recording unit, the polarization state does not change during the propagation of light. Both the incident polarized light and the reflected outgoing polarized light pass through a uniform medium such as air or a protective film, so that the polarization state of light does not change during propagation. Therefore, regardless of the operating environment, for example, in the case of register applications, road sign reflectors and in-vehicle readers, the distance variation (mm, m, km, etc.) between the information recording medium and the detector head of the device is significant. There is a major feature that it is not affected by (distance change). Here, the operating environment is an operating environment including fluctuations of an electric field and a magnetic field, or an environmental medium such as a gas, a liquid, and a solid in addition to a temperature, a humidity, and a pressure.
本発明の第3の特徴は、動作距離(WD)が長いことである。本発明に係る情報再生方法は、原理的に、平らな斜面での正反射光を利用する、いわば0次回折光による検出光学系であり、検出光学系の開口数(NA)は従来技術による光学系に比べると小さく設定できる。従って、情報記録媒体と検出部ヘッド間の距離を大きくとれるために、実用性を大幅に向上できる。 The third feature of the present invention is that the working distance (WD) is long. The information reproducing method according to the present invention is, in principle, a detection optical system using specularly reflected light on a flat slope, so-called zero-order diffracted light, and the numerical aperture (NA) of the detection optical system is optical according to the prior art. It can be set smaller than the system. Therefore, since the distance between the information recording medium and the detection unit head can be increased, the practicality can be greatly improved.
本発明の第4の特徴は、光磁気記録との融合性が高いことである。本発明では、反射による偏光状態の変化を利用することから、光磁気記録による記録と読み出しとも融合性や適用性が高い。すなわち、従来の光磁気記録では、磁気記録媒体の磁気光学的な異方性を利用して記録と読み出しを行うが、本発明では、それと独立な、情報記録媒体の表面の幾何学的な形状の変化によって光学的な異方性を起こさせる。磁気光学的な異方性と本発明の構成による幾何学的な異方性は互いに全く独立であり、独立に制御できることから、例えば、幾何学的な形状と磁気異方性を融合した記録と読み出しの方式が構成できる。また、例えば、光磁気記録の情報記録媒体に本発明に係る幾何学的な異方性を付加して、偏光状態に幾何学的な異方性による一定のバイアスを与えて、総合的に光磁気記録の検出S/Nを向上させるなどの構成を実現することが期待される。 The fourth feature of the present invention is high fusion with magneto-optical recording. In the present invention, since the change in the polarization state due to reflection is used, both recording and reading by magneto-optical recording have high fusion and applicability. That is, in conventional magneto-optical recording, recording and reading are performed using the magneto-optical anisotropy of the magnetic recording medium. In the present invention, the geometric shape of the surface of the information recording medium is independent of the recording and reading. The optical anisotropy is caused by the change of. Since the magneto-optical anisotropy and the geometric anisotropy according to the configuration of the present invention are completely independent of each other and can be controlled independently, for example, recording with a fusion of geometric shape and magnetic anisotropy A reading method can be configured. Further, for example, the geometric anisotropy according to the present invention is added to an information recording medium for magneto-optical recording, and a constant bias due to the geometric anisotropy is given to the polarization state, so that the optical recording is comprehensively performed. It is expected to realize a configuration for improving the detection S / N of magnetic recording.
本発明の第5の特徴は、反射面の光学異方性の増感である。本発明の一形態である光の斜め反射では、反射面が等方均質な材質から成る場合の反射の異方性を利用する。斜め反射では、反射面に僅かな光学異方性がある場合に、入射角や入射する偏光の偏光状態を選ぶことで、その光学異方性に対して敏感な反射特性を構成できる。従って、例えば、本発明に係る反射斜面を液晶などの光学異方性を有する物質で構成することで、光学的異方性を持った表面への垂直入射による反射では構成できない、斜め反射を利用した記録と読み出し方式を構成することも期待できる。 The fifth feature of the present invention is sensitization of the optical anisotropy of the reflecting surface. In the oblique reflection of light which is an embodiment of the present invention, the anisotropy of reflection when the reflecting surface is made of an isotropic homogeneous material is used. In oblique reflection, when the reflection surface has a slight optical anisotropy, reflection characteristics sensitive to the optical anisotropy can be configured by selecting the incident angle and the polarization state of the incident polarized light. Therefore, for example, by constructing the reflective slope according to the present invention with a material having optical anisotropy such as liquid crystal, it is possible to use oblique reflection that cannot be constituted by reflection by normal incidence on a surface having optical anisotropy. It can also be expected to construct a recording and reading system.
本発明の原理について説明する。光(一般には電磁波)はその基本的な特性として'偏り'の性質を持つ。一方で、物質表面での光の反射では、一般に光の振幅と位相が変化するために、複素振幅反射率で反射特性が記述できる。光の偏りを考慮すると、複素振幅反射率は、入射面(入射光線と反射面の法線を含む面で定義される)内の偏りの成分であるp成分と、入射面に垂直(表面に平行)なs成分とで異なった値をとる。 The principle of the present invention will be described. Light (generally electromagnetic waves) has a “bias” property as its basic characteristic. On the other hand, in the reflection of light on the material surface, since the amplitude and phase of light generally change, the reflection characteristic can be described by complex amplitude reflectance. Taking into account the light bias, the complex amplitude reflectivity is the p component, which is the component of the bias in the incident surface (defined by the surface including the normal of the incident light ray and the reflecting surface), and perpendicular to the incident surface (on the surface). It takes different values for the s component.
入射する光のp成分の複素振幅反射率をrp、s成分の複素振幅反射率rsをと書くと、偏りを持つ光である偏光が物質表面で反射されたとき、光の電気ベクトルのp成分とs成分とで振幅と位相の変化が異なるために、反射光では偏光状態が変化する。変化の基準は入射面方位にある。この偏光状態の変化は、後述するように、入射角に対して単調な関数である。本発明では、反射光の偏光状態、特に楕円偏光の傾斜角及び/又は方位角の差を利用して、多値情報に対応する情報記録媒体と情報再生方法等を実現する。 When the complex amplitude reflectivity of the p component of incident light is denoted by r p and the complex amplitude reflectivity r s of the s component is written, when polarized light, which is polarized light, is reflected on the material surface, the electric vector of the light Since the changes in amplitude and phase are different between the p component and the s component, the polarization state changes in the reflected light. The standard of change is in the plane of incidence. This change in polarization state is a monotonous function with respect to the incident angle, as will be described later. In the present invention, an information recording medium corresponding to multi-value information, an information reproducing method, and the like are realized by utilizing a difference in polarization state of reflected light, in particular, an inclination angle and / or an azimuth angle of elliptically polarized light.
本発明に係る情報記録媒体の記録部に形成される傾斜反射面について、具体的に説明する。図1は、45°傾いた斜面で構成されるV溝に円偏光を照射したときに反射される楕円偏光を例示する図である。図1において、1は記録部に照射される円偏光の入射光、2a及び2bは記録部に形成されるV溝、3a及び3bは入射面、4a及び4bはV溝2a及び2bで反射される楕円偏光、5a及び5bは楕円の主軸である。ここで、入射面とは、入射光と反射面の法線とを含む面をいう。図1(a)及び図1(b)は、記録部に形成されるV溝2a及び2bを斜め方向から見た図であり、V溝2a及び2bは記録部が形成されていない情報記録媒体平面(傾斜角の基準面)に対して傾斜角45°の傾いた斜面で構成されている。また、矢印は入射光1がV溝2a及び2bで反射する様子を模式的に示している。また、図1(a)と図1(b)とにおいて、V溝2aとV溝2bとは方位角が異なる。なお、方位角の基準に関しては、図3の説明において後述する。また、図1(c)は、図1(a)のV溝2aで反射された楕円偏光4aを記録部が形成されていない情報記録媒体表面に垂直な方向(反射光の進む方法)から見た図、図1(d)は、図1(b)のV溝2bで反射された楕円偏光4bを記録部が形成されていない情報記録媒体表面に垂直な方向(反射光の進む方法)から見た図である。
The inclined reflecting surface formed on the recording portion of the information recording medium according to the present invention will be specifically described. FIG. 1 is a diagram exemplifying elliptically polarized light that is reflected when circularly polarized light is irradiated onto a V-groove constituted by a slope inclined by 45 °. In FIG. 1, 1 is a circularly polarized incident light irradiated to the recording unit, 2a and 2b are V grooves formed in the recording unit, 3a and 3b are incident surfaces, and 4a and 4b are reflected by the
図1に示すように、記録部として、傾斜角45°の傾いた斜面(傾斜反射面)でV溝2a(2b)を構成して、2回反射で垂直に反射させる構成では、反射される楕円偏光4a(4b)は、V溝2a(2b)の情報記録媒体面上の方位角によって楕円の主軸5a(5b)の傾きが変化する。楕円の主軸5a(5b)の方位角は、V溝2a(2b)の方位角と1:1の比例関係にあり、例えば、V溝2a(2b)の表面にAl層を形成して、情報記録媒体表面を透明な保護層で覆った標準的な構成では、図1に示すように、楕円の主軸5a(5b)の方位角は、V溝2a(2b)の方位角から常に48°左に回転する。
As shown in FIG. 1, the recording portion is reflected in a configuration in which the V-
反射光である楕円偏光4a(4b)の楕円主軸5a(5b)の回転は、入射光1である円偏光のAl表面での2回の反射の結果として生じている。円偏光入射では、反射楕円偏光4a(4b)の方位角と楕円率角は入射面3a(3b)の方位角と円偏光の入射角と単純な線形関係にある。従って、偏光状態(楕円の長軸の方位と楕円率)の変化として、情報記録媒体表面の傾斜反射面の方位角と入射角の変化を読み出すことができる。なお、楕円率角とは、楕円の長軸の長さをA、短軸の長さをBとしたときの、tan−1(B/A)である。また、本願においては、楕円率角に偏光方向を考慮し、正の楕円率角は右回りの偏光を、負の楕円率角は左回りの偏光を示す。
The rotation of the elliptical principal axis 5a (5b) of the elliptically polarized light 4a (4b) that is the reflected light occurs as a result of two reflections on the Al surface of the circularly polarized light that is the
図2は、本発明に係る情報記録媒体に形成される傾斜面を有する記録部の形成例を示す図である。同図中、図1と同一部品については、同一符号を付し、その説明は省略する。図2(a)〜図2(c)に示す傾斜面を有する記録部は、例えば、CDで言えば、一つのピットに相当する部分である。図2(a)〜図2(c)において、矢印は入射光1が傾斜反射面を有する記録部で反射する様子を模式的に示している。図2(a)は、情報記録媒体上での光の反射回数が3回の場合の三角錐の一部(以下、三角錐という)を構成する傾斜面の形成例である。図2(a)において、6は3回反射用の三角錐である。三角錐6は、3つの傾斜反射面で往復光路をなす、記録部が形成されていない情報記録媒体平面に対し傾斜角が45°のコーナーキューブであり、コーナーキューブの稜線が所定の方位を表しており、多値情報に対応して複数種類の方位角を成すように形成される。なお、コーナーキューブとは、3つの傾斜反射面をそれぞれ90°の角度で組み合わせたもので、入射光を各傾斜反射面で1回ずつ反射させることで反射光は入射光に逆行する(往復光路をなす)。
FIG. 2 is a diagram showing an example of forming a recording portion having an inclined surface formed on the information recording medium according to the present invention. In the figure, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The recording portion having the inclined surface shown in FIGS. 2A to 2C is a portion corresponding to one pit in the case of a CD, for example. In FIG. 2A to FIG. 2C, the arrows schematically show how
図2(b)は、情報記録媒体上での光の反射回数が2回の場合のV溝を構成する傾斜面の形成例である。図2(b)において、V溝2bは、2つの傾斜反射面で往復光路をなす、記録部が形成されていない情報記録媒体平面に対して傾斜角が45°のV溝であり、V溝2bの稜線(傾斜反射面の長手方向)が所定の方位を表しており、多値情報に対応して複数種類の方位角を成すように形成される。図2(c)は、情報記録媒体上での光の反射回数が1回の場合の傾斜面の形成例である。図2(c)において、7は1回反射用の斜面である。斜面7は、記録部が形成されていない情報記録媒体平面に対して、例えば、傾斜角が30°の傾斜反射面であり、傾斜反射面の長手方向が所定の方位を表しており、多値情報に対応して複数種類の方位角を成すように形成される。実際には、図2(a)〜図2(c)に例示したような傾斜反射面を有する記録部が、多値情報に対応して複数種類の傾斜角及び/又は複数種類の方位角を成し、例えば、CDのピットのように、所定の間隔と所定のトラックピッチで、例えば、同心円状、螺旋状、直線状などに形成される。
FIG. 2B is an example of forming an inclined surface constituting the V groove when the number of reflections of light on the information recording medium is two. In FIG. 2B, a V-
図2(a)〜図2(c)に示す傾斜面を有する記録部に、円偏光の入射光1を照射すると、反射光は、p偏光とs偏光の振幅反射率比角Ψと位相差Δが変化するため、偏光状態が変わる。なお、図2(c)に示す反射回数が1回の場合の傾斜面の形成例では、入射光1或いは反射光のどちらか一方を斜め入射とする必要がある。また、記録部で斜め反射させるために、入射光1の光路と反射光の光路とは空間的に分離する構成となる。図2(c)では、照射光である入射光1が斜め入射で、検出光である反射光の光軸は情報記録媒体表面に垂直に取る構成を示す。
When the circularly polarized
記録部で反射して逆行する光を検知する構成の場合は、図2(a)又は図2(b)に示すように、2回又は3回の反射で構成する必要がある。この場合、反射は、従来技術で用いられる金属面の反射を利用できる。更に、本発明では、透明物質の全反射を利用する単純な情報記録媒体構成とすることもできる。 In the case of detecting the light reflected back by the recording unit, it is necessary to configure it by two or three reflections as shown in FIG. 2 (a) or 2 (b). In this case, the reflection can be a reflection of a metal surface used in the prior art. Furthermore, in the present invention, a simple information recording medium configuration using the total reflection of the transparent substance can be used.
図1及び図2は、所定の領域を有する所定の傾斜角の傾斜反射面が、多値情報に対応して複数種類の方位角を成すように形成される例であるが、前述のように、本発明に係る情報記録媒体の記録部には、所定の領域を有する所定の方位角の傾斜反射面が、多値情報に対応して複数種類の傾斜角を成すように形成されても構わないし、所定の領域を有する傾斜反射面が、多値情報に対応して複数種類の傾斜角と複数種類の方位角をなすように組合されて形成されても構わない。 FIG. 1 and FIG. 2 are examples in which the inclined reflecting surface having a predetermined area and having a predetermined inclination angle is formed so as to form a plurality of types of azimuth angles corresponding to the multi-value information. In the recording section of the information recording medium according to the present invention, the inclined reflection surface having a predetermined area and having a predetermined azimuth angle may be formed so as to form a plurality of types of inclination angles corresponding to the multi-value information. Or the inclined reflective surface which has a predetermined area | region may be combined and formed so that several types of inclination angles and several types of azimuth angles may be made | formed corresponding to multi-value information.
なお、例えば、DVD再生装置のように情報記録媒体を回転して読み出す方式に限定すれば、傾斜角が一定で方位角を複数種類設けることで情報が記録されている記録部を有する場合は、各記録部のトラック方向の長さを一定にする構成になる。また、傾斜角を複数種類設けることで情報が記録されている記録部を有する場合は、トラック方向の長さを可変にする構成にしても構わない。この場合、DVD再生装置のように情報記録媒体を回転して読み出す方式においては、トラック方向の長さを一定にする構成では、信号の時間的なインターバル(周波数)は決まっているので、ロックイン検波などのS/Nを向上する信号処理系を利用でき、トラック方向の長さを可変にする構成では、偏光状態の検知は、複数の偏光状態を読み出し、チャンネル間の信号強度比で決定することができる。 For example, if the information recording medium is rotated and read out as in the case of a DVD playback device, when the recording unit has information recorded by providing a plurality of types of azimuth angles with a constant inclination angle, The length of each recording unit in the track direction is made constant. Further, in the case where a recording unit in which information is recorded by providing a plurality of inclination angles is provided, the length in the track direction may be variable. In this case, in the method of rotating and reading the information recording medium as in the DVD reproducing apparatus, the time interval (frequency) of the signal is fixed in the configuration in which the length in the track direction is constant, so that the lock-in In a configuration in which a signal processing system that improves S / N, such as detection, can be used and the length in the track direction is variable, the polarization state is detected by reading a plurality of polarization states and determining the signal intensity ratio between channels. be able to.
図2に示す傾斜反射面を有する記録部が形成された情報記録媒体は、例えば、情報記録媒体に形成される傾斜反射面(例えば、V溝やコーナーキューブなど)を、凹凸を反転させて形成した、マスタとなるスタンパーを作製し、周知のように、前記スタンパーを用いて射出成型で転写複製することにより大量に作製できる。更に、転写複製された情報記録媒体には、必要に応じてAlなどの金属膜が形成される。 The information recording medium on which the recording portion having the inclined reflection surface shown in FIG. 2 is formed, for example, the inclined reflection surface (for example, V-groove or corner cube) formed on the information recording medium is formed by inverting the unevenness. Thus, a master stamper can be manufactured and, as is well known, a large amount can be manufactured by transferring and replicating the stamper by injection molding. Furthermore, a metal film such as Al is formed on the transferred information recording medium as needed.
マスタとなるスタンパーを作製するには、最初に、例えば、ガラスなどに傾斜反射面(凹凸を反転させない)を形成する。ガラスなどへの傾斜反射面の形成は、例えば、FIB(Focused Ion Beam)加工により実現できる。FIB(Focused Ion Beam)加工とは、周知のように、細く絞ったGa(ガリウム)イオンビームを使用する加工方法であり、サブミクロンレベルの精度で複雑な形状を作製することができる。また、ガラスなどへの傾斜反射面の形成は、例えば、ガラスなどに(又は、ガラスなどにスパッタリング法などで金属薄膜を形成した後に)、予め先端を45°のプリズム型(V溝)や三角錐などに加工したダイヤモンドを、適当な圧力で押し当てることで作製しても構わない。また、周知の、ナノインプリントの技術を用いることもできる。 In order to produce a master stamper, first, for example, an inclined reflecting surface (unevenness is not reversed) is formed on glass or the like. Formation of the inclined reflecting surface on glass or the like can be realized by, for example, FIB (Focused Ion Beam) processing. As is well known, FIB (Focused Ion Beam) processing is a processing method that uses a finely focused Ga (gallium) ion beam, and a complicated shape can be produced with submicron level accuracy. In addition, the inclined reflecting surface is formed on the glass or the like, for example, on a glass or the like (or after a metal thin film is formed on the glass or the like by a sputtering method or the like), and a tip of a prism type (V groove) or a triangle having a tip of 45 ° in advance. You may produce by pressing the diamond processed into the cone etc. with a suitable pressure. A well-known nanoimprint technique can also be used.
次に、傾斜反射面が形成されたガラスなどに、例えば、スパッタリング法や無電解めっき法などで、例えば、ニッケルなどを数mmオーダの厚みに成膜する。成膜したニッケルなどをガラスなどから剥離することでマスタとなるスタンパーが作製される。 Next, for example, nickel or the like is formed into a thickness on the order of several millimeters on the glass on which the inclined reflection surface is formed by, for example, a sputtering method or an electroless plating method. A stamper as a master is manufactured by peeling the deposited nickel or the like from glass or the like.
なお、スタンパーを用いた射出成型などで作製された情報記録媒体においては、例えば、V溝やコーナーキューブなどの傾斜反射面の角部などに部分的な丸みや平面が形成される可能性もあるが、反射面が形成されていれば、反射面縁部における部分的な変形は、記録された情報の読み出しに大きな影響は与えない。そこで、本明細書、特許請求の範囲及び図面においては、反射面縁部における部分的な変形を有するものも含めて、V溝、コーナーキューブ等と呼ぶ。 In addition, in an information recording medium manufactured by injection molding using a stamper, for example, there is a possibility that partial roundness or a flat surface may be formed at a corner of an inclined reflecting surface such as a V groove or a corner cube. However, if the reflecting surface is formed, the partial deformation at the edge of the reflecting surface does not greatly affect the reading of recorded information. Therefore, in the present specification, claims, and drawings, the term “V-groove”, “corner cube”, etc., including those having partial deformation at the edge of the reflecting surface.
以下、図面を参照して、図2(c)に示す1回反射を例に、記録と再生に利用する偏光の反射の原理を詳述する。図2(a)又は図2(b)に示す2回又は3回反射では、1回反射の特性を所定の回数重ね合わせた特性となる。なお、以下に述べる原理は、全ての波長の電磁波で成立する。また、使用する光は、CD、DVD、BD(ブルーレイディスク)のいずれに使用される波長でも良いし、更に、他の波長でもよい。更には、これらの光の混合した白色光であっても良い。 Hereinafter, the principle of reflection of polarized light used for recording and reproduction will be described in detail with reference to the drawings, taking the single reflection shown in FIG. 2C as an example. In the two-time or three-time reflection shown in FIG. 2A or 2B, the characteristic of the one-time reflection is superimposed a predetermined number of times. The principle described below is valid for electromagnetic waves of all wavelengths. The light used may be a wavelength used for any of CD, DVD, and BD (Blu-ray Disc), and may be another wavelength. Furthermore, white light in which these lights are mixed may be used.
一般に、斜め入射による反射の偏光状態の変化は、物質の複素屈折率によって次のように定式化できる。以下では、まず、観測される偏光状態と、情報記録媒体上の傾斜面中のある反射点での複素振幅反射率のp−s成分の比(数1)との関係を示す。 In general, the change in the polarization state of reflection due to oblique incidence can be formulated as follows according to the complex refractive index of the substance. Below, first, the relationship between the polarization state observed and the ratio (Formula 1) of the ps component of the complex amplitude reflectance at a certain reflection point on the inclined surface on the information recording medium is shown.
斜面での1回の鏡面反射によって情報記録媒体表面に垂直な読み取り光学系へ反射される
光の偏光状態がどのように変化するかを考える。図3は、入射面の方位角θでの入射光と
反射光とを模式的に示す図であり、x−y平面内の動径方向に入射角φが0°〜90°ま
で変化した状態を示している。図3において、z軸は読み取り光軸の方向であり、x軸は
記録部が連続的に形成される方向、y軸はx軸及びz軸と垂直な方向である。例えば、DVDのように記録部が同心円状又は螺旋状に形成されていれば、x軸は記録部の連続する方向(トラック方向)に対する接線方向であり、記録部が直線状に形成されていれば、x軸は記録部の連続する方向(前記直線の方向)である。また、予め基準方位を示す記録部が設けられている情報記録媒体の場合には、x軸は基準方位を示す記録部の方向である。このように、記録部の方位角の基準方位は、x軸方向である。
図3に示すように、読み取り光軸をz軸方向として固定すると、記録部の傾斜面へ入射してz方向に反射される光線は、それぞれの傾斜面の法線と反射光線の成す面で定義される入射面内にある。このとき入射面はz軸を含み、x−y平面に垂直である。また、鏡面反射での反射の法則から、入射光線は入射面内にあり、且つ、その入射角は反射角と等しい。従って、入射面のx軸と成す角を方位角θと定義すると、方位角θは、傾斜面の法線のx−y平面への射影成分がx軸と成す角と等しい。図3に示すように、入射面の一つとして、方位角θ=0のx−z平面をとり、動径方向に入射角φを取ると、入射角φが0°〜90°で変化した時、入射光線は図3の太線に示される角度でそれぞれの傾斜面に入射する。 As shown in FIG. 3, when the reading optical axis is fixed as the z-axis direction, light rays that are incident on the inclined surface of the recording unit and reflected in the z direction are the surfaces formed by the normal lines of the respective inclined surfaces and the reflected light rays. It is in the incident plane defined. At this time, the incident surface includes the z axis and is perpendicular to the xy plane. Further, from the law of reflection in specular reflection, the incident light ray is in the incident surface, and the incident angle is equal to the reflection angle. Therefore, when the angle formed with the x axis of the incident surface is defined as the azimuth angle θ, the azimuth angle θ is equal to the angle formed by the projection component of the normal of the inclined surface onto the xy plane with the x axis. As shown in FIG. 3, when an xz plane having an azimuth angle θ = 0 is taken as one of the incident surfaces and the incident angle φ is taken in the radial direction, the incident angle φ changes from 0 ° to 90 °. At that time, the incident light beam is incident on each inclined surface at an angle shown by a thick line in FIG.
図4は、Al反射面から様々な方位角θの入射面で反射される反射光の偏光状態の入射角φによる変化を例示する図である。図4中央の'左'は左円偏光を、周辺の'右'は右円偏光が反射されることを示す。従来技術と同様に、Al表面が透明な保護膜で覆われているとすると、方位角θ=0では、それぞれの入射角φで図4のx軸上に示すように偏光状態が変化する。図4では、傾斜面の法線の成す角θが、情報記録媒体面内で基準方位x軸(0°)から30°毎に150°まで変化する場合を示している。これらの偏光状態の変化は、次のように計算できる FIG. 4 is a diagram exemplifying a change in the polarization state of the reflected light reflected from the incident surface of various azimuth angles θ from the Al reflecting surface depending on the incident angle φ. The “left” in the center of FIG. 4 indicates that left circularly polarized light is reflected, and the “right” in the periphery indicates that right circularly polarized light is reflected. As in the prior art, if the Al surface is covered with a transparent protective film, the polarization state changes at each incident angle φ at the azimuth angle θ = 0 as shown on the x-axis in FIG. FIG. 4 shows a case where the angle θ formed by the normal of the inclined surface changes from the reference azimuth x-axis (0 °) to 150 ° every 30 ° in the information recording medium surface. These polarization changes can be calculated as follows:
式(数8)右辺の、反射面の複素屈折率によって変化する楕円の形はジョーンズベクトル The ellipse shape that changes depending on the complex refractive index of the reflecting surface on the right side of Equation (Equation 8) is the Jones vector.
図5は、Al反射面のp−s成分の強度反射率の入射角依存性を示す図である。図5において、rpはp成分に対する強度反射率、rsはs成分に対する強度反射率であり、入射光の波長を405nm、Al反射面の複素屈折率をN=n−ik=0.6−5.04iとして計算している。強度反射率rp及びrsは、共に75%以上の高い値を保ち、入射角依存性は小さい.しかし、次に説明するように、反射光の偏光状態は入射角で大きく変化する.
図6は、Al表面のp−s成分の複素振幅反射率比の入射角依存性を複素平面表示で例示する図である。図6において、Reは実軸、Imは虚軸であり、複素振幅反射率比ρ(=rp/rs)は、図5と同様に、入射光の波長を405nm、Al反射面の複素屈折率をN=n−ik=0.6−5.04iとして計算している。図6に示すように、入射角φが0°〜90°(=π/2)まで増加すると、ρは複素平面上で−1から1まで単調に変化する。本発明の利用するこの性質は、全ての物質に共通な性質である。すなわち、
I.複素振幅反射率比ρは、入射角φ=0で−1であり、φ=π/2で1である。
II.入射角φが0からπ/2まで変化すると、複素平面上でρは−1から1まで単調に変化し、途中でρの実数部が0の虚軸(Δ=±π/2)を必ず通過する。
FIG. 5 is a diagram showing the incident angle dependence of the intensity reflectance of the ps component of the Al reflecting surface. 5, the intensity reflectance for r p is p component, r s is the intensity reflectance for the s component, 405 nm wavelength of the incident light, the complex refractive index of the Al reflecting surfaces N = n-ik = 0.6 Calculated as -5.04i. Intensity reflectance r p and r s are kept together 75% higher than the value, incident angle dependence is small. However, as explained below, the polarization state of the reflected light varies greatly with the incident angle.
FIG. 6 is a diagram illustrating the incident angle dependence of the complex amplitude reflectance ratio of the p-s component on the Al surface in a complex plane display. In FIG. 6, Re is a real axis, Im is an imaginary axis, and the complex amplitude reflectance ratio ρ (= r p / r s ) is the same as in FIG. The refractive index is calculated as N = n−ik = 0.6−5.04i. As shown in FIG. 6, when the incident angle φ increases from 0 ° to 90 ° (= π / 2), ρ changes monotonically from −1 to 1 on the complex plane. This property utilized by the present invention is a property common to all substances. That is,
I. The complex amplitude reflectivity ratio ρ is −1 at an incident angle φ = 0 and 1 at φ = π / 2.
II. When the incident angle φ changes from 0 to π / 2, ρ changes monotonically from −1 to 1 on the complex plane, and the real part of ρ is 0 along the imaginary axis (Δ = ± π / 2). Be sure to pass through.
例えば、後述する透明体ではρは常に実数で、−1から1まで実軸上を単調に変化する。Al反射面の例では、図6の強度反射率の変化から想定されるように、p偏光もs偏光も高い反射率を維持するので、振幅反射率比角を表すΨは、ほぼ40°から45°の間で一定である。金属面では、図6に示すように、複素平面上では、ほぼ半径1の半円上を左から右へ移動すると考えてよい。 For example, in a transparent body to be described later, ρ is always a real number and monotonously changes on the real axis from −1 to 1. In the example of the Al reflecting surface, both the p-polarized light and the s-polarized light maintain high reflectivity, as assumed from the change in intensity reflectivity in FIG. 6, so that Ψ representing the amplitude reflectivity ratio angle is approximately 40 °. Constant between 45 °. On the metal surface, as shown in FIG. 6, on the complex plane, it may be considered to move from left to right on a semicircle having a radius of about 1.
図6に示すAlの傾斜面を右円偏光で照射すると、偏光状態は、それぞれ左円偏光から右円偏光まで変化する。また、入射角が79°から80°まで変化する間にρの実数部が0となる主入射角を通過する。主入射角では反射光は直線偏光となる。楕円の楕円率角で表せば、入射角変化によって−45°から+45°まで単調増加する。なお、負の楕円率角は左回り、正は右回りの偏光を示す。単調変化の様子は、ρを極座標形式で表示すると判りやすい。 When the inclined surface of Al shown in FIG. 6 is irradiated with right circularly polarized light, the polarization state changes from left circularly polarized light to right circularly polarized light, respectively. Further, while the incident angle changes from 79 ° to 80 °, it passes through the main incident angle where the real part of ρ is 0. At the main incident angle, the reflected light is linearly polarized light. In terms of the ellipticity angle of an ellipse, it increases monotonically from −45 ° to + 45 ° due to a change in incident angle. The negative ellipticity angle indicates counterclockwise polarization, and the positive indicates clockwise polarization. The monotonic change can be easily understood by displaying ρ in polar coordinate format.
図7は、Al反射面の反射偏光パラメータの入射角依存性を示す図であり、図6の入射角依存性をΨ及びΔで示す。図7において、Ψ及びΔは、反射偏光パラメータであり、図5及び図6と同様に、入射光の波長を405nm、Al反射面の複素屈折率をN=n−ik=0.6−5.04iとして計算している。s偏光反射率がp偏光反射率よりも高いという物質の共通な性質により、Ψの最大値は45°であると考えてよい。図7に示すように、一般に、吸収の大きい金属体などでは、Δに180°(複素平面上で−1に相当する)から0°(複素平面上で+1に相当する)までの大きな変化が起こる。右円偏光を入射した場合、Alなどの金属面で反射される偏光は、一般に楕円偏光となる。このとき、楕円偏光の主軸は入射面からΨに等しい方位角だけ傾く。図の例では常にほぼ45°傾くことになり、途中の楕円も、直線偏光も、図4に示されるように一様に45°傾く(円は傾いても円)。 FIG. 7 is a diagram showing the incident angle dependence of the reflected polarization parameter of the Al reflecting surface, and the incident angle dependence of FIG. 6 is shown by Ψ and Δ. In FIG. 7, Ψ and Δ are reflection polarization parameters, and the wavelength of incident light is 405 nm, and the complex refractive index of the Al reflecting surface is N = n−ik = 0.6−5, as in FIGS. 5 and 6. .04i. Due to the common property of materials that the s-polarized reflectivity is higher than the p-polarized reflectivity, the maximum value of Ψ may be considered to be 45 °. As shown in FIG. 7, in general, in a metal body or the like having a large absorption, there is a large change in Δ from 180 ° (corresponding to −1 on the complex plane) to 0 ° (corresponding to +1 on the complex plane). Occur. When right circularly polarized light is incident, the polarized light reflected by a metal surface such as Al is generally elliptically polarized light. At this time, the principal axis of the elliptically polarized light is tilted from the incident plane by an azimuth angle equal to Ψ. In the example shown in the figure, the inclination is always approximately 45 °, and the halfway ellipse and linearly polarized light are uniformly inclined by 45 ° as shown in FIG. 4 (even if the circle is inclined).
図4の楕円偏光の計算では、Al反射面での2回反射を想定している。2回反射では、反射による偏光状態の変化はρ2=tan2Ψ・exp(i2Δ)となり、楕円率角の変化が2倍となる。図8は、Al表面での同入射角での2回反射による位相変化を例示する図である。図8(a)は、入射角に対するΔの変化、図8(b)は、入射角に対するΨ及びΔの変化を示している。図8(a)に示すように、入射角45°での2回反射により、反射光の偏光楕円の楕円率角は312°となり、偏光楕円は、図4に示すように−48°の楕円となる。 In the calculation of elliptically polarized light in FIG. 4, it is assumed that the reflection is twice on the Al reflecting surface. In double reflection, the change in polarization state due to reflection is ρ 2 = tan 2 Ψ · exp (i2Δ), and the change in ellipticity angle is doubled. FIG. 8 is a diagram illustrating a phase change due to twice reflection at the same incident angle on the Al surface. FIG. 8A shows changes in Δ with respect to the incident angle, and FIG. 8B shows changes in Ψ and Δ with respect to the incident angle. As shown in FIG. 8 (a), the ellipticity angle of the polarization ellipse of the reflected light is 312 ° due to twice reflection at an incident angle of 45 °, and the polarization ellipse is an ellipse of −48 ° as shown in FIG. It becomes.
次に、照射光学系の開口数について考える。ここで、本発明の構成による2回反射による往復光路配置を想定して、照射光学系から収束光が記録部に集光されるとする。この場合、第1面の入射角が小さくなった場合は第2面の入射角が大きくなり、相補的に入射角変化が打ち消される効果が生ずる。具体的には、2回反射によって、 Next, consider the numerical aperture of the irradiation optical system. Here, it is assumed that the converging light is collected from the irradiation optical system onto the recording unit, assuming a two-way reflection optical path arrangement by the configuration of the present invention. In this case, when the incident angle of the first surface is reduced, the incident angle of the second surface is increased, and the effect of canceling the incident angle change in a complementary manner is produced. Specifically, by reflection twice,
図9は、頂角90°のAl反射面での2回反射による偏光状態の振れ角による変化を例示する図である。図9において、振れ角0°は円偏光の光軸を示す。また、右目盛りがΨを、左目盛りがΔを示し、斜線部は、Ψ=39.5±0.5°の範囲を示している。図9に示すように、振れ角±36°の範囲でΨは、斜線部で示す39.5±0.5°の範囲に入る。また、本発明の図1で示す頂角が90°に固定されたAl反射面に入射する場合は、第1面への照射収束光の収束角を光軸を中心に取ると、Al面での2回反射の入射角の和は90°となり、反射偏光特性は光軸を中心に対称に変化する。同様の角度補償が3回反射の構成でも生じる。 FIG. 9 is a diagram illustrating the change of the polarization state due to the deflection angle due to twice reflection on the Al reflecting surface having an apex angle of 90 °. In FIG. 9, a deflection angle of 0 ° indicates the optical axis of circularly polarized light. Further, the right scale indicates ψ, the left scale indicates Δ, and the shaded portion indicates a range of Ψ = 39.5 ± 0.5 °. As shown in FIG. 9, Ψ falls within the range of 39.5 ± 0.5 ° indicated by the hatched portion in the range of the deflection angle of ± 36 °. In addition, when the light is incident on the Al reflecting surface whose apex angle shown in FIG. 1 of the present invention is fixed at 90 °, when the convergence angle of the convergent light irradiated to the first surface is taken around the optical axis, the Al surface The sum of the incident angles of the two-time reflection becomes 90 °, and the reflection polarization characteristic changes symmetrically about the optical axis. Similar angle compensation occurs in a three-reflection configuration.
本発明の一形態は、楕円の主軸の傾き角(方位角)θの変化を多値情報とする多値記録である。ここで、本発明の構成では、主軸の傾きのオフセット値はΨで変化し、Δは、楕円率角に変動を与える。従って、図9に示すように、光束の収束角が±36°の範囲でΨ=39.5°±0.5°であり、楕円の主軸の傾き角(方位角)θの変動は幅1°以内に入る。この収束角範囲でのΔの変動は、楕円率角を変動させるが、データ記録に用いる方位角θの誤差とはならない。つまり、本発明の構成では、本質的に偏光の反射の入射角依存性を利用するが、往復光路の構成によって照射光の入射角広がりによる変化は補償されて、反射面の頂角で規定される一定値となる。この特性から、DVDに使用される収束光学系相当のNA=0.6(収束角±36.9°)でも、十分一様な反射偏光が得られる。 One embodiment of the present invention is multi-value recording in which the change in the inclination angle (azimuth angle) θ of the main axis of the ellipse is multi-value information. Here, in the configuration of the present invention, the offset value of the inclination of the main axis changes with Ψ, and Δ gives a variation in the ellipticity angle. Therefore, as shown in FIG. 9, Ψ = 39.5 ° ± 0.5 ° in the range where the convergence angle of the luminous flux is ± 36 °, and the fluctuation of the inclination angle (azimuth angle) θ of the main axis of the ellipse is 1 Enter within °. This variation in Δ in the convergence angle range varies the ellipticity angle, but does not constitute an error in the azimuth angle θ used for data recording. In other words, the configuration of the present invention essentially uses the incident angle dependence of the reflection of polarized light, but the change due to the incident angle spread of the irradiated light is compensated by the configuration of the round-trip optical path, and is defined by the apex angle of the reflecting surface. Constant value. From this characteristic, sufficiently uniform reflected polarized light can be obtained even with NA = 0.6 (convergence angle ± 36.9 °) corresponding to the converging optical system used for DVD.
式(数10)及び式(数11)は、情報記録媒体の表面がバルクと見なせる場合について記述している。本発明に係る方法は、情報記録媒体表面がバルクと異なる場合、例えば、表面が光学的に等方な酸化膜や、光学的に異方性を持つ磁性薄膜や液晶薄膜などに覆われている場合にも有効である。この場合、反射面を光学的にモデル化して複素変数ρを計算し、観測された偏光状態の変化と対応付けを行えばよい。この解析計算部分には、従来技術のエリプソメトリーで行われている方法論がそのまま使用できる。つまり、光が反射して、偏光状態の変化が計測できる限り、計測値をどの様に利用し、どのような情報を抽出するかについては、エリプソメトリー技術の手法を導入すればよい。 Equations (10) and (11) describe the case where the surface of the information recording medium can be regarded as a bulk. In the method according to the present invention, when the surface of the information recording medium is different from the bulk, for example, the surface is covered with an optically isotropic oxide film, an optically anisotropic magnetic thin film, a liquid crystal thin film, or the like. It is also effective in some cases. In this case, the reflecting surface may be optically modeled to calculate the complex variable ρ, and associated with the observed change in polarization state. The methodology used in conventional ellipsometry can be used as is for this analytical calculation part. In other words, as long as the reflected light can be measured and the change in the polarization state can be measured, an ellipsometry technique may be introduced as to how to use the measurement value and what kind of information to extract.
これまでの説明では、読み出しのために入射する光の偏光状態として、円偏光を用いた場合を中心に説明してきたが、原理的には照射光(読取光)は偏光状態が既知であれば良く、例えば楕円偏光や直線偏光を照射光として用いて構成することもできる。また、最近報告されている軸対称偏光ビーム(軸対称偏光ビーム、小澤祐市、佐藤俊一、光学35巻12号(2006)pp.9−18)を照射光として用いることもできる。更には、偏りを持たない非偏光を照射光として用いることもできる。非偏光照射の場合、反射による偏光状態の変化はより一般化され、散乱を含む反射を扱うこともできる。
In the explanation so far, the explanation has been focused on the case where circularly polarized light is used as the polarization state of the incident light for reading. However, in principle, if the polarization state of the irradiation light (reading light) is known, For example, elliptical polarized light or linearly polarized light may be used as irradiation light. Moreover, the axially symmetric polarized beam (Axisymmetrically polarized beam, Yuichi Ozawa, Shunichi Sato,
理論的な扱いは、以下に示すように、非偏光や部分偏光を記述できるストークスパラメーターとミューラー行列による。上述の式(数4)に相当する式は、ミューラー計算では強度を1に規格化した基準化ストークスパラメーターを使って、右円偏光入射の場合は、 The theoretical treatment depends on the Stokes parameter and Mueller matrix that can describe non-polarized light and partially polarized light, as shown below. The equation corresponding to the above equation (Equation 4) is obtained by using a standardized Stokes parameter in which the intensity is normalized to 1 in Mueller calculation.
既に述べたように、記録面が透明な場合にも、図1の反射の法則は成立する。また、入射角φ=90°のすれすれ入射では、入射した光の偏光状態は、反射によって変化を受けない。更に、φ=0°の垂直入射では、反射によって光の進行方向が逆転するために、偏光の回転方向が逆転し、右回り円偏光は左回り円偏光となる。これらの性質は、空間の幾何学的な性質に起因するので透明体でも吸収体でも成立し、試料物質によらない。 As already described, even when the recording surface is transparent, the reflection law of FIG. 1 is established. In addition, in the grazing incidence with the incident angle φ = 90 °, the polarization state of the incident light is not changed by reflection. Further, at the vertical incidence of φ = 0 °, the traveling direction of light is reversed by reflection, so that the rotation direction of polarized light is reversed, and the clockwise circular polarized light becomes counterclockwise circular polarized light. Since these properties are caused by the geometric properties of the space, they can be established for both transparent bodies and absorbers and do not depend on the sample material.
偏光状態の入射角依存性は、試料が透明な場合は、図6の複素平面表示で実軸上を−1から1へ移動する。図10は、誘電体表面での斜め反射の場合の偏光状態の入射角による変化を例示する図であるが、例えば消衰係数kの小さいSi反射面などでは、図4に相当する変化は図10に示すようになり、楕円の主軸の方位角は常に入射面に垂直である。しかし、記録部の方位角を計測する原理は同じである。金属表面の例として取り上げたAlの場合に対応させて、誘電体表面の例として、比較的反射率の高いSiを例に、光学特性を図面を用いて説明する。計算では、Siの波長405nmの複素屈折率N=n−ikを5.42−0.25iとして保護膜を付加した。 The incident angle dependence of the polarization state moves from -1 to 1 on the real axis in the complex plane display of FIG. 6 when the sample is transparent. FIG. 10 is a diagram exemplifying a change due to the incident angle of the polarization state in the case of oblique reflection on the dielectric surface. For example, on a Si reflecting surface having a small extinction coefficient k, the change corresponding to FIG. 10, the azimuth angle of the principal axis of the ellipse is always perpendicular to the incident surface. However, the principle of measuring the azimuth angle of the recording unit is the same. Corresponding to the case of Al taken as an example of the metal surface, the optical characteristics will be described with reference to the drawings by taking Si having a relatively high reflectance as an example of the dielectric surface. In the calculation, a protective film was added with a complex refractive index N = n−ik of Si having a wavelength of 405 nm of 5.42−0.25i.
図11は、Si表面のp−s成分の強度反射率の入射角依存性を例示する図である。図11において、rpはp成分に対する強度反射率、rsはs成分に対する強度反射率であり、入射光の波長を405nm、Al反射面の複素屈折率をN=n−ikを5.42−0.25iとして計算している。図11に示すように、p−s成分の強度反射率は、消衰係数が小さいために、偏光角でのp成分の反射率低下が顕著に表れる。一方、s成分の強度反射率は単調増加となる。 FIG. 11 is a diagram illustrating the incident angle dependence of the intensity reflectance of the p-s component on the Si surface. 11, the intensity reflectance for r p is p component, r s is the intensity reflectance for the s component, 405 nm wavelength of the incident light, the complex refractive index of the Al reflecting surface N = n-ik 5.42 It is calculated as -0.25i. As shown in FIG. 11, since the intensity reflectance of the p-s component has a small extinction coefficient, a decrease in the reflectance of the p component at the polarization angle appears remarkably. On the other hand, the intensity reflectance of the s component increases monotonously.
図12は、Si表面のp−s成分の複素振幅反射率比の入射角依存性を複素平面表示で例示する図である。図12において、Reは実軸、Imは虚軸であり、複素振幅反射率比ρ(=rp/rs)は、入射光の波長を405nm、Al反射面の複素屈折率をN=n−ik=5.42−0.25iとして計算している。反射偏光の形を表すp−s成分の複素振幅反射率比ρは、図12に示すように、複素平面上で−1から+1までほぼ実軸上を単調に変化する。既に述べた誘電体での特徴である。 FIG. 12 is a diagram illustrating the incident angle dependence of the complex amplitude reflectance ratio of the p-s component on the Si surface in a complex plane display. In FIG. 12, Re is a real axis, Im is an imaginary axis, and the complex amplitude reflectance ratio ρ (= r p / r s ) is 405 nm for the wavelength of incident light, and N = n for the complex refractive index of the Al reflecting surface. -Ik = 5.42-0.25i As shown in FIG. 12, the complex amplitude reflectance ratio ρ of the ps component representing the shape of the reflected polarized light substantially monotonously changes on the real axis from −1 to +1 on the complex plane. This is a feature of the dielectric already described.
図13は、Si表面のp−s成分の複素振幅反射率比の入射角依存性(実数部と虚数部)を例示する図である。Si表面のp−s成分の振幅反射率比の入射角依存性は、図13に示すように、図12の実数部と虚数部を取り出すと特徴が明瞭で、実数部の変化が支配的である。右円偏光を入射した場合、偏光角付近で直線偏光を経由して、右回り円偏光から左回りの円偏光へ単調に変化する。入射角45°では実数部が−0.9程度で、2回反射後に0.8程度だから、反射楕円の楕円率角は38.7°程度である。 FIG. 13 is a diagram illustrating the incident angle dependence (real part and imaginary part) of the complex amplitude reflectance ratio of the p-s component on the Si surface. As shown in FIG. 13, the incident angle dependence of the amplitude reflectance ratio of the p-s component on the Si surface is clear when the real part and the imaginary part in FIG. 12 are taken out, and the change in the real part is dominant. is there. When right circularly polarized light is incident, the light changes monotonously from clockwise circularly polarized light to counterclockwise circularly polarized light via linearly polarized light near the polarization angle. Since the real part is about −0.9 at an incident angle of 45 ° and about 0.8 after two reflections, the ellipticity angle of the reflection ellipse is about 38.7 °.
更に、誘電体を使用する場合は、直角プリズム形状の斜面に垂直に光を入出射する構成で全反射を利用できる。図14は、記録ピットと読み出し方式の構成例を示す模式図である。図14(a)において、8aは情報記録媒体断面を示している。また、2本の直線の矢印は、ピット外部に当った光がほとんど反射せずに透過する様子を、斜面部で方向の変わっている矢印は、ピット部の斜面に当った光が、反射されて方向を変える様子を模式的に示している。図14(b)において、9aは記録部に照射される照射スポットの例を模式的に示している。また、10a〜10pは記録ピットの並びと稜方向に対応する反射光の例を模式的に示しており、反射光10a〜10pの円中の直線が稜方向(=反射楕円の主軸方向)である。なお、金属面の場合は、図14(a)に示す情報記録媒体断面を保護膜断面に読み替えればよい。また、ピット外部に当った光は、右回りの円偏光を入射すると左回りの円偏光で反射する。全反射の場合、p−s成分の振幅反射率比角は常に45°で、入射角による変化は、p−s成分間の相対的な位相の跳びの差となる。具体的に計算するには、フレネル振幅反射率をそれぞれ Further, when a dielectric is used, total reflection can be used in a configuration in which light is incident and exited perpendicularly to the inclined surface of a right-angle prism shape. FIG. 14 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a recording pit and a reading method. In FIG. 14A, 8a shows a cross section of the information recording medium. The two straight arrows show that light hitting the outside of the pit is transmitted with almost no reflection, and the arrow whose direction has changed on the slope is reflected by the light hitting the slope of the pit. This shows how the direction changes. In FIG. 14B, 9a schematically shows an example of an irradiation spot irradiated on the recording unit. Further, 10a to 10p schematically show examples of reflected light corresponding to the arrangement of recording pits and the ridge direction, and the straight line in the circle of the reflected light 10a to 10p is the ridge direction (= the principal axis direction of the reflection ellipse). is there. In the case of a metal surface, the information recording medium cross section shown in FIG. In addition, when the light hits the outside of the pit enters the clockwise circularly polarized light, it is reflected by the counterclockwise circularly polarized light. In the case of total reflection, the amplitude reflectance ratio angle of the p-s component is always 45 °, and the change due to the incident angle is a difference in the relative phase jump between the p-s components. To calculate specifically, Fresnel amplitude reflectivity
図14の構成では、例えば、情報記録媒体をna=1.58のポリカーボネイト基板で形成した場合、表面に凸の直角プリズムをその稜線を所定の方位角配置で形成し、裏面から全反射を利用して記録を読み出す構成で、δP−δsは−48°となる。全反射では、反射される楕円偏光の楕円率角は半角に等しいから24°となって、長軸と短軸の軸比がほぼ2:1の扁平な楕円となる。この構成では、記録部では全反射が起きるが、未記録部は透明な状態であり、暗部での明信号となることから、収束光学系によるスポット径は記録ピット間の距離と同等であれば良く、従来技術に比べると、照射光のピットからのはみ出しを許容できるので、広い照射光スポットが使える。この特徴は、以下に理由を述べるように、本発明に共通な特徴である。 In the configuration of FIG. 14, for example, if the information recording medium formed with a polycarbonate substrate of n a = 1.58, the right-angle prism convex surface and form a ridge line at a predetermined azimuth angle arrangement, total reflection from the rear surface In the configuration in which the record is read out by using, δ P −δ s is −48 °. In total reflection, the ellipticity angle of the reflected elliptically polarized light is equal to a half angle and thus becomes 24 °, so that a flat ellipse having a major axis to minor axis ratio of approximately 2: 1 is obtained. In this configuration, total reflection occurs in the recording part, but the unrecorded part is in a transparent state and becomes a bright signal in the dark part. Therefore, if the spot diameter by the converging optical system is equal to the distance between the recording pits Well, compared to the prior art, since the projection of the irradiation light from the pits can be allowed, a wide irradiation light spot can be used. This feature is common to the present invention, as will be explained below.
図15は、検知感度が高いという本発明に係る信号検知の特徴を、従来技術での信号検知の様子と比較して模式的に例示する図である。図15(a)は、本発明に係る信号検知(暗視野中の明信号の検出)の例を示している。図15(a)において、9aは記録部に照射される照射スポットの例を模式的に示す。また、11a〜11fは記録ピットの並びと稜方向に対応する反射光の例を模式的に示しており、反射光11a〜11fの円中の直線が稜方向(=反射楕円の主軸方向)である。また、図15(a)中のパルス波形12aは、検出される信号例のイメージを示し、信号レベルの高い部分が記録ピット部に対応する。
FIG. 15 is a diagram schematically illustrating the feature of signal detection according to the present invention with high detection sensitivity in comparison with the state of signal detection in the prior art. FIG. 15A shows an example of signal detection (detection of a bright signal in a dark field) according to the present invention. In FIG. 15A, 9a schematically shows an example of an irradiation spot irradiated on the recording unit.
図15(b)は、従来技術での信号検知(明視野中の暗信号)の検出の例を示している。9bは記録部に照射される照射スポットを模式的に示す。また、11g〜11lは記録ピットの並びに対応する反射光の例を模式的に示し、パルス波形12bは、検出される信号例のイメージを示す。パルス波形12bの信号レベルの低い部分が記録ピット部に対応する。
FIG. 15B shows an example of signal detection (dark signal in a bright field) according to the prior art. 9b schematically shows an irradiation spot irradiated to the recording portion.
本発明では、既に述べたように、例えば、右円偏光を照射する。このとき、記録部位のピットは、ピット毎にその方位角θが異なり、多重ビット情報を持つ。それぞれの記録ピットからの反射光は楕円率角は一定だが、その方位角が異なる楕円偏光である。検出光学系では、偏光状態の差によって未記録部の信号レベルは低下し、図15に示す検出光学系の視野では、図15(a)に示すように信号検出は暗視野中の明信号の検出の配置となる。また、ピット毎に偏光状態は変化するが、記録部位の強度反射率は高いレベルを維持している。暗視野中の明信号検出では、次に示す明視野中の暗信号検出に比べてスポットサイズの許容値が大きくとれるので、使いやすく実用性に優れた低NAの光学系を構成できる利点がある。 In the present invention, as described above, for example, right circularly polarized light is irradiated. At this time, the pits of the recording site have different azimuth angles θ for each pit and have multiple bit information. Reflected light from each recording pit is elliptically polarized light having a constant ellipticity angle but different azimuth angles. In the detection optical system, the signal level of the unrecorded portion decreases due to the difference in polarization state, and in the field of the detection optical system shown in FIG. 15, signal detection is performed for the bright signal in the dark field as shown in FIG. It becomes the arrangement of detection. Further, although the polarization state changes for each pit, the intensity reflectance at the recording site is maintained at a high level. In the bright signal detection in the dark field, the tolerance of the spot size can be increased as compared with the following dark signal detection in the bright field, so that there is an advantage that a low NA optical system that is easy to use and excellent in practicality can be configured. .
従来技術では、ピット部での反射率の低下を利用して信号を検出する。検出信号は単純な反射強度に比例する信号であり、ピット周辺部の反射率は高いために、図15に示す検出光学系の視野では、図15(b)に示すように明視野中の暗信号の検出の配置となる。この配置では、例えば、照射スポットサイズは、記録部位のピットサイズと同等以下に抑える必要がある。スポットサイズのはみ出しや、外乱光の混入は、ピット部の暗信号レベルを押し上げてしまい、結果としてS/Nを劣化させる。従って、従来技術では、スポットサイズを小さく保つために、高NAの検出光学系を用いる構成が不可欠となる。高NAの検出光学系では、種々の制限が生じて構成が複雑化することが避けがたい。 In the prior art, a signal is detected by utilizing a decrease in reflectance at the pit portion. Since the detection signal is a signal proportional to simple reflection intensity and the reflectance at the pit periphery is high, the detection optical system shown in FIG. 15 has a dark field in the bright field as shown in FIG. This is an arrangement for signal detection. In this arrangement, for example, the irradiation spot size needs to be suppressed to be equal to or smaller than the pit size of the recording site. The protrusion of the spot size or the mixing of disturbance light pushes up the dark signal level of the pit portion, and as a result, the S / N is deteriorated. Therefore, in the prior art, a configuration using a high NA detection optical system is indispensable in order to keep the spot size small. In a high-NA detection optical system, it is inevitable that the configuration becomes complicated due to various limitations.
以上に説明したように、本発明の構成では、偏光を利用することからS/Nが高いという共通の特徴をもつ。本発明の構成の中でも、図14に示す全反射を利用した構成は、特にS/Nが高い。そもそも、透明体の未記録部ではほとんどの光が透過し、反射率が数%と低いために、記録部の信号に与える影響が大幅に低下する。従って、照射光学系のスポットサイズは、従来技術の少なくとも2倍を容易に許容する。例えば、ブルーレイディスクのNA0.85の1/2はNA0.425である。これに匹敵するNA0.3の構成は、例えば、波長405nmで高屈折率ガラスやセラミックス材(ルミセラなど)のna=2.15を仮定すると、全反射角φTは、sin―1(1/na)=27.7°で全反射の臨界角内の利用できる収束角は±17.3°、NAは0.3となる。暗視野で発光する記録ピット点の検知となるために、隣り合う記録ピットが分離できて、それぞれの発光点からの光の偏光状態が検知できれば十分であることを考慮すると、本発明の構成で、ブルーレイディスクに相当する使用波長405nm程度のピットサイズに多重ビット記録が期待できる。いずれにしろ、記録ピットを小さくするには、全反射角の小さい、高屈折率の全反射素材が適している。 As described above, the configuration of the present invention has a common feature that S / N is high because polarized light is used. Among the configurations of the present invention, the configuration using total reflection shown in FIG. 14 has a particularly high S / N. In the first place, most of the light is transmitted through the unrecorded portion of the transparent body, and the reflectance is as low as several percent, so the influence on the signal of the recording portion is greatly reduced. Therefore, the spot size of the irradiation optical system easily allows at least twice that of the prior art. For example, 1/2 of NA 0.85 of a Blu-ray disc is NA 0.425. Comparing with this, the configuration of NA 0.3 is, for example, assuming that n a = 2.15 of a high refractive index glass or a ceramic material (such as Lumicera) at a wavelength of 405 nm, the total reflection angle φ T is sin −1 (1 / N a ) = 27.7 °, the available convergence angle within the critical angle of total reflection is ± 17.3 ° and NA is 0.3. Considering that it is sufficient to be able to detect the recording pit points that emit light in the dark field, and to separate the adjacent recording pits and detect the polarization state of the light from each light emitting point, the configuration of the present invention. Multiple bit recording can be expected with a pit size of about 405 nm, which corresponds to a Blu-ray disc. In any case, a high-refractive index total reflection material having a small total reflection angle is suitable for reducing the recording pit.
更に、この構成の他の特徴は、すべてが透明な基板に何も付加せずに情報記録媒体を構成できるので、製作プロセスは大幅に単純化される点にある。従って、CDやDVDの記録容量を大幅に増加するとともに、製作コストを削減できるという特徴がある。単一透明素材による記録であることから、長期保存特性に優れ、温度・湿度・圧力などの環境による劣化を嫌う応用には最適である。 Furthermore, another feature of this configuration is that the information recording medium can be configured without adding anything to a transparent substrate, so that the manufacturing process is greatly simplified. Therefore, the recording capacity of CD and DVD can be greatly increased and the production cost can be reduced. Since the recording is made of a single transparent material, it has excellent long-term storage characteristics, and is ideal for applications that do not like environmental degradation such as temperature, humidity, and pressure.
以上で明らかにしたように、本発明では、偏光の傾斜面での反射特性を利用して、特定の構成を組み合わせ、簡便で汎用な光情報記録と読み出し方式を提供するものである。最適な形として、情報記録媒体に垂直に円偏光を入射し、スタンパー等で所定の記録方位に形成した特定の斜面から成る記録部からの鏡面反射光の偏光状態を観測する読み出し装置によって、該記録部を成す斜面の傾き(記録方位)を読み出す基本構成について説明してきたが、本発明の実施形態はこれに留まらず数多くの変形が可能である。 As has been clarified above, the present invention provides a simple and general-purpose optical information recording and reading method by combining specific structures by utilizing the reflection characteristics on the inclined surface of polarized light. As an optimal shape, a circularly polarized light is perpendicularly incident on the information recording medium, and a reading device that observes the polarization state of the specularly reflected light from the recording unit composed of a specific slope formed in a predetermined recording direction by a stamper or the like, Although the basic configuration for reading the inclination (recording direction) of the slope forming the recording unit has been described, the embodiment of the present invention is not limited to this and can be modified in many ways.
第一に、円偏光を垂直入射させる構成は、従来技術との融合性を取れる特徴があるが、本質的には、円偏光は、記録部の周辺から一様に照射されていれば良い。この場合、記録部での反射は、45°以外の多くの角度を選択することができる。図3に示すように、1回反射の配置では、読み取り方向が固定されているために、記録部の反射面の入射角を記録情報に設定しても良い。複数の方位角に加えて、複数の入射角を記録の多重性情報として加えることによって、記録ビットの多重性を更に上げることができる。つまり、記録部の1ビットを構成する反射面の方位角θに加えて、その入射角φを多値記録情報と出来る。 First, the configuration in which the circularly polarized light is perpendicularly incident has a feature that can be combined with the conventional technology, but essentially the circularly polarized light only needs to be irradiated uniformly from the periphery of the recording unit. In this case, many angles other than 45 degrees can be selected for reflection at the recording unit. As shown in FIG. 3, in the single reflection arrangement, since the reading direction is fixed, the incident angle of the reflection surface of the recording unit may be set in the recording information. By adding a plurality of incident angles as a recording multiplicity information in addition to a plurality of azimuth angles, the multiplicity of recording bits can be further increased. That is, in addition to the azimuth angle θ of the reflecting surface constituting one bit of the recording unit, the incident angle φ can be used as multilevel recording information.
図14の全反射を利用する構成と同様に、高屈折率の透明基板又は保護膜を透過して、裏面で反射する構成とすると、観測方向を垂直方向に固定した場合、1回反射で利用できる入射角は45°以下となる。高屈折率から低屈折率に入射する透明媒質系では、全反射角までは、フレネル反射係数は実数であり、全反射角を超えると屈折角の余弦が順虚数となる。従って、複素平面上の−1から+1までの変化は、入射角0°から全反射角までの入射角領域に圧縮される。この特性は、1回反射で反射光のΨの入射角依存性を利用する場合には好都合である。
Similarly to the configuration using total reflection in FIG. 14, when the configuration is such that the transparent substrate or protective film having a high refractive index is transmitted and reflected on the back surface, the observation direction is fixed in the vertical direction, and the reflection is used once. The incident angle that can be obtained is 45 ° or less. In a transparent medium system that enters from a high refractive index to a low refractive index, the Fresnel reflection coefficient is a real number up to the total reflection angle, and when the total reflection angle is exceeded, the cosine of the refraction angle becomes a forward imaginary number. Therefore, the change from −1 to +1 on the complex plane is compressed into the incident angle region from the
図16は、屈折率n=2.145の透明記録媒体の強度反射率の入射角依存性を例示する図であり、入射角が、垂直入射φ=0°から全反射角φT=27.8°まで変化した場合の特性を示している。図16において、rpはp成分に対する強度反射率、rsはs成分に対する強度反射率であり、入射光の波長を405nm、透明記録媒体の屈折率をn=2.145として計算している。図16に示すように、全反射領域(φT=27.8°)では強度反射率rs、rpは共に1である。 FIG. 16 is a diagram illustrating the incident angle dependence of the intensity reflectance of a transparent recording medium having a refractive index n = 2.145. The incident angle ranges from normal incidence φ = 0 ° to total reflection angle φ T = 27. The characteristic when changing up to 8 ° is shown. 16, the intensity reflectance for r p is p component, r s is the intensity reflectance for the s component, is calculated 405nm wavelength of incident light, the refractive index of the transparent recording medium as n = 2.145 . As shown in FIG. 16, the total reflection region (φ T = 27.8 °) the intensity reflectance r s, r p are both 1.
図17は、屈折率n=2.145の透明記録媒体の複素振幅反射率比の入射角依存性を複素平面表示で例示する図である。図17において、Reは実軸、Imは虚軸であり、複素振幅反射率比ρ(=rp/rs)は、入射光の波長を405nm、透明記録媒体の屈折率をn=2.145として計算している。図17において、ρ(=rp/rs)は、垂直入射φ=0°から全反射角φT=27.8°まで実軸上を右に動き、全反射領域では偏角が負方向に変化して、単位円上を動く。 FIG. 17 is a diagram illustrating the incident angle dependence of the complex amplitude reflectance ratio of a transparent recording medium having a refractive index n = 2.145 as a complex plane display. In FIG. 17, Re is a real axis, Im is an imaginary axis, and the complex amplitude reflectance ratio ρ (= r p / r s ) is 405 nm for the wavelength of incident light, and n = 2. It is calculated as 145. In FIG. 17, ρ (= r p / r s ) moves to the right on the real axis from normal incidence φ = 0 ° to the total reflection angle φ T = 27.8 °, and the declination is negative in the total reflection region Changes to a unit circle.
図18は、屈折率n=2.145の透明記録媒体の複素振幅反射率比の入射角依存性(実数部と虚数部)を例示する図である。図18において、Im(ρ)及びRe(ρ)は、入射光の波長を405nm、透明記録媒体の屈折率をn=2.145として計算している。 FIG. 18 is a diagram illustrating the incident angle dependence (real part and imaginary part) of the complex amplitude reflectance ratio of a transparent recording medium having a refractive index n = 2.145. In FIG. 18, Im (ρ) and Re (ρ) are calculated assuming that the wavelength of incident light is 405 nm and the refractive index of the transparent recording medium is n = 2.145.
図16〜図18に示すように、屈折率n=2.145を例にあげれば、屈折率n=2.145の透明記録媒体のp−s成分の強度反射率(図16)、p−s成分の複素振幅反射率比の複素平面表示(図17)、複素振幅反射率の実数部と虚数部(図18)を計算すると、ともに垂直入射φ=0°から全反射角φT=27.8°の領域に圧縮された入射角依存性を示す。図17の複素平面表示では、全反射領域が単位円の右下の領域で変化する。式(数22)の全反射による変化は、この部分に現れる。図18では、全反射角よりも大きい角での実数部と虚数部の同時変化として表れている。図18には、右円偏光を周辺から一様に照射した場合の反射光の偏光状態を付記した。入射角φが0°から全反射角まで変化する間に、左円偏光から右円偏光まで単調に変化し、1:1の対応が取れる。 As shown in FIGS. 16 to 18, taking the refractive index n = 2.145 as an example, the intensity reflectance of the ps component of the transparent recording medium having the refractive index n = 2.145 (FIG. 16), p−. When the complex plane display of the complex amplitude reflectance ratio of the s component (FIG. 17) and the real part and imaginary part (FIG. 18) of the complex amplitude reflectance are calculated, both the normal incidence φ = 0 ° and the total reflection angle φ T = 27. The incident angle dependence is compressed in the region of .8 °. In the complex plane display of FIG. 17, the total reflection region changes in the lower right region of the unit circle. The change due to total reflection in the equation (Equation 22) appears in this part. In FIG. 18, it appears as a simultaneous change of the real part and the imaginary part at an angle larger than the total reflection angle. In FIG. 18, the polarization state of the reflected light when the right circularly polarized light is uniformly irradiated from the periphery is added. While the incident angle φ changes from 0 ° to the total reflection angle, it changes monotonically from left circularly polarized light to right circularly polarized light, and a 1: 1 correspondence can be taken.
次に、具体的な光学系の実施の形態について説明する。 Next, specific embodiments of the optical system will be described.
図19は、高屈折率媒体の裏面での反射を利用する場合の記録ピットと読み出し方式の構成例を示す模式図である。図19(a)において、8bは情報記録媒体断面(高屈折の基板断面)を示している。また、矢印は、ピット部に入射する光が、傾斜反射面で反射されて方向を変える様子を模式的に示している。図19(b)において、13a〜13qは、記録ピットの並びと稜方向に対応する反射光の例を模式的に示しており、反射光13a〜13qの円中の矢印が傾斜反射面の方向(=反射楕円の短軸方向)である。また、矢印の長さは、楕円率の変化を示している。 FIG. 19 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a recording pit and a reading method when using reflection on the back surface of a high refractive index medium. In FIG. 19A, 8b shows a cross section of the information recording medium (a cross section of the highly refractive substrate). The arrows schematically show how the light incident on the pit portion is reflected by the inclined reflecting surface and changes its direction. In FIG. 19 (b), 13a to 13q schematically show examples of reflected light corresponding to the arrangement and ridge directions of the recording pits, and the arrows in the circles of the reflected light 13a to 13q indicate the direction of the inclined reflecting surface. (= The minor axis direction of the reflection ellipse). Further, the length of the arrow indicates a change in ellipticity.
図19(a)において、上部の空気側から一様に右円偏光を照射すると、光は基板の表面で屈折して基板内部に入り、それぞれ所定の方位角を向いた傾斜反射面で垂直方向に反射される成分だけが偏光状態の検出系に向かい、図19(b)に示すような多重記録読み出しを実現する。透明体の反射では、反射楕円の短軸が入射面方向と一致し、楕円率角が入射角の関数で変化する。楕円率角は、符号も含めて、tanー1ρに一致する。図18の実数部は、Δが0又はπであるためにρ=tanΨ・cosΔに等しく、観測される楕円の楕円率に等しい。従って正では右回りの楕円、負では左回りの楕円が反射される。 In FIG. 19 (a), when the right circularly polarized light is irradiated uniformly from the upper air side, the light is refracted on the surface of the substrate and enters the substrate, and the inclined reflecting surface facing each predetermined azimuth angle in the vertical direction. Only the component reflected by the light beam goes to the detection system of the polarization state, and multiplex recording readout as shown in FIG. 19B is realized. In the reflection of the transparent body, the minor axis of the reflection ellipse coincides with the incident surface direction, and the ellipticity angle changes as a function of the incident angle. The ellipticity angle coincides with tan -1 ρ including the sign. The real part in FIG. 18 is equal to ρ = tan Ψ · cos Δ because Δ is 0 or π, and is equal to the ellipticity of the observed ellipse. Therefore, a positive ellipse is reflected in the positive direction, and a counterclockwise ellipse is reflected in the negative direction.
図19(b)に示すように、記録情報は傾斜反射面の法線の射影として模式的に表すことができて、法線ベクトルの向きが楕円の短軸に一致し、ベクトルの長さが楕円率の変化を示す。この構成では、記録ピットの記録を構成する法線の方位角と入射角は互いに独立な変数であり、光ディスクなどのピット当たりの情報を倍に増加できる。更に、偏光状態を2次元的に検知する顕微偏光カメラの光学系と組み合わせることで、可動部無しに大情報のタグやチップを用いた情報記録・再生方式を構成できる。 As shown in FIG. 19B, the recorded information can be schematically represented as a projection of the normal of the inclined reflecting surface, the direction of the normal vector coincides with the minor axis of the ellipse, and the length of the vector is The change in ellipticity is shown. In this configuration, the azimuth angle and the incident angle of the normal line constituting the recording of the recording pit are independent variables, and information per pit such as an optical disk can be doubled. Furthermore, by combining with an optical system of a microscopic polarization camera that two-dimensionally detects the polarization state, an information recording / reproducing system using a large information tag or chip can be configured without a movable part.
また、図19に示す構成では、全反射になる直前までの垂直入射側の入射角を利用できる。図18に示すように、反射光の偏光状態の入射角変化分(複素振幅反射率比の実数部)は、全反射の臨界角までの垂直入射側に圧縮されて集まる。全反射を用いない場合は、情報記録媒体の前面の半空間を使い、反射光の光軸を情報記録媒体の法線方向に固定すると、利用できる入射角は±45°までの範囲に制限され、それ以上の入射角では、情報記録媒体面の裏側からの照射光が必要になる。 In the configuration shown in FIG. 19, the incident angle on the vertical incident side until just before total reflection can be used. As shown in FIG. 18, the incident angle change (the real part of the complex amplitude reflectance ratio) of the polarization state of the reflected light is compressed and collected on the vertical incident side up to the critical angle of total reflection. When total reflection is not used, using the half space in front of the information recording medium and fixing the optical axis of the reflected light in the normal direction of the information recording medium, the usable incident angle is limited to a range of ± 45 °. When the incident angle is higher than that, irradiation light from the back side of the information recording medium surface is required.
図19に示す誘電体の裏面反射の構成では、このような制限が無くなる。これが本発明の大きな特徴でもあり、従来法の20倍の高密度化をも達成できる最も実施の利点の高い構成である。多層化ディスクに例えると、例えば、微小な鏡の傾斜角(±90°)と方位角(±90°)をそれぞれ1024分割して2進10ビットの記録情報を載せる場合は、20層の多層化をした場合と同等の高密度化に相当する。分割数をさらに数倍上げることも比較的容易である。
Such a restriction is eliminated in the configuration of the back surface reflection of the dielectric shown in FIG. This is a major feature of the present invention, and is the most advantageous configuration that can achieve a
次に、記録可能型の情報記録媒体(RAM)について、説明する。本発明による書き込み動作は、機械的(幾何光学的)な変形駆動による記録と、光、電場又は磁場による物理光学的記録とに大別される。本発明による書き込み動作の一つの形態である機械的(幾何光学的)な変形駆動による記録では、記録部の傾斜反射面の姿勢を制御する動作となる。具体的には、傾斜と方位角回転、あるいはx−y2方向の傾斜の制御の動作を行う。入力を電気信号とすると、微小な斜面(鏡面)の制御動作をMEMS技術を応用して実現することができる。あるいは、ピエゾ素子による駆動やマイクロモーターによる回転を組み合わせても良い。 Next, a recordable information recording medium (RAM) will be described. The writing operation according to the present invention is roughly classified into recording by mechanical (geometrical optical) deformation driving and physical optical recording by light, electric field or magnetic field. In recording by mechanical (geometrical optical) deformation driving, which is one form of the writing operation according to the present invention, the operation of controlling the posture of the inclined reflecting surface of the recording unit is performed. Specifically, an operation of controlling inclination and azimuth rotation or inclination in the xy2 direction is performed. If the input is an electric signal, a control operation of a minute slope (mirror surface) can be realized by applying the MEMS technology. Alternatively, driving by a piezo element and rotation by a micromotor may be combined.
制御動作の例について、図20を参照しながら説明する。図20は、記録部を構成する微小斜面のうちの1つの姿勢についての制御動作例を示す図であり、面内方位角と入射角を駆動する場合を例示している。図20(a)に示す記録部は、固定部15と、端面を鏡面とした円筒状の可動部16から構成されている。又、図20(b)に示す記録部は、固定部15と、一部を平面状にした球状の可動部17から構成されている。なお、図20(a)及び図20(b)において、矢印は、可動部が可動する方向をイメージしたものである。可動部16及び可動部17を駆動する駆動軸は、2重構造として、独立に±90°制御できればよい。回転軸には、直交3軸の内、任意の2軸を用いればよい。
An example of the control operation will be described with reference to FIG. FIG. 20 is a diagram illustrating an example of a control operation for one posture among minute slopes constituting the recording unit, and illustrates the case of driving the in-plane azimuth angle and the incident angle. The recording unit shown in FIG. 20A includes a fixed
記録可能型の情報記録媒体(RAM)の書き込み動作を実現する他の形態である、光、電場又は磁場による物理光学的記録では、斜面の姿勢は一定の値に保ち、この斜面での反射について電気信号入力による反射偏光状態の制御をする。この場合、傾いた面に、電場や磁場、あるいは読み出しとは波長の異なる電磁波(光)による現象を利用して反射光学特性(具体的にはΔとΨ)の変化を起こさせて記録する。 In physico-optical recording by light, electric field or magnetic field, which is another form that realizes the write operation of a recordable information recording medium (RAM), the posture of the slope is kept constant, and reflection on this slope The reflected polarization state is controlled by electric signal input. In this case, recording is performed on a tilted surface by causing a change in reflection optical characteristics (specifically, Δ and Ψ) by using an electric field, a magnetic field, or a phenomenon caused by electromagnetic waves (light) having a wavelength different from that of readout.
記録書き込み動作によって誘起される反射光学特性変化が小さい場合も、変化に十分な再現性が得られれば、記録面の反射に関する光学特性の読み出し配置の最適化によって、読み出し偏光感度を上げる構成をとることができる。すなわち、所定の書き込み変化で十分大きな読み出し信号の変化が得られる構成とできる。このように、本発明に係る書き込み動作においては、記録面を斜めにすることで、記録面が水平である従来の磁気ディスクなどの技術と比べて、偏光状態による多値記録の感度を上げることができる。 Even when the reflection optical characteristic change induced by the recording / writing operation is small, if sufficient reproducibility is obtained, the read polarization sensitivity is increased by optimizing the readout arrangement of the optical characteristics related to the reflection on the recording surface. be able to. In other words, a sufficiently large change in read signal can be obtained with a predetermined write change. As described above, in the writing operation according to the present invention, the recording surface is slanted to increase the sensitivity of multilevel recording by the polarization state as compared with the conventional technology such as a magnetic disk in which the recording surface is horizontal. Can do.
読み出しに最適な構成は、磁性膜等で覆われた状態での記録面の光学的性質で記述できる。まず、入射偏光は、読み出し光の波長での記録面の主方位角、すなわち、p偏光とs偏光の振幅反射率比角と等しく、反射後に両成分の強度が等しくなる方位角の直線偏光を入射する。また、傾斜面の角度は、読み出し光の波長での記録面の主入射角とする。主入射角は、p偏光とs偏光の反射の相対位相差Δが±90°となることで定義される。主方位角の直線偏光の照射では、主入射角での反射光は円偏光となる。 The optimum configuration for reading can be described by the optical properties of the recording surface in a state covered with a magnetic film or the like. First, the incident polarized light is linearly polarized light having an azimuth angle equal to the main azimuth angle of the recording surface at the wavelength of the reading light, that is, the amplitude reflectance ratio angle of the p-polarized light and the s-polarized light, and the intensities of both components are equal after reflection. Incident. The angle of the inclined surface is the main incident angle of the recording surface at the wavelength of the reading light. The main incident angle is defined by the relative phase difference Δ of reflection between p-polarized light and s-polarized light being ± 90 °. In the irradiation of the linearly polarized light with the main azimuth angle, the reflected light at the main incident angle becomes circularly polarized light.
図21は、情報記録媒体上に形成される、傾斜面と記録層を有する記録部の形成例を示す図である。図21(a)は、Al層が形成されているV溝上に、光学異方性を制御する塗布膜からなる記録層19aが形成され、透明な保護層18aで覆われている例である。図21(a)において、黒丸は58°を、矢印は入射光が反射する様子を、斜線の矢印は書き込み時の磁場または電場の方向を示している。
FIG. 21 is a diagram illustrating an example of forming a recording portion having an inclined surface and a recording layer, which is formed on an information recording medium. FIG. 21A shows an example in which a
また、図21(b)は、V溝が形成された誘電体18bに、光学異方性を制御する塗布膜からなる記録層19bが形成されており、誘電体裏面の全反射を利用し、2回反射の合計でΔを±90°とする例である。図21(b)において、黒丸は45°を、矢印は入射光が反射する様子を、斜線の矢印は書き込み時の磁場または電場の方向を示している。また、図21(c)は、傾斜面が形成された誘電体18cに、光学異方性を制御する塗布膜からなる記録層19cが形成されており、誘電体裏面の鏡面反射を利用した1回反射により反射光の偏光状態を検知する例である。図21(c)において、矢印は入射光が反射する様子を、斜線の矢印は書き込み時の磁場または電場の方向を示している。
In FIG. 21B, the
例えば、図21(a)に示すように、Al面の表面反射で構成する場合、2回反射のΔを示す図8(a)を参照すれば、Δ=270°(=−90°)の入射角は58度である。従って、V溝の2回反射構成では、V溝の稜が成す頂角を58×2=116°とすれば、読み取り光の光軸と照射光の光軸を記録媒体表面の法線からそれぞれ116−90=26°傾ければよい。 For example, as shown in FIG. 21 (a), in the case of the surface reflection of the Al surface, referring to FIG. 8 (a) showing the Δ of the double reflection, Δ = 270 ° (= −90 °) The incident angle is 58 degrees. Therefore, in the V-groove two-reflection configuration, if the apex angle formed by the V-groove ridge is 58 × 2 = 116 °, the optical axis of the reading light and the optical axis of the irradiation light are each from the normal of the surface of the recording medium. 116−90 = 26 ° may be inclined.
RAM構成では、V溝の向きは固定する。例えば、トラック方向(図21の紙面垂直方向)に平行に固定されているので、照射光は1つで良い。書き込み動作は、磁場または電場の強さの変化で記録する。あるいは、磁場または電場の向き(図21における斜線の矢印の向き)を変えて制御しても良い。この条件では、反射表面あるいは、全反射の低屈折率側(空気側)表面に薄膜を塗布し、僅かな光学異方性を付加することで偏光状態は大きく変わる。従って、記録情報の書き込みの分解能を上げることができる。 In the RAM configuration, the direction of the V-groove is fixed. For example, since it is fixed in parallel with the track direction (perpendicular to the paper surface of FIG. 21), only one irradiation light is required. The writing operation is recorded by a change in the strength of the magnetic field or electric field. Or you may control by changing the direction of a magnetic field or an electric field (direction of the arrow of the oblique line in FIG. 21). Under these conditions, the polarization state is greatly changed by applying a thin film on the reflective surface or the low refractive index side (air side) surface of total reflection and adding a slight optical anisotropy. Therefore, the resolution for writing the record information can be increased.
例えば、磁性膜、または、液晶膜を利用して、それぞれ光磁気記録、および、液晶ディスプレイの既存技術を応用して情報を書き込む場合、書き込み媒体の表面は、当該媒体の読み出し光の波長に対する主入射角とする。すなわち、傾斜角は媒体によって決まるある特異的な値とする。反射表面に光学異方性を付加する方法としては、上記の方法以外にも、フォトクロミズム薄膜などの光物性の学術書に記載されている光学現象が利用できる。読み出し光とは波長の異なる書き込み光による光物性を利用して記録情報を書き込み、所定の光学的処理によって、反射偏光特性の変化を生じさせればよい。 For example, when information is written by applying existing technology of magneto-optical recording and liquid crystal display using a magnetic film or a liquid crystal film, the surface of the writing medium is mainly for the wavelength of the reading light of the medium. The incident angle. That is, the inclination angle is a specific value determined by the medium. As a method of adding optical anisotropy to the reflecting surface, in addition to the above method, optical phenomena described in academic books on optical properties such as a photochromic thin film can be used. What is necessary is just to write record information using optical properties of writing light having a wavelength different from that of reading light, and to cause a change in reflected polarization characteristics by a predetermined optical process.
以上、本発明における発明の原理と実施の形態について説明した。本発明では、楕円偏光の形、即ち楕円の主軸の傾きと、楕円の楕円率の二つの変数を利用して情報の記録・読み出しを行う。情報の読み出しについては、基本的には偏光状態の検知であることから、従来技術であるエリプソメトリーの技術が利用できる。また、光磁気記録の読み取り光学系で用いられている偏光読み取り光学系の技術も適用できる。これらの既知の技術を要素として本発明に適用する場合、以下に述べる計測原理に基づいて選別適用する必要がある。 The principle and the embodiment of the invention in the present invention have been described above. In the present invention, information is recorded and read out using two variables, the shape of elliptically polarized light, that is, the inclination of the principal axis of the ellipse and the ellipticity of the ellipse. Since information is basically detected by detecting the polarization state, the conventional technique of ellipsometry can be used. Further, a polarization reading optical system technique used in a magneto-optical recording reading optical system can also be applied. When these known techniques are applied to the present invention as elements, it is necessary to select and apply based on the measurement principle described below.
本発明で検知すべき偏光状態で、必要な構成を大別すると、
(1)所定の楕円率角の楕円について、その方位角θを検知する1変数構成。
(2)楕円率角と方位角の両方を検知する2変数構成。
の2つの場合がある。
(1)の場合には、検出は、ポアンカレ球上で、楕円率角が一定のS3軸に垂直な面上のS1、S2の値又はその比を検知する。(2)では、ポアンカレ球上で方位角および楕円率角が所定の一定の間隔で分布した記録位置を、ポアンカレ球上でS1、S2、S3の値又はその比を検知する。
In the polarization state to be detected in the present invention, the required configuration is roughly divided.
(1) One variable configuration for detecting the azimuth angle θ of an ellipse having a predetermined ellipticity angle.
(2) Two-variable configuration that detects both ellipticity angle and azimuth angle.
There are two cases.
In the case of (1), the detection is performed on the Poincare sphere by detecting the value of S 1 or S 2 or the ratio thereof on a plane perpendicular to the S 3 axis having a constant ellipticity angle. In (2), the recording positions where the azimuth angle and ellipticity angle are distributed at predetermined intervals on the Poincare sphere, and the values of S 1 , S 2 and S 3 or the ratio thereof are detected on the Poincare sphere.
(1)では、S3の情報、あるいは楕円の回転方向の情報を必要としないために、1/4波長板などの位相素子を使わない回転偏光子法に属する検出技術、(2)では、S3も含めた、楕円の回転方向も判別するための、1/4波長板などの位相素子を検出光学系に含み、ストークスパラメーターを検知できる回転位相子法に属する検出技術を用いる。 In (1), information of the S 3 or because it does not require the rotation direction of the information of the ellipse, 1/4 rotation polariser method belongs detection technology that does not use phase elements such as wave plates, in (2), A detection technique belonging to a rotational phaser method that includes a phase element such as a quarter-wave plate for discriminating the rotation direction of the ellipse including S 3 in the detection optical system and can detect the Stokes parameter is used.
高速読み取りを必要とする応用では、(1)の回転素子型の検知の場合でも機械的な駆動部を排除する構成が望ましい。このために、ファラデー効果、カー効果、ポッケルス効果などの各種の偏光変調効果を利用した偏光変調素子を用いて偏光状態を変調し、ロックイン検波方式でcosθ信号の位相角を決定検知する構成をとることもできる。しかし、反射光を空間的に複数に分割し、特定の偏光状態を検出できる偏光子を複数割り当てて、偏光状態を検知する方式は、高速化の観点からは更に優れている。 In applications that require high-speed reading, it is desirable that the mechanical drive unit be eliminated even in the case of (1) rotating element type detection. For this purpose, a configuration in which the polarization state is modulated using a polarization modulation element using various polarization modulation effects such as the Faraday effect, the Kerr effect, the Pockels effect, and the phase angle of the cos θ signal is determined and detected by a lock-in detection method. It can also be taken. However, a method of detecting the polarization state by dividing the reflected light into a plurality of spaces and allocating a plurality of polarizers capable of detecting a specific polarization state is more excellent from the viewpoint of speeding up.
例えば、複数のチャンネルを持った検出器の各チャンネルに方位角θの異なる直線偏光子を割り当てて、回転位相子信号を同時に検知し、信号処理によってcosθ信号の位相角(楕円の主軸の方位角)を多値信号として出力する。チャンネル数は、最低3つとし、ビット多重度と同等数とする。また、各チャネルが受け持つ検知方位角は、ポアンカレ球のS2、S3面上で互いにできるだけ離れ、且つ、互いに等間隔である配置を基準とする。3チャンネルの場合、検知方位角はポアンカレ球上で60°の等配が基準で、例えば、0°(=180°)、60°(240°)、120°(300°)となる。実空間の方位角は、1/2になり、0°、30°、60°となる。 For example, a linear polarizer having a different azimuth angle θ is assigned to each channel of a detector having a plurality of channels, a rotational phaser signal is simultaneously detected, and the phase angle of the cos θ signal (azimuth angle of the main axis of the ellipse) is detected by signal processing. ) As a multi-value signal. The number of channels is at least three, which is the same as the bit multiplicity. Further, the detection azimuth angle that each channel is responsible for is based on an arrangement that is as far apart as possible and equidistant from each other on the S 2 and S 3 surfaces of the Poincare sphere. In the case of three channels, the detection azimuth is 60 ° on the Poincare sphere as a reference, and is, for example, 0 ° (= 180 °), 60 ° (240 °), 120 ° (300 °). The azimuth angle of the real space is ½, 0 °, 30 °, and 60 °.
直線偏光子をこれらの方位角で用いる構成をとることもできるが、本発明の(1)の構成では、楕円偏光の楕円率が固定されていることから、1/4波長板などの位相子を用いて、所定の楕円偏光子を各チャンネルに配置することでチャンネル毎の信号コントラストを最適化することもできる。更には、多重ビットの基準方位角設定値に一致させたチャンネル仕様と数とし、全チャンネルの基準平均出力0.5に対して、所定のビット角度のチャンネルだけがcosθ信号の位相角ゼロの出力信号1のレベルとなり、しかも、他チャンネルがcosθ信号の所定の方位角での数値を構成することを利用して、所定のビット数の高速並列出力回路を構成することもできる。
Although it is possible to employ a configuration in which a linear polarizer is used at these azimuth angles, in the configuration (1) of the present invention, since the ellipticity of elliptically polarized light is fixed, a phase shifter such as a quarter wavelength plate is used. The signal contrast for each channel can also be optimized by arranging a predetermined elliptical polarizer in each channel. Further, the channel specification and number are set to match the reference azimuth setting value of multiple bits, and only the channel with a predetermined bit angle outputs the phase angle zero of the cos θ signal with respect to the reference average output 0.5 of all channels. It is also possible to configure a high-speed parallel output circuit having a predetermined number of bits by making use of the fact that the other channel forms a numerical value at a predetermined azimuth angle of the cos θ signal at the level of the
(2)のストークスパラメーター検知方式では、原理的に、1/4波長板などの位相子を用いて、偏光状態の位相を変化させた信号を得る必要がある。この場合も、高速読み取りには、回転位相子型の検知の機械的な駆動部を排除する構成が望ましい。検出系の構成は、原理的には(1)での構成と同様で、複数のチャンネルに、特定の偏光子を配置する。この場合の偏光子は、直線偏光子や円偏光子を含めて、特定の楕円偏光状態に直交する楕円偏光子となる。配置の最適構成は、検知すべき偏光状態のポアンカレ球上での分布に対して、最大の感度を得られるように、分布領域内で工夫することができる。この場合、ポアンカレ球上での検知チャンネル数は、三角測量の原理から最低3つとなる。 In the Stokes parameter detection method (2), in principle, it is necessary to obtain a signal in which the phase of the polarization state is changed using a phase shifter such as a quarter-wave plate. Also in this case, for high-speed reading, a configuration in which a mechanical drive unit for detection of the rotational phaser type is excluded is desirable. The configuration of the detection system is in principle the same as the configuration in (1), and specific polarizers are arranged in a plurality of channels. The polarizer in this case is an elliptical polarizer that is orthogonal to a specific elliptical polarization state, including a linear polarizer and a circular polarizer. The optimum arrangement can be devised in the distribution region so that the maximum sensitivity can be obtained with respect to the distribution of the polarization state to be detected on the Poincare sphere. In this case, the number of detection channels on the Poincare sphere is at least three based on the principle of triangulation.
各チャネルは、ポアンカレ球上で特定の検知座標に位置し、チャネル出力は、検知座標からの距離に比例すると考えてよい。例えば、右円偏光子(S3軸=北極)をチャンネルに選ぶと、ポアンカレ球上で直交する左円偏光(−S3軸=南極)に対して強度0(消光)、右円偏光で強度1(最大値)の信号が得られる。楕円偏光に対しては、南半球の左回り楕円では楕円率が減少するほど強度が増加し、赤道上の直線偏光では強度0.5、北半球に入って右回りの楕円偏光では楕円率角が増加するほど強度が増加する。つまり、楕円偏光を表すポアンカレ球上の点が北極に近づくほど強度が増加する。 Each channel is located at a specific detection coordinate on the Poincare sphere, and the channel output may be considered to be proportional to the distance from the detection coordinate. For example, choosing right circular photons (S 3-axis = Arctic) channel, the intensity for the left circularly polarized light (-S 3-axis = Antarctica) perpendicular on the Poincare sphere 0 (quenching), the intensity in the right circularly polarized light A signal of 1 (maximum value) is obtained. For elliptically polarized light, the intensity increases as the ellipticity decreases in the counterclockwise ellipse of the southern hemisphere, the intensity increases by 0.5 for linearly polarized light on the equator, and the ellipticity angle increases for elliptically polarized light entering the northern hemisphere and clockwise. The strength increases as you go. That is, the intensity increases as the point on the Poincare sphere representing elliptically polarized light approaches the North Pole.
偏光状態がポアンカレ球面上の全てにわたる場合は、ポアンカレ球上で直交する3軸を取ればよい。例えばS1、S2、S3、軸上の点を取っても良いが、−S1、−S2、−S3の領域にある楕円、例えば、方位角−67.5°、楕円率角−22.5°の左回り楕円偏光を中心とする楕円では出力信号強度が減少することに注意する必要がある。本発明の図19の構成では、右円偏光で周辺から照射すると、垂直に反射される検知すべき偏光成分はほとんどが左回転の楕円偏光群であり、検出強度レベルは、S3が負の南半球にある。この場合、(1)で述べた等配3軸0°(=180°)、60°(240°)、120°(300°)の直線偏光子に加えて、−S3の左円偏光子を加える4チャンネルの構成が一つの最適解である。 When the polarization state covers all over the Poincare sphere, three axes that are orthogonal to each other on the Poincare sphere may be taken. For example, S 1 , S 2 , S 3 , a point on the axis may be taken, but an ellipse in the region of −S 1 , −S 2 , −S 3 , for example, azimuth angle −67.5 °, ellipticity It should be noted that the output signal intensity decreases for an ellipse centered on a left-handed elliptical polarization with an angle of −22.5 °. In the configuration of FIG. 19 of the present invention, is irradiated from the peripheral the right circularly polarized light, polarized light component to be detected that is reflected vertically are mostly elliptically polarizing groups left rotation, detected intensity level, S 3 is negative Located in the Southern Hemisphere. In this case, in addition to the linear polarizers of the equal triaxial 0 ° (= 180 °), 60 ° (240 °), and 120 ° (300 °) described in (1), the left circular polarizer of −S 3 is used. A four-channel configuration that adds is an optimal solution.
(1)の場合に述べた並列回路処理による並列出力構成も同様に反射光に対して1/4波長板と直線偏光子を所定の方位角で組み合わせた所定の楕円偏光子によって構成できる。また、直線偏光子を偏光ビームスプリッターで構成すれば、直交する2つの偏光状態に対する2つの出力としてポアンカレ球上の対称点を出力点に選び、反射される信号光を全て信号処理に有効に利用できる。 Similarly, the parallel output configuration by the parallel circuit processing described in the case of (1) can be configured by a predetermined elliptical polarizer in which a quarter-wave plate and a linear polarizer are combined at a predetermined azimuth with respect to the reflected light. If the linear polarizer is composed of a polarizing beam splitter, a symmetric point on the Poincare sphere is selected as the output point as two outputs for two orthogonal polarization states, and all reflected signal light is effectively used for signal processing. it can.
反射光を空間的に複数に分割し、各チャンネルに導くには、ビームスプリッターを用いて反射光の光軸に沿って分割する方法を用いても良いが、反射光の光束をその断面内で複数に分割する方法も利用できる。この場合、例えば、偏光検知ファイバーの束を利用しても良いが、本発明が開示した反射面の偏光特性を利用して微小な鏡面で空間的に分割する方法が使える。また、本発明の別の構成である全反射を利用して、リング状に反射光を導き、リング状に配置した検出器で検出しても良い。入射円偏光の照射を含めた具体的な情報記録及び/又は再生装置の実施の形態を図22から図28に例示する。 In order to divide the reflected light into a plurality of spaces and guide them to each channel, a method of dividing the reflected light along the optical axis of the reflected light using a beam splitter may be used. A method of dividing into multiple parts can also be used. In this case, for example, a bundle of polarization detection fibers may be used, but the method of spatial division with a minute mirror surface using the polarization characteristics of the reflection surface disclosed in the present invention can be used. Alternatively, the total reflection, which is another configuration of the present invention, may be used to guide the reflected light in a ring shape and detect it with a detector arranged in a ring shape. Specific embodiments of the information recording and / or reproducing apparatus including irradiation of incident circularly polarized light are illustrated in FIGS.
図22は、本発明に係る情報記録及び/又は再生装置の概略の構成例を示す図である。図22(a)は、照射光学系と偏光検知光学系の構成例の断面を模式的に示す断面図であり、図22(b)は、集光レンズ40a側から見た、半透明鏡30a、水平直線偏光子60a、45°直線偏光子60b、円偏光子60c0、検出器70a~70dの配置を模式的に示す平面図である。図22(a)に示す情報記録及び/又は再生装置は、円偏光生成手段20a、半透明鏡30a、集光レンズ40a、水平直線偏光子60a、45°直線偏光子60b、円偏光子60c0、検出器70a~70dから構成されている。また、円偏光子60c0は、位相子60c1と直線偏光子60cから構成されている。また、実線の矢印は読取光(入射円偏光)、破線の矢印は反射光、300は情報記録媒体を示す。
FIG. 22 is a diagram showing a schematic configuration example of an information recording and / or reproducing apparatus according to the present invention. FIG. 22A is a cross-sectional view schematically showing a cross section of a configuration example of the irradiation optical system and the polarization detection optical system, and FIG. 22B is a
なお、反射光の光路において、検出器70a~70dの前に記録面を検出器70a~70d上に適当な倍率で拡大投影するための集光レンズを挿入しても構わない。また、図22において、円偏光生成手段20a、半透明鏡30a及び集光レンズ40aは、情報記録媒体300の記録部に読取光を照射する、光源を含む読取光照射手段の例であり、水平直線偏光子60a、45°直線偏光子60b、円偏光子60c0及び検出器70a~70dは、記録部で反射される反射光を検知する反射光検知手段の例である。
Note that a condensing lens for enlarging and projecting the recording surface onto the
図22(a)において、円偏光生成手段20aは、円偏光の読取光を生成する手段であり、例えば、レーザダイオードや発光ダイオードなどの光源と、コリメートレンズ、直線偏光子、1/4波長板などで構成できる。半透明鏡30aは、読取光を透過し、反射光の光路を例えば90°曲げる半透明鏡である。集光レンズ40aは円偏光生成手段20aで生成された円偏光の読取光を情報記録媒体300の記録部に集光するレンズである。水平直線偏光子60aは方位角0°に直線偏光子の透過軸方位を配置した直線偏光子であり、方位角0°の直線偏光成分のみを透過させる。45°直線偏光子60bは方位角45°に直線偏光子の透過軸方位を配置した直線偏光子であり、方位角45°の直線偏光成分のみを透過させる。円偏光子60c0は位相子60c1と直線偏光子60cを組み合わせた右円偏光子であり、右円偏光成分のみを透過させる。円偏光子60cは、例えば、直線偏光子60cの透過軸方位に対して、1/4波長板である位相子60C1の中性軸のうち、光の速度が速い方の軸を45°傾けて配置することで実現できる。検出器70a~70dは、各検出器に入る光の強度を電気信号の強弱に変換する検出器であり、例えば、フォトダイオードやCCDなどが使用できる。
In FIG. 22A, a circularly polarized light generating means 20a is a means for generating circularly polarized read light. For example, a light source such as a laser diode or a light emitting diode, a collimator lens, a linear polarizer, a quarter wavelength plate. Etc. The
また、情報記録媒体300は、本発明に係る情報記録媒体である。すなわち、情報記録媒体300の記録部には、所定の領域を有する所定の傾斜角の傾斜反射面が、多値情報に対応して複数種類の方位角を成すように形成されている。又は、情報記録媒体300の記録部には、所定の領域を有する所定の方位角の傾斜反射面が、多値情報に対応して複数種類の傾斜角を成すように形成されている。又は、情報記録媒体300の記録部には、所定の領域を有する傾斜反射面が、多値情報に対応して複数種類の傾斜角と複数種類の方位角をなすように組合されて形成されている。
The
図22(a)において、円偏光生成手段20aで生成された円偏光である読取光は、半透明鏡30aを透過し、集光レンズ40aで情報記録媒体300の記録部(図示せず)に集光される。集光された光は、記録部で反射され、記録情報を持った楕円偏光の反射光として、再び集光レンズ40aを通り、半透明鏡30aで進路を例えば90°変え、検出器70a〜70dが配置された4つの方向に進む。4つの方向に進む反射光は、それぞれ水平直線偏光子60a、45°直線偏光子60b、円偏光子60c0に入り、それぞれの偏光子の特性に対応する前記所定の成分が透過し、検出器70a〜70dで、それぞれの光強度に対応する電気信号に変換される。なお、半透明鏡30aと検出器70dとの間には、位相子や偏光子は配置されていないが、これは、検出器70dは、反射光の全強度を検出することを目的とする検出器だからである。但し、反射光の全強度は、必須の検出項目ではない。また、半透明鏡30aが反射光又は透過光に対して無視できない偏光状態の変化を持つ場合は、補償作用を持たせればよい。
In FIG. 22 (a), the reading light, which is circularly polarized light generated by the circularly polarized light generating means 20a, passes through the
検出器70a〜70dから出力される電気信号は、マイクロコンピュータなどから構成される信号処理部に入力され、前記電気信号の信号強度比から、周知のエリプソメトリーの手法により、ストークスパラメーターが決定でき、情報記録媒体300の記録部の傾斜角及び/又は方位角を特定することができる。その結果、記録された情報を読み出すことができる。なお、図22では、円偏光生成手段20aで生成された読取光の光路を曲げずに情報記録媒体300の記録部に照射する例を示したが、円偏光生成手段20aで生成された読取光の光路を半透明鏡30aで例えば90°曲げて情報記録媒体300の記録部に照射し、反射光の光路を曲げずに検出器70a〜70dに導くような光学系の構成にしても構わない。
The electrical signals output from the
図23は、本発明に係る情報記録及び/又は再生装置の概略の他の構成例を示す図であり、円偏光一様照射と1回反射記録部による構成例である。また、円偏光照射の光軸は、記録部の傾斜面の入射面内に配置する必要がある。図23(a)は、照射光学系と偏光検知光学系の構成例の断面を模式的に示す断面図であり、図23(b)は、集光レンズ40d側から見た、全反射プリズム位相子30b、直線偏光子60d〜60g、検出器70a~70dの配置を模式的に示す平面図である。同図中、図22と同一部品については、同一符号を付し、その説明は省略する。
FIG. 23 is a diagram showing another schematic configuration example of the information recording and / or reproducing apparatus according to the present invention, which is a configuration example using circularly polarized uniform irradiation and a one-time reflection recording unit. Further, the optical axis of the circularly polarized light irradiation needs to be arranged in the incident surface of the inclined surface of the recording unit. FIG. 23A is a cross-sectional view schematically showing a cross-section of a configuration example of the irradiation optical system and the polarization detection optical system, and FIG. 23B is a total reflection prism phase viewed from the
図23に示す情報記録及び/又は再生装置は、右円偏光生成手段20b、左円偏光生成手段20c、全反射プリズム位相子30b、集光レンズ40b〜40d、直線偏光子60d〜60g、検出器70a~70dから構成されている。また、実線の矢印は読取光(左右円偏光)、破線の矢印は反射光、300は情報記録媒体を示す。なお、図23においては、便宜上、円偏光生成手段として、右円偏光生成手段20b、左円偏光生成手段20cの2個が記載されているが、実際は、照射光が情報記録媒体300の記録部の傾斜面で反射した後に検出器70a~70dに向かうような位置に、方位角の設定個数に合わせて、光源を設置する必要がある。
The information recording and / or reproducing apparatus shown in FIG. 23 includes a right circularly polarized
なお、反射光の光路において、検出器70a~70dの前に記録面を検出器70a~70d上に適当な倍率で拡大投影するための集光レンズを挿入しても構わない。また、図23において、右円偏光生成手段20b、左円偏光生成手段20c及び集光レンズ40b、40cは、情報記録媒体300の記録部に読取光を照射する、光源を含む読取光照射手段の例であり、全反射プリズム位相子30b、集光レンズ40d、直線偏光子60d〜60g、検出器70a~70dは、記録部で反射される反射光を検知する反射光検知手段の例である。
Note that a condensing lens for enlarging and projecting the recording surface onto the
図23(a)において、右円偏光生成手段20bは、右円偏光の読取光を生成する手段であり、例えば、レーザダイオードや発光ダイオードなどの光源と、コリメートレンズ、直線偏光子、1/4波長板などで構成できる。左円偏光生成手段20cは、左円偏光の読取光を生成する手段であり、例えば、レーザダイオードや発光ダイオードなどの光源と、コリメートレンズ、直線偏光子、1/4波長板などで構成できる。なお、直線偏光子の透過軸方位に対して、1/4波長板の中性軸のうち、光の速度が速い方の軸を45°傾けて配置することで右円偏光が生成され、直線偏光子の透過軸方位に対して、1/4波長板の中性軸のうち、光の速度が遅い方の軸を45°傾けて配置することで左円偏光が生成される。右円偏光生成手段20b及び左円偏光生成手段20cの2つの円偏光生成手段を有する理由は、情報記録媒体300の記録部で反射される楕円偏光の楕円の回転方向で区別して方位角の記録を180°の半空間から360°の全空間へ広げるためである。
In FIG. 23A, right circularly polarized light generating means 20b is means for generating right circularly polarized read light. For example, a light source such as a laser diode or a light emitting diode, a collimator lens, a linear polarizer, and 1/4. It can be composed of a wave plate or the like. The left circularly polarized light generating means 20c is a means for generating left circularly polarized read light, and can be composed of, for example, a light source such as a laser diode or a light emitting diode, a collimator lens, a linear polarizer, a quarter wavelength plate, or the like. Note that right circularly polarized light is generated by tilting the axis of the light wave speed faster among the neutral axes of the quarter-wave plate with respect to the transmission axis direction of the linear polarizer by 45 °. Left circularly polarized light is generated by placing the axis of the neutral wavelength of the quarter-wave plate tilted at 45 ° with respect to the transmission axis direction of the polarizer at 45 °. The reason for having two circularly polarized light generating means, that is, a right circularly polarized light generating means 20b and a left circularly polarized light generating means 20c, is that the recording of the azimuth angle is distinguished by the rotational direction of the elliptically polarized light reflected by the recording unit of the
全反射プリズム位相子30bは、プリズム素材で構成され、プリズム素材の屈折率と反射角で決まる所定の反射位相角δを生じさせる光学素子である。具体的には、入射楕円偏光をプリズム反射のp方向成分とs方向成分の直交する2成分に分解して、それぞれの成分間にδの位相差を生じさせるので、反射楕円偏光の楕円率や方位角が変化する。直線偏光子60d〜60gは、全反射プリズム位相子30bと組み合わせることで任意の楕円偏光子を構成することができる。例えば、全反射プリズム位相子30bから直線偏光子60d〜60gに入る反射光の方位角に対して、図22の場合と同様に直線偏光子60d〜60gの透過軸方位を所定の値に設定することで、方位角0°の直線偏光成分のみを透過させる水平直線偏光子、方位角45°の直線偏光成分のみを透過させる45°直線偏光子、右円偏光成分のみを透過させる右円偏光子、左円偏光成分のみを透過させる左円偏光子を実現できる。
The total reflection
図23(a)において、右円偏光生成手段20b及び左円偏光生成手段20cで生成された読取光(入射円偏光)は、集光レンズ40b及び40cで情報記録媒体300の記録部(図示せず)に集光される。集光された光は、記録部で反射され、記録情報を持った楕円偏光の反射光として、集光レンズ40dを通り、全反射プリズム位相子30bで進路を例えば90°変え、検出器70a〜70dが配置された4つの方向に進むと共に所定の反射位相角δを生じる。4つの方向に進む反射光は、それぞれ直線偏光子60e〜60gに入り、全反射プリズム位相子30bと各直線偏光子(60e〜60g)との組み合わせで決まる所定の偏光成分が透過し、検出器70a〜70dで、それぞれの光強度に対応する電気信号に変換される。
In FIG. 23A, the reading light (incident circularly polarized light) generated by the right circularly polarized
検出器70a〜70dから出力される電気信号は、マイクロコンピュータなどから構成される信号処理部に入力され、前記電気信号の信号強度比から、周知のエリプソメトリーの手法により、ストークスパラメーターが決定でき、情報記録媒体300の記録部の傾斜角及び/又は方位角を特定することができる。その結果、記録された情報を読み出すことができる。なお、図23(a)では、右円偏光生成手段20b及び左円偏光生成手段20cの2つの円偏光生成手段を用いることにより、傾斜角の±90°で反射される楕円偏光をそれぞれの楕円の回転方向で区別することができる。
The electrical signals output from the
図24は、本発明に係る情報記録及び/又は再生装置の概略の他の構成例を示す図である。図24(a)は、照射光学系と偏光検知光学系の構成例の断面を模式的に示す断面図であり、図24(b)は、集光レンズ40a側から見た、検出器70a~70f、偏光照射ファイバー90a〜90f、偏光検知ファイバー90g〜90lの配置を模式的に示す平面図である。同図中、図22及び図23と同一部品については、同一符号を付し、その説明は省略する。
FIG. 24 is a diagram showing another schematic configuration example of the information recording and / or reproducing apparatus according to the present invention. FIG. 24A is a cross-sectional view schematically showing a cross section of a configuration example of the irradiation optical system and the polarization detection optical system, and FIG. 24B is a view of the
図24(a)に示す情報記録及び/又は再生装置は、光源25、集光レンズ40a、検出器70a〜70f、偏光照射ファイバー90a〜90f、偏光検知ファイバー90g〜90lから構成されている。また、300は情報記録媒体を示す。なお、偏光検出デバイス(位相子、直線偏光子)は図示していないが、偏光検知ファイバー90g〜90lと、偏光検知ファイバー90g〜90lに対応して配置される検出器70a〜70fとの間、又は、集光レンズ40aと、偏光検知ファイバー90g〜90lとの間に設置できる。また、偏光検知ファイバー90g〜90lに偏光検出デバイス(位相子、直線偏光子)としての作用を持たせても良い。なお、検出器70a〜70fを一体化して、検出器アレイとして構成しても構わない。また、偏光照射ファイバー90a〜90f、偏光検知ファイバー90g〜90lを微小な鏡面で置き換えても構わない。
The information recording and / or reproducing apparatus shown in FIG. 24A includes a
なお、反射光の光路において、検出器70a~70fの前に記録面を検出器70a~70f上に適当な倍率で拡大投影するための集光レンズを挿入しても構わない。また、図24において、光源25、偏光照射ファイバー90a〜90f及び集光レンズ40aは、情報記録媒体300の記録部に読取光を照射する、光源を含む読取光照射手段の例であり、図示しない偏光検出デバイス(位相子、直線偏光子)、偏光検知ファイバー90g〜90l及び検出器70a~70fは、記録部で反射される反射光を検知する反射光検知手段の例である。
Note that a condensing lens for enlarging and projecting the recording surface onto the
図24(a)において、光源25は、レーザダイオードや発光ダイオードなどの光源である。また、偏光照射ファイバー90a〜90fは、光源25より出射される光から円偏光の読取光を生成し、集光レンズ40aに導くファイバーであり、円偏光を情報記録媒体300に入射する。また、偏光検知ファイバー90g〜90lは、反射楕円偏光を検出器70a~70fに導くファイバーである。また、図24の例では、検出器70a~70fの6個の検出器を用いているが、前述のように(図22の説明参照)、読み出すべき基準化ストークスパラメーターの数が3(反射光の全強度信号を検出しない場合)であるから、6個の検出器を用いることで、信号出力を各軸の正、負の方位に対応させることができ、検出精度を更に向上することができる。なお、6個の検出器を一体化し、1個の検出器アレイとしても構わない。また、図示しない偏光検出デバイス(位相子、直線偏光子)は、図22及び図23で説明したように、位相子と直線偏光子を組み合わせ、直線偏光子に入る反射光の方位角に対して、直線偏光子の透過軸方位を所定の値に設定することで、任意の楕円偏光子となる。
In FIG. 24A, a
図24(a)において、光源25より出射された光は、偏光照射ファイバー90a〜90fを経由し、集光レンズ40aで情報記録媒体300の記録部(図示せず)に円偏光の読取光として集光される。集光された光は、記録部で反射され、記録情報を持った楕円偏光の反射光として、再び集光レンズ40aを通り、偏光検知ファイバー90g〜90l及び図示しない偏光検出デバイス(位相子、直線偏光子)を経由し、それぞれの偏光検出デバイス(位相子、直線偏光子)の特性に対応する所定の成分が透過し、検出器70a〜70fに入り、検出器70a〜70fで、それぞれの光強度に対応する電気信号に変換される。
In FIG. 24A, the light emitted from the
検出器70a〜70fから出力される電気信号は、マイクロコンピュータなどから構成される信号処理部に入力され、前記電気信号の信号強度比から、周知のエリプソメトリーの手法により、ストークスパラメーターが決定でき、情報記録媒体300の記録部の傾斜角及び/又は方位角を特定することができる。その結果、記録された情報を読み出すことができる。なお、図24に示す偏光検知ファイバー90g〜90lにより偏光を分離する例では、検出器70a〜70f又はそれらを一体化した検出器アレイの配置を、自在に設計できるという特徴もある。
The electrical signals output from the
図25は、本発明に係る情報記録及び/又は再生装置の概略の他の構成例を示す図である。図25(a)は、照射光学系と偏光検知光学系の構成例の断面を模式的に示す断面図であり、図25(b)は、集光レンズ40a側から見た、全反射位相子30c、検出器70a~70l、検出器保持部71、直線偏光子リング100a、集光レンズ110a〜110lの配置を模式的に示す平面図である。同図中、図22〜図24と同一部品については、同一符号を付し、その説明は省略する。
FIG. 25 is a diagram showing another schematic configuration example of the information recording and / or reproducing apparatus according to the present invention. FIG. 25A is a cross-sectional view schematically showing a cross section of a configuration example of the irradiation optical system and the polarization detection optical system, and FIG. 25B is a total reflection phase shifter viewed from the
図25(a)に示す情報記録及び/又は再生装置は、円偏光生成手段20a、全反射位相子30c、集光レンズ40a、110a〜110l、検出器70a〜70l、検出器保持部71、直線偏光子リング100aから構成されている。また、300は情報記録媒体を示す。なお、偏光検出器70a〜70lを一体化して、検出器アレイとして構成しても構わない。また、図25において、円偏光生成手段20a及び集光レンズ40aは、情報記録媒体300の記録部に読取光を照射する、光源を含む読取光照射手段の例であり、全反射位相子30c、集光レンズ110a〜110l、直線偏光子リング100a及び検出器70a~70lは、記録部で反射される反射光を検知する反射光検知手段の例である。
The information recording and / or reproducing apparatus shown in FIG. 25A includes a circularly polarized light generating means 20a, a total
図25(a)において、全反射位相子30cは、検知すべき楕円偏光に合わせて位相角が変わる光学素子である。直線偏光子リング100aは、全反射位相子30cと組み合わせることで任意の楕円偏光子を構成することができる偏光子であり、検知すべき楕円偏光に合わせて領域ごとに特性を変えることができる。集光レンズ110a〜110lは、記録面を検出器70a~70l上に適当な倍率で拡大投影するための集光レンズである。また、図25の例では、検出器70a~70lの12個の検出器を用いているが、前述のように(図22の説明参照)、読み出すべき基準化ストークスパラメーターの数が3(反射光の全強度信号を検出しない場合)であるから、図24に示す6個の検出器を用いる場合よりも、検出精度を更に向上することができる。なお、12個の検出器を一体化し、1個の検出器アレイとしても構わない。
In FIG. 25A, a total
図25(a)において、円偏光生成手段20aで生成された円偏光である読取光は、集光レンズ40aで情報記録媒体300の記録部(図示せず)に集光される。集光された光は、記録部で反射され、記録情報を持った楕円偏光の反射光として、再び集光レンズ40aを通り、全反射位相子30cで進路を例えば90°変え、集光レンズ110a〜110lを経由し、直線偏光子リング100aに入る。全反射位相子30cと直線偏光子リング100aとの組み合わせで決まる所定の偏光成分が透過し、検出器70a〜70lで、それぞれの光強度に対応する電気信号に変換される。
In FIG. 25 (a), the reading light, which is circularly polarized light generated by the circularly polarized light generating means 20a, is condensed on a recording unit (not shown) of the
検出器70a〜70lから出力される電気信号は、マイクロコンピュータなどから構成される信号処理部に入力され、前記電気信号の信号強度比から、周知のエリプソメトリーの手法により、ストークスパラメーターが決定でき、情報記録媒体300の記録部の傾斜角及び/又は方位角を特定することができる。その結果、記録された情報を読み出すことができる。
The electrical signals output from the
図25(c)は、照射光学系と偏光検知光学系の構成例の断面を模式的に示す図であり、図25(b)に示す、集光レンズ40a、集光レンズ110a〜110l及び全反射位相子30cを、一体成型した集合光学素子200aを用いた光学系の例である。光学系の小型化、低コスト化が可能である。
FIG. 25C is a diagram schematically illustrating a cross section of a configuration example of the irradiation optical system and the polarization detection optical system, and the condensing
図26は、本発明に係る情報記録及び/又は再生装置の概略の他の構成例を示す図である。図26(a)は、照射光学系と偏光検知光学系の構成例の断面を模式的に示す断面図であり、図26(b)は、集光レンズ40a側から見た、全反射位相子30c、30d、検出器70a~70l、検出器保持部71、直線偏光子リング100b、集光レンズ110a〜110lの配置を模式的に示す平面図である。同図中、図22〜図25と同一部品については、同一符号を付し、その説明は省略する。
FIG. 26 is a diagram showing another schematic configuration example of the information recording and / or reproducing apparatus according to the present invention. FIG. 26A is a cross-sectional view schematically showing a cross section of a configuration example of an irradiation optical system and a polarization detection optical system, and FIG. 26B is a total reflection phase shifter viewed from the
図26(a)に示す情報記録及び/又は再生装置は、円偏光生成手段20a、全反射位相子30c、集光レンズ40a、110a〜110l、検出器70a〜70l、検出器保持部71、直線偏光子リング100bから構成されている。また、300は情報記録媒体を示す。なお、偏光検出器70a〜70lを一体化して、検出器アレイとして構成しても構わない。また、図26において、円偏光生成手段20a及び集光レンズ40aは、情報記録媒体300の記録部に読取光を照射する、光源を含む読取光照射手段の例であり、全反射位相子30c、30d、集光レンズ110a〜110l、直線偏光子リング100b及び検出器70a~70lは、記録部で反射される反射光を検知する反射光検知手段の例である。
The information recording and / or reproducing apparatus shown in FIG. 26A includes a circularly polarized light generating means 20a, a total
図26(a)において、全反射位相子30c、30dは、検知すべき楕円偏光に合わせて位相角が変わる光学素子であり、1回反射の約2倍の位相角変化を得るとともに、それぞれの角度設計で設定位相角の自由度を上げる特徴をもつ。直線偏光子リング100bは、全反射位相子30c、30dと組み合わせることで任意の楕円偏光子を構成することができる偏光子であり、検知すべき楕円偏光に合わせて領域ごとに特性を変えることができる。集光レンズ110a〜110lは、記録面を検出器70a~70l上に適当な倍率で拡大投影するための集光レンズである。
In FIG. 26 (a), total
図26(a)において、円偏光生成手段20aで生成された円偏光である読取光は、集光レンズ40aで情報記録媒体300の記録部(図示せず)に集光される。集光された光は、記録部で反射され、記録情報を持った楕円偏光の反射光として、再び集光レンズ40aを通り、全反射位相子30cで進路を例えば90°変え、全反射位相子30dで更に進路を例えば90°変え、集光レンズ110a〜110lを経由し、直線偏光子リング100bに入る。全反射位相子30c、30dと直線偏光子リング100bとの組み合わせで決まる所定の偏光成分が透過し、検出器70a〜70lで、それぞれの光強度に対応する電気信号に変換される。
In FIG. 26 (a), the reading light, which is circularly polarized light generated by the circularly polarized light generating means 20a, is condensed on the recording unit (not shown) of the
検出器70a〜70lから出力される電気信号は、マイクロコンピュータなどから構成される信号処理部に入力され、前記電気信号の信号強度比から、周知のエリプソメトリーの手法により、ストークスパラメーターが決定でき、情報記録媒体300の記録部の傾斜角及び/又は方位角を特定することができる。その結果、記録された情報を読み出すことができる。なお、図26において、円偏光である読取光は、中央部の代わりに検出器部から入射する構成でもよい。
The electrical signals output from the
図27は、本発明に係る情報記録及び/又は再生装置の概略の他の構成例を示す図である。図27(a)は、照射光学系と偏光検知光学系の構成例の断面を模式的に示す断面図であり、図27(b)は、情報記録媒体300側から見た、集合光学素子200b、検出器70a~70l、検出器保持部71、直線偏光子リング100bの配置を模式的に示す平面図である。同図中、図22〜図26と同一部品については、同一符号を付し、その説明は省略する。
FIG. 27 is a diagram showing another schematic configuration example of the information recording and / or reproducing apparatus according to the present invention. FIG. 27A is a cross-sectional view schematically showing a cross section of a configuration example of the irradiation optical system and the polarization detection optical system, and FIG. 27B is a collective
図27(a)に示す情報記録及び/又は再生装置は、円偏光生成手段20a、集合光学素子200b、検出器70a〜70l、検出器保持部71、直線偏光子リング100bから構成されている。集合光学素子200bは、集光レンズ部200b1と全反射位相子部200b2とを一体成型した光学素子である。また、300は情報記録媒体を示す。なお、偏光検出器70a〜70lを一体化して、検出器アレイとして構成しても構わない。
The information recording and / or reproducing apparatus shown in FIG. 27A includes a circularly polarized light generating means 20a, a collective
また、図27において、円偏光生成手段20a及び集合光学素子200bは、情報記録媒体300の記録部に読取光を照射する、光源を含む読取光照射手段の例であり、集合光学素子200b、直線偏光子リング100b及び検出器70a~70lは、記録部で反射される反射光を検知する反射光検知手段の例である。
In FIG. 27, circularly polarized light generating means 20a and collective
図27(a)において、集合光学素子200bの全反射位相子部200b2は、検知すべき楕円偏光に合わせて位相角が変わる光学素子である。直線偏光子リング100bは、集合光学素子200bの全反射位相子部200b2と組み合わせることで任意の楕円偏光子を構成することができる偏光子であり、検知すべき楕円偏光に合わせて領域ごとに特性を変えることができる。
In FIG. 27A, a total reflection phase shifter 200b2 of the collective
図27(a)において、円偏光生成手段20aで生成された円偏光である読取光は、集合光学素子200bの集光レンズ部200b1で情報記録媒体300の記録部(図示せず)に集光される。集光された光は、記録部で反射され、記録情報を持った楕円偏光の反射光として、再び集合光学素子200bの集光レンズ部200b1を通り、集合光学素子200bの全反射位相子部200b2で進路を例えば90°で2回変え、直線偏光子リング100bに入る。集合光学素子200bの全反射位相子部200b2と直線偏光子リング100bとの組み合わせで決まる所定の偏光成分が透過し、検出器70a〜70lで、それぞれの光強度に対応する電気信号に変換される。
In FIG. 27A, the reading light which is circularly polarized light generated by the circularly polarized light generating means 20a is condensed on a recording unit (not shown) of the
検出器70a〜70lから出力される電気信号は、マイクロコンピュータなどから構成される信号処理部に入力され、前記電気信号の信号強度比から、周知のエリプソメトリーの手法により、ストークスパラメーターが決定でき、情報記録媒体300の記録部の傾斜角及び/又は方位角を特定することができる。その結果、記録された情報を読み出すことができる。
The electrical signals output from the
図28は、本発明に係る情報記録及び/又は再生装置の概略の他の構成例を示す断面図である。同図中、図22〜図27と同一部品については、同一符号を付し、その説明は省略する。 FIG. 28 is a cross-sectional view showing another schematic configuration example of the information recording and / or reproducing apparatus according to the present invention. In the figure, parts that are the same as those in FIGS. 22 to 27 are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
図28に示す情報記録及び/又は再生装置は、円偏光生成手段20a、集光レンズ40a、半透明鏡30a、偏光ビームスプリッター30e、検出器70a、70bから構成されている。なお、偏光検出器70a、70bを一体化して、検出器アレイとして構成しても構わない。また、反射光の光路において、検出器70a、70bの前に記録面を検出器70a、70b上に適当な倍率で拡大投影するための集光レンズを挿入しても構わない。情報記録媒体310には、記録情報を表す0°〜90°の範囲内の複数の方位角(傾斜角は一定)をなす記録部(図示せず)が形成されており、図28の光学系は、0°〜90°の範囲内の方位角のみを検出することができる。
The information recording and / or reproducing apparatus shown in FIG. 28 includes a circularly polarized light generating means 20a, a
また、図28において、円偏光生成手段20a、半透明鏡30a及び集光レンズ40aは、情報記録媒体310の記録部に読取光を照射する、光源を含む読取光照射手段の例であり、偏光ビームスプリッター30e及び検出器70a、70bは、記録部で反射される反射光を検知する反射光検知手段の例である。図28において、偏光ビームスプリッター30eは、入射した光をその偏光成分により分離させるフィルタであり、p偏光成分を透過させ、s偏光成分を反射させる。
In FIG. 28, the circularly polarized light generating means 20a, the
図28において、円偏光生成手段20aで生成された円偏光である読取光は、半透明鏡30aを透過し、集光レンズ40aで情報記録媒体310の記録部(図示せず)に集光される。集光された光は、記録部で反射され、記録情報を持った楕円偏光の反射光として、再び集光レンズ40aを通り、半透明鏡30aで進路を例えば90°変え、偏光ビームスプリッター30eに入る。偏光ビームスプリッター30eに入る光のうち、p偏光成分は透過し、検出器70aに入る。また、s偏光成分は反射し、検出器70bに入る。検出器70a、70bで、それぞれの光強度に対応する電気信号に変換される。
In FIG. 28, the reading light, which is circularly polarized light generated by the circularly polarized light generating means 20a, passes through the
検出器70a70bから出力される電気信号は、マイクロコンピュータなどから構成される信号処理部に入力され、前記電気信号の信号強度比から、情報記録媒体310の記録部の方位角を特定することができる。その結果、記録された情報を読み出すことができる。なお、図28において、検出器を70a一つで構成し、検出器70aで検出される電気信号の信号強度(方位角に応じて電気信号強度が異なる)から方位角を特定することも可能である。
The electrical signal output from the detectors 70a70b is input to a signal processing unit configured by a microcomputer or the like, and the azimuth angle of the recording unit of the
以上、図22〜図28に本発明にかかる情報記録及び/又は再生装置の実施の形態を例示したが、本発明は、例えば、以下に示すような様々な媒体、方法及び装置などに適用することができる。ただし、必ずしも下記適用例に限定されるものではない。 As described above, the embodiments of the information recording and / or reproducing apparatus according to the present invention have been illustrated in FIGS. 22 to 28. However, the present invention is applied to various media, methods, apparatuses, and the like as described below, for example. be able to. However, it is not necessarily limited to the following application examples.
第1に、本発明は、CD−ROM、DVD、ブルーレイディスク(BD)の技術を応用した読み出し専用の情報記録媒体と情報再生装置、及び、同一の原理に基づく情報記録カード、情報記録チップなどの情報記録及び/又は再生装置などに適用できる。例えば、情報記録媒体上の記録部を2面又は3面の折り返し光路反射面で構成し、その面内方位角を記録情報として多値化した情報を記録する情報記録媒体を実現できる。また、係る情報記録媒体の情報記録部に、照射光を右(左)円偏光とし、情報記録媒体に実質的に垂直に入射して、所定の楕円率の楕円偏光として反射される反射光の偏光状態を検知出力することで記録情報を読取る情報記録及び/又は再生装置を実現できる。この際、折り返し光路反射面を全反射を利用することで構成しても良いし、折り返し光路反射面を実質的に金属面反射を利用することで構成しても良い。 First, the present invention relates to a read-only information recording medium and information reproducing apparatus to which the technology of CD-ROM, DVD, Blu-ray Disc (BD) is applied, and an information recording card, an information recording chip, etc. based on the same principle It can be applied to the information recording and / or reproducing apparatus. For example, it is possible to realize an information recording medium in which the recording unit on the information recording medium is constituted by two or three folded optical path reflecting surfaces, and multi-valued information is recorded using the in-plane azimuth angle as recording information. In addition, the reflected light reflected on the information recording section of the information recording medium is incident on the information recording medium substantially perpendicularly and reflected as elliptically polarized light having a predetermined ellipticity. An information recording and / or reproducing apparatus that reads recorded information by detecting and outputting the polarization state can be realized. At this time, the folded optical path reflecting surface may be configured by using total reflection, or the folded optical path reflecting surface may be configured by substantially using metal surface reflection.
また、情報記録媒体上の記録部を1面の反射面で構成し、該反射面の法線の方位角と反射面の成す入射角とを記録情報として多値情報を記録する情報記録媒体を実現できる。係る情報記録媒体の記録部に、照射光を右(左)円偏光とし、情報記録媒体に実質的に一様に周辺から斜めに入射して、該記録反射面で垂直に反射される反射光の偏光楕円を検知出力することで多値情報を読取る情報記録及び/又は再生装置を実現できる。 An information recording medium for recording multi-value information, wherein the recording unit on the information recording medium is composed of a single reflecting surface, and the azimuth angle of the normal to the reflecting surface and the incident angle formed by the reflecting surface are used as recording information. realizable. Reflected light that is incident on the information recording medium obliquely from the periphery and reflected perpendicularly by the recording reflecting surface is irradiated with right (left) circularly polarized light on the recording portion of the information recording medium. By detecting and outputting the polarization ellipse, it is possible to realize an information recording and / or reproducing apparatus that reads multi-value information.
また、情報記録媒体上の記録部をp成分とs成分の強度反射率が異なる反射面で構成し、該反射面の方位角を記録情報として多値情報を記録する情報記録媒体を実現できる。また、係る情報記録媒体の情報記録部に、照射光を実質的に偏りを持たない非偏向又は右(左)円偏光として情報記録媒体に入射し、該記録反射面から垂直に反射される部分楕円偏光の楕円方位角を検知出力することで多値情報を読取る情報記録及び/又は再生装置を実現できる。 Also, it is possible to realize an information recording medium in which the recording portion on the information recording medium is configured by reflecting surfaces having different p-component and s-component intensity reflectivities, and multi-value information is recorded using the azimuth angle of the reflecting surface as recording information. In addition, the information recording portion of the information recording medium is incident on the information recording medium as non-deflected or right (left) circularly polarized light with substantially no bias, and is perpendicularly reflected from the recording reflecting surface. By detecting and outputting the elliptical azimuth angle of the elliptically polarized light, an information recording and / or reproducing apparatus that reads multi-value information can be realized.
第2に、本発明は、多値情報を記録可能な情報記録媒体にも適用できる。本発明に係る情報再生方法の原理は、既に述べたように、情報記録媒体の記録部に既知の偏光状態の光を照射し、記録部で反射される反射光の偏光状態と記録情報を対応させ、反射光の偏光状態を検知することで、情報記録媒体の記録部に記録された情報を読み出すというものである。従って、記録可能な情報記録媒体を実現するためには、記録前後において、反射光学特性(具体的にはΔとΨ)の変化を生じるような現象を利用すればよく、例えば、予め傾斜反射面をFIB加工などにより形成してある基板上に、照射光により光学異方性を付加することができる、例えば、磁性膜、液晶膜、フォトクロミズム薄膜などを有する記録層をスパッタリングなどにより形成することで実現できる。情報の読み出しは、再生専用の情報記録媒体の場合と同様に、記録部で反射される反射光の偏光状態を検知し、検知された偏光状態から、所定の方位角を特定することにより実現できる。 Second, the present invention can also be applied to an information recording medium capable of recording multilevel information. As described above, the principle of the information reproducing method according to the present invention is that the recording portion of the information recording medium is irradiated with light having a known polarization state, and the polarization state of the reflected light reflected by the recording portion corresponds to the recording information. The information recorded on the recording unit of the information recording medium is read by detecting the polarization state of the reflected light. Therefore, in order to realize a recordable information recording medium, it is sufficient to use a phenomenon that causes a change in reflection optical characteristics (specifically, Δ and Ψ) before and after recording. By forming a recording layer having, for example, a magnetic film, a liquid crystal film, a photochromic thin film, etc., by sputtering or the like on a substrate formed by FIB processing or the like. realizable. Information can be read by detecting the polarization state of the reflected light reflected by the recording unit and specifying a predetermined azimuth angle from the detected polarization state, as in the case of a read-only information recording medium. .
第3に、本発明は、回転センサー、方位角センサー、変形センサーなどに適用できる。例えば、既知の偏光状態の光に照射される物体の回転角又は方位角を検知する目的で、物体の一部の反射面、あるいは物体の一部に所定の方位角で付着させた反射面で反射される偏光の偏光状態を検知することで角度を特定する角度センサーを実現できる。 Third, the present invention can be applied to a rotation sensor, an azimuth angle sensor, a deformation sensor, and the like. For example, for the purpose of detecting the rotation angle or azimuth angle of an object irradiated with light having a known polarization state, the reflection surface is a part of the object or a reflection surface attached to a part of the object with a predetermined azimuth angle. An angle sensor that identifies the angle by detecting the polarization state of the reflected polarized light can be realized.
また、物体の回転角又は方位角を検知する目的で、物体に付着固定されたセンサーヘッド部と該ヘッド部の回転角又は方位角を読み取る検出部とで構成する角度センサーであって、固有の方位角を持つ偏光状態の偏光を反射又は発光するヘッド部と、所定の偏光の方位角を検知出力する検出部で1体の装置を構成することで角度センサーが実現できる。ここで、検出部が円偏光を照射できる機構を備え、該ヘッド部が2面又は3面の折り返し光路反射面で構成され、該検出部から発せられる円偏光が入射した時に、該ヘッド部から反射される特有の楕円率と方位角の楕円偏光を検出するようにしても良い。 In addition, for the purpose of detecting the rotation angle or azimuth angle of the object, the angle sensor is composed of a sensor head unit fixedly attached to the object and a detection unit that reads the rotation angle or azimuth angle of the head unit. An angle sensor can be realized by configuring one device with a head unit that reflects or emits polarized light in a polarization state having an azimuth angle and a detection unit that detects and outputs the azimuth angle of a predetermined polarization. Here, the detection unit includes a mechanism capable of irradiating circularly polarized light, the head unit is configured by two or three folded optical path reflection surfaces, and when the circularly polarized light emitted from the detection unit is incident, You may make it detect the elliptical polarization of the specific ellipticity and azimuth angle which are reflected.
第4に、本発明は、商品等の情報タグ、情報チップ、ドアロックなどに適用できる。例えば、簡単なスタンパーによって形成したV溝等で多値記録ができることから、商品情報を記録再生するバーコード記録・読み取り方式に代わる簡便な記録・再生方式が実現できる。幾何学的な形状による記録であることから、特に、バーコード方式では不可欠なレーザービームの"走査"の動作を必要とせずに、情報タグは2次元結像型の偏光カメラなどによって離れた距離からも読みだすことができる。例えば、記録は、所定の面積内の所定数の記録部から成り、特定の部位、例えば4隅に記録部の基準方位を示す記録部を配置して、その他の記録部位の方位角を基準方位から正確に読み取って記録情報を得ることができる。 Fourthly, the present invention can be applied to information tags such as products, information chips, door locks, and the like. For example, since multi-value recording can be performed with a V-groove formed by a simple stamper, a simple recording / reproducing method can be realized in place of the bar code recording / reading method for recording / reproducing product information. The information tag is separated by a two-dimensional imaging type polarization camera, etc., without requiring the "scanning" operation of the laser beam, which is indispensable in the barcode method, because it is a recording with a geometric shape. You can also read from. For example, the recording is made up of a predetermined number of recording portions within a predetermined area, a recording portion indicating the reference orientation of the recording portion is arranged at a specific portion, for example, four corners, and the azimuth angle of the other recording portions is set as the reference orientation. The recorded information can be obtained by accurately reading the data.
この読み取りは、タグ部で起こる反射による偏光状態の変化を利用するので、外乱に強いという本発明の特徴により、計測距離の変化にも鈍感である。これらの特徴から、安価で使いやすい情報タグの記録・読み取り装置を構成できる。更には、図書館等での検索やサービスデータを細かく記録した情報記録カード、情報チップなどへの適用が考えられる。十分多量な複雑化した情報をチップ状やカード状の情報記録媒体に記録できることから、更には、大規模な施設での個人識別票などへの適用も可能である。この場合、読み出し部をドア内に設置し、チップやカードを鍵とするドアロックなども同時に構成できる。鍵の情報が十分複雑であるが、多数個の鍵が一括して安価に製造できる。 Since this reading uses a change in the polarization state due to reflection occurring in the tag portion, it is insensitive to a change in measurement distance due to the feature of the present invention that it is resistant to disturbance. From these features, an inexpensive and easy-to-use information tag recording / reading apparatus can be configured. Furthermore, it can be applied to information search cards, information chips, and the like in which library searches and service data are recorded in detail. Since a sufficiently large amount of complicated information can be recorded on a chip-like or card-like information recording medium, it can also be applied to personal identification cards in large-scale facilities. In this case, a reading unit can be installed in the door, and a door lock using a chip or a card as a key can be configured at the same time. The key information is complex enough, but many keys can be manufactured at a low cost.
これらの応用では、記録が安定かつ確実に保存される必要がある。本発明に係る記録方式では、情報記録媒体に、幾何学的な形状として情報を記録する。従って、磁気記録や電子を利用した半導体メモリーなどを用いる他の方法に比べて、安定性、保存性に格段に優れている。磁石を接触したり(強磁場)、放電や帯電にさらされたり(強電場)、空港等のX線検査(放射線)を通過してもなんら問題は無い。水、油、洗剤などの液体に落としたり、床に落としても問題ないし、靴で踏んだりして汚れても、汚れを洗えば良い。通常の人が生活する全ての場面で影響を受けずに安定している。同時に、情報を消去するには、意識的に鋭い角で表面に傷をつけたり石で叩くなどの簡単な方法で形を壊せばよい。形に情報があるので、材料の再生利用も容易で、環境を汚さないことも重要な利点である。 In these applications, records need to be stored stably and reliably. In the recording method according to the present invention, information is recorded as a geometric shape on an information recording medium. Therefore, compared with other methods using a semiconductor memory using magnetic recording or electrons, the stability and storability are much superior. There is no problem even if a magnet is brought into contact (strong magnetic field), exposed to discharge or charging (strong electric field), or passed through X-ray inspection (radiation) at an airport or the like. There is no problem if it is dropped into liquids such as water, oil, detergent, etc., or dropped on the floor. It is stable and unaffected in all situations where normal people live. At the same time, erasing information can be done by simple methods such as consciously scratching the surface with sharp corners or striking with a stone. Since there is information on the shape, it is easy to recycle the material, and it is also an important advantage not to pollute the environment.
第5に、本発明は、稼動部を有さずに記録再生ができる情報記録媒体に適用できる。例えば、微小な鏡の傾斜角(±90°)と方位角(±90°)をそれぞれ1024分割して2進10ビットの記録情報を載せる。1024分割は180°に対して0.176°に相当するが、エリプソメトリーの計測精度は0.01°から0.001°あるから十分に分離できる角度分解能がある。傾斜角と方位角は互いに独立に設定できるので、それぞれに1.25バイトの多値記録を乗せると、一枚の鏡に2進20ビット、すなわち、従来方法の20倍の2.5バイト分の多値情報が記録できる。一枚の鏡の面積は読み出し波長程度にできると考えられるので、直径1/2μmとすると、1mmに1500個前後(最大2000)を並べて、1mm2の面積に1500×1500=2.25×106個の鏡を配置できる。従って、これで2.5×2.25M=5.6Mバイト/mm2の記録密度になる。これを拡大光学系で2次元画像センサーに結像し、読み出すことで新たな多値情報記録媒体となる。1枚の鏡面のサイズ1/2μmを2次元画像センサーの1画素2μmに合わせて4倍程度の拡大光学系でマッチングすると、現状技術ではデジカメの10M画素CCDでは本願の10M個の鏡面(4mm2程度分)の情報を読み出せるので、10M個×2.5バイト=25Mバイトの情報が可動部無に記録及び読み出し出来る。 Fifth, the present invention can be applied to an information recording medium that can be recorded and reproduced without having an operating part. For example, the tilt angle (± 90 °) and azimuth angle (± 90 °) of a minute mirror are each divided by 1024 to place binary 10-bit recording information. The 1024 division corresponds to 0.176 ° with respect to 180 °. However, since the ellipsometry measurement accuracy is 0.01 ° to 0.001 °, there is sufficient angular resolution. Since the tilt angle and azimuth angle can be set independently of each other, if 1.25 bytes of multi-value recording is placed on each, 20 mirrors of binary, that is, 2.5 bytes that is 20 times the conventional method Multi-value information can be recorded. Since the area of one mirror is considered to be about the readout wavelength, if the diameter is 1/2 μm, about 1500 pieces (maximum 2000) are arranged in 1 mm, and 1500 × 1500 = 2.25 × 10 in an area of 1 mm 2. Six mirrors can be placed. Accordingly, this results in a recording density of 2.5 × 2.25M = 5.6 Mbyte / mm 2 . This is imaged on a two-dimensional image sensor by a magnifying optical system and read out to provide a new multi-value information recording medium. If the size of one mirror surface is matched with a magnification optical system of about 4 times according to the size of 2 μm of one pixel of a two-dimensional image sensor by a magnification optical system of about 4 times, in the current technology, the 10M pixel surface (4 mm 2) 10M × 2.5 bytes = 25 Mbytes of information can be recorded and read without moving parts.
第6に、本発明は、道路標識や路面設置した反射装置などの反射板部分などに適用できる。本質的には傾斜面の反射に内在するp−s成分間の光学的異方性を利用した偏光状態による情報記録であり、外乱に影響されないことを更に積極的に利用できる。反射による偏光状態の変化は、反射面の方位角と反射角に敏感であり、外乱による振動などに起因する横シフトや縦シフト成分には感度が無い。従って、通常の環境における読み取りに適している。例えば、道路標識や路面設置した反射装置などの反射板部分に本発明を適用すれば、遠距離から情報を読み出すことが出来るため、小型の可搬読み取り装置、あるいは車載装置とした情報システムを構築できる。その際、使用する波長は、任意に選ぶことができる。例えば、霧などで途中の光路での散乱を受けても影響を受けにくい波長を選ぶこともできる。また、車のヘッドライトを円偏光として、照射装置部を標準化することもできる。 Sixth, the present invention can be applied to reflector parts such as road signs and reflectors installed on the road surface. Essentially, it is information recording by the polarization state using the optical anisotropy between the p-s components inherent in the reflection of the inclined surface, and it can be used more actively that it is not affected by disturbance. The change in the polarization state due to reflection is sensitive to the azimuth angle and reflection angle of the reflecting surface, and there is no sensitivity to horizontal shift and vertical shift components caused by vibrations due to disturbance. Therefore, it is suitable for reading in a normal environment. For example, if the present invention is applied to a reflector such as a road sign or a reflection device installed on a road surface, information can be read from a long distance, so that a small portable reading device or an in-vehicle device information system is constructed. it can. In this case, the wavelength to be used can be arbitrarily selected. For example, it is possible to select a wavelength that is not easily affected by scattering in the optical path in the middle due to fog or the like. In addition, the irradiation unit can be standardized by using a car headlight as circularly polarized light.
第7に、本発明は、通常環境での精密回転角計測に適する回転運動センサーに適用できる。情報記録は、例えばV溝の記録部では、稜方向の回転角が反射偏光の楕円の主軸方向と1:1で対応する。従って、記録部をセンサーとして用いて、回転角を精密に読みだすことができる。計測の精度は、通常のエリプソメトリー技術では、Δ、ψで0.01°から0.001°である。また、センサー部の姿勢の変化による入射角の変化については、既に述べたように、直角プリズム型のV溝の2回反射で構成した場合、第1面の入射角が小さくなった場合は第2面の入射角が大きくなり、2回反射の和が90°となって、結果的に入射角変化が補償される。従って、光の入射方向に鈍感で、回転方向に特異的に敏感なセンサーを構成できる。 Seventh, the present invention can be applied to a rotational motion sensor suitable for precise rotational angle measurement in a normal environment. In the information recording, for example, in the recording portion of the V-groove, the rotation angle in the ridge direction corresponds 1: 1 with the principal axis direction of the ellipse of the reflected polarized light. Therefore, the rotation angle can be accurately read using the recording unit as a sensor. The accuracy of measurement is 0.01 ° to 0.001 ° in terms of Δ and ψ in a normal ellipsometry technique. In addition, as described above, the change in the incident angle due to the change in the attitude of the sensor unit is the first when the incident angle of the first surface is reduced when the right angle prism type V-groove is constituted by two reflections. The incident angle of the two surfaces is increased, and the sum of the two reflections is 90 °. As a result, the incident angle change is compensated. Therefore, it is possible to configure a sensor that is insensitive to the incident direction of light and that is specifically sensitive to the rotational direction.
第8に、本発明では、読み出し装置を偏光カメラなどの2次元記録方式とすることで、記録部を傾斜センサーとして利用できる。時間変化を容易に記録できるため、姿勢制御ダイナミクス観測に適する。傾斜計測の応用では、記録部を設置した観測対象を、周辺から一様に円偏光照射する。この条件では、センサーは反射面であれば良く、観測方向が固定されていることから、反射面法線の傾きと光の反射角を同時に継続的に計測できる。従って、時間変化を記録することで、画像中の局所的な微細な変形のセンサーを構成できる。例えば、センサー部をカメラ記録の領域内に所定の位置分布で固定し、変形を記録することで、観測領域内の変形ダイナミックスを記録分析できる。前駆現象を捉えるなどの応用に発展し得る。 Eighth, in the present invention, the recording unit can be used as an inclination sensor by using a two-dimensional recording system such as a polarization camera as a reading device. Since time changes can be easily recorded, it is suitable for attitude control dynamics observation. In the application of tilt measurement, the observation target with the recording unit is irradiated with circularly polarized light uniformly from the periphery. Under this condition, the sensor only needs to be a reflection surface, and since the observation direction is fixed, the inclination of the reflection surface normal and the reflection angle of light can be continuously measured simultaneously. Therefore, by recording the time change, it is possible to configure a sensor for local fine deformation in the image. For example, the deformation dynamics in the observation area can be recorded and analyzed by fixing the sensor unit with a predetermined position distribution in the camera recording area and recording the deformation. It can develop into applications such as capturing precursor phenomena.
第9に、本発明は、衛星画像による地表の変形の検知や海洋表面の変形の検知などに適用できる。この場合は、照射光は無限遠方からの太陽光であり、図3の光線方向を逆転した観測になるが、反射の原理は同一である。更には、電波よる計測にも適用できる。 Ninthly, the present invention can be applied to detection of deformation of the ground surface by satellite images, detection of deformation of the ocean surface, and the like. In this case, the irradiation light is sunlight from an infinite distance, and the observation is performed by reversing the light beam direction of FIG. 3, but the principle of reflection is the same. Furthermore, it can be applied to measurement by radio waves.
第10に、本発明は、記録部をセンサーとして微小化し、界面や表面に配置して、他の方法が適用しにくい液体表面の形状やダイナミクスを観測する応用にも適用できる。界面は、気体中の液体、あるいは液体中の気体の界面へ一般化できる。同様に、固体と液体の界面、更には、密度の異なる液体中の液体、気体中の気体、固体中の固体など、反射を起こし得る全ての物質界面へ適用を広げ得る。これらは、従来の干渉計測法などでは計測が不可能であったり、困難である対象である。 10thly, this invention is applicable also to the application which observes the shape and dynamics of the liquid surface to which a recording part is miniaturized as a sensor and arrange | positioned on an interface or a surface, and other methods are difficult to apply. The interface can be generalized to a liquid in gas or a gas interface in liquid. Similarly, the application can be extended to all material interfaces that can cause reflection, such as solid-liquid interfaces, and liquids in liquids with different densities, gases in gases, solids in solids, and the like. These are objects that are impossible or difficult to measure by conventional interference measurement methods.
第11に、本発明は、リモートセンシング法であることから、高温下、高圧化などの通常の方法を適用することが困難な環境下での定型、不定形の物体の形状の計測とダイナミックスの計測にも適用できる。 Eleventh, since the present invention is a remote sensing method, the measurement and dynamics of the shape of a regular or irregular object in an environment where it is difficult to apply a normal method such as high temperature or high pressure. It can also be applied to measurement.
また、本発明に係る情報記録媒体、情報再生方法、情報記録方法、情報記録及び/又は再生装置には、全ての電磁波が利用できる。特に、波長が限定されず、白色光をそのまま利用することもできる。本発明に係る情報記録媒体の記録部は、偏光反射の入射角依存性を利用する。従って、記録部の反射に波長特性を与えれば、更に多くの情報を記録できる。波長に限定されない特徴は、更に、紫外光からマイクロ波など、電磁波の全領域にわたる。必要な要件は、記録部の傾斜面で電磁波が鏡面反射されることであり、鏡面の面積は、少なくとも波長程度があれば十分である。 In addition, all electromagnetic waves can be used in the information recording medium, information reproducing method, information recording method, information recording and / or reproducing apparatus according to the present invention. In particular, the wavelength is not limited, and white light can be used as it is. The recording unit of the information recording medium according to the present invention uses the incident angle dependency of polarized reflection. Therefore, more information can be recorded if wavelength characteristics are given to the reflection of the recording unit. Features that are not limited to wavelengths further span the entire range of electromagnetic waves, from ultraviolet light to microwaves. A necessary requirement is that the electromagnetic wave is specularly reflected on the inclined surface of the recording unit, and it is sufficient that the area of the mirror surface has at least about a wavelength.
このように、本発明によれば、記録部に幾何学的形状を有する単純な構成により多値情報を記録する情報記録媒体、このような情報記録媒体に対応する情報再生方法、情報記録方法、情報記録及び/又は再生装置を提供することができる。 Thus, according to the present invention, an information recording medium for recording multilevel information with a simple configuration having a geometric shape in the recording unit, an information reproducing method corresponding to such an information recording medium, an information recording method, An information recording and / or reproducing apparatus can be provided.
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳説したが、本発明は、上述した実施の形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。 The preferred embodiment of the present invention has been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made to the above-described embodiment without departing from the scope of the present invention. And substitutions can be added.
例えば、図22〜28に例示する本発明に係る情報記録及び/又は再生装置は、信号処理部を含まない構成となっているが、検出器から出力される光強度に対応する電気信号から所定の傾斜角及び/又は所定の方位角を特定し、記録された多値情報を再生する信号処理部を含む構成としても構わない。この場合は、信号処理部も含めて反射光検知手段である。 For example, the information recording and / or reproducing apparatus according to the present invention illustrated in FIGS. 22 to 28 has a configuration that does not include a signal processing unit. However, the information recording and / or reproducing apparatus is predetermined from an electrical signal corresponding to light intensity output from the detector. A tilt angle and / or a predetermined azimuth angle may be specified, and a signal processing unit that reproduces recorded multi-value information may be included. In this case, it is a reflected light detection means including a signal processing part.
1 記録部に照射される入射光
2a、2b 記録部に構成されるV溝
3a、3b 入射面
4a V溝2aで反射される楕円偏光
4b V溝2bで反射される楕円偏光
5a、5b 楕円の主軸
6 3回反射用の三角錐
7 1回反射用の斜面
8a、8b 情報記録媒体断面
9a、9b 記録部に照射される照射スポット
10a〜10p 記録ピットの並びと稜方向
11a〜11f 記録ピットの並びと稜方向
11g〜11l 記録ピットの並び
12a、12b 検出される信号例のイメージ
13a〜13q 記録ピットの並びと稜方向
15 固定部
16、17 可動部
18a 透明な保護層
18b、18c 誘電体
19a〜19c 記録層
20a〜20c 円偏光生成手段
25 光源
30a 半透明鏡
30b 全反射プリズム位相子
30c、30d 全反射位相子
30e 偏光ビームスプリッター
40a〜40d、110a〜110l 集光レンズ
60a 水平直線偏光子
60b 45°直線偏光子
60c 直線偏光子
60c0 円偏光子
60c1 位相子
60d〜60g 直線偏光子
70a〜70l 検出器
71 検出器保持部
90a〜90f 偏光照射ファイバー
90g〜90l 偏光検知ファイバー
100a、100b 直線偏光子リング
200a 集合光学素子
200b 集合光学素子
200b1 集光レンズ部
200b2 全反射位相子部
300、310 情報記録媒体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Incident light irradiated to a recording part 2a, 2b V groove 3a, 3b incident surface 4a comprised in a recording part 4a Elliptical polarized light reflected by V groove 2a 4b Elliptical polarized light reflected by V groove 2b 5a, 5b Main axis 6 Triangular pyramid for three-time reflection 7 Slope for one-time reflection 8a, 8b Cross section of information recording medium 9a, 9b Irradiation spot irradiated to recording unit 10a-10p Recording pit arrangement and ridge direction 11a-11f Recording pit Arrangement and ridge direction 11g to 11l Recording pit arrangement 12a, 12b Image of detected signal example 13a to 13q Recording pit arrangement and ridge direction 15 Fixed portion 16, 17 Movable portion 18a Transparent protective layer 18b, 18c Dielectric 19a -19c Recording layer 20a-20c Circularly polarized light generating means 25 Light source 30a Translucent mirror 30b Total reflection prism phaser 30c, 30d Total reflection phaser 0e Polarizing beam splitter 40a-40d, 110a-110l Condensing lens 60a Horizontal linear polarizer 60b 45 ° linear polarizer 60c Linear polarizer 60c0 Circular polarizer 60c1 Phaser 60d-60g Linear polarizer 70a-70l Detector 71 Detector Holding unit 90a to 90f Polarization irradiation fiber 90g to 90l Polarization detection fiber 100a, 100b Linear polarizer ring 200a Collective optical element 200b Collective optical element 200b1 Condensing lens part 200b2 Total reflection phase retarder part 300, 310 Information recording medium
Claims (19)
前記記録部には、所定の領域を有する所定の傾斜角の傾斜反射面が、前記多値情報に対応して複数種類の方位角を成すように形成されていることを特徴とする情報記録媒体。 An information recording medium on which multi-value information recorded on the recording unit is read by irradiating the recording unit with reading light and detecting reflected light reflected on the recording unit,
An information recording medium characterized in that the recording section has an inclined reflection surface having a predetermined area and having a predetermined inclination angle so as to form a plurality of types of azimuth angles corresponding to the multi-value information. .
前記記録部には、所定の領域を有する所定の方位角の傾斜反射面が、前記多値情報に対応して複数種類の傾斜角を成すように形成されていることを特徴とする情報記録媒体。 An information recording medium on which multi-value information recorded on the recording unit is read by irradiating the recording unit with reading light and detecting reflected light reflected on the recording unit,
The information recording medium, wherein the recording unit is formed with an inclined reflection surface having a predetermined area and having a predetermined azimuth angle so as to form a plurality of types of inclination angles corresponding to the multi-value information. .
前記記録部には、所定の領域を有する傾斜反射面が、前記多値情報に対応して複数種類の傾斜角と複数種類の方位角をなすように組合されて形成されていることを特徴とする情報記録媒体。 An information recording medium on which multi-value information recorded on the recording unit is read by irradiating the recording unit with reading light and detecting reflected light reflected on the recording unit,
In the recording unit, an inclined reflecting surface having a predetermined region is formed in combination so as to form a plurality of types of inclination angles and a plurality of types of azimuth angles corresponding to the multi-value information. To record information.
前記記録部には、所定の領域を有する所定の方位角の、1つ又は複数の傾斜反射面が形成されていることを特徴とする情報記録媒体。 An information recording medium on which multi-value information recorded on the recording unit is read by irradiating the recording unit with reading light and detecting reflected light reflected on the recording unit,
The information recording medium is characterized in that the recording unit is formed with one or a plurality of inclined reflecting surfaces having a predetermined area and having a predetermined azimuth angle.
所定の領域を有する1つ又は複数の所定の傾斜角の傾斜反射面を有し、前記傾斜反射面上に光学異方性が付加される材料からなる記録層を有することを特徴とする情報記録媒体。 Multi-value information is recorded by irradiating the recording light onto the recording unit, the recording unit on which the multi-value information is recorded is irradiated with reading light, and reflected light reflected by the recording unit is detected. The multi-value information recorded in the recording unit is read by the information recording medium,
An information recording comprising one or a plurality of inclined reflecting surfaces having a predetermined inclination angle having a predetermined region, and a recording layer made of a material to which optical anisotropy is added on the inclined reflecting surface. Medium.
所定の領域を有する1つ又は複数の所定の傾斜角の傾斜反射面を有し、前記傾斜反射面上に光学異方性が付加される材料からなる記録層を有することを特徴とする情報記録媒体。 Multi-value information is recorded by applying a recording magnetic field or a recording electric field to the recording unit, and the recording unit on which the multi-value information is recorded is irradiated with reading light and reflected by the recording unit. Is an information recording medium from which the multi-value information recorded in the recording unit is read,
An information recording comprising one or a plurality of inclined reflecting surfaces having a predetermined inclination angle having a predetermined region, and a recording layer made of a material to which optical anisotropy is added on the inclined reflecting surface. Medium.
前記反射光検知手段の検知結果に基づいて、前記所定の傾斜角及び/又は所定の方位角を特定することにより、前記記録部に記録された多値情報を読取る情報記録及び/又は再生装置。 A reading light irradiating unit including a light source for irradiating the recording unit of the information recording medium according to any one of claims 1 to 11 with a reading light in a known polarization state, and a reflection reflected by the recording unit. Reflected light detection means for detecting the polarization state of the light,
An information recording and / or reproducing apparatus for reading multi-value information recorded in the recording unit by specifying the predetermined inclination angle and / or predetermined azimuth angle based on a detection result of the reflected light detection means.
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