光情報記録再生装置および光記録再生方法
【課題】光情報記録媒体へのホログラフィック記録多重度を上げるために参照光ビームの入射角度ピッチを小さくした場合に生じる、多重記録された各ページデータ間でのクロストークを低減し、良好な品質のページデータを再生する。
【解決手段】参照光ビーム２２３の光路中にその波面（等位相面）形状を互いに異なる複数の形状に逐次可変制御できる参照光ビーム波面変換装置２３０、２３１を設け、ページデータ多重記録時に参照光ビーム２２３の入射角度と共に、その波面（等位相面）形状を逐次変化させるようにした。これによりホログラフィック記録方式が持つ参照光ビーム角度選択特性と波面形状選択特性の両方の特性を利用でき、ページデータ間のクロストークをより効果的に低減することができる。
【解決手段】参照光ビーム２２３の光路中にその波面（等位相面）形状を互いに異なる複数の形状に逐次可変制御できる参照光ビーム波面変換装置２３０、２３１を設け、ページデータ多重記録時に参照光ビーム２２３の入射角度と共に、その波面（等位相面）形状を逐次変化させるようにした。これによりホログラフィック記録方式が持つ参照光ビーム角度選択特性と波面形状選択特性の両方の特性を利用でき、ページデータ間のクロストークをより効果的に低減することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はホログラムを用いて光情報記録媒体に情報を記録し、または光情報記録媒体から情報を再生する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景技術として、例えば、特許文献１（特開２００４−２７２２６８号公報）に記載の技術がある。特許文献１には、信号光束をレンズで光情報記録媒体に集光すると同時に、平行光束の参照光を照射して干渉させてホログラフィック記録を行い、さらにこの参照光の光記録媒体への入射角度を変えながら異なるページデータを重ね書きする方式が記載されている。ホログラフィック記録におけるこのようなページデータ多重記録方式は一般に角度多重方式と呼ばれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２７２２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、次世代の大容量ストレージ技術として、ホログラムを利用してデジタル情報を記録するホログラフィック記録技術が大きな注目を集めている。
【０００５】
ホログラフィック記録技術とは、空間光変調器により２次元的に変調されたページデータの情報を有する信号光と、参照光とを記録媒体の内部で重ね合わせ、その時に生じる干渉縞パターンによって記録媒体内に屈折率変調を生じさせることで情報を記録する技術である。
【０００６】
また情報の再生時には、記録時に用いた参照光を同じ配置で記録媒体に照射すると、記録媒体中に記録されているホログラムが回折格子のように作用して回折光を生じる。この回折光が記録した信号光と位相情報を含めて同一の光として再生される。再生された信号光は、ＣＭＯＳやＣＣＤなどの光検出器を用いて２次元的に高速に検出される。
【０００７】
このようにホログラフィック記録技術では、１つのホログラムに２次元的な情報を記録し、かつその２次元記録情報（ページデータ）を２次元の状態のままで再生することができる。
【０００８】
さらにこのホログラフィック記録技術は、記録媒体内の同一位置に複数のページデータを多重記録できるという大きな特徴を備えており、大容量かつ高速の情報ストレージ技術として極めて有望である。
【０００９】
ところで上記のような角度多重記録方式においては、角度多重記録時の参照光ビームの光情報記録媒体に対する入射角度の間隔（角度ピッチ）を小さくすることにより、ページデータの記録多重度を上げてその記録密度を高めることができる。しかしながら、上記参照光ビームの入射角度ピッチを小さくすると、多重記録された各ページデータ間でのクロストークが増大し、データ再生時に再生信号の品質が大幅に劣化するという課題がある。
【００１０】
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、角度多重記録方式のホログラフィック記録において、ページデータの多重記録および再生時に生じるページデータ間のクロストークをより効果的に低減し、良好な品質のデータが再生できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的は、一例として、特許請求の範囲に記載の発明によって達成できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高いデータ信頼性を備えた角度多重記録方式のホログラフィック記録再生装置および光記録再生方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のホログラム情報記録再生装置の一実施例を示した概略図
【図２】本発明の参照光ビーム波面変換装置に関する第１の実施例を示した概略断面図
【図３】図２に示した参照光ビーム波面変換装置で変換される参照光ビームの波面断面形状の第１の例を示した線図
【図４】本発明の情報信号多重記録の手順を示したホログラム情報記録再生装置主要部の概略図
【図５】本発明の参照光ビーム波面変換装置に関する第２の実施例を示した概略断面図
【図６】図５に示した参照光ビーム波面変換装置における透明電極の分割パターンの一例を示した概略平面図
【図７】図５および図６に示した参照光ビーム波面変換装置で変換される参照光ビームの波面断面形状の第２の例を示した線図
【図８】図５および図６に示した参照光ビーム波面変換装置で変換される参照光ビームの波面断面形状の第３の例を示した線図
【図９】図５に示した参照光ビーム波面変換装置における透明電極の分割パターンの別の一例を示した概略平面図
【図１０】図５および図９に示した参照光ビーム波面変換装置で変換される参照光ビームの波面断面形状の第３の例を示した線図
【図１１】本発明に従う参照光ビーム波面変換装置の一例を示した概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、ホログラム情報記録再生装置におけるピックアップ１１の光学系構成の一例を示したものである。
【００１６】
レーザ光源２０１を出射した光ビームはコリメートレンズ２０２を透過し、シャッタ２０３に入射する。シャッタ２０３が開いている時は、光ビームはシャッタ２０３を通過した後、例えば１／２波長板などで構成される光学素子２０４によってＰ偏光とＳ偏光の光量比が所望の比になるように偏光方向を制御された後、偏光ビームスプリッタ２０５に入射し、この偏光ビームスプリッタ２０５によって透過光ビーム２０６と反射光ビーム２２３に分離される。
【００１７】
このうち、偏光ビームスプリッタ２０５を透過した光ビーム２０６は、ビームエキスパンダ２０９によって光ビーム径を拡大された後、位相マスク２１１、リレーレンズ２１０、偏光ビームスプリッタ２０７を経由して空間光変調器２０８に入射し、この空間光変調器２０８によって情報信号を付加されて信号光ビームとなる。そしてこの信号光ビームは偏光ビームスプリッタ２０７を透過し、リレーレンズ２１２ならびに空間フィルタ２１３を経て対物レンズ２２５によって光情報記録媒体１に集光する。
【００１８】
一方、偏光ビームスプリッタ２０５を反射した光ビーム２２３は参照光ビームとして働き、参照光ビーム波面変換装置２３０に入射する。
【００１９】
この参照光ビーム波面変換装置２３０は、入射した参照光ビームの波面(等位相面)を所定の波面形状に変換する機能を備えた装置であり、本実施例において特徴となる構成の一つである。なお本装置の構成、機能およびそれを用いた内容等に関しては、後ほど詳しく説明する。
【００２０】
参照光波面変換装置２３０を通過した参照光ビーム２２３は、次に偏光方向変換素子２２４に入射し、この偏光方向変換素子２２４によって記録時又は再生時に応じて所定の偏光方向に設定された後、ミラー２１４ならびにミラー２１５を経由してガルバノミラー２１６に入射する。
【００２１】
このガルバノミラー２１６は、アクチュエータ２１７により高い精度で任意に角度に偏向させることができる。そこでこのガルバノミラー２１６の角度を所望の角度に偏向させることで、該ガルバノミラー２１６を反射しさらにレンズ２１９とレンズ２２０を経た参照光ビーム２２３を所定の入射角度で情報記録媒体１に入射させることができる。
【００２２】
そして、この参照光ビーム２２３と前記信号光ビーム２０６とを、光情報記録媒体１において互いに重ね合うように入射させることで、記録媒体内に干渉縞パターンを形成させ、この干渉縞パターンを記録媒体１に書き込むことで信号光ビーム２０６に付加された情報信号を記録する。さらにガルバノミラー２１６によって光情報記録媒体１に入射する参照光ビーム２２３の入射角度を変化させることで、角度多重記録方式によるホログラフィック記録が可能となる。
【００２３】
一方、光情報記録媒体１にホログラフィック記録された情報信号を再生する場合は、参照光ビーム２２３をいったん光情報記録媒体１に入射させ、さらに光情報記録媒体１を透過した光ビームをガルバノミラー２２１にて反射させることで、その位相共役光ビームを生成して再度光情報記録媒体１に入射させる。この時、ガルバノミラー２２１はアクチュエータ２２２によって角度を制御可能であり、情報信号再生時には前記したガルバノミラー２１６と連動して駆動される。このガルバノミラー２２１およびアクチュエータ２２２等からなる光学系１２を位相共役光学系１２と記す。
【００２４】
光情報記録媒体１に入射した前記位相共役光ビームからは、該光情報記録媒体１にホログラフィック記録された所定の情報信号(ページデータ)を含んだ再生光ビームが生成され、対物レンズ２２５、リレーレンズ２１２ならびに空間フィルタ２１３を伝播した後、偏光ビームスプリッタ２０７を反射して光検出器２１８に入射し、この光検出器２１８によって前記再生光ビームに含まれる情報信号が検出される。
【００２５】
ところで前記したように、一般に角度多重記録方式のホログラフィック記録再生装置では、ホログラフィック記録および再生システムが備えている参照光ビーム角度選択特性と云う光学的特徴をページデータの多重記録／再生に活用するため、参照光ビームを光情報記録媒体１に入射させる際に、その光情報記録媒体に対する入射角度を段階的に変化させながら入射させている。そして、この入射角度を振った各参照光ビームと記録光ビームとを干渉させてその干渉縞を多重に記録することで、ページデータの多重記録を実現している。
【００２６】
この時、各参照光ビームは互いに入射角度が異なるものの、全て一律に平行光ビームの状態すなわちほぼフラットな波面(等位相面)になっている。これはホログラフィック記録および再生方式が、前記参照光ビームの角度選択特性のみを利用した多重記録／再生システム方式を採用していることによる。
【００２７】
しかしながら、このようにホログラフィック記録および再生における参照光ビーム角度選択特性だけを利用した多重記録では、上記したようにページデータの記録密度を高める目的で参照光ビームの入射角度ピッチを小さくして記録多重度を増やしていくと、多重記録された各ページデータ間でのクロストークが大きくなりデータ再生時に再生信号の品質が急速に劣化するという課題が生じる。
【００２８】
一方、ホログラフィック記録および再生システムは、上記の参照光ビーム角度選択特性以外に参照光ビームの波面(等位相面)形状に基づく選択特性と云う光学的特徴も有している。これは特定の波面(等位相面)形状を備えた参照光ビームを用いてホログラフィック記録されたページデータは、再生時においても記録時と同一の波面(等位相面)形状を備えた参照光ビームでのみ選択的に前記ページデータ情報を含んだ再生光ビームを生成すると云う特徴である。
【００２９】
そこで本実施例では、この参照光ビーム波面(等位相面)形状選択特性を参照光ビーム角度選択特性と併用して活用することで、多重記録された各ページデータ間でのクロストークを低減し、結果的にホログラフィック記録おけるページデータ記録多重度を大幅に増加させることを目的とする。
【００３０】
すなわち本実施例は、例えば図１に示すような角度多重記録方式のホログラム情報記録再生装置におけるピックアップ１１において、偏光ビームスプリッタ２０５を反射した参照光ビーム２２３をガルバノミラー２１６によって段階的に異なる入射角度で情報記録媒体１に入射させると共に、該参照光ビーム２２３の光路中に、入射した参照光ビームの波面(等位相面)を所定の波面形状に変換する機能を備えた参照光ビーム波面変換装置２３０を配置し、この波面変換装置２３０によって、入射角度変化に同期した状態で段階的に参照光ビームの波面(等位相面)形状を変化させる。このようにして光情報記録媒体１への入射角度と波面(等位相面)形状の両方を段階的に変化させた参照光ビームと信号光ビームを干渉させることでページデータを多重記録するものである。
【００３１】
なお図１に示した実施例では、参照光ビーム波面変換装置２３０を偏光ビームスプリッタ２０５と偏光方向変換素子２２４の間の光路中に配置しているが、本実施例はこのような配置に限定されるものではなく、偏光ビームスプリッタ２０５から光情報記録媒体１に至る参照光ビームの光路内であれば、どこに配置しても構わない。
【００３２】
また図１の実施例においては、光情報記録媒体１とガルバノミラー２２１との間の光路中に前記参照光ビーム波面変換装置２３０と同様の波面(等位相面)形状変換機能を備えた第２の波面変換装置２３１を配置し、再生時にはこの波面変換装置２３１を往復路で通過した前記位相共役光ビームが、記録時の参照光ビームと同様の入射角度および波面(等位相面)形状で前記光情報記録媒体１に照射するように設定することで、所望のページデータを含んだ再生光ビームが、他のページデータからのクロストークが大幅に低減された状態で選択的に生成される。
【００３３】
なお、図１の実施例で示したピックアップ１１では、前記したように再生時には光情報記録媒体１とガルバノミラー２２１との間の光路中に設けた前記波面変換装置２３１を駆動する構成になっているが、本実施例はそのような構成に限定されるものではない。
【００３４】
例えば、前記波面変換装置２３１を省略して、再生時においても前記参照光ビーム波面変換装置２３０を駆動して再生光ビームを生成する参照光ビームを所定の波面(等位相面)形状に変換させてもよい。
【００３５】
ただしこの場合は、記録時に光情報記録媒体１に照射される参照光ビームと、再生時に光情報記録媒体１に照射される位相共役光ビームに光路長の違いが生じることに注意する必要がある。すなわち再生時では、いったん光情報記録媒体１を透過し、ガルバノミラー２２１を反射して再度光情報記録媒体１に入射する位相共役光ビームから再生光ビームが生成されるが、この位相共役光ビームは、往路の参照光ビームに対して波面(等位相面)形状が反転する上、光情報記録媒体１とガルバノミラー２２１間を往復する分だけ往路の参照光ビームよりも光路長が伸び、その影響で波面(等位相面)形状が僅かに歪む怖れがある。そのため再生時には、光情報記録媒体１内での前記位相共役光ビームの波面(等位相面)形状の歪を補正し、記録時における光情報記録媒体１内での参照光ビームの波面(等位相面)形状に略一致するよう参照光波面変換装置２３０における参照光波面変換量を制御することが望ましい。
【００３６】
また当然の事ながら、ピックアップ１１の光学系構成は、図１に限定されるものではない。例えば、図１では再生時に位相共役光ビームを用いる構成であるため、ホログラムの記録時と再生時の信号光は同一のリレーレンズ２１２、空間フィルタ２１３、対物レンズ２２５を通過し、空間光変調器２０８と光検出器２１８が光情報記録媒体１に対して同じ側に配置される構成であるが、光検出器２１８を光情報記録媒体１に対して空間光変調器２０８と反対側に配置し、位相共役光ビームの代わりに記録時と同じ参照光ビームを用いて信号を再生する構成も可能である。
【００３７】
なおこのような光学系構成の場合は、記録時と再生時で同じ参照光ビーム波面変換装置２３０によって参照光ビームの波面(等位相面)形状を変換させることができる。しかもこの光学系構成の場合は、記録時と再生時で参照光ビームの光路が完全に一致しているので、前記の構成のように記録時と再生時での光路の相違に伴って生じる波面形状の歪みを補正する必要がないので、参照光波面変換装置２３０の制御が比較的容易であるという利点がある。
【００３８】
次に、本実施例において特徴となる構成の一つである前記参照光ビーム波面変換装置２３０または２３１の具体的実施例について詳しく説明する。
【００３９】
図２は、参照光ビーム波面変換装置２３０または２３１の第１の実施例を示した概略構成図である。本実施例では参照光ビーム波面変換装置２３０または２３１は、少なくとも２個のレンズ２３２および２３３から構成されるリレーレンズ光学系になっている。そしてその中の少なくとも１個のレンズ(図２の例ではレンズ２３３)には所定のスライド機構（図示せず）が接続されており、光軸に沿って所定の変位量だけ前後にスライドできるように構成されている。
【００４０】
このようなリレーレンズ系において、前記のように一方のレンズを光軸に沿って所定量だけ前後にスライドさせると、そのスライド方向およびスライド量に応じてこのリレーレンズ系を出射する光ビームを弱発散光、平行光、弱収束光と順次変化させていくことができる。
【００４１】
図３は、前記のように（ａ）弱発散光、（ｂ）平行光、（ｃ）弱収束光となって前記参照光ビーム波面変換装置２３０または２３１を出射した参照光ビームの波面断面図３００ａ乃至３００ｃを示している。図から明らかなように（ａ）（ｂ）（ｃ）各場合で、参照光ビーム波面変換装置２３０または２３１を出射した参照光ビームの波面形状が異なっていることが分かる。
【００４２】
そこで例えば図４に示すように、第ｍ番目（ｍは任意の整数）のページデータを記録する際、参照光ビーム２２３を入射角度θｍで情報記録媒体１に入射させると共に、その波面（等位相面）形状を図３（ａ）のような断面形状を有する弱発散光波面３００ａとし、次に第ｍ＋１番目のページデータを記録する際は、参照光ビームの入射角度θｍ+1＝θｍ＋Δθとすると共に、その波面（等位相面）形状を図３（ｂ）のような直線状の断面を有する平行光波面３００ｂとする。
【００４３】
さらに第ｍ＋２番目のページデータを記録する際は、参照光ビームの入射角度θｍ+2＝θｍ+1＋Δθとすると共に、その波面（等位相面）形状を図３（ｃ）のような断面形状を有する弱収束光波面３００ｃとし、第ｍ＋３番目のページデータを記録する際は、参照光ビームの入射角度θｍ+3＝θｍ+2＋Δθとすると共に、その波面形状を再び図３（ａ）のような断面形状を有する弱発散光波面３００ａに戻す。以下、上記のような入射角度の微小偏向と参照光ビーム波面形状変更を周期的に繰り返す。このように参照光ビームの入射角度偏向に合わせて波面形状の変換を周期的に行うことにより、参照光ビームの入射角度変化分Δθで隣接するページデータ同士は、その記録時参照光ビームの波面形状が異なるため、参照光ビーム角度選択特性と波面(等位相面)形状選択特性の両方の選択特性効果により、再生光ビームに漏れこむクロストークは大幅に低減される。
【００４４】
しかも、前記同じ波面形状の参照光ビームとの入射角度差は、少なくとも３×Δθ以上に広がることになり、このため参照光ビームの入射角度ピッチを小さくして記録多重度を増やした場合でも、再生時には隣接ページデータからのクロストークが良好に低減された再生光ビームを生成することができる。
【実施例２】
【００４５】
次に、本発明に関する第２の実施例として、液晶素子を用いた前記参照光ビーム波面変換装置について説明する。
【００４６】
図５は、本実施例における参照光ビーム波面変換装置２３０または２３１の概略構成を示した断面図である。
【００４７】
この装置は図中に示すように、所定の液晶分子を含む液晶層２５０、および該液晶層２５０に所定の分子配向を与えるため該液晶層２５０を挟む位置に形成された配向膜２５１および２５２を備え、さらに該各配向膜の外側に配置された透明電極２５３および２５４および保護層として最外部に配置されたガラス基板２５５及び２５６等から構成されている。
【００４８】
そして、前記各透明電極２５３および２５４間に所定の電位差を印加すると、それに応じて当該透明電極に挟まれた部分の液晶分子の配向性が変化し、その結果入射光ビームに対する屈折率が変化する特性を利用し、当該液晶層を透過する光ビームの波面（等位相面）に所定の局所的位相差（波面歪み）を付加する機能を備えている。
【００４９】
したがって、透明電極２５３や２５４の分割形状や配置パターンを所定の分割形状や配置パターンに定め、さらに該透明電極に印加する電位差を任意に制御することにより、この装置を通過した光ビームの波面（等位相面）形状を所望の形状に変換させることができる。
【００５０】
例えば、透明電極２５３を図６のように同芯輪帯状および円盤状の複数電極２５３ａ乃至２５３ｅに分割し、分割された各透明電極に各々所定の電位差を印加することで、略平行平面状の波面（等位相面）を有する入射光ビームを、例えば図７（ａ）または（ｃ）に示すような断面形状の光軸対称な波面（等位相面）の光ビームに変換できる。このような波面（等位相面）形状は、一般に球面収差と称される波面収差（図中に破線で表示）に近似的に符合している。
【００５１】
一方、各透明電極に印加される電位差を全てゼロもしくは等電位にすると、この波面変換装置を通過した略平行平面状波面の光ビームは、何らの位相差（波面歪み）も付加されず、図７（ｂ）に示すようにフラットな断面形状を持つ略平行平面状波面まま該波面変換装置を出射する。
【００５２】
そこで、このような波面変換機能を備えた波面変換装置を、例えば前記実施例１と同様、本実施例のピックアップ１１内の参照光ビーム波面変換装置２３０または２３１として用い、例えばｍ番目（ｍは任意の整数）、ｍ＋１番目、ｍ＋２番目、ｍ＋３番目、・・・と順次ページデータを多重記録または再生する際に、参照光ビームの入射角度θｍを微小角度Δθずつ変化させると共に、その参照光ビームの波面（等位相面）形状を図７（ａ）乃至（ｃ）に示すような断面形状の波面（等位相面）を有する光ビームに変換して情報記録媒体１に入射させることにより、前記実施例１と同様、隣接ページデータからのクロストークを大幅に低減させた再生光ビームを生成することができる。
【００５３】
なお本実施例は前記実施例１の場合と異なり、参照光ビーム波面変換装置内に光学部品を機械的に駆動する部分が無く、所定の電極に所定の電位差を印加する電気的な制御だけで波面変換を実施できるので、波面変換の応答速度や変換精度の点で有利であり、かつ装置を小型化できるという利点も有している。
【００５４】
また本実施例では、一般に球面収差と称される波面収差に近似的に符合した波面に変換する場合について説明したが、もちろん変換される波面形状はこれに限定されるものではない。例えば透明電極の分割パターンが図６と全く同様であっても、各分割電極２５３ａ乃至２５３ｅに印加される電位差の組み合わせを変えることで、図８（ａ）乃至（ｃ）に示すように、実施例１で説明したリレーレンズ系を用いた場合の（ａ）弱発散光、（ｂ）平行光、（ｃ）弱収束光波面（図中に破線で表示）と近似的にほぼ同等の波面（等位相面）に変換することも可能である。
【実施例３】
【００５５】
次に、本発明に関する第３の実施例を説明する。本実施例は、前記第２の実施例と同様、液晶素子を用いた波面変換装置を参照光ビーム波面変換装置２３０または２３１として用いるが、その透明電極の分割パターンが前記第２の実施例と異なる。その透明電極の分割パターンを図９に示す。
【００５６】
図９に示すような透明電極の分割パターンを用い、各分割電極２５３ａ乃至２５３ｅに所定の電位差を印加することにより、例えば図１０（ａ）または（ｃ）に示すような断面形状の波面（等位相面）を有する光ビームに変換できる。なおこのような波面（等位相面）形状は、一般にコマ収差と称される波面収差に近似的に符合している。
【００５７】
また前記第２の実施例の場合と同様、各分割電極に印加する電位差を全てゼロもしくは等電位にすると、この波面変換装置に入射した略平行平面状波面の光ビームは何の位相差（波面歪み）も印加されず、図１０（ｂ）に示すようにフラットな断面形状を持つ略平行平面状波面のまま該波面変換装置を出射する。
【００５８】
以上、参照光ビーム波面変換装置２３０または２３１の実施例としていくつかの具体的な構成を示したが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００５９】
例えば、実施例２および実施例３で説明した液晶素子を用いた波面変換装置を用い、分割電極を放射状に配置させて各分割電極に所定の電位差を印加すると、一般に非点収差と称される波面収差に近似的に符合した波面形状に変換できるが、このような波面変換機能を備えた装置を本発明における参照光ビーム波面変換装置２３０または２３１として用いても構わない。
【００６０】
また、参照光ビーム波面変換装置２３０または２３１としては、前記したリレーレンズ系を用いた装置や液晶素子を用いた波面変換装置に限定されるものではなく、少なくとも２種類以上の互いに異なる波面(等位相面)形状を選択的に変換できる機能を備えた波面変換装置であればどのような装置でもよい。
【実施例４】
【００６１】
図１１は、本発明に従うピックアップ１１を搭載したホログラム情報記録再生装置１０の全体的な構成を示したものである。
【００６２】
ホログラム情報記録再生装置１０は、ピックアップ１１、位相共役光学系１２、媒体キュア光学系１３、媒体回転角度検出用光学系１４ならびに回転モータ５０等を備えており、光情報記録媒体１は回転モータ５０によって回転可能な構成となっている。
【００６３】
また、ピックアップ１１にはアクセス制御回路８１、光源駆動回路８２、サーボ信号生成回路８３、サーボ制御回路８４、信号処理回路８５、信号生成回路８６、シャッタ制御回路８７、媒体回転モータ制御回路８８、参照光波面制御回路８９等の電気回路が接続されており、さらにこれら各電気回路はコントローラ９０にて制御されている。
【００６４】
次に、上記した各光学系のうち、既に説明したピックアップ１１および位相共役光学系１２を除いた各光学系および電気回路の機能を説明する。
【００６５】
媒体キュア光学系１３は、光情報記録媒体１のプリキュア及びポストキュアに用いる光ビームを生成する。ここでプリキュアとは、光情報記録媒体１内の所望の位置に情報を記録する際、参照光と信号光を照射する前に予め所定の光ビームを照射する前工程のことである。またポストキュアとは、光情報記録媒体１内の所望の位置に情報を記録した後、その位置に追記不可能とするために所定の光ビームを照射する後工程のことである。
【００６６】
媒体回転角度検出用光学系１４は、光情報記録媒体１の回転角度を検出するために用いられる。光情報記録媒体１を所定の回転角度に調整する場合は、媒体回転角度検出用光学系１４によって回転角度に応じた信号を検出し、検出された信号を用いてコントローラ９０によって媒体回転モータ制御回路８８を介して回転モータ５０を駆動し、光情報記録媒体１の回転角度を制御することができる。
【００６７】
アクセス制御回路８１は、ピックアップ１１、位相共役光学系１２、媒体キュア光学系１３の位置制御に用いられる。これら光学系には光情報記録媒体１の半径方向に位置をスライドできる機構が設けられており、光情報記録媒体１の所定位置に信号光ビームおよび参照光ビームは照射されるようアクセス制御回路８１を介してその位置が制御される。なお、ピックアップ１１、位相共役光学系１２、媒体キュア光学系１３が大型でスライドするのが困難な場合は、これらを光情報記録媒体１の半径方向に位置をスライドする代わりに、光情報記録媒体１をスライドする構成でもかまわない。
【００６８】
光源駆動回路８２は、所定の光源駆動電流をピックアップ１１、媒体キュア光学系１３、媒体回転角度検出用光学系１４等の各光学系内に配置された光源に供給し、各々の光源を所定の光量で発光させる機能を備えている。
【００６９】
サーボ信号生成回路８３は、光情報記録媒体１の傾きや位置ずれ等を検出する検出する機能を備えている。本発明のようにホログラムによって情報信号の記録や再生を行う場合は、光情報記録媒体に超高密度な情報を記録しなければならないため、光情報記録媒体の傾きや位置ずれに対する許容誤差が極めて小さくなる傾向がある。それゆえピックアップ１１内に、例えば光情報記録媒体１の傾きや位置ずれ等、許容誤差が小さいずれ要因のずれ量に相当する信号を検出する機構を設け、その検出信号からサーボ信号生成回路８３にて所定のサーボ制御信号を生成する。そしてこのサーボ制御信号を用いサーボ制御回路８４を介してピックアップ１１内のガルバノミラー等を制御し、光情報記録媒体１の傾きや位置ずれ等に伴う記録または再生性能の劣化を防ぐようになっている。
【００７０】
信号処理回路８５は、再生時にピックアップ１１内の光検出器２１８で検出された信号から所定の情報信号を再生する機能を備えている。
【００７１】
信号生成回路８６は、記録時にピックアップ１１内に配置された空間光変調器２０８を駆動して該空間光変調器２０８に入射した信号光ビームに所定の情報信号を付加させるための信号を生成する機能を備えている。
【００７２】
シャッタ制御回路８７は、記録時または再生時において、コントローラ９０からの指令に基づき光情報記録媒体１に照射される参照光と信号光の照射時間を制御する機能を備えている。
【００７３】
参照光波面制御回路８９は、コントローラ９０からの指令に基づき、本発明に従うピックアップ１１内に配置された前記参照光ビーム波面変換装置２３０または２３１を駆動し、記録時の参照光ビームあるいは再生時の位相共役光ニームの波面形状を所定の形状に変換させる機能を備えている。
【００７４】
なお、ホログラム情報記録再生装置１０は、上記したような構成に限定されるものではない。例えば、上記のピックアップ１１、位相共役光学系１２、媒体キュア光学系１３、媒体回転角度検出用光学系１４等のうち、いくつかの光学系構成又は全ての光学系構成をひとつに纏めて簡素化しても一向に構わない。
【００７５】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００７６】
また、上記の各構成は、それらの一部又は全部が、ハードウェアで構成されても、プロセッサでプログラムが実行されることにより実現されるように構成されてもよい。また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１…光情報記録媒体、１０…ホログラム情報記録再生装置、１１…ピックアップ、２０１…レーザ光源、２０６…信号光ビーム、２０８…空間光変調器、２１８…光検出器、２２３…参照光ビーム、２２５…対物レンズ、２３０、２３１…参照光ビーム波面変換装置
【技術分野】
【０００１】
本発明はホログラムを用いて光情報記録媒体に情報を記録し、または光情報記録媒体から情報を再生する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景技術として、例えば、特許文献１（特開２００４−２７２２６８号公報）に記載の技術がある。特許文献１には、信号光束をレンズで光情報記録媒体に集光すると同時に、平行光束の参照光を照射して干渉させてホログラフィック記録を行い、さらにこの参照光の光記録媒体への入射角度を変えながら異なるページデータを重ね書きする方式が記載されている。ホログラフィック記録におけるこのようなページデータ多重記録方式は一般に角度多重方式と呼ばれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２７２２６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、次世代の大容量ストレージ技術として、ホログラムを利用してデジタル情報を記録するホログラフィック記録技術が大きな注目を集めている。
【０００５】
ホログラフィック記録技術とは、空間光変調器により２次元的に変調されたページデータの情報を有する信号光と、参照光とを記録媒体の内部で重ね合わせ、その時に生じる干渉縞パターンによって記録媒体内に屈折率変調を生じさせることで情報を記録する技術である。
【０００６】
また情報の再生時には、記録時に用いた参照光を同じ配置で記録媒体に照射すると、記録媒体中に記録されているホログラムが回折格子のように作用して回折光を生じる。この回折光が記録した信号光と位相情報を含めて同一の光として再生される。再生された信号光は、ＣＭＯＳやＣＣＤなどの光検出器を用いて２次元的に高速に検出される。
【０００７】
このようにホログラフィック記録技術では、１つのホログラムに２次元的な情報を記録し、かつその２次元記録情報（ページデータ）を２次元の状態のままで再生することができる。
【０００８】
さらにこのホログラフィック記録技術は、記録媒体内の同一位置に複数のページデータを多重記録できるという大きな特徴を備えており、大容量かつ高速の情報ストレージ技術として極めて有望である。
【０００９】
ところで上記のような角度多重記録方式においては、角度多重記録時の参照光ビームの光情報記録媒体に対する入射角度の間隔（角度ピッチ）を小さくすることにより、ページデータの記録多重度を上げてその記録密度を高めることができる。しかしながら、上記参照光ビームの入射角度ピッチを小さくすると、多重記録された各ページデータ間でのクロストークが増大し、データ再生時に再生信号の品質が大幅に劣化するという課題がある。
【００１０】
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、角度多重記録方式のホログラフィック記録において、ページデータの多重記録および再生時に生じるページデータ間のクロストークをより効果的に低減し、良好な品質のデータが再生できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的は、一例として、特許請求の範囲に記載の発明によって達成できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高いデータ信頼性を備えた角度多重記録方式のホログラフィック記録再生装置および光記録再生方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のホログラム情報記録再生装置の一実施例を示した概略図
【図２】本発明の参照光ビーム波面変換装置に関する第１の実施例を示した概略断面図
【図３】図２に示した参照光ビーム波面変換装置で変換される参照光ビームの波面断面形状の第１の例を示した線図
【図４】本発明の情報信号多重記録の手順を示したホログラム情報記録再生装置主要部の概略図
【図５】本発明の参照光ビーム波面変換装置に関する第２の実施例を示した概略断面図
【図６】図５に示した参照光ビーム波面変換装置における透明電極の分割パターンの一例を示した概略平面図
【図７】図５および図６に示した参照光ビーム波面変換装置で変換される参照光ビームの波面断面形状の第２の例を示した線図
【図８】図５および図６に示した参照光ビーム波面変換装置で変換される参照光ビームの波面断面形状の第３の例を示した線図
【図９】図５に示した参照光ビーム波面変換装置における透明電極の分割パターンの別の一例を示した概略平面図
【図１０】図５および図９に示した参照光ビーム波面変換装置で変換される参照光ビームの波面断面形状の第３の例を示した線図
【図１１】本発明に従う参照光ビーム波面変換装置の一例を示した概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、ホログラム情報記録再生装置におけるピックアップ１１の光学系構成の一例を示したものである。
【００１６】
レーザ光源２０１を出射した光ビームはコリメートレンズ２０２を透過し、シャッタ２０３に入射する。シャッタ２０３が開いている時は、光ビームはシャッタ２０３を通過した後、例えば１／２波長板などで構成される光学素子２０４によってＰ偏光とＳ偏光の光量比が所望の比になるように偏光方向を制御された後、偏光ビームスプリッタ２０５に入射し、この偏光ビームスプリッタ２０５によって透過光ビーム２０６と反射光ビーム２２３に分離される。
【００１７】
このうち、偏光ビームスプリッタ２０５を透過した光ビーム２０６は、ビームエキスパンダ２０９によって光ビーム径を拡大された後、位相マスク２１１、リレーレンズ２１０、偏光ビームスプリッタ２０７を経由して空間光変調器２０８に入射し、この空間光変調器２０８によって情報信号を付加されて信号光ビームとなる。そしてこの信号光ビームは偏光ビームスプリッタ２０７を透過し、リレーレンズ２１２ならびに空間フィルタ２１３を経て対物レンズ２２５によって光情報記録媒体１に集光する。
【００１８】
一方、偏光ビームスプリッタ２０５を反射した光ビーム２２３は参照光ビームとして働き、参照光ビーム波面変換装置２３０に入射する。
【００１９】
この参照光ビーム波面変換装置２３０は、入射した参照光ビームの波面(等位相面)を所定の波面形状に変換する機能を備えた装置であり、本実施例において特徴となる構成の一つである。なお本装置の構成、機能およびそれを用いた内容等に関しては、後ほど詳しく説明する。
【００２０】
参照光波面変換装置２３０を通過した参照光ビーム２２３は、次に偏光方向変換素子２２４に入射し、この偏光方向変換素子２２４によって記録時又は再生時に応じて所定の偏光方向に設定された後、ミラー２１４ならびにミラー２１５を経由してガルバノミラー２１６に入射する。
【００２１】
このガルバノミラー２１６は、アクチュエータ２１７により高い精度で任意に角度に偏向させることができる。そこでこのガルバノミラー２１６の角度を所望の角度に偏向させることで、該ガルバノミラー２１６を反射しさらにレンズ２１９とレンズ２２０を経た参照光ビーム２２３を所定の入射角度で情報記録媒体１に入射させることができる。
【００２２】
そして、この参照光ビーム２２３と前記信号光ビーム２０６とを、光情報記録媒体１において互いに重ね合うように入射させることで、記録媒体内に干渉縞パターンを形成させ、この干渉縞パターンを記録媒体１に書き込むことで信号光ビーム２０６に付加された情報信号を記録する。さらにガルバノミラー２１６によって光情報記録媒体１に入射する参照光ビーム２２３の入射角度を変化させることで、角度多重記録方式によるホログラフィック記録が可能となる。
【００２３】
一方、光情報記録媒体１にホログラフィック記録された情報信号を再生する場合は、参照光ビーム２２３をいったん光情報記録媒体１に入射させ、さらに光情報記録媒体１を透過した光ビームをガルバノミラー２２１にて反射させることで、その位相共役光ビームを生成して再度光情報記録媒体１に入射させる。この時、ガルバノミラー２２１はアクチュエータ２２２によって角度を制御可能であり、情報信号再生時には前記したガルバノミラー２１６と連動して駆動される。このガルバノミラー２２１およびアクチュエータ２２２等からなる光学系１２を位相共役光学系１２と記す。
【００２４】
光情報記録媒体１に入射した前記位相共役光ビームからは、該光情報記録媒体１にホログラフィック記録された所定の情報信号(ページデータ)を含んだ再生光ビームが生成され、対物レンズ２２５、リレーレンズ２１２ならびに空間フィルタ２１３を伝播した後、偏光ビームスプリッタ２０７を反射して光検出器２１８に入射し、この光検出器２１８によって前記再生光ビームに含まれる情報信号が検出される。
【００２５】
ところで前記したように、一般に角度多重記録方式のホログラフィック記録再生装置では、ホログラフィック記録および再生システムが備えている参照光ビーム角度選択特性と云う光学的特徴をページデータの多重記録／再生に活用するため、参照光ビームを光情報記録媒体１に入射させる際に、その光情報記録媒体に対する入射角度を段階的に変化させながら入射させている。そして、この入射角度を振った各参照光ビームと記録光ビームとを干渉させてその干渉縞を多重に記録することで、ページデータの多重記録を実現している。
【００２６】
この時、各参照光ビームは互いに入射角度が異なるものの、全て一律に平行光ビームの状態すなわちほぼフラットな波面(等位相面)になっている。これはホログラフィック記録および再生方式が、前記参照光ビームの角度選択特性のみを利用した多重記録／再生システム方式を採用していることによる。
【００２７】
しかしながら、このようにホログラフィック記録および再生における参照光ビーム角度選択特性だけを利用した多重記録では、上記したようにページデータの記録密度を高める目的で参照光ビームの入射角度ピッチを小さくして記録多重度を増やしていくと、多重記録された各ページデータ間でのクロストークが大きくなりデータ再生時に再生信号の品質が急速に劣化するという課題が生じる。
【００２８】
一方、ホログラフィック記録および再生システムは、上記の参照光ビーム角度選択特性以外に参照光ビームの波面(等位相面)形状に基づく選択特性と云う光学的特徴も有している。これは特定の波面(等位相面)形状を備えた参照光ビームを用いてホログラフィック記録されたページデータは、再生時においても記録時と同一の波面(等位相面)形状を備えた参照光ビームでのみ選択的に前記ページデータ情報を含んだ再生光ビームを生成すると云う特徴である。
【００２９】
そこで本実施例では、この参照光ビーム波面(等位相面)形状選択特性を参照光ビーム角度選択特性と併用して活用することで、多重記録された各ページデータ間でのクロストークを低減し、結果的にホログラフィック記録おけるページデータ記録多重度を大幅に増加させることを目的とする。
【００３０】
すなわち本実施例は、例えば図１に示すような角度多重記録方式のホログラム情報記録再生装置におけるピックアップ１１において、偏光ビームスプリッタ２０５を反射した参照光ビーム２２３をガルバノミラー２１６によって段階的に異なる入射角度で情報記録媒体１に入射させると共に、該参照光ビーム２２３の光路中に、入射した参照光ビームの波面(等位相面)を所定の波面形状に変換する機能を備えた参照光ビーム波面変換装置２３０を配置し、この波面変換装置２３０によって、入射角度変化に同期した状態で段階的に参照光ビームの波面(等位相面)形状を変化させる。このようにして光情報記録媒体１への入射角度と波面(等位相面)形状の両方を段階的に変化させた参照光ビームと信号光ビームを干渉させることでページデータを多重記録するものである。
【００３１】
なお図１に示した実施例では、参照光ビーム波面変換装置２３０を偏光ビームスプリッタ２０５と偏光方向変換素子２２４の間の光路中に配置しているが、本実施例はこのような配置に限定されるものではなく、偏光ビームスプリッタ２０５から光情報記録媒体１に至る参照光ビームの光路内であれば、どこに配置しても構わない。
【００３２】
また図１の実施例においては、光情報記録媒体１とガルバノミラー２２１との間の光路中に前記参照光ビーム波面変換装置２３０と同様の波面(等位相面)形状変換機能を備えた第２の波面変換装置２３１を配置し、再生時にはこの波面変換装置２３１を往復路で通過した前記位相共役光ビームが、記録時の参照光ビームと同様の入射角度および波面(等位相面)形状で前記光情報記録媒体１に照射するように設定することで、所望のページデータを含んだ再生光ビームが、他のページデータからのクロストークが大幅に低減された状態で選択的に生成される。
【００３３】
なお、図１の実施例で示したピックアップ１１では、前記したように再生時には光情報記録媒体１とガルバノミラー２２１との間の光路中に設けた前記波面変換装置２３１を駆動する構成になっているが、本実施例はそのような構成に限定されるものではない。
【００３４】
例えば、前記波面変換装置２３１を省略して、再生時においても前記参照光ビーム波面変換装置２３０を駆動して再生光ビームを生成する参照光ビームを所定の波面(等位相面)形状に変換させてもよい。
【００３５】
ただしこの場合は、記録時に光情報記録媒体１に照射される参照光ビームと、再生時に光情報記録媒体１に照射される位相共役光ビームに光路長の違いが生じることに注意する必要がある。すなわち再生時では、いったん光情報記録媒体１を透過し、ガルバノミラー２２１を反射して再度光情報記録媒体１に入射する位相共役光ビームから再生光ビームが生成されるが、この位相共役光ビームは、往路の参照光ビームに対して波面(等位相面)形状が反転する上、光情報記録媒体１とガルバノミラー２２１間を往復する分だけ往路の参照光ビームよりも光路長が伸び、その影響で波面(等位相面)形状が僅かに歪む怖れがある。そのため再生時には、光情報記録媒体１内での前記位相共役光ビームの波面(等位相面)形状の歪を補正し、記録時における光情報記録媒体１内での参照光ビームの波面(等位相面)形状に略一致するよう参照光波面変換装置２３０における参照光波面変換量を制御することが望ましい。
【００３６】
また当然の事ながら、ピックアップ１１の光学系構成は、図１に限定されるものではない。例えば、図１では再生時に位相共役光ビームを用いる構成であるため、ホログラムの記録時と再生時の信号光は同一のリレーレンズ２１２、空間フィルタ２１３、対物レンズ２２５を通過し、空間光変調器２０８と光検出器２１８が光情報記録媒体１に対して同じ側に配置される構成であるが、光検出器２１８を光情報記録媒体１に対して空間光変調器２０８と反対側に配置し、位相共役光ビームの代わりに記録時と同じ参照光ビームを用いて信号を再生する構成も可能である。
【００３７】
なおこのような光学系構成の場合は、記録時と再生時で同じ参照光ビーム波面変換装置２３０によって参照光ビームの波面(等位相面)形状を変換させることができる。しかもこの光学系構成の場合は、記録時と再生時で参照光ビームの光路が完全に一致しているので、前記の構成のように記録時と再生時での光路の相違に伴って生じる波面形状の歪みを補正する必要がないので、参照光波面変換装置２３０の制御が比較的容易であるという利点がある。
【００３８】
次に、本実施例において特徴となる構成の一つである前記参照光ビーム波面変換装置２３０または２３１の具体的実施例について詳しく説明する。
【００３９】
図２は、参照光ビーム波面変換装置２３０または２３１の第１の実施例を示した概略構成図である。本実施例では参照光ビーム波面変換装置２３０または２３１は、少なくとも２個のレンズ２３２および２３３から構成されるリレーレンズ光学系になっている。そしてその中の少なくとも１個のレンズ(図２の例ではレンズ２３３)には所定のスライド機構（図示せず）が接続されており、光軸に沿って所定の変位量だけ前後にスライドできるように構成されている。
【００４０】
このようなリレーレンズ系において、前記のように一方のレンズを光軸に沿って所定量だけ前後にスライドさせると、そのスライド方向およびスライド量に応じてこのリレーレンズ系を出射する光ビームを弱発散光、平行光、弱収束光と順次変化させていくことができる。
【００４１】
図３は、前記のように（ａ）弱発散光、（ｂ）平行光、（ｃ）弱収束光となって前記参照光ビーム波面変換装置２３０または２３１を出射した参照光ビームの波面断面図３００ａ乃至３００ｃを示している。図から明らかなように（ａ）（ｂ）（ｃ）各場合で、参照光ビーム波面変換装置２３０または２３１を出射した参照光ビームの波面形状が異なっていることが分かる。
【００４２】
そこで例えば図４に示すように、第ｍ番目（ｍは任意の整数）のページデータを記録する際、参照光ビーム２２３を入射角度θｍで情報記録媒体１に入射させると共に、その波面（等位相面）形状を図３（ａ）のような断面形状を有する弱発散光波面３００ａとし、次に第ｍ＋１番目のページデータを記録する際は、参照光ビームの入射角度θｍ+1＝θｍ＋Δθとすると共に、その波面（等位相面）形状を図３（ｂ）のような直線状の断面を有する平行光波面３００ｂとする。
【００４３】
さらに第ｍ＋２番目のページデータを記録する際は、参照光ビームの入射角度θｍ+2＝θｍ+1＋Δθとすると共に、その波面（等位相面）形状を図３（ｃ）のような断面形状を有する弱収束光波面３００ｃとし、第ｍ＋３番目のページデータを記録する際は、参照光ビームの入射角度θｍ+3＝θｍ+2＋Δθとすると共に、その波面形状を再び図３（ａ）のような断面形状を有する弱発散光波面３００ａに戻す。以下、上記のような入射角度の微小偏向と参照光ビーム波面形状変更を周期的に繰り返す。このように参照光ビームの入射角度偏向に合わせて波面形状の変換を周期的に行うことにより、参照光ビームの入射角度変化分Δθで隣接するページデータ同士は、その記録時参照光ビームの波面形状が異なるため、参照光ビーム角度選択特性と波面(等位相面)形状選択特性の両方の選択特性効果により、再生光ビームに漏れこむクロストークは大幅に低減される。
【００４４】
しかも、前記同じ波面形状の参照光ビームとの入射角度差は、少なくとも３×Δθ以上に広がることになり、このため参照光ビームの入射角度ピッチを小さくして記録多重度を増やした場合でも、再生時には隣接ページデータからのクロストークが良好に低減された再生光ビームを生成することができる。
【実施例２】
【００４５】
次に、本発明に関する第２の実施例として、液晶素子を用いた前記参照光ビーム波面変換装置について説明する。
【００４６】
図５は、本実施例における参照光ビーム波面変換装置２３０または２３１の概略構成を示した断面図である。
【００４７】
この装置は図中に示すように、所定の液晶分子を含む液晶層２５０、および該液晶層２５０に所定の分子配向を与えるため該液晶層２５０を挟む位置に形成された配向膜２５１および２５２を備え、さらに該各配向膜の外側に配置された透明電極２５３および２５４および保護層として最外部に配置されたガラス基板２５５及び２５６等から構成されている。
【００４８】
そして、前記各透明電極２５３および２５４間に所定の電位差を印加すると、それに応じて当該透明電極に挟まれた部分の液晶分子の配向性が変化し、その結果入射光ビームに対する屈折率が変化する特性を利用し、当該液晶層を透過する光ビームの波面（等位相面）に所定の局所的位相差（波面歪み）を付加する機能を備えている。
【００４９】
したがって、透明電極２５３や２５４の分割形状や配置パターンを所定の分割形状や配置パターンに定め、さらに該透明電極に印加する電位差を任意に制御することにより、この装置を通過した光ビームの波面（等位相面）形状を所望の形状に変換させることができる。
【００５０】
例えば、透明電極２５３を図６のように同芯輪帯状および円盤状の複数電極２５３ａ乃至２５３ｅに分割し、分割された各透明電極に各々所定の電位差を印加することで、略平行平面状の波面（等位相面）を有する入射光ビームを、例えば図７（ａ）または（ｃ）に示すような断面形状の光軸対称な波面（等位相面）の光ビームに変換できる。このような波面（等位相面）形状は、一般に球面収差と称される波面収差（図中に破線で表示）に近似的に符合している。
【００５１】
一方、各透明電極に印加される電位差を全てゼロもしくは等電位にすると、この波面変換装置を通過した略平行平面状波面の光ビームは、何らの位相差（波面歪み）も付加されず、図７（ｂ）に示すようにフラットな断面形状を持つ略平行平面状波面まま該波面変換装置を出射する。
【００５２】
そこで、このような波面変換機能を備えた波面変換装置を、例えば前記実施例１と同様、本実施例のピックアップ１１内の参照光ビーム波面変換装置２３０または２３１として用い、例えばｍ番目（ｍは任意の整数）、ｍ＋１番目、ｍ＋２番目、ｍ＋３番目、・・・と順次ページデータを多重記録または再生する際に、参照光ビームの入射角度θｍを微小角度Δθずつ変化させると共に、その参照光ビームの波面（等位相面）形状を図７（ａ）乃至（ｃ）に示すような断面形状の波面（等位相面）を有する光ビームに変換して情報記録媒体１に入射させることにより、前記実施例１と同様、隣接ページデータからのクロストークを大幅に低減させた再生光ビームを生成することができる。
【００５３】
なお本実施例は前記実施例１の場合と異なり、参照光ビーム波面変換装置内に光学部品を機械的に駆動する部分が無く、所定の電極に所定の電位差を印加する電気的な制御だけで波面変換を実施できるので、波面変換の応答速度や変換精度の点で有利であり、かつ装置を小型化できるという利点も有している。
【００５４】
また本実施例では、一般に球面収差と称される波面収差に近似的に符合した波面に変換する場合について説明したが、もちろん変換される波面形状はこれに限定されるものではない。例えば透明電極の分割パターンが図６と全く同様であっても、各分割電極２５３ａ乃至２５３ｅに印加される電位差の組み合わせを変えることで、図８（ａ）乃至（ｃ）に示すように、実施例１で説明したリレーレンズ系を用いた場合の（ａ）弱発散光、（ｂ）平行光、（ｃ）弱収束光波面（図中に破線で表示）と近似的にほぼ同等の波面（等位相面）に変換することも可能である。
【実施例３】
【００５５】
次に、本発明に関する第３の実施例を説明する。本実施例は、前記第２の実施例と同様、液晶素子を用いた波面変換装置を参照光ビーム波面変換装置２３０または２３１として用いるが、その透明電極の分割パターンが前記第２の実施例と異なる。その透明電極の分割パターンを図９に示す。
【００５６】
図９に示すような透明電極の分割パターンを用い、各分割電極２５３ａ乃至２５３ｅに所定の電位差を印加することにより、例えば図１０（ａ）または（ｃ）に示すような断面形状の波面（等位相面）を有する光ビームに変換できる。なおこのような波面（等位相面）形状は、一般にコマ収差と称される波面収差に近似的に符合している。
【００５７】
また前記第２の実施例の場合と同様、各分割電極に印加する電位差を全てゼロもしくは等電位にすると、この波面変換装置に入射した略平行平面状波面の光ビームは何の位相差（波面歪み）も印加されず、図１０（ｂ）に示すようにフラットな断面形状を持つ略平行平面状波面のまま該波面変換装置を出射する。
【００５８】
以上、参照光ビーム波面変換装置２３０または２３１の実施例としていくつかの具体的な構成を示したが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００５９】
例えば、実施例２および実施例３で説明した液晶素子を用いた波面変換装置を用い、分割電極を放射状に配置させて各分割電極に所定の電位差を印加すると、一般に非点収差と称される波面収差に近似的に符合した波面形状に変換できるが、このような波面変換機能を備えた装置を本発明における参照光ビーム波面変換装置２３０または２３１として用いても構わない。
【００６０】
また、参照光ビーム波面変換装置２３０または２３１としては、前記したリレーレンズ系を用いた装置や液晶素子を用いた波面変換装置に限定されるものではなく、少なくとも２種類以上の互いに異なる波面(等位相面)形状を選択的に変換できる機能を備えた波面変換装置であればどのような装置でもよい。
【実施例４】
【００６１】
図１１は、本発明に従うピックアップ１１を搭載したホログラム情報記録再生装置１０の全体的な構成を示したものである。
【００６２】
ホログラム情報記録再生装置１０は、ピックアップ１１、位相共役光学系１２、媒体キュア光学系１３、媒体回転角度検出用光学系１４ならびに回転モータ５０等を備えており、光情報記録媒体１は回転モータ５０によって回転可能な構成となっている。
【００６３】
また、ピックアップ１１にはアクセス制御回路８１、光源駆動回路８２、サーボ信号生成回路８３、サーボ制御回路８４、信号処理回路８５、信号生成回路８６、シャッタ制御回路８７、媒体回転モータ制御回路８８、参照光波面制御回路８９等の電気回路が接続されており、さらにこれら各電気回路はコントローラ９０にて制御されている。
【００６４】
次に、上記した各光学系のうち、既に説明したピックアップ１１および位相共役光学系１２を除いた各光学系および電気回路の機能を説明する。
【００６５】
媒体キュア光学系１３は、光情報記録媒体１のプリキュア及びポストキュアに用いる光ビームを生成する。ここでプリキュアとは、光情報記録媒体１内の所望の位置に情報を記録する際、参照光と信号光を照射する前に予め所定の光ビームを照射する前工程のことである。またポストキュアとは、光情報記録媒体１内の所望の位置に情報を記録した後、その位置に追記不可能とするために所定の光ビームを照射する後工程のことである。
【００６６】
媒体回転角度検出用光学系１４は、光情報記録媒体１の回転角度を検出するために用いられる。光情報記録媒体１を所定の回転角度に調整する場合は、媒体回転角度検出用光学系１４によって回転角度に応じた信号を検出し、検出された信号を用いてコントローラ９０によって媒体回転モータ制御回路８８を介して回転モータ５０を駆動し、光情報記録媒体１の回転角度を制御することができる。
【００６７】
アクセス制御回路８１は、ピックアップ１１、位相共役光学系１２、媒体キュア光学系１３の位置制御に用いられる。これら光学系には光情報記録媒体１の半径方向に位置をスライドできる機構が設けられており、光情報記録媒体１の所定位置に信号光ビームおよび参照光ビームは照射されるようアクセス制御回路８１を介してその位置が制御される。なお、ピックアップ１１、位相共役光学系１２、媒体キュア光学系１３が大型でスライドするのが困難な場合は、これらを光情報記録媒体１の半径方向に位置をスライドする代わりに、光情報記録媒体１をスライドする構成でもかまわない。
【００６８】
光源駆動回路８２は、所定の光源駆動電流をピックアップ１１、媒体キュア光学系１３、媒体回転角度検出用光学系１４等の各光学系内に配置された光源に供給し、各々の光源を所定の光量で発光させる機能を備えている。
【００６９】
サーボ信号生成回路８３は、光情報記録媒体１の傾きや位置ずれ等を検出する検出する機能を備えている。本発明のようにホログラムによって情報信号の記録や再生を行う場合は、光情報記録媒体に超高密度な情報を記録しなければならないため、光情報記録媒体の傾きや位置ずれに対する許容誤差が極めて小さくなる傾向がある。それゆえピックアップ１１内に、例えば光情報記録媒体１の傾きや位置ずれ等、許容誤差が小さいずれ要因のずれ量に相当する信号を検出する機構を設け、その検出信号からサーボ信号生成回路８３にて所定のサーボ制御信号を生成する。そしてこのサーボ制御信号を用いサーボ制御回路８４を介してピックアップ１１内のガルバノミラー等を制御し、光情報記録媒体１の傾きや位置ずれ等に伴う記録または再生性能の劣化を防ぐようになっている。
【００７０】
信号処理回路８５は、再生時にピックアップ１１内の光検出器２１８で検出された信号から所定の情報信号を再生する機能を備えている。
【００７１】
信号生成回路８６は、記録時にピックアップ１１内に配置された空間光変調器２０８を駆動して該空間光変調器２０８に入射した信号光ビームに所定の情報信号を付加させるための信号を生成する機能を備えている。
【００７２】
シャッタ制御回路８７は、記録時または再生時において、コントローラ９０からの指令に基づき光情報記録媒体１に照射される参照光と信号光の照射時間を制御する機能を備えている。
【００７３】
参照光波面制御回路８９は、コントローラ９０からの指令に基づき、本発明に従うピックアップ１１内に配置された前記参照光ビーム波面変換装置２３０または２３１を駆動し、記録時の参照光ビームあるいは再生時の位相共役光ニームの波面形状を所定の形状に変換させる機能を備えている。
【００７４】
なお、ホログラム情報記録再生装置１０は、上記したような構成に限定されるものではない。例えば、上記のピックアップ１１、位相共役光学系１２、媒体キュア光学系１３、媒体回転角度検出用光学系１４等のうち、いくつかの光学系構成又は全ての光学系構成をひとつに纏めて簡素化しても一向に構わない。
【００７５】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００７６】
また、上記の各構成は、それらの一部又は全部が、ハードウェアで構成されても、プロセッサでプログラムが実行されることにより実現されるように構成されてもよい。また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１…光情報記録媒体、１０…ホログラム情報記録再生装置、１１…ピックアップ、２０１…レーザ光源、２０６…信号光ビーム、２０８…空間光変調器、２１８…光検出器、２２３…参照光ビーム、２２５…対物レンズ、２３０、２３１…参照光ビーム波面変換装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光情報記録再生装置において、
レーザ光源と、
該レーザ光源を出射した光ビームから信号光ビームと参照光ビームとを分離形成する光学素子と、
前記信号光ビームを変調する空間光変調器と、
該空間光変調器によって変調された前記信号光ビームと前記参照光ビームとの干渉により生じる干渉縞をホログラムとして多重記録する光情報記録媒体と、
該光情報記録媒体からの再生光ビームを検出する光検出器と、
前記参照光ビームを前記光情報記録媒体内の略同一位置に複数の入射角度で入射させる機能を備えた参照光ビーム角度制御手段と、
前記参照光ビームが通過する光路中に前記参照光ビームの等位相面形状を可変制御する機能を備えた参照光ビーム等位相面制御手段と、
を備えたことを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項２】
前記参照光ビーム等位相面制御手段は、
所定の可変制御信号に基づき、
該制御手段に入射した参照光ビームの等位相面形状を該入射参照光ビームの等位相とは異なる少なくとも１種類以上の等位相面形状に変換する機能を備えたことを特徴とする請求項１記載の光情報記録再生装置。
【請求項３】
前記参照光ビーム等位相面制御手段は、
所定の可変制御信号に基づき、
前記制御手段に入射した参照光ビームの等位相面形状を所定の曲率半径を有する略発散球面形状もしくは略収束球面形状に変換する機能を備えたことを特徴とする請求項２記載の光情報記録再生装置。
【請求項４】
前記参照光ビーム等位相面制御手段は、
所定の可変制御信号に基づき、
前記制御手段に入射した参照光ビームの等位相面を所定の略球面収差が付加された等位相面形状に変換する機能を備えたことを特徴とする請求項２記載の光情報記録再生装置。
【請求項５】
前記参照光ビーム等位相面制御手段は、
所定の可変制御信号に基づき、
前記制御手段に入射した参照光ビームの等位相面を所定の略コマ収差が付加された等位相面形状に変換する機能を備えたことを特徴とする請求項２記載の光情報記録再生装置。
【請求項６】
前記参照光ビーム等位相面制御手段は、
所定の可変制御信号に基づき、
前記制御手段に入射した参照光ビームの等位相面を所定の略非点収差が付加された等位相面形状に変換する機能を備えたことを特徴とする請求項２記載の光情報記録再生装置。
【請求項７】
前記参照光ビーム等位相面制御手段は、
少なくとも２個以上のレンズからなるレンズ群と、
所定の可変制御信号に基づき、
前記レンズ群の中の少なくとも一個のレンズを駆動させ他のレンズに対する相対位置を変位させる機能を備えたレンズ位置制御手段と、
を具備したことを特徴とする請求項２乃至６記載の光情報記録再生装置。
【請求項８】
前記参照光ビーム等位相面制御手段は、
所定の液晶層と所定の電極とを具備し、
所定の制御信号に基づき、
前記参照光ビーム内の所定領域における位相面を所定量だけシフトさせる機能を備えたことを特徴とする請求項２乃至６記載の光情報記録再生装置。
【請求項９】
入射角度が互いに異なる複数種類の参照光ビームの各々と、
所定の空間光変調器によって変調された信号光ビームと、
の干渉により生じる複数種類の干渉縞パターンを各々ホログラムとして所定の光情報記録媒体内の略同一位置に多重記録する角度多重型の光情報記録再生方法にであって、
少なくとも隣接する入射角度を有する前記参照光ビーム同士の等位相面形状を互いに異なる形状に変換した上で前記信号光ビームと干渉させることを特徴とする光情報記録再生方法。
【請求項１】
光情報記録再生装置において、
レーザ光源と、
該レーザ光源を出射した光ビームから信号光ビームと参照光ビームとを分離形成する光学素子と、
前記信号光ビームを変調する空間光変調器と、
該空間光変調器によって変調された前記信号光ビームと前記参照光ビームとの干渉により生じる干渉縞をホログラムとして多重記録する光情報記録媒体と、
該光情報記録媒体からの再生光ビームを検出する光検出器と、
前記参照光ビームを前記光情報記録媒体内の略同一位置に複数の入射角度で入射させる機能を備えた参照光ビーム角度制御手段と、
前記参照光ビームが通過する光路中に前記参照光ビームの等位相面形状を可変制御する機能を備えた参照光ビーム等位相面制御手段と、
を備えたことを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項２】
前記参照光ビーム等位相面制御手段は、
所定の可変制御信号に基づき、
該制御手段に入射した参照光ビームの等位相面形状を該入射参照光ビームの等位相とは異なる少なくとも１種類以上の等位相面形状に変換する機能を備えたことを特徴とする請求項１記載の光情報記録再生装置。
【請求項３】
前記参照光ビーム等位相面制御手段は、
所定の可変制御信号に基づき、
前記制御手段に入射した参照光ビームの等位相面形状を所定の曲率半径を有する略発散球面形状もしくは略収束球面形状に変換する機能を備えたことを特徴とする請求項２記載の光情報記録再生装置。
【請求項４】
前記参照光ビーム等位相面制御手段は、
所定の可変制御信号に基づき、
前記制御手段に入射した参照光ビームの等位相面を所定の略球面収差が付加された等位相面形状に変換する機能を備えたことを特徴とする請求項２記載の光情報記録再生装置。
【請求項５】
前記参照光ビーム等位相面制御手段は、
所定の可変制御信号に基づき、
前記制御手段に入射した参照光ビームの等位相面を所定の略コマ収差が付加された等位相面形状に変換する機能を備えたことを特徴とする請求項２記載の光情報記録再生装置。
【請求項６】
前記参照光ビーム等位相面制御手段は、
所定の可変制御信号に基づき、
前記制御手段に入射した参照光ビームの等位相面を所定の略非点収差が付加された等位相面形状に変換する機能を備えたことを特徴とする請求項２記載の光情報記録再生装置。
【請求項７】
前記参照光ビーム等位相面制御手段は、
少なくとも２個以上のレンズからなるレンズ群と、
所定の可変制御信号に基づき、
前記レンズ群の中の少なくとも一個のレンズを駆動させ他のレンズに対する相対位置を変位させる機能を備えたレンズ位置制御手段と、
を具備したことを特徴とする請求項２乃至６記載の光情報記録再生装置。
【請求項８】
前記参照光ビーム等位相面制御手段は、
所定の液晶層と所定の電極とを具備し、
所定の制御信号に基づき、
前記参照光ビーム内の所定領域における位相面を所定量だけシフトさせる機能を備えたことを特徴とする請求項２乃至６記載の光情報記録再生装置。
【請求項９】
入射角度が互いに異なる複数種類の参照光ビームの各々と、
所定の空間光変調器によって変調された信号光ビームと、
の干渉により生じる複数種類の干渉縞パターンを各々ホログラムとして所定の光情報記録媒体内の略同一位置に多重記録する角度多重型の光情報記録再生方法にであって、
少なくとも隣接する入射角度を有する前記参照光ビーム同士の等位相面形状を互いに異なる形状に変換した上で前記信号光ビームと干渉させることを特徴とする光情報記録再生方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−４３５０４（Ｐ２０１２−４３５０４Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８４５４３（Ｐ２０１０−１８４５４３）
【出願日】平成２２年８月２０日（２０１０．８．２０）
【出願人】（５０９１８９４４４）日立コンシューマエレクトロニクス株式会社 (998)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２０日（２０１０．８．２０）
【出願人】（５０９１８９４４４）日立コンシューマエレクトロニクス株式会社 (998)
【Ｆターム（参考）】
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