光情報記録媒体、光情報記録再生装置、及び光情報記録再生方法
【課題】位相共役光を得るためのミラーとその駆動部を必要とすることなく、位相共役光によって情報の再生を可能とし、かつ、記録密度を低下させない、ホログラム記録媒体を提供する。
【解決手段】干渉パターンが記録される記録層４０２と、情報の記録時に、記録層を通過した信号光４Ｂと参照光４Ａを吸収する第１の状態と、情報の再生時に、参照光を反射過させる第２の状態と、の間で可逆的に変化可能である光吸収／反射層４０６と、を備え、光吸収／反射層を反射した参照光を位相共役光として生成する。
【解決手段】干渉パターンが記録される記録層４０２と、情報の記録時に、記録層を通過した信号光４Ｂと参照光４Ａを吸収する第１の状態と、情報の再生時に、参照光を反射過させる第２の状態と、の間で可逆的に変化可能である光吸収／反射層４０６と、を備え、光吸収／反射層を反射した参照光を位相共役光として生成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラフィを用いて情報を記録する光情報記録媒体、及びその媒体を用いた光情報記録再生装置、及びその媒体を用いて光情報の記録再生を行う方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、青紫色半導体レーザを用いた、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（ＢＤ）規格により、民生用においても５０ＧＢ程度の記録密度を持つ光ディスクの商品化が可能となってきた。今後は、光ディスクでも１００ＧＢ〜１ＴＢというＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）容量と同程度まで大容量化が望まれる。
【０００３】
しかしながら、このような超高密度を光ディスクで実現するためには、短波長化と対物レンズ高ＮＡ化による高密度化技術とは異なる新しい方式による高密度化技術が必要である。
【０００４】
次世代のストレージ技術に関する研究が行われる中、ホログラフィを利用してデジタル情報を記録するホログラム記録技術が注目を集めている。ホログラム記録技術とは、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を、記録媒体の内部で参照光と重ね合わせ、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媒体に記録する技術である。
【０００５】
情報の再生時には、記録時に用いた参照光を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。
【０００６】
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。このようにホログラム記録技術は、１つのホログラムによって２次元的な情報を一気に光記録媒体に記録し、さらにこの情報を再生することを可能とするものであり、そして、記録媒体のある場所に複数のページデータを重ね書きすることができるため、大容量かつ高速な情報の記録再生を果たすことができる。
【０００７】
ホログラム記録技術として、例えば特開２００４−２７２２６８号公報（特許文献１）に記載されたものがある。本公報には、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ムの記録を行い、さらに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空間光変調器に表示して多重記録を行う、いわゆる角度多重記録方式が記載されている。
【０００８】
本公報には、信号光をレンズで集光してそのビームウエストに開口（空間フィルタ）を配することにより、隣接するホログラムの間隔を短くすることができ、従来の角度多重記録方式に比べて記録密度／容量を増大させる技術が記載されている。
【０００９】
さらに、他のホログラム記録技術として、例えばＷＯ２００４−１０２５４２号公報（特許文献２）がある。本公報には、１つの空間光変調器において内側の画素からの光を信号光、外側の輪帯状の画素からの光を参照光として、両光束を同じレンズで光記録媒体に集光し、レンズの焦点面付近で信号光と参照光を干渉させてホログラムを記録するシフト多重方式を用いた例が記述されている。
【００１０】
ところで、光情報記録媒体に記録された情報を再生する際に、参照光の位相共役光を用いることで、記録系の信号検出用カメラなどの光学部品を再生系として用いることができることがＩａｎ Ｒｅｄｍｏｎｄ：Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ ＯＤＳ（２００６）、ＭＡ１．（非特許文献１）に記載されている。
【００１１】
さらに、特開２００２−１７０２４７号公報（特許文献３）には、ホログラム記録媒体が反射層を有し、参照光が反射層で反射して得られた位相共役光を用いてホログラム記録媒体に記録された情報の再生を行うホログラム記録再生方法が記載されている。
【００１２】
さらに、Ａｌａｎ Ｈｏｓｋｉｎｓ ｅｔ． ａｌ．：Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ ＩＳＯＭ（２００７）、Ｗｅ−Ｊ−Ｐ０１（非特許文献２）には、情報の記録時に、前記信号光と前記参照光を反射せず、前記情報の再生時には、前記参照光を反射して前記位相共役光を生成する反射層が提案されている。
【特許文献１】特開２００４−２７２２６８号公報
【特許文献２】ＷＯ２００４−１０２５４２号公報
【特許文献３】特開２００２−１７０２４７号公報
【非特許文献１】Ｉａｎ Ｒｅｄｍｏｎｄ：Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ ＯＤＳ（２００６）、ＭＡ１．
【非特許文献２】Ａｌａｎ Ｈｏｓｋｉｎｓ ｅｔ． ａｌ．：Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ ＩＳＯＭ（２００７）、Ｗｅ−Ｊ−Ｐ０１
【非特許文献３】マグネシウム・ニッケル合金薄膜を用いた調光ミラー、表面技術、Ｖｏｌ．５６、ｐ．８８２（２００５）
【非特許文献４】Ｙ．Ｆｕｊｉｔａ ｅｔ． ａｌ．：Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ ＩＳＯＭ（２００６）、Ｍｏ−Ｃ−０３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献３に記載のホログラム記録媒体を利用した記録再生方法によれば、記録時において参照光が反射層で反射するため、記録媒体を照射する領域が広くなって記録に有する領域が拡大するという課題がある。さらに、信号光も反射層で反射されるために反射した信号光によって記録媒体にホログラムが新たに形成されるという課題がある。特許文献３記載のホログラム記録媒体は、ホログラム記録再生装置の大型化を防ぐことができる半面、この課題によって、記録媒体に対する記録密度が低下してしまうという新たな課題が生じてしまうことを、本発明者は見出した。
【００１４】
また、非特許文献２は、単に位相共役系が記録媒体内に収納される可能性を示唆しているのみであって、その具体構成についてはなんらの記載されていない。
【００１５】
そこで、本発明は、非特許文献１に記載の位相共役光を得るためのミラーとその駆動部を必要とすることなく、位相共役光によって情報の再生を可能とし、かつ、記録密度の低下を抑制する、具体的なホログラム記録媒体、再生記録装置および再生記録方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
既述の目的は、その一例として、ホログラフィを用いて前記情報を記録及び再生する光情報記録媒体において、情報の記録時に、信号光と参照光を反射せず、情報の再生時には、参照光を反射して位相共役光を生成する反射層を備えることによって達成されるものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、位相共役光を得るためのミラーとその駆動部を必要とすることなく、位相共役光によって情報の再生を可能とし、かつ、記録密度の低下抑制する、具体的なホログラム記録媒体、再生記録装置および再生記録方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明の実施形態を添付図面にしたがって説明する。図１はホログラフィを利用してデジタル情報を記録および／または再生する光情報記録媒体の記録再生装置を示すブロック図である。
【００１９】
光情報記録再生装置１０は、ピックアップ１１、位相共役光学系１２、ディスクＣｕｒｅ光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４、及び回転モータ５０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。
【００２０】
ピックアップ１１は、参照光と信号光を光情報記録媒体１に出射してホログラフィを利用してデジタル情報を記録媒体に記録する役割を果たす。この際、記録する情報信号はコントローラ８９によって信号生成回路８６を介してピックアップ１１内の空間光変調器に送り込まれ、信号光は空間光変調器によって変調される。
【００２１】
光情報記録媒体１に記録した情報を再生する場合は、ピックアップ１１から出射された参照光の位相共役光１２が光情報記録媒体内の反射層によって生成される。位相共役光とは、入力光と同一の波面を保ちながら逆方向に進む光波のことである。位相共役光によって再生される再生光をピックアップ１１内の後述する光検出器によって検出し、信号処理回路８５によって信号を再生する。なお、信号光がレンズを通過すると波面収差が発生し、ディスク１への信号光の集光状態が悪化するが、位相共役光を再生光として用いることにより再生信号の品質を高めることができる。
【００２２】
光情報記録媒体１に照射する参照光と信号光の照射時間は、ピックアップ１１内のシャッタの開閉時間をコントローラ８９によってシャッタ制御回路８７を介して制御することで調整できる。
【００２３】
ディスクＣｕｒｅ光学系１３は、光情報記録媒体１のプリキュアおよびポストキュアに用いる光ビームを生成する役割を果たす。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、所望位置に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である。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、該所望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である。
【００２４】
ディスク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、ディスク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８９によってディスク回転モータ制御回路８８を介して光情報記録媒体１の回転角度を制御する事が出来る。
【００２５】
光源駆動回路８２からは所定の光源駆動電流がピックアップ１１、ディスクＣｕｒｅ光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４内の光源に供給され、各々の光源からは所定の光量で光ビームを発光することができる。
【００２６】
また、ピックアップ１１、そして、ディスクＣｕｒｅ光学系１３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、アクセス制御回路８１を介して位置制御がおこなわれる。
【００２７】
ところで、ホログラフィを利用した記録技術は、超高密度な情報を記録可能な技術であるがゆえに、例えば光情報記録媒体１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。
【００２８】
従って、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を検出する機構を設けて、サーボ信号生成回路８３にてサーボ制御用の信号を生成し、サーボ制御回路８４を介して該ずれ量を補正するためのサーボ機構を光情報記録再生装置１０内に備えても良い。
【００２９】
また、ピックアップ１１、ディスクＣｕｒｅ光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４は、いくつかの光学系構成または全ての光学系構成をひとつに纏めて簡素化しても構わない。
【００３０】
図２は、光情報記録再生装置１０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。光源３０１を出射した光ビームはコリメートレンズ３０２を透過し、シャッタ３０３に入射する。シャッタ３０３が開いている時は、光ビームはシャッタ３０３を通過した後、例えば２分の１波長板などで構成される光学素子３０４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など偏光方向が制御された後、ＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）プリズム３０５に入射する。
【００３１】
ＰＢＳプリズム３０５を透過した光ビームは、ビームエキスパンダ３０９によって光ビーム径が拡大された後、位相マスク３１１、リレーレンズ３１０、そして、ＰＢＳプリズム３０７を透過して空間光変調器３０８に入射する。
【００３２】
空間光変調器３０８によって情報が付加された信号光ビームは、ＰＢＳプリズム３０７を反射し、リレーレンズ３１２ならびに空間フィルタ３１３を伝播する。その後、信号光ビームは対物レンズ３２５によって光情報記録媒体１に集光する。
【００３３】
一方、ＰＢＳプリズム３０５を反射した光ビームは参照光ビームとして働き、偏光方向変換素子３２４によって記録時また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３１４ならびにミラー３１５を経由してガルバノミラー３１６に入射する。ガルバノミラー３１６はアクチュエータ３１７によって角度を調整可能のため、レンズ３１９とレンズ３２０を通過した後に情報記録媒体１に入射する参照光ビームの入射角度を、所望の角度に設定することができる。
【００３４】
このように信号光ビームと参照光ビームを光情報記録媒体１において、互いに重ね合うように入射させることで、記録媒体内には干渉縞パターンが形成され、このパターンを記録媒体に書き込むことで情報を記録する。また、ガルバノミラー３１６によって光情報記録媒体１に入射する参照光ビームの入射角度を変化させることができるため、角度多重による記録が可能である。
【００３５】
記録した情報を再生する場合は、前述したように参照光ビームを光情報記録媒体１に入射し、光情報記録媒体１を透過した光ビームを光情報記録媒体内の反射層で反射させることで、その位相共役光を生成する。
【００３６】
この位相共役光によって再生された再生光ビームは、対物レンズ３２５、リレーレンズ３１２ならびに空間フィルタ３１３を伝播する。その後、再生光ビームはＰＢＳプリズム３０７を透過して光検出器３１８に入射し、記録した信号を再生することができる。
【００３７】
図３は、光情報記録再生装置１０における記録、再生の動作フローを示したものである。図３（ａ）は、光情報記録再生装置１０に光情報記録媒体１を挿入した後、記録または再生の準備が完了するまでの動作フローを示し、図３（ｂ）は準備完了状態から光情報記録媒体１に情報を記録するまでの動作フロー、図３（ｃ）は準備完了状態から光情報記録媒体１に記録した情報を再生するまでの動作フローを示したものである。
【００３８】
図３（ａ）に示すように媒体を挿入すると、光情報記録再生装置１０は、例えば挿入された媒体がホログラフィを利用してデジタル情報を記録または再生する媒体であるかどうかディスク判別を行う。
【００３９】
ディスク判別の結果、ホログラフィを利用してデジタル情報を記録または再生する光情報記録媒体であると判断されると、光情報記録再生装置１０は光情報記録媒体に設けられたコントロールデータを読み出し、例えば光情報記録媒体に関する情報や、例えば記録や再生時における各種設定条件に関する情報を取得する。
【００４０】
コントロールデータの読み出し後は、コントロールデータに応じた各種調整やピックアップ１１に関わる学習処理を行い、光情報記録再生装置１０は、記録または再生の準備が完了する。
【００４１】
準備完了状態から情報を記録するまでの動作フローは図３（ｂ）に示すように、まず記録するデータを受信して、該データに応じた情報をピックアップ１１内の空間光変調器に送り込む。
【００４２】
その後、光情報記録媒体に高品質の情報を記録できるように、必要に応じて各種学習処理を事前に行い、シーク動作ならびにアドレス再生を繰り返しながらピックアップ１１ならびにディスクＣｕｒｅ光学系１３の位置を光情報記録媒体の所定の位置に配置する。
【００４３】
その後、ディスクＣｕｒｅ光学系１３から出射する光ビームを用いて所定の領域をプリキュアし、ピックアップ１１から出射する参照光と信号光を用いてデータを記録する。データを記録した後は、必要に応じてデータをベリファイし、ディスクＣｕｒｅ光学系１３から出射する光ビームを用いてポストキュアを行う。
【００４４】
準備完了状態から記録された情報を再生するまでの動作フローは図３（ｃ）に示すように、光情報記録媒体から高品質の情報を再生できるように、必要に応じて各種学習処理を事前に行う。その後、シーク動作ならびにアドレス再生を繰り返しながらピックアップ１１を光情報記録媒体の所定の位置に配置する。その後、ピックアップ１１から再生光を出射し、光情報記録媒体に記録された情報を読み出す。
【００４５】
図４は、反射層を有する光情報記録媒体の層構造を示す図である。（１）は光情報記録媒体へ情報を記録している状態を示し、（２）は光情報記録媒体から情報を再生している状態を示している。
【００４６】
光情報記録媒体１は、光ピックアップ１１側から、透明カバー層４００、記録層４０２、光吸収／反射層４０６、そして保護層４１２と、を備えている。参照光４Ａと信号光４Ｂとの干渉パターンは、記録層４０２に記録される。
【００４７】
光吸収／反射層４０６は、情報記録時には参照光４Ａと信号光４Ｂとを吸収し、情報再生時には参照光を反射するように物性が変換する。光吸収／反射層４０６は、その特性として再生時と記録時との反射率の差が大きいほど良い。
【００４８】
ここで、前記反射層を形成する材料の特性としては、再生時の反射率が５０％以上であることが必要とされる。この理由を以下に説明する。
【００４９】
撮像素子の感度を５×１０６ＬＳＢ／（Ｊ／ｍ２）、ＯｎピクセルとＯｆｆピクセルとの間に７ビット以上の分解能が必要であるとすると、
２７／（５×１０６×１０−６）≒２６μＪ／ｍ２
のエネルギーが必要である。撮像素子の画素数を１０２４×１０２４、画素のサイズを４μｍ×４μｍとして、ＯｎピクセルとＯｆｆピクセルの比率が１：１であるとすると、撮像素子の光が照射される面積は、
（１０２４×４μｍ）×（１０２４×４μｍ）／２＝８．４×１０−６ｍ２
したがって、撮像素子が必要とするエネルギーは
２６×８．４×１０−６≒０．２ｎＪ
となる。光源の出力を８０ｍＷ、ホログラムの回折効率を０．１％、照射時間を０．１
ｍｓ、反射前までの光学系の効率を５％とすると、必要な反射率は
０．２×１０−９／（８０×１０−３×０．００１×０．１×１０−３×０．０５）＝５０％
となる。
【００５０】
なお、記録時の反射率は、出願人の検討によれば、２０％以下であれば問題ないことが確認できている。
【００５１】
光吸収／反射層４０６は、例えば、回折格子状に形成されたＵＶレジンの表面に、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、エレクトロクロミック（ＥＣ）材料としてのマグネシウム・ニッケル合金、パラジウム、ＩＴＯの順にスパッタリングすることによって、構成することができる。ＩＴＯは導電性を持つため、ＥＣ材料を挟んだ２つのＩＴＯの層を電極として、ＥＣ材料に電圧を印加することで光吸収／反射層４０６の着色、消色状態が変化する。マグネシウム・ニッケル合金は水素吸蔵合金であり、水素を良く吸収する性質を持っている。通常、この動作温度は訳５００度と高いが、パラジウムの触媒作用により、常温でも水素の吸収・放出が起こるようになる。ＥＣ材料としてのマグネシウム・ニッケル合金の特性については参考文献１に記載されている。また、ＥＣ材料としては、同じ効果が得られるのであれば、マグネシウム・ニッケル合金に他の成分を加えた改質材料を用いることもできる。さらなる詳細については、例えば非特許文献３に記載がある。
【００５２】
情報記録時には光吸収／反射層４０６は消色状態となって、記録層４０２を通過した参照光４Ａと信号光４Ｂとを吸収する。情報再生時には着色状態になって、参照光を反射させ、光吸収／反射層４０６を反射した参照光４Ａは位相共役光４Ｃとなる。
【００５３】
図１に符号１００として示すように、光情報記録再生装置は、光情報記録媒体の反射特性を変更させるための特性変更機構として、参考文献２に記載されているような、光情報記録媒体の電極層に電圧を印加する方法に準じた電圧印加回路を備える様にすればよい。すなわち、スピンドルモータのロータ側コイルに交流電流を印加することで、ステータ側のコイルに誘導電流を発生させ、この誘導電流を整流化した電圧を光情報記録媒体の電極層に印加する構成とする。この構成により、非接触で電圧を印加することが可能であるため、安定した電圧印加が可能となる。さらなる詳細については、例えば非特許文献４に記載がある。
【００５４】
参照光４Ａが情報記録媒体に照射された方向に沿って、光吸収／反射層４０６が参照光４Ａを反射して位相共役光４Ｃとするために、光吸収／反射層４０６は、図５に示すようにブレーズ形状（鋸歯形状）の反射型回析挌子を備えている。
【００５５】
反射型回折格子によって生成する参照光４Ａのｍ次回折光を位相共役光４Ｃとする場合は、参照光を格子の斜面に対して垂直に入射させればよく、かつ、次の（１）と（２）が成立すればよい。
α＝θ・・・（１）
α：格子の法線に対する参照光及び位相共役光がそれぞれ成す角度
θ：格子の斜面の角度
Ｐ＝（ｍλ）／（２ｎ×ｓｉｎα）・・・（２）
Ｐ：格子のピッチ
λ：参照光の波長
ｎ：反射型回折格子を取り囲む媒質の屈折率
例えば、入射角３０度の参照光に対して１次（ｍ＝１）回析光が入射光線に対して逆向きに進行するように回析されるようブレーズ格子を設計すると、
λ＝０．４０５μｍ、α＝３０°、格子の斜面の角度θ＝α＝３０°、ｎ＝１．５の場合、格子のピッチ（Ｐ）＝０．４０５／２×１．５ｓｉｎ３０°＝０．２７μｍにすればよい。
【００５６】
図６に示すように、上記反射型回折格子の層の有無は、例えばＢＤ規格におけるＢＣＡ（Ｂｕｒｓｔ Ｃｕｔｔｉｎｇ Ａｒｅａ）に相当する領域にフラグを持たせて判別することにより、光情報記録再生装置の利便性を高めることができる。また、上記光吸収／反射層の着色時と消色時における、それぞれの反射率、吸収率、透過率の情報をＢＣＡに相当する領域に持たせてレーザの光量の決定に利用することにより、光情報記録再生装置の利便性を高めることができる。
【００５７】
また、上記光情報媒体に関する情報は、現行のＢＤドライブ等との互換性を確保するために、ＢＤ再生用レーザで読み取り可能な構成としても、もちろん構わない。
【００５８】
以上説明したように、本発明に係わる光情報記録媒体によれば、前記光情報記録媒体は、前記情報の再生時に前記参照光の位相共役光を生成するための反射層を内部に備えており、情報の記録時に、信号光および参照光を該反射層によって反射させず、情報の再生時は、参照光を反射層で反射させて位相共役光を得ているために、位相共役光を得るためのミラーとその駆動部を必要とすることなく、位相共役光によって情報の再生を可能とし、かつ、記録密度を低下させない情報の記録と再生とを実現することができる。
【００５９】
さらに、反射層の形状を図５に示すようにブレーズ形状の反射型回析格子になるように構成することにより、参照光と逆方向に進む位相共役光を生成でき、光情報記録媒体に対する記録密度を高くすることができる。
【００６０】
なお、ここまでは主として記録媒体がディスクの場合で説明してきたが、もちろんカード型媒体やその他形状の媒体であっても構わない。
【００６１】
なお、他の変形例としては、ホログラフィを用いて情報を記録する光情報記録媒体において、光情報記録媒体は、信号光と参照光とで生じる干渉パターンが記録される記録層と、情報を記録するときには、情報を再生するときに比べて、記録層を通過した信号光と参照光を吸収および／または透過することが可能な層とを備えた光情報記録媒体であっても良い。
【００６２】
また、他の変形例としては、ホログラフィを用いて情報を記録及び再生する光情報記録媒体において、光情報記録媒体は、信号光と参照光とで生じる干渉パターンが記録される記録層と、情報を記録するときには、情報を再生するときに比べて、記録層を通過した信号光と参照光を吸収および／または透過する第１の状態と、情報を再生するときには、情報を記録するときに比べて、参照光を反射させて位相共役光を生成する第２の状態とに変化可能である光吸収／反射層とを備えた光情報記録媒体であっても良い。
【００６３】
また、他の変形例としては、ホログラフィを用いて情報を再生する再生装置であって、該再生装置は電圧の印加量に応じて反射率の異なる層を有する記録媒体を装着可能であって、参照光を生成する光源と、光源が生成する参照光を記録媒体に照射する照射手段と、照射手段により照射され再生された再生光を処理する信号処理回路と、記録媒体への電圧の印加量を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、情報を再生するときには、記録媒体で位相共役光を得るように電圧印加量を制御する光情報再生装置であっても良いし、情報を記録するときには、信号光と参照光とで生じる干渉パターンを光情報記録媒体に記録し、情報を再生するときには、光情報記録媒体に照射された参照光を該光情報記録媒体の反射層で反射し得られた位相共役光を用いて情報を再生する光情報記録再生装置であって、信号光と参照光を生成する光源と、情報を記録するときには、該情報で信号光を空間光変調する空間光変調器と、空間変調器により変調された信号光を参照光とともに記録媒体に照射する手段と、情報を再生するときには、参照光を記録媒体に照射する照射手段と、照射により照射され再生された再生光を処理する信号処理回路と、記録媒体の反射層の特性を変更させる手段と、を備え、記録媒体の反射層の特性を変更させる手段は、情報を記録するときには、情報を再生するときに比べ、反射層で反射率を抑制させ、情報を再生するときには、情報を記録するときに比べ、反射層で反射率を向上させるように、反射層の特性を変更する光情報記録再生装置であっても良い。
【００６４】
また、他の変形例としては、情報を記録するときには、信号光と参照光とで生じる干渉パターンを光情報記録媒体に記録し、情報を再生するときには、光情報記録媒体に照射された参照光を該光情報記録媒体の反射層で反射し得られた位相共役光を用いて情報を再生する光情報記録再生方法であって、信号光と参照光を生成し、情報を記録するときには、該情報で前記信号光を空間光変調し、変調された信号光を参照光とともに記録媒体に照射し、情報を再生するときには、参照光を記録媒体に照射し、参照光が照射され再生された再生光を処理し、情報を記録するときには、情報を再生するときに比べ、反射層で反射率を抑制させ、情報を再生するときには、情報を記録するときに比べ、反射層で反射率を向上させる光情報記録再生方法であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】光情報記録再生装置の実施形態に係わるブロック図である。
【図２】光情報記録再生装置内のピックアップの実施形態の構成を示す図である。
【図３】光情報記録再生装置の動作フローの実施形態を示すブロック図である。
【図４】光情報記録媒体の実施形態に係わる層構造を示す図である。
【図５】図４に係わる光情報記録媒体の光反射層の界面形状を拡大して示す図である。
【図６】光吸収／反射層の情報をＢＣＡ領域に持たせる構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１ 光情報記録媒体
１０ 光情報記録再生装置
１１ ピックアップ
１２ 位相共役光学系
１３ ディスクＣｕｒｅ光学系
１４ ディスク回転角度検出用光学系
５０ 回転モータ
８１ アクセス制御回路
８２ 光源駆動回路
８３ サーボ信号生成回路
８４ サーボ制御回路
８５ 信号処理回路
８６ 信号生成回路
８７ シャッタ制御回路
８８ ディスク回転モータ制御回路
８９ コントローラ
１００ 特性変更機構
３０１ 光源
３０２ コリメートレンズ
３０３ シャッタ
３０４ 光学素子
３０５ 偏光ビームスプリッタ
３０６ 信号光
３０７ 偏光ビームスプリッタ
３０８ 空間光変調器
３０９ ビームエキスパンダ
３１０ リレーレンズ
３１１ 位相マスク
３１２ リレーレンズ
３１３ 空間フィルタ
３１４ ミラー
３１５ ミラー
３１６ ガルバノミラー
３１７ アクチュエータ
３１８ 光検出器
３１９ レンズ
３２０ レンズ
３２４ 偏光方向変換素子
３２５ 対物レンズ
４００ 透明カバー層
４０２ 記録層
４０６ 光吸収／反射層
４１２ 保護層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラフィを用いて情報を記録する光情報記録媒体、及びその媒体を用いた光情報記録再生装置、及びその媒体を用いて光情報の記録再生を行う方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、青紫色半導体レーザを用いた、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（ＢＤ）規格により、民生用においても５０ＧＢ程度の記録密度を持つ光ディスクの商品化が可能となってきた。今後は、光ディスクでも１００ＧＢ〜１ＴＢというＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）容量と同程度まで大容量化が望まれる。
【０００３】
しかしながら、このような超高密度を光ディスクで実現するためには、短波長化と対物レンズ高ＮＡ化による高密度化技術とは異なる新しい方式による高密度化技術が必要である。
【０００４】
次世代のストレージ技術に関する研究が行われる中、ホログラフィを利用してデジタル情報を記録するホログラム記録技術が注目を集めている。ホログラム記録技術とは、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を、記録媒体の内部で参照光と重ね合わせ、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媒体に記録する技術である。
【０００５】
情報の再生時には、記録時に用いた参照光を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。
【０００６】
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。このようにホログラム記録技術は、１つのホログラムによって２次元的な情報を一気に光記録媒体に記録し、さらにこの情報を再生することを可能とするものであり、そして、記録媒体のある場所に複数のページデータを重ね書きすることができるため、大容量かつ高速な情報の記録再生を果たすことができる。
【０００７】
ホログラム記録技術として、例えば特開２００４−２７２２６８号公報（特許文献１）に記載されたものがある。本公報には、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ムの記録を行い、さらに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空間光変調器に表示して多重記録を行う、いわゆる角度多重記録方式が記載されている。
【０００８】
本公報には、信号光をレンズで集光してそのビームウエストに開口（空間フィルタ）を配することにより、隣接するホログラムの間隔を短くすることができ、従来の角度多重記録方式に比べて記録密度／容量を増大させる技術が記載されている。
【０００９】
さらに、他のホログラム記録技術として、例えばＷＯ２００４−１０２５４２号公報（特許文献２）がある。本公報には、１つの空間光変調器において内側の画素からの光を信号光、外側の輪帯状の画素からの光を参照光として、両光束を同じレンズで光記録媒体に集光し、レンズの焦点面付近で信号光と参照光を干渉させてホログラムを記録するシフト多重方式を用いた例が記述されている。
【００１０】
ところで、光情報記録媒体に記録された情報を再生する際に、参照光の位相共役光を用いることで、記録系の信号検出用カメラなどの光学部品を再生系として用いることができることがＩａｎ Ｒｅｄｍｏｎｄ：Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ ＯＤＳ（２００６）、ＭＡ１．（非特許文献１）に記載されている。
【００１１】
さらに、特開２００２−１７０２４７号公報（特許文献３）には、ホログラム記録媒体が反射層を有し、参照光が反射層で反射して得られた位相共役光を用いてホログラム記録媒体に記録された情報の再生を行うホログラム記録再生方法が記載されている。
【００１２】
さらに、Ａｌａｎ Ｈｏｓｋｉｎｓ ｅｔ． ａｌ．：Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ ＩＳＯＭ（２００７）、Ｗｅ−Ｊ−Ｐ０１（非特許文献２）には、情報の記録時に、前記信号光と前記参照光を反射せず、前記情報の再生時には、前記参照光を反射して前記位相共役光を生成する反射層が提案されている。
【特許文献１】特開２００４−２７２２６８号公報
【特許文献２】ＷＯ２００４−１０２５４２号公報
【特許文献３】特開２００２−１７０２４７号公報
【非特許文献１】Ｉａｎ Ｒｅｄｍｏｎｄ：Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ ＯＤＳ（２００６）、ＭＡ１．
【非特許文献２】Ａｌａｎ Ｈｏｓｋｉｎｓ ｅｔ． ａｌ．：Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ ＩＳＯＭ（２００７）、Ｗｅ−Ｊ−Ｐ０１
【非特許文献３】マグネシウム・ニッケル合金薄膜を用いた調光ミラー、表面技術、Ｖｏｌ．５６、ｐ．８８２（２００５）
【非特許文献４】Ｙ．Ｆｕｊｉｔａ ｅｔ． ａｌ．：Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ ＩＳＯＭ（２００６）、Ｍｏ−Ｃ−０３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献３に記載のホログラム記録媒体を利用した記録再生方法によれば、記録時において参照光が反射層で反射するため、記録媒体を照射する領域が広くなって記録に有する領域が拡大するという課題がある。さらに、信号光も反射層で反射されるために反射した信号光によって記録媒体にホログラムが新たに形成されるという課題がある。特許文献３記載のホログラム記録媒体は、ホログラム記録再生装置の大型化を防ぐことができる半面、この課題によって、記録媒体に対する記録密度が低下してしまうという新たな課題が生じてしまうことを、本発明者は見出した。
【００１４】
また、非特許文献２は、単に位相共役系が記録媒体内に収納される可能性を示唆しているのみであって、その具体構成についてはなんらの記載されていない。
【００１５】
そこで、本発明は、非特許文献１に記載の位相共役光を得るためのミラーとその駆動部を必要とすることなく、位相共役光によって情報の再生を可能とし、かつ、記録密度の低下を抑制する、具体的なホログラム記録媒体、再生記録装置および再生記録方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
既述の目的は、その一例として、ホログラフィを用いて前記情報を記録及び再生する光情報記録媒体において、情報の記録時に、信号光と参照光を反射せず、情報の再生時には、参照光を反射して位相共役光を生成する反射層を備えることによって達成されるものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、位相共役光を得るためのミラーとその駆動部を必要とすることなく、位相共役光によって情報の再生を可能とし、かつ、記録密度の低下抑制する、具体的なホログラム記録媒体、再生記録装置および再生記録方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明の実施形態を添付図面にしたがって説明する。図１はホログラフィを利用してデジタル情報を記録および／または再生する光情報記録媒体の記録再生装置を示すブロック図である。
【００１９】
光情報記録再生装置１０は、ピックアップ１１、位相共役光学系１２、ディスクＣｕｒｅ光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４、及び回転モータ５０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。
【００２０】
ピックアップ１１は、参照光と信号光を光情報記録媒体１に出射してホログラフィを利用してデジタル情報を記録媒体に記録する役割を果たす。この際、記録する情報信号はコントローラ８９によって信号生成回路８６を介してピックアップ１１内の空間光変調器に送り込まれ、信号光は空間光変調器によって変調される。
【００２１】
光情報記録媒体１に記録した情報を再生する場合は、ピックアップ１１から出射された参照光の位相共役光１２が光情報記録媒体内の反射層によって生成される。位相共役光とは、入力光と同一の波面を保ちながら逆方向に進む光波のことである。位相共役光によって再生される再生光をピックアップ１１内の後述する光検出器によって検出し、信号処理回路８５によって信号を再生する。なお、信号光がレンズを通過すると波面収差が発生し、ディスク１への信号光の集光状態が悪化するが、位相共役光を再生光として用いることにより再生信号の品質を高めることができる。
【００２２】
光情報記録媒体１に照射する参照光と信号光の照射時間は、ピックアップ１１内のシャッタの開閉時間をコントローラ８９によってシャッタ制御回路８７を介して制御することで調整できる。
【００２３】
ディスクＣｕｒｅ光学系１３は、光情報記録媒体１のプリキュアおよびポストキュアに用いる光ビームを生成する役割を果たす。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、所望位置に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である。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、該所望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である。
【００２４】
ディスク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、ディスク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８９によってディスク回転モータ制御回路８８を介して光情報記録媒体１の回転角度を制御する事が出来る。
【００２５】
光源駆動回路８２からは所定の光源駆動電流がピックアップ１１、ディスクＣｕｒｅ光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４内の光源に供給され、各々の光源からは所定の光量で光ビームを発光することができる。
【００２６】
また、ピックアップ１１、そして、ディスクＣｕｒｅ光学系１３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、アクセス制御回路８１を介して位置制御がおこなわれる。
【００２７】
ところで、ホログラフィを利用した記録技術は、超高密度な情報を記録可能な技術であるがゆえに、例えば光情報記録媒体１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。
【００２８】
従って、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を検出する機構を設けて、サーボ信号生成回路８３にてサーボ制御用の信号を生成し、サーボ制御回路８４を介して該ずれ量を補正するためのサーボ機構を光情報記録再生装置１０内に備えても良い。
【００２９】
また、ピックアップ１１、ディスクＣｕｒｅ光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４は、いくつかの光学系構成または全ての光学系構成をひとつに纏めて簡素化しても構わない。
【００３０】
図２は、光情報記録再生装置１０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。光源３０１を出射した光ビームはコリメートレンズ３０２を透過し、シャッタ３０３に入射する。シャッタ３０３が開いている時は、光ビームはシャッタ３０３を通過した後、例えば２分の１波長板などで構成される光学素子３０４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など偏光方向が制御された後、ＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）プリズム３０５に入射する。
【００３１】
ＰＢＳプリズム３０５を透過した光ビームは、ビームエキスパンダ３０９によって光ビーム径が拡大された後、位相マスク３１１、リレーレンズ３１０、そして、ＰＢＳプリズム３０７を透過して空間光変調器３０８に入射する。
【００３２】
空間光変調器３０８によって情報が付加された信号光ビームは、ＰＢＳプリズム３０７を反射し、リレーレンズ３１２ならびに空間フィルタ３１３を伝播する。その後、信号光ビームは対物レンズ３２５によって光情報記録媒体１に集光する。
【００３３】
一方、ＰＢＳプリズム３０５を反射した光ビームは参照光ビームとして働き、偏光方向変換素子３２４によって記録時また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３１４ならびにミラー３１５を経由してガルバノミラー３１６に入射する。ガルバノミラー３１６はアクチュエータ３１７によって角度を調整可能のため、レンズ３１９とレンズ３２０を通過した後に情報記録媒体１に入射する参照光ビームの入射角度を、所望の角度に設定することができる。
【００３４】
このように信号光ビームと参照光ビームを光情報記録媒体１において、互いに重ね合うように入射させることで、記録媒体内には干渉縞パターンが形成され、このパターンを記録媒体に書き込むことで情報を記録する。また、ガルバノミラー３１６によって光情報記録媒体１に入射する参照光ビームの入射角度を変化させることができるため、角度多重による記録が可能である。
【００３５】
記録した情報を再生する場合は、前述したように参照光ビームを光情報記録媒体１に入射し、光情報記録媒体１を透過した光ビームを光情報記録媒体内の反射層で反射させることで、その位相共役光を生成する。
【００３６】
この位相共役光によって再生された再生光ビームは、対物レンズ３２５、リレーレンズ３１２ならびに空間フィルタ３１３を伝播する。その後、再生光ビームはＰＢＳプリズム３０７を透過して光検出器３１８に入射し、記録した信号を再生することができる。
【００３７】
図３は、光情報記録再生装置１０における記録、再生の動作フローを示したものである。図３（ａ）は、光情報記録再生装置１０に光情報記録媒体１を挿入した後、記録または再生の準備が完了するまでの動作フローを示し、図３（ｂ）は準備完了状態から光情報記録媒体１に情報を記録するまでの動作フロー、図３（ｃ）は準備完了状態から光情報記録媒体１に記録した情報を再生するまでの動作フローを示したものである。
【００３８】
図３（ａ）に示すように媒体を挿入すると、光情報記録再生装置１０は、例えば挿入された媒体がホログラフィを利用してデジタル情報を記録または再生する媒体であるかどうかディスク判別を行う。
【００３９】
ディスク判別の結果、ホログラフィを利用してデジタル情報を記録または再生する光情報記録媒体であると判断されると、光情報記録再生装置１０は光情報記録媒体に設けられたコントロールデータを読み出し、例えば光情報記録媒体に関する情報や、例えば記録や再生時における各種設定条件に関する情報を取得する。
【００４０】
コントロールデータの読み出し後は、コントロールデータに応じた各種調整やピックアップ１１に関わる学習処理を行い、光情報記録再生装置１０は、記録または再生の準備が完了する。
【００４１】
準備完了状態から情報を記録するまでの動作フローは図３（ｂ）に示すように、まず記録するデータを受信して、該データに応じた情報をピックアップ１１内の空間光変調器に送り込む。
【００４２】
その後、光情報記録媒体に高品質の情報を記録できるように、必要に応じて各種学習処理を事前に行い、シーク動作ならびにアドレス再生を繰り返しながらピックアップ１１ならびにディスクＣｕｒｅ光学系１３の位置を光情報記録媒体の所定の位置に配置する。
【００４３】
その後、ディスクＣｕｒｅ光学系１３から出射する光ビームを用いて所定の領域をプリキュアし、ピックアップ１１から出射する参照光と信号光を用いてデータを記録する。データを記録した後は、必要に応じてデータをベリファイし、ディスクＣｕｒｅ光学系１３から出射する光ビームを用いてポストキュアを行う。
【００４４】
準備完了状態から記録された情報を再生するまでの動作フローは図３（ｃ）に示すように、光情報記録媒体から高品質の情報を再生できるように、必要に応じて各種学習処理を事前に行う。その後、シーク動作ならびにアドレス再生を繰り返しながらピックアップ１１を光情報記録媒体の所定の位置に配置する。その後、ピックアップ１１から再生光を出射し、光情報記録媒体に記録された情報を読み出す。
【００４５】
図４は、反射層を有する光情報記録媒体の層構造を示す図である。（１）は光情報記録媒体へ情報を記録している状態を示し、（２）は光情報記録媒体から情報を再生している状態を示している。
【００４６】
光情報記録媒体１は、光ピックアップ１１側から、透明カバー層４００、記録層４０２、光吸収／反射層４０６、そして保護層４１２と、を備えている。参照光４Ａと信号光４Ｂとの干渉パターンは、記録層４０２に記録される。
【００４７】
光吸収／反射層４０６は、情報記録時には参照光４Ａと信号光４Ｂとを吸収し、情報再生時には参照光を反射するように物性が変換する。光吸収／反射層４０６は、その特性として再生時と記録時との反射率の差が大きいほど良い。
【００４８】
ここで、前記反射層を形成する材料の特性としては、再生時の反射率が５０％以上であることが必要とされる。この理由を以下に説明する。
【００４９】
撮像素子の感度を５×１０６ＬＳＢ／（Ｊ／ｍ２）、ＯｎピクセルとＯｆｆピクセルとの間に７ビット以上の分解能が必要であるとすると、
２７／（５×１０６×１０−６）≒２６μＪ／ｍ２
のエネルギーが必要である。撮像素子の画素数を１０２４×１０２４、画素のサイズを４μｍ×４μｍとして、ＯｎピクセルとＯｆｆピクセルの比率が１：１であるとすると、撮像素子の光が照射される面積は、
（１０２４×４μｍ）×（１０２４×４μｍ）／２＝８．４×１０−６ｍ２
したがって、撮像素子が必要とするエネルギーは
２６×８．４×１０−６≒０．２ｎＪ
となる。光源の出力を８０ｍＷ、ホログラムの回折効率を０．１％、照射時間を０．１
ｍｓ、反射前までの光学系の効率を５％とすると、必要な反射率は
０．２×１０−９／（８０×１０−３×０．００１×０．１×１０−３×０．０５）＝５０％
となる。
【００５０】
なお、記録時の反射率は、出願人の検討によれば、２０％以下であれば問題ないことが確認できている。
【００５１】
光吸収／反射層４０６は、例えば、回折格子状に形成されたＵＶレジンの表面に、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、エレクトロクロミック（ＥＣ）材料としてのマグネシウム・ニッケル合金、パラジウム、ＩＴＯの順にスパッタリングすることによって、構成することができる。ＩＴＯは導電性を持つため、ＥＣ材料を挟んだ２つのＩＴＯの層を電極として、ＥＣ材料に電圧を印加することで光吸収／反射層４０６の着色、消色状態が変化する。マグネシウム・ニッケル合金は水素吸蔵合金であり、水素を良く吸収する性質を持っている。通常、この動作温度は訳５００度と高いが、パラジウムの触媒作用により、常温でも水素の吸収・放出が起こるようになる。ＥＣ材料としてのマグネシウム・ニッケル合金の特性については参考文献１に記載されている。また、ＥＣ材料としては、同じ効果が得られるのであれば、マグネシウム・ニッケル合金に他の成分を加えた改質材料を用いることもできる。さらなる詳細については、例えば非特許文献３に記載がある。
【００５２】
情報記録時には光吸収／反射層４０６は消色状態となって、記録層４０２を通過した参照光４Ａと信号光４Ｂとを吸収する。情報再生時には着色状態になって、参照光を反射させ、光吸収／反射層４０６を反射した参照光４Ａは位相共役光４Ｃとなる。
【００５３】
図１に符号１００として示すように、光情報記録再生装置は、光情報記録媒体の反射特性を変更させるための特性変更機構として、参考文献２に記載されているような、光情報記録媒体の電極層に電圧を印加する方法に準じた電圧印加回路を備える様にすればよい。すなわち、スピンドルモータのロータ側コイルに交流電流を印加することで、ステータ側のコイルに誘導電流を発生させ、この誘導電流を整流化した電圧を光情報記録媒体の電極層に印加する構成とする。この構成により、非接触で電圧を印加することが可能であるため、安定した電圧印加が可能となる。さらなる詳細については、例えば非特許文献４に記載がある。
【００５４】
参照光４Ａが情報記録媒体に照射された方向に沿って、光吸収／反射層４０６が参照光４Ａを反射して位相共役光４Ｃとするために、光吸収／反射層４０６は、図５に示すようにブレーズ形状（鋸歯形状）の反射型回析挌子を備えている。
【００５５】
反射型回折格子によって生成する参照光４Ａのｍ次回折光を位相共役光４Ｃとする場合は、参照光を格子の斜面に対して垂直に入射させればよく、かつ、次の（１）と（２）が成立すればよい。
α＝θ・・・（１）
α：格子の法線に対する参照光及び位相共役光がそれぞれ成す角度
θ：格子の斜面の角度
Ｐ＝（ｍλ）／（２ｎ×ｓｉｎα）・・・（２）
Ｐ：格子のピッチ
λ：参照光の波長
ｎ：反射型回折格子を取り囲む媒質の屈折率
例えば、入射角３０度の参照光に対して１次（ｍ＝１）回析光が入射光線に対して逆向きに進行するように回析されるようブレーズ格子を設計すると、
λ＝０．４０５μｍ、α＝３０°、格子の斜面の角度θ＝α＝３０°、ｎ＝１．５の場合、格子のピッチ（Ｐ）＝０．４０５／２×１．５ｓｉｎ３０°＝０．２７μｍにすればよい。
【００５６】
図６に示すように、上記反射型回折格子の層の有無は、例えばＢＤ規格におけるＢＣＡ（Ｂｕｒｓｔ Ｃｕｔｔｉｎｇ Ａｒｅａ）に相当する領域にフラグを持たせて判別することにより、光情報記録再生装置の利便性を高めることができる。また、上記光吸収／反射層の着色時と消色時における、それぞれの反射率、吸収率、透過率の情報をＢＣＡに相当する領域に持たせてレーザの光量の決定に利用することにより、光情報記録再生装置の利便性を高めることができる。
【００５７】
また、上記光情報媒体に関する情報は、現行のＢＤドライブ等との互換性を確保するために、ＢＤ再生用レーザで読み取り可能な構成としても、もちろん構わない。
【００５８】
以上説明したように、本発明に係わる光情報記録媒体によれば、前記光情報記録媒体は、前記情報の再生時に前記参照光の位相共役光を生成するための反射層を内部に備えており、情報の記録時に、信号光および参照光を該反射層によって反射させず、情報の再生時は、参照光を反射層で反射させて位相共役光を得ているために、位相共役光を得るためのミラーとその駆動部を必要とすることなく、位相共役光によって情報の再生を可能とし、かつ、記録密度を低下させない情報の記録と再生とを実現することができる。
【００５９】
さらに、反射層の形状を図５に示すようにブレーズ形状の反射型回析格子になるように構成することにより、参照光と逆方向に進む位相共役光を生成でき、光情報記録媒体に対する記録密度を高くすることができる。
【００６０】
なお、ここまでは主として記録媒体がディスクの場合で説明してきたが、もちろんカード型媒体やその他形状の媒体であっても構わない。
【００６１】
なお、他の変形例としては、ホログラフィを用いて情報を記録する光情報記録媒体において、光情報記録媒体は、信号光と参照光とで生じる干渉パターンが記録される記録層と、情報を記録するときには、情報を再生するときに比べて、記録層を通過した信号光と参照光を吸収および／または透過することが可能な層とを備えた光情報記録媒体であっても良い。
【００６２】
また、他の変形例としては、ホログラフィを用いて情報を記録及び再生する光情報記録媒体において、光情報記録媒体は、信号光と参照光とで生じる干渉パターンが記録される記録層と、情報を記録するときには、情報を再生するときに比べて、記録層を通過した信号光と参照光を吸収および／または透過する第１の状態と、情報を再生するときには、情報を記録するときに比べて、参照光を反射させて位相共役光を生成する第２の状態とに変化可能である光吸収／反射層とを備えた光情報記録媒体であっても良い。
【００６３】
また、他の変形例としては、ホログラフィを用いて情報を再生する再生装置であって、該再生装置は電圧の印加量に応じて反射率の異なる層を有する記録媒体を装着可能であって、参照光を生成する光源と、光源が生成する参照光を記録媒体に照射する照射手段と、照射手段により照射され再生された再生光を処理する信号処理回路と、記録媒体への電圧の印加量を制御する制御手段と、を備え、制御手段は、情報を再生するときには、記録媒体で位相共役光を得るように電圧印加量を制御する光情報再生装置であっても良いし、情報を記録するときには、信号光と参照光とで生じる干渉パターンを光情報記録媒体に記録し、情報を再生するときには、光情報記録媒体に照射された参照光を該光情報記録媒体の反射層で反射し得られた位相共役光を用いて情報を再生する光情報記録再生装置であって、信号光と参照光を生成する光源と、情報を記録するときには、該情報で信号光を空間光変調する空間光変調器と、空間変調器により変調された信号光を参照光とともに記録媒体に照射する手段と、情報を再生するときには、参照光を記録媒体に照射する照射手段と、照射により照射され再生された再生光を処理する信号処理回路と、記録媒体の反射層の特性を変更させる手段と、を備え、記録媒体の反射層の特性を変更させる手段は、情報を記録するときには、情報を再生するときに比べ、反射層で反射率を抑制させ、情報を再生するときには、情報を記録するときに比べ、反射層で反射率を向上させるように、反射層の特性を変更する光情報記録再生装置であっても良い。
【００６４】
また、他の変形例としては、情報を記録するときには、信号光と参照光とで生じる干渉パターンを光情報記録媒体に記録し、情報を再生するときには、光情報記録媒体に照射された参照光を該光情報記録媒体の反射層で反射し得られた位相共役光を用いて情報を再生する光情報記録再生方法であって、信号光と参照光を生成し、情報を記録するときには、該情報で前記信号光を空間光変調し、変調された信号光を参照光とともに記録媒体に照射し、情報を再生するときには、参照光を記録媒体に照射し、参照光が照射され再生された再生光を処理し、情報を記録するときには、情報を再生するときに比べ、反射層で反射率を抑制させ、情報を再生するときには、情報を記録するときに比べ、反射層で反射率を向上させる光情報記録再生方法であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】光情報記録再生装置の実施形態に係わるブロック図である。
【図２】光情報記録再生装置内のピックアップの実施形態の構成を示す図である。
【図３】光情報記録再生装置の動作フローの実施形態を示すブロック図である。
【図４】光情報記録媒体の実施形態に係わる層構造を示す図である。
【図５】図４に係わる光情報記録媒体の光反射層の界面形状を拡大して示す図である。
【図６】光吸収／反射層の情報をＢＣＡ領域に持たせる構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６６】
１ 光情報記録媒体
１０ 光情報記録再生装置
１１ ピックアップ
１２ 位相共役光学系
１３ ディスクＣｕｒｅ光学系
１４ ディスク回転角度検出用光学系
５０ 回転モータ
８１ アクセス制御回路
８２ 光源駆動回路
８３ サーボ信号生成回路
８４ サーボ制御回路
８５ 信号処理回路
８６ 信号生成回路
８７ シャッタ制御回路
８８ ディスク回転モータ制御回路
８９ コントローラ
１００ 特性変更機構
３０１ 光源
３０２ コリメートレンズ
３０３ シャッタ
３０４ 光学素子
３０５ 偏光ビームスプリッタ
３０６ 信号光
３０７ 偏光ビームスプリッタ
３０８ 空間光変調器
３０９ ビームエキスパンダ
３１０ リレーレンズ
３１１ 位相マスク
３１２ リレーレンズ
３１３ 空間フィルタ
３１４ ミラー
３１５ ミラー
３１６ ガルバノミラー
３１７ アクチュエータ
３１８ 光検出器
３１９ レンズ
３２０ レンズ
３２４ 偏光方向変換素子
３２５ 対物レンズ
４００ 透明カバー層
４０２ 記録層
４０６ 光吸収／反射層
４１２ 保護層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラフィを用いて情報を記録及び再生する光情報記録媒体において、
前記光情報記録媒体は、信号光と参照光とで生じる干渉パターンが記録される記録層と、
情報を記録するときには、前記記録層を通過した前記信号光と前記参照光を吸収する第１の状態と、情報を再生するときには、前記参照光を反射させて位相共役光を生成する第２の状態と、の間で可逆的に変化可能である光吸収／反射層と、
を備えた光情報記録媒体。
【請求項２】
前記光吸収／反射層は、電圧の印加の有無によって反射率が変化するエレクトロクロミック材料から構成される事を特徴とする、請求項１記載の光情報記録媒体。
【請求項３】
前記光吸収／反射層が回析格子の形状を有することを特徴とする、請求項２記載の光情報記録媒体。
【請求項４】
前記光吸収／反射層は、回折格子状に形成されたＵＶレジン上に、エレクトロクロミック層を形成することで構成されてなる、請求項３記載の光情報記録媒体。
【請求項５】
前記光吸収／反射層の回折格子の形状がブレーズ形状であることを特徴とする、請求項３記載の光情報記録媒体。
【請求項６】
前記光吸収／反射層を構成するエレクトロクロミック材料が、マグネシウム・ニッケル合金であることを特徴とする、請求項２記載の光情報記録媒体。
【請求項７】
前記光吸収／反射層の情報再生時の反射率が５０％以上である事を特徴とする、請求項１記載の光情報記録媒体。
【請求項８】
ホログラフィを用いて情報を記録する光情報記録媒体において、
前記光情報記録媒体は、信号光と参照光とで生じる干渉パターンが記録される記録層と、
情報を記録するときには、情報を再生するときに比べて、前記記録層を通過した前記信号光と前記参照光を吸収および／または透過することが可能な層と、
を備えた光情報記録媒体。
【請求項９】
前記情報を記録するときには、情報を再生するときに比べて、前記記録層を通過した前記信号光と前記参照光を吸収および／または透過することが可能な層は、電圧の印加量に応じて反射率が変化するエレクトロクロミック材料から構成される、
請求項８記載の光情報記録媒体。
【請求項１０】
前記情報を記録するときには、情報を再生するときに比べて、前記記録層を通過した前記信号光と前記参照光を吸収および／または透過することが可能な層は、回析格子の形状である、
請求項９記載の光情報記録媒体。
【請求項１１】
前記情報を記録するときには、情報を再生するときに比べて、前記記録層を通過した前記信号光と前記参照光を吸収および／または透過することが可能な層は、回折格子状に形成されたＵＶレジン上に、エレクトロクロミック層を形成することで構成される、
請求項９記載の光情報記録媒体。
【請求項１２】
前記情報を記録するときには、情報を再生するときに比べて、前記記録層を通過した前記信号光と前記参照光を吸収および／または透過することが可能な層は、ブレーズ形状の回折格子である、
請求項１０記載の光情報記録媒体。
【請求項１３】
前記情報を記録するときには、情報を再生するときに比べて、前記記録層を通過した前記信号光と前記参照光を吸収および／または透過することが可能な層を構成するエレクトロクロミック材料が、マグネシウム・ニッケル合金である、
請求項９記載の光情報記録媒体。
【請求項１４】
前記情報を記録するときには、情報を再生するときに比べて、前記記録層を通過した前記信号光と前記参照光を吸収および／または透過することが可能な層は、記録の際は反射率が２０％以下である、
請求項８記載の光情報記録媒体。
【請求項１５】
ホログラフィを用いて情報を記録及び再生する光情報記録媒体において、
前記光情報記録媒体は、信号光と参照光とで生じる干渉パターンが記録される記録層と、
情報を記録するときには、情報を再生するときに比べて、前記記録層を通過した前記信号光と前記参照光を吸収および／または透過する第１の状態と、情報を再生するときには、情報を記録するときに比べて、前記参照光を反射させて位相共役光を生成する第２の状態とに変化可能である光吸収／反射層と、
を備えた光情報記録媒体。
【請求項１６】
ホロフラフィを用いて情報を再生する再生装置であって、該再生装置は電圧の印加量に応じて反射率の異なる層を有する記録媒体を装着可能であって、
参照光を生成する光源と、
前記光源が生成する参照光を記録媒体に照射する照射手段と、
前記照射手段により照射され再生された再生光を処理する信号処理回路と、
記録媒体への電圧の印加量を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、情報を再生するときには、記録媒体で位相共役光を得るように電圧印加量を制御する、
光情報再生装置。
【請求項１７】
情報を記録するときには、信号光と参照光とで生じる干渉パターンを光情報記録媒体に記録し、情報を再生するときには、光情報記録媒体に照射された参照光を該光情報記録媒体の反射層で反射し得られた位相共役光を用いて情報を再生する光情報記録再生装置であって、
信号光と参照光を生成する光源と、
情報を記録するときには、該情報で前記信号光を空間光変調する空間光変調器と、
前記空間変調器により変調された信号光を参照光とともに記録媒体に照射する手段と、
情報を再生するときには、参照光を記録媒体に照射する照射手段と、
前記照射により照射され再生された再生光を処理する信号処理回路と、
記録媒体の反射層の特性を変更させる手段と、
を備え、
前記記録媒体の反射層の特性を変更させる手段は、情報を記録するときには、情報を再生するときに比べ、前記反射層で反射率を抑制させ、情報を再生するときには、情報を記録するときに比べ、前記反射層で反射率を向上させるように、前記反射層の特性を変更する、
光情報記録再生装置。
【請求項１８】
情報を記録するときには、信号光と参照光とで生じる干渉パターンを光情報記録媒体に記録し、情報を再生するときには、光情報記録媒体に照射された参照光を該光情報記録媒体の反射層で反射し得られた位相共役光を用いて情報を再生する光情報記録再生方法であって、
信号光と参照光を生成し、
情報を記録するときには、該情報で前記信号光を空間光変調し、
前記変調された信号光を参照光とともに記録媒体に照射し、
情報を再生するときには、参照光を記録媒体に照射し、
前記参照光が照射され再生された再生光を処理し、
情報を記録するときには、情報を再生するときに比べ、前記反射層で反射率を抑制させ、
情報を再生するときには、情報を記録するときに比べ、前記反射層で反射率を向上させる、
光情報記録再生方法。
【請求項１】
ホログラフィを用いて情報を記録及び再生する光情報記録媒体において、
前記光情報記録媒体は、信号光と参照光とで生じる干渉パターンが記録される記録層と、
情報を記録するときには、前記記録層を通過した前記信号光と前記参照光を吸収する第１の状態と、情報を再生するときには、前記参照光を反射させて位相共役光を生成する第２の状態と、の間で可逆的に変化可能である光吸収／反射層と、
を備えた光情報記録媒体。
【請求項２】
前記光吸収／反射層は、電圧の印加の有無によって反射率が変化するエレクトロクロミック材料から構成される事を特徴とする、請求項１記載の光情報記録媒体。
【請求項３】
前記光吸収／反射層が回析格子の形状を有することを特徴とする、請求項２記載の光情報記録媒体。
【請求項４】
前記光吸収／反射層は、回折格子状に形成されたＵＶレジン上に、エレクトロクロミック層を形成することで構成されてなる、請求項３記載の光情報記録媒体。
【請求項５】
前記光吸収／反射層の回折格子の形状がブレーズ形状であることを特徴とする、請求項３記載の光情報記録媒体。
【請求項６】
前記光吸収／反射層を構成するエレクトロクロミック材料が、マグネシウム・ニッケル合金であることを特徴とする、請求項２記載の光情報記録媒体。
【請求項７】
前記光吸収／反射層の情報再生時の反射率が５０％以上である事を特徴とする、請求項１記載の光情報記録媒体。
【請求項８】
ホログラフィを用いて情報を記録する光情報記録媒体において、
前記光情報記録媒体は、信号光と参照光とで生じる干渉パターンが記録される記録層と、
情報を記録するときには、情報を再生するときに比べて、前記記録層を通過した前記信号光と前記参照光を吸収および／または透過することが可能な層と、
を備えた光情報記録媒体。
【請求項９】
前記情報を記録するときには、情報を再生するときに比べて、前記記録層を通過した前記信号光と前記参照光を吸収および／または透過することが可能な層は、電圧の印加量に応じて反射率が変化するエレクトロクロミック材料から構成される、
請求項８記載の光情報記録媒体。
【請求項１０】
前記情報を記録するときには、情報を再生するときに比べて、前記記録層を通過した前記信号光と前記参照光を吸収および／または透過することが可能な層は、回析格子の形状である、
請求項９記載の光情報記録媒体。
【請求項１１】
前記情報を記録するときには、情報を再生するときに比べて、前記記録層を通過した前記信号光と前記参照光を吸収および／または透過することが可能な層は、回折格子状に形成されたＵＶレジン上に、エレクトロクロミック層を形成することで構成される、
請求項９記載の光情報記録媒体。
【請求項１２】
前記情報を記録するときには、情報を再生するときに比べて、前記記録層を通過した前記信号光と前記参照光を吸収および／または透過することが可能な層は、ブレーズ形状の回折格子である、
請求項１０記載の光情報記録媒体。
【請求項１３】
前記情報を記録するときには、情報を再生するときに比べて、前記記録層を通過した前記信号光と前記参照光を吸収および／または透過することが可能な層を構成するエレクトロクロミック材料が、マグネシウム・ニッケル合金である、
請求項９記載の光情報記録媒体。
【請求項１４】
前記情報を記録するときには、情報を再生するときに比べて、前記記録層を通過した前記信号光と前記参照光を吸収および／または透過することが可能な層は、記録の際は反射率が２０％以下である、
請求項８記載の光情報記録媒体。
【請求項１５】
ホログラフィを用いて情報を記録及び再生する光情報記録媒体において、
前記光情報記録媒体は、信号光と参照光とで生じる干渉パターンが記録される記録層と、
情報を記録するときには、情報を再生するときに比べて、前記記録層を通過した前記信号光と前記参照光を吸収および／または透過する第１の状態と、情報を再生するときには、情報を記録するときに比べて、前記参照光を反射させて位相共役光を生成する第２の状態とに変化可能である光吸収／反射層と、
を備えた光情報記録媒体。
【請求項１６】
ホロフラフィを用いて情報を再生する再生装置であって、該再生装置は電圧の印加量に応じて反射率の異なる層を有する記録媒体を装着可能であって、
参照光を生成する光源と、
前記光源が生成する参照光を記録媒体に照射する照射手段と、
前記照射手段により照射され再生された再生光を処理する信号処理回路と、
記録媒体への電圧の印加量を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、情報を再生するときには、記録媒体で位相共役光を得るように電圧印加量を制御する、
光情報再生装置。
【請求項１７】
情報を記録するときには、信号光と参照光とで生じる干渉パターンを光情報記録媒体に記録し、情報を再生するときには、光情報記録媒体に照射された参照光を該光情報記録媒体の反射層で反射し得られた位相共役光を用いて情報を再生する光情報記録再生装置であって、
信号光と参照光を生成する光源と、
情報を記録するときには、該情報で前記信号光を空間光変調する空間光変調器と、
前記空間変調器により変調された信号光を参照光とともに記録媒体に照射する手段と、
情報を再生するときには、参照光を記録媒体に照射する照射手段と、
前記照射により照射され再生された再生光を処理する信号処理回路と、
記録媒体の反射層の特性を変更させる手段と、
を備え、
前記記録媒体の反射層の特性を変更させる手段は、情報を記録するときには、情報を再生するときに比べ、前記反射層で反射率を抑制させ、情報を再生するときには、情報を記録するときに比べ、前記反射層で反射率を向上させるように、前記反射層の特性を変更する、
光情報記録再生装置。
【請求項１８】
情報を記録するときには、信号光と参照光とで生じる干渉パターンを光情報記録媒体に記録し、情報を再生するときには、光情報記録媒体に照射された参照光を該光情報記録媒体の反射層で反射し得られた位相共役光を用いて情報を再生する光情報記録再生方法であって、
信号光と参照光を生成し、
情報を記録するときには、該情報で前記信号光を空間光変調し、
前記変調された信号光を参照光とともに記録媒体に照射し、
情報を再生するときには、参照光を記録媒体に照射し、
前記参照光が照射され再生された再生光を処理し、
情報を記録するときには、情報を再生するときに比べ、前記反射層で反射率を抑制させ、
情報を再生するときには、情報を記録するときに比べ、前記反射層で反射率を向上させる、
光情報記録再生方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１５１９０７（Ｐ２０１０−１５１９０７Ａ）
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２７２８０（Ｐ２００８−３２７２８０）
【出願日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【出願人】（５０８０６９９５８）インフェーズ テクノロジィズ インコーポレイテッド (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２４日（２００８．１２．２４）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【出願人】（５０８０６９９５８）インフェーズ テクノロジィズ インコーポレイテッド (6)
【Ｆターム（参考）】
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