半導体レーザ光源、半導体レーザ光源の制御方法、ホログラム記録再生装置およびホログラム記録媒体
【課題】所定の２次元パターンを正確に再生することなく、直接記録媒体からの反射光を用いて容易に光源の波長を設定可能な半導体レーザ光源を提供する。
【解決手段】波長可変レーザの出射光６２の一部の光を直接、情報記録媒体２０の反射構造パターン領域２２に入射させる。反射構造パターンは特定の波長の光のみを反射する反射膜が形成されているので、回折格子５２を回転させながら発振波長を調整した場合、設定波長になれば、反射光が発生し、同じ光路を通過して再び半導体レーザ光源５０に帰還する。ノイズが発生している場合には、結果的に発振状態がマルチモードに近い状態になり、波長及び光パワーが不安定化する。この状態を光検出器５５の出力により検出することで、ホログラム記録媒体２０の反射構造パターン領域２２に設定された特定の波長に一致したことを検出する。
【解決手段】波長可変レーザの出射光６２の一部の光を直接、情報記録媒体２０の反射構造パターン領域２２に入射させる。反射構造パターンは特定の波長の光のみを反射する反射膜が形成されているので、回折格子５２を回転させながら発振波長を調整した場合、設定波長になれば、反射光が発生し、同じ光路を通過して再び半導体レーザ光源５０に帰還する。ノイズが発生している場合には、結果的に発振状態がマルチモードに近い状態になり、波長及び光パワーが不安定化する。この状態を光検出器５５の出力により検出することで、ホログラム記録媒体２０の反射構造パターン領域２２に設定された特定の波長に一致したことを検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、情報記録再生装置および情報記録媒体に関し、より特定的には、ホログラフィにより情報を記録あるいは再生するための半導体レーザ光源、それを制御する半導体レーザ光源の制御方法およびそれを備えたホログラム記録再生装置ならびにホログラム記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホログラムを利用して情報記録媒体に情報を記録するホログラム記録は、一般的に、イメージ情報を含む物体光と記録用の参照光とを情報記録媒体の内部で重ね合わせ、その時にできる干渉パターンを情報記録媒体に書き込むことによって行なわれる。
【０００３】
情報記録媒体に記録された情報の再生時には、その情報記録媒体に再生用の参照光を照射することで、干渉パターンによる回折によりイメージ情報が再生される。
【０００４】
近年では、超高密度光記録のために、ボリュームホログラム、特に、デジタルボリュームホログラムが実用域で開発され、注目を集めている。ボリュームホログラムとは、情報記録媒体の厚み方向も積極的に活用して、情報記録媒体に対して３次元的に干渉パターンを書き込むホログラム記録方式である。
【０００５】
ボリュームホログラムでは、情報記録媒体の厚みを増すことで回折効率を高められ、多重記録を用いて記録容量の増大を図ることができるという特徴がある。
【０００６】
デジタルボリュームホログラムとは、ボリュームホログラムと同様の情報記憶媒体および記録方式を用いつつも、記録するイメージ情報は２値化されたデジタルパターンに限定されたコンピュータ指向のホログラム記録方式である。
【０００７】
デジタルボリュームホログラムでは、たとえば、アナログ的な絵のような画像情報も一旦デジタイズして２次元デジタルパターン情報に展開し、これをイメージ情報として記録する。
【０００８】
デジタルボリュームホログラムの再生時には、このデジタルパターン情報を読み出してデコードすることにより、元の画像情報に戻して表示する。これにより、再生時にＳＮ比（信号対雑音比）が多少悪くても、微分検出を行なったり、２値化データをコード化しエラー訂正を行なったりすることで、極めて忠実に元の情報を再現することが可能となる。
【０００９】
ホログラム記録の方式としては、ＣＤ（Compact Disk）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等と同様に、ディスク状の情報記録媒体を採用して光ピックアップ装置を使用する方式が有力である。
【００１０】
この光ピックアップ装置は、情報記録媒体に対する情報の記録と情報記録媒体からの情報の再生とを行なうための光学系を含む。
【００１１】
一般的に、光ピックアップ装置では、ディスク状の情報記録媒体を回転させつつ光ピックアップ装置内の対物レンズを駆使してフォーカスサーボとトラッキングサーボとを行なうようになっている。
【００１２】
上記のような光ピックアップ装置の構成では、ディスク状の情報記録媒体が撓んだり歪んだりした場合には、光ピックアップ装置から情報記録媒体に照射される光の入射角が変化したり、温度や電流によって半導体レーザ光源の発振波長が変化する場合がある。
【００１３】
ＣＤ、ＤＶＤ等は、ピットによる反射光の強弱を情報として読み取る構造であるから、情報記録媒体の歪みや波長の変化に対しては比較的マージンが大きく、フォーカシングサーボやトラッキングサーボについても実用上問題ないレベルの制御が実現できている。
【００１４】
しかし、ホログラフィック記録の場合、記録時には物体光と記録用の参照光との干渉パターンを記録し、再生時には再生用の参照光と干渉パターンとの回折を再生する。このため、ホログラフィック記録の場合には、物体光および各参照光が記録時と再生時とにおいて同じ角度やフォーカシング状態で正確に入射しないと、記録時と再生時とで情報記録媒体に対する波面が異なり、ＳＮ比が極端に悪くなってしまうという現象が起きていた。
【００１５】
また、光源の波長に関しても記録時と同じ波長で再生しなければ、回折効率が極端に低下して再生が困難となるという問題があった。
【００１６】
それゆえ、ホログラフィック記録を実用化する際には、情報記録媒体と光ピックアップ装置との相対的な傾きや位置を補正したり、発振波長を正確に制御する手段が重要となってくる。
【００１７】
例えば、特許文献１には、再生時に再生信号を用いてサーボ制御によるホログラム記録媒体のチルティング、フォーカシング及び光源の波長の少なくとも１つの微調整を行う微調整手段を備えたホログラム記録再生装置が示されている。
【００１８】
図１０は、従来のホログラム記録再生装置について説明する図である。
図１０を参照して、ここで示される光学系は、波長を変更することのできるレーザ光源１０１、コリメータレンズ１０２、第１ビームスプリッタ１０３、空間光変調器１０４、反射プリズム１０５と、第２ビームスプリッタ１０６、第１対物レンズ１０７、反射ミラー１０８、プリズム１０９、第２対物レンズ１１０、第３ビームスプリッタ１１１、撮像素子１１２、凸レンズ１１３、シリンドリカルレンズ１１４及び受光素子１１５で構成されている。
【００１９】
レーザ光源１０１から出た光は、第１ビームスプリッタ１０３を通過し、空間光変調器１０４で反射され、さらに反射プリズム１０５で反射されて、第１対物レンズ１０７によりホログラム記録媒体１２０に照射する。
【００２０】
空間光変調器１０４は、多数の微小ミラーがその反射面を変更可能に格子状に配列されたＤＭＤ（Digital Mirror Device）からなり、デジタルデータを構成する各ビットに微小ミラーを対応させ、当該ビットの内容（「０」あるいは「１」）に応じて反射角を変化させることよりホログラム記録媒体１２０に照射すべき記録すべきデジタルデータに応じた光像を生成するものである。
【００２１】
空間光変調器１０４の中央部は、反射ミラー１０４ａが設けられているため、反射される光線のうち中央部の光線は変調されずに反射され、トラッキングなどのサーボ制御信号を生成するサーボ制御光となる。それ以外の光線はＤＭＤの微小ミラーによってデジタルデータ情報（２次元光像）を含む記録光として、対物レンズ１０７によりホログラム記録層１２１に結像するように焦点が調節されている。
【００２２】
また、第１ビームスプリッタ１０３で反射された光はさらに反射ミラー１０８で反射され、プリズム１０９によりその光軸が記録光の光軸側に変更された後、参照光として記録光の光軸に対して所定の入射角で第２対物レンズ１１０によりホログラム記録媒体１２０に入射するようになっている。
【００２３】
ホログラム記録媒体１２０に入射された記録光と参照光は、互いに干渉してホログラムを発生し、このホログラムがホログラム記録媒体１２０に記録される。
【００２４】
また、反射ミラー１０８は、反射角が微小変位可能にアクチュエータ１０８ａに保持されている。アクチュエータ１０８ａは、反射ミラー１０８の反射角を微小変位させることにより、ホログラム記録媒体１２０の回転時の面ブレに起因するホログラム記録媒体１２０に対する参照光の入射角の微小変位の調整（チルティングの微調整）を実行している。
【００２５】
再生時は、参照光によって発生する回折光(再生光)が、第１対物レンズ１０７を通って第２ビームスプリッタ１０６により反射され、検出系の第３ビームスプリッタ１１１に導びかれる。
【００２６】
第３ビームスプリッタ１１１は、その再生光を後方の撮像素子１１２に導く一方、記録・再生時に第２ビームスプリッタ１０６から出射されるサーボ制御光を分離する。そして、分離されたサーボ制御光は、凸レンズ１１３及びシリンドリカルレンズ１１４を通して受光素子１１５に導びかれる。
【００２７】
撮像素子１１２は、複数の光電変換素子が空間光変調器１０４以上の解像度で格子状に配列されたエリアセンサからなり、例えばＣＣＤ（Charge-Coupled Device）エリアセンサで構成されている。
【００２８】
受光素子１１５は、受光面が４分割されたフォトダイオードからなる。
受光素子１１５から出力されるサーボ制御光を受光した受光信号は検出回路に入力され、フォーカスエラー信号（ＦＥ）やトラッキングエラー信号（ＴＥ）が生成される。フォーカスエラー信号（ＦＥ）はフォーカシング制御回路に入力され、トラッキングエラー信号（ＴＥ）はトラッキング制御回路に入力される。
【００２９】
従来例においては、記録データやこの記録データの管理データやディレクトリなどのデータとは別に特殊パターンを有するデータを所定のアドレス位置に記録しておき、ホログラム記録媒体１２０への記録や再生の際に、この特殊パターンのデータを読み取り、その読取信号を用いてフォーカシング、チルティングのサーボ制御の微調整やレーザ光源の波長の微調整を行う構成を特徴としている。すなわち、特殊データの有する特殊パターンを用いてレーザ光源の波長の微調整を行い、サーボ制御の引き込みをより安定かつ確実に行うようにしている。
【００３０】
図１１は、参照光の波長ずれ量と回折効率の関係を説明する図である。
図１１に示されるように、ホログラム記録方式の場合、参照光の波長ずれ量が大きくなると回折効率が急激に低下する。
【００３１】
再生光の光像についていえば、撮像素子１１２の各画素の受光信号について適用されるものであり、撮像素子１１２から後段の信号処理回路における各画素の受光信号のＳ／Ｎの観点から見れば、参照光の入射角θのずれや光源の波長λのずれによって受光信号のレベルが急激に低下することを意味する。
【００３２】
図１２は、フォーカシングやチルティングなどのサーボ制御や波長の微調整に適用される特殊パターンの一例を示す図である。
【００３３】
レーザ光源１０１の波長の微調整については、レーザ光源１０１の波長を微小変位させながら、図示しない記録／再生信号処理回路から入力される特殊パターンを読み取ったデータの受光レベルを加算した加算値を監視し、それが最大となる波長にレーザ光源１０１の波長を微調整する。
【００３４】
ホログラム記録媒体１２０を記録及び再生するときに特殊パターンを有するデータを読み取り、そのデータの各ビットに対する受光信号を用いてチルティング、フォーカシングだけでなくレーザ光源の波長を微調整するようにしているので、ホログラム記録媒体１２０をディスクタイプの交換可能な記録媒体で構成した場合にも参照光の入射角のずれや光源の波長のずれを補正することができ、安定してデータの記録及び再生をすることができる。
【００３５】
すなわち、記録媒体のチルティングやフォーカシング、または光源の波長などを微調整するために、空間光変調手段により、予め設定された所定のパターンを有する情報光を記録する。そして、データの記録または再生時に、その所定パターンを有する情報光を再生し、その再生信号を用いてサーボ制御による記録媒体のチルティング、フォーカシング及び光源の波長の少なくとも１の微調整を行う微調整手段が設けられている。
【特許文献１】特開２００６−１５５８３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３６】
しかしながら、外部共振器型半導体レーザなど波長を制御する光源を用いる場合、記録再生時に波長を微調整する必要がある。従来例の場合、最適波長を検出するために所定パターンを認識する必要があるが、２次元パターンを正確に再生するためには、レンズ系などのフォーカシング及びトラッキング制御を行うだけでなく、画像処理やパターン認識などの複雑な演算等に時間がかかることになる。
【００３７】
また、初期波長が大きくずれていると、再生信号のノイズが大きくなり、パターン認識ができない可能性がある。
【００３８】
また、ホログラム記録媒体に特有の所定パターンが記録されている場合、別の装置では情報が検出できない可能性がある。
【００３９】
さらに、初期状態のブランクディスクに記録を開始する場合、基準となる波長が決まらないという問題もある。
【００４０】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、所定の２次元パターンを正確に再生することなく、直接記録媒体からの反射光を用いて容易に光源の波長を設定可能な半導体レーザ光源、半導体レーザ光源の制御方法、およびそれを備えたホログラム記録再生装置およびホログラム記録媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００４１】
本発明に係る半導体レーザ光源は、レーザを出射する半導体レーザと、配置角度に応じて入射される前記レーザの回折光を出射する回折格子と、回折格子の配置角度を調整して前記回折光の波長を調整する回転機構とを備える。回折光の一部を反射構造体に入射させ、その戻り光の波長に基づいて前記回転機構の配置角度が調整される。
【００４２】
好ましくは、反射構造体は、特定波長の光のみを反射する特性を有しており、戻り光の波長によるレーザ発振の乱れを検知する光検出器をさらに備える。光検出器の検知結果に基づいて前記回転機構が制御される。
【００４３】
本発明に係る半導体レーザ光源の制御方法は、レーザを出射する半導体レーザと、配置角度に応じて入射される前記レーザの回折光を出射する回折格子と、前記回折格子の配置角度を調整して前記回折光の波長を調整する回転機構とを備える半導体レーザ光源の制御方法であって、回折光の一部を反射構造体に入射させるステップと、その戻り光の波長に基づいて前記回転機構の配置角度を調整するステップとを備える。
【００４４】
好ましくは、光検出器をさらに備え、反射構造体は、特定波長の光のみを反射する特性を有する。調整するステップは、光検出器により戻り光の波長によるレーザ発振の乱れを検知するステップと、検知結果に基づいて前記レーザ発振の波長が前記特定波長となるように前記回転機構の配置角度を調整するステップとを含む。
【００４５】
本発明に係るホログラム記録媒体は、レーザ光源から出射されたコヒーレントなレーザを２つに分割し、１つを情報を担持した物体光、もう一方を情報を担持しない参照光として干渉させホログラムにより前記情報を記録するホログラム記録媒体であって、物体光と前記参照光との干渉によって情報が書き込まれる情報記録領域と、波長選択性の反射構造パターン領域とを備える。
【００４６】
好ましくは、反射構造パターンは、多層膜構造の波長選択性透過膜及び反射膜とを含む。
【００４７】
好ましくは、反射構造パターンは、両端面に反射膜が形成された平行平板(エタロン)構造である。
【００４８】
好ましくは、反射構造パターンは、体積型ホログラムパターン構造である。
本発明に係るホログラム記録再生装置は、ホログラム記録媒体の情報を記録および再生するホログラム記録再生装置であって、ホログラム記録媒体に対してレーザを出射する半導体レーザ光源と、半導体レーザ光源から出射された前記レーザを前記ホログラム記録媒体に入射させるとともに、前記ホログラム記録媒体からの反射光を前記レーザ光源に帰還させるビームスプリッタとを備える。半導体レーザ光源は、ホログラム記録媒体からの反射光の波長に基づいて前記レーザの波長を調整する調整手段を含む。
【００４９】
好ましくは、調整手段は、回折光を出射する回折格子と、回折格子の配置角度を調整して前記回折光の波長を調整する回転機構と、戻り光の波長によるレーザ発振の乱れを検知する光検出器とを含む。光検出器の検知結果に基づいて前記回転機構が制御される。
【発明の効果】
【００５０】
本発明に係る半導体レーザ光源およびその制御方法は、反射構造体の戻り光を用いるため容易にレーザの波長を調整することができる。
【００５１】
また、本発明に係るホログラム記録媒体は、記録媒体の製造時に、波長設定するための反射構造パターンを媒体自身に設けているため、ホログラム記録再生装置が変わっても、それを用いることにより、波長を正確に設定することができる。
【００５２】
さらに、本発明に係るホログラム記録再生装置は、ホログラムパターンを正確に再生する必要はなく、直接ホログラム記録媒体からの反射光を用いて容易に半導体レーザ光源のレーザの波長を設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。尚、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００５４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態に従うホログラム記録再生装置の概略構成図である。
【００５５】
図１を参照して、本発明の実施の形態に従うホログラム記録再生装置は、記録再生用の波長可変レーザ光源１と、第１のビームスプリッタ２と、第１の反射ミラー３と、空間光変調器４と、第１のリレーレンズ５（５ａ，５ｂ）と、第２の反射ミラー６と、第２のビームスプリッタ７と、第２のリレーレンズ８（８ａ，８ｂ）と、対物レンズ９と、撮像素子１０と、第３の反射ミラー１１と、第１のガルバノミラー１２と、レンズ系１３（１３ａ，１３ｂ）と、第２のガルバノミラー１４と、第３のビームスプリッタ５６とを備える。
【００５６】
波長可変レーザ光源１から出た光は、第３のビームスプリッタ５６を通過後、第１のビームスプリッタ２および第１の反射ミラー３で反射され、空間光変調器４で反射される。そして、第１のリレーレンズ５を通過した後、さらに第２の反射ミラー６で反射されて、第２のビームスプリッタ７および第２のリレーレンズ８を通過した後、第１対物レンズ９によりホログラム記録媒体２０に照射される。
【００５７】
空間光変調器４は、例えば、多数の微小ミラーがその反射面を変更可能に格子状に配列されたＤＭＤ（Digital Mirror Device）からなり、デジタルデータを構成する各ビットに微小ミラーを対応させ、当該ビットの内容（「０」か「１」）に応じて反射角を変化させることよりホログラム記録媒体２０に照射すべき記録すべきデジタルデータに応じた光像を生成するものである。
【００５８】
この光は記録光として、対物レンズ９によりホログラム記録媒体２０の記録層に結像するように焦点が調節されている。
【００５９】
また、第１ビームスプリッタ２を透過した光は、さらに第３の反射ミラー１１で反射され、第１のガルバノミラー１１によりその光軸が記録光の光軸側に変更される。そして、レンズ系１３を通過した後、参照光として記録光の光軸に対して所定の入射角でホログラム記録媒体２０に入射される。
【００６０】
ホログラム記録媒体２０に入射された記録光と参照光とは、互いに干渉してホログラムを発生し、このホログラムがホログラム記録媒体２０に記録される。
【００６１】
再生時は、記録時と同じく参照光を照射するが、記録媒体２０を通過した後、第２のガルバノミラー１４で往路と同じ角度で反射された光によって発生する回折光(再生光)を用いる。
【００６２】
この回折光は第１の対物レンズ９、第２のリレーレンズ８を通って第２のビームスプリッタ７により、撮像素子１０に入射される。
【００６３】
撮像素子１０は、複数の光電変換素子が空間光変調器４以上の解像度で格子状に配列されたエリアセンサからなり、例えばＣＣＤ（Charge-Coupled Device）エリアセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）を採用したＣＭＯＳセンサーなどが用いられる。
【００６４】
そしてこの撮像素子１０で検出された信号をもとに２次元パターン情報を再生し、ホログラム記録媒体に記録されていた記録データを読み取る。
【００６５】
図２は、本発明の実施の形態に従う記録再生用の波長可変レーザ光源について説明する図である。
【００６６】
図２を参照して、本実施の形態で示される波長可変レーザ光源１は、半導体レーザと外部共振器とを組み合わせたリトロー型と呼ばれる外部共振器型半導体レーザである。
【００６７】
外部共振器構造を用いて発振スペクトルの狭窄化と、シングルモード発振が可能となる。
【００６８】
波長可変レーザ光源１は、半導体レーザ５０と、コリメータレンズ５１と、回折格子５２と、回転機構５４と、反射ミラー５３と、光検出器５５とを備える。
【００６９】
半導体レーザ５０から出射されたマルチの縦モード(波長スペクトル)発振しているレーザ光６０が、コリメータレンズ５１によって平行にされ、反射型の回折格子５２に入射する。
【００７０】
回折格子５２は、縦モードの各モードの１次回折光を発生し、その配置角度に応じて、特定の１次回折光６１が、コリメータレンズ５２を介して半導体レーザ５０に帰還する。
【００７１】
この結果、半導体レーザ５０に帰還した１次回折光６１に共振して単一モードの光を出射するようになり、その光の波長は回折格子５２から戻った１次回折光６１の波長と同じになる。
【００７２】
さらに、回折格子５２に入射したレーザ光の０次光(反射光)６２は外部に出射され、さらに反射ミラー５３で反射され、ホログラム記録再生装置の波長可変レーザ光源１の出射光となる。
【００７３】
また、反射ミラー５３は一部の光が透過するようになっており、光検出器５５で光パワー、発振波長の変化や発振スペクトル（シングルモードかマルチモードか）などをモニターする。
【００７４】
このリトロー型の外部共振器型レーザにおける波長可変の原理について説明する。
回折格子５２は回転機構５４によって格子溝方向に垂直な面内で回転可能な構造となっている。
【００７５】
半導体レーザ５０に帰還される光の波長は、回転可動な回折格子５２の配置角度(回転角度)を変えることによって調整することができる。
【００７６】
このような外部共振器型半導体レーザをホログラム記録再生装置に適用することで、記録または再生に最適な波長に微調整することができる。
【００７７】
次に情報記録媒体の構造について説明する。
図３は、本発明の実施の形態１に従うホログラム記録媒体２０の平面を説明する図である。
【００７８】
図３を参照して、本発明の実施の形態に従うホログラム記録媒体２０は、例えば円盤状の形状で、面内構造としては大きく情報記録領域２１と、特定の波長の光のみを反射する反射構造パターン領域２２とを有している。また、フォーカシングやトラッキングサーボに使用するために同心円状または螺旋状にトラック２３が一部に設けられている場合が一例として示されている。
【００７９】
図４は、本発明の実施の形態１に従うホログラム記録媒体２０の断面を説明する図である。
【００８０】
図４（ａ）を参照して、本発明の実施の形態１に従うホログラム記録媒体２０の情報記録領域２１は、透明基板層２１ａおよび２１ｂに記録層２１ｃが挟まれた構造を有している。
【００８１】
図４（ｂ）は、トラック２３が設けられた部分の断面図で、記録層２１ｃの下側に、保護層２１ｄを介して反射層２１ｅが凹凸溝形状に形成されている。
【００８２】
また、本発明の実施の形態１に従うホログラム記録媒体２０の特徴として、一例として情報記録領域２１以外に、例えば内周領域に、特定の波長の光のみを反射する反射構造パターン領域２２が設けられている。
【００８３】
図４（ｃ）は、反射構造パターン領域２２を説明する断面図である。
図４（ｃ）を参照して、基本構造としては、図４（ａ）で示した情報記録領域の断面構造に付加して、透明基板層２２ａの下に、特定の波長の光のみを反射する反射膜２２ｄが形成されている。この反射膜は、誘電体膜を複数重ねた多層膜構造をしており、ホログラム記録媒体に最適な波長の光のみを反射する特性に設定されている。
【００８４】
なお、本例においては、このような反射構造パターン領域２２が、ディスク状記録媒体の内周部分に設けられる場合について説明するが、特にこれに限られず、外周部や中周領域の一部に設けることも可能である。なお、この反射構造パターン領域は、ホログラム記録媒体の製造時に作り込むことができる。
【００８５】
次に、本発明の実施の形態に従う波長可変レーザ光源１の波長制御方法について説明する。
【００８６】
外部共振器型半導体レーザなど波長を制御する光源を用いる場合、記録再生時に波長の微調整または発振波長の確認を行う必要がある。
【００８７】
従来例の場合、最初に記録波長で所定パターンを情報記録領域に記録しておき、次に再生する場合にそのパターン信号を検出しながら、最適波長に調整していた。
【００８８】
本実施の形態に従う方式の場合、所定パターンである２次元パターンを再生することなく、ホログラム記録媒体２０からの反射戻り光を直接レーザ光源に帰還させることで、最適波長(基準波長)を見つける。
【００８９】
図２に示す波長可変レーザの出射光６２の一部の光、例えば図２に示すビームスプリッタ５６でコリメート光の一部(ビーム６３)を直接、情報記録媒体２０の反射構造パターン領域２２に入射させる。
【００９０】
上述した反射構造パターンは特定の波長(設定波長)の光のみを反射する反射膜が形成されているので、回折格子５２を回転させながら発振波長を調整した場合、設定波長になれば、反射光が発生し、同じ光路を通過して再び半導体レーザ５０に帰還する。
【００９１】
図５は、外部共振器型レーザとして安定したシングルモード発振をしている場合のスペクトル状態を説明する図である。
【００９２】
図６は、戻り光が共振器に帰還した場合の、ノイズが発生している場合のスペクトル状態を説明する図である。
【００９３】
図６に示されるようにノイズが発生している場合には、結果的に発振状態がマルチモードに近い状態になり、波長及び光パワーが不安定化する。
【００９４】
この状態を光検出器５５の出力により検出することで、ホログラム記録媒体２０の反射構造パターン領域２２に設定された特定の波長に一致したことを検出する。具体的には、図示しない制御部により光検出器５５の検出結果が出力される。そして、検出結果として反射構造パターン領域２２に設定された特定の波長に一致する検出結果すなわちシングルモード発振をしている場合のスペクトル状態が得られるように制御部により回転機構５４が駆動されて回折格子５２の配置角度が調整される。
【００９５】
その状態での回折格子５２の回転角度を記憶またはその状態で固定することで、波長可変レーザ光源１の発振波長を決定することができる。
【００９６】
実際に、ホログラム記録媒体２０にホログラムを記録または再生する場合は、光ビーム６３は反射構造パターン領域には入射しないように設定するので、発振波長は乱れることはなく、安定したシングルモード発振状態を保持することができる。
【００９７】
以上のように、本発明の実施の形態に従う方式によれば外部共振器型などの波長制御型半導体レーザ光源を用いたホログラム記録再生装置において、ホログラムパターンを正確に再生する必要なく、直接ホログラム記録媒体からの反射光を用いて容易に光源の波長を設定することができる。
【００９８】
ホログラム記録媒体の製造時に、波長設定するための反射構造パターンを媒体自身に設けているため、ホログラム記録再生装置が変わっても、それを用いることにより、波長を正確に設定することができる。
【００９９】
図７は、別の反射構造パターン領域を説明する断面図である。
図４においては、誘電体多層膜構造の波長選択性反射膜を示したが、図７に示されるように、特定の波長のみを透過させ、他の波長の光は減衰または吸収させる狭帯域の透過膜（ダイクロイックフィルタ）２２ｆを表面に形成し、透過した光をその上面に広帯域の反射層２２ｇを重ねて設けることで、反射構造パターンを形成することもできる。
【０１００】
図８は、さらに別の反射構造パターン領域を説明する図である。
図８を参照して、反射層２２ｈと保護層２２ｉの下に反射ミラー層２２ｊと２２ｋで挟まれた非常に精度の高い平行平板層２２ｌを設けることで、エタロン構造とすることができる。エタロンは平行平板層の厚さで透過波長を設定し、エタロン構造の端面の反射率を向上させることで透過スペクトル幅を狭帯域化することができる。
【０１０１】
（実施の形態２）
図９は、本発明の実施の形態２に従う情報記録媒体２０の反射構造パターン２２を模式的に説明する断面図である。
【０１０２】
実施の形態１に従う情報記録媒体２０においては、平板または多層膜構造による反射構造パターンを示したが、図９に示されるように本実施の形態２では、情報記録媒体の透明基板層２２ａおよび２２ｂに挟まれた記録層２２ｃに体積型の３次元ホログラム回折格子が(記録)形成されている。
【０１０３】
情報記録媒体の製造時に反射構造パターン領域の記録層に、面内方向に平行な干渉パターンを記録することで、屈折率分布が異なる回折格子構造が形成される。回折格子のピッチにより特定の波長のみを選択的に反射させることができる。
【０１０４】
ホログラム記録再生装置の構造およびレーザの発振波長設定方法は、実施の形態１で説明したのと同様であるが、記録層に反射構造パターンを形成するので、製造上は情報記録領域と同じ構造で新たな反射膜や透過膜構造を付加する必要がないので、製造コストを下げることができる。
【０１０５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等な意味および範囲内でのすべての変更点が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の実施の形態に従うホログラム記録再生装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に従う記録再生用の波長可変レーザ光源について説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態１に従うホログラム記録媒体２０の平面を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態１に従うホログラム記録媒体２０の断面を説明する図である。
【図５】外部共振器型レーザとして安定したシングルモード発振をしている場合のスペクトル状態を説明する図である。
【図６】戻り光が共振器に帰還した場合の、ノイズが発生している場合のスペクトル状態を説明する図である。
【図７】別の反射構造パターン領域を説明する断面図である。
【図８】さらに別の反射構造パターン領域を説明する図である。
【図９】本発明の実施の形態２に従う情報記録媒体２０の反射構造パターン２２を模式的に説明する断面図である。
【図１０】従来のホログラム記録再生装置について説明する図である。
【図１１】参照光の波長ずれ量と回折効率の関係を説明する図である。
【図１２】フォーカシングやチルティングなどのサーボ制御や波長の微調整に適用される特殊パターンの一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１ 波長可変レーザ光源、２，７，１０３，１０６，１１１ ビームスプリッタ、３，６，１１，１０８ 反射ミラー、４，１０４ 空間光変調器、５，８ リレーレンズ、９，１０７，１１０ 対物レンズ、１０ 撮像素子、１２，１４ ガルバノミラー、１３ レンズ系、１０１ レーザ光源、１０２ コリメータレンズ、１０５ 反射プリズム、１０９ プリズム、１１２ 撮像素子、１１３ 凸レンズ、１１４ シリンドリカルレンズ、１１５ 受光素子。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、情報記録再生装置および情報記録媒体に関し、より特定的には、ホログラフィにより情報を記録あるいは再生するための半導体レーザ光源、それを制御する半導体レーザ光源の制御方法およびそれを備えたホログラム記録再生装置ならびにホログラム記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホログラムを利用して情報記録媒体に情報を記録するホログラム記録は、一般的に、イメージ情報を含む物体光と記録用の参照光とを情報記録媒体の内部で重ね合わせ、その時にできる干渉パターンを情報記録媒体に書き込むことによって行なわれる。
【０００３】
情報記録媒体に記録された情報の再生時には、その情報記録媒体に再生用の参照光を照射することで、干渉パターンによる回折によりイメージ情報が再生される。
【０００４】
近年では、超高密度光記録のために、ボリュームホログラム、特に、デジタルボリュームホログラムが実用域で開発され、注目を集めている。ボリュームホログラムとは、情報記録媒体の厚み方向も積極的に活用して、情報記録媒体に対して３次元的に干渉パターンを書き込むホログラム記録方式である。
【０００５】
ボリュームホログラムでは、情報記録媒体の厚みを増すことで回折効率を高められ、多重記録を用いて記録容量の増大を図ることができるという特徴がある。
【０００６】
デジタルボリュームホログラムとは、ボリュームホログラムと同様の情報記憶媒体および記録方式を用いつつも、記録するイメージ情報は２値化されたデジタルパターンに限定されたコンピュータ指向のホログラム記録方式である。
【０００７】
デジタルボリュームホログラムでは、たとえば、アナログ的な絵のような画像情報も一旦デジタイズして２次元デジタルパターン情報に展開し、これをイメージ情報として記録する。
【０００８】
デジタルボリュームホログラムの再生時には、このデジタルパターン情報を読み出してデコードすることにより、元の画像情報に戻して表示する。これにより、再生時にＳＮ比（信号対雑音比）が多少悪くても、微分検出を行なったり、２値化データをコード化しエラー訂正を行なったりすることで、極めて忠実に元の情報を再現することが可能となる。
【０００９】
ホログラム記録の方式としては、ＣＤ（Compact Disk）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等と同様に、ディスク状の情報記録媒体を採用して光ピックアップ装置を使用する方式が有力である。
【００１０】
この光ピックアップ装置は、情報記録媒体に対する情報の記録と情報記録媒体からの情報の再生とを行なうための光学系を含む。
【００１１】
一般的に、光ピックアップ装置では、ディスク状の情報記録媒体を回転させつつ光ピックアップ装置内の対物レンズを駆使してフォーカスサーボとトラッキングサーボとを行なうようになっている。
【００１２】
上記のような光ピックアップ装置の構成では、ディスク状の情報記録媒体が撓んだり歪んだりした場合には、光ピックアップ装置から情報記録媒体に照射される光の入射角が変化したり、温度や電流によって半導体レーザ光源の発振波長が変化する場合がある。
【００１３】
ＣＤ、ＤＶＤ等は、ピットによる反射光の強弱を情報として読み取る構造であるから、情報記録媒体の歪みや波長の変化に対しては比較的マージンが大きく、フォーカシングサーボやトラッキングサーボについても実用上問題ないレベルの制御が実現できている。
【００１４】
しかし、ホログラフィック記録の場合、記録時には物体光と記録用の参照光との干渉パターンを記録し、再生時には再生用の参照光と干渉パターンとの回折を再生する。このため、ホログラフィック記録の場合には、物体光および各参照光が記録時と再生時とにおいて同じ角度やフォーカシング状態で正確に入射しないと、記録時と再生時とで情報記録媒体に対する波面が異なり、ＳＮ比が極端に悪くなってしまうという現象が起きていた。
【００１５】
また、光源の波長に関しても記録時と同じ波長で再生しなければ、回折効率が極端に低下して再生が困難となるという問題があった。
【００１６】
それゆえ、ホログラフィック記録を実用化する際には、情報記録媒体と光ピックアップ装置との相対的な傾きや位置を補正したり、発振波長を正確に制御する手段が重要となってくる。
【００１７】
例えば、特許文献１には、再生時に再生信号を用いてサーボ制御によるホログラム記録媒体のチルティング、フォーカシング及び光源の波長の少なくとも１つの微調整を行う微調整手段を備えたホログラム記録再生装置が示されている。
【００１８】
図１０は、従来のホログラム記録再生装置について説明する図である。
図１０を参照して、ここで示される光学系は、波長を変更することのできるレーザ光源１０１、コリメータレンズ１０２、第１ビームスプリッタ１０３、空間光変調器１０４、反射プリズム１０５と、第２ビームスプリッタ１０６、第１対物レンズ１０７、反射ミラー１０８、プリズム１０９、第２対物レンズ１１０、第３ビームスプリッタ１１１、撮像素子１１２、凸レンズ１１３、シリンドリカルレンズ１１４及び受光素子１１５で構成されている。
【００１９】
レーザ光源１０１から出た光は、第１ビームスプリッタ１０３を通過し、空間光変調器１０４で反射され、さらに反射プリズム１０５で反射されて、第１対物レンズ１０７によりホログラム記録媒体１２０に照射する。
【００２０】
空間光変調器１０４は、多数の微小ミラーがその反射面を変更可能に格子状に配列されたＤＭＤ（Digital Mirror Device）からなり、デジタルデータを構成する各ビットに微小ミラーを対応させ、当該ビットの内容（「０」あるいは「１」）に応じて反射角を変化させることよりホログラム記録媒体１２０に照射すべき記録すべきデジタルデータに応じた光像を生成するものである。
【００２１】
空間光変調器１０４の中央部は、反射ミラー１０４ａが設けられているため、反射される光線のうち中央部の光線は変調されずに反射され、トラッキングなどのサーボ制御信号を生成するサーボ制御光となる。それ以外の光線はＤＭＤの微小ミラーによってデジタルデータ情報（２次元光像）を含む記録光として、対物レンズ１０７によりホログラム記録層１２１に結像するように焦点が調節されている。
【００２２】
また、第１ビームスプリッタ１０３で反射された光はさらに反射ミラー１０８で反射され、プリズム１０９によりその光軸が記録光の光軸側に変更された後、参照光として記録光の光軸に対して所定の入射角で第２対物レンズ１１０によりホログラム記録媒体１２０に入射するようになっている。
【００２３】
ホログラム記録媒体１２０に入射された記録光と参照光は、互いに干渉してホログラムを発生し、このホログラムがホログラム記録媒体１２０に記録される。
【００２４】
また、反射ミラー１０８は、反射角が微小変位可能にアクチュエータ１０８ａに保持されている。アクチュエータ１０８ａは、反射ミラー１０８の反射角を微小変位させることにより、ホログラム記録媒体１２０の回転時の面ブレに起因するホログラム記録媒体１２０に対する参照光の入射角の微小変位の調整（チルティングの微調整）を実行している。
【００２５】
再生時は、参照光によって発生する回折光(再生光)が、第１対物レンズ１０７を通って第２ビームスプリッタ１０６により反射され、検出系の第３ビームスプリッタ１１１に導びかれる。
【００２６】
第３ビームスプリッタ１１１は、その再生光を後方の撮像素子１１２に導く一方、記録・再生時に第２ビームスプリッタ１０６から出射されるサーボ制御光を分離する。そして、分離されたサーボ制御光は、凸レンズ１１３及びシリンドリカルレンズ１１４を通して受光素子１１５に導びかれる。
【００２７】
撮像素子１１２は、複数の光電変換素子が空間光変調器１０４以上の解像度で格子状に配列されたエリアセンサからなり、例えばＣＣＤ（Charge-Coupled Device）エリアセンサで構成されている。
【００２８】
受光素子１１５は、受光面が４分割されたフォトダイオードからなる。
受光素子１１５から出力されるサーボ制御光を受光した受光信号は検出回路に入力され、フォーカスエラー信号（ＦＥ）やトラッキングエラー信号（ＴＥ）が生成される。フォーカスエラー信号（ＦＥ）はフォーカシング制御回路に入力され、トラッキングエラー信号（ＴＥ）はトラッキング制御回路に入力される。
【００２９】
従来例においては、記録データやこの記録データの管理データやディレクトリなどのデータとは別に特殊パターンを有するデータを所定のアドレス位置に記録しておき、ホログラム記録媒体１２０への記録や再生の際に、この特殊パターンのデータを読み取り、その読取信号を用いてフォーカシング、チルティングのサーボ制御の微調整やレーザ光源の波長の微調整を行う構成を特徴としている。すなわち、特殊データの有する特殊パターンを用いてレーザ光源の波長の微調整を行い、サーボ制御の引き込みをより安定かつ確実に行うようにしている。
【００３０】
図１１は、参照光の波長ずれ量と回折効率の関係を説明する図である。
図１１に示されるように、ホログラム記録方式の場合、参照光の波長ずれ量が大きくなると回折効率が急激に低下する。
【００３１】
再生光の光像についていえば、撮像素子１１２の各画素の受光信号について適用されるものであり、撮像素子１１２から後段の信号処理回路における各画素の受光信号のＳ／Ｎの観点から見れば、参照光の入射角θのずれや光源の波長λのずれによって受光信号のレベルが急激に低下することを意味する。
【００３２】
図１２は、フォーカシングやチルティングなどのサーボ制御や波長の微調整に適用される特殊パターンの一例を示す図である。
【００３３】
レーザ光源１０１の波長の微調整については、レーザ光源１０１の波長を微小変位させながら、図示しない記録／再生信号処理回路から入力される特殊パターンを読み取ったデータの受光レベルを加算した加算値を監視し、それが最大となる波長にレーザ光源１０１の波長を微調整する。
【００３４】
ホログラム記録媒体１２０を記録及び再生するときに特殊パターンを有するデータを読み取り、そのデータの各ビットに対する受光信号を用いてチルティング、フォーカシングだけでなくレーザ光源の波長を微調整するようにしているので、ホログラム記録媒体１２０をディスクタイプの交換可能な記録媒体で構成した場合にも参照光の入射角のずれや光源の波長のずれを補正することができ、安定してデータの記録及び再生をすることができる。
【００３５】
すなわち、記録媒体のチルティングやフォーカシング、または光源の波長などを微調整するために、空間光変調手段により、予め設定された所定のパターンを有する情報光を記録する。そして、データの記録または再生時に、その所定パターンを有する情報光を再生し、その再生信号を用いてサーボ制御による記録媒体のチルティング、フォーカシング及び光源の波長の少なくとも１の微調整を行う微調整手段が設けられている。
【特許文献１】特開２００６−１５５８３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３６】
しかしながら、外部共振器型半導体レーザなど波長を制御する光源を用いる場合、記録再生時に波長を微調整する必要がある。従来例の場合、最適波長を検出するために所定パターンを認識する必要があるが、２次元パターンを正確に再生するためには、レンズ系などのフォーカシング及びトラッキング制御を行うだけでなく、画像処理やパターン認識などの複雑な演算等に時間がかかることになる。
【００３７】
また、初期波長が大きくずれていると、再生信号のノイズが大きくなり、パターン認識ができない可能性がある。
【００３８】
また、ホログラム記録媒体に特有の所定パターンが記録されている場合、別の装置では情報が検出できない可能性がある。
【００３９】
さらに、初期状態のブランクディスクに記録を開始する場合、基準となる波長が決まらないという問題もある。
【００４０】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、所定の２次元パターンを正確に再生することなく、直接記録媒体からの反射光を用いて容易に光源の波長を設定可能な半導体レーザ光源、半導体レーザ光源の制御方法、およびそれを備えたホログラム記録再生装置およびホログラム記録媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００４１】
本発明に係る半導体レーザ光源は、レーザを出射する半導体レーザと、配置角度に応じて入射される前記レーザの回折光を出射する回折格子と、回折格子の配置角度を調整して前記回折光の波長を調整する回転機構とを備える。回折光の一部を反射構造体に入射させ、その戻り光の波長に基づいて前記回転機構の配置角度が調整される。
【００４２】
好ましくは、反射構造体は、特定波長の光のみを反射する特性を有しており、戻り光の波長によるレーザ発振の乱れを検知する光検出器をさらに備える。光検出器の検知結果に基づいて前記回転機構が制御される。
【００４３】
本発明に係る半導体レーザ光源の制御方法は、レーザを出射する半導体レーザと、配置角度に応じて入射される前記レーザの回折光を出射する回折格子と、前記回折格子の配置角度を調整して前記回折光の波長を調整する回転機構とを備える半導体レーザ光源の制御方法であって、回折光の一部を反射構造体に入射させるステップと、その戻り光の波長に基づいて前記回転機構の配置角度を調整するステップとを備える。
【００４４】
好ましくは、光検出器をさらに備え、反射構造体は、特定波長の光のみを反射する特性を有する。調整するステップは、光検出器により戻り光の波長によるレーザ発振の乱れを検知するステップと、検知結果に基づいて前記レーザ発振の波長が前記特定波長となるように前記回転機構の配置角度を調整するステップとを含む。
【００４５】
本発明に係るホログラム記録媒体は、レーザ光源から出射されたコヒーレントなレーザを２つに分割し、１つを情報を担持した物体光、もう一方を情報を担持しない参照光として干渉させホログラムにより前記情報を記録するホログラム記録媒体であって、物体光と前記参照光との干渉によって情報が書き込まれる情報記録領域と、波長選択性の反射構造パターン領域とを備える。
【００４６】
好ましくは、反射構造パターンは、多層膜構造の波長選択性透過膜及び反射膜とを含む。
【００４７】
好ましくは、反射構造パターンは、両端面に反射膜が形成された平行平板(エタロン)構造である。
【００４８】
好ましくは、反射構造パターンは、体積型ホログラムパターン構造である。
本発明に係るホログラム記録再生装置は、ホログラム記録媒体の情報を記録および再生するホログラム記録再生装置であって、ホログラム記録媒体に対してレーザを出射する半導体レーザ光源と、半導体レーザ光源から出射された前記レーザを前記ホログラム記録媒体に入射させるとともに、前記ホログラム記録媒体からの反射光を前記レーザ光源に帰還させるビームスプリッタとを備える。半導体レーザ光源は、ホログラム記録媒体からの反射光の波長に基づいて前記レーザの波長を調整する調整手段を含む。
【００４９】
好ましくは、調整手段は、回折光を出射する回折格子と、回折格子の配置角度を調整して前記回折光の波長を調整する回転機構と、戻り光の波長によるレーザ発振の乱れを検知する光検出器とを含む。光検出器の検知結果に基づいて前記回転機構が制御される。
【発明の効果】
【００５０】
本発明に係る半導体レーザ光源およびその制御方法は、反射構造体の戻り光を用いるため容易にレーザの波長を調整することができる。
【００５１】
また、本発明に係るホログラム記録媒体は、記録媒体の製造時に、波長設定するための反射構造パターンを媒体自身に設けているため、ホログラム記録再生装置が変わっても、それを用いることにより、波長を正確に設定することができる。
【００５２】
さらに、本発明に係るホログラム記録再生装置は、ホログラムパターンを正確に再生する必要はなく、直接ホログラム記録媒体からの反射光を用いて容易に半導体レーザ光源のレーザの波長を設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。尚、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００５４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態に従うホログラム記録再生装置の概略構成図である。
【００５５】
図１を参照して、本発明の実施の形態に従うホログラム記録再生装置は、記録再生用の波長可変レーザ光源１と、第１のビームスプリッタ２と、第１の反射ミラー３と、空間光変調器４と、第１のリレーレンズ５（５ａ，５ｂ）と、第２の反射ミラー６と、第２のビームスプリッタ７と、第２のリレーレンズ８（８ａ，８ｂ）と、対物レンズ９と、撮像素子１０と、第３の反射ミラー１１と、第１のガルバノミラー１２と、レンズ系１３（１３ａ，１３ｂ）と、第２のガルバノミラー１４と、第３のビームスプリッタ５６とを備える。
【００５６】
波長可変レーザ光源１から出た光は、第３のビームスプリッタ５６を通過後、第１のビームスプリッタ２および第１の反射ミラー３で反射され、空間光変調器４で反射される。そして、第１のリレーレンズ５を通過した後、さらに第２の反射ミラー６で反射されて、第２のビームスプリッタ７および第２のリレーレンズ８を通過した後、第１対物レンズ９によりホログラム記録媒体２０に照射される。
【００５７】
空間光変調器４は、例えば、多数の微小ミラーがその反射面を変更可能に格子状に配列されたＤＭＤ（Digital Mirror Device）からなり、デジタルデータを構成する各ビットに微小ミラーを対応させ、当該ビットの内容（「０」か「１」）に応じて反射角を変化させることよりホログラム記録媒体２０に照射すべき記録すべきデジタルデータに応じた光像を生成するものである。
【００５８】
この光は記録光として、対物レンズ９によりホログラム記録媒体２０の記録層に結像するように焦点が調節されている。
【００５９】
また、第１ビームスプリッタ２を透過した光は、さらに第３の反射ミラー１１で反射され、第１のガルバノミラー１１によりその光軸が記録光の光軸側に変更される。そして、レンズ系１３を通過した後、参照光として記録光の光軸に対して所定の入射角でホログラム記録媒体２０に入射される。
【００６０】
ホログラム記録媒体２０に入射された記録光と参照光とは、互いに干渉してホログラムを発生し、このホログラムがホログラム記録媒体２０に記録される。
【００６１】
再生時は、記録時と同じく参照光を照射するが、記録媒体２０を通過した後、第２のガルバノミラー１４で往路と同じ角度で反射された光によって発生する回折光(再生光)を用いる。
【００６２】
この回折光は第１の対物レンズ９、第２のリレーレンズ８を通って第２のビームスプリッタ７により、撮像素子１０に入射される。
【００６３】
撮像素子１０は、複数の光電変換素子が空間光変調器４以上の解像度で格子状に配列されたエリアセンサからなり、例えばＣＣＤ（Charge-Coupled Device）エリアセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）を採用したＣＭＯＳセンサーなどが用いられる。
【００６４】
そしてこの撮像素子１０で検出された信号をもとに２次元パターン情報を再生し、ホログラム記録媒体に記録されていた記録データを読み取る。
【００６５】
図２は、本発明の実施の形態に従う記録再生用の波長可変レーザ光源について説明する図である。
【００６６】
図２を参照して、本実施の形態で示される波長可変レーザ光源１は、半導体レーザと外部共振器とを組み合わせたリトロー型と呼ばれる外部共振器型半導体レーザである。
【００６７】
外部共振器構造を用いて発振スペクトルの狭窄化と、シングルモード発振が可能となる。
【００６８】
波長可変レーザ光源１は、半導体レーザ５０と、コリメータレンズ５１と、回折格子５２と、回転機構５４と、反射ミラー５３と、光検出器５５とを備える。
【００６９】
半導体レーザ５０から出射されたマルチの縦モード(波長スペクトル)発振しているレーザ光６０が、コリメータレンズ５１によって平行にされ、反射型の回折格子５２に入射する。
【００７０】
回折格子５２は、縦モードの各モードの１次回折光を発生し、その配置角度に応じて、特定の１次回折光６１が、コリメータレンズ５２を介して半導体レーザ５０に帰還する。
【００７１】
この結果、半導体レーザ５０に帰還した１次回折光６１に共振して単一モードの光を出射するようになり、その光の波長は回折格子５２から戻った１次回折光６１の波長と同じになる。
【００７２】
さらに、回折格子５２に入射したレーザ光の０次光(反射光)６２は外部に出射され、さらに反射ミラー５３で反射され、ホログラム記録再生装置の波長可変レーザ光源１の出射光となる。
【００７３】
また、反射ミラー５３は一部の光が透過するようになっており、光検出器５５で光パワー、発振波長の変化や発振スペクトル（シングルモードかマルチモードか）などをモニターする。
【００７４】
このリトロー型の外部共振器型レーザにおける波長可変の原理について説明する。
回折格子５２は回転機構５４によって格子溝方向に垂直な面内で回転可能な構造となっている。
【００７５】
半導体レーザ５０に帰還される光の波長は、回転可動な回折格子５２の配置角度(回転角度)を変えることによって調整することができる。
【００７６】
このような外部共振器型半導体レーザをホログラム記録再生装置に適用することで、記録または再生に最適な波長に微調整することができる。
【００７７】
次に情報記録媒体の構造について説明する。
図３は、本発明の実施の形態１に従うホログラム記録媒体２０の平面を説明する図である。
【００７８】
図３を参照して、本発明の実施の形態に従うホログラム記録媒体２０は、例えば円盤状の形状で、面内構造としては大きく情報記録領域２１と、特定の波長の光のみを反射する反射構造パターン領域２２とを有している。また、フォーカシングやトラッキングサーボに使用するために同心円状または螺旋状にトラック２３が一部に設けられている場合が一例として示されている。
【００７９】
図４は、本発明の実施の形態１に従うホログラム記録媒体２０の断面を説明する図である。
【００８０】
図４（ａ）を参照して、本発明の実施の形態１に従うホログラム記録媒体２０の情報記録領域２１は、透明基板層２１ａおよび２１ｂに記録層２１ｃが挟まれた構造を有している。
【００８１】
図４（ｂ）は、トラック２３が設けられた部分の断面図で、記録層２１ｃの下側に、保護層２１ｄを介して反射層２１ｅが凹凸溝形状に形成されている。
【００８２】
また、本発明の実施の形態１に従うホログラム記録媒体２０の特徴として、一例として情報記録領域２１以外に、例えば内周領域に、特定の波長の光のみを反射する反射構造パターン領域２２が設けられている。
【００８３】
図４（ｃ）は、反射構造パターン領域２２を説明する断面図である。
図４（ｃ）を参照して、基本構造としては、図４（ａ）で示した情報記録領域の断面構造に付加して、透明基板層２２ａの下に、特定の波長の光のみを反射する反射膜２２ｄが形成されている。この反射膜は、誘電体膜を複数重ねた多層膜構造をしており、ホログラム記録媒体に最適な波長の光のみを反射する特性に設定されている。
【００８４】
なお、本例においては、このような反射構造パターン領域２２が、ディスク状記録媒体の内周部分に設けられる場合について説明するが、特にこれに限られず、外周部や中周領域の一部に設けることも可能である。なお、この反射構造パターン領域は、ホログラム記録媒体の製造時に作り込むことができる。
【００８５】
次に、本発明の実施の形態に従う波長可変レーザ光源１の波長制御方法について説明する。
【００８６】
外部共振器型半導体レーザなど波長を制御する光源を用いる場合、記録再生時に波長の微調整または発振波長の確認を行う必要がある。
【００８７】
従来例の場合、最初に記録波長で所定パターンを情報記録領域に記録しておき、次に再生する場合にそのパターン信号を検出しながら、最適波長に調整していた。
【００８８】
本実施の形態に従う方式の場合、所定パターンである２次元パターンを再生することなく、ホログラム記録媒体２０からの反射戻り光を直接レーザ光源に帰還させることで、最適波長(基準波長)を見つける。
【００８９】
図２に示す波長可変レーザの出射光６２の一部の光、例えば図２に示すビームスプリッタ５６でコリメート光の一部(ビーム６３)を直接、情報記録媒体２０の反射構造パターン領域２２に入射させる。
【００９０】
上述した反射構造パターンは特定の波長(設定波長)の光のみを反射する反射膜が形成されているので、回折格子５２を回転させながら発振波長を調整した場合、設定波長になれば、反射光が発生し、同じ光路を通過して再び半導体レーザ５０に帰還する。
【００９１】
図５は、外部共振器型レーザとして安定したシングルモード発振をしている場合のスペクトル状態を説明する図である。
【００９２】
図６は、戻り光が共振器に帰還した場合の、ノイズが発生している場合のスペクトル状態を説明する図である。
【００９３】
図６に示されるようにノイズが発生している場合には、結果的に発振状態がマルチモードに近い状態になり、波長及び光パワーが不安定化する。
【００９４】
この状態を光検出器５５の出力により検出することで、ホログラム記録媒体２０の反射構造パターン領域２２に設定された特定の波長に一致したことを検出する。具体的には、図示しない制御部により光検出器５５の検出結果が出力される。そして、検出結果として反射構造パターン領域２２に設定された特定の波長に一致する検出結果すなわちシングルモード発振をしている場合のスペクトル状態が得られるように制御部により回転機構５４が駆動されて回折格子５２の配置角度が調整される。
【００９５】
その状態での回折格子５２の回転角度を記憶またはその状態で固定することで、波長可変レーザ光源１の発振波長を決定することができる。
【００９６】
実際に、ホログラム記録媒体２０にホログラムを記録または再生する場合は、光ビーム６３は反射構造パターン領域には入射しないように設定するので、発振波長は乱れることはなく、安定したシングルモード発振状態を保持することができる。
【００９７】
以上のように、本発明の実施の形態に従う方式によれば外部共振器型などの波長制御型半導体レーザ光源を用いたホログラム記録再生装置において、ホログラムパターンを正確に再生する必要なく、直接ホログラム記録媒体からの反射光を用いて容易に光源の波長を設定することができる。
【００９８】
ホログラム記録媒体の製造時に、波長設定するための反射構造パターンを媒体自身に設けているため、ホログラム記録再生装置が変わっても、それを用いることにより、波長を正確に設定することができる。
【００９９】
図７は、別の反射構造パターン領域を説明する断面図である。
図４においては、誘電体多層膜構造の波長選択性反射膜を示したが、図７に示されるように、特定の波長のみを透過させ、他の波長の光は減衰または吸収させる狭帯域の透過膜（ダイクロイックフィルタ）２２ｆを表面に形成し、透過した光をその上面に広帯域の反射層２２ｇを重ねて設けることで、反射構造パターンを形成することもできる。
【０１００】
図８は、さらに別の反射構造パターン領域を説明する図である。
図８を参照して、反射層２２ｈと保護層２２ｉの下に反射ミラー層２２ｊと２２ｋで挟まれた非常に精度の高い平行平板層２２ｌを設けることで、エタロン構造とすることができる。エタロンは平行平板層の厚さで透過波長を設定し、エタロン構造の端面の反射率を向上させることで透過スペクトル幅を狭帯域化することができる。
【０１０１】
（実施の形態２）
図９は、本発明の実施の形態２に従う情報記録媒体２０の反射構造パターン２２を模式的に説明する断面図である。
【０１０２】
実施の形態１に従う情報記録媒体２０においては、平板または多層膜構造による反射構造パターンを示したが、図９に示されるように本実施の形態２では、情報記録媒体の透明基板層２２ａおよび２２ｂに挟まれた記録層２２ｃに体積型の３次元ホログラム回折格子が(記録)形成されている。
【０１０３】
情報記録媒体の製造時に反射構造パターン領域の記録層に、面内方向に平行な干渉パターンを記録することで、屈折率分布が異なる回折格子構造が形成される。回折格子のピッチにより特定の波長のみを選択的に反射させることができる。
【０１０４】
ホログラム記録再生装置の構造およびレーザの発振波長設定方法は、実施の形態１で説明したのと同様であるが、記録層に反射構造パターンを形成するので、製造上は情報記録領域と同じ構造で新たな反射膜や透過膜構造を付加する必要がないので、製造コストを下げることができる。
【０１０５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等な意味および範囲内でのすべての変更点が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の実施の形態に従うホログラム記録再生装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に従う記録再生用の波長可変レーザ光源について説明する図である。
【図３】本発明の実施の形態１に従うホログラム記録媒体２０の平面を説明する図である。
【図４】本発明の実施の形態１に従うホログラム記録媒体２０の断面を説明する図である。
【図５】外部共振器型レーザとして安定したシングルモード発振をしている場合のスペクトル状態を説明する図である。
【図６】戻り光が共振器に帰還した場合の、ノイズが発生している場合のスペクトル状態を説明する図である。
【図７】別の反射構造パターン領域を説明する断面図である。
【図８】さらに別の反射構造パターン領域を説明する図である。
【図９】本発明の実施の形態２に従う情報記録媒体２０の反射構造パターン２２を模式的に説明する断面図である。
【図１０】従来のホログラム記録再生装置について説明する図である。
【図１１】参照光の波長ずれ量と回折効率の関係を説明する図である。
【図１２】フォーカシングやチルティングなどのサーボ制御や波長の微調整に適用される特殊パターンの一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１ 波長可変レーザ光源、２，７，１０３，１０６，１１１ ビームスプリッタ、３，６，１１，１０８ 反射ミラー、４，１０４ 空間光変調器、５，８ リレーレンズ、９，１０７，１１０ 対物レンズ、１０ 撮像素子、１２，１４ ガルバノミラー、１３ レンズ系、１０１ レーザ光源、１０２ コリメータレンズ、１０５ 反射プリズム、１０９ プリズム、１１２ 撮像素子、１１３ 凸レンズ、１１４ シリンドリカルレンズ、１１５ 受光素子。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザを出射する半導体レーザと、
配置角度に応じて入射される前記レーザの回折光を出射する回折格子と、
前記回折格子の配置角度を調整して前記回折光の波長を調整する回転機構とを備え、
前記回折光の一部を反射構造体に入射させ、その戻り光の波長に基づいて前記回転機構の配置角度が調整される、半導体レーザ光源。
【請求項２】
前記反射構造体は、特定波長の光のみを反射する特性を有しており、
戻り光の波長によるレーザ発振の乱れを検知する光検出器をさらに備え、
前記光検出器の検知結果に基づいて前記回転機構が制御される、請求項１記載の半導体レーザ光源。
【請求項３】
レーザを出射する半導体レーザと、配置角度に応じて入射される前記レーザの回折光を出射する回折格子と、前記回折格子の配置角度を調整して前記回折光の波長を調整する回転機構とを備える半導体レーザ光源の制御方法であって、
回折光の一部を反射構造体に入射させるステップと、
その戻り光の波長に基づいて前記回転機構の配置角度を調整するステップとを備える、半導体レーザ光源の制御方法。
【請求項４】
光検出器をさらに備え、
前記反射構造体は、特定波長の光のみを反射する特性を有しており、
前記調整するステップは、
前記光検出器により戻り光の波長によるレーザ発振の乱れを検知するステップと、
検知結果に基づいて前記レーザ発振の波長が前記特定波長となるように前記回転機構の配置角度を調整するステップとを含む、請求項３記載の半導体レーザ光源の制御方法。
【請求項５】
レーザ光源から出射されたコヒーレントなレーザを２つに分割し、１つを情報を担持した物体光、もう一方を情報を担持しない参照光として干渉させホログラムにより前記情報を記録するホログラム記録媒体であって、
前記物体光と前記参照光との干渉によって情報が書き込まれる情報記録領域と、
波長選択性の反射構造パターン領域とを備える、ホログラム記録媒体。
【請求項６】
前記反射構造パターンは、多層膜構造の波長選択性透過膜及び反射膜とを含む、請求項５記載のホログラム記録媒体。
【請求項７】
前記反射構造パターンは、両端面に反射膜が形成された平行平板(エタロン)構造である、請求項５記載のホログラム記録媒体。
【請求項８】
前記反射構造パターンは、体積型ホログラムパターン構造である、請求項５記載のホログラム記録媒体。
【請求項９】
ホログラム記録媒体の情報を記録および再生するホログラム記録再生装置であって、
前記ホログラム記録媒体に対してレーザを出射する半導体レーザ光源と、
前記半導体レーザ光源から出射された前記レーザを前記ホログラム記録媒体に入射させるとともに、前記ホログラム記録媒体からの反射光を前記レーザ光源に帰還させるビームスプリッタとを備え、
前記半導体レーザ光源は、
前記ホログラム記録媒体からの反射光の波長に基づいて前記レーザの波長を調整する調整手段を含む、ホログラム記録再生装置。
【請求項１０】
前記調整手段は、
回折光を出射する回折格子と、
前記回折格子の配置角度を調整して前記回折光の波長を調整する回転機構と、
戻り光の波長によるレーザ発振の乱れを検知する光検出器とを含み、
前記光検出器の検知結果に基づいて前記回転機構が制御される、請求項９記載のホログラム記録再生装置。
【請求項１】
レーザを出射する半導体レーザと、
配置角度に応じて入射される前記レーザの回折光を出射する回折格子と、
前記回折格子の配置角度を調整して前記回折光の波長を調整する回転機構とを備え、
前記回折光の一部を反射構造体に入射させ、その戻り光の波長に基づいて前記回転機構の配置角度が調整される、半導体レーザ光源。
【請求項２】
前記反射構造体は、特定波長の光のみを反射する特性を有しており、
戻り光の波長によるレーザ発振の乱れを検知する光検出器をさらに備え、
前記光検出器の検知結果に基づいて前記回転機構が制御される、請求項１記載の半導体レーザ光源。
【請求項３】
レーザを出射する半導体レーザと、配置角度に応じて入射される前記レーザの回折光を出射する回折格子と、前記回折格子の配置角度を調整して前記回折光の波長を調整する回転機構とを備える半導体レーザ光源の制御方法であって、
回折光の一部を反射構造体に入射させるステップと、
その戻り光の波長に基づいて前記回転機構の配置角度を調整するステップとを備える、半導体レーザ光源の制御方法。
【請求項４】
光検出器をさらに備え、
前記反射構造体は、特定波長の光のみを反射する特性を有しており、
前記調整するステップは、
前記光検出器により戻り光の波長によるレーザ発振の乱れを検知するステップと、
検知結果に基づいて前記レーザ発振の波長が前記特定波長となるように前記回転機構の配置角度を調整するステップとを含む、請求項３記載の半導体レーザ光源の制御方法。
【請求項５】
レーザ光源から出射されたコヒーレントなレーザを２つに分割し、１つを情報を担持した物体光、もう一方を情報を担持しない参照光として干渉させホログラムにより前記情報を記録するホログラム記録媒体であって、
前記物体光と前記参照光との干渉によって情報が書き込まれる情報記録領域と、
波長選択性の反射構造パターン領域とを備える、ホログラム記録媒体。
【請求項６】
前記反射構造パターンは、多層膜構造の波長選択性透過膜及び反射膜とを含む、請求項５記載のホログラム記録媒体。
【請求項７】
前記反射構造パターンは、両端面に反射膜が形成された平行平板(エタロン)構造である、請求項５記載のホログラム記録媒体。
【請求項８】
前記反射構造パターンは、体積型ホログラムパターン構造である、請求項５記載のホログラム記録媒体。
【請求項９】
ホログラム記録媒体の情報を記録および再生するホログラム記録再生装置であって、
前記ホログラム記録媒体に対してレーザを出射する半導体レーザ光源と、
前記半導体レーザ光源から出射された前記レーザを前記ホログラム記録媒体に入射させるとともに、前記ホログラム記録媒体からの反射光を前記レーザ光源に帰還させるビームスプリッタとを備え、
前記半導体レーザ光源は、
前記ホログラム記録媒体からの反射光の波長に基づいて前記レーザの波長を調整する調整手段を含む、ホログラム記録再生装置。
【請求項１０】
前記調整手段は、
回折光を出射する回折格子と、
前記回折格子の配置角度を調整して前記回折光の波長を調整する回転機構と、
戻り光の波長によるレーザ発振の乱れを検知する光検出器とを含み、
前記光検出器の検知結果に基づいて前記回転機構が制御される、請求項９記載のホログラム記録再生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−１４７３８７（Ｐ２００８−１４７３８７Ａ）
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３２２８７（Ｐ２００６−３３２２８７）
【出願日】平成１８年１２月８日（２００６．１２．８）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月８日（２００６．１２．８）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]