(57)【要約】【課題】反射型のホログラムディスクを用い、受光素子等をホログラムディスクの光束入射側に配置することにより薄型化が可能な光情報記録再生方法を提供する。【解決手段】ホログラムディスク１０９の記録層１２４の裏面側に反射層１２７を有する反射型媒体を用い、ホログラムディスクの光入射側に再生光を受光する受光素子１２０を配置する。そして、記録用参照光と情報光を反射層による反射前又は反射後に記録層で干渉させて干渉縞１２６を形成して情報の記録を行い、再生用参照光を反射層による反射後又は反射前に干渉縞に照射して再生光１２９を生成し、その再生光を受光素子１２０で検出することで情報の再生を行う。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光束を空間光変調器に照射して情報光を生成し、前記情報光を対物レンズを介して記録媒体に照射すると共に、前記光源からの記録用参照光を前記記録媒体に照射し、前記情報光と記録用参照光を干渉させて干渉縞を形成することにより情報の記録を行い、前記光源からの再生用参照光を前記干渉縞に照射することにより情報の再生を行う光情報記録再生方法において、
前記記録媒体は記録層の裏面側に反射層を有し、前記記録媒体の光入射側には前記記録媒体からの再生光を受光する受光素子が配置されており、
前記記録用参照光と情報光を前記反射層による反射前又は反射後に前記記録層で干渉させて干渉縞を形成することにより情報の記録を行い、
前記再生用参照光を前記反射層による反射後又は反射前に前記干渉縞に照射することにより再生光を生成し、前記再生光を前記受光素子で検出することにより情報の再生を行うことを特徴とする光情報記録再生方法。
【請求項２】
前記記録用参照光と前記再生用参照光の経路は、前記記録媒体内で同一であることを特徴とする請求項１に記載の光情報記録再生方法。
【請求項３】
前記記録媒体の記録層は、前記情報光及び記録用参照光、再生用参照光に対して予め設定された強度以上の光が入射した場合のみ変質する閾値を持つことを特徴とする請求項１又は２に記載の光情報記録再生方法。
【請求項４】
光源からの光束を空間光変調器に照射して情報光を生成し、前記情報光を対物レンズを介して記録媒体に照射すると共に、前記光源からの記録用参照光を前記記録媒体に照射し、前記情報光と記録用参照光を干渉させて干渉縞を形成することにより情報の記録を行い、前記光源からの再生用参照光を前記干渉縞に照射することにより情報の再生を行う光情報記録再生装置において、
前記記録媒体は記録層の裏面側に反射層を有しており、
前記記録用参照光と情報光を前記反射層による反射前又は反射後に前記記録層で干渉させて干渉縞を形成することにより情報の記録を行う手段と、
前記再生用参照光を前記反射層による反射後又は反射前に前記干渉縞に照射することにより再生光を生成する手段と、
前記記録媒体の光入射側に配置され、前記記録媒体からの再生光を受光する受光素子と、
前記受光素子の出力から情報の再生を行う手段とを備えたことを特徴とする光情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラフィ技術を利用して記録媒体に情報を記録又は再生する光情報記録再生方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ホログラフィックメモリの公知文献としては、例えば、『Enhanced Data Security with InPhase Tapestry Holographic Data Storage』（InPhase Technologies社のWhite Paper , January 2004）がある。以下、同文献によるホログラフィックメモリ技術について図５〜図７をもとに説明する。
【０００３】
図５はホログラムディスク（２光束干渉方式）に記録を行う従来の光学系を説明する展開図、図６はホログラムディスク（２光束干渉方式）に記録された情報の再生を行う従来の光学系を説明する展開図である。なお、ホログラムディスク２０６は透過型の記録媒体である。
【０００４】
まず、ホログラムディスク２０６に記録を行う従来の方法について図５と図７（ａ）を用いて説明する。光源のレーザ２０１から出射した光束はコリメータ２０２で平行光束とされ、ビームスプリッタ（ＢＳ）２０３に入射する。この入射光束はビームスプリッタ（ＢＳ）２０３により透過光束と反射光束に分岐される。
【０００５】
ビームスプリッタ（ＢＳ）２０３を透過した光束は空間光変調素子（ＳＬＭ）２０４を照明し、リレーレンズ３（２２０）、リレーレンズ４（２２１）を経由して対物レンズ２０５に入射し、情報光２１２としてホログラムディスク２０６に照射される。
【０００６】
一方、ビームスプリッタ（ＢＳ）２０３で反射された光束は、リレーレンズ１（２０７）、リレーレンズ２（２０８）を経由し、ミラー２０９で反射される。ミラー２０９で反射された光束はホログラムディスク２０６へ差し向けられ、参照光２１３としてホログラムディスク２０６へ入射する。
【０００７】
図７（ａ）はホログラムディスク２０６に入射する情報２１２と参照光２１３を示すものである。図７（ａ）に示すようにホログラムディスク２０６内のrecording layer２１５で情報光２１２と参照光２１３が干渉し、干渉縞２１７が屈折率分布として記録され、デジタル体積ホログラムが形成される。更に、ミラー２０９を制御してホログラムディスク２０６に入射する参照光２１３の角度を変えることで多重記録を行う。
【０００８】
次に、ホログラムディスク２０６から再生を行う従来の方法を図６と図７（ｂ）を用いて説明する。図６に示すように光源のレーザ２０１から出射した光束は記録時と同様にコリメータ２０２で平行光束とされ、ビームスプリッタ（ＢＳ）２０３に入射する。この入射光束はビームスプリッタ（ＢＳ）２０３で反射され、リレーレンズ１（２０７）、リレーレンズ２（２０８）、ミラー２０９を経由して、参照光２１３としてホログラムディスク２０６へ入射する。
【０００９】
なお、再生時には、ビームスプリッタ（ＢＳ）２０３を透過した光束が対物レンズ２０５を通ってホログラムディスク２０６に入射しないように空間光変調素子（ＳＬＭ）２０４を通らないようにする。
【００１０】
図７（ｂ）はホログラムディスク２０６に入射する参照光２１３を示す。図７（ｂ）に示すように記録時と同様の角度で干渉縞２１７に入射する光束により再生光２１８が出射する。
【００１１】
この再生光２１８は図６に示すようにホログラムディスク２０６から出射してレンズ１（２１０）を介して受光素子２１１上に結像され、受光素子２１１の出力から情報の再生を行う。更に、記録を行った際の参照光２１３と同様の角度となるようにミラー２０９を駆動して干渉縞２１７へ入射する参照光２１３の角度を制御することで、所望の情報の再生を行う。
【非特許文献１】『Enhanced Data Security with InPhase Tapestry Holographic Data Storage』（InPhase Technologies社のWhite Paper , January 2004）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記従来の技術においては、透過型のホログラムディスク２０６に情報の記録を行っているため、ホログラムディスク２０６に記録された情報を再生する場合には、ホログラムディスク２０６に参照光２１３が入射する面から見て裏側に再生光２１８が出射する。再生光２１８はホログラムディスク２０６の裏側に配置された光学系によって受光素子２１１で受光され、光学情報の再生が行われるため、装置が厚くなってしまう（高さ方向の幅が大きい）という課題があった。
【００１３】
本発明の目的は、反射型のホログラム記録媒体を用い、受光素子等を記録媒体の光束入射側に配置することにより装置の薄型化が可能な光情報記録再生方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、ホログラム記録媒体は記録層の裏面側に反射層を有しており、記録媒体の光入射側には記録媒体からの再生光を受光する受光素子を配置する。そして、記録用参照光と情報光を反射層による反射前又は反射後に記録層で干渉させて干渉縞を形成することにより情報の記録を行い、再生用参照光を反射層による反射後又は反射前に干渉縞に照射することにより再生光を生成し、その再生光を受光素子で検出することにより情報の再生を行う。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、反射型のホログラム記録媒体を用いて２光束干渉方式で記録・再生を行う構成であるため、ホログラム記録媒体へ情報光が入射する側から見て裏側へ光学系を配置する必要がない。従って、装置の厚みを小さくでき、装置の小型化を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
次に、発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
（第１の実施形態）
図１と図２は本発明に係るホログラフィック光情報記録再生装置の第１の実施形態を示す構成図である。図１は記録時の光学系を示す図、図２は再生時の光学系を示す図である。なお、図１と図２は展開図である。また、本実施形態では所謂２光束干渉方式を用いて光情報記録再生を行うものとする。
【００１８】
更に、図１では主に光学系の構成を示し、その他のホログラムディスクに情報を記録するのに必要な回路、再生するのに必要な回路、或いはホログラムディスクを回転駆動する回路や機構等は省略している。
【００１９】
まず、図１と図３（ａ）を用いて本発明によるホログラフィック光情報記録再生装置の記録方法について説明する。
【００２０】
図１において、光源のレーザ１０１から出射した光束はコリメータ１０２で平行光束とされ、ビームスプリッタ（ＢＳ）１０３へ入射する。ビームスプリッタ（ＢＳ）１０３に入射した光の一部は透過し、一部は反射される。ビームスプリッタ（ＢＳ）１０３を透過した光束はビームスプリッタ（ＢＳ）１０４へ入射して一部の光が透過し、空間光変調素子（ＳＬＭ）１０５を照明する。
【００２１】
空間光変調素子（ＳＬＭ）１０５を透過した光束は、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０６を透過し、リレーレンズ５（１１８）、リレーレンズ６（１１９）を経由して１／４波長板（ＱＷＰ）１０７へ入射する。
【００２２】
１／４波長板ＱＷＰ１０７を透過した光束は円偏光（例えば、右回りの円偏光）に変換されてホログラムディスク１０９に差し向けられ、対物レンズ１０８に入射して情報光１２１としてホログラムディスク１０９を照射する。ホログラムディスク１０９は後述するように反射面を有する反射型記録媒体である。
【００２３】
一方、ビームスプリッタ（ＢＳ）１０３で反射した光は、リレーレンズ１（１１０）、リレーレンズ２（１１１）を経由して１／４波長板（ＱＷＰ）１１２へ入射する。１／４波長板（ＱＷＰ）１１２を透過した光束は円偏光（例えば、右回りの円偏光）に変換された後、ミラー１１３で反射され、記録用参照光１２２としてホログラムディスク１０９を照射する。
【００２４】
図３（ａ）に示すように情報光１２１と記録用参照光１２２はホログラムディスク１０９に照射され、干渉して干渉縞１２６を形成する。更に、ミラー１１３を駆動してホログラムディスク１０９へ入射する記録用参照光１２２の角度を変えて、干渉縞形成部分に入射させることで、所謂角度多重方式で記録を行うことが可能となる。
【００２５】
ホログラムディスク１０９中の高分子材料（recording layer１２４）には、この記録時の干渉縞パターンが屈折率分布として記録され、デジタル体積ホログラムが形成される。また、ホログラムディスク１０９中には反射膜（反射面１２７）が設けられている。
【００２６】
なお、ビームスプリッタ（ＢＳ）１０４からミラー１１７までの光路、或いはミラー１１７からホログラムディスク１０９までの光路に図示しないシャッターが配置されている。記録時にはこのシャッターを駆動することによりビームスプリッタ（ＢＳ）１０４での反射光がホログラムディスク１０９に到達しないように遮光する。光を遮るものであればシャッターでなくてもよい。
【００２７】
図３（ａ）は図１におけるホログラムディスク１０９へ情報を記録する際に入射・出射する光束の詳細を示す図である。ホログラムディスク１０９はcover layer１２３、recording layer１２４、space layer１２５、反射面１２７で形成されている。なお、space layer１２５がないホログラムディスクを用いても良い。space layer１２５がないホログラムディスクの場合には、recording layer１２４の直下に反射面１２７が存在する構成のホログラムディスクとなる。
【００２８】
ホログラムディスク１０９に情報の記録を行う場合には、情報光１２１がホログラムディスク１０９内のcover layer１２３を透過し、recording layer１２４へ入射する。また、記録用再生光１２２は図３（ａ）の左上からホログラムディスク１０９に入射して、cover layer１２３、recording layer１２４、space layer１２５を透過し、反射面１２７で反射される。
【００２９】
反射面１２７で反射した記録用参照光１２２はspace layer１２５を透過してrecording layer１２４へ入射する。記録光１２１と記録用再生光１２２はrecording layer１２４内で干渉して干渉縞１２６が形成され、情報が記録される。更に、ミラー１１３を制御してホログラムディスク１０９に入射する記録用参照光１２２の角度を変えることで、多重記録を行うことが可能である。
【００３０】
次に、図２と図３（ｂ）を用いて本発明によるホログラフィック光情報記録再生装置の再生方法について説明する。
【００３１】
図２において、光源のレーザ１０１から出射した光束はコリメータ１０２で平行光束とされ、ビームスプリッタ（ＢＳ）１０３へ入射する。ビームスプリッタ（ＢＳ）１０３に入射した光の一部は透過してビームスプリッタ（ＢＳ）１０４へ入射し、一部の光が反射されてリレーレンズ３（１１４）、リレーレンズ２（１１５）を経由して１／４波長板（ＱＷＰ）１１６へ入射する。
【００３２】
１／４波長板（ＱＷＰ）１１６を透過した光束は円偏光（例えば、右回りの円偏光）に変換されてミラー１１７で反射され、再生用参照光１２８としてホログラムディスク１０９に入射する。
【００３３】
図３（ｂ）は図２におけるホログラムディスク１０９から情報を再生する際に入射する光束の詳細を示す図である。再生用参照光１２８は図３（ｂ）の右上からホログラムディスク１０９に入射し、cover layer１２３を透過してrecording layer１２４内に形成されている干渉縞１２６を照明する。
【００３４】
情報が記録された干渉縞１２６に再生用参照光１２８が照射されると再生光１２９が出射する。なお、再生用参照光１２８が干渉縞１２６に入射する角度は、図３（ａ）における記録用参照光１２２が干渉縞１２６に入射する方向と正反対の向きとなるように制御されている。再生光１２９は、cover layer１２３を通過してホログラムディスク１０９から射出される。
【００３５】
図２に戻って再生光１２９が受光素子１２０に結像されるまでの動作を説明する。ホログラムディスク１０９から射出された再生光１２９は対物レンズ１０８、１／４波長板（ＱＷＰ）１０７を透過して更に偏光状態が回転された後、リレーレンズ６（１１９）、リレーレンズ５（１１８）を経由して偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０６に入射する。偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０６で反射された再生光１２９は受光素子１２０上に結像され、その出力から情報の再生を行う。
【００３６】
更に、干渉縞１２６に再生参照光１２８が入射する角度が記録を行う際の記録用参照光１１２と正反対の角度となるようにミラー１１７の制御を行う。そうすることでホログラムディスク１０９に多重に記録された所望の情報を再生することができる。
【００３７】
なお、ビームスプリッタ（ＢＳ）１０３からミラー１１３までの光路或いはミラー１１３からホログラムディスク１０９までの光路に図示しないシャッターが配置されている。再生時にはそのシャッターを駆動することによりビームスプリッタ（ＢＳ）１０３での反射光がホログラムディスク１０９へ到達しないように遮光する。光を遮るものであればシャッターでなくてもよい。
【００３８】
また、再生時にはビームスプリッタ（ＢＳ）１０４を透過した光が対物レンズ１０８を通ってホログラムディスク１０９に到達しないように空間光変調素子（ＳＬＭ）１０５を光が通らないようにする。若しくは、ビームスプリッタ（ＢＳ）１０４から対物レンズ１０８までの光路にシャッターを配置し、再生時にはそのシャッターを駆動して遮光しても良い。光を遮るものであればシャッターでなくてもよい。
【００３９】
ここで、本発明は記録・再生の際に干渉縞生成領域以外の記録層（recording layer１２４）を光束が通過することにより記録層が変質することを避けるため、次の方法を用いている。即ち、ホログラムディスク１０９に入射する情報光及び記録用参照光、再生用参照光に対して記録層が閾値を持つ記録媒体を採用している。
【００４０】
具体的には、ある強度以上の光が入射した場合にのみ変質（干渉縞形成）するフォトポリマーやフォトリフラクティブ材料又は熱可塑性材料を記録層に用い、記録層への入射光量を制御して情報の記録や再生を行う。つまり、記録層における干渉縞の形成を制御する。これは記録層の劣化に対して効果的である。
【００４１】
（第２の実施形態）
次に、図４を用いて本発明の第２の実施形態を説明する。なお、本実施形態に用いる光学系は図１、図２と同様であり、詳しい説明は省略する。図４ではホログラムディスク１０９の各層や各光束に図３と同一符号を付している。ホログラムディスク１０９は第１の実施形態と同様のものを用いている。
【００４２】
まず、ホログラムディスク１０９に記録を行う場合の動作を図４（ａ）を用いて説明する。本実施形態では情報光１２１と記録用参照光１２２は、反射面１２７で反射する前にrecording layer１２４内で干渉して干渉縞１２６を形成し、情報の記録を行う。
【００４３】
次に、記録媒体であるホログラムディスク１０９から記録情報の再生を行う場合の動作について図４（ｂ）を用いて説明する。以下の説明では、本実施形態の特徴となる部分について説明する。
【００４４】
再生用参照光１２８は図４（ｂ）において右上側から入射し、cover layer１２３、recording layer１２４、space layer１２５を透過して、反射面１２７で反射される。反射面１２７で反射された再生用参照光１２８は、space layer１２５を透過してrecording layer１２４上に形成された干渉縞１２６を照明し、干渉縞１２６から再生光１２９が出射する。
【００４５】
再生光１２９はcover layer１２３を透過し、ホログラムディスク１０９から出射する。そして、第１の実施形態の場合と同様に対物レンズ１０８等を透過して偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１０６で反射され、受光素子１２０上に結像される。その受光素子１２０の出力から情報の再生を行う。なお、再生用参照光１２８が干渉縞１２６に入射する角度は、図４（ａ）における記録用参照光１２２が干渉縞１２６に入射する方向と正反対の向きとなるように制御されている。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施形態による記録時の光学系を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による再生時の光学系を示す概略図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による記録・再生方法を説明する図である。
【図４】本発明の第２の実施形態による記録・再生方法を説明する図である。
【図５】記録時の従来技術を説明するための光学系の概略図である。
【図６】再生時の従来技術を説明するための光学系の概略図である。
【図７】従来技術の記録・再生方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０１  レーザ
１０２  コリメータ
１０３  ビームスプリッタ（ＢＳ）
１０４  ビームスプリッタ（ＢＳ）
１０５  空間光変調素子（ＳＬＭ）
１０６  偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
１０７  １／４波長板（ＱＷＰ）
１０８  対物レンズ
１０９  ホログラムディスク
１１０  リレーレンズ１
１１１  リレーレンズ２
１１２  １／４波長板（ＱＷＰ）
１１３  ミラー
１１４  リレーレンズ３
１１５  リレーレンズ４
１１６  １／４波長板（ＱＷＰ）
１１７  ミラー
１１８  リレーレンズ５
１１９  リレーレンズ６
１２０  受光素子
１２１  情報光
１２２  記録用参照光
１２３  cover layer
１２４  recording layer
１２５  space layer
１２６  干渉縞
１２７  反射面
１２８  再生用参照光
１２９  再生光
１３０  substrate
【図１】
2008090157.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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