(57)【要約】【課題】空間変調手段を用いて高精度の記録再生を可能とした光メモリ装置の薄型化を実現する。【解決手段】ホログラム媒体に対して信号光と参照光とを照射して情報を記録し、情報が記録されたホログラム媒体に対して参照光を照射して情報を再生する光メモリ装置において、信号光と参照光とを出射するレーザ光源１とホログラム記録媒体との間に光導波路３を設けて、レーザ光源１から出射された光束が光導波路３によって拡大される構成としている。この構成によって、装置の薄型化を実現する。加えて、光導波路３と、空間光変調素子５、撮像素子およびその他の光学系を一体に構成し、少なくとも撮像素子を含む受光素子を、光導波路３が形成された基板と同一の基板上に形成して、装置のさらなる薄型化を実現するものである。【選択図】  図１
2005004860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラム媒体に対して信号光と参照光とを照射して情報を記録し、情報が記録されたホログラム媒体に対して参照光を照射して情報を再生する光メモリ装置において、前記信号光と前記参照光とを出射するレーザ光源と前記ホログラム記録媒体との間に光導波路を設けて、前記レーザ光源から出射された光束が前記光導波路によって拡大される構成としたことを特徴とする光メモリ装置。
【請求項２】
前記光導波路と、空間光変調素子、撮像素子およびその他の光学系が一体に構成されていることを特徴とする請求項１の光メモリ装置。
【請求項３】
少なくとも撮像素子を含む受光素子が、前記光導波路が形成された基板と同一の基板上に形成されていることを特徴とする請求項２記載の光メモリ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はホログラム媒体を利用する光メモリ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ホログラフィを利用して記録媒体に情報を記録するホログラフィック記録は、一般的に、イメージ情報を持った信号光と参照光とを記録媒体の内部で重ね合わせ、そのときにできる干渉縞を記録媒体に書き込むことによって行われる。記録された情報の再生時には、その記録媒体に参照光を照射することにより、干渉縞による回折によりイメージ情報が再生される。
【０００３】
このホログラフィック記録においては、超高密度光記録のために、ボリュームホログラフィ、特にデジタルボリュームホログラフィが開発されている。ボリュームホログラフィとは、記録媒体の厚み方向も積極的に活用して、３次元的に干渉縞を書き込む方式であり、厚みを増すことで回折効率を高め、多重記録を用いて記憶容量の増大を図るものである。
【０００４】
また、デジタルボリュームホログラフィとは、ボリュームホログラフィと同様の記録媒体と記録方式を用いつつも、記録するイメージ情報は２値化したデジタルパターンに限定した、コンピュータ指向のホログラフィック記録方式である。このデジタルボリュームホログラフィでは、例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。再生時は、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で、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、微分検出を行ったり、２値化データをコード化しエラー訂正を行ったりすることで、極めて忠実に元の情報を再現することが可能になる。
【０００５】
しかし、従来のデジタルボリュームホログラフィの記録再生方法では、記録時における情報光の２次元パターンのコントラストに比べて再生光の２次元パターンのコントラストが低下すると共に、再生光にはノイズが重畳するため、Ｓ／Ｎ比が低下し、情報再生の精度が低くなるという問題点があった。
【０００６】
この問題を解決するために、（特許文献１）には、空間変調手段によって、光源から出射された光束の少なくとも一部を空間的に変調して、互いに相補的なパターンを有する２つの光束を生成し、この２つの光束を記録光学系によって情報記録層に対して照射して、２つの光束の干渉による干渉パターンによって情報記録層に情報を記録するようにした光情報記録装置が開示されている。この光情報記録装置によると、情報再生時には、互いに相補的なパターンを有する２つの再生光を得ることができるため、この相補的な２つの再生光を用いた差動検出により精度の良い情報再生が可能となるとされている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１０−３０２２９３号公報（段落番号０００９〜００７８）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、（特許文献１）に記載されている、２次元の空間光変調素子を用いる光メモリ装置では、その空間光変調素子の面積と少なくとも同じ面積を持つ光束が必要となる。つまり、従来のこのような光メモリ装置においては、空間光変調素子の一辺の大きさに装置の厚みが支配されることとなる。２次元空間光変調素子自体の小型化については技術開発が進められているが、空間光変調素子の面積が同じであれば、画素数が増すにつれて、レーザを用いる光学系特有の回折現象により、光利用効率が悪化するので小型化にも限界がある。
【０００９】
本発明は、空間変調手段を用いて高精度の記録再生を可能とした光メモリ装置の薄型化を実現することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、ホログラム媒体に対して信号光と参照光とを照射して情報を記録し、情報が記録されたホログラム媒体に対して参照光を照射して情報を再生する光メモリ装置において、前記信号光と前記参照光とを出射するレーザ光源と前記ホログラム記録媒体との間に光導波路を設けて、前記レーザ光源から出射された光束が前記光導波路によって拡大される構成としたことを特徴とする光メモリ装置である。
【００１１】
これにより、レーザ光源から出射された光束が光導波路によって拡大されて空間光変調素子に入射するため、空間光変調素子の面積より大きな断面積を有する光束を容易に得ることができ、光メモリ装置の薄型化が可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、ホログラム媒体に対して信号光と参照光とを照射して情報を記録し、情報が記録されたホログラム媒体に対して参照光を照射して情報を再生する光メモリ装置において、信号光と参照光とを出射するレーザ光源とホログラム記録媒体との間に光導波路を設けて、レーザ光源から出射された光束が光導波路によって拡大される構成としたことを特徴とする光メモリ装置であり、レーザ光源から出射された光束が光導波路によって拡大されて空間光変調素子に入射するため、空間光変調素子の面積より大きな断面積を有する光束を容易に得ることができ、光メモリ装置の薄型化が可能となる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１の光メモリ装置において、光導波路と、空間光変調素子、撮像素子およびその他の光学系が一体に構成されていることを特徴としており、装置の薄型化を実現できるとともに、各部品間の位置が外部からの衝撃などの影響でずれることが少なくなり信頼性が向上する。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項２の光メモリ装置において、少なくとも撮像素子を含む受光素子が、光導波路が形成された基板と同一の基板上に形成されていることを特徴としており、装置の薄型化を実現できるとともに、プロセス技術によって高精度に受光部品を配置することができるため、低コストで信頼性の高い光メモリ装置を実現することができる。
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による光メモリ装置のピックアップ部を示す概略構成図である。
【００１７】
図１において、１はホログラム記録媒体への記録・再生のエネルギ源となるレーザ光源、２は導波路基板、３は導波路基板２に形成された光導波路（以下、略して導波路ということもある）、４は導波路表面に形成されたグレーティング、５は導波路基板２上に設けられた透過型の空間光変調素子である。
【００１８】
このような導波路を用いる光学系はもともと光ディスク用として研究されていた。本発明による導波路ピックアップの基本的な構成および動作原理は光ディスク用導波路ピックアップとほぼ同じであるので、詳細説明は既発表の資料等に譲り、図２の光ディスク用導波路ピックアップの一例についての説明図により概略を述べる。
【００１９】
図２において２０は光ディスク、２１はレーザ光源、２２は導波層とバッファ層およびＳｉサブストレート層とからなる導波路基板、２３は導波路に導かれた光を光ディスク２０に収束させる集光グレーティング、２４は光ディスク２０の動きに対しピックアップの位置を追従させるための制御信号を発生させるためのビームスプリッタ、２５はビームスプリッタによって偏向された光を電気信号に変換する受光素子である。
【００２０】
レーザ光源２１から発振された光は導波路基板２２内の導波層内を進行しながら拡幅する光となり、集光グレーティング２３により光ディスク２０の記録面に集光される。光ディスク２０で反射された光は集光グレーティング２３によりその一部がまた導波層に戻され、さらにその一部の光がビームスプリッタ２４により受光素子２５に導かれることとなる。この受光素子２５にて光電変換された信号から光ディスク２０に対する相対位置信号を得、光ピックアップの位置が制御される。
【００２１】
このような導波路ピックアップは半導体プロセスを用いて受光素子基板上に集光グレーティング２３と導波路を作成することで得られる。導波路は高屈折率の薄膜を低屈折率の薄膜で挟みこむことにより形成される。この高屈折率の膜を導波層、低屈折率の膜をクラッド層と呼ぶ。前記したように、導波層の上に形成されたグレーティング２３に角度θで平面波が入射するとき、レーザ波長・入射角・集光グレーティング周期・各層の屈折率などの間で一定の条件を満たせば、入射光の一部が導波光に変換され、残りの部分は透過光となる。
【００２２】
以上のような機能を導波路ピックアップは持っているが、本実施の形態で特に有用なものは導波路内で行われる光束の拡幅機能である。一般的な光学系における光束の拡幅は、球面あるいは非球面レンズにより構成されるビームエキスパンダによって行われる。そのため、拡幅された光束が占有する３次元的空間が必要となり、このことがピックアップの薄型化、ひいては光メモリ装置全体の薄型化を阻害する要因となっていた。
【００２３】
本実施の形態では、前述したように空間光変調素子５の面積より大きな断面を持つ光束を得るのには、図１に示す２次元的な構成を持つ導波路３とレンズ機能をもつグレーティング４があればよい。ホログラムによる光メモリ装置の情報記録の詳細は、特許文献１などの資料に述べられているのでここでは割愛するが、グレーティング４にて集光する途上にある光束に空間光変調素子５が挿入されていることで所要の機能を達成することができる。なお、図１には図示しない記録媒体に対する相対的な位置検知機構も含まれていることは言うまでもない。よって、光メモリ装置全体の薄型化が可能となる。
【００２４】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２による光メモリ装置のピックアップ部の分解図である。図３において１〜５の符号については図１と共通であるのでここで説明は割愛する。６は再生に際して記録媒体からの再生像を電気的な信号に変換する撮像素子、７は後述する記録再生時に必要になる光束の偏光方向を変換させる機能を果たす二分割旋光子である。８は空間光変調素子５および撮像素子６を図示しない情報処理回路等に対して電気的に接続するためのフレキシブルパターンである。
【００２５】
なお、導波路基板２には図示しない受光素子、その他の回路が導波路層を形成する前のプロセスで形成されている。これらが一体に組み立てられた状態が図１となるのだが、外部との信号の授受は柔軟性のあるフレキシブルパターン８を介して行われるので、図示しないピックアップ支持機構によるフォーカシング方向やトラッキング方向など一定方向の動きに対し、支障をきたさない。なお、ピックアップ支持機構はフォーカシング方向やトラッキング方向以外を基本的に拘束するものであるが、必要に応じて記録媒体に対するピックアップのチルトを補正する手段を設けることもある。
【００２６】
図４を用いて本発明によるピックアップの光学的構成について簡単に説明する。図４は、本発明の実施の形態２による光メモリ装置のピックアップ部の光学的構成を説明する図である。図４において１〜７の符号については図３と共通であるのでここでは割愛する。
【００２７】
レーザ光源１から導波路基板２へ伝達された光はそこで拡幅され、グレーティング４にて上方に偏向されるとともに、ディスク基板１０内の反射膜１３上に集光するよう収束される。収束途中の光路には空間光変調素子５が設けられており、この空間光変調素子５によって記録したい情報を光の明暗、位相、偏光方向のいずれかで光束を変調する。
【００２８】
ただし、ここでは次の二分割旋光子７によって偏光される片方の部分のみを変調し、もう片方部分は明暗・位相・偏光とも何も変調しないように制御される。そして、二分割旋光子７によって、光束はＡ偏光部分１１とＢ偏光部分１２というように、偏光方向が互いに異なる２つの部分に分けられる。ここで、Ａ偏光部分１１の偏光面とＢ偏光部分１２の偏光面は互いに垂直の関係にあるものとする。
【００２９】
Ａ偏光部分１１とＢ偏光部分１２は偏光性のある反射膜１３にて反射するが、この反射膜１３は反射する光に対し９０°旋光させるので、反射されたＡ偏光部分１１は偏光面が９０°回転してＢ偏光部分１２と同じ偏光面をもつこととなる。つまり、反射後、Ａ偏光部分１１とＢ偏光部分１２の交差している領域では干渉が生じることとなる。これはＢ偏光部分１２に関しても同じであるので、変調をかけられた光束部分は反射前後で２回同じ干渉パターンを発生させることになる。結局、記録層１４中の交差部分に記録される情報は反射前後の２つの領域ともに同じものとなる。
【００３０】
記録を再生する場合にはＡ偏光部分１１、Ｂ偏光部分１２ともに変調をかけないようにして媒体に入射させることで記録済みのホログラムを再生する。記録層１４からの再生光は、往きと同じ経路を反対方向に進み、グレーティング４まで戻るが、前述のように一部の光は導波路基板２を透過して撮像素子６に到達し、情報が電気的信号に変換される。偏光により変調を行った場合、撮像素子６にて明暗の情報として認識するためにはグレーティング４から撮像素子６の入射面に至る間に偏光フィルタ膜を設ける。
【００３１】
このように光導波路を含む光学系と、ホログラム媒体を用いる光メモリ装置に不可欠な空間光変調素子、撮像素子およびその他の光学系を一体に構成することで、ピックアップを薄く小さく構成することができるので装置の薄型化を実現できる。さらに一体化することで各部品間の位置が外部からの衝撃などの影響でずれることも少なくなり信頼性も向上する。
【００３２】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３による光メモリ装置のピックアップ部の光学的構成を説明する図である。図５において全ての符号については図４と共通であるのでここでは説明は割愛する。前記のようにこのような導波路ピックアップは半導体プロセスを用いて受光素子基板上にグレーティングと導波路を作成することで得られる。
【００３３】
図５において、撮像素子６は図示しない他の受光素子とともに導波路３を形成する前の半導体プロセスで導波路基板２上に形成されている。このように同一の導波路基板２上に、導波路３、受光素子、グレーティング４、撮像素子６を形成しているので、ピックアップの部品点数を削減できるとともに薄型化を満たしながら、さらに半導体プロセス特有の高精度な相対位置精度により他の部品の組み付け精度を緩和できるので生産コストを低減できる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
【００３５】
（１）請求項１記載の発明によると、ホログラム媒体に対して信号光と参照光とを照射して情報を記録し、情報が記録されたホログラム媒体に対して参照光を照射して情報を再生する光メモリ装置において、前記信号光と前記参照光とを出射するレーザ光源と前記ホログラム記録媒体との間に光導波路を設けて、前記レーザ光源から出射された光束が前記光導波路によって拡大される構成としたことにより、レーザ光源から出射された光束が光導波路によって拡大されて空間光変調素子に入射するため、空間光変調素子の面積より大きな断面積を有する光束を容易に得ることができ、光メモリ装置の薄型化が可能となる。
【００３６】
（２）請求項２に記載の発明は、請求項１の光メモリ装置において、前記光導波路と、空間光変調素子、撮像素子およびその他の光学系が一体に構成されていることにより、装置の薄型化を実現できるとともに、各部品間の位置が外部からの衝撃などの影響でずれることが少なくなり信頼性が向上する。
【００３７】
（３）請求項３に記載の発明は、請求項２の光メモリ装置において、少なくとも撮像素子を含む受光素子が、前記光導波路が形成された基板と同一の基板上に形成されていることにより、装置の薄型化を実現できるとともに、プロセス技術によって高精度に受光部品を配置することができるため、低コストで信頼性の高い光メモリ装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による光メモリ装置のピックアップ部を示す概略構成図
【図２】光ディスク用導波路ピックアップの一例についての説明図
【図３】本発明の実施の形態２による光メモリ装置のピックアップ部の分解図
【図４】本発明の実施の形態２による光メモリ装置のピックアップ部の光学的構成を説明する図
【図５】本発明の実施の形態３による光メモリ装置のピックアップ部の光学的構成を説明する図
【符号の説明】
１  レーザ光源
２  導波路基板
３  導波路
４  グレーティング
５  空間光変調素子
６  撮像素子
７  二分割旋光子
８  フレキシブルパターン
１０  ディスク基板
１１  Ａ偏光部分
１２  Ｂ偏光部分
１３  反射膜
１４  記録層
２０  光ディスク
２１  レーザ光源
２２  導波路基板
２３  集光グレーティング
２４  ビームスプリッタ
２５  受光素子
【図１】
2005004860.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005004860.tif 000006
【図５】
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