(57)【要約】【課題】  ホログラフィを利用した光情報記録装置において、記録密度を高めた記録を行なった場合においても、良好な品質で記録可能な光情報記録装置とその方法を提供する。【解決手段】  ホログラフィを利用して光情報記録媒体に信号光と参照光との干渉パターンをホログラムとして多重記録する光情報記録装置において、レーザ光を出射する光源と、レーザ光を参照光と信号光に分離する光学素子と、参照光の光情報記録媒体への入射角度を制御する角度制御部と、記録時に信号光および参照光の少なくとも一つの位相を制御する位相制御部と、を備え、角度制御部は信号光の隣接ページの１ｓｔ  ｎｕｌｌの位置が固定されるように角度間隔を制御し、位相制御部は隣接ページ間の位相差が所定値となるように信号光または参照光の位相を制御する光情報記録装置が開示される。【選択図】  図１
2017126390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光情報記録媒体に信号光と参照光の干渉パターンをホログラムとして記録する際に、前記参照光の前記光情報記録媒体への入射角度に対応したホログラムをページとして多重記録する光情報記録装置において、
レーザ光を出射する光源と、
前記レーザ光を前記参照光と前記信号光に分離する光学素子と、
前記記録時に前記参照光の前記光情報記録媒体への入射角度を制御する角度制御部と、
前記記録時に前記信号光および参照光の少なくとも一つの位相を制御する位相制御部と、
を備え、
前記角度制御部は、
前記信号光が記録する前記ページに対する、隣接ページからの再生信号の１ｓｔ  ｎｕｌｌの位置の変化を抑制するように、前記入射角度を制御し、
前記位相制御部は、
隣接する前記ページ間の位相差が所定値となるように、前記信号光および前記参照光の少なくとも一つの位相を制御する、
ことを特徴とする光情報記録装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光情報記録装置において、
前記位相制御部は、
前記信号光が記録する前記ページにおける、前記１ｓｔ  ｎｕｌｌよりも大きい領域に対応する、前記信号光の領域において、隣接する前記ページ間の位相差が略πとなるように、前記信号光の位相を制御することを特徴とする光情報記録装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光情報記録装置において、
前記位相制御部は、
前記信号光が記録する前記ページにおける、０ｔｈ  ｎｕｌｌから１ｓｔ  ｎｕｌｌの間の領域に対応する、前記信号光の領域において、隣接する前記ページ間の位相差が略０となるようにし、それ以外は隣接する前記ページ間の位相差が略πとなるように、前記信号光の位相を制御することを特徴とする光情報記録装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光情報記録装置において、
前記角度制御部は、
前記信号光が記録する前記ページに対する、隣接する前記ページからの再生信号の１ｓｔ  ｎｕｌｌの位置が固定されるように、隣接する前記ページ間の前記入射角度の間隔を変化させることを特徴とする光情報記録装置。
【請求項５】
請求項１に記載の光情報記録装置において、
前記角度制御部は、
前記参照光の前記入射角度の可変領域において、前記可変領域の一端から隣接する前記ページ間の前記入射角度の間隔を徐々に小さくしていき、所定の入射角度になったら、隣接する前記ページ間の前記入射角度の間隔を徐々に大きくしていくことにより、前記１ｓｔ  ｎｕｌｌ位置の変化を抑制することを特徴とする光情報記録装置。
【請求項６】
光情報記録媒体に信号光と参照光の干渉パターンをホログラムとして多重記録する際に、前記参照光の前記光情報記録媒体への入射角度に対応したホログラムをページとして多重記録する光情報記録装置において、
レーザ光を出射する光源と、
前記レーザ光を前記参照光と前記信号光に分離する光学素子と、
前記記録時に前記参照光の前記光情報記録媒体への入射角度を制御する角度制御部と、
前記記録時に前記信号光および前記参照光の少なくとも一つの位相を制御する位相制御部と、
を備え、
前記角度制御部は、
前記信号光が記録する前記ページに対する、隣接ページからの再生信号の１ｓｔ  ｎｕｌｌの位置が、前記信号光が記録する前記ページの範囲外となるように前記入射角度を制御し、
前記位相制御部は、
隣接する前記ページ間の位相差が所定値となるように、前記信号光および前記参照光の少なくとも一つの位相を制御する、
ことを特徴とする光情報記録装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光情報記録装置において、
前記位相制御部は、
隣接する前記ページ間の位相差が略πとなるように、前記信号光および前記参照光の少なくとも一つの位相を制御することを特徴とする光情報記録装置。
【請求項８】
請求項６に記載の光情報記録装置において、
前記位相制御部は、
隣接する前記ページ間の位相差が略πとなるように、前記参照光の光束全体に位相差を与えることを特徴とする光情報記録装置。
【請求項９】
光情報記録媒体に信号光と参照光との干渉パターンをホログラムとして記録する光情報記録方法において、角度多重方式で複数のページを記録する際に、
前記ページの其々において、隣接するページからのクロストークの１ｓｔ  ｎｕｌｌの位置の変化が小さくなるように、前記ページ間の角度間隔を制御する角度制御ステップと、
隣接する前記ページ間の位相差が所定値となるように、前記信号光および前記参照光の少なくとも一つの位相を制御する位相制御ステップと、
を含むことを特徴とする光情報記録方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の光情報記録方法において、
前記位相制御ステップは、
前記隣接するページからのクロストークの１ｓｔ  ｎｕｌｌよりも大きい領域で、隣接する前記ページ間の位相差が略πとなるように前記信号光の位相を制御することを特徴とする光情報記録方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の光情報記録方法において、
前記位相制御ステップは、
前記隣接するページからのクロストークの０ｔｈ  ｎｕｌｌから１ｓｔ  ｎｕｌｌの間の領域において、隣接する前記ページ間の位相差が略０となるようにし、それ以外は隣接する前記ページ間の位相差が略πとなるように、前記信号光の位相を制御することを特徴とする光情報記録方法。
【請求項１２】
請求項９に記載の光情報記録方法において、
前記位相制御ステップは、
前記信号光の光束に対して、当該信号光が記録するページに対する、隣接するページからのクロストークの１ｓｔ  ｎｕｌｌの位置に応じた境界を設定し、
当該境界を挟んだ第１の部分では隣接する前記ページ間の位相差が略０となるようにし、第２の部分では隣接する前記ページ間の位相差が略πとなるように、前記信号光の位相を制御することを特徴とする光情報記録方法。
【請求項１３】
請求項９に記載の光情報記録方法において、
前記角度制御ステップは、
前記ページの其々において１ｓｔ  ｎｕｌｌの位置が一定になるように、前記ページ間の角度間隔を制御することを特徴とする光情報記録方法。
【請求項１４】
請求項９に記載の光情報記録方法において、
前記角度制御ステップは、
前記光情報記録媒体に入射する前記参照光の角度を、前記ページ間で不等間隔に変化させることを特徴とする光情報記録方法。
【請求項１５】
請求項９に記載の光情報記録方法において、
前記角度制御ステップは、
前記参照光の前記入射角度の可変領域において、前記可変領域の一端から隣接する前記ページ間の前記参照光の前記入射角度の間隔を徐々に小さくしていき、所定の入射角度になったら、隣接する前記ページ間の前記参照光の前記入射角度の間隔を徐々に大きくしていくことにより、１ｓｔ  ｎｕｌｌ位置の位置を一定に制御することを特徴とする光情報記録方法。
【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装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、青紫色半導体レーザを用いたＢｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（登録商標）規格により、民生用においても１００ＧＢ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いる。今後は、光ディスクにおいても５００ＧＢを超える大容量化が望まれる。しかしながら、このような高密度を光ディスクで実現するためには、従来の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。
【０００３】
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して、例えば特開２００４−２７２２６８号公報（特許文献１）がある。本公報には、「ホログラムの隣接するスタック間で部分的空間的重なり合いによってホログラムが空間的に多重化される、多重化方法および装置が開示される。各々のスタックは、例えば角度、波長、位相符号、ペリストロピック、またはフラクタル多重化等の別の多重化技術の完全な利点をさらに取り得る。ホログラムを書き込む信号光のビームウエストに等しい量が、ホログラムの個々のスタックを分離する。再現時に、あるホログラムとそのホログラムに隣接するホログラムとは、全て同時に読み出される。再現されたデータのビームウエストにフィルタが配置されることにより、読み出された隣接するホログラムは、カメラ面まで伝達されない。もしくは、これらの所望ではない再現は、制限された角度パスバンドを有する光学系においては、中間面の角度フィルタによってフィルタリングされ得る。」と記載されている。
【０００４】
また、記録時に信号光の位相を制御し多重記録する技術として、たとえば特開２０１３−１１４７１６号公報（特許文献２)がある。本公報には、「少なくとも二つの半導体レーザなどの記録用光源１０５、１０６と、それぞれの記録用光源からの光束を光情報記録媒体１２０中に集光する対物レンズ１１９、１２１を備え、各記録用光源はそれぞれ強度変調された光束を出力し、記録用光源のそれぞれの光束は、光情報記録媒体に対して再生用光束を集光したとき、互いにほぼ９０度ずつ異なる位相差を有する反射光を発生するような関係で光情報記録媒体に記録を行うこととした。これにより、位相変調器を用いることなく光の任意の複素振幅を記録する。」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２７２２６８号公報
【特許文献２】特開２０１３−１１４７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ホログラフィを利用した光情報記録再生装置においては、多重時に制御するパラメータである角度あるいは空間距離を詰めて記録することで記録密度を高めた場合、角度的あるいは空間的に近傍から再生された信号とのクロストーク成分が増大し、再生信号の品質が著しく劣化するため、クロストークを低減しなければならない課題がある。
【０００７】
本発明は上記問題を鑑みなされたものであり、高記録密度かつ良好な品質が得られる光情報記録装置とその方法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】
【０００８】
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいる。
【０００９】
本発明の一側面は、光情報記録媒体に信号光と参照光の干渉パターンをホログラムとして記録する際に、参照光の光情報記録媒体への入射角度に対応したホログラムをページとして多重記録する光情報記録装置である。この装置は、レーザ光を出射する光源と、レーザ光を参照光と信号光に分離する光学素子と、記録時に参照光の光情報記録媒体への入射角度を制御する角度制御部と、記録時に信号光および参照光の少なくとも一つの位相を制御する位相制御部と、を備える。角度制御部は、信号光が記録するページに対する、隣接ページからの再生信号の１ｓｔ  ｎｕｌｌの位置の変化を抑制するように、入射角度を制御し、位相制御部は、隣接するページ間の位相差が所定値となるように、信号光および参照光の少なくとも一つの位相を制御する。
【００１０】
本発明の他の一側面は、光情報記録媒体に信号光と参照光の干渉パターンをホログラムとして多重記録する際に、参照光の光情報記録媒体への入射角度に対応したホログラムをページとして多重記録する光情報記録装置である。この装置は、レーザ光を出射する光源と、レーザ光を参照光と信号光に分離する光学素子と、記録時に参照光の光情報記録媒体への入射角度を制御する角度制御部と、記録時に信号光および参照光の少なくとも一つの位相を制御する位相制御部と、を備える。角度制御部は、信号光が記録するページに対する、隣接ページからの再生信号の１ｓｔ  ｎｕｌｌの位置が、信号光が記録するページの範囲外となるように入射角度を制御し、位相制御部は、隣接するページ間の位相差が所定値となるように、信号光および参照光の少なくとも一つの位相を制御する。
【００１１】
本発明の他の一側面は、光情報記録媒体に信号光と参照光との干渉パターンをホログラムとして記録する光情報記録方法において、角度多重方式で複数のページを記録する際に、ページの其々において、隣接するページからのクロストークの１ｓｔ  ｎｕｌｌの位置の変化が小さくなるように、ページ間の角度間隔を制御する角度制御ステップと、隣接するページ間の位相差が所定値となるように、信号光および参照光の少なくとも一つの位相を制御する位相制御ステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ホログラフィックメモリにおいて記録密度を高めた記録を行なった場合においても良好な品質で再生可能な光情報記録装置とその方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】信号光の領域毎に異なる位相差を与える例を示す原理図
【図２】光情報記録再生装置の構成を表す概略ブロック図
【図３】光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す概略ブロック図
【図４】光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す概略ブロック図
【図５】媒体内における信号光と参照光の角度の定義を表す側面図
【図６】再生時の参照光角度に対する再生光強度と位相を表す概略グラフ図
【図７】ページ間クロストークの例を示す模式グラフ図
【図８】信号光角度とクロストーク量の関係を表すグラフ図
【図９】ページ間位相差制御の実施例を表す概略原理図
【図１０】クロストーク量の参照光角度依存を示すグラフ図
【図１１】クロストーク量の参照光角度依存を示すグラフ図
【図１２】参照光角度に対するページ間隔を示すグラフ図
【図１３】光情報記録再生装置の動作フローの実施例を表す流れ図
【図１４】光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す概略ブロック図
【図１５】参照光に位相差を与える例を示す原理図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。本発明の思想ないし趣旨から逸脱しない範囲で、その具体的構成を変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。
【００１５】
以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、重複する説明は省略することがある。
【００１６】
本明細書等における「第１」、「第２」、「第３」などの表記は、構成要素を識別するために付するものであり、必ずしも、数または順序を限定するものではない。また、構成要素の識別のための番号は文脈毎に用いられ、一つの文脈で用いた番号が、他の文脈で必ずしも同一の構成を示すとは限らない。また、ある番号で識別された構成要素が、他の番号で識別された構成要素の機能を兼ねることを妨げるものではない。
【００１７】
図面等において示す各構成の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。
【実施例１】
【００１８】
本発明における第１の実施例について説明する。本発明は光情報記録装置として実施可能であるが、再生時の効果を含めて説明するため、光情報記録再生装置として説明する。
【００１９】
図２はホログラフィを利用してデジタル情報を記録及び／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。
【００２０】
光情報記録再生装置１０は、入出力制御回路９０を介して外部制御装置９１と接続されている。記録する場合には、光情報記録再生装置１０は外部制御装置９１から記録する情報信号を入出力制御回路９０により受信する。再生する場合には、光情報記録再生装置１０は再生した情報信号を入出力制御回路９０により外部制御装置９１に送信する。
【００２１】
光情報記録再生装置１０は、ピックアップ１１、再生用参照光光学系１２、キュア光学系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。
【００２２】
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光情報記録媒体１に記録する役割を果たす。この際、記録する信号はコントローラ８９によって情報信号をページデータに変調する信号生成回路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。
【００２３】
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を記録時とは逆の向きに光情報記録媒体１に入射させる光波を再生用参照光光学系１２にて生成する。再生用参照光によって再生される再生光をピックアップ１１内の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。
【００２４】
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。
【００２５】
キュア光学系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。
【００２６】
ディスク回転角度検出用光学系１４は、ディスク形状の光情報記録媒体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できる。
【００２７】
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、キュア光学系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。
【００２８】
また、ピックアップ１１及びディスクキュア光学系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行われる。
【００２９】
ところで、ホログラフィの角度多重の原理を利用した記録技術は、参照光角度のずれに対する許容誤差が極めて小さくなる傾向がある。
【００３０】
従って、ピックアップ１１内に、参照光角度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内に備えることが必要となる。
【００３１】
また、ピックアップ１１、キュア光学系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。
【００３２】
位相差制御回路１００は、記録時の隣接あるいは近傍の信号間の位相差が略πとなるように、記録時に信号光と参照光の相対位相差を制御するための回路であり、コントローラからの指令を受け、ピックアップ１１内の位相制御素子を制御する。位相制御素子は、光の位相を変化させる素子であり、例えばガラスのように空気と異なる屈折率の媒質で形成されたもので位相差を生じさせても良いし、例えばアクチュエータ付きミラーでフォーカス方向の位置をシフトさせることで位相差を生じさせても良いし、あるいはＬＣＯＳ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）に代表されるような液晶を用いた位相変調素子を用いても構わない。また、複数の画素を持たずに面内で均一な単一の位相差を与える素子でも構わない。なお、位相制御素子は前述の通り記録時の信号間の位相差を略πとすることを狙ったものであり、後述する位相マスクとは目的が異なる素子である。但し、位相制御素子と位相マスクを合理化し、１つの部品で両方の効果を持たせた素子を用いても構わない。
【００３３】
図３は、本実施例の光情報記録再生装置１０におけるピックアップ１１の基本的な光学系構成の一例における記録原理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。
【００３４】
ＰＢＳプリズム３０５を透過した光ビームは、信号光３０６として働き、ビームエキスパンダ３０８によって光ビーム径が拡大された後、位相マスク３０９、リレーレンズ３１０、ＰＢＳプリズム３１１を透過して空間光変調器３１２に入射する。位相マスクは信号光の波面を意図的に乱すことで、対物レンズでの信号光集光時に、光量集中を緩和することで、光情報記録媒体中の記録材料を局所的に消費することを低減することができる素子である。前述の通り、位相マスクと位相制御素子は求められる機能が異なるが、一つの素子で位相マスクと位相制御素子の効果を同時に実現しても当然構わない。
【００３５】
空間光変調器３１２によってページデータが付加された信号光３０６は、ＰＢＳプリズム３１１を反射し、リレーレンズ３１３ならびに空間フィルタ３１４を伝播する。その後、信号光３０６は位相制御素子４００により、記録時の隣接信号間の位相差が略πとなるように、位相分布が制御され、対物レンズ３１５によって光情報記録媒体１に集光する。なお、位相制御素子４００は面内で一律で固定の位相を与えられる素子でも良いが、望ましくは複数の画素で構成され各画素の付加位相を電気的に変調可能な素子であることが望ましい。これは、位相マスクや波面収差等の影響により面内の位置により略πとするための付加位相の要求値が異なる場合に対応することが可能なためである。位相制御素子４００は、空間光変調器３１２からリレーレンズ３１３で４Ｆ結像した位置にすると、位相制御素子４００で付加した位相分布と等価で反転した位相分布が再生時に光検出器３２５上で結像するため、伝播による位相分布乱れの影響を低減できるため、望ましい。ただし、位相制御素子４００を配置する位置は図２の例に限定されるものでは無く、信号光３０６の光路中で所望の位相差を付加できれば任意の場所で構わない。
【００３６】
一方、ＰＢＳプリズム３０５を反射した光ビームは参照光３０７として働き、偏光方向変換素子３１６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３１７ならびにミラー３１８を経由してガルバノミラー３１９に入射する。ガルバノミラー３１９はアクチュエータ３２０によって角度を調整可能のため、レンズ３２１とレンズ３２２を通過した後に光情報記録媒体１に入射する参照光３０７の入射角度を、所望の角度に設定することができる。なお、参照光３０７の入射角度を設定するために、ガルバノミラーに代えて、参照光３０７の波面を変換する素子を用いても構わない。本明細書では、参照光３０７の角度は、例えば図示するように光情報記録媒体１に垂直な方向を０度として、反時計回りを＋方向、時計回りを−方向と定義する。
【００３７】
このように信号光と参照光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３１９によって光情報記録媒体１に入射する参照光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。
【００３８】
以降、同じ領域に参照光角度を変えて記録されたホログラムにおいて、１つ１つの参照光角度に対応したホログラムをページと呼び、同領域に角度多重されたページの集合をブックと呼ぶことにする。
【００３９】
図４は、本実施例の光情報記録再生装置１０におけるピックアップ１１の基本的な光学系構成の一例における再生原理を示したものである。記録したページデータを再生する場合は、前述したように参照光を光情報記録媒体１に入射し、光情報記録媒体１を透過した光ビームを、アクチュエータ３２３によって角度調整可能なガルバノミラー３２４にて反射させることで、その再生用参照光を生成する。
【００４０】
この再生用参照光によって再生された再生光は、対物レンズ３１５、位相制御素子４００、リレーレンズ３１３ならびに空間フィルタ３１４を伝播する。その後、再生光はＰＢＳプリズム３１１を透過して光検出器３２５に入射し、記録したページデータを再生することができる。再生時においては、意図的に再生光に位相を付与する必要が無いため、位相制御素子４００は例えば均一なパターンを表示させておき、位相付加が無い状態、あるいはＤＣ的な位相付加のみが生じるようにしておく。光検出器３２５としては例えばＣＭＯＳイメージセンサーやＣＣＤイメージセンサーなどの撮像素子を用いることができるが、ページデータを再生可能であれば、どのような素子であっても構わない。
【００４１】
ページ間クロストークの影響に先立ち再生光の強度と位相について説明する。角度多重を用いた場合、再生光強度η、すなわち、回折光量は、数１により表すことができる。
【００４２】
【数１】
2017126390.tif 000003
【００４３】
ここで、ｎは光情報記録媒体１の屈折率、Ｌは光情報記録媒体１の記録層の厚み、λは信号光３０６と参照光３０７の波長、θＭＲＳは信号光３０６と参照光３０７が成す角度、θＭＳは光情報記録媒体１の法線に対する信号光３０６の角度、ΔθＭＲは記録時の参照光に対する再生時の参照光の角度ずれである。なお、数１における角度は光情報記録媒体１の媒体内における角度であり、光情報記録媒体１の屈折率の影響を受ける。
【００４４】
図５は媒体内における信号光と参照光の角度の定義を表す図である。θＭＲを光情報記録媒体１の法線に対する記録時の参照光３０７の角度として、図５に光情報記録媒体１に対するθＭＲＳ、θＭＳ、θＭＲの関係を示す。θＭＲＳ、θＭＳ、θＭＲ、ΔθＭＲに対応する空気中での角度をそれぞれθＡＲＳ、θＡＳ、θＡＲ、ΔθＡＲとする。信号光は光束として光情報記録媒体に入射するので、図５に示す信号光の角度は光束の角度の一例を示す。光束のうち信号光として利用する範囲は、例えば−２０ｄｅｇから６０ｄｅｇの角度範囲となる。
【００４５】
図６に再生時の参照光角度θＭＲに対する再生光強度ηと位相について示す。再生光強度は記録時との参照光角度ずれΔθＭＲに応じて、数１に従い再生光強度が振動しながら低下していく。再生光強度が０となる角度をｎｕｌｌと呼び、記録時の参照光角度に近い側から１ｓｔ  ｎｕｌｌ、２ｎｄ  ｎｕｌｌ、３ｒｄ  ｎｕｌｌと呼ぶ。位相は記録時の参照光角度で再生された位相を基準として、ｎｕｌｌ毎に０とπで反転し、１ｓｔ  ｎｕｌｌ内では０、１ｓｔ  ｎｕｌｌから２ｎｄ  ｎｕｌｌの間はπ、２ｎｄ  ｎｕｌｌから３ｒｄ  ｎｕｌｌの間は０となる。つまり、記録時の角度を０ｔｈ  ｎｕｌｌと定義すると、偶数ｎｕｌｌから奇数ｎｕｌｌの間は０、奇数ｎｕｌｌから偶数ｎｕｌｌの間はπの位相となる。
【００４６】
次に、隣接ページからのクロストークの影響について説明する。
【００４７】
図７に隣接ページからのクロストークの例を示す模式図を示す。隣接ページからのクロストークとは再生の対象としているページデータに対して異なるページから漏れこんでくる不要な成分である。横軸は参照光角度を、縦軸は再生光強度を表す。例えばｎ番目のページを再生する為に最適な参照光角度θnで再生した場合、隣接ページであるｎ＋１番目のページも再生される。図示したｎページ、ｎ＋１ページの２つのページデータが再生される例においては、全体の再生光強度は、数２となる。
【００４８】
【数２】
2017126390.tif 000004
【００４９】
ここで、Ｉは参照光角度θｎにおける再生光量、Ｅｎはｎページ目の再生光の振幅、Ｅｎ＋１はｎ＋１ページ目の再生光の振幅、φ０はｎ＋１ページ目の再生光の記録時に対する位相変化、Δφはｎページ目とｎ＋１ページ目の記録時の位相差である。ここで、ｎページ目のデータを再生する場合を想定した場合、第１項の｜Ｅｎ｜２が所望の再生信号であり、第２項の｜Ｅｎ＋１｜２は、不要なクロストーク成分である。本例においては、参照光角度θｎで再生している為、｜Ｅｎ｜＞＞｜Ｅｎ＋１｜の関係があり、第２項は第１項に比べて非常に小さい。
【００５０】
第３項の２｜Ｅｎ｜｜Ｅｎ＋１｜ｃｏｓ（φ０＋Δφ）は、｜Ｅｎ｜の因子が含まれていることもあり、第２項に比べて比較的大きな光量となり得る。ここで、前述のとおりφ０はｎｕｌｌで位相が０とπとの間で反転する。第３項を正の値にするように調整すれば、所望の再生信号｜Ｅｎ｜を増幅し信号品質を向上させることができる。原理的には、ページ間の記録時の位相差Δφを、φ０＝０のときは、Δφ＝０、φ０＝πのときは、Δφ＝πとすると、第３項のｃｏｓ（φ０＋Δφ）は＋１となり、｜Ｅｎ｜を増幅し信号品質を向上させることができる。
【００５１】
隣接ページからのクロストークの光量を考える場合には数１において、記録時の参照光に対する再生時の参照光の角度ずれΔθＭＲを隣接ページ間の角度間隔とすれば良い。
【００５２】
図８に、数１に基づいて、隣接ページからのクロストーク量を、横軸を信号光３０６の空気中における角度θＡＳとして表したものを示す。図８の例では信号光３０６として利用する角度範囲、すなわち信号光３０６の光束の画角が−２０ｄｅｇから６０ｄｅｇであった場合のクロストークの位相Δφ０と、クロストークを低減するために信号光３０６に付加する隣接ページとの位相差Δφも示している。ここでは一例として、ｎ＝１．５、Ｌ＝１．５［ｍｍ］、λ＝４０５［ｎｍ］、θＡＲ＝４５［ｄｅｇ］、ΔθＡＲ＝５０［ｍｄｅｇ］とした。信号光３０６として利用する角度範囲が１ｓｔ  ｎｕｌｌから２ｎｄ  ｎｕｌｌの間である−８ｄｅｇから２９ｄｅｇの間にある場合、隣接ページからのクロストークの記録時に対する位相はπとなっていることが分かる。
【００５３】
信号光３０６として利用する角度範囲がクロストーク成分の１ｓｔ  ｎｕｌｌから２ｎｄ  ｎｕｌｌの間にある場合に、ｎ番目とｎ＋１番目のページの間の位相差がφ０＝πとなっており、記録時の隣接ページ間の位相差Δφ＝πとすることで、第３項を正にする。一方、信号光３０６として利用する角度範囲がクロストーク成分の１ｓｔ  ｎｕｌｌの内側、もしくは３ｒｄ  ｎｕｌｌの外側にある場合には、ｎ番目とｎ＋１番目のページの間の位相差はφ０＝0となっており、記録時の位相差は付加せず、Δφ＝0として第３項を正に保つ。より一般化して表現すると、偶数次ｎｕｌｌから奇数次ｎｕｌｌの間は記録時の隣接ページとの位相差をΔφ＝０、奇数次ｎｕｌｌから偶数次ｎｕｌｌの間は記録時の隣接ページとの位相差をΔφ＝πとする。全ての信号光角度において再生光強度が増加するため、信号光３０６の角度範囲が大きい場合においても、信号品質を向上させることができる。
【００５４】
すなわち、記録されたページに対する隣接ページからの再生信号のクロストークを考慮して、記録時の信号光の位相をページ内で制御することで、再生信号の品質を向上する。
【００５５】
図９は位相制御素子４００について信号光３０６の領域毎に異なる位相差を与える例である。前述のように奇数ｎｕｌｌと偶数ｎｕｌｌの間では隣接ページ間で位相差がπとなるように記録時に位相を与え、それ以外では位相差Δφを０とする。このようにしてクロストークを低減し、信号品質を向上させることができるが、参照光３０７の角度や隣接ページ間の角度に応じてｎｕｌｌ位置は変化するため、位相差の境界を可変として構成する必要があり、位相制御素子４００の作製難易度が上がってしまう。
【００５６】
ここで、参照光３０７の角度に応じてｎｕｌｌ位置が変化することを示す。
【００５７】
図１０に隣接するページ間の角度間隔をΔθＡＲ＝５０［ｍｄｅｇ］として固定した場合の隣接ページからのクロストーク量を示す。参照光角度の依存を見るため参照光角度θＡＲが３０ｄｅｇ、４５ｄｅｇ、６０ｄｅｇの場合について算出した。その他の条件は図８と同一である。図より参照光角度に応じてｎｕｌｌ位置が変化することが分かる。しかしながら、図９の位相制御素子４００で、参照光角度に応じて位相差境界を制御することは煩雑である。よって、ページ間の角度間隔を固定した場合に比べて、ｎｕｌｌ位置の変化を抑制して位相差制御部４００の作製難易度を下げることを検討した。
【００５８】
次に位相差制御部４００の作製難易度を下げるために位相差の境界を固定する原理について説明する。数１の右辺のｓｉｎｃ関数の変数がπとなるとき、１ｓｔ  ｎｕｌｌとなるため、これを記録時の参照光に対する再生時の参照光の角度ずれΔθＭＲについて解くと、数３となる。
【００５９】
【数３】
2017126390.tif 000005
【００６０】
ここで、θＭＳ０はｎｕｌｌ位置を固定する信号光角度を空気中で表したもの、θＭＲＳ０はｎｕｌｌ位置を固定する信号光角度と参照光角度との差を空気中で表したものである。
【００６１】
図１１に一例として、θＭＲＳ０＝０［ｄｅｇ］とした場合の、隣接ページからのクロストーク量について、参照光角度の依存を示す。図１０と同様に参照光角度θＡＲとして、３０ｄｅｇ、４５ｄｅｇ、６０ｄｅｇの場合について算出した。その他の条件は図８と同一である。図より参照光角度が変わっても、１ｓｔ  ｎｕｌｌの位置は固定していることが分かる。
【００６２】
図１２に一例として数３および図１１の条件でページ間隔の角度制御を行った場合の、参照光角度に対するページ間隔を示す。横軸に参照光角度をとり、縦軸にページ間隔の角度を規定している。図１２に見られるように、この例では、グラフは両端で大きい値をとり、中間で小さな値をとる、凹型のグラフとなる。すなわち、例えばページ間で参照光の角度を変更するガルバノミラーの角度変更量を、可動範囲の一端から徐々に小さくしていき、所定の参照光角度になったら、逆に角度変更量を徐々に大きくしていく。このようなページ間隔の制御により、１ｓｔ  ｎｕｌｌ位置の移動を抑制することができる。このような角度変更量は予め計算してメモリ等に格納し、ガルバノミラー３１９の駆動制御に用いればよい。
【００６３】
図１は１ｓｔ  ｎｕｌｌの位置を固定した場合に位相制御素子４００について信号光３０６の領域毎に異なる位相差を与える例である。０ｔｈ  ｎｕｌｌから１ｓｔ  ｎｕｌｌの間は隣接ページ間で位相差Δφを０とし、それ以外は位相差Δφをπとすることにより、０ｔｈ  ｎｕｌｌから２ｎｄ  ｎｕｌｌまでの間で隣接ページからのクロストークを低減する効果が得られる。２ｎｄ  ｎｕｌｌ以降の位置は参照光角度に応じて変化するため、クロストーク低減の効果が得られないものの、隣接ページからのクロストークの影響は０ｔｈ  ｎｕｌｌから２ｎｄ  ｎｕｌｌが支配的であるため、影響は小さい。
【００６４】
図１３に光情報記録再生装置１０のブック内の動作フローの実施例を示す。まず、Ｓ１３０１において先頭ページに参照光３０７の角度を設定する。Ｓ１３０２において設定されているページが偶数番目のページか判断する。偶数番目のページであれば、Ｓ１３０３において信号光３０６の所定領域で位相制御素子４００により位相差Δφをπとする。偶数番目のページでなければ、Ｓ１３０４において信号光３０６の所定領域で位相制御素子４００により位相差Δφを０とする。Ｓ１３０５において、ページデータの記録を行い、Ｓ１３０６において最終ページか判断する。最終ページであればブック記録を終了する。最終ページでなければ、Ｓ１３０７で隣接ページからのクロストークの １ｓｔ  ｎｕｌｌ位置が固定されるように 次のページに参照光角度を設定し、Ｓ１３０２に戻る。
【００６５】
以上、本実施例によれば、ページ間隔を狭めた場合でも、ページ間隔と信号光の位相を制御することにより効果的にクロストークを低減することが可能であり、高密度化を実現可能である。
【００６６】
なお、隣接するページ間では位相マスクの影響や、ガルバノミラー３１９の角度変更時のミラー軸のシフトなどの影響により、必ずしも０ｔｈ  ｎｕｌｌ同士が同位相とはならず位相ずれが発生する可能性があるため、これらの位相ずれを補償した上で位相差Δφを制御しても構わない。
【００６７】
なお、ブラッグ選択性は必ずしも理論値通りにはならないため、数３において適宜、媒体の記録層の厚みを変更する、係数を乗算する等して、参照光角度を制御しても構わない。その場合には、位相制御素子４００の位相制御の切り替え位置もブラッグ選択性に応じて変更すれば良い。
【実施例２】
【００６８】
本発明における第２の実施例について説明する。なお、装置構成と動作フローは実施例１と同様に実現可能であるため、説明を省略する。
【００６９】
第２の実施例においては、信号光３０６で利用する角度範囲をクロストークの１ｓｔ  ｎｕｌｌ以降の領域とする。例えば図１１の条件であれば、０ｄｅｇよりも大きい範囲に信号光３０６を配置する。信号光３０６の角度範囲からページ間隔を設定する場合には、信号光３０６の最内角、すなわち、参照光３０７に最も近い側の信号光角度で数３を用いて、参照光３０７の角度間隔を制御すれば良い。
【００７０】
図１４に光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す概略図を示す。図２との違いは、信号光光路中の位相制御素子４００の代わりに、参照光光路中に位相制御素子４０１が追加されている点である。本実施例では１ｓｔ  ｎｕｌｌから２ｎｄ  ｎｕｌｌのクロストークが支配的であるため、領域毎に位相を制御する必要がないため、隣接ページ間で信号光３０６もしくは参照光３０７のいずれかに光束全体に位相差πを与えれば良い。図１５に位相制御素子４０１について信号光３０６に位相差を与える例を示す。光束全体で隣接ページ間の位相差πを与えれば良い。
【００７１】
また、最内角よりも内角側で参照光３０７の角度間隔を算出すれば、光束全体で位相差πを与えれば良くなるため、角度間隔を算出する際に信号光３０６の最内角で固定する必要は無く、最内角よりも内角側であれば良い。
【００７２】
以上のように、実施例２ではホログラフィを利用して光情報記録媒体に信号光と参照光との干渉パターンをホログラムとして記録及び再生する光情報記録再生方法において、情報記録時には、角度多重方式で記録する隣接ページの１ｓｔ  ｎｕｌｌの位置が信号光の最内角よりも内角側となるように角度間隔を制御するステップと、隣接するページ間の位相差が所定値となるように前記信号光および前記参照光の少なくとも一つの記録時の位相を制御するステップと、を含む。
【００７３】
さらに信号光の隣接するページ間の位相差が略πとなるように信号光および参照光の少なくとも一つの位相を制御する。
【００７４】
本実施例の方法では、位相制御素子４０１の作製がさらに容易であることに加え、信号光３０６に比べて相対的に光束径が小さな参照光３０７の位相を制御する構成であるため、小型の位相制御素子４０１を使用可能であり、コスト低減が可能であるという利点がある。
【００７５】
本発明は信号光３０６の情報を振幅で与えることを想定して記載している。信号光３０６の情報を位相で与える場合においては、ページデータ内のデータ部においてはページ間の位相差を制御することが難しい。しかしながら、信号光３０６の情報を位相で与える場合であっても、ページデータ内で固定位置にある既知のパターンについては位相差を制御してクロストーク量を低減し、既知パターンの信号品質を向上させることができる。
【００７６】
なお、本発明は上記の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、上記の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。
【００７７】
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
【００７８】
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。
【００７９】
また、本明細書中では隣接する再生光間でのクロストークを低減する例で説明したが、本発明は隣接ページに限定するもので無く、隣接していない近傍のページ間でのクロストークを低減する目的に使用しても構わないし、隣接や近傍のブック間のクロストークを低減する目的に使用しても構わない。
【００８０】
また、本明細書中では角度多重型ホログラムでの例を示したが、シフト多重型等の他のホログラム多重方式に使用しても構わない。
【００８１】
また、信号光３０６あるいは参照光３０７のどちらかの光路の位相を変化させる例を示したが、信号光及び参照光の両方の位相を変えて実現しても構わない。
【００８２】
また、信号光３０６の全画素において近傍の信号間での位相差を略πにするのではなく、信号光３０６の一部の画素で用いてもクロストークの低減効果はあるため、信号光の一部の画素のみで位相差を略πにしても構わないし、略πでは無くてもクロストークの低減効果はあるため、位相差をπ以外に制御しても構わない。
【符号の説明】
【００８３】
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…再生用参照光光学系、１３…ディスクＣｕｒｅ光学系、
１４…ディスク回転角度検出用光学系、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、９０…入出力制御回路、９１…外部制御装置、１００…位相差制御装置、
３０１…光源、３０２…コリメートレンズ、３０３…シャッタ、
３０４…１／２波長板、３０５…ＰＢＳプリズム、３０６…信号光、
３０７…参照光、３０８…ビームエキスパンダ、３０９…フェーズ（位相）マスク、
３１０…リレーレンズ、３１１…ＰＢＳプリズム、３１２…空間光変調器、
３１３…リレーレンズ、３１４…空間フィルタ、３１５…対物レンズ、
３１６…偏光方向変換素子、３１７…ミラー、３１８…ミラー、３１９…ミラー、
３２０…アクチュエータ、３２１…レンズ、３２２…レンズ、
３２３…アクチュエータ、３２４…ミラー、３２５…光検出器、
４００…位相制御素子、４０１…位相制御素子、４０２…アクチュエータ、
【図１】
2017126390.tif 000006
【図２】
2017126390.tif 000007
【図３】
2017126390.tif 000008
【図４】
2017126390.tif 000009
【図５】
2017126390.tif 000010
【図６】
2017126390.tif 000011
【図７】
2017126390.tif 000012
【図８】
2017126390.tif 000013
【図９】
2017126390.tif 000014
【図１０】
2017126390.tif 000015
【図１１】
2017126390.tif 000016
【図１２】
2017126390.tif 000017
【図１３】
2017126390.tif 000018
【図１４】
2017126390.tif 000019
【図１５】
2017126390.tif 000020