JP2004139711A - Optical information recording device and optical information reproducing device - Google Patents

Optical information recording device and optical information reproducing device Download PDF

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JP2004139711A
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Kozo Matsumoto
松本　公三
Hideyoshi Horigome
堀米　秀嘉
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical information recording and reproducing device wherein a recording layer is prevented from decreasing in a storage capacity due to excessive irradiation of light thereto, and also an optical system for recording and reproduction is downsized and simplified. <P>SOLUTION: The optical information recording and reproducing device of this invention records information on an optical information recording medium provided with an information recording layer on which the information is recorded by using holography. The optical information recording medium is formed on the information recording layer in the order of a protective layer and a reflecting layer, and the recording optical system of the optical information recording device focuses recording reference light on the reflecting layer of the optical information recording medium or in the vicinity thereof, and also focuses the information light before the boundary surface between the information recording layer of the optical information recording medium and the protective layer. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラフィを利用して光情報記録媒体に情報を記録する光情報記録装置、ホログラフィを利用して光情報記録媒体から情報を再生する光情報再生装置、およびホログラフィを利用して光情報記録媒体に情報を記録すると共に光情報記録媒体から情報を再生する光情報記録再生装置に関する。
【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】
近年では、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録容量の増大を図ることができるという特徴がある。そして、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。
【０００４】
図１は、従来のデジタルボリュームホログラフィにおける記録再生系の概略の構成を示す斜視図である。この記録再生系は、２次元デジタルパターン情報に基づく情報光１０２を発生させる空間光変調器１０１と、この空間光変調器１０１からの情報光１０２を集光して、ホログラム記録媒体１００に対して照射するレンズ１０３と、ホログラム記録媒体１００に対して情報光１０２と略直交する方向から参照光１０４を照射する参照光照射手段（図示せず）と、再生された２次元デジタルパターン情報を検出するためのＣＣＤ（電荷結合素子）アレイ１０７と、ホログラム記録媒体１００から出射される再生光１０５を集光してＣＣＤアレイ１０７上に照射するレンズ１０６とを備えている。ホログラム記録媒体１００には、ＬｉＮｂＯ３　等の結晶が用いられる。
【０００５】
図１に示した記録再生系では、記録時には、記録する原画像等の情報をデジタイズし、その０か１かの信号を更に２次元に配置して２次元デジタルパターン情報を生成する。一つの２次元デジタルパターン情報をページデータと言う。ここでは、＃１〜＃ｎのページデータを、同じホログラム記録媒体１００に多重記録するものとする。この場合、まず、ページデータ＃１に基づいて、空間光変調器１０１によって画素毎に透過か遮光かを選択することで、空間的に変調された情報光１０２を生成し、レンズ１０３を介してホログラム記録媒体１００に照射する。同時に、ホログラム記録媒体１００に、情報光１０２と略直交する方向θ１から参照光１０４を照射して、ホログラム記録媒体１００の内部で、情報光１０２と参照光１０４との重ね合わせによってできる干渉縞を記録する。なお、回折効率を高めるために、参照光１０４は、シリンドリカルレンズ等により偏平ビームに変形し、干渉縞がホログラム記録媒体１００の厚み方向にまで渡って記録されるようにする。次のページデータ＃２の記録時には、θ１と異なる角度θ２から参照光１０４を照射し、この参照光１０４と情報光１０２とを重ね合わせることによって、同じホログラム記録媒体１００に対して情報を多重記録することができる。同様に、他のページデータ＃３〜＃ｎの記録時には、それぞれ異なる角度θ３〜θｎから参照光１０４を照射して、情報を多重記録する。このように情報が多重記録されたホログラムをスタックと呼ぶ。図１に示した例では、ホログラム記録媒体１００は複数のスタック（スタック１，スタック２，…，スタックｍ，…）を有している。
【０００６】
スタックから任意のページデータを再生するには、そのページデータを記録した際と同じ入射角度の参照光１０４を、そのスタックに照射してやればよい。そうすると、その参照光１０４は、そのページデータに対応した干渉縞によって選択的に回折され、再生光１０５が発生する。この再生光１０５は、レンズ１０６を介してＣＣＤアレイ１０７に入射し、再生光の２次元パターンがＣＣＤアレイ１０７によって検出される。そして、検出した再生光の２次元パターンを、記録時とは逆にデコードすることで原画像等の情報が再生される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図１に示した構成では、同じホログラム記録媒体１００に情報を多重記録することができるが、情報を超高密度に記録するためには、ホログラム記録媒体１００に対する情報光１０２および参照光１０４の位置決めが重要になる。しかしながら、図１に示した構成では、ホログラム記録媒体１００自体に位置決めのための情報がないため、ホログラム記録媒体１００に対する情報光１０２および参照光１０４の位置決めは機械的に行うしかなく、精度の高い位置決めは困難である。そのため、リムーバビリティ（ホログラム記録媒体をある記録再生装置から他の記録再生装置に移して同様の記録再生を行うことの容易性）が悪く、また、ランダムアクセスが困難であると共に高密度記録が困難であるという問題点がある。更に、図１に示した構成では、情報光１０２、参照光１０４および再生光１０５の各光軸が、空間的に互いに異なる位置に配置されるため、記録または再生のための光学系が大型化するという問題点がある。
【０００８】
ところで、ホログラフィック記録において、記録密度の向上による記録容量の増大を図るために、従来より、種々の多重記録の方法が提案されている。その一つに、図１に示したような角度多重がある。しかしながら、この角度多重では、参照光の角度を変える必要があるため、特に、記録または再生のための光学系が大型化および複雑化するという問題点がある。
【０００９】
また、従来、ホログラフィック記録における多重記録の方法としては、上述の角度多重の他に、例えば文献「Ｊ．Ｆ．Ｈｅａｎｕｅ他“Ｒｅｃａｌｌ　ｏｆ　ｌｉｎｅａｒ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓｏｆ　ｓｔｏｒｅｄ　ｄａｔａ　ｐａｇｅｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｐｈａｓｅ−ｃｏｄｅ　ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ　ｉｎ　ｖｏｌｕｍｅ　ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ”Ｏｐｔｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．１４，１０７９〜１０８１ページ，１９９４年」や「Ｊ．Ｆ．Ｈｅａｎｕｅ他“Ｅｎｃｒｙｐｔｅｄ　ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ　ｄａｔａ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ−ｐｈａｓｅ−ｃｏｄｅ　ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ”　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｏｐｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．３４，Ｎｏ．２６，６０１２〜６０１５ページ，１９９５年」に記載されているような位相符号化（フェーズエンコーディング）多重や、例えば文献「柳生栄治他，“ＰＨＢを用いた波長多重型ホログラムの新しいリアルタイム記録再生の研究”信学技報，ＥＤＩ９３−８７，ＨＣ９３−５４，１〜５　ページ，１９９３年」に記載されているようなホールバーニング型波長多重等が提案されている。
【００１０】
しかしながら、いずれの多重記録の方法においても、従来より提案されている記録または再生のための光学系では、情報光、参照光および再生光の各光軸が、空間的に互いに異なる位置に配置されるため、記録または再生のための光学系が大型化するという問題点があると共に、ホログラム記録媒体自体に位置決めのための情報がないため、ホログラム記録媒体に対する記録または再生のための光の位置決めを精度よく行うことが困難で、記録密度の飛躍的な向上を図ることができないという問題点がある。
【００１１】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、ホログラフィを利用して情報が記録される光情報記録媒体に対して情報を多重記録可能な光情報記録装置および方法、ならびにこのようにして情報が記録された光情報記録媒体より情報を再生するための光情報再生装置であって、記録または再生のための光学系を小さく、極力シンプルに構成できるようにした光情報記録装置ならびに光情報再生装置を提供することにある。
【００１２】
本発明の第２の目的は、上記第１の目的に加え、光情報記録媒体に対する記録または再生のための光の位置決めを精度よく行うことができるようにした光情報記録装置および方法ならびに光情報再生装置および方法を提供することにある。
【００１３】
さらに、本発明の第３の目的は、コンパクトディスク（ＣＤ）やディジタルビデオディスク（ＤＶＤ）のように基板にコーティングされた反射膜上に収束光を照射し、その戻り光を検出して記録された情報を再生するようなシステムをホログラフィック記録に採用した場合において、再生時に発生する可能性の高いゴーストに影響されないように情報を光ディスクに代表される光情報記録媒体に記録できる光情報記録装置ならびにそれに対応した光情報再生装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の光情報記録装置は、ホログラフィを利用して情報が記録される情報記録層を備えた光情報記録媒体に対して情報を記録するための光情報記録装置であって、情報を担持した情報光を生成する情報光生成手段と、記録用参照光を生成する記録用参照光生成手段と、情報記録層に情報光と記録用参照光との干渉による干渉パターンによって情報が記録されるように、情報光と記録用参照光とを、情報記録層に対して同一面側より照射する記録光学系と、を備え、さらに光情報記録媒体は、情報記録層の上に保護層及び反射層がこの順番で形成されており、記録光学系は、記録用参照光を光情報記録媒体の反射層上またはその近傍で収束させると共に、情報光を光情報記録媒体の情報記録層と保護層の境界面よりも手前に収束させるものである。
【００１５】
また、本発明による光情報記録装置は、光情報記録媒体として、情報光および記録用参照光の位置決めのための情報が記録される位置決め領域を備えたものを用い、更に、前記位置決め領域に記録された情報を用いて、光情報記録媒体に対する情報光および記録用参照光の位置を制御する位置制御手段を備えている。
【００１６】
本発明の記録光学系は、光を前記光情報記録媒体に対して収束させるための対物レンズを有し、記録用参照光はこの対物レンズに発散光として入射し、情報光は対物レンズに平行光として入射する。
【００１７】
また、本発明の記録光学系は、情報光の光軸と記録用参照光の光軸が同一線上に配置されるように、情報光と記録用参照光とを照射する。
【００１８】
さらに、本発明の記録光学系は、記録用参照光を反射層上ではデフォーカスするように照射している。
【００１９】
請求項６記載の光情報再生装置は、ホログラフィを利用して、情報を担持した情報光と記録用参照光との干渉による干渉パターンによって情報が記録される情報記録層を備えた光情報記録媒体より情報を再生するための光情報再生装置であって、再生用参照光を生成する再生用参照光生成手段と、再生用参照光を情報記録層に対して照射すると共に、再生用参照光が照射されることによって情報記録層より発生される再生光を、情報記録層に対して再生用参照光を照射する側と同じ面側より収集する再生光学系と、再生光に含まれる特定の光のみを除去する特定光除去手段と、再生光学系によって収集された再生光を検出する検出手段と、を備える。ここで、光情報記録媒体は、情報記録層の上に保護層及び反射層が形成されており、再生光学系は、再生用参照光を光情報記録媒体の反射層上またはその近傍で収束させる。
【００２０】
また、再生光学系は、光を前記光情報記録媒体に対して収束させるための対物レンズを有し、再生用参照光は前記対物レンズに発散光として入射し、再生光は対物レンズから平行光として出射する。
【００２１】
さらに、本発明による光情報再生装置では、再生用参照光が情報記録層を通過するときに第一の再生光が発生し、再生用参照光が反射層に収束して反射した戻り光が再度前記情報記録層を通過したときに第二の再生光が発生する。そして、特定除去手段は第一の再生光を除去して第二の再生光のみを通過させ、検出手段はこの第二の再生光のみを検出する。
【００２２】
また、再生光学系は、再生用参照光を反射層上ではデフォーカスするように照射する。
【００２３】
請求項１２の光情報記録装置は、ホログラフィを利用して情報が記録される情報記録層を備えた光情報記録媒体に対して情報を記録するための光情報記録装置であって、光源から出射された光を、互いに異なる軸上を進行する第一および第二の光に分離する分離光学素子と、分離光学素子によって分離された第一の光を記録情報に基づいて空間的に変調して情報光を生成する空間光変調器と、分離光学素子によって分離された第二の光から記録用参照光を生成する記録用参照光生成部と、情報光の光軸と記録用参照光の光軸が同一線上に配置されるように、情報光と記録用参照光とを合成する合成光学素子と、情報光の偏光方向と記録用参照光の偏光方向をそれぞれ所定角度だけ回転させる旋光素子と、情報光と記録用参照光との干渉による干渉パターンによって情報記録層に情報が記録されるように、旋光素子によって偏光方向が回転された後の情報光および記録用参照光を集光して光情報記録媒体に対して同一面側より照射するとともに、情報光を記録用参照光よりも光情報記録媒体に対して手前に収束させるようにする対物レンズとを備えている。
【００２４】
また、記録用参照光生成部は、第二の光から対物レンズに発散しながら入射する記録用参照光を生成する。
【００２５】
さらに、本発明の光情報記録装置では、生成された情報光は対物レンズに平行に入射する。
【００２６】
また、光情報記録媒体は、情報記録層の上に保護層及び反射層が形成されている。対物レンズは、記録用参照光を光情報記録媒体の反射層上ではデフォーカスさせると共に、情報光を情報記録層と保護層の境界面よりも手前に収束させる。
【００２７】
請求項１７の光情報再生装置は、ホログラフィを利用して情報を担持した情報光と記録用参照光との干渉による干渉パターンによって情報が記録された情報記録層を備えた光情報記録媒体から情報を再生するための光情報再生装置であって、再生用参照光を生成する再生用参照光生成部と、再生用参照光の偏光方向を所定角度だけ回転させる旋光素子と、旋光素子によって偏光方向が回転された後の再生用参照光を集光して光情報記録媒体中の干渉パターンに対して照射すると共に、これによって干渉パターンから発生される再生光を、光情報記録媒体において再生用参照光を照射する側と同じ面側より集光する対物レンズと、再生光に含まれる特定の光のみを除去する特定光除去手段と、特定光除去手段によって特定の光が除去された再生光を検出する検出部と、対物レンズに向かう再生用参照光の光路の一部と検出部に向かう再生光の光路の一部とを分離する分離光学素子とを備える。また、干渉パターンからの再生光は、再生用参照光が収束する位置よりも手前から発生される。また、再生用参照光と再生光は、対物レンズを通過する際には、それらの光軸が同一線上に配置される。
【００２８】
さらに、本発明による光情報再生装置において、再生用参照光生成部は、対物レンズに発散しながら入射する再生用参照光を生成する。また、再生光は対物レンズから平行に出射する。
【００２９】
さらに、本発明による光情報再生装置は、再生光に含まれる特定の光のみを除去する特定光除去手段を備えている。光情報記録媒体は、情報記録層の上に保護層及び反射層が形成されており、再生用参照光が情報記録層を通過するときに第一の再生光が発生し、前記再生用参照光が前記反射層に収束して反射した戻り光が再度前記情報記録層を通過したときに第二の再生光が発生する。特定除去手段は第一の再生光を除去し、検出手段は第二の再生光のみを検出する。
【００３０】
また、再生用参照光は、反射層上ではデフォーカスするように照射される。
【００３１】
【発明の実施の形態】
まず始めに図２を用いて、反射膜５を有する光情報記録媒体１にいわゆる反射型（リップマン型）のホログラムを記録する動作を説明し、図３を用いてそのホログラムから再生光を発生させる動作を説明する。この反射型ホログラム記録再生の説明は、本発明の利点をよりよく理解する上で有益である。なお、この反射型ホログラム記録では、記録用参照光と情報光の焦点位置は同じである。
【００３２】
図２（ａ）に示されるように、旋光板１４の右側を通過した記録用参照光は光情報記録媒体１の反射膜５で反射し、旋光板１４の左側を通過してきたｍという情報を持った情報光と、Ｐ点で干渉して干渉縞（ホリゾンタルフリンジ）を発生させる。さらに、図２（ｂ）に示されるように、旋光板１４の右側を通過した記録用参照光は、旋光板１４の左側を通過し、反射膜５で反射したｍという情報を持った情報光と、光情報記録媒体１のＱ点で干渉して、別の干渉縞（ホリゾンタルフリンジ）を発生させる。
【００３３】
一方、図２（ｃ）に示されるように、旋光板１４の左側を通過した記録用参照光は光情報記録媒体１の反射膜５で反射し、旋光板１４の右側を通過してきたｎという情報を持った情報光と、Ｑ点で干渉して干渉縞（ホリゾンタルフリンジ）を発生させる。さらに、図２（ｄ）に示されるように、旋光板１４の左側を通過した記録用参照光は、旋光板１４の右側を通過し、反射膜５で反射したｎという情報を持った情報光と、光情報記録媒体１のＰ点で干渉して、別の干渉縞（ホリゾンタルフリンジ）を発生させる。
【００３４】
次に、図３を用いて再生時の動作について説明する。
【００３５】
図３（ａ）を参照すると、右旋光子を通過した再生用参照光は、対物レンズ１２によって集光されて反射膜５上で収束し、さらにそこで反射して再度対物レンズ１２を通過して平行光として左旋光子を通過していく。
【００３６】
ホログラム記録層３のＱ点に到達した再生用参照光によって、情報ｍを持った再生光が再生用参照光の進行方向とは逆方向に発生する。また、同じＱ点において、情報ｎを持った再生光が同様に発生する。さらに、Ｐ点においては情報ｍを持った再生光が再生用参照光の進行方向とは逆方向に発生する。また、同じＰ点において、情報ｎを持った再生光が同様に発生する。従って、右旋光子から入射した再生用参照光に対して４つ（情報ｍを持った再生光２つ、情報ｎを持った再生光２つ）の再生光が発生する。
【００３７】
一方、図３（ｂ）を参照すると、左旋光子を通過した再生用参照光は、対物レンズ１２によって集光されて反射膜５上で収束し、さらにそこで反射して再度対物レンズ１２を通過して平行光として右旋光子を通過していく。
【００３８】
ホログラム記録層３のＰ点に到達した再生用参照光によって、情報ｎを持った再生光が再生用参照光の進行方向とは逆方向に発生する。また、同じＰ点において、情報ｍを持った再生光が同様に発生する。さらに、Ｑ点においては情報ｎを持った再生光が再生用参照光の進行方向とは逆方向に発生する。また、同じＱ点において、情報ｍを持った再生光が同様に発生する。従って、左旋光子から入射した再生用参照光に対して４つ（情報ｍを持った再生光２つ、情報ｎを持った再生光２つ）の再生光が発生する。
【００３９】
実際の再生時の動作の様子は、図３（ａ）と（ｂ）を合わせたものとなる。従って、左右の旋光子からは、それぞれ４つの再生光が出射することになる。その４つの再生光のうち２つは情報ｍを持ったもの、もう２つは情報ｎを持ったものである。よって、この場合、合計８つの再生光が発生することになる。しかし、再生像を検出するときには、情報ｍを持った再生光と情報ｎを持った再生光は互いに邪魔し合ってゴーストとなってしまう。このため再生像を効率よく検出することができないという欠点を有する。
【００４０】
本発明はさらに、この反射型ホログラム生成の欠点をも解決するようにもなされている。以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００４１】
図４は、本実施の形態に係る光情報記録再生装置におけるピックアップ装置（以下、単にピックアップと言う。）と本実施の形態における光情報記録媒体の構成を示す説明図、図５は本実施の形態に係る光情報記録再生装置の全体構成を示すブロック図である。なお、光情報記録再生装置は、光情報記録装置と光情報再生装置とを含んでいる。
【００４２】
始めに、図４を参照して、本実施の形態における光情報記録媒体の構成について説明する。この光情報記録媒体１は、ポリカーボネート等によって形成された円板状の透明基板２の一面に、ボリュームホログラフィを利用して情報が記録される情報記録層としてのホログラム記録層３と、保護層４と、反射膜５と、基板６を、この順番で積層して構成されている。基板６には、半径方向に線状に延びる複数の位置決め領域としてのアドレス・サーボエリア７が所定の角度間隔で設けられ、隣り合うアドレス・サーボエリア７間の扇形の区間がデータエリア８になっている。このアドレス・サーボエリア７の上にも反射膜５が形成されている。アドレス・サーボエリア７には、サンプルドサーボ方式によってフォーカスサーボおよびトラッキングサーボを行うための情報とアドレス情報とが、予めエンボスピット等によって記録されている（プリフォーマット）。なお、フォーカスサーボは、反射膜５の反射面を用いて行うことができる。トラッキングサーボを行うための情報としては、例えばウォブルピットを用いることができる。
【００４３】
本実施の形態では、透明基板２とホログラム記録層３と保護膜層４の合計の厚さを例えば０．６ｍｍ、さらに、透明基板６、反射膜５の合計の厚みを０．６ｍｍとする。このようにすることにより、光情報記録媒体全体の厚みが１．２ｍｍで、ＣＤやＤＶＤと同じ厚さとなるので、これらとの互換性を保つことができるようになる。なお、ホログラム記録層３は、光が照射されたときに光の強度に応じて屈折率、誘電率、反射率等の光学的特性が変化するホログラム材料によって形成されている。ホログラム材料としては、例えば、デュポン（Ｄｕｐｏｎｔ）社製フォトポリマ（ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍｅｒｓ）ＨＲＦ−６００（製品名）等が使用される。また、反射膜５は、例えばアルミニウムによって形成されている。
【００４４】
次に、図５を参照して、本実施の形態に係る光情報記録再生装置の構成について説明する。この光情報記録再生装置１０は、光情報記録媒体１が取り付けられるスピンドル８１と、このスピンドル８１を回転させるスピンドルモータ８２と、光情報記録媒体１の回転数を所定の値に保つようにスピンドルモータ８２を制御するスピンドルサーボ回路８３とを備えている。光情報記録再生装置１０は、更に、光情報記録媒体１に対して情報光と記録用参照光とを照射して情報を記録すると共に、光情報記録媒体１に対して再生用参照光を照射し、再生光を検出して、光情報記録媒体１に記録されている情報を再生するためのピックアップ１１と、このピックアップ１１を光情報記録媒体１の半径方向に移動可能とする駆動装置８４とを備えている。
【００４５】
光情報記録再生装置１０は、更に、ピックアップ１１の出力信号よりフォーカスエラー信号ＦＥ，トラッキングエラー信号ＴＥおよび再生信号ＲＦを検出するための検出回路８５と、この検出回路８５によって検出されるフォーカスエラー信号ＦＥに基づいて、ピックアップ１１内のアクチュエータを駆動して対物レンズを光情報記録媒体１の厚み方向に移動させてフォーカスサーボを行うフォーカスサーボ回路８６と、検出回路８５によって検出されるトラッキングエラー信号ＴＥに基づいてピックアップ１１内のアクチュエータを駆動して対物レンズを光情報記録媒体１の半径方向に移動させてトラッキングサーボを行うトラッキングサーボ回路８７と、トラッキングエラー信号ＴＥおよび後述するコントローラからの指令に基づいて駆動装置８４を制御してピックアップ１１を光情報記録媒体１の半径方向に移動させるスライドサーボを行うスライドサーボ回路８８とを備えている。
【００４６】
光情報記録再生装置１０は、更に、ピックアップ１１内の後述するＣＭＯＳ又はＣＣＤアレイの出力データをデコードして、光情報記録媒体１のデータエリア８に記録されたデータを再生したり、検出回路８５からの再生信号ＲＦより基本クロックを再生したりアドレスを判別したりする信号処理回路８９と、光情報記録再生装置１０の全体を制御するコントローラ９０と、このコントローラ９０に対して種々の指示を与える操作部９１とを備えている。コントローラ９０は、信号処理回路８９より出力される基本クロックやアドレス情報を入力すると共に、ピックアップ１１、スピンドルサーボ回路８３およびスライドサーボ回路８８等を制御するようになっている。スピンドルサーボ回路８３は、信号処理回路８９より出力される基本クロックを入力するようになっている。コントローラ９０は、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）およびＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）を有し、ＣＰＵが、ＲＡＭを作業領域として、ＲＯＭに格納されたプログラムを実行することによって、コントローラ９０の機能を実現するようになっている。
【００４７】
次に、図４を参照して、本実施の形態におけるピックアップ１１の構成について説明する。ピックアップ１１は、スピンドル８１に光情報記録媒体１が固定されたときに、光情報記録媒体１の透明基板２側に対向する対物レンズ１２と、この対物レンズ１２を光情報記録媒体１の厚み方向および半径方向に移動可能なアクチュエータ１３と、対物レンズ１２における光情報記録媒体１の反対側に、対物レンズ１２側から順に配設された２分割旋光板１４およびビームスプリッタ１５を備えている。２分割旋光板１４は、図４において光軸の左側部分に配置された旋光板１４Ｌと、図４において光軸の右側部分に配置された旋光板１４Ｒとを有している。旋光板１４Ｌは偏光方向を−４５°回転させ、旋光板１４Ｒは偏光方向を＋４５°回転させるようになっている。ビームスプリッタ１５は、反射面１５ａを有している。この偏光分離面１５ａは、その法線方向が対物レンズ１２の光軸方向に対して４５°傾けられている。
【００４８】
ピックアップ１１は、更に、ビームスプリッタ１５の側方に配置されたビームスプリッタ２０を備えている。ビームスプリッタ２０は、ビームスプリッタ１５と平行に配置され、且つ偏光分離面１５ａに平行な偏光分離面２０ａを有している。
【００４９】
ピックアップ１１は、更に、ビームスプリッタ１５とビームスプリッタ１９との間に配置された空間フィルタ１９を備えている。
【００５０】
また、ビームスプリッタ１５の偏光分離面１５ａを透過した光を反射するミラー１７とミラー１８がビームスプリッタ１５の２つの側面近傍に配置されている。ミラー１８とビームスプリッタ１５の間には凸レンズ１６が配置されている。この凸レンズによって平行光を対物レンズ１２に発散して入射する参照光を生成される。
【００５１】
一方、ビームスプリッタ２０の偏光分離面２０ａを透過した光を反射するミラー２１と空間変調器２２がビームスプリッタ２０の近傍に配置されている。
【００５２】
空間光変調器２２は、格子状に配列された多数の画素を有し、各画素毎に光の透過状態と遮断状態とを選択することによって、光強度によって光を空間的に変調して、情報を担持した情報光を生成することができるようになっている。空間光変調器２２は、本発明における情報光生成手段を構成する。空間光変調器としては、例えば、ＤＭＤや液晶素子を用いることができる。
【００５３】
ピックアップ１１は、更に、光情報記録媒体１からの戻り光が、ハーフミラー２６を反射した後、空間フィルタ２７およびＰ偏光の光のみを通過させる偏光板５２を通過し、その通過光を検出する検出手段としてのＣＭＯＳアレイ若しくはＣＣＤアレイ２８を備えている。
【００５４】
ピックアップ１１は、更に、ビームスプリッタ２０の近傍に配置されたミラー２１とは反対側の側方に、ビームスプリッタ２０側から順に配置されたコリメータレンズ２４および光源装置２５を備えている。光源装置２５は、コヒーレントな直線偏光の光を出射するもので、例えば半導体レーザを用いることができる。
【００５５】
ピックアップ１１は、サーボ用光源装置２９側からの光が光情報記録媒体に照射され、その戻り光が、対物レンズ１２、ダイクロイックミラー３２、ハーフミラー３０、シリンドリカルレンズ３３を経由して４分割フォトディテクタ３４に入射する用に構成されている。
【００５６】
４分割フォトディテクタ３４は、図６に示したように、光情報記録媒体１におけるトラック方向に対応する方向と平行な分割線３５ａとこれと直交する方向の分割線３５ｂとによって分割された４つの受光部３４ａ〜３４ｄを有している。シリンドリカルレンズ３３は、その円筒面の中心軸が４分割フォトディテクタ３４の分割線３５ａ，３５ｂに対して４５°をなすように配置されている。
【００５７】
ピックアップ１１内の空間光変調器２２および光源装置２５は、図５におけるコントローラ９０によって制御されるようになっている。
【００５８】
なお、本発明によるピックアップ１１においては、図示されていないが、凸レンズ１６とミラー１８の間に位相空間変調器が配置されるようにしても良いし、ミラー１８と同位置に、その代わりに反射型の位相空間変調器を配置しても良い。この場合、位相変調器は、格子状に配列された多数の画素を有し、各画素毎に出射光の位相を選択することによって、光の位相を空間的に変調することができるようになっている。この位相空間光変調器としては、液晶素子を用いることができる。また、微小ミラーが出射光軸に対して平行に移動するマイクロミラーデバイスを用いても良い。この位相空間変調器も図５におけるコントローラ９０によって制御される。コントローラ９０は、位相空間光変調器において光の位相を空間的に変調するための複数の変調パターンの情報を保持している。また、操作部９１は、複数の変調パターンの中から任意の変調パターンを選択することができるようになっている。そして、コントローラ９０は、所定の条件に従って自らが選択した変調パターンまたは操作部９１によって選択された変調パターンの情報を位相空間光変調器に与え、位相空間光変調器は、コントローラ９０より与えられる変調パターンの情報に従って、対応する変調パターンで光の位相を空間的に変調するようになっている。
【００５９】
また、光情報記録媒体１に入射する情報光と記録用参照光の強度の比が最適になるように、１／２波長板５１の角度を変えることで、適宜に設定することができる。
【００６０】
図６は、４分割フォトディテクタ３４の出力に基づいて、フォーカスエラー信号ＦＥ、トラッキングエラー信号ＴＥおよび再生信号ＲＦを検出するための検出回路８５の構成を示すブロック図である。この検出回路８５は、４分割フォトディテクタ２９の対角の受光部３４ａ，３４ｄの各出力を加算する加算器３６と、４分割フォトディテクタ３４の対角の受光部３４ｂ，３４ｃの各出力を加算する加算器３７と、加算器３６の出力と加算器３７の出力との差を演算して、非点収差法によるフォーカスエラー信号ＦＥを生成する減算器３８と、４分割フォトディテクタ３４のトラック方向に沿って隣り合う受光部３４ａ，３４ｂの各出力を加算する加算器３９と、４分割フォトディテクタ３４のトラック方向に沿って隣り合う受光部３４ｃ，３４ｄの各出力を加算する加算器４０と、加算器３９の出力と加算器４０の出力との差を演算して、プッシュプル法によるトラッキングエラー信号ＴＥを生成する減算器４１と、加算器３９の出力と加算器４０の出力とを加算して再生信号ＲＦを生成する加算器４２とを備えている。なお、本実施の形態では、再生信号ＲＦは、光情報記録媒体１におけるアドレス・サーボエリア７に記録された情報を再生した信号である。
【００６１】
さらに、本発明におけるピックアップ１１においては、ビームスプリッタ２０の中心点２０ｃからミラー２１の中心点２１ｃおよび空間変調器２２の中心点２２ｃを経由して再度ビームスプリッタの中心点２０ｃまでの光路長と、ビームスプリッタ１５の中心点１５ｃからミラー１７および１８のそれぞれの中心点１７ｃおよび１８ｃを経由して再度ビームスプリッタ１５の中心点１５ｃまでの光路長が等しくなるように光学系は設定されている。このようにすることにより、記録用参照光と物体光の光路長を等しくすることができる。また、ホログラム記録光源であるレーザの可干渉距離（コヒーレンシー）が短い場合でも干渉縞のコントラストを最大限にすることができるというメリットを有する。
【００６２】
次に、本実施の形態に係る光情報記録再生装置の作用について、サーボ時、記録時、再生時に分けて、順に説明する。なお、サーボ時、記録時、再生時のいずれのときも、光情報記録媒体１は規定の回転数を保つように制御されてスピンドルモータ８２によって回転される。
【００６３】
まず、図７を参照して、サーボ時の作用について説明する。サーボ時には、サーボ用光源装置２９が使用される。サーボ用光源装置２９の出射光の出力は、再生用の低出力に設定される。なお、コントローラ９０は、再生信号ＲＦより再生された基本クロックに基づいて、対物レンズ１２の出射光がアドレス・サーボエリア７を通過するタイミングを予測し、対物レンズ１２の出射光がアドレス・サーボエリア７を通過する間、上記の設定とする。
【００６４】
サーボ用光源装置２９から出射された光は、ビームスプリッタ３０を通過し、凸レンズ３１によってダイクロイックミラー３２の手前で収束し、さらにダイクロイックミラー３２には発散光として入射する。ダイクロイックミラー３２で反射された発散光は、発散したまま対物レンズにより光情報記録媒体１の反射層５上で収束するように、光情報記録媒体１に照射される。その際、アドレス・サーボエリア７におけるエンボスピットによって変調されて、対物レンズ１２側に戻ってくる。
【００６５】
光情報記録媒体１からの戻り光は、対物レンズ１２で収束光とされ、ダイクロイックミラー３２で反射される。このダイクロイックミラー３２は、例えば、波長λ＝６５５ｎｍの光を反射させ、また、波長λ＝５３２ｎｍあるいはそれより短波長の光を１００％通過させるように設計されている。従って、サーボ用光源装置としては６５５ｎｍの赤レーザを用い、光源装置２５としては例えば５３２ｎｍの緑レーザあるいは４０５ｎｍの青紫レーザや、その他ブルーレーザを用いることができる。
【００６６】
ダイクロイックミラーの反射光は、ダイクロイックミラー３２と凸レンズ３１との間で一旦収束して、凸レンズには発散光として入射する。凸レンズ３１の入射光は収束光に変えられ、その光量の一部がビームスプリッタ３０の偏光分離面で反射される。この反射光は、シリンドリカルレンズ３３を通過した後、４分割フォトディテクタ３４によって検出される。そして、この４分割フォトディテクタ３４の出力に基づいて、図６に示した検出回路８５によって、フォーカスエラー信号ＦＥ，トラッキングエラー信号ＴＥおよび再生信号ＲＦが生成され、これらの信号に基づいて、フォーカスサーボおよびトラッキングサーボが行われると共に、基本クロックの再生およびアドレスの判別が行われる。
【００６７】
なお、上記のサーボ時における設定では、ピックアップ１１の構成は、ＣＤ（コンパクト・ディスク）やＤＶＤ（ディジタル・ビデオ・ディスクまたはディジタル・バーサタイル・ディスク）やＨＳ（ハイパー・ストレージ・ディスク）等の通常の光ディスクに対する記録、再生用のピックアップの構成と同様になる。従って、本実施の形態における光情報記録再生装置１０では、通常の光ディスク装置との互換性を持たせるように構成することも可能である。
【００６８】
ここで、後の説明で使用するＡ偏光およびＢ偏光を以下のように定義する。すなわち、図８に示したように、Ａ偏光はＳ偏光を−４５°またはＰ偏光を＋４５°偏光方向を回転させた直線偏光とし、Ｂ偏光はＳ偏光を＋４５°またはＰ偏光を−４５°偏光方向を回転させた直線偏光とする。Ａ偏光とＢ偏光は、互いに偏光方向が直交している。なお、Ｓ偏光とは偏光方向が入射面（図４の紙面）に垂直な直線偏光であり、Ｐ偏光とは偏光方向が入射面に平行な直線偏光である。
【００６９】
次に、記録時の作用について説明する。図９は記録時におけるピックアップ１１の状態を示す説明図である。
【００７０】
光源装置２５の出射光の出力は、パルス的に記録用の高出力にされる。なお、コントローラ９０は、再生信号ＲＦより再生された基本クロックに基づいて、対物レンズ１２の出射光がデータエリア８を通過するタイミングを予測し、対物レンズ１２の出射光がデータエリア８を通過する間、上記の設定とする。対物レンズ１２の出射光がデータエリア８を通過する間は、フォーカスサーボおよびトラッキングサーボはサーボエリア７を通過したときの状態を保持することにより、対物レンズ１２は固定されている。また、以下の説明では、光源装置２５がビームスプリッタ２０に対してＰ偏光の光を出射するものとする。
【００７１】
図９において、光源装置２５から出射されたＰ偏光の光は、コリメータレンズ２４によって平行光束とされた後、２分の１波長板（例えば、＋２２．５度）５１により偏光方向が変更され、ビームスプリッタ２０に対してＰ波成分とＳ波成分を持つような光を生成する。この光は、ビームスプリッタ２０に入射し、光量の一部（Ｐ波成分）が偏光分離面２０ａを透過し、残りの一部（Ｓ波成分）が偏光分離面２０ａで反射される。この反射光（Ｓ）は空間的に変調されていないため全部の光が空間フィルタ１９を通過し、２分の１波長板（＋４５度）５０に入射する。ここで、Ｓ波成分の光は９０度偏光方向が変更されてＰ偏光の光が生成される。このＰ偏光の光はビームスプリッタ１５の反射面１５ａを透過し、ミラー１７および１８を介して凸レンズ１６に入射する。凸レンズによって後述の対物レンズ１２において発散する記録用参照光が生成される。生成された記録用参照光は、ビームスプリッタ１５を出射する。
【００７２】
なお、凸レンズ１６とミラー１８の間に位相空間変調器が配置される場合には、位相空間光変調器は、通過する光に対して、所定の変調パターンに従って、画素毎に、所定の位相を基準にして位相差０（ｒａｄ）かπ（ｒａｄ）、あるいはその中間的な位相差を選択的に付与することによって、光の位相を空間的に変調して、光の位相が空間的に変調された記録用参照光を生成する。コントローラ９０は、所定の条件に従って自らが選択した変調パターンまたは操作部９１によって選択された変調パターンの情報を位相空間光変調器１７に与え、位相空間光変調器１７は、コントローラ９０より与えられる変調パターンの情報に従って、通過する光の位相を空間的に変調する。
【００７３】
一方、ビームスプリッタ２０の偏光分離面１５ａを透過したＰ偏光の光はミラー２１で反射され、空間変調器２２に入射する。この空間光変調器２２おいて、光情報記録媒体１に記録すべき情報に応じて各画素毎に反射状態（以下、オンとも言う。）と遮断状態（以下、オフとも言う。）を選択して、反射する光を空間的に変調して、情報光が生成される。本実施の形態では、２画素で１ビットの情報を表現し、必ず、１ビットの情報に対応する２画素のうちの一方をオン、他方をオフとする。なお、空間変調器としてＤＭＤを用いることができる。
【００７４】
生成された情報光（Ｐ波）は、シャッター２３を通過し、再度ビームスプリッタ２０を透過する。また、空間フィルタ１９において０次、１次、１．５次光のみが通過するようにされ、通過した光が２分の１波長板（＋４５度）５０に入射する。ここで、情報光は偏光方向が９０度変更され、ビームスプリッタ１５の偏光分離面１５ａを反射して、ビームスプリッタ１５から出射する。
【００７５】
これら生成された情報光はＳ偏光の光である。情報光は、ハーフミラー２６および２分割旋光板１４を通過する。ここで、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｌを通過した情報光は偏光方向が−４５°回転されて、Ａ偏光の光となり、旋光板１４Ｒを通過した光は偏光方向が＋４５°回転されて、Ｂ偏光の光となる。２分割旋光板１４を通過した情報光は、対物レンズ１２によって集光されて、光情報記録媒体１におけるホログラム記録層３と保護膜層４の境界面上または境界面より手前側で一旦最も小径となるように収束するようにする。ホログラム記録層３の内部で情報光が収束する場合には、記録される干渉縞は、いわゆるフーリエ変換ホログラムとなり、同一箇所での記録密度を高くすることができ、記録媒体の更なる大記録容量化につながる。また、この情報光の収束位置をホログラム記録層３の手前に設定した場合には、いわゆるデフォーカス法となり、ホログラムを均一に記録することができるようになる。従って、ホログラム記録層内にホログラムを記録するためには、ホログラム記録層３と保護膜層４との境界面より手前に情報光を収束させれば良い。ただしあまりに手前過ぎれば、記録容量を無駄にしてしまい、効率が良くないので、透明基板２の下面２ａと、ホログラム記録層３と保護膜層４の境界面の間に、情報光の収束位置を設定するのが記録の効率が良いことになる。
【００７６】
一方、記録用参照光はＰ偏光の光である。記録用参照光は、ハーフミラー２６および２分割旋光板１４を通過する。２分割旋光板１４の旋光板１４Ｌを通過した記録用参照光は偏光方向が−４５°回転されて、Ｂ偏光の光となり、旋光板１４Ｒを通過した光は偏光方向が＋４５°回転されて、Ａ偏光の光となる。２分割旋光板１４を通過した記録用参照光は、発散しながら対物レンズ１２に入射し、対物レンズ１２によって集光されて、光情報記録媒体１における保護層４と基板６の境界面、すなわち、反射膜５上で収束するように、光情報記録媒体１に照射される。
【００７７】
図１１は記録時における光の状態を示す説明図である。
【００７８】
図１１に示したように、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｌを通過した情報光６１Ｌは、Ａ偏光の光となり、対物レンズ１２を介して光情報記録媒体１に照射され、ホログラム記録層５の手前で最も小径となるように収束すると発散した情報光がホログラム記録層３を通過し、反射膜５で反射される。また、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｒを通過した記録用参照光６２Ｒは、Ａ偏光の光となり、対物レンズ１２を介して情報記録媒体１に照射され、ホログラム層３と保護層４との境界面である反射膜５上で最も小径となるように収束し、反射膜５で反射する。そして、ホログラム記録層３内において、入射してきたＡ偏光の情報光６１Ｌと入射してきたＡ偏光の記録用参照光６２Ｒとが干渉して干渉パターンを形成し、光源装置２０の出射光の出力が高出力になったとき、その干渉パターンがホログラム記録層３内の領域Ｙに体積的に記録される。
【００７９】
また、図１１に示したように、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｒを通過した情報光６１Ｒは、Ｂ偏光の光となり、対物レンズ１２を介して情報記録媒体１に照射され、ホログラム記録層５の手前で最も小径となるように収束するとともに発散した情報光がホログラム記録層３を通過し、反射膜５で反射される。また、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｌを通過した記録用参照光６２Ｌは、Ｂ偏光の光となり、対物レンズ１２を介して情報記録媒体１に照射され、ホログラム層３と保護層４との境界面である反射膜５上で最も小径となるように収束し、反射膜５で反射する。そして、ホログラム層３内において、入射してきたＢ偏光の情報光６１Ｒと入射してきたＢ偏光の記録用参照光６２Ｌとが干渉して干渉パターンを形成し、光源装置２０の出射光の出力が高出力になったとき、その干渉パターンがホログラム層３内の領域Ｘに体積的に記録される。
【００８０】
図１１に示したように、本実施の形態では、情報光の光軸と記録用参照光の光軸が同一線上に配置されるように、情報光と記録用参照光とがホログラム層３に対して同一面側より照射される。
【００８１】
また、本実施の形態では、ホログラム記録層３の同一箇所において、記録用参照光の変調パターンを変えて複数回の記録動作を行うことで、位相符号化多重により、ホログラム層３の同一箇所に情報を多重記録することが可能である。
【００８２】
このようにして、本実施の形態では、ホログラム記録層３内に透過型のホログラムが形成される。なお、Ｂ偏光の情報光６１ＲとＡ偏光の記録用参照光６２Ｒとは、偏光方向が直交するため干渉せず、同様に、Ａ偏光の情報光６１ＬとＢ偏光の記録用参照光６２Ｌとは、偏光方向が直交するため干渉しない。このように、本実施の形態では、余分な干渉縞の発生が防止され、ＳＮ（信号対雑音）比の低下を防止することができる。
【００８３】
また、本実施の形態では、記録用参照光は、上述のように、光情報記録媒体１における基板６と保護層４の境界面である反射膜５上で最も小径となるように収束するように照射され、情報記録媒体１の反射膜５で反射されて対物レンズ１２側に戻ってくる。また、本実施の形態では、波長によって光路が分離されているため、記録時にもフォーカスサーボを行うことが可能である。なお、情報光は、光情報記録媒体１におけるホログラム層３よりも手前側で最も小径となるように収束して反射膜５上では発散光となるため、情報記録媒体１の反射膜５で反射されて対物レンズ１２側に戻ってきてもＣＣＤあるいはＣＭＯＳセンサ２８上では結像しない。
【００８４】
なお、本実施の形態では、凸レンズ１６を前後に動かしたり、その倍率を変更することで、ホログラム層３において情報光と参照光による一つの干渉パターンが体積的に記録される領域（ホログラム）の大きさを任意に決めることが可能である。
【００８５】
次に、再生時の作用について説明する。図１０は再生時におけるピックアップ１１の状態を示す説明図である。
【００８６】
再生時には、空間光変調器２２とビームスプリッタ２０との間に配置されたシャッター２３がオンにされ、空間光変調器２２からの光はカットされる。なお、記録用参照光を生成するためにミラー１８と凸レンズ１６との間に位相空間光変調器（図示せず）を配置した場合には、コントローラ９０は、再生しようとする情報の記録時における記録用参照光の変調パターンの情報を位相空間光変調器に与える。この位相空間光変調器は、コントローラ９０より与えられる変調パターンの情報に従って、通過する光の位相を空間的に変調して、光の位相が空間的に変調された再生用参照光を生成する。
【００８７】
光源装置２５の出射光の出力は、再生用の低出力にされる。なお、コントローラ９０は、再生信号ＲＦより再生された基本クロックに基づいて、対物レンズ１２の出射光がデータエリア８を通過するタイミングを予測し、対物レンズ１２の出射光がデータエリア８を通過する間、上記の設定とする。対物レンズ１２の出射光がデータエリア８を通過する間は、フォーカスサーボおよびトラッキングサーボはサーボエリア７を通過したときの状態を保持することにより、対物レンズ１２は固定されている。また、以下の説明では、再生時も記録時と同様に、光源装置２５がビームスプリッタ２０に対してＰ偏光の光を出射するものとする。
【００８８】
図１０に示したように、光源装置２５から出射されたＰ偏光の光は、コリメータレンズ２４によって平行光束とされた後、２分の１波長板（＋２２．５度）５１により偏光方向が変更され、ビームスプリッタ２０に対してＰ波成分とＳ波成分を持つような光を生成する。この光は、ビームスプリッタ２０に入射し、光量の一部（Ｐ波成分）が偏光分離面２０ａを透過し、残りの一部（Ｓ波成分）が偏光分離面２０ａで反射される。この反射光（Ｓ）は空間的に変調されていないため、全部の光が空間フィルタ１９を通過し、２分の１波長板（＋４５度）５０に入射する。ここで、このＳ波成分の光は９０度偏光方向が変更されてＰ偏光の光が生成される。このＰ偏光の光はビームスプリッタ１５の反射面１５ａを透過し、ミラー１７および１８を介して凸レンズ１６に入射する。凸レンズ１６によって後述の対物レンズ１２において発散する再生用参照光が生成される。生成された再生用参照光は、ビームスプリッタ１５を出射する。この再生用参照光は、記録時に用いられた記録用参照光と同じ光である。
【００８９】
一方、ビームスプリッタ２０の偏光分離面１５ａを透過したＰ偏光の光はミラー２１で反射され、空間変調器２２に入射する。上述のように空間光変調器２２からの出射光は、再生時にはシャッター２３によって遮断されるが、念のため空間光変調器２２の全画素がオンにされるようにしてもよい。
【００９０】
再生用参照光はＰ偏光の光であるので、ビームスプリッタ１５、ハーフミラー２６および２分割旋光板１４を通過する。２分割旋光板１４の旋光板１４Ｌを通過した光は偏光方向が−４５°回転されて、Ｂ偏光の光となり、旋光板１４Ｒを通過した光は偏光方向が＋４５°回転されて、Ａ偏光の光となる。２分割旋光板１４を通過した再生用参照光は、対物レンズ１２によって集光されて光情報記録媒体１に照射され、ホログラム層３と保護層４との境界面よりも手前側で一旦最も小径となるように収束した後、発散しながらホログラム記録層３を通過する。
【００９１】
図１２および図１３は再生時における光の状態を示す説明図である。
【００９２】
図１２に示したように、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｒを通過した再生用参照光６３Ｒは、Ａ偏光の光となり、対物レンズ１２を介して光情報記録媒体１に照射され、ホログラム記録層３を通過し、反射膜５で最も小径となるように収束する。反射膜５で反射した再生用参照光６３Ｌは再度ホログラム記録層３を通過する。その結果、ホログラム記録層３より、記録時における情報光６１Ｌに対応する再生光６５ＲがポイントＷから発生する。また、情報光６１Ｒに対応する再生光６４Ｌの共役をなす再生光６４ＲがポイントＺから発生する。再生光６４Ｒ及び６５Ｒは、対物レンズ１２側に進み、対物レンズ１２で平行光束とされ、再度２分割旋光板１４を通過して、Ｐ偏光の光となる。
【００９３】
なお、再生光としては、再生光６５Ｒまたは再生光６４Ｒのどちらか一方が検出できればいいのである。本発明のシステムにおいては、再生光６５Ｒは不要であり、再生光５４Ｒにとっていわゆるゴーストとなるものである。このゴーストは空間フィルタ２７によって取り除かれるものであり、再生に対しての影響を抑えることができる。
【００９４】
図１３に示したように、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｌを通過した再生用参照光６６Ｌは、Ｂ偏光の光となり、対物レンズ１２を介して光情報記録媒体１に照射され、ホログラム記録層３を通過し、反射膜５上でも小径となるように収束する。反射膜５で反射した再生用参照光６６Ｒは、再度ホログラム記録層３を通過する。その結果、ホログラム記録層３より、記録時における情報光６１Ｒに対応する再生光６８ＬがポイントＺから発生する。また、情報光６１Ｌに対応する再生光６７Ｒの共役をなす再生光６７ＬがポイントＷから発生する。再生光６８Ｌ及び６７Ｌは、対物レンズ１２側に進み、対物レンズ１２で平行光束とされ、再度２分割旋光板１４を通過して、Ｐ偏光の光となる。
【００９５】
２分割旋光板１４を通過した再生光は、ハーフミラー２６に入射して、光量の一部が反射され、空間フィルタ２７及び偏光板５２を通過し、ＣＣＤアレイ２８に入射し、そこで光が検出される。ＣＣＤアレイ２８上には、記録時における空間光変調器２２によるオン、オフのパターンが結像され、このパターンを検出することで、情報が再生される。
【００９６】
空間フィルタ２７は、図１２および１０の再生光の焦点Ｖと共役となる光のみを通過させるように構成されている。つまり、空間フィルタ２７は、焦点Ｖで結像される像のみを通過させるのである。このため、空間フィルタ２７では、再生光のうち、ゴーストとして発生した再生光６５Ｒ及び６８Ｌが遮断され、再生光６４Ｒ及び６７Ｌのみがそこを通過することになる。これにより、有効にゴーストをカットすることができ、効率よく再生像をＣＣＤ２８において検出することが可能となる。
【００９７】
なお、記録用参照光の変調パターンを変えて、ホログラム層３に複数の情報が多重記録されている場合には、複数の情報のうち、再生用参照光の変調パターンと同じ変調パターンの記録用参照光に対応する情報のみが再生される。
【００９８】
図１２および図１３に示したように、本実施の形態では、再生用参照光の光軸と再生光の光軸が同一線上に配置されるように、再生用参照光の照射と再生光の収集とが、ホログラム層３の同一面側より行われる。
【００９９】
また、本実施の形態においては、対物レンズ１２に情報光を平行光として入射させて記録用参照光との干渉パターンをホログラム記録層３に形成させているので、発生する再生光も平行光として対物レンズ１２を出射し、平行光のままＣＣＤにおいて再生像が検出される。本実施の形態のように参照光と情報光または再生光の焦点をずらす方法として、参照光を平行光とする方法も考えられるが、これは、単に参照光と情報光（再生光）の相対的な関係に過ぎないものであると片付ける以上の利点を本実施の形態は有する。すなわち、対物レンズ１２に対して参照光を平行光とし、情報光を発散光とすると、再生時に発生する再生光も対物レンズ１２を発散しながら出射することになる。この再生光による像はその像面に湾曲を持ったものとなり、これをそのままＣＣＤ２８によって検出すると、検出画像も歪んだものとなってしまう。これを防ぐためにはＣＣＤ２８の前に湾曲を矯正するための結像（補正）レンズが必要となる。しかしながら、ＣＣＤ２８においてより鮮明な画像を検出するには、この結像レンズのフォーカス制御は対物レンズ１２と連動して行われなければならない。つまり、対物レンズ１２がフォーカス制御により前後に移動すると、その移動分を結像レンズに反映させなければならないのである。この制御は非常に複雑であり、困難である。また、結像レンズの追加およびその制御系の追加により光学系も大きくなり、小型化には不向きである。
【０１００】
なお、本実施の形態では、記録用および再生用参照光を反射膜５上に収束させるようにしている。しかし、レーザのエネルギーの大きさによっては反射膜５をかなり厚くしなければ、直ぐに穴が開いてしまうという問題点もある。その一方、あまり反射膜５を厚くしすぎると基板６上にプリフォーマットとして設けられたアドレスサーボ用のアドレスピットが完全に反射膜５に覆われてしまい、位置決め制御に支障をきたしてしまう。そこで、図１４に示すように、反射膜５はアドレスピットを読み取れるに十分な薄さに確保するとともに、記録用および再生用参照光をわざと反射膜５上ではデフォーカスさせるようにすることにより上述の欠点を回避することができる。デフォーカスの仕方は、図１４（ａ）または（ｂ）の方法が考えられ、デフォーカス量は、前後に５μｍ以内に収めるようにすると良い。ただし、サーボ時には、サーボ用レーザの出力を十分抑えることにより反射膜５に穴を生成することを防止しつつ、反射膜５上にフォーカスさせて確実にアドレスピットを読めるようにしている。
【０１０１】
以上、本発明の構成および動作をその原理と実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されず、発明の本旨を逸脱しない範囲において、様々な変形が可能である。
【０１０２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の光情報記録再生装置によれば、情報記録層に情報光と記録用参照光との干渉による干渉パターンによって情報が記録されるように、情報光と記録用参照光とを、情報記録層に対して同一面側より照射する記録光学系を備え、また、光情報記録媒体は情報記録層の上に保護層及び反射層がこの順番で形成されており、さらに、記録光学系は記録用参照光を光情報記録媒体の反射層に収束させると共に、情報光を光情報記録媒体の情報記録層と保護層の境界面よりも手前に収束させるようにしているので、再生時におけるゴーストの影響を抑えることができるように干渉パターンを情報記録層に記録することができる。また、記録光学系は、情報光と記録用参照光を情報記録層の同一面側より、例えば、下側より照射しているので、記録のための光学系を小さくすることができる。
【０１０３】
また、請求項２に記載の光情報記録装置によれば、光情報記録媒体として、情報光および記録用参照光の位置決めのための情報が記録される位置決め領域を備えたものを用い、更に、位置決め領域に記録された情報を用いて、光情報記録媒体に対する情報光および記録用参照光の位置を制御する位置制御手段を備えたので、記録のための光の位置決めを精度よく行うことができ、その結果、リムーバビリティが良く、ランダムアクセスが容易になると共に、記録密度、記録容量および転送レートを大きくすることができる。特に、位相符号化多重による情報の多重記録が可能であることと相まって、記録密度、記録容量および転送レートを飛躍的に増大させることが可能となる。例えば、一連の情報を、記録用参照光の変調パターンを変えながら、ホログラム記録層の同一箇所に多重記録するようにした場合には、情報の記録および再生を極めて高速に行うことが可能となる。
【０１０４】
請求項３に記載の光情報記録装置によれば、記録光学系は、光を光情報記録媒体に対して収束させるための対物レンズを有し、記録用参照光は対物レンズに発散光として入射し、情報光は対物レンズに平行光として入射するようにしているので、記録用参照光と情報光の焦点をずらすことができ、情報記録層に透過型のホログラムを生成することができる。
【０１０５】
請求項４に記載の光情報記録装置によれば、記録光学系は、情報光の光軸と記録用参照光の光軸が同一線上に配置されるように、情報光と記録用参照光とを照射するようにしたので、記録光学系をさらに小さく構成することが可能となる。
【０１０６】
請求項５に記載の光情報記録措置によれば、記録光学系は、記録用参照光を光情報記録媒体の反射層上ではデフォーカスさせるようにしているので、レーザ光による焼付け等に起因する反射層の破損を防止することができる。従って、反射層を極力薄く構成することができるようになり、アドレスピットの読み取りも容易になる。
【０１０７】
請求項６に記載の光情報再生装置によれば、再生用参照光を情報記録層に対して照射すると共に、再生用参照光が照射されることによって情報記録層より発生される再生光を情報記録層に対して再生用参照光を照射する側と同じ面側より収集する再生光学系と、再生光に含まれる特定の光のみを除去する特定光除去手段と、再生光学系によって収集された再生光を検出する検出手段と、を備え、記光情報記録媒体は、情報記録層の上に保護層及び反射層が形成されており、再生光学系は、再生用参照光を光情報記録媒体の反射層に収束させるようにしたので、情報記録層に生成されたホログラムから情報を再生することができるとともに、再生用参照光を照射したときに発生するゴーストを効率よく除去することができる。
【０１０８】
請求項７に記載の光情報再生装置によれば、光情報記録媒体として、再生用参照光の位置決めのための情報が記録される位置決め領域を備えたものを用い、更に、位置決め領域に記録された情報を用いて、光情報記録媒体に対する再生用参照光の位置を制御する位置制御手段を備えているので、再生のための光の位置決めを精度よく行うことができ、その結果、リムーバビリティが良く、ランダムアクセスが容易になる。
【０１０９】
請求項８に記載の光情報再生装置によれば、再生光学系は、光を光情報記録媒体に対して収束させるための対物レンズを有し、再生用参照光は対物レンズに発散光として入射し、再生光は対物レンズから平行光として出射するようにしているので、再生光の像面が湾曲することがなく、したがって、再生像検出の際に像面を補正するための結像レンズを設ける必要がなくなる。これにより、再生のための光学系をいっそう小さく構成することができる。
【０１１０】
請求項９に記載の光情報再生装置によれば、再生光学系は、再生用参照光の光軸と再生光の光軸が同一線上に配置されるように、再生用参照光の照射と再生光の収集とを行うようにしたので、再生のための光学系をさらに小さく構成することができるようになる。
【０１１１】
請求項１０に記載の光情報再生装置によれば、再生用参照光が情報記録層を通過するときに第一の再生光が発生し、再生用参照光が反射層に収束して反射した戻り光が再度前記情報記録層を通過したときに第二の再生光が発生し、特定除去手段は第一の再生光を除去し、検出手段は第二の再生光のみを検出するようにしているので、ゴーストとしての第一の再生光を除去して所望の再生光を検出することができる。
【０１１２】
請求項１１に記載の光情報再生装置によれば、再生光学系は再生用参照光を光情報記録媒体の反射層上ではデフォーカスさせるようにしているので、レーザ光による焼付け等に起因する反射層の破損を防止することができる。従って、反射層を極力薄く構成することができるようになり、アドレスピットの読み取りも容易になる。
【０１１３】
請求項１２に記載の光情報記録装置によれば、光源から出射された光を、互いに異なる軸上を進行する第一および第二の光に分離する分離光学素子と、分離光学素子によって分離された第一の光を記録情報に基づいて空間的に変調して情報光を生成する空間光変調器と、分離光学素子によって分離された第二の光から記録用参照光を生成する記録用参照光生成部と、情報光の光軸と記録用参照光の光軸が同一線上に配置されるように、情報光と記録用参照光とを合成する合成光学素子と、情報光の偏光方向と記録用参照光の偏光方向をそれぞれ所定角度だけ回転させる旋光素子と、情報光と記録用参照光との干渉による干渉パターンによって情報記録層に情報が記録されるように、旋光素子によって偏光方向が回転された後の情報光および記録用参照光を集光して光情報記録媒体に対して同一面側より照射するとともに、情報光を記録用参照光よりも光情報記録媒体に対して手前に収束させるようにする対物レンズとを備えるようにしたので、記録用参照光と情報光を１つの光源から別々に構成することができ、また、再度記録用参照光と情報光とを合成してそれぞれの光軸が同一線上にあるようにしているので、記録用光学系を小型化することができる。また、情報光を記録用参照光よりも光情報記録媒体に対して手前に収束させるようにしているので、再生時におけるゴーストの影響を抑えることができるように干渉パターンを情報記録層に記録することができる。
【０１１４】
請求項１３に記載の光情報記録装置によれば、記録用参照光生成部は、第二の光から対物レンズに発散しながら入射する記録用参照光を生成するようにしているので、記録用参照光を情報光よりも光情報記録媒体の深さ方向に対して深い位置において収束させることができ、再生時におけるゴーストの影響を抑えることができるように干渉パターンを情報記録層に記録することができる。
【０１１５】
請求項１４に記載の光情報記録装置によれば、情報光は対物レンズに平行に入射するようにしているので、情報光を記録用参照光よりも光情報記録媒体に対して手前に収束させることができ、再生時におけるゴーストの影響を抑えることができるように干渉パターンを情報記録層に記録することができる。また、情報光が平行光であるから、再生時に発生する再生光も平行光となり、再生像を効率よく検出することにつながる。
【０１１６】
請求項１６に記載の光情報記録装置によれば、光情報記録媒体は、情報記録層の上に保護層および反射層が形成されており、対物レンズは、記録用参照光を光情報記録媒体の反射層上ではデフォーカスさせるとともに、情報光を光情報記録媒体の情報記録層と保護層の境界面よりも手前に収束させるようにしているので、レーザ光による焼付け等に起因する反射層の破損を防止することができる。従って、反射層を極力薄く構成することができるようになり、アドレスピットの読み取りも容易になる。
【０１１７】
請求項１７に記載の光情報再生装置によれば、再生用参照光を生成する再生用参照光生成部と、再生用参照光の偏光方向を所定角度だけ回転させる旋光素子と、旋光素子によって偏光方向が回転された後の再生用参照光を集光して光情報記録媒体中の干渉パターンに対して照射すると共に、これによって干渉パターンから発生される再生光を、光情報記録媒体において再生用参照光を照射する側と同じ面側より集光する対物レンズと、再生光に含まれる特定の光のみを除去する特定光除去手段と、特定の光が除去された再生光を検出する検出部と、対物レンズに向かう再生用参照光の光路の一部と検出部に向かう再生光の光路の一部とを分離する分離光学素子とを備え、干渉パターンからの再生光は、再生用参照光が収束する位置よりも手前から発生され、再生用参照光と再生光は、対物レンズを通過する際には、それらの光軸が同一線上に配置されるようにしているので、再生光学系を小型化することができるとともに、再生時にゴーストとなりうる光を効率よく除去することができる。
【０１１８】
請求項１８に記載の光情報再生装置によれば、再生用参照光生成部は、対物レンズに発散しながら入射する再生用参照光を生成するようにし、また、請求項１９に記載の光情報再生装置によれば、併せて、再生光は対物レンズから平行に出射するようにしているので、検出部で検出する再生光の像面が湾曲することがなく、したがって、再生光が発散光である場合に必要な、再生像検出の際に像面を補正するための結像レンズを設ける必要がなくなる。これにより、再生のための光学系をいっそう小さく構成することができる。
【０１１９】
請求項２０に記載の光情報再生装置によれば、光情報記録媒体は、情報記録層の上に保護層及び反射層が形成されており、再生用参照光が情報記録層を通過するときに第一の再生光が発生し、再生用参照光が反射層に収束して反射した戻り光が再度情報記録層を通過したときに第二の再生光が発生し、特定除去手段は第一の再生光を除去し、検出手段は第二の再生光のみを検出するようにしているので、ゴーストとしての第一の再生光を除去して所望の再生光を検出することができる。
【０１２０】
請求項２１に記載の光情報再生装置によれば、再生用参照光は、反射層上ではデフォーカスするように照射されているので、レーザ光による焼付け等に起因する反射層の破損を防止することができる。従って、反射層を極力薄く構成することができるようになり、アドレスピットの読み取りも容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のディジタルボリュームホログラフィにおける記録再生系の概略の構成を示す図である。
【図２】反射型ホログラムが光情報記録媒体に生成される様子を示す図である。
【図３】光情報記録媒体から反射型ホログラムを再生する様子を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る光情報記録再生装置におけるピックアップおよび光情報記録媒体の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る光情報記録再生装置の全体構成を示すブロック図である。
【図６】図５における検出回路の構成を示すブロック図である。
【図７】図４に示したピックアップのサーボ時における状態を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態において使用する偏光を説明するための図である。
【図９】図４に示したピックアップの記録時における状態を示す図である。
【図１０】図４に示したピックアップの再生時における状態を示す図である。
【図１１】図９に示したピックアップにおける記録動作の詳細を示す図である。
【図１２】図１０に示したピックアップにおける再生動作の詳細を示す図である。
【図１３】図１０に示したピックアップにおける再生動作の詳細を示す図である。
【図１４】光情報記録媒体に対しての記録／再生用参照光の別の照射方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１　　情報記録媒体
２　　透明基板
３　　ホログラム記録層
４　　保護層
５　　反射膜
６　　透明基板
７　　アドレス・サーボエリア
８　　データエリア
１０　光情報記録再生装置
１１　光ピックアップ
１２　対物レンズ
１４　２分割旋光板
１６　デフォーカス用レンズ
２２　空間光変調器
２５　光源装置（レーザ）
２８　ＣＣＤアレイまたはＣＭＯＳセンサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical information recording apparatus for recording information on an optical information recording medium using holography, an optical information reproducing apparatus for reproducing information from an optical information recording medium using holography, and an optical information recording apparatus using holography. The present invention relates to an optical information recording / reproducing apparatus that records information on a recording medium and reproduces information from the optical information recording medium.
[0002]
[Prior art]
Holographic recording, in which information is recorded on a recording medium using holography, generally involves superimposing light having image information and reference light inside the recording medium, and generating interference fringes formed at that time on the recording medium. This is done by writing. When reproducing the recorded information, the recording medium is irradiated with reference light, whereby the image information is reproduced by diffraction due to interference fringes.
[0003]
In recent years, volume holography, especially digital volume holography, has been developed in the practical range for ultra-high-density optical recording, and has attracted attention. Volume holography is a method of writing interference fringes three-dimensionally by actively utilizing the thickness direction of the recording medium. Increasing the thickness increases the diffraction efficiency, and increasing the recording capacity by using multiplex recording. There is a feature that can be achieved. The digital volume holography is a computer-oriented holographic recording method that uses the same recording medium and recording method as the volume holography, but limits the image information to be recorded to a binary digital pattern. In this digital volume holography, for example, image information such as an analog picture is once digitized, developed into two-dimensional digital pattern information, and recorded as image information. At the time of reproduction, this digital pattern information is read out and decoded, thereby returning to the original image information and displaying it. Thereby, even if the SN ratio (signal-to-noise ratio) is somewhat poor at the time of reproduction, the original information can be reproduced very faithfully by performing differential detection or encoding the binary data and performing error correction. It becomes possible.
[0004]
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a recording / reproducing system in conventional digital volume holography. The recording / reproducing system includes a spatial light modulator 101 for generating an information light 102 based on two-dimensional digital pattern information, and a light beam 102 from the spatial light modulator 101 being condensed to a hologram recording medium 100. A lens 103 for irradiating, a reference beam irradiating unit (not shown) for irradiating the hologram recording medium 100 with a reference beam 104 from a direction substantially orthogonal to the information beam 102, and detects reproduced two-dimensional digital pattern information (Charge Coupled Device) array 107 and a lens 106 for condensing the reproduction light 105 emitted from the hologram recording medium 100 and irradiating the light onto the CCD array 107. The hologram recording medium 100 includes LiNbO 3 And the like.
[0005]
In the recording / reproducing system shown in FIG. 1, at the time of recording, information such as an original image to be recorded is digitized, and the 0 or 1 signal is further arranged two-dimensionally to generate two-dimensional digital pattern information. One piece of two-dimensional digital pattern information is called page data. Here, it is assumed that page data # 1 to #n are multiplex-recorded on the same hologram recording medium 100. In this case, first, the spatial light modulator 101 selects transmission or light blocking for each pixel based on the page data # 1, thereby generating the spatially modulated information light 102, and via the lens 103. Irradiate the hologram recording medium 100. At the same time, the hologram recording medium 100 is irradiated with the reference light 104 from a direction θ1 substantially orthogonal to the information light 102, and an interference fringe formed by the superposition of the information light 102 and the reference light 104 is formed inside the hologram recording medium 100. Record. In order to increase the diffraction efficiency, the reference light 104 is transformed into a flat beam by a cylindrical lens or the like so that interference fringes are recorded in the thickness direction of the hologram recording medium 100. At the time of recording the next page data # 2, the reference light 104 is irradiated from an angle θ2 different from θ1, and the reference light 104 and the information light 102 are superimposed, so that information is multiplex-recorded on the same hologram recording medium 100. can do. Similarly, at the time of recording other page data # 3 to #n, the reference beam 104 is irradiated from different angles θ3 to θn to multiplex-record information. A hologram on which information is multiplex-recorded is called a stack. In the example shown in FIG. 1, the hologram recording medium 100 has a plurality of stacks (stack 1, stack 2,..., Stack m,...).
[0006]
In order to reproduce any page data from the stack, the stack may be irradiated with the reference beam 104 having the same incident angle as when the page data was recorded. Then, the reference light 104 is selectively diffracted by an interference fringe corresponding to the page data, and a reproduction light 105 is generated. The reproduction light 105 enters the CCD array 107 via the lens 106, and the two-dimensional pattern of the reproduction light is detected by the CCD array 107. Then, the information such as the original image is reproduced by decoding the detected two-dimensional pattern of the reproduction light in reverse to that at the time of recording.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the configuration shown in FIG. 1, information can be multiplex-recorded on the same hologram recording medium 100. However, in order to record information at an extremely high density, positioning of the information beam 102 and the reference beam 104 with respect to the hologram recording medium 100 is performed. Becomes important. However, in the configuration shown in FIG. 1, since there is no information for positioning in the hologram recording medium 100 itself, the positioning of the information beam 102 and the reference beam 104 with respect to the hologram recording medium 100 can only be performed mechanically, and the accuracy is high. Positioning is difficult. Therefore, the removability (easiness of transferring the hologram recording medium from one recording / reproducing apparatus to another recording / reproducing apparatus and performing the same recording / reproducing) is poor, and random access is difficult and high-density recording is difficult. There is a problem that is. Further, in the configuration shown in FIG. 1, the optical axes of the information light 102, the reference light 104, and the reproduction light 105 are spatially arranged at mutually different positions, so that the optical system for recording or reproduction becomes large. There is a problem that.
[0008]
By the way, in holographic recording, various multiplex recording methods have been conventionally proposed in order to increase the recording capacity by improving the recording density. One of them is angle multiplexing as shown in FIG. However, in this angle multiplexing, it is necessary to change the angle of the reference light, and therefore, there is a problem that an optical system for recording or reproduction becomes particularly large and complicated.
[0009]
Conventionally, as a method of multiplex recording in holographic recording, besides the above-described angle multiplexing, for example, a document “JF Heanue et al.,“ Recall of linear combinations of stored data pages based on code-multiplexing involvement involvement ” Optics Letters, Vol. 26, 6012-6015 pages, 1 95, "Phase encoding multiplexing" as described in, for example, the document "Eiji Yagyu et al.," Research on new real-time recording and reproduction of wavelength multiplexed holograms using PHB ", IEICE Tech. -87, HC93-54, pp. 1-5, 1993 ”, has been proposed.
[0010]
However, in any of the multiple recording methods, in the conventionally proposed optical system for recording or reproduction, the optical axes of the information light, the reference light, and the reproduction light are arranged at spatially different positions. Therefore, there is a problem that an optical system for recording or reproduction becomes large, and since there is no information for positioning in the hologram recording medium itself, positioning of light for recording or reproduction with respect to the hologram recording medium is performed. There is a problem that it is difficult to perform the recording with high accuracy, and it is not possible to achieve a dramatic improvement in recording density.
[0011]
The present invention has been made in view of such a problem, and a first object of the present invention is to provide an optical information recording apparatus and method capable of multiplex-recording information on an optical information recording medium on which information is recorded using holography. An optical information reproducing apparatus for reproducing information from an optical information recording medium on which information is recorded in such a manner, wherein the optical system for recording or reproducing is small, and the light is configured to be as simple as possible. An object of the present invention is to provide an information recording device and an optical information reproducing device.
[0012]
According to a second object of the present invention, in addition to the first object, an optical information recording apparatus and method, and an optical information recording apparatus capable of accurately positioning light for recording or reproduction on an optical information recording medium are provided. An object of the present invention is to provide a reproducing apparatus and a method.
[0013]
Further, a third object of the present invention is to irradiate convergent light onto a reflective film coated on a substrate such as a compact disk (CD) or a digital video disk (DVD) and detect the return light to record the light. Information recording apparatus capable of recording information on an optical information recording medium typified by an optical disk so as not to be affected by ghosts likely to occur during reproduction when a system for reproducing reproduced information is adopted for holographic recording. Another object of the present invention is to provide an optical information reproducing apparatus corresponding thereto.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
An optical information recording apparatus according to claim 1, which is an optical information recording apparatus for recording information on an optical information recording medium having an information recording layer on which information is recorded using holography. Information light generating means for generating the carried information light, recording reference light generating means for generating the recording reference light, and information recorded on the information recording layer by an interference pattern due to interference between the information light and the recording reference light. A recording optical system for irradiating the information light and the recording reference light from the same side with respect to the information recording layer, and further comprising an optical information recording medium, a protective layer and a protective layer on the information recording layer. The reflection layer is formed in this order, and the recording optical system converges the recording reference light on or near the reflection layer of the optical information recording medium and protects the information light with the information recording layer of the optical information recording medium. Converge before the layer boundary Than it is.
[0015]
Further, the optical information recording apparatus according to the present invention uses, as an optical information recording medium, an optical information recording medium having a positioning area in which information for positioning the information light and the recording reference light is recorded. Position control means for controlling the positions of the information light and the recording reference light with respect to the optical information recording medium using the obtained information.
[0016]
The recording optical system of the present invention has an objective lens for converging light on the optical information recording medium, the recording reference light is incident on the objective lens as divergent light, and the information light is parallel to the objective lens. Incident as light.
[0017]
Further, the recording optical system of the present invention irradiates the information light and the recording reference light such that the optical axis of the information light and the optical axis of the recording reference light are arranged on the same line.
[0018]
Further, the recording optical system of the present invention irradiates the recording reference light such that it defocuses on the reflective layer.
[0019]
The optical information reproducing apparatus according to claim 6, wherein the optical information recording medium includes an information recording layer on which information is recorded by an interference pattern caused by interference between an information light carrying information and a recording reference light using holography. An optical information reproducing apparatus for reproducing more information, comprising: a reproducing reference light generating means for generating a reproducing reference light; and irradiating the information recording layer with the reproducing reference light, wherein the reproducing reference light is A reproduction optical system that collects reproduction light generated from the information recording layer by irradiation from the same side as the side on which the information recording layer is irradiated with the reproduction reference light; and a specific light included in the reproduction light. A specific light removing means for removing only the light; and a detecting means for detecting the reproduction light collected by the reproduction optical system. Here, the optical information recording medium has a protective layer and a reflective layer formed on the information recording layer, and the reproducing optical system converges the reproducing reference light on or near the reflective layer of the optical information recording medium. .
[0020]
The reproducing optical system has an objective lens for converging light to the optical information recording medium, the reproducing reference light is incident on the objective lens as divergent light, and the reproducing light is parallel light from the objective lens. And emitted.
[0021]
Further, in the optical information reproducing apparatus according to the present invention, the first reproduction light is generated when the reproduction reference light passes through the information recording layer, and the return light reflected by the reproduction reference light converging on the reflection layer is again generated. When passing through the information recording layer, a second reproduction light is generated. Then, the specific removal unit removes the first reproduction light and passes only the second reproduction light, and the detection unit detects only the second reproduction light.
[0022]
The reproduction optical system irradiates the reproduction reference light so as to be defocused on the reflection layer.
[0023]
An optical information recording apparatus according to claim 12, which is an optical information recording apparatus for recording information on an optical information recording medium having an information recording layer on which information is recorded by using holography, wherein the information is emitted from a light source. The separated light, a separation optical element that separates into first and second light traveling on different axes, and the first light separated by the separation optical element is spatially modulated based on the recorded information. A spatial light modulator that generates information light, a recording reference light generator that generates recording reference light from the second light separated by the separation optical element, an optical axis of the information light, and light of the recording reference light A combining optical element that combines the information light and the recording reference light so that the axes are arranged on the same line, and an optical rotation element that rotates the polarization direction of the information light and the polarization direction of the recording reference light by a predetermined angle, respectively. Due to the interference between the information light and the recording reference light The information light and the recording reference light after the polarization direction has been rotated by the optical rotation element are condensed so that the information is recorded on the information recording layer by the interference pattern, and irradiate the optical information recording medium from the same side. And an objective lens for causing the information light to converge closer to the optical information recording medium than the recording reference light.
[0024]
Further, the recording reference light generating unit generates the recording reference light that is incident on the objective lens while diverging from the second light.
[0025]
Further, in the optical information recording device of the present invention, the generated information light is incident on the objective lens in parallel.
[0026]
In the optical information recording medium, a protective layer and a reflective layer are formed on the information recording layer. The objective lens defocuses the recording reference light on the reflective layer of the optical information recording medium and converges the information light to a position short of the boundary between the information recording layer and the protective layer.
[0027]
An optical information reproducing apparatus according to claim 17, wherein the information is recorded on an optical information recording medium having an information recording layer on which information is recorded by an interference pattern caused by interference between an information light carrying information using holography and a recording reference light. An optical information reproducing apparatus for reproducing a reference light, comprising: a reproducing reference light generating unit for generating a reproducing reference light; an optical rotation element for rotating a polarization direction of the reproducing reference light by a predetermined angle; and a polarization direction by the optical rotation element. The reference light for reproduction after the is rotated is condensed and irradiated on the interference pattern in the optical information recording medium, and the reproduction light generated from the interference pattern is thereby referred to in the reference information for reproduction on the optical information recording medium. An objective lens that collects light from the same side as the light irradiation side, a specific light removing unit that removes only specific light included in the reproduction light, and a reproduction in which specific light is removed by the specific light removing unit. The comprises a detection unit for detecting, and a separation optical element for separating the part of the optical path of reproduction light towards the part and the detection part of the optical path of the reproducing reference beam toward the objective lens. In addition, the reproduction light from the interference pattern is generated before the position where the reproduction reference light converges. When the reference light for reproduction and the reproduction light pass through the objective lens, their optical axes are arranged on the same line.
[0028]
Further, in the optical information reproducing apparatus according to the present invention, the reproduction reference light generating unit generates the reproduction reference light that is incident on the objective lens while diverging. The reproduction light is emitted from the objective lens in parallel.
[0029]
Further, the optical information reproducing apparatus according to the present invention includes a specific light removing unit that removes only specific light included in the reproduction light. The optical information recording medium has a protective layer and a reflective layer formed on the information recording layer. When the reproduction reference light passes through the information recording layer, a first reproduction light is generated, and the reproduction reference light is generated. When the return light converged and reflected on the reflective layer passes through the information recording layer again, a second reproduction light is generated. The specific removal unit removes the first reproduction light, and the detection unit detects only the second reproduction light.
[0030]
The reference light for reproduction is applied so as to defocus on the reflective layer.
[0031]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
First, an operation of recording a so-called reflection type (Lipman type) hologram on the optical information recording medium 1 having the reflection film 5 will be described with reference to FIG. 2, and a reproduction light is generated from the hologram with reference to FIG. The operation will be described. The description of the reflection hologram recording / reproduction is useful for better understanding the advantages of the present invention. In this reflection hologram recording, the focal positions of the recording reference light and the information light are the same.
[0032]
As shown in FIG. 2A, the reference light for recording that has passed on the right side of the optical rotation plate 14 is reflected by the reflection film 5 of the optical information recording medium 1, and information m that has passed on the left side of the optical rotation plate 14 is obtained. An interference fringe (horizontal fringe) is generated by interfering with the held information light at point P. Further, as shown in FIG. 2B, the recording reference light passing through the right side of the optical rotation plate 14 passes through the left side of the optical rotation plate 14 and has an information light having information of m reflected by the reflection film 5. Then, interference occurs at the point Q of the optical information recording medium 1 to generate another interference fringe (horizontal fringe).
[0033]
On the other hand, as shown in FIG. 2C, the recording reference light passing through the left side of the optical rotation plate 14 is reflected by the reflection film 5 of the optical information recording medium 1, and is referred to as n passing through the right side of the optical rotation plate 14. An interference fringe (horizontal fringe) is generated by interfering with the information light having information at point Q. Further, as shown in FIG. 2D, the recording reference light passing through the left side of the optical rotation plate 14 passes through the right side of the optical rotation plate 14 and is reflected by the reflection film 5 as information light having information of n. Then, interference occurs at point P of the optical information recording medium 1 to generate another interference fringe (horizontal fringe).
[0034]
Next, the operation at the time of reproduction will be described with reference to FIG.
[0035]
Referring to FIG. 3A, the reference light for reproduction that has passed through the right-handed rotator is condensed by the objective lens 12 and converges on the reflective film 5, is reflected there, and passes through the objective lens 12 again to pass therethrough. It passes through the left-handed rotator as parallel light.
[0036]
The reproduction reference light having reached the point Q of the hologram recording layer 3 generates reproduction light having information m in a direction opposite to the traveling direction of the reproduction reference light. Further, at the same Q point, a reproduction light having information n is similarly generated. Further, at point P, reproduction light having information m is generated in a direction opposite to the traveling direction of the reproduction reference light. At the same point P, a reproduction light having information n is similarly generated. Therefore, four reproduction light beams (two reproduction light beams having information m and two reproduction light beams having information n) are generated with respect to the reproduction reference light incident from the right-handed rotator.
[0037]
On the other hand, referring to FIG. 3B, the reference light for reproduction that has passed through the left-handed rotator is condensed by the objective lens 12 and converges on the reflective film 5, is reflected there, and passes through the objective lens 12 again. Through the right-handed rotator as parallel light.
[0038]
The reproduction reference light having reached the point P of the hologram recording layer 3 generates reproduction light having information n in a direction opposite to the traveling direction of the reproduction reference light. At the same point P, a reproduction light having information m is similarly generated. Further, at the point Q, the reproduction light having the information n is generated in the direction opposite to the traveling direction of the reproduction reference light. At the same point Q, a reproduction light having information m is generated similarly. Therefore, four reproduction light beams (two reproduction light beams having information m and two reproduction light beams having information n) are generated with respect to the reproduction reference light incident from the left rotator.
[0039]
The actual operation during reproduction is a combination of FIGS. 3A and 3B. Therefore, four reproduction lights are emitted from the left and right optical rotators, respectively. Two of the four reproduced lights have information m, and the other two have information n. Therefore, in this case, a total of eight reproduction lights are generated. However, when a reproduced image is detected, the reproduced light having the information m and the reproduced light having the information n interfere with each other and become a ghost. Therefore, there is a disadvantage that the reproduced image cannot be detected efficiently.
[0040]
The present invention is also designed to overcome this drawback of reflection hologram generation. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0041]
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the configuration of a pickup device (hereinafter simply referred to as a pickup) in the optical information recording / reproducing apparatus according to the present embodiment and an optical information recording medium in the present embodiment, and FIG. FIG. 2 is a block diagram showing an overall configuration of an optical information recording / reproducing device according to an embodiment. Note that the optical information recording / reproducing device includes an optical information recording device and an optical information reproducing device.
[0042]
First, the configuration of the optical information recording medium according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The optical information recording medium 1 has a hologram recording layer 3 as an information recording layer on which information is recorded using volume holography, and a protective layer 4 on one surface of a disk-shaped transparent substrate 2 formed of polycarbonate or the like. , The reflection film 5 and the substrate 6 are laminated in this order. Address servo areas 7 as a plurality of positioning areas extending linearly in the radial direction are provided on the substrate 6 at predetermined angular intervals, and a sector-shaped section between adjacent address servo areas 7 becomes a data area 8. ing. The reflection film 5 is also formed on the address servo area 7. In the address servo area 7, information for performing focus servo and tracking servo by a sampled servo method and address information are recorded in advance by emboss pits or the like (preformat). Note that focus servo can be performed using the reflection surface of the reflection film 5. For example, wobble pits can be used as information for performing the tracking servo.
[0043]
In the present embodiment, the total thickness of the transparent substrate 2, the hologram recording layer 3, and the protective film layer 4 is, for example, 0.6 mm, and the total thickness of the transparent substrate 6, the reflection film 5 is 0.6 mm. By doing so, the thickness of the entire optical information recording medium is 1.2 mm, which is the same as that of a CD or DVD, so that compatibility with them can be maintained. Note that the hologram recording layer 3 is formed of a hologram material whose optical characteristics such as a refractive index, a dielectric constant, and a reflectance change according to the intensity of light when the light is irradiated. As the hologram material, for example, Photopolymers HRF-600 (product name) manufactured by Dupont is used. The reflection film 5 is made of, for example, aluminum.
[0044]
Next, the configuration of the optical information recording / reproducing apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The optical information recording / reproducing apparatus 10 includes a spindle 81 on which the optical information recording medium 1 is mounted, a spindle motor 82 for rotating the spindle 81, and a spindle motor 82 for maintaining the rotation speed of the optical information recording medium 1 at a predetermined value. And a spindle servo circuit 83 for controlling the motor 82. The optical information recording / reproducing device 10 further irradiates the optical information recording medium 1 with information light and recording reference light to record information, and irradiates the optical information recording medium 1 with reproduction reference light. A pickup 11 for detecting reproduction light and reproducing information recorded on the optical information recording medium 1; and a driving device 84 for moving the pickup 11 in the radial direction of the optical information recording medium 1. It has.
[0045]
The optical information recording / reproducing device 10 further includes a detection circuit 85 for detecting the focus error signal FE, the tracking error signal TE, and the reproduction signal RF from the output signal of the pickup 11, and a focus error signal detected by the detection circuit 85. A focus servo circuit 86 that drives an actuator in the pickup 11 to move the objective lens in the thickness direction of the optical information recording medium 1 to perform focus servo based on the FE, and a tracking error signal TE detected by the detection circuit 85 A tracking servo circuit 87 that drives an actuator in the pickup 11 to move the objective lens in the radial direction of the optical information recording medium 1 to perform tracking servo based on the tracking error signal TE and a command from a controller described later. Drive The device 84 and are controlled and a slide servo circuit 88 for performing a slide servo for moving the pickup 11 in the radial direction of the optical information recording medium 1.
[0046]
The optical information recording / reproducing device 10 further decodes output data of a CMOS or a CCD array described later in the pickup 11 to reproduce data recorded in the data area 8 of the optical information recording medium 1, A signal processing circuit 89 for reproducing a basic clock or determining an address from a reproduced signal RF from the CPU, a controller 90 for controlling the entire optical information recording / reproducing apparatus 10, and various instructions to the controller 90 An operation unit 91 is provided. The controller 90 receives the basic clock and address information output from the signal processing circuit 89 and controls the pickup 11, the spindle servo circuit 83, the slide servo circuit 88, and the like. The spindle servo circuit 83 receives the basic clock output from the signal processing circuit 89. The controller 90 has a CPU (central processing unit), a ROM (read only memory) and a RAM (random access memory), and the CPU executes a program stored in the ROM using the RAM as a work area. Thereby, the function of the controller 90 is realized.
[0047]
Next, the configuration of the pickup 11 in the present embodiment will be described with reference to FIG. When the optical information recording medium 1 is fixed to the spindle 81, the pickup 11 includes an objective lens 12 facing the transparent substrate 2 side of the optical information recording medium 1 and the objective lens 12 in a thickness direction of the optical information recording medium 1. And an actuator 13 movable in the radial direction, and a two-divided optical rotation plate 14 and a beam splitter 15 arranged in this order on the opposite side of the optical information recording medium 1 from the objective lens 12 side. The two-part optical rotation plate 14 includes an optical rotation plate 14L arranged on the left side of the optical axis in FIG. 4 and an optical rotation plate 14R arranged on the right side of the optical axis in FIG. The optical rotation plate 14L rotates the polarization direction by -45 °, and the optical rotation plate 14R rotates the polarization direction by + 45 °. The beam splitter 15 has a reflection surface 15a. The polarization separating surface 15 a has its normal direction inclined by 45 ° with respect to the optical axis direction of the objective lens 12.
[0048]
The pickup 11 further includes a beam splitter 20 arranged beside the beam splitter 15. The beam splitter 20 is disposed in parallel with the beam splitter 15 and has a polarization splitting surface 20a parallel to the polarization splitting surface 15a.
[0049]
The pickup 11 further includes a spatial filter 19 disposed between the beam splitter 15 and the beam splitter 19.
[0050]
In addition, mirrors 17 and 18 that reflect light transmitted through the polarization splitting surface 15 a of the beam splitter 15 are arranged near two side surfaces of the beam splitter 15. A convex lens 16 is arranged between the mirror 18 and the beam splitter 15. The convex lens diverges the parallel light into the objective lens 12 to generate reference light that enters the objective lens 12.
[0051]
On the other hand, a mirror 21 and a spatial modulator 22 that reflect light transmitted through the polarization splitting surface 20 a of the beam splitter 20 are arranged near the beam splitter 20.
[0052]
The spatial light modulator 22 has a large number of pixels arranged in a lattice, and spatially modulates light with light intensity by selecting a light transmitting state and a light blocking state for each pixel. An information light carrying information can be generated. The spatial light modulator 22 constitutes an information light generating unit according to the present invention. As the spatial light modulator, for example, a DMD or a liquid crystal element can be used.
[0053]
The pickup 11 further reflects the return light from the optical information recording medium 1 after reflecting off the half mirror 26, passes through the spatial filter 27 and the polarizing plate 52 that allows only the P-polarized light to pass, and detects the passing light. A CMOS array or CCD array 28 is provided as detection means.
[0054]
The pickup 11 further includes a collimator lens 24 and a light source device 25 arranged in order from the beam splitter 20 side on the side opposite to the mirror 21 arranged near the beam splitter 20. The light source device 25 emits coherent linearly polarized light, and for example, a semiconductor laser can be used.
[0055]
The pickup 11 irradiates the optical information recording medium with light from the servo light source device 29 side, and returns the returned light via the objective lens 12, the dichroic mirror 32, the half mirror 30, and the cylindrical lens 33 to a four-divided photodetector 34. It is configured to be incident on.
[0056]
As shown in FIG. 6, the four-divided photodetector 34 includes four light receiving portions divided by a dividing line 35a parallel to the direction corresponding to the track direction in the optical information recording medium 1 and a dividing line 35b perpendicular to the same. It has parts 34a to 34d. The cylindrical lens 33 is arranged so that the central axis of the cylindrical surface makes an angle of 45 ° with the dividing lines 35 a and 35 b of the four-divided photodetector 34.
[0057]
The spatial light modulator 22 and the light source device 25 in the pickup 11 are controlled by the controller 90 in FIG.
[0058]
In the pickup 11 according to the present invention, although not shown, a phase spatial modulator may be arranged between the convex lens 16 and the mirror 18, or may be provided at the same position as the mirror 18 instead of the reflection. Type phase spatial modulator may be arranged. In this case, the phase modulator has a large number of pixels arranged in a lattice pattern, and by selecting the phase of the emitted light for each pixel, the phase of the light can be spatially modulated. ing. A liquid crystal element can be used as the phase spatial light modulator. Further, a micromirror device in which a micromirror moves in parallel with the output optical axis may be used. This phase spatial modulator is also controlled by the controller 90 in FIG. The controller 90 holds information on a plurality of modulation patterns for spatially modulating the phase of light in the phase spatial light modulator. Further, the operation unit 91 can select an arbitrary modulation pattern from a plurality of modulation patterns. The controller 90 provides the phase spatial light modulator with information on the modulation pattern selected by itself or the modulation pattern selected by the operation unit 91 in accordance with a predetermined condition. According to the information of the pattern, the phase of the light is spatially modulated by the corresponding modulation pattern.
[0059]
The angle can be set as appropriate by changing the angle of the half-wave plate 51 so that the ratio of the intensity of the information light incident on the optical information recording medium 1 to the intensity of the reference light for recording is optimized.
[0060]
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of the detection circuit 85 for detecting the focus error signal FE, the tracking error signal TE, and the reproduction signal RF based on the output of the four-division photodetector. The detection circuit 85 includes an adder 36 that adds the respective outputs of the diagonal light receiving units 34a and 34d of the four-division photodetector 29 and an addition that adds the respective outputs of the diagonal light receiving units 34b and 34c of the four-division photodetector 34. 37, a subtractor 38 that calculates the difference between the output of the adder 36 and the output of the adder 37 to generate a focus error signal FE by the astigmatism method, and along the track direction of the 4-split photodetector 34. An adder 39 that adds the outputs of the adjacent light receiving units 34a and 34b, an adder 40 that adds the outputs of the adjacent light receiving units 34c and 34d along the track direction of the four-segment photodetector 34, The difference between the output and the output of the adder 40 is calculated to generate a tracking error signal TE by the push-pull method. By adding the output of the vessel 40 and an adder 42 which generates a reproduced signal RF. In the present embodiment, the reproduction signal RF is a signal obtained by reproducing information recorded in the address servo area 7 of the optical information recording medium 1.
[0061]
Further, in the pickup 11 of the present invention, the optical path length from the center point 20c of the beam splitter 20 to the center point 20c of the beam splitter again via the center point 21c of the mirror 21 and the center point 22c of the spatial modulator 22; The optical system is set so that the optical path length from the center point 15c of the beam splitter 15 to the center point 15c of the beam splitter 15 via the respective center points 17c and 18c of the mirrors 17 and 18 becomes equal again. By doing so, the optical path lengths of the recording reference light and the object light can be made equal. Further, there is an advantage that the contrast of interference fringes can be maximized even when the coherence distance of the laser as the hologram recording light source is short.
[0062]
Next, the operation of the optical information recording / reproducing apparatus according to the present embodiment will be described in order of servo, recording, and reproduction. Note that the optical information recording medium 1 is controlled by the spindle motor 82 so as to be maintained at a specified number of revolutions during servo, recording, and reproduction.
[0063]
First, an operation at the time of servo will be described with reference to FIG. At the time of servo, a servo light source device 29 is used. The output of the light emitted from the servo light source device 29 is set to a low output for reproduction. The controller 90 predicts the timing at which the light emitted from the objective lens 12 passes through the address servo area 7 based on the basic clock reproduced from the reproduction signal RF, and outputs the light emitted from the objective lens 12 into the address servo area. During the passage through 7, the above setting is made.
[0064]
The light emitted from the servo light source device 29 passes through the beam splitter 30, is converged by the convex lens 31 before the dichroic mirror 32, and is incident on the dichroic mirror 32 as divergent light. The divergent light reflected by the dichroic mirror 32 is applied to the optical information recording medium 1 by the objective lens so as to converge on the reflection layer 5 of the optical information recording medium 1 while diverging. At that time, the light is modulated by the emboss pits in the address servo area 7 and returns to the objective lens 12 side.
[0065]
Return light from the optical information recording medium 1 is converged by the objective lens 12 and reflected by the dichroic mirror 32. The dichroic mirror 32 is designed, for example, to reflect light having a wavelength λ = 655 nm and to transmit 100% of light having a wavelength λ = 532 nm or shorter. Therefore, a 655 nm red laser can be used as the servo light source device, and a 532 nm green laser, a 405 nm blue-violet laser, or another blue laser can be used as the light source device 25.
[0066]
The reflected light from the dichroic mirror once converges between the dichroic mirror 32 and the convex lens 31 and enters the convex lens as divergent light. The incident light of the convex lens 31 is converted into convergent light, and a part of the light amount is reflected by the polarization splitting surface of the beam splitter 30. This reflected light passes through the cylindrical lens 33 and is detected by the four-divided photodetector 34. The detection circuit 85 shown in FIG. 6 generates a focus error signal FE, a tracking error signal TE, and a reproduction signal RF based on the output of the quadrant photodetector 34. While the tracking servo is performed, the reproduction of the basic clock and the determination of the address are performed.
[0067]
In the above setting at the time of the servo, the configuration of the pickup 11 is a normal type such as CD (compact disk), DVD (digital video disk or digital versatile disk), HS (hyper storage disk), and the like. The configuration is the same as that of the pickup for recording and reproduction on the optical disk. Therefore, the optical information recording / reproducing device 10 according to the present embodiment can be configured to have compatibility with a normal optical disk device.
[0068]
Here, A-polarized light and B-polarized light used in the following description are defined as follows. That is, as shown in FIG. 8, A-polarized light is linearly polarized light obtained by rotating S-polarized light at −45 ° or P-polarized light by + 45 °, and B-polarized light is S-polarized light at + 45 ° or P-polarized light at −45 °. It is assumed that the direction of polarization is linearly polarized light. The polarization directions of the A-polarized light and the B-polarized light are orthogonal to each other. Note that S-polarized light is linearly polarized light whose polarization direction is perpendicular to the incident surface (the paper surface in FIG. 4), and P-polarized light is linearly polarized light whose polarization direction is parallel to the incident surface.
[0069]
Next, an operation at the time of recording will be described. FIG. 9 is an explanatory diagram showing the state of the pickup 11 during recording.
[0070]
The output of the light emitted from the light source device 25 is pulsed to a high output for recording. The controller 90 predicts the timing at which the light emitted from the objective lens 12 passes through the data area 8 based on the basic clock reproduced from the reproduction signal RF, and the light emitted from the objective lens 12 passes through the data area 8. During this time, the above settings are used. While the light emitted from the objective lens 12 passes through the data area 8, the focus servo and the tracking servo maintain the state when they passed through the servo area 7, so that the objective lens 12 is fixed. In the following description, it is assumed that the light source device 25 emits P-polarized light to the beam splitter 20.
[0071]
In FIG. 9, the P-polarized light emitted from the light source device 25 is converted into a parallel light beam by the collimator lens 24, and the polarization direction is changed by a half-wave plate (for example, +22.5 degrees) 51. The beam splitter 20 generates light having a P-wave component and an S-wave component. This light is incident on the beam splitter 20, a part of the light amount (P wave component) is transmitted through the polarization splitting surface 20a, and the remaining part (S wave component) is reflected by the polarization splitting surface 20a. Since the reflected light (S) is not spatially modulated, all the light passes through the spatial filter 19 and enters the half-wave plate (+45 degrees) 50. Here, the polarization direction of the S-wave component light is changed by 90 degrees to generate P-polarized light. The P-polarized light passes through the reflecting surface 15 a of the beam splitter 15 and enters the convex lens 16 via the mirrors 17 and 18. The convex reference lens generates recording reference light that diverges in the objective lens 12 described below. The generated recording reference light exits the beam splitter 15.
[0072]
When a phase spatial light modulator is arranged between the convex lens 16 and the mirror 18, the phase spatial light modulator sets a predetermined phase for each pixel in accordance with a predetermined modulation pattern with respect to passing light. By selectively giving a phase difference of 0 (rad) or π (rad) or an intermediate phase difference with respect to the reference, the phase of light is spatially modulated, and the phase of light is spatially modulated. The generated recording reference light is generated. The controller 90 provides the phase spatial light modulator 17 with information on the modulation pattern selected by itself or the modulation pattern selected by the operation unit 91 in accordance with a predetermined condition. The phase of the passing light is spatially modulated according to the information of the pattern.
[0073]
On the other hand, the P-polarized light transmitted through the polarization splitting surface 15 a of the beam splitter 20 is reflected by the mirror 21 and enters the spatial modulator 22. In the spatial light modulator 22, a reflection state (hereinafter, also referred to as ON) and a blocking state (hereinafter, also referred to as OFF) are selected for each pixel according to information to be recorded on the optical information recording medium 1. The information light is generated by spatially modulating the reflected light. In this embodiment, one pixel of information is represented by two pixels, and one of two pixels corresponding to one bit of information is always turned on and the other is turned off. Note that a DMD can be used as the spatial modulator.
[0074]
The generated information light (P wave) passes through the shutter 23 and passes through the beam splitter 20 again. In the spatial filter 19, only the 0th, 1st, and 1.5th order lights are allowed to pass, and the passed light is incident on a half-wave plate (+45 degrees) 50. Here, the polarization direction of the information light is changed by 90 degrees, and the information light is reflected by the polarization splitting surface 15 a of the beam splitter 15 and emitted from the beam splitter 15.
[0075]
The generated information light is S-polarized light. The information light passes through the half mirror 26 and the split optical rotation plate 14. Here, the information light that has passed through the optical rotation plate 14L of the two-piece optical rotation plate 14 has its polarization direction rotated by −45 ° to become A-polarized light, and the light that has passed through the optical rotation plate 14R has its polarization direction rotated by + 45 °. , B polarized light. The information light that has passed through the two-segment optical rotation plate 14 is condensed by the objective lens 12 and once has the smallest diameter on or near the boundary between the hologram recording layer 3 and the protective film layer 4 in the optical information recording medium 1. Converge so that When the information light converges inside the hologram recording layer 3, the interference fringes to be recorded become a so-called Fourier transform hologram, so that the recording density at the same location can be increased and the recording capacity of the recording medium is further increased. Will lead to When the convergence position of the information light is set in front of the hologram recording layer 3, a so-called defocus method is used, and the hologram can be uniformly recorded. Therefore, in order to record a hologram in the hologram recording layer, the information light may be focused before the boundary between the hologram recording layer 3 and the protective film layer 4. However, if it is too short, the recording capacity is wasted and the efficiency is not good. Therefore, the convergence position of the information light is set between the lower surface 2a of the transparent substrate 2 and the boundary surface between the hologram recording layer 3 and the protective film layer 4. Setting this means that the recording efficiency is good.
[0076]
On the other hand, the recording reference light is P-polarized light. The recording reference light passes through the half mirror 26 and the split optical rotation plate 14. The recording reference light that has passed through the optical rotation plate 14L of the two-part optical rotation plate 14 has its polarization direction rotated by −45 ° to become B-polarized light, and the light that has passed through the optical rotation plate 14R has its polarization direction rotated by + 45 °, It becomes A-polarized light. The recording reference light that has passed through the two-segment optical rotation plate 14 enters the objective lens 12 while diverging, is condensed by the objective lens 12, and is a boundary surface between the protective layer 4 and the substrate 6 in the optical information recording medium 1, that is, The optical information recording medium 1 is irradiated so as to converge on the reflection film 5.
[0077]
FIG. 11 is an explanatory diagram showing the state of light during recording.
[0078]
As shown in FIG. 11, the information light 61L that has passed through the optical rotation plate 14L of the two-part optical rotation plate 14 becomes A-polarized light, is applied to the optical information recording medium 1 via the objective lens 12, and When the light beam converges to the smallest diameter before this point, the diverged information light passes through the hologram recording layer 3 and is reflected by the reflection film 5. Further, the recording reference light 62R that has passed through the optical rotation plate 14R of the two-part optical rotation plate 14 becomes A-polarized light, is irradiated on the information recording medium 1 via the objective lens 12, and the hologram layer 3 and the protective layer 4 The light is converged so as to have the smallest diameter on the reflection film 5 serving as the boundary surface, and is reflected by the reflection film 5. Then, in the hologram recording layer 3, the incident A-polarized information light 61L and the incident A-polarized recording reference light 62R interfere with each other to form an interference pattern, and the output of the light emitted from the light source device 20 is reduced. When the output becomes high, the interference pattern is volumetrically recorded in the area Y in the hologram recording layer 3.
[0079]
As shown in FIG. 11, the information light 61R that has passed through the optical rotation plate 14R of the two-part optical rotation plate 14 becomes B-polarized light, is irradiated on the information recording medium 1 through the objective lens 12, and The information light which converges and becomes divergent so as to have the smallest diameter before the point 5 passes through the hologram recording layer 3 and is reflected by the reflection film 5. The reference light 62L for recording that has passed through the optical rotation plate 14L of the two-part optical rotation plate 14 becomes B-polarized light, is radiated to the information recording medium 1 through the objective lens 12, and the light from the hologram layer 3 and the protective layer 4 The light is converged so as to have the smallest diameter on the reflection film 5 serving as the boundary surface, and is reflected by the reflection film 5. Then, in the hologram layer 3, the incident B-polarized information light 61R and the incident B-polarized recording reference light 62L interfere to form an interference pattern, and the output of the light emitted from the light source device 20 is high. When the output is obtained, the interference pattern is volumetrically recorded in the area X in the hologram layer 3.
[0080]
As shown in FIG. 11, in the present embodiment, the information light and the recording reference light are applied to the hologram layer 3 such that the optical axis of the information light and the optical axis of the recording reference light are arranged on the same line. Irradiated from the same side.
[0081]
Further, in the present embodiment, by performing a plurality of recording operations by changing the modulation pattern of the recording reference light in the same location of the hologram recording layer 3, the same location of the hologram layer 3 is obtained by phase encoding multiplexing. It is possible to multiplex information.
[0082]
Thus, in the present embodiment, a transmission hologram is formed in the hologram recording layer 3. The B-polarized information light 61R and the A-polarized recording reference light 62R do not interfere with each other because their polarization directions are orthogonal to each other. Similarly, the A-polarized information light 61L and the B-polarized recording reference light 62L are different from each other. Since the polarization directions are orthogonal, there is no interference. As described above, in the present embodiment, the occurrence of extra interference fringes can be prevented, and a decrease in the signal-to-noise (SN) ratio can be prevented.
[0083]
Further, in the present embodiment, as described above, the recording reference light is converged so as to have the smallest diameter on the reflective film 5 which is the boundary surface between the substrate 6 and the protective layer 4 in the optical information recording medium 1. Is reflected by the reflective film 5 of the information recording medium 1 and returns to the objective lens 12 side. Further, in this embodiment, since the optical paths are separated by wavelength, it is possible to perform focus servo even during recording. Note that the information light converges so as to have the smallest diameter on the front side of the hologram layer 3 in the optical information recording medium 1 and becomes divergent light on the reflection film 5, so that the information light is reflected by the reflection film 5 of the information recording medium 1. Even if it is returned to the objective lens 12 side, no image is formed on the CCD or CMOS sensor 28.
[0084]
In the present embodiment, by moving the convex lens 16 back and forth or changing the magnification thereof, an area (hologram) in the hologram layer 3 where one interference pattern by information light and reference light is volumetrically recorded is formed. The size can be arbitrarily determined.
[0085]
Next, the operation at the time of reproduction will be described. FIG. 10 is an explanatory diagram showing the state of the pickup 11 during reproduction.
[0086]
At the time of reproduction, the shutter 23 disposed between the spatial light modulator 22 and the beam splitter 20 is turned on, and the light from the spatial light modulator 22 is cut. When a phase spatial light modulator (not shown) is arranged between the mirror 18 and the convex lens 16 to generate the recording reference light, the controller 90 controls the time when recording the information to be reproduced. Information on the modulation pattern of the recording reference light is provided to the phase spatial light modulator. The phase spatial light modulator spatially modulates the phase of the passing light according to the information of the modulation pattern given from the controller 90, and generates the reproduction reference light in which the phase of the light is spatially modulated.
[0087]
The output of the light emitted from the light source device 25 is set to a low output for reproduction. The controller 90 predicts the timing at which the light emitted from the objective lens 12 passes through the data area 8 based on the basic clock reproduced from the reproduction signal RF, and the light emitted from the objective lens 12 passes through the data area 8. During this time, the above settings are used. While the light emitted from the objective lens 12 passes through the data area 8, the focus servo and the tracking servo maintain the state when they passed through the servo area 7, so that the objective lens 12 is fixed. In the following description, it is assumed that the light source device 25 emits P-polarized light to the beam splitter 20 at the time of reproduction as well as at the time of recording.
[0088]
As shown in FIG. 10, the P-polarized light emitted from the light source device 25 is converted into a parallel light flux by the collimator lens 24, and the polarization direction is changed by a half-wave plate (+22.5 degrees) 51. Then, light having a P-wave component and an S-wave component is generated for the beam splitter 20. This light is incident on the beam splitter 20, a part of the light amount (P wave component) is transmitted through the polarization splitting surface 20a, and the remaining part (S wave component) is reflected by the polarization splitting surface 20a. Since the reflected light (S) is not spatially modulated, all the light passes through the spatial filter 19 and enters the half-wave plate (+45 degrees) 50. Here, the polarization direction of the S-wave component light is changed by 90 degrees to generate P-polarized light. The P-polarized light passes through the reflecting surface 15 a of the beam splitter 15 and enters the convex lens 16 via the mirrors 17 and 18. The convex lens 16 generates reproduction reference light that diverges in the objective lens 12 described later. The generated reproduction reference light exits the beam splitter 15. This reproduction reference light is the same light as the recording reference light used at the time of recording.
[0089]
On the other hand, the P-polarized light transmitted through the polarization splitting surface 15 a of the beam splitter 20 is reflected by the mirror 21 and enters the spatial modulator 22. As described above, the light emitted from the spatial light modulator 22 is blocked by the shutter 23 during reproduction, but all the pixels of the spatial light modulator 22 may be turned on just in case.
[0090]
Since the reproduction reference light is P-polarized light, it passes through the beam splitter 15, the half mirror 26, and the two-segment optical rotation plate 14. The light that has passed through the optical rotation plate 14L of the two-part optical rotation plate 14 has its polarization direction rotated by −45 ° to be B-polarized light, and the light that has passed through the optical rotation plate 14R has its polarization direction rotated by + 45 °, and has an A-polarized light. It becomes light. The reference light for reproduction that has passed through the two-segment optical rotation plate 14 is condensed by the objective lens 12 and irradiates the optical information recording medium 1, and once has the smallest diameter before the boundary surface between the hologram layer 3 and the protective layer 4. After convergence so as to pass, the light passes through the hologram recording layer 3 while diverging.
[0091]
FIG. 12 and FIG. 13 are explanatory diagrams showing the state of light during reproduction.
[0092]
As shown in FIG. 12, the reproduction reference light 63R that has passed through the optical rotation plate 14R of the two-part optical rotation plate 14 becomes A-polarized light, is applied to the optical information recording medium 1 via the objective lens 12, and is subjected to hologram recording. The light passes through the layer 3 and converges so as to have the smallest diameter on the reflection film 5. The reproduction reference light 63L reflected by the reflection film 5 passes through the hologram recording layer 3 again. As a result, a reproduction light 65R corresponding to the information light 61L during recording is generated from the point W from the hologram recording layer 3. Further, a reproduction light 64R that is conjugate to the reproduction light 64L corresponding to the information light 61R is generated from the point Z. The reproduction lights 64R and 65R travel to the objective lens 12 side, are converted into parallel light beams by the objective lens 12, pass through the split optical rotation plate 14 again, and become P-polarized light.
[0093]
It should be noted that any one of the reproduction light 65R and the reproduction light 64R may be detected as the reproduction light. In the system of the present invention, the reproduction light 65R is unnecessary, and becomes a so-called ghost for the reproduction light 54R. This ghost is removed by the spatial filter 27, and the effect on reproduction can be suppressed.
[0094]
As shown in FIG. 13, the reference light for reproduction 66L that has passed through the optical rotation plate 14L of the two-part optical rotation plate 14 becomes B-polarized light, and is radiated to the optical information recording medium 1 via the objective lens 12 to perform hologram recording. The light passes through the layer 3 and converges on the reflective film 5 so as to have a small diameter. The reference light for reproduction 66R reflected by the reflection film 5 passes through the hologram recording layer 3 again. As a result, from the hologram recording layer 3, a reproduction beam 68L corresponding to the information beam 61R at the time of recording is generated from the point Z. Further, a reproduction light 67L conjugate with the reproduction light 67R corresponding to the information light 61L is generated from the point W. The reproduction lights 68L and 67L travel to the objective lens 12 side, are converted into parallel light beams by the objective lens 12, pass through the split optical rotation plate 14 again, and become P-polarized light.
[0095]
The reproduction light that has passed through the split optical rotation plate 14 enters the half mirror 26, a part of the light amount is reflected, passes through the spatial filter 27 and the polarizing plate 52, and enters the CCD array 28, where the light is detected. Is done. On and off patterns by the spatial light modulator 22 at the time of recording are imaged on the CCD array 28, and information is reproduced by detecting this pattern.
[0096]
The spatial filter 27 is configured to pass only light that is conjugate with the focal point V of the reproduction light in FIGS. That is, the spatial filter 27 passes only the image formed at the focal point V. Therefore, in the spatial filter 27, of the reproduction light, the reproduction lights 65R and 68L generated as ghosts are cut off, and only the reproduction lights 64R and 67L pass therethrough. As a result, the ghost can be effectively cut, and the reproduced image can be efficiently detected by the CCD 28.
[0097]
When a plurality of pieces of information are multiplex-recorded on the hologram layer 3 by changing the modulation pattern of the recording reference light, the recording information of the same modulation pattern as the reproduction reference light is used among the plurality of pieces of information. Only the information corresponding to the reference light is reproduced.
[0098]
As shown in FIGS. 12 and 13, in the present embodiment, the irradiation of the reproduction reference light and the reproduction light are performed such that the optical axis of the reproduction reference light and the optical axis of the reproduction light are arranged on the same line. The collection is performed from the same side of the hologram layer 3.
[0099]
Further, in the present embodiment, since the information light is made incident on the objective lens 12 as parallel light to form an interference pattern with the recording reference light on the hologram recording layer 3, the generated reproduction light is also made as parallel light. The reproduced image is emitted from the objective lens 12 and detected in the CCD as parallel light. As a method of shifting the focus of the reference light and the information light or the reproduction light as in the present embodiment, a method of making the reference light a parallel light can also be considered. This embodiment has more advantages than clearing that it is only a general relationship. That is, assuming that the reference light is parallel to the objective lens 12 and the information light is divergent light, reproduced light generated during reproduction is emitted while diverging through the objective lens 12. The image formed by the reproduced light has a curved image surface. If the image is detected by the CCD 28 as it is, the detected image will be distorted. In order to prevent this, an imaging (correction) lens for correcting the curvature is required in front of the CCD 28. However, in order to detect a clearer image in the CCD 28, the focus control of the imaging lens must be performed in conjunction with the objective lens 12. In other words, when the objective lens 12 moves back and forth by the focus control, the movement must be reflected on the imaging lens. This control is very complicated and difficult. In addition, the addition of an imaging lens and its control system also increases the size of the optical system, which is not suitable for miniaturization.
[0100]
In this embodiment, the reference light for recording and the reference light for reproduction are converged on the reflection film 5. However, there is also a problem that a hole is immediately formed unless the reflection film 5 is made considerably thick depending on the energy of the laser. On the other hand, if the reflection film 5 is too thick, the address pits for address servo provided on the substrate 6 as a preformat are completely covered by the reflection film 5, which hinders positioning control. Therefore, as shown in FIG. 14, the reflective film 5 is ensured to be thin enough to read the address pits, and the recording and reproducing reference light is defocused on the reflective film 5 on purpose. Disadvantages can be avoided. As a method of defocusing, the method shown in FIG. 14A or 14B can be considered, and it is preferable that the defocus amount is set within 5 μm before and after. However, at the time of servo, the output of the servo laser is sufficiently suppressed to prevent holes from being formed in the reflective film 5 and to focus on the reflective film 5 so that address pits can be read reliably.
[0101]
As described above, the configuration and operation of the present invention have been described based on the principle and the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible without departing from the gist of the invention. is there.
[0102]
【The invention's effect】
As described above, according to the optical information recording / reproducing apparatus of the first aspect, the information light is recorded on the information recording layer in such a manner that the information is recorded by an interference pattern due to the interference between the information light and the recording reference light. The optical information recording medium includes a recording optical system that irradiates the recording reference light with the information recording layer from the same side, and a protective layer and a reflective layer are formed in this order on the information recording layer. In addition, the recording optical system converges the recording reference light on the reflective layer of the optical information recording medium and converges the information light on the front side of the boundary between the information recording layer and the protective layer of the optical information recording medium. Therefore, the interference pattern can be recorded on the information recording layer so that the effect of ghost during reproduction can be suppressed. Further, since the recording optical system irradiates the information light and the recording reference light from the same surface side of the information recording layer, for example, from below, the optical system for recording can be made smaller.
[0103]
According to the optical information recording apparatus of claim 2, the optical information recording medium is provided with a positioning area in which information for positioning the information light and the recording reference light is recorded. With the position control means for controlling the positions of the information light and the recording reference light with respect to the optical information recording medium using the information recorded in the positioning area, it is possible to accurately position the light for recording. As a result, the removable property is good, the random access is easy, and the recording density, the recording capacity, and the transfer rate can be increased. In particular, coupled with the fact that information can be multiplex-recorded by phase encoding multiplexing, the recording density, recording capacity, and transfer rate can be dramatically increased. For example, in the case where a series of information is multiplex-recorded at the same position of the hologram recording layer while changing the modulation pattern of the recording reference light, information can be recorded and reproduced at extremely high speed. .
[0104]
According to the optical information recording apparatus of the third aspect, the recording optical system has the objective lens for converging the light on the optical information recording medium, and the recording reference light is incident on the objective lens as divergent light. Since the information light is incident on the objective lens as parallel light, the focus of the recording reference light and that of the information light can be shifted, and a transmission hologram can be generated in the information recording layer.
[0105]
According to the optical information recording apparatus of the fourth aspect, the recording optical system includes the information light and the recording reference light such that the optical axis of the information light and the optical axis of the recording reference light are arranged on the same line. , The recording optical system can be made even smaller.
[0106]
According to the optical information recording device of the fifth aspect, since the recording optical system defocuses the recording reference light on the reflection layer of the optical information recording medium, it is caused by burning by a laser beam or the like. Damage to the reflective layer can be prevented. Therefore, the reflection layer can be made as thin as possible, and the reading of the address pits becomes easy.
[0107]
According to the optical information reproducing apparatus of claim 6, the information recording layer is irradiated with the reference light for reproduction, and the reproduction light generated from the information recording layer by irradiating the reference light for reproduction with the information. A reproduction optical system that collects the recording layer from the same side as the side on which the reproduction reference light is irradiated, a specific light removing unit that removes only specific light included in the reproduction light, and a reproduction optical system that collects the specific light. A light-recording information recording medium, wherein a protective layer and a reflective layer are formed on the information recording layer, and the reproduction optical system transmits the reproduction reference light to the optical information recording medium. The information can be reproduced from the hologram generated in the information recording layer, and the ghost generated when the reproduction reference light is irradiated can be efficiently removed.
[0108]
According to the optical information reproducing apparatus of the present invention, an optical information recording medium having a positioning area in which information for positioning the reproduction reference light is recorded is used, and the optical information recording medium is further recorded in the positioning area. Is provided with position control means for controlling the position of the reference light for reproduction with respect to the optical information recording medium using the information thus obtained, so that the positioning of the light for reproduction can be performed accurately, and as a result, the removable property is improved. Good, random access is easy.
[0109]
According to the optical information reproducing apparatus of the eighth aspect, the reproducing optical system has the objective lens for converging the light on the optical information recording medium, and the reproducing reference light is incident on the objective lens as divergent light. However, since the reproduction light is emitted from the objective lens as parallel light, the image plane of the reproduction light does not curve. Therefore, an imaging lens for correcting the image plane when detecting the reproduction image is used. There is no need to provide it. Thereby, the optical system for reproduction can be made smaller.
[0110]
According to the optical information reproducing apparatus of the ninth aspect, the reproducing optical system irradiates and reproduces the reproducing reference light such that the optical axis of the reproducing reference light and the optical axis of the reproducing light are arranged on the same line. Since light is collected, the size of the optical system for reproduction can be further reduced.
[0111]
According to the optical information reproducing apparatus of the tenth aspect, the first reproduction light is generated when the reproduction reference light passes through the information recording layer, and the reproduction reference light converges on the reflection layer and is reflected. When the light passes through the information recording layer again, a second reproduction light is generated, the specific removal unit removes the first reproduction light, and the detection unit detects only the second reproduction light. Therefore, the desired reproduction light can be detected by removing the first reproduction light as a ghost.
[0112]
According to the optical information reproducing apparatus of the present invention, the reproduction optical system defocuses the reproduction reference light on the reflection layer of the optical information recording medium. Layer breakage can be prevented. Therefore, the reflection layer can be made as thin as possible, and the reading of the address pits becomes easy.
[0113]
According to the optical information recording apparatus of the twelfth aspect, the light emitted from the light source is separated by the separation optical element that separates the first light and the second light that travel on different axes from each other, and is separated by the separation optical element. A spatial light modulator that spatially modulates the first light based on recording information to generate information light, and a recording reference that generates recording reference light from the second light separated by the separation optical element. The light generating unit, a combining optical element that combines the information light and the recording reference light so that the optical axis of the information light and the optical axis of the recording reference light are arranged on the same line, and the polarization direction of the information light. An optical rotation element for rotating the polarization direction of the recording reference light by a predetermined angle, and a polarization direction by the optical rotation element so that information is recorded on the information recording layer by an interference pattern due to interference between the information light and the recording reference light. Information light and notes after rotation An objective lens that converges the reference light for irradiation onto the optical information recording medium from the same surface side and converges the information light on the optical information recording medium before the recording reference light. With this configuration, the recording reference light and the information light can be configured separately from one light source, and the recording reference light and the information light are combined again so that their optical axes are on the same line. As a result, the size of the recording optical system can be reduced. In addition, since the information light is made to converge more toward the optical information recording medium than the recording reference light, an interference pattern is recorded on the information recording layer so that the effect of ghost during reproduction can be suppressed. be able to.
[0114]
According to the optical information recording apparatus of the thirteenth aspect, the recording reference light generating unit is configured to generate the recording reference light incident from the second light while diverging to the objective lens. Recording an interference pattern on the information recording layer so that the reference light can be converged at a position deeper in the depth direction of the optical information recording medium than the information light and the effect of ghost during reproduction can be suppressed. Can be.
[0115]
According to the optical information recording apparatus of the present invention, since the information light is made to enter the objective lens in parallel, the information light is converged on the optical information recording medium before the recording reference light. The interference pattern can be recorded on the information recording layer so that the influence of ghost during reproduction can be suppressed. Further, since the information light is parallel light, the reproduction light generated at the time of reproduction also becomes parallel light, which leads to efficient detection of a reproduced image.
[0116]
According to the optical information recording apparatus of claim 16, the optical information recording medium has a protective layer and a reflective layer formed on the information recording layer, and the objective lens transmits the recording reference light to the optical information recording medium. Is defocused on the reflective layer, and the information light is made to converge before the interface between the information recording layer and the protective layer of the optical information recording medium. Damage can be prevented. Therefore, the reflection layer can be made as thin as possible, and the reading of the address pits becomes easy.
[0117]
According to the optical information reproducing apparatus of the present invention, the reproducing reference light generating unit for generating the reproducing reference light, the optical rotation element for rotating the polarization direction of the reproducing reference light by a predetermined angle, and the polarization using the optical rotation element The reference light for reproduction whose direction has been rotated is condensed and irradiated onto the interference pattern in the optical information recording medium, and the reproduction light generated from the interference pattern is reproduced on the optical information recording medium for reproduction. An objective lens that collects light from the same side as the side on which the reference light is irradiated, a specific light removing unit that removes only specific light included in the reproduction light, and a detection unit that detects the reproduction light from which the specific light has been removed And a separation optical element for separating a part of the optical path of the reproduction reference light toward the objective lens and a part of the optical path of the reproduction light toward the detection unit, and the reproduction light from the interference pattern is a reproduction reference light. Before the position where When the reference light for reproduction and the reproduction light pass through the objective lens, their optical axes are arranged on the same line, so that the reproduction optical system can be downsized. In addition, light that may become a ghost during reproduction can be efficiently removed.
[0118]
According to the optical information reproducing apparatus of the eighteenth aspect, the reproducing reference light generating unit is configured to generate the reproducing reference light that is incident on the objective lens while diverging, and the optical information according to the nineteenth aspect. According to the reproducing apparatus, since the reproducing light is emitted from the objective lens in parallel, the image plane of the reproducing light detected by the detection unit does not curve, and therefore, the reproducing light is divergent light. In some cases, it is not necessary to provide an imaging lens for correcting an image plane when detecting a reproduced image. Thereby, the optical system for reproduction can be made smaller.
[0119]
According to the optical information reproducing apparatus of the twentieth aspect, the optical information recording medium has the protective layer and the reflective layer formed on the information recording layer, so that the reproducing reference light passes through the information recording layer. The first reproduction light is generated, the second reproduction light is generated when the return light reflected by the reference light for reproduction converges on the reflection layer and passes through the information recording layer again, and the specific removing unit is the first removal light. Since the reproduction light is removed and the detection means detects only the second reproduction light, the desired reproduction light can be detected by removing the first reproduction light as a ghost.
[0120]
According to the optical information reproducing apparatus of the present invention, since the reference light for reproduction is radiated so as to defocus on the reflective layer, it is possible to prevent the reflective layer from being damaged due to burning by a laser beam or the like. be able to. Therefore, the reflection layer can be made as thin as possible, and the reading of the address pits becomes easy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a recording / reproducing system in conventional digital volume holography.
FIG. 2 is a diagram showing how a reflection hologram is generated on an optical information recording medium.
FIG. 3 is a diagram showing how a reflection hologram is reproduced from an optical information recording medium.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a pickup and an optical information recording medium in the optical information recording / reproducing apparatus according to the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing an overall configuration of an optical information recording / reproducing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a detection circuit in FIG. 5;
FIG. 7 is a diagram illustrating a state of the pickup illustrated in FIG. 4 during servo.
FIG. 8 is a diagram for explaining polarized light used in the embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating a state of the pickup illustrated in FIG. 4 during recording.
10 is a diagram showing a state of the pickup shown in FIG. 4 during reproduction.
FIG. 11 is a diagram showing details of a recording operation in the pickup shown in FIG. 9;
FIG. 12 is a diagram showing details of a reproducing operation in the pickup shown in FIG. 10;
FIG. 13 is a diagram showing details of a reproducing operation in the pickup shown in FIG. 10;
FIG. 14 is a diagram for explaining another method of irradiating the optical information recording medium with the recording / reproducing reference light.
[Explanation of symbols]
1 Information recording medium
2 Transparent substrate
3 Hologram recording layer
4 Protective layer
5 Reflective film
6 Transparent substrate
7 Address servo area
8 Data area
10 Optical information recording / reproducing device
11 Optical pickup
12 Objective lens
14 Two-part optical rotation plate
16 Defocus lens
22 Spatial light modulator
25 Light source device (laser)
28 CCD array or CMOS sensor

Claims (21)

ホログラフィを利用して情報が記録される情報記録層を備えた光情報記録媒体に対して情報を記録するための光情報記録装置であって、
情報を担持した情報光を生成する情報光生成手段と、
記録用参照光を生成する記録用参照光生成手段と、
前記情報記録層に前記情報光と前記記録用参照光との干渉による干渉パターンによって情報が記録されるように、前記情報光と前記記録用参照光とを、前記情報記録層に対して同一面側より照射する記録光学系と、を備え、
前記光情報記録媒体は、前記情報記録層の上に保護層及び反射層がこの順番で形成されており、前記記録光学系は、前記記録用参照光を前記光情報記録媒体の前記反射層上またはその近傍に収束させると共に、前記情報光を前記光情報記録媒体の前記情報記録層と前記保護層の境界面よりも手前に収束させることを特徴とする光情報記録装置。An optical information recording device for recording information on an optical information recording medium having an information recording layer on which information is recorded using holography,
Information light generating means for generating information light carrying information,
Recording reference light generating means for generating a recording reference light,
The information light and the recording reference light are flush with the information recording layer so that information is recorded on the information recording layer by an interference pattern due to interference between the information light and the recording reference light. Recording optical system for irradiating from the side,
In the optical information recording medium, a protective layer and a reflective layer are formed in this order on the information recording layer, and the recording optical system transmits the recording reference light on the reflective layer of the optical information recording medium. Or an optical information recording apparatus, wherein the information light is converged to the vicinity thereof and the information light is converged to a position short of a boundary surface between the information recording layer and the protective layer of the optical information recording medium. 前記光情報記録媒体として、情報光および記録用参照光の位置決めのための情報が記録される位置決め領域を備えたものを用い、更に、前記位置決め領域に記録された情報を用いて、前記光情報記録媒体に対する情報光および記録用参照光の位置を制御する位置制御手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の光情報記録装置。As the optical information recording medium, one having a positioning area in which information for positioning the information light and the recording reference light is recorded, and further using the information recorded in the positioning area, the optical information 2. The optical information recording apparatus according to claim 1, further comprising position control means for controlling the positions of the information light and the recording reference light with respect to the recording medium. 前記記録光学系は、光を前記光情報記録媒体に対して収束させるための対物レンズを有し、前記記録用参照光は前記対物レンズに発散光として入射し、前記情報光は前記対物レンズに平行光として入射することを特徴とする請求項１記載の光情報記録装置。The recording optical system has an objective lens for converging light on the optical information recording medium, the recording reference light is incident on the objective lens as divergent light, and the information light is incident on the objective lens. 2. The optical information recording apparatus according to claim 1, wherein the light is incident as parallel light. 前記記録光学系は、情報光の光軸と記録用参照光の光軸が同一線上に配置されるように、情報光と記録用参照光とを照射することを特徴とする請求項１記載の光情報記録装置。2. The recording optical system according to claim 1, wherein the recording optical system irradiates the information light and the recording reference light such that the optical axis of the information light and the optical axis of the recording reference light are arranged on the same line. Optical information recording device. 前記記録光学系は、前記記録用参照光を前記光情報記録媒体の前記反射層上ではデフォーカスさせることを特徴とする請求項１記載の光情報記録装置。2. The optical information recording apparatus according to claim 1, wherein the recording optical system defocuses the recording reference light on the reflective layer of the optical information recording medium. ホログラフィを利用して、情報を担持した情報光と記録用参照光との干渉による干渉パターンによって情報が記録される情報記録層を備えた光情報記録媒体より情報を再生するための光情報再生装置であって、
再生用参照光を生成する再生用参照光生成手段と、
前記再生用参照光を前記情報記録層に対して照射すると共に、前記再生用参照光が照射されることによって前記情報記録層より発生される再生光を、前記情報記録層に対して前記再生用参照光を照射する側と同じ面側より収集する再生光学系と、
前記再生光に含まれる特定の光のみを除去する特定光除去手段と、
前記再生光学系によって収集された再生光を検出する検出手段と、を備え、
前記光情報記録媒体は、前記情報記録層の上に保護層及び反射層が形成されており、前記再生光学系は、前記再生用参照光を前記光情報記録媒体の前記反射層上またはその近傍に収束させることを特徴とする光情報再生装置。Optical information reproducing apparatus for reproducing information from an optical information recording medium having an information recording layer in which information is recorded by an interference pattern caused by interference between information-bearing information light and recording reference light using holography And
Reproduction reference light generating means for generating a reproduction reference light,
The information recording layer is irradiated with the reproduction reference light, and the reproduction light generated from the information recording layer by irradiating the reproduction reference light with the information recording layer. A reproduction optical system that collects from the same surface side as the side on which the reference light is irradiated,
Specific light removing means for removing only specific light included in the reproduction light,
Detecting means for detecting the reproduction light collected by the reproduction optical system,
In the optical information recording medium, a protective layer and a reflection layer are formed on the information recording layer, and the reproduction optical system transmits the reproduction reference light on or near the reflection layer of the optical information recording medium. An optical information reproducing apparatus characterized in that the optical information is converged on 前記光情報記録媒体として、再生用参照光の位置決めのための情報が記録される位置決め領域を備えたものを用い、更に、前記位置決め領域に記録された情報を用いて、前記光情報記録媒体に対する再生用参照光の位置を制御する位置制御手段を備えたことを特徴とする請求項６記載の光情報再生装置。As the optical information recording medium, one having a positioning area in which information for positioning of the reference light for reproduction is recorded is used, and further, using the information recorded in the positioning area, the optical information recording medium is 7. The optical information reproducing apparatus according to claim 6, further comprising a position control means for controlling a position of the reproduction reference light. 前記再生光学系は、光を前記光情報記録媒体に対して収束させるための対物レンズを有し、前記再生用参照光は前記対物レンズに発散光として入射し、前記再生光は前記対物レンズから平行光として出射することを特徴とする請求項６記載の光情報再生装置。The reproduction optical system has an objective lens for converging light on the optical information recording medium, the reproduction reference light is incident on the objective lens as divergent light, and the reproduction light is transmitted from the objective lens. 7. The optical information reproducing apparatus according to claim 6, wherein the light is emitted as parallel light. 前記再生光学系は、再生用参照光の光軸と再生光の光軸が同一線上に配置されるように、再生用参照光の照射と再生光の収集とを行うことを特徴とする請求項６記載の光情報再生装置。The reproduction optical system performs irradiation of the reproduction reference light and collection of the reproduction light such that the optical axis of the reproduction reference light and the optical axis of the reproduction light are arranged on the same line. 7. The optical information reproducing device according to item 6. 前記再生用参照光が前記情報記録層を通過するときに第一の再生光が発生し、前記再生用参照光が前記反射層に収束して反射した戻り光が再度前記情報記録層を通過したときに第二の再生光が発生し、前記特定除去手段は前記第一の再生光を除去し、前記検出手段は第二の再生光のみを検出することを特徴とする請求項５記載の光情報再生装置。When the reproduction reference light passes through the information recording layer, a first reproduction light is generated, and the return light reflected by the reproduction reference light converging on the reflection layer again passes through the information recording layer. 6. The light according to claim 5, wherein when the second reproduction light is generated, the specific removal unit removes the first reproduction light, and the detection unit detects only the second reproduction light. Information reproducing device. 前記再生光学系は、前記再生用参照光を前記光情報記録媒体の前記反射層上ではデフォーカスさせることを特徴とする請求項６記載の光情報記録装置。7. The optical information recording apparatus according to claim 6, wherein the reproduction optical system defocuses the reproduction reference light on the reflection layer of the optical information recording medium. ホログラフィを利用して情報が記録される情報記録層を備えた光情報記録媒体に対して情報を記録するための光情報記録装置であって、
光源から出射された光を、互いに異なる軸上を進行する第一および第二の光に分離する分離光学素子と
前記分離光学素子によって分離された前記第一の光を記録情報に基づいて空間的に変調して情報光を生成する空間光変調器と、
前記分離光学素子によって分離された前記第二の光から記録用参照光を生成する記録用参照光生成部と、
前記情報光の光軸と前記記録用参照光の光軸が同一線上に配置されるように、前記情報光と前記記録用参照光とを合成する合成光学素子と、
前記情報光の偏光方向と前記記録用参照光の偏光方向をそれぞれ所定角度だけ回転させる旋光素子と、
前記情報光と前記記録用参照光との干渉による干渉パターンによって前記情報記録層に情報が記録されるように、前記旋光素子によって偏光方向が回転された後の前記情報光および前記記録用参照光を集光して前記光情報記録媒体に対して同一面側より照射するとともに、前記情報光を前記記録用参照光よりも前記光情報記録媒体に対して手前に収束させるようにする対物レンズとを備えたことを特徴とする光情報記録装置。An optical information recording device for recording information on an optical information recording medium having an information recording layer on which information is recorded using holography,
The light emitted from the light source is separated into first and second lights traveling on different axes from each other, and the first light separated by the separation optical element is spatially separated based on recording information. A spatial light modulator that generates information light by modulating
A recording reference light generation unit that generates a recording reference light from the second light separated by the separation optical element,
A combining optical element that combines the information light and the recording reference light so that the optical axis of the information light and the optical axis of the recording reference light are arranged on the same line,
An optical rotation element that rotates the polarization direction of the information light and the polarization direction of the recording reference light by a predetermined angle,
The information light and the recording reference light after the polarization direction is rotated by the optical rotation element so that information is recorded on the information recording layer by an interference pattern due to interference between the information light and the recording reference light. An objective lens for converging light and irradiating the optical information recording medium from the same surface side, and for converging the information light to the optical information recording medium before the recording reference light. An optical information recording device comprising: 前記記録用参照光生成部は、前記第二の光から前記対物レンズに発散しながら入射する記録用参照光を生成することを特徴とする請求項１２記載の光情報記録装置。13. The optical information recording apparatus according to claim 12, wherein the recording reference light generating unit generates, from the second light, recording reference light that enters the objective lens while diverging. 前記情報光は前記対物レンズに平行に入射することを特徴とする請求項１３記載の光情報記録装置。14. The optical information recording apparatus according to claim 13, wherein the information light is incident on the objective lens in parallel. 前記光情報記録媒体は、前記情報記録層の上に保護層及び反射層が形成されており、前記対物レンズは、前記記録用参照光を前記光情報記録媒体の前記反射層に収束させると共に、前記情報光を前記光情報記録媒体の前記情報記録層と前記保護層の境界面よりも手前に収束させることを特徴とする請求項１２記載の光情報記録装置。In the optical information recording medium, a protective layer and a reflective layer are formed on the information recording layer, and the objective lens converges the recording reference light on the reflective layer of the optical information recording medium, 13. The optical information recording apparatus according to claim 12, wherein the information light is converged before a boundary between the information recording layer and the protective layer of the optical information recording medium. 前記光情報記録媒体は、前記情報記録層の上に保護層及び反射層が形成されており、前記対物レンズは、前記記録用参照光を前記光情報記録媒体の前記反射層上ではデフォーカスさせると共に、前記情報光を前記光情報記録媒体の前記情報記録層と前記保護層の境界面よりも手前に収束させることを特徴とする請求項１２記載の光情報記録装置。The optical information recording medium has a protective layer and a reflective layer formed on the information recording layer, and the objective lens defocuses the recording reference light on the reflective layer of the optical information recording medium. 13. The optical information recording apparatus according to claim 12, wherein the information light is converged before a boundary surface between the information recording layer and the protective layer of the optical information recording medium. ホログラフィを利用して情報を担持した情報光と記録用参照光との干渉による干渉パターンによって情報が記録された情報記録層を備えた光情報記録媒体から情報を再生するための光情報再生装置であって、
再生用参照光を生成する再生用参照光生成部と、
前記再生用参照光の偏光方向を所定角度だけ回転させる旋光素子と、
前記旋光素子によって偏光方向が回転された後の前記再生用参照光を集光して前記光情報記録媒体中の前記干渉パターンに対して照射すると共に、これによって前記干渉パターンから発生される再生光を、前記光情報記録媒体において前記再生用参照光を照射する側と同じ面側より集光する対物レンズと、
前記再生光に含まれる特定の光のみを除去する特定光除去手段と、
前記特定光除去手段によって特定の光が除去された前記再生光を検出する検出部と、
前記対物レンズに向かう前記再生用参照光の光路の一部と前記検出部に向かう前記再生光の光路の一部とを分離する分離光学素子とを備え、
前記干渉パターンからの前記再生光は、前記再生用参照光が収束する位置よりも手前から発生され、
前記再生用参照光と前記再生光は、前記対物レンズを通過する際には、それらの光軸が同一線上に配置されることを特徴とする光情報再生装置。An optical information reproducing apparatus for reproducing information from an optical information recording medium having an information recording layer on which information is recorded by an interference pattern due to interference between an information light carrying information and a recording reference light using holography. So,
A reference beam generator for reproduction for generating a reference beam for reproduction,
An optical rotation element for rotating the polarization direction of the reproduction reference light by a predetermined angle,
The reproducing reference light after the polarization direction has been rotated by the optical rotation element is condensed and irradiated on the interference pattern in the optical information recording medium, and the reproducing light generated from the interference pattern thereby. An objective lens for condensing light from the same surface side as the side on which the reproduction reference light is irradiated in the optical information recording medium,
Specific light removing means for removing only specific light included in the reproduction light,
A detection unit that detects the reproduction light from which the specific light has been removed by the specific light removing unit,
A separation optical element that separates a part of an optical path of the reproduction reference light toward the objective lens and a part of the optical path of the reproduction light toward the detection unit;
The reproduction light from the interference pattern is generated before a position where the reproduction reference light converges,
An optical information reproducing apparatus, wherein the reproduction reference light and the reproduction light have their optical axes arranged on the same line when passing through the objective lens. 前記再生用参照光生成部は、前記対物レンズに発散しながら入射する再生用参照光を生成することを特徴とする請求項１７記載の光情報再生装置。18. The optical information reproducing apparatus according to claim 17, wherein the reproducing reference light generating unit generates a reproducing reference light that diverges and enters the objective lens. 前記再生光は前記対物レンズから平行に出射することを特徴とする請求項１８記載の光情報記録装置。19. The optical information recording apparatus according to claim 18, wherein the reproduction light is emitted in parallel from the objective lens. 前記光情報記録媒体は、前記情報記録層の上に保護層及び反射層が形成されており、
前記再生用参照光が前記情報記録層を通過するときに第一の再生光が発生し、前記再生用参照光が前記反射層上またはその近傍で収束して反射した戻り光が再度前記情報記録層を通過したときに第二の再生光が発生し、前記特定除去手段は前記第一の再生光を除去し、前記検出手段は第二の再生光のみを検出することを特徴とする請求項１７記載の光情報再生装置。In the optical information recording medium, a protective layer and a reflective layer are formed on the information recording layer,
When the reproduction reference light passes through the information recording layer, a first reproduction light is generated, and the return light converged and reflected on or near the reflective layer on the information recording layer again returns to the information recording layer. A second reproduction light is generated when the light passes through the layer, the specific removal unit removes the first reproduction light, and the detection unit detects only the second reproduction light. 18. The optical information reproducing device according to item 17. 前記再生用参照光は、前記反射層上ではデフォーカスするように照射されることを特徴とする請求項１７記載の光情報再生装置。18. The optical information reproducing apparatus according to claim 17, wherein the reproduction reference light is applied so as to defocus on the reflection layer.
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