JP2004171611A

JP2004171611A - Optical information recording device and optical information reproducing device

Info

Publication number: JP2004171611A
Application number: JP2002332883A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Kimura; 一彦木村; Hideyoshi Horigome; 秀嘉堀米
Original assignee: OPTWARE KK; Optware KK
Current assignee: OPTWARE KK; Optware KK
Priority date: 2002-11-15
Filing date: 2002-11-15
Publication date: 2004-06-17

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical information recording and reproducing device wherein reduction of a storage capacity due to excess light irradiation to a recording layer is prevented and an optical system for recording and reproduction is miniaturized and simplified. <P>SOLUTION: In the optical information recording device, information is recorded on an optical information recording medium provided with an information recording layer on which information is recorded utilizing holography. The optical information recording medium is formed by layering at least a substrate 2, the information recording layer 3 and a reflection layer 5 in this order. In the recording optical system, information light beams 61 and 63 are focused on the reflection layer and irradiation of a reference light beam 62 for recording is performed so that the reference light beam 62 for recording is defocused on the reflection layer and the conjugation focal point F' of the reference light beam 62 for recording is positioned on the substrate side from the border plane of the substrate and the information recording 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（ページデータともいう）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、平成１１年１１月９日公開の公開特許公報「特開平１１−３１１９３８」に記載された従来のデジタルボリュームホログラムの記録動作を示す図である。なお、図１（ａ）はページデータの右半分の記録動作を説明するための図であり、図１（ｂ）はその左半分の記録動作を説明するための図である。
【０００５】
図１（ａ）において、記録用参照光と情報光（ページデータの右半分相当のデータを有する）は２分割旋光板の右旋光子を通過すると、記録用参照光および情報光は共にＢ偏光の光となり、情報光は光情報記録媒体１の反射層５に焦点を結び、また、記録用参照光は記録媒体１の記録層３の表面で焦点を結ぶように照射されている。そして、情報光と記録用参照光は記録層３の領域Ｒ１で干渉縞（干渉パターンともいう）を発生させる。この干渉縞は、いわゆる反射型ホログラムであり、ホリゾンタルフリンジとも言われている。
【０００６】
また、図１（ｂ）において、記録用参照光と情報光（ページデータの左半分相当のデータを有する）は２分割旋光板の左旋光子を通過すると、記録用参照光および情報光は共にＡ偏光の光となり、情報光は光情報記録媒体１の反射層５に焦点を結び、また、記録用参照光は記録媒体１の記録層３の表面で焦点を結ぶように照射されている。そして、情報光と記録用参照光は記録層３の領域Ｒ２で干渉縞を発生させる。
【０００７】
これらのホログラムは、記録層３を構成する記録材料が情報光と記録用参照光による干渉光によって感光することにより、記録層３に記録される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図１に示した記録方法によっても、同じ光情報記録媒体１に情報を多重記録することができるが、情報をより高密度に記録するためには、光感度が高い記録層３に余分な光が照射されないようにしなければならない。ところが、図１に示される従来のホログラム記録方法では、記録用参照光が記録層３におけるホログラム発生部分Ｒ１およびＲ２以外の領域Ｒ３およびＲ４にも照射されるようになっている。これではホログラムが生成されない領域Ｒ３およびＲ４も感光してしまうので、その後そこには情報を記録できなくなるか、若しくは多重化の回数が減少してしまうことになる。これは記録媒体の部分的な現象ではなく、記録媒体全体に亘って起こるため、本来光情報記録媒体１に期待できる記録容量が得られなくなってしまうという問題点がある。
【０００９】
一方、記録用参照光の収束点を情報光の収束点と同一である反射層５上になるようにすれば、記録用参照光は干渉縞が生成されない部分にされることはないので、記録層３の感光による記録容量の減少は防ぐことができる。
【００１０】
しかしながら、この場合には、再生時にゴースト映像を発生させる原因となる干渉縞を記録層３内に生成することになる。このゴースト映像は、再生像を検出するためのＣＣＤやＣＭＯＳ上で本来の所望の映像と分離することを困難にするという問題点を生じさせる。
【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、記録層に対する余分な光の照射による記憶容量の減少を防止し、また、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】
また、本発明の第２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。
【００１３】
【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、光情報記録媒体は、基板、情報記録層および反射層がこの順番で形成されてなり、記録光学系は、情報光を反射層上に収束させ、記録用参照光が反射層上ではデフォーカスするとともに、記録用参照光の共役焦点が基板と情報記録層との境界面よりも基板側に位置するように、記録用参照光を照射することを特徴としている。この光情報記録媒体は、さらに、情報記録層と反射層との間に情報記録層を保護するための保護層を有している。
【００１４】
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が用い、更に、この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。
【００１５】
また、本発明による光情報記録装置の記録光学系は、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。
【００１６】
さらに、本発明による光情報記録装置の記録光学系は、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。
【００１７】
また、本発明による光情報記録装置の記録光学系は、さらに、光の偏光方向を直線偏光から円偏光に変更するための波長板を有している。
【００１８】
請求項７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、光情報記録媒体は、基板、情報記録層および反射層がこの順番で形成されてなり、再生光学系は、再生用参照光が前記反射層上ではデフォーカスするとともに、再生用参照光の共役焦点が基板と情報記録層との境界面よりも基板側に位置するように、再生用参照光を照射するものである。この光情報記録媒体は、さらに、情報記録層と反射層との間に情報記録層を保護するための保護層を有している。
【００１９】
本発明による光情報再生装置は、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、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。
【００２０】
また、本発明による光情報再生装置の再生光学系は、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。
【００２１】
さらに、本発明による光情報再生装置の再生光学系は、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。
【００２２】
また、本発明による光情報再生装置の再生光学系は、光の偏光方向を直線偏光から円偏光に変更するための波長板を有する。この波長板の入射光と出射光の偏光方向は互いに直交している。
【００２３】
また、本発明による光情報再生装置は、再生用参照光の焦点位置に光情報記録媒体における反射層から反射して来た再生用参照光を遮光する参照光遮光手段を有している。
【００２４】
なお、この参照光遮光手段は、検出手段に一番近くに存在する再生用参照光の焦点位置に配置されている。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図２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３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。また、本実施の形態では光情報記録媒体として円盤状の光ディスクを用いているが、カード状の記録媒体を用いることができる。
【００２６】
始めに、図２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、保護層の機能をも有する透明基板４と、反射膜５とを、この順番で積層して構成されている。透明基板４は、例えば、インジェクションで作成されたアドレス付基板である。その基板４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６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６間の扇形の区間がデータエリア７になっている。このアドレス・サーボエリア６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６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。
【００２７】
また、本実施の形態では、図４（ａ）に示されるように、例えば、透明基板２の厚さは０．５〜０．４ｍｍ、ホログラム記録層３は０．２〜０．３ｍｍ、保護膜層４は０．５ｍｍで、光情報記録媒体１の合計の厚さは１．２ｍｍとされている。反射膜５の厚さは、Åのオーダーであり、記録媒体全体の厚さに比べたら無視できるほどの厚さである。また、図４（ａ）のような光情報記録媒体の構成の他に、図４（ｂ）のように、透明基板２の上にホログラム記録層を設け、この記録層の上に反射膜５および基板４を設けるようにしても良い。さらに、図４（ａ）において、保護層４をスピンコートなどにより充分薄く生成し、その上に反射膜５付基板を積層するようにして光情報記録媒体を構成してもよい。なお、図４（ｂ）のようにホログラム記録層３の上に直接反射膜５が配置されるような構成を採ることにより、次の効果がある。つまり、後述するように本実施の形態では、情報光は反射膜５上で焦点を結ぶ。このため、ホログラム記録層内での単位面積当りのレーザ照射パワーが高くなるので、ホログラム記録層３に干渉パターンを生成する場合、レーザ光源２８のパワーを図４（ａ）の記録媒体の場合よりも小さくすることができる。
【００２８】
本実施の形態では、図４（ａ）および（ｂ）の場合も、光情報記録媒体全体の厚みが１．２ｍｍで、ＣＤやＤＶＤと同じ厚さとなるように構成しているので、ホログラム記録媒体として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。
【００２９】
次に、図３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。
【００３０】
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。
【００３１】
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７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。
【００３２】
次に、図２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４分の１波長板１４、ミラー１５、偏光ビームスプリッタ１６を備えている。ここで、４分の１波長板は、Ｐ偏光やＳ偏光のように直線偏光の光が入射し、その直線偏光の方位が４分の１波長板における結晶の光学軸に対してなす角度が４５度のとき、通過光を直線偏光から円偏光の光にするものである。４分の１波長板は直線偏光を円偏光にしたり、円偏光から直線偏光にしたりするのに用いられる。本実施例の場合、Ｐ偏光の光が４分の１波長板に入射して円偏光の光となり、光情報記録媒体１に反射して戻り光が４分の１波長板を再び出射する祭には円偏光からＳ偏光の光となる。
【００３３】
また、ピックアップ１１は、偏光ビームスプリッタ１６の偏光分離面１６ａで光情報記録媒体１からの戻り光（再生光）が反射する側（ＰＢＳ１６の下側）には再生光を検出するための検出手段であるＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサ２９が設けられ、さらに、偏光分離面１６ａに参照光又は情報光が入射してくる方向（ＰＢＳの右側）にはハーフミラー１７が配置されている。さらに、このハーフミラー１７の反射光の入射方向（ハーフミラー１７の下側）には参照光生成手段を構成するデフォーカス用凸レンズ１８、ミラー１９および２０、２分の１波長板２１が配置されている。この２分の１波長板は参照光の偏光方向を後述する情報光の偏光方向と同一にするために設けられたものである。このデフォーカス用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が生成される。
【００３４】
また、ピックアップ１１は、２分の１波長板２１の光の入射方向（２分の１波長板２１の右側）には偏光ビームスプリッタ２２が備えられている。さらに、ハーフミラー１７の透過光の入射方向（ハーフミラー１７の右側）には空間光変調器２３、ミラー２４、光シャッター２５が備えられている。空間光変調器２３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２３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。
【００３５】
ピックアップ１１は、更に、ビームスプリッタ２２の光の入射面側（ＰＢＳ２２の下側）に２分の１波長板２６が配置され、さらにその光の入射面側から順にコリメータレンズ２７および光源装置２８が配置されている。ここで、２分の１波長板の角度を変えることにより、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適宜に設定することができる。また、光源装置２８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。
【００３６】
また、ピックアップ１１は、サーボ用光源装置３２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３０、偏光ビームスプリッタ（ハーフミラーでも良い）３１、凸レンズ３３、シリンドリカルレンズ３４を経由して４分割フォトディテクタ３５に入射する用に構成されている。
【００３７】
４分割フォトディテクタ３５は、図５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３６ａとこれと直交する方向の分割線３６ｂとによって分割された４つの受光部３５ａ〜３５ｄを有している。シリンドリカルレンズ３４は、その円筒面の中心軸が４分割フォトディテクタ３５の分割線３６ａ，３６ｂに対して４５°をなすように配置されている。
【００３８】
ここで、図５は、４分割フォトディテクタ３５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３５の対角の受光部３５ａ，３５ｄの各出力を加算する加算器３７と、４分割フォトディテクタ３５の対角の受光部３５ｂ，３５ｃの各出力を加算する加算器３８と、加算器３７の出力と加算器３８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３９と、４分割フォトディテクタ３５のトラック方向に沿って隣り合う受光部３５ａ，３５ｂの各出力を加算する加算器４０と、４分割フォトディテクタ３５のトラック方向に沿って隣り合う受光部３５ｃ，３５ｄの各出力を加算する加算器４１と、加算器４０の出力と加算器４１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４２と、加算器４０の出力と加算器４１の出力とを加算して再生信号ＲＦを生成する加算器４３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６に記録された情報を再生した信号である。
【００３９】
なお、ピックアップ１１内の空間光変調器２３および光源装置２８および３２は、図３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。
【００４０】
また、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、デフォーカス用凸レンズ１８とミラー１９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１９又は２０と同位置に、ミラー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、位相空間変調器は、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３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。
【００４１】
さらに、本発明におけるピックアップ１１においては、偏光ビームスプリッタ２２からミラー２４、さらに空間光変調器２３を経由してハーフミラー１７までの光路長と、ビームスプリッタ２２からミラー２０および１９、さらにデフォーカス用凸レンズ１８を経由してハーフミラー１７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。
【００４２】
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。
【００４３】
まず、図６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３２が使用される。サーボ用光源装置３２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６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６を通過する間、上記の設定とする。
【００４４】
サーボ用光源装置３２から出射されたＰ偏光の光は、コリメータレンズ３１によって平行光とされ、偏光ビームスプリッタ３１に入射して偏光分離面３１ａを通過し、ダイクロイックミラー３０によって平行光まま反射される。ダイクロイックミラー３０による反射光（Ｐ偏光の光）は、４分の１波長板１４によって円偏光の光にされ、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６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。
【００４５】
光情報記録媒体１からの戻り光（円偏光の光）は、対物レンズ１２で平行光とされ、再度４分の１波長板により偏光方向が変えられてＳ偏光の光とされる。このＳ偏光の戻り光はダイクロイックミラー３０で反射され、偏光ビームスプリッタの方向に進行する。このダイクロイックミラー３０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３２としては６５５ｎｍの赤レーザを用い、光源装置２８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。
【００４６】
ダイクロイックミラーの反射光は、Ｓ偏光の光であるので、平行光のまま偏光ビームスプリッタに入射したら偏光分離面３１ａで反射し、凸レンズ３３に入射する。凸レンズ３３の入射光は収束光に変えられ、シリンドリカルレンズ３４を通過した後、４分割フォトディテクタ３５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３５の出力に基づいて、図５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。
【００４７】
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。
【００４８】
次に、記録時の作用について説明する。図７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。
【００４９】
光源装置２８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の出射光がデータエリア７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７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２８が偏光ビームスプリッタ２２に対してＰ偏光の光を出射するものとする。
【００５０】
図７において、光源装置２８から出射されたＰ偏光の光は、コリメータレンズ２７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）２６により偏光方向が変更され、偏光ビームスプリッタ２２に対してＰ偏光成分とＳ偏光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２２に入射し、光量の一部（Ｐ偏光成分）が偏光分離面２２ａを透過し、残りの一部（Ｓ偏光成分）が偏光分離面２２ａで反射される。この反射光（Ｓ偏光成分）は２分の１波長板（＋４５度）２１に入射する。ここで、Ｓ偏光の光は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、ミラー１９および２０を介して凸レンズ１８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、ハーフミラー１７で反射されル。
【００５１】
なお、凸レンズ１８とミラー１９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、通過する光の位相を空間的に変調する。
【００５２】
一方、ビームスプリッタ２２の偏光分離面２２ａを透過したＰ偏光の光は、記録時はシャッター２５は開いているので、ミラー２４で反射され、空間光変調器２３に入射する。この空間光変調器２３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、空間光変調器としてＤＭＤを用いることができる。
【００５３】
生成された情報光（Ｐ偏光の光）は、ハーフミラー１７を透過する。ここで、Ｐ偏光の情報光とＰ偏光の記録用参照光は、再度統合（互いに光軸同一）される。これらは共にＰ偏光の光であるので、共に偏光ビームスプリッタ１６を通過することになる。情報光は平行光であるが、記録用参照光はデフォーカス用凸レンズ１８によって収束光に変更されるので、偏光ビームスプリッタ１６に収束しながら入射する。情報光および記録用参照光は、共にミラー１５で反射されて進行方向が変更される。
【００５４】
その後、情報光は、前述のように例えば５３２ｎｍの緑レーザであるので、ダイクロイックミラー３０を通過し、４分の１波長板でＰ偏光から円偏光の光に変更される。この円偏光の情報光は対物レンズ１２によって平行光から光情報記録媒体１の反射層３に収束するように照射される。
【００５５】
一方、記録用参照光はミラー１５と４分の１波長板の間で一旦収束し、その後は発散光として対物レンズ１２に入射する。この記録用参照光も例えば緑レーザであるので、ダイクロイックミラー３０を通過し、４分の１波長板１４において、Ｐ偏光の光から円偏光の光に偏光される。この円偏光の記録用参照光は発散しながら対物レンズ１２に入射し、それによってＦ点に焦点を結ぶような光にされる。つまり、記録用参照光は光情報記録媒体１の反射膜５上ではデフォーカスされ、反射膜によって反射された光は焦点Ｆと共役の焦点Ｆ’で収束するように照射される。
【００５６】
ここで、図８を参照して４分の１波長板の入射前後の光の様子を説明する。図８（ａ）で示されるように、情報光および記録用参照光は、共にＰ偏光の光であり、４分の１波長板によってこれらは円偏光の光となる。図８（ｂ）はその円偏光の様子を示している。図８（ｂ）によれば、実線矢印および点線矢印で示される電場ベクトルを辿るとちょうど一波長の周期で螺旋を描くことが分かる。これが円偏光である。したがって、記録中は、情報光および記録用参照光は共にこのような円偏光の状態とされている。
【００５７】
なお、図示しない空間フィルタがミラー１５とダイクロイックミラー３０の間に設置されていて、情報光の０次、±１次光のみが通過するようにされ、余分な高次の情報光がカットされる。本実施の形態では、参照光は空間光変調器によって変調されていないので、この空間フィルタでカットされる光はない。ただし、位相空間光変調器によって光の位相を変調して参照光を生成する場合には、参照光にも高次の光が発生するので、空間フィルタによって０次、±１次の参照光のみがそれを通過し、高次の参照光はカットされる。
【００５８】
図９および１０は記録時における光の状態を示す説明図である。
【００５９】
図９に示したように、４分の１波長板１４を通過した情報光６１Ｌ（Ｐ偏光の光）は円偏光の光となり、対物レンズ１２を介して光情報記録媒体１に照射され、記録層３および透明基板４を通過して反射膜５上で最も小径となるように収束して反射膜５で反射される。反射光（情報光６１Ｒ）は円偏光のまま再度透明基板４および記録層３を通過し、対物レンズ１２によって平行光とされる。この情報光６１Ｒは情報光６１Ｌと同じくページデータの左半面の情報を持つ光である。さらに、情報光６１Ｒは４分の１波長板１４により円偏光からＳ偏光の光とされ、４分の１波長板１４から出射する。
【００６０】
一方、４分の１波長板１４を通過した記録用参照光６２Ｌおよび６２ＲもＰ偏光の光から円偏光の光となり、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と基板４を通過し、反射膜５上ではデフォーカスするようにされ、反射膜５で反射する。この記録用参照光の実際の焦点は図９に示されるＦであり、反射膜５で反射した反射光はＦと共役の焦点であるＦ’で収束する。この共役焦点Ｆ’は、ホログラム記録層３内にあるよりもホログラム記録層３と透明基板２との境界面よりも、図９において下側（対物レンズ側）になるように記録用参照光は光情報記録媒体１に対して照射される。つまり、もし共役焦点Ｆ’がホログラム記録層３内にあったとしたら、この共役焦点Ｆ’で光のパワーが最大となるため、ホログラム記録層３を構成する材料が焼けてしまい、光情報記録媒体の破損の原因となるからである。
【００６１】
この共役焦点Ｆ’は記録層３と基板２の境界面よりも下側であればどこでもいいのであるが、光情報記録媒体１から離れる程記録用参照光が記録層３を通過する領域が大きくなりすぎてしまい、干渉縞を生成する部分以外の余計な領域を感光させてしまう。従って、共役焦点Ｆ’は透明基板２の中にあれば、余分に感光させる領域を押さえることができるので、この方が望ましい。
【００６２】
入射してきた円偏光の情報光６１Ｌと入射してきた円偏光の記録用参照光６２Ｌとが干渉して領域Ｘ１に透過型干渉パターン（バーティカルフリンジ）を形成し、その干渉パターンがホログラム記録層３内の領域Ｘ１に体積的に記録される。また、記録用参照光６２Ｌが反射膜５で反射した戻り光と情報光６１Ｌによっても領域Ｘ１の一部に、図示はされていないが、反射型干渉パターン（ホリゾンタルフリンジ）が形成される。
【００６３】
さらに、入射してきた円偏光の情報光６１Ｌと入射してきた円偏光の記録用参照光６２Ｒとが干渉して領域Ｙ１に反射型干渉パターン（ホリゾンタルフリンジ）を形成し、その干渉パターンがホログラム記録層３内の領域Ｙ１に体積的に記録される。また、記録用参照光６２Ｒが反射膜５で反射した戻り光と情報光６１Ｌによっても領域Ｙ１の一部に、図示はされていないが、透過型干渉パターン（バーティカルフリンジ）が形成される。
【００６４】
また、図１０に示したように、４分の１波長板１４を通過した情報光６３Ｒ（Ｐ偏光の光）は円偏光の光となり、対物レンズ１２を介して光情報記録媒体１に照射され、記録層３および透明基板４を通過して反射膜５上で最も小径となるように収束して反射膜５で反射される。反射光（情報光６３Ｌ）は円偏光のまま再度透明基板４および記録層３を通過し、対物レンズ１２によって平行光とされる。この情報光６３Ｌは情報光６３Ｒと同じくページデータの右半面の情報を持つ光である。さらに、情報光６３Ｌは４分の１波長板１４により円偏光からＳ偏光の光とされ、４分の１波長板１４から出射する。
【００６５】
記録用参照光６２Ｌおよび６２Ｒについては、図９で説明したことと同様でるので説明を省略する。
【００６６】
入射してきた円偏光の情報光６３Ｒと入射してきた円偏光の記録用参照光６２Ｒとが干渉して領域Ｙ２に透過型干渉パターン（バーティカルフリンジ）を形成し、その干渉パターンがホログラム記録層３内の領域Ｙ２に体積的に記録される。また、記録用参照光６２Ｒが反射膜５で反射した戻り光と情報光６３Ｒによっても領域Ｙ２の一部に、図示はされていないが、反射型干渉パターン（ホリゾンタルフリンジ）が形成される。
【００６７】
さらに、入射してきた円偏光の情報光６３Ｒと入射してきた円偏光の記録用参照光６２Ｌとが干渉して領域Ｘ２に反射型干渉パターン（ホリゾンタルフリンジ）を形成し、その干渉パターンがホログラム記録層３内の領域Ｘ２に体積的に記録される。また、記録用参照光６２Ｌが反射膜５で反射した戻り光と情報光６３Ｒによっても領域Ｘ２の一部に、図示はされていないが、透過型干渉パターン（バーティカルフリンジ）が形成される。
【００６８】
図９および１０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。
【００６９】
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。
【００７０】
このようにして、本実施の形態では、ホログラム記録層３内に透過型および反射型のホログラムが形成される。ただし、透過型のホログラム（バーティカルフリンジ）が生成される場合であっても、反射型のホログラム（ホリゾンタルフリンジ）については、ホログラム記録層３を構成するホログラム材料によって生成されるか否か、どの程度生成されるかが決まる。反射型ホログラムの方が、透過型ホログラムよりもホログラム材料に対しての感度を高くすることが一般的に言って困難だからである。従って、反射型のホログラムに対して全く感度を有しないホログラム材料を用いれば、上述のような反射型ホログラム（ホリゾンタルフリンジ）は、領域Ｘ１の一部、Ｙ１、Ｘ２およびＹ２の一部には生成されないことになる。
【００７１】
また、本実施の形態では、サーボ用の光学系と記録再生用の光学系の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、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。
【００７２】
次に、再生時の作用について説明する。図１１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。
【００７３】
再生時には、ミラー２４と偏光ビームスプリッタ２２との間に配置されたシャッター２５がオンにされ、空間光変調器２３への光の入射はカットされる。空間光変調器２３への入射光は、再生時にはシャッター２５によって遮断されるが、念のため空間光変調器２３の全画素がオンになるようにしてもよい。
【００７４】
光源装置２８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の出射光がデータエリア７を通過する間、上記の設定とする。また、以下の説明では、再生時も記録時と同様に、光源装置２８がビームスプリッタ２２に対してＰ偏光の光を出射するものとする。
【００７５】
図１１に示したように、光源装置２８から出射されたＰ偏光の光は、コリメータレンズ２７によって平行光束とされた後、２分の１波長板（＋２２．５度）２６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偏光）が偏光分離面２２ａを透過し、残りの一部（Ｓ偏光）が偏光分離面２２ａで反射される。この反射光（Ｓ）は、２分の１波長板（＋４５度）２１に入射し、ここで、このＳ偏光の光は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、ミラー２０および１９を介して凸レンズ１８に入射する。凸レンズ１８によって対物レンズ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、ハーフミラー１７で反射され、偏光ビームスプリッタ１６に入射する。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。なお、記録用参照光を生成するために凸レンズ１８とミラー１９の間に位相空間変調器（図示せず）が配置された場合には、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。
【００７６】
偏光ビームスプリッタ１６に入射した再生用参照光は、Ｐ偏光の光であり、偏光ビームスプリッタ１６の偏光分離面１６ａを透過し、ミラー１５によって反射されて進行方向が変更される。この再生用参照光は、ミラー１５と４分の１波長板の間で一旦収束し、その後は発散光として対物レンズ１２に入射する。この再生用参照光は、例えば緑レーザであるので、ダイクロイックミラー３０を通過し、４分の１波長板１４において、Ｐ偏光の光から円偏光の光に偏光される。この円偏光の再生用参照光は発散しながら対物レンズ１２に入射し、それによってＦ点に焦点を結ぶような光にされる。つまり、再生用参照光は光情報記録媒体１の反射膜５上ではデフォーカスされ、反射膜によって反射された光は焦点Ｆと共役の焦点Ｆ’で収束するように照射される。
【００７７】
ここで、図１２を参照して、再生時における４分の１波長板の入射前後の光の様子を説明する。図１２（ａ）で示されるように、再生用参照光は、Ｐ偏光の光であり、４分の１波長板によってこれらは円偏光の光となる。図１２（ｂ）はその円偏光の様子を示している。図１２（ｂ）によれば、実線矢印および点線矢印で示される電場ベクトルを辿るとちょうど一波長の周期で螺旋を描くことが分かる。これが円偏光である。したがって、再生中は、再生用参照光はこのような円偏光の状態とされている。
【００７８】
なお、図示しない空間フィルタがミラー１５とダイクロイックミラー３０の間に設置されているが、本実施の形態で、位相空間光変調器によって光の位相を変調して再生用参照光を生成する場合には、参照光にも高次の光が発生するので、空間フィルタによって０次、±１次の参照光のみがそれを通過し、高次の参照光はカットされる。
【００７９】
再生用参照光が照射されることにより再生光が発生する。発生した再生光は、対物レンズ１２によって平行光とされ、さらに４分の１波長板によって円偏光の光からＳ偏光の光となる。この再生光はダイクロイックミラー３０を透過し、ミラー１５によって反射され、偏光ビームスプリッタ１６に入射する。この再生光はＳ偏光の光であるから、偏光分離面１６ａで反射され、再生像がＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサ２９で検出される。検出された再生像は、エラー訂正や必要なデコーディング等の信号処理が施されて、光情報記録媒体１に記録されたデータが再生される。この一連の信号処理は図３における信号処理回路８９で行われる。図１３および図１４は再生時における光の状態を示す説明図である。
【００８０】
図１３に示したように、４分の１波長板１４の左側を通過した再生用参照光６４Ｌは、円偏光の光となり、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で反射され、反射膜５が無い場合の焦点Ｆと共役の焦点Ｆ’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６４Ｌは再度ホログラム記録層３を通過する。このような再生用参照光の照射の結果、ホログラム記録層３の領域Ｘ１から、記録時における情報光６１Ｌ（ＤＭＤの左半面像＝左半分のページデータ）に対応する再生光６５Ｒが発生する。この再生光６５Ｒは、Ｘ１に生成されたバーティカルフリンジから発生した光である。発生した再生光６５Ｒは、４分の１波長板１４の右側を通過すると、円偏光の光からＳ偏光の光に変更される。
【００８１】
また、４分の１波長板１４の右側を通過した再生用参照光６４Ｒは、Ｐ偏光の光から円偏光の光となり、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で反射され、反射膜５が無い場合の焦点Ｆと共役の焦点Ｆ’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６４Ｒは再度ホログラム記録層３を通過する。このような再生用参照光の照射の結果、ホログラム記録層３の領域Ｙ１から、記録時における情報光６１Ｌ（左半面像＝左半分のページデータ）に対応する再生光６５Ｒ’が発生する。この再生光６５Ｒ’は、Ｙ１に生成されたホリゾンタルフリンジから発生した光である。発生した再生光６５Ｒ’も、再生光６５Ｒ同様、４分の１波長板１４の右側を通過すると、円偏光の光からＳ偏光の光に変更される。
【００８２】
再生光６５Ｒおよび６５Ｒ’は、共に情報光６１Ｌ（ＤＭＤの左半面像）に対応する像であるため、互いにゴースト映像とはならずに、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ２９において鮮明に検出される。このように同じ内容の再生光が２つ足し合わさって検出されるので、１つの再生光を検出する場合よりも明るく鮮明な画像が得られるという効果もある。
【００８３】
一方、図１４に示したように、再生用参照光６４Ｒの照射の結果、ホログラム記録層３の領域Ｙ２から、記録時における情報光６３Ｒ（ＤＭＤの右半面像＝右半分のページデータ）に対応する再生光６６Ｌが発生する。この再生光６６Ｌは、Ｙ２に生成されたバーティカルフリンジから発生した光である。発生した再生光６６Ｌは、４分の１波長板１４の右側を通過すると、円偏光の光からＳ偏光の光に変更される。
【００８４】
また、再生用参照光６４Ｌの照射の結果、ホログラム記録層３の領域Ｘ２から、記録時における情報光６３Ｒ（ＤＭＤの右半面像＝右半分のページデータ）に対応する再生光６６Ｌ’が発生する。この再生光６６Ｌ’は、Ｘ２に生成されたホリゾンタルフリンジから発生した光である。発生した再生光６６Ｌ’も、再生光６６Ｌ同様、４分の１波長板１４の右側を通過すると、円偏光の光からＳ偏光の光に変更される。
【００８５】
再生光６６Ｌおよび６６Ｌ’は、共に情報光６３Ｒ（ＤＭＤの左半面像）に対応する像であるため、互いにゴースト映像とはならずに、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ２９において鮮明に検出される。
【００８６】
本実施の形態では、４分の１波長板１４の入射光と出射光の偏光を直交させ、偏光ビームスプリッタ１６により発生したほとんどの再生光を検出することができるため、光利用効率が高く、光学的に優れている。また、４分の１波長板１４よりもレーザ光源２８側で発生した光学素子の表面反射など不要な迷光を除去する上でもこの組み合わせは非常に有効である。つまり、再生用参照光が偏光ビームスプリッタ１６に入射する際に発生した表面反射成分はＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサ２９と偏光ビームスプリッタ２９の間にＳ偏光のみを通過させる偏光板（図示せず）を配置させればすべてカットできる。
【００８７】
なお、本実施の形態では、再生用参照光の偏光と再生光の偏光は、４分の１波長板１４出射後、Ｓ偏光で同一である。このため、再生用参照光もＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサ２９で検出されてしまい、再生像検出の妨げとなってしまう。そこで、図１５に示すようなマスクを用いて参照光を空間的に分離するようにする。
【００８８】
図１５は、光情報記録媒体１からＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサ２９までの構成を概略的に示した図である。図１５において、前出の図と同じ参照番号を用いているものは同じ構成要素である。図１５で、凸レンズ４５および４６はリレー光学系を示しており、再生像をＣＭＯＳセンサ２９上に結像させるためのものである。また、対物レンズ１２と凸レンズ４５の間にも再生像の像面４４が存在する。
【００８９】
図１５で示すように、反射してきた再生用参照光と発生した再生光との焦点位置はずれを生じている。この性質を利用して、ちょうど反射してきた再生用参照光の焦点位置に遮光マスク４７を配置することによりこの参照光をカットすることができる。遮光マスク４７の真ん中にある遮光膜４７ｂの直径はビーム径とほぼ同じ大きさであり非常に小さく、再生像の像面からはかけ離れているので、ＣＭＯＳセンサ２９上での結像に全く影響を与えない。この遮光マスク４７を配置することにより、効果的に再生用参照光をカットすることができる。
【００９０】
以上説明したように、本実施の形態では、記録用参照光の共役焦点Ｆ’をホログラム記録層３と基板２との境界線よりも対物レンズ１２側に配置するようにしたので、再生時に画像検出の妨げとなるゴースト映像の原因となる干渉パターンをホログラム記録層３内に生成することがなくなるのである。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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またはＣＭＯＳセンサ２９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。つまり、再生光の収集がいわゆる有限光学系となる。このような有限光学系では、対物レンズ１２のフォーカス制御による変動分を補正するためにＣＣＤ２８の前に結像（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。有限光学系では、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、その変動分はとても大きくなる傾向にある。しかし、この変動分を結像レンズに反映させる場合、結像レンズ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。一方、本発明のように再生光の収集を無限光学系としているため、変動分が少なくすみ、有限光学系のような欠点は生じない。
【００９４】
なお、ここで、今一度本発明の利点についての理解を深めるため、ゴースト映像について考察する。
【００９５】
まず、図１６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１７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。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を同じにすることにより、光学系をシンプルにしている。
【００９６】
図１６（ａ）に示されるように、旋光板１０１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１０１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１６（ｂ）に示されるように、旋光板１０１の右側を通過した記録用参照光は、旋光板１０１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。
【００９７】
一方、図１６（ｃ）に示されるように、旋光板１０１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１０１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１６（ｄ）に示されるように、旋光板１０１の左側を通過した記録用参照光は、旋光板１０１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。
【００９８】
次に、図１７を用いて再生時の動作について説明する。
【００９９】
図１７（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。
【０１００】
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。
【０１０１】
一方、図１７（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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
実際の再生時の動作の様子は、図１７（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い、再生像を効率よく検出することができなくなる欠点を有する。
【０１０４】
ところが、本実施の形態によれば、参照光の焦点を図７等で示されるようにＦの位置（共役の焦点位置をＦ’）になるような光学系を用いているので、図１６および１７のようなゴーストを発生させる干渉パターンを生成することがなく、再生像を効率よく検出することができるようになる。
【０１０５】
また、本実施の形態では、特開平１１−３１１９３８で示される光学系とは異なり、旋光板１０１を用いていないので、光学系が簡素化できる部分がある。旋光板１０１を用いて光の偏光方向を変えるようにする構成を採る場合、空間光変調器２３の像面の位置と旋光板１０１の位置を合わせるためにイメージのリレー光学系を空間光変調器２３と旋光板１０１の間に配置しなければならない。図１８は、旋光板１０１を用いた場合の光学系の一部を示す図である。図１８では、旋光板１０１は、対物レンズ１２のバックフォーカスの位置に配置され、そこで記録すべきページデータの像面があるようにされている。このようにするためには、リレー光学系１００を図のように配置しなければならない。しかし、本実施の形態においては、旋光板１０１の代わりに４分の１波長板１４を用いているので、このようなリレー光学系は不要となる。つまり、４分の１波長板を用いれば、４分の１波長板１４の位置と像面の位置とを一致させる必要は無いからである。なお、このリレー光学系１００は、図１５におけるリレー光学系４５および４６とは異なるものであることに注意されたい。
【０１０６】
さらに、旋光板１０１を用いると、旋光板１０１の分割線１０１ａによる影響により、再生像の真ん中に線が入ってしまい、真ん中周辺のデータを効率よく検出できないという欠点もあった。このため、ページデータの真ん中部分に意味のあるデータを配置しないようにして記録すべきページデータを構成する等の工夫が必要となっていたが、これでは記録容量を犠牲にしてしまう。しかし、本実施の形態によれば、４分の１波長板１４には旋光板１０１のような分割線１０１ａは存在しないので、記録容量を犠牲にする必要が無くなり、有用である。
【０１０７】
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。
【０１０８】
【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装置によれば、情報記録層に、生成され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、また、光情報記録媒体は、基板、情報記録層および反射層がこの順番で形成されてなり、さらに、記録光学系は、情報光を反射層上に収束させ、記録用参照光が反射層上ではデフォーカスするとともに、記録用参照光の共役焦点が基板と情報記録層との境界面よりも基板側に位置するように、記録用参照光を照射するようにしているので、光情報記録媒体の不必要な感光を防止することができ、その結果、光情報記録媒体の記録容量の減少を防止することができる。さらに、再生時にゴーストの発生の原因となる干渉パターンがホログラム記録層内に生成されるのを防止することができる。
【０１０９】
また、請求項２に記載の光情報記録装置によれば、光情報記録媒体は、さらに、情報記録層と反射層との間に保護層を有するので、情報記録層のホログラム材料を保護することができる。
【０１１０】
また、請求項３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ているので、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、光情報記録媒体のリムーバリティが良く、ランダムアクセスが容易になるとともに、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できる。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。
【０１１１】
請求項４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、ことを特徴とする請求項１記載の光情報記録装置。
【０１１２】
請求項５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ているので、記録光学系をさらに小さくすることができる。
【０１１３】
請求項６記載の光情報記録装置によれば、記録光学系は、さらに、光の偏光方向を直線偏光から円偏光に変更するための波長板を有するので、旋光板を用いる必要がなくなり、記録光学系をさらに小さくすることができる。
【０１１４】
請求項７に記載の光情報再生装置によれば、生成された再生用参照光を光情報記録媒体の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、光情報記録媒体は、基板、情報記録層および反射層がこの順番で形成されてなり、再生光学系は、再生用参照光が反射層上ではデフォーカスするとともに、再生用参照光の共役焦点が基板と情報記録層との境界面よりも基板側に位置するように、再生用参照光を照射するようにしているので、ゴースト映像を発生させること無しに情報記録層に生成された干渉パターンから情報を効率よく再生することができる。
【０１１５】
また、請求項８に記載の光情報再生装置は、さらに、情報記録層と反射層との間に保護層を有しているので、情報記録層のホログラム材料を保護することができる。
【０１１６】
請求項９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良く行うことができ、その結果、光情報記録媒体のリムーバビリティが良く、ランダムアクセスが容易となる。
【０１１７】
請求項１０記載の光情報再生装置によれば、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無く、従って、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無くなる。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。
【０１１８】
請求項１１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ているので、再生のための光学系をさらに小さくすることができる。
【０１１９】
請求項１２記載の光情報再生装置によれば、再生光学系は、光の偏光方向を直線偏光から円偏光に変更するための波長板を有し、この波長板の入射光と出射光の偏光方向は互いに直交するようにしているので、入射してくる再生用参照光と出射する再生光を容易に分離することができ、再生光の検出が容易になる。
【０１２０】
請求項１３に記載の光情報再生装置によれば、再生光学系は、光情報記録媒体における反射層から反射して来た再生用参照光を遮光する参照光遮光手段を有しているので、効率よく再生光を検出することができる。なお、この参照光遮光手段は、検出手段に一番近くに存在する再生用参照光の焦点位置に配置されるので、検出手段により検出される再生像の結像に影響を与えることが無い。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のホログラム記録方法における記録の様子を示す図である。
【図２】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３】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４】本発明の実施の形態に係る光情報記録媒体の構成を示す図である。
【図５】図３における検出回路の構成を示すブロック図である。
【図６】図２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７】図２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８】記録時における、図７に示したピックアップの４分の１波長板の入射前後の記録用参照光および情報光の状態を示す図である。
【図９】図８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１０】図８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１１】図２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１２】再生時における、図１１に示したピックアップの４分の１波長板の入射前後の記録用参照光および情報光の状態を示す図である。
【図１３】図１１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】図１１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１５】光情報記録媒体の表面で反射した再生用参照光を除去するための遮光マスクの動作を説明するための図である。
【図１６】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１７】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１８】旋光板を用いた場合の光学系の一部を示す図である。
【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アドレス・サーボエリア
７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
１４４分の１波長板
１８デフォーカス用レンズ
２３空間光変調器
２８光源装置（レーザ）
２９ＣＣＤ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 (also referred to as page data), 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 diagram showing a conventional digital volume hologram recording operation described in Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 11-31938 published on November 9, 1999. FIG. 1A is a diagram for explaining the recording operation of the right half of the page data, and FIG. 1B is a diagram for explaining the recording operation of the left half thereof.
[0005]
In FIG. 1A, when the recording reference light and the information light (having the data corresponding to the right half of the page data) pass through the right-handed rotator of the two-part optical rotation plate, both the recording reference light and the information light are B-polarized light. The information light focuses on the reflective layer 5 of the optical information recording medium 1, and the recording reference light is irradiated so as to focus on the surface of the recording layer 3 of the recording medium 1. Then, the information light and the recording reference light generate interference fringes (also referred to as interference patterns) in the region R1 of the recording layer 3. This interference fringe is a so-called reflection hologram, and is also called a horizontal fringe.
[0006]
In FIG. 1B, when the recording reference light and the information light (having the data corresponding to the left half of the page data) pass through the left-handed rotator of the two-part optical rotation plate, both the recording reference light and the information light become A. The light is polarized so that the information light is focused on the reflective layer 5 of the optical information recording medium 1 and the recording reference light is irradiated on the surface of the recording layer 3 of the recording medium 1 so as to be focused. The information light and the recording reference light generate interference fringes in the region R2 of the recording layer 3.
[0007]
These holograms are recorded on the recording layer 3 when the recording material constituting the recording layer 3 is exposed to the interference light by the information light and the recording reference light.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Although the information can be multiplex-recorded on the same optical information recording medium 1 by the recording method shown in FIG. 1, extra light is recorded on the recording layer 3 having high optical sensitivity in order to record information at a higher density. Must not be irradiated. However, in the conventional hologram recording method shown in FIG. 1, the recording reference light is also applied to regions R3 and R4 of the recording layer 3 other than the hologram generating portions R1 and R2. In this case, the regions R3 and R4 where no hologram is generated are also exposed, so that information cannot be recorded there or the number of times of multiplexing decreases. Since this is not a partial phenomenon of the recording medium but occurs over the entire recording medium, there is a problem that a recording capacity that can be originally expected from the optical information recording medium 1 cannot be obtained.
[0009]
On the other hand, if the convergence point of the recording reference light is made to be on the reflective layer 5 which is the same as the convergence point of the information light, the recording reference light will not be located in a portion where no interference fringes are generated. A decrease in the recording capacity due to exposure of the layer 3 can be prevented.
[0010]
However, in this case, an interference fringe which causes a ghost image at the time of reproduction is generated in the recording layer 3. This ghost image causes a problem that it is difficult to separate the ghost image from an original desired image on a CCD or CMOS for detecting a reproduced image.
[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 has been recorded in the manner described above, which prevents a decrease in storage capacity due to irradiation of extra light on a recording layer, Another object of the present invention is to provide an optical information recording device and an optical information reproducing device which can make the optical system for reproduction small and as simple as possible.
[0012]
A second 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 digital video disk (DVD), and to detect and record the return 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.
[0013]
[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. And a recording optical system for irradiating the information recording layer with the information light and the recording reference light from the same side, and the optical information recording medium includes a substrate, an information recording layer, and a reflective layer. The recording optical system converges the information light on the reflection layer, the recording reference light defocuses on the reflection layer, and the conjugate focus of the recording reference light moves between the substrate and the information recording layer. Is located closer to the board than the boundary To, is characterized by irradiating the recording-specific reference light. This optical information recording medium further has a protective layer between the information recording layer and the reflective layer for protecting the information recording layer.
[0014]
The optical information recording apparatus according to the present invention uses an optical information recording medium having a positioning area in which information for positioning the information light and the recording reference light is recorded, and further includes information recorded in the positioning area. And position control means for controlling the positions of the information light and the recording-specific reference light with respect to the optical information recording medium using the optical information recording medium.
[0015]
Also, the recording optical system of the optical information recording apparatus according to 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 diverging light, and the information light Is incident on the objective lens as parallel light.
[0016]
Further, the recording optical system of the optical information recording apparatus according to 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.
[0017]
Further, the recording optical system of the optical information recording device according to the present invention further has a wavelength plate for changing the polarization direction of light from linearly polarized light to circularly polarized light.
[0018]
The optical information reproducing apparatus according to claim 7, wherein the optical information recording medium includes an information recording layer on which information is recorded by an interference pattern of 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 reproduction reference light, and a reproduction optical system that collects the reproduction light collected by the reproduction optical system. Detecting means for detecting light, the optical information recording medium comprises a substrate, an information recording layer, and a reflective layer formed in this order, and the reproducing optical system outputs a reference light for reproduction on the reflective layer. With focus , In which the conjugate focus of the reference light for reproduction so as to be positioned on the substrate side of the interface between the substrate and the information recording layer is irradiated with reference light for reproduction. This optical information recording medium further has a protective layer between the information recording layer and the reflective layer for protecting the information recording layer.
[0019]
The optical information reproducing apparatus according to the present invention uses an optical information recording medium having a positioning area in which information for positioning the reference light for reproduction is recorded, and further, using the information recorded in the positioning area. And a position control means for controlling the position of the reproduction reference light with respect to the optical information recording medium.
[0020]
Also, the reproducing optical system of the optical information reproducing apparatus according to the present invention has an objective lens for converging light on the optical information recording medium, the reproducing reference light enters the objective lens as divergent light, and Are emitted from the objective lens as parallel light.
[0021]
Further, the reproducing optical system of the optical information reproducing apparatus according to the present invention is configured to irradiate the reproducing reference light and collect the reproducing 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. I do.
[0022]
Further, the reproducing optical system of the optical information reproducing apparatus according to the present invention has a wave plate for changing the polarization direction of light from linearly polarized light to circularly polarized light. The polarization directions of the incident light and the output light of the wavelength plate are orthogonal to each other.
[0023]
Further, the optical information reproducing apparatus according to the present invention has a reference light shielding means for shielding the reproduction reference light reflected from the reflective layer of the optical information recording medium at the focal position of the reproduction reference light.
[0024]
The reference light shielding means is arranged at the focal position of the reproduction reference light closest to the detection means.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 2 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 the configuration of the 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. In the present embodiment, a disc-shaped optical disk is used as an optical information recording medium, but a card-shaped recording medium can be used.
[0026]
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 by using volume holography, and a protective layer formed on one surface of a transparent disc-shaped substrate 2 made of polycarbonate or the like. A transparent substrate 4 having a function and a reflection film 5 are laminated in this order. The transparent substrate 4 is, for example, an address-added substrate created by injection. The substrate 4 is provided with a plurality of address servo areas 6 as a plurality of positioning areas extending linearly in the radial direction at predetermined angular intervals, and a fan-shaped section between adjacent address servo areas 6 is provided in the data area 7. Has become. The reflection film 5 is also formed on the address servo area 6. In the address servo area 6, 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.
[0027]
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 4A, for example, the thickness of the transparent substrate 2 is 0.5 to 0.4 mm, the hologram recording layer 3 is 0.2 to 0.3 mm, The thickness of the film layer 4 is 0.5 mm, and the total thickness of the optical information recording medium 1 is 1.2 mm. The thickness of the reflective film 5 is on the order of Å, and is negligible compared to the thickness of the entire recording medium. Further, in addition to the configuration of the optical information recording medium as shown in FIG. 4A, a hologram recording layer is provided on the transparent substrate 2 as shown in FIG. And the substrate 4 may be provided. Further, in FIG. 4A, the optical information recording medium may be configured such that the protective layer 4 is formed sufficiently thin by spin coating or the like, and a substrate with a reflective film 5 is laminated thereon. The following effect is obtained by adopting a configuration in which the reflection film 5 is directly disposed on the hologram recording layer 3 as shown in FIG. That is, in the present embodiment, the information light is focused on the reflection film 5 as described later. For this reason, the laser irradiation power per unit area in the hologram recording layer becomes higher. Therefore, when an interference pattern is generated on the hologram recording layer 3, the power of the laser light source 28 is set higher than that of the recording medium of FIG. Can also be reduced.
[0028]
In the present embodiment, also in the case of FIGS. 4A and 4B, the entire optical information recording medium has a thickness of 1.2 mm, which is the same as that of a CD or DVD. As a medium, 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.
[0029]
Next, a 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.
[0030]
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.
[0031]
The optical information recording / reproducing apparatus 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 7 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.
[0032]
Next, the configuration of the pickup 11 according to 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 a radial direction, and a quarter-wave plate 14, a mirror 15, and a polarizing beam splitter 16 arranged in this order on the opposite side of the optical information recording medium 1 in the objective lens 12 from the objective lens 12 side. It has. Here, the quarter-wave plate receives linearly polarized light, such as P-polarized light or S-polarized light, and the direction of the linearly polarized light forms an angle with the optical axis of the crystal in the quarter-wave plate. At 45 degrees, the transmitted light is changed from linearly polarized light to circularly polarized light. Quarter-wave plates are used to convert linearly polarized light to circularly polarized light, or from circularly polarized light to linearly polarized light. In the case of this embodiment, the P-polarized light enters the quarter-wave plate to become circularly-polarized light, is reflected by the optical information recording medium 1, and the return light exits the quarter-wave plate again. Changes from circularly polarized light to S-polarized light.
[0033]
Further, the pickup 11 has a detecting means for detecting the reproduction light on the side (under the PBS 16) on which the return light (reproduction light) from the optical information recording medium 1 is reflected by the polarization splitting surface 16 a of the polarization beam splitter 16. A CCD or CMOS sensor 29 is provided, and a half mirror 17 is disposed in a direction (right side of the PBS) where the reference light or the information light enters the polarization splitting surface 16a. Further, in the incident direction of the reflected light from the half mirror 17 (below the half mirror 17), a convex lens 18 for defocus, mirrors 19 and 20, and a half-wave plate 21 constituting reference light generating means are arranged. ing. The half-wave plate is provided to make the polarization direction of the reference light the same as the polarization direction of the information light described later. This defocusing convex lens generates reference light that diverges parallel light to the objective lens 12 and enters the objective lens 12.
[0034]
In addition, the pickup 11 is provided with a polarization beam splitter 22 in the light incident direction of the half-wave plate 21 (to the right of the half-wave plate 21). Further, a spatial light modulator 23, a mirror 24, and an optical shutter 25 are provided in the incident direction of the transmitted light of the half mirror 17 (to the right of the half mirror 17). The spatial light modulator 23 has a large number of pixels arranged in a lattice pattern, and spatially modulates light by 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 23 constitutes an information light generating unit in the present invention. As the spatial light modulator, for example, a DMD or a liquid crystal element can be used.
[0035]
In the pickup 11, a half-wave plate 26 is further disposed on the light incident surface side (below the PBS 22) of the beam splitter 22, and a collimator lens 27 and a light source device 28 are sequentially arranged from the light incident surface side. Are located. Here, by changing the angle of the half-wave plate, the intensity ratio between the information light incident on the optical information recording medium 1 and the recording reference light can be appropriately set so as to be optimal. The light source device 28 emits coherent linearly polarized light, and for example, a semiconductor laser can be used.
[0036]
The pickup 11 irradiates the optical information recording medium with light from the side of the servo light source device 32, and returns the returned light to the objective lens 12, the dichroic mirror 30, the polarizing beam splitter (may be a half mirror) 31, and the convex lens 33. , Through a cylindrical lens 34 to enter a four-divided photodetector 35.
[0037]
As shown in FIG. 5, the four-divided photodetector 35 includes four light receiving portions divided by a dividing line 36a parallel to a direction corresponding to the track direction on the optical information recording medium 1 and a dividing line 36b perpendicular to the dividing line 36a. It has parts 35a to 35d. The cylindrical lens 34 is arranged such that the central axis of the cylindrical surface makes an angle of 45 ° with the dividing lines 36 a and 36 b of the four-divided photodetector 35.
[0038]
Here, FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a 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 35. The detection circuit 85 includes an adder 37 that adds the respective outputs of the diagonal light receiving units 35a and 35d of the four-division photodetector 35 and an addition that adds the respective outputs of the diagonal light receiving units 35b and 35c of the four-division photodetector 35. , A subtractor 39 that calculates the difference between the output of the adder 37 and the output of the adder 38 to generate a focus error signal FE by the astigmatism method, and a track direction of the four-divided photodetector 35 along the track direction. An adder 40 that adds the outputs of the adjacent light receiving sections 35a and 35b, an adder 41 that adds the outputs of the adjacent light receiving sections 35c and 35d along the track direction of the four-segment photodetector 35, The subtractor 42 calculates the difference between the output of the adder 41 and the output of the adder 41 to generate a tracking error signal TE by the push-pull method. By adding the output of the vessel 41 and an adder 43 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 6 on the optical information recording medium 1.
[0039]
The spatial light modulator 23 and the light source devices 28 and 32 in the pickup 11 are controlled by the controller 90 in FIG.
[0040]
Further, in the pickup 11 according to the present invention, although not shown, a phase spatial modulator may be arranged between the convex lens 18 for defocusing and the mirror 19, or may be arranged at the same position as the mirror 19 or 20. Alternatively, a reflection-type phase spatial modulator may be arranged instead of the mirror. In this case, the phase spatial modulator has a large number of pixels arranged in a lattice pattern, and can selectively modulate the phase of light by selecting the phase of emitted light for each pixel. Has become. 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.
[0041]
Further, in the pickup 11 according to the present invention, the optical path length from the polarizing beam splitter 22 to the mirror 24 via the spatial light modulator 23 to the half mirror 17, the mirror 20 and 19 from the beam splitter 22, and The optical system is set so that the optical path lengths through the convex lens 18 to the half mirror 17 are equal. 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.
[0042]
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.
[0043]
First, the operation at the time of servo will be described with reference to FIG. At the time of servo, a servo light source device 32 is used. The output of the light emitted from the servo light source device 32 is set to a low output for reproduction. The controller 90 predicts the timing at which the output light of the objective lens 12 passes through the address servo area 6 based on the basic clock reproduced from the reproduction signal RF, and outputs the output light of the objective lens 12 to the address servo area. During the passage through 6, the above settings are made.
[0044]
The P-polarized light emitted from the servo light source device 32 is converted into parallel light by the collimator lens 31, enters the polarization beam splitter 31, passes through the polarization separation surface 31a, and is reflected by the dichroic mirror 30 as parallel light. . The light (P-polarized light) reflected by the dichroic mirror 30 is converted into circularly-polarized light by the quarter-wave plate 14, and the optical information is converged on the reflective layer 5 of the optical information recording medium 1 by the objective lens. The recording medium 1 is irradiated. At this time, the light is modulated by the emboss pits in the address servo area 6 and returns to the objective lens 12 side.
[0045]
The return light (circularly polarized light) from the optical information recording medium 1 is converted into parallel light by the objective lens 12, and the polarization direction is changed again by a quarter-wave plate to be S-polarized light. This S-polarized return light is reflected by the dichroic mirror 30, and travels in the direction of the polarization beam splitter. The dichroic mirror 30 is designed, for example, to reflect light having a wavelength of λ = 655 nm and transmit 100% of light having a wavelength of λ = 532 nm or shorter. Therefore, a 655 nm red laser can be used as the servo light source device 32, and a 532 nm green laser, a 405 nm blue-violet laser, or another blue laser can be used as the light source device 28.
[0046]
Since the reflected light of the dichroic mirror is S-polarized light, if it is incident on the polarization beam splitter as parallel light, it is reflected on the polarization splitting surface 31 a and is incident on the convex lens 33. The incident light of the convex lens 33 is converted into convergent light, and after passing through the cylindrical lens 34, is detected by the four-divided photodetector 35. Then, the detection circuit 85 shown in FIG. 5 generates a focus error signal FE, a tracking error signal TE, and a reproduction signal RF based on the output of the four-divided photodetector 35. While the tracking servo is performed, the reproduction of the basic clock and the determination of the address are performed.
[0047]
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.
[0048]
Next, an operation at the time of recording will be described. FIG. 7 is an explanatory diagram showing the state of the pickup 11 during recording.
[0049]
The output of the light emitted from the light source device 28 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 7 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 7. During this time, the above settings are used. While the light emitted from the objective lens 12 passes through the data area 7, the focus servo and the tracking servo maintain the state at the time of passing 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 28 emits P-polarized light to the polarization beam splitter 22.
[0050]
In FIG. 7, the P-polarized light emitted from the light source device 28 is converted into a parallel light beam by the collimator lens 27, and the polarization direction is changed by a half-wave plate (for example, +22.5 degrees) 26. The polarization beam splitter 22 generates light having a P-polarized component and an S-polarized component. This light is incident on the beam splitter 22, a part of the light amount (P-polarized light component) passes through the polarization splitting surface 22a, and the remaining part (S-polarized light component) is reflected by the polarization splitting surface 22a. This reflected light (S-polarized light component) is incident on a half-wave plate (+45 degrees) 21. Here, the polarization direction of the S-polarized light is changed by 90 degrees to generate P-polarized light. This P-polarized light enters the convex lens 18 via the mirrors 19 and 20. The convex reference lens generates recording reference light that diverges in the objective lens 12 described below. The generated recording reference light is reflected by the half mirror 17 and is reflected.
[0051]
When a phase spatial light modulator is disposed between the convex lens 18 and the mirror 19, 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 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, and the phase spatial light modulator According to the information, the phase of the passing light is spatially modulated.
[0052]
On the other hand, the P-polarized light transmitted through the polarization splitting surface 22 a of the beam splitter 22 is reflected by the mirror 24 and enters the spatial light modulator 23 because the shutter 25 is open during recording. In the spatial light modulator 23, 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 light modulator.
[0053]
The generated information light (P-polarized light) passes through the half mirror 17. Here, the P-polarized information light and the P-polarized recording reference light are integrated again (the optical axes are the same). Since these are both P-polarized lights, they both pass through the polarization beam splitter 16. Although the information light is parallel light, the recording reference light is changed into convergent light by the defocusing convex lens 18, so that it enters the polarization beam splitter 16 while converging. The information light and the recording reference light are both reflected by the mirror 15 and the traveling directions are changed.
[0054]
Thereafter, since the information light is a green laser of, for example, 532 nm as described above, it passes through the dichroic mirror 30 and is changed from P-polarized light to circularly-polarized light by a quarter-wave plate. The circularly polarized information light is emitted from the parallel light by the objective lens 12 so as to converge on the reflective layer 3 of the optical information recording medium 1.
[0055]
On the other hand, the recording reference light once converges between the mirror 15 and the quarter-wave plate, and thereafter enters the objective lens 12 as divergent light. Since this recording reference light is also, for example, a green laser, it passes through the dichroic mirror 30 and is polarized by the quarter-wave plate 14 from P-polarized light to circularly-polarized light. The circularly polarized recording reference light enters the objective lens 12 while diverging, and is thereby converted into light that focuses on the point F. That is, the recording reference light is defocused on the reflection film 5 of the optical information recording medium 1, and the light reflected by the reflection film is irradiated so as to converge at the focal point F ′ conjugate with the focal point F.
[0056]
Here, the state of light before and after incidence on the quarter-wave plate will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 8A, the information light and the recording reference light are both P-polarized light, and are turned into circularly polarized light by the quarter-wave plate. FIG. 8B shows the state of the circularly polarized light. According to FIG. 8B, it can be seen that, following the electric field vector indicated by the solid arrow and the dotted arrow, a spiral is drawn with a period of exactly one wavelength. This is circularly polarized light. Therefore, during recording, both the information light and the recording reference light are in such a circularly polarized state.
[0057]
Note that a spatial filter (not shown) is provided between the mirror 15 and the dichroic mirror 30, so that only the 0th and ± 1st order light of the information light passes therethrough, and unnecessary high order information light is cut off. . In the present embodiment, since the reference light is not modulated by the spatial light modulator, no light is cut by the spatial filter. However, when the phase of the light is modulated by the phase spatial light modulator to generate the reference light, high-order light is also generated in the reference light. Therefore, only the 0th-order and ± 1st-order reference lights are generated by the spatial filter. Pass through it, and the higher-order reference light is cut off.
[0058]
9 and 10 are explanatory diagrams showing the state of light during recording.
[0059]
As shown in FIG. 9, the information light 61L (P-polarized light) that has passed through the quarter-wave plate 14 becomes circularly-polarized light, and is radiated to the optical information recording medium 1 via the objective lens 12 and recorded. The light passes through the layer 3 and the transparent substrate 4 and converges so as to have the smallest diameter on the reflection film 5 and is reflected by the reflection film 5. The reflected light (information light 61R) passes through the transparent substrate 4 and the recording layer 3 again as circularly polarized light, and is converted into parallel light by the objective lens 12. This information light 61R is light having information on the left half surface of the page data similarly to the information light 61L. Further, the information light 61 </ b> R is changed from circularly polarized light to S-polarized light by the quarter-wave plate 14, and emitted from the quarter-wave plate 14.
[0060]
On the other hand, the recording reference beams 62L and 62R that have passed through the quarter-wave plate 14 are also changed from P-polarized light to circularly-polarized light, applied to the optical information recording medium 1 via the objective lens 12, and Then, the light passes through the substrate 4, is defocused on the reflection film 5, and is reflected by the reflection film 5. The actual focal point of the recording reference light is F shown in FIG. 9, and the reflected light reflected by the reflective film 5 converges at F ′, which is a conjugate focal point with F. The reference light for recording is set such that the conjugate focal point F ′ is located below (the objective lens side) in FIG. 9 below the boundary surface between the hologram recording layer 3 and the transparent substrate 2 than in the hologram recording layer 3. The optical information recording medium 1 is irradiated. In other words, if the conjugate focal point F 'is located in the hologram recording layer 3, the light power is maximized at the conjugate focal point F', so that the material constituting the hologram recording layer 3 is burned and the optical information recording medium is burned. The reason for this is that this may cause breakage.
[0061]
This conjugate focal point F 'may be anywhere as long as it is below the boundary between the recording layer 3 and the substrate 2. However, the farther the conjugate focal point F' is from the optical information recording medium 1, the larger the area through which the recording reference light passes through the recording layer 3. It becomes too much, exposing an unnecessary area other than a part where interference fringes are generated. Therefore, if the conjugate focal point F ′ is in the transparent substrate 2, it is possible to suppress an extra light-exposed region, so that it is preferable.
[0062]
The incident circularly polarized information light 61L and the incident circularly polarized recording reference light 62L interfere with each other to form a transmission interference pattern (vertical fringe) in the region X1. Are recorded volumetrically in the region X1 of the. Further, although not shown, a reflection interference pattern (horizontal fringe) is formed in a part of the area X1 by the return light and the information light 61L reflected by the recording film reference light 62L.
[0063]
Further, the incident circularly polarized information light 61L and the incident circularly polarized recording reference light 62R interfere with each other to form a reflection type interference pattern (horizontal fringe) in the area Y1, and the interference pattern is formed on the hologram recording layer. 3 is volumetrically recorded in an area Y1. Further, although not shown, a transmission interference pattern (vertical fringe) is formed in a part of the area Y1 also by the return light and the information light 61L that are reflected by the recording reference light 62R on the reflection film 5.
[0064]
Further, as shown in FIG. 10, the information light 63R (P-polarized light) that has passed through the quarter-wave plate 14 becomes circularly-polarized light, and is applied to the optical information recording medium 1 via the objective lens 12. After passing through the recording layer 3 and the transparent substrate 4, the light is converged so as to have the smallest diameter on the reflection film 5 and is reflected by the reflection film 5. The reflected light (information light 63L) passes through the transparent substrate 4 and the recording layer 3 again as circularly polarized light, and is converted into parallel light by the objective lens 12. This information light 63L is light having information on the right half surface of the page data similarly to the information light 63R. Further, the information light 63L is changed from circularly polarized light to S-polarized light by the quarter-wave plate 14, and emitted from the quarter-wave plate 14.
[0065]
The recording reference beams 62L and 62R are the same as those described with reference to FIG.
[0066]
The incident circularly polarized information light 63R and the incident circularly polarized recording reference light 62R interfere with each other to form a transmission interference pattern (vertical fringe) in the area Y2. Is volumetrically recorded in the area Y2 of the. Although not shown, a reflection type interference pattern (horizontal fringe) is formed in a part of the area Y2 also by the return light and the information light 63R that are reflected by the recording reference light 62R on the reflection film 5.
[0067]
Further, the incident circularly polarized information light 63R and the incident circularly polarized recording reference light 62L interfere with each other to form a reflection type interference pattern (horizontal fringe) in the area X2, and the interference pattern forms a hologram recording layer. 3 is volumetrically recorded in an area X2. Further, although not shown, a transmission interference pattern (vertical fringe) is formed in a part of the region X2 by the return light and the information light 63R that are reflected by the recording reference light 62L on the reflection film 5.
[0068]
As shown in FIGS. 9 and 10, in the present embodiment, the information light and the recording reference light are hologram-layered such that the optical axis of the information light and the optical axis of the recording reference light are arranged on the same line. 3 is irradiated from the same surface side.
[0069]
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.
[0070]
Thus, in the present embodiment, transmission-type and reflection-type holograms are formed in the hologram recording layer 3. However, even when a transmission type hologram (vertical fringe) is generated, a reflection type hologram (horizontal fringe) is determined by whether the hologram is formed by the hologram material forming the hologram recording layer 3 or not. Is generated. This is because it is generally more difficult to increase the sensitivity of the reflection hologram to the hologram material than to the transmission hologram. Therefore, if a hologram material having no sensitivity to the reflection hologram is used, the above-described reflection hologram (horizontal fringe) is formed in a part of the region X1, and a part of the regions Y1, X2, and Y2. Will not be done.
[0071]
In this embodiment, since the optical paths of the servo optical system and the recording / reproducing optical system are separated, focus servo can be performed even during recording.
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.
[0072]
Next, the operation at the time of reproduction will be described. FIG. 11 is an explanatory diagram showing the state of the pickup 11 during reproduction.
[0073]
At the time of reproduction, a shutter 25 disposed between the mirror 24 and the polarization beam splitter 22 is turned on, and the incidence of light on the spatial light modulator 23 is cut. The light incident on the spatial light modulator 23 is blocked by the shutter 25 at the time of reproduction, but all pixels of the spatial light modulator 23 may be turned on just in case.
[0074]
The output of the light emitted from the light source device 28 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 7 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 7. During this time, the above settings are used. In the following description, it is assumed that the light source device 28 emits P-polarized light to the beam splitter 22 at the time of reproduction as well as at the time of recording.
[0075]
As shown in FIG. 11, the P-polarized light emitted from the light source device 28 is converted into a parallel light beam by the collimator lens 27, and then the polarization direction is changed by the half-wave plate (+22.5 degrees) 26. 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, and a part (P-polarized light) of the light amount passes through the polarization splitting surface 22a, and the remaining part (S-polarized light) is reflected by the polarization splitting surface 22a. The reflected light (S) is incident on the half-wave plate (+45 degrees) 21, where the polarization direction of the S-polarized light is changed by 90 degrees to generate P-polarized light. This P-polarized light enters the convex lens 18 via the mirrors 20 and 19. Reproduction reference light diverging in the objective lens 12 is generated by the convex lens 18. The generated reference light for reproduction is reflected by the half mirror 17 and enters the polarization beam splitter 16. This reproduction reference light is the same light as the recording reference light used at the time of recording. When a phase spatial modulator (not shown) is arranged between the convex lens 18 and the mirror 19 to generate the recording reference light, the controller 90 performs recording at the time of recording information to be reproduced. The information of the modulation pattern of the reference light for use 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.
[0076]
The reproduction reference light that has entered the polarization beam splitter 16 is P-polarized light, passes through the polarization splitting surface 16a of the polarization beam splitter 16, is reflected by the mirror 15, and changes its traveling direction. The reproduction reference light is once converged between the mirror 15 and the quarter-wave plate, and thereafter enters the objective lens 12 as divergent light. Since this reproduction reference light is, for example, a green laser, it passes through the dichroic mirror 30 and is polarized by the quarter-wave plate 14 from P-polarized light to circularly-polarized light. The circularly polarized reference light for reproduction is incident on the objective lens 12 while diverging, whereby the light is focused on the point F. That is, the reproduction reference light is defocused on the reflection film 5 of the optical information recording medium 1, and the light reflected by the reflection film is irradiated so as to converge at the focal point F ′ conjugate with the focal point F.
[0077]
Here, the state of light before and after incidence on the quarter-wave plate during reproduction will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 12 (a), the reference light for reproduction is P-polarized light, which becomes circularly polarized light by the quarter-wave plate. FIG. 12B shows the state of the circularly polarized light. According to FIG. 12B, it can be seen that the electric field vector indicated by the solid arrow and the dotted arrow traces a spiral with a period of exactly one wavelength. This is circularly polarized light. Therefore, during reproduction, the reference light for reproduction is in such a circularly polarized state.
[0078]
Although a spatial filter (not shown) is provided between the mirror 15 and the dichroic mirror 30, in the present embodiment, when the phase of the light is modulated by the phase spatial light modulator to generate the reproduction reference light, Since high-order light is also generated in the reference light, only the 0th-order and ± 1st-order reference lights pass through the spatial filter, and the high-order reference light is cut off.
[0079]
The reproduction light is generated by irradiation with the reproduction reference light. The generated reproduction light is converted into parallel light by the objective lens 12, and further converted from circularly polarized light to S-polarized light by the quarter-wave plate. This reproduction light passes through the dichroic mirror 30, is reflected by the mirror 15, and enters the polarization beam splitter 16. Since this reproduction light is S-polarized light, it is reflected by the polarization splitting surface 16a, and the reproduction image is detected by the CCD or CMOS sensor 29. The detected reproduced image is subjected to signal processing such as error correction and necessary decoding, and the data recorded on the optical information recording medium 1 is reproduced. This series of signal processing is performed by the signal processing circuit 89 in FIG. FIGS. 13 and 14 are explanatory diagrams showing the state of light during reproduction.
[0080]
As shown in FIG. 13, the reference light for reproduction 64L that has passed through the left side of the quarter-wave plate 14 becomes circularly 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, is reflected by the reflection film 5, and converges so as to have the smallest diameter at the focal point F ′ conjugate with the focal point F without the reflection film 5. The reference light for reproduction 64L reflected by the reflection film 5 passes through the hologram recording layer 3 again. As a result of the irradiation of the reproduction reference light, a reproduction light 65R corresponding to the information light 61L (the left half image of the DMD = the left half page data) at the time of recording is generated from the area X1 of the hologram recording layer 3. The reproduction light 65R is light generated from the vertical fringe generated in X1. When the generated reproduction light 65R passes through the right side of the quarter-wave plate 14, it is changed from circularly polarized light to S-polarized light.
[0081]
The reproduction reference light 64R that has passed through the right side of the quarter-wave plate 14 changes from P-polarized light to circularly-polarized light, and is radiated to the optical information recording medium 1 via the objective lens 12 to form a hologram recording layer. 3, the light is reflected by the reflective film 5, and converges so as to have the smallest diameter at the focal point F ′ conjugate with the focal point F when the reflective film 5 is not provided. The reference light 64R for reproduction reflected by the reflection film 5 passes through the hologram recording layer 3 again. As a result of the irradiation of the reproduction reference light, a reproduction light 65R ′ corresponding to the information light 61L (left half image = left half page data) during recording is generated from the area Y1 of the hologram recording layer 3. This reproduction light 65R 'is light generated from the horizontal fringe generated in Y1. Similarly to the reproduction light 65R, the generated reproduction light 65R 'is changed from circularly polarized light to S-polarized light when passing through the right side of the quarter wavelength plate 14.
[0082]
Since the reproduction lights 65R and 65R 'are both images corresponding to the information light 61L (the left half image of the DMD), they are not detected as ghost images but are clearly detected by the CCD or CMOS sensor 29. As described above, two reproduced lights having the same content are detected by adding them together, so that there is also an effect that a brighter and clearer image can be obtained than when one reproduced light is detected.
[0083]
On the other hand, as shown in FIG. 14, as a result of irradiation with the reference beam for reproduction 64R, the area Y2 of the hologram recording layer 3 corresponds to the information beam 63R (right half-plane image of DMD = page data of right half) during recording. A reproduction light 66L is generated. This reproduction light 66L is light generated from the vertical fringe generated in Y2. When the generated reproduction light 66L passes through the right side of the quarter-wave plate 14, it is changed from circularly polarized light to S-polarized light.
[0084]
In addition, as a result of the irradiation of the reproduction reference light 64L, a reproduction light 66L 'corresponding to the information light 63R (right half-plane image of DMD = right half page data) at the time of recording is generated from the area X2 of the hologram recording layer 3. . This reproduction light 66L 'is light generated from the horizontal fringe generated in X2. Similarly to the reproduction light 66L, the generated reproduction light 66L 'is changed from circularly polarized light to S-polarized light when passing through the right side of the quarter wavelength plate 14.
[0085]
Since the reproduction lights 66L and 66L 'are both images corresponding to the information light 63R (the left half plane image of the DMD), they are not ghost images but are clearly detected by the CCD or CMOS sensor 29.
[0086]
In the present embodiment, the polarization of the incident light and the emission light of the quarter-wave plate 14 can be made orthogonal to each other, and most of the reproduction light generated by the polarization beam splitter 16 can be detected. Optically excellent. This combination is also very effective in removing unnecessary stray light such as surface reflection of the optical element generated on the side of the laser light source 28 from the quarter-wave plate 14. That is, a polarizing plate (not shown) that allows only the S-polarized light to pass through between the CCD or CMOS sensor 29 and the polarizing beam splitter 29 is disposed between the surface reflection component generated when the reproduction reference light enters the polarizing beam splitter 16. You can cut everything.
[0087]
In the present embodiment, the polarization of the reference light for reproduction and the polarization of the reproduction light are the same for the S-polarized light after exiting the quarter-wave plate 14. For this reason, the reference light for reproduction is also detected by the CCD or CMOS sensor 29, which hinders detection of a reproduced image. Therefore, the reference light is spatially separated using a mask as shown in FIG.
[0088]
FIG. 15 is a diagram schematically showing a configuration from the optical information recording medium 1 to the CCD or CMOS sensor 29. In FIG. 15, components using the same reference numerals as those in the previous drawings are the same components. In FIG. 15, the convex lenses 45 and 46 show a relay optical system, and are for forming a reproduced image on the CMOS sensor 29. An image plane 44 of the reproduced image also exists between the objective lens 12 and the convex lens 45.
[0089]
As shown in FIG. 15, the focal positions of the reflected reproduction reference light and the generated reproduction light are shifted. By utilizing this property, the reference light can be cut by arranging the light shielding mask 47 at the focal position of the just-reflected reference light for reproduction. The diameter of the light-shielding film 47b in the middle of the light-shielding mask 47 is almost the same as the beam diameter, is very small, and is far from the image plane of the reproduced image, so that it has no effect on the image formation on the CMOS sensor 29. Do not give. By arranging the light shielding mask 47, the reference light for reproduction can be effectively cut.
[0090]
As described above, in the present embodiment, the conjugate focal point F ′ of the recording reference light is arranged closer to the objective lens 12 than the boundary line between the hologram recording layer 3 and the substrate 2, so that the image is reproduced during reproduction. This eliminates the generation of an interference pattern in the hologram recording layer 3 that causes a ghost image that hinders detection.
[0091]
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.
[0092]
In the present embodiment, the irradiation of the reference light for reproduction and the collection of the reproduction light are performed on the same side of the hologram layer 3 so that the optical axis of the reproduction reference light and the optical axis of the reproduction light are arranged on the same line. Done by
[0093]
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. A reproduced image is emitted from the objective lens 12 and is detected by the CCD or CMOS sensor 29 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. That is, the collection of the reproduction light is a so-called finite optical system. In such a finite optical system, an image forming (correcting) lens is required in front of the CCD 28 in order to correct the fluctuation due to the focus control of the objective lens 12. 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 the finite optical system, when the objective lens 12 moves back and forth by the focus control, the fluctuation tends to be very large. However, when this variation is reflected on the imaging lens, the control of the imaging lens 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. On the other hand, since the reproduction light is collected by an infinite optical system as in the present invention, the fluctuation is reduced and the drawbacks of the finite optical system are not generated.
[0094]
Here, a ghost image will be considered once again to better understand the advantages of the present invention.
[0095]
First, the 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. 16, and the operation of generating reproduction light from the hologram will be described with reference to FIG. Will be described. In this reflection hologram recording, the optical system is simplified by making the focal positions of the recording reference light and the information light the same.
[0096]
As shown in FIG. 16A, the reference light for recording that has passed on the right side of the optical rotation plate 101 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 101 is obtained. An interference fringe (horizontal fringe) is generated by interfering with the held information light at point P. Further, as shown in FIG. 16B, the recording reference light passing through the right side of the optical rotation plate 101 passes through the left side of the optical rotation plate 101 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).
[0097]
On the other hand, as shown in FIG. 16C, the reference light for recording that has passed on the left side of the optical rotation plate 101 is reflected by the reflection film 5 of the optical information recording medium 1, and is called n that has passed on the right side of the optical rotation plate 101. An interference fringe (horizontal fringe) is generated by interfering with the information light having information at point Q. Further, as shown in FIG. 16D, the recording reference light passing through the left side of the optical rotation plate 101 passes through the right side of the optical rotation plate 101 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).
[0098]
Next, the operation at the time of reproduction will be described with reference to FIG.
[0099]
Referring to FIG. 17A, the reference light for reproduction that has passed through the right-handed rotator is condensed by the objective lens 12 and converges on the reflection film 5, is reflected there, and further passes through the objective lens 12 again. It passes through the left-handed rotator as parallel light.
[0100]
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.
[0101]
On the other hand, referring to FIG. 17B, the reference light for reproduction that has passed through the left-handed rotator is condensed by the objective lens 12 and converges on the reflection film 5, is reflected there, and passes through the objective lens 12 again. Through the right-handed rotator as parallel light.
[0102]
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.
[0103]
The state of the operation during the actual reproduction is a combination of FIGS. 17A and 17B. 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 to form a ghost, so that the reproduced image cannot be detected efficiently. .
[0104]
However, according to the present embodiment, the optical system is used such that the focal point of the reference light is at the position of F (the conjugate focal position is F ′) as shown in FIG. Thus, a reproduced image can be detected efficiently without generating an interference pattern that generates a ghost such as 17.
[0105]
Also, in the present embodiment, unlike the optical system disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-31938, the optical rotation plate 101 is not used, and therefore, there is a portion where the optical system can be simplified. In the case of employing a configuration in which the polarization direction of light is changed using the optical rotation plate 101, a relay optical system of an image is changed to a spatial light modulator in order to match the position of the image plane of the spatial light modulator 23 with the position of the optical rotation plate 101. 23 and the optical rotation plate 101. FIG. 18 is a diagram illustrating a part of an optical system when the optical rotation plate 101 is used. In FIG. 18, the optical rotatory plate 101 is arranged at the back focus position of the objective lens 12, and there is an image plane of page data to be recorded there. To do so, the relay optical system 100 must be arranged as shown. However, in the present embodiment, since the quarter wave plate 14 is used instead of the optical rotation plate 101, such a relay optical system becomes unnecessary. That is, if a quarter-wave plate is used, it is not necessary to make the position of the quarter-wave plate 14 coincide with the position of the image plane. It should be noted that the relay optical system 100 is different from the relay optical systems 45 and 46 in FIG.
[0106]
Further, when the optical rotatory plate 101 is used, a line is inserted in the middle of the reproduced image due to the influence of the division line 101a of the optical rotatory plate 101, and there is a disadvantage that data around the central area cannot be detected efficiently. For this reason, it is necessary to devise a method such as configuring page data to be recorded without placing meaningful data in the middle of the page data. However, this degrades the recording capacity. However, according to the present embodiment, the quarter wave plate 14 does not have the dividing line 101a unlike the optical rotation plate 101, so that there is no need to sacrifice the recording capacity, which is useful.
[0107]
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.
[0108]
【The invention's effect】
As described above, according to the optical information recording apparatus of claim 1, information is recorded on the information recording layer by an interference pattern due to interference between the generated information light and the recording reference light. A recording optical system for irradiating the information recording layer with the information light and the reference light for recording from the same surface side, and the optical information recording medium comprises a substrate, an information recording layer and a reflective layer formed in this order. Further, the recording optical system converges the information light on the reflective layer, defocuses the recording reference light on the reflective layer, and shifts the conjugate focus of the recording reference light between the substrate and the information recording layer. Since the reference light for recording is irradiated so as to be located on the substrate side from the boundary surface, unnecessary exposure of the optical information recording medium can be prevented, and as a result, recording of the optical information recording medium can be prevented. A decrease in capacity can be prevented. Further, it is possible to prevent an interference pattern that causes a ghost during reproduction from being generated in the hologram recording layer.
[0109]
According to the optical information recording device of the present invention, the optical information recording medium further has a protective layer between the information recording layer and the reflection layer, so that the hologram material of the information recording layer can be protected. Can be.
[0110]
According to the optical information recording device of the third aspect, 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, Since 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 is provided, it is possible to accurately position the light for recording. As a result, the optical information recording medium has good removable properties, facilitates random access, and can increase recording density, recording capacity, and transfer rate. 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. .
[0111]
According to the optical information recording apparatus of the fourth aspect, the recording optical system has the objective lens for converging the light on the optical information recording medium, and the recording reference light enters the objective lens as divergent light. 2. The optical information recording apparatus according to claim 1, wherein the information light is incident on the objective lens as parallel light, so that the recording reference light and the information light can be defocused.
[0112]
According to the optical information recording device of the fifth aspect, the recording optical system is configured to control 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. Since the irradiation is performed, the size of the recording optical system can be further reduced.
[0113]
According to the optical information recording apparatus of the present invention, the recording optical system further has a wave plate for changing the polarization direction of the light from linearly polarized light to circularly polarized light, so that it is not necessary to use an optical rotation plate, and recording is performed. The optical system can be further reduced.
[0114]
According to the optical information reproducing apparatus of claim 7, the information recording layer of the optical information recording medium is irradiated with the generated reproduction reference light, and the information recording layer is irradiated with the reproduction reference light. A reproducing optical system that collects the reproducing light generated from the same side as the side on which the information recording layer is irradiated with the reproducing reference light, and a detecting unit that detects the reproducing light collected by the reproducing optical system. The optical information recording medium comprises a substrate, an information recording layer, and a reflective layer formed in this order, and the reproducing optical system defocuses the reproduction reference light on the reflection layer and conjugates the reproduction reference light with the reproduction reference light. Since the reproduction reference light is applied so that the focal point is located closer to the substrate than the boundary surface between the substrate and the information recording layer, interference generated on the information recording layer without generating a ghost image Apply information from patterns Well it can be reproduced.
[0115]
Further, the optical information reproducing apparatus according to claim 8 further includes a protective layer between the information recording layer and the reflection layer, so that the hologram material of the information recording layer can be protected.
[0116]
According to the optical information reproducing apparatus of the ninth aspect, as the optical information recording medium, an optical information recording medium having a positioning area in which information for positioning the reproduction reference light is recorded is further used. 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 read information, so that the position of the light for reproduction can be accurately determined. The medium has good removability and random access is easy.
[0117]
According to the optical information reproducing apparatus of the present invention, the reproducing optical system has the objective lens for converging the light to the optical information recording medium, and the reproducing reference light enters 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. Thereby, the optical system for reproduction can be made smaller.
[0118]
According to the optical information reproducing apparatus of the eleventh aspect, the reproducing optical system irradiates the reproducing reference light and the reproducing 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. , The size of the optical system for reproduction can be further reduced.
[0119]
According to the optical information reproducing apparatus of the twelfth aspect, the reproducing optical system has a wave plate for changing the polarization direction of light from linearly polarized light to circularly polarized light, and the polarization of incident light and outgoing light of the wave plate. Since the directions are orthogonal to each other, it is possible to easily separate the incoming reproduction reference light and the outgoing reproduction light, and to easily detect the reproduction light.
[0120]
According to the optical information reproducing apparatus of the thirteenth aspect, the reproducing optical system has the reference light shielding means for shielding the reference light for reproduction reflected from the reflection layer of the optical information recording medium. The reproduction light can be detected efficiently. Since the reference light shielding means is arranged at the focal position of the reproduction reference light closest to the detection means, it does not affect the image formation of the reproduced image detected by the detection means.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a recording state in a conventional hologram recording method.
FIG. 2 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. 3 is a block diagram showing an overall configuration of an optical information recording / reproducing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an optical information recording medium according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of a detection circuit in FIG. 3;
FIG. 6 is a diagram showing a state of the pickup shown in FIG. 2 during servo.
FIG. 7 is a diagram illustrating a state of the pickup illustrated in FIG. 2 during recording.
8 is a diagram showing states of recording reference light and information light before and after incidence on a quarter-wave plate of the pickup shown in FIG. 7 during recording.
FIG. 9 is a diagram showing details of a recording operation in the pickup shown in FIG. 8;
FIG. 10 is a diagram showing details of a recording operation in the pickup shown in FIG. 8;
11 is a diagram showing a state of the pickup shown in FIG. 2 during reproduction.
12 is a diagram showing states of a recording reference light and an information light before and after incidence on a quarter-wave plate of the pickup shown in FIG. 11 during reproduction.
FIG. 13 is a diagram showing details of a reproducing operation in the pickup shown in FIG. 11;
FIG. 14 is a diagram showing details of a reproducing operation in the pickup shown in FIG. 11;
FIG. 15 is a diagram for explaining the operation of a light-shielding mask for removing the reference light for reproduction reflected on the surface of the optical information recording medium.
FIG. 16 is a diagram showing how a reflection hologram is generated on an optical information recording medium.
FIG. 17 is a diagram showing how a reflection hologram is reproduced from an optical information recording medium.
FIG. 18 is a diagram illustrating a part of an optical system in the case of using an optical rotation plate.
[Explanation of symbols]
1 Information recording medium
2 Transparent substrate
3 Hologram recording layer
4 Protective layer
5 Reflective film
6 Address servo area
7 Data area
10 Optical information recording / reproducing device
11 Optical pickup
12 Objective lens
14 Quarter wave plate
18 Defocus lens
23 spatial light modulator
28 Light source device (laser)
29 CCD array or CMOS sensor

Claims

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,
The optical information recording medium has at least a substrate, the information recording layer, and a reflection layer formed in this order, the recording optical system converges the information light on the reflection layer, and the recording reference light is Defocusing is performed on the reflective layer, and the recording reference light is irradiated such that a conjugate focal point of the recording reference light is positioned closer to the substrate than a boundary surface between the substrate and the information recording layer. An optical information recording device characterized by the above-mentioned.

The optical information recording device according to claim 1, wherein the optical information recording medium further includes a protective layer between the information recording layer and the reflective layer for protecting the information recording layer.

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.

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.

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.

2. The optical information recording apparatus according to claim 1, wherein the recording optical system further includes a wave plate for changing a polarization direction of light from linearly polarized light to circularly polarized light.

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,
Detecting means for detecting the reproduction light collected by the reproduction optical system,
The optical information recording medium includes a substrate, the information recording layer, and a reflection layer formed in this order, and the reproduction optical system defocuses the reproduction reference light on the reflection layer and performs the reproduction. The optical information reproducing apparatus irradiates the reproduction reference light such that a conjugate focal point of the reference light is located closer to the substrate than a boundary surface between the substrate and the information recording layer.

The optical information recording / reproducing apparatus according to claim 7, wherein the optical information recording medium further includes a protective layer between the information recording layer and the reflection layer for protecting the information recording layer.

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 8. The optical information reproducing apparatus according to claim 7, further comprising a position control means for controlling a position of the reproduction reference light.

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. The optical information reproducing device according to claim 7, wherein the light is emitted as parallel light.

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. 8. The optical information reproducing apparatus according to 7.

The reproduction optical system has a wavelength plate for changing a polarization direction of light from linearly polarized light to circularly polarized light, and polarization directions of incident light and output light of the wavelength plate are orthogonal to each other. 8. The optical information reproducing apparatus according to 7.

8. The optical information reproducing apparatus according to claim 7, further comprising a reference light shielding means for shielding the reproduction reference light reflected from the reflection layer in the optical information recording medium.

14. The optical information reproducing apparatus according to claim 13, wherein the reference light shielding unit is arranged at a focal position of the reproduction reference light existing closest to the detection unit.