JP2004265520A - ホログラム記録再生方法及びホログラム記録媒体 - Google Patents
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Abstract
【課題】信号光や参照光に含まれるノイズ光を簡単に除去する。
【解決手段】信号光や参照光といった光ビーム１０２は光透過層１０１ａ側から照射され、これによって情報の記録再生が行われる。中間層１０１ｃと接する反射層１０１ｄの一方の面は反射面１０１ｆとして機能し、反射面１０１ｆには凸パターン１０３が形成されている。ホログラム記録媒体１０１に入射したビームスポット径φ２を持つ実際の光ビームのうち、ビームスポット径φ１よりも外側の非コリメート光は凸パターンの斜面１０３ｂで反射して拡散するので、空間フィルタとして機能させることができ、ホログラム記録再生の品質を向上させることができる。
【選択図】 図１
【解決手段】信号光や参照光といった光ビーム１０２は光透過層１０１ａ側から照射され、これによって情報の記録再生が行われる。中間層１０１ｃと接する反射層１０１ｄの一方の面は反射面１０１ｆとして機能し、反射面１０１ｆには凸パターン１０３が形成されている。ホログラム記録媒体１０１に入射したビームスポット径φ２を持つ実際の光ビームのうち、ビームスポット径φ１よりも外側の非コリメート光は凸パターンの斜面１０３ｂで反射して拡散するので、空間フィルタとして機能させることができ、ホログラム記録再生の品質を向上させることができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラム記録再生方法及びホログラム記録媒体に関し、詳細には、信号光や参照光に含まれるノイズ光を簡単に除去することが可能なホログラム記録再生方法及びホログラム記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報の高密度記録を実現する方法の一つとしてホログラム記録再生方法が知られている。一般的なホログラム記録再生方法では、情報が二次元的に付加された信号光と参照光をホログラム記録媒体の内部で重ね合わせて、そのとき形成される干渉縞を書き込むことによって情報が記録される。こうしてホログラム記録媒体に記録された情報は、参照光を照射することによって再生することができる。記録媒体に照射された参照光が干渉縞の格子により回折することで二次元情報が浮かび上がり情報が再生される。このような記録媒体においては、信号光に付加されたイメージ情報が参照光の入射で一度に再生されるため、高速再生を実現することが可能である。
【０００３】
従来のホログラム記録再生方法では、通常、記録時に信号光と参照光とを互いに所定の角度をなすようにホログラム記録媒体に入射させ、再生時に再生光と参照光とを空間的に分離することで、再生光を検出する光検出器に再生用の参照光が入射することを防止し、再生情報のＳＮ比が低下しないようにしている。
【０００４】
しかしながら、上述した従来のホログラム記録再生方法では、信号光及び参照光をホログラム記録媒体に照射するためには、それぞれについて対物レンズなどの光学部品を必要とし、記録再生のための光学系が大型化するという問題がある。そのため、ホログラム記録媒体へ入射する際に信号光と参照光の光路を一致させ、光学系を共用化することで、記録再生のための光学系を小型化した発明も知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
この発明では、信号光及び参照光が記録媒体の入射方向から見て記録層よりも奥側にある反射面上で反射され、入射光と反射光との干渉による干渉パターンが記録層内に形成されて、情報が記録される。またサーボ時には、反射面上に設けられた例えばピットのような凹凸パターンから基本クロックやアドレス情報を得ることができる。なお、一般的には、できるだけ高精度な凹凸パターンとなるようにそのエッジ部分は急峻に形成される。
【０００６】
ところで、ホログラム記録再生方法において、解像度の高いホログラムの記録再生を実現するには、信号光や参照光にノイズ光が含まれていないことが要求される。そこで、光路上にピンホールなどの空間フィルタを設け、これによってノイズ光を除去することが行われている。さらには、ノイズ光の発生源となるコリメートレンズやミラーなどの光学系によって生じた散乱光（非コリメート光）がノイズ光としてホログラム記録媒体に照射されることを防止するため、ホログラム記録媒体の直前に空間フィルタを設け、空間フィルタから出射した発散光をホログラム記録媒体に直接照射する方法も知られている（特許文献２、特許文献３参照）。また、複数のピンホールを一体化して固定してなるホログラム記録媒体も知られている（特許文献３参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１２３９４９号公報
【特許文献２】特開平０８−３１４３６１号公報
【特許文献３】特開平１１−２０２７４５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、空間フィルタを備えた従来のホログラム記録再生方法において、ホログラム記録媒体の直前に空間フィルタを設ける場合には、信号光や参照光をフーリエ変換レンズに通してフーリエ変換像をホログラム記録媒体内に形成するような一般的な光学系を採用することができず、光学系に大幅な制約がかかるという問題がある。また、ホログラム記録媒体へ信号光及び参照光を入射する際にこれらの光路を一致させ、光学系を共用化することで、記録再生のための光学系を小型化するような上述した光学系を採用することも困難である。さらには、多重記録の実現も困難であり、適用可能な多重化方式も限定されるという問題がある。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、信号光や参照光に含まれるノイズ光を簡単に除去することが可能なホログラム記録再生方法及びホログラム記録媒体を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の前記目的は、信号光及び参照光を照射することによってデータが光の位相情報として記録される記録層と、前記記録層から見て前記信号光又は前記参照光の入射方向とは反対側に配置された前記信号光及び前記参照光のビームスポット照射領域と、前記ビームスポット照射領域の周囲の少なくとも一部に形成されたノイズ光を除去するフィルタ領域を少なくとも備える前記ホログラム記録媒体に対して、前記信号光又は前記参照光の回折限界でのビームスポット径を前記ビームスポット照射領域の最小幅と等しいかそれよりも狭くなるように設定して、前記信号光又は前記参照光を照射することを特徴とするホログラム記録再生方法によって達成される。
【００１１】
本発明によれば、信号光や参照光に含まれるノイズ光を簡単に除去することができ、採用可能な光学系が制約されることもなく、シフト多重記録、角度多重記録など、種々の多重記録方式を採用可能である。
【００１２】
本発明の前記目的はまた、信号光及び参照光を照射することによってデータが光の位相情報として記録される記録層と、前記記録層から見て前記信号光又は前記参照光の入射方向とは反対側に配置された前記信号光又は前記参照光のビームスポット照射領域と、前記ビームスポット照射領域の周囲の少なくとも一部に形成されたノイズ光を除去するフィルタ領域を少なくとも備え、前記ビームスポット照射領域の最小幅は、前記信号光又は前記参照光の回折限界でのビームスポット径と等しいかそれよりも広く設定されることを特徴とするホログラム記録媒体によっても達成される。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態においては、前記ビームスポット照射領域と前記フィルタ領域の光学定数が異なる。
【００１４】
本発明のさらに好ましい実施形態において、前記ビームスポット照射領域は、前記信号光及び前記参照光の反射領域であり、前記フィルタ領域は、前記信号光及び前記参照光の吸収領域である。
【００１５】
本発明の前記目的はまた、信号光及び参照光を照射することによってデータが光の位相情報として記録される記録層と、前記記録層から見て前記信号光又は前記参照光の入射方向とは反対側に配置された反射面と、前記反射面に形成された断面が台形状の凹凸パターンを少なくとも備え、前記凹凸パターンの凹凸面の最小幅は、前記信号光又は前記参照光の回折限界でのビームスポット径と等しいかそれよりも広く設定されることを特徴とするホログラム記録媒体によっても達成される。
【００１６】
前記信号光又は前記参照光の入射方向から見た前記凹凸パターンの凹凸面は円形領域である。
【００１７】
本発明の好ましい実施形態によれば、３６０度の全方向に斜面が形成されることから、照射される光ビームの光軸を中心とした３６０度の全方向に存在するノイズ成分を漏れなく除去することができる。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態において、前記信号光又は前記参照光の入射方向から見た前記凹凸パターンの凹凸面は帯状領域である。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態によれば、凹凸パターンの凹凸面が連続的な平坦面であるため、離散的に配置された凹凸パターンよりもシフト量を少なくすることができ、シフト多重記録における多重度を高めることができる。
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の好ましい実施形態にかかるホログラム記録再生方法の原理を示す模式図である。
【００２１】
図１に示されるように、このホログラム記録再生方法では、光透過層１０１ａ、記録層１０１ｂ、中間層１０１ｃ、反射層１０１ｄ、保護層１０１ｅの順に積層されたホログラム記録媒体１０１が使用される。
【００２２】
光透過層１０１ａは、記録層１０１ｂを物理的・化学的に保護し、かつホログラム記録媒体１０１に求められる機械的強度を確保するための基体としての役割を果たす。光透過層１０１ａは、信号光又は参照光の波長に対する光透過率が十分に高いことが要求され、また、記録層１０１ｂとの境界面での光ビームの反射を防止するため、記録層１０１ｂとほぼ同様の屈折率を有していることが要求される。光透過層１０１ａとしては、例えばポリカーボネートなどの透明基板が用いられる。
【００２３】
記録層１０１ｂは、ホログラフィを利用して情報が記録される層であり、光が照射されたときに光の強度に応じて屈折率、誘電率、反射率などの光学特性が変化する感光材料によって形成される。記録層１０１ｂには、信号光や参照光に対する感光度が高く、位置制御光に対する感光度が低い感光材料が用いられる。あるいは、記録層１０１ｂに影響を与えないような位置制御光の波長λ１が選択される。ホログラム材料としては、例えば、デュポン社製フォトポリマＨＲＦ−６００（製品名）や、アプリリス社製フォトポリマＵＬＳＨ−５００（製品名）などを使用することができる。
【００２４】
反射層１０１ｄは、例えばアルミニウム（Ａｌ）によって形成される。中間層１０１ｃと接している反射層１０１ｄの一方の面は、情報を記録又は再生するための光ビームを反射する反射面１０１ｆとなっている。保護層１０１ｅは、反射層１０１ｄを保護するために設けられている。光透過層１０１ａとは異なり、信号光、参照光及び位置制御光が通過することがないため、光透過性は必要とされない。
【００２５】
中間層１０１ｃは、集光された光ビームが記録層１０１ｂに所定のビームスポット径で照射され、かつ反射面１０１ｆ上の所定の位置で光ビームの焦点が合うように、記録層１０１ｂと反射層１０１ｄとの間にギャップを与える役割を果たし、また記録層１０１ｂの劣化を防止する役割も果たす。中間層１０１ｃもポリカーボネートなどの透明基板によって形成される。また、透明基板の代わりにエアギャップを設けても構わない。
【００２６】
信号光や参照光といった光ビーム１０２は光透過層１０１ａ側から照射され、これによって情報の記録再生が行われる。中間層１０１ｃと接する反射層１０１ｄの一方の面は反射面１０１ｆとして機能し、反射面１０１ｆには凸パターン１０３が形成されている。この凸パターン１０３は、ホログラムの記録再生に必要な基本クロックやアドレス情報を提供する役割を果たす。凸パターン１０３は上底が短く下底が長い台形状のものであり、凸パターン１０３の上面１０３ａは平坦面であり、側面は所定の角度で傾斜した斜面１０３ｂとなっている。
【００２７】
このようなホログラム記録媒体１０１に対し、信号光や参照光を対物レンズ１０４で集光して照射する。記録時には、コリメートされた信号光及び参照光の光路が一致させられ、信号光及び参照光が同軸状態で対物レンズ１０４に入射し、対物レンズ１０４によって反射面上で焦点が合うように集光されて、ホログラム記録媒体１０１に照射される。再生時には、コリメートされた参照光のみが対物レンズ１０４に入射し、対物レンズ１０４によって同様に集光されて、ホログラム記録媒体１０１に照射される。
【００２８】
このとき、それぞれの光ビーム１０２は、回折限界でのビームスポット径が凸パターンの上面１０３ａ内に収まるように集光される。すなわち、光ビームの回折限界でのビームスポット径をφ１、光ビームの実際のビームスポット径をφ２とし、凸パターンの上面１０３ａにおける最小幅をＤ１とするとき、
φ１≦Ｄ１＜φ２
となるように光学系を設定して、ホログラム記録媒体１０１に光ビーム１０２を照射する。なお、光ビームの回折限界でのビームスポット径φ１は、光ビームの波長λとレンズの開口数（ＮＡ）によって定められる。それぞれに使用されるレンズの開口数が異なる場合には、φ１が２つの値をもつことになる。また、光ビーム実際のビームスポットはその入射角によって楕円状になることもあるが、そのような場合には、最小幅Ｄ１と同じ幅方向又はそれよりも長軸寄りの楕円の径がφ２として定義される。凸パターン１０３の斜面１０３ｂの角度は、凸パターンの高さと、反射面上のビームスポット径φ１及びφ２を考慮して決定されるが、好ましくは４５度前後に設定される。
【００２９】
ビームスポット径φ２をもつ実際の光ビームのうち、ビームスポット径φ１内に収まる光ビームは正しくコリメートされ、かつ集光された光ビームであって、凸パターンの上面１０３ａで反射して、戻り光として入射光路と同じ光路をたどる。すなわち、反射面１０１ｆのうち凸パターンの上面１０３ａが実質的な反射領域である。したがって、記録時には、記録層１０１ｂ内における光ビームの通過領域に干渉パターン１０５が体積的に形成され、情報が記録される。また、再生時には、参照光を干渉パターン１０５に照射することによって参照光が変調されて、再生光が得られる。なお、光ビームの通過領域は、光ビームの最大強度の１／ｅ２の光量を持つ光ビームの通過領域として定義される。
【００３０】
一方、ビームスポット径φ２をもつ実際の光ビームのうち、ビームスポット径φ１よりも外側は、もともとコリメートされなかった光ビームである非コリメート光の分布領域であって、ホログラムの記録再生に対するノイズとなるものと考えられる。このようなノイズ成分となる光ビーム１０２ｘを凸パターンの斜面１０３ｂに当てて拡散させることにより、対物レンズ１０４へ戻り光として入射することを防止することができる。したがって、反射面１０１ｆのうち凸パターンの斜面１０３ｂはフィルタ領域となり、実際の信号光及び参照光からノイズ光を除去する空間フィルタとして凸パターン１０３を機能させることができる。
【００３１】
図２は、ホログラム記録媒体の好ましい実施形態を示す略平面図である。
【００３２】
図２に示されるように、このホログラム記録媒体１０１はディスク状の外形を有している。ホログラム記録媒体１０１には、その内側から外周へ向けて螺旋状にトラック２０１が設けられており、トラック上には上述した凸パターン１０３が設けられ、かつホログラム（干渉パターン）が記録される。取り扱いの容易さを考慮すれば、ディスクの中央部分に孔２０２を設け、ＣＤやＤＶＤといった現行の光記録媒体の外径・厚み（それぞれ１２０ｍｍ、１．２ｍｍ）と同一か、これに近いサイズとすることが好ましい。なお、トラック２０２は同心円状に設けられていても構わない。
【００３３】
図３はトラック２０１上の凸パターン１０３の立体形状を示す略斜視図である。
【００３４】
図３に示されるように、この凸パターン１０３は円錐台状のピット３０１として構成されており、複数のピット３０１が矢印Ｔで示すトラック方向に順に設けられている。したがって、トラック方向に対して垂直な面を切断面とするピット３０１の断面形状は、図１に示した凸パターン１０３の形状と等しい。ピットの上面３０１ａの直径Ｄ１は、集光される信号光及び参照光の回折限界におけるビームスポット径φ１と等しいかそれよりもわずかに広く設定される。また、ピット３０１の下底の幅Ｄ２は、集光される信号光及び参照光の実際のビームスポット径φ２と等しいかそれよりもわずかに広く設定される。
【００３５】
ホログラム記録媒体１０１に入射したビームスポット径φ２を持つ実際の光ビームのうち、ビームスポット径φ１よりも外側の非コリメート光はピット３０１の斜面３０１ｂで反射して拡散するので、ピット３０１を空間フィルタとして機能させることができ、ホログラム記録再生の品質を向上させることができる。また特に、ピット３０１には３６０度の全方向に斜面３０１ｂが形成されていることから、照射される光ビームの光軸を中心とした３６０度の全方向に存在するノイズ成分を漏れなく除去することができる。
【００３６】
また図示のように、トラック方向に比較的狭い間隔でピット３０１を配置すれば、記録層内のホログラム１０５が少なくとも隣どうしで重なり合ったシフト多重記録を実現することができる。シフト多重記録以外にも、角度多重記録や位相コード多重記録などを実現することは可能である。
【００３７】
図４は、上述したホログラム記録再生方法を実現する光学系であるホログラム記録再生装置の略ブロック図である。
【００３８】
図４に示されるように、このホログラム記録再生装置４００は、信号光及び参照光を生成する光ピックアップ４０１と、光ピックアップ４０１のフォーカス及びトラッキングを制御するフォーカス・トラッキングサーボ機構４０２と、ディスク状のホログラム記録媒体１０１の回転を制御するスピンドルサーボ機構４０３と、光ピックアップ４０１からの信号を処理する信号処理部４０４と、これらを制御するコントローラ４０５を備えている。
【００３９】
図５は、光ピックアップ４０１の構成を示すブロック図である。
【００４０】
図５に示されるように、この光ピックアップ４０１は、レーザ光源５０１と、ビームエキスパンダ５０２と、旋光子５０３と、第１の偏光ビームスプリッタ５０４と、空間光変調器５０５と、第１のミラー５０６と、第２のミラー５０７と、第２の偏光ビームスプリッタ５０８と、２分割旋光板５０９と、フーリエ変換レンズ５１０と、結像レンズ５１１と、ＣＣＤイメージセンサ５１２を備えている。
【００４１】
レーザ光源５０１によって生成された光ビームは、ビームエキスパンダ５０２によってビーム径が拡大され、かつコリメートにされた後、旋光子５０３によって旋光されて、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分を含む光ビームとされる。この光ビームは第１の偏光ビームスプリッタ５０４に入射する。
【００４２】
第１の偏光ビームスプリッタ５０４は、旋光子５０３を通過した光ビームのうちＳ偏光成分を反射し、Ｐ偏光成分を透過させるように構成されている。第１の偏光ビームスプリッタ５０４によって分割された一方の光ビームは、記録用又は再生用の参照光として、第２のミラー５０７に入射する。また、分割された他方の光ビームは空間光変調器５０５に入射する。
【００４３】
空間光変調器５０５は、格子状に配列された多数の画素を有し、画素ごとに光の透過状態（オン）と遮断状態（オフ）とを選択することによって、分割された他方の光ビームの強度を空間的に変調して、情報を担持した信号光を生成する。空間光変調器５０５としては、例えば液晶素子やＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）を用いることができる。
【００４４】
記録時には、記録データに応じて空間光変調器５０５の各画素をオン状態又はオフ状態とすることによって、所定のパターン信号光が生成される。信号光は第１のミラー５０６に入射する。また再生時には、空間光変調器の各画素をすべてオフ状態にすることによって光ビームの通過が遮断される。
【００４５】
第１及び第２のミラー５０６、５０７はレーザ光源の方向から来る入射光のみを反射するように構成されている。第１及び第２のミラーで反射した信号光及び参照光はともに第２の偏光ビームスプリッタ５０８に入射する。第２の偏光ビームスプリッタ５０８は、Ｓ偏光成分を反射し、Ｐ偏光成分を透過させるように構成されている。したがって、記録時には光路が一致した同軸状態にある信号光及び参照光が、また再生時には参照光のみが２分割旋光板５０９に入射する。
【００４６】
２分割旋光板５０９は、光軸の右側部分に配置された旋光板５０９Ｒと、光軸の左側部分に配置された旋光板５０９Ｌを有している。右側の旋光板５０９Ｌは、偏光方向を−４５°回転させ、左側の旋光板５０９Ｌは偏索方向を＋４５°回転させるように構成されている。ここで、Ｓ偏光を−４５°又はＰ偏光を＋４５°回転させた直線偏光をＡ偏光と定義し、Ｓ偏光を＋４５°又はＰ偏光を−４５°回転させた直線偏光をＢ偏光と定義する。Ａ偏光とＢ偏光は偏光方向が互いに直交している。２分割旋光板５０９を通過した信号光及び参照光は、フーリエ変換レンズ５１０に入射する。
【００４７】
記録時には、信号光及び参照光はフーリエ変換レンズ５１０に入射し、フーリエ変換レンズ５１０によってホログラム記録媒体１０１の反射面上で焦点が合うように集光される。信号光及び参照光はホログラム記録媒体１０１に対して垂直に入射し、記録層内を通過し、反射面上で反射した後、入射光路と同一の光路をたどって戻る。そのため、記録層における信号光及び参照光の通過領域に、信号光及び参照光の入射光とこれらの反射光との干渉による干渉パターンが体積的に形成され、情報が記録される。
【００４８】
また再生時には、その干渉パターンによって参照光が変調されて再生光が得られる。参照光はフーリエ変換レンズ５１０に入射し、フーリエ変換レンズ５１０によってホログラム記録媒体１０１の反射面上で焦点が合うように集光される。参照光はホログラム記録媒体１０１に対して垂直に入射し、記録層内を通過し、平射面上で反射した後、入射光路と同一の光路をたどって戻る。
【００４９】
そして、第２の偏光ビームスプリッタ５０８に入射し、第２の偏光ビームスプリッタ５０８、第１のミラー５０７、結像レンズ５１１を通過して、ＣＣＤイメージセンサ５１２に入射する。ＣＣＤイメージセンサ５１２上には、記録時における空間光変調器５０５によるオン、オフのパターンが結像され、このパターンを検出することで、情報が再生される。
【００５０】
図６は、凹凸パターン１０３の立体形状の他の例を示す略斜視図である。
【００５１】
図６に示されるように、この凸パターン１０３はトラック方向に延びる帯状のランド６０１として構成されている。したがって、矢印Ｔで示すトラック方向に対して垂直な面で切断したときのランド６０１の断面形状は、図１に示した凸パターン１０３の形状と等しい。ランド６０１の上底の幅Ｄ１は、集光される信号光及び参照光の回折限界におけるビームスポット径φ１と等しいかそれよりもわずかに広く設定される。また、ランド６０１の下底の幅Ｄ２は、集光される信号光及び参照光の実際のビームスポット径φ２と等しいかそれよりもわずかに広く設定される。
【００５２】
ホログラム記録媒体に入射したビームスポット径φ２を持つ実際の光ビームのうち、ビームスポット径φ１よりも外側の非コリメート光はランド６０１の斜面６０１ｂで反射して拡散するので、ランド６０１を空間フィルタとして機能させることができ、ホログラム記録再生の品質を向上させることができる。
【００５３】
また図示のように、トラック方向に比較的狭い間隔でホログラム１０５を記録すれば、ホログラム１０５の一部が隣どうしで重なり合ったシフト多重記録を実現することができる。特に、図３に示したような離散的に配置された円錐台状のピットと比べて上面６０１ａが連続的な平坦面であるため、ピットの場合よりもシフト量を少なくすることができ、シフト多重記録における多重度を高めることができる。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態によれば、ホログラム記録媒体に入射したビームスポット径φ２を持つ実際の光ビームのうち、ノイズとなるビームスポット径φ１よりも外側の非コリメート光をピットやランドといった凸パターンの斜面で反射させて拡散させるので、凸パターンを空間フィルタとして機能させることができ、ホログラム記録再生の品質を向上させることができる。
【００５５】
図７は、本発明の他の好ましい実施形態にかかるホログラム記録再生方法の原理を示す模式図である。
【００５６】
図７に示されるように、このホログラム記録再生方法では、ホログラム記録媒体１０１の反射面１０１ｆに凹パターン７０１が形成されている点が図１に示したホログラム記録媒体と異なっている。凹パターン７０１は上底が長く下底が短い台形状のものであり、凹パターン７０１の底面７０１ａは平坦であり、側面は所定の角度で傾斜した斜面７０１ｂとなっている。
【００５７】
光ビーム１０２は、回折限界でのビームスポット径が底面７０１ａ内に収まるように集光される。すなわち、光ビームの回折限界でのビームスポット径をφ１、光ビームの実際のビームスポット径をφ２とし、凹パターンの底面７０１ａにおける最小幅をＤ１とするとき、
φ１≦Ｄ１＜φ２
となるように光学系を設定して、ホログラム記録媒体１０１に光ビーム１０２を照射する。凹パターン７０１の斜面７０１ｂの角度は、凹パターンの高さと、反射面上のビームスポット径φ１及びφ２を考慮して決定されるが、好ましくは４５度前後に設定される。
【００５８】
ビームスポット径φ２をもつ実際の光ビームのうち、ビームスポット径φ１内に収まる光ビームは正しくコリメートされ、かつ集光された光ビームであって、凹パターンの底面７０１ａで反射して、戻り光として入射光路と同じ光路をたどる。したがって、記録時には、記録層１０１ｂ内における光ビームの通過領域に干渉パターン（ホログラム）１０５が体積的に形成され、情報が記録される。また、再生時には、参照光を干渉パターン（ホログラム）１０５に照射することによって参照光が変調されて、再生光が得られる。
【００５９】
一方、ビームスポット径φ２をもつ実際の光ビームのうち、ビームスポット径φ１よりも外側は非コリメート光の分布領域である。このようなノイズ成分となる光ビーム１０２ｘを凹パターンの斜面７０１ｂに当てて拡散させることにより、対物レンズ１０４へ戻り光として入射することを防止することができる。したがって、反射面１０１ｆのうち凹パターンの斜面７０１ａｂはフィルタ領域となり、実際の信号光及び参照光からノイズ光を除去する空間フィルタとして凹パターン７０１を機能させることができる。
【００６０】
図８は、本発明の他の好ましい実施形態にかかるホログラム記録再生方法の原理を示す模式図である。
【００６１】
図８に示されるように、このホログラム記録再生方法では、図１に示した凸パターンの上面１０３ａに相当する部分が反射領域１０１ｇとして構成され、その周囲が光吸収材料からなるフィルタ領域１０１ｈとして構成されている。光ビーム１０２は、回折限界でのビームスポット径が反射領域１０１ｇ内に収まるように集光される。すなわち、光ビームの回折限界でのビームスポット径をφ１、光ビームの実際のビームスポット径をφ２とし、反射領域１０１ｇにおける最小幅をＤとするとき、
φ１≦Ｄ＜φ２
となるように光学系を設定して、ホログラム記録媒体１０１に光ビーム１０２を照射する。ビームスポット径φ２をもつ実際の光ビームのうち、ビームスポット径φ１内に収まる光ビームは正しくコリメートされ、かつ集光された光ビームであって、反射領域１０１ｇで反射して、戻り光として入射光路と同じ光路をたどる。したがって、記録時には、記録層１０１ｂ内における光ビームの通過領域に干渉パターン（ホログラム）１０５が体積的に形成され、情報が記録される。また、再生時には、参照光を干渉パターン（ホログラム）１０５に照射することによって参照光が変調されて、再生光が得られる。
【００６２】
一方、ビームスポット径φ２をもつ実際の光ビームのうち、ビームスポット径φ１よりも外側は非コリメート光の分布領域である。このようなノイズ成分となる光ビーム１０２ｘをフィルタ領域１０１ｈに当てて吸収させることにより、対物レンズ１０４へ戻り光として入射することを防止することができる。したがって、実際の信号光及び参照光からノイズ光を除去する空間フィルタとして機能させることができる。
【００６３】
本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更を加えることが可能であり、これらも本発明の範囲に包含されるものであることは言うまでもない。
【００６４】
例えば、前記実施形態においては、ディスク状のホログラム記録媒体を用いた場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、カード状、ブロック状、スティック状など、あらゆる形状のホログラム記録媒体に適用することができる。また記録媒体本体がカートリッジに内蔵されるタイプであっても構わない。
【００６５】
また、図４に示したホログラム記録再生装置や図５に示した光ピックアップの構成は一例であって、コリメートされた光ビームが集光されて反射面上で焦点を結ぶような光学系であれば、どのような構成であっても構わない。また、記録時に信号光及び参照光が必ずしも同軸状態で照射される必要はなく、いずれか一方の光ビームの光軸がホログラム記録媒体の反射面に対して垂直に照射され、他方の光ビームの光軸が斜めから照射されても構わない。
【００６６】
また、前記実施形態においては、ピットが円錐台状である場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば楕円錘台状や長円錐台状のピットであっても構わない。なお、トラック方向へのシフト多重記録を実現する場合には、そのようなピットがトラック方向に長くなる方向で配置されている方が好ましい。
【００６７】
また、前記実施形態においては、ホログラム記録媒体の反射面上に凸パターンのみが形成されている場合や凹パターンのみが形成されている場合を例に説明したが、凸パターン及び凹パターンの両方が形成されていても構わない。なお、本明細書においては、凸パターン又は凹パターンいずれか一方又は両方を凹凸パターンと定義し、凸パターンの上面又は凹パターンの底面のいずれか一方又は両方を凹凸パターンの凹凸面と定義する。
【００６８】
また、前記実施形態においては、凹凸パターンがホログラムの記録再生に必要な基本クロックやアドレス情報を含んでいる場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、凹凸パターンが空間フィルタとしてのみ使用されても構わない。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば、信号光や参照光に含まれるノイズ光を簡単に除去することができ、採用可能な光学系が制約されることもなく、シフト多重記録、角度多重記録など、種々の多重記録方式を採用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施形態にかかるホログラム記録再生方法の原理を示す模式図である。
【図２】図２は、ホログラム記録媒体の好ましい実施形態を示す略平面図である。
【図３】図３はトラック２０１上の凸パターン１０３の立体形状を示す略斜視図である。
【図４】図４は、上述したホログラム記録再生方法を実現する光学系であるホログラム記録再生装置の略ブロック図である。
【図５】図５は、光ピックアップ４０１の構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、凹凸パターン１０３の立体形状の他の例を示す略斜視図である。
【図７】図７は、本発明の他の好ましい実施形態にかかるホログラム記録再生方法の原理を示す模式図である。
【図８】図８は、本発明の他の好ましい実施形態にかかるホログラム記録再生方法の原理を示す模式図である。
【符号の説明】
１０１ ホログラム記録媒体
１０１ａ 光透過層
１０１ｂ 記録層
１０１ｃ 中間層
１０１ｄ 反射層
１０１ｅ 保護層
１０１ｆ 反射面
１０１ｇ 反射領域
１０１ｈ フィルタ領域
１０２ 光ビーム
１０２ｘ 光ビーム（ノイズ光）
１０３ 凸パターン
１０３ａ 凸パターンの上面
１０３ｂ 凸パターンの斜面
１０４ 対物レンズ
１０５ ホログラム（干渉パターン）
２０１ トラック
２０２ 孔
３０１ ピット
３０１ａ ピットの上面
３０１ｂ ピットの斜面
４００ ホログラム記録再生装置
４０１ 光ピックアップ
４０２ フォーカス・トラッキングサーボ機構
４０３ スピンドルサーボ機構
４０４ 信号処理部
４０５ コントローラ
５０１ レーザ光源
５０２ ビームエキスパンダ
５０３ 旋光子
５０４ 偏光ビームスプリッタ
５０５ ミラー
５０５ 空間光変調器
５０６ 第１のミラー
５０７ 第２のミラー
５０８ 偏光ビームスプリッタ
５０９ 分割旋光板
５１０ フーリエ変換レンズ
５１１ 結像レンズ
５１２ イメージセンサ
６０１ ランド
６０１ａ ランドの上面
６０１ｂ ランドの斜面
７０１ 凹パターン
７０１ａ 凹パターンの底面
７０１ｂ 凹パターンの斜面
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラム記録再生方法及びホログラム記録媒体に関し、詳細には、信号光や参照光に含まれるノイズ光を簡単に除去することが可能なホログラム記録再生方法及びホログラム記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報の高密度記録を実現する方法の一つとしてホログラム記録再生方法が知られている。一般的なホログラム記録再生方法では、情報が二次元的に付加された信号光と参照光をホログラム記録媒体の内部で重ね合わせて、そのとき形成される干渉縞を書き込むことによって情報が記録される。こうしてホログラム記録媒体に記録された情報は、参照光を照射することによって再生することができる。記録媒体に照射された参照光が干渉縞の格子により回折することで二次元情報が浮かび上がり情報が再生される。このような記録媒体においては、信号光に付加されたイメージ情報が参照光の入射で一度に再生されるため、高速再生を実現することが可能である。
【０００３】
従来のホログラム記録再生方法では、通常、記録時に信号光と参照光とを互いに所定の角度をなすようにホログラム記録媒体に入射させ、再生時に再生光と参照光とを空間的に分離することで、再生光を検出する光検出器に再生用の参照光が入射することを防止し、再生情報のＳＮ比が低下しないようにしている。
【０００４】
しかしながら、上述した従来のホログラム記録再生方法では、信号光及び参照光をホログラム記録媒体に照射するためには、それぞれについて対物レンズなどの光学部品を必要とし、記録再生のための光学系が大型化するという問題がある。そのため、ホログラム記録媒体へ入射する際に信号光と参照光の光路を一致させ、光学系を共用化することで、記録再生のための光学系を小型化した発明も知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
この発明では、信号光及び参照光が記録媒体の入射方向から見て記録層よりも奥側にある反射面上で反射され、入射光と反射光との干渉による干渉パターンが記録層内に形成されて、情報が記録される。またサーボ時には、反射面上に設けられた例えばピットのような凹凸パターンから基本クロックやアドレス情報を得ることができる。なお、一般的には、できるだけ高精度な凹凸パターンとなるようにそのエッジ部分は急峻に形成される。
【０００６】
ところで、ホログラム記録再生方法において、解像度の高いホログラムの記録再生を実現するには、信号光や参照光にノイズ光が含まれていないことが要求される。そこで、光路上にピンホールなどの空間フィルタを設け、これによってノイズ光を除去することが行われている。さらには、ノイズ光の発生源となるコリメートレンズやミラーなどの光学系によって生じた散乱光（非コリメート光）がノイズ光としてホログラム記録媒体に照射されることを防止するため、ホログラム記録媒体の直前に空間フィルタを設け、空間フィルタから出射した発散光をホログラム記録媒体に直接照射する方法も知られている（特許文献２、特許文献３参照）。また、複数のピンホールを一体化して固定してなるホログラム記録媒体も知られている（特許文献３参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１２３９４９号公報
【特許文献２】特開平０８−３１４３６１号公報
【特許文献３】特開平１１−２０２７４５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、空間フィルタを備えた従来のホログラム記録再生方法において、ホログラム記録媒体の直前に空間フィルタを設ける場合には、信号光や参照光をフーリエ変換レンズに通してフーリエ変換像をホログラム記録媒体内に形成するような一般的な光学系を採用することができず、光学系に大幅な制約がかかるという問題がある。また、ホログラム記録媒体へ信号光及び参照光を入射する際にこれらの光路を一致させ、光学系を共用化することで、記録再生のための光学系を小型化するような上述した光学系を採用することも困難である。さらには、多重記録の実現も困難であり、適用可能な多重化方式も限定されるという問題がある。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、信号光や参照光に含まれるノイズ光を簡単に除去することが可能なホログラム記録再生方法及びホログラム記録媒体を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の前記目的は、信号光及び参照光を照射することによってデータが光の位相情報として記録される記録層と、前記記録層から見て前記信号光又は前記参照光の入射方向とは反対側に配置された前記信号光及び前記参照光のビームスポット照射領域と、前記ビームスポット照射領域の周囲の少なくとも一部に形成されたノイズ光を除去するフィルタ領域を少なくとも備える前記ホログラム記録媒体に対して、前記信号光又は前記参照光の回折限界でのビームスポット径を前記ビームスポット照射領域の最小幅と等しいかそれよりも狭くなるように設定して、前記信号光又は前記参照光を照射することを特徴とするホログラム記録再生方法によって達成される。
【００１１】
本発明によれば、信号光や参照光に含まれるノイズ光を簡単に除去することができ、採用可能な光学系が制約されることもなく、シフト多重記録、角度多重記録など、種々の多重記録方式を採用可能である。
【００１２】
本発明の前記目的はまた、信号光及び参照光を照射することによってデータが光の位相情報として記録される記録層と、前記記録層から見て前記信号光又は前記参照光の入射方向とは反対側に配置された前記信号光又は前記参照光のビームスポット照射領域と、前記ビームスポット照射領域の周囲の少なくとも一部に形成されたノイズ光を除去するフィルタ領域を少なくとも備え、前記ビームスポット照射領域の最小幅は、前記信号光又は前記参照光の回折限界でのビームスポット径と等しいかそれよりも広く設定されることを特徴とするホログラム記録媒体によっても達成される。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態においては、前記ビームスポット照射領域と前記フィルタ領域の光学定数が異なる。
【００１４】
本発明のさらに好ましい実施形態において、前記ビームスポット照射領域は、前記信号光及び前記参照光の反射領域であり、前記フィルタ領域は、前記信号光及び前記参照光の吸収領域である。
【００１５】
本発明の前記目的はまた、信号光及び参照光を照射することによってデータが光の位相情報として記録される記録層と、前記記録層から見て前記信号光又は前記参照光の入射方向とは反対側に配置された反射面と、前記反射面に形成された断面が台形状の凹凸パターンを少なくとも備え、前記凹凸パターンの凹凸面の最小幅は、前記信号光又は前記参照光の回折限界でのビームスポット径と等しいかそれよりも広く設定されることを特徴とするホログラム記録媒体によっても達成される。
【００１６】
前記信号光又は前記参照光の入射方向から見た前記凹凸パターンの凹凸面は円形領域である。
【００１７】
本発明の好ましい実施形態によれば、３６０度の全方向に斜面が形成されることから、照射される光ビームの光軸を中心とした３６０度の全方向に存在するノイズ成分を漏れなく除去することができる。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態において、前記信号光又は前記参照光の入射方向から見た前記凹凸パターンの凹凸面は帯状領域である。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態によれば、凹凸パターンの凹凸面が連続的な平坦面であるため、離散的に配置された凹凸パターンよりもシフト量を少なくすることができ、シフト多重記録における多重度を高めることができる。
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本発明の好ましい実施形態にかかるホログラム記録再生方法の原理を示す模式図である。
【００２１】
図１に示されるように、このホログラム記録再生方法では、光透過層１０１ａ、記録層１０１ｂ、中間層１０１ｃ、反射層１０１ｄ、保護層１０１ｅの順に積層されたホログラム記録媒体１０１が使用される。
【００２２】
光透過層１０１ａは、記録層１０１ｂを物理的・化学的に保護し、かつホログラム記録媒体１０１に求められる機械的強度を確保するための基体としての役割を果たす。光透過層１０１ａは、信号光又は参照光の波長に対する光透過率が十分に高いことが要求され、また、記録層１０１ｂとの境界面での光ビームの反射を防止するため、記録層１０１ｂとほぼ同様の屈折率を有していることが要求される。光透過層１０１ａとしては、例えばポリカーボネートなどの透明基板が用いられる。
【００２３】
記録層１０１ｂは、ホログラフィを利用して情報が記録される層であり、光が照射されたときに光の強度に応じて屈折率、誘電率、反射率などの光学特性が変化する感光材料によって形成される。記録層１０１ｂには、信号光や参照光に対する感光度が高く、位置制御光に対する感光度が低い感光材料が用いられる。あるいは、記録層１０１ｂに影響を与えないような位置制御光の波長λ１が選択される。ホログラム材料としては、例えば、デュポン社製フォトポリマＨＲＦ−６００（製品名）や、アプリリス社製フォトポリマＵＬＳＨ−５００（製品名）などを使用することができる。
【００２４】
反射層１０１ｄは、例えばアルミニウム（Ａｌ）によって形成される。中間層１０１ｃと接している反射層１０１ｄの一方の面は、情報を記録又は再生するための光ビームを反射する反射面１０１ｆとなっている。保護層１０１ｅは、反射層１０１ｄを保護するために設けられている。光透過層１０１ａとは異なり、信号光、参照光及び位置制御光が通過することがないため、光透過性は必要とされない。
【００２５】
中間層１０１ｃは、集光された光ビームが記録層１０１ｂに所定のビームスポット径で照射され、かつ反射面１０１ｆ上の所定の位置で光ビームの焦点が合うように、記録層１０１ｂと反射層１０１ｄとの間にギャップを与える役割を果たし、また記録層１０１ｂの劣化を防止する役割も果たす。中間層１０１ｃもポリカーボネートなどの透明基板によって形成される。また、透明基板の代わりにエアギャップを設けても構わない。
【００２６】
信号光や参照光といった光ビーム１０２は光透過層１０１ａ側から照射され、これによって情報の記録再生が行われる。中間層１０１ｃと接する反射層１０１ｄの一方の面は反射面１０１ｆとして機能し、反射面１０１ｆには凸パターン１０３が形成されている。この凸パターン１０３は、ホログラムの記録再生に必要な基本クロックやアドレス情報を提供する役割を果たす。凸パターン１０３は上底が短く下底が長い台形状のものであり、凸パターン１０３の上面１０３ａは平坦面であり、側面は所定の角度で傾斜した斜面１０３ｂとなっている。
【００２７】
このようなホログラム記録媒体１０１に対し、信号光や参照光を対物レンズ１０４で集光して照射する。記録時には、コリメートされた信号光及び参照光の光路が一致させられ、信号光及び参照光が同軸状態で対物レンズ１０４に入射し、対物レンズ１０４によって反射面上で焦点が合うように集光されて、ホログラム記録媒体１０１に照射される。再生時には、コリメートされた参照光のみが対物レンズ１０４に入射し、対物レンズ１０４によって同様に集光されて、ホログラム記録媒体１０１に照射される。
【００２８】
このとき、それぞれの光ビーム１０２は、回折限界でのビームスポット径が凸パターンの上面１０３ａ内に収まるように集光される。すなわち、光ビームの回折限界でのビームスポット径をφ１、光ビームの実際のビームスポット径をφ２とし、凸パターンの上面１０３ａにおける最小幅をＤ１とするとき、
φ１≦Ｄ１＜φ２
となるように光学系を設定して、ホログラム記録媒体１０１に光ビーム１０２を照射する。なお、光ビームの回折限界でのビームスポット径φ１は、光ビームの波長λとレンズの開口数（ＮＡ）によって定められる。それぞれに使用されるレンズの開口数が異なる場合には、φ１が２つの値をもつことになる。また、光ビーム実際のビームスポットはその入射角によって楕円状になることもあるが、そのような場合には、最小幅Ｄ１と同じ幅方向又はそれよりも長軸寄りの楕円の径がφ２として定義される。凸パターン１０３の斜面１０３ｂの角度は、凸パターンの高さと、反射面上のビームスポット径φ１及びφ２を考慮して決定されるが、好ましくは４５度前後に設定される。
【００２９】
ビームスポット径φ２をもつ実際の光ビームのうち、ビームスポット径φ１内に収まる光ビームは正しくコリメートされ、かつ集光された光ビームであって、凸パターンの上面１０３ａで反射して、戻り光として入射光路と同じ光路をたどる。すなわち、反射面１０１ｆのうち凸パターンの上面１０３ａが実質的な反射領域である。したがって、記録時には、記録層１０１ｂ内における光ビームの通過領域に干渉パターン１０５が体積的に形成され、情報が記録される。また、再生時には、参照光を干渉パターン１０５に照射することによって参照光が変調されて、再生光が得られる。なお、光ビームの通過領域は、光ビームの最大強度の１／ｅ２の光量を持つ光ビームの通過領域として定義される。
【００３０】
一方、ビームスポット径φ２をもつ実際の光ビームのうち、ビームスポット径φ１よりも外側は、もともとコリメートされなかった光ビームである非コリメート光の分布領域であって、ホログラムの記録再生に対するノイズとなるものと考えられる。このようなノイズ成分となる光ビーム１０２ｘを凸パターンの斜面１０３ｂに当てて拡散させることにより、対物レンズ１０４へ戻り光として入射することを防止することができる。したがって、反射面１０１ｆのうち凸パターンの斜面１０３ｂはフィルタ領域となり、実際の信号光及び参照光からノイズ光を除去する空間フィルタとして凸パターン１０３を機能させることができる。
【００３１】
図２は、ホログラム記録媒体の好ましい実施形態を示す略平面図である。
【００３２】
図２に示されるように、このホログラム記録媒体１０１はディスク状の外形を有している。ホログラム記録媒体１０１には、その内側から外周へ向けて螺旋状にトラック２０１が設けられており、トラック上には上述した凸パターン１０３が設けられ、かつホログラム（干渉パターン）が記録される。取り扱いの容易さを考慮すれば、ディスクの中央部分に孔２０２を設け、ＣＤやＤＶＤといった現行の光記録媒体の外径・厚み（それぞれ１２０ｍｍ、１．２ｍｍ）と同一か、これに近いサイズとすることが好ましい。なお、トラック２０２は同心円状に設けられていても構わない。
【００３３】
図３はトラック２０１上の凸パターン１０３の立体形状を示す略斜視図である。
【００３４】
図３に示されるように、この凸パターン１０３は円錐台状のピット３０１として構成されており、複数のピット３０１が矢印Ｔで示すトラック方向に順に設けられている。したがって、トラック方向に対して垂直な面を切断面とするピット３０１の断面形状は、図１に示した凸パターン１０３の形状と等しい。ピットの上面３０１ａの直径Ｄ１は、集光される信号光及び参照光の回折限界におけるビームスポット径φ１と等しいかそれよりもわずかに広く設定される。また、ピット３０１の下底の幅Ｄ２は、集光される信号光及び参照光の実際のビームスポット径φ２と等しいかそれよりもわずかに広く設定される。
【００３５】
ホログラム記録媒体１０１に入射したビームスポット径φ２を持つ実際の光ビームのうち、ビームスポット径φ１よりも外側の非コリメート光はピット３０１の斜面３０１ｂで反射して拡散するので、ピット３０１を空間フィルタとして機能させることができ、ホログラム記録再生の品質を向上させることができる。また特に、ピット３０１には３６０度の全方向に斜面３０１ｂが形成されていることから、照射される光ビームの光軸を中心とした３６０度の全方向に存在するノイズ成分を漏れなく除去することができる。
【００３６】
また図示のように、トラック方向に比較的狭い間隔でピット３０１を配置すれば、記録層内のホログラム１０５が少なくとも隣どうしで重なり合ったシフト多重記録を実現することができる。シフト多重記録以外にも、角度多重記録や位相コード多重記録などを実現することは可能である。
【００３７】
図４は、上述したホログラム記録再生方法を実現する光学系であるホログラム記録再生装置の略ブロック図である。
【００３８】
図４に示されるように、このホログラム記録再生装置４００は、信号光及び参照光を生成する光ピックアップ４０１と、光ピックアップ４０１のフォーカス及びトラッキングを制御するフォーカス・トラッキングサーボ機構４０２と、ディスク状のホログラム記録媒体１０１の回転を制御するスピンドルサーボ機構４０３と、光ピックアップ４０１からの信号を処理する信号処理部４０４と、これらを制御するコントローラ４０５を備えている。
【００３９】
図５は、光ピックアップ４０１の構成を示すブロック図である。
【００４０】
図５に示されるように、この光ピックアップ４０１は、レーザ光源５０１と、ビームエキスパンダ５０２と、旋光子５０３と、第１の偏光ビームスプリッタ５０４と、空間光変調器５０５と、第１のミラー５０６と、第２のミラー５０７と、第２の偏光ビームスプリッタ５０８と、２分割旋光板５０９と、フーリエ変換レンズ５１０と、結像レンズ５１１と、ＣＣＤイメージセンサ５１２を備えている。
【００４１】
レーザ光源５０１によって生成された光ビームは、ビームエキスパンダ５０２によってビーム径が拡大され、かつコリメートにされた後、旋光子５０３によって旋光されて、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分を含む光ビームとされる。この光ビームは第１の偏光ビームスプリッタ５０４に入射する。
【００４２】
第１の偏光ビームスプリッタ５０４は、旋光子５０３を通過した光ビームのうちＳ偏光成分を反射し、Ｐ偏光成分を透過させるように構成されている。第１の偏光ビームスプリッタ５０４によって分割された一方の光ビームは、記録用又は再生用の参照光として、第２のミラー５０７に入射する。また、分割された他方の光ビームは空間光変調器５０５に入射する。
【００４３】
空間光変調器５０５は、格子状に配列された多数の画素を有し、画素ごとに光の透過状態（オン）と遮断状態（オフ）とを選択することによって、分割された他方の光ビームの強度を空間的に変調して、情報を担持した信号光を生成する。空間光変調器５０５としては、例えば液晶素子やＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）を用いることができる。
【００４４】
記録時には、記録データに応じて空間光変調器５０５の各画素をオン状態又はオフ状態とすることによって、所定のパターン信号光が生成される。信号光は第１のミラー５０６に入射する。また再生時には、空間光変調器の各画素をすべてオフ状態にすることによって光ビームの通過が遮断される。
【００４５】
第１及び第２のミラー５０６、５０７はレーザ光源の方向から来る入射光のみを反射するように構成されている。第１及び第２のミラーで反射した信号光及び参照光はともに第２の偏光ビームスプリッタ５０８に入射する。第２の偏光ビームスプリッタ５０８は、Ｓ偏光成分を反射し、Ｐ偏光成分を透過させるように構成されている。したがって、記録時には光路が一致した同軸状態にある信号光及び参照光が、また再生時には参照光のみが２分割旋光板５０９に入射する。
【００４６】
２分割旋光板５０９は、光軸の右側部分に配置された旋光板５０９Ｒと、光軸の左側部分に配置された旋光板５０９Ｌを有している。右側の旋光板５０９Ｌは、偏光方向を−４５°回転させ、左側の旋光板５０９Ｌは偏索方向を＋４５°回転させるように構成されている。ここで、Ｓ偏光を−４５°又はＰ偏光を＋４５°回転させた直線偏光をＡ偏光と定義し、Ｓ偏光を＋４５°又はＰ偏光を−４５°回転させた直線偏光をＢ偏光と定義する。Ａ偏光とＢ偏光は偏光方向が互いに直交している。２分割旋光板５０９を通過した信号光及び参照光は、フーリエ変換レンズ５１０に入射する。
【００４７】
記録時には、信号光及び参照光はフーリエ変換レンズ５１０に入射し、フーリエ変換レンズ５１０によってホログラム記録媒体１０１の反射面上で焦点が合うように集光される。信号光及び参照光はホログラム記録媒体１０１に対して垂直に入射し、記録層内を通過し、反射面上で反射した後、入射光路と同一の光路をたどって戻る。そのため、記録層における信号光及び参照光の通過領域に、信号光及び参照光の入射光とこれらの反射光との干渉による干渉パターンが体積的に形成され、情報が記録される。
【００４８】
また再生時には、その干渉パターンによって参照光が変調されて再生光が得られる。参照光はフーリエ変換レンズ５１０に入射し、フーリエ変換レンズ５１０によってホログラム記録媒体１０１の反射面上で焦点が合うように集光される。参照光はホログラム記録媒体１０１に対して垂直に入射し、記録層内を通過し、平射面上で反射した後、入射光路と同一の光路をたどって戻る。
【００４９】
そして、第２の偏光ビームスプリッタ５０８に入射し、第２の偏光ビームスプリッタ５０８、第１のミラー５０７、結像レンズ５１１を通過して、ＣＣＤイメージセンサ５１２に入射する。ＣＣＤイメージセンサ５１２上には、記録時における空間光変調器５０５によるオン、オフのパターンが結像され、このパターンを検出することで、情報が再生される。
【００５０】
図６は、凹凸パターン１０３の立体形状の他の例を示す略斜視図である。
【００５１】
図６に示されるように、この凸パターン１０３はトラック方向に延びる帯状のランド６０１として構成されている。したがって、矢印Ｔで示すトラック方向に対して垂直な面で切断したときのランド６０１の断面形状は、図１に示した凸パターン１０３の形状と等しい。ランド６０１の上底の幅Ｄ１は、集光される信号光及び参照光の回折限界におけるビームスポット径φ１と等しいかそれよりもわずかに広く設定される。また、ランド６０１の下底の幅Ｄ２は、集光される信号光及び参照光の実際のビームスポット径φ２と等しいかそれよりもわずかに広く設定される。
【００５２】
ホログラム記録媒体に入射したビームスポット径φ２を持つ実際の光ビームのうち、ビームスポット径φ１よりも外側の非コリメート光はランド６０１の斜面６０１ｂで反射して拡散するので、ランド６０１を空間フィルタとして機能させることができ、ホログラム記録再生の品質を向上させることができる。
【００５３】
また図示のように、トラック方向に比較的狭い間隔でホログラム１０５を記録すれば、ホログラム１０５の一部が隣どうしで重なり合ったシフト多重記録を実現することができる。特に、図３に示したような離散的に配置された円錐台状のピットと比べて上面６０１ａが連続的な平坦面であるため、ピットの場合よりもシフト量を少なくすることができ、シフト多重記録における多重度を高めることができる。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態によれば、ホログラム記録媒体に入射したビームスポット径φ２を持つ実際の光ビームのうち、ノイズとなるビームスポット径φ１よりも外側の非コリメート光をピットやランドといった凸パターンの斜面で反射させて拡散させるので、凸パターンを空間フィルタとして機能させることができ、ホログラム記録再生の品質を向上させることができる。
【００５５】
図７は、本発明の他の好ましい実施形態にかかるホログラム記録再生方法の原理を示す模式図である。
【００５６】
図７に示されるように、このホログラム記録再生方法では、ホログラム記録媒体１０１の反射面１０１ｆに凹パターン７０１が形成されている点が図１に示したホログラム記録媒体と異なっている。凹パターン７０１は上底が長く下底が短い台形状のものであり、凹パターン７０１の底面７０１ａは平坦であり、側面は所定の角度で傾斜した斜面７０１ｂとなっている。
【００５７】
光ビーム１０２は、回折限界でのビームスポット径が底面７０１ａ内に収まるように集光される。すなわち、光ビームの回折限界でのビームスポット径をφ１、光ビームの実際のビームスポット径をφ２とし、凹パターンの底面７０１ａにおける最小幅をＤ１とするとき、
φ１≦Ｄ１＜φ２
となるように光学系を設定して、ホログラム記録媒体１０１に光ビーム１０２を照射する。凹パターン７０１の斜面７０１ｂの角度は、凹パターンの高さと、反射面上のビームスポット径φ１及びφ２を考慮して決定されるが、好ましくは４５度前後に設定される。
【００５８】
ビームスポット径φ２をもつ実際の光ビームのうち、ビームスポット径φ１内に収まる光ビームは正しくコリメートされ、かつ集光された光ビームであって、凹パターンの底面７０１ａで反射して、戻り光として入射光路と同じ光路をたどる。したがって、記録時には、記録層１０１ｂ内における光ビームの通過領域に干渉パターン（ホログラム）１０５が体積的に形成され、情報が記録される。また、再生時には、参照光を干渉パターン（ホログラム）１０５に照射することによって参照光が変調されて、再生光が得られる。
【００５９】
一方、ビームスポット径φ２をもつ実際の光ビームのうち、ビームスポット径φ１よりも外側は非コリメート光の分布領域である。このようなノイズ成分となる光ビーム１０２ｘを凹パターンの斜面７０１ｂに当てて拡散させることにより、対物レンズ１０４へ戻り光として入射することを防止することができる。したがって、反射面１０１ｆのうち凹パターンの斜面７０１ａｂはフィルタ領域となり、実際の信号光及び参照光からノイズ光を除去する空間フィルタとして凹パターン７０１を機能させることができる。
【００６０】
図８は、本発明の他の好ましい実施形態にかかるホログラム記録再生方法の原理を示す模式図である。
【００６１】
図８に示されるように、このホログラム記録再生方法では、図１に示した凸パターンの上面１０３ａに相当する部分が反射領域１０１ｇとして構成され、その周囲が光吸収材料からなるフィルタ領域１０１ｈとして構成されている。光ビーム１０２は、回折限界でのビームスポット径が反射領域１０１ｇ内に収まるように集光される。すなわち、光ビームの回折限界でのビームスポット径をφ１、光ビームの実際のビームスポット径をφ２とし、反射領域１０１ｇにおける最小幅をＤとするとき、
φ１≦Ｄ＜φ２
となるように光学系を設定して、ホログラム記録媒体１０１に光ビーム１０２を照射する。ビームスポット径φ２をもつ実際の光ビームのうち、ビームスポット径φ１内に収まる光ビームは正しくコリメートされ、かつ集光された光ビームであって、反射領域１０１ｇで反射して、戻り光として入射光路と同じ光路をたどる。したがって、記録時には、記録層１０１ｂ内における光ビームの通過領域に干渉パターン（ホログラム）１０５が体積的に形成され、情報が記録される。また、再生時には、参照光を干渉パターン（ホログラム）１０５に照射することによって参照光が変調されて、再生光が得られる。
【００６２】
一方、ビームスポット径φ２をもつ実際の光ビームのうち、ビームスポット径φ１よりも外側は非コリメート光の分布領域である。このようなノイズ成分となる光ビーム１０２ｘをフィルタ領域１０１ｈに当てて吸収させることにより、対物レンズ１０４へ戻り光として入射することを防止することができる。したがって、実際の信号光及び参照光からノイズ光を除去する空間フィルタとして機能させることができる。
【００６３】
本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更を加えることが可能であり、これらも本発明の範囲に包含されるものであることは言うまでもない。
【００６４】
例えば、前記実施形態においては、ディスク状のホログラム記録媒体を用いた場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、カード状、ブロック状、スティック状など、あらゆる形状のホログラム記録媒体に適用することができる。また記録媒体本体がカートリッジに内蔵されるタイプであっても構わない。
【００６５】
また、図４に示したホログラム記録再生装置や図５に示した光ピックアップの構成は一例であって、コリメートされた光ビームが集光されて反射面上で焦点を結ぶような光学系であれば、どのような構成であっても構わない。また、記録時に信号光及び参照光が必ずしも同軸状態で照射される必要はなく、いずれか一方の光ビームの光軸がホログラム記録媒体の反射面に対して垂直に照射され、他方の光ビームの光軸が斜めから照射されても構わない。
【００６６】
また、前記実施形態においては、ピットが円錐台状である場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えば楕円錘台状や長円錐台状のピットであっても構わない。なお、トラック方向へのシフト多重記録を実現する場合には、そのようなピットがトラック方向に長くなる方向で配置されている方が好ましい。
【００６７】
また、前記実施形態においては、ホログラム記録媒体の反射面上に凸パターンのみが形成されている場合や凹パターンのみが形成されている場合を例に説明したが、凸パターン及び凹パターンの両方が形成されていても構わない。なお、本明細書においては、凸パターン又は凹パターンいずれか一方又は両方を凹凸パターンと定義し、凸パターンの上面又は凹パターンの底面のいずれか一方又は両方を凹凸パターンの凹凸面と定義する。
【００６８】
また、前記実施形態においては、凹凸パターンがホログラムの記録再生に必要な基本クロックやアドレス情報を含んでいる場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、凹凸パターンが空間フィルタとしてのみ使用されても構わない。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば、信号光や参照光に含まれるノイズ光を簡単に除去することができ、採用可能な光学系が制約されることもなく、シフト多重記録、角度多重記録など、種々の多重記録方式を採用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施形態にかかるホログラム記録再生方法の原理を示す模式図である。
【図２】図２は、ホログラム記録媒体の好ましい実施形態を示す略平面図である。
【図３】図３はトラック２０１上の凸パターン１０３の立体形状を示す略斜視図である。
【図４】図４は、上述したホログラム記録再生方法を実現する光学系であるホログラム記録再生装置の略ブロック図である。
【図５】図５は、光ピックアップ４０１の構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、凹凸パターン１０３の立体形状の他の例を示す略斜視図である。
【図７】図７は、本発明の他の好ましい実施形態にかかるホログラム記録再生方法の原理を示す模式図である。
【図８】図８は、本発明の他の好ましい実施形態にかかるホログラム記録再生方法の原理を示す模式図である。
【符号の説明】
１０１ ホログラム記録媒体
１０１ａ 光透過層
１０１ｂ 記録層
１０１ｃ 中間層
１０１ｄ 反射層
１０１ｅ 保護層
１０１ｆ 反射面
１０１ｇ 反射領域
１０１ｈ フィルタ領域
１０２ 光ビーム
１０２ｘ 光ビーム（ノイズ光）
１０３ 凸パターン
１０３ａ 凸パターンの上面
１０３ｂ 凸パターンの斜面
１０４ 対物レンズ
１０５ ホログラム（干渉パターン）
２０１ トラック
２０２ 孔
３０１ ピット
３０１ａ ピットの上面
３０１ｂ ピットの斜面
４００ ホログラム記録再生装置
４０１ 光ピックアップ
４０２ フォーカス・トラッキングサーボ機構
４０３ スピンドルサーボ機構
４０４ 信号処理部
４０５ コントローラ
５０１ レーザ光源
５０２ ビームエキスパンダ
５０３ 旋光子
５０４ 偏光ビームスプリッタ
５０５ ミラー
５０５ 空間光変調器
５０６ 第１のミラー
５０７ 第２のミラー
５０８ 偏光ビームスプリッタ
５０９ 分割旋光板
５１０ フーリエ変換レンズ
５１１ 結像レンズ
５１２ イメージセンサ
６０１ ランド
６０１ａ ランドの上面
６０１ｂ ランドの斜面
７０１ 凹パターン
７０１ａ 凹パターンの底面
７０１ｂ 凹パターンの斜面
Claims (7)
- 信号光及び参照光を照射することによってデータが光の位相情報として記録される記録層と、前記記録層から見て前記信号光又は前記参照光の入射方向とは反対側に配置された前記信号光及び前記参照光のビームスポット照射領域と、前記ビームスポット照射領域の周囲の少なくとも一部に形成されたノイズ光を除去するフィルタ領域を少なくとも備える前記ホログラム記録媒体に対して、
前記信号光又は前記参照光の回折限界でのビームスポット径を前記ビームスポット照射領域の最小幅と等しいかそれよりも狭くなるように設定して、前記信号光又は前記参照光を照射することを特徴とするホログラム記録再生方法。 - 信号光及び参照光を照射することによってデータが光の位相情報として記録される記録層と、前記記録層から見て前記信号光又は前記参照光の入射方向とは反対側に配置された前記信号光又は前記参照光のビームスポット照射領域と、前記ビームスポット照射領域の周囲の少なくとも一部に形成されたノイズ光を除去するフィルタ領域を少なくとも備え、
前記ビームスポット照射領域の最小幅は、前記信号光又は前記参照光の回折限界でのビームスポット径と等しいかそれよりも広く設定されることを特徴とするホログラム記録媒体。 - 前記ビームスポット照射領域と前記フィルタ領域の光学定数が異なることを特徴とする請求項２に記載のホログラム記録媒体。
- 前記ビームスポット照射領域は、前記信号光及び前記参照光の反射領域であり、
前記フィルタ領域は、前記信号光及び前記参照光の吸収領域であることを特徴とする請求項２又は３に記載のホログラム記録媒体。 - 信号光及び参照光を照射することによってデータが光の位相情報として記録される記録層と、前記記録層から見て前記信号光又は前記参照光の入射方向とは反対側に配置された反射面と、前記反射面に形成された断面が台形状の凹凸パターンを少なくとも備え、
前記凸パターンの凹凸面の最小幅は、前記信号光又は前記参照光の回折限界でのビームスポット径と等しいかそれよりも広く設定されることを特徴とするホログラム記録媒体。 - 前記信号光又は前記参照光の入射方向から見た前記凹凸パターンの凹凸面は円形領域である請求項５に記載のホログラム記録媒体。
- 前記信号光又は前記参照光の入射方向から見た前記凹凸パターンの凹凸面は帯状領域である請求項５に記載のホログラム記録媒体。
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