JP2004348856A

JP2004348856A - Device and method for recording/reproducing optical information, optical information recording medium, device and method for recording optical information, and device and method for reproducing optical information

Info

Publication number: JP2004348856A
Application number: JP2003144513A
Authority: JP
Inventors: Ichiji Ohashi; 一司大橋
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-05-22
Filing date: 2003-05-22
Publication date: 2004-12-09

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device and a method for recording/reproducing optical information, capable of being constituted simply as a device at low costs while the characteristics of holographic recording/reproducing are maintained, and capable of reproducing the highly reliable information of a high signal-to-noise ratio. SOLUTION: An optical system 1 is provided with a space optical modulator 12 for adding modulation to a luminous flux, a polarized beam splitter 15, and a 1/4 wavelength plate 28 arranged to set the direction of its fast and slow axes to be 45° with respect to an S or P polarized light. During recording, a light made incident as an S polarized light and caused to be a right circular polarized light at the 1/4 wavelength plate 28, and light made incident as a P polarized light and caused to be a left circular polarized light at the 1/4 wavelength plate 28 are made incident on an exposing area 321 to record information holographically. During reproducing, a reflected diffraction light generated in the exposing area 321 and passed through the polarized beam splitter 15 and a beam splitter 16 is reproduced by a 2-dimensional image sensor 26. COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光を用いてディジタルデータ等の情報を媒体に記録する装置、及び方法に関する。また、該媒体に記録された情報を再生する装置、及び方法に関する。とりわけ、記録・再生をホログラフィックに行う装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、光を用いた情報記録媒体としては、コンパクトディスク（ＣＤ）や、ディジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）や、光磁気（ＭＯ）ディスクなどが使われている。
これらの情報記録媒体では、光を用いて情報が１次元ディジタルデータとして記録され、再生においては光の反射率、或いは反射光の偏光方向の違いがオンオフとして表現される。これらの情報媒体に用いている１次元記録方式では、情報記録密度を上げるために、記録・再生に用いる光源の波長の短波長化、媒体の情報記録層の多層化などが検討されている。
一方、情報を２次元的に記録・再生する方法としてホログラフィック記録・再生方式も従来から提案されている。なお、ここで言う２次元的な記録・再生とは、情報として２次元的に表現されるということであり、ホログラフィック方式の場合、物理的な記録は３次元的になされるとも考えられる。
【０００３】
ホログラフィック方式では、例えば日経サイエンス１９９６年１月号４６頁から５４頁の、ＤサルティスとＦモックによる記事（原文はＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＡｍｅｒｉｃａｎ，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ１９９５）に記載されているように、データが２次元情報として媒体に体積的に記録されるため飛躍的な記録密度向上が期待される。
しかし、記録媒体として従来、ニオブ酸リシウム等のバルク状結晶を用いていたため、材料の特殊性という問題や、物体（情報）光に対し角度を持った方向から参照光が照射されるため記録・再生光学系が大型化する、媒体として主流となっているＣＤなどの円盤状ディスク媒体との両立性がないなどの問題があり、実用化されるに到っていない。
そこで、感光材料として感光性ポリマーの普及が近年進んでいることも背景として、これらの問題点を解決する方法が、例えば特許文献１〜４に提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１２４８７２号公報
【特許文献２】
特開平１１−３１１９３８号公報
【特許文献３】
特開２００２−１２３９４９号公報
【特許文献４】
特表２００２−５１３９８１号公報
【０００５】
特許文献１、２及び３に記載のものは、基本的に同じ考え方に基づいており、ディスク状基板に反射層、ホログラム層（感光層）を設けたものを情報記録媒体とし、情報記録媒体に光を用いて情報をホログラフィック記録する際の、参照光、物体光（情報光）を同軸配置として光学系のコンパクト化を図ると共に、参照光・物体光を共にディスク媒体の片側から照射して、２次元データのホログラフィックな記録を可能としており、従来のディスク媒体との両立性も実現できるようになっている。そして、記録再生光学系には、旋光方向がプラス４５度とマイナス４５度の旋光性光学素子を面状に突き合わせた２分割旋光板が挿入されており、偏光ビームスプリッターと組み合わせることによって、記録時に参照光と物体光（情報光）が同軸的に照射されていても、再生時において、不要となる背景光（０次回折光）と情報光（１次以上の回折光）とを分離することが可能となっている。
【０００６】
具体的には、特許文献１に記載の第１実施形態では、２分割旋光板としてオンオフ制御可能な液晶が用いられている。この液晶は、サーボ時にはオン状態に制御され、旋光性は示さず、記録時及び再生時にはオフ状態に制御され、２分割旋光板の半分はプラス４５度の旋光性、もう半分はマイナス４５度の旋光性を示すようになっている。そして、記録時には、記録されるべき２次元情報は空間光変調器の各画素の旋光性をオンオフ制御することで表現される。また、再生時には、ホログラム記録層に入射する光に対してまず発生する１次再生光を２次的な参照光とし、これによって２次的再生光が発生し、この２次的再生光を電荷結同素子（ＣＣＤ）などの２次元イメージセンサーで検出するようになっている。
【０００７】
また、特許文献１に記載の第２実施形態では、更にビームスプリッターと２次元イメージセンサーを付加し、これによって１次再生光も検出し、１次再生光と２次的再生光の差動検出により信号対雑音比の向上を図っている。
また、特許文献１に記載の第３実施形態では、旋光性光学素子を用いずに、光源を発し記録再生光学系（ピックアップ）に入る光束の半断面を参照光、もう一方の半断面を物体光（情報光）とする方法が示されている。
【０００８】
特許文献２では３つの実施形態が示されており、いずれも２分割旋光板としてオンオフ制御可能な能動光学素子ではなく、受動光学素子が用いられている。この２分割旋光板の半分はプラス４５度の旋光性、もう半分はマイナス４５度の旋光性を示すようになっている。そして、記録時には、記録領域の半分はＳ偏光に対して右４５度の偏光状態で露光され、もう一方の半分は左４５度の偏光状態で露光される。また、再生時には、この記録領域に再生用参照光を照射することで発生する再生情報光を、ＣＣＤなどの２次元イメージセンサーで検出するようになっている。
【０００９】
特許文献３では、記録再生光学系の構成は特許文献２に記載の第３実施形態のものと概ね同様ながら、特許文献２では参照光と情報光の収束位置が、媒体の厚さ方向でわずかに違えられているのに対し、特許文献３では参照光と情報光の収束位置が同一となっている。そして、記録時には、記録されるべき、ある２次元ページデータについての記録領域は特許文献２同様、２つの部分領域からなるものの、いずれの部分領域もＳ偏光に対して右４５度の偏光状態で露光されるとともに、左４５度の偏光状態でも露光される。また、再生時には、この記録領域に再生用参照光を照射することで発生する再生情報光を、ＣＣＤなどの２次元イメージセンサーで検出するようになっている。
【００１０】
また、特許文献４では、偏光ホログラフィーの原理に依拠し、記録媒体に光誘起異方性を持つ材料を用いた方法が開示されている。本方法においても、記録時には、参照光と情報（物体）光は同軸的に、カード状、もしくはディスク状の媒体に、その片側から照射されるようになっている。但し、記録時には、参照光と情報（物体）光は偏光方向が互いに９０度異なる直線偏光とされる。また、再生時には、直線偏光した再生参照光に対し、偏光方向が９０度異なる偏光成分を含んだ情報光が再生され、偏光ビームスプリッターにより不要となる背景光（０次回折光）が情報光（１次以上の回折光）に対して分離されるようになっている。なお、記録用光学系と読み取り（再生）用光学系はそれぞれ別に設けられている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に記載の第１実施形態では、２分割旋光板として液晶を用い、状態に応じてオンオフ制御をするための制御装置を必要とするので、装置全体としての複雑化、高価格化を招く。また、再生において、ホログラム記録層に入射する光に対して最初に発生する１次再生光を２次的な参照光とし、この２次的参照光によって発生する２次的再生光を情報光とするため、最終的な情報光強度が弱い。従って、信号対雑音比が悪く、信頼性の高い情報再生が困難である。
【００１２】
また、特許文献１に記載の第２実施形態では、１次再生光も検出し、１次再生光と２次的再生光の差動検出により信号対雑音比向上を図っているが、付加的な光学部品、イメージセンサー、及びその駆動電気回路などを必要とし、装置全体としての複雑化、大型化、高価格化を招く。
また、特許文献１に記載の第３実施形態は、２分割旋光板を用いておらず、装置構成が簡単であることは好ましいが、再生の際、発生する不要背景光と情報光の分離ができないので、信号対雑音比が悪く、信頼性の高い情報再生が困難である。
【００１３】
また、特許文献２に記載の第１実施形態及び第２実施形態では、２分割旋光板を用いているものの、再生の際に発生する不要背景光と情報光の分離ができないので、信号対雑音比が悪く、信頼性の高い情報再生が困難である。
また、特許文献２に記載の第３実施形態では、再生の際に発生する不要背景光と情報光の分離ができるが、Ｓ偏光に対して右（あるいは左）４５度の偏光状態で露光された領域に対し、再生用参照光の偏光方向がそれと直交しているので、再生効率（入射させる再生参照光強度に対する情報光強度）が低い。従って、この実施形態も信号対雑音比が低く、信頼性の高い情報再生が困難である。
【００１４】
また、特許文献３では、特許文献１、特許文献２において必要とした参照光、情報光の収束位置を違えるための光学素子を必要としないのは好ましいが、以下のような問題がある。
記録されるべきある２次元ページデータについての記録領域は２つに分けて考えることができる。これを部分領域１、部分領域２とする。また、Ｓ偏光に対して右４５度の偏光状態をＢ偏光、左４５度の偏光状態をＡ偏光とする。すると、記録（露光）に際しては、部分領域１と部分領域２は、Ａ偏光状態で露光されると共にＢ偏光状態でも露光される。再生について見ると、再生参照光の半断面の光束部分は２分割旋光板を通過後Ａ偏光になり部分領域１に入射した後、媒体の反射面で反射して部分領域２に入射する。このとき部分領域１ではＡ偏光状態の記録に対応する情報光が再生参照光とは逆向きに発生し、レンズを含む光学系を経て２次元イメージセンサーに入射する。またこのとき、部分領域２ではＡ偏光状態の記録に対応する情報光が再生参照光とは逆向きに発生し、媒体の反射面で反射された後、レンズを含む光学系を経て２次元イメージセンサーに入る。しかしながら、部分領域１および部分領域２はＢ偏光状態でも露光されているため、Ａ偏光に比べれば弱いものの、Ｂ偏光の情報光も再生されてしまう。再生参照光のもう一方の半断面の光束部分についても、Ａ偏光とＢ偏光、部分領域１と部分領域２をそれぞれ入れ替えて、全く同様のことが言える。ところが、記録（露光）に際しては、Ａ偏光状態の情報光とＢ偏光状態の情報光はそれぞれあるページデータの半分ずつを担っている、換言すれば別の情報を担っているため、別の情報が２次元イメージセンサーの同一領域に重なって入ることになる。従って、特許文献３に記載のものも信号対雑音比が悪く、信頼性の高い情報再生が困難である。
【００１５】
また、特許文献４では、原理的に再生時の不要背景光の偏光分離が行い易いものの、記録媒体に光誘起異方性を持つ特殊な材料を用いている。しかし、このような材料はまだ実用的ではない。また、記録光学系と再生光学系を独立して設けているため、装置としての大型化、高価格化を招いている。
【００１６】
本発明は、上記のような状況に鑑みてなされたものであり、ホログラフィック記録再生としての特徴を維持しつつ、装置として簡素で、従って低価格に構成でき、信号対雑音比が良好で信頼性の高い情報再生を実用的に可能とする、光情報記録再生装置及び方法、光情報記録装置及び方法、並びに光情報再生装置及び方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明による光情報記録再生装置は、光を用いて媒体に情報を記録し、記録された情報を再生する光情報記録再生装置であって、所定の偏光方向を持った光束を生成する手段と、前記光束を二つの光束に分岐する分岐手段と、前記分岐した光束の少なくとも一つに前記記録する情報に応じて変調を加える少なくとも一つの空間光変調器と、偏光ビームスプリッターと、４分の１波長板と、対物レンズを有し、前記空間光変調器は、各画素の透過率が変調可能な複数の画素を有し、前記偏光ビームスプリッターには、その一つの面にＳ偏光で入射し、他の一つの面にＰ偏光で入射し、前記４分の１波長板は、そのファースト軸又はスロー軸の方向がＳ偏光又はＰ偏光に対して４５度になるように、前記偏光ビームスプリッターと前記対物レンズの間に配置され、前記対物レンズは、前記媒体に対向配置されることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明による光情報記録再生装置は、前記偏光ビームスプリッターの一つの面にＳ偏光として入射する光と他の一つの面にＰ偏光として入射する光のいずれか一方が情報光となり、他の一方が参照光となって、前記媒体に情報がホログラフィックに記録されるようにしたことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明による光情報記録再生装置は、フォーカス信号、トラッキング信号及びＲＦ信号を生成する信号検出系を備えたことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明による光情報記録再生装置は、前記空間光変調器の像が前記媒体での反射を経て投影される位置に２次元イメージセンサーを有することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明による光情報記録再生装置は、前記偏光ビームスプリッターに入射する前記参照光を生成する光路中に能動減衰素子を有し、前記能動減衰素子は、各々独立に制御可能な二つの領域を有することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明による光情報記録再生方法は、反射層を有する媒体と、請求項１に記載の光情報記録再生装置を用いて、前記媒体に情報を記録し、または前記媒体に記録された情報を再生することを特徴とする。
【００２３】
また、本発明による光情報記録再生方法は、光照射によって屈折率変調を受ける感光層と、周期的に形成されたランド及びグルーブと、前記ランド及び前記グルーブの上面に形成された反射層とを有する媒体と、請求項４に記載の光情報記録再生装置を用いて、前記媒体に情報を記録し、または前記媒体に記録された情報を再生することを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の光情報記録方法は、請求項４に記載の光情報記録再生装置を用いて、該２次元イメージセンサーで前記空間光変調器の像を検出しつつ、情報記録を行うことを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の光情報再生方法は、請求項５に記載の光情報記録再生装置を用いて、ホログラフィックに情報が記録された媒体の一つの露光領域に対しある瞬間、該能動減衰素子の各々独立に制御可能な二つの領域の一方のみを実質的に光が透過できるように制御し、次に、前記能動減衰素子の他の一方の領域のみを実質的に光が透過できるように制御することを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の光情報再生装置は、前記偏光ビームスプリッターに入射する前記参照光を生成する光路中に能動減衰素子を有し、前記能動減衰素子は全面一様に制御され、請求項４に記載の光情報記録再生装置を用いて、該２次元イメージセンサーの出力に閾値を設けて明暗パターンを読み出すようにしたことを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の光情報記録装置は、情報光と記録用参照光を媒体の感光層に照射して情報をホログラフィックに記録する光情報記録装置において、光を発する光源と、前記光源から発せられた光を、情報光と記録用参照光を生成するように分岐する分岐手段と、前記分岐した一方の光束に対し、前記記録する情報のデータに対応して変調を加えて情報光を生成する第１の空間光変調器と、前記情報光がその一面に入射する偏光ビームスプリッターと、前記分岐した他方の光束を、前記情報光の偏光方向と直交する方向に偏光させて前記偏光ビームスプリッターの他の一面に導く参照光用導光光学系と、前記第１の空間光変調器で生成された情報光と前記参照光用導光光学系で導いた前記記録用参照光とが、その偏光方向が互いに直交する状態でそれぞれ入射する４分の１波長板と、を有し、前記４分の１波長板を通過した前記情報光と前記記録用参照光を用いて前記媒体の前記感光層に情報をホログラフィックに記録するようにしたことを特徴とする。
【００２８】
また、本発明の光情報記録方法は、情報光と記録用参照光を媒体の感光層に照射して情報をホログラフィックに記録する光情報記録方法において、光源から発せられた光を、情報光と記録用参照光を生成するように分岐し、分岐して得られた一方の光束を、前記ホログラフィックに記録する情報のデータに対応して制御した空間光変調器を通過させることにより前記光束に変調を加えて情報光として生成し、分岐して得られた他方の光束を記録用参照光となし、次いで、前記情報光と前記記録用参照光とを、その偏光方向が互いに直交する状態で４分の１波長板に導き、前記４分の１波長板を通過した前記情報光と前記記録用参照光によって、前記媒体の前記感光層に情報をホログラフィックに記録することを特徴とする。
【００２９】
また、本発明の光情報再生装置は、媒体の感光層にホログラフィックに記録された情報を再生する光情報再生装置において、光を発する光源と、前記光源から発せられた光を、再生用参照光を生成するように分岐する分岐手段と、前記分岐手段により分岐して得られた光を、前記感光層にホログラフィックに情報を記録する際に用いた記録用参照光の偏光方向と同じ方向に偏光させて導く参照光用導光光学系と、前記参照光用導光光学系で導き、記録用参照光の偏光方向と同じ方向に偏光した前記光が入射する偏光ビームスプリッターと、前記偏光ビームスプリッターを経た光を、前記感光層にホログラフィックに情報を記録する際に用いた記録用参照光の偏光方向と同じ方向に円偏光させる４分の１波長板と、前記４分の１波長板を通過して得られる再生用参照光を前記媒体の前記感光層に照射したときに、前記感光層にホログラフィックに記録された情報から得られる反射回折光を情報光として検出する２次元イメージセンサーと、を有することを特徴とする。
【００３０】
また、本発明の光情報再生方法は、媒体の感光層にホログラフィックに記録された情報を再生する光情報再生方法において、光源から発せられる光を、前記感光層にホログラフィックに情報を記録する際に用いた記録用参照光の偏光方向と同じ方向に直線偏光させて偏光ビームスプリッターに導き、前記偏光ビームスプリッターに導かれた前記直線偏光の光を、前記感光層にホログラフィクに情報を記録する際に用いた記録用参照光の円偏光と同じ方向に円偏向するように４分の１波長板を通過させ、前記４分の１波長板を通過して得られた再生用参照光を前記媒体の前記感光層に照射したときに、前記感光層にホログラフィックに記録された情報から得られる反射回折光を、前記４分の１波長板及び前記偏光ビームスプリッターを経た後に２次元イメージセンサーに投影し、前記２次元イメージセンサーに投影した前記反射回折光の検出により前記情報を再生することを特徴とする。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による光情報記録再生装置の好適な実施形態を、図面を用いて説明する。
なお、以下に述べる本実施形態の光情報記録再生装置は、光情報記録用の光情報記録装置として、あるいは光情報再生用の光情報再生装置として、単独でも実施できる装置となっている。
【００３２】
図１は、本発明による光情報記録再生装置の一実施形態の要部概略構成図である。
図１において、１は、光情報記録再生装置の主要をなす光学系である。光学系１は、光情報記録媒体２に情報を記録する、あるいは情報が記録された光情報記録媒体２から情報を再生するための光ピックアップとして、一つのユニットに組み込まれている。
２は、情報が記録されるべき、あるいはそこから情報が再生されるべき媒体である。媒体２は、図１ではその一部を断面として示してある。媒体２の形態としては、ＣＤやＤＶＤのような円盤状ディスク形態とするのが好ましい。この場合、ＣＤやＤＶＤの駆動装置（ドライブ）に於けるのと同様、ディスク媒体２は回転駆動され、光ピックアップは、ディスク媒体２の半径方向に直線駆動される構成となっている。図示はしないが、これらの駆動や制御に必要な機構や電気回路等は従来から知られている方法を使うことができる。
【００３３】
図１で示す光学系１において、部材３は、例えば半導体レーザーなどのコヒーレンスのよい光源である。光源３は、発せられる光が直線偏光していることが望ましく、図１の場合、その偏光方向は紙面に垂直、もしくは平行な方向となっている。また、その波長は、媒体２の感光材料の感度が高い波長が用いられている。
部材４は、光源３から発した光を平行光束に変換するコリメーター光学系である。コリメーター光学系４は、図１では便宜上、１枚レンズ構成のように示されているが、これに限られるものではない。例えば、非点収差を持つ半導体レーザーを光源３に用いた場合は、それを補正するための例えばシリンドリカルレンズなどの光学素子を含めることもできる。また、光束断面内での強度分布の均一化をはかるための光学素子などを含めることもできる。
部材５は、コリメーター光学系４から射出される平行光束の径を所定値に制限する光束絞りである。光束絞り５は、コリメーター光学系４の中、あるいはコリメーター光学系４と光源３との間に配置してもよい。
【００３４】
部材６は偏光板である。偏光板６は、これを通過した光の偏光方向が、紙面に垂直、もしくは平行な方向となるように回転位置が決められている。但し、光源３から発せられる光が直線偏光している場合は、この偏光板６は不要となる。即ち、本実施形態では、光源３から発せられる光の偏光の有無に応じて、前記光源３及び／または偏光板６が、所定の偏光方向を持った光束を生成する手段として機能する。
【００３５】
部材７は、第１のビームスプリッターである。ビームスプリッター７は、入射光に対して、所定の分岐比を持っている。
ビームスプリッター７の上方側に配置される部材８は、信号検出系である。信号検出系８は、主な構成要素として、凸パワーレンズを持つレンズ９と、一方向に凸パワー又は凹パワーを持つシリンドリカルレンズ１０と、４分割フォトディテクター１１を含んでいる。
ビームスプリッター７の右側に配置される部材１２は、第１の空間光変調器である。第１の空間光変調器１２を正面から、即ち入射光側から光軸１３の方向に見た状態を、図２に示す。
図２中、１４は、第１の空間光変調器１２に入射する光束を示している。第１の空間光変調器１２は、各々独立に光の透過率の制御が可能な多数の画素１２１を有している。このような空間光変調器１２は、例えば液晶を用いて構成することができる。また、第１の空間光変調器１２は、図１及び図２に示すように、光軸１３よりも上側の上半分１２２を光束１４の半断面が、下側の下半分１２３を光束１４の半断面が通過するように配置されている。
【００３６】
部材１５は、偏光ビームスプリッターである。偏光ビームスプリッター１５は、これに入射する光のＳ偏光（紙面に垂直な偏光）成分を媒体２側に向けて反射し、Ｐ偏光（紙面に平行な偏光）成分を透過する。図１に示す通り、光源３から偏光ビームスプリッター１５までの上記構成要素は、光軸１３に沿って配置されている。
【００３７】
ビームスプリッター７の、図１で見て下方側に配置される部材１６は、第２のビームスプリッターである。第２のビームスプリッター１６は、第１のビームスプリッター７で反射して得られる入射光に対して、例えば、透過５０％程度、反射５０％程度の、所定の分岐比を持っている。
第２のビームスプリッター１６の下方側に配置される１７は、光源モニター系である。光源モニター系１７は、主な構成要素として、凸パワーレンズを持つレンズ１８と、フォトディテクター１９を含んでいる。図１に示す通り、信号検出系８から光源モニター系１７までの上記構成要素は、光軸１３に垂直な光軸２０に沿って配置されている。
第２のビームスプリッター１６の右側に配置される部材２１は、第２の空間光変調器である。第２の空間光変調器２１は、そこを通過する光の位相を各々独立に制御できる複数の画素を有している。このような空間光変調器は、例えば液晶を用いて構成することができる。なお、後述するように、第２の空間光変調器２１は、参照光に所定の位相変調パターンを与えるか否かにより、省略することができる。
【００３８】
部材２２は、ここを通過する光束に対して制御された減衰を加える能動的な素子である。能動減衰素子２２は、図１に示すように、光軸２７よりも上半分の領域である第１領域２２１と、光軸２７よりも下半分の領域である第２領域２２２のそれぞれについて、独立に制御できる構成とするのが望ましい。ただし、能動減衰素子２２は、第１領域２２１と第２領域２２２を有する構成に限られるものではなく、能動減衰素子２２の前面を一様に制御する構成でもよい。このような能動減衰素子２２は、例えば液晶を用いて構成することができる。なお、後述のように、能動減衰素子２２は、場合によって省略することができる。
【００３９】
部材２３は反射鏡である。反射鏡２３は、平面基板表面に金属薄膜或いは誘電体多層膜を形成したものを用いて構成してもよいし、直角プリズムの斜面での全反射を利用したものを用いて構成してもよい。
反射鏡２３と前記偏光ビームスプリッター１５との間に配置される部材２４は、入射光に対して所定角度の旋光を加える旋光板である。施光板２４には、例えば２分の１波長板を用いることができる。なお、後述のように、旋光板２４は、入射する光の偏光方向によって不要となる。
なお、第１のビームスプリッター７で反射されて下方側に射出された光を、前記ビームスプリッター１５まで導く構成要素の第２ビームスプリッタ１６までの空間光変調器２１、能動減衰素子２２、反射鏡２３及び旋光板２４は、参照光用導光光学系として機能する。
【００４０】
第２ビームスプリッタ１６の左側に配置される２５は、結像レンズであり、部材２６は、ＣＣＤなどの２次元イメージセンサーである。結像レンズ２５は、図１では１枚レンズ構成のように示しているが、必要な収差補正のため複数枚のレンズ構成としてもよい。図１に示す通り、２次元イメージセンサー２６から反射鏡２３までの上記構成要素は、光軸２０に垂直な光軸２７に沿って配置されている。
【００４１】
偏光ビームスプリッター１５の上側に配置される２８は、４分の１波長板である。４分の１波長板２８は、これに入射する直線偏光の入射光の偏光方向に対し、そのファースト（Ｆ）軸の方向が、従ってスロー（ｓ）軸の方向も、右回り４５度或いは左回り４５度となるように配置されている。
部材２９は、対物レンズである。対物レンズ２９は、媒体２に対向する形で配置されると共に、信号検出系８からの信号に基づいて、フォーカシング制御及びトラッキング制御を行うための機構で駆動されるが、対物レンズ２９の各制御の機構は、光ピックアップにおいて従来から知られている方法を用いることができるので、この機構は単にアクチュエータ２９ａとして示し、詳細な構成の図示はしていない。また、対物レンズ２９は１枚レンズ構成のように示しているが、必要な収差補正のため複数枚のレンズ構成としてもよい。
図１に示す通り、対物レンズ２９から反射鏡２３までの上記構成要素は、光軸１３に垂直な光軸３０に沿って配置されている。
【００４２】
上記した媒体２は、円盤ディスク状などの平板状形態を有しており、対物レンズ２９の側から順に、透明基板層３１と、感光層３２と、透明バッファー層３３と、反射層３４と、保護層３５を有している。
透明基板層３１には、例えば、ＣＤなどで用いられているポリーカーボネイトを材料に用いることができる。
感光層３２には、光照射によって透過率が大きく変化せず、屈折率が場所的に変調を受けるような材料、例えばフォトポリマーが用いられている。その厚さは、形成されるホログラムがボリュームホログラム、所謂厚いホログラムと見なせる程度、例えば１０μｍ以上の厚さとなっている。
透明バッファー層３３は、感光層３２の材料が露光によって収縮を生じることがあるのでそれによる影響を低減することを一つの目的として設ける層である。従って用いる材料としては、光弾性の小さいものが好ましい。また、透明基板層３１と感光層３２の間に、あるいは感光層３２を挟んで両側に透明バッファー層を設けてもよい。また、透明バッファー層３３には、トラッキングのガイドとなるランド３６とグルーブ３７が所定の間隔を置いて周期的に形成されている。但し、感光層３２の材料の上記露光による収縮が実用上問題を生じなければ、透明バッファー層３３を省略し、感光層３２に直接、ランド３６とグルーブ３７を形成してもよい。
反射層３４は、このランド３６面及びグルーブ３７面上に、例えばアルミニウム蒸着によって形成される。
保護層３５は、反射層３４を保護するために設ける層で、ＣＤの保護層に使われているようなプラスティックを材料として用いることができる。
【００４３】
次に、以上のように構成された本実施形態の光情報記録再生装置の動作について説明する。
まず、情報を記録する場合の動作について、図３を用いて説明する。
光源３から発した光は、コリメーター光学系４により平行光束とされ、光束絞り５により所定の光束径に制限された後、以降の光学系に入射する。このように光学径を制限することで、以降の光学系で不要な迷光やフレアなどが発生することを抑えることができる。偏光板６を通過した光は直線偏光となって第１のビームスプリッター７に入射する。その偏光方向は空間光変調器１２の動作と関連して決められるので、後述する。光源３が元々直線偏光した光を発する場合も同様である。
【００４４】
第１のビームスプリッター７に入射した光は、所定の分岐比で、例えば、透過３３％程度、反射６６％程度の割合で分岐される。
ここでまず、第１のビームスプリッター７を透過した光の流れに沿って説明する。
第１のビームスプリッター７を通過した光は、記録時の情報光を生成すべく、光束１４として第１の空間光変調器１２に入る。第１の空間光変調器１２では、光束１４が通過する領域内の各画素１２１が、情報として記録されるべき２次元ページデータに応じて、そこを通過する光に透過率変調を加えるように制御される。但し、情報として記録されるべきデータがディジタルデータであれば、各画素を明状態か暗状態のいずれかに制御すればよい。
一般に、液晶を用いて透過率変調を行う場合、液晶層に入射する光を直線偏光とし、液晶層の後方に偏光板が設けられた構成となっている。本実施形態においても、第１の空間光変調器１２として液晶素子を用いた場合、液晶層の後方に偏光板が配備されている（詳細な図示は省略する）。このとき、この偏光板を通過する光の偏光方向が偏光ビームスプリッター１５から見てＳ偏光となるように、この液晶層の後方に配備される偏光板の方向は決められている。
【００４５】
一方、第１の空間光変調器１２に入射する光束１４の偏光方向は、用いる液晶層の性質、及び各画素への電界の印加の有無と明暗状態の関係で決められる。例えば、各画素について電界を加えないとき（ディジタルデータとしては例えば０）、その画素に入射した光が９０度の旋光を受け、そのとき暗状態となり、一方、電界を加えたとき（ディジタルデータとしては例えば１）、その画素に入射した光が旋光を受けず、そのとき明状態となる関係であれば、第１の空間光変調器１２に入射する光束１４の偏光方向はＳ偏光（紙面に垂直な偏光）に選ばれる。ディジタルデータの（０，１）と各画素の明暗の関係を逆にとるのであれば、入射する光束１４の偏光方向はＰ偏光（紙面に平行な偏光）に選ばれる。
【００４６】
第１の空間光変調器１２を通過する際に２次元ページデータに応じて透過光変調を加えられ、Ｓ偏光として射出した光束３８は、記録時の情報（物体）光となる。情報光束３８は、偏光ビームスプリッター１５に入り、ここで反射されて、４分の１波長板２８に入る。４分の１波長板２８のファースト（Ｆ）軸の方向（またはスロー（ｓ）軸の方向）は、入射するＳ偏光に対して、右回り４５度或いは左回り４５度となっているので、これを射出する光は、右回りもしくは左回りの円偏光となる。右回り、左回り、何れも可能であるが、本実施形態では説明の便宜上、右回りの円偏光とする。
【００４７】
右回り円偏光となった情報光束３８は、対物レンズ２９を経て収束する光束となり、媒体２の透明基板層３１、感光層３２及び透明バッファー層３３を通過し、反射層３４上で最小スポットに集光されると同時に反射を受け、再び透明バッファー層３３、感光層３２及び透明基板層３１を通過する。その後、情報光束３８は、対物レンズ２９を経て再び平行光束となって、４分の１波長板２８に再度入射する。４分の１波長板２８を射出した戻りの光はＰ偏光となっているので、偏光ビームスプリッター１５を通過し、反射鏡２３や第２のビームスプリッター１６などを経て結象レンズ２５に入り、２次元イメージセンサー２６上に第１の空間光変調器１２の像を結ぶ。情報光たる光束３８は、途中、感光層３２などで一定の吸収を受け、また、第２のビームスプリッター１６で所定の反射を受ける。このような吸収や反射などにより、２次元イメージセンサー２６に到達する光の強度は必ずしも強くないが、２次元イメージセンサー２６が高感度であれば、以上のように、記録すべき２次元ページデータを２次元イメージセンサー２６でモニターできるので、正しい情報が第１の空間光変調器１２に表示されていることを確認しつつ、記録（露光）することができる。
【００４８】
仮に、第１の空間光変調器１２に画素欠陥等が生じたため、正しい表示が行われていない場合には、その露光を無効とするような重ね露光を行い、欠陥画素を使わないデータ表示を改めて行って、感光層３２の別の場所に露光することで、記録の信頼性を高めることができる。
なお、光が媒体２の各層を通過する際、光は各層の界面でその両側の物質の屈折率に応じた屈折を受けるが、本発明においては本質的なことではないので、屈折の効果の図示は省略してある。また、対物レンズ２９は、媒体２の各層の屈折率と厚さを考慮して設計されることが望ましい。
【００４９】
次に、光源３を発し、第１のビームスプリッター７で反射した光の流れに沿って説明する。この第１のビームスプリッター７で反射する光は、光束１４と同じ偏光で、Ｓ偏光か或いはＰ偏光の直線偏光である。
第１のビームスプリッター７で反射した光は、第２のビームスプリッター１６に入り、所定の分岐比で、例えば、透過５０％程度、反射５０％程度の割合で分岐される。この分岐比により、情報光と参照光との光量比はほぼ等しくなっている。
第２のビームスプリッター１６を透過した光は、光源モニター系１７に入る。これにより、環境温度などにより光源１３の出力が変動するのをモニターし、その出力信号に基づいて図示省略した制御手段等を介して光源１３を制御し、出力の安定化を図ることができる。
【００５０】
一方、第２のビームスプリッター１６で反射した光は、記録時の参照光となる光であり、光束３９として先ず第２の空間光変調器２１に入射する。
第２の空間光変調器２１は、参照光に所定の位相変調パターンを与えるので、位相符号化多重記録が可能となり、再生時に所定の位相変調パターンを鍵として持っている者だけが記録された情報を再生するという使い方もできる。このような使い方をしない場合には、第２の空間光変調器２１を省略することができる。
【００５１】
次に、光束３９は、能動減衰素子２２に入り、光束３９の全体にわたり適当な減衰を受ける。情報光束３８の全体的な強度は、第１の空間光変調器１２に表示される明暗パターンの明と暗の割合で異なってくるが、情報光束３８の全体的な強度に応じて、参照光束３９に適当な減衰を加えて両者の強度を揃えることで、媒体２の感光層３２に記録される情報光束３８と参照光束３９との干渉により得られる干渉縞のコントラストを高くすることができる。なお、このコントラストは、感光層３２にフォトポリマーのような屈折率変調型の感光材料を用いた場合は、位相コントラストを意味する。
【００５２】
また、第１の空間光変調器１２に記録すべき２次元ページデータを表示する際、従来から知られている通り、２画素で１組１ビットとし、どちらか一方の画素は必ず明、もう一方は暗とする方法を用いることもできる。この場合、全体的な情報光強度は一定であるから、能動減衰素子２２は不要となる。但し、第１のビームスプリッター７と第２のビームスプリッター１６の分岐比を、適宜、例えば、共に、透過５０％程度、反射５０％程度に設定する。
光束３９はこの後、反射鏡２３で反射されて、旋光板２４に入る。但し、入射する段階で既にＰ偏光となっていれば、旋光板２４は不要となる。旋光板２４は、これに入射する光がＳ偏光の場合、例えば、光束１４がＳ偏光となるよう選ばれ、従って第２のビームスプリッター１６を反射した光束３９もＳ偏光となり、第２の空間光変調器２１が旋光作用を持たず、能動減衰素子２２が用いられないような場合に必要となり、入射するＳ偏光をＰ偏光にして射出する。
【００５３】
Ｐ偏光となった光束３９は、偏光ビームスプリッター１５を透過し、４分の１波長板２８を通過する。このとき、情報光束３８は右回り円偏光となったのに対し、参照光束３９は左回り円偏光となる。その後、光束３９は、対物レンズ２９で収束光となって、媒体２の透明基板層３１、感光層３２及び透明バッファー層３３を通過し、反射層３４上で最小スポットに集光されると同時に反射されて、再び透明バッファー層３３、感光層３２及び透明基板層３１を通過する。
【００５４】
情報光束３８及び参照光束３９が感光層３２を通過する領域を露光領域３２１とすると、以上のように、情報光束３８は右回り円偏光として、参照光束３９は左回り円偏光として、それぞれ露光領域３２１を２回通過するので、反射層３４で反射する前の情報光と反射後の参照光による干渉として、また、反射層３４で反射した後の情報光と反射前の参照光による干渉として、第１の空間光変調器１２に表示された２次元ページデータが露光領域３２１にホログラフィックに記録される。
なお、露光領域３２１で記録される情報光は、より正確には、第１の空間光変調器１２の、対物レンズ２９などを経た露光領域３２１でのフレネル回折パターン、及び、更に反射層３４を経た露光領域３２１でのフレネル回折パターンである。また、露光領域３２１に形成されるホログラムは、反射型ホログラムである。
【００５５】
次に、記録時のトラッキング制御及びフォーカシング制御について説明する。
トラッキング制御及びフォーカシング制御は、記録露光と交互に行われる。即ち、露光領域３２１と、ランド３６に沿った次の露光領域（図示せず）の中間に対物レンズ２９が対向している瞬間に行われる。
このとき、第１の空間光変調器１２は全画素１２１が明状態に、第２の空間光変調器２１は一様な位相状態に、能動減衰素子２２は減衰量が最小状態にそれぞれ制御されている。この状態で、参照光束３９は、上述の記録時における光路と同様の光路を経て、反射層３４で反射されて透明基板層３１を射出した後、対物レンズ２９を経て再び平行光束となって、４分の１波長板２８に再度入る。
【００５６】
参照光束３９は、４分の１波長板２８を通過した後、今度はＳ偏光となるので、偏光ビームスプリッター１５で反射を受け、全画素が明状態となっている第１の空間光変調器１２を経て、第１のビームスプリッター７で一部が反射されて、信号検出系８に入る。
【００５７】
一方、第１のビームスプリッター７を通過した光束１４は、全画素１２１が明状態となっている第１の空間光変調器１２を通過した後、情報光束３８と同様の光路を辿って第２のビームスプリッター１６に至る。この第２のビームスプリッター１６で反射された光は、第１のビームスプリッター７でその一部が透過して信号検出系８に入る。
この様に、信号検出系８には、２つの経路を辿った光束が入ることになるが、これらの光束の偏光は互いに直交した直線偏光となっているので、干渉縞ノイズを生ずることなく、信号検出系８において強度的に重なる。
【００５８】
信号検出系８は、構成的にも動作的にも、ＣＤなどの駆動装置における信号検出系と同様とすることができ、フォーカス制御信号を例えば非点収差法で、トラッキング制御信号を例えばプッシュプル法で検出し生成することができる。なお、露光領域３２１の形成は、グルーブ３７に沿わせることも可能である。
【００５９】
媒体２に設けられたランド３６及びグルーブ３７は、従来の追記型光ディスクに於けるのと同様、記録（書き込み）の際、ラジアル方向（ディスクの半径方向）の位置の基準となる。従って、ラジアル方向に関しては、感光層３２の、ランド３６或いはグルーブ３７に対応する位置で、記録（露光）が行われる。タンジェンシャル方向（トラックの接線方向）の記録位置制御は、タイミング制御によりなされる。
以上の説明から分かるとおり、本実施形態の光情報記録再生装置によれば、従来の追記型光ディスクを媒体として用いて、従来の記録方式で記録することも可能である。
【００６０】
次に、記録された情報を再生する場合の動作について、第１の方法及び第２の方法を、図４、図５及び図６を用いて説明する。図５及び図６は、媒体２の露光領域３２１の近辺を拡大した図である。図５及び図６中、３２１Ｌは露光領域３２１の左側部分であり、３２１Ｒは露光領域３２１の右側部分である。
【００６１】
まず、第１の再生方法を説明する。
図４に示すように、記録時と同様、光源３から発した光は、所定の直線偏光となって第１のビームスプリッター７に入り、透過光と反射光に分岐される。但し、光源３の出力は、媒体２の感光層３２の露光領域３２１に形成された干渉縞のコントラストが再露光によって低下させられることのない程度まで、低く制御される。
第１の空間光変調器１２の全画素１２１は暗状態に制御されており、第１のビームスプリッター７を透過した光は、第１の空間光変調器１２で遮られる。
【００６２】
第１のビームスプリッター７を反射した光は、第２のビームスプリッター１６に入り、透過光と反射光に分岐される。この透過光は、光源モニター系１７に入り、記録時と同様に、光源３の出力の安定化に供される。
第２のビームスプリッター１６を反射した光は、再生用参照光束４０となって第２の空間光変調器２１に入る。第２の空間光変調器２１には、再生すべき２次元ページデータに対応した位相変調パターンが表示される。
【００６３】
能動減衰素子２２は、その第１領域２２１と第２領域２２２とが、各々独立に制御可能となるように構成されている。
まず、再生の第１段階として、第１領域２２１の減衰量を最小とし、第２領域２２２の減衰量を最大として、実質的に第１領域２２１のみを光が通過できるように能動減衰素子２２を制御する。
第１領域２２１を通過した光は、反射鏡２３及び旋光板２４が配置された場合には旋光板２４を経て、偏光ビームスプリッター１５にＰ偏光として入り、偏光ビームスプリッター１５を通過した後、４分の１波長板２８に入り、左回り円偏光となって対物レンズ２９に入る。その後、収束光となって、図５に示すように、媒体２の露光領域３２１の右側部分３２１Ｒに、再生用参照光４０１として入る。
このとき、露光領域３２１の右側部分３２１Ｒでは、反射回折光４０２と共に、透過０次回折光４０３を生じる。透過０次回折光４０３は、反射層３４で反射された後、媒体２の露光領域３２１の左側部分３２１Ｌに入る。
また、このとき、露光領域３２１の左側部分３２１Ｌでは、反射回折光４０４と共に透過０次回折光４０５が生じる。反射回折光４０２及び反射回折光４０４は、記録時において、第１の空間光変調器１２の上半分１２２にある画素１２１を通過し、４分の１波長板２８を経て右回り円偏光とされた情報光に対応する再生光であるが、再生光として実際的には楕円偏光となる。
【００６４】
反射回折光４０２及び反射回折光４０４は、反射層３４で反射された後、対物レンズ２９を経て、４分の１波長板２８を通過する。この戻りの光は楕円偏光となるが、Ｐ偏光成分を強く含んでおり、このＰ偏光成分は偏光ビームスプリッター１５を通過し、反射鏡２３及び結像レンズ２５等を経て、再生すべき２次元ページデータの半分が２次元イメージセンサー２６の一部（図４では２次元イメージセンサー２６の下半分）に投影される。なお、反射回折光４０２による２次元イメージセンサー２６上の再生パターンと、反射回折光４０４による２次元イメージセンサー２６上の再生パターンは、殆ど同一である。また、反射回折光４０２と反射回折光４０４は何れも、一般のホログラフィーでいう直接像に相当する光である。
【００６５】
一方、図６に示すように、露光領域３２１に入射した再生用参照光４０１に対して、一般のホログラフィーでいう共役像に相当する光も再生される。この共役像に相当する再生光を４０６及び４０７として、図６に示す。
しかし、再生光４０６及び再生光４０７は、能動減衰素子２２の第２領域２２２で大きく減衰されるので、実質的に２次元イメージセンサー２６に像を形成することはない。
更に、透過０次回折光４０５は、左回り円偏光しており、対物レンズ２９を経た後４分の１波長板２８を通過するとＳ偏光となって、偏光ビームスプリッター１５で反射されるので、やはり２次元イメージセンサー２６には入らない。
【００６６】
次に、再生の第２段階として、能動減衰素子２２の第１領域２２１の減衰量を最大とし、第２領域２２２の減衰量を最小として、実質的に第２領域２２２のみを光が通過できるように能動減衰素子２２を制御する。この場合も、再生の第１段階と同様の動作により、記録時の第１の空間光変調器１２の下半分１２３に対応した２次元ページデータが、直接像として、２次元イメージセンサー２６の一部（図４では２次元イメージセンサー２６の上半分）に投影される。再生の第１段階と同様に、共役像に相当する再生光及び０次回折光は、２次元イメージセンサー２６に入らない。
従って、媒体２の感光層３２の一つの露光領域３２１に対して、能動減衰素子２２の光を通過させる領域を切り換えることで、該露光領域に記録された２次元ページデータを全面再生することができる。このとき、信号対雑音比を低下させる要因となる共役像に相当する再生光および０次回折光が２次元イメージセンサー２６に入らないので、高い信号対雑音比が実現でき、従って信頼性の高いデータ再生が可能となる。
【００６７】
なお、このような第１の再生方法におけるトラッキング制御及びフォーカシング制御は、記録時と同様に、露光領域３２１と、ランド３６に沿った次の露光領域（図示せず）の中間に対物レンズ２９が対向している瞬間に行われる。このとき、第１の空間光変調器１２は全画素１２１が明状態に、第２の空間光光変調器２１は一様な位相状態に、能動減衰素子２２は第１領域２２１及び第２領域２２２とも減衰量が最小の状態に、制御されている。
【００６８】
次に、記録された情報を再生する第２の方法を説明する。これは、露光領域３２１に記録されたホログラムの回折効率が高い場合に可能な再生方法である。
第１の方法と動作的に根本的に異なるのは、能動減衰素子２２の第１領域２２１、第２領域２２２の明暗状態を切り換えるのではなく、常に減衰量最小、即ち明状態とする点である。この場合、能動減衰素子２２の構造として二つの領域に分ける必要はないが、説明の便宜上、第１領域２２１と第２領域２２２に分ける。
【００６９】
図６において露光領域３２１に形成されたホログラムの回折効率が高い場合は、再生用参照光４０１に対して発生する透過０次回折光４０３の強度は弱く、その透過０次回折光４０３によって発生する共役再生光４０７は、透過０次回折光４０３の強度より更に弱い。
一方、共役再生光４０６は、反射層３４で反射された後、露光領域３２１の左側部分３２１Ｌに入りここで回折を受ける。このとき、共役再生光４０７と同じ方向に進む光はその透過０次回折光（図示せず）であるから、この透過０次回折光の強度も弱い。
再生用参照光４０１は、能動減衰素子２２の第１領域２２１を通過した再生用参照光であるが、第２領域２２２を通過した再生用参照光による共役再生光についても全く同様である。
従って、能動減衰素子２２の第１領域２２１及び第２領域２２２が共に明状態であっても、２次元イメージセンサー２６に入る共役再生光の強度は弱いので、２次元イメージセンサー２６で検出する光強度について、一定の閾値を設定すれば、共役再生光による影響を除外することができる。この閾値は、露光領域３２１に記録されたホログラムの回折効率等、種々の条件によって最適値が異なってくるが、概ね、２次元イメージセンサー２６の各画素が出力する値の最大値の１０％から５０％の範囲に設定すればよい。
この第２の再生方法の場合にも、透過０次回折光４０５は、偏光ビームスプリッター１５で反射されるので、２次元イメージセンサー２６には入らない。従って、本発明の光情報記録再生装置によれば、反射回折光４０２及び反射回折光４０４が担持する情報のみを、２次元イメージセンサー２６で再生することが可能になる。
なお、このような第２の再生方法におけるトラッキング制御及びフォーカシング制御は、第１の再生方法における場合と同様に行われる。
【００７０】
更に、本発明の光情報記録再生装置によれば、ＣＤなどの従来型光ディスクを媒体２の位置に置き、第１の空間光変調器１２の全画素を明状態に、第２の空間光変調器２１を一様な位相状態に、能動減衰素子２２の第１領域２２１及び第２領域２２２を減衰量が最小の状態に制御すれば、このディスクに入射する光は、上記の記録時及び再生時にフォーカシング制御及びトラッキング制御を行う際に信号検出系８に入る光束と同様の経路をたどるので、フォーカシング信号、トラッキング信号及びＲＦ信号を得ることができる。このように、本実施形態の光情報記録再生装置に依れば、従来型光ディスクを再生することも可能である。また、ＣＤ−Ｒ／ＲＷなどの従来型追記ディスクに、従来方式で書き込むことも可能である。
【００７１】
本発明の実施形態は、上記の形態に限られるものではなく、図１に示す偏光ビームスプリッター１５の面１５１にＳ偏光が入射し、面１５１に隣接する面１５２にＰ偏光が入射し、記録時には面１５１及び面１５２のいずれか一方に入射する光が情報光となり、もう一方に入射する光が参照光となって、偏光ビームスプリッター１５と対物レンズ２９との間に、そのファースト軸若しくはスロー軸の方向が、Ｓ偏光もしくはＰ偏光に対して４５度になるように４分の１波長板２８が配設されるという要件を満たせば、様々な変形例が可能である。
【００７２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の光情報記録再生装置及び方法、光情報記録装置及び方法、並びに光情報再生装置によれば、ホログラフィック記録再生装置として簡素で、従って低価格に構成でき、信号対雑音比が良好で信頼性の高い情報記録再生が可能となる。また、従来型ディスクとの両立生も確保される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光情報記録再生装置の一実施形態の要部概略構成図である。
【図２】本実施形態に用いる空間光変調器の正面図である。
【図３】本実施形態の光情報記録再生装置における情報を記録する場合の動作を示す説明図である。
【図４】本実施形態の光情報記録再生装置における情報を再生する場合の動作を示す説明図である。
【図５】本実施形態の光情報記録再生装置における情報を再生する場合の光束の状態を、媒体の露光領域近辺を拡大して示す説明図である。
【図６】本実施形態の光情報記録再生装置における情報を再生する場合の光束の状態を、媒体の露光領域近辺を拡大して示す説明図である。
【符号の説明】
１光情報記録再生装置の主要部をなす光学系
２光情報記録媒体
３光源
４コリメーター光学系
５光束絞り
６偏光板
７第１のビームスプリッター
８信号検出系
９，１８凸パワーを持つレンズ
１０一方向に凸パワー又は凹パワーを持つシリンドリカルレンズ
１１４分割フォトディテクター
１２第１の空間光変調器
１２１第１空間光変調器の画素
１２２第１空間光変調器の上半分
１２３第１空間光変調器の下半分
１３，２０，２７，３０光軸
１４第１の空間光変調器１２に入射する光束
１５偏光ビームスプリッター
１５１Ｓ偏光成分を反射する偏光ビームスプリッターの面
１５２Ｐ偏光成分を透過する偏光ビームスプリッターの面
１６第２の偏光ビームスプリッター
１７光源モニター系
１９フォトディテクター
２１第２の空間光変調器
２２能動減衰素子
２２１能動減衰素子の第１領域
２２２能動減衰素子の第２領域
２３反射鏡
２４旋光板
２５結像レンズ
２６２次元イメージセンサー
２８４分の１波長板
２９対物レンズ
２９ａアクチュエータ
３１透明基板層
３２感光層
３２１露光領域
３３透明バッファー層
３４反射層
３５保護層
３６ランド
３７グルーブ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus and a method for recording information such as digital data on a medium using light. Further, the present invention relates to an apparatus and a method for reproducing information recorded on the medium. In particular, the present invention relates to an apparatus and a method for performing holographic recording and reproduction.
[0002]
[Prior art]
At present, compact discs (CD), digital versatile discs (DVD), magneto-optical (MO) discs and the like are used as information recording media using light.
In these information recording media, information is recorded as one-dimensional digital data using light, and in reproduction, a difference in light reflectance or a polarization direction of reflected light is expressed as on / off. In the one-dimensional recording method used for these information media, shortening the wavelength of a light source used for recording / reproduction and increasing the number of information recording layers of the medium have been studied in order to increase the information recording density.
On the other hand, a holographic recording / reproducing method has been conventionally proposed as a method for two-dimensionally recording / reproducing information. Note that the two-dimensional recording / reproduction means that the information is expressed two-dimensionally as information. In the case of the holographic method, it is considered that physical recording is performed three-dimensionally.
[0003]
In the holographic method, data is described as two-dimensional information as described in an article by D-Saltis and F. Mock (originally Scientific American, November 1995), for example, pages 46 to 54 of the January 1996 issue of Nikkei Science. Dramatically improved recording density is expected because the recording is performed volumetrically on the medium.
However, since a bulk crystal such as lithium niobate has been used as a recording medium, there is a problem of specialty of a material, and a reference light is irradiated from a direction having an angle to object (information) light. There are problems such as an increase in the size of a reproduction optical system and incompatibility with a disc-shaped disk medium such as a CD which is mainly used as a medium, and it has not been put to practical use.
In view of the recent spread of photosensitive polymers as photosensitive materials, methods for solving these problems have been proposed in, for example, Patent Documents 1 to 4.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-10-124872
[Patent Document 2]
JP-A-11-31938
[Patent Document 3]
JP-A-2002-123949
[Patent Document 4]
JP-T-2002-53981
[0005]
The devices described in Patent Documents 1, 2 and 3 are basically based on the same concept. A disk-shaped substrate provided with a reflective layer and a hologram layer (photosensitive layer) is used as an information recording medium. When holographic recording of information using light, the reference light and object light (information light) are coaxially arranged to reduce the size of the optical system, and both the reference light and object light are irradiated from one side of the disk medium. Holographic recording of two-dimensional data is possible, and compatibility with a conventional disk medium can be realized. The recording / reproducing optical system is provided with a two-part optical rotation plate in which optical rotation optical elements having optical rotation directions of plus 45 degrees and minus 45 degrees are abutted in a plane, and combined with a polarizing beam splitter to perform recording at the time of recording. Even when the reference light and the object light (information light) are irradiated coaxially, it is possible to separate unnecessary background light (0th-order diffracted light) and information light (first-order or higher-order diffracted light) during reproduction. It is possible.
[0006]
Specifically, in the first embodiment described in Patent Literature 1, a liquid crystal that can be controlled on and off is used as a two-segment optical rotation plate. This liquid crystal is controlled to be in an on state at the time of servo and does not show optical rotation, but is controlled to be in an off state at the time of recording and reproduction. It shows optical rotation. Then, at the time of recording, the two-dimensional information to be recorded is expressed by controlling the optical rotation of each pixel of the spatial light modulator on / off. At the time of reproduction, the primary reproduction light generated first with respect to the light incident on the hologram recording layer is used as a secondary reference light, thereby generating a secondary reproduction light. Detection is performed by a two-dimensional image sensor such as a coupling element (CCD).
[0007]
Further, in the second embodiment described in Patent Document 1, a beam splitter and a two-dimensional image sensor are further added, thereby detecting the primary reproduction light, and detecting the differential between the primary reproduction light and the secondary reproduction light. To improve the signal-to-noise ratio.
In the third embodiment described in Patent Document 1, a half section of a light beam emitted from a light source and entering a recording / reproducing optical system (pickup) is referred to as reference light, and the other half section is referred to as an object without using an optical rotatory optical element. A method for generating light (information light) is shown.
[0008]
Patent Document 2 discloses three embodiments, each of which uses a passive optical element instead of an active optical element that can be turned on and off as a two-part optical rotation plate. Half of the two-part optical rotation plate has an optical rotation of plus 45 degrees, and the other half has an optical rotation of minus 45 degrees. At the time of recording, half of the recording area is exposed to the right 45 degree polarization state with respect to the S-polarized light, and the other half is exposed to the left 45 degree polarization state. During reproduction, reproduction information light generated by irradiating the recording area with reproduction reference light is detected by a two-dimensional image sensor such as a CCD.
[0009]
In Patent Literature 3, the configuration of the recording / reproducing optical system is almost the same as that of the third embodiment described in Patent Literature 2, but in Patent Literature 2, the convergence positions of the reference light and the information light are slightly different in the thickness direction of the medium. On the other hand, in Patent Document 3, the convergence positions of the reference light and the information light are the same. Then, at the time of recording, the recording area for a certain two-dimensional page data to be recorded is composed of two partial areas as in Patent Literature 2, but each of the partial areas has a polarization state of 45 degrees to the right with respect to the S-polarized light. At the same time as the exposure, it is also exposed in the left 45 degree polarization state. During reproduction, reproduction information light generated by irradiating the recording area with reproduction reference light is detected by a two-dimensional image sensor such as a CCD.
[0010]
Patent Document 4 discloses a method based on the principle of polarization holography and using a material having photoinduced anisotropy for a recording medium. Also in this method, at the time of recording, the reference light and the information (object) light are irradiated coaxially onto a card-shaped or disk-shaped medium from one side thereof. However, at the time of recording, the reference light and the information (object) light are linearly polarized light having polarization directions different from each other by 90 degrees. At the time of reproduction, information light including a polarization component having a polarization direction different from that of the linearly polarized reproduction reference light by 90 degrees is reproduced, and unnecessary background light (0th-order diffracted light) becomes unnecessary by the polarization beam splitter. (Diffraction light of the next order or more). Note that the recording optical system and the reading (reproducing) optical system are provided separately.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the first embodiment described in Patent Document 1, a liquid crystal is used as a two-segment optical rotation plate, and a control device for performing on / off control according to a state is required. Invite. In the reproduction, the primary reproduction light generated first with respect to the light incident on the hologram recording layer is used as the secondary reference light, and the secondary reproduction light generated by the secondary reference light is referred to as the information light. Therefore, the final information light intensity is weak. Therefore, the signal-to-noise ratio is poor, and it is difficult to reproduce information with high reliability.
[0012]
In the second embodiment described in Patent Document 1, the primary reproduction light is also detected, and the signal-to-noise ratio is improved by detecting the differential between the primary reproduction light and the secondary reproduction light. This requires complicated optical components, an image sensor, an electric circuit for driving the same, and the like, resulting in an increase in complexity, size, and cost of the entire device.
The third embodiment described in Patent Document 1 does not use a two-segment optical rotation plate and preferably has a simple device configuration. However, during reproduction, unnecessary background light and information light are separated. Because of this, the signal-to-noise ratio is poor, and it is difficult to reproduce information with high reliability.
[0013]
Further, in the first and second embodiments described in Patent Document 2, although a two-segment optical rotation plate is used, unnecessary background light and information light generated at the time of reproduction cannot be separated. The ratio is poor, and it is difficult to reproduce information with high reliability.
Further, in the third embodiment described in Patent Document 2, unnecessary background light and information light generated at the time of reproduction can be separated, but the light is exposed in the right (or left) 45 degree polarization state with respect to the S polarization. Since the polarization direction of the reproduction reference light is orthogonal to that of the region, the reproduction efficiency (the information light intensity with respect to the intensity of the incident reproduction reference light) is low. Therefore, this embodiment also has a low signal-to-noise ratio, making it difficult to reproduce information with high reliability.
[0014]
In Patent Document 3, it is preferable that an optical element for changing the convergence position of the reference light and the information light required in Patent Documents 1 and 2 is not required, but the following problem arises.
The recording area for certain two-dimensional page data to be recorded can be divided into two. These are referred to as partial area 1 and partial area 2. The polarization state at the right 45 degrees with respect to the S polarization is B polarization, and the polarization state at the left 45 degrees is A polarization. Then, upon recording (exposure), the partial area 1 and the partial area 2 are exposed in the A-polarized state and also in the B-polarized state. Regarding the reproduction, the light beam portion of the half cross section of the reproduction reference light becomes A-polarized light after passing through the two-part optical rotation plate, enters the partial area 1, reflects on the reflection surface of the medium, and enters the partial area 2. At this time, in the partial area 1, the information light corresponding to the recording in the A polarization state is generated in the direction opposite to the reproduction reference light, and is incident on the two-dimensional image sensor via the optical system including the lens. At this time, in the partial region 2, the information light corresponding to the recording in the A-polarized state is generated in the direction opposite to the reproduction reference light, and is reflected on the reflection surface of the medium. Enter the sensor. However, since the partial region 1 and the partial region 2 are also exposed in the B-polarized state, the B-polarized information light is reproduced though weaker than the A-polarized light. The same can be said for the light flux portion of the other half cross section of the reproduction reference light, except that the A-polarized light and the B-polarized light, and the partial regions 1 and 2 are interchanged. However, at the time of recording (exposure), the information light in the A-polarization state and the information light in the B-polarization state each carry half of certain page data. In other words, they carry different information. Are overlapped on the same area of the two-dimensional image sensor. Therefore, the one described in Patent Document 3 also has a poor signal-to-noise ratio, and it is difficult to reproduce information with high reliability.
[0015]
Further, in Patent Document 4, although a polarization separation of unnecessary background light during reproduction is easily performed in principle, a special material having light-induced anisotropy is used for a recording medium. However, such materials are not yet practical. Further, since the recording optical system and the reproduction optical system are provided independently, the size and cost of the apparatus are increased.
[0016]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above situation, and has a simple and low-cost apparatus as a device while maintaining the characteristics of holographic recording and reproduction, and has a good signal-to-noise ratio and high reliability. It is an object of the present invention to provide an optical information recording / reproducing apparatus and method, an optical information recording apparatus and method, and an optical information reproducing apparatus and method capable of practically reproducing information with high reliability.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention is an optical information recording / reproducing apparatus that records information on a medium using light and reproduces the recorded information, and has a predetermined polarization direction. Means for generating a split light beam, a splitting unit for splitting the light beam into two light beams, at least one spatial light modulator for modulating at least one of the split light beams according to the information to be recorded, and polarization. The spatial light modulator has a plurality of pixels that can modulate the transmittance of each pixel, and the polarizing beam splitter has one of the following: a beam splitter, a quarter-wave plate, and an objective lens. Incident on one surface as S-polarized light and incident on the other surface as P-polarized light, the quarter-wave plate has a direction of its fast axis or slow axis at 45 degrees with respect to S-polarized light or P-polarized light. The polarization beam splitter Wherein a Potter disposed between the objective lens, the objective lens is characterized in that it is opposed to the medium.
[0018]
Further, in the optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention, one of light incident as S-polarized light on one surface of the polarizing beam splitter and light incident as P-polarized light on another surface becomes information light. One of which serves as a reference beam so that information is holographically recorded on the medium.
[0019]
Further, an optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention includes a signal detection system that generates a focus signal, a tracking signal, and an RF signal.
[0020]
Further, the optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention is characterized in that a two-dimensional image sensor is provided at a position where an image of the spatial light modulator is projected through reflection on the medium.
[0021]
Also, the optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention has an active attenuation element in an optical path for generating the reference light incident on the polarization beam splitter, and the active attenuation element has two independently controllable areas. It is characterized by having.
[0022]
Further, an optical information recording / reproducing method according to the present invention uses an optical information recording / reproducing apparatus according to claim 1 and a medium having a reflective layer to record information on the medium or to record information on the medium. Is reproduced.
[0023]
Further, the optical information recording / reproducing method according to the present invention comprises a photosensitive layer that undergoes refractive index modulation by light irradiation, lands and grooves formed periodically, and a reflective layer formed on the lands and the upper surface of the groove. The information is recorded on the medium or the information recorded on the medium is reproduced by using the medium having the information and the optical information recording / reproducing apparatus according to claim 4.
[0024]
Also, the optical information recording method of the present invention uses the optical information recording / reproducing device according to claim 4 to perform information recording while detecting the image of the spatial light modulator with the two-dimensional image sensor. Features.
[0025]
Further, the optical information reproducing method of the present invention uses the optical information recording / reproducing apparatus according to claim 5 to instantaneously activate the active attenuation element at one moment with respect to one exposure area of a medium on which information is holographically recorded. Control is performed so that substantially only one of the two regions that can be independently controlled can transmit light, and then control is performed such that substantially only one other region of the active attenuation element can transmit light. It is characterized by doing.
[0026]
Further, the optical information reproducing apparatus of the present invention has an active attenuation element in an optical path for generating the reference light incident on the polarization beam splitter, and the active attenuation element is controlled uniformly over the entire surface. By using the optical information recording / reproducing apparatus described above, a threshold value is provided for the output of the two-dimensional image sensor to read a light and dark pattern.
[0027]
Further, an optical information recording apparatus of the present invention is an optical information recording apparatus that holographically records information by irradiating a photosensitive layer of a medium with information light and a recording reference light, wherein the light source emits light, and the light source emits light. Branching means for branching the obtained light to generate an information light and a recording reference light; and generating information light by applying modulation to the one of the branched light fluxes in accordance with the data of the information to be recorded. A first spatial light modulator, a polarization beam splitter in which the information light is incident on one surface thereof, and the polarization beam splitter in which the other split light beam is polarized in a direction orthogonal to the polarization direction of the information light. The reference light guiding optical system for guiding to the other surface, the information light generated by the first spatial light modulator and the recording reference light guided by the reference light guiding optical system, Polarization directions orthogonal to each other A quarter-wave plate, each of which is incident thereon, and holographically records information on the photosensitive layer of the medium using the information light and the recording reference light that have passed through the quarter-wave plate. It is characterized by doing so.
[0028]
Also, the optical information recording method of the present invention is an optical information recording method for holographically recording information by irradiating a photosensitive layer of a medium with information light and a recording reference light, wherein light emitted from a light source is used as information light. And one of the light beams obtained by the splitting is passed through a spatial light modulator controlled in accordance with the data of the information to be recorded in the holographic device. Is modulated to generate information light, the other light beam obtained by branching is used as a recording reference light, and then the information light and the recording reference light are polarized in directions orthogonal to each other. And information is holographically recorded on the photosensitive layer of the medium by the information light and the recording-specific reference light that have passed through the quarter-wave plate. .
[0029]
Further, the optical information reproducing apparatus of the present invention is an optical information reproducing apparatus for reproducing information holographically recorded on a photosensitive layer of a medium, wherein a light source emitting light and light emitted from the light source are referred to for reproduction. A branching unit that branches to generate light, and the light obtained by branching by the branching unit is the same as the polarization direction of the recording reference light used when holographically recording information on the photosensitive layer. A light guiding optical system for reference light, which is guided by being polarized, and a polarizing beam splitter, into which the light guided by the light guiding optical system for reference light and polarized in the same direction as the polarization direction of the recording reference light is incident, and A quarter-wave plate that circularly polarizes the light that has passed through the beam splitter in the same direction as the polarization direction of the recording reference light used when holographically recording information on the photosensitive layer; and the quarter-wave plate. Through the board And a two-dimensional image sensor for detecting, as information light, reflected diffracted light obtained from information holographically recorded on the photosensitive layer when the obtained reference light for reproduction is applied to the photosensitive layer of the medium. It is characterized by the following.
[0030]
In the optical information reproducing method of the present invention, in the optical information reproducing method of reproducing information holographically recorded on a photosensitive layer of a medium, light emitted from a light source is recorded holographically on the photosensitive layer. The linearly polarized light in the same direction as the polarization direction of the recording reference light used at that time is guided to a polarizing beam splitter, and the linearly polarized light guided to the polarizing beam splitter is holographically recorded on the photosensitive layer. Is passed through a quarter-wave plate so as to be circularly polarized in the same direction as the circularly-polarized light of the recording reference light used in the recording, and the reproduction reference light obtained through the quarter-wave plate is passed through the quarter-wave plate. When irradiating the photosensitive layer of the medium, the reflected diffraction light obtained from the information holographically recorded on the photosensitive layer, after passing through the quarter-wave plate and the polarizing beam splitter Projected dimension image sensor, characterized by reproducing the information by detecting the reflected diffracted light projected onto the two-dimensional image sensor.
[0031]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of an optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
The optical information recording / reproducing device of the present embodiment described below is a device that can be implemented alone as an optical information recording device for recording optical information or as an optical information reproducing device for reproducing optical information.
[0032]
FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of an embodiment of an optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention.
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an optical system which is a main component of the optical information recording / reproducing apparatus. The optical system 1 is incorporated in one unit as an optical pickup for recording information on the optical information recording medium 2 or reproducing information from the optical information recording medium 2 on which information is recorded.
Reference numeral 2 denotes a medium on which information is to be recorded or from which information is to be reproduced. The medium 2 is partially shown in cross section in FIG. The medium 2 is preferably in the form of a disc such as a CD or DVD. In this case, the disk medium 2 is driven to rotate, and the optical pickup is driven linearly in the radial direction of the disk medium 2, as in a CD or DVD drive device (drive). Although not shown, a conventionally known method can be used for a mechanism, an electric circuit, and the like necessary for these driving and control.
[0033]
In the optical system 1 shown in FIG. 1, the member 3 is a light source having good coherence, such as a semiconductor laser. It is desirable that the light emitted from the light source 3 is linearly polarized. In the case of FIG. 1, the polarization direction is perpendicular or parallel to the plane of the drawing. As the wavelength, a wavelength at which the sensitivity of the photosensitive material of the medium 2 is high is used.
The member 4 is a collimator optical system that converts light emitted from the light source 3 into a parallel light beam. Although the collimator optical system 4 is shown in FIG. 1 as a single-lens configuration for convenience, it is not limited to this. For example, when a semiconductor laser having astigmatism is used as the light source 3, an optical element such as a cylindrical lens for correcting the astigmatism may be included. Further, an optical element for uniformizing the intensity distribution in the light beam cross section can be included.
The member 5 is a light beam stop that limits the diameter of the parallel light beam emitted from the collimator optical system 4 to a predetermined value. The beam stop 5 may be arranged in the collimator optical system 4 or between the collimator optical system 4 and the light source 3.
[0034]
The member 6 is a polarizing plate. The rotation position of the polarizing plate 6 is determined such that the polarization direction of the light passing therethrough is perpendicular or parallel to the paper. However, when the light emitted from the light source 3 is linearly polarized, the polarizing plate 6 becomes unnecessary. That is, in the present embodiment, the light source 3 and / or the polarizing plate 6 function as means for generating a light beam having a predetermined polarization direction depending on whether or not the light emitted from the light source 3 is polarized.
[0035]
The member 7 is a first beam splitter. The beam splitter 7 has a predetermined branching ratio with respect to the incident light.
The member 8 disposed above the beam splitter 7 is a signal detection system. The signal detection system 8 includes a lens 9 having a convex power lens, a cylindrical lens 10 having a convex power or a concave power in one direction, and a quadrant photodetector 11 as main components.
The member 12 disposed on the right side of the beam splitter 7 is a first spatial light modulator. FIG. 2 shows a state where the first spatial light modulator 12 is viewed from the front, that is, in the direction of the optical axis 13 from the incident light side.
In FIG. 2, reference numeral 14 denotes a light beam incident on the first spatial light modulator 12. The first spatial light modulator 12 has a large number of pixels 121 each capable of independently controlling the light transmittance. Such a spatial light modulator 12 can be configured using, for example, liquid crystal. As shown in FIGS. 1 and 2, the first spatial light modulator 12 is configured such that the upper half 122 above the optical axis 13 has a half cross section of the light beam 14, and the lower half 123 has a lower half 123 of the light beam 14. It is arranged so that a half section passes.
[0036]
The member 15 is a polarization beam splitter. The polarization beam splitter 15 reflects the S-polarized (polarized light perpendicular to the paper) component of the light incident thereon toward the medium 2, and transmits the P-polarized (polarized light parallel to the paper) component. As shown in FIG. 1, the above components from the light source 3 to the polarization beam splitter 15 are arranged along the optical axis 13.
[0037]
The member 16 arranged below the beam splitter 7 in FIG. 1 is a second beam splitter. The second beam splitter 16 has a predetermined branching ratio of, for example, about 50% transmission and about 50% reflection with respect to incident light obtained by being reflected by the first beam splitter 7.
Reference numeral 17 arranged below the second beam splitter 16 is a light source monitoring system. The light source monitor system 17 includes a lens 18 having a convex power lens and a photodetector 19 as main components. As shown in FIG. 1, the above components from the signal detection system 8 to the light source monitoring system 17 are arranged along an optical axis 20 perpendicular to the optical axis 13.
The member 21 disposed on the right side of the second beam splitter 16 is a second spatial light modulator. The second spatial light modulator 21 has a plurality of pixels that can independently control the phase of light passing therethrough. Such a spatial light modulator can be configured using, for example, liquid crystal. In addition, as described later, the second spatial light modulator 21 can be omitted depending on whether or not a predetermined phase modulation pattern is given to the reference light.
[0038]
The member 22 is an active element that applies a controlled attenuation to a light beam passing therethrough. As shown in FIG. 1, the active attenuating element 22 is independent of a first region 221 that is an upper half of the optical axis 27 and a second region 222 that is a lower half of the optical axis 27. It is desirable to adopt a configuration that can be controlled to a predetermined value. However, the active attenuation element 22 is not limited to the configuration having the first region 221 and the second region 222, and may have a configuration in which the front surface of the active attenuation element 22 is uniformly controlled. Such an active attenuation element 22 can be configured using, for example, liquid crystal. Note that, as described later, the active damping element 22 can be omitted in some cases.
[0039]
The member 23 is a reflecting mirror. The reflecting mirror 23 may be configured by using a metal thin film or a dielectric multilayer film formed on the surface of a flat substrate, or may be configured by using the total reflection on the inclined surface of a right-angle prism. .
A member 24 disposed between the reflecting mirror 23 and the polarizing beam splitter 15 is a light-rotating plate that applies a predetermined angle of rotation to incident light. As the light application plate 24, for example, a half-wave plate can be used. As described later, the optical rotation plate 24 becomes unnecessary depending on the polarization direction of the incident light.
The spatial light modulator 21, the active attenuating element 22, the reflecting mirror, and the components that guide the light reflected by the first beam splitter 7 and emitted downward to the beam splitter 15 up to the second beam splitter 16 23 and the optical rotation plate 24 function as a light guide optical system for reference light.
[0040]
Reference numeral 25 disposed on the left side of the second beam splitter 16 is an imaging lens, and member 26 is a two-dimensional image sensor such as a CCD. Although the imaging lens 25 is shown as a single-lens configuration in FIG. 1, a multiple-lens configuration may be used for necessary aberration correction. As shown in FIG. 1, the components from the two-dimensional image sensor 26 to the reflecting mirror 23 are arranged along an optical axis 27 perpendicular to the optical axis 20.
[0041]
Reference numeral 28 disposed above the polarization beam splitter 15 is a quarter-wave plate. The quarter-wave plate 28 is arranged such that the direction of the fast (F) axis, and hence the direction of the slow (s) axis, is 45 degrees clockwise or left with respect to the polarization direction of the linearly polarized incident light. It is arranged so that it turns 45 degrees.
The member 29 is an objective lens. The objective lens 29 is disposed so as to face the medium 2 and is driven by a mechanism for performing focusing control and tracking control based on a signal from the signal detection system 8. This mechanism can use a conventionally known method for an optical pickup. Therefore, this mechanism is simply shown as an actuator 29a, and a detailed configuration is not shown. Further, although the objective lens 29 is shown as a single-lens configuration, it may have a multiple-lens configuration for necessary aberration correction.
As shown in FIG. 1, the components from the objective lens 29 to the reflecting mirror 23 are arranged along an optical axis 30 perpendicular to the optical axis 13.
[0042]
The above-described medium 2 has a plate-like shape such as a disk shape, and includes, in order from the objective lens 29 side, a transparent substrate layer 31, a photosensitive layer 32, a transparent buffer layer 33, a reflective layer 34, It has a protective layer 35.
For the transparent substrate layer 31, for example, polycarbonate used for a CD or the like can be used as a material.
For the photosensitive layer 32, a material whose transmittance is not significantly changed by light irradiation and whose refractive index is locally modulated, for example, a photopolymer is used. The thickness is such that the formed hologram can be regarded as a volume hologram, a so-called thick hologram, for example, a thickness of 10 μm or more.
The transparent buffer layer 33 is a layer provided for one purpose to reduce the influence of the material of the photosensitive layer 32, which may be contracted by exposure to light. Therefore, a material having a small photoelasticity is preferably used. Further, a transparent buffer layer may be provided between the transparent substrate layer 31 and the photosensitive layer 32 or on both sides of the photosensitive layer 32. In the transparent buffer layer 33, lands 36 and grooves 37 serving as tracking guides are periodically formed at predetermined intervals. However, if shrinkage of the material of the photosensitive layer 32 due to the above exposure does not cause a practical problem, the transparent buffer layer 33 may be omitted, and the lands 36 and the grooves 37 may be formed directly on the photosensitive layer 32.
The reflection layer 34 is formed on the surface of the land 36 and the surface of the groove 37 by, for example, aluminum evaporation.
The protective layer 35 is a layer provided for protecting the reflective layer 34, and can be made of a plastic material used for a protective layer of a CD.
[0043]
Next, the operation of the optical information recording / reproducing apparatus of the present embodiment configured as described above will be described.
First, an operation for recording information will be described with reference to FIG.
The light emitted from the light source 3 is converted into a parallel light beam by the collimator optical system 4, is restricted to a predetermined light beam diameter by the light beam stop 5, and then enters the subsequent optical system. By limiting the optical diameter in this way, generation of unnecessary stray light, flare, and the like in the subsequent optical system can be suppressed. The light that has passed through the polarizing plate 6 becomes linearly polarized light and enters the first beam splitter 7. The polarization direction is determined in relation to the operation of the spatial light modulator 12, and will be described later. The same applies to the case where the light source 3 originally emits linearly polarized light.
[0044]
The light incident on the first beam splitter 7 is branched at a predetermined branching ratio, for example, at a rate of about 33% for transmission and about 66% for reflection.
Here, first, description will be made along the flow of light transmitted through the first beam splitter 7.
The light that has passed through the first beam splitter 7 enters the first spatial light modulator 12 as a light beam 14 in order to generate information light for recording. In the first spatial light modulator 12, each pixel 121 in the area through which the light flux 14 passes applies transmittance modulation to light passing therethrough in accordance with two-dimensional page data to be recorded as information. Controlled. However, if the data to be recorded as information is digital data, each pixel may be controlled to either a bright state or a dark state.
Generally, when transmittance modulation is performed using liquid crystal, light incident on the liquid crystal layer is linearly polarized, and a polarizing plate is provided behind the liquid crystal layer. Also in the present embodiment, when a liquid crystal element is used as the first spatial light modulator 12, a polarizing plate is provided behind the liquid crystal layer (detailed illustration is omitted). At this time, the direction of the polarizing plate provided behind the liquid crystal layer is determined so that the polarization direction of the light passing through the polarizing plate is S-polarized when viewed from the polarizing beam splitter 15.
[0045]
On the other hand, the polarization direction of the light beam 14 incident on the first spatial light modulator 12 is determined by the properties of the liquid crystal layer used and the relationship between the presence or absence of an electric field applied to each pixel and the light / dark state. For example, when an electric field is not applied to each pixel (for example, 0 as digital data), light incident on the pixel receives a 90-degree optical rotation, and then becomes dark, and when an electric field is applied (as digital data). Is, for example, 1), if the light incident on the pixel is not subjected to optical rotation and becomes a bright state at that time, the polarization direction of the light flux 14 incident on the first spatial light modulator 12 is S-polarized ( Vertical polarization). If the relationship between (0, 1) of the digital data and the brightness of each pixel is reversed, the polarization direction of the incident light flux 14 is selected as P-polarized light (polarized light parallel to the paper).
[0046]
When passing through the first spatial light modulator 12, transmission light modulation is applied in accordance with the two-dimensional page data, and the light beam 38 emitted as S-polarized light becomes information (object) light during recording. The information beam 38 enters the polarizing beam splitter 15 where it is reflected and enters the quarter wave plate 28. Since the direction of the fast (F) axis (or the direction of the slow (s) axis) of the quarter-wave plate 28 is clockwise 45 degrees or counterclockwise 45 degrees with respect to the incident S-polarized light, The light emitted therefrom becomes clockwise or counterclockwise circularly polarized light. Both clockwise and counterclockwise are possible, but in this embodiment, clockwise circularly polarized light is used for convenience of explanation.
[0047]
The information light beam 38 that has become clockwise circularly polarized light becomes a light beam that converges through the objective lens 29, passes through the transparent substrate layer 31, the photosensitive layer 32, and the transparent buffer layer 33 of the medium 2, and becomes a minimum spot on the reflection layer 34. The light is collected and reflected at the same time, and passes through the transparent buffer layer 33, the photosensitive layer 32, and the transparent substrate layer 31 again. Thereafter, the information light beam 38 becomes a parallel light beam again through the objective lens 29, and is incident on the quarter-wave plate 28 again. Since the return light emitted from the quarter-wave plate 28 is P-polarized light, it passes through the polarizing beam splitter 15 and enters the imaging lens 25 via the reflecting mirror 23 and the second beam splitter 16 and the like. An image of the first spatial light modulator 12 is formed on the two-dimensional image sensor 26. The light beam 38 serving as information light receives a certain amount of absorption in the middle of the photosensitive layer 32 and the like, and receives a predetermined reflection in the second beam splitter 16. Due to such absorption and reflection, the intensity of light reaching the two-dimensional image sensor 26 is not necessarily high. However, if the two-dimensional image sensor 26 has high sensitivity, the two-dimensional page data to be recorded is as described above. Can be monitored by the two-dimensional image sensor 26, so that recording (exposure) can be performed while confirming that correct information is displayed on the first spatial light modulator 12.
[0048]
If a pixel defect or the like has occurred in the first spatial light modulator 12 and a correct display is not performed, an overlapping exposure is performed to invalidate the exposure, and a data display using no defective pixel is performed. The reliability of the recording can be improved by re-exposure to another location of the photosensitive layer 32.
When the light passes through each layer of the medium 2, the light is refracted at the interface between the layers according to the refractive indexes of the materials on both sides of the medium. However, this is not essential in the present invention. The illustration is omitted. Further, it is desirable that the objective lens 29 is designed in consideration of the refractive index and the thickness of each layer of the medium 2.
[0049]
Next, a description will be given along the flow of light emitted from the light source 3 and reflected by the first beam splitter 7. The light reflected by the first beam splitter 7 is the same polarization as the light flux 14 and is S-polarization or P-polarization linear polarization.
The light reflected by the first beam splitter 7 enters the second beam splitter 16 and is split at a predetermined split ratio, for example, at a rate of about 50% for transmission and about 50% for reflection. Due to this branching ratio, the light amount ratio between the information light and the reference light is almost equal.
The light transmitted through the second beam splitter 16 enters a light source monitor system 17. As a result, it is possible to monitor the fluctuation of the output of the light source 13 due to the environmental temperature and the like, and control the light source 13 based on the output signal via control means (not shown) to stabilize the output.
[0050]
On the other hand, light reflected by the second beam splitter 16 is light serving as reference light at the time of recording, and firstly enters the second spatial light modulator 21 as a light flux 39.
Since the second spatial light modulator 21 applies a predetermined phase modulation pattern to the reference light, phase-encoded multiplex recording becomes possible, and only those who have the predetermined phase modulation pattern as a key during reproduction are recorded. It can also be used to reproduce information. When such usage is not performed, the second spatial light modulator 21 can be omitted.
[0051]
The light flux 39 then enters the active attenuating element 22 and undergoes appropriate attenuation throughout the light flux 39. The overall intensity of the information light beam 38 differs depending on the ratio of light to dark in the light and dark pattern displayed on the first spatial light modulator 12, but the reference light beam depends on the overall intensity of the information light beam 38. By applying appropriate attenuation to 39 and adjusting the intensities of both, the contrast of interference fringes obtained by interference between the information light beam 38 and the reference light beam 39 recorded on the photosensitive layer 32 of the medium 2 can be increased. This contrast means a phase contrast when a photosensitive material of a refractive index modulation type such as a photopolymer is used for the photosensitive layer 32.
[0052]
Also, when displaying two-dimensional page data to be recorded on the first spatial light modulator 12, as is conventionally known, two pixels are set to one bit, and one of the pixels is always bright and the other is one. One can also use a darkening method. In this case, since the overall information light intensity is constant, the active attenuation element 22 is not required. However, the branching ratio between the first beam splitter 7 and the second beam splitter 16 is appropriately set to, for example, about 50% for transmission and about 50% for reflection.
The light beam 39 is thereafter reflected by the reflecting mirror 23 and enters the optical rotation plate 24. However, if the light is already P-polarized at the stage of incidence, the optical rotation plate 24 becomes unnecessary. The optical rotation plate 24 is selected so that, for example, the light beam 14 becomes S-polarized light when the light incident thereon is S-polarized light. Therefore, the light beam 39 reflected by the second beam splitter 16 also becomes S-polarized light, and the second space This is necessary in the case where the optical modulator 21 has no optical rotation function and the active attenuating element 22 is not used. The incident S-polarized light is converted into P-polarized light and emitted.
[0053]
The P-polarized light flux 39 passes through the polarization beam splitter 15 and passes through the quarter-wave plate 28. At this time, the information light beam 38 is clockwise circularly polarized light, while the reference light beam 39 is counterclockwise circularly polarized light. Thereafter, the light flux 39 is converged by the objective lens 29, passes through the transparent substrate layer 31, the photosensitive layer 32, and the transparent buffer layer 33 of the medium 2, and is condensed to a minimum spot on the reflection layer 34 at the same time. The light is reflected and passes through the transparent buffer layer 33, the photosensitive layer 32, and the transparent substrate layer 31 again.
[0054]
Assuming that a region where the information light beam 38 and the reference light beam 39 pass through the photosensitive layer 32 is an exposure region 321, as described above, the information light beam 38 is clockwise circularly polarized light, and the reference light beam 39 is counterclockwise circularly polarized light. 321 twice, as interference by the information light before reflection by the reflection layer 34 and the reference light after reflection, and as interference by the information light after reflection by the reflection layer 34 and the reference light before reflection. The two-dimensional page data displayed on the first spatial light modulator 12 is holographically recorded in the exposure area 321.
The information light recorded in the exposure area 321 more precisely reflects the Fresnel diffraction pattern in the exposure area 321 of the first spatial light modulator 12 through the objective lens 29 and the like, and furthermore, the reflection layer 34. It is a Fresnel diffraction pattern in the exposure area | region 321 which passed. The hologram formed in the exposure area 321 is a reflection hologram.
[0055]
Next, tracking control and focusing control during recording will be described.
The tracking control and the focusing control are performed alternately with the recording exposure. That is, this is performed at the moment when the objective lens 29 faces the middle between the exposure area 321 and the next exposure area (not shown) along the land 36.
At this time, the first spatial light modulator 12 is controlled so that all the pixels 121 are in a bright state, the second spatial light modulator 21 is in a uniform phase state, and the active attenuating element 22 is in a state where the amount of attenuation is minimum. ing. In this state, the reference light beam 39 passes through the same optical path as the above-described optical path at the time of recording, is reflected by the reflective layer 34 and exits the transparent substrate layer 31, and then becomes a parallel light beam again through the objective lens 29. The light enters the quarter-wave plate 28 again.
[0056]
After passing through the quarter-wave plate 28, the reference light beam 39 becomes S-polarized light, so that the reference light beam 39 is reflected by the polarization beam splitter 15, and the first spatial light modulator in which all pixels are in a bright state. After passing through 12, a part is reflected by the first beam splitter 7 and enters the signal detection system 8.
[0057]
On the other hand, the light beam 14 that has passed through the first beam splitter 7 passes through the first spatial light modulator 12 in which all the pixels 121 are in a bright state, and then follows the same light path as that of the information light beam 38 to form a second light beam. To the beam splitter 16. Part of the light reflected by the second beam splitter 16 is transmitted by the first beam splitter 7 and enters the signal detection system 8.
As described above, the light flux following the two paths enters the signal detection system 8, but the polarizations of these light fluxes are linear polarizations orthogonal to each other, so that interference fringe noise does not occur. In the signal detection system 8, the intensity overlaps.
[0058]
The signal detection system 8 can be the same as the signal detection system in a drive device such as a CD in terms of both configuration and operation. The focus control signal is, for example, an astigmatism method, and the tracking control signal is, for example, a push-pull signal. Method can be detected and generated. The exposure region 321 can be formed along the groove 37.
[0059]
The land 36 and the groove 37 provided on the medium 2 serve as a reference for the position in the radial direction (radial direction of the disk) at the time of recording (writing), similarly to the conventional write-once optical disk. Accordingly, in the radial direction, recording (exposure) is performed at a position of the photosensitive layer 32 corresponding to the land 36 or the groove 37. Recording position control in the tangential direction (tangential direction of the track) is performed by timing control.
As can be understood from the above description, according to the optical information recording / reproducing apparatus of the present embodiment, it is also possible to perform recording by a conventional recording method using a conventional write-once optical disc as a medium.
[0060]
Next, the first method and the second method of reproducing recorded information will be described with reference to FIGS. 4, 5 and 6. FIG. FIGS. 5 and 6 are enlarged views of the vicinity of the exposure area 321 of the medium 2. 5 and 6, 321L is a left portion of the exposure region 321 and 321R is a right portion of the exposure region 321.
[0061]
First, the first reproduction method will be described.
As shown in FIG. 4, as in the case of recording, light emitted from the light source 3 becomes predetermined linearly polarized light, enters the first beam splitter 7, and is split into transmitted light and reflected light. However, the output of the light source 3 is controlled so low that the contrast of the interference fringes formed in the exposure area 321 of the photosensitive layer 32 of the medium 2 is not reduced by re-exposure.
All the pixels 121 of the first spatial light modulator 12 are controlled to be in a dark state, and the light transmitted through the first beam splitter 7 is blocked by the first spatial light modulator 12.
[0062]
The light reflected by the first beam splitter 7 enters the second beam splitter 16 and is split into transmitted light and reflected light. The transmitted light enters the light source monitor system 17 and is used for stabilizing the output of the light source 3 as in the case of recording.
The light reflected from the second beam splitter 16 becomes a reference light beam 40 for reproduction and enters the second spatial light modulator 21. On the second spatial light modulator 21, a phase modulation pattern corresponding to the two-dimensional page data to be reproduced is displayed.
[0063]
The active attenuation element 22 is configured such that the first region 221 and the second region 222 can be independently controlled.
First, as the first stage of reproduction, the attenuation of the first region 221 is minimized, and the attenuation of the second region 222 is maximized, so that the active attenuation element 22 can substantially pass only the first region 221. Control.
The light that has passed through the first region 221 passes through the optical rotation plate 24 when the reflection mirror 23 and the optical rotation plate 24 are arranged, enters the polarization beam splitter 15 as P-polarized light, passes through the polarization beam splitter 15, and then enters The light enters the half-wave plate 28, and enters the objective lens 29 as left-handed circularly polarized light. Thereafter, as a convergent light, as shown in FIG. 5, the light enters the right side portion 321R of the exposure area 321 of the medium 2 as the reproduction reference light 401.
At this time, in the right side portion 321 R of the exposure region 321, the transmitted zero-order diffracted light 403 is generated together with the reflected diffracted light 402. The transmitted zero-order diffracted light 403 enters the left side portion 321 L of the exposure area 321 of the medium 2 after being reflected by the reflection layer 34.
At this time, in the left portion 321L of the exposure region 321, the transmitted zero-order diffracted light 405 is generated together with the reflected diffracted light 404. The reflected diffracted light 402 and the reflected diffracted light 404 pass through the pixel 121 in the upper half 122 of the first spatial light modulator 12 at the time of recording, and become clockwise circularly polarized light via the quarter wave plate 28. It is a reproduction light corresponding to the information light, but is actually elliptically polarized light as the reproduction light.
[0064]
The reflected diffracted light 402 and the reflected diffracted light 404 are reflected by the reflective layer 34, and then pass through the quarter-wave plate 28 via the objective lens 29. The returned light is elliptically polarized light, but strongly contains a P-polarized component. The P-polarized component passes through the polarizing beam splitter 15 and passes through the reflecting mirror 23 and the imaging lens 25 to be reproduced two-dimensionally. Half of the page data is projected on a part of the two-dimensional image sensor 26 (the lower half of the two-dimensional image sensor 26 in FIG. 4). The reproduction pattern on the two-dimensional image sensor 26 by the reflected diffraction light 402 and the reproduction pattern on the two-dimensional image sensor 26 by the reflection diffraction light 404 are almost the same. Both the reflected and diffracted light 402 and the reflected and diffracted light 404 are light corresponding to a direct image in general holography.
[0065]
On the other hand, as shown in FIG. 6, light corresponding to a conjugate image in general holography is also reproduced with respect to the reproduction reference light 401 incident on the exposure region 321. FIG. 6 shows reproduction light beams 406 and 407 corresponding to the conjugate image.
However, since the reproduction light 406 and the reproduction light 407 are greatly attenuated in the second region 222 of the active attenuating element 22, an image is not substantially formed on the two-dimensional image sensor 26.
Further, the transmitted 0th-order diffracted light 405 is left-handed circularly polarized light. After passing through the objective lens 29 and passing through the quarter-wave plate 28, it becomes S-polarized light and is reflected by the polarization beam splitter 15. It does not enter the two-dimensional image sensor 26.
[0066]
Next, as the second stage of the reproduction, light can pass substantially only through the second region 222 by maximizing the amount of attenuation in the first region 221 of the active attenuation element 22 and minimizing the amount of attenuation in the second region 222. The active damping element 22 is controlled as described above. Also in this case, by the same operation as in the first stage of reproduction, the two-dimensional page data corresponding to the lower half 123 of the first spatial light modulator 12 at the time of recording is used as a direct image by the one-dimensional image sensor 26. (In the upper half of the two-dimensional image sensor 26 in FIG. 4). As in the first stage of the reproduction, the reproduction light and the zero-order diffracted light corresponding to the conjugate image do not enter the two-dimensional image sensor 26.
Therefore, by switching the region through which the light of the active attenuation element 22 passes with respect to one exposure region 321 of the photosensitive layer 32 of the medium 2, it is possible to reproduce the entire two-dimensional page data recorded in the exposure region. it can. At this time, since the reproduction light and the 0th-order diffracted light corresponding to the conjugate image, which cause the signal-to-noise ratio to decrease, do not enter the two-dimensional image sensor 26, a high signal-to-noise ratio can be realized, and therefore, highly reliable data Reproduction becomes possible.
[0067]
Note that the tracking control and the focusing control in the first reproducing method are performed by the objective lens 29 between the exposure area 321 and the next exposure area (not shown) along the land 36, as in the recording. It is performed at the moment of opposition. At this time, the first spatial light modulator 12 has all pixels 121 in a bright state, the second spatial light modulator 21 has a uniform phase state, and the active attenuating element 22 has a first region 221 and a second region. Both 222 are controlled so that the amount of attenuation is minimum.
[0068]
Next, a second method for reproducing recorded information will be described. This is a reproducible method when the diffraction efficiency of the hologram recorded in the exposure area 321 is high.
Operationally fundamentally different from the first method is that the first region 221 and the second region 222 of the active attenuating element 22 do not switch between the light and dark states, but always have the minimum attenuation, that is, the light state. is there. In this case, the structure of the active attenuation element 22 does not need to be divided into two regions, but is divided into a first region 221 and a second region 222 for convenience of explanation.
[0069]
In FIG. 6, when the diffraction efficiency of the hologram formed in the exposure region 321 is high, the intensity of the transmitted zero-order diffracted light 403 generated with respect to the reproduction reference light 401 is weak, and the conjugate reproduction generated by the transmitted zero-order diffracted light 403 is performed. The light 407 is even weaker than the intensity of the transmitted zero-order diffracted light 403.
On the other hand, the conjugate reproduction light 406 is reflected by the reflection layer 34, then enters the left portion 321L of the exposure area 321 and is diffracted there. At this time, since the light traveling in the same direction as the conjugate reproduction light 407 is the transmitted zero-order diffracted light (not shown), the intensity of the transmitted zero-order diffracted light is also weak.
The reproduction reference light 401 is the reproduction reference light that has passed through the first region 221 of the active attenuation element 22, and the same applies to the conjugate reproduction light generated by the reproduction reference light that has passed through the second region 222.
Accordingly, even if both the first region 221 and the second region 222 of the active attenuation element 22 are in the bright state, the intensity of the conjugate reproduction light entering the two-dimensional image sensor 26 is weak, and the light detected by the two-dimensional image sensor 26 is low. By setting a certain threshold value for the intensity, the influence of the conjugate reproduction light can be excluded. The optimum value of this threshold varies depending on various conditions such as the diffraction efficiency of the hologram recorded in the exposure region 321. However, the threshold is generally from 10% of the maximum value output by each pixel of the two-dimensional image sensor 26. What is necessary is just to set it in the range of 50%.
Also in the case of the second reproducing method, the transmitted zero-order diffracted light 405 is reflected by the polarization beam splitter 15 and does not enter the two-dimensional image sensor 26. Therefore, according to the optical information recording / reproducing apparatus of the present invention, only the information carried by the reflected diffracted light 402 and the reflected diffracted light 404 can be reproduced by the two-dimensional image sensor 26.
Note that such tracking control and focusing control in the second reproduction method are performed in the same manner as in the first reproduction method.
[0070]
Further, according to the optical information recording / reproducing apparatus of the present invention, a conventional optical disk such as a CD is placed at the position of the medium 2, all the pixels of the first spatial light modulator 12 are in a bright state, and the second spatial light modulation is performed. If the device 21 is controlled to a uniform phase state and the first area 221 and the second area 222 of the active attenuating element 22 are controlled to a state where the amount of attenuation is minimized, the light incident on the disk will At the time of performing the focusing control and the tracking control, sometimes the light beam follows the same path as the light beam entering the signal detection system 8, so that the focusing signal, the tracking signal, and the RF signal can be obtained. As described above, according to the optical information recording / reproducing apparatus of the present embodiment, it is possible to reproduce a conventional optical disc. It is also possible to write data on a conventional write-once disc such as a CD-R / RW by a conventional method.
[0071]
The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and S-polarized light is incident on the surface 151 of the polarizing beam splitter 15 shown in FIG. 1, and P-polarized light is incident on the surface 152 adjacent to the surface 151, and recording is performed. Sometimes, the light incident on one of the surfaces 151 and 152 becomes information light, and the light incident on the other becomes reference light, and the first axis or slow light is applied between the polarizing beam splitter 15 and the objective lens 29. Various modifications are possible as long as the requirement that the quarter-wave plate 28 is provided so that the direction of the axis is 45 degrees with respect to the S-polarized light or the P-polarized light.
[0072]
【The invention's effect】
As described above, according to the optical information recording / reproducing apparatus and method, the optical information recording apparatus / method, and the optical information reproducing apparatus of the present invention, the holographic recording / reproducing apparatus can be simplified, and therefore, can be configured at a low cost. Highly reliable information recording / reproduction with a good noise ratio is possible. In addition, compatibility with the conventional disc is ensured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a main part of an embodiment of an optical information recording / reproducing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a front view of a spatial light modulator used in the present embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an operation when recording information in the optical information recording / reproducing apparatus of the embodiment.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an operation when reproducing information in the optical information recording / reproducing apparatus of the embodiment.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a state of a light beam when reproducing information in the optical information recording / reproducing apparatus of the present embodiment by enlarging the vicinity of an exposure area of a medium.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a state of a light beam when reproducing information in the optical information recording / reproducing apparatus of the present embodiment, by enlarging the vicinity of an exposure area of a medium.
[Explanation of symbols]
1. Optical system which is a main part of optical information recording / reproducing device
2 Optical information recording medium
3 light source
4 Collimator optical system
5 Beam stop
6 Polarizing plate
7 First beam splitter
8 Signal detection system
9,18 Lens with convex power
10. Cylindrical lens with convex power or concave power in one direction
11 4-part photodetector
12 First spatial light modulator
121 Pixel of first spatial light modulator
122 Upper half of first spatial light modulator
123 Lower half of first spatial light modulator
13,20,27,30 Optical axis
14 Light beam incident on first spatial light modulator 12
15 Polarizing beam splitter
151 Surface of polarizing beam splitter that reflects S-polarized component
152 Surface of polarizing beam splitter that transmits P-polarized component
16 Second polarizing beam splitter
17 Light source monitor system
19 Photo Detector
21 Second spatial light modulator
22 Active damping element
221 First Area of Active Damping Element
222 Second Region of Active Damping Element
23 Reflector
24 Optical rotation plate
25 Imaging lens
26 Two-dimensional image sensor
28 Quarter wave plate
29 Objective lens
29a Actuator
31 Transparent substrate layer
32 photosensitive layer
321 exposure area
33 Transparent buffer layer
34 Reflective layer
35 Protective layer
36 Land
37 grooves

Claims

An optical information recording / reproducing apparatus for recording information on a medium using light and reproducing the recorded information, comprising: means for generating a light beam having a predetermined polarization direction, and splitting the light beam into two light beams A splitting means, at least one spatial light modulator for modulating at least one of the split light beams according to the information to be recorded, a polarizing beam splitter, a quarter-wave plate, and an objective lens. ,
The spatial light modulator has a plurality of pixels that can modulate the transmittance of each pixel,
The polarization beam splitter is incident on one surface thereof as S-polarized light, and incident on another surface thereof as P-polarized light,
The quarter-wave plate is disposed between the polarizing beam splitter and the objective lens such that the direction of the fast axis or the slow axis is 45 degrees with respect to the S-polarized light or the P-polarized light,
The optical information recording / reproducing device, wherein the objective lens is arranged to face the medium.

One of the light incident as S-polarized light on one surface of the polarizing beam splitter and the light incident as P-polarized light on the other surface is information light, and the other is reference light, and The optical information recording / reproducing apparatus according to claim 1, wherein information is recorded holographically.

3. The optical information recording / reproducing apparatus according to claim 2, further comprising a signal detection system that generates a focus signal, a tracking signal, and an RF signal.

3. The optical information recording / reproducing apparatus according to claim 2, further comprising a two-dimensional image sensor at a position where an image of the spatial light modulator is projected through reflection on the medium.

Having an active attenuation element in the optical path for generating the reference light incident on the polarization beam splitter,
3. The optical information recording / reproducing apparatus according to claim 2, wherein the active attenuation element has two regions that can be independently controlled.

An optical information recording / reproducing apparatus which records information on the medium or reproduces information recorded on the medium by using a medium having a reflective layer and the optical information recording / reproducing apparatus according to claim 1. Method.

5. The optical information according to claim 4, wherein a medium includes a photosensitive layer that undergoes a refractive index modulation by light irradiation, lands and grooves formed periodically, and a reflective layer formed on upper surfaces of the lands and the grooves. Using a recording and playback device,
An optical information recording / reproducing method, wherein information is recorded on the medium or information recorded on the medium is reproduced.

An optical information recording method using the optical information recording / reproducing apparatus according to claim 4, wherein information recording is performed while detecting the image of the spatial light modulator with the two-dimensional image sensor.

6. An optical information recording / reproducing apparatus according to claim 5, wherein one of two areas of the active attenuating element which can be independently controlled at one moment with respect to one exposure area of a medium on which information is holographically recorded. An optical information reproducing method, wherein only the other region of the active attenuating element is controlled to transmit substantially light.

An active attenuation element is provided in an optical path for generating the reference light incident on the polarization beam splitter, and the active attenuation element is controlled uniformly over the entire surface.
An optical information reproducing apparatus, comprising: using the optical information recording / reproducing apparatus according to claim 4, wherein a threshold value is provided for the output of the two-dimensional image sensor to read a light-dark pattern.

In an optical information recording apparatus that holographically records information by irradiating a photosensitive layer of a medium with information light and a recording reference light,
A light source that emits light,
Light emitted from the light source, branching means for branching to generate information light and recording reference light,
A first spatial light modulator that modulates one of the branched light fluxes in accordance with the data of the information to be recorded to generate information light;
A polarizing beam splitter in which the information light is incident on one surface thereof,
A light guiding optical system for reference light, the other of the branched light beams being polarized in a direction orthogonal to the polarization direction of the information light and guided to the other surface of the polarization beam splitter,
A quarter where the information light generated by the first spatial light modulator and the recording reference light guided by the reference light guiding optical system are incident with their polarization directions orthogonal to each other. A wave plate,
Optical information characterized in that information is holographically recorded on the photosensitive layer of the medium using the information light and the recording reference light that have passed through the quarter-wave plate. Recording device.

In an optical information recording method for holographically recording information by irradiating a photosensitive layer of a medium with information light and a recording reference light,
The light emitted from the light source is branched so as to generate information light and recording reference light,
One light beam obtained by branching is modulated as the information light by passing through a spatial light modulator controlled in accordance with the data of the information to be holographically recorded, thereby generating information light,
The other light beam obtained by branching is used as a recording reference light,
Next, the information light and the recording reference light are guided to a quarter-wave plate with their polarization directions orthogonal to each other,
An optical information recording method, wherein information is holographically recorded on the photosensitive layer of the medium by the information light having passed through the quarter wavelength plate and the recording reference light.

In an optical information reproducing apparatus for reproducing information holographically recorded on a photosensitive layer of a medium,
A light source that emits light,
Light emitted from the light source, branching means for branching to generate a reproduction reference light,
A light guide optical system for a reference light, which guides the light obtained by branching by the branching unit in the same direction as the polarization direction of the recording reference light used when holographically recording information on the photosensitive layer. When,
A polarizing beam splitter, which is guided by the light guide optical system for reference light and receives the light polarized in the same direction as the polarization direction of the reference light for recording,
A quarter-wave plate that circularly polarizes the light passing through the polarizing beam splitter in the same direction as the polarization direction of the recording reference light used when holographically recording information on the photosensitive layer,
When the reproduction reference light obtained by passing through the quarter-wave plate is irradiated on the photosensitive layer of the medium, reflected diffracted light obtained from information holographically recorded on the photosensitive layer is converted into information light. A two-dimensional image sensor that detects as
An optical information reproducing apparatus comprising:

An optical information reproducing method for reproducing information holographically recorded on a photosensitive layer of a medium,
The light emitted from the light source is linearly polarized in the same direction as the polarization direction of the recording reference light used when recording information holographically on the photosensitive layer, and is guided to a polarization beam splitter.
The linearly-polarized light guided to the polarizing beam splitter is quarter-polarized so as to be circularly polarized in the same direction as the circularly-polarized light of the recording reference light used when holographically recording information on the photosensitive layer. Through the wave plate,
When irradiating the photosensitive layer of the medium with the reference light for reproduction obtained by passing through the quarter-wave plate, reflected diffracted light obtained from information holographically recorded on the photosensitive layer, After passing through the quarter-wave plate and the polarizing beam splitter, project onto a two-dimensional image sensor,
Reproducing the information by detecting the reflected and diffracted light projected on the two-dimensional image sensor.