JP2005203095A - Optical information recording device and reproducing device - Google Patents
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Description
本発明は、ホログラフィを利用して情報が記録される記録媒体に情報光及び記録用参照光を照射することによって、記録媒体に情報を記録する光情報記録装置及び情報の記録に加えて、情報が記録された記録媒体に再生用光を照射することによって前記記録媒体から情報を再生する光情報記録再生装置 The present invention provides an optical information recording apparatus for recording information on a recording medium by irradiating information light and a recording reference light on a recording medium on which information is recorded using holography, and information recording. Information recording / reproducing apparatus for reproducing information from the recording medium by irradiating the recording medium with the reproducing light
ホログラフィを利用して記録媒体に情報を記録するホログラフィック記録は、一般的に、イメージ情報を持った光と参照光とを記録媒体の内部で重ね合わせ、そのときにできる干渉パターンを記録媒体に書き込むことによって行われる。記録された情報の再生時には、その記録媒体に参照光を照射することにより、干渉パターンによる回折によりイメージ情報が再生される。 Holographic recording, in which information is recorded on a recording medium using holography, is generally performed by superimposing light having image information and reference light inside the recording medium, and forming an interference pattern at that time on the recording medium. Done by writing. At the time of reproducing the recorded information, the image information is reproduced by diffraction by the interference pattern by irradiating the recording medium with the reference light.
近年では、超高密度光記録のために、ボリュームホログラフィ、特にデジタルボリュームホログラフィが実用域で開発され注目を集めている。ボリュームホログラフィとは、記録媒体の厚み方向も積極的に活用して、3次元的に干渉パターンを書き込む方式であり、厚みを増すことで回折効率を高め、多重記録を用いて記録容量の増大を図ることができるという特徴がある。そして、デジタルボリュームホログラフィとは、ボリュームホログラフィと同様の記録媒体と記録方式を用いつつも、記録するイメージ情報は2値化したデジタルパターンに限定した、コンピュータ指向のホログラフィック記録方式である。このデジタルボリュームホログラフィでは、例えばアナログ的な絵のような画像情報も、一旦デジタイズして、2次元デジタルパターン情報に展開し、これをイメージ情報として記録する。再生時は、このデジタルパターン情報を読み出してデコードすることで、元の画像情報に戻して表示する。これにより、再生時に信号対雑音比(SN比)が多少悪くても、微分検出を行ったり、2値化データをコード化しエラー訂正を行ったりすることで、極めて忠実に元の情報を再現することが可能になる。 In recent years, volume holography, particularly digital volume holography, has been developed and attracted attention for practical use for ultra-high density optical recording. Volume holography is a method of writing interference patterns in three dimensions by actively utilizing the thickness direction of the recording medium. Increasing the thickness increases the diffraction efficiency and increases the recording capacity using multiple recording. There is a feature that can be planned. Digital volume holography is a computer-oriented holographic recording method that uses a recording medium and a recording method similar to those of volume holography, but restricts image information to be recorded to a binarized digital pattern. In this digital volume holography, for example, image information such as an analog picture is once digitized, developed into two-dimensional digital pattern information, and recorded as image information. At the time of reproduction, the digital pattern information is read and decoded so that the original image information is restored and displayed. As a result, even if the signal-to-noise ratio (S / N ratio) is somewhat poor at the time of reproduction, the original information can be reproduced very faithfully by performing differential detection or encoding binary data and performing error correction. It becomes possible.
ところで、光を利用して円板状の記録媒体に情報を記録する一般的な記録装置は、記録媒体に対して情報記録用の光を照射する光ヘッドを備えている。そして、この記録装置では、記録媒体を回転させながら、光ヘッドより記録媒体に対して情報記録用の光を照射して、記録媒体に情報を記録するようになっている。また、この記録装置において、情報記録用の光を生成するための光源としては、一般的に半導体レーザが用いられている。 Incidentally, a general recording apparatus that records information on a disk-shaped recording medium using light includes an optical head that irradiates the recording medium with light for information recording. In this recording apparatus, information is recorded on the recording medium by irradiating the recording medium with light for recording information from the optical head while rotating the recording medium. In this recording apparatus, a semiconductor laser is generally used as a light source for generating information recording light.
ホログラフィック記録においても、上記の一般的な記録装置と同様に、記録媒体を回転させながら、記録媒体に対して情報光と参照光とを照射して、記録媒体における複数の情報記録領域に順次情報を記録することが考えられる。この場合には、一般的な記録装置と同様に、情報光および参照光用の光源としては、実用的な半導体レーザを用いることが望ましい。 In holographic recording, as in the general recording apparatus described above, while rotating the recording medium, the recording medium is irradiated with the information light and the reference light, and a plurality of information recording areas in the recording medium are sequentially applied. It is conceivable to record information. In this case, it is desirable to use a practical semiconductor laser as a light source for information light and reference light as in a general recording apparatus.
しかしながら、現状のホログラフィ用の感光材料を用いてホログラフィック記録用の記録媒体を構成し、この記録媒体を回転させながら、半導体レーザを用いて生成された情報光および参照光を記録媒体に照射するようにした場合には、以下のような問題点がある。すなわち、この場合には、短時間で、記録媒体における1つの情報記録領域に、干渉パターンによって情報を記録するだけの十分な露光エネルギーを与えることが難しいという問題点がある。そこで、1つの情報記録領域に十分な露光エネルギーを与えるために露光時間を長くすることも考えられる。しかし、そうすると、1つの情報記録領域に対する露光時間における情報記録領域の移動距離が大きくなり、情報の精度が低下する。 However, a recording medium for holographic recording is formed using the current holographic photosensitive material, and the recording medium is irradiated with information light and reference light generated using a semiconductor laser while rotating the recording medium. In such a case, there are the following problems. That is, in this case, there is a problem in that it is difficult to give sufficient exposure energy to record information with an interference pattern in one information recording area of the recording medium in a short time. Therefore, it is conceivable to lengthen the exposure time in order to give sufficient exposure energy to one information recording area. However, if this is done, the movement distance of the information recording area during the exposure time for one information recording area increases, and the accuracy of information decreases.
ここで、上記の問題点について、具体例を挙げて詳しく説明する。光源として、半導体レーザではなく、パルスレーザのような高出力の光源を用いた場合には、記録媒体を回転させながら記録媒体に情報を記録することは十分可能である。例えば、光源として、最大出力が数kWで、数十nsのパルス光を発生可能なパルスレーザを用いた場合を考える。この場合、記録媒体上での光強度が200Wになるものと仮定する。また、パルス光のパルス幅を20nsとし、情報記録領域の線速度を2m/sとする。この場合には、1つの情報記録領域に対する露光時間における情報記録領域の移動距離は、光の波長の十分の一以下の0.04μmとなり、情報の精度を十分に保つことができる。しかしながら、光源として上述のようなパルスレーザを用いることは実用的ではない。 Here, the above problem will be described in detail with a specific example. When a high-power light source such as a pulse laser is used as the light source instead of a semiconductor laser, it is possible to record information on the recording medium while rotating the recording medium. For example, consider a case where a pulse laser having a maximum output of several kW and capable of generating pulsed light of several tens of ns is used as the light source. In this case, it is assumed that the light intensity on the recording medium is 200 W. The pulse width of the pulsed light is 20 ns, and the linear velocity of the information recording area is 2 m / s. In this case, the moving distance of the information recording area during the exposure time for one information recording area is 0.04 μm, which is one tenth or less of the wavelength of light, and the accuracy of information can be sufficiently maintained. However, it is not practical to use the pulse laser as described above as the light source.
次に、光源として半導体レーザを用いた場合を考える。この場合、記録媒体上での光強度が20mWになるものと仮定し、情報記録領域の線速度を2m/sとする。この場合、1つの情報記録領域に、上記のパルスレーザを用いた場合と同じだけの露光エネルギーを与えるためには、露光時間は、パルスレーザを用いた場合の10000倍である200μsだけ必要となる。この露光時間における情報記録領域の移動距離は400μmにも達し、干渉パターンによって情報を記録することは困難になる。 Next, consider the case where a semiconductor laser is used as the light source. In this case, it is assumed that the light intensity on the recording medium is 20 mW, and the linear velocity of the information recording area is 2 m / s. In this case, in order to give the same exposure energy as in the case of using the pulse laser to one information recording area, the exposure time is required to be 200 μs, which is 10,000 times that in the case of using the pulse laser. . The moving distance of the information recording area during this exposure time reaches 400 μm, and it becomes difficult to record information by the interference pattern.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、実用的な光源を用いて、複数の情報記録領域を有する記録媒体を移動させながら、各情報記録領域にホログラフィを利用して情報を記録することができるようにした光情報記録装置および方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and its purpose is to use holography in each information recording area while moving a recording medium having a plurality of information recording areas using a practical light source. An object of the present invention is to provide an optical information recording apparatus and method capable of recording information.
本発明の光情報記録装置は、ホログラフィを利用して情報が記録される記録媒体に情報光及び記録用参照光を照射することによって前記記録媒体に情報を記録する光情報記録装置であって、前記記録媒体を移動させる記録媒体移動手段と、前記記録媒体に対して前記情報光及び前記記録用参照光を照射する光ヘッドと、少なくとも一定期間、前記光ヘッドから照射される前記情報光及び前記記録用参照光の前記記録媒体における照射位置を前記記録媒体の移動に追従させる制御手段とを有し、前記光ヘッドは、前記情報光及び前記記録用参照光を生成するために使用される記録用レーザ光を出射する記録用レーザと、前記記録媒体に対する前記情報光及び前記記録用参照光の位置決めのためのサーボに使用される前記記録用レーザ光とは波長が異なるサーボ用レーザ光を出射するサーボ用レーザと、前記記録用レーザ光を用いて、空間的に変調させて情報を担持する情報光を生成する情報光生成手段と、前記記録用レーザ光を用いて記録用参照光を生成する記録用参照光生成手段と、前記情報光と前記記録用参照光との干渉による干渉パターンによって前記記録媒体に情報が記録されるように、前記情報光および前記記録用参照光を前記記録媒体に照射し、前記サーボ用レーザ光を前記記録媒体に照射する光学系と、前記記録媒体に照射され、位置決め情報を担持したサーボ用レーザ光を検出する光検出器とを備えたことを特徴とする。 An optical information recording apparatus of the present invention is an optical information recording apparatus for recording information on the recording medium by irradiating the recording medium on which information is recorded using holography with information light and recording reference light, A recording medium moving means for moving the recording medium; an optical head for irradiating the recording medium with the information light and the recording reference light; and the information light irradiated from the optical head for at least a predetermined period; Control means for following the movement of the recording medium with the irradiation position of the recording reference light on the recording medium, and the optical head is used for generating the information light and the recording reference light. The recording laser that emits the recording laser light and the recording laser light used for the servo for positioning the information light and the recording reference light with respect to the recording medium have a wavelength Using servo lasers that emit different servo laser light, information light generating means for generating information light that spatially modulates and carries information using the recording laser light, and using the recording laser light The information light and the recording are recorded so that information is recorded on the recording medium by a recording reference light generating means for generating recording reference light and an interference pattern due to interference between the information light and the recording reference light. An optical system for irradiating the recording medium with the reference light for recording and irradiating the recording medium with the servo laser light; and a photodetector for detecting the servo laser light irradiating the recording medium and carrying positioning information; It is provided with.
更に、本発明の光情報記録装置において、前記制御手段は、前記光検出器によって検出された位置決め情報によって、前記光ヘッドから照射される前記情報光及び前記記録用参照光の前記記録媒体における照射位置を前記記録媒体の移動に追従させることが好ましい。 Further, in the optical information recording apparatus of the present invention, the control means irradiates the recording medium with the information light and the recording reference light emitted from the optical head according to positioning information detected by the photodetector. It is preferable that the position follows the movement of the recording medium.
また、本発明の光情報記録再生装置は、ホログラフィを利用して情報が記録される記録媒体に情報光及び記録用参照光を照射することによって、前記記録媒体に情報を記録し、情報が記録された記録媒体に、再生用光を照射することによって、前記記録媒体から情報を再生する光情報記録再生装置であって、前記記録媒体を移動させる記録媒体移動手段と、前記記録媒体に対して前記情報光、記録用参照光及び再生用光を照射する光ヘッドと、少なくとも一定期間、前記光ヘッドから照射される前記情報光及び記録用参照光の前記記録媒体における照射位置を前記記録媒体の移動に追従させる制御手段とを有し、前記光ヘッドは、前記情報光、記録用参照光及び再生用光を生成するために使用される記録再生用レーザ光を出射する記録再生用レーザと、前記記録媒体に対する前記情報光、記録用参照光及び再生用光の位置決めのためのサーボに使用される前記記録再生用レーザ光とは波長が異なるサーボ用レーザ光を出射するサーボ用レーザと、前記記録再生用レーザ光を用いて、空間的に変調させて情報を担持する情報光を生成する情報光生成手段と、前記記録再生用レーザ光を用いて記録用参照光を生成する記録用参照光生成手段と、前記記録再生用レーザ光を用いて再生用光を生成する再生用光生成手段と、前記情報光と前記記録用参照光との干渉による干渉パターンによって前記記録媒体に情報が記録されるように、前記情報光および前記記録用参照光を前記記録媒体に照射し、前記再生用光を前記記録媒体に照射し、前記再生用光により前記記録媒体より発生される再生光を収集し、前記サーボ用レーザ光を前記記録媒体に照射する光学系と、前記再生光を検出する光検出器と、前記記録媒体に照射され、位置決め情報を担持したサーボ用レーザ光を検出する光検出器とを備えたことを特徴とする。 The optical information recording / reproducing apparatus of the present invention records information on the recording medium by irradiating the recording medium on which information is recorded using holography with the information light and the recording reference light, and the information is recorded. An optical information recording / reproducing apparatus for reproducing information from the recording medium by irradiating the recording medium with reproduction light, and a recording medium moving means for moving the recording medium, and the recording medium The optical head that irradiates the information light, the recording reference light, and the reproduction light, and the irradiation position in the recording medium of the information light and the recording reference light that are irradiated from the optical head for at least a certain period of time. Control means for following movement, and the optical head emits a recording / reproducing laser beam used for generating the information light, the recording reference light, and the reproducing light. A servo laser beam having a wavelength different from that of the recording / reproducing laser beam used for positioning the information beam, the recording reference beam and the reproducing beam with respect to the recording medium. A laser, information light generating means for generating information light for spatially modulating and carrying information using the recording / reproducing laser light, and recording reference light using the recording / reproducing laser light Reference light generation means for recording, reproduction light generation means for generating reproduction light using the recording / reproduction laser light, and an interference pattern due to interference between the information light and the recording reference light on the recording medium Reproduction generated from the recording medium by the reproduction light by irradiating the recording medium with the information light and the recording reference light, irradiating the recording light with the reproduction light so that information is recorded An optical system for irradiating the recording medium with the servo laser light, a photodetector for detecting the reproduction light, and detecting the servo laser light that irradiates the recording medium and carries positioning information. And a photodetector.
更に、本発明の光情報記録装置において、前記制御手段は、前記光検出器によって検出された位置決め情報によって、前記光ヘッドから照射される前記情報光及び前記記録用参照光の前記記録媒体における照射位置を前記記録媒体の移動に追従させることが好ましい。 Further, in the optical information recording apparatus of the present invention, the control means irradiates the recording medium with the information light and the recording reference light emitted from the optical head according to positioning information detected by the photodetector. It is preferable that the position follows the movement of the recording medium.
本発明の光情報記録装置では、記録媒体移動手段によって記録媒体が移動され、この記録媒体に対して、照射手段によって情報光と参照光とが照射される。また、制御手段によって、所定の期間、移動する1つの情報記録領域に情報光および参照光の照射位置が追従するように、情報光および参照光の照射位置が移動される。これにより、所定の期間、1つの情報記録領域に情報光および参照光が照射され続ける。従って、情報記録領域と情報光および参照光の照射位置とのずれを生じることなく、情報記録領域に情報を記録するのに十分な時間だけ、情報記録領域に情報光および参照光を照射することが可能となる。 In the optical information recording apparatus of the present invention, the recording medium is moved by the recording medium moving means, and the information light and the reference light are irradiated to the recording medium by the irradiation means. Further, the irradiation position of the information light and the reference light is moved by the control means so that the irradiation position of the information light and the reference light follows one moving information recording area for a predetermined period. Thereby, information light and reference light are continuously irradiated to one information recording area for a predetermined period. Therefore, the information recording area is irradiated with the information light and the reference light for a time sufficient to record information in the information recording area without causing a deviation between the information recording area and the irradiation position of the information light and the reference light. Is possible.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
[第1の実施の形態]始めに、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態において用いられる記録媒体1の概略について説明する。図1には、記録媒体1における1つのトラックの一部を示している。記録媒体1は、円板状をなし、複数のトラックTRを有している。各トラックTRには、複数のアドレス・サーボ領域6が等間隔に設けられている。隣り合うアドレス・サーボ領域6間には、1つまたは複数の情報記録領域7が設けられている。図1には、隣り合うアドレス・サーボ領域6間に4つの情報記録領域7が等間隔に設けられている例を示す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First Embodiment] First, an outline of a
アドレス・サーボ領域6には、光情報記録再生装置における各種の動作のタイミングの基準となる基本クロックを生成するための情報、サンプルドサーボ方式によってフォーカスサーボを行うための情報、サンプルドサーボ方式によってトラッキングサーボを行うための情報およびアドレス情報が、予めエンボスピット等によって記録されている。なお、アドレス・サーボ領域6にはフォーカスサーボを行うための情報が記録されずに、フォーカスサーボは後述するエアギャップ層と反射膜の境界面を用いて行ってもよい。アドレス情報は、各情報記録領域7を識別するための情報であり、本発明における識別情報に対応する。また、基本クロックを生成するための情報、フォーカスサーボを行うための情報およびトラッキングサーボを行うための情報は、各情報記録領域7に対する情報光、記録用参照光および再生用参照光の照射位置を合わせるための情報であり、本発明における位置決め情報に対応する。
The address /
ここで、図1を参照して、本実施の形態に係る光情報記録方法の概略について説明する。本実施の形態において、記録媒体1の情報記録領域7に情報を記録する際には、記録媒体1は、例えば図1において記号Rで示した方向に回転(移動)される。これにより、アドレス・サーボ領域6および情報記録領域7は、記号Rで示した方向に移動する。後述する光ヘッドは、情報記録領域7に情報光と記録用参照光との干渉による干渉パターンによって情報が記録されるように、記録媒体1に対して情報光と記録用参照光とを照射する。また、光ヘッドは、所定の期間、移動する1つの情報記録領域7に情報光および記録用参照光の照射位置が追従するように、情報光および記録用参照光の照射位置を移動させる。これにより、所定の期間、1つの情報記録領域7に情報光および記録用参照光が照射され続ける。従って、情報記録領域7と情報光および記録参照光の照射位置とのずれを生じることなく、情報記録領域7に情報を記録するのに十分な時間だけ、情報記録領域7に情報光および記録用参照光を照射することが可能となる。
Here, an outline of the optical information recording method according to the present embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment, when information is recorded in the
次に、図2を参照して、本実施の形態に係る光情報記録装置を含む光情報記録再生装置の構成について説明する。この光情報記録再生装置10は、記録媒体1が取り付けられるスピンドル81と、このスピンドル81を回転させるスピンドルモータ82と、記録媒体1の回転数を所定の値に保つようにスピンドルモータ82を制御するスピンドルサーボ回路83とを備えている。光情報記録再生装置10は、更に、記録媒体1に対して情報光と記録用参照光とを照射して情報を記録すると共に、記録媒体1に対して再生用参照光を照射し、再生光を検出して、記録媒体1に記録されている情報を再生するための光ヘッド40と、この光ヘッド40を記録媒体1の半径方向に移動可能とする駆動装置84とを備えている。
Next, the configuration of the optical information recording / reproducing apparatus including the optical information recording apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The optical information recording / reproducing
光情報記録再生装置10は、更に、光ヘッド40の出力信号よりフォーカスエラー信号FE、トラッキングエラー信号TEおよび再生信号RFを検出するための検出回路85と、この検出回路85によって検出されるフォーカスエラー信号FEに基づいて、光ヘッド40内の後述するヘッド本体を記録媒体1の面に垂直な方向に移動させてフォーカスサーボを行うフォーカスサーボ回路86と、検出回路85によって検出されるトラッキングエラー信号TEに基づいてヘッド本体を記録媒体1の半径方向に移動させてトラッキングサーボを行うトラッキングサーボ回路87と、トラッキングエラー信号TEおよび後述するコントローラからの指令に基づいて駆動装置84を制御して光ヘッド40を記録媒体1の半径方向に移動させるスライドサーボを行うスライドサーボ回路88とを備えている。
The optical information recording / reproducing
光情報記録再生装置10は、更に、光ヘッド40内の後述するCCDアレイの出力データをデコードして、記録媒体1の情報記録領域7に記録されたデータを再生したり、検出回路85からの再生信号RFより基本クロックを再生したりアドレスを判別したりする信号処理回路89と、光情報記録再生装置10の全体を制御するコントローラ90と、このコントローラ90に対して種々の指示を与える操作部91とを備えている。
The optical information recording / reproducing
光情報記録再生装置10は、更に、信号処理回路89の出力信号に基づいて、記録媒体1とヘッド本体との相対的な傾きを検出する傾き検出回路92と、この傾き検出回路92の出力信号に基づいて記録媒体1の面に対するヘッド本体の傾きが変化する方向にヘッド本体の位置を変化させることによって、記録媒体1とヘッド本体との相対的な傾きを補正する傾き補正回路93とを備えている。
The optical information recording / reproducing
光情報記録再生装置10は、更に、情報の記録時において、ヘッド本体をほぼトラックに沿う方向に移動させることによって、所定の期間、移動する1つの情報記録領域7に情報光および記録用参照光の照射位置が追従するように、情報光および記録用参照光の照射位置を制御する追従制御回路94を備えている。
The optical information recording / reproducing
コントローラ90は、信号処理回路89より出力される基本クロックやアドレス情報を入力すると共に、光ヘッド40、スピンドルサーボ回路83、スライドサーボ回路88および追従制御回路94等を制御するようになっている。スピンドルサーボ回路83は、信号処理回路89より出力される基本クロックを入力するようになっている。コントローラ90は、CPU(中央処理装置)、ROM(リード・オンリ・メモリ)およびRAM(ランダム・アクセス・メモリ)を有し、CPUが、RAMを作業領域として、ROMに格納されたプログラムを実行することによって、コントローラ90の機能を実現するようになっている。
The
次に、図3を参照して、光ヘッド40におけるヘッド本体の駆動機構について説明する。図3は光ヘッド40の平面図である。図3において、記号TRは記録媒体1におけるトラックを表している。光ヘッド40は、記録媒体1に対する情報の記録と記録媒体1からの情報の再生を行うヘッド本体41を有している。ヘッド本体41は、記録媒体1に対向する対物レンズ11を有している。ヘッド本体41におけるトラックの接線方向(図3における左右方向)の両端部には弾性アーム固定部140a,140bが設けられている。この弾性アーム固定部140a,140bには、それぞれ、ゴム、板ばね、コイルスプリング、ワイヤ等の弾性部材で形成された弾性アーム149の一端が固定されている。各弾性アーム149の他端は、アーム支持部150に固定されている。アーム支持部150は、このアーム支持部150を、所定の範囲内で記録媒体1の半径方向(図3における上下方向)に移動可能な圧電アクチュエータ170に取り付けられている。
Next, with reference to FIG. 3, the drive mechanism of the head body in the
ヘッド本体41における記録媒体1の半径方向の一方の端部には、フォーカスサーボおよび傾き調整用のコイル151,152と、照射位置追従用のコイル155,156が取り付けられている。同様に、ヘッド本体41における記録媒体1の半径方向の他方の端部には、フォーカスサーボおよび傾き調整用のコイル153,154と、照射位置追従用のコイル157,158が取り付けられている。
Focus servo and tilt adjustment coils 151 and 152 and irradiation position tracking coils 155 and 156 are attached to one end of the
光ヘッド40は、更に、それぞれコイル151,152,153,154を貫通するように設けられた磁石161,162,163,164と、コイル155,156に対向する位置に配置された磁石165と、コイル157,158に対向する位置に配置された磁石166とを備えている。
The
光ヘッド40では、コイル151〜154および磁石161〜164によって、記録媒体1の面に垂直な方向(図3における紙面に垂直な方向)および記録媒体1の面に対するヘッド本体41の傾きが変化する方向に、ヘッド本体41の位置を変化させることができる。また、光ヘッド40では、圧電アクチュエータ170によって、記録媒体1の半径方向に、ヘッド本体41の位置を変化させることができる。また、光ヘッド40では、弾性アーム149、コイル155〜158および磁石165,166によって、ほぼトラックTRに沿う方向に、ヘッド本体41の位置を変化させることができる。弾性アーム149、コイル155〜158および磁石165,166は、本発明における照射位置移動手段に対応する。
In the
コイル151〜154は、図2におけるフォーカスサーボ回路86および傾き補正回路93によって駆動されるようになっている。コイル155〜158は、図2における追従制御回路94によって駆動されるようになっている。また、圧電アクチュエータ170は、図2におけるトラッキングサーボ回路87によって駆動されるようになっている。
The
次に、図4を参照して、本実施の形態において用いられる記録媒体の構成について説明する。本実施の形態における記録媒体1は、ポリカーボネート等によって形成された円板状の透明基板2と、この透明基板2における光の入出射側とは反対側に、透明基板2から順に配置された情報記録層3、エアギャップ層4、反射膜5を備えている。情報記録層3は、ホログラフィを利用して情報が記録される層であり、光が照射されたときに光の強度に応じて屈折率、誘電率、反射率等の光学的特性が変化するホログラム材料によって形成されている。ホログラム材料としては、例えば、デュポン(Dupont)社製フォトポリマ(photopolymers)HRF−600(製品名)や、アプリリス(Aprils)社製フォトポリマULSH−500(製品名)等が使用される。反射膜5は、例えばアルミニウムによって形成されている。なお、記録媒体1では、エアギャップ層4を設けずに、情報記録層3と反射膜5とが隣接するようにしてもよい。
Next, the configuration of the recording medium used in the present embodiment will be described with reference to FIG. The
次に、本実施の形態に係る光情報記録再生装置における情報の記録の原理について説明する。本実施の形態では、情報光と記録用参照光を生成し、情報記録層3に情報光と記録用参照光との干渉による干渉パターンによって情報が記録されるように、情報光と記録用参照光とを記録媒体1の情報記録層3に照射する。情報光は、記録する情報に基づいて光の位相を空間的に変調することによって生成される。
Next, the principle of information recording in the optical information recording / reproducing apparatus according to the present embodiment will be described. In this embodiment, the information light and the recording reference light are generated, and the information light and the recording reference light are recorded on the
以下、図4を参照して、本実施の形態に係る光情報記録方法について詳しく説明する。なお、図4では、本実施の形態に係る光情報記録再生装置における記録再生光学系の一例における一部を示している。この例における記録再生光学系は、記録媒体1の透明基板2側に対向する対物レンズ11と、この対物レンズ11における記録媒体1とは反対側に、対物レンズ11側から順に配設されたビームスプリッタ12および位相空間光変調器13を有している。ビームスプリッタ12は、その法線方向が対物レンズ11の光軸方向に対して45°傾けられた半反射面12aを有している。図4に示した記録再生光学系は、更に、記録媒体1からの戻り光がビームスプリッタ12の半反射面12aで反射される方向に配置された光検出器14を有している。位相空間光変調器13は、格子状に配列された多数の画素を有し、各画素毎に出射光の位相を選択することによって、光の位相を空間的に変調することができるようになっている。また、光検出器14は、格子状に配列された多数の画素を有し、各画素毎に受光した光の強度を検出できるようになっている。
Hereinafter, the optical information recording method according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIG. FIG. 4 shows a part of an example of a recording / reproducing optical system in the optical information recording / reproducing apparatus according to the present embodiment. The recording / reproducing optical system in this example includes an
図4に示した例では、位相空間光変調器13によって、情報光と記録用参照光とを生成するようになっている。位相空間光変調器13には、位相および強度が一定でコヒーレントな平行光が入射されるようになっている。情報の記録時において、位相空間光変調器13は、一方の半分の領域13Aでは、記録する情報に基づいて画素毎に出射光の位相を選択することによって、光の位相を空間的に変調して情報光を生成し、他方の半分の領域13Bでは、全ての画素について出射光の位相を同一にして記録用参照光を生成する。
In the example shown in FIG. 4, information light and recording reference light are generated by the phase spatial
位相空間光変調器13は、領域13Aでは、画素毎に、変調後の光の位相を、所定の基準位相に対する位相差が+π/2(rad)となる第1の位相と基準位相に対する位相差が−π/2(rad)となる第2の位相のいずれかに設定するようになっている。第1の位相と第2の位相との位相差はπ(rad)である。なお、位相空間光変調器13は、領域13Aにおいて、画素毎に、変調後の光の位相を3つ以上の値のいずれかに設定してもよい。また、位相空間光変調器13は、領域13Bでは、全ての画素の出射光の位相を、所定の基準位相に対する位相差が+π/2(rad)となる第1の位相とするようになっている。なお、位相空間光変調器13は、領域13Bにおいて、全ての画素の出射光の位相を第2の位相としてもよいし、第1の位相および第2の位相のいずれとも異なる一定の位相としてもよい。
In the
図4中には、位相空間光変調器13の入射光、位相空間光変調器13の出射光、記録媒体1に照射される前における対物レンズ11の入射光、およびビームスプリッタ12の半反射面12aで反射された記録媒体1からの戻り光の位相および強度を示している。なお、図4では、第1の位相を記号“+”で表し、第2の位相を記号“−”で表している。また、図4では、強度の最大値を“1”で表し、強度の最小値“0”で表している。
In FIG. 4, the incident light of the phase spatial
図4に示した例では、情報の記録時には、位相空間光変調器13に、位相および強度が一定でコヒーレントな平行光21が入射される。位相空間光変調器13に入射した光のうち領域13Aを通過した光は、記録する情報に基づいて位相が空間的に変調されて情報光22Aとなる。なお、情報光22Aにおいて、第1の位相の画素と第2の位相の画素との境界部分では局所的に強度が低下する。一方、位相空間光変調器13に入射した光のうち領域13Bを通過した光は、位相が空間的に変調されず、記録用参照光22Bとなる。これら情報光22Aおよび記録用参照光22Bはビームスプリッタ12に入射し、一部が半反射面12aを通過し、更に対物レンズ11を通過して収束する情報光23Aおよび収束する記録用参照光23Bとなって、記録媒体1に照射される。情報光23Aおよび記録用参照光23Bは、情報記録層3を通過し、エアギャップ層4と反射膜5の境界面上で最も小径になるように収束し、反射膜5で反射される。反射膜5で反射された後の情報光24Aおよび記録用参照光24Bは、拡散する光となって、再度、情報記録層3を通過する。
In the example shown in FIG. 4, coherent parallel light 21 having a constant phase and intensity is incident on the phase spatial
情報記録層3では、反射膜5で反射される前の情報光23Aと反射膜5で反射された後の記録用参照光24Bとが干渉して干渉パターンを形成すると共に、反射膜5で反射された後の情報光24Aと反射膜5で反射される前の記録用参照光23Bとが干渉して干渉パターンを形成する。そして、これらの干渉パターンが情報記録層3内に体積的に記録される。
In the
反射膜5で反射された後の情報光24Aと記録用参照光24Bは、記録媒体1より出射され、対物レンズ11によって平行光の情報光25Aと記録用参照光25Bとなる。これらの光25A,25Bは、ビームスプリッタ12に入射し、一部が半反射面12aで反射されて、光検出器14によって受光される。
The information light 24A and the
次に、本実施の形態に係る光情報記録再生装置における情報の再生の原理について説明する。本実施の形態では、再生用参照光を生成し、この再生用参照光を記録媒体1の情報記録層3に対して照射すると共に、再生用参照光が照射されることによって情報記録層3より発生される再生光を収集し、この再生光と再生用参照光とを重ね合わせて合成光を生成し、この合成光を検出する。
Next, the principle of information reproduction in the optical information recording / reproducing apparatus according to the present embodiment will be described. In the present embodiment, reproduction reference light is generated, and this reproduction reference light is applied to the
以下、図5を参照して、本実施の形態に係る光情報再生方法について詳しく説明する。なお、図5では、図4と同様に、本実施の形態に係る光情報記録再生装置における記録再生光学系の一例における一部を示している。 Hereinafter, the optical information reproducing method according to the present embodiment will be described in detail with reference to FIG. 5 shows a part of an example of a recording / reproducing optical system in the optical information recording / reproducing apparatus according to the present embodiment, as in FIG.
また、図5中には、位相空間光変調器13の入射光、位相空間光変調器13の出射光、記録媒体1に照射される前における対物レンズ11の入射光、およびビームスプリッタ12の半反射面12aで反射された記録媒体1からの戻り光の位相および強度を示している。図5における位相および強度の表し方は、図4と同様である。
Further, in FIG. 5, the incident light of the phase spatial
図5に示した例では、情報の再生時には、位相空間光変調器13に、位相および強度が一定でコヒーレントな平行光31が入射される。情報の再生時において、位相空間光変調器13は、全ての画素について出射光の位相を、所定の基準位相に対する位相差が+π/2(rad)となる第1の位相にして再生用参照光32を生成する。この再生用参照光32はビームスプリッタ12に入射し、一部が半反射面12aを通過し、更に対物レンズ11を通過して収束する再生用参照光33となって、記録媒体1に照射される。再生用参照光33は、情報記録層3を通過し、エアギャップ層4と反射膜5の境界面上で最も小径になるように収束し、反射膜5で反射される。反射膜5で反射された後の再生用参照光は、拡散する光となって、再度、情報記録層3を通過する。
In the example shown in FIG. 5, at the time of reproducing information, coherent parallel light 31 having a constant phase and intensity is incident on the phase spatial
情報記録層3では、反射膜5で反射される前の再生用参照光33によって、反射膜5とは反対側に進行する再生光が発生すると共に、反射膜5で反射された後の再生用参照光によって、反射膜5側に進行する再生光が発生する。反射膜5とは反対側に進行する再生光は、そのまま記録媒体1より出射され、反射膜5側に進行する再生光は、反射膜5で反射されて、記録媒体1より出射される。
In the
このように、再生時には、記録媒体1からの戻り光34は、再生光と、反射膜5で反射された後の再生用参照光とを含んだものとなる。戻り光34は、対物レンズ11によって平行光の戻り光35とされてビームスプリッタ12に入射し、一部が半反射面12aで反射されて、光検出器14によって受光される。光検出器14に入射する戻り光35は、再生光36と、反射膜5で反射された後の再生用参照光37とを含んでいる。再生光36は、情報記録層3に記録された情報に対応して光の位相が空間的に変調された光である。図5では、便宜上、再生光36と再生用参照光37とを分け、それぞれについて位相および強度を示している。しかし、実際には、再生光36と再生用参照光37とが重ね合わせられて合成光が生成され、この合成光が光検出器14によって受光される。合成光は、記録された情報に対応して、強度が空間的に変調された光となる。従って、光検出器14によって合成光の強度の2次元パターンが検出され、これにより情報が再生される。
Thus, at the time of reproduction, the return light 34 from the
図4および図5に示したように、本実施の形態に係る光情報記録再生装置では、情報光、記録用参照光、再生用参照光および再生光が同軸的に配置されるように、情報光、記録用参照光および再生用参照光の照射と再生光の収集は、情報記録層3の同一面側より行われる。また、情報光、記録用参照光および再生用参照光は、全て、同じ位置で最も小径となるように収束する。なお、図4において、情報記録層3に照射される情報光23Aと記録用参照光23Bは、断面が半円形状の光ビームとなるが、これらは、断面が円形の光ビームの半分ずつを構成するので、同軸的である。
As shown in FIGS. 4 and 5, in the optical information recording / reproducing apparatus according to the present embodiment, the information light, the recording reference light, the reproduction reference light, and the reproduction light are arranged coaxially. The irradiation of the light, the reference light for recording and the reference light for reproduction and the collection of the reproduction light are performed from the same surface side of the
ここで、図6を参照して、上記再生光36、再生用参照光37および合成光について詳しく説明する。図6において、(a)は再生光36の強度、(b)は再生光36の位相、(c)は再生用参照光37の強度、(d)は再生用参照光37の位相、(e)は合成光の強度を表している。図6は、情報光の各画素毎の位相を、基準位相に対する位相差が+π/2(rad)となる第1の位相と基準位相に対する位相差が−π/2(rad)となる第2の位相のいずれかに設定した場合についての例を示している。従って、図6に示した例では、再生光36の各画素毎の位相は、情報光と同様に、第1の位相と第2の位相のいずれかになる。また、再生用参照光37の各画素毎の位相は全て第1の位相となっている。ここで、再生光36の強度と再生用参照光37の強度が等しいとすれば、図6(e)に示したように、再生光36の位相が第1の位相となる画素では、合成光の強度は再生光36の強度および再生用参照光37の強度よりも大きくなり、再生光36の位相が第2の位相となる画素では、原理的には合成光の強度はゼロとなる。
Here, the
次に、記録時に情報光の位相を2つの値のいずれかに設定する場合と情報光の位相を3つ以上の値のいずれかに設定する場合とを含めて、再生光の位相と合成光の強度との関係について詳しく説明する。 Next, including the case where the phase of the information light is set to one of two values during recording and the case where the phase of the information light is set to any one of three or more values, the phase of the reproduction light and the combined light The relationship with the strength of the will be described in detail.
合成光は、再生光と再生用参照光という2つの光波を重ね合わせたものである。従って、再生光の振幅および再生用参照光の振幅を共にa0とし、再生光と再生用参照光との位相差をδとすると、合成光の強度Iは次の式(1)で表される。
I=2a0 2+2a0 2cosδ
=2a0 2(1+cosδ)
=4a0 2cos2(δ/2) …(1)
再生用参照光の位相は画素に依らずに一定であるから、上式より、再生光の位相に応じて合成光の強度Iが変化することが分かる。また、情報光の位相を、例えば+π/2(rad)から−π/2(rad)の範囲内で、n(nは2以上の整数)値のいずれかに設定すれば、合成光の強度Iもn値のいずれかになる。
The combined light is a superposition of two light waves, a reproduction light and a reproduction reference light. Accordingly, if the amplitude of the reproduction light and the reproduction reference light are both a0 and the phase difference between the reproduction light and the reproduction reference light is δ, the intensity I of the combined light is expressed by the following equation (1). .
I = 2a 0 2 + 2a 0 2 cos δ
= 2a 0 2 (1 + cos δ)
= 4a 0 2 cos 2 (δ / 2) (1)
Since the phase of the reproduction reference light is constant regardless of the pixel, it can be seen from the above formula that the intensity I of the combined light changes according to the phase of the reproduction light. Further, if the phase of the information light is set to any one of n (n is an integer of 2 or more) within a range of, for example, + π / 2 (rad) to −π / 2 (rad), the intensity of the combined light I is also one of n values.
このように、本実施の形態に係る光情報記録方法では、再生光と再生用参照光と重ね合わせて生成される合成光の強度の2次元パターンを検出することによって、記録する情報に基づいて光の位相が空間的に変調された情報光と記録用参照光との干渉による干渉パターンによって情報記録層3に記録された情報を再生することができる。
Thus, in the optical information recording method according to the present embodiment, based on the information to be recorded by detecting the two-dimensional pattern of the intensity of the combined light generated by superimposing the reproduction light and the reproduction reference light. Information recorded on the
ところで、本実施の形態では、位相が空間的に変調された記録用参照光および再生用参照光を用いて、位相符号化多重方式による多重記録と、このように多重記録された情報の再生とを行うことができるようにしてもよい。以下、図7ないし図9を参照して、位相符号化多重方式による多重記録を行う場合の情報の記録の原理と再生の原理について説明する。 By the way, in the present embodiment, by using the recording reference light and the reproduction reference light whose phases are spatially modulated, the multiplex recording by the phase encoding multiplex method and the reproduction of the information thus multiplexed and recorded are performed. It may be possible to perform. Hereinafter, the principle of information recording and the principle of reproduction in the case of performing multiplex recording by the phase encoding multiplex method will be described with reference to FIGS.
まず、図7を参照して、位相符号化多重方式による多重記録を行う場合における情報の記録の原理について説明する。図7には、本実施の形態に係る光情報記録再生装置における記録再生光学系の一例における一部を示している。図7に示した光学系の構成は図4と同様である。図7中には、位相空間光変調器13の入射光、位相空間光変調器13の出射光、記録媒体1に照射される前における対物レンズ11の入射光、およびビームスプリッタ12の半反射面12aで反射された記録媒体1からの戻り光の位相および強度を示している。図7における光の位相および強度の表し方は図4と同様である。
First, the principle of information recording when performing multiplex recording by the phase encoding multiplex method will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows a part of an example of a recording / reproducing optical system in the optical information recording / reproducing apparatus according to the present embodiment. The configuration of the optical system shown in FIG. 7 is the same as that of FIG. In FIG. 7, the incident light of the phase spatial
情報の記録時には、位相空間光変調器13に、位相および強度が一定でコヒーレントな平行光21が入射される。位相空間光変調器13における一方の半分の領域13Aは、記録する情報に基づいて画素毎に出射光の位相を2値または3つ以上の値の中から選択することによって、位相が空間的に変調された情報光22Aを生成する。ここでは、説明を簡単にするために、領域13Aは、各画素毎に出射光の位相を、所定の基準位相に対する位相差が+π/2(rad)となる第1の位相と基準位相に対する位相差が−π/2(rad)となる第2の位相のいずれかに設定することによって、光の位相を空間的に変調するものとする。一方、位相空間光変調器13における他方の半分の領域13Bは、各画素毎に出射光の位相を2値または3つ以上の値の中から選択することによって、位相が空間的に変調された記録用参照光22Bを生成する。ここでは、説明を簡単にするために、領域13Bは、各画素毎に出射光の位相を、基準位相と第1の位相と第2の位相のいずれかに設定することによって、光の位相を空間的に変調するものとする。
At the time of recording information, coherent parallel light 21 having a constant phase and intensity is incident on the phase spatial
情報光22Aおよび記録用参照光22Bはビームスプリッタ12に入射し、一部が半反射面12aを通過し、更に対物レンズ11を通過して収束する情報光23Aおよび収束する記録用参照光23Bとなって、記録媒体1に照射される。情報光23Aおよび記録用参照光23Bは、情報記録層3を通過し、エアギャップ層4と反射膜5の境界面上で最も小径になるように収束し、反射膜5で反射される。反射膜5で反射された後の情報光24Aおよび記録用参照光24Bは、拡散する光となって、再度、情報記録層3を通過する。
The information light 22A and the
情報記録層3では、反射膜5で反射される前の情報光23Aと反射膜5で反射された後の記録用参照光24Bとが干渉して干渉パターンを形成すると共に、反射膜5で反射された後の情報光24Aと反射膜5で反射される前の記録用参照光23Bとが干渉して干渉パターンを形成する。そして、これらの干渉パターンが情報記録層3内に体積的に記録される。
In the
反射膜5で反射された後の情報光24Aと記録用参照光24Bは、記録媒体1より出射され、対物レンズ11によって平行光の情報光25Aと記録用参照光25Bとなる。これらの光25A,25Bは、ビームスプリッタ12に入射し、一部が半反射面12aで反射されて、光検出器14によって受光される。
The information light 24A and the
次に、図8を参照して、位相符号化多重方式による多重記録を行う場合における情報の再生の原理について説明する。図8では、図7と同様に、本実施の形態に係る光情報記録再生装置における記録再生光学系の一例における一部を示している。また、図8中には、位相空間光変調器13の入射光、位相空間光変調器13の出射光、記録媒体1に照射される前における対物レンズ11の入射光、およびビームスプリッタ12の半反射面12aで反射された記録媒体1からの戻り光の位相および強度を示している。図8における位相および強度の表し方は、図7と同様である。
Next, with reference to FIG. 8, the principle of information reproduction when performing multiplex recording by the phase encoding multiplex method will be described. FIG. 8 shows a part of an example of a recording / reproducing optical system in the optical information recording / reproducing apparatus according to the present embodiment, as in FIG. Further, in FIG. 8, the incident light of the phase spatial
情報の再生時には、位相空間光変調器13に、位相および強度が一定でコヒーレントな平行光31が入射される。位相空間光変調器13における半分の領域13Bは、画素毎に出射光の位相を2値または3つ以上の値の中から選択することによって、記録用参照光22Bと同様の変調パターンで位相が空間的に変調された再生用参照光32B1を生成する。一方、位相空間光変調器13における半分の領域13Aは、画素毎に出射光の位相を2値または3つ以上の値の中から選択することによって、再生用参照光32B1の変調パターンに対して、記録用参照光および再生用参照光を情報記録層3に照射する光学系の光軸の位置を中心として点対称なパターンで位相が空間的に変調された再生用参照光32B2を生成する。
At the time of reproducing information, coherent parallel light 31 having a constant phase and intensity is incident on the phase spatial
これらの再生用参照光32B1,32B2はビームスプリッタ12に入射し、一部が半反射面12aを通過し、更に対物レンズ11を通過して収束する再生用参照光33B1,33B2となって、記録媒体1に照射される。再生用参照光33B1,33B2は、情報記録層3を通過し、エアギャップ層4と反射膜5の境界面上で最も小径になるように収束し、反射膜5で反射される。反射膜5で反射された後の再生用参照光は、拡散する光となって、再度、情報記録層3を通過する。
These reproduction reference beams 32B 1 and 32B 2 are incident on the
情報記録層3では、反射膜5で反射される前の再生用参照光33B2によって、反射膜5とは反対側に進行する再生光が発生すると共に、反射膜5で反射された後の再生用参照光33B2によって、反射膜5側に進行する再生光が発生する。反射膜5とは反対側に進行する再生光は、そのまま記録媒体1より出射され、反射膜5側に進行する再生光は、反射膜5で反射されて、記録媒体1より出射される。これらの再生光を共に符号34A1で表す。
In the
また、情報記録層3では、反射膜5で反射される前の再生用参照光33B1によって、反射膜5とは反対側に進行する再生光が発生すると共に、反射膜5で反射された後の再生用参照光33B1によって、反射膜5側に進行する再生光が発生する。反射膜5とは反対側に進行する再生光は、そのまま記録媒体1より出射され、反射膜5側に進行する再生光は、反射膜5で反射されて、記録媒体1より出射される。これらの再生光を共に符号34A2で表す。
In the
一方、再生用参照光33B1は、反射膜5で反射されて、再生光34A1と同じ方向に進む再生用参照光34B1となる。また、再生用参照光33B2は、反射膜5で反射されて、再生光34A2と同じ方向に進む再生用参照光34B2となる。
On the other hand, the reproduction reference light 33B 1 is reflected by the
これらの再生光34A1,34A2および再生用参照光34B1,34B2は、対物レンズ11によって平行光の再生光35A1,35A2および再生用参照光35B1,35B2とされてビームスプリッタ12に入射し、一部が半反射面12aで反射されて、光検出器14によって受光される。
These reproduction lights 34A 1 , 34A 2 and reproduction reference lights 34B 1 , 34B 2 are converted into
再生光35A1,35A2は、いずれも、記録時の情報光と同様に位相が空間的に変調された光となる。ただし、再生光35A1,35A2の位相の変調パターンは互いに点対称となる。
Both the
光検出器14の一方の半分の領域には、再生光35A1と再生用参照光35B1とが重ね合わせられて生成される合成光が入射する。光検出器14の他方の半分の領域には、再生光35A2と再生用参照光35B2とが重ね合わせられて生成される合成光が入射する。これらの2種類の合成光は、いずれも、記録された情報に対応して、強度が空間的に変調された光となる。ただし、2種類の合成光の強度の変調パターンは互いに点対称となる。従って、光検出器14において、2種類の合成光のうちのいずれか一方の強度の2次元パターンを検出することによって情報を再生することができる。ここでは、再生光35A1と再生用参照光35B1とが重ね合わせられて生成される合成光の強度の2次元パターンを検出することによって情報を再生するものとする。
The combined light generated by superimposing the
次に、図9を参照して、上記再生光、再生用参照光および合成光について詳しく説明する。図9において、(a)は再生光の強度、(b)は再生光の位相、(c)は再生用参照光の強度、(d)は再生用参照光の位相、(e)は合成光の強度を表している。図9は、情報光の各画素毎の位相を、第1の位相と第2の位相のいずれかに設定し、記録用参照光および再生用参照光の各画素毎の位相を、基準位相、第1の位相および第2の位相のいずれかに設定した場合についての例を示している。この場合、再生光の各画素毎の位相は、情報光と同様に、第1の位相と第2の位相のいずれかになる。従って、再生光と再生用参照光との位相差は、ゼロ、±π/2(rad)、±π(rad)のいずれかになる。ここで、再生光の強度と再生用参照光の強度が等しいとすれば、図9(e)に示したように、合成光の強度は、再生光と再生用参照光との位相差がゼロとなる画素では最も大きくなり、再生光と再生用参照光との位相差が±π(rad)なる画素では原理的にはゼロとなり、再生光と再生用参照光との位相差が±π/2(rad)となる画素では、位相差がゼロとなる画素における強度の1/2となる。図9(e)では、位相差が±π(rad)となる画素における強度を“0”で表し、位相差が±π/2(rad)となる画素における強度を“1”で表し、位相差がゼロとなる画素における強度を“2”で表している。 Next, the reproduction light, the reproduction reference light, and the combined light will be described in detail with reference to FIG. In FIG. 9, (a) is the intensity of the reproduction light, (b) is the phase of the reproduction light, (c) is the intensity of the reproduction reference light, (d) is the phase of the reproduction reference light, and (e) is the combined light. Represents the strength of 9 sets the phase of each pixel of the information light to either the first phase or the second phase, and sets the phase of each pixel of the recording reference light and the reproduction reference light to the reference phase, The example about the case where it sets to either the 1st phase and the 2nd phase is shown. In this case, the phase of the reproduction light for each pixel is either the first phase or the second phase, similar to the information light. Therefore, the phase difference between the reproduction light and the reproduction reference light is zero, ± π / 2 (rad), or ± π (rad). Here, if the intensity of the reproduction light and the intensity of the reference light for reproduction are equal, as shown in FIG. 9E, the intensity of the combined light is zero in the phase difference between the reproduction light and the reference light for reproduction. Is the largest, and in principle, the pixel where the phase difference between the reproduction light and the reproduction reference light is ± π (rad) is zero, and the phase difference between the reproduction light and the reproduction reference light is ± π / In a pixel having 2 (rad), the intensity is ½ of that in a pixel having a phase difference of zero. In FIG. 9E, the intensity at a pixel with a phase difference of ± π (rad) is represented by “0”, and the intensity at a pixel with a phase difference of ± π / 2 (rad) is represented by “1”. The intensity at the pixel where the phase difference is zero is represented by “2”.
図7ないし図9に示した例では、合成光の画素毎の強度が3値になる。そして、例えば、図9(e)に示したように、強度“0”は2ビットのデータ“00”に対応させ、強度“1”は2ビットのデータ“01”に対応させ、強度“2”は2ビットのデータ“10”に対応させることができる。このように、図7ないし図9に示した例では、図4ないし図6に示した例のように合成光の画素毎の強度が2値になる場合に比べて、再生光の強度や位相を同様にしながら、合成光が担持する情報量を増加させることができ、その結果、記録媒体1の記録密度を向上させることができる。
In the examples shown in FIGS. 7 to 9, the intensity of the synthesized light for each pixel is ternary. For example, as shown in FIG. 9E, the intensity “0” corresponds to the 2-bit data “00”, the intensity “1” corresponds to the 2-bit data “01”, and the intensity “2”. "Can correspond to 2-bit data" 10 ". As described above, in the example shown in FIGS. 7 to 9, compared with the case where the intensity of each pixel of the synthesized light is binary as in the examples shown in FIGS. In the same manner, the amount of information carried by the combined light can be increased, and as a result, the recording density of the
再生光と再生用参照光との位相差をδとすると、合成光の強度Iは前出の式(1)で表される。式(1)より、再生光と再生用参照光との位相差に応じて合成光の強度Iが変化することが分かる。従って、再生光と再生用参照光との位相差の絶対値、すなわち、情報光と再生用参照光との位相差の絶対値が、例えばゼロからπ(rad)の範囲内でn(nは2以上の整数)値になるようにすれば、合成光の強度Iもn値となる。 When the phase difference between the reproduction light and the reproduction reference light is δ, the intensity I of the combined light is expressed by the above formula (1). From equation (1), it can be seen that the intensity I of the combined light changes according to the phase difference between the reproduction light and the reproduction reference light. Therefore, the absolute value of the phase difference between the reproduction light and the reproduction reference light, that is, the absolute value of the phase difference between the information light and the reproduction reference light is, for example, n (n is within a range from zero to π (rad)). If the value is an integer greater than or equal to 2, the intensity I of the combined light also becomes an n value.
ところで、上述のように、位相が空間的に変調された情報光と位相が空間的に変調された記録用参照光とを用いて、記録媒体1の情報記録層3に情報を記録する場合には、記録すべき情報と、その情報を記録する際に用いる記録用参照光の位相の変調パターンとに基づいて、情報光の位相の変調パターンを決定する。このことを、図9を参照して詳しく説明する。情報記録層3に記録された情報は合成光の強度のパターンに基づいて再生されるので、記録すべき情報は、図9(e)に示したような所望の合成光の強度のパターンのデータに変換される。記録用参照光の位相の変調パターンは、図9(d)に示したような再生用参照光の位相の変調パターンと同様である。情報光の位相の変調パターンは、図9(e)に示したような所望の合成光の強度のパターンのデータと、図9(d)に示したような再生用参照光および記録用参照光の位相の変調パターンのデータとを用いた位相的な演算により、図9(b)に示したような所望の再生光の位相の変調パターンと同じか、点対称な変調パターンになるように決定される。
By the way, as described above, when information is recorded on the
上述のようにして位相の変調パターンが決定された情報光と記録用参照光とを用いて情報が記録された情報記録層3に対して、図9(d)に示したような、記録用参照光と同様の位相の変調パターンを有する再生用参照光を照射すれば、図9(e)に示したような強度のパターンを有する合成光が得られ、この合成光の強度のパターンに基づいて、情報記録層3に記録された情報が再生される。
For the
記録用参照光および再生用参照光の位相の変調パターンは、ユーザとなる個人の固有の情報に基づいて作成するようにしてもよい。個人の固有の情報としては、暗証番号、指紋、声紋、虹彩のパターン等がある。このようにした場合には、記録媒体1に情報を記録した特定の個人のみが、その情報を再生することが可能になる。
You may make it produce the modulation pattern of the phase of the reference light for recording and the reference light for reproduction | regeneration based on the specific information of the individual who becomes a user. Information unique to an individual includes a personal identification number, a fingerprint, a voiceprint, and an iris pattern. In this case, only a specific individual who recorded information on the
以上説明したように、位相が空間的に変調された記録用参照光および再生用参照光を用いることにより、位相符号化多重方式による多重記録と、このように多重記録された情報の再生とを行うことが可能になる。 As described above, by using the recording reference light and the reproduction reference light whose phases are spatially modulated, the multiplex recording by the phase encoding multiplex method and the reproduction of the information thus multiplexed recorded can be performed. It becomes possible to do.
次に、図10を参照して、光ヘッド40内に設けられた記録再生光学系について説明する。図10は光ヘッド40を示す断面図である。図10に示したように、光ヘッド40は、後述する各要素を収納したヘッド本体41を有している。このヘッド本体41内の底部には、支持台42を介して半導体レーザ43が固定されていると共に、反射型の位相空間光変調器44と光検出器45が固定されている。光検出器45の受光面には、マイクロレンズアレイ46が取り付けられている。また、ヘッド本体41内において、位相空間光変調器44および光検出器45の上方にはプリズムブロック48が設けられている。プリズムブロック48の半導体レーザ43側の端部近傍にはコリメータレンズ47が設けられている。また、ヘッド本体41の記録媒体1に対向する面には開口部が形成され、この開口部に対物レンズ11が設けられている。この対物レンズ11とプリズムブロック48との間には4分の1波長板49が設けられている。
Next, the recording / reproducing optical system provided in the
位相空間光変調器44は、格子状に配列された多数の画素を有し、各画素毎に出射光の位相を、互いにπ(rad)だけ異なる2つの値のいずれかに設定することによって、光の位相を空間的に変調することができるようになっている。位相空間光変調器44は、更に、入射光の偏光方向に対して、出射光の偏光方向を90°回転させるようになっている。位相空間光変調器44としては、例えば反射型の液晶素子を用いることができる。
The phase spatial
光検出器45は、格子状に配列された多数の画素を有し、各画素毎に受光した光の強度を検出できるようになっている。また、マイクロレンズアレイ46は、光検出器45の各画素の受光面に対向する位置に配置された複数のマイクロレンズを有している。
The
光検出器45としては、CCD型固体撮像素子やMOS型固体撮像素子を用いることができる。また、光検出器45として、MOS型固体撮像素子と信号処理回路とが1チップ上に集積されたスマート光センサ(例えば、文献「O plus E,1996年9月,No.202,第93〜99ページ」参照。)を用いてもよい。このスマート光センサは、転送レートが大きく、高速な演算機能を有するので、このスマート光センサを用いることにより、高速な再生が可能となり、例えば、Gビット/秒オーダの転送レートで再生を行うことが可能となる。
As the
プリズムブロック48は、偏光ビームスプリッタ面48aと反射面48bを有している。偏光ビームスプリッタ面48aと反射面48bのうち偏光ビームスプリッタ面48aがコリメータレンズ47寄りに配置されている。偏光ビームスプリッタ面48aと反射面48bは、共にその法線方向がコリメータレンズ47の光軸方向に対して45°傾けられ、且つ互いに平行に配置されている。
The
位相空間光変調器44は偏光ビームスプリッタ面48aの下方の位置に配置され、光検出器45は反射面48bの下方の位置に配置されている。また、4分の1波長板49と対物レンズ11は、偏光ビームスプリッタ面48aの上方の位置に配置されている。なお、コリメータレンズ47や対物レンズ11は、ホログラムレンズであってもよい。
The phase spatial
プリズムブロック48の偏光ビームスプリッタ面48aは、後で詳しく説明するように、偏光方向の違いによって、4分の1波長板49を通過する前の情報光、記録用参照光および再生用参照光の光路と4分の1波長板49を通過した後の記録媒体1からの戻り光の光路とを分離する。
As will be described in detail later, the polarization
図10におけるプリズムブロック48、位相空間光変調器44、光検出器45は、それぞれ、図4等におけるビームスプリッタ12、位相空間光変調器13、光検出器14に対応する。
The
次に、情報の記録時における記録再生光学系の作用について説明する。半導体レーザ43は、コヒーレントなS偏光の光を出射する。なお、S偏光とは偏光方向が入射面(図10おける紙面)に垂直な直線偏光であり、後述するP偏光とは偏光方向が入射面に平行な直線偏光である。
Next, the operation of the recording / reproducing optical system during information recording will be described. The
半導体レーザ43より出射されたS偏光のレーザ光は、コリメータレンズ47によって平行光とされ、プリズムブロック48の偏光ビームスプリッタ面48aに入射し、この偏光ビームスプリッタ面48aで反射されて、位相空間光変調器44に入射する。位相空間光変調器44の出射光は、一方の半分の領域では、記録する情報に基づいて光の位相が空間的に変調された情報光となり、他方の半分の領域では、全ての画素について出射光の位相が同一の記録用参照光または位相が空間的に変調された記録用参照光となる。また、位相空間光変調器44の出射光は、偏光方向が90°回転されてP偏光の光となる。
The S-polarized laser light emitted from the
位相空間光変調器44の出射光である情報光および記録用参照光は、P偏光であるので、プリズムブロック48の偏光ビームスプリッタ面48aを透過し、4分の1波長板49を通過して円偏光の光となる。この情報光および記録用参照光は、対物レンズ11によって集光されて記録媒体1に照射される。この情報光および記録用参照光は、情報記録層3を通過し、エアギャップ層4と反射膜5の境界面上で最も小径になるように収束し、反射膜5で反射される。反射膜5で反射された後の情報光および記録用参照光は、拡散する光となって、再度、情報記録層3を通過する。半導体レーザ43の出力が記録用の高出力に設定されると、情報記録層3に情報光と記録用参照光との干渉による干渉パターンが記録される。
Since the information light and the recording reference light that are emitted from the phase spatial
記録媒体1からの戻り光は、対物レンズ11によって平行光とされ、4分の1波長板49を通過してS偏光の光となる。この戻り光は、プリズムブロック48の偏光ビームスプリッタ面48aで反射され、更に反射面48bで反射され、マイクロレンズアレイ46を経て、光検出器45に入射する。
The return light from the
情報の記録時において、対物レンズ11からの光ビームが記録媒体1のアドレス・サーボ領域6を通過する期間では、半導体レーザ43の出力は、再生用の低出力に設定されると共に、位相空間光変調器44は、光の位相を変調せずに、全ての画素について位相が同一の光を出射する。このときの光検出器45の出力に基づいて、基本クロック、アドレス情報、フォーカスエラー信号およびトラッキングエラー情報を得ることができる。
At the time of recording information, during the period in which the light beam from the
次に、情報の再生時における記録再生光学系の作用について説明する。情報の再生時には、半導体レーザ43の出力は、再生用の低出力に設定される。半導体レーザ43より出射されたS偏光のレーザ光は、コリメータレンズ47によって平行光とされ、プリズムブロック48の偏光ビームスプリッタ面48aに入射し、この偏光ビームスプリッタ面48aで反射されて、位相空間光変調器44に入射する。位相空間光変調器44の出射光は、全ての画素について出射光の位相が同一の再生用参照光または位相が空間的に変調された再生用参照光となる。また、位相空間光変調器44の出射光は、偏光方向が90°回転されてP偏光の光となる。
Next, the operation of the recording / reproducing optical system during information reproduction will be described. At the time of information reproduction, the output of the
位相空間光変調器44の出射光である再生用参照光は、P偏光であるので、プリズムブロック48の偏光ビームスプリッタ面48aを透過し、4分の1波長板49を通過して円偏光の光となる。この再生用参照光は、対物レンズ11によって集光されて記録媒体1に照射される。この再生用参照光は、情報記録層3を通過し、エアギャップ層4と反射膜5の境界面上で最も小径になるように収束し、反射膜5で反射される。反射膜5で反射された後の再生用参照光は、拡散する光となって、再度、情報記録層3を通過する。再生用参照光によって、情報記録層3より再生光が発生される。
Since the reproduction reference light that is emitted from the phase spatial
記録媒体1からの戻り光は、再生光と再生用参照光とを含む。この戻り光は、対物レンズ11によって平行光とされ、4分の1波長板49を通過してS偏光の光となる。この戻り光は、プリズムブロック48の偏光ビームスプリッタ面48aで反射され、更に反射面48bで反射され、マイクロレンズアレイ46を経て、光検出器45に入射する。この光検出器45の出力に基づいて、記録媒体1に記録された情報を再生することができる。
The return light from the
情報の再生時において、対物レンズ11からの光ビームが記録媒体1のアドレス・サーボ領域6を通過する期間では、光検出器45の出力に基づいて、基本クロック、アドレス情報、フォーカスエラー信号およびトラッキングエラー情報を得ることができる。
During reproduction of information, during the period in which the light beam from the
なお、位相空間光変調器44は光の偏光方向を回転させないものであってもよい。この場合には、図10におけるプリズムブロック48の偏光ビームスプリッタ面48aを半反射面に変更する。あるいは、プリズムブロック48と位相空間光変調器44との間に、4分の1波長板を設け、プリズムブロック48からのS偏光の光を4分の1波長板によって円偏光の光に変換して位相空間光変調器44に入射させ、位相空間光変調器44からの円偏光の光を4分の1波長板によってP偏光の光に変換して、偏光ビームスプリッタ面48aを透過させるようにしてもよい。また、各画素毎に出射光の位相を3つ以上の値のいずれかに設定できる位相空間光変調器としては、液晶を用いたものに限らず、例えば、マイクロミラーデバイスを用いて、入射光の進行方向について、各画素毎に反射面の位置を調整するようにした構成したものでもよい。
The phase spatial
次に、図11を参照して、本実施の形態におけるフォーカスエラー情報の生成方法の一例について説明する。図11は、光検出器45の受光面における入射光の輪郭を示す説明図である。本例におけるフォーカスエラー情報の生成方法では、以下のようにして、光検出器45の受光面における入射光の輪郭の大きさに基づいてフォーカスエラー情報を生成する。まず、対物レンズ11からの光ビームが、記録媒体1におけるエアギャップ層4と反射膜5の境界面上で最も小径になるように収束する合焦状態のときには、光検出器45の受光面における入射光の輪郭は、図11において符号60で示した輪郭となるものとする。対物レンズ11からの光ビームが最も小径となる位置がエアギャップ層4と反射膜5の境界面よりも手前側へずれた場合には、光検出器45の受光面における入射光の輪郭は、図11において符号61で示したように径が小さくなる。逆に、対物レンズ11からの光ビームが最も小径となる位置がエアギャップ層4と反射膜5の境界面よりも奥側へずれた場合には、光検出器45の受光面における入射光の輪郭は、図11において符号62で示したように径が大きくなる。従って、合焦状態を基準として、光検出器45の受光面における入射光の輪郭の径の変化に応じた信号を検出することによってフォーカスエラー信号を得ることができる。具体的には、例えば、合焦状態を基準として、光検出器45の受光面における明部に対応する画素の増減数に基づいてフォーカスエラー信号を生成することができる。
Next, an example of a method for generating focus error information in the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 11 is an explanatory diagram showing an outline of incident light on the light receiving surface of the
本実施の形態では、光ビームが常に合焦状態となるように、フォーカスエラー信号に基づいて、記録媒体1に対して垂直な方向についての光ヘッド本体41の位置を調整して、フォーカスサーボを行う。なお、光ビームが情報記録領域7を通過する際には、フォーカスサーボは行われず、直前のアドレス・サーボ領域6通過時の状態が保持される。
In the present embodiment, the position of the
次に、図12および図13を参照して、本実施の形態におけるトラッキングエラー情報の生成方法とトラッキングサーボの方法の一例について説明する。この例では、記録媒体1のアドレス・サーボ領域6には、トラッキングサーボに用いられる位置決め情報として、図12(a)に示したように、トラック70に沿って光ビーム72の進行方向の手前側から順に、2つのピット71A、1つのピット71B、1つのピット71Cが形成されている。2つのピット71Aは、図12において符号Aで示した位置においてトラック70を挟んで対称な位置に配置されている。ピット71Bは、図12において符号Bで示した位置においてトラック70に対して片側にずれた位置に配置されている。ピット71Cは、図12において符号Cで示した位置において、トラック70に対してピット71Bとは反対側にずれた位置に配置されている。
Next, an example of a tracking error information generation method and a tracking servo method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. In this example, in the address /
図12(a)に示したように、光ビーム72がトラック70上を正確に進行する場合には、光ビーム72が各位置A,B,Cを通過する際の光検出器45の全受光量は、図12(b)に示したようになる。すなわち、位置A通過時の受光量が最も大きく、位置B通過時の受光量と位置C通過時の受光量は互いに等しく且つ位置A通過時の受光量よりも小さくなる。
As shown in FIG. 12A, when the
一方、図13(a)に示したように、光ビーム72がトラック70に対してピット71C寄りにずれて進行する場合には、光ビーム72が各位置A,B,Cを通過する際の光検出器45の全受光量は、図13(b)に示したようになる。すなわち、位置A通過時の受光量が最も大きく、次に位置C通過時の受光量が大きく、位置B通過時の受光量は最も小さくなる。位置B通過時の受光量と位置C通過時の受光量との差の絶対値は、光ビーム72のトラック70からのずれ量が大きくなるほど大きくなる。
On the other hand, as shown in FIG. 13A, when the
なお、図示しないが、光ビーム72がトラック70に対してピット71B寄りにずれて進行する場合には、位置A通過時の受光量が最も大きく、次に位置B通過時の受光量が大きく、位置C通過時の受光量は最も小さくなる。位置B通過時の受光量と位置C通過時の受光量との差の絶対値は、光ビーム72のトラック70からのずれ量が大きくなるほど大きくなる。
Although not shown, when the
以上のことから、位置B通過時の受光量と位置C通過時の受光量との差から、トラック70に対する光ビーム72のずれの方向および大きさが分かる。従って、位置B通過時の受光量と位置C通過時の受光量との差をトラッキングエラー信号とすることができる。ピット71Aは、位置B通過時の受光量と位置C通過時の受光量を検出するタイミングの基準となる。
From the above, the direction and magnitude of the deviation of the
本例におけるトラッキングサーボは、具体的には、以下のようにして行われる。まず、光検出器45の全受光量が最初にピークに達するタイミング、すなわち位置A通過時のタイミングを検出する。次に、位置A通過時のタイミングを基準にして、位置B通過時のタイミングと位置C通過時のタイミングを予測する。次に、予測した各タイミングで、位置B通過時の受光量と位置C通過時の受光量を検出する。最後に、位置B通過時の受光量と位置C通過時の受光量との差を検出し、これをトラッキングエラー信号とする。そして、光ビーム72が常にトラック70に追従するように、トラッキングエラー信号に基づいてトラッキングサーボが行われる。なお、光ビーム72が情報記録領域7を通過する際には、トラッキングサーボは行われず、直前のアドレス・サーボ領域6通過時の状態が保持される。
Specifically, the tracking servo in this example is performed as follows. First, the timing at which the total amount of light received by the
なお、本実施の形態におけるトラッキングエラー情報の生成方法とトラッキングサーボの方法は、上記の方法に限らず、例えばプッシュプル法を用いてもよい。この場合には、アドレス・サーボ領域6には、トラッキングサーボに用いられる位置決め情報として、トラック方向に沿った一列のピット列を形成しておき、光検出器45の受光面における入射光の形状の変化を検出して、トラッキングエラー情報を生成する。
Note that the method of generating tracking error information and the method of tracking servo in this embodiment are not limited to the above methods, and for example, a push-pull method may be used. In this case, in the address /
次に、図14を参照して、情報の記録時における光ヘッド40の動作について説明する。図14は、情報の記録時におけるトラックTRの動きと情報光および記録用参照光の照射位置101の動きとを示している。図14において、記号Rは、記録媒体1の移動方向を表している。なお、図14では、便宜上、照射位置101をトラックTRに重ならないように表しているが、実際には、照射位置101はトラックTRに重なる。
Next, the operation of the
本実施の形態では、図14(a)に示したように、記録媒体1の情報記録領域7に情報を記録する前に、照射位置101は、中立の位置よりも記録媒体1の移動方向Rとは反対方向(以下、進み方向とも言う。)に移動される。その際、照射位置101はアドレス・サーボ領域6を通過し、アドレス・サーボ領域6に記録された情報が光ヘッド40によって検出される。
In the present embodiment, as shown in FIG. 14 (a), before recording information in the
次に、図14(b)に示したように、照射位置101が進み方向の移動範囲の端E1に達したら、照射位置101は、今度は記録媒体1の移動方向R(以下、遅れ方向とも言う。)に移動される。照射位置101の遅れ方向への移動開始直後は、照射位置101の移動速度は、情報を記録すべき所望の情報記録領域7の移動速度よりも小さい。従って、やがて、照射位置101は所望の情報記録領域7に重なる。
Next, as shown in FIG. 14B, when the
図14(c)に示したように、照射位置101が所望の情報記録領域7に重なったら、照射位置101の移動速度は、その情報記録領域7の移動速度と等しくなるように調整される。これにより、所望の情報記録領域7に照射位置101が追従するように照射位置101が移動される。
As shown in FIG. 14C, when the
次に、図14(d)に示したように、照射位置101が遅れ方向の移動範囲の端E2に達したら、照射位置101は、再び、進み方向に移動され、図14(a)に示した動作が行われる。このようにして、図14(a)〜(d)に示した動作が繰り返し実行される。
Next, as shown in FIG. 14D, when the
上述のように、本実施の形態では、所定の期間、移動する1つの情報記録領域7に情報光および記録用参照光の照射位置101が追従するように、照射位置101が移動される。これにより、所定の期間、1つの情報記録領域7に情報光および記録用参照光が照射され続け、この情報記録領域7に、情報光と記録用参照光との干渉による干渉パターンによって情報が記録される。以下、情報記録領域7に照射位置101が追従する期間を追従期間と言い、他の期間をキャッチアップ期間と言う。
As described above, in the present embodiment, the
図15は、横軸を絶対位置とし、縦軸を時間とした座標系で、上述の照射位置101の動きを表したものである。図15における記号R、E1、E2は、これまでの説明と同様に、記録媒体1の移動方向、照射位置101の進み方向の移動範囲の端、照射位置101の遅れ方向の移動範囲の端を表している。また、図15において、記号T1は追従期間を表し、記号T2はキャッチアップ期間を表している。
FIG. 15 shows the movement of the
図15に示したように、本実施の形態では、追従期間T1において、1つの情報記録領域7に情報光および記録用参照光が照射され続け、これにより、情報記録領域7に、情報光と記録用参照光との干渉による干渉パターン、すなわち情報を担持したホログラムが形成される。図15において、記号H1〜H6は、この順番に記録されるホログラムを表している。
As shown in FIG. 15, in the present embodiment, in the follow-up period T1, the information light and the recording reference light are continuously irradiated to one
ところで、照射位置101の移動は、情報光および記録用参照光の出射位置である対物レンズ11を含むヘッド本体41を、ほぼトラックに沿う方向に移動させることによって行われる。ここで、図16に、対物レンズ11の位置の変化と、ヘッド本体41をほぼトラックに沿う方向に移動させるためのコイル155〜158に対する駆動電圧の変化の一例を示す。図16において、(a)は対物レンズ11の位置の変化を示し、(b)は駆動電圧の変化を示している。
By the way, the
図16(a)に示した例において、対物レンズ11は、追従期間T1では、情報記録領域7の移動速度と等しい一定の速度で移動する。また、対物レンズ11は、キャッチアップ期間T2では、遅れ方向の移動範囲の端の位置で一時的に停止した後、進み方向に移動を開始し、進み方向の移動範囲の端に達したら、その位置で一時的に停止した後、情報記録領域7の移動速度よりも小さいも速度で、遅れ方向に移動を開始する。
In the example shown in FIG. 16A, the
図16(b)に示した例において、駆動電圧は、正の値のときにヘッド本体41に対して進み方向へ移動する力を与え、負の値のときにヘッド本体41に対して遅れ方向へ移動する力を与える。
In the example shown in FIG. 16B, when the drive voltage is a positive value, a force is applied to the
次に、図17を参照して、情報光および記録用参照光の照射位置101を、所望の情報記録領域7の位置に合わせる方法について説明する。図17において、(c)は3本のトラックTR1,TR2,TR3を示している。各トラックにおいて、隣り合う2つのアドレス・サーボ領域6の間には、4つの情報記録領域7が設けられている。図17(c)では、これら4つの情報記録領域7の位置を記号a,b,c,dで表している。
Next, with reference to FIG. 17, a method for matching the
図17において(d),(e)は、それぞれトラックTR1,TR2において記録を行う際の情報光および記録用参照光の照射位置101の軌跡を表している。図17(d),(e)において、横軸は、図17(c)に示したトラックに対する照射位置101の相対位置を表し、縦軸は時間を表している。本実施の形態では、キャッチアップ期間T2において、照射位置101はアドレス・サーボ領域6を通過し、アドレス・サーボ領域6に記録された情報が光ヘッド40によって検出される。そして、この光ヘッド40の検出出力に基づいて、図2におけるコントローラ90によって、照射位置101が通過したアドレス・サーボ領域6と次のアドレス・サーボ領域6との間に存在する情報記録領域7のアドレスが認識される。また、照射位置101がアドレス・サーボ領域6を通過する際には、光ヘッド40の検出出力に基づいて基本クロックが生成される。
17D and 17E show the trajectories of the
コントローラ90は、隣り合う2つのアドレス・サーボ領域6の間に存在する4つの情報記録領域7の中から、情報を記録すべき情報記録領域7を選択する。隣り合う2つのアドレス・サーボ領域6の間に存在する4つの情報記録領域7の位置、すなわち図17(c)におけるa〜dの位置は、上記の基本クロックを用いて表される時間で特定することができる。コントローラ90は、情報を記録すべき情報記録領域7の位置に応じて、図16に示したような駆動電圧のプロファイルを変更することにより、照射位置101を、その情報記録領域7の位置に合わせる。
The
本実施の形態では、図17(d),(e)に示したように、所定のトラックにおける情報の記録は、次のようにして行われる。まず、記録媒体1が1回転する間に、1つのトラックにおいて、図17(c)におけるaの位置に存在する各情報記録領域7に情報を記録する。次の1回転の間では、同じトラックにおいて、図17(c)におけるbの位置に存在する各情報記録領域7に情報を記録する。以下、同様にして、次の1回転の間では、同じトラックにおいて、図17(c)におけるcの位置に存在する各情報記録領域7に情報を記録し、更に次の1回転の間では、同じトラックにおいて、図17(c)におけるdの位置に存在する各情報記録領域7に情報を記録する。このようにして、1つのトラックにおけるa〜dの全ての位置に存在する各情報記録領域7に対する情報の記録が終了したら、次のトラックにおいて、同様の記録を行う。なお、図17(d),(e)では、記録媒体1の各1回転毎の照射位置101の軌跡を、時間軸方向に詰めて表している。
In this embodiment, as shown in FIGS. 17D and 17E, information recording on a predetermined track is performed as follows. First, during one rotation of the
ところで、キャッチアップ期間T2では、記録媒体1(アドレス・サーボ領域6)に対する照射位置101の相対速度は、増加、一定、減少の順に変化する。照射位置101の相対速度が一定の期間でのみ、アドレス・サーボ領域6に記録された情報を検出する場合には、アドレス・サーボ領域6に記録するピットの長さや隣接する2つのピット間の長さは、例えば基準の長さの整数倍とすることができる。しかし、この場合には、アドレス・サーボ領域6の長さをあまり大きくすることはできない。
Incidentally, in the catch-up period T2, the relative speed of the
照射位置101の相対速度が一定の期間のみならず、照射位置101の相対速度が増加あるいは減少する期間でも、アドレス・サーボ領域6に記録された情報を検出できるようにすれば、アドレス・サーボ領域6の長さを大きくでき、アドレス・サーボ領域6により多くの情報を記録することが可能になる。しかし、この場合には、ピットの長さや隣接する2つのピット間の長さが一定であっても、照射位置101の相対速度に応じて、光ヘッド40の検出出力におけるピットの時間やピット間の時間が変化する。そのため、正確な基本クロックを生成したり、アドレス・サーボ領域6に記録された情報を正確に認識したりするためには、何らかの対策が必要となる。以下、そのような対策の2つの例について説明する。
If the information recorded in the address /
第1の対策は、図17(a)に示したように、アドレス・サーボ領域6に記録するピットPの長さや隣接する2つのピットP間の長さの基準となる長さを、照射位置101の相対速度に比例するように変えるものである。なお、図17(a)において、中央のピットは、アドレス・サーボ領域6の中央の位置に表す特別なピットである。
As shown in FIG. 17A, the first countermeasure is to set the reference length of the length of the pit P recorded in the address /
第2の対策は、図17(b)に示したように、アドレス・サーボ領域6に記録するピットPの長さや隣接する2つのピットP間の長さの基準となる長さは変えずに、図2における信号処理回路89において、光ヘッド40の検出出力におけるピットの時間やピット間の時間を、実際のピットの長さやピット間の長さに変換するものである。
As shown in FIG. 17B, the second countermeasure is that the length of the pit P recorded in the address /
図18は、上記の第1の対策を採用した場合におけるピットの長さの変化の具体例を示したものである。図18において、縦軸は記録媒体1(アドレス・サーボ領域6)に対する照射位置101の相対速度を表し、横軸は時間を表している。また、図18において、符号P1〜P8は、各タイミングにおけるピットを表している。なお、ピットP1〜P8は、信号処理上は同じ長さと判断されるべきものとしている。なお、図18において、記号LPは、半導体レーザ43の出力の変化を表している。第1の対策では、ピットP1〜P8の長さは、照射位置101の相対速度に比例する。これにより、光ヘッド40の検出出力におけるピットP1〜P8の時間は一定になる。従って、第1の対策を採用した場合には、光ヘッド40の検出出力におけるピットの時間やピット間の時間から、そのままピットの長さやピット間の長さを認識して、アドレス・サーボ領域6に記録された情報を認識することができる。
FIG. 18 shows a specific example of the change in the pit length when the above first countermeasure is adopted. In FIG. 18, the vertical axis represents the relative speed of the
図19は、上記の第2の対策を採用した場合におけるピットの時間およびピット間の時間の変化の具体例を示したものである。図19では、照射位置101の相対速度が減少する期間において、ピットの長さおよびピット間の長さが一定のピット列を、照射位置101が通過した場合について示している。図19において、(a)は、図2における検出回路85より出力される再生信号RFを示し、(b)は光情報記録再生装置で使用されるシステムクロックを示している。また、(a)において、ハイレベルの期間はピットの期間に対応し、ローレベルの期間は隣接する2つのピット間の期間に対応する。図19(a)に示したように、照射位置101の相対速度が減少する期間では、ピットの長さおよびピット間の長さが一定でも、再生信号RFにおけるピットの時間やピット間の時間は徐々に増加する。図2における信号処理回路89は、コントローラ90から照射位置101の相対速度の情報を得て、再生信号RFにおけるピットの時間やピット間の時間に、照射位置101の相対速度を掛けて、ピットの長さやピット間の長さを求める。このようにして計算によって求められたピットの長さやピット間の長さは、実際のピットの長さやピット間の長さと一致する。従って、第2の対策を採用した場合には、計算によって求められたピットの長さやピット間の長さを用いて、アドレス・サーボ領域6に記録された情報を認識することができる。
FIG. 19 shows a specific example of the change in the pit time and the time between pits when the second countermeasure is adopted. FIG. 19 shows a case where the
以上説明したように、本実施の形態では、所定の期間、移動する1つの情報記録領域7に情報光および記録用参照光の照射位置が追従するように、情報光および記録用参照光の照射位置を移動させる。これにより、所定の期間、1つの情報記録領域7に情報光および記録用参照光が照射され続ける。従って、本実施の形態によれば、情報記録領域7と情報光および記録用参照光の照射位置とのずれを生じることなく、情報記録領域7に情報を記録するのに十分な時間だけ、情報記録領域7に情報光および記録用参照光を照射することが可能となる。その結果、本実施の形態によれば、実用的な光源である半導体レーザ43を用いて、複数の情報記録領域7を有する記録媒体1を回転移動させながら、各情報記録領域7にホログラフィを利用して情報を記録することが可能となる。
As described above, in the present embodiment, irradiation of information light and recording reference light is performed so that the irradiation position of information light and recording reference light follows one
また、本実施の形態では、記録媒体1にアドレス・サーボ領域6が設けられている。アドレス・サーボ領域6には、各情報記録領域7を識別するためのアドレス情報と各情報記録領域7に対する情報光、記録用参照光および再生用参照光の照射位置を合わせるための位置決め情報とが記録されている。光情報記録再生装置は、アドレス・サーボ領域6に記録されたアドレス情報を検出して各情報記録領域7を識別する。従って、本実施の形態によれば、各情報記録領域7を容易に識別することが可能になる。また、光情報記録再生装置は、アドレス・サーボ領域6に記録された位置決め情報を検出して、各情報記録領域7に対して情報光、記録用参照光および再生用参照光の照射位置を合わせる。従って、本実施の形態によれば、各情報記録領域7に対して情報光、記録用参照光および再生用参照光の照射位置を容易に合わせることが可能になる。
In the present embodiment, an address /
また、本実施の形態では、情報の記録時には、記録する情報に基づいて光の位相が空間的に変調された情報光と記録用参照光とを、記録媒体1の情報記録層3に照射して、情報光と記録用参照光との干渉による干渉パターンによって情報記録層3に情報を記録する。また、情報の再生時には、再生用参照光を情報記録層3に照射し、これによって情報記録層3より発生される再生光と再生用参照光とを重ね合わせて合成光を生成し、この合成光を検出して情報を再生する。
In the present embodiment, when recording information, the
従って、本実施の形態によれば、情報の再生時に再生光と再生用参照光とを分離する必要がない。そのため、情報の記録時に、情報光と記録用参照光とを互いに所定の角度をなすように記録媒体に入射させる必要もない。実際、本実施の形態では、情報光、記録用参照光、再生用参照光および再生光が同軸的に配置されるように、情報光、記録用参照光および再生用参照光の照射と再生光の収集とが情報記録層3の同一面側より行われる。従って、本実施の形態によれば、記録および再生のための光学系を小さく構成することができる。
Therefore, according to the present embodiment, it is not necessary to separate the reproduction light and the reproduction reference light when reproducing information. Therefore, it is not necessary to make the information light and the recording reference light incident on the recording medium at a predetermined angle when recording information. Actually, in the present embodiment, the information light, the recording reference light, the reproduction reference light, and the reproduction light are radiated and reproduced so that the information light, the recording reference light, and the reproduction light are coaxially arranged. Is collected from the same surface side of the
また、従来の再生方法では、再生光と再生用参照光とを分離して、再生光のみを検出するため、再生光を検出する光検出器に再生用参照光も入射してしまうと、再生情報のSN比が劣化するという問題点があった。これに対し、本実施の形態では、再生光と再生用参照光とを用いて情報を再生するので、再生用参照光によって再生情報のSN比が劣化するということがない。従って、本実施の形態によれば、再生情報のSN比を向上させることができる。 Further, in the conventional reproduction method, the reproduction light and the reproduction reference light are separated and only the reproduction light is detected. Therefore, if the reproduction reference light is incident on the photodetector for detecting the reproduction light, the reproduction light is reproduced. There was a problem that the SN ratio of information deteriorated. On the other hand, in the present embodiment, information is reproduced using reproduction light and reproduction reference light, so that the SN ratio of reproduction information does not deteriorate due to reproduction reference light. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to improve the SN ratio of the reproduction information.
また、本実施の形態によれば、情報光、記録用参照光および再生用参照光の全てが、同軸的に配置され、且つ同じ位置で最も小径となるように収束するようにしたので、記録および再生のための光学系の構成を簡単にすることができる。 Further, according to the present embodiment, all of the information light, the recording reference light, and the reproduction reference light are coaxially arranged and converge so as to have the smallest diameter at the same position. In addition, the configuration of the optical system for reproduction can be simplified.
[第2の実施の形態]次に、本発明の第2の実施の形態に係る光情報記録再生装置について説明する。図20は、本実施の形態に係る光情報記録再生装置における光ヘッドの駆動機構を示す平面図である。本実施の形態は、光ヘッドの駆動機構が第1の実施の形態とは異なるものである。 [Second Embodiment] Next, an optical information recording / reproducing apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 20 is a plan view showing an optical head driving mechanism in the optical information recording / reproducing apparatus according to the present embodiment. In this embodiment, the driving mechanism of the optical head is different from that of the first embodiment.
本実施の形態における光ヘッド40は、固定部201と、第1の可動部202と、第2の可動部203とを有している。固定部201は、光情報記録再生装置の本体に固定されている。光情報記録再生装置の本体には、記録媒体1の半径方向(図20における上下方向)に延びる2本のレール221が取り付けられている。第1の可動部202は、この2本のレール221によって、記録媒体1の半径方向に移動可能に支持されている。また、光ヘッド40は、第1の可動部202を、光情報記録再生装置の本体に対して記録媒体1の半径方向に移動させるリニアモータ222を有している。
The
第1の可動部202には、トラックの接線方向(図20における左右方向)に延びる2本のレール231が取り付けられている。第2の可動部203は、この2本のレール231によって、トラックの接線方向に移動可能に支持されている。また、光ヘッド40は、第2の可動部203を、第1の可動部202に対してトラックの接線方向に移動させるリニアモータ232を有している。
Two
第2の可動部203には、対物レンズ11を、記録媒体1の面に垂直な方向(図20における紙面に直交する方向)に移動可能に支持する支持板204が取り付けられている。また、光ヘッド40は、対物レンズ11を、第2の可動部203に対して記録媒体1の面に垂直な方向に移動させるアクチュエータ241を有している。
A support plate 204 that supports the
本実施の形態における光ヘッド40では、記録再生光学系のうち、対物レンズ11は支持板204に取り付けられ、他の大部分は固定部201に設けられている。第1の可動部202と第2の可動部203には、固定部201に設けられた光学系からの光LBを対物レンズ11に導くと共に、記録媒体1側から対物レンズ11に入射した光を固定部201に設けられた光学系に導くための中継用光学系が設けられている。図20には、第1の可動部202に固定され、中継用光学系の一部をなすミラー223を示している。
In the
本実施の形態における光ヘッド40では、アクチュエータ241によって、記録媒体1の面に垂直な方向に、対物レンズ11の位置を変化させることができ、これにより、フォーカスサーボを行うことができる。また、光ヘッド40では、リニアモータ222によって、記録媒体1の半径方向に、対物レンズ11の位置を変化させることができ、これにより、所望のトラックへのアクセスとトラッキングサーボとを行うことができる。また、光ヘッド40では、リニアモータ232によって、トラックの接線方向、すなわち、ほぼトラックに沿う方向に、対物レンズ11の位置を変化させることができる。これにより、情報記録領域7に対して情報光および記録用参照光の照射位置を追従させる制御を行うことができる。リニアモータ232は、本発明における照射位置移動手段に対応する。
In the
アクチュエータ241は、図2におけるフォーカスサーボ回路86によって駆動されるようになっている。リニアモータ222は、図2におけるトラッキングサーボ回路87およびスライドサーボ回路88によって駆動されるようになっている。また、リニアモータ232は、図2における追従制御回路94によって駆動されるようになっている。
The
なお、本実施の形態では、光ヘッド40が図2における駆動装置84の機能を有しているので、この駆動装置84は設けられていない。また、本実施の形態では、記録媒体1と光ヘッド40との相対的な傾きを補正する機能は備えておらず、図2における傾き補正回路93は設けられていない。
In the present embodiment, since the
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第1の実施の形態と同様である。 Other configurations, operations, and effects in the present embodiment are the same as those in the first embodiment.
[第3の実施の形態]次に、本発明の第3の実施の形態に係る光情報記録再生装置について説明する。図21は、本実施の形態に係る光情報記録再生装置における記録再生光学系の要部を示す説明図である。 [Third Embodiment] Next, an optical information recording / reproducing apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 21 is an explanatory diagram showing a main part of a recording / reproducing optical system in the optical information recording / reproducing apparatus according to the present embodiment.
始めに、図21を参照して、本実施の形態に係る記録媒体の構成について説明する。本実施の形態に係る記録媒体301は、第1の実施の形態における記録媒体1と同様に、円板状をなし、複数のトラックを有している。各トラックには、複数のアドレス・サーボ領域306が等間隔に設けられている。隣り合うアドレス・サーボ領域306間には、1つまたは複数の情報記録領域307が設けられている。
First, the configuration of the recording medium according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The
記録媒体301は、ポリカーボネート等によって形成された円板状の2枚の透明基板302,304と、これらの透明基板302,304の間に設けられた情報記録層303と、透明基板302における情報記録層303とは反対側の面に隣接するように設けられた保護層305とを備えている。
The
情報記録層303は、ホログラフィを利用して情報が記録される層であり、第1の実施の形態における記録媒体1の情報記録層3と同様のホログラム材料によって形成される。
The
この記録媒体301では、保護層305の透明基板302とは反対側の面(図21における下側の面)が、記録用参照光および再生用参照光が入射され、再生光が出射される第1の面301aとなり、透明基板304の情報記録層303とは反対側の面(図21における上側の面)が、記録する情報を担持した情報光が入射される第2の面301bとなっている。
In this
アドレス・サーボ領域306において、アドレス情報等を表すエンボスピットは、透明基板302と保護層305との境界面に形成されている。なお、フォーカスサーボは、透明基板302と保護層305との境界面を用いて行うこともできる。
In the address /
なお、図22に示したように、記録媒体301は、アドレス・サーボ領域306において、アドレス情報等を表すエンボスピットが透明基板302と情報記録層303との境界面に設けられたものであってもよい。この場合には、保護層305は不要となる。
As shown in FIG. 22, the
次に、図21を参照して、本実施の形態に係る光情報記録再生装置における記録再生光学系の要部について説明する。記録再生光学系は、記録媒体301の透明基板304側に対向する対物レンズ321と、この対物レンズ321における記録媒体301とは反対側に、対物レンズ321側から順に配設された4分の1波長板322および偏光ビームスプリッタ323を有している。偏光ビームスプリッタ323は、S偏光を反射し、P偏光を透過させる偏光ビームスプリッタ面323aを有している。偏光ビームスプリッタ面323aは、記録媒体301の面に対して45°をなしている。偏光ビームスプリッタ323では、図21における右側の面が情報光入射面323bになっている。記録再生光学系は、更に、偏光ビームスプリッタ323の情報光入射面323bに入射する光の光路上に配置された空間光変調器327を有している。空間光変調器327は、格子状に配列された多数の画素を有し、例えば、各画素毎に光の透過状態と遮断状態とを選択することによって、出射光の強度を空間的に変調して、情報を担持した情報光を生成することができるようになっている。この空間光変調器327としては、例えば液晶素子を用いることができる。
Next, the main part of the recording / reproducing optical system in the optical information recording / reproducing apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The recording / reproducing optical system includes an
記録再生光学系は、更に、記録媒体301の保護層305側に対向する対物レンズ331と、この対物レンズ331における記録媒体301とは反対側に、対物レンズ331側から順に配設された4分の1波長板332、偏光ビームスプリッタ333および光検出器334を有している。偏光ビームスプリッタ333は、S偏光を反射し、P偏光を透過させる偏光ビームスプリッタ面333aを有している。偏光ビームスプリッタ面333aは、記録媒体301の面に対して45°をなしている。偏光ビームスプリッタ333では、図21における右側の面が参照光入射面333bになっている。記録再生光学系は、更に、偏光ビームスプリッタ333の参照光入射面333bに入射する光の光路上に配置された位相空間光変調器338を有している。位相空間光変調器338は、格子状に配列された多数の画素を有し、各画素毎に出射光の位相を、2値または3つ以上の値の中から選択することによって、光の位相を空間的に変調することができるようになっている。
The recording / reproducing optical system further includes an
光検出器334は、格子状に配列された多数の画素を有し、各画素毎に受光した光の強度を検出できるようになっている。光検出器334としては、CCD型固体撮像素子やMOS型固体撮像素子やスマート光センサが用いられる。
The
次に、図23を参照して、本実施の形態に係る光情報記録再生装置における記録再生光学系の全体の構成について説明する。 Next, the overall configuration of the recording / reproducing optical system in the optical information recording / reproducing apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
まず、記録再生光学系のうち、情報光に関する部分について説明する。記録再生光学系は、既に説明した対物レンズ321、4分の1波長板322および偏光ビームスプリッタ323を有している。記録再生光学系は、更に、偏光ビームスプリッタ323の情報光入射面323bに入射する光の光路上に、偏光ビームスプリッタ323側から順に配置された凸レンズ324、ピンホール325、凸レンズ326および空間光変調器327を有している。
First, a portion related to information light in the recording / reproducing optical system will be described. The recording / reproducing optical system includes the
凸レンズ324と凸レンズ326の焦点距離は等しくなっている。この焦点距離をfsとする。凸レンズ324の中心、ピンホール325、凸レンズ326の中心および空間光変調器327の像形成面は、焦点距離fsの間隔を開けて配置されている。従って、空間光変調器327を通過した平行光束は、凸レンズ326によって集光されて、ピンホール325の位置で最も小径となって、このピンホール325を通過する。ピンホール325を通過した光は拡散する光となって、凸レンズ324に入射し、平行光束となって偏光ビームスプリッタ323の情報光入射面323bに入射する。空間光変調器327の像形成面と共役な像面351は、凸レンズ324と偏光ビームスプリッタ323との間であって、凸レンズ324の中心から焦点距離fsだけ離れた位置に形成される。
The focal lengths of the
偏光ビームスプリッタ323の中心と像面351との間の距離をf1とし、偏光ビームスプリッタ323の中心と対物レンズ321の中心との距離をf2とし、対物レンズ321の焦点距離をfとすると、f=f1+f2となっている。記録媒体301における透明基板302と保護層305との境界面は、対物レンズ321の中心から焦点距離fだけ離れた位置に配置されるようになっている。このような構成とすることにより、空間光変調器327を対物レンズ321から離れた位置に配置することが可能になり、光学系の設計の自由度が増す。
If the distance between the center of the
次に、記録再生光学系のうち、記録用参照光、再生用参照光および再生光に関する部分について説明する。記録再生光学系は、既に説明した対物レンズ331、4分の1波長板332、偏光ビームスプリッタ333および光検出器334を有している。記録再生光学系は、更に、偏光ビームスプリッタ333の参照光入射面333bに入射する光の光路上に配置された偏光ビームスプリッタ335を有している。偏光ビームスプリッタ335は、偏光ビームスプリッタ333の偏光ビームスプリッタ面333aと平行に配置され、S偏光を反射し、P偏光を透過させる偏光ビームスプリッタ面335aを有している。
Next, portions of the recording / reproducing optical system related to the recording reference light, the reproducing reference light, and the reproducing light will be described. The recording / reproducing optical system includes the
記録再生光学系は、更に、偏光ビームスプリッタ335の図23における下側に偏光ビームスプリッタ335側から順に配置された凸レンズ336、凹レンズ337および位相空間光変調器338を有している。位相空間光変調器338は反射型になっている。位相空間光変調器338の像形成面と共役な像面352は、偏光ビームスプリッタ335と偏光ビームスプリッタ333との間に形成されるようになっている。
The recording / reproducing optical system further includes a
偏光ビームスプリッタ333の中心と像面352との間の距離は、偏光ビームスプリッタ323の中心と像面351との間の距離と等しくf1となっている。偏光ビームスプリッタ333の中心と対物レンズ331の中心との距離は、偏光ビームスプリッタ323の中心と対物レンズ321の中心との距離と等しくf2となっている。対物レンズ331の焦点距離は、対物レンズ321の焦点距離と等しくfとなっている。記録媒体301における透明基板302と保護層305との境界面は、対物レンズ331の中心から焦点距離fだけ離れた位置に配置されるようになっている。このような構成とすることにより、位相空間光変調器338を対物レンズ331から離れた位置に配置することが可能になり、光学系の設計の自由度が増す。
The distance between the center of the
記録再生光学系は、更に、偏光ビームスプリッタ335の図23における上側において、偏光ビームスプリッタ面335aに対して90°をなすように配置されたミラー339と、このミラー339と平行に配置されたミラー340とを有している。
The recording / reproducing optical system further includes a
次に、記録再生光学系のうち、情報光、記録用参照光および再生用参照光に共通する部分について説明する。記録再生光学系は、コヒーレントな直線偏光のレーザ光を出射する半導体レーザ342と、この半導体レーザ342より出射される光の光路上に半導体レーザ342側より順に配置されたコリメータレンズ343、ミラー344、旋光用光学素子345および偏光ビームスプリッタ346を有している。旋光用光学素子345としては、例えば、2分の1波長板または旋光板が用いられる。偏光ビームスプリッタ346は、S偏光を反射し、P偏光を透過させる偏光ビームスプリッタ面346aを有している。
Next, a portion common to the information light, the recording reference light, and the reproduction reference light in the recording / reproducing optical system will be described. The recording / reproducing optical system includes a
なお、図21では、図23に示した記録再生光学系の要部を分かりやすく示すために、空間光変調器327を像面351の位置に配置し、位相空間光変調器338を透過型として表して、像面352の位置に配置している。
In FIG. 21, in order to show the main part of the recording / reproducing optical system shown in FIG. As shown, it is arranged at the position of the
次に、図23に示した記録再生光学系の作用の概略について説明する。半導体レーザ342は、S偏光またはP偏光の直線偏光の光を出射する。コリメータレンズ343は、半導体レーザ342の出射光を平行光束にして出射する。旋光用光学素子345は、コリメータレンズ343より出射され、ミラー344で反射された光を旋光して、S偏光成分とP偏光成分とを含む光を出射する。
Next, an outline of the operation of the recording / reproducing optical system shown in FIG. 23 will be described. The
旋光用光学素子345の出射光のうち、S偏光成分は、偏光ビームスプリッタ346の偏光ビームスプリッタ面346aで反射されて、空間光変調器327に入射し、空間光変調器327によって光の強度が空間的に変調されて情報光が生成される。空間光変調器327より出射される情報光は、凸レンズ326、ピンホール325、凸レンズ324を順に通過し、偏光ビームスプリッタ323の偏光ビームスプリッタ面323aで反射されて、4分の1波長板322に入射する。4分の1波長板322を通過した情報光は、円偏光の光となり、対物レンズ321によって集光されて、透明基板302と保護層305との境界面上で最も小径となるように収束しながら記録媒体301に照射される。なお、凸レンズ326、ピンホール325および凸レンズ324からなる光学系において空間フィルタリングを行ってもよい。
Of the light emitted from the optical rotatory
一方、旋光用光学素子345の出射光のうち、P偏光成分は、偏光ビームスプリッタ346の偏光ビームスプリッタ面346aを透過し、ミラー340,339で反射され、偏光ビームスプリッタ335の偏光ビームスプリッタ面335aを透過し、凸レンズ336および凹レンズ337を経て、平行光束として位相空間光変調器338に入射する。位相空間光変調器338は、例えば、各画素毎に出射光の位相を、互いにπ(rad)だけ異なる2つの値のいずれかに設定することによって、光の位相を空間的に変調するようになっている。位相空間光変調器338によって変調された光は記録用参照光または再生用参照光となる。位相空間光変調器338は、更に、入射光の偏光方向に対して、出射光の偏光方向を90°回転させるようになっている。従って、位相空間光変調器338の出射光はS偏光の光となる。位相空間光変調器338の出射光は、凹レンズ337、凸レンズ336を経て、偏光ビームスプリッタ335の偏光ビームスプリッタ面335aで反射され、更に偏光ビームスプリッタ333の偏光ビームスプリッタ面333aで反射されて、4分の1波長板332に入射する。4分の1波長板332を通過した光は、円偏光の光となり、対物レンズ331によって集光されて、透明基板302と保護層305との境界面上で最も小径となるように収束しながら記録媒体301に照射される。
On the other hand, of the light emitted from the optical rotatory
対物レンズ331より記録媒体301に照射された光が透明基板302と保護層305との境界面で反射して生じる戻り光、あるいは対物レンズ331より記録媒体301に照射された再生用参照光に応じて情報記録層303より発生する再生光は、対物レンズ331を通過して平行光束となり、4分の1波長板332を通過してP偏光の光となり、偏光ビームスプリッタ333の偏光ビームスプリッタ面333aを通過して光検出器334に入射する。
Depending on the return light generated by reflecting the light applied to the
なお、記録媒体301が図22に示したような構成の場合には、対物レンズ321からの光および対物レンズ331からの光は、共に、透明基板302と情報記録層303との境界面上で最も小径となるように収束しながら記録媒体301に照射される。
In the case where the
次に、図24を参照して、本実施の形態に係る光情報記録再生装置の構成について説明する。この光情報記録再生装置310は、図2に示した第1の実施の形態に係る光情報記録再生装置10における光ヘッド40および駆動装置84の代わりに、光ヘッド下部40Aと、光ヘッド上部40Bと、固定部40Cとを備えている。光ヘッド下部40Aは、記録媒体301の下側に配置され、記録媒体301に対して記録用参照光または再生用参照光を照射すると共に、再生光を収集するようになっている。光ヘッド上部40Bは、記録媒体301の上側に配置され、記録媒体301に対して情報光を照射するようになっている。固定部40Cは光情報記録再生装置310の本体に固定されている。
Next, the configuration of the optical information recording / reproducing apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. This optical information recording / reproducing
光ヘッド下部40Aには、図23に示した記録再生光学系の構成要素のうち、対物レンズ331、4分の1波長板332、偏光ビームスプリッタ333、光検出器334、偏光ビームスプリッタ335、凸レンズ336、凹レンズ337、位相空間光変調器338およびミラー339が収納されている。光ヘッド上部40Bには、図23に示した記録再生光学系のうち、対物レンズ321、4分の1波長板322、偏光ビームスプリッタ323、凸レンズ324、ピンホール325、凸レンズ326および空間光変調器327が収納されている。固定部40Cには、半導体レーザ342、コリメータレンズ343、ミラー344、旋光用光学素子345、偏光ビームスプリッタ346およびミラー340が収納されている。
The optical head
光ヘッド下部40Aと光ヘッド上部40Bは、それぞれ、図20に示した光ヘッド40の駆動機構と同様の駆動機構によって、記録媒体301を挟んで対向する位置関係を保ちながら駆動されるようになっている。本実施の形態では、光ヘッド下部40Aおよび光ヘッド上部40Bは、それぞれ図2における駆動装置84の機能を有しているので、この駆動装置84は設けられていない。また、本実施の形態では、記録媒体301と光ヘッド下部40Aおよび光ヘッド上部40Bとの相対的な傾きを補正する機能は備えておらず、図2における傾き補正回路93は設けられていない。光情報記録再生装置310におけるその他の回路構成は、図2に示した光情報記録再生装置10と同様である。
The optical head
本実施の形態における光ヘッド下部40Aおよび光ヘッド上部40Bでは、図20におけるアクチュエータ241によって、記録媒体301の面に垂直な方向に、対物レンズ321,331の位置を変化させることができ、これにより、フォーカスサーボを行うことができる。また、光ヘッド下部40Aおよび光ヘッド上部40Bでは、図20におけるリニアモータ222によって、記録媒体301の半径方向に、対物レンズ321,331の位置を変化させることができ、これにより、所望のトラックへのアクセスとトラッキングサーボとを行うことができる。また、光ヘッド下部40Aおよび光ヘッド上部40Bでは、リニアモータ232によって、トラックの接線方向、すなわち、ほぼトラックに沿う方向に、対物レンズ321,331の位置を変化させることができる。これにより、情報記録領域307に対して情報光および記録用参照光の照射位置を追従させる制御を行うことができる。
In the optical head
なお、半導体レーザ342、空間光変調器327および位相空間光変調器338は、図24におけるコントローラ90によって制御されるようになっている。コントローラ90は、位相空間光変調器338において光の位相を空間的に変調するための複数の変調パターンの情報を保持している。また、操作部91は、複数の変調パターンの中から任意の変調パターンを選択することができるようになっている。そして、コントローラ90は、所定の条件に従って自らが選択した変調パターンまたは操作部91によって選択された変調パターンの情報を位相空間光変調器338に与え、位相空間光変調器338は、コントローラ90より与えられる変調パターンの情報に従って、対応する変調パターンで光の位相を空間的に変調するようになっている。
The
次に、本実施の形態に係る光情報記録再生装置の作用について、サーボ時、情報の記録時、情報の再生時に分けて、順に説明する。 Next, the operation of the optical information recording / reproducing apparatus according to the present embodiment will be described in order, divided into servo, information recording, and information reproduction.
まず、図23および図25を参照して、サーボ時の作用について説明する。図25はサーボ時における記録再生光学系の要部の状態を示す説明図である。サーボ時には、空間光変調器327は、全画素が遮断状態にされる。位相空間光変調器338は、各画素を通過する光が全て同じ位相になるように設定される。半導体レーザ342の出射光の出力は、再生用の低出力に設定される。なお、コントローラ90は、再生信号RFより再生された基本クロックに基づいて、対物レンズ331の出射光がアドレス・サーボ領域306を通過するタイミングを予測し、対物レンズ331の出射光がアドレス・サーボ領域306を通過する間、上記の設定とする。
First, with reference to FIGS. 23 and 25, the operation during servo will be described. FIG. 25 is an explanatory view showing a state of a main part of the recording / reproducing optical system at the time of servo. At the time of servo, the spatial
半導体レーザ342から出射された光は、コリメータレンズ343によって平行光束とされ、ミラー344、旋光用光学素子345を通過して、偏光ビームスプリッタ346に入射する。偏光ビームスプリッタ346に入射した光のうちのS偏光成分は、偏光ビームスプリッタ面346aで反射され、空間光変調器327によって遮断される。
The light emitted from the
偏光ビームスプリッタ346に入射した光のうちのP偏光成分は、偏光ビームスプリッタ面346aを透過し、ミラー340,339を通過し、偏光ビームスプリッタ335の偏光ビームスプリッタ面335aを透過し、凸レンズ336、凹レンズ337を通過して、位相空間光変調器338に入射する。位相空間光変調器338は、入射光の偏光方向に対して、出射光の偏光方向を90°回転させるので、位相空間光変調器338の出射光はS偏光となる。位相空間光変調器338の出射光は、凹レンズ337、凸レンズ336を通過し、偏光ビームスプリッタ335の偏光ビームスプリッタ面335aで反射され、更に、偏光ビームスプリッタ333の偏光ビームスプリッタ面333aで反射されて、4分の1波長板332に入射する。4分の1波長板332を通過した光は、円偏光の光となり、対物レンズ331によって集光されて、透明基板302と保護層305との境界面上で最も小径となるように収束しながら記録媒体301に照射される。
The P-polarized component of the light incident on the
対物レンズ331より記録媒体301に照射された光が透明基板302と保護層305との境界面で反射して生じる戻り光は、対物レンズ331を通過して平行光束となり、4分の1波長板332を通過してP偏光の光となり、偏光ビームスプリッタ333の偏光ビームスプリッタ面333aを通過して光検出器334に入射する。この光検出器334の出力に基づいて、検出回路85によって、フォーカスエラー信号FE、トラッキングエラー信号TEおよび再生信号RFが生成される。そして、これらの信号に基づいて、フォーカスサーボおよびトラッキングサーボが行われると共に、基本クロックの再生およびアドレスの判別が行われる。
The return light generated by reflecting the light irradiated to the
なお、上記のサーボ時における設定では、光ヘッド下部40Aの構成は、通常の光ディスクに対する記録、再生用の光ヘッドの構成と同様になる。従って、本実施の形態における光情報記録再生装置は、通常の光ディスクを用いて記録や再生を行うことも可能である。
In the setting at the time of the servo, the configuration of the optical head
次に、図23および図26を参照して、情報の記録時の作用について説明する。図26は記録時における記録再生光学系の要部の状態を示す説明図である。記録時には、空間光変調器327は、記録する情報に応じて各画素毎に透過状態(以下、オンとも言う。)と遮断状態(以下、オフとも言う。)を選択して、通過する光の強度を空間的に変調して情報光を生成する。位相空間光変調器338は、通過する光に対して、所定の変調パターンに従って、画素毎に、所定の位相を基準にして位相差0(rad)かπ(rad)を選択的に付与することによって、光の位相を空間的に変調して、位相が空間的に変調された記録用参照光を生成する。
Next, with reference to FIG. 23 and FIG. 26, the operation at the time of recording information will be described. FIG. 26 is an explanatory diagram showing the state of the main part of the recording / reproducing optical system during recording. At the time of recording, the spatial
コントローラ90は、所定の条件に従って自らが選択した変調パターンまたは操作部91によって選択された変調パターンの情報を位相空間光変調器338に与え、位相空間光変調器338は、コントローラ90より与えられる変調パターンの情報に従って、通過する光の位相を空間的に変調する。
The
半導体レーザ342の出射光の出力は、パルス的に記録用の高出力にされる。なお、コントローラ90による制御の下で、対物レンズ321,331の出射光がアドレス・サーボ領域306以外の領域を通過する期間は、フォーカスサーボおよびトラッキングサーボは行われない。
The output of the emitted light from the
半導体レーザ342から出射された光は、コリメータレンズ343によって平行光束とされ、ミラー344、旋光用光学素子345を通過して、偏光ビームスプリッタ346に入射する。偏光ビームスプリッタ346に入射した光のうちのS偏光成分は、偏光ビームスプリッタ面346aで反射され、空間光変調器327を通過し、その際に、記録する情報に従って、光の強度が空間的に変調されて、情報光となる。この情報光は、凸レンズ326、ピンホール325、凸レンズ324を順に通過し、偏光ビームスプリッタ323の偏光ビームスプリッタ面323aで反射されて、4分の1波長板322に入射する。4分の1波長板322を通過した情報光は、円偏光の光となり、対物レンズ321によって集光されて、透明基板302と保護層305との境界面上で最も小径となるように収束しながら記録媒体301に照射される。図26に示したように、情報光は、記録媒体301内において、収束しながら情報記録層303を通過する。
The light emitted from the
偏光ビームスプリッタ346に入射した光のうちのP偏光成分は、偏光ビームスプリッタ面346aを透過し、ミラー340,339を通過し、偏光ビームスプリッタ335の偏光ビームスプリッタ面335aを透過し、凸レンズ336、凹レンズ337を通過して、位相空間光変調器338に入射して、光の位相が空間的に変調されて、記録用参照光となる。位相空間光変調器338より出射された記録用参照光は、S偏光となっているので、凹レンズ337、凸レンズ336を通過した後、偏光ビームスプリッタ335の偏光ビームスプリッタ面335aで反射され、更に、偏光ビームスプリッタ333の偏光ビームスプリッタ面333aで反射されて、4分の1波長板332に入射する。4分の1波長板332を通過した記録用参照光は、円偏光の光となり、対物レンズ331によって集光されて、透明基板302と保護層305との境界面上で最も小径となるように収束しながら記録媒体301に照射される。図26に示したように、記録用参照光は、記録媒体301内において、発散しながら情報記録層303を通過する。
The P-polarized component of the light incident on the
このように、記録時には、情報光および記録用参照光は、情報記録層303に対して互いに反対の面側より同軸的に照射され、同じ位置(透明基板302と保護層305との境界面上)で最も小径となるように収束する。情報記録層303内には、情報光と記録用参照光とが干渉して干渉パターンが形成され、半導体レーザ342の出射光の出力が記録用の高出力になったときに、この干渉パターンが情報記録層303内に体積的に記録され、反射型(リップマン型)のホログラムが形成される。
As described above, at the time of recording, the information light and the recording reference light are coaxially irradiated to the
本実施の形態では、記録する情報毎に、記録用参照光の位相の変調パターンを変えることにより、位相符号化多重方式により、情報記録層303の同一箇所に複数の情報を多重記録することができる。
In the present embodiment, a plurality of pieces of information can be multiplexed and recorded at the same location of the
また、本実施の形態では、シフトマルチプレキシング(shift multiplexing)という方法を用いて複数のデータを多重記録することも可能である。シフトマルチプレキシングとは、情報記録層303に対して、各情報に対応した複数のホログラム形成領域を、互いに水平方向に少しずつずらし、且つ一部が重なるように形成して、複数の情報を多重記録する方法である。
In the present embodiment, it is also possible to multiplex-record a plurality of data using a method called shift multiplexing. Shift multiplexing is a method of multiplexing a plurality of pieces of information by forming a plurality of hologram forming regions corresponding to each piece of information on the
位相符号化多重方式による多重記録とシフトマルチプレキシングによる多重記録は、どちらか一方のみを用いることもできるし、併用することもできる。 Only one of the multiplex recording by the phase encoding multiplex system and the multiplex recording by shift multiplexing can be used, or they can be used in combination.
次に、図23および図27を参照して、情報の再生時の作用について説明する。図27は再生時における記録再生光学系の要部の状態を示す説明図である。再生時には、空間光変調器327は、全画素が遮断状態にされる。位相空間光変調器338は、通過する光に対して、所定の変調パターンに従って、画素毎に、所定の位相を基準にして位相差0(rad)かπ(rad)を選択的に付与することによって、光の位相を空間的に変調して、位相が空間的に変調された再生用参照光を生成する。
Next, with reference to FIG. 23 and FIG. 27, the operation at the time of reproducing information will be described. FIG. 27 is an explanatory diagram showing the state of the main part of the recording / reproducing optical system during reproduction. At the time of reproduction, all the pixels of the spatial
コントローラ90は、所定の条件に従って自らが選択した変調パターンまたは操作部91によって選択された変調パターンの情報を位相空間光変調器338に与え、位相空間光変調器338は、コントローラ90より与えられる変調パターンの情報に従って、通過する光の位相を空間的に変調する。
The
半導体レーザ342の出射光の出力は、再生用の低出力にされる。なお、コントローラ90による制御の下で、対物レンズ321,331の出射光がアドレス・サーボ領域306以外の領域を通過する期間は、フォーカスサーボおよびトラッキングサーボは行われない。
The output of the emitted light from the
半導体レーザ342から出射された光は、コリメータレンズ343によって平行光束とされ、ミラー344、旋光用光学素子345を通過して、偏光ビームスプリッタ346に入射する。偏光ビームスプリッタ346に入射した光のうちのS偏光成分は、偏光ビームスプリッタ面346aで反射され、空間光変調器327によって遮断される。
The light emitted from the
偏光ビームスプリッタ346に入射した光のうちのP偏光成分は、偏光ビームスプリッタ面346aを透過し、ミラー340,339を通過し、偏光ビームスプリッタ335の偏光ビームスプリッタ面335aを透過し、凸レンズ336、凹レンズ337を通過して、位相空間光変調器338に入射して、光の位相が空間的に変調されて、再生用参照光となる。位相空間光変調器338より出射された再生用参照光は、S偏光となっているので、凹レンズ337、凸レンズ336を通過した後、偏光ビームスプリッタ335の偏光ビームスプリッタ面335aで反射され、更に、偏光ビームスプリッタ333の偏光ビームスプリッタ面333aで反射されて、4分の1波長板332に入射する。4分の1波長板332を通過した再生用参照光は、円偏光の光となり、対物レンズ331によって集光されて、透明基板302と保護層305との境界面上で最も小径となるように収束しながら記録媒体301に照射される。図27に示したように、再生用参照光は、記録媒体301内において、発散しながら情報記録層303を通過する。
The P-polarized component of the light incident on the
情報記録層303では、再生用参照光が照射されることにより、記録時における情報光に対応した再生光が発生する。この再生光は、収束しながら透明基板302側に進行し、透明基板302と保護層305との境界面上で最も小径となった後、発散しながら、記録媒体301より出射され、対物レンズ331を通過して平行光束となり、4分の1波長板332を通過してP偏光の光となり、偏光ビームスプリッタ333の偏光ビームスプリッタ面333aを通過して光検出器334に入射する。
In the
光検出器334上には、記録時における空間光変調器327によるオン、オフのパターンが結像され、このパターンを検出することで、情報が再生される。なお、記録用参照光の変調パターンを変えて、情報記録層303に複数の情報が多重記録されている場合には、複数の情報のうち、再生用参照光の変調パターンに対応する情報のみが再生される。
On the
このように、再生時には、記録媒体301に対して、透明基板302と保護層305との境界面上で最も小径となるように収束する再生用参照光が照射される。そして、再生用参照光の照射と再生光の収集とが、記録媒体301における記録用参照光の入射側より行われ、且つ再生用参照光および再生光が同軸的に配置される。
As described above, during reproduction, the
本実施の形態では、情報の記録時において、光ヘッド上部40Bおよび光ヘッド下部40Aは、所定の期間、移動する1つの情報記録領域307に情報光および記録用参照光の照射位置が追従するように、情報光および記録用参照光の照射位置を移動させる。これにより、所定の期間、1つの情報記録領域307に情報光および記録用参照光が照射され続ける。
In the present embodiment, at the time of recording information, the optical head
本実施の形態によれば、情報光、記録用参照光および再生用参照光の全てが、同軸的に配置され、且つ同じ位置で最も小径となるように収束するようにしたので、記録および再生のための光学系の構成を簡単にすることができる。 According to the present embodiment, all of the information light, the recording reference light, and the reproduction reference light are coaxially arranged and converge so as to have the smallest diameter at the same position. Therefore, the configuration of the optical system can be simplified.
また、本実施の形態では、情報光は光束の断面の全体を用いて情報を担持することができ、同様に、再生光も光束の断面の全体を用いて情報を担持することができる。 In the present embodiment, information light can carry information using the entire cross section of the light beam, and similarly, reproduction light can carry information using the entire cross section of the light beam.
これらのことから、本実施の形態によれば、ホログラフィを利用して情報の記録および再生を行うことができると共に、情報量を減少させることなく記録および再生のための光学系の構成を簡単にすることが可能になる。 Thus, according to the present embodiment, information can be recorded and reproduced using holography, and the configuration of the optical system for recording and reproduction can be simplified without reducing the amount of information. It becomes possible to do.
また、本実施の形態では、記録媒体301に、情報光、記録用参照光および再生用参照光の位置を合わせるための情報が記録される位置決め領域(アドレス・サーボ領域306)を設け、記録再生光学系が、情報光、記録用参照光および再生用参照光を、記録媒体301に対して、位置決め領域が設けられた位置で最も小径となるように収束させながら照射するようにしている。これにより、記録用参照光および再生用参照光と同様に、位置決め領域が設けられた位置で最も小径となるように収束する光を位置決め領域に照射し、位置決め領域からの戻り光を検出することにより、位置決め領域に記録された情報を用いて情報光、記録用参照光および再生用参照光の位置決めが可能になる。従って、本実施の形態によれば、記録再生光学系の構成を複雑にすることなく、記録媒体301に対する情報光、記録用参照光および再生用参照光の位置決めを精度よく行うことが可能になる。
In the present embodiment, the
また、本実施の形態によれば、位置決め領域を情報記録層303に対して記録用参照光の入射側に配置したので、位置決め領域からの戻り光は情報記録層303を通過することがない。従って、位置決めのために用いられる光が情報記録層303によって乱されて位置決めのための情報の再生精度が低下するということを防止できる。
Further, according to the present embodiment, since the positioning area is arranged on the incident side of the recording reference light with respect to the
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第1の実施の形態または第2の実施の形態と同様である。 Other configurations, operations, and effects in the present embodiment are the same as those in the first embodiment or the second embodiment.
[第4の実施の形態]次に、本発明の第4の実施の形態に係る光情報記録再生装置について説明する。図28は本実施の形態に係る光情報記録再生装置における記録再生光学系の全体の構成を示す説明図である。 [Fourth Embodiment] Next, an optical information recording / reproducing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 28 is an explanatory diagram showing the overall configuration of the recording / reproducing optical system in the optical information recording / reproducing apparatus according to the present embodiment.
本実施の形態は、記録する情報に基づいて光の位相を空間的に変調して情報光を生成するようにしたものである。本実施の形態における記録再生光学系では、図23における空間光変調器327の代りに位相空間光変調器347が設けられ、更に、この位相空間光変調器347と偏光ビームスプリッタ346との間に、光の透過状態と遮断状態とを選択するシャッタ348が設けられている。位相空間光変調器347は、格子状に配列された多数の画素を有し、各画素毎に出射光の位相を2値または3つ以上の値の中から選択することによって、光の位相を空間的に変調することができるようになっている。この位相空間光変調器347としては、例えば液晶素子を用いることができる。また、シャッタ348にも、液晶素子を用いることができる。
In this embodiment, information light is generated by spatially modulating the phase of light based on information to be recorded. In the recording / reproducing optical system in the present embodiment, a phase spatial
次に、本実施の形態に係る光情報記録再生装置の作用について、サーボ時、情報の記録時、情報の再生時に分けて、順に説明する。 Next, the operation of the optical information recording / reproducing apparatus according to the present embodiment will be described in order, divided into servo, information recording, and information reproduction.
まず、サーボ時の作用について説明する。サーボ時には、シャッタ348が遮断状態とされる。サーボ時におけるその他の作用は第3の実施の形態と同様である。
First, the operation during servo will be described. During servo operation, the
次に、図29を参照して、位相が空間的に変調された情報光と位相が空間的に変調されない記録用参照光とを用いて情報を記録する場合における記録時の作用について説明する。図29は記録時における記録再生光学系の要部の状態を示す説明図である。記録時には、シャッタ348は透過状態とされ、位相空間光変調器347は、記録する情報に応じて、各画素毎に出射光の位相を2値または3つ以上の値の中から選択することによって、光の位相を空間的に変調する。ここでは、説明を簡単にするために、位相空間光変調器347は、各画素毎に出射光の位相を、所定の基準位相に対する位相差が+π/2(rad)となる第1の位相と基準位相に対する位相差が−π/2(rad)となる第2の位相のいずれかに設定することによって、光の位相を空間的に変調するものとする。第1の位相と第2の位相との位相差はπ(rad)である。このようにして、位相が空間的に変調された情報光が生成される。なお、情報光において、第1の位相の画素と第2の位相の画素との境界部分では局所的に強度が低下する。
Next, with reference to FIG. 29, an explanation will be given on the operation at the time of recording when information is recorded using information light whose phase is spatially modulated and recording reference light whose phase is not spatially modulated. FIG. 29 is an explanatory diagram showing the state of the main part of the recording / reproducing optical system during recording. At the time of recording, the
情報光は、第3の実施の形態と同様に、対物レンズ321によって集光されて、透明基板302と保護層305との境界面上で最も小径となるように収束しながら記録媒体301に照射される。そして、情報光は、記録媒体301内において、収束しながら情報記録層303を通過する。
As in the third embodiment, the information light is condensed by the
ここでは、位相空間光変調器338は、光の位相を空間的に変調せず、全ての画素の出射光の位相を、所定の基準位相に対する位相差が+π/2(rad)となる第1の位相として、記録用参照光を生成するものとする。なお、位相空間光変調器338は、全ての画素の出射光の位相を第2の位相としてもよいし、第1の位相および第2の位相のいずれとも異なる一定の位相としてもよい。
Here, the phase spatial
図29では、第1の位相を記号“+”で表し、第2の位相を記号“−”で表している。また、図29では、強度の最大値を“1”で表し、強度の最小値“0”で表している。 In FIG. 29, the first phase is represented by a symbol “+”, and the second phase is represented by a symbol “−”. In FIG. 29, the maximum intensity value is represented by “1” and the minimum intensity value “0”.
記録用参照光は、第3の実施の形態と同様に、対物レンズ331によって集光されて、透明基板302と保護層305との境界面上で最も小径となるように収束しながら記録媒体301に照射される。そして、記録用参照光は、記録媒体301内において、発散しながら情報記録層303を通過する。
As in the third embodiment, the recording reference light is condensed by the
第3の実施の形態と同様に、情報記録層303内には、情報光と記録用参照光とが干渉して干渉パターンが形成され、半導体レーザ342の出射光の出力が記録用の高出力になったときに、この干渉パターンが情報記録層303内に体積的に記録され、反射型(リップマン型)のホログラムが形成される。
Similar to the third embodiment, in the
次に、図30を参照して、位相が空間的に変調された情報光と位相が空間的に変調されない記録用参照光とを用いて記録された情報の再生時の作用について説明する。図30は再生時における記録再生光学系の要部の状態を示す説明図である。再生時には、シャッタ348は遮断状態とされる。また、位相空間光変調器338は、光の位相を空間的に変調せず、全ての画素の出射光の位相を、所定の基準位相に対する位相差が+π/2(rad)となる第1の位相として、再生用参照光を生成する。なお、図30における位相および強度の表し方は、図29と同様である。
Next, with reference to FIG. 30, an explanation will be given on the operation at the time of reproducing the information recorded using the information light whose phase is spatially modulated and the recording reference light whose phase is not spatially modulated. FIG. 30 is an explanatory diagram showing the state of the main part of the recording / reproducing optical system during reproduction. At the time of reproduction, the
再生用参照光は、第3の実施の形態と同様に、対物レンズ331によって集光されて、透明基板302と保護層305との境界面上で最も小径となるように収束しながら記録媒体301に照射される。そして、再生用参照光は、記録媒体301内において、発散しながら情報記録層303を通過する。
As in the third embodiment, the reproduction reference light is collected by the
情報記録層303では、再生用参照光が照射されることにより、記録時における情報光に対応した再生光が発生する。この再生光は、記録時における情報光と同様に、光の位相が空間的に変調されたものである。再生光は、収束しながら透明基板302側に進行し、透明基板302と保護層305との境界面上で最も小径となった後、発散しながら、記録媒体301より出射され、対物レンズ331を通過して平行光束となり、4分の1波長板332および偏光ビームスプリッタ333の偏光ビームスプリッタ面333aを通過して光検出器334に入射する。
In the
また、記録媒体301に照射された再生用参照光の一部は、透明基板302と保護層305との境界面上で反射され、発散しながら、記録媒体301より出射され、対物レンズ331を通過して平行光束となり、4分の1波長板332および偏光ビームスプリッタ333の偏光ビームスプリッタ面333aを通過して光検出器334に入射する。
In addition, a part of the reproduction reference light irradiated on the
実際には、再生光と、透明基板302と保護層305との境界面上で反射された再生用参照光とが重ね合わせられて合成光が生成され、この合成光が光検出器334によって受光される。合成光は、記録された情報に対応して、強度が空間的に変調された光となる。従って、光検出器334によって合成光の強度の2次元パターンが検出され、これにより情報が再生される。
Actually, the reproduction light and the reproduction reference light reflected on the boundary surface between the
ここで、図31を参照して、上述の再生時における再生光、再生用参照光および合成光について詳しく説明する。図31において、(a)は再生光の強度、(b)は再生光の位相、(c)は再生用参照光の強度、(d)は再生用参照光の位相、(e)は合成光の強度を表している。図31は、情報光の各画素毎の位相を、基準位相に対する位相差が+π/2(rad)となる第1の位相と基準位相に対する位相差が−π/2(rad)となる第2の位相のいずれかに設定した場合についての例を示している。従って、図31に示した例では、再生光の各画素毎の位相は、情報光と同様に、第1の位相と第2の位相のいずれかになる。また、再生用参照光の各画素毎の位相は全て第1の位相となっている。ここで、再生光の強度と再生用参照光の強度が等しいとすれば、図31(e)に示したように、再生光の位相が第1の位相となる画素では、合成光の強度は再生光の強度および再生用参照光の強度よりも大きくなり、再生光の位相が第2の位相となる画素では、原理的には合成光の強度はゼロとなる。 Here, with reference to FIG. 31, the reproduction light, the reproduction reference light, and the combined light at the time of reproduction described above will be described in detail. In FIG. 31, (a) is the intensity of the reproduction light, (b) is the phase of the reproduction light, (c) is the intensity of the reproduction reference light, (d) is the phase of the reproduction reference light, and (e) is the combined light. Represents the strength of In FIG. 31, the phase of each pixel of the information light is a second phase in which the phase difference with respect to the reference phase is + π / 2 (rad) and the phase difference with respect to the reference phase is −π / 2 (rad). The example about the case where it sets to one of these phases is shown. Therefore, in the example shown in FIG. 31, the phase of each pixel of the reproduction light is either the first phase or the second phase, like the information light. Further, the phase of each reference pixel for reproduction is the first phase. Here, if the intensity of the reproduction light and the intensity of the reference light for reproduction are equal, as shown in FIG. 31 (e), the intensity of the combined light in the pixel in which the phase of the reproduction light is the first phase is In principle, the intensity of the combined light is zero in a pixel that is larger than the intensity of the reproduction light and the intensity of the reproduction reference light and the phase of the reproduction light is the second phase.
次に、図32を参照して、位相が空間的に変調された情報光と位相が空間的に変調された記録用参照光とを用いて情報を記録する場合における記録時の作用について説明する。図32は記録時における記録再生光学系の要部の状態を示す説明図である。記録時には、シャッタ348は透過状態とされ、位相空間光変調器347は、記録する情報に応じて、各画素毎に出射光の位相を2値または3つ以上の値の中から選択することによって、光の位相を空間的に変調する。ここでは、説明を簡単にするために、位相空間光変調器347は、各画素毎に出射光の位相を、第1の位相と第2の位相のいずれかに設定することによって、光の位相を空間的に変調するものとする。このようにして、位相が空間的に変調された情報光が生成される。
Next, with reference to FIG. 32, an explanation will be given on the operation at the time of recording when information is recorded using information light whose phase is spatially modulated and recording reference light whose phase is spatially modulated. . FIG. 32 is an explanatory view showing the state of the main part of the recording / reproducing optical system during recording. At the time of recording, the
情報光は、第3の実施の形態と同様に、対物レンズ321によって集光されて、透明基板302と保護層305との境界面上で最も小径となるように収束しながら記録媒体301に照射される。そして、情報光は、記録媒体301内において、収束しながら情報記録層303を通過する。
As in the third embodiment, the information light is condensed by the
位相空間光変調器338は、各画素毎に出射光の位相を2値または3つ以上の値の中から選択することによって、光の位相を空間的に変調する。ここでは、位相空間光変調器338は、各画素毎に出射光の位相を、所定の基準位相と、基準位相に対する位相差が+π/2(rad)となる第1の位相と、基準位相に対する位相差が−π/2(rad)となる第2の位相のいずれかに設定することによって、光の位相を空間的に変調するものとする。図32では、基準位相を記号“0”で表している。図32におけるその他の位相および強度の表し方は、図29と同様である。なお、記録用参照光において、位相が変化する部分では局所的に強度が低下する。
The phase spatial
記録用参照光は、第3の実施の形態と同様に、対物レンズ331によって集光されて、透明基板302と保護層305との境界面上で最も小径となるように収束しながら記録媒体301に照射される。そして、記録用参照光は、記録媒体301内において、発散しながら情報記録層303を通過する。
As in the third embodiment, the recording reference light is condensed by the
第3の実施の形態と同様に、情報記録層303内には、情報光と記録用参照光とが干渉して干渉パターンが形成され、半導体レーザ342の出射光の出力が記録用の高出力になったときに、この干渉パターンが情報記録層303内に体積的に記録され、反射型(リップマン型)のホログラムが形成される。
Similar to the third embodiment, in the
次に、図33を参照して、位相が空間的に変調された情報光と位相が空間的に変調された記録用参照光とを用いて記録された情報の再生時の作用について説明する。図33は再生時における記録再生光学系の要部の状態を示す説明図である。再生時には、シャッタ348は遮断状態とされる。また、位相空間光変調器338は、記録時と同様に、出射光の位相を空間的に変調して、位相が空間的に変調された再生用参照光を生成する。なお、図33における位相および強度の表し方は、図32と同様である。
Next, with reference to FIG. 33, the operation at the time of reproducing the information recorded using the information light whose phase is spatially modulated and the recording reference light whose phase is spatially modulated will be described. FIG. 33 is an explanatory diagram showing the state of the main part of the recording / reproducing optical system during reproduction. At the time of reproduction, the
再生用参照光は、第3の実施の形態と同様に、対物レンズ331によって集光されて、透明基板302と保護層305との境界面上で最も小径となるように収束しながら記録媒体301に照射される。そして、再生用参照光は、記録媒体301内において、発散しながら情報記録層303を通過する。
As in the third embodiment, the reproduction reference light is collected by the
情報記録層303では、再生用参照光が照射されることにより、記録時における情報光に対応した再生光が発生する。この再生光は、記録時における情報光と同様に、光の位相が空間的に変調されたものである。再生光は、収束しながら透明基板302側に進行し、透明基板302と保護層305との境界面上で最も小径となった後、発散しながら、記録媒体301より出射され、対物レンズ331を通過して平行光束となり、4分の1波長板332および偏光ビームスプリッタ333の偏光ビームスプリッタ面333aを通過して光検出器334に入射する。
In the
また、記録媒体301に照射された再生用参照光の一部は、透明基板302と保護層305との境界面上で反射され、発散しながら、記録媒体301より出射され、対物レンズ331を通過して平行光束となり、4分の1波長板332および偏光ビームスプリッタ333の偏光ビームスプリッタ面333aを通過して光検出器334に入射する。
In addition, a part of the reproduction reference light irradiated on the
実際には、再生光と、透明基板302と保護層305との境界面上で反射された再生用参照光とが重ね合わせられて合成光が生成され、この合成光が光検出器334によって受光される。合成光は、記録された情報に対応して、強度が空間的に変調された光となる。従って、光検出器334によって合成光の強度の2次元パターンが検出され、これにより情報が再生される。
Actually, the reproduction light and the reproduction reference light reflected on the boundary surface between the
ここで、図34を参照して、上述の再生時における再生光、再生用参照光および合成光について詳しく説明する。図34において、(a)は再生光の強度、(b)は再生光の位相、(c)は再生用参照光の強度、(d)は再生用参照光の位相、(e)は合成光の強度を表している。図34は、情報光の各画素毎の位相を、第1の位相と第2の位相のいずれかに設定し、記録用参照光および再生用参照光の各画素毎の位相を、基準位相、第1の位相および第2の位相のいずれかに設定した場合についての例を示している。この場合、再生光の各画素毎の位相は、情報光と同様に、第1の位相と第2の位相のいずれかになる。従って、再生光と再生用参照光との位相差は、ゼロ、±π/2(rad)、±π(rad)のいずれかになる。ここで、再生光の強度と再生用参照光の強度が等しいとすれば、図34(e)に示したように、合成光の強度は、再生光と再生用参照光との位相差がゼロとなる画素では最も大きくなり、再生光と再生用参照光との位相差が±π(rad)なる画素では原理的にはゼロとなり、再生光と再生用参照光との位相差が±π/2(rad)となる画素では、位相差がゼロとなる画素における強度の1/2となる。図34(e)では、位相差が±π(rad)となる画素における強度を“0”で表し、位相差が±π/2(rad)となる画素における強度を“1”で表し、位相差がゼロとなる画素における強度を“2”で表している。 Here, with reference to FIG. 34, the reproduction light, the reproduction reference light, and the combined light at the time of reproduction described above will be described in detail. 34, (a) is the intensity of the reproduction light, (b) is the phase of the reproduction light, (c) is the intensity of the reproduction reference light, (d) is the phase of the reproduction reference light, and (e) is the combined light. Represents the strength of FIG. 34 sets the phase of each pixel of information light to either the first phase or the second phase, and sets the phase of each pixel of the recording reference light and reproduction reference light to the reference phase, The example about the case where it sets to either the 1st phase and the 2nd phase is shown. In this case, the phase of the reproduction light for each pixel is either the first phase or the second phase, similar to the information light. Therefore, the phase difference between the reproduction light and the reproduction reference light is zero, ± π / 2 (rad), or ± π (rad). Here, if the intensity of the reproduction light and the intensity of the reference light for reproduction are equal, as shown in FIG. 34E, the intensity of the combined light is zero in the phase difference between the reproduction light and the reference light for reproduction. Is the largest, and in principle, the pixel where the phase difference between the reproduction light and the reproduction reference light is ± π (rad) is zero, and the phase difference between the reproduction light and the reproduction reference light is ± π / In a pixel having 2 (rad), the intensity is ½ of that in a pixel having a phase difference of zero. In FIG. 34 (e), the intensity at a pixel having a phase difference of ± π (rad) is represented by “0”, and the intensity at a pixel having a phase difference of ± π / 2 (rad) is represented by “1”. The intensity at the pixel where the phase difference is zero is represented by “2”.
図32ないし図34に示した例では、合成光の画素毎の強度が3値になる。そして、例えば、図34(e)に示したように、強度“0”は2ビットのデータ“00”に対応させ、強度“1”は2ビットのデータ“01”に対応させ、強度“2”は2ビットのデータ“10”に対応させることができる。このように、図32ないし図34に示した例では、図29ないし図31に示した例のように合成光の画素毎の強度が2値になる場合に比べて、再生光の強度や位相を同様にしながら、合成光が担持する情報量を増加させることができ、その結果、記録媒体301の記録密度を向上させることができる。
In the example shown in FIGS. 32 to 34, the intensity of the synthesized light for each pixel is ternary. For example, as shown in FIG. 34 (e), the intensity “0” corresponds to the 2-bit data “00”, the intensity “1” corresponds to the 2-bit data “01”, and the intensity “2”. "Can correspond to 2-bit data" 10 ". Thus, in the example shown in FIGS. 32 to 34, compared with the case where the intensity of each pixel of the synthesized light is binary as in the example shown in FIGS. In the same manner, the amount of information carried by the combined light can be increased, and as a result, the recording density of the
以上説明したように、本実施の形態では、情報の記録時には、記録する情報に基づいて位相が空間的に変調された情報光と記録用参照光とを、記録媒体301の情報記録層303に照射して、情報光と記録用参照光との干渉による干渉パターンによって情報記録層303に情報を記録する。また、情報の再生時には、再生用参照光を情報記録層303に照射し、これによって情報記録層303より発生される再生光と再生用参照光とを重ね合わせて合成光を生成し、この合成光を検出して情報を再生する。
As described above, in the present embodiment, when information is recorded, the information light whose phase is spatially modulated based on the information to be recorded and the recording reference light are applied to the
従って、本実施の形態によれば、情報の再生時に再生光と再生用参照光とを分離する必要がない。そのため、情報の記録時に、情報光と記録用参照光とを互いに所定の角度をなすように記録媒体に入射させる必要もない。従って、本実施の形態によれば、記録および再生のための光学系を小さく構成することができる。 Therefore, according to the present embodiment, it is not necessary to separate the reproduction light and the reproduction reference light when reproducing information. Therefore, it is not necessary to make the information light and the recording reference light incident on the recording medium at a predetermined angle when recording information. Therefore, according to the present embodiment, the optical system for recording and reproduction can be made small.
また、従来の再生方法では、再生光と再生用参照光とを分離して、再生光のみを検出するため、再生光を検出する光検出器に再生用参照光も入射してしまうと、再生情報のSN比が劣化するという問題点があった。これに対し、本実施の形態では、再生光と再生用参照光とを用いて情報を再生するので、再生用参照光によって再生情報のSN比が劣化するということがない。従って、本実施の形態によれば、再生情報のSN比を向上させることができる。 Further, in the conventional reproduction method, the reproduction light and the reproduction reference light are separated and only the reproduction light is detected. Therefore, if the reproduction reference light is incident on the photodetector for detecting the reproduction light, the reproduction light is reproduced. There was a problem that the SN ratio of information deteriorated. On the other hand, in the present embodiment, information is reproduced using reproduction light and reproduction reference light, so that the SN ratio of reproduction information does not deteriorate due to reproduction reference light. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to improve the SN ratio of the reproduction information.
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第3の実施の形態と同様である。 Other configurations, operations, and effects in the present embodiment are the same as those in the third embodiment.
[第5の実施の形態]次に、本発明の第5の実施の形態に係る光情報記録再生装置について説明する。本実施の形態は、第4の実施の形態と同様に、記録する情報に基づいて光の位相を空間的に変調して情報光を生成するようにしたものであるが、光ヘッドの駆動機構と、記録再生光学系の構成とが第4の実施の形態とは異なるものである。 [Fifth Embodiment] Next, an optical information recording / reproducing apparatus according to a fifth embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, as in the fourth embodiment, information light is generated by spatially modulating the phase of light based on information to be recorded. The configuration of the recording / reproducing optical system is different from that of the fourth embodiment.
図35は本実施の形態における光ヘッドおよび記録媒体を示す平面図、図36は本実施の形態における光ヘッドの構成を示す断面図、図37は本実施の形態における記録媒体の構成を示す断面図である。 35 is a plan view showing the optical head and the recording medium in the present embodiment, FIG. 36 is a cross-sectional view showing the configuration of the optical head in the present embodiment, and FIG. 37 is a cross-sectional view showing the configuration of the recording medium in the present embodiment. FIG.
図35および図36に示したように、本実施の形態に係る光情報記録再生装置は、図2に示した第1の実施の形態に係る光情報記録再生装置10における光ヘッド40および駆動装置84の代わりに、光ヘッド440および駆動装置484を備えている。また、本実施の形態では、記録媒体401と光ヘッド440との相対的な傾きを補正する機能は備えておらず、図2における傾き補正回路93は設けられていない。本実施の形態に係る光情報記録再生装置におけるその他の回路構成は、図2に示した光情報記録再生装置10と同様である。
As shown in FIGS. 35 and 36, the optical information recording / reproducing apparatus according to the present embodiment includes the
光ヘッド440は、第1の可動部441と第2の可動部442とを有している。第1の可動部441は、駆動装置484によって、本実施の形態における記録媒体401の半径方向に移動されるようになっている。第2の可動部442は、記録媒体401の下側に配置される下アーム部442Aと、記録媒体401の上側に配置される上アーム部442Bと、記録媒体401の外周部よりも外側の位置で下アーム部442Aと上アーム部442Bとを連結する連結部442Cとを有している。下アーム部442Aと上アーム部442Bの各先端部は、記録媒体401を挟んで対向する位置に配置されている。
The
連結部442Cは、ボールベアリング443を介して、第1の可動部441に対して回動可能に連結されている。連結部442Cにおける下アーム部442Aおよび上アーム部442Bとは反対側の端部には、照射位置追従用の2つのコイル444が取り付けられている。第1の可動部441には、各コイル444を挟んで対向する位置にそれぞれ2つの磁石445が取り付けられている。光ヘッド440では、コイル444および磁石445によって、第1の可動部441に対して第2の可動部442を回動させることによって、下アーム部442Aおよび上アーム部442Bの各先端部の位置を、記録媒体401のほぼトラックに沿う方向に変化させることができるようになっている。
The connecting portion 442C is rotatably connected to the first
次に、図36を参照して、第2の可動部442の内部に設けられた記録再生光学系の構成について説明する。記録再生光学系は、連結部442Cの内部における下アーム部442Aおよび上アーム部442Bとは反対側の端部に固定された記録再生用半導体レーザ411およびサーボ用半導体レーザ412を有している。記録再生光学系は、更に、サーボ用半導体レーザ412より出射される光の光路上に半導体レーザ412側から順に配置されたコリメータレンズ413、ダイクロイックミラー414、透過型の位相空間光変調器415、偏光ビームスプリッタ416、リレーレンズ系417、4分の1波長板418およびミラー419を有している。ダイクロイックミラー414は、所定の波長の光を反射し、他の波長の光を透過させる反射面を有している。この反射面は、記録再生用半導体レーザ411の出射光を反射し、サーボ用半導体レーザ412の出射光を透過させる。偏光ビームスプリッタ416は、光の偏光方向に応じて、光を反射し、または透過させる偏光ビームスプリッタ面を有している。
Next, the configuration of the recording / reproducing optical system provided in the second
記録再生光学系は、更に、下アーム部442Aの先端部に配置され、記録媒体401の下側の面に対向する対物レンズ420と、この対物レンズ420を記録媒体401の面に垂直な方向に移動するアクチュエータ421とを有している。ミラー419は、4分の1波長板418側から入射した光を反射して対物レンズ420に導くようになっている。記録再生光学系は、更に、リレーレンズ系417側から偏光ビームスプリッタ416に入射して、その偏光ビームスプリッタ面で反射された光を受光する光検出器422を有している。
The recording / reproducing optical system is further disposed at the distal end of the
記録再生光学系は、更に、記録再生用半導体レーザ411より出射される光の光路上に半導体レーザ411側から順に配置されたコリメータレンズ423、2分の1波長板424、偏光ビームスプリッタ425およびミラー426を有している。偏光ビームスプリッタ425は偏光ビームスプリッタ面を有している。ミラー426は、偏光ビームスプリッタ425側から入射した光を反射してダイクロイックミラー414の反射面に導くようになっている。
The recording / reproducing optical system further includes a collimator lens 423, a half-
記録再生光学系は、更に、2分の1波長板424側から偏光ビームスプリッタ425に入射して、その偏光ビームスプリッタ面で反射された光の光路上に配置された偏光ビームスプリッタ427を有している。記録再生光学系は、更に、偏光ビームスプリッタ425側から偏光ビームスプリッタ427に入射して、その偏光ビームスプリッタ面で反射された光の光路上に、偏光ビームスプリッタ427側から順に配置されたシャッタ428、2分の1波長板429、透過型の位相空間光変調器430、偏光ビームスプリッタ431、リレーレンズ系432、4分の1波長板433およびミラー434を有している。偏光ビームスプリッタ431は偏光ビームスプリッタ面を有している。
The recording / reproducing optical system further includes a
記録再生光学系は、更に、上アーム部442Bの先端部に配置され、記録媒体401の上側の面に対向する対物レンズ435と、この対物レンズ435を記録媒体401の面に垂直な方向に移動するアクチュエータ436とを有している。ミラー434は、4分の1波長板433側から入射した光を反射して対物レンズ436に導くようになっている。記録再生光学系は、更に、リレーレンズ系432側から偏光ビームスプリッタ431に入射して、その偏光ビームスプリッタ面で反射された光を受光する光検出器437を有している。
The recording / reproducing optical system is further arranged at the tip of the
次に、図37を参照して、本実施の形態における記録媒体401の構成について説明する。記録媒体401は、第1の実施の形態における記録媒体1と同様に、円板状をなし、複数のトラックを有している。各トラックには、複数のアドレス・サーボ領域が等間隔に設けられている。隣り合うアドレス・サーボ領域間には、1つまたは複数の情報記録領域が設けられている。
Next, the configuration of the
記録媒体401は、ポリカーボネート等によって形成された円板状の2枚の透明基板402,404と、これらの透明基板402,404を所定の間隔に隔てるスペーサ406と、透明基板402,404の間に設けられた情報記録層403と、透明基板404における情報記録層403とは反対側の面に、接着層407を介して接着された透明基板405とを備えている。
The
情報記録層403は、ホログラフィを利用して情報が記録される層であり、所定の波長領域の光に感度を有するホログラム材料によって形成される。記録再生用半導体レーザ411は、情報記録層403を構成するホログラム材料が感度を有する波長の光を出射し、サーボ用半導体レーザ412は、情報記録層403を構成するホログラム材料が感度を有する波長領域外の波長の光を出射するようになっている。記録再生用半導体レーザ411の出射光の波長とサーボ用半導体レーザ412の出射光の波長の組み合わせとしては、650nmと780nmの組み合わせ、523nmと650nmの組み合わせ、405nmと650nmの組み合わせ等がある。
The
アドレス・サーボ領域において、アドレス情報等を表すエンボスピットは、透明基板405における透明基板404側の面に形成されている。なお、フォーカスサーボは、透明基板405における透明基板404側の面を用いて行うこともできる。
In the address / servo area, emboss pits representing address information and the like are formed on the surface of the
記録媒体401において、透明基板402、情報記録層403、透明基板404および接着層407の合計の光学的な厚みと、透明基板405の光学的な厚みは等しくなっている。
In the
記録媒体401では、透明基板405における透明基板404とは反対側の面(図37における下側の面)が、記録用参照光および再生用参照光が入射され、再生光が出射される面となり、透明基板402における情報記録層403とは反対側の面(図37における上側の面)が、記録する情報を担持した情報光が入射される面となっている。
In the
次に、本実施の形態における光ヘッド440の作用について、サーボ時、情報の記録時、情報の再生時に分けて、順番に説明する。まず、サーボ時の作用について説明する。サーボ時には、サーボ用半導体レーザ412は光を出射し、記録再生用半導体レーザ411は光を出射しない。サーボ用半導体レーザ412はP偏光の光を出射する。この半導体レーザ412の出射光は、コリメータレンズ413によって平行光束にされ、ダイクロイックミラー414の反射面を透過し、位相空間光変調器415を通過し、偏光ビームスプリッタ416の偏光ビームスプリッタ面を透過し、リレーレンズ系417を通過し、4分の1波長板418を通過して円偏光の光となる。この光は、ミラー419によって反射されて対物レンズ420に入射し、この対物レンズ420によって集光されて、透明基板405における透明基板404側の面上で最も小径となるように収束しながら記録媒体401に照射される。
Next, the operation of the
対物レンズ420より記録媒体401に照射された光が透明基板405における透明基板404側の面で反射して生じる戻り光は、対物レンズ420を通過して平行光束となり、ミラー419で反射され、4分の1波長板418を通過してS偏光の光となる。この光は、リレーレンズ系417を通過し、偏光ビームスプリッタ416の偏光ビームスプリッタ面で反射されて、光検出器422に入射する。この光検出器422の出力に基づいて、例えば図11を用いて説明した方法と同様の方法によって、対物レンズ420についてのフォーカスエラー信号が得られる。そして、このフォーカスエラー信号に基づいてアクチュエータ421によって対物レンズ420の位置が調整されて、対物レンズ420についてのフォーカスサーボが行われる。
The return light generated by reflecting the light irradiated to the
また、対物レンズ420より記録媒体401に照射され、記録媒体401を通過した光は、対物レンズ435を通過して平行光束となり、ミラー434で反射され、4分の1波長板433を通過してS偏光の光となる。この光は、リレーレンズ系432を通過し、偏光ビームスプリッタ431の偏光ビームスプリッタ面で反射されて、光検出器437に入射する。この光検出器437の出力に基づいて、例えば図11を用いて説明した方法と同様の方法によって、対物レンズ435についてのフォーカスエラー信号が得られる。そして、このフォーカスエラー信号に基づいてアクチュエータ436によって対物レンズ435の位置が調整されて、対物レンズ435についてのフォーカスサーボが行われる。
Further, the light that is irradiated onto the
また、光検出器422,437の少なくとも一方の出力に基づいて、例えば図12および図13を用いて説明した方法と同様の方法によって、トラッキングエラー信号が得られる。更に、光検出器422,437の少なくとも一方の出力に基づいて、基本クロックが生成されると共にアドレスが認識される。
Further, based on the output of at least one of the
次に、情報の記録時の作用について説明する。記録時には、記録再生用半導体レーザ411は光を出射し、サーボ用半導体レーザ412は光を出射しない。記録時には、シャッタ428は透過状態とされ、位相空間光変調器430は、記録する情報に応じて、各画素毎に出射光の位相を2値または3つ以上の値の中から選択することによって、光の位相を空間的に変調して情報光を生成する。また、位相空間光変調器415は、所定の変調パターンに従って、各画素毎に出射光の位相を2値または3つ以上の値の中から選択することによって、光の位相を空間的に変調して記録用参照光を生成する。
Next, the operation at the time of recording information will be described. During recording, the recording / reproducing semiconductor laser 411 emits light, and the
コントローラ90は、所定の条件に従って自らが選択した変調パターンまたは操作部91によって選択された変調パターンの情報を位相空間光変調器415に与え、位相空間光変調器415は、コントローラ90より与えられる変調パターンの情報に従って、通過する光の位相を空間的に変調する。記録再生用半導体レーザ411の出射光の出力は、パルス的に記録用の高出力にされる。なお、コントローラ90による制御の下で、対物レンズ420,435の出射光がアドレス・サーボ領域以外の領域を通過する期間は、フォーカスサーボおよびトラッキングサーボは行われない。
The
記録再生用半導体レーザ411はP偏光またS偏光の光を出射する。この半導体レーザ411の出射光は、2分の1波長板424を通過して、P偏光成分とS偏光成分とを含む光となる。2分の1波長板424からのP偏光成分の光は、偏光ビームスプリッタ425の偏光ビームスプリッタ面を透過し、ミラー426で反射され、ダイクロイックミラー414の反射面で反射される。この光は、位相空間光変調器415を通過して記録用参照光となる。この記録用参照光は、偏光ビームスプリッタ416の偏光ビームスプリッタ面を透過し、リレーレンズ系417を通過し、4分の1波長板418を通過して円偏光の光となる。この記録用参照光は、ミラー419によって反射されて対物レンズ420に入射し、この対物レンズ420によって集光されて、透明基板405における透明基板404側の面上で最も小径となるように収束しながら記録媒体401に照射される。そして、記録用参照光は、記録媒体401内において、発散しながら情報記録層403を通過する。
The recording / reproducing semiconductor laser 411 emits P-polarized light or S-polarized light. The light emitted from the semiconductor laser 411 passes through the half-
一方、2分の1波長板424からのS偏光成分の光は、偏光ビームスプリッタ425の偏光ビームスプリッタ面で反射され、更に偏光ビームスプリッタ427の偏光ビームスプリッタ面で反射され、シャッタ428を通過し、2分の1波長板429を通過して、P偏光の光となる。この光は、位相空間光変調器430を通過して、情報光となる。この情報光は、偏光ビームスプリッタ431の偏光ビームスプリッタ面を透過し、リレーレンズ系432を通過し、4分の1波長板433を通過して円偏光の光となる。この情報光は、ミラー434によって反射されて対物レンズ435に入射し、この対物レンズ435によって集光されて、透明基板405における透明基板404側の面上で最も小径となるように収束しながら記録媒体401に照射される。そして、情報光は、記録媒体401内において、収束しながら情報記録層403を通過する。
On the other hand, the S-polarized component light from the half-
なお、本実施の形態では、記録再生用半導体レーザ411から対物レンズ420に至る光路の光路長と、記録再生用半導体レーザ411から対物レンズ435に至る光路の光路長は等しくなっている。
In the present embodiment, the optical path length from the recording / reproducing semiconductor laser 411 to the
情報記録層403内には、情報光と記録用参照光とが干渉して干渉パターンが形成され、半導体レーザ411の出射光の出力が記録用の高出力になったときに、この干渉パターンが情報記録層403内に体積的に記録され、反射型(リップマン型)のホログラムが形成される。
In the
次に、情報の再生時の作用について説明する。再生時には、記録再生用半導体レーザ411は光を出射し、サーボ用半導体レーザ412は光を出射しない。再生時には、シャッタ428は遮断状態とされ、位相空間光変調器415は、所定の変調パターンに従って、各画素毎に出射光の位相を2値または3つ以上の値の中から選択することによって、光の位相を空間的に変調して再生用参照光を生成する。再生用参照光は、記録用参照光と同様の経路をたどり、透明基板405における透明基板404側の面上で最も小径となるように収束しながら記録媒体401に照射される。そして、再生用参照光は、記録媒体401内において、発散しながら情報記録層403を通過する。
Next, the operation at the time of reproducing information will be described. During reproduction, the recording / reproducing semiconductor laser 411 emits light, and the
情報記録層403では、再生用参照光が照射されることにより、記録時における情報光に対応した再生光が発生する。この再生光は、記録時における情報光と同様に、光の位相が空間的に変調されたものである。再生光は、収束しながら透明基板405側に進行し、透明基板405における透明基板404側の面上で最も小径となった後、発散しながら、記録媒体401より出射され、対物レンズ420を通過して平行光束となり、ミラー419で反射され、4分の1波長板418を通過してS偏光の光となる。この再生光は、リレーレンズ系417を通過し、偏光ビームスプリッタ416の偏光ビームスプリッタ面で反射されて、光検出器422に入射する。
In the
また、記録媒体401に照射された再生用参照光の一部は、透明基板405における透明基板404側の面上で反射され、発散しながら、記録媒体401より出射され、対物レンズ420を通過して平行光束となり、ミラー419で反射され、4分の1波長板418を通過してS偏光の光となる。この再生光は、リレーレンズ系417を通過し、偏光ビームスプリッタ416の偏光ビームスプリッタ面で反射されて、光検出器422に入射する。
In addition, a part of the reproduction reference light irradiated to the
実際には、再生光と、透明基板405における透明基板404側の面上で反射された再生用参照光とが重ね合わせられて合成光が生成され、この合成光が光検出器422によって受光される。合成光は、記録された情報に対応して、強度が空間的に変調された光となる。従って、光検出器422によって合成光の強度の2次元パターンが検出され、これにより情報が再生される。
Actually, the reproduction light and the reproduction reference light reflected on the surface of the
なお、本実施の形態における情報の記録と再生の原理は、第4の実施の形態と同様である。 The principle of information recording and reproduction in the present embodiment is the same as that in the fourth embodiment.
本実施の形態では、アクチュエータ421,436によって、記録媒体401の面に垂直な方向に、対物レンズ420,435の位置を変化させることができ、これにより、フォーカスサーボを行うことができる。また、本実施の形態では、図35に示した駆動装置484によって、光ヘッド440全体を記録媒体401の半径方向に移動させることにより、記録媒体401の半径方向に、対物レンズ420,435の位置を変化させることができ、これにより、所望のトラックへのアクセスとトラッキングサーボとを行うことができる。また、本実施の形態では、コイル444および磁石445によって、第1の可動部441に対して第2の可動部442を回動させることによって、ほぼトラックに沿う方向に、対物レンズ420,435の位置を変化させることができる。これにより、情報記録領域に対して情報光および記録用参照光の照射位置を追従させる制御を行うことができる。この制御では、第1の実施の形態と同様に、図16(b)に示したような駆動電圧をコイル444に供給して、図16(a)に示したように対物レンズ420,435の位置を変化させてもよいし、以下に示すように、より簡便な方法で対物レンズ420,435の位置を変化させてもよい。
In the present embodiment, the
ここで、図38を参照して、より簡便な方法で対物レンズ420,435の位置を変化させる方法について説明する。図38は、対物レンズ420,435の位置の変化と、コイル444に対する駆動電圧の変化の一例を示す。図38において、(a)は対物レンズ420,435の位置の変化を示し、(b)は駆動電圧の変化を示している。この方法では、図38(a)に示したように、対物レンズ420,435の位置を、中立の位置を中心として単振動させる。そして、この方法では、対物レンズ420,435の位置の移動速度が、記録媒体401における情報記録領域の移動速度とほぼ等しくなる期間を追従期間T1とし、他の期間をキャッチアップ期間T2とする。
Here, a method of changing the positions of the
図38(a)に示したように対物レンズ420,435の位置を変化させる場合には、図38(b)に示したように、正弦波状に変化する駆動電圧を用いることができる。このような駆動電圧は、発振回路および共振回路を構成することによって容易に発生させることができる。なお、隣り合う2つのアドレス・サーボ領域の間には、複数の情報記録領域を設ける場合には、駆動電圧の位相を制御することによって、対物レンズ420,435の位置を追従させる情報記録領域を選択することが可能である。
When the positions of the
なお、図38に示したような簡便な制御方法は、第1ないし第4の実施の形態においても使用することができる。 The simple control method as shown in FIG. 38 can also be used in the first to fourth embodiments.
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第4の実施の形態と同様である。 Other configurations, operations, and effects in the present embodiment are the same as those in the fourth embodiment.
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、本発明は、回転する円板状の記録媒体に情報を記録するものに限らず、直線的に移動するカード状等の記録媒体に情報を記録するものにも適用することができる。 In addition, this invention is not limited to said each embodiment, A various change is possible. For example, the present invention can be applied not only to recording information on a rotating disk-shaped recording medium but also to recording information on a linearly moving recording medium such as a card.
また、上記各実施の形態では、記録媒体におけるアドレス・サーボ領域に、アドレス情報等を予めエンボスピットによって記録しておくようにしたが、予めエンボスピットを設けずに、以下のようにしてアドレス情報等を記録するようにしてもよい。この場合には、情報記録層において、その一方の面に近い部分に選択的に高出力のレーザ光を照射して、その部分の屈折率を選択的に変化させることによってアドレス情報等を記録してフォーマッティングを行う。 In each of the above embodiments, address information or the like is recorded in advance in the address / servo area of the recording medium by embossed pits. However, address information is not provided in advance as described below. Etc. may be recorded. In this case, address information and the like are recorded by selectively irradiating a portion of the information recording layer close to one surface with a high-power laser beam and selectively changing the refractive index of that portion. Format.
1…記録媒体、3…情報記録層、5…反射膜、6…アドレス・サーボ領域、7…情報記録領域、11…対物レンズ、40…光ヘッド、41…ヘッド本体、43…半導体レーザ、44…位相空間光変調器、45…光検出器、47…コリメータレンズ、48…プリズムブロック、48a…偏光ビームスプリッタ面、49…4分の1波長板。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記記録媒体を移動させる記録媒体移動手段と、
前記記録媒体に対して前記情報光及び前記記録用参照光を照射する光ヘッドと、
少なくとも一定期間、前記光ヘッドから照射される前記情報光及び前記記録用参照光の前記記録媒体における照射位置を前記記録媒体の移動に追従させる制御手段とを有し、
前記光ヘッドは、
前記情報光及び前記記録用参照光を生成するために使用される記録用レーザ光を出射する記録用レーザと、
前記記録媒体に対する前記情報光及び前記記録用参照光の位置決めのためのサーボに使用される前記記録用レーザ光とは波長が異なるサーボ用レーザ光を出射するサーボ用レーザと、
前記記録用レーザ光を用いて、空間的に変調させて情報を担持する情報光を生成する情報光生成手段と、
前記記録用レーザ光を用いて記録用参照光を生成する記録用参照光生成手段と、
前記情報光と前記記録用参照光との干渉による干渉パターンによって前記記録媒体に情報が記録されるように、前記情報光および前記記録用参照光を前記記録媒体に照射し、前記サーボ用レーザ光を前記記録媒体に照射する光学系と、
前記記録媒体に照射され、位置決め情報を担持したサーボ用レーザ光を検出する光検出器とを備えたことを特徴とする光情報記録装置。 An optical information recording apparatus for recording information on the recording medium by irradiating the recording medium on which information is recorded using holography with information light and recording reference light,
Recording medium moving means for moving the recording medium;
An optical head for irradiating the recording medium with the information light and the recording reference light;
Control means for following the movement of the recording medium with the irradiation position on the recording medium of the information light and the recording reference light irradiated from the optical head for at least a fixed period;
The optical head is
A recording laser that emits a recording laser beam used to generate the information beam and the recording reference beam;
A servo laser that emits a servo laser beam having a wavelength different from that of the recording laser beam used for the servo for positioning the information beam and the recording reference beam with respect to the recording medium;
Information light generating means for generating information light that spatially modulates and carries information using the recording laser light;
Recording reference light generating means for generating recording reference light using the recording laser light;
The servo laser light is irradiated with the information light and the recording reference light so that information is recorded on the recording medium by an interference pattern due to interference between the information light and the recording reference light. An optical system for irradiating the recording medium;
An optical information recording apparatus comprising: a photodetector for detecting servo laser light that is irradiated onto the recording medium and carries positioning information.
前記記録媒体を移動させる記録媒体移動手段と、
前記記録媒体に対して前記再生用光を照射する光ヘッドと、
少なくとも一定期間、前記光ヘッドから照射される前記再生用光の前記記録媒体における照射位置を前記記録媒体の移動に追従させる制御手段とを有し、
前記光ヘッドは、
前記再生用光を生成するために使用される再生用レーザ光を出射する再生用レーザと、
前記記録媒体に対する前記再生用光の位置決めのためのサーボに使用される前記再生用レーザ光とは波長が異なるサーボ用レーザ光を出射するサーボ用レーザと、
前記再生用レーザ光を用いて再生用光を生成する再生用光生成手段と、
前記再生用光を前記記録媒体に照射し、前記再生用光により前記記録媒体より発生される再生光を収集し、前記サーボ用レーザ光を前記記録媒体に照射する光学系と、
前記再生光を検出する光検出器と、
前記記録媒体に照射され、位置決め情報を担持したサーボ用レーザ光を検出する光検出器とを備えたことを特徴とする光情報再生装置。 An optical information reproducing apparatus for reproducing information from the recording medium by irradiating the reproducing medium with a recording light on which information is recorded using holography,
Recording medium moving means for moving the recording medium;
An optical head for irradiating the recording medium with the reproduction light;
Control means for following the movement of the recording medium the irradiation position in the recording medium of the reproduction light irradiated from the optical head for at least a fixed period,
The optical head is
A reproduction laser that emits a reproduction laser beam used to generate the reproduction light; and
A servo laser that emits servo laser light having a wavelength different from that of the reproduction laser light used for servo for positioning the reproduction light with respect to the recording medium;
Reproduction light generating means for generating reproduction light using the reproduction laser light;
An optical system for irradiating the recording medium with the reproducing light, collecting the reproducing light generated from the recording medium by the reproducing light, and irradiating the recording medium with the servo laser light;
A photodetector for detecting the reproduction light;
An optical information reproducing apparatus comprising: a photodetector for detecting servo laser light that is irradiated onto the recording medium and carries positioning information.
前記記録媒体を移動させる記録媒体移動手段と、
前記記録媒体に対して前記情報光、記録用参照光及び再生用光を照射する光ヘッドと、
少なくとも一定期間、前記光ヘッドから照射される前記情報光及び記録用参照光の前記記録媒体における照射位置を前記記録媒体の移動に追従させる制御手段とを有し、
前記光ヘッドは、
前記情報光、記録用参照光及び再生用光を生成するために使用される記録再生用レーザ光を出射する記録再生用レーザと、
前記記録媒体に対する前記情報光、記録用参照光及び再生用光の位置決めのためのサーボに使用される前記記録再生用レーザ光とは波長が異なるサーボ用レーザ光を出射するサーボ用レーザと、
前記記録再生用レーザ光を用いて、空間的に変調させて情報を担持する情報光を生成する情報光生成手段と、
前記記録再生用レーザ光を用いて記録用参照光を生成する記録用参照光生成手段と、
前記記録再生用レーザ光を用いて再生用光を生成する再生用光生成手段と、
前記情報光と前記記録用参照光との干渉による干渉パターンによって前記記録媒体に情報が記録されるように、前記情報光および前記記録用参照光を前記記録媒体に照射し、前記再生用光を前記記録媒体に照射し、前記再生用光により前記記録媒体より発生される再生光を収集し、前記サーボ用レーザ光を前記記録媒体に照射する光学系と、
前記再生光を検出する光検出器と、
前記記録媒体に照射され、位置決め情報を担持したサーボ用レーザ光を検出する光検出器とを備えたことを特徴とする光情報記録再生装置。 By recording information on the recording medium by irradiating the recording medium on which information is recorded using holography with the reference light for recording, and by irradiating the recording medium on which the information is recorded with reproduction light An optical information recording / reproducing apparatus for reproducing information from the recording medium,
Recording medium moving means for moving the recording medium;
An optical head that irradiates the recording medium with the information light, the recording reference light, and the reproduction light;
Control means for following the movement of the recording medium the irradiation position on the recording medium of the information light and the reference light for recording irradiated from the optical head for at least a fixed period,
The optical head is
A recording / reproducing laser that emits a recording / reproducing laser beam used to generate the information light, the recording reference light, and the reproducing light;
A servo laser that emits a servo laser beam having a wavelength different from that of the recording / reproduction laser beam used for the servo for positioning the information light, the recording reference light, and the reproduction light with respect to the recording medium;
Information light generating means for generating information light that spatially modulates and carries information using the recording / reproducing laser light;
Recording reference light generating means for generating recording reference light using the recording / reproducing laser beam; and
Reproduction light generating means for generating reproduction light using the recording / reproduction laser beam;
The information light and the recording reference light are irradiated onto the recording medium so that information is recorded on the recording medium by an interference pattern due to interference between the information light and the recording reference light, and the reproduction light is applied to the recording medium. An optical system for irradiating the recording medium, collecting reproduction light generated from the recording medium by the reproduction light, and irradiating the recording medium with the servo laser light;
A photodetector for detecting the reproduction light;
An optical information recording / reproducing apparatus comprising: a photodetector for detecting a servo laser beam irradiated on the recording medium and carrying positioning information.
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