JP2007280583A - 光情報処理装置、これを用いた光情報記録方法、及び光情報再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】同軸光学系の参照光と信号光とを用いて光情報を記録及び再生するときに、光情報の多重処理を行う。
【解決手段】光情報処理装置は光源１００、光変調器１３０、レンズ１８０、光情報格納媒体１９０を有する。光源１００は光を出射する。光変調器１３０は光源１００から出射する光に信号光と参照光を載せる。レンズ１８０は信号光と参照光とを光情報格納媒体上で交差させる。信号光と参照光とを干渉させることによりホログラムを光情報格納媒体１９０に記録する。光情報格納媒体１９０に参照光のみを照射してホログラムの再生を行なう。光変調器１３０は参照光パターンに応じた参照光を載せることができる。光変調器１３０には互いに相関性のない多様な参照光パターンを有する。参照光パターンを変えてホログラムを記録することにより多重記録が行なわれる。参照光パターンを変えてホログラムを再生することにより多重再生が行なわれる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光情報処理装置、光情報記録方法及び光情報再生方法に関するものであり、より詳しくは、光情報の多重記録の際に光変調器に形成される参照光パターンを変形することによって多重化が行われるようにした光情報処理装置、光情報記録方法及び光情報再生方法に関するものである。

光学的なデータ処理装置はＤＶＤ、ＨＤ-ＤＶＤ、ブルーレイディスク(BD)、近接場
処理装置、ホログラフィック光処理装置などがある。

ホログラフィック光情報処理装置は、光変調された信号光(signal beam)とこの信号光と交差(intersection)して格納媒体に干渉縞を作る参照光(reference beam)を格納媒体に入射してデータを格納する。データの再生は参照光のみを格納媒体の干渉縞に入射し、このとき、干渉縞で発生した回折により格納媒体に入力されたデータが出力されるようにする。

ホログラフィック光情報処理装置は、記録容量を増大させるために参照光を１つの光点(beam spot)に異なる角度で照射して多重にデータを格納することができる。多重入力されたデータは再生の際、参照光のみを異なる角度で照射することにより出力される。即ち、ホログラフィック光処理装置は１つの光点に多層、重畳状態のデータ入力と出力が可能な超大容量データ格納装置である。

ホログラフィック光情報処理装置には、データの記録密度を高めるために光を多重化する方法が用いられる。光を多重化させる方法として、角度多重化、位相コード多重化、波長多重化、シフト多重化などの方法がある。ここで角度多重化方法では参照光の入射角度を変化させることにより多重化が行なわれる。位相コード多重化方法では空間的に位相を変調することにより多重化が行なわれる。波長多重化方法では波長可変レーザを用いて波長変化させることによって多重化が行なわれる。シフト多重化方法では格納媒体を移動させることにより多重化が行われる。

ホログラフィック光情報処理装置は、既に言及した通り、異なる角度で参照光と信号光とを格納媒体に照射し、再生の際には参照光を格納媒体に入射した後、格納媒体から回折されて反対側に再生された光を光情報検出器で検出してデータを再生する。このような技術に対する先行した技術では、“Lee・Byung・Ho”などに許与された米国登録特許第6058232号、“Volume holographic data storage system using a beam pattern from a tapered optical fiber”などに開示されている。

最近に公開された先行した技術として、“Hideyoshi”などにより出願された米国公開特許第2005-0007930号、“Optical information recording apparatus”がある。前記米国公開特許の場合は空間光変調器としてＤＭＤ(Digital Micromirror Device)を用いて、参照光と信号光とを同一な光軸を有する光経路で、光情報の記録の際格納媒体に入射する技術を開示している。

一方、既に言及したように、ホログラフィック光情報処理装置は多様な多重化方法で光情報の多重化が可能である。しかしながら、“７９３０”号米国公開特許の場合は参照光と信号光とが同一な光軸を有するので、角度多重化方法で光情報を多重化することが容易でない。
米国登録特許第６０５８２３２号 米国公開特許第２００５-０００７９３０号

本発明は前述した問題点を解決するためのものであり、本発明の目的は、参照光と信号光とを同軸光学系で光情報を記録及び再生し、参照光を反射する光変調器の参照光パターンを調節して光情報の多重処理が可能な光情報処理装置の記録装置と再生装置、また、これを用いた光情報記録方法と光情報再生方法を提供することである。

本発明による光情報記録装置は、光源と、光源から出力された光を参照光および信号光に変換するための参照光パターンおよび信号光パターンを形成し光情報の多重記録の際に参照光パターンを変化させる光変調器と、光変調器から出力された信号光と参照光とが光情報格納媒体に入射される際参照光と信号光との干渉により光情報格納媒体に光情報が格納させるレンズとを備える。

本発明による光情報再生装置は、光源と、光源から出力された光を参照光に変調させる参照光パターンを有し、光情報格納媒体に多重記録された光情報の再生のときに参照光パターンの形態を変化させる光変調器と、光変調器から記録の際に用いられた記録用参照光が入射された方向に進行する参照光を光情報格納媒体に案内するレンズと、光情報格納媒体で再生される再生光を検出する光情報検出器とを備える

本発明による光情報記録方法は、光源から出力された光を信号光パターンを用いて信号光を形成し光源から出力された光から参照光パターンを用いて信号光と同軸方向に参照光を形成するステップと、信号光と参照光とが光情報格納媒体に入射される際参照光と信号光の干渉により光情報格納媒体に光情報を記録するステップと、光情報格納媒体への多重記録のために他の信号光パターンで他の信号光を形成し他の参照光パターンで他の信号光パターンと同軸方向に他の参照光を形成するステップと、他の信号光と他の参照光とが光情報格納媒体に入射される際他の参照光と他の信号光との干渉により光情報を光情報格納媒体に重畳記録するステップとを備える。

本発明による光情報記録方法は、記録のための光情報を光変調器により変調して信号光を生成し光変調器で信号光と共に信号光と同軸方向に参照光パターンを用いて参照光を生成するステップと、信号光と参照光とが光情報格納媒体に入射される際参照光と信号光との干渉により光情報を光情報格納媒体に記録して多数の記録領域を有するトラックを形成するステップと、参照光パターンを変更して他の参照光を信号光と共に照射してトラックの記録領域と一部重畳する異なる記録領域を有する異なるトラックを形成するステップとを備える。

本発明による光情報記録方法は、記録のための光情報を光変調器により変調して信号光を生成し光変調器で信号光と共に信号光と同軸方向に参照光パターンを用いて参照光を生成するステップと、信号光と参照光とが光情報格納媒体に入射される際参照光と信号光との干渉により光情報を光情報格納媒体に記録して多数の記録領域を有するトラックを形成し互いに隣接した記録領域を互いに相関性がない参照光を用いて互いに一部重畳するように形成するステップと、トラックの記録領域と重畳する位置に参照光と相関性がない参照光を用いて光情報が記録された異なる記録領域を備える異なるトラックを形成し互いに隣接した異なる記録領域を互いに相関性がない参照光を用いて互いに一部重畳するように形成するステップとを備える。

本発明による光情報再生方法は、記録の際の信号光パターンの周りの位置に参照光パターンが形成された光変調器に光を照射するステップと、光変調器を経る参照光を光情報格納媒体の光情報記録領域に照射して光情報を再生するステップと、光変調器に他の参照光パターンに変更し光を光変調器に照射するステップと、他の参照光パターンから生成された他の参照光を光情報格納媒体の光情報記録領域に照射して異なる光情報を再生するステップとを備える。

本発明による光情報処理装置、光情報記録方法と光情報再生方法は、参照光と信号光とを同軸に進行させて光情報を記録するようにし、参照光のパターンを互いに相関性がない他の参照光パターンで多様に変形して参照光で提供することによって同軸光学系を用いた光情報処理装置で光情報の多重化がより效果的に行われるようにしてホログラフィック光情報の格納密度と使用効率をより向上させることができる効果がある。

以下では、前述したように構成された本発明の実施形態による光情報処理装置と光情報記録方法、光情報再生方法に対して説明する。本発明の実施形態による光情報処理装置は、光検出器の構成を除外すると光情報再生装置として実施化される。反面に光変調器の構成を除いて、光学系の一部構成を変形すると光情報記録装置として実施化される。従って、以下の実施形態の説明では再生装置と記録装置に区分することなく、光情報処理装置で実施形態を説明する。

図１は本発明の第１の実施形態による光情報処理装置を示した構成図であり、図２は第１の実施形態による光情報処理装置で光情報の記録の際の信号光と参照光の進行状態を示した概念図である。

図１と図２に示されているように第１の実施形態による光情報処理装置は光源１００を備える。光源１００としては６３５ｎｍ〜６５０ｎｍ波長のレッドレーザ、４３０ｎｍ波長のブルーレーザ、または５３２ｎｍ波長のグリーンレーザを用いることができる。光情報処理装置は光源１００から出力された光を平行光として進行させるレンズ１１０と、レンズ１１０を経る光を所定の角度で反射させる反射ミラー１２０とを備える。また、光情報処理装置は反射ミラー１２０で反射された光に変調された信号を載せる光変調器１３０を備える。光変調器１３０には反射型光変調器が用いることができる。その例として、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)が用いられてもよい。

この光変調器１３０は光の変調のために信号光パターン１３１と参照光パターン１３２とを供給する。従って、反射ミラー１２０で反射された光には光変調器１３０で反射されながら、同軸方向に信号光Ｓと参照光Ｒとが供給される。光変調器１３０で信号光パターン１３１は光変調器１３０の中央部分に形成され、参照光パターン１３２は光変調器１３０の信号光パターン１３１周辺部分に形成される。

また、光情報処理装置は、同軸に進行する信号光Ｓと参照光Ｒを光情報格納媒体１９０に案内するビームスプリッタ１４０を備える。ビームスプリッタ１４０は進行する光のうちＰ偏光を通過させ、Ｓ偏光を反射する。ビームスプリッタ１４０の側部にはシャッタ１４１と光検出器１５０とが設けられる。光検出器１５０はＣＣＤ、ＣＭＯＳ、またはその他の光検出が可能な光学素子である。シャッタ１４１は光情報の記録の際には閉められ、光情報の再生の際には開かれる。

引続きビームスプリッタ１４０の光軸上の経路には信号光Ｓと参照光Ｒとを光情報格納媒体１９０に反射する反射ミラー１６０が設けられる。反射ミラー１６０以後には１／４波長板１７０が設けられ、１／４波長板１７０の次には対物レンズ１８０が設けられる。ここで１／４波長板１７０はビームスプリッタ１４０を透過したＰ偏光を円偏光に変換する。従って、対物レンズ１８０を経て光情報格納媒体１９０に入射される光は円偏光である。

対物レンズ１８０の以後には光情報格納媒体１９０が設けられる。この光情報格納媒体１９０はフォトポリマーによって形成可能である。光情報格納媒体１９０の光が入射される反対面には反射面１９１が形成される。この反射面１９１は光情報格納媒体１９０を通過した光を入射された方向に再び反射させる。

一方、図２に示されているように対物レンズ１８０は凸レンズである。従って、対物レンズ１８０の中心部分に入射される信号光Ｓと対物レンズ１８０の周辺部分に入射される参照光Ｒとはその屈折角度が異なる。即ち、光情報の記録の際、参照光Ｒの屈折角度が信号光の屈折角度に比べて大きい。従って、これら屈折する信号光Ｓと参照光Ｒとはいずれか一地点で交差するようになり、この交差位置に光情報格納媒体１９０の記録領域が位置する。信号光Ｓと参照光Ｒとの干渉によりホログラムが光情報格納媒体１９０に記録される。フォーカシング位置を制御するために対物レンズ１８０または光情報格納媒体１９０を図示されないアクチュエータで位置制御できる。

第１の実施形態において光情報検出器１５０は、光変調器１３０で光情報格納媒体１９０に進行する光の同軸経路の側部に位置する。従って、光情報の再生の際、参照光Ｒが光情報格納媒体１９０に入射され、以後、再生された再生光は光情報格納媒体１９０の反射面１９１で反射され、参照光Ｒの入射経路を経てビームスプリッタ１４０まで進行する。このとき、再生光は１／４波長板１７０を経てＳ偏光になるので、ビームスプリッタ１４０で反射されて光検出器１５０に進行する。光検出器１５０は入射された再生光の光情報をデコーディングする。一方、他の実施形態として、光検出器は光情報の記録の際、光情報格納媒体１９０に進行した光が通過する方向に設けられてもよく、このときの光情報格納媒体１９０には反射面１９１が形成される必要がない。

第１の実施形態において、参照光パターン１３２は光情報の多重記録と再生のために多様な形態で供給される。ここで、多重記録とは同一な場所に光情報が重畳されて記録されることをいい、多重再生とは同一な場所に記録された多数の光情報を各々再生することをいう。

以下では、第１の実施形態による光変調器１３０に形成される参照光パターン１３２について、より詳細に説明する。ここで参照光パターン１３２と信号光パターン１３１とは光変調器１３０で相異する領域に形成される。また、それぞれのパターンで発生した信号光Ｓと参照光Ｒとを光情報格納媒体１９０で互いに干渉させることにより光情報の記録と再生が実行可能である。

図３は第１の実施形態による光情報処理装置で光情報の記録の際の信号光パターン１３１と参照光パターン１３２とを示した図面である。図３に示されているように信号光パターン１３１は光変調器１３０の中心部分領域に形成され、参照光パターン１３２は信号光パターン１３１の周辺に所定の距離離隔された位置に形成される。参照光パターン１３２は円周方向に３６０°配置されたくし目紋からなる環状形状を有する。参照光パターン１３２は多様な形態に変更することによって光情報の多重記録及び再生が可能である。

図４と図５は第１の実施形態による光情報の多重処理の際、光変調器１３０における参照光パターン１３２を表した図面である。図４と図５に示されているように参照光Ｒの変形は参照光パターン１３２を形成するそれぞれのくし目紋の形成角度を変更することによって行われる。即ち、それぞれのくし目紋の間の離隔角度が“θ、(θは３６０°/くし目紋の数)”であるとき、このそれぞれのくし目紋の全体を“θr、(０＜θr＜θ)”で回転させることができ、これに伴って互いに相関性がない異なるくし目紋形態の参照光パターン(１３２’)を得ることができる。このときの異なる形態の参照光パターンは“θr、(０＜θr＜θ)”を満たすと多数個得ることができる。従って、このそれぞれのくし目紋によって形成された第１参照光パターン１３２と第２参照光パターン１３２’とを用いて光情報の多重化が可能である。

これに対する実験例を以下で説明する。
本実験条件はそれぞれのくし目紋間の角度を１２°とし、光情報格納媒体１９０の厚さを２００μｍ、用いられる光の波長を４０５ｎｍ、対物レンズ１１０の焦点距離を５ｍｍとした場合、２°以上の回転角度で参照光パターン１３２を回転させた場合、光情報の多重化が可能であるという結論を得た。この結果に対しては以下の説明で立証される。以下のグラフは第１の実施形態において言及した実験例によって得られた結果である。

図６は第１の実施形態による参照光のパターン回転角度に対する回折効率を表したグラフであり、図７は第１の実施形態による参照光のパターン回転角度に対するＳＮ比を示したグラフであり、図８は本光情報格納媒体の厚さと回折効率の相関関係を表したグラフである。

図６に示すように互いに１２°の角度を有する３０個のくし目紋によって記録された光情報の再生の際の回折効率を測定した。回転角度が約±２°以上であるときに回折効率は約０.５％である。図７に示すように、回転角度が約±２°以上であるときに、多重化が可能な程度にＳＮ比が顕著に減少する。従って、本実験例のように、くし目紋間の角度が１２°の場合２°の回転角度でくし目紋を回転させることにより光情報の多重化が可能である。結果として、参照光パターン(１３２)のくし目紋の間の角度に基づいて、異なるくし目紋の形成のための回転角度が選択され、それによって光情報の多重記録及び再生が可能になる。

一方、参照光パターン１３２、１３２’の多重化によって発生するノイズは完全には除去されない。しかしながら、この雑音に対する問題は光情報格納媒体１９０の厚さを増加させることによって効果的に解消可能である。図８は光情報格納媒体の厚さ毎のシフトの際の光情報格納媒体１９０の厚さに対する回折効率を表す。図８に示した通り光情報格納媒体１９０の厚さが３００μｍ、６００μｍ、１２００μｍであって移動距離が０であるとき、１２００μｍ厚さの光情報格納媒体１９０の回折効率が最も高い。光情報格納媒体１９０を移動させた場合、１２００μｍ厚さの光情報格納媒体１９０の回折効率が急激に低下し、０．８μｍ移動した位置では最も低い回折効率となる。従って、これに基づいて光情報格納媒体１９０の厚さを増加させることによりノイズを減少することが分かり、これに伴って光情報を多重に記録するための最適な位置をさがすことができる。

図９は第１の実施形態による実験例で参照光パターンの回転角度が“０°”である場合の光情報の再生結果を示した写真であり、図１０乃至図１３は第１の実施形態による実験例として参照光パターンの回転角度が各々“２°”、“４°”、“６°”、“８°”の場合の光情報の再生結果を示した写真である。

本実験例において、それぞれのくし目紋の間の角度を１２°として３０個のくし目紋が形成され、光情報格納媒体１９０の厚さを１０００μｍであり、用いられる光の波長は５３２ｎｍであり、対物レンズ１１０の焦点距離は５ｍｍである。より容易な識別と理解のために、アナログ信号を用いて記録データの入力及び再生が行われた。再生された光情報の区分のために図９では“Ａ”、図１０では“Ｂ”、図１１では“Ｄ”、図１２では“Ｅ”、図１３では“Ｆ”を光情報として記録及び再生した。記録の際に用いられたくし目紋も共に再生され、表示される。この結果によって、くし目紋の回転角度が２°であるときに光情報が效果的に再生されることが分かる。

図１４と図１５は第１の実施形態の第１の変形例による光情報の多重処理の際の光変調器における参照光パターンを表した図面である。図示されているように第１参照光パターン１３４と第２参照光パターン１３４’とは扇状に形成される。図１４に示すように、第1参照光パターン１３４の２つの扇形状が９０°と２７０°との位置に形成され、光情報の記録または再生のために用いられる。図１５に示すように、第２参照光パターン１３４’の２つの扇形状が０°と１８０°との位置に形成され光情報の多重記録または再生のために用いられる。このような位置は例示的に言及したことであり、参照光の形状、大きさ、位置を多様に変形してもよい。

図１６と図１７は第１の実施形態の第２の変形例による参照光のパターンを表した図面である。図示されるように、第１参照光パターン１３６は信号光パターン１３５の外側に環形状に形成される。図１６に示すように、環形状の第１参照光パターン１３６は信号光１３５の周辺に形成される。図１７に示すように、第２参照光パターン１３６’は第１参照光パターン１３６の外側において異なる口径となるように形成される。第２参照光パターン１３６はさらに異なる口径であってもよい。

以上の実施形態のように、参照光パターンの形状は、それぞれの参照光パターンが互いに相関性がなければ、多様な形態に変形してもよい。ここで相関性がないということは光変調器１３０で同一ピクセルや位置に、他の参照光パターンが重なって形成されないということを意味する。参照光パターン同士の距離または参照光パターンと信号光パターンとの間隔は、対物レンズ１８０の開口数によって多様に具現化可能である。即ち、開口数が大きければ解像度が高いので間隔を狭めることができる。一方で、開口数が小さければ解像度が低いので間隔を広めることができる。

図１８は本発明の第２の実施形態による光情報処理装置を示した構成図である。図１８に示すように、第２の実施形態による光情報処理装置は光源２００を備える。光情報処理装置は光源２００から出力された光を平行光として進行させるレンズ２１０と、レンズ２１０を経る光から第１の実施形態で説明したような参照光パターン１３２と信号光パターン１３１とを用いることによりレンズ２１０を経る光から参照光Ｒと信号光Ｓとを生成する光変調器２２０とを備える。

光変調器２２０はＬＣＤで構成される。例えば、光変調器２２０を構成するＬＣＤには、代表的なアクティブマトリクス方式であるＴＦＴ ＬＣＤ、パッシブマトリクス方式であるＳＴＮ ＬＣＤ、強誘電性ＬＣＤ、高分子分散型ＬＣＤ、プラズマアドレスＬＣＤなどが採用される。

このような光変調器２２０において、信号光パターン１３１は光変調器２２０の中央部分に形成され、参照光パターン１３２は光変調器２２０の信号光パターン１３１周辺部分に形成される（図２参照）。また、光情報処理装置は、光変調器２２０から同軸に進行する信号光Ｓと参照光Ｒとを光情報格納媒体２７０に案内するビームスプリッタ２３０を備える。ビームスプリッタ２３０は進行する光のうちＰ偏光を通過させ、Ｓ偏光を反射する。Ｓ偏光が反射されて進行する位置にはシャッタ２８０と光検出器２９０とが設けられる。光検出器２９０はＣＣＤ、ＣＭＯＳ、またはその他の光検出が可能な光学素子である。シャッタ２８０は光情報の記録の際には閉められ、光情報の再生の際には開かれる。

ビームスプリッタ２３０の次には反射ミラー２４０が設けられる。反射ミラー２４０で光を反射する方向には、１／４波長板２５０と対物レンズ２６０とが設けられる。１／４波長板２５０は、Ｐ偏光を円偏光に変換する。従って、対物レンズ２６０を経て光情報格納媒体２７０に入射される光は円偏光である。光情報格納媒体２７０の光が入射される反対面には反射面２７１が形成される。反射面２７１は、光情報格納媒体２７０を通過した光を入射された方向に反射する。従って、光情報の再生の際、再生された光は反射面で反射されて光検出器２９０側に進行する。このときの動作状態は第１の実施形態と同様である。

以下では、第１の実施形態による光情報記録方法と光情報再生方法とについての説明を行なう。以下の方法は、前述の光情報処理装置の構成によって実行される。または、前述した光情報処理装置と同一または類似する技術的概念を有する変形例である光情報処理装置によっても実行可能である。以下の説明における光情報処理装置の構成は、図１と図２に図示された第１の実施形態を参照して理解することができる。

図１９は本発明の一実施形態における光情報記録方法を示したフローチャートである。図１９に示すように、第１の実施形態による光情報記録方法において、光源１００から出力された光を光変調器１３０に入射して、参照光Ｒと信号光Ｓとを同軸方向に反射させる（Ｓ１０）。

参照光Ｒと信号光Ｓとは光変調器１３０に形成される参照光パターン１３２と信号光パターン１３１とによって同軸方向に形成されて光情報格納媒体１９０に進行する。具体的には、信号光パターン１３１は光変調器１３０の中心部分に形成され、第１参照光パターン１３２は信号光パターン１３１の周辺に所定の間隔で離されて形成される。

以後、光変調器１３０から出力された参照光Ｒと信号光Ｓは反射ミラー１６０と対物レンズ１８０を経て光情報格納媒体１９０に入射される。このとき、信号光Ｓは対物レンズ１８０の中心部分に入射され、参照光Ｒは対物レンズ１８０の周辺部分に入射されて進行する。対物レンズ１８０には凸レンズ１１０が用いられるので、対物レンズ１８０は光を光情報格納媒体１９０に合焦させる。即ち、対物レンズ１８０の中心部分に進行した信号光Ｓの屈折角度と対物レンズ１８０の周辺部分に進行した参照光Ｒの屈折角度は互いに異なるので、参照光Ｒと信号光Ｓは光情報格納媒体１９０における記録領域に合焦され、これに伴って図２に示されているように参照光Ｒと信号光Ｓとの干渉により信号光Ｓの光情報が記録される（Ｓ１１）。

一方、光情報の多重記録は、参照光Ｒを生成するための光変調器１３０における参照光パターン１３２が互いに相関性のない第２参照光パターン１３２’に変更される（Ｓ１２）。また、多重記録方法により他の信号光Ｓのデータを同一の場所に記録できる（Ｓ１３）。このとき、参照光パターン１３２、１３２’の形態は環形状、扇形状、環状くし形状、部分くし形状などであってよい。

以下では、本実施形態による光情報の多重記録方法をより詳細に説明する。
図２０は本実施形態における光情報記録方法を示した図面である。図２０に示すように、互いに相関性のない２つの参照光パターンを用いて光情報を記録する。第１、第２の実施形態で、光情報格納媒体１９０には多数のトラックＴ１、Ｔ２、Ｔ３、...Ｔｎが形成される。トラックＴには、多数の記録領域Ａが形成される。記録領域Ａは既に言及したように一部重なり合っている。

まず、第１の参照光パターンを用いて光情報格納媒体１９０の１つのトラックＴ１に対して光情報を記録する。このとき、同一のトラックＴ１における記録領域Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３、Ａ１４は互いに一部重なり合う。重なり合う記録領域Ａｎｎ間の間隙はサイドローブの間のヌル位置(null position)に配置される。ヌル位置は２番目以上のヌル位置になることができる。回折効率に従ってメーンローブとサイドローブとの間の最初のヌル位置になることもできる。

次に、第１のトラックＴ１と隣接した第２のトラックＴ２に光情報を記録する際には、第１の参照光パターンとは互いに相関性がない他の参照光パターンにより生成される参照光を用いて光情報を記録する。隣接した記録領域Ａ２１、Ａ２２の間が一部重なり合い、第１のトラックＴ１の記録領域Ａ１１、Ａ１２とも一部重なり合っている。トラックＴ１、Ｔ２間の間隙も第１のトラックＴ１に形成された記録領域Ａ１１、Ａ１２のサイドローブの間のヌル位置に配置される。引続き、第１のトラックＴ１への光情報の記録のために用いた参照光を用いて第２のトラックＴ２と一部重なり合うように、第３のトラックＴ３に光情報を記録する。さらに引続き、第２のトラックＴ２への光情報の記録のために用いた参照光を用いて、第４のトラックに光情報を記録する。

図２１は本実施形態の第１の変形例による光情報記録方法を示した図面である。図２１に示すように、互いに相関性がない３種類以上の参照光パターンから生成された参照光を用いて、光情報を記録する。

第１の参照光パターンから生成された参照光を用いて、光情報格納媒体１９０の最初のトラックＴ１の各記録領域Ａ１１、Ａ１２に光情報を記録する。第１の参照光パターンとは相関性がない第２の参照光パターンから生成された参照光を用いて、第１のトラックＴ１と隣接した第２のトラックＴ２の記録領域Ａ２１、Ａ２２に光情報を記録する。第３の参照光パターンから生成されたほかの参照光を用いて、第３のトラックＴ３の記録領域Ａ３１、Ａ３２に光情報を記録する。第１のトラックに光情報を記録したときに用いた参照光により、その次の第４のトラックに光情報を記録する。隣接した記録領域Ａが互いに一部重なり合い、同時にその前のトラック(Ｔ)の記録領域Ａとも互いに一部重なり合う。このとき、トラック(Ｔ)間の間隙は、その前のトラックＴの記録領域Ａのサイドローブ間のヌル位置に配置される。

図２２は本実施形態の第２の変形例による光情報記録方法を示した図面である。図２２に示すように、互いに相関性のない２種類の参照光で第１のトラックＴ１に光情報を記録する。即ち、第１の記録領域Ａ１１と第１の記録領域Ａ１１と隣接した第２の記録領域Ａ１２には各々相異する参照光を用いて光情報を記録し、第１の記録領域Ａ１１に光情報を記録するために用いた参照光を用いて、第３の記録領域Ａ１３に光情報を記録し、さらに、第２の記録領域Ａ１２に光情報を記録するために用いた参照光を用いて、第４の記録領域Ａ１４に光情報を記録する。このような方法を繰り返して第１のトラックＴ１に対する光情報の記録を完了させる。もちろん、それぞれの記録領域Ａは一部重なり合い、重なり合う位置はサイドローブ間のヌル位置であってもよい。

第２のトラックＴ２には、互いに相関性がない２種類の参照光を用いて第１のトラックＴ１における光情報の記録方法と同一な方法で、光情報を記録する。このときの参照光パターンは第１のトラックＴ１への光情報の記録に用いた参照光とも互いに相関性がない。

引続き、第１のトラックＴ１への光情報の記録のために用いた２つの参照光を用いて、第１のトラックＴ１への光情報の記録と同一の方法により、第３のトラックＴ３に光情報を記録する。また、第２のトラックＴ２への光情報の記録に用いた方法と同一の方法により、第４のトラックに光情報を記録する。引続き、次のトラックＴに対してはこのような規則性に則って繰り返して光情報を記録する。このように互いに相関性がない参照光によって互いに隣接し重なり合う記録領域Ａに光情報が記録されるので、光情報の再生の際のノイズの発生を低減化可能であり、また、光情報の記録密度を高めることも可能である。一方、多重記録の際、第１参照光パターン１３２は第２参照光パターン１３２’と相異する口径を有する環形状で、または異なる位置に形成される扇形状で、または異なる角度で配置された環状くし形状で、または異なる位置に形成される部分くし形状などで形成されてもよく、その他の多様な形態で形成されてもよい。

参照光パターン１３２、１３２’の形態を変化させながら光情報の多重記録を行なうために２種類の方法が用いられる。一方の方法では、まず、信号光Ｓの光情報を変えながら、第１の参照光パターンから生成される参照光Ｒを用いて光情報格納媒体１９０の記録領域全体に光情報を記録する。以後、信号光Ｓの光情報を変えながら、第２参照光パターン１３２’を用いて光情報格納媒体１９０の記録領域全体に光情報を重畳して記録する。

また、他方の方法では、光情報格納媒体１９０の一記録領域に複数の異なる種類の参照光パターン１３２、１３２’から生成された参照光Ｒを用いて光情報を重畳して記録した後、異なる記録領域に複数の種類の参照光Ｒを用いて光情報を重畳して記録する。

図２３は本実施形態による光情報再生方法を示したフローチャートである。図２０に示すように、まず、信号光パターン１３１の周りに参照光パターン１３２が形成された光変調器１３０に光を照射する（Ｓ２０）。第１参照光パターン１３２は前述の光情報記録方法と同一な方法で形成される。光変調器１３０を経る光を光情報格納媒体１９０の光情報記録領域に入射して光情報を再生する（Ｓ２１）。また、光変調器１３０の第１の参照光パターン１３２が第２の参照光パターン１３２'に変えられ、再び光を光変調器１３０に照射する（Ｓ２２）。光変調器１３０の第２の参照光パターン１３２'から、相関性のない異なる参照光Ｒが発生する。また、この異なる参照光Ｒによって光情報格納媒体１９０の光情報記録領域から異なる光情報が再生される（Ｓ２３）。

一方、光情報の再生のための参照光パターン１３２、１３２'は、対応する光情報の記録に用いた参照光パターン１３２、１３２’と同一の形態でなければならない。言い換えれば、ある一形態の参照光パターン１３２、１３２’が光情報の記録に用いられたとき、光情報の記録のときに用いられた形態と同じ形態の参照光パターン１３２、１３２’が、対応する光情報の再生に用いられなければならない。ここで同一の形態とは、参照光パターン、位相、波長が同一に設定された光が照射されるべきである。しかし、完全に同一な光源で同一な光学系を経て光が照射されるべきであるということを意味するわけではない。

以上のような本発明の実施形態における光情報処理は、参照光と信号光とを同軸に光情報格納媒体に入射して光情報を記録する際、同一な光情報の格納場所に光情報を重畳して多重記録できるようになるので光情報の記録密度を一層高めることが可能である。

本発明の第１の実施形態による光情報処理装置を示した構成図である。 第１の実施形態による光情報処理装置で光情報の記録の際の信号光と参照光との進行状態を示した概念図である。 第１の実施形態による光情報処理装置で光情報の記録の際の信号光パターンと参照光パターンとを示した図面である。 第１の実施形態による光情報の多重処理の際、光変調器における参照光パターンを拡大示した第１の図面である。 第１の実施形態による光情報の多重処理の際、光変調器における参照光パターンを拡大示した第２の図面である。 第１の実施形態による参照光のパターン回転角度に対する回折効率を表したグラフである。 第１の実施形態による参照光のパターン回転角度に対するＳＮ比を示したグラフである。 光情報格納媒体の厚さと回折効率の関係を表したグラフである。 第１の実施形態による実験例で参照光パターンの回転角度が“０°”である場合の光情報の再生結果を示した写真である。 第１の実施形態による実験例で参照光パターンの回転角度が各々“２°”である場合の光情報の再生結果を示した写真である。 第１の実施形態による実験例で参照光パターンの回転角度が各々“４°”である場合の光情報の再生結果を示した写真である。 第１の実施形態による実験例で参照光パターンの回転角度が各々“６°”である場合の光情報の再生結果を示した写真である。 第１の実施形態による実験例で参照光パターンの回転角度が各々“８°”である場合の光情報の再生結果を示した写真である。 第１の実施形態の第１の変形例による光情報の多重処理の際、光変調器における参照光パターンを示した第１の図面である。 第１の実施形態の第１の変形例による光情報の多重処理の際、光変調器における参照光パターンを示した第２の図面である。 第１の実施形態の第２の変形例による参照光のパターンを示した第１の図面である。 第１の実施形態の第２の変形例による参照光のパターンを示した第２の図面である。 第２の実施形態による光情報処理装置を示した構成図である。 本発明の一実施形態による光情報記録方法を示したフローチャートである。 本実施形態による光情報記録方法を示した図面である。 本実施形態の第１の変形例による光情報の記録方法を示した図面である。 本実施形態の第２の変形例による光情報の記録方法を示した図面である。 本実施形態による光情報再生方法を示したフローチャートである。

符号の説明

１００、２００ 光源
１１０、２１０ レンズ
１２０、１６０、２４０ 反射ミラー
１３０、２２０ 光変調器
１３１、１３５ 信号光パターン
１３２、１３６ 参照光パターン
１４０、２３０ ビームスプリッタ
１４１、２８０ シャッタ
１５０、２９０ 光検出器
１７０、２５０ 波長板
１８０、２６０ 対物レンズ
１９０、１９１、２７０ 光情報格納媒体
Ｓ 信号光
Ｒ 参照光
Ｔ トラック
Ａ 記録領域

Claims (30)

1. 光源と、
   上記光源から出力された光を参照光および信号光に変換するための参照光パターンおよび信号光パターンを有し、光情報の多重記録の際に上記参照光パターンを変化させる光変調器と、
   上記光変調器から出力された上記信号光と上記参照光とが光情報格納媒体に入射される際、上記参照光と上記信号光との干渉により上記光情報格納媒体に上記光情報を格納させるレンズと
   を備えたことを特徴とする光情報記録装置。
2. 請求項１に記載の光情報記録装置において、
   上記参照光と上記信号光とは同軸方向に上記レンズに共に入射され、上記レンズは上記信号光と上記参照光とが上記光情報格納媒体に入射される際、上記参照光の屈折角度を上記信号光の屈折角度と異なるようにして上記参照光と上記信号光との干渉が上記光情報格納媒体で行われるようにすることを特徴とする光情報記録装置。
3. 請求項１に記載の光情報記録装置において、
   多重記録の際、上記参照光パターンは互いに相関性がない第１参照光パターンと第２参照光パターンとで形成されることを特徴とする光情報記録装置。
4. 請求項３に記載の光情報記録装置において、
   上記第１参照光パターンと上記第２参照光パターンとは、環状、扇状、円形くし状、部分くし状のうちいずれか１つで形成されることを特徴とする光情報記録装置。
5. 請求項３に記載の光情報記録装置において、
   多重記録のための上記第１参照光パターンと上記第２参照光パターンとは、相異する口径を有する環状、相異する位置に形成される扇状、相異する角度で配置された円形くし状、互いに異なる位置に形成される部分くし状のうちいずれか１つで形成されることを特徴とする光情報記録装置。
6. 請求項１に記載の光情報記録装置において、
   上記光変調器は上記光源から光を透過させながら変調させるＬＣＤ、または光を反射させながら変調させるＤＭＤのうちいずれか１つであることを特徴とする光情報記録装置。
7. 光源と、
   上記光源から出力された光を参照光に変調させる参照光パターンを有し、光情報格納媒体に多重記録された光情報の再生のときに上記参照光パターンの形態を変化させる光変調器と、
   上記光変調器から記録の際に用いられた記録用参照光が入射された方向に進行する上記参照光を光情報格納媒体に案内するレンズと、
   上記光情報格納媒体で再生される再生光を検出する光情報検出器と
   を備えたことを特徴とする光情報再生装置。
8. 請求項７に記載の光情報再生装置において、
   多重再生の際、上記参照光パターンは互いに相関性がない第１参照光パターンと第２参照光パターンとで形成されることを特徴とする光情報再生装置。
9. 請求項８に記載の光情報再生装置において、
   上記第１参照光パターンと上記第２参照光パターンとは、環状、扇状、円形くし状、部分くし状のうちいずれか１つで形成されることを特徴とする光情報再生装置。
10. 請求項９に記載の光情報再生装置において、
    多重再生のための上記第１参照光パターンと上記第２参照光パターンとは、相異する口径を有する環状、相異する位置に形成される扇状、相異する角度で配置された円形くし状、相異する位置に形成される部分くし状のうちいずれか１つで形成されることを特徴とする光情報再生装置。
11. 請求項９に記載の光情報再生装置において、
    上記光変調器は上記光源から光を透過させながら変調させるＬＣＤ、または光を反射させながら変調させるＤＭＤのうちいずれか１つであることを特徴とする光情報再生装置。
12. 光源から出力された光から信号光パターンを用いて信号光を形成し、上記光源から出力された光から参照光パターンを用いて上記信号光と同軸方向に参照光を形成するステップと、
    上記信号光と上記参照光とが光情報格納媒体に入射される際、上記参照光と上記信号光の干渉により上記光情報格納媒体に光情報を記録するステップと、
    上記光情報格納媒体への多重記録のために、他の信号光パターンで他の信号光を形成し、他の参照光パターンで上記他の信号光パターンと同軸方向に他の参照光を形成するステップと、
    上記他の信号光と上記他の参照光とが上記光情報格納媒体に入射される際、上記他の参照光と上記他の信号光との干渉により光情報を上記光情報格納媒体に重畳記録するステップと
    を備えたことを特徴とする光情報記録方法。
13. 請求項１２に記載の光情報記録方法において、
    多重記録の際、上記参照光パターンと上記他の参照光パターンは互いに相関性がない形態であることを特徴とする光情報記録方法。
14. 請求項１２に記載の光情報記録方法において、
    上記参照光パターンと上記他の参照光パターンは環状、扇状、円形くし状、部分くし状のうちいずれか１つで形成されることを特徴とする光情報記録方法。
15. 請求項１２に記載の光情報記録方法において、
    多重記録のための上記参照光パターンと上記他の参照光パターンとは、相異する口径を有する環状、相異する位置に形成される扇状、相異する角度で配置された円形くし状、相異する位置に形成される部分くし状のうちいずれか１つで形成されることを特徴とする光情報記録方法。
16. 請求項１２に記載の光情報記録方法において、
    多重記録は、上記参照光パターンに基づいて生成した上記参照光によって上記格納媒体の記録領域全体に光情報を記録した後、上記他の参照光パターンに基づいて生成した上記他の参照光によって上記格納媒体の記録領域全体に光情報を重畳記録することにより実行されることを特徴とする光情報記録方法。
17. 請求項１２に記載の光情報記録方法において、
    多重記録は、上記格納媒体の一記録領域に複数の他の参照光を用いて光情報を記録した後、異なる記録領域に上記複数の他の参照光を用いて光情報を記録することを特徴とする光情報記録方法。
18. 記録のための光情報を光変調器により変調して信号光を生成し、上記光変調器で上記信号光と共に上記信号光と同軸方向に参照光パターンを用いて参照光を生成するステップと、
    上記信号光と上記参照光とが光情報格納媒体に入射される際、上記参照光と上記信号光との干渉により上記光情報を上記光情報格納媒体に記録して多数の記録領域を有するトラックを形成するステップと、
    上記参照光パターンを変更して他の参照光を上記信号光と共に照射して上記トラックの上記記録領域と一部重畳する異なる記録領域を有する異なるトラックを形成するステップと
    を備えたことを特徴とする光情報記録方法。
19. 請求項１８に記載の光情報記録方法において、
    上記参照光パターンは、相異する口径を有する環状、相異する位置に形成される扇状、相異する角度で配置された円形くし状、相異する位置に形成される部分くし状のうちいずれか１つで形成されることを特徴とする光情報記録方法。
20. 請求項１８に記載の光情報記録方法において、
    同一の上記トラック内の互いに隣接した上記記録領域に上記光情報を記録する際、上記参照光パターンを変更して互いに相関性がない上記参照光で光情報を記録することを特徴とする光情報記録方法。
21. 請求項１８に記載の光情報記録方法において、
    上記トラックの上記記録領域と隣接した上記異なるトラックの上記記録領域に、互いに相関性がない上記参照光で上記光情報が記録されることを特徴とする光情報記録方法。
22. 請求項１８に記載の光情報記録方法において、
    上記記録領域は互いに隣接した異なる上記記録領域と一部重畳することを特徴とする光情報記録方法。
23. 請求項１８に記載の光情報記録方法において、
    上記信号光と上記参照光とが上記光情報格納媒体に照射される際、上記参照光の屈折角度を上記信号光の屈折角度と異なるようにして上記参照光と上記信号光の干渉が上記光情報格納媒体で行われるようにすることを特徴とする光情報記録方法。
24. 記録のための光情報を光変調器により変調して信号光を生成し、上記光変調器で上記信号光と共に上記信号光と同軸方向に参照光パターンを用いて参照光を生成するステップと。
    上記信号光と上記参照光とが光情報格納媒体に入射される際、上記参照光と上記信号光との干渉により上記光情報を上記光情報格納媒体に記録して多数の記録領域を有するトラックを形成し、互いに隣接した上記記録領域を互いに相関性がない上記参照光を用いて互いに一部重畳するように形成するステップと、
    上記トラックの記録領域と重畳する位置に上記参照光と相関性がない上記参照光を用いて上記光情報が記録された異なる記録領域を備える異なるトラックを形成し、互いに隣接した上記異なる記録領域を互いに相関性がない上記参照光を用いて互いに一部重畳するように形成するステップと
    を備えたことを特徴とする光情報記録方法。
25. 記録の際の信号光パターンの周りの位置に参照光パターンが形成された光変調器に光を照射するステップと、
    上記光変調器を経る参照光を光情報格納媒体の光情報記録領域に照射して光情報を再生するステップと、
    上記光変調器の上記参照光パターンを他の参照光パターンに変更し、上記光を上記光変調器に照射するステップと、
    上記他の参照光パターンから生成された他の参照光を上記光情報格納媒体の光情報記録領域に照射して異なる光情報を再生するステップと
    を備えたことを特徴とする光情報再生方法。
26. 請求項２５に記載の光情報再生方法において、
    多重再生のための上記参照光パターンは互いに相関性がない形態であることを特徴とする光情報再生方法。
27. 請求項２５に記載の光情報再生方法において、
    上記参照光パターンの形態は、環状、扇状、円形くし状、部分くし状のうちいずれか１つで形成されることを特徴とする光情報再生方法。
28. 請求項２５に記載の光情報再生方法において、
    多重再生のための上記参照光パターンは相異する口径を有する環状、相異する位置に形成される扇状、相異する角度で配置された円形くし状、相異する位置に形成される部分くし状のうちいずれか１つで形成されることを特徴とする光情報再生方法。
29. 請求項２５に記載の光情報再生方法において、
    上記光情報格納媒体から再生される光は上記光情報格納媒体で 反射されて検出されることを特徴とする光情報再生方法。
30. 請求項２６に記載の光情報再生方法において、
    上記光情報格納媒体から再生される光は上記光情報格納媒体を通過して検出されることを特徴とする光情報再生方法。

Images