JP2008047184A - 情報記録媒体および情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】情報の記録再生時における光束の波面を常に一定に保ちつつ情報記録媒体の可換性を確保することが可能な情報記録媒体および情報記録再生装置を提供する。
【解決手段】情報記録媒体１００Ａは、物体光と参照光との干渉によって情報が書き込まれる情報記録領域１０９と、参照光用ホログラム１０１および物体光用ホログラム１０２を含むホログラムフォーマット領域１０８と、フォーカスサーボ制御およびトラッキングサーボ制御を行なうための情報と情報記録領域１０９に対するアドレス情報とが記録されているホログラムプリフォーマット領域１０７とを備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、情報記録媒体および情報記録再生装置に関し、より特定的には、ホログラフィにより情報が記録される情報記録媒体、およびホログラム方式により情報を記録および／または再生する情報記録再生装置に関する。

従来、ホログラフィを利用して情報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、イメージ情報を担持した物体光と記録用の参照光とを情報記録媒体の内部で重ね合わせ、その時にできる干渉パターンを情報記録媒体に書き込むことによって行なわれる。情報記録媒体に記録された情報の再生時には、その情報記録媒体に再生用の参照光を照射することで、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（たとえば、特許文献１参照）。

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、情報記録媒体の厚み方向も積極的に活用して、情報記録媒体に対して３次元的に干渉パターンを書き込むホログラフィック記録方式である。ボリュームホログラフィでは、情報記録媒体の厚みを増すことで回折効率を高められ、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。

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情報記憶媒体および記録方式を用いつつも、記録するイメージ情報は２値化されたデジタルパターンに限定され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。

デジタルボリュームホログラフィでは、たとえば、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。デジタルボリュームホログラフィの再生時には、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により、元の画像情報に戻して表示する。これにより、再生時にＳＮ比（信号対雑音比）が多少悪くても、微分検出を行なったり、２値化データをコード化しエラー訂正を行なったりすることで、極めて忠実に元の情報を再現することが可能となる。

ホログラフィック記録の方式としては、ＣＤ（Compact Disk）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等と同様に、ディスク状の情報記録媒体を採用して光ピックアップ装置を使用する方式が有力である。この光ピックアップ装置は、情報記録媒体に対する情報の記録と情報記録媒体からの情報の再生とを行なうための光学系を含む。一般的に、光ディスク装置では、ディスク状の情報記録媒体を回転させつつ光ピックアップ装置内の対物レンズを駆使してフォーカスサーボとトラッキングサーボとを行なうようになっている。

上記のような光ピックアップ装置の構成では、ディスク状の情報記録媒体が撓んだり歪んだりした場合に、光ピックアップ装置から情報記録媒体に照射される光の入射角が変化してしまう。ＣＤ、ＤＶＤ等は、ピットによる反射光の強弱を情報として読み取る構造であるから、入射角が変わってもピットに光が照射されれば大きな問題とはならない。

しかし、ホログラフィック記録の場合、記録時には物体光と記録用参照光との干渉パターンを記録し、再生時には再生用参照光と干渉パターンとの回折を再生する。このため、ホログラフィック記録の場合には、物体光および各参照光が記録時と再生時とにおいて同じ角度で入射しないと、記録時と再生時とで情報記録媒体に対する波面が異なり、ＳＮ比が極端に悪くなってしまっていた。ゆえに、ホログラフィック記録を実用化する際には、情報記録媒体と光ピックアップ装置との相対的な傾きを補正する手段が重要となる。

従来の光情報記録装置は、記憶用光または再生用光と記憶媒体との相対的な傾きに応じて、対物レンズに入射する記憶用光または再生用光の光線束を平行移動させることにより、情報記録媒体に対して常に同じ角度で光が入射するように制御する（たとえば、特許文献２参照）。次に、図１０〜１３を用いて、記録用物体光または再生用参照光と情報記録媒体との相対的な傾きを補正する従来の基本的な概念を説明する。

図１０は、対物レンズ１によって情報記録媒体２の記録層に照射される光線３ａ〜３ｅの様子を示した図である。なお、図１０〜１３において、光線３ａ〜３ｅは、記録用光または再生用光である。また、図１２，１３では、傾いていない状態の情報記録再生装置２を点線で表わしている。

図１０に示すように、光線３ａ〜３ｅからなる平行光線束は、対物レンズ１に入射すると収束光線束となり、情報記録媒体２の記録層中の焦点ｆに向かって収束している。この現象の見方を変えると、光線３ａ〜３ｅの各光線は、情報記録媒体２の記録層に対して異なる角度で入射していることが分かる。つまり、図１０において、光線３ａ，３ｂは左側から、光線３ｃは正面から、光線３ｄ，３ｅは右側から、それぞれ情報記録媒体２の記録層に入射している。したがって、対物レンズ１に入射させる平行光線束の位置によって、情報記録媒体２の記録層に入射する光線束の入射角を変えることができる。

図１１は、図１０において情報記録媒体２が対物レンズ１に対して傾いていない場合を示した図である。図１１に示すように、情報記録媒体２が傾いていない場合は、光線３ｂ〜３ｄからなる平行光線束を用いればよい。つまり、光線３ｂ〜３ｄからなる平行光線束を情報記録媒体２の正面から記録層に入射させ、照射領域２ｒにおいて情報を記録したり再生したりすればよい。なお、図１１において、使用されていない光線３ａ，３ｅは、点線で表わされている。

図１２は、図１０において情報記録媒体２が対物レンズ１に対して角度θだけ傾いている場合を示した図である。図１２に示すように、情報記録媒体２が角度θだけ傾いている場合は、光線３ａ〜３ｃからなる平行光線束を用いればよい。つまり、光線３ａ〜３ｃからなる平行光線束を傾いた情報記録媒体２の正面から記録層に入射させ、照射領域２ｓにおいて情報を記録したり再生したりすればよい。なお、図１２において、使用されていない光線３ｄ，３ｅは、点線で表わされている。

図１３は、図１０において情報記録媒体２が対物レンズ１に対して角度−θだけ傾いている場合を示した図である。図１３に示すように、情報記録媒体２が逆に角度−θだけ傾いている場合は、光線３ｃ〜３ｅからなる平行光線束を用いればよい。つまり、光線３ｃ〜３ｅからなる平行光線束を傾いた情報記録媒体２の正面から記録層に入射させ、照射領域２ｔにおいて情報を記録したり再生したりすればよい。なお、図１２において、使用されていない光線３ａ，３ｂは、点線で表わされている。

図１０〜１３から明らかなように、情報記録媒体２の記録層に入射する光線３ａ〜３ｅの入射角は、対物レンズ１の中心からの距離に対応している。よって、情報記録媒体２の傾きが小さい時は対物レンズ１の中心に近い位置に光線を入射させ、情報記録媒体２の傾きが大きい時は対物レンズ１の中心から離れた位置に光線を入射させればよい。これにより、情報記録媒体２の傾きに応じて情報記録媒体２の記録層に光線３ａ〜３ｅを照射することができる。

図１４は、従来の光情報記録再生装置２０の概略的な構成を示した側面図である。図１４を参照して、光情報記録再生装置２０は、記録再生用光源２２と、コリメータレンズ２４，３２と、偏光ビームスプリッター２６と、空間光変調器２８と、サーボ読み取り用素子３０と、ダイクロイックミラー３４と、リレーレンズ３６と、ミラー３８と、４分の１波長板４０と、対物レンズ４２と、光検出器４４とを備える。

光情報記録再生装置２０は、記録用物体光または再生用物体光と情報記録媒体１１との相対的な傾きを補正するとともに、情報記録媒体１１に情報を記録し、情報記録媒体１１から情報を再生する。情報記録媒体１１は、円形透明基板１２と、情報記録層１３と、反射層１５と、基板１６とを含む。円形透明基板１２上には、情報記録層１３が形成されている。情報記録層１３上には、反射層１５が形成されている。反射層１５上には、基板１６が形成されている。

光情報記録再生装置２０は、記録用光または再生用光の進行方向を対物レンズ４２に向けるミラー３８と、ミラー３８を駆動する駆動装置（図示せず）とを備えている。ミラー３８をこの駆動装置で駆動することにより、対物レンズ４２に入射する記録用光または再生用光の光線束を平行移動させることができる。図１４は、ミラー３８をミラー３８ｈ（点線）から移動させたときの光線束の経路を示している。

ここで、記録用光または再生用光の進行方向を対物レンズ４２に向ける光学素子としては、ミラー３８のほかにも、ハーフミラー、４５度直角プリズム、ペンタゴナルプリズムなどを採用することができる。特に、ペンタゴナルプリズムは、光が有効面にどのような角度で入射しても光線を正確に９０度曲げて出射し、その上、出射された像が４５度直角プリズム等のように回転したり反転したりしないので好ましい。

また、ミラー３８を駆動する駆動装置としては、たとえばリニアモータ、マイクロアクチュエータなどを適宜使用することができる。この駆動装置によってミラー３８等の光学素子を光軸方向に移動させることで、記録用光または再生用光の光線束を平行移動させることができる。この場合、当該光学素子の移動距離がそのまま光線束の平行移動の距離に対応するため、制御が容易となる。

図１４に示すように、ミラー３８をミラー３８ｈ（点線）の位置から移動させると、記録用光または再生用光の光線束は、移動した方向（図１４においては左側）から入射するように変化する。ミラー３８の移動距離が長くなると、光線束の入射する角度の変化も大きくなる。よって、記録用光または再生用光と情報記録媒体１１との相対的な傾きに応じてミラー３８等の光学素子の移動距離および移動方向を制御することで、対物レンズ４２に入射する記録用光または再生用光の光線束を平行移動させることができる。これにより、情報記録媒体１１の傾きを補正することができる。

この他、たとえば特許文献２には、対物レンズに入射する記録用光または再生用光の光線束を平行移動させる手段として、平面ガラスを駆動する手法、リレーレンズを駆動する手法、記録用光または再生用光の光路に配置されたリレーレンズの焦点位置に配置された反射素子を駆動する手法などが記載されている。
特開平１１−３１１９３８号公報 特開２００５−３２３０９号公報

しかしながら、ホログラムを用いた記録再生では、物体光および各参照光が記録時と再生とにおいて同じ角度で情報記録媒体に入射するだけではなく、記録再生時の物体光および各参照光の波面が同じでなければ、再生像のＳＮ比が極端に悪くなってしまうという問題がある。具体的には、記録装置と異なる再生装置で情報を再生する場合における装置間の光学系公差や収差による波面の相違の影響などである。

それゆえに、この発明の目的は、情報の記録再生時における光束の波面を常に一定に保ちつつ情報記録媒体の可換性を確保することが可能な情報記録媒体および情報記録再生装置を提供することである。

この発明のある局面によれば、情報を担持した物体光と情報を担持しない参照光との干渉によってホログラムにより情報が記録される情報記録媒体であって、物体光と参照光との干渉によって情報が書き込まれる情報記録領域と、参照光用ホログラムおよび物体光用ホログラムを含むホログラムフォーマット領域と、フォーカスサーボ制御およびトラッキングサーボ制御を行なうための情報と情報記録領域に対するアドレス情報とが記録されているホログラムプリフォーマット領域とを備える。

この発明の他の局面によれば、情報を担持した物体光と情報を担持しない参照光との干渉によってホログラムにより情報が記録される情報記録媒体であって、物体光と参照光との干渉によって情報が書き込まれる情報記録領域と、情報記録領域に対するアドレス情報を有する参照光用ホログラムおよび物体光用ホログラムを含むホログラムフォーマット領域とを備える。

好ましくは、参照光用ホログラムおよび物体光用ホログラムは、物体光および参照光による記録時における波面制御の基準となる画像が記録されている。

好ましくは、参照光用ホログラムおよび物体光用ホログラムは、情報記録媒体に多重記録されている。

この発明のさらに他の局面によれば、情報を担持した物体光と情報を担持しない参照光との干渉により、情報記録媒体に対して情報を記録および／または再生する情報記録再生装置であって、情報記録媒体に光を照射することにより、情報記録媒体に対して情報を記録および／または再生するとともに、情報記録媒体のサーボ読み取り動作を行なう光源部と、光源部からの光の一部に所定の情報を担持させることにより、物体光および参照光を生成する空間光変調器と、サーボ読み取り動作において情報記録媒体の参照光用ホログラムおよび物体光用ホログラムから再生される基準画像と、情報記録媒体の情報記録領域から再生される再生画像とを比較処理する信号処理回路と、信号処理回路における比較結果に応じて、情報記録媒体に照射される物体光および参照光の波面を制御する位相変調用光学素子と、位相変調用光学素子によって生成された再生光を受光して情報記録媒体に記録された情報を再生する光検出器とを備える。

好ましくは、光源部は、情報記録媒体に対する情報の記録および／または再生に用いられる光源と、記録前のサーボ読み取り動作に用いられるサーボ読み取り用素子とを含む。

好ましくは、サーボ読み取り用素子は、情報記録媒体のプログラムプリフォーマット領域におけるエンボスピットを読み取るサーボ用光を発生させる光源と、情報記録媒体からエンボスピットを経て還ってきた光を受光する受光部とを有する。

好ましくは、位相変調用光学素子は、液晶素子である。

この発明によれば、情報の記録再生時における光束の波面を常に一定に保ち、情報記録媒体の可換性を確保することができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

［実施の形態１］
（情報記録媒体の構造）
図１は、この発明の実施の形態１による情報記録媒体１００Ａの構造を模式的に示した断面図である。図１を参照して、実施の形態１の情報記録媒体１００Ａは、参照光用ホログラム１０１と、物体光用ホログラム１０２と、記録層１０３と、円形透明基板１０４ａ，１０４ｂと、反射層１０５と、保護層１０６とを含む。円形透明基板１０４ｂ上には、反射層１０５が形成されている。反射層１０５上には、保護層１０６が形成されている。保護層１０６上には、記録層１０３が形成されている。記録層１０３上には、円形透明基板１０４ａが形成されている。

つまり、情報記録媒体１００Ａは、反射層１０５、保護層１０６および記録層１０３が円形透明基板１０４ａ，１０４ｂによって挟み込まれた構造を有する。また、情報記録媒体１００Ａは、ホログラムプリフォーマット領域１０７と、ホログラムフォーマット領域１０８と、情報記録領域１０９とを備える。ホログラムフォーマット領域１０８は、参照光用ホログラム１０１と、物体光用ホログラム１０２とを有する。

図２は、この発明の実施の形態１による情報記録媒体１００Ａの構造を模式的に示した上面図である。図２を参照して、情報記録媒体１００Ａは、トラック２００に沿って、ホログラムプリフォーマット領域１０７と、ホログラムフォーマット領域１０８と、情報記録領域１０９とが形成されている。図２に示すように、情報記録媒体１００Ａは、円形であり、同心円状または螺旋状にトラック２００が設けられている。なお、図１の情報記録媒体１００Ａは、このトラック２００に沿った模式的な断面図である。

図１，２に示すように、反射層１０５には、半径方向に複数のホログラムプリフォーマット領域（アドレス・サーボ領域）１０７が所定の角度間隔で配列されている。また、周方向に隣り合うホログラムプリフォーマット領域１０７間には、ホログラムフォーマット領域１０８および情報記録領域１０９が設けられている。ホログラムプリフォーマット領域１０７には、フォーカスサーボ制御およびトラッキングサーボ制御を行なうための情報と情報記録領域１０９に対するアドレス情報とが予めエンボスピットによって記録されている。トラッキングサーボ制御を行なうための情報としては、たとえばウォブルピットを使用することができる。

記録層１０３は、レーザービームで所定時間照射された時にレーザービームの強度に応じて屈折率、誘電率、反射率等の光学特性が変化するホログラム記録材料によって形成されている。記録層１０３には、たとえば、デュポン（Dupont）社製のフォトポリマＨＲＦ−６００等が使用される。また、ホログラムフォーマット領域１０８には、予め情報記録媒体１００Ａの作製時に、参照光用ホログラム１０１および物体光用ホログラム１０２の２種類のホログラムが形成されている。

参照光用ホログラム１０１は、記録再生時に参照光を照射したとき所定の再生像が得られるように設計されている。物体光用ホログラム１０２は、情報を担持していない状態の物体光（無変調な光束）を照射したとき所定の再生像が得られるように設計されている。すなわち、実施の形態１の物体光用ホログラム１０２に照射される光束（情報を担持していない状態の物体光）は、一般的なホログラム再生における参照光として働く。

なお、図１に示すように、実施の形態１の参照光用ホログラム１０１および物体光用ホログラム１０２は、ある空間を空けて分離して設けられている。しかし、参照光用ホログラム１０１および物体光用ホログラム１０２は、この配置に限定されるわけではなく、たとえば多重化されていても構わない。次に，参照光用ホログラム１０１および物体光用ホログラム１０２からの再生像を基準画像とした場合の記録再生時における光束の波面制御について説明する。

（情報記録再生装置の構成および動作）
図３，４，６は、この発明の実施の形態１による情報記録再生装置３００Ａの概略的な構成を示した側面図である。図３，４，６を参照して、実施の形態１の情報記録再生装置３００Ａは、記録再生用光源３０１と、コリメータレンズ３０２，３１７と、偏光ビームスプリッター３０３と、空間光変調器３０４と、ダイクロイックミラー３０５と、リレーレンズ３０６ａ，３０６ｂと、ミラー３０７と、位相変調用光学素子３０８と、４分の１波長板３０９と、対物レンズ３１０と、対物レンズ用アクチュエーター３１１ａ，３１１ｂと、光検出器３１２と、信号処理回路３１３と、位相変調用光学素子駆動回路３１４と、アクチュエーター駆動回路３１５と、サーボ読み取り用素子３１６とを備える。

情報記録再生装置３００Ａは、図１，２で説明した情報記録媒体１００Ａに情報を記録する。情報記録媒体１００Ａは、記録層１０３と、円形透明基板１０４ａ，１０４ｂと、反射層１０５とを含む。図３，４，６では、情報記録媒体１００Ａを簡単に図示しており、ピットなどの構成は省略している。

記録再生用光源３０１は、コヒーレントな直線偏光の光線束を発生し、たとえば半導体レーザーが用いられる。記録再生用光源３０１は、高密度記録を行なうために波長が短い方が有利であり、青色レーザーや緑色レーザーを採用することが好ましい。コリメータレンズ３０２は、記録再生用光源３０１からの発散光線束をほぼ平行光線に変換する。偏光ビームスプリッタ３０３は、記録再生用光源３０１から発生された直線偏光（例えばＰ偏光）を反射または透過し、当該偏光に垂直な直線偏光（例えばＳ偏光）を透過または反射するように構成されている。

空間光変調器（情報表現手段）３０４は、格子状に配列された多数の画素を有し、画素ごとに、入射光の偏光方向に対して出射光の偏光方向９０度回転させるか否かを選択できるようになっている。空間光変調器３０４としては、たとえば、液晶の旋光性を利用した反射型液晶素子において入出射側の偏光板を除いたものを用いることができる。空間光変調器３０４は、物体光生成手段、記録用参照光生成手段および再生用参照光生成手段を構成する。

図５は、図３，４，６に示した空間光変調器３０４の具体的な構成の一例を示した模式図である。図５を参照して、空間光変調器３０４は、表示パターンの中心部に記録したい情報の変調パターン５０１を表示し、その周囲に記録用参照光を生成するための変調パターン５０２をリング状に表示する。このように変調パターン５０１，５０２を表示することで、入射した光に所定の情報を担持させることができる。これにより、物体光および記録用参照光を同時に生成することができる。

図３，４，６に戻って、サーボ読み取り用素子３１６は、情報記録媒体１００Ａのホログラムプリフォーマット領域（アドレス・サーボ領域）１０７に形成されたエンボスピットを読み取る。サーボ読み取り用素子３１６は、エンボスピットを読み取るサーボ用光を発生させる光源（たとえば半導体レーザ）と、情報記録媒体１００Ａからエンボスピットを経て還ってきた光を受光する受光部との機能を有する。サーボ読み取り用素子３１６の光源には、記録再生用光源３０１と異なる波長であり、かつ情報記録媒体１００Ａの記録層１０３に影響を与えない光源（たとえば赤外線レーザー）を用いるのが望ましい。

コリメータレンズ３１７は、サーボ読み取り用素子３１６からのサーボ用光をほぼ平行光線とし、情報記録媒体１００から戻ってきた光をサーボ読み取り用素子３１６の受光部に収束させる。ダイクロイックミラー３０５は、記録再生用光源３０１から発生された波長の光を反射または透過し、サーボ読み取り用素子３１６から発生された波長の光を透過または反射する。リレーレンズ３０６ａ，３０６ｂは、一対のレンズ群であり、空間光変調器３０４に表示された像を再び実像として結像する。ミラー３０８は、記録用光および再生用光の進行方向を対物レンズ３１０に向ける。

位相変調用光学素子３０８は、記録再生用の光束の波面を制御する。４分の１波長板３０９は、互いに垂直な方向に振動する偏光の光路差を４分の１波長分だけ変化させる。Ｐ偏光の光は、４分の１波長板３０９によって円偏光に変換される。円偏光の光は、４分の１波長板３０９によってＳ偏光に変換される。対物レンズ３１０は、記録用光および再生用光を情報記録媒体１００Ａに向けて収束させる。記録用光および再生用光は、対物レンズ３１０によって、情報記録媒体１００Ａの所定の位置に照射される。

光検出器３１２は、再生光を受光して記録された情報を再生する。光検出器３１２は、格子状に配列された多数の受光素子を有しており、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）を採用したＣＣＤアレイ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）を採用したＣＭＯＳセンサーなどが用いられる。信号処理回路３１３は、参照光用ホログラム１０１および物体光用ホログラム１０２から再生される基準像と、後述する情報記録媒体１００Ａからの再生画像および基準画像とを比較する。位相変調用光学素子駆動回路３１４は、信号処理回路３１３からの信号を受け、位相変調用光学素子３０８を駆動させる。アクチュエーター駆動回路３１５は、信号処理回路３１３からの信号を受け、対物レンズ用アクチュエーター３１１ａ，３１１ｂを駆動させる。

＜記録再生開始前のサーボ作用＞
次に、図３を参照して、実施の形態１の情報記録再生装置３００Ａを用いた記録再生開始前のサーボ作用について説明する。図３の情報記録再生装置３００Ａは、図１，２で説明した情報記録媒体１００Ａに情報を記録する際のピット読み取りのためのサーボ用光源からの光の経路を示している。

サーボ読み取り用素子３１６から出射されたサーボ用光は、コリメータレンズ３１７によってほぼ平行光とされ、ダイクロイックミラー３０５によって反射される。反射されたサーボ光は、リレーレンズ３０６ａ，３０６ｂを経て、ミラー３０７で反射され、対物レンズ３１０で情報記録媒体１００Ａに照射される。情報記録媒体１００Ａの反射層１０５によって反射されたサーボ用光は、エンボスピットの情報を有し、同じ光路をたどってサーボ読み取り用素子３１６に入射する。サーボ読み取り用素子３１６の受光部は、受光した光から、情報記録媒体１００Ａ等の位置情報を検出することができる。また、このサーボ読み取りによって、記録用光または再生用光と情報記録媒体１００Ａとの相対的な傾きを検出することも可能である。

＜記録時における波面制御方法および記録時の作用＞
次に、図４を参照して、実施の形態１の情報記録再生装置３００Ａを用いた記録時における波面制御方法および記録時の作用について説明する。図４の情報記録再生装置３００Ａは、図１，２で説明した情報記録媒体１００Ａに情報を記録する際の記録光の経路を示している。

記録再生用光源３０１から出射した光線束は、コリメータレンズ３０２によってほぼ平行な光線束に変換され、偏光ビームスプリッタ３０３によって反射されて、空間光変調器３０４に入射する。空間光変調器３０４は、画素ごとに偏光方向を９０度回転させるか否かを選択して、図５で説明したような変調パターン５０１，５０２を表示する。これにより、入射した光に所定の情報を担持させることができるとともに、物体光および記録用参照光を同時に生成することができる。

＜情報記録開始前に行なわれる波面の制御＞
さらに、図３，４を参照して、情報記録開始前に行なわれる波面の制御について説明する。空間光変調器３０４は、たとえば液晶型の空間光変調器であり、この場合、光の透過および遮断の制御が容易である。

まず、記録用参照光の領域のみ透過し、記録用物体光の領域は遮断するように、空間光変調器３０４を制御する。上記のようにして生成されたリング状の補正用参照光は、偏光ビームスプリッター３０３およびダイクロイックミラー３０５を透過し、リレーレンズ３０６ａ，３０６ｂを経てミラー３０７で反射される。ミラー３０７で反射された補正用参照光は、４分の１波長板３０９で直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズ３１０によって情報記録媒体１００Ａに照射される。情報記録媒体１００Ａにおいて、補正用参照光は情報記録媒体１００Ａ中の参照光用ホログラム１０１に照射される。補正用参照光が参照用ホログラム１０１に照射されると、予め参照光用ホログラム１０１に記録されていた画像が再生される。

続いて、記録用物体光の領域のみ透過し、記録用参照光の領域は遮断するように、空間光変調器３０４を制御する。上記のようにして生成された補正用物体光は、偏光ビームスプリッター３０３およびダイクロイックミラー３０５を透過し、リレーレンズ３０６ａ，３０６ｂを経てミラー３０７で反射される。ミラー３０７で反射された補正用物体光は、４分の１波長板３０９で直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズ３１０によって情報記録媒体１００Ａに照射される。情報記録媒体１００Ａにおいて、補正用物体光は情報記録媒体１００Ａ中の物体光用ホログラム１０２に照射される。補正用物体光が物体用ホログラム１０２に照射されると、予め物体光用ホログラム１０２に記録されていた画像が再生される。

＜参照光用ホログラムからの再生像検出＞
次に、図６を参照して、実施の形態１の情報記録再生装置３００Ａを用いた情報記録媒体１００Ａの参照光用ホログラム１０１からの再生像検出について説明する。図６の情報記録再生装置３００Ａは、図１，２で説明した情報記録媒体１００Ａから情報を再生する際の再生光の経路を示している。

情報記録媒体１００Ａの参照光用ホログラム１０１からの再生像は、４分の１波長板３０９によって、再生用参照光の入射時の直線偏光とは偏光面が垂直である直線偏光に変換される。その後、再生光は、ミラー３０７で反射され、リレーレンズ３０６ａ，３０６ｂを経て、ダイクロイックミラー３０５を透過する。透過した再生光は、偏光ビームスプリッタ３０３によって反射され、光検出器３１２によって受光される。光検出器３１２の信号は、信号処理回路３１３に送られる。

光学系に収差がある場合や情報記録媒体１００Ａが光束に対して相対的に傾斜している場合などは、波面の相違により上記の再生像と参照光用ホログラムに記録されている基準画像とに相関が現れる。信号処理回路３１３は、情報記録媒体１００中に予め形成された参照光用ホログラム１０１の基準画像と当該再生画像との相関がなくなるように、位相変調用光学素子駆動回路３１４およびアクチュエーター駆動回路３１５に信号を送る。位相変調用光学素子駆動回路３１４は、信号処理回路３１３からの信号を受け、位相変調用光学素子３０８を駆動させる。アクチュエーター駆動回路３１５は、信号処理回路３１３からの信号を受け、対物レンズ用アクチュエーター３１１ａ，３１１ｂを駆動させる。

上記の駆動により、信号処理回路３１３内で基準画像と参照光用ホログラム１０１からの再生画像との相関をなくすことができる。実施の形態１の情報記録再生装置３００Ａでは、位相変調用光学素子３０８として液晶素子を用いている。

この発明の実施の形態１では、情報を記録するための物体光と参照光とが同軸の配置をとる光学系を採用した。しかし、この光学系は一例であって、記録再生用光源３０１からの光を分割し、２光束の干渉により情報の記録を行なう際においても、本発明を適用することが可能である。この場合、物体光および参照光それぞれの光束に対して、同様の手法を用いて記録時における参照光の波面を一定に保つことができる。

上記の際、物体光は情報を担持していない状態の光束として照射される。すなわち、実施の形態１の物体光用ホログラム１０２に照射される光束（情報を担持していない状態の物体光）は、一般的なホログラム再生における参照光として働く。

以上のように、実施の形態１の情報記録再生装置３００Ａは、情報記録媒体１００Ａ中の参照光用ホログラム１０１および物体光用ホログラム１０２からの再生像を情報記録開始前に受光し波面を制御する。これにより、情報記録再生装置３００Ａに組立公差などが生じ、情報記録再生装置３００Ａごとに波面の相違が生じた場合や情報記録媒体１００Ａが光束に対して相対的に傾斜している場合でも、記録時における情報記録媒体１００Ａに対する参照光の波面を一定に保つことができる。

情報記録再生装置３００Ａは、記録時の波面を、プリフォーマットされた参照光用ホログラム１０１および物体光用ホログラム１０２からの基準画像と対応させた後、情報記録再生装置１００Ａに対して情報の記録を行なう。情報の記録時には、空間光変調器３０４により参照光と情報を担持した物体光とが生成され、前述と同様の光学経路をたどって情報記録媒体１００Ａに照射される。情報記録媒体１００Ａでは、記録層１０３において物体光と記録用参照光とが干渉し、その干渉パターンが記録される。

＜再生時における波面制御方法および再生時の作用＞
次に、再び図４を参照して、実施の形態１の情報記録再生装置３００Ａを用いた再生時における波面制御方法および再生時の作用について説明する。図４の情報記録再生装置３００Ａは、図１，２で説明した情報記録媒体１００Ａから情報を再生する際の再生光の経路を示している。このように、再生時の参照光の経路も、基本的に記録時と同じである。ただし、再生時においては、空間光変調器３０４に表示される変調パターンには再生用参照光を生成するためのパターンが表示され、再生用参照光が生成される。

まず、記録用参照光の領域のみ透過し、記録用物体光の領域は遮断するように、空間光変調器３０４を制御する。上記のようにして生成されたリング状の補正用参照光は、偏光ビームスプリッター３０３およびダイクロイックミラー３０５を透過し、リレーレンズ３０６ａ，３０６ｂを経てミラー３０７で反射される。ミラー３０７で反射された補正用参照光は、４分の１波長板３０９で直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズ３１０によって情報記録媒体１００Ａに照射される。情報記録媒体１００Ａにおいて、補正用参照光は情報記録媒体１００Ａ中の参照光用ホログラム１０１に照射される。補正用参照光が参照用ホログラム１０１に照射されると、予め参照光用ホログラム１０１に記録されていた画像が再生される。

情報記録媒体１００Ａの参照光用ホログラム１０１からの再生像は、４分の１波長板３０９によって、再生用参照光の入射時の直線偏光とは偏光面が垂直である直線偏光に変換される。その後、再生光は、ミラー３０７で反射され、リレーレンズ３０６ａ，３０６ｂを経て、ダイクロイックミラー３０５を透過する。透過した再生光は、偏光ビームスプリッタ３０３によって反射され、光検出器３１２によって受光される。光検出器３１２の信号は、信号処理回路３１３に送られる。

光学系に収差がある場合や情報記録媒体１００Ａが光束に対して相対的に傾斜している場合などは、波面の相違により上記の再生像と参照光用ホログラムに記録されている基準画像とに相関が現れる。記録時と同様に、信号処理回路３１３は、情報記録媒体１００中に予め形成された参照光用ホログラム１０１の基準画像と当該再生画像との相関がなくなるように、位相変調用光学素子駆動回路３１４およびアクチュエーター駆動回路３１５に信号を送る。位相変調用光学素子駆動回路３１４は、信号処理回路３１３からの信号を受け、位相変調用光学素子３０８を駆動させる。アクチュエーター駆動回路３１５は、信号処理回路３１３からの信号を受け、対物レンズ用アクチュエーター３１１ａ，３１１ｂを駆動させる。

上記のように、再生用参照光の生成においても、記録時と同様に、情報記録媒体１００Ａから情報を再生する前に波面を制御する。再生時の参照光は、参照光用ホログラム１０１に照射され、参照光用ホログラム１０１から再生像が検出される。記録時と同様に、当該再生像と参照光用ホログラム１０１の基準画像との相関を調べ、再生用参照光の波面を記録時と同様に制御する。

実施の形態１の情報記録再生装置３００Ａでは、情報記録媒体１００Ａ中の参照光用ホログラム１０１および物体光用ホログラム１０２からの再生像を情報再生開始以前に受光し波面を制御する。これにより、情報記録再生装置３００Ａに組立公差などが生じ、情報記録再生装置３００Ａごとに波面の相違が生じた場合や情報記録媒体１００Ａが光束に対して相対的に傾斜している場合でも、再生時における情報記録媒体１００Ａに対する参照光の波面を一定に保つことができる。

すなわち、参照光用ホログラム１０１の基準画像に、記録時および再生時の参照光の波面を対応させることにより、記録再生時の波面を統一して情報を記録および再生することができる。なお、図１に示すように、実施の形態１の参照光用ホログラム１０１および物体光用ホログラム１０２は、情報記録媒体１００Ａにおいて分離して設けられている。しかし、参照光用ホログラム１０１および物体光用ホログラム１０２は、この配置に限定されるわけではなく、たとえば多重記録されていても構わない。

ところで、この発明の実施の形態では、情報記録媒体に情報を記録し、および／または、情報記録媒体から情報を再生する装置を情報記録再生装置として説明してきた。しかし、この説明は一例であって、上記の情報記録再生装置を、情報記録媒体に情報を記録する情報記録装置と、情報記録媒体から情報を再生する情報再生装置とに分けて記載することも可能である。

以上のように、実施の形態１による情報記録装置は、プリフォーマットされたホログラムを有する情報記録媒体に対し、情報を担持した物体光と情報を担持しない参照光との干渉によってホログラムにより情報を記録するためのホログラフィック情報記録装置であって、プリフォーマットされたホログラムに光束を照射する手段と、プリフォーマットされたホログラムからの再生像を検出する手段と、再生光に基づき物体光および参照光の記録時における波面を制御する手段とを備える。

実施の形態１によれば、情報記録装置は、情報記録媒体中のプリフォーマットされたホログラムに記録されている画像を検出して、記録時における物体光および参照光の波面を制御することが可能になる。また、プリフォーマットされたホログラムを有する情報記録媒体は、物体光および参照光の記録時における波面制御の基準となる画像が記録されており、物体光および参照光それぞれに対する基準画像が再生され、各光束の波面制御が可能になる。また、プリフォーマットされたホログラムは、情報記録媒体に多重記録されていることから、記録領域を広くすることが可能になる。また、記録時における物体光および参照光の波面の制御を位相変調型の液晶素子で行なうことが可能になる。

また、実施の形態１による情報再生装置は、プリフォーマットされたホログラムを有する情報記録媒体に対し、情報を担持した物体光と情報を担持しない参照光との干渉によってホログラムとして記録された情報を再生するためのホログラフィック情報再生装置であって、プリフォーマットされたホログラムに光束を照射する手段と、プリフォーマットされたホログラムからの再生像を検出する手段と、再生光に基づき物体光および参照光の再生時における波面を制御する手段とを備える。

実施の形態１によれば、情報再生装置は、プリフォーマットされたホログラムに記録されている基準画像を検出して、再生時における参照光の波面を制御することが可能になる。また、プリフォーマットされたホログラムを有する情報記録媒体は、物体光および参照光の再生時における波面制御の基準となる画像が記録されており、物体光および参照光それぞれに対する基準画像が再生され、各光束の波面制御が可能になる。また、プリフォーマットされたホログラムは、情報記録媒体に多重記録されていることから、記録領域を広くすることが可能になる。また、再生時における参照光の波面の制御を位相変調型の液晶素子で行なうことが可能になる。

［実施の形態２］
（情報記録媒体の構造）
図７は、この発明の実施の形態２による情報記録媒体１００Ｂの構造を模式的に示した断面図である。図７を参照して、実施の形態２の情報記録媒体１００Ｂは、参照光用ホログラム８０１と、物体光用ホログラム８０２と、記録層１０３と、円形透明基板１０４ａ，１０４ｂと、反射層１０５と、保護層１０６とを含む。情報記録媒体１００Ｂは、実施の形態１と同様に、反射層１０５、保護層１０６および記録層１０３が円形透明基板１０４ａ，１０４ｂによって挟み込まれた構造を有する。

情報記録媒体１００Ｂは、ホログラムフォーマット領域１０８と、情報記録領域１０９ａ，１０９ｂとを備えるが、実施の形態１とは異なり、ホログラムプリフォーマット領域は含んでいない。ホログラムフォーマット領域１０８は、参照光用ホログラム８０１と、物体光用ホログラム８０２とを有する。参照光用ホログラム８０１および物体光用ホログラム８０２には、波面制御用の基準画像に加えて、アドレス情報も同時に再生されるように予めホログラムが形成されている。

図８は、この発明の実施の形態２による情報記録媒体１００Ｂの構造を模式的に示した上面図である。図８を参照して、情報記録媒体１００Ｂは、同心円状または螺旋状のトラック２００に沿って、ホログラムフォーマット領域１０８と、情報記録領域１０９とが形成されている。実施の形態１の情報記録媒体１００Ａと重複する部分の説明は、ここでは繰り返さない。

（情報記録再生装置の構成および動作）
図９は、この発明の実施の形態２による情報記録再生装置３００Ｂの概略的な構成を示した側面図である。図９を参照して、実施の形態２の情報記録再生装置３００Ｂは、サーボ読み取り用素子３１６およびコリメータレンズ３１７が取り除かれ、記録再生用光源３０１が記録再生用光源３０１Ｂに置き換えられた点において、実施の形態１の情報記録再生装置３００Ａと異なる。したがって、実施の形態１と重複する部分の説明は、ここでは繰り返さない。

＜記録再生開始前のサーボ作用＞
図９を参照して、実施の形態２の情報記録再生装置３００Ｂを用いた記録再生開始前のサーボ作用について説明する。実施の形態２の情報記録再生装置３００Ｂでは、サーボ時に記録再生用光源３０１Ｂからの光を用いている。つまり、図９の情報記録再生装置３００Ｂは、図７，８で説明した情報記録媒体１００Ｂに情報を記録する際のピット読み取りのための記録再生用光源３０１Ｂからの光の経路を示している。記録再生用光源３０１Ｂは、記録再生に用いられる光源のほかに、アドレス情報を読み取るサーボ用光を発生させる光源（たとえば半導体レーザ）と、情報記録媒体１００Ｂからホログラムフォーマット領域１０８を経て還ってきた光を受光する受光部との機能を有する。

ホログラムの記録においては、物体光および参照光のエネルギー密度の和が、情報記録媒体の記録層の屈折率変化を誘起するしきい値より高い場合に干渉縞が記録される。したがって、情報記録再生装置３００Ｂでは、サーボ時に記録再生用光源３０１Ｂから照射される光としては、記録層１０３の屈折率変化を誘起しない程度の光強度を持つ参照光のみを利用している。

上記の参照光は、実施の形態１と同様に、情報記録媒体１００Ｂの参照光用ホログラム８０１に照射される。情報記録再生装置３００Ｂは、参照光用ホログラム８０１からの再生像と基準画像とを比較し、参照光を波面制御する。実施の形態２の参照光用ホログラム８０１は、波面制御用の基準画像とアドレス情報とが再生されるように設計されている。そのため、当該再生像が正しく検出されると同時に、記録再生用光源３０１Ｂの受光部ではアドレス情報も検出される。情報記録再生装置３００Ｂは、参照光の波面を実施の形態１と同様に制御した後、生成されたアドレス情報に基づき、所望の情報記録領域１０９にホログラムにより情報を記録し再生することができる。

なお、図７に示すように、実施の形態２の参照光用ホログラム８０１および物体光用ホログラム８０２は、情報記録媒体１００Ｂにおいて分離して設けられている。しかし、参照光用ホログラム８０１および物体光用ホログラム８０２は、この配置に限定されるわけではなく、たとえば多重記録されていても構わない。

以上のように、実施の形態２によれば、情報記録装置は、プリフォーマットされたホログラムからの再生像にアドレス情報を含めることが可能になる。また、プリフォーマットされたホログラムに物体光および参照光を照射し、それぞれの光束に対する再生像を検出することが可能になる。また、プリフォーマットされたホログラムの基準画像とプリフォーマットされたホログラムからの再生像とを比較して、物体光および参照光の波面を制御することが可能になる。

また、実施の形態２によれば、情報再生装置は、プリフォーマットされたホログラムからの再生像にアドレス情報を含めることが可能になる。また、プリフォーマットされたホログラムに参照光を照射し、再生像を検出することが可能になる。また、プリフォーマットされたホログラムの基準画像とプリフォーマットされたホログラムからの再生像とを比較して、参照光の波面を制御することが可能になる。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態１による情報記録媒体１００Ａの構造を模式的に示した断面図である。 この発明の実施の形態１による情報記録媒体１００Ａの構造を模式的に示した上面図である。 この発明の実施の形態１による記録再生前における情報記録再生装置３００Ａの概略的な構成を示した側面図である。 この発明の実施の形態１による記録または再生時における情報記録再生装置３００Ａの概略的な構成を示した側面図である。 図３，４，６に示した空間光変調器３０４の具体的な構成の一例を示した模式図である。 この発明の実施の形態１による再生像検出時における情報記録再生装置３００Ａの概略的な構成を示した側面図である。 この発明の実施の形態２による情報記録媒体１００Ｂの構造を模式的に示した断面図である。 この発明の実施の形態２による情報記録媒体１００Ｂの構造を模式的に示した上面図である。 この発明の実施の形態２による情報記録再生装置３００Ｂの概略的な構成を示した側面図である。 対物レンズ１によって情報記録媒体２の記録層に照射される光線３ａ〜３ｅの様子を示した図である。 図１０において情報記録媒体２が対物レンズ１に対して傾いていない場合を示した図である。 図１０において情報記録媒体２が対物レンズ１に対して角度θだけ傾いている場合を示した図である。 図１０において情報記録媒体２が対物レンズ１に対して角度−θだけ傾いている場合を示した図である。 従来の光情報記録再生装置２０のの概略的な構成を示した側面図である。

符号の説明

１，４２，３１０ 対物レンズ、２，１１，１００Ａ，１００Ｂ 情報記録媒体、２ｒ，２ｓ，２ｔ 照射領域、３ａ〜３ｅ 光線、１２，１０４ａ，１０４ｂ 円形透明基板、１３ 情報記録層、１５，１０５ 反射層、１６ 基板、２０ 光情報記録再生装置、２２，３０１，３０１Ｂ 記録再生用光源、２４，３２，３０２，３１７ コリメータレンズ、２６，３０３ 偏光ビームスプリッター、２８，３０４ 空間光変調器、３０ サーボ読み取り用素子、３４，３０５ ダイクロイックミラー、３６，３０６ａ，３０６ｂ リレーレンズ、３８，３０７ ミラー、４０，３０９ ４分の１波長板、４４，３１２ 光検出器、１０１，８０１ 参照光用ホログラム、１０２，８０２ 物体光用ホログラム、１０３ 記録層、１０６ 保護層、１０７ ホログラムプリフォーマット領域、１０８ ホログラムフォーマット領域、１０９，１０９ａ，１０９ｂ 情報記録領域、２００ トラック、３００Ａ，３００Ｂ 情報記録再生装置、３０８ 位相変調用光学素子、３１１ａ，３１１ｂ 対物レンズ用アクチュエーター、３１３ 信号処理回路、３１４ 位相変調用光学素子駆動回路、３１５ アクチュエーター駆動回路、３１６ サーボ読み取り用素子、５０１，５０２ 変調パターン。

Claims (8)

1. 情報を担持した物体光と情報を担持しない参照光との干渉によってホログラムにより情報が記録される情報記録媒体であって、
   前記物体光と前記参照光との干渉によって情報が書き込まれる情報記録領域と、
   参照光用ホログラムおよび物体光用ホログラムを含むホログラムフォーマット領域と、
   フォーカスサーボ制御およびトラッキングサーボ制御を行なうための情報と前記情報記録領域に対するアドレス情報とが記録されているホログラムプリフォーマット領域とを備える、情報記録媒体。
2. 情報を担持した物体光と情報を担持しない参照光との干渉によってホログラムにより情報が記録される情報記録媒体であって、
   前記物体光と前記参照光との干渉によって情報が書き込まれる情報記録領域と、
   前記情報記録領域に対するアドレス情報を有する参照光用ホログラムおよび物体光用ホログラムを含むホログラムフォーマット領域とを備える、情報記録媒体。
3. 前記参照光用ホログラムおよび前記物体光用ホログラムは、前記物体光および前記参照光による記録時における波面制御の基準となる画像が記録されている、請求項１または２に記載の情報記録媒体。
4. 前記参照光用ホログラムおよび前記物体光用ホログラムは、前記情報記録媒体に多重記録されている、請求項１または２に記載の情報記録媒体。
5. 情報を担持した物体光と情報を担持しない参照光との干渉により、情報記録媒体に対して情報を記録および／または再生する情報記録再生装置であって、
   前記情報記録媒体に光を照射することにより、前記情報記録媒体に対して情報を記録および／または再生するとともに、前記情報記録媒体のサーボ読み取り動作を行なう光源部と、
   前記光源部からの光の一部に所定の情報を担持させることにより、前記物体光および前記参照光を生成する空間光変調器と、
   前記サーボ読み取り動作において前記情報記録媒体の参照光用ホログラムおよび物体光用ホログラムから再生される基準画像と、前記情報記録媒体の情報記録領域から再生される再生画像とを比較処理する信号処理回路と、
   前記信号処理回路における比較結果に応じて、前記情報記録媒体に照射される前記物体光および前記参照光の波面を制御する位相変調用光学素子と、
   前記位相変調用光学素子によって生成された再生光を受光して前記情報記録媒体に記録された情報を再生する光検出器とを備える、情報記録再生装置。
6. 前記光源部は、
   前記情報記録媒体に対する情報の記録および／または再生に用いられる光源と、
   記録前のサーボ読み取り動作に用いられるサーボ読み取り用素子とを含む、請求項５に記載の情報記録再生装置。
7. 前記サーボ読み取り用素子は、
   前記情報記録媒体のプログラムプリフォーマット領域におけるエンボスピットを読み取るサーボ用光を発生させる光源と、
   前記情報記録媒体から前記エンボスピットを経て還ってきた光を受光する受光部とを有する、請求項６に記載の情報記録再生装置。
8. 前記位相変調用光学素子は、液晶素子である、請求項５〜７のいずれかに記載の情報記録再生装置。

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