JP2011198403A - ホログラム記録方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 光記録媒体の記録密度の減少を抑制することができ、ノイズとして寄与するホログラムを抑制することができるホログラム記録方法を提供する
【解決手段】 光記録媒体１に干渉性の無い前処理光Ｃを照射して光記録媒体１に含まれる重合禁止剤を消費するとともに、干渉性を有する参照光Ｒ及び情報光Ｉを光記録媒体１に照射してホログラムを形成する工程と、情報光Ｉの照射を停止して、光記録媒体１に形成されたホログラムに参照光Ｒを照射して再生光Ｓを取り出す工程と、再生光Ｓを撮像器１３で検出して光の強度を検出する工程と、撮像器１３に接続された制御部が撮像器１３で検出した光の強度からビット誤り率を算出し、規定値よりも大きい場合に光記録媒体１に形成されたホログラムに情報光Ｉを照射し、規定値よりも小さい場合に参照光Ｒ、情報光Ｉ、及び前処理光Ｃの照射を停止する工程とを有することを特徴とするホログラム記録方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、ホログラム記録方法に関する。

公表特許公報２００９−５３０６７６号公報には、重合禁止剤を含むホログラム記録媒体（以下、光記録媒体という）に、ランダム拡散板を介することでコヒーレント光源のコヒーレンスを落とした光を前処理光として使用する方法が開示されている。なお、前処理光は重合禁止剤の効果を無くすために用いられる。

しかしながら、公表特許公報２００９−５３０６７６号公報に開示された方法では、前処理光が光記録媒体に照射された分だけ光記録媒体の記録密度が減少してしまう。

公表特許公報２００９−５３０６７６号公報

そこで本発明は、光記録媒体の記録密度の減少を抑制することができ、ノイズとして寄与するホログラムを抑制することができるホログラム記録方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るホログラム記録方法は、光記録媒体に干渉性の無い前処理光を照射して前記光記録媒体に含まれる重合禁止剤を消費するとともに、干渉性を有する参照光及び情報光を前記光記録媒体に照射してホログラムを形成する工程と、前記情報光の照射を停止して、前記光記録媒体に形成された前記ホログラムに前記参照光を照射して再生光を取り出す工程と、前記再生光を撮像器で検出して光の強度を検出する工程と、前記撮像器に接続された制御部が前記撮像器で検出した光の強度からビット誤り率を算出し、規定値よりも大きい場合に前記光記録媒体に形成された前記ホログラムに前記情報光を照射し、規定値よりも小さい場合に前記参照光、前記情報光、及び前記前処理光の照射を停止する工程とを有することを特徴とする。

本発明によれば、光記録媒体の記録密度の減少を抑制することができ、ノイズとして寄与するホログラムを抑制することができるホログラム記録方法を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係るホログラム記録再生装置を示す図。 光記録媒体１の構成を示す図。 光記録媒体１の座標軸を示す図。 第１の実施形態に係るホログラム記録方法を説明するフローチャート図。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
（第１の実施形態）

図１は、本発明の第１の実施形態に係るホログラム記録再生装置の概略を示す図である。

ホログラム記録再生装置は、光記録媒体１、光源２、２０、旋光用素子３、５、偏光ビームスプリッタ４、ピンホール６、スペイシャルフィルタ７、２５ミラー８、１４、２２、２３、空間光変調器９、レンズ１１、１２、１５、１６、２１、撮像器１３、シャッタ１８、１９、２５、光量調整部２６から構成される。なお、光量調整部２６は無くてもよい。なお、スペイシャルフィルタ７は、レンズ、ピンホール、シャッタから構成される。スペシャルフィルタ７は、レーザビームの波面ノイズや歪みを取除き、クリアな波面を作る。

光源２は、干渉性を有するレーザー光を用いる。干渉性とは、光の位相が揃っている状態を示す。また、光源２は、光記録媒体１に含まれるフォトポリマーと反応する光を用いる。光源２としては、一般的には緑色や青紫色の半導体レーザーと、波長を安定させるための外部共振器（図示せず）とを組み合わせて用いる。具体的には、例えば４０５ｎｍの波長を有するＩｎＧａＮ系の青紫色の光を用いることができる。他にも、その他の波長や、いわゆるＤＦＢレーザー、ＳＨＧレーザー、固体レーザー、又は気体レーザー等のレーザー光を用いてもよい。

光源２０から出射する光は、光記録媒体１に含まれる重合禁止剤を消費するために照射される。この光を前処理光Ｃという。光記録媒体１にはフォトポリマーが含まれている。記録時には、フォトポリマーが反応することで記録が行われる。しかし、自然光などが光記録媒体１に当たることで、意図しない反応が起こってしまうおそれがある。また、環境温度が高くなった場合でも、熱によってフォトポリマー内にラジカルが発生し重合が進んでしまう。これを抑制するために光記録媒体１には重合禁止剤が含まれている。なお、前処理光Ｃは、光源２から出射する光の波長よりも長いことが好ましい。

また、重合禁止剤を消費するために干渉性を有するレーザー光を光記録媒体１に直接当てると、光記録媒体１内でレーザー光が微小散乱して干渉する。これによって、微小ホログラムがノイズとして発生しまう。よって、光源２０は、干渉性の無い例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）光源が用いられる。具体的には、３９０〜４１２ｎｍの波長範囲であるＳｕｐｅｒ Ｆｌｕｘ 紫外ＬＥＤなどの紫外・近紫外領域の光を用いることができる。

旋光用素子３、５は、直線偏光を円偏光にする。旋光用素子３、５には、例えば１／２波長板や１／４波長板などを用いることができる。

偏光ビームスプリッタ４は、光の偏光成分を分離して一部を透過し、一部を反射する。なお、偏光ビームスプリッタ４は、光源２から出射した光を情報光Ｉと参照光Ｒに分離する。また、参照光Ｒは光記録媒体１を再生する場合に再生光Ｓとしても用いられる。

空間光変調器９は、入射した光を明点暗点の格子状２値パターン化に強度変調することで、情報光Ｉを生成する。空間光変調器９は、液晶素子やデジタル・マイクロミラー・デバイス、反射型のＦＬＣＯＳ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ）等を用いることができる。空間光変調器９は、その画素値に応じて光の透過と遮光を切り替えることができる。

撮像器１３は、光の強度や再生光Ｓの情報を検出する。撮像器１３には、例えば２分割若しくは４分割撮像器を用いることができる。また、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）センサ、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサを用いることもできる。撮像器１３に入射する光はフォトディタクタ１３の中心に入射するように調整されている。さらに、撮像器１３には、撮像器１３が検出した情報を処理する制御部が接続されている。制御部はＣＰＵやデータベースを備え、必要に応じて情報を記録・計算をする。

光量調整部２６は、光源２から出射した光の強度を弱くする。ノイズとして寄与する微小ホログラム抑えるためである。光量調整部２６には、例えばバリアブルアッテネータや場合によっては可変型ニュートラルデンシティフィルターなどを用いることができる。

光記録媒体１は、透過型の光記録媒体であり、図２に示すように、ホログラム記録材料１１０が、２つの基板１２０、１３０に挟まれた構造を有する。また、光記録媒体１の形状は円盤型の形状、カード型の形状などを用いることが好ましい。しかし、形状はこれらに限られない。

基板１２０、１３０には、使用する光源２の波長に対して透過性を有する材料を用いる。基板１２０、１３０には、例えばガラス、ポリカーボネート、アクリル樹脂等を用いることができる。

ホログラム記録材料１１０は、情報光Ｉと参照光Ｒとを干渉させてホログラムが形成される材料である。ホログラム記録材料１１０としては、一般にはフォトポリマーと呼ばれるラジカル重合形の材質で形成され、ラジカル重合性化合物、光ラジカル重合開始剤、マトリックス材料、重合禁止剤等が含まれる。

本実施形態では、図３に示すように、光記録媒体１に対してｘｙｚ座標軸をとる。光記録媒体１の厚み方向をｚ軸方向とする。ここで、ｘ軸方向とｙ軸方向は光記録媒体１の面内に存在する。なお、光記録媒体１は、図３に示すような矩形状であってもよいし、ディスク形状であってもよい。矩形状を用いた場合、ニオブ酸リチウムの結晶を用いることができる。また、ディスク形状の場合はフォトポリマーを用いることができる。

次に、動作原理について説明する。

再生時においては、光源２から出射した光が、偏光ビームスプリッタ４により参照光Ｒとして取り出され、ミラー１４を介して光記録媒体１に導かれる。記録媒体１から得られる再生光Ｓは、撮像器１３に導かれる。

記録時においては、光源２から出射した光が、偏光ビームスプリッタ４により参照光Ｒとして取り出され、ミラー１４を介して光記録媒体１に導かれる。それと同時に、光源２から出射した光は、空間光変調器９により情報光Ｉとして取り出され、レンズ１１を介して光記録媒体１に導かれる。このとき、参照光Ｒと情報光Ｉの光が光記録媒体１に干渉縞（ホログラムともいう）として記録される。

このホログラムは、光記録媒体１に保持する情報光Ｉの変調パターンであり、空間変調器９で形成される明点暗点の格子状２値化パターンがもととなっている。この２値化パターンは、記録再生の最小単位にあたり、ページデータという。

なお、記録とは再度の書込みが可能な光記録媒体１に情報を付与する一連の動作を示す。再生とは再度の書き込みが不可能な記録済みの光記録媒体１から情報を読み出す一連の動作を示す。

本実施形態では、情報光Ｉと参照光Ｒを別々のレンズなどを通して光記録媒体１に照射する２光束方式の光学系を用いる。また、本実施形態では、光記録媒体１をｙ軸周りに回転させて記録する角度多重方式を用いる。

図４は、本実施形態に係るホログラム記録再生装置の記録方法を説明するフローチャート図である。

ステップＳ１０では、１つ目のページデータを記録するために光記録媒体１にページデータが角度多重記録される領域（以下、ブックという）に、制御駆動部（図示せず）が、参照光Ｒ、情報光Ｉ、及び前処理光Ｃを移動させる。例えば、このときの移動には、光記録媒体１にサーボマークを予め記録しておき、所定のブックへ移動することができる。また、参照光Ｒ、情報光Ｉ、及び前処理光Ｃは光記録媒体１の同じ位置に照射されるようにする。

ステップＳ２０では、１つ目のページデータを記録するために、参照光Ｒ、情報光Ｉ、及び前処理光Ｃの光強度を調整する。具体的には、光量調整部２６を用いて参照光Ｒ及び情報光Ｉの光の強度を弱くする。これは、干渉性を有する参照光Ｒ及び情報光Ｉを照射すると、参照光Ｒと情報光Ｉが干渉してノイズとして寄与する微小ホログラムが光記録媒体１内で形成されてしまう恐れがあるからである。なお、上記のような恐れが少ない場合は、ステップＳ２０は省略してもよい。

ステップＳ３０では、シャッタ１８、１９、２５を開くことで参照光Ｒ、情報光Ｉ、及び前処理光Ｃを光記録媒体１に照射する。前処理光Ｃは、光記録媒体１中に含まれる重合禁止剤を消費させるために照射する。そして、重合禁止剤が消費されれば、情報光Ｉと参照光Ｒが光記録媒体１内で干渉してホログラムが形成される。なお、参照光Ｒ及び情報光Ｉは干渉性を有するので、光記録媒体１内で干渉してホログラムを形成する。しかし、前処理光Ｃは干渉性が無いために、参照光Ｒとも情報光Ｉと干渉してホログラムを形成することはない。

ステップＳ４０では、シャッタ１９を閉じることで情報光Ｉの照射を止めて、ホログラムの記録を停止する。この場合、光記録媒体１には前処理光Ｃと参照光Ｒが照射されている状態となる。そして、光記録媒体１の重合禁止剤が前処理光Ｃによって消費されていれば、ホログラムが光記録媒体１内に形成されている。また、ホログラムには参照光Ｒが照射されているので、光記録媒体１から再生光Ｓが出てくる。再生光Ｓを撮像器１３で検出し、その情報を制御部によりＢＥＲ（Ｂｉｔ Ｅｒｒｏｒ Ｒａｔｅ）とページデータを算出する。ＢＥＲとは、ビット誤り率ともいい、再生されたデータの中での誤りデータの比率を示す。

ステップＳ５０では、制御部で算出したＢＥＲが規定値を満たしているかどうかを制御部が判定する。具体的には、例えばＢＥＲが１０^−１４よりも大きいかどうかで判定する。規定値よりも大きければステップＳ６０へ進み、再びシャッタ１９を開いて情報光Ｉを光記録媒体１に照射する。また、規定値よりも小さければ、１つ目のページデータが光記録媒体１内に記録されていると判断できるのでステップＳ７０へ進む。

このように、前処理光Ｃで重合開始剤が消費されているかどうかを判定しながら、参照光Ｒ及び情報光Ｉでホログラムを記録していくことができる。よって、光記録媒体１の記録密度の減少を抑制することができ、ノイズとして寄与するホログラムを抑制することができる。

ステップＳ７０では、シャッタ１８、１９、２５を閉じることで参照光Ｒ、情報光Ｉ、及び前処理光Ｃの照射を停止する。

ステップＳ８０では、ステップＳ５０で規定値を満たしていると判定されたときの参照光Ｒ、情報光Ｉ、及び前処理光Ｃの光強度の情報を制御部に記録する。これは、次回の記録で光記録媒体を用いるときにそのときの情報を用いるためである。なお、ステップＳ８０は無くてもよい。以上で１つ目のページデータの記録が終了する。

ステップＳ９０では、ｙ軸周りに光記録媒体１を回転させて角度多重記録を行って複数のページデータを光記録媒体１に記録していく。このときの回転角度の間隔は、例えば０．１°未満（記録媒体の厚み１．５ｍｍ程度を想定）である。所望の角度だけｙ軸回転させたら、ブックの記録を終了する。なお、他のブックに記録を行う場合には、再びステップＳ１０からステップＳ９０までの動作を行う。

本実施形態では、透過型のホログラム記録再生装置として説明した。しかし、反射型のホログラム記録再生装置でもよい。

以上、本実施形態に係るホログラム記録方法を用いれば、光記録媒体の記録密度の減少を抑制することができ、ノイズとして寄与するホログラムを抑制することができる。

１ … ホログラム記録媒体（光記録媒体）、２、２０ … 光源、３、５ … 旋光用素子、４ … 偏光ビームスプリッタ、６ … ピンホール、７ … スペイシャルフィルタ、８、１４、２２、２３ … ミラー、９ … 空間光変調器、１１、１２、１４、１５、１６、２１ … レンズ、１３ … 撮像器、１８、１９、２５ … シャッタ、２６ … 光量調整部、Ｒ … 参照光、Ｉ … 情報光、Ｃ … 前処理光

Claims (4)

1. 光記録媒体に干渉性の無い前処理光を照射して前記光記録媒体に含まれる重合禁止剤を消費するとともに、干渉性を有する参照光及び情報光を前記光記録媒体に照射してホログラムを形成する工程と、
   前記情報光の照射を停止して、前記光記録媒体に形成された前記ホログラムに前記参照光を照射して再生光を取り出す工程と、
   前記再生光を撮像器で検出して光の強度を検出する工程と、
   前記撮像器に接続された制御部が前記撮像器で検出した光の強度からビット誤り率を算出し、規定値よりも大きい場合に前記光記録媒体に形成された前記ホログラムに前記情報光を照射し、規定値よりも小さい場合に前記参照光、前記情報光、及び前記前処理光の照射を停止する工程とを有することを特徴とするホログラム記録方法。
2. 前記光記録媒体をｙ軸周りに回転させて、前記情報光と前記参照光とで前記光記録媒体に角度多重記録する工程とを更に有することを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録方法。
3. 前記参照光及び前記情報光の光の強度を光量調整部を介して弱くすることを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録方法。
4. 前記参照光及び前記情報光の波長の長さが前記前処理光の波長の長さよりも短いことを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録方法。

Images