JP3641199B2 - 三次元光記録媒体用情報記録装置 - Google Patents
三次元光記録媒体用情報記録装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三次元光記録媒体に情報を記録する情報記録装置に係り、特に、ホログラフィックメモリに情報を記録する記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高密度画像など容量の大きなデータを記録可能な媒体として、光記録媒体が知られている。従来、光記録媒体としては、光磁気記録媒体や光相変化型媒体などが開発されているが、光記録媒体に記録可能な情報量の高密度化に対する要求は高まる一方である。
【０００３】
光記録媒体に記録する情報量の高密度化を実現するために、三次元光記録媒体が提案されている。この三次元光記録媒体においては、光強度の空間分布として複数の情報が付加された信号光と、参照光と呼ばれる光とを試料に同時に照射して、光記録媒体にホログラムとして情報が記録される。
【０００４】
上述したような従来の光相変化型媒体の場合には、対物レンズにより光を集光し、ビームスポットに１ビットずつ情報が記録されるため、記録容量はビーム径により制限されていた。これに対して、フォトクロミック材料、あるいはフォトリクラクティブ材料を用いたホログラフィック記録では、信号光とこれとコヒーレントな参照光とを記録媒体中で交差させることによって、記録媒体にホログラムとして情報が記録される。このとき、信号光としては強度や位相に空間的な分布をもつ光が用られ、特定の領域における強度や位相差が情報に対応する。したがって、二次元方向に広がった複数の情報を一つのホログラムとして記録することができる。
【０００５】
ホログラフィック記録では、信号光あるいは参照光の角度を変化させたり、光が照射される位置をわずかに変化させることによって、重なり合う領域に異なるホログラムを記録することが可能である。このため、ホログラフィック記録では、これまでの記録方式に比べてはるかに大きな記録容量が実現できるといわれている。
【０００６】
こうしてホログラムの形で光記録媒体に記録された情報を再生するには、読み出し光を参照光と同じ角度で同じ位置に入射すればよい。その結果、ホログラムの原理により信号光が再生されるので、再生された信号光の強度分布をＣＣＤなどの分割検出器で検出することができる。
【０００７】
しかしながら、ホログラムを再生するには、記録時の参照光と全く同一の状態で読み出し光を入射しなければならない。このため、記録再生用光源から照射される光ビームを、記録媒体上の同一の位置に照射するためのトラッキングおよびフォーカシングが必要になる。従来、これを達成するために以下の２つの方式が知られている。
【０００８】
一つ目の方法は、文献“Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｃ”、Ｇ．Ｚｈｏｕ，Ａ．Ｐｕ，Ｏ．Ｉｖａｎｏｖａ，Ｆ．Ｍｏｋ，ａｎｄ Ｄ．Ｐｓａｌｔｉｓ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍｅｍｏｒｙ（ｐｐ１４〜１５，１９９８）に述べられている。この方法は、データ領域の外側に位置調整用の信号を記録する方法である。すなわち、再生光を照射したときに、分割検出器で検出される位置調整用信号の強度を演算することによって、データを取り込むタイミングを決定するとともにトラッキングを行なうものである。しかしながら、一般に再生されたホログラムの光強度は、光軸から離れるにしたがって弱くなるので、この方法ではＳＮ比を大きくとることができない。
【０００９】
もう一つの方法においては、凹凸のある反射面を有する光記録媒体が用いられる。アドレス領域とデータ記録領域とを形成し、アドレス領域に光を照射することによって、ＣＤ（コンパクトディスク）やＤＶＤ（デジタルバーサイタルディスク）等の通常の光ディスクを用いた場合と同様のトラッキングおよびフォーカシングが行なわれる。これらの位置調整方法については、文献「光ピックアップヘッド」、堀義和、加藤誠、応用物理学会誌、平成１１年１２月号、ｐｐ．１４０１〜１４０６に詳細に説明されている。しかしながら、記録層の膜厚が数ｎｍのＤＶＤとは異なって、ホログラムの場合には記録層の厚みは１ｍｍ程度と大きい。このようなホログラムの場合には、データ領域を中心にホログラムを記録しても、位置調整用の光をアドレス領域に照射したときに記録されたホログラムによって回折されるという問題が生じる。
【００１０】
ＣＤやＤＶＤで用いられている位置調整方法では、光記録媒体に設けられた反射面で反射された光の広がり具合に基づいて、トラッキング信号およびフォーカシング信号が得られる。したがって、位置調整用の光がホログラムにより回折されると、それはノイズとなってしまう。データ再生のＳＮ比を高めるために回折効率を上昇させたところで、位置調整時にも回折が大きく起こることになる。したがって、位置調整の精度が低下して、結局データ再生のＳＮ比も大きくならない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、現在の光相変化媒体では記録層が数ｎｍであるために、記録層が結晶状態あるいはアモルファス状態のいずれであっても、記録層における光の回折や散乱はあまり問題にならない。しかしながら、ホログラフィックメモリに用いられる記録媒体では、記録層は１ｍｍ程度と厚いために、ホログラムが記録層に記録されると、この記録層では再生光のみでなく位置調整光も回折される。このような現象は、位置調整信号にとってはノイズとなるために、精度の高いトラッキングができなくなる。情報の再生のＳＮ比を向上させるために回折効率を大きくしようとすると、位置調整用の光も同様に回折されるため、位置調整信号に含まれるノイズはさらに大きくなる。結局、データ再生のＳＮ比を向上できないという問題点があった。
【００１２】
そこで本発明は、ホログラムとして情報が記録される三次元光記録媒体に情報を記録する情報記録装置であって、記録光のトラッキングおよびフォーカシングを精度よく実現できる情報記録装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、記録領域を有し、情報を付加された信号光と参照光とからなる記録光を干渉させてホログラムとして、情報を前記記録領域に三次元的に記録する三次元光記録媒体と、
前記三次元光記録媒体にホログラムを記録するための前記記録光を出射する記録用光源と、
前記三次元光記録媒体に照射されこの媒体で反射されて、前記記録用光源と前記三次元光記録媒体との相対的な位置調整に用いられる位置調整光を出射する位置調整用光源と、
前記記録用光源から出射された前記記録光を集光して前記三次元光記録媒体に導く第１の集光手段と、
前記位置調整用光源から出射された前記位置調整光を集光して前記三次元光記録媒体に導く第２の集光手段と、
前記三次元光記録媒体で反射された前記位置調整光を検出して光強度を得る手段と、
得られた前記光強度に基づいて、前記記録用光源と前記三次元光記録媒体との相対的な位置を調整する手段とを具備し、
前記三次元記録媒体の前記記録領域には、前記記録領域のトラック方向に伸びる溝が形成され、この溝の凹部および凹部に隣接する凸部の表面に前記位置調整光を反射する反射層が形成され、前記記録用光源からの前記記録光は、前記信号光と前記参照光の光軸が前記記録領域におけるトラックの接線とディスク面に垂直な線とで形成される面上に位置しかつ前記記録領域で交わる直線となるように前記三次光記録媒体に入射されることを特徴とする三次元光記録媒体用情報記録装置を提供する。
【００１６】
また本発明の情報記録装置においては、前記三次元光記録媒体における情報の記録は、前記三次元光記録媒体の前記記録領域の屈折率の変化により行なわれ、前記位置調整用光源から出射される前記位置調整光の波長は、ホログラムを記録する前と後とで前記三次元光記録媒体の前記記録領域の屈折率に実質的に変化がない波長であることが好ましい。
【００１７】
さらに本発明の情報記録装置においては、前記記録用光源から出射された前記記録光は、信号光と参照光との２つに分割され、前記信号光および前記参照光は、前記位置調整光の一次干渉を生じさせない入射角で前記三次元光記録媒体に入射されることが好ましい。
【００１８】
またさらに本発明の情報記録装置においては、前記位置調整用光源から出射された前記位置調整光を集光する前記第２の集光手段は、前記記録用光源から出射された前記記録光を集光する前記第１の集光手段と一体化されていることが好ましい。
【００１９】
本発明の情報記録装置においては、位置調整用の光源から出射される位置調整光は、すでに光記録媒体に記録された干渉縞によって回折されることはない。したがって、記録光用光源と記録媒体との位置の調整を精度よく行なうことが可能である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００２１】
本発明に係る記録装置でホログラムとして情報が記録される三次元光記録媒体は、光照射によって屈折率が変調する材料を少なくとも含有する記録層を有する。光照射などによって部分的に屈折率が変調する材料を記録層に備えていれば、いかなる原理を用いたものであっても構わない。
【００２２】
例えば、光生成された電荷の再分布により生じた内部電場が屈折率を変調させるフォトリフラクティブ材料を記録層に備えるフォトリフラクティブ媒体、あるいは、光照射によって分子間または分子内の反応が生じて屈折率が変調するフォトポリマー材料を少なくとも記録層に備えるフォトポリマー媒体などが挙げられる。
【００２３】
特に、フォトリフラクティブ媒体は、情報の消去が可能であるため望ましい。フォトリフラクティブ材料は光の透過率が高いため、記録層全体にホログラムを記録することができる。フォトリフラクティブ材料としては、上述したような特性を有するものであればいかなるものであってもよいが、例えば、Ｃ60などのフラーレン、フタロシアニン化合物、アゾ化合物、ピラゾリン化合物あるいはナフタロシアニン化合物などを含有したものを用いることができる。
【００２４】
さらに、記録層は、このような光照射により屈折率が変調する材料をポリススチレン、あるいはＰＭＭＡなどの透明高分子などからなるマトリックス材料中に分散してなることが望ましい。
【００２５】
ただし、本発明の装置で記録再生が行なわれる三次元光記録媒体には、凹凸を有する反射層が形成されており、この反射層によって、記録光は反射されず、位置調整光のみが反射される。凹凸の幅は、通常１０００ｎｍ程度であり、その深さは、通常１５０ｎｍ程度である。
【００２６】
次に、本発明に係る情報記録装置について説明する。
【００２７】
図１に、本発明に係る三次元光記録媒体用情報記録装置の一例の構成を表わす概略図を示す。
【００２８】
記録用光源（図示せず）から出射された光は、ビームスプリッター（図示せず）などの光を分割する手段により分割された後、図１（ａ）に示されるように、対物レンズ１１，１２により光記録媒体１６上の記録領域１３に集光される。記録する情報に対応して光の空間的な強度・位相を変調するために、空間変調器１０が一方の光路に配置されている。一方、位置調整用の光源（図示せず）から出射された光は、図１（ｂ）に示すように対物レンズ２１により光記録媒体１６上に集光され、記録光は透過するが位置調整光は反射する凹凸のある反射層により反射された後、再び対物レンズ２１を透過する。対物レンズ２１を透過した光は、トラッキング用光学系およびフォーカシング用光学系（図示せず）に送られ、トラッキング信号およびフォーカシング信号が得られる。
【００２９】
フォーカシング光学系としては、よく知られた非焦点法、フーコー法、またはスポットサイズ法などを用いることができる。一方、トラッキング光学系としては、３ビーム法、プッシュプル法、あるいはウォブリング法などを用いることができる。
【００３０】
ただし、位置調整用の光源から出射された位置調整光が集光される位置と、記録光が集光される位置との違いは既知であるとし、位置調整光のずれによって、記録光のずれがわかるとする。
【００３１】
一方、記録された情報を再生するに当たっては、図１（ａ）に示すように、再生光１２を記録領域１３に照射して回折光を得て、これをレンズ１４により集光した後、ＣＣＤなどの分割検出器１５を用いて検出すればよい。対物レンズ１４は、次のように位置を調整しておく。すなわち、空間変調器１０および対物レンズ１１を経て光記録媒体１６を透過した光が対物レンズ１４を透過した後には、対物レンズ１１に入射する前の空間分布と相似な分布をもつ平行光となるように、対物レンズ１４の位置を調整する。
【００３２】
なお、こうした構成の本発明の情報記録装置は、再生光を照射することによって、記録された情報を高いＳＮ比で再生することも可能である。
【００３３】
本発明の情報記録装置においては、記録光は、三次元光記録媒体の反射層に形成された凹凸の溝に平行に、すなわちトラック方向に平行に入射されることが好ましい。
【００３４】
この場合、トラック方向と垂直な方向（トラックの幅方向）に記録光による干渉縞が延びて、トラック方向に干渉縞が延びることはなくなる。したがって、かかる干渉縞による位置調整光は回折されるとしても、回折方向がトラック方向 に沿った方向となる。このため、トラック方向に位置調整光がずれることとなり、位置調整はトラック方向での微調整を行なえば足りる。
【００３５】
図２を参照して、反射層に形成された凹凸の溝の方向と記録光の照射方向との関係について説明する。図２（ａ）は、凹凸の溝と２つに分割された記録光との関係を示す鳥瞰図を表わし、図２（ｂ）は、凹凸の溝に垂直な方向の断面図を表わし、図２（ｃ）は、凹凸の溝に平行な方向の断面図を表わす。
【００３６】
図２（ａ）に示されるように、三次元光記録媒体（ディスク）１００の記録層１０４には、２つに分割された記録光１０１および１０２が照射される。これらの一方は、情報を付加された信号光であり、他方が参照光である。これら２つの光１０１および１０２が記録層内で交差することによって干渉縞１０７が形成されて、情報の記録が行なわれる。図２（ａ）に示されるように、媒体（ディスク）１００は、１０８の方向に回転しており、媒体１００の記録層１０４には、まず位置調整光１０６が照射され、その後、記録光１０１、１０２が照射される。これらの光照射の順番は、上述した順番が位置調整上好ましいが、逆の順番であってもよい。
【００３７】
なお、信号光および参照光が照射される光記録媒体においては、図２（ｂ）および図２（ｃ）に示されるように、反射層１０５上に、記録層１０４および保護層１０３が順次形成されている。
【００３８】
反射層１０５は、凹凸を表面に有する基板もしくは層でもよいが、凹凸を有する支持基板もしくは支持層上にかかる凹凸に沿って形成された膜とすることもできる。この場合にも、凹凸を有する反射層として機能する。かかる反射層の凹凸部は、凹部、凸部のいずれか一方からの反射光が強められる条件とする。凹部上の記録領域に記録が行なわれる場合には、凹部の反射光が強められるようにし、一方、凸部上の記録領域に記録が行なわれる場合には、凸部の反射光が強められるように設計する。
【００３９】
トラックに沿った位置のぶれは、データを読み出すタイミングを調整することによって修正することができる。上述したようにトラックに垂直な方向のぶれをより小さくするために、トラックに垂直な方向に干渉縞１０７を記録して、トラックに垂直な方向の回折を小さくすることが好ましい。
【００４０】
また、本発明の情報記録装置においては、位置調整用光源から照射される光の波長は、ホログラムを記録する前と後とで三次元光記録媒体の記録層の屈折率に実質的に変化がない波長であることが好ましい。かかる波長を選択することにより、媒体への記録を精度よく保持することが可能である。
【００４１】
ここで、内部電場が生じたことによる三次元光記録媒体の吸収係数の変化（Δα）、および屈折率の変化（Δｎ）を、それぞれ波長の関数として図３のグラフに表わす。図３のグラフ中、曲線ａは吸収係数の変化（Δα）を表わし、曲線ｂは屈折率の変化（Δｎ）を示している。吸収係数の変化よりも屈折率の変化の方が、回折効率に大きく寄与するので、記録光としては波長λ1付近の波長を用いることが好ましく、位置調整光としては、波長λ2付近の波長を用いることが好ましい。
【００４２】
なお、ホログラム記録前と記録後において、記録層の屈折率が実質的に変化しない波長は、例えば以下のようにして測定することができる。
【００４３】
まず、対物レンズを用いて、水銀ランプからの白色光を屈折率変調領域近傍に集光する。このとき、スポットサイズはできるだけ小さいことが望まれる。また、白色光を照射することにより屈折率変調領域が消去されないように、白色光の強度を十分に小さくしておく。
【００４４】
屈折率変調領域およびその近傍を透過した光を分光器に入射して波長選別し、その後、光電子倍増管を用いてその強度を波長の関数として測定する。得られた測定値と、記録前に同様にして測定したものとの比の常用対数をとることによって、記録前後の吸収スペクトルの差を測定することができる。さらに、Ｋｒａｍｅｒｓ−Ｋｒｏｎｉｇの関係より、吸収変化を波長の関数として表わしたものから屈折率変化を波長の関数として求めることができる。
【００４５】
なお、光記録媒体におけるホログラムの記録前と記録後において、屈折率の変化しない波長λ2は、光照射によって屈折率が変調する材料の種類のみならず、含有される材料の種類や量などによっても変動する。逆にいえば、それらの条件を制御して、波長λ2を位置調整光の波長と同じくなるよう調整することも可能である。
【００４７】
さらに、本発明の情報記録装置においては、位置調整用光源から出射された位置調整光を集光する第２の集光手段は、記録用光源から出射された光を集光する第１の集光手段と一体化されていることが好ましい。
【００４８】
図４には、一体化された集光手段を有する情報記録装置の一例の構成を表わす概略図を示す。図示するように、記録光の光源１１０から出射された光は、記録光を分割する手段１１１により２つに分割される。その一方は、記録光を集光する手段１１４を経て、記録媒体（図示せず）に導かれる。分割された他方の光は、空間変調器１１２により空間的な強度・位相変調を与えた後、ミラー１１３、集光手段１１５を経て記録媒体（図示せず）に導かれる。
【００４９】
位置調整用の光源１１６から照射された光ビームは、位置調整光を分割する手段１１７により分割され、１／４波長板１１８、集光手段１１９を経て、記録媒体へ導かれる。さらに、記録媒体の反射層で反射された光は、位置検出光学系（図示せず）へ導かれる。
【００５０】
記録光を集光する手段１１４および１１５と、位置調整光を集光する手段１１９とは、図４において破線で囲んだように一体化されている。
【００５１】
このように記録再生光を集光する手段と、位置調整光を集光する手段とが一体化した構成とすることによって、両者の相対的な位置が不変となるために、よりいっそう精度よく記録再生光の位置合わせを行なうことが可能となる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下、実施例を示して本発明をさらに詳細に説明する。
【００５３】
（光記録媒体の作製）
まず、以下のようにして光記録媒体を作製した。
【００５４】
フラーレン（Ｃ70）、下記化学式（１）で表わされる化合物、下記化学式（２）で表わされる化合物、およびポリスチレンを、重量比が０．５：３０：１０：５９．５になるようにトルエンに溶解し、一昼夜冷暗所に放置した。
【００５５】
【化１】
【００５６】
【化２】
【００５７】
一方、直径５ｃｍのガラス基板を用意し、その表面にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜を形成し、裏面には凹凸を有する反射層を形成した。この反射層は、記録再生光を透過するが、位置調整光を反射する、例えばアルミニウムを用いて形成した。凹凸の寸法は、幅１０００ｎｍ、深さ１５０ｎｍとした。
【００５８】
また、別途用意したガラス基板上にＩＴＯ膜を形成した。
【００５９】
裏面に反射層が形成されたガラス基板のＩＴＯ膜上に、前述の放置後の溶液を塗布し、ヒーターを用いて背面からこのガラス基板を約８０℃で３時間加熱した。これにより、トルエンを蒸発させて記録層を形成した。
【００６０】
さらに、透明基板を１４０℃に加熱して、厚さ１００μｍのスペーサーを載置して、前述のＩＴＯ膜付きガラス基板を対向配置した。この際、ＩＴＯ膜が記録層に接するようにガラス基板を配置した。この一対の透明基板全体に一様に圧力を加えて、記録層を一様に押し伸ばすことによって、厚さ１００μｍの記録層を形成した。
【００６１】
さらに、分子の配向を行なうために、８０℃において透明基板間に１．２ｋＶの電圧を加えて１時間放置した。その後、３０分間電場を加えたまま試料を放置し、試料全体を室温まで冷却した。
【００６２】
上述のようにして得られた光記録媒体の構成を表わす概略図を、図５に示す。図５（ａ）は、その平面図であり、凹凸のある反射層３１が形成されていることがわかる。また、図５（ｂ）はその断面図であり、ＩＴＯ膜３３が形成されたガラス基板３２と、ＩＴＯ膜３５が形成されたガラス基板３６との間には、スペーサー３４および３８とともに記録層３７が挟持されている。
【００６３】
（情報記録装置の構成）
図１を参照して、本実施例に係る光記録媒体の情報記録装置を説明する。
【００６４】
光源（図示せず）から出射された光ビーム（記録光）は、ビームスプリッター（図示せず）などの光を分割する手段により分割された後、図１（ａ）に示されるように対物レンズ１１および１２に入射される。ビームスプリッターと対物レンズ１２との間には、光に空間的な強度変調を加えるための液晶からなる空間変調器１０が配置されている。対物レンズ１１と記録領域１３との距離は、対物レンズ１１の焦点距離と等しくし、対物レンズ１２と記録領域１３との距離は、対物レンズ１２の焦点距離の１．５倍とした。対物レンズ１１および１２は、集光された光の光軸が光記録媒体１６の記録層内で交差するように、その向きを調整する。また、対物レンズ１１を透過する光の光路長と、対物レンズ１２を透過する光の光路長との差は、光源のコヒーレント長より短い。
【００６５】
対物レンズ１４は、対物レンズ１１で集光された後、光記録媒体１６を透過した光が、対物レンズ１１に入射した光と相似な強度・位相分布をもって出射されるように調整する。対物レンズ１４で平行光にされた光は、ＣＣＤカメラのような分割光検出器１５によって検出される。
【００６６】
なお、光記録媒体１６は、駆動装置１７によって回転および三次元方向への平行移動が可能である。
【００６７】
一方、位置調整用光源（図示せず）から出射された光は、図１（ｂ）に示すように、対物レンズ２１で集光された後、光記録媒体１６に垂直に照射される。光記録媒体１６には、予め動径方向の位置がわかるように溝が形成されているものとする。溝の表面には、記録再生光は透過するが、位置調整光は反射するようなヒューズドシリカ膜が形成されている。
【００６８】
光記録媒体１６により反射された光は、再び対物レンズ２１を逆向きに透過した後、トラッキング光学系およびフォーカシング光学系（図示せず）に送られる。トラッキングおよびフォーカシング光学系としては、任意のものを用いることができる。
【００６９】
位置調整用の光源から出射された位置調整光が集光される焦点の位置と、記録再生光の焦点の位置との、三次元方向におけるずれは、予めわかっているものとする。また、位置調整用の光源からの位置調整光は、光記録媒体１６に常に照射されていてもよいし、断続的に照射されてもよいが、記録再生用の光源から出射され空間変調器１０を透過した光（信号光）は、記録時以外は光記録媒体１６に照射されないよう、遮られているものとする。
【００７０】
上述したように作製された光記録媒体に対し、本発明の情報記録装置を用いてホログラムを記録した。
【００７１】
まず、駆動装置１７を用いて、記録再生光の焦点が光記録媒体１６の記録領域１３の最も内側にくるようにする。この後に、位置調整用の光学系を用いて得られたトラッキング信号およびフォーカシング信号に基づいて、光記録媒体１６の位置を微調整する。
【００７２】
記録したい情報に応じた透過光の強度分布が得られるよう空間変調器１０の状態を調整した後、記録光を所定の時間照射する。続いて、駆動装置１７を用いて光記録媒体１６を回転させて、異なる記録領域に記録光が照射されるようにする。その後、空間変調器１０の状態を次に記録したい情報に応じた状態に調節した後に、再び記録光を所定の時間照射する。
【００７３】
このような手順を繰り返して、トラック方向に沿って、次々とデータを記録することができる。
【００７４】
（情報の再生）
次に、上記情報記録装置を用いて、光記録媒体に記録された情報の再生を行なう。
【００７５】
まず、駆動装置１７を用いて、光記録媒体１６の記録層の最内周に対物レンズ１２の焦点がくるように調整する。位置調整用の光学系を用いて得られたトラッキング信号およびフォーカシング信号に基づいて、光記録媒体の位置を微調整する。次に、対物レンズ１２を透過する光を光記録媒体１６に照射して、トラック方向の位置を調整する。トラック方向の位置の調整は、文献“Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｃ”（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍｅｍｏｒｙ、ｐｐ１４〜１５、１９９８）で行なわれているような手法によって、再生光が正しい位置に焦点を結んだことを確認することができる。具体的には、再生光を照射した際に情報が再生される領域の外に窓を設けておき、この窓にピットが到達したときに、再生光が正しい位置に焦点を結んだことになる。再生光が回折されたものをＣＣＤなどの分割された光検出器１５により測定することによって、高いＳＮ比で情報を再生することができる。
【００７６】
特に、図２を参照してすでに説明したように、対物レンズ１１、１２で集光された光の光軸がトラック方向に平行である場合には、精度よく記録再生光の位置合わせができる。
【００７７】
また、図３を参照して説明したように、位置調整光の波長がホログラム記録前と記録後で光記録媒体の屈折率が変化しない波長であるとき、精度よく記録再生光の位置合わせができる。
【００８８】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、位置調整光が媒体中を透過するようにして透過光を検出することによって位置調整を行なってもよい。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。
【００８９】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、ホログラムとして情報が記録される三次元光記録媒体に情報を記録する情報記録装置であって、記録光のトラッキングおよびフォーカシングを精度よく実現できる情報記録装置が提供される。本発明の情報記録装置を用いることによって、三次元記録媒体のデータ再生のＳＮ比を著しく向上することができ、その工業的価値は絶大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る情報記録装置の一例の構成を表わす概略図。
【図２】反射層に形成された凹凸の溝の方向と記録光の照射方向との関係を説明する概略図。
【図３】光記録媒体の吸収係数および屈折率の変化を波長の関数として表わしたグラフ図。
【図４】本発明に係る情報記録装置の他の例の構成を表わす概略図。
【図５】実施例で作製された三次元光記録媒体の構成を表わす概略図。
【図６】信号光と参照光とによって形成される干渉縞を説明する概略図。
【符号の説明】
１０…空間変調器
１１，１２…集光手段（レンズ）
１３…ホログラム記録領域
１４…対物レンズ
１５…検出器
１６…三次元光記録媒体
１７…駆動装置
２１…集光手段（レンズ）
３１…凹凸のある反射膜
３２…ガラス基板
３３…ＩＴＯ膜
３４…スペーサー
３５…ＩＴＯ膜
３６…ガラス基板
３７…記録層
３８…スペーサー
１００…三次元光記録媒体（ディスク）
１０１…信号光
１０２…参照光
１０３…保護層
１０４…記録層
１０５…反射層
１０６…位置調整光
１０７…干渉縞
１０８…媒体の回転方向
１１０…記録光の光源
１１１…記録光を分割する手段
１１２…記録光に空間的な強度・位相変調を与える手段
１１３…ミラー
１１４，１１５…記録光を集光する手段
１１６…位置調整光の光源
１１７…位置調整光を分割する手段
１１８…１／４波長板
１１９…位置調整光を集光する手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、三次元光記録媒体に情報を記録する情報記録装置に係り、特に、ホログラフィックメモリに情報を記録する記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高密度画像など容量の大きなデータを記録可能な媒体として、光記録媒体が知られている。従来、光記録媒体としては、光磁気記録媒体や光相変化型媒体などが開発されているが、光記録媒体に記録可能な情報量の高密度化に対する要求は高まる一方である。
【０００３】
光記録媒体に記録する情報量の高密度化を実現するために、三次元光記録媒体が提案されている。この三次元光記録媒体においては、光強度の空間分布として複数の情報が付加された信号光と、参照光と呼ばれる光とを試料に同時に照射して、光記録媒体にホログラムとして情報が記録される。
【０００４】
上述したような従来の光相変化型媒体の場合には、対物レンズにより光を集光し、ビームスポットに１ビットずつ情報が記録されるため、記録容量はビーム径により制限されていた。これに対して、フォトクロミック材料、あるいはフォトリクラクティブ材料を用いたホログラフィック記録では、信号光とこれとコヒーレントな参照光とを記録媒体中で交差させることによって、記録媒体にホログラムとして情報が記録される。このとき、信号光としては強度や位相に空間的な分布をもつ光が用られ、特定の領域における強度や位相差が情報に対応する。したがって、二次元方向に広がった複数の情報を一つのホログラムとして記録することができる。
【０００５】
ホログラフィック記録では、信号光あるいは参照光の角度を変化させたり、光が照射される位置をわずかに変化させることによって、重なり合う領域に異なるホログラムを記録することが可能である。このため、ホログラフィック記録では、これまでの記録方式に比べてはるかに大きな記録容量が実現できるといわれている。
【０００６】
こうしてホログラムの形で光記録媒体に記録された情報を再生するには、読み出し光を参照光と同じ角度で同じ位置に入射すればよい。その結果、ホログラムの原理により信号光が再生されるので、再生された信号光の強度分布をＣＣＤなどの分割検出器で検出することができる。
【０００７】
しかしながら、ホログラムを再生するには、記録時の参照光と全く同一の状態で読み出し光を入射しなければならない。このため、記録再生用光源から照射される光ビームを、記録媒体上の同一の位置に照射するためのトラッキングおよびフォーカシングが必要になる。従来、これを達成するために以下の２つの方式が知られている。
【０００８】
一つ目の方法は、文献“Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｃ”、Ｇ．Ｚｈｏｕ，Ａ．Ｐｕ，Ｏ．Ｉｖａｎｏｖａ，Ｆ．Ｍｏｋ，ａｎｄ Ｄ．Ｐｓａｌｔｉｓ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍｅｍｏｒｙ（ｐｐ１４〜１５，１９９８）に述べられている。この方法は、データ領域の外側に位置調整用の信号を記録する方法である。すなわち、再生光を照射したときに、分割検出器で検出される位置調整用信号の強度を演算することによって、データを取り込むタイミングを決定するとともにトラッキングを行なうものである。しかしながら、一般に再生されたホログラムの光強度は、光軸から離れるにしたがって弱くなるので、この方法ではＳＮ比を大きくとることができない。
【０００９】
もう一つの方法においては、凹凸のある反射面を有する光記録媒体が用いられる。アドレス領域とデータ記録領域とを形成し、アドレス領域に光を照射することによって、ＣＤ（コンパクトディスク）やＤＶＤ（デジタルバーサイタルディスク）等の通常の光ディスクを用いた場合と同様のトラッキングおよびフォーカシングが行なわれる。これらの位置調整方法については、文献「光ピックアップヘッド」、堀義和、加藤誠、応用物理学会誌、平成１１年１２月号、ｐｐ．１４０１〜１４０６に詳細に説明されている。しかしながら、記録層の膜厚が数ｎｍのＤＶＤとは異なって、ホログラムの場合には記録層の厚みは１ｍｍ程度と大きい。このようなホログラムの場合には、データ領域を中心にホログラムを記録しても、位置調整用の光をアドレス領域に照射したときに記録されたホログラムによって回折されるという問題が生じる。
【００１０】
ＣＤやＤＶＤで用いられている位置調整方法では、光記録媒体に設けられた反射面で反射された光の広がり具合に基づいて、トラッキング信号およびフォーカシング信号が得られる。したがって、位置調整用の光がホログラムにより回折されると、それはノイズとなってしまう。データ再生のＳＮ比を高めるために回折効率を上昇させたところで、位置調整時にも回折が大きく起こることになる。したがって、位置調整の精度が低下して、結局データ再生のＳＮ比も大きくならない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、現在の光相変化媒体では記録層が数ｎｍであるために、記録層が結晶状態あるいはアモルファス状態のいずれであっても、記録層における光の回折や散乱はあまり問題にならない。しかしながら、ホログラフィックメモリに用いられる記録媒体では、記録層は１ｍｍ程度と厚いために、ホログラムが記録層に記録されると、この記録層では再生光のみでなく位置調整光も回折される。このような現象は、位置調整信号にとってはノイズとなるために、精度の高いトラッキングができなくなる。情報の再生のＳＮ比を向上させるために回折効率を大きくしようとすると、位置調整用の光も同様に回折されるため、位置調整信号に含まれるノイズはさらに大きくなる。結局、データ再生のＳＮ比を向上できないという問題点があった。
【００１２】
そこで本発明は、ホログラムとして情報が記録される三次元光記録媒体に情報を記録する情報記録装置であって、記録光のトラッキングおよびフォーカシングを精度よく実現できる情報記録装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、記録領域を有し、情報を付加された信号光と参照光とからなる記録光を干渉させてホログラムとして、情報を前記記録領域に三次元的に記録する三次元光記録媒体と、
前記三次元光記録媒体にホログラムを記録するための前記記録光を出射する記録用光源と、
前記三次元光記録媒体に照射されこの媒体で反射されて、前記記録用光源と前記三次元光記録媒体との相対的な位置調整に用いられる位置調整光を出射する位置調整用光源と、
前記記録用光源から出射された前記記録光を集光して前記三次元光記録媒体に導く第１の集光手段と、
前記位置調整用光源から出射された前記位置調整光を集光して前記三次元光記録媒体に導く第２の集光手段と、
前記三次元光記録媒体で反射された前記位置調整光を検出して光強度を得る手段と、
得られた前記光強度に基づいて、前記記録用光源と前記三次元光記録媒体との相対的な位置を調整する手段とを具備し、
前記三次元記録媒体の前記記録領域には、前記記録領域のトラック方向に伸びる溝が形成され、この溝の凹部および凹部に隣接する凸部の表面に前記位置調整光を反射する反射層が形成され、前記記録用光源からの前記記録光は、前記信号光と前記参照光の光軸が前記記録領域におけるトラックの接線とディスク面に垂直な線とで形成される面上に位置しかつ前記記録領域で交わる直線となるように前記三次光記録媒体に入射されることを特徴とする三次元光記録媒体用情報記録装置を提供する。
【００１６】
また本発明の情報記録装置においては、前記三次元光記録媒体における情報の記録は、前記三次元光記録媒体の前記記録領域の屈折率の変化により行なわれ、前記位置調整用光源から出射される前記位置調整光の波長は、ホログラムを記録する前と後とで前記三次元光記録媒体の前記記録領域の屈折率に実質的に変化がない波長であることが好ましい。
【００１７】
さらに本発明の情報記録装置においては、前記記録用光源から出射された前記記録光は、信号光と参照光との２つに分割され、前記信号光および前記参照光は、前記位置調整光の一次干渉を生じさせない入射角で前記三次元光記録媒体に入射されることが好ましい。
【００１８】
またさらに本発明の情報記録装置においては、前記位置調整用光源から出射された前記位置調整光を集光する前記第２の集光手段は、前記記録用光源から出射された前記記録光を集光する前記第１の集光手段と一体化されていることが好ましい。
【００１９】
本発明の情報記録装置においては、位置調整用の光源から出射される位置調整光は、すでに光記録媒体に記録された干渉縞によって回折されることはない。したがって、記録光用光源と記録媒体との位置の調整を精度よく行なうことが可能である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００２１】
本発明に係る記録装置でホログラムとして情報が記録される三次元光記録媒体は、光照射によって屈折率が変調する材料を少なくとも含有する記録層を有する。光照射などによって部分的に屈折率が変調する材料を記録層に備えていれば、いかなる原理を用いたものであっても構わない。
【００２２】
例えば、光生成された電荷の再分布により生じた内部電場が屈折率を変調させるフォトリフラクティブ材料を記録層に備えるフォトリフラクティブ媒体、あるいは、光照射によって分子間または分子内の反応が生じて屈折率が変調するフォトポリマー材料を少なくとも記録層に備えるフォトポリマー媒体などが挙げられる。
【００２３】
特に、フォトリフラクティブ媒体は、情報の消去が可能であるため望ましい。フォトリフラクティブ材料は光の透過率が高いため、記録層全体にホログラムを記録することができる。フォトリフラクティブ材料としては、上述したような特性を有するものであればいかなるものであってもよいが、例えば、Ｃ60などのフラーレン、フタロシアニン化合物、アゾ化合物、ピラゾリン化合物あるいはナフタロシアニン化合物などを含有したものを用いることができる。
【００２４】
さらに、記録層は、このような光照射により屈折率が変調する材料をポリススチレン、あるいはＰＭＭＡなどの透明高分子などからなるマトリックス材料中に分散してなることが望ましい。
【００２５】
ただし、本発明の装置で記録再生が行なわれる三次元光記録媒体には、凹凸を有する反射層が形成されており、この反射層によって、記録光は反射されず、位置調整光のみが反射される。凹凸の幅は、通常１０００ｎｍ程度であり、その深さは、通常１５０ｎｍ程度である。
【００２６】
次に、本発明に係る情報記録装置について説明する。
【００２７】
図１に、本発明に係る三次元光記録媒体用情報記録装置の一例の構成を表わす概略図を示す。
【００２８】
記録用光源（図示せず）から出射された光は、ビームスプリッター（図示せず）などの光を分割する手段により分割された後、図１（ａ）に示されるように、対物レンズ１１，１２により光記録媒体１６上の記録領域１３に集光される。記録する情報に対応して光の空間的な強度・位相を変調するために、空間変調器１０が一方の光路に配置されている。一方、位置調整用の光源（図示せず）から出射された光は、図１（ｂ）に示すように対物レンズ２１により光記録媒体１６上に集光され、記録光は透過するが位置調整光は反射する凹凸のある反射層により反射された後、再び対物レンズ２１を透過する。対物レンズ２１を透過した光は、トラッキング用光学系およびフォーカシング用光学系（図示せず）に送られ、トラッキング信号およびフォーカシング信号が得られる。
【００２９】
フォーカシング光学系としては、よく知られた非焦点法、フーコー法、またはスポットサイズ法などを用いることができる。一方、トラッキング光学系としては、３ビーム法、プッシュプル法、あるいはウォブリング法などを用いることができる。
【００３０】
ただし、位置調整用の光源から出射された位置調整光が集光される位置と、記録光が集光される位置との違いは既知であるとし、位置調整光のずれによって、記録光のずれがわかるとする。
【００３１】
一方、記録された情報を再生するに当たっては、図１（ａ）に示すように、再生光１２を記録領域１３に照射して回折光を得て、これをレンズ１４により集光した後、ＣＣＤなどの分割検出器１５を用いて検出すればよい。対物レンズ１４は、次のように位置を調整しておく。すなわち、空間変調器１０および対物レンズ１１を経て光記録媒体１６を透過した光が対物レンズ１４を透過した後には、対物レンズ１１に入射する前の空間分布と相似な分布をもつ平行光となるように、対物レンズ１４の位置を調整する。
【００３２】
なお、こうした構成の本発明の情報記録装置は、再生光を照射することによって、記録された情報を高いＳＮ比で再生することも可能である。
【００３３】
本発明の情報記録装置においては、記録光は、三次元光記録媒体の反射層に形成された凹凸の溝に平行に、すなわちトラック方向に平行に入射されることが好ましい。
【００３４】
この場合、トラック方向と垂直な方向（トラックの幅方向）に記録光による干渉縞が延びて、トラック方向に干渉縞が延びることはなくなる。したがって、かかる干渉縞による位置調整光は回折されるとしても、回折方向がトラック方向 に沿った方向となる。このため、トラック方向に位置調整光がずれることとなり、位置調整はトラック方向での微調整を行なえば足りる。
【００３５】
図２を参照して、反射層に形成された凹凸の溝の方向と記録光の照射方向との関係について説明する。図２（ａ）は、凹凸の溝と２つに分割された記録光との関係を示す鳥瞰図を表わし、図２（ｂ）は、凹凸の溝に垂直な方向の断面図を表わし、図２（ｃ）は、凹凸の溝に平行な方向の断面図を表わす。
【００３６】
図２（ａ）に示されるように、三次元光記録媒体（ディスク）１００の記録層１０４には、２つに分割された記録光１０１および１０２が照射される。これらの一方は、情報を付加された信号光であり、他方が参照光である。これら２つの光１０１および１０２が記録層内で交差することによって干渉縞１０７が形成されて、情報の記録が行なわれる。図２（ａ）に示されるように、媒体（ディスク）１００は、１０８の方向に回転しており、媒体１００の記録層１０４には、まず位置調整光１０６が照射され、その後、記録光１０１、１０２が照射される。これらの光照射の順番は、上述した順番が位置調整上好ましいが、逆の順番であってもよい。
【００３７】
なお、信号光および参照光が照射される光記録媒体においては、図２（ｂ）および図２（ｃ）に示されるように、反射層１０５上に、記録層１０４および保護層１０３が順次形成されている。
【００３８】
反射層１０５は、凹凸を表面に有する基板もしくは層でもよいが、凹凸を有する支持基板もしくは支持層上にかかる凹凸に沿って形成された膜とすることもできる。この場合にも、凹凸を有する反射層として機能する。かかる反射層の凹凸部は、凹部、凸部のいずれか一方からの反射光が強められる条件とする。凹部上の記録領域に記録が行なわれる場合には、凹部の反射光が強められるようにし、一方、凸部上の記録領域に記録が行なわれる場合には、凸部の反射光が強められるように設計する。
【００３９】
トラックに沿った位置のぶれは、データを読み出すタイミングを調整することによって修正することができる。上述したようにトラックに垂直な方向のぶれをより小さくするために、トラックに垂直な方向に干渉縞１０７を記録して、トラックに垂直な方向の回折を小さくすることが好ましい。
【００４０】
また、本発明の情報記録装置においては、位置調整用光源から照射される光の波長は、ホログラムを記録する前と後とで三次元光記録媒体の記録層の屈折率に実質的に変化がない波長であることが好ましい。かかる波長を選択することにより、媒体への記録を精度よく保持することが可能である。
【００４１】
ここで、内部電場が生じたことによる三次元光記録媒体の吸収係数の変化（Δα）、および屈折率の変化（Δｎ）を、それぞれ波長の関数として図３のグラフに表わす。図３のグラフ中、曲線ａは吸収係数の変化（Δα）を表わし、曲線ｂは屈折率の変化（Δｎ）を示している。吸収係数の変化よりも屈折率の変化の方が、回折効率に大きく寄与するので、記録光としては波長λ1付近の波長を用いることが好ましく、位置調整光としては、波長λ2付近の波長を用いることが好ましい。
【００４２】
なお、ホログラム記録前と記録後において、記録層の屈折率が実質的に変化しない波長は、例えば以下のようにして測定することができる。
【００４３】
まず、対物レンズを用いて、水銀ランプからの白色光を屈折率変調領域近傍に集光する。このとき、スポットサイズはできるだけ小さいことが望まれる。また、白色光を照射することにより屈折率変調領域が消去されないように、白色光の強度を十分に小さくしておく。
【００４４】
屈折率変調領域およびその近傍を透過した光を分光器に入射して波長選別し、その後、光電子倍増管を用いてその強度を波長の関数として測定する。得られた測定値と、記録前に同様にして測定したものとの比の常用対数をとることによって、記録前後の吸収スペクトルの差を測定することができる。さらに、Ｋｒａｍｅｒｓ−Ｋｒｏｎｉｇの関係より、吸収変化を波長の関数として表わしたものから屈折率変化を波長の関数として求めることができる。
【００４５】
なお、光記録媒体におけるホログラムの記録前と記録後において、屈折率の変化しない波長λ2は、光照射によって屈折率が変調する材料の種類のみならず、含有される材料の種類や量などによっても変動する。逆にいえば、それらの条件を制御して、波長λ2を位置調整光の波長と同じくなるよう調整することも可能である。
【００４７】
さらに、本発明の情報記録装置においては、位置調整用光源から出射された位置調整光を集光する第２の集光手段は、記録用光源から出射された光を集光する第１の集光手段と一体化されていることが好ましい。
【００４８】
図４には、一体化された集光手段を有する情報記録装置の一例の構成を表わす概略図を示す。図示するように、記録光の光源１１０から出射された光は、記録光を分割する手段１１１により２つに分割される。その一方は、記録光を集光する手段１１４を経て、記録媒体（図示せず）に導かれる。分割された他方の光は、空間変調器１１２により空間的な強度・位相変調を与えた後、ミラー１１３、集光手段１１５を経て記録媒体（図示せず）に導かれる。
【００４９】
位置調整用の光源１１６から照射された光ビームは、位置調整光を分割する手段１１７により分割され、１／４波長板１１８、集光手段１１９を経て、記録媒体へ導かれる。さらに、記録媒体の反射層で反射された光は、位置検出光学系（図示せず）へ導かれる。
【００５０】
記録光を集光する手段１１４および１１５と、位置調整光を集光する手段１１９とは、図４において破線で囲んだように一体化されている。
【００５１】
このように記録再生光を集光する手段と、位置調整光を集光する手段とが一体化した構成とすることによって、両者の相対的な位置が不変となるために、よりいっそう精度よく記録再生光の位置合わせを行なうことが可能となる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
以下、実施例を示して本発明をさらに詳細に説明する。
【００５３】
（光記録媒体の作製）
まず、以下のようにして光記録媒体を作製した。
【００５４】
フラーレン（Ｃ70）、下記化学式（１）で表わされる化合物、下記化学式（２）で表わされる化合物、およびポリスチレンを、重量比が０．５：３０：１０：５９．５になるようにトルエンに溶解し、一昼夜冷暗所に放置した。
【００５５】
【化１】
【化２】
一方、直径５ｃｍのガラス基板を用意し、その表面にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜を形成し、裏面には凹凸を有する反射層を形成した。この反射層は、記録再生光を透過するが、位置調整光を反射する、例えばアルミニウムを用いて形成した。凹凸の寸法は、幅１０００ｎｍ、深さ１５０ｎｍとした。
【００５８】
また、別途用意したガラス基板上にＩＴＯ膜を形成した。
【００５９】
裏面に反射層が形成されたガラス基板のＩＴＯ膜上に、前述の放置後の溶液を塗布し、ヒーターを用いて背面からこのガラス基板を約８０℃で３時間加熱した。これにより、トルエンを蒸発させて記録層を形成した。
【００６０】
さらに、透明基板を１４０℃に加熱して、厚さ１００μｍのスペーサーを載置して、前述のＩＴＯ膜付きガラス基板を対向配置した。この際、ＩＴＯ膜が記録層に接するようにガラス基板を配置した。この一対の透明基板全体に一様に圧力を加えて、記録層を一様に押し伸ばすことによって、厚さ１００μｍの記録層を形成した。
【００６１】
さらに、分子の配向を行なうために、８０℃において透明基板間に１．２ｋＶの電圧を加えて１時間放置した。その後、３０分間電場を加えたまま試料を放置し、試料全体を室温まで冷却した。
【００６２】
上述のようにして得られた光記録媒体の構成を表わす概略図を、図５に示す。図５（ａ）は、その平面図であり、凹凸のある反射層３１が形成されていることがわかる。また、図５（ｂ）はその断面図であり、ＩＴＯ膜３３が形成されたガラス基板３２と、ＩＴＯ膜３５が形成されたガラス基板３６との間には、スペーサー３４および３８とともに記録層３７が挟持されている。
【００６３】
（情報記録装置の構成）
図１を参照して、本実施例に係る光記録媒体の情報記録装置を説明する。
【００６４】
光源（図示せず）から出射された光ビーム（記録光）は、ビームスプリッター（図示せず）などの光を分割する手段により分割された後、図１（ａ）に示されるように対物レンズ１１および１２に入射される。ビームスプリッターと対物レンズ１２との間には、光に空間的な強度変調を加えるための液晶からなる空間変調器１０が配置されている。対物レンズ１１と記録領域１３との距離は、対物レンズ１１の焦点距離と等しくし、対物レンズ１２と記録領域１３との距離は、対物レンズ１２の焦点距離の１．５倍とした。対物レンズ１１および１２は、集光された光の光軸が光記録媒体１６の記録層内で交差するように、その向きを調整する。また、対物レンズ１１を透過する光の光路長と、対物レンズ１２を透過する光の光路長との差は、光源のコヒーレント長より短い。
【００６５】
対物レンズ１４は、対物レンズ１１で集光された後、光記録媒体１６を透過した光が、対物レンズ１１に入射した光と相似な強度・位相分布をもって出射されるように調整する。対物レンズ１４で平行光にされた光は、ＣＣＤカメラのような分割光検出器１５によって検出される。
【００６６】
なお、光記録媒体１６は、駆動装置１７によって回転および三次元方向への平行移動が可能である。
【００６７】
一方、位置調整用光源（図示せず）から出射された光は、図１（ｂ）に示すように、対物レンズ２１で集光された後、光記録媒体１６に垂直に照射される。光記録媒体１６には、予め動径方向の位置がわかるように溝が形成されているものとする。溝の表面には、記録再生光は透過するが、位置調整光は反射するようなヒューズドシリカ膜が形成されている。
【００６８】
光記録媒体１６により反射された光は、再び対物レンズ２１を逆向きに透過した後、トラッキング光学系およびフォーカシング光学系（図示せず）に送られる。トラッキングおよびフォーカシング光学系としては、任意のものを用いることができる。
【００６９】
位置調整用の光源から出射された位置調整光が集光される焦点の位置と、記録再生光の焦点の位置との、三次元方向におけるずれは、予めわかっているものとする。また、位置調整用の光源からの位置調整光は、光記録媒体１６に常に照射されていてもよいし、断続的に照射されてもよいが、記録再生用の光源から出射され空間変調器１０を透過した光（信号光）は、記録時以外は光記録媒体１６に照射されないよう、遮られているものとする。
【００７０】
上述したように作製された光記録媒体に対し、本発明の情報記録装置を用いてホログラムを記録した。
【００７１】
まず、駆動装置１７を用いて、記録再生光の焦点が光記録媒体１６の記録領域１３の最も内側にくるようにする。この後に、位置調整用の光学系を用いて得られたトラッキング信号およびフォーカシング信号に基づいて、光記録媒体１６の位置を微調整する。
【００７２】
記録したい情報に応じた透過光の強度分布が得られるよう空間変調器１０の状態を調整した後、記録光を所定の時間照射する。続いて、駆動装置１７を用いて光記録媒体１６を回転させて、異なる記録領域に記録光が照射されるようにする。その後、空間変調器１０の状態を次に記録したい情報に応じた状態に調節した後に、再び記録光を所定の時間照射する。
【００７３】
このような手順を繰り返して、トラック方向に沿って、次々とデータを記録することができる。
【００７４】
（情報の再生）
次に、上記情報記録装置を用いて、光記録媒体に記録された情報の再生を行なう。
【００７５】
まず、駆動装置１７を用いて、光記録媒体１６の記録層の最内周に対物レンズ１２の焦点がくるように調整する。位置調整用の光学系を用いて得られたトラッキング信号およびフォーカシング信号に基づいて、光記録媒体の位置を微調整する。次に、対物レンズ１２を透過する光を光記録媒体１６に照射して、トラック方向の位置を調整する。トラック方向の位置の調整は、文献“Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｃ”（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｍｅｍｏｒｙ、ｐｐ１４〜１５、１９９８）で行なわれているような手法によって、再生光が正しい位置に焦点を結んだことを確認することができる。具体的には、再生光を照射した際に情報が再生される領域の外に窓を設けておき、この窓にピットが到達したときに、再生光が正しい位置に焦点を結んだことになる。再生光が回折されたものをＣＣＤなどの分割された光検出器１５により測定することによって、高いＳＮ比で情報を再生することができる。
【００７６】
特に、図２を参照してすでに説明したように、対物レンズ１１、１２で集光された光の光軸がトラック方向に平行である場合には、精度よく記録再生光の位置合わせができる。
【００７７】
また、図３を参照して説明したように、位置調整光の波長がホログラム記録前と記録後で光記録媒体の屈折率が変化しない波長であるとき、精度よく記録再生光の位置合わせができる。
【００８８】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、位置調整光が媒体中を透過するようにして透過光を検出することによって位置調整を行なってもよい。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能である。
【００８９】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、ホログラムとして情報が記録される三次元光記録媒体に情報を記録する情報記録装置であって、記録光のトラッキングおよびフォーカシングを精度よく実現できる情報記録装置が提供される。本発明の情報記録装置を用いることによって、三次元記録媒体のデータ再生のＳＮ比を著しく向上することができ、その工業的価値は絶大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る情報記録装置の一例の構成を表わす概略図。
【図２】反射層に形成された凹凸の溝の方向と記録光の照射方向との関係を説明する概略図。
【図３】光記録媒体の吸収係数および屈折率の変化を波長の関数として表わしたグラフ図。
【図４】本発明に係る情報記録装置の他の例の構成を表わす概略図。
【図５】実施例で作製された三次元光記録媒体の構成を表わす概略図。
【図６】信号光と参照光とによって形成される干渉縞を説明する概略図。
【符号の説明】
１０…空間変調器
１１，１２…集光手段（レンズ）
１３…ホログラム記録領域
１４…対物レンズ
１５…検出器
１６…三次元光記録媒体
１７…駆動装置
２１…集光手段（レンズ）
３１…凹凸のある反射膜
３２…ガラス基板
３３…ＩＴＯ膜
３４…スペーサー
３５…ＩＴＯ膜
３６…ガラス基板
３７…記録層
３８…スペーサー
１００…三次元光記録媒体（ディスク）
１０１…信号光
１０２…参照光
１０３…保護層
１０４…記録層
１０５…反射層
１０６…位置調整光
１０７…干渉縞
１０８…媒体の回転方向
１１０…記録光の光源
１１１…記録光を分割する手段
１１２…記録光に空間的な強度・位相変調を与える手段
１１３…ミラー
１１４，１１５…記録光を集光する手段
１１６…位置調整光の光源
１１７…位置調整光を分割する手段
１１８…１／４波長板
１１９…位置調整光を集光する手段
Claims (1)
- 記録領域を有し、情報を付加された信号光と参照光とからなる記録光を干渉させて情報をホログラムとして、前記記録領域に三次元的に記録する三次元光記録媒体と、
前記三次元光記録媒体にホログラムを記録するための前記記録光を出射する記録用光源と、
前記三次元光記録媒体に照射されこの媒体で反射されて、前記記録用光源と前記三次元光記録媒体との相対的な位置調整に用いられる位置調整光を出射する位置調整用光源と、
前記記録用光源から出射された前記記録光を集光して前記三次元光記録媒体に導く第１の集光手段と、
前記位置調整用光源から出射された前記位置調整光を集光して前記三次元光記録媒体に導く第２の集光手段と、
前記三次元光記録媒体で反射された前記位置調整光を検出して光強度を得る手段と、
得られた前記光強度に基づいて、前記記録用光源と前記三次元光記録媒体との相対的な位置を調整する手段とを具備し、
前記三次元記録媒体の前記記録領域には、前記記録領域のトラック方向に伸びる溝が形成され、この溝の凹部および凹部に隣接する凸部の表面に前記位置調整光を反射する反射層が形成され、前記記録用光源からの前記記録光は、前記信号光と前記参照光の光軸が前記記録領域におけるトラックの接線とディスク面に垂直な線とで形成される面上に位置しかつ前記記録領域で交わる直線となるように前記三次光記録媒体に入射されることを特徴とする三次元光記録媒体用情報記録装置。
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