JP3812608B2 - 光情報記録装置および方法、光情報再生装置および方法ならびに光情報記録媒体 - Google Patents
光情報記録装置および方法、光情報再生装置および方法ならびに光情報記録媒体 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラフィを利用して光情報記録媒体に情報を記録する光情報記録装置および方法、ホログラフィを利用して光情報記録媒体から情報を再生する光情報再生装置および方法、ならびにこれら光情報記録装置および方法または光情報再生装置および方法で利用される光情報記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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縞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、干渉縞による回折によりイメージ情報が再生される。
【０００３】
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次元的に干渉縞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憶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ＳＮ比（信号対雑音比）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。
【０００４】
図２３は、従来のデジタルボリュームホログラフィにおける記録再生系の概略の構成を示す斜視図である。この記録再生系は、２次元デジタルパターン情報に基づく情報光１０２を発生させる空間光変調器１０１と、この空間光変調器１０１からの情報光１０２を集光して、ホログラム記録媒体１００に対して照射するレンズ１０３と、ホログラム記録媒体１００に対して情報光１０２と略直交する方向から参照光１０４を照射する参照光照射手段（図示せず）と、再生された２次元デジタルパターン情報を検出するためのＣＣＤ（電荷結合素子）アレイ１０７と、ホログラム記録媒体１００から出射される再生光１０５を集光してＣＣＤアレイ１０７上に照射するレンズ１０６とを備えている。ホログラム記録媒体１００には、ＬｉＮｂＯ3 等の結晶が用いられる。
【０００５】
図２３に示した記録再生系では、記録時には、記録する原画像等の情報をデジタイズし、その０か１かの信号を更に２次元に配置して２次元デジタルパターン情報を生成する。一つの２次元デジタルパターン情報をページデータと言う。ここでは、＃１〜＃ｎのページデータを、同じホログラム記録媒体１００に多重記録するものとする。この場合、まず、ページデータ＃１に基づいて、空間光変調器１０１によって画素毎に透過か遮光かを選択することで、空間的に変調された情報光１０２を生成し、レンズ１０３を介してホログラム記録媒体１００に照射する。同時に、ホログラム記録媒体１００に、情報光１０２と略直交する方向θ１から参照光１０４を照射して、ホログラム記録媒体１００の内部で、情報光１０２と参照光１０４との重ね合わせによってできる干渉縞を記録する。なお、回折効率を高めるために、参照光１０４は、シリンドリカルレンズ等により偏平ビームに変形し、干渉縞がホログラム記録媒体１００の厚み方向にまで渡って記録されるようにする。次のページデータ＃２の記録時には、θ１と異なる角度θ２から参照光１０４を照射し、この参照光１０４と情報光１０２とを重ね合わせることによって、同じホログラム記録媒体１００に対して情報を多重記録することができる。同様に、他のページデータ＃３〜＃ｎの記録時には、それぞれ異なる角度θ３〜θｎから参照光１０４を照射して、情報を多重記録する。このように情報が多重記録されたホログラムをスタックと呼ぶ。図２３に示した例では、ホログラム記録媒体１００は複数のスタック（スタック１，スタック２，…，スタックｍ，…）を有している。
【０００６】
スタックから任意のページデータを再生するには、そのページデータを記録した際と同じ入射角度の参照光１０４を、そのスタックに照射してやれば良い。そうすると、その参照光１０４は、そのページデータに対応した干渉縞によって選択的に回折され、再生光１０５が発生する。この再生光１０５は、レンズ１０６を介してＣＣＤアレイ１０７に入射し、再生光の２次元パターンがＣＣＤアレイ１０７によって検出される。そして、検出した再生光の２次元パターンを、記録時とは逆にデコードすることで原画像等の情報が再生される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図２３に示したような従来のデジタルボリュームホログラフィの記録再生方法では、記録時における情報光の２次元パターンのコントラストに比べて再生光の２次元パターンのコントラストが低下すると共に、再生光にはノイズ、特に直流ノイズが重畳するため、Ｓ／Ｎ比が低下し、情報再生の精度が低くなるという問題点があった。
【０００８】
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、ホログラフィを利用しながら、情報再生の精度を向上させることを可能とした光情報記録装置および方法、光情報再生装置および方法、ならびに光情報記録媒体を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
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情報記録層を備えた光情報記録媒体に対して情報を記録するための光情報記録装置であって、光情報記録媒体に照射される光束を出射する光源と、この光源から出射された光束の少なくとも一部を空間的に変調して、互いに相補的なパターンを有し、かつ互いに偏光方向の異なる２つの光束を生成する空間変調手段と、情報記録層に、空間変調手段によって生成された２つの光束の干渉による干渉パターンによって情報が記録され、再生用照射光を照射したときに偏光方向の違いによって互いに分離可能な２つの再生光が発生されるように、空間変調手段によって生成された２つの光束を情報記録層に対して照射する記録光学系とを備えたものである。
【００１０】
本発明の光情報再生装置は、ホログラフィを利用して、互いに相補的なパターンを有し、かつ互いに偏光方向の異なる２つの光束の干渉による干渉パターンによって情報が記録された情報記録層を備えた光情報記録媒体より情報を再生するための光情報再生装置であって、情報記録層より記録時における２つの光束に対応する２つの再生光が発生されるように、情報記録層に再生用照射光を照射する照射手段と、この照射手段によって再生用照射光が照射されることによって情報記録層より発生される２つの再生光を、偏光方向の違いによって互いに分離し、その分離された２つの再生光のパターンに対応する各信号を検出する検出手段と、この検出手段によって検出される各信号の差に基づいて、情報記録層に記録された情報を再生する情報再生手段とを備えたものである。
【００１１】
本発明の光情報記録方法は、ホログラフィを利用して情報が記録される情報記録層を備えた光情報記録媒体に対して情報を記録するための光情報記録方法であって、光源から出射された光束の少なくとも一部を空間的に変調して、互いに相補的なパターンを有し、かつ互いに偏光方向の異なる２つの光束を生成し、生成された２つの光束の干渉による干渉パターンによって情報が記録され、再生用照射光を照射したときに偏光方向の違いによって互いに分離可能な２つの再生光が発生されるように、２つの光束を情報記録層に対して照射するものである。
【００１２】
本発明の光情報再生方法は、ホログラフィを利用して、互いに相補的なパターンを有し、かつ互いに偏光方向の異なる２つの光束の干渉による干渉パターンによって情報が記録された情報記録層を備えた光情報記録媒体より情報を再生するための光情報再生方法であって、情報記録層より記録時における２つの光束に対応する２つの再生光が発生されるように、情報記録層に再生用照射光を照射し、再生用照射光が照射されることによって情報記録層より発生される２つの再生光を、偏光方向の違いによって互いに分離し、その分離された２つの再生光のパターンに対応する各信号を検出し、検出される各信号の差に基づいて、情報記録層に記録された情報を再生するものである。
【００１３】
本発明の光情報記録媒体は、ホログラフィを利用して、互いに相補的なパターンを有し、かつ互いに偏光方向の異なる２つの光束の干渉による干渉パターンによって情報が記録され、再生用照射光を照射したときに偏光方向の違いによって互いに分離可能な２つの再生光が発生されるような情報記録層を備えたものである。
【００１４】
本発明の光情報記録装置では、空間変調手段によって、光源から出射された光束の少なくとも一部が空間的に変調されて、互いに相補的なパターンを有する２つの光束が生成され、この２つの光束は、記録光学系によって情報記録層に対して照射され、２つの光束の干渉による干渉パターンによって情報記録層に情報が記録される。
【００１５】
本発明の光情報再生装置では、照射手段によって、情報記録層より記録時における互いに相補的なパターンを有する２つの光束に対応する２つの再生光が発生されるように、情報記録層に再生用照射光が照射され、この再生用照射光が照射されることによって情報記録層より発生される２つの再生光のパターンに対応する各信号が検出手段によって検出され、この検出される各信号の差に基づいて、情報再生手段によって、情報記録層に記録された情報が再生される。
【００１６】
本発明の光情報記録方法では、光源から出射された光束の少なくとも一部が空間的に変調されて、互いに相補的なパターンを有する２つの光束が生成され、この２つの光束が情報記録層に対して照射され、２つの光束の干渉による干渉パターンによって情報記録層に情報が記録される。
【００１７】
本発明の光情報再生方法では、情報記録層より記録時における互いに相補的なパターンを有する２つの光束に対応する２つの再生光が発生されるように、情報記録層に再生用照射光が照射され、この再生用照射光が照射されることによって情報記録層より発生される２つの再生光のパターンに対応する各信号が検出され、この検出される各信号の差に基づいて、情報記録層に記録された情報が再生される。
【００１８】
本発明の光情報記録媒体では、互いに相補的なパターンを有する２つの光束の干渉による干渉パターンによって、情報記録層に情報が記録される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
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。図１は、本発明の一実施の形態に係る光情報記録装置および光情報再生装置としての光情報記録再生装置におけるピックアップと本発明の一実施の形態に係る光情報記録媒体の構成を示す説明図、図２は本実施の形態に係る光情報記録再生装置の全体構成を示すブロック図である。
【００２０】
始めに、図１を参照して、本実施の形態に係る光情報記録媒体の構成について説明する。この光情報記録媒体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の一面に、ボリュームホログラフィを利用して情報が記録される情報記録層としてのホログラム層３と、反射膜５と、保護層４とを、この順番で積層して構成されている。ホログラム層３と保護層４との境界面には、半径方向に線状に延びる複数の位置決め領域としてのアドレス・サーボエリア６が所定の角度間隔で設けられ、隣り合うアドレス・サーボエリア６間の扇形の区間がデータエリア７になっている。アドレス・サーボエリア６には、サンプルドサーボ方式によってフォーカスサーボおよびトラッキングサーボを行うための情報とアドレス情報とが、予めエンボスピット等によって記録されている。なお、フォーカスサーボは、反射膜５の反射面を用いて行うことができる。トラッキングサーボを行うための情報としては、例えばウォプルピットを用いることができる。透明基板２は例えば０．６ｍｍ以下の適宜の厚み、ホログラム層３は例えば１０μｍ以上の適宜の厚みとする。ホログラム層３は、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）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。
【００２１】
次に、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１０は、図２に示したように、光情報記録媒体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、光情報記録媒体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、光情報記録媒体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、光情報記録媒体１に対して再生用参照光を照射し、再生光を検出して、光情報記録媒体１に記録されている情報を再生するためのピックアップ１１と、このピックアップ１１を光情報記録媒体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。
【００２２】
光情報記録再生装置１０は、更に、ピックアップ１１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、ピックアップ１１内のアクチュエータを駆動して対物レンズを光情報記録媒体１の厚み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に基づいてピックアップ１１内のアクチュエータを駆動して対物レンズを光情報記録媒体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を制御してピックアップ１１を光情報記録媒体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。
【００２３】
光情報記録再生装置１０は、更に、ピックアップ１１内の後述する２つのＣＣＤアレイの出力データをデコードして、光情報記録媒体１のデータエリア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とを備えている。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、ピックアップ１１，スピンドルサーボ回路８３およびスライドサーボ回路８８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。
【００２４】
図１に示したように、ピックアップ１１は、スピンドル８１に光情報記録媒体１が固定されたときに、光情報記録媒体１の透明基板２側に対向する対物レンズ１２と、この対物レンズ１２を光情報記録媒体１の厚み方向および半径方向に移動可能なアクチュエータ１３と、対物レンズ１２における光情報記録媒体１の反対側に、対物レンズ１２側から順に配設された２分割旋光板１４，Ｓ偏光ホログラム１５，空間光変調器１６，Ｐ偏光ホログラム２８，偏光ビームスプリッタ１７およびＣＣＤアレイ１８とを備えている。ピックアップ１１は、更に、偏光ビームスプリッタ１７の側方に配設されたレーザカプラ２０と、このレーザカプラ２０と偏光ビームスプリッタ１７との間に、レーザカプラ２０側より順に配設されたコリメータレンズ１９およびビームスプリッタ９２と、ビームスプリッタ９２の側方に配設されたＣＣＤアレイ９３とを備えている。Ｓ偏光ホログラム１５は、本発明における分離手段に対応する。ビームスプリッタ９２は、入射光の光量の半分を透過し半分を反射する光学素子である。ＣＣＤアレイ１８，９３の各出力信号は、図２における信号処理回路８３に入力されるようになっている。
【００２５】
レーザカプラ２０は、Ｓ偏光のレーザ光を出射し、このレーザ光は、コリメータレンズ１９によって平行光束とされ、ビームスプリッタ９２に入射し、その光量の半分がビームスプリッタ９２を透過して、偏光ビームスプリッタ１７に入射し、この偏光ビームスプリッタ１７で反射されて、Ｐ偏光ホログラム２８，空間光変調器１６，Ｓ偏光ホログラム１５および２分割旋光板１４を順に通過した後、対物レンズ１２によって集光されて、光情報記録媒体１に照射されるようになっている。また、光情報記録媒体１からの戻り光は、対物レンズ１２，２分割旋光板１４，Ｓ偏光ホログラム１５，空間光変調器１６およびＰ偏光ホログラム２８を順に通過した後、偏光ビームスプリッタ１７に入射し、そのうちのＰ偏光の光は偏光ビームスプリッタ１７を透過してＣＣＤアレイ１８に入射し、Ｓ偏光の光は偏光ビームスプリッタ１７で反射されてビームスプリッタ９２に入射し、その光量の半分がビームスプリッタ９２で反射されてＣＣＤアレイ９３に入射するようになっている。なお、Ｓ偏光とは偏光方向が入射面（図１の紙面）に垂直な直線偏光であり、Ｐ偏光とは偏光方向が入射面に平行な直線偏光である。
【００２６】
２分割旋光板１４は、図１において光軸の左側部分に配置された旋光板１４Ｌと、図１において光軸の右側部分に配置された旋光板１４Ｒとを有している。旋光板１４Ｌ，１４Ｒは、それぞれ例えば２枚の透明電極基板間に液晶を封入して構成されている。旋光板１４Ｌは、２枚の透明電極基板間に電圧を印加しない（以下、オフにすると言う。）と偏光方向を＋４５°回転させ、２枚の透明電極基板間に電圧を印加する（以下、オンにすると言う。）と偏光方向を回転させないようになっている。一方、旋光板１４Ｒは、オフにすると偏光方向を−４５°回転させ、オンにすると偏光方向を回転させないようになっている。
【００２７】
Ｓ偏光ホログラム１５は、Ｓ偏光に対してのみ、光を収束させるレンズ機能を有している。そして、空間光変調器１６側より平行光束のＰ偏光がＳ偏光ホログラム１５に入射した場合には、このＰ偏光は平行光束のままＳ偏光ホログラム１５を通過し、対物レンズ１２によって集光されて光情報記録媒体１に照射され、収束しながらホログラム層３を通過してホログラム層３と保護層４との境界面上で最も小径となるように収束するようになっている。一方、空間光変調器１６側より平行光束のＳ偏光がＳ偏光ホログラム１５に入射した場合には、このＳ偏光はＳ偏光ホログラム１５によって若干収束された後、対物レンズ１２によって集光されて光情報記録媒体１に照射され、ホログラム層３と保護層４との境界面よりも手前側で一旦最も小径となるように収束した後、発散しながらホログラム層３を通過するようになっている。一方、Ｐ偏光ホログラム２８は、Ｐ偏光に対してのみ、光を収束させるレンズ機能を有している。
【００２８】
空間光変調器１６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偏光方向を選択することによって、偏光方向の違いによって光を空間的に変調することができるようになっている。空間光変調器１６は、具体的には、例えば、液晶の旋光性を利用した液晶表示素子において偏光板を除いたものと同等の構成である。ここでは、空間光変調器１６は、各画素毎に、オフにすると偏光方向を＋９０°回転させ、オンにすると偏光方向を回転させないようになっている。空間光変調器１６における液晶としては、例えば、応答速度の速い（μ秒のオーダ）強誘電液晶を用いることができる。これにより、高速な記録が可能となり、例えば、１ページ分の情報を数μ以下で記録することが可能となる。
【００２９】
図３は図１におけるレーザカプラ２０の構成を示す斜視図、図４はレーザカプラ２０の側面図である。これらの図に示したように、レーザカプラ２０は、フォトディテクタ２５，２６が形成された半導体基板２１と、この半導体基板２１上においてフォトディテクタ２５，２６を覆うように配置され、半導体基板２１上に接合されたプリズム２２と、半導体基板２１上においてフォトディテクタ２５，２６が形成された位置と異なる位置に配置され、半導体基板２１上に接合された半導体素子２３と、この半導体素子２３上に接合された半導体レーザ２４とを備えている。半導体レーザ２４は、プリズム２２側に向けて水平方向に前方レーザ光を出射すると共に、前方レーザ光と反対方向に後方レーザ光を出射するようになっている。プリズム２２の半導体レーザ２４側には斜面が形成され、この斜面は、半導体レーザ２４からの前方レーザ光の一部を反射して、半導体基板２１に対して垂直な方向に出射すると共に、光情報記録媒体１からの戻り光の一部を透過する半反射面２２ａになっている。また、プリズム２２の上面は、図４に示したようにプリズム２２内を通過する光を全反射する全反射面２２ｂになっている。半導体素子２３には、半導体レーザ２４からの後方レーザ光を受光するフォトディテクタ２７が形成されている。このフォトディテクタ２７の出力信号は、半導体レーザ２４の出力を自動調整するために用いられるようになっている。半導体基板２１には、各種のアンプやその他の電子部品が内蔵されている。半導体素子２３には、半導体レーザ２４を駆動するアンプ等の電子部品が内蔵されている。
【００３０】
図３および図４に示したレーザカプラ２０では、半導体レーザ２４からの前方レーザ光は、一部がプリズム２２の半反射面２２ａで反射されて、図１におけるコリメータレンズ１９に入射するようになっている。また、コリメータレンズ１９によって集光された光情報記録媒体１からの戻り光は、一部がプリズム２２の半反射面２２ａを透過して、プリズム２２内に導かれ、フォトディテクタ２５に向かうようになっている。フォトディテクタ２５上には半反射膜が形成されており、プリズム２２内に導かれた光の一部は、フォトディテクタ２５上の半反射膜を透過してフォトディテクタ２５に入射し、残りの一部はフォトディテクタ２５上の半反射膜で反射され、更にプリズム２２の全反射面２２ｂで反射されてフォトディテクタ２６に入射するようになっている。
【００３１】
ここで、図４に示したように、プリズム２２内に導かれた光は、フォトディテクタ２５，２６間の光路の途中で一旦最も小径となるように収束するようになっている。そして、レーザカプラ２０からの光が光情報記録媒体１におけるホログラム層３と保護層４の境界面上で最も小径となるように収束する合焦状態のときにはフォトディテクタ２５，２６に対する入射光の径が等しくなり、合焦状態から外れたときにはフォトディテクタ２５，２６に対する入射光の径が異なるようになっている。フォトディテクタ２５，２６に対する入射光の径の変化は、互いに逆方向になるため、フォトディテクタ２５，２６に対する入射光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。図３に示したように、フォトディテクタ２５，２６は、それぞれ３分割された受光部を有している。フォトディテクタ２５における受光部をＡ１，Ｃ１，Ｂ１、フォトディテクタ２６における受光部をＡ２，Ｃ２，Ｂ２とする。Ｃ１，Ｃ２は、それぞれ、Ａ１，Ｂ１間、Ａ２，Ｂ２間の中央部分の受光部である。また、各受光部間の分割線は、光情報記録媒体１におけるトラック方向に対応する方向と平行になるように配置されている。従って、受光部Ａ１，Ｂ１間およびＡ２，Ｂ２間の出力の差から、プュッシュプル法によってトラッキングエラー信号を得ることができる。
【００３２】
なお、レーザカプラ２０内の半導体レーザ２４の出力の制御や、２分割旋光板１４および空間光変調器１６の制御は、それぞれ、図１におけるコントローラ９０の制御の下で、図示しない駆動回路によって行われるようになっている。
【００３３】
図５は、フォトディテクタ２５，２６の出力に基づいて、フォーカスエラー信号，トラッキングエラー信号および再生信号を検出するための検出回路８５の構成を示すブロック図である。この検出回路８５は、フォトディテクタ２５の受光部Ａ１，Ｂ１の各出力を加算する加算器３１と、この加算器３１の出力の利得を調整する利得調整アンプ３２と、フォトディテクタ２５の受光部Ｃ１の出力の利得を調整する利得調整アンプ３３と、利得調整アンプ３２の出力と利得調整アンプ３３の出力との差を演算する減算器３４と、フォトディテクタ２６の受光部Ａ２，Ｂ２の各出力を加算する加算器３５と、この加算器３５の出力の利得を調整する利得調整アンプ３６と、フォトディテクタ２６の受光部Ｃ２の出力の利得を調整する利得調整アンプ３７と、利得調整アンプ３６の出力と利得調整アンプ３７の出力との差を演算する減算器３８と、減算器３４の出力と減算器３８の出力との差を演算してフォーカスエラー信号ＦＥを生成する減算器３９とを備えている。
【００３４】
検出回路８５は、更に、フォトディテクタ２５の受光部Ａ１の出力と受光部Ｂ１の出力との差を演算する減算器４０と、フォトディテクタ２６の受光部Ａ２の出力と受光部Ｂ２の出力との差を演算する減算器４１と、減算器４０の出力と減算器４１の出力との差を演算してトラッキングエラー信号ＴＥを生成する減算器４２とを備えている。検出回路８５は、更に、加算器３１の出力と受光部Ｃ１の出力とを加算する加算器４３と、加算器３５の出力と受光部Ｃ２の出力とを加算する加算器４４と、加算器４３の出力と加算器４４の出力とを加算して再生信号ＲＦを生成する加算器４５とを備えている。なお、本実施の形態では、再生信号ＲＦは、光情報記録媒体１におけるアドレス・サーボエリア６に記録された情報を再生した信号である。
【００３５】
次に、本実施の形態に係る光情報記録再生装置および光情報記録媒体の作用について、サーボ時、記録時、再生時に分けて、順に説明する。なお、サーボ時、記録時、再生時のいずれのときも、光情報記録媒体１は規定の回転数を保つように制御されてスピンドルモータ８２によって回転される。
【００３６】
まず、サーボ時の作用について説明する。図６はサーボ時におけるピックアップ１１の状態を示す説明図、図８はサーボ時における光の状態を示す説明図である。これらの図に示したように、サーボ時には、空間光変調器１６の全画素がオフにされ、２分割旋光板１４の各旋光板１４Ｌ，１４Ｒはオンにされる。レーザカプラ２０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１２の出射光がアドレス・サーボエリア６を通過するタイミングを予測し、対物レンズ１２の出射光がアドレス・サーボエリア６を通過する間、上記の設定とする。
【００３７】
レーザカプラ２０から出射されたＳ偏光のレーザ光は、コリメータレンズ１９によって平行光束とされ、ビームスプリッタ９２に入射し、その光量の半分がビームスプリッタ９２を透過して、偏光ビームスプリッタ１７に入射し、この偏光ビームスプリッタ１７で反射され、何ら影響を受けずにＰ偏光ホログラム２８を通過し、空間光変調器１６に入射する。ここで、空間光変調器１６の全画素がオフにされているので、空間光変調器１６を通過した後の光は、偏光方向が＋９０°回転されてＰ偏光となる。なお、図８において符号５１で示した記号はＳ偏光を表し、符号５２で示した記号はＰ偏光を表している。空間光変調器１６を通過した後のＰ偏光の光は、何ら影響を受けずにＳ偏光ホログラム１５を通過し、２分割旋光板１４に入射する。ここで、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｌ，１４Ｒは共にオンにされているので、光は何ら影響を受けずに２分割旋光板１４を通過する。２分割旋光板１４を通過した光は、対物レンズ１２によって集光されて、光情報記録媒体１におけるホログラム層３と保護層４の境界面上で最も小径となるように収束するように、情報記録媒体１に照射される。この光は、情報記録媒体１の反射膜５で反射され、その際、アドレス・サーボエリア６におけるエンボスピットによって変調されて、対物レンズ１２側に戻ってくる。この戻り光は、対物レンズ１２で平行光束とされ、何ら影響を受けずに２分割旋光板１４およびＳ偏光ホログラム１５を通過し、空間光変調器１６に入射し、ここで、偏光方向が回転されて再びＳ偏光とされ、何ら影響を受けずにＰ偏光ホログラム２８を通過し、偏光ビームスプリッタ１７で反射されて、ビームスプリッタ９２に入射し、その光量の半分がビームスプリッタ９２を透過して、レーザカプラ２０に入射し、フォトディテクタ２５，２６によって検出される。そして、このフォトディテクタ２５，２６の出力に基づいて、図５に示した検出回路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、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。
【００３８】
なお、上記のサーボ時における設定では、ピックアップ１１の構成は、ＣＤ（コンパクト・ディスク）やＤＶＤ（デジタル・ビデオ・ディスク）やＨＳ（ハイパー・ストレージ・ディスク）等の通常の光ディスクに対する記録，再生用のピックアップ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１０では、通常の光ディスク装置との互換性を持たせるように構成することも可能である。
【００３９】
ここで、後の説明で使用するＡ偏光およびＢ偏光を以下のように定義する。すなわち、図７に示したように、Ａ偏光はＳ偏光を−４５°またはＰ偏光を＋４５°偏光方向を回転させた直線偏光とし、Ｂ偏光はＳ偏光を＋４５°またはＰ偏光を−４５°偏光方向を回転させた直線偏光とする。Ａ偏光とＢ偏光は、互いに偏光方向が直交している。
【００４０】
次に、記録時の作用について説明する。図９は記録時におけるピックアップ１１の状態を示す説明図、図１０および図１１は記録時における光の状態を示す説明図である。これらの図に示したように、記録時には、空間光変調器１６は、記録する情報に応じて各画素毎にオフとオンを選択する。本実施の形態では、２画素で１ビットの情報を表現する。この場合、必ず、１ビットの情報に対応する２画素のうちの一方をオン、他方をオフとする。また、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｌ，１４Ｒは共にオフにされる。レーザカプラ２０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１２の出射光がデータエリア７を通過するタイミングを予測し、対物レンズ１２の出射光がデータエリア７を通過する間、上記の設定とする。対物レンズ１２の出射光がデータエリア７を通過する間は、フォーカスサーボおよびトラッキングサーボは行われず、対物レンズ１２は固定されている。
【００４１】
レーザカプラ２０から出射されたＳ偏光のレーザ光は、コリメータレンズ１９によって平行光束とされ、ビームスプリッタ９２に入射し、その光量の半分がビームスプリッタ９２を透過して、偏光ビームスプリッタ１７に入射し、この偏光ビームスプリッタ１７で反射され、何ら影響を受けずにＰ偏光ホログラム２８を通過し、空間光変調器１６に入射する。ここで、空間光変調器１６のうちオンにされている画素を通過した光は偏光方向が回転されずにＳ偏光のままとなり、オフにされている画素を通過した光は偏光方向が＋９０°回転されてＰ偏光となる。空間光変調器１６を通過した後の光はＳ偏光ホログラム１５に入射する。ここで、Ｓ偏光ホログラム１５はＳ偏光のみを収束させるので、空間光変調器１６からの光のうちのＰ偏光成分は平行光束のままＳ偏光ホログラム１５を通過し、対物レンズ１２によって集光されて光情報記録媒体１に照射され、収束しながらホログラム層３を通過してホログラム層３と保護層４との境界面上で最も小径となるように収束する。一方、空間光変調器１６からの光のうちのＳ偏光成分はＳ偏光ホログラム１５によって若干収束された後、対物レンズ１２によって集光されて光情報記録媒体１に照射され、ホログラム層３と保護層４との境界面よりも手前側で一旦最も小径となるように収束した後、発散しながらホログラム層３を通過する。本実施の形態では、ホログラム層３と保護層４との境界面上で最も小径となるように収束する光と、ホログラム層３と保護層４との境界面よりも手前側で最も小径となるように収束する光は、互いに相補的なパターンを有する光束であり、この２つの光束の干渉による干渉パターンによってホログラム層３に情報が記録されるようになっている。従って、２つの光束は、一方を情報光とすると他方が記録用参照光となる関係にあり、いずれも情報光と成り得るし、記録用参照光とも成り得る。
【００４２】
Ｓ偏光ホログラム１５からの光束のうち、光軸の左側部分は２分割旋光板１４の旋光板１４Ｌによって、偏光方向が＋４５°回転され、光軸の右側部分は２分割旋光板１４の旋光板１４Ｒによって、偏光方向が−４５°回転される。ここで、便宜上、空間光変調器１６のオフの画素を通過し旋光板１４Ｌを通過した光束を参照光ＯＦＦ−Ｌと記し、同様に、空間光変調器１６のオンの画素を通過し旋光板１４Ｌを通過した光束を情報光ＯＮ−Ｌ、空間光変調器１６のオフの画素を通過し旋光板１４Ｒを通過した光束を参照光ＯＦＦ−Ｒ、空間光変調器１６のオンの画素を通過し旋光板１４Ｒを通過した光束を情報光ＯＮ−Ｒと記す。なお、この標記方法は、あくまで、説明を簡単にするためのものであり、空間光変調器１６のオフの画素を通過し旋光板１４Ｌ，１４Ｒを通過した光束を情報光とし、空間光変調器１６のオンの画素を通過し旋光板１４Ｌ，１４Ｒを通過した光束を参照光と呼んでも何ら差し支えない。
【００４３】
図１０に示したように、参照光ＯＦＦ−Ｌは旋光板１４Ｌを通過してＡ偏光の光となり、情報光ＯＮ−Ｒは旋光板１４Ｒを通過してＡ偏光の光となる。なお、図１０において符号５３で示した記号はＡ偏光を表している。また、図１１に示したように、参照光ＯＦＦ−Ｒは旋光板１４Ｒを通過してＢ偏光の光となり、情報光ＯＮ−Ｌは旋光板１４Ｌを通過してＢ偏光の光となる。なお、図１１において符号５４で示した記号はＢ偏光を表している。本実施の形態では、上記の４種類の光束を用いて、ホログラム層３に情報を記録する。この情報の記録方法について、図１０および図１１を参照して詳しく説明する。
【００４４】
図１０は、参照光ＯＦＦ−Ｌと情報光ＯＮ−Ｒとの干渉の様子を示したものである。この図に示したように、光軸の左側の領域において、参照光ＯＦＦ−Ｌは収束しながらホログラム層３を通過し、情報光ＯＮ−Ｒは発散しながらホログラム層３を通過し、これらの光は共にＡ偏光であるため干渉する。そして、レーザカプラ２０の出射光の出力が高出力になったときに、参照光ＯＦＦ−Ｌと情報光ＯＮ−Ｒとの干渉パターンがホログラム層３内に体積的に記録される。なお、光軸の左側の領域では、参照光ＯＦＦ−Ｒが反射膜５で反射した光も通過するが、この参照光ＯＦＦ−ＲはＢ偏光であり、Ａ偏光とは偏光方向が直交するため、Ａ偏光の参照光ＯＦＦ−Ｌおよび情報光ＯＮ−Ｒとは干渉しない。
【００４５】
図１１は、参照光ＯＦＦ−Ｒと情報光ＯＮ−Ｌとの干渉の様子を示したものである。この図に示したように、光軸の右側の領域において、参照光ＯＦＦ−Ｒは収束しながらホログラム層３を通過し、情報光ＯＮ−Ｌは発散しながらホログラム層３を通過し、これらの光は共にＢ偏光であるため干渉する。そして、レーザカプラ２０の出射光の出力が高出力になったときに、参照光ＯＦＦ−Ｒと情報光ＯＮ−Ｌとの干渉パターンがホログラム層３内に体積的に記録される。なお、光軸の右側の領域では、参照光ＯＦＦ−Ｌが反射膜５で反射した光も通過するが、この参照光ＯＦＦ−ＬはＡ偏光であり、Ｂ偏光とは偏光方向が直交するため、Ｂ偏光の参照光ＯＦＦ−Ｒおよび情報光ＯＮ−Ｌとは干渉しない。
【００４６】
このように、本実施の形態では、光軸の左側の領域と右側の領域とで、干渉させる光の偏光方向を直交させているので、余分な干渉縞の発生を防止して、ＳＮ比の低下を防止することができる。
【００４７】
なお、本実施の形態では、記録用参照光も、空間光変調器１６によって空間的に変調された光であるため、ホログラム層３の一断面を見ると、画素単位の情報光の中には、画素単位の記録用参照光が存在しないために干渉縞が生じない情報光もあるが、このような情報光でも、ホログラム層３内において必ず画素単位の記録用参照光が存在する部分を通過して干渉縞を発生させるので、問題は生じない。なお、空間光変調器１６では、２画素で１ビットの情報を表現し、１ビットの情報に対応する２画素のうちの一方をオン、他方をオフとしている。従って、情報の内容にかかわらず記録用参照光の光量は略一定となる。図１２は、ホログラム層３内において画素単位の記録用参照光５５と画素単位の情報光５６とが体積的に干渉する様子を概念的に表したものである。この図では、簡単のために、画素単位の記録用参照光５５と画素単位の情報光５６とが交互に配置された例を示している。この例では、画素単位の記録用参照光５５は互いに異なる角度θ1 ，θ3 ，…，θn-3 ，θn-1 を有する収束光であり、画素単位の情報光５６は互いに異なる角度θ2 ，θ4 ，…，θn-2 ，θn を有する発散光である。この図から分かるように、各画素単位の情報光５６は、ホログラム層３内において必ず、いずれかの画素単位の記録用参照光５５と交差して干渉縞を発生させる。
【００４８】
また、本実施の形態では、情報光と記録用参照光は、共に、ホログラム層３の同一の面側より他方の面側に進行するので、ホログラム層３には、透過型（フレネル型）のホログラムが形成される。透過型のホログラムでは、ホログラム層３の一方の面側より再生用参照光を照射すると、ホログラム層３の他方の面側に再生光が出射される。
【００４９】
次に、再生時の作用について説明する。図１３は再生時におけるピックアップ１１の状態を示す説明図、図１４ないし図１７は再生時における光の状態を示す説明図である。これらの図に示したように、再生時には、空間光変調器１６の全画素がオンにされ、２分割旋光板１４の各旋光板１４Ｌ，１４Ｒはオフにされる。レーザカプラ２０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１２の出射光がデータエリア７を通過するタイミングを予測し、対物レンズ１２の出射光がデータエリア７を通過する間、上記の設定とする。対物レンズ１２の出射光がデータエリア７を通過する間は、フォーカスサーボおよびトラッキングサーボは行われず、対物レンズ１２は固定されている。
【００５０】
レーザカプラ２０から出射されたＳ偏光のレーザ光は、コリメータレンズ１９によって平行光束とされ、ビームスプリッタ９２に入射し、その光量の半分がビームスプリッタ９２を透過して、偏光ビームスプリッタ１７に入射し、この偏光ビームスプリッタ１７で反射され、何ら影響を受けずにＰ偏光ホログラム２８を通過し、空間光変調器１６に入射する。ここで、空間光変調器１６の全画素がオンにされているので、空間光変調器１６を通過した後の光は、偏光方向が回転されずＳ偏光のままである。空間光変調器１６を通過した後のＳ偏光の光は、Ｓ偏光ホログラム１５によって若干収束された後、対物レンズ１２によって集光されて光情報記録媒体１に照射され、厚み方向について記録用参照光と同じ位置であるホログラム層３と保護層４との境界面よりも手前側の位置で一旦最も小径となるように収束した後、発散しながらホログラム層３を通過する。この光が再生用参照光６１となる。
【００５１】
Ｓ偏光ホログラム１５からの光束のうち、光軸の右側部分は２分割旋光板１４の旋光板１４Ｒによって、偏光方向が−４５°回転されて、Ａ偏光の光束となる。この光束を参照光６１Ｒと記す。また、Ｓ偏光ホログラム１５からの光束のうち、光軸の左側部分は２分割旋光板１４の旋光板１４Ｌによって、偏光方向が＋４５°回転されて、Ｂ偏光の光束となる。この光束を参照光６１Ｌと記す。本実施の形態では、参照光６１Ｒ，６１Ｌによって、ホログラム層３より１次的な再生光が発生され、この１次的な再生光は反射膜５で反射されることによってホログラム層３に照射され、この１次的な再生光を２次的な参照光として、ホログラム層３より２次的な再生光が発生する。１次的な再生光は本発明における第１の再生光に対応し、２次的な再生光は本発明における第２の再生光に対応する。本実施の形態では、これら１次的な再生光と第２の再生光の双方を用いて情報を再生するようになっている。
【００５２】
図１４は、参照光６１Ｒによって１次的な再生光が発生される様子を示したものである。この図に示したように、参照光６１Ｒは、図１０に示した記録時における情報光ＯＮ−Ｒと厚み方向について同じ位置で最も小径となるように収束する光である。従って、この参照光６１Ｒにより、ホログラム層３より、図１０に示した記録時における参照光ＯＦＦ−Ｌに対応する１次的な再生光６２Ｒが発生される。なお、記録時における情報光ＯＮ−Ｒは空間光変調器１６によって空間的に変調された光であったのに対して、再生時における参照光６１Ｒは均一な光であるが、光演算により、再生時における参照光６１Ｒのうち、記録時における情報光ＯＮ−Ｒに対応する部分のみによって１次的な再生光６２Ｒが発生される。
【００５３】
図１５は、１次的な再生光６２Ｒを２次的な参照光として２次的な再生光が発生される様子を示したものである。この図に示したように、１次的な再生光６２Ｒは、ホログラム層３と保護層４の境界面上で最も小径となるように収束するように反射膜５の方向へ進行し、反射膜５で反射され、２次的な参照光６３Ｒとして、ホログラム層３に照射される。この２次的な参照光６３Ｒは、図１１に示した記録時における参照光ＯＦＦ−Ｒと同じ位置で最も小径となるように収束し、且つ反対方向に進む光である。従って、この２次的な参照光６３Ｒにより、ホログラム層３より、図１１に示した記録時における情報光ＯＮ−Ｌに対応する２次的な再生光６４Ｒが発生される。なお、この場合も、光演算により、２次的な参照光６３Ｒのうち、記録時における参照光ＯＦＦ−Ｒに対応する部分のみによって２次的な再生光６４Ｒが発生される。
【００５４】
２次的な再生光６４Ｒは、対物レンズ１２によって若干収束された後、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｌを通過してＰ偏光の光束となり、何ら影響を受けずにＳ偏光ホログラム１５および空間光変調器１６を通過し、Ｐ偏光ホログラム２８に入射し、平行光束とされて偏光ビームスプリッタ１７に入射し、この偏光ビームスプリッタ１７を透過してＣＣＤアレイ１８に入射する。
【００５５】
一方、１次的な再生光６２Ｒは、反射膜５で反射され、対物レンズ１２によって平行光束とされた後、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｒ，１４Ｌを通過してＳ偏光の光束となる。この１次的な再生光６２Ｒは、Ｓ偏光ホログラム１５によって若干収束された後、何ら影響を受けずに空間光変調器１６およびＰ偏光ホログラム２８を通過し、偏光ビームスプリッタ１７に入射し、偏光ビームスプリッタ１７で反射されてビームスプリッタ９２に入射し、その光量の半分がビームスプリッタ９２で反射されてＣＣＤアレイ９３に入射する。
【００５６】
図１６は、参照光６１Ｌによって１次的な再生光が発生される様子を示したものである。この図に示したように、参照光６１Ｌは、図１１に示した記録時における情報光ＯＮ−Ｌと厚み方向について同じ位置で最も小径となるように収束する光である。従って、この参照光６１Ｌにより、ホログラム層３より、図１１に示した記録時における参照光ＯＦＦ−Ｒに対応する１次的な再生光６２Ｌが発生される。なお、記録時における情報光ＯＮ−Ｌは空間光変調器１６によって空間的に変調された光であったのに対して、再生時における参照光６１Ｌは均一な光であるが、光演算により、再生時における参照光６１Ｌのうち、記録時における情報光ＯＮ−Ｌに対応する部分のみによって１次的な再生光６２Ｌが発生される。
【００５７】
図１７は、１次的な再生光６２Ｌを２次的な参照光として２次的な再生光が発生される様子を示したものである。この図に示したように、１次的な再生光６２Ｌは、ホログラム層３と保護層４の境界面上で最も小径となるように収束するように反射膜５の方向へ進行し、反射膜５で反射され、２次的な参照光６３Ｌとして、ホログラム層３に照射される。この２次的な参照光６３Ｒは、図１０に示した記録時における参照光ＯＦＦ−Ｌと同じ位置で最も小径となるように収束し、且つ反対方向に進む光である。従って、この２次的な参照光６３Ｌにより、ホログラム層３より、図１０に示した記録時における情報光ＯＮ−Ｒに対応する２次的な再生光６４Ｌが発生される。なお、この場合も、光演算により、２次的な参照光６３Ｌのうち、記録時における参照光ＯＦＦ−Ｌに対応する部分のみによって２次的な再生光６４Ｌが発生される。
【００５８】
２次的な再生光６４Ｌは、対物レンズ１２によって若干収束された後、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｒを通過してＰ偏光の光束となり、何ら影響を受けずにＳ偏光ホログラム１５および空間光変調器１６を通過し、Ｐ偏光ホログラム２８に入射し、平行光束とされて偏光ビームスプリッタ１７に入射し、この偏光ビームスプリッタ１７を透過してＣＣＤアレイ１８に入射する。
【００５９】
一方、１次的な再生光６２Ｌは、反射膜５で反射され、対物レンズ１２によって平行光束とされた後、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｌを通過してＳ偏光の光束となる。この１次的な再生光６２Ｌは、Ｓ偏光ホログラム１５によって若干収束された後、何ら影響を受けずに空間光変調器１６およびＰ偏光ホログラム２８を通過し、偏光ビームスプリッタ１７に入射し、偏光ビームスプリッタ１７で反射されてビームスプリッタ９２に入射し、その光量の半分がビームスプリッタ９２で反射されてＣＣＤアレイ９３に入射する。
【００６０】
このようにして、ＣＣＤアレイ１８には、２次的な再生光６４Ｒ，６４Ｌが入射し、ＣＣＤアレイ１８上では、記録時に空間光変調器１６においてオンであった画素に対応する部分のみが明るく照射され、その２次元パターンがＣＣＤアレイ１８によって検出される。一方、ＣＣＤアレイ９３には、１次的な再生光６２Ｒ，６２Ｌが入射し、ＣＣＤアレイ９３上では、記録時に空間光変調器１６においてオフであった画素に対応する部分のみが明るく照射され、その２次元パターンがＣＣＤアレイ９３によって検出される。なお、図１３では、参照光６１Ｌ，６１Ｒを合わせて再生用参照光６１と表し、２次的な再生光６４Ｒ，６４Ｌを合わせて２次的な再生光６４と表し、１次的な再生光６２Ｒ，６２Ｌを合わせて１次的な再生光６２と表している。
【００６１】
ここで、ＣＣＤアレイ９３に入射する１次的な再生光６２と、ＣＣＤアレイ１８に入射する２次的な再生光６４との関係について説明する。１次的な再生光６２は、図１０および図１１に示した記録時における情報光ＯＮ−Ｒ，ＯＮ−Ｌに対応する参照光６１によって再生される光束であるので、記録時における参照光ＯＦＦ−Ｒ，ＯＦＦ−Ｌと同じパターンを有する光束である。一方、２次的な再生光６４は、記録時における参照光ＯＦＦ−Ｒ，ＯＦＦ−Ｌに対応する１次的な再生光６２によって再生される光束であるので、記録時における情報光ＯＮ−Ｒ，ＯＮ−Ｌと同じパターンを有する光束である。ここで、参照光ＯＦＦ−Ｒ，ＯＦＦ−Ｌのパターンと情報光ＯＮ−Ｒ，ＯＮ−Ｌのパターンは、相補的な関係になっている。従って、１次的な再生光６２と２次的な再生光６４は、明暗の関係が互いに逆の相補的なパターンを有する光束である。このことは、１次的な再生光６２と２次的な再生光６４は、いずれも、ホログラム層３に記録された情報を担持していることを意味する。
【００６２】
本実施の形態では、１次的な再生光６２のパターンと２次的な再生光６４のパターンとの差を求めることにより、いわゆる差動検出によって、ホログラム層３に記録された情報を再生する。なお、ＣＣＤアレイ９３に入射する１次的な再生光６２と、ＣＣＤアレイ１８に入射する２次的な再生光６４とでは、光量およびパターンの大きさが異なるため、実際には、レンズ等を用いて光学的に１次的な再生光６２のパターンと２次的な再生光６４のパターンの大きさを合わせたり、ＣＣＤアレイ９３，１８の出力信号に対する信号処理によってＣＣＤアレイ９３，１９によって検出されるパターンの大きさを合わせたりすると共に、ＣＣＤアレイ９３，１８の出力信号のレベルを合わせて、ＣＣＤアレイ９３の出力信号に対応する補正された信号とＣＣＤアレイ１８の出力信号に対応する補正された信号とを生成し、この両信号の差を演算して、ホログラム層３に記録された情報を再生する。なお、ＣＣＤアレイ９３，１８の出力信号に対する信号処理は、図２における信号処理回路８９によって行われる。
【００６３】
なお、再生時において、再生用参照光６１は、光情報記録媒体１の反射膜５で反射されてピックアップ１１側に戻るが、この戻り光のうちの大部分の戻り光６４は、図１４および図１６に示したように、デフォーカス状態となるため、再生光の検出には影響を及ぼさない。また、再生用参照光６１の戻り光のうちの中央部分の若干の戻り光６５は、図１８に示したように、対物レンズ１２によって空間光変調器１６の中心部に集光される。この戻り光６５は、２分割旋光板１４によってＰ偏光とされる。そこで、空間光変調器１６において、中心部の数画素のみをオフにし、戻り光６５をＳ偏光に変え、偏光ビームスプリッタ１７で反射されるようにすれば、更に、ＣＣＤアレイ１８によって検出される情報のＳＮ比を高めることができる。また、空間光変調器１６における中心部の数画素のみをオフにしておくことで、２分割旋光板１４の中央部分を通過して空間光変調器１６に戻ってくるような不確定光も、偏光ビームスプリッタ１７で反射されるようにして、ＣＣＤアレイ１８に入射する再生光から分離することができる。
【００６４】
ところで、ＣＣＤアレイ１８，９３によって、再生光の２次元パターンを検出する場合、再生光とＣＣＤアレイ１８，９３とを正確に位置決めするか、ＣＣＤアレイ１８，９３の検出データから再生光のパターンにおける基準位置を認識する必要がある。本実施の形態では、後者を採用する。ここで、図１９および図２０を参照して、ＣＣＤアレイ１８，９３の検出データから再生光のパターンにおける基準位置を認識する方法について説明する。図１９（ａ）に示したように、ピックアップ１１におけるアパーチャは、２分割旋光板１４によって、光軸を中心として対称な２つの領域７１Ｌ，７１Ｒに分けられる。更に、図１９（ｂ）に示したように、アパーチャは、空間光変調器１６によって、複数の画素７２に分けられる。この画素７２が、２次元パターンデータの最小単位となる。本実施の形態では、２画素で１ビットのデジタルデータ“０”または“１”を表現し、１ビットの情報に対応する２画素のうちの一方をオン、他方をオフとしている。２画素が共にオンまたは共にオフの場合はエラーデータとなる。このように、２画素で１ビットのデジタルデータを表現することは、差動検出によりデータの検出精度を上げることができる等のメリットがある。図２０（ａ）は、１ビットのデジタルデータに対応する２画素の組７３を表したものである。この組７３が存在する領域を、以下、データ領域と言う。本実施の形態では、２画素が共にオンまたは共にオフの場合はエラーデータとなることを利用して、再生光のパターンにおける基準位置を示す基準位置情報を、情報光に含ませるようにしている。すなわち、図２０（ｂ）に示したように、２分割旋光板１４の分割線に平行な２画素の幅の部分と分割線に垂直な２画素の幅の部分とからなる十文字の領域７４に、故意に、エラーデータを所定のパターンで配置している。このエラーデータのパターンを、以下、トラッキング用画素パターンと言う。このトラッキング用画素パターンが基準位置情報となる。なお、図２０（ｂ）において、符号７５はオンの画素、符号７６はオフの画素を表している。また、中心部分の４画素の領域７７は、前述のように、再生用参照光の戻り光６５を分離するために常にオフにしておく。
【００６５】
トラッキング用画素パターンと、記録するデータに対応するパターンとを合わせると、図２１（ａ）に示したような２次元パターンとなる。本実施の形態では、更に、データ領域以外の領域のうち、図における上半分をオフにし、下半分をオンにすると共に、データ領域においてデータ領域以外の領域に接する画素については、データ領域以外の領域と反対の状態、すなわちデータ領域以外の領域がオフであればオン、データ領域以外の領域がオンであればオフとする。これにより、ＣＣＤアレイ１８，９３の検出データから、データ領域の境界部分をより明確に検出することが可能となる。
【００６６】
記録時には、図２１（ａ）に示したような２次元パターンに従って空間変調された情報光と記録用参照光との干渉パターンがホログラム層３に記録される。再生時に得られる再生光のパターンは、図２１（ｂ）に示したように、記録時に比べるとコントラストが低下し、ＳＮ比が悪くなっている。再生時には、ＣＣＤアレイ１８，９３によって、図２１（ｂ）に示したような再生光のパターンを検出し、データを判別するが、その際、トラッキング用画素パターンを認識し、その位置を基準位置としてデータを判別する。
【００６７】
図２２（ａ）は、再生光のパターンから判別したデータの内容を概念的に表したものである。図中のA-1-1 等の符号を付した領域がそれぞれ１ビットのデータを表している。本実施の形態では、データ領域を、トラッキング用画素パターンが記録された十文字の領域７４で分割することによって、４つ領域７８Ａ，７８Ｂ，７８Ｃ，７８Ｄに分けている。そして、図２２（ｂ）に示したように、対角の領域７８Ａ，７８Ｃを合わせて矩形の領域を形成し、同様に対角の領域７８Ｂ，７８Ｄを合わせて矩形の領域を形成し、２つの矩形の領域を上下に配置することでＥＣＣテーブルを形成するようにしている。ＥＣＣテーブルとは、記録すべきデータにＣＲＣ（巡回冗長チェック）コード等のエラー訂正コード（ＥＣＣ）を付加して形成したデータのテーブルである。なお、図２２（ｂ）は、ｎ行ｍ列のＥＣＣテーブルの一例を示したものであり、この他の配列も自由に設計することができる。また、図２２（ａ）に示したデータ配列は、図２２（ｂ）に示したＥＣＣテーブルのうちの一部を利用したものであり、図２２（ｂ）に示したＥＣＣテーブルのうち、図２２（ａ）に示したデータ配列に利用されない部分は、データの内容に関わらず一定の値とする。記録時には、図２２（ｂ）に示したようなＥＣＣテーブルを図２２（ａ）に示したように４つの領域７８Ａ，７８Ｂ，７８Ｃ，７８Ｄに分解して光情報記録媒体１に記録し、再生時には、図２２（ａ）に示したような配列のデータを検出し、これを並べ替えて図２２（ｂ）に示したようなＥＣＣテーブルを再生し、このＥＣＣテーブルに基づいてエラー訂正を行ってデータの再生を行う。
【００６８】
上述のような再生光のパターンにおける基準位置（トラッキング用画素パターン）の認識や、エラー訂正は、図２における信号処理回路８９によって行われる。
【００６９】
以上説明したように、本実施の形態に係る光情報記録再生装置１０および光情報記録媒体１によれば、記録時における光情報記録媒体１に対する記録用参照光および情報光の照射と、再生時における光情報記録媒体１に対する記録用参照光の照射および再生光の検出を、全て光情報記録媒体１に対して同一面側から同一軸上で行うようにしたので、従来のホログラフィック記録方式に比べて記録または再生のための光学系を小さく構成することができ、また、従来のホログラフィック記録方式の場合のような迷光の問題が生じない。また、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、通常の光ディスク装置と同様のピックアップ１１の形で構成することができる。
【００７０】
また、本実施の形態に係る光情報記録再生装置１０によれば、ホログラム層３に再生用参照光６１を照射することによってホログラム層３より得られる相補的なパターンを有する２つの光束を検出し、差動検出によって、両パターンに対応する信号の差を求めてホログラム層３に記録された情報を再生するようにしたので、両パターンに対応する信号の差を求めた結果得られる信号におけるコントラストを大きくすることができると共に、２つの光束における各パターンに重畳される直流ノイズ成分をキャンセルすることができ、その結果、ＳＮ比を向上させ、情報再生の精度を向上させることができる。
【００７１】
また、本実施の形態に係る光情報記録再生装置１０および光情報記録媒体１によれば、光情報記録媒体１にフォーカスサーボおよびトラッキングサーボを行うための情報を記録し、この情報を用いてフォーカスサーボおよびトラッキングサーボを行うことができるようにしたので、記録または再生のための光の位置決めを精度良く行うことができ、その結果、リムーバビリティが良く、ランダムアクセスが容易になると共に、記録容量および転送レートを大きくすることができる。
【００７２】
また、本実施の形態に係る光情報記録再生装置１０によれば、記録時に、記録用参照光および情報光の光軸の左側の領域と右側の領域とで、干渉させる光の偏光方向を直交させているので、余分な干渉縞の発生を防止でき、ＳＮ比の低下を防止することができる。
【００７３】
また、本実施の形態に係る光情報記録再生装置１０によれば、２つの再生光のパターンにおける基準位置を示す基準位置情報を、記録時における２つの光束に含ませるようにしたので、各再生光のパターンの認識が容易になると共に、両再生光のパターンに対応する信号の差を正確に求めることが可能となる。
【００７４】
また、本実施の形態に係る光情報記録再生装置１０によれば、液晶を利用して２分割旋光板１４および空間光変調器１６を構成したので、２分割旋光板１４および空間光変調器１６を実質的に機能させないようにすることも可能であり、そのため、従来の光ディスク装置との互換性を持たせるように構成することも可能である。
【００７５】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、例えば、上記実施の形態では、光情報記録媒体１におけるアドレス・サーボエリア６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、アドレス・サーボエリア６において、ホログラム層３の保護層４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ようにしても良い。
【００７６】
また、情報記録層３に記録された情報を検出する素子としては、ＣＣＤアレイではなく、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。）を用いても良い。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。
【００７７】
また、特に、情報記録層３に記録された情報を検出する素子としてスマート光センサを用いた場合には、光情報記録媒体１におけるアドレス・サーボエリア６に、アドレス情報等をエンボスピットによって記録しておく代わりに、予め、データエリア７におけるホログラフィを利用した記録と同様の方法で所定のパターンのアドレス情報等を記録しておき、サーボ時にもピックアップを再生時と同じ状態にして、そのアドレス情報等をスマート光センサで検出するようにしても良い。この場合、基本クロックおよびアドレスは、スマート光センサの検出データから直接得ることができる。トラッキングエラー信号は、スマート光センサ上の再生パターンの位置の情報から得ることができる。また、フォーカスサーボは、スマート光センサ上の再生パターンのコントラストが最大になるように対物レンズ１２を駆動することで行うことができる。また、再生時においても、フォーカスサーボを、スマート光センサ上の再生パターンのコントラストが最大になるように対物レンズ１２を駆動することで行うことが可能である。
【００７８】
また、記録する情報に応じて光束を変調する場合、実施の形態では偏光の違いによって変調するようにしたが、この他、光の強度や光の位相差等で変調するようにしても良い。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１ないし３のいずれかに記載の光情報記録装置によれば、空間変調手段によって、光源から出射された光束の少なくとも一部を空間的に変調して、互いに相補的なパターンを有する２つの光束を生成し、この２つの光束を記録光学系によって情報記録層に対して照射して、２つの光束の干渉による干渉パターンによって情報記録層に情報を記録するようにしたので、情報再生時には、互いに相補的なパターンを有する２つの再生光を得て、この２つの再生光を用いた差動検出により精度の良い情報再生が可能となり、ホログラフィを利用しながら、情報再生の精度を向上させることが可能となるという効果を奏する。
【００８０】
また、請求項２記載の光情報記録装置によれば、２つの光束が情報記録層の厚み方向について互いに異なる位置で収束するように、２つの光束を情報記録層に対して同一面側より照射するようにしたので、更に、記録のための光学系を小さく構成することができるという効果を奏する。
【００８１】
また、請求項３記載の光情報記録装置によれば、空間変調手段が、記録する情報に従って偏光方向の違いによって空間的に変調された光を発生することによって、互いに偏光方向の異なる２つの光束を生成し、記録光学系が、偏光方向によって収束位置を異ならせることによって、２つの光束を分離する分離手段と、この分離手段によって分離された２つの光束のうちの一方が収束しながら情報記録層を通過し、他方が一旦収束した後発散しながら情報記録層を通過するように、２つの光束を集光して情報記録層に照射する集光手段と、この集光手段によって照射される２つの光束が情報記録層において重なり合う領域において２つの光束の偏光方向が一致するように、光束の断面を２分割した各部分毎に、互いに異なる方向に２つの光束の偏光方向を変える旋光手段とを有するように構成したので、更に、情報記録層における余分な干渉縞の発生を防止でき、ＳＮ比の低下を防止することができるという効果を奏する。
【００８２】
請求項４ないし７のいずれかに記載の光情報再生装置によれば、照射手段によって、情報記録層より記録時における互いに相補的なパターンを有する２つの光束に対応する２つの再生光が発生されるように、情報記録層に再生用照射光を照射し、この再生用照射光が照射されることによって情報記録層より発生される２つの再生光のパターンに対応する各信号を検出手段によって検出し、検出される各信号の差に基づいて、情報再生手段によって、情報記録層に記録された情報を再生するようにしたので、精度の良い情報再生が可能となり、ホログラフィを利用しながら、情報再生の精度を向上させることが可能となるという効果を奏する。
【００８３】
また、請求項６記載の光情報再生装置によれば、第１の再生光および第２の再生光の偏光方向を互いに異なる方向とし、第１の再生光および第２の再生光を、偏光方向の違いによって分離するようにしたので、更に、第１の再生光と第２の再生光とを精度良く分離することができるという効果を奏する。
【００８４】
また、請求項７記載の光情報再生装置によれば、第１の再生光および第２の再生光が、それぞれのパターンにおける基準位置を示す基準位置情報を含み、情報再生手段が、基準位置情報に基づいて第１の再生光および第２の再生光の各パターンにおける基準位置を判別する基準位置判別手段を有するように構成したので、更に、各再生光のパターンの認識が容易になると共に、両再生光のパターンに対応する信号の差を正確に求めることが可能となるという効果を奏する。
【００８５】
請求項８記載の光情報記録方法によれば、光源から出射された光束の少なくとも一部を空間的に変調して、互いに相補的なパターンを有する２つの光束を生成し、この２つの光束を情報記録層に対して照射して、２つの光束の干渉による干渉パターンによって情報記録層に情報を記録するようにしたので、情報再生時には、互いに相補的なパターンを有する２つの再生光を得て、この２つの再生光を用いた差動検出により精度の良い情報再生が可能となり、ホログラフィを利用しながら、情報再生の精度を向上させることが可能となるという効果を奏する。
【００８６】
請求項９記載の光情報再生方法によれば、情報記録層より記録時における互いに相補的なパターンを有する２つの光束に対応する２つの再生光が発生されるように、情報記録層に再生用照射光を照射し、この再生用照射光が照射されることによって情報記録層より発生される２つの再生光のパターンに対応する各信号を検出して、検出される各信号の差に基づいて、情報記録層に記録された情報を再生するようにしたので、精度の良い情報再生が可能となり、ホログラフィを利用しながら、情報再生の精度を向上させることが可能となるという効果を奏する。
【００８７】
請求項１０ないし１２のいずれかに記載の光情報記録媒体によれば、互いに相補的なパターンを有する２つの光束の干渉による干渉パターンによって、情報記録層に情報が記録されるので、情報再生時には、互いに相補的なパターンを有する２つの再生光を得て、この２つの再生光を用いた差動検出により精度の良い情報再生が可能となり、ホログラフィを利用しながら、情報再生の精度を向上させることが可能となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る光情報記録再生装置におけるピックアップおよび光情報記録媒体の構成を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る光情報記録再生装置の全体構成を示すブロック図である。
【図３】図１におけるレーザカプラの構成を示す斜視図である。
【図４】図１におけるレーザカプラの側面図である。
【図５】図２における検出回路の構成を示すブロック図である。
【図６】図１に示したピックアップのサーボ時における状態を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施の形態において使用する偏光を説明するための説明図である。
【図８】図６に示した状態のピックアップにおける光の状態を示す説明図である。
【図９】図１に示したピックアップの記録時における状態を示す説明図である。
【図１０】図９に示した状態のピックアップにおける光の状態を示す説明図である。
【図１１】図９に示した状態のピックアップにおける光の状態を示す説明図である。
【図１２】図１０および図１１に示したホログラム層内における干渉の様子を概念的に表す説明図である。
【図１３】図１に示したピックアップの再生時における状態を示す説明図である。
【図１４】図１３に示した状態のピックアップにおける光の状態を示す説明図である。
【図１５】図１３に示した状態のピックアップにおける光の状態を示す説明図である。
【図１６】図１３に示した状態のピックアップにおける光の状態を示す説明図である。
【図１７】図１３に示した状態のピックアップにおける光の状態を示す説明図である。
【図１８】図１３に示した状態のピックアップにおける再生用参照光の除去について説明するための説明図である。
【図１９】図１におけるＣＣＤアレイの検出データから再生光のパターンにおける基準位置を認識する方法について説明するための説明図である。
【図２０】図１におけるＣＣＤアレイの検出データから再生光のパターンにおける基準位置を認識する方法について説明するための説明図である。
【図２１】図１に示したピックアップにおける情報光のパターンと再生光のパターンを示す説明図である。
【図２２】図１に示したピックアップによって検出する再生光のパターンから判別するデータの内容とこのデータに対応するＥＣＣテーブルとを示す説明図である。
【図２３】従来のデジタルボリュームホログラフィにおける記録再生系の概略の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…光情報記録媒体、２…透明基板、３…ホログラム層、４…保護層、５…反射膜、６…アドレス・サーボエリア、７…データエリア、１０…光情報記録再生装置、１１…ピックアップ、１２…対物レンズ、１４…２分割旋光板、１５…Ｓ偏光ホログラム、１６…空間光変調器、１７…偏光ビームスプリッタ、２０…レーザカプラ、２８…Ｐ偏光ホログラム、９２…ビームスプリッタ、９３…ＣＣＤアレイ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラフィを利用して光情報記録媒体に情報を記録する光情報記録装置および方法、ホログラフィを利用して光情報記録媒体から情報を再生する光情報再生装置および方法、ならびにこれら光情報記録装置および方法または光情報再生装置および方法で利用される光情報記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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縞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、干渉縞による回折によりイメージ情報が再生される。
【０００３】
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次元的に干渉縞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憶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ＳＮ比（信号対雑音比）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。
【０００４】
図２３は、従来のデジタルボリュームホログラフィにおける記録再生系の概略の構成を示す斜視図である。この記録再生系は、２次元デジタルパターン情報に基づく情報光１０２を発生させる空間光変調器１０１と、この空間光変調器１０１からの情報光１０２を集光して、ホログラム記録媒体１００に対して照射するレンズ１０３と、ホログラム記録媒体１００に対して情報光１０２と略直交する方向から参照光１０４を照射する参照光照射手段（図示せず）と、再生された２次元デジタルパターン情報を検出するためのＣＣＤ（電荷結合素子）アレイ１０７と、ホログラム記録媒体１００から出射される再生光１０５を集光してＣＣＤアレイ１０７上に照射するレンズ１０６とを備えている。ホログラム記録媒体１００には、ＬｉＮｂＯ3 等の結晶が用いられる。
【０００５】
図２３に示した記録再生系では、記録時には、記録する原画像等の情報をデジタイズし、その０か１かの信号を更に２次元に配置して２次元デジタルパターン情報を生成する。一つの２次元デジタルパターン情報をページデータと言う。ここでは、＃１〜＃ｎのページデータを、同じホログラム記録媒体１００に多重記録するものとする。この場合、まず、ページデータ＃１に基づいて、空間光変調器１０１によって画素毎に透過か遮光かを選択することで、空間的に変調された情報光１０２を生成し、レンズ１０３を介してホログラム記録媒体１００に照射する。同時に、ホログラム記録媒体１００に、情報光１０２と略直交する方向θ１から参照光１０４を照射して、ホログラム記録媒体１００の内部で、情報光１０２と参照光１０４との重ね合わせによってできる干渉縞を記録する。なお、回折効率を高めるために、参照光１０４は、シリンドリカルレンズ等により偏平ビームに変形し、干渉縞がホログラム記録媒体１００の厚み方向にまで渡って記録されるようにする。次のページデータ＃２の記録時には、θ１と異なる角度θ２から参照光１０４を照射し、この参照光１０４と情報光１０２とを重ね合わせることによって、同じホログラム記録媒体１００に対して情報を多重記録することができる。同様に、他のページデータ＃３〜＃ｎの記録時には、それぞれ異なる角度θ３〜θｎから参照光１０４を照射して、情報を多重記録する。このように情報が多重記録されたホログラムをスタックと呼ぶ。図２３に示した例では、ホログラム記録媒体１００は複数のスタック（スタック１，スタック２，…，スタックｍ，…）を有している。
【０００６】
スタックから任意のページデータを再生するには、そのページデータを記録した際と同じ入射角度の参照光１０４を、そのスタックに照射してやれば良い。そうすると、その参照光１０４は、そのページデータに対応した干渉縞によって選択的に回折され、再生光１０５が発生する。この再生光１０５は、レンズ１０６を介してＣＣＤアレイ１０７に入射し、再生光の２次元パターンがＣＣＤアレイ１０７によって検出される。そして、検出した再生光の２次元パターンを、記録時とは逆にデコードすることで原画像等の情報が再生される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図２３に示したような従来のデジタルボリュームホログラフィの記録再生方法では、記録時における情報光の２次元パターンのコントラストに比べて再生光の２次元パターンのコントラストが低下すると共に、再生光にはノイズ、特に直流ノイズが重畳するため、Ｓ／Ｎ比が低下し、情報再生の精度が低くなるという問題点があった。
【０００８】
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、ホログラフィを利用しながら、情報再生の精度を向上させることを可能とした光情報記録装置および方法、光情報再生装置および方法、ならびに光情報記録媒体を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
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情報記録層を備えた光情報記録媒体に対して情報を記録するための光情報記録装置であって、光情報記録媒体に照射される光束を出射する光源と、この光源から出射された光束の少なくとも一部を空間的に変調して、互いに相補的なパターンを有し、かつ互いに偏光方向の異なる２つの光束を生成する空間変調手段と、情報記録層に、空間変調手段によって生成された２つの光束の干渉による干渉パターンによって情報が記録され、再生用照射光を照射したときに偏光方向の違いによって互いに分離可能な２つの再生光が発生されるように、空間変調手段によって生成された２つの光束を情報記録層に対して照射する記録光学系とを備えたものである。
【００１０】
本発明の光情報再生装置は、ホログラフィを利用して、互いに相補的なパターンを有し、かつ互いに偏光方向の異なる２つの光束の干渉による干渉パターンによって情報が記録された情報記録層を備えた光情報記録媒体より情報を再生するための光情報再生装置であって、情報記録層より記録時における２つの光束に対応する２つの再生光が発生されるように、情報記録層に再生用照射光を照射する照射手段と、この照射手段によって再生用照射光が照射されることによって情報記録層より発生される２つの再生光を、偏光方向の違いによって互いに分離し、その分離された２つの再生光のパターンに対応する各信号を検出する検出手段と、この検出手段によって検出される各信号の差に基づいて、情報記録層に記録された情報を再生する情報再生手段とを備えたものである。
【００１１】
本発明の光情報記録方法は、ホログラフィを利用して情報が記録される情報記録層を備えた光情報記録媒体に対して情報を記録するための光情報記録方法であって、光源から出射された光束の少なくとも一部を空間的に変調して、互いに相補的なパターンを有し、かつ互いに偏光方向の異なる２つの光束を生成し、生成された２つの光束の干渉による干渉パターンによって情報が記録され、再生用照射光を照射したときに偏光方向の違いによって互いに分離可能な２つの再生光が発生されるように、２つの光束を情報記録層に対して照射するものである。
【００１２】
本発明の光情報再生方法は、ホログラフィを利用して、互いに相補的なパターンを有し、かつ互いに偏光方向の異なる２つの光束の干渉による干渉パターンによって情報が記録された情報記録層を備えた光情報記録媒体より情報を再生するための光情報再生方法であって、情報記録層より記録時における２つの光束に対応する２つの再生光が発生されるように、情報記録層に再生用照射光を照射し、再生用照射光が照射されることによって情報記録層より発生される２つの再生光を、偏光方向の違いによって互いに分離し、その分離された２つの再生光のパターンに対応する各信号を検出し、検出される各信号の差に基づいて、情報記録層に記録された情報を再生するものである。
【００１３】
本発明の光情報記録媒体は、ホログラフィを利用して、互いに相補的なパターンを有し、かつ互いに偏光方向の異なる２つの光束の干渉による干渉パターンによって情報が記録され、再生用照射光を照射したときに偏光方向の違いによって互いに分離可能な２つの再生光が発生されるような情報記録層を備えたものである。
【００１４】
本発明の光情報記録装置では、空間変調手段によって、光源から出射された光束の少なくとも一部が空間的に変調されて、互いに相補的なパターンを有する２つの光束が生成され、この２つの光束は、記録光学系によって情報記録層に対して照射され、２つの光束の干渉による干渉パターンによって情報記録層に情報が記録される。
【００１５】
本発明の光情報再生装置では、照射手段によって、情報記録層より記録時における互いに相補的なパターンを有する２つの光束に対応する２つの再生光が発生されるように、情報記録層に再生用照射光が照射され、この再生用照射光が照射されることによって情報記録層より発生される２つの再生光のパターンに対応する各信号が検出手段によって検出され、この検出される各信号の差に基づいて、情報再生手段によって、情報記録層に記録された情報が再生される。
【００１６】
本発明の光情報記録方法では、光源から出射された光束の少なくとも一部が空間的に変調されて、互いに相補的なパターンを有する２つの光束が生成され、この２つの光束が情報記録層に対して照射され、２つの光束の干渉による干渉パターンによって情報記録層に情報が記録される。
【００１７】
本発明の光情報再生方法では、情報記録層より記録時における互いに相補的なパターンを有する２つの光束に対応する２つの再生光が発生されるように、情報記録層に再生用照射光が照射され、この再生用照射光が照射されることによって情報記録層より発生される２つの再生光のパターンに対応する各信号が検出され、この検出される各信号の差に基づいて、情報記録層に記録された情報が再生される。
【００１８】
本発明の光情報記録媒体では、互いに相補的なパターンを有する２つの光束の干渉による干渉パターンによって、情報記録層に情報が記録される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
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。図１は、本発明の一実施の形態に係る光情報記録装置および光情報再生装置としての光情報記録再生装置におけるピックアップと本発明の一実施の形態に係る光情報記録媒体の構成を示す説明図、図２は本実施の形態に係る光情報記録再生装置の全体構成を示すブロック図である。
【００２０】
始めに、図１を参照して、本実施の形態に係る光情報記録媒体の構成について説明する。この光情報記録媒体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の一面に、ボリュームホログラフィを利用して情報が記録される情報記録層としてのホログラム層３と、反射膜５と、保護層４とを、この順番で積層して構成されている。ホログラム層３と保護層４との境界面には、半径方向に線状に延びる複数の位置決め領域としてのアドレス・サーボエリア６が所定の角度間隔で設けられ、隣り合うアドレス・サーボエリア６間の扇形の区間がデータエリア７になっている。アドレス・サーボエリア６には、サンプルドサーボ方式によってフォーカスサーボおよびトラッキングサーボを行うための情報とアドレス情報とが、予めエンボスピット等によって記録されている。なお、フォーカスサーボは、反射膜５の反射面を用いて行うことができる。トラッキングサーボを行うための情報としては、例えばウォプルピットを用いることができる。透明基板２は例えば０．６ｍｍ以下の適宜の厚み、ホログラム層３は例えば１０μｍ以上の適宜の厚みとする。ホログラム層３は、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）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。
【００２１】
次に、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１０は、図２に示したように、光情報記録媒体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、光情報記録媒体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、光情報記録媒体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、光情報記録媒体１に対して再生用参照光を照射し、再生光を検出して、光情報記録媒体１に記録されている情報を再生するためのピックアップ１１と、このピックアップ１１を光情報記録媒体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。
【００２２】
光情報記録再生装置１０は、更に、ピックアップ１１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、ピックアップ１１内のアクチュエータを駆動して対物レンズを光情報記録媒体１の厚み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に基づいてピックアップ１１内のアクチュエータを駆動して対物レンズを光情報記録媒体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を制御してピックアップ１１を光情報記録媒体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。
【００２３】
光情報記録再生装置１０は、更に、ピックアップ１１内の後述する２つのＣＣＤアレイの出力データをデコードして、光情報記録媒体１のデータエリア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とを備えている。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、ピックアップ１１，スピンドルサーボ回路８３およびスライドサーボ回路８８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。
【００２４】
図１に示したように、ピックアップ１１は、スピンドル８１に光情報記録媒体１が固定されたときに、光情報記録媒体１の透明基板２側に対向する対物レンズ１２と、この対物レンズ１２を光情報記録媒体１の厚み方向および半径方向に移動可能なアクチュエータ１３と、対物レンズ１２における光情報記録媒体１の反対側に、対物レンズ１２側から順に配設された２分割旋光板１４，Ｓ偏光ホログラム１５，空間光変調器１６，Ｐ偏光ホログラム２８，偏光ビームスプリッタ１７およびＣＣＤアレイ１８とを備えている。ピックアップ１１は、更に、偏光ビームスプリッタ１７の側方に配設されたレーザカプラ２０と、このレーザカプラ２０と偏光ビームスプリッタ１７との間に、レーザカプラ２０側より順に配設されたコリメータレンズ１９およびビームスプリッタ９２と、ビームスプリッタ９２の側方に配設されたＣＣＤアレイ９３とを備えている。Ｓ偏光ホログラム１５は、本発明における分離手段に対応する。ビームスプリッタ９２は、入射光の光量の半分を透過し半分を反射する光学素子である。ＣＣＤアレイ１８，９３の各出力信号は、図２における信号処理回路８３に入力されるようになっている。
【００２５】
レーザカプラ２０は、Ｓ偏光のレーザ光を出射し、このレーザ光は、コリメータレンズ１９によって平行光束とされ、ビームスプリッタ９２に入射し、その光量の半分がビームスプリッタ９２を透過して、偏光ビームスプリッタ１７に入射し、この偏光ビームスプリッタ１７で反射されて、Ｐ偏光ホログラム２８，空間光変調器１６，Ｓ偏光ホログラム１５および２分割旋光板１４を順に通過した後、対物レンズ１２によって集光されて、光情報記録媒体１に照射されるようになっている。また、光情報記録媒体１からの戻り光は、対物レンズ１２，２分割旋光板１４，Ｓ偏光ホログラム１５，空間光変調器１６およびＰ偏光ホログラム２８を順に通過した後、偏光ビームスプリッタ１７に入射し、そのうちのＰ偏光の光は偏光ビームスプリッタ１７を透過してＣＣＤアレイ１８に入射し、Ｓ偏光の光は偏光ビームスプリッタ１７で反射されてビームスプリッタ９２に入射し、その光量の半分がビームスプリッタ９２で反射されてＣＣＤアレイ９３に入射するようになっている。なお、Ｓ偏光とは偏光方向が入射面（図１の紙面）に垂直な直線偏光であり、Ｐ偏光とは偏光方向が入射面に平行な直線偏光である。
【００２６】
２分割旋光板１４は、図１において光軸の左側部分に配置された旋光板１４Ｌと、図１において光軸の右側部分に配置された旋光板１４Ｒとを有している。旋光板１４Ｌ，１４Ｒは、それぞれ例えば２枚の透明電極基板間に液晶を封入して構成されている。旋光板１４Ｌは、２枚の透明電極基板間に電圧を印加しない（以下、オフにすると言う。）と偏光方向を＋４５°回転させ、２枚の透明電極基板間に電圧を印加する（以下、オンにすると言う。）と偏光方向を回転させないようになっている。一方、旋光板１４Ｒは、オフにすると偏光方向を−４５°回転させ、オンにすると偏光方向を回転させないようになっている。
【００２７】
Ｓ偏光ホログラム１５は、Ｓ偏光に対してのみ、光を収束させるレンズ機能を有している。そして、空間光変調器１６側より平行光束のＰ偏光がＳ偏光ホログラム１５に入射した場合には、このＰ偏光は平行光束のままＳ偏光ホログラム１５を通過し、対物レンズ１２によって集光されて光情報記録媒体１に照射され、収束しながらホログラム層３を通過してホログラム層３と保護層４との境界面上で最も小径となるように収束するようになっている。一方、空間光変調器１６側より平行光束のＳ偏光がＳ偏光ホログラム１５に入射した場合には、このＳ偏光はＳ偏光ホログラム１５によって若干収束された後、対物レンズ１２によって集光されて光情報記録媒体１に照射され、ホログラム層３と保護層４との境界面よりも手前側で一旦最も小径となるように収束した後、発散しながらホログラム層３を通過するようになっている。一方、Ｐ偏光ホログラム２８は、Ｐ偏光に対してのみ、光を収束させるレンズ機能を有している。
【００２８】
空間光変調器１６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偏光方向を選択することによって、偏光方向の違いによって光を空間的に変調することができるようになっている。空間光変調器１６は、具体的には、例えば、液晶の旋光性を利用した液晶表示素子において偏光板を除いたものと同等の構成である。ここでは、空間光変調器１６は、各画素毎に、オフにすると偏光方向を＋９０°回転させ、オンにすると偏光方向を回転させないようになっている。空間光変調器１６における液晶としては、例えば、応答速度の速い（μ秒のオーダ）強誘電液晶を用いることができる。これにより、高速な記録が可能となり、例えば、１ページ分の情報を数μ以下で記録することが可能となる。
【００２９】
図３は図１におけるレーザカプラ２０の構成を示す斜視図、図４はレーザカプラ２０の側面図である。これらの図に示したように、レーザカプラ２０は、フォトディテクタ２５，２６が形成された半導体基板２１と、この半導体基板２１上においてフォトディテクタ２５，２６を覆うように配置され、半導体基板２１上に接合されたプリズム２２と、半導体基板２１上においてフォトディテクタ２５，２６が形成された位置と異なる位置に配置され、半導体基板２１上に接合された半導体素子２３と、この半導体素子２３上に接合された半導体レーザ２４とを備えている。半導体レーザ２４は、プリズム２２側に向けて水平方向に前方レーザ光を出射すると共に、前方レーザ光と反対方向に後方レーザ光を出射するようになっている。プリズム２２の半導体レーザ２４側には斜面が形成され、この斜面は、半導体レーザ２４からの前方レーザ光の一部を反射して、半導体基板２１に対して垂直な方向に出射すると共に、光情報記録媒体１からの戻り光の一部を透過する半反射面２２ａになっている。また、プリズム２２の上面は、図４に示したようにプリズム２２内を通過する光を全反射する全反射面２２ｂになっている。半導体素子２３には、半導体レーザ２４からの後方レーザ光を受光するフォトディテクタ２７が形成されている。このフォトディテクタ２７の出力信号は、半導体レーザ２４の出力を自動調整するために用いられるようになっている。半導体基板２１には、各種のアンプやその他の電子部品が内蔵されている。半導体素子２３には、半導体レーザ２４を駆動するアンプ等の電子部品が内蔵されている。
【００３０】
図３および図４に示したレーザカプラ２０では、半導体レーザ２４からの前方レーザ光は、一部がプリズム２２の半反射面２２ａで反射されて、図１におけるコリメータレンズ１９に入射するようになっている。また、コリメータレンズ１９によって集光された光情報記録媒体１からの戻り光は、一部がプリズム２２の半反射面２２ａを透過して、プリズム２２内に導かれ、フォトディテクタ２５に向かうようになっている。フォトディテクタ２５上には半反射膜が形成されており、プリズム２２内に導かれた光の一部は、フォトディテクタ２５上の半反射膜を透過してフォトディテクタ２５に入射し、残りの一部はフォトディテクタ２５上の半反射膜で反射され、更にプリズム２２の全反射面２２ｂで反射されてフォトディテクタ２６に入射するようになっている。
【００３１】
ここで、図４に示したように、プリズム２２内に導かれた光は、フォトディテクタ２５，２６間の光路の途中で一旦最も小径となるように収束するようになっている。そして、レーザカプラ２０からの光が光情報記録媒体１におけるホログラム層３と保護層４の境界面上で最も小径となるように収束する合焦状態のときにはフォトディテクタ２５，２６に対する入射光の径が等しくなり、合焦状態から外れたときにはフォトディテクタ２５，２６に対する入射光の径が異なるようになっている。フォトディテクタ２５，２６に対する入射光の径の変化は、互いに逆方向になるため、フォトディテクタ２５，２６に対する入射光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。図３に示したように、フォトディテクタ２５，２６は、それぞれ３分割された受光部を有している。フォトディテクタ２５における受光部をＡ１，Ｃ１，Ｂ１、フォトディテクタ２６における受光部をＡ２，Ｃ２，Ｂ２とする。Ｃ１，Ｃ２は、それぞれ、Ａ１，Ｂ１間、Ａ２，Ｂ２間の中央部分の受光部である。また、各受光部間の分割線は、光情報記録媒体１におけるトラック方向に対応する方向と平行になるように配置されている。従って、受光部Ａ１，Ｂ１間およびＡ２，Ｂ２間の出力の差から、プュッシュプル法によってトラッキングエラー信号を得ることができる。
【００３２】
なお、レーザカプラ２０内の半導体レーザ２４の出力の制御や、２分割旋光板１４および空間光変調器１６の制御は、それぞれ、図１におけるコントローラ９０の制御の下で、図示しない駆動回路によって行われるようになっている。
【００３３】
図５は、フォトディテクタ２５，２６の出力に基づいて、フォーカスエラー信号，トラッキングエラー信号および再生信号を検出するための検出回路８５の構成を示すブロック図である。この検出回路８５は、フォトディテクタ２５の受光部Ａ１，Ｂ１の各出力を加算する加算器３１と、この加算器３１の出力の利得を調整する利得調整アンプ３２と、フォトディテクタ２５の受光部Ｃ１の出力の利得を調整する利得調整アンプ３３と、利得調整アンプ３２の出力と利得調整アンプ３３の出力との差を演算する減算器３４と、フォトディテクタ２６の受光部Ａ２，Ｂ２の各出力を加算する加算器３５と、この加算器３５の出力の利得を調整する利得調整アンプ３６と、フォトディテクタ２６の受光部Ｃ２の出力の利得を調整する利得調整アンプ３７と、利得調整アンプ３６の出力と利得調整アンプ３７の出力との差を演算する減算器３８と、減算器３４の出力と減算器３８の出力との差を演算してフォーカスエラー信号ＦＥを生成する減算器３９とを備えている。
【００３４】
検出回路８５は、更に、フォトディテクタ２５の受光部Ａ１の出力と受光部Ｂ１の出力との差を演算する減算器４０と、フォトディテクタ２６の受光部Ａ２の出力と受光部Ｂ２の出力との差を演算する減算器４１と、減算器４０の出力と減算器４１の出力との差を演算してトラッキングエラー信号ＴＥを生成する減算器４２とを備えている。検出回路８５は、更に、加算器３１の出力と受光部Ｃ１の出力とを加算する加算器４３と、加算器３５の出力と受光部Ｃ２の出力とを加算する加算器４４と、加算器４３の出力と加算器４４の出力とを加算して再生信号ＲＦを生成する加算器４５とを備えている。なお、本実施の形態では、再生信号ＲＦは、光情報記録媒体１におけるアドレス・サーボエリア６に記録された情報を再生した信号である。
【００３５】
次に、本実施の形態に係る光情報記録再生装置および光情報記録媒体の作用について、サーボ時、記録時、再生時に分けて、順に説明する。なお、サーボ時、記録時、再生時のいずれのときも、光情報記録媒体１は規定の回転数を保つように制御されてスピンドルモータ８２によって回転される。
【００３６】
まず、サーボ時の作用について説明する。図６はサーボ時におけるピックアップ１１の状態を示す説明図、図８はサーボ時における光の状態を示す説明図である。これらの図に示したように、サーボ時には、空間光変調器１６の全画素がオフにされ、２分割旋光板１４の各旋光板１４Ｌ，１４Ｒはオンにされる。レーザカプラ２０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１２の出射光がアドレス・サーボエリア６を通過するタイミングを予測し、対物レンズ１２の出射光がアドレス・サーボエリア６を通過する間、上記の設定とする。
【００３７】
レーザカプラ２０から出射されたＳ偏光のレーザ光は、コリメータレンズ１９によって平行光束とされ、ビームスプリッタ９２に入射し、その光量の半分がビームスプリッタ９２を透過して、偏光ビームスプリッタ１７に入射し、この偏光ビームスプリッタ１７で反射され、何ら影響を受けずにＰ偏光ホログラム２８を通過し、空間光変調器１６に入射する。ここで、空間光変調器１６の全画素がオフにされているので、空間光変調器１６を通過した後の光は、偏光方向が＋９０°回転されてＰ偏光となる。なお、図８において符号５１で示した記号はＳ偏光を表し、符号５２で示した記号はＰ偏光を表している。空間光変調器１６を通過した後のＰ偏光の光は、何ら影響を受けずにＳ偏光ホログラム１５を通過し、２分割旋光板１４に入射する。ここで、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｌ，１４Ｒは共にオンにされているので、光は何ら影響を受けずに２分割旋光板１４を通過する。２分割旋光板１４を通過した光は、対物レンズ１２によって集光されて、光情報記録媒体１におけるホログラム層３と保護層４の境界面上で最も小径となるように収束するように、情報記録媒体１に照射される。この光は、情報記録媒体１の反射膜５で反射され、その際、アドレス・サーボエリア６におけるエンボスピットによって変調されて、対物レンズ１２側に戻ってくる。この戻り光は、対物レンズ１２で平行光束とされ、何ら影響を受けずに２分割旋光板１４およびＳ偏光ホログラム１５を通過し、空間光変調器１６に入射し、ここで、偏光方向が回転されて再びＳ偏光とされ、何ら影響を受けずにＰ偏光ホログラム２８を通過し、偏光ビームスプリッタ１７で反射されて、ビームスプリッタ９２に入射し、その光量の半分がビームスプリッタ９２を透過して、レーザカプラ２０に入射し、フォトディテクタ２５，２６によって検出される。そして、このフォトディテクタ２５，２６の出力に基づいて、図５に示した検出回路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、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。
【００３８】
なお、上記のサーボ時における設定では、ピックアップ１１の構成は、ＣＤ（コンパクト・ディスク）やＤＶＤ（デジタル・ビデオ・ディスク）やＨＳ（ハイパー・ストレージ・ディスク）等の通常の光ディスクに対する記録，再生用のピックアップ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１０では、通常の光ディスク装置との互換性を持たせるように構成することも可能である。
【００３９】
ここで、後の説明で使用するＡ偏光およびＢ偏光を以下のように定義する。すなわち、図７に示したように、Ａ偏光はＳ偏光を−４５°またはＰ偏光を＋４５°偏光方向を回転させた直線偏光とし、Ｂ偏光はＳ偏光を＋４５°またはＰ偏光を−４５°偏光方向を回転させた直線偏光とする。Ａ偏光とＢ偏光は、互いに偏光方向が直交している。
【００４０】
次に、記録時の作用について説明する。図９は記録時におけるピックアップ１１の状態を示す説明図、図１０および図１１は記録時における光の状態を示す説明図である。これらの図に示したように、記録時には、空間光変調器１６は、記録する情報に応じて各画素毎にオフとオンを選択する。本実施の形態では、２画素で１ビットの情報を表現する。この場合、必ず、１ビットの情報に対応する２画素のうちの一方をオン、他方をオフとする。また、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｌ，１４Ｒは共にオフにされる。レーザカプラ２０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１２の出射光がデータエリア７を通過するタイミングを予測し、対物レンズ１２の出射光がデータエリア７を通過する間、上記の設定とする。対物レンズ１２の出射光がデータエリア７を通過する間は、フォーカスサーボおよびトラッキングサーボは行われず、対物レンズ１２は固定されている。
【００４１】
レーザカプラ２０から出射されたＳ偏光のレーザ光は、コリメータレンズ１９によって平行光束とされ、ビームスプリッタ９２に入射し、その光量の半分がビームスプリッタ９２を透過して、偏光ビームスプリッタ１７に入射し、この偏光ビームスプリッタ１７で反射され、何ら影響を受けずにＰ偏光ホログラム２８を通過し、空間光変調器１６に入射する。ここで、空間光変調器１６のうちオンにされている画素を通過した光は偏光方向が回転されずにＳ偏光のままとなり、オフにされている画素を通過した光は偏光方向が＋９０°回転されてＰ偏光となる。空間光変調器１６を通過した後の光はＳ偏光ホログラム１５に入射する。ここで、Ｓ偏光ホログラム１５はＳ偏光のみを収束させるので、空間光変調器１６からの光のうちのＰ偏光成分は平行光束のままＳ偏光ホログラム１５を通過し、対物レンズ１２によって集光されて光情報記録媒体１に照射され、収束しながらホログラム層３を通過してホログラム層３と保護層４との境界面上で最も小径となるように収束する。一方、空間光変調器１６からの光のうちのＳ偏光成分はＳ偏光ホログラム１５によって若干収束された後、対物レンズ１２によって集光されて光情報記録媒体１に照射され、ホログラム層３と保護層４との境界面よりも手前側で一旦最も小径となるように収束した後、発散しながらホログラム層３を通過する。本実施の形態では、ホログラム層３と保護層４との境界面上で最も小径となるように収束する光と、ホログラム層３と保護層４との境界面よりも手前側で最も小径となるように収束する光は、互いに相補的なパターンを有する光束であり、この２つの光束の干渉による干渉パターンによってホログラム層３に情報が記録されるようになっている。従って、２つの光束は、一方を情報光とすると他方が記録用参照光となる関係にあり、いずれも情報光と成り得るし、記録用参照光とも成り得る。
【００４２】
Ｓ偏光ホログラム１５からの光束のうち、光軸の左側部分は２分割旋光板１４の旋光板１４Ｌによって、偏光方向が＋４５°回転され、光軸の右側部分は２分割旋光板１４の旋光板１４Ｒによって、偏光方向が−４５°回転される。ここで、便宜上、空間光変調器１６のオフの画素を通過し旋光板１４Ｌを通過した光束を参照光ＯＦＦ−Ｌと記し、同様に、空間光変調器１６のオンの画素を通過し旋光板１４Ｌを通過した光束を情報光ＯＮ−Ｌ、空間光変調器１６のオフの画素を通過し旋光板１４Ｒを通過した光束を参照光ＯＦＦ−Ｒ、空間光変調器１６のオンの画素を通過し旋光板１４Ｒを通過した光束を情報光ＯＮ−Ｒと記す。なお、この標記方法は、あくまで、説明を簡単にするためのものであり、空間光変調器１６のオフの画素を通過し旋光板１４Ｌ，１４Ｒを通過した光束を情報光とし、空間光変調器１６のオンの画素を通過し旋光板１４Ｌ，１４Ｒを通過した光束を参照光と呼んでも何ら差し支えない。
【００４３】
図１０に示したように、参照光ＯＦＦ−Ｌは旋光板１４Ｌを通過してＡ偏光の光となり、情報光ＯＮ−Ｒは旋光板１４Ｒを通過してＡ偏光の光となる。なお、図１０において符号５３で示した記号はＡ偏光を表している。また、図１１に示したように、参照光ＯＦＦ−Ｒは旋光板１４Ｒを通過してＢ偏光の光となり、情報光ＯＮ−Ｌは旋光板１４Ｌを通過してＢ偏光の光となる。なお、図１１において符号５４で示した記号はＢ偏光を表している。本実施の形態では、上記の４種類の光束を用いて、ホログラム層３に情報を記録する。この情報の記録方法について、図１０および図１１を参照して詳しく説明する。
【００４４】
図１０は、参照光ＯＦＦ−Ｌと情報光ＯＮ−Ｒとの干渉の様子を示したものである。この図に示したように、光軸の左側の領域において、参照光ＯＦＦ−Ｌは収束しながらホログラム層３を通過し、情報光ＯＮ−Ｒは発散しながらホログラム層３を通過し、これらの光は共にＡ偏光であるため干渉する。そして、レーザカプラ２０の出射光の出力が高出力になったときに、参照光ＯＦＦ−Ｌと情報光ＯＮ−Ｒとの干渉パターンがホログラム層３内に体積的に記録される。なお、光軸の左側の領域では、参照光ＯＦＦ−Ｒが反射膜５で反射した光も通過するが、この参照光ＯＦＦ−ＲはＢ偏光であり、Ａ偏光とは偏光方向が直交するため、Ａ偏光の参照光ＯＦＦ−Ｌおよび情報光ＯＮ−Ｒとは干渉しない。
【００４５】
図１１は、参照光ＯＦＦ−Ｒと情報光ＯＮ−Ｌとの干渉の様子を示したものである。この図に示したように、光軸の右側の領域において、参照光ＯＦＦ−Ｒは収束しながらホログラム層３を通過し、情報光ＯＮ−Ｌは発散しながらホログラム層３を通過し、これらの光は共にＢ偏光であるため干渉する。そして、レーザカプラ２０の出射光の出力が高出力になったときに、参照光ＯＦＦ−Ｒと情報光ＯＮ−Ｌとの干渉パターンがホログラム層３内に体積的に記録される。なお、光軸の右側の領域では、参照光ＯＦＦ−Ｌが反射膜５で反射した光も通過するが、この参照光ＯＦＦ−ＬはＡ偏光であり、Ｂ偏光とは偏光方向が直交するため、Ｂ偏光の参照光ＯＦＦ−Ｒおよび情報光ＯＮ−Ｌとは干渉しない。
【００４６】
このように、本実施の形態では、光軸の左側の領域と右側の領域とで、干渉させる光の偏光方向を直交させているので、余分な干渉縞の発生を防止して、ＳＮ比の低下を防止することができる。
【００４７】
なお、本実施の形態では、記録用参照光も、空間光変調器１６によって空間的に変調された光であるため、ホログラム層３の一断面を見ると、画素単位の情報光の中には、画素単位の記録用参照光が存在しないために干渉縞が生じない情報光もあるが、このような情報光でも、ホログラム層３内において必ず画素単位の記録用参照光が存在する部分を通過して干渉縞を発生させるので、問題は生じない。なお、空間光変調器１６では、２画素で１ビットの情報を表現し、１ビットの情報に対応する２画素のうちの一方をオン、他方をオフとしている。従って、情報の内容にかかわらず記録用参照光の光量は略一定となる。図１２は、ホログラム層３内において画素単位の記録用参照光５５と画素単位の情報光５６とが体積的に干渉する様子を概念的に表したものである。この図では、簡単のために、画素単位の記録用参照光５５と画素単位の情報光５６とが交互に配置された例を示している。この例では、画素単位の記録用参照光５５は互いに異なる角度θ1 ，θ3 ，…，θn-3 ，θn-1 を有する収束光であり、画素単位の情報光５６は互いに異なる角度θ2 ，θ4 ，…，θn-2 ，θn を有する発散光である。この図から分かるように、各画素単位の情報光５６は、ホログラム層３内において必ず、いずれかの画素単位の記録用参照光５５と交差して干渉縞を発生させる。
【００４８】
また、本実施の形態では、情報光と記録用参照光は、共に、ホログラム層３の同一の面側より他方の面側に進行するので、ホログラム層３には、透過型（フレネル型）のホログラムが形成される。透過型のホログラムでは、ホログラム層３の一方の面側より再生用参照光を照射すると、ホログラム層３の他方の面側に再生光が出射される。
【００４９】
次に、再生時の作用について説明する。図１３は再生時におけるピックアップ１１の状態を示す説明図、図１４ないし図１７は再生時における光の状態を示す説明図である。これらの図に示したように、再生時には、空間光変調器１６の全画素がオンにされ、２分割旋光板１４の各旋光板１４Ｌ，１４Ｒはオフにされる。レーザカプラ２０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１２の出射光がデータエリア７を通過するタイミングを予測し、対物レンズ１２の出射光がデータエリア７を通過する間、上記の設定とする。対物レンズ１２の出射光がデータエリア７を通過する間は、フォーカスサーボおよびトラッキングサーボは行われず、対物レンズ１２は固定されている。
【００５０】
レーザカプラ２０から出射されたＳ偏光のレーザ光は、コリメータレンズ１９によって平行光束とされ、ビームスプリッタ９２に入射し、その光量の半分がビームスプリッタ９２を透過して、偏光ビームスプリッタ１７に入射し、この偏光ビームスプリッタ１７で反射され、何ら影響を受けずにＰ偏光ホログラム２８を通過し、空間光変調器１６に入射する。ここで、空間光変調器１６の全画素がオンにされているので、空間光変調器１６を通過した後の光は、偏光方向が回転されずＳ偏光のままである。空間光変調器１６を通過した後のＳ偏光の光は、Ｓ偏光ホログラム１５によって若干収束された後、対物レンズ１２によって集光されて光情報記録媒体１に照射され、厚み方向について記録用参照光と同じ位置であるホログラム層３と保護層４との境界面よりも手前側の位置で一旦最も小径となるように収束した後、発散しながらホログラム層３を通過する。この光が再生用参照光６１となる。
【００５１】
Ｓ偏光ホログラム１５からの光束のうち、光軸の右側部分は２分割旋光板１４の旋光板１４Ｒによって、偏光方向が−４５°回転されて、Ａ偏光の光束となる。この光束を参照光６１Ｒと記す。また、Ｓ偏光ホログラム１５からの光束のうち、光軸の左側部分は２分割旋光板１４の旋光板１４Ｌによって、偏光方向が＋４５°回転されて、Ｂ偏光の光束となる。この光束を参照光６１Ｌと記す。本実施の形態では、参照光６１Ｒ，６１Ｌによって、ホログラム層３より１次的な再生光が発生され、この１次的な再生光は反射膜５で反射されることによってホログラム層３に照射され、この１次的な再生光を２次的な参照光として、ホログラム層３より２次的な再生光が発生する。１次的な再生光は本発明における第１の再生光に対応し、２次的な再生光は本発明における第２の再生光に対応する。本実施の形態では、これら１次的な再生光と第２の再生光の双方を用いて情報を再生するようになっている。
【００５２】
図１４は、参照光６１Ｒによって１次的な再生光が発生される様子を示したものである。この図に示したように、参照光６１Ｒは、図１０に示した記録時における情報光ＯＮ−Ｒと厚み方向について同じ位置で最も小径となるように収束する光である。従って、この参照光６１Ｒにより、ホログラム層３より、図１０に示した記録時における参照光ＯＦＦ−Ｌに対応する１次的な再生光６２Ｒが発生される。なお、記録時における情報光ＯＮ−Ｒは空間光変調器１６によって空間的に変調された光であったのに対して、再生時における参照光６１Ｒは均一な光であるが、光演算により、再生時における参照光６１Ｒのうち、記録時における情報光ＯＮ−Ｒに対応する部分のみによって１次的な再生光６２Ｒが発生される。
【００５３】
図１５は、１次的な再生光６２Ｒを２次的な参照光として２次的な再生光が発生される様子を示したものである。この図に示したように、１次的な再生光６２Ｒは、ホログラム層３と保護層４の境界面上で最も小径となるように収束するように反射膜５の方向へ進行し、反射膜５で反射され、２次的な参照光６３Ｒとして、ホログラム層３に照射される。この２次的な参照光６３Ｒは、図１１に示した記録時における参照光ＯＦＦ−Ｒと同じ位置で最も小径となるように収束し、且つ反対方向に進む光である。従って、この２次的な参照光６３Ｒにより、ホログラム層３より、図１１に示した記録時における情報光ＯＮ−Ｌに対応する２次的な再生光６４Ｒが発生される。なお、この場合も、光演算により、２次的な参照光６３Ｒのうち、記録時における参照光ＯＦＦ−Ｒに対応する部分のみによって２次的な再生光６４Ｒが発生される。
【００５４】
２次的な再生光６４Ｒは、対物レンズ１２によって若干収束された後、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｌを通過してＰ偏光の光束となり、何ら影響を受けずにＳ偏光ホログラム１５および空間光変調器１６を通過し、Ｐ偏光ホログラム２８に入射し、平行光束とされて偏光ビームスプリッタ１７に入射し、この偏光ビームスプリッタ１７を透過してＣＣＤアレイ１８に入射する。
【００５５】
一方、１次的な再生光６２Ｒは、反射膜５で反射され、対物レンズ１２によって平行光束とされた後、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｒ，１４Ｌを通過してＳ偏光の光束となる。この１次的な再生光６２Ｒは、Ｓ偏光ホログラム１５によって若干収束された後、何ら影響を受けずに空間光変調器１６およびＰ偏光ホログラム２８を通過し、偏光ビームスプリッタ１７に入射し、偏光ビームスプリッタ１７で反射されてビームスプリッタ９２に入射し、その光量の半分がビームスプリッタ９２で反射されてＣＣＤアレイ９３に入射する。
【００５６】
図１６は、参照光６１Ｌによって１次的な再生光が発生される様子を示したものである。この図に示したように、参照光６１Ｌは、図１１に示した記録時における情報光ＯＮ−Ｌと厚み方向について同じ位置で最も小径となるように収束する光である。従って、この参照光６１Ｌにより、ホログラム層３より、図１１に示した記録時における参照光ＯＦＦ−Ｒに対応する１次的な再生光６２Ｌが発生される。なお、記録時における情報光ＯＮ−Ｌは空間光変調器１６によって空間的に変調された光であったのに対して、再生時における参照光６１Ｌは均一な光であるが、光演算により、再生時における参照光６１Ｌのうち、記録時における情報光ＯＮ−Ｌに対応する部分のみによって１次的な再生光６２Ｌが発生される。
【００５７】
図１７は、１次的な再生光６２Ｌを２次的な参照光として２次的な再生光が発生される様子を示したものである。この図に示したように、１次的な再生光６２Ｌは、ホログラム層３と保護層４の境界面上で最も小径となるように収束するように反射膜５の方向へ進行し、反射膜５で反射され、２次的な参照光６３Ｌとして、ホログラム層３に照射される。この２次的な参照光６３Ｒは、図１０に示した記録時における参照光ＯＦＦ−Ｌと同じ位置で最も小径となるように収束し、且つ反対方向に進む光である。従って、この２次的な参照光６３Ｌにより、ホログラム層３より、図１０に示した記録時における情報光ＯＮ−Ｒに対応する２次的な再生光６４Ｌが発生される。なお、この場合も、光演算により、２次的な参照光６３Ｌのうち、記録時における参照光ＯＦＦ−Ｌに対応する部分のみによって２次的な再生光６４Ｌが発生される。
【００５８】
２次的な再生光６４Ｌは、対物レンズ１２によって若干収束された後、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｒを通過してＰ偏光の光束となり、何ら影響を受けずにＳ偏光ホログラム１５および空間光変調器１６を通過し、Ｐ偏光ホログラム２８に入射し、平行光束とされて偏光ビームスプリッタ１７に入射し、この偏光ビームスプリッタ１７を透過してＣＣＤアレイ１８に入射する。
【００５９】
一方、１次的な再生光６２Ｌは、反射膜５で反射され、対物レンズ１２によって平行光束とされた後、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｌを通過してＳ偏光の光束となる。この１次的な再生光６２Ｌは、Ｓ偏光ホログラム１５によって若干収束された後、何ら影響を受けずに空間光変調器１６およびＰ偏光ホログラム２８を通過し、偏光ビームスプリッタ１７に入射し、偏光ビームスプリッタ１７で反射されてビームスプリッタ９２に入射し、その光量の半分がビームスプリッタ９２で反射されてＣＣＤアレイ９３に入射する。
【００６０】
このようにして、ＣＣＤアレイ１８には、２次的な再生光６４Ｒ，６４Ｌが入射し、ＣＣＤアレイ１８上では、記録時に空間光変調器１６においてオンであった画素に対応する部分のみが明るく照射され、その２次元パターンがＣＣＤアレイ１８によって検出される。一方、ＣＣＤアレイ９３には、１次的な再生光６２Ｒ，６２Ｌが入射し、ＣＣＤアレイ９３上では、記録時に空間光変調器１６においてオフであった画素に対応する部分のみが明るく照射され、その２次元パターンがＣＣＤアレイ９３によって検出される。なお、図１３では、参照光６１Ｌ，６１Ｒを合わせて再生用参照光６１と表し、２次的な再生光６４Ｒ，６４Ｌを合わせて２次的な再生光６４と表し、１次的な再生光６２Ｒ，６２Ｌを合わせて１次的な再生光６２と表している。
【００６１】
ここで、ＣＣＤアレイ９３に入射する１次的な再生光６２と、ＣＣＤアレイ１８に入射する２次的な再生光６４との関係について説明する。１次的な再生光６２は、図１０および図１１に示した記録時における情報光ＯＮ−Ｒ，ＯＮ−Ｌに対応する参照光６１によって再生される光束であるので、記録時における参照光ＯＦＦ−Ｒ，ＯＦＦ−Ｌと同じパターンを有する光束である。一方、２次的な再生光６４は、記録時における参照光ＯＦＦ−Ｒ，ＯＦＦ−Ｌに対応する１次的な再生光６２によって再生される光束であるので、記録時における情報光ＯＮ−Ｒ，ＯＮ−Ｌと同じパターンを有する光束である。ここで、参照光ＯＦＦ−Ｒ，ＯＦＦ−Ｌのパターンと情報光ＯＮ−Ｒ，ＯＮ−Ｌのパターンは、相補的な関係になっている。従って、１次的な再生光６２と２次的な再生光６４は、明暗の関係が互いに逆の相補的なパターンを有する光束である。このことは、１次的な再生光６２と２次的な再生光６４は、いずれも、ホログラム層３に記録された情報を担持していることを意味する。
【００６２】
本実施の形態では、１次的な再生光６２のパターンと２次的な再生光６４のパターンとの差を求めることにより、いわゆる差動検出によって、ホログラム層３に記録された情報を再生する。なお、ＣＣＤアレイ９３に入射する１次的な再生光６２と、ＣＣＤアレイ１８に入射する２次的な再生光６４とでは、光量およびパターンの大きさが異なるため、実際には、レンズ等を用いて光学的に１次的な再生光６２のパターンと２次的な再生光６４のパターンの大きさを合わせたり、ＣＣＤアレイ９３，１８の出力信号に対する信号処理によってＣＣＤアレイ９３，１９によって検出されるパターンの大きさを合わせたりすると共に、ＣＣＤアレイ９３，１８の出力信号のレベルを合わせて、ＣＣＤアレイ９３の出力信号に対応する補正された信号とＣＣＤアレイ１８の出力信号に対応する補正された信号とを生成し、この両信号の差を演算して、ホログラム層３に記録された情報を再生する。なお、ＣＣＤアレイ９３，１８の出力信号に対する信号処理は、図２における信号処理回路８９によって行われる。
【００６３】
なお、再生時において、再生用参照光６１は、光情報記録媒体１の反射膜５で反射されてピックアップ１１側に戻るが、この戻り光のうちの大部分の戻り光６４は、図１４および図１６に示したように、デフォーカス状態となるため、再生光の検出には影響を及ぼさない。また、再生用参照光６１の戻り光のうちの中央部分の若干の戻り光６５は、図１８に示したように、対物レンズ１２によって空間光変調器１６の中心部に集光される。この戻り光６５は、２分割旋光板１４によってＰ偏光とされる。そこで、空間光変調器１６において、中心部の数画素のみをオフにし、戻り光６５をＳ偏光に変え、偏光ビームスプリッタ１７で反射されるようにすれば、更に、ＣＣＤアレイ１８によって検出される情報のＳＮ比を高めることができる。また、空間光変調器１６における中心部の数画素のみをオフにしておくことで、２分割旋光板１４の中央部分を通過して空間光変調器１６に戻ってくるような不確定光も、偏光ビームスプリッタ１７で反射されるようにして、ＣＣＤアレイ１８に入射する再生光から分離することができる。
【００６４】
ところで、ＣＣＤアレイ１８，９３によって、再生光の２次元パターンを検出する場合、再生光とＣＣＤアレイ１８，９３とを正確に位置決めするか、ＣＣＤアレイ１８，９３の検出データから再生光のパターンにおける基準位置を認識する必要がある。本実施の形態では、後者を採用する。ここで、図１９および図２０を参照して、ＣＣＤアレイ１８，９３の検出データから再生光のパターンにおける基準位置を認識する方法について説明する。図１９（ａ）に示したように、ピックアップ１１におけるアパーチャは、２分割旋光板１４によって、光軸を中心として対称な２つの領域７１Ｌ，７１Ｒに分けられる。更に、図１９（ｂ）に示したように、アパーチャは、空間光変調器１６によって、複数の画素７２に分けられる。この画素７２が、２次元パターンデータの最小単位となる。本実施の形態では、２画素で１ビットのデジタルデータ“０”または“１”を表現し、１ビットの情報に対応する２画素のうちの一方をオン、他方をオフとしている。２画素が共にオンまたは共にオフの場合はエラーデータとなる。このように、２画素で１ビットのデジタルデータを表現することは、差動検出によりデータの検出精度を上げることができる等のメリットがある。図２０（ａ）は、１ビットのデジタルデータに対応する２画素の組７３を表したものである。この組７３が存在する領域を、以下、データ領域と言う。本実施の形態では、２画素が共にオンまたは共にオフの場合はエラーデータとなることを利用して、再生光のパターンにおける基準位置を示す基準位置情報を、情報光に含ませるようにしている。すなわち、図２０（ｂ）に示したように、２分割旋光板１４の分割線に平行な２画素の幅の部分と分割線に垂直な２画素の幅の部分とからなる十文字の領域７４に、故意に、エラーデータを所定のパターンで配置している。このエラーデータのパターンを、以下、トラッキング用画素パターンと言う。このトラッキング用画素パターンが基準位置情報となる。なお、図２０（ｂ）において、符号７５はオンの画素、符号７６はオフの画素を表している。また、中心部分の４画素の領域７７は、前述のように、再生用参照光の戻り光６５を分離するために常にオフにしておく。
【００６５】
トラッキング用画素パターンと、記録するデータに対応するパターンとを合わせると、図２１（ａ）に示したような２次元パターンとなる。本実施の形態では、更に、データ領域以外の領域のうち、図における上半分をオフにし、下半分をオンにすると共に、データ領域においてデータ領域以外の領域に接する画素については、データ領域以外の領域と反対の状態、すなわちデータ領域以外の領域がオフであればオン、データ領域以外の領域がオンであればオフとする。これにより、ＣＣＤアレイ１８，９３の検出データから、データ領域の境界部分をより明確に検出することが可能となる。
【００６６】
記録時には、図２１（ａ）に示したような２次元パターンに従って空間変調された情報光と記録用参照光との干渉パターンがホログラム層３に記録される。再生時に得られる再生光のパターンは、図２１（ｂ）に示したように、記録時に比べるとコントラストが低下し、ＳＮ比が悪くなっている。再生時には、ＣＣＤアレイ１８，９３によって、図２１（ｂ）に示したような再生光のパターンを検出し、データを判別するが、その際、トラッキング用画素パターンを認識し、その位置を基準位置としてデータを判別する。
【００６７】
図２２（ａ）は、再生光のパターンから判別したデータの内容を概念的に表したものである。図中のA-1-1 等の符号を付した領域がそれぞれ１ビットのデータを表している。本実施の形態では、データ領域を、トラッキング用画素パターンが記録された十文字の領域７４で分割することによって、４つ領域７８Ａ，７８Ｂ，７８Ｃ，７８Ｄに分けている。そして、図２２（ｂ）に示したように、対角の領域７８Ａ，７８Ｃを合わせて矩形の領域を形成し、同様に対角の領域７８Ｂ，７８Ｄを合わせて矩形の領域を形成し、２つの矩形の領域を上下に配置することでＥＣＣテーブルを形成するようにしている。ＥＣＣテーブルとは、記録すべきデータにＣＲＣ（巡回冗長チェック）コード等のエラー訂正コード（ＥＣＣ）を付加して形成したデータのテーブルである。なお、図２２（ｂ）は、ｎ行ｍ列のＥＣＣテーブルの一例を示したものであり、この他の配列も自由に設計することができる。また、図２２（ａ）に示したデータ配列は、図２２（ｂ）に示したＥＣＣテーブルのうちの一部を利用したものであり、図２２（ｂ）に示したＥＣＣテーブルのうち、図２２（ａ）に示したデータ配列に利用されない部分は、データの内容に関わらず一定の値とする。記録時には、図２２（ｂ）に示したようなＥＣＣテーブルを図２２（ａ）に示したように４つの領域７８Ａ，７８Ｂ，７８Ｃ，７８Ｄに分解して光情報記録媒体１に記録し、再生時には、図２２（ａ）に示したような配列のデータを検出し、これを並べ替えて図２２（ｂ）に示したようなＥＣＣテーブルを再生し、このＥＣＣテーブルに基づいてエラー訂正を行ってデータの再生を行う。
【００６８】
上述のような再生光のパターンにおける基準位置（トラッキング用画素パターン）の認識や、エラー訂正は、図２における信号処理回路８９によって行われる。
【００６９】
以上説明したように、本実施の形態に係る光情報記録再生装置１０および光情報記録媒体１によれば、記録時における光情報記録媒体１に対する記録用参照光および情報光の照射と、再生時における光情報記録媒体１に対する記録用参照光の照射および再生光の検出を、全て光情報記録媒体１に対して同一面側から同一軸上で行うようにしたので、従来のホログラフィック記録方式に比べて記録または再生のための光学系を小さく構成することができ、また、従来のホログラフィック記録方式の場合のような迷光の問題が生じない。また、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、通常の光ディスク装置と同様のピックアップ１１の形で構成することができる。
【００７０】
また、本実施の形態に係る光情報記録再生装置１０によれば、ホログラム層３に再生用参照光６１を照射することによってホログラム層３より得られる相補的なパターンを有する２つの光束を検出し、差動検出によって、両パターンに対応する信号の差を求めてホログラム層３に記録された情報を再生するようにしたので、両パターンに対応する信号の差を求めた結果得られる信号におけるコントラストを大きくすることができると共に、２つの光束における各パターンに重畳される直流ノイズ成分をキャンセルすることができ、その結果、ＳＮ比を向上させ、情報再生の精度を向上させることができる。
【００７１】
また、本実施の形態に係る光情報記録再生装置１０および光情報記録媒体１によれば、光情報記録媒体１にフォーカスサーボおよびトラッキングサーボを行うための情報を記録し、この情報を用いてフォーカスサーボおよびトラッキングサーボを行うことができるようにしたので、記録または再生のための光の位置決めを精度良く行うことができ、その結果、リムーバビリティが良く、ランダムアクセスが容易になると共に、記録容量および転送レートを大きくすることができる。
【００７２】
また、本実施の形態に係る光情報記録再生装置１０によれば、記録時に、記録用参照光および情報光の光軸の左側の領域と右側の領域とで、干渉させる光の偏光方向を直交させているので、余分な干渉縞の発生を防止でき、ＳＮ比の低下を防止することができる。
【００７３】
また、本実施の形態に係る光情報記録再生装置１０によれば、２つの再生光のパターンにおける基準位置を示す基準位置情報を、記録時における２つの光束に含ませるようにしたので、各再生光のパターンの認識が容易になると共に、両再生光のパターンに対応する信号の差を正確に求めることが可能となる。
【００７４】
また、本実施の形態に係る光情報記録再生装置１０によれば、液晶を利用して２分割旋光板１４および空間光変調器１６を構成したので、２分割旋光板１４および空間光変調器１６を実質的に機能させないようにすることも可能であり、そのため、従来の光ディスク装置との互換性を持たせるように構成することも可能である。
【００７５】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、例えば、上記実施の形態では、光情報記録媒体１におけるアドレス・サーボエリア６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、アドレス・サーボエリア６において、ホログラム層３の保護層４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ようにしても良い。
【００７６】
また、情報記録層３に記録された情報を検出する素子としては、ＣＣＤアレイではなく、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。）を用いても良い。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。
【００７７】
また、特に、情報記録層３に記録された情報を検出する素子としてスマート光センサを用いた場合には、光情報記録媒体１におけるアドレス・サーボエリア６に、アドレス情報等をエンボスピットによって記録しておく代わりに、予め、データエリア７におけるホログラフィを利用した記録と同様の方法で所定のパターンのアドレス情報等を記録しておき、サーボ時にもピックアップを再生時と同じ状態にして、そのアドレス情報等をスマート光センサで検出するようにしても良い。この場合、基本クロックおよびアドレスは、スマート光センサの検出データから直接得ることができる。トラッキングエラー信号は、スマート光センサ上の再生パターンの位置の情報から得ることができる。また、フォーカスサーボは、スマート光センサ上の再生パターンのコントラストが最大になるように対物レンズ１２を駆動することで行うことができる。また、再生時においても、フォーカスサーボを、スマート光センサ上の再生パターンのコントラストが最大になるように対物レンズ１２を駆動することで行うことが可能である。
【００７８】
また、記録する情報に応じて光束を変調する場合、実施の形態では偏光の違いによって変調するようにしたが、この他、光の強度や光の位相差等で変調するようにしても良い。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１ないし３のいずれかに記載の光情報記録装置によれば、空間変調手段によって、光源から出射された光束の少なくとも一部を空間的に変調して、互いに相補的なパターンを有する２つの光束を生成し、この２つの光束を記録光学系によって情報記録層に対して照射して、２つの光束の干渉による干渉パターンによって情報記録層に情報を記録するようにしたので、情報再生時には、互いに相補的なパターンを有する２つの再生光を得て、この２つの再生光を用いた差動検出により精度の良い情報再生が可能となり、ホログラフィを利用しながら、情報再生の精度を向上させることが可能となるという効果を奏する。
【００８０】
また、請求項２記載の光情報記録装置によれば、２つの光束が情報記録層の厚み方向について互いに異なる位置で収束するように、２つの光束を情報記録層に対して同一面側より照射するようにしたので、更に、記録のための光学系を小さく構成することができるという効果を奏する。
【００８１】
また、請求項３記載の光情報記録装置によれば、空間変調手段が、記録する情報に従って偏光方向の違いによって空間的に変調された光を発生することによって、互いに偏光方向の異なる２つの光束を生成し、記録光学系が、偏光方向によって収束位置を異ならせることによって、２つの光束を分離する分離手段と、この分離手段によって分離された２つの光束のうちの一方が収束しながら情報記録層を通過し、他方が一旦収束した後発散しながら情報記録層を通過するように、２つの光束を集光して情報記録層に照射する集光手段と、この集光手段によって照射される２つの光束が情報記録層において重なり合う領域において２つの光束の偏光方向が一致するように、光束の断面を２分割した各部分毎に、互いに異なる方向に２つの光束の偏光方向を変える旋光手段とを有するように構成したので、更に、情報記録層における余分な干渉縞の発生を防止でき、ＳＮ比の低下を防止することができるという効果を奏する。
【００８２】
請求項４ないし７のいずれかに記載の光情報再生装置によれば、照射手段によって、情報記録層より記録時における互いに相補的なパターンを有する２つの光束に対応する２つの再生光が発生されるように、情報記録層に再生用照射光を照射し、この再生用照射光が照射されることによって情報記録層より発生される２つの再生光のパターンに対応する各信号を検出手段によって検出し、検出される各信号の差に基づいて、情報再生手段によって、情報記録層に記録された情報を再生するようにしたので、精度の良い情報再生が可能となり、ホログラフィを利用しながら、情報再生の精度を向上させることが可能となるという効果を奏する。
【００８３】
また、請求項６記載の光情報再生装置によれば、第１の再生光および第２の再生光の偏光方向を互いに異なる方向とし、第１の再生光および第２の再生光を、偏光方向の違いによって分離するようにしたので、更に、第１の再生光と第２の再生光とを精度良く分離することができるという効果を奏する。
【００８４】
また、請求項７記載の光情報再生装置によれば、第１の再生光および第２の再生光が、それぞれのパターンにおける基準位置を示す基準位置情報を含み、情報再生手段が、基準位置情報に基づいて第１の再生光および第２の再生光の各パターンにおける基準位置を判別する基準位置判別手段を有するように構成したので、更に、各再生光のパターンの認識が容易になると共に、両再生光のパターンに対応する信号の差を正確に求めることが可能となるという効果を奏する。
【００８５】
請求項８記載の光情報記録方法によれば、光源から出射された光束の少なくとも一部を空間的に変調して、互いに相補的なパターンを有する２つの光束を生成し、この２つの光束を情報記録層に対して照射して、２つの光束の干渉による干渉パターンによって情報記録層に情報を記録するようにしたので、情報再生時には、互いに相補的なパターンを有する２つの再生光を得て、この２つの再生光を用いた差動検出により精度の良い情報再生が可能となり、ホログラフィを利用しながら、情報再生の精度を向上させることが可能となるという効果を奏する。
【００８６】
請求項９記載の光情報再生方法によれば、情報記録層より記録時における互いに相補的なパターンを有する２つの光束に対応する２つの再生光が発生されるように、情報記録層に再生用照射光を照射し、この再生用照射光が照射されることによって情報記録層より発生される２つの再生光のパターンに対応する各信号を検出して、検出される各信号の差に基づいて、情報記録層に記録された情報を再生するようにしたので、精度の良い情報再生が可能となり、ホログラフィを利用しながら、情報再生の精度を向上させることが可能となるという効果を奏する。
【００８７】
請求項１０ないし１２のいずれかに記載の光情報記録媒体によれば、互いに相補的なパターンを有する２つの光束の干渉による干渉パターンによって、情報記録層に情報が記録されるので、情報再生時には、互いに相補的なパターンを有する２つの再生光を得て、この２つの再生光を用いた差動検出により精度の良い情報再生が可能となり、ホログラフィを利用しながら、情報再生の精度を向上させることが可能となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る光情報記録再生装置におけるピックアップおよび光情報記録媒体の構成を示す説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る光情報記録再生装置の全体構成を示すブロック図である。
【図３】図１におけるレーザカプラの構成を示す斜視図である。
【図４】図１におけるレーザカプラの側面図である。
【図５】図２における検出回路の構成を示すブロック図である。
【図６】図１に示したピックアップのサーボ時における状態を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施の形態において使用する偏光を説明するための説明図である。
【図８】図６に示した状態のピックアップにおける光の状態を示す説明図である。
【図９】図１に示したピックアップの記録時における状態を示す説明図である。
【図１０】図９に示した状態のピックアップにおける光の状態を示す説明図である。
【図１１】図９に示した状態のピックアップにおける光の状態を示す説明図である。
【図１２】図１０および図１１に示したホログラム層内における干渉の様子を概念的に表す説明図である。
【図１３】図１に示したピックアップの再生時における状態を示す説明図である。
【図１４】図１３に示した状態のピックアップにおける光の状態を示す説明図である。
【図１５】図１３に示した状態のピックアップにおける光の状態を示す説明図である。
【図１６】図１３に示した状態のピックアップにおける光の状態を示す説明図である。
【図１７】図１３に示した状態のピックアップにおける光の状態を示す説明図である。
【図１８】図１３に示した状態のピックアップにおける再生用参照光の除去について説明するための説明図である。
【図１９】図１におけるＣＣＤアレイの検出データから再生光のパターンにおける基準位置を認識する方法について説明するための説明図である。
【図２０】図１におけるＣＣＤアレイの検出データから再生光のパターンにおける基準位置を認識する方法について説明するための説明図である。
【図２１】図１に示したピックアップにおける情報光のパターンと再生光のパターンを示す説明図である。
【図２２】図１に示したピックアップによって検出する再生光のパターンから判別するデータの内容とこのデータに対応するＥＣＣテーブルとを示す説明図である。
【図２３】従来のデジタルボリュームホログラフィにおける記録再生系の概略の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…光情報記録媒体、２…透明基板、３…ホログラム層、４…保護層、５…反射膜、６…アドレス・サーボエリア、７…データエリア、１０…光情報記録再生装置、１１…ピックアップ、１２…対物レンズ、１４…２分割旋光板、１５…Ｓ偏光ホログラム、１６…空間光変調器、１７…偏光ビームスプリッタ、２０…レーザカプラ、２８…Ｐ偏光ホログラム、９２…ビームスプリッタ、９３…ＣＣＤアレイ
Claims (12)
- ホログラフィを利用して情報が記録される情報記録層を備えた光情報記録媒体に対して情報を記録するための光情報記録装置であって、
前記光情報記録媒体に照射される光束を出射する光源と、
この光源から出射された光束の少なくとも一部を空間的に変調して、互いに相補的なパターンを有し、かつ互いに偏光方向の異なる２つの光束を生成する空間変調手段と、
前記情報記録層に、前記空間変調手段によって生成された２つの光束の干渉による干渉パターンによって情報が記録され、再生用照射光を照射したときに偏光方向の違いによって互いに分離可能な２つの再生光が発生されるように、前記空間変調手段によって生成された２つの光束を前記情報記録層に対して照射する記録光学系と
を備えたことを特徴とする光情報記録装置。 - 前記記録光学系は、前記２つの光束が情報記録層の厚み方向について互いに異なる位置で収束するように、前記２つの光束を前記情報記録層に対して同一面側より照射することを特徴とする請求項１記載の光情報記録装置。
- 前記空間変調手段は、記録する情報に従って偏光方向の違いによって空間的に変調された光を発生することによって、互いに偏光方向の異なる２つの光束を生成し、
前記記録光学系は、偏光方向によって収束位置を異ならせることによって、前記２つの光束を分離する分離手段と、この分離手段によって分離された２つの光束のうちの一方が収束しながら前記情報記録層を通過し、他方が一旦収束した後発散しながら前記情報記録層を通過するように、前記２つの光束を集光して前記情報記録層に照射する集光手段と、この集光手段によって照射される前記２つの光束が前記情報記録層において重なり合う領域において前記２つの光束の偏光方向が一致するように、光束の断面を２分割した各部分毎に、互いに異なる方向に前記２つの光束の偏光方向を変える旋光手段とを有することを特徴とする請求項２記載の光情報記録装置。 - ホログラフィを利用して、互いに相補的なパターンを有し、かつ互いに偏光方向の異なる２つの光束の干渉による干渉パターンによって情報が記録された情報記録層を備えた光情報記録媒体より情報を再生するための光情報再生装置であって、
前記情報記録層より記録時における２つの光束に対応する２つの再生光が発生されるように、前記情報記録層に再生用照射光を照射する照射手段と、
この照射手段によって再生用照射光が照射されることによって前記情報記録層より発生される２つの再生光を、偏光方向の違いによって互いに分離し、その分離された２つの再生光のパターンに対応する各信号を検出する検出手段と、
この検出手段によって検出される各信号の差に基づいて、前記情報記録層に記録された情報を再生する情報再生手段と
を備えたことを特徴とする光情報再生装置。 - 前記光情報記録媒体として、前記情報記録層の一方の面側に反射面が設けられていると共に、前記情報記録層に対して他方の面側より情報記録層の厚み方向について互いに異なる位置で収束するように照射された前記２つの光束の干渉による干渉パターンによって前記情報記録層に情報が記録されたものを用い、
前記照射手段は、記録時における２つの光束のうちの一方の光束と同じ位置で収束する再生用照射光を前記情報記録層に対して照射し、
前記検出手段は、前記照射手段によって再生用照射光が照射されることによって前記情報記録層より発生される第１の再生光のパターンに対応する信号と、前記第１の再生光が前記反射面で反射して前記情報記録層に対して照射されることによって前記情報記録層より発生される第２の再生光のパターンに対応する信号とを検出することを特徴とする請求項４記載の光情報再生装置。 - 前記照射手段は、光束の断面を２分割した各部分毎に、互いに異なる方向に、所定の偏光方向の光における偏光方向を変えることによって、各部分によって偏光方向が異なる再生用照射光を生成して前記情報記録層に対して照射し、
前記検出手段は、光束の断面を２分割した各部分毎に、互いに異なる方向に前記第１の再生光および第２の再生光の偏光方向を変えて、第１の再生光および第２の再生光の偏光方向を互いに異なる方向とする旋光手段と、この旋光手段通過後の第１の再生光および第２の再生光を、偏光方向の違いによって分離する分離手段とを有することを特徴とする請求項５記載の光情報再生装置。 - 前記第１の再生光および第２の再生光は、それぞれのパターンにおける基準位置を示す基準位置情報を含み、
前記情報再生手段は、前記検出手段によって検出される基準位置情報に基づいて第１の再生光および第２の再生光の各パターンにおける基準位置を判別する基準位置判別手段を有することを特徴とする請求項４記載の光情報再生装置。 - ホログラフィを利用して情報が記録される情報記録層を備えた光情報記録媒体に対して情報を記録するための光情報記録方法であって、
光源から出射された光束の少なくとも一部を空間的に変調して、互いに相補的なパターンを有し、かつ互いに偏光方向の異なる２つの光束を生成し、
生成された２つの光束の干渉による干渉パターンによって情報が記録され、再生用照射光を照射したときに偏光方向の違いによって互いに分離可能な２つの再生光が発生されるように、２つの光束を前記情報記録層に対して照射する
ことを特徴とする光情報記録方法。 - ホログラフィを利用して、互いに相補的なパターンを有し、かつ互いに偏光方向の異なる２つの光束の干渉による干渉パターンによって情報が記録された情報記録層を備えた光情報記録媒体より情報を再生するための光情報再生方法であって、
前記情報記録層より記録時における２つの光束に対応する２つの再生光が発生されるように、前記情報記録層に再生用照射光を照射し、
再生用照射光が照射されることによって前記情報記録層より発生される２つの再生光を、偏光方向の違いによって互いに分離し、その分離された２つの再生光のパターンに対応する各信号を検出し、
検出される各信号の差に基づいて、前記情報記録層に記録された情報を再生する
ことを特徴とする光情報再生方法。 - ホログラフィを利用して、互いに相補的なパターンを有し、かつ互いに偏光方向の異なる２つの光束の干渉による干渉パターンによって情報が記録され、再生用照射光を照射したときに偏光方向の違いによって互いに分離可能な２つの再生光が発生されるような情報記録層を備えたことを特徴とする光情報記録媒体。
- 前記情報記録層には、同じ面側より入射する前記２つの光束の干渉による干渉パターンによって情報が記録されていることを特徴とする請求項１０記載の光情報記録媒体。
- 前記情報記録層の一方の面側に反射面が設けられていると共に、前記情報記録層は、前記情報記録層に対して他方の面側より情報記録層の厚み方向について互いに異なる位置で収束するように照射された前記２つの光束の干渉による干渉パターンによって情報が記録されていることを特徴とする請求項１１記載の光情報記録媒体。
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