JP4162518B2 - ホログラム記録再生方法及びホログラム記録媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラム記録再生方法及びホログラム記録媒体に関し、より詳細には、高精度なクロック信号を生成することができ、しかも再生像のノイズを除去することが可能なホログラム記録再生方法及びホログラム記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報の高密度記録を実現する方法の一つとしてホログラム記録再生方法が知られている。一般的なホログラム記録再生方法では、情報が二次元的に付加された信号光と参照光をホログラム記録媒体の内部で重ね合わせて、そのとき形成される干渉縞を書き込むことによって情報が記録される。こうしてホログラム記録媒体に記録された情報は、参照光を照射することによって再生することができる。記録媒体に照射された参照光が干渉縞の格子により回折することで二次元情報が浮かび上がり情報が再生される。このような記録媒体においては、信号光に付加されたイメージ情報が参照光の入射で一度に再生されるため、高速再生を実現することが可能である。
【０００３】
従来のホログラム記録再生方法では、記録時に信号光と参照光とを互いに所定の角度をなすようにホログラム記録媒体上の一点に照射してホログラムを記録し、再生時には、この記録位置に参照光を照射し、その透過光を検出することで情報が再生される。このとき、記録時にはレーザ光源から記録用のレーザパルスが瞬間的に照射され、また再生時には再生用のレーザパルスが瞬間的に照射されるとともに、その間だけＣＣＤイメージセンサのシャッターが開放されるような制御が行われ、ＣＣＤイメージセンサのウィンドウ幅も狭く設定される。
【０００４】
また、ホログラム記録媒体にサーボ情報を得るため例えばピットのような凹凸パターンが設けられている場合において、再生時に透過光がこの凹凸パターンを通過する場合には、その影響により再生像にノイズが重畳されるため、ノイズを除去する必要がある。そのため、記録媒体に起因するノイズや外光によるノイズの影響を低減する方法も知られている（特許文献１参照）。この方法は、Ｓ偏光及びＰ偏光を含む光ビームを偏光分離し、Ｓ偏光にのみ信号を付与した後、再び合波してホログラム記録媒体に照射する。再生時には、Ｓ／Ｐ偏光成分の画像を独立に検出し、両者の画像の差信号を求めることで、共通なノイズ成分を除去するものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１３−２９１２４２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、レーザパルスを瞬間的に照射し、これに合わせてＣＣＤイメージセンサのウィンドウ幅も狭く設定されるような従来の方法では、高精度なタイミング制御が必要とされる。また、連続的な記録再生では、次の記録位置に光ビームの照射位置を移動させるため、高精度な位置制御が必要とされ、離散的なホログラムの記録位置に正確にあわせてビームの照射位置をシフトする必要がある。特にシフト多重記録の場合にはそのシフト量がわずかであるため、さらに高精度な位置合わせが必要とされる。そのため、記録位置と同期した高精度なクロック信号が必要とされる。
【０００７】
さらに、ホログラム記録媒体の一つとして、ディスク状のホログラム記録媒体を使用し、高速回転するディスクの一点にレーザパルスを照射するような場合には、レーザパルスの照射位置を光ディスクの回転に追従させ、照射が終了したとき定位置に戻すといった制御を行う必要がある。すなわち、ホログラム記録媒体上の一点に光ビームが照射されるように、光ピックアップをホログラム記録媒体の移動に追従させる制御が必要とされるため、記録位置と同期したさらに高精度なクロック信号が必要とされる。
【０００８】
また、上述した従来のノイズを除去する方法では、Ｓ偏光とＰ偏光を分離するため、それぞれの光路を設ける必要があり、光学系が大型化するという問題がある。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、高精度なクロック信号を生成することができ、しかも再生光に重畳されたノイズを除去することが可能なホログラム記録再生方法及びホログラム記録媒体を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の前記目的は、信号光及び参照光を照射することによりデータが光の位相情報として記録される記録層と、前記記録層から見て前記信号光又は前記参照光の入射方向とは反対側に設けられた面上に形成されたトラック方向に周期的な光学的変調パターンを備えたホログラム記録媒体に、前記光学的変調パターンが形成された面上でほぼ焦点が合うように集光されたサーボ用光ビームを照射して、前記光学的変調パターンに同期したクロック信号を生成し、前記参照光を前記ホログラム記録媒体に照射して、前記ホログラム記録媒体に記録された画像を再生し、再生された前記画像から、前記光学的変調パターンに起因するノイズ成分を除去するホログラム記録再生方法であって、所定のテストパターンを前記位相情報として前記ホログラム記録媒体に記録した後、記録された前記テストパターンを再生することによって、ノイズ情報を生成し、生成されたノイズ情報と前記再生された画像との差を計算することによって、再生された画像から、光学的変調パターンに起因するノイズ成分を除去することを特徴とするホログラム記録再生方法によって達成される。
【００１１】
本発明によれば、高精度なクロック信号を生成することができ、これを用いて高精度なサーボコントロールを実現することができる。
また、本発明によれば、所定のテストパターンを位相情報としてホログラム記録媒体に記録した後、記録されたテストパターンを再生することによって、ノイズ情報を生成し、生成されたノイズ情報と再生された画像との差を計算することによって、再生された画像から、光学的変調パターンに起因するノイズ成分を除去するように構成されているから、再生光に重畳されるノイズ成分を簡単に求めることができ、重畳されたノイズ成分を簡単に除去することができる。
本発明の好ましい実施態様においては、ホログラム記録再生方法は、さらに、前記位相情報をトラック方向に順次記録するとともに、前記トラック方向への記録位置のシフト量を前記光学的変調パターンの周期の整数倍とするステップを備えている。
本発明の好ましい実施態様によれば、再生時において、ある程度広いビームスポット径で光学的変調パターンの形成面を通過する再生用光ビームに対して二次元的に重畳される光学的変調パターンによるノイズの影響を一定にすることができる。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態においては、前記光学的変調パターン上での前記光ビームのスポット径が、前記光学的変調パターンの周期よりも小さい。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態によれば、より高精度なクロック信号を生成することができる。
【００２２】
本発明の好ましい実施形態において、前記光学的変調パターンは凹凸パターンである。
【００２３】
本発明の好ましい実施形態によれば、簡単な物理形状で光学的変調パターンを実現することができる。
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明の好ましい実施形態にかかるホログラム記録再生方法の原理を示す模式図である。
【００２５】
図１に示されるように、このホログラム記録再生方法では、データが光の位相情報として記録される記録層１０１を少なくとも有するホログラム記録媒体１００が使用される。また、ホログラム記録媒体１００は、矢印Ｔで示すトラック方向に周期的な凹凸パターン１０２が設けられている。本実施形態において、記録用及び／又は再生用（以下、記録再生用という）の光ビームである信号光１０３および参照光１０４、およびサーボ用の光ビーム（以下、サーボ光という）１０５は、記録層１０１から見て凹凸パターン１０２とは反対側から入射する。
【００２６】
サーボ時において、サーボ光１０５は凹凸パターン１０２の形成面でほぼ集光されるように照射される。サーボ光１０５をトラック方向に連続照射するとサーボ光１０５が凹凸パターンによって変調されるので、凹凸パターン１０２の形成面を透過したサーボ光１０５を検出することで凹凸パターン１０２に基づくクロック信号を再生することができる。このクロック信号を用いてホログラムの記録及び再生を行えば、高精度なサーボコントロールを実現することができる。
【００２７】
ホログラムを記録する場合には、クロック信号に基づいて正確な記録位置を特定した後、図示のように信号光１０３と参照光１０４を記録層１０１内で重ね合わせる。これによって生じた干渉縞が記録層１０１内に形成されてホログラム１０６が記録され、データが光の位相情報として記録される。次の記録時には記録位置がトラック方向にシフトされるが、再生時に凹凸パターン１０２によって空間的に重畳されるノイズの影響を一定にするため、そのシフト量は凹凸パターン１０２の周期の整数倍となるように設定される。例えば、どの記録位置でも参照光１０４の光軸が凸パターンの中央にくるように設定される。シフト多重記録を行う場合であっても同様である。なお、凹凸パターン１０２はトラック方向に形成されているため、トラッキングガイドとして使用することができ、光ピックアップをトラックに追従させることができる。
【００２８】
ホログラムを再生する場合には、記録層１０１内のホログラムが記録された領域に参照光１０４を照射し、ホログラムによって回折された参照光を再生光１０４ａとしてＣＣＤイメージセンサ１１０で検出する。再生光１０４ａは凹凸パターン１０２の形成面を通過するためビーム強度が変調され、ノイズが重畳される。再生光１０４ａは凹凸パターン１０２の形成面で必ずしも集光されるわけではないため、凹凸パターン１０２の形成面に投影されるそのビームスポット径はある程度広くなる。そのため、再生光１０４ａには凹凸パターン１０２によるノイズが空間的に重畳される。
【００２９】
図２は、凹凸パターン１０２の透過光に重畳されるノイズの強度分布図である。
【００３０】
図２（ａ）に示されるように、ホログラム記録媒体１００に照射する光ビームの強度分布はビームスポット内で一様であり、凹凸パターン１０２の形成面に対して垂直に入射するものとする。なお、実際のビームはガウシアン分布を有しており、ビームスポットは、任意のビームについて、ビーム内の最大強度に対して１／ｅ２の光強度をもつビームが通過する領域として定義される。
【００３１】
このような光ビームが図２（ｂ）に示すような凹凸パターン１０２の形成面を透過したとき、透過光には凹凸パターン１０２によるノイズが重畳される。凹部と凸部を通過する光ビームの光路長が異なるため、凹凸パターン１０２を通過する光ビームの強度は、凹凸の境界部分を通過するところで最小となる。その結果、図２（ｃ）に示されるように、凹凸パターンの形成面を透過した光ビームには、凹凸パターンの周期に対応したノイズが空間的に重畳される。
【００３２】
同様の原理から、凹凸パターン１０２を透過した再生光１０４ａにも凹凸パターン１０２によるノイズが含まれているが、凹凸パターン１０２の周期が一定であり、凹凸パターン１０２に対するホログラムの記録位置も一定であるため、再生光１０４ａに重畳される凹凸パターン１０２によるノイズ成分も一定である。したがって、凹凸パターン１０２によるノイズ成分をあらかじめ求めておき、ＣＣＤイメージセンサで再生光１０４ａを受光してノイズ成分を含む再生像を生成するとともに、この再生像からノイズ成分を差し引くことで本来の再生像を得ることができる。
【００３３】
図３は、本発明の好ましい実施形態にかかるホログラム記録媒体の構成を示す図であって、（ａ）はその外観を示す切り欠き斜視図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ部の拡大図である。
【００３４】
図３（ａ）に示されるように、本実施形態にかかるホログラム記録媒体３００の外形はディスク状であり、その中央部分には孔３００ｘが設けられている。ホログラム記録媒体３００の外径・厚みについては特に限定されないが、ドライブ側の取り扱いやすさを考慮すれば、ＣＤやＤＶＤといった現行の光記録媒体の外径・厚み（それぞれ１２０ｍｍ、１．２ｃｍ）と同一か、これに近いサイズとすることが望ましい。
【００３５】
また、図３（ｂ）に示されるように、ホログラム記録媒体３００は、記録層１０１と、記録層１０１から見て矢印Ｉで示される信号光、参照光及びサーボ光の入射方向とは反対側に設けられた中間層３０１と、記録層１０１の表面および中間層３０１の表面をそれぞれ保護する保護層３０２、３０３を備えている。
【００３６】
記録層１０１は、上述したようにデータが光の位相情報として記録される層であり、照射された光の強度に応じて屈折率、誘電率、反射率などの光学特性が変化する感光材料によって形成される。記録層１０１には、信号光及び参照光の波長λ０に対する感光度が高く、サーボ光の波長λ１に対する感光度が低い感光材料が用いられる。したがって、サーボ光の照射によって記録層が感光することはない。
【００３７】
中間層３０１は、少なくとも波長λ０及び波長λ１に対する光透過率が十分に高い材料によって構成されたディスク状の基板であり、信号光、参照光及びサーボ光の光路になるとともに、記録層を物理的、化学的に保護し、かつホログラム記録媒体に求められる機械的強度を確保する基体としての役割を果たす。中間層の材料は、記録層１０１との界面における反射を防止するため、記録層１０１とほぼ同等の屈折率を有していることが好ましい。
【００３８】
中間層３０１の表面（中間層と保護層との境界面）には周期的な凹凸パターン１０２が形成されている。ホログラム記録媒体３００には、螺旋状又は同心円状にトラックが設定されており、このトラックに沿って凹凸パターン１０２が形成される。
【００３９】
図４は、ホログラム記録再生装置の構成の一例を示す略ブロック図である。
【００４０】
図４に示されるように、ホログラム記録再生装置４００は、記録再生用及びサーボ用の光ビームを生成する光ピックアップ４０１と、光ピックアップ４０１のフォーカス及びトラッキングを制御するフォーカス・トラッキングサーボ機構４０２と、ホログラム記録媒体３００に対する光ピックアップ４０１の位置を制御するシークサーボ機構４０３と、ディスク状のホログラム記録媒体３００の回転を制御するスピンドルサーボ機構４０４と、光ピックアップ４０１からの信号を処理する信号処理部４０５と、各部をコントロールするコントローラ４０６を備えている。
【００４１】
信号処理部４０５は、光ピックアップ４０１がホログラム記録媒体３００内の凹凸パターンにサーボ光を照射することによって得られる信号を処理してクロック信号を生成する。クロック信号はコントローラ４０６に入力されて、タイミングクロックとして使用される。コントローラ４０６は、タイミングクロックに合わせてサーボコントロールを行う。
【００４２】
コントローラ４０６は、タイミングクロックに基づいてシークサーボ機構４０３を制御して、記録再生時には、光ピックアップ４０１をホログラム記録媒体の回転に追従させ、それ以外のときには、光ピックアップ４０１を次の記録再生位置へセットする。シークサーボ機構４０３による追従動作は、クロック信号の周期又はその整数倍に同期している。なお、ホログラムの記録再生位置の特定に用いるアドレス情報としては、トラック方向に沿って別途設けられたアドレスピットから読み取ってもよく、トラック自体、すなわち凹凸パターンをトラック方向にウォブル変調してアドレス情報を持たせても構わない。さらには、凹凸パターンを深さ方向に変調してアドレス情報を持たせても構わない。
【００４３】
また、コントローラ４０６は、タイミングクロックに基づいてフォーカス・トラッキングサーボ機構４０２を制御して、凹凸パターン１０２に対するフォーカスの調整及びトラックコントロールを行う。さらにまた、タイミングクロックが所定の周期となるようにスピンドルサーボ機構４０４を制御し、ホログラム記録媒体３００の回転速度を調整する。
【００４４】
したがって、ホログラム記録媒体３００の凹凸パターンの所定の位置にホログラムを記録することができ、さらにはこれを再生することができる。また、シフト多重記録を行う場合には、タイミングクロックに基づいて、凹凸パターンの周期の整数倍となるように隣接ホログラム間のシフト量を設定することができ、凹凸パターンによって空間的に重畳されるノイズの影響を一定にすることができる。
【００４５】
図５は、光ピックアップ４０１の構成の一例を示す略ブロック図である。
【００４６】
図５に示されるように、この光ピックアップ４０１は透過型であって、記録再生用の光学系として、Ｓ偏光成分及びＰ偏光成分を含む波長λ０の光ビームを生成する記録再生用のレーザ光源５０１と、ビームエキスパンダ５０２と、偏光ビームスプリッタ５０３と、空間光変調器（ＳＬＭ）５０４と、１／２波長板５０５と、全反射ミラー５０６と、フーリエ変換レンズ５０７、５０８と、コリメートレンズ５０９と、ＣＣＤイメージセンサ５１０を備えている。さらに、サーボ用の光学系として、波長λ１の光ビームを生成するサーボ用のレーザ光源５１１と、コリメートレンズ５１２と、集光レンズ５１３と、フォトディテクタ（ＰＤ）５１４を備えている。
【００４７】
記録再生用のレーザ光源５０１は、クロック信号の周期又はその整数倍に同期したレーザパルスを生成する。記録再生用のレーザ光源５０１によって生成された光ビームは、ビームエキスパンダ５０２によってビーム径が拡大され、かつ平行光にされた後、偏光ビームスプリッタ５０３に入射する。偏光ビームスプリッタ５０３は、入射した光ビームのうちＳ偏光成分を透過し、Ｐ偏光成分を反射することによって２つの光ビームに分割する。分割されたＳ偏光成分からなる一方の光ビームは空間光変調器（ＳＬＭ）５０４に入射する。
【００４８】
空間光変調器５０４は、格子状に配列された多数の画素を有し、画素ごとに光の透過状態（オン）と遮断状態（オフ）とを選択することによって、光ビームの強度を空間的に変調して、情報を担持した信号光を生成する。空間光変調器５０４としては、例えば液晶素子やＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）を用いることができる。記録時には、記録データに応じて空間光変調器５０４の各画素をオン状態又はオフ状態とすることによって、所定のパターンの信号光１０３が生成される。空間光変調器５０４から出射した信号光はフーリエ変換レンズ５０７によって集光されて、ホログラム記録媒体３００に照射される。
【００４９】
一方、分割されたＰ偏光成分からなる他方の光ビームは、１／２波長板５０５によって一方の光ビームの同じＳ偏光成分とされる。その後、全反射ミラー５０６で反射し、フーリエ変換レンズ５０８を透過して、ホログラム記録媒体３００に参照光１０４として照射される。信号光及び参照光は、ホログラム記録媒体３００の記録層１０１内で重ね合わされることで干渉パターンが形成されて、ホログラムが記録される。
【００５０】
再生時には、空間光変調器５０４の各画素をすべてオフ状態にすることによって光ビームの通過が遮断される。その結果、参照光１０４のみが照射されることになる。記録再生用のレーザ光源５０１によって生成された光ビームは、ビームエキスパンダ５０２、偏光ビームスプリッタ５０３、１／２波長板５０５、全反射ミラー５０６、フーリエ変換レンズ５０８を経由して、ホログラム記録媒体３００に参照光１０４として照射される。参照光１０４は記録層１０１内に形成された干渉パターンによって信号光１０３の光軸方向に回折してホログラム記録媒体３００を透過するとともに、干渉パターンによって変調されて、情報を担持した再生光１０４ａが生成される。再生光１０４ａはコリメートレンズ５０９を通過して、ＣＣＤイメージセンサ５１０に照射される。
【００５１】
ＣＣＤイメージセンサ５１０は、記録再生用のレーザ光源５０１から光ビームが出射されるタイミングに合わせてシャッターが開閉するように構成されている。すなわち、ＣＣＤイメージセンサ５１０による取り込みのタイミングもクロック信号の周期又はその整数倍に同期している。
【００５２】
参照光は比較的広いビームスポット径のままホログラム記録媒体３００内の凹凸パターン１０２の形成面を通過するので、凹凸パターン１０２の影響を受けて再生光１０４ａには所定のノイズ成分が空間的に重畳される。このノイズ成分はすでに求められていることから、ＣＣＤイメージセンサ５１０よって検出された再生像から所定のノイズ成分を予め差し引くことでノイズを除去することができる。上述したように、このノイズ処理は信号処理部４０５及びコントローラ４０６によって行われる。
【００５３】
ノイズ成分は以下のようにして求めておくことができる。まず、予め指定されたテストパターン画像を位相情報としてホログラム記録媒体３００に記録する。次いでこれを再生し、再生されたテストパターンを記録したテストパターンと比較し、その差分をメモリに格納する。そしてこの格納されたデータをノイズ成分の情報として使用する。
【００５４】
また、サーボ時にも空間光変調器５０４の各画素がすべてオフ状態とされる。サーボ用のレーザ光源５１１によって生成されたサーボ光１０５は、コリメートレンズ５１２によって平行光にされた後、偏光ビームスプリッタ５０３をそのまま透過し、１／２波長板５０５、全反射ミラー５０６、フーリエ変換レンズ５０８を介してホログラム記録媒体３００に照射される。サーボ光１０５はホログラム記録媒体３００を透過し、集光レンズ５１３で集光された後、フォトディテクタ５１４に入射する。フォトディテクタ５１４は、サーボ光の光強度によって変調されたサーボ信号を生成する。
【００５５】
ここで、サーボ光１０５はホログラム記録媒体３００内の凹凸パターン１０２の形成面でほぼ焦点を結ぶように集光され、凹凸パターン１０２によって光強度が変調される。凹部と凸部を通過した光ビームの光路長が異なるため、サーボ光の半分が凹部、もう半分が凸部を通過するときに光強度は最小となる。したがって、フォトディテクタ５１４からは凹凸パターン１０２の周期で変調されたサーボ信号が得られ、これよりクロック信号を再生することができる。
【００５６】
図６は、光ピックアップの構成の他の例を示す略ブロック図である。
【００５７】
図６に示されるように、この光ピックアップ６００は反射型であって、記録再生用およびサーボ用に用いられる光学部品は図５に示した透過型とほぼ同様であるが、信号光１０３が参照光１０４の入射方向とは反対側、すなわちホログラム記録媒体３００の裏面側から照射される点が異なっている。そして、そのような光路設定となるように空間光変調器５０４、フーリエ変換レンズ５０７が配置されるとともに、全反射ミラー５２０も別途設けられる。さらに、ＣＣＤイメージセンサ５１０もホログラム記録媒体３００を透過した信号光１０３の光路上であって、参照光の入射側と同じ方向に配置される。
【００５８】
記録再生用のレーザ光源５０１によって生成された光ビームは、ビームエキスパンダ５０２によってビーム径が拡大され、かつ平行光にされた後、偏光ビームスプリッタ５０３に入射する。偏光ビームスプリッタ５０３によって分割されたＳ偏光成分およびＰ偏光成分からなる２つの光ビームのうち、Ｓ偏光成分からなる一方の光ビームは空間光変調器（ＳＬＭ）５０４に入射する。
【００５９】
記録時には、記録データに応じて空間光変調器５０４の各画素をオン状態又はオフ状態とすることによって、所定のパターンの信号光１０３が生成される。空間光変調器５０４から出射した信号光１０３は全反射ミラー５２０によって進行方向が変えられた後、フーリエ変換レンズ５０７によって集光されて、ホログラム記録媒体３００の裏面側から照射される。
【００６０】
一方、分割されたＰ偏光成分からなる他方の光ビームは、１／２波長板５０５によって一方の光ビームと同じＳ偏光成分とされる。その後、全反射ミラー５０６で反射し、フーリエ変換レンズ５０８を透過して、ホログラム記録媒体３００に参照光１０４として照射される。信号光１０３及び参照光１０４は、ホログラム記録媒体３００の記録層内で重ね合わされることで干渉パターンが形成されて、ホログラムが記録される。
【００６１】
ここで、信号光１０３は比較的広いビームスポット径のままホログラム記録媒体３００内の凹凸パターン１０２の形成面を通過するので、凹凸パターン１０２の影響を受けて信号光１０３には所定のノイズ成分が空間的に重畳される。したがって、信号光１０３と参照光１０４によって形成された干渉パターンにもノイズ成分も含まれている。
【００６２】
再生時には、空間光変調器５０４の各画素をすべてオフ状態にすることによって光ビームの通過が遮断され、参照光１０４のみが照射される。記録再生用のレーザ光源５０１によって生成された光ビームは、ビームエキスパンダ５０２、偏光ビームスプリッタ５０３、１／２波長板５０５、ミラー５０６、フーリエ変換レンズ５０８を経由して、ホログラム記録媒体３００に参照光１０４として照射される。参照光１０４は記録層内に形成された干渉パターンによって信号光１０３の光軸方向に回折してホログラム記録媒体３００で反射するとともに、干渉パターンによって変調されて、情報とともにノイズ成分を担持した再生光１０４ａが生成される。再生光１０４ａはコリメートレンズ５０９を通過して、ＣＣＤイメージセンサ５１０に照射される。
【００６３】
再生光１０４ａに重畳されたノイズ成分は、透過型の場合とほぼ同様の方法によってすでに求められていることから、ＣＣＤイメージセンサ５１０よって検出された再生像から所定のノイズ成分を予め差し引くことでノイズを除去することができる。上述したように、このノイズ処理は信号処理部及びコントローラによって行われる。
【００６４】
なお、サーボ時の動作については透過型の場合と同様であり、ホログラム記録媒体３００にサーボ光を照射し、凹凸パターンによって変調されたサーボ光１０５をフォトディテクタ５１４で検出する。したがって、フォトディテクタ５１４からは凹凸パターン１０２の周期で変調されたサーボ信号が得られ、これよりクロック信号を再生することができる。
【００６５】
本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更を加えることが可能であり、これらも本発明に包含されるものであることはいうまでもない。
【００６６】
例えば、前記実施形態においては、ホログラム記録媒体がディスク状である場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、カード状、シート状、スティック状、あるいはブロック状であっても構わない。また、ホログラム記録媒体本体がカートリッジに内蔵されるタイプであっても構わない。
【００６７】
また、前記実施形態においては、ディスク状のホログラム記録媒体が回転する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、ホログラム記録媒体が固定されていても構わない。例えば、カード状のホログラム記録媒体であれば、カードスロットに挿入された状態で固定され、光ピックアップのみが移動するような構成であっても本発明を適用することは可能である。
【００６８】
また、前記実施形態においては、ホログラム記録媒体のトラック方向に周期的な凹凸パターンが形成されている場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、光の屈折率、吸収率又は反射率の変化パターンであっても構わない。また、凹凸パターンの形成面が波長λ０及び波長λ１の両方を透過する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、波長λ０のみを透過させ、波長λ１を反射する面であっても構わない。その場合には、サーボ光の入射方向にサーボ検出用の光学系を配置する必要がある。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高精度なクロック信号を生成することができ、しかも再生光に重畳されたノイズを除去することが可能なホログラム記録再生方法及びホログラム記録媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施形態にかかるホログラム記録再生方法の原理を示す模式図である。
【図２】図２は、再生用光ビーム及びこれに重畳されるノイズの強度分布図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明の好ましい実施形態にかかるホログラム記録媒体の外観を示す切り欠き斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すＡ部の拡大図である。
【図４】図４は、ホログラム記録再生装置の構成の一例を示す略ブロック図である。
【図５】図５は、光ピックアップの構成の一例を示す略斜視図である。
【図６】図６は、光ピックアップの構成の一例を示す略斜視図である。
【符号の説明】
１００ ホログラム記録媒体
１０１ 記録層
１０２ 凹凸パターン
１０３ 信号光
１０４ 参照光
１０４ａ 再生光
１０５ サーボ光
１０６ ホログラム
１１０ ＣＣＤイメージセンサ
２０１ 再生用光ビームの強度分布
２０２ 凹凸パターン通過後の再生用光ビームの強度分布
３００ ホログラム記録媒体
３００ｘ 孔
３０１ 中間層
３０２、３０３ 保護層
４００ ホログラム記録再生装置
４０１ 光ピックアップ
４０２ フォーカス・トラッキングサーボ機構
４０３ シークサーボ機構
４０４ スピンドルサーボ機構
４０５ 信号処理部
４０６ コントローラ
５０１ レーザ光源
５０２ ビームエキスパンダ
５０３ 偏光ビームスプリッタ
５０４ 空間光変調器（ＳＬＭ）
５０６ 全反射ミラー
５０７、５０８ フーリエ変換レンズ
５０９ コリメートレンズ
５１０ ＣＣＤイメージセンサ
５１１ レーザ光源
５１２ コリメートレンズ
５１３ 集光レンズ
５１４ フォトディテクタ
５２０ 全反射ミラー
６００ 光ピックアップ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラム記録再生方法及びホログラム記録媒体に関し、より詳細には、高精度なクロック信号を生成することができ、しかも再生像のノイズを除去することが可能なホログラム記録再生方法及びホログラム記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報の高密度記録を実現する方法の一つとしてホログラム記録再生方法が知られている。一般的なホログラム記録再生方法では、情報が二次元的に付加された信号光と参照光をホログラム記録媒体の内部で重ね合わせて、そのとき形成される干渉縞を書き込むことによって情報が記録される。こうしてホログラム記録媒体に記録された情報は、参照光を照射することによって再生することができる。記録媒体に照射された参照光が干渉縞の格子により回折することで二次元情報が浮かび上がり情報が再生される。このような記録媒体においては、信号光に付加されたイメージ情報が参照光の入射で一度に再生されるため、高速再生を実現することが可能である。
【０００３】
従来のホログラム記録再生方法では、記録時に信号光と参照光とを互いに所定の角度をなすようにホログラム記録媒体上の一点に照射してホログラムを記録し、再生時には、この記録位置に参照光を照射し、その透過光を検出することで情報が再生される。このとき、記録時にはレーザ光源から記録用のレーザパルスが瞬間的に照射され、また再生時には再生用のレーザパルスが瞬間的に照射されるとともに、その間だけＣＣＤイメージセンサのシャッターが開放されるような制御が行われ、ＣＣＤイメージセンサのウィンドウ幅も狭く設定される。
【０００４】
また、ホログラム記録媒体にサーボ情報を得るため例えばピットのような凹凸パターンが設けられている場合において、再生時に透過光がこの凹凸パターンを通過する場合には、その影響により再生像にノイズが重畳されるため、ノイズを除去する必要がある。そのため、記録媒体に起因するノイズや外光によるノイズの影響を低減する方法も知られている（特許文献１参照）。この方法は、Ｓ偏光及びＰ偏光を含む光ビームを偏光分離し、Ｓ偏光にのみ信号を付与した後、再び合波してホログラム記録媒体に照射する。再生時には、Ｓ／Ｐ偏光成分の画像を独立に検出し、両者の画像の差信号を求めることで、共通なノイズ成分を除去するものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１３−２９１２４２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、レーザパルスを瞬間的に照射し、これに合わせてＣＣＤイメージセンサのウィンドウ幅も狭く設定されるような従来の方法では、高精度なタイミング制御が必要とされる。また、連続的な記録再生では、次の記録位置に光ビームの照射位置を移動させるため、高精度な位置制御が必要とされ、離散的なホログラムの記録位置に正確にあわせてビームの照射位置をシフトする必要がある。特にシフト多重記録の場合にはそのシフト量がわずかであるため、さらに高精度な位置合わせが必要とされる。そのため、記録位置と同期した高精度なクロック信号が必要とされる。
【０００７】
さらに、ホログラム記録媒体の一つとして、ディスク状のホログラム記録媒体を使用し、高速回転するディスクの一点にレーザパルスを照射するような場合には、レーザパルスの照射位置を光ディスクの回転に追従させ、照射が終了したとき定位置に戻すといった制御を行う必要がある。すなわち、ホログラム記録媒体上の一点に光ビームが照射されるように、光ピックアップをホログラム記録媒体の移動に追従させる制御が必要とされるため、記録位置と同期したさらに高精度なクロック信号が必要とされる。
【０００８】
また、上述した従来のノイズを除去する方法では、Ｓ偏光とＰ偏光を分離するため、それぞれの光路を設ける必要があり、光学系が大型化するという問題がある。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、高精度なクロック信号を生成することができ、しかも再生光に重畳されたノイズを除去することが可能なホログラム記録再生方法及びホログラム記録媒体を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の前記目的は、信号光及び参照光を照射することによりデータが光の位相情報として記録される記録層と、前記記録層から見て前記信号光又は前記参照光の入射方向とは反対側に設けられた面上に形成されたトラック方向に周期的な光学的変調パターンを備えたホログラム記録媒体に、前記光学的変調パターンが形成された面上でほぼ焦点が合うように集光されたサーボ用光ビームを照射して、前記光学的変調パターンに同期したクロック信号を生成し、前記参照光を前記ホログラム記録媒体に照射して、前記ホログラム記録媒体に記録された画像を再生し、再生された前記画像から、前記光学的変調パターンに起因するノイズ成分を除去するホログラム記録再生方法であって、所定のテストパターンを前記位相情報として前記ホログラム記録媒体に記録した後、記録された前記テストパターンを再生することによって、ノイズ情報を生成し、生成されたノイズ情報と前記再生された画像との差を計算することによって、再生された画像から、光学的変調パターンに起因するノイズ成分を除去することを特徴とするホログラム記録再生方法によって達成される。
【００１１】
本発明によれば、高精度なクロック信号を生成することができ、これを用いて高精度なサーボコントロールを実現することができる。
また、本発明によれば、所定のテストパターンを位相情報としてホログラム記録媒体に記録した後、記録されたテストパターンを再生することによって、ノイズ情報を生成し、生成されたノイズ情報と再生された画像との差を計算することによって、再生された画像から、光学的変調パターンに起因するノイズ成分を除去するように構成されているから、再生光に重畳されるノイズ成分を簡単に求めることができ、重畳されたノイズ成分を簡単に除去することができる。
本発明の好ましい実施態様においては、ホログラム記録再生方法は、さらに、前記位相情報をトラック方向に順次記録するとともに、前記トラック方向への記録位置のシフト量を前記光学的変調パターンの周期の整数倍とするステップを備えている。
本発明の好ましい実施態様によれば、再生時において、ある程度広いビームスポット径で光学的変調パターンの形成面を通過する再生用光ビームに対して二次元的に重畳される光学的変調パターンによるノイズの影響を一定にすることができる。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態においては、前記光学的変調パターン上での前記光ビームのスポット径が、前記光学的変調パターンの周期よりも小さい。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態によれば、より高精度なクロック信号を生成することができる。
【００２２】
本発明の好ましい実施形態において、前記光学的変調パターンは凹凸パターンである。
【００２３】
本発明の好ましい実施形態によれば、簡単な物理形状で光学的変調パターンを実現することができる。
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明の好ましい実施形態にかかるホログラム記録再生方法の原理を示す模式図である。
【００２５】
図１に示されるように、このホログラム記録再生方法では、データが光の位相情報として記録される記録層１０１を少なくとも有するホログラム記録媒体１００が使用される。また、ホログラム記録媒体１００は、矢印Ｔで示すトラック方向に周期的な凹凸パターン１０２が設けられている。本実施形態において、記録用及び／又は再生用（以下、記録再生用という）の光ビームである信号光１０３および参照光１０４、およびサーボ用の光ビーム（以下、サーボ光という）１０５は、記録層１０１から見て凹凸パターン１０２とは反対側から入射する。
【００２６】
サーボ時において、サーボ光１０５は凹凸パターン１０２の形成面でほぼ集光されるように照射される。サーボ光１０５をトラック方向に連続照射するとサーボ光１０５が凹凸パターンによって変調されるので、凹凸パターン１０２の形成面を透過したサーボ光１０５を検出することで凹凸パターン１０２に基づくクロック信号を再生することができる。このクロック信号を用いてホログラムの記録及び再生を行えば、高精度なサーボコントロールを実現することができる。
【００２７】
ホログラムを記録する場合には、クロック信号に基づいて正確な記録位置を特定した後、図示のように信号光１０３と参照光１０４を記録層１０１内で重ね合わせる。これによって生じた干渉縞が記録層１０１内に形成されてホログラム１０６が記録され、データが光の位相情報として記録される。次の記録時には記録位置がトラック方向にシフトされるが、再生時に凹凸パターン１０２によって空間的に重畳されるノイズの影響を一定にするため、そのシフト量は凹凸パターン１０２の周期の整数倍となるように設定される。例えば、どの記録位置でも参照光１０４の光軸が凸パターンの中央にくるように設定される。シフト多重記録を行う場合であっても同様である。なお、凹凸パターン１０２はトラック方向に形成されているため、トラッキングガイドとして使用することができ、光ピックアップをトラックに追従させることができる。
【００２８】
ホログラムを再生する場合には、記録層１０１内のホログラムが記録された領域に参照光１０４を照射し、ホログラムによって回折された参照光を再生光１０４ａとしてＣＣＤイメージセンサ１１０で検出する。再生光１０４ａは凹凸パターン１０２の形成面を通過するためビーム強度が変調され、ノイズが重畳される。再生光１０４ａは凹凸パターン１０２の形成面で必ずしも集光されるわけではないため、凹凸パターン１０２の形成面に投影されるそのビームスポット径はある程度広くなる。そのため、再生光１０４ａには凹凸パターン１０２によるノイズが空間的に重畳される。
【００２９】
図２は、凹凸パターン１０２の透過光に重畳されるノイズの強度分布図である。
【００３０】
図２（ａ）に示されるように、ホログラム記録媒体１００に照射する光ビームの強度分布はビームスポット内で一様であり、凹凸パターン１０２の形成面に対して垂直に入射するものとする。なお、実際のビームはガウシアン分布を有しており、ビームスポットは、任意のビームについて、ビーム内の最大強度に対して１／ｅ２の光強度をもつビームが通過する領域として定義される。
【００３１】
このような光ビームが図２（ｂ）に示すような凹凸パターン１０２の形成面を透過したとき、透過光には凹凸パターン１０２によるノイズが重畳される。凹部と凸部を通過する光ビームの光路長が異なるため、凹凸パターン１０２を通過する光ビームの強度は、凹凸の境界部分を通過するところで最小となる。その結果、図２（ｃ）に示されるように、凹凸パターンの形成面を透過した光ビームには、凹凸パターンの周期に対応したノイズが空間的に重畳される。
【００３２】
同様の原理から、凹凸パターン１０２を透過した再生光１０４ａにも凹凸パターン１０２によるノイズが含まれているが、凹凸パターン１０２の周期が一定であり、凹凸パターン１０２に対するホログラムの記録位置も一定であるため、再生光１０４ａに重畳される凹凸パターン１０２によるノイズ成分も一定である。したがって、凹凸パターン１０２によるノイズ成分をあらかじめ求めておき、ＣＣＤイメージセンサで再生光１０４ａを受光してノイズ成分を含む再生像を生成するとともに、この再生像からノイズ成分を差し引くことで本来の再生像を得ることができる。
【００３３】
図３は、本発明の好ましい実施形態にかかるホログラム記録媒体の構成を示す図であって、（ａ）はその外観を示す切り欠き斜視図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ部の拡大図である。
【００３４】
図３（ａ）に示されるように、本実施形態にかかるホログラム記録媒体３００の外形はディスク状であり、その中央部分には孔３００ｘが設けられている。ホログラム記録媒体３００の外径・厚みについては特に限定されないが、ドライブ側の取り扱いやすさを考慮すれば、ＣＤやＤＶＤといった現行の光記録媒体の外径・厚み（それぞれ１２０ｍｍ、１．２ｃｍ）と同一か、これに近いサイズとすることが望ましい。
【００３５】
また、図３（ｂ）に示されるように、ホログラム記録媒体３００は、記録層１０１と、記録層１０１から見て矢印Ｉで示される信号光、参照光及びサーボ光の入射方向とは反対側に設けられた中間層３０１と、記録層１０１の表面および中間層３０１の表面をそれぞれ保護する保護層３０２、３０３を備えている。
【００３６】
記録層１０１は、上述したようにデータが光の位相情報として記録される層であり、照射された光の強度に応じて屈折率、誘電率、反射率などの光学特性が変化する感光材料によって形成される。記録層１０１には、信号光及び参照光の波長λ０に対する感光度が高く、サーボ光の波長λ１に対する感光度が低い感光材料が用いられる。したがって、サーボ光の照射によって記録層が感光することはない。
【００３７】
中間層３０１は、少なくとも波長λ０及び波長λ１に対する光透過率が十分に高い材料によって構成されたディスク状の基板であり、信号光、参照光及びサーボ光の光路になるとともに、記録層を物理的、化学的に保護し、かつホログラム記録媒体に求められる機械的強度を確保する基体としての役割を果たす。中間層の材料は、記録層１０１との界面における反射を防止するため、記録層１０１とほぼ同等の屈折率を有していることが好ましい。
【００３８】
中間層３０１の表面（中間層と保護層との境界面）には周期的な凹凸パターン１０２が形成されている。ホログラム記録媒体３００には、螺旋状又は同心円状にトラックが設定されており、このトラックに沿って凹凸パターン１０２が形成される。
【００３９】
図４は、ホログラム記録再生装置の構成の一例を示す略ブロック図である。
【００４０】
図４に示されるように、ホログラム記録再生装置４００は、記録再生用及びサーボ用の光ビームを生成する光ピックアップ４０１と、光ピックアップ４０１のフォーカス及びトラッキングを制御するフォーカス・トラッキングサーボ機構４０２と、ホログラム記録媒体３００に対する光ピックアップ４０１の位置を制御するシークサーボ機構４０３と、ディスク状のホログラム記録媒体３００の回転を制御するスピンドルサーボ機構４０４と、光ピックアップ４０１からの信号を処理する信号処理部４０５と、各部をコントロールするコントローラ４０６を備えている。
【００４１】
信号処理部４０５は、光ピックアップ４０１がホログラム記録媒体３００内の凹凸パターンにサーボ光を照射することによって得られる信号を処理してクロック信号を生成する。クロック信号はコントローラ４０６に入力されて、タイミングクロックとして使用される。コントローラ４０６は、タイミングクロックに合わせてサーボコントロールを行う。
【００４２】
コントローラ４０６は、タイミングクロックに基づいてシークサーボ機構４０３を制御して、記録再生時には、光ピックアップ４０１をホログラム記録媒体の回転に追従させ、それ以外のときには、光ピックアップ４０１を次の記録再生位置へセットする。シークサーボ機構４０３による追従動作は、クロック信号の周期又はその整数倍に同期している。なお、ホログラムの記録再生位置の特定に用いるアドレス情報としては、トラック方向に沿って別途設けられたアドレスピットから読み取ってもよく、トラック自体、すなわち凹凸パターンをトラック方向にウォブル変調してアドレス情報を持たせても構わない。さらには、凹凸パターンを深さ方向に変調してアドレス情報を持たせても構わない。
【００４３】
また、コントローラ４０６は、タイミングクロックに基づいてフォーカス・トラッキングサーボ機構４０２を制御して、凹凸パターン１０２に対するフォーカスの調整及びトラックコントロールを行う。さらにまた、タイミングクロックが所定の周期となるようにスピンドルサーボ機構４０４を制御し、ホログラム記録媒体３００の回転速度を調整する。
【００４４】
したがって、ホログラム記録媒体３００の凹凸パターンの所定の位置にホログラムを記録することができ、さらにはこれを再生することができる。また、シフト多重記録を行う場合には、タイミングクロックに基づいて、凹凸パターンの周期の整数倍となるように隣接ホログラム間のシフト量を設定することができ、凹凸パターンによって空間的に重畳されるノイズの影響を一定にすることができる。
【００４５】
図５は、光ピックアップ４０１の構成の一例を示す略ブロック図である。
【００４６】
図５に示されるように、この光ピックアップ４０１は透過型であって、記録再生用の光学系として、Ｓ偏光成分及びＰ偏光成分を含む波長λ０の光ビームを生成する記録再生用のレーザ光源５０１と、ビームエキスパンダ５０２と、偏光ビームスプリッタ５０３と、空間光変調器（ＳＬＭ）５０４と、１／２波長板５０５と、全反射ミラー５０６と、フーリエ変換レンズ５０７、５０８と、コリメートレンズ５０９と、ＣＣＤイメージセンサ５１０を備えている。さらに、サーボ用の光学系として、波長λ１の光ビームを生成するサーボ用のレーザ光源５１１と、コリメートレンズ５１２と、集光レンズ５１３と、フォトディテクタ（ＰＤ）５１４を備えている。
【００４７】
記録再生用のレーザ光源５０１は、クロック信号の周期又はその整数倍に同期したレーザパルスを生成する。記録再生用のレーザ光源５０１によって生成された光ビームは、ビームエキスパンダ５０２によってビーム径が拡大され、かつ平行光にされた後、偏光ビームスプリッタ５０３に入射する。偏光ビームスプリッタ５０３は、入射した光ビームのうちＳ偏光成分を透過し、Ｐ偏光成分を反射することによって２つの光ビームに分割する。分割されたＳ偏光成分からなる一方の光ビームは空間光変調器（ＳＬＭ）５０４に入射する。
【００４８】
空間光変調器５０４は、格子状に配列された多数の画素を有し、画素ごとに光の透過状態（オン）と遮断状態（オフ）とを選択することによって、光ビームの強度を空間的に変調して、情報を担持した信号光を生成する。空間光変調器５０４としては、例えば液晶素子やＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）を用いることができる。記録時には、記録データに応じて空間光変調器５０４の各画素をオン状態又はオフ状態とすることによって、所定のパターンの信号光１０３が生成される。空間光変調器５０４から出射した信号光はフーリエ変換レンズ５０７によって集光されて、ホログラム記録媒体３００に照射される。
【００４９】
一方、分割されたＰ偏光成分からなる他方の光ビームは、１／２波長板５０５によって一方の光ビームの同じＳ偏光成分とされる。その後、全反射ミラー５０６で反射し、フーリエ変換レンズ５０８を透過して、ホログラム記録媒体３００に参照光１０４として照射される。信号光及び参照光は、ホログラム記録媒体３００の記録層１０１内で重ね合わされることで干渉パターンが形成されて、ホログラムが記録される。
【００５０】
再生時には、空間光変調器５０４の各画素をすべてオフ状態にすることによって光ビームの通過が遮断される。その結果、参照光１０４のみが照射されることになる。記録再生用のレーザ光源５０１によって生成された光ビームは、ビームエキスパンダ５０２、偏光ビームスプリッタ５０３、１／２波長板５０５、全反射ミラー５０６、フーリエ変換レンズ５０８を経由して、ホログラム記録媒体３００に参照光１０４として照射される。参照光１０４は記録層１０１内に形成された干渉パターンによって信号光１０３の光軸方向に回折してホログラム記録媒体３００を透過するとともに、干渉パターンによって変調されて、情報を担持した再生光１０４ａが生成される。再生光１０４ａはコリメートレンズ５０９を通過して、ＣＣＤイメージセンサ５１０に照射される。
【００５１】
ＣＣＤイメージセンサ５１０は、記録再生用のレーザ光源５０１から光ビームが出射されるタイミングに合わせてシャッターが開閉するように構成されている。すなわち、ＣＣＤイメージセンサ５１０による取り込みのタイミングもクロック信号の周期又はその整数倍に同期している。
【００５２】
参照光は比較的広いビームスポット径のままホログラム記録媒体３００内の凹凸パターン１０２の形成面を通過するので、凹凸パターン１０２の影響を受けて再生光１０４ａには所定のノイズ成分が空間的に重畳される。このノイズ成分はすでに求められていることから、ＣＣＤイメージセンサ５１０よって検出された再生像から所定のノイズ成分を予め差し引くことでノイズを除去することができる。上述したように、このノイズ処理は信号処理部４０５及びコントローラ４０６によって行われる。
【００５３】
ノイズ成分は以下のようにして求めておくことができる。まず、予め指定されたテストパターン画像を位相情報としてホログラム記録媒体３００に記録する。次いでこれを再生し、再生されたテストパターンを記録したテストパターンと比較し、その差分をメモリに格納する。そしてこの格納されたデータをノイズ成分の情報として使用する。
【００５４】
また、サーボ時にも空間光変調器５０４の各画素がすべてオフ状態とされる。サーボ用のレーザ光源５１１によって生成されたサーボ光１０５は、コリメートレンズ５１２によって平行光にされた後、偏光ビームスプリッタ５０３をそのまま透過し、１／２波長板５０５、全反射ミラー５０６、フーリエ変換レンズ５０８を介してホログラム記録媒体３００に照射される。サーボ光１０５はホログラム記録媒体３００を透過し、集光レンズ５１３で集光された後、フォトディテクタ５１４に入射する。フォトディテクタ５１４は、サーボ光の光強度によって変調されたサーボ信号を生成する。
【００５５】
ここで、サーボ光１０５はホログラム記録媒体３００内の凹凸パターン１０２の形成面でほぼ焦点を結ぶように集光され、凹凸パターン１０２によって光強度が変調される。凹部と凸部を通過した光ビームの光路長が異なるため、サーボ光の半分が凹部、もう半分が凸部を通過するときに光強度は最小となる。したがって、フォトディテクタ５１４からは凹凸パターン１０２の周期で変調されたサーボ信号が得られ、これよりクロック信号を再生することができる。
【００５６】
図６は、光ピックアップの構成の他の例を示す略ブロック図である。
【００５７】
図６に示されるように、この光ピックアップ６００は反射型であって、記録再生用およびサーボ用に用いられる光学部品は図５に示した透過型とほぼ同様であるが、信号光１０３が参照光１０４の入射方向とは反対側、すなわちホログラム記録媒体３００の裏面側から照射される点が異なっている。そして、そのような光路設定となるように空間光変調器５０４、フーリエ変換レンズ５０７が配置されるとともに、全反射ミラー５２０も別途設けられる。さらに、ＣＣＤイメージセンサ５１０もホログラム記録媒体３００を透過した信号光１０３の光路上であって、参照光の入射側と同じ方向に配置される。
【００５８】
記録再生用のレーザ光源５０１によって生成された光ビームは、ビームエキスパンダ５０２によってビーム径が拡大され、かつ平行光にされた後、偏光ビームスプリッタ５０３に入射する。偏光ビームスプリッタ５０３によって分割されたＳ偏光成分およびＰ偏光成分からなる２つの光ビームのうち、Ｓ偏光成分からなる一方の光ビームは空間光変調器（ＳＬＭ）５０４に入射する。
【００５９】
記録時には、記録データに応じて空間光変調器５０４の各画素をオン状態又はオフ状態とすることによって、所定のパターンの信号光１０３が生成される。空間光変調器５０４から出射した信号光１０３は全反射ミラー５２０によって進行方向が変えられた後、フーリエ変換レンズ５０７によって集光されて、ホログラム記録媒体３００の裏面側から照射される。
【００６０】
一方、分割されたＰ偏光成分からなる他方の光ビームは、１／２波長板５０５によって一方の光ビームと同じＳ偏光成分とされる。その後、全反射ミラー５０６で反射し、フーリエ変換レンズ５０８を透過して、ホログラム記録媒体３００に参照光１０４として照射される。信号光１０３及び参照光１０４は、ホログラム記録媒体３００の記録層内で重ね合わされることで干渉パターンが形成されて、ホログラムが記録される。
【００６１】
ここで、信号光１０３は比較的広いビームスポット径のままホログラム記録媒体３００内の凹凸パターン１０２の形成面を通過するので、凹凸パターン１０２の影響を受けて信号光１０３には所定のノイズ成分が空間的に重畳される。したがって、信号光１０３と参照光１０４によって形成された干渉パターンにもノイズ成分も含まれている。
【００６２】
再生時には、空間光変調器５０４の各画素をすべてオフ状態にすることによって光ビームの通過が遮断され、参照光１０４のみが照射される。記録再生用のレーザ光源５０１によって生成された光ビームは、ビームエキスパンダ５０２、偏光ビームスプリッタ５０３、１／２波長板５０５、ミラー５０６、フーリエ変換レンズ５０８を経由して、ホログラム記録媒体３００に参照光１０４として照射される。参照光１０４は記録層内に形成された干渉パターンによって信号光１０３の光軸方向に回折してホログラム記録媒体３００で反射するとともに、干渉パターンによって変調されて、情報とともにノイズ成分を担持した再生光１０４ａが生成される。再生光１０４ａはコリメートレンズ５０９を通過して、ＣＣＤイメージセンサ５１０に照射される。
【００６３】
再生光１０４ａに重畳されたノイズ成分は、透過型の場合とほぼ同様の方法によってすでに求められていることから、ＣＣＤイメージセンサ５１０よって検出された再生像から所定のノイズ成分を予め差し引くことでノイズを除去することができる。上述したように、このノイズ処理は信号処理部及びコントローラによって行われる。
【００６４】
なお、サーボ時の動作については透過型の場合と同様であり、ホログラム記録媒体３００にサーボ光を照射し、凹凸パターンによって変調されたサーボ光１０５をフォトディテクタ５１４で検出する。したがって、フォトディテクタ５１４からは凹凸パターン１０２の周期で変調されたサーボ信号が得られ、これよりクロック信号を再生することができる。
【００６５】
本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更を加えることが可能であり、これらも本発明に包含されるものであることはいうまでもない。
【００６６】
例えば、前記実施形態においては、ホログラム記録媒体がディスク状である場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、カード状、シート状、スティック状、あるいはブロック状であっても構わない。また、ホログラム記録媒体本体がカートリッジに内蔵されるタイプであっても構わない。
【００６７】
また、前記実施形態においては、ディスク状のホログラム記録媒体が回転する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、ホログラム記録媒体が固定されていても構わない。例えば、カード状のホログラム記録媒体であれば、カードスロットに挿入された状態で固定され、光ピックアップのみが移動するような構成であっても本発明を適用することは可能である。
【００６８】
また、前記実施形態においては、ホログラム記録媒体のトラック方向に周期的な凹凸パターンが形成されている場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、光の屈折率、吸収率又は反射率の変化パターンであっても構わない。また、凹凸パターンの形成面が波長λ０及び波長λ１の両方を透過する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、波長λ０のみを透過させ、波長λ１を反射する面であっても構わない。その場合には、サーボ光の入射方向にサーボ検出用の光学系を配置する必要がある。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、高精度なクロック信号を生成することができ、しかも再生光に重畳されたノイズを除去することが可能なホログラム記録再生方法及びホログラム記録媒体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施形態にかかるホログラム記録再生方法の原理を示す模式図である。
【図２】図２は、再生用光ビーム及びこれに重畳されるノイズの強度分布図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明の好ましい実施形態にかかるホログラム記録媒体の外観を示す切り欠き斜視図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すＡ部の拡大図である。
【図４】図４は、ホログラム記録再生装置の構成の一例を示す略ブロック図である。
【図５】図５は、光ピックアップの構成の一例を示す略斜視図である。
【図６】図６は、光ピックアップの構成の一例を示す略斜視図である。
【符号の説明】
１００ ホログラム記録媒体
１０１ 記録層
１０２ 凹凸パターン
１０３ 信号光
１０４ 参照光
１０４ａ 再生光
１０５ サーボ光
１０６ ホログラム
１１０ ＣＣＤイメージセンサ
２０１ 再生用光ビームの強度分布
２０２ 凹凸パターン通過後の再生用光ビームの強度分布
３００ ホログラム記録媒体
３００ｘ 孔
３０１ 中間層
３０２、３０３ 保護層
４００ ホログラム記録再生装置
４０１ 光ピックアップ
４０２ フォーカス・トラッキングサーボ機構
４０３ シークサーボ機構
４０４ スピンドルサーボ機構
４０５ 信号処理部
４０６ コントローラ
５０１ レーザ光源
５０２ ビームエキスパンダ
５０３ 偏光ビームスプリッタ
５０４ 空間光変調器（ＳＬＭ）
５０６ 全反射ミラー
５０７、５０８ フーリエ変換レンズ
５０９ コリメートレンズ
５１０ ＣＣＤイメージセンサ
５１１ レーザ光源
５１２ コリメートレンズ
５１３ 集光レンズ
５１４ フォトディテクタ
５２０ 全反射ミラー
６００ 光ピックアップ
Claims (4)
- 信号光及び参照光を照射することによりデータが光の位相情報として記録される記録層と、前記記録層から見て前記信号光又は前記参照光の入射方向とは反対側に設けられた面上に形成されたトラック方向に周期的な光学的変調パターンを備えたホログラム記録媒体に、
前記光学的変調パターンが形成された面上でほぼ焦点が合うように集光されたサーボ用光ビームを照射して、前記光学的変調パターンに同期したクロック信号を生成し、前記参照光を前記ホログラム記録媒体に照射して、前記ホログラム記録媒体に記録された画像を再生し、再生された前記画像から、前記光学的変調パターンに起因するノイズ成分を除去するホログラム記録再生方法であって、
所定のテストパターンを前記位相情報として前記ホログラム記録媒体に記録した後、記録された前記テストパターンを再生することによって、ノイズ情報を生成し、生成されたノイズ情報と前記再生された画像との差を計算することによって、再生された画像から、光学的変調パターンに起因するノイズ成分を除去することを特徴とするホログラム記録再生方法。 - さらに、前記位相情報をトラック方向に順次記録するとともに、前記トラック方向への記録位置のシフト量を前記光学的変調パターンの周期の整数倍とするステップを備えたことを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録再生方法。
- 前記光学的変調パターン上での前記光ビームのスポット径が、前記光学的変調パターンの周期よりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載のホログラム記録再生方法。
- 前記光学的変調パターンが凹凸パターンによって構成されたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のホログラム記録再生方法。
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