JP4203091B2 - ホログラフィを利用した光記録媒体及び光記録再生装置 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の一実施形態に従う、反射型コリニアホログラフィ記録に用いられる光記録媒体1とその近傍での光学系の概略を示している。光記録媒体1は、ガラス、ポリカーボネイトのような透明材料によって作られた透明基板4、基板4の一方の主面上に設けられた記録層3、基板4の他方の主面上に設けられたサーボ層5、及び記録層3の光ビーム入射側に設けられた保護層2を有する。光記録媒体1の典型的な形状はディスク状であるが、カード状あるいはブロック状などでもよく、特に限定はされない。光記録媒体1には、保護層2側から記録/再生用光ビーム及びサーボ用光ビームが照射される。後述するように、記録/再生用光ビームの波長とサーボ用光ビームの波長は異なる。
図9は、サーボスタンパ71の概略断面図を示している。サーボスタンパ71上にはサーボ情報に対応した凹凸パターン72が形成されている。サーボスタンパ71の材料としては、サーボスタンパ71を光記録媒体1に接触させた際に凹凸パターン72の形状が変形しにくい材料であることが好ましく、例えば金属や金属酸化物、セラミック、ガラス、半導体、もしくはそれらの複合物などを用いることができる。また、サーボスタンパ71は光記録媒体1に接触加熱を行う際、温度が下がりにくい(熱容量が大きい)材料であることが好ましい。これらの理由から、サーボスタンパ71の材料としてはNi、Al、Siあるいはガラスなどが好ましい。
図11は、サーボ情報転写装置80の一例を示している。サーボ情報転写装置80は、土台81上に固定されたガイド支柱82に貫通して設けられた上部ベースプレート83と下部ベースプレート84を有する。上部ベースプレート83は、ガイド支柱82に対して固定されている。一方、下部ベースプレート84はガイド支柱82に対して上下方向に自由に移動することができる。下部ベースプレート84はロードセル85を介してボールスクリュー86に連結されており、ボールスクリュー86の他端はステッピングモータ87に連結されている。従って、ステッピングモータ87を回転させることによりも下部ベースプレート84を上下方向に移動させることができる。上部ベースプレート83には、加熱用ヒータ88が設けられている。
透明基板4として、厚さ0.5mmのディスク状の平坦なガラス基板を用いた。干渉層51及び55としてはZnS−SiO2層を用い、相変化層53が結晶相のとき波長650nmでの光学コントラストが最も高くなるように膜厚を設定した。本実施例では干渉層51及び55が界面層52及び54をそれぞれ兼ねている。反射層56としては、200nm厚のAl層を形成した。
次の手順でサーボスタンパ71を作製した。図10(a)に示したように円盤状のガラス原版73上にフォトレジスト膜を塗布し、図8に示したサーボ情報記録装置60を用いて半径24mmから30mmの領域にトラックピッチ0.74μmでサーボ情報を記録した。記録用光学系61に含まれる露光用光源としては、波長405nmのレーザダイオードを用いた。露光後、図10(b)の現像、図10(c)のNiスパッタ及びNi電鋳の工程を経て、図10(d)に示すようにサーボスタンパ71を得た。
図11に示したサーボ情報転写装置80の下部ベースプレート84上に、サーボ層5が上になる状態でサーボ層付き基板89を配置し、サーボスタンパ71をサーボ情報が凹凸として記録された面が下になる状態で重ねた。次に、予め上部ベースプレート83を200℃になるまで加熱しておき、その状態で下部ベースプレート84を上昇させることにより、サーボ層5とサーボスタンパ71を密着させて加熱し、5秒間保持した。その後、下部ベースプレート84を下降させることによりサーボスタンパ71の加熱をやめ、その状態で放置し、サーボ層付き基板89及びサーボスタンパ71が冷めた後にサーボスタンパ71を取り除いた。
本実施例では記録層3の材料としてフォトポリマを用いた。まず、ビニルカルバゾール3.86g及びビニルピロリドン2.22gを混合し、次いでイルガキュア784(チバスペシャルティケミカルズ社製)0.04gを加えて攪拌した。すべてが溶解した後、パーブチルH(日本油脂製)0.04gを混合してモノマー溶液Aを調製した。次に、1,4−ブタンジオールジグリシジルエーテル10.1gとジエチレントリアミン3.6gを混合してエポキシ溶液Bを調製した。モノマー溶液Aの1.5mlとエポキシ溶液Bの8.5mlとを混合し、脱泡して記録層前駆体を調製した。
図5に示した光記録再生装置について、さらに具体例を説明する。ここでは、記録/再生用光源8から出力するコヒーレント光として外部共振器を有するGaN系レーザダイオード(波長405nm)を使用し、サーボ用のサーボ用光源23としては直線偏光のレーザビームを出射するレーザダイオード(波長650nm)を用いた。二次元光検出器21としては、CCDアレイを用いた。旋光素子16としては波長405nm用の1/4波長板を用い、旋光素子26としては波長650nm用の1/4波長板を用いた。旋光素子16として用いた1/4波長板の方位(回転角度)については、二次元光検出器21上での再生光の強度が最も大きくなるように調整し、旋光素子26の方位(回転角度)についても、4分割光検出器29上でのサーボ戻り光の強度が最も強くなるように調整した。
次に、上記(1)〜(4)の手順で作製した光記録媒体1を図5の光記録再生装置に搭載し、サーボを行いながら実際に情報の記録を行った。記録は半径24mm、36mm及び48mmのトラックで行い、各トラックにおいて90度間隔で4スポット、光記録媒体1全体で12スポットについて記録を行った。光記録媒体1の表面での光強度は0.1mW、露光時間0.1秒、記録層3の上面での記録用レーザビームのスポットサイズは約400μm径であった。反射型空間光変調器11は400×400=160,000画素であり、そのうち情報光領域41として中心部の144×144=20,736画素の領域を用いる。情報光領域41では隣接する4×4=16画素を単位パネルとし、全1296パネルで記録情報の表示を行う。記録情報の表現方法としては、4×4=16パネルのうち3パネルを明パネルとする16:3変調方法を用いる。この場合、1パネルで256通り(1バイト)の情報を表現できる。
二次元光検出器21としてCCDアレイを用い、ホログラム6として記録された情報の再生を行った。再生の際は、反射型空間光変調器11上において図7に示したような参照光領域42のみを表示し、参照光領域42からの反射光を参照光として用いた。光記録媒体1の表面での参照光の強度は、0.01mWとした。
次に、上記光記録再生装置の記録再生性能を以下のような手法により評価した。
(1)再生光強度
図5中に示したアイリス22の開口を調整することにより、再生光として情報光部分のみがCCDアレイ22に入射するようにし、二次元光検出器21であるCCDアレイで検出される強度の和を再生光強度とした。
二次元光検出器21であるCCDアレイによって得られた144×144=20,736画素の情報光領域41からの各画素信号に対して閾値を設定し、その閾値を用いて明パネル、暗パネルの判別を行って出力パターンとした。この出力パターンを反射型空間光変調器11に入力したパターンと比較し、エラー数を評価した。
<サーボ層付き基板の作製>
(比較例)として、図12に示すサーボ層付き基板90を以下の手順により作製した。前記(1)<サーボスタンパの作製>で説明した手順に従って作製した図9のサーボスタンパ71を射出成型機にセットし、ポリカーボネイトを射出することにより、サーボ情報が凹凸として転写された厚さ0.6mmのポリカーボネイト基板91を作製し、凹凸面に200nmのAlをスパッタすることにより反射層92を形成した。一方、厚さ0.5mmのディスク状の平坦なガラス基板93の主面上に、記録/再生用光ビーム(波長405nm)は反射するが、サーボ用光ビーム(波長650nm)は透過する誘電体多層膜からなる波長選択層94を形成した。次に、基板91及び93を紫外線硬化樹脂により張り合わせることにより、図12に示すサーボ付き基板90を作製した。張り合わせに用いた紫外線硬化樹脂は硬化後、ギャップ層95としての役割も兼ねており、ギャップ層95の膜厚は100μmになるように調整した。
前記実施例と同様に、記録層前駆体を調製した。次に、図12に示したサーボ層付き基板90のガラス基板93の主面上にフッ素樹脂からなる厚さ250μmのスペーサを載置し、ガラス基板93と前記スペーサとの間に前記混合溶液をキャストした。キャスト後、別途準備したディスク状のガラス基板を前記スペーサに対向させた配置し、さらに一様圧力を加えることにより、前記混合溶液を厚さ250μmにまで延伸した。最後に50℃で10時間加熱を行い、厚さ250μmの記録領域をもつ光記録媒体を作成した。なお、本比較例においても、記録層が感光しないように600nmより短い波長の光が遮光されている室内で記録層の形成を行った。
光記録再生装置としては、図3に示す構成の光記録再生装置とほぼ同じものであるが、サーボ用光ビームの焦点位置が記録/再生用光ビームの焦点位置から100μm外側に出るようにコリメートレンズ24を調整した。
次に、上記の方法で作製した光記録媒体を光記録再生装置に搭載して、サーボを行いながら実際に情報の記録を行った。記録方法は前記実施例と同じである。
実施例と同じ手法により再生を行った。
評価基準も実施例と同じものを用いた。
2…保護層
3…記録層
4…透明基板
5…サーボ層
6…光ビーム
7…対物レンズ
8…ホログラム
8…記録/再生用光源
9…ビームエキスパンダ
10…ミラー
11…反射型空間光変調器
12,13…リレーレンズ
14…偏光ビームスプリッタ
15…ダイクロイックプリズム
16…旋光素子
17…対物レンズ
18…ボイスコイルモータ
19,20…リレーレンズ
21…二次元光検出器
22…アイリス
23…サーボ用光源
24…コリメートレンズ
25…偏光ビームスプリッタ
26…旋光素子
27…凸レンズ
28…シリンドリカルレンズ
29…4分割光検出器
31…記録回路
32…再生回路
33…サーボ回路
40…サーボ情報
41…情報光領域
42…参照光領域
51…干渉層
52…界面層
53…相変化層
54…界面層
55…干渉層
56…反射層
60…サーボ情報記録装置
61…サーボ情報記録用光学系
62…直動ステージ
63…測長用光源
66…測長用干渉計
67…送りネジ
68…スピンドルモータ
71…サーボスタンパ
72…サーボ情報(凹凸パターン)
73…ガラス原版
74…フォトレジスト膜
75…Ni層
80…サーボ情報転写装置
81…土台
82…ガイド支柱
83…上部ベースプレート
84…下部ベースプレート
85…ロードセル
86…ボールスクリュー
87…ステッピングモータ
88…加熱用ヒータ
Claims (9)
- 光ビームが入射されることによりデータ情報をホログラムとして記録するための記録層と;
前記記録層の前記光ビームの入射側と反対側に対向して設けられ、サーボ情報が相変化として記録された相変化層を含むサーボ層と;を具備し、
前記サーボ層は、前記データ情報を記録/再生するための第1光ビームに対しては相対的に低い光学的コントラストを有し、前記サーボ情報を再生するための第2光ビームに対しては相対的に高い光学的コントラストを有する光記録媒体。 - 第1主面及び第2主面を有する透明基板と;
前記基板の前記第1主面上に設けられ、光ビームが入射されることによりデータ情報をホログラムとして記録するための記録層と;
前記基板の前記第2主面上に設けられ、サーボ情報が相変化として記録された相変化層を含むサーボ層と;を具備し、
前記サーボ層は、前記データ情報を記録/再生するための第1光ビームに対しては相対的に低い光学的コントラストを有し、前記サーボ情報を再生するための第2光ビームに対しては相対的に高い光学的コントラストを有する光記録媒体。 - 前記サーボ層は、平坦な表面形状を有する請求項1または2のいずれか1項記載の光記録媒体。
- 前記サーボ層は、前記第2光ビームに対する光学的コントラストを強調し、前記第1光ビームに対する光学的コントラストを低減させるための少なくとも一つの干渉層をさらに含む請求項1または2のいずれか1項記載の光記録媒体。
- 請求項1または2のいずれか1項記載の光記録媒体と、
前記光記録媒体に前記データ情報を記録するための第1波長の第1光ビームを生成する第1光源と;
前記光記録媒体に記録された前記サーボ情報を再生するための第2波長の第2光ビームを生成する第2光源と;
前記第1光ビームが照射されることにより前記記録層に前記データ情報に応じたホログラムを生成するための情報光及び参照光を生成する空間光変調器と;
前記データ情報の記録時に前記情報光と前記参照光及び前記第2光ビームを前記光記録媒体に照射する照射ユニットと;
前記第2光ビームによる前記サーボ層からの反射光を検出する分割光検出器と;
前記分割光検出器からの出力信号に基づいてサーボを行うサーボユニットと;を具備する光記録再生装置。 - 前記第1光源は青色レーザダイオードであり、前記第2光源は赤色レーザダイオードである請求項5記載の光記録再生装置。
- 前記空間光変調器は、前記データ情報の再生時に前記参照光のみを生成するように構成され、前記照射ユニットは前記データ情報の再生時に前記参照光及び前記第2光ビームを前記光記録媒体に照射するように構成される請求項5記載の光記録再生装置。
- 前記参照光による前記記録層からの反射光を検出する二次元光検出器と;該二次元光検出器の出力信号から再生されたデータ情報を生成する再生ユニットと;をさらに具備する請求項5または7のいずれか1項記載の光記録再生装置。
- 前記照射ユニットは、前記情報光と前記参照光及び前記第2光ビームを前記光記録媒体に同軸的に照射するように構成される請求項5記載の光記録再生装置。
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