JP4930980B2 - Optical information recording method and recording medium - Google Patents

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Description

本発明は、情報光と参照光との干渉による干渉縞をホログラムとして記録媒体に記録する光情報記録方法及び干渉縞が記録された記録媒体に関する。   The present invention relates to an optical information recording method for recording interference fringes due to interference between information light and reference light as a hologram on a recording medium, and a recording medium on which interference fringes are recorded.

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、記録用光を構成するイメージ情報を担持した情報光と記録用参照光とを記録媒体の内部で重ね合わせ、その時にできる干渉パターン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、その記録媒体に再生用参照光を照射することにより、干渉パターンによる回折によりイメージ情報が再生される(特許文献1参照)。   Holographic recording in which information is recorded on a recording medium using holography is generally performed by superimposing information light carrying image information constituting recording light and recording reference light inside the recording medium. This is done by writing an interference pattern that can be generated on a recording medium. At the time of reproducing the recorded information, the image information is reproduced by diffraction by the interference pattern by irradiating the recording medium with the reference light for reproduction (see Patent Document 1).

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次元的に干渉パターン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録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2次元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。   In recent years, volume holography, particularly digital volume holography, has been developed and attracted attention for practical use for ultra-high density optical recording. Volume holography is a method of writing interference patterns in three dimensions by actively utilizing the thickness direction of the recording medium. Increasing the thickness increases the diffraction efficiency and increases the recording capacity using multiple recording. There is a feature that can be planned. Digital volume holography is a computer-oriented holographic recording method that uses a recording medium and a recording method similar to those of volume holography, but restricts image information to be recorded to a binarized digital pattern. In this digital volume holography, for example, image information such as an analog picture is once digitized, developed into two-dimensional digital pattern information, and recorded as image information. At the time of reproduction, the two-dimensional digital pattern information is read and decoded, so that the original image information is restored and displayed. As a result, even if the S / N ratio (signal to noise ratio) is somewhat poor at the time of reproduction, the original information is reproduced very faithfully by performing differential detection or encoding binary data and performing error correction. It becomes possible.

かかるホログラフィック記録を行う光記録再生装置として、情報光および参照光を対物レンズによって記録媒体の同一面側から、情報光の光軸と参照光の光軸とが同軸となるように記録媒体に照射する装置が提案されている(特許文献1)。   As an optical recording / reproducing apparatus for performing such holographic recording, the information light and the reference light are applied to the recording medium from the same surface side of the recording medium by the objective lens so that the optical axis of the information light and the optical axis of the reference light are coaxial. An apparatus for irradiation has been proposed (Patent Document 1).

この光記録再生装置においては、格子状に配列された多数の画素を有する空間光変調器(SLMと略すこともある)に情報光用空間変調パターンおよび参照光用空間変調パターンを表示し、空間光変調器によって光の位相、強度、波長等の状態を各画素毎に変化させることで2次元デジタルパターン情報を担持した情報光および参照光を生成していた。空間光変調器として、液晶表示装置を使用することもあるが、DMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)を使用することも考えられる。DMDは、複数の反射型の画素を有し、画素毎に反射方向を変えて反射することができる。   In this optical recording / reproducing apparatus, a spatial light modulator for information light and a spatial modulation pattern for reference light are displayed on a spatial light modulator (sometimes abbreviated as SLM) having a large number of pixels arranged in a lattice pattern. Information light and reference light carrying two-dimensional digital pattern information are generated by changing the state of light phase, intensity, wavelength and the like for each pixel by an optical modulator. A liquid crystal display device may be used as the spatial light modulator, but a DMD (digital micromirror device) may also be used. The DMD has a plurality of reflective pixels, and can reflect light by changing the reflection direction for each pixel.

そして、空間的に変調された情報光および参照光は、対物レンズによって記録媒体に対し収束するように照射されるので、情報光用空間変調パターンおよび参照光用空間変調パターンのフーリエ変換された周波数成分同士が干渉縞を形成することになる。   Since the spatially modulated information light and reference light are irradiated by the objective lens so as to converge on the recording medium, the Fourier-transformed frequencies of the information light spatial modulation pattern and the reference light spatial modulation pattern The components form interference fringes.

DMDを使用した光情報記録再生装置のピックアップの構成を図19に示す。ピックアップ101は、参照光および情報光を光情報記録媒体151に照射し、光情報記録媒体151からの再生光を受けるためのものである。ピックアップ101は、レーザ光源103、コリメータレンズ105、ミラー107、DMD109、偏光ビームスプリッタ111、リレーレンズ113、115、開口127、ミラー117、4分の1波長板119、対物レンズ121、リングマスク123、光検出器125を備えている。   FIG. 19 shows the configuration of the pickup of the optical information recording / reproducing apparatus using the DMD. The pickup 101 irradiates the optical information recording medium 151 with reference light and information light, and receives reproduction light from the optical information recording medium 151. The pickup 101 includes a laser light source 103, a collimator lens 105, a mirror 107, a DMD 109, a polarization beam splitter 111, relay lenses 113 and 115, an aperture 127, a mirror 117, a quarter wavelength plate 119, an objective lens 121, a ring mask 123, A photodetector 125 is provided.

図19の光情報記録再生装置によって情報を記録する場合、レーザ光源103からレーザ光を射出し、コリメータレンズ105によって平行光線とし、ミラー107によってDMD109に向かって反射される。DMD109は、画素として複数の微小なミラーを有しており、画素毎にミラーの傾斜角を変更できる。DMD109の複数の画素に情報光用空間変調パターンおよび参照光用空間変調パターンを表示すれば、その反射光133は、情報光用空間変調パターンおよび参照光用空間変調パターンによって空間的に変調された情報光および参照光となる。   When information is recorded by the optical information recording / reproducing apparatus of FIG. 19, laser light is emitted from the laser light source 103, converted into parallel rays by the collimator lens 105, and reflected by the mirror 107 toward the DMD 109. The DMD 109 has a plurality of minute mirrors as pixels, and the tilt angle of the mirror can be changed for each pixel. If the information light spatial modulation pattern and the reference light spatial modulation pattern are displayed on a plurality of pixels of the DMD 109, the reflected light 133 is spatially modulated by the information light spatial modulation pattern and the reference light spatial modulation pattern. It becomes information light and reference light.

情報光および参照光は、偏光ビームスプリッタ111を通過し、一対のリレーレンズ113、115によって対物レンズ121の入射瞳面に結像するように伝搬される。その途中、一対のリレーレンズ113、115の間の焦点面に配置された開口127によって回折光の一部が取り除かれ、ミラー117によって対物レンズ121に向けて反射され、4分の1波長板119を通過する。対物レンズ121は、情報光および記録用参照光を光情報記録媒体151のホログラム記録層153において干渉させ、ホログラフィを形成させる。   The information light and the reference light pass through the polarization beam splitter 111 and propagate so as to form an image on the entrance pupil plane of the objective lens 121 by the pair of relay lenses 113 and 115. On the way, a part of the diffracted light is removed by the opening 127 arranged in the focal plane between the pair of relay lenses 113 and 115, reflected by the mirror 117 toward the objective lens 121, and the quarter-wave plate 119. Pass through. The objective lens 121 causes information light and recording reference light to interfere with each other in the hologram recording layer 153 of the optical information recording medium 151 to form holography.

また、図19の光情報記録再生装置によって情報を再生する場合は、DMD109に再生用の参照光用空間変調パターンのみを表示して、再生用参照光を生成し、再生用参照光を対物レンズ121によって光情報記録媒体151のホログラム記録層153に形成された干渉縞に照射する。干渉縞から再生された再生光と再生用参照光は、光情報記録媒体151の反射層155によって反射され、逆方向に対物レンズ121、4分の1波長板119、ミラー117、一対のリレーレンズ113、115を経て伝搬される。ここで、再生光と再生用参照光は、4分の1波長板119を2回通過することによって、偏光が90°変化しているので、偏光ビームスプリッタ111によって光検出器125に向かって反射され、リングマスク123によって再生用参照光が取り除かれ、再生光が光検出器125に入射する。   Further, when information is reproduced by the optical information recording / reproducing apparatus of FIG. 19, only the reference modulation spatial modulation pattern is displayed on the DMD 109 to generate reproduction reference light, and the reproduction reference light is used as the objective lens. 121 irradiates the interference fringes formed on the hologram recording layer 153 of the optical information recording medium 151. The reproduction light and reproduction reference light reproduced from the interference fringes are reflected by the reflection layer 155 of the optical information recording medium 151, and in the reverse direction, the objective lens 121, the quarter-wave plate 119, the mirror 117, and a pair of relay lenses. 113 and 115 are propagated. Here, since the polarization of the reproduction light and the reproduction reference light is changed by 90 ° by passing through the quarter-wave plate 119 twice, it is reflected toward the photodetector 125 by the polarization beam splitter 111. Then, the reference light for reproduction is removed by the ring mask 123, and the reproduced light is incident on the photodetector 125.

なお、干渉縞を記録するための光情報記録媒体151は、2枚の基板151a、151b間に、ホログラム記録層153および反射層155が設けられている。ホログラム記録層153は、情報光および参照光に対して感光性を有するモノマーが混入されており、情報光および参照光が干渉して形成された干渉縞によってモノマーの一部が反応してポリマーとなることで、屈折率等の光学特性を変化させ、干渉縞(ホログラム)を記録する。つまり、干渉縞を記録することによって、ホログラム記録層中のモノマーの一部が消費される。また、記録された部分のモノマー濃度が減少すると、周囲からモノマーが拡散移動する。   The optical information recording medium 151 for recording interference fringes is provided with a hologram recording layer 153 and a reflection layer 155 between two substrates 151a and 151b. The hologram recording layer 153 is mixed with a monomer having photosensitivity to the information light and the reference light, and a part of the monomer reacts with the polymer by interference fringes formed by the interference of the information light and the reference light. Thus, optical characteristics such as refractive index are changed, and interference fringes (holograms) are recorded. That is, a part of the monomer in the hologram recording layer is consumed by recording the interference fringes. Further, when the monomer concentration in the recorded portion decreases, the monomer diffuses and moves from the surroundings.

特開2005−32307号公報JP 2005-32307 A

図20に従来の情報光用空間変調パターン141の構成を示す。情報光用空間変調パターン141は、複数のブロック単位143を配列させて形成されており、各ブロック単位143は基準マーク147と一定量の2次元パターン情報のシンボル単位145とから構成されている。   FIG. 20 shows the configuration of a conventional spatial modulation pattern 141 for information light. The information light spatial modulation pattern 141 is formed by arranging a plurality of block units 143, and each block unit 143 includes a reference mark 147 and a symbol unit 145 of a certain amount of two-dimensional pattern information.

2次元パターン情報のシンボル単位145は、記録する情報を一定情報量の単位毎に符号化して生成される。図20においてシンボル単位145は、記録する情報を8ビット毎に、4×4の画素の中から3つの画素をオンの画素145a(図20においては網掛けで示す)とし、オンの画素145aの配置によって符号化したものである。   The symbol unit 145 of the two-dimensional pattern information is generated by encoding information to be recorded for each unit of a certain amount of information. In FIG. 20, symbol unit 145 includes information to be recorded every 8 bits, in which 3 pixels out of 4 × 4 pixels are turned on pixels 145 a (shown by shading in FIG. 20). It is encoded by arrangement.

基準マーク147は、予め定められた形状の2次元パターンであり、空間変調パターン全体の位置、空間変調パターン全体の向き、空間変調パターンにおける2次元パターン情報の各シンボル単位145の位置または各シンボル単位の向き等の基準となるものである。従来、4×4の正方形状の画素を全てオン状態にして基準マーク147を表わしていた。図20のシンボル単位145は、4×4の画素中3つの画素しかオンの画素とならないため、4×4の画素がオンとなっていれば、シンボル単位145と区別して認識することができ、基準とすることができる。   The reference mark 147 is a two-dimensional pattern having a predetermined shape, and the position of the entire spatial modulation pattern, the direction of the entire spatial modulation pattern, the position of each symbol unit 145 of the two-dimensional pattern information in the spatial modulation pattern, or each symbol unit. It is a standard for the orientation of the. Conventionally, the reference mark 147 is represented by turning on all of the 4 × 4 square pixels. The symbol unit 145 in FIG. 20 is turned on only in 3 × 4 × 4 pixels. Therefore, if the 4 × 4 pixel is turned on, the symbol unit 145 can be recognized separately from the symbol unit 145. It can be a standard.

図20においてブロック単位143は、中心に4×4のオン画素145aを基準マーク147として配置し、その周囲を2画素分あけて、6×6個のシンボル単位分の領域(24×24画素)を埋めるようにシンボル単位145を32個配置している。図20においては、情報光用空間変調パターン141の中にブロック単位143が最上段に4個、2段目に6個、3〜6段目に各8個、7段目に6個、8段目に4個配置されている。最上段の一番左側のブロック単位143a(点線で示す)だけは、中心に基準マーク147のみ配置された構成であり、基準マーク147の周囲に2次元パターン情報のシンボル単位が配置されていない。このため、最上段の一番左側のブロック単位143aは、他のブロック単位と区別することができ、情報光用空間変調パターン141自体の位置や向きの基準とすることができる。例えば、再生時において、情報光用空間変調パターン141を検出すると、ブロック単位143aが左上となるように位置合わせをし、その後、ブロック単位143aの右隣のブロック単位から順に復号化して再生することができる。   In FIG. 20, a block unit 143 has a 4 × 4 on-pixel 145a at the center as a reference mark 147, and is surrounded by two pixels, thereby a region corresponding to 6 × 6 symbol units (24 × 24 pixels). Thirty-two symbol units 145 are arranged so as to be filled. In FIG. 20, in the spatial modulation pattern 141 for information light, there are four block units 143 at the top, six at the second, eight at the third to sixth, six at the seventh, six at the seventh, Four are arranged on the stage. Only the leftmost block unit 143a (indicated by a dotted line) in the uppermost stage has a configuration in which only the reference mark 147 is arranged at the center, and no symbol unit of two-dimensional pattern information is arranged around the reference mark 147. For this reason, the leftmost block unit 143a in the uppermost stage can be distinguished from other block units, and can be used as a reference for the position and orientation of the spatial modulation pattern for information light 141 itself. For example, when the information light spatial modulation pattern 141 is detected during reproduction, alignment is performed so that the block unit 143a is located at the upper left, and then the block unit 143a is decoded and reproduced in order from the block unit immediately to the right. Can do.

更に、各ブロック単位143については、基準マーク147を中心とした正方形状となるようにシンボル単位が配置されているので、基準マーク147との相対的な位置を特定することで、各シンボル単位145の配置を特定することができる。   Furthermore, since the symbol units are arranged so that each block unit 143 has a square shape centered on the reference mark 147, each symbol unit 145 can be identified by specifying the relative position to the reference mark 147. Can be specified.

空間光変調器は、周期構造を持った微小な画素の集合体であるため、一種の回折格子を形成する。回折格子は、回折格子の周期をa、回折光の角度をθd、入射光の角度をθ0、回折次数をm(m=0、±1、±2)、光の波長をλとすると、
式1:a(sinθd−sinθ0)=mλ
の関係を満たす。
Since the spatial light modulator is an aggregate of minute pixels having a periodic structure, it forms a kind of diffraction grating. A diffraction grating has a diffraction grating period of a, a diffraction light angle of θ d , an incident light angle of θ 0 , a diffraction order of m (m = 0, ± 1, ± 2), and a light wavelength of λ. ,
Expression 1: a (sin θ d −sin θ 0 ) = mλ
Satisfy the relationship.

図19の光情報記録再生装置においては、ミラー107からの光131は、DMD109に対して入射角θ0を有して入射し、DMD109から垂直(θ1=0°)に射出するように配置されている。この関係を図に示すと、図21のようになる。DMD109の画素135の間隔が回折格子の周期aとなり、回折光132の角度θdは、画素135の間隔a、入射光131の波長λおよび入射角θ0から式1によって決まり、DMD109の画素135の傾斜角Ψには依存しない。他方、反射光133(図21においては−3次の回折光と重なっている)の出射角θ1は、入射光131の入射角θ0およびDMD109の画素135の傾斜角度Ψから
式2:θ1=θ0−2Ψ
によって決まる。図21においては、反射光133の出射角θ1は0°であるから出射角θ1を示していない。
In the optical information recording / reproducing apparatus in FIG. 19, the light 131 from the mirror 107 is incident on the DMD 109 with an incident angle θ 0 and is emitted vertically from the DMD 109 (θ 1 = 0 °). Has been. This relationship is shown in FIG. 21. The interval between the pixels 135 of the DMD 109 becomes the period a of the diffraction grating, and the angle θ d of the diffracted light 132 is determined by Equation 1 from the interval a of the pixels 135, the wavelength λ of the incident light 131, and the incident angle θ 0. It does not depend on the inclination angle Ψ of. On the other hand, the outgoing angle θ 1 of the reflected light 133 (overlapped with the third-order diffracted light in FIG. 21) is calculated from the incident angle θ 0 of the incident light 131 and the inclination angle ψ of the pixel 135 of the DMD 109: 1 = θ 0 -2Ψ
It depends on. In FIG. 21, since the outgoing angle θ 1 of the reflected light 133 is 0 °, the outgoing angle θ 1 is not shown.

なお、図21は、空間光変調器109の全ての画素135をオン状態とした場合であり、画素135の間隔aが回折格子の周期となっている。ところが、情報光用空間変調パターンや参照光用空間変調パターンが表示された空間光変調器の場合、情報光用空間変調パターンや参照光用空間変調パターンは、オン画素とオフ画素が組み合わされて形成されているから、様々な周期成分を有し、回折格子の周期としては、隣接する画素の間隔aだけではない。しかし、空間光変調器109において表示されるパターンは、画素135を基準の単位要素として構成されるため、回折格子の周期としては、画素の間隔aが最小となる。そこで、全ての画素135をオン状態とした状態の空間周波数をその空間光変調器における基本空間周波数と呼ぶ。   FIG. 21 shows a case where all the pixels 135 of the spatial light modulator 109 are turned on, and the interval “a” of the pixels 135 is the period of the diffraction grating. However, in the case of a spatial light modulator that displays a spatial modulation pattern for information light or a spatial modulation pattern for reference light, the spatial modulation pattern for information light or the spatial modulation pattern for reference light is a combination of on pixels and off pixels. Since it is formed, it has various periodic components, and the period of the diffraction grating is not limited to the interval a between adjacent pixels. However, since the pattern displayed in the spatial light modulator 109 is configured with the pixel 135 as a reference unit element, the interval a between the pixels is minimized as the period of the diffraction grating. Therefore, the spatial frequency in a state where all the pixels 135 are turned on is referred to as a basic spatial frequency in the spatial light modulator.

従来では、DMD109によって反射されて生成される情報光、記録用参照光および再生用参照光の光軸(θ1)は、回折光132の内の一部の進行方向(θd)と一致するように定められていた(特許文献1の段落0029)。つまり、a(sinθ1−sinθ0)=mλを満たし、入射角θ0が−a・sinθ0=mλとなるように構成されていたのである。 Conventionally, the optical axis (θ 1 ) of the information light, the recording reference light, and the reproduction reference light reflected and generated by the DMD 109 coincides with a part of the traveling direction (θ d ) of the diffracted light 132. (Paragraph 0029 of Patent Document 1). In other words, the configuration is such that a (sin θ 1 −sin θ 0 ) = mλ is satisfied and the incident angle θ 0 is −a · sin θ 0 = mλ.

なお、SLMとして透過型の液晶表示装置等を使用した場合は、SLMに対して光を垂直(θ0=0°)に入射させて、垂直(θ1=0°)に出射した光を利用していたため、入射角=出射角であり、0次の回折光と光軸が一致していた。 When a transmissive liquid crystal display device or the like is used as the SLM, light is incident on the SLM perpendicularly (θ 0 = 0 °) and light emitted perpendicularly (θ 1 = 0 °) is used. Therefore, the incident angle = the outgoing angle, and the 0th-order diffracted light and the optical axis coincided.

本発明者は、特願2005−312513号において、かかる従来の光情報記録再生装置に対して、空間光変調器から対物レンズに向かう情報光の光軸が、空間光変調器によって回折されるm次(m=0,±1,±2…)の回折光と一致しないように構成した光情報記録装置を提案した。情報光の光軸が回折光と一致しないように構成した場合は、対物レンズによってフーリエ変換された空間光変調器の基本空間周波数によって発生する輝点を最も光強度の強い領域に配置させることができ、干渉縞の強度を強くすることができ、ホログラムサイズを小さくすることが可能となる。   In the Japanese Patent Application No. 2005-312513, the present inventor compared the conventional optical information recording / reproducing apparatus with an optical axis of information light directed from the spatial light modulator toward the objective lens being diffracted by the spatial light modulator. An optical information recording apparatus configured so as not to coincide with the next (m = 0, ± 1, ± 2,...) Diffracted light has been proposed. When the optical axis of the information light is configured not to match the diffracted light, the bright spot generated by the fundamental spatial frequency of the spatial light modulator Fourier-transformed by the objective lens can be arranged in the region with the strongest light intensity. Thus, the intensity of the interference fringes can be increased, and the hologram size can be reduced.

本発明は、かかる情報光の光軸が回折光と一致しないように構成した場合において、更にホログラムサイズを小さくすることを可能にし、記録密度を高めることが可能な光情報記録方法及び記録媒体を提供することを課題とする。また、本発明は、従来よりも記録再生の信頼性を高めることが可能な光情報記録方法及び記録媒体を提供することを課題とする。   The present invention provides an optical information recording method and recording medium capable of further reducing the hologram size and increasing the recording density in the case where the optical axis of the information light does not coincide with the diffracted light. The issue is to provide. Another object of the present invention is to provide an optical information recording method and a recording medium that can improve the reliability of recording and reproduction as compared with the prior art.

以上のような課題を解決するため、本発明の光情報記録方法は、記録用参照光と、複数の画素を有する空間光変調器に表示された情報光用空間変調パターンによって空間的に変調された情報光とを対物レンズによって記録媒体に対して収束するように照射して前記記録媒体のホログラム記録層における前記記録用参照光と前記情報光との干渉縞を記録する光情報記録方法において、前記空間光変調器から前記対物レンズに向かう前記情報光の光軸が、前記空間光変調器によって回折されるm次(m=0,±1,±2…)の回折光と一致せず、前記情報光用空間変調パターンは複数の基準マークを含み、前記基準マークの領域内における空間周波数が、前記空間光変調器の基本空間周波数よりも小さい空間周波数を含むことを特徴とする。   In order to solve the above problems, the optical information recording method of the present invention is spatially modulated by the recording reference light and the spatial modulation pattern for information light displayed on the spatial light modulator having a plurality of pixels. In the optical information recording method of recording interference fringes between the recording reference light and the information light in the hologram recording layer of the recording medium by irradiating the recorded information light with the objective lens so as to converge on the recording medium, The optical axis of the information light from the spatial light modulator toward the objective lens does not coincide with the mth-order (m = 0, ± 1, ± 2...) Diffracted light diffracted by the spatial light modulator. The information light spatial modulation pattern includes a plurality of reference marks, and a spatial frequency in a region of the reference marks includes a spatial frequency smaller than a basic spatial frequency of the spatial light modulator.

更に、上記光情報記録方法において、前記情報光の光軸の方向は、(m+0.2)次乃至(m+0.8)次の回折光の進行方向の範囲内であることが好ましい。また、前記空間光変調器は、前記複数の画素が格子状に配置されており、前記情報光の光軸の方向は、前記複数の画素による格子の対角方向についての約(m+0.5)次の回折光の進行方向と一致することが好ましい。   Further, in the optical information recording method, the direction of the optical axis of the information light is preferably in the range of the traveling direction of the (m + 0.2) th to (m + 0.8) th diffracted light. In the spatial light modulator, the plurality of pixels are arranged in a grid, and the direction of the optical axis of the information light is about (m + 0.5) with respect to the diagonal direction of the grid formed by the plurality of pixels. It is preferable to coincide with the traveling direction of the next diffracted light.

更に、上記光情報記録方法において、前記基準マークの領域内における空間周波数が、前記空間光変調器の基本空間周波数の半分の空間周波数を含むことが好ましい。また、前記基準マークは属性の異なる画素を交互に配置したパターンを含むことが好ましい。   Furthermore, in the optical information recording method, it is preferable that the spatial frequency in the region of the reference mark includes a spatial frequency that is half the basic spatial frequency of the spatial light modulator. The reference mark preferably includes a pattern in which pixels having different attributes are alternately arranged.

更に、上記光情報記録方法において、前記情報光の光軸の方向は、前記空間光変調器に対して垂直であることが好ましい。   Furthermore, in the optical information recording method, the direction of the optical axis of the information light is preferably perpendicular to the spatial light modulator.

また、本発明の記録媒体は、上記光情報記録方法によってホログラム記録層に干渉縞が記録されたことを特徴とするものである。   The recording medium of the present invention is characterized in that interference fringes are recorded on the hologram recording layer by the optical information recording method.

本発明の光情報記録方法では、対物レンズへ向かう出射光の光軸をm次の回折光とずらすことによって、最も強度の強い領域に複数の基本空間周波数による輝点を配置させることができ、干渉縞の強度を強くすることができる。また、画素の反射面の傾斜角度の誤差等によって、空間光変調器からの出射角θ1にバラツキが生じて、形状成分パターンのフーリエ面における位置がずれたとしても、複数の基本空間周波数による輝点が存在するため、ホログラムの記録領域内において強い強度を保つことができ、信頼性が向上する。 In the optical information recording method of the present invention, by shifting the optical axis of the outgoing light toward the objective lens from the m-th order diffracted light, bright spots with a plurality of fundamental spatial frequencies can be arranged in the strongest region, The intensity of interference fringes can be increased. In addition, even if the output angle θ 1 from the spatial light modulator varies due to an error in the tilt angle of the reflection surface of the pixel and the position of the shape component pattern in the Fourier plane is shifted, it depends on a plurality of basic spatial frequencies. Since there are bright spots, strong intensity can be maintained in the hologram recording area, and the reliability is improved.

更に、従来では、中心に非常に強い光強度の領域が局在化するため、光情報記録媒体のホログラム記録層中におけるモノマー濃度が部分的に枯渇してしまい多重記録の妨げとなることもあったが、本発明の光情報記録方法では、光強度の強い領域に複数の輝点を配置させているので、ホログラムの記録領域内における光強度分布を従来に比較すれば平均化することができる。この結果、モノマー濃度も平均的に減少し、多重記録特性を向上できるので、記録容量を増やすことができる。   Furthermore, in the past, a region of very strong light intensity is localized at the center, so that the monomer concentration in the hologram recording layer of the optical information recording medium is partially depleted, which may hinder multiple recording. However, in the optical information recording method of the present invention, since a plurality of bright spots are arranged in a region having a high light intensity, the light intensity distribution in the hologram recording region can be averaged as compared with the conventional case. . As a result, the monomer concentration also decreases on average, and the multiple recording characteristics can be improved, so that the recording capacity can be increased.

また、本発明の光情報記録方法においては、光軸の近傍に位置する4つの輝点によって全ての空間周波数特性が示されるため、それら4つの輝点を含む大きさまでホログラムの記録領域を小さくすることができる。よって、一つ当たりのホログラムサイズを小さくできるので、その分、多くのホログラムを記録することができ、記録容量を増やすことができる。   Further, in the optical information recording method of the present invention, all the spatial frequency characteristics are shown by the four bright spots located in the vicinity of the optical axis, so the hologram recording area is reduced to a size including these four bright spots. be able to. Therefore, since the size of each hologram can be reduced, more holograms can be recorded accordingly, and the recording capacity can be increased.

加えて、本発明の光情報記録方法では、情報光用空間変調パターンが複数の基準マークを含み、基準マークの領域内における空間周波数が、空間光変調器の基本空間周波数よりも小さい空間周波数を含んでいるので、基準マークをフーリエ変換することによって発生する輝点が4つの基本空間周波数による輝点の内部に存在し、ホログラムサイズを小さくしても、基準マークが消えず信頼性を向上させることができる。そして、ホログラムの大きさをより小さくすることが可能となり、記録容量を向上させることも可能となる。   In addition, in the optical information recording method of the present invention, the spatial modulation pattern for information light includes a plurality of reference marks, and the spatial frequency in the reference mark region is smaller than the basic spatial frequency of the spatial light modulator. As a result, the bright spot generated by Fourier transform of the reference mark exists inside the bright spot with the four basic spatial frequencies, and the reference mark does not disappear even if the hologram size is reduced, improving the reliability. be able to. Further, the size of the hologram can be further reduced, and the recording capacity can be improved.

まず、図1を用いて、本発明の空間光変調器11における入射光21、出射光22および回折光23の関係を説明する。本発明の光情報記録再生装置は、記録時には、空間光変調器11に情報光用空間変調パターンおよび記録用参照光用空間変調パターンを表示して、光を空間的に変調して情報光および記録用参照光を生成する。なお、記録用参照光は空間的に変調しなくてもよく、その場合は、空間光変調器11に情報光用空間変調パターンのみを表示すればよい。そして、情報光と記録用参照光は、対物レンズ13によって記録媒体(図示せず)に対して収束するように照射され、記録媒体のホログラム記録層において干渉することで、情報光と記録用参照光の干渉縞がホログラム記録層に記録される。次に、空間的に変調した記録用参照光を利用して記録した干渉縞を再生する時には、空間光変調器11に記録時において記録用参照光を生成した記録用参照光用空間変調パターンと同じ再生用参照光用空間変調パターンを表示して、光を空間的に変調して再生用参照光を生成する。再生用参照光は、対物レンズ13によって記録媒体に対して収束するように照射され、記録媒体のホログラム記録層に記録された干渉縞と干渉して再生光を発生させる。発生した再生光は、対物レンズ13を含む光学系によって伝搬され、光検出器によってその空間変調パターンが検出される。   First, the relationship between the incident light 21, the emitted light 22, and the diffracted light 23 in the spatial light modulator 11 of the present invention will be described with reference to FIG. The optical information recording / reproducing apparatus of the present invention displays the information light spatial modulation pattern and the recording reference light spatial modulation pattern on the spatial light modulator 11 during recording, spatially modulates the information light, A recording reference beam is generated. Note that the recording reference light does not have to be spatially modulated. In this case, only the information light spatial modulation pattern may be displayed on the spatial light modulator 11. The information light and the recording reference light are irradiated so as to converge on the recording medium (not shown) by the objective lens 13 and interfere with each other in the hologram recording layer of the recording medium, so that the information light and the recording reference light are recorded. Light interference fringes are recorded on the hologram recording layer. Next, when reproducing the interference fringes recorded using the spatially-modulated recording reference light, the spatial light modulator 11 generates the recording reference light spatial modulation pattern and generates the recording reference light. The same reproduction reference light spatial modulation pattern is displayed, and the light is spatially modulated to generate reproduction reference light. The reproduction reference light is irradiated by the objective lens 13 so as to converge on the recording medium, and interferes with interference fringes recorded on the hologram recording layer of the recording medium to generate reproduction light. The generated reproduction light is propagated by the optical system including the objective lens 13, and the spatial modulation pattern is detected by the photodetector.

本発明においては、空間光変調器11から対物レンズ13に向かう出射光22(情報光、記録用参照光または再生用参照光)の光軸が、空間光変調器11によって回折されるm次(m=0,±1,±2…)の回折光23と一致しないように構成されている。これは、出射光22がm次と(m+1)次の回折光23の間に位置することを意味する。図1においては、−1次の回折光と0次の回折光の間に出射光22が位置している。また、空間光変調器11に入射する光21の入射角をθ0、空間光変調器11から出射される光22の出射角をθ1、光の波長をλ、空間光変調器11における複数の画素12の周期をa、回折光23の回折次数をm(m=0,±1,±2…)とすると、
式3:mλ≠a(sinθ1−sinθ0
の関係式を満たすように装置を構成する。なお、図1においては、反射型の空間光変調器で例示したが、透過型の空間光変調器であっても同じである。
In the present invention, the optical axis of the outgoing light 22 (information light, recording reference light or reproduction reference light) directed from the spatial light modulator 11 toward the objective lens 13 is diffracted by the spatial light modulator 11 (mth order). m = 0, ± 1, ± 2...) is not matched with the diffracted light 23. This means that the emitted light 22 is located between the m-th order and the (m + 1) -th order diffracted light 23. In FIG. 1, the outgoing light 22 is located between the −1st order diffracted light and the 0th order diffracted light. Further, the incident angle of the light 21 incident on the spatial light modulator 11 is θ 0 , the emission angle of the light 22 emitted from the spatial light modulator 11 is θ 1 , the wavelength of the light is λ, and a plurality of light beams in the spatial light modulator 11 Where the period of the pixel 12 is a and the diffraction order of the diffracted light 23 is m (m = 0, ± 1, ± 2...)
Formula 3: mλ ≠ a (sin θ 1 −sin θ 0 )
The apparatus is configured to satisfy the following relational expression. In FIG. 1, the reflection type spatial light modulator is exemplified, but the same applies to a transmission type spatial light modulator.

ここで、出射光22の光軸の方向は、(m+0.2)次乃至(m+0.8)次の回折光23の進行方向の範囲内であることが好ましく、特に約(m+0.5)次の回折光23の進行方向であることが好ましい。つまり、(m+0.2)λ≦a(sinθ1−sinθ0)≦(m+0.8)λの関係式を満たすことが好ましく、特に約(m+0.5)λ=a(sinθ1−sinθ0)の関係式を満たすことがより好ましい。 Here, the direction of the optical axis of the emitted light 22 is preferably within the range of the traveling direction of the (m + 0.2) th to (m + 0.8) th diffracted light 23, and particularly about (m + 0.5) th. The traveling direction of the diffracted light 23 is preferably. That is, it is preferable to satisfy the relational expression of (m + 0.2) λ ≦ a (sin θ 1 −sin θ 0 ) ≦ (m + 0.8) λ , and particularly about (m + 0.5) λ = a (sin θ 1 −sin θ 0 ). It is more preferable that the relational expression is satisfied.

また、図1においては、出射光22の角度θ1を分かりやすくするため、斜めに射出させているが、対物レンズ13によって2次元パターン情報をフーリエ変換する際に、2次元パターン情報を表示する空間光変調器11の表示面が対物レンズ13の入射瞳面(光軸に対して垂直)と平行となることが好ましいので、出射角θ1は0°であること、つまり出射光22の光軸が空間光変調器11に対して垂直となるように構成することが好ましい。この場合、sinθ1=0となるので、式3は、mλ≠−a・sinθ0となり、入射角θ0としては、(m+0.2)λ≦−a・sinθ0≦(m+0.8)λの関係式を満たすことが好ましく、特に約(m+0.5)λ=−a・sinθ0の関係式を満たすことがより好ましい。 In FIG. 1, the angle θ 1 of the emitted light 22 is emitted obliquely for easy understanding, but the two-dimensional pattern information is displayed when the objective lens 13 performs Fourier transform on the two-dimensional pattern information. Since the display surface of the spatial light modulator 11 is preferably parallel to the entrance pupil plane (perpendicular to the optical axis) of the objective lens 13, the exit angle θ 1 is 0 °, that is, the light of the exit light 22. It is preferable that the axis is perpendicular to the spatial light modulator 11. In this case, since sin θ 1 = 0, Equation 3 becomes mλ ≠ −a · sin θ 0 , and the incident angle θ 0 is (m + 0.2) λ ≦ −a · sin θ 0 ≦ (m + 0.8) λ It is preferable to satisfy the following relational expression, and it is more preferable that the relational expression of about (m + 0.5) λ = −a · sin θ 0 is satisfied.

更に、反射型の画素を有するDMDの場合、画素の反射面の角度をΨとすると、出射角θ1=θ0−2Ψとなるので、空間光変調器11の画素12の周期aおよび傾斜角Ψがmλ≠−a・sin2Ψの関係式を満たすと、出射光22の光軸が、空間光変調器11に対して垂直となり、且つ回折光と一致しない構成となる。空間光変調器11の画素の周期aおよび傾斜角Ψは、(m+0.2)λ≦−a・sin2Ψ≦(m+0.8)λの関係式を満たすことが好ましく、特に約(m+0.5)λ=−a・sin2Ψの関係式を満たすことがより好ましい。 Furthermore, in the case of a DMD having a reflection type pixel, if the angle of the reflection surface of the pixel is Ψ, the emission angle θ 1 = θ 0 -2Ψ, so the period a and the inclination angle of the pixel 12 of the spatial light modulator 11 When ψ satisfies the relational expression mλ ≠ −a · sin 2ψ, the optical axis of the emitted light 22 is perpendicular to the spatial light modulator 11 and does not coincide with the diffracted light. The period a and the tilt angle Ψ of the pixel of the spatial light modulator 11 preferably satisfy the relational expression of (m + 0.2) λ ≦ −a · sin2Ψ ≦ (m + 0.8) λ , particularly about (m + 0.5). It is more preferable to satisfy the relational expression of λ = −a · sin2Ψ.

図2は、出射光の角度θ1がm次の回折光と一致する従来の光情報記録再生装置におけるフーリエ変換像を示し、図3は、出射光の角度θ1がm次の回折光と一致しない本発明の光情報記録再生装置におけるフーリエ変換像を示す。 Figure 2 shows a Fourier transform image of the conventional optical information recording and reproducing apparatus angle theta 1 of the emitted light matches the m-th order diffracted light, Figure 3, the angle theta 1 of the emitted light is m order diffracted light The Fourier-transform image in the optical information recording / reproducing apparatus of this invention which does not correspond is shown.

図2の左上に示すように、格子状に配列した複数の画素135を有する空間光変調器109の全ての画素135をオン状態とした場合、対物レンズによってフーリエ変換されると、同図右上に示すようなパターン137に変換される。図2において、空間光変調器109の全ての画素135がオン状態であるから、空間光変調器109に表示されたパターンは、基本空間周波数からなるパターンであり、そのフーリエ変換されたパターン137は、基本空間周波数の周波数成分を示すものとなる。パターン137における輝点138を「基本空間周波数による輝点」と呼ぶ。   As shown in the upper left of FIG. 2, when all the pixels 135 of the spatial light modulator 109 having a plurality of pixels 135 arranged in a grid are turned on, when Fourier transform is performed by the objective lens, It is converted into a pattern 137 as shown. In FIG. 2, since all the pixels 135 of the spatial light modulator 109 are in the ON state, the pattern displayed on the spatial light modulator 109 is a pattern composed of the fundamental spatial frequency, and the Fourier-transformed pattern 137 is This indicates the frequency component of the fundamental spatial frequency. The bright spot 138 in the pattern 137 is referred to as a “bright spot by the basic spatial frequency”.

各基本空間周波数による輝点138は、それぞれの方向におけるm次の回折光であり、各輝点138の位置は、前述した式1:a(sinθd−sinθ0)=mλにおける回折角θdによって求められる。図2においては、対物レンズへ向かう出射光の光軸がm次の回折光と一致するので、光軸上(中心)に基本空間周波数による輝点138が位置する。 The bright spot 138 by each fundamental spatial frequency is m-th order diffracted light in each direction, and the position of each bright spot 138 is the diffraction angle θ d in the above-described formula 1: a (sin θ d −sin θ 0 ) = mλ. Sought by. In FIG. 2, since the optical axis of the outgoing light toward the objective lens coincides with the mth-order diffracted light, a bright spot 138 based on the fundamental spatial frequency is located on the optical axis (center).

空間光変調器109によって空間的に変調される光のフーリエ変換を解析するにあたって、空間光変調器109の成分は、画素135の配置に起因する配置成分135aと画素135の形状に起因する形状成分135bとに分解することができる。なお、図2および図3において配置成分と形状成分の間の「*」はコンボリューションの演算記号である。   In analyzing the Fourier transform of the light spatially modulated by the spatial light modulator 109, the components of the spatial light modulator 109 are an arrangement component 135 a caused by the arrangement of the pixel 135 and a shape component caused by the shape of the pixel 135. 135b. In FIG. 2 and FIG. 3, “*” between the arrangement component and the shape component is a convolution calculation symbol.

配置成分135aは、フーリエ変換すると、配置成分135aと相似形に配置された輝点138aを有する配置成分パターン137aが得られ、形状成分135bは、フーリエ変換すると、画素の形状に起因した強度分布を有する形状成分パターン137bとなる。図2では、正方形状の画素135に対する形状成分パターン137bが示されている。形状成分パターン137bの強度分布は、中心部分に最も強度の強い領域が位置し、そこから画素135の正方形の各辺に対面する方向(図2の上下左右)に周期的に配置された領域では中心部分から遠ざかるにつれて徐々に強度が弱くなる。また、画素135の対角方向(図2の斜め方向)については、中心部分の近傍のみに領域が存在し、その領域の光強度も中心部分から遠ざかるにつれて徐々に弱くなる。形状成分パターン137bの位置は、前述した式2:θ1=θ0−2Ψにおける出射角θ1によって求められる。 The arrangement component 135a is subjected to Fourier transform to obtain an arrangement component pattern 137a having bright spots 138a arranged in a similar shape to the arrangement component 135a, and the shape component 135b is subjected to Fourier transformation to obtain an intensity distribution due to the shape of the pixel. The shape component pattern 137b has. In FIG. 2, a shape component pattern 137b for a square pixel 135 is shown. In the intensity distribution of the shape component pattern 137b, an area having the strongest intensity is located in the central portion, and an area periodically arranged in a direction facing each side of the square of the pixel 135 (up, down, left and right in FIG. 2). The strength gradually decreases as the distance from the center portion increases. Further, in the diagonal direction of pixel 135 (oblique direction in FIG. 2), there is a region only in the vicinity of the central portion, and the light intensity in the region gradually decreases as the distance from the central portion increases. The position of the shape component pattern 137b is obtained by the emission angle θ 1 in the above-described formula 2: θ 1 = θ 0 −2Ψ.

パターン137は、配置成分パターン137aと形状成分パターン137bとを重ね合わせて強度を掛け合わせたパターンである。この点をまずは1次元のフーリエ変換波形で説明すると、図4に示すように、形状成分に対応する矩形波をフーリエ変換した形状成分パターン41に対し、配置成分に対応する周期的なピークを有する配置成分パターン42を重ね合わせて強度を掛け合わせると合成パターン44が得られる。つまり、配置成分パターン42のピーク位置における形状成分パターン41の強度が合成パターン44となる。合成パターン44において、点線で形状成分パターン41を示している。合成パターン44は、形状成分パターン41の中心と配置成分パターン42の中心とが一致している点で、従来の光情報記録再生装置におけるフーリエ変換パターン137に相当する。   The pattern 137 is a pattern in which the arrangement component pattern 137a and the shape component pattern 137b are overlapped and multiplied by the intensity. This point will be described with a one-dimensional Fourier transform waveform. As shown in FIG. 4, the shape component pattern 41 obtained by Fourier transforming a rectangular wave corresponding to the shape component has a periodic peak corresponding to the arrangement component. When the arrangement component patterns 42 are overlapped and multiplied by the intensity, a composite pattern 44 is obtained. That is, the intensity of the shape component pattern 41 at the peak position of the arrangement component pattern 42 becomes the composite pattern 44. In the composite pattern 44, the shape component pattern 41 is indicated by a dotted line. The synthesized pattern 44 corresponds to the Fourier transform pattern 137 in the conventional optical information recording / reproducing apparatus in that the center of the shape component pattern 41 and the center of the arrangement component pattern 42 coincide.

図2においては、出射光の角度θ1がm次の回折光の角度θdと一致するので、配置成分パターン137aの中心と、形状成分パターン137bの中心とが一致する。フーリエ変換パターン137は、中心に位置するm次の回折光において最も光強度が強く、そこから上下左右の(m±1、2…)次の各輝点138については、中心から遠ざかる(mとの差が大きくなる)につれて強度が弱まる。また、対角方向(図2の斜め方向)については、中心部分の近傍しか形状成分パターン137bが存在しないため、フーリエ変換パターン137の(m±1、2…)次の各輝点も中心部分の近傍のみにしか存在せず、それらの輝点も中心から遠ざかる(mとの差が大きくなる)につれて強度が弱まる。 In FIG. 2, since the angle θ 1 of the emitted light matches the angle θ d of the mth-order diffracted light, the center of the arrangement component pattern 137a matches the center of the shape component pattern 137b. The Fourier transform pattern 137 has the strongest light intensity in the m-th order diffracted light positioned at the center, and the (m ± 1, 2,...) Next bright spots 138 away from the center (m. As the difference increases, the strength decreases. Further, in the diagonal direction (diagonal direction in FIG. 2), since the shape component pattern 137b exists only in the vicinity of the center portion, each (m ± 1, 2,...) Next bright spot of the Fourier transform pattern 137 is also the center portion. The intensity decreases as the distance from the center increases (the difference from m increases).

次に、図3の左上に示すように、本発明の記録再生方法において、格子状に配列した複数の画素12を有する空間光変調器11の全ての画素12をオン状態とした場合、対物レンズによってフーリエ変換されると、同図右上に示すようなパターン31に変換される。なお、図3では、空間光変調器11が光軸を中心として45°回転されているが、これはDMDの各画素12が図2における縦方向の対角線を回転軸14として回動する構成となっており、回転軸を装置において垂直に配置したためである。空間光変調器11を回転させると、そのフーリエ変換されたパターン31も回転するが、パターン31の形状それ自体に変化はなく、図3のパターン31も基本空間周波数の周波数成分を示すものであり、パターン31における輝点33も基本空間周波数による輝点である。   Next, as shown in the upper left of FIG. 3, in the recording / reproducing method of the present invention, when all the pixels 12 of the spatial light modulator 11 having a plurality of pixels 12 arranged in a grid are turned on, the objective lens Is transformed into a pattern 31 as shown in the upper right of FIG. In FIG. 3, the spatial light modulator 11 is rotated by 45 ° about the optical axis. This is because each pixel 12 of the DMD rotates about the vertical diagonal line in FIG. This is because the rotating shaft is arranged vertically in the apparatus. When the spatial light modulator 11 is rotated, the Fourier-transformed pattern 31 is also rotated, but the shape of the pattern 31 itself is not changed, and the pattern 31 in FIG. 3 also shows a frequency component of the basic spatial frequency. The bright spots 33 in the pattern 31 are also bright spots based on the fundamental spatial frequency.

図3の空間光変調器11も、図2の時と同様に、画素12の配置に起因する配置成分12aと画素12の形状に起因する形状成分12bとに分解することができる。配置成分12aは、フーリエ変換すると、配置成分12aと相似形に配置された輝点33aを有する配置成分パターン31aが得られ、形状成分12bは、フーリエ変換すると、画素の形状に起因した強度分布を有する形状成分パターン31bとなる。なお、図3の配置成分パターン31aおよび形状成分パターン31bは、図2の配置成分パターン137aおよび形状成分パターン137bを45°回転させたものと同じである。   The spatial light modulator 11 in FIG. 3 can also be decomposed into the arrangement component 12 a resulting from the arrangement of the pixels 12 and the shape component 12 b resulting from the shape of the pixels 12, as in FIG. 2. When the arrangement component 12a is Fourier transformed, an arrangement component pattern 31a having bright points 33a arranged in a similar shape to the arrangement component 12a is obtained, and when the shape component 12b is Fourier transformed, the intensity distribution resulting from the shape of the pixel is obtained. The shape component pattern 31b has. The arrangement component pattern 31a and the shape component pattern 31b in FIG. 3 are the same as the arrangement component pattern 137a and the shape component pattern 137b in FIG. 2 rotated by 45 °.

図3のように、対物レンズに向かう出射光の光軸をm次の回折光と一致しないように構成すると、配置成分パターン31aの輝点33aが光軸からずれる。これは、図4の形状成分パターン41に対し、中心にピークが位置しない配置成分パターン43を重ね合わせて掛け合わせたときの合成パターン45の関係に相当する。合成パターン45において、点線で形状成分パターン41を示しており、中心に近い2つのピークが共に強い強度を示していることが分かる。   As shown in FIG. 3, when the optical axis of the outgoing light toward the objective lens is configured not to match the m-th order diffracted light, the bright spot 33a of the arrangement component pattern 31a is shifted from the optical axis. This corresponds to the relationship of the composite pattern 45 when the arrangement component pattern 43 having no peak at the center is overlapped with the shape component pattern 41 of FIG. In the synthesized pattern 45, the shape component pattern 41 is indicated by a dotted line, and it can be seen that two peaks near the center both show strong intensity.

図3においては、画素12の対角方向(図3においては横方向15、図2においては斜め45°の方向)におけるm+0.5次の回折光の位置が光軸と一致するようにしており、光軸は4つの輝点33aの中心となる。ここで、対角方向についての回折次数を求める式3:mλ≠a(sinθ1−sinθ0)における周期aは、図3に示すように、回転軸14間の間隔(画素の対角線の半分)となる。つまり、画素の1辺の長さをLとすると21/2・L/2となる。 In FIG. 3, the position of the m + 0.5th order diffracted light in the diagonal direction of pixel 12 (lateral direction 15 in FIG. 3 and oblique 45 ° in FIG. 2) coincides with the optical axis. The optical axis is the center of the four bright spots 33a. Here, the period a in Expression 3 for obtaining the diffraction order in the diagonal direction: mλ ≠ a (sin θ 1 −sin θ 0 ) is the interval between the rotation axes 14 (half the diagonal line of the pixel) as shown in FIG. It becomes. That is, if the length of one side of the pixel is L, it is 2 1/2 · L / 2.

他方、形状成分パターン31bの位置は、前述した式2:θ1=θ0−2Ψにおける出射角θ1によって求められるので、形状成分パターン31bの中心は、出射角θ1の出射光の光軸と一致する。このため、配置成分パターン31aと形状成分パターン31bとを重ね合わせて掛け合わせたパターン31は、光軸近傍にある4つの基本空間周波数による輝点33において強度が強く、それらから遠ざかるにつれて各基本空間周波数による輝点33の強度が弱くなる。 On the other hand, since the position of the shape component pattern 31b is obtained by the emission angle θ 1 in the above-described equation 2: θ 1 = θ 0 -2Ψ, the center of the shape component pattern 31b is the optical axis of the emitted light at the emission angle θ 1. Matches. For this reason, the pattern 31 obtained by superimposing the arrangement component pattern 31a and the shape component pattern 31b is strong at the bright spots 33 by the four basic spatial frequencies in the vicinity of the optical axis, and each basic space as the distance from them increases. The intensity of the bright spot 33 due to the frequency becomes weak.

このように、対物レンズに向かう出射光の光軸をm次の回折光と一致しないように構成すると、最も強度の強い領域に空間光変調器の基本空間周波数による輝点33を複数個配置させることができ、干渉縞の強度を強くすることができる。   In this way, when the optical axis of the outgoing light toward the objective lens is configured not to match the m-th order diffracted light, a plurality of bright spots 33 based on the basic spatial frequency of the spatial light modulator are arranged in the strongest region. And the intensity of the interference fringes can be increased.

また、画素の反射面の傾斜角度の誤差等によって、出射角θ1にバラツキが生じて、形状成分パターン31bのフーリエ面における位置がずれたとしても、複数の基本空間周波数による輝点33が存在するため、ホログラムの記録領域内において強い強度を保つことができ、信頼性が向上する。 Further, even if the emission angle θ 1 varies due to an error in the tilt angle of the reflection surface of the pixel and the position of the shape component pattern 31b on the Fourier plane is shifted, there are bright spots 33 with a plurality of basic spatial frequencies. Therefore, a strong intensity can be maintained in the hologram recording area, and the reliability is improved.

更に、従来では、中心に非常に強い光強度の領域が局在化するため、光情報記録媒体のホログラム記録層中におけるモノマー濃度が部分的に枯渇してしまい多重記録の妨げとなることもあったが、本発明では、光強度の強い領域に複数の基本空間周波数による輝点33を配置させているので、ホログラムの記録領域内における光強度分布を従来に比較すれば平均化することができる。この結果、モノマー濃度も平均的に減少し、多重記録特性を向上できるので、記録容量を増やすことができる。   Furthermore, in the past, a region of very strong light intensity is localized at the center, so that the monomer concentration in the hologram recording layer of the optical information recording medium is partially depleted, which may hinder multiple recording. However, in the present invention, since the bright spots 33 having a plurality of fundamental spatial frequencies are arranged in the region where the light intensity is strong, the light intensity distribution in the hologram recording region can be averaged as compared with the conventional case. . As a result, the monomer concentration also decreases on average, and the multiple recording characteristics can be improved, so that the recording capacity can be increased.

別の利点として、対物レンズに向かう出射光の光軸をm次の回折光と一致しないように構成すると、ホログラムサイズを小さくすることも可能となる。図2のパターン137において、ホログラムの記録領域139を白丸で示す。図2においては、全ての空間周波数特性を得るためにはホログラムの記録領域139中に、少なくとも中心の輝点138とその四方に位置する輝点138を含める必要があった。これに対し、図3のパターン31に示すように、本発明においては、光軸の近傍に位置する4つの輝点33によって全ての空間周波数特性が示されるため、それら4つの輝点33を含む大きさまでホログラムの記録領域34(白丸で示す)を小さくすることができる。よって、一つ当たりのホログラムサイズを小さくできるので、その分、多くのホログラムを記録することができ、記録容量を増やすことができる。   As another advantage, if the optical axis of the outgoing light toward the objective lens is configured not to match the m-th order diffracted light, the hologram size can be reduced. In the pattern 137 of FIG. 2, the hologram recording area 139 is indicated by a white circle. In FIG. 2, in order to obtain all the spatial frequency characteristics, it is necessary to include at least the central bright spot 138 and the bright spots 138 located in the four directions in the hologram recording area 139. On the other hand, as shown in the pattern 31 of FIG. 3, in the present invention, since all the spatial frequency characteristics are shown by the four bright spots 33 located in the vicinity of the optical axis, the four bright spots 33 are included. The hologram recording area 34 (indicated by white circles) can be reduced to the size. Therefore, since the size of each hologram can be reduced, more holograms can be recorded accordingly, and the recording capacity can be increased.

具体的に、DMDにおいて、DMDから対物レンズに対して垂直に出射させ(θ1=0)、出射光の光軸が(m+0.5)次の回折光の進行方向とする場合、(m+0.5)λ=−a・sin2Ψの関係式を満たすことになる。例えば、テキサス・インスツルメンツ社製0.7インチXGA(1024×768画素)型DMDの場合、正方形状の画素のピッチが13.68μmであるから、対角方向における(m+0.5)次の回折光の進行方向を選択した場合、画素の周期aは、21/2・13.68μm/2=9.65μmとなる。図5は、このDMDにおいて、波長532nmの光と波長410nmの光を使用したとき、対角方向における(m+0.5)次の回折光の進行方向となる画素の傾斜角および入射角である。このDMDの傾斜角は11〜13°の設計であるから、その角度の範囲内としては、波長532nmの光を使用する場合は、−7.5次光の進行方向となるように画素の傾斜角を12.18°としDMDへの入射角を24.36°とし、波長410nmの光を使用する場合は、−9.5次光の進行方向となるように画素の傾斜角を11.87°としDMDへの入射角を23.74°とする。 Specifically, in the DMD, when the DMD emits perpendicularly to the objective lens (θ 1 = 0) and the optical axis of the emitted light is (m + 0.5) as the traveling direction of the next diffracted light, (m + 0. 5) The relational expression of λ = −a · sin2Ψ is satisfied. For example, in the case of a 0.7 inch XGA (1024 × 768 pixel) type DMD manufactured by Texas Instruments, the pitch of square pixels is 13.68 μm, and therefore (m + 0.5) -order diffracted light in the diagonal direction. Is selected, the pixel period a is 2 1/2 · 13.68 μm / 2 = 9.65 μm. FIG. 5 shows the tilt angle and the incident angle of the pixel that is the traveling direction of the (m + 0.5) -th diffracted light in the diagonal direction when light having a wavelength of 532 nm and light having a wavelength of 410 nm are used in this DMD. Since the DMD has an inclination angle of 11 to 13 °, when using light having a wavelength of 532 nm, the inclination of the pixel is set so as to be in the traveling direction of the −7.5th-order light. When the angle is 12.18 °, the incident angle to the DMD is 24.36 °, and light having a wavelength of 410 nm is used, the inclination angle of the pixel is set to 11.87 so that the traveling direction of the −9.5th order light is obtained. The incident angle to DMD is 23.74 °.

図6乃至図9は、波長532nmの光を使用し、画素の傾斜角が11.4°、12.0°、12.2°、12.4°のDMDに対し、24.4°の入射角で光を入射させた場合のフーリエ変換像を示す。なお、それぞれ上段が全ての画素をオン状態とした場合であり、下段がオン状態とオフ状態(斜線の網掛けを付している)の画素をランダムに配置した場合である。   FIGS. 6 to 9 use light having a wavelength of 532 nm, and the incident angle is 24.4 ° with respect to a DMD having a tilt angle of 11.4 °, 12.0 °, 12.2 °, and 12.4 °. A Fourier transform image when light is incident at an angle is shown. In addition, the upper stage is a case where all the pixels are turned on, and the lower stage is a case where pixels in an on state and an off state (shaded hatching) are randomly arranged.

図6は、DMD61の画素62の傾斜角が11.4°であるから、出射角は24.4°−2×11.4°=1.6°である。出射角1.6°の回折次数は、9.65μm×(sin(1.6°)−sin(24.4°))/532nm=−7.00次光である。従って、図6では、従来の光情報記録再生装置と同様、出射光の光軸が回折光と一致する。図6において、上段のフーリエ変換パターン63は、中心より左側の基本空間周波数による輝点に光軸が位置しており、その位置で光強度が強くなっている。しかし、肝心のホログラム記録領域(白丸)64では、光強度が弱く干渉縞の強度が弱くなる。また、オンの画素62aとオフの画素62bをランダムに配置した下段のフーリエ変換パターン65では、各輝点がぼやけており、光強度の分布が広がっている。しかし、やはりホログラム記録領域(白丸)64の一部において光強度が弱くなっており、信頼性のある情報の記録再生が難しい。   In FIG. 6, since the tilt angle of the pixel 62 of the DMD 61 is 11.4 °, the emission angle is 24.4 ° −2 × 11.4 ° = 1.6 °. The diffraction order at an output angle of 1.6 ° is 9.65 μm × (sin (1.6 °) −sin (24.4 °)) / 532 nm = −7.00 order light. Therefore, in FIG. 6, the optical axis of the emitted light coincides with the diffracted light, as in the conventional optical information recording / reproducing apparatus. In FIG. 6, in the upper Fourier transform pattern 63, the optical axis is located at the bright spot with the fundamental spatial frequency on the left side from the center, and the light intensity is strong at that position. However, in the essential hologram recording area (white circle) 64, the light intensity is weak and the interference fringes are weak. Further, in the lower Fourier transform pattern 65 in which the ON pixels 62a and the OFF pixels 62b are randomly arranged, each bright spot is blurred and the light intensity distribution is widened. However, the light intensity is still weak in a part of the hologram recording area (white circle) 64, and it is difficult to record and reproduce reliable information.

図7は、DMD71の画素72の傾斜角が12.0°であるから、出射角は24.4°−2×12.0°=0.4°である。出射角0.4°の回折次数は、9.65μm×(sin(0.4°)−sin(24.4°))/532nm=−7.37次光である。従って、図7では、出射光の光軸が回折光と一致していない。図7において、上段のフーリエ変換パターン73は、中心近傍の4つの基本空間周波数による輝点のうち、左側の輝点の光強度が若干強いが、他の3つの輝点も十分光強度が強く、ホログラム記録領域(白丸)74全体で干渉縞を記録することが可能である。オンの画素72aとオフの画素72bをランダムに配置した下段のフーリエ変換パターン75においても、中心より若干左側に偏っているが、ホログラム記録領域(白丸)74の全体に光強度の分布が広がっているので、干渉縞を記録することができ、信頼性のある情報の記録再生をすることが可能である。   In FIG. 7, since the inclination angle of the pixel 72 of the DMD 71 is 12.0 °, the emission angle is 24.4 ° −2 × 12.0 ° = 0.4 °. The diffraction order at an output angle of 0.4 ° is 9.65 μm × (sin (0.4 °) −sin (24.4 °)) / 532 nm = −7.37 order light. Therefore, in FIG. 7, the optical axis of the emitted light does not coincide with the diffracted light. In FIG. 7, the Fourier transform pattern 73 in the upper stage has a slightly strong light intensity at the left bright spot among the bright spots with four basic spatial frequencies near the center, but the other three bright spots have sufficiently high light intensity. Interference fringes can be recorded in the entire hologram recording area (white circle) 74. The lower Fourier transform pattern 75 in which the on-pixels 72a and the off-pixels 72b are randomly arranged is also slightly leftward from the center, but the light intensity distribution spreads over the entire hologram recording area (white circle) 74. Therefore, interference fringes can be recorded, and reliable information recording / reproduction can be performed.

図8は、DMD81の画素82の傾斜角が12.2°であるから、出射角は24.4°−2×12.2°=0°である。出射角0°の回折次数は、9.65μm×(sin(0°)−sin(24.4°))/532nm=−7.49次光である。従って、図8では、出射光の光軸が回折光と一致していない。図8において、上段のフーリエ変換パターン83は、中心近傍の4つの基本空間周波数による輝点が均等に光強度が強くなっており、ホログラム記録領域(白丸)84全体で均一な干渉縞を記録することが可能である。オンの画素82aとオフの画素82bをランダムに配置した下段のフーリエ変換パターン85においても、ホログラム記録領域(白丸)84の全体に光強度の分布が広がっているので、均等に干渉縞を記録することができ、信頼性のある情報の記録再生をすることが可能である。   In FIG. 8, since the inclination angle of the pixel 82 of the DMD 81 is 12.2 °, the emission angle is 24.4 ° −2 × 12.2 ° = 0 °. The diffraction order at an exit angle of 0 ° is 9.65 μm × (sin (0 °) −sin (24.4 °)) / 532 nm = −7.49th order light. Therefore, in FIG. 8, the optical axis of the emitted light does not coincide with the diffracted light. In FIG. 8, the upper Fourier transform pattern 83 has bright spots that are equally strong at the four basic spatial frequencies in the vicinity of the center, and records uniform interference fringes over the entire hologram recording area (white circle) 84. It is possible. Even in the lower Fourier transform pattern 85 in which the ON pixels 82a and the OFF pixels 82b are randomly arranged, the light intensity distribution spreads over the entire hologram recording region (white circle) 84, so that interference fringes are recorded evenly. It is possible to record and reproduce information with reliability.

図9は、DMD91の画素92の傾斜角が12.4°であるから、出射角は24.4°−2×12.4°=−0.4°である。出射角−0.4°の回折次数は、9.65μm×(sin(−0.4°)−sin(24.4°))/532nm=−7.62次光である。従って、図9では、出射光の光軸が回折光と一致していない。図9において、上段のフーリエ変換パターン93は、中心近傍の4つの基本空間周波数による輝点のうち、右側の輝点の光強度が若干強いが、他の3つの輝点も十分光強度が強く、ホログラム記録領域(白丸)94全体で干渉縞を記録することが可能である。オンの画素92aとオフの画素92bをランダムに配置した下段のフーリエ変換パターン95においても、中心より若干左側に偏っているが、ホログラム記録領域(白丸)94の全体に光強度の分布が広がっているので、干渉縞を記録することができ、信頼性のある情報の記録再生をすることが可能である。   In FIG. 9, since the tilt angle of the pixel 92 of the DMD 91 is 12.4 °, the emission angle is 24.4 ° −2 × 12.4 ° = −0.4 °. The diffraction order at the exit angle of −0.4 ° is 9.65 μm × (sin (−0.4 °) −sin (24.4 °)) / 532 nm = −7.62 order light. Therefore, in FIG. 9, the optical axis of the emitted light does not coincide with the diffracted light. In FIG. 9, the Fourier transform pattern 93 in the upper stage has a slightly strong light intensity at the right bright spot among the bright spots by the four basic spatial frequencies near the center, but the other three bright spots have sufficiently high light intensity. The interference fringes can be recorded in the entire hologram recording area (white circle) 94. The lower Fourier transform pattern 95 in which the ON pixels 92 a and the OFF pixels 92 b are randomly arranged is also slightly deviated to the left of the center, but the light intensity distribution spreads over the entire hologram recording region (white circle) 94. Therefore, interference fringes can be recorded, and reliable information recording / reproduction can be performed.

なお、上記傾斜角の範囲は一製品における設計値であり、上記数値に限定されるものではない。例えば、傾斜角を10.5°とすれば、波長532nmの光を使用する場合は、6.5次光の進行方向とすることができ、波長410nmの光を使用する場合は、8.5次光の進行方向とすることができるので、汎用性の高いDMDを製造することができる。また、画素の間隔が変更されれば、角度も再度設計する必要がある。   In addition, the range of the said inclination angle is a design value in one product, and is not limited to the said numerical value. For example, if the tilt angle is 10.5 °, the direction of travel of the 6.5th order light can be used when using light with a wavelength of 532 nm, and 8.5 when using light with a wavelength of 410 nm. Since it can be set as the traveling direction of the next light, a highly versatile DMD can be manufactured. Also, if the pixel spacing is changed, the angle must be redesigned.

また、上ではDMDのように、反射型の画素を有する空間光変調器を主に説明したが、透過型の空間光変調器にも適用できる。図10は、透過型の空間光変調器11における入射光21、出射光22および回折光23の関係を示すものである。   In the above description, a spatial light modulator having reflective pixels such as a DMD has been mainly described. However, the present invention can also be applied to a transmissive spatial light modulator. FIG. 10 shows the relationship between the incident light 21, the outgoing light 22, and the diffracted light 23 in the transmissive spatial light modulator 11.

まず、透過型の空間光変調器11においても、入射する光21の入射角をθ0、空間光変調器11から出射される光22の出射角をθ1、光の波長をλ、空間光変調器11における複数の画素12の周期をa、回折光23の回折次数をm(m=0,±1,±2…)とすると、式3:mλ≠a(sinθ1−sinθ0)の関係式を満たすように装置を構成する。ただし、図10においては、射出角θ1は0°のため図示していない。このため、透過型の空間光変調器11は、屈折手段16を有している。図10において、入射光21は、空間光変調器11に対し、入射角θ0で入射する。空間光変調器11の複数の画素12によって変調された出射光22は、屈折手段16を経て出射角θ1で射出される。透過型の空間光変調器11においては、屈折手段16によって入射光21が屈折されるので、出射光22の入射光21に対する角度をθrとすると、θ1=θ0−θrとなる。他方、空間光変調器11の複数の画素12が回折格子として機能するので、式1:a(sinθd−sinθ0)=mλ(m=0,±1,±2…)にしたがって回折角θdの回折光23が発生する。 First, also in the transmissive spatial light modulator 11, the incident angle of the incident light 21 is θ 0 , the emission angle of the light 22 emitted from the spatial light modulator 11 is θ 1 , the wavelength of the light is λ, and the spatial light When the period of the plurality of pixels 12 in the modulator 11 is a and the diffraction order of the diffracted light 23 is m (m = 0, ± 1, ± 2...), Equation 3: mλ ≠ a (sin θ 1 −sin θ 0 ) The apparatus is configured to satisfy the relational expression. However, in FIG. 10, the exit angle θ 1 is not shown because it is 0 °. Therefore, the transmissive spatial light modulator 11 has a refracting means 16. In FIG. 10, incident light 21 enters the spatial light modulator 11 at an incident angle θ 0 . The outgoing light 22 modulated by the plurality of pixels 12 of the spatial light modulator 11 passes through the refracting means 16 and is emitted at the outgoing angle θ 1 . In the transmissive spatial light modulator 11, since the incident light 21 is refracted by the refracting means 16, θ 1 = θ 0 −θ r when the angle of the emitted light 22 with respect to the incident light 21 is θ r . On the other hand, since the plurality of pixels 12 of the spatial light modulator 11 function as a diffraction grating, the diffraction angle θ according to Equation 1: a (sin θ d −sin θ 0 ) = mλ (m = 0, ± 1, ± 2...) d diffracted light 23 is generated.

図10に示すように、出射光22の角度θ1は0°であること、つまり出射光22の光軸が空間光変調器11に対して垂直となるように構成することが好ましい。この場合、sinθ1=0となるので、式3は、mλ≠−a・sinθ0となり、入射角θ0としては、(m+0.2)λ≦−a・sinθ0≦(m+0.8)λの関係式を満たすことが好ましく、特に約(m+0.5)λ=−a・sinθ0の関係式を満たすことがより好ましい。ここで、θ1=θ0−θrであるから、θ1=0の場合、θ0=θrであり、上記式3は、mλ≠−a・sinθrとなり、出射光22の入射光21に対する角度θrとしては、(m+0.2)λ≦−a・sinθ0≦(m+0.8)λの関係式を満たすことが好ましい。別の見方をすれば、出射光22の入射光21に対する角度θrが、mλ≠−a・sinθrの関係式を満たすと、出射光22の光軸が、空間光変調器11に対して垂直となり、且つ回折光と一致しない構成となる。
As shown in FIG. 10, the angle θ 1 of the outgoing light 22 is preferably 0 °, that is, the optical axis of the outgoing light 22 is preferably perpendicular to the spatial light modulator 11. In this case, since sin θ 1 = 0, Equation 3 becomes mλ ≠ −a · sin θ 0 , and the incident angle θ 0 is (m + 0.2) λ ≦ −a · sin θ 0 ≦ (m + 0.8) λ It is preferable to satisfy the following relational expression, and it is more preferable that the relational expression of about (m + 0.5) λ = −a · sin θ 0 is satisfied. Here, since θ 1 = θ 0 −θ r , when θ 1 = 0, θ 0 = θ r , and the above equation 3 becomes mλ ≠ −a · sin θ r , and the incident light of the emitted light 22 The angle θ r with respect to 21 preferably satisfies the relational expression of (m + 0.2) λ ≦ −a · sin θ 0 ≦ (m + 0.8) λ . From another viewpoint, if the angle θ r of the emitted light 22 with respect to the incident light 21 satisfies the relational expression mλ ≠ −a · sin θ r , the optical axis of the emitted light 22 is relative to the spatial light modulator 11. The configuration is vertical and does not coincide with the diffracted light.

屈折手段16としては、角度の付いたエッヂや位相板を使用することが可能である。周囲の材質と屈折率が異なる透明部材のエッヂに角度を付けると、部分的に厚さが異なるので位相差を生じる。また、位相板とは、透明部材に部分的に屈折率の異なる部分を設けたものであり、屈折率の異なる部分の厚みによって、位相差を生じさせるものである。なお、図10においては、空間光変調器11の出射面側に屈折手段16を配置したが、入射面側に屈折手段16を配置してもよいし、空間光変調器11内部の一機能として屈折手段16を実現してもよい。   As the refracting means 16, an angled edge or a phase plate can be used. If an angle is formed on the edge of a transparent member having a refractive index different from that of the surrounding material, a difference in thickness is caused because the thickness is partially different. Further, the phase plate is a transparent member in which a portion having a different refractive index is provided, and a phase difference is caused by the thickness of the portion having a different refractive index. In FIG. 10, the refracting means 16 is disposed on the exit surface side of the spatial light modulator 11, but the refracting means 16 may be disposed on the incident surface side, or as a function inside the spatial light modulator 11. The refracting means 16 may be realized.

更に、本発明の光情報記録方法では、情報光用空間変調パターンが複数の基準マークを含み、基準マークの領域内における空間周波数が、空間光変調器の基本空間周波数よりも小さい空間周波数を含むようにする。別の見方をすれば、基準マークの領域内における画素の周期性が、空間光変調器の画素同士の周期性よりも大きくなればよい。例えば、オン画素とオフ画素を交互に配置したパターンの空間周波数は、基本空間周波数の半分になる。   Furthermore, in the optical information recording method of the present invention, the spatial modulation pattern for information light includes a plurality of reference marks, and the spatial frequency in the region of the reference mark includes a spatial frequency smaller than the basic spatial frequency of the spatial light modulator. Like that. From another viewpoint, it is sufficient that the periodicity of the pixels in the reference mark region is larger than the periodicity of the pixels of the spatial light modulator. For example, the spatial frequency of a pattern in which on pixels and off pixels are alternately arranged is half the basic spatial frequency.

図11(A)乃至(C)は、それぞれ上段に直線状に配列した8画素の空間変調パターンを示し、下段に光強度と周期性tとを示すものであり、空間変調パターンと周期性tの関係を説明するための図である。なお、図11(A)乃至(C)において、空間変調パターンはオン状態とオフ状態の2値から構成されている。   FIGS. 11A to 11C each show a spatial modulation pattern of 8 pixels arranged linearly in the upper stage, and show the light intensity and the periodicity t in the lower stage. The spatial modulation pattern and the periodicity t It is a figure for demonstrating the relationship of these. In FIGS. 11A to 11C, the spatial modulation pattern is composed of binary values of an on state and an off state.

図11(A)は、8個の画素が全てオン状態の空間変調パターン1101であり、隣接する画素と画素の間隔aの周期t1を有するので、その空間周波数は基本空間周波数となる。図11(A)において、画素と画素との間で光強度が0となっているのは、空間光変調器の画素と画素との間の隙間によるものである。図11(B)は、オン画素とオフ画素が交互に配置された空間変調パターン1102であり、2画素分の間隔(2×a)の周期t2を有する。図11(B)の空間変調パターン1102の周期t2は図11(A)の空間変調パターン1101の周期t1の2倍であるから、空間変調パターン1102の空間周波数は基本空間周波数の半分となる。図11(C)は、オン画素とオフ画素が2画素づつ交互に配置された空間変調パターン1103であり、4画素分の間隔(4×a)の周期t3と1画素分の間隔aの周期t1とを有している。このうち周期t3は周期t1の4倍であるから、空間変調パターン1103は基本空間周波数の四分の一の空間周波数を含んでいる。 FIG. 11A shows a spatial modulation pattern 1101 in which all eight pixels are in an ON state, and has a period t 1 with an interval “a” between adjacent pixels, so that the spatial frequency is a fundamental spatial frequency. In FIG. 11A, the light intensity between pixels is 0 because of the gap between the pixels of the spatial light modulator. FIG. 11B shows a spatial modulation pattern 1102 in which on-pixels and off-pixels are alternately arranged, and has a period t 2 of an interval of 2 pixels (2 × a). Since the period t 2 of the spatial modulation pattern 1102 in FIG. 11B is twice the period t 1 of the spatial modulation pattern 1101 in FIG. 11A, the spatial frequency of the spatial modulation pattern 1102 is half the basic spatial frequency. Become. FIG. 11C shows a spatial modulation pattern 1103 in which two ON pixels and two OFF pixels are alternately arranged. A period t 3 of an interval of 4 pixels (4 × a) and an interval a of 1 pixel. And a period t 1 . Of these, since the period t 3 is four times the period t 1 , the spatial modulation pattern 1103 includes a spatial frequency that is a quarter of the fundamental spatial frequency.

空間変調パターンの周期が大きくなると、空間周波数が小さくなり、大きい周期を有する空間変調パターンをフーリエ変換すると、基本空間周波数による輝点と輝点の間に輝点が発生する。つまり、本発明においては、基準マークをフーリエ変換することで発生する輝点(以下「基準マークによる輝点」という)が、基本空間周波数による輝点と輝点の間に発生する。   When the period of the spatial modulation pattern increases, the spatial frequency decreases, and when a spatial modulation pattern having a large period is Fourier transformed, a bright spot is generated between the bright spot and the bright spot by the basic spatial frequency. In other words, in the present invention, a bright spot generated by Fourier transform of the reference mark (hereinafter referred to as “bright spot by the reference mark”) is generated between the bright spot by the basic spatial frequency.

図12(A)及び(B)は、図3と同様に、画素の対角方向におけるm+0.5次の回折光の位置が光軸と一致する、即ち光軸が4つの基本空間周波数による輝点33の中心となる状態で、全ての画素をオン状態とした空間変調パターン1201及び格子状に画素をオン状態とした空間変調パターン1202のフーリエ変換したパターンを示す。   12A and 12B, as in FIG. 3, the position of the m + 0.5th order diffracted light in the diagonal direction of the pixel coincides with the optical axis, that is, the optical axis shines with four fundamental spatial frequencies. A spatially transformed pattern 1201 in which all the pixels are in an on state and a spatial modulation pattern 1202 in which the pixels are in an on state in a lattice shape in the state of being at the center of a point 33 is shown.

図12(A)の全ての画素をオン状態とした空間変調パターン1201の場合は、基本空間周波数からなるので、パターン1203に示すように、4つの基本空間周波数による輝点1205の中心が光軸となる。図20に示すとおり、従来の情報光用空間光変調パターンにおいて、基準マーク147は、4×4の正方形状の画素を全てオン状態(図20においては網掛けで示す)としたパターンであった。このため、基準マーク147の領域内の空間周波数は基本空間周波数となり、フーリエ変換することで得られる基準マークによる輝点は、図12(A)のパターン1203となる。このため、図12(A)のパターン1203において、ホログラム1207の大きさを小さくしていくと、まず基準マークによる輝点がホログラム1207の範囲から外れるため、最初に基準マークのSN比が悪くなる。さらにホログラム1207の大きさを小さくすると、再生した空間変調パターンから基準マークが消えて情報が再生できなくなる。   In the case of the spatial modulation pattern 1201 in which all the pixels in FIG. 12A are turned on, the spatial modulation pattern 1201 is composed of the fundamental spatial frequency. It becomes. As shown in FIG. 20, in the conventional spatial light modulation pattern for information light, the reference mark 147 is a pattern in which all the 4 × 4 square pixels are turned on (indicated by shading in FIG. 20). . For this reason, the spatial frequency in the region of the reference mark 147 becomes the basic spatial frequency, and the bright spot by the reference mark obtained by Fourier transform becomes the pattern 1203 in FIG. For this reason, when the size of the hologram 1207 is reduced in the pattern 1203 of FIG. 12A, first, the bright spot by the reference mark is out of the range of the hologram 1207, so the SN ratio of the reference mark first deteriorates. . If the size of the hologram 1207 is further reduced, the reference mark disappears from the reproduced spatial modulation pattern and information cannot be reproduced.

これに対し、図12(B)に示すとおり、格子状に画素をオン状態とした空間変調パターン1202の場合は、空間周波数が基本空間周波数の半分であるから、パターン1204に示すように、隣接する4つの基本空間周波数による輝点1205によって形成される正方形(図12(A)及び(B)の点線1206を参照)の中心の位置にも輝点が発生する。このため、図12(B)に示すような格子状の空間変調パターンを基準マークとして使用すると、その領域内の空間周波数は、基本空間周波数の半分となり、基準マークによる輝点は、図12(B)のパターン1204のようになる。この結果、基準マークによる輝点が4つの基本空間周波数による輝点の内部に存在し、ホログラム1207の大きさを小さくしても、基準マークが消えず信頼性を向上させることができる。そして、ホログラムの大きさをより小さくすることが可能となり、記録容量を向上させることも可能となる。   On the other hand, as shown in FIG. 12B, in the case of the spatial modulation pattern 1202 in which the pixels are turned on in a lattice shape, the spatial frequency is half of the basic spatial frequency. A bright spot is also generated at the center position of a square (see the dotted line 1206 in FIGS. 12A and 12B) formed by bright spots 1205 having four basic spatial frequencies. For this reason, when a lattice-like spatial modulation pattern as shown in FIG. 12B is used as a reference mark, the spatial frequency in that region is half the basic spatial frequency, and the bright spot by the reference mark is shown in FIG. It becomes like the pattern 1204 of B). As a result, the bright spot by the reference mark exists inside the bright spot by the four basic spatial frequencies, and even if the size of the hologram 1207 is reduced, the reference mark does not disappear and the reliability can be improved. Further, the size of the hologram can be further reduced, and the recording capacity can be improved.

特に、光軸上に基準マークによる輝点が位置すると、基準マークをより確実に再生することができるので好ましい。例えば、図12(B)のように、画素の対角方向におけるm+0.5次の回折光の位置が光軸と一致する、即ち光軸が4つの基本空間周波数による輝点33の中心となる状態であれば、基準マークが基本空間周波数の半分の空間周波数を含むようにすればよい。   In particular, it is preferable that the bright spot by the reference mark is located on the optical axis because the reference mark can be reproduced more reliably. For example, as shown in FIG. 12B, the position of the m + 0.5th order diffracted light in the diagonal direction of the pixel coincides with the optical axis, that is, the optical axis becomes the center of the bright spot 33 with four fundamental spatial frequencies. In the state, the reference mark may include a spatial frequency that is half the basic spatial frequency.

図13(A)は、従来の情報光用空間光変調パターン1301と参照光用空間光変調パターン1302を示し、図13(B)は、本発明の一実施形態における情報光用空間光変調パターン1303と参照光用空間光変調パターン1302を示す。図13(A)及び(B)では、中央に情報光用空間光変調パターン1301、1303が配置され、その周囲に円環状の参照光用空間光変調パターン1302が配置されている。中央に情報光用空間光変調パターン1301、1303の全体的な構成は、記録する情報を一定情報量の単位毎に符号化して、2次元パターン情報のシンボル単位を生成し、一定量のシンボル単位と基準マークとを一つのブロック単位として構成し、複数のブロック単位を配列させて形成されている。   FIG. 13A shows a conventional spatial light modulation pattern for information light 1301 and a spatial light modulation pattern for reference light 1302, and FIG. 13B shows a spatial light modulation pattern for information light according to an embodiment of the present invention. 1303 and a spatial light modulation pattern 1302 for reference light are shown. 13A and 13B, information light spatial light modulation patterns 1301 and 1303 are arranged at the center, and an annular reference light spatial light modulation pattern 1302 is arranged around the information light spatial light modulation patterns 1301 and 1303. In the center, the overall configuration of the spatial light modulation patterns 1301 and 1303 for information light is such that the information to be recorded is encoded for each unit of a certain amount of information to generate a symbol unit of two-dimensional pattern information, and a certain amount of symbol unit And the reference mark are formed as one block unit, and a plurality of block units are arranged.

そして、図13(A)の従来の情報光用空間光変調パターン1301においては、同図左に示す一部拡大図から明らかなように、基準マーク1305が4×4の正方形状の画素を全てオン状態としたパターンであり、図13(B)の情報光用空間光変調パターン1303においては、同図左に示す一部拡大図から明らかなように、基準マーク1306が画素を格子状にオン状態としたパターンである。なお、図13(A)及び(B)の拡大した部分は、基準マーク1305,1306だけが配置され、シンボル単位は配置されていないブロック単位の部分であり、情報光用空間光変調パターン1301、1303自体の位置や向きの基準となる箇所である。   Then, in the conventional spatial light modulation pattern for information light 1301 in FIG. 13A, as is clear from the partially enlarged view shown on the left side of FIG. In the spatial light modulation pattern for information light 1303 in FIG. 13B, the reference mark 1306 turns on the pixels in a grid pattern as is clear from the partially enlarged view shown in the left of FIG. It is a pattern that is in a state. 13 (A) and 13 (B) is a block unit portion in which only the reference marks 1305 and 1306 are arranged and the symbol unit is not arranged, and the spatial light modulation pattern 1301 for information light, This is a reference point for the position and orientation of 1303 itself.

図14及び図15は、実際に開口(図18においては227の符号で示す)の大きさ(アパーチャーサイズとも呼ぶ)を変えて記録した干渉縞を再生した時の空間光変調パターンである。開口の大きさは、記録される干渉縞の大きさ(=ホログラムサイズ)に影響し、開口が大きいと記録される干渉縞も大きく、開口が小さくなると記録される干渉縞も小さくなる。図14では図13(A)の情報光用空間変調パターン1301及び参照光用空間変調パターン1302を使用し、図15では図13(B)の情報光用空間変調パターン1303及び参照光用空間変調パターン1302を使用してホログラムを記録した。図14及び図15において、上段の5つの再生像は左から順に開口の大きさが8.4mm、8.0mm、7.6mm、7.2mm及び6.8mmの条件で記録再生したものであり、下段の4つの再生像は左から順に開口の大きさが6.4mm、6.0mm、5.6mm及び5.2mmの条件で記録再生したものである。   14 and 15 show spatial light modulation patterns when the recorded interference fringes are reproduced by actually changing the size (also referred to as aperture size) of the aperture (indicated by reference numeral 227 in FIG. 18). The size of the aperture affects the size of the interference fringes to be recorded (= hologram size). When the aperture is large, the interference fringes recorded are large, and when the aperture is small, the interference fringes recorded are small. 14 uses the information light spatial modulation pattern 1301 and the reference light spatial modulation pattern 1302 of FIG. 13A, and FIG. 15 uses the information light spatial modulation pattern 1303 and the reference light spatial modulation of FIG. 13B. A hologram was recorded using pattern 1302. 14 and 15, the five reproduced images in the upper stage are recorded and reproduced in order from the left under the conditions where the aperture size is 8.4 mm, 8.0 mm, 7.6 mm, 7.2 mm, and 6.8 mm. The four reproduced images in the lower stage are recorded and reproduced in order from the left under the conditions where the aperture size is 6.4 mm, 6.0 mm, 5.6 mm, and 5.2 mm.

図14の従来の光情報記録方法を使用した場合は、上段では基準マークを確認することができるが、開口の大きさが6.4mm以下の下段では基準マークが消えており、基準マークを再生することができていない。図15の本発明の光情報記録方法を使用した場合は、上段でも下段でも基準マークを確認することができ、開口を小さくしても基準マークを再生することができた。   When the conventional optical information recording method of FIG. 14 is used, the reference mark can be confirmed in the upper stage, but the reference mark disappears in the lower stage where the aperture size is 6.4 mm or less, and the reference mark is reproduced. Not be able to. When the optical information recording method of the present invention shown in FIG. 15 was used, the reference mark could be confirmed in both the upper and lower stages, and the reference mark could be reproduced even if the aperture was made small.

図16は、開口の大きさ(アパーチャーサイズ)と再生した基準マークのビットエラーレートとの関係を示す図である。開口を小さくすると、記録されるホログラムの大きさも小さくなる。図16において、4×4の正方形状の画素を全てオン状態とした従来の基準マークの場合(●の折れ線)は、開口の大きさが6.4mm以下になると急激にビットエラーレートが増加し、全く再生できなくなってしまう。これに対し、格子状に画素をオン状態とした基準マークの場合(■の折れ線)は、開口の大きさが6.4mm以下になってもビットエラーレートがあまり増加せず、4mmになってもビットエラーレートを約0.2に抑えることができた。   FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the size of the opening (aperture size) and the bit error rate of the reproduced reference mark. If the aperture is reduced, the size of the recorded hologram is also reduced. In FIG. 16, in the case of the conventional reference mark in which all the 4 × 4 square pixels are turned on (circled line), the bit error rate rapidly increases when the size of the opening is 6.4 mm or less. , You can not play at all. On the other hand, in the case of the reference mark in which the pixels are turned on in a lattice shape (■ broken line), the bit error rate does not increase so much even when the size of the opening is 6.4 mm or less, and becomes 4 mm. However, the bit error rate could be suppressed to about 0.2.

図17(A)乃至(H)は、本発明の基準マークの他の実施形態を示すものである。図17(A)乃至(H)において、白抜きの画素がオン状態であり、網掛けの画素がオフ状態である。図17(A)乃至(D)では4×4画素を基準マークの領域としているが、4×4画素に限定されるものではない。図17(F)においては、基準マークの領域が3×4画素の場合であり、図17(G)及び(H)においては、基準マークの領域が5×5画素の場合である。   FIGS. 17A to 17H show another embodiment of the reference mark of the present invention. In FIGS. 17A to 17H, white pixels are in an on state and shaded pixels are in an off state. In FIGS. 17A to 17D, 4 × 4 pixels are used as reference mark regions, but the present invention is not limited to 4 × 4 pixels. In FIG. 17F, the reference mark area is 3 × 4 pixels, and in FIGS. 17G and 17H, the reference mark area is 5 × 5 pixels.

反射型の空間光変調器を使用した本発明の光情報記録再生装置のピックアップ201の構成を図18に示す。本発明のピックアップ201は、本発明の光情報記録再生装置のピックアップ201は、記録再生用光源203、コリメータレンズ205、ミラー207、空間光変調器209、偏光ビームスプリッタ211、リレーレンズ213、215、開口227、ミラー217、4分の1波長板219、対物レンズ221、リングマスク223、光検出手段225を備えている。   FIG. 18 shows a configuration of the pickup 201 of the optical information recording / reproducing apparatus of the present invention using a reflective spatial light modulator. The pickup 201 of the present invention is the same as the pickup 201 of the optical information recording / reproducing apparatus of the present invention. The light source 203 for recording / reproduction, the collimator lens 205, the mirror 207, the spatial light modulator 209, the polarization beam splitter 211, the relay lenses 213, 215, An aperture 227, a mirror 217, a quarter-wave plate 219, an objective lens 221, a ring mask 223, and a light detection means 225 are provided.

図18のピックアップ201において、情報を記録または再生する場合、記録再生用光源203から射出された光は、コリメータレンズ205によって平行光線とされ、ミラー207によって空間光変調器209に向かって反射される。本発明では、空間光変調器209の出射光232が空間光変調器209による回折光233(点線で示す)と一致しないように、記録再生用光源203から射出される光の波長、ミラー207による空間光変調器に対する入射光231の入射角および空間光変調器の画素の周期が構成される。なお、図18のように反射型の画素を有する空間光変調器を使用する場合は、画素の反射面の傾斜角も、空間光変調器の出射光232がその回折光233と一致しないように構成される。以下、光情報記録再生装置の各構成を順に説明する。   When information is recorded or reproduced in the pickup 201 shown in FIG. 18, the light emitted from the recording / reproducing light source 203 is converted into parallel rays by the collimator lens 205 and reflected by the mirror 207 toward the spatial light modulator 209. . In the present invention, the wavelength of the light emitted from the recording / reproducing light source 203 and the mirror 207 so that the outgoing light 232 of the spatial light modulator 209 does not coincide with the diffracted light 233 (shown by a dotted line) by the spatial light modulator 209. The incident angle of the incident light 231 with respect to the spatial light modulator and the period of the pixels of the spatial light modulator are configured. When a spatial light modulator having a reflective pixel as shown in FIG. 18 is used, the inclination angle of the reflective surface of the pixel is also set so that the emitted light 232 of the spatial light modulator does not coincide with the diffracted light 233. Composed. Hereinafter, each component of the optical information recording / reproducing apparatus will be described in order.

記録再生用光源203は、情報を記録するための情報光および記録用参照光を形成するための光および情報を再生するための再生用参照光を形成するための光を射出する。光源203としては、コヒーレントな直線偏光の光線束を発生する例えば半導体レーザを用いることができる。この記録再生用光源203としては、高密度記録を行うために波長が短い方が有利であり、青色レーザ(例えば波長532nm)やグリーンレーザ(例えば波長410nm)を採用することが好ましい。また、光源203として、固体レーザーを使用することもできる。   The recording / reproducing light source 203 emits light for forming information light for recording information and reference light for recording and light for forming reference light for reproduction for reproducing information. As the light source 203, for example, a semiconductor laser that generates a coherent linearly polarized light beam can be used. As the recording / reproducing light source 203, a shorter wavelength is advantageous in order to perform high-density recording, and it is preferable to employ a blue laser (for example, a wavelength of 532 nm) or a green laser (for example, a wavelength of 410 nm). A solid-state laser can also be used as the light source 203.

コリメータレンズ205は記録再生用光源61からの発散光線束をほぼ平行光線とするものである。   The collimator lens 205 makes the divergent beam from the recording / reproducing light source 61 almost parallel.

ミラー207は、記録再生用光源203からの光を反射して空間光変調器209へ向けるものである。ミラー207によって、空間光変調器209に入射する光231の入射角を調整することができる。例えば、波長の異なる光に対し、ミラーの位置または角度を変更して、空間光変調器の出射光232がその回折光233と一致しないように調整可能に設けてもよい。   The mirror 207 reflects the light from the recording / reproducing light source 203 and directs it to the spatial light modulator 209. With the mirror 207, the incident angle of the light 231 incident on the spatial light modulator 209 can be adjusted. For example, the position or angle of the mirror may be changed with respect to light having different wavelengths so that the emitted light 232 of the spatial light modulator can be adjusted so as not to coincide with the diffracted light 233.

空間光変調器209は、複数の画素を有し、各画素毎に出射光の位相または/および強度を変調することができる透過型または反射型の空間光変調器を使用することができる。空間光変調器209としては、DMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)やマトリクス型の液晶素子を使用することができる。DMDは、入射した光を画素ごとに反射方向を変えることで強度を空間的に変調したり、入射した光を画素ごとに反射位置を変えることで位相を空間的に変調することができる。液晶素子は、画素ごとに液晶の配向状態を制御することで、入射した光の強度や位相を空間的に変調することができる。例えば、各画素毎に出射光の位相を、互いにπラジアンだけ異なる2つの値のいずれかに設定することによって、光の位相を空間的に変調することができる。図18において空間光変調器209は、反射型であり、入射光を反射して空間光変調器に対して垂直に射出させるように配置されている。   The spatial light modulator 209 can be a transmissive or reflective spatial light modulator that has a plurality of pixels and can modulate the phase or / and intensity of the emitted light for each pixel. As the spatial light modulator 209, a DMD (digital micromirror device) or a matrix type liquid crystal element can be used. The DMD can spatially modulate the intensity by changing the reflection direction of the incident light for each pixel, or spatially modulate the phase by changing the reflection position of the incident light for each pixel. The liquid crystal element can spatially modulate the intensity and phase of incident light by controlling the alignment state of the liquid crystal for each pixel. For example, the phase of the light can be spatially modulated by setting the phase of the emitted light for each pixel to one of two values that differ from each other by π radians. In FIG. 18, the spatial light modulator 209 is a reflection type, and is disposed so as to reflect incident light and emit it perpendicularly to the spatial light modulator.

そして、空間光変調器209の表示面に情報光用空間変調パターンを表示して、表示された情報光用空間変調パターンによって光を空間的に変調すれば、情報光を生成することができる。情報光用空間変調パターンは、記録する情報を符号化して得られる2次元パターン情報を含むものであり、多段階に属性を変化させた画素を2次元的に配置して表現される。情報光用空間変調パターンの各画素毎に、例えば、光の位相や強度等の状態を多段階に変化させる。以下の説明においては、各画素毎に光の強度をオン(白色の画素)とオフ(黒色または網掛けの画素)の2段階に変化させる方法で説明するが、この方法に限定されるものではない。例えば、光の位相を変化させてもよいし、2段階ではなく3段階以上に変化させてもよい。   Information light can be generated by displaying the spatial modulation pattern for information light on the display surface of the spatial light modulator 209 and spatially modulating the light with the displayed spatial modulation pattern for information light. The spatial modulation pattern for information light includes two-dimensional pattern information obtained by encoding information to be recorded, and is expressed by two-dimensionally arranging pixels whose attributes are changed in multiple stages. For each pixel of the spatial modulation pattern for information light, for example, the state of light such as phase and intensity is changed in multiple stages. In the following description, a method of changing the light intensity for each pixel in two steps of on (white pixel) and off (black or shaded pixel) will be described. However, the method is not limited to this method. Absent. For example, the phase of the light may be changed, or may be changed to three or more stages instead of two stages.

記録用参照光は、空間的に変調されていてもよいし、空間的に変調されていなくてもよい。記録用参照光を空間的に変調すると、記録用参照光の空間変調パターンを変えることで、多重記録することができるし、記録用参照光の空間変調パターンをキーとすることで、情報の不正アクセスに対する安全性を高めることができる。参照光を空間的に変調する場合は、例えば、参照光用空間変調パターンを表示した空間光変調器に光を照射して、参照光用空間変調パターンによって空間的に変調された参照光を生成できる。一つの空間光変調器209によって、情報光および記録用参照光を生成する場合、空間光変調器209の表示面に情報光用の領域および参照光用の領域を設け、それぞれ情報光用空間変調パターンおよび記録用参照光用空間変調パターンを表示すればよい。情報光用の領域は、空間光変調器209の中心付近に配置し、情報光用の領域を囲うように参照光用の領域を環状に配置することが好ましい。なお、情報光と記録用参照光を生成する空間光変調器を別々に設けることもできる。例えば、光源203からの光をビームスプリッタ等により分割して、一方の光を第一の空間光変調器によって空間的に変調して情報光を生成し、他方の光を第二の空間光変調器によって空間的に変調して参照光を生成してもよい。この場合は、情報光用空間変調パターンと参照光用空間変調パターンを対物レンズ221の入射瞳面において結像させる必要があるため、情報光を生成する空間光変調器と参照光を生成する空間光変調器を共役な関係とし、一対のリレーレンズ213、215によって対物レンズ221の入射瞳面に伝搬させる。   The recording reference light may be spatially modulated or may not be spatially modulated. When the recording reference light is spatially modulated, multiple recording can be performed by changing the spatial modulation pattern of the recording reference light, and information illegality can be obtained by using the spatial modulation pattern of the recording reference light as a key. Access security can be improved. When spatially modulating the reference light, for example, irradiate the spatial light modulator displaying the reference light spatial modulation pattern to generate the reference light spatially modulated by the reference light spatial modulation pattern. it can. When information light and recording reference light are generated by a single spatial light modulator 209, an information light region and a reference light region are provided on the display surface of the spatial light modulator 209, respectively, and spatial modulation for information light is performed. The pattern and the spatial modulation pattern for recording reference light may be displayed. The information light region is preferably disposed near the center of the spatial light modulator 209, and the reference light region is preferably disposed in an annular shape so as to surround the information light region. A spatial light modulator that generates information light and recording reference light may be provided separately. For example, the light from the light source 203 is divided by a beam splitter or the like, one light is spatially modulated by a first spatial light modulator to generate information light, and the other light is modulated by a second spatial light modulation. The reference light may be generated by spatial modulation by a device. In this case, since the information light spatial modulation pattern and the reference light spatial modulation pattern need to be imaged on the entrance pupil plane of the objective lens 221, the spatial light modulator that generates the information light and the space that generates the reference light. The light modulator has a conjugate relationship, and is propagated to the entrance pupil plane of the objective lens 221 by a pair of relay lenses 213 and 215.

空間光変調器209の複数の画素が格子状に配列されている場合、空間光変調器209から出射する出射光23の光軸は、複数の画素による格子の対角方向についての回折次数をずらすと、図3の配置成分パターン31aに示したように、フーリエ面における輝点の対角方向に光軸が移動するので、光軸から近接する各輝点までの距離を均等化し易いので好ましい。特に、出射光23の光軸の出射角が、画素による格子の対角方向についての(m±0.5)次の回折角と等しくすると、近接する4つの輝点までの距離が等しくなり、フーリエ変換像の強度を平坦化することができる。なお、空間光変調器209の複数の画素が格子状ではない配列、例えば蜂の巣のように段違いにずらして配列させた場合、であっても、光軸をm次の回折光と一致しないようにすることで、フーリエ変換像における強度の強い領域に複数の輝点を配置させることができる。なお、配列を変更すると、図3における配置成分パターン31aが変更されることになる。   When a plurality of pixels of the spatial light modulator 209 are arranged in a lattice pattern, the optical axis of the outgoing light 23 emitted from the spatial light modulator 209 shifts the diffraction order in the diagonal direction of the grating by the plurality of pixels. As shown in the arrangement component pattern 31a of FIG. 3, the optical axis moves in the diagonal direction of the bright spot on the Fourier plane, which is preferable because the distance from the optical axis to each adjacent bright spot can be easily equalized. In particular, when the exit angle of the optical axis of the emitted light 23 is equal to the (m ± 0.5) order diffraction angle in the diagonal direction of the grating by the pixel, the distances to the four adjacent bright spots are equal, The intensity of the Fourier transform image can be flattened. Even when the plurality of pixels of the spatial light modulator 209 are arranged in a non-lattice arrangement such as a honeycomb, the optical axis does not coincide with the mth-order diffracted light. By doing so, a plurality of bright spots can be arranged in a strong region in the Fourier transform image. If the arrangement is changed, the arrangement component pattern 31a in FIG. 3 is changed.

空間光変調器209の複数の画素は、正方形状以外の形状であってもよい。例えば、長方形、菱形、六角形、三角形、円形の場合であってもよい。この場合、図3の形状成分パターン31bが形状に合わせて変化する。   The plurality of pixels of the spatial light modulator 209 may have a shape other than a square shape. For example, it may be a rectangle, rhombus, hexagon, triangle, or circle. In this case, the shape component pattern 31b of FIG. 3 changes according to the shape.

偏光ビームスプリッタ211は、直線偏光(例えばP偏光)を反射または透過し、当該偏光に垂直な直線偏光(例えばS偏光)を透過または反射するような半反射面を有している。図18において、偏光ビームスプリッタ211は、空間光変調器209から射出された情報光、記録用参照光または再生用参照光を透過し、記録媒体のホログラム記録層から発生した再生光および記録媒体によって反射された再生用参照光を光検出手段225に向けて反射する。   The polarization beam splitter 211 has a semi-reflective surface that reflects or transmits linearly polarized light (for example, P-polarized light) and transmits or reflects linearly polarized light (for example, S-polarized light) perpendicular to the polarized light. In FIG. 18, a polarization beam splitter 211 transmits information light, recording reference light, or reproduction reference light emitted from the spatial light modulator 209, and uses the reproduction light and the recording medium generated from the hologram recording layer of the recording medium. The reflected reference light for reproduction is reflected toward the light detection means 225.

一対のリレーレンズ213、215は、空間光変調器209から対物レンズ221までの間に配置されており、空間光変調器209に表示された像を対物レンズ221の入射瞳面に結像するように配置されている。すなわち、空間光変調器209から第1のリレーレンズ213までの距離が第1のリレーレンズ213の焦点距離f1となり、第2のリレーレンズ215から対物レンズ221の入射瞳面までの距離が第2のリレーレンズ215の焦点距離f2となり、第1および第2のリレーレンズ213、215間の距離が第1のリレーレンズ213の焦点距離f1と第2のリレーレンズ215の焦点距離f2の和となるように配置されている。   The pair of relay lenses 213 and 215 are arranged between the spatial light modulator 209 and the objective lens 221 so as to form an image displayed on the spatial light modulator 209 on the entrance pupil plane of the objective lens 221. Is arranged. That is, the distance from the spatial light modulator 209 to the first relay lens 213 is the focal length f1 of the first relay lens 213, and the distance from the second relay lens 215 to the entrance pupil plane of the objective lens 221 is the second. The distance between the first and second relay lenses 213 and 215 is the sum of the focal distance f1 of the first relay lens 213 and the focal distance f2 of the second relay lens 215. Are arranged as follows.

また、図18において、一対のリレーレンズ213、215は、対物レンズ221から光検出手段225までの間に配置されており、再生用の参照光によって記録媒体251のホログラム記録層253から発生した再生光の対物レンズ221の射出瞳面における像を再び光検出手段225において結像するように配置されている。すなわち、対物レンズ221の射出瞳面から第2のリレーレンズ215までの距離が焦点距離f2となり、第1のリレーレンズ213から光検出手段225までの距離が焦点距離f1となり、第1および第2のリレーレンズ213、215間の距離が焦点距離f1と焦点距離f2の和となるように配置されている。   In FIG. 18, a pair of relay lenses 213 and 215 are arranged between the objective lens 221 and the light detection means 225, and the reproduction generated from the hologram recording layer 253 of the recording medium 251 by the reproduction reference light. The light detection lens 225 is again arranged to form an image on the exit pupil plane of the light objective lens 221. That is, the distance from the exit pupil plane of the objective lens 221 to the second relay lens 215 becomes the focal length f2, and the distance from the first relay lens 213 to the light detection means 225 becomes the focal length f1, and the first and second The relay lenses 213 and 215 are arranged such that the distance between them is the sum of the focal length f1 and the focal length f2.

なお、一対のリレーレンズ213、215の配置は、他の光学素子を適宜配置することで変化する。例えば、第1のリレーレンズ213から光検出手段225までの間に拡大レンズを配置すれば、第1のリレーレンズ213と拡大レンズの入射瞳面までの距離が焦点距離f1となるように配置される。   The arrangement of the pair of relay lenses 213 and 215 is changed by appropriately arranging other optical elements. For example, if a magnifying lens is arranged between the first relay lens 213 and the light detection means 225, the distance from the first relay lens 213 to the entrance pupil plane of the magnifying lens is arranged to be the focal length f1. The

開口227は、第1および第2のリレーレンズ213、215間の焦点位置に配置されており、高次の回折光を取り除くものである。開口227の大きさによって、ホログラムの記録領域の大きさを調節することができる。本発明においては、空間光変調器209からの出射光232の光軸が、m次(m=0,±1,±2…)の回折光233と一致しないように構成されているため、ホログラムの記録領域を小さくすることができる。さらに、基準マークの領域内における空間周波数が、空間光変調器の基本空間周波数よりも小さい空間周波数を含むため、ホログラムの記録領域を小さくしても再生することができる。よって、開口227を小さくしてホログラムの記録領域を小さくしてもよい。図18において、出射光232の光軸がm+0.5次の回折光の進行方向と一致する場合、その近傍のm次とm+1次の回折光233を通過させ、それ以上の次数が離れた回折光は遮断するようにしてもよい。なお、ホログラムの記録領域を調節する手段として、開口227に限定されるものではない。   The opening 227 is disposed at a focal position between the first and second relay lenses 213 and 215, and removes higher-order diffracted light. The size of the hologram recording area can be adjusted by the size of the opening 227. In the present invention, since the optical axis of the outgoing light 232 from the spatial light modulator 209 is configured not to coincide with the diffracted light 233 of the mth order (m = 0, ± 1, ± 2...), The hologram Recording area can be reduced. Furthermore, since the spatial frequency in the area of the reference mark includes a spatial frequency smaller than the basic spatial frequency of the spatial light modulator, it can be reproduced even if the hologram recording area is reduced. Therefore, the opening 227 may be reduced to reduce the hologram recording area. In FIG. 18, when the optical axis of the outgoing light 232 coincides with the traveling direction of the m + 0.5th order diffracted light, the mth order and m + 1st order diffracted light 233 in the vicinity thereof are allowed to pass, and the diffraction is separated by a higher order The light may be blocked. The means for adjusting the recording area of the hologram is not limited to the opening 227.

ミラー217は、光の進行方向を対物レンズ221に向けて反射するものであり、光学系の構成によっては不要である。   The mirror 217 reflects the traveling direction of light toward the objective lens 221 and is not necessary depending on the configuration of the optical system.

4分の1波長板219は、互いに垂直な方向に振動する偏光の光路差を4分の1波長変化させる位相板である。4分の1波長板219によってP偏光の光は円偏光に変化され、更に、この円偏光の光が4分の1波長板219を通過するとS偏光に変化されることになる。この4分の1波長板219によって、再生時における再生用の参照光と再生光を偏光ビームスプリッタ211で分離することができる。   The quarter-wave plate 219 is a phase plate that changes the optical path difference of polarized light that vibrates in directions perpendicular to each other by a quarter wavelength. The P-polarized light is changed to circularly polarized light by the quarter-wave plate 219, and further, when this circularly polarized light passes through the quarter-wave plate 219, it is changed to S-polarized light. With this quarter-wave plate 219, the reproduction reference light and the reproduction light at the time of reproduction can be separated by the polarization beam splitter 211.

対物レンズ221は、記録時においては、入射瞳面に結像した情報光および記録用参照光を記録媒体251に照射し、ホログラム記録層253において干渉させて記録するものであり、また再生時においては、入射瞳面に結像した再生用参照光を記録媒体251に照射し、記録媒体251のホログラム記録層253から発生した再生光を入射して射出瞳面に結像させるものである。図18では対物レンズ221として、一枚のレンズで示しているが、複合レンズを使用してもよい。   The objective lens 221 irradiates the recording medium 251 with information light and recording reference light imaged on the entrance pupil plane at the time of recording, and causes the hologram recording layer 253 to interfere and record, and at the time of reproduction. Is to irradiate the recording medium 251 with the reproduction reference light imaged on the entrance pupil plane, and to input the reproduction light generated from the hologram recording layer 253 of the recording medium 251 to form an image on the exit pupil plane. In FIG. 18, the objective lens 221 is shown as a single lens, but a compound lens may be used.

リングマスク223は、再生時に、再生光と一緒に記録媒体251の反射層255で反射された再生用参照光を除去するためのものである。   The ring mask 223 is for removing reproduction reference light reflected by the reflective layer 255 of the recording medium 251 together with reproduction light during reproduction.

光検出手段225は、複数の受光画素を有し、各受光画素毎に受光した光の強度を検出できるようになっている。光検出手段225としては、CCD型固体撮像素子やMOS型固体撮像素子を用いることができる。また、光検出手段225として、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。)を用いてもよい。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(ギガ)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。   The light detection means 225 has a plurality of light receiving pixels, and can detect the intensity of light received for each light receiving pixel. As the light detection means 225, a CCD solid-state image sensor or a MOS solid-state image sensor can be used. Further, as the light detection means 225, a smart optical sensor in which a MOS type solid-state imaging device and a signal processing circuit are integrated on one chip (for example, a document “O plus E, September 1996, No. 202, Nos. 93 to 93”). (See page 99). Since this smart optical sensor has a high transfer rate and a high-speed calculation function, it is possible to perform high-speed reproduction by using this smart optical sensor, for example, reproduction at a transfer rate on the order of G (giga) bits / second. Can be performed.

記録媒体251は、干渉縞が記録されるホログラム記録層253を有しており、図18においては、更に、第1基板251a、反射層255および第2透明基板251bを備えている。記録媒体251としては、ディスク状やカード状のものを使用することができ、記録媒体251を回転させながら記録および再生してもいいし、記録および再生の時には固定されていてもよい。記録媒体251として、ディスク状の記録媒体を使用し、回転させつつ記録再生を行う方式の場合は、CDドライブやDVDドライブにおいて使用されているディスク駆動機構を使用することができ、更には、CDドライブやDVDドライブとの互換性を持たせることも容易になるので好ましい。   The recording medium 251 has a hologram recording layer 253 on which interference fringes are recorded. In FIG. 18, the recording medium 251 further includes a first substrate 251a, a reflective layer 255, and a second transparent substrate 251b. As the recording medium 251, a disk-shaped or card-shaped one can be used, and recording and reproduction may be performed while the recording medium 251 is rotated, or may be fixed at the time of recording and reproduction. When the recording medium 251 uses a disk-shaped recording medium and performs recording and reproduction while rotating, a disk drive mechanism used in a CD drive or a DVD drive can be used. It is preferable because compatibility with a drive or a DVD drive can be easily provided.

また、記録媒体251に、位置決め用の情報を予め記録しておき、照射位置の位置決めにフィードバック機構を採用すると、より正確な位置決めを行うことができるので好ましい。例えば、記録媒体251の反射層255の表面に位置決め用の情報としてピットを形成し、位置決め用の情報を予め記録してもよい。なお、位置決め情報を読み取る光として、記録または再生用の光とは異なる波長の光を使用する場合は、ピットを形成した位置決め情報を読み取る光に対する反射層とは別に、記録または再生用の光を反射する波長選択反射層を設けてもよい。例えば、反射層とホログラム記録層との間に、記録または再生用の光を反射し、位置決め情報を読み取る光を透過する波長選択反射層を形成すれば、記録再生領域に重畳して位置決め情報を記録することができ、更に記録媒体の同一面側にピックアップ装置を配置できるので記録再生装置を小型化することができる。   In addition, it is preferable that information for positioning is recorded in advance on the recording medium 251 and a feedback mechanism is used for positioning the irradiation position because more accurate positioning can be performed. For example, pits may be formed as positioning information on the surface of the reflective layer 255 of the recording medium 251, and the positioning information may be recorded in advance. In addition, when using light of a wavelength different from that for recording or reproduction as the light for reading the positioning information, the light for recording or reproduction is used separately from the reflection layer for the light for reading the positioning information for forming the pits. A wavelength selective reflection layer for reflection may be provided. For example, if a wavelength selective reflection layer that reflects light for recording or reproduction and transmits light for reading positioning information is formed between the reflective layer and the hologram recording layer, the positioning information is superimposed on the recording / reproducing area. Recording can be performed, and the pickup device can be arranged on the same side of the recording medium, so that the recording / reproducing apparatus can be downsized.

光情報記録装置としての動作を説明すると、光源203から射出した光は、コリメータレンズ205によって平行光とされ、ミラー207によって空間光変調器209に向けて反射される。そして、空間光変調器209に表示された情報光用空間変調パターンおよび参照光用空間変調パターンによって情報光および記録用の参照光が生成される。本発明の光情報記録方法においては、情報光用空間変調パターンは複数の基準マークを有し、基準マークの領域内における空間周波数が、空間光変調器209の基本空間周波数よりも小さい空間周波数を含むようにする。さらに、空間光変調器209から対物レンズへ向かう光の光軸(図では中央の光線)は、m次の回折光233の進行方向と一致しないように配置される。また、図18において、中心部分に情報光が配置され、その周囲に環状の記録用参照光が配置されるので、情報光の光軸および記録用参照光の光軸は、同一線上に位置しておりm次の回折光233の進行方向と一致していない。   The operation as the optical information recording apparatus will be described. Light emitted from the light source 203 is converted into parallel light by the collimator lens 205 and reflected by the mirror 207 toward the spatial light modulator 209. Information light and reference light for recording are generated by the spatial modulation pattern for information light and the spatial modulation pattern for reference light displayed on the spatial light modulator 209. In the optical information recording method of the present invention, the spatial modulation pattern for information light has a plurality of reference marks, and the spatial frequency in the area of the reference mark is smaller than the basic spatial frequency of the spatial light modulator 209. To include. Furthermore, the optical axis (light beam in the center in the figure) of the light traveling from the spatial light modulator 209 to the objective lens is arranged so as not to coincide with the traveling direction of the mth-order diffracted light 233. In FIG. 18, since the information light is arranged at the center and the annular recording reference light is arranged around it, the optical axis of the information light and the optical axis of the recording reference light are located on the same line. And does not coincide with the traveling direction of the m-th order diffracted light 233.

情報光および記録用参照光は、偏光ビームスプリッタ211を通過して、一対のリレーレンズ213、215によって、対物レンズ221の入射瞳面に空間光変調器209に表示された空間変調パターンが結像するように伝搬される。その途中、開口227によって、高次の回折光は取り除かれ、ミラー217によって対物レンズ221に向けて反射され、4分の1波長板219を通過する。記録媒体251のホログラム記録層253に情報光および記録用参照光の干渉縞が記録される。   The information light and the recording reference light pass through the polarization beam splitter 211, and a pair of relay lenses 213 and 215 forms an image of the spatial modulation pattern displayed on the spatial light modulator 209 on the entrance pupil plane of the objective lens 221. Propagated to be. On the way, high-order diffracted light is removed by the opening 227, reflected by the mirror 217 toward the objective lens 221, and passes through the quarter-wave plate 219. Interference fringes of information light and recording reference light are recorded on the hologram recording layer 253 of the recording medium 251.

このように本発明の記録方法によって干渉縞が記録された記録媒体は、再生時において、ホログラムサイズが小さくしても基準マークを再生して情報を再生することができるので、情報記録媒体としての信頼性が向上し、また記録容量も向上する。   Thus, the recording medium on which interference fringes are recorded by the recording method of the present invention can reproduce information by reproducing the reference mark even when the hologram size is small. Reliability is improved and recording capacity is also improved.

更に、光情報再生装置としての動作を説明すると、光源203から射出した光は、コリメータレンズ205によって平行光とされ、ミラー207によって空間光変調器209に向けて反射される。そして、空間光変調器209に表示された参照光用空間変調パターンによって再生用参照光が生成される。なお、再生時における再生用参照光の参照光用空間変調パターンは、記録媒体に記録された情報が記録される際に照射された記録用参照光の参照光用空間変調パターンである。ここで、空間光変調器209から対物レンズへ向かう光の光軸(図では中央の光線)は、m次の回折光233の進行方向と一致しない。また、図18において、環状の再生用参照光が配置され、その光軸は、m次の回折光233の進行方向と一致していない。   Further, the operation as the optical information reproducing apparatus will be described. Light emitted from the light source 203 is converted into parallel light by the collimator lens 205 and reflected by the mirror 207 toward the spatial light modulator 209. Then, reproduction reference light is generated by the reference light spatial modulation pattern displayed on the spatial light modulator 209. Note that the reference light spatial modulation pattern of the reproduction reference light at the time of reproduction is a reference light spatial modulation pattern of the recording reference light irradiated when information recorded on the recording medium is recorded. Here, the optical axis (light beam in the center in the figure) of the light traveling from the spatial light modulator 209 toward the objective lens does not coincide with the traveling direction of the mth-order diffracted light 233. In FIG. 18, an annular reproduction reference beam is arranged, and its optical axis does not coincide with the traveling direction of the m-th order diffracted beam 233.

空間光変調器209から射出した再生用参照光は、偏光ビームスプリッタ211を通過して、一対のリレーレンズ213、215によって、対物レンズ221の入射瞳面に空間光変調器209に表示された参照光用空間変調パターンが結像するように伝搬される。その途中、開口227によって、高次の回折光は取り除かれ、ミラー217によって対物レンズ221に向けて反射され、4分の1波長板219を通過する。そして、対物レンズ221によって記録媒体251に照射され、記録媒体251のホログラム記録層253に記録された干渉縞によって回折され、記録時における情報光と同じ情報を有する再生光を発生する。   The reproduction reference light emitted from the spatial light modulator 209 passes through the polarization beam splitter 211 and is displayed on the spatial light modulator 209 on the entrance pupil plane of the objective lens 221 by the pair of relay lenses 213 and 215. The spatial modulation pattern for light is propagated so as to form an image. On the way, high-order diffracted light is removed by the opening 227, reflected by the mirror 217 toward the objective lens 221, and passes through the quarter-wave plate 219. Then, the recording medium 251 is irradiated by the objective lens 221 and is diffracted by the interference fringes recorded on the hologram recording layer 253 of the recording medium 251 to generate reproduction light having the same information as the information light at the time of recording.

再生光は、記録媒体251の反射層255に反射して記録媒体251から対物レンズ221に向かって射出し、対物レンズ221によってその射出瞳面に情報光用空間変調パターンを結像させ、かかる像を光検出手段255に再び結像されるように一対のリレーレンズ215、213によって伝搬される。その間に、再生光は、4分の1波長板219を通過し、ミラー217によって偏光ビームスプリッタ211に向けて反射される。再生光は、照射時の再生用の参照光と比べて4分の1波長板219を2回通過しているので偏光方向が90°ずれているため、偏光ビームスプリッタ211によって、光検出手段255に向けて反射される。そして、リングマスク223によって再生用参照光が除去され、再生光の空間変調パターンが光検出手段225において検出される。検出された情報は、制御手段(図示せず)に送られ、制御手段においてデコードされ情報を再生する。   The reproduction light is reflected by the reflection layer 255 of the recording medium 251 and exits from the recording medium 251 toward the objective lens 221, and the objective lens 221 forms an information light spatial modulation pattern on the exit pupil plane. Is propagated by the pair of relay lenses 215 and 213 so as to form an image again on the light detection means 255. In the meantime, the reproduction light passes through the quarter-wave plate 219 and is reflected toward the polarization beam splitter 211 by the mirror 217. Since the reproduction light passes through the quarter-wave plate 219 twice compared to the reproduction reference light at the time of irradiation, the polarization direction is shifted by 90 °. Reflected towards. Then, the reproduction reference light is removed by the ring mask 223, and the spatial modulation pattern of the reproduction light is detected by the light detection means 225. The detected information is sent to a control means (not shown), and the control means decodes and reproduces the information.

なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。例えば、図18においては、情報光の光軸と参照光の光軸とが同軸となるように、記録媒体の同一面側から情報光と参照光を記録媒体に照射して、ホログラムを形成したが、情報光の光軸と参照光の光軸とが一定の角度で交差するように情報光と参照光を記録媒体に照射して、二光束干渉型のホログラムを形成してもよい。この場合、空間光変調器によって空間的に変調した光の少なくとも一つについて、上述したとおり、空間光変調器からの出射光がm次の回折光と一致しないように構成することが好ましい。   In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various change is possible as needed. For example, in FIG. 18, the hologram is formed by irradiating the recording medium with the information light and the reference light from the same surface side of the recording medium so that the optical axis of the information light and the optical axis of the reference light are coaxial. However, a two-beam interference type hologram may be formed by irradiating the recording medium with the information light and the reference light so that the optical axis of the information light and the optical axis of the reference light intersect at a certain angle. In this case, it is preferable that at least one of the light spatially modulated by the spatial light modulator is configured such that the light emitted from the spatial light modulator does not coincide with the mth-order diffracted light as described above.

本発明の空間光変調器における光の関係を説明する図The figure explaining the relationship of the light in the spatial light modulator of this invention 従来の光情報記録再生装置におけるフーリエ変換像Fourier transform image in a conventional optical information recording / reproducing apparatus 本発明の光情報記録再生装置におけるフーリエ変換像Fourier transform image in optical information recording / reproducing apparatus of the present invention 1次元のフーリエ変換波形によってフーリエ変換の合成を説明する図The figure explaining the composition of Fourier transform by one-dimensional Fourier transform waveform 本発明を実施できるDMDの一条件を示す表Table showing one condition of DMD that can implement the present invention 比較例におけるフーリエ変換像Fourier transform image in comparative example 本発明におけるフーリエ変換像Fourier transform image in the present invention 本発明におけるフーリエ変換像Fourier transform image in the present invention 本発明におけるフーリエ変換像Fourier transform image in the present invention 本発明の透過型の空間光変調器における光の関係を説明する図The figure explaining the relationship of the light in the transmissive | pervious spatial light modulator of this invention (A)乃至(C)は空間変調パターンと周期性tの関係を説明するための図(A) thru | or (C) is a figure for demonstrating the relationship between a spatial modulation pattern and the periodicity t. (A)及び(B)は各空間変調パターンにおけるフーリエ変換像を示す図(A) And (B) is a figure which shows the Fourier-transform image in each spatial modulation pattern. (A)は従来の(B)は本発明の一実施形態の空間光変調パターンを示す図(A) is a conventional (B) is a diagram showing a spatial light modulation pattern of an embodiment of the present invention. 従来の方法で記録されたホログラムを再生した像Reproduced image of hologram recorded by conventional method 本発明の光情報記録方法で記録されたホログラムを再生した像An image obtained by reproducing a hologram recorded by the optical information recording method of the present invention 開口の大きさと再生した基準マークのビットエラーレートとの関係を示す図Diagram showing the relationship between the size of the opening and the bit error rate of the reproduced reference mark (A)乃至(H)は本発明の基準マークの他の実施形態を示す図(A) thru | or (H) is a figure which shows other embodiment of the reference mark of this invention. 本発明の光情報記録再生装置のピックアップの構成を示す概略構成図Schematic configuration diagram showing the configuration of the pickup of the optical information recording / reproducing apparatus of the present invention 従来の光情報記録再生装置のピックアップの構成を示す概略構成図Schematic configuration diagram showing the configuration of a pickup of a conventional optical information recording / reproducing apparatus 従来の空間光変調器における光の関係を説明する図The figure explaining the relationship of the light in the conventional spatial light modulator 従来の空間光変調器における光の関係を説明する図The figure explaining the relationship of the light in the conventional spatial light modulator

符号の説明Explanation of symbols

11 空間光変調器
12 画素
13 対物レンズ
21 入射光
22 出射光
23 回折光
1302 参照光用空間変調パターン
1303 情報光用空間変調パターン
1306 基準マーク
11 spatial light modulator 12 pixel 13 objective lens 21 incident light 22 outgoing light 23 diffracted light 1302 spatial modulation pattern for reference light 1303 spatial modulation pattern for information light 1306 fiducial mark

Claims (7)

記録用参照光と、複数の画素を有する空間光変調器に表示された情報光用空間変調パターンによって空間的に変調された情報光とを対物レンズによって記録媒体に対して収束するように照射して前記記録媒体のホログラム記録層における前記記録用参照光と前記情報光との干渉縞を記録する光情報記録方法において、
前記空間光変調器から前記対物レンズに向かう前記情報光の光軸が、前記空間光変調器によって回折されるm次(m=0,±1,±2…)の回折光と一致せず、
前記情報光用空間変調パターンは複数の基準マークを含み、前記基準マークの領域内における空間周波数が、前記空間光変調器の基本空間周波数よりも小さい空間周波数を含むことを特徴とする光情報記録方法。
Irradiate the reference light for recording and the information light spatially modulated by the spatial modulation pattern for information light displayed on the spatial light modulator having a plurality of pixels so as to converge on the recording medium by the objective lens. In the optical information recording method for recording interference fringes between the recording reference light and the information light in the hologram recording layer of the recording medium,
The optical axis of the information light from the spatial light modulator toward the objective lens does not coincide with the mth-order (m = 0, ± 1, ± 2...) Diffracted light diffracted by the spatial light modulator.
The spatial modulation pattern for information light includes a plurality of reference marks, and a spatial frequency in a region of the reference mark includes a spatial frequency smaller than a basic spatial frequency of the spatial light modulator. Method.
前記空間光変調器に入射する光の波長をλ、前記空間光変調器に入射する光の入射角をθ 0 、前記空間光変調器から出射される前記情報光の出射角をθ 1 、前記空間光変調器における前記複数の画素の周期をaとした時に、
(m+0.2)λ≦a(sinθ 1 −sinθ 0 )≦(m+0.8)λ
の関係式を満たすことを特徴とする請求項1に記載の光情報記録方法。
The wavelength of the light incident on the spatial light modulator is λ, the incident angle of the light incident on the spatial light modulator is θ 0 , the emission angle of the information light emitted from the spatial light modulator is θ 1 , When the period of the plurality of pixels in the spatial light modulator is a,
( M + 0.2) λ ≦ a (sin θ 1 −sin θ 0 ) ≦ (m + 0.8) λ
The optical information recording method according to claim 1, wherein the following relational expression is satisfied .
前記空間光変調器に入射する光の波長をλ、前記空間光変調器に入射する光の入射角をθ 0 、前記空間光変調器から出射される前記情報光の出射角をθ 1 、前記空間光変調器における前記複数の画素の周期をaとした時に、
(m+0.5)λ=a(sinθ 1 −sinθ 0
の関係式を満たすことを特徴とする請求項1に記載の光情報記録方法。
The wavelength of the light incident on the spatial light modulator is λ, the incident angle of the light incident on the spatial light modulator is θ 0 , the emission angle of the information light emitted from the spatial light modulator is θ 1 , When the period of the plurality of pixels in the spatial light modulator is a,
( M + 0.5) λ = a (sin θ 1 −sin θ 0 )
The optical information recording method according to claim 1, wherein the following relational expression is satisfied .
前記基準マークの領域内における空間周波数が、前記空間光変調器の基本空間周波数の半分の空間周波数を含むことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の光情報記録方法。   4. The optical information recording method according to claim 1, wherein a spatial frequency in a region of the reference mark includes a spatial frequency that is half of a basic spatial frequency of the spatial light modulator. 5. 前記基準マークは属性の異なる画素を交互に配置したパターンを含むことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の光情報記録方法。   The optical information recording method according to any one of claims 1 to 3, wherein the reference mark includes a pattern in which pixels having different attributes are alternately arranged. 前記情報光の光軸の方向は、前記空間光変調器に対して垂直であることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の光情報記録方法。   6. The optical information recording method according to claim 1, wherein a direction of an optical axis of the information light is perpendicular to the spatial light modulator. 請求項1乃至6の何れか1項に記載の光情報記録方法によってホログラム記録層に干渉縞が記録されたことを特徴とする記録媒体。   7. A recording medium, wherein interference fringes are recorded on the hologram recording layer by the optical information recording method according to claim 1.
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