JPH06168477A - 光記録再生装置及び空間光変調器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 集光スポットの形状を任意に変化できる光記
録再生装置及びこれに用いることができる空間光変調器
を提供すること。 【構成】 進相軸と遅相軸の位相差が１／２波長で、且
つ２つの配向状態における進相軸のなす角度が４５°で
ある第１及び第２の強誘電性液晶層３６，４６の間に、
進相軸と遅相軸の位相差が１／２波長である波長板３８
を配置した空間光変調器２を光源と媒体との間に配置
し、再生時において、第１及び第２の強誘電性液晶層３
６，４６の所定領域に設けた透明電極３２，３３，４
２，４３に電圧を印加し、光ビームの所定部分に位相変
調をかける。 【効果】 最適なスポット形状で信号の記録・再生を行
うことができ、従来に比べて信号の記録密度を高めるこ
とができると共に、入射光ビームの偏光方向による影響
を受けずに、入射光ビームの所定部分の位相を変えるこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスク等の媒体に
対して光ビームを照射し、信号の記録再生を行う光記録
再生装置及びこれに用いることができる空間光変調器に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、光ディスク等の媒体に対して信号
の記録再生を行う光記録再生装置においては、特開平1-
245433等に示される通り、半導体レーザから出射された
光ビームを光学系を用いて、光媒体の一点に絞り込んで
照射し、信号の記録再生を行っている。また、再生時に
おいては、光ビームが照射された一点からの反射光を前
記光学系で集め、光ディテクタに導き、光ディテクタ上
で反射光の光強度、偏光方向の変化を捕え、その一点に
記録された信号を再生していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の光記録再生装置においては、媒体上に集光され
た光ビームのスポット形状を任意に変更できないため、
記録時に最大パワーとなる集光スポット形状と再生時の
分解能が最大となるスポット形状を同時に実現すること
ができなかった。

【０００４】従って、従来装置では、最適な記録条件、
最適な再生条件が同時に実現できず、両者のトレードオ
フの関係となっており、高密度記録が困難であるという
問題があった。

【０００５】本発明の目的は上記の問題点に鑑み、集光
スポットの形状を任意に変化できる光記録再生装置及び
これに用いることができる空間光変調器を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために請求項１では、光ビームを用いて媒体上に
信号を記録すると共に、媒体上に記録されている信号を
再生する光記録再生装置において、少なくとも記録時に
おける変調度と再生時における変調度を異なるものに設
定できる空間光変調器を、前記光ビームを出射する光源
と前記媒体の記録層との間に設けた光記録再生装置を提
案する。

【０００７】また、請求項２では、第１及び第２の強誘
電性液晶層を重ねて形成した空間光変調器において、前
記第１及び第２の強誘電性液晶層として、進相軸と遅相
軸の位相差が１／２波長で、且つ二つの配向状態におけ
る進相軸のなす角度が４５°である強誘電性液晶層を用
いると共に、該強誘電性液晶層の所定領域に電界を付加
する透明対向電極を設け、前記第１の強誘電性液晶層と
第２の強誘電性液晶層との間に、進相軸と遅相軸の位相
差が１／２波長である波長板を配置した空間光変調器を
提案する。

【０００８】

【作用】本発明の請求項１の光記録再生装置によれば、
空間光変調器の配置或いは変調対象領域を所定のもの設
定することによって、光ビームにおける所定部分に変調
がかけられる。これにより、該光ビームが媒体上に集光
される際に、前記変調による干渉が生じ、前記媒体上に
集光される光ビームのスポット形状が変化される。さら
に、記録時と再生時における変調度が異なるものに設定
されると、記録時における光ビームのスポット形状と再
生時における光ビームのスポット形状とを異なるものに
することができる。

【０００９】また、請求項２の空間光変調器によれば、
第１及び第２の強誘電液晶層の所定領域に透明対向電極
によって電界が加えられると、該領域における第１及び
第２の強誘電性液晶層の液晶分子の配向が他の領域とは
異なるものに変化し、該第１及び第２の強誘電性液晶層
を透過する光ビームは部分的に変調がかけられる。この
際、光ビームの位相は前記第１及び第２の強誘電性液晶
層並びに波長板のそれぞれによって１８０°ずつ変調さ
れると共に、光ビームの偏光面は第１の強誘電性液晶層
によって４５°変化された分、第２の強誘電性液晶層に
よって４５°戻され、前記第１の及び第２の強誘電性液
晶層及び波長板を透過した光ビームの偏光面は変調され
ず、位相だけが１８０゜変調される。これにより、入射
される光ビームの偏光方向による影響を受けずに、入射
光ビームの所定部分の光の位相のみが変えられる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。

【００１１】図１は本発明の第１の実施例の光記録再生
装置を示す概略構成図である。図において、１はレーザ
及びコリメータ等からなる光源、２は空間光変調器、３
は出力光を分離するビームスプリッタ、４は対物レン
ズ、５は光ディスク媒体、６は光ディスク媒体５上に形
成された記録層、７は検出部を表す。

【００１２】尚、図１においては、制御回路及び制御系
は周知のものでよいので省略すると共に、追記媒体、相
変化媒体からの信号を検出する場合の検出部７の詳細及
びビームスプリッタ３と対物レンズ４の間に挿入する波
長板等の光学部品は周知の方法でよいので省略してい
る。さらに、光磁気媒体からの信号を検出する場合の検
出部７の詳細及び詳細な光学部品は周知の方法でよいの
で省略している。

【００１３】以下に、第１の実施例の動作を説明する。
まず、光ビームを用いて光ディスク媒体５に信号を記録
する場合について説明する。光源１から出射された平行
光（以下、光ビームと称する）ＰＢは、空間光変調器
２、ビームスプリッタ３を通過して、対物レンズ４によ
り光ディスク媒体５上の記録層６に集光される。これに
より、光ビームＰＢが集光された部分の記録層６の温度
を上昇させ、記録層６に記録マークを形成する。尚、記
録マークの形成としては、記録層６の温度上昇による追
記型の光ディスク媒体５の穴空け、相変化型の光ディス
ク媒体５の相変化、及び光磁気型の光ディスク媒体５の
磁化方向の変化等の周知のものがある。

【００１４】このように、記録時においては図２に示す
ように、空間光変調器２で光ビームの位相を変えずに、
位相を揃えることにより、集光ビームのピーク強度を強
くすることで、明瞭な記録マークを形成することができ
る。尚、図２において(a)は側面を、(b)は平面を、また
(c)は記録層６上のビームスポット形状をそれぞれ表
し、(c)において横軸は位置ｘを、縦軸は振幅Ｉ(x)をそ
れぞれ表している。さらに、図２の空間光変調器２を通
る光ビームＰＢの直径は４ｍｍ前後、記録層６上のビー
ムスポット系（Ｗ５０）は１μｍ以下であり、本発明の
特徴を明確に示すことを目的として、図２の縮尺倍率は
一定にしていない。

【００１５】次に、光ビームを用いて光ディスク媒体５
から信号を再生する場合について説明する。再生時にお
いては光ビームＰＢの強度は記録時より弱い強度（記録
をおこなさい強度）とされ、図１の光源１から出射され
た光ビームＰＢは、空間光変調器２、ビームスプリッタ
３を通過して、対物レンズ４により光ディスク媒体５上
の記録層６に集光される。記録層６からの反射光は、ビ
ームスプリッタ３で方向を変えられた後、検出部７に入
射されて検出部７によって電気信号に変えられる。ここ
で、反射光の方向を変えるために、ビームスプリッタ３
に代えて、周知の１／４波長板を挿入したり、ＰＢＳを
用いるなどしてもよい。尚、実際の信号の検出に必要な
フォーカス信号、トラッキング信号は、図示しない第２
のビームスプリッタで分離された光で検出されるが、そ
の方法は周知のものでよく、ここでは省略する。

【００１６】また、再生の場合には、図３に示すように
空間光変調器２の両側部分を変調領域２ａに設定して、
光ビームＰＢの中央部の位相に対して両端部の位相を変
調させている。尚、図２と同様に図３における(a)は側
面を、(b)は平面を、また(c)は記録層６上のビームスポ
ット形状をそれぞれ表すと共に、(c)において横軸は位
置ｘを、縦軸は振幅Ｉ(x)をそれぞれ表している。この
ように光ビームＰＢの端部の位相がずれた状態で集光さ
せると、光の干渉によって集光ビームの半値幅（Ｗ５
０）が記録時のように位相を合わせた場合に比べて狭く
でき、高い再生分解能を得ることができる。

【００１７】空間光変調器２としては種各のものを用い
ることができるが、例えば後述する第４の実施例の空間
光変調器を用いた場合には、分割配置された透明電極に
より必要な領域のみに電圧を印加することにより、光ビ
ームＰＢの中央部の位相に対して両端部の位相を簡単に
変調させることができる。

【００１８】尚、再生分解能を高くするにつれ、メイン
ビーム以外にサイドローブが大きくなるので、適応する
光記憶システムの条件に合わせ、サイドローブの大きさ
をある一定値以下に抑えて、分解能を向上させることが
望ましい。

【００１９】このようにして、信号の記録時におけるス
ポット形状と再生時におけるスポット形状とを異なるも
のにすることができるので、それぞれに最適なスポット
形状で信号の記録・再生を行うことができ、従来に比べ
て信号の記録密度を高めることができる。

【００２０】また、ここでは、トラック方向の分解能を
上げる例を示したが、位相を変える部分を９０度回転さ
せて、トラック幅方向のクロストークを抑圧しても良い
ことは言うまでもない。また、両方を組み合わせてもよ
い。

【００２１】次に、本発明の第２の実施例の光記録再生
装置を説明する。第２の実施例における装置の概略構成
は、前述した第１の実施例と同様であり、基本的動作も
第１の実施例と同様である。また、第１の実施例と異な
る点は、第２の実施例では再生時において、図４に示す
ように位相を変える部分、即ち空間光変調器２における
変調領域２ａを光ビームＰＢの周辺部に回転対称に形成
している点にある。これにより、第１の実施例に比較し
て、第２の実施例ではトラック方向及びトラック幅方向
の再生分解能を向上させることができ、トラック方向の
記録密度向上とトラック幅方向のクロストークの抑圧を
同時に実現することができる。

【００２２】次に、本発明の第３の実施例の光記録再生
装置を説明する。第３の実施例における装置の概略構成
も、前述した第１の実施例と同様であり、基本的動作も
第１の実施例と同様である。また、第１の実施例と第３
の実施例との相違点は、第３の実施例では再生時におい
て図５に示すように、空間光変調器２における変調領域
２ａを光ビームＰＢの半分を含むように形成することに
より、光ビームＰＢの半分の位相を回転させている点に
ある。このようにすると、記録層６上の再生ビームスポ
ット形状は振幅Ｉ(x)的には双頭となるが、位相φが回
転した形となり、微分形の検出特性となる。これは特
に、位相情報を取り出す場合である位相ピットの読み出
しに有効となる。

【００２３】次に、第４の実施例として本発明の空間光
変調器の一例を説明する。本実施例の空間光変調器は前
述した第１乃至第３の光記録再生装置に用いることが可
能である。また、第４の実施例では、空間光変調器を外
部からの情報に応じて、入力光の位相を２次元的に変化
させて出力する素子として用いている。ここでは、高速
応答、高分解能が実現できる強誘電性液晶を用いた変調
器の例を示す。

【００２４】図６は前述した空間光変調器の一例を示す
側面断面図である。図において、３１，４１は第１及び
第２のガラス基板、３２，３３は互いに対向する第１の
透明電極、４２，４３は互いに対向する第２の透明電
極、３５は第１の透明電極の内面に設けられた第１の液
晶配向膜、４５は第２の透明電極４２，４３の内面に設
けられた第２の液晶配向膜、３６，４６は第１及び第２
の強誘電性液晶層、３７，４７はスペーサである。ま
た、３８は進相軸と遅相軸の位相差が１／２波長である
波長板であり、３９は入力光の方向を、４０は出力光の
方向をそれぞれ表している。

【００２５】第１及び第２の透明電極３２，３３，４
２，４３は、強誘電性液晶層３６，４６に空間的な配向
状態の変化を与えるために、第１の透明電極３２，３３
の両方または一方、及び第２の透明電極４２，４３の両
方または一方が、予め設定された領域毎に分割配置さ
れ、これらの領域毎に電圧を加えることができ、領域毎
に独立して対向する透明電極間に電界を与えることがで
きるように形成されている。この様な電極構造について
は、液晶ディスプレイ等において周知であるので、ここ
ではこれ以上詳細には説明しない。尚、透明電極３２，
３３，４２，４３はＮ×Ｍのマトリクス構造に形成され
ていても良いことは言うまでもない。

【００２６】図７に座標系の説明図を示す。ｘ，ｙ，ｚ
座標系のｚ軸は、入力光の方向に一致し、ｘ軸、ｙ軸は
強誘電性液晶層３６、４６に平行な面内にあり、ｚ軸と
共に直交座標系を形成する。強誘電性液晶層３６及び４
６の進相軸と遅相軸の位相差は１／２波長で、強誘電性
液晶層３６，４６の厚さｄは次式で与えられる。 ｄ＝λ／２×（ｎｓ−ｎｆ） ここで、λは波長、ｎｓは遅相軸の屈折率、ｎｆは進相
軸の屈折率をそれぞれ表している。また、液晶分子の二
つの配向状態のなす角度は４５°、即ちチルトアングル
は２２．５°に設定されている。

【００２７】図８に強誘電性液晶層３６及び４６の２つ
の配向状態における進相軸、及び波長板３８の進相軸を
示す。図において、２２，２３は液晶分子の２つの配向
状態であり、２２はｘ軸と角度θを、２３はｘ軸と角度
θ＋４５°をそれぞれなしている。また、２４は波長板
３８の進相軸であり、ｘ軸と角度φをなしている。

【００２８】第１及び第２の強誘電性液晶層３６，４６
の基本動作は、消去、書き込み（図２の位相回転部の設
定）、読み出し（記録再生動作時）からなる。消去動作
は以下の通りである。先ず対向する２つの透明電極間に
全面に液晶分子の反転しきい値電圧よりも高い負電圧を
与える。これによって、液晶分子の配向状態が特定の方
向に揃い、消去動作が終了する。

【００２９】書き込み動作は以下の通りである。２つの
透明電極間、即ち透明電極３２と透明電極３３の間及び
透明電極４２と透明電極４３との間の位相回転を起こし
たい領域のみに、液晶分子の反転しきい値電圧よりも高
い正電圧を与える。これにより、電圧が印加されない部
分では液晶分子に変化が起こらないが、電圧が印加され
た部分では液晶分子の配向状態が反転する。即ち、電圧
が印加された場所に対応した２次元情報が、その分子の
配向方向として強誘電性液晶層３６及び４６に書き込ま
れる。

【００３０】このように強誘電性液晶層３６及び４６に
書き込みができるので、読み出し動作は図６に戻って説
明すると以下の通りである。即ち、入力光を入射方向３
９から入射させると、入力光は第１のガラス基板３１、
第１の強誘電性液晶層３６、波長板３８、第２の強誘電
性液晶層４６、第２のガラス基板４１のそれぞれを順次
透過し、出射方向４０へ出力光が読み出される。このと
き、出射される出力光は第１及び第２の強誘電性液晶層
３６，４６の配向状態に対応して変調される。

【００３１】次に、読み出し動作における光の変調につ
いて図８に基づいて説明する。駆動電圧が負電圧で、且
つ強誘電性液晶層３６，４６に分圧される電圧が反転し
きい値電圧を越える場合には液晶分子は第１の配向方向
２２に整列され、駆動電圧が正電圧で、且つ強誘電性液
晶層３６及び４６に分圧される電圧が反転しきい値電圧
を越える場合には液晶分子は第２の配向方向２３に整列
される。尚、本実施例では第１の強誘電性液晶層３６及
び第２の強誘電性液晶層４６では同一の方向に整列させ
ている。そのため駆動電圧に対して同様な動作を示す。

【００３２】偏光面がｘ軸に一致している光 （Ｅｘ，Ｅｙ）＝（１，０） を読み出しのために入力した場合、液晶分子の配向方向
が第１の配向方向２２の時には、 （Ｅｘ，Ｅｙ）＝（−ｃｏｓ（４θ−２φ），−ｓｉｎ
（４θ−２φ）） の光が出力される。一方、液晶分子の配向方向が第２の
配向方向２３の時には、 （Ｅｘ，Ｅｙ）＝（ｃｏｓ（４θ−２φ），ｓｉｎ（４
θ−２φ）） の光が出力される。このことは、書き込み情報によって
出力光の偏光面は変調されず、位相だけが１８０°変調
されることを表している。この機能は角度θ，φの値に
よらず得られる。この結果、入力光の偏光に関係がな
く、光のパワーを有効に使うことができる。

【００３３】これらの例は、入力光をｘ軸方向に偏光面
を持つ直線偏光として記述したが、入力光が直線偏光で
あるならば、その偏光面の角度は任意であって良いこと
は言うまでもない。

【００３４】さらに、本実施例の空間光変調器によれ
ば、入力光が円偏光の場合でも、位相のみが１８０゜変
調されることは容易に理解できるであろう。

【００３５】前述したように、本実施例の空間光変調器
によれば、第１及び第２の強誘電性液晶層３６，４６の
進相軸と遅相軸の位相差が１／２波長で、且つ２つの配
向状態における進相軸のなす角度が４５°であり、さら
に２の強誘電性液晶層３６，４６の間に進相軸と遅相軸
の位相差が１／２波長である波長板３８が配置されてい
るので、位相のみの空間的変調が実現され、光パワーの
利用効率を向上させると共に、入力光の偏光面によらず
に使用することができる。

【００３６】また、上記実施例では、２つの強誘電性液
晶層３６，４６と波長板３８を接して配置した例を示し
たが、これらを互いに離して配置しても良いことは言う
までもない。

【００３７】このようにして、第１乃至第３の実施例に
おける空間光変調器２の位相回転部を設定することがで
きる。

【００３８】尚、以上の実施例は単独で用いても、或い
は組み合わせて用いても良いことは言うまでもない。

【００３９】また、第１乃至第３の実施例における空間
光変調器２は、第４の実施例に示す空間光変調器に限定
されるものではない。例えば、その他の空間光変調器を
用いて回折格子を形成し、マルチビームによる再生も実
現することができる。

【００４０】さらに、第４の実施例に説明した空間光変
調器の応用例としては、高性能の光インタコネクション
がある。これは、第４の実施例の空間光変調器を用いれ
ば、高い回折効率が得られるので、マトリクス構造の各
電極をμｍオーダで形成し、それらのＯＮ／ＯＦＦによ
って、自由に回折格子をつくり、フリースペースでの高
性能の光インタコネクションを実現することができる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１の
光記録再生装置によれば、記録時における光ビームのス
ポット形状と再生時における光ビームのスポット形状と
を異なるものに設定できるので、それぞれに最適なスポ
ット形状で信号の記録・再生を行うことができ、従来に
比べて信号の記録密度を高めることができる。

【００４２】また、請求項２の空間光変調器によれば、
入射される光ビームの偏光方向による影響を受けずに、
入射光ビームの所定部分の光の位相を変えることができ
るので、外部の変動による位相変調の乱れが発生せず、
空間光変調器の位置合わせを容易に行うことができると
いう非常に優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の光記録再生装置を示す
概略構成図

【図２】本発明の第１の実施例の動作を説明する図

【図３】本発明の第１の実施例の動作を説明する図

【図４】本発明の第２の実施例の動作を説明する図

【図５】本発明の第３の実施例の動作を説明する図

【図６】本発明の第４の実施例の空間光変調器を示す構
成図

【図７】本発明の第４の実施例の動作を説明する図

【図８】本発明の第４の実施例の動作を説明する図

【符号の説明】

１…光源、２…空間光変調器、３…ビームスプリッタ、
４…対物レンズ、５…光ディスク媒体、６…記録層、７
…検出部、３１，４１…第１及び第２のガラス基板、３
２，３３，４２，４３…第１及び第２の透明電極、３
５，４５…第１及び第２の液晶配向膜、３６，４６…第
１及び第２の強誘電性液晶層、３６，４７…スペーサ、
３８…波長板、３９…入力光の方向、４０…出力光の方
向。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ビームを用いて媒体上に信号を記録す
   ると共に、媒体上に記録されている信号を再生する光記
   録再生装置において、 少なくとも記録時における変調度と再生時における変調
   度を異なるものに設定できる空間光変調器を、前記光ビ
   ームを出射する光源と前記媒体の記録層との間に設け
   た、 ことを特徴とする光記録再生装置。
2. 【請求項２】 第１及び第２の強誘電性液晶層を重ねて
   形成した空間光変調器において、 前記第１及び第２の強誘電性液晶層として、進相軸と遅
   相軸の位相差が１／２波長で、且つ二つの配向状態にお
   ける進相軸のなす角度が４５°である強誘電性液晶層を
   用いると共に、 該強誘電性液晶層の所定領域に電界を付加する透明対向
   電極を設け、 前記第１の強誘電性液晶層と第２の強誘電性液晶層との
   間に、進相軸と遅相軸の位相差が１／２波長である波長
   板を配置した、ことを特徴とする空間光変調器。