JPWO2015198407A1 - 光情報記録再生装置、及び光情報記録再生方法 - Google Patents

Abstract

記録材料のＭ／＃の無駄な消費を抑制し、記録密度を向上させる記録方法を提供する。信号光と参照光の干渉を利用して光情報記録媒体に情報を記録する光情報記録装置であって、光情報記録媒体に光を出射する光源と、光源から出射された出射光を信号光と参照光に分割する光分割素子と、光情報記録媒体に対する参照光の入射角度を制御する参照光角度制御部と、を備え、信号光は球面波として光情報記録媒体に照射され、参照光は平面波として光情報記録媒体に照射され、光情報記録媒体に情報を記録する際に、光情報記録媒体の内部において、信号光のみ露光される領域と、参照光のみ露光される領域と、信号光および参照光が重複して露光される領域が存在するように信号光と参照光を照射する。

Description

本発明は、光情報記録媒体に対し情報を記録再生する技術に関する。

一般的に、記録媒体に対し複数の角度多重ホログラムを並べて記録する場合、記録密度を向上するには隣接するホログラム同士の距離を縮める必要がある。これまで、特許文献１では、ページデータの情報を持った信号光を集光し、そのビームウェストに開口を設置して高周波成分を除去し、隣接するホログラム同士の距離を縮めて記録する方法が提案されている。

特許文献２には、「参照光２００のホログラム記録材料１５への入射角度を変化させるためにスキャンミラー１２の角度を変化させる際に、スリット１１も連動してその角度を変化させることにより、参照光２００の入射角度の変化によりホログラム記録材料１５上の照射範囲が変化せずに一定になるように参照光２００のビーム径をスリット１１により変化させる。これにより、角度多重記録方式によるホログラムの記録時に、参照光２００の入射角度が変化してもこの参照光２００がホログラム記録材料１５を照射する面積を常に一定にすることができる。」と記載されている。

特開２００４−２７２２６８号公報 特開２００６−２３４４５号公報

特許文献１の方法を用い、ホログラムの記録密度を向上させる場合、隣接するホログラム同士の距離を最小で信号光ビームウェストの開口まで縮めることが可能である。一方で、特許文献２のように、再生品質が安定したホログラムを記録するための条件として、記録媒体を透過する全ての信号光を参照光と重複させてホログラムを記録することが望ましいとされている。

特許文献１の方法では、信号光は球面波としてレンズで集光され、参照光は平面波として記録媒体へ照射されるという特徴がある。そのため、記録媒体を透過する全ての信号光を参照光と重複させてホログラムを記録する場合、信号光のビームウェスト部近傍の記録領域において、ホログラムの記録時に参照光のみが照射される領域が存在する。記録媒体に対し参照光のみが照射される領域では、記録材料のダイナミックレンジが無駄に消費され、信号光のビームウェストに隣接した記録領域に多重できるホログラムの多重数が減少するという課題がある。なお、記録材料のダイナミックレンジとは、ホログラムの多重記録性能を表す指標を示し、以降、Ｍ／＃（エムナンバー）と呼ぶ。また、ビームウェストとは、ビームがレンズなどの光学素子により集光され、その集光スポットのサイズが最小となる領域のことを示す。

そこで、本発明の目的は、ホログラムの記録密度を向上させる記録方法を提供することである。

前記課題を解決するための手段として、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用すればよい。一例を挙げるならば、信号光と参照光の干渉を利用して光情報記録媒体に情報を記録する光情報記録装置であって、前記光情報記録媒体に光を出射する光源と、前記光源から出射された出射光を前記信号光と前記参照光に分割する光分割素子と、前記光情報記録媒体に対する前記参照光の入射角度を制御する参照光角度制御部と、を備え、前記信号光は球面波として前記光情報記録媒体に照射され、前記参照光は平面波として前記光情報記録媒体に照射され、前記光情報記録媒体に情報を記録する際に、前記光情報記録媒体の内部において、前記信号光のみ露光される領域と、前記参照光のみ露光される領域と、前記信号光および前記参照光が重複して露光される領域が存在することにより達成される。

本発明によれば、光情報記録媒体に対し、高密度に情報を記録する技術を提供することができる。

光情報記録再生装置の実施例を表すブロック図 光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す概略図 光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す概略図 光情報記録再生装置の、光情報記録媒体挿入後、記録または再生するまでの動作フローの実施例を表す概略図 光情報記録再生装置の、情報を記録する動作フローの実施例を表す概略図 光情報記録再生装置の、情報を再生する動作フローの実施例を表す概略図 角度多重ホログラム記録時の光情報記録媒体、信号光および参照光を表す概略図 光情報記録媒体に対する従来の記録方法を表す概略図 光情報記録媒体に対する従来の記録方法における参照光のみ照射される領域を表す概略図 光情報記録媒体に対する従来の記録方法で、記録密度を向上させた状態を表す概略図 本発明の一実施形態における記録方法を表すピッチ方向の概略図 本発明の一実施形態における記録方法で、参照光のみ照射される領域を表すピッチ方向の概略図 本発明の一実施形態における記録方法で、記録密度を向上させた状態を表すピッチ方向の概略図 光情報記録媒体から情報を再生する方法を表す概略図 光本発明の一実施形態における記録方法を表すブラッグ方向の概略図 本発明の一実施形態における記録方法で、参照光のみ照射される領域を表すブラッグ方向の表す概略図 本発明の一実施形態における記録方法で、記録密度を向上させた状態を表すブラッグ方向の概略図 光情報記録再生装置内のピックアップの第二の実施例を表す概略図 参照光角度と参照光ビーム径変更率の関係を表す概略図 本発明の一実施形態におけるブック記録処理を行うフローチャート 記録媒体のシフト量とページを記録する参照光角度の関係を表す概略図 記録媒体のシフト量とページを記録する参照光角度の関係の一例を表す概略図 参照光角度と参照光ビーム径変更率の関係を表す他の一例を概略図 光情報記録媒体から情報を再生する方法を表す概略図 本発明の一実施形態におけるブック再生処理を行うフローチャート 本発明の一実施形態における参照光の入射角度と光検出器の受光量の関係を示す図 本発明の一実施形態における信号振幅とノイズ振幅の関係を示す図 本発明の一実施形態における参照光ビーム径を最適制御する再生動作のフローチャート

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

本発明の実施形態を添付図面にしたがって説明する。図１はホログラフィを利用してデジタル情報を記録および／または再生する光情報記録媒体の記録再生装置を示すブロック図である。

光情報記録再生装置１０は、入出力制御回路９０を介して外部制御装置９１と接続されている。記録する場合には、光情報記録再生装置１０は外部制御装置９１から記録する情報信号を入出力制御回路９０により受信する。再生する場合には、光情報記録再生装置１０は再生した情報信号を入出力制御回路９０により外部制御装置９１に送信する。

光情報記録再生装置１０は、ピックアップ１１、再生用参照光光学系１２、キュア光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４、及び回転モータ５０を備えており、光情報記録媒体１は回転モータ５０によって回転可能な構成となっている。

ピックアップ１１は、参照光と信号光を光情報記録媒体１に出射してホログラフィを利用してデジタル情報を記録媒体に記録する役割を果たす。この際、記録する情報信号はコントローラ８９によって信号生成回路８６を介してピックアップ１１内の空間光変調器に送り込まれ、信号光は空間光変調器によって変調される。

光情報記録媒体１に記録した情報を再生する場合は、ピックアップ１１から出射された参照光を記録時とは逆の向きに光情報記録媒体に入射させる光波を再生用参照光光学系１２にて生成する。再生用参照光によって再生される再生光をピックアップ１１内の後述する光検出器によって検出し、信号処理回路８５によって信号を再生する。

光情報記録媒体１に照射する参照光と信号光の照射時間は、ピックアップ１１内のシャッタの開閉時間をコントローラ８９によってシャッタ制御回路８７を介して制御することで調整できる。

キュア光学系１３は、光情報記録媒体１のプリキュアおよびポストキュアに用いる光ビームを生成する役割を果たす。プリキュアとは、光情報記録媒体１内の所望の位置に情報を記録する際、所望位置に参照光と信号光を照射する前に予め所定の光ビームを照射する前工程である。ポストキュアとは、光情報記録媒体１内の所望の位置に情報を記録した後、該所望の位置に追記不可能とするために所定の光ビームを照射する後工程である。

ディスク回転角度検出用光学系１４は、光情報記録媒体１の回転角度を検出するために用いられる。光情報記録媒体１を所定の回転角度に調整する場合は、ディスク回転角度検出用光学系１４によって回転角度に応じた信号を検出し、検出された信号を用いてコントローラ８９によってディスク回転モータ制御回路８８を介して光情報記録媒体１の回転角度を制御する事が出来る。

光源駆動回路８２からは所定の光源駆動電流がピックアップ１１、キュア光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４内の光源に供給され、各々の光源からは所定の光量で光ビームを発光することができる。

また、ピックアップ１１、そして、ディスクキュア光学系１３は、光情報記録媒体１の半径方向に位置をスライドできる機構が設けられており、アクセス制御回路８１を介して位置制御が行われる。

ところで、ホログラフィの角度多重の原理を利用した記録技術は、参照光角度のずれに対する許容誤差が極めて小さくなる傾向がある。

従って、ピックアップ１１内に、参照光角度のずれ量を検出する機構を設けて、サーボ信号生成回路８３にてサーボ制御用の信号を生成し、サーボ制御回路８４を介して該ずれ量を補正するためのサーボ機構を光情報記録再生装置１０内に備えることが必要となる。

また、ピックアップ１１、キュア光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４は、いくつかの光学系構成または全ての光学系構成をひとつに纏めて簡素化しても構わない。

図２は、光情報記録再生装置１０におけるピックアップ１１の基本的な光学系構成の一例における記録原理を示したものである。光源２０１を出射した光ビームはコリメートレンズ２０２を透過し、シャッタ２０３に入射する。シャッタ２０３が開いている時は、光ビームはシャッタ２０３を通過した後、例えば２分の１波長板などで構成される光学素子２０４によってｐ偏光とｓ偏光の光量比が所望の比になるようになど偏光方向が制御された後、ＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）プリズム２０５に入射する。

ＰＢＳプリズム２０５を透過した光ビームは、信号光２０６として働き、ビームエキスパンダ２０８によって光ビーム径が拡大された後、位相マスク２０９、リレーレンズ２１０、ＰＢＳプリズム２１１を透過して空間光変調器２１２に入射する。

空間光変調器２１２によって情報が付加された信号光は、ＰＢＳプリズム２１１を反射し、リレーレンズ２１３ならびに空間フィルタ２１４を伝播する。その後、信号光は対物レンズ２１５によって光情報記録媒体１に球面波として集光する。

一方、ＰＢＳプリズム２０５を反射した光ビームは参照光２０７として働き、偏光方向変換素子２１６によって記録時または再生時に応じて所定の偏光方向に設定された後、ミラー２１７、ミラー２１８およびアイリス２１９を経由してガルバノミラー２２０に入射する。

ここでアイリス２１９は、参照光２０７の断面サイズを二次元的に制限する開口素子である。したがって、アイリス２１９を通過後の参照光２０７のビーム径は、所定の大きさに制限されていると考えてよい。さらに、参照光２０７のビーム径は、アイリス２１９の開口の大きさにより決定される。

なお、参照光のビーム径を制限するために、アイリスに代えてビームエキスパンダを用いても構わない。この場合、ビームエキスパンダ内に参照光を逆方向から入射させ、参照光のビーム径を縮小すればよい。アイリスに代えてビームエキスパンダを用いれば、参照光のうちアイリスによって制限される成分もホログラムの記録に使うことができるため、より短時間での記録動作が可能となる。

また、ガルバノミラー２２０はアクチュエータ２２１によって角度を調整可能なため、レンズ２２２とレンズ２２３を通過した後に光情報記録媒体１に平面波として入射する参照光の入射角度を、所望の角度に設定することができる。なお、参照光の入射角度を設定するために、ガルバノミラーに代えて、参照光の波面を変換する素子を用いても構わない。

このように信号光と参照光とを光情報記録媒体１において、互いに重ね合うように入射させることで、記録媒体内には干渉縞パターンが形成され、このパターンを記録媒体に書き込むことで情報を記録する。また、ガルバノミラー２２０によって光情報記録媒体１に入射する参照光の入射角度を変化させることができるため、角度多重による記録が可能である。

以降、同じ領域に参照光角度を変えて記録されたホログラムにおいて、１つ１つの参照光角度に対応したホログラムをページと呼び、同領域に角度多重されたページの集合をブックと呼ぶことにする。

図３は、光情報記録再生装置１０におけるピックアップ１１の基本的な光学系構成の一例における再生原理を示したものである。記録した情報を再生する場合は、前述したように参照光を光情報記録媒体１に入射し、光情報記録媒体１を透過した光ビームを、アクチュエータ２２４によって角度調整可能なガルバノミラー２２５にて反射させることで、その再生用参照光を生成する。

この再生用参照光によって再生された再生光は、対物レンズ２１５、リレーレンズ２１３ならびに空間フィルタ２１４を伝播する。その後、再生光はＰＢＳプリズム２１１を透過して光検出器２２６に入射し、記録した信号を再生することができる。光検出器２２６としては例えばＣＭＯＳイメージセンサーやＣＣＤイメージセンサーなどの撮像素子を用いることができるが、ページデータを再生可能であれば、どのような素子であっても構わない。

図４は、光情報記録再生装置１０における記録、再生の動作フローを示したものである。ここでは、特にホログラフィを利用した記録再生に関するフローを説明する。

図４（ａ）は、光情報記録再生装置１０に光情報記録媒体１を挿入した後、記録または再生の準備が完了するまでの動作フローを示し、図４（ｂ）は準備完了状態から光情報記録媒体１に情報を記録するまでの動作フロー、図４（ｃ）は準備完了状態から光情報記録媒体１に記録した情報を再生するまでの動作フローを示したものである。

図４（ａ）に示すように媒体を挿入すると（４０１）、光情報記録再生装置１０は、例えば挿入された媒体がホログラフィを利用してデジタル情報を記録または再生する媒体であるかどうかディスク判別を行う（４０２）。

ディスク判別の結果、ホログラフィを利用してデジタル情報を記録または再生する光情報記録媒体であると判断されると、光情報記録再生装置１０は光情報記録媒体に設けられたコントロールデータを読み出し（４０３）、例えば光情報記録媒体に関する情報や、例えば記録や再生時における各種設定条件に関する情報を取得する。

コントロールデータの読み出し後は、コントロールデータに応じた各種調整やピックアップ１１に関わる学習処理（４０４）を行い、光情報記録再生装置１０は、記録または再生の準備が完了する（４０５）。

準備完了状態から情報を記録するまでの動作フローは図４（ｂ）に示すように、まず記録するデータを受信して（４１１）、該データに応じた情報をピックアップ１１内の空間光変調器に送り込む。

その後、光情報記録媒体に高品質の情報を記録できるように、必要に応じて例えば光源２０１のパワー最適化やシャッタ２０３による露光時間の最適化等の各種記録用学習処理を事前に行う（４１２）。

その後、シーク動作（４１３）ではアクセス制御回路８１を制御して、ピックアップ１１ならびにキュア光学系１３の位置を光情報記録媒体の所定の位置に位置づけする。光情報記録媒体１がアドレス情報を持つ場合には、アドレス情報を再生し、目的の位置に位置づけされているか確認し、目的の位置に配置されていなければ、所定の位置とのずれ量を算出し、再度位置づけする動作を繰り返す。

その後、キュア光学系１３から出射する光ビームを用いて所定の領域をプリキュアし（４１４）、ピックアップ１１から出射する参照光と信号光を用いてデータを記録する（４１５）。

データを記録した後は、キュア光学系１３から出射する光ビームを用いてポストキュアを行う（４１６）。必要に応じてデータをベリファイしても構わない。

準備完了状態から記録された情報を再生するまでの動作フローは図４（ｃ）に示すように、まずシーク動作（４２１）で、アクセス制御回路８１を制御して、ピックアップ１１ならびに再生用参照光光学系１２の位置を光情報記録媒体の所定の位置に位置づけする。光情報記録媒体１がアドレス情報を持つ場合には、アドレス情報を再生し、目的の位置に位置づけされているか確認し、目的の位置に配置されていなければ、所定の位置とのずれ量を算出し、再度位置づけする動作を繰り返す。

その後、ピックアップ１１から参照光を出射し、光情報記録媒体に記録された情報を読み出し（４２２）、再生データを送信する（４２３）。

図５は、光情報記録媒体１に信号光２０６および参照光２０７を照射し、複数のページを角度多重記録する様子を示す。すなわち図５は、図４におけるデータ記録６１５の処理中における、信号光２０６、参照光２０７および光情報記録媒体１の様子を示している。

光情報記録媒体１に照射する参照光２０７の入射角は、記録するページに応じて逐次変更される。例えば、１番目のページを記録する時には信号光２０６と参照光２０７ａを同時に照射、２番目のページを記録する時には信号光２０６と参照光２０７ｂを同時に照射、という動作を繰り返し、複数のページを１つのブック５０１として記録する。以降の説明では、複数のページを１つのホログラムとして多重記録するうえで、参照光の入射角度を変化させる方向をブラッグ方向、またブラッグ方向と直交する方向をピッチ方向と呼ぶ。

図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）は、従来技術においてページ記録時に信号光２０６と参照光２０７が照射された光情報記録媒体１をブラッグ方向から見た断面図である。図６（ａ）に示すように従来技術では、再生品質が安定したホログラムを記録するためには、光情報記録媒体１を透過する全ての信号光２０６が参照光２０７と重複するよう照射されていた。

この場合、図６（ｂ）に示すように、ブック６０１と隣接する記録領域において、参照光だけが露光され、干渉縞が記録されない領域が存在する。記録媒体に参照光のみを照射すると、当該領域において記録材料のＭ／＃が無駄に消費され、当該領域に多重可能なページ数が減少するという問題がある。

ここで、図６（ｃ）に示すように、ブック６０１とブック６０２の距離を縮めて記録密度の向上を図る場合、ブック６０１の記録時にＭ／＃が無駄に消費された記録領域に対しブック６０２を記録する必要がある。そのため、ブック６０２を記録する記録領域はブック６０１と同等のＭ／＃が得られず、結果として多重可能なページ数が減少し、記録密度が低下するという問題があった。

そこで、本課題を解決するため、図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）に示すように、光情報記録媒体１を透過する信号光２０６の一部を余らせてホログラムを記録する方法について説明する。

図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）は、ページ記録時に信号光２０６と参照光２０７が照射された光情報記録媒体１をブラッグ方向から見た断面図である。本記録方法では、図７（ａ）に示すように、信号光２０６のビームウェストが光記録情報媒体１の内部に位置するように信号光２０６を照射し、参照光２０７のピッチ方向におけるビーム径をアイリス２１９を用いて所定の値に変更し、光情報記録媒体１を透過する信号光２０６の一部を余らせてホログラムを記録する。なお、以降、ビーム径またはビームの幅とは、光情報記録媒体の記録面に対し照射されたビームの径またはビームの幅を指す。

本記録方法を用いると、図７（ｂ）に示すように、ブック７０１近傍の記録領域において、信号光のみ露光される領域と、参照光のみ露光される領域が存在する。しかし、信号光もしくは参照光のみが露光される領域の大きさは、図６（ｂ）と比較して小さくなっており、記録媒体のＭ／＃が無駄に消費される体積は従来方式に比べ削減されている。

この状態で、図７（ｃ）のように、ブック７０１とブック７０２の距離を縮めて記録密度を向上させる場合、ブック７０２の記録領域においてページの多重記録に使用可能な記録媒体のＭ／＃は図６（ｃ）の場合よりも大きくなり、ホログラムの多重可能数が増加する。また、多重可能数の増加により各ブックを構成するページ数が増加するため、結果として記録密度を向上させる効果がある。なお、図７（ｃ）では、光情報記録媒体１の断面をブラッグ方向から見た場合に、ブック７０１とブック７０２が互いに重複しない距離でブック７０２を記録する様子を示しているが、さらに記録密度を向上させるため、ブック７０１とブック７０２が互いに重複する距離でブックを記録してもよい。

図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）では、各ブックの記録間隔は、光情報記録媒体の厚さ方向から見て、信号光２０６のビームウェストが互いに重複しない距離に設定する例を示しているが、隣接するホログラムのビームウェストが互いに重複するような記録間隔で記録しても、記録密度を向上させることができる。

なお、光情報記録媒体１に照射する参照光２０７のビームの幅は、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、信号光２０６のビームウェストの幅より大きいことが望ましい。なぜならば、参照光のピッチ方向におけるビーム径が、信号光２０６のビームウェストの幅より小さいビーム径であった場合、信号光画像の空間周波数成分が一部しか記録されず、再生品質が安定したホログラムの記録ができないためである。

また図８は、光情報記録媒体１に参照光２０７ｃを照射し、図７の記録方法を用いて記録されたホログラムから信号光２０６ｃを再生する様子を示す。すなわち図８は、図４におけるデータ再生４２２の処理中における、参照光２０７および光情報記録媒体１と、再生された信号光２０６の様子を示している。図３で前述の通り、再生時に照射される参照光はミラー２２５で反射され、記録時とは逆向きに光情報記録媒体１へ照射される。再生された信号光２０６ｃは、記録時に通過した光学素子を逆伝播し、光検出器２２６に到達する。

以上の方法を用いれば、記録材料のＭ／＃の無駄な消費を抑制し、各ブックの間隔を縮めて記録が可能となるため、高密度記録を実現できる。

なお、本実施例では、信号光２０６のビームウェストが光情報記録媒体１の内部に位置するように信号光２０６を照射する例を示したが、ビームウェストが光情報記録媒体１の外部に位置するように照射しても、本実施例と同様に、記録材料のＭ／＃の無駄な消費を抑制し、各ブックの間隔を縮めて記録が可能となる効果を得ることが可能である。

本実施例では、ブラッグ方向の参照光ビーム径を変更した場合について述べる。なお、参照光のビーム径を変更する方向を除き、その他の構成は実施例１と同様であるため、説明を省略する。図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）は、ページ記録時に信号光２０６と参照光２０７が照射された光情報記録媒体１をピッチ方向から見た断面図を示しており、記録媒体のＭ／＃の無駄な消費を低減するため、従来方式と比べて参照光のビーム径が変更されている。

本実施例では、図９（ａ）に示すように、アイリス２１９を用いて参照光２０７のブラッグ方向におけるビーム径を所定の値に変更し、光情報記録媒体１を透過する信号光２０６の一部を余らせてブックを記録する。本記録方法を用いた場合、図９（ｂ）に示すように、ブック９０１近傍の記録領域において、信号光のみ露光される領域と、参照光のみ露光される領域が存在する。

しかし、信号光もしくは参照光のみが露光される領域の大きさは、全ての信号光を包含するように参照光を照射してブックを記録する従来方式と比べ小さくなっており、記録媒体のＭ／＃の無駄な消費が抑制されている。

この状態で図９（ｃ）のように、ブック９０１とブック９０２の距離を縮めて記録密度を向上させる場合、ブック９０２の記録領域において使用可能な記録媒体のＭ／＃は、全ての信号光を包含するように参照光を照射していた従来方式と比べ大きくなり、多重可能数の増加により記録密度を向上させることが可能である。

以上の方法を用いれば、ブック近傍の記録領域においてピッチ方向のみならずブラッグ方向についても記録媒体のＭ／＃の無駄な消費を抑制する点が実施例１と比較して、さらに記録密度を向上させることが可能となる。

本実施例では、ブラッグ方向の参照光ビーム径を参照光角度に応じて可変とする場合について述べる。なお、アイリスの開口の大きさが可変となっている箇所を除き、その他の構成は実施例２と同様であるため、説明を省略する。

上述の実施例２の方法を用いると、参照光のブラッグ方向におけるビーム径を変更してページを角度多重記録する場合、その参照光角度に応じて媒体に照射される参照光のビーム径が変化するという課題がある。そこで、参照光のビーム径を参照光角度に応じて変化させることで、参照光角度が変化してもホログラムの記録に寄与する参照光のビーム径を同一とすることが可能である。

図１０は、図２の別の形態を示したものであり、アイリス２１９の開口サイズを制御するアイリスアクチュエータ２１９ａが追加されている。アイリスアクチュエータ２１９ａは、ページを記録する際の参照光角度に応じて、アイリス２１９の開口サイズを制御する。なお、ページの再生時においては、アイリスアクチュエータ２１９ａは参照光角度によらず、アイリス２１９の開口サイズを所定の値に設定する。

また、図１１は、ページを記録する参照光角度と最適な参照光ビーム径変更率の関係の一例を示したものである。このように、アイリス２１９およびアイリスアクチュエータ２１９ａを用いて、参照光角度に応じて参照光ビーム径変更率を変化させれば、ページの角度多重記録により参照光角度が変化する場合であっても、ブック近傍の記録領域のＭ／＃の無駄な消費を抑圧することができる。

図１２は、参照光入射角度に応じて参照光ビーム径変更率を変えながらページを逐次記録するフローチャートを示す。すなわち図１２は、データ記録処理４１５の詳細を述べたものである。

まず、データ記録が開始（１２０１）されると、光情報記録媒体が所定の記録位置へ位置づけられた後（１２０２）、参照光入射角度が１ページ目を記録するための入射角度に設定される（１２０３）。

その後、１２０３で設定された参照光入射角度に対応した参照光ビーム径変更率となるよう、アイリスアクチュエータ２１９ａによりアイリス２１９の開口サイズが制御される（１２０４）。そして、信号光２０６と、所定の値の参照光ビーム径変更率に設定された参照光２０７を光情報記録媒体１に照射（１２０５）し、ページが記録される。

以降、ブックを構成する全ページの記録が完了するまで、ページを記録する参照光角度を変えながら同様の処理を繰り返し（１２０６）、さらにデータを構成する全ブックの記録が完了するまで、光情報記録媒体に対するブックの記録位置を変えながら同様の処理を繰り返す（１２０７）。データを構成する全ブックの記録が完了すると、データ記録処理が終了となる（１２０８）。

以上の方法を用いれば、参照光角度が変化してもホログラムの記録に寄与する参照光ビーム径を一定にすることができるため、再生品質が安定したホログラムの記録を実現できる点が実施例２に記載の方法と比べて優れている。

本実施例では、ブラッグ方向の参照光ビーム径を参照光角度に応じて段階的に変化させ、かつショートスタックと呼ばれる従来技術を組み合わせてブックを記録する場合について述べる。なお、アイリス２１９の開口サイズが段階的に制御される箇所、およびショートスタックを組み合わせる箇所を除き、その他の構成は実施例３と同様であるため、説明を省略する。

図１３（ａ）、図１３（ｂ）は、記録媒体上に複数のブックを並べて記録する場合における、記録媒体のシフト量とページ記録に用いる参照光角度範囲の関係を示している。従来、図１３（ａ）に示すように、各ブックの間隔をΔｘとして複数のブックを記録する場合、記録媒体をΔｘごとにシフトさせて参照光角度θＡ〜θＤの範囲でページを記録していた。

しかし、記録媒体の同一箇所に対し多数のページを角度多重記録すると、その記録領域において記録媒体のＭ／＃の消費量が大きくなり、結果として各ページの再生光強度が低下するという問題があった。

そこで、図１３（ｂ）のように、ページを記録する参照光角度範囲をθＡ〜θＢ、θＢ〜θＣ、θＣ〜θＤの３区間に分割し、記録媒体をΔｘ／３ずつシフトさせてブックを記録すると、その記録領域におけるＭ／＃の消費量が緩和され、結果として図１３（ａ）より大きな再生光強度を得ることができる。この技術はショートスタックと呼ばれており、特表２０１０―５０８６１７などで開示されている。

上述のショートスタックと、実施例３で述べた記録方法を組み合わせて使用する場合、例えば参照光ビーム径変更率は、図１４のように設定すればよい。ここで、ページを記録する参照光角度範囲はθＡ〜θＢ、θＢ〜θＣ、θＣ〜θＤの３区間に分割されているので、各区間において参照光ビーム径変更率を一律に与えている。

本方法は、参照光角度に応じて参照光ビーム径変更率を適応的に変化させる実施例３の方法と比べ、アイリスアクチュエータ２１９ａの制御が簡素化できる点や、記録媒体のシフト量を分割することで記録媒体のＭ／＃消費量が緩和されるなど点が実施例３の方法と比べて優れている。

本実施例では、ブック再生時において記録時から参照光のビーム径を拡大し、再生動作を行う場合について述べる。なお、再生時のアイリス２１９の開口サイズが記録時よりも大きなサイズとなるように制御される箇所を除き、その他の構成は実施例３と同様であるため、説明を省略する。

図１５は、図８の別の形態を示したものである。図１５は、記録時とは異なるビーム径の参照光２０７ｄを照射し、信号光２０６ｄを再生する様子を示す。参照光２０７ｄは、記録時と同一のビーム径を有する参照光２０７ｃと比較してビーム径が拡大されている。再生時のみ参照光のビーム径を拡大する方法として、再生時にアイリスアクチュエータ２１９ａを制御する。

また、参照光のビーム径を拡大するために、アイリスに代えてビームエキスパンダを用いても構わない。この場合、ビームエキスパンダ内に参照光を順方向に入射させ、参照光のビーム径を拡大すればよい。

ここで、再生時にビーム径が拡大された参照光２０７ｄを用いてブックを再生する場合、再生を実施したいブックのほかに、隣接したブックの信号光も同時に再生されるという問題がある。しかし、隣接ブックからの信号光は空間フィルタ２１４で除去されるため、所望の信号光のみが光検出器２２６に到達する。

また、図１６は、再生時にアイリス２１９の開口サイズをアイリスアクチュエータ２１９ａにより拡大し、再生動作を行うフローチャートを示す。すなわち図１６は、データ再生処理４２２の詳細を述べたものである。

まず、データ再生が開始される（１６０１）と、光情報記録媒体が所定の再生位置へ位置づけられた後（１６０２）、参照光入射角度が１ページ目を再生するための入射角度に設定される（１６０３）。

その後、参照光ビーム径が記録時よりも大きな所定の値となるよう、アイリスアクチュエータ２１９ａによりアイリス２１９の開口サイズが制御される（１６０４）。そして、所定の値のビーム径に設定された参照光２０７を光情報記録媒体１に照射し（１６０５）、ページが再生され、１６０６にてその再生像を光検出器で取得する。

以降、ブックを構成する全ページの再生が完了するまで、ページを再生する参照光角度を変えながら同様の処理を繰り返し（１６０７）、さらにデータを構成する全ブックの再生が完了するまで、光情報記録媒体に対するブックの再生位置を変えながら同様の処理を繰り返す（１６０８）。データを構成する全ブックの再生が完了すると、データ再生処理が完了となる（１６０９）。

以上の方法を用いて、再生時に参照光を拡大して再生動作を実施した場合、再生時に光情報記録媒体１の位置ずれが発生した場合でも信号光が得られるという点が、図８記載の方法と比較して優れている。

本実施例では、ブック再生時に参照光のビーム径を最適制御し、再生動作を行う場合について述べる。なお、再生時にアイリス２１９の開口サイズが信号光の再生に最適な大きさに制御される箇所を除き、その他の構成は実施例５と同様であるため、説明を省略する。

図１７は、ブック内における特定の１ページに着目し、光情報記録媒体に対し参照光の入射角度を変えながらページを再生した際の、参照光の入射角度と光検出器の受光量の関係を示す。光検出器の受光量は、参照光の入射角度が最適な場合に最大値をとり、参照光の入射角度のずれ量が大きくなるにつれて徐々に低下する。ここで、光検出器の受光量の最大値を信号振幅、最小値をノイズ振幅と定義する。

図１８は、再生時の参照光ビーム径を変更した場合における、信号振幅とノイズ振幅の関係を示す。ここで、信号成分は信号振幅からノイズ振幅を差し引いた値と定義する。

再生時の参照光ビーム径を大きくした場合、ノイズ振幅は参照光ビーム径に比例して増加するのに対し、信号振幅からノイズ振幅を差し引いた信号成分の増加は、所定の参照光ビーム径の値で飽和する性質がある。この飽和は、参照光ビーム径を大きくしてゆくと、やがて参照光ビーム径が記録ホログラムの大きさを上回ってしまうことで発生する。

また、ノイズ振幅は光情報記録媒体の面内反射光が光検出器に漏れこむことで発生するため、ノイズの主要因である反射光をできる限り小さくして再生を実施することが望ましい。

したがって、再生時の参照光ビーム径には、信号成分を最大とする最適径Ｗが存在する。さらに、ノイズ振幅は参照光の入射角度によって大きさが変化するため、参照光の入射角度に応じて最適径Ｗとなるように参照光ビーム径を制御することが望ましい。

図１９は、再生時に参照光の入射角度に応じて、参照光ビーム径の大きさを最適制御する再生動作のフローチャートを示す。すなわち図１９は、データ再生処理４２２の詳細を述べたものである。

まず、データ再生が開始される（１９０１）と、光情報記録媒体が所定の再生位置へ位置づけられた後（１９０２）、参照光入射角度が１ページ目を再生するための入射角度に設定される（１９０３）。

その後、光検出器上でのノイズ振幅に対する信号振幅が最大となる参照光ビーム径となるよう、アイリスアクチュエータ２１９ａによりアイリス２１９の開口サイズが制御される（１９０４）。そして、信号再生において最適なビーム径に設定された参照光２０７を光情報記録媒体１に照射し（１９０５）、ページが再生され、１９０６にてその再生像を光検出器で取得する。

以降、ブックを構成する全ページの再生が完了するまで、ページを再生する参照光角度を変えながら１９０２〜１９０６までの処理を繰り返し（１９０７）、さらに、データを構成する全ブックの再生が完了するまで、光情報記録媒体に対するブックの再生位置を変えながら１９０２〜１９０７までの処理を繰り返す（１９０８）。データを構成する全ブックの再生が完了すると、データ再生処理が完了となる（１９０９）。

以上の方法を用いて再生動作を実施すると、信号振幅に対するノイズ振幅の影響を最小限にすることができ、より高い信号品質で再生動作を実施できるため、実施例５記載の方法に比べて優れている。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであって、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、上記の各構成は、それらの一部又は全部が、ハードウェアで構成されても、プロセッサでプログラムが実行されることにより実現されるように構成されてもよい。また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品において必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてよい。

１・・・光情報記録媒体、１０・・・光情報記録再生装置、１１・・・ピックアップ、１２・・・再生用参照光光学系、１３・・・キュア光学系、１４・・・ディスク回転角度検出用光学系、５０・・・回転モータ、８１・・・アクセス制御回路、８２・・・光源駆動回路、８４・・・サーボ制御回路、８５・・・信号処理回路、８６・・・信号生成回路、８７・・・シャッタ制御回路、８８・・・ディスク回転モータ制御回路、８９・・・コントローラ、９０・・・入出力制御回路、２０１・・・光源、２０２・・・コリメートレンズ、２０３・・・シャッタ、２０４・・・光学素子、２０５・・・プリズム、２０６・・・信号光、２０７・・・参照光、２０８・・・ビームエキスパンダ、２０９・・・位相マスク、２１０・・・リレーレンズ、２１１・・・ＰＢＳプリズム、２１２・・・空間光変調器、２１３・・・リレーレンズ、２１４・・・空間フィルタ、２１５・・・対物レンズ、２１６・・・偏光方向変換素子、２１７、２１８・・・ミラー、２１９・・・アイリス、２１９ａ・・・アイリスアクチュエータ、２２０・・・ガルバノミラー、２２１・・・アクチュエータ、２２２、２２３・・・レンズ、２２４・・・アクチュエータ、２２５・・・ガルバノミラー、２２６・・・光検出器、５０１、６０１、６０２、７０１、７０２、９０１、９０２・・・ブック

Claims (19)

1. 信号光と参照光の干渉を利用して光情報記録媒体に情報を記録する光情報記録装置であって、
   前記光情報記録媒体に光を出射する光源と、
   前記光源から出射された出射光を前記信号光と前記参照光に分割する光分割素子と、
   前記光情報記録媒体に対する前記参照光の入射角度を制御する参照光角度制御部と、
   前記信号光を球面波として前記光情報記録媒体に照射する信号光光学系と、
   前記参照光を平面波として前記光情報記録媒体に照射する参照光光学系と、
   を備え、
   前記光情報記録媒体に対して前記参照光の入射角度が変化する方向である第一の方向から前記光情報記録媒体を見た場合に、前記光情報媒体の内部に、前記信号光が露光される領域と、前記参照光が露光される領域と、前記信号光および前記参照光が重複して露光される領域と、が存在するよう前記信号光と前記参照光を照射することで情報を記録する、光情報記録装置。
2. 請求項１に記載の光情報記録装置であって、
   前記第一の方向から前記光情報記録媒体を見た場合に、前記光情報記録媒体の記録面に対して照射された前記参照光の光束の幅は、前記光情報記録媒体の表面上での信号光の光束の幅よりも小さく、かつ、前記信号光のビームウェストの幅よりも大きいこと、を特徴とする光情報記録装置。
3. 請求項１または２に記載の光情報記録装置であって、
   前記信号光のビームウェストが前記光情報記録媒体の内部に存在するように前記信号光が照射されること、を特徴とする光情報記録装置。
4. 請求項１に記載の光情報記録装置であって、
   前記光分割素子で分割された参照光が入射する光学素子、を備え、
   前記光学素子で光束径が縮小された参照光が前記光情報記録媒体に照射されること、を特徴とする光情報記録装置。
5. 請求項１に記載の光情報記録装置であって、
   前記第一の方向から前記光情報記録媒体を見た場合に、前記信号光および前記参照光が重複して露光される領域が、前記信号光が露光される領域に挟まれた配置であること、を特徴とする光情報記録装置。
6. 請求項１に記載の光情報記録装置であって、
   前記第一の方向と直交する第二の方向から前記光情報記録媒体を見た場合に、前記信号光および前記参照光が重複して露光される領域が、前記信号光が露光される領域に挟まれた配置であること、を特徴とする光情報記録装置。
7. 請求項６に記載の光情報記録装置であって、
   前記光情報記録装置は、前記参照光の光束の幅を制御する参照光光束径制御部を備え、
   前記参照光光束径制御部は、前記参照光の入射角度に応じて前記参照光の光束の幅を変化させること、を特徴とする光情報記録装置。
8. 請求項６に記載の光情報記録装置であって、
   前記参照光の光束径の大きさは、前記参照光の入射角度に応じて変更されること、を特徴とする光情報記録装置。
9. 請求項７に記載の光情報記録装置であって、
   前記参照光の光束径の大きさは、前記参照光の入射角度に応じて段階的に変更されること、を特徴とする光情報記録装置。
10. 請求項１に記載の光情報記録装置であって、
    前記信号光と前記参照光を干渉させて生成される第一のホログラムは、前記第一のホログラムと異なる第二のホログラムの一部と重複するように生成されること、を特徴とする光情報記録装置。
11. 信号光と参照光の干渉を利用して光情報記録媒体に情報を記録するための情報記録方法であって、
    前記光情報記録媒体に光を出射するステップと、
    前記光源から出射された出射光を前記信号光と前記参照光に分割するステップと、
    前記光情報記録媒体に対する前記参照光の入射角度を制御するステップと、
    前記信号光を球面波として前記光情報記録媒体に照射するステップと、
    前記参照光を平面波として前記光情報記録媒体に照射するステップと、
    前記光情報記録媒体に対して前記参照光の入射角度が変化する方向である第一の方向から前記光情報記録媒体を見た場合に、前記光情報記録媒体の内部に、前記信号光が露光される領域と、前記参照光が露光される領域と、前記信号光および前記参照光が重複して露光される領域と、が存在するよう前記信号光および前記参照光を照射して情報を記録するステップと、
    を有する情報記録方法。
12. 信号光と参照光の干渉を利用して光情報記録媒体に情報を記録するための情報記録方法であって、
    前記光情報記録媒体に光を出射するステップと、
    前記光源から出射された出射光を前記信号光と前記参照光に分割するステップと、
    前記光情報記録媒体に対する前記参照光の入射角度を制御するステップと、
    前記信号光を球面波として前記光情報記録媒体に照射するステップと、
    前記参照光を平面波として前記光情報記録媒体に照射するステップと、
    を有し、
    前記参照光を前記光情報記録媒体に照射するステップでは、前記光情報記録媒体に対して前記参照光の入射角度が変化する方向である第一の方向から前記光情報記録媒体を見た場合に、前記光情報記録媒体の記録面に対して照射する前記参照光の光束の幅を、前記光情報記録媒体の表面上での前記信号光の光束の幅よりも小さく、かつ、前記信号光のビームウェストの幅よりも大きくなるよう照射する、を特徴とする光情報記録方法。
13. 請求項１１に記載の情報記録方法であって、
    前記信号光のビームウェストが前記光情報記録媒体の内部に存在するように前記信号光が照射されること、を特徴とする情報記録方法。
14. 請求項１１に記載の情報記録方法であって、
    前記情報を記録するステップでは、前記第一の方向から前記光情報記録媒体を見た場合に、前記信号光および前記参照光が重複して露光される領域が、前記信号光が露光される領域に挟まれた配置となるように前記信号光および前記参照光を照射すること、を特徴とする情報記録方法。
15. 請求項１１に記載の情報記録方法であって、
    前記情報を記録するステップでは、前記第一の方向と直交する第二の方向から前記光情報記録媒体を見た場合に、前記信号光および前記参照光が重複して露光される領域が、前記信号光が露光される領域に挟まれた配置となるように前記信号光および前記参照光を照射すること、を特徴とする情報記録方法。
16. 請求項１１に記載の情報記録方法であって、
    前記情報記録再生方法は、前記参照光の光束の幅を変更するステップを備え、
    前記参照光の光束の幅を変更するステップは、前記参照光の入射角度に応じて前記参照光の光束の大きさを変化させること、を特徴とする情報記録方法。
17. 請求項１１に記載の情報記録方法であって、
    前記情報記録再生方法は、前記参照光の光束の大きさを変更するステップを備え、
    前記参照光の光束径の大きさを変更するステップは、前記参照光の入射角度に応じて前記参照光の光束の幅を変化させること、を特徴とする情報記録方法。
18. 請求項１６に記載の情報記録方法であって、
    前記参照光の光束の幅を変更するステップは、前記参照光の入射角度に応じて前記参照光の光束の幅を段階的に変化させること、を特徴とする情報記録方法。
19. 請求項１１に記載の情報記録方法であって、
    前記信号光と前記参照光を干渉させて生成される第一のホログラムは、前記第一のホログラムと異なる第二のホログラムの一部と重複するように生成されること、を特徴とする情報記録方法。

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