WO2008044687A1 - Dispositif et procédé d'enregistrement/reproduction d'informations - Google Patents

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WO2008044687A1
WO2008044687A1 PCT/JP2007/069713 JP2007069713W WO2008044687A1 WO 2008044687 A1 WO2008044687 A1 WO 2008044687A1 JP 2007069713 W JP2007069713 W JP 2007069713W WO 2008044687 A1 WO2008044687 A1 WO 2008044687A1
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light
recording
reference light
reproducing apparatus
recording medium
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PCT/JP2007/069713
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Inventor
Akiko Kuwahara
Yukiko Nagasaka
Original Assignee
Sharp Kabushiki Kaisha
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    • G03H2225/30—Modulation
    • G03H2225/31—Amplitude only

Definitions

  • the present invention relates to an information recording / reproducing apparatus and an information recording / reproducing method, and more specifically,
  • the present invention relates to an information recording / reproducing apparatus and an information recording / reproducing method for reproducing information by recording information on a hologram recording medium by interference between signal light and reference light and irradiating the hologram recording medium with the same reference light at the time of recording.
  • Hologram recording is performed by generating signal light and reference light, and writing interference fringes generated by causing these to interfere with each other in the hologram recording medium.
  • signal light is reproduced by irradiating the recording area of the hologram recording medium with reference light equivalent to that during recording.
  • a conventional hologram recording apparatus performs multiplex recording in the thickness direction or plane direction of a hologram recording medium by controlling the distance between the phase modulation element and the hologram recording medium or the light converging position on the hologram recording medium. .
  • the recording density is improved.
  • the conventional hologram data recording / reproducing apparatus displays a signal light pattern at the center of the spatial light modulator, simultaneously displays a reference light pattern around the signal light pattern, and irradiates laser light. Direct light and diffracted light from the optical modulator are superimposed on a condensing lens and recorded on a recording medium (see, for example, Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2006-164480)).
  • the conventional optical information recording apparatus is formed so that one of the information light region and the reference light region on the entrance pupil plane of the objective lens surrounds the other region.
  • a spatial light modulator that spatially modulates the reference light so that the reference light does not easily interfere with each other in the information recording layer of the recording medium (for example, Patent Document 3 (International Publication No. WO 2 004/102542)) reference).
  • Patent Document 1 JP 2005-322382 A
  • Patent Document 2 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-164480
  • Patent Document 3 Pamphlet of International Publication No. 2004/102542
  • an object of the present invention is to provide an information recording / reproducing apparatus and an information recording / reproducing method capable of increasing the recording density without passing reference light through a phase modulation element.
  • information is recorded by causing signal light and reference light to interfere with each other in the recording medium, and information is reproduced by irradiating the recording medium with the reference light.
  • a spatial light modulator that generates reference light having a different amplitude modulation pattern at adjacent condensing positions in the recording medium, and condenses signal light and reference light in the recording medium during recording.
  • a lens optical system that forms fringes and collects the reference light on the interference fringes in the recording medium during reproduction.
  • information is recorded by causing signal light and reference light to interfere with each other in the recording medium, and reproducing the information by irradiating the recording medium with the reference light.
  • a reproduction apparatus a spatial light modulation unit that controls the amplitude modulation pattern of the reference light, a light deflection element that deflects the reference light, and a signal light and a reference light that are collected in the recording medium during recording to cause interference fringes.
  • a lens optical system for condensing the reference light onto the interference fringes in the recording medium during reproduction.
  • the light deflecting element changes an incident angle of the reference light on the recording medium in accordance with an incident position of the reference light.
  • the spatial light modulation unit controls at least one of the position, size, and amplitude modulation pattern of the reference light by electrical control.
  • the spatial light modulation unit controls at least one of the position, size, and amplitude modulation pattern of the reference light by mechanical control.
  • the spatial light modulation unit modulates the reference light so that the correlation of the amplitude modulation pattern of the reference light becomes a predetermined value or less at adjacent condensing positions in the recording medium.
  • the spatial light modulation unit divides the signal light and the reference light from the light beam at the time of recording and divides the reference light from the light beam at the time of reproduction, and the signal light divided by the diffraction element.
  • the spatial light modulation unit modulates at least one of the signal light and the reference light into multiple gradations.
  • the spatial light modulator is a digital mirror device.
  • the spatial light modulator is a liquid crystal panel.
  • the light deflection element is a prism.
  • the light deflection element is a diffraction grating.
  • information is recorded by causing signal light and reference light to interfere with each other in a recording medium, and information is reproduced by irradiating the recording medium with reference light.
  • This is a reproduction method that generates reference light with different amplitude modulation patterns at adjacent condensing positions in the recording medium, and condenses signal light and reference light into the recording medium during recording to form interference fringes. And a step of condensing the reference light on the interference fringes in the recording medium during reproduction.
  • information is recorded by causing signal light and reference light to interfere with each other in the recording medium, and information is reproduced by irradiating the recording medium with the reference light.
  • the recording density can be improved without passing the reference light through the phase modulation element.
  • FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of a hologram recording / reproducing apparatus 100 A according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing how the optical path of the reference light RL is deflected by the light deflection element 6 in the hologram recording / reproducing apparatus 100A of FIG.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a state of composite multiple recording in the hologram recording medium 10 by the hologram recording / reproducing apparatus 100A of FIG. 4 is a diagram showing a state in which reference lights RL1 and RL2 from different angles interfere with signal light SL in hologram recording / reproducing apparatus 100A of FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example in which the shift selectivity in the X direction in the optical deflection element 6 is evaluated by diffraction efficiency.
  • FIG. 6 is a diagram showing another example in which the shift selectivity in the X direction in the optical deflecting element 6 is evaluated by diffraction efficiency.
  • FIG. 7 is a side view showing a schematic configuration of a hologram recording / reproducing apparatus 100 B according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 8 is a side view showing a schematic configuration of a hologram recording / reproducing apparatus 100 C according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 9 is a top view showing a schematic configuration of a spatial light amplitude modulator 3C in the hologram recording / reproducing apparatus 100c of FIG.
  • FIG. 10 is a side view showing a schematic configuration of hologram recording / reproducing apparatus 100 D according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 11 is a top view showing a schematic configuration of an amplitude modulation mask 18D in the hologram recording / reproducing apparatus 100D of FIG.
  • [0026] 1 laser, 2 collimating lens, 3A to 3C spatial light amplitude modulator, 4 polarization beam splitter, 5 1/4 wavelength plate, 6 light deflection element, 7 objective lens, 8 imaging element, 9 reflecting film, 10 hologram Recording medium, 18, 18D amplitude modulation mask, 18a, 18ad, 18b, 18bd amplitude modulation section, 21 diffraction element, 22 transparent substrate, 23, 24a, 24b diffraction grating, 100A-100 D hologram recording / reproducing apparatus.
  • FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of hologram recording / reproducing apparatus 100A according to Embodiment 1 of the present invention.
  • hologram recording / reproducing apparatus 100A of Embodiment 1 includes laser 1, collimating lens 2, spatial light amplitude modulator 3A, polarization beam splitter 4, and 1/4 wavelength.
  • a plate 5, a light deflection element 6, an objective lens 7, and an imaging element 8 are provided.
  • Hologram recording / reproducing apparatus 1 OOA records information on the hologram recording medium 10 and reproduces information from the hologram recording medium 10.
  • the hologram recording medium 10 has a reflective film 9.
  • hologram recording / reproducing apparatus 100A uses a combination of a spatial shift multiplex recording method and a force shift multiplex recording method.
  • the light beam PL emitted from the laser 1 passes through the collimating lens 2 to become parallel light, and is guided to the spatial light amplitude modulator 3A.
  • Spatial light amplitude modulator 3A splits light beam PL into signal light SL and reference light RL.
  • the signal light SL and the reference light RL are electrically amplitude-modulated as necessary at the respective positions of the spatial light amplitude modulator 3A.
  • the amplitude modulation pattern of the signal light SL is generated based on data recorded on the hologram recording medium 10.
  • the amplitude modulation pattern of the reference light RL will be described later.
  • the signal light SL and the reference light RL pass through the polarization beam splitter 4 through the optical path P1.
  • the signal light SL and the reference light RL that have passed through the polarization beam splitter 4 are converted into circularly polarized light through the quarter-wave plate 5 and guided to the light deflection element 6.
  • the light deflection element 6 is fixed so that the signal light SL and the reference light RL are incident on the separated surfaces.
  • the optical deflection element 6 deflects the optical path of the reference light RL, but does not deflect the optical path of the signal light SL.
  • the signal light SL and the reference light RL that have passed through the optical deflection element 6 are condensed inside the hologram recording medium 10 by the objective lens 7.
  • the signal light SL and the reference light RL collected inside the hologram recording medium 10 interfere with each other, and the interference fringes are recorded.
  • the hologram recording medium 10 is provided with a reflective film 9 on the surface opposite to the surface on which the signal light SL and the reference light RL are incident, and the signal light SL is collected on the reflective film 9.
  • the hologram recording / reproducing apparatus 100A generates only the reference light RL by the spatial light amplitude modulator 3A and does not generate the signal light SL.
  • the reference light RL passes through the polarization beam splitter 4 and is converted into circularly polarized light through the quarter-wave plate 5 in the same manner as in recording. Circularly polarized
  • the converted reference light RL is deflected by passing through the light deflecting element 6, and then condensed in the hologram recording medium 10 by the objective lens 7.
  • the hologram recording / reproducing apparatus 100A generates the reproduction light CL according to the interference fringe information recorded in the hologram recording medium 10 by irradiation with the reference light RL.
  • the reproduction light CL is reflected by the reflection film 9 of the hologram recording medium 10 and then passes through the objective lens 7 along the optical path P2.
  • the reproduction light CL that has passed through the objective lens 7 is converted from circularly polarized light to linearly polarized light by the quarter wavelength plate 5.
  • the reproduction light CL converted into linearly polarized light is reflected by the polarization beam splitter 4 and guided to the image sensor 8.
  • the image sensor 8 detects the intensity distribution pattern of the reproduction light CL and generates a reproduction signal.
  • hologram recording / reproducing apparatus 100A of Embodiment 1 uses spatial light amplitude modulator 3A to electrically change the position, area size, and amplitude modulation pattern of signal light SL and reference light RL. Generate by controlling. For this reason, the position, region size, and amplitude modulation pattern of the signal light SL and the reference light RL can be arbitrarily controlled by using the spatial light amplitude modulator 3A with high resolution in the hologram recording / reproducing apparatus 100A.
  • DMD digital micromirror device
  • a liquid crystal panel may be used as the spatial light amplitude modulator 3A.
  • the arrangement of the optical system becomes simple, which leads to downsizing of the hologram recording / reproducing apparatus 100A.
  • FIG. 2 is a diagram showing a state in which the optical path of the reference light RL is deflected by the light deflection element 6 in the hologram recording / reproducing apparatus 100A of FIG.
  • the light deflection element 6 deflects the optical path of the reference light RL to the reference light RL1 and RL2 in accordance with the position where the reference light RL is incident.
  • the objective lens 7 focuses the reference beams RL1 and RL2 and the signal beam SL on the reflection film 9 of the hologram recording medium 10. In this way, by changing the incident angle of the reference light RL to the hologram recording medium 10, the region where the signal light SL and the reference light RL interfere with each other changes in the thickness direction (Z direction) of the hologram recording medium 10. this Thus, focus shift multiplex recording can be realized.
  • the optical deflection element 6 for example, a prism or a diffraction grating can be used.
  • the deflection angle of the reference light RL changes according to the apex angle.
  • the hologram recording medium 10 is driven in the plane direction (X, Y direction), the hologram SR can be recorded in different areas of the hologram recording medium 10. As a result, spatial shift multiplex recording can be realized. Furthermore, in the hologram recording / reproducing apparatus 100A of the first embodiment,
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a state of composite multiplex recording in the hologram recording medium 10 by the hologram recording / reproducing apparatus 100A of FIG.
  • the holograms to be recorded overlap with the neighboring holograms in a complicated manner.
  • FIGS. 3 and 4 the effect of recording the hologram by changing the amplitude modulation pattern of the reference light RL in the adjacent region, which is a feature of the hologram recording / reproducing apparatus 100A, will be described.
  • the holograms in the hologram group HG in Fig. 3 overlap in a complicated manner.
  • the reference light RL having the same amplitude modulation pattern the information recorded in the adjacent area in the hologram recording medium 10 is also reproduced at the same time.
  • the reproduction light CL contains a lot of crosstalk.
  • FIG. 4 is a diagram showing how the reference lights RL 1 and RL2 from different angles interfere with the signal light SL in the hologram recording / reproducing apparatus 100A of FIG.
  • reference light RL1 incident at an angle ⁇ 1 has amplitude modulation pattern MD1, and hologram SR1 is formed by interfering with signal light SL.
  • the reference light RL2 incident at an angle ⁇ 2 has an amplitude modulation pattern MD2 and interferes with the signal light SL to form a hologram SR2.
  • the spatial light amplitude modulator 3A is designed so that the correlation between Dl and MD2 is less than or equal to a predetermined value, the effect of reducing the crosstalk can be further enhanced.
  • the amplitude modulation patterns MD1 and MD2 can be multi-gradation including gray level, which is the two gradations of whether light passes or not. Thereby, the recording density of the hologram can be further increased.
  • FIGS. 5 and 6 show the experimental results for verifying the effect of reducing the crosstalk. During the experiment, changes in the amplitude modulation patterns MD1 and MD2 were determined in consideration of the correlation at the reference wavefront.
  • a YAG (Yttrium Aluminum Garnet) laser with a wavelength of 532 nm was used as laser 1
  • DMD was used as spatial light amplitude modulator 3A
  • 0.1 degree to 0.5 degree was used as optical deflector 6 from 0.1 degree to 0.1 degree.
  • Each prism has a plurality of apex angles. 5 and 6, the horizontal axis represents the shift amount m) of the recording area in the hologram recording medium 10, and the vertical axis represents the diffraction efficiency in the hologram SR.
  • the diffraction efficiency is set to 1 for each amplitude modulation pattern when the prism apex angle is 0.1 degree.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example in which the shift selectivity in the X direction in the optical deflection element 6 is evaluated by the diffraction efficiency.
  • FIG. 6 is a diagram showing another example in which the shift selectivity in the X direction in the light deflecting element 6 is evaluated by the diffraction efficiency.
  • the diffraction efficiency at the hologram SR is the same as the amplitude modulation pattern A in the vicinity of the recording area. It can be seen that this is reduced compared to the case of using the reference light RLa.
  • the amount of crosstalk is reduced to about 1/4 at maximum by changing the amplitude modulation pattern of the reference light RL and recording and reproducing the information. Can be reduced. This makes it possible to set a short pitch in hologram multiplex recording.
  • the prism used as the light deflection element 6 can be replaced with, for example, a diffraction grating.
  • hologram recording / reproducing apparatus 100A of Embodiment 1 is capable of composite multiplex recording in which focus shift multiplex recording and spatial shift multiplex recording are combined. Further, the reference light R having a different amplitude modulation pattern is recorded when recording on the adjacent area of the hologram recording medium 10. By using Lb, crosstalk between recording areas can be reduced and high-density recording can be realized.
  • hologram recording / reproducing apparatus 100A of Embodiment 1 performs recording / reproduction by combining a plurality of multiplex recording methods and a method of multiplex recording by changing the amplitude modulation pattern of reference light RL.
  • One of the features As a result, the recording pitch in each multiplex recording method can be narrowed, and the recording density can be improved regardless of the type of multiplex recording method.
  • hologram recording / reproducing apparatus 100A of Embodiment 1 prevents the positions of the bright spots of the amplitude modulation pattern of amplitude-modulated reference light RL from overlapping in the plurality of amplitude modulation patterns of reference light RL.
  • One of the characteristics is to generate.
  • the crosstalk of the reproduction light CL can be reduced more effectively than when multiple recording is performed using a plurality of arbitrarily selected amplitude modulation patterns.
  • further high density recording of information becomes possible.
  • the hologram information recording / reproducing apparatus 100A that records information on the hologram recording medium 10 and reproduces information from the hologram recording medium 10 has been described as an example. However, this is merely an example, and the description can be divided into a hologram information recording apparatus that records information on the hologram recording medium 10 and a hologram information reproducing apparatus that reproduces information from the hologram recording medium 10. is there. The same applies to other embodiments and modifications.
  • Hologram recording / reproducing apparatus 100a in the modification of the first embodiment has the same configuration as in FIG. 1, but when generating reference light RL, the positional relationship between signal light SL and reference light RL is spatial light amplitude modulated. This is different from the hologram recording / reproducing apparatus 100A of the first embodiment in that it can be changed on the device 3A! Since the other basic configuration is the same as that of the first embodiment, the description of the overlapping parts will not be repeated here.
  • the recording is performed by using a method in which a rotational multiplex recording is combined with a spatial shift multiplex recording method and a focus shift multiplex recording method.
  • the hologram recording / reproducing apparatus 100a can perform spatial shift multiplex recording in which interference fringes are recorded in different regions in the hologram recording medium 10 by driving the hologram recording medium 10 in the X and Y directions.
  • hologram recording / reproducing apparatus 100a can electrically control the position, area size, and amplitude modulation pattern of signal light SL and reference light RL with spatial light amplitude modulator 3A. Thereby, in the spatial light amplitude modulator 3A of the modification, the position of the reference light RL with respect to the signal light SL can be changed. Therefore, the hologram recording / reproducing apparatus 100a can perform rotational multiplex recording on the same area in the hologram recording medium 10.
  • optical deflection element 6 is arranged on optical path P1 of reference light RL.
  • the light deflection element 6 deflects the optical path of the reference light RL and changes the incident angle of the reference light RL on the hologram recording medium 10.
  • the area where the signal light SL and the reference light RL interfere with each other changes in the thickness direction (Z direction) of the hologram recording medium 10.
  • the optical deflection element 6 of the modification has a mechanism capable of rotating around the Z axis. Therefore, even if the position of the reference light RL with respect to the signal light SL changes, the light deflecting element 6 can deflect the optical path of the reference light RL on the optical path of the reference light RL and guide it to the objective lens 7. .
  • the hologram recording / reproducing apparatus 100a can realize composite multiplex recording in which the spatial shift multiplex recording method, the rotational multiplex recording method, and the focus shift multiplex recording method are combined. it can.
  • the hologram recording / reproducing apparatus 100a of the modified example changes the amplitude modulation pattern of the reference light RL when information is multiplexed and recorded in the same or nearby region of the hologram recording medium 10, thereby reproducing the light CL. Crosstalk can be reduced.
  • the hologram recording / reproducing apparatus 100a electrically controls the position and the amplitude modulation pattern of the reference light RL in the spatial light amplitude modulator 3A that gives a change to the amplitude modulation pattern of the reference light RL.
  • One of the characteristics is to do.
  • by electrically controlling the amplitude modulation pattern of the reference light RL by the spatial light amplitude modulator 3A it is possible to increase the response speed in recording reproduction.
  • FIG. 7 is a side view showing a schematic configuration of hologram recording / reproducing apparatus 100B according to the second embodiment of the present invention.
  • hologram recording / reproducing apparatus 100 B of the second embodiment spatial light amplitude modulator 3 A is replaced with spatial light amplitude modulator 3 B, and amplitude modulation mask 18 and diffraction element 21 are provided.
  • amplitude modulation mask 18 and diffraction element 21 are provided in a modulation mask 18 and diffraction element 21 . It is different from the hologram recording / reproducing apparatus 100A of the first embodiment in that it is newly added. Since the other basic configuration is the same as that of the first embodiment, the description of the overlapping parts will not be repeated here.
  • the diffraction element 21 rotates around the optical axis, and includes a transparent substrate 22 and diffraction gratings 23, 24a, and 24b.
  • the transparent substrate 22 is disposed between the collimating lens 2 and the spatial light amplitude modulator 3B.
  • the diffraction grating 23 is disposed on the collimating lens 2 side of the transparent substrate 22, and separates the light beam PL into signal light SL and reference lights RLa and RLb.
  • the diffraction gratings 24a and 24b are arranged on the spatial light amplitude modulator 3B side of the transparent substrate 22, and diffract the reference lights RLa and RLb diffracted by the diffraction grating 23 in the same direction as the signal light SL.
  • Spatial light amplitude modulator 3 B modulates only signal light SL separated and generated by diffraction grating 23.
  • the amplitude modulation mask 18 includes amplitude modulation units 18a and 18b.
  • the amplitude modulation unit 18a modulates the amplitude of the reference light RLa separated and generated by the diffraction grating 23.
  • the amplitude modulation unit 18b modulates the amplitude of the reference light RLb separated and generated by the diffraction grating 23.
  • the force diffraction element 21 that separates the light beam PL into the signal light SL and the reference lights RLa and RLb by the diffraction element 21 may be replaced with a beam splitter or the like. Is possible.
  • a force that drives the amplitude modulation mask 18 in a vertical plane (X and Y directions) with respect to the optical path or a rotation along the X and Y plane can change the amplitude modulation pattern of the reference light RL. it can.
  • the signal light SL is generated by the spatial light amplitude modulator 3B, and the reference lights RLa and RLb are passed through the amplitude modulation mask 18, whereby one recording is performed. It is possible to increase the data volume of signal light SL.
  • reference light RL passes through amplitude modulation mask 18 before being incident on hologram recording medium 10 and mechanically drives amplitude modulation mask 18 To change the amplitude modulation pattern of the reference beams RLa and RLb.
  • Amplitude modulation can be given without V.
  • FIG. 8 is a side view showing a schematic configuration of hologram recording / reproducing apparatus 100C according to Embodiment 3 of the present invention.
  • holographic recording / reproducing apparatus 100 C is configured such that spatial light amplitude modulator 3 A is replaced with spatial light amplitude modulator 3 C, and optical deflection element 6 is excluded from the optical path. This is different from the hologram recording / reproducing apparatus 100A of the first embodiment. Since the other basic configuration is the same as that of the first embodiment, the description of the overlapping parts will not be repeated here.
  • hologram recording / reproducing apparatus 100 C does not have optical deflecting element 6 in the optical path between quarter-wave plate 5 and objective lens 7. Therefore, the reference light RL that has passed through the quarter-wave plate 5 is guided to the objective lens 7 without the optical path being deflected.
  • the hologram recording / reproducing apparatus 100C can record interference fringes in different regions of the hologram recording medium 10 by driving the hologram recording medium 10 in the plane direction (X, Y direction). That is, the hologram recording / reproducing apparatus 100C can record information by the spatial shift multiplex recording method.
  • the hologram recording / reproducing apparatus 100C changes the amplitude modulation pattern of the reference light RL by the spatial light amplitude modulator 3C when recording information in the vicinity of a certain area of the hologram recording medium 10 in spatial shift multiplex recording. Record information. Therefore, the crosstalk of the reproduction light CL can be reduced. As a result, the shift pitch in hologram multiplex recording can be made shorter, and high-density recording of information can be realized.
  • the hologram recording / reproducing apparatus 100c in the modification of the third embodiment has the same configuration as in FIG. 8, but when generating the reference light RL, the positional relationship between the signal light SL and the reference light RL is spatial light amplitude modulated. This is different from the hologram recording / reproducing apparatus 100C of the third embodiment in that it can be changed on the device 3C! Since the other basic configuration is the same as that of Embodiment 3, the description of the overlapping parts will not be repeated here.
  • a method combining spatial shift multiplex recording and rotational multiplex recording is used.
  • the hologram recording / reproducing apparatus 100c can electrically control the position, area size, and amplitude modulation pattern of the signal light SL and the reference light RL by the spatial light amplitude modulator 3C. Thereby, in the spatial light amplitude modulator 3C of the modification, the position of the reference light RL with respect to the signal light SL can be changed.
  • FIG. 9 is a top view showing a schematic configuration of the spatial light amplitude modulator 3C in the hologram recording / reproducing apparatus 100c of FIG.
  • the spatial light amplitude modulator 3C modulates the signal light SL at the central portion and modulates the pair of reference lights Ra to Rf at the peripheral portion.
  • the spatial light amplitude modulator 3C collects the signal light SL and the reference light Ra to Rf in the hologram recording medium 10 by moving the reference light Ra to Rf by rotation without changing the position of the signal light SL. Multiple recordings can be performed without changing the light spot.
  • the hologram recording / reproducing apparatus 100c realizes the rotational multiplex recording in the same area in the hologram recording medium 10 by changing the positional relationship between the signal light SL and the reference lights Ra to Rf. it can.
  • the crosstalk of the reproduction light CL can be reduced by changing the amplitude modulation pattern of the reference light RL at the time of recording in the same area. This makes it possible to perform multiplex recording with a finer rotation angle pitch of the reference light RL centered on the signal light SL, thereby realizing high-density recording.
  • the spatial light amplitude modulator 3C is not mechanically rotated with respect to the reference light Ra to Rf, and the position of the reference light Ra to Rf is set on the circumference around the signal light SL.
  • Reference light Ra to Rf in which the amplitude modulation pattern seen from the signal light SL is changed can be generated simply by moving it. In this case, even if the amplitude modulation pattern is not actually changed, the same effect as when the information is recorded by changing the amplitude modulation pattern can be obtained.
  • the hologram recording / reproducing apparatus 100c also performs spatial shift multiplex recording in which interference fringes are recorded in different regions in the hologram recording medium 10 by driving the hologram recording medium 10 in the X and Y directions. Can be done. Therefore, the hologram recording / reproducing apparatus 100c is a composite multiplex recording system that combines a spatial shift multiplex recording method and a rotational multiplex recording method. It is possible to record.
  • FIG. 10 is a side view showing a schematic configuration of hologram recording / reproducing apparatus 100D according to the fourth embodiment of the present invention.
  • holographic recording / reproducing apparatus 100D of the fourth embodiment is different in that amplitude modulation mask 18 is replaced with amplitude modulation mask 18D and optical deflection element 6 is removed from the optical path.
  • amplitude modulation mask 18 is replaced with amplitude modulation mask 18D and optical deflection element 6 is removed from the optical path.
  • optical deflection element 6 is removed from the optical path.
  • hologram recording / reproducing apparatus 100B of the second embodiment Since the other basic configuration is the same as that of the second embodiment, the description of the overlapping parts will not be repeated here.
  • the hologram recording / reproducing apparatus 100 D does not have the light deflection element 6 in the optical path between the quarter-wave plate 5 and the objective lens 7. Therefore, the reference light RL that has passed through the quarter-wave plate 5 is guided to the objective lens 7 without the optical path being deflected.
  • the diffraction grating 23 can control the positions of the reference lights RLa and RLb with respect to the signal light SL when separating the light beam PL into the signal light SL and the reference lights RLa and RLb.
  • the amplitude modulation mask 18D includes an amplitude modulation unit 18ad that modulates the reference light RLa and an amplitude modulation unit 18bd that modulates the reference light RLb. However, as shown in FIG. 11, in the amplitude modulation mask 18D, the amplitude modulation units 18ad and 18bd are not necessarily separated! /, But! /.
  • FIG. 11 is a top view showing a schematic configuration of the amplitude modulation mask 18D in the hologram recording / reproducing apparatus 100D of FIG.
  • the amplitude modulation mask 18D is formed in a ring shape around the signal light SL, and modulates a pair of reference lights Ra to Rf having different amplitude modulation patterns.
  • information can be rotationally multiplexed and recorded in the same area of the hologram recording medium 10, and the amplitude modulation patterns of the reference beams Ra to Rf used at that time are different for each recording. Therefore,
  • the recording density at the time of multiplex recording can be improved.

Landscapes

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Description

明 細 書
情報記録再生装置および情報記録再生方法
技術分野
[0001] この発明は、情報記録再生装置および情報記録再生方法に関し、より特定的には
、ホログラム記録媒体に対して信号光と参照光との干渉により情報を記録するとともに ホログラム記録媒体に記録時と同じ参照光を照射して情報を再生する情報記録再生 装置および情報記録再生方法に関する。
背景技術
[0002] 光メモリの分野において、記録容量の大きいホログラムメモリが注目を集めており、 ホログラム記録装置の開発が進められている。
[0003] ホログラム記録は、信号光および参照光を生成し、これらをホログラム記録媒体中 で干渉させることで生じる干渉縞をホログラム記録媒体に書き込むことにより行なわれ る。ホログラム再生時には、記録時と等価な参照光をホログラム記録媒体の記録領域 に照射することで信号光が再生される。
[0004] ホログラム記録媒体に記録できる情報量を増大させる方法として、ホログラム記録媒 体の同一領域にホログラムを重ねて記録する多重記録がある。多重記録の方法とし ては、角度多重記録、シフト多重記録、波長多重記録など多くの方式が提案されて いる。また、ホログラム記録媒体の平面方向への多重記録だけでなぐ厚み方向への 多重記録も行なわれている。さらに、ホログラム記録媒体における記録密度の向上を 図るため、上記の記録方式を組み合わせた方法についても検討されている。
[0005] 従来のホログラム記録方式の一例として、ホログラム記録媒体の厚み方向への多重 記録と、ホログラム記録媒体の平面方向への多重記録と、位相変調による多重記録 とを組み合わせた方式が提案されている（たとえば、特許文献 1 (特開 2005— 3223 82号公報)参照)。具体的には、レーザ光を信号光と参照光とに分け、信号光は光 変調素子によって変調され、参照光は位相変調素子によって位相変調される。これ らの変調された信号光および参照光は、ホログラム記録媒体中で干渉することにより 記録される。 [0006] 従来のホログラム記録装置は、位相変調素子とホログラム記録媒体との距離または ホログラム記録媒体への集光位置を制御することで、ホログラム記録媒体の厚み方向 または平面方向への多重記録を行なう。従来のホログラム記録装置では、参照光が 位相変調素子をを通るため、記録密度が向上するとされる。
[0007] また、従来のホログラムデータ記録再生装置は、空間光変調器の中央に信号光用 ノ ターンを表示し、その周囲に参照光用パターンを同時に表示させてレーザ光を照 射し、空間光変調器からの直接光および回折光を集光レンズで重ね合わせて記録 媒体に記録する（たとえば、特許文献 2 (特開 2006— 164480号公報)参照）。
[0008] また、従来の光情報記録装置は、対物レンズの入射瞳面における情報光の領域お よび参照光の領域のうちいずれか一方の領域を他方の領域が取り囲むように形成さ れており、参照光同士が記録媒体の情報記録層において干渉を生じ難いように参照 光を空間的に変調する空間光変調器を備える (たとえば、特許文献 3 (国際公開第 2 004/102542号パンフレツ卜）参照）。
特許文献 1 :特開 2005— 322382号公報
特許文献 2：特開 2006— 164480号公報
特許文献 3：国際公開第 2004/102542号パンフレット
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0009] 従来のホログラム記録装置のように、参照光を位相変調素子に通して記録すると、 位相変調素子を用いない場合と比較して、ホログラム記録媒体中に形成される干渉 縞の情報選択性、ひいては記録密度が向上する。し力、し、同一の位相変調パターン で多重記録を行なう場合、この情報選択性の向上には限界がある。
[0010] 記録ごとに位相変調パターンを変化させる場合には、さらなる情報選択性の向上が 期待できる。しかし、一般的に用いられる液晶を用いた位相変調素子は、その応答 速度が数 10msであるため、記録および再生時のデータ転送レートが遅くなる等の課 題がある。また、従来のホログラム記録装置では、信号光用の光変調素子および参 照光用の位相変調素子の両方が必要となるため、光学系が複雑化し、装置の小型 化も困難となる。 [0011] それゆえに、この発明の目的は、参照光を位相変調素子に通さずに記録密度を向 上させることができる情報記録再生装置および情報記録再生方法を提供することで ある。
課題を解決するための手段
[0012] この発明のある局面によれば、信号光と参照光とを記録媒体内で干渉させることに よって情報を記録するとともに、記録媒体に参照光を照射して情報を再生する情報 記録再生装置であって、記録媒体内の隣接する集光位置で振幅変調パターンの異 なる参照光を生成する空間光変調部と、記録時には信号光と参照光とを記録媒体内 に集光して干渉縞を形成し、再生時には参照光を記録媒体内の干渉縞に集光する レンズ光学系とを備える。
[0013] この発明の他の局面によれば、信号光と参照光とを記録媒体内で干渉させることに よって情報を記録するとともに、記録媒体に参照光を照射して情報を再生する情報 記録再生装置であって、参照光の振幅変調パターンを制御する空間光変調部と、参 照光を偏向する光偏向素子と、記録時には信号光と参照光とを記録媒体内に集光し て干渉縞を形成し、再生時には参照光を記録媒体内の干渉縞に集光するレンズ光 学系とを備える。
[0014] 好ましくは、光偏向素子は、参照光の入射位置に応じて参照光の記録媒体への入 射角度を変化させる。
[0015] 好ましくは、空間光変調部は、電気的な制御により、参照光の位置、サイズおよび 振幅変調パターンの少なくとも 1つを制御する。
[0016] 好ましくは、空間光変調部は、機械的な制御により、参照光の位置、サイズおよび 振幅変調パターンの少なくとも 1つを制御する。
[0017] 好ましくは、空間光変調部は、記録媒体内の隣接する集光位置で参照光の振幅変 調パターンの相関が所定値以下となるように参照光を変調する。
[0018] 好ましくは、空間光変調部は、記録時には光ビームから信号光および参照光を分 割し、再生時には光ビームから参照光を分割する回折素子と、回折素子によって分 割された信号光の振幅を変調する空間光変調器と、回折素子によって分割された参 照光の振幅を変調する振幅変調マスクとを含む。 [0019] 好ましくは、空間光変調部は、信号光および参照光の少なくとも一方を多階調に変 調する。
[0020] 好ましくは、空間光変調部は、デジタルミラーデバイスである。
好ましくは、空間光変調部は、液晶パネルである。
[0021] 好ましくは、光偏向素子は、プリズムである。
好ましくは、光偏向素子は、回折格子である。
[0022] この発明のさらに他の局面によれば、信号光と参照光とを記録媒体内で干渉させる ことによって情報を記録するとともに、記録媒体に参照光を照射して情報を再生する 情報記録再生方法であって、記録媒体内の隣接する集光位置で振幅変調パターン の異なる参照光を生成するステップと、記録時には信号光と参照光とを記録媒体内 に集光して干渉縞を形成し、再生時には参照光を記録媒体内の干渉縞に集光する ステップとを備える。
[0023] この発明のさらに他の局面によれば、信号光と参照光とを記録媒体内で干渉させる ことによって情報を記録するとともに、記録媒体に参照光を照射して情報を再生する 情報記録再生方法であって、参照光の振幅変調パターンを制御するステップと、参 照光を偏向するステップと、記録時には信号光と参照光とを記録媒体内に集光して 干渉縞を形成し、再生時には参照光を記録媒体内の干渉縞に集光するステップとを 備える。
発明の効果
[0024] この発明によれば、参照光を位相変調素子に通さずに記録密度を向上させること ができる。
図面の簡単な説明
[0025] [図 1]この発明の実施の形態 1によるホログラム記録再生装置 100Aの概略的な構成 を示した側面図である。
[図 2]図 1のホログラム記録再生装置 100Aにおいて光偏向素子 6により参照光 RLの 光路が偏向される様子を示した図である。
[図 3]図 1のホログラム記録再生装置 100Aによるホログラム記録媒体 10内の複合多 重記録の状態を模式的に表わした図である。 [図 4]図 1のホログラム記録再生装置 100Aにおいて異なる角度からの参照光 RL1 , RL2が信号光 SLと干渉する様子を示した図である。
[図 5]光偏向素子 6における X方向のシフト選択性を回折効率で評価した一例を示し た図である。
[図 6]光偏向素子 6における X方向のシフト選択性を回折効率で評価した他の一例を 示した図である。
[図 7]この発明の実施の形態 2によるホログラム記録再生装置 100Bの概略的な構成 を示した側面図である。
[図 8]この発明の実施の形態 3によるホログラム記録再生装置 100Cの概略的な構成 を示した側面図である。
[図 9]図 8のホログラム記録再生装置 100cにおける空間光振幅変調器 3Cの概略的 な構成を示した上面図である。
[図 10]この発明の実施の形態 4によるホログラム記録再生装置 100Dの概略的な構 成を示した側面図である。
[図 11]図 10のホログラム記録再生装置 100Dにおける振幅変調マスク 18Dの概略的 な構成を示した上面図である。
符号の説明
[0026] 1 レーザ、 2 コリメートレンズ、 3A〜3C 空間光振幅変調器、 4 偏光ビームスプ リツタ、 5 1/4波長板、 6 光偏向素子、 7 対物レンズ、 8 撮像素子、 9 反射膜、 10 ホログラム記録媒体、 18, 18D 振幅変調マスク、 18a, 18ad, 18b, 18bd 振 幅変調部、 21 回折素子、 22 透明基板、 23, 24a, 24b 回折格子、 100A-100 D ホログラム記録再生装置。
発明を実施するための最良の形態
[0027] 以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中 同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
[0028] [実施の形態 1]
図 1は、この発明の実施の形態 1によるホログラム記録再生装置 100Aの概略的な 構成を示した側面図である。 [0029] 図 1を参照して、実施の形態 1のホログラム記録再生装置 100Aは、レーザ 1と、コリ メートレンズ 2と、空間光振幅変調器 3Aと、偏光ビームスプリッタ 4と、 1/4波長板 5と 、光偏向素子 6と、対物レンズ 7と、撮像素子 8とを備える。ホログラム記録再生装置 1 OOAは、ホログラム記録媒体 10に対して情報を記録するとともに、ホログラム記録媒 体 10から情報を再生する。ホログラム記録媒体 10は反射膜 9を有する。ホログラム記 録再生装置 100Aでは、以下に説明するように、空間シフト多重記録方式とフォー力 スシフト多重記録方式とを組み合わせた方式を用いて!/、る。
[0030] まず、ホログラム記録再生装置 100Aの記録時の動作について説明する。
レーザ 1から出射された光ビーム PLは、コリメートレンズ 2を通って平行光となり、空 間光振幅変調器 3Aに導かれる。空間光振幅変調器 3Aは、光ビーム PLを信号光 S Lと参照光 RLとに分割する。信号光 SLおよび参照光 RLは、空間光振幅変調器 3A のそれぞれの位置において、必要に応じて電気的に振幅変調を受ける。信号光 SL の振幅変調パターンは、ホログラム記録媒体 10に記録されるデータに基づいて生成 される。参照光 RLの振幅変調パターンにつ!/、ては後述する。
[0031] 信号光 SLおよび参照光 RLは、光路 P1を通って、偏光ビームスプリッタ 4を透過す る。偏光ビームスプリッタ 4を透過した信号光 SLおよび参照光 RLは、 1/4波長板 5 を通って円偏光に変換され、光偏向素子 6に導かれる。光偏向素子 6は、信号光 SL と参照光 RLとが分離された面に入射するように固定される。光偏向素子 6は、参照光 RLの光路を偏向する一方で、信号光 SLの光路は偏向しない。
[0032] 光偏向素子 6を通過した信号光 SLおよび参照光 RLは、対物レンズ 7によってホロ グラム記録媒体 10の内部に集光される。ホログラム記録媒体 10の内部に集光された 信号光 SLと参照光 RLとは干渉し、その干渉縞が記録される。ホログラム記録媒体 1 0には、信号光 SLおよび参照光 RLが入射する面の反対側の面に反射膜 9が設けら れており、信号光 SLはこの反射膜 9上に集光される。
[0033] 次に、ホログラム記録再生装置 100Aの再生時の動作について説明する。
ホログラム記録再生装置 100Aは、再生時には、空間光振幅変調器 3Aによって参 照光 RLだけを生成し、信号光 SLは生成しない。参照光 RLは、記録時と同様に、偏 光ビームスプリッタ 4を透過し、 1/4波長板 5を経て円偏光に変換される。円偏光に 変換された参照光 RLは、光偏向素子 6を通過して偏向された後、対物レンズ 7により ホログラム記録媒体 10中に集光される。ホログラム記録再生装置 100Aは、参照光 R Lの照射により、ホログラム記録媒体 10内に記録されていた干渉縞の情報に従った 再生光 CLを生成する。
[0034] 再生光 CLは、ホログラム記録媒体 10の反射膜 9で反射された後、光路 P2をたどつ て、対物レンズ 7を通過する。対物レンズ 7を通過した再生光 CLは、 1/4波長板 5に よって円偏光から直線偏光に変換される。直線偏光に変換された再生光 CLは、偏 光ビームスプリッタ 4により反射され、撮像素子 8に導かれる。撮像素子 8は、再生光 CLの強度分布パターンを検出し、再生信号が生成される。
[0035] 上述のように、実施の形態 1のホログラム記録再生装置 100Aは、空間光振幅変調 器 3Aによって、信号光 SLおよび参照光 RLの位置、領域サイズおよび振幅変調バタ ーンを電気的に制御して生成する。このため、ホログラム記録再生装置 100Aにおい て解像度の高い空間光振幅変調器 3Aを用いることにより、信号光 SLおよび参照光 RLの位置、領域サイズおよび振幅変調パターンを任意に制御することができる。
[0036] 空間光振幅変調器 3Aとしては、デジタルマイクロミラーデバイス（DMD)を用いる のが好ましい。これは、 DMDが応答速度および反射率の点で他の空間光振幅変調 器より優れているためである。空間光振幅変調器 3Aとしては、液晶パネルを用いて もよい。空間光振幅変調器 3Aに液晶パネルを用いた場合、光学系の配置が単純と なり、ホログラム記録再生装置 100Aの小型化につながる。
[0037] 次に、ホログラム記録再生装置 100Aにおけるフォーカスシフト多重記録について 説明する。
[0038] 図 2は、図 1のホログラム記録再生装置 100Aにおいて光偏向素子 6により参照光 R Lの光路が偏向される様子を示した図である。
[0039] 図 2に示すように、光偏向素子 6は、参照光 RLの入射する位置に応じて、参照光 R Lの光路を参照光 RL1 , RL2に偏向させる。対物レンズ 7は、参照光 RL1 , RL2およ び信号光 SLをホログラム記録媒体 10の反射膜 9上に集光する。このように、参照光 RLのホログラム記録媒体 10への入射角度を変化させることで、信号光 SLと参照光 RLとで干渉する領域がホログラム記録媒体 10の厚み方向（Z方向）に変化する。これ により、フォーカスシフト多重記録を実現できる。
[0040] 光偏向素子 6としては、たとえばプリズム、回折格子を用いることができる。プリズム では、その頂角に応じて参照光 RLの偏向角度が変化する。これにより、ホログラム記 録媒体 10の厚み方向への多重記録が実現できる。
[0041] また、ホログラム記録媒体 10を平面方向（X, Y方向）に駆動すると、ホログラム記録 媒体 10の異なる領域にホログラム SRを記録することができる。これにより、空間シフト 多重記録を実現できる。さらに、実施の形態 1のホログラム記録再生装置 100Aでは
、上記のフォーカスシフト多重記録と空間シフト多重記録とを組み合わせた複合多重 記録が可能である。
[0042] 図 3は、図 1のホログラム記録再生装置 100Aによるホログラム記録媒体 10内の複 合多重記録の状態を模式的に表わした図である。
[0043] 図 3に示すように、ホログラム記録媒体 10内のホログラム群 HGにおいて、記録され るホログラムは近傍のホログラムと複雑に重なり合つている。図 3, 4を参照して、ホロ グラム記録再生装置 100Aの特徴である、隣接する領域では参照光 RLの振幅変調 ノ ターンを変えてホログラムを記録する効果について説明する。
[0044] 上述のように、フォーカスシフト多重記録と空間シフト多重記録とを組み合わせて複 合多重記録を行なうと、図 3のホログラム群 HGにおけるホログラムは複雑に重なり合 う。この全てのホログラムを同一の振幅変調パターンをもつ参照光 RLで記録した場 合、ホログラム記録媒体 10内の隣接する領域に記録されている情報も同時に再生し てしまう。この結果、再生光 CLにはクロストークが多く含まれることになる。
[0045] 図 4は、図 1のホログラム記録再生装置 100Aにおいて異なる角度からの参照光 RL 1 , RL2が信号光 SLと干渉する様子を示した図である。
[0046] 図 4を参照して、角度 θ 1で入射する参照光 RL1は、振幅変調パターン MD1を有 し、信号光 SLと干渉することでホログラム SR1が形成される。角度 Θ 2で入射する参 照光 RL2は、振幅変調パターン MD2を有し、信号光 SLと干渉することでホログラム SR2が形成される。
[0047] 図 4に示すように、ホログラム記録媒体 10内の隣接する領域に複数の情報を記録 する際、異なる振幅変調パターンを有する参照光 RL1 , RL2を用いると、記録時と同 一の参照光に対応するホログラム SRI , SR2でのみ再生光 CLが生成される。この結 果、再生光 CLのクロストークは減少する。
[0048] 特に、隣接する領域での記録において、参照光 RL1 , RL2の振幅変調パターン M
Dl , MD2の相関が所定値以下となるように空間光振幅変調器 3Aを設計していれ ば、上記のクロストーク低減の効果をさらに高めることができる。
[0049] 図 4のように、隣接する領域の記録において、参照波面での相関が小さい振幅変 調パターン MD1 , MD2を有する参照光 RL1 , RL2で多重記録を行なう場合、参照 光 RL1 , RL2の振幅変調を任意に与える場合に比べてクロストークの影響を低減で きる。
[0050] 上記のように、参照光 RL1 , RL2の振幅変調パターン MD1 , MD2を変えて多重 記録を行なうことで、再生光 CLのクロストークの影響は低減する。なお、図 4では、振 幅変調パターン MD1 , MD2は、光が通過するかしないかの 2階調としている力 こ れをグレーレベルを含む多階調とすることも可能である。これにより、ホログラムの記 録密度をさらに高めることができる。
[0051] 上記のクロストーク減少の効果を検証した実験結果を図 5, 6に示す。実験に際して 、振幅変調パターン MD1 , MD2の変化は、参照波面での相関を考慮して決定され た。
[0052] 実験では、レーザ 1として波長 532nmの YAG (Yttrium Aluminum Garnet)レーザ を、空間光振幅変調器 3Aとして DMDを、光偏向素子 6として 0. 1度から 0. 5度まで 0. 1度ごとの複数の頂角を有するプリズムを用いている。なお、図 5, 6において、横 軸はホログラム記録媒体 10における記録領域のシフト量 m)を、縦軸はホログラム SRでの回折効率を示す。ここで、回折効率は、各振幅変調パターンにおいて、プリ ズム頂角 0. 1度のときの最大回折効率を 1としている。
[0053] 図 5は、光偏向素子 6における X方向のシフト選択性を回折効率で評価した一例を 示した図である。
[0054] 図 5の実験では、まず、ホログラム記録媒体 10のある領域に振幅変調パターン Aの 参照光 RLaを用いてプリズム頂角 0. 1度の部分で情報をホログラム記録した。その 後、プリズムの頂角を 0. 1度から 0. 5度まで 0. 1度ごとに変化させて振幅変調パター ン Aの参照光 RLaをホログラム SRに照射し、各プリズム頂角における X方向のシフト 選択性を回折効率で評価した。
[0055] 図 5に示すように、記録時と同じ振幅変調パターン Aを有する参照光 RLaを再生時 に照射した場合、ホログラム SRでの回折効率は記録領域の近傍にお!/、てもある一定 の回折効率が残ることが分かる。
[0056] 図 6は、光偏向素子 6における X方向のシフト選択性を回折効率で評価した他の一 例を示した図である。
[0057] 図 6の実験では、まず、ホログラム記録媒体 10のある領域に振幅変調パターン Aの 参照光 RLaを用いてプリズム頂角 0. 1度の部分で情報をホログラム記録した。その 後、プリズムの頂角を 0. 1度から 0. 5度まで 0. 1度ごとに変化させて振幅変調パター ン Bの参照光 RLbをホログラム SRに照射し、各プリズム頂角における X方向のシフト 選択性を回折効率で評価した。
[0058] 図 6に示すように、記録時と異なる振幅変調パターン Bを有する参照光 RLbを再生 時に照射した場合、ホログラム SRでの回折効率は、記録領域の近傍において、同一 の振幅変調パターン Aの参照光 RLaを用いた場合よりも低減することが分かる。
[0059] つまり、ホログラム記録領域 10の隣接する領域に情報を記録する際、参照光 RLの 振幅変調パターンを変えて情報を記録および再生することで、クロストーク量を最大 で約 1/4にまで低減できる。これにより、ホログラム多重記録におけるピッチを短く設 定すること力 Sできる。上記の実験において、光偏向素子 6として用いられたプリズムは 、たとえば回折格子に置き換えることも可能である。
[0060] 以上のように、実施の形態 1によれば、ホログラム記録媒体 10の隣接する領域に多 重記録を行なう際、振幅変調パターンの異なる参照光 RLbを用いて情報を記録およ び再生することにより、再生光 CLのクロストークを低減し、より高密度な多重記録を実 現すること力 Sできる。また、振幅変調パターンが同一の参照光 RLaを用いた場合と比 較しても、クロストークの少ない多重記録が可能となる。
[0061] また、実施の形態 1のホログラム記録再生装置 100Aは、フォーカスシフト多重記録 と空間シフト多重記録とを組み合わせた複合多重記録が可能である。さらに、ホログ ラム記録媒体 10の隣接した領域への記録時に振幅変調パターンの異なる参照光 R Lbを用いることで、記録領域間でのクロストークを低減し、高密度記録を実現できる。
[0062] また、実施の形態 1のホログラム記録再生装置 100Aは、複数の多重記録方式と、 参照光 RLの振幅変調パターンを変化させて多重記録する方式とを組み合わせて記 録再生を行なうことを特徴の一つとする。これにより、各多重記録方式における記録 ピッチを狭めることができ、多重記録方式の種類を選ばずに記録密度の向上が実現 できる。
[0063] また、実施の形態 1のホログラム記録再生装置 100Aは、参照光 RLの複数の振幅 変調パターンにおいて、振幅変調された参照光 RLの振幅変調パターンの輝点の位 置が重ならないように生成することを特徴の一つとする。これにより、任意に選ばれた 複数の振幅変調パターンを用いて多重記録を行なう場合よりも効果的に再生光 CL のクロストークを低減できる。この結果、さらなる情報の高密度記録が可能となる。
[0064] なお、実施の形態 1では、ホログラム記録媒体 10に対して情報を記録するとともに、 ホログラム記録媒体 10から情報を再生するホログラム情報記録再生装置 100Aを例 に説明してきた。しかし、これは一例であって、ホログラム記録媒体 10に対して情報 を記録するホログラム情報記録装置と、ホログラム記録媒体 10から情報を再生するホ ログラム情報再生装置とに分けて説明することも可能である。このことは、他の実施の 形態および変形例においても同様である。
[0065] (実施の形態 1の変形例）
実施の形態 1の変形例におけるホログラム記録再生装置 100aは、図 1と同様の構 成であるが、参照光 RLを生成する際、信号光 SLおよび参照光 RLの位置関係を空 間光振幅変調器 3A上で変更できる点にお!/、て、実施の形態 1のホログラム記録再 生装置 100Aと異なる。その他の基本的な構成は実施の形態 1と同様であるため、重 複する部分の説明はここでは繰り返さない。ホログラム記録再生装置 100aでは、以 下に説明するように、空間シフト多重記録方式とフォーカスシフト多重記録方式に加 え回転多重記録を組み合わせた方式を用いてレ、る。
[0066] ホログラム記録再生装置 100aは、ホログラム記録媒体 10を X, Y方向に駆動させる ことで、ホログラム記録媒体 10中の異なる領域に干渉縞を記録する空間シフト多重 記録を行なうことができる。 [0067] また、ホログラム記録再生装置 100aは、空間光振幅変調器 3Aによって信号光 SL および参照光 RLの位置、領域サイズおよび振幅変調パターンを電気的に制御でき る。これにより、変形例の空間光振幅変調器 3Aでは、信号光 SLに対する参照光 RL の位置を変えることができる。したがって、ホログラム記録再生装置 100aは、ホロダラ ム記録媒体 10中の同一領域に回転多重記録を行なうことができる。
[0068] さらに、図 1を参照して、ホログラム記録再生装置 100aでは、参照光 RLの光路 P1 上に光偏向素子 6が配置されている。光偏向素子 6は、参照光 RLの光路を偏向させ 、参照光 RLのホログラム記録媒体 10への入射角度を変化させる。これにより、信号 光 SLと参照光 RLとで干渉する領域がホログラム記録媒体 10の厚み方向（Z方向）に 変化する。このように、参照光 RLを光偏向素子 6に通過させることで、フォーカスシフ ト多重記録を実現できる。
[0069] さらに、変形例の光偏向素子 6は、 Z軸を中心に回転できる機構を有する。これによ り、光偏向素子 6は、信号光 SLに対する参照光 RLの位置が変化しても、参照光 RL の光路上で参照光 RLの光路を偏向して対物レンズ 7に導くことができる。
[0070] 上記のように、変形例のホログラム記録再生装置 100aは、空間シフト多重記録方 式と、回転多重記録方式と、フォーカスシフト多重記録方式とを組み合わせた複合多 重記録を実現することができる。
[0071] また、変形例のホログラム記録再生装置 100aは、ホログラム記録媒体 10中の同一 または近傍の領域に情報を多重記録する際、参照光 RLの振幅変調パターンを変え ることで、再生光 CLのクロストークを低減できる。
[0072] また、変形例のホログラム記録再生装置 100aは、参照光 RLの振幅変調パターン に変化を付与する空間光振幅変調器 3Aにおいて、参照光 RLの位置および振幅変 調パターンを電気的に制御することを特徴の一つとする。このように、空間光振幅変 調器 3Aによって電気的に参照光 RLの振幅変調パターンを制御することで、記録再 生における応答速度の高速化を実現できる。
[0073] [実施の形態 2]
図 7は、この発明の実施の形態 2によるホログラム記録再生装置 100Bの概略的な 構成を示した側面図である。 [0074] 図 7を参照して、実施の形態 2のホログラム記録再生装置 100Bは、空間光振幅変 調器 3Aが空間光振幅変調器 3Bに置き換えられ、振幅変調マスク 18および回折素 子 21が新たに追加された点において、実施の形態 1のホログラム記録再生装置 100 Aと異なる。その他の基本的な構成は実施の形態 1と同様であるため、重複する部分 の説明はここでは繰り返さない。
[0075] 回折素子 21は、光軸を中心にして回転し、透明基板 22と、回折格子 23, 24a, 24 bとを含む。透明基板 22は、コリメートレンズ 2と空間光振幅変調器 3Bとの間に配置さ れている。回折格子 23は、透明基板 22のコリメートレンズ 2側に配置され、光ビーム PLを信号光 SLと参照光 RLa, RLbとに分離する。回折格子 24a, 24bは、透明基板 22の空間光振幅変調器 3B側に配置され、回折格子 23によって回折された参照光 RLa, RLbを信号光 SLと同方向にそれぞれ回折する。
[0076] 空間光振幅変調器 3Bは、回折格子 23によって分離生成された信号光 SLのみを 変調する。振幅変調マスク 18は、振幅変調部 18a, 18bを含む。振幅変調部 18aは 、回折格子 23によって分離生成された参照光 RLaの振幅を変調する。振幅変調部 1 8bは、回折格子 23によって分離生成された参照光 RLbの振幅を変調する。このよう に、空間光振幅変調器 3Bでは、参照光 RLa, RLbを生成する必要がないので、 1回 の記録における信号光 SLのデータ量を増大させることができる。
[0077] 上記のように、実施の形態 2では、回折素子 21により光ビーム PLを信号光 SLと参 照光 RLa, RLbとに分離している力 回折素子 21をビームスプリッタなどで置換する ことも可能である。また、振幅変調マスク 18を光路に対する垂直平面 (X, Y方向）に 駆動させる力、、または X, Y平面に沿って回転させることで、参照光 RLの振幅変調パ ターンに変化を与えることができる。
[0078] 以上のように、実施の形態 2によれば、信号光 SLのみを空間光振幅変調器 3Bで 生成し、参照光 RLa, RLbを振幅変調マスク 18に通すことで、 1回の記録における信 号光 SLのデータ量を増大させることができる。
[0079] また、実施の形態 2のホログラム記録再生装置 100Bでは、参照光 RLがホログラム 記録媒体 10に入射する以前に振幅変調マスク 18を通過し、振幅変調マスク 18を機 械的に駆動することで参照光 RLa, RLbの振幅変調パターンを変化させることを特 徴の一つとする。これにより、電気的に振幅変調を制御する比較的高価な素子を用
V、ることなく振幅変調を与えることができる。
[0080] [実施の形態 3]
図 8は、この発明の実施の形態 3によるホログラム記録再生装置 100Cの概略的な 構成を示した側面図である。
[0081] 図 8を参照して、実施の形態 3のホログラム記録再生装置 100Cは、空間光振幅変 調器 3Aが空間光振幅変調器 3Cに置き換えられ、光偏向素子 6が光路中から除か れた点で、実施の形態 1のホログラム記録再生装置 100Aと異なる。その他の基本的 な構成は実施の形態 1と同様であるため、重複する部分の説明はここでは繰り返さな い。
[0082] 上記したように、ホログラム記録再生装置 100Cは、 1/4波長板 5と対物レンズ 7と の間の光路に光偏向素子 6を有さない。よって、 1/4波長板 5を通過した参照光 RL は、光路が偏向されることなく対物レンズ 7へと導かれる。
[0083] ホログラム記録再生装置 100Cは、ホログラム記録媒体 10を平面方向（X, Y方向） に駆動させることで、ホログラム記録媒体 10の異なる領域に干渉縞を記録することが できる。すなわち、ホログラム記録再生装置 100Cは、空間シフト多重記録方式によ つて情報を記録することができる。
[0084] ホログラム記録再生装置 100Cは、空間シフト多重記録において、特に、ホログラム 記録媒体 10のある領域の近傍に情報を記録する際、空間光振幅変調器 3Cによって 参照光 RLの振幅変調パターンを変えて情報を記録する。ゆえに、再生光 CLのクロ ストークを低減できる。これにより、ホログラム多重記録でのシフトピッチをより短くとる ことができ、情報の高密度記録が実現できる。
[0085] (実施の形態 3の変形例）
実施の形態 3の変形例におけるホログラム記録再生装置 100cは、図 8と同様の構 成であるが、参照光 RLを生成する際、信号光 SLおよび参照光 RLの位置関係を空 間光振幅変調器 3C上で変更できる点にお!/、て、実施の形態 3のホログラム記録再 生装置 100Cと異なる。その他の基本的な構成は実施の形態 3と同様であるため、重 複する部分の説明はここでは繰り返さない。ホログラム記録再生装置 100cでは、以 下に説明するように、空間シフト多重記録方式と回転多重記録とを組み合わせた方 式を用いている。
[0086] ホログラム記録再生装置 100cは、空間光振幅変調器 3Cによって信号光 SLおよび 参照光 RLの位置、領域サイズおよび振幅変調パターンを電気的に制御できる。これ により、変形例の空間光振幅変調器 3Cでは、信号光 SLに対する参照光 RLの位置 を変えることができる。
[0087] 図 9は、図 8のホログラム記録再生装置 100cにおける空間光振幅変調器 3Cの概 略的な構成を示した上面図である。
[0088] 図 9に示すように、空間光振幅変調器 3Cは、中央部において信号光 SLを変調し、 周縁部において一対の参照光 Ra〜Rfを変調する。空間光振幅変調器 3Cは、信号 光 SLの位置を変化させずに、参照光 Ra〜Rfを回転により移動させることで、ホログ ラム記録媒体 10内における信号光 SLおよび参照光 Ra〜Rfの集光点を変化させる ことなく多重記録を fiなうことカできる。
[0089] すなわち、変形例のホログラム記録再生装置 100cは、信号光 SLと参照光 Ra〜Rf との位置関係を変化させることで、ホログラム記録媒体 10内の同一領域での回転多 重記録を実現できる。この回転多重記録において、同一領域に記録する際の参照光 RLの振幅変調パターンを記録毎に変化させることで、再生光 CLのクロストークを低 減できる。これにより、信号光 SLを中心とした参照光 RLの回転角度ピッチをより細か くとつた多重記録が可能となり、高密度記録を実現できる。
[0090] また、空間光振幅変調器 3Cにお!/、て、参照光 Ra〜Rfを機械的に回転させず、信 号光 SLを中心に参照光 Ra〜Rfの位置を円周上に移動させるだけで、信号光 SLか ら見た振幅変調パターンが変化した参照光 Ra〜Rfを生成することができる。この場 合、実際には振幅変調パターンを変えなくても、振幅変調パターンを変化させて情 報を記録したのと同様の効果が得られる。
[0091] さらに、変形例のホログラム記録再生装置 100cは、ホログラム記録媒体 10を X, Y 方向に駆動させることで、ホログラム記録媒体 10中の異なる領域に干渉縞を記録す る空間シフト多重記録も行なうことができる。したがって、ホログラム記録再生装置 10 0cは、空間シフト多重記録方式と回転多重記録方式とを組み合わせた複合多重記 録を行なうことが可能である。
[0092] 上記の複合多重記録において、ホログラム記録媒体 10の同一領域および近傍領 域に多重記録を行なう場合、異なる振幅変調パターンの参照光 RLを用いることで多 重記録時の記録密度を向上させることができる。
[0093] [実施の形態 4]
図 10は、この発明の実施の形態 4によるホログラム記録再生装置 100Dの概略的 な構成を示した側面図である。
[0094] 図 10を参照して、実施の形態 4のホログラム記録再生装置 100Dは、振幅変調マス ク 18が振幅変調マスク 18Dに置き換えられ、光偏向素子 6が光路中から除かれた点 で、実施の形態 2のホログラム記録再生装置 100Bと異なる。その他の基本的な構成 は実施の形態 2と同様であるため、重複する部分の説明はここでは繰り返さない。
[0095] 上記したように、ホログラム記録再生装置 100Dは、 1/4波長板 5と対物レンズ 7と の間の光路に光偏向素子 6を有さない。よって、 1/4波長板 5を通過した参照光 RL は、光路が偏向されることなく対物レンズ 7へと導かれる。
[0096] 回折格子 23は、光ビーム PLを信号光 SLと参照光 RLa, RLbとに分離する際、信 号光 SLに対する参照光 RLa, RLbの位置を制御できる。振幅変調マスク 18Dは、参 照光 RLaを変調する振幅変調部 18adと、参照光 RLbを変調する振幅変調部 18bd とを含む。しかし、図 11に示すように、振幅変調マスク 18Dにおいて、振幅変調部 18 ad, 18bdは必ずしも分離して!/、るわけではな!/、。
[0097] 図 11は、図 10のホログラム記録再生装置 100Dにおける振幅変調マスク 18Dの概 略的な構成を示した上面図である。
[0098] 図 11に示すように、振幅変調マスク 18Dは、信号光 SLの周囲に沿ってリング状に 形成され、異なる振幅変調パターンを有する一対の参照光 Ra〜Rfを変調する。これ により、ホログラム記録媒体 10の同一領域に情報を回転多重記録でき、かつ、その 際に用いられる参照光 Ra〜Rfの振幅変調パターンは記録ごとに異なる。したがって
、多重記録時の記録密度を向上させることができる。
[0099] 今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではな!/、 と考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて請 求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変 更が含まれることが意図される。

Claims

請求の範囲
[1] 信号光と参照光とを記録媒体内で干渉させることによって情報を記録するとともに、 前記記録媒体に前記参照光を照射して情報を再生する情報記録再生装置であって 前記記録媒体内の隣接する集光位置で振幅変調パターンの異なる前記参照光を 生成する空間光変調部と、
記録時には前記信号光と前記参照光とを前記記録媒体内に集光して干渉縞を形 成し、再生時には前記参照光を前記記録媒体内の干渉縞に集光するレンズ光学系 とを備える、情報記録再生装置。
[2] 前記空間光変調部は、電気的な制御により、前記参照光の位置、サイズおよび振 幅変調パターンの少なくとも 1つを制御する、請求の範囲第 1項に記載の情報記録 再生装置。
[3] 前記空間光変調部は、機械的な制御により、前記参照光の位置、サイズおよび振 幅変調パターンの少なくとも 1つを制御する、請求の範囲第 1項に記載の情報記録 再生装置。
[4] 前記空間光変調部は、前記記録媒体内の隣接する集光位置で前記参照光の振幅 変調パターンの相関が所定値以下となるように前記参照光を変調する、請求の範囲 第 1項に記載の情報記録再生装置。
[5] 前記空間光変調部は、
記録時には前記光ビームから前記信号光および前記参照光を分割し、再生時に は前記光ビームから前記参照光を分割する回折素子と、
前記回折素子によって分割された前記信号光の振幅を変調する空間光変調器と、 前記回折素子によって分割された前記参照光の振幅を変調する振幅変調マスクと を含む、請求の範囲第 1項に記載の情報記録再生装置。
[6] 前記空間光変調部は、前記信号光および前記参照光の少なくとも一方を多階調に 変調する、請求の範囲第 1項に記載の情報記録再生装置。
[7] 前記空間光変調部は、デジタルミラーデバイスである、請求の範囲第 1項に記載の 情報記録再生装置。
[8] 前記空間光変調部は、液晶パネルである、請求の範囲第 1項に記載の情報記録再 生装置。
[9] 信号光と参照光とを記録媒体内で干渉させることによって情報を記録するとともに、 前記記録媒体に前記参照光を照射して情報を再生する情報記録再生装置であって 前記参照光の振幅変調パターンを制御する空間光変調部と、
前記参照光を偏向する光偏向素子と、
記録時には前記信号光と前記参照光とを前記記録媒体内に集光して干渉縞を形 成し、再生時には前記参照光を前記記録媒体内の干渉縞に集光するレンズ光学系 とを備える、情報記録再生装置。
[10] 前記光偏向素子は、前記参照光の入射位置に応じて前記参照光の前記記録媒体 への入射角度を変化させる、請求の範囲第 9項に記載の情報記録再生装置。
[11] 前記空間光変調部は、電気的な制御により、前記参照光の位置、サイズおよび振 幅変調パターンの少なくとも 1つを制御する、請求の範囲第 9項に記載の情報記録 再生装置。
[12] 前記空間光変調部は、機械的な制御により、前記参照光の位置、サイズおよび振 幅変調パターンの少なくとも 1つを制御する、請求の範囲第 9項に記載の情報記録 再生装置。
[13] 前記空間光変調部は、
記録時には前記光ビームから前記信号光および前記参照光を分割し、再生時に は前記光ビームから前記参照光を分割する回折素子と、
前記回折素子によって分割された前記信号光の振幅を変調する空間光変調器と、 前記回折素子によって分割された前記参照光の振幅を変調する振幅変調マスクと を含む、請求の範囲第 9項に記載の情報記録再生装置。
[14] 前記空間光変調部は、前記信号光および前記参照光の少なくとも一方を多階調に 変調する、請求の範囲第 9項に記載の情報記録再生装置。
[15] 前記空間光変調部は、デジタルミラーデバイスである、請求の範囲第 9項に記載の 情報記録再生装置。
[16] 前記空間光変調部は、液晶パネルである、請求の範囲第 9項に記載の情報記録再 生装置。
[17] 前記光偏向素子は、プリズムである、請求の範囲第 9項に記載の情報記録再生装 置。
[18] 前記光偏向素子は、回折格子である、請求の範囲第 9項に記載の情報記録再生 装置。
[19] 信号光と参照光とを記録媒体内で干渉させることによって情報を記録するとともに、 前記記録媒体に前記参照光を照射して情報を再生する情報記録再生方法であって 前記記録媒体内の隣接する集光位置で振幅変調パターンの異なる前記参照光を 記録時には前記信号光と前記参照光とを前記記録媒体内に集光して干渉縞を形 成し、再生時には前記参照光を前記記録媒体内の干渉縞に集光するステップとを備 える、情報記録再生方法。
[20] 信号光と参照光とを記録媒体内で干渉させることによって情報を記録するとともに、 前記記録媒体に前記参照光を照射して情報を再生する情報記録再生方法であって 前記参照光の振幅変調パターンを制御するステップと、
Figure imgf000022_0001
記録時には前記信号光と前記参照光とを前記記録媒体内に集光して干渉縞を形 成し、再生時には前記参照光を前記記録媒体内の干渉縞に集光するステップとを備 える、情報記録再生方法。
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