WO2011065458A1 - 光学的情報処理装置及び光学的情報処理方法 - Google Patents

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WO2011065458A1
WO2011065458A1 PCT/JP2010/071084 JP2010071084W WO2011065458A1 WO 2011065458 A1 WO2011065458 A1 WO 2011065458A1 JP 2010071084 W JP2010071084 W JP 2010071084W WO 2011065458 A1 WO2011065458 A1 WO 2011065458A1
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wavelength
light
optical information
recording medium
information processing
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PCT/JP2010/071084
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龍一 片山
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日本電気株式会社
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    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/004—Recording, reproducing or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
    • G11B7/0065—Recording, reproducing or erasing by using optical interference patterns, e.g. holograms
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12—Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/135—Means for guiding the beam from the source to the record carrier or from the record carrier to the detector
    • G11B7/1353—Diffractive elements, e.g. holograms or gratings
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2222/00—Light sources or light beam properties
    • G03H2222/10—Spectral composition
    • G03H2222/13—Multi-wavelengths wave with discontinuous wavelength ranges

Definitions

  • the present invention relates to an optical information processing apparatus and an optical information processing method that perform at least one of recording information on an optical information recording medium and reproducing information recorded on the optical information recording medium.
  • Non-patent document is a micro-hologram recording / reproducing technique for recording information on an optical information recording medium three-dimensionally by using not only the surface area of the optical information recording medium but also the region in the thickness direction of the optical information recording medium. It is disclosed in Document 1.
  • Non-Patent Document 1 An optical information recording / reproducing apparatus disclosed in Non-Patent Document 1 will be described with reference to FIG.
  • the optical information recording / reproducing apparatus 50 includes a light source 32, a concave lens 33, convex lenses 34a and 34b, beam splitters 35a and 35b, mirrors 36a to 36e, a shutter 37, and a quarter-wave plate. 38a and 38b, objective lenses 39a and 39b, and a photodetector 40.
  • the shutter 37 is controlled to open by a controller or the like (not shown).
  • the light source 32 emits light.
  • the light emitted from the light source 32 passes through the concave lens 33 and the convex lens 34a, is enlarged in diameter, and enters the beam splitter 35a.
  • a part for example, P-polarized light
  • a part for example, S-polarized light
  • the light that has passed through the beam splitter 35a is reflected by the mirror 36a and the mirror 36b, and passes through the beam splitter 35b and the quarter-wave plate 38a.
  • the quarter-wave plate 38a By transmitting through the quarter-wave plate 38a, the light is converted from linearly polarized light to circularly polarized light and transmitted through the objective lens 39a.
  • the objective lens 39 a By passing through the objective lens 39 a, the light is converted from parallel light into convergent light, and is condensed on the recording layer of the optical information recording medium 31.
  • the light reflected by the beam splitter 35a is reflected by the mirror 36c, the mirror 36d, and the mirror 36e, and passes through the shutter 37 and the quarter wavelength plate 38b.
  • the quarter-wave plate 38b By transmitting through the quarter-wave plate 38b, the light is converted from linearly polarized light to circularly polarized light and transmitted through the objective lens 39b.
  • the objective lens 39 b By passing through the objective lens 39 b, the light is converted from parallel light into convergent light and is condensed on the recording layer of the optical information recording medium 31.
  • the light emitted from the light source 32 becomes two lights facing each other, and is condensed at the same position of the recording layer of the optical information recording medium 31. Then, at this position (condensing point), two light beams facing each other interfere with each other to form a minute hologram.
  • the formed hologram represents bit data “1”, and information “1” included in the light emitted from the light source 32 can be recorded.
  • information “0” is recorded on the optical information recording medium 31
  • the light source 32 does not emit light. In this case, no hologram is formed on the recording layer of the optical information recording medium 31, and information “0” is recorded.
  • the optical information recording / reproducing apparatus 50 can move the condensing point not only in the surface direction of the recording layer of the optical information recording medium 31 but also in the thickness direction of the recording layer. Accordingly, holograms can be formed not only on the surface of the recording layer but also in the thickness direction of the recording layer, and information can be recorded three-dimensionally on the optical information recording medium 31.
  • the shutter 37 is controlled to be closed by a controller or the like (not shown).
  • the light source 32 emits light.
  • the light emitted from the light source 32 passes through the concave lens 33 and the convex lens 34a, is enlarged in diameter, and enters the beam splitter 35a.
  • a part for example, P-polarized light
  • a part for example, S-polarized light
  • the light that has passed through the beam splitter 35a is reflected by the mirror 36a and the mirror 36b, and passes through the beam splitter 35b and the quarter-wave plate 38a.
  • the quarter-wave plate 38a By transmitting through the quarter-wave plate 38a, the light is converted from linearly polarized light to circularly polarized light and transmitted through the objective lens 39a.
  • the objective lens 39 a By passing through the objective lens 39 a, the light is converted from parallel light into convergent light, and is condensed on the recording layer of the optical information recording medium 31.
  • the light reflected by the beam splitter 35a is reflected by the mirror 36c, the mirror 36d, and the mirror 36e, but is blocked by the shutter 37 and is not condensed on the recording layer of the optical information recording medium 31.
  • the light emitted from the light source 32 is collected from only one direction in the recording layer of the optical information recording medium 31, and if a hologram is formed at the condensing point, it is reflected by the hologram.
  • the light reflected by the hologram is transmitted through the objective lens 39a in the opposite direction to the above, converted from diverging light into parallel light, and transmitted through the quarter-wave plate 38a.
  • the quarter-wave plate 38a By passing through the quarter-wave plate 38a, the light is converted from circularly polarized light to linearly polarized light and reflected by the beam splitter 35b.
  • the light reflected by the beam splitter 35b passes through the convex lens 34b, is converted from parallel light into convergent light, and is received by the photodetector 40.
  • the reflected light is detected, a hologram is formed and the bit data “1” is reproduced.
  • no reflected light is detected, no hologram is formed and bit data “0” is reproduced.
  • the focal point is not only in the surface direction of the recording layer of the optical information recording medium 31 but also in the thickness direction of the recording layer. Can be moved. As a result, information can be read out not only from the hologram formed on the surface of the recording layer but also from the hologram formed in the thickness direction of the recording layer, and information is reproduced three-dimensionally from the optical information recording medium 31. It can be performed.
  • the information recorded at each recording position of the optical information recording medium is 1-bit data, the recording capacity is limited, and a sufficient recording capacity cannot be obtained. is there.
  • Patent Document 1 discloses wavelength multiplexing recording used for page-type hologram recording.
  • Wavelength multiplexing recording is to form a plurality of holograms (diffraction gratings) at the same wavelength interval at the same position of the recording layer of the optical information recording medium. Thereby, multiple-bit multiple recording / reproduction can be performed at the same position of the recording layer of the optical information recording medium.
  • the interval between wavelengths for forming a plurality of holograms must be set so as not to be affected by the crosstalk indicated by the ratio of the signal level received from another hologram to the signal level received from the hologram to be reproduced. . This is to prevent receiving information recorded on a hologram other than the hologram to be reproduced.
  • the wavelength interval In order to reduce the crosstalk, it is desirable that the wavelength interval is large, but if other conditions are the same, the recording density will be small. On the other hand, if the wavelength interval is reduced, if other conditions are the same, the recording density increases, but crosstalk increases. For this reason, it is desired to increase the recording density while suppressing the crosstalk to an allowable value or less, but the prior art does not disclose a technique for achieving this problem.
  • the present invention provides an optical information processing apparatus and an optical information processing method capable of recording information with high density and reproducing information recorded with high density while suppressing the influence of crosstalk on an optical information recording medium. For the purpose.
  • An optical information processing apparatus includes: An optical information processing apparatus that performs at least one of wavelength multiplexing recording and wavelength multiplexing reproduction on an optical information recording medium, Wavelength changing means for changing the wavelength of light emitted from the light source; Condensing means for condensing the light of the wavelength changed by the wavelength changing means on the optical information recording medium, The wavelength changing unit changes the wavelength of the light emitted from the light source at a wavelength interval determined based on the numerical aperture of the objective lens provided in the light collecting unit.
  • An optical information processing apparatus provides: An optical information processing apparatus that performs at least one of wavelength multiplexing recording and wavelength multiplexing reproduction on an optical information recording medium, Light emitting means for sequentially emitting a plurality of lights each having a different wavelength; Condensing means for condensing the light emitted from the light emitting means on the optical information recording medium; With The light emitting means sequentially emits the plurality of lights whose wavelengths are changed at an interval of wavelengths determined based on the numerical aperture of an objective lens provided in the condensing means.
  • An optical information processing method includes: An optical information processing method for performing at least one of wavelength multiplexing recording and wavelength multiplexing reproduction on an optical information recording medium, A wavelength changing step for changing the wavelength of the light emitted from the light source; A condensing step of condensing the light of the wavelength changed in the wavelength changing step on the optical information recording medium, In the wavelength changing step, the wavelength of the light emitted from the light source is changed at a wavelength interval determined based on the numerical aperture of the objective lens used in the condensing step.
  • An optical information processing method includes: An optical information processing method for performing at least one of wavelength multiplexing recording and wavelength multiplexing reproduction on an optical information recording medium, A light emitting step of sequentially emitting a plurality of lights each having a different wavelength; A condensing step of condensing the light emitted in the light emitting step on the optical information recording medium, In the light emitting step, the plurality of lights whose wavelengths are changed at an interval of wavelengths determined based on the numerical aperture of the objective lens used in the condensing step are sequentially emitted.
  • the present invention it is possible to perform high-density information recording and reproduction of high-density information on an optical information recording medium while suppressing the influence of crosstalk.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of an optical information processing apparatus according to an embodiment of the present invention. It is a figure which shows the structure of the optical information recording medium of FIG. It is a figure which shows the structure of the optical unit of FIG.
  • FIG. 6 is a diagram (No. 1) illustrating an incident optical path when information is recorded on an optical information recording medium in the optical information processing apparatus according to the present embodiment. In the optical information processing apparatus according to the present embodiment, it is a diagram (part 2) showing an incident optical path when information is recorded on the optical information recording medium.
  • FIG. 10 is a diagram (No. 3) illustrating an incident optical path when information is recorded on an optical information recording medium in the optical information processing apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram (No.
  • FIG. 10 is a diagram (No. 3) illustrating an incident optical path and a reflected optical path when reproducing information recorded on an optical information recording medium in the optical information processing apparatus according to the embodiment. It is a figure which shows an example of the hologram formed in the recording layer of the optical information recording medium in the optical information processing apparatus which concerns on this embodiment.
  • each signal level obtained from the hologram when the reproduction wavelength is changed with the recording wavelength as the center wavelength is a diagram.
  • it is a diagram showing the value of ⁇ 1 obtained when the wavelength ( ⁇ ), the numerical aperture (NA) is changed.
  • ⁇ 1 obtained when the wavelength ( ⁇ ), the numerical aperture (NA) is changed.
  • NA numerical aperture
  • DELTA (lambda) 2 obtained when the wavelength ((lambda)) and numerical aperture (NA) were changed in the optical information processing apparatus which concerns on this embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of an optical information processing apparatus 100 according to the present embodiment.
  • the optical information processing apparatus 100 includes an optical unit 1, an optical unit moving device 20, a controller 21, an active wave plate driving circuit 22, a modulation circuit 23, and a recording signal generation circuit 24.
  • a light source driving circuit 25 an amplifier circuit 26, a reproduction signal processing circuit 27, a demodulation circuit 28, a diffraction grating control circuit 29, and a condensing point control circuit 30.
  • the optical information recording medium 2 on which information is recorded or read (reproduced) by the optical information processing apparatus 100 has a recording layer 13 between the substrate 14a and the substrate 14b. It has a sandwiched configuration.
  • glass is used as the material of the substrates 14a and 14b.
  • a photopolymer is used as the material of the recording layer 13.
  • the optical unit 1 includes a light source 3, a diffraction grating 4, convex lenses 5a to 5f, an active wave plate 6, a polarization beam splitter 7, mirrors 8a to 8d, and a quarter wave plate. 9a, 9b, objective lenses 10a, 10b, a photodetector 11, and a diffraction grating tilting device 12.
  • the light source 3 is composed of a semiconductor laser having the diffraction grating 4 as an external resonator.
  • the light source 3 emits linearly polarized light having a single wavelength toward the diffraction grating 4 when a hologram is formed at the recording position of the optical information recording medium 2 under the control of the controller 21 (see FIG. 1).
  • the diffraction grating 4 is held by a diffraction grating tilting device 12 so as to be tiltable. By tilting the diffraction grating 4, the incident angle of light incident from the light source 3 changes and the wavelength changes.
  • the diffraction grating tilting device 12 tilts the diffraction grating 4 according to the control signal supplied from the diffraction grating control circuit 29.
  • the diffraction grating 4 and the diffraction grating tilting device 12 serve as wavelength changing means of the present invention.
  • the lenses 5a to 5f convert the light incident on each of the lenses 5a to 5f from diverging light into parallel light or from parallel light into convergent light.
  • the lenses 5a to 5f biconvex lenses are adopted as shown in FIG. 3, but aspherical lenses may be used.
  • the active wave plate 6 switches between a function as a quarter wave plate and a function as a half wave plate under the control of the controller 21.
  • the active wavelength plate 6 has a configuration in which a liquid crystal layer having uniaxial refractive index anisotropy is sandwiched between two substrates.
  • a transparent electrode for applying an AC voltage to the liquid crystal layer is provided on the surface of the two substrates facing the liquid crystal layer.
  • the direction of the optical axis of the liquid crystal layer is a direction perpendicular to the optical axis of incident light and a direction parallel to the optical axis.
  • the direction is the middle (angle 45 °).
  • the phase difference between the polarization component in the direction parallel to the plane including the optical axis and the optical axis, and the polarization component in the direction perpendicular to the plane including the optical axis, generated in the light transmitted through the liquid crystal layer is ⁇ / 2, and the active wavelength
  • the plate 6 functions as a quarter wavelength plate.
  • the active wave plate 6 functioning as a quarter wave plate converts incident linearly polarized light into circularly polarized light.
  • the direction of the optical axis of the liquid crystal layer becomes a direction perpendicular to the optical axis of the incident light.
  • the phase difference between the polarization component in the direction parallel to the plane including the optical axis and the optical axis and the polarization component in the direction perpendicular to the plane including the optical axis generated in the light transmitted through the liquid crystal layer is ⁇ .
  • the active wave plate 6 functioning as a half-wave plate changes the polarization direction of the incident linearly polarized light by 90 °.
  • the polarization beam splitter 7 branches the optical path according to the polarization component of the incident light.
  • the polarization beam splitter 7 transmits light having a P-polarized component parallel to the incident surface and reflects light having an S-polarized component perpendicular to the incident surface.
  • the mirrors 8a to 8d are arranged to change the optical path and guide the light incident from the former member to the latter member.
  • the quarter-wave plates 9a and 9b convert linearly polarized light into circularly polarized light when incident light is linearly polarized light, and convert circularly polarized light into linearly polarized light when incident light is circularly polarized light.
  • the objective lenses 10a and 10b collect the transmitted light at the focal length of the objective lenses 10a and 10b.
  • the light that passes through the objective lens 10 a is condensed on one surface of the optical information recording medium 2, and the light that passes through the objective lens 10 b is condensed on the other surface of the optical information recording medium 2.
  • the objective lenses 10a and 10b face each other via the optical information recording medium 2, and the recording light in the first optical path where the objective lens 10a condenses and the second that the objective lens 10b condenses.
  • the recording light in the optical path is provided so as to be condensed at the same position.
  • the objective lenses 10a and 10b are arranged so that the optical axis of the light passing through the objective lens 10a and the optical axis of the light passing through the objective lens 10b exist on the same straight line.
  • the objective lenses 10a and 10b biconvex lenses are adopted as shown in FIG. 3, but aspherical lenses may be used.
  • the photodetector 11 detects reflected light from the hologram formed on the optical information recording medium 2.
  • the photodetector 11 is composed of a light receiving element such as a CCD (Charge-Coupled Device) or a PIN photodiode, for example.
  • the controller 21 includes a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), etc. (none of which are shown), and the entire optical information processing apparatus 100 is configured. Take control.
  • a CPU Central Processing Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • the active wave plate driving circuit 22 When recording information on the optical information recording medium 2, the active wave plate driving circuit 22 applies an AC voltage (on the liquid crystal layer of the active wave plate 6 so that the active wave plate 6 of the optical unit 1 functions as a quarter wave plate. For example, an effective value of 2.5 V) is applied. Further, the active wave plate driving circuit 22 exchanges AC with the liquid crystal layer of the active wave plate 6 so that the active wave plate 6 of the optical unit 1 functions as a half wave plate when reproducing information from the optical information recording medium 2. A voltage (for example, effective value 0V) is applied.
  • the modulation circuit 23 When recording information on the optical information recording medium 2, the modulation circuit 23 modulates a signal input from the outside as recording data according to a predetermined modulation rule.
  • the recording signal generation circuit 24 generates a recording signal for driving the light source 3 of the optical unit 1 based on the signal modulated by the modulation circuit 23.
  • the light source driving circuit 25 drives the light source 3 by supplying a current corresponding to the recording signal to the light source 3 based on the recording signal generated by the recording signal generating circuit 24. To do.
  • the light source driving circuit 25 drives the light source 3 by supplying a constant current to the light source 3 so that the size of the light emitted from the light source 3 is constant when reproducing information from the optical information recording medium 2. To do.
  • the amplifying circuit 26 amplifies the voltage signal output from the photodetector 11 of the optical unit 1 when reproducing information from the optical information recording medium 2.
  • the reproduction signal processing circuit 27 performs generation, waveform equalization, and binarization of a reproduction signal representing information recorded on the optical information recording medium 2 based on the voltage signal amplified by the amplifier circuit 26.
  • the demodulation circuit 28 demodulates the signal binarized by the reproduction signal processing circuit 27 according to a predetermined demodulation rule, and outputs it as reproduction data to the outside.
  • the diffraction grating control circuit 29 sends a control signal for tilting the diffraction grating 4 so as to change the wavelength ⁇ at a predetermined wavelength interval (unit wavelength) ⁇ during information recording or information reproduction.
  • the wavelength interval ⁇ is determined in advance based on the numerical apertures (NA) of the objective lenses 10a and 10b, and is stored in advance in an internal memory or an external memory provided in the optical information processing apparatus 100.
  • the condensing point control circuit 30 supplies a control signal to the optical unit moving device 20.
  • the optical unit moving device 20 moves the condensing point in the optical information recording medium 2 in the direction of the recording layer 13 and the thickness direction by a control signal supplied from the condensing point control circuit 30.
  • the light source 3 When information “1” is recorded on the optical information recording medium 2, the light source 3 emits linearly polarized light having a single wavelength. Light emitted from the light source 3 is converted into light having a predetermined wavelength via the diffraction grating 4. At this time, the diffraction grating 4 is tilted by the diffraction grating tilting device 12 that is driven by receiving the control signal supplied from the diffraction grating control circuit 29, and changes the wavelength of incident light to a predetermined wavelength.
  • the light changed to the predetermined wavelength is incident on the active wavelength plate 6 through the convex lens 5a.
  • the active wave plate 6 functions as a quarter wave plate under the control of the controller 21.
  • the active wave plate 6 functioning as a quarter wave plate converts incident light from linearly polarized light to circularly polarized light.
  • the light converted into circularly polarized light is incident on the polarization beam splitter 7.
  • the polarization beam splitter 7 transmits light having a P-polarized component (approximately 50% of incident light) out of incident light and reflects light having an S-polarized component (approximately 50% of incident light).
  • the light having the S-polarized component reflected by the polarization beam splitter 7 is incident on the quarter-wave plate 9a via the convex lens 5b, the mirror 8a, the convex lens 5c, and the mirror 8b.
  • the quarter-wave plate 9a converts linearly polarized light into circularly polarized light by transmitting incident light.
  • the light converted into circularly polarized light enters the objective lens 10a.
  • the light By passing through the objective lens 10a, the light is converted from parallel light into convergent light, and is condensed on the recording layer 13 of the optical information recording medium 2.
  • the light having the P-polarized component transmitted through the polarization beam splitter 7 is incident on the quarter-wave plate 9b through the convex lens 5d, the mirror 8c, the convex lens 5e, and the mirror 8d.
  • the quarter-wave plate 9b converts linearly polarized light into circularly polarized light by transmitting incident light.
  • the light converted into circularly polarized light enters the objective lens 10b.
  • the light By passing through the objective lens 10b, the light is converted from parallel light into convergent light, and condensed on the recording layer of the optical information recording medium 2.
  • the light emitted from the light source 3 becomes two lights facing each other, and is condensed at the same position of the recording layer of the optical information recording medium 2. Then, at this position (condensing point), the two lights interfere with each other to form a minute hologram.
  • the formed hologram has 1-bit data information and records information “1” included in the light emitted from the light source 3.
  • the light source 3 does not emit light. At this time, information “0” is recorded by not forming a hologram on the recording layer of the optical information recording medium 2.
  • the diffraction grating control circuit 29 changes the wavelength ⁇ of the light emitted from the light source 3 at the wavelength interval ⁇ determined based on the numerical apertures (NA) of the objective lenses 10a and 10b for each information recording. Therefore, the diffraction grating control circuit 29 supplies a control signal for tilting the diffraction grating 4 to the diffraction grating tilting device 12 every time information is recorded, regardless of whether information “1” or “0” is recorded.
  • the diffraction grating tilting device 12 tilts the diffraction grating 4 for each information recording in accordance with a control signal supplied from the diffraction grating control circuit 29.
  • FIG. 4A shows an incident light path when the hologram 16a is formed by the light beams 17a and 18a having the wavelength ⁇ - ⁇ .
  • the information recorded on the recording layer 13 of the optical information recording medium 2 is “1”.
  • the light 17 a and the light 18 a are changed from the wavelength ⁇ of the light emitted from the light source 3 to the wavelength ⁇ by the diffraction grating control circuit 29, the diffraction grating tilting device 12, and the diffraction grating 4.
  • the light 17a and 18a interfere with each other at the condensing point 15a, thereby forming a minute hologram 16a at the position of the condensing point 15a.
  • the diffraction grating control circuit 29 controls the diffraction grating tilting device 12 to tilt the diffraction grating 4. Supply.
  • the diffraction grating tilting device 12 tilts the diffraction grating 4 according to the control signal supplied from the diffraction grating control circuit 29.
  • FIG. 4B shows an incident optical path when the hologram 16b is formed by the light 17b and the light 18b having the wavelength ⁇ .
  • the information recorded on the recording layer 13 of the optical information recording medium 2 is “1”.
  • the light 17b and the light 18b use the wavelength ⁇ of the light emitted from the light source 3, and change by the wavelength interval ⁇ as compared to the wavelengths ⁇ of the light 17a and 18a shown in FIG. 4A.
  • the light 17b and the light 18b interfere with each other at the condensing point 15b, thereby forming a minute hologram 16b at the position of the condensing point 15b.
  • the hologram 16 b is not formed, but the diffraction grating control circuit 29 controls the diffraction grating tilting device 12 to tilt the diffraction grating 4. Supply.
  • the diffraction grating tilting device 12 tilts the diffraction grating 4 according to the control signal supplied from the diffraction grating control circuit 29.
  • the hologram 16b has a wider grating pitch than the hologram 16a of FIG. 4A.
  • FIG. 4C shows an incident optical path when the hologram 16c is formed by the light 17c and the light 18c having the wavelength ⁇ + ⁇ .
  • the information recorded on the recording layer 13 of the optical information recording medium 2 is “1”.
  • the light 17c and the light 18c are changed from the wavelength ⁇ of the light emitted from the light source 3 to the wavelength ⁇ + ⁇ , and are changed by the wavelength interval ⁇ as compared with the wavelength ⁇ of the light used in FIG. 4B.
  • the light 17c and the light 18c interfere with each other at the condensing point 15c, thereby forming a minute hologram 16c at the position of the condensing point 15c.
  • the hologram 16 c is not formed, but the diffraction grating control circuit 29 controls the diffraction grating tilting device 12 to tilt the diffraction grating 4. Supply.
  • the diffraction grating tilting device 12 tilts the diffraction grating 4 according to the control signal supplied from the diffraction grating control circuit 29.
  • the hologram 16c has a wider grating pitch than the hologram 16b in FIG. 4B.
  • the condensing points 15a to 15c are moved in the plane of the recording layer 13 and in the thickness direction, and the same as described above at other recording positions of the recording layer 13 of the optical information recording medium 2.
  • information recording of 3-bit data can be performed three-dimensionally.
  • the light source 3 When reproducing information, the light source 3 emits linearly polarized light having a single wavelength. Light emitted from the light source 3 is converted into light having a predetermined wavelength via the diffraction grating 4.
  • the diffraction grating 4 is tilted by the diffraction grating tilting device 12 that is driven by receiving the control signal supplied from the diffraction grating control circuit 29, thereby changing the wavelength of incident light to a predetermined wavelength.
  • the light changed to the predetermined wavelength is incident on the active wavelength plate 6 through the convex lens 5a.
  • the active wave plate 6 functions as a half-wave plate under the control of the controller 21.
  • the active wave plate 6 functioning as a half-wave plate changes the polarization direction of incident light by 90 degrees.
  • the light whose polarization direction has been changed by 90 degrees is incident on the polarization beam splitter 7.
  • the polarizing beam splitter 7 reflects light having an S-polarized component of incident light (about 100% of incident light).
  • the light having the S-polarized component reflected by the polarization beam splitter 7 is incident on the quarter-wave plate 9a via the convex lens 5b, the mirror 8a, the convex lens 5c, and the mirror 8b.
  • the quarter-wave plate 9a converts linearly polarized light into circularly polarized light by transmitting incident light.
  • the light converted into circularly polarized light enters the objective lens 10a.
  • the light By passing through the objective lens 10a, the light is converted from parallel light into convergent light, and is condensed on the recording layer 13 of the optical information recording medium 2.
  • the light emitted from the light source 3 is focused on the recording layer of the optical information recording medium 2 only in one direction (objective lens 10a).
  • objective lens 10a object lens
  • the hologram is formed at this position (condensing point)
  • light is reflected by the hologram.
  • the hologram is not formed, the light passes through the recording layer 13, so that no reflected light can be obtained.
  • the light reflected by the hologram is transmitted through the objective lens 10a in the opposite direction, converted from diverging light to convergent light, and transmitted through the quarter-wave plate 9a.
  • the light By passing through the quarter-wave plate 9a, the light is converted from circularly polarized light to linearly polarized light.
  • the light converted into the linearly polarized light is incident on the polarization beam splitter 7 through the mirror 8b, the convex lens 5c, the mirror 8a, and the convex lens 5b.
  • the polarizing beam splitter 7 transmits light having a P-polarized component (approximately 100% of incident light) out of incident light.
  • the light having the P-polarized component transmitted through the polarization beam splitter 7 is received by the photodetector 11 through the convex lens 5f.
  • the diffraction grating control circuit 29 changes the wavelength ⁇ of the light emitted from the light source 3 at a wavelength interval ⁇ determined based on the numerical aperture (NA) of the objective lenses 10a and 10b, and each time information is reproduced, the diffraction grating A control signal for tilting the diffraction grating 4 is supplied to the tilting device 12.
  • the diffraction grating tilting device 12 tilts the diffraction grating 4 every time information is reproduced in accordance with the control signal supplied from the diffraction grating control circuit 29.
  • FIG. 5A shows an incident optical path and a reflected optical path when information is reproduced with light of wavelength ⁇ .
  • the light 19a is changed from the wavelength ⁇ of the light emitted from the light source 3 to the wavelength ⁇ by the diffraction grating control circuit 29, the diffraction grating tilting device 12, and the diffraction grating 4.
  • the hologram 16a is formed on the recording layer 13 of the optical information recording medium 2
  • the light 19a is reflected by the hologram 16a formed with the wavelength ⁇ - ⁇ at the position of the condensing point 15a and reflected light. Is received by the photodetector 11.
  • the information “1” is reproduced assuming that the hologram 16a is formed at the recording position.
  • the size of the lattice vector of the hologram 16a is 2 ⁇ / ( ⁇ ).
  • the hologram 16 a is not formed on the recording layer 13 of the optical information recording medium 2, the light 19 a is not reflected by the recording layer 13 and is not received by the photodetector 11.
  • information “0” is reproduced assuming that the hologram 16a is not formed at the recording position.
  • FIG. 5B shows an incident optical path and a reflected optical path when information is reproduced with the light 19b having the wavelength ⁇ .
  • the light 19b uses the wavelength ⁇ of the light emitted from the light source 3, and changes by the wavelength interval ⁇ as compared to the wavelength ⁇ of the light 19a shown in FIG. 5A.
  • the hologram 16b is formed on the recording layer 13 of the optical information recording medium 2
  • the light 19b is reflected by the hologram 16b formed with the wavelength ⁇ at the position of the condensing point 15b, and the reflected light is Light is received by the photodetector 11.
  • the information “1” is reproduced assuming that the hologram 16b is formed at the recording position.
  • the size of the lattice vector of the hologram 16b is 2 ⁇ / ⁇ .
  • the hologram 16 b is not formed on the recording layer 13 of the optical information recording medium 2, the light 19 b is not reflected by the recording layer 13 and is not received by the photodetector 11. At this time, information “0” is reproduced assuming that the hologram 16b is not formed at the recording position.
  • FIG. 5C shows an incident light path and a reflected light path when information is reproduced by the light 19c having the wavelength ⁇ + ⁇ .
  • the light 19c uses the wavelength ⁇ of the light emitted from the light source 3, and changes by the wavelength interval ⁇ as compared with the wavelength ⁇ of the light 19b shown in FIG. 5B.
  • the hologram 16c is formed on the recording layer 13 of the optical information recording medium 2
  • the light 19c is reflected by the hologram 16c formed with the wavelength ⁇ + ⁇ at the position of the condensing point 15c, and the reflected light is The light is received by the photodetector 11.
  • the information “1” is reproduced assuming that the hologram 16c is formed at the recording position.
  • the size of the lattice vector of the hologram 16c is 2 ⁇ / ( ⁇ + ⁇ ).
  • the hologram 16 c is not formed on the recording layer 13 of the optical information recording medium 2, the light 19 c is not reflected by the recording layer 13 and is not received by the photodetector 11. At this time, information “0” is reproduced assuming that the hologram 16c is not formed at the recording position.
  • the reflected light from the three types of holograms 16a to 16c having different grating pitches is received by the photodetector 11.
  • the information of the 3-bit data recorded on the recording layer 13 of the optical information recording medium 2 can be reproduced.
  • the light 19a having the wavelength ⁇ is reflected by the hologram 16a, but is not reflected by the holograms 16b and 16c formed at other wavelengths ⁇ and ⁇ + ⁇ .
  • the light 19b having the wavelength ⁇ is reflected by the hologram 16b, but is not reflected by the holograms 16a and 16c formed by other wavelengths ⁇ and ⁇ + ⁇ .
  • the light 19c having the wavelength ⁇ + ⁇ is reflected by the hologram 16c, but is not reflected by the holograms 16a and 16b formed by other wavelengths ⁇ and ⁇ .
  • FIG. 6 shows a hologram pattern formed on the recording layer 13 of the optical information recording medium 2.
  • the size in the optical axis direction of the condensing point in the recording layer 13 of the optical information recording medium 2 is that the wavelength of light is ⁇ , the numerical apertures of the objective lenses 10a and 10b are NA, and the refractive index of the recording layer 13 is n. Then, it is expressed by 4n ⁇ / NA 2 .
  • the size of the hologram formed in the recording layer 13 of the optical information recording medium 2 in the optical axis direction is approximately 4 n ⁇ / NA 2 .
  • NA numerical aperture
  • the horizontal axis represents the reproduction wavelength
  • the vertical axis represents the reproduction signal level.
  • the total signal level of the reflected light from the hologram formed by the light of wavelengths ⁇ ⁇ ⁇ before and after the recording wavelength ⁇ is 1 or less. It is necessary to set the wavelength interval ⁇ .
  • the wavelength interval between the signal levels 1 and 0.5 is ⁇ 1
  • the wavelength interval between the signal levels 1 and 0 is ⁇ 2.
  • ⁇ 1 2.49 nm
  • ⁇ 2 5.63 nm.
  • the hologram When ⁇ ⁇ ⁇ 1, the hologram is formed only with the light of the wavelength ⁇ ⁇ ⁇ before and after the recording wavelength ⁇ , and the hologram is not formed with the light of the recording wavelength ⁇ , information is reproduced using the light of the reproduction wavelength ⁇ .
  • each signal level obtained from holograms formed at the wavelengths before and after that becomes 0.5 or more, and the total of the signal levels becomes 1 or more.
  • the wavelength interval ⁇ needs to satisfy ⁇ 1 ⁇ in order to suppress the influence of crosstalk below an allowable value and correctly determine that the data corresponding to the wavelength 405 nm is “0”.
  • the wavelength interval ⁇ is preferably set so as to satisfy ⁇ ⁇ ⁇ 2.
  • the wavelength interval ⁇ is set so as to satisfy ⁇ 1 ⁇ and ⁇ ⁇ ⁇ 2.
  • an intermediate value between ⁇ 1 and ⁇ 2 is set as the wavelength interval ⁇ .
  • FIGS. 8A and 8B are graphs showing ⁇ 1 and ⁇ 2 when ⁇ and NA are changed, respectively.
  • the horizontal axis indicates the numerical aperture (NA)
  • the vertical axis indicates the half width (wavelength interval).
  • ⁇ 1 and ⁇ 2 are both proportional to the square of the numerical aperture (NA).
  • NA numerical aperture
  • ⁇ 1 and ⁇ 2 are both proportional to ⁇ .
  • the center wavelength of the light used for recording / reproduction is ⁇
  • the numerical aperture of the objective lens is NA
  • ⁇ 1 When ⁇ 2 is a value given by the above equation, the influence of crosstalk can be suppressed by setting ⁇ so that ⁇ 1 ⁇ is satisfied. Further, by determining ⁇ so as to satisfy ⁇ ⁇ ⁇ 2, the multiplicity can be increased (the recording density can be increased).
  • the diffraction grating 4 and the diffraction grating tilting device 12 have been described as wavelength changing means of the present invention.
  • the present invention is not limited to this, and the wavelength changing means is light emitted from the light source 3. Any configuration can be used as long as the wavelength can be changed.
  • the optical information processing apparatus 100 is configured to perform wavelength multiplexing recording and wavelength multiplexing reproduction with respect to the optical information recording medium 2, but is not limited to such a configuration.
  • a configuration capable of performing at least one of wavelength multiplexing reproduction may be used.

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Abstract

　光学的情報処理装置は、光源（３）から出射した光の波長λを変化させる波長変化部、波長変化部で変化された波長の光を光情報記録媒体（２）に集光する集光部を備える。波長変化部は、集光部に設けられた対物レンズ（１０ａ，１０ｂ）の開口数（ＮＡ）を基に決定された波長の間隔Δλで光源（３）から出射した光の波長λを変化させる。これにより、波長多重記録や波長多重再生において、クロストークの影響を抑えつつ、高密度な情報記録や高密度に記録した情報の再生を行うことができる。

Description

光学的情報処理装置及び光学的情報処理方法
　本発明は、光情報記録媒体への情報の記録及び光情報記録媒体に記録した情報の再生の少なくとも何れか一方を行う光学的情報処理装置及び光学的情報処理方法に関する。
　光情報記録媒体の面の領域だけでなく、光情報記録媒体の厚さ方向の領域も利用することにより、光情報記録媒体に３次元的に情報の記録を行うマイクロホログラム記録再生技術が非特許文献１に開示されている。
　非特許文献１に開示されている光学的情報記録再生装置を、図９を参照して説明する。
　図示するように、光学的情報記録再生装置５０は、光源３２と、凹レンズ３３と、凸レンズ３４ａ，３４ｂと、ビームスプリッタ３５ａ，３５ｂと、ミラー３６ａ～３６ｅと、シャッタ３７と、１／４波長板３８ａ，３８ｂと、対物レンズ３９ａ，３９ｂと、光検出器４０と、から構成されている。
　この光学的情報記録再生装置５０が光情報記録媒体３１に情報を記録する動作を説明する。情報の記録時において、シャッタ３７は、図示しないコントローラ等により開制御される。情報“１”を光情報記録媒体３１に記録する場合、光源３２は、光を出射する。光源３２から出射した光は、凹レンズ３３及び凸レンズ３４ａを透過して径が拡大され、ビームスプリッタ３５ａに入射する。ビームスプリッタ３５ａに入射した光のうち、一部（例えばＰ偏光）はビームスプリッタ３５ａを透過し、一部（例えばＳ偏光）はビームスプリッタ３５ｂで反射される。
　ビームスプリッタ３５ａを透過した光は、ミラー３６ａ、ミラー３６ｂで反射され、ビームスプリッタ３５ｂ、１／４波長板３８ａを透過する。１／４波長板３８ａを透過することにより、光は直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズ３９ａを透過する。対物レンズ３９ａを透過することにより、光は、平行光から収束光に変換され、光情報記録媒体３１の記録層に集光される。
　また、ビームスプリッタ３５ａで反射された光は、ミラー３６ｃ、ミラー３６ｄ、ミラー３６ｅで反射され、シャッタ３７、１／４波長板３８ｂを透過する。１／４波長板３８ｂを透過することにより、光は直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズ３９ｂを透過する。対物レンズ３９ｂを透過することにより、光は、平行光から収束光に変換され、光情報記録媒体３１の記録層に集光される。
　これにより、光源３２から出射した光は、互いに対向する２つの光となって、光情報記録媒体３１の記録層の同一位置に集光される。そして、この位置（集光点）において、互いに対向する２つの光が干渉し合うことにより、微少なホログラムが形成される。形成されたホログラムは、ビットデータ“１”を表し、光源３２から出射した光に含まれる情報“１”を記録することができる。一方、情報“０”を光情報記録媒体３１に記録する場合、光源３２は、光を出射しない。この場合、光情報記録媒体３１の記録層にホログラムは形成されず、情報“０”が記録される。
　光学的情報記録再生装置５０は、集光点を、光情報記録媒体３１の記録層の面方向だけでなく、記録層の厚さ方向に移動させることができる。これにより、記録層の面だけでなく、記録層の厚さ方向にもホログラムを形成することができ、光情報記録媒体３１に３次元的に情報を記録することができる。
　次に、光学的情報記録再生装置５０が、光情報記録媒体３１に記録されている情報を再生する動作を説明する。情報の再生時において、シャッタ３７は、図示しないコントローラ等により閉制御される。再生時、光源３２は、光を出射する。光源３２から出射した光は、凹レンズ３３及び凸レンズ３４ａを透過して径が拡大され、ビームスプリッタ３５ａに入射する。ビームスプリッタ３５ａに入射した光のうち、一部（例えば、Ｐ偏光）はビームスプリッタ３５ａを透過し、また、一部（例えば、Ｓ偏光）はビームスプリッタ３５ａで反射される。
　ビームスプリッタ３５ａを透過した光は、ミラー３６ａ、ミラー３６ｂで反射され、ビームスプリッタ３５ｂ、１／４波長板３８ａを透過する。１／４波長板３８ａを透過することにより、光は、直線偏光から円偏光に変換され、対物レンズ３９ａを透過する。対物レンズ３９ａを透過することにより、光は、平行光から収束光に変換され、光情報記録媒体３１の記録層に集光される。
　一方、ビームスプリッタ３５ａで反射された光は、ミラー３６ｃ、ミラー３６ｄ、ミラー３６ｅで反射されるが、シャッタ３７で遮断され、光情報記録媒体３１の記録層に集光されない。これにより、光源３２から出射した光は、光情報記録媒体３１の記録層において、一方向のみから集光され、集光点にホログラムが形成されていれば、ホログラムにより反射される。
　ホログラムで反射された光は、上記とは逆向きに対物レンズ３９ａを透過して発散光から平行光に変換され、１／４波長板３８ａを透過する。１／４波長板３８ａを透過することにより、光は、円偏光から直線偏光へ変換され、ビームスプリッタ３５ｂで反射される。ビームスプリッタ３５ｂで反射された光は、凸レンズ３４ｂを透過することにより、平行光から収束光に変換され、光検出器４０で受光される。これにより、反射光が検出されれば、ホログラムが形成されており、ビットデータ“１”が再生される。一方、反射光が検出されなければ、ホログラムが形成されておらず、ビットデータ“０”が再生される。
　光学的情報記録再生装置５０は、情報の記録時と同様、情報の再生時においても、集光点を、光情報記録媒体３１の記録層の面方向だけでなく、記録層の厚さ方向に移動させることができる。これにより、記録層の面に形成されたホログラムだけでなく、記録層の厚さ方向に形成されたホログラムから情報を読み出すことができ、光情報記録媒体３１に対して３次元的に情報の再生を行うことができる。
　上記構成の光学的情報記録再生装置５０では、光情報記録媒体の各記録位置に記録される情報が１ビットのデータであり、記録容量に限界があり、十分な記録容量が得られないことがある。
　光情報記録媒体の記録容量を増大する技術として、特許文献１には、ページ型のホログラム記録に用いられている波長多重記録が開示されている。波長多重記録は、光情報記録媒体の記録層の同一位置において、一定の波長の間隔で複数のホログラム（回折格子）を形成するものである。これにより、光情報記録媒体の記録層の同一位置で複数ビットの多重記録再生を行うことができる。
特開２００８－２０３７７２号公報
ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス・第４５巻・第２Ｂ号・２００６・第１２３９ページ～第１２４５ページ
　ここで、複数のホログラムを形成する波長の間隔は、再生すべきホログラムから受け取る信号レベルに対する、他のホログラムから受け取る信号レベルの比で示されるクロストークの影響を受けないように設定しなければならない。これは、再生対象となっているホログラム以外のホログラムに記録された情報を受け取らないようにするためである。
　クロストークを小さくするためには、波長の間隔は大きい方が望ましいが、他の条件が同一ならば、記録密度が小さくなってしまう。一方、波長の間隔を小さくすると、他の条件が同一ならば、記録密度は大きくなるが、クロストークが増大してしまう。このため、クロストークを許容値以下に抑えつつ、記録密度を大きくすることが望まれるが、従来技術には、この課題を達成する技術は開示されていない。
　本発明は、光情報記録媒体に対して、クロストークの影響を抑えつつ、高密度な情報記録や高密度に記録した情報の再生を行える光学的情報処理装置及び光学的情報処理方法を提供することを目的とする。
　本発明の第１の観点に係る光学的情報処理装置は、
　光情報記録媒体に対して、波長多重記録及び波長多重再生の少なくとも何れか一方を行う光学的情報処理装置であって、
　光源から出射した光の波長を変化させる波長変化手段と、
　前記波長変化手段で変化された波長の光を前記光情報記録媒体に集光する集光手段と、を備え、
　前記波長変化手段は、前記集光手段に設けられた対物レンズの開口数を基に決定された波長の間隔で前記光源から出射した光の波長を変化させる。
　本発明の第２の観点に係る光学的情報処理装置は、
　光情報記録媒体に対して、波長多重記録及び波長多重再生の少なくとも何れか一方を行う光学的情報処理装置であって、
　それぞれ波長が異なる複数の光を順次出射する光出射手段と、
　前記光出射手段から出射した光を前記光情報記録媒体に集光する集光手段と、
を備え、
　前記光出射手段は、前記集光手段に設けられた対物レンズの開口数を基に決定された波長の間隔で波長を変化させた前記複数の光を順次出射する。
　本発明の第３の観点に係る光学的情報処理方法は、
　光情報記録媒体に対して、波長多重記録及び波長多重再生の少なくとも何れか一方を行う光学的情報処理方法であって、
　光源から出射した光の波長を変化させる波長変化工程と、
　前記波長変化工程で変化された波長の光を前記光情報記録媒体に集光する集光工程と、を有し、
　前記波長変化工程では、前記集光工程で用いられる対物レンズの開口数を基に決定された波長の間隔で前記光源から出射した光の波長を変化させる。
　本発明の第４の観点に係る光学的情報処理方法は、
　光情報記録媒体に対して、波長多重記録及び波長多重再生の少なくとも何れか一方を行う光学的情報処理方法であって、
　それぞれ波長が異なる複数の光を順次出射する光出射工程と、
　前記光出射工程で出射した光を前記光情報記録媒体に集光する集光工程と、を有し、
　前記光出射工程では、前記集光工程で用いられる対物レンズの開口数を基に決定された波長の間隔で波長を変化させた前記複数の光を順次出射する。
　本発明によれば、光情報記録媒体に対して、クロストークの影響を抑えつつ、高密度な情報記録や高密度に記録した情報の再生を行うことができる。
本発明の一実施形態に係る光学的情報処理装置の全体構成を示す図である。 図１の光情報記録媒体の構造を示す図である。 図１の光学ユニットの構成を示す図である。 本実施形態に係る光学的情報処理装置において、光情報記録媒体に情報を記録する際の入射光路を示す図（その１）である。 本実施形態に係る光学的情報処理装置において、光情報記録媒体に情報を記録する際の入射光路を示す図（その２）である。 本実施形態に係る光学的情報処理装置において、光情報記録媒体に情報を記録する際の入射光路を示す図（その３）である。 本実施形態に係る光学的情報処理装置において、光情報記録媒体に記録された情報を再生する際の入射光路及び反射光路を示す図（その１）である。 本実施形態に係る光学的情報処理装置において、光情報記録媒体に記録された情報を再生する際の入射光路及び反射光路を示す図（その２）である。 本実施形態に係る光学的情報処理装置において、光情報記録媒体に記録された情報を再生する際の入射光路及び反射光路を示す図（その３）である。 本実施形態に係る光学的情報処理装置において、光情報記録媒体の記録層に形成されたホログラムの一例を示す図である。 本実施形態に係る光学的情報処理装置において、記録波長を中心波長として、再生波長を変化させた時にホログラムから得られた各信号レベルを示す図である。 本実施形態に係る光学的情報処理装置において、波長（λ）、開口数（ＮＡ）を変化させた場合に得られたΔλ１の値を示す図である。 本実施形態に係る光学的情報処理装置において、波長（λ）、開口数（ＮＡ）を変化させた場合に得られたΔλ２の値を示す図である。 従来の光学的情報処理装置における光学ユニットの構成を示す図である。
　以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、本発明は、以下の実施形態及び図面の内容によって限定されるものではない。また、本発明は、その趣旨を変更しない範囲で以下の実施形態及び図面の内容に変更（構成要素の付加、変更、又は、削除）を適宜加えることができるのは勿論である。また、以下では、理解を容易にするために、本発明の実施形態において重要でない、公知の技術的事項については説明を適宜省略している。
　図１は、本実施形態に係る光学的情報処理装置１００の全体構成を示した図である。図１に示すように、この光学的情報処理装置１００は、光学ユニット１と、光学ユニット移動装置２０と、コントローラ２１と、アクティブ波長板駆動回路２２と、変調回路２３と、記録信号生成回路２４と、光源駆動回路２５と、増幅回路２６と、再生信号処理回路２７と、復調回路２８と、回折格子制御回路２９と、集光点制御回路３０と、を備える。
　光学的情報処理装置１００によって情報が記録され、又は、情報が読み出される（再生される）光情報記録媒体２は、図２に示すように、基板１４ａと基板１４ｂとの間に記録層１３が挟まれた構成となっている。基板１４ａ、１４ｂの材料としては、例えばガラスが用いられる。記録層１３の材料としては例えばフォトポリマが用いられる。
　光学ユニット１は、図３に示すように、光源３と、回折格子４と、凸レンズ５ａ～５ｆと、アクティブ波長板６と、偏光ビームスプリッタ７と、ミラー８ａ～８ｄと、１／４波長板９ａ，９ｂと、対物レンズ１０ａ，１０ｂと、光検出器１１と、回折格子傾斜装置１２と、から構成される。
　光源３は、回折格子４を外部共振器とする半導体レーザから構成される。光源３は、コントローラ２１（図１参照）の制御の下、光情報記録媒体２の記録位置にホログラムを形成する際に、回折格子４に向けて直線偏光の単一波長の光を出射する。
　回折格子４は、回折格子傾斜装置１２により傾斜可能に保持される。回折格子４が傾斜されることにより、光源３から入射する光の入射角度が変わり、波長が変化する。
　回折格子傾斜装置１２は、回折格子制御回路２９から供給される制御信号に従って、回折格子４を傾斜させる。なお、本実施形態において、回折格子４及び回折格子傾斜装置１２は、本発明の波長変化手段としての役割を担う。
　レンズ５ａ～５ｆは、それぞれに入射する光を、発散光から平行光又は平行光から収束光に変換する。なお、本実施形態において、レンズ５ａ～５ｆとして、図３に示すように、両凸レンズを採用しているが、非球面レンズを用いても良い。
　アクティブ波長板６は、コントローラ２１の制御の下、１／４波長板としての機能と１／２波長板としての機能とを切り替える。アクティブ波長板６は、一軸の屈折率異方性を有する液晶層が２枚の基板に挟まれた構成となっている。２枚の基板の液晶層と向かい合う面には、液晶層に交流電圧を印加するための透明電極が設けられている。
　液晶層に所定の実効値（例えば２．５Ｖ）の交流電圧が印加されると、液晶層の光学軸の方向は、入射光の光軸に垂直な方向とその光軸に平行な方向との中間（角度４５°）の方向となる。この時、液晶層を透過する光に生じる、光学軸と光軸とを含む面に平行な方向の偏光成分と垂直な方向との偏光成分との間の位相差はπ／２となり、アクティブ波長板６は１／４波長板として機能する。１／４波長板として機能するアクティブ波長板６は、入射した直線偏光を円偏光に変換する。
　一方、液晶層に所定の実効値（例えば０Ｖ）の交流電圧が印加されると、液晶層の光学軸の方向は、入射光の光軸に垂直な方向となる。この時、液晶層を透過する光に生じる、光学軸と光軸とを含む面に平行な方向の偏光成分と垂直な方向の偏光成分の間の位相差はπとなり、アクティブ波長板６は１／２波長板として機能する。１／２波長板として機能するアクティブ波長板６は、入射した直線偏光の偏光方向を９０°変化させる。
　偏光ビームスプリッタ７は、入射される光の偏光成分にしたがって光路を分岐する。偏光ビームスプリッタ７は、入射面に平行なＰ偏光成分を有する光を透過し、入射面に垂直なＳ偏光成分を有する光を反射する。
　ミラー８ａ～８ｄは、光路を変更し、前段の部材から入射される光を後段の部材に導くために配置される。
　１／４波長板９ａ，９ｂは、入射する光が直線偏光の場合は、直線偏光を円偏光に変換し、また、入射する光が円偏光の場合は、円偏光を直線偏光に変換する。
　対物レンズ１０ａ，１０ｂは、透過する光を、対物レンズ１０ａ，１０ｂの焦点距離の位置に集光する。対物レンズ１０ａを透過する光は、光情報記録媒体２の一側の面に集光され、対物レンズ１０ｂを透過する光は、光情報記録媒体２の他側の面に集光される。対物レンズ１０ａ，１０ｂは、図３に示すように、光情報記録媒体２を介して対向し、対物レンズ１０ａが集光する第１の光路における記録光と対物レンズ１０ｂが集光する第２の光路における記録光とが同一位置に集光するように設けられている。さらに、対物レンズ１０ａ，１０ｂは、対物レンズ１０ａを透過する光の光軸と、対物レンズ１０ｂを透過する光の光軸とが、同一直線上に存在するように配置されている。なお、本実施形態において、対物レンズ１０ａ，１０ｂとして、図３に示すように、両凸レンズを採用しているが、非球面レンズを用いても良い。
　光検出器１１は、光情報記録媒体２に形成されるホログラムからの反射光を検出する。光検出器１１は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＰＩＮフォトダイオード等の受光素子で構成される。
　図１に戻り、コントローラ２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等（何れも図示せず）から構成され、光学的情報処理装置１００の全体の制御を行う。
　アクティブ波長板駆動回路２２は、光情報記録媒体２へ情報を記録する際、光学ユニット１のアクティブ波長板６が１／４波長板として機能するよう、アクティブ波長板６の液晶層に交流電圧（例えば実効値２．５Ｖ）を印加する。また、アクティブ波長板駆動回路２２は、光情報記録媒体２から情報を再生する際、光学ユニット１のアクティブ波長板６が１／２波長板として機能するよう、アクティブ波長板６の液晶層に交流電圧（例えば実効値０Ｖ）を印加する。
　変調回路２３は、光情報記録媒体２へ情報を記録する際、記録データとして外部から入力された信号を所定の変調規則に従って変調する。
　記録信号生成回路２４は、変調回路２３で変調された信号に基づいて、光学ユニット１の光源３を駆動するための記録信号を生成する。
　光源駆動回路２５は、光情報記録媒体２へ情報を記録する際、記録信号生成回路２４で生成された記録信号に基づいて、光源３へ記録信号に応じた電流を供給して光源３を駆動する。また、光源駆動回路２５は、光情報記録媒体２から情報を再生する際、光源３からの出射光の大きさが一定になるように、光源３へ一定の電流を供給して光源３を駆動する。
　増幅回路２６は、光情報記録媒体２から情報を再生する際、光学ユニット１の光検出器１１から出力される電圧信号を増幅する。
　再生信号処理回路２７は、増幅回路２６で増幅された電圧信号に基づいて、光情報記録媒体２に記録された情報を表す再生信号の生成、波形等化、二値化を行う。
　復調回路２８は、再生信号処理回路２７で二値化された信号を所定の復調規則に従って復調し、再生データとして外部へ出力する。
　回折格子制御回路２９は、情報記録時又は情報再生時において、予め決定されている波長の間隔（単位波長）Δλで波長λを変化させるよう、回折格子４を傾ける制御信号を回折格子傾斜装置１２に供給する。波長の間隔Δλは、対物レンズ１０ａ，１０ｂの開口数（ＮＡ）を基に予め決定され、光学的情報処理装置１００が備える内部メモリ又は外部メモリに予め記憶されている。
　集光点制御回路３０は、光学ユニット移動装置２０に制御信号を供給する。
　光学ユニット移動装置２０は、集光点制御回路３０から供給される制御信号により、光情報記録媒体２における集光点を記録層１３の面及び厚さ方向へ移動させる。
　次に、光学ユニット１が光情報記録媒体２に情報を記録する際の動作を説明する。
　情報“１”を光情報記録媒体２に記録する場合、光源３は直線偏光の単一波長の光を出射する。光源３から出射された光は、回折格子４を介して所定波長の光に変換される。この時、回折格子４は、回折格子制御回路２９から供給される制御信号を受け取ることで駆動する回折格子傾斜装置１２により傾斜され、入射する光の波長を所定波長に変化させる。
　所定波長に変化された光は、凸レンズ５ａを介してアクティブ波長板６に入射される。アクティブ波長板６は、コントローラ２１の制御の下、１／４波長板として機能する。１／４波長板として機能するアクティブ波長板６は、入射された光を直線偏光から円偏光に変換する。円偏光に変換された光は、偏光ビームスプリッタ７に入射される。
　偏光ビームスプリッタ７は、入射される光のうち、Ｐ偏光成分を有する光（入射光の約５０％）を透過し、Ｓ偏光成分を有する光（入射光の約５０％）を反射する。
　偏光ビームスプリッタ７で反射されたＳ偏光成分を有する光は、凸レンズ５ｂ、ミラー８ａ、凸レンズ５ｃ、ミラー８ｂを介して、１／４波長板９ａに入射される。
　１／４波長板９ａは、入射される光を透過することにより直線偏光から円偏光に変換する。円偏光に変換された光は、対物レンズ１０ａに入射される。
　対物レンズ１０ａを透過することにより、光は、平行光から収束光に変換され、光情報記録媒体２の記録層１３に集光される。
　一方、偏光ビームスプリッタ７を透過したＰ偏光成分を有する光は、凸レンズ５ｄ、ミラー８ｃ、凸レンズ５ｅ、ミラー８ｄを介して、１／４波長板９ｂに入射される。
　１／４波長板９ｂは、入射される光を透過することにより直線偏光から円偏光に変換する。円偏光に変換された光は、対物レンズ１０ｂに入射される。
　対物レンズ１０ｂを透過することにより、光は、平行光から収束光に変換され、光情報記録媒体２の記録層に集光される。
　これにより、光源３から出射した光は、互いに対向する２つの光となって、光情報記録媒体２の記録層の同一の位置において集光される。そして、この位置（集光点）において、２つの光が互いに干渉し合うことにより、微小なホログラムが形成される。形成されたホログラムは、１ビットデータの情報を有し、光源３から出射した光に含まれる情報“１”を記録する。
　一方、情報“０”を光情報記録媒体２に記録する場合、光源３は光を出射しない。このとき、光情報記録媒体２の記録層にホログラムを形成しないことにより、情報“０”を記録する。
　つづいて、波長多重記録を行う一例について、図４Ａ～図４Ｃを参照して説明する。
　回折格子制御回路２９は、情報記録毎に、光源３から出射する光の波長λを、対物レンズ１０ａ，１０ｂの開口数（ＮＡ）を基に決定された波長の間隔Δλで変化させる。このため、回折格子制御回路２９は、情報“１”，“０”の何れを記録する場合でも、情報記録毎に、回折格子傾斜装置１２に回折格子４を傾斜させる制御信号を供給する。回折格子傾斜装置１２は、回折格子制御回路２９から供給される制御信号に従って、情報記録毎に、回折格子４を傾斜させる。
　図４Ａは、波長λ－Δλの光１７ａ，１８ａでホログラム１６ａを形成する時の入射光路を示している。このとき、光情報記録媒体２の記録層１３に記録する情報は“１”である。光１７ａ及び光１８ａは、回折格子制御回路２９、回折格子傾斜装置１２、回折格子４により、光源３から出射した光の波長λから波長λ－Δλに変化したものである。この光１７ａ及び１８ａが集光点１５ａにおいて互いに干渉し合うことにより、集光点１５ａの位置に微小なホログラム１６ａを形成する。
　一方、光情報記録媒体２の記録層１３に記録する情報が“０”の時、ホログラム１６ａは形成されないが、回折格子制御回路２９は、回折格子傾斜装置１２に回折格子４を傾斜させる制御信号を供給する。回折格子傾斜装置１２は、回折格子制御回路２９から供給される制御信号に従って、回折格子４を傾斜させる。
　図４Ｂは、波長λの光１７ｂ，光１８ｂでホログラム１６ｂを形成する時の入射光路を示している。このとき、光情報記録媒体２の記録層１３に記録する情報は“１”である。光１７ｂ及び光１８ｂは、光源３から出射した光の波長λを用いるものであり、図４Ａで示される光１７ａ，１８ａの波長λ－Δλと比べて波長の間隔Δλ分変化している。この光１７ｂ及び光１８ｂが集光点１５ｂにおいて互いに干渉し合うことにより、集光点１５ｂの位置に微小なホログラム１６ｂを形成する。
　一方、光情報記録媒体２の記録層１３に記録する情報が“０”の時、ホログラム１６ｂは形成されないが、回折格子制御回路２９は、回折格子傾斜装置１２に回折格子４を傾斜させる制御信号を供給する。回折格子傾斜装置１２は、回折格子制御回路２９から供給される制御信号に従って、回折格子４を傾斜させる。なお、ホログラム１６ｂは、図４Ａのホログラム１６ａよりも格子のピッチが広い。
　図４Ｃは、波長λ＋Δλの光１７ｃ、光１８ｃでホログラム１６ｃを形成する時の入射光路を示している。この時、光情報記録媒体２の記録層１３に記録する情報は“１”である。光１７ｃ及び光１８ｃは、光源３から出射した光の波長λから波長λ＋Δλに変化したものであり、図４Ｂで用いた光の波長λと比べて波長の間隔Δλ分変化している。この光１７ｃ及び光１８ｃが集光点１５ｃにおいて互いに干渉し合うことにより、集光点１５ｃの位置に微小なホログラム１６ｃを形成する。
　一方、光情報記録媒体２の記録層１３に記録する情報が“０”の時、ホログラム１６ｃは形成されないが、回折格子制御回路２９は、回折格子傾斜装置１２に回折格子４を傾斜させる制御信号を供給する。回折格子傾斜装置１２は、回折格子制御回路２９から供給される制御信号に従って、回折格子４を傾斜させる。なお、ホログラム１６ｃは、図４Ｂのホログラム１６ｂよりも格子のピッチが広い。
　このように、波長の間隔Δλで波長を変化させて得られる３通りの光１７ａ～１７ｃ、光１８ａ～１８ｃを用いて、それぞれ格子のピッチが異なる３種類のホログラム１６ａ～１６ｃを形成するか否かにより、光情報記録媒体２の記録層１３の同一記録位置に３ビットデータの情報記録ができる。
　そして、コントローラ２１の制御の下、集光点１５ａ～１５ｃを記録層１３の面内及び厚さ方向へ移動し、光情報記録媒体２の記録層１３の他の記録位置においても上記と同様の波長多重記録を行うことにより、３ビットデータの情報記録を３次元的に行うことができる。
　次に、本実施形態に係る光学ユニット１が光情報記録媒体２に記録されている情報を再生する際の動作を説明する。
　情報を再生する際、光源３は、直線偏光の単一波長の光を出射する。光源３から出射された光は、回折格子４を介して所定波長の光に変換される。回折格子４は、回折格子制御回路２９から供給される制御信号を受け取ることで駆動する回折格子傾斜装置１２により傾斜され、これにより、入射する光の波長を所定波長に変化させる。
　所定波長に変化された光は、凸レンズ５ａを介してアクティブ波長板６に入射される。アクティブ波長板６は、コントローラ２１の制御の下、１／２波長板として機能する。１／２波長板として機能するアクティブ波長板６は、入射された光の偏光方向を９０度変化させる。偏光方向が９０度変化された光は、偏光ビームスプリッタ７に入射される。
　偏光ビームスプリッタ７は、入射される光のＳ偏光成分を有する光（入射光の約１００％）を反射する。
　偏光ビームスプリッタ７で反射されたＳ偏光成分を有する光は、凸レンズ５ｂ、ミラー８ａ、凸レンズ５ｃ、ミラー８ｂを介して、１／４波長板９ａに入射される。
　１／４波長板９ａは、入射される光を透過することにより直線偏光から円偏光に変換する。円偏光に変換された光は、対物レンズ１０ａに入射される。
　対物レンズ１０ａを透過することにより、光は、平行光から収束光に変換され、光情報記録媒体２の記録層１３に集光される。
　これにより、光源３から出射した光は、光情報記録媒体２の記録層に一方向のみ（対物レンズ１０ａ）に集光される。そして、この位置（集光点）においてホログラムが形成されている場合、光はホログラムで反射される。一方、ホログラムが形成されていない場合、光は記録層１３を透過するので、反射光は得られない。
　ホログラムで反射された光は、上記とは逆向きに対物レンズ１０ａを透過して発散光から収束光に変換され、１／４波長板９ａを透過する。
　１／４波長板９ａを透過することにより、光は、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光は、ミラー８ｂ、凸レンズ５ｃ、ミラー８ａ、凸レンズ５ｂを介して、偏光ビームスプリッタ７に入射される。
　偏光ビームスプリッタ７は、入射される光の内、Ｐ偏光成分を有する光（入射光の約１００％）を透過する。
　偏光ビームスプリッタ７を透過したＰ偏光成分を有する光は、凸レンズ５ｆを介して、光検出器１１で受光される。
　これにより、光検出器１１において反射光が検出されれば、光情報記録媒体２の記録層にホログラムが形成されており、情報“１”が再生される。一方、反射光が検出されなければ、光情報記録媒体２の記録層にホログラムが形成されておらず、情報“０”が再生される。
　つづいて、波長多重再生を行う一例について、図５Ａ～図５Ｃを参照して説明する。
　回折格子制御回路２９は、光源３から出射する光の波長λを、対物レンズ１０ａ，１０ｂの開口数（ＮＡ）を基に決定された波長の間隔Δλで変化させ、情報再生毎に、回折格子傾斜装置１２に回折格子４を傾斜させる制御信号を供給する。回折格子傾斜装置１２は、回折格子制御回路２９から供給される制御信号に従って、情報再生毎に、回折格子４を傾斜させる。
　図５Ａは、波長λ－Δλの光で情報を再生する時の入射光路及び反射光路を示している。光１９ａは、回折格子制御回路２９、回折格子傾斜装置１２、回折格子４により、光源３から出射した光の波長λから波長λ－Δλに変化したものである。この場合、光情報記録媒体２の記録層１３にホログラム１６ａが形成されていると、光１９ａは集光点１５ａの位置において波長λ－Δλで形成されたホログラム１６ａで反射され、反射された光は、光検出器１１で受光される。これにより、当該記録位置にホログラム１６ａが形成されているとして情報“１”が再生される。なお、この時のホログラム１６ａの格子ベクトルの大きさは２π／（λ－Δλ）である。一方、光情報記録媒体２の記録層１３にホログラム１６ａが形成されていないと、光１９ａは、記録層１３で反射されず、光検出器１１で受光されない。この時、当該記録位置にはホログラム１６ａが形成されていないとして情報“０”が再生される。
　図５Ｂは、波長λの光１９ｂで情報を再生する時の入射光路及び反射光路を示している。光１９ｂは、光源３から出射した光の波長λを用いるものであり、図５Ａで示される光１９ａの波長λ－Δλと比べて波長の間隔Δλ分変化している。この場合、光情報記録媒体２の記録層１３にホログラム１６ｂが形成されていると、光１９ｂは集光点１５ｂの位置において波長λで形成されたホログラム１６ｂで反射され、反射された光は、光検出器１１で受光される。これにより、当該記録位置にホログラム１６ｂが形成されているとして情報“１”が再生される。なお、この時のホログラム１６ｂの格子ベクトルの大きさは２π／λである。一方、光情報記録媒体２の記録層１３にホログラム１６ｂが形成されていないと、光１９ｂは、記録層１３で反射されず、光検出器１１で受光されない。この時、当該記録位置にはホログラム１６ｂが形成されていないとして情報“０”が再生される。
　図５Ｃは、波長λ＋Δλの光１９ｃで情報を再生する時の入射光路及び反射光路を示している。光１９ｃは、光源３から出射した光の波長λを用いるものであり、図５Ｂで示される光１９ｂの波長λと比べて波長の間隔Δλ分変化している。この場合、光情報記録媒体２の記録層１３にホログラム１６ｃが形成されていると、光１９ｃは、集光点１５ｃの位置において波長λ＋Δλで形成されたホログラム１６ｃで反射され、反射された光は、光検出器１１で受光される。これにより、当該記録位置にホログラム１６ｃが形成されているとして情報“１”が再生される。なお、この時のホログラム１６ｃの格子ベクトルの大きさは２π／（λ＋Δλ）である。一方、光情報記録媒体２の記録層１３にホログラム１６ｃが形成されていないと、光１９ｃは、記録層１３で反射されず、光検出器１１で受光されない。この時、当該記録位置にホログラム１６ｃが形成されていないとして情報“０”が再生される。
　このように、波長の間隔Δλで変化させて得られる３通りの光１９ａ～１９ｃを用いて、それぞれ格子のピッチが異なる３種類のホログラム１６ａ～１６ｃからの反射光が光検出器１１で受光されるか否かにより、光情報記録媒体２の記録層１３に記録した３ビットデータの情報再生ができる。なお、波長λ－Δλの光１９ａは、ホログラム１６ａでは反射されるが、他の波長λ，λ＋Δλで形成されたホログラム１６ｂ，１６ｃでは反射されない。同様に、波長λの光１９ｂは、ホログラム１６ｂでは反射されるが、他の波長λ－Δλ，λ＋Δλで形成されたホログラム１６ａ，１６ｃでは反射されない。また、波長λ＋Δλの光１９ｃは、ホログラム１６ｃでは反射されるが、他の波長λ－Δλ，λで形成されたホログラム１６ａ，１６ｂでは反射されない。
　図６は、光情報記録媒体２の記録層１３に形成されたホログラムのパターンを示す。上記波長多重記録により、記録層１３の所定の各位置に３ビットデータの情報を記録し、波長多重再生により、記録した情報を再生することができる。そして、コントローラ２１の制御の下、集光点１５ａ～１５ｃを記録層１３の面内及び厚さ方向へ移動し、光情報記録媒体２の記録層１３の他の記録位置においても上記と同様の波長多重再生を行うことにより、３ビットデータの情報再生を３次元的に行うことができる。
　ここで、光情報記録媒体２の記録層１３における集光点の光軸方向の大きさは、光の波長をλ、対物レンズ１０ａ，１０ｂの開口数をＮＡ、記録層１３の屈折率をｎとすると、４ｎλ／ＮＡ２で表される。
　したがって、光情報記録媒体２の記録層１３に形成されるホログラムの光軸方向の大きさは、ほぼ４ｎλ／ＮＡ２である。なお、光の波長を変化させた場合のホログラムの回折効率（反射率）は、結合波理論により求めることができる。また、開口数（ＮＡ）は、対物レンズ１０ａ，１０ｂを透過する光の光軸に対する最大角度をθ、対物レンズ１０ａ，１０ｂと光情報記録媒体２の間の媒質の屈折率をｎとすると、ＮＡ＝ｎｓｉｎθで表される。
　記録・再生に用いる光の波長λを変化させた場合のホログラムの回折効率について図７を参照して説明する。ここでは、記録に用いる光の波長（記録波長）をλ＝４０５ｎｍとし、再生に用いる光の波長（再生波長）をλ＝３９５ｎｍ～４１５ｎｍの範囲で変化させた。また、ＮＡ＝０．５、ｎ＝１．５とした。図７において、横軸は再生波長、縦軸は再生信号レベルを示す。なお、記録波長をλ＝４０５ｎｍから変化させた場合、図中の曲線は変化した波長だけシフトする。例えば、記録波長をλ＝４０５ｎｍから５ｎｍだけ小さくした場合、曲線は変化した５ｎｍだけ左方向へシフトし、λ＝４００ｎｍで信号レベルがピークとなる。
　光情報記録媒体２の記録層１３の記録位置に記録波長λ＝４０５ｎｍの光を用いてホログラムが形成された場合、再生波長λ＝４０５ｎｍの光を用いて当該ホログラムから得られる反射光の信号レベルとして１が検出される。この時、コントローラ２１は、当該記録位置にホログラムが形成されているとしてビットデータ“１”を再生する。
　また、光情報記録媒体２の記録層１３の記録位置に記録波長λ＝４０５ｎｍの光を用いてホログラムが形成されない場合において、再生波長λ＝４０５ｎｍの光を用いた時、反射光は得られず、信号レベルとして０が検出される。この時、コントローラ２１は、当該記録位置にホログラムが形成されていないとしてビットデータ“０”を再生する。
　記録波長λ＝４０５ｎｍ近傍の波長の光を用いてホログラムが形成された場合であっても、即ち、光情報記録媒体２の記録層１３の記録位置に記録波長λ＝４０５ｎｍの光を用いてホログラムが形成されていなくても、再生波長λ＝４０５ｎｍの光を用いた時に、反射光の信号レベルが０にならないことがある。これは、記録波長λ＝４０５ｎｍ近傍の波長で形成されたホログラムからの反射光を受光してしまう、即ち、クロストークの影響を受けてしまうためである。
　波長の間隔Δλで波長を変化させて波長多重記録を行う場合、記録波長λの前後の波長λ±Δλの光で形成されたホログラムからの反射光の信号レベルの合計が１以下となるように波長の間隔Δλを設定する必要がある。
　図７において、信号レベルが１と０．５の波長の間隔をΔλ１、信号レベルが１と０の波長の間隔をΔλ２とする。再生波長λ＝４０５ｎｍの場合、Δλ１＝２．４９ｎｍ、Δλ２＝５．６３ｎｍである。
　Δλ≦Δλ１として、記録波長λの前後の波長λ±Δλの光でのみホログラムを形成し、記録波長λの光でホログラムを形成しなかった場合において、再生波長λの光を用いて情報再生する時、その前後の波長で形成されたホログラムから得られる各信号レベルが０．５以上となり、信号レベルの合計が１以上となる。このため、波長４０５ｎｍに対応したデータが本来“０”であるにもかかわらず、“１”であると誤って判定される。つまり、クロストークの影響を許容値以下に抑え、波長４０５ｎｍに対応したデータが“０”であると正しく判定されるためには、波長の間隔ΔλはΔλ１＜Δλを満たす必要がある。
　また、Δλ＝Δλ２として、再生波長λ＝４０５ｎｍの条件で再生したときの各ホログラムに対する信号レベルは０となり、信号レベルの合計は０となる。つまり、ΔλをΔλ２より大きくしても、クロストークの影響を抑えるという観点からは意味がない。波長多重記録における多重度を上げる（記録密度を大きくする）ためにはΔλは小さい方が良い。従って、波長の間隔ΔλはΔλ≦Δλ２を満たすように設定された方が良い。
　以上のことから、波長の間隔Δλは、Δλ１＜Δλ、かつΔλ≦Δλ２を満たすように設定される。例えばΔλ１とΔλ２の中間値等を波長の間隔Δλとして設定する。
　例えば、λ＝４０５ｎｍ、ＮＡ＝０．５の場合、波長の間隔Δλ＝３ｎｍとし、記録・再生に用いる光の波長を、λ－２Δλ（＝３９９ｎｍ）、λ－Δλ（＝４０２ｎｍ）、λ（＝４０５ｎｍ）、λ＋Δλ（＝４０８ｎｍ）、λ＋２Δλ（＝４１１ｎｍ）の５通りとする。そして、これらの光を用いて、それぞれ格子のピッチが異なる５種類のホログラムが形成されるか否かにより、光情報記録媒体２の記録層１３の同一記録位置において、クロストークの影響を受けず、且つ、多重度が高い（高密度な）５ビットデータの情報記録再生ができる。
　図８Ａ、図８Ｂは、それぞれλ、ＮＡを変化させた場合のΔλ１、Δλ２を示すグラフである。各図において、横軸は開口数（ＮＡ）、縦軸は半幅（波長の間隔）を示す。また、図中の黒色の丸（下の曲線）、斜線模様の丸（中央の曲線）、白色の丸（上の曲線）は、それぞれλ＝４０５ｎｍ、λ＝５３２ｎｍ、λ＝６５０ｎｍの場合の結果を示している。
　図８Ａ、図８Ｂに示すように、Δλ１、Δλ２はいずれも開口数（ＮＡ）の２乗に比例している。Δλ１とＮＡとの関係を式で表すと、λ＝４０５ｎｍの場合、Δλ１＝１０．０×ＮＡ２（ｎｍ）、λ＝５３２ｎｍの場合、Δλ１＝１３．１×ＮＡ２（ｎｍ）、λ＝６５０ｎｍの場合、Δλ１＝１６．０×ＮＡ２（ｎｍ）である。また、Δλ２とＮＡとの関係を式で表すと、λ＝４０５ｎｍの場合、Δλ２＝２２．５×ＮＡ２（ｎｍ）、λ＝５３２ｎｍの場合、Δλ２＝２９．６×ＮＡ２（ｎｍ）、λ＝６５０ｎｍの場合、Δλ２＝３６．１×ＮＡ２（ｎｍ）である。
　Δλ１、Δλ２はいずれもλに比例している。Δλ１とλ、ＮＡとの関係を式で表すと、Δλ１＝０．０２４７×λ×ＮＡ２（ｎｍ）となる。また、Δλ２とλ、ＮＡとの関係を式で表すと、Δλ２＝０．０５５６×λ×ＮＡ２（ｎｍ）となる。
　このように、記録・再生に用いる光の波長をΔλの間隔で変化させて波長多重記録再生を行う場合において、記録・再生に用いる光の中心波長をλ、対物レンズの開口数をＮＡ、Δλ１、Δλ２を上式で与えられる値とするとき、Δλ１＜Δλを満たすようにΔλを定めることにより、クロストークの影響を抑えることができる。さらに、Δλ≦Δλ２を満たすようにΔλを定めることにより、多重度を上げる（記録密度を大きくする）ことができる。
　なお、本実施形態において、回折格子４及び回折格子傾斜装置１２を、本発明の波長変化手段として説明したが、これに限定されるわけではなく、波長変化手段は、光源３から出射される光の波長を変化できる構成であれば良い。
　また、本実施形態において、光学的情報処理装置１００は、光情報記録媒体２に対して、波長多重記録及び波長多重再生を行える構成であったが、かかる構成に限定されず、波長多重記録及び波長多重再生の少なくとも何れか一方を行える構成であっても良い。
　本出願は、２００９年１１月２６日に出願された日本国特許出願２００９－２６９３０５号に基づく。本明細書中に、その明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照して取り組むものとする。
　１　光学ユニット
　２　光情報記録媒体
　３　光源
　４　回折格子
　５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ、５ｆ　凸レンズ
　６　アクティブ波長板
　７　偏光ビームスプリッタ
　８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ　ミラー
　９ａ、９ｂ　１／４波長板
　１０ａ、１０ｂ　対物レンズ
　１１　光検出器
　１２　回折格子傾斜装置
　１３　記録層
　１４ａ、１４ｂ　基板
　１５ａ、１５ｂ、１５ｃ　集光点
　１６ａ、１６ｂ、１６ｃ　ホログラム
　１７ａ、１７ｂ、１７ｃ　光（記録時）
　１８ａ、１８ｂ、１８ｃ　光（記録時）
　１９ａ、１９ｂ、１９ｃ　光（再生時）
　２０　光学ユニット移動装置
　２１　コントローラ
　２２　アクティブ波長板駆動回路
　２３　変調回路
　２４　記録信号生成回路
　２５　光源駆動回路
　２６　増幅回路
　２７　再生信号処理回路
　２８　復調回路
　２９　回折格子制御回路
　３０　集光点制御回路
　１００　光学的情報処理装置

Claims (8)

  1. 　光情報記録媒体に対して、波長多重記録及び波長多重再生の少なくとも何れか一方を行う光学的情報処理装置であって、
    　光源から出射した光の波長を変化させる波長変化手段と、
    　前記波長変化手段で変化された波長の光を前記光情報記録媒体に集光する集光手段と、を備え、
    　前記波長変化手段は、前記集光手段に設けられた対物レンズの開口数を基に決定された波長の間隔で前記光源から出射した光の波長を変化させる、光学的情報処理装置。
  2. 　前記波長の間隔は、以下の条件
    Δλ１（ｎｍ）＝０．０２４７×λ×ＮＡ２
    Δλ１＜Δλ
    λ（ｎｍ）；中心波長
    ＮＡ；対物レンズの開口数
    Δλ（ｎｍ）；波長の間隔
    を満たしていることを特徴とする請求項１に記載の光学的情報処理装置。
  3. 　前記波長の間隔は、以下の条件
    Δλ２（ｎｍ）＝０．０５５６×λ×ＮＡ２
    Δλ≦Δλ２
    λ（ｎｍ）；中心波長
    ＮＡ；対物レンズの開口数
    Δλ（ｎｍ）；波長の間隔
    を満たしていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学的情報処理装置。
  4. 　光情報記録媒体に対して、波長多重記録及び波長多重再生の少なくとも何れか一方を行う光学的情報処理装置であって、
    　それぞれ波長が異なる複数の光を順次出射する光出射手段と、
    　前記光出射手段から出射した光を前記光情報記録媒体に集光する集光手段と、
    を備え、
    　前記光出射手段は、前記集光手段に設けられた対物レンズの開口数を基に決定された波長の間隔で波長を変化させた前記複数の光を順次出射する、光学的情報処理装置。
  5. 　光情報記録媒体に対して、波長多重記録及び波長多重再生の少なくとも何れか一方を行う光学的情報処理方法であって、
    　光源から出射した光の波長を変化させる波長変化工程と、
    　前記波長変化工程で変化された波長の光を前記光情報記録媒体に集光する集光工程と、を有し、
    　前記波長変化工程では、前記集光工程で用いられる対物レンズの開口数を基に決定された波長の間隔で前記光源から出射した光の波長を変化させる、光学的情報処理方法。
  6. 　前記波長の間隔は、以下の条件
    Δλ１（ｎｍ）＝０．０２４７×λ×ＮＡ２
    Δλ１＜Δλ
    λ（ｎｍ）；中心波長
    ＮＡ；対物レンズの開口数
    Δλ（ｎｍ）；波長の間隔
    を満たしていることを特徴とする請求項５に記載の光学的情報処理方法。
  7. 　前記波長の間隔は、以下の条件
    Δλ２（ｎｍ）＝０．０５５６×λ×ＮＡ２
    Δλ≦Δλ２
    λ（ｎｍ）；中心波長
    ＮＡ；対物レンズの開口数
    Δλ（ｎｍ）；波長の間隔
    を満たしていることを特徴とする請求項５又は６に記載の光学的情報処理方法。
  8. 　光情報記録媒体に対して、波長多重記録及び波長多重再生の少なくとも何れか一方を行う光学的情報処理方法であって、
    　それぞれ波長が異なる複数の光を順次出射する光出射工程と、
    　前記光出射工程で出射した光を前記光情報記録媒体に集光する集光工程と、を有し、
    　前記光出射工程では、前記集光工程で用いられる対物レンズの開口数を基に決定された波長の間隔で波長を変化させた前記複数の光を順次出射する、光学的情報処理方法。
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