WO2014076830A1 - 光情報記録装置、光情報記録再生装置、光情報記録方法、光情報記録再生方法、及び光学素子 - Google Patents

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利樹 石井
藤田　浩司
星沢　拓
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    • G03H2223/13—Phase mask

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for recording information on a recording medium using holography, an apparatus and method for reproducing information recorded on the recording medium using phorography, and devices for use in these apparatuses and methods About.
  • the Blu-ray Disc (TM) standard using a blue-violet semiconductor laser has made it possible to commercialize an optical disc having a recording capacity of about 50 GB even for consumer use.
  • HDD Hard Disk Drive
  • signal light having information of page data two-dimensionally modulated by the spatial light modulator is superimposed on the reference light inside the recording medium, and the interference fringe pattern generated at that time is superimposed in the recording medium.
  • This is a technology for recording information on a recording medium by causing refractive index modulation.
  • the hologram recorded in the recording medium acts like a diffraction grating to generate diffracted light.
  • the diffracted light is reproduced as the same light including the recorded signal light and phase information.
  • the reproduced signal light is two-dimensionally detected at high speed using a photodetector such as a CMOS or a CCD.
  • a photodetector such as a CMOS or a CCD.
  • the hologram recording technology enables two-dimensional information to be recorded on the optical recording medium at once by one hologram, and further to reproduce this information, and a plurality of recording mediums are present at a plurality of places. Since the page data of can be overwritten, it is possible to perform large-capacity and high-speed recording and reproduction of information.
  • Patent Document 1 JP-A-2004-272268
  • a signal light beam is condensed on an optical information recording medium by a lens, and at the same time, a reference light beam of parallel light beams is irradiated and interfered to record a hologram, and the incident angle of the reference light to the optical recording medium is
  • a so-called angle multiplex recording scheme has been described in which different page data are displayed on the spatial light modulator to perform multiplex recording while changing.
  • an optical element which modulates a phase is sandwiched in the optical path of signal light, and further the optical element is linear,
  • the content of achieving stabilization of the angle multiplex recording and noise reduction is described by changing the phase of the signal light in units of pixels by rotationally driving.
  • the purpose of changing the phase of the signal light in pixel units is to smooth the consumption of the media by smoothing the intensity of the signal light irradiated onto the media.
  • Patent Document 2 when the phase mask is fixedly disposed in the optical path of the signal light, a portion having a strong light intensity locally remains in the signal light due to the phase modulation pattern of the optical element, so the phase mask is driven. It is stated that this problem can be avoided by In this case, in order to equalize the recording conditions of each pixel inside the page and between pages while obtaining the effect described in Patent Document 2, it is desirable that the speed of phase change inside the page and between pages be constant or more than constant. However, in the method of driving a phase mask described in Patent Document 2, there is a problem that the above contents are not considered.
  • the above problem is solved, for example, by linking the drive of the phase mask and the structure of the phase mask.
  • the recording quality of each pixel in a page and between pages is kept constant, and a good and stable signal recording is realized. can do.
  • Schematic diagram showing an embodiment of a phase mask of an optical information recording and reproducing apparatus, its driving speed, and a pattern cycle Schematic showing an embodiment of an optical information recording and reproducing apparatus Schematic showing an embodiment of a pickup in an optical information recording and reproducing apparatus
  • Schematic diagram showing an example of driving of a phase mask of an optical information recording and reproducing apparatus Schematic showing an embodiment of driving of a phase mask of an optical information recording and reproducing apparatus
  • Schematic showing an embodiment of driving of a phase mask of an optical information recording and reproducing apparatus Schematic showing an embodiment of driving of a phase mask of an optical information recording and reproducing apparatus
  • Schematic diagram showing an embodiment of a phase mask of an optical information recording and reproducing apparatus, its driving speed, and a pattern cycle Schematic showing an embodiment of an optical information recording and reproducing apparatus
  • Schematic diagram showing an embodiment of a phase mask of an optical information recording and reproducing apparatus and a driving method thereof Schematic showing an embodiment of an optical information recording and reproducing apparatus
  • FIG. 2 is a block diagram showing a recording and reproducing apparatus of an optical information recording medium which records and / or reproduces digital information using holography.
  • the optical information recording / reproducing device 10 is connected to an external control device 91 via an input / output control circuit 90.
  • the optical information recording / reproducing apparatus 10 receives an information signal to be recorded from the external control device 91 by the input / output control circuit 90.
  • the optical information recording and reproducing apparatus 10 transmits the reproduced information signal to the external control apparatus 91 by the input / output control circuit 90.
  • the optical information recording / reproducing apparatus 10 includes a pickup 11, a reproduction reference light optical system 12, a curing optical system 13, an optical system 14 for disc rotation angle detection, and a rotation motor 50, and the optical information recording medium 1 is a rotation motor. It is configured to be rotatable by 50.
  • the pickup 11 plays a role of irradiating the optical information recording medium 1 with the reference light and the signal light and recording digital information on the recording medium using holography.
  • the information signal to be recorded is sent by the controller 89 to the spatial light modulator in the pickup 11 via the signal generation circuit 86, and the signal light is modulated by the spatial light modulator.
  • a light wave causing the reference light emitted from the pickup 11 to be incident on the optical information recording medium in the opposite direction to that at the time of recording is Generate A reproduction light reproduced by the reproduction reference light is detected by a photodetector in the pickup 11 described later, and a signal processing circuit 85 reproduces a signal.
  • the irradiation time of the reference light and the signal light irradiated to the optical information recording medium 1 can be adjusted by controlling the open / close time of the shutter in the pickup 11 by the controller 89 via the shutter control circuit 87.
  • the cure optical system 13 plays a role of generating a light beam used for pre-cure and post-cure of the optical information recording medium 1.
  • the pre-cure is a process prior to irradiating a predetermined light beam before irradiating the reference light and the signal light to the desired position when recording information at the desired position in the optical information recording medium 1.
  • the post cure is a post-process in which after recording information at a desired position in the optical information recording medium 1, a predetermined light beam is irradiated to make it impossible to additionally record at the desired position.
  • the disc rotation angle detection optical system 14 is used to detect the rotation angle of the optical information recording medium 1.
  • the disk rotation angle detection optical system 14 detects a signal corresponding to the rotation angle, and the controller 89 uses the detected signal to control the disk rotation motor control circuit.
  • the rotation angle of the optical information recording medium 1 can be controlled via 88.
  • a predetermined light source drive current is supplied from the light source drive circuit 82 to the light sources in the pickup 11, the cure optical system 13 and the optical system 14 for disc rotation angle detection, and each light source emits a light beam with a predetermined light amount. Can.
  • the pickup 11 and the disc cure optical system 13 are provided with a mechanism capable of sliding the position in the radial direction of the optical information recording medium 1, and position control is performed via the access control circuit 81.
  • the recording technology using the principle of angular multiplexing of holography tends to have a very small tolerance for the deviation of the reference beam angle.
  • a mechanism for detecting the amount of deviation of the reference light angle is provided in the pickup 11, the servo signal generation circuit 83 generates a signal for servo control, and the amount of deviation is corrected via the servo control circuit 84. It is necessary to provide an optical information recording and reproducing apparatus 10 with a servo mechanism for
  • the pickup 11, the cure optical system 13, and the optical system 14 for detecting the disc rotation angle may be simplified by combining some optical system configurations or all the optical system configurations into one.
  • FIG. 3 shows the recording principle in an example of the basic optical system configuration of the pickup 11 in the optical information recording and reproducing apparatus 10.
  • the light beam emitted from the light source 301 passes through the collimator lens 302 and is incident on the shutter 303.
  • the shutter 303 is open, after the light beam passes through the shutter 303, the light amount ratio of p-polarized light to s-polarized light becomes a desired ratio by the optical element 304 formed of, for example, a half wavelength plate.
  • the light enters a PBS (Polarization Beam Splitter) prism 305.
  • PBS Polarization Beam Splitter
  • the light beam transmitted through the PBS prism 305 acts as a signal light 306, and after the diameter of the light beam is expanded by the beam expander 308, the light beam is transmitted through the phase mask 309, the relay lens 310 and the PBS prism 311 to obtain the spatial light modulator 312.
  • the signal light to which information is added by the spatial light modulator 312 is reflected by the PBS prism 311, and propagates through the relay lens 313 and the spatial filter 314. Thereafter, the signal light is condensed on the optical information recording medium 1 by the objective lens 315.
  • the light beam reflected by the PBS prism 305 acts as the reference beam 307 and is set to a predetermined polarization direction according to the time of recording or reproduction by the polarization direction conversion element 316, and then galvano via the mirror 317 and the mirror 318.
  • the light is incident on the mirror 319.
  • the angle of the galvano mirror 319 can be adjusted by the actuator 320, so that the angle of incidence of the reference light incident on the optical information recording medium 1 after passing through the lens 321 and the lens 322 can be set to a desired angle.
  • it may replace with a galvano mirror and may use the element which converts the wave front of reference light.
  • a hologram corresponding to each reference beam angle will be called a page
  • a set of angle-multiplexed pages in the same area will be called a book.
  • FIG. 17 shows the principle of reproduction in an example of the basic optical system configuration of the pickup 11 in the optical information recording and reproducing apparatus 10.
  • the reference light is made incident on the optical information recording medium 1, and the light beam transmitted through the optical information recording medium 1 is reflected by the galvano mirror 324 whose angle can be adjusted by the actuator 323. By doing this, the reproduction reference light is generated.
  • the reproduction light reproduced by the reproduction reference light propagates through the objective lens 315, the relay lens 313, and the spatial filter 314. Thereafter, the reproduction light passes through the PBS prism 311 and is incident on the light detector 325 so that the recorded signal can be reproduced.
  • an imaging element such as a CMOS image sensor or a CCD image sensor can be used as the light detector 325, but any element may be used as long as page data can be reproduced.
  • phase mask 309 in the present embodiment and the method of driving the same will be described with reference to FIGS. 1, 4 and 5.
  • FIG. 1 is a diagram showing the shape of the phase mask 309 and the details of driving.
  • the phase mask 309 is provided on the surface perpendicular to the signal light 306 with irregularities that are sufficiently large with respect to the pixel pitch and sufficiently shallow (1% or less) with respect to the wavelength as indicated by 1001 to 1003.
  • the phase difference is superimposed on the wavefront of the incident light beam 306 due to the difference in refractive index at the unevenness.
  • the surface asperities of the phase mask have a periodic pattern in the y-axis direction in the drawing.
  • the driving speed be constant in order to make the phase change in the signal light uniform.
  • the time with a constant speed is taken as large as possible, the drive profile shown in FIG. 4 is obtained.
  • a rapid change in speed such as 4001 causes vibration due to inertia, and causes deterioration of the device performance including recording and reproduction. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 5, a drive profile in which the drive speed smoothly and periodically changes with time is used.
  • the drive profile of FIG. 1 is projected in the y-coordinate direction of FIG. 1, the drive profile is as indicated by 1001 in the graph shown on the right of FIG.
  • the vertical axis represents the coordinate position of the phase mask in the y direction
  • the horizontal axis represents the driving speed of the phase mask.
  • the phase change speed of the wavefront of the light beam 306 by the phase mask is constant or equal in order to equalize the recording conditions of each pixel in the page and between pages and the number of possible multiple recordings. It is desirable that it is more than fixed. This is equivalent to making the change speed of the surface asperity of the phase mask passing through the light beam 306 constant. A method for realizing this will be described with reference to FIG.
  • the upper diagram of FIG. 6 is a diagram when the phase mask is moving at a velocity v1, and while the time changes from t0 to t1, the mask irradiation position moves from 5003 to 5004.
  • the period of the mask surface unevenness at this time is P1.
  • the lower part of FIG. 3 is a diagram when the phase mask is moving at v2 faster than the velocity v1.
  • the period P2 of the mask surface unevenness is given by the following equation (1) Know what to do.
  • the change speed of the surface unevenness of the phase mask passing through the light flux 306 can be made constant, and the speed of phase change inside the page of the light flux 306 is constant. can do.
  • the speed of phase change of the light beam 306 is fixed for simplification of the description, but depending on the recording and reproduction performance, conditions under which the speed of phase change is equal to or more than a constant or less than a certain value may be considered.
  • the speed is set to a certain level or more, the ratio of the unevenness cycle of the mask surface to the driving speed can be realized by adding a restriction so as to satisfy the predetermined condition.
  • the drive speed of the phase mask may be changed linearly.
  • the concavities and convexities of the phase mask are shown at a fixed period for the sake of simplicity of the description, but it is also considered to randomly arrange the concavities and convexities on the surface of the phase mask in order to make the phase of incident light flux random.
  • the unevenness cycle of the mask surface is formed so that the ratio of the minimum value or the average value of the driving speed of the phase mask across the incident light beam at an arbitrary position on the phase mask and the unevenness interval of the mask surface becomes constant. Good.
  • the method of adding irregularities to the surface of the phase mask when changing the phase of the light beam 306 has been described, but as a method of changing the phase of the light beam, There is a method of embedding different materials periodically or randomly.
  • the present application defines the relationship between the driving speed of the phase mask crossing the incident light beam at an arbitrary position on the phase mask and the phase addition method of the mask surface, and any method for changing the phase of the light beam is limited. is not.
  • a third embodiment of the present invention will be described according to the attached drawings.
  • the basic optical system structure of the recording and reproducing apparatus 10 of the optical information recording medium of the present embodiment and the pickup 11 is the same as in FIGS. 2 and 3, and the description thereof is omitted here.
  • FIG. 7 shows a phase mask in the optical information recording and reproducing apparatus 10 in the present embodiment.
  • the phase mask of this embodiment has the same function as that of the first embodiment of the present invention.
  • the concavo-convex cycle of the mask surface is changed as shown in the right side of FIG.
  • the relationship between the change of the unevenness cycle of the mask surface and the moving speed is the same as that of the first embodiment of the present invention.
  • the recording and reproducing apparatus 10 of the optical information recording medium of the present embodiment is the same as that of FIG. 2, and the description thereof is omitted here.
  • FIG. 8 shows the recording principle in an example of the basic optical system configuration of the pickup 11 in the optical information recording / reproducing apparatus 10 of this embodiment.
  • the principle of the first embodiment of the present invention Elements having the same functions as those in FIG. 3 are indicated by the same reference numerals, and the description thereof is omitted here.
  • reference numeral 6309 denotes a phase mask having a disk shape, and has a mechanism that rotates about a shaft 6001 in a plane perpendicular to the light beam 306. The details are shown in FIG.
  • the phase mask 6309 has projections and depressions sufficiently large (relative to the pixel pitch) and sufficiently shallow (1% or less) with respect to the wavelength on the surface of the phase mask periodically in the circumferential direction. It shall be arranged.
  • the surface asperities of the phase mask have periodic patterns in the circumferential direction of rotation at each radial position.
  • reference numeral 6002 denotes a phase mask pattern at a radial position r1 around the rotation axis 6001 of the phase mask 6309
  • 6003 denotes a phase mask pattern at a radial position r2.
  • the linear velocity vr1 in the circumferential direction at the radial position r1 under the condition that the phase mask 6309 is rotating at the rotational angular velocity ⁇ is expressed by Expression (2).
  • the unevenness cycle of the phase mask pattern 6002 at this time is set to Pr1.
  • the linear velocity varies depending on the radial position.
  • the speed of phase change in the page of the light beam 306 is constant. Or, it is desirable to make it a certain value or more.
  • the asperity period Pr2 of the phase mask pattern 6003 at the radial position r2 is expressed by the following equation (4).
  • the ratio of the linear velocity across the incident light beam at an arbitrary radial position of the phase mask to the irregular period of the mask surface at the radial position is constant.
  • Form an asperity cycle Since the change of the driving speed vr of the phase mask is expressed as a function of the displacement r in the radial direction of the phase mask, the change of the period P of the unevenness of the surface of the phase mask is also a function of the radial direction r of the phase mask.
  • the shape of the phase mask is a disk shape in the above embodiment, the shape is not necessarily limited to the above.
  • phase change speed of the light beam 306 the change of the drive speed of the phase mask, the random arrangement of the concavities and convexities on the surface of the phase mask, and the method of adding the phase change to the light beam 306 are the same as those of the first embodiment. It is not limited to the content of.
  • a fourth embodiment of the present invention will be described in accordance with the attached drawings.
  • the recording and reproducing apparatus 10 of the optical information recording medium of the present embodiment is the same as that of FIG. 2, and the description thereof is omitted here.
  • FIG. 10 shows the recording principle in an example of the basic optical system configuration of the pickup 11 in the optical information recording / reproducing apparatus 10 of this embodiment.
  • the principle of the first embodiment of the present invention Elements having the same functions as those in FIG. 3 are indicated by the same reference numerals, and the description thereof is omitted here.
  • the difference from FIG. 3 is that the phase mask 309 is eliminated and an optical filter 8001 is provided in the vicinity of the spatial filter 314.
  • a Fourier image similar to the Fourier image recorded on the medium is formed by the relay lens 313, and the size of the Fourier image is recorded on the medium by limiting the size of the Fourier image with the aperture of the spatial filter 314.
  • FIG. 9001 indicates the Nyquist region
  • 9002 indicates the zero-order light region
  • 9003 indicates the aperture region of the spatial filter 314.
  • Signal light used for recording information on a medium is a light flux in the area 9003 in the figure.
  • a schematic view of the light intensity distribution in the opening region of the spatial filter 314 is shown in FIG.
  • the light intensity usually becomes stronger as it goes to the center within the zero light region, that is, as it becomes a DC component.
  • the portion with high light intensity consumes more media at the time of information recording to the media, leading to a decrease in the number of recordable multiplexes in angle multiplex recording.
  • the portion with high light intensity is smoothed to secure the number of recordable multiplexes.
  • An optical filter 8001 of this embodiment is shown in FIG.
  • the center of the filter is processed so that the transmittance changes concentrically as indicated by 12001, and the light beam 8002 is input so that the optical axis is aligned with this central portion.
  • the transmittance distribution of the above filter is shown in FIG.
  • the axis A and the axis B in the figure represent the coordinates of the plane on which the signal light is incident, and the optical axis is incident in the direction of the arrow 12001.
  • the axis C represents the light transmittance at each coordinate position.
  • the light transmittance distribution 12003 is processed such that the central portion of the filter, that is, the so-called DC portion has the lowest transmittance as shown in the figure.
  • the drive portion since the intensity is directly controlled to the same distribution as the light intensity distribution in the medium at the time of recording, the drive portion is not required as in the embodiments 1 and 2 of the present invention. Therefore, as in the first and second embodiments of the present invention, while achieving an increase in the number of recording multiplexes and stable recording by equalization of the media consumption in angle multiplex recording, the drive portion inside the apparatus is improved with respect to the first and second embodiments. It is possible to reduce the volume and suppress the vibration generated from the drive part.
  • the spectrum variable mask 8001 is disposed closer to the spatial modulator of the spatial filter 314, but may be disposed closer to the objective lens.
  • the function of the spectrum variable mask 8001 may be added to the spatial filter 314 to integrate them.
  • the aperture of the spatial filter 314 is provided with a mechanism for changing the transmittance distribution of the spectrum variable mask 8001.
  • the light intensity of the DC portion in the above optical filter can be suppressed by the same method as described above also for peak frequency regions other than DC.
  • FIG. 15 is a diagram of an optical filter having the same function as the optical filter 8001 of the third embodiment of the present invention.
  • the configuration of the recording / reproducing apparatus and the optical system configuration are the same as those of the third embodiment except that the optical filter 14001 of the same figure is used instead of the optical filter 8001 in this embodiment, and the description will be omitted here. .
  • the difference between the filter 14001 and the above 8001 is that the filter shown in the figure can change the transmittance for each area.
  • the filter surface is divided into 5 ⁇ 5 regions, and the transmittance can be set individually for each region.
  • a method of realizing the above configuration a method of using a liquid crystal element which can be controlled from the outside can be considered.
  • the numerical distribution of light transmittance is indicated by an example of a 5 ⁇ 5 matrix, but the configuration for realizing the transmittance distribution, the decomposition number of the matrix, and the like are not limited to the present embodiment. .
  • FIG. 16 is a diagram of an optical filter according to a sixth embodiment of the present invention.
  • the configuration of the recording / reproducing apparatus of this embodiment and the configuration of the optical system are the same as those of the fourth embodiment, and the description thereof is omitted here.
  • the difference between this embodiment and the fourth embodiment is that the transmittance is changed for each area of the optical filter 14001 during recording, that is, the light transmittance distribution of the optical filter 14001 is changed.
  • FIG. 16 shows an example of changing to three different light transmittance distributions. This configuration makes it possible to more uniformly disperse the light intensity distribution in an arbitrary region of the Fourier image in the vicinity of the spatial filter 314, and realizes an increase in the number of multiplexed recordings and stable recording by equalizing media consumption in angle multiplex recording. can do.
  • the configuration for realizing the transmittance distribution, and the decomposition number of the matrix which are shown in the example of the row and the column number configuration of the light transmittance matrix, etc. Is not limited to this embodiment.
  • the intensity distribution of the signal light is controlled by the transmittance distribution of the optical filter to suppress the region where the light intensity is strong, thereby reducing the light intensity of the entire signal light. And deterioration of the signal reproduction performance due to the lack of the DC component.
  • An optical information recording medium recording / reproducing apparatus for recording and / or reproducing digital information using holography in the present embodiment is the same as the recording / reproducing apparatus in FIG. 9 of the fourth embodiment of the present invention. I omit explanation.
  • FIG. 18 is a block diagram of the signal processing circuit 85 of the optical information recording and reproducing apparatus 10. As shown in FIG.
  • the controller 89 instructs the signal processing circuit 85 to reproduce data of one page input from the pickup 11.
  • the processing instruction from the controller 89 is notified to the sub controller 801 in the signal processing circuit 85 via the control line 811.
  • the sub controller 801 controls each signal processing circuit via the control line 811 to operate each signal processing circuit in parallel.
  • the memory control circuit 803 is controlled to store image data input from the pickup 11 via the pickup interface circuit 810 in the memory 802 via the data line 812.
  • the image position detection circuit 809 performs control to detect a marker from the image data stored in the memory 802 and extract an effective data range.
  • the image distortion correction circuit 808 performs distortion correction such as inclination, magnification, and distortion of the image, and controls to convert the image data into an expected two-dimensional data size.
  • Each bit data of a plurality of bits making up the size converted two-dimensional data is binarized to determine “0” or “1” in the binarization circuit 807, and the data is arranged in the memory 802 by the output data of the reproduction data. Control to store.
  • an error correction circuit 806 corrects an error contained in each data string
  • a descrambling circuit 805 descrambles adding a pseudo random number data string
  • a CRC operation circuit 804 causes an error in user data on the memory 802. Make a confirmation not included. Thereafter, the user data is transferred from the memory 802 to the input / output control circuit 90.
  • FIG. 19A shows the light intensity distribution of a light beam incident on the optical filter 8001 of FIG. 10, where the horizontal axis represents the spatial position of the plane perpendicular to the light beam, and the vertical axis represents the light intensity.
  • the irradiation surface of the light flux is two-dimensional, it is expressed in one dimension here for the sake of simplicity.
  • XX ′ in the figure indicates the center of the luminous flux 8002.
  • FIG. 19B is a graph showing the transmittance characteristics of the optical filter 8001. The horizontal axis represents the spatial position of the plane perpendicular to the light flux, and the vertical axis represents the light transmittance.
  • FIG. 19C shows the light intensity distribution of the light flux 8003 obtained by passing the light flux 8002 through FIG.
  • the horizontal axis and the vertical axis are the same as (A) in the figure.
  • the optical filter 8001 by passing through the optical filter 8001, information can be recorded on the medium by the light intensity distribution smoothed by lowering the intensity near the center of the intensity distribution, that is, near DC, and multiplexing in angle multiplex recording An increase in the number can be realized.
  • FIG. 19D shows the charge intensity distribution of the reproduced image obtained by the photodetector 325 of FIG.
  • the horizontal axis in the figure is the spatial frequency of the reproduced image plane, and the vertical axis is the charge intensity obtained from the light detector.
  • FIG. 19E is an electrical filter having the inverse characteristic of the optical filter of FIG. 19B, which is mounted on the image distortion correction circuit 808 of FIG.
  • the horizontal axis of the figure shows the spatial frequency of the input image plane, and the vertical axis shows the amplifier gain.
  • an increase in the number of recording multiplexes is realized by equalization of media consumption in angle multiplex recording, and the signal strength of the reproduced image at the time of information reproduction from the medium is secured. Stable reproduction performance can be secured.
  • the present invention is not limited to the embodiments described above, but includes various modifications.
  • the embodiments described above are described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and are not necessarily limited to those having all the configurations described.
  • part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment.
  • control lines and information lines indicate what is considered to be necessary for the description, and not all control lines and information lines in the product are necessarily shown. In practice, almost all configurations may be considered to be mutually connected.

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Abstract

　記録時に位相マスクの駆動速度が変化する場合において、画素単位の位相変化速度がページ内部、ページ間で一定、もしくは一定以上となるように信号光の画素単位の位相を変化させることにより、角度多重記録におけるメディア消費の均一化による記録多重数増加と良好で安定した信号記録を実現する　２次元のページデータの情報を含む光束に位相情報を付加する光学素子を 前記光束の光軸に垂直な方向に移動させながら 前記光束に位相情報を付加して前記ページデータを前記記録媒体に記録する光情報記録再生方法であって、 少なくとも２ページ以上の異なるページのデータを記録する際に、 前記情報を含む光束が前記光学素子に照射される領域の、 任意の位置における前記光束の位相変化の速度が所定値、もしくは所定値以上、もしくは所定値以下になるように前記光学素子を移動させながら前記情報を前記記録媒体に記録する ことを特徴とする、光情報記録再生方法および前記方法を適用した光情報記録再生装置。

Description

光情報記録装置、光情報記録再生装置、光情報記録方法、光情報記録再生方法、及び光学素子
　本発明は、ホログラフィを用いて記録媒体に情報を記録する装置とその方法、記録媒体にフォログラフィを用いて記録された情報を再生する装置とその方法、およびそれらの装置、方法で用いるデバイス素子に関する。
　現在、青紫色半導体レーザを用いた、Ｂｌｕ－ｒａｙ　Ｄｉｓｃ（ＴＭ）規格により、民生用においても５０ＧＢ程度の記録容量を持つ光ディスクの商品化が可能となってきた。今後は、光ディスクでも１００ＧＢ～１ＴＢというＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）容量と同程度まで大容量化が望まれる。
　しかしながら、このような超高密度を光ディスクで実現するためには、短波長化と対物レンズ高ＮＡ化による高密度化技術とは異なる新しい方式による高密度化技術が必要である。
　次世代のストレージ技術に関する研究が行われる中、ホログラフィを利用してデジタル情報を記録するホログラム記録技術が注目を集めている。
　ホログラム記録技術とは、空間光変調器により２次元的に変調されたページデータの情報を有する信号光を、記録媒体の内部で参照光と重ね合わせ、その時に生じる干渉縞パターンによって記録媒体内に屈折率変調を生じさせることで情報を記録媒体に記録する技術である。
　情報の再生時には、記録時に用いた参照光を記録媒体に照射すると、記録媒体中に記録されているホログラムが回折格子のように作用して回折光を生じる。この回折光が記録した信号光と位相情報を含めて同一の光として再生される。
　再生された信号光は、ＣＭＯＳやＣＣＤなどの光検出器を用いて２次元的に高速に検出される。このようにホログラム記録技術は、１つのホログラムによって２次元的な情報を一気に光記録媒体に記録し、さらにこの情報を再生することを可能とするものであり、そして、記録媒体のある場所に複数のページデータを重ね書きすることができるため、大容量かつ高速な情報の記録再生を果たすことができる。
　ホログラム記録技術として、例えば特開２００４－２７２２６８号公報（特許文献１）がある。本公報には、信号光束をレンズで光情報記録媒体に集光すると同時に、平行光束の参照光を照射して干渉させてホログラムの記録を行い、さらに参照光の光記録媒体への入射角度を変えながら異なるページデータを空間光変調器に表示して多重記録を行う、いわゆる角度多重記録方式が記載されている。
　また、ＵＳ２００７／００９１３９９号公報（特許文献２）では、位相を変調する光学素子(irradiance-tailoring element、以降本特許では位相マスクと呼ぶ)を信号光の光路にはさみ、さらに本光学素子をリニア、もしくは回転駆動させることで、信号光の画素単位の位相を変化させ、上記角度多重記録の安定化、ノイズ低減を図る内容が記載されている。
特開２００４－２７２２６８号公報 ＵＳ２００７／００９１３９９号公報
　ところで、信号光の画素単位の位相を変化させる目的は、メディア上に照射される信号光強度を平滑化して、メディアの消費を平滑化することにある。特許文献２では、位相マスクを信号光の光路中に固定的に配置した場合には、光学素子の位相変調パターンにより信号光内に局所的に光強度が強い部分が残るため、位相マスクを駆動させることで本課題を回避する旨が記載されている。
この場合、特許文献２記載の効果を得ながらページ内部、ページ間の各画素の記録条件を等しくするため、ページ内部、ページ間の位相変化の速度は一定、もしくは一定以上であることが望ましい。しかし、特許文献２記載の位相マスクの駆動方法では、上記内容については考慮されていない、という課題がある。
　本発明の目的は、記録時に位相マスクの駆動速度が変化する場合において、画素単位の位相変化速度がページ内部、ページ間で一定、もしくは一定以上となるように信号光の画素単位の位相を変化させることにより、角度多重記録におけるメディア消費の均一化による記録多重数増加を実現するとともに、ページ内部、およびページ間の各画素の記録品質を一定に保ち、良好で安定した信号記録を実現することである。
　上記課題は、例えば位相マスクの駆動と位相マスクの構造を関連付けることで解決される。
　本発明によれば、角度多重記録におけるメディア消費の均一化による記録多重数増加を実現するとともに、ページ内部、およびページ間の各画素の記録品質を一定に保ち、良好で安定した信号記録を実現することができる。
光情報記録再生装置の位相マスクとその駆動速度、パターン周期の実施例を示す概略図 光情報記録再生装置の実施例を表す概略図 光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す概略図 光情報記録再生装置の位相マスクの駆動の例を表す概略図 光情報記録再生装置の位相マスクの駆動の実施例を表す概略図 光情報記録再生装置の位相マスクの駆動の実施例を表す概略図 光情報記録再生装置の位相マスクとその駆動速度、パターン周期の実施例を示す概略図 光情報記録再生装置の実施例を表す概略図 光情報記録再生装置の位相マスクとその駆動方法の実施例を示す概略図 光情報記録再生装置の実施例を表す概略図 光情報記録装置のフーリエ像の実施例を示す概略図 光情報記録装置の光強度分布の実施例を示す概略図 光情報記録装置の光学フィルタの実施例を示す概略図 光情報記録装置の光学フィルタの透過率分布を示す概略図 光情報記録装置の光学フィルタの実施例を示す概略図 光情報記録装置の光学フィルタの実施例を示す概略図 光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す概略図 光情報記録装置の信号処理回路のブロックの実施例を示す概略図 光情報記録装置の光強度分布の実施例を示す概略図
　以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
　本発明の実施形態を添付図面にしたがって説明する。図２はホログラフィを利用してデジタル情報を記録および／または再生する光情報記録媒体の記録再生装置を示すブロック図である。
　光情報記録再生装置１０は、入出力制御回路９０を介して外部制御装置９１と接続されている。記録する場合には、光情報記録再生装置１０は外部制御装置９１から記録する情報信号を入出力制御回路９０により受信する。再生する場合には、光情報記録再生装置１０は再生した情報信号を入出力制御回路９０により外部制御装置９１に送信する。
　光情報記録再生装置１０は、ピックアップ１１、再生用参照光光学系１２、キュア光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４、及び回転モータ５０を備えており、光情報記録媒体１は回転モータ５０によって回転可能な構成となっている。
　ピックアップ１１は、参照光と信号光を光情報記録媒体１に照射してホログラフィを利用してデジタル情報を記録媒体に記録する役割を果たす。この際、記録する情報信号はコントローラ８９によって信号生成回路８６を介してピックアップ１１内の空間光変調器に送られ、信号光は空間光変調器によって変調される。
　光情報記録媒体１に記録した情報を再生する場合は、ピックアップ１１から出射された参照光を記録時とは逆の向きに光情報記録媒体に入射させる光波を再生用参照光光学系１２にて生成する。再生用参照光によって再生される再生光をピックアップ１１内の後述する光検出器によって検出し、信号処理回路８５によって信号を再生する。
　光情報記録媒体１に照射する参照光と信号光の照射時間は、ピックアップ１１内のシャッタの開閉時間をコントローラ８９によってシャッタ制御回路８７を介して制御することで調整できる。
　キュア光学系１３は、光情報記録媒体１のプリキュアおよびポストキュアに用いる光ビームを生成する役割を果たす。プリキュアとは、光情報記録媒体１内の所望の位置に情報を記録する際、所望位置に参照光と信号光を照射する前に予め所定の光ビームを照射する前工程である。ポストキュアとは、光情報記録媒体１内の所望の位置に情報を記録した後、前記所望の位置に追記不可能とするために所定の光ビームを照射する後工程である。
　ディスク回転角度検出用光学系１４は、光情報記録媒体１の回転角度を検出するために用いられる。光情報記録媒体１を所定の回転角度に調整する場合は、ディスク回転角度検出用光学系１４によって回転角度に応じた信号を検出し、検出された信号を用いてコントローラ８９によってディスク回転モータ制御回路８８を介して光情報記録媒体１の回転角度を制御する事が出来る。
　光源駆動回路８２からは所定の光源駆動電流がピックアップ１１、キュア光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４内の光源に供給され、各々の光源からは所定の光量で光ビームを発光することができる。
　また、ピックアップ１１、そして、ディスクキュア光学系１３は、光情報記録媒体１の半径方向に位置をスライドできる機構が設けられており、アクセス制御回路８１を介して位置制御がおこなわれる。
　ところで、ホログラフィの角度多重の原理を利用した記録技術は、参照光角度のずれに対する許容誤差が極めて小さくなる傾向がある。
　従って、ピックアップ１１内に、参照光角度のずれ量を検出する機構を設けて、サーボ信号生成回路８３にてサーボ制御用の信号を生成し、サーボ制御回路８４を介して前記ずれ量を補正するためのサーボ機構を光情報記録再生装置１０内に備えることが必要となる。
　また、ピックアップ１１、キュア光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４は、いくつかの光学系構成または全ての光学系構成をひとつに纏めて簡素化しても構わない。
　図３は、光情報記録再生装置１０におけるピックアップ１１の基本的な光学系構成の一例における記録原理を示したものである。光源３０１を出射した光ビームはコリメートレンズ３０２を透過し、シャッタ３０３に入射する。シャッタ３０３が開いている時は、光ビームはシャッタ３０３を通過した後、例えば２分の１波長板などで構成される光学素子３０４によってｐ偏光とｓ偏光の光量比が所望の比になるようになど偏光方向が制御された後、ＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｂｅａｍ　Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）プリズム３０５に入射する。
　ＰＢＳプリズム３０５を透過した光ビームは、信号光３０６として働き、ビームエキスパンダ３０８によって光ビーム径が拡大された後、位相マスク３０９、リレーレンズ３１０、ＰＢＳプリズム３１１を透過して空間光変調器３１２に入射する。
　空間光変調器３１２によって情報が付加された信号光は、ＰＢＳプリズム３１１を反射し、リレーレンズ３１３ならびに空間フィルタ３１４を伝播する。その後、信号光は対物レンズ３１５によって光情報記録媒体１に集光する。
　一方、ＰＢＳプリズム３０５を反射した光ビームは参照光３０７として働き、偏光方向変換素子３１６によって記録時または再生時に応じて所定の偏光方向に設定された後、ミラー３１７ならびにミラー３１８を経由してガルバノミラー３１９に入射する。ガルバノミラー３１９はアクチュエータ３２０によって角度を調整可能のため、レンズ３２１とレンズ３２２を通過した後に光情報記録媒体１に入射する参照光の入射角度を、所望の角度に設定することができる。なお、参照光の入射角度を設定するために、ガルバノミラーに代えて、参照光の波面を変換する素子を用いても構わない。
　このように信号光と参照光とを光情報記録媒体１において、互いに重ね合うように入射させることで、記録媒体内には干渉縞パターンが形成され、このパターンを記録媒体に書き込むことで情報を記録する。また、ガルバノミラー３１９によって光情報記録媒体１に入射する参照光の入射角度を変化させることができるため、角度多重による記録が可能である。
　以降、同じ領域に参照光角度を変えて記録されたホログラムにおいて、１つ１つの参照光角度に対応したホログラムをページと呼び、同領域に角度多重されたページの集合をブックと呼ぶことにする。
　図１７は、光情報記録再生装置１０におけるピックアップ１１の基本的な光学系構成の一例における再生原理を示したものである。記録した情報を再生する場合は、前述したように参照光を光情報記録媒体１に入射し、光情報記録媒体１を透過した光ビームを、アクチュエータ３２３によって角度調整可能なガルバノミラー３２４にて反射させることで、その再生用参照光を生成する。
　この再生用参照光によって再生された再生光は、対物レンズ３１５、リレーレンズ３１３ならびに空間フィルタ３１４を伝播する。その後、再生光はＰＢＳプリズム３１１を透過して光検出器３２５に入射し、記録した信号を再生することができる。光検出器３２５としては例えばＣＭＯＳイメージセンサーやＣＣＤイメージセンサーなどの撮像素子を用いることができるが、ページデータを再生可能であれば、どのような素子であっても構わない。
　図1、図４および図５を用いて本実施例における位相マスク３０９の形状とその駆動方法について説明する。
　図１は位相マスク３０９の形状と駆動の詳細を示す図である。位相マスク３０９は、信号光３０６と垂直な表面に、１００１から１００３に示すように画素ピッチに対して十分大きく、かつ波長に対して十分浅い(１％以下)凹凸が設けられている。この凹凸での屈折率の差により入射光束３０６の波面に位相差が重畳される。本位相マスクを信号光３０６と垂直な１００８で示す方向に往復運動させることを考える。なお、ここでは説明の簡便化のため、位相マスクの表面凹凸を図のｙ軸方向の周期的なパターンとする。
　位相マスクを駆動させる場合、信号光内での位相の変化を均一にするために、駆動速度が一定であることが望ましい。しかし速度一定の時間をできるだけ大きくとると図４に示す駆動プロファイルとなる。この場合、４００１のような速度の急激な変化は慣性による振動を発生する要因となり、記録、再生を含めた装置性能の劣化要因となる。そのため、本実施例では図５に示すように駆動速度が時間とともに滑らかに周期的に変化する駆動プロファイルを用いる。同図の駆動プロファイルを図１のｙ座標方向に投影すると、図１右に示すグラフの１００１のような駆動プロファイルとなる。グラフは縦軸が位相マスクのｙ方向の座標位置、横軸は位相マスクの駆動速度をあわらす。
　一方、角度多重方式における記録においては、ページ内部、ページ間の各画素の記録条件、および多重記録可能数を均一にしつつ等しくするため、位相マスクによる光束３０６の波面の位相変化速度は一定、もしくは一定以上であることが望ましい。これはすなわち光束３０６を通過する位相マスクの表面凹凸の変化速度を一定とすることと等価である。これを実現する方法を図６を用いて説明する。
　図６の上図は、位相マスクが速度ｖ１で移動している際の図で、時刻がｔ０からｔ１に変化する間にマスク照射位置は５００３から５００４へ移動する。このときのマスク表面凹凸の周期はＰ１とする。
図３の下図は位相マスクが速度ｖ１より速いｖ２で移動している際の図である。このときのマスク照射位置の５００５、５００６への変化によるマスク厚み方向の変化を、上図の５００３、５００４と同じとするには、マスク表面凹凸の周期Ｐ２を以下の式（１）のようにすればよいことがわかる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
このことから、位相マスクの駆動速度が変化する場合は、位相マスクでの任意位置での入射光束を横切る位相マスクの駆動速度と前記位置でのマスク表面の凹凸周期の比が一定となるようにマスク表面の凹凸周期を形成する。なお、上記図１の右グラフに示すように、位相マスクの駆動速度ｖの変化が位相マスクのｙ軸方向の変位ｙの関数であらわされるため、位相マスクの表面の凹凸の周期Ｐの変化も位相マスクのｙ軸方向の変位ｙの関数となる。
　これにより、位相マスクの駆動速度が変化しても光束３０６を通過する位相マスクの表面凹凸の変化速度を一定とすることができ、光束３０６のページ内部、ページ間の位相変化の速度を一定とすることができる。
　以上により、角度多重記録におけるメディア消費の均一化による記録多重数増加を実現するとともにページ内部、ページ間の各画素の記録条件を均一にすることができ、角度多重記録における高多重化を実現しつつ、安定した記録性能を確保することができる。
　なお、本実施では説明の簡便化のため光束３０６の位相変化の速度を一定としたが、記録、再生性能によっては位相変化の速度を一定以上、もしくは一定以下とする条件なども考えられる。速度を一定以上とする場合は、マスク表面の凹凸周期と駆動速度の比を上記所定の条件を満たすように制約を加えることで実現可能である。
　また、本実施例では位相マスクの駆動速度の変化が図５に示すように非線形に変化する場合の例を示したが、位相マスクの駆動速度は線形に変化してもよい。
　また、本実施例では説明の簡便化のために位相マスクの凹凸を固定的な周期で示したが、入射光束の位相をランダムにするため、位相マスク表面の凹凸をランダムに配置することも考えられる。その場合は位相マスクでの任意位置での入射光束を横切る位相マスクの駆動速度とマスク表面の凹凸間隔の最小値、または平均値の比が一定となるようにマスク表面の凹凸周期を形成すればよい。
　また、本実施例では光束３０６の位相を変化させる際に位相マスク表面に凹凸を付加する方法で説明したが、光束の位相を変化させる方法としては上記以外に、ガラス等の平板に屈折率の異なる材質を周期的、もしくはランダムに埋め込むなどの方法がある。なお、本願は位相マスクでの任意位置での入射光束を横切る位相マスクの駆動速度とマスク表面の位相付加方法の関係を定義するものであり、光束の位相を変化させる方法についてはなんら限定するものではない。
　本発明の第３の実施形態を添付図面にしたがって説明する。本実施例の光情報記録媒体の記録再生装置１０、およびピックアップ１１の基本的な光学系構については図２、図３と同様であり、ここでは説明を省略する。
　図７は、本実施例に光情報記録再生装置１０における位相マスクを示す。なお本実施例の位相マスクについては、本発明の第１の実施例と同様の機能を有するため、図番号に“－ｂ”をつけて区別する。
　図７の位相マスクでは、駆動方向１００８と同じｙ軸方向に対して、所定の領域ごとにマスク表面の凹凸周期を同図右に示すグラフのように変化させている。マスク表面の凹凸周期の変化と移動速度の
関係は本発明の第１の実施例と同様である。
　上記の構成とすることにより、本発明の第１の実施例と比較して位相マスク表面の凹凸の加工を
容易にしつつ、略同様の効果を得ることができる。
　なお、位相マスクに照射される光束と位相マスクの駆動速度の関係、位相マスクの駆動速度の変化、位相マスク表面のパターンなど、本発明の第１の実施例の記述で記載した内容については、本実施例においても同様に適用される。
　本発明の第３の実施形態を添付図面にしたがって説明する。本実施例の光情報記録媒体の記録再生装置１０については図２と同様であり、ここでは説明を省略する。
　図８は、本実施例の光情報記録再生装置１０における、ピックアップ１１の基本的な光学系構成の一例における記録原理を示したものである。本発明の第１の実施例における原理図 図３と同様の機能をもつ要素については同様の記号を付してあり、ここでは説明を省略する。図の６３０９は円盤形状を有する位相マスクであり、軸６００１を中心に光束３０６と垂直な面内で回転する機構を有する。その詳細を図９に示す。
　位相マスク６３０９は第１の実施例の位相マスク３０９と同様に位相マスク表面に画素ピッチに対して十分大きく、かつ波長に対して十分浅い(１％以下)の凹凸が円周方向に周期的に配置されているものとする。また、位相マスクの表面凹凸は各半径位置において回転円周方向に周期的なパターンを持つものとする。
　図の６００２は位相マスク６３０９の回転軸６００１を中心として半径位置ｒ１の位相マスクパターン、６００３は半径位置ｒ２の位相マスクパターンである。位相マスク６３０９が回転角速度θで回転している条件における、半径位置ｒ１での円周方向の線速度ｖｒ１は式（２）であらわされる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
このときの位相マスクパターン６００２の凹凸周期をＰｒ１とする。
　半径位置ｒ２での円周方向の線速度ｖｒ２は式（３）であらわされる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　このように円盤形状を有する位相マスクでは、半径位置により線速度が異なる。一方、実施例１で述べたように位相マスクを駆動させた際のページ内部、ページ間の各画素の記録条件を均一にするため、光束３０６のページ内部、ページ間の位相変化の速度は一定、もしくは一定以上とすることが望ましい。
上記を実現するには、半径位置ｒ２での位相マスクパターン６００３の凹凸周期Ｐｒ２を以下の式(4)に示すようにする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　このように、位相マスクを回転駆動する場合は、位相マスクの任意の半径位置での入射光束を横切る線速度と前記半径位置でのマスク表面の凹凸周期の比が一定となるようにマスク表面の凹凸周期を形成する。
なお、位相マスクの駆動速度ｖｒの変化が位相マスクの半径方向の変位ｒの関数であらわされるため、位相マスクの表面の凹凸の周期Ｐの変化も位相マスクの半径方向ｒの関数となる。
　これにより、メディアへの情報記録中における光束３０６のページ内部、ページ間の位相変化の速度を一定とすることができる。
　以上により、角度多重記録におけるメディア消費の均一化による記録多重数増加を実現するとともに
ページ内部、ページ間の各画素の記録条件を等しくすることができ、安定した記録性能を確保することができる。
　なお、上記実施例では位相マスクの形状を円盤形状としたが、形状については必ずしも上記に限定されるものではない。
　また、光束３０６の位相変化速度、位相マスクの駆動速度の変化、位相マスク表面の凹凸のランダム配置、光束３０６への位相変化の付加方法については第１の実施例と同様であり、上記実施例の内容に限定されるものではない。
　本発明の第４の実施形態を添付図面にしたがって説明する。本実施例の光情報記録媒体の記録再生装置１０については図２と同様であり、ここでは説明を省略する。
　図１０は、本実施例の光情報記録再生装置１０における、ピックアップ１１の基本的な光学系構成の一例における記録原理を示したものである。本発明の第１の実施例における原理図 図３と同様の機能をもつ要素については同様の記号を付してあり、ここでは説明を省略する。図３との相違は、位相マスク３０９を廃し、空間フィルタ３１４の近傍に光学フィルタ８００１を設けた点である。
　図１０の空間フィルタ３１４では、メディアに記録されるフーリエ像と同様のフーリエ像をリレーレンズ３１３で形成し、そのフーリエ像のサイズを空間フィルタ３１４の開口で制限することにより、メディアに記録されるブックのサイズを制限し、記録密度の向上と隣接ブック間のクロストークの削減による記録、再生性能向上を可能とする。
　図１１に空間フィルタ３１４の位置で形成されるフーリエ像の一例を模式的に示す。図の９００１はナイキスト領域、９００２はゼロ次光領域、９００３は空間フィルタ３１４の開口領域を示す。メディアへの情報記録に使用される信号光は図の９００３の領域内の光束である。空間フィルタ３１４の開口領域での光強度分布の模式図を図１２に示す。光強度は通常ゼロ時光領域内で中心に行くほど、すなわちＤＣ成分になるほど強くなる。この光強度の強い部分がメディアへの情報記録時にメディアをより多く消費し、角度多重記録における記録可能多重数の低下につながる。先の第１、第２の実施例は信号光の光束内の位相を隣接画素単位でずらすことにより、上記光強度の強い部分を平滑化し、記録可能多重数を確保するものであった。
　本実施例の光学フィルタ８００１を図１３に示す。フィルタの中心は１２００１に示すように同心円状に透過率が変化するように加工されており、この中心部分に光軸を合わせるように光束８００２が入力される。上記フィルタの透過率分布を図１４に示す。図の軸Ａ，軸Ｂが信号光が入射される面の座標をあらわし、光軸は矢印１２００１の方向に入射する。軸Ｃは各座標位置の光透過率をあらわす。光透過率分布１２００３は、図に示すようにフィルタの中心部分、いわゆるＤＣ部分が最も透過率が低くなるように加工されている。空間フィルタ３１４の開口部分の光束をこの光学フィルタに通すことにより、図１１に示す光強度分布に上記光透過率分布が重畳され、前記開口部分の光強度分布が平滑化される。
　本実施例では、記録時のメディア内の光強度分布と同様の分布に対して直接強度を制御するため、本発明の実施例１，２のように駆動部分を必要としない。そのため、本発明の実施例１，２と同様に角度多重記録におけるメディア消費の均一化による記録多重数増加と安定した記録を実現しつつ、実施例１，２に対して装置内部の駆動部分の容積削減、および駆動部分から発生する振動の抑圧などが可能になる。
　なお、本実施例ではスペクトラム可変マスク８００１を空間フィルタ３１４の空間変調器寄りに配置したが、対物レンズよりに配置してもよい。また、空間フィルタ３１４にスペクトラム可変マスク８００１の機能を付加して一体化した素子としてもよい。その場合は、空間フィルタ３１４の開口部にスペクトラム可変マスク８００１の透過率分布の可変機構が備わる構成となる。
　また、上記光学フィルタではＤＣ部分の光強度を抑圧する例を示したが、ＤＣ以外のピーク周波数領域についても、上記と同様の手法で光強度を抑圧することができる。
　図１５は本発明の第３の実施例の光学フィルタ８００１と同様の機能を持つ光学フィルタの図である。
本実施例では光学フィルタ８００１の代わりに同図の光学フィルタ１４００１を使用する点以外は、記録再生装置の構成、および光学系構成とも第３の実施例と同様であり、ここでは説明を省略する。
　フィルタ１４００１と上記８００１との相違は、同図のフィルタが領域毎に透過率を変更可能な構成としている点である。図の右に示すように、フィルタ面を５×５の領域に分割し、各領域に個別に透過率を設定できる構成としている。
  本構成により、空間フィルタ３１４近傍のフーリエ像の任意の領域の光強度の強い部分を抑圧することが可能になる。これにより、フーリエ像のＤＣ部分以外に発生した光強度の強い部分についても、強度を抑圧し、角度多重記録におけるメディア消費の均一化による記録多重数増加と安定した記録を実現することができる。上記構成を実現させる方法としては、外部から制御が可能な液晶素子を用いる方法などが考えられる。
　なお、本実施例では光透過率の数値分布を５×５のマトリクスの例で示したが、透過率分布を実現させる構成、およびマトリクスの分解数などは本実施例に限定されるものではない。
　図１６は本発明の第６の実施例の光学フィルタの図である。
本実施例の記録再生装置の構成、および光学系構成とも第４の実施例と同様であり、ここでは説明を省略する。
本実施例と第４の実施例との相違は、記録中に光学フィルタ１４００１の領域毎に透過率を変化、すなわち光学フィルタ１４００１の光透過率分布を変化させる点である。図１６では異なる３種類の光透過率分布に変化させる例を示す。
  本構成により、空間フィルタ３１４近傍のフーリエ像の任意の領域の光強度の分布をより均一に散らすことが可能となり、角度多重記録におけるメディア消費の均一化による記録多重数増加と安定した記録を実現することができる。
　なお、本発明の第４の実施例と同様に、本実施例では光透過率のマトリクスの行、列数構成、の例で示した、透過率分布を実現させる構成、およびマトリクスの分解数などは本実施例に限定されるものではない。
　本発明の第３から第５の実施例では、光学フィルタの透過率分布によりで信号光の強度分布を制御し、光強度の強い領域を抑圧したが、これにより信号光全体の光強度の低下、およびＤＣ成分の不足による信号再生性能の劣化の発生が考えられる。
　本実施例では、信号処理により上記を補正する手法について説明する。
　本実施例におけるホログラフィを利用してデジタル情報を記録および／または再生する光情報記録媒体の記録再生装置は、本発明の第４の実施例の図９の記録再生装置と同様であり、ここでは説明を省略する。
　また、光情報記録再生装置１０におけるピックアップ１１の基本的な光学系構成の一例における再生原理については本発明の第１の実施例で説明した図１７と同様であり、ここでは説明を省略する。
  図１８は、光情報記録再生装置１０の信号処理回路８５のブロック図である。
　コントローラ８９はピックアップ１１内の光検出器３２５が画像データを検出すると、信号処理回路８５にピックアップ１１から入力される１ページ分のデータを再生処理するよう命ずる。コントローラ８９からの処理命令は制御用ライン８１１を経由し、信号処理回路８５内サブコントローラ８０１に通知される。本通知を受け、サブコントローラ８０１は各信号処理回路を並列に動作させるよう制御用ライン８１１を介して各信号処理回路の制御を行う。先ず、メモリ制御回路８０３に、データライン８１２を介して、ピックアップ１１からピックアップインターフェース回路８１０を経由して入力される画像データをメモリ８０２に格納するよう制御する。メモリ８０２に格納されたデータがある一定量に達すると、画像位置検出回路８０９でメモリ８０２に格納された画像データ内からマーカーを検出して有効データ範囲を抽出する制御を行う。次に検出されたマーカーを用いて画像歪み補正回路８０８で、画像の傾き・倍率・ディストーションなどの歪み補正を行い、画像データを期待される２次元データのサイズに変換する制御する。サイズ変換された２次元データを構成する複数ビットの各ビットデータを、２値化回路８０７において“０”、“１”判定する２値化し、メモリ８０２上に再生データの出力の並びでデータを格納する制御を行う。次に誤り訂正回路８０６で各データ列に含まれる誤りを訂正し、スクランブル解除回路８０５で擬似乱数データ列を加えるスクランブルを解除した後、ＣＲＣ演算回路８０４でメモリ８０２上のユーザデータ内に誤りが含まれない確認を行う。その後、入出力制御回路９０にメモリ８０２からユーザデータを転送する。
　図１９を用いて、図１５の画像歪み補正回路８０８における本発明の動作を説明する。
図１９（Ａ）は図１０の光学フィルタ８００１に入射する光束の光強度分布を示す図であり、横軸が光束に垂直な面の空間位置、縦軸が光強度を示す。光束の照射面は２次元であるが、ここでは図示を簡単にするため、１次元で表現する。図のＸ－Ｘ‘は光束８００２の中心を示す。図１９（Ｂ）は光学フィルタ８００１の透過率特性を示す図であり、横軸が光束に垂直な面の空間位置、縦軸が光透過率を示す。（Ａ）同様に図のＸ－Ｘ‘が光束８００２の中心を示す。
図１９（Ｃ）は光束８００２を同図の（Ｂ）に通して得られる光束８００３の光強度分布を示す。横軸、縦軸は同図の（Ａ）と同様である。
　図のように光学フィルタ８００１を介することで、強度分布の中心近傍、すなわちＤＣ近傍の強度が低下して平滑化された光強度分布により媒体に情報を記録することができ、角度多重記録における多重数の拡大を実現することができる。
　しかし、媒体より本記録領域を再生した場合、ＤＣ部分の情報の欠落と、全体強度の低下により、再生信号ＳＮＲの劣化が発生する可能性がある。その回避方法について以下に説明する。
　図１９（Ｄ）は図１６の光検出器３２５で得られる再生画像の電荷強度分布である。同図の横軸は再生画像面の空間周波数、縦軸は光検出器より得られる電荷強度である。
　図１９（Ｅ）は同図（Ｂ）の光学フィルタの逆特性を持つ電気的フィルタで、図１８の画像歪み補正回路８０８に実装される。同図の横軸は入力画像面の空間周波数、縦軸はアンプゲインを示す。
　これにより、本発明の第３から第５の実施例に示す、角度多重記録におけるメディア消費の均一化による記録多重数増加を実現するとともに、媒体からの情報再生時の再生画像の信号強度を確保し、安定した再生性能を確保することができる。
　なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
１・・・光情報記録媒体、１０・・・光情報記録再生装置、１１・・・ピックアップ、
１２・・・再生用参照光光学系、１３・・・ディスクＣｕｒｅ光学系、
１４・・・ディスク回転角度検出用光学系、８１・・・アクセス制御回路、
８２・・・光源駆動回路、８３・・・サーボ信号生成回路、
８４・・・サーボ制御回路、８５・・・信号処理回路、８６・・・信号生成回路、
８７・・・シャッタ制御回路、８８・・・ディスク回転モータ制御回路、
８９・・・コントローラ、９０…入出力制御回路、９１…外部制御装置、
３０１・・・光源、３０３・・・シャッタ、３０６・・・信号光、３０７・・・参照光、
３０８・・・ビームエキスパンダ、３０９、６３０９・・フェーズ（位相）マスク、
３１０・・・リレーレンズ、３１１・・・ＰＢＳプリズム、
３１２・・・空間光変調器、３１３・・・リレーレンズ、３１４・・・空間フィルタ、
３１５・・・対物レンズ、３１６・・・偏光方向変換素子、３２０・・・アクチュエータ、
３２１・・・レンズ、３２２・・・レンズ、３２３・・・アクチュエータ、
３２４・・・ミラー、３２５・・・光検出器
５０１・・・光源、５０２・・・コリメートレンズ、５０３・・・シャッタ、５０４・・・光学素子、
５０５・・・ＰＢＳプリズム、５０６・・・信号光、５０７・・・ＰＢＳプリズム、５０８・・・空間光変調器、
５０９・・・アングルフィルタ、５１０・・・対物レンズ、５１１・・・対物レンズアクチュエータ、
５１２・・・参照光、５１３・・・ミラー、５１４・・・ミラー、５１５・・・レンズ、
５１６・・・ガルバノミラー、５１７・・・アクチュエータ、５１８・・・光検出器、
５１９・・・偏光方向変換素子、５２０・・・駆動方向、５２１・・・光学ブロック、
８００１、１４００１・・・光学フィルタ

Claims (12)

  1. 　２次元のページデータを光情報記録媒体に複数記録する光情報記録装置において、
    　光ビームを発射する光源と、
    　前記光ビームを参照光と信号光に分離する偏光ビームスプリッタと、
      前記信号光に位相情報を付加する位相マスクと
      前記参照光と前記信号光を前記光情報記録媒体に照射し、両光を干渉させて情報を記録するレンズと、を備え、
    　前記位相マスクは信号光の照射面に凹凸を具備し、
    　前記照射面の所定の方向の位置座標をｙとするとき、
    　前記凹凸の周期、または凹凸の最小間隔がｙの関数となる
    　ことを特徴とする光情報記録装置。
  2. 　請求項１記載の光情報記録装置であって、
    　前記位相マスクの所定の位置からの距離をｒとするとき、
    　前記凹凸の周期、または凹凸の最小間隔がｒの関数となる
    　ことを特徴とする光情報記録装置。
  3. 　請求項２記載の光情報記録装置において、
    　前記位相マスクは信号光照射面に垂直な方向に軸を持つ回転運動をする
    　ことを特徴とする光情報記録装置。
  4. 　２次元のページデータを光情報記録媒体に複数記録する光情報記録装置において、
    　光ビームを発射する光源と、
    　前記信号光に位相情報を付加する位相マスクと
      前記参照光と前記信号光を前記光情報記録媒体に照射し、両光を干渉させて情報を記録するレンズを備え、
    　前記光情報記録媒体に少なくとも２ページ以上の異なるページのデータを記録する際に、
    　前記位相マスクを前期信号光の光軸と垂直な方向に速度を変化させて移動させる
    　ことを特徴とする光情報記録装置。
  5.   請求項４記載の光情報記録装置において、
    　前記位相マスクは信号光の照射面に凹凸を具備し、
      前記位相マスクを前期信号光の光軸と垂直な方向に速度を変化させて移動させるときに
    　前記位相マスクの信号光照射面における凹凸の高さの変化の速度が所定値である
    　ことを特徴とする光情報記録装置。
  6. 　請求項４記載の光情報記録装置において、
    　前記位相マスクの移動速度の変化、もしくは移動方向の変化のいずれか一方、もしくは両方が
    　周期的に変化する
    　ことを特徴とする光情報記録装置。
  7. 　請求項４記載の光情報記録装置において、
    　前記位相マスクの移動速度の変化が線形である
    　ことを特徴とする光情報記録装置。
  8. 　請求項４記載の光情報記録装置において、
    　前記位相マスクの移動速度の変化が非線形である
    　ことを特徴とする光情報記録装置。
  9. 　２次元のページデータを光情報記録媒体に複数記録する光情報記録装置において、
    　光ビームを発射する光源と、
    　前記光ビームを参照光と信号光に分離する偏光ビームスプリッタと、
      前記信号光のフーリエ像のサイズを制限する空間フィルタと
    　光透過率を変化させて前記信号光のフーリエ像の輝度分布を変化させる光学フィルタと
      前記光学フィルタを制御するコントローラと
      前記参照光と前記信号光を前記光情報記録媒体に照射し、両光を干渉させて情報を記録するレンズを具備する
    　ことを特徴とする光情報記録装置。
  10. 　請求項９記載の光情報記録装置であって、
    　前記光情報記録媒体に参照光を照射して得られる回折された信号光を検出する光検出器と
    　前記光検出器から出力されるページデータの信号強度の輝度を補正する信号処理フィルタを
    　具備し、
    　前記信号処理フィルタは前記光学フィルタによるページデータの信号強度の劣化を補償する
    　ことを特徴とする光情報記録再生装置。
  11. 　請求項９記載の光情報記録装置であって、
    前記光学フィルタに通過させることにより、前記信号光の光軸と垂直な面における光強度分布を変化させる 
    ことを特徴とする、光情報記録方法および前記方法を適用した光情報記録装置。 
  12. 　請求項１１記載の光情報記録装置において、
    前記光学フィルタの有する光透過率分布により
    前記信号光の光軸と垂直な面における光強度分布を変化させる 
    ことを特徴とする、光情報記録方法および前記方法を適用した光情報記録装置。
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