WO2014097467A1 - 光記録装置、光記録方法及び情報記録媒体 - Google Patents

光記録装置、光記録方法及び情報記録媒体 Download PDF

Info

Publication number
WO2014097467A1
WO2014097467A1 PCT/JP2012/083195 JP2012083195W WO2014097467A1 WO 2014097467 A1 WO2014097467 A1 WO 2014097467A1 JP 2012083195 W JP2012083195 W JP 2012083195W WO 2014097467 A1 WO2014097467 A1 WO 2014097467A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
recording
dots
dot
optical recording
dot pitch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2012/083195
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
学 塩澤
靖彦 下間
政明 坂倉
清貴 三浦
幹 中林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to PCT/JP2012/083195 priority Critical patent/WO2014097467A1/ja
Priority to US14/653,547 priority patent/US10074428B2/en
Priority to JP2014552852A priority patent/JP6014168B2/ja
Publication of WO2014097467A1 publication Critical patent/WO2014097467A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C13/00Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/04Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using optical elements ; using other beam accessed elements, e.g. electron or ion beam
    • G11C13/042Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using optical elements ; using other beam accessed elements, e.g. electron or ion beam using information stored in the form of interference pattern
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording 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
    • G11B7/004Recording, reproducing or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
    • G11B7/0045Recording
    • G11B7/00455Recording involving reflectivity, absorption or colour changes
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording 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
    • G11B7/004Recording, reproducing or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
    • G11B7/0065Recording, reproducing or erasing by using optical interference patterns, e.g. holograms
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording 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
    • G11B7/007Arrangement of the information on the record carrier, e.g. form of tracks, actual track shape, e.g. wobbled, or cross-section, e.g. v-shaped; Sequential information structures, e.g. sectoring or header formats within a track
    • G11B7/013Arrangement of the information on the record carrier, e.g. form of tracks, actual track shape, e.g. wobbled, or cross-section, e.g. v-shaped; Sequential information structures, e.g. sectoring or header formats within a track for discrete information, i.e. where each information unit is stored in a distinct discrete location, e.g. digital information formats within a data block or sector
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording 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
    • G11B7/12Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/125Optical beam sources therefor, e.g. laser control circuitry specially adapted for optical storage devices; Modulators, e.g. means for controlling the size or intensity of optical spots or optical traces
    • G11B7/128Modulators
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C13/00Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00
    • G11C13/04Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using optical elements ; using other beam accessed elements, e.g. electron or ion beam
    • G11C13/048Digital stores characterised by the use of storage elements not covered by groups G11C11/00, G11C23/00, or G11C25/00 using optical elements ; using other beam accessed elements, e.g. electron or ion beam using other optical storage elements

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for recording information on a medium using light, an optical recording method, and an information recording medium.
  • Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Documents 1 and 2 describe a three-dimensional memory in which a recording mark having a refractive index different from that of a surrounding glass is formed on glass or the like.
  • the mechanism by which local denaturation is formed by a short pulse laser is described in Non-Patent Document 3, for example.
  • Patent Document 3 discloses a technique for forming a plurality of light spots using a femtosecond laser and a spatial phase modulator and forming an optical waveguide inside a transparent material such as quartz glass. It is said that the continuity of the waveguide is improved by changing the number of pattern elements of the light spot according to the shape of the waveguide to be formed.
  • Non-Patent Document 4 discloses a technique for batch recording on quartz glass using a femtosecond laser and a spatial phase modulator, and shows the result of quantitative evaluation using S / N.
  • the following configuration is adopted. (1) By irradiating the inside of a recording medium with laser light through a spatial phase modulator to which a two-dimensional pattern is applied, a plurality of dots having a predetermined dot pitch having a refractive index different from that of the surroundings are collectively formed. Subsequently, the information recording method is to form the next dot between the formed dots.
  • a laser light source (2) a laser light source, a stage for installing a recording medium, and a spatial phase modulator to which a two-dimensional pattern for recording dots on the recording medium is applied between the laser light source and the stage;
  • a laser beam is condensed inside the recording medium to form a plurality of light spots corresponding to the two-dimensional pattern, and a condensing optical system that forms a plurality of dots having a predetermined dot pitch, and the next between the recorded dots
  • An information recording apparatus having means for changing the recording position so as to record the dots.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the configuration of a recording apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 1A is a diagram showing an example of a device configuration used in the recording method of the present invention.
  • This apparatus includes a recording optical system, a reproducing optical system, and a controller 100 that controls the entire apparatus.
  • the laser 101 emits laser light 102.
  • Examples of the laser 101 include a short pulse laser that has a high peak power and can induce a nonlinear optical effect, such as a titanium sapphire laser, a Q-switched YAG laser, and a fiber laser.
  • the shutter 103 and the attenuator 104 perform irradiation control and power control of the laser beam 102 to the recording medium 107.
  • the shutter 103 and the attenuator 104 may be built in the laser 101, or a similar function may be realized by combining a wave plate and a polarizing plate.
  • the spatial phase modulator 113 changes the phase of the incident laser beam 102 for each region based on the hologram pattern applied by the controller 100.
  • the spatial phase modulator 113 can be realized, for example, by providing a plurality of liquid crystal elements in a lattice shape and changing the alignment direction for each liquid crystal element.
  • phase modulation may be performed by reflecting the laser beam 102 to the spatial phase modulator 113.
  • the dichroic mirror 105 reflects the laser light 102 and transmits the reproduction light 109 described later.
  • a multipoint spot composed of a plurality of light spots 114 corresponding to the hologram pattern applied to the spatial phase modulator 113 is formed in the xy plane.
  • a plurality of dots are collectively recorded inside or on the surface of the recording medium 107 by the formed multi-point spot.
  • an arbitrary number of dots can be recorded at an arbitrary position.
  • An example of the recording medium 107 is a medium that is transparent to the laser light 102, such as quartz glass.
  • the stage 108 controls the position of the recording medium 107 by, for example, a piezo or a stepping motor.
  • the reproduction light source 110 emits reproduction light 109.
  • Examples of the light source for reproduction include an LED and a semiconductor laser.
  • the reproduction light 109 passes through the recording medium 107 and is condensed on the camera 112.
  • the camera 112 can monitor the recorded dots and surroundings by observation from the incident direction (z direction) of the laser beam 102.
  • the camera 112 outputs the monitored image to the controller 100.
  • the controller 100 measures the dot and ambient brightness from the input image. Further, based on the measured brightness, an error rate and S / N, which will be described later, are calculated, signal processing and decoding are performed, and data is reproduced.
  • FIGS. 1B and 1C are diagrams showing another example of the configuration of the reproducing optical system. As shown in FIGS.
  • the reproduction light source 110 and the camera 112 may be installed on the same side with respect to the recording medium, and the dots may be monitored by the reproduction light 109 reflected by the recording medium.
  • the reproduction light 109 When the reproduction light 109 is irradiated so as to face the laser beam 102 as shown in FIG. 1C, the reproduction light 109 may be condensed on the recording medium by the condenser lens 114.
  • the reproduction light source 110 is not essential, and external natural light or the like may be used.
  • the reproducing optical system may not be attached to the recording optical system, and the dots may be monitored using a reproducing optical system or an optical microscope having a similar configuration.
  • FIG. 2A is an example of a microscopic image of the recording medium 107 in which dots are recorded.
  • the region where the laser beam 102 is condensed can be observed as dots 201, and digital data can be recorded and reproduced by making the presence or absence of the dots 201 correspond to 0 and 1 of the data.
  • an error rate and S / N as the recording / reproduction quality evaluation index as follows.
  • the error rate is calculated by setting a threshold value for brightness, determining 0 and 1 of the data, and comparing with the original data.
  • Equation 1 For S / N, the difference between the average brightness of the dot and the space 202 is used as the signal amplitude, and the value obtained by adding the standard deviation of the brightness of the dot and the space as RMS is calculated as the noise by the calculation of Equation 1.
  • Equation 1 ⁇ d and ⁇ s represent the brightness variations of dots and spaces, respectively, and Vd and Vs represent the average brightness of dots and spaces, respectively. Further, the root sign indicates an operation on ( ⁇ d2 + ⁇ s2), and
  • a plurality of recording layers may be formed at different positions in the Z direction. This is because the recording capacity can be improved with respect to a single layer by increasing the number of recording layers. Examples of a method for forming a plurality of recording layers include a method of moving the stage 108 and changing a hologram pattern applied to the spatial phase modulator 113.
  • FIG. 2 (b) is a diagram showing the definition of an index for quantifying the distance between dots.
  • the distance between the center position of the dot 201 and the center position of adjacent dots is defined as “dot pitch”.
  • the distance between the edge position of the dot 201 and the edge position of the adjacent dot is referred to as “dot interval”.
  • the edge position is, for example, a position that is the same as the brightness of a space or an unrecorded area in the dot brightness profile, or a position where the brightness has changed by 10% with respect to the space or the unrecorded area.
  • the distance from the edge position of the dot to the other edge position is defined as “dot size”.
  • 3 is an example of a microscopic image of a medium in which 64 dots are collectively recorded by changing the dot pitch.
  • the dot pitch is 3.1 ⁇ m
  • dot crushing and dot connection occur.
  • the dot size and brightness are not uniform and some dots are missing. These indicate a decrease in recording quality, which is considered to be caused by a change in spot intensity due to light interference between multi-spots or an interaction between dots during dot formation.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the dot pitch and S / N based on FIG.
  • the S / N increases as the dot pitch increases, indicating that it is necessary to increase the dot pitch to ensure recording quality. Note that the relationship in FIG. 4 is not limited to this because it changes depending on the configuration of the recording optical system, the recording power, and the like.
  • FIG. 5 (a) and 5 (b) are diagrams showing an example of a recording method according to the present invention.
  • a desired recording pattern is divided into a plurality of patterns so that the dot pitch can ensure recording quality.
  • batch recording is performed with the divided pattern, and batch recording is performed again by changing the recording position. By repeating this multiple times, it is possible to ensure recording quality and achieve a desired recording density.
  • As a means for changing the recording position it is convenient and preferable to change the position of the multi-point spot generated by the spatial phase modulator, but even if the stage is moved by a piezo or a stepping motor, the position of the recording medium can be changed. good.
  • FIG. 5 shows an example of a recording pattern in which one side is a dot, the present recording method can be applied to an arbitrary recording pattern.
  • FIG. 6 is a diagram showing a method for determining the number of divisions of the recording pattern in the recording method described in FIG.
  • batch recording is performed by changing the dot pitch as shown in FIG. 3.
  • the area to be recorded is preferably an area different from the user data area, such as an area provided for trial writing.
  • S602 S / N evaluation is performed on each recording result, and the relationship between the dot pitch and S / N shown in FIG. 4 is acquired.
  • the dot pitch and the number of divisions for batch recording are derived from the conditions that satisfy the recording quality specifications, are an integral multiple of the desired dot pitch or an integer multiple of the dot size, and the number of divisions is minimized.
  • FIG. 3 the example of FIG.
  • the S / N reference value is 12 dB, for example, it is necessary to secure a dot pitch of 5 ⁇ m or more in order to ensure desired recording quality in batch recording. In this case, missing dots may occur, but data can be decoded by error correction processing.
  • the desired dot pitch is, for example, 2.8 ⁇ m
  • the doubled 5.6 ⁇ m may be divided into two in the x direction and the y direction as a batch recording dot pitch.
  • the recording is performed by dividing 6 ⁇ m into three times in the x-direction and y-direction with the dot pitch for batch recording. That's fine.
  • the specification is determined so that the number of divisions is minimized as an ideal example.
  • the specification is not limited to this, and the irradiation may be repeated a plurality of times.
  • it is also possible to record dots collectively at the end of the recording area and repeatedly irradiate so as to fill the space between the dots.
  • FIG. 7 is an example of a flowchart from the start of recording to the desired recording state.
  • the controller 100 issues a recording start command.
  • the recording power, the multi-spot condensing position, and the like are adjusted.
  • the recording pattern is divided into a plurality of patterns according to the method described in FIG. Batch recording is performed with the pattern divided at 704, the recording position is changed at 705, and batch recording is performed again at 706.
  • Non-Patent Document 2 describes that the dot diameter is 200 to 250 nm and the dot interval is 1 ⁇ m, 2 ⁇ m, and 3 ⁇ m.
  • the pattern is not divided and irradiated as in the present application. It cannot be a recording pattern as in the present application.
  • FIG. 8 is an example of a microscopic image of a medium recorded by the recording method according to the present invention.
  • the dot pitch for batch recording was set to 8.4 ⁇ m, and the dot pitch was set to 2.8 ⁇ m by changing the condensing position and repeating batch recording nine times. Under these conditions, the dot size is about 1.5 ⁇ m and the dot interval is about 1.3 ⁇ m, and the recording method and the recording quality are compatible with each other.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
  • Optical Head (AREA)
  • Optical Record Carriers And Manufacture Thereof (AREA)

Abstract

 超短パルスレーザと空間位相変調器を用いて複数の光スポットを形成し、記録内部に、周囲と屈折率が異なる複数の記録ドットを一括形成する記録技術では、記録品質と記録密度を両立することが困難であった。 そこで、所定のドットピッチにて複数のドットを記録したのち、記録したドット間に別のドットを記録することとした。

Description

光記録装置、光記録方法及び情報記録媒体
 本発明は、光を用いて媒体に情報を記録する装置、光記録方法及び情報記録媒体に関する。
 石英ガラス等の透明な媒体の内部に短パルスレーザを集光すると、周囲と屈折率が異なる微小な変性領域が形成されることが知られている。そのような微小な変性領域を媒体内部に3次元的に多数形成して情報の記録に利用することが検討されている。特許文献1、2及び非特許文献1、2は、ガラス等に局所的に周囲のガラスとは屈折率が異なる記録マークを形成した3次元メモリについて記載されている。短パルスレーザによって局所的な変性が形成されるメカニズムについては、例えば非特許文献3に記載されている。特許文献3には、フェムト秒レーザと空間位相変調器を用いて複数の光スポットを形成し、石英ガラスなど透明材料内部に光導波路を形成する技術が開示されている。形成する導波路の形状に応じて光スポットのパターン要素数を変化させることで、導波路の連続性が向上するとされている。また、非特許文献4にはフェムト秒レーザと空間位相変調器を用いた石英ガラスへの多点一括記録技術が開示されており、S/Nを用いて定量評価した結果が示されている。
USP5,694,249 USP5,761,111 特開2010-184265
E. N. Glezer, et. al., "Three-dimensional optical storage inside transparent materials", Opt. Lett., Vol. 21, No. 24, pp. 2023-2025 (1996) E. N. Glezer, et. al., "Ultrafast-laser driven micro-explosions in transparent materials", Appl.Phys. Lett. Vol. 71, No.7, pp. 882-884 (1997) M. Sakakura, et. al., "Improved phase hologram design for generating symmetric light spots and its application for laser writing of waveguides", Opt. Lett., Vol. 36, No. 7, pp. 1065-1067 (2011) M. Shiozawa, et al., "Simultaneous Multi-Bit Recording in Fused Silica for Permanent Storage", Proc. International Symposium on Optical Memory 2012, pp.26-27 (2012)
 上記の技術をストレージに適用する場合、記録品質と記録密度の両立が課題となる。複数の光スポットで同時にドットを形成すると、スポット間の接近にともなってドットの潰れやドットの欠落が発生し、記録品質が低下することが、新たに判明した。一方、スポット間の間隔を確保しようとすると、記録ドットの間隔が広がり記録密度が低下してしまう。しかしながら、上記何れの従来例にも、記録品質と記録密度の両立は考慮されておらず、高信頼度と高密度記録を共に達成することは、不可能であった。
 そこで、本願では、下記の構成とすることとした。
(1)レーザ光を、2次元のパターンが印加された空間位相変調器を介して、記録媒体内部に照射することによって、周囲と屈折率が異なる所定のドットピッチの複数のドットを一括形成し、続いて、前記形成されたドット間に、次のドットを形成する情報記録方法とする。
(2)レーザ光源と、記録媒体を設置するためのステージと、レーザ光源とステージとの間に、前記記録媒体にドットを記録するための2次元のパターンが印加される空間位相変調器と、記録媒体内部にレーザ光を集光して当該2次元のパターンに対応する複数の光スポットを形成し、所定のドットピッチの複数のドットを形成する集光光学系と、記録したドット間に次のドットを記録するように記録位置を変化させる手段とを有する情報記録装置とする。
 上記のように、記録したドット間に次のドットを記録することによって、記録品質と記録密度を両立することが可能となる。
本実施例の記録装置構成の例を示す図。 本実施例の再生光学系の構成例を示す図。 本実施例の再生光学系の別の構成例を示す図。 ドットが内部に記録された記録媒体の顕微鏡像の例。 ドットピッチとドット間隔の定義を示す図。 ドットピッチを変化させて64ドットを一括記録した媒体の顕微鏡像の例。 ドットピッチとS/Nの関係の例を示した図。 記録パターンの分割方法の例を示す図。 本実施例の記録手順の例を示す図。 記録パターンの分割数の決定方法を示す図。 本実施例の記録方法のフローチャートを示す図。 本実施例によって記録した媒体の顕微鏡像の例。
 以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
 図1(a)は、本発明の記録方法に用いる装置構成の例を示した図である。本装置は、記録光学系、再生光学系、および装置全体を制御するコントローラ100から構成されている。まず記録光学系について説明する。レーザ101はレーザ光102を出射する。レーザ101は、例えばチタンサファイアレーザやQスイッチYAGレーザ、ファイバレーザなど、ピークパワーが高く、非線形光学効果を誘起可能な短パルスレーザが挙げられる。シャッタ103およびアッテネータ104は、レーザ光102の記録媒体107への照射制御やパワー制御を行う。なお、シャッタ103およびアッテネータ104はレーザ101に内蔵してもよいし、波長板と偏光板を組み合わせて同様の機能を実現してもよい。空間位相変調器113は、コントローラ100によって印加されるホログラムパターンに基づいて、入射したレーザ光102の位相を領域ごとに変化させる。空間位相変調器113は、例えば複数の液晶素子を格子状に備え、液晶素子ごとに配向方向を変化させることで実現可能である。なお、ここでは空間位相変調器113がレーザ光102を透過する例を示したが、レーザ光102を空間位相変調器113に反射させることで位相変調を行ってもよい。ダイクロイックミラー105はレーザ光102を反射し、後述する再生光109を透過する。レンズ106にてレーザ光102を記録媒体107に集光することにより、空間位相変調器113に印加されたホログラムパターンに対応した複数の光スポット114からなる多点スポットをxy面内に形成する。形成した多点スポットにより、記録媒体107の内部または表面に複数のドットを一括記録する。空間位相変調器に印加するホログラムパターンを変化させることで、任意の位置に任意の数のドットを記録することができる。なお記録媒体107の例としては、石英ガラスなどレーザ光102に対して透明な媒体が挙げられる。ステージ108は例えばピエゾやステッピングモータによって記録媒体107の位置制御を行う。
 つぎに、再生光学系について説明する。再生用光源110は再生光109を出射する。再生用光源としては、LEDや半導体レーザなどが挙げられる。再生光109は、記録媒体107を透過してカメラ112に集光する。カメラ112はレーザ光102の入射方向(z方向)からの観察により、記録されたドットおよび周囲のモニタが可能である。カメラ112はモニタした画像をコントローラ100に出力する。コントローラ100は、入力された画像からドットおよび周囲の明るさを測定する。また測定した明るさに基づいて、後述するエラーレートやS/Nを算出するとともに、信号処理やデコードなどを行い、データを再生する。図1(b)(c)は再生光学系の構成の別例を示す図である。図1(b)(c)に示すように、記録媒体に対して再生用光源110とカメラ112が同じ側に設置し、記録媒体で反射した再生光109によってドットをモニタしてもよい。図1(c)のようにレーザ光102と対向するように再生光109を照射する場合には、集光レンズ114によって記録媒体に再生光109を集光すればよい。なお、再生用光源110は必須ではなく、外部の自然光などを利用してもよい。また、再生光学系を記録光学系に付随させず、別途同様な構成の再生光学系や光学顕微鏡などを用いてドットをモニタしてもよい。
 図2(a)は、ドットが内部に記録された記録媒体107の顕微鏡像の例である。レーザ光102が集光した領域はドット201として観察が可能であり、ドット201の有無をデータの0と1に対応させることでデジタルデータの記録再生を行うことができる。またモニタした画像から、記録再生品質の評価指標として次のようにエラーレートやS/Nを算出することが可能である。エラーレートについては、明るさに閾値を設けてデータの0と1を判定し、元データと比較することにより算出する。S/Nについては、ドットとスペース202の平均明るさの差を信号振幅とし、ドットとスペースそれぞれの明るさの標準偏差をRMS加算した値をノイズとして、数1の演算によって算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 数1において、σd 、σsはそれぞれドットとスペースの明るさばらつき、Vd 、Vsはそれぞれドットとスペースの平均明るさを表す。また、根号は(σd2 +σs2)に対する演算、|Vd - Vs|は絶対値を取ることを示している。なお、ここではxy面内にドットを記録し単一の記録層を形成した例を示したが、Z方向に異なる位置に複数の記録層を形成してもよい。記録層の多層化によって、単層に対して記録容量を向上できるためである。複数の記録層を形成する方法としては、例えばステージ108の移動や、空間位相変調器113に印加するホログラムパターンを変化させる方法が挙げられる。
 図2(b)は、ドット間の距離を定量づける指標の定義を示した図である。ドット201の中心位置と、隣接するドットの中心位置との距離を「ドットピッチ」と定義する。また、ドット201のエッジ位置と、隣接するドットのエッジ位置との距離を「ドット間隔」と呼称する。ここで、エッジ位置とは例えばドットの明るさのプロファイルにおいて、スペースまたは未記録領域の明るさと同一となる位置、あるいはスペースまたは未記録領域に対して明るさが10%変化した位置などである。また、ドットのエッジ位置から他方のエッジ位置までの距離を「ドットサイズ」と定義する。図3は、ドットピッチを変化させて64ドットを一括記録した媒体の顕微鏡像の例である。ドットピッチが3.1μmの場合は、ドットの潰れやドットの連結が発生している。また5.4μmの場合もドットのサイズや明度が不均一であり、一部のドットが欠落している。これらは記録品質の低下を示しており、多点スポット間の光の干渉によるスポットの強度変化やドット形成時のドット間の相互作用に起因していると考えられる。
 図4は、図3に基づいてドットピッチとS/Nの関係を示した図である。ドットピッチの増加に伴ってS/Nが増加しており、記録品質を確保するためにはドットピッチを広げる必要があることを示している。なお、図4の関係は記録光学系の構成や記録パワーなどによって変化するため、この限りではない。
 図5(a)(b)は、本発明にしたがう記録方法の例を示す図である。図5(a)に示すように、所望の記録パターンを記録品質が確保可能なドットピッチとなるよう複数のパターンに分割する。つぎに、図5(b)に示すように分割したパターンにて一括記録を行い、記録位置を変化させて再度一括記録を行う。これを複数回繰り返すことで、記録品質を確保すると共に所望の記録密度を達成することができる。記録位置を変化させる手段としては、空間位相変調器によって生成する多点スポットの位置を変化させるのが簡便で好ましいが、ピエゾやステッピングモータによってステージを移動させ、記録媒体の位置を変化させても良い。なお、図5では一面がドットである記録パターンの例を示したが、任意の記録パターンに対して本記録方法を適用することができる。
 図6は、図5で説明した記録方法において、記録パターンの分割数の決定方法を示す図である。601にて、図3に示したようにドットピッチを変化させて一括記録を行う。記録を行う領域としては、例えば試し書き用に設けられた領域など、ユーザーデータ領域とは異なる領域が望ましい。602にて各記録結果に対してS/N評価を行い、図4に示したドットピッチとS/Nの関係を取得する。603にて、記録品質の仕様を満足し、所望のドットピッチの整数倍もしくはドットサイズの整数倍で、かつ分割数が最小となる条件から、一括記録のドットピッチおよび分割数を導出する。図4の例では、S/Nの基準値を例えば12dBとすると、一括記録で所望の記録品質を確保するためにはドットピッチを5μm以上確保する必要がある。この場合ドットの欠落が発生する可能性があるが、エラー訂正処理によってデータの復号が可能である。所望のドットピッチを例えば2.8μmとすると、その2倍の5.6μmを一括記録のドットピッチとして、x方向y方向で2回に分割して記録すればよい。また、ドットサイズの整数倍から一括記録のドットピッチを決定する場合には、例えばドットの直径が2μmとすると、6μmを一括記録のドットピッチとしてx方向y方向で3回に分割して記録すればよい。
 なお、図6では、理想的な例として分割数が最小となるように仕様を決定したが、これに限らず、複数回繰り返し照射するようにしても良い。究極には、記録時間がかかるものの、記録領域の端部にドットを一括記録し、そのドット間を埋めるように繰り返し照射することも可能ではある。
 図7は、記録を開始してから所望の記録状態となるまでのフローチャートの例である。701にてコントローラ100が記録開始の指令を行う。702にて記録パワーや多スポットの集光位置などを調整する。703にて、図6で説明した方法に従って記録パターンを複数のパターンに分割する。704にて分割したパターンで一括記録を行い、705にて記録位置を変化させて706にて再度一括記録を行う。707にて記録密度や記録パターンなどが所望の状態となっているかを確認し、所望の状態でなければ705に戻り、記録を継続する。所望の状態であれば708にて記録を終了する。
 本記録方法を用いることで、例えばドットサイズが1μm以上、ドット間隔を1μmから2μmとして記録が可能となる。このような記録条件とすることで、顕微鏡など簡便な光学系によっても高S/Nで再生可能となり、また所定の記録密度を確保できることから実用上有益である。なお、非特許文献2には、ドットの直径を200~250nm、ドット間隔を1μm、2μm、3μm、とすることが記載されているが、本願のようにパターン分割して照射するものではないため、本願のような記録パターンには、なり得ない。
 図8は、本発明にしたがう記録方法によって記録した媒体の顕微鏡像の例である。一括記録するドットピッチを8.4μmとし、集光位置を変化させて一括記録を9回繰り返すことでドットピッチを2.8μmとした。この条件では、ドットサイズが約1.5μm、ドット間隔が約1.3μmとなり、本記録方法によって記録密度と記録品質が両立されている。
100:コントローラ、101:レーザ、102:レーザ光、103:シャッタ、104:アッテネータ、105:ダイクロイックミラー、106:レンズ、107:記録媒体、108:ステージ、109:再生光、110:再生用光源、112:カメラ、113:空間位相変調器、114:集光レンズ、201:ドット、202:スペース

Claims (10)

  1.  レーザ光を、2次元のパターンが印加された空間位相変調器を介して、記録媒体内部に照射することによって、周囲と屈折率が異なる所定のドットピッチの複数のドットを、一括形成するステップと、
     前記形成されたドット間に、次のドットを形成するステップとを有することを特徴とする光記録方法。
  2.  前記次のドットを形成するステップは、前記空間位相変調器のパターンを変化させることにより行われることを特徴とする請求項1記載の光記録方法。
  3.  前記次のドットを形成するステップも、複数のドットを一括形成するステップであることを特徴とする請求項1の光記録方法。
  4.  前記所定のドットピッチが5μm以上であることを特徴とする請求項1の光記録方法。
  5.  前記次のドットを形成するステップは、繰り返し行われることを特徴とする請求項1の光記録方法。
  6.  前記所定のドットピッチは、下記に基づいて決定されることを特徴とする請求項1記載の光記録方法
    (a)テストパターンを、ドットピッチを変化させて記録するステップと、
    (b)前記ドットピッチそれぞれについて、記録品質を評価するステップと、
    (c)前記評価した結果、前記記録品質が所定値以上のドットピッチを決定するステップ。
  7.  前記(c)のステップは、更に、分割数が最小であるように、前記ドットピッチを決定することを特徴とする請求項6記載の光記録方法。
  8.  レーザ光源と、
     記録媒体を設置するためのステージと、
     前記レーザ光源と前記ステージとの間に設けられた、前記記録媒体にドットを記録するための2次元のパターンが印加される空間位相変調器と、
     前記2次元のパターンに対応する複数の光スポットを形成し、前記記録媒体内部に所定のドットピッチの複数のドットを形成する集光光学系と、
     記録したドット間に別のドットを記録するように記録位置を変化させる手段とを有することを特徴とする光記録装置。
  9.  前記記録位置を変化させる手段は、前記空間位相変調器のパターンを変化させることにより行われることを特徴とする請求項8記載の光記録装置。
  10.  照射光に対して透明な媒体と、
     前記媒体の内部に形成され、周囲と屈折率が異なる複数の記録ドットとを有し、
     前記記録ドットのドットサイズが1μm以上で、かつ、前記記録ドット間のドット間隔が1μm以上2μm以下であることを特徴とする情報記録媒体。
PCT/JP2012/083195 2012-12-21 2012-12-21 光記録装置、光記録方法及び情報記録媒体 Ceased WO2014097467A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2012/083195 WO2014097467A1 (ja) 2012-12-21 2012-12-21 光記録装置、光記録方法及び情報記録媒体
US14/653,547 US10074428B2 (en) 2012-12-21 2012-12-21 Optical recording device, optical recording method, and information recording medium
JP2014552852A JP6014168B2 (ja) 2012-12-21 2012-12-21 光記録装置及び光記録方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2012/083195 WO2014097467A1 (ja) 2012-12-21 2012-12-21 光記録装置、光記録方法及び情報記録媒体

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014097467A1 true WO2014097467A1 (ja) 2014-06-26

Family

ID=50977845

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/083195 Ceased WO2014097467A1 (ja) 2012-12-21 2012-12-21 光記録装置、光記録方法及び情報記録媒体

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10074428B2 (ja)
JP (1) JP6014168B2 (ja)
WO (1) WO2014097467A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111790980A (zh) * 2020-06-28 2020-10-20 华中科技大学 一种调控纳米光栅光轴三维方向的方法、系统及应用
WO2023021803A1 (ja) * 2021-08-18 2023-02-23 浜松ホトニクス株式会社 位相変調層の設計方法、及び、発光素子の製造方法
JP2023540013A (ja) * 2020-08-11 2023-09-21 セラミック・データ・ソリューションズ・ゲーエムベーハー セラミック材料へのデータ記録
JP2025506368A (ja) * 2022-02-07 2025-03-11 セラミック・データ・ソリューションズ・ゲーエムベーハー セラミック材料へのデータ記録のためのコンパクトな書込みおよび読取りヘッド

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102511881B1 (ko) 2019-08-14 2023-03-20 세라믹 데이터 솔루션즈 게엠베하 정보의 장기 저장을 위한 방법 및 그를 위한 저장 매체
JP2023532545A (ja) 2020-07-03 2023-07-28 セラミック・データ・ソリューションズ・ゲーエムベーハー 多ビット符号方式により記憶密度が向上した情報の記憶方法および情報記憶媒体
CN115843362B (zh) 2020-07-03 2025-07-04 陶瓷数据解决方案有限公司 用于长期存储信息的方法和信息存储介质的提高存储能力
US20240055021A1 (en) * 2021-02-12 2024-02-15 Ceramic Data Solutions GmbH Ultra-Thin Data Carrier and Method of Read-Out
WO2022194354A1 (en) 2021-03-16 2022-09-22 Ceramic Data Solutions GmbH Data carrier, reading method and system utilizing super resolution techniques
AU2021443312B2 (en) 2021-04-29 2025-06-26 Ceramic Data Solutions GmbH Hybrid digital and analog data storage
EP4092464B1 (en) 2021-05-17 2025-03-26 Ceramic Data Solutions GmbH High-speed reading by combining transmissive wide angle view with reflective focus view
WO2025229467A1 (en) * 2024-04-30 2025-11-06 Tachyotec Spolka Z Ograniczona Odpowiedzialnoscia A method of recording data on an optical data carrier and an optical data carrier

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61131247A (ja) * 1984-11-30 1986-06-18 Hitachi Ltd 光情報記録再生装置の光学ヘツド部
JPH02179937A (ja) * 1988-12-29 1990-07-12 Nec Home Electron Ltd マルチビーム光ヘッド装置
JPH03183027A (ja) * 1989-12-12 1991-08-09 Fuji Xerox Co Ltd 光学的情報記録再生装置
JP2012226268A (ja) * 2011-04-22 2012-11-15 Hamamatsu Photonics Kk 光変調制御方法、制御プログラム、制御装置、及びレーザ光照射装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5412592A (en) * 1991-10-31 1995-05-02 The Regents Of The University Of California Optoelectronic associative memory using parallel-readout optical disk storage
JP2961126B2 (ja) 1995-02-13 1999-10-12 セントラル硝子株式会社 三次元光メモリーガラス素子からなる記録媒体及びその記録方法
US5761111A (en) 1996-03-15 1998-06-02 President And Fellows Of Harvard College Method and apparatus providing 2-D/3-D optical information storage and retrieval in transparent materials
EP1542097A4 (en) * 2002-08-01 2006-11-29 Pioneer Corp HOLOGRAM RECORDING / REPRODUCTION METHOD AND HOLOGRAM RECORDING / REPRODUCING DEVICE
US8199388B2 (en) * 2002-11-22 2012-06-12 Inphase Technologies, Inc. Holographic recording system having a relay system
JP4517603B2 (ja) * 2003-08-21 2010-08-04 富士ゼロックス株式会社 ホログラム保存方法
JP2006079702A (ja) * 2004-09-08 2006-03-23 Samsung Yokohama Research Institute Co Ltd 記録再生装置
EP2071567A1 (en) * 2007-12-11 2009-06-17 Deutsche Thomson OHG Sync mark correction for holographic data pages
JP5302705B2 (ja) 2009-02-12 2013-10-02 浜松ホトニクス株式会社 レーザ光照射装置及び照射方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61131247A (ja) * 1984-11-30 1986-06-18 Hitachi Ltd 光情報記録再生装置の光学ヘツド部
JPH02179937A (ja) * 1988-12-29 1990-07-12 Nec Home Electron Ltd マルチビーム光ヘッド装置
JPH03183027A (ja) * 1989-12-12 1991-08-09 Fuji Xerox Co Ltd 光学的情報記録再生装置
JP2012226268A (ja) * 2011-04-22 2012-11-15 Hamamatsu Photonics Kk 光変調制御方法、制御プログラム、制御装置、及びレーザ光照射装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Sekiei Glass no Naibu ni CD Nami Yoryo no Digital Data o Kiroku·Saisei suru Gijutsu o Kaihatsu", 24 September 2012 (2012-09-24), pages 1 - 2, Retrieved from the Internet <URL:http://www.hitachi.co.jp/New/cnews/month/2012/09/0924.html> [retrieved on 20130807] *
E. N. GLEZER: "Three-dimensional optical storage inside transparent materials", OPTICS LETTERS, vol. 21, no. 24, 15 December 1996 (1996-12-15), pages 2023 - 2025, XP007906111, doi:10.1364/OL.21.002023 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111790980A (zh) * 2020-06-28 2020-10-20 华中科技大学 一种调控纳米光栅光轴三维方向的方法、系统及应用
CN111790980B (zh) * 2020-06-28 2021-10-08 华中科技大学 一种调控纳米光栅光轴三维方向的方法、系统及应用
JP2023540013A (ja) * 2020-08-11 2023-09-21 セラミック・データ・ソリューションズ・ゲーエムベーハー セラミック材料へのデータ記録
JP7595894B2 (ja) 2020-08-11 2024-12-09 セラミック・データ・ソリューションズ・ゲーエムベーハー セラミック材料へのデータ記録
WO2023021803A1 (ja) * 2021-08-18 2023-02-23 浜松ホトニクス株式会社 位相変調層の設計方法、及び、発光素子の製造方法
JP2023028125A (ja) * 2021-08-18 2023-03-03 浜松ホトニクス株式会社 位相変調層の設計方法、及び、発光素子の製造方法
JP2025506368A (ja) * 2022-02-07 2025-03-11 セラミック・データ・ソリューションズ・ゲーエムベーハー セラミック材料へのデータ記録のためのコンパクトな書込みおよび読取りヘッド

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2014097467A1 (ja) 2017-01-12
JP6014168B2 (ja) 2016-10-25
US20150302926A1 (en) 2015-10-22
US10074428B2 (en) 2018-09-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6014168B2 (ja) 光記録装置及び光記録方法
Zhao et al. A 3D nanoscale optical disk memory with petabit capacity
CN106573336B (zh) 用于使材料图案化的微加工方法和系统及使用该微加工系统的方法
CN101202061B (zh) 记录设备和相调制器件
US20080205244A1 (en) Optical head, optical disc apparatus including the optical head, and information processing apparatus including the optical disc apparatus
JP2022531729A (ja) 高密度光データ記録
JP2005010585A (ja) ホログラフィック光学素子、その製造方法、及びホログラフィック記録システム
CN101310226A (zh) 全息记录装置
JP2005512254A5 (ja)
CN100440327C (zh) 在可写光学记录载体上用椭圆光点记录信息的设备和方法
US8116186B2 (en) Collinear holographic storage method and apparatus
WO2016084138A1 (ja) レーザ照射装置,情報記録装置及び加工装置
Gao et al. Rapid generation of birefringent nanostructures by spatially and energy manipulated femtosecond lasers for ultra-high speed 5D optical recording exceeding MB/s
Ye et al. Parallel writing of 5D optical data via shaped voxels
CN100472615C (zh) 用于记录和再生光信息的装置和方法
CN1692416A (zh) 光学记录介质、制造其的原盘、记录/再现设备及方法
US20080192314A1 (en) Apparatus and method to encode information into a holographic data storage medium
CN106104373A (zh) 光学设备
JP3984055B2 (ja) ライトワンスホログラムメモリ
JP4821216B2 (ja) ホログラム再生方法
US12165682B2 (en) Phase-modulated optical data storage
JP4433394B2 (ja) 情報記録表示用フィルム及びその製造方法
JP6035613B2 (ja) 光記録装置、光記録方法および光記録媒体
RU2414011C1 (ru) Устройство для записи-стирания-считывания информации в многослойном оптическом диске
JP2008077044A (ja) 表示装置、ホログラム再生装置、及びホログラムを利用する装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12890622

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2014552852

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14653547

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12890622

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1