WO2015198407A1 - 光情報記録再生装置、及び光情報記録再生方法 - Google Patents

光情報記録再生装置、及び光情報記録再生方法 Download PDF

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    • G11B2007/00656—Counterpropagating holography

Definitions

  • the present invention relates to a technique for recording and reproducing information on an optical information recording medium.
  • Patent Document 1 discloses a method of condensing signal light having page data information, installing an opening in the beam waist to remove high frequency components, and recording by reducing the distance between adjacent holograms. Proposed.
  • Patent Document 2 states that “when the angle of the scan mirror 12 is changed in order to change the incident angle of the reference light 200 to the hologram recording material 15, the slit 11 is also interlocked to change its angle. The beam diameter of the reference light 200 is changed by the slit 11 so that the irradiation range on the hologram recording material 15 does not change due to the change of the incident angle of the light 200. Thereby, the hologram recording by the angle multiplex recording method is performed. Sometimes, even if the incident angle of the reference beam 200 changes, the area where the reference beam 200 irradiates the hologram recording material 15 can always be made constant. "
  • Patent Document 2 When using the method of Patent Document 1 to improve the recording density of holograms, the distance between adjacent holograms can be reduced to the opening of the signal light beam waist with a minimum distance.
  • Patent Document 2 As a condition for recording a hologram with stable reproduction quality, it is desirable to record a hologram by overlapping all signal light transmitted through the recording medium with reference light. Yes.
  • Patent Document 1 The method of Patent Document 1 is characterized in that the signal light is collected by the lens as a spherical wave, and the reference light is irradiated to the recording medium as a plane wave. Therefore, when recording a hologram by overlapping all signal light transmitted through the recording medium with reference light, there is an area in the recording area near the beam waist of the signal light that is irradiated with only the reference light when recording the hologram. To do. In the region where only the reference light is irradiated onto the recording medium, the dynamic range of the recording material is wasted, and there is a problem that the number of multiplexed holograms that can be multiplexed in the recording region adjacent to the beam waist of the signal light is reduced.
  • the dynamic range of the recording material indicates an index representing the multiplex recording performance of the hologram, and is hereinafter referred to as M / # (M number).
  • M / # M number
  • the beam waist indicates a region where the beam is condensed by an optical element such as a lens and the size of the condensed spot is minimized.
  • an object of the present invention is to provide a recording method for improving the recording density of the hologram.
  • an optical information recording apparatus that records information on an optical information recording medium using interference between signal light and reference light, the light source emitting light to the optical information recording medium, and the light source A light splitting element that splits the emitted light into the signal light and the reference light; and a reference light angle control unit that controls an incident angle of the reference light with respect to the optical information recording medium.
  • the optical information recording medium is irradiated as a spherical wave
  • the reference light is irradiated as a plane wave to the optical information recording medium
  • information is recorded on the optical information recording medium. This is achieved by the existence of an area where only the signal light is exposed, an area where only the reference light is exposed, and an area where the signal light and the reference light are exposed in an overlapping manner.
  • Block diagram showing an embodiment of an optical information recording / reproducing apparatus Schematic showing an embodiment of a pickup in an optical information recording / reproducing apparatus
  • Schematic diagram showing optical information recording medium, signal light and reference light during angle multiplexing hologram recording Schematic showing a conventional recording method for an optical information recording medium Schematic showing an area irradiated only with reference light in a conventional recording method for an optical information recording medium Schematic showing a state in which the recording density is improved by a conventional recording method for an optical information recording medium
  • Schematic diagram in the pitch direction showing a recording method according to an embodiment of the present invention.
  • Schematic diagram in the pitch direction showing a region irradiated only with reference light in the recording method according to the embodiment of the present invention.
  • Schematic diagram in the pitch direction showing a state in which the recording density is improved by the recording method according to the embodiment of the present invention.
  • Schematic representing a method of reproducing information from an optical information recording medium Schematic diagram in the Bragg direction representing a recording method according to an embodiment of the present invention
  • Schematic representing the Bragg direction representing an area irradiated only with reference light in the recording method according to an embodiment of the present invention.
  • Schematic diagram in the Bragg direction showing a state in which the recording density is improved by the recording method according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a recording / reproducing apparatus of an optical information recording medium for recording and / or reproducing 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 the information signal to be recorded from the external control device 91 by the input / output control circuit 90.
  • the optical information recording / 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 cure optical system 13, a disk rotation angle detection optical system 14, and a rotation motor 50.
  • the optical information recording medium 1 is a rotation motor. 50 can be rotated.
  • the pickup 11 plays a role of emitting reference light and signal light to the optical information recording medium 1 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.
  • the reproduction reference light optical system 12 When reproducing the information recorded on the optical information recording medium 1, the reproduction reference light optical system 12 generates a light wave that causes the reference light emitted from the pickup 11 to enter the optical information recording medium in a direction opposite to that during recording. Generate. Reproduction light reproduced by the reproduction reference light is detected by a photodetector (to be described later) in the pickup 11, and a signal is reproduced by the signal processing circuit 85.
  • the irradiation time of the reference light and the signal light applied to the optical information recording medium 1 can be adjusted by controlling the opening / closing time of the shutter in the pickup 11 via the shutter control circuit 87 by the controller 89.
  • 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.
  • Precure is a pre-process for irradiating a predetermined light beam in advance before irradiating the desired position with reference light and signal light when recording information at a desired position in the optical information recording medium 1.
  • Post-cure is a post-process for irradiating a predetermined light beam after recording information at a desired position in the optical information recording medium 1 so that additional recording cannot be performed at the desired position.
  • the disk rotation angle detection optical system 14 is used to detect the rotation angle of the optical information recording medium 1.
  • a signal corresponding to the rotation angle is detected by the disk rotation angle detection optical system 14, and a disk rotation motor control circuit is detected by the controller 89 using the detected signal.
  • the rotation angle of the optical information recording medium 1 can be controlled via 88.
  • a predetermined light source driving current is supplied from the light source driving circuit 82 to the light sources in the pickup 11, the cure optical system 13, and the disk rotation angle detection optical system 14, and each light source emits a light beam with a predetermined light amount. Can do.
  • 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 the position is controlled via the access control circuit 81.
  • the recording technology using the principle of angle multiplexing of holography tends to have a very small tolerance for the deviation of the reference beam angle.
  • a mechanism for detecting the deviation amount of the reference beam angle is provided in the pickup 11, a servo control signal is generated by the servo signal generation circuit 83, and the deviation amount is corrected via the servo control circuit 84. It is necessary to provide a servo mechanism for this purpose in the optical information recording / reproducing apparatus 10.
  • the pickup 11, the cure optical system 13, and the disk rotation angle detection optical system 14 may be simplified by combining several optical system configurations or all optical system configurations into one.
  • FIG. 2 shows a recording principle in an example of a basic optical system configuration of the pickup 11 in the optical information recording / reproducing apparatus 10.
  • the light beam emitted from the light source 201 passes through the collimator lens 202 and enters the shutter 203.
  • the optical element 204 composed of, for example, a half-wave plate or the like, adjusts the light quantity ratio of p-polarized light and s-polarized light to a desired ratio.
  • the light beam enters a PBS (Polarization Beam Splitter) prism 205.
  • PBS Polarization Beam Splitter
  • the light beam that has passed through the PBS prism 205 functions as signal light 206, and after the light beam diameter is expanded by the beam expander 208, the light beam passes through the phase mask 209, the relay lens 210, and the PBS prism 211 and passes through the spatial light modulator 212. Is incident on.
  • the signal light to which information is added by the spatial light modulator 212 reflects the PBS prism 211 and propagates through the relay lens 213 and the spatial filter 214. Thereafter, the signal light is condensed as a spherical wave on the optical information recording medium 1 by the objective lens 215.
  • the light beam reflected from the PBS prism 205 works as reference light 207, and is set to a predetermined polarization direction according to recording or reproduction by the polarization direction conversion element 216, and then passes through the mirror 217, the mirror 218, and the iris 219. Then, the light enters the galvanometer mirror 220.
  • the iris 219 is an aperture element that two-dimensionally limits the cross-sectional size of the reference beam 207. Therefore, it can be considered that the beam diameter of the reference light 207 after passing through the iris 219 is limited to a predetermined size. Further, the beam diameter of the reference beam 207 is determined by the size of the opening of the iris 219.
  • a beam expander may be used instead of the iris.
  • the reference light may be incident into the beam expander from the opposite direction to reduce the beam diameter of the reference light.
  • the component limited by the iris in the reference light can also be used for recording the hologram, so that a recording operation can be performed in a shorter time.
  • the angle of the galvanometer mirror 220 can be adjusted by the actuator 221, the incident angle of the reference light that enters the optical information recording medium 1 as a plane wave after passing through the lens 222 and the lens 223 can be set to a desired angle. it can.
  • an element that converts the wavefront of the reference light may be used instead of the galvanometer mirror.
  • the signal light and the reference light are incident on the optical information recording medium 1 so as to overlap each other, whereby an interference fringe pattern is formed in the recording medium, and information is recorded by writing this pattern on the recording medium.
  • the incident angle of the reference light incident on the optical information recording medium 1 can be changed by the galvanometer mirror 220, recording by angle multiplexing is possible.
  • holograms corresponding to each reference beam angle are called pages, and a set of pages angle-multiplexed in the same area is called a book. .
  • FIG. 3 shows a reproduction principle in an example of a basic optical system configuration of the pickup 11 in the optical information recording / reproducing apparatus 10.
  • the reference beam is incident on the optical information recording medium 1 and the light beam transmitted through the optical information recording medium 1 is reflected by the galvanometer mirror 225 whose angle can be adjusted by the actuator 224 as described above. By doing so, the reproduction reference light is generated.
  • the reproduction light reproduced by the reproduction reference light propagates through the objective lens 215, the relay lens 213, and the spatial filter 214. Thereafter, the reproduction light passes through the PBS prism 211 and enters the photodetector 226, and the recorded signal can be reproduced.
  • an image sensor such as a CMOS image sensor or a CCD image sensor can be used as the photodetector 226.
  • any element may be used as long as page data can be reproduced.
  • FIG. 4 shows an operation flow of recording and reproduction in the optical information recording / reproducing apparatus 10.
  • a flow relating to recording / reproduction using holography in particular will be described.
  • FIG. 4A shows an operation flow from the insertion of the optical information recording medium 1 into the optical information recording / reproducing apparatus 10 until the preparation for recording or reproduction is completed.
  • FIG. FIG. 4C shows an operation flow until information is recorded on the information recording medium 1, and
  • FIG. 4C shows an operation flow until the information recorded on the optical information recording medium 1 is reproduced from the ready state.
  • the optical information recording / reproducing apparatus 10 discriminates whether the inserted medium is a medium for recording or reproducing digital information using holography, for example. (402).
  • the optical information recording / reproducing apparatus 10 reads control data provided on the optical information recording medium (403). ), For example, information relating to the optical information recording medium and information relating to various setting conditions during recording and reproduction, for example.
  • the operation flow from the ready state to recording information is as follows. First, data to be recorded is received (411), and information corresponding to the data is received from the spatial light modulator in the pickup 11. To send.
  • the access control circuit 81 is controlled to position the pickup 11 and the cure optical system 13 at predetermined positions on the optical information recording medium.
  • the optical information recording medium 1 has address information, it reproduces the address information, checks whether it is positioned at the target position, and calculates the amount of deviation from the predetermined position if it is not positioned at the target position. And repeat the positioning operation.
  • a predetermined region is pre-cured using the light beam emitted from the cure optical system 13 (414), and data is recorded using the reference light and signal light emitted from the pickup 11 (415).
  • post cure is performed using the light beam emitted from the cure optical system 13 (416). Data may be verified as necessary.
  • the operation flow from the ready state to the reproduction of the recorded information is as follows.
  • the access control circuit 81 is controlled, and the pickup 11 and the reproduction reference light are reproduced.
  • the position of the optical system 12 is positioned at a predetermined position on the optical information recording medium.
  • the optical information recording medium 1 has address information, it reproduces the address information, checks whether it is positioned at the target position, and calculates the amount of deviation from the predetermined position if it is not positioned at the target position. And repeat the positioning operation.
  • FIG. 5 shows a state in which the optical information recording medium 1 is irradiated with the signal light 206 and the reference light 207 and a plurality of pages are angle-multiplexed recorded. That is, FIG. 5 shows the state of the signal light 206, the reference light 207, and the optical information recording medium 1 during the processing of the data recording 615 in FIG.
  • the incident angle of the reference beam 207 irradiated on the optical information recording medium 1 is sequentially changed according to the page to be recorded. For example, when the first page is recorded, the signal light 206 and the reference light 207a are simultaneously irradiated, and when the second page is recorded, the signal light 206 and the reference light 207b are simultaneously irradiated.
  • One book 501 is recorded.
  • the direction in which the incident angle of the reference light is changed is called the Bragg direction
  • the direction orthogonal to the Bragg direction is called the pitch direction.
  • 6 (a), 6 (b), and 6 (c) are cross-sectional views of the optical information recording medium 1 irradiated with the signal light 206 and the reference light 207 at the time of page recording in the prior art when viewed from the Bragg direction. is there.
  • FIG. 6A in the prior art, in order to record a hologram having a stable reproduction quality, all signal light 206 transmitted through the optical information recording medium 1 is irradiated so as to overlap with the reference light 207. It was.
  • FIGS. 7A, 7B, and 7C a part of the signal light 206 that passes through the optical information recording medium 1 is left behind as a hologram. A method of recording is described.
  • the beam diameter or beam width refers to the diameter or beam width of the beam irradiated on the recording surface of the optical information recording medium.
  • FIG. 7C shows a state in which the book 702 and the book 702 are recorded at a distance that does not overlap each other when the cross section of the optical information recording medium 1 is viewed from the Bragg direction. In order to improve the density, the book may be recorded at a distance where the book 701 and the book 702 overlap each other.
  • the recording interval of each book is such that the beam waists of the signal light 206 do not overlap each other when viewed from the thickness direction of the optical information recording medium.
  • the recording density can be improved even if recording is performed at a recording interval such that the beam waists of adjacent holograms overlap each other.
  • the width of the beam of the reference light 207 irradiated on the optical information recording medium 1 is desirably larger than the width of the beam waist of the signal light 206 as shown in FIGS. This is because when the beam diameter in the pitch direction of the reference light is smaller than the width of the beam waist of the signal light 206, only a part of the spatial frequency component of the signal light image is recorded, and the reproduction quality is stabilized. This is because the hologram cannot be recorded.
  • FIG. 8 shows a state in which the reference light 207c is irradiated onto the optical information recording medium 1 and the signal light 206c is reproduced from the hologram recorded using the recording method of FIG. That is, FIG. 8 shows the state of the reference light 207 and the optical information recording medium 1 and the reproduced signal light 206 during the processing of the data reproduction 422 in FIG.
  • the reference light irradiated at the time of reproduction is reflected by the mirror 225 and irradiated to the optical information recording medium 1 in the direction opposite to that at the time of recording.
  • the reproduced signal light 206 c travels back through the optical element that has passed during recording and reaches the photodetector 226.
  • the wasteful consumption of M / # of the recording material can be suppressed, and recording can be performed by reducing the interval between the books. Therefore, high-density recording can be realized.
  • the signal light 206 is irradiated so that the beam waist of the signal light 206 is located inside the optical information recording medium 1.
  • the beam waist is located outside the optical information recording medium 1. Even if irradiation is performed in this manner, similarly to the present embodiment, it is possible to suppress the wasteful consumption of M / # of the recording material and to obtain an effect that enables recording by reducing the interval between the books.
  • FIGS. 9A, 9B, and 9C are cross-sectional views of the optical information recording medium 1 irradiated with the signal light 206 and the reference light 207 during page recording as viewed from the pitch direction.
  • the beam diameter of the reference light is changed as compared with the conventional method.
  • the beam diameter in the Bragg direction of the reference light 207 is changed to a predetermined value using an iris 219, and the signal light 206 transmitted through the optical information recording medium 1 is transmitted. Record a book with extra parts.
  • this recording method as shown in FIG. 9B, there are areas where only signal light is exposed and areas where only reference light is exposed in the recording area near the book 901.
  • the size of the area where only the signal light or the reference light is exposed is smaller than the conventional method of recording a book by irradiating the reference light so as to include all the signal light. / # Wasteful consumption is suppressed.
  • the recording density when the recording density is improved by reducing the distance between the book 901 and the book 902, the M / # of the recording medium that can be used in the recording area of the book 902 is all signal light. Therefore, the recording density can be improved by increasing the number of possible multiplexing.
  • the recording density is further improved as compared with the first embodiment in that wasteful consumption of M / # of the recording medium is suppressed not only in the pitch direction but also in the Bragg direction in the recording area near the book. It becomes possible to make it.
  • the reference light beam diameter in the Bragg direction is variable according to the reference light angle. Except for the part where the size of the iris opening is variable, the other configuration is the same as that of the second embodiment, and thus the description thereof is omitted.
  • the beam diameter of the reference light in the Bragg direction when the beam diameter of the reference light in the Bragg direction is changed and the page is angle-multiplexed, the beam diameter of the reference light applied to the medium changes according to the reference light angle. There is a problem of doing. Therefore, by changing the beam diameter of the reference light according to the reference light angle, the beam diameter of the reference light that contributes to hologram recording can be made the same even if the reference light angle changes.
  • FIG. 10 shows another form of FIG. 2, and an iris actuator 219a for controlling the opening size of the iris 219 is added.
  • the iris actuator 219a controls the opening size of the iris 219 according to the reference light angle when recording a page.
  • the iris actuator 219a sets the opening size of the iris 219 to a predetermined value regardless of the reference light angle.
  • FIG. 11 shows an example of the relationship between the reference light angle for recording a page and the optimum reference light beam diameter change rate.
  • the reference light beam diameter change rate is changed according to the reference light angle using the iris 219 and the iris actuator 219a, even if the reference light angle changes due to the angle multiplex recording of the page, Unnecessary consumption of M / # in the recording area near the book can be suppressed.
  • FIG. 12 shows a flowchart for sequentially recording pages while changing the reference light beam diameter changing rate according to the reference light incident angle. That is, FIG. 12 describes details of the data recording process 415.
  • the reference light incident angle is set to the incident angle for recording the first page. (1203).
  • the aperture size of the iris 219 is controlled by the iris actuator 219a so that the reference beam diameter change rate corresponding to the reference beam incident angle set in 1203 is obtained (1204). Then, the optical information recording medium 1 is irradiated with the signal light 206 and the reference light 207 set to a reference light beam diameter change rate of a predetermined value (1205), and a page is recorded.
  • the above method can be used to realize hologram recording with stable reproduction quality. It is superior to the method described in 1.
  • FIGS. 13A and 13B show the relationship between the shift amount of the recording medium and the reference light angle range used for page recording when a plurality of books are recorded side by side on the recording medium.
  • FIG. 13 (a) when a plurality of books are recorded with an interval of each book as ⁇ x, pages are recorded in the range of reference light angles ⁇ A to ⁇ D by shifting the recording medium by ⁇ x. It was.
  • the reference beam angle range for recording a page is divided into three sections of ⁇ A to ⁇ B, ⁇ B to ⁇ C, and ⁇ C to ⁇ D, and the book is created by shifting the recording medium by ⁇ x / 3.
  • the M / # consumption in the recording area is reduced, and as a result, a reproduction light intensity greater than that in FIG. 13A can be obtained.
  • This technique is called a short stack, and is disclosed in Japanese Translation of PCT International Publication No. 2010-508617.
  • the reference light beam diameter change rate may be set as shown in FIG.
  • the reference light angle range for recording a page is divided into three sections of ⁇ A to ⁇ B, ⁇ B to ⁇ C, and ⁇ C to ⁇ D, the reference light beam diameter change rate is uniformly given in each section.
  • this method can simplify the control of the iris actuator 219a and divides the shift amount of the recording medium. This is superior to the method of Example 3 in that the M / # consumption of the recording medium is reduced.
  • the reproducing operation is performed by expanding the beam diameter of the reference light from the time of recording during book reproduction. Except for the point where the opening size of the iris 219 at the time of reproduction is controlled to be larger than that at the time of recording, the other configuration is the same as that of the third embodiment, and thus the description thereof is omitted.
  • FIG. 15 shows another form of FIG. FIG. 15 shows how the signal light 206d is reproduced by irradiating the reference light 207d with a beam diameter different from that during recording.
  • the reference beam 207d has a larger beam diameter than the reference beam 207c having the same beam size as that during recording.
  • the iris actuator 219a is controlled during reproduction.
  • a beam expander may be used instead of the iris in order to expand the beam diameter of the reference light.
  • the reference light is allowed to enter the beam expander in the forward direction to enlarge the beam diameter of the reference light.
  • FIG. 16 shows a flowchart for performing the reproducing operation by expanding the opening size of the iris 219 by the iris actuator 219a during reproduction. That is, FIG. 16 describes details of the data reproduction processing 422.
  • the reference light incident angle is set to the incident angle for reproducing the first page. (1603).
  • the opening size of the iris 219 is controlled by the iris actuator 219a so that the reference light beam diameter becomes a predetermined value larger than that during recording (1604). Then, the optical information recording medium 1 is irradiated with reference light 207 set to a predetermined beam diameter (1605), the page is reproduced, and at 1606, the reproduced image is acquired by a photodetector.
  • FIG. 17 shows the relationship between the incident angle of the reference light and the amount of light received by the photodetector when the page is reproduced while changing the incident angle of the reference light with respect to the optical information recording medium by paying attention to one specific page in the book.
  • the amount of light received by the photodetector takes a maximum value when the incident angle of the reference light is optimum, and gradually decreases as the deviation amount of the incident angle of the reference light increases.
  • the maximum value of the amount of light received by the photodetector is defined as the signal amplitude
  • the minimum value is defined as the noise amplitude.
  • FIG. 18 shows the relationship between the signal amplitude and the noise amplitude when the reference light beam diameter during reproduction is changed.
  • the signal component is defined as a value obtained by subtracting the noise amplitude from the signal amplitude.
  • the noise amplitude increases in proportion to the reference light beam diameter, whereas the increase in the signal component obtained by subtracting the noise amplitude from the signal amplitude results in a predetermined reference light beam diameter. Saturates with value. This saturation occurs because the reference light beam diameter eventually exceeds the size of the recording hologram as the reference light beam diameter is increased.
  • the noise amplitude is generated when the in-plane reflected light of the optical information recording medium leaks into the photodetector, it is desirable to perform reproduction with the reflected light that is the main cause of noise as small as possible.
  • FIG. 19 shows a flowchart of a reproducing operation for optimally controlling the size of the reference light beam diameter according to the incident angle of the reference light during reproduction. That is, FIG. 19 describes details of the data reproduction processing 422.
  • the reference light incident angle is set to the incident angle for reproducing the first page. (1903).
  • the aperture size of the iris 219 is controlled by the iris actuator 219a so that the signal beam diameter with respect to the noise amplitude on the photodetector becomes the maximum (1904).
  • the optical information recording medium 1 is irradiated with reference light 207 set to an optimum beam diameter in signal reproduction (1905), a page is reproduced, and in 1906, the reproduced image is acquired by a photodetector.
  • the reproduction operation is performed using the above method, the influence of the noise amplitude on the signal amplitude can be minimized, and the reproduction operation can be performed with higher signal quality. Therefore, the reproduction operation is superior to the method described in the fifth embodiment. ing.
  • this invention is not limited to the above-mentioned Example, Various modifications are included.
  • the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. It is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of each embodiment.
  • each of the above-described configurations may be configured such that a part or all of the configuration is configured by hardware, or is realized by executing a program by a processor.
  • control lines and information lines indicate what is considered necessary for the explanation, and not all control lines and information lines are necessarily shown in the product. In practice, it can be considered that almost all the components are connected to each other.
  • SYMBOLS 1 Optical information recording medium, 10 ... Optical information recording / reproducing apparatus, 11 ... Pickup, 12 ... Reference optical system for reproduction
  • Phase mask 210 ... ⁇ Relay 211 ... PBS prism, 212 ... spatial light modulator, 213 ... relay lens, 214 ... spatial filter, 215 ... objective lens, 216 ... polarization direction conversion element, 217, 218 ... mirror, 219 ... iris, 219a ... iris actuator, 220 ... galvanometer mirror, 221 ... actuator, 222, 223 ... lens, 224 ... actuator, 225 ... Galvano mirror, 226, photodetector, 501, 601, 602, 701, 702, 901, 902, book

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Abstract

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

Description

光情報記録再生装置、及び光情報記録再生方法
　本発明は、光情報記録媒体に対し情報を記録再生する技術に関する。
　一般的に、記録媒体に対し複数の角度多重ホログラムを並べて記録する場合、記録密度を向上するには隣接するホログラム同士の距離を縮める必要がある。これまで、特許文献１では、ページデータの情報を持った信号光を集光し、そのビームウェストに開口を設置して高周波成分を除去し、隣接するホログラム同士の距離を縮めて記録する方法が提案されている。
　特許文献２には、「参照光２００のホログラム記録材料１５への入射角度を変化させるためにスキャンミラー１２の角度を変化させる際に、スリット１１も連動してその角度を変化させることにより、参照光２００の入射角度の変化によりホログラム記録材料１５上の照射範囲が変化せずに一定になるように参照光２００のビーム径をスリット１１により変化させる。これにより、角度多重記録方式によるホログラムの記録時に、参照光２００の入射角度が変化してもこの参照光２００がホログラム記録材料１５を照射する面積を常に一定にすることができる。」と記載されている。
特開２００４－２７２２６８号公報 特開２００６－２３４４５号公報
　特許文献１の方法を用い、ホログラムの記録密度を向上させる場合、隣接するホログラム同士の距離を最小で信号光ビームウェストの開口まで縮めることが可能である。一方で、特許文献２のように、再生品質が安定したホログラムを記録するための条件として、記録媒体を透過する全ての信号光を参照光と重複させてホログラムを記録することが望ましいとされている。
　特許文献１の方法では、信号光は球面波としてレンズで集光され、参照光は平面波として記録媒体へ照射されるという特徴がある。そのため、記録媒体を透過する全ての信号光を参照光と重複させてホログラムを記録する場合、信号光のビームウェスト部近傍の記録領域において、ホログラムの記録時に参照光のみが照射される領域が存在する。記録媒体に対し参照光のみが照射される領域では、記録材料のダイナミックレンジが無駄に消費され、信号光のビームウェストに隣接した記録領域に多重できるホログラムの多重数が減少するという課題がある。なお、記録材料のダイナミックレンジとは、ホログラムの多重記録性能を表す指標を示し、以降、Ｍ／＃（エムナンバー）と呼ぶ。また、ビームウェストとは、ビームがレンズなどの光学素子により集光され、その集光スポットのサイズが最小となる領域のことを示す。
　そこで、本発明の目的は、ホログラムの記録密度を向上させる記録方法を提供することである。
　前記課題を解決するための手段として、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用すればよい。一例を挙げるならば、信号光と参照光の干渉を利用して光情報記録媒体に情報を記録する光情報記録装置であって、前記光情報記録媒体に光を出射する光源と、前記光源から出射された出射光を前記信号光と前記参照光に分割する光分割素子と、前記光情報記録媒体に対する前記参照光の入射角度を制御する参照光角度制御部と、を備え、前記信号光は球面波として前記光情報記録媒体に照射され、前記参照光は平面波として前記光情報記録媒体に照射され、前記光情報記録媒体に情報を記録する際に、前記光情報記録媒体の内部において、前記信号光のみ露光される領域と、前記参照光のみ露光される領域と、前記信号光および前記参照光が重複して露光される領域が存在することにより達成される。
　本発明によれば、光情報記録媒体に対し、高密度に情報を記録する技術を提供することができる。
光情報記録再生装置の実施例を表すブロック図 光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す概略図 光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す概略図 光情報記録再生装置の、光情報記録媒体挿入後、記録または再生するまでの動作フローの実施例を表す概略図 光情報記録再生装置の、情報を記録する動作フローの実施例を表す概略図 光情報記録再生装置の、情報を再生する動作フローの実施例を表す概略図 角度多重ホログラム記録時の光情報記録媒体、信号光および参照光を表す概略図 光情報記録媒体に対する従来の記録方法を表す概略図 光情報記録媒体に対する従来の記録方法における参照光のみ照射される領域を表す概略図 光情報記録媒体に対する従来の記録方法で、記録密度を向上させた状態を表す概略図 本発明の一実施形態における記録方法を表すピッチ方向の概略図 本発明の一実施形態における記録方法で、参照光のみ照射される領域を表すピッチ方向の概略図 本発明の一実施形態における記録方法で、記録密度を向上させた状態を表すピッチ方向の概略図 光情報記録媒体から情報を再生する方法を表す概略図 光本発明の一実施形態における記録方法を表すブラッグ方向の概略図 本発明の一実施形態における記録方法で、参照光のみ照射される領域を表すブラッグ方向の表す概略図 本発明の一実施形態における記録方法で、記録密度を向上させた状態を表すブラッグ方向の概略図 光情報記録再生装置内のピックアップの第二の実施例を表す概略図 参照光角度と参照光ビーム径変更率の関係を表す概略図 本発明の一実施形態におけるブック記録処理を行うフローチャート 記録媒体のシフト量とページを記録する参照光角度の関係を表す概略図 記録媒体のシフト量とページを記録する参照光角度の関係の一例を表す概略図 参照光角度と参照光ビーム径変更率の関係を表す他の一例を概略図 光情報記録媒体から情報を再生する方法を表す概略図 本発明の一実施形態におけるブック再生処理を行うフローチャート 本発明の一実施形態における参照光の入射角度と光検出器の受光量の関係を示す図 本発明の一実施形態における信号振幅とノイズ振幅の関係を示す図 本発明の一実施形態における参照光ビーム径を最適制御する再生動作のフローチャート
　以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
　本発明の実施形態を添付図面にしたがって説明する。図１はホログラフィを利用してデジタル情報を記録および／または再生する光情報記録媒体の記録再生装置を示すブロック図である。
　光情報記録再生装置１０は、入出力制御回路９０を介して外部制御装置９１と接続されている。記録する場合には、光情報記録再生装置１０は外部制御装置９１から記録する情報信号を入出力制御回路９０により受信する。再生する場合には、光情報記録再生装置１０は再生した情報信号を入出力制御回路９０により外部制御装置９１に送信する。
　光情報記録再生装置１０は、ピックアップ１１、再生用参照光光学系１２、キュア光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４、及び回転モータ５０を備えており、光情報記録媒体１は回転モータ５０によって回転可能な構成となっている。
　ピックアップ１１は、参照光と信号光を光情報記録媒体１に出射してホログラフィを利用してデジタル情報を記録媒体に記録する役割を果たす。この際、記録する情報信号はコントローラ８９によって信号生成回路８６を介してピックアップ１１内の空間光変調器に送り込まれ、信号光は空間光変調器によって変調される。
　光情報記録媒体１に記録した情報を再生する場合は、ピックアップ１１から出射された参照光を記録時とは逆の向きに光情報記録媒体に入射させる光波を再生用参照光光学系１２にて生成する。再生用参照光によって再生される再生光をピックアップ１１内の後述する光検出器によって検出し、信号処理回路８５によって信号を再生する。
　光情報記録媒体１に照射する参照光と信号光の照射時間は、ピックアップ１１内のシャッタの開閉時間をコントローラ８９によってシャッタ制御回路８７を介して制御することで調整できる。
　キュア光学系１３は、光情報記録媒体１のプリキュアおよびポストキュアに用いる光ビームを生成する役割を果たす。プリキュアとは、光情報記録媒体１内の所望の位置に情報を記録する際、所望位置に参照光と信号光を照射する前に予め所定の光ビームを照射する前工程である。ポストキュアとは、光情報記録媒体１内の所望の位置に情報を記録した後、該所望の位置に追記不可能とするために所定の光ビームを照射する後工程である。
　ディスク回転角度検出用光学系１４は、光情報記録媒体１の回転角度を検出するために用いられる。光情報記録媒体１を所定の回転角度に調整する場合は、ディスク回転角度検出用光学系１４によって回転角度に応じた信号を検出し、検出された信号を用いてコントローラ８９によってディスク回転モータ制御回路８８を介して光情報記録媒体１の回転角度を制御する事が出来る。
　光源駆動回路８２からは所定の光源駆動電流がピックアップ１１、キュア光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４内の光源に供給され、各々の光源からは所定の光量で光ビームを発光することができる。
　また、ピックアップ１１、そして、ディスクキュア光学系１３は、光情報記録媒体１の半径方向に位置をスライドできる機構が設けられており、アクセス制御回路８１を介して位置制御が行われる。
　ところで、ホログラフィの角度多重の原理を利用した記録技術は、参照光角度のずれに対する許容誤差が極めて小さくなる傾向がある。
　従って、ピックアップ１１内に、参照光角度のずれ量を検出する機構を設けて、サーボ信号生成回路８３にてサーボ制御用の信号を生成し、サーボ制御回路８４を介して該ずれ量を補正するためのサーボ機構を光情報記録再生装置１０内に備えることが必要となる。
　また、ピックアップ１１、キュア光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４は、いくつかの光学系構成または全ての光学系構成をひとつに纏めて簡素化しても構わない。
　図２は、光情報記録再生装置１０におけるピックアップ１１の基本的な光学系構成の一例における記録原理を示したものである。光源２０１を出射した光ビームはコリメートレンズ２０２を透過し、シャッタ２０３に入射する。シャッタ２０３が開いている時は、光ビームはシャッタ２０３を通過した後、例えば２分の１波長板などで構成される光学素子２０４によってｐ偏光とｓ偏光の光量比が所望の比になるようになど偏光方向が制御された後、ＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｂｅａｍ　Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）プリズム２０５に入射する。
　ＰＢＳプリズム２０５を透過した光ビームは、信号光２０６として働き、ビームエキスパンダ２０８によって光ビーム径が拡大された後、位相マスク２０９、リレーレンズ２１０、ＰＢＳプリズム２１１を透過して空間光変調器２１２に入射する。
　空間光変調器２１２によって情報が付加された信号光は、ＰＢＳプリズム２１１を反射し、リレーレンズ２１３ならびに空間フィルタ２１４を伝播する。その後、信号光は対物レンズ２１５によって光情報記録媒体１に球面波として集光する。
　一方、ＰＢＳプリズム２０５を反射した光ビームは参照光２０７として働き、偏光方向変換素子２１６によって記録時または再生時に応じて所定の偏光方向に設定された後、ミラー２１７、ミラー２１８およびアイリス２１９を経由してガルバノミラー２２０に入射する。
　ここでアイリス２１９は、参照光２０７の断面サイズを二次元的に制限する開口素子である。したがって、アイリス２１９を通過後の参照光２０７のビーム径は、所定の大きさに制限されていると考えてよい。さらに、参照光２０７のビーム径は、アイリス２１９の開口の大きさにより決定される。
　なお、参照光のビーム径を制限するために、アイリスに代えてビームエキスパンダを用いても構わない。この場合、ビームエキスパンダ内に参照光を逆方向から入射させ、参照光のビーム径を縮小すればよい。アイリスに代えてビームエキスパンダを用いれば、参照光のうちアイリスによって制限される成分もホログラムの記録に使うことができるため、より短時間での記録動作が可能となる。
　また、ガルバノミラー２２０はアクチュエータ２２１によって角度を調整可能なため、レンズ２２２とレンズ２２３を通過した後に光情報記録媒体１に平面波として入射する参照光の入射角度を、所望の角度に設定することができる。なお、参照光の入射角度を設定するために、ガルバノミラーに代えて、参照光の波面を変換する素子を用いても構わない。
　このように信号光と参照光とを光情報記録媒体１において、互いに重ね合うように入射させることで、記録媒体内には干渉縞パターンが形成され、このパターンを記録媒体に書き込むことで情報を記録する。また、ガルバノミラー２２０によって光情報記録媒体１に入射する参照光の入射角度を変化させることができるため、角度多重による記録が可能である。
　以降、同じ領域に参照光角度を変えて記録されたホログラムにおいて、１つ１つの参照光角度に対応したホログラムをページと呼び、同領域に角度多重されたページの集合をブックと呼ぶことにする。
　図３は、光情報記録再生装置１０におけるピックアップ１１の基本的な光学系構成の一例における再生原理を示したものである。記録した情報を再生する場合は、前述したように参照光を光情報記録媒体１に入射し、光情報記録媒体１を透過した光ビームを、アクチュエータ２２４によって角度調整可能なガルバノミラー２２５にて反射させることで、その再生用参照光を生成する。
　この再生用参照光によって再生された再生光は、対物レンズ２１５、リレーレンズ２１３ならびに空間フィルタ２１４を伝播する。その後、再生光はＰＢＳプリズム２１１を透過して光検出器２２６に入射し、記録した信号を再生することができる。光検出器２２６としては例えばＣＭＯＳイメージセンサーやＣＣＤイメージセンサーなどの撮像素子を用いることができるが、ページデータを再生可能であれば、どのような素子であっても構わない。
　図４は、光情報記録再生装置１０における記録、再生の動作フローを示したものである。ここでは、特にホログラフィを利用した記録再生に関するフローを説明する。
　図４（ａ）は、光情報記録再生装置１０に光情報記録媒体１を挿入した後、記録または再生の準備が完了するまでの動作フローを示し、図４（ｂ）は準備完了状態から光情報記録媒体１に情報を記録するまでの動作フロー、図４（ｃ）は準備完了状態から光情報記録媒体１に記録した情報を再生するまでの動作フローを示したものである。
　図４（ａ）に示すように媒体を挿入すると（４０１）、光情報記録再生装置１０は、例えば挿入された媒体がホログラフィを利用してデジタル情報を記録または再生する媒体であるかどうかディスク判別を行う（４０２）。
　ディスク判別の結果、ホログラフィを利用してデジタル情報を記録または再生する光情報記録媒体であると判断されると、光情報記録再生装置１０は光情報記録媒体に設けられたコントロールデータを読み出し（４０３）、例えば光情報記録媒体に関する情報や、例えば記録や再生時における各種設定条件に関する情報を取得する。
　コントロールデータの読み出し後は、コントロールデータに応じた各種調整やピックアップ１１に関わる学習処理（４０４）を行い、光情報記録再生装置１０は、記録または再生の準備が完了する（４０５）。
　準備完了状態から情報を記録するまでの動作フローは図４（ｂ）に示すように、まず記録するデータを受信して（４１１）、該データに応じた情報をピックアップ１１内の空間光変調器に送り込む。
　その後、光情報記録媒体に高品質の情報を記録できるように、必要に応じて例えば光源２０１のパワー最適化やシャッタ２０３による露光時間の最適化等の各種記録用学習処理を事前に行う（４１２）。
　その後、シーク動作（４１３）ではアクセス制御回路８１を制御して、ピックアップ１１ならびにキュア光学系１３の位置を光情報記録媒体の所定の位置に位置づけする。光情報記録媒体１がアドレス情報を持つ場合には、アドレス情報を再生し、目的の位置に位置づけされているか確認し、目的の位置に配置されていなければ、所定の位置とのずれ量を算出し、再度位置づけする動作を繰り返す。
　その後、キュア光学系１３から出射する光ビームを用いて所定の領域をプリキュアし（４１４）、ピックアップ１１から出射する参照光と信号光を用いてデータを記録する（４１５）。
　データを記録した後は、キュア光学系１３から出射する光ビームを用いてポストキュアを行う（４１６）。必要に応じてデータをベリファイしても構わない。
　準備完了状態から記録された情報を再生するまでの動作フローは図４（ｃ）に示すように、まずシーク動作（４２１）で、アクセス制御回路８１を制御して、ピックアップ１１ならびに再生用参照光光学系１２の位置を光情報記録媒体の所定の位置に位置づけする。光情報記録媒体１がアドレス情報を持つ場合には、アドレス情報を再生し、目的の位置に位置づけされているか確認し、目的の位置に配置されていなければ、所定の位置とのずれ量を算出し、再度位置づけする動作を繰り返す。
　その後、ピックアップ１１から参照光を出射し、光情報記録媒体に記録された情報を読み出し（４２２）、再生データを送信する（４２３）。
　図５は、光情報記録媒体１に信号光２０６および参照光２０７を照射し、複数のページを角度多重記録する様子を示す。すなわち図５は、図４におけるデータ記録６１５の処理中における、信号光２０６、参照光２０７および光情報記録媒体１の様子を示している。
　光情報記録媒体１に照射する参照光２０７の入射角は、記録するページに応じて逐次変更される。例えば、１番目のページを記録する時には信号光２０６と参照光２０７ａを同時に照射、２番目のページを記録する時には信号光２０６と参照光２０７ｂを同時に照射、という動作を繰り返し、複数のページを１つのブック５０１として記録する。以降の説明では、複数のページを１つのホログラムとして多重記録するうえで、参照光の入射角度を変化させる方向をブラッグ方向、またブラッグ方向と直交する方向をピッチ方向と呼ぶ。
　図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）は、従来技術においてページ記録時に信号光２０６と参照光２０７が照射された光情報記録媒体１をブラッグ方向から見た断面図である。図６（ａ）に示すように従来技術では、再生品質が安定したホログラムを記録するためには、光情報記録媒体１を透過する全ての信号光２０６が参照光２０７と重複するよう照射されていた。
　この場合、図６（ｂ）に示すように、ブック６０１と隣接する記録領域において、参照光だけが露光され、干渉縞が記録されない領域が存在する。記録媒体に参照光のみを照射すると、当該領域において記録材料のＭ／＃が無駄に消費され、当該領域に多重可能なページ数が減少するという問題がある。
　ここで、図６（ｃ）に示すように、ブック６０１とブック６０２の距離を縮めて記録密度の向上を図る場合、ブック６０１の記録時にＭ／＃が無駄に消費された記録領域に対しブック６０２を記録する必要がある。そのため、ブック６０２を記録する記録領域はブック６０１と同等のＭ／＃が得られず、結果として多重可能なページ数が減少し、記録密度が低下するという問題があった。
　そこで、本課題を解決するため、図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）に示すように、光情報記録媒体１を透過する信号光２０６の一部を余らせてホログラムを記録する方法について説明する。
　図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）は、ページ記録時に信号光２０６と参照光２０７が照射された光情報記録媒体１をブラッグ方向から見た断面図である。本記録方法では、図７（ａ）に示すように、信号光２０６のビームウェストが光記録情報媒体１の内部に位置するように信号光２０６を照射し、参照光２０７のピッチ方向におけるビーム径をアイリス２１９を用いて所定の値に変更し、光情報記録媒体１を透過する信号光２０６の一部を余らせてホログラムを記録する。なお、以降、ビーム径またはビームの幅とは、光情報記録媒体の記録面に対し照射されたビームの径またはビームの幅を指す。
　本記録方法を用いると、図７（ｂ）に示すように、ブック７０１近傍の記録領域において、信号光のみ露光される領域と、参照光のみ露光される領域が存在する。しかし、信号光もしくは参照光のみが露光される領域の大きさは、図６（ｂ）と比較して小さくなっており、記録媒体のＭ／＃が無駄に消費される体積は従来方式に比べ削減されている。
　この状態で、図７（ｃ）のように、ブック７０１とブック７０２の距離を縮めて記録密度を向上させる場合、ブック７０２の記録領域においてページの多重記録に使用可能な記録媒体のＭ／＃は図６（ｃ）の場合よりも大きくなり、ホログラムの多重可能数が増加する。また、多重可能数の増加により各ブックを構成するページ数が増加するため、結果として記録密度を向上させる効果がある。なお、図７（ｃ）では、光情報記録媒体１の断面をブラッグ方向から見た場合に、ブック７０１とブック７０２が互いに重複しない距離でブック７０２を記録する様子を示しているが、さらに記録密度を向上させるため、ブック７０１とブック７０２が互いに重複する距離でブックを記録してもよい。
　図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）では、各ブックの記録間隔は、光情報記録媒体の厚さ方向から見て、信号光２０６のビームウェストが互いに重複しない距離に設定する例を示しているが、隣接するホログラムのビームウェストが互いに重複するような記録間隔で記録しても、記録密度を向上させることができる。
　なお、光情報記録媒体１に照射する参照光２０７のビームの幅は、図７（ａ）～（ｃ）に示すように、信号光２０６のビームウェストの幅より大きいことが望ましい。なぜならば、参照光のピッチ方向におけるビーム径が、信号光２０６のビームウェストの幅より小さいビーム径であった場合、信号光画像の空間周波数成分が一部しか記録されず、再生品質が安定したホログラムの記録ができないためである。
　また図８は、光情報記録媒体１に参照光２０７ｃを照射し、図７の記録方法を用いて記録されたホログラムから信号光２０６ｃを再生する様子を示す。すなわち図８は、図４におけるデータ再生４２２の処理中における、参照光２０７および光情報記録媒体１と、再生された信号光２０６の様子を示している。図３で前述の通り、再生時に照射される参照光はミラー２２５で反射され、記録時とは逆向きに光情報記録媒体１へ照射される。再生された信号光２０６ｃは、記録時に通過した光学素子を逆伝播し、光検出器２２６に到達する。
　以上の方法を用いれば、記録材料のＭ／＃の無駄な消費を抑制し、各ブックの間隔を縮めて記録が可能となるため、高密度記録を実現できる。
　なお、本実施例では、信号光２０６のビームウェストが光情報記録媒体１の内部に位置するように信号光２０６を照射する例を示したが、ビームウェストが光情報記録媒体１の外部に位置するように照射しても、本実施例と同様に、記録材料のＭ／＃の無駄な消費を抑制し、各ブックの間隔を縮めて記録が可能となる効果を得ることが可能である。
　本実施例では、ブラッグ方向の参照光ビーム径を変更した場合について述べる。なお、参照光のビーム径を変更する方向を除き、その他の構成は実施例１と同様であるため、説明を省略する。図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）は、ページ記録時に信号光２０６と参照光２０７が照射された光情報記録媒体１をピッチ方向から見た断面図を示しており、記録媒体のＭ／＃の無駄な消費を低減するため、従来方式と比べて参照光のビーム径が変更されている。
　本実施例では、図９（ａ）に示すように、アイリス２１９を用いて参照光２０７のブラッグ方向におけるビーム径を所定の値に変更し、光情報記録媒体１を透過する信号光２０６の一部を余らせてブックを記録する。本記録方法を用いた場合、図９（ｂ）に示すように、ブック９０１近傍の記録領域において、信号光のみ露光される領域と、参照光のみ露光される領域が存在する。
　しかし、信号光もしくは参照光のみが露光される領域の大きさは、全ての信号光を包含するように参照光を照射してブックを記録する従来方式と比べ小さくなっており、記録媒体のＭ／＃の無駄な消費が抑制されている。
　この状態で図９（ｃ）のように、ブック９０１とブック９０２の距離を縮めて記録密度を向上させる場合、ブック９０２の記録領域において使用可能な記録媒体のＭ／＃は、全ての信号光を包含するように参照光を照射していた従来方式と比べ大きくなり、多重可能数の増加により記録密度を向上させることが可能である。
　以上の方法を用いれば、ブック近傍の記録領域においてピッチ方向のみならずブラッグ方向についても記録媒体のＭ／＃の無駄な消費を抑制する点が実施例１と比較して、さらに記録密度を向上させることが可能となる。
　本実施例では、ブラッグ方向の参照光ビーム径を参照光角度に応じて可変とする場合について述べる。なお、アイリスの開口の大きさが可変となっている箇所を除き、その他の構成は実施例２と同様であるため、説明を省略する。
　上述の実施例２の方法を用いると、参照光のブラッグ方向におけるビーム径を変更してページを角度多重記録する場合、その参照光角度に応じて媒体に照射される参照光のビーム径が変化するという課題がある。そこで、参照光のビーム径を参照光角度に応じて変化させることで、参照光角度が変化してもホログラムの記録に寄与する参照光のビーム径を同一とすることが可能である。
　図１０は、図２の別の形態を示したものであり、アイリス２１９の開口サイズを制御するアイリスアクチュエータ２１９ａが追加されている。アイリスアクチュエータ２１９ａは、ページを記録する際の参照光角度に応じて、アイリス２１９の開口サイズを制御する。なお、ページの再生時においては、アイリスアクチュエータ２１９ａは参照光角度によらず、アイリス２１９の開口サイズを所定の値に設定する。
　また、図１１は、ページを記録する参照光角度と最適な参照光ビーム径変更率の関係の一例を示したものである。このように、アイリス２１９およびアイリスアクチュエータ２１９ａを用いて、参照光角度に応じて参照光ビーム径変更率を変化させれば、ページの角度多重記録により参照光角度が変化する場合であっても、ブック近傍の記録領域のＭ／＃の無駄な消費を抑圧することができる。
　図１２は、参照光入射角度に応じて参照光ビーム径変更率を変えながらページを逐次記録するフローチャートを示す。すなわち図１２は、データ記録処理４１５の詳細を述べたものである。
　まず、データ記録が開始（１２０１）されると、光情報記録媒体が所定の記録位置へ位置づけられた後（１２０２）、参照光入射角度が１ページ目を記録するための入射角度に設定される（１２０３）。
　その後、１２０３で設定された参照光入射角度に対応した参照光ビーム径変更率となるよう、アイリスアクチュエータ２１９ａによりアイリス２１９の開口サイズが制御される（１２０４）。そして、信号光２０６と、所定の値の参照光ビーム径変更率に設定された参照光２０７を光情報記録媒体１に照射（１２０５）し、ページが記録される。
　以降、ブックを構成する全ページの記録が完了するまで、ページを記録する参照光角度を変えながら同様の処理を繰り返し（１２０６）、さらにデータを構成する全ブックの記録が完了するまで、光情報記録媒体に対するブックの記録位置を変えながら同様の処理を繰り返す（１２０７）。データを構成する全ブックの記録が完了すると、データ記録処理が終了となる（１２０８）。
　以上の方法を用いれば、参照光角度が変化してもホログラムの記録に寄与する参照光ビーム径を一定にすることができるため、再生品質が安定したホログラムの記録を実現できる点が実施例２に記載の方法と比べて優れている。
　本実施例では、ブラッグ方向の参照光ビーム径を参照光角度に応じて段階的に変化させ、かつショートスタックと呼ばれる従来技術を組み合わせてブックを記録する場合について述べる。なお、アイリス２１９の開口サイズが段階的に制御される箇所、およびショートスタックを組み合わせる箇所を除き、その他の構成は実施例３と同様であるため、説明を省略する。
　図１３（ａ）、図１３（ｂ）は、記録媒体上に複数のブックを並べて記録する場合における、記録媒体のシフト量とページ記録に用いる参照光角度範囲の関係を示している。従来、図１３（ａ）に示すように、各ブックの間隔をΔｘとして複数のブックを記録する場合、記録媒体をΔｘごとにシフトさせて参照光角度θＡ～θＤの範囲でページを記録していた。
　しかし、記録媒体の同一箇所に対し多数のページを角度多重記録すると、その記録領域において記録媒体のＭ／＃の消費量が大きくなり、結果として各ページの再生光強度が低下するという問題があった。
　そこで、図１３（ｂ）のように、ページを記録する参照光角度範囲をθＡ～θＢ、θＢ～θＣ、θＣ～θＤの３区間に分割し、記録媒体をΔｘ／３ずつシフトさせてブックを記録すると、その記録領域におけるＭ／＃の消費量が緩和され、結果として図１３（ａ）より大きな再生光強度を得ることができる。この技術はショートスタックと呼ばれており、特表２０１０―５０８６１７などで開示されている。
　上述のショートスタックと、実施例３で述べた記録方法を組み合わせて使用する場合、例えば参照光ビーム径変更率は、図１４のように設定すればよい。ここで、ページを記録する参照光角度範囲はθＡ～θＢ、θＢ～θＣ、θＣ～θＤの３区間に分割されているので、各区間において参照光ビーム径変更率を一律に与えている。
　本方法は、参照光角度に応じて参照光ビーム径変更率を適応的に変化させる実施例３の方法と比べ、アイリスアクチュエータ２１９ａの制御が簡素化できる点や、記録媒体のシフト量を分割することで記録媒体のＭ／＃消費量が緩和されるなど点が実施例３の方法と比べて優れている。
　本実施例では、ブック再生時において記録時から参照光のビーム径を拡大し、再生動作を行う場合について述べる。なお、再生時のアイリス２１９の開口サイズが記録時よりも大きなサイズとなるように制御される箇所を除き、その他の構成は実施例３と同様であるため、説明を省略する。
　図１５は、図８の別の形態を示したものである。図１５は、記録時とは異なるビーム径の参照光２０７ｄを照射し、信号光２０６ｄを再生する様子を示す。参照光２０７ｄは、記録時と同一のビーム径を有する参照光２０７ｃと比較してビーム径が拡大されている。再生時のみ参照光のビーム径を拡大する方法として、再生時にアイリスアクチュエータ２１９ａを制御する。
　また、参照光のビーム径を拡大するために、アイリスに代えてビームエキスパンダを用いても構わない。この場合、ビームエキスパンダ内に参照光を順方向に入射させ、参照光のビーム径を拡大すればよい。
　ここで、再生時にビーム径が拡大された参照光２０７ｄを用いてブックを再生する場合、再生を実施したいブックのほかに、隣接したブックの信号光も同時に再生されるという問題がある。しかし、隣接ブックからの信号光は空間フィルタ２１４で除去されるため、所望の信号光のみが光検出器２２６に到達する。
　また、図１６は、再生時にアイリス２１９の開口サイズをアイリスアクチュエータ２１９ａにより拡大し、再生動作を行うフローチャートを示す。すなわち図１６は、データ再生処理４２２の詳細を述べたものである。
　まず、データ再生が開始される（１６０１）と、光情報記録媒体が所定の再生位置へ位置づけられた後（１６０２）、参照光入射角度が１ページ目を再生するための入射角度に設定される（１６０３）。
　その後、参照光ビーム径が記録時よりも大きな所定の値となるよう、アイリスアクチュエータ２１９ａによりアイリス２１９の開口サイズが制御される（１６０４）。そして、所定の値のビーム径に設定された参照光２０７を光情報記録媒体１に照射し（１６０５）、ページが再生され、１６０６にてその再生像を光検出器で取得する。
　以降、ブックを構成する全ページの再生が完了するまで、ページを再生する参照光角度を変えながら同様の処理を繰り返し（１６０７）、さらにデータを構成する全ブックの再生が完了するまで、光情報記録媒体に対するブックの再生位置を変えながら同様の処理を繰り返す（１６０８）。データを構成する全ブックの再生が完了すると、データ再生処理が完了となる（１６０９）。
　以上の方法を用いて、再生時に参照光を拡大して再生動作を実施した場合、再生時に光情報記録媒体１の位置ずれが発生した場合でも信号光が得られるという点が、図８記載の方法と比較して優れている。
　本実施例では、ブック再生時に参照光のビーム径を最適制御し、再生動作を行う場合について述べる。なお、再生時にアイリス２１９の開口サイズが信号光の再生に最適な大きさに制御される箇所を除き、その他の構成は実施例５と同様であるため、説明を省略する。
　図１７は、ブック内における特定の１ページに着目し、光情報記録媒体に対し参照光の入射角度を変えながらページを再生した際の、参照光の入射角度と光検出器の受光量の関係を示す。光検出器の受光量は、参照光の入射角度が最適な場合に最大値をとり、参照光の入射角度のずれ量が大きくなるにつれて徐々に低下する。ここで、光検出器の受光量の最大値を信号振幅、最小値をノイズ振幅と定義する。
　図１８は、再生時の参照光ビーム径を変更した場合における、信号振幅とノイズ振幅の関係を示す。ここで、信号成分は信号振幅からノイズ振幅を差し引いた値と定義する。
　再生時の参照光ビーム径を大きくした場合、ノイズ振幅は参照光ビーム径に比例して増加するのに対し、信号振幅からノイズ振幅を差し引いた信号成分の増加は、所定の参照光ビーム径の値で飽和する性質がある。この飽和は、参照光ビーム径を大きくしてゆくと、やがて参照光ビーム径が記録ホログラムの大きさを上回ってしまうことで発生する。
　また、ノイズ振幅は光情報記録媒体の面内反射光が光検出器に漏れこむことで発生するため、ノイズの主要因である反射光をできる限り小さくして再生を実施することが望ましい。
　したがって、再生時の参照光ビーム径には、信号成分を最大とする最適径Ｗが存在する。さらに、ノイズ振幅は参照光の入射角度によって大きさが変化するため、参照光の入射角度に応じて最適径Ｗとなるように参照光ビーム径を制御することが望ましい。
　図１９は、再生時に参照光の入射角度に応じて、参照光ビーム径の大きさを最適制御する再生動作のフローチャートを示す。すなわち図１９は、データ再生処理４２２の詳細を述べたものである。
　まず、データ再生が開始される（１９０１）と、光情報記録媒体が所定の再生位置へ位置づけられた後（１９０２）、参照光入射角度が１ページ目を再生するための入射角度に設定される（１９０３）。
　その後、光検出器上でのノイズ振幅に対する信号振幅が最大となる参照光ビーム径となるよう、アイリスアクチュエータ２１９ａによりアイリス２１９の開口サイズが制御される（１９０４）。そして、信号再生において最適なビーム径に設定された参照光２０７を光情報記録媒体１に照射し（１９０５）、ページが再生され、１９０６にてその再生像を光検出器で取得する。
　以降、ブックを構成する全ページの再生が完了するまで、ページを再生する参照光角度を変えながら１９０２～１９０６までの処理を繰り返し（１９０７）、さらに、データを構成する全ブックの再生が完了するまで、光情報記録媒体に対するブックの再生位置を変えながら１９０２～１９０７までの処理を繰り返す（１９０８）。データを構成する全ブックの再生が完了すると、データ再生処理が完了となる（１９０９）。
　以上の方法を用いて再生動作を実施すると、信号振幅に対するノイズ振幅の影響を最小限にすることができ、より高い信号品質で再生動作を実施できるため、実施例５記載の方法に比べて優れている。
　なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであって、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　また、上記の各構成は、それらの一部又は全部が、ハードウェアで構成されても、プロセッサでプログラムが実行されることにより実現されるように構成されてもよい。また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品において必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてよい。
１・・・光情報記録媒体、１０・・・光情報記録再生装置、１１・・・ピックアップ、１２・・・再生用参照光光学系、１３・・・キュア光学系、１４・・・ディスク回転角度検出用光学系、５０・・・回転モータ、８１・・・アクセス制御回路、８２・・・光源駆動回路、８４・・・サーボ制御回路、８５・・・信号処理回路、８６・・・信号生成回路、８７・・・シャッタ制御回路、８８・・・ディスク回転モータ制御回路、８９・・・コントローラ、９０・・・入出力制御回路、２０１・・・光源、２０２・・・コリメートレンズ、２０３・・・シャッタ、２０４・・・光学素子、２０５・・・プリズム、２０６・・・信号光、２０７・・・参照光、２０８・・・ビームエキスパンダ、２０９・・・位相マスク、２１０・・・リレーレンズ、２１１・・・ＰＢＳプリズム、２１２・・・空間光変調器、２１３・・・リレーレンズ、２１４・・・空間フィルタ、２１５・・・対物レンズ、２１６・・・偏光方向変換素子、２１７、２１８・・・ミラー、２１９・・・アイリス、２１９ａ・・・アイリスアクチュエータ、２２０・・・ガルバノミラー、２２１・・・アクチュエータ、２２２、２２３・・・レンズ、２２４・・・アクチュエータ、２２５・・・ガルバノミラー、２２６・・・光検出器、５０１、６０１、６０２、７０１、７０２、９０１、９０２・・・ブック

Claims (19)

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