JP2008097748A

JP2008097748A - 光情報記録再生装置

Info

Publication number: JP2008097748A
Application number: JP2006279940A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Ishii; 和慶石井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2006-10-13
Filing date: 2006-10-13
Publication date: 2008-04-24

Abstract

【課題】クロスプリズムを用いて光源からの光束を記録用参照光、再生用参照光及び記録情報光に分岐することにより小型化が可能な光情報記録再生装置を提供する。
【解決手段】クロスプリズム３を用いてレーザ光源１からの光束を、記録情報光１９、記録用参照光１７及び再生用参照光１８に分岐する。即ち、クロスプリズム３は入射光束を２方向の反射光と透過光に３分岐し、２方向の反射光はそれぞれ記録用参照光１７、再生用参照光１８となる。クロスプリズム３からの透過光は空間光変調素子８に照射して空間変調され、記録情報光１９となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光情報記録再生装置、特に、感光性材料、例えば、光照射で屈折率変化を生じる材料から成る記録媒体にホログラム形成によって情報信号を記録し、また情報信号が記録された記録媒体から再生を行う光情報記録再生装置に関するものである。

このような光情報記録再生装置としては、例えば、”The Angle Align Method of Reference Beam for Holographic Data Storage”, Optical Data Storage Topical Meeting Conference Proceedings, pp.55-57, 2006に記載されたものが知られている（非特許文献１）。図５はこの文献に記載された従来の光情報記録再生装置の構成を一部簡略化して示すものである。

光情報記録再生装置は、レーザ光源３０及びレーザ光源３０からの光束を分岐する第１のビームスプリッタ３２と第２のビームスプリッタ３３を備えている。第１のビームスプリッタ３２で入射光束を、反射光と透過光とに分岐し、更にその反射光を第２のビームスプリッタ３３で反射光と透過光とに分岐することで３分岐する。

このように分岐された光束のそれぞれを記録情報光４５、記録用参照光４３、及び再生用参照光４４として記録媒体４２に照射し、情報信号を記録し、または記録された情報信号を再生することができる。

そこで、まず、情報信号の記録方法について図５を用いて説明する。レーザ光源３０から出射した光束はコリメータレンズ３１により平行光束とされ、第１のビームスプリッタ３２で透過する光束と反射する光束に分岐される。第１のビームスプリッタ３２を透過した光束は、第３のビームスプリッタ３４の反射面で反射され、空間光変調素子３６に入射する。

空間光変調素子３６による反射光は、記録すべき情報信号によって空間変調された記録情報光４５となる。記録情報光４５は第３のビームスプリッタ３４、第４のビームスプリッタ３５を透過し、対物レンズ３８に入射して記録媒体４２に集光するように照射される。

また、第１のビームスプリッタ３２で反射された光束は、第２のビームスプリッタ３３で反射光と透過光に２分岐される。反射光は記録用参照光４３とされ、第１の可動ミラー３９で反射され、記録媒体４２に照射される。記録媒体４２内で記録情報光４５と記録用参照光４３とが重なり合って干渉する結果、屈折率変化による干渉縞がホログラムを形成する。

なお再生用参照光４４はこの時、図示しないシャッター等の手段によって記録媒体４２への照射が阻止されるものとする。ここで第１の可動ミラー３９を駆動し、記録媒体４２に入射する記録用参照光４３の角度を多段階に変えることで、記録媒体４２の同一部位に情報信号を多重記録することができる。

次に、記録媒体４２から情報信号の再生を行う従来の方法について説明する。レーザ光源３０から出射した光束は記録時と同様にコリメータレンズ３１で平行光束とされ、第１のビームスプリッタ３２で反射される。第２のビームスプリッタ３３を透過した光束は、ミラー４１、第２の可動ミラー４０で反射され、再生用参照光４４として記録媒体４２へ入射する。

この再生用参照光４４の入射方向は、記録時の記録用参照光４３と反対である。再生用参照光４４が記録媒体４２に形成されたホログラムに照射されることによって、再生情報光４６が生成される。再生情報光４６は対物レンズ３８を通し、第４のビームスプリッタ３５で反射され、検出素子３７によって情報信号の再生を行う。記録用参照光４３はこの時、図示しないシャッター等の手段によって記録媒体４２への照射が阻止される。

ここで記録時に記録用参照光４３の照射方向を多段階に変化させて情報信号が記録された場合、第２の可動ミラー４０を駆動し、再生用参照光４４の照射方向を、記録用参照光４３と正反対（１８０度）の関係になるように調整する。そうすることで、多重記録された中から所望の情報信号を再生することができる。
"The Angle Align Method of Reference Beam for Holographic Data Storage", Optical Data Storage Topical Meeting Conference Proceedings, pp.55-57, 2006

従来の光情報記録再生装置においては、レーザ光源からの光束を３分岐して、記録用参照光、再生用参照光及び記録情報光を得るための２つのビームスプリッタ、即ち、第１のビームスプリッタ３２と第２のビームスプリッタ３３とを備えている。その結果、光学系が大きくなり、装置の小型化に限界があった。

本発明の目的は、クロスプリズムを用いて光源からの光束を記録用参照光、再生用参照光及び記録情報光に分岐することにより小型化が可能な光情報記録再生装置を提供することにある。

本発明は、クロスプリズムを用いて光源からの光束を、記録情報光、記録用参照光及び再生用参照光に分岐する。クロスプリズムは入射光束を２方向の反射光と透過光に３分岐し、２方向の反射光はそれぞれ記録用参照光、再生用参照光とする。透過光は空間光変調素子に照射して空間変調され、記録情報光となる。１つのクロスプリズムによって記録情報光、記録用参照光及び再生用参照光に分岐するため光学系を簡素化できる。

本発明によれば、１つのクロスプリズムを備えることで光束の３分岐が可能であり、従来のように２つのビームスプリッタは不要となる。従って光学系は従来よりも小さく、装置を小型化することが可能となる。

次に、発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る光情報記録再生装置の第１の実施形態の構成を示す図である。なお、図１では記録媒体に情報を記録又は再生する光学系の構成を示しており、記録媒体に情報を記録するのに必要な記録回路、再生するのに必要な再生回路、フォーカス制御やトラッキング制御等を行うサーボ制御回路については省略している。また、装置全体の制御を行うコントローラ、記録媒体を回転駆動するモータ等の回路や機構についても省略している。以下の実施形態でも同様である。

本発明の要旨は、レーザ光源１からの光束を３分岐するクロスプリズム３を備えている点である。クロスプリズム３は交差する２つの半透過反射面を備えており、入射光束を２方向の反射光と透過光とに３分岐し、それぞれを記録用参照光、再生用参照光及び記録情報光として記録媒体１３に照射するものである。

以下、本発明の第１の実施形態について図１により説明する。図中１は情報信号の記録または再生のためのレーザ光を発生するレーザ光源である。レーザ光源１から出射した光束は、コリメータレンズ２により平行光束とされ、クロスプリズム３に入射する。クロスプリズム３は入射光束を２方向の反射光と、透過光に３分岐する。

２方向の反射光はそれぞれ、記録用参照光１７、再生用参照光１８とされ、透過光は後述するように空間変調され、記録情報光１９とされる。記録用参照光１７及び再生用参照光１８は、それぞれ第１のシャッター４及び第２のシャッター５の開閉によって選択的に記録媒体１３に対して照射される。

まず、図１（ａ）に示すように情報信号を記録する場合には、第１のシャッター４は開状態、第２のシャッター５は閉状態とされ、記録用参照光１７のみが、第１のシャッター４を通過し、第１の可動ミラー６で反射されて記録媒体１３に照射される。図１ではこれらのシャッターの駆動機構等については省略している。

またクロスプリズム３を透過した光束は、透過型の空間光変調素子８に入射し、記録すべき情報信号によって空間変調されて記録情報光１９とされる。この記録情報光１９は偏光ビームスプリッタ９、１／４波長板１１を透過し、対物レンズ１２に入射して記録媒体１３に集光するように照射される。

ここで使用する記録媒体１３は、基板１４、基板１４上に形成した反射膜１５、光照射で屈折率変化を生じる材料から成る記録層１６から成っている。記録層１６内で記録情報光１９と記録用参照光１７とが重なり合って干渉する結果、屈折率変化による干渉縞がホログラムを形成する。

また、第１の可動ミラー６を駆動し、記録媒体１３に入射する記録用参照光１７の角度を多段階に変えることで、記録媒体１３の同一部位に情報信号を多重記録することができる。また記録動作中は、記録用参照光１７の記録媒体１３による反射光が迷光となって記録用参照光１７の光路に浸入したり、記録媒体１３に再入射することを防ぐため、第２の可動ミラー７を駆動する等して、記録に影響を及ぼさない方向に導くのが望ましい。

次に、図１（ｂ）に示すように記録媒体１３からの情報信号を再生する場合には、空間光変調素子８を光束全体を非透過とするように制御することによって、光束の記録媒体１３への照射を阻止する。また第１のシャッター４を閉状態、第２のシャッター５を開状態とすることにより、クロスプリズム３による反射光束のうち、再生用参照光１８のみが、第２のシャッター５を通過し、第２の可動ミラー７で反射されて記録媒体１３に照射される。

再生用参照光１８は、記録媒体１３の反射膜１５で反射された後、記録層１６に形成されたホログラムに照射されることによって、再生情報光２０が生成される。再生情報光２０は対物レンズ１２、１／４波長板１１を透過し、偏光ビームスプリッタ９で反射されて検出素子１０に導かれる。検出素子１０の検出信号から情報信号の再生を行う。

ここで記録時に記録用参照光１７の照射方向を多段階に変化させて情報信号が記録された場合、第２の可動ミラー７を駆動し、再生用参照光１８の照射方向を、記録用参照光１７と正反対（１８０度）の関係になるように調整する。そうすることで、多重記録された中から所望の情報信号を再生することができる。

また再生動作中は、再生用参照光１８の記録媒体１３による反射光が迷光となって再生用参照光１８の光路に浸入したり、記録媒体１３に再入射することを防ぐため、第１の可動ミラー６を駆動する等して、再生に影響を及ぼさない方向に導くのが望ましい。

次に、本発明の第２の実施形態を図２により説明する。なお図２では図１と同一部分には同一符号を付している。本実施形態においては、クロスプリズム３と偏光ビームスプリッタ９が一体化されている。レーザ光源１から出射した光束は、コリメータレンズ２により平行光束とされ、クロスプリズム３に入射する。クロスプリズム３は同様に入射光束を２方向の反射光と、透過光に３分岐する。

２方向の反射光はそれぞれ、記録用参照光１７、再生用参照光１８とされ、透過光は後述するように空間変調され、記録情報光１９とされる。記録用参照光１７及び再生用参照光１８は、それぞれ第１のシャッター４及び第２のシャッター５の開閉によって、選択的に記録媒体１３に対して照射される。

まず、図２（ａ）に示すように情報信号を記録する場合には、第１のシャッター４は開状態、第２のシャッター５は閉状態とされ、記録用参照光１７のみが、第１のシャッター４を通過し、第１の可動ミラー６で反射されて記録媒体１３に照射される。

クロスプリズム３を透過した光束は、一体化された偏光ビームスプリッタ９で反射され、更にミラー２３で反射されて再び偏光ビームスプリッタ９に入射する。但し、偏光ビームスプリッタ９とミラー２３との間には第１の１／４波長板２１が設けられ、直線偏光の方向を９０度回転させる。そのため、ミラー２３からの反射光は偏光ビームスプリッタ９を透過して、反射型の空間光変調／検出一体化素子２４に入射する。

空間光変調／検出一体化素子２４は、例えば、液晶等を用いた反射型の空間光変調素子と、ＣＭＯＳ型検出素子等を一体化した素子である。

空間光変調／検出一体化素子２４では光束が記録すべき情報信号によって空間変調され、記録情報光１９として反射される。記録情報光１９は再び偏光ビームスプリッタ９に入射するが、偏光ビームスプリッタ９と空間光変調／検出一体化素子２４との間には第２の１／４波長板２２が設けられている。第２の１／４波長板２２によって直線偏光の方向を９０度回転させるため、記録情報光１９は偏光ビームスプリッタ９で反射され、対物レンズ１２に入射して記録媒体１３に集光するように照射される。

記録層１６内で記録情報光１９と記録用参照光１７とが重なり合って干渉する結果、屈折率変化による干渉縞がホログラムを形成する。ここで第１の可動ミラー６を駆動し、記録媒体１３に入射する記録用参照光１７の角度を多段階に変えることで、記録媒体１３の同一部位に情報信号を多重記録することができる。

また記録動作中は、記録用参照光１７の記録媒体１３による反射光が迷光となって記録用参照光１７の光路に浸入したり、記録媒体１３に再入射することを防ぐため、第２の可動ミラー７を駆動する等して、記録に影響を及ぼさない方向に導くのが望ましい。

次に、図２（ｂ）に示すように記録媒体１３からの情報信号を再生する場合には、第１のシャッター４を閉状態、第２のシャッター５を開状態とする。それにより、クロスプリズム３による反射光束のうち、再生用参照光１８のみが、第２のシャッター５を通過し、第２の可動ミラー７で反射されて記録媒体１３に照射される。

更に再生用参照光１８は記録媒体１３の反射膜１５で反射された後、記録層１６に形成されたホログラムに照射されることによって再生情報光２０が生成される。再生情報光２０は対物レンズ１２を透過し、偏光ビームスプリッタ９で反射されて空間光変調／検出一体化素子２４で受光される。その一体化素子２４の信号から情報信号の再生を行う。

第２の実施形態においては、クロスプリズム３と偏光ビームスプリッタ９を一体化したことによって、より一層装置全体を小型化することが可能となる。

次に、本発明の第３の実施形態を図３により説明する。なお図３では図１と同一部分には同一符号を付している。

本実施形態においては、情報信号を記録する場合には、記録用参照光１７が記録媒体１３の反射膜１５で反射された後、記録層１６内で記録情報光１９と重なり合って干渉する結果ホログラムを形成する。また情報信号を再生する場合には、再生用参照光１８は、記録媒体１３の反射膜１５で反射されるよりも前に、記録層１６に形成されたホログラムに照射されることによって、再生情報光２０が生成される点が第１の実施形態と異なる。

これについて具体的に説明する。まず、図３（ａ）に示すように情報信号を記録する場合には、第１のシャッター４は開状態、第２のシャッター５は閉状態とされ、記録用参照光１７のみが、第１のシャッター４を通過し、第１の可動ミラー６で反射されて記録媒体１３に照射される。図３ではこれらのシャッターの駆動機構等については省略している。

ここで使用する記録媒体１３は、基板１４、基板１４上に形成した反射膜１５、光照射で屈折率変化を生じる材料から成る記録層１６から成っている。記録用参照光１７は、反射膜１５で反射された後、記録層１６内で記録情報光１９と重なり合って干渉する結果、屈折率変化による干渉縞がホログラムを形成する。

次に、図３（ｂ）に示すように記録媒体１３からの情報信号を再生する場合には、空間光変調素子８を光束全体を非透過とするように制御することによって、光束の記録媒体１３への照射を阻止する。また第１のシャッター４を閉状態、第２のシャッター５を開状態とすることにより、クロスプリズム３による反射光束のうち、再生用参照光１８のみが、第２のシャッター５を通過し、第２の可動ミラー７で反射されて記録媒体１３に照射される。

再生用参照光１８は、記録媒体１３の反射膜１５で反射されるよりも前に、記録層１６に形成されたホログラムに照射されることによって、再生情報光２０が生成される。再生情報光２０は対物レンズ１２、１／４波長板１１を透過し、偏光ビームスプリッタ９で反射されて検出素子１０に導かれる。検出素子１０の検出信号から情報信号の再生を行う。

次に、本発明の第４の実施形態を図４により説明する。なお図４では図２と同一部分には同一符号を付している。

本実施形態においては、情報信号を記録する場合には、記録用参照光１７が記録媒体１３の反射膜１５で反射された後、記録層１６内で記録情報光１９と重なり合って干渉する結果ホログラムを形成する。また情報信号を再生する場合には、再生用参照光１８は、記録媒体１３の反射膜１５で反射されるよりも前に、記録層１６に形成されたホログラムに照射されることによって、再生情報光２０が生成される点が第２の実施形態と異なる。

これについて具体的に説明する。まず、図４（ａ）に示すように情報信号を記録する場合には、第１のシャッター４は開状態、第２のシャッター５は閉状態とされ、記録用参照光１７のみが、第１のシャッター４を通過し、第１の可動ミラー６で反射されて記録媒体１３に照射される。

記録用参照光１７は、反射膜１５で反射された後、記録層１６内で記録情報光１９と重なり合って干渉する結果、屈折率変化による干渉縞がホログラムを形成する。ここで第１の可動ミラー６を駆動し、記録媒体１３に入射する記録用参照光１７の角度を多段階に変えることで、記録媒体１３の同一部位に情報信号を多重記録することができる。

次に、図４（ｂ）に示すように記録媒体１３からの情報信号を再生する場合には、第１のシャッター４を閉状態、第２のシャッター５を開状態とする。それにより、クロスプリズム３による反射光束のうち、再生用参照光１８のみが、第２のシャッター５を通過し、第２の可動ミラー７で反射されて記録媒体１３に照射される。

更に再生用参照光１８は記録媒体１３の反射膜１５で反射されるよりも前に、記録層１６に形成されたホログラムに照射されることによって再生情報光２０が生成される。再生情報光２０は対物レンズ１２を透過し、偏光ビームスプリッタ９で反射されて空間光変調／検出一体化素子２４で受光される。その一体化素子２４の信号から情報信号の再生を行う。

第４の実施形態においては第２の実施形態と同様に、クロスプリズム３と偏光ビームスプリッタ９を一体化したことによって、より一層装置全体を小型化することが可能となる。

なお図５に示す従来技術のように反射膜１５を備えない記録媒体に対しても本発明を適用することができる。但しその場合には情報信号再生時の再生用参照光を、情報信号記録時の記録用参照光と逆側から照射するため、第２の可動ミラー等少なくとも光学系の一部を記録媒体１３の逆側に配置する必要がある。

しかし上記実施形態のように記録媒体１３が反射膜１５を備えるものとすれば、再生用参照光と記録用参照光とを、記録媒体の同一面側から照射すればよい。従って光学系のすべてを同一側に配置できるので、更に装置全体を小型化することが可能となる。

本発明に係る光情報記録再生装置の第１の実施形態の構成を示す図である。本発明の第２の実施形態の構成を示す図である。本発明の第３の実施形態の構成を示す図である。本発明の第４の実施形態の構成を示す図である。従来の光情報記録再生装置の構成を示す図である。

符号の説明

１レーザ光源
２コリメータレンズ
３クロスプリズム
４第１のシャッター
５第２のシャッター
６第１の可動ミラー
７第２の可動ミラー
８空間光変調素子
９偏光ビームスプリッタ
１０検出素子
１１１／４波長板
１２対物レンズ
１３記録媒体
１４基板
１５反射膜
１６記録層
１７記録用参照光
１８再生用参照光
１９記録情報光
２０再生情報光
２１第１の１／４波長板
２２第２の１／４波長板
２３ミラー
２４空間光変調／検出一体化素子

Claims

光源からの光束を空間光変調素子に照射し、前記空間光変調素子により生成された記録情報光及び記録用参照光を記録媒体に照射し、前記記録情報光及び記録用参照光の干渉によって情報信号の記録を行い、前記記録媒体に前記光源からの再生用参照光を照射し、前記ホログラムによって生成された再生情報光から情報信号の再生を行う光情報記録再生装置において、前記光源からの光束を、前記記録情報光、前記記録用参照光及び再生用参照光に分岐するクロスプリズムを備えたことを特徴とする光情報記録再生装置。
前記記録媒体は反射膜を備え、前記情報信号記録時の前記記録用参照光の照射及び前記情報信号再生時の前記再生用参照光の照射を、前記記録媒体の同一面側から行うことを特徴とする請求項１に記載の光情報記録再生装置。
前記再生用参照光は、前記情報信号が記録された領域を通過した後、又は通過する前に前記反射膜で反射されることを特徴とする請求項２に記載の光情報記録再生装置。