JP2008234693A - ホログラム記録装置およびホログラム再生装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ホログラム記録再生装置を小型化し、なおかつ参照光の条件を変えつつ記録媒体に多重記録および再生を行うことを目的とする。
【解決手段】情報光と参照光とを集光して記録媒体10に焦点を結ばせる対物レンズ5と、参照光の光路上に記録媒体10に結ぶ参照光の焦点位置を変更する焦点位置変更手段6bと、参照光により記録媒体10から反射した再生光を受光して記録データを再生する再生手段3とを具備し、焦点位置変更手段6bにより記録媒体10へ多重記録を行い、参照光を記録媒体10で反射させることで多重記録された記録データを再生することを特徴とする。これにより、ホログラム記録再生装置を小型化し、なおかつ記録媒体へ多重記録および再生を行うことができる。
【選択図】図1
【解決手段】情報光と参照光とを集光して記録媒体10に焦点を結ばせる対物レンズ5と、参照光の光路上に記録媒体10に結ぶ参照光の焦点位置を変更する焦点位置変更手段6bと、参照光により記録媒体10から反射した再生光を受光して記録データを再生する再生手段3とを具備し、焦点位置変更手段6bにより記録媒体10へ多重記録を行い、参照光を記録媒体10で反射させることで多重記録された記録データを再生することを特徴とする。これにより、ホログラム記録再生装置を小型化し、なおかつ記録媒体へ多重記録および再生を行うことができる。
【選択図】図1
Description
本発明は、ホログラフィを利用して情報を記録するホログラム記録装置およびホログラフィにより記録された情報を再生するホログラム再生装置に関するものである。
従来、ホログラフィを利用して情報を記録再生するものとして、透過型の記録媒体を用いたホログラム記録再生装置があった。
図18において、光源101、入射したレーザ光に対し記録データを与える空間光変調器(以下SLMとする)102、記録媒体からの再生光を読み取るCCDカメラ103、対物レンズ104、偏光ビームスプリッタ(以下PBSとする)105、ミラー106により構成され、記録媒体107の記録層が対物レンズ104の焦点位置にセットされている。
上記ホログラム記録再生装置について、記録時の動作を図19に示す。
光源101から発振されたレーザ光をPBS105aにより2本のレーザ光に分け、PBS105bに進行するレーザ光を情報光、PBS105cに進入する光を参照光とする。
情報光は、PBS105bを透過し、SLM102により記録する記録データが付与される。その後、再びビームPBS105bに入射し、反射することで対物レンズ104に導かれ、記録媒体107上に集光される。
一方参照光は、PBS105cで反射し、設けられたミラー106a〜106dにより記録媒体107に導かれ、その際ミラー106bの角度を変更することにより記録媒体107への入射角を変えていた。
そのため、対物レンズに集光される情報光に対し入射角度を変えることで、記録媒体107に記録する干渉縞を変え多重記録を行うことができた。
次に、再生時の動作を図20に示す。
光源101から発振されたレーザ光は参照光としてPBS105a、105cを介してミラー106eに進行し、ミラー106e〜106iにより記録媒体107に導かれ、ミラー106gにより記録媒体に入射する角度を変更することができる。
この参照光が記録媒体107に記録された干渉縞を透過することで記録したデータが再生光として生成され、対物レンズ104、PBS105bを介してCCDカメラ103により再生光が読み取られ、記録データを再生する。
しかしながら、上記ホログラム記録装置は、入射したレーザ光を透過する記録媒体を用いられていたため、再生時には記録媒体において、参照光の入射側とは反対側に再生光が出射され、ホログラム記録データを再生するには光学系を記録媒体の両面に設ける必要があった。
そのため、記録再生時に必要な部品も多くなり記録媒体両面に光学系が必要であるため装置の小型化が困難だった(例えば、特許文献1参照)。
この小型化を実現するものとして、反射型の記録媒体を用いたホログラム記録再生装置があった。
図21において、光源101、SLM102、CCDカメラ103、対物レンズ104、PBS108により構成され、記録媒体107の記録層が対物レンズ104の焦点位置にセットされている。
上記ホログラム記録再生装置について、記録時の動作を図22に示す。
光源101から発振されたレーザ光をPBS108aにより2本のレーザ光に分け、SLM102に進行する光を情報光、PBS108cに進行する光を参照光とする。
情報光は、PBS108aで反射し、SLM102により記録する記録データが付与される。その後、PBS108bに入射し、反射することで対物レンズ104に導かれ、記録媒体上107に集光される。
一方参照光は、PBS108cで反射し、PBS108bを介して対物レンズ104により、記録媒体107上に集光される。
次に、再生時の動作を図23に示す。
光源101から発振されたレーザ光は参照光としてPBS108a、108c、108bを介して対物レンズ104に導かれる。
この参照光が記録媒体107に記録された干渉縞で回折されることで記録したデータが再生光として生成され、対物レンズ104、PBS108b、108cを介してCCDカメラ103により再生光が読み取られ、記録データを再生していた(例えば特許文献2参照)。
特開2004−272268号公報
特開2004−335044号公報
しかしながら、上記透過型の記録媒体を用いた従来の構成では、記録媒体を挟んで両側に光学系が必要なため、再生時に必要な部品も多くなり装置の小型化が困難であった。
また、上記反射型の記録媒体を用いた従来の構成では、参照光は、常に一定の条件で情報光に対し干渉させているため、参照光の条件を変化させることができず、記録媒体を移動させて記録するシフト多重方式多重記録以外に多重記録を行うことができなかった。
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、装置を小型化し、なおかつ参照光の条件を変えつつ記録媒体に多重記録および再生を行うことを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、情報光に参照光を干渉させて記録媒体上に干渉縞を記録するホログラム記録装置であって、前記情報光と前記参照光とを集光して記録媒体上に焦点を結ばせる対物レンズと、前記参照光の光路上に前記記録媒体上に結ぶ前記参照光の焦点位置を変更する焦点位置変更手段とを具備する。
また、ホログラム記録されている記録媒体上に参照光を照射して記録データを再生するホログラム再生装置であって、前記参照光を集光して記録媒体上に焦点を結ばせる対物レンズと、前記参照光の光路上に前記記録媒体上に結ぶ前記参照光の焦点位置を変更する焦点位置変更手段と、前記記録媒体から反射した再生光を受光して記録データを再生する再生手段とを具備する。
本発明のホログラム記録装置によれば、焦点位置変更手段が、記録媒体上に結ぶ参照光の焦点位置を変更させることにより、対物レンズで集光される情報光が記録媒体に結ぶ焦点位置と、参照光が記録媒体に結ぶ焦点位置とが相対的に変わり干渉縞を変えることができ、参照光の焦点を変えることにより多重記録を行う焦点多重方式のホログラム記録を行うことができる。
また、参照光の光路上に焦点位置変更手段を設けるだけで多重記録を行うことができるため、多重記録を行うための余分なスペースを必要とせず、ホログラム記録装置の小型化を実現できる。
また、本発明のホログラム再生装置によれば、焦点位置変更手段が、記録媒体上に結ぶ参照光の焦点位置を変更させることにより、ホログラム記録により多重記録された記録情報を再生でき、再生光が、記録媒体の中の記録層底面に設けられた反射膜で反射される際、参照光と同一方向に反射され、再生手段に導かれることにより、ホログラム再生装置における光学部品の配置を一方方向に集約でき、小型化が容易なホログラム再生装置を実現できる。
本発明の1つは、情報光に参照光を干渉させて記録媒体上に干渉縞を記録するホログラム記録装置であって、情報光と参照光とを集光して記録媒体上に焦点を結ばせる対物レンズと、参照光の光路上に記録媒体上に結ぶ参照光の焦点位置を変更する焦点位置変更手段とを具備する。
これにより、焦点位置変更手段が、記録媒体上に結ぶ参照光の焦点位置を変更させることにより、対物レンズで集光される情報光が記録媒体に結ぶ焦点位置と、参照光が記録媒体に結ぶ焦点位置とが相対的に変わり干渉縞を変えることができ、参照光の焦点を変えることにより多重記録を行う焦点多重方式のホログラム記録を行うことができる。
また、参照光の光路上に焦点位置変更手段を設けるだけで多重記録を行うことができるため、多重記録を行うための余分なスペースを必要とせず、ホログラム記録装置の小型化を実現できる。
その具体的な実施の形態として、焦点位置変更手段は参照光の光軸方向に移動させることを特徴とする。
これにより、焦点位置変更手段を参照光の光軸方向に動かすことにより、記録媒体上に結ぶ参照光の焦点位置を変更し、焦点多重方式のホログラム記録装置が容易に実現できる。
また、焦点位置変更手段は、参照光の焦点位置を対物レンズの光軸に沿って変えることを特徴とする。
これにより、焦点位置変更手段が、参照光の焦点位置を対物レンズの光軸に沿って変えることにより、1つの対物レンズのみで、かつ短い光路長で、干渉縞を変化させることができ、焦点多重方式のホログラム記録用参照光を小さなスペースで形成できる。
さらに、光を変調させる空間光変調器を具備し、入射した情報光に対して記録データを付与することを特徴とする。
これにより、空間光変調器を用いることで、情報光に対し記録データを付与しホログラム記録用の記録データを有する情報光を生成できる。
その具体的な実施の形態として、空間光変調器は入射した情報光を反射して記録データを付与することを特徴とする。
これにより、空間光変調器で情報光を反射させると同時に、情報光に記録データを付与することができる。
また、空間光変調器は入射した情報光を透過して記録データを付与することを特徴とする。
これにより、空間光変調器に入射した情報光は記録データを付与され、空間光変調器を透過するため、光路上に配置することができる。
また、光源から出射された光を受ける第1のレンズを具備し、第1のレンズは焦点位置を変更する焦点位置変更部と焦点位置を固定する焦点位置固定部とからなり、光を焦点位置変更部を通過させることで参照光を生成する一方、光を焦点位置固定部を通過させることで情報光を生成し、焦点位置変更部が焦点位置変更手段を構成することを特徴とする。
これにより、入射した光がレンズを通過することにより光の性質が変わり、情報光と参照光とを生成することができる。
その具体的な実施の形態として、焦点位置変更部は光軸方向に移動することを特徴とする。
これにより、レンズである焦点位置変更部を光軸方向に移動させるのみで、容易に記録媒体上に結ぶ参照光の焦点位置を変更することができる。
また、レンズを通過して生成された情報光と参照光との光路を分離する分離手段を設けたことを特徴とする。
これにより、分離手段に導く光路を共用し部品点数を削減するので、部品点数の少ない小型化が容易なホログラム記録装置を実現できる。
さらに、光源からの光を拡散または集光する第2のレンズを具備し、第1のレンズは、拡散または集光した光を平行光にすることを特徴とする。
これにより、光源からの光を拡散または集光することで光源から出射された光の大きさを自由に変えることができ、光学系が必要とする光の大きさに合わせることができる。
また、光源からの光を2つの光路に分ける光学手段を設け、2つに分けられた光路の一方に焦点位置変更手段を設け、光源からの光を焦点位置変更手段を有する一方の光路を通過させることで参照光を生成する一方、光源からの光を他方の光路を通過させることで情報光を生成することを特徴とする。
これにより、光源からの光を2つの光路に分け、一方を情報光、他方を参照光として生成しホログラム記録を行うため、容易にホログラム記録装置が実現できる。
その具体的な実施の形態として、光源からの光を2つの光路に分ける光学手段を、入射した光を第1の直線偏光と第2の直線偏光とに変換する第1の波長板と、第1の直線偏光を透過させ第2の直線偏光を反射する分光手段とから構成したことを特徴とする。
これにより、光源からの光は第1、第2の直線偏光に変換され、分光手段により第1の直線偏光は透過、第2の直線偏光は反射されるため、第1、第2の直線偏光の光路を別々に分けることができる。
上記第1の直線偏光、第2の直線偏光はいずれか一方がP偏光、他方がS偏光であることを特徴とする。
これにより、偏光方向が互いに直交する2種類の直線偏光を用いることにより、情報光と参照光との光路上での不要な干渉を避けることができる。
また、光学手段は第2の直線偏光の光路を第1の直線偏光の光路に対して平行になるように反射する反射手段を具備することを特徴とする。
これにより、情報光と参照光の光路を平行に構成することにより、余分なスペースを削減でき小型化が容易なホログラム装置が実現できる。
さらに、入射した光を拡散また集光する第2のレンズと、拡散または集光した光を平行光にする平行レンズを具備する。
これにより、入射した光を拡散または集光し、それを平行光にすることで、入射した光の大きさを自由に変えることができ、光学系が必要とする光の大きさに合わせることができる。
また、光を集光する集光レンズと、不要光を遮断する遮断手段とを具備し、集光レンズは記録データを有する情報光の光路上に設け、遮断手段は集光レンズにより集光される情報光の焦点位置に設けることを特徴とする。
これにより、集光レンズで集光される情報光の焦点位置に遮断手段を設けることにより、情報光と焦点位置が異なる散乱光等の不要な光は遮断され、記録データを有する情報光のみを光路に導くことができ、ホログラム記録を正確に行うことができる。
さらに、光源をホログラム記録とビットバイビット記録とで共用し、ホログラム記録時の光路を利用してビットバイビット記録を行うことを特徴とする。
これにより、ホログラム記録とビットバイビット記録の光源とを共用することで、ビットバイビット記録との互換性を有し、さらに、記録する際の光路を共用し部品点数を削減するので、部品点数の少ない小型化が容易なホログラム記録およびビットバイビット記録を行うホログラム記録装置を実現できる。
その具体的な実施の形態として、ビットバイビット記録時の光路は、ホログラム記録時の参照光の光路を利用し、ビットバイビット記録における多層記録を行う際、記録前に前記焦点位置変更手段を用いて記録媒体上に結ぶ焦点位置を記録する層に合わせることを特徴とする。
これにより、焦点位置変更手段によりビットバイビット記録における多層記録を容易に行うことができ、また光路を共有するため、部品点数を削減でき、ホログラム記録およびビットバイビット記録を行うホログラム記録装置の小型化が容易に実現できる。
上記ホログラム記録用とビットバイビット記録用との光源はDVD記録用の光源であることを特徴とする。
これにより、DVD記録用の光源を利用することで、ホログラム記録、およびDVD記録が同一の光源で利用でき、記録の際の光路も共用するので、部品点数の少ない小型化が容易なホログラム記録およびDVD記録を行うホログラム記録装置を実現できる。
また、対物レンズと記録媒体の相対的な位置を、ホログラム記録用光源とは別の光源を用いて記録媒体上で反射した反射光に基づき制御することを特徴とする。
これにより、ホログラム記録用光源とは別の光源からの光が記録媒体上で反射した反射光を読み取ることで、対物レンズと記録媒体との相対的な位置を調整し、補正を行うことができる。
また、ビットバイビット方式との互換性を有するホログラム記録装置において、別の光源は、ビットバイビット記録用の光源であることを特徴とする。
これにより、位置制御用の光源として、ビットバイビット記録用の光源を使用し、位置制御専用の光源を別途必要としないため、部品点数の少ない小型化が容易なホログラム記録およびビットバイビット記録を行うホログラム記録装置を実現できる。
上記ビットバイビット記録用の光源はCD記録用の光源であることを特徴とする。
これにより、CD記録用の光源を利用し、CD記録時の光路を位置制御用の光路と共用するため、部品点数の少ない小型化が容易なホログラム記録およびCD記録を行うホログラム記録装置を実現できる。
本発明の他の1つは、ホログラム記録されている記録媒体上に参照光を照射して記録データを再生するホログラム再生装置であって、参照光を集光して記録媒体上に焦点を結ばせる対物レンズと、参照光の光路上に記録媒体上に結ぶ参照光の焦点位置を変更する焦点位置変更手段と、記録媒体から反射した再生光を受光して記録データを再生する再生手段とを具備する。
これにより、焦点位置変更手段が、記録媒体上に結ぶ参照光の焦点位置を変更させることにより、ホログラム記録により多重記録された記録情報を再生でき、再生光が、記録媒体の中の記録層底面に設けられた反射膜で反射される際、参照光と同一方向に反射され、再生手段に導かれることにより、ホログラム再生装置における光学部品の配置を一方方向に集約でき、小型化が容易なホログラム再生装置を実現できる。
その具体的な実施の形態として、焦点位置変更手段は参照光の光軸方向に移動させることを特徴とする。
これにより、焦点位置変更手段を参照光の光軸方向に動かすことにより、記録媒体上に結ぶ参照光の焦点位置を容易に変更し、焦点多重方式のホログラム再生装置が容易に実現できる。
また、焦点位置変更手段は、参照光の焦点位置を対物レンズの光軸に沿って変えることを特徴とする。
これにより、焦点位置変更手段が、参照光の焦点位置を対物レンズの光軸に沿って変えることにより、1つの対物レンズのみで、かつ短い光路長で、多重記録された記録媒体からの再生光を得ることができ、焦点多重方式のホログラム再生用の参照光を小さなスペースで形成できる。
さらに、偏光方向が互いに直交する直線偏光間に位相差を与える第2の波長板を具備し、参照光である第1の直線偏光を第2の波長板を介して、円偏光に変換し、記録媒体上に照射して再生光を発生させ、再生光は第2の波長板を介して第2の直線偏光に変換され、再生手段に第2の直線偏光を導くことを特徴とする。
これにより、第2の直線偏光である再生光が第1の直線偏光である参照光と同一光路に導かれても、再生手段に導かれるのは第2の直線偏光のみであるため、再生光の品質を維持しつつ、ホログラム再生装置における光学部品の配置を一方方向に集約でき、小型化が容易なホログラム再生装置を実現できる。
また、光源から出射された光を受ける第1のレンズを具備し、第1のレンズは焦点位置変更手段を備え、光源からの光を焦点位置変更手段を通過させることで参照光を生成し、記録媒体上で反射した再生光は参照光の光路から再生手段に導かれることを特徴とする。
これにより、焦点位置変更手段により参照光を生成し記録媒体上に導き、記録媒体から反射した再生光は参照光の光路を利用して再生手段に導かれるため、部品点数を削減し小型化が容易なホログラム再生装置を実現できる。
その具体的な実施の形態として、参照光は第1の直線偏光、再生手段に導かれる再生光は第1の直線偏光とは偏光方向の異なる第2の直線偏光であることを特徴とする。
これにより、参照光と再生光が同一光路に導かれ、干渉しても、再生手段に導かれるのは再生光のみであるため、再生光の品質を維持しつつ、ホログラム再生装置における光学部品の配置を一方向に集約でき、小型化が容易なホログラム再生装置を実現できる。
また、焦点位置は光軸方向に移動することを特徴とする。
これにより、レンズである焦点位置変更部を光軸方向に移動させるのみで、容易に記録媒体上に結ぶ参照光の焦点位置を変更することができる。
また、光源から出射された光から、参照光を分離する分離手段を具備する。
これにより、光源から出射された光から参照光を生成することができる。
上記分離手段は、再生光を反射し再生手段に導くことを特徴とする。
これにより、分離手段が、光源から出射された光から参照光を分離すると共に、記録媒体からの再生光を反射し再生手段に導くことにより、ホログラム記録に必要な参照光を分離する機能と記録媒体からの再生光を再生手段に導く機能とを1つの部品で併せ持つので、部品点数の少ない小型化が容易なホログラム再生装置を実現できる。
また、光源からの光を拡散または集光する第2のレンズを具備し、拡散または集光した光を第1のレンズにより平行光にすることを特徴とする。
これにより、光源からの光を拡散または集光することで光源からの光の大きさを自由に変えることができ、光学系が必要とする光の大きさに合わせることができる。
また、光源から出射された光の光路上に焦点位置変更手段を設け、光を通過させることで参照光を生成し、参照光により記録媒体上で反射した再生光を再生手段へ導くことを特徴とする。
これにより、入射した光をそのまま参照光として利用するため、容易に読み取りを行うことができる。
さらに、光源からの光を拡散または集光する第2のレンズと、拡散または集光した光を平行光にする平行レンズを具備する。
これにより、入射した光を拡散または集光し、それを平行光にすることで、入射した光の大きさを自由に変えることができ、光学系が必要とする光の大きさを合わせることができる。
また、光を集光する集光レンズと、不要光を遮断する遮断手段とを具備し、集光レンズは再生光の光路上に設け、遮断手段は集光レンズにより集光される再生光の焦点位置に設けることを特徴とする。
これにより、集光レンズで集光される再生光の焦点位置に遮断手段を設けることにより、該当する再生光と焦点位置が異なる他のホログラムからの再生光は遮断され、該当する再生光のみを再生手段に導くことができ、再生光の質を向上させることができる。
また、ホログラム再生用の光源をビットバイビット再生用の光源として利用し、ビットバイビット記録を行った記録媒体のデータを再生することを特徴とする。
これにより、ホログラム再生とビットバイビット再生の光源とを共用することで、ビットバイビット再生との互換性を有し、さらに、再生する際の光路を共用し部品点数を削減するので、部品点数の少ない小型化が容易なホログラム再生およびビットバイビット再生を行うホログラム再生装置を実現できる。
その具体的な実施の形態として、ビットバイビット再生時の光路は、ホログラム再生時の参照光の光路を利用し、ビットバイビット記録により多層記録された記録データを再生する際、再生前に焦点位置変更手段を用いて記録媒体上に結ぶ焦点位置を再生する層に合わせることを特徴とする。
これにより、焦点位置変更手段によりビットバイビット記録において多層記録された記録データを再生することができ、また光路を共有するため、部品点数を削減でき、ホログラム再生およびビットバイビット再生を行うホログラム再生装置の小型化が容易に実現できる。
その具体的な実施の形態として、ビットバイビット再生はDVD再生であり、ホログラム再生用とビットバイビット再生用との光源はDVD再生用の光源であることを特徴とする。
これにより、DVD再生用の光源を利用することで、ホログラム再生、およびDVD再生が同一の光源で利用でき、また再生の際の光路も共用するので、部品点数の少ない小型化が容易なホログラム再生およびDVD再生を行うホログラム再生装置を実現できる。
また、焦点位置変更手段により集光される再生光の焦点位置に不要光を遮断する遮断手段を設けたことを特徴とする。
これにより、焦点位置変更手段により集光される再生光の焦点位置に不要光を遮断する遮断手段を設けたことにより、ビットバイビット記録により多層記録された記録媒体から目的とする層の再生光のみを再生手段に導くので、再生光の質を向上させることができる。
上記第1の直線偏光、第2の直線偏光はいずれか一方がP偏光、他方がS偏光であることを特徴とする。
これにより、偏光方向が互いに直交する2種類の直線偏光を用いることにより、参照光と再生光との光路上での不要な干渉を避けることができる。
また、対物レンズと記録媒体の相対的な位置を、ホログラム再生用光源とは別の光源を用いて記録媒体上で反射した反射光により位置制御を行うことを特徴とする。
これにより、別の光源からの光が記録媒体上で反射した反射光を読み取ることで、対物レンズと記録媒体との相対的な位置を調整し、補正を行うことができる。
また、ビットバイビット方式との互換性を有するホログラム再生装置において、別の光源は、ビットバイビット再生用の光源であることを特徴とする。
これにより、位置制御用の光源として、ビットバイビット再生用の光源を使用し、位置制御用としての光源を別途必要としないので、部品点数の少ない小型化が容易なホログラム再生装置を実現できる。
その具体的な実施の形態として、ビットバイビット再生用の光源はCD再生用の光源であることを特徴とする。
これにより、CD再生用の光源を利用し、CD再生時の光路を位置制御用の光路と共用するため、部品点数の少ない小型化が容易なホログラム再生装置を実現できる。
本発明の他の1つは、情報光に参照光を干渉させて記録媒体上に干渉縞を記録、または記録媒体に記録されたデータを再生するホログラム記録再生装置であって、情報光と参照光とを集光して記録媒体上に焦点を結ばせる対物レンズと、参照光の光路上に記録媒体上に結ぶ参照光の焦点位置を変更する焦点位置変更手段と、参照光により記録媒体から反射した再生光を受光して記録データを再生する再生手段とを具備し、記録データを記録媒体上に記録する場合、焦点位置変更手段によって焦点位置を変更した参照光を情報光に干渉させて記録媒体上に記録データを記録させ、一方、記録媒体から記録データを再生する場合は、焦点位置変更手段によって焦点位置を変更した参照光を記録媒体上に照射させると共に記録媒体からの反射光である再生光を情報光と同一経路を用いて再生手段に導くことを特徴とする。
これにより、焦点位置変更手段が、記録媒体上に結ぶ参照光の焦点位置を変更させることにより、対物レンズで集光される情報光が記録媒体に結ぶ焦点位置と、参照光が記録媒体に結ぶ焦点位置とが相対的に変わり干渉縞を変えることができ、参照光の焦点を変えることにより多重記録を行う焦点多重方式のホログラム記録および再生を行うことができる。
また、記録時の情報光の光路を再生時の再生光の光路として利用し光路を共用するため、部品点数の少ない小型化が容易なホログラム記録再生を行うホログラム記録再生装置を実現できる。
上記ホログラムを記録および/または再生を行う装置を情報機器に搭載することができる。
以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。
(実施例1)
図1に光源からの光に対し、分光前に焦点位置変更手段を用いるホログラム記録再生装置について示す。なお、記録再生装置は記録装置および再生装置を含んだものである。
図1に光源からの光に対し、分光前に焦点位置変更手段を用いるホログラム記録再生装置について示す。なお、記録再生装置は記録装置および再生装置を含んだものである。
図1は、ホログラム記録再生装置の光ヘッドの主要部の構成図であり、図1においてレーザ光を発振する光源1、入射したレーザ光に対して記録データを付与する機能を持ち格子状に配列された多数の画素で構成される反射型の空間光変調器(以下SLMとする)2、再生手段であり再生光を読み取るCCDカメラ3、入射したレーザ光の位相差を90度にする1/4波長板(以下QWPとする)4、対物レンズ5、レンズ6、分離手段であり特定の波長のレーザ光の偏光により透過率と反射率とを変える偏光ビームスプリッタ(以下PBSとする)7、反射膜を設けた透過ガラス8、ミラー9により構成され、記録および再生位置に記録媒体10が配置されている。
また、レンズ6b、6cは1組のレンズであり、6bは焦点位置変更手段であり、入射するレーザ光の光軸に沿って移動するようになっている。
ここで、PBS7はS偏光を透過し、P偏光を反射するようになっており、レンズ6cから入射したレーザ光をすべて反射するように反射膜が設けられている。
上記構成における記録時の動作について図2に示す。
光源1から発振されたレーザ光はS偏光であり、発振されたレーザ光は、レンズ6aにより拡大され、拡大されたレーザ光は、レンズ6b、6cにより平行光にされる。
これにより、レンズ6a、6b、および6cによりレーザ光のスポットサイズを自由に変更することができ、光学系が必要とするスポットサイズに合わせることができる。
ここで、レンズ6bは入射したレーザ光の光軸上を移動し、対物レンズ5に導くレーザ光のスポットサイズを変化させることで、対物レンズ5で記録媒体10に集光させるレーザ光の焦点位置を記録媒体10の厚み方向に変化させるようになっている。
これにより、レンズ6bを光軸方向に動かすことにより記録媒体10に結ぶ参照光の焦点位置を変更し、焦点多重方式のホログラム記録装置が容易に実現できる。
このとき、レンズ6bを通過したレーザ光を参照光として用い、レンズ6cを通過したレーザ光を情報光として用いる。
これにより、レンズ6b、6cにレーザ光を入射することで参照光と情報光を生成することができる。
まず、情報光はレンズ6cを通過後、PBS7に設けられた反射膜、ミラー9bで反射し、SLM2に入射する。
SLM2に進行した情報光はSLM2で反射すると共にホログラム記録する記録データを付与され、この記録データが付与された情報光は、ミラー9a、透過ガラス8に設けられた反射膜に反射し、記録媒体10に導かれる。
これにより、情報光はSLM2で反射させると同時に情報光に記録データを付与しホログラム記録データを有する情報光を生成できる。
その後、情報光はQWP4を通過することでS偏光から円偏光に変換され、対物レンズ5により記録媒体10の記録面底面に集光される。
一方、参照光はレンズ6bを通過した後、PBS7、透過ガラス8を透過し、ミラー9bにより反射され、QWP4を通過することでS偏光から円偏光に変換され、対物レンズ5により記録媒体10に集光される。
対物レンズ5により集光された情報光と参照光は干渉し、記録媒体10の中の記録層に干渉縞11として記録される。
ここで、情報光と参照光との干渉によるホログラム記録の一例について図3に示す。図3において、記録媒体10に記録層12が設けてあり、記録層12底面には入射したレーザ光を反射する反射層13があり、Aは情報光、Bは参照光である。
なお、記録媒体10は上記構成に加え、記録層12の表面に保護膜を設けても良い。
図3は参照光の焦点位置を(a)記録媒体10の表面近傍、(b)記録層12中の干渉を示す図である。
図3において、参照光の焦点位置が異なるため、情報光と参照光による干渉は、干渉縞11a、11b示すように干渉領域が異なる。そのため、参照光の焦点位置を変えると干渉11も変化する。
これにより、参照光の焦点位置を変えることで情報光と参照光の干渉領域を変えることができ、多重記録を行うことができる。
以上のようにホログラム記録において、参照光の焦点位置をレンズ6bを用いて変えることにより、対物レンズ5で集光される情報光が記録媒体に結ぶ焦点位置と、参照光が記録媒体に結ぶ焦点位置とが相対的に変わり干渉縞を変えることができ、参照光の焦点位置を変えることにより多重記録を行う焦点多重方式のホログラム記録を行うことができる。
また、参照光の光路上にレンズ6bを設けるだけで多重記録を行うことができるため、多重記録を行うための余分なスペースを必要とせず、ホログラム記録装置の小型化を実現できる。
また、PBS7により情報光と参照光が分離されるまで光路を共用しているため、部品点数の少ない小型化が容易なホログラム記録装置を実現できる。
記録媒体に記録された情報光を再生する際の動作を図4、5に示す。
まず図4において、光源1からS偏光のレーザ光を発振し、レーザ光はレンズ6aにより拡大され、拡大されたレーザ光は、レンズ6b、6cにより平行光にされる。
これにより、レンズ6a、6b、および6cによりレーザ光のスポットサイズを自由に変更することができ、光学系が必要とするスポットサイズに合わせることができる。
ここで、レンズ6bは入射したレーザ光の光軸上を移動し、対物レンズ5に導くレーザ光のスポットサイズを変化させることで、対物レンズ5で記録媒体10に集光されるレーザ光の焦点位置を記録媒体10の厚み方向に変化させるようになっている。
このとき、レンズ6bを通過したレーザ光を参照光として用い、レンズ6cを通過した光はPBS7に設けられた反射膜により反射し、SLM2に入射するが、SLM2によりレーザ光は遮断され、記録媒体10に導かれることはない。
一方、参照光はレンズ6bを通過した後、PBS7、透過ガラス8を透過し、ミラー9bにより反射され、QWP4を通過することでS偏光から円偏光に変換され、対物レンズ5により記録媒体10に集光される。
記録媒体10で反射される再生光について図5に示す。
参照光は記録媒体10上に設けられた反射層13により反射される際、記録層12内に記録されている干渉縞11により、記録したときの情報光である再生光が生成され、対物レンズ5、QWP4に導かれる。
ここで、発生した再生光は円偏光であり、QWP4を通過するとP偏光に変換される。
このP偏光となった再生光は、ミラー9b、透過ガラス8を通過し、PBS7により反射され、レンズ6dにより集光され、CCDカメラ3で再生光が読み取られる。
これにより、P偏光のみが記録媒体10へ導かれるため、同一光路に参照光と再生光を導いても、再生光の品質を維持することができ、ホログラム再生装置における光学部品の配置を一方向に集約でき、小型化が容易なホログラム再生装置を実現できる。
以上のようにホログラム再生において、レンズ6bを用いて参照光の焦点位置を変更させることにより、多重記録されたホログラム記録を再生でき、再生光が、記録媒体10の中の記録層12底面に設けられた反射層13で反射される際、参照光と同一方向に反射され、CCDカメラ13に導かれることにより、ホログラム再生装置における光学部品の配置を一方方向に集約でき、小型化が容易なホログラム再生装置を実現できる。
また、PBS7により情報光と参照光が分離されるまで光路を共用しているため、部品点数の少ない小型化が容易なホログラム記録装置を実現できる。
さらにPBS7は参照光を透過し、再生光を反射する機能を同時に果たすため、部品点数の少ない小型化が容易なホログラム再生装置を実現できる。
なお、本実施例の構成はこの限りではなく、例えば透過型SLMを用いる、ミラー9を用いずPBS7を用いる等様々な構成が考えられる。
また、再生手段においてもCCDカメラ3以外にもCMOSカメラが考えられ、情報光を読み取れるものならば良い。
また、PBS7の形状はプレート型となっているが、PBS7が直方体である他の形状のPBS7を用いても良い。
また、透過ガラス8、ミラー9はPBS7を用いて構成しても良い。
また、光源1としてS偏光のレーザ光を使用しているがP偏光のレーザ光でも同様に実現できる。
さらに、焦点位置変更手段として、印加する電圧により焦点位置が変化する液晶レンズのような、任意に焦点距離を変えることができる焦点可変レンズを用いることで、記録媒体10に集光する焦点位置を変えるために必要なレンズ6bの移動スペースを必要とせず、より小型化できる。
また、上記液晶レンズを用いた際、一体型のレンズ6b、6cを構成することができる。
(実施例2)
実施例2は、光源からの光に対し分光後に焦点位置変更手段を用いるホログラム記録再生装置の光ヘッドの主要部の構成について示す。なお、実施例1と同一構成部分については便宜上同一符号を付し、その具体的説明は実施例1のものを援用する。
実施例2は、光源からの光に対し分光後に焦点位置変更手段を用いるホログラム記録再生装置の光ヘッドの主要部の構成について示す。なお、実施例1と同一構成部分については便宜上同一符号を付し、その具体的説明は実施例1のものを援用する。
図6において、SLM2、CCDカメラ3、対物レンズ5、レーザ光を発振する光源14、偏光方向が互いに直交する直線偏光間の位相差を180度にし、変換のON、OFFが切り替え可能な液晶1/2波長板(以下L.C.HWPとする)15、偏光方向が互いに直交する直線偏光間の位相差を90度にする1/4波長板(以下QWPとする)16、レンズ17、分光手段であり特定の波長のレーザ光の偏光により透過率と反射率とを変える偏光ビームスプリッタ(以下PBSとする)18、レンズ17eとレンズ17fとの間にある遮断手段であるピンホール19、レーザ光の光量を検知する前光モニタ20、入射してきたレーザ光を分光する透過型回折光学素子21、複数のレーザ光を検知するPDIC(Photo Detector IC)22により構成され、記録および再生位置に記録媒体10が配置されている。
また、光源14は2種類あり、光源14aはS偏光で波長λ1のレーザ光、光源14bはS偏光で波長λ2のレーザ光を発振する。
ここで、波長λ1において、PBS18a、18bはS偏光を反射し、P偏光を透過するようになっており、PBS18c、18dは、一定の割合で透過および反射をするようになっており、本実施例では、PBS18cは、S偏光、P偏光ともに50%を透過、50%を反射するようになっており、PBS18dはS偏光10%を透過、90%を反射するようになっている。
また、波長λ2において、本実施例では、PBS18aは、P偏光を透過するようになっており、PBS18cは、すべての光を透過するようになっており、PBS18dは、S偏光を90%を透過、10%を反射し、また、P偏光を反射するようになっている。
なお、上記透過および反射の割合は任意に定めることができ、構成する光学系により適宜決めるものであり、この限りではない。
上記構成における記録時の動作について図7に示す。
光源14aから発振された波長λ1のレーザ光はON状態であるL.C.HWP15を透過する際、レーザ光を例えばS偏光成分が50%、P偏光成分が50%となるように変換する。
なお、上記割合は任意に定めることができ、構成する光学系により適宜決めるものであり、この限りではない。
この変換したレーザ光はレンズ17a、17bにより拡散または収束され、PBS18aに入射し、入射したレーザ光のS偏光成分は反射、P偏光成分は透過し、光路が分離され、S偏光を参照光、P偏光を情報光として用いる。
これにより、S偏光成分とP偏光成分に変換したレーザ光を、PBS18aにより分離し、別々の光路に分けることができる。
まず、P偏光からなる情報光は、PBS18a、18bを透過し、SLM2に導かれ、この際、QWP16aを透過するため、情報光はP偏光から円偏光に変換される。
この円偏光である情報光はSLM2で反射すると同時に記録データが付与され、反射した後再びQWP16aにより円偏光からS偏光に変換される。
これにより、SLM2を反射させると同時に情報光に記録データを付与しホログラム記録データを有する情報光を生成できる。
S偏光に変換され記録データを有する情報光は、PBS18bで反射し、情報光はレンズ17e、17fにより拡大または集光されるが、レンズ17eにより集光される情報光の焦点位置にピンホール19が設けてあり、回折等により発生した不要光はピンホールのある位置では集光しないため、不要光はカットされ情報光のみが導かれる。
これにより、レンズ17eで集光される情報光の焦点位置にピンホール19を設けることにより、情報光と焦点位置が異なる散乱光等の不要なレーザ光は遮断され、記録データを有する情報光のみを光路に導くことができ、ホログラム記録を正確に行うことができる。
その後、S偏光である情報光は、PBS18cで50%が反射し、QWP16bに導かれる。
一方参照光は、PBS18aを反射した後、レンズ17i、17jにより拡散又は集光されるが、レンズ17iは参照光の光軸上に移動可能であり、移動することでPBS18dに入射する光源のスポットサイズを変更している。
PBS18dに入射した参照光は、10%を透過し、透過した参照光はレンズ17kで集光され前光モニタ20で光量が読みとられ、ここで読み取った光量は光源14aの光量の調整に用いられ、PBS18dにより50%反射した参照光は、PBS18cを50%透過し、QWP16cに導かれる。
QWP16cに導かれる情報光と参照光は同一光路を通過し、参照光は情報光より記録媒体10の入射面側で焦点位置を取るようにレーザ光が収束している。
その後、QWP16bによりS偏光から円偏光に変換され、対物レンズ5により記録媒体10に集光される。
ここで、ホログラム記録時に行われている記録媒体10の位置を制御するサーボ制御について図8に示す。
サーボ制御には光源14bから波長λ2のS偏光のレーザ光を発振し、レンズ17lを介してPBS18dで10%を反射し、そのレーザ光はレンズ17kを介して、前光モニタ20に導かれ、前光モニタ20で読み取った光量により光源14bの光量調整を行う。
一方、PBS18dを透過したレーザ光はPBS18cを透過し、QWP16bにより円偏光に変換され、対物レンズ5により記録媒体10の底面に集光される。
上記集光された光は記録媒体10の底面に設けられた反射膜で反射し、反射したレーザ光はQWP16bによりP偏光へと変換され、PBS18cを透過し、PBS18dで90%反射され、レンズ17j、17iで拡散または集光され、PBS18aを介して、透過型回折光学素子21に導かれる。
その後、レーザ光は、透過型回折光学素子21により複数のレーザ光に分けられ、レンズ17h、17gによりPDIC22に集光される。
このPDIC22が読み取ったレーザ光により各種サーボ制御が行われる。
これにより、光源14bのレーザ光から記録媒体10で反射した光を前光モニタ20で読み取ることで、記録媒体10の位置の補正を行うことができる。
記録媒体10におけるレーザ光の干渉について図9に示すように、記録媒体10の底面にはアクセス位置制御のための案内溝23が設けてあり、参照光Bの焦点位置が(a)記録層12の表面、(b)記録層12の中の図である。
なお、記録媒体10で反射した情報光と参照光の干渉領域は実施例1と同様に同じである。
また、記録媒体10は上記構成に加え、記録層12の表面に保護膜を設けても良い。
図9に示すように、情報光Aの焦点位置は記録層12の底面の反射層13で一定であり、参照光Bの焦点位置が異なるため情報光Aと参照光Bの干渉縞11e、11fの干渉領域が異なり、レンズ17iを移動させることで、対物レンズに入射する参照光のスポットサイズが変化し、焦点位置が変化することによるものである。
これにより、レンズ17iを光軸方向に動かすことにより記録媒体10に結ぶ参照光の焦点位置を変更することで、情報光と参照光の干渉縞を変えることができ、焦点多重方式のホログラム記録装置が容易に実現できる。
また、光源14bから発振された波長λ2のレーザ光は、波長λ1が反射するように設けられた反射層13を透過し、記録媒体10の底面に設けてある反射膜で反射されると同時に案内溝23を読み取るようになっており、この反射光をPDIC22で読み取ることにより、サーボ制御を行う。
以上のようにホログラム記録において、参照光の焦点位置をレンズ17iを用いて変えることにより、対物レンズ5で集光される情報光が記録媒体に結ぶ焦点位置と、参照光が記録媒体に結ぶ焦点位置とが相対的に変わり干渉縞を変えることができ、参照光の焦点位置を変えることにより多重記録を行う焦点多重方式のホログラム記録を行うことができる。
また、参照光の光路上にレンズ17iを設けるだけで多重記録を行うことができるため、多重記録を行うための余分なスペースを必要とせず、ホログラム記録装置の小型化を実現できる。
また、情報光と再生光の光路を平行に構成することにより、余分なスペースを削減でき小型化が容易なホログラム装置が実現できる。
また、複数のレンズ17によりレーザ光のスポットサイズを自由に変更することができ、光学系が必要とするスポットサイズに合わせることができる。
記録媒体に記録された情報光を再生する際の動作を図10、11に示す。
まず図10において、光源14aからS偏光であるレーザ光を発振し、レーザ光はOFF状態のL.C.HWP15を透過するため、S偏光のままであり、記録時の参照光の光路を通過しながら記録媒体10に導かれる。
これにより、入射したレーザ光をそのまま参照光として利用し、容易に読み取りを行うことができる。
そして、QWP16bを透過し、円偏光となった後に対物レンズ15により集光された参照光は記録層12に入射し、反射膜13で反射すると同時に干渉縞で回折することより再生光が発生する。
その後図11に示すように、再生光は円偏光からQWP16bを通過することによりP偏光となり、PBS18cにより50%反射され、記録時と同様にピンホール19により、記録層12に記録されている他の干渉面からの再生光を遮断し、目的の再生光のみをPBS18bに導く。
これにより、レンズ17fで集光される再生光の焦点位置にピンホール19を設けることにより、該当する再生光と焦点位置が異なる他のホログラムからの再生光は遮断され、該当する再生光のみを導くことができ、再生光の質を向上させることができる。
上記再生光は、PBS18bを透過し、CCDカメラ3に導かれ、その際、レンズ17c、17dにより拡散または収束される。
その後、CCDカメラ3に導かれた再生光は、CCDカメラ3によりその情報を読み取る。
以上のようにホログラム再生において、レンズ17iを用いて参照光の焦点位置を変更させることにより、多重記録されたホログラム記録を再生でき、再生光が、記録媒体10の中の記録層12底面に設けられた反射層13で反射される際、参照光と同一方向に反射され、CCDカメラ3に導かれることにより、ホログラム再生装置における光学部品の配置を一方方向に集約でき、小型化が容易なホログラム再生装置を実現できる。
また、複数のレンズ17によりレーザ光のスポットサイズを自由に変更することができ、光学系が必要とするスポットサイズに合わせることができる。
また、上記ホログラム記録再生装置において、記録時の情報光の光路を再生時の再生光の光路として利用し光路を共用するため、部品点数の少ない小型化が容易なホログラム記録再生を行うホログラム記録再生装置を実現できる。
なお、再生時にもサーボ制御は記録時と同様に行われている。
また、実施例2の構成は、実施例1と同様に図示する光学系に限らず、透過型SLMを用いる、PBSの形状を変える、液晶レンズを用いる等変更可能である。
また、実施例1においても、サーボ制御、光量制御は同様に行うことができる。
(実施例3)
実施例3はCD、DVD、Blu−ray Disc(以下BDとする)と互換性を持つホログラム記録再生装置に関するものであり、ホログラム記録再生とDVD記録再生の光源を共用し、ホログラム記録再生時のサーボ制御とCD記録再生の光源を共用するものである。なお、実施例1、2と同一構成部分については便宜上同一符号を付し、その具体的説明は実施例1、2のものを援用する。
実施例3はCD、DVD、Blu−ray Disc(以下BDとする)と互換性を持つホログラム記録再生装置に関するものであり、ホログラム記録再生とDVD記録再生の光源を共用し、ホログラム記録再生時のサーボ制御とCD記録再生の光源を共用するものである。なお、実施例1、2と同一構成部分については便宜上同一符号を付し、その具体的説明は実施例1、2のものを援用する。
図12において、ホログラム、DVD、CD用の対物レンズ5a、レンズ17e、17f間のピンホール19a、レンズ17i、17j間のピンホール19bを設け、ピンホール19bはレンズ17iと一体化され同時に移動するようになっている。
さらに、BD記録再生を行うため、S偏光の波長λ3のレーザ光を発振する光源14c、BD記録再生時の光路上に対物レンズ5b、QWP16c、PBS18e、入射するレーザ光の波長により反射または透過するビームスプリッタ(以下BSとする。)23を設けている。
また、光源14aの波長λ1=650nmとしホログラム記録再生とDVD記録再生、光源14bの波長λ2=780nmとしホログラム記録再生時のサーボ制御とCD記録再生、光源14cの波長λ3=405nmとしBD記録再生の光源として使用する。
さらに、記録媒体10は記録方式に応じてホログラム記録媒体10a、BD記録媒体10b、DVD記録媒体10c、CD記録媒体10dに分けられる。
ここで、PBS18は波長λ3においても透過率と反射率が設定され、PBS18aはS偏光を反射、P偏光を透過し、PBS18dはS偏光、P偏光を透過し、PBS18eはS偏光を10%を透過、90%を反射し、P偏光を反射するようになっている。
また、PBS18eは波長λ1、λ2のレーザ光は透過するようになっている。
また、BS23は波長λ1のレーザ光を透過し、波長λ3のレーザ光を反射するようになっている。
なお、上記透過および反射の割合は任意に定めることができ、構成する光学系により適宜決めるものであり、この限りではない。
まず、ホログラム記録および再生は、光源14aからの波長λ1のレーザ光が発振され、発振されたレーザ光はBS23を透過し、L.C.HWP15に導かれ実施例2と同様に動作し、ホログラム記録媒体10a対し記録再生される。
次に、BD記録および再生を以下に示し、図13を用いてBD記録時の動作を説明する。
まず、光源14cから波長λ3、S偏光であるレーザ光が発振される。発振されたレーザ光はBS23により反射され、L.C.HWP15に入射する。
BD記録時において、L.C.HWP15はOFFの状態であり、透過したレーザ光の偏光成分は変化せず、S偏光のまま透過する。
L.C.HWP15を透過したレーザ光はレンズ17a、17b、PBS18a、レンズ17i、17jと順にホログラム記録時の参照光の光路を通る。
このとき、ホログラム記録時に焦点位置変更手段として用いたレンズ17iを移動させることで多層記録の際の焦点位置を決定するようになっており、決定後記録媒体10bに記録される。
これにより、レンズ17iを用いることで記録媒体10bに集光する焦点位置を変更でき、BDの多層記録を容易に実現できる。
なお、対物レンズ5bを光軸方向に移動させることで、記録媒体10bに集光する焦点位置を変更してもよい。
その後、PBS18dに入射した波長λ3のレーザ光は、透過しPBS18eに導かれる。
PBS18eに導かれたレーザ光は、10%透過し前光モニタ20に導かれ光源14cの光量調整に用いられ、残りの90%が反射し、QWP16cに導かれる。
QWP16cにより入射したレーザ光はS偏光から円偏光に変換され、対物レンズ5bにより、BD記録媒体10bに集光され記録される。
これにより、BD記録において、ホログラム記録時の参照光の光路を用いることで、レンズ17iによりBDの多層記録を容易に行うことができ、また光路を共有するため、部品点数を削減でき、ホログラム記録およびBD記録を行う記録装置の小型化が容易に実現できる。
次に図14を用いてBD再生時の動作を説明する。再生時に光源14cから発振されるレーザ光は記録時と同じ光路を通りBD記録媒体10bに導かれ、BD記録媒体10bから再生光として反射される。
この再生光はQWP16cにより円偏光からP偏光に変換され、PBS18eで反射し、PBS18dを透過してレンズ17j、17iにより拡散または集光される。
このとき、複数層あるBD記録媒体10bからはターゲット層以外からの再生光も再生しうるが、ターゲット層からの再生光がレンズ17jにより集光される焦点位置にピンホール19bが設けられているため、ピンホール19bの位置で集光しない他層の再生光は遮断される。
この再生光は、PBS18aを介して、透過型回折光学素子21に導かれ、透過型回折光学素子21により複数の再生光に分けられ、レンズ17h、17gによりPDIC22に集光される。
これにより、多層記録されたBD記録媒体10bから反射されるターゲット層以外の再生光を遮断し、ターゲット層の再生光のみを再生するため、再生光の質を向上させることができる。
このPDIC22が読み取ったレーザ光により記録データが再生されると共に各種サーボ制御が行われる。
これにより、BD再生において、ホログラム再生時の参照光の光路を用いるため、部品点数を削減でき、ホログラム再生およびBD再生を行う再生装置の小型化が容易に実現できる。
また、レンズ17iを用いることで記録媒体10bに集光する焦点位置を変更でき、多層記録されたBD記録媒体10bの記録データの再生を容易に実現できる。
なお、対物レンズ5bを光軸方向に移動させることで、記録媒体10bに集光する焦点位置を変更してもよい。
また、BD記録時にも記録するレーザ光が記録媒体10bで反射し、その反射光が再生時の光路に同様に導かれているため、PDIC22が読み取ったデータを用いて上記サーボ制御が同様に行われている。
次にDVD記録および再生を以下に示し、図15を用いてDVD記録時の動作を説明する。
DVD記録時の光路はホログラム記録時の参照光の光路と同じであり、焦点位置変更手段であるレンズ17iにより、2層記録時の切り替えを行う。
これにより、DVD記録において、ホログラム記録時の参照光の光路を用いるため、部品点数を削減でき、ホログラム記録およびDVD記録を行う記録装置の小型化が容易に実現できる。
また、レンズ17iを用いることで記録媒体10cに集光する焦点位置を変更でき、DVDの2層記録を容易に実現できる。
なお、対物レンズ5aを光軸方向に移動させることで、記録媒体10cに集光する焦点位置を変更してもよい。
DVD再生時は、DVD記録時と同様に光源14aから発振されたレーザ光を記録媒体10cに導き、図16に示すような再生光路をとる。
記録媒体10cにより生成された円偏光である再生光は、QWP16bにより円偏光からP偏光に変換される。
P偏光に変換された再生光は、PBS18cを50%透過し、PBS18dを反射し、レンズ17j、17iにより拡散または集光される。
このとき、複数層あるDVD記録媒体10cからはターゲット層以外の再生光も再生されるが、ターゲット層からの再生光がレンズ17jにより集光される焦点位置にピンホール19bが設けられているため、ピンホール19bの位置で集光しない他層の再生光は遮断される。
この再生光は、PBS18aを介して、透過型回折光学素子21に導かれ、透過型回折光学素子21により複数の再生光に分けられ、レンズ17h、17gによりPDIC22に集光される。
これにより、2層記録されたDVD記録媒体10cから反射されるターゲット層以外の再生光を遮断し、ターゲット層の再生光のみを再生するため、再生光の品質を向上させることができる。
このPDIC22が読み取ったレーザ光により記録データが再生されると共に各種サーボ制御が行われる。
これにより、DVD再生において、ホログラム再生時の参照光の光路を用いるため、部品点数を削減でき、ホログラム再生およびDVD再生を行う再生装置の小型化が容易に実現できる。
また、レンズ17iを用いることで記録媒体10cに集光する焦点位置を変更でき、2層記録されたDVD記録媒体10cの記録データの再生を容易に実現できる。
なお、対物レンズ5aを光軸方向に移動させることで、記録媒体10bに集光する焦点位置を変更してもよい。
また、DVD記録時にも記録するレーザ光が記録媒体10cで反射し、その反射光が再生時の光路に同様に導かれているため、PDIC22が読み取ったデータを用いて上記サーボ制御が同様に行われている。
また、DVD記録再生とホログラム記録再生との光源を共用する場合において、DVD記録再生時のレーザ光の損失を減らすため、情報光よりDVD記録再生時に用いる参照光の割合を多くする方が望ましい。
最後にCD記録および再生を以下に示し、図17を用いてCD記録再生時の動作を説明する。
CD記録再生時の光路はサーボ制御の光路と同じであり、光源14bからのレーザ光をCD記録媒体10dに集光させることで記録し、光源14bから記録媒体10dに入射し反射したレーザ光をPDIC22で読み取ることで再生を行っている。
このとき、PDIC22で記録データを読み取ると同時にその読み取ったデータによりサーボ制御を行っている。
また、記録時にも記録するレーザ光がCD記録媒体10dで反射し、その反射光が再生時の光路に同様に導かれているため、PDIC22が読み取ったデータを用いて上記サーボ制御が同様に行われている。
なお、光源14bをホログラム記録再生のサーボ制御とCD記録再生と共用するため、ホログラム記録媒体10aの底面は、CD記録媒体10dの底面と同じ位置になるようにしてある。
これにより、ホログラム記録再生装置のサーボ制御用の光源14bを用い、CD記録再生の光路を共有することで、部品点数を増やすことなくホログラム記録再生装置において、CDの記録再生を行うことができる。
なお、ホログラム記録再生装置に、CD、DVD、BD記録再生の3つを必ずしも備える必要なく、いずれか1つと光源または光路を共有することでも有用である。
また、光源14aは、DVD記録再生用の光源である必要はなく、他の記録再生用の光源を利用してもよい。
また、本実施例1〜3のホログラム記録および/または再生装置を、記録媒体10に録画するレコーダやPC等の情報機器に搭載することが可能である。
本発明のホログラム記録装置およびホログラム再生装置は、ホログラム記録再生を行う記録および/または再生装置、また上記装置を備えたレコーダやPC等の情報機器に有用である。
1,14 光源
2 空間光変調器(SLM)
3 再生手段(CCDカメラ)
4,16 第2の波長板(QWP)
5 対物レンズ
6b,17i 焦点位置変更手段(レンズ)
7 分離手段(PBS)
10 記録媒体
15 第1の波長板(L.C.HWP)
18 分光手段(PBS)
19 遮断手段(ピンホール)
2 空間光変調器(SLM)
3 再生手段(CCDカメラ)
4,16 第2の波長板(QWP)
5 対物レンズ
6b,17i 焦点位置変更手段(レンズ)
7 分離手段(PBS)
10 記録媒体
15 第1の波長板(L.C.HWP)
18 分光手段(PBS)
19 遮断手段(ピンホール)
Claims (45)
- 情報光に参照光を干渉させて記録媒体上に干渉縞を記録するホログラム記録装置であって、前記情報光と前記参照光とを集光して記録媒体上に焦点を結ばせる対物レンズと、前記参照光の光路上に前記記録媒体上に結ぶ前記参照光の焦点位置を変更する焦点位置変更手段とを具備するホログラム記録装置。
- 前記焦点位置変更手段は前記参照光の光軸方向に移動させることを特徴とする請求項1記載のホログラム記録装置。
- 前記焦点位置変更手段は、前記参照光の焦点位置を前記対物レンズの光軸に沿って変えることを特徴とする請求項1記載のホログラム記録装置。
- 光を変調させる空間光変調器を具備し、入射した前記情報光に対して記録データを付与することを特徴とする請求項1記載のホログラム記録装置。
- 前記空間光変調器は入射した前記情報光を反射して記録データを付与することを特徴とする請求項4記載のホログラム記録装置。
- 前記空間光変調器は入射した前記情報光を透過して記録データを付与することを特徴とする請求項4記載のホログラム記録装置。
- 光源から出射された光を受ける第1のレンズを具備し、前記第1のレンズは焦点位置を変更する焦点位置変更部と焦点位置を固定する焦点位置固定部とからなり、前記光を前記焦点位置変更部を通過させることで前記参照光を生成する一方、前記光を焦点位置固定部を通過させることで前記情報光を生成し、前記焦点位置変更部が前記焦点位置変更手段を構成することを特徴とする請求項1記載のホログラム記録装置。
- 前記焦点位置変更部は光軸方向に移動することを特徴とする請求項7記載のホログラム記録装置。
- 前記レンズを通過して生成された前記情報光と前記参照光との光路を分離する分離手段を設けたことを特徴とする請求項7記載のホログラム記録装置。
- 光源からの光を拡散または集光する第2のレンズを具備し、前記第1のレンズは、前記拡散または集光した光を平行光にすることを特徴とする請求項7記載のホログラム記録装置。
- 光源からの光を2つの光路に分ける光学手段を設け、2つに分けられた光路の一方に前記焦点位置変更手段を設け、前記光源からの光を前記焦点位置変更手段を有する一方の光路を通過させることで前記参照光を生成する一方、前記光源からの光を他方の光路を通過させることで前記情報光を生成することを特徴とする請求項1記載のホログラム記録装置。
- 光源からの光を2つの光路に分ける光学手段を、入射した光を第1の直線偏光と第2の直線偏光とに変換する第1の波長板と、前記第1の直線偏光を透過させ前記第2の直線偏光を反射する分光手段とから構成したことを特徴とする請求項11記載のホログラム記録装置。
- 前記第1の直線偏光、前記第2の直線偏光はいずれか一方がP偏光、他方がS偏光であることを特徴とする請求項12記載のホログラム記録装置。
- 前記光学手段は第2の直線偏光の光路を第1の直線偏光の光路に対して平行になるように反射する反射手段を具備することを特徴とする請求項12記載のホログラム記録装置。
- 入射した光を拡散または集光する第2のレンズと、前記拡散または集光した光を平行光にする平行レンズを具備する請求項11記載のホログラム記録装置。
- 光を集光する集光レンズと、不要光を遮断する遮断手段とを具備し、前記集光レンズは記録データを有する情報光の光路上に設け、前記遮断手段は前記集光レンズにより集光される情報光の焦点位置に設けることを特徴とする請求項11記載のホログラム記録装置。
- 光源をホログラム記録とビットバイビット記録とで共用し、ホログラム記録時の光路を利用してビットバイビット記録を行うことを特徴とする請求項11記載のホログラム記録装置。
- ビットバイビット記録時の光路は、ホログラム記録時の前記参照光の光路を利用し、ビットバイビット記録における多層記録を行う際、記録前に前記焦点位置変更手段を用いて記録媒体上に結ぶ焦点位置を記録する層に合わせることを特徴とする請求項17記載のホログラム記録装置。
- 前記ホログラム記録用とビットバイビット記録用との光源はDVD記録用の光源であることを特徴とする請求項17記載のホログラム記録装置。
- 前記対物レンズと前記記録媒体の相対的な位置を、ホログラム記録用光源とは別の光源を用いて記録媒体上で反射した反射光に基づき制御することを特徴とする請求項1記載のホログラム記録装置。
- ビットバイビット方式との互換性を有するホログラム記録装置において、前記別の光源は、ビットバイビット記録用の光源であることを特徴とする請求項20記載のホログラム記録装置。
- 前記ビットバイビット記録用の光源はCD記録用の光源であることを特徴とする請求項21記載のホログラム記録装置。
- ホログラム記録されている記録媒体上に参照光を照射して記録データを再生するホログラム再生装置であって、前記参照光を集光して記録媒体上に焦点を結ばせる対物レンズと、前記参照光の光路上に前記記録媒体上に結ぶ前記参照光の焦点位置を変更する焦点位置変更手段と、前記記録媒体から反射した再生光を受光して記録データを再生する再生手段とを具備するホログラム再生装置。
- 前記焦点位置変更手段は前記参照光の光軸方向に移動させることを特徴とする請求項23記載のホログラム再生装置。
- 前記焦点位置変更手段は、前記参照光の焦点位置を前記対物レンズの光軸に沿って変えることを特徴とする請求項23記載のホログラム再生装置。
- 偏光方向が互いに直交する直線偏光間に位相差を与える第2の波長板を具備し、参照光である第1の直線偏光を前記第2の波長板を介して、円偏光に変換し、記録媒体上に照射して再生光を発生させ、前記再生光は前記第2の波長板を介して第2の直線偏光に変換され、前記再生手段に第2の直線偏光を導くことを特徴とする請求項23記載のホログラム再生装置。
- 光源から出射された光を受ける第1のレンズを具備し、前記第1のレンズは前記焦点位置変更手段を備え、前記光源からの光を前記焦点位置変更手段を通過させることで前記参照光を生成し、記録媒体上で反射した前記再生光は前記参照光の光路から前記再生手段に導かれることを特徴とする請求項23記載のホログラム再生装置。
- 前記参照光は第1の直線偏光、前記再生手段に導かれる前記再生光は前記第1の直線偏光とは偏光方向の異なる第2の直線偏光であることを特徴とする請求項27記載のホログラム再生装置。
- 前記焦点位置は光軸方向に移動することを特徴とする請求項27記載のホログラム再生装置。
- 光源から出射された光から、前記参照光を分離する分離手段を具備する請求項27記載のホログラム再生装置。
- 前記分離手段は、前記再生光を反射し前記再生手段に導くことを特徴とする請求項30記載のホログラム再生装置。
- 光源からの光を拡散または集光する第2のレンズを具備し、前記拡散または集光した光を前記第1のレンズにより平行光にすることを特徴とする請求項27記載のホログラム再生装置。
- 光源から出射された光の光路上に焦点位置変更手段を設け、光を通過させることで前記参照光を生成し、前記参照光により記録媒体上で反射した前記再生光を再生手段へ導くことを特徴とする請求項23記載のホログラム再生装置。
- 入射した光を拡散または集光する第2のレンズと、前記拡散または集光した光を平行光にする平行レンズを具備する請求項33記載のホログラム再生装置。
- 光を集光する集光レンズと、不要光を遮断する遮断手段とを具備し、前記集光レンズは再生光の光路上に設け、前記遮断手段は前記集光レンズにより集光される再生光の焦点位置に設けることを特徴とする請求項33記載のホログラム再生装置。
- ホログラム再生用の光源をビットバイビット再生用の光源として利用し、ホログラム再生時の光路を利用して、ビットバイビット記録を行った記録媒体のデータを再生することを特徴とする請求項33記載のホログラム再生装置。
- ビットバイビット再生時の光路は、ホログラム再生時の前記参照光の光路を利用し、ビットバイビット記録により多層記録された記録データを再生する際、再生前に前記焦点位置変更手段を用いて記録媒体上に結ぶ焦点位置を再生する層に合わせることを特徴とする請求項36記載のホログラム再生装置。
- 前記ビットバイビット再生はDVD再生であり、前記ホログラム再生用とビットバイビット再生用との光源はDVD再生用の光源であることを特徴とする請求項36記載のホログラム再生装置。
- 前記焦点位置変更手段により集光される再生光の焦点位置に不要光を遮断する遮断手段を設けたことを特徴とする請求項36記載のホログラム再生装置。
- 前記第1の直線偏光、前記第2の直線偏光はいずれか一方がP偏光、他方がS偏光であることを特徴とする請求項26または28記載のホログラム再生装置。
- 前記対物レンズと前記記録媒体の相対的な位置を、ホログラム再生用光源とは別の光源を用いて記録媒体上で反射した反射光により位置制御を行うことを特徴とする請求項23記載のホログム再生装置。
- ビットバイビット方式との互換性を有するホログラム再生装置において、前記別の光源は、ビットバイビット再生用の光源であることを特徴とする請求項41記載のホログラム再生装置。
- 前記ビットバイビット再生用の光源はCD再生用の光源であることを特徴とする請求項42記載のホログラム再生装置。
- 情報光に参照光を干渉させて記録媒体上に干渉縞を記録、または前記記録媒体に記録されたデータを再生するホログラム記録再生装置であって、前記情報光と前記参照光とを集光して記録媒体上に焦点を結ばせる対物レンズと、前記参照光の光路上に前記記録媒体上に結ぶ前記参照光の焦点位置を変更する焦点位置変更手段と、前記参照光により前記記録媒体から反射した再生光を受光して記録データを再生する再生手段とを具備し、前記記録データを前記記録媒体上に記録する場合、前記焦点位置変更手段によって焦点位置を変更した参照光を前記情報光に干渉させて前記記録媒体上に前記記録データを記録させ、一方、前記記録媒体から前記記録データを再生する場合は、前記焦点位置変更手段によって焦点位置を変更した参照光を前記記録媒体上に照射させると共に前記記録媒体からの反射光である前記再生光を前記情報光と同一経路を用いて前記再生手段に導くことを特徴とするホログラム記録再生装置。
- 請求項1〜22のいずれか1項に記載のホログラム記録装置、請求項23〜43のいずれか1項に記載のホログラム再生装置の少なくとも1つを備えた情報機器。
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