JP3895315B2 - ホログラム記録方法及びホログラム記録装置 - Google Patents

ホログラム記録方法及びホログラム記録装置 Download PDF

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Description

本発明は、ホログラム記録方法及びホログラム記録装置に関し、特に、大容量の情報を高速に記録することが可能なホログラム記録方法及びホログラム記録装置に関する。
光ビームを照射して情報の再生もしくは記録再生を行う光記録媒体と光記録装置は、HDD(hard disc drive)に比較して媒体互換性、長期保存性という利点を有し、テープに比較して高速アクセス性という利点を有するため、コンピュータのバックアップ用記憶デバイス、家庭用の画像再生もしくは記録再生記憶デバイス、車載用ナビゲータ、ビデオカメラやパーソナルディジタルアシスト機器用の記憶デバイス、医療、放送、映画などプロ用記憶デバイス等、幅広い分野で普及し、あるいは採用が検討されている。
光記憶デバイスをさらに普及させ、また、その応用分野を広げるためには、記憶容量とデータ転送速度のさらなる向上が必要である。従来より、光記憶デバイスの主流をなすのは、円盤状の記録媒体を用いる所謂光ディスクであるが、これはディスク状の形態ならではの高速アクセス性と使い勝手の良さが好まれているためである。
光ディスクとしては、再生専用型のCD−ROM(compact disc-read only memory)、DVD(digital versatile disc)−ROM、追記型のWORM(write once, read many)、CD−R(recordable)、DVD−R、書換え型のCD−RW(rewritable)、DVD−RAM、DVD±RW、MO(magneto-optical)が幅広く普及している。これらの光ディスクは全て、光ビームを対物レンズを介して、回折限界ギリギリに絞り込んで、媒体に集光照射し、光の焦点位置に記録面を配し、焦点位置において、情報の再生もしくは記録再生を行う原理を用いている。このため、記憶容量を増加させるためには、原理的には、光の波長を短くするか、対物レンズの開口数を大きくするかしかない。短波長化、高開口数化以外にも、マークエッジ記録、ランド・グルーブ記録、PRML(partial response maximum likelihood)に代表される変復調技術、異なる焦点位置に複数の記録面を配する片面多層記録技術、超解像再生技術など、複数の提案が有るが、全て光の焦点位置に記録面を配する方式を採用しているため、基本的には、光源の波長と対物レンズの開口数が記憶容量を決定していた。
上述した従来の光ディスクとは全く異なる原理を用いる光記録方式として、「ホログラム記録」が提案されている。ホログラム記録の場合、記録部には回折限界まで絞り込んだビームは照射しない。記録部の厚みは、上述した従来の光ディスクより10000倍程度厚く設定され(数100μm)、媒体の厚み方向に、フレームもしくはページ一括記録再生を行う。
記録パターンの生成は、空間光変調素子、例えば液晶シャッタやデジタルミラーアレーなどを用いて行う。その記録原理は、空間的に情報変調された情報光と、参照光(特に情報変調されていない平面波もしくは球面波)を媒体に同時に照射して、情報光と参照光が干渉して光強度が強め合った部分に光学変化を形成することに基づく。この光学変化は、記録すべき情報信号に対応した干渉パターンとして、媒体中に三次元的に記録される。また、ホログラム記録層の同一場所もしくは重なり合う場所に、角度多重もしくはシフト多重で異なる干渉パターンを記録することができる。
一方、再生は、参照光のみを媒体に照射して媒体中に記録された干渉パターンに応じて回折された光を利用して、フレームもしくはページ毎一括して行うことができる。角度多重記録した場合は、参照光を媒体の同一の場所に角度を変えながら照射することによって異なる干渉パターンを多重再生でき、シフト多重記録した場合は、参照光を10μm程度シフトさせて照射することによって重なり合う干渉パターンを多重再生できる。
このように、ホログラム記録は、一回の光照射でフレーム毎もしくはページ毎のデータを一括して記録再生でき、媒体の同一の場所もしくは重なり合う場所に異なる情報を記録再生できることから、従来のビットバイビット記録方式(一回の光の照射で1ビットのみを記録再生する方式)の光記録に比べて、格段の大容量化、高転送速度化が期待できる方式である。
従来よりホログラム記録に関しては提案がなされているが、その殆どは「透過型角度多重記録方式」を採用するものである。これは、数100μm程度の厚みのホログラム記録層に、記録光と参照光を所定の相対角度で同時照射して干渉パターンを記録し、同一の場所に、記録光と参照光の相対的な入射角度を変えながら、違う干渉パターンを記録する方式である。再生は、参照光のみを記録した位置に角度を変えながら照射し、媒体の透過回折光を用いて行う。この透過型角度多重方式の利点は、極めて高い記憶容量を得やすい点にあるが、欠点として、角度ズレに対する許容度が少ないこと、入射光学系と透過再生光学系の位置合わせ精度に対する許容度が少ないこと、などが挙げられ、システムの小型化、低価格化が困難であった。
近年、上述した透過型角度多重記録方式の問題を解決する目的で、「反射型シフト多重記録再生方式」が提案された。この方式は、透明基板の片側に反射面を形成し、基板の反射面とは反対側の面にホログラム記録層を形成した媒体を用い、記録光、参照光共に、媒体のホログラム記録層側から、同軸入射させる。焦点位置は、媒体の反射面であり、この反射面で反射した記録光もしくは参照光と、入射した参照光もしくは記録光をホログラム記録層中で干渉させて、干渉パターンを記録する方式である。
また、記録光と参照光とを互いに直交する直線偏光とし、媒体入射面に最も近接して対物レンズを配置する方式も提案されている(例えば、特許文献1)。この対物レンズの光入射側に、偏光面をプラス45°回転させるジャイレータと、マイナス45°回転するジャイレータ(2分割ジャイレータ)を配する。記録光と参照光は、ジャイレータに入射するまではその偏光面が直交しており、記録光はジャイレータでプラス45°(またはマイナス45°)回転し、参照光はもう一方のジャイレータでマイナス45°(またはプラス45°)回転する。このようにすると、記録光と参照光の偏光面が一致し、これら二つの光を対物レンズを介して媒体に入射すると、ホログラム記録層中で記録光と参照光が干渉し、記録光が担う情報に応じた干渉パターンが形成される。再生時は、参照光のみを照射し、記録済みの干渉パターンを記録時と同様に反射型で読み出す。
反射型シフト多重記録再生方式における多重記録方式は、シフト多重であって、例えば、一つの記録エリアが数100μmの場合(基板厚、記録層厚に依存)、数μm〜10μm程度シフトさせて、異なる干渉パターンを記録再生する。角度多重記録方式の場合と同様に、物理的には同一の場所に複数の干渉パターンを独立に形成し、かつ独立に再生できる。この反射型シフト多重記録再生方式では、光学系は一つで良く、入射光学系と検出光学系は同一の構成で済むため、透過型角度多重方式の場合のような光学系の位置合わせの問題がないという利点がある。また、焦点位置を中心とした同心円状の波面で記録再生するため、ディスクの傾き(チルト)の許容量が大きいという利点、さらには、現行のDVDやCDとの互換性が得られる、といった利点を有する。
特開2002−183975号公報
しかしながら、これら従来の技術は、いずれも、記録時に媒体と記録光とを相対的に静止させて記録を実行するという基本思想に基づいている。このため、光学系や機械系、信号処理系などが複雑化するという基本的な問題があった。以下、この点について詳述する。
まず、従来の透過型角度多重ホログラム記録においては、記録時には、媒体は静止し、記録光と参照光とを所定の角度に設定した後、所定の光パワー密度と照射時間で記録光と参照光を照射し、媒体中に干渉パターンを記録している。所定の角度での記録が完了した後は、(1/10×数度)だけ、記録光と干渉光との角度を変え、静止した媒体の同一の場所に再度記録を行い、角度をある範囲、例えばプラスマイナス20−30°の範囲で複数のフレームを記録している。(1/10×数度)の角度シフトを実施する際には、ガルバノミラーの回転軸をステッピングモータ(間欠回転モータ)に接続し、ステッピングモータの精度もしくはギアを利用してモータの精度以下の角度でガルバノミラーを微小回転させる。同一場所への角度多重記録が完了した後は、典型的には数mm程度、媒体を光ビームに対して移動し、移動した位置で再度、角度多重記録を行う。
一方、従来の反射型コリニア・ホログラム記録媒体及び装置においては、例えば特許文献1に開示されているように、連続回転するディスクに記録光と参照光を照射する際に、記録光と参照光をある所定の期間、ディスクの回転に追従させることにより、記録時に媒体と記録光とを相対的に静止させる方法が採られる。
このように、従来の透過型もしくは反射型のホログラム記録において、記録時に媒体を記録光に対して静止して行う理由は、以下の通りである。すなわち、干渉パターンの形成(記録)には有限の時間を必要とするが、この有限な時間の間に記録光に対して媒体が移動してしまうと、干渉パターンが乱れてしまうからである。
以下、数値を用いてより具体的に説明する。媒体の感度(回折光が飽和に至るに必要な記録エネルギー)は、高感度の媒体でも概ね10mJ/cm程度である。例えば、光ディスクの記録パワーとして一般的な数10mWを数100μm程度のビーム径で記録する場合、パワー密度は10mW/cmとなるため、記録時間としては0.1ミリ秒から1ミリ秒が必要となる。媒体の移動速度として、現行の光ディスクで用いられている数m/秒を想定すると、記録光に対して媒体が連続移動していると、記録している間に媒体が0.1〜1mm程度も移動してしまうことになる。従って、数m/s程度で連続移動する媒体に綺麗な干渉パターンを記録するのは不可能である。
本発明者は、このような技術背景を踏まえつつ、静止記録の新しい方法と装置を発明するに至った。すなわち、本発明は、上述した反射型シフト多重記録再生ホログラム記録において、新規な記録方式とその方式を採用する記録再生装置に関し、特に媒体の感度が同一な場合においても実質的に記録感度を高めるホログラム記録方法とホログラム記録装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明によれば、反射層と記録層とを有する記録媒体に対して情報を記録するホログラム記録方法であって、前記記録媒体を静止させた状態で前記反射層とは反対側から情報光と参照光とを前記記録層に入射させ前記情報光と前記参照光との干渉に対応したパターンを前記記録層に記録する記録ステップと、前記記録媒体を記録シフト量の自然数倍だけ回転させる回転ステップと、を交互に繰り返すことにより前記情報を記録し、前記自然数が1よりも大であり、前記記録ステップと前記回転ステップとを交互に繰り返すことにより前記記録媒体に前記記録シフト量の前記自然数倍の間隔で前記パターンが形成された後に、前記記録媒体を前記記録シフト量だけ回転させるステップをさらに備えたことを特徴とするホログラム記録方法が提供される。
または、本発明によれば、反射層と記録層とを有する記録媒体に対して前記反射層とは反対側から情報光と参照光とを前記記録層に入射させ前記情報光と前記参照光との干渉に対応したパターンを前記記録層に記録する記録光照射部と、前記記録媒体を記録シフト量の自然数倍ずつ間欠的に回転させる間欠駆動部と、前記記録光照射部による前記記録と、前記間欠駆動部による前記回転と、を交互に実行させる制御部と、を備え、
前記間欠駆動部は、間欠的に回転駆動するモータと、前記モータの回転駆動に応じて回転する回転体と、を有し、前記回転体の回転運動が前記記録媒体に伝達されることを特徴とするホログラム記録装置が提供される。
また、前記回転体は、略円錐状の側面部を有し、この側面部は、前記記録媒体に前記回転運動を伝達する伝達部を有し、この伝達部の位置が前記側面部において可変とすることができる。
また、前記側面部は、凹状の双曲線曲面を有するものとすることができる。
また、前記パターンを形成すべき記録位置が予め特定された前記記録媒体の前記記録位置を検出する位置検出部をさらに備え、前記制御部は、前記位置検出部により検出された前記記録位置において前記記録光照射部に前記記録を実行させるものとすることができる。
また、前記パターンを形成すべき記録位置が予め特定された前記記録媒体からトラッキング信号を検出するトラッキング検出部をさらに備え、前記制御部は、前記トラッキング検出部が前記トラッキング信号を検出しない時に前記間欠駆動部を停止させ、前記記録光照射部に前記記録を実行させるものとすることができる。
また、前記制御部は、前記自然数を1よりも大とし、前記記録光照射部による前記記録と、前記間欠駆動部による前記回転と、を交互に実行させることにより前記記録媒体に前記記録シフト量の前記自然数倍の間隔で前記パターンを形成させた後に、前記記録媒体を前記記録シフト量だけ回転させるものとすることができる。
また、前記制御部は、前記間欠駆動部により前記記録媒体を回転させた後に前記間欠駆動部と前記記録媒体との機械的な結合を解除させ、前記記録媒体を慣性により前記シフト量だけ回転させるものとすることができる。
なお、本願明細書において「記録シフト量」とは、記録層の記録ピッチに相当する量をいうものとする。すなわち、本発明に基づいて媒体を微小角度ずつ回転させて順次記録を実施していくと、最終的に記録層には所定のピッチで干渉パターンが配列されることとなる。この時の干渉パターンの配列のピッチを「記録シフト量(Sh)」というものとする。
前述した特許文献1に開示されている技術は、連続回転する媒体に対して、所定の期間、記録光を追従させることにより記録を実施する技術である。これに対して、本発明においては、記録光は常に静止させておき、媒体を間欠的に回転させ、媒体静止時に記録を実施し、媒体回転時は記録を行わない点で異なる。本発明によれば、特許文献1に記載されている技術のように光学系全体もしくは対物レンズを移動させる必要がなく、光学系をはるかに簡素化することができるという利点がある。
本発明によれば、特に反射型シフト多重ホログラム記録において、所定の露光量を与える記録処理の間、媒体を記録光に対して静止することができるので、乱れのない綺麗な干渉パターンの形成が可能となる。また、ステッピングモータなどを用いた間欠回転動作により、記録位置を高精度に決めることができ、かつ記録後の記録シフト量分の回転動作時間も短くすることができる。また、ステッピングモータに円錐台状回転体を取り付けることによって、媒体の記録半径位置に応じてステップ回転動作を制御でき、その結果、媒体の半径位置に関わらず同一の所定の記録シフト量で多重記録することができる。さらに、円錐台状回転体の側面形状を双曲線形にすることで、円錐台状回転体の移動制御を簡素化できる。さらには、記録位置の特定された媒体を用いて本発明を実施することにより、より高精度にホログラム記録を行うことができる。
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の実施の形態にかかるホログラム記録装置の要部構成を表す概念図である。
すなわち、ホログラム記録媒体200は、スピンドルモータ110により回転自在に装着される。光学系150からは、記録ビーム(あるいは再生ビーム)Lが媒体200に適宜照射され、ホログラム記録と再生が実施される。そしてさらに、微動アクチュエータ140の作用によって、円盤状の媒体200を微少量だけステップ的に回転させることが可能とされている。本実施形態によれば、このように微動アクチュエータ140により媒体200を微小角度だけ回転させることができるので、媒体200を静止させた状態で記録ビームLによりホログラム記録を行い、その後、媒体200を微少量だけステップ的に回転させ、再び媒体200を静止させた状態で記録ビームLによるホログラム記録を行うことができる。つまり、媒体200を静止させた状態でのホログラム記録と、次の記録ポイントへのステップ的な微小回転動作と、を繰り返すことによりホログラム記録を実行することができる。
微動アクチュエータ140は、粗動アクチュエータ142の作用によって矢印Aの方向に適宜移動可能とすることができる。ホログラム記録時は、媒体200と微動アクチュエータ140とが機械的に結合した状態とする。一方、媒体200の着脱時や、ホログラム再生時、あるいはその他の媒体、例えばDVDやCDなどの連続回転駆動型の媒体を駆動する時は、媒体200と微動アクチュエータ140との機械的な結合が解除された状態となるように微動アクチュエータ140を移動することができる。
図2は、本発明のホログラム記録装置の第1の具体例を表す概念図である。
また、図3は、この装置を媒体200の上方から眺めた概念図である。
本具体例においては、微動アクチュエータとして、回転体130が取り付けられたステッピングモータ140が設けられている。すなわち、ステッピングモータ140の回転軸に円柱状の回転体130が連結され、円盤状の媒体200の外周に当接して媒体200を微少量だけ回転させることが可能とされている。この回転体130による回転動作は、記録時に実行される。本実施形態によれば、このように回転体130により媒体200を微小角度だけ回転させることができるので、媒体200を静止させた状態で記録ビームLによりホログラム記録を行い、その後、媒体200を微少量だけステップ的に回転させ、再び媒体200を静止させた状態で記録ビームLによるホログラム記録を行うことができる。つまり、媒体200を静止させた状態でのホログラム記録と、次の記録ポイントへのステップ的な微小回転動作と、を繰り返すことによりホログラム記録を実行することができる。
回転体130と媒体200との当接の形態としては、例えば、回転体130を摩擦の大きな材質例えばゴムで形成し、回転体130と媒体200との摩擦により媒体200を移転させるものとすることができる。または、媒体200の外周部と回転体130の外周部に、それぞれギア状の凹凸部を設けて回転動作を伝達するようにしてもよい。ただし、媒体200が軽量であることを考慮すると、単純に摩擦力により回転動作を伝達する方法が簡単で良い。
ステッピングモータ140は、モータ移動部142に設置され矢印Aの方向に適宜移動可能とする。ホログラム記録時は、媒体200と回転体130とがしっかりと機械的に当接する位置にステッピングモータ140を配置する。一方、媒体200の着脱時や、ホログラム再生時、あるいはその他の媒体、例えばDVDやCDなどの連続回転駆動型の媒体を駆動する時は、媒体200と回転体130とが離れた状態となるようにステッピングモータ140を移動することができる。
再生転送速度を向上させる上、及び現行のDVD及びCDとの互換性を確保する上では、媒体は連続回転モータ(スピンドルモータ)上に設置され、再生時もしくはDVD,CDを駆動する際はスピンドルモータで媒体を連続高速回転する。但しホログラム媒体の再生時は記録時と同様にステッピングモータで媒体を駆動しても構わない。スピンドルモータで媒体を駆動する場合は、ステッピングモータはフリーな状態とするか、スピンドルモータに取り付けられた回転体を媒体から離す。
媒体固定型のシステムとする場合はスピンドルモータからのホログラム媒体の着脱の必要は無いが、好ましくは媒体可換型とし、媒体の着脱を可能とする。媒体をスピンドルモータに設置した場合、少なくも記録時はスピンドルモータはフリーな状態にするか、スピンドルモータの回転軸と媒体の回転軸の間にベアリング等を配して、媒体の駆動をステッピングモータの動作に従って行う。
図4は、光学系150の基本構成を例示する概念図である。
録再光源151を出射した光をレンズ152で平行光にし、λ/2板153を介してPBS(偏光ビームスプリッタ)154に入射させ、S偏光の情報光L1とP偏光の参照光L2とに分割する。情報光L1は、同図においてPBS154の下向きに光路を曲げ、SLM(空間光変調器)155を通じて空間的に情報変調された後、HM(ハーフミラー)156を介し、その一部は情報光PD(フォトディテクタ)157に入射し、残りはPBS158の方向に曲げられる。一方、参照光L2は、HM160を介し、その一部は参照光PD161に入射し、残りはPBS158の方向に曲げられる。
情報光PD157と参照光PD161の検出信号を用いて、λ/2板153を回転させ、PBS158の方向に入射する情報光L1と参照光L2の強度のバランスを調節することができる。PBS158に入射した情報光L1は、同図において下向きに曲げられ、参照光L2は下向きに直進し、2分割波長板(ジャイレータ)162を通過することによってその偏光面が揃えられる。偏光面が揃った情報光L1と参照光L2は、対物レンズ163を介して記録媒体200に入射し、記録再生動作を行うことができる。
また、サーボ光源165からレンズ166を介してサーボ光を与え、これら光学要素を介して媒体200に入射し反射されたサーボ光をレンズ167により集光して光検出器168でモニタすることにより、サーボ情報を得ることができる。サーボ光としては、録再光よりも一般的には長波長で媒体200における感度が殆どない波長の光を用いるとよい。図4において、録再光(L1、L2)の光路は実線により表され、サーボ光の光路は破線により表されている。サーボ光は、PBS154→HM160→PBS158→ジャイレータ162→対物レンズ163→媒体200のサーボ面→対物レンズ163→ジャイレータ162→PBS158→HM156→レンズ167を経て4分割型の光検出器168に入射し、フォーカシング、トラッキング、ヘッダ再生等のサーボ検出を行い、その検出信号に基づいてVCM(ボイスコイルモータ)169に通電して対物レンズ163の位置合わせを行うことができる。
次に、本実施形態の記録装置における記録再生の原理について説明する。
図4に例示したような光学系を用い、記録時は情報光L1と参照光L2とを媒体200に同時照射し、空間変調された情報光L1と参照光L2の干渉パターンに応じて、ホログラム記録層中に空間的に屈折率分布を生じさせて記録する。SLM155としては、液晶シャッタ、DMD(デジタルミラーアレーデバイス)等を用いることができ、例えば、一頁の画像データを複数枚のフレームに分割し、各フレームは白黒の空間的パターンとしてSLM155を駆動する。SLMの画素数は、SLMを通過する光ビーム径に依存するが、概ね10〜10程度であり、0.1〜1Mbit(メガビット)相当のパターンを一括記録することができる。
前述したように、1フレームの記録に要する時間は0.1〜1msecなので、100Mbps(メガビット毎秒)から10Gbps(ギガビット毎秒)の記録転送速度を実現することが可能となる。現状では1画素を1bitに対応させるのではなく、数画素を1bitに対応させているので、転送速度はもう少し低い。
再生時は、参照光L2のみを媒体200に照射する。媒体200の中に屈折率分布として記録された干渉パターンによって参照光L2が回折され、この回折光を、対物レンズ163→ジャイレータ162→PBS158→HM160→結像レンズ170の光路で検出器(CCD)171などによりパターン検出することができる。
次に、本実施形態において実施する反射型シフト多重記録の原理について説明する。
図5乃至図7は、反射型シフト多重記録の原理を説明するための概念図である。記録媒体200の基本構成は、焦点位置に配されサーボ面を有する反射層202、透明板204、ホログラム記録層206である。録再光、サーボ光は、記録層206の側から入射し、反射層202で反射されて入射系と同一の光学系150に戻る。透明板204は必ずしも必須ではないが、現行DVDとの互換性を得るためには、透明板204と記録層206共に例えば、厚みを300μm程度にするのが良い。
図5は、図4に表した光学系150を用いた場合の干渉パターンの記録原理を表す概念図である。図4の構成では、2分割波長板(ジャイレータ)162の分割線162Aの両側から情報光L1と、参照光L2が入射するが、図5では簡単のために、情報光(S偏光)L1はジャイレータ分割線162Aの左側から入射し、参照光L2は右側から入射するものとして表した。この場合、ジャイレータ162は、分割線162Aより左側を光が上から下に通過した際に偏光面がマイナス45°(下から上ではプラス45°)回転し、右側を上から下に通過した際にプラス45°(下から上ではマイナス45°)回転するように設定されているものとする。
ジャイレータ162の左側を上から下に通過したS偏光はS−45°(Sマイナス45°)にその偏光面を回転し、対物レンズ163を介して媒体200に入射する。媒体200の反射層202で反射されたS−45°の情報光L1は、反射位置の右上側に伝播する。一方、ジャイレータ162の右側を上から下に通過したP偏光はP+45°(Pプラス45°)(S−45°と偏光面が一致している)にその偏光面を回転し、対物レンズ163を介して媒体200に入射する。このP+45°の参照光L2と上述したS−45°の情報光L1とが記録層206の中で干渉し、図5に干渉パターン220として表した同心円状の波面(図5では簡単のために一本しか表していない)に沿って情報変調された干渉パターンを記録する。一つの干渉パターン(1フレーム)の記録には、前述したように、0.1〜1msecの時間を要するので、この間は記録光Lと媒体200とは静止していなければならない。
図5に例示したような記録パターンを再生する際には、P偏光の参照光L2のみを照射する。P+45°で記録層206に入射した再生光は、そこに記録された干渉パターン(屈折率分布)220で一次回折されて入射光路と同一の光路に戻る。この回折光は、対物レンズ163を介してジャイレータ162を通過し、P+45°−45°=P偏光に戻る。図4を参照すると分かるように、P偏光は、PBS158を直進してCCD171に入射して再生信号に寄与する。再生光の一部は、干渉パターンで回折されずにそのまま直進し、焦点位置にある反射層202で反射され、図5の左上方向に進む。この光は対物レンズ163を介してジャイレータ162を通過する際に、P+45°+45°=S偏光になるため、図4に表したPBS158で90°左側に曲げられ、再生系には入射しない。回折されない透過光はノイズ成分なので、このノイズ成分が再生系に戻らないという所が図4の光学系のポイントのひとつである。
図6は、本実施形態のホログラム記録装置において、回転体130の回転により、媒体200が微小角度だけ回転された状態を表す。すなわち、同図は、1フレーム記録後に、媒体200が対物レンズ163の中心軸に対して左側に記録シフト量のn倍(Sh×n)だけ移動した状態を表す。ここで、「記録シフト量(Sh)」とは、記録層206の記録ピッチに相当する量である。すなわち、本発明に基づいて媒体200を微小角度ずつ回転させて順次記録を実施していくと、最終的に記録層206には所定のピッチで干渉パターン220が配列されることとなる。この時の干渉パターン220の配列のピッチを「記録シフト量(Sh)」というものとする。
さて、媒体200の記録層206の中には、図5に関して前述した干渉パターン220が、焦点位置210を中心とする同心円状の波面形に記録されている。後に詳述するように、この移動量(Sh×n)は極めて微小である。これに対して、本発明によれば、このような微小な移動を、極めて簡素な構成により精密に再現することができる。
図7は、媒体200を移動量(Sh×n)だけ移動後に再度、媒体200を停止させて図5と同様に次のフレームを記録する状態を表した概念図である。移動量(Sh×n)として適当な距離、例えば5μmから10μm程度を選ぶと、図5に表したような直前のステップで記録された干渉パターン220Aと媒体の移動後に記録される干渉パータン220Bの波面がずれる。従って、干渉パターン220Aを再生する時と、干渉パターン220Bを再生する時とで、再生光は記録層206の物理的に同一の場所を通過するが、各々の干渉パターンは殆ど影響し合わず、独立に再生することができる。
記録シフト量(Sh)とトラックピッチ(TP)の選び方は自由だが、パターン間干渉(線方向の干渉)、クロストーク(トラック方向の干渉)が許容値(システムに依存)を満たすように、例えば、Sh:20μm、TP:30μmとした場合、かつディスクの記録半径位置を25mm〜55mmとした場合、TB(テラビット)級の超大容量の記録が実現可能となる。
図8は、本発明においてn=1に設定した時の記録の進行状態を表す模式図である。
同図(a)乃至(d)に表したように、記録間の移動量を、(Sh×1)すなわち記録シフト量Shとした場合には、媒体200に最終的に形成される干渉パターンの配列の記録ピッチに相当する距離だけステップ的に移動させながら干渉パターン220が順次に書き込まれる。
図9は、本発明においてn=2に設定した時の記録の進行状態を表す模式図である。
記録間の移動量を(Sh×2)すなわち記録シフト量Shの2倍に設定した場合には、媒体200に最終的に形成される記録ピッチの2倍の間隔で干渉パターン220が順次書き込まれる。この場合、これら干渉パターン220の間には、さらに別の記録ステップにおいて干渉パターンが書き込まれる。
図10は、n=2に設定した時、既に記録された干渉パターンの間に新たに干渉パターンを書き込むプロセスを表す模式図である。
すなわち、同図(a)に表した記録媒体200は、n=2すなわち移動量(Sh×2)に設定して干渉パターン220が書き込まれた状態にある。この時、隣接する干渉パターン220の間隔は、(Sh×2)である。この状態から干渉パターン220の間にさらに記録を実施するためには、媒体200を記録シフト量(Sh)だけずらす必要がある。後に詳述するように、例えば、移動量(Sh×2)の移動後に回転体130を媒体200から僅かに離し、媒体200を慣性により回転させることにより、記録シフト量(Sh)だけ媒体200をずらすことができる。
このように、媒体200を記録シフト量(Sh)だけずらした後に、図10(b)乃至(d)に表したように、移動量(Sh×2)により新たに干渉パターン220を書き込むことができる。このようにして、媒体200には、最終的に、記録シフト量(Sh)のピッチで干渉パターン220が記録されることとなる。
以上説明した反射型シフト多重・ホログラム録再を成立するためには、記録時に光ビームLと媒体200の両方を所定の時間(0.1〜1msec)静止させる必要がある。すなわち、本発明の基本概念は、図5乃至図7に例示したように、1フレーム記録時は光ビームLと媒体200の両方を静止させ、記録した後に、次のフレームの記録に移る間は記録光Lは照射せずに(サーボ光は照射してもしなくても良い)、記録シフト量(Sh)もしくはその自然数倍だけ、媒体200を移動(回転)させ、再度、光ビームLと媒体200の両方を静止させて次のフレームを記録する、という点にある。
次に、本発明において記録間の媒体200の移動量Sh×n(n:自然数)のnの選び方について説明する。
図3に表したように、媒体200は、現行品のCDやDVDと同様に内周孔200Aを有し、スピンドルモータ110と連結するためのチャッキングに利用することができる。媒体200の中心点をOd、ディスク半径(最外周半径)をRd、記録半径をRr、回転体の中心点をOc、回転体の半径をRc、回転体130のステップ角度(ステッピングモータ140のステップ角度と等しい)をθc、回転体130がθcだけ回転した時の媒体200の回転角をθdとする。
図3に表したように、
Rd×θd=Rc×θc (式1)
である。また、記録位置における媒体の移動量(Sh×n)は、
Sh×n=Rr×θd (式2)
である。式2のθdに式1を代入すると、
Sh×n=[(Rr×Rc)/Rd]×θc (式3)
を得る。
ステッピングモータ140としては、永久磁石型(PM)とハイブリッド型(HB)が代表的である。PM型は安価だがステップ角θcは、7.5°〜15°と粗く、HB型は高価だがθcは、0.9°〜3.6°と細かい。また、PM型、HB型ともに、ステップ角の誤差はプラスマイナス3〜5%であり、誤差がステップ間で累積しないため、高精度な位置決めと反復性が得られる。本発明においては、PM型でもHB型でも用いることが可能であり、また、そのステップ角も上述した範囲で自由に、かつRrに応じて可変に使用することができる。
以下、HB型ステッピングモータを用いた場合の具体例を説明する。
n=1(回転体130の1ステップを1記録シフト量に対応)、θc=0.9°(0.0157ラジアン)、Rr:25mm〜55mmに設定した場合、式3においてRr/Rd:0.417〜0.917となるので、Rr=25mmにおける記録シフト量Shを20μmとする場合、Rc=3.06mmとなる。すなわち、回転体130の直径は6.12mmであり、これは十分に実用的なサイズである。図2に表したように回転体130を円柱状に形成してRcを一定とした場合、記録シフト量Shは記録半径位置Rrに依存し、Rrが大きいほど記録シフト量は大きくなる。上述した例だと、Rr=55mmにおける記録シフト量は44μmとなり、記録半径が外周側ほど線方向のパターン間干渉は緩和されるが、記録密度は低くなるというトレードオフが生ずる。システム的には記録最内周のRr=25mmでもパターン間干渉が許容されるように記録シフト量Shを設定することが望ましいので媒体200の外周側では記憶容量がやや低下する。ただし、回転体130の形状が簡略であり、媒体200との当接位置などを精密に制御する必要がない点で有利であるといえる。
また、回転体130の直径を小さくすれば、媒体200の1ステップの回転角度θdも小さくなるので、記録半径の内周側ではθcを大きくし、外周側では小さくするという工夫をすれば、図2に表した記録装置でも内外周の記録シフト量Shを同一にすることができる。
例えば、Rr=55mmで記録シフト量Shを20μmにするためには、回転体130の直径を1.39mm程度にすれば良い(この値も実用的である)。θcを変えずにRr=25mmに記録するとSh=0.45μmとなり線方向の干渉が増加するが、Rr=25mmにおけるθcを0.0345ラジアン(2°)とすれば記録シフト量Shは最外周と同じ20μmとなる。Rrが25mm,55mm以外の任意の位置でもθcを調整すれば記録半径位置に関わらずShを一定にすることができる。
さらに、上記の具体例においては、式3のn=1としたが、nを大きく設定すれば回転体130の半径を大きくでき、θcも大きくできるので安価なPM型ステッピングモータの採用も可能となるなどの利点が生ずる。nを大きくした場合は、記録セクターのヘッダ部にコントロール信号を記録しておき、n>1で記録したセクターは、既に記録した位置の間の位置に次の記録を行うようにすれば良い。n>1で記録する場合の詳細についてはシステム全体のコントロールに関わるので、後に詳述する。
図11は、本発明のホログラム記録装置の第2の具体例を表す概念図である。図2に表した第1の具体例の相違点は、回転体132が略円錐台状をなしている点と、この円錐台状の回転体132がホログラムディスク(媒体200)と機械的に当接した状態で上下に移動する機構を有する点である。すなわち、回転体132は、矢印Aの方向のみならず、矢印Bの方向にも移動可能とされている。
円錐台状の回転体132を用いる理由は、前述した記録半径に応じたθcの制御、あるいはn>1の記録を行わずとも、より簡便な方法で記録半径位置に関わらず記録シフト量Shを一定にできる点にある。
例えば、第1具体例と同様にHB型ステッピングモータを用い、n=1(回転体の1ステップを1記録シフト量に対応)、θc=0.9°(0.0157ラジアン)、Rr:25mm〜55mmに設定した場合について説明する。記録シフト量Shを記録半径位置に無関係に20μm一定に維持する場合、回転体132の半径は、Rr=25mmに対して3.06mm、Rr=55mmに対して1.39mmとすれば良い。すなわち図11に表した円錐台状回転体132の太い部分の半径を3.06mm、細い部分の半径を1.39mmとし、記録すべき半径位置に応じて円錐台状回転体132と媒体200との当接部における回転体132の半径を制御(図11に表した斜め方向Bへのステッピングモータの移動制御)すれば、θcの制御、あるいはn>1の記録を行わずとも、記録半径位置に関わらず内周側でも外周側でも記録シフト量Shを一定にでき、ディスク面上の記録密度を実質的に一定に保つことができ、より大容量のホログラム記録装置を実現できる。
図12は、本発明のホログラム記録装置の第3の具体例を表す概念図である。図11に表した第2具体例の構成だと、円錐台状回転体132の移動(矢印Bの方向)を媒体200のディスク面に対して斜め方向にする必要があり、メカ系が複雑化する。これに対して、本具体例においては、円錐台状回転体132の側面と媒体200の側面とが平行に当接するように、回転体132を媒体200のディスク面に対して相対的に傾斜させて設ける。このようにすると、円錐台状回転体132の移動はディスクに対して垂直(矢印Bの方向)に上下するだけで良いので、メカ系を簡素化できる。
図13は、本発明のホログラム記録装置の第4の具体例を表す概念図である。前述した第2及び第3具体例においては、円錐台状の回転体132を、媒体200の最外周に対して機械的に当接させる。しかし、回転体132を、媒体200の外周に当接させる代わりに、図13のように様に構成しても良い。すなわち、媒体200の回転軸111に、受力体116を固定する。そして、受力体116の外周に円錐台状回転体132(図1の円柱状回転体130でも良い)を当接させて微小回転を媒体200に伝える。
本具体例によれば、媒体200の外周に対して回転体を当接させる場合と比べて、受力体116の材料選択の範囲が広がるので、摩擦力を向上させて機械的な当接状態を確実にすることができる。また、円柱状の回転体130を用いる場合には、歯車のような凹凸を受力体116と回転体130の側面にそれぞれ設けることにより、より確実に結合させることもできる。
なお、図13に表したように、スピンドルモータ110を移動させるスピンドルモータ移動部112を設け、矢印Cの方向にスピンドルモータ110を移動させることにより回転軸111との結合を解除可能としてもよい。このようにすれば、ステッピングモータ140による微小回転ステップ動作の時にスピンドルモータ110のコギングトルクが負荷されず、円滑な動作が可能となる。これは、後に詳述するように媒体200を慣性により回転させて記録シフト量(Sh)だけずらす場合などに、特に有利である。なお、このスピンドルモータ移動部112は、本具体例に以外の本発明の全てのホログラム記録装置に同様に設けることができる。
また、図13においては、受力体116の半径が媒体200の半径より小さい場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。受力体116の半径を大きくすればするほど、ステップ角度を微小にすることができる。または、ステップ角度が同一であれば、円錐台状回転体132の半径を大きくすることができ、あるいはステッピングモータ140のステップ角を大きく設定することができ、安価なPM型ステッピングモータを採用できる等の利点がある。
また、図14に例示した如く、回転軸111に固定され中空状に形成された受力体116の開放端116Aに円錐台状の回転体132(あるいは円柱状回転体130)を当接させてもよい。さらに、図13及び図14に例示したように受力体116を介して媒体200を微小回転させる場合には、受力体116は、図13及び図14に表したように媒体200を挟んで光学系150と反対側に配置しても良いし、光学系150と同一の側に配置しても良い。
図15は、本発明のホログラム記録装置の第5の具体例において設ける回転体134を表す模式図である。
また、図16は、その作用を説明するためのグラフ図である。
すなわち、式3に表したように、記録シフト量Shあるいは移動量(Sh×n)は、Rr×Rcの積に比例する。図11乃至図14に表したように側面が略直線状をなす円錐台状の回転体132を用いた場合、記録半径位置Rrに対し、回転体132の上下方向への移動量はRrに対して線形とはならず、Rrを検出した後、Rr毎に記録シフト量Shもしくは移動量(Sh×n)が一定となるように非線形に回転体132の上下移動を行う必要があり制御が複雑である。
そこで、本具体例においては、Rr×Rcの積が略一定になるように回転体の側面形状を規定する。
図16は、Rr×Rcの積が略一定になる条件下での、記録位置RrとRcの関係を表すグラフ図である。ここで、Ri,Roは各々、記録最内周(実施例では25mmと仮定)、記録最外周(同55mmと仮定)に対応する。図16のグラフ中に再記した式3から、RcをRrに対して双曲線状にすれば、Rr×Rcの積が略一定になることが明らかである。
図15は、この関係に基づいて試作した回転体134の具体例である。図15に表した回転体134を用い、Rrが大きい場合は回転体134の半径の小さい位置、Rrが小さい場合は回転体134の半径の大きい位置で媒体200(または受力体116)と機械的に結合させれば、Rrに応じて回転体134をほぼ線形に上下させるだけで、θcの制御、あるいはn>1の記録を行わずとも、記録半径位置に関わらず記録シフト量Shを一定にでき、媒体面上の記録密度を一定に保つことができ、より大容量の記録が可能となる。
図17乃至図19は、本発明の第6の具体例を説明するための模式図である。
すなわち、図17は、図5乃至図7に例示したような反射層202に設けられたサーボ面の構成を例示し、媒体200のディスク面からサーボ面を眺めた模式図である。
一般的に、光ディスクは、1トラック(ディスク一周)が複数のセクターからなりセクタ単位で情報の記録再生を管理する。各セクタはヘッダ部HDとデータ部DTからなる。ヘッダ部HDは、各セクタのアドレス情報、各セクタへデータを録再する際の制御情報を有し、データ部DTにユーザデータの記録を行う。データ部DTは、ミラー面である場合と、トラッキングガイド用の溝(グルーブ)GRが設けられている場合とがある。本発明は、データ部DTがミラー面でもグルーブ面でも実施することができる。
以下、データ部DTがグルーブGRを有し、このグルーブGRにホログラム記録再生を行う位置が特定されている場合について詳述する。
図18及び図19は、記録位置が特定されているデータ部DTの構成例である。乱れのない綺麗な干渉パターンを記録層中に形成し再生するためには、データ部DT中の録再位置は、記録光(情報光L1と参照光L2)、再生光(参照光)に対してミラー面となっていることが望ましい。反射型シフト多重・ホログラム記録においては、所定の記録シフト量Shで決まる録再位置以外の部分では録再は行わない。そこで、図18及び図19に表したように、録再位置の間の領域にはトラッキングサーボが掛かるようにグルーブGRを配し、録再位置では記録光(L1+L2)に対して実質的にミラー面を形成しておけば、記録位置が特定された媒体となる。ちなみに記録位置が特定された媒体に関する技術に関しては、本発明者等によって特願2003−131611号に記載されている。
本発明では、基本的に記録シフト量Shは式3に表したようにステッピングモータ140の回転ステップθcで与えられるが、特願2003−131611号に記載した技術と本発明とを組合わせると、より高精度の記録再生が可能となる。
すなわち、録再位置以外ではサーボ光もしくは参照光のみを照射し、連続トラッキングサーボを取る。録再位置ではグルーブGRの幅が少なくも記録光(L1+L2)よりも大きく設定されているか(図18)、ミラー面に設定されている(図19)。録再位置ではトラッキング信号が変化するか、もしくは消失するので、録再位置を検知することが可能である。このようにして検知した録再位置でステッピングモータ140を停止する。前述した通り、例えばHB型ステッピングモータでは、ステップ角は0.9°が最小で精度はプラスマイナス3〜5%である。録再位置の幅は、ステップ角精度よりも幅広く設定しておく。こうすることで、媒体200が静止すれば必ずミラー面に録再光が照射されるようになる。
さらに、第2乃至第5実施例3に表した円錐台状回転体132(回転体134)をボイスコイルモータで微小上下動させてステップ角に自由度を持たせる。こうすることで、ディスクリートにステップ動作するステッピングモータを用いても、記録シフト量には自由度を持たせることができる(式3のRcを微小範囲で可変制御する)。トラッキングサーボを取っている間は、ステッピングモータ140は回転し媒体は移動している。この時、前記したようにサーボ信号から録再位置を検知した後、円錐台状回転体132(134)を微小上下動させ、ステッピングモータ140の静止時に丁度、媒体200に特定された録再位置の略中心に録再光が照射されるように制御する。
図18及び図19に表したように、連続サーボ領域から録再位置に移動する間にサーボ信号に変化を生ずるので、この変化が生じている時間内に回転体の微小上下動をすれば、媒体に特定された録再位置の略中心に録再光が照射されるようにすることができる。円錐台状回転体132(134)を微小上下動させる際に摩擦が問題になる場合には、回転体を媒体200(あるいは受力体116)から離して微小移動させても良い。この微小移動も極く短時間、ボイスコイルモータ等の制御で実施可能であるから、離している間は媒体200は慣性力により等速移動を継続する。
ステップ角に自由度を持たせる手段としては、円錐台状回転体132(回転体134)をボイスコイルモータで微小上下動させる以外に、ステッピングモータ移動部142に回転方向の微小な自由度を与え、ボイスコイルモータ等で移動部の回転角を微小制御しても良い。このようにすれば、円錐台状回転体132(回転体134)の上下動に伴う摩擦の問題は考える必要がない。
このようにすれば、現行のDVDやCDなどの既成の媒体との互換性の良い連続サーボ方式を基本としつつ、乱れのない綺麗な干渉パターンを記録できると共に、本発明の基本概念である静止記録を高精度に実施することが可能となる。
ここで、n>1の場合の具体例について、図17乃至図19を参照しつつ説明する。
n>1の記録を行うためには、図17に表したデータ部DTには、図18もしくは図19のサーボパターンが設けられていることが望ましい(ただし、データ部DTが全面ミラーのサンプルサーボでも本発明の実施は可能である)。ヘッダ部HDからデータ部DTへ光が移動する際に、n=1の場合は前記した通りにステッピングモータ140の1ステップ(または複数ステップでもよい)を記録シフト量Shに対応させて記録を行う。
これに対して、n>1の場合は、例えばヘッダ部HDの後端付近にnを記録する。ホログラム記録は、0.1Mbit〜1Mbitのデータを一括記録するので、nはSLM155のパターンを変えることで10程度の範囲まで選べる。実際問題としてはn=1の場合でHB型ステッピングモータ140を選べば、前述の通り媒体200をステップ回転するための回転体130(132、134)の半径を3.06mm〜1.39mm程度の実用的な値にできるので、nはそれほど大きな値にする必要はない。
低価格のPM型ステッピングモータの最小ステップ角(0.13ラジアン)を用いた場合、回転体130(132、134)の半径を3.19mm〜1.45mmとすると、ステッピングモータ140の1ステップで媒体200は、160μm移動する。記録シフト量Shを20μmとすると、ステッピングモータ140の1ステップでn=8に相当する量だけ移動することになる。この場合は、ヘッダ部HDの後端付近にn=8と記録する。記録位置は焦点位置にあるサーボ面上において、例えばデータ部DTの記録開始位置より1bit〜7bit手前の間のいずれかを選ぶ。1bit手前を選んだ場合、データ部DTの開始位置から7bit目からステップ記録が開始され、7bit手前を選んだ場合、データ部DTの開始位置の1bit目からステップ記録が開始される。記録間隔は記録シフト量の8倍である(n=8)。
次にn=8で記録済みのセクターに記録する場合には、参照光でサーボ面上のn=8を読み取る。再生もステップで行う場合は、読み取ったn=8に応じて例えば最初の記録位置をn+1と1bit分、すなわち1記録シフト量(Sh)だけずらす。ずらし方は、例えば最初の1ステップ移動中に回転体130(132、134)を媒体200から微小に離し慣性運転させれば良い。惰性運転で所定の記録位置に光を配するためには、本具体例のポイントである記録位置が特定された媒体(図18、図19)を用いることが望ましい。全部で7回、上述の動作を繰返せば所定の20μm記録シフト量でデータ部全域に記録することができる。
また、再生を連続回転で行う場合(スピンドルモータ110を使用する)は、先ずn=8で記録済みのセクターのヘッダ部後端のn=8信号を検出し、媒体200の一周の間にスピンドルモータ110を停止させて、n=8信号の記録された位置から1bitずらした位置からステッピングモータ140を駆動する。このようにすれば、最初に160μm間隔で記録した後に、20μmシフトさせて再度160μm間隔で記録することができる。上記のステップ再生の場合と同様に、全部で7回上記の動作を繰返せば所定の20μm記録シフト量でデータ部全域に記録することができる。以上が、n>1の場合の本発明の記録方法である。
次に、本発明の第7の具体例として、ホログラム記録装置の全体のシステム構成について説明する。
図20は、本発明のホログラム記録方法を実現するシステム構成の一例を表すブロック図である。このシステムは、パソコンやAV機器とインターフェースを介し、入力信号(Input)と出力信号(Output)をやり取りすることができる。入力信号(Input)は、システムコントローラ101に入力し、ホログラム再生動作もしくはDVD、CDを駆動する場合はスピンドルモータ110を連続回転駆動する信号をスピンドルサーボ系102に入力する。ホログラム記録動作もしくはホログラム再生動作を行う場合はスピンドルモータ110はフリーな状態にするか、スピンドルモータ110の回転軸とホログラム媒体200とを分離する信号をスピンドルサーボ系102に入力すると共に、ステッピングモータ140とそれに接続する円柱状もしくは円錐台状回転体130(132、134)のサーボ系103を駆動する。
本発明に関わる記録動作についてのみシステム動作例を説明する。コントローラ101は、ステッピングモータ140と円錐台状回転体132(134)に駆動制御信号と共に、データ信号(SLM変調信号とサーボ光駆動信号)とシーク信号(スライドサーボに接続)を発生する。サーボ光もしくは参照光でフォーカシングを取った後、シーク信号で所定のトラックに光ヘッドを位置決めし、サーボ光もしくは参照光を用いてトラッキングを取り、再生動作を行いながら所定のセクタに光ヘッドを位置決めする。これらの一連の動作は、媒体200からの反射光により得られたサーボ信号を検出回路104に入力し、検出回路104からスライドサーボ系105、フォーカシングサーボ系106、トラッキングサーボ系107を駆動して実施される。記録位置が特定された後は、記録半径位置に応じて円錐台状回転体132(134)の半径が所定の位置になるように位置決めサーボ系103を動作させる。また、ステッピングモータ140の記録開始位置も位置決めサーボ系103で制御される。全ての位置決めが完了した後、ステッピングモータ140を所定のステップで間欠回転制御し、ステッピングモータ停止時に情報光L1と参照光L2の両方を照射してSLM変調信号をホログラム媒体200に記録する。ステッピングモータ140の回転時はサーボ光もしくは参照光のみを照射する。このような動作を所定の数のセクター、所定の数のトラックに行い記録動作を完了する。
再生動作は、ステッピングモータ140をフリーにするか円錐台状回転体132(134)を媒体200から離すなどして、スピンドルモータ110を回転させて参照光L2を連続照射し、CCD等の空間光検出素子で再生した後、再生出力を検出回路を通じて信号処理回路108に送り、所定の信号処理を施した後、出力信号(Output)を出す。信号処理回路108の出力の一部はシステムコントローラ101に入力し、記録の確認、n数の確認、n数の記録動作などに用いることができる。
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、ホログラム記録装置を構成するモータ駆動系、信号処理系、光源、光学系などに関しては、当業者が適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができるものも本発明の範囲に包含される。
その他、本発明の実施の形態として上述したホログラム記録方法及びホログラム記録装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施しうるすべてのホログラム記録方法及びホログラム記録装置も同様に本発明の範囲に属する。
本発明の実施の形態にかかるホログラム記録装置の要部構成を表す概念図である。 本発明のホログラム記録装置の第1の具体例を表す概念図である。 図2に表した装置を媒体200の上方から眺めた概念図である。 光学系150の基本構成を例示する概念図である。 図4に表した光学系150を用いた場合の干渉パターンの記録原理を表す概念図である。 本発明の実施形態のホログラム記録装置において、回転体130の回転により、媒体200が微小角度だけ回転された状態を表す。 媒体200を記録シフト量Shだけ移動後に再度、媒体200を停止させて図5と同様に次のフレームを記録する状態を表した概念図である。 本発明においてn=1に設定した時の記録の進行状態を表す模式図である。 本発明においてn=2に設定した時の記録の進行状態を表す模式図である。 n=2に設定した時、既に記録された干渉パターンの間に新たに干渉パターンを書き込むプロセスを表す模式図である。 本発明のホログラム記録装置の第2の具体例を表す概念図である。 本発明のホログラム記録装置の第3の具体例を表す概念図である。 本発明のホログラム記録装置の第4の具体例を表す概念図である。 回転軸111に固定され中空状に形成された受力体116の開放端116Aに円錐台状の回転体132(あるいは円柱状回転体130)を当接させた構成を表す概念図である。 本発明のホログラム記録装置の第5の具体例において設ける回転体134を表す模式図である。 第5具体例の作用を説明するためのグラフ図である。 図5乃至図7に例示したような反射層202に設けられたサーボ面の構成を例示し、媒体200のディスク面からサーボ面を眺めた模式図である。 記録位置が特定されているデータ部DTの構成例である。 記録位置が特定されているデータ部DTの構成例である。 本発明のホログラム記録方法を実現するシステム構成の一例を表すブロック図である。
符号の説明
101 システムコントローラ
102 スピンドルサーボ系
103 位置決めサーボ系
104 検出回路
105 スライドサーボ系
107 トラッキングサーボ系
108 信号処理回路
110 スピンドルモータ
111 回転軸
112 スピンドルモータ移動部
116 受力体
116A 開放端
130 円柱状回転体
132 円錐台状回転体
134 回転体
140 ステッピングモータ(微動アクチュエータ)
142 ステッピングモータ移動部(粗動アクチュエータ)
150 光学系
151 録再光源
152 レンズ
153 λ/2板
162 ジャイレータ
162A ジャイレータ分割線
163 対物レンズ
165 サーボ光源
166、167 レンズ
168 光検出器
170 結像レンズ
200 ホログラム記録媒体
200A 内周孔
202 反射層
204 透明板
206 ホログラム記録層
210 焦点位置
220、200A、200B 干渉パターン
DT データ部
GR グルーブ
HD ヘッダ部
L1 情報光
L2 参照光
Sh 記録シフト量

Claims (8)

  1. 反射層と記録層とを有する記録媒体に対して情報を記録するホログラム記録方法であって、
    前記記録媒体を静止させた状態で前記反射層とは反対側から情報光と参照光とを前記記録層に入射させ前記情報光と前記参照光との干渉に対応したパターンを前記記録層に記録する記録ステップと、
    前記記録媒体を記録シフト量の自然数倍だけ回転させる回転ステップと、
    を交互に繰り返すことにより前記情報を記録し、
    前記自然数が1よりも大であり、
    前記記録ステップと前記回転ステップとを交互に繰り返すことにより前記記録媒体に前記記録シフト量の前記自然数倍の間隔で前記パターンが形成された後に、前記記録媒体を前記記録シフト量だけ回転させるステップをさらに備えたことを特徴とするホログラム記録方法。
  2. 反射層と記録層とを有する記録媒体に対して前記反射層とは反対側から情報光と参照光とを前記記録層に入射させ前記情報光と前記参照光との干渉に対応したパターンを前記記録層に記録する記録光照射部と、
    前記記録媒体を記録シフト量の自然数倍ずつ間欠的に回転させる間欠駆動部と、
    前記記録光照射部による前記記録と、前記間欠駆動部による前記回転と、を交互に実行させる制御部と、
    を備え、
    前記間欠駆動部は、間欠的に回転駆動するモータと、前記モータの回転駆動に応じて回転する回転体と、を有し、前記回転体の回転運動が前記記録媒体に伝達されることを特徴とするホログラム記録装置。
  3. 前記回転体は、略円錐状の側面部を有し、この側面部は、前記記録媒体に前記回転運動を伝達する伝達部を有し、この伝達部の位置が前記側面部において可変とされたことを特徴とする請求項2記載のホログラム記録装置。
  4. 前記側面部は、凹状の双曲線曲面を有することを特徴とする請求項3記載のホログラム記録装置。
  5. 前記パターンを形成すべき記録位置が予め特定された前記記録媒体の前記記録位置を検出する位置検出部をさらに備え、
    前記制御部は、前記位置検出部により検出された前記記録位置において前記記録光照射部に前記記録を実行させることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1つに記載のホログラム記録装置。
  6. 前記パターンを形成すべき記録位置が予め特定された前記記録媒体からトラッキング信号を検出するトラッキング検出部をさらに備え、
    前記制御部は、前記トラッキング検出部が前記トラッキング信号を検出しない時に前記間欠駆動部を停止させ、前記記録光照射部に前記記録を実行させることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1つに記載のホログラム記録装置。
  7. 前記制御部は、前記自然数を1よりも大とし、前記記録光照射部による前記記録と、前記間欠駆動部による前記回転と、を交互に実行させることにより前記記録媒体に前記記録シフト量の前記自然数倍の間隔で前記パターンを形成させた後に、前記記録媒体を前記記録シフト量だけ回転させることを特徴とする請求項2〜6のいずれか1つに記載のホログラム記録装置。
  8. 前記制御部は、前記間欠駆動部により前記記録媒体を回転させた後に前記間欠駆動部と前記記録媒体との機械的な結合を解除させ、前記記録媒体を慣性により前記シフト量だけ回転させ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。
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