JP5091993B2 - 光情報記録装置及び記録方法 - Google Patents
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Description
近年、ホログラムを用いた光情報記録再生装置の開発が行われている。光情報記録装置は、光源から出射された情報光と参照光とを光情報記録媒体中で干渉させることにより、情報を微細な干渉縞(ホログラム)として3次元的に記録することができる。このため、ビットやマークなど面内記録の光ディスクよりも格段に大容量化を実現できる。
しかし、ピクセルマッチ型ランダム位相板により効果的に光強度を低減するには、ピクセル間の位相差を正確に(±1%程度)付与しなくてはならない。さらに、使用時には位相板を空間光変調部の共役位置に、数百万個のピクセルがそれぞれ正確に一致するように設置する必要があり、組み立て時の調整も極めて困難である上、使用時の僅かな振動などで位置ズレが起こり、性能が低下する可能性もある。また、位置合わせおよび位置ズレの問題を緩和するために空間光変調部に位相板の機能を組み込む方法もあるが、空間光変調部のピクセル自体、あるいはカバーガラスの内側に位相板を組み込む必要があり、高価となる上、交換が容易ではない。
本実施形態に係る光情報記録装置について図1を参照して説明する。
なお、本実施形態では、情報を含む情報光と情報光と同一波長である参照光とが別々にレンズなどを経て光情報記録媒体上に重なるように入射される方式である、二光束方式の光学系を採用する。情報光と参照光とが干渉することにより、光情報記録媒体に干渉縞による情報が記録される。
本実施形態に係る光情報記録装置100は、レーザ光源101、分岐ミラー102、ビームエクスパンダ103、折り曲げミラー104,111,113、空間光変調部(以下、SLM(Spatial Light Modulator)ともいう)105、フーリエ変換レンズ106,108,110、112,114,116,118、開口制限素子107,115、ランダム位相板109、撮像素子117、高ダイナミックレンジ撮像素子119、および制御部120を含む。この光情報記録装置100を用いて、光情報記録媒体150に情報を記録する。
分岐ミラー102は、レーザ光を2つの光束に分割する。2つの光束は、それぞれ情報光と参照光とになる。また、分岐ミラー102は、情報再生時に情報光が光情報記録媒体150に照射されることを防ぐため、移動または回転可能となっている。
ビームエクスパンダ103は、2つ以上のレンズの組み合わせであり、均一な強度でビーム径を拡大または縮小させる。
折り曲げミラー104,111,113は、光を反射させる。なお、折り曲げミラー111は、ランダム位相板作成時に参照光が光情報記録媒体150に照射されることを防ぐため、移動または回転可能となっている。また、折り曲げミラー113は、情報再生時に再生光を反射しないよう移動または回転可能となっている。
SLM105は、例えば、強誘電体型反射型液晶表示装置(FLCOS)、透過型液晶表示装置、DMD(デジタル・マイクロミラー・デバイス)などであり、フーリエ変換レンズ106の前側の焦点面に配置される。SLM105は、レーザ光を空間的に変調して2次元バーコード状の情報(ページデータ)を担持する情報光を生成する。
フーリエ変換レンズ106,108,110,112,114,116,118は、レンズの焦点にフーリエ変換像を映す。なお、フーリエ変換レンズ112,114は、dc光スポットの強度を測定する際に用いられ、フーリエ変換レンズ114,116は、光情報記録媒体150に記録された情報を再生する際に用いられる。
開口制限素子107,115は、フーリエ変換レンズを通過した光が一旦集光する場所に設置される。具体的には、開口制限素子107は、フーリエ変換レンズ106の後ろ側の焦点面となる位置であり、フーリエ変換レンズ108の前側の焦点面となる位置に配置される。開口制限素子115は、フーリエ変換レンズ114の後ろ側の焦点面となる位置であり、フーリエ変換レンズ116の前側の焦点面となる位置に配置される。開口制限素子のサイズにより、光情報記録媒体150付近での情報光の大きさが決まる。すなわち、開口制限素子が小さいほど、情報光の大きさも小さくなる。
ランダム位相板109は、後述する光情報記録媒体150と同種の媒体であり、ここでは位相板用記録媒体と呼ぶ。すなわち、光が照射された部位においては透過波面位相に遅れが生じる。位相板用記録媒体にSLM105のビットパターンの共役像が焼き付けられることにより、ランダム位相板109となる。ランダム位相板109は、フーリエ変換レンズ108の後ろ側の焦点面であり、フーリエ変換レンズ110の前側の焦点面となる位置に配置され、光情報記録媒体150上のdc光スポットを軽減させる。ランダム位相板109の生成方法については、図3および図4を参照して後述する。
高ダイナミックレンジ撮像素子119は、撮像素子117とほぼ同様であるが、撮像できる光強度の範囲が広い撮像素子である。
制御部120は、光情報記録媒体150の角度制御をおこない、適切な記録スポットに適切な角度で複数のページデータを記録する角度多重記録を可能にする。
位相板判定部121は、ランダム位相板119が挿入されているかどうかを判定する。また、撮像素子117および高ダイナミックレンジ撮像素子119における輝度値を測定し、ランダム位相板119が正常であるかどうかを判定する。
位相板用記録媒体301は、光強度に応じて屈折率変化を起こす平板状の媒体であり、何も情報が記録されていないブランクメディアである。また位相板用記録媒体301は、SLM105の共役面に、具体的には、フーリエ変換レンズ108の後ろ側の焦点面とフーリエ変換レンズ110の前側の焦点面との間に固定される。SLM105に表示されたランダムなビットパターンの共役像を位相板用記録媒体301に焼き付けることにより、ランダム位相板が生成される。
ステップS401では、ランダム位相板の作成が完了しているかどうかを判定する。この判定は、位相板判定部121により判定されてもよいし、ユーザがランダム位相板109が挿入されているかを確認してもよい。ランダム位相板109の作成が完了している場合は、ステップS409に進み、ランダム位相板109の作成が完了していない場合は、ステップS402へ進む。
情報の再生の際には、情報光は不要であるから分岐ミラー102は外しておく。また、高ダイナミックレンジ撮像素子119も不要であるから、折り曲げミラー113を外した状態とする。
本実施形態では、ランダム位相板作成時に、SLMの画素をONとOFFとにした1つのランダムパターンを露光することにより焼き付け処理を行ったが、必ずしもONとOFFとの位相差である0とπとの2値の位相差で焼き付け処理するものに限らない。2値の位相差でランダム位相板を作成した場合、SLMの隣接画素間で位相が同じ場合とπ異なる場合の2パターンがランダムに生じる可能性がある。この結果、位相が同じ場合は隣接画素が融合し、位相が異なる場合には隣接画素が分離するなどの影響により、再生された情報光の変動が大きく、SNRが劣化してしまうことがある。本変形例では、2段階に分けてランダムパターンを露光して焼き付け処理をおこなうことにより、隣接画素間の位相差を常に一定とすることで、結果として情報光のSNRを向上することができる。
図5(a)は、SLM105に表示する画素の1段階目のランダムパターンを示し、図5(b)は2段階目のランダムパターンを示し、図5(c)は最終的にランダム位相板に焼き付けられる画素のパターンを示す。
始めに、SLM105に表示する1段階目のランダムパターンは、図5(a)に示すように、0[rad]とπ[rad]とで位相差がπ[rad]となるように表示したパターンである。本実施形態における露光時間で、このランダムパターンをランダム位相板として用いる位相用記録媒体に照射する。
なお、正確な位相差を与えるためには、暗反応が少なく、モノマーの拡散量が小さいか、またはモノマーの拡散量が非常に大きい記録媒体を用いることが望ましい。
Claims (5)
- 可干渉性の光を照射する光源と、
画素のビットパターンを表示する空間光変調部と、
前記光を、前記ビットパターンで示される情報を含む情報光と、該情報光と同一波長である参照光とに分割し、該情報光と該参照光とを制御する光学系と、
前記情報光と前記参照光とが干渉することにより生じる干渉縞を情報として記録し、光強度に応じて屈折率が変化する第1記録媒体と、
前記空間光変調部の共役面に配置され、光強度に応じて屈折率が変化する第2記録媒体と、を具備し、
前記第1記録媒体に前記情報を記録する前に、ランダムなビットパターンを前記第2記録媒体に焼き付け処理して該第2記録媒体を位相板として生成し、前記情報を前記第1記録媒体に記録する場合は、前記位相板を生成した位置に該位相板を固定したまま、前記情報光が該位相板を透過した透過光を前記第1記録媒体へ入射させることを特徴とする光情報記録装置。 - 前記位相板は、
前記空間光変調部に表示される画素のうち、オンの画素数とオフの画素数との差が所定値以内となるランダムなビットパターンを前記第2記録媒体に照射する第1工程と、
前記空間光変調部の画素を全てオンとした場合の前記第2記録媒体のフーリエ変換像を撮像し、該フーリエ変換像の中心点の輝度値が閾値以下であるかどうかを判定する第2工程と、
前記輝度値が前記閾値よりも大きい場合は前記第1工程を継続し、該輝度値が該閾値以下であれば定着処理をおこなう第3工程と、により生成されることを特徴とする請求項1に記載の光情報記録装置。 - 前記位相板は、
前記空間光変調部に表示される画素のうち、透過する光束の位相が半波長ずれた光束となる画素の数が全画素数の半数から所定値以内であり、かつランダムに配置されるビットパターンを前記第2記録媒体に照射する第1工程と、
前記空間光変調部に表示される画素のうち、透過する光束の位相が4分の1波長ずれた光束となる画素を市松模様に配置したビットパターンを前記第2記録媒体に照射する第2工程と、
前記空間光変調部の画素を全てオンとした場合の前記第2記録媒体のフーリエ変換像を撮像し、該フーリエ変換像の中心点の輝度値が閾値以下であるかどうかを判定する第3工程と、
前記輝度値が前記閾値よりも大きい場合は前記第1工程および前記第2工程を継続し、該輝度値が該閾値以下であれば定着処理をおこなう第4工程と、により生成されることを特徴とする請求項1に記載の光情報記録装置。 - 前記第1記録媒体に記録された情報を再生したフーリエ変換像の輝度値を測定し、閾値以上の輝度値である場合は前記位相板が劣化していると判定する判定部をさらに具備する請求項1に記載の光情報記録装置。
- 画素のビットパターンを表示する空間光変調部を用意し、
可干渉性の光を照射して、前記ビットパターンで示される情報を含む情報光と、該情報光と同一波長である参照光とに分割し、該情報光と該参照光とが干渉することにより生じる干渉縞を情報として記録する、光強度に応じて屈折率が変化する第1記録媒体を用意し、
前記空間光変調部の共役面に配置され、光強度に応じて屈折率が変化する第2記録媒体を用意し、
前記第1記録媒体に前記情報を記録する前に、ランダムなビットパターンを前記第2記録媒体に焼き付け処理して該第2記録媒体を位相板として生成し、
前記情報を前記第1記録媒体に記録する場合は、前記位相板を生成した位置に該位相板を固定したまま、前記情報光が該位相板を透過した透過光を前記第1記録媒体へ入射させることを特徴とする光情報記録方法。
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