光情報再生方法及び光情報記録再生装置
【課題】ホログラムメモリシステムにおいて、光学ヘッドの小型化やコストダウンを実現する。
【解決手段】記録媒体１１６におけるホログラムが記録されている情報記録層に記録再生用の緑色レーザ光を照射するとともに、サーボ制御用の赤色レーザ光を記録媒体１１６の反射膜に照射する光学系と、緑カラーフィルタを積層した第一の画素群と赤カラーフィルタを積層した第２の画素群とを有する受光素子１１９と、記録媒体１１６からのホログラム再生光とサーボ情報戻り光とを受光素子１１９に入射させる光学系とを設け、受光素子１１９においてホログラム再生光とサーボ情報戻り光とを分離して検出する。
【解決手段】記録媒体１１６におけるホログラムが記録されている情報記録層に記録再生用の緑色レーザ光を照射するとともに、サーボ制御用の赤色レーザ光を記録媒体１１６の反射膜に照射する光学系と、緑カラーフィルタを積層した第一の画素群と赤カラーフィルタを積層した第２の画素群とを有する受光素子１１９と、記録媒体１１６からのホログラム再生光とサーボ情報戻り光とを受光素子１１９に入射させる光学系とを設け、受光素子１１９においてホログラム再生光とサーボ情報戻り光とを分離して検出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報光と参照光とをホログラム記録媒体に照射して干渉縞を形成し、その干渉縞により情報を記録媒体に記録し、また、記録媒体から情報を再生する光情報再生方法及び光情報記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホログラフィを利用して記録媒体に情報を記録するホログラフィック記録は、一般的に、画像情報を有する情報光とそのような画像情報を有しない参照光とを記録媒体の内部で重ね合わせ、その時にできる干渉縞を記録媒体に書き込むことによって行われる。記録された画像情報は、その記録媒体に参照光を照射し、干渉縞によって参照光を回折させること再生される。記録すべき情報に応じて画像情報を変調すれば、任意の情報を高密度に記録媒体に記録することができる。
【０００３】
ホログラフィックメモリについては、例えば非特許文献１において解説がなされている。図１４は、ホログラフィックメモリによる従来の記録再生装置であって、コリニア方式と呼ばれる同軸タイプのホログラフィックメモリシステム（光情報記録再生装置）の光学系を説明している。
【０００４】
この光情報記録再生装置は、例えばディスク状であるホログラム記録媒体２１６に対して情報の記録及び再生を行うものである。具体的には、情報によって変調された信号光と情報によっては変調されていない参照光とを同時に記録媒体２１６に照射して干渉させることによって、記録媒体２１６内に体積ホログラムを形成し、情報を記録する。また、弱い参照光を記録媒体２１６に照射することによって、体積ホログラムの再生像を取得し、情報を再生する。なお、体積ホログラムとは、記録媒体の体積ホログラムとは、記録媒体の厚み方向も積極的に利用し、３次元的に干渉縞を書き込む方式であり、厚みを増やすことで、回折効率を高め、多重記録を用いて記録容量を増大する方式である。デジタル体積ホログラムとは、体積ホログラムと同様の記録方式を用いつつも、記録する画像情報は２値化したデジタルパターンに限定したホログラム記録方式である。
【０００５】
図示された光学系は、情報の記録及び再生に用いるレーザ光を発生する第１の光源２０１と、信号光を変調するための空間光変調素子（spacial light modulator；以下、ＳＬＭと略記する）２０４と、再生光を検出するための２次元の受光素子２１９を備えている。
【０００６】
［記録］
まず、上記光学系を用いて、ディスク状の記録媒体２１６に対して記録を行う場合について説明する。
【０００７】
緑色レーザ等からなる第１の光源２０１から出射された光束は、コリメータ２０２によって平行光束とされ、ミラー２０３を経由し、空間光変調素子２０４を照明する。図１４に示したものでは、ＳＬＭ２０４として、ＤＭＤ(Deformable Mirror Device)が使用されている。このようなＳＬＭ２０４は、２次元に配置された多数の光変調素子（画素）を有し、各画素ごとに「０」、「１」を表わすことができるようになっている。ＳＬＭ２０４において、「１」の情報を表わす画素で反射された光は、記録媒体２１６の方向へ反射され、「０」の情報を表わす画素で反射された光は記録媒体２１６の方向へ反射されない。コリニア方式のホログラフィックメモリシステムで用いられるＳＬＭ２０４では、その中央部分が、情報光２０６を変調する部分とされており、それを環状に取り巻く部分は、参照光２０５を変調する部分となっている。
【０００８】
ＳＬＭ２０４において「１」の情報を表わす画素で反射された情報光２０６及び参照光２０５は、いずれも、偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳと略記する）２０７をＰ偏光で透過する。そして、第１のリレーレンズ２０８、ミラー２０９、第２のリレーレンズ２１０、ダイクロイックビームスプリッタ（以下、ＤＢＳと略記する）２１１を経由して記録媒体２１６に向けられる。ＤＢＳ２１１の通過後、１／４波長板（以下、ＱＷＰと略記する）２１２を透過して円偏光（例えば、右回りの円偏光）に変換された参照光２０５と情報光２０６は、ミラー２１３で反射されて、焦点距離Ｆの対物レンズ２１４に入射する。ＳＬＭ２０４上に表示されたパターンは、第１及び第２のリレーレンズ２０８、２１０により、対物レンズ２１４からＦだけ手前に中間像を形成する。これにより、ＳＬＭ２０４上のパターン像（図示せず）、対物レンズ２１４、記録媒体２１６がいずれもＦの距離だけ離れて配置される、４Ｆ光学系が構成される。
【０００９】
ディスク状の記録媒体（ホログラムディスク）２１６は、スピンドルモータ２１５上に回転可能に保持されている。対物レンズ２１４によって、参照光２０５と情報光２０６は記録媒体２１６に集光され、干渉して干渉縞を形成する。記録媒体２１６中の高分子材料には、この記録時の干渉縞パターンが屈折率分布として記録され、その結果、デジタル体積ホログラムが形成される。ＳＬＭ２０４により、記録すべき情報に応じて情報光２０６を変調すれば、記録媒体２１６に、その情報に応じたデジタル体積ホログラムが形成される。特に、ＳＬＭ２０４の情報光領域において、記録すべき情報に応じて画素ごとに変調を行えば、記録媒体２１６に、そのような画素数に応じた情報量を有するデジタル体積ホログラムが形成されることとなる。なお、記録媒体２１６中には、反射膜が設けられている。
【００１０】
光情報記録再生装置には、ホログラム化された光情報の記録再生を行う第１の光源２０１以外に、記録媒体２１６に対する感光性のない赤色レーザ等からなる第２の光源２２０が設けられている。この第２の光源２２０を用いて、記録媒体２１６の反射膜を基準面として、記録媒体２１６の変位を高精度に検出することが可能である。これより、記録媒体２１６に面ブレや偏心が発生しても、光サーボ技術を用いてダイナミックに記録スポットを記録媒体面に追従させることが可能となり、高精度に干渉縞パターンを記録することができる。以下、このようなトラッキングについて、簡単に説明する。
【００１１】
赤色レーザ等からなる第２の光源２２０から出射された直線偏光光束は、ビームスプリッタ（以下、ＢＳと略記する）２２１を透過し、レンズ２２２で平行光束とされ、ミラー２２３とＤＢＳ２１１で反射されて、記録媒体２１６に向けられる。ＱＷＰ２１２を透過し、円偏光（例えば、右回りの円偏光）に変換された光束は、ミラー２１３で反射されて対物レンズ２１４に入射して、記録媒体２１６の反射膜に微小な光スポットとして集光される。反射された光束は逆回りの円偏光（例えば、左回りの円偏光）となり、対物レンズ２１４に再入射して平行光束とされ、ミラー２１３で反射されてＱＷＰ２１２を透過して、往路での偏光とは垂直な直線偏光光束に変換される。ＤＢＳ２１１で反射された光束は、往路と同様にミラー２２３、レンズ２２２を経由し、ＢＳ２２１で反射されて、光検出器２２４に導かれる。光検出器２２４は、複数の受光面を有していて、反射面の位置情報を検知する、この検知結果に基づいて対物レンズ２１４のフォーカスとトラッキングを行うことができる。このようなフォーカス及びトラッキングは、ＣＤやＤＶＤなどを用いる従来からよく知られた光情報記録再生装置において行われるものと同様のものである。
【００１２】
［再生］
次に、上記光学系を用いて、記録媒体２１６に記録されている情報の再生を行う場合について説明する。第１の光源２０１から出射された光束は、記録時と同様にＳＬＭ２０４を照明する。再生時は、ＳＬＭ２０４の参照光２０５を変調する部分のみが「１」の情報を表示し、情報光２０６を変調する部分はすべて「０」の情報を表示する。したがって、参照光２０５の部分の画素で反射された光だけが、記録媒体２１６の方向へ反射され、情報光２０６は記録媒体２１６の方向へ反射されない。
【００１３】
記録時と同様に参照光２０５は、円偏光（例えば、右回りの円偏光）となって記録媒体２１６に集光され、記録されている干渉縞（デジタル体積ホログラム）から情報光を再生する。記録媒体２１６中の反射膜で反射された情報光は、逆回りの円偏光（例えば、左回りの円偏光）となり、対物レンズ２１４に再入射して平行光束とされ、ミラー２１３で反射されてＱＷＰ２１２を透過して、往路での偏光とは垂直な直線偏光光束（Ｓ偏光）に変換される。この時、対物レンズ２１４からＦの距離に再生されたＳＬＭ２０４の表示パターンの中間像が形成される。
【００１４】
ＤＢＳ２１１を透過した光束は、第２のリレーレンズ２１０、ミラー２０９、第１のリレーレンズ２０８を経由してＰＢＳ２０７に向けられる。ＰＢＳ２０７で反射された光束は、空間光変調素子ＳＬＭ２０４と共役の位置に、ＳＬＭ２０４の表示パターンの中間像として再結像される。この位置には開口２１７が予め置かれていて、情報光の周辺部にある不要な参照光が遮蔽される。そして、レンズ２１８により、再結像された中間像は、ＣＭＯＳセンサ等の受光素子２１９上に、情報光の部分のみのＳＬＭ２０４の表示パターンを形成する。これにより、不要な参照光２０５が受光素子２１９に入射しないので、Ｓ／Ｎ（信号対ノイズ比）の良い再生信号が得られる。
【００１５】
結局、この光情報記録再生装置では、記録すべき情報を２次元デジタルパターン情報に展開し、この２次元デジタルパターン情報によって情報光が変調される。この処理により、記録情報が２次元空間の光強度分布画像情報となった情報光が生成される。そして情報光と参照光とを干渉させることによって、その干渉縞が記録媒体に記録される。再生時には、参照光を照射することで再生される光強度分布画像情報から２次元デジタルパターン情報を抽出し、デコードする。このデジタル処理により、Ｓ／Ｎ比の劣化による再生誤り率の低下を抑えることが可能となり、また、２値化データをコード化してエラー訂正を行うことで、極めて忠実に、記録情報を再現することが可能となる。
【００１６】
また、上述したコリニア式のホログラフィックメモリシステムは、ホログラムの記録再生を行うための相対的に短い波長のレーザ光（第１の光源からの緑色レーザ光）の他に、記録媒体が感光性を有しない相対的に長い波長のレーザ光（第２の光源からの赤色レーザ光）を用いてトラッキングなどのサーボ制御を行うようにしている。このため、光サーボを実施しているときでもホログラム記録材料が感光することがなく、記録再生特性を劣化させない。また、記録媒体の偏心、面振れなどの外乱に対しても、ダイナミックに追従し、高精度に記録再生を行うことができる。
【非特許文献１】堀米 秀嘉ほか、「離陸間近のホログラフィック媒体 ２００６年に２００Ｇバイトを実現」、日経エレクトロニクス第８９１号、第１０５〜１１４頁、２００５年１月１７日
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、上述した従来の光情報記録再生装置においては、サーボ情報を含むサーボ用赤色レーザ戻り光と記録情報を含む記録再生用緑色レーザ戻り光を、別々のセンサで受光しなければならない。そのため、部品点数の増加によるコストアップならびに光学ヘット小型化の妨げとなり、システム全体のコストアップ、装置全体の大型化の原因となっていた。
【００１８】
本発明の目的は、サーボ情報を含むサーボ用のレーザ戻り光と記録情報を含む記録再生用のレーザ戻り光を同一の受光素子で受光でき、これによって光学ヘッドの小型化やコストダウンを実現できる光情報再生方法を提供することにある。
【００１９】
本発明の別の目的は、サーボ情報を含むサーボ用のレーザ戻り光と記録情報を含む記録再生用のレーザ戻り光を同一の受光素子で受光でき、これによって光学ヘッドの小型化やコストダウンを実現できる光情報記録再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の光情報記録再生方法は、ホログラムを利用して情報が記録される情報記録層とサーボ情報が記録された反射膜とを有するホログラム記録媒体から情報を再生する光情報再生方法において、ホログラムが記録されている情報記録層に第１の波長の光を照射するとともに、第１の波長とは異なる第２の波長の光を反射膜に照射し、第１の波長の光により情報記録層から発生するホログラム再生光と、第２の光により反射膜から発生するサーボ情報戻り光とを、同一の受光素子に入射させ、受光素子においてホログラム再生光とサーボ情報戻り光とを分離して検出することを特徴とする。
【００２１】
本発明の光情報再生方法において、受光素子として、第１の波長の光を透過させる第１のフィルタが積層された画素と第２の波長の光を透過させる第２のフィルタが積層された画素とを有するものを使用することが好ましい。
【００２２】
本発明の光情報記録再生装置は、ホログラムを利用して情報が記録される情報記録層とサーボ情報が記録された反射膜とを有するホログラム記録媒体に対して、情報を記録・再生する光情報記録再生装置において、ホログラムが記録されている情報記録層に第１の波長の光を照射するとともに、第１の波長とは異なる第２の波長の光を反射膜に照射する光学系と、第１の波長の光を透過させるフィルタを積層した第一の画素群と第２の波長の光を透過させるフィルタを積層した第２の画素群とを有する受光素子と、第１の波長の光により情報記録層から発生するホログラム再生光と、第２の光により反射膜から発生するサーボ情報戻り光とを、受光素子に入射させる光学系と、を有することを特徴とする。
【００２３】
本発明の光情報記録再生装置において、受光素子は単板のエリアセンサとして構成されていることが好ましい。そのような単板のエリアセンサは、例えば、ＣＭＯＳセンサである。
【００２４】
本発明においては、第１の画素群（第１のカラーフィルタが積層された画素群）でホログラム再生光を光電変換して生成された２次元情報に基づいて、記録媒体に記録された２次元デジタルパターン情報を復元すればよい。また、第２の画素群（第２のカラーフィルタが積層された画素群）でサーボ情報戻り光を光電変換して生成された画素情報の和に基づいて、記録媒体におけるサーボピットを示す信号を検出すればよく、第２の画素群でサーボ情報戻り光を光電変換して生成された画素情報に基づいて、フォーカスエラー信号を検出すればよく、さらに、第２の画素群でサーボ情報戻り光を光電変換して生成された画素情報に基づいて、トラッキングエラー信号を検出すればよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、サーボ用レーザ戻り光と記録再生用レーザ戻り光とを同一チップの受光素子（ＣＭＯＳセンサなど）で受光し、再生することができる。このため従来のものに比べると、情報再生用の受光素子とサーボ用の受光素子と別々に設ける必要がなくなって、光学ヘッドの部品点数を削減することができるとともに、光情報記録再生装置における大幅なコストダウンと光学ヘッドの小型化を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
次に、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の一形態の光情報記録再生装置の光学系の構成を示す図である。
【００２７】
図１に示す光学系は、同軸タイプのホログラフィックメモリ（コリニア方式）のものであり、例えばディスク状であるホログラム記録媒体１１６に対して情報の記録及び再生を行うものである。そして、図１４に示した構成と同様に、情報の記録及び再生に用いるレーザ光を発生する第１の光源（緑色レーザ）１０１と、信号光を変調するための空間光変調素子ＳＬＭ１０４と、再生光を検出するための受光素子１１９を備えている。受光素子１１９は、単板のエリアセンサとして、二次元に配列された複数の画素を有する。このような受光素子１１９として、ＣＭＯＳイメージセンサなどが好ましく使用される。さらにこの光情報記録再生装置は、光サーボのための第２の光源（赤色レーザ）１２０を備えている。図１に示す光情報記録再生装置が図１４に示したものと異なるところは、ダイクロイックビームスプリッタ（ＤＢＳ）の代わりにダイクロイック偏光ビームスプリッタ（以下、ＤＰＢＳとする）１１１を備えるとともに、臨界角プリズム１１８を備えている点である。臨界角プリズム１１８は、偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳとする）１０７と、ＣＭＯＳセンサなどからなる受光素子１１９に間に配置されている。また、ビームスプリッタ（以下、ＢＳとする）１２１に対して第２の光源１２０が、図１４に示すものとは異なり、反射側に設けられている。
【００２８】
まず、上記光学系を用いて、記録媒体（ホログラムディスク）１１６に記録を行う場合について説明する。
【００２９】
緑色レーザ等からなる第１の光源１０１から出射された光束は、コリメータ１０２によって平行光束とされ、ミラー１０３を経由し、ＳＬＭ１０４を照明する。図１に示したものでは、ＳＬＭ１０４として、ＤＭＤが使用されている。ＳＬＭ１０４において、「１」の情報を表わす画素で反射された光は、記録媒体１１６の方向へ反射され、「０」の情報を表わす画素で反射された光は記録媒体１１６の方向へ反射されない。この装置はコリニア方式のものであるので、ＳＬＭ１０４では、その中央部分が、情報光１０６を変調する部分とされており、それを環状に取り巻く部分は、参照光１０５を変調する部分となっている。
【００３０】
ＳＬＭ１０４において「１」の情報を表わす画素で反射された情報光１０６及び参照光１０５は、いずれも、ＰＢＳ１０７をＰ偏光で透過する。そして、第１のリレーレンズ１０８、ミラー１０９、第２のリレーレンズ１１０、ＤＰＢＳ１１１を経由して記録媒体１１６に向けられる。ＤＰＢＳ１１１の通過後、１／４波長板（以下、ＱＷＰと略記する）１１２を透過して円偏光（例えば、右回りの円偏光）に変換された参照光１０５と情報光１０６は、ミラー１１３で反射されて、焦点距離Ｆの対物レンズ１１４に入射する。ＳＬＭ１０４上に表示されたパターンは、２つのリレーレンズ１０８、１１０により、対物レンズ１１４からＦだけ手前に中間像を形成する。これにより、ＳＬＭ１０４上のパターン像（図示せず）、対物レンズ１１４、記録媒体１１６がいずれもＦの距離だけ離れて配置される、４Ｆ光学系が構成される。
【００３１】
ディスク状の記録媒体（ホログラムディスク）１１６は、スピンドルモータ（不図示）上に回転可能に保持されている。対物レンズ１１４によって、参照光１０５と情報光１０６は記録媒体１１６に集光され、干渉して干渉縞を形成する。記録媒体１１６中の高分子材料には、この記録時の干渉縞パターンが屈折率分布として記録され、その結果、デジタル体積ホログラムが形成される。また、記録媒体１１６中には、反射膜が設けられている。
【００３２】
ホログラム化された光情報の記録再生を行う第１の光源１０１以外に、記録媒体１１６に対する感光性のない赤色レーザ等からなる第２の光源１２０が設けられている。この第２の光源１２０を用いて、記録媒体１１６の反射膜を基準面として、記録媒体１１６の変位を高精度に検出することが可能である。これより、記録媒体１１６に面ブレや偏心が発生しても、光サーボ技術を用いてダイナミックに記録スポットを記録媒体面に追従させることが可能となり、高精度に干渉縞パターンを記録することができる。以下、本実施形態におけるトラッキングについて、説明する。
【００３３】
第２の光源１２０から出射された直線偏光光束は、ビームスプリッタ（以下、ＢＳと略記する）１２１をＳ偏光で反射し、レンズ１２２で平行光束とされ、ミラー１２３とＤＰＢＳ１１１で反射されて、記録媒体１１６に向けられる。ＱＷＰ１１２を透過し、円偏光（例えば、右回りの円偏光）に変換された光束は、ミラー１１３で反射されて対物レンズ１１４に入射して、記録媒体１１６の反射膜に微小な光スポットとして集光される。反射された光束は逆回りの円偏光（例えば、左回りの円偏光）となり、対物レンズ１１４に再入射して平行光束とされ、ミラー１１３で反射されてＱＷＰ１１２を透過して、往路での偏光とは垂直な直線偏光光束に変換される。ＤＢＳＰ１１１を透過した光束は、リレーレンズ１１０、ミラー１０９、リレーレンズ１０８を経由し、ＰＢＳ１０７と臨界角プリズム１１８で反射されて、受光素子１１９に導かれる。
【００３４】
次に、上記光学系を用いて、記録媒体１１６に記録されている情報の再生を行う場合について説明する。第１の光源１０１から出射された光束は、記録時と同様にＳＬＭ１０４を照明する。再生時は、ＳＬＭ１０４の参照光１０５を変調する部分のみが「１」の情報を表示し、情報光１０６を変調する部分はすべて「０」の情報を表示する。したがって、参照光１０５の部分の画素で反射された光だけが、記録媒体１１６の方向へ反射され、情報光１０６は記録媒体１１６の方向へ反射されない。
【００３５】
記録時と同様に参照光１０５は、円偏光（例えば、右回りの円偏光）となって記録媒体１１６に集光され、記録されている干渉縞（デジタル体積ホログラム）から情報光を再生する。記録媒体１１６中の反射膜で反射された情報光は、逆回りの円偏光（例えば、左回りの円偏光）となり、対物レンズ１１４に再入射して平行光束とされ、ミラー１１３で反射されてＱＷＰ１１２を透過して、往路での偏光とは垂直な直線偏光光束（Ｓ偏光）に変換される。この時、対物レンズ１１４からＦの距離に再生されたＳＬＭ１０４の表示パターンの中間像が形成される。
【００３６】
ＰＤＢＳ１１１を透過した光束は、リレーレンズ１１０、ミラー１０９、リレーレンズ１０８を経由してＰＢＳ１０７に向けられる。ＰＢＳ１０７で反射された光束は、臨界角プリズム１１８で反射され、受光素子１１９上に、情報光の部分のみのＳＬＭ表示パターンを形成する。
【００３７】
このように本実施形態では、光サーボのための赤色レーザ光と情報の再生のための緑色レーザ光とを同一の受光素子１１９で受光するようにしている。なお、本実施形態において、第２の光源１２０からの赤色レーザ光を用いた光サーボは、当然のことながら、情報の再生を行うときだけでなく、情報を記録媒体１１６に対して記録するときにも行われる。情報の記録時にも、少なくとも赤色レーザ光は、上述と同様にして受光素子１１９に到達するので、この到達した赤色レーザ光に基づいてサーボ制御を行えばよい。
【００３８】
次に、本実施形態でのホログラム記録媒体の構成を図２を用いて説明する。
【００３９】
このホログラム記録媒体５０は、光情報記録再生装置に装着されたときの対物レンズの側から見て順に、透明基板のカバー層５６、ホログラム記録層５５、波長選択反射膜５４、ギャップ層５３、プリフォーマット基板５１とが積層されて構成されている。プリフォーマット基板５１は、ポリカーボネート、ガラス等によって形成された円板状の基板である。
【００４０】
プリフォーマット基板５１には、半径方向に線状に延びる複数の位置決め領域としてのアドレスサーボエリア５７が所定の角度間隔で設けられており、隣り合うアドレスサーボエリア間の扇形の区間がデータエリア５８になっている。プリフォーマット基板上５１には、金や白金等でコーティングされた反射膜５２が設けられている。波長選択反射膜５４を透過した赤色レーザ光が、プリフォーマット基板１７上に形成されているアドレスサーボエリア５７の位相ピット、グルーブ、ランド形成部上の反射膜５２で反射され、戻り光となるようになっている。この位相ピット、グルーブ、ランドの有無によって、光の回折による反射光量の大幅な増減が発生する。この戻り光の変化を信号としてとらえることができ、後述するフォーカスエラー信号、トラキングエラー信号、アドレス信号を生成し、光学ヘッドの位置決め制御及びホログラム記録情報の記録位置制御を行う。波長選択反射膜５４は、アドレスサーボ情報を得るための赤色レーザ光は透過し、記録、再生を寄与する青色レーザ光は反射する。
【００４１】
ホログラム記録層５５のホログラム材料は、赤色の光には感光しないようになっているので、サーボ用赤色レーザ光がホログラム記録層５５を通過したり、反射膜５２で乱反射したとしても、ホログラム記録層５５には影響が及ばない。ホログラム記録層５５は、情報光と参照光の干渉によって生じる干渉縞の光強度分布によって、屈折率、誘電率、反射率等の光学的特性が変化するホログラム材料によって形成される。すなわちホログラム記録層５５は、記録情報光より生成された干渉縞を、光学特性の変化として保持する。ギャップ層５３は反射膜５２を保護するとともに、ホログラム記録層５５と反射膜５２間にギャップを設け、ホログラム記録層５５内の干渉領域をある程度の大きさに保つ役割を有する。
【００４２】
上述したようにこの光情報記録再生装置では、受光素子１１９は、例えば赤色光である光サーボのための光と、例えば緑色光である情報再生のための光とを同時に受光する。ここで光サーボのための得られる信号と、情報再生のための信号とは別個に取得する必要があるから、二次元の受光素子において、赤色フィルタを有する画素と緑色フィルタを有する画素とを配置し、両者の信号を分けて取得できるようにしている。
【００４３】
本実施形態における受光素子（ＣＭＯＳセンサ）１１９の受光画素エリアのカラーフィルタの配置の一例について、図３を用いて説明する。図３は、受光素子２１９の水平方向に４画素、垂直方向に４画素分の受光エリアを拡大して示す図であり、図中の四角の領域６０は、それぞれ、１画素分の受光エリアを示している。光を受光して光電変換し、光電荷を蓄積するフォトダイオードの受光部の上には、光の波長の違いにより選択的に光を通すカラーフィルタが積層されており、図３は、カラーフィルタの２次元的配置を示している。Ｒ１０，Ｒ３０，Ｒ２１，Ｒ４１，Ｒ１２，Ｒ３２のＲ画素群は、赤の波長の光を透過するＲカラーフィルタが積層されている受光部である。Ｒ画素群では、ホログラム記録媒体のプリフォーマット基板上の反射膜で反射されたサーボ用赤色レーザの戻り光が透過し、波長選択反射膜で反射された記録再生用緑色レーザの戻り光は、遮断される。ゆえに、Ｒ画素群からは、サーボ用赤色レーザ戻り光の画素信号のみが出力される。これに対しＧ２０，Ｇ４０，Ｇ１１．Ｇ３１，Ｇ２２，Ｇ４２のＧ画素群は、緑の波長の光を透過するＧカラーフィルタが積層されている受光部である。Ｇ画素群では、ホログラム記録媒体のホログラム記録層を透過し、波長選択反射膜で反射された記録再生用緑色レーザの戻り光が透過し、反射膜で反射されたサーボ用赤色レーザの戻り光は、遮断される。ゆえに、Ｇ画素群からは、記録再生用緑色レーザ戻り光の画素信号のみが出力される。
【００４４】
図３で示したカラーフィルタの配置は、上下左右が、他色のカラーフィルタが配置されたモザイク配置となっているが、本発明は、これに限るものではにない。図４、図５にカラーフィルタ配置の別の例を示す。図４のカラーフィルタの配置は、各行毎にカラーフィルタの透過する色を変えた配置であり、各水平ラインからは、同色の色成分の画素信号が再生される。図５は、各列毎にカラーフィルタの透過する色を変えた配置であり、各垂直ラインからは、同色の色成分の画素信号が再生される。
【００４５】
次に、受光素子１１９の構造についてさらに詳しく説明する。図６は、カラーフィルタを含む画素部の構成を示す縦方向の断面図である。
【００４６】
受光素子１１９は、例えばシリコン半導体基板に２次元イメージセンサとして形成されたものであり、ここでは、Ｎ型半導体基板が用いられているものとする。Ｎ型基板３０上に、１画素部を形成する領域であるＰウェル層２９が形成され、Ｐウェル層２９内に、フォトダイオード領域となるべきＮ領域２７が形成される。Ｎ領域２７とＰウェル層２９とのＰＮ接合部によって、フォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２が形成される。フォトダイオーＰＤ１、ＰＤ２では、受光した光に応じて光電荷が発生し、これがＰＮ接合部に蓄積される。転送用ＭＯＳトランジスタのゲート２５は、Ｎ領域２８とともに、フォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２に蓄積された光電荷をフローティングディフュージョン領域（図示せず）に転送させるために設けられている。フローティングディフュージョン領域に転送された光電荷は、画素信号に変換され読み出されることになる。
【００４７】
フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２の受光部以外に光が入光しないように、アルミ等で形成された遮光膜２４が酸化膜２６上に形成されている。遮光膜２４は、フォトダイオード受光部には入射光を透過させるが、それ以外の部分では光を反射する。遮光膜２４の上には、パッシベーション層２３を介して、平坦化層２２が設けられている。
【００４８】
平坦化層２２上に、カラーフィルタやマイクロレンズ２０が形成される。符号６１は、赤色の光を透過するＲカラーフィルタを示している。Ｒカラーフィルタ６１は、赤色以外の波長の光を反射するため、サーボ用赤色レーザ戻り光を透過され、フォトダイオードＰＤ１に光スポットを形成する。符号６２は、緑色の光を透過するＧカラーフィルタを示している。Ｇカラーフィルタ６２は、緑色以外の波長の光を反射するため、記録再生用緑色レーザ戻り光を透過させ、フォトダイオードＰＤ２に光スポットを形成する。
【００４９】
マイクロレンズ２０は、画素部に入射した光を効率よくフォトダイオード上に集光する役割を有する。マイクロレンズ２０で集光され、Ｒカラーフィルタ６１を透過したサーボ用赤色レーザ戻り光は、フォトダイオード部ＰＤ１で受光され蓄積後、読み出される。マイクロレンズ２０で集光され、Ｇカラーフィルタ６２を透過した記録再生用緑色レーザ戻り光は、フォトダイオード部ＰＤ２で受光され蓄積後、読み出される。このように本実施形態では、オンチップ上の画素部の上に、赤及び緑のカラーフィルタを設けている。これにより、シングルチップの受光素子１１９において、複雑な光学系を必要とせず、サーボ用赤色レーザ戻り光と記録再生用緑色レーザ戻り光を分離して再生することが可能となる。
【００５０】
次に、ＣＭＯＳセンサからなる受光素子１１９の等価回路を図７に示し、画素信号の読み出し動作について説明する。画素信号を読み出すべき水平ラインを選択する駆動パルスを発生する垂直シフトレジスタ（ＶＳＲ）１１により、ライン単位で、リセット、蓄積、読み出し制御が行われる。ＶＳＲ１１は、信号線Φｓ１，Φｔ１，Φｒ１をアクティブにすることにより、一行目の画素のリセット、蓄積、読み出し制御を行い、次に信号線Φｓ２，Φｔ２，Φｒ２，をアクティブにすることにより、２行目の画素のリセット、蓄積、読み出し制御を行う。図７は、説明の便宜上、水平２画素、垂直２画素の場合を示しているが、画素数はこれに限られるものではない。ＶＳＲ１１は、一行目に配置されているフォトダイオード１ａ，１ｂに蓄積された光電荷を読み出すため、Φｓ１をアサートし、セレクト用ＭＯＳトランジスタ５ａ，５ｂをオンにし、読み出し用ソースフォロアＭＯＳトランジスタ４ａ，４ｂをアクティブにする。次に、Φｒ１をアサートし、リセット用ＭＯＳトランジスタ３ａ，３ｂをオンし、フローティングディフュージョン領域（容量）７ａ，７ｂを電源電圧６にリセットする。リセット動作終了後、Φｒ１をディアサートする。このとき発生するリセットノイズは、ランダムノイズとともに、フローティングディフュージョン領域７ａ，ｂに蓄積される。このノイズ成分を読み出し用ソースフォロアＭＯＳトランジスタ４ａ，４ｂを介して読み出し、アンプ８ａ，８ｂに保持する。次に、Φｔ１をアサートし、転送用ＭＯＳトランジスタ２ａ，２ｂをオンにして、フォトダイオード１ａ，１ｂに蓄積された光電荷を、フローティングディフュージョン領域７ａ，７ｂに転送する。光電荷が転送されたことによるフローティングディフュージョン領域７ａ，７ｂの電圧は、転送された光電荷の量に応じて、変化する。この変化量が画素信号であり、読み出し用ソースフォロアＭＯＳトランジスタ４ａ，４ｂを介して、アンプ８ａ，８ｂに保持される。アンプ８ａ，８ｂでは、画素信号から、先に保持したノイズ信号を差し引くことで、リセットノイズ、ランダムノイズをキャンセルした高Ｓ／Ｎの画素信号が生成する。
【００５１】
水平シフトレジスタ（ＨＳＲ）１０は、信号線Ｓ１、Ｓ２を順番にアサートし、スイッチ９ａ，９ｂを順次オンにし、これによって、アンプ８ａ，８ｂの画素信号出力を、順次、出力線Ｖｏｕｔに出力する。この動作により、選択された１行目の画素は、順次、出力線Ｖｏｕｔから取り出される。ここで、フォトダイオード１ａ上にＲカラーフィルタが、フォトダイオード１ｂ上にＧカラーフィルタが積層されているものとする。ＨＳＲ１０により、順次、アンプ８ａのサーボ用赤レーザ戻り光の値すなわちサーボ信号と、アンプ８ｂの記録再生用緑レーザ戻り光の値すなわち記録再生信号とが読み出され、出力線Ｖオウｔに出力される。
【００５２】
１行目の画素信号をすべて、出力線Ｖｏｕｔから読み出した後、２行目のフォトダイオード１ｃ，１ｄに蓄積された光電荷を読み出すため、ＶＳＲ１１は、Φｓ２，Φｔ２，Φｒ２をアクティブする。そしてＶＳＲ１１は、Φｓ２をアサートし、セレクト用ＭＯＳトランジスタ５ｃ，５ｄをオンにし、読み出し用ソースフォロアＭＯＳトランジスタ４ｃ，４ｄをアクティブにする。次に、Φｒ２をアサートし、リセット用ＭＯＳトランジスタ３ｃ，３ｄをオンし、フローティングディフュージョン領域７ｃ，７ｄを電源電圧６にリセットする。リセット動作終了後、Φｒ２をディアサートする。この時、発生するリセットノイズは、ランダムノイズとともに、フローティングディフュージョン領域７ｃ，７ｄに蓄積される。このノイズ成分を読み出し用ソースフォロアＭＯＳトランジスタ４ｃ，４ｄを介して読み出し、アンプ８ａ，８ｂに保持する。次に、ＶＳＲ１１は、Φｔ２をアサートし、転送用ＭＯＳトランジスタ２ｃ，２ｄをオンにして、フォトダイオード１ｃ，１ｄに蓄積された光電荷を、フローティングディフュージョン領域７ｃ，７ｄに転送する。光電荷が転送されたことによるフローティングディフュージョン領域７ｃ，７ｄの電圧は、転送された光電荷の量に応じて、変化する。この変化量が画素信号であり、読み出し用ソースフォロアＭＯＳトランジスタ４ｃ，４ｄを介して、アンプ８ａ，８ｂに保持される。アンプ８ａ，８ｂでは、画素信号から、先に保持したノイズ信号を引くことで、リセットノイズ、ランダムノイズをキャンセルした高Ｓ／Ｎの画素信号を生成する。
【００５３】
２行目の場合も１行目の場合と同様にして、ＨＳＲ１０により、アンプ８ａ，８ｂの画素信号出力が、順次、出力線Ｖｏｕｔに出力される。この動作により、選択された１行目の画素は、順次、出力線Ｖｏｕｔから取り出される。ここで例えば、フォトダイオード１ｃ上にＲカラーフィルタが、フォトダイオード１ｄ上にＧカラーフィルタが積層されているとする。すると、ＨＳＲ１０により、順次、アンプ８ａのサーボ用赤レーザ戻り光の値すなわちサーボ信号と、アンプ８ｂの記録再生用緑レーザ戻り光の値すなわち記録再生信号とが出力線Ｖｏｕｔに読み出され、その結果が出力される。
【００５４】
図８は、緑色レーザ参照光を記録媒体のホログラム記録層に照射し、回折により再生された２次元空間光強度分布の画像情報から記録した２次元デジタルパターンを再現し、記録した情報をデコードする記録情報デコードシステムを示している。
【００５５】
記録媒体のホログラム記録層に記録された干渉縞に記録再生用緑色レーザ光による参照光を照射することにより、デジタル体積ホログラムの再生像が得られる。この再生像は、２次元デジタル符号の「１」「０」に対応した光強度変調を受けた２次元画像として、受光素子１１９の受光エリア３００に到達する。受光エリア３００を構成する全画素を構成する画素のうち、Ｇカラーフィルタが積層され、記録再生用緑色レーザ戻り光のみを光電変換した画素をＧ画素とする。また、Ｒカラーフィルタが積層され、サーボ用赤色レーザ戻り光のみを光電変換した画素をＲ画素とする。すると、記録情報光の再生には、Ｇ画素のみを使用することになる。受光エリア３００のうち、Ｇ画素のみが出力線４２から逐次読み出され、ＡＤ（アナログ／デジタル）変換器４６において、「１」又は「０」の情報に量子化され、再生デジタル信号４３となる。再生デジタル信号４３は、１画像分、フレームメモリ４０に蓄えられ、２次元デジタル符号イメージ４４として再構築される。再構築された２次元デジタル符号イメージ４４は、デコーダ４１により復号処理され、その結果、記録媒体における記録情報が「１」「０」のデジタル情報として再現されることになる。
【００５６】
次に、本実施形態におけるフォーカス制御の原理を図９を用いて説明する。フォーカス制御を行うための方式としては、非点収差法、ナイフエッジ法、臨界角法等が知られている。本実施形態では非点収差法を用いるものとするが、他の方式のフォーカス制御を用いることも可能である。
【００５７】
ホログラム記録媒体のホログラム記録層を通過し、プリフォーマット基板の反射層で反射した赤色レーザー光は、シリンドリカルレンズを通って、受光素子１１９で受光される。シリンドリカルレンズを透過することで、非点収差を持たせることができる。受光素子１１９の受光エリア３００の全体を、図示するようにＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４つの領域に分割して、それぞれの領域でのＲ画素信号の総和を、各受光エリアの出力とする。
【００５８】
受光素子１１９上の非点収差を有するのサーボ用赤色レーザ光の結象スポットの形状は、ディスク位置が対物レンズの焦点位置にある時（フォーカス）は、図９（１）の一点鎖線ａに示すようになる。これに対し、対物レンズから遠すぎる時（デフォーカス）は、図９（２）の一点鎖線ｂの示すようになり、対物レンズに近すぎる時（デフォーカス）は、図９（３）の一点鎖線ｃに示すようになる。よって、受光エリアＡとＣのＲ画素信号の総和と受光エリアＢとＤのＲ画素信号の総和の差をゼロになるように対物レンズの位置を制御することで、フォーカス状態を保つことが可能となる。
【００５９】
図１０は、このように対物レンズの位置の制御を行うために用いられるフォーカスエラー信号Ｅｆを生成するためのシステムを示している。このフォーカスエラー信号生成システムでは、累算器３０１において、受光エリアＡ内のＲ画素信号の総和を算出し、累算器３０３において受光エリアＣ内のＲ画素信号の総和を算出し、加算器３０５において、累算器３０１と累算器３０３の出力を加算する。また、累算器３０２において受光エリアＢ内のＲ画素信号の総和を算出し、累算器３０４において受光エリアＤ内のＲ画素信号の総和を算出し、加算器３０６において、累算器３０２と累算器３０４の出力を加算する。差動演算器３０７は、加算器３０５と加算器３０６の出力の差を算出する。差動演算器３０７の出力３０８がフォーカスエラー信号Ｅｆとなる。このフォーカスエラー信号Ｅｆは、対物レンズとディスク位置の相対的な位置関係に関し、いわゆるＳ字特性を有する。フォーカスエラー信号Ｅｆの極性や大きさに応じて対物レンズ駆動用フォーカスコイルの電流を制御することで、ディスク位置に対して、対物レンズが常に焦点位置になるように制御することができる。具体的には、対物レンズの位置は、フォーカスエラー信号Ｅｆがゼロになるようにサーボループで制御される。
【００６０】
次に、本実施形態におけるトラッキング制御の原理について、図１１を用いて説明する。
【００６１】
ホログラム記録媒体のプリフォーマット基板上には、情報を記録するトラック部であるランドが、円板状のホログラム記録媒体上に、スパイラル状に形成されている。さらにプリフォーマット基板には、このランドを挟む形で案内溝であるグルーブが形成されている。トラッキング制御は、レーザビームスポットが正確にランド上をトレースするようにするための制御である。本実施形態では、プッシュプル法を用いたトラッキング制御を実施している。
【００６２】
本実施形態におけるプッシュプル法は、グルーブで反射回折されたサーボ用赤色レーザ光を受光する受光素子１１９の受光エリア全体３００を、受光エリアＥ、Ｆのように２分割する。そして、それぞれの受光エリアでのＲ画素信号の総和の差を求めることにより、トラッキングエラー信号Ｅｔを生成する。記録媒体においてホログラム記録層、波長選択反射膜を通過したサーボ用赤色レーザ光は、プリフォーマット基板の記録トラック部に結像する。ランド、グルーブ部で反射された戻り光は、正反射光である０次回折光と、＋１次及び−１次回折光とになって受光素子１１９に到達する。この０次回折光と±１次回折とは受光素子１１９の受光面上で干渉を起こし、干渉部分の光強度を減少させる。その結果、０次回折光を中心として線対称の位置に、それぞれ干渉部分が発生する。受光エリアＥにおいては、０次回折光のみが存在する領域Ｓ０Ｌと、−１次回折光との干渉部分である領域Ｓ１Ｌが形成される。同様に、受光エリアＦにおいて、０次回折光のみが存在する領域Ｓ０Ｒと、＋１次回折光との干渉部分である領域Ｓ１Ｒが形成される。結像スポットがランド（記録トラック部）の中心に位置している場合は、それぞれの干渉部分Ｓ１Ｌ、Ｓ１Ｒの光の強度バランスが維持される。すなわち、線対称の中心線を境にとする２つの受光エリアＥ，Ｆの光強度は等しくなる。この場合、受光エリアＥのＲ画素信号の総和と受光エリアＦのＲ画素信号の総和は等しくなり、その差はゼロとなる。これに対し、結像スポットがランド中心部分からずれた場合には、干渉部分Ｓ１ＬとＳ１Ｒの光強度のバランスが崩れ、受光エリアＥとＦのそれぞれのＲ画素信号の総和の差は、ゼロとはならない。この差成分が、記録トラックからのずれを示すトラッキングエラー信号Ｅｔとなる。
【００６３】
図１２は、このようなトラッキングエラー信号Ｅｔを生成するためのシステムを示している。このトラッキングエラー信号生成システムでは、累算器３０９において受光エリアＥ内のＲ画素信号の総和を算出し、累算器３１０において受光エリアＦ内のＲ画素信号の総和を算出し、差動演算器３１１において累算器３０９と累算器３１０の出力の差を求める。差動演算器３１１の出力３１２がトラッキングエラー信号Ｅｔとなる。トラッキングエラー信号Ｅｔ３１２の極性や大きさに応じて対物レンズ駆動用トラッキングコイルの電流を制御することで、ホログラム記録媒体上の結像スポットが常に記録トラック中心上に追従してトレースするように制御される。具体的には、対物レンズの位置は、トラッキングエラー信号Ｅｔがゼロになるように、サーボループで制御される。
【００６４】
次に、本実施形態におけるアドレス情報再生の方式に関して、図１３を用いて説明する。ホログラム記録媒体のプリフォーマット基板には、あらかじめトラックアドレス情報が書き込まれており、このトラックアドレス情報を読み出すことで、記録媒体における所望の位置へアクセスすることが可能になる。トラックアドレス情報は、アドレスサーボエリアの位相ピット（記録トラック上に、掘り込まれている溝）に書き込まれている。
【００６５】
サーボ用赤色レーザ光のスポットは、上述したフォーカス制御及びトラッキング制御により、高精度に記録トラック上をトレースすることが可能となっているものとする。このような赤色レーザ光のスポットが、トラックアドレス情報が書き込まれている位相ピット上をトレースすると、レーザ光は回折により散乱し、位相ピットが存在するところで、戻り光が急激に減少する。この光の増減を信号として検出することによって、プリフォーマット基板上に予め書き込まれているアドレスマーク、トラックアドレス情報、データ書き込み位置決定クロックを再生する。アドレスマークは、アドレスの先頭に埋め込まれているパターンで、このアドレスマークを検出することで、アドレス情報の存在位置を確定することができる。
【００６６】
アドレスマーク検出後、所定の位置にあるアドレス情報を再生する。アドレス情報の後には、基準クロックが所定の数だけあり、この基準クロックを再生してＰＬＬ（位相同期ループ）で同期をとることで、データエリアのホログラム記録の位置を正確に制御することができる。図１３は、このようなアドレス信号を生成するシステムを示している。アドレス信号生成システムでは、受光素子１１９の受光エリア３００のうち、Ｒ画素のみを読み出し、累算器３１３において、１画像分の総和を求める。すなわち、受光部３００上のサーボ用赤色レーザの光スポット全体の光量の増減からアドレス情報を特定する。累積器３１３のＲ画素出力の総和３１４が再生アドレス信号Ｅｒｆとなる。
【００６７】
以上、説明したように本実施形態では、サーボ情報を含むサーボ用赤色レーザ戻り光と記録情報を含む記録再生用緑色レーザ戻り光を同一の受光素子で受光するようにしている。ここでサーボ情報には、例えば、フォーカスエラー信号、トラキングエラー信号、再生アドレス信号が含まれる。記録情報は、ホログラム記録層に参照光を照射した時に再生される２次元光強度分布画像である。そして受光素子の受光画素上のオンチップカラーフィルタで、サーボ用赤色レーザ戻り光と記録再生用緑色レーザ戻り光を分離している。これにより、単一の受光素子を用いて、サーボ用赤色レーザ戻り光からサーボ情報やアドレズ情報を、記録再生用緑色レーザ戻り光から記録情報を抽出することを可能としている。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施の一形態の光情報記録再生装置の光学系を示す図である。
【図２】ホログラム記録媒体の構成を示す概略断面図である。
【図３】受光素子の受光画素エリアにおけるカラーフィルタの配置を示す図である。
【図４】受光素子の受光画素エリアにおけるカラーフィルタの配置の別の例を示す図である。
【図５】受光素子の受光画素エリアにおけるカラーフィルタの配置のさらに別の例を示す図である。
【図６】受光素子におけるカラーフィルタを含む画素部の構成を示す断面図である。
【図７】受光素子の等価回路図である。
【図８】記録情報でコードシステムを示すブロック図である。
【図９】フォーカス制御の原理を示す図である。
【図１０】フォーカスエラー信号生成システムを示すブロック図である。
【図１１】トラッキング制御の原理を示す図である。
【図１２】トラッキングエラー信号生成システムを示すブロック図である。
【図１３】アドレス信号生成システムを示すブロック図である。
【図１４】ホログラフィックメモリを用いる従来の光情報記録装置装置の概略を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０ 水平シフトレジスタ
１１ 垂直シフトレジスタ
２０ マイクロレンズ
５０ ホログラム記録媒体
５１ プリフォーマット基板
５２ 反射膜
５３ ギャップ層
５４ 波長選択反射膜
５５ ホログラム記録層
５６ カバー層
５７ アドレスサーボエリア
５８ データエリア
６１ Ｒ（赤）カラーフィルタ
６２ Ｇ（緑）カラーフィルタ
１０１，２０１ 第１の光源（緑色レーザ）
１０２，２０２ コリメータ
１０３，１０９，１１３，１２３，２０３，２０９，２１３，２２３ ミラー
１０４，２０４ 空間光変調素子（ＳＬＭ）
１０５，２０５ 参照光
１０６，２０６ 情報光
１０７，２０７ 偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）
１０８，１１０，２０８，２１０ リレーレンズ
１１１ ダイクロイック偏光ビームスプリッタ（ＰＤＢＳ）
１１２，２１２ １／４波長板（ＱＷＰ）
１１４，２１４ 対物レンズ
１１６，２１６ 記録媒体
１１７，２１７ 開口
１１８ 臨界角プリズム
１１９，２１９ 受光素子
１２０，２２０ 第２の光源（赤色レーザ）
１２１，２２１ ビームスプリッタ（ＢＳ）
１２２，２１８，２２２ レンズ
２１１ ダイクロイックビームスプリッタ（ＤＢＳ）
２２４ 光検出器
３００ 受光エリア
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報光と参照光とをホログラム記録媒体に照射して干渉縞を形成し、その干渉縞により情報を記録媒体に記録し、また、記録媒体から情報を再生する光情報再生方法及び光情報記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホログラフィを利用して記録媒体に情報を記録するホログラフィック記録は、一般的に、画像情報を有する情報光とそのような画像情報を有しない参照光とを記録媒体の内部で重ね合わせ、その時にできる干渉縞を記録媒体に書き込むことによって行われる。記録された画像情報は、その記録媒体に参照光を照射し、干渉縞によって参照光を回折させること再生される。記録すべき情報に応じて画像情報を変調すれば、任意の情報を高密度に記録媒体に記録することができる。
【０００３】
ホログラフィックメモリについては、例えば非特許文献１において解説がなされている。図１４は、ホログラフィックメモリによる従来の記録再生装置であって、コリニア方式と呼ばれる同軸タイプのホログラフィックメモリシステム（光情報記録再生装置）の光学系を説明している。
【０００４】
この光情報記録再生装置は、例えばディスク状であるホログラム記録媒体２１６に対して情報の記録及び再生を行うものである。具体的には、情報によって変調された信号光と情報によっては変調されていない参照光とを同時に記録媒体２１６に照射して干渉させることによって、記録媒体２１６内に体積ホログラムを形成し、情報を記録する。また、弱い参照光を記録媒体２１６に照射することによって、体積ホログラムの再生像を取得し、情報を再生する。なお、体積ホログラムとは、記録媒体の体積ホログラムとは、記録媒体の厚み方向も積極的に利用し、３次元的に干渉縞を書き込む方式であり、厚みを増やすことで、回折効率を高め、多重記録を用いて記録容量を増大する方式である。デジタル体積ホログラムとは、体積ホログラムと同様の記録方式を用いつつも、記録する画像情報は２値化したデジタルパターンに限定したホログラム記録方式である。
【０００５】
図示された光学系は、情報の記録及び再生に用いるレーザ光を発生する第１の光源２０１と、信号光を変調するための空間光変調素子（spacial light modulator；以下、ＳＬＭと略記する）２０４と、再生光を検出するための２次元の受光素子２１９を備えている。
【０００６】
［記録］
まず、上記光学系を用いて、ディスク状の記録媒体２１６に対して記録を行う場合について説明する。
【０００７】
緑色レーザ等からなる第１の光源２０１から出射された光束は、コリメータ２０２によって平行光束とされ、ミラー２０３を経由し、空間光変調素子２０４を照明する。図１４に示したものでは、ＳＬＭ２０４として、ＤＭＤ(Deformable Mirror Device)が使用されている。このようなＳＬＭ２０４は、２次元に配置された多数の光変調素子（画素）を有し、各画素ごとに「０」、「１」を表わすことができるようになっている。ＳＬＭ２０４において、「１」の情報を表わす画素で反射された光は、記録媒体２１６の方向へ反射され、「０」の情報を表わす画素で反射された光は記録媒体２１６の方向へ反射されない。コリニア方式のホログラフィックメモリシステムで用いられるＳＬＭ２０４では、その中央部分が、情報光２０６を変調する部分とされており、それを環状に取り巻く部分は、参照光２０５を変調する部分となっている。
【０００８】
ＳＬＭ２０４において「１」の情報を表わす画素で反射された情報光２０６及び参照光２０５は、いずれも、偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳと略記する）２０７をＰ偏光で透過する。そして、第１のリレーレンズ２０８、ミラー２０９、第２のリレーレンズ２１０、ダイクロイックビームスプリッタ（以下、ＤＢＳと略記する）２１１を経由して記録媒体２１６に向けられる。ＤＢＳ２１１の通過後、１／４波長板（以下、ＱＷＰと略記する）２１２を透過して円偏光（例えば、右回りの円偏光）に変換された参照光２０５と情報光２０６は、ミラー２１３で反射されて、焦点距離Ｆの対物レンズ２１４に入射する。ＳＬＭ２０４上に表示されたパターンは、第１及び第２のリレーレンズ２０８、２１０により、対物レンズ２１４からＦだけ手前に中間像を形成する。これにより、ＳＬＭ２０４上のパターン像（図示せず）、対物レンズ２１４、記録媒体２１６がいずれもＦの距離だけ離れて配置される、４Ｆ光学系が構成される。
【０００９】
ディスク状の記録媒体（ホログラムディスク）２１６は、スピンドルモータ２１５上に回転可能に保持されている。対物レンズ２１４によって、参照光２０５と情報光２０６は記録媒体２１６に集光され、干渉して干渉縞を形成する。記録媒体２１６中の高分子材料には、この記録時の干渉縞パターンが屈折率分布として記録され、その結果、デジタル体積ホログラムが形成される。ＳＬＭ２０４により、記録すべき情報に応じて情報光２０６を変調すれば、記録媒体２１６に、その情報に応じたデジタル体積ホログラムが形成される。特に、ＳＬＭ２０４の情報光領域において、記録すべき情報に応じて画素ごとに変調を行えば、記録媒体２１６に、そのような画素数に応じた情報量を有するデジタル体積ホログラムが形成されることとなる。なお、記録媒体２１６中には、反射膜が設けられている。
【００１０】
光情報記録再生装置には、ホログラム化された光情報の記録再生を行う第１の光源２０１以外に、記録媒体２１６に対する感光性のない赤色レーザ等からなる第２の光源２２０が設けられている。この第２の光源２２０を用いて、記録媒体２１６の反射膜を基準面として、記録媒体２１６の変位を高精度に検出することが可能である。これより、記録媒体２１６に面ブレや偏心が発生しても、光サーボ技術を用いてダイナミックに記録スポットを記録媒体面に追従させることが可能となり、高精度に干渉縞パターンを記録することができる。以下、このようなトラッキングについて、簡単に説明する。
【００１１】
赤色レーザ等からなる第２の光源２２０から出射された直線偏光光束は、ビームスプリッタ（以下、ＢＳと略記する）２２１を透過し、レンズ２２２で平行光束とされ、ミラー２２３とＤＢＳ２１１で反射されて、記録媒体２１６に向けられる。ＱＷＰ２１２を透過し、円偏光（例えば、右回りの円偏光）に変換された光束は、ミラー２１３で反射されて対物レンズ２１４に入射して、記録媒体２１６の反射膜に微小な光スポットとして集光される。反射された光束は逆回りの円偏光（例えば、左回りの円偏光）となり、対物レンズ２１４に再入射して平行光束とされ、ミラー２１３で反射されてＱＷＰ２１２を透過して、往路での偏光とは垂直な直線偏光光束に変換される。ＤＢＳ２１１で反射された光束は、往路と同様にミラー２２３、レンズ２２２を経由し、ＢＳ２２１で反射されて、光検出器２２４に導かれる。光検出器２２４は、複数の受光面を有していて、反射面の位置情報を検知する、この検知結果に基づいて対物レンズ２１４のフォーカスとトラッキングを行うことができる。このようなフォーカス及びトラッキングは、ＣＤやＤＶＤなどを用いる従来からよく知られた光情報記録再生装置において行われるものと同様のものである。
【００１２】
［再生］
次に、上記光学系を用いて、記録媒体２１６に記録されている情報の再生を行う場合について説明する。第１の光源２０１から出射された光束は、記録時と同様にＳＬＭ２０４を照明する。再生時は、ＳＬＭ２０４の参照光２０５を変調する部分のみが「１」の情報を表示し、情報光２０６を変調する部分はすべて「０」の情報を表示する。したがって、参照光２０５の部分の画素で反射された光だけが、記録媒体２１６の方向へ反射され、情報光２０６は記録媒体２１６の方向へ反射されない。
【００１３】
記録時と同様に参照光２０５は、円偏光（例えば、右回りの円偏光）となって記録媒体２１６に集光され、記録されている干渉縞（デジタル体積ホログラム）から情報光を再生する。記録媒体２１６中の反射膜で反射された情報光は、逆回りの円偏光（例えば、左回りの円偏光）となり、対物レンズ２１４に再入射して平行光束とされ、ミラー２１３で反射されてＱＷＰ２１２を透過して、往路での偏光とは垂直な直線偏光光束（Ｓ偏光）に変換される。この時、対物レンズ２１４からＦの距離に再生されたＳＬＭ２０４の表示パターンの中間像が形成される。
【００１４】
ＤＢＳ２１１を透過した光束は、第２のリレーレンズ２１０、ミラー２０９、第１のリレーレンズ２０８を経由してＰＢＳ２０７に向けられる。ＰＢＳ２０７で反射された光束は、空間光変調素子ＳＬＭ２０４と共役の位置に、ＳＬＭ２０４の表示パターンの中間像として再結像される。この位置には開口２１７が予め置かれていて、情報光の周辺部にある不要な参照光が遮蔽される。そして、レンズ２１８により、再結像された中間像は、ＣＭＯＳセンサ等の受光素子２１９上に、情報光の部分のみのＳＬＭ２０４の表示パターンを形成する。これにより、不要な参照光２０５が受光素子２１９に入射しないので、Ｓ／Ｎ（信号対ノイズ比）の良い再生信号が得られる。
【００１５】
結局、この光情報記録再生装置では、記録すべき情報を２次元デジタルパターン情報に展開し、この２次元デジタルパターン情報によって情報光が変調される。この処理により、記録情報が２次元空間の光強度分布画像情報となった情報光が生成される。そして情報光と参照光とを干渉させることによって、その干渉縞が記録媒体に記録される。再生時には、参照光を照射することで再生される光強度分布画像情報から２次元デジタルパターン情報を抽出し、デコードする。このデジタル処理により、Ｓ／Ｎ比の劣化による再生誤り率の低下を抑えることが可能となり、また、２値化データをコード化してエラー訂正を行うことで、極めて忠実に、記録情報を再現することが可能となる。
【００１６】
また、上述したコリニア式のホログラフィックメモリシステムは、ホログラムの記録再生を行うための相対的に短い波長のレーザ光（第１の光源からの緑色レーザ光）の他に、記録媒体が感光性を有しない相対的に長い波長のレーザ光（第２の光源からの赤色レーザ光）を用いてトラッキングなどのサーボ制御を行うようにしている。このため、光サーボを実施しているときでもホログラム記録材料が感光することがなく、記録再生特性を劣化させない。また、記録媒体の偏心、面振れなどの外乱に対しても、ダイナミックに追従し、高精度に記録再生を行うことができる。
【非特許文献１】堀米 秀嘉ほか、「離陸間近のホログラフィック媒体 ２００６年に２００Ｇバイトを実現」、日経エレクトロニクス第８９１号、第１０５〜１１４頁、２００５年１月１７日
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、上述した従来の光情報記録再生装置においては、サーボ情報を含むサーボ用赤色レーザ戻り光と記録情報を含む記録再生用緑色レーザ戻り光を、別々のセンサで受光しなければならない。そのため、部品点数の増加によるコストアップならびに光学ヘット小型化の妨げとなり、システム全体のコストアップ、装置全体の大型化の原因となっていた。
【００１８】
本発明の目的は、サーボ情報を含むサーボ用のレーザ戻り光と記録情報を含む記録再生用のレーザ戻り光を同一の受光素子で受光でき、これによって光学ヘッドの小型化やコストダウンを実現できる光情報再生方法を提供することにある。
【００１９】
本発明の別の目的は、サーボ情報を含むサーボ用のレーザ戻り光と記録情報を含む記録再生用のレーザ戻り光を同一の受光素子で受光でき、これによって光学ヘッドの小型化やコストダウンを実現できる光情報記録再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の光情報記録再生方法は、ホログラムを利用して情報が記録される情報記録層とサーボ情報が記録された反射膜とを有するホログラム記録媒体から情報を再生する光情報再生方法において、ホログラムが記録されている情報記録層に第１の波長の光を照射するとともに、第１の波長とは異なる第２の波長の光を反射膜に照射し、第１の波長の光により情報記録層から発生するホログラム再生光と、第２の光により反射膜から発生するサーボ情報戻り光とを、同一の受光素子に入射させ、受光素子においてホログラム再生光とサーボ情報戻り光とを分離して検出することを特徴とする。
【００２１】
本発明の光情報再生方法において、受光素子として、第１の波長の光を透過させる第１のフィルタが積層された画素と第２の波長の光を透過させる第２のフィルタが積層された画素とを有するものを使用することが好ましい。
【００２２】
本発明の光情報記録再生装置は、ホログラムを利用して情報が記録される情報記録層とサーボ情報が記録された反射膜とを有するホログラム記録媒体に対して、情報を記録・再生する光情報記録再生装置において、ホログラムが記録されている情報記録層に第１の波長の光を照射するとともに、第１の波長とは異なる第２の波長の光を反射膜に照射する光学系と、第１の波長の光を透過させるフィルタを積層した第一の画素群と第２の波長の光を透過させるフィルタを積層した第２の画素群とを有する受光素子と、第１の波長の光により情報記録層から発生するホログラム再生光と、第２の光により反射膜から発生するサーボ情報戻り光とを、受光素子に入射させる光学系と、を有することを特徴とする。
【００２３】
本発明の光情報記録再生装置において、受光素子は単板のエリアセンサとして構成されていることが好ましい。そのような単板のエリアセンサは、例えば、ＣＭＯＳセンサである。
【００２４】
本発明においては、第１の画素群（第１のカラーフィルタが積層された画素群）でホログラム再生光を光電変換して生成された２次元情報に基づいて、記録媒体に記録された２次元デジタルパターン情報を復元すればよい。また、第２の画素群（第２のカラーフィルタが積層された画素群）でサーボ情報戻り光を光電変換して生成された画素情報の和に基づいて、記録媒体におけるサーボピットを示す信号を検出すればよく、第２の画素群でサーボ情報戻り光を光電変換して生成された画素情報に基づいて、フォーカスエラー信号を検出すればよく、さらに、第２の画素群でサーボ情報戻り光を光電変換して生成された画素情報に基づいて、トラッキングエラー信号を検出すればよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、サーボ用レーザ戻り光と記録再生用レーザ戻り光とを同一チップの受光素子（ＣＭＯＳセンサなど）で受光し、再生することができる。このため従来のものに比べると、情報再生用の受光素子とサーボ用の受光素子と別々に設ける必要がなくなって、光学ヘッドの部品点数を削減することができるとともに、光情報記録再生装置における大幅なコストダウンと光学ヘッドの小型化を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
次に、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の一形態の光情報記録再生装置の光学系の構成を示す図である。
【００２７】
図１に示す光学系は、同軸タイプのホログラフィックメモリ（コリニア方式）のものであり、例えばディスク状であるホログラム記録媒体１１６に対して情報の記録及び再生を行うものである。そして、図１４に示した構成と同様に、情報の記録及び再生に用いるレーザ光を発生する第１の光源（緑色レーザ）１０１と、信号光を変調するための空間光変調素子ＳＬＭ１０４と、再生光を検出するための受光素子１１９を備えている。受光素子１１９は、単板のエリアセンサとして、二次元に配列された複数の画素を有する。このような受光素子１１９として、ＣＭＯＳイメージセンサなどが好ましく使用される。さらにこの光情報記録再生装置は、光サーボのための第２の光源（赤色レーザ）１２０を備えている。図１に示す光情報記録再生装置が図１４に示したものと異なるところは、ダイクロイックビームスプリッタ（ＤＢＳ）の代わりにダイクロイック偏光ビームスプリッタ（以下、ＤＰＢＳとする）１１１を備えるとともに、臨界角プリズム１１８を備えている点である。臨界角プリズム１１８は、偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳとする）１０７と、ＣＭＯＳセンサなどからなる受光素子１１９に間に配置されている。また、ビームスプリッタ（以下、ＢＳとする）１２１に対して第２の光源１２０が、図１４に示すものとは異なり、反射側に設けられている。
【００２８】
まず、上記光学系を用いて、記録媒体（ホログラムディスク）１１６に記録を行う場合について説明する。
【００２９】
緑色レーザ等からなる第１の光源１０１から出射された光束は、コリメータ１０２によって平行光束とされ、ミラー１０３を経由し、ＳＬＭ１０４を照明する。図１に示したものでは、ＳＬＭ１０４として、ＤＭＤが使用されている。ＳＬＭ１０４において、「１」の情報を表わす画素で反射された光は、記録媒体１１６の方向へ反射され、「０」の情報を表わす画素で反射された光は記録媒体１１６の方向へ反射されない。この装置はコリニア方式のものであるので、ＳＬＭ１０４では、その中央部分が、情報光１０６を変調する部分とされており、それを環状に取り巻く部分は、参照光１０５を変調する部分となっている。
【００３０】
ＳＬＭ１０４において「１」の情報を表わす画素で反射された情報光１０６及び参照光１０５は、いずれも、ＰＢＳ１０７をＰ偏光で透過する。そして、第１のリレーレンズ１０８、ミラー１０９、第２のリレーレンズ１１０、ＤＰＢＳ１１１を経由して記録媒体１１６に向けられる。ＤＰＢＳ１１１の通過後、１／４波長板（以下、ＱＷＰと略記する）１１２を透過して円偏光（例えば、右回りの円偏光）に変換された参照光１０５と情報光１０６は、ミラー１１３で反射されて、焦点距離Ｆの対物レンズ１１４に入射する。ＳＬＭ１０４上に表示されたパターンは、２つのリレーレンズ１０８、１１０により、対物レンズ１１４からＦだけ手前に中間像を形成する。これにより、ＳＬＭ１０４上のパターン像（図示せず）、対物レンズ１１４、記録媒体１１６がいずれもＦの距離だけ離れて配置される、４Ｆ光学系が構成される。
【００３１】
ディスク状の記録媒体（ホログラムディスク）１１６は、スピンドルモータ（不図示）上に回転可能に保持されている。対物レンズ１１４によって、参照光１０５と情報光１０６は記録媒体１１６に集光され、干渉して干渉縞を形成する。記録媒体１１６中の高分子材料には、この記録時の干渉縞パターンが屈折率分布として記録され、その結果、デジタル体積ホログラムが形成される。また、記録媒体１１６中には、反射膜が設けられている。
【００３２】
ホログラム化された光情報の記録再生を行う第１の光源１０１以外に、記録媒体１１６に対する感光性のない赤色レーザ等からなる第２の光源１２０が設けられている。この第２の光源１２０を用いて、記録媒体１１６の反射膜を基準面として、記録媒体１１６の変位を高精度に検出することが可能である。これより、記録媒体１１６に面ブレや偏心が発生しても、光サーボ技術を用いてダイナミックに記録スポットを記録媒体面に追従させることが可能となり、高精度に干渉縞パターンを記録することができる。以下、本実施形態におけるトラッキングについて、説明する。
【００３３】
第２の光源１２０から出射された直線偏光光束は、ビームスプリッタ（以下、ＢＳと略記する）１２１をＳ偏光で反射し、レンズ１２２で平行光束とされ、ミラー１２３とＤＰＢＳ１１１で反射されて、記録媒体１１６に向けられる。ＱＷＰ１１２を透過し、円偏光（例えば、右回りの円偏光）に変換された光束は、ミラー１１３で反射されて対物レンズ１１４に入射して、記録媒体１１６の反射膜に微小な光スポットとして集光される。反射された光束は逆回りの円偏光（例えば、左回りの円偏光）となり、対物レンズ１１４に再入射して平行光束とされ、ミラー１１３で反射されてＱＷＰ１１２を透過して、往路での偏光とは垂直な直線偏光光束に変換される。ＤＢＳＰ１１１を透過した光束は、リレーレンズ１１０、ミラー１０９、リレーレンズ１０８を経由し、ＰＢＳ１０７と臨界角プリズム１１８で反射されて、受光素子１１９に導かれる。
【００３４】
次に、上記光学系を用いて、記録媒体１１６に記録されている情報の再生を行う場合について説明する。第１の光源１０１から出射された光束は、記録時と同様にＳＬＭ１０４を照明する。再生時は、ＳＬＭ１０４の参照光１０５を変調する部分のみが「１」の情報を表示し、情報光１０６を変調する部分はすべて「０」の情報を表示する。したがって、参照光１０５の部分の画素で反射された光だけが、記録媒体１１６の方向へ反射され、情報光１０６は記録媒体１１６の方向へ反射されない。
【００３５】
記録時と同様に参照光１０５は、円偏光（例えば、右回りの円偏光）となって記録媒体１１６に集光され、記録されている干渉縞（デジタル体積ホログラム）から情報光を再生する。記録媒体１１６中の反射膜で反射された情報光は、逆回りの円偏光（例えば、左回りの円偏光）となり、対物レンズ１１４に再入射して平行光束とされ、ミラー１１３で反射されてＱＷＰ１１２を透過して、往路での偏光とは垂直な直線偏光光束（Ｓ偏光）に変換される。この時、対物レンズ１１４からＦの距離に再生されたＳＬＭ１０４の表示パターンの中間像が形成される。
【００３６】
ＰＤＢＳ１１１を透過した光束は、リレーレンズ１１０、ミラー１０９、リレーレンズ１０８を経由してＰＢＳ１０７に向けられる。ＰＢＳ１０７で反射された光束は、臨界角プリズム１１８で反射され、受光素子１１９上に、情報光の部分のみのＳＬＭ表示パターンを形成する。
【００３７】
このように本実施形態では、光サーボのための赤色レーザ光と情報の再生のための緑色レーザ光とを同一の受光素子１１９で受光するようにしている。なお、本実施形態において、第２の光源１２０からの赤色レーザ光を用いた光サーボは、当然のことながら、情報の再生を行うときだけでなく、情報を記録媒体１１６に対して記録するときにも行われる。情報の記録時にも、少なくとも赤色レーザ光は、上述と同様にして受光素子１１９に到達するので、この到達した赤色レーザ光に基づいてサーボ制御を行えばよい。
【００３８】
次に、本実施形態でのホログラム記録媒体の構成を図２を用いて説明する。
【００３９】
このホログラム記録媒体５０は、光情報記録再生装置に装着されたときの対物レンズの側から見て順に、透明基板のカバー層５６、ホログラム記録層５５、波長選択反射膜５４、ギャップ層５３、プリフォーマット基板５１とが積層されて構成されている。プリフォーマット基板５１は、ポリカーボネート、ガラス等によって形成された円板状の基板である。
【００４０】
プリフォーマット基板５１には、半径方向に線状に延びる複数の位置決め領域としてのアドレスサーボエリア５７が所定の角度間隔で設けられており、隣り合うアドレスサーボエリア間の扇形の区間がデータエリア５８になっている。プリフォーマット基板上５１には、金や白金等でコーティングされた反射膜５２が設けられている。波長選択反射膜５４を透過した赤色レーザ光が、プリフォーマット基板１７上に形成されているアドレスサーボエリア５７の位相ピット、グルーブ、ランド形成部上の反射膜５２で反射され、戻り光となるようになっている。この位相ピット、グルーブ、ランドの有無によって、光の回折による反射光量の大幅な増減が発生する。この戻り光の変化を信号としてとらえることができ、後述するフォーカスエラー信号、トラキングエラー信号、アドレス信号を生成し、光学ヘッドの位置決め制御及びホログラム記録情報の記録位置制御を行う。波長選択反射膜５４は、アドレスサーボ情報を得るための赤色レーザ光は透過し、記録、再生を寄与する青色レーザ光は反射する。
【００４１】
ホログラム記録層５５のホログラム材料は、赤色の光には感光しないようになっているので、サーボ用赤色レーザ光がホログラム記録層５５を通過したり、反射膜５２で乱反射したとしても、ホログラム記録層５５には影響が及ばない。ホログラム記録層５５は、情報光と参照光の干渉によって生じる干渉縞の光強度分布によって、屈折率、誘電率、反射率等の光学的特性が変化するホログラム材料によって形成される。すなわちホログラム記録層５５は、記録情報光より生成された干渉縞を、光学特性の変化として保持する。ギャップ層５３は反射膜５２を保護するとともに、ホログラム記録層５５と反射膜５２間にギャップを設け、ホログラム記録層５５内の干渉領域をある程度の大きさに保つ役割を有する。
【００４２】
上述したようにこの光情報記録再生装置では、受光素子１１９は、例えば赤色光である光サーボのための光と、例えば緑色光である情報再生のための光とを同時に受光する。ここで光サーボのための得られる信号と、情報再生のための信号とは別個に取得する必要があるから、二次元の受光素子において、赤色フィルタを有する画素と緑色フィルタを有する画素とを配置し、両者の信号を分けて取得できるようにしている。
【００４３】
本実施形態における受光素子（ＣＭＯＳセンサ）１１９の受光画素エリアのカラーフィルタの配置の一例について、図３を用いて説明する。図３は、受光素子２１９の水平方向に４画素、垂直方向に４画素分の受光エリアを拡大して示す図であり、図中の四角の領域６０は、それぞれ、１画素分の受光エリアを示している。光を受光して光電変換し、光電荷を蓄積するフォトダイオードの受光部の上には、光の波長の違いにより選択的に光を通すカラーフィルタが積層されており、図３は、カラーフィルタの２次元的配置を示している。Ｒ１０，Ｒ３０，Ｒ２１，Ｒ４１，Ｒ１２，Ｒ３２のＲ画素群は、赤の波長の光を透過するＲカラーフィルタが積層されている受光部である。Ｒ画素群では、ホログラム記録媒体のプリフォーマット基板上の反射膜で反射されたサーボ用赤色レーザの戻り光が透過し、波長選択反射膜で反射された記録再生用緑色レーザの戻り光は、遮断される。ゆえに、Ｒ画素群からは、サーボ用赤色レーザ戻り光の画素信号のみが出力される。これに対しＧ２０，Ｇ４０，Ｇ１１．Ｇ３１，Ｇ２２，Ｇ４２のＧ画素群は、緑の波長の光を透過するＧカラーフィルタが積層されている受光部である。Ｇ画素群では、ホログラム記録媒体のホログラム記録層を透過し、波長選択反射膜で反射された記録再生用緑色レーザの戻り光が透過し、反射膜で反射されたサーボ用赤色レーザの戻り光は、遮断される。ゆえに、Ｇ画素群からは、記録再生用緑色レーザ戻り光の画素信号のみが出力される。
【００４４】
図３で示したカラーフィルタの配置は、上下左右が、他色のカラーフィルタが配置されたモザイク配置となっているが、本発明は、これに限るものではにない。図４、図５にカラーフィルタ配置の別の例を示す。図４のカラーフィルタの配置は、各行毎にカラーフィルタの透過する色を変えた配置であり、各水平ラインからは、同色の色成分の画素信号が再生される。図５は、各列毎にカラーフィルタの透過する色を変えた配置であり、各垂直ラインからは、同色の色成分の画素信号が再生される。
【００４５】
次に、受光素子１１９の構造についてさらに詳しく説明する。図６は、カラーフィルタを含む画素部の構成を示す縦方向の断面図である。
【００４６】
受光素子１１９は、例えばシリコン半導体基板に２次元イメージセンサとして形成されたものであり、ここでは、Ｎ型半導体基板が用いられているものとする。Ｎ型基板３０上に、１画素部を形成する領域であるＰウェル層２９が形成され、Ｐウェル層２９内に、フォトダイオード領域となるべきＮ領域２７が形成される。Ｎ領域２７とＰウェル層２９とのＰＮ接合部によって、フォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２が形成される。フォトダイオーＰＤ１、ＰＤ２では、受光した光に応じて光電荷が発生し、これがＰＮ接合部に蓄積される。転送用ＭＯＳトランジスタのゲート２５は、Ｎ領域２８とともに、フォトダイオードＰＤ１、ＰＤ２に蓄積された光電荷をフローティングディフュージョン領域（図示せず）に転送させるために設けられている。フローティングディフュージョン領域に転送された光電荷は、画素信号に変換され読み出されることになる。
【００４７】
フォトダイオードＰＤ１，ＰＤ２の受光部以外に光が入光しないように、アルミ等で形成された遮光膜２４が酸化膜２６上に形成されている。遮光膜２４は、フォトダイオード受光部には入射光を透過させるが、それ以外の部分では光を反射する。遮光膜２４の上には、パッシベーション層２３を介して、平坦化層２２が設けられている。
【００４８】
平坦化層２２上に、カラーフィルタやマイクロレンズ２０が形成される。符号６１は、赤色の光を透過するＲカラーフィルタを示している。Ｒカラーフィルタ６１は、赤色以外の波長の光を反射するため、サーボ用赤色レーザ戻り光を透過され、フォトダイオードＰＤ１に光スポットを形成する。符号６２は、緑色の光を透過するＧカラーフィルタを示している。Ｇカラーフィルタ６２は、緑色以外の波長の光を反射するため、記録再生用緑色レーザ戻り光を透過させ、フォトダイオードＰＤ２に光スポットを形成する。
【００４９】
マイクロレンズ２０は、画素部に入射した光を効率よくフォトダイオード上に集光する役割を有する。マイクロレンズ２０で集光され、Ｒカラーフィルタ６１を透過したサーボ用赤色レーザ戻り光は、フォトダイオード部ＰＤ１で受光され蓄積後、読み出される。マイクロレンズ２０で集光され、Ｇカラーフィルタ６２を透過した記録再生用緑色レーザ戻り光は、フォトダイオード部ＰＤ２で受光され蓄積後、読み出される。このように本実施形態では、オンチップ上の画素部の上に、赤及び緑のカラーフィルタを設けている。これにより、シングルチップの受光素子１１９において、複雑な光学系を必要とせず、サーボ用赤色レーザ戻り光と記録再生用緑色レーザ戻り光を分離して再生することが可能となる。
【００５０】
次に、ＣＭＯＳセンサからなる受光素子１１９の等価回路を図７に示し、画素信号の読み出し動作について説明する。画素信号を読み出すべき水平ラインを選択する駆動パルスを発生する垂直シフトレジスタ（ＶＳＲ）１１により、ライン単位で、リセット、蓄積、読み出し制御が行われる。ＶＳＲ１１は、信号線Φｓ１，Φｔ１，Φｒ１をアクティブにすることにより、一行目の画素のリセット、蓄積、読み出し制御を行い、次に信号線Φｓ２，Φｔ２，Φｒ２，をアクティブにすることにより、２行目の画素のリセット、蓄積、読み出し制御を行う。図７は、説明の便宜上、水平２画素、垂直２画素の場合を示しているが、画素数はこれに限られるものではない。ＶＳＲ１１は、一行目に配置されているフォトダイオード１ａ，１ｂに蓄積された光電荷を読み出すため、Φｓ１をアサートし、セレクト用ＭＯＳトランジスタ５ａ，５ｂをオンにし、読み出し用ソースフォロアＭＯＳトランジスタ４ａ，４ｂをアクティブにする。次に、Φｒ１をアサートし、リセット用ＭＯＳトランジスタ３ａ，３ｂをオンし、フローティングディフュージョン領域（容量）７ａ，７ｂを電源電圧６にリセットする。リセット動作終了後、Φｒ１をディアサートする。このとき発生するリセットノイズは、ランダムノイズとともに、フローティングディフュージョン領域７ａ，ｂに蓄積される。このノイズ成分を読み出し用ソースフォロアＭＯＳトランジスタ４ａ，４ｂを介して読み出し、アンプ８ａ，８ｂに保持する。次に、Φｔ１をアサートし、転送用ＭＯＳトランジスタ２ａ，２ｂをオンにして、フォトダイオード１ａ，１ｂに蓄積された光電荷を、フローティングディフュージョン領域７ａ，７ｂに転送する。光電荷が転送されたことによるフローティングディフュージョン領域７ａ，７ｂの電圧は、転送された光電荷の量に応じて、変化する。この変化量が画素信号であり、読み出し用ソースフォロアＭＯＳトランジスタ４ａ，４ｂを介して、アンプ８ａ，８ｂに保持される。アンプ８ａ，８ｂでは、画素信号から、先に保持したノイズ信号を差し引くことで、リセットノイズ、ランダムノイズをキャンセルした高Ｓ／Ｎの画素信号が生成する。
【００５１】
水平シフトレジスタ（ＨＳＲ）１０は、信号線Ｓ１、Ｓ２を順番にアサートし、スイッチ９ａ，９ｂを順次オンにし、これによって、アンプ８ａ，８ｂの画素信号出力を、順次、出力線Ｖｏｕｔに出力する。この動作により、選択された１行目の画素は、順次、出力線Ｖｏｕｔから取り出される。ここで、フォトダイオード１ａ上にＲカラーフィルタが、フォトダイオード１ｂ上にＧカラーフィルタが積層されているものとする。ＨＳＲ１０により、順次、アンプ８ａのサーボ用赤レーザ戻り光の値すなわちサーボ信号と、アンプ８ｂの記録再生用緑レーザ戻り光の値すなわち記録再生信号とが読み出され、出力線Ｖオウｔに出力される。
【００５２】
１行目の画素信号をすべて、出力線Ｖｏｕｔから読み出した後、２行目のフォトダイオード１ｃ，１ｄに蓄積された光電荷を読み出すため、ＶＳＲ１１は、Φｓ２，Φｔ２，Φｒ２をアクティブする。そしてＶＳＲ１１は、Φｓ２をアサートし、セレクト用ＭＯＳトランジスタ５ｃ，５ｄをオンにし、読み出し用ソースフォロアＭＯＳトランジスタ４ｃ，４ｄをアクティブにする。次に、Φｒ２をアサートし、リセット用ＭＯＳトランジスタ３ｃ，３ｄをオンし、フローティングディフュージョン領域７ｃ，７ｄを電源電圧６にリセットする。リセット動作終了後、Φｒ２をディアサートする。この時、発生するリセットノイズは、ランダムノイズとともに、フローティングディフュージョン領域７ｃ，７ｄに蓄積される。このノイズ成分を読み出し用ソースフォロアＭＯＳトランジスタ４ｃ，４ｄを介して読み出し、アンプ８ａ，８ｂに保持する。次に、ＶＳＲ１１は、Φｔ２をアサートし、転送用ＭＯＳトランジスタ２ｃ，２ｄをオンにして、フォトダイオード１ｃ，１ｄに蓄積された光電荷を、フローティングディフュージョン領域７ｃ，７ｄに転送する。光電荷が転送されたことによるフローティングディフュージョン領域７ｃ，７ｄの電圧は、転送された光電荷の量に応じて、変化する。この変化量が画素信号であり、読み出し用ソースフォロアＭＯＳトランジスタ４ｃ，４ｄを介して、アンプ８ａ，８ｂに保持される。アンプ８ａ，８ｂでは、画素信号から、先に保持したノイズ信号を引くことで、リセットノイズ、ランダムノイズをキャンセルした高Ｓ／Ｎの画素信号を生成する。
【００５３】
２行目の場合も１行目の場合と同様にして、ＨＳＲ１０により、アンプ８ａ，８ｂの画素信号出力が、順次、出力線Ｖｏｕｔに出力される。この動作により、選択された１行目の画素は、順次、出力線Ｖｏｕｔから取り出される。ここで例えば、フォトダイオード１ｃ上にＲカラーフィルタが、フォトダイオード１ｄ上にＧカラーフィルタが積層されているとする。すると、ＨＳＲ１０により、順次、アンプ８ａのサーボ用赤レーザ戻り光の値すなわちサーボ信号と、アンプ８ｂの記録再生用緑レーザ戻り光の値すなわち記録再生信号とが出力線Ｖｏｕｔに読み出され、その結果が出力される。
【００５４】
図８は、緑色レーザ参照光を記録媒体のホログラム記録層に照射し、回折により再生された２次元空間光強度分布の画像情報から記録した２次元デジタルパターンを再現し、記録した情報をデコードする記録情報デコードシステムを示している。
【００５５】
記録媒体のホログラム記録層に記録された干渉縞に記録再生用緑色レーザ光による参照光を照射することにより、デジタル体積ホログラムの再生像が得られる。この再生像は、２次元デジタル符号の「１」「０」に対応した光強度変調を受けた２次元画像として、受光素子１１９の受光エリア３００に到達する。受光エリア３００を構成する全画素を構成する画素のうち、Ｇカラーフィルタが積層され、記録再生用緑色レーザ戻り光のみを光電変換した画素をＧ画素とする。また、Ｒカラーフィルタが積層され、サーボ用赤色レーザ戻り光のみを光電変換した画素をＲ画素とする。すると、記録情報光の再生には、Ｇ画素のみを使用することになる。受光エリア３００のうち、Ｇ画素のみが出力線４２から逐次読み出され、ＡＤ（アナログ／デジタル）変換器４６において、「１」又は「０」の情報に量子化され、再生デジタル信号４３となる。再生デジタル信号４３は、１画像分、フレームメモリ４０に蓄えられ、２次元デジタル符号イメージ４４として再構築される。再構築された２次元デジタル符号イメージ４４は、デコーダ４１により復号処理され、その結果、記録媒体における記録情報が「１」「０」のデジタル情報として再現されることになる。
【００５６】
次に、本実施形態におけるフォーカス制御の原理を図９を用いて説明する。フォーカス制御を行うための方式としては、非点収差法、ナイフエッジ法、臨界角法等が知られている。本実施形態では非点収差法を用いるものとするが、他の方式のフォーカス制御を用いることも可能である。
【００５７】
ホログラム記録媒体のホログラム記録層を通過し、プリフォーマット基板の反射層で反射した赤色レーザー光は、シリンドリカルレンズを通って、受光素子１１９で受光される。シリンドリカルレンズを透過することで、非点収差を持たせることができる。受光素子１１９の受光エリア３００の全体を、図示するようにＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４つの領域に分割して、それぞれの領域でのＲ画素信号の総和を、各受光エリアの出力とする。
【００５８】
受光素子１１９上の非点収差を有するのサーボ用赤色レーザ光の結象スポットの形状は、ディスク位置が対物レンズの焦点位置にある時（フォーカス）は、図９（１）の一点鎖線ａに示すようになる。これに対し、対物レンズから遠すぎる時（デフォーカス）は、図９（２）の一点鎖線ｂの示すようになり、対物レンズに近すぎる時（デフォーカス）は、図９（３）の一点鎖線ｃに示すようになる。よって、受光エリアＡとＣのＲ画素信号の総和と受光エリアＢとＤのＲ画素信号の総和の差をゼロになるように対物レンズの位置を制御することで、フォーカス状態を保つことが可能となる。
【００５９】
図１０は、このように対物レンズの位置の制御を行うために用いられるフォーカスエラー信号Ｅｆを生成するためのシステムを示している。このフォーカスエラー信号生成システムでは、累算器３０１において、受光エリアＡ内のＲ画素信号の総和を算出し、累算器３０３において受光エリアＣ内のＲ画素信号の総和を算出し、加算器３０５において、累算器３０１と累算器３０３の出力を加算する。また、累算器３０２において受光エリアＢ内のＲ画素信号の総和を算出し、累算器３０４において受光エリアＤ内のＲ画素信号の総和を算出し、加算器３０６において、累算器３０２と累算器３０４の出力を加算する。差動演算器３０７は、加算器３０５と加算器３０６の出力の差を算出する。差動演算器３０７の出力３０８がフォーカスエラー信号Ｅｆとなる。このフォーカスエラー信号Ｅｆは、対物レンズとディスク位置の相対的な位置関係に関し、いわゆるＳ字特性を有する。フォーカスエラー信号Ｅｆの極性や大きさに応じて対物レンズ駆動用フォーカスコイルの電流を制御することで、ディスク位置に対して、対物レンズが常に焦点位置になるように制御することができる。具体的には、対物レンズの位置は、フォーカスエラー信号Ｅｆがゼロになるようにサーボループで制御される。
【００６０】
次に、本実施形態におけるトラッキング制御の原理について、図１１を用いて説明する。
【００６１】
ホログラム記録媒体のプリフォーマット基板上には、情報を記録するトラック部であるランドが、円板状のホログラム記録媒体上に、スパイラル状に形成されている。さらにプリフォーマット基板には、このランドを挟む形で案内溝であるグルーブが形成されている。トラッキング制御は、レーザビームスポットが正確にランド上をトレースするようにするための制御である。本実施形態では、プッシュプル法を用いたトラッキング制御を実施している。
【００６２】
本実施形態におけるプッシュプル法は、グルーブで反射回折されたサーボ用赤色レーザ光を受光する受光素子１１９の受光エリア全体３００を、受光エリアＥ、Ｆのように２分割する。そして、それぞれの受光エリアでのＲ画素信号の総和の差を求めることにより、トラッキングエラー信号Ｅｔを生成する。記録媒体においてホログラム記録層、波長選択反射膜を通過したサーボ用赤色レーザ光は、プリフォーマット基板の記録トラック部に結像する。ランド、グルーブ部で反射された戻り光は、正反射光である０次回折光と、＋１次及び−１次回折光とになって受光素子１１９に到達する。この０次回折光と±１次回折とは受光素子１１９の受光面上で干渉を起こし、干渉部分の光強度を減少させる。その結果、０次回折光を中心として線対称の位置に、それぞれ干渉部分が発生する。受光エリアＥにおいては、０次回折光のみが存在する領域Ｓ０Ｌと、−１次回折光との干渉部分である領域Ｓ１Ｌが形成される。同様に、受光エリアＦにおいて、０次回折光のみが存在する領域Ｓ０Ｒと、＋１次回折光との干渉部分である領域Ｓ１Ｒが形成される。結像スポットがランド（記録トラック部）の中心に位置している場合は、それぞれの干渉部分Ｓ１Ｌ、Ｓ１Ｒの光の強度バランスが維持される。すなわち、線対称の中心線を境にとする２つの受光エリアＥ，Ｆの光強度は等しくなる。この場合、受光エリアＥのＲ画素信号の総和と受光エリアＦのＲ画素信号の総和は等しくなり、その差はゼロとなる。これに対し、結像スポットがランド中心部分からずれた場合には、干渉部分Ｓ１ＬとＳ１Ｒの光強度のバランスが崩れ、受光エリアＥとＦのそれぞれのＲ画素信号の総和の差は、ゼロとはならない。この差成分が、記録トラックからのずれを示すトラッキングエラー信号Ｅｔとなる。
【００６３】
図１２は、このようなトラッキングエラー信号Ｅｔを生成するためのシステムを示している。このトラッキングエラー信号生成システムでは、累算器３０９において受光エリアＥ内のＲ画素信号の総和を算出し、累算器３１０において受光エリアＦ内のＲ画素信号の総和を算出し、差動演算器３１１において累算器３０９と累算器３１０の出力の差を求める。差動演算器３１１の出力３１２がトラッキングエラー信号Ｅｔとなる。トラッキングエラー信号Ｅｔ３１２の極性や大きさに応じて対物レンズ駆動用トラッキングコイルの電流を制御することで、ホログラム記録媒体上の結像スポットが常に記録トラック中心上に追従してトレースするように制御される。具体的には、対物レンズの位置は、トラッキングエラー信号Ｅｔがゼロになるように、サーボループで制御される。
【００６４】
次に、本実施形態におけるアドレス情報再生の方式に関して、図１３を用いて説明する。ホログラム記録媒体のプリフォーマット基板には、あらかじめトラックアドレス情報が書き込まれており、このトラックアドレス情報を読み出すことで、記録媒体における所望の位置へアクセスすることが可能になる。トラックアドレス情報は、アドレスサーボエリアの位相ピット（記録トラック上に、掘り込まれている溝）に書き込まれている。
【００６５】
サーボ用赤色レーザ光のスポットは、上述したフォーカス制御及びトラッキング制御により、高精度に記録トラック上をトレースすることが可能となっているものとする。このような赤色レーザ光のスポットが、トラックアドレス情報が書き込まれている位相ピット上をトレースすると、レーザ光は回折により散乱し、位相ピットが存在するところで、戻り光が急激に減少する。この光の増減を信号として検出することによって、プリフォーマット基板上に予め書き込まれているアドレスマーク、トラックアドレス情報、データ書き込み位置決定クロックを再生する。アドレスマークは、アドレスの先頭に埋め込まれているパターンで、このアドレスマークを検出することで、アドレス情報の存在位置を確定することができる。
【００６６】
アドレスマーク検出後、所定の位置にあるアドレス情報を再生する。アドレス情報の後には、基準クロックが所定の数だけあり、この基準クロックを再生してＰＬＬ（位相同期ループ）で同期をとることで、データエリアのホログラム記録の位置を正確に制御することができる。図１３は、このようなアドレス信号を生成するシステムを示している。アドレス信号生成システムでは、受光素子１１９の受光エリア３００のうち、Ｒ画素のみを読み出し、累算器３１３において、１画像分の総和を求める。すなわち、受光部３００上のサーボ用赤色レーザの光スポット全体の光量の増減からアドレス情報を特定する。累積器３１３のＲ画素出力の総和３１４が再生アドレス信号Ｅｒｆとなる。
【００６７】
以上、説明したように本実施形態では、サーボ情報を含むサーボ用赤色レーザ戻り光と記録情報を含む記録再生用緑色レーザ戻り光を同一の受光素子で受光するようにしている。ここでサーボ情報には、例えば、フォーカスエラー信号、トラキングエラー信号、再生アドレス信号が含まれる。記録情報は、ホログラム記録層に参照光を照射した時に再生される２次元光強度分布画像である。そして受光素子の受光画素上のオンチップカラーフィルタで、サーボ用赤色レーザ戻り光と記録再生用緑色レーザ戻り光を分離している。これにより、単一の受光素子を用いて、サーボ用赤色レーザ戻り光からサーボ情報やアドレズ情報を、記録再生用緑色レーザ戻り光から記録情報を抽出することを可能としている。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施の一形態の光情報記録再生装置の光学系を示す図である。
【図２】ホログラム記録媒体の構成を示す概略断面図である。
【図３】受光素子の受光画素エリアにおけるカラーフィルタの配置を示す図である。
【図４】受光素子の受光画素エリアにおけるカラーフィルタの配置の別の例を示す図である。
【図５】受光素子の受光画素エリアにおけるカラーフィルタの配置のさらに別の例を示す図である。
【図６】受光素子におけるカラーフィルタを含む画素部の構成を示す断面図である。
【図７】受光素子の等価回路図である。
【図８】記録情報でコードシステムを示すブロック図である。
【図９】フォーカス制御の原理を示す図である。
【図１０】フォーカスエラー信号生成システムを示すブロック図である。
【図１１】トラッキング制御の原理を示す図である。
【図１２】トラッキングエラー信号生成システムを示すブロック図である。
【図１３】アドレス信号生成システムを示すブロック図である。
【図１４】ホログラフィックメモリを用いる従来の光情報記録装置装置の概略を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０ 水平シフトレジスタ
１１ 垂直シフトレジスタ
２０ マイクロレンズ
５０ ホログラム記録媒体
５１ プリフォーマット基板
５２ 反射膜
５３ ギャップ層
５４ 波長選択反射膜
５５ ホログラム記録層
５６ カバー層
５７ アドレスサーボエリア
５８ データエリア
６１ Ｒ（赤）カラーフィルタ
６２ Ｇ（緑）カラーフィルタ
１０１，２０１ 第１の光源（緑色レーザ）
１０２，２０２ コリメータ
１０３，１０９，１１３，１２３，２０３，２０９，２１３，２２３ ミラー
１０４，２０４ 空間光変調素子（ＳＬＭ）
１０５，２０５ 参照光
１０６，２０６ 情報光
１０７，２０７ 偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）
１０８，１１０，２０８，２１０ リレーレンズ
１１１ ダイクロイック偏光ビームスプリッタ（ＰＤＢＳ）
１１２，２１２ １／４波長板（ＱＷＰ）
１１４，２１４ 対物レンズ
１１６，２１６ 記録媒体
１１７，２１７ 開口
１１８ 臨界角プリズム
１１９，２１９ 受光素子
１２０，２２０ 第２の光源（赤色レーザ）
１２１，２２１ ビームスプリッタ（ＢＳ）
１２２，２１８，２２２ レンズ
２１１ ダイクロイックビームスプリッタ（ＤＢＳ）
２２４ 光検出器
３００ 受光エリア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラムを利用して情報が記録される情報記録層とサーボ情報が記録された反射膜とを有するホログラム記録媒体から情報を再生する光情報再生方法において、
ホログラムが記録されている前記情報記録層に第１の波長の光を照射するとともに、前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を前記反射膜に照射し、
前記第１の波長の光により前記情報記録層から発生するホログラム再生光と、前記第２の光により前記反射膜から発生するサーボ情報戻り光とを、同一の受光素子に入射させ、
前記受光素子において前記ホログラム再生光と前記サーボ情報戻り光とを分離して検出することを特徴とする、光情報再生方法。
【請求項２】
前記受光素子は、前記第１の波長の光を透過させる第１のフィルタが積層された画素と前記第２の波長の光を透過させる第２のフィルタが積層された画素とを有することを特徴とする、請求項１に記載の光情報再生方法。
【請求項３】
前記第１のフィルタが積層された画素群で前記ホログラム再生光を光電変換して生成された２次元情報に基づいて、前記記録媒体に記録された２次元デジタルパターン情報を復元することを特徴とする、請求項２に記載の光情報再生方法。
【請求項４】
前記第２のフィルタが積層された画素群で前記サーボ情報戻り光を光電変換して生成された画素情報の和に基づいて、前記記録媒体におけるサーボピットを示す信号を検出することを特徴とする、請求項２に記載の光情報再生方法。
【請求項５】
前記第２のフィルタが積層された画素群で前記サーボ情報戻り光を光電変換して生成された画素情報に基づいて、フォーカスエラー信号を検出することを特徴する、請求項２に記載の光情報再生方法。
【請求項６】
前記第２のフィルタが積層された画素群で前記サーボ情報戻り光を光電変換して生成された画素情報に基づいて、トラッキングエラー信号を検出することを特徴とする、請求項２に記載の光情報再生方法。
【請求項７】
ホログラムを利用して情報が記録される情報記録層とサーボ情報が記録された反射膜とを有するホログラム記録媒体に対して、情報を記録・再生する光情報記録再生装置において、
情報の記録・再生に用いられる第１の波長の光を前記情報記録層に対して照射するとともに、前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を前記反射膜に照射する光学系と、
前記第１の波長の光を透過させるフィルタを積層した第一の画素群と前記第２の波長の光を透過させるフィルタを積層した第２の画素群とを有する受光素子と、
前記第１の波長の光により前記情報記録層から発生するホログラム再生光と、前記第２の光により前記反射膜から発生するサーボ情報戻り光とを、前記受光素子に入射させる光学系と、
を有することを特徴とする、光情報記録再生装置。
【請求項８】
前記情報を前記ホログラム記録媒体に記録する場合に、少なくとも前記サーボ情報戻り情報が前記受光素子に入射される、請求項７に記載の光情報記録再生装置。
【請求項９】
前記受光素子は単板のエリアセンサとして構成されていることを特徴とする、請求項７または８に記載の光情報記録再生装置。
【請求項１０】
前記単板のエリアセンサがＣＭＯＳセンサであることを特徴とする、請求項９に記載の光情報記録再生装置。
【請求項１１】
前記第１の画素群で前記ホログラム再生光を光電変換して生成された２次元情報に基づいて、前記記録媒体に記録された２次元デジタルパターン情報を復元する手段を有することを特徴とする、請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の光情報記録再生装置。
【請求項１２】
前記第２の画素群で前記サーボ情報戻り光を光電変換して生成された画素情報の和に基づいて、前記記録媒体におけるサーボピットを示す信号を検出する手段を有することを特徴とする、請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の光情報記録再生装置。
【請求項１３】
前記第２の画素群で前記サーボ情報戻り光を光電変換して生成された画素情報に基づいて、フォーカスエラー信号を検出する手段を有することを特徴する、請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の光情報記録再生装置。
【請求項１４】
前記第２の画素群で前記サーボ情報戻り光を光電変換して生成された画素情報に基づいて、トラッキングエラー信号を検出する手段を有することを特徴とする、請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の光情報記録再生装置。
【請求項１】
ホログラムを利用して情報が記録される情報記録層とサーボ情報が記録された反射膜とを有するホログラム記録媒体から情報を再生する光情報再生方法において、
ホログラムが記録されている前記情報記録層に第１の波長の光を照射するとともに、前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を前記反射膜に照射し、
前記第１の波長の光により前記情報記録層から発生するホログラム再生光と、前記第２の光により前記反射膜から発生するサーボ情報戻り光とを、同一の受光素子に入射させ、
前記受光素子において前記ホログラム再生光と前記サーボ情報戻り光とを分離して検出することを特徴とする、光情報再生方法。
【請求項２】
前記受光素子は、前記第１の波長の光を透過させる第１のフィルタが積層された画素と前記第２の波長の光を透過させる第２のフィルタが積層された画素とを有することを特徴とする、請求項１に記載の光情報再生方法。
【請求項３】
前記第１のフィルタが積層された画素群で前記ホログラム再生光を光電変換して生成された２次元情報に基づいて、前記記録媒体に記録された２次元デジタルパターン情報を復元することを特徴とする、請求項２に記載の光情報再生方法。
【請求項４】
前記第２のフィルタが積層された画素群で前記サーボ情報戻り光を光電変換して生成された画素情報の和に基づいて、前記記録媒体におけるサーボピットを示す信号を検出することを特徴とする、請求項２に記載の光情報再生方法。
【請求項５】
前記第２のフィルタが積層された画素群で前記サーボ情報戻り光を光電変換して生成された画素情報に基づいて、フォーカスエラー信号を検出することを特徴する、請求項２に記載の光情報再生方法。
【請求項６】
前記第２のフィルタが積層された画素群で前記サーボ情報戻り光を光電変換して生成された画素情報に基づいて、トラッキングエラー信号を検出することを特徴とする、請求項２に記載の光情報再生方法。
【請求項７】
ホログラムを利用して情報が記録される情報記録層とサーボ情報が記録された反射膜とを有するホログラム記録媒体に対して、情報を記録・再生する光情報記録再生装置において、
情報の記録・再生に用いられる第１の波長の光を前記情報記録層に対して照射するとともに、前記第１の波長とは異なる第２の波長の光を前記反射膜に照射する光学系と、
前記第１の波長の光を透過させるフィルタを積層した第一の画素群と前記第２の波長の光を透過させるフィルタを積層した第２の画素群とを有する受光素子と、
前記第１の波長の光により前記情報記録層から発生するホログラム再生光と、前記第２の光により前記反射膜から発生するサーボ情報戻り光とを、前記受光素子に入射させる光学系と、
を有することを特徴とする、光情報記録再生装置。
【請求項８】
前記情報を前記ホログラム記録媒体に記録する場合に、少なくとも前記サーボ情報戻り情報が前記受光素子に入射される、請求項７に記載の光情報記録再生装置。
【請求項９】
前記受光素子は単板のエリアセンサとして構成されていることを特徴とする、請求項７または８に記載の光情報記録再生装置。
【請求項１０】
前記単板のエリアセンサがＣＭＯＳセンサであることを特徴とする、請求項９に記載の光情報記録再生装置。
【請求項１１】
前記第１の画素群で前記ホログラム再生光を光電変換して生成された２次元情報に基づいて、前記記録媒体に記録された２次元デジタルパターン情報を復元する手段を有することを特徴とする、請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の光情報記録再生装置。
【請求項１２】
前記第２の画素群で前記サーボ情報戻り光を光電変換して生成された画素情報の和に基づいて、前記記録媒体におけるサーボピットを示す信号を検出する手段を有することを特徴とする、請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の光情報記録再生装置。
【請求項１３】
前記第２の画素群で前記サーボ情報戻り光を光電変換して生成された画素情報に基づいて、フォーカスエラー信号を検出する手段を有することを特徴する、請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の光情報記録再生装置。
【請求項１４】
前記第２の画素群で前記サーボ情報戻り光を光電変換して生成された画素情報に基づいて、トラッキングエラー信号を検出する手段を有することを特徴とする、請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の光情報記録再生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００７−１４９２６２（Ｐ２００７−１４９２６２Ａ）
【公開日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３４４３７０（Ｐ２００５−３４４３７０）
【出願日】平成１７年１１月２９日（２００５．１１．２９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２９日（２００５．１１．２９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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