光情報再生装置、光情報記録再生装置
【課題】
ホログラフィを用いて情報を再生する光情報再生装置において、記録媒体の膨張収縮等の外乱により、再生時の最適な参照光角度および波長が記録時の条件と異なる場合があるが、参照光角度および波長の選択性は非常に厳しいため、高精度かつ高速に最適な条件を求めることが難しい。
【解決手段】
再生対象のホログラムの一部分のみを照射するように再生時の参照光の大きさを縮小し、再生時の参照光の角度および波長の要求精度を緩和させることで、制御に要する時間の短縮や制御ずれによる信号品質劣化の抑制が可能となる。
ホログラフィを用いて情報を再生する光情報再生装置において、記録媒体の膨張収縮等の外乱により、再生時の最適な参照光角度および波長が記録時の条件と異なる場合があるが、参照光角度および波長の選択性は非常に厳しいため、高精度かつ高速に最適な条件を求めることが難しい。
【解決手段】
再生対象のホログラムの一部分のみを照射するように再生時の参照光の大きさを縮小し、再生時の参照光の角度および波長の要求精度を緩和させることで、制御に要する時間の短縮や制御ずれによる信号品質劣化の抑制が可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラフィを用いて、光情報記録媒体から情報を再生する装置、または光情報記録媒体に情報を記録再生する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、青紫色半導体レーザを用いたＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（ＴＭ）規格により、民生用においても５０ＧＢ程度の記録密度を持つ光ディスクの商品化が可能となっている。今後は、光ディスクにおいても１００ＧＢ〜１ＴＢというＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）容量と同程度までの大容量化が望まれる。しかしながら、このような超高密度を光ディスクで実現するためには、従来の短波長化と対物レンズ高ＮＡ化による高密度化技術とは異なる新しい方式による高密度化技術が必要である。
【０００３】
次世代のストレージ技術に関する研究が行われる中、ホログラフィを利用してデジタル情報を記録するホログラム記録技術が注目を集めている。ホログラム記録技術として、例えば特開２００４−２７２２６８号公報（特許文献１）がある。本公報には、参照光の光情報記録媒体への入射角度を変えながら異なるページデータを空間光変調器に表示して多重記録を行う、いわゆる角度多重記録方式が記載されている。さらに本公報には、信号光をレンズで集光してそのビームウエストに開口（空間フィルタ）を配することにより、隣接するホログラムの間隔を短くすることが記載されている。また、ホログラム記録技術として、例えばＷＯ２００４−１０２５４２号公報（特許文献２）がある。本公報には、１つの空間光変調器において内側の画素からの光を信号光、外側の輪帯状の画素からの光を参照光として、両光束を同じレンズで光情報記録媒体に集光し、レンズの焦点面付近で信号光と参照光を干渉させてホログラムを記録するシフト多重方式を用いた例が記述されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２７２２６８号公報
【特許文献２】ＷＯ２００４−１０２５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ホログラムからの情報再生時は、参照光の角度や波長の選択性が非常に厳しいため、最適な条件を求めることが難しく、ホログラフィックメモリの実用化を阻害する一因となっている。
【０００６】
本発明の目的は、再生時の参照光の角度および波長の制御精度を緩めても再生可能なホログラム再生技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的は、その一例として再生対象のホログラムの一部分のみを照射するように再生時の参照光の大きさを縮小することで解決できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、再生時の参照光の角度および波長の要求精度が緩和されることにより、再生時の参照光の角度マージンおよび波長マージンを拡大することができ、制御に要する時間の短縮や制御ずれによる信号品質劣化の抑制が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す図(実施例１)
【図２】光情報記録再生装置の実施例を表す構成図
【図３】光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す図（記録時）
【図４】光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す図（再生時）
【図５】光情報記録再生装置の動作フローの実施例を表す図
【図６】光情報記録媒体中への参照光の入射の様子を表す概略図
【図７】再生時の参照光幅による再生光強度の違いを表す概略図
【図８】通常再生時と参照光縮小再生時のシミュレーションによる再生画像
【図９】開口形状の実施例を示す概略図
【図１０】光情報記録再生装置の実施例を表す構成図(実施例１)
【図１１】動作を示すフローチャート(実施例１)
【図１２】光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す図(実施例２)
【図１３】開口の大きさ制御による参照光縮小の様子を示す概略図
【図１４】干渉縞の角度による媒体収縮の影響の違いを示す概略図
【図１５】光情報記録再生装置の実施例を表す構成図(実施例２)
【図１６】動作を示すフローチャート(実施例２)
【図１７】光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す図(実施例３)
【図１８】光情報記録再生装置の実施例を表す構成図(実施例３)
【図１９】動作を示すフローチャート(実施例３)
【図２０】光情報再生装置内のピックアップの実施例を表す図(実施例１)
【図２１】光情報再生装置内のピックアップの実施例を表す図(実施例２)
【図２２】光情報再生装置内のピックアップの実施例を表す図(実施例３)
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００１１】
本発明の実施形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１２】
図２はホログラフィを利用してデジタル情報を記録及び／または再生する光情報記録媒体の記録再生装置の構成例を示すブロック図である。
【００１３】
光情報記録再生装置１０は、ピックアップ１１、位相共役光学系１２、ディスクＣｕｒｅ光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４、及び回転モータ５０を備えており、光情報記録媒体１は回転モータ５０によって回転可能な構成となっている。
【００１４】
ピックアップ１１は、参照光と信号光を光情報記録媒体１に出射してホログラフィを利用してデジタル情報を光情報記録媒体に記録する役割を果たす。この際、記録する情報信号はコントローラ８９によって信号生成回路８６を介してピックアップ１１内の空間光変調器に送り込まれ、信号光は空間光変調器によって変調される。
【００１５】
光情報記録媒体１に記録した情報を再生する場合は、ピックアップ１１から出射された参照光の位相共役光を位相共役光学系１２にて生成する。ここで位相共役光とは、入力光と同一の波面を保ちながら逆方向に進む光波のことである。位相共役光によって再生される再生光をピックアップ１１内の後述する光検出器によって検出し、信号処理回路８５によって信号を再生する。
【００１６】
光情報記録媒体１に照射する参照光と信号光の照射時間は、ピックアップ１１内のシャッタの開閉時間をコントローラ８９によってシャッタ制御回路８７を介して制御することで調整できる。
【００１７】
ディスクＣｕｒｅ光学系１３は、光情報記録媒体１のプリキュア及びポストキュアに用いる光ビームを生成する役割を果たす。プリキュアとは、光情報記録媒体１内の所望の位置に情報を記録する際、所望位置に参照光と信号光を照射する前に予め所定の光ビームを照射する前工程である。ポストキュアとは、光情報記録媒体１内の所望の位置に情報を記録した後、該所望の位置に追記不可能とするために所定の光ビームを照射する後工程である。
【００１８】
ディスク回転角度検出用光学系１４は、光情報記録媒体１の回転角度を検出するために用いられる。光情報記録媒体１を所定の回転角度に調整する場合は、ディスク回転角度検出用光学系１４によって回転角度に応じた信号を検出し、検出された信号を用いてコントローラ８９によってディスク回転モータ制御回路８８を介して光情報記録媒体１の回転角度を制御する事が出来る。
【００１９】
光源駆動回路８２からは所定の光源駆動電流がピックアップ１１、ディスクＣｕｒｅ光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４内の光源に供給され、各々の光源からは所定の光量で光ビームを発光することができる。
【００２０】
また、ピックアップ１１、そして、ディスクＣｕｒｅ光学系１３は、光情報記録媒体１の半径方向に位置をスライドできる機構が設けられており、アクセス制御回路８１を介して位置制御がおこなわれる。
【００２１】
ところで、ホログラフィの角度多重の原理を利用した記録技術は、参照光角度のずれに対する許容誤差が極めて小さくなる傾向がある。
【００２２】
従って、ピックアップ１１内に、参照光角度のずれ量を検出する機構を設けて、サーボ信号生成回路８３にてサーボ制御用の信号を生成し、サーボ制御回路８４を介して該ずれ量を補正するためのサーボ機構を光情報記録再生装置１０内に備えることが必要となる。
【００２３】
また、ピックアップ１１、ディスクＣｕｒｅ光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４は、いくつかの光学系構成または全ての光学系構成をひとつに纏めて簡素化しても構わない。
【００２４】
図３は、光情報記録再生装置１０におけるピックアップ１１の基本的な光学系構成の一例における記録原理を示したものである。光源２０１を出射した光ビームはコリメートレンズ２０２を透過し、シャッタ２０３に入射する。シャッタ２０３が開いている時は、光ビームはシャッタ２０３を通過した後、例えば２分の１波長板などで構成される光学素子２０４によってｐ偏光とｓ偏光の光量比が所望の比になるようになど偏光方向が制御された後、ＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）プリズム２０５に入射する。
【００２５】
ＰＢＳプリズム２０５を透過した光ビームは、信号光２０６として働き、ビームエキスパンダ２０８によって光ビーム径が拡大された後、位相マスク２０９、リレーレンズ２１０、ＰＢＳプリズム２１１を透過して空間光変調器２１２に入射する。
【００２６】
空間光変調器２１２によって情報が付加された信号光は、ＰＢＳプリズム２１１を反射し、リレーレンズ２１３ならびに空間フィルタ２１４を伝播する。その後、信号光は対物レンズ２１５によって光情報記録媒体１に集光する。
【００２７】
一方、ＰＢＳプリズム２０５を反射した光ビームは参照光２０７として働き、偏光方向変換素子２１６によって記録時または再生時に応じて所定の偏光方向に設定された後、ミラー２１７ならびにミラー２１８を経由してガルバノミラー２１９に入射する。ガルバノミラー２１９はアクチュエータ２２０によって角度を調整可能のため、レンズ２２１とレンズ２２２を通過した後に光情報記録媒体１に入射する参照光の入射角度を、所望の角度に設定することができる。なお、参照光の入射角度を設定するために、ガルバノミラーに代えて、参照光の波面を変換する素子を用いても構わない。
【００２８】
このように信号光と参照光とを光情報記録媒体１において、互いに重ね合うように入射させることで、光情報記録媒体内には干渉縞パターンが形成され、このパターンを光情報記録媒体に書き込むことで情報を記録する。また、ガルバノミラー２１９によって光情報記録媒体１に入射する参照光の入射角度を変化させることができるため、角度多重による記録が可能である。
【００２９】
以降、同じ領域に参照光角度を変えて記録されたホログラムにおいて、１つ１つの参照光角度に対応したホログラムをページと呼び、同領域に角度多重されたページの集合をブックと呼ぶことにする。
【００３０】
図４は、光情報記録再生装置１０におけるピックアップ１１の基本的な光学系構成の一例における再生原理を示したものである。記録した情報を再生する場合は、前述したように参照光を光情報記録媒体１に入射し、光情報記録媒体１を透過した光ビームを、アクチュエータ２２３によって角度調整可能なガルバノミラー２２４にて反射させることで、その位相共役光を生成する。
【００３１】
この位相共役光によって再生された信号光は、対物レンズ２１５、リレーレンズ２１３ならびに空間フィルタ２１４を伝播する。その後、信号光はＰＢＳプリズム２１１を透過して光検出器２２５に入射し、記録した信号を再生することができる。
【００３２】
図５は、光情報記録再生装置１０における記録、再生の動作フローを示したものである。ここでは、特にホログラフィを利用した記録再生に関するフローを説明する。
【００３３】
図５（ａ）は、光情報記録再生装置１０に光情報記録媒体１を挿入した後、記録または再生の準備が完了するまでの動作フローを示し、図５（ｂ）は準備完了状態から光情報記録媒体１に情報を記録するまでの動作フロー、図５（ｃ）は準備完了状態から光情報記録媒体１に記録した情報を再生するまでの動作フローを示したものである。
【００３４】
図５（ａ）に示すように媒体を挿入すると（４０１）、光情報記録再生装置１０は、例えば挿入された媒体がホログラフィを利用してデジタル情報を記録または再生する媒体であるかどうかディスク判別を行う（４０２）。
【００３５】
ディスク判別の結果、ホログラフィを利用してデジタル情報を記録または再生する光情報記録媒体であると判断されると、光情報記録再生装置１０は光情報記録媒体に設けられたコントロールデータを再生し（４０３）、例えば光情報記録媒体に関する情報や、例えば記録や再生時における各種設定条件に関する情報を取得する。
【００３６】
コントロールデータを再生した後は、コントロールデータに応じた各種調整やピックアップ１１に関わる学習処理（４０４）を行い、光情報記録再生装置１０は、記録または再生の準備が完了する（４０５）。
【００３７】
準備完了状態から情報を記録するまでの動作フローは図５（ｂ）に示すように、まず記録するデータを受信して（４１１）、該データに応じた情報をピックアップ１１内の空間光変調器に送り込む。
【００３８】
その後、光情報記録媒体に高品質の情報を記録できるように、必要に応じて各種学習処理を事前に行い（４１２）、シーク動作（４１３）によりピックアップ１１ならびにディスクＣｕｒｅ光学系１３の位置を光情報記録媒体の所定の位置に配置する。
【００３９】
その後、ディスクＣｕｒｅ光学系１３から出射する光ビームを用いて所定の領域をプリキュアし（４１４）、ピックアップ１１から出射する参照光と信号光を用いてデータを記録する（４１５）。
【００４０】
データを記録した後は、必要に応じてデータをベリファイし（４１６）、ディスクＣｕｒｅ光学系１３から出射する光ビームを用いてポストキュアを行う（４１７）。
【００４１】
準備完了状態から記録された情報を再生するまでの動作フローは図５（ｃ）に示すように、光情報記録媒体から高品質の情報を再生できるように、必要に応じて各種学習処理を事前に行う（４２１）。その後、シーク動作（４２２）によりピックアップ１１ならびに位相共役光学系１２の位置を光情報記録媒体の所定の位置に配置する。
【００４２】
その後、ピックアップ１１から参照光を出射し、光情報記録媒体に記録された情報を再生する（４２３）。本発明はこの情報を再生する際の信号品質を向上させるための手段として適用される。
【実施例１】
【００４３】
本発明における第１の実施例について図１および図６から図１１を用いて説明する。
【００４４】
図１は、光情報記録再生装置１０におけるピックアップ１１の光学系構成の第１の実施例の一例を示したものである。なお、図中では再生時の光路のみを示している。図３、図４に示した通常のピックアップの構成例と異なる点は、アクチュエータ２２６と開口２２７が追加されている点である。本実施例では、情報の再生時のみに開口２２７により参照光２０７の幅を縮小させるようにアクチュエータ２２６を動作させることを特徴としている。すなわち、情報の記録時にはアクチュエータ２２６を動作させることで開口２２７を参照光２０７の光路外に移動し、情報の再生時には開口２２７が参照光２０７の光路を覆い参照光２０７の幅を縮小させるようにアクチュエータ２２６を動作させる。以上のようにアクチュエータ２２６を動作させることで、再生時は参照光２０７の幅が縮小されるため、後述する理由から，図４の光学系で示されるような通常の再生を行った場合より回折光発生の為の要求条件が緩和され、再生時の参照光２０７の角度マージンおよび波長マージンを拡大することができ、制御に要する時間の短縮や制御ずれによる信号品質劣化の抑制が可能となる。また、参照光が縮小されることにより隣接ブック部への入射光量も減少するため、隣接ブックからのノイズを低減させることも可能となる。なお、アクチュエータ２２６および開口２２７の位置は、図１に示した位置に限定されるものではなく、参照光の大きさを縮小可能であればどの位置に配置しても構わない。また、図１では記録再生装置の光学系構成の例を示したが、再生装置として使用する場合は図２０に示すように記録に使用する部品であるビームエキスパンダ２０８、フェーズマスク２０９、リレーレンズ２１０、空間光変調器２１２を光学系から削除した構成で例えば実現できる。
【００４５】
図６は本実施例における情報再生時の光情報記録媒体１中での参照光２０７の様子を模式的に示したものであり，図7は通常再生時と参照光縮小再生時の再生光強度を模式的に表したものである。図６（ａ）に示される通常の再生時には、記録部全体に参照光２０７が照射され、図６（ｂ）に比べて相対的に多くの干渉縞を再生に使用しており、再生に使用している実効的なメディア厚みは大きい値と考えることが出来る。ブラッグ選択性のピーク幅はメディア厚みに反比例するため再生光強度は図７（ａ）に示すように参照光角度に対して非常にシャープなものとなる。このとき、再生光強度の半値幅が狭いため１ブック中に多くのページを記録することができる反面、再生時に最適な角度を見積もることが難しいという問題がある。一方、図６（ｂ）に示すように再生時に開口２２７により参照光２０７を縮小した場合、図６（ａ）に比べて相対的に再生に使用する干渉縞の数を少なくしているため、再生に使用している実効的なメディア厚みを薄くしていると考えることができる。このとき、図７（ｂ）に示すように回折強度は若干減少するが、前述したようにブラッグ選択性のピーク幅はメディア厚みに反比例するため参照光角度に対して広がりを持ち半値幅は広がるため、再生時の参照光角度マージンを拡大することが可能である。
【００４６】
図８は再生時に０．１％の媒体収縮がある場合の再生像をシミュレーションにより求めた結果を示している。一般に媒体収縮が起きている場合、媒体中の干渉縞の角度により収縮の影響が異なるため、ページ中の位置により再生品質が異なる。図８（ａ）の参照光を縮小させない通常の再生の場合では、中央部の品質が外周部に比べて低く結果として信号品質は低い。一方、再生領域を７０％に縮小して再生した場合ブラッグ選択性の条件が通常再生の（ａ）の場合より緩和され、ページ中の中央部、外周部共に品質良く再生できていることが分かる。なお、本実施例では、参照光による再生領域を７０％とした場合の例を示したが、この再生領域は本実施例に限られるものではなく、隣接するページとのクロストークが発生しない程度の大きさまで縮小することができる。
【００４７】
図９は開口２２７の形状の例を示したものである。例えば、図９（ａ）に示すように中央部を通過させ外周部を遮断するような開口形状にしても良い。このとき、ブラッグ選択性を全方向で等しく緩和することが可能なため、再生時の参照光の角度マージンや波長マージンを広げることが可能である。また、本形状は干渉縞の角度により影響が異なる媒体収縮にも効果的である。開口形状としては、図９（ｂ）のように開口中心が参照光の中心以外に来るような形状としても良い。本場合の開口中心の位置の決め方としては、例えば再生光強度の大きさがページ全体で均一となるように調整する方法などが考えられる。図９（ｃ）、（ｄ）のようにx方向およびそれと直交するy方向で縮小率を変えた形状としても構わない。ここで、図９中でのｘ方向、ｙ方向はそれぞれ、図１中でのｘ方向とｙ方向に対応しているものとする。図９（ｃ）のようにｘ方向の参照光の幅を縮小する場合は、特に参照光角度のマージンを拡大したい場合に有効である。図９（ｄ）のようにｙ方向に縮小した場合は、本方向での角度マージンを拡大することが可能である。本形状は、ｙ方向にアクチュエータ等の角度制御機構を持たないドライブ構成の場合に有効である。
【００４８】
図１０は第１の実施例におけるドライブ構成の例を示したものである。図２との違いは、開口部のアクチュエータ制御回路９０が追加されている点である。本アクチュエータ制御回路９０はコントローラによりピックアップ１１中の開口の位置を変えるアクチュエータを制御する。動作は前述した通り、情報記録時には参照光の光路上から開口を取り除き、情報再生時には参照光の光路上に開口を配置させる。なお、開口は再生中常に参照光の光路上に配置させても良いし、再生品質が悪い場合のみ参照光の光路上に配置させても良い。再生品質としては、例えば再生光量の大きさを使用しても良いし、下記の（１）や（２）で表されるＳＮＲを使用しても構わない。ここで、μＯＮはＯＮピクセルの平均値、μＯＦＦはＯＦＦピクセルの平均値、σＯＮはＯＮピクセルの標準偏差、σＯＦＦはＯＦＦピクセルの標準偏差を示している。
ＳＮＲ＝（μＯＮ＋μＯＦＦ）／（σＯＮ＋σＯＦＦ）・・・（１）
ＳＮＲ＝（μＯＮ＋μＯＦＦ）／（σＯＮ２＋σＯＦＦ２）０．５・・・（２）
図１１は本実施例における動作の一例を示している。まず５０１により再生処理か記録処理かの判断を行う。再生処理では無く、記録処理の場合は参照光の縮小は行わないように５０６により開口を参照光経路から除去する。その後、５０７により記録処理を実行する。５０１において再生処理の場合は、参照光の大きさを縮小するため、５０２により開口を参照光経路に配置する。その後、５０３により参照光を記録媒体に照射し再生光を発生させる。５０４により検出器により再生光を検出し、５０５により再生信号を信号処理することで再生処理を行う。
【００４９】
本発明を使用することにより、再生時の参照光の角度および波長の要求精度が緩和され、再生時の参照光の角度マージンおよび波長マージンを拡大することができ、制御に要する時間の短縮や制御ずれによる信号品質劣化の抑制が可能となる。なお、本実施例では角度多重方式のホログラフィックメモリを例にとり記述したが、本発明は角度多重方式に限定されるものではなく、シフト多重方式のホログラフィックメモリにおいても同様に参照光を縮小することにより実現可能である。
【００５０】
以下の実施例において実施例１と重複する部分については説明を省略する。
【実施例２】
【００５１】
本発明における第２の実施例について図１２から図１６を用いて説明する。
【００５２】
図１２は、光情報記録再生装置１０におけるピックアップ１１の光学系構成の第２の実施例の一例を示したものである。なお、図中では再生時の光路のみを示している。図３、図４に示した通常のピックアップの構成例と異なる点は、開口部の大きさを調整可能なサイズ可変開口２２９とサイズ可変開口２２９の大きさを制御する開口サイズ制御機構２３０が参照光２０７の光路上に配置されている点である。本開口２２９の構成としては、例えばＬ字型の遮断板を２枚組み合わせて、その位置をアクチュエータ等で制御するものなどが考えられる。本実施例は、情報記録時は参照光２０７の大きさを縮小しないように開口２２９の開口部の大きさは十分に大きく保ち、情報再生時には参照光の大きさを縮小するように開口部の大きさを縮小するように開口サイズ制御機構２３０で制御することを特徴とする。本実施例でも、実施例１と同様、再生時の参照光の角度マージンと波長マージンの拡大による制御時間の短縮や制御ずれによる信号品質の劣化の抑制、および隣接ブックからのノイズの低減が可能である。さらに、本実施例では開口部の大きさが可変に調整可能なため、トレードオフの関係にある再生光強度と参照光マージンの割合を必要に応じて調整可能である。これにより、後述する光情報記録媒体の膨張収縮等の影響で参照光の角度により再生品質が異なる場合等に本実施例は特に有効である。なお、実施例１の場合と同様に開口の位置は図１２の位置に限定されるものではなく、参照光２０７の大きさを調整可能な位置であればどの位置に配置しても構わない。図１２では、記録再生装置の光学系構成の例を示したが、再生装置として使用する場合は図２１に示すように記録に使用する部品であるビームエキスパンダ２０８、フェーズマスク２０９、リレーレンズ２１０、空間光変調器２１２を光学系から削除した構成で例えば実現できる。
【００５３】
図１３は本実施例における情報再生時の光情報記録媒体１中での参照光２０７の様子を模式的に示したものである。本実施例では開口サイズ制御機構２３０により開口２２９の開口部の大きさが制御可能となっており、参照光の入射角度に応じて開口の大きさを変化させることが可能である。これは、特に媒体収縮が起きた場合に再生品質を向上可能という利点がある。一般に媒体収縮は図１４に示すように媒体面に垂直な方向で生じ易い傾向があり、図１４（ａ）に示すように干渉縞の傾きが媒体面に対して小さな場合は干渉縞の間隔や角度の変化が大きく、媒体収縮の影響を強く受けやすい。一方、図１４（ｂ）に示すように干渉縞の傾きが媒体面に対して大きな場合は干渉縞の間隔や角度の変化が相対的に小さく、媒体収縮の影響は小さい。本差異に対応するためには、例えば参照光と媒体面の成す角度が小さく媒体収縮の影響を受けやすい場合には開口の大きさを小さくしブラッグ選択性を緩和させ、参照光と媒体面の成す角度が大きい場合には開口の大きさは前者に比べて大きくする等、参照光の角度に応じて開口の大きさを調整する方法が有効であると考えられる。
【００５４】
図１５は第２の実施例におけるドライブ構成の例を示したものである。図２との違いは、開口大きさ制御回路９１が追加されている点である。本開口大きさ制御回路９１はコントローラによりピックアップ１１中の開口の大きさを制御する。動作は前述した通り、情報記録時には参照光を縮小させず、情報再生時には参照光の大きさを縮小させるように開口の大きさを制御する。なお、開口は再生中常に同じ大きさに統一しても良いし、参照光の角度に応じて大きさを調整しても良い。また、参照光の角度による最適な開口大きさをあるブックで最初に学習し、その結果を他ブックで使用して、開口の大きさを制御させても構わない。
【００５５】
図１６は本実施例における動作の一例を示している。まず６０１により再生処理か記録処理かの判断を行う。再生処理では無く、記録処理の場合は参照光の縮小は行わないように６０６により開口サイズを拡大する。その後、６０７により記録処理を実行する。６０１において再生処理の場合は、参照光の大きさを縮小するため、６０２により開口サイズを縮小する。このとき、参照光の入射角度に応じて開口サイズを変化させた動作を行う。その後、６０３により参照光を記録媒体に照射し再生光を発生させる。６０４により検出器により再生光を検出し、６０５により再生信号を信号処理することで再生処理を行う。
【００５６】
本実施例では、実施例1で記述した利点に加えて、再生ページ毎に開口のサイズを調整可能なため、媒体収縮等のページ毎に影響度合いが異なる外乱に対してページ毎に個別に対応できるという利点がある。なお、本実施例でも角度多重方式のホログラフィックメモリを例にとり記述したが、本発明は角度多重方式に限定されるものではなく、シフト多重方式のホログラフィックメモリにおいても同様に参照光を縮小することにより実現可能である。
【実施例３】
【００５７】
本発明における第３の実施例について図１７から図１９を用いて説明する。
【００５８】
図１７は、光情報記録再生装置１０におけるピックアップ１１の光学系構成の第３の実施例の一例を示したものである。なお、図中では再生時の光路のみを示している。図３、図４に示した通常のピックアップの構成例と異なる点は、偏光方向変換素子に代えて透過型の空間光変調器２２８が追加されている点である。本実施例では、情報記録時は空間光変調器２２８による参照光の偏光方向の変更は行わず偏光ビームスプリッタを反射するｓ偏光とし、情報再生時には開口部に相当する部分のみ偏光ビームスプリッタを透過するｐ偏光とし、遮断部に相当する部分は偏光ビームスプリッタで反射するｓ偏光方向のままに設定することを特徴とする。再生時の参照光に上述したような開口に相当する偏光パターンを与えることにより、光情報記録媒体１から再生された回折光の内、開口の遮断部に相当する部分のｓ偏光の参照光により再生された回折光は偏光ビームスプリッタ２１１で空間光変調器２１２の方向に反射し、開口部に相当するｐ偏光の参照光により再生された回折光は偏光ビームスプリッタ２１１を透過して光検出器２２５によって検出される。本実施例においても、検出される回折光を生成する参照光は縮小されている為、再生時の参照光の角度マージンと波長マージンの拡大による制御時間の短縮や制御ずれによる信号品質の劣化の抑制、および隣接ブックからのノイズの低減が可能である。さらに、実施例２と同様、開口部の大きさが可変に調整可能なため、再生時の参照光の角度により開口部の大きさを調整することが可能となり、トレードオフの関係にある再生光強度と参照光マージンの割合を必要に応じて調整可能である。なお、空間光変調器２２８の位置は図１７の位置に限定されるものではなく、参照光２０７に所望の偏光パターンを付加可能な位置であればどの位置に配置しても構わない。図１７では、記録再生装置の光学系構成の例を示したが、再生装置として使用する場合は図２２に示すように記録に使用する部品であるビームエキスパンダ２０８、フェーズマスク２０９、リレーレンズ２１０、空間光変調器２１２を光学系から削除した構成で例えば実現できる。
【００５９】
図１８は第３の実施例におけるドライブ構成の例を示したものである。図２との違いは、参照光の偏光情報生成回路９２が追加されている点である。本偏光情報生成回路９２はコントローラによりピックアップ１１中の空間光変調器２２８により参照光に与える偏光パターンの形状を制御する。動作は前述した通り、情報記録時には参照光には偏光の変化を与えず、情報再生時には参照光に開口に相当する偏光パターンを与えるように空間光変調器２２８を制御する。なお、偏光パターンの形状は、再生中常に同じ形状に統一しても良いし、参照光の角度に応じて形状を調整しても良い。また、参照光の角度による最適な偏光パターンの形状をあるブックで最初に学習し、その結果を他ブックで使用して、偏光パターンの形状を制御させても構わない。なお、空間光変調器２２８としては、液晶素子やデジタル・マイクロミラー・デバイスなどを用いることが出来る。
【００６０】
図１９は本実施例における動作の一例を示している。まず７０１により再生処理か記録処理かの判断を行う。再生処理では無く、記録処理の場合は参照光に特別な偏光成分の変調は行わず、参照光全体で同一の偏光成分とする。このとき、偏光成分の方向は記録媒体に照射する信号光と干渉させるため本信号光と同一な方向とする。その後、７０８により記録処理を実行する。７０１において再生処理の場合は、実施例１、実施例２の参照光の大きさを開口により縮小した際と同一の効果を実現するため、７０２により開口部に相当する部分と遮断部に相当する部分で偏光成分を変えることで、参照光に偏光情報を付加する。その後、７０３により参照光を記録媒体に照射し再生光を発生させる。７０４により偏光ビームスプリッタ等を利用し、特定の偏光成分のみを検出器の方向に照射させ、７０５により再生光を検出する。最後に、７０６により再生信号を信号処理することで再生処理を行う。
【００６１】
本実施例においては、実施例１及び実施例２で記述した利点に加えて、空間光変調器による偏光成分の変調により参照光の大きさを設定するため、より自由に参照光の大きさ及び形状を規定できるという利点がある。なお、本実施例でも角度多重方式のホログラフィックメモリを例にとり記述したが、本発明は角度多重方式に限定されるものではなく、シフト多重方式のホログラフィックメモリにおいても同様に参照光を縮小することにより実現可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１・・・光情報記録媒体、１０・・・光情報記録再生装置、１１・・・ピックアップ、
１２・・・位相共役光学系、１３・・・ディスクＣｕｒｅ光学系、
１４・・・ディスク回転角度検出用光学系、５０・・・回転モータ、
８１・・・アクセス制御回路、８２・・・光源駆動回路、８３・・・サーボ信号生成回路、
８４・・・サーボ制御回路、８５・・・信号処理回路、８６・・・信号生成回路、
８７・・・シャッタ制御回路、８８・・・ディスク回転モータ制御回路、
８９・・・コントローラ、
２０１・・・光源、２０２・・・コリメートレンズ、２０３・・・シャッタ、
２０４・・・１／２波長板、２０５・・・偏光ビームスプリッタ、
２０６・・・信号光、２０７・・・参照光、
２０８・・・ビームエキスパンダ、２０９・・フェーズ（位相）マスク、
２１０・・・リレーレンズ、２１１・・・偏光ビームスプリッタ、
２１２・・・空間光変調器、２１３・・・リレーレンズ、２１４・・・空間フィルタ、
２１５・・・対物レンズ、２１６・・・偏光方向変換素子、２１７・・・ミラー、
２１８・・・ミラー、２１９・・・ミラー、２２０・・・アクチュエータ、
２２１・・・レンズ、２２２・・・レンズ、２２３・・・アクチュエータ、
２２４・・・ミラー、２２５・・・光検出器、
２２６・・・アクチュエータ、２２７・・・開口、２２８・・・空間光変調器、
２２９・・・サイズ可変開口、２３０・・・開口サイズ制御機構
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラフィを用いて、光情報記録媒体から情報を再生する装置、または光情報記録媒体に情報を記録再生する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、青紫色半導体レーザを用いたＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（ＴＭ）規格により、民生用においても５０ＧＢ程度の記録密度を持つ光ディスクの商品化が可能となっている。今後は、光ディスクにおいても１００ＧＢ〜１ＴＢというＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）容量と同程度までの大容量化が望まれる。しかしながら、このような超高密度を光ディスクで実現するためには、従来の短波長化と対物レンズ高ＮＡ化による高密度化技術とは異なる新しい方式による高密度化技術が必要である。
【０００３】
次世代のストレージ技術に関する研究が行われる中、ホログラフィを利用してデジタル情報を記録するホログラム記録技術が注目を集めている。ホログラム記録技術として、例えば特開２００４−２７２２６８号公報（特許文献１）がある。本公報には、参照光の光情報記録媒体への入射角度を変えながら異なるページデータを空間光変調器に表示して多重記録を行う、いわゆる角度多重記録方式が記載されている。さらに本公報には、信号光をレンズで集光してそのビームウエストに開口（空間フィルタ）を配することにより、隣接するホログラムの間隔を短くすることが記載されている。また、ホログラム記録技術として、例えばＷＯ２００４−１０２５４２号公報（特許文献２）がある。本公報には、１つの空間光変調器において内側の画素からの光を信号光、外側の輪帯状の画素からの光を参照光として、両光束を同じレンズで光情報記録媒体に集光し、レンズの焦点面付近で信号光と参照光を干渉させてホログラムを記録するシフト多重方式を用いた例が記述されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２７２２６８号公報
【特許文献２】ＷＯ２００４−１０２５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ホログラムからの情報再生時は、参照光の角度や波長の選択性が非常に厳しいため、最適な条件を求めることが難しく、ホログラフィックメモリの実用化を阻害する一因となっている。
【０００６】
本発明の目的は、再生時の参照光の角度および波長の制御精度を緩めても再生可能なホログラム再生技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的は、その一例として再生対象のホログラムの一部分のみを照射するように再生時の参照光の大きさを縮小することで解決できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、再生時の参照光の角度および波長の要求精度が緩和されることにより、再生時の参照光の角度マージンおよび波長マージンを拡大することができ、制御に要する時間の短縮や制御ずれによる信号品質劣化の抑制が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す図(実施例１)
【図２】光情報記録再生装置の実施例を表す構成図
【図３】光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す図（記録時）
【図４】光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す図（再生時）
【図５】光情報記録再生装置の動作フローの実施例を表す図
【図６】光情報記録媒体中への参照光の入射の様子を表す概略図
【図７】再生時の参照光幅による再生光強度の違いを表す概略図
【図８】通常再生時と参照光縮小再生時のシミュレーションによる再生画像
【図９】開口形状の実施例を示す概略図
【図１０】光情報記録再生装置の実施例を表す構成図(実施例１)
【図１１】動作を示すフローチャート(実施例１)
【図１２】光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す図(実施例２)
【図１３】開口の大きさ制御による参照光縮小の様子を示す概略図
【図１４】干渉縞の角度による媒体収縮の影響の違いを示す概略図
【図１５】光情報記録再生装置の実施例を表す構成図(実施例２)
【図１６】動作を示すフローチャート(実施例２)
【図１７】光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す図(実施例３)
【図１８】光情報記録再生装置の実施例を表す構成図(実施例３)
【図１９】動作を示すフローチャート(実施例３)
【図２０】光情報再生装置内のピックアップの実施例を表す図(実施例１)
【図２１】光情報再生装置内のピックアップの実施例を表す図(実施例２)
【図２２】光情報再生装置内のピックアップの実施例を表す図(実施例３)
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００１１】
本発明の実施形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１２】
図２はホログラフィを利用してデジタル情報を記録及び／または再生する光情報記録媒体の記録再生装置の構成例を示すブロック図である。
【００１３】
光情報記録再生装置１０は、ピックアップ１１、位相共役光学系１２、ディスクＣｕｒｅ光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４、及び回転モータ５０を備えており、光情報記録媒体１は回転モータ５０によって回転可能な構成となっている。
【００１４】
ピックアップ１１は、参照光と信号光を光情報記録媒体１に出射してホログラフィを利用してデジタル情報を光情報記録媒体に記録する役割を果たす。この際、記録する情報信号はコントローラ８９によって信号生成回路８６を介してピックアップ１１内の空間光変調器に送り込まれ、信号光は空間光変調器によって変調される。
【００１５】
光情報記録媒体１に記録した情報を再生する場合は、ピックアップ１１から出射された参照光の位相共役光を位相共役光学系１２にて生成する。ここで位相共役光とは、入力光と同一の波面を保ちながら逆方向に進む光波のことである。位相共役光によって再生される再生光をピックアップ１１内の後述する光検出器によって検出し、信号処理回路８５によって信号を再生する。
【００１６】
光情報記録媒体１に照射する参照光と信号光の照射時間は、ピックアップ１１内のシャッタの開閉時間をコントローラ８９によってシャッタ制御回路８７を介して制御することで調整できる。
【００１７】
ディスクＣｕｒｅ光学系１３は、光情報記録媒体１のプリキュア及びポストキュアに用いる光ビームを生成する役割を果たす。プリキュアとは、光情報記録媒体１内の所望の位置に情報を記録する際、所望位置に参照光と信号光を照射する前に予め所定の光ビームを照射する前工程である。ポストキュアとは、光情報記録媒体１内の所望の位置に情報を記録した後、該所望の位置に追記不可能とするために所定の光ビームを照射する後工程である。
【００１８】
ディスク回転角度検出用光学系１４は、光情報記録媒体１の回転角度を検出するために用いられる。光情報記録媒体１を所定の回転角度に調整する場合は、ディスク回転角度検出用光学系１４によって回転角度に応じた信号を検出し、検出された信号を用いてコントローラ８９によってディスク回転モータ制御回路８８を介して光情報記録媒体１の回転角度を制御する事が出来る。
【００１９】
光源駆動回路８２からは所定の光源駆動電流がピックアップ１１、ディスクＣｕｒｅ光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４内の光源に供給され、各々の光源からは所定の光量で光ビームを発光することができる。
【００２０】
また、ピックアップ１１、そして、ディスクＣｕｒｅ光学系１３は、光情報記録媒体１の半径方向に位置をスライドできる機構が設けられており、アクセス制御回路８１を介して位置制御がおこなわれる。
【００２１】
ところで、ホログラフィの角度多重の原理を利用した記録技術は、参照光角度のずれに対する許容誤差が極めて小さくなる傾向がある。
【００２２】
従って、ピックアップ１１内に、参照光角度のずれ量を検出する機構を設けて、サーボ信号生成回路８３にてサーボ制御用の信号を生成し、サーボ制御回路８４を介して該ずれ量を補正するためのサーボ機構を光情報記録再生装置１０内に備えることが必要となる。
【００２３】
また、ピックアップ１１、ディスクＣｕｒｅ光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４は、いくつかの光学系構成または全ての光学系構成をひとつに纏めて簡素化しても構わない。
【００２４】
図３は、光情報記録再生装置１０におけるピックアップ１１の基本的な光学系構成の一例における記録原理を示したものである。光源２０１を出射した光ビームはコリメートレンズ２０２を透過し、シャッタ２０３に入射する。シャッタ２０３が開いている時は、光ビームはシャッタ２０３を通過した後、例えば２分の１波長板などで構成される光学素子２０４によってｐ偏光とｓ偏光の光量比が所望の比になるようになど偏光方向が制御された後、ＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）プリズム２０５に入射する。
【００２５】
ＰＢＳプリズム２０５を透過した光ビームは、信号光２０６として働き、ビームエキスパンダ２０８によって光ビーム径が拡大された後、位相マスク２０９、リレーレンズ２１０、ＰＢＳプリズム２１１を透過して空間光変調器２１２に入射する。
【００２６】
空間光変調器２１２によって情報が付加された信号光は、ＰＢＳプリズム２１１を反射し、リレーレンズ２１３ならびに空間フィルタ２１４を伝播する。その後、信号光は対物レンズ２１５によって光情報記録媒体１に集光する。
【００２７】
一方、ＰＢＳプリズム２０５を反射した光ビームは参照光２０７として働き、偏光方向変換素子２１６によって記録時または再生時に応じて所定の偏光方向に設定された後、ミラー２１７ならびにミラー２１８を経由してガルバノミラー２１９に入射する。ガルバノミラー２１９はアクチュエータ２２０によって角度を調整可能のため、レンズ２２１とレンズ２２２を通過した後に光情報記録媒体１に入射する参照光の入射角度を、所望の角度に設定することができる。なお、参照光の入射角度を設定するために、ガルバノミラーに代えて、参照光の波面を変換する素子を用いても構わない。
【００２８】
このように信号光と参照光とを光情報記録媒体１において、互いに重ね合うように入射させることで、光情報記録媒体内には干渉縞パターンが形成され、このパターンを光情報記録媒体に書き込むことで情報を記録する。また、ガルバノミラー２１９によって光情報記録媒体１に入射する参照光の入射角度を変化させることができるため、角度多重による記録が可能である。
【００２９】
以降、同じ領域に参照光角度を変えて記録されたホログラムにおいて、１つ１つの参照光角度に対応したホログラムをページと呼び、同領域に角度多重されたページの集合をブックと呼ぶことにする。
【００３０】
図４は、光情報記録再生装置１０におけるピックアップ１１の基本的な光学系構成の一例における再生原理を示したものである。記録した情報を再生する場合は、前述したように参照光を光情報記録媒体１に入射し、光情報記録媒体１を透過した光ビームを、アクチュエータ２２３によって角度調整可能なガルバノミラー２２４にて反射させることで、その位相共役光を生成する。
【００３１】
この位相共役光によって再生された信号光は、対物レンズ２１５、リレーレンズ２１３ならびに空間フィルタ２１４を伝播する。その後、信号光はＰＢＳプリズム２１１を透過して光検出器２２５に入射し、記録した信号を再生することができる。
【００３２】
図５は、光情報記録再生装置１０における記録、再生の動作フローを示したものである。ここでは、特にホログラフィを利用した記録再生に関するフローを説明する。
【００３３】
図５（ａ）は、光情報記録再生装置１０に光情報記録媒体１を挿入した後、記録または再生の準備が完了するまでの動作フローを示し、図５（ｂ）は準備完了状態から光情報記録媒体１に情報を記録するまでの動作フロー、図５（ｃ）は準備完了状態から光情報記録媒体１に記録した情報を再生するまでの動作フローを示したものである。
【００３４】
図５（ａ）に示すように媒体を挿入すると（４０１）、光情報記録再生装置１０は、例えば挿入された媒体がホログラフィを利用してデジタル情報を記録または再生する媒体であるかどうかディスク判別を行う（４０２）。
【００３５】
ディスク判別の結果、ホログラフィを利用してデジタル情報を記録または再生する光情報記録媒体であると判断されると、光情報記録再生装置１０は光情報記録媒体に設けられたコントロールデータを再生し（４０３）、例えば光情報記録媒体に関する情報や、例えば記録や再生時における各種設定条件に関する情報を取得する。
【００３６】
コントロールデータを再生した後は、コントロールデータに応じた各種調整やピックアップ１１に関わる学習処理（４０４）を行い、光情報記録再生装置１０は、記録または再生の準備が完了する（４０５）。
【００３７】
準備完了状態から情報を記録するまでの動作フローは図５（ｂ）に示すように、まず記録するデータを受信して（４１１）、該データに応じた情報をピックアップ１１内の空間光変調器に送り込む。
【００３８】
その後、光情報記録媒体に高品質の情報を記録できるように、必要に応じて各種学習処理を事前に行い（４１２）、シーク動作（４１３）によりピックアップ１１ならびにディスクＣｕｒｅ光学系１３の位置を光情報記録媒体の所定の位置に配置する。
【００３９】
その後、ディスクＣｕｒｅ光学系１３から出射する光ビームを用いて所定の領域をプリキュアし（４１４）、ピックアップ１１から出射する参照光と信号光を用いてデータを記録する（４１５）。
【００４０】
データを記録した後は、必要に応じてデータをベリファイし（４１６）、ディスクＣｕｒｅ光学系１３から出射する光ビームを用いてポストキュアを行う（４１７）。
【００４１】
準備完了状態から記録された情報を再生するまでの動作フローは図５（ｃ）に示すように、光情報記録媒体から高品質の情報を再生できるように、必要に応じて各種学習処理を事前に行う（４２１）。その後、シーク動作（４２２）によりピックアップ１１ならびに位相共役光学系１２の位置を光情報記録媒体の所定の位置に配置する。
【００４２】
その後、ピックアップ１１から参照光を出射し、光情報記録媒体に記録された情報を再生する（４２３）。本発明はこの情報を再生する際の信号品質を向上させるための手段として適用される。
【実施例１】
【００４３】
本発明における第１の実施例について図１および図６から図１１を用いて説明する。
【００４４】
図１は、光情報記録再生装置１０におけるピックアップ１１の光学系構成の第１の実施例の一例を示したものである。なお、図中では再生時の光路のみを示している。図３、図４に示した通常のピックアップの構成例と異なる点は、アクチュエータ２２６と開口２２７が追加されている点である。本実施例では、情報の再生時のみに開口２２７により参照光２０７の幅を縮小させるようにアクチュエータ２２６を動作させることを特徴としている。すなわち、情報の記録時にはアクチュエータ２２６を動作させることで開口２２７を参照光２０７の光路外に移動し、情報の再生時には開口２２７が参照光２０７の光路を覆い参照光２０７の幅を縮小させるようにアクチュエータ２２６を動作させる。以上のようにアクチュエータ２２６を動作させることで、再生時は参照光２０７の幅が縮小されるため、後述する理由から，図４の光学系で示されるような通常の再生を行った場合より回折光発生の為の要求条件が緩和され、再生時の参照光２０７の角度マージンおよび波長マージンを拡大することができ、制御に要する時間の短縮や制御ずれによる信号品質劣化の抑制が可能となる。また、参照光が縮小されることにより隣接ブック部への入射光量も減少するため、隣接ブックからのノイズを低減させることも可能となる。なお、アクチュエータ２２６および開口２２７の位置は、図１に示した位置に限定されるものではなく、参照光の大きさを縮小可能であればどの位置に配置しても構わない。また、図１では記録再生装置の光学系構成の例を示したが、再生装置として使用する場合は図２０に示すように記録に使用する部品であるビームエキスパンダ２０８、フェーズマスク２０９、リレーレンズ２１０、空間光変調器２１２を光学系から削除した構成で例えば実現できる。
【００４５】
図６は本実施例における情報再生時の光情報記録媒体１中での参照光２０７の様子を模式的に示したものであり，図7は通常再生時と参照光縮小再生時の再生光強度を模式的に表したものである。図６（ａ）に示される通常の再生時には、記録部全体に参照光２０７が照射され、図６（ｂ）に比べて相対的に多くの干渉縞を再生に使用しており、再生に使用している実効的なメディア厚みは大きい値と考えることが出来る。ブラッグ選択性のピーク幅はメディア厚みに反比例するため再生光強度は図７（ａ）に示すように参照光角度に対して非常にシャープなものとなる。このとき、再生光強度の半値幅が狭いため１ブック中に多くのページを記録することができる反面、再生時に最適な角度を見積もることが難しいという問題がある。一方、図６（ｂ）に示すように再生時に開口２２７により参照光２０７を縮小した場合、図６（ａ）に比べて相対的に再生に使用する干渉縞の数を少なくしているため、再生に使用している実効的なメディア厚みを薄くしていると考えることができる。このとき、図７（ｂ）に示すように回折強度は若干減少するが、前述したようにブラッグ選択性のピーク幅はメディア厚みに反比例するため参照光角度に対して広がりを持ち半値幅は広がるため、再生時の参照光角度マージンを拡大することが可能である。
【００４６】
図８は再生時に０．１％の媒体収縮がある場合の再生像をシミュレーションにより求めた結果を示している。一般に媒体収縮が起きている場合、媒体中の干渉縞の角度により収縮の影響が異なるため、ページ中の位置により再生品質が異なる。図８（ａ）の参照光を縮小させない通常の再生の場合では、中央部の品質が外周部に比べて低く結果として信号品質は低い。一方、再生領域を７０％に縮小して再生した場合ブラッグ選択性の条件が通常再生の（ａ）の場合より緩和され、ページ中の中央部、外周部共に品質良く再生できていることが分かる。なお、本実施例では、参照光による再生領域を７０％とした場合の例を示したが、この再生領域は本実施例に限られるものではなく、隣接するページとのクロストークが発生しない程度の大きさまで縮小することができる。
【００４７】
図９は開口２２７の形状の例を示したものである。例えば、図９（ａ）に示すように中央部を通過させ外周部を遮断するような開口形状にしても良い。このとき、ブラッグ選択性を全方向で等しく緩和することが可能なため、再生時の参照光の角度マージンや波長マージンを広げることが可能である。また、本形状は干渉縞の角度により影響が異なる媒体収縮にも効果的である。開口形状としては、図９（ｂ）のように開口中心が参照光の中心以外に来るような形状としても良い。本場合の開口中心の位置の決め方としては、例えば再生光強度の大きさがページ全体で均一となるように調整する方法などが考えられる。図９（ｃ）、（ｄ）のようにx方向およびそれと直交するy方向で縮小率を変えた形状としても構わない。ここで、図９中でのｘ方向、ｙ方向はそれぞれ、図１中でのｘ方向とｙ方向に対応しているものとする。図９（ｃ）のようにｘ方向の参照光の幅を縮小する場合は、特に参照光角度のマージンを拡大したい場合に有効である。図９（ｄ）のようにｙ方向に縮小した場合は、本方向での角度マージンを拡大することが可能である。本形状は、ｙ方向にアクチュエータ等の角度制御機構を持たないドライブ構成の場合に有効である。
【００４８】
図１０は第１の実施例におけるドライブ構成の例を示したものである。図２との違いは、開口部のアクチュエータ制御回路９０が追加されている点である。本アクチュエータ制御回路９０はコントローラによりピックアップ１１中の開口の位置を変えるアクチュエータを制御する。動作は前述した通り、情報記録時には参照光の光路上から開口を取り除き、情報再生時には参照光の光路上に開口を配置させる。なお、開口は再生中常に参照光の光路上に配置させても良いし、再生品質が悪い場合のみ参照光の光路上に配置させても良い。再生品質としては、例えば再生光量の大きさを使用しても良いし、下記の（１）や（２）で表されるＳＮＲを使用しても構わない。ここで、μＯＮはＯＮピクセルの平均値、μＯＦＦはＯＦＦピクセルの平均値、σＯＮはＯＮピクセルの標準偏差、σＯＦＦはＯＦＦピクセルの標準偏差を示している。
ＳＮＲ＝（μＯＮ＋μＯＦＦ）／（σＯＮ＋σＯＦＦ）・・・（１）
ＳＮＲ＝（μＯＮ＋μＯＦＦ）／（σＯＮ２＋σＯＦＦ２）０．５・・・（２）
図１１は本実施例における動作の一例を示している。まず５０１により再生処理か記録処理かの判断を行う。再生処理では無く、記録処理の場合は参照光の縮小は行わないように５０６により開口を参照光経路から除去する。その後、５０７により記録処理を実行する。５０１において再生処理の場合は、参照光の大きさを縮小するため、５０２により開口を参照光経路に配置する。その後、５０３により参照光を記録媒体に照射し再生光を発生させる。５０４により検出器により再生光を検出し、５０５により再生信号を信号処理することで再生処理を行う。
【００４９】
本発明を使用することにより、再生時の参照光の角度および波長の要求精度が緩和され、再生時の参照光の角度マージンおよび波長マージンを拡大することができ、制御に要する時間の短縮や制御ずれによる信号品質劣化の抑制が可能となる。なお、本実施例では角度多重方式のホログラフィックメモリを例にとり記述したが、本発明は角度多重方式に限定されるものではなく、シフト多重方式のホログラフィックメモリにおいても同様に参照光を縮小することにより実現可能である。
【００５０】
以下の実施例において実施例１と重複する部分については説明を省略する。
【実施例２】
【００５１】
本発明における第２の実施例について図１２から図１６を用いて説明する。
【００５２】
図１２は、光情報記録再生装置１０におけるピックアップ１１の光学系構成の第２の実施例の一例を示したものである。なお、図中では再生時の光路のみを示している。図３、図４に示した通常のピックアップの構成例と異なる点は、開口部の大きさを調整可能なサイズ可変開口２２９とサイズ可変開口２２９の大きさを制御する開口サイズ制御機構２３０が参照光２０７の光路上に配置されている点である。本開口２２９の構成としては、例えばＬ字型の遮断板を２枚組み合わせて、その位置をアクチュエータ等で制御するものなどが考えられる。本実施例は、情報記録時は参照光２０７の大きさを縮小しないように開口２２９の開口部の大きさは十分に大きく保ち、情報再生時には参照光の大きさを縮小するように開口部の大きさを縮小するように開口サイズ制御機構２３０で制御することを特徴とする。本実施例でも、実施例１と同様、再生時の参照光の角度マージンと波長マージンの拡大による制御時間の短縮や制御ずれによる信号品質の劣化の抑制、および隣接ブックからのノイズの低減が可能である。さらに、本実施例では開口部の大きさが可変に調整可能なため、トレードオフの関係にある再生光強度と参照光マージンの割合を必要に応じて調整可能である。これにより、後述する光情報記録媒体の膨張収縮等の影響で参照光の角度により再生品質が異なる場合等に本実施例は特に有効である。なお、実施例１の場合と同様に開口の位置は図１２の位置に限定されるものではなく、参照光２０７の大きさを調整可能な位置であればどの位置に配置しても構わない。図１２では、記録再生装置の光学系構成の例を示したが、再生装置として使用する場合は図２１に示すように記録に使用する部品であるビームエキスパンダ２０８、フェーズマスク２０９、リレーレンズ２１０、空間光変調器２１２を光学系から削除した構成で例えば実現できる。
【００５３】
図１３は本実施例における情報再生時の光情報記録媒体１中での参照光２０７の様子を模式的に示したものである。本実施例では開口サイズ制御機構２３０により開口２２９の開口部の大きさが制御可能となっており、参照光の入射角度に応じて開口の大きさを変化させることが可能である。これは、特に媒体収縮が起きた場合に再生品質を向上可能という利点がある。一般に媒体収縮は図１４に示すように媒体面に垂直な方向で生じ易い傾向があり、図１４（ａ）に示すように干渉縞の傾きが媒体面に対して小さな場合は干渉縞の間隔や角度の変化が大きく、媒体収縮の影響を強く受けやすい。一方、図１４（ｂ）に示すように干渉縞の傾きが媒体面に対して大きな場合は干渉縞の間隔や角度の変化が相対的に小さく、媒体収縮の影響は小さい。本差異に対応するためには、例えば参照光と媒体面の成す角度が小さく媒体収縮の影響を受けやすい場合には開口の大きさを小さくしブラッグ選択性を緩和させ、参照光と媒体面の成す角度が大きい場合には開口の大きさは前者に比べて大きくする等、参照光の角度に応じて開口の大きさを調整する方法が有効であると考えられる。
【００５４】
図１５は第２の実施例におけるドライブ構成の例を示したものである。図２との違いは、開口大きさ制御回路９１が追加されている点である。本開口大きさ制御回路９１はコントローラによりピックアップ１１中の開口の大きさを制御する。動作は前述した通り、情報記録時には参照光を縮小させず、情報再生時には参照光の大きさを縮小させるように開口の大きさを制御する。なお、開口は再生中常に同じ大きさに統一しても良いし、参照光の角度に応じて大きさを調整しても良い。また、参照光の角度による最適な開口大きさをあるブックで最初に学習し、その結果を他ブックで使用して、開口の大きさを制御させても構わない。
【００５５】
図１６は本実施例における動作の一例を示している。まず６０１により再生処理か記録処理かの判断を行う。再生処理では無く、記録処理の場合は参照光の縮小は行わないように６０６により開口サイズを拡大する。その後、６０７により記録処理を実行する。６０１において再生処理の場合は、参照光の大きさを縮小するため、６０２により開口サイズを縮小する。このとき、参照光の入射角度に応じて開口サイズを変化させた動作を行う。その後、６０３により参照光を記録媒体に照射し再生光を発生させる。６０４により検出器により再生光を検出し、６０５により再生信号を信号処理することで再生処理を行う。
【００５６】
本実施例では、実施例1で記述した利点に加えて、再生ページ毎に開口のサイズを調整可能なため、媒体収縮等のページ毎に影響度合いが異なる外乱に対してページ毎に個別に対応できるという利点がある。なお、本実施例でも角度多重方式のホログラフィックメモリを例にとり記述したが、本発明は角度多重方式に限定されるものではなく、シフト多重方式のホログラフィックメモリにおいても同様に参照光を縮小することにより実現可能である。
【実施例３】
【００５７】
本発明における第３の実施例について図１７から図１９を用いて説明する。
【００５８】
図１７は、光情報記録再生装置１０におけるピックアップ１１の光学系構成の第３の実施例の一例を示したものである。なお、図中では再生時の光路のみを示している。図３、図４に示した通常のピックアップの構成例と異なる点は、偏光方向変換素子に代えて透過型の空間光変調器２２８が追加されている点である。本実施例では、情報記録時は空間光変調器２２８による参照光の偏光方向の変更は行わず偏光ビームスプリッタを反射するｓ偏光とし、情報再生時には開口部に相当する部分のみ偏光ビームスプリッタを透過するｐ偏光とし、遮断部に相当する部分は偏光ビームスプリッタで反射するｓ偏光方向のままに設定することを特徴とする。再生時の参照光に上述したような開口に相当する偏光パターンを与えることにより、光情報記録媒体１から再生された回折光の内、開口の遮断部に相当する部分のｓ偏光の参照光により再生された回折光は偏光ビームスプリッタ２１１で空間光変調器２１２の方向に反射し、開口部に相当するｐ偏光の参照光により再生された回折光は偏光ビームスプリッタ２１１を透過して光検出器２２５によって検出される。本実施例においても、検出される回折光を生成する参照光は縮小されている為、再生時の参照光の角度マージンと波長マージンの拡大による制御時間の短縮や制御ずれによる信号品質の劣化の抑制、および隣接ブックからのノイズの低減が可能である。さらに、実施例２と同様、開口部の大きさが可変に調整可能なため、再生時の参照光の角度により開口部の大きさを調整することが可能となり、トレードオフの関係にある再生光強度と参照光マージンの割合を必要に応じて調整可能である。なお、空間光変調器２２８の位置は図１７の位置に限定されるものではなく、参照光２０７に所望の偏光パターンを付加可能な位置であればどの位置に配置しても構わない。図１７では、記録再生装置の光学系構成の例を示したが、再生装置として使用する場合は図２２に示すように記録に使用する部品であるビームエキスパンダ２０８、フェーズマスク２０９、リレーレンズ２１０、空間光変調器２１２を光学系から削除した構成で例えば実現できる。
【００５９】
図１８は第３の実施例におけるドライブ構成の例を示したものである。図２との違いは、参照光の偏光情報生成回路９２が追加されている点である。本偏光情報生成回路９２はコントローラによりピックアップ１１中の空間光変調器２２８により参照光に与える偏光パターンの形状を制御する。動作は前述した通り、情報記録時には参照光には偏光の変化を与えず、情報再生時には参照光に開口に相当する偏光パターンを与えるように空間光変調器２２８を制御する。なお、偏光パターンの形状は、再生中常に同じ形状に統一しても良いし、参照光の角度に応じて形状を調整しても良い。また、参照光の角度による最適な偏光パターンの形状をあるブックで最初に学習し、その結果を他ブックで使用して、偏光パターンの形状を制御させても構わない。なお、空間光変調器２２８としては、液晶素子やデジタル・マイクロミラー・デバイスなどを用いることが出来る。
【００６０】
図１９は本実施例における動作の一例を示している。まず７０１により再生処理か記録処理かの判断を行う。再生処理では無く、記録処理の場合は参照光に特別な偏光成分の変調は行わず、参照光全体で同一の偏光成分とする。このとき、偏光成分の方向は記録媒体に照射する信号光と干渉させるため本信号光と同一な方向とする。その後、７０８により記録処理を実行する。７０１において再生処理の場合は、実施例１、実施例２の参照光の大きさを開口により縮小した際と同一の効果を実現するため、７０２により開口部に相当する部分と遮断部に相当する部分で偏光成分を変えることで、参照光に偏光情報を付加する。その後、７０３により参照光を記録媒体に照射し再生光を発生させる。７０４により偏光ビームスプリッタ等を利用し、特定の偏光成分のみを検出器の方向に照射させ、７０５により再生光を検出する。最後に、７０６により再生信号を信号処理することで再生処理を行う。
【００６１】
本実施例においては、実施例１及び実施例２で記述した利点に加えて、空間光変調器による偏光成分の変調により参照光の大きさを設定するため、より自由に参照光の大きさ及び形状を規定できるという利点がある。なお、本実施例でも角度多重方式のホログラフィックメモリを例にとり記述したが、本発明は角度多重方式に限定されるものではなく、シフト多重方式のホログラフィックメモリにおいても同様に参照光を縮小することにより実現可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１・・・光情報記録媒体、１０・・・光情報記録再生装置、１１・・・ピックアップ、
１２・・・位相共役光学系、１３・・・ディスクＣｕｒｅ光学系、
１４・・・ディスク回転角度検出用光学系、５０・・・回転モータ、
８１・・・アクセス制御回路、８２・・・光源駆動回路、８３・・・サーボ信号生成回路、
８４・・・サーボ制御回路、８５・・・信号処理回路、８６・・・信号生成回路、
８７・・・シャッタ制御回路、８８・・・ディスク回転モータ制御回路、
８９・・・コントローラ、
２０１・・・光源、２０２・・・コリメートレンズ、２０３・・・シャッタ、
２０４・・・１／２波長板、２０５・・・偏光ビームスプリッタ、
２０６・・・信号光、２０７・・・参照光、
２０８・・・ビームエキスパンダ、２０９・・フェーズ（位相）マスク、
２１０・・・リレーレンズ、２１１・・・偏光ビームスプリッタ、
２１２・・・空間光変調器、２１３・・・リレーレンズ、２１４・・・空間フィルタ、
２１５・・・対物レンズ、２１６・・・偏光方向変換素子、２１７・・・ミラー、
２１８・・・ミラー、２１９・・・ミラー、２２０・・・アクチュエータ、
２２１・・・レンズ、２２２・・・レンズ、２２３・・・アクチュエータ、
２２４・・・ミラー、２２５・・・光検出器、
２２６・・・アクチュエータ、２２７・・・開口、２２８・・・空間光変調器、
２２９・・・サイズ可変開口、２３０・・・開口サイズ制御機構
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラフィを利用して情報を記録および再生する光情報記録再生装置であって、
情報の再生時に参照光の大きさを記録時の大きさよりも縮小する参照光縮小機構と、
前記参照光縮小機構を通過した参照光により回折された再生光を検出する検出器と、
前記検出器で得た信号を処理し情報を再生する信号処理回路と、
を具備する光情報記録再生装置。
【請求項２】
前記参照光縮小機構は、
情報の再生時に参照光の大きさを縮小する開口と、
再生時に参照光の光路に前記開口を配置させるアクチュエータと、
で構成される請求項１に記載の光情報記録再生装置。
【請求項３】
前記参照光縮小機構は、
情報の再生時に参照光の大きさを記録時の大きさよりも縮小する開口と、
前記参照光の入射角度に応じて前記開口の大きさを制御する制御機構と、
で構成される請求項１に記載の光情報記録再生装置。
【請求項４】
ホログラフィを利用して情報を再生する光情報再生装置であって、
情報の再生時に参照光が再生対象のホログラムの一部のみに照射するように参照光の大きさを縮小する参照光縮小機構と、
前記参照光縮小機構を通過した参照光により回折された再生光を検出する検出器と、
前記検出器で得た信号を処理し情報を再生する信号処理回路と、
を具備する光情報再生装置。
【請求項５】
前記参照光縮小機構は、
情報の再生時に参照光の大きさを縮小する開口と、
再生時に参照光の光路に前記開口を配置させるアクチュエータと、
で構成される請求項４に記載の光情報再生装置。
【請求項６】
前記参照光縮小機構は、
情報の再生時に参照光が再生対象のホログラムの一部のみに照射するように参照光の大きさを縮小する開口と、
前記参照光の入射角度に応じて前記開口の大きさを制御する制御機構と、
で構成される請求項４に記載の光情報再生装置。
【請求項７】
ホログラフィを利用して情報を記録および再生する光情報記録再生装置、または光情報再生装置であって、
情報の再生時に参照光に所望の偏光情報を付加する空間光変調器と、
前記参照光により回折された再生光を検出する検出器と、
前記再生光の特定の偏光成分のみを前記検出器上に照射させるビームスプリッタと、
前記検出器で得た信号を処理し情報を再生する信号処理回路と
を具備する光情報記録再生装置、または光情報再生装置。
【請求項８】
前記空間光変調器は前記参照光の入射角度に応じて前記参照光に与える偏光情報の形状を制御すること特徴とする請求項７に記載の光情報記録再生装置、または光情報再生装置。
【請求項１】
ホログラフィを利用して情報を記録および再生する光情報記録再生装置であって、
情報の再生時に参照光の大きさを記録時の大きさよりも縮小する参照光縮小機構と、
前記参照光縮小機構を通過した参照光により回折された再生光を検出する検出器と、
前記検出器で得た信号を処理し情報を再生する信号処理回路と、
を具備する光情報記録再生装置。
【請求項２】
前記参照光縮小機構は、
情報の再生時に参照光の大きさを縮小する開口と、
再生時に参照光の光路に前記開口を配置させるアクチュエータと、
で構成される請求項１に記載の光情報記録再生装置。
【請求項３】
前記参照光縮小機構は、
情報の再生時に参照光の大きさを記録時の大きさよりも縮小する開口と、
前記参照光の入射角度に応じて前記開口の大きさを制御する制御機構と、
で構成される請求項１に記載の光情報記録再生装置。
【請求項４】
ホログラフィを利用して情報を再生する光情報再生装置であって、
情報の再生時に参照光が再生対象のホログラムの一部のみに照射するように参照光の大きさを縮小する参照光縮小機構と、
前記参照光縮小機構を通過した参照光により回折された再生光を検出する検出器と、
前記検出器で得た信号を処理し情報を再生する信号処理回路と、
を具備する光情報再生装置。
【請求項５】
前記参照光縮小機構は、
情報の再生時に参照光の大きさを縮小する開口と、
再生時に参照光の光路に前記開口を配置させるアクチュエータと、
で構成される請求項４に記載の光情報再生装置。
【請求項６】
前記参照光縮小機構は、
情報の再生時に参照光が再生対象のホログラムの一部のみに照射するように参照光の大きさを縮小する開口と、
前記参照光の入射角度に応じて前記開口の大きさを制御する制御機構と、
で構成される請求項４に記載の光情報再生装置。
【請求項７】
ホログラフィを利用して情報を記録および再生する光情報記録再生装置、または光情報再生装置であって、
情報の再生時に参照光に所望の偏光情報を付加する空間光変調器と、
前記参照光により回折された再生光を検出する検出器と、
前記再生光の特定の偏光成分のみを前記検出器上に照射させるビームスプリッタと、
前記検出器で得た信号を処理し情報を再生する信号処理回路と
を具備する光情報記録再生装置、または光情報再生装置。
【請求項８】
前記空間光変調器は前記参照光の入射角度に応じて前記参照光に与える偏光情報の形状を制御すること特徴とする請求項７に記載の光情報記録再生装置、または光情報再生装置。
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１２−２２１５２０（Ｐ２０１２−２２１５２０Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８４１６４（Ｐ２０１１−８４１６４）
【出願日】平成２３年４月６日（２０１１．４．６）
【出願人】（５０９１８９４４４）日立コンシューマエレクトロニクス株式会社 (998)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月６日（２０１１．４．６）
【出願人】（５０９１８９４４４）日立コンシューマエレクトロニクス株式会社 (998)
【Ｆターム（参考）】
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