光情報記録装置、光情報再生装置、光情報記録再生装置、光情報記録方法、光情報再生方法および光情報記録再生方法
【課題】ホログラムの再生品質を向上可能な波面収差検出方法および補償方法を得る。
【解決手段】参照光と信号光とを干渉させ、得られた干渉縞がホログラムとして記録されたホログラム記録媒体を再生する光情報再生装置において、記録されたホログラムに前記参照光を照射し得られた再生光を検出する光検出器と、前記参照光を分岐し第１の参照光と第２の参照光を生成する光学素子と、前記第１の参照光と前記第２の参照光を干渉させることで波面収差を検出する波面検出器と、前記参照光の波面を補償する波面補償器を具備し、前記波面検出器の出力に基づいて前記波面補償器を調整することを特徴とする光情報再生装置で解決できる。
【解決手段】参照光と信号光とを干渉させ、得られた干渉縞がホログラムとして記録されたホログラム記録媒体を再生する光情報再生装置において、記録されたホログラムに前記参照光を照射し得られた再生光を検出する光検出器と、前記参照光を分岐し第１の参照光と第２の参照光を生成する光学素子と、前記第１の参照光と前記第２の参照光を干渉させることで波面収差を検出する波面検出器と、前記参照光の波面を補償する波面補償器を具備し、前記波面検出器の出力に基づいて前記波面補償器を調整することを特徴とする光情報再生装置で解決できる。
【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に情報を記録、光情報記録媒体から情報を再生する、光情報記録装置、光情報再生装置、光情報記録再生装置、光情報記録方法、光情報再生方法および光情報記録再生方法に関する。
【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きた。今後は、光ディスクでも１００ＧＢ〜１ＴＢというＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）容量と同程度まで大容量化が望まれる。
【０００３】
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、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。
【０００４】
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。
【０００５】
ホログラム記録技術とは、空間光変調器により２次元的に変調されたページデータの情報を有する信号光を、記録媒体の内部で参照光と重ね合わせ、その時に生じる干渉縞パターンによって記録媒体内に屈折率変調を生じさせることで情報を記録媒体に記録する技術である。
【０００６】
情報の再生時には、記録時に用いた参照光を記録媒体に照射すると、記録媒体中に記録されているホログラムが回折格子のように作用して回折光を生じる。この回折光が記録した信号光と位相情報を含めて同一の光として再生される。
【０００７】
再生された信号光は、ＣＭＯＳやＣＣＤなどの光検出器を用いて２次元的に高速に検出される。このようにホログラム記録技術は、１つのホログラムによって２次元的な情報を一気に光記録媒体に記録し、さらにこの情報を再生することを可能とするものであり、そして、記録媒体のある場所に複数のページデータを重ね書きすることができるため、大容量かつ高速な情報の記録再生を果たすことができる。
【０００８】
以上のようなホログラム記録再生技術として、例えば特開２０１０−６１７１８号公報（特許文献１）がある。本公報には、「光学装置においては、その光路中を進む間にレンズ等の光学素子によって光の波面が歪んでしまう。そして、互いに異なる光学装置間では、光学系の配置を互いに同一にしたとしても、光の波面の歪み方は異なってしまう。したがって、一般に、ホログラム記録装置とホログラム再生装置との間でも、参照光の波面形状が異なったものとなってしまい、そのため、記録時と再生時との間で、参照光が同一の波面形状とならず、再生データのＳＮＲ（ＳＮ比）が低下してしまう、という問題」に対して、「参照光の光路中に、該参照光の波面を検出する光検出器と、該参照光の波面を調整する波面制御器を配設し、該波面制御器において、該光検出器により検出された参照光の波面形状が、ホログラム記録媒体への信号記録時における前記参照光の波面形状となるように調整するように構成」で解決する技術について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−６１７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、特許文献１に記載の方法は媒体に入射する参照光の波面と、記録時の参照光の波面が一致するように調整する方法について記載されているが、実際には媒体の歪みなどによって波面が乱れるという更なる課題があった。
【００１１】
そこで本発明の目的は、より再生品質を向上可能な波面収差検出方法および補償方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的は、その一例として参照光を分離し、分離された参照光同士の干渉を計測することで解決される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ホログラムにおける記録再生処理において参照光波面検出精度を向上させることができ、適切に波面補償を行うことで再生性能を改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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概略図
【図２】光情報記録再生装置の実施例を表す概略図
【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概略図
【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概略図
【図５】光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す概略図
【図６】光情報記録再生装置の動作フローの実施例を表す概略図
【図７】光情報記録再生装置内の信号生成回路の実施例を表す概略図
【図８】光情報記録再生装置内の信号処理回路の実施例を表す概略図
【図９】信号生成回路及び信号処理回路の動作フローの実施例を表す概略図
【図１０】通常再生時のピックアップ内の光路の例を表す概略図
【図１１】調整動作時のピックアップ内の光路の例を表す概略図
【図１２】波面収差検出回路の処理過程の実施例を表す概略図
【図１３】補償量算出回路の処理過程の実施例を表す概略図
【図１４】記録動作時のピックアップの動作フローの実施例を表す概略図
【図１５】再生動作時のピックアップの動作フローの実施例を表す概略図
【図１６】光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す概略図
【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概略図
【図１８】光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す概略図
【図１９】ピックアップ内の光学素子配置の実施例を表す概略図
【図２０】光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す概略図
【図２１】調整動作時のピックアップ内の光路の例を表す概略図
【図２２】光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す概略図
【図２３】光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す概略図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１６】
本発明の実施形態を添付図面にしたがって説明する。図２はホログラフィを利用してデジタル情報を記録および／または再生する光情報記録媒体の記録再生装置を示すブロック図である。
【００１７】
光情報記録再生装置１０は、入出力制御回路９０を介して外部制御装置９１と接続されている。記録する場合には、光情報記録再生装置１０は外部制御装置９１から記録する情報信号を入出力制御回路９０により受信する。再生する場合には、光情報記録再生装置１０は再生した情報信号を入出力制御回路９０により外部制御装置９１に送信する。
【００１８】
光情報記録再生装置１０は、ピックアップ１１、再生用参照光光学系１２、キュア光学系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。
【００１９】
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。
【００２０】
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を記録時とは逆の向きに光情報記録媒体に入射させる光波を再生用参照光光学系１２にて生成する。再生用参照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。
【００２１】
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。
【００２２】
キュア光学系１３は、光情報記録媒体１のプリキュアおよ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。
【００２３】
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。
【００２４】
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、キュア光学系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。
【００２５】
また、ピックアップ１１、そして、ディスクキュア光学系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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
また、ピックアップ１１、キュア光学系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。
【００２９】
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３０１を出射した光ビームはコリメートレンズ３０２を透過し、シャッタ３０３に入射する。シャッタ３０３が開いている時は、光ビームはシャッタ３０３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３０４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３０５に入射する。
【００３０】
ＰＢＳプリズム３０５を透過した光ビームは、信号光３０６として働き、ビームエキスパンダ３０８によって光ビーム径が拡大された後、位相マスク３０９、リレーレンズ３１０、ＰＢＳプリズム３１１を透過して空間光変調器３１２に入射する。
【００３１】
空間光変調器３１２によって情報が付加された信号光は、ＰＢＳプリズム３１１を反射し、リレーレンズ３１３ならびに空間フィルタ３１４を伝播する。その後、信号光は対物レンズ３１５によって光情報記録媒体１に集光する。
【００３２】
一方、ＰＢＳプリズム３０５を反射した光ビームは参照光３０７として働き、偏光方向変換素子３１６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３１７ならびにミラー３１８を経由してガルバノミラー３１９に入射する。ガルバノミラー３１９はアクチュエータ３２０によって角度を調整可能のため、レンズ３２１とレンズ３２２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。
【００３３】
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、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３１９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。
【００３４】
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。
【００３５】
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３２３によって角度調整可能なガルバノミラー３２４にて反射させることで、その再生用参照光を生成する。
【００３６】
この再生用参照光によって再生された再生光は、対物レンズ３１５、リレーレンズ３１３ならびに空間フィルタ３１４を伝播する。その後、再生光はＰＢＳプリズム３１１を透過して光検出器３２５に入射し、記録した信号を再生することができる。光検出器３２５としては例えばＣＭＯＳイメージセンサーやＣＣＤイメージセンサーなどの撮像素子を用いることができるが、ページデータを再生可能であれば、どのような素子であっても構わない。
【００３７】
図５はピックアップ１１の別の構成を示した図である。図５において、光源５０１を出射した光ビームはコリメートレンズ５０２を透過し、シャッタ５０３に入射する。シャッタ５０３が開いている時は、光ビームはシャッタ５０３を通過した後、例えば１／２波長板などで構成される光学素子５０４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偏光方向を制御された後、偏光ビームスプリッタ５０５に入射する。
【００３８】
偏光ビームスプリッタ５０５を透過した光ビームは、偏光ビームスプリッタ５０７を経由して空間光変調器５０８に入射する。空間光変調器５０８によって情報を付加された信号光５０６は偏光ビームスプリッタ５０７を反射し、所定の入射角度の光ビームのみを通過させるアングルフィルタ５０９を伝播する。その後、信号光ビームは対物レンズ５１０によってホログラム記録媒体１に集光する。
【００３９】
一方、偏光ビームスプリッタ５０５を反射した光ビームは参照光５１２として働き、偏光方向変換素子５１９によって記録時又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５１３ならびにミラー５１４を経由してレンズ５１５に入射する。レンズ５１５は参照光５１２を対物レンズ５１０のバックフォーカス面に集光させる役割を果たしており、対物レンズ５１０のバックフォーカス面にて一度集光した参照光は、対物レンズ５１０によって再度、平行光となってホログラム記録媒体１に入射する。
【００４０】
ここで、対物レンズ５１０又は光学ブロック５２１は、例えば符号５２０に示す方向に駆動可能であり、対物レンズ５１０又は光学ブロック５２１の位置を駆動方向５２０に沿ってずらすことにより、対物レンズ５１０と対物レンズ５１０のバックフォーカス面における集光点の相対位置関係が変化するため、ホログラム記録媒体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、対物レンズ５１０又は光学ブロック５２１を駆動する代わりに、ミラー５１４をアクチュエータにより駆動することで参照光の入射角度を所望の角度に設定しても構わない。
【００４１】
このように、信号光と参照光をホログラム記録媒体１において、互いに重ね合うように入射させることで、記録媒体内には干渉縞パターンが形成され、このパターンを記録媒体に書き込むことで情報を記録する。また対物レンズ５１０又は光学ブロック５２１の位置を駆動方向５２０に沿ってずらすことによって、ホログラム記録媒体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。
【００４２】
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ホログラム記録媒体１に入射し、ホログラム記録媒体１を透過した光ビームをガルバノミラー５１６にて反射させることで、その再生用参照光を生成する。この再生用参照光によって再生された再生光は、対物レンズ５１０、アングルフィルタ５０９を伝播する。その後、再生光は偏光ビームスプリッタ５０７を透過して光検出器５１８に入射し、記録した信号を再生することができる。
【００４３】
図５で示した光学系は、信号光と参照光を同一の対物レンズに入射させる構成とすることで、図３で示した光学系構成に比して、大幅に小型化できる利点を有する。
【００４４】
図６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。
【００４５】
図６（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６（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６（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。
【００４６】
図６（ａ）に示すように媒体を挿入すると（６０１）、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（６０２）。
【００４７】
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読み出し（６０３）、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。
【００４８】
コントロールデータの読み出し後は、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（６０４）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（６０５）。
【００４９】
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６（ｂ）に示すように、まず記録するデータを受信して（６１１）、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。
【００５０】
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、必要に応じて例えば光源３０１のパワー最適化やシャッタ３０３による露光時間の最適化等の各種記録用学習処理を事前に行う（６１２）。
【００５１】
その後、シーク動作（６１３）ではアクセス制御回路８１を制御して、ピックアップ１１ならびにキュア光学系１３の位置を光情報記録媒体の所定の位置に位置づけする。光情報記録媒体１がアドレス情報を持つ場合には、アドレス情報を再生し、目的の位置に位置づけされているか確認し、目的の位置に配置されていなければ、所定の位置とのずれ量を算出し、再度位置づけする動作を繰り返す。
【００５２】
その後、キュア光学系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（６１４）、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（６１５）。
【００５３】
データを記録した後は、キュア光学系１３から出射する光ビームを用いてポストキュアを行う（６１６）。必要に応じてデータをベリファイしても構わない。
【００５４】
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６（ｃ）に示すように、まずシーク動作（６２１）で、アクセス制御回路８１を制御して、ピックアップ１１ならびに再生用参照光光学系１２の位置を光情報記録媒体の所定の位置に位置づけする。光情報記録媒体１がアドレス情報を持つ場合には、アドレス情報を再生し、目的の位置に位置づけされているか確認し、目的の位置に配置されていなければ、所定の位置とのずれ量を算出し、再度位置づけする動作を繰り返す。
【００５５】
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読み出し（６２２）、再生データを送信する（６１３）。
【００５６】
図９は、記録、再生時のデータ処理フローを示したものであり、図９（ａ）は、入出力制御回路９０において記録データ受信６１１後、空間光変調器３１２上の２次元データに変換するまでの信号生成回路８６での記録データ処理フローを示しており、図９（ｂ）は光検出器３２５で２次元データを検出後、入出力制御回路９０における再生データ送信６２４までの信号処理回路８５での再生データ処理フローを示している。
【００５７】
図９（ａ）を用いて記録時のデータ処理について説明する。ユーザデータを受信（９０１）すると、複数のデータ列に分割、再生時エラー検出が行えるように各データ列をＣＲＣ化（９０２）し、オンピクセル数とオフピクセル数をほぼ等しくし、同一パターンの繰り返しを防ぐことを目的にデータ列に擬似乱数データ列を加えるスクランブル（９０３）を施した後、再生時エラー訂正が行えるようにリード・ソロモン符号等の誤り訂正符号化（９０４）を行う。次にこのデータ列をＭ×Ｎの２次元データに変換し、それを１ページデータ分繰返すことで１ページ分の２次元データ（９０５）を構成する。このように構成した２次元データに対して再生時の画像位置検出や画像歪補正での基準となるマーカーを付加（９０６）し、空間光変調器３１２にデータを転送（９０７）する。
【００５８】
次に図９（ｂ）を用いて再生時のデータ処理フローについて説明する。光検出器３２５で検出された画像データが信号処理回路８５に転送（９１１）される。この画像データに含まれるマーカーを基準に画像位置を検出（９１２）し、画像の傾き・倍率・ディストーションなどの歪みを補正（９１３）した後、２値化処理（９１４）を行い、マーカーを除去（９１５）することで１ページ分の２次元データを取得（９１６）する。このようにして得られた２次元データを複数のデータ列に変換した後、誤り訂正処理（９１７）を行い、パリティデータ列を取り除く。次にスクランブル解除処理（９１８）を施し、ＣＲＣによる誤り検出処理（９１９）を行ってＣＲＣパリティを削除した後にユーザデータを入出力制御回路９０経由で送信（９２０）する。
【００５９】
図７は、光情報記録再生装置１０の信号生成回路８６のブロック図である。
【００６０】
出力制御回路９０にユーザデータの入力が開始されると、入出力制御回路９０はコントローラ８９にユーザデータの入力が開始されたことを通知する。コントローラ８９は本通知を受け、信号生成回路８６に入出力制御回路９０から入力される１ページ分のデータを記録処理するよう命ずる。コントローラ８９からの処理命令は制御用ライン７０８を経由し、信号生成回路８６内サブコントローラ７０１に通知される。本通知を受け、サブコントローラ７０１は各信号処理回路を並列に動作させるよう制御用ライン７０８を介して各信号処理回路の制御を行う。先ずメモリ制御回路７０３に、データライン７０９を介して入出力制御回路９０から入力されるユーザデータをメモリ７０２に格納するよう制御する。メモリ７０２に格納したユーザデータが、ある一定量に達すると、ＣＲＣ演算回路７０４でユーザデータをＣＲＣ化する制御を行う。次にＣＲＣ化したデータに、スクランブル回路７０５で擬似乱数データ列を加えるスクランブル化を施し、誤り訂正符号化回路７０６でパリティデータ列を加える誤り訂正符号化する制御を行う。最後にピックアップインターフェース回路７０７にメモリ７０２から誤り訂正符号化したデータを空間光変調器３１２上の２次元データの並び順で読み出させ、再生時に基準となるマーカーを付加した後、ピックアップ１１内の空間光変調器３１２に２次元データを転送する。
【００６１】
図８は、光情報記録再生装置１０の信号処理回路８５のブロック図である。
【００６２】
コントローラ８９はピックアップ１１内の光検出器３２５が画像データを検出すると、信号処理回路８５にピックアップ１１から入力される１ページ分のデータを再生処理するよう命ずる。コントローラ８９からの処理命令は制御用ライン８１１を経由し、信号処理回路８５内サブコントローラ８０１に通知される。本通知を受け、サブコントローラ８０１は各信号処理回路を並列に動作させるよう制御用ライン８１１を介して各信号処理回路の制御を行う。先ず、メモリ制御回路８０３に、データライン８１２を介して、ピックアップ１１からピックアップインターフェース回路８１０を経由して入力される画像データをメモリ８０２に格納するよう制御する。メモリ８０２に格納されたデータがある一定量に達すると、画像位置検出回路８０９でメモリ８０２に格納された画像データ内からマーカーを検出して有効データ範囲を抽出する制御を行う。次に検出されたマーカーを用いて画像歪み補正回路８０８で、画像の傾き・倍率・ディストーションなどの歪み補正を行い、画像データを期待される２次元データのサイズに変換する制御する。サイズ変換された２次元データを構成する複数ビットの各ビットデータを、２値化回路８０７において“０”、“１”判定する２値化し、メモリ８０２上に再生データの出力の並びでデータを格納する制御を行う。次に誤り訂正回路８０６で各データ列に含まれる誤りを訂正し、スクランブル解除回路８０５で擬似乱数データ列を加えるスクランブルを解除した後、ＣＲＣ演算回路８０４でメモリ８０２上のユーザデータ内に誤りが含まれない確認を行う。その後、入出力制御回路９０にメモリ８０２からユーザデータを転送する。
【００６３】
ここで、以上で説明した本実施例の光情報記録再生装置において、参照光波面収差を検出し、参照光波面収差を補償する方法について、図１、図１１乃至図１３を用いて詳細に説明する。
【００６４】
図１は参照光波面収差検出および補償を行うピックアップ１１の構成であり、上記で説明した図４と図１が相違するのは、１／４波長板１０１、ハーフミラー１０２、波面補償器１０３、光検出器１０４、１／４波長板１０５である。また図１０、図１１は図４、図１における光ビームの経路を図示したものであるが、図中の矢印はビームの光軸などを示しているわけではなく、単に要素の通過順序を示しているにすぎない。
【００６５】
図４における再生動作では図１０のように、ＰＢＳプリズム３０５を反射した光ビームを参照光とするだけであるが、図１における波面収差補償動作では図１１のように、ＰＢＳプリズム３０５を反射した光ビームは１／４波長板１０１により円偏光になり、ハーフミラー１０２に入射する。
【００６６】
ハーフミラー１０２を透過した光ビームは、前述のように参照光として光情報記録媒体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３２３によって角度調整可能な波面補償器１０３にて反射させることで、再生用参照光を生成する。この再生用参照光は元来た経路を逆に進み、１／４波長板１０１により直線偏光になりＰＢＳプリズム３０５を透過し光検出器１０４に入射する。
【００６７】
一方、ハーフミラー１０２を反射した光ビームは、１／４波長板１０１により直線偏光になりＰＢＳプリズム３０５を透過し光検出器１０４に入射する。この光ビームを基準光と呼ぶ。
【００６８】
上記の参照光と基準光が干渉し、光検出器１０４上に干渉縞を形成する。この干渉縞（図１２（ａ））は波面収差検出回路１１０１において、干渉縞から位相差を計算し（図１２（ｂ））、非連続点を接続する（図１２（ｃ））ことで波面収差量を算出する。補償量算出回路１１０２では、この算出した波面収差を打ち消すように波面補償器１０３に対する補償量を算出し（図１３（ａ））、波面補償器１０３を制御する（図１３（ｂ））。なお、波面収差検出回路１１０１における波面収差量を算出する方法としては、フリンジスキャン法などの干渉計による各種波面算出を用いてもよく、本方式に限定するものではない。また、波面補償器１０３はデフォーマブルミラーや液晶素子など波面を制御できれば何を使用してもよく、波面補償器１０３に限らずピックアップ１１を構成する素子の位置や特性を制御してもよい。さらに、本実施例では波面収差から直接的に補償量を算出しているが、収差が最小となるようにフィードバック制御を用いて波面補償器１０３を制御してもよい。
【００６９】
また、図１の１／４波長板１０５は、本方式を使用すると光情報記録媒体１に入射する参照光が円偏光となるため、信号光も同様に円偏光とするために挿入されるものである。
【００７０】
以上の説明は図４の再生時への適用を例にしたが、図３の記録時においても波面補償器１０３の角度をアクチュエータ３２３で調整することによって、参照光の光路が図４と同じになることから同様に適用することが可能である。但し、記録時に使用する場合には、参照光が光情報記録媒体１に入射するまでの光路中に波面補償器１０３を配置する方が好ましい。
【００７１】
さらに、図５の光学系に対して適用した構成を図１６に示す。上記で説明した図５と図１６が相違するのは、１／４波長板１６０１、ハーフミラー１６０２、波面補償器１６０３、光検出器１６０４、１／４波長板１６０５である。なお、以降の実施例においても同様に図５の光学系に対して適用することが可能である。
【００７２】
以上の構成によれば、ホログラムにおける記録再生光学系において干渉計による波面検出を行うことができ高精度の波面補償が可能になるとともに、媒体透過後の参照光の波面を測定することで媒体による波面歪みの影響を抑圧でき、さらに通常記録再生動作と波面収差補償動作を同時に実施することができ、再生性能を改善することが可能となる。
【００７３】
なお、図２２に示すように本実施例の波面収差検出動作を光情報記録媒体１がない状態で行うことも可能である。これにより媒体に依存しない波面収差補償が可能であり、媒体を含めない光学系の初期調整に用いると効果的である。さらに、一部の光学系の調整に本実施例を適用することも可能である。例えばレンズ３２１、３２２およびミラー３１９のみの調整を行いたい場合には、図２３に示すように基準光を生成するためのハーフミラー１０２をミラー３１９の前段に配置することにより、収差が発生し易いであろう光学系に限定して調整を実施することが可能である。また、図１６の光学系にあっては、対物レンズでの収差が課題となる場合には、対物レンズ通過前の一方の参照光と、対物レンズ通過後の他方の参照光との干渉を測ることで、対物レンズにおける波面の乱れを計測し、フィードバック制御することも可能となる。前述したように、これらの調整時の制御対象は波面補償器１０３に限らずピックアップ１１を構成する素子の位置や特性であってもよい。ここで説明したように、基準光を生成するための素子や波面補償器１０３は図１の場所に限定するものではなく、光路中であればどこに挿入、もしくは置換してもよい。このことは他の実施例においても同様に適用可能である。
【実施例２】
【００７４】
本実施例が実施例１と異なるのは、波面収差検出および補償手順である。
【００７５】
図１４のフローは記録時における波面補償動作フローを示したものである。このフローのように記録時に使用する際は、参照光が光情報記録媒体１に入射するまでの光路中に波面補償器１０３が配置されている方が好ましい。
【００７６】
まず光情報記録媒体１には予め基準ページとなるものが記録されているものとし、その記録位置に光情報記録媒体１を移動する（１４０１）。次にこの基準ページを再生（１４０２）、ＳＮＲなどの再生品質評価指標が最良となるように波面補償器１０３を制御し（１４０３）、この時の光検出器１０４上の干渉縞を記憶しておく（１４０４）。次に記録する目標位置に光情報記録媒体１を移動し（１４０５）、記憶した干渉縞と記録時の光検出器１０４上の干渉縞とを補償量算出回路１１０２で比較し、差分が最小となるような補償量を算出し、波面補償器１０３を制御（１４０６）、ホログラムを記録する（１４０７）。この１４０６における補償量算出動作は、例えば記憶した干渉縞と記録時の干渉縞との位相差（図１２（ｃ））の差分を演算し、その差分に基づいて補償量を決定すれば実現できる。これら１４０５から１４０７までの動作を記録が完了するまで繰り返す（１４０８）。なお、基準ページの代わりに記録済みのページを使用してもよい。
【００７７】
図１５のフローは再生時における波面補償動作フローを示したものである。
まず光情報記録媒体１には予め基準ページとなるものが記録されているものとし、その記録位置に光情報記録媒体１を移動する（１５０１）。次にこの基準ページを再生（１５０２）、ＳＮＲなどの再生品質評価指標が最良となるように波面補償器１０３を制御し（１５０３）、この時の光検出器１０４上の干渉縞を記憶しておく（１５０４）。次に再生する目標位置に光情報記録媒体１を移動し（１５０５）、記憶した干渉縞と再生時の光検出器１０４上の干渉縞とを補償量算出回路１１０２で比較し、差分が最小となるような補償量を算出し、波面補償器１０３を制御（１５０６）、ホログラムを再生する（１５０７）。この１５０６における補償量算出動作は、例えば記憶した干渉縞と再生時の干渉縞との位相差（図１２（ｃ））の差分を演算し、その差分に基づいて補償量を決定すれば実現できる。これら１５０５から１５０７までの動作を再生が完了するまで繰り返す（１５０８）。なお、基準ページの代わりに記録済みのページを使用してもよい。
【００７８】
以上の手順によれば、ホログラムにおける記録再生光学系において干渉計による波面検出を行うことができ高精度の波面補償が可能になるとともに、媒体透過後の参照光の波面を測定することで媒体による波面歪みの影響を抑圧でき、さらに再生品質評価指標が最良となる波面になるように制御することができ、再生性能を改善することが可能となる。
【００７９】
なお、本実施例は実施例１に対して説明したが、他の実施例においても同様に適用可能である。
【実施例３】
【００８０】
本実施例が実施例１と異なるのは、波面収差検出方法である。
【００８１】
図１７は参照光波面収差検出および補償を行うピックアップ１１の構成であり、上記で説明した図１と図１７が相違するのは、ハーフミラー１０２がなく、光検出器１０４の代わりに波面センサ１７０１が配置されている点である。
【００８２】
図１７における波面収差補償動作ではＰＢＳプリズム３０５を反射した光ビームは１／４波長板１０１により円偏光になり、前述のように参照光として光情報記録媒体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３２３によって角度調整可能な波面補償器１０３にて反射させることで、再生用参照光を生成する。この再生用参照光は元来た経路を逆に進み、１／４波長板１０１により直線偏光になりＰＢＳプリズム３０５を透過し波面センサ１７０１に入射する。
【００８３】
この波面センサ１７０１は単一光束で波面収差を計測可能なシャックハルトマン波面センサなどを用いることにより実現でき、波面収差検出回路１１０１で検出した波面収差を基に、補償量算出回路１１０２で補償量を算出し、波面補償器１０３を制御する。なお、本実施例における波面センサ１７０１の例としてシャックハルトマン波面センサを例に説明したが、これに限定するものではなく波面収差を計測できれば何を使用してもよい。
【００８４】
また、図１の１／４波長板１０５は、本方式を使用すると光情報記録媒体１に入射する参照光が円偏光となるため、信号光も同様に円偏光とするために挿入されるものである。
【００８５】
以上の構成によれば、ホログラムにおける記録再生光学系において簡単な構成により波面検出を行うことができるとともに、媒体透過後の参照光の波面を測定することで媒体による波面歪みの影響を抑圧でき、さらに通常記録再生動作と波面収差補償動作を同時に実施することができ、再生性能を改善することが可能となる。
【実施例４】
【００８６】
本実施例が実施例１と異なるのは、基準光および参照光の生成方法である。
【００８７】
図１８は参照光波面収差検出および補償を行うピックアップ１１の構成であり、上記で説明した図４と図１８が相違するのは、１／４波長板１０１、ハーフミラー１０２の代わりに１／２波長板１８０１、フォトニック結晶素子１８０２が配置され、１／４波長板１０５がない点である。
【００８８】
ここで、フォトニック結晶素子とは屈折率が周期的に変化する構造体である。本実施例ではフォトニック結晶素子の光学軸に垂直な直線偏光を透過し、平行な直線偏光を反射するといった特性を有する素子として使用しているが、このような特性を有する素子であれば何を使用してもよい。
【００８９】
まず、記録動作について図１９（ａ）を用いて説明する。
【００９０】
図１８において、ＰＢＳプリズム３０５を反射した光ビームは１／２波長板１８０１に入射する。この時、１／２波長板の光学軸を入射光の偏光面に対して平行もしくは垂直に配置し、フォトニック結晶素子１８０２の光学軸をこの偏光面に対して垂直となるように配置することでフォトニック結晶素子１８０２を透過する。この光ビームは、前述のように参照光として光情報記録媒体１に入射する。
【００９１】
再生動作について図１９（ｂ）を用いて説明する。
【００９２】
再生した光がＰＢＳプリズム３１１を透過するように参照光の偏光面を記録時と９０°旋光させる必要がある。よって、１／２波長板の光学軸を入射光の偏光面に対して４５°に配置することで１／２波長板１８０１の透過光の偏光面が９０°旋光し、フォトニック結晶素子１８０２の光学軸をこの偏光面に対して垂直となるように配置することでフォトニック結晶素子１８０２を透過する。この光ビームは、前述のように参照光として光情報記録媒体１に入射する。
【００９３】
次に本実施例における波面収差補償動作について図１９（ｃ）を用いて説明する。
【００９４】
図１８において、ＰＢＳプリズム３０５を反射した光ビームは１／２波長板１８０１に入射する。この時、１／２波長板の光学軸を入射光の偏光面に対して２２．５°に配置することで１／２波長板１８０１の透過光の偏光面が４５°旋光し、フォトニック結晶素子１８０２の光学軸をこの偏光面に対して４５°となるように配置する。これにより、フォトニック結晶素子１８０２に入射した光ビームのうち、フォトニック結晶素子１８０２の光学軸に垂直な成分は透過し参照光となり、平行な成分は反射し基準光とすることが可能である。以降の動作は実施例１と同様である。
【００９５】
なお、この波面収差補償動作のまま記録再生動作を行うことも可能であり、その際は必要となる参照光の偏光面に合わせて、フォトニック結晶素子１８０２の光学軸を９０°切替えればよい。これにより実施例１のように常時波面収差補償動作を行うことが可能となる。
【００９６】
以上の構成によれば、実施例１におけるハーフミラー１０２を使用しないことから光の損失を抑えることが可能であり、媒体透過後の参照光の波面を測定することで媒体による波面歪みの影響を抑圧でき、さらにホログラムにおける記録再生光学系において干渉計による波面検出を行うことができ高精度の波面補償が可能になるとともに、通常記録再生動作と波面収差補償動作を同時に実施することができ、再生性能を改善することが可能となる。
【００９７】
なお、本実施例は実施例１に対して説明したが、他の実施例においても同様に適用可能である。
【実施例５】
【００９８】
本実施例が実施例１と異なるのは、波面収差検出方法である。
【００９９】
図２０は参照光波面収差検出および補償を行うピックアップ１１の構成であり、上記で説明した図１と図２０が相違するのは、光検出器１０４の代わりに１／４波長板２００１、ミラー２００２が配置されている点である。また図２１は図２０における光ビームの経路を図示したものであるが、図中の矢印はビームの光軸などを示しているわけではなく、単に要素の通過順序を示しているにすぎない。
【０１００】
図２０における波面収差補償動作では図２１のように、ＰＢＳプリズム３０５を反射した光ビームは１／４波長板１０１により円偏光になり、ハーフミラー１０２に入射する。
【０１０１】
ハーフミラー１０２を透過した光ビームは、前述のように参照光として光情報記録媒体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３２３によって角度調整可能な波面補償器１０３にて反射させることで、再生用参照光を生成する。この再生用参照光は元来た経路を逆に進み、１／４波長板１０１により直線偏光になりＰＢＳプリズム３０５を透過する。
【０１０２】
一方、ハーフミラー１０２を反射した光ビームは、１／４波長板１０１により直線偏光になりＰＢＳプリズム３０５を透過する。この光ビームを基準光と呼ぶ。
【０１０３】
上記の参照光と基準光は、１／４波長板２００１、ミラー２００２、１／４波長板２００１と経る過程で偏光面が９０°旋光し、ＰＢＳプリズム３０５を反射する。その後ＰＢＳプリズム３１１を反射し光検出器３２５に入射し、光検出器３２５上に干渉縞を形成する。この干渉縞を実施例１と同様に処理することで波面収差補正が可能となる。
【０１０４】
以上の構成によれば、波面収差検出用の光検出器と、再生用の光検出器を共用できることからコストを抑えることが可能であり、媒体透過後の参照光の波面を測定することで媒体による波面歪みの影響を抑圧でき、さらにホログラムにおける記録再生光学系において干渉計による波面検出を行うことができ高精度の波面補償が可能となる。
【０１０５】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【０１０６】
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
【０１０７】
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【０１０８】
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・・・再生用参照光光学系、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、９０…入出力制御回路、９１…外部制御装置、３０１・・・光源、３０２・・・コリメートレンズ、３０３・・・シャッタ、３０４・・・１／２波長板、３０５・・・偏光ビームスプリッタ、３０６・・・信号光、３０７・・・参照光、３０８・・・ビームエキスパンダ、３０９・・フェーズ（位相）マスク、３１０・・・リレーレンズ、３１１・・・偏光ビームスプリッタ、３１２・・・空間光変調器、３１３・・・リレーレンズ、３１４・・・空間フィルタ、３１５・・・対物レンズ、３１６・・・偏光方向変換素子、３１７・・・ミラー、３１８・・・ミラー、３１９・・・ミラー、３２０・・・アクチュエータ、３２１・・・レンズ、３２２・・・レンズ、３２３・・・アクチュエータ、３２４・・・ミラー、３２５・・・光検出器、５０１・・・光源、５０２・・・コリメートレンズ、５０３・・・シャッタ、５０４・・・光学素子、５０５・・・偏光ビームスプリッタ、５０６・・・信号光、５０７・・・偏光ビームスプリッタ、５０８・・・空間光変調器、５０９・・・ビームエキスパンダ、５１０・・・リレーレンズ、５１１・・・フェーズ（位相）マスク、５１２・・・リレーレンズ、５１３・・・空間フィルタ、５１４・・・ミラー、５１５・・・ミラー、５１６・・・ミラー、５１７・・・アクチュエータ、５１８・・・光検出器、５１９・・・レンズ、５２０・・・レンズ、５２１・・・ミラー、５２２・・・アクチュエータ、５２３・・・参照光、５２４・・・偏光方向変換素子、５２５・・・対物レンズ、１０１・・・１／４波長板、１０２・・・ハーフミラー、１０３・・・波面補償器、１０４・・・光検出器、１０５・・・１／４波長板、１１０１・・・波面収差検出回路、１１０２・・・補償量算出回路、１６０１・・・１／４波長板、１６０２・・・ハーフミラー、１６０３・・・波面補償器、１６０４・・・光検出器、１６０５・・・１／４波長板、１７０１・・・波面センサ、１８０１・・・１／２波長板、１８０２・・・フォトニック結晶素子、２００１・・・１／４波長板、２００２・・・ミラー
【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に情報を記録、光情報記録媒体から情報を再生する、光情報記録装置、光情報再生装置、光情報記録再生装置、光情報記録方法、光情報再生方法および光情報記録再生方法に関する。
【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きた。今後は、光ディスクでも１００ＧＢ〜１ＴＢというＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）容量と同程度まで大容量化が望まれる。
【０００３】
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、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。
【０００４】
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。
【０００５】
ホログラム記録技術とは、空間光変調器により２次元的に変調されたページデータの情報を有する信号光を、記録媒体の内部で参照光と重ね合わせ、その時に生じる干渉縞パターンによって記録媒体内に屈折率変調を生じさせることで情報を記録媒体に記録する技術である。
【０００６】
情報の再生時には、記録時に用いた参照光を記録媒体に照射すると、記録媒体中に記録されているホログラムが回折格子のように作用して回折光を生じる。この回折光が記録した信号光と位相情報を含めて同一の光として再生される。
【０００７】
再生された信号光は、ＣＭＯＳやＣＣＤなどの光検出器を用いて２次元的に高速に検出される。このようにホログラム記録技術は、１つのホログラムによって２次元的な情報を一気に光記録媒体に記録し、さらにこの情報を再生することを可能とするものであり、そして、記録媒体のある場所に複数のページデータを重ね書きすることができるため、大容量かつ高速な情報の記録再生を果たすことができる。
【０００８】
以上のようなホログラム記録再生技術として、例えば特開２０１０−６１７１８号公報（特許文献１）がある。本公報には、「光学装置においては、その光路中を進む間にレンズ等の光学素子によって光の波面が歪んでしまう。そして、互いに異なる光学装置間では、光学系の配置を互いに同一にしたとしても、光の波面の歪み方は異なってしまう。したがって、一般に、ホログラム記録装置とホログラム再生装置との間でも、参照光の波面形状が異なったものとなってしまい、そのため、記録時と再生時との間で、参照光が同一の波面形状とならず、再生データのＳＮＲ（ＳＮ比）が低下してしまう、という問題」に対して、「参照光の光路中に、該参照光の波面を検出する光検出器と、該参照光の波面を調整する波面制御器を配設し、該波面制御器において、該光検出器により検出された参照光の波面形状が、ホログラム記録媒体への信号記録時における前記参照光の波面形状となるように調整するように構成」で解決する技術について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−６１７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、特許文献１に記載の方法は媒体に入射する参照光の波面と、記録時の参照光の波面が一致するように調整する方法について記載されているが、実際には媒体の歪みなどによって波面が乱れるという更なる課題があった。
【００１１】
そこで本発明の目的は、より再生品質を向上可能な波面収差検出方法および補償方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的は、その一例として参照光を分離し、分離された参照光同士の干渉を計測することで解決される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ホログラムにおける記録再生処理において参照光波面検出精度を向上させることができ、適切に波面補償を行うことで再生性能を改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【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概略図
【図２】光情報記録再生装置の実施例を表す概略図
【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概略図
【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概略図
【図５】光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す概略図
【図６】光情報記録再生装置の動作フローの実施例を表す概略図
【図７】光情報記録再生装置内の信号生成回路の実施例を表す概略図
【図８】光情報記録再生装置内の信号処理回路の実施例を表す概略図
【図９】信号生成回路及び信号処理回路の動作フローの実施例を表す概略図
【図１０】通常再生時のピックアップ内の光路の例を表す概略図
【図１１】調整動作時のピックアップ内の光路の例を表す概略図
【図１２】波面収差検出回路の処理過程の実施例を表す概略図
【図１３】補償量算出回路の処理過程の実施例を表す概略図
【図１４】記録動作時のピックアップの動作フローの実施例を表す概略図
【図１５】再生動作時のピックアップの動作フローの実施例を表す概略図
【図１６】光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す概略図
【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概略図
【図１８】光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す概略図
【図１９】ピックアップ内の光学素子配置の実施例を表す概略図
【図２０】光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す概略図
【図２１】調整動作時のピックアップ内の光路の例を表す概略図
【図２２】光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す概略図
【図２３】光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す概略図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１６】
本発明の実施形態を添付図面にしたがって説明する。図２はホログラフィを利用してデジタル情報を記録および／または再生する光情報記録媒体の記録再生装置を示すブロック図である。
【００１７】
光情報記録再生装置１０は、入出力制御回路９０を介して外部制御装置９１と接続されている。記録する場合には、光情報記録再生装置１０は外部制御装置９１から記録する情報信号を入出力制御回路９０により受信する。再生する場合には、光情報記録再生装置１０は再生した情報信号を入出力制御回路９０により外部制御装置９１に送信する。
【００１８】
光情報記録再生装置１０は、ピックアップ１１、再生用参照光光学系１２、キュア光学系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。
【００１９】
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。
【００２０】
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を記録時とは逆の向きに光情報記録媒体に入射させる光波を再生用参照光光学系１２にて生成する。再生用参照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。
【００２１】
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。
【００２２】
キュア光学系１３は、光情報記録媒体１のプリキュアおよ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。
【００２３】
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。
【００２４】
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、キュア光学系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。
【００２５】
また、ピックアップ１１、そして、ディスクキュア光学系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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
また、ピックアップ１１、キュア光学系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。
【００２９】
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３０１を出射した光ビームはコリメートレンズ３０２を透過し、シャッタ３０３に入射する。シャッタ３０３が開いている時は、光ビームはシャッタ３０３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３０４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３０５に入射する。
【００３０】
ＰＢＳプリズム３０５を透過した光ビームは、信号光３０６として働き、ビームエキスパンダ３０８によって光ビーム径が拡大された後、位相マスク３０９、リレーレンズ３１０、ＰＢＳプリズム３１１を透過して空間光変調器３１２に入射する。
【００３１】
空間光変調器３１２によって情報が付加された信号光は、ＰＢＳプリズム３１１を反射し、リレーレンズ３１３ならびに空間フィルタ３１４を伝播する。その後、信号光は対物レンズ３１５によって光情報記録媒体１に集光する。
【００３２】
一方、ＰＢＳプリズム３０５を反射した光ビームは参照光３０７として働き、偏光方向変換素子３１６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３１７ならびにミラー３１８を経由してガルバノミラー３１９に入射する。ガルバノミラー３１９はアクチュエータ３２０によって角度を調整可能のため、レンズ３２１とレンズ３２２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。
【００３３】
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、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３１９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。
【００３４】
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。
【００３５】
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３２３によって角度調整可能なガルバノミラー３２４にて反射させることで、その再生用参照光を生成する。
【００３６】
この再生用参照光によって再生された再生光は、対物レンズ３１５、リレーレンズ３１３ならびに空間フィルタ３１４を伝播する。その後、再生光はＰＢＳプリズム３１１を透過して光検出器３２５に入射し、記録した信号を再生することができる。光検出器３２５としては例えばＣＭＯＳイメージセンサーやＣＣＤイメージセンサーなどの撮像素子を用いることができるが、ページデータを再生可能であれば、どのような素子であっても構わない。
【００３７】
図５はピックアップ１１の別の構成を示した図である。図５において、光源５０１を出射した光ビームはコリメートレンズ５０２を透過し、シャッタ５０３に入射する。シャッタ５０３が開いている時は、光ビームはシャッタ５０３を通過した後、例えば１／２波長板などで構成される光学素子５０４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偏光方向を制御された後、偏光ビームスプリッタ５０５に入射する。
【００３８】
偏光ビームスプリッタ５０５を透過した光ビームは、偏光ビームスプリッタ５０７を経由して空間光変調器５０８に入射する。空間光変調器５０８によって情報を付加された信号光５０６は偏光ビームスプリッタ５０７を反射し、所定の入射角度の光ビームのみを通過させるアングルフィルタ５０９を伝播する。その後、信号光ビームは対物レンズ５１０によってホログラム記録媒体１に集光する。
【００３９】
一方、偏光ビームスプリッタ５０５を反射した光ビームは参照光５１２として働き、偏光方向変換素子５１９によって記録時又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５１３ならびにミラー５１４を経由してレンズ５１５に入射する。レンズ５１５は参照光５１２を対物レンズ５１０のバックフォーカス面に集光させる役割を果たしており、対物レンズ５１０のバックフォーカス面にて一度集光した参照光は、対物レンズ５１０によって再度、平行光となってホログラム記録媒体１に入射する。
【００４０】
ここで、対物レンズ５１０又は光学ブロック５２１は、例えば符号５２０に示す方向に駆動可能であり、対物レンズ５１０又は光学ブロック５２１の位置を駆動方向５２０に沿ってずらすことにより、対物レンズ５１０と対物レンズ５１０のバックフォーカス面における集光点の相対位置関係が変化するため、ホログラム記録媒体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、対物レンズ５１０又は光学ブロック５２１を駆動する代わりに、ミラー５１４をアクチュエータにより駆動することで参照光の入射角度を所望の角度に設定しても構わない。
【００４１】
このように、信号光と参照光をホログラム記録媒体１において、互いに重ね合うように入射させることで、記録媒体内には干渉縞パターンが形成され、このパターンを記録媒体に書き込むことで情報を記録する。また対物レンズ５１０又は光学ブロック５２１の位置を駆動方向５２０に沿ってずらすことによって、ホログラム記録媒体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。
【００４２】
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ホログラム記録媒体１に入射し、ホログラム記録媒体１を透過した光ビームをガルバノミラー５１６にて反射させることで、その再生用参照光を生成する。この再生用参照光によって再生された再生光は、対物レンズ５１０、アングルフィルタ５０９を伝播する。その後、再生光は偏光ビームスプリッタ５０７を透過して光検出器５１８に入射し、記録した信号を再生することができる。
【００４３】
図５で示した光学系は、信号光と参照光を同一の対物レンズに入射させる構成とすることで、図３で示した光学系構成に比して、大幅に小型化できる利点を有する。
【００４４】
図６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。
【００４５】
図６（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６（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６（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。
【００４６】
図６（ａ）に示すように媒体を挿入すると（６０１）、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（６０２）。
【００４７】
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読み出し（６０３）、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。
【００４８】
コントロールデータの読み出し後は、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（６０４）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（６０５）。
【００４９】
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６（ｂ）に示すように、まず記録するデータを受信して（６１１）、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。
【００５０】
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、必要に応じて例えば光源３０１のパワー最適化やシャッタ３０３による露光時間の最適化等の各種記録用学習処理を事前に行う（６１２）。
【００５１】
その後、シーク動作（６１３）ではアクセス制御回路８１を制御して、ピックアップ１１ならびにキュア光学系１３の位置を光情報記録媒体の所定の位置に位置づけする。光情報記録媒体１がアドレス情報を持つ場合には、アドレス情報を再生し、目的の位置に位置づけされているか確認し、目的の位置に配置されていなければ、所定の位置とのずれ量を算出し、再度位置づけする動作を繰り返す。
【００５２】
その後、キュア光学系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（６１４）、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（６１５）。
【００５３】
データを記録した後は、キュア光学系１３から出射する光ビームを用いてポストキュアを行う（６１６）。必要に応じてデータをベリファイしても構わない。
【００５４】
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６（ｃ）に示すように、まずシーク動作（６２１）で、アクセス制御回路８１を制御して、ピックアップ１１ならびに再生用参照光光学系１２の位置を光情報記録媒体の所定の位置に位置づけする。光情報記録媒体１がアドレス情報を持つ場合には、アドレス情報を再生し、目的の位置に位置づけされているか確認し、目的の位置に配置されていなければ、所定の位置とのずれ量を算出し、再度位置づけする動作を繰り返す。
【００５５】
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読み出し（６２２）、再生データを送信する（６１３）。
【００５６】
図９は、記録、再生時のデータ処理フローを示したものであり、図９（ａ）は、入出力制御回路９０において記録データ受信６１１後、空間光変調器３１２上の２次元データに変換するまでの信号生成回路８６での記録データ処理フローを示しており、図９（ｂ）は光検出器３２５で２次元データを検出後、入出力制御回路９０における再生データ送信６２４までの信号処理回路８５での再生データ処理フローを示している。
【００５７】
図９（ａ）を用いて記録時のデータ処理について説明する。ユーザデータを受信（９０１）すると、複数のデータ列に分割、再生時エラー検出が行えるように各データ列をＣＲＣ化（９０２）し、オンピクセル数とオフピクセル数をほぼ等しくし、同一パターンの繰り返しを防ぐことを目的にデータ列に擬似乱数データ列を加えるスクランブル（９０３）を施した後、再生時エラー訂正が行えるようにリード・ソロモン符号等の誤り訂正符号化（９０４）を行う。次にこのデータ列をＭ×Ｎの２次元データに変換し、それを１ページデータ分繰返すことで１ページ分の２次元データ（９０５）を構成する。このように構成した２次元データに対して再生時の画像位置検出や画像歪補正での基準となるマーカーを付加（９０６）し、空間光変調器３１２にデータを転送（９０７）する。
【００５８】
次に図９（ｂ）を用いて再生時のデータ処理フローについて説明する。光検出器３２５で検出された画像データが信号処理回路８５に転送（９１１）される。この画像データに含まれるマーカーを基準に画像位置を検出（９１２）し、画像の傾き・倍率・ディストーションなどの歪みを補正（９１３）した後、２値化処理（９１４）を行い、マーカーを除去（９１５）することで１ページ分の２次元データを取得（９１６）する。このようにして得られた２次元データを複数のデータ列に変換した後、誤り訂正処理（９１７）を行い、パリティデータ列を取り除く。次にスクランブル解除処理（９１８）を施し、ＣＲＣによる誤り検出処理（９１９）を行ってＣＲＣパリティを削除した後にユーザデータを入出力制御回路９０経由で送信（９２０）する。
【００５９】
図７は、光情報記録再生装置１０の信号生成回路８６のブロック図である。
【００６０】
出力制御回路９０にユーザデータの入力が開始されると、入出力制御回路９０はコントローラ８９にユーザデータの入力が開始されたことを通知する。コントローラ８９は本通知を受け、信号生成回路８６に入出力制御回路９０から入力される１ページ分のデータを記録処理するよう命ずる。コントローラ８９からの処理命令は制御用ライン７０８を経由し、信号生成回路８６内サブコントローラ７０１に通知される。本通知を受け、サブコントローラ７０１は各信号処理回路を並列に動作させるよう制御用ライン７０８を介して各信号処理回路の制御を行う。先ずメモリ制御回路７０３に、データライン７０９を介して入出力制御回路９０から入力されるユーザデータをメモリ７０２に格納するよう制御する。メモリ７０２に格納したユーザデータが、ある一定量に達すると、ＣＲＣ演算回路７０４でユーザデータをＣＲＣ化する制御を行う。次にＣＲＣ化したデータに、スクランブル回路７０５で擬似乱数データ列を加えるスクランブル化を施し、誤り訂正符号化回路７０６でパリティデータ列を加える誤り訂正符号化する制御を行う。最後にピックアップインターフェース回路７０７にメモリ７０２から誤り訂正符号化したデータを空間光変調器３１２上の２次元データの並び順で読み出させ、再生時に基準となるマーカーを付加した後、ピックアップ１１内の空間光変調器３１２に２次元データを転送する。
【００６１】
図８は、光情報記録再生装置１０の信号処理回路８５のブロック図である。
【００６２】
コントローラ８９はピックアップ１１内の光検出器３２５が画像データを検出すると、信号処理回路８５にピックアップ１１から入力される１ページ分のデータを再生処理するよう命ずる。コントローラ８９からの処理命令は制御用ライン８１１を経由し、信号処理回路８５内サブコントローラ８０１に通知される。本通知を受け、サブコントローラ８０１は各信号処理回路を並列に動作させるよう制御用ライン８１１を介して各信号処理回路の制御を行う。先ず、メモリ制御回路８０３に、データライン８１２を介して、ピックアップ１１からピックアップインターフェース回路８１０を経由して入力される画像データをメモリ８０２に格納するよう制御する。メモリ８０２に格納されたデータがある一定量に達すると、画像位置検出回路８０９でメモリ８０２に格納された画像データ内からマーカーを検出して有効データ範囲を抽出する制御を行う。次に検出されたマーカーを用いて画像歪み補正回路８０８で、画像の傾き・倍率・ディストーションなどの歪み補正を行い、画像データを期待される２次元データのサイズに変換する制御する。サイズ変換された２次元データを構成する複数ビットの各ビットデータを、２値化回路８０７において“０”、“１”判定する２値化し、メモリ８０２上に再生データの出力の並びでデータを格納する制御を行う。次に誤り訂正回路８０６で各データ列に含まれる誤りを訂正し、スクランブル解除回路８０５で擬似乱数データ列を加えるスクランブルを解除した後、ＣＲＣ演算回路８０４でメモリ８０２上のユーザデータ内に誤りが含まれない確認を行う。その後、入出力制御回路９０にメモリ８０２からユーザデータを転送する。
【００６３】
ここで、以上で説明した本実施例の光情報記録再生装置において、参照光波面収差を検出し、参照光波面収差を補償する方法について、図１、図１１乃至図１３を用いて詳細に説明する。
【００６４】
図１は参照光波面収差検出および補償を行うピックアップ１１の構成であり、上記で説明した図４と図１が相違するのは、１／４波長板１０１、ハーフミラー１０２、波面補償器１０３、光検出器１０４、１／４波長板１０５である。また図１０、図１１は図４、図１における光ビームの経路を図示したものであるが、図中の矢印はビームの光軸などを示しているわけではなく、単に要素の通過順序を示しているにすぎない。
【００６５】
図４における再生動作では図１０のように、ＰＢＳプリズム３０５を反射した光ビームを参照光とするだけであるが、図１における波面収差補償動作では図１１のように、ＰＢＳプリズム３０５を反射した光ビームは１／４波長板１０１により円偏光になり、ハーフミラー１０２に入射する。
【００６６】
ハーフミラー１０２を透過した光ビームは、前述のように参照光として光情報記録媒体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３２３によって角度調整可能な波面補償器１０３にて反射させることで、再生用参照光を生成する。この再生用参照光は元来た経路を逆に進み、１／４波長板１０１により直線偏光になりＰＢＳプリズム３０５を透過し光検出器１０４に入射する。
【００６７】
一方、ハーフミラー１０２を反射した光ビームは、１／４波長板１０１により直線偏光になりＰＢＳプリズム３０５を透過し光検出器１０４に入射する。この光ビームを基準光と呼ぶ。
【００６８】
上記の参照光と基準光が干渉し、光検出器１０４上に干渉縞を形成する。この干渉縞（図１２（ａ））は波面収差検出回路１１０１において、干渉縞から位相差を計算し（図１２（ｂ））、非連続点を接続する（図１２（ｃ））ことで波面収差量を算出する。補償量算出回路１１０２では、この算出した波面収差を打ち消すように波面補償器１０３に対する補償量を算出し（図１３（ａ））、波面補償器１０３を制御する（図１３（ｂ））。なお、波面収差検出回路１１０１における波面収差量を算出する方法としては、フリンジスキャン法などの干渉計による各種波面算出を用いてもよく、本方式に限定するものではない。また、波面補償器１０３はデフォーマブルミラーや液晶素子など波面を制御できれば何を使用してもよく、波面補償器１０３に限らずピックアップ１１を構成する素子の位置や特性を制御してもよい。さらに、本実施例では波面収差から直接的に補償量を算出しているが、収差が最小となるようにフィードバック制御を用いて波面補償器１０３を制御してもよい。
【００６９】
また、図１の１／４波長板１０５は、本方式を使用すると光情報記録媒体１に入射する参照光が円偏光となるため、信号光も同様に円偏光とするために挿入されるものである。
【００７０】
以上の説明は図４の再生時への適用を例にしたが、図３の記録時においても波面補償器１０３の角度をアクチュエータ３２３で調整することによって、参照光の光路が図４と同じになることから同様に適用することが可能である。但し、記録時に使用する場合には、参照光が光情報記録媒体１に入射するまでの光路中に波面補償器１０３を配置する方が好ましい。
【００７１】
さらに、図５の光学系に対して適用した構成を図１６に示す。上記で説明した図５と図１６が相違するのは、１／４波長板１６０１、ハーフミラー１６０２、波面補償器１６０３、光検出器１６０４、１／４波長板１６０５である。なお、以降の実施例においても同様に図５の光学系に対して適用することが可能である。
【００７２】
以上の構成によれば、ホログラムにおける記録再生光学系において干渉計による波面検出を行うことができ高精度の波面補償が可能になるとともに、媒体透過後の参照光の波面を測定することで媒体による波面歪みの影響を抑圧でき、さらに通常記録再生動作と波面収差補償動作を同時に実施することができ、再生性能を改善することが可能となる。
【００７３】
なお、図２２に示すように本実施例の波面収差検出動作を光情報記録媒体１がない状態で行うことも可能である。これにより媒体に依存しない波面収差補償が可能であり、媒体を含めない光学系の初期調整に用いると効果的である。さらに、一部の光学系の調整に本実施例を適用することも可能である。例えばレンズ３２１、３２２およびミラー３１９のみの調整を行いたい場合には、図２３に示すように基準光を生成するためのハーフミラー１０２をミラー３１９の前段に配置することにより、収差が発生し易いであろう光学系に限定して調整を実施することが可能である。また、図１６の光学系にあっては、対物レンズでの収差が課題となる場合には、対物レンズ通過前の一方の参照光と、対物レンズ通過後の他方の参照光との干渉を測ることで、対物レンズにおける波面の乱れを計測し、フィードバック制御することも可能となる。前述したように、これらの調整時の制御対象は波面補償器１０３に限らずピックアップ１１を構成する素子の位置や特性であってもよい。ここで説明したように、基準光を生成するための素子や波面補償器１０３は図１の場所に限定するものではなく、光路中であればどこに挿入、もしくは置換してもよい。このことは他の実施例においても同様に適用可能である。
【実施例２】
【００７４】
本実施例が実施例１と異なるのは、波面収差検出および補償手順である。
【００７５】
図１４のフローは記録時における波面補償動作フローを示したものである。このフローのように記録時に使用する際は、参照光が光情報記録媒体１に入射するまでの光路中に波面補償器１０３が配置されている方が好ましい。
【００７６】
まず光情報記録媒体１には予め基準ページとなるものが記録されているものとし、その記録位置に光情報記録媒体１を移動する（１４０１）。次にこの基準ページを再生（１４０２）、ＳＮＲなどの再生品質評価指標が最良となるように波面補償器１０３を制御し（１４０３）、この時の光検出器１０４上の干渉縞を記憶しておく（１４０４）。次に記録する目標位置に光情報記録媒体１を移動し（１４０５）、記憶した干渉縞と記録時の光検出器１０４上の干渉縞とを補償量算出回路１１０２で比較し、差分が最小となるような補償量を算出し、波面補償器１０３を制御（１４０６）、ホログラムを記録する（１４０７）。この１４０６における補償量算出動作は、例えば記憶した干渉縞と記録時の干渉縞との位相差（図１２（ｃ））の差分を演算し、その差分に基づいて補償量を決定すれば実現できる。これら１４０５から１４０７までの動作を記録が完了するまで繰り返す（１４０８）。なお、基準ページの代わりに記録済みのページを使用してもよい。
【００７７】
図１５のフローは再生時における波面補償動作フローを示したものである。
まず光情報記録媒体１には予め基準ページとなるものが記録されているものとし、その記録位置に光情報記録媒体１を移動する（１５０１）。次にこの基準ページを再生（１５０２）、ＳＮＲなどの再生品質評価指標が最良となるように波面補償器１０３を制御し（１５０３）、この時の光検出器１０４上の干渉縞を記憶しておく（１５０４）。次に再生する目標位置に光情報記録媒体１を移動し（１５０５）、記憶した干渉縞と再生時の光検出器１０４上の干渉縞とを補償量算出回路１１０２で比較し、差分が最小となるような補償量を算出し、波面補償器１０３を制御（１５０６）、ホログラムを再生する（１５０７）。この１５０６における補償量算出動作は、例えば記憶した干渉縞と再生時の干渉縞との位相差（図１２（ｃ））の差分を演算し、その差分に基づいて補償量を決定すれば実現できる。これら１５０５から１５０７までの動作を再生が完了するまで繰り返す（１５０８）。なお、基準ページの代わりに記録済みのページを使用してもよい。
【００７８】
以上の手順によれば、ホログラムにおける記録再生光学系において干渉計による波面検出を行うことができ高精度の波面補償が可能になるとともに、媒体透過後の参照光の波面を測定することで媒体による波面歪みの影響を抑圧でき、さらに再生品質評価指標が最良となる波面になるように制御することができ、再生性能を改善することが可能となる。
【００７９】
なお、本実施例は実施例１に対して説明したが、他の実施例においても同様に適用可能である。
【実施例３】
【００８０】
本実施例が実施例１と異なるのは、波面収差検出方法である。
【００８１】
図１７は参照光波面収差検出および補償を行うピックアップ１１の構成であり、上記で説明した図１と図１７が相違するのは、ハーフミラー１０２がなく、光検出器１０４の代わりに波面センサ１７０１が配置されている点である。
【００８２】
図１７における波面収差補償動作ではＰＢＳプリズム３０５を反射した光ビームは１／４波長板１０１により円偏光になり、前述のように参照光として光情報記録媒体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３２３によって角度調整可能な波面補償器１０３にて反射させることで、再生用参照光を生成する。この再生用参照光は元来た経路を逆に進み、１／４波長板１０１により直線偏光になりＰＢＳプリズム３０５を透過し波面センサ１７０１に入射する。
【００８３】
この波面センサ１７０１は単一光束で波面収差を計測可能なシャックハルトマン波面センサなどを用いることにより実現でき、波面収差検出回路１１０１で検出した波面収差を基に、補償量算出回路１１０２で補償量を算出し、波面補償器１０３を制御する。なお、本実施例における波面センサ１７０１の例としてシャックハルトマン波面センサを例に説明したが、これに限定するものではなく波面収差を計測できれば何を使用してもよい。
【００８４】
また、図１の１／４波長板１０５は、本方式を使用すると光情報記録媒体１に入射する参照光が円偏光となるため、信号光も同様に円偏光とするために挿入されるものである。
【００８５】
以上の構成によれば、ホログラムにおける記録再生光学系において簡単な構成により波面検出を行うことができるとともに、媒体透過後の参照光の波面を測定することで媒体による波面歪みの影響を抑圧でき、さらに通常記録再生動作と波面収差補償動作を同時に実施することができ、再生性能を改善することが可能となる。
【実施例４】
【００８６】
本実施例が実施例１と異なるのは、基準光および参照光の生成方法である。
【００８７】
図１８は参照光波面収差検出および補償を行うピックアップ１１の構成であり、上記で説明した図４と図１８が相違するのは、１／４波長板１０１、ハーフミラー１０２の代わりに１／２波長板１８０１、フォトニック結晶素子１８０２が配置され、１／４波長板１０５がない点である。
【００８８】
ここで、フォトニック結晶素子とは屈折率が周期的に変化する構造体である。本実施例ではフォトニック結晶素子の光学軸に垂直な直線偏光を透過し、平行な直線偏光を反射するといった特性を有する素子として使用しているが、このような特性を有する素子であれば何を使用してもよい。
【００８９】
まず、記録動作について図１９（ａ）を用いて説明する。
【００９０】
図１８において、ＰＢＳプリズム３０５を反射した光ビームは１／２波長板１８０１に入射する。この時、１／２波長板の光学軸を入射光の偏光面に対して平行もしくは垂直に配置し、フォトニック結晶素子１８０２の光学軸をこの偏光面に対して垂直となるように配置することでフォトニック結晶素子１８０２を透過する。この光ビームは、前述のように参照光として光情報記録媒体１に入射する。
【００９１】
再生動作について図１９（ｂ）を用いて説明する。
【００９２】
再生した光がＰＢＳプリズム３１１を透過するように参照光の偏光面を記録時と９０°旋光させる必要がある。よって、１／２波長板の光学軸を入射光の偏光面に対して４５°に配置することで１／２波長板１８０１の透過光の偏光面が９０°旋光し、フォトニック結晶素子１８０２の光学軸をこの偏光面に対して垂直となるように配置することでフォトニック結晶素子１８０２を透過する。この光ビームは、前述のように参照光として光情報記録媒体１に入射する。
【００９３】
次に本実施例における波面収差補償動作について図１９（ｃ）を用いて説明する。
【００９４】
図１８において、ＰＢＳプリズム３０５を反射した光ビームは１／２波長板１８０１に入射する。この時、１／２波長板の光学軸を入射光の偏光面に対して２２．５°に配置することで１／２波長板１８０１の透過光の偏光面が４５°旋光し、フォトニック結晶素子１８０２の光学軸をこの偏光面に対して４５°となるように配置する。これにより、フォトニック結晶素子１８０２に入射した光ビームのうち、フォトニック結晶素子１８０２の光学軸に垂直な成分は透過し参照光となり、平行な成分は反射し基準光とすることが可能である。以降の動作は実施例１と同様である。
【００９５】
なお、この波面収差補償動作のまま記録再生動作を行うことも可能であり、その際は必要となる参照光の偏光面に合わせて、フォトニック結晶素子１８０２の光学軸を９０°切替えればよい。これにより実施例１のように常時波面収差補償動作を行うことが可能となる。
【００９６】
以上の構成によれば、実施例１におけるハーフミラー１０２を使用しないことから光の損失を抑えることが可能であり、媒体透過後の参照光の波面を測定することで媒体による波面歪みの影響を抑圧でき、さらにホログラムにおける記録再生光学系において干渉計による波面検出を行うことができ高精度の波面補償が可能になるとともに、通常記録再生動作と波面収差補償動作を同時に実施することができ、再生性能を改善することが可能となる。
【００９７】
なお、本実施例は実施例１に対して説明したが、他の実施例においても同様に適用可能である。
【実施例５】
【００９８】
本実施例が実施例１と異なるのは、波面収差検出方法である。
【００９９】
図２０は参照光波面収差検出および補償を行うピックアップ１１の構成であり、上記で説明した図１と図２０が相違するのは、光検出器１０４の代わりに１／４波長板２００１、ミラー２００２が配置されている点である。また図２１は図２０における光ビームの経路を図示したものであるが、図中の矢印はビームの光軸などを示しているわけではなく、単に要素の通過順序を示しているにすぎない。
【０１００】
図２０における波面収差補償動作では図２１のように、ＰＢＳプリズム３０５を反射した光ビームは１／４波長板１０１により円偏光になり、ハーフミラー１０２に入射する。
【０１０１】
ハーフミラー１０２を透過した光ビームは、前述のように参照光として光情報記録媒体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３２３によって角度調整可能な波面補償器１０３にて反射させることで、再生用参照光を生成する。この再生用参照光は元来た経路を逆に進み、１／４波長板１０１により直線偏光になりＰＢＳプリズム３０５を透過する。
【０１０２】
一方、ハーフミラー１０２を反射した光ビームは、１／４波長板１０１により直線偏光になりＰＢＳプリズム３０５を透過する。この光ビームを基準光と呼ぶ。
【０１０３】
上記の参照光と基準光は、１／４波長板２００１、ミラー２００２、１／４波長板２００１と経る過程で偏光面が９０°旋光し、ＰＢＳプリズム３０５を反射する。その後ＰＢＳプリズム３１１を反射し光検出器３２５に入射し、光検出器３２５上に干渉縞を形成する。この干渉縞を実施例１と同様に処理することで波面収差補正が可能となる。
【０１０４】
以上の構成によれば、波面収差検出用の光検出器と、再生用の光検出器を共用できることからコストを抑えることが可能であり、媒体透過後の参照光の波面を測定することで媒体による波面歪みの影響を抑圧でき、さらにホログラムにおける記録再生光学系において干渉計による波面検出を行うことができ高精度の波面補償が可能となる。
【０１０５】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【０１０６】
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
【０１０７】
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【０１０８】
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・・・再生用参照光光学系、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、９０…入出力制御回路、９１…外部制御装置、３０１・・・光源、３０２・・・コリメートレンズ、３０３・・・シャッタ、３０４・・・１／２波長板、３０５・・・偏光ビームスプリッタ、３０６・・・信号光、３０７・・・参照光、３０８・・・ビームエキスパンダ、３０９・・フェーズ（位相）マスク、３１０・・・リレーレンズ、３１１・・・偏光ビームスプリッタ、３１２・・・空間光変調器、３１３・・・リレーレンズ、３１４・・・空間フィルタ、３１５・・・対物レンズ、３１６・・・偏光方向変換素子、３１７・・・ミラー、３１８・・・ミラー、３１９・・・ミラー、３２０・・・アクチュエータ、３２１・・・レンズ、３２２・・・レンズ、３２３・・・アクチュエータ、３２４・・・ミラー、３２５・・・光検出器、５０１・・・光源、５０２・・・コリメートレンズ、５０３・・・シャッタ、５０４・・・光学素子、５０５・・・偏光ビームスプリッタ、５０６・・・信号光、５０７・・・偏光ビームスプリッタ、５０８・・・空間光変調器、５０９・・・ビームエキスパンダ、５１０・・・リレーレンズ、５１１・・・フェーズ（位相）マスク、５１２・・・リレーレンズ、５１３・・・空間フィルタ、５１４・・・ミラー、５１５・・・ミラー、５１６・・・ミラー、５１７・・・アクチュエータ、５１８・・・光検出器、５１９・・・レンズ、５２０・・・レンズ、５２１・・・ミラー、５２２・・・アクチュエータ、５２３・・・参照光、５２４・・・偏光方向変換素子、５２５・・・対物レンズ、１０１・・・１／４波長板、１０２・・・ハーフミラー、１０３・・・波面補償器、１０４・・・光検出器、１０５・・・１／４波長板、１１０１・・・波面収差検出回路、１１０２・・・補償量算出回路、１６０１・・・１／４波長板、１６０２・・・ハーフミラー、１６０３・・・波面補償器、１６０４・・・光検出器、１６０５・・・１／４波長板、１７０１・・・波面センサ、１８０１・・・１／２波長板、１８０２・・・フォトニック結晶素子、２００１・・・１／４波長板、２００２・・・ミラー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
参照光と信号光とを干渉させ、得られた干渉縞がホログラムとして記録されたホログラム記録媒体を再生する光情報再生装置において、
記録されたホログラムに前記参照光を照射し、得られた再生光を検出する光検出器と、
前記参照光を分岐し第１の参照光と第２の参照光を生成する光学素子と、
前記第１の参照光と前記第２の参照光を干渉させることで波面収差を検出する波面検出器と、
前記参照光の波面を補償する波面補償器と、を具備し、
前記波面検出器の出力に基づいて前記波面補償器を調整する、
ことを特徴とする光情報再生装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光情報再生装置において、
前記第１の参照光とは記録媒体入射前の参照光であり、
前記第２の参照光とは記録媒体入射後の参照光である、
ことを特徴とする光情報再生装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光情報再生装置において、
前記第１の参照光とは第一の光学系入射前の参照光であり、
前記第２の参照光とは第一の光学系入射後の参照光である、
ことを特徴とする光情報再生装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光情報再生装置において、
予め記録されたホログラムの再生品質を基に前記波面補償器を調整、前記波面検出器の出力を基準波面として記憶し、
所望のホログラムを再生する際には、前記波面検出器の出力と前記基準波面の比較結果に基づいて前記波面補償器を調整する、
ことを特徴とする光情報再生装置。
【請求項５】
請求項１に記載の光情報再生装置において、
前記波面検出器と前記光検出器を共用する、
ことを特徴とする光情報再生装置。
【請求項６】
参照光と信号光とを干渉させ、得られた干渉縞がホログラムとして記録されたホログラム記録媒体を再生する光情報再生装置において、
記録されたホログラムに前記参照光を照射し、得られた再生光を検出する光検出器と、
前記記録媒体を透過した後の前記参照光の波面収差を検出する波面検出器と、
前記参照光の波面を補償する波面補償器と、を具備し、
前記波面検出器の出力に基づいて前記波面補償器を調整する、
ことを特徴とする光情報再生装置。
【請求項７】
参照光と信号光とを干渉させ、得られた干渉縞をホログラムとしてホログラム記録媒体に記録する光情報記録装置において、
前記参照光を分岐し第１の参照光と第２の参照光を生成する光学素子と、
前記第１の参照光と前記第２の参照光を干渉させることで波面収差を検出する波面検出器と、
前記参照光の波面を補償する波面補償器と、を具備し、
前記波面検出器の出力に基づいて前記波面補償器を調整する、
ことを特徴とする光情報記録装置。
【請求項８】
請求項７に記載の光情報記録装置において、
前記第１の参照光とは記録媒体入射前の参照光であり、
前記第２の参照光とは記録媒体入射後の参照光である、
ことを特徴とする光情報記録装置。
【請求項９】
請求項７に記載の光情報再生装置において、
前記第１の参照光とは第一の光学系入射前の参照光であり、
前記第２の参照光とは第一の光学系入射後の参照光である、
ことを特徴とする光情報再生装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の光情報記録装置において、
記録されたホログラムに前記参照光を照射し、得られた再生光を検出する光検出器を具備し、
予め記録されたホログラムの再生品質を基に前記波面補償器を調整、前記波面検出器の出力を基準波面として記憶し、
所望のホログラムを再生する際には、前記波面検出器の出力と前記基準波面の比較結果に基づいて前記波面補償器を調整する、
ことを特徴とする光情報記録装置。
【請求項１１】
請求項７に記載の光情報記録装置において、
記録されたホログラムに前記参照光を照射し、得られた再生光を検出する光検出器を具備し、
前記波面検出器と前記光検出器を共用する、
ことを特徴とする光情報記録装置。
【請求項１２】
参照光と信号光とを干渉させ、得られた干渉縞をホログラムとしてホログラム記録媒体に記録し、ホログラムが記録されたホログラム記録媒体を再生する光情報記録再生方法において、
記録されたホログラムに前記参照光を照射し、得られた再生光を検出し、
前記参照光を分岐し第１の参照光と第２の参照光を生成し、
前記第１の参照光と前記第２の参照光を干渉させることで波面収差を検出し、
前記波面収差に基づいて前記参照光の波面を調整する、
ことを特徴とする光情報記録再生方法。
【請求項１】
参照光と信号光とを干渉させ、得られた干渉縞がホログラムとして記録されたホログラム記録媒体を再生する光情報再生装置において、
記録されたホログラムに前記参照光を照射し、得られた再生光を検出する光検出器と、
前記参照光を分岐し第１の参照光と第２の参照光を生成する光学素子と、
前記第１の参照光と前記第２の参照光を干渉させることで波面収差を検出する波面検出器と、
前記参照光の波面を補償する波面補償器と、を具備し、
前記波面検出器の出力に基づいて前記波面補償器を調整する、
ことを特徴とする光情報再生装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光情報再生装置において、
前記第１の参照光とは記録媒体入射前の参照光であり、
前記第２の参照光とは記録媒体入射後の参照光である、
ことを特徴とする光情報再生装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光情報再生装置において、
前記第１の参照光とは第一の光学系入射前の参照光であり、
前記第２の参照光とは第一の光学系入射後の参照光である、
ことを特徴とする光情報再生装置。
【請求項４】
請求項１に記載の光情報再生装置において、
予め記録されたホログラムの再生品質を基に前記波面補償器を調整、前記波面検出器の出力を基準波面として記憶し、
所望のホログラムを再生する際には、前記波面検出器の出力と前記基準波面の比較結果に基づいて前記波面補償器を調整する、
ことを特徴とする光情報再生装置。
【請求項５】
請求項１に記載の光情報再生装置において、
前記波面検出器と前記光検出器を共用する、
ことを特徴とする光情報再生装置。
【請求項６】
参照光と信号光とを干渉させ、得られた干渉縞がホログラムとして記録されたホログラム記録媒体を再生する光情報再生装置において、
記録されたホログラムに前記参照光を照射し、得られた再生光を検出する光検出器と、
前記記録媒体を透過した後の前記参照光の波面収差を検出する波面検出器と、
前記参照光の波面を補償する波面補償器と、を具備し、
前記波面検出器の出力に基づいて前記波面補償器を調整する、
ことを特徴とする光情報再生装置。
【請求項７】
参照光と信号光とを干渉させ、得られた干渉縞をホログラムとしてホログラム記録媒体に記録する光情報記録装置において、
前記参照光を分岐し第１の参照光と第２の参照光を生成する光学素子と、
前記第１の参照光と前記第２の参照光を干渉させることで波面収差を検出する波面検出器と、
前記参照光の波面を補償する波面補償器と、を具備し、
前記波面検出器の出力に基づいて前記波面補償器を調整する、
ことを特徴とする光情報記録装置。
【請求項８】
請求項７に記載の光情報記録装置において、
前記第１の参照光とは記録媒体入射前の参照光であり、
前記第２の参照光とは記録媒体入射後の参照光である、
ことを特徴とする光情報記録装置。
【請求項９】
請求項７に記載の光情報再生装置において、
前記第１の参照光とは第一の光学系入射前の参照光であり、
前記第２の参照光とは第一の光学系入射後の参照光である、
ことを特徴とする光情報再生装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の光情報記録装置において、
記録されたホログラムに前記参照光を照射し、得られた再生光を検出する光検出器を具備し、
予め記録されたホログラムの再生品質を基に前記波面補償器を調整、前記波面検出器の出力を基準波面として記憶し、
所望のホログラムを再生する際には、前記波面検出器の出力と前記基準波面の比較結果に基づいて前記波面補償器を調整する、
ことを特徴とする光情報記録装置。
【請求項１１】
請求項７に記載の光情報記録装置において、
記録されたホログラムに前記参照光を照射し、得られた再生光を検出する光検出器を具備し、
前記波面検出器と前記光検出器を共用する、
ことを特徴とする光情報記録装置。
【請求項１２】
参照光と信号光とを干渉させ、得られた干渉縞をホログラムとしてホログラム記録媒体に記録し、ホログラムが記録されたホログラム記録媒体を再生する光情報記録再生方法において、
記録されたホログラムに前記参照光を照射し、得られた再生光を検出し、
前記参照光を分岐し第１の参照光と第２の参照光を生成し、
前記第１の参照光と前記第２の参照光を干渉させることで波面収差を検出し、
前記波面収差に基づいて前記参照光の波面を調整する、
ことを特徴とする光情報記録再生方法。
【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２３】
【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２３】
【公開番号】特開２０１３−１０９７９５（Ｐ２０１３−１０９７９５Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５２２０９（Ｐ２０１１−２５２２０９）
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【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２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【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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