情報再生装置および情報再生方法
【課題】 情報記録媒体とマスク開口との位置合わせを精度よくかつ高速に行ない、情報処理速度を向上させることができる情報再生装置および情報再生方法を提供する。
【解決手段】 情報再生装置１０Ａは、まず、第１段階として、ＸＹの２軸ステージを駆動させ、ホログラム情報記録媒体５０の再生したい領域（回折光ＤＦａが出射される部分）に、一体となった撮像素子１１および液晶マスク１２を移動させる。これにより、撮像素子１１中の光検出器において回折光ＤＦａを検出し、粗位置調整を行なう。次に、情報再生装置１０Ａは、第２段階として、液晶マスク１２における光の透過と遮断とを画素ごとに切替制御することにより、微小位置調整を行なう。これにより、開口部１５ａをホログラム２０ａに対して本来あるべき開口部の位置に微調整する。
【解決手段】 情報再生装置１０Ａは、まず、第１段階として、ＸＹの２軸ステージを駆動させ、ホログラム情報記録媒体５０の再生したい領域（回折光ＤＦａが出射される部分）に、一体となった撮像素子１１および液晶マスク１２を移動させる。これにより、撮像素子１１中の光検出器において回折光ＤＦａを検出し、粗位置調整を行なう。次に、情報再生装置１０Ａは、第２段階として、液晶マスク１２における光の透過と遮断とを画素ごとに切替制御することにより、微小位置調整を行なう。これにより、開口部１５ａをホログラム２０ａに対して本来あるべき開口部の位置に微調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、情報再生装置および情報再生方法に関し、より特定的には、多重ホログラム記録媒体に記録された情報を再生する情報再生装置および情報再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ポケットに入れて持ち運びが可能な情報カードとして、テレホンカードのような磁気カードが一般に用いられてきた。近年では、磁気カードの他にＩＣ（Integrated Circuit）カードが登場し、電子商取引への適用が考えられている。しかし、磁気カードは、安価ではあるものの、外部磁化による情報の劣化や偽造などの危険性が高い。ＩＣカードは、セキュリティが高く偽造されにくいが、１枚あたりのコストが高く、情報記録媒体としてはビット単価が高くなる。
【０００３】
このような課題を克服するために考案されたのが、ホログラム画像を生成する回折格子を含む平面型シングルモード光導波路を多層に重ねて作った平面導波型のホログラム情報記録媒体である。平面導波型のホログラム情報記録媒体については、特許文献１〜３に詳細に記載されているため、以下では簡単に紹介する。
【０００４】
平面型シングルモード光導波路とは、石英やプラスチックなどの板状の透明な媒質をコア層とし、それよりも低い屈折率の媒質をクラッド層として両側から挟んだ、いわゆるスラブ光導波路である。スラブ光導波路は、コア層に光を閉じ込めることで面内方向に光を伝搬させることができ、半導体レーザ等の光通信用の部品に応用されている。平面導波型のホログラム情報記録媒体は、このスラブ光導波路を幾重にも重ね、かつ各導波層がホログラムを有することを特徴としている。
【０００５】
図８は、平面導波型のホログラム情報記録媒体５００の情報を再生する従来の情報再生装置１００の構成を示した断面図である。情報再生装置１００は、撮像素子１１０と、開口部１５０を有するマスク１２０と、シリンドリカルレンズ１７とを含む。
【０００６】
ホログラム情報記録媒体５００は、クラッド層と、クラッド層よりも屈折率の高いコア層とが交互に積層された構造を有し、端面に４５度反射ミラー１８が形成されている。コア層の一つである導波層２３には、情報が散乱要因（ホログラム）２００として記録されている。ホログラム２００は、屈折率を変調する等の方法で予め形成されたものである。情報記録媒体５００は、独立の異なる再生像を回折するホログラムが互いに重なり合う領域を持つ多重方式によって，情報が記録されている。
【０００７】
図８を参照して、図示しない光源から出射された平面光波ＰＬは、シリンドリカルレンズ１７によって、４５度反射ミラー１８に円筒状の波面を有する線状ビームＰＦとして集光される。線状ビームＰＦは、４５度反射ミラー１８によって反射され、導波層２３に結合して導波光ＰＷとなる。導波光ＰＷは、導波層２３に形成されたホログラム２００によって散乱され、回折光ＤＦとしてホログラム情報記録媒体５００の上面から出射される。
【０００８】
回折光ＤＦは、ホログラム情報記録媒体５００の上方に配置されたマスク１２０によってそのほとんどが遮断される。撮像素子１１０上に結合されるべき再生像は、マスク１２０に設けられた開口部１５０によって選択される。このように、マスク１２０は、空間光変調器として機能する。また、図８に示すように、当該再生像は、マスク１２０の開口部１５０よりも大きい。情報再生装置１００は、導波層２３に結合された導波光ＰＷの回折によって、コア層ごとに異なる画像を結合することができる。
【０００９】
図９は、平面導波型のホログラム情報記録媒体５００の情報を再生する従来の情報再生装置１００の構成を示した上面透視図である。ただし、撮像素子１１０は図示していない。図９に示すように、開口部１５０の波面を作り出すホログラム２００の大きさは、マスク１２０の開口部１５０よりも大きい。したがって、開口部１５０を通過する回折光ＤＦｔは、ホログラム２００の情報のみを含むことになる。
【００１０】
図８を参照して、情報再生装置１００は、シリンドリカルレンズ１７をＸ方向に動かすことによって、線状ビームＰＦの集光される位置を変えることができる。これにより、平面光波ＰＬが結合される導波層を変え、積層された各導波層に記録された情報を個別に読み出すことができる。このように、ホログラム情報記録媒体５００と撮像素子１１０との間にマスク１２０を配置し、マスク１２０の開口部１５０の開口パターンを変えることによって、撮像素子１１０上に結合される画像を１枚ずつ分離再生することができる。
【００１１】
図９に示すように、情報再生装置１００は、ホログラム情報記録媒体５００の全体がマスク１２０によって覆われており、ホログラム情報記録媒体５００とほぼ同じ大きさのマスク１２０が必要となる。また、情報再生装置１００は、画像を一枚再生するごとにマスク１２０の開口部１５０の開口パターンを変える必要がある。これらにより、情報再生装置１００は、コスト的に高くなるという課題がある。
【００１２】
上記の課題に対しては、再生しようとするホログラム以外からの回折光が撮像素子１１０に入り込まない程度にマスク１５０のサイズを小さくすることが考えられる。マスク１５０のサイズを小さくした場合、ホログラム情報記録媒体５００に記録された情報を全て読み出すためには、ホログラム情報記録媒体５００上で当該マスクを移動させて情報を読み出す必要がある。このとき、読み出したい情報が記録されている任意の位置に正確に開口部１５０および撮像素子１１０を移動させることが重要となる。
【００１３】
開口部１５０と撮像素子１１０との位置がずれた場合には、複数のホログラム画像が重なり合ってしまい、再生される画像が劣化する。これをクロストークと称しているが、クロストークを低減させるためには、正確に開口部１５０とホログラム情報記録媒体５００との位置関係を制御する必要がある。これらの位置関係を正確に制御するためには、位置情報を検出しながらマスクおよび撮像素子を移動させる方法が採られる。
【００１４】
マスクおよび撮像素子の位置情報を検出することによる位置制御方法の一つとして、特許文献３に記載された方法がある。この方法では、一つの導波路ホログラム中に、情報記録のためのホログラムと、位置合わせのためのホログラムとが形成される。位置合わせ用のホログラムは、一方向へ選択的に光を回折して集光するように設計されている。
【００１５】
当該位置合わせ用のホログラムによって回折された光は、２次元光アレイ検出器や光スポット位置検出素子などの光検出器を用いて制御される。具体的には、光検出器のどこに集光点があるのかを検知し、予め決められた位置までマスクおよび撮像素子を平行移動させる。これにより、マスク開口と情報記録媒体との位置関係を正確に制御する。
【特許文献１】特開平１１−３４５４１９号公報
【特許文献２】特開２００１−２１００８８号公報
【特許文献３】特開２００１−５２１２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
マスクおよび撮像素子を移動させる手段としては、ステッピングモータなどを用いた機械的な駆動方法が考えられる。しかしながら、機械的な駆動方法を用いた場合、位置制御のたびに、粗位置調整、微小位置調整という２つの制御を用いた駆動方法をとらねばならない。この場合、制御機器の構造が大きく複雑になってしまうという問題がある。また、位置制御に要する機器の駆動時間が必要となることにより、情報処理速度が遅くなってしまうという問題がある。
【００１７】
さらに、ある任意の領域の情報を読み込み、次に、隣接する領域に記録された情報を読み出す際には、再びマスクおよび撮像素子を隣接する情報記録媒体の読み出したい記録領域上に移動させ、マスク開口と情報記録媒体との位置合わせを行なう必要がある。このようにして複数の情報を順次読み込んでいく場合には、マスク開口と情報記録媒体との位置調整を領域ごとに行なう必要が生じる。この場合、領域ごとの位置調整に時間がかかるため、さらに情報処理速度が遅くなるという問題がある。
【００１８】
この発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであり、情報記録媒体とマスク開口との位置合わせを精度よくかつ高速に行ない、情報処理速度を向上させることができる情報再生装置および情報再生方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この発明は、導波層に散乱要因が形成されている平面導波路型の情報記録媒体に記録された情報を再生する情報再生装置であって、情報記録媒体の導波層に光を入射させる光学系と、導波層を伝搬中に散乱要因によって散乱される光を一部遮蔽するマスクと、マスクの開口部を通って出射される再生光のホログラム像を受光する撮像素子とを備える。撮像素子は、散乱要因に含まれる位置合わせ用散乱要因から散乱される光を検出する光検出器を含む。情報再生装置は、光検出器からの検出結果に基づいてマスクの開口部を電気的な制御によって移動させることにより、開口部を散乱要因の所定の位置から隣接する位置に移動させる。
【００２０】
好ましくは、光検出器からの検出結果に基づいてマスクを機械的な制御によって移動させることにより、散乱要因の所定の位置を粗調整する２軸ステージをさらに備える。
【００２１】
好ましくは、情報再生装置は、２軸ステージによって粗位置調整を行なった後、マスクの開口部を電気的な制御によって移動させる微小位置調整を行なうことにより、散乱要因の所定の位置をより正確に特定する。
【００２２】
好ましくは、情報再生装置は、マスクの開口部を画素単位で電気的に移動させることによって微小位置調整を行なう。
【００２３】
好ましくは、マスクは、撮像素子と同程度の大きさを有し、撮像素子と一体形成されている。
【００２４】
好ましくは、マスクは、液晶を用いた空間光変調器である。
【００２５】
好ましくは、マスクは、磁性体を用いた空間光変調器である。
【００２６】
この発明の他の局面によれば、導波層に散乱要因が形成されている平面導波路型の情報記録媒体に記録された情報を再生する情報再生方法であって、情報記録媒体の導波層に光を入射させるステップと、導波層を伝搬中に散乱要因によって散乱される光をマスクによって一部遮蔽するステップと、マスクの開口部を通って出射される再生光のホログラム像を受光するステップとを備える。ホログラム像を受光するステップは、散乱要因に含まれる位置合わせ用散乱要因から散乱される光を検出する検出ステップと、検出ステップの検出結果に基づいてマスクの開口部を電気的な制御によって移動させることにより、開口部を散乱要因の所定の位置から隣接する位置に移動させる移動ステップとを含む。
【００２７】
好ましくは、移動ステップは、検出ステップの検出結果に基づいてマスクを機械的な制御によって移動させることにより、散乱要因の所定の位置を粗調整する粗位置調整ステップと、マスクの開口部を電気的な制御によって移動させることにより、散乱要因の所定の位置をより正確に特定する微小位置調整ステップとを含む。
【００２８】
好ましくは、微小位置調整ステップは、マスクの開口部を画素単位で電気的に移動させる。
【発明の効果】
【００２９】
この発明によれば、情報記録媒体とマスク開口との位置合わせを精度よくかつ高速に行なうことにより、情報処理速度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００３１】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による情報再生装置１０Ａの構成を示した断面図である。実施の形態１の情報再生装置１０Ａは、撮像素子１１と、開口部１５ａを有する液晶マスク１２と、シリンドリカルレンズ１７とを含む。撮像素子１１は、たとえばＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）センサーである。液晶マスク１２は、液晶を用いる以外に、たとえば磁性体を用いた空間光変調器であってもよい。
【００３２】
磁性体を用いた空間光変調器とは、光磁気材料により作製されており、磁性体における磁気光学効果を利用している。空間光変調器によるマスクは、磁化の方向に独立に制御することが可能な複数の画素により形成されている。
【００３３】
磁気光学効果を利用した空間光変調器では、ファラデー効果によって各画素における磁化の方向が変化する。これに応じて、空間光変調器は、各画素を通過する光の偏光方向が互いに反対方向に所定角度ずつ回転される。したがって、各画素における磁化の方向を制御することにより、空間的に変調された光を生成することが可能となる。
【００３４】
磁気光学効果を利用した空間光変調器は、旋光を用いる点で液晶の空間光変調器と共通するものの、たとえば以下の点において相違している。
【００３５】
第１に、応答スピードが高速液晶の１０μ秒程度に対して、数ｎ秒と１０００倍以上速い。第２に、画像分解能が１０００ｄｐｉ以上と容易に高くできる。第３に、液体漏れ防止のための袋機能（ガラス板、プラスチック板等による液の封止）が不要である。第４に、画素の状態を切り替えるためのトランジスタ等によって、画素の一部が利用できなくなることがない。
【００３６】
上記のように、磁気光学効果を利用した空間光変調器は、いくつかの点で液晶の空間光変調器より優れている。しかしながら、この発明の実施の形態では、一例として液晶マスクを用いるものとする。
【００３７】
情報再生装置１０Ａは、ホログラム情報記録媒体５０に記録された情報を再生する。ホログラム情報記録媒体５０は、情報再生装置１０Ａから取り外して持ち運びが可能なリムーバブル媒体である。
【００３８】
ホログラム情報記録媒体５０は、クラッド層と、クラッド層よりも概ね屈折率の高いコア層とが交互に積層された光導波路構造を有する。コア層の屈折率は、すべてのクラッド層よりも高いことが好ましいが、かならずしもそうである必要はない。たとえば、各コア層の屈折率は、隣接するクラッド層よりも高くなければならないが、隣接しないクラッド層よりも低くなる場合があってもよい。
【００３９】
ホログラム情報記録媒体５０は、外形がほぼ直方体形状に形成されており、端面にはコア層およびクラッド層が外部に露出した４５度反射ミラー１８が形成されている。ホログラム情報記録媒体５０のコア層は、平面型のシングルモード導波層をなす。
【００４０】
コア層の一つである導波層２３には、情報が散乱要因（ホログラム）２０ａとして記録されている。ホログラム２０ａは、屈折率を変調する等の方法で予め形成されたものである。情報記録媒体５０は、独立の異なる再生像を回折するホログラムが互いに重なり合う領域を持つ多重方式によって，情報が記録されている。
【００４１】
図１を参照して、図示しない光源から出射された平面光波ＰＬは、シリンドリカルレンズ１７によって、４５度反射ミラー１８に円筒状の波面を有する線状ビームＰＦとして集光される。線状ビームＰＦは、４５度反射ミラー１８によって反射され、導波層２３に結合して導波光ＰＷとなる。導波光ＰＷは、導波層２３中を層に平行方向に伝搬し、導波層２３に形成されたホログラム２０ａによって散乱される。当該散乱された光は、回折光ＤＦとしてホログラム情報記録媒体５０の上面から出射される。
【００４２】
ここで、回折光ＤＦは、コア層の複数の領域ごとに形成されたホログラムによる回折光ＤＦａ〜ＤＦｃ等が重なり合ったものとなる。回折光ＤＦａ〜ＤＦｃ等から所望の回折光ＤＦａのみを再生するには、図１に示すように、撮像素子１１および液晶マスク１２の開口部１５ａを回折光ＤＦａが集光している部分に移動させる。
【００４３】
実施の形態１の情報再生装置１０Ａでは、撮像素子１１および液晶マスク１２が一体型となっており、ホログラム情報記録媒体５０上を一体となって移動する。撮像素子１１および液晶マスク１２の開口部１５ａを回折光ＤＦａが集光している部分に移動させることにより、周辺のホログラムから回折される回折光ＤＦｂ，ＤＦｃは液晶マスク１２によって遮蔽される。したがって、液晶マスク１２の開口部１５ａから透過した回折光ＤＦａには再生したい情報のみが含まれ、撮像素子１１に取り込まれる。
【００４４】
図２は、この発明の実施の形態１による情報再生装置１０Ａの構成を示した上面透視図である。ただし、撮像素子１１は図示していない。図２に示すように、実施の形態１の情報再生装置１０Ａの液晶マスク１２は、図９に示した従来の情報再生装置１００のマスク１２０に比べて小さい。そのため、図１に示すように、液晶マスク１２により遮断される回折光は、ホログラム２０ａの周辺のホログラムから回折される回折光ＤＦｂ，ＤＦｃのみで、他の部分からの回折光については遮断されない。
【００４５】
しかしながら、実施の形態１の情報再生装置１０Ａでは、液晶マスク１２のサイズに合わせて、撮像素子１１のサイズも同程度に小さくなっている。そのため、図１に示すように、液晶マスク１２によって遮蔽されなかった回折光が撮像素子１１に入ることはなく、液晶マスク１２の開口部１５ａを通過した回折光ＤＦｔのみが撮像素子１１に届く。したがって、液晶マスク１２によって遮蔽されない回折光が撮像素子１１によって読み出されることはない。
【００４６】
図１を参照して、情報再生装置１０Ａは、シリンドリカルレンズ１７をＸＹ方向に動かすことによって、線状ビームＰＦの集光される位置を変えることができる。これにより、平面光波ＰＬが結合される導波層を変え、積層された各導波層に記録された情報を個別に読み出すことができる。
【００４７】
以上説明したように、実施の形態１の情報再生装置１０Ａは、液晶マスク１２の開口部１５ａをホログラム情報記録媒体５０の再生したい領域（ホログラム２０ａ）に移動させ、ホログラム２０ａに記録された情報を有する回折光ＤＦａのみを選択的に液晶マスク１２の開口部１５ａから通過させる。これにより、ホログラム情報記録媒体５０の再生したい領域に対するホログラム画像が結像面に形成される。このホログラム画像を撮像素子１１で取り込むことによって、ホログラム情報記録媒体５０の導波層２３にホログラム２０ａとして記録された情報の読み出しができる。
【００４８】
上記の情報読み出しを正確に行なうためには、液晶マスク１２の開口部１５ａをホログラム情報記録媒体５０の再生したい領域に移動させる際、開口部１５ａとホログラム情報記録媒体５０との正確な位置合わせが重要となる。
【００４９】
実施の形態１の情報再生装置１０Ａにおいて、開口部１５ａとホログラム情報記録媒体５０との位置合わせがずれてしまった場合、または、位置合わせを行なわない場合、ホログラム画像は正確には観測されない。この場合、近隣の領域に記録された情報を含む回折光ＤＦｂ，ＤＦｃがクロストークとなって再生されるため、複数のホログラム画像が重なって撮像素子１１に読み込まれることになる。次に、情報再生装置１０Ａにおける開口部１５ａとホログラム情報記録媒体５０との正確な位置合わせについて説明する。
【００５０】
図１を参照して、ホログラム情報記録媒体５０のホログラム２０ａには、情報記録用ホログラムに加えて、位置合わせ用ホログラムが形成されている。位置合わせ用ホログラムは、一点に集光してスポットを形成するように記録されており、導波光ＰＷを回折したときには、球面波の回折光を発生させる。撮像素子１１は、当該位置合わせ用ホログラムが回折した回折光を検出するために、２次元光アレイ検出器、光スポット位置検出器（ＰＳＤ：Position Sensitive light Detector）のような光検出器を含む。
【００５１】
情報再生時、情報再生装置１０Ａは、当該光検出器のどこに位置合わせ用ホログラムスポットがあるのかを検知する。情報再生装置１０Ａにおいて、撮像素子１１および液晶マスク１２は、ＸＹの２軸の平行移動ができる２軸ステージ（図示せず）の上に固定されている。情報再生装置１０Ａは、検知した位置情報を元に、撮像素子１１および液晶マスク１２を平行移動させることにより、位置合わせを行なう。
【００５２】
以下、実施の形態１の情報再生装置１０Ａにおけるホログラム画像の読み取り動作について詳述する。
【００５３】
まず、第１段階として、情報再生装置１０Ａは、ＸＹの２軸ステージを駆動させ、ホログラム情報記録媒体５０の再生したい領域（回折光ＤＦａが出射される部分）に、一体となった撮像素子１１および液晶マスク１２を移動させる。これにより、撮像素子１１中の光検出器において回折光ＤＦａを検出し、粗位置調整を行なう。
【００５４】
図３は、この発明の実施の形態１による情報再生装置１０Ａの粗位置調整を説明するための透視上面図である。ただし、撮像素子１１は図示していない。図３に示すように、粗位置調整の段階では、液晶マスク１２の開口部１５ａは、一般に、ホログラム２０ａの位置に対して本来あるべき開口部１５ａｃの位置からＸＹ軸方向に多少ずれている。この状態では、再生されるホログラム像は、回折光ＤＦａの他に、近隣の領域に記録された情報を含む回折光ＤＦｂ，ＤＦｃが重なり合ったクロストークを含むことになる。
【００５５】
上記のようなクロストークを解消するため、次に、第２段階として、情報再生装置１０Ａは、微小位置調整を行なう。図４は、この発明の実施の形態１による情報再生装置１０Ａの微小位置調整を説明するための透視上面図である。ただし、撮像素子１１およびホログラム２０ａは図示していない。
【００５６】
図４に示すように、液晶マスク１２は、光の透過と遮断とを制御できる格子状に形成された画素ＰＸから構成される。液晶マスク１２における光の透過と遮断との切替えは、液晶マスク１２を画素ＰＸごとに電気的に制御することで行なわれる。液晶マスク１２では、開口部１５ａを光が透過するように制御し、それ以外の部分を光が遮断するように制御する。開口部１５ａの形状は、液晶マスク１２の電気的制御に応じて自由に変えることができる。
【００５７】
情報再生装置１０Ａは、微小位置調整において、２軸ステージによる機械的な駆動方法を用いることなく、液晶マスク１２の各画素ＰＸを電気的に制御する。情報再生装置１０Ａは、開口部１５ａの位置をＸＹ面内の２方向に動かすことによって、光の透過する開口部１５ａをホログラム２０ａに対して本来あるべき開口部１５ａｃの位置に制御する。
【００５８】
画素制御による開口部１５ａの位置合わせ精度は、液晶マスク１２の画素ＰＸのサイズに依存し、おおよそ７〜１５μｍである。ＸＹ平面上で開口部１５ａを回転させて位置合わせを行なわなければならない場合においても、開口部１５ａが回転移動するように画素ＰＸを電気的に制御することが可能である。
【００５９】
上記の開口部１５ａの移動操作において、情報再生装置１０Ａは、ホログラム２０ａに含まれる位置合わせ用ホログラムから回折される回折光を、撮像素子１１の光検出器によって検出する。情報再生装置１０Ａは、当該光検出器が検出する信号を読み取りながら、ホログラム像のクロストークが最小限に抑えられる開口部１５ａｃの位置を探す。
【００６０】
このように、情報再生装置１０Ａは、電気回路による制御のみで機械的な駆動方法を用いることなく液晶マスク１２の開口部１５ａを動かして微小位置調整を行なう。これにより、液晶のスキャンスピードである数１０μ秒程度の時間で微小位置調整ができる。したがって、微小位置調整を機械的手段で行なうよりも短い時間で開口部１５ａの位置合わせを行なうことができ、この結果、情報処理速度が速くなる。
【００６１】
以上のように、実施の形態１によれば、情報記録媒体とマスク開口との位置合わせにおいて機械的な粗位置調整の後に電気的な微小位置調整を行なうことにより、液晶マスク１２の大きさを撮像素子１１と同程度に小さくすることができる。これにより、情報再生装置の情報処理速度を向上させることができるとともに、情報再生装置のサイズを小さくすることができ、コストの削減にもつながる。
【００６２】
［実施の形態２］
実施の形態１の情報再生装置１０Ａは、再生したい領域であるホログラム２０ａに液晶マスク１２の開口部１５ａを移動させることで、ホログラム情報記録媒体５０の情報を読み出した。実施の形態２では、ホログラム２０ａの読み出し動作に続けてホログラム２０ａに隣接する周辺部の領域に記録された情報を読み出す場合について説明する。
【００６３】
図５は、この発明の実施の形態２による情報再生装置１０Ｂの構成を示した断面図である。実施の形態２の情報再生装置１０Ｂは、実施の形態１で情報が読み出されたホログラム２０ａに隣接するホログラム２０ｃの情報を読み出す。ホログラム２０ｃから回折された回折光ＤＦｃは、液晶マスク１２の開口部２０ｃによって撮像素子１１に選択的に読み込まれる。次に、情報再生装置１０Ｂにおける開口部１５ｃとホログラム情報記録媒体５０との正確な位置合わせについて説明する。
【００６４】
図６は、この発明の実施の形態２による情報再生装置１０Ｂの構成を示した上面透視図である。ただし、撮像素子１１は図示していない。図６に示すように、情報再生装置１０Ｂは、実施の形態１で特定したホログラム像のクロストークが最小限に抑えられる開口部１５ａｃを、同じくホログラム像のクロストークが最小限に抑えられる隣の開口部１５ｃｃに移動させる。
【００６５】
図７は、この発明の実施の形態２による情報再生装置１０Ｂの開口部１５ａｃを開口部１５ｃｃへ移動させる位置調整を説明するための透視上面図である。ただし、撮像素子１１およびホログラム２０ｃは図示していない。いま、開口部１５ａｃと開口部１５ｃｃとの間の距離はホログラム情報記録媒体５０の規格等に応じて予め定められているため、開口部１５ａｃから開口部１５ｃｃへの移動距離は、画素制御によって予めプログラムしておくことが可能である。
【００６６】
ゆえに、図７に示すように、実施の形態２の情報再生装置１０Ｂは、開口部１５ａｃを隣接する開口部１５ｃｃへ移動させる場合、画素制御によって所定の画素数（図７では２４画素）分だけ開口部１５ａｃを移動させるだけでよい。つまり、ホログラム像のクロストークが最小限に抑えられる開口部１５ａｃの位置が特定された情報再生装置１０Ｂは、開口部１５ａｃを隣接する開口部１５ｃｃ等へ移動させるのに、粗位置調整および微小位置調整のような２段階の位置調整は不要となる。
【００６７】
したがって、情報再生装置１０Ｂは、液晶のスキャンスピードである数１０μ秒程度の時間で、ホログラム２０ａに隣接するホログラム２０ｃの情報を読み取ることが可能となり、この結果、情報処理速度が速くなる。
【００６８】
以上のように、実施の形態２によれば、ホログラム像のクロストークが最小限に抑えられる開口部１５ａｃを隣接する開口部１５ｃｃ等へ移動させる場合、画素制御によって所定の画素数分だけ開口部１５ａｃを移動させるだけでよい。これにより、情報再生装置の情報処理速度をさらに向上させることができる。
【００６９】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】この発明の実施の形態１による情報再生装置１０Ａの構成を示した断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１による情報再生装置１０Ａの構成を示した上面透視図である。
【図３】この発明の実施の形態１による情報再生装置１０Ａの粗位置調整を説明するための透視上面図である。
【図４】この発明の実施の形態１による情報再生装置１０Ａの微小位置調整を説明するための透視上面図である。
【図５】この発明の実施の形態２による情報再生装置１０Ｂの構成を示した断面図である。
【図６】この発明の実施の形態２による情報再生装置１０Ｂの構成を示した上面透視図である。
【図７】この発明の実施の形態２による情報再生装置１０Ｂの開口部１５ａｃを開口部１５ｃｃへ移動させる位置調整を説明するための透視上面図である。
【図８】平面導波型のホログラム情報記録媒体５００の情報を再生する従来の情報再生装置１００の構成を示した断面図である。
【図９】平面導波型のホログラム情報記録媒体５００の情報を再生する従来の情報再生装置１００の構成を示した上面透視図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０Ａ，１０Ｂ，１００ 情報再生装置、１１，１１０ 撮像素子、１２ 液晶マスク、１５ａ，１５ａｃ，１５ｃ，１５ｃｃ，１５０ 開口部、１７ シリンドリカルレンズ、１８ ４５度反射ミラー、２３ 導波層、５０，５００ ホログラム情報記録媒体、１２０ マスク、２０ａ，２０ｃ，２００ ホログラム。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、情報再生装置および情報再生方法に関し、より特定的には、多重ホログラム記録媒体に記録された情報を再生する情報再生装置および情報再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ポケットに入れて持ち運びが可能な情報カードとして、テレホンカードのような磁気カードが一般に用いられてきた。近年では、磁気カードの他にＩＣ（Integrated Circuit）カードが登場し、電子商取引への適用が考えられている。しかし、磁気カードは、安価ではあるものの、外部磁化による情報の劣化や偽造などの危険性が高い。ＩＣカードは、セキュリティが高く偽造されにくいが、１枚あたりのコストが高く、情報記録媒体としてはビット単価が高くなる。
【０００３】
このような課題を克服するために考案されたのが、ホログラム画像を生成する回折格子を含む平面型シングルモード光導波路を多層に重ねて作った平面導波型のホログラム情報記録媒体である。平面導波型のホログラム情報記録媒体については、特許文献１〜３に詳細に記載されているため、以下では簡単に紹介する。
【０００４】
平面型シングルモード光導波路とは、石英やプラスチックなどの板状の透明な媒質をコア層とし、それよりも低い屈折率の媒質をクラッド層として両側から挟んだ、いわゆるスラブ光導波路である。スラブ光導波路は、コア層に光を閉じ込めることで面内方向に光を伝搬させることができ、半導体レーザ等の光通信用の部品に応用されている。平面導波型のホログラム情報記録媒体は、このスラブ光導波路を幾重にも重ね、かつ各導波層がホログラムを有することを特徴としている。
【０００５】
図８は、平面導波型のホログラム情報記録媒体５００の情報を再生する従来の情報再生装置１００の構成を示した断面図である。情報再生装置１００は、撮像素子１１０と、開口部１５０を有するマスク１２０と、シリンドリカルレンズ１７とを含む。
【０００６】
ホログラム情報記録媒体５００は、クラッド層と、クラッド層よりも屈折率の高いコア層とが交互に積層された構造を有し、端面に４５度反射ミラー１８が形成されている。コア層の一つである導波層２３には、情報が散乱要因（ホログラム）２００として記録されている。ホログラム２００は、屈折率を変調する等の方法で予め形成されたものである。情報記録媒体５００は、独立の異なる再生像を回折するホログラムが互いに重なり合う領域を持つ多重方式によって，情報が記録されている。
【０００７】
図８を参照して、図示しない光源から出射された平面光波ＰＬは、シリンドリカルレンズ１７によって、４５度反射ミラー１８に円筒状の波面を有する線状ビームＰＦとして集光される。線状ビームＰＦは、４５度反射ミラー１８によって反射され、導波層２３に結合して導波光ＰＷとなる。導波光ＰＷは、導波層２３に形成されたホログラム２００によって散乱され、回折光ＤＦとしてホログラム情報記録媒体５００の上面から出射される。
【０００８】
回折光ＤＦは、ホログラム情報記録媒体５００の上方に配置されたマスク１２０によってそのほとんどが遮断される。撮像素子１１０上に結合されるべき再生像は、マスク１２０に設けられた開口部１５０によって選択される。このように、マスク１２０は、空間光変調器として機能する。また、図８に示すように、当該再生像は、マスク１２０の開口部１５０よりも大きい。情報再生装置１００は、導波層２３に結合された導波光ＰＷの回折によって、コア層ごとに異なる画像を結合することができる。
【０００９】
図９は、平面導波型のホログラム情報記録媒体５００の情報を再生する従来の情報再生装置１００の構成を示した上面透視図である。ただし、撮像素子１１０は図示していない。図９に示すように、開口部１５０の波面を作り出すホログラム２００の大きさは、マスク１２０の開口部１５０よりも大きい。したがって、開口部１５０を通過する回折光ＤＦｔは、ホログラム２００の情報のみを含むことになる。
【００１０】
図８を参照して、情報再生装置１００は、シリンドリカルレンズ１７をＸ方向に動かすことによって、線状ビームＰＦの集光される位置を変えることができる。これにより、平面光波ＰＬが結合される導波層を変え、積層された各導波層に記録された情報を個別に読み出すことができる。このように、ホログラム情報記録媒体５００と撮像素子１１０との間にマスク１２０を配置し、マスク１２０の開口部１５０の開口パターンを変えることによって、撮像素子１１０上に結合される画像を１枚ずつ分離再生することができる。
【００１１】
図９に示すように、情報再生装置１００は、ホログラム情報記録媒体５００の全体がマスク１２０によって覆われており、ホログラム情報記録媒体５００とほぼ同じ大きさのマスク１２０が必要となる。また、情報再生装置１００は、画像を一枚再生するごとにマスク１２０の開口部１５０の開口パターンを変える必要がある。これらにより、情報再生装置１００は、コスト的に高くなるという課題がある。
【００１２】
上記の課題に対しては、再生しようとするホログラム以外からの回折光が撮像素子１１０に入り込まない程度にマスク１５０のサイズを小さくすることが考えられる。マスク１５０のサイズを小さくした場合、ホログラム情報記録媒体５００に記録された情報を全て読み出すためには、ホログラム情報記録媒体５００上で当該マスクを移動させて情報を読み出す必要がある。このとき、読み出したい情報が記録されている任意の位置に正確に開口部１５０および撮像素子１１０を移動させることが重要となる。
【００１３】
開口部１５０と撮像素子１１０との位置がずれた場合には、複数のホログラム画像が重なり合ってしまい、再生される画像が劣化する。これをクロストークと称しているが、クロストークを低減させるためには、正確に開口部１５０とホログラム情報記録媒体５００との位置関係を制御する必要がある。これらの位置関係を正確に制御するためには、位置情報を検出しながらマスクおよび撮像素子を移動させる方法が採られる。
【００１４】
マスクおよび撮像素子の位置情報を検出することによる位置制御方法の一つとして、特許文献３に記載された方法がある。この方法では、一つの導波路ホログラム中に、情報記録のためのホログラムと、位置合わせのためのホログラムとが形成される。位置合わせ用のホログラムは、一方向へ選択的に光を回折して集光するように設計されている。
【００１５】
当該位置合わせ用のホログラムによって回折された光は、２次元光アレイ検出器や光スポット位置検出素子などの光検出器を用いて制御される。具体的には、光検出器のどこに集光点があるのかを検知し、予め決められた位置までマスクおよび撮像素子を平行移動させる。これにより、マスク開口と情報記録媒体との位置関係を正確に制御する。
【特許文献１】特開平１１−３４５４１９号公報
【特許文献２】特開２００１−２１００８８号公報
【特許文献３】特開２００１−５２１２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
マスクおよび撮像素子を移動させる手段としては、ステッピングモータなどを用いた機械的な駆動方法が考えられる。しかしながら、機械的な駆動方法を用いた場合、位置制御のたびに、粗位置調整、微小位置調整という２つの制御を用いた駆動方法をとらねばならない。この場合、制御機器の構造が大きく複雑になってしまうという問題がある。また、位置制御に要する機器の駆動時間が必要となることにより、情報処理速度が遅くなってしまうという問題がある。
【００１７】
さらに、ある任意の領域の情報を読み込み、次に、隣接する領域に記録された情報を読み出す際には、再びマスクおよび撮像素子を隣接する情報記録媒体の読み出したい記録領域上に移動させ、マスク開口と情報記録媒体との位置合わせを行なう必要がある。このようにして複数の情報を順次読み込んでいく場合には、マスク開口と情報記録媒体との位置調整を領域ごとに行なう必要が生じる。この場合、領域ごとの位置調整に時間がかかるため、さらに情報処理速度が遅くなるという問題がある。
【００１８】
この発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであり、情報記録媒体とマスク開口との位置合わせを精度よくかつ高速に行ない、情報処理速度を向上させることができる情報再生装置および情報再生方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この発明は、導波層に散乱要因が形成されている平面導波路型の情報記録媒体に記録された情報を再生する情報再生装置であって、情報記録媒体の導波層に光を入射させる光学系と、導波層を伝搬中に散乱要因によって散乱される光を一部遮蔽するマスクと、マスクの開口部を通って出射される再生光のホログラム像を受光する撮像素子とを備える。撮像素子は、散乱要因に含まれる位置合わせ用散乱要因から散乱される光を検出する光検出器を含む。情報再生装置は、光検出器からの検出結果に基づいてマスクの開口部を電気的な制御によって移動させることにより、開口部を散乱要因の所定の位置から隣接する位置に移動させる。
【００２０】
好ましくは、光検出器からの検出結果に基づいてマスクを機械的な制御によって移動させることにより、散乱要因の所定の位置を粗調整する２軸ステージをさらに備える。
【００２１】
好ましくは、情報再生装置は、２軸ステージによって粗位置調整を行なった後、マスクの開口部を電気的な制御によって移動させる微小位置調整を行なうことにより、散乱要因の所定の位置をより正確に特定する。
【００２２】
好ましくは、情報再生装置は、マスクの開口部を画素単位で電気的に移動させることによって微小位置調整を行なう。
【００２３】
好ましくは、マスクは、撮像素子と同程度の大きさを有し、撮像素子と一体形成されている。
【００２４】
好ましくは、マスクは、液晶を用いた空間光変調器である。
【００２５】
好ましくは、マスクは、磁性体を用いた空間光変調器である。
【００２６】
この発明の他の局面によれば、導波層に散乱要因が形成されている平面導波路型の情報記録媒体に記録された情報を再生する情報再生方法であって、情報記録媒体の導波層に光を入射させるステップと、導波層を伝搬中に散乱要因によって散乱される光をマスクによって一部遮蔽するステップと、マスクの開口部を通って出射される再生光のホログラム像を受光するステップとを備える。ホログラム像を受光するステップは、散乱要因に含まれる位置合わせ用散乱要因から散乱される光を検出する検出ステップと、検出ステップの検出結果に基づいてマスクの開口部を電気的な制御によって移動させることにより、開口部を散乱要因の所定の位置から隣接する位置に移動させる移動ステップとを含む。
【００２７】
好ましくは、移動ステップは、検出ステップの検出結果に基づいてマスクを機械的な制御によって移動させることにより、散乱要因の所定の位置を粗調整する粗位置調整ステップと、マスクの開口部を電気的な制御によって移動させることにより、散乱要因の所定の位置をより正確に特定する微小位置調整ステップとを含む。
【００２８】
好ましくは、微小位置調整ステップは、マスクの開口部を画素単位で電気的に移動させる。
【発明の効果】
【００２９】
この発明によれば、情報記録媒体とマスク開口との位置合わせを精度よくかつ高速に行なうことにより、情報処理速度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００３１】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１による情報再生装置１０Ａの構成を示した断面図である。実施の形態１の情報再生装置１０Ａは、撮像素子１１と、開口部１５ａを有する液晶マスク１２と、シリンドリカルレンズ１７とを含む。撮像素子１１は、たとえばＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）センサーである。液晶マスク１２は、液晶を用いる以外に、たとえば磁性体を用いた空間光変調器であってもよい。
【００３２】
磁性体を用いた空間光変調器とは、光磁気材料により作製されており、磁性体における磁気光学効果を利用している。空間光変調器によるマスクは、磁化の方向に独立に制御することが可能な複数の画素により形成されている。
【００３３】
磁気光学効果を利用した空間光変調器では、ファラデー効果によって各画素における磁化の方向が変化する。これに応じて、空間光変調器は、各画素を通過する光の偏光方向が互いに反対方向に所定角度ずつ回転される。したがって、各画素における磁化の方向を制御することにより、空間的に変調された光を生成することが可能となる。
【００３４】
磁気光学効果を利用した空間光変調器は、旋光を用いる点で液晶の空間光変調器と共通するものの、たとえば以下の点において相違している。
【００３５】
第１に、応答スピードが高速液晶の１０μ秒程度に対して、数ｎ秒と１０００倍以上速い。第２に、画像分解能が１０００ｄｐｉ以上と容易に高くできる。第３に、液体漏れ防止のための袋機能（ガラス板、プラスチック板等による液の封止）が不要である。第４に、画素の状態を切り替えるためのトランジスタ等によって、画素の一部が利用できなくなることがない。
【００３６】
上記のように、磁気光学効果を利用した空間光変調器は、いくつかの点で液晶の空間光変調器より優れている。しかしながら、この発明の実施の形態では、一例として液晶マスクを用いるものとする。
【００３７】
情報再生装置１０Ａは、ホログラム情報記録媒体５０に記録された情報を再生する。ホログラム情報記録媒体５０は、情報再生装置１０Ａから取り外して持ち運びが可能なリムーバブル媒体である。
【００３８】
ホログラム情報記録媒体５０は、クラッド層と、クラッド層よりも概ね屈折率の高いコア層とが交互に積層された光導波路構造を有する。コア層の屈折率は、すべてのクラッド層よりも高いことが好ましいが、かならずしもそうである必要はない。たとえば、各コア層の屈折率は、隣接するクラッド層よりも高くなければならないが、隣接しないクラッド層よりも低くなる場合があってもよい。
【００３９】
ホログラム情報記録媒体５０は、外形がほぼ直方体形状に形成されており、端面にはコア層およびクラッド層が外部に露出した４５度反射ミラー１８が形成されている。ホログラム情報記録媒体５０のコア層は、平面型のシングルモード導波層をなす。
【００４０】
コア層の一つである導波層２３には、情報が散乱要因（ホログラム）２０ａとして記録されている。ホログラム２０ａは、屈折率を変調する等の方法で予め形成されたものである。情報記録媒体５０は、独立の異なる再生像を回折するホログラムが互いに重なり合う領域を持つ多重方式によって，情報が記録されている。
【００４１】
図１を参照して、図示しない光源から出射された平面光波ＰＬは、シリンドリカルレンズ１７によって、４５度反射ミラー１８に円筒状の波面を有する線状ビームＰＦとして集光される。線状ビームＰＦは、４５度反射ミラー１８によって反射され、導波層２３に結合して導波光ＰＷとなる。導波光ＰＷは、導波層２３中を層に平行方向に伝搬し、導波層２３に形成されたホログラム２０ａによって散乱される。当該散乱された光は、回折光ＤＦとしてホログラム情報記録媒体５０の上面から出射される。
【００４２】
ここで、回折光ＤＦは、コア層の複数の領域ごとに形成されたホログラムによる回折光ＤＦａ〜ＤＦｃ等が重なり合ったものとなる。回折光ＤＦａ〜ＤＦｃ等から所望の回折光ＤＦａのみを再生するには、図１に示すように、撮像素子１１および液晶マスク１２の開口部１５ａを回折光ＤＦａが集光している部分に移動させる。
【００４３】
実施の形態１の情報再生装置１０Ａでは、撮像素子１１および液晶マスク１２が一体型となっており、ホログラム情報記録媒体５０上を一体となって移動する。撮像素子１１および液晶マスク１２の開口部１５ａを回折光ＤＦａが集光している部分に移動させることにより、周辺のホログラムから回折される回折光ＤＦｂ，ＤＦｃは液晶マスク１２によって遮蔽される。したがって、液晶マスク１２の開口部１５ａから透過した回折光ＤＦａには再生したい情報のみが含まれ、撮像素子１１に取り込まれる。
【００４４】
図２は、この発明の実施の形態１による情報再生装置１０Ａの構成を示した上面透視図である。ただし、撮像素子１１は図示していない。図２に示すように、実施の形態１の情報再生装置１０Ａの液晶マスク１２は、図９に示した従来の情報再生装置１００のマスク１２０に比べて小さい。そのため、図１に示すように、液晶マスク１２により遮断される回折光は、ホログラム２０ａの周辺のホログラムから回折される回折光ＤＦｂ，ＤＦｃのみで、他の部分からの回折光については遮断されない。
【００４５】
しかしながら、実施の形態１の情報再生装置１０Ａでは、液晶マスク１２のサイズに合わせて、撮像素子１１のサイズも同程度に小さくなっている。そのため、図１に示すように、液晶マスク１２によって遮蔽されなかった回折光が撮像素子１１に入ることはなく、液晶マスク１２の開口部１５ａを通過した回折光ＤＦｔのみが撮像素子１１に届く。したがって、液晶マスク１２によって遮蔽されない回折光が撮像素子１１によって読み出されることはない。
【００４６】
図１を参照して、情報再生装置１０Ａは、シリンドリカルレンズ１７をＸＹ方向に動かすことによって、線状ビームＰＦの集光される位置を変えることができる。これにより、平面光波ＰＬが結合される導波層を変え、積層された各導波層に記録された情報を個別に読み出すことができる。
【００４７】
以上説明したように、実施の形態１の情報再生装置１０Ａは、液晶マスク１２の開口部１５ａをホログラム情報記録媒体５０の再生したい領域（ホログラム２０ａ）に移動させ、ホログラム２０ａに記録された情報を有する回折光ＤＦａのみを選択的に液晶マスク１２の開口部１５ａから通過させる。これにより、ホログラム情報記録媒体５０の再生したい領域に対するホログラム画像が結像面に形成される。このホログラム画像を撮像素子１１で取り込むことによって、ホログラム情報記録媒体５０の導波層２３にホログラム２０ａとして記録された情報の読み出しができる。
【００４８】
上記の情報読み出しを正確に行なうためには、液晶マスク１２の開口部１５ａをホログラム情報記録媒体５０の再生したい領域に移動させる際、開口部１５ａとホログラム情報記録媒体５０との正確な位置合わせが重要となる。
【００４９】
実施の形態１の情報再生装置１０Ａにおいて、開口部１５ａとホログラム情報記録媒体５０との位置合わせがずれてしまった場合、または、位置合わせを行なわない場合、ホログラム画像は正確には観測されない。この場合、近隣の領域に記録された情報を含む回折光ＤＦｂ，ＤＦｃがクロストークとなって再生されるため、複数のホログラム画像が重なって撮像素子１１に読み込まれることになる。次に、情報再生装置１０Ａにおける開口部１５ａとホログラム情報記録媒体５０との正確な位置合わせについて説明する。
【００５０】
図１を参照して、ホログラム情報記録媒体５０のホログラム２０ａには、情報記録用ホログラムに加えて、位置合わせ用ホログラムが形成されている。位置合わせ用ホログラムは、一点に集光してスポットを形成するように記録されており、導波光ＰＷを回折したときには、球面波の回折光を発生させる。撮像素子１１は、当該位置合わせ用ホログラムが回折した回折光を検出するために、２次元光アレイ検出器、光スポット位置検出器（ＰＳＤ：Position Sensitive light Detector）のような光検出器を含む。
【００５１】
情報再生時、情報再生装置１０Ａは、当該光検出器のどこに位置合わせ用ホログラムスポットがあるのかを検知する。情報再生装置１０Ａにおいて、撮像素子１１および液晶マスク１２は、ＸＹの２軸の平行移動ができる２軸ステージ（図示せず）の上に固定されている。情報再生装置１０Ａは、検知した位置情報を元に、撮像素子１１および液晶マスク１２を平行移動させることにより、位置合わせを行なう。
【００５２】
以下、実施の形態１の情報再生装置１０Ａにおけるホログラム画像の読み取り動作について詳述する。
【００５３】
まず、第１段階として、情報再生装置１０Ａは、ＸＹの２軸ステージを駆動させ、ホログラム情報記録媒体５０の再生したい領域（回折光ＤＦａが出射される部分）に、一体となった撮像素子１１および液晶マスク１２を移動させる。これにより、撮像素子１１中の光検出器において回折光ＤＦａを検出し、粗位置調整を行なう。
【００５４】
図３は、この発明の実施の形態１による情報再生装置１０Ａの粗位置調整を説明するための透視上面図である。ただし、撮像素子１１は図示していない。図３に示すように、粗位置調整の段階では、液晶マスク１２の開口部１５ａは、一般に、ホログラム２０ａの位置に対して本来あるべき開口部１５ａｃの位置からＸＹ軸方向に多少ずれている。この状態では、再生されるホログラム像は、回折光ＤＦａの他に、近隣の領域に記録された情報を含む回折光ＤＦｂ，ＤＦｃが重なり合ったクロストークを含むことになる。
【００５５】
上記のようなクロストークを解消するため、次に、第２段階として、情報再生装置１０Ａは、微小位置調整を行なう。図４は、この発明の実施の形態１による情報再生装置１０Ａの微小位置調整を説明するための透視上面図である。ただし、撮像素子１１およびホログラム２０ａは図示していない。
【００５６】
図４に示すように、液晶マスク１２は、光の透過と遮断とを制御できる格子状に形成された画素ＰＸから構成される。液晶マスク１２における光の透過と遮断との切替えは、液晶マスク１２を画素ＰＸごとに電気的に制御することで行なわれる。液晶マスク１２では、開口部１５ａを光が透過するように制御し、それ以外の部分を光が遮断するように制御する。開口部１５ａの形状は、液晶マスク１２の電気的制御に応じて自由に変えることができる。
【００５７】
情報再生装置１０Ａは、微小位置調整において、２軸ステージによる機械的な駆動方法を用いることなく、液晶マスク１２の各画素ＰＸを電気的に制御する。情報再生装置１０Ａは、開口部１５ａの位置をＸＹ面内の２方向に動かすことによって、光の透過する開口部１５ａをホログラム２０ａに対して本来あるべき開口部１５ａｃの位置に制御する。
【００５８】
画素制御による開口部１５ａの位置合わせ精度は、液晶マスク１２の画素ＰＸのサイズに依存し、おおよそ７〜１５μｍである。ＸＹ平面上で開口部１５ａを回転させて位置合わせを行なわなければならない場合においても、開口部１５ａが回転移動するように画素ＰＸを電気的に制御することが可能である。
【００５９】
上記の開口部１５ａの移動操作において、情報再生装置１０Ａは、ホログラム２０ａに含まれる位置合わせ用ホログラムから回折される回折光を、撮像素子１１の光検出器によって検出する。情報再生装置１０Ａは、当該光検出器が検出する信号を読み取りながら、ホログラム像のクロストークが最小限に抑えられる開口部１５ａｃの位置を探す。
【００６０】
このように、情報再生装置１０Ａは、電気回路による制御のみで機械的な駆動方法を用いることなく液晶マスク１２の開口部１５ａを動かして微小位置調整を行なう。これにより、液晶のスキャンスピードである数１０μ秒程度の時間で微小位置調整ができる。したがって、微小位置調整を機械的手段で行なうよりも短い時間で開口部１５ａの位置合わせを行なうことができ、この結果、情報処理速度が速くなる。
【００６１】
以上のように、実施の形態１によれば、情報記録媒体とマスク開口との位置合わせにおいて機械的な粗位置調整の後に電気的な微小位置調整を行なうことにより、液晶マスク１２の大きさを撮像素子１１と同程度に小さくすることができる。これにより、情報再生装置の情報処理速度を向上させることができるとともに、情報再生装置のサイズを小さくすることができ、コストの削減にもつながる。
【００６２】
［実施の形態２］
実施の形態１の情報再生装置１０Ａは、再生したい領域であるホログラム２０ａに液晶マスク１２の開口部１５ａを移動させることで、ホログラム情報記録媒体５０の情報を読み出した。実施の形態２では、ホログラム２０ａの読み出し動作に続けてホログラム２０ａに隣接する周辺部の領域に記録された情報を読み出す場合について説明する。
【００６３】
図５は、この発明の実施の形態２による情報再生装置１０Ｂの構成を示した断面図である。実施の形態２の情報再生装置１０Ｂは、実施の形態１で情報が読み出されたホログラム２０ａに隣接するホログラム２０ｃの情報を読み出す。ホログラム２０ｃから回折された回折光ＤＦｃは、液晶マスク１２の開口部２０ｃによって撮像素子１１に選択的に読み込まれる。次に、情報再生装置１０Ｂにおける開口部１５ｃとホログラム情報記録媒体５０との正確な位置合わせについて説明する。
【００６４】
図６は、この発明の実施の形態２による情報再生装置１０Ｂの構成を示した上面透視図である。ただし、撮像素子１１は図示していない。図６に示すように、情報再生装置１０Ｂは、実施の形態１で特定したホログラム像のクロストークが最小限に抑えられる開口部１５ａｃを、同じくホログラム像のクロストークが最小限に抑えられる隣の開口部１５ｃｃに移動させる。
【００６５】
図７は、この発明の実施の形態２による情報再生装置１０Ｂの開口部１５ａｃを開口部１５ｃｃへ移動させる位置調整を説明するための透視上面図である。ただし、撮像素子１１およびホログラム２０ｃは図示していない。いま、開口部１５ａｃと開口部１５ｃｃとの間の距離はホログラム情報記録媒体５０の規格等に応じて予め定められているため、開口部１５ａｃから開口部１５ｃｃへの移動距離は、画素制御によって予めプログラムしておくことが可能である。
【００６６】
ゆえに、図７に示すように、実施の形態２の情報再生装置１０Ｂは、開口部１５ａｃを隣接する開口部１５ｃｃへ移動させる場合、画素制御によって所定の画素数（図７では２４画素）分だけ開口部１５ａｃを移動させるだけでよい。つまり、ホログラム像のクロストークが最小限に抑えられる開口部１５ａｃの位置が特定された情報再生装置１０Ｂは、開口部１５ａｃを隣接する開口部１５ｃｃ等へ移動させるのに、粗位置調整および微小位置調整のような２段階の位置調整は不要となる。
【００６７】
したがって、情報再生装置１０Ｂは、液晶のスキャンスピードである数１０μ秒程度の時間で、ホログラム２０ａに隣接するホログラム２０ｃの情報を読み取ることが可能となり、この結果、情報処理速度が速くなる。
【００６８】
以上のように、実施の形態２によれば、ホログラム像のクロストークが最小限に抑えられる開口部１５ａｃを隣接する開口部１５ｃｃ等へ移動させる場合、画素制御によって所定の画素数分だけ開口部１５ａｃを移動させるだけでよい。これにより、情報再生装置の情報処理速度をさらに向上させることができる。
【００６９】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】この発明の実施の形態１による情報再生装置１０Ａの構成を示した断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１による情報再生装置１０Ａの構成を示した上面透視図である。
【図３】この発明の実施の形態１による情報再生装置１０Ａの粗位置調整を説明するための透視上面図である。
【図４】この発明の実施の形態１による情報再生装置１０Ａの微小位置調整を説明するための透視上面図である。
【図５】この発明の実施の形態２による情報再生装置１０Ｂの構成を示した断面図である。
【図６】この発明の実施の形態２による情報再生装置１０Ｂの構成を示した上面透視図である。
【図７】この発明の実施の形態２による情報再生装置１０Ｂの開口部１５ａｃを開口部１５ｃｃへ移動させる位置調整を説明するための透視上面図である。
【図８】平面導波型のホログラム情報記録媒体５００の情報を再生する従来の情報再生装置１００の構成を示した断面図である。
【図９】平面導波型のホログラム情報記録媒体５００の情報を再生する従来の情報再生装置１００の構成を示した上面透視図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０Ａ，１０Ｂ，１００ 情報再生装置、１１，１１０ 撮像素子、１２ 液晶マスク、１５ａ，１５ａｃ，１５ｃ，１５ｃｃ，１５０ 開口部、１７ シリンドリカルレンズ、１８ ４５度反射ミラー、２３ 導波層、５０，５００ ホログラム情報記録媒体、１２０ マスク、２０ａ，２０ｃ，２００ ホログラム。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導波層に散乱要因が形成されている平面導波路型の情報記録媒体に記録された情報を再生する情報再生装置であって、
前記情報記録媒体の前記導波層に光を入射させる光学系と、
前記導波層を伝搬中に前記散乱要因によって散乱される光を一部遮蔽するマスクと、
前記マスクの開口部を通って出射される再生光のホログラム像を受光する撮像素子とを備え、
前記撮像素子は、前記散乱要因に含まれる位置合わせ用散乱要因から散乱される光を検出する光検出器を含み、
前記情報再生装置は、前記光検出器からの検出結果に基づいて前記マスクの開口部を電気的な制御によって移動させることにより、前記開口部を前記散乱要因の所定の位置から隣接する位置に移動させる、情報再生装置。
【請求項２】
前記光検出器からの検出結果に基づいて前記マスクを機械的な制御によって移動させることにより、前記散乱要因の前記所定の位置を粗調整する２軸ステージをさらに備える、請求項１に記載の情報再生装置。
【請求項３】
前記情報再生装置は、前記２軸ステージによって粗位置調整を行なった後、前記マスクの開口部を電気的な制御によって移動させる微小位置調整を行なうことにより、前記散乱要因の前記所定の位置をより正確に特定する、請求項２に記載の情報再生装置。
【請求項４】
前記情報再生装置は、前記マスクの開口部を画素単位で電気的に移動させることによって前記微小位置調整を行なう、請求項３に記載の情報再生装置。
【請求項５】
前記マスクは、前記撮像素子と同程度の大きさを有し、前記撮像素子と一体形成されている、請求項１〜４のいずれかに記載の情報再生装置。
【請求項６】
前記マスクは、液晶を用いた空間光変調器である、請求項１〜５のいずれかに記載の情報再生装置。
【請求項７】
前記マスクは、磁性体を用いた空間光変調器である、請求項１〜５のいずれかに記載の情報再生装置。
【請求項８】
導波層に散乱要因が形成されている平面導波路型の情報記録媒体に記録された情報を再生する情報再生方法であって、
前記情報記録媒体の前記導波層に光を入射させるステップと、
前記導波層を伝搬中に前記散乱要因によって散乱される光をマスクによって一部遮蔽するステップと、
前記マスクの開口部を通って出射される再生光のホログラム像を受光するステップとを備え、
前記ホログラム像を受光するステップは、
前記散乱要因に含まれる位置合わせ用散乱要因から散乱される光を検出する検出ステップと、
前記検出ステップの検出結果に基づいて前記マスクの開口部を電気的な制御によって移動させることにより、前記開口部を前記散乱要因の所定の位置から隣接する位置に移動させる移動ステップとを含む、情報再生方法。
【請求項９】
前記移動ステップは、
前記検出ステップの検出結果に基づいて前記マスクを機械的な制御によって移動させることにより、前記散乱要因の前記所定の位置を粗調整する粗位置調整ステップと、
前記マスクの開口部を電気的な制御によって移動させることにより、前記散乱要因の前記所定の位置をより正確に特定する微小位置調整ステップとを含む、請求項８に記載の情報再生方法。
【請求項１０】
前記微小位置調整ステップは、前記マスクの開口部を画素単位で電気的に移動させる、請求項９に記載の情報再生方法。
【請求項１】
導波層に散乱要因が形成されている平面導波路型の情報記録媒体に記録された情報を再生する情報再生装置であって、
前記情報記録媒体の前記導波層に光を入射させる光学系と、
前記導波層を伝搬中に前記散乱要因によって散乱される光を一部遮蔽するマスクと、
前記マスクの開口部を通って出射される再生光のホログラム像を受光する撮像素子とを備え、
前記撮像素子は、前記散乱要因に含まれる位置合わせ用散乱要因から散乱される光を検出する光検出器を含み、
前記情報再生装置は、前記光検出器からの検出結果に基づいて前記マスクの開口部を電気的な制御によって移動させることにより、前記開口部を前記散乱要因の所定の位置から隣接する位置に移動させる、情報再生装置。
【請求項２】
前記光検出器からの検出結果に基づいて前記マスクを機械的な制御によって移動させることにより、前記散乱要因の前記所定の位置を粗調整する２軸ステージをさらに備える、請求項１に記載の情報再生装置。
【請求項３】
前記情報再生装置は、前記２軸ステージによって粗位置調整を行なった後、前記マスクの開口部を電気的な制御によって移動させる微小位置調整を行なうことにより、前記散乱要因の前記所定の位置をより正確に特定する、請求項２に記載の情報再生装置。
【請求項４】
前記情報再生装置は、前記マスクの開口部を画素単位で電気的に移動させることによって前記微小位置調整を行なう、請求項３に記載の情報再生装置。
【請求項５】
前記マスクは、前記撮像素子と同程度の大きさを有し、前記撮像素子と一体形成されている、請求項１〜４のいずれかに記載の情報再生装置。
【請求項６】
前記マスクは、液晶を用いた空間光変調器である、請求項１〜５のいずれかに記載の情報再生装置。
【請求項７】
前記マスクは、磁性体を用いた空間光変調器である、請求項１〜５のいずれかに記載の情報再生装置。
【請求項８】
導波層に散乱要因が形成されている平面導波路型の情報記録媒体に記録された情報を再生する情報再生方法であって、
前記情報記録媒体の前記導波層に光を入射させるステップと、
前記導波層を伝搬中に前記散乱要因によって散乱される光をマスクによって一部遮蔽するステップと、
前記マスクの開口部を通って出射される再生光のホログラム像を受光するステップとを備え、
前記ホログラム像を受光するステップは、
前記散乱要因に含まれる位置合わせ用散乱要因から散乱される光を検出する検出ステップと、
前記検出ステップの検出結果に基づいて前記マスクの開口部を電気的な制御によって移動させることにより、前記開口部を前記散乱要因の所定の位置から隣接する位置に移動させる移動ステップとを含む、情報再生方法。
【請求項９】
前記移動ステップは、
前記検出ステップの検出結果に基づいて前記マスクを機械的な制御によって移動させることにより、前記散乱要因の前記所定の位置を粗調整する粗位置調整ステップと、
前記マスクの開口部を電気的な制御によって移動させることにより、前記散乱要因の前記所定の位置をより正確に特定する微小位置調整ステップとを含む、請求項８に記載の情報再生方法。
【請求項１０】
前記微小位置調整ステップは、前記マスクの開口部を画素単位で電気的に移動させる、請求項９に記載の情報再生方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−２５１３５５（Ｐ２００６−２５１３５５Ａ）
【公開日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−６７６４９（Ｐ２００５−６７６４９）
【出願日】平成１７年３月１０日（２００５．３．１０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月１０日（２００５．３．１０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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