JP2008287077A - 光情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】媒体の傾きが発生した場合においても、安定な記録再生を実現するホログラフィック記録再生装置を提供することを目的とする。
【解決手段】信号光１００と参照光２００と用いて情報の記録再生を行う光情報記録再生装置において、情報記録媒体７の傾きを検出する傾きセンサ１４と、傾きセンサ１４の出力に基づいて、情報記録媒体７の傾き情報を得、ディスク傾き信号を得るディスク傾き検出回路２４と、参照光２００の情報記録媒体７への入射角度を調整する角度可変ミラー５と、角度可変ミラー５の角度を検出するミラー角度検出回路２１と、ミラー角度検出回路２１とディスク傾き検出回路２４との出力に基づいて、角度誤差を検出する角度誤差検出回路２３と、角度誤差検出回路２３の出力に基づいて角度可変ミラー５を駆動するミラー駆動回路２２と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光情報記録再生装置に関し、特に、参照光の入射角度補正をする光情報記録再生装置に関する。

近年、次世代の大容量ストレージ技術として、ホログラフィックメモリの開発が急速に進められている。（例えば、非特許文献１参照）
図１５は、角度多重記録方式によるホログラム記録再生装置の一般的な光学系の概略構成を示すブロック図である。

記録時、レーザ光源１０１から出射した光束は、ビームスプリッタ１０２によって信号光１００と参照光２００に分岐される。

参照光２００はビームエキスパンダー１０３によって光束径が拡大され、角度可変ミラー１０４に入射する。

角度可変ミラー１０４の角度によって反射された参照光２００は、リレーレンズ１０５を経て、ホログラム記録媒体１２０に入射される。

一方の信号光１００はミラー１０６によって反射され、ビームエキスパンダー１０７によって光束径が変えられた後、空間光変調器１０８に入射される。

空間光変調器１０８により空間光変調された信号光１００はフーリエ変換レンズ１０９によって記録媒体１２０に集光される。

記録媒体１２０の中で信号光１００と参照光２００が干渉し、その干渉縞が記録媒体１２０に記録される。

空間光変調器１０８のパターンを変え、同時に角度可変ミラー１０５の角度を変更して記録することで、ページデータを同じ位置に角度多重記録する。

再生時、角度可変ミラー１０４によって参照光２００が記録媒体１２０に照射され、発生した再生光がフーリエ変換レンズ１１０を通り撮像素子１１１に入射する。

照明参照光２００の入射角度を変化させることによって、角度多重記録されたページデータを読み出す。
「High speed holographic data strage at １００ Gbit/in２」InPhase Technologies ,ISOM/ODS ２００５

上記の従来技術のようなホログラム記録、再生のシステムでは、参照光のホログラム記録媒体への入射角度に非常に高い精度が要求される。

ところが、ドライブのおかれる環境等によってホログラム記録媒体の傾きが変動し、参照光のホログラム記録媒体に対する入射角が変動してしまう。

このような場合に、記録時に干渉縞のコントラスト低下を引き起こす、又は再生光の回折効率が劣化するということがあった。

本発明は、上記の点を鑑みてなされたものであり、媒体の傾きが発生した場合においても、安定な記録再生を実現するホログラフィック記録再生装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、光源からの光束をスプリッタによって二つの光束に分岐し、該分岐された光束の一方を参照光とし他方を信号光として、情報記録媒体に導き干渉させることで該情報記録媒体に情報を記録し、前記情報記録媒体に前記参照光を照射し、前記参照光に照射によって前記情報記録媒体から出射した光を撮像素子によって受光し、該受光した光に基づいて情報を再生する光情報記録再生装置において、前記情報記録媒体の傾きを検出する傾きセンサと、該傾きセンサの出力に基づいて、前記情報記録媒体の傾き情報を得、ディスク傾き信号を得るディスク傾き検出回路と、前記参照光の情報記録媒体への入射角度を調整する角度可変ミラーと、該角度可変ミラーの角度を検出するミラー角度検出回路と、該ミラー角度検出回路と前記ディスク傾き検出回路との出力に基づいて、角度誤差を検出する角度誤差検出回路と、該角度誤差検出回路の出力に基づいて前記角度可変ミラーを駆動するミラー駆動回路と、を有することを特徴とする。

また、本発明は、光源からの光束をスプリッタによって二つの光束に分岐し、該分岐された光束の一方を参照光とし他方を信号光として、情報記録媒体に導き干渉させることで該情報記録媒体に情報を記録し、前記情報記録媒体に前記参照光を照射し、前記参照光に照射によって前記情報記録媒体から出射した光を撮像素子によって受光し、該受光した光に基づいて情報を再生する光情報記録再生装置において、前記情報記録媒体の表面から反射した参照光を受光する分割受光素子と、該分割受光素子の受光に基づいて前記情報記録媒体の傾きを検出するディスク傾き検出回路と、該ディスク傾き検出回路の出力に基づいて、角度誤差を検出する角度誤差検出回路と、前記参照光の情報記録媒体への入射角度を調整する角度可変ミラーと、該角度可変ミラーのホームポジションを検出するホームポジション検出回路と、前記角度誤差検出回路の出力に基づいて、前記角度可変ミラーを駆動するミラー駆動回路と、を有することを特徴とする。

また、本発明は、光源からの光束をスプリッタによって二つの光束に分岐し、該分岐された光束の一方を参照光とし他方を信号光として、情報記録媒体に導き干渉させることで該情報記録媒体に情報を記録し、前記情報記録媒体に前記参照光を照射し、前記参照光に照射によって前記情報記録媒体から出射した光を撮像素子によって受光し、該受光した光に基づいて情報を再生する光情報記録再生装置において、前記情報記録媒体の表面から反射した参照光を受光する第１の分割受光素子と、前記情報記録媒体を透過した参照光を受光する第２の分割受光素子と、前記第１の分割受光素子の受光に基づいて前記情報記録媒体の傾きを検出するディスク傾き検出回路と、前記第２の分割受光素子の受光に基づいて、前記参照光が前記情報記録媒体に入射する角度を検出する入射角検出回路と、前記ディスク傾き検出回路と前記入射角検出回路との出力に基づいて、角度誤差を検出する角度誤差検出回路と、前記参照光の情報記録媒体への入射角度を調整する角度可変ミラーと、前記角度誤差検出回路の出力に基づいて、前記角度可変ミラーを駆動するミラー駆動回路と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、記録媒体の傾き検出し、参照光のホログラフィック記録媒体に対する入射角度を制御できるようにしたので、安定な記録再生動作が可能となった。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の実施の形態を説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明に係る光情報記録再生装置の第１の実施形態としてのホログラフィック記録再生装置の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、１はレーザ光源、２は可変ＮＤフィルタ、３は半波長板、４はビームスプリッタ、５は角度可変ミラー、６はリレーレンズ、７は情報記録媒体としてのホログラム記録媒体、８はミラー、９は空間光変調素子である。また、１０はフーリエ変換レンズ、１１はシャッター、１２はフーリエ変換レンズ、１３は撮像素子、１４は光学式傾きセンサである。本実施の形態の光情報記録再生装置はこれらを有している。

記録時、レーザ光源１から出射されたレーザ光は、可変ＮＤフィルター２により強度が調整され、半波長板３を経て、ビームスプリッタ４により一方を信号光１００に、他方を参照光２００に分岐される。

ビームスプリッタ４により反射された参照光２００は、角度可変ミラー５に入射される。

角度可変ミラー５の角度に応じて向きを変えられた参照光２００は、リレーレンズ６を通り、略平行光でホログラム記録媒体７に入射される。

他方、ビームスプリッタ４を透過した信号光１００は、ミラー８によって反射され、空間変調素子９に入射する。

空間変調素子９によりデータページパターンに空間変調された信号光１００は、フーリエ変換レンズ１０によりホログラム記録媒体７に集光される。

各々導かれた信号光１００と参照光２００はホログラム記録媒体７で干渉し、その干渉縞がホログラム記録媒体７に記録される。

また、角度可変ミラー５の角度を変えることにより、参照光２００のホログラム記録媒体７への入射角を変え、角度多重で記録することができる。

再生時は、シャッター１１により信号光が遮断され、参照光のみがホログラム記録媒体７に照射される。

発生した再生光は、フーリエ変換レンズ１２を通り、撮像素子１３によってデータページパターンが検出される。

また、角度可変ミラー５により、参照光２００のホログラム記録媒体７への入射角が変えられ、多重化された記録データが順次再生される。

ここで、本実施形態においては、ホログラム記録媒体７の傾きを検出するため、光学式傾きセンサ１４がホログラム記録媒体７の下部に設置されている。

図２は、傾き検出用の光学式傾きセンサ１４の構成を示す側面図である。

光学式傾きセンサ１４は、周知のようにＬＥＤ１５と二つのフォトダイオード１６ａ、１６ｂからなっており、ホログラム記録媒体７の角度に応じた出力を得られる。

ＬＥＤ１５からの出射光はホログラム記録媒体７に対してほぼ垂直に入射する。

ホログラム記録媒体７の表面からの反射光は、ＬＥＤ１５発光部に対しホログラム記録媒体７の半径方向に対称に配置された二つのフォトダイオード１６ａ、１６ｂの受光面によって検出される。

検出された反射光の受光量に基づく電気信号が生成され、この電気信号が、ディスク傾き検出回路２４に送られる。この二つの電気信号の差分を得ることにより、ディスク傾き信号を得る。

ディスク傾き信号は、角度誤差検出回路２３に送られる。

角度可変ミラー５は（図示しない）角度検出器を備えており、ミラー角度検出回路２１により、ミラー角度信号が出力される。

ミラー角度信号は、角度誤差検出回路２３に送られ、上記したディスク傾き信号との差動出力が角度誤差信号としてミラー駆動回路２２に送られる。

角度可変ミラー５はミラー駆動回路２２によって回転し、ホログラム記録媒体７の傾きを補正するように、参照光２００の入射角を制御する。

角度多重記録・再生をする場合は、制御角度に所定のオフセットを入れ、参照光の入射角を変更する。

以上のように、本実施形態においては、参照光のホログラフィック記録媒体に対する入射角度を一定に保つことが可能となるため、ディスク傾きが変動しても、安定に記録・再生信号を得ることができる。

［第２の実施形態］
図３は、本発明に係る光情報記録再生装置の第２の実施形態としてのホログラフィック記録再生装置の構成を示すブロック図である。

信号光１００と参照光２００をホログラム記録媒体７に照射する光学系の構成は第１の実施形態と同様なので、説明は省略する。傾き検出を行う光学系の構成のみ異なるので、以下に詳述する。

ホログラフィック記録媒体７の表面から反射した参照光２００は、集光レンズ１７を通り、分割受光素子１８によって受光される。

分割受光素子１８は、図４に示すように、記録媒体７の半径方向に対し、垂直な方向に二等分されている。

角度可変ミラー５は、ホームポジション検出回路２５を備えており、ホームポジション復帰を行うことにより、参照光２００を所定の基準方向に偏向させることができる。

分割受光素子１８の受光面ａ、ｂからの出力をＡ、Ｂとすると、各出力信号はディスク傾き検出回路２４に送られ、以下の演算によってディスク傾き信号ＴＩＬＴが出力される。

ディスク傾き信号ＴＩＬＴ＝(Ａ−Ｂ)／（Ａ＋Ｂ）
分割受光素子１８は、傾きの無い媒体を搭載し、角度可変ミラー５がホームポジション復帰したときのディスク傾き信号ＴＩＬＴが０となるように調整固定されている。このときの光束入射の様子を図５に示す。

次に、ホログラフィック記録媒体７に傾きが生じた場合の補正動作について説明する。

ホログラフィック記録媒体７にαの大きさの傾きが生じたとき、ディスク傾き信号ＴＩＬＴ≠０となる。例えばディスク傾き信号ＴＩＬＴ＝Ｘとなる。このときの光束入射の様子を図６に示す。

ディスク傾き信号ＴＩＬＴは後段の角度誤差検出回路２３に送られ、そのまま入射角エラーＩＡＥとしてミラー駆動回路２２に出力される。

ミラー駆動回路２２は、入射角エラーＩＡＥ出力がＸ／２となるように角度可変ミラー５を駆動する。このときの光束入射の様子を図７に示す。

そして、そのときの入射角エラーＩＡＥ＝Ｘ／２を新たなホームポジションレベルに再設定し、情報の記録を行う。

次に、再びホログラフィック記録媒体７が傾き、入射角エラー信号の変化量ΔＩＡＥが再び所定値に達したら、新たなホームポジションレベルに対し変化量の半分だけ残るように角度可変ミラー５を駆動する。ΔＩＡＥの例としてはΔＩＡＥ＝Ｙであり、ＩＡＥの例としてはＩＡＥ＝Ｘ／２＋Ｙ／２がある。

そして、そのときの入射角エラーＩＡＥをさらに新たなホームポジションレベルに再設定する。その後の動作は上記の繰り返しである。

同様に再生時の光束入射の様子を図８に示す。角度可変ミラー５の制御は記録時と同様で、再生光３００を発生させる。

角度多重記録・再生をする場合は、入射角エラーＩＡＥの目標値に所定のオフセットを入れ、参照光の入射角を変更する。

本実施形態では、第１の実施形態の効果に加え、記録を行う位置で傾き検出を行うため、より高い精度での入射角制御が可能である。

［第３の実施形態］
図９は、本発明に係る光情報記録再生装置の第３の実施形態としてのホログラフィック記録再生装置の構成を示すブロック図である。

信号光１００と参照光２００をホログラム記録媒体７に照射する光学系の構成は第１の実施形態のものと同様なので、説明は省略する。傾き検出を行う光学系の構成のみ異なるので、以下に詳述する。

ホログラフィック記録媒体７の表面から反射した参照光２００は、集光レンズ１７を通り、第１の分割受光素子としての分割受光素子１８によって受光される。

分割受光素子１８は記録媒体の半径方向に対し、垂直な方向に二等分されている。

他方、ホログラフィク記録媒体７を透過した参照光２００は、集光レンズ１９を通り、第２の分割受光素子としての分割受光素子２０によって受光される。

分割受光素子１８、分割受光素子２０の受光面の様子を図１０に示す。

分割受光素子２０も同様に記録媒体の半径方向に対し、垂直な方向に二等分されている。

分割受光素子１８の受光面ａ、ｂからの出力をＡ、Ｂ分割受光素子２０の受光面ｃ、ｄからの出力をＣ、Ｄとして、ディスク傾き信号ＴＩＬＴと、入射角ＩＡは、以下の式で求められる。この演算はそれぞれディスク傾き検出回路２４と入射角検出回路２５によって行われる。

ディスク傾き信号ＴＩＬＴ＝(Ａ−Ｂ)／(Ａ＋Ｂ)
入射角信号ＩＡ＝(Ｃ−Ｄ)／(Ｃ＋Ｄ)
ディスク傾き検出回路２４と入射角検出回路２５の出力は、角度誤差検出回路２３に送られ以下の演算により、入射各エラーＩＡＥがミラー駆動回路２２に送られる。

入射角エラーＩＡＥ＝(Ａ−Ｂ)／(Ａ＋Ｂ)−(Ｃ−Ｄ)／(Ｃ＋Ｄ)
角度可変ミラー５の角度は、入射角エラーＩＡＥを一定値にするようにミラー駆動回路２２によりフィードバック制御される。

まず、記録・再生時の動作について説明する。

参照光２００のホログラム記録媒体７への入射角は、所定の角度θの状態で記録が行われる。ホログラム記録媒体７の傾きが基準状態にあるときの様子を図１１に示す。

次に、ホログラム記録媒体７の傾きが変動した場合について説明する。

図１２のように、記録媒体の傾きが参照光の記録媒体への入射角が大になる方向（θ´＝θ+α）に変化した場合、ホログラム記録媒体７から分割受光素子１８へ入射する光線角度変化は２αとなる。

このとき、Ａ＜Ｂ、Ｃ＝Ｄとなるため、ＩＡＥ≠０となる。

すると、角度可変ミラー５は、図１３のようにＣ＜Ｄになるように参照光２００の角度をαだけ変化させ、ＩＡＥ＝０となる位置で停止する。

ここで、ホログラム記録媒体７から分割受光素子１８へ入射する光線角度変化はαとなり、同時にホログラム記録媒体７を透過し、分割受光素子２０へ入射する光線角度変化もαとなる。

このとき、参照光２００の記録媒体への入射角は、元の角度θに保たれる。

再生時は、図１４に示すように、記録時と同様、入射角エラーＩＡＥを一定とするように制御を行い、信号光の再生を行う。

角度多重記録・再生をする場合は、入射角エラーＩＡＥの目標値に所定のオフセットを入れ、参照光２００の入射角を変更する。

本実施形態では、第２の実施形態の効果に加え、ホームポジションに復帰する必要がなく、なおかつ参照光を照射する光学系の光軸傾きについても補正することが可能である。よって、振動や経時変化があった場合でも、安定に記録・再生信号を得ることができる。

本発明は、情報を示す信号光と参照光を干渉させ、その干渉縞によって情報を記録するホログラフィック記録再生装置に関する。

本発明に係る光情報記録再生装置の第１の実施形態としてのホログラフィック記録再生装置の構成を示すブロック図である。 傾き検出用の光学式傾きセンサ１４の構成を示す側面図である。 本発明に係る光情報記録再生装置の第２の実施形態としてのホログラフィック記録再生装置の構成を示すブロック図である。 分割センサ１５の受光面を示す平面図である。 本発明の第２の実施形態における記録時の入射角検出系の構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態における記録時の入射角検出系の構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態における記録時の入射角検出系の構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態における再生時の入射角検出系の構成を示す図である。 本発明に係る光情報記録再生装置の第３の実施形態としてのホログラフィック記録再生装置の構成を示すブロック図である。 分割センサ１７の受光面を示す平面図である。 本発明の第３の実施形態における記録時の入射角検出系の構成を示す図である。 本発明の第３の実施形態における記録時の入射角検出系の構成を示す図である。 本発明の第３の実施形態における記録時の入射角検出系の構成を示す図である。 本発明の第３の実施形態における再生時の入射角検出系の構成を示す図である。 従来例を示す図である。

符号の説明

１ レーザ光源
２ 可変ＮＤフィルタ
３ 半波長板
４ ビームスプリッタ
５ 角度可変ミラー
６ リレーレンズ
７ ホログラム記録媒体
８ ミラー
９ 空間光変調素子
１０ フーリエ変換レンズ
１１ シャッター
１２ フーリエ変換レンズ
１３ 撮像素子
１４ 光学式傾きセンサ
１７ 集光レンズ
１８ 分割センサ
１９ 集光レンズ
２０ 分割センサ
２１ ミラー角度検出回路
２２ ミラー駆動回路
２３ 角度誤差検出回路
２４ ディスク傾き検出回路
２５ ホームポジション検出回路
２６ 入射角検出回路

Claims (6)

1. 光源からの光束をスプリッタによって二つの光束に分岐し、該分岐された光束の一方を参照光とし他方を信号光として、情報記録媒体に導き干渉させることで該情報記録媒体に情報を記録し、
   前記情報記録媒体に前記参照光を照射し、前記参照光に照射によって前記情報記録媒体から出射した光を撮像素子によって受光し、該受光した光に基づいて情報を再生する光情報記録再生装置において、
   前記情報記録媒体の傾きを検出する傾きセンサと、
   該傾きセンサの出力に基づいて、前記情報記録媒体の傾き情報を得、ディスク傾き信号を得るディスク傾き検出回路と、
   前記参照光の情報記録媒体への入射角度を調整する角度可変ミラーと、
   該角度可変ミラーの角度を検出するミラー角度検出回路と、
   該ミラー角度検出回路と前記ディスク傾き検出回路との出力に基づいて、角度誤差を検出する角度誤差検出回路と、
   該角度誤差検出回路の出力に基づいて前記角度可変ミラーを駆動するミラー駆動回路と、を有することを特徴とする光情報記録再生装置。
2. 前記傾きセンサは、前記情報記録媒体に出射するための光源と、
   前記光源から出射され、前記情報記録媒体から反射された光を受光するフォトダイオードと、を有し、
   前記傾きは、該フォトダイオードの受光量に基づいて検出されることを特徴とする請求項１記載の光情報記録再生装置。
3. 前記フォトダイオードは二つであることを特徴とする請求項２記載の光情報記録再生装置。
4. 光源からの光束をスプリッタによって二つの光束に分岐し、該分岐された光束の一方を参照光とし他方を信号光として、情報記録媒体に導き干渉させることで該情報記録媒体に情報を記録し、
   前記情報記録媒体に前記参照光を照射し、前記参照光に照射によって前記情報記録媒体から出射した光を撮像素子によって受光し、該受光した光に基づいて情報を再生する光情報記録再生装置において、
   前記情報記録媒体の表面から反射した参照光を受光する分割受光素子と、
   該分割受光素子の受光に基づいて前記情報記録媒体の傾きを検出するディスク傾き検出回路と、
   該ディスク傾き検出回路の出力に基づいて、角度誤差を検出する角度誤差検出回路と、
   前記参照光の情報記録媒体への入射角度を調整する角度可変ミラーと、
   該角度可変ミラーのホームポジションを検出するホームポジション検出回路と、
   前記角度誤差検出回路の出力に基づいて、前記角度可変ミラーを駆動するミラー駆動回路と、を有することを特徴とする光情報記録再生装置。
5. 前記情報記録媒体の傾きに基づいて前記角度可変ミラーのホームポジションを変更することを特徴とする請求項４記載の光情報記録再生装置。
6. 光源からの光束をスプリッタによって二つの光束に分岐し、該分岐された光束の一方を参照光とし他方を信号光として、情報記録媒体に導き干渉させることで該情報記録媒体に情報を記録し、
   前記情報記録媒体に前記参照光を照射し、前記参照光に照射によって前記情報記録媒体から出射した光を撮像素子によって受光し、該受光した光に基づいて情報を再生する光情報記録再生装置において、
   前記情報記録媒体の表面から反射した参照光を受光する第１の分割受光素子と、
   前記情報記録媒体を透過した参照光を受光する第２の分割受光素子と、
   前記第１の分割受光素子の受光に基づいて前記情報記録媒体の傾きを検出するディスク傾き検出回路と、
   前記第２の分割受光素子の受光に基づいて、前記参照光が前記情報記録媒体に入射する角度を検出する入射角検出回路と、
   前記ディスク傾き検出回路と前記入射角検出回路との出力に基づいて、角度誤差を検出する角度誤差検出回路と、
   前記参照光の情報記録媒体への入射角度を調整する角度可変ミラーと、
   前記角度誤差検出回路の出力に基づいて、前記角度可変ミラーを駆動するミラー駆動回路と、を有することを特徴とする光情報記録再生装置。

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