JP4680225B2 - 光情報処理装置及び光情報処理方法 - Google Patents

Description

本発明は光情報処理装置及び光情報処理方法に関するものであり、より詳しくは、光情報の再生時再生されるトラックに隣接したトラックを用いる参照光のトラッキングエラー検出及び記録媒体のサーボエラー検出を遂行し、それに伴う制御を可能にした光情報処理装置及び光情報処理方法に関するものである。

最近、急速に成長している情報通信産業とマルチメディア産業は、既存のテキストデータだけでなく、高容量のイメージ及び動映像のコンテンツのために大容量の格納装置を必要としている。これによって高容量の格納容量を有し且つ高速に情報に接近できるホログラフィ（ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ）を用いた光情報処理装置が注目をあびている。

ホログラフィを用いた光情報処理装置は、イメージ情報の記録及び再生の原理上ページ指向的なメモリ（ｐａｇｅ―ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｍｅｍｏｒｙ）であって、並列信号処理方式の入出力方式を用い、ビット単位方式のＣＤやＤＶＤに比べて根本的にデータ伝送率を高速化できる。また、イメージ情報を記録媒体の同一場所に重畳（オーバーラップ）記録する多重化技法を介して格納密度を飛躍的に向上させることができる。

一般的なホログラフィを用いた光情報処理装置は、ディスク形態の光情報記録媒体を用いる。光情報記録媒体のトラックに沿って光ピックアップが移動しつつ、各トラックに含まれた記録領域にデータを記録したり、記録領域からデータを再生する。

ホログラフィを用いた光情報処理装置の信頼性を高めるためにはデータ再生時エラー率であるＢＥＲ（ｂｉｔ ｅｒｒｏｒ ｒａｔｅ）を最小化することが必要である。

ＢＥＲを最小化するためには参照光がデータの記録されたトラックの中心に沿って正確なトラッキングするようにさればならない。同時に参照光が入射される記録媒体の正確なアングルサーボが行われなければならない。

トラッキングエラー検出方法の一例は、米国公開特許２００５−００３０８７５号にホリマイ（Ｈ．Ｈｏｒｉｍａｉ）により「Ｏｐｔｉｃａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｒｅｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ａｐｐａｒａｔｕｓ」という名称で開示されている。ホリマイによればデータを再生するための光源と制御信号を得るための光源を分離して用いる。光情報記録媒体に予め記録されたピット（ｐｉｔ）に反射された光をフォトダイオードなどにより検出してトラッキングエラー（ｔｒａｃｋｉｎｇ ｅｒｒｏｒ）信号を獲得する。

アングルサーボエラーの検出方法の一例は、日本国オプトウェア社の出願にかかる米国公開特許２００５-００３０８７６「Ｏｐｔｉｃａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ａｐｐａｒａｔｕｓ ａｎｄ ｏｐｔｉｃａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｒｅｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ａｐｐａｒａｔｕｓ」に開示されている。上記米国公開特許の場合はアングルサーボ制御のために別途のレーザ光源を用いる。

光情報の再生時にはトラッキングエラーとアングルサーボエラーを正確に検出する方法が必要である。

光情報記録媒体から再生されたり反射されたりした光で検出される光量を介して獲得されるトラッキングエラー信号は記録領域における回折効率や周辺影響によって敏感度（ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ）が変わることがある。

さらに、トラッキングエラー信号が原点（トラック誤差がない場合）に対する対称性が保障されないと、トラッキングエラーを判別するために複雑な演算とキャリブレイション手順が要求される。

また、アングルサーボ制御のために別途のレーザ光源を用いるため、サーボ制御のための光学系と装置の構成が複雑になり、また波長が異なるサーボ制御用光源を用いるため、光情報記録媒体の構成も複雑になる。

従って、より簡単な構造で正確なトラッキングエラーの検出とアングルサーボを検出し、検出される情報によってトラッキング制御及びアングルサーボ制御をできる装置及び方法が必要である。
米国特開第２００５−００３０８７５号 米国特開第２００５−００３０８７６号

本発明が解決しようとする技術的課題は、周辺トラックから再生される再生光を用いたトラッキングエラーを検出及び制御できる光情報処理装置及び光情報処理方法を提供することにある。

本発明が解決しようとする他の技術的課題は、周辺トラックから再生される再生光を用いたアングルサーボエラーを検出及び制御できる光情報処理装置及び光情報処理方法を提供することにある。

本発明の一様態による光情報処理方法によれば、トラック方向に互いに隣接する複数の記録領域を有する光情報記録媒体の特定記録領域と上記特定記録領域に隣接する第１、２記録領域を含むように参照光を入射し、上記参照光により上記特定記録領域で再生される再生光と、第１、２記録領域で再生される第１、２周辺光を分離し、分離される上記第１、２周辺光の光強度を検出し、検出される第１、２周辺光の強度を比較して上記光情報再生エラーを感知することを特徴とする。

本発明の他の様態による光情報処理方法によれば、トラック方向に互いに隣接する複数の記録領域を有する光情報記録媒体の特定記録領域と上記特定記録領域に隣接する第１、２記録領域を含むように参照光を入射し、上記参照光により上記特定記録領域で再生される再生光と第１、２記録領域で再生される第１、２周辺光を分離し、分離される上記第１、２周辺光の光強度を検出し、検出される第１、２周辺光の強度を比較してトラッキングエラーを感知することを特徴とする。

本発明のもう一つの様態による光情報処理方法によれば、光情報記録媒体の第１トラックによる第１周辺光と、上記光情報記録媒体の第２トラックによる第２周辺光を検出し、上記第１周辺光の光強度エラーと上記第２周辺光の光強度エラーの和を、上記第１周辺光の光強度と上記第２周辺光の光強度の和で除した値をトラッキングエラーとして検出することを特徴とする。

本発明のもう一つの様態による光情報処理方法によれば、トラック方向に互いに隣接する複数の記録領域を有する光情報記録媒体の特定記録領域と上記特定記録領域に隣接する第１、２記録領域を含むように参照光を入射し、上記参照光により上記特定記録領域で再生される再生光と、第１、２記録領域で再生される第１、２周辺光を分離し、分離される上記第１、２周辺光の光強度を検出し、検出される第１、２周辺光の光強度を比較してアングルサーボエラーを感知することを特徴とする。

本発明の一様態による光情報処理装置によれば、光を放出する光源、上記光を参照光と信号光とに分離する偏光光分割器と、トラック方向に互いに隣接する複数の記録領域を有する光情報記録媒体の特定記録領域と上記特定記録領域に隣接する第１、２記録領域を含むように上記参照光を照射する光学系と、上記参照光により上記特定記録領域で再生される再生光と、上記第１、２記録領域で再生される第１、２周辺光を分離する周辺光分離器と、上記再生光から上記光情報を検出する光情報検出器と、上記第１、２記録領域で再生される第１、２周辺光を検出する光検出器と、上記第１、２光検出器で検出された光強度値を入力されて上記光情報再生エラーを感知する信号処理部とを備える。

詳述したとおり、本発明によれば、周辺トラックから再生される再生光を用いたトラッキングエラーを検出及び制御できるという効果がある。
また、詳述したとおり、本発明によれば、周辺トラックから再生される再生光を用いたアングルサーボエラーを検出及び制御できるという効果がある。

以下、添付した図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。明細書全体にわたって同じ参照番号は同じ構成要素を示す。

図１を参照すれば、光情報処理装置（１００）は、光学系（１１０）、周辺光分離器（１５０）、光情報検出器（１６０）、光検出器（１７０）及び信号処理部（１８０）を含む。

光学系（１１０）は、光源（１１２）と多重化器（１１４）を含む。光源（１１０）で発生した参照光は、多重化器（１１４）を経て光情報記録媒体（２００）に入射される。多重化器（１１４）は参照光が光情報記録媒体（２００）に入射される角度を調節し、角度多重化を具現する。多重化器（１１４）はガルバノミラーのような回転ミラーであることが望ましい。

光情報記録媒体（２００）は、光情報が記録された（又は記録される）記録領域を含む。記録領域に参照光が入射されれば、記録領域に形成された干渉パターンに参照光が回折されて再生光が発生する。光情報記録媒体（２００）はディスク形態で、同心円形態で配置された複数のトラックを含む。それぞれのトラックは複数の記録領域を含む。

図３を参照すれば、光情報記録媒体（２００）の中心部から外側にＬ２トラック、Ｌトラック、現在トラック、Ｒトラック、Ｒ２トラックが順次配置される。

現在トラックは現在データを再生する記録領域（Ｒｃ）を含むトラックをいい、現在のトラッキングエラー検出を介して正確な位置を追従するトラックである。現在トラックは光情報記録媒体（２００）のトラックのうちいずれに該当してもよい。

現在トラックを中心に左右に周辺トラックが位置する。現在トラックの左側にＬトラック（第１周辺トラック）、Ｌ２トラックが順次配置され、右側にＲトラック（第２周辺トラック）、Ｒ２トラックが順次配置される。ここで左側は現在トラックの一側で、右側は現在トラックの他側をいい、必ず図示された方向に限定されるものではない。

それぞれのトラックにはそれぞれの記録領域（Ｒｃ、ＲＬ、ＲＬ２、ＲＲ、ＲＲ２）が形成される。図３には一つの記録領域（Ｒｃ、ＲＬ、ＲＬ２、ＲＲ、ＲＲ２）を示しているが、それぞれのトラックに沿って記録領域（Ｒｃ、ＲＬ、ＲＬ２、ＲＲ、ＲＲ２）は複数個形成される。記録領域（Ｒｃ、ＲＬ、ＲＬ２、ＲＲ、ＲＲ２）には参照光と情報光とによる干渉パターンが記録される。参照光が記録領域（Ｒｃ、ＲＬ、ＲＬ２、ＲＲ、ＲＲ２）に照射されれば、参照光が上記干渉パターンにより回折されて記録時に使われた情報光と同じ再生光が発生する。

元来のデータを再生するためには、現在トラックの記録領域（Ｒ_ｃ）にだけ参照光が照射されればいいが、本発明では参照光が現在トラックだけでなくその周辺トラックまで含むように照射される。すなわち、参照光は現在トラックとその周辺トラックであるＬトラック、Ｒトラックにわたって入射され、現在トラックの記録領域（Ｒ_ｃ）だけでなくＬトラックの記録領域（Ｒ_Ｌ）、Ｒトラックの記録領域（Ｒ_Ｒ）に一度に照射される。

ただし、参照光はＬトラックの記録領域（Ｒ_Ｌ）やＲトラックの記録領域（Ｒ_Ｒ）を必ず含んで照射される必要はなく、現在トラックの記録領域（Ｒ_ｃ）より広く周辺トラックにわたって入射されればよい。一実施形態では、参照光はＬトラックの一部やＲトラックの一部にわたって照射される。他の実施形態で、参照光はＬトラックに加えてその外側のＬ２トラックや、Ｒトラックに加えてその外側のＲ２トラックにわたって入射される。

参照光が現在トラックの記録領域（Ｒ_ｃ）より広く照射されることによって、参照光により再生される再生光は、現在トラックの記録領域（Ｒ_ｃ）による再生光だけでなく、周辺トラックによる再生光を含む。すなわち、参照光がＬトラックとＲトラックにわたって入射されれば、再生光は現在トラックの記録領域（Ｒ_ｃ）による再生光、Ｌトラックの記録領域（Ｒ_Ｌ）やＲトラックの記録領域（Ｒ_Ｒ）による再生光を含む。以下では、再生光のうち現在トラックの記録領域（Ｒ_ｃ）による再生光を主再生光といい、主再生光を除外した周辺トラックの記録領域による再生光を周辺光という。

また、現在トラックの記録領域（Ｒ_ｃ）と、Ｌトラックの記録領域（Ｒ_Ｌ）と、Ｒトラックの記録領域（Ｒ_Ｒ）がトラック方向に直交する方向の直線上に配置される状態を図示したが、これは説明の便宜のために例示されたものであり、現在トラック、Ｌトラック、Ｒトラックに位置というそれぞれの記録領域（Ｒ_ｃ、Ｒ_Ｌ、Ｒ_Ｒ）は直線上に配置されないこともある（図１９参照）。

また、図１を参照すれば、参照光により再生された再生光は、第１レンズ（１２２）をすぎて偏光光分離器（１２４）に入射される。偏光光分離器（１２４）は、Ｐ偏光を通過させ、Ｓ偏光を反射する。ここでＰ偏光とＳ偏光は互いに垂直した偏光状態をいい、空間における絶対的な偏光状態を意味することではない。

再生光がＰ偏光を有すると、偏光光分離器（１２４）を介して波長板（ｑｕａｒｔｅｒ ｗａｖｅ ｐｌａｔｅ、１２６）を経て円偏光に変換される。次いで、再生光は第２レンズ（１２８）により集光されて周辺光分離器（１５０）に向かう。

周辺光分離器（１５０）には開口部（ａｐｅｒｔｕｒｅ、１５５）が形成され、再生光のうち現在トラックの記録領域（Ｒ_ｃ）による主再生光だけを通過させる。周辺光分離器（１５０）は一種のナイキストフィルタ（Ｎｙｑｕｉｓｔ ｆｉｌｔｅｒ）である。

開口部（１５５）を通過した主再生光は第３レンズ（１６５）を経て光情報検出器（１６０）により検出される。光情報検出器（１６０）はＣＣＤやＣＭＯＳのようなピクセルアレイで構成され、主再生光に含まれた光情報を検出する。これに伴い光情報検出器（１６０）は現在トラックの記録領域（Ｒ_ｃ）に対応するデータページを検出する。

一方、再生光が周辺光分離器（１５０）に入射される面のうち開口部（１５５）を除外した面には再生光を反射させる反射面（１５６）が形成される。トラッキングエラーがない場合、主再生光だけが開口部（１５５）を通過し、周辺光は反射面（１５６）により反射される。開口部（１５５）を通過していない再生光は反射面（１５６）により反射され、再び第２レンズ（１２８）に入射される。

反射された再生光は第２レンズ（１２８）を経て、波長板（１２８）を経つつ円偏光からＳ偏光に変換される。これに伴いＳ偏光された再生光は偏光光分離器（１２４）で反射されて第４レンズ（１２９）側に向かう。第４レンズ（１２９）を経た再生光は光検出器（１７０）に入射される。

光検出器（１７０）は再生光の光強度を検出する。光検出器（１７０）はフォトダイオードやフォトダイオードアレイで構成されてもよい。信号処理部（１８０）は光検出器（１７０）を介して得られた再生光の光強度を入力されてトラッキングエラーを検出する。

信号処理部（１８０）は、図２に図示したとおり、光情報の再生時周辺光の光量を読取ってトラッキングエラー及びアングルサーボエラーを感知するためのものであり、光検出器（１７０）で検出される光量を検出するパワーメータ（１８１）と、パワーメータ（１８１）で検出される信号を調節するアンチエイリアシングフィルタ（１８２）と、調節された信号を読取って多重化器（１１４）及びサーボ制御器（１９０）の制御のための信号を発生させるデジタル信号処理器（ｄｉｇｉｔａｌｓｉｇｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ：ＤＳＰ）（１８３）を備える。

デジタル信号処理器（１８３）は、パワーメータ（１８１）で検出される信号を変換させるＡＤコンバータ（１８４）と、ＡＤコンバータ（１８４）により変化された信号で不必要な信号を除去するローパスフィルタ（１８５）と、ＡＤコンバータ（１８４）により変化された信号を分析してトラッキングエラー及びアングルサーボエラー状態を算出するエラー算出器（１８６）と、算出される参照光のサーボ状態によって多重化器（１１４）を制御するコントローラ（１８７）を備える。

図４を参照すれば、第４レンズ（１２９）を経た再生光はスポット形態で光検出器（１７０）により検出される。ここで、Ｓ_Ｌ２スポットはＬ２トラックの記録領域（Ｒ_Ｌ２）に対する再生光によるスポットであり、Ｓ_ＬスポットはＬトラックの記録領域（Ｒ_Ｌ）に対する再生光によるスポットであり、Ｓ_Ｃスポットは現在トラックの記録領域（Ｒ_Ｃ）に対する再生光によるスポットであり、Ｓ_ＲスポットはＲトラックの記録領域（Ｒ_Ｒ）に対する再生光によるスポットであり、Ｓ_Ｒ２スポットはＲ２トラックの記録領域（Ｒ_Ｒ２）に対する再生光によるスポットである。

光検出器（１７０）は第１光検出器（１７２）と第２光検出器（１７４）に分離され、第１光検出器（１７２）はＳ_Ｌスポットを検出し、第２光検出器（１７４）はＳ_Ｒスポットを検出する。

第１光検出器（１７２）は２分割された２つのフォトダイオード（Ａ、Ｂ）を含む。第１光検出器（１７２）は光情報記録媒体（２００）の回転方向（又はトラック方向）に分割される。フォトダイオードＡにより検出された光強度（Ｐ_Ａ）とフォトダイオードＢにより検出された光強度（Ｐ_Ｂ）による光強度エラーを介してＳ_Ｌスポットの位置誤差が分かる。すなわち、トラッキングエラーがない場合、光強度エラーをＰ_Ａ−Ｐ_Ｂ＝０とすれば、光強度エラーＰ_Ａ−Ｐ_Ｂの値と符号を介してＳ_Ｌスポットの位置誤差が分かる。

第２光検出器（１７４）は２分割された２つのフォトダイオード（Ｃ、Ｄ）を含む。フォトダイオードＣにより検出された光強度（Ｐ_Ｃ）とフォトダイオードＤにより検出された光強度（Ｐ_Ｄ）を検出すればＳ_Ｒスポットの位置誤差が分かる。

光検出器（１７０）は第１及び第２光検出器（１７２、１７４）で構成したが、これは制限でなく、一つの光検出器で構成できる。また、光検出器（１７０）はフォトダイオードだけでなく光強度を検出するその他の光検出素子を用いても構成できる。

以下、トラッキングエラーの検出を詳細に説明する。
光検出器（１７０）を介して検出された再生光の光強度を用い、信号処理部（１８０）は次の[数１]のようにトラッキングエラー（ＴＥ）を求める。

本発明ではトラッキングエラーを周辺光による光強度の差異を用いて算出する。周辺光は互いに異なる２つのトラックによる再生光を含む。Ｌトラックによる周辺光の光強度のエラー（Ｐ_Ａ−Ｐ_Ｂ）と、Ｒトラックによる周辺光の光強度のエラー（Ｐ_Ｃ−Ｐ_Ｄ）の和をＬトラックによる周辺光の光強度（Ｐ_Ａ＋Ｐ_Ｂ）と、Ｒトラックによる周辺光の光強度（Ｐ_Ｃ＋Ｐ_Ｄ）の和で除して、トラッキングエラーを求める。

トラッキングエラーがない場合、Ｓ_Ｃスポットは開口部（１５５）を通過し、反射面（１５６）により反射されなくて光検出器（１７０）により検出されない。また、周辺光によるスポットのうちＳ_Ｌスポットだけ第１光検出器（１７２）を介して検出され、Ｓ_Ｒスポットだけ第２光検出器（１７４）を介して検出される。この場合、Ｐ_Ａ−Ｐ_Ｂ =０であり、Ｐ_Ｃ−Ｐ_Ｄ =０であるので、［数１］においてＴＥ＝０になる。

図５を参照すれば、トラッキングエラーが発生した場合、参照光は現在トラックの正確な地点に入射されない。従って、再生される再生光のうち主再生光が全部開口部（１５５）を通過することなく、一部が反射面（１５６）により反射される。また、トラッキングエラーによって、光検出器（１７０）により検出されるＳ_Ｌ２スポット、Ｓ_Ｌスポット、Ｓ_Ｃスポット、Ｓ_Ｒスポット、
Ｓ_Ｒ２スポットの位置が変わる。これに伴いＰ_Ａ−Ｐ_Ｂ≠０であり、Ｐ_Ｃ−Ｐ_Ｄ≠０であるので、［数１］においてＴＥ≠０になる。得られたＴＥ値を介して光ピックアップを移動させてトラッキングエラーを制御できる。

以下では、トラッキングエラーを求める［数１］について具体的に説明する。
トラッキングエラーを求める式に適合するためには原点に対して対称性が保障されなければならない。ここで原点はトラッキングエラーがない場合をいう。原点に対する対称性は現在トラックの左側又は右側にトラッキングエラーが発生しても、トラッキングエラーが同じ形態を有することをいう。原点に対する対称性が保障されないとトラッキングエラーの符号によって光ピックアップの移動量を別に判別しなければならないので、トラッキング制御が複雑になる。

また、トラッキングエラーを求める式で適合するためには再生光の効率に対して敏感度が小さくなければならない。又は光強度の偏差に対して強靭でなければならない。すなわち、ホログラフィを用いた光情報処理装置において、再生光は参照光と干渉パターンによる回折により発生するので、干渉パターンによって光検出器（１７０）により検出される再生光の効率が一定でない。仮に、再生光の効率によってトラッキングエラー値が変わるならば、再生光の効率によっていちいちトラッキングエラーを再び指定しなければならないので、トラッキング制御が複雑になる。

光検出器（１７０）により検出される各スポットの光強度の関数をｆ（ｘ）とする。ここで、Ｓ_Ｌ２スポットに対する光強度の関数はｆ_Ｌ２（ｘ）で、Ｓ_Ｌスポットに対する光強度の関数はｆ_Ｌ（ｘ）で、Ｓ_Ｃスポットに対する光強度の関数はｆ_Ｃ（ｘ）で、Ｓ_Ｒスポットに対する光強度の関数はｆ_Ｒ（ｘ）であり、Ｓ_Ｒ２スポットに対する光強度の関数はｆ_Ｒ２（ｘ）である。

各スポットに対する光強度の関数は再生光がフーリエ変換レンズである第４レンズ（１２９）を通過するので互いに同一であると仮定することができる。すなわち、ｆ（ｘ）＝ｆ_Ｌ２（ｘ）＝ｆ_Ｌ（ｘ）＝ｆ_Ｃ（ｘ）＝ｆ_Ｒ（ｘ）＝ｆ_Ｒ２（ｘ）である。また、フーリエ変換の特性上、光強度の関数はｆ（ｘ）＝ｆ（-ｘ）である関係が成立する偶関数（ｅｖｅｎ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）である。

図６を参照すれば、スポットがｘ０だけ移動してトラッキングエラーが発生した場合である。この場合、光強度の関数に対して次の[数２]のようで領域を指定する。
ここで、ｘ０は再生されたスポットの移動距離であり、ａはスポットの半径である。

ｘ０の符号によってスポットの移動方向が変わる。本実施形態ではｘ０の符号が陽（＋）ならば原点に対してスポットが右側に移動し、ｘ０の符号が陰（−）ならば原点に対してスポットが左側に移動したことにする。従って、図４及び図５に現れたスポットの移動はｘ０が負数（−）である場合である。
ｘ０の符号によって第１及び第２光検出器（１７２、１７４）のフォトダイオード（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）で検出される光強度を各スポットの効率（efficiency）と［数２］の領域に示すことができる。

ｘ０が正数である場合フォトダイオードＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに検出される光強度は[数３]のとおりである。
ここで、η_Ｌ２はＳ _Ｌ２スポットに対する効率、η_ＬはＳ_Ｌ２スポットに対する効率、η_ＣはＳ_Ｃスポットに対する効率、η_ＲはＳ_Ｒスポットに対する効率、η_Ｒ２はＳ_Ｒ２スポットに対する効率である。ここで上添字量（＋）はｘ０の符号を示す。

ｘ０が負数である場合、フォトダイオードＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄに検出される光強度は[数４]のとおりである。

仮に、光検出器（１７０）に検出されるスポットのうち参照光が大部分ＬトラックとＲトラックにわたってのみ照射されるならば、Ｓ_Ｌ２スポットとＳ_Ｒ２スポットはほとんど検出されない。従って、η_Ｌ２≒０、η_Ｒ２≒０に置くことができる。また、ＴＥ_１＝Ｐ_Ａ−Ｐ_Ｂ、ＴＥ_２＝Ｐ_Ｃ−Ｐ_Ｄとすれば[数３]と[数４]を次の[数５]のように示すことができる。

[数５]のトラッキングエラーはη_ｃＳ_１により対称性がない。
対称性を保障するために新しいトラッキングエラーＴＥ_３を次の[数６]のように定義する。

[数４]から[数６]のＴＥ_３を再び求めば次の[数７]のとおりである。
すなわち、ｘ０の符号に関係なくＴＥ_３はその絶対値が同じである。従って、トラッキングエラーの対称性が保障される。

以下では再生光の効率によるトラッキングエラーに対して説明する。
[数６]によるトラッキングエラー（ＴＥ_３）は光強度の偏差に対して強靭でない。すなわち、各スポットに対する効率η_Ｌ２、η_Ｌ、η_Ｒ、η_Ｒ２は次の[数８]のようにＳ_Ｃスポットに対する効率η_Ｃで示すことができる。
ここで、ｋ_Ｌ２、ｋ_Ｌ、ｋ_Ｒ、ｋ_Ｒ２は定数である。

これを[数７]に代入すると、次の[数９]のとおりである。
光強度の偏差が発生することは再生光の効率が変わって定数であるｋ_Ｌ２、ｋ_Ｌ、ｋ_Ｒ、ｋ_Ｒ２が変わることを意味する。即ち、ｋ_Ｌ＝ｋ_Ｌ＋Δｋ_Ｌ、ｋ_Ｒ＝ｋ_Ｒ＋Δｋ_Ｒになる。

これを[数９]に代入すると、次の[数１０]のとおりである。
ＴＥ_３'は原点に対して対称であるためである。ΔＴＥ_３はΔｋ_ＬＲにより左右されるので、ＴＥ_３'はたとえ原点に対して対称であるとしても再生光の効率によって値が変わる。

[数１]のトラッキングエラーＴＥに対し[数８]の関係を代入すると、[数１１]のとおりである。

この時、再生光の効率によるトラッキングエラーの誤差を注意深くみれば[数１２]のとおりである。

したがって次の[数１３]のように示すことができる。

よって、結果的に再生光の効率によるトラッキングエラーの誤差ΔＴＥは次の[数１４]のように示すことができる。
すなわち、ΔＴＥの上界（ｕｐｐｅｒ ｂｏｕｎｄ）は再生されるスポットの効率ηの偏差Δｋに独立的であるので、再生光の効率に敏感度が小さく、従って、光強度に偏差が発生してもトラッキングエラーにはほとんど影響を及ぼすことなく強靭である。

以下では、本発明によるトラッキングエラー検出に対する模擬実験結果を説明する。図７乃至９は光検出器（１７０）の各フォトダイオード（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）に検出される光強度を示す図面である。各スポットに対する効率は全て１である。すなわち、η_Ｌ２＝η_Ｌ＝η_Ｒ＝η_Ｒ２＝１である。

図７はトラッキングエラーがない場合であって、第１光検出器（１７２）の２つのフォトダイオード（Ａ、Ｂ）の光強度の差異がほとんどなく、第２光検出器（１７４）の２つのフォトダイオード（Ｃ、Ｄ）で検出される光強度の差異もほとんどない。

図８はｘ０が負数である場合を示す。スポットが左側に偏って検出される。この場合、主再生光によるＳ_Ｃスポットの一部がフォトダイオードＢに検出されている。

図９はｘ０が正数である場合を示す。スポットが右側に偏って検出される。この場合、主再生光によるＳ_Ｃスポットの一部がフォトダイオードＣに検出されている。

図１０乃至１２はトラッキングエラーを示すグラフである。図１０はＴＥ_１を、図１１は[数７]のＴＥ_３を、図１２は[数１]のＴＥを示す。

図１０乃至１２を参照すれば、ｘが変化するによってＴＥ_１は原点に対して左右に非対照であることに比べて、ＴＥ_３とTEという原点に対して対称である。

図１３乃至１５は効率を異にした場合、各トラッキングエラーを示すグラフである。この時、η_Ｌ２＝１、η_Ｌ＝０.４、η_Ｒ＝０.７、η_Ｒ２＝１とした。図１３はＴＥ_１を、図１４は[数７]のＴＥ_３を、図１５は[数１]のＴＥを示す。

図１３乃至１５を参照すれば、ｘが変化するによってＴＥ_１は原点に対して左右に非対照である。ＴＥ_３は原点に対して対称であるが、図１４と比較する時、効率が変わることで、その大きさに大きな差が発生する。これに反し、ＴＥは図１５と比較する時その大きさがほとんど変わらない。従って、再生光の効率に敏感でない。

図１６乃至１８という効率を異にした場合、各トラッキングエラーを示すグラフである。この時、η_Ｌ２＝１、η_Ｌ＝１.６、η_Ｒ＝０.８、η_Ｒ２＝１とした。図１６はＴＥ_１を、図１７は[数７]のＴＥ_３を、図１８は[数１]のＴＥを示す。

図１６乃至１８を参照すれば、図１３乃至１５の結果と同じようにＴＥは原点に対して対称であり、効率が変わっても大きい差が発生しない。

以下、アングルサーボエラーの検出を詳細に説明する。周辺光と、光検出器（１７０）の理想的な配置状態は、詳述した図２のように示すことができる。すなわち、記録媒体の各トラック（現在トラック、Ｌトラック、Ｒトラック）の各記録領域（Ｒ_Ｃ、Ｒ_Ｌ、Ｒ_Ｒ）に記録された光情報が最も理想的な状態で形成されたことを示す。

光検出器（１７０）を介して検出された周辺光の光強度を用い、信号処理部（１８０）は次の[数１５]のようにアングルサーボエラー（ＡＥ）を求める。

本発明でアングルサーボエラーは周辺光の光強度の差異を介して求める。周辺光は互いに異なる２つのトラックによる再生光を含む。Ｌトラックによる周辺光の光強度（Ｐ_Ａ＋Ｐ_Ｂ）と、Ｒトラックによる周辺光の光強度（Ｐ_Ｃ＋Ｐ_Ｄ）の差にＬトラックによる周辺光の光強度（Ｐ_Ａ＋Ｐ_Ｂ）と、Ｒトラックによる周辺光の光強度（Ｐ_Ａ＋Ｐ_Ｂ）の合を分けてアングルサーボエラーを求めることができる。

然しながら、実際記録媒体ではトラックに形成される記録領域（Ｒ_Ｃ、Ｒ_Ｌ、Ｒ_Ｒ）間の距離と、各トラックの直径等に差が発生する。従って、図１９乃至図２０に図示したとおり再生されるトラックの記録領域（Ｒ_Ｃ）と隣接したトラックの記録領域（Ｒ_Ｌ、Ｒ_Ｒ）が光検出器（１７０）で外れる状態で検出される。

図２１は図２０に示されたような状態で光検出器（１７０）の第１、２光検出器（１７２、１７４）で検出される周辺光の光量をグラフで示すのである。図示されたように第１、２光検出器（１７２、１７４）で検出される光量の最大値がトラックの状態によって所定の時間差をおいて発生することが分かる。これに参照光の正常なアングルサーボ状態でも第１、２光検出器（１７２、１７４）で検出される光量の差によるアングルサーボエラーが検出される。

従って、第１、２光検出器（１７２、１７４）で検出される各周辺光の光量をトラックの状態によって発生される時間差を勘案して参照光のアングルサーボエラーを算出すべきである。これによるアングルサーボエラーは下記の[数１６]により算出される。

Ｔは一つの記録領域が一つの光検出器（１７２又は１７４）を通る時間である。

一方、上記[数１６]のＴは、図２２に示されたようなグラフにより算出されることができる。このようなＴは各第１、２光検出器（１７２、１７４）により測定される光量の変化による＋方向に増加される勾配と、−方向に減少される勾配による時間の合で感知される光量のノイズなどを考慮して感知される値の平均に対して８５％〜９５％以内にする。

これに第１、２光検出器（１７２、１７４）により感知される周辺光の光量によって多重化器又は記録媒体のティルティング状態を補正する。

詳述した実施形態とは異なって、本発明は多様に変形して実施できる。例えば、参照光を一つの光源により発生させることなく２つ以上の光源を用いることができる、この場合、参照光は現在トラックの記録領域に他光源は周辺トラックの記録領域に入射させて再生光を発生させることができる。

図２３は本発明の他の実施形態による光情報記録再生装置を示す概略図である。図１の実施形態と同じ構成は同じ参照符号を付与する。

図２３を参照すれば、光情報記録再生装置（３００）は、光学系（３１０）、周辺光分離器（１５０）、光情報検出器（１６０）、光検出器（１７０）及び信号処理部（１８０）を含む。図１の実施形態で光学系（３１０）を除外した光情報の再生のための他の構成は同一であるので、以下、光学系（３１０）に対し説明し、他の構成に対する説明は省略する。

光学系（３１０）は、光源（３１２）、光分離器（３１３）、多重化器（３１４）及び空間光変調器（３１８）を含む。光源（３１２）で放出された光は、光分離器（３１３）を通りながら参照光と情報光に分離される。参照光は多重化器（３１４）により反射されて光情報記録媒体（１５０）に所定角度で入射される。

情報光は反射鏡（３１６）によって経路が変わって空間光変調器（３１８）に入射される。空間光変調器（１４０）は入力されたデータ情報を光学的に変調して２次元イメージ化されたデータページを生成し、上記データページを入射された情報光に投影させて光情報記録媒体（２００）に入射させる。参照光と情報光が同時に入射されれば、これによる干渉パターンが光情報記録媒体（２００）に記録される。

データを再生するためには情報光を閉じ、参照光だけを入射させれば上記干渉パターンによる再生光が発生される。

本発明の一実施形態による光情報処理装置を示す構成図である。 本発明の一実施形態による光情報処理装置の信号処理部を示す構成図である。 光情報記録媒体のトラックを示す例示図である。 トラッキングエラーの検出のために光検出器で検出される再生光を示す概略図である。 トラッキングエラーがある場合、光検出器を介して検出される再生光を示す概略図である。 図４のトラッキングエラーが発生した場合で光強度の関数を示すグラフである。 光検出器の各フォトダイオードに検出される光強度を示す図面である。 光検出器の各フォトダイオードに検出される光強度を示す図面である。 光検出器の各フォトダイオードに検出される光強度を示す図面である。 トラッキングエラーを示すグラフである。 トラッキングエラーを示すグラフである。 トラッキングエラーを示すグラフである。 効率を異にした場合、各トラッキングエラーを示すグラフである。 効率を異にした場合、各トラッキングエラーを示すグラフである。 効率を異にした場合、各トラッキングエラーを示すグラフである。 効率を異にした場合、各トラッキングエラーを示すグラフである。 効率を異にした場合、各トラッキングエラーを示すグラフである。 効率を異にした場合、各トラッキングエラーを示すグラフである。 光情報記録媒体のトラックを示す他の例示図である。 サーボエラーの検出のために光検出器で検出される再生光を示す概略図である。 サーボエラーの検出のために光検出器で検出される再生光を示すグラフである。 サーボエラーの検出時再生光の時間遅延を補償するためのグラフである。 本発明の他の実施形態による光情報記録再生装置を示す概略図である。

符号の説明

１００ 光情報再生装置
１１０ 光学系
１１２ 光源
１１４ 多重化器
１５０ 周辺光分離器
１６０ 光情報検出器
１７０ 光検出器
１８０ 信号処理部

Claims (9)

1. 角度多重ホログラムを用いた光情報処理方法であって、
   順次トラッキングされる方向に互いに隣接する複数の記録領域を有する光情報記録媒体の現在データが再生されるトラックを含む前記記録領域である特定記録領域と前記特定記録領域に隣接する第１及び第２記録領域とに対して１つの参照光を入射し、
   前記参照光により前記特定記録領域で再生される再生光と、前記第１及び第２記録領域で再生される第１及び第２周辺光を分離し、
   分離される前記第１及び第２周辺光の光強度を、面積が等しくかつ隣接して配置される第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードとを含む第１周辺光検出器、及び面積が等しくかつ隣接して配置される第３のフォトダイオードと第４のフォトダイオードとを含む第２周辺光検出器により検出し、
   前記第１のフォトダイオードにより検出された前記第１周辺光の光強度（Ｐ _Ａ ）、前記第２のフォトダイオードにより検出された前記第１周辺光の光強度（Ｐ _Ｂ ）、前記第３のフォトダイオードにより検出された前記第２周辺光の光強度（Ｐ _Ｃ ）、及び前記第４のフォトダイオードにより検出された前記第２周辺光の光強度（Ｐ _Ｄ ）を用いて、
   ［数１］
   
   
   
   によりトラッキングエラー（ＴＥ）を検出する
   ことを特徴とする光情報処理方法。
2. 前記第１記録領域は第１トラックであり、前記第２記録領域は第２トラックであることを特徴とする請求項１に記載の光情報処理方法。
3. 前記第１トラックと前記第２トラックとの間には一つのトラックが配置されることを特徴とする請求項２に記載の光情報処理方法。
4. さらに、
   ［数２］
   
   
   
   によりアングルサーボエラー（ＡＥ）を検出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光情報処理方法。
5. さらに、Ｐ _Ａ とＰ _Ｂ との和が最大となる前記第１周辺光の最大光強度（（Ｐ _Ａ ＋Ｐ _Ｂ ） _ｍａｘ ）及びＰ _Ｃ とＰ _Ｄ との和が最大となる前記第２周辺光の最大光強度（（Ｐ _Ｃ ＋Ｐ _Ｄ ） _ｍａｘ ）とを用いて、
   ［数３］
   
   
   
   によりアングルサーボエラー（ＡＥ）を検出する
   ことを特徴とする請求項１に記載の光情報処理方法。
6. 前記記録領域は、前記順次トラッキングされる方向に配置されたトラック上に連続的に形成され、一定の角度でオフセットされる多重化角度を有することを特徴とする請求項４または５のいずれかに記載の光情報処理方法。
7. 前記アングルサーボエラーは、前記参照光の入射角又は前記格納媒体のティルティング角度のうちいずれか一つであることを特徴とする請求項４記載の光情報処理方法。
8. 角度多重ホログラムを用いた光情報処理装置であって、
   光を放出する光源と、
   前記光を参照光と信号光とに分離する偏光光分割器と、
   トラック方向に互いに隣接する複数の記録領域を有する光情報記録媒体の特定記録領域と前記特定記録領域とに隣接する第１及び第２記録領域を含むように１つの前記参照光を照射する光学系と、
   前記参照光により前記特定記録領域で再生される再生光と、前記第１及び第２記録領域で再生される第１及び第２周辺光を分離する周辺光分離器と、
   前記再生光から前記光情報を検出する光情報検出器と、
   面積が等しくかつ同じ向きに配置される第１のフォトダイオードと第２のフォトダイオードとを含み、第１周辺光の光強度を検出する第１周辺光検出器と、
   面積が等しくかつ同じ向きに配置される第３のフォトダイオードと第４のフォトダイオードとを含み、第２周辺光の光強度を検出する第２周辺光検出器と、
   前記第１のフォトダイオードで検出された光強度値（Ｐ _Ａ ）、前記第２のフォトダイオードで検出された光強度値（Ｐ _Ｂ ）、前記第３のフォトダイオードで検出された光強度値（Ｐ _Ｃ ）及び前記第４のフォトダイオードで検出された光強度値（Ｐ _Ｄ ）が入力され、
   ［数４］
   
   
   
   の計算を行い、算出した値が所定の値を超えた場合にトラッキングエラーと感知する信号処理部とを備えることを特徴とする光情報処理装置。
9. さらに、前記信号処理部は、
   ［数５］
   
   
   
   の計算を行い、算出した値が所定の値を超えた場合にアングルサーボエラーと感知することを特徴とする請求項８に記載の光情報処理装置。