JP5581111B2 - 光情報再生装置および光情報再生方法 - Google Patents

Description

本発明は、ホログラフィを用いて、光情報記録媒体から情報を再生する装置およびその方法に関する。

現在、青紫色半導体レーザを用いた、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（ＢＤ）規格などにより、民生用においても５０ＧＢ程度の記録密度を持つ光ディスクの商品化が可能となっている。

今後は、光ディスクでも１００ＧＢ〜１ＴＢというＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）容量と同程度まで大容量化が実用化される。

しかしながら、このような超高密度を光ディスクで実現するためには、今までの様な短波長化と対物レンズ高ＮＡ化による従来の高密度技術のトレンドとは異なった新しいストレージ技術が必要となる。

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ある。

ホログラム記録技術として、例えば特開２００４−２７２２６８号公報（特許文献１）がある。本公報には、信号光束をレンズで光情報記録媒体に集光すると同時に、平行光束の参照光を照射して干渉させてホログラムの記録を行い、さらに参照光の光記録媒体への入射角度を変えながら異なるページデータを空間光変調器に表示して多重記録を行う、いわゆる角度多重記録方式が記載されている。さらに本公報には、信号光をレンズで集光してそのビームウエストに開口（空間フィルタ）を配することにより、隣接するホログラムの間隔を短くすることができ、従来の角度多重記録方式に比べて記録密度／容量を増大させる技術が記載されている。

特開２００４−２７２２６８号公報

ところで特許文献１の方法において、集光光束である信号光と、平行光束である参照光をメディア内部で干渉させて記録を行うため、再生には記録時と同じ角度から平行光束を参照光として照射する必要がある。しかし、形成されたホログラムからの回折光である再生光はこの参照光角度の選択性が厳しく、参照光角度制御に極めて高い精度が要求されることからホログラフィックメモリの実用化を阻害する一因にもなっている。

そこで本発明の目的は、再生時の参照光角度制御の精度を緩めても再生可能なホログラム再生技術を提供することにある。

本発明の目的は、その一例として複数の参照光角度で参照光を同時に媒体に照射して再生することで達成できる。

本発明によれば、再生時の参照光角度制御の要求精度に余裕が生まれることから、角度制御の安定性や、メディアの膨張・収縮による角度補償精度を緩めることが可能であり、再生参照光角度マージンの拡大、角度制御に要する時間の短縮などに繋がる。

光情報再生装置の実施例を表す概略図 光情報再生装置内のピックアップの実施例を表す概略図 光情報再生装置の動作フローの実施例を表すフローチャート 光情報再生装置の再生参照光角度に対する回折効率を表す図 光情報再生装置の再生参照光角度θｎにおける再生像を表す図 光情報再生装置の再生参照光角度θｎ＋δにおける再生像を表す図 光情報再生装置の位相共役光学系に対する制御回路の実施例を表す図 光情報再生装置の再生参照光角度変化に対する露光タイミングの実施例を表す図 光情報再生装置の再生参照光角度に対する回折効率を表す図 光情報再生装置の実施例における再生像の例を表す図 光情報再生装置の実施例におけるＳＮＲの再生参照光角度依存性を表す図 光情報再生装置の位相共役光学系に対する制御回路の実施例を表す図 光情報再生装置の再生参照光角度変化に対する露光タイミングの実施例を表す図 光情報再生装置の再生参照光角度変化に対する露光タイミングの実施例を表す図 光情報再生装置の再生参照光角度変化に対する露光タイミングの実施例を表す図 光情報再生装置の位相共役光学系の実施例を表す図 光情報再生装置の位相共役光学系の実施例を表す図 光情報再生装置の再生参照光角度に対する回折効率を表す図 光情報再生装置の位相共役光学系の実施例を表す図 光情報再生装置の位相共役光学系の実施例を表す図 光情報再生装置の再生参照光角度変化に対する露光タイミングの実施例を表す図 光情報再生装置における複数再生画像の加算回路の実施例を表す図 光情報再生装置における複数再生画像の加算回路の実施例を表す図 光情報再生装置のページデータ再生の実施例を表すフローチャート

以下、本発明の実施例について説明する。

図１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再生装置の全体的な構成を示したものである。

光情報記録再生装置１０は、ピックアップ１１、位相共役光学系１２、ディスクＣｕｒｅ光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４ならびに回転モータ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。

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内の後述する空間光変調器に送り込まれ、信号光は該空間光変調器によって変調される。

光情報記録媒体１に記録した情報を再生する場合は、ピックアップ１１から出射された参照光の位相共役光を位相共役光学系１２によって生成する。ここで位相共役光とは、入力光と同一の波面を保ちながら逆方向に進む光波のことである。該位相共役光によって再生される再生光をピックアップ１１内の後述する光検出器によって検出し、信号処理回路８５によって信号を再生する。

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内の後述する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。

ディスクＣｕｒｅ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。ここでプリキュアとは、光情報記録媒体１内の所望の位置に情報を記録する際、該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の事である。またポストキュアとは、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の事である。

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。

光源駆動回路８２からは所定の光源駆動電流がピックアップ１１、ディスクＣｕｒｅ光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４内の光源に供給され、各々の光源からは所定の光量で光ビームを発光することができる。

また、ピックアップ１１、位相共役光学系１２、ディスクＣｕｒｅ光学系１３は、光情報記録媒体１の半径方向に位置をスライドできる機構が設けられており、アクセス制御回路８１を介して位置制御がおこなわれる。

ところでホログラフィを利用した記録技術は、超高密度な情報を記録可能な技術であるがゆえに、例えば光情報記録媒体１の傾きや位置ずれに対する許容誤差が極めて小さくなる傾向がある。それゆえピックアップ１１内に、例えば光情報記録媒体１の傾きや位置ずれ等、許容誤差が小さいずれ要因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内に備えても良い。

またピックアップ１１、位相共役光学系１２、ディスクＣｕｒｅ光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４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。

図２は、光情報記録再生装置１０におけるピックアップ１１の光学系構成の一例を示したものである。光源２０１を出射した光ビームはコリメートレンズ２０２を透過し、シャッタ２０３に入射する。シャッタ２０３が開いている時は、光ビームはシャッタ２０３を通過した後、例えば２分の１波長板などで構成される光学素子２０４によってＰ偏光とＳ偏光の光量比が所望の比になるようになど偏光方向が制御された後、ＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）プリズム２０５に入射する。

ＰＢＳプリズム２０５を透過した光ビームは、ビームエキスパンダ２０９によって光ビーム径が拡大された後、位相マスク２１１、リレーレンズ２１０、そして、ＰＢＳプリズム２０７を透過して空間光変調器２０８に入射する。

空間光変調器２０８によって情報が付加された信号光ビームは、ＰＢＳプリズム２０７を反射し、リレーレンズ２１２ならびに空間フィルタ２１３を伝播する。その後、信号光ビームは対物レンズ２２５によって光情報記録媒体１に集光する。

一方、ＰＢＳプリズム２０５を反射した光ビームは参照光ビームとして働き、偏光方向変換素子２２４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２１４ならびにミラー２１５を経由してガルバノミラー２１６に入射する。ガルバノミラー２１６はアクチュエータ２１７によって角度を調整可能のため、レンズ２１９とレンズ２２０を通過した後に情報記録媒体１に入射する参照光ビームの入射角度を、所望の角度に設定することができる。

このように信号光ビームと参照光ビームを光情報記録媒体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２１６によって光情報記録媒体１に入射する参照光ビーム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。

記録した情報を再生する場合は、前述したように参照光ビームを光情報記録媒体１に入射し、光情報記録媒体１を透過した光ビームをガルバノミラー２２１にて反射させることで、その位相共役光を生成する。

この位相共役光によって再生された再生光ビームは、対物レンズ２２５、リレーレンズ２１２ならびに空間フィルタ２１３を伝播する。その後、再生光ビームはＰＢＳプリズム２０７を透過して光検出器２１８に入射し、記録した信号を再生することができる。

なお、ピックアップ１１の光学系構成は図２に限定されるものではない。
図３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。 図３（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３（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３（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。

図３（ａ）に示すように媒体を挿入すると（S３０１）、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（S３０２）。

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、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（S３０３）。

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に関わる学習処理を行い（S３０４）、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（S３０５）。

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３（ｂ）に示すように、まず記録するデータを受信して、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（S３０６）。

その後、光情報記録媒体に高品質の情報を記録できるように、必要に応じて各種学習処理を事前に行い（S３０７）、シーク動作（S３０８）ならびにアドレス再生（S３０９）を繰り返しながらピックアップ１１ならびにディスクＣｕｒｅ光学系１３の位置を光情報記録媒体の所定の位置に配置する。

その後、ディスクＣｕｒｅ光学系１３から出射する光ビームを用いて所定の領域をプリキュアし（S３１０）、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（S３１１）。

データを記録した後は、必要に応じてデータをベリファイし（S３１２）、ディスクＣｕｒｅ光学系１３から出射する光ビームを用いてポストキュアを行う（S３１３）。

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３（ｃ）に示すように、光情報記録媒体から高品質の情報を再生できるように、必要に応じて各種学習処理を事前に行う（S３１４）。その後、シーク動作（S３１５）ならびにアドレス再生（S３１６）を繰り返しながらピックアップ１１ならびに位相共役光学系１２の位置を光情報記録媒体の所定の位置に配置する。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す（S３１７）。

上述の記録方法において、図２ガルバノミラー２１６によって光情報記録媒体１に入射する参照光ビーム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。

ここで、本実施例を用いない場合に、再生時に参照光角度が目標からずれた場合に生じる影響を図４、図５、図６を用いて説明する。

図４はθｎ−１、θｎ、θｎ＋１の参照光角度でメディアに記録した場合の回折効率の参照光角度依存性を示している。この図より記録した時と同一の角度、例えばθｎで再生した場合には最大強度の回折効率が得られるが、少しずれた場合には急速に効率が悪化してしまうことが判る。図５は参照光角度θｎによる再生像をシミュレーションした結果であり、記録時と同一の参照光角度θｎによる再生では、全領域に亘って一様な輝度での再生が行われている。それに対し、図６は参照光角度θｎから微小角度δずれた参照光による再生像をシミュレーションした結果であり、記録時とずれた参照光角度θｎ＋δによる再生では、再生像の輝度が一様ではなく画像の端の領域では正常に再生出来ないであろうことが容易に推測できる。このように参照光角度制御には極めて高い精度が要求される。

次に本実施例の参照光角度制御方法について、図７、図８、図９、図１０、図１１を用いて説明する。

前述したように、記録した情報を再生する場合は、参照光ビームを光情報記録媒体１に入射し、光情報記録媒体１を透過した光ビームをガルバノミラー２２１にて反射させることでその位相共役光を生成し、この位相共役光によって再生された再生光ビームが最終的に光検出器２１８に入射し、記録した信号を再生することができる。

図７は図２における位相共役光学系１２に対する制御回路を示している。まず、コントローラ８９から制御目標となる目標参照光角度を与え、これと位相共役光学系１２で算出された現在の参照光角度を示す参照光角度検出信号を減算回路７０１に入力する。減算回路７０１で２入力の差分である参照光角度誤差信号を生成し、サーボ信号生成回路８３、アクセス制御回路８１を経由する過程で、誤差信号をフィルタリングするなどしてアクチュエータ２２２を制御するのに適切な参照光角度制御信号へと処理する。この参照光角度制御信号を用いてアクチュエータ２２２を動作させ、ガルバノミラー２２１の角度を変化させ、その誤差をまたフィードバックする制御を繰り返すことで所望の目標参照光角度へと近づける。なお、図７では回路として動作を示しているが、同等の機能をソフトウェアで実現してもよい。さらに、参照光角度制御方法は図７に限定するものではなく、目標となる角度にガルバノミラー２２１を調整出来さえすれば、どのような方式でもよい。

図８に参照光角度の変化に対する光検出器２１８の露光（撮影）タイミングを示す。本実施例は、図８に示すように目標とした参照光角度θｎを中心に微小角度δだけずれた参照光角度θｎ−δからθｎ＋δまでガルバノミラー２２１が変化するのに対応する期間（ｔ０からｔ１）において、光検出器２１８に入射された再生光を露光することを特徴とする。

これにより、図４に示すように再生参照光角度θｎだけで再生するのではなく、図９のように幅を持った参照光角度θｎ−δからθｎ＋δまでで再生可能となり、例えθｎから制御がずれたとしても±δの範囲にθｎが入ってさえすれば再生が可能となる。

図１０に本実施例による参照光角度θｎ−δからθｎ＋δまでによる再生像をシミュレーションした結果を示す。図１０のように輝度の斑は生じるものの図６と比較して再生出来ていない領域は格段に減少する。またこの輝度の斑も、輝度の平均値を均一化するような画像補正を実施すれば実際上問題ではなくなる。図１１にこのような信号処理を施した場合のＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ）の参照角度依存性をシミュレーションした結果を示す。このシミュレーションは、参照光角度４０°で記録したホログラムに対して参照光角度を変化させたものであり、微小角度δは０．００８°としている。

として算出している。

この結果より本実施例を適用することで大幅なＳＮＲの改善を得ることが可能であることが判る。この変化させる微小角度δをより大きく取ることでより再生参照光角度マージンを拡大させることも可能であるが、隣接ページデータとのクロストークを抑圧するためには該当ページデータを記録した参照光角度θｎと、隣接ページデータを記録した参照光角度θｎ−１との中間値である（θｎ−θｎ−１）／２までとする方が好ましい。ただし、微小角度δをこの角度に限定するものではない。

また、この微小角度δは再生中一定値を取る必要はなく、記録時にページデータ毎に参照光角度間隔を変えている場合などは、寧ろその間隔に応じて微小角度δの量を変える方が隣接ページデータとのクロストークを抑圧するためには効果的である。

また、上記の説明において参照光角度を変化させるのに使用したのはガルバノミラー２２１であったがこれに限定するものではなく、図２のガルバノミラー２１６も同時に制御するなど、参照光角度制御に関するいくつか、または全ての構成要素に対して適用してもよい。

さらに、図８にはｔ０からｔ１における参照光角度変化を１次関数で図示しているが、参照光角度の制御をこれに限定するものではなく、露光期間中に角度が変化してさえいればよい。

以上のことは、以降の実施例においても同様に適用可能である。

実施例１と相違するのは、図７に示した参照光角度制御方法、および図８に示した参照光角度の変化に対する光検出器２１８の露光タイミングである。

実施例１では露光期間中の参照光角度を時間と共に増加（減少）させていたのに対し、本実施例では微小角度δで振動させながら再生することを特徴とする。

図１２に本実施例における参照光角度制御方法を示す。

まず、コントローラ８９から制御目標となる目標参照光角度を与える。さらに角度走査信号を決定するため、目標参照光角度に対応する角度走査信号の振幅（Ａ）、および角周波数（ω）をコントローラ８９から角度走査信号生成回路１２０１に入力する。このＡおよびωは一定値でもよいが、前述したように記録時に参照光角度間隔を変えている場合などは微小角度δの量を変える方が好ましいため、コントローラ８９からそれに対応した値を与える。角度走査信号生成回路１２０１ではＡおよびωから正弦波（Ａｓｉｎωｔ）を出力し、加算回路１２０２において目標参照光角度と加算する。この加算結果と、位相共役光学系１２で算出された現在の参照光角度を示す参照光角度検出信号を、減算回路７０１に入力する。減算回路７０１で２入力の差分である参照光角度誤差信号を生成し、サーボ信号生成回路８３、アクセス制御回路８１を経由する過程で、誤差信号をフィルタリングするなどしてアクチュエータ２２２を制御するのに適切な参照光角度制御信号へと処理する。この参照光角度制御信号を用いてアクチュエータ２２２を動作させ、ガルバノミラー２２１の角度を変化させ、その誤差をまたフィードバックする制御を繰り返すことで所望の目標参照光角度へと近づける。但し、角度走査信号を印加しているため目標参照光角度に一致することはなく、目標参照光角度を中心に参照光角度が振動することとなる。なお、図１２では回路として動作を示しているが、同等の機能をソフトウェアで実現してもよい。また、参照光角度制御方法は図１２に限定するものではなく、目標となる角度を中心に微小角度δだけガルバノミラー２２１を振動出来さえすれば、どのような方式でもよい。例えば、角度走査信号を加算するのも目標参照光角度ではなく、減算回路１２０３出力に対してでもよい。

図１３に参照光角度の変化に対する光検出器２１８の露光タイミングを示す。

上述の参照光角度制御により参照光角度θｎ−δからθｎ＋δの間でガルバノミラー２２１が振動しており、振動中心となる参照光角度が目標参照光角度に達した後、振動の１／２周期（π／ω）以上の期間（ｔ２からｔ３）において、光検出器２１８に入射された再生光を露光する。

なお、上記の説明では常に角度走査信号を目標参照光角度に加算しているが、参照光角度が目標参照光角度θｎに到達後、もしくは目標参照光角度をθｎ−１からθｎへと変化させた一定時間後に角度走査信号を目標参照光角度に加算するように変更してもよい。

本実施例によれば、光検出器２１８の露光期間が角度走査信号の周期と比較して充分長い場合において、従来のシステムに角度走査信号を印加するだけで簡単に再生参照光角度マージンを拡大することが可能となる。

実施例１と相違するのは、図８に示した参照光角度変化および光検出器２１８の露光タイミングである。

実施例１では露光期間中の参照光角度を時間と共に増加（減少）させていたのに対し、本実施例では参照光角度制御における過渡応答期間中に再生することを特徴とする。

図１４に本実施例における参照光角度の変化に対する光検出器２１８の露光タイミングを示す。

実施例１に示した参照光角度制御において、図１４に示すように目標参照光角度をθｎ−1からθｎに変化させる場合、実際にはガルバノミラー２２１が応答する参照光角度は図１４の参照光角度に示すように暫くは安定しない。この応答特性は、アクチュエータ２２２とガルバノミラー２２１の特性より算出することが可能であり、参照光角度θｎ＋δからθｎ−δ’までガルバノミラー２２１が変化するのに対応する期間（ｔ４からｔ５）において、光検出器２１８に入射された再生光を露光する。

なお、図１４では露光期間（ｔ４からｔ５）を角度振動の１／２周期程度としているが、これに限定するものではなく過渡応答期間中に露光してさえいればよい。

本実施例によれば、角度が安定する前の過渡応答期間中に露光が可能であり、角度制御の精度および安定性の要求値は小さくて済むことから、角度変化に要する時間を短縮でき、高速転送速度が実現可能となる。

実施例１と相違するのは、図８に示した参照光角度変化および光検出器２１８の露光タイミングである。

実施例１では参照光角度を非連続的に動作させていたのに対し、本実施例では参照光角度を連続的に変化させ、該当角度範囲のみ露光し再生することを特徴とする。

図１５に本実施例における参照光角度の変化に対する光検出器２１８の露光タイミングを示す。

図１５のように参照光角度変化を連続的に変化させ、例えばθｎで記録したページデータを再生する際には、参照光角度θｎ−δからθｎ＋δまでガルバノミラー２２１が変化するのに対応する期間（ｔ６からｔ７）において、光検出器２１８に入射された再生光を露光する。

なお、図１５に示した参照光角度変化は１次関数で描いているがこれに限定するものではなく、例えばθｎ−１＋δからθｎ−δの速度に対して、θｎ−δからθｎ＋δでは減速させるなどしてもよい。

本実施例によれば、急激な角度変化を行う必要がないことから制御の安定性が向上し、角度が安定するまでの時間を待つ必要が減少することから、高速転送速度が実現可能となる。

実施例１と相違するのは、図７に示した参照光角度制御方法である。

実施例１では微小角度δを変化させるためにアクチュエータ２２２を使用したのに対し、本実施例ではピエゾ素子など別の手段を用いて変化させることを特徴とする。

図１６に本実施例における参照光角度の微小角度変化方法について示す。

図１６のガルバノミラー２２１の背面に第１ピエゾ素子１６０１および第２ピエゾ素子１６０２を配する。ピエゾ素子とは電圧を印加することで微小な変位を実現するものであり、印加する電圧および周波数を変化させることで任意の変位量、振動周期を得ることが可能である。

図１６の構成を用いた参照光角度制御方法について説明する。

例えば参照光角度θｎで記録したページデータを再生する際には、アクチュエータ２２２を動作させることで参照光角度が目標参照光角度θｎに到達した後、もしくは目標参照光角度をθｎ−１からθｎへと変化させた一定時間後に、第１ピエゾ素子１６０１に周期的に変動する電圧を印加し、第２ピエゾ素子１６０２に第１ピエゾ素子１６０１に印加したのと逆相に周期的に変動する電圧を印加し、ガルバノミラー２２１を振動させる。その振動を与えている期間、光検出器２１８に入射された再生光を露光する。

なお、図１６では第１ピエゾ素子１６０１および第２ピエゾ素子１６０２の２個を使用する構成を示しているが、ピエゾ素子の数をこれに限定するものではなく、１つだけ、または複数個用いて振動させてもよい。

また、図１６ではガルバノミラー２２１を振動させる手段としてピエゾ素子を用いた例を示したが、これに限定するものではなく、アクチュエータ２２２とは別の手段でガルバノミラー２２１を振動できさえすればよい。

また、周期的に変動する電圧をピエゾ素子に常に印加し、振動させたままアクチュエータ２２２の制御を行ってもよい。

さらに、上記の説明において第１ピエゾ素子１６０１および第２ピエゾ素子１６０２を設置したのはガルバノミラー２２１であったが、これに限定するものではなく、図２のガルバノミラー２１６に設置するなど、参照光角度制御に関するいくつか、または全ての構成要素に対して適用してもよい。

本実施例によれば、微小角度δを変化させる周期がアクチュエータ２２２の性能に縛られず、より高速に変化させられることから露光時間の設定自由度が大きくなり、高速転送速度が実現可能となる。

実施例１と相違するのは、図７に示した参照光角度制御方法である。

実施例１では微小角度δを変化させるためにアクチュエータ２２２を使用したのに対し、本実施例では参照光に収差を与えるなど波面を変化させて実現することを特徴とする。

図１７に本実施例における参照光角度の微小角度変化方法について示す。

図１７では図７などのガルバノミラー２２１の代わりにデフォーマブルミラー１７０１を配する。またアクチュエータ２２２はデフォーマブルミラー１７０１の角度だけでなく位置も変位させることが可能なものに変更する。デフォーマブルミラーとは、薄い鏡を複数のアクチュエータで保持し、各アクチュエータを制御することでミラー形状を任意に変形させるものであり、反射光の波面を自由に設定可能である。

図１７の構成を用いた参照光角度制御方法について説明する。

記録時には、デフォーマブルミラー１７０１のミラー形状は平面とし、通常通り単一の参照光角度で記録する。再生時には、例えば参照光角度θｎで記録したページデータを再生する際には、アクチュエータ２２２を動作させることで参照光角度が目標参照光角度θｎに到達した後、光情報記録媒体１中に記録されているホログラム１７０２の大きさＬの分だけ前後（±Ｌ）に振動させる。さらにデフォーマブルミラー１７０１のミラー形状は、例えばホログラム１７０２の中心と端における差分角度がδとなる発散光もしくは収束光を与える形状としておく。以上の動作によりホログラム１７０２の全領域において±δの範囲の光線を照射することが可能となり、実施例１と同様の効果を得ることが可能となる。

なお、図１７では参照光の波面を変化させる手段としてデフォーマブルミラー１７０１を用いた例を示したが、これに限定するものではなく、液晶ホログラフィック光学素子を用いるなど参照光の波面を変化できさえすればよい。

実施例１と相違するのは、図７に示した参照光角度制御方法、および図９に示した露光する参照光角度範囲である。

図１８に本実施例における露光する参照光角度について示す。

実施例１から６では、参照光角度を微小角度δだけ連続的に変化させることで参照光角度マージンの拡大を行ったのに対し、図１８に示すように本実施例では、θｎ−δ’ｍ、θｎ、θｎ＋δ’ｍ（ｍ：自然数）のように離散的な角度での露光を特徴とする。

図１９に本実施例における参照光角度の微小角度変化方法について示す。

図１９では図７などのガルバノミラー２２１の代わりに反射型回折格子１９０１を配する。反射型回折格子１９０１の制御は、例えば参照光角度θｎで記録したページデータを再生する際には、アクチュエータ２２２を動作させることで反射型回折格子１９０１の０次回折光が参照光角度θｎとなるように制御しさえすればよい。ただし、例えばｍ＝１の場合などは反射型回折格子１９０１の１次回折角がδ’となるように回折格子の格子ピッチを設計しておく必要はある。

なお、図１９では回折光を発生させる手段として反射型回折格子１９０１を用いた例を示したが、これに限定するものではなく、液晶ホログラフィック光学素子を用いるなど回折光を発生できさえすればよい。

本実施例によれば、微小角度δを変化させるための制御を実施する必要がなく、従来と同様の参照光角度制御技術を使用して参照光角度マージンを拡大可能であり、高速転送速度が実現可能となる。

実施例７と相違するのは、図１９に示した参照光角度の微小角度変化方法である。

実施例７では異なる参照光角度を同時に与えるために回折格子を用いていたのに対し、本実施例では多層構造体を用いることを特徴とする。

図２０に本実施例における参照光角度の微小角度変化方法について示す。

図２０では図７などのガルバノミラー２２１の代わりに多層構造体を配する。この多層構造体は、第１反射層２００１、第２反射層２００２、第３反射層２００３から構成される。多層構造体の制御は、例えば参照光角度θｎで記録したページデータを再生する際には、アクチュエータ２２２を動作させることで多層構造体の第１反射層２００１からの反射光が参照光角度θｎとなるように制御しさえすればよい。ただし、第１反射層２００１と第２反射層２００２、第１反射層２００１と第３反射層２００３、の反射面は夫々−δ、＋δとなるように設計しておく。また夫々の反射層からの反射光の位相を揃えるために、第１反射層２００１と第２反射層２００２の中心での距離ｄ０、および第２反射層２００２と第３反射層２００３の中心での距離ｄ１は、ｎ＋１／２波長程度（ｎ：自然数）とすることが望ましい。ただし、距離ｄ０、ｄ１をこの長さに限定するものではない。

さらに、図２０では反射層を３つとしている例を示したが、これに限定するものではない。

本実施例によれば、微小角度δを変化させるための制御を実施する必要がなく、従来と同様の参照光角度制御技術を使用して参照光角度マージンを拡大可能であり、高速転送速度が実現可能となる。

実施例１と相違するのは、図８に示した光検出器２１８の露光タイミングである。

実施例１では微小角度δを変化させる間、光検出器２１８を露光し続けていたのに対し、本実施例では複数回に分けて露光することを特徴とする。上記で説明した実施例では参照光角度θｎで記録したページデータを再生するのに微小角度δを変化させて再生していたが、これにより厳密には再生像の位置、倍率などが微小ながらも変化する。よって複数回に分けて露光し、夫々の再生画像に対して画像歪みを補正する処理をした後、合成すればよりＳＮＲを向上させることが可能となる。

図２１に本実施例における光検出器２１８の露光タイミングを示し、図２２に本実施例における複数画像の加算方法を示す。

図２１に示すように目標とした参照光角度θｎを中心に微小角度δだけずれた参照光角度θｎ−δからθｎ＋δまでガルバノミラー２２１が変化するのに対応して、第１の期間（ｔ８からｔ９）、第２の期間（ｔ１０からｔ１１）、第３の期間（ｔ１２からｔ１３）において、光検出器２１８に入射された再生光を露光する。なお、ここでは３つの期間で説明しているが、これに限定するものではない。

以下に図２２を用いてこれらの再生画像の合成方法について説明する。

これら３つの期間で撮影された画像は光検出器２１８から出力され、デマルチプレクサ回路２２０１で夫々の時間に対応した回路に振り分けられる。第１の期間で撮影された画像は第１補正回路２２０２で歪みを補正し、第１画像メモリ２２０５で保存する。同様に、第２の期間に対しては、第２補正回路２２０３、第２画像メモリ２２０６を使用し、第Ｎ（Ｎ：自然数）の期間に対しては、第Ｎ補正回路２２０３、第Ｎ画像メモリ２２０６を使用する。参照光角度θｎ−δからθｎ＋δまで撮影し終えると、各画像メモリに格納されている画像を加算回路２２０８で加算し、規格化回路２２０９で輝度を規格化した後、信号処理回路８５で元のユーザーデータに復号する処理が行われる。

なお、画像の補正は必ずしも実施する必要はなく、また補正を実施しない場合は信号処理にて画像を合成せずとも、第１から第Ｎの期間まで露光を継続させればよい。

また、本実施例の適用先として実施例１を例に説明したが、これに限定するものではなく、実施例１から実施例６までのいずれに対しても適用可能である。

さらに、図２２では回路として動作を示しているが、同等の機能をソフトウェアで実現してもよい。

本実施例によれば、目標となる参照光角度からずれることによる再生像の歪みを低減でき、さらなるＳＮＲの改善が可能となる。

実施例９と相違するのは、図２２に示した複数画像の加算方法である。

実施例９では補正回路および画像メモリを露光回数分必要としていたが、本実施例では夫々１つで実施可能であることを特徴とする。

図２３に本実施例における複数画像の加算方法を示し、図２４に本実施例における再生フローチャートを示す。

以下に本実施例における再生動作について説明する。

例えば参照光角度θｎで記録したページデータを再生する際には、まず画像メモリ２３０３を初期化する（Ｓ２４０１）。次に、アクチュエータ２２２を動作させることで参照光角度をθｎ−δへと移動し（Ｓ２４０２）、光検出器２１８を露光して再生画像を取得（Ｓ２４０３）、補正回路２３０１で歪みを補正し（Ｓ２４０４）、補正画像と画像メモリ２３０３の出力を加算回路２３０２で加算（Ｓ２４０５）した結果を画像メモリ２３０３に格納する（Ｓ２４０６）。この時、現在の参照光角度が微小変化終了角度であるθｎ＋δに到達したかを判断し（Ｓ２４０７）、到達していなければさらに微小角度δ’（δよりも小さい）だけ移動させＳ２４０３の処理からＳ２４０７までの処理を繰り返す。Ｓ２４０７でθｎ＋δに到達したと判断した場合は、加算回路２３０２出力を規格化回路２２０９に入力し輝度を規格化（Ｓ２４０９）した後、信号処理回路８５で元のユーザーデータに復号する処理が行われる（Ｓ２４１０）。
なお、図２３では回路として動作を示しているが、同等の機能をソフトウェアで実現してもよい。

本実施例によれば、目標となる参照光角度からずれることによる再生像の歪みを低減でき、さらなるＳＮＲの改善が可能となる。また、回路規模を抑圧して実装することが可能である。

１・・・光情報記録媒体、１０・・・光情報記録再生装置、１１・・・ピックアップ、
１２・・・位相共役光学系、１３・・・ディスクＣｕｒｅ光学系、
１４・・・ディスク回転角度検出用光学系、５０・・・回転モータ、
８１・・・アクセス制御回路、８２・・・光源駆動回路、８３・・・サーボ信号生成回路、
８４・・・サーボ制御回路、８５・・・信号処理回路、８６・・・信号生成回路、
８７・・・シャッタ制御回路、８８・・・ディスク回転モータ制御回路、
８９・・・コントローラ、
２０１・・・光源、２０２・・・コリメートレンズ、２０３・・・シャッタ、
２０４・・・光学素子、２０５・・・偏光ビームスプリッタ、
２０６・・・信号光、２０７・・・偏光ビームスプリッタ、２０８・・・空間光変調器、
２０９・・・ビームエキスパンダ、２１０・・・リレーレンズ、
２１１・・・フェーズ（位相）マスク、２１２・・・リレーレンズ、
２１３・・・空間フィルタ、２１４・・・ミラー、２１５・・・ミラー、
２１６・・・ミラー、２１７・・・アクチュエータ、２１８・・・光検出器、
２１９・・・レンズ、２２０・・・レンズ、２２１・・・ミラー、２２２・・・アクチュエータ、
２２３・・・参照光、２２４・・・偏光方向変換素子、２２５・・・対物レンズ、
７０１・・・減算回路、
１２０１・・・角度走査信号生成回路、１２０２・・・加算回路、１２０３・・・減算回路、
１６０１・・・第１ピエゾ素子、１６０２・・・第２ピエゾ素子、
１７０１・・・デフォーマブルミラー、１７０２・・・ホログラム、
１９０１・・・反射型回折格子、
２００１・・・第１反射層、２００２・・・第２反射層、２００３・・・第３反射層、
２２０１・・・デマルチプレクサ回路、
２２０２・・・第１補正回路、２２０３・・・第２補正回路、２２０４・・・第Ｎ補正回路、
２２０５・・・第１画像メモリ、２２０６・・・第２画像メモリ、
２２０７・・・第Ｎ画像メモリ、２２０８・・・加算回路、２２０９・・・規格化回路、
２３０１・・・補正回路、２３０２・・・加算回路、２３０３・・・画像メモリ

Claims (8)

1. 信号光と参照光とを重ね合わせた時に生じる干渉パターンが記録された媒体を再生することが可能な、ホログラフィを利用して情報を再生する光情報再生方法において、
   情報の再生時に、参照光を複数の角度に回折させる光学素子により複数の角度に回折された参照光を同時に媒体に照射し、
   前記照射された参照光が前記干渉パターンで回折されて再生光を生成し、
   前記再生光を光検出器で検出し、
   前記検出器で検出された信号を信号処理することで情報を再生する、
   光情報再生方法。
2. 信号光と参照光とを重ね合わせた時に生じる干渉パターンが記録された媒体を再生することが可能な、ホログラフィを利用して情報を再生する光情報再生方法において、
   情報の再生時に、参照光を複数の角度に反射する光学素子により複数の角度に反射された参照光を同時に媒体に照射し、
   前記照射された参照光が前記干渉パターンで回折されて再生光を生成し、
   前記再生光を光検出器で検出し、
   前記検出器で検出された信号を信号処理することで情報を再生する、
   光情報再生方法。
3. 信号光と参照光とを重ね合わせた時に生じる干渉パターンが記録された媒体を再生することが可能な、ホログラフィを利用して情報を再生する光情報再生方法において、
   情報の再生時に、参照光波面を記録時と異なる波面にすることにより複数の角度成分を有する参照光を同時に媒体に照射し、
   前記照射された参照光が前記干渉パターンで回折されて再生光を生成し、
   前記再生光を光検出器で検出し、
   前記検出器で検出された信号を信号処理することで情報を再生する、
   光情報再生方法。
4. 請求項３記載の光情報再生方法であって、
   情報の再生時には、参照光を媒体に照射する位置を振動させることを特徴とする、光情報再生方法。
5. 信号光と参照光とを重ね合わせた時に生じる干渉パターンが記録された媒体を再生することが可能な、ホログラフィを利用して情報を再生する光情報再生装置において、
   参照光を生成するレーザ光源と、
   情報の再生時に、参照光を複数の角度に回折させ、複数の角度に回折された参照光を同時に媒体に導く光学素子と、
   前記媒体に導かれた参照光が該媒体に照射されることにより得られる再生光を検出する光検出器と、
   前記光検出器の出力を信号処理する信号処理回路と、
   を有する、光情報再生装置。
6. 信号光と参照光とを重ね合わせた時に生じる干渉パターンが記録された媒体を再生することが可能な、ホログラフィを利用して情報を再生する光情報再生装置において、
   参照光を生成するレーザ光源と、
   情報の再生時に、参照光を複数の角度に反射させ、該反射された複数の角度成分を有する参照光を同時に媒体に導く光学素子と、
   前記媒体に導かれた参照光が該媒体に照射されることにより得られる再生光を検出する光検出器と、
   前記光検出器の出力を信号処理する信号処理回路と、
   を有する、光情報再生装置。
7. 信号光と参照光とを重ね合わせた時に生じる干渉パターンが記録された媒体を再生することが可能な、ホログラフィを利用して情報を再生する光情報再生装置において、
   参照光を生成するレーザ光源と、
   情報の再生時に、参照光波面を記録時と異なる波面にすることにより、複数の角度成分を有する参照光を同時に媒体に導く光学素子と、
   前記媒体に導かれた参照光が該媒体に照射されることにより得られる再生光を検出する光検出器と、
   前記光検出器の出力を信号処理する信号処理回路と、
   を有する、光情報再生装置。
8. 請求項７記載の光情報再生装置であって、
   情報の再生時には、参照光を媒体に照射する位置を振動させる、光情報再生装置。

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