(57)【要約】【課題】参照光の照射位置のズレにより、干渉縞から再生される情報光のパターン像の質が低下することを防止する。【解決手段】情報記録再生装置１０は、情報光のパターン像と参照光のパターン像がマイクロミラーデバイス２７により形成され、同軸の情報光と参照光とが生成される。情報光と参照光は対物レンズ３４により集光され、記録媒体１１に干渉縞として記録される。干渉縞の記録位置を検出するピット読取り光の光路には、軸の向きが互いに直交した二枚の平行平面板４８，４９が回動自在に設けられている。予め干渉縞が記録された記録媒体から情報光を再生し、再生された情報光のパターン像の濃度が高くなるように平行平面板４８，４９を回動し、最良の再生パターン像が得られる位置を決定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元のパターン像を形成し、形成されたパターン像に基づいて光源から得られた光を画素ごとに変調する空間光変調手段と、前記パターン像から同軸の情報光と参照光とを生成し、生成した情報光と参照光とを集光して互いに干渉させた干渉縞を記録媒体に記録する記録手段と、前記パターン像から参照光を生成し、記録媒体に記録された干渉縞に参照光を照射して情報光を再生する再生手段と、前記記録媒体に予め形成されたピットを読取るピット読取り光を照射して前記干渉縞の記録位置を検出する記録位置検出手段とを備えた情報記録再生装置において、
前記情報光及び前記参照光の光路又は前記ピット読取り光の光路の少なくとも一方に、光路に直交する位置と光路に対して傾斜する位置との間で回動する平行平面板が設けられていることを特徴とする情報記録再生装置。
【請求項２】
前記平行平面板は、軸の向きが互いに直交した２枚の平行平面板からなることを特徴とする請求項１記載の情報記録再生装置。
【請求項３】
画像形成面に形成された二次元のパターン像に基づいて光源から得られた光が画素ごとに変調され、前記パターン像から生成された同軸の情報光と参照光を集光して互いに干渉させた干渉縞が記録媒体に記録されており、前記記録媒体に参照光を照射して前記干渉縞から情報光を再生する情報再生方法において、
干渉縞の記録位置を検出するために前記記録媒体に予め形成されたピットを読取るピット読取り光の光路と、前記情報光及び参照光の光路との少なくとも一方に平行平面板が設けられており、前記干渉縞から再生された情報光を再生パターン像として検出し、検出された再生パターン像の濃度に基づいて、前記平行平面板を光路に直交する位置と光路に対して傾斜する位置と間で回動させることを特徴とする情報再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次元のパターン像から生成された情報光と参照光とを干渉させた干渉縞を記録し、記録された干渉縞から情報光を再生する情報記録再生装置及び情報再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大容量の記録媒体としてホログラフィックデータメモリを使用した情報記録再生装置が注目されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。ホログラフィックデータメモリは、デジタル情報が二値画像としてパターン化され、二値画像のパターン像から生成された情報光を参照光と干渉させた干渉縞を記録する記録媒体である。干渉縞に参照光を作用させると情報光を再生することができ、再生された情報光のパターン像をイメージセンサにより検出し、検出されたパターン像からデジタル情報が復元される。
【０００３】
コリニア・ホログラフィ方式の記録再生装置は、干渉光学系の大幅な小型化が可能であり、実用的なシステムとして注目されている。この方式では、マイクロミラーデバイスを使用してリング状の参照光パターン像とその中心部の情報光パターン像とを形成し、同軸の光路を進行する参照光と情報光とを生成する。参照光と情報光は、記録媒体に対面した対物レンズによりスポット状に集光される。参照光と情報光は対物レンズによって集光されると互いに干渉し、記録媒体の記録層に立体的な干渉縞が記録される。
【０００４】
干渉縞が記録される記録媒体には、干渉縞の記録位置を定める基準となるピットが形成されている。ピットを読取るためのピット読取り光には、情報光及び参照光とは波長の異なる光が使用され、干渉縞の記録層はピット読取り光に感光しない性質を有する。記録媒体のピットを読取ることで干渉縞の記録位置が検出され、記録位置に応じて情報光のパターン像の切り替えをタイミングよく行うことで干渉縞を順次に記録することができる。
【０００５】
記録媒体のピット情報は情報光の再生時にも読取られ、干渉縞の記録位置に参照光が正確に照射される。再生される情報光の強度は、参照光の照射位置の小さなズレによって大きく低下する。例えば、図７に示すように、再生される情報光（再生光）のＳＮ比は参照光の０．５μｍのズレで約半分となり、それ以上のズレではＳＮ比がさらに低下する。この性質を利用すれば、複数の干渉縞をその一部が重なるように多重記録しても情報光の再生が可能となり、記録密度を向上させることができる。
【特許文献１】特開２００６−９９８８０号公報
【特許文献２】特開２００６−２２８８７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、干渉縞の記録と情報光の再生とを別々の装置で行う場合、互いの装置間に存在するピット読取り光の微小な位置ズレは、参照光の照射位置にズレを与え、情報光の再生強度を大幅に低下させる問題がある。つまり、参照光とピット読取り光の位置関係を上述した０．５μｍ以内の精度で統一しなければ、複数の装置間における再生互換性を確保することができなくなる。このような高い精度を光源の位置調整やマイクロミラーデバイスの位置調整によって実現することは大変な労力を要する困難な作業である。
【０００７】
本発明は、上記問題点を考慮してなされたもので、参照光とピット読取り光の位置調整を容易に行い、情報光を円滑に再生する情報記録再生装置及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】
【０００８】
上記目的を達成するために、画像形成面に二次元のパターン像を形成し、形成されたパターン像に基づいて光源から得られた光を画素ごとに変調する空間光変調手段と、前記パターン像から同軸の情報光と参照光とを生成し、生成した情報光と参照光とを集光させて互いに干渉させた干渉縞を記録媒体に記録する記録手段と、前記パターン像から参照光を生成し、記録媒体に記録された干渉縞に参照光を照射して情報光を再生する再生手段と、前記記録媒体に予め形成されたピットを読取るピット読取り光を照射して前記干渉縞の記録位置を検出する記録位置検出手段を備え、前記情報光及び前記参照光の光路又は前記ピット読取り光の光路の少なくとも一方に、光路に直交する位置と光路に対して傾斜する位置と間で回動する平行平面板が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
前記平行平面板は、軸の向きが互いに直交した２枚の平行平面板からなり、光軸と平行な面内で光線の位置を自在に変更できることを特徴とする。
【００１０】
本発明の情報再生方法は、画像形成面に形成された二次元のパターン像に基づいて光源から得られた光が画素ごとに変調され、前記パターン像から生成された同軸の情報光と参照光を集光して互いに干渉させた干渉縞が記録媒体に記録されており、前記記録媒体に参照光を照射して前記干渉縞から情報光を再生する際に、干渉縞の記録位置を検出するために前記記録媒体に予め形成されたピットを読取るピット読取り光の光路と、前記参照光の光路との少なくとも一方に平行平面板を設け、前記干渉縞から再生された情報光を再生パターン像として検出し、前記再生パターン像の濃度に基づいて、前記平行平面板を光路に直交する位置と光路に対して傾斜する位置と間で回動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、例えば、情報光及び参照光とピット読取り光との中心が一致せず、互いの位置関係にズレが存在する場合でも、光路上に設けられた平行平面板を回動させ、その傾斜角度の大きさに応じて光束を平行移動させるので、互いの光の位置ズレを解消することができる。また、光束を平行移動させる距離が微小量であっても、平行平面板を回動させる角度を調整の容易な大きさに変換できる。これにより、再生互換性を容易に確保でき、情報光の再生を円滑に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１において、情報記録再生装置１０は、デジタル情報を二値画像としてイメージ化したパターン像の情報を与えた情報光と、所定パターン像の情報を与えた参照光とを干渉させ、感光性の記録媒体１１に干渉縞を記録する。また、記録媒体１１に記録された干渉縞に記録時と同じ所定パターン像の情報を与えた参照光を照射し、情報光を再生する。
【００１３】
図２において、記録媒体１１はディスク状媒体であり、トラッキングサーボ制御やフォーカスサーボ制御に用いるサーボ情報や、干渉縞の記録位置を決めるための位置決め情報がディスク基板１５にエンボスピット１６として予め記録されている。記録媒体１１には、ディスク基板１５から順に、反射層１７と、ギャップ層１８と、波長選択反射層１９と、記録層２０と、保護層２１とが設けられている。反射層１７はエンボスピット１６を読み取るピット読取り光の反射率を高める。波長選択反射層１９は、緑色光Ｇ１を反射し、赤色光Ｒ１を透過する。緑色光Ｇ１は、記録層２０に干渉縞を記録し、記録された干渉縞から情報光を再生するための記録再生光として用いられる。赤色光Ｒ１は、エンボスピット１６を読取るためのピット読取り光として用いられる。記録層２０は、緑色光Ｇ１に感光し、赤色光Ｒ１に感光しない性質を有する。記録層２０は、感光する波長の光の強度に応じて屈折率、誘電率、反射率等の光学的特性を変化させるフォトポリマーからなる。
【００１４】
図１において、情報記録再生装置１０は、第１光源装置２５と、反射ミラー２６と、空間光変調器としてのマイクロミラーデバイス２７とを備えている。第１光源装置２５には、例えば５３２ｎｍの単一波長の緑色レーザー光を発振するレーザー光源と、発振された緑色レーザー光をＰ偏光の直線偏光に変換する偏光変換素子と、偏光変換素子により偏光面が揃えられたレーザー光を所定径の平行光束に変換するコリメータが設けられている。反射ミラー２６は、第１光源装置２５から出射した緑色光を反射し、この光をマイクロミラーデバイス２７に斜め方向から入射させる。
【００１５】
マイクロミラーデバイス２７は、二次元パターン像を形成するための画素を構成する多数のミラー素子がマトリクス状に配列された画像形成面２７ａを備えている。画像信号入力部２８は、デジタル情報を二値画像としてパターン化したパターン像の画像信号をマイクロミラーデバイス２７に入力する。マイクロミラーデバイス２７は、入力された画像信号に基づいて各ミラー素子の傾きが電気的に制御される。各ミラー素子の傾きは、入射光を画像形成面２７ａの法線方向に反射して白を表示するオン位置と、入射光を他の方向に反射して黒を表示するオフ位置とに変位する。これにより、第１光源装置２５から出射された光には白の画素と黒の画素の輝度情報が与えられる。
【００１６】
図３において、画像形成面２７ａには、リング状の参照光パターン像Ｐ１と、参照光パターン像Ｐ１の中心部に位置する情報光パターン像Ｐ２が形成される。参照光パターン像Ｐ１は、予め決められた一定のパターン像であり、情報光パターン像Ｐ２は、記録されるデジタル情報の本体を表すパターン像である。マイクロミラーデバイス２７は、参照光パターン像Ｐ１と情報光パターン像Ｐ２とによって第１光源装置２５からの光を画素ごとに変調し、参照光と情報光を生成する。生成された参照光と情報光は同軸の光路を進行する光束となる。マイクロミラーデバイス２７の画像形成面２７ａは長方形状であり、参照光パターン像Ｐ１は、その直径が画像形成面２７ａの短辺の長さより小さく、画像形成面２７ａの端縁まで上下左右方向にそれぞれ余裕がある大きさの像である。
【００１７】
図１において、マイクロミラーデバイス２７から出射される参照光と情報光の光路上には、第１偏光ビームスプリッタ３０と、反射ミラー３１と、ダイクロイックミラー３２と、四分の一波長板３３と、対物レンズ３４とが設けられている。第１偏光ビームスプリッタ３０は、Ｐ偏光の入射光を透過し、Ｓ偏光の入射光を反射する。マイクロミラーデバイス２７から出射された参照光と情報光はＰ偏光の光であり、第１偏光ビームスプリッタ３０を透過する。ダイクロイックミラー３２は、緑色光Ｇ１を透過し、赤色光Ｒ１を反射する。緑色光Ｇ１である参照光と情報光はダイクロイックミラー３２を透過する。
【００１８】
四分の一波長板３３は、直線偏光の入射光を円偏光に変換する。マイクロミラーデバイス２７から記録媒体１１に向かって進行する直線偏光の光は、四分の一波長板３３を一回通過した後に記録媒体１１において反射され、再び四分の一波長板３３に入射する。同一光路上の反対方向から四分の一波長板３３を二回通過した直線偏光の光は、その偏光面が９０度回転する。対物レンズ３４は、情報光と参照光を集光して互いの光を干渉させ、記録媒体１１の記録層２０に干渉縞を生成する。対物レンズ３４は、エンボスピット１６を読取って得られるサーボ情報に基づいてトラッキングサーボ制御及びフォーカスサーボ制御がなされ、回転する記録媒体１１に対し、アクチュエータ等の駆動力を受けて光軸方向及びこれと垂直な面内の方向に駆動制御される。
【００１９】
ＣＭＯＳイメージセンサ３８は、記録層２０に記録された干渉縞に再生用の参照光が照射され、干渉縞から情報光が再生された時に、再生された情報光を二次元のパターン像として検出する。再生された情報光は、四分の一波長板３３によりＳ偏光の光に変換されているため、第１偏光ビームスプリッタ３０を反射し、ＣＭＯＳイメージセンサ３８に入射する。再生パターン像解析部３９は、再生された情報光のパターン像（再生パターン像）を解読してデジタル情報を復元する。また、再生パターン像解析部３９は、再生パターン像の画素ごとの輝度情報に基づき、再生パターン像のコントラストを算出する。再生パターン像のコントラストは、情報光が適正に再生されているか否かを判断するためのパラメータとなる。
【００２０】
第２光源装置４１は、ピット読取り光として、第１光源装置２５とは異なる波長の赤色光を発する。第２光源装置４１には、例えば６５５ｎｍの赤色レーザー光を発振するレーザー光源と、赤色レーザー光をＳ偏光の光に変換する偏光変換素子とが設けられている。第２光源装置４１から出射したピット読取り光は、第２偏光ビームスプリッタ４２で反射される。第２偏光ビームスプリッタ４２で反射されたピット読取り光は、反射ミラー４３を介してダイクロイックミラー３２に入射する。ダイクロイックミラー３２は赤色光であるピット読取り光を反射するので、ピット読取り光は情報光及び参照光と合成される。ピット読取り光は、記録媒体１１に向けて情報光及び参照光と同一の光路を進行する。
【００２１】
ピット読取り光は、対物レンズ３４によって集光され、記録媒体１１に入射する。ピット読取り光は、エンボスピット１６が形成された反射層１７で反射されると、記録媒体１１に入射する時と同じ光路を戻る。ピット読取り光は、四分の一波長板３３を二回通過することによって偏光面が９０度回転されており、第２偏光ビームスプリッタ４２を透過し、光検出器４４に達する。光検出器４４は、記録媒体１１からのピット読取り光を検出し、電気信号を生成する。この電気信号には、対物レンズ３４のサーボ制御を行うためのサーボ情報と、干渉縞の記録位置を検出するための位置決め情報とが含まれている。
【００２２】
反射ミラー４３とダイクロイックミラー３２の間には、平行平面板４８と平行平面板４９が設けられている。平行平面板４８と平行平面板４９は、互いに直交する方向の回動軸４８ａと回動軸４９ａをそれぞれ有している。平行平面板４８と平行平面板４９は、それぞれの回動軸４８ａ，４９ａを中心に回動する。モータ５０とモータ５１は、平行平面板４８と平行平面板４９がそれぞれ回動するための駆動力を発生する。モータ５０，５１は光路調整部５２により制御される。光路調整部５２は、再生パターン像解析部３９により算出される再生パターン像のコントラストに基づいて、モータ５０，５１の駆動量を決定し、平行平面板４８，４９の傾斜角度を調整する。
【００２３】
図４において、平行平面板４８は、無色透明で複屈折のない光学ガラスを素材としている。平行平面板４８は屈折率ｎ１、厚さｄを有し、入射角θ１で入射した光線は、平行平面板４８の内部を屈折角θ２で透過する。θ２は、スネルの法則に従い、
θ２＝ｓｉｎ−１［（１／ｎ１）・ｓｉｎθ１］
と表される。なお、平行平面板４８の周囲は空気である。平行平面板４８に入射した光線は、平行平面板４８から出射する時に再度屈折し、入射時と平行な角度で平行平面板４８を出射する。平行平面板４８を透過した光線の入射時と出射時のシフト量Ｘは、
Ｘ＝ｄ（ｓｉｎθ１−ｃｏｓθ１ｔａｎθ２）
と表される。入射角θ１は、ピット読取り光の光路に対する平行平面板４８の傾斜角度と等しい。なお、平行平面板４８と平行平面板４９は同じ構成である。
【００２４】
図５において、平行平面板４８と平行平面板４９は、初期状態では互いに平行である。平行平面板４８の回動軸４８ａは水平方向に平行であり、平行平面板４９が回動して傾斜すると、入射したピット読み取り光、すなわち赤色光Ｒ１は垂直方向にシフトする。また、平行平面板４９の回動軸４９ａは垂直方向に平行であり、平行平面板４９が回動すると、入射したピット読取り光は水平方向にシフトする。光路調整部５２は、平行平面板４８と平行平面板４９の傾斜角度を制御することにより、ピット読取り光をその進行方向に対して垂直な面内の方向にシフトさせる。これにより、参照光及び情報光とピット読取り光との相対的な位置関係が変化する。
【００２５】
次に、情報光及び参照光とピット読取り光との位置調整の流れを説明する。情報記録再生装置１０の製造時には、干渉縞が予め記録された基準となる記録媒体１１を用い、情報記録再生装置１０の再生テストが行われる。情報記録再生装置１０は、第２光源装置４１からピット読取り光が照射され、記録媒体１１のエンボスピット１６から干渉縞の記録位置の情報が読取られる。画像信号入力部２８はマイクロミラーデバイス２７に参照光パターン像Ｐ１の画像信号を入力する。画像形成面２７ａには参照光パターン像Ｐ１が形成され、記録媒体１１に参照光が照射される。参照光が干渉縞に照射されると情報光が再生され、ＣＭＯＳイメージセンサ３８により再生パターン像が検出される。
【００２６】
再生パターン像解析部３９は、再生パターン像のコントラストを算出する。光路調整部５２は、算出された再生パターン像のコントラストが規定のレベルを満たしているか否かを判定する。この時、再生パターン像のコントラストが規定のレベルを満たしていれば、調整は不要と判断される。一方、再生パターン像が規定のレベルを満たしていない場合、光路調整部５２はモータ５０，５１を駆動させ、平行平面板４８，４９を回動させる。
【００２７】
光路調整部５２は、最初に平行平面板４８を所定角度ずつ回動させる。ピット読取り光は、平行平面板４８が回動するごとに、回動軸４８ａと直交する方向にその光路が平行移動する。記録媒体１１には参照光が照射され、参照光とピット読取り光の位置関係を変化させながら、ＣＭＯＳイメージセンサ３８により再生パターン像が検出される。再生パターン像解析部３９は検出された再生パターン像のコントラストを算出し、これを光路調整部５２に送る。光路調整部５２は、再生パターン像のコントラストの変化を監視する。コントラストが向上した場合、光路調整部５２はコントラストのピークが得られるまで平行平面板４８を回動させる。一方、コントラストが低下した場合、光路調整部５２は平行平面板４８を回動する方向を反対方向に切り替え、同様に再生パターン像のコントラストのピークが得られるまで平行平面板４８を回動させる。
【００２８】
次に、光路調整部５２は平行平面板４９を所定角度ずつ回動させ、再生パターン像のコントラストの変化を監視しながら、そのピーク位置を検出する。ピット読取り光は、平行平面板４９が回動するごとに回動軸４９ａと直交する方向にその光路が平行移動する。平行平面板４８と平行平面板４９とが互いに直交する方向の軸を中心に回動するので、ピット読取り光の照射位置が記録媒体１１の表面上を移動する。ピット読取り光の照射位置が変化するごとに、干渉縞に対して参照光が照射される位置が変化し、再生された情報光の再生パターン像のコントラストが変化する。
【００２９】
このように、光路調整部５２は、平行平面板４８と平行平面板４９を回動させ、最も鮮明な再生パターン像が得られるように、ピット読取り光の照射位置を調整する。再生パターン像のコントラストが規定レベルを満足すれば調整が終了する。複数の情報記録再生装置１０に上述の調整を行うことで、参照光とピット読取り光の位置関係を統一することができる。すなわち、調整が行われた複数の情報記録再生装置１０の間で再生互換性が確保され、情報光の再生が円滑に行える。
【００３０】
なお、上記実施形態では、２枚の平行平面板をピット読取り光の光路上に設けているが、情報光及び参照光の光路に２枚の平行平面板を設けること、又は情報光及び参照光の光路とピット読取り光の光路にそれぞれ１枚ずつ平行平面板を設けることもできる。二次元パターン像を形成する空間光変調器としてマイクロミラーデバイスを用いているが、この他に液晶表示パネルや、磁気光学変調器等を用いることもできる。本発明の情報記録再生装置は、ピット読取り光を参照光及び情報光と合成して記録媒体に照射するものに限られず、参照光及び情報光が照射される面とは反対側の面からピット読取り光が照射される記録媒体を用いるものとして構成されていてもよい。また、本発明の情報再生方法を情報光の再生のみを行う情報再生装置に適用することもできる。上述の説明では、情報記録再生装置の製造時に参照光の照射位置を調整しているが、これに限られず、情報光の再生を行うごとに参照光の照射位置を調整するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】情報記録再生装置の概略構成図である。
【図２】情報光と参照光を生成するパターン像を示す図である。
【図３】記録媒体の構成を示す断面図である。
【図４】平行平面板の断面図である。
【図５】平行平面板の傾きに応じた光路の変化を示す斜視図である。
【図６】調整の流れを示すフローチャートである。
【図７】参照光の照射位置のシフト量に応じた情報光の強度の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３２】
１０  情報記録再生装置
１１  記録媒体
１５  ディスク基板
１６  エンボスピット
１７  反射層
１８  ギャップ層
１９  波長選択反射層
２０  記録層
２１  保護層
２５  第１光源装置
２６  反射ミラー
２７  マイクロミラーデバイス
２８  画像信号入力部
３０  第１偏光ビームスプリッタ
３１  反射ミラー
３２  ダイクロイックミラー
３３  四分の一波長板
３４  対物レンズ
３８  ＣＭＯＳイメージセンサ
３９  再生パターン像解析部
４１  第２光源装置
４２  第２偏光ビームスプリッタ
４３  反射ミラー
４４  光検出器
４８，４９  平行平面板
４８ａ，４９ａ  回動軸
５０，５１  モータ
５２  光路調整部
Ｐ１  参照光パターン像
Ｐ２  情報光パターン像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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