(57)【要約】【課題】ＣＭＯＳセンサ等の光検出素子を覆うカバーガラスによる干渉縞が引き起こす光検出素子の誤差を低減する。【解決手段】透明保護層２８６の下面２８６ｂがＣＯＭＳセンサ２８２の検出面２８２ａに対し傾斜角θだけ傾斜している。このように傾斜した下面２８６ｂにより、透明保護層２８６を透過した入射光が干渉して、ＣＯＭＳセンサ２８２の検出面２８２ａ上に干渉縞を形成する。この干渉縞の縞間隔ｄは、傾斜角θにより、調節することができ、縞間隔ｄがＣＯＭＳセンサ２８２のピクセルサイズ以下になるようにされている。よって、検出面２８２ａに光の濃淡のむらが生じないようにすることができる。これにより、透明保護層２８６により生じる干渉縞によって生ずるＣＯＭＳセンサ２８２の測定の誤差を低減することができる。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を検出する光検出器であって、
前記入射光を検出するための、前記入射光の入射方向に対して垂直な検出面を有する光検出素子と、
前記検出面に対して傾斜している傾斜面を有し、前記入射光が透過して前記光検出素子に到達する透明保護層と、
を備えた光検出器。
【請求項２】
請求項１に記載の光検出器であって、
前記検出面には光を検出するための検出ピクセルが配置され、
前記透明保護層を透過した前記入射光の干渉縞の縞間隔が、前記検出ピクセルの大きさ以下である、
光検出器。
【請求項３】
請求項１に記載の光検出器であって、
前記透明保護層は、前記検出面に対して平行な平行面を有し、
前記平行面は前記傾斜面よりも前記入射光の入射側に近い、
光検出器。
【請求項４】
請求項１に記載の光検出器であって、
前記透明保護層は、前記検出面に対して平行な平行面を有し、
前記傾斜面は前記平行面よりも前記入射光の入射側に近い、
光検出器。
【請求項５】
請求項４に記載の光検出器であって、
前記透明保護層の前記平行面は、前記光検出素子の前記検出面に接している、
光検出器。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の光検出器と、
ホログラフィにより情報が記録された光情報記録媒体から情報を担持した再生光を受け、前記光検出器に入射させる再生光学系と、
を備えた光情報再生装置。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれか一項に記載の光検出器と、
参照光と情報を担持した情報光とを干渉させて光情報記録媒体にホログラフィを形成して光情報記録媒体に情報を記録する記録光学系と、
前記光情報記録媒体から情報を担持した再生光を受け、前記光検出器に入射させる再生光学系と、
を備えた光情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光情報記録媒体等から情報光を取得するＣＭＯＳ等のセンサをカバーするガラスにより生じる干渉縞によるセンサの計測誤差の低減に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホログラフィを利用して記録媒体に情報を記録するホログラフィック記録は、一般的に、イメージ情報を持った情報光と参照光とを記録媒体の内部で重ね合わせ、そのときにできる干渉縞を記録媒体に書き込むことによって行われる。記録された情報の再生時には、その記録媒体に参照光を照射することにより、干渉縞による回折によりイメージ情報が再生される。具体的には、再生されたイメージ情報を担持する再生光が記録媒体から発生するので、再生光をＣＣＤアレイやＣＭＯＳのセンサにより検出して、情報を再生する。例えば、特許文献１にホログラフィック記録についての記載がある。
【０００３】
ここで、ＣＭＯＳセンサの上方にカバーガラスをかけて、ＣＭＯＳセンサを保護することが広く行われている。再生光はカバーガラスを透過するので、ＣＭＯＳセンサにより再生光を検出することができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３１１９３８号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、カバーガラスをかけることにより、ＣＭＯＳセンサ上に干渉縞が生成されてしまうことがある。これにより、ＣＭＯＳセンサのピクセルのなかには、干渉縞がかかっているものとかかっていないものとがでてくる。これにより、ＣＭＯＳセンサのピクセルは、検出する光が濃いものと淡いものとに別れる。よって、ＣＭＯＳセンサが、再生すべき情報とは関わりの無い光の濃淡を検出してしまい、情報再生の際に誤差を生じてしまう。
【０００５】
そこで、本発明は、ＣＭＯＳセンサ等の光検出素子を覆うカバーガラスによる干渉縞が引き起こす光検出素子の誤差を低減することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、入射光を検出する光検出器であって、入射光を検出するための、入射光の入射方向に対して垂直な検出面を有する光検出素子と、検出面に対して傾斜している傾斜面を有し、入射光が透過して光検出素子に到達する透明保護層とを備えるように構成される。
【０００７】
上記のように構成された発明によれば、透明保護層の傾斜面により、透明保護層を透過した入射光が干渉して、光検出素子の検出面上に干渉縞を形成する。この干渉縞の間隔は、傾斜面の検出面に対する傾斜角により、調節することができる。よって、干渉縞の間隔の調節して、検出面に光の濃淡のむらが生じないようにすることができる。これにより、透明保護層により生じる干渉縞によって光検出素子が測定の誤差を低減することができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、検出面には光を検出するための検出ピクセルが配置され、透明保護層を透過した入射光の干渉縞の縞間隔が、検出ピクセルの大きさ以下であるように構成される。
【０００９】
上記のように構成された発明によれば、干渉縞が検出ピクセルごとに少なくとも一本できるため、検出ピクセルごとに光の濃淡のむらが生じないようにすることができる。これにより、透明保護層により生じる干渉縞によって光検出素子が測定の誤差を低減することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、透明保護層は、検出面に対して平行な平行面を有し、平行面は傾斜面よりも入射光の入射側に近いように構成される。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、透明保護層は、検出面に対して平行な平行面を有し、傾斜面は平行面よりも入射光の入射側に近いように構成される。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明であって、透明保護層の平行面は、光検出素子の検出面に接しているように構成される。
【００１３】
上記のように構成された発明によれば、透明保護層を配置する際に、光検出素子の検出面に接するようにすればよいので、透明保護層の位置決めが容易である。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の光検出器と、ホログラフィにより情報が記録された光情報記録媒体から情報を担持した再生光を受け、光検出器に入射させる再生光学系とを備えるように構成される。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の光検出器と、参照光と情報を担持した情報光とを干渉させて光情報記録媒体にホログラフィを形成して光情報記録媒体に情報を記録する記録光学系と、光情報記録媒体から情報を担持した再生光を受け、光検出器に入射させる再生光学系とを備えるように構成される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態に係る光情報記録再生装置の構成を示す説明図である。なお、光情報記録再生装置は、光情報記録装置と光情報再生装置とを含んでいる。また、本発明の実施形態では光情報記録媒体として円盤状の光ディスクを用いているが、カード状の記録媒体を用いることができる。さらに、光情報記録再生装置はピックアップ１１を有する。
【００１８】
光情報記録媒体の構成
始めに、図１を参照して、本発明の実施形態における光情報記録媒体の構成について説明する。この光情報記録媒体１は、ポリカーボネート等によって形成された円板状の透明基板２の一面に、ボリュームホログラフィを利用して情報が記録される情報記録層としてのホログラム記録層３と、反射膜５と、基板（保護層）８とを、この順番で積層して構成されている。
【００１９】
ホログラム記録層３は、光が照射されたときに光の強度に応じて屈折率、誘電率、反射率等の光学的特性が変化するホログラム材料によって形成されている。ホログラム材料としては、例えば、デュポン（Ｄｕｐｏｎｔ）社製フォトポリマ（ｐｈｏｔｏｐｏｌｙｍｅｒｓ）ＨＲＦ−６００（製品名）等が使用される。
【００２０】
反射膜５は、光（再生用参照光など）を反射する膜である。反射膜５は、例えばアルミニウムによって形成されている。
【００２１】
基板（保護層）８は、例えば、インジェクションで作成されたアドレス付基板である。基板（保護層）８には、図示省略したアドレス・サーボエリアおよびデータエリアが設けられている。アドレス・サーボエリアを使用して、光情報記録媒体１への光の照射位置をサーボ制御できる。データエリアには、光情報記録媒体１に記録させる情報をホログラフィの形式で書き込める。
【００２２】
ピックアップの構成
ピックアップ１１は、参照光および情報光を光情報記録媒体１に照射し、光情報記録媒体１からの再生光を受けるためのものである。ピックアップ１１は、対物レンズ１２、アクチュエータ１３、四分の一波長板１４、ハーフミラー２６、レンズ２７ａ、ｂ、光検出器２８を備える。
【００２３】
なお、情報光とは、記録したい情報を担持した光である。図１においては、情報光は、ハーフミラー２６の下方の図示省略した光源から、平行光線として、ハーフミラー２６、四分の一波長板１４を透過し、対物レンズ１２により屈折されて、光情報記録媒体１に照射される。また、参照光には、情報光と干渉させホログラフィを形成するための記録用参照光およびホログラフィから情報を再生するための再生用参照光がある。図１においては、参照光は、ハーフミラー２６の下方の図示省略した光源から、図示省略したレンズにより、光情報記録媒体１よりも前で焦点を結ぶようにして、ハーフミラー２６、四分の一波長板１４を透過する。そして、対物レンズ１２により屈折されて、光情報記録媒体１に照射される。さらに、再生光とは、光情報記録媒体１に再生用参照光を入射した場合に、光情報記録媒体１からピックアップ１１に戻る光をいう。再生光は、光情報記録媒体１から再生された情報を担持したものとなる。
【００２４】
対物レンズ１２は、光情報記録媒体１の透明基板２側に位置するものである。参照光および情報光は、対物レンズ１２を透過して、光情報記録媒体１に入射する。光情報記録媒体１からの再生光は、対物レンズ１２を透過して、ハーフミラー２６に向かって進行する。
【００２５】
アクチュエータ１３は、対物レンズ１２を光情報記録媒体１の厚み方向および半径方向に移動するためのものである。
【００２６】
四分の一波長板１４は、Ｐ偏光やＳ偏光のように直線偏光の光が入射し、その直線偏光の方位が四分の一波長板１４における結晶の光学軸に対してなす角度が４５度のとき、通過光を直線偏光から円偏光の光にするものである。情報光はＰ偏光であり、四分の一波長板１４を通過すると円偏光となり、光情報記録媒体１に入射される。再生光は円偏光であるが、四分の一波長板１４を通過するとＳ偏光となり、レンズ２７ａ、ｂを介して光検出器２８に到達する。
【００２７】
ハーフミラー２６は、情報光を透過させて四分の一波長板１４に向かって進行させ、再生光を反射してレンズ２７ａ、ｂに向かって進行させる。
【００２８】
レンズ２７ａ、ｂは、ハーフミラー２６から再生光を受けて、光検出器２８に入射させる。
【００２９】
光検出器２８は、再生光を入射光として受け、入射光を検出する。これにより、光情報記録媒体１に記録された情報を再生できる。
【００３０】
光情報の記録および再生の動作
情報を光情報記録媒体１に記録する場合には、情報光が、ハーフミラー２６、四分の一波長板１４を透過し、対物レンズ１２により屈折され、光情報記録媒体１に入射する。この際、記録用参照光もハーフミラー２６、四分の一波長板１４を透過し、対物レンズ１２により屈折され、光情報記録媒体１に入射する。これにより、情報光と記録用参照光とが光情報記録媒体１のホログラム記録層３において干渉し、ホログラフィを形成する。ハーフミラー２６、四分の一波長板１４、対物レンズ１２が光情報記録媒体１に情報を記録する記録光学系に相当する。
【００３１】
光情報記録媒体１から情報を再生する場合には、再生用参照光がハーフミラー２６、四分の一波長板１４を透過し、対物レンズ１２により屈折され、光情報記録媒体１に入射する。これにより、光情報記録媒体１のホログラム記録層３から再生対象の情報を担持した再生光が生じる。再生光は、対物レンズ１２、四分の一波長板１４を透過し、ハーフミラー２６により反射され、レンズ２７ａ、ｂを透過してから、光検出器２８に与えられる。光検出器２８は再生光を入射光として受けて検出し、情報を取得する。対物レンズ１２、四分の一波長板１４、ハーフミラー２６、レンズ２７ａ、ｂが再生光を受けて光検出器２８に入射させる再生光学系に相当する。
【００３２】
本発明の実施形態の特徴的な部分は、光検出器２８の構造にあり、以下、光検出器２８について説明する。
【００３３】
第一の実施形態
図２は、第一の実施形態にかかる光検出器２８の構成を示す断面図である。光検出器２８は、ＣＭＯＳセンサ２８２、パッケージ２８４、透明保護層２８６、接着層２８８を備える。なお、図２においては、入射光（再生光）が上から下に入射しているように図示している。
【００３４】
ＣＭＯＳセンサ２８２は、入射光（再生光）を検出する。ＣＭＯＳセンサ２８２が入射光を検出する検出面２８２ａは、入射光の入射方向に対して垂直である。図３は、ＣＭＯＳセンサ２８２の平面図である。検出面２８２ａには、光を検出するための検出ピクセル２８２ｂが配置されている。検出ピクセル２８２ｂはいずれも同じ大きさの一辺ｘの正方形である。以後、検出ピクセル２８２ｂの一辺の長さｘをピクセルサイズという。ＣＭＯＳセンサ２８２は、検出ピクセル２８２ｂによって、光を検出する。
【００３５】
パッケージ２８４は、ＣＭＯＳセンサ２８２を凹部２８４ａに収容する。また、周縁部２８４ｂは、検出面２８２ａと平行である。周縁部２８４ｂは、ＣＭＯＳセンサ２８２よりも高くなっている。なお、パッケージ２８４は図示省略している外部回路と接続され、ＣＭＯＳセンサ２８２の計測結果を電気信号の形で外部回路に送る。
【００３６】
透明保護層２８６は、周縁部２８４ｂに接着層２８８により接着され、ＣＭＯＳセンサ２８２を覆っている。よって、入射光は、透明保護層２８６を透過してからＣＭＯＳセンサ２８２に到達する。透明保護層２８６の材質は例えばガラス（例えば、ＢＫ７）である。透明保護層２８６は、検出面２８２ａとは反対側にある上面２８６ａと、検出面２８２ａに向かい合う下面２８６ｂを有する。上面２８６ａは、検出面２８２ａと平行である。下面２８６ｂは、検出面２８２ａに対して角度θだけ傾斜している。
【００３７】
接着層２８８は、透明保護層２８６と周縁部２８４ｂとを接着する接着剤により構成される層である。上面２８６ａを検出面２８２ａと平行にするために、接着層２８８は、左側の周縁部２８４ｂにおいては薄く、右側の周縁部２８４ｂにおいては厚くしている。
【００３８】
光検出器２８に入射光が入射してきたときの光検出器２８の作用を、図４を参照して説明する。図４は、光検出器２８に入射光が入射してきたときの光路を示す図である。
【００３９】
まず、入射光Ｌｉが透明保護層２８６の上面２８６ａを通過して、下面２８６ｂに至る。このとき、入射光Ｌｉの一部は、下面２８６ｂを通過し、出射光Ｌｏ１となる。出射光Ｌｏ１の下面２８６ｂの法線となす角度をｉ１とする。入射光Ｌｉの残りは、下面２８６ｂにより反射され、さらに上面２８６ａで反射され、下面２８６ｂに至る。そして、一部は下面２８６ｂを通過し、出射光Ｌｏ２となる。出射光Ｌｏ２の下面２８６ｂの法線となす角度をｉ２とする。このように、出射光Ｌｏ１、Ｌｏ２、…、Ｌｏｐの下面２８６ｂの法線となす角度をｉ１、ｉ２、…ｉｐとする。すると、ｓｉｎｉｐ＝ｎｓｉｎ（（２ｐ−１）θ）となる（ただし、ｎ＝透明保護層２８６の屈折率）。また、出射光Ｌｏ１は、出射光Ｌｏ２、…、Ｌｏｐと干渉し、干渉縞が検出面２８２ａ上に生成される。この干渉縞の間隔ｄ（縞間隔という）は、入射光の波長をλとすれば、ｄ＝λ／（ｓｉｎｉｐ−ｓｉｎｉ１）である（ただし、ｐ≧２）。なお、ｓｉｎｉｐ−ｓｉｎｉ１は、ｐ＝２の時に最小であるから、縞間隔ｄはｐ＝２の時に最大となる。
【００４０】
なお、ｐ＝２の時の縞間隔ｄとは、出射光Ｌｏ１と、出射光Ｌｏ１と出射光Ｌｏ２との干渉縞との間隔である。ｐ＝３の時の縞間隔ｄとは、出射光Ｌｏ１と、出射光Ｌｏ１と出射光Ｌｏ３との干渉縞との間隔である。すなわち、縞間隔ｄとは、出射光Ｌｏ１と、出射光Ｌｏ１と出射光Ｌｏｐとの干渉縞との間隔である。
【００４１】
縞間隔ｄがピクセルサイズｘ以下であるという関係になれば、いずれの検出ピクセル２８２ｂ上にも干渉縞が少なくとも一本は生成される。よって、検出ピクセル２８２ｂごとに光の濃淡のむらが生じないようにすることができる。なお、縞間隔ｄはｐ＝２の時に最大となるので、ｐ＝２の時の縞間隔ｄがピクセルサイズｘ以下ならば、縞間隔ｄがピクセルサイズｘ以下であるといえる。
【００４２】
ここで、具体的な数値を例示する。ピクセルサイズ（一辺の長さ）ｘ＝１２μｍとし、λ＝０．５３２μｍ、ｎ＝１．５１９（ＢＫ７を透明保護層２８６の材料とした場合）とする。ピクセルサイズｘ＝縞間隔ｄとすれば、縞間隔ｄ＝１２μｍである。よって、ｓｉｎｉｐ−ｓｉｎｉｐ−１＝λ／ｄ＝０．０４４３である。縞間隔ｄはｐ＝２の時に最大となるので、ｐ＝２として計算を進める。よって、ｓｉｎｉ２−ｓｉｎｉ１＝０．０４４３となるようにすればよい。ｓｉｎｉ２−ｓｉｎｉ１＝ｎｓｉｎ（３θ）−ｎｓｉｎθである。よって、下面２８６ｂの検出面２８２ａに対する傾斜角θを適宜、設定してやれば、ｓｉｎｉ２−ｓｉｎｉ１＝０．０４４３となる。よって、０．０４４３＝１．５１９×（ｓｉｎ（３θ）−ｓｉｎθ）を解き、傾斜角θ＝０．８４度を得る。よって、傾斜角θが０．８４度以上であれば、縞間隔ｄがピクセルサイズｘ（＝１２μｍ）以下である。
【００４３】
このように傾斜角θが定められていると、入射光が透明保護層２８６を透過した出射光Ｌｏ１と、透明保護層２８６内部で反射してから透明保護層２８６を出てきた出射光Ｌｏ２、…、Ｌｏｐとの干渉縞は、出射光Ｌｏ１が到達した検出ピクセル２８２ｂ上に生成される。出射光Ｌｏ１と、出射光Ｌｏ１と出射光Ｌｏｐ（ｐ≧２）との干渉縞との間隔（縞間隔ｄ）が、ピクセルサイズｘ以下だからである。よって、検出ピクセル２８２ｂごとに少なくとも一本は干渉縞が生成され、検出ピクセル２８２ｂごとに光の濃淡のむらが生じないようにすることができる。検出ピクセル２８２ｂは到達した光を検出する。
【００４４】
第一の実施形態によれば、検出ピクセル２８２ｂごとに少なくとも一本は干渉縞が生成され、検出ピクセル２８２ｂごとに光の濃淡のむらが生じないようにすることができる。よって、検出ピクセル２８２ｂごとの光の濃淡のむらによる光の検出の誤差を低減できる。
【００４５】
第二の実施形態
第二の実施形態は、透明保護層２８６の上面２８６ａおよび下面２８６ｂの検出面２８２ａに対する傾斜角が第一の実施形態とは異なる。
【００４６】
図５は、第二の実施形態にかかる光検出器２８の構成を示す断面図である。光検出器２８は、ＣＭＯＳセンサ２８２、パッケージ２８４、透明保護層２８６、接着層２８８を備える。以下、第一の実施形態と同様な部分は同一の番号を付して説明を省略する。
【００４７】
ＣＭＯＳセンサ２８２およびパッケージ２８４は第一の実施形態と同様である。
【００４８】
透明保護層２８６は、上面２８６ａおよび下面２８６ｂを有する。上面２８６ａは、検出面２８２ａに対して角度θだけ傾斜している。下面２８６ｂは、検出面２８２ａと平行である。
【００４９】
接着層２８８は、透明保護層２８６と周縁部２８４ｂとを接着する接着剤により構成される層である。下面２８６ｂを検出面２８２ａと平行にするために、接着層２８８は、左側の周縁部２８４ｂにおいても、右側の周縁部２８４ｂにおいても厚さは同じである。
【００５０】
光検出器２８に入射光が入射してきたときの光検出器２８の作用は第一の実施形態と同様である。
【００５１】
第二の実施形態によれば、接着層２８８の厚さを一定にすれば、透明保護層２８６を正確に位置決めできるため、透明保護層２８６の位置決めが容易である。
【００５２】
第三の実施形態
第三の実施形態は、パッケージ２８４が無い点が第一および第二の実施形態と異なる。
【００５３】
図６は、第三の実施形態にかかる光検出器２８の構成を示す断面図である。光検出器２８は、ＣＭＯＳセンサ２８２、透明保護層２８６を備える。以下、第二の実施形態と同様な部分は同一の番号を付して説明を省略する。
【００５４】
ＣＭＯＳセンサ２８２は透明保護層２８６とは反対側の底面にボール電極２８２ｃを有する。ボール電極２８２ｃにより、図示省略している外部回路と接続され、ＣＭＯＳセンサ２８２の計測結果を電気信号の形で外部回路に送る。ＣＭＯＳセンサ２８２の形状はいわゆるＢＧＡ（Ｂａｌｌ　Ｇｒｉｄ　Ａｒｒａｙ：ボールグリッドアレイ）である。
【００５５】
透明保護層２８６は、上面２８６ａおよび下面２８６ｂを有する。上面２８６ａは、検出面２８２ａに対して角度θだけ傾斜している。下面２８６ｂは、検出面２８２ａと平行である。ここで、下面２８６ｂは、検出面２８２ａと接している。
【００５６】
光検出器２８に入射光が入射してきたときの光検出器２８の作用は第一の実施形態と同様である。
【００５７】
第三の実施形態によれば、パッケージ２８４が無くても、第一の実施形態と同様を得ることができる。しかも、下面２８６ｂを検出面２８２ａに接するようにすれば、透明保護層２８６を正確に位置決めできるため、透明保護層２８６の位置決めが容易である。
【００５８】
以上、本発明の構成および動作をその原理と実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されず、発明の本旨を逸脱しない範囲において、様々な変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る光情報記録再生装置の構成を示す説明図である。
【図２】第一の実施形態にかかる光検出器２８の構成を示す断面図である。
【図３】ＣＭＯＳセンサ２８２の平面図である。
【図４】光検出器２８に入射光が入射してきたときの光路を示す図である。
【図５】第二の実施形態にかかる光検出器２８の構成を示す断面図である。
【図６】第三の実施形態にかかる光検出器２８の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
２８　光検出器
２８２　ＣＭＯＳセンサ
２８２ａ　検出面
２８２ｂ　検出ピクセル
２８４　パッケージ
２８６　透明保護層
２８６ａ　上面
２８６ｂ　下面
２８８　接着層
【図１】
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【図２】
2004134721.tif 000004
【図３】
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【図４】
2004134721.tif 000006
【図５】
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【図６】
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