(57)【要約】【課題】比較的速い速度でホログラム型の光記録媒体から情報を再生することが可能な記録再生装置を提供すること。【解決手段】本発明の記録再生装置１０は、ホログラム型の光記録媒体１への情報の記録及び前記光記録媒体１からの前記情報の再生を行う記録再生装置１０であって、光源１１と、それぞれ一列に配列した複数の画素を備えた第１及び第２イメージセンサ１３ａ，１３ｂと、光源１１が放射する光の少なくとも一部を参照光として光記録媒体１へと導くとともに、参照光が光記録媒体１によって変調されることにより生じる再生光を第１及び第２イメージセンサ１３ａ，１３ｂのそれぞれへと導く光学系１２とを具備し、第１イメージセンサ１３ａと第２イメージセンサ１３ｂとは、再生光がそれらの上に形成する再生画像に対する画素の配列方向が互いに異なっていることを特徴とする。【選択図】    図１
2005018940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラム型の光記録媒体への情報の記録及び前記光記録媒体からの前記情報の再生を行う記録再生装置であって、
光源と、
それぞれ一列に配列した複数の画素を備えた第１及び第２イメージセンサと、
前記光源が放射する光の少なくとも一部を参照光として前記光記録媒体へと導くとともに、前記参照光が前記光記録媒体によって変調されることにより生じる再生光を前記第１及び第２イメージセンサのそれぞれへと導く光学系とを具備し、
前記第１イメージセンサと前記第２イメージセンサとは、前記再生光がそれらの上に形成する再生画像に対する前記画素の配列方向が互いに異なっていることを特徴とする記録再生装置。
【請求項２】
前記第１及び第２イメージセンサの出力から前記光記録媒体に記録された情報を再生する信号処理回路をさらに具備したことを特徴とする請求項１に記載の記録再生装置。
【請求項３】
前記第１及び第２イメージセンサにおいて、前記複数の画素のそれぞれはそれらの配列方向と交差する方向に延びた形状を有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の記録再生装置。
【請求項４】
互いに交差する第１及び第２方向に配列した複数の単位領域へと区分され且つ前記光記録媒体に記録された情報に応じて前記単位領域毎に光強度が変化可能な光強度分布を前記再生画像が有するように、前記光記録媒体への情報の記録を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の記録再生装置。
【請求項５】
前記第１イメージセンサの画素の配列方向及び前記第２イメージセンサの画素の配列方向は、それぞれ、前記第１及び第２方向と実質的に等しいことを特徴とする請求項４に記載の記録再生装置。
【請求項６】
前記光強度分布として、前記複数の単位領域に対応した明部と暗部との配列パターンが生じるように前記光記録媒体への情報の記録を行うことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の記録再生装置。
【請求項７】
前記配列パターンにおける前記明部の数が常に一定となるように前記光記録媒体への情報の記録を行うことを特徴とする請求項６に記載の記録再生装置。
【請求項８】
前記第１イメージセンサの各画素は、前記複数の単位領域の前記第２方向に配列したものからなる各第１単位領域群について、それに含まれる前記単位領域の光強度の和を検出し、
前記第２イメージセンサの各画素は、前記複数の単位領域の前記第１方向に配列したものからなる各第２単位領域群について、それに含まれる前記単位領域の光強度の和を検出することを特徴とする請求項４乃至請求項７の何れか１項に記載の記録再生装置。
【請求項９】
前記光記録媒体に記録すべき情報と前記再生画像とが１対１で対応するように前記光記録媒体への記録を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載の記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、記録再生装置に係り、特にはホログラム型の光記録媒体への情報の記録及びそれからの情報の再生を行う記録再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高密度画像データなどの容量の大きな情報を書き込み可能な記録媒体として光記録媒体がある。そのような光記録媒体としては、光磁気ディスク及び相変化型光ディスクなどの書換可能型光記録媒体やＣＤ−Ｒなどの追記型光記録媒体が既に実用化されているが、光記録媒体に対する大容量化への要求は高まる一方である。そこで、近年、三次元的に情報を記録可能なホログラム型の光記録媒体が注目されている。
【０００３】
ホログラム型の光記録技術では、情報を記録するに際し、一般に、二次元的な強度分布が与えられた情報光と強度がほぼ一定な参照光とを感光性の記録層内部で重ね合わせ、それらが形成する干渉パターンを利用して記録層内部に光学特性の分布を生じさせる。また、書き込んだ情報を読み出す際には、記録時と同様の配置で参照光のみを記録光に照射する。この参照光は、記録層内部に形成された光学特性分布により変調され、先の記録光に対応した強度分布を有する再生光として記録層から出射する。
【０００４】
この技術では、記録層内に光学特性分布が三次元的に形成されるため、或る情報光により情報が書き込まれた領域と他の情報光により情報が書き込まれた領域とを部分的に重ね合わせること，すなわち多重記録，が可能である。特にデジタルボリュームホログラフィを利用した場合には、信号対雑音比（ＳＮ比）が多少低くても元の情報を忠実に再現することができるため、光記録媒体の記録容量を著しく増大させることができる（例えば、以下の特許文献１を参照のこと）。
【０００５】
また、この技術では、情報光及び再生光は二次元的な強度分布を有しているため、１つの記録マークで記録可能な情報量は１ビットに限られない。そのため、１つの記録マークに対応した情報量を増加させた場合においても、光記録媒体の記録容量を著しく増大させることができる。しかも、この場合、より速い速度で情報の記録及び再生が可能となる。
【０００６】
しかしながら、本発明者らは、本発明を為すに際し、現状では、期待されるほどの速度で情報の再生を行うことができないことを見出している。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−１２３９４９
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、比較的速い速度でホログラム型の光記録媒体から情報を再生することが可能な記録再生装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によると、ホログラム型の光記録媒体への情報の記録及び前記光記録媒体からの前記情報の再生を行う記録再生装置であって、光源と、それぞれ一列に配列した複数の画素を備えた第１及び第２イメージセンサと、前記光源が放射する光の少なくとも一部を参照光として前記光記録媒体へと導くとともに、前記参照光が前記光記録媒体によって変調されることにより生じる再生光を前記第１及び第２イメージセンサのそれぞれへと導く光学系とを具備し、前記第１イメージセンサと前記第２イメージセンサとは、前記再生光がそれらの上に形成する再生画像に対する前記画素の配列方向が互いに異なっていることを特徴とする記録再生装置が提供される。
【００１０】
この記録再生装置は、第１及び第２イメージセンサの出力から光記録媒体に記録された情報を再生する信号処理回路をさらに具備していてもよい。
第１及び第２イメージセンサにおいて、複数の画素のそれぞれはそれらの配列方向と交差する方向に延びた形状を有していてもよい。
【００１１】
互いに交差する第１及び第２方向に配列した複数の単位領域へと区分され且つ光記録媒体に記録された情報に応じて単位領域毎に光強度が変化可能な光強度分布を再生画像が有するように、光記録媒体への情報の記録を行ってもよい。この場合、さらに、以下の構成を採用してもよい。
【００１２】
例えば、第１イメージセンサの画素の配列方向及び第２イメージセンサの画素の配列方向は、それぞれ、第１及び第２方向と実質的に等しくてもよい。
【００１３】
また、上記記録再生装置は、光強度分布として、複数の単位領域に対応した明部と暗部との配列パターンが生じるように光記録媒体への情報の記録を行うように構成されていてもよい。この場合、上記配列パターンにおける明部の数が常に一定となるように光記録媒体への情報の記録を行ってもよく、第１及び第２イメージセンサによって検出される光強度の総和より明部の数が判別できるのであれば、明部の数が互いに異なる配列パターンを用いて光記録媒体への情報の記録を行ってもよい。
【００１４】
さらに、第１イメージセンサの各画素は、複数の単位領域の第２方向に配列したものからなる各第１単位領域群について、それに含まれる単位領域の光強度の和を検出し、第２イメージセンサの各画素は、複数の単位領域の第１方向に配列したものからなる各第２単位領域群について、それに含まれる単位領域の光強度の和を検出するように構成されていてもよい。
【００１５】
上記記録再生装置は、光記録媒体に記録すべき情報と再生画像とが１対１で対応するように光記録媒体への記録を行うように構成されていてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において、同様または類似する機能を有する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る記録再生装置を概略的に示す図である。また、図２は、図１の記録再生装置に搭載可能なホログラム型光記録媒体の一例を概略的に示す部分切開斜視図である。ここでは、情報光と参照光との干渉に同軸干渉法を利用した場合を例に説明する。
【００１８】
まず、図１の記録再生装置について説明するのに先立ち、図２のホログラム型光記録媒体について簡単に説明する。
【００１９】
図２に示すホログラム型光記録媒体１は透明基板２を備えており、基板２の一方の主面上には、記録層３、及び保護層４が順次積層されている。また、基板２の他方の主面上には、反射層５が設けられている。すなわち、この光記録媒体１は、反射型光記録媒体である。
【００２０】
透明基板２は、例えば、ガラスやポリカーボネート等によって形成され得る。基板２は、典型的には、円盤状の形状を有している。
【００２１】
記録層３は、電磁波を照射したときに、その強度に応じて吸光係数や屈折率などの光学特性が変化する材料により形成されている。記録層３に用いられるホログラム記録材料は有機材料であっても無機材料であっても構わない。記録層３に使用可能な有機材料としては、例えば、フォトポリマー、フォトリフラクティブポリマー、フォトクロミック色素分散ポリマーなどを挙げることができる。また、記録層３に使用可能な無機材料としては、例えば、ニオブ酸リチウムやチタン酸バリウムなどを挙げることができる。
【００２２】
反射層５は、例えばアルミニウムなどのように、記録光波長における反射率が高い材料によって形成されている。記録時には、記録層３に直接入射した情報光（或いは記録光）と反射層５の表面で反射された参照光との干渉縞等が、記録層３中に記録マークとして書き込まれる。
【００２３】
次に、図１のホログラム型記録再生装置１０について説明する。
図１に示すホログラム型記録再生装置１０は、光源１１と、光学系１２と、光記録媒体１と、第１及び第２イメージセンサ１３ａ，１３ｂと、図示しない駆動機構とを含んでいる。
【００２４】
光源１１は、例えば、コヒーレントな直線偏光を出力するレーザである。レーザとしては、例えば、半導体レーザ、Ｈｅ−Ｎｅレーザ、アルゴンレーザ、ＹＡＧレーザなどを使用することができる。
【００２５】
光学系１２は、ビームエキスパンダ２１、旋光用光学素子２２、偏光ビームスプリッタ２３、透過型空間光変調器２４、偏光ビームスプリッタ２５、電磁シャッタ２６、偏光ビームスプリッタ２７、二分割旋光用光学素子２８、対物レンズ２９、直角プリズム３０、ビームスプリッタ３１、ビームスプリッタ３２、結像レンズ３３ａ，３３ｂを含んでいる。
【００２６】
ビームエキスパンダ２１は、光源１１が放射する光ビームのビーム径を増加させ、平行光束として旋光用光学素子２２に入射させる。
【００２７】
旋光用光学素子２２は、先の光ビームの偏波面を回転させるか、或いは、先の光ビームを円偏光または楕円偏光とすることにより、偏波面が紙面に平行な偏光成分（以下、Ｐ偏光成分という）と偏波面が紙面に垂直な偏光成分（以下、Ｓ偏光成分という）とを出射する。旋光用光学素子２２としては、例えば、１／２波長板や１／４波長板を使用することができる。
【００２８】
旋光用光学素子２２を出射した光ビームのうち、Ｓ偏光成分は偏光ビームスプリッタ２３により反射され、透過型空間光変調器２４に入射する。また、Ｐ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ２３を透過する。このＰ偏光成分は、参照光として利用する。
【００２９】
透過型空間光変調器２４は、例えば透過型液晶表示装置のようにマトリクス状に配列した多数の画素を有しており、それを出射する光をＰ偏光成分とＳ偏光成分との間で画素毎に切り替えることができる。このようにして、透過型空間光変調器２４は、記録すべき情報に対応して二次元的な偏波面分布が与えられた情報光を出射する。
【００３０】
透過型空間光変調器２４を出射した情報光は、次いで、偏光ビームスプリッタ２５に入射する。偏光ビームスプリッタ２５は、先の情報光のうち、Ｓ偏光成分のみを反射し、Ｐ偏光成分は透過する。
【００３１】
偏光ビームスプリッタ２５により反射されたＳ偏光成分は、二次元的な強度分布が与えられた情報光として電磁シャッタ２６に至る。記録時には、電磁シャッタ２６は開いており、情報光は偏光ビームスプリッタ２７に入射する。この情報光は、偏光ビームスプリッタ２７により反射され、二分割旋光用光学素子２８に入射する。
【００３２】
二分割旋光用光学素子２８は、図中、右側の部分と左側の部分との間で光学特性が互いに異なっている。具体的には、情報光のうち、例えば、二分割旋光用光学素子２８の右側部分に入射した光成分は偏波面を＋４５°回転させて出射し、左側部分に入射した光成分は偏波面を−４５°回転させて出射する。以下、Ｓ偏光成分の偏波面を＋４５°回転させたもの（或いは、Ｐ偏光成分の偏波面を−４５°回転させたもの）をＡ偏光成分と呼び、Ｓ偏光成分の偏波面を−４５°回転させたもの（或いは、Ｐ偏光成分の偏波面を＋４５°回転させたもの）をＢ偏光成分と呼ぶ。なお、二分割旋光用光学素子２８の各部分には、例えば、１／２波長板を用いることができる。
【００３３】
二分割旋光用光学素子２７を出射したＡ偏光成分及びＢ偏光成分は、対物レンズ２９により光記録媒体１の反射層５上に集光される。なお、光記録媒体１は、保護層４を対物レンズ２９に対向させて配置されている。
【００３４】
他方、偏光ビームスプリッタ２３を透過したＰ偏光成分（参照光）は、直角プリズム３０で反射され、ビームスプリッタ３１及び偏光ビームスプリッタ２７を透過する。偏光ビームスプリッタ２７を透過した参照光は、次いで、二分割旋光用光学素子２８に入射し、その右側部分に入射した光成分は偏波面を＋４５°回転させてＢ偏光成分として出射し、左側部分に入射した光成分は偏波面を−４５°回転させてＡ偏光成分として出射する。その後、それらＡ偏光成分及びＢ偏光成分は、対物レンズ２９により光記録媒体１の反射層５上に集光される。
【００３５】
このように、二分割旋光用光学素子２８の右側部分からは、Ａ偏光成分である情報光とＢ偏光成分である参照光とが出射する。他方、二分割旋光用光学素子２８の左側部分からは、Ｂ偏光成分である情報光とＡ偏光成分である参照光とが出射する。また、情報光及び参照光は、光記録媒体１の反射層５上に集光される。
【００３６】
そのため、情報光と参照光との干渉は、保護層４を介して記録層３に直接入射した直接光としての情報光と反射層５で反射された反射光としての参照光との間、及び、直接光としての参照光と反射光としての情報光との間でしか生じない。また、直接光としての情報光と反射光としての情報光との干渉や、直接光としての参照光と反射光としての参照光との干渉は生じない。したがって、図１に示す記録再生装置１０によると、記録層３の内部に情報光に対応した光学特性の分布を生じさせることができる。
【００３７】
上述した方法により記録した情報は、以下のようにして読み出すことができる。すなわち、電磁シャッタ２６を閉じること以外は記録時と同様の操作を行う。こうすると、Ｐ偏光成分である参照光のみが二分割旋光用光学素子２８に到達する。
【００３８】
この参照光は、次いで、二分割旋光用光学素子２８に入射し、その右側部分に入射した光成分は偏波面を＋４５°回転させてＢ偏光成分として出射し、左側部分に入射した光成分は偏波面を−４５°回転させてＡ偏光成分として出射する。その後、それらＡ偏光成分及びＢ偏光成分は、対物レンズ２９により光記録媒体１の反射層５上に集光される。
【００３９】
光記録媒体１の記録層３には、上記の方法により、情報に対応した光学特性分布が形成されている。したがって、光記録媒体１に入射したＡ偏光成分及びＢ偏光成分の一部は、記録層３内に形成された光学特性分布により回折され、再生光として光記録媒体１を出射する。
【００４０】
光記録媒体１を出射した再生光としてのＡ偏光成分及びＢ偏光成分は、対物レンズ２９により平行光束とされた後、二分割旋光用光学素子２８に到達する。二分割旋光用光学素子２８の右側部分に入射したＢ偏光成分はＰ偏光成分として出射し、二分割旋光用光学素子２９の左側部分に入射したＡ偏光成分はＰ偏光成分として出射する。このようにして、Ｐ偏光成分としての再生光が得られる。
【００４１】
その後、再生光は偏光ビームスプリッタ２７を透過する。偏光ビームスプリッタ２７を透過した再生光の一部は、次いで、ビームスプリッタ３１で反射され、ビームスプリッタ３２に入射する。
【００４２】
ビームスプリッタ３２は再生光を分割し、それら再生光は、それぞれ、結像レンズ３３ａ，３３ｂにより第１及び第２イメージセンサ１３ａ，１３ｂ上に結像され、それらの上に再生画像を形成する。第１及び第２イメージセンサ１３ａ，１３ｂは、これら再生画像の光強度分布を検出する。このようにして、光記録媒体１に記録された情報を読み出す。なお、光記録媒体１に記録された情報を、第１及び第２イメージセンサ１３ａ，１３ｂの出力から再生する方法については、後で詳述する。
【００４３】
他方、二分割旋光用光学素子２８を透過して光記録媒体１に入射したＡ偏光成分及びＢ偏光成分の残りは、反射層５などにより反射され、光記録媒体１を出射する。この反射光としてのＡ偏光成分及びＢ偏光成分は、対物レンズ２９により平行光束とされた後、Ａ偏光成分は二分割旋光用光学素子２８の右側部分に入射してＳ偏光成分として出射し、Ｂ偏光成分は二分割旋光用光学素子２８の左側部分に入射してＳ偏光成分として出射する。二分割旋光用光学素子２８を出射したＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ２７により反射されるため、第１及び第２イメージセンサ１３ａ，１３ｂには到達し得ない。したがって、この記録再生装置１０によると、優れた再生ＳＮ比を実現できる。
【００４４】
図３は、図１の記録再生装置で利用可能な第１イメージセンサ１３ａの一例を概略的に示す平面図である。図４は、図１の記録再生装置で利用可能な第２イメージセンサ１３ｂの一例を概略的に示す平面図である。なお、図３及び図４では、イメージセンサ１３ａ，１３ｂとして、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサを描いている。また、図３及び図４において、ｘ方向及びｙ方向は、イメージセンサ１３ａ，１３ｂ上に形成される再生画像を基準とした方向である。
【００４５】
図３及び図４に示すイメージセンサ１３ａ，１３ｂは、ＣＣＤを用いた一次元イメージセンサである。すなわち、イメージセンサ１３ａは、ｙ方向に配列して受光部５１ａを構成した複数の画素（或いは、フォトダイオード）５１ａ１〜５１ａ３と、各画素５１ａ１〜５１ａ３で発生した信号電荷のＣＣＤレジスタ５２ａへの供給／非供給を切り替えるためのシフトゲート５３ａと、各画素５１ａ１〜５１ａ３から供給された信号電荷を電荷検出部５４ａへと出力するＣＣＤレジスタ５２ａとを備えている。同様に、イメージセンサ１３ｂは、ｘ方向に配列して受光部５１ｂを構成した複数の画素（或いは、フォトダイオード）５１ｂ１〜５１ｂ３と、各画素５１ｂ１〜５１ｂ３で発生した信号電荷が出力され、ＣＣＤレジスタ５２ａと同様に機能するＣＣＤレジスタ５２ｂとを備えている。なお、参照符号５３ｂ，５４ｂで示す構成要素はシフトゲート及び電荷検出部をそれぞれ示しており、それらは上記と同様に機能する。画素５１ａ１〜５１ａ３及び画素５１ｂ１〜５１ｂ３のそれぞれは、受光部５１ａと受光部５１ｂとが互いにほぼ等しい寸法となるように、それらの配列方向と交差する方向に延びた形状を有している。
【００４６】
このように、図３及び図４に示す例では、第１イメージセンサ１３ａと第２イメージセンサ１３ｂとは、再生画像に対する画素の配列方向が互いに異なっていること以外は同様の構造を有している。したがって、以下、第１イメージセンサ１３ａについてのみ、より詳細な構造を説明する。
【００４７】
図５は、図３に示すイメージセンサ１３ａのＡ−Ａ線に沿った断面図である。図５に示すように、イメージセンサ１３ａは、例えば、ｐ型シリコン基板のようなｐ型半導体基板６０を備えている。
【００４８】
基板６０の表面領域には、ｎ＋型不純物拡散層とｎ＋＋型不純物拡散層とを備えた蓄積ダイオード６１と、ｎ−型不純物拡散層６２とが形成されている。基板６０上には、例えば、シリコン酸化膜のような絶縁膜６３が形成されている。この絶縁膜６３中には、例えば、ポリシリコンからなる転送電極６４ａ，６４ｂが埋め込まれている。
【００４９】
絶縁膜６３上には、例えば、ＭｏＳｉからなる画素配線電極６５及びＢＰＳＧなどからなる平坦化絶縁膜６６が順次積層されている。絶縁膜６３にはコンタクトホールが設けられており、画素配線電極６５は、このコンタクトホールを介して蓄積ダイオード６１に接続されている。
【００５０】
平坦化絶縁膜６６上には、例えば、Ｔｉなどからなる画素電極６７が形成されている。画素配線電極６５は平坦化絶縁膜６６から部分的に露出しており、その露出部で画素電極６７は画素配線電極６５に接続されている。
【００５１】
画素電極６７上には、光起電力効果を示す光起電力層６８として、例えば、ａ−ＳｉＣ：Ｈ（ｉ）層６８ａ、ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ）層６８ｂ、ａ−ＳｉＣ：Ｈ（ｐ）層６８ｃの積層体が形成されている。光起電力層６８上には、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）などからなる透明電極６９が形成されている。
【００５２】
なお、図５に示す画素電極６７と光起電力層６８及び透明電極６９の画素電極６７上に位置した部分とは、図３の画素５１ａ２を構成している。また、図５に示す転送電極６４ａは図３のシフトゲート５３ａを兼ねている。
【００５３】
図６は、図３に示すイメージセンサ１３ａのＢ−Ｂ線に沿った断面図である。なお、図６では、簡略化のため、平坦化絶縁膜６６、画素電極６７、光起電力層６８、及び透明電極６９は省略している。図６において、転送電極６４ａまたは転送電極６４ｂと、絶縁膜６３と、ｎ−型不純物拡散層６２と、その周囲のｐ型半導体基板６０とは、ＭＯＳ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ダイオードを構成している。また、これらＭＯＳダイオードは、図５のＣＣＤレジスタ５２ａを構成している。
【００５４】
このイメージセンサ１３ａにおける電荷の生成、蓄積、転送動作は、例えば、以下のように進行する。
光起電力層６８に光を照射すると、図５に示すように、ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ）層６８ｂにおいて電子及び正孔が生成する。ここで生成した電子は、蓄積ダイオード６１に蓄積される。転送電極６４ａの電位を高めると、蓄積ダイオード６１に蓄積された電子は、ｎ−型不純物拡散層６２中へと移動する。その後、転送電極６４ａ及び転送電極６４ｂの電位を適宜制御することにより、ＭＯＳダイオード間での電荷の転送，すなわちｎ−型不純物拡散層６２中で電子の移動（図６では横方向への），を生じさせることができる。
【００５５】
図７は、図１の記録再生装置においてデジタル情報への再生が可能な再生画像の例を示す図である。なお、図７に示す再生画像ＤＴ１〜ＤＴ４２において、ハッチングを付していない部分は明部を示し、ハッチングを付した部分は暗部を示している。
【００５６】
図７に示す各再生画像ＤＴ１〜ＤＴ４２は、ｘ方向及びｙ方向に配列した計９個の単位領域で構成されている。また、ここでは簡略化のために再生画像ＤＴ１〜ＤＴ４２間で、明部の数は等しくしてある。
【００５７】
図８は、第１及び第２イメージセンサ１３ａ，１３ｂの出力からデジタル情報を再生する方法を概略的に示す図である。また、図９は、第１イメージセンサ１３ａが再生画像を検出した場合に出力する信号波形の一例を示し、図１０は、それと同一の画像を第２イメージセンサ１３ｂが検出した場合に出力する信号波形の一例を示している。なお、図９及び図１０において、横軸は時間を示し、縦軸は信号強度を示している。また、図９及び図１０に示す信号波形は、再生光が第１イメージセンサ１３ａ上に図７の再生画像ＤＴ８を形成した場合に得られるものである。
【００５８】
図３に示すように、第１イメージセンサ１３ａの画素５１ａ１〜５１ａ３は、それぞれｘ方向に延びた形状を有するとともに、ｙ方向に配列している。これら画素５１ａ１〜５１ａ３は、再生画像ＤＴ８を構成する９つの単位領域毎に光強度を検出するのではなく、ｘ方向に配列した３つの単位領域からなる単位領域群毎に光強度を検出する。すなわち、画素５１ａ１〜５１ａ３のそれぞれは、ｘ方向に配列した３つの単位領域の光強度の和を検出する。したがって、第１イメージセンサ１３ａが図７に示す再生画像ＤＴ８を検出した場合には、例えば、図９に示すような信号波形が得られる。
【００５９】
他方、図４に示すように、第２イメージセンサ１３ｂの画素５１ｂ１〜５１ｂ３は、それぞれｙ方向に延びた形状を有するとともに、ｘ方向に配列している。これら画素５１ｂ１〜５１ｂ３は、再生画像を構成する９つの単位領域毎に光強度を検出するのではなく、ｙ方向に配列した３つの単位領域からなる単位領域群毎に光強度を検出する。すなわち、画素５１ｂ１〜５１ｂ３のそれぞれは、ｙ方向に配列した３つの単位領域の光強度の和を検出する。
【００６０】
図１の記録再生装置１０では、再生光が第２イメージセンサ１３ｂ上に形成する再生画像は第１イメージセンサ１３ａ上に形成する再生画像に対して鏡像の関係にある。ここでは、それら画像は上下を反転させた関係にあることとする。この場合、第２イメージセンサ１３ｂは再生画像ＤＴ８を上下に反転させた画像，すなわち図７の再生画像ＤＴ９，を検出することとなるが、第２イメージセンサ１３ａは、上下を反転させた関係にある２つの再生画像について、同一の信号を出力する。したがって、第１イメージセンサ１３ａが図７に示す再生画像ＤＴ８を検出した場合、第２イメージセンサ１３ｂは、例えば、図１０に示すような信号を出力する。
【００６１】
このようにして第１イメージセンサ１３ａから得られる信号波形と第２イメージセンサ１３ｂから得られる信号波形との組み合わせは、図７に示す各再生映像ＤＴ１〜ＤＴ４２に固有である。すなわち、図７に示す再生映像ＤＴ１〜ＤＴ４２は、上記のようにして第１イメージセンサ１３ａから得られる信号波形と第２イメージセンサ１３ｂから得られる信号波形との少なくとも一方が互いに異なっている。
【００６２】
したがって、例えば、図８に示す信号処理回路１００において、予め記憶させておいた信号波形と第１及び第２イメージセンサ１３ａ，１３ｂから出力された信号波形とのパターンマッチングを行うことにより、第１及び第２イメージセンサ１３ａ，１３ｂが検出した再生画像が再生画像ＤＴ８であることを同定することができる。
【００６３】
或いは、予め記憶させておいた閾値と第１及び第２イメージセンサ１３ａ，１３ｂから出力された信号の強度とを比較することにより、第１及び第２イメージセンサ１３ａ，１３ｂが検出した再生画像が再生画像ＤＴ８であることを同定することや、第１及び第２イメージセンサ１３ａ，１３ｂからの出力信号を再生画像ＤＴ８に対応したデジタル信号へと変換することができる。
【００６４】
或いは、本実施形態のように、再生画像ＤＴ１〜ＤＴ４２間で明部の数を互いに等しくしてある場合、再生画像ＤＴ８の全体についての信号強度から算出され得る閾値と第１及び第２イメージセンサ１３ａ，１３ｂから出力された信号の強度とを比較することにより、第１及び第２イメージセンサ１３ａ，１３ｂが検出した再生画像が再生画像ＤＴ８であることを同定することや、第１及び第２イメージセンサ１３ａ，１３ｂからの出力信号を再生画像ＤＴ８に対応したデジタル信号へと変換することができる。
【００６５】
すなわち、第１及び第２イメージセンサ１３ａ，１３ｂの出力からデジタル情報を再生することができる。
【００６６】
このように、上記の方法では、同一の再生画像に対して２つのイメージセンサ１３ａ，１３ｂで光強度分布を測定するとともに、各イメージセンサ１３ａ，１３ｂとして一次元イメージセンサを使用している。一次元イメージセンサを使用すると、二次元イメージセンサを使用した場合と比較して、電荷の転送回数などが減少するため、再生画像の読み出しに要する時間を大幅に短縮することができる。また、上記の方法では、１つの記録マークで記録可能な情報量は１ビットに限られず、図７に示すように、１つの記録マークに対応した情報量を増加させることができる。したがって、本実施形態によると、情報の記録及び再生，特には情報の再生，をより速い速度で行うことが可能となるのに加え、記録容量を著しく増大させることができる。
【００６７】
本実施形態において、再生光が第１イメージセンサ１３ａ上に形成する再生画像と第２イメージセンサ１３ｂ上に形成する再生画像とは、上記の通り、鏡像の関係にあってもよい。或いは、それら再生画像は、同一のパターンを有していてもよい。同様に、情報光が偏光ビームスプリッタ２５上などに形成する記録画像と再生光が第１イメージセンサ１３ａ上に形成する再生画像とは、鏡像の関係にあってもよく、或いは、同一のパターンを有していてもよい。
【００６８】
情報光が偏光ビームスプリッタ２５上などに形成する記録画像は、再生光が第１及び第２イメージセンサ１３ａ，１３ｂ上に形成する再生画像と等しくてもよい。或いは、記録画像は再生画像の明部と暗部とを反転させたものであってもよい。
【００６９】
本実施形態では、例えば図７に示す４２種の再生画像ＤＴ１〜ＤＴ４２が得られるように記録を行ってもよく、それよりも少ない種類の再生画像が得られるように記録を行ってもよい。また、本実施形態では、４２種よりも多くの再生画像が得られるように記録を行ってもよい。
【００７０】
図１１は、図１の記録再生装置においてデジタル情報への再生が可能な再生画像の他の例を示す図である。
【００７１】
図１１では、４２種の再生画像を１３個のグループへと分類している。各グループに含まれる複数の再生画像は、第１イメージセンサ１３ａからの信号波形及び第２イメージセンサ１３ｂからの信号波形の双方が互いに等しい。すなわち、上記の記録再生装置１０では、或るグループに含まれる１つの再生画像をそのグループに含まれる他の再生画像から区別することができない。したがって、図１１に示す再生画像が得られるように記録を行う場合、同一のグループからは再生画像を１種のみ選択するか、或いは、同一のグループから複数種の再生画像を選択するとともにそれら再生画像を同一の情報として取り扱う。
【００７２】
本実施形態では、第１及び第２イメージセンサ１３ａ，１３ｂとして、例えばＭＯＳイメージセンサのように、ＣＣＤイメージセンサ以外のイメージセンサを使用してもよい。
【００７３】
図１２は、図１の記録再生装置で利用可能な第１イメージセンサ１３ａの他の例を概略的に示す平面図である。図１３は、図１の記録再生装置で利用可能な第２イメージセンサ１３ｂの他の例を概略的に示す平面図である。なお、図１２及び図１３では、イメージセンサ１３ａ，１３ｂとして、ＭＯＳイメージセンサを描いている。
【００７４】
図１２及び図１３に示すイメージセンサ１３ａ，１３ｂの画素５１ａ１〜５１ａ３及び画素５１ｂ１〜５１ｂ３は、図３乃至図６を参照して説明した画素５１ａ１〜５１ａ３及び画素５１ｂ１〜５１ｂ３と同様の構造を有している。
【００７５】
図１２に示す第１イメージセンサ１３ａでは、画素５１ａ１〜５１ａ３の画素電極は、それぞれ、ｎチャネルＭＯＳトランジスタ５５ａ１〜５５ａ３のソースに接続されている。また、トランジスタ５５ａ１〜５５ａ３のドレインは第１イメージセンサ１３ａの出力端子に接続されており、ゲートは走査回路５６ａに接続されている。
【００７６】
他方、図１３に示す第２イメージセンサ１３ｂでは、画素５１ｂ１〜５１ｂ３の画素電極は、それぞれ、ｎチャネルＭＯＳトランジスタ５５ｂ１〜５５ｂ３のソースに接続されている。また、トランジスタ５５ｂ１〜５５ｂ３のドレインは第２イメージセンサ１３ｂの出力端子に接続されており、ゲートは走査回路５６ｂに接続されている。
【００７７】
図１２及び図１３に示すＭＯＳイメージセンサ１３ａ，１３ｂを使用した場合でも、走査回路５６ａ，５６ｂでトランジスタ５５ａ１〜５５ａ３及び５５ｂ１〜５５ｂ３の導通／非導通を適宜切り替えることにより、先に説明したのと同様の出力信号を得ることができる。すなわち、上述したのと同様の再生が可能である。
【００７８】
上記実施形態では、再生画像を構成する９個の単位領域のうち、３つの単位領域を明部としたが、明部の数は１乃至８の範囲内で任意に設定可能である。すなわち、明部の数は、１以上であり且つ再生画像を構成する単位領域の数よりも少なければよい。また、上記実施形態では、再生画像を９個の単位領域で構成したが、再生画像を構成する単位領域の数は２以上であればよい。
【００７９】
また、上記実施形態では、再生画像を構成する明部と暗部との配列パターンにおける明部の数を常に一定としたが、第１及び第２イメージセンサ１３ａ，１３ｂによって検出される光強度の総和から明部の数が判別できる場合には、明部の数が互いに異なる配列パターンが生じるように光記録媒体１への情報の記録を行い、このようにして記録された情報を再生してもよい。
【００８０】
上記実施形態では、画素５１ａ１〜５１ａ３の長手方向及び配列方向並びに画素５１ｂ１〜５１ｂ３の長手方向及び配列方向を、再生画像を構成する単位領域の配列方向と一致させたが、それらは必ずしも一致している必要はない。例えば、それらは、僅かにずれていてもよい。例えば、それらは、−９．５°乃至＋９．５°程度ずれていてもよい。
【００８１】
また、上記実施形態では、第１イメージセンサ１３ａを構成する画素５１ａ１〜５１ａ３の数及び第２イメージセンサ１３ｂを構成する画素５１ｂ１〜５１ｂ３の数を、それぞれ、再生画像を構成する単位領域の列数及び行数と一致させたが、それらは必ずしも一致している必要はない。例えば、前者は後者よりも多くてもよく、その逆でもよい。
【００８２】
第１イメージセンサ１３ａを構成する画素数及び第２イメージセンサ１３ｂを構成する画素数が、それぞれ、再生画像を構成する単位領域の行数及び列数よりも多い場合、第１イメージセンサ１３ａを構成する画素の長手方向及び配列方向並びに第２イメージセンサ１３ｂを構成する画素の長手方向及び配列方向と、再生画像を構成する単位領域の配列方向とは、さらに大きくずれていてもよい。特に、第１及び第２イメージセンサ１３ａ，１３ｂを構成する画素数が再生画像を構成する単位領域の行数及び列数と比較して十分に多い場合、第１イメージセンサ１３ａ，１３ｂを構成する画素の長手方向及び配列方向は、再生画像を構成する単位領域の配列方向に対して任意に設定可能となる。
【００８３】
また、上記実施形態では、同一の再生画像から２つのイメージセンサ１３ａ，１３ｂを用いてデジタル情報を再生したが、３つ以上のイメージセンサを用いてもよい。
【００８４】
さらに、上記実施形態では、再生画像を構成する単位領域がｘ方向とｙ方向とに配列するように記録を行ったが、再生画像を構成する単位領域が互いに交差するｘ方向とｙ方向とｚ方向とに配列するように記録を行ってもよい。すなわち、単位領域を三角形状に配列してもよい。
【００８５】
加えて、上記実施形態では、同軸干渉法を利用した記録再生装置１０について説明したが、記録再生装置１０には他の構造を採用してもよい。例えば、記録再生装置１０には、透過型の構造を採用することができる。
【００８６】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例）
＜光記録媒体の作製＞
本実施例では、以下の方法により図２に示す光記録媒体１を作製した。
【００８７】
まず、以下に説明するように、記録層３を形成した。
すなわち、Ｐｈｅｎａｎｔｈｒｅｎｅｑｕｉｎｏｎｅ（ＰＱ）とａｚｏ−ｂｉｓ−ｉｓｏｂｕｔｙｒｏｌｉｔｒｉｌｅ（ＡＩＢＮ）とを、液状のｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ（ＭＭＡ）中に、重量比でＰＱ：ＡＩＢＮ：ＭＭＡ＝０．６：０．５：９８．９となるように溶解させた。次に、このようにして得られた粘性溶液を、厚さが０．５ｍｍであり一辺が３ｃｍの正方形状の石英ガラス基板２上にキャストした。次いで、その上に、フッ素樹脂からなる厚さ２５０μｍのスペーサを載置した。その後、先の石英ガラス基板２と別途準備したフッ素コート石英ガラス基板とをそれらの間にスペーサ等が介在するように対向配置し、さらに一様に圧力を加えることにより、上記粘性溶液を厚さ２５０μｍにまで延伸した。次に、延伸した粘性溶液を石英ガラス基板で挟んだまま４５℃に設定したオーブンに入れ、２４時間加熱を行った。これにより、ＭＭＡの重合を促進して、上記の粘性溶液を記録層３とした。なお、フッ素コート石英基板及びフッ素樹脂スペーサは、冷却後、石英ガラス基板２上の記録層３から取り除いた。
【００８８】
次に、石英ガラス基板２の記録層３を形成した面に対して裏面側に、アルミニウムをスパッタリングすることにより反射層５を形成した。
なお、本例では保護層４は形成しなかった。また、本例では、記録層３の形成を開始してから反射層５の形成を完了するまでの一連の作業は、記録層３が感光しないように、波長６００ｎｍより短い光が遮光されている室内で行った。
【００８９】
＜情報の記録＞
次に、上記の方法で作製した光記録媒体１を図１に示す記録再生装置１０に搭載して、実際に情報の記録を行った。
【００９０】
ここでは、光源１１から出力するコヒーレント光としてネオジウムＹＡＧレーザの第２高調波（波長５３２ｎｍ）を使用し、旋光用光学素子１３としては１／２波長板を使用した。
【００９１】
透過型空間光変調器２４としては液晶パネルを使用した。この液晶パネルは情報光の偏光方向が回転しないように配置した。また、この液晶パネルは、再生時に図７に示す再生画像ＤＴ１〜ＤＴ４２が得られるように駆動した。
【００９２】
旋光用光学素子２２として用いた１／２波長板は、光記録媒体１の表面で情報光と参照光の強度が等しくなるように、その方位を調整した。さらに、ここでは、光記録媒体１表面での情報光及び参照光の光強度は何れも１０ｍＷとした。
【００９３】
＜情報の再生＞
次に、先の方法により光記録媒体１に記録した情報を、図１に示す記録再生装置１０及び図８に示す信号処理回路１００を用いて読み出した。この読み出しの際、旋光用光学素子２２として用いた１／２波長板の方位を調整することにより、光記録媒体１の表面における参照光の強度を１ｍＷとした。また、第１及び第２イメージセンサ１３ａ，１３ｂとしては、図３乃至図６に示すＣＣＤイメージセンサ１３ａ，１３ｂを使用した。さらに、駆動周波数を１ＭＨｚとするとともに、ＣＣＤレジスタ５２ａ，５２ｂ内での転送速度は約１μ秒とした。
【００９４】
下記表に、１つの記録マークに対する読み出しを開始してからＣＣＤイメージセンサ１３ａ，１３ｂが信号出力を完了するまでに要した時間（読出時間）、及び、１つの記録マークに対する読み出しを開始してからデジタル情報が再生されるまでに要した時間（再生時間）を示す。
【００９５】
（比較例）
図１４は、比較例に係る記録再生装置を概略的に示す図である。図１４に示す記録再生装置１１０は、以下の構成を除き、図１に示す記録再生装置１０と同様の構造を有している。すなわち、図１４に示す記録再生装置１１０では、直角プリズム３０、ビームスプリッタ３１，３２、結像レンズ３３ａ，３３ｂ、及び一次元イメージセンサ１３ａ，１３ｂは設けられていない。図１４に示す記録再生装置１０では、その代わりに、ビームスプリッタ１３４、結像レンズ１３３、及び二次元イメージセンサ１１３が設けられている。
【００９６】
図１５は、図１４の記録再生装置１０で用いた二次元イメージセンサ１１３を概略的に示す平面図である。この二次元イメージセンサ１１３は、ＣＣＤイメージセンサであり、マトリクス状に配列した９個の画素５１１〜５１９を備えている。この二次元イメージセンサ１１３では、画素５１１〜５１３で生じた電子は、シフトゲート５３１の電位を制御することにより、ＣＣＤレジスタ５２１を構成する各ＭＯＳダイオードに供給される。また、画素５１４〜５１６で生じた電子は、シフトゲート５３２の電位を制御することにより、ＣＣＤレジスタ５２２を構成する各ＭＯＳダイオードに供給される。さらに、画素５１７〜５１９で生じた電子は、シフトゲート５３３の電位を制御することにより、ＣＣＤレジスタ５２３を構成する各ＭＯＳダイオードに供給される。この二次元イメージセンサ１１３では、ＣＣＤレジスタ５２１〜５２３からの信号電荷は、ＣＣＤレジスタ５２４を介して電荷検出部５５４へと出力する
本例では、図１４の記録再生装置１１０を用いるとともに、それに図１５に示す二次元イメージセンサ１１３を使用したこと以外は、上記実施例で説明したのと同様の条件のもとで情報の記録及び再生を行った。
【００９７】
下記表に、１つの記録マークに対する読み出しを開始してからＣＣＤイメージセンサ１１３が信号出力を完了するまでに要した時間（読出時間）、及び、１つの記録マークに対する読み出しを開始してからデジタル情報が再生されるまでに要した時間（再生時間）を示す。
【００９８】
【表１】
2005018940.tif 000003
【００９９】
上記表に示すように、実施例に係る記録再生装置１０では、比較例に係る記録再生装置１１０と比較して、読出時間が著しく短縮されていた。また、実施例に係る記録再生装置１０では、比較例に係る記録再生装置１１０と比較して、再生も著しく短縮されていた。すなわち、実施例に係る記録再生装置１０では、比較例に係る記録再生装置１１０と比較して、より速い速度で情報を再生することができた。
【０１００】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、比較的速い速度でホログラム型の光記録媒体から情報を再生することが可能な記録再生装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る記録再生装置を概略的に示す図。
【図２】図１の記録再生装置に搭載可能なホログラム型光記録媒体の一例を概略的に示す部分切開斜視図。
【図３】図１の記録再生装置で利用可能な第１イメージセンサの一例を概略的に示す平面図。
【図４】図１の記録再生装置で利用可能な第２イメージセンサの一例を概略的に示す平面図。
【図５】図３に示すイメージセンサのＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図６】図３に示すイメージセンサのＢ−Ｂ線に沿った断面図。
【図７】図１の記録再生装置においてデジタル情報への再生が可能な再生画像の例を示す図。
【図８】第１及び第２イメージセンサの出力からデジタル情報を再生する方法を概略的に示す図。
【図９】第１イメージセンサが再生画像を検出した場合に出力する信号波形の一例を示す図。
【図１０】第２イメージセンサが再生画像を検出した場合に出力する信号波形の一例を示す図。
【図１１】図１の記録再生装置においてデジタル情報への再生が可能な再生画像の他の例を示す図。
【図１２】図１の記録再生装置で利用可能な第１イメージセンサの他の例を概略的に示す平面図。
【図１３】図１の記録再生装置で利用可能な第２イメージセンサの他の例を概略的に示す平面図。
【図１４】比較例に係る記録再生装置を概略的に示す図。
【図１５】図１４の記録再生装置で用いた二次元イメージセンサを概略的に示す平面図。
【符号の説明】
１…ホログラム型光記録媒体、２…透明基板、３…記録層、４…保護層、５…反射層、
１０…ホログラム型記録再生装置、１１…光源１１、１２…光学系、１３…二次元イメージセンサ、１３ａ，１３ｂ…一次元イメージセンサ、２１…ビームエキスパンダ、２２…旋光用光学素子、２３…偏光ビームスプリッタ、２４…透過型空間光変調器、２５…偏光ビームスプリッタ、２６…電磁シャッタ、２７…偏光ビームスプリッタ、２８…二分割旋光用光学素子、２９…対物レンズ、３０…直角プリズム、３１…ビームスプリッタ、３２…ビームスプリッタ、３３，３３ａ，３３ｂ…結像レンズ、３４…ビームスプリッタ、５１ａ，５１ｂ…受光部、５１ａ１〜５１ａ３，５１ｂ１〜５１ｂ３…画素、５２ａ，５２ｂ…ＣＣＤレジスタ、５３ａ，５３ｂ…シフトゲート、５４ａ，５４ｂ…電荷検出部、５５ａ１〜５５ａ３…ｎチャネルＭＯＳトランジスタ、５６ａ…走査回路、６０…ｐ型半導体基板、６１…蓄積ダイオード、６２…ｎ−型不純物拡散層、６３…絶縁膜、６４ａ，６４ｂ…転送電極、６５…画素配線電極、６６…平坦化絶縁膜、６７…画素電極、６８…光起電力層、６８ａ…ａ−ＳｉＣ：Ｈ（ｉ）層、６８ｂ…ａ−Ｓｉ：Ｈ（ｉ）層、６８ｃ…ａ−ＳｉＣ：Ｈ（ｐ）層、６９…透明電極、１００…信号処理回路、１１０…ホログラム型記録再生装置、１１３…二次元イメージセンサ、１３３…結像レンズ、１３４…ビームスプリッタ、５１１〜５１９…画素、５２２〜５２４…ＣＣＤレジスタ、５３１〜５３３…シフトゲート、５５４…電荷検出部、ＤＴ１〜ＤＴ４２…再生画像。
【図１】
2005018940.tif 000004
【図２】
2005018940.tif 000005
【図３】
2005018940.tif 000006
【図４】
2005018940.tif 000007
【図５】
2005018940.tif 000008
【図６】
2005018940.tif 000009
【図７】
2005018940.tif 000010
【図８】
2005018940.tif 000011
【図９】
2005018940.tif 000012
【図１０】
2005018940.tif 000013
【図１１】
2005018940.tif 000014
【図１２】
2005018940.tif 000015
【図１３】
2005018940.tif 000016
【図１４】
2005018940.tif 000017
【図１５】
2005018940.tif 000018