(57)【要約】【課題】装置コストや回路規模が増大することがなく、ベリファイ処理を短時間で実行することのできる光情報処理装置を提供する。【解決手段】２次元配列されたデジタル情報に関する画像情報を有する情報光２０６を参照光２０５と干渉させ、該干渉のパターンをホログラムディスク２１６に記録する光情報処理装置において、情報光２０６と、参照光２０５を上記干渉パターンが記録された領域に照射することで再生された再生光との入力が可能とされ、入力光に応じた電荷が蓄積されるＣＭＯＳセンサ２１９と、情報光２０６によってＣＭＯＳセンサ２１９に蓄積された第１の信号電荷の情報と、上記再生光によってＣＭＯＳセンサ２１９に蓄積された第２の信号電荷の情報とに基づいてベリファイ処理を実行するベリファイ処理部１０とを有する。【選択図】図１
2007149264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元配列されたデジタル情報に関する画像情報を有する情報光を参照光と干渉させ、該干渉のパターンをホログラム記録媒体に記録する光情報処理装置において、
前記情報光と、前記参照光を前記干渉パターンが記録された領域に照射することで再生された再生光との入力が可能とされ、入力光に応じた電荷が蓄積される光電変換部と、
前記情報光によって前記光電変換部に蓄積された第１の信号電荷の情報と、前記再生光によって前記光電変換部に蓄積された第２の信号電荷の情報とに基づいて、前記再生光に含まれる再生画像情報が前記画像情報と合致するか否かの判定を行うベリファイ処理部とを有する、光情報処理装置。
【請求項２】
前記光電変換部は、前記２次元配列されたデジタル情報のそれぞれに対応して配置された、フォトダイオードを備える複数の画素を有し、
前記ベリファイ処理部は、前記第１および第２の信号電荷のうちの大きい方の電荷に対応する信号レベルより大きく、前記第１の信号電荷に前記第２の信号電荷を加えた電荷に対応する信号レベルより小さい基準レベルが予め設定されており、前記フォトダイオードに蓄積された電荷に対応する信号レベルが前記基準レベルより低い場合に、前記再生画像情報が前記画像情報と異なると判断する、請求項１に記載の光情報処理装置。
【請求項３】
前記光電変換部は、前記２次元配列されたデジタル情報のそれぞれに対応して配置された、フォトダイオードを備える複数の画素と、これら画素に対応して配置され、前記フォトダイオードに蓄積された第１の信号電荷が転送される複数のメモリからなるフレームメモリとを有し、
前記ベリファイ処理部は、前記フレームメモリに格納された第１の信号電荷に基づく第１の情報と前記複数の画素のフォトダイオードに蓄積された第２の信号電荷に基づく第２の情報とを比較し、該第１および第２の情報が異なる場合に、前記再生画像情報が前記画像情報と異なると判断する、請求項１に記載の光情報処理装置。
【請求項４】
前記光電変換部は、前記２次元配列されたデジタル情報のそれぞれに対応して配置された、フォトダイオードを備える複数の画素と、これら画素に対応して設けられた、前記フォトダイオードに蓄積された第１の信号電荷が転送される複数のフローティングディフュージョン領域とを有し、
前記ベリファイ処理部は、前記複数のフローティングディフュージョン領域に蓄積された第１の信号電荷に基づく第１の情報と前記複数の画素のフォトダイオードに蓄積された第２の信号電荷に基づく第２の情報とを比較し、該第１および第２の情報が異なる場合に、前記再生画像情報が前記画像情報と異なると判断する、請求項１に記載の光情報処理装置。
【請求項５】
２次元配列されたデジタル情報に関する画像情報を有する情報光を参照光と干渉させ、該干渉のパターンをホログラム記録媒体に記録する装置において行われるベリファイ方法であって、
前記情報光を光電変換部に照射して第１の信号電荷を蓄積する第１のステップと、
前記参照光を前記干渉パターンが記録された領域に照射して再生光を生成し、該生成した再生光を前記光電変換部に照射して第２の信号電荷を蓄積する第２のステップと、
前記情報光によって前記光電変換部に蓄積された第１の信号電荷の情報と、前記再生光によって前記光電変換部に蓄積された第２の信号電荷の情報とに基づいて、前記再生光に含まれる再生画像情報が前記画像情報と合致するか否かの判定を行う第３のステップとを含む、ベリファイ方法。
【請求項６】
前記第１のステップは、前記２次元配列されたデジタル情報のそれぞれに対応して配置された、フォトダイオードを備える複数の画素に前記情報光を照射するステップであり、
前記第２のステップは、前記フォトダイオードに前記第１の信号電荷が蓄積された状態で、前記再生光を前記複数の画素に照射するステップであり、
前記第３のステップは、前記第１および第２の信号電荷のうちの大きい方の電荷に対応する信号レベルより大きく、前記第１の信号電荷に前記第２の信号電荷を加えた電荷に対応する信号レベルより小さい基準レベルに比べて、前記フォトダイオードに蓄積された電荷に対応する信号レベルが低い場合に、前記再生画像情報が前記画像情報と異なると判断するステップを含む、請求項５に記載のベリファイ方法。
【請求項７】
前記第１のステップは、
前記２次元配列されたデジタル情報のそれぞれに対応して配置された、フォトダイオードを備える複数の画素に前記情報光を照射するステップと、
前記複数の画素に対応して配置された複数のメモリからなるフレームメモリに、前記フォトダイオードに蓄積された第１の信号電荷を転送するステップとを含み、
前記第２のステップは、前記第１の信号電荷が前記フレームメモリに転送された後に、前記再生光を前記複数の画素に照射するステップであり、
前記第３のステップは、前記フレームメモリに格納された第１の信号電荷に基づく第１の情報と前記複数の画素のフォトダイオードに蓄積された第２の信号電荷に基づく第２の情報とを比較し、該第１および第２の情報が異なる場合に、前記再生画像情報が前記画像情報と異なると判断するステップを含む、請求項５に記載のベリファイ方法。
【請求項８】
前記第１のステップは、
前記２次元配列されたデジタル情報のそれぞれに対応して配置された、フォトダイオードを備える複数の画素に前記情報光を照射するステップと、
前記複数の画素に対応して設けられた複数のフローティングディフュージョン領域からなる電荷蓄積領域に、前記フォトダイオードに蓄積された第１の信号電荷を転送するステップとを含み、
前記第２のステップは、前記第１の信号電荷が前記電荷蓄積領域に転送された後に、前記再生光を前記複数の画素に照射するステップであり、
前記電荷蓄積領域に蓄積された第１の信号電荷に基づく第１の情報と前記複数の画素のフォトダイオードに蓄積された第２の信号電荷に基づく第２の情報とを比較し、該第１および第２の情報が異なる場合に、前記再生画像情報が前記画像情報と異なると判断するステップを含む、請求項５に記載のベリファイ方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラフィを利用して情報の記録や再生を行う装置および方法に関し、特に、記録媒体に正確に情報が記録されたかの確認動作（ベリファイ動作）を行う装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホログラフィを利用して情報の記録および再生を行う光情報記録再生装置が知られている。この光情報記録再生装置では、画像情報を持った情報光を参照光と干渉させて、その干渉縞（干渉パターン）を記録媒体に記録することで、情報の記録が行われる。また、干渉縞を記録した部分に参照光を照射して得られる再生光を検出することで、情報の読み出しが行われる。この種の光情報記録再生装置は、大容量のデータを扱うことができ、高速にデータを読み出すことができるなどの理由から、最近、特に注目されており、実用化のための研究が盛んに行われている。
【０００３】
ところで、ＣＤやＤＶＤに代表される記録媒体に情報を記録するコンピュータシステムにおいては、通常、情報を記録した際に、正確に情報の記録が行われた否かを確認するためのベリファイ動作が行われる。ホログラフィを利用して情報を記録する光情報記録再生装置においても、同様なベリファイ動作が行われる。
【０００４】
特許文献１、２には、情報の記録と同時にベリファイ動作を行うことが開示されている。このベリファイ動作では、情報光と参照光を記録媒体に照射して情報を記録した後、情報光の照射を止め、一定の期間、参照光を記録媒体に照射する。この参照光の照射によって得られる再生光をセンサで検出し、その検出結果から得られる読み出しデータを記録時に与えられたデータ（記録用データ）と比較することで記録情報の照合を行う。
【特許文献１】特開平１１−３１１９３８号公報
【特許文献２】特開２００４−１３４０４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１、２に記載された従来のベリファイ方法においては、記録用データが格納されるメモリと読み出しデータが格納されるメモリの２つのベリファイ用メモリが必要とされるため、以下のような問題を生じる。
【０００６】
ホログラフィを利用した光情報処理装置においては、ＣＤやＤＶＤを記録媒体とする通常のシステムとは異なり、２次元配列されたデジタル情報（ページデータ情報）に関する２次元画像を単位として情報の記録および再生が行われる。このため、ビットまたはセクタごとに情報の記録や再生が行われる通常のシステムに比べて、一度に記録する情報量が大きい。このように一度に記録する情報量が大きなため、従来のベリファイ方法では、ベリファイ用メモリとして容量の大きなメモリを必要とし、その結果、装置コストや回路規模が増大することになる。
【０００７】
加えて、ベリファイ処理時に、記録用データが格納されるメモリから、読み出しデータとの比較を行うための元データを取得する処理が必要であるため、その分、ベリファイ処理に時間がかかる。
【０００８】
本発明の目的は、上記問題を解決し、装置コストや回路規模が増大することがなく、ベリファイ処理を短時間で実行することのできる光情報処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、２次元配列されたデジタル情報に関する画像情報を有する情報光を参照光と干渉させ、該干渉のパターンをホログラム記録媒体に記録する光情報処理装置において、前記情報光と、前記参照光を前記干渉パターンが記録された領域に照射することで再生された再生光との入力が可能とされ、入力光に応じた電荷が蓄積される光電変換部（例えばＣＭＯＳセンサ）と、前記情報光によって前記光電変換部に蓄積された第１の信号電荷の情報と、前記再生光によって前記光電変換部に蓄積された第２の信号電荷の情報とに基づいて、前記再生光に含まれる再生画像情報が前記画像情報と合致するか否かの判定を行うベリファイ処理部とを有する、ことを特徴とする。
【００１０】
上記の構成によれば、情報光を光電変換部に照射することで、記録用データに対応する画像情報を得るので、記録用データを格納するためのベリファイ用メモリは必要ない。また、記録用データが格納されるメモリから、読み出しデータとの比較を行うための元データを取得する処理も必要ない。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、記録用データを格納するためのベリファイ用メモリを必要としないので、その分、従来のものより、低コストで、回路規模の小さな光情報処理装置を提供することができる。
【００１２】
また、ベリファイ用メモリから読み出しデータとの比較を行うため元データを読み出す処理も必要ないので、その分、ベリファイ処理に係る時間を削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態である光学的情報記録再生装置の光学系を示す図である。図１を参照すると、この光学系は、同軸タイプのホログラフィックメモリ（コリニア方式）の光学系であって、情報の記録および再生を行うための光源として緑レーザ２０１を備える。緑レーザ２０１から出射されたレーザ光の進行方向に、コリメータレンズ２０２、ミラー２０３がこの順番で順に配置されている。コリメータレンズ２０２は、緑レーザ２０１からの光束を平行光束にするためのものである。コリメータレンズ２０２からの平行光束は、ミラー２０３に入射する。
【００１４】
ミラー２０３で反射された光束の進行方向に、空間光変調素子（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）２０４が配置されている。空間光変調素子２０４は、２次元配列されたデジタル情報であるページデータ情報（画像パターン）を有する情報光２０６および参照光２０５を生成するものであって、不図示の制御部によって駆動される。空間光変調素子２０４として、例えばＤＭＤ（Deformable Mirror Device）が使用される。ＤＭＤ（米国テキサス・インスツルメンツ社の商標）は、マトリクス状に配置された複数の微小ミラーよりなり、各微小ミラーの角度を制御することで、所望の画像情報を有する空間光を生成する。ＤＭＤからの反射光（空間光）には、情報光２０６および参照光２０５が含まれる。ＤＭＤでは、ミラー２０３からの反射光が入射するスポットの領域において、中央部近傍の領域が情報光２０６を生成するために使用され、その周辺の領域が参照光２０５を生成するために使用される。
【００１５】
空間光変調素子２０４で生成された情報光２０６および参照光２０５の進行方向に、ビームスプリッタ２０７、リレーレンズ２０８、ミラー２０９がこの順番で順に配置されている。ビームスプリッタ２０７は、第１および第２の反射面を有するクロスプリズムよりなる。第１の反射面は、空間光変調素子２０４からの情報光２０６および参照光２０５の一部を反射し、残りを透過するように構成されている。第２の反射面は、第１および第２の直線偏光（Ｐ、Ｓ）のうち一方の直線偏光を透過し、他方の直線偏光を反射するように構成されている。ビームスプリッタ２０７を透過した情報光２０６および参照光２０５は、リレーレンズ２０８を通過後、ミラー２０９で反射される。
【００１６】
ビームスプリッタ２０７の第１の反射面で反射された情報光２０６および参照光２０５の進行方向に、開口部材（アパーチャ）２１７、レンズ２１８、ＣＭＯＳセンサ２１９がこの順番で順に配置されている。開口部材２１７は、参照光２０５を遮り、情報光２０６のみが通過するような開口を備えている。開口部材２１７を通過した情報光２０６は、レンズ２１８を介してＣＭＯＳセンサ２１９に入射する。ＣＭＯＳセンサ２１９の出力は、ベリファイ処理部１０に供給されている。
【００１７】
ミラー２０９で反射された情報光２０６および参照光２０５の進行方向に、リレーレンズ２１０、ダイクロイックビームスプリッタ２１１、１／４波長板（ＱＷＰ）２１２、ミラー２１３がこの順番で順に配置されている。ダイクロイックビームスプリッタ２１１は、ミラー２０９からの情報光２０６および参照光２０５を透過するような波長選択性を有する。ダイクロイックビームスプリッタ２１１の第１および第２の反射膜を透過した情報光２０６および参照光２０５は、いずれも直線偏光であり、１／４波長板２１２により円偏光（例えば、右回りの円偏光）に変換される。１／４波長板２１２で円偏光に変換された情報光２０６および参照光２０５は、ミラー２１３で反射される。
【００１８】
ミラー２１３で反射された情報光２０６および参照光２０５の進行方向に、焦点距離Ｆの対物レンズ２１４が配置されている。対物レンズ２１４は、ミラー２１３からの情報光２０６および参照光２０５をスピンドルモータ２１５上に回転可能に保持されたディスク形状のホログラムディスク２１６上に集光する。
【００１９】
２つのリレーレンズ２０８、２１０は、対物レンズ２１４から焦点距離Ｆだけ手前の位置に、空間光変調素子２０４上で生成された画像パターン（ページデータ情報）の中間像を形成する。リレーレンズ２０８、２１０が挿入された光路において、空間光変調素子２０４の画像パターン生成面、対物レンズ２１４、ホログラムディスク２１６がそれぞれ焦点距離Ｆの距離だけ離れて配置された、所謂４Ｆ光学系が構成されている。
【００２０】
図１に示した光学系は、対物レンズ２１４のフォーカッシングやトラッキングに用いられるサーボ用光源として赤レーザ２２０をさらに有する。赤レーザ２２０から出射された赤レーザ光束（直線偏光）の進行方向に、ビームスプリッタ２２１、レンズ２２２、ミラー２２３がこの順番で順に配置されている。ビームスプリッタ２２１は、赤レーザ２２０からの赤レーザ光束の一部を反射し、残りを透過する。ビームスプリッタ２２１に代えて、第１および第２の直線偏光（Ｐ、Ｓ）のうち一方の直線偏光を透過し、他方の直線偏光を反射する偏光ビームスプリッタを用いてもよい。ビームスプリッタ２２１を透過した赤レーザ光束はレンズ２２２を通過してミラー２２３で反射される。
【００２１】
ミラー２２３で反射された赤レーザ光束の進行方向に、ダイクロイックビームスプリッタ２１１が配置されている。ダイクロイックビームスプリッタ２１１は、ミラー２２３からの赤レーザ光束を反射するような波長選択性を有する。ダイクロイックビームスプリッタ２１１で反射された赤レーザ光束は、１／４波長板２１２およびミラー２１３を介して対物レンズ２１４に入射する。１／４波長板２１２では、ダイクロイックビームスプリッタ２１１からの赤レーザ光束（直線偏光）が円偏光（例えば、右回りの円偏光）に変換される。１／４波長板２１２で円偏光に変換された赤レーザ光束は、ミラー２１３で反射され、対物レンズ２１４によってホログラムディスク２１６上に集光される。
【００２２】
ホログラムディスク２１６は、光学的情報記録媒体であって、ディスク基板上に第１のギャップ層（誘電体層）、波長選択反射膜、第２のギャップ層（誘電体層）、記録層（ホログラム層）、カバー層を順次積層した構造になっている。スピンドルモータ２１５上に保持されたホログラムディスク２１６の記録層が対物レンズ２１４の焦点距離Ｆの位置にくるようになっている。波長選択反射膜は、緑レーザ２０１から到達した光（緑レーザ光）を反射し、赤レーザ２２０から到達した光（赤レーザ光）を透過するような特性を有する。波長選択反射膜を透過した赤レーザ光は、第１のギャップ層を通過し、ディスク基板の表面で反射される。
【００２３】
ディスク基板の表面で折り返された赤レーザ光（反射光）は、再び集光レンズ２１４に入射し、往路と同じ光路を通ってビームスプリッタ２２１に到達する。ビームスプリッタ２２１は、ディスク基板からの反射光の一部を反射する。ビームスプリッタ２２１で反射されたディスク基板からの反射光の進行方向に、光検出器２２４が配置されている。この光検出器２２４の出力は、空間光変調素子２０４やスピンドルモータ２１５の駆動を制御する不図示の制御部に供給されている。
【００２４】
一方、波長選択反射膜で反射された緑レーザ光（再生光）は、再び集光レンズ２１４に入射し、往路と同じ光路を通ってビームスプリッタ２０７に到達する。波長選択反射膜からの反射光は、例えば入射前の状態が右回りの円偏光の状態とすると、反射後の状態は左回りの円偏光の状態となる。このため、ビームスプリッタ２０７を透過した空間光変調素子２０４からの情報光２０６および参照光２０５が第１の直線偏光である場合、ビームスプリッタ２０７に到達する再生光は第２の直線偏光となる。よって、再生光は、ビームスプリッタ２０７の第２の反射膜によりＣＭＯＳセンサ２１９の方向に反射される。
【００２５】
ＣＭＯＳセンサ２１９は、再生光検出手段として機能する他、ベリファイ用信号取得手段として機能する。ＣＭＯＳセンサ２１９は、マトリクス状に配置された複数の画素を有する。これら画素は、空間光変調素子２０４の情報光２０６を生成するために用いられる画素（微小ミラー）とそれぞれ一対一で対応しており、対応する画素（微小ミラー）からの光束を受光する。
【００２６】
図２に、ＣＭＯＳセンサ２１９の構成を示す。図２を参照すると、垂直走査回路９１０からの複数の信号線φＳＥＬ、φＲＥＳ、φＴＸが垂直出力線９０６と交差するように配線され、これら配線により区切られた領域に画素が形成されている。画素内には、光電変換素子として機能するフォトダイオード９０１、転送スイッチ９１１、リセットスイッチ９０２、画素アンプとして機能する増幅用スイッチ９０３、および行選択スイッチ９０４が設けられている。転送スイッチ９１１のゲートは、信号線ΦＴＸに接続されている。リセットスイッチ９０２のゲートは、信号線ΦＲＥＳに接続されている。行選択スイッチ９０４のゲートは、信号線ΦＳＥＬに接続されている。
【００２７】
フォトダイオード９０１に光が照射されている期間中、転送スイッチ９１１はオフ状態とされ、フォトダイオード９０１に電荷が蓄積される。この蓄積期間中は、フォトダイオード９０１に蓄積された電荷は、増幅用スイッチ９０３のゲートに転送されない。蓄積開始前に、リセットスイッチ９０２をオンにし、増幅用スイッチ９０３のゲートにおける電圧を適当な電圧に設定する。この設定電圧が、ダークレベルとなる。
【００２８】
行選択スイッチ９０４がオンすると、負荷電流源９０５と増幅用スイッチ９０３で構成されるソース・フォロワー回路が動作状態になる。この状態で、転送スイッチ９１１をオンすると、フォトダイオード９０１に蓄積されていた電荷が増幅用スイッチ９０３のゲートに転送される。これによって、選択行の出力が垂直出力線９０６上に発生する。この出力は、転送ゲート９０９ａ，９０９ｂを介して信号蓄積部９０７に蓄積される。
【００２９】
信号蓄積部９０７に一時記憶された出力は、水平走査回路９０８によって順次出力部Ｖ０へ読み出される。このようにして、ＣＭＯＳセンサ２１９から外部の情報再生用のユニット等やベリファイ処理部１０に２次元の画像情報が読み出される。
【００３０】
次に、図１に示した光学系の動作を具体的に説明する。
【００３１】
まず、赤レーザ２２０からの赤レーザ光を用いた、対物レンズ２１４のフォーカッシングやトラッキングの動作を簡単に説明する。
【００３２】
赤レーザ２２０から出射された赤レーザ光束（直線偏光）は、ビームスプリッタ２２１を透過し、レンズ２２２によって平行光束とされる。レンズ２２２からの平行光束は、ミラー２２３およびダイクロイックビームスプリッタ２１１で順次反射された後、１／４波長板２１２に到達する。１／４波長板２１２では、ダイクロイックビームスプリッタ２１１からの平行光束が円偏光（例えば、右回りの円偏光）に変換される。１／４波長板２１２で円偏光に変換された平行光束（赤レーザ光）は、ミラー３１３で反射された後、対物レンズ２１４によって、ホログラムディスク２１６上のディスク基板の表面（反射面）に微小な光スポットとして集光される。対物レンズ２１４によって集光された赤レーザ光は、ディスク基板の表面まで到達し、そこで反射される。
【００３３】
ディスク基板の表面で反射された赤レーザ光は、反射される前とは逆回りの円偏光（例えば、左回りの円偏光）となる。ディスク基板の表面からの反射光（赤レーザ光）は、対物レンズ２１４に再び入射して平行光束とされる。対物レンズ２１４からの平行光束は、ミラー２１３で反射されて１／４波長板２１２を透過する。平行光束は、１／４波長板２１２によって、往路における平行光束の偏光面に対して垂直な偏光面を有する直線偏光光束に変換される。１／４波長板２１２を透過した直線偏光光束は、往路と同様、ダイクロイックビームスプリッタ２１１、ミラー２２３、レンズ２２２を経由してビームスプリッタ２２１に到達する。ビームスプリッタ２２１では、到達した直線偏光光束の一部が光検出器２２４の方向に反射される。光検出器２２４は、複数の受光面を有しており、公知の方法でディスク基板の反射面の位置情報を検知する。
【００３４】
光検出器２２４の検出結果に基づいて、不図示の制御部が、対物レンズ２１４のフォーカスとトラッキングを行う。このフォーカシングとトラッキングの制御によれば、ディスク基板の表面を基準面として、ホログラムディスク２１６の変位を高精度に検出することが可能である。よって、ホログラムディスク２１６に面ブレや偏芯が発生しても、ダイナミックに記録スポットをホログラムディスク２１６の記録面に追従させることが可能であり、記録層への情報の記録および再生を高精度に行うことができる。
【００３５】
次に、緑レーザ２０１を用いたホログラムディスク２１６への情報の記録および再生の動作とベリファイ動作について具体的に説明する。
【００３６】
（１）情報の記録：
ホログラムディスク２１６に情報を記録する場合は、まず、空間光変調素子２０４において、記録すべき情報（デジタル情報）に対応するページデータ情報（画像パターン）を有する情報光２０６と参照光２０５を生成する。空間光変調素子２０４において、「１」の情報を表す画素（微小ミラー）では、入射した光はホログラムディスク２１６へ向かう方向へ反射される。一方、「０」の情報を表す画素（微小ミラー）では、入射した光はホログラムディスク２１６の方向へは反射されない。こうして、ページデータ情報を有する情報光２０６が生成される。
【００３７】
空間光変調素子２０４で生成された情報光２０６および参照光２０５は、ビームスプリッタ２０７に入射する。ビームスプリッタ２０７では、第１の反射膜によって、情報光２０６および参照光２０５の一部がＣＭＯＳセンサ２１９の方向に反射されるとともに、第２の反射膜によって透過光の偏光方向が揃えられる。ここでは、第２の反射膜は、第１の直線偏光を透過し、第１の直線偏光に対して垂直な偏光面を有する第２の直線偏光を反射するものと仮定する。
【００３８】
ビームスプリッタ２０７を透過した情報光２０６および参照光２０５（いずれも第１の直線偏光）は、リレーレンズ２０８、ミラー２０９、リレーレンズ２１０、ダイクロイックビームスプリッタ２１１を順次通過して１／４波長板２１２に到達する。１／４波長板２１２では、入射した情報光２０６および参照光２０５は右回りの円偏光に変換される。１／４波長板２１２で円偏光に変換された情報光２０６および参照光２０５は、ミラー２１３で反射され、対物レンズ２１４によってホログラムディスク２１６上に集光される。
【００３９】
対物レンズ２１４によって集光された情報光２０６および参照光２０５は干渉し、その干渉縞が屈折率分布としてホログラムディスク２１６の記録層に記録される。このようにして干渉縞を屈折率分布として記録層に記録することで、デジタル体積ホログラムが形成される。
【００４０】
（２）ベリファイ処理：
（２−１）信号電荷の蓄積：
この信号電荷の蓄積の期間中、ＣＭＯＳセンサ２１９では、各画素において、転送スイッチ９１１はオフ状態とされ、以下のような手順で、フォトダイオード９０１に信号電荷が蓄積される。
【００４１】
上記「（１）情報の記録」の動作において、ビームスプリッタ２０７は、空間光変調素子２０４で生成された情報光２０６および参照光２０５の一部をＣＭＯＳセンサ２１９の方向に反射する。ビームスプリッタ２０７で反射された情報光２０６および参照光２０５のうち、参照光２０５は開口部材２１７によって遮られ、情報光２０６のみがレンズ２１８を介してＣＭＯＳセンサ２１９の受光面に入射する。レンズ２１８は、空間光変調素子２０４上で生成された画像パターン（情報光２０６）の像をＣＭＯＳセンサ２１９の受光面に結像する。ＣＭＯＳセンサ２１９では、情報光２０６が入射した画素において、フォトダイオード９０１により、入射した情報光２０６に応じた第１の信号電荷が生成される。
【００４２】
第１の信号電荷がフォトダイオード９０１に蓄積されると、続いて、空間光変調素子２０４において参照光２０５のみを生成する。具体的には、空間光変調素子２０４上の参照光２０５を変調する領域においてのみ「１」の情報を表示し、情報光２０６を変調する領域はすべて「０」の情報を表示する。こうすることで、空間光変調素子２０４では、参照光２０５のみが生成される。
【００４３】
空間光変調素子２０４で生成された参照光２０５は、ビームスプリッタ２０７に入射する。ビームスプリッタ２０７では、第１の反射膜によって、参照光２０５の一部がＣＭＯＳセンサ２１９の方向に反射されるとともに、第２の反射膜によって透過光の偏光方向が揃えられる。第１の反射膜で反射された参照光２０５は、開口部材２１７で遮られるので、ＣＭＯＳセンサ２１９に到達することはない。
【００４４】
ビームスプリッタ２０７を透過した参照光２０５（第１の直線偏光）は、リレーレンズ２０８、ミラー２０９、リレーレンズ２１０、ダイクロイックビームスプリッタ２１１を順次通過して１／４波長板２１２に到達する。１／４波長板２１２では、入射した参照光２０５は右回りの円偏光に変換される。１／４波長板２１２で円偏光に変換された参照光２０５は、ミラー２１３で反射され、対物レンズ２１４によってホログラムディスク２１６上に集光される。
【００４５】
対物レンズ２１４で集光された参照光２０５は、ホログラムディスク２１６の記録層の、上記「（１）情報の記録」の動作によって干渉縞が記録された領域に照射されると、情報光２０６に含まれるページデータ情報を含む再生光が生成される。再生光は、ホログラムディスク２１６の記録層下の波長選択反射膜で反射され、左回りの円偏光となって、対物レンズ２１４に入射し、平行光束とされる。平行光束となった再生光は、ミラー２１３で反射され、１／４波長板２１２を透過する。１／４波長板２１２により、再生光は、往路における平行光束の偏光面に対して垂直な偏光面を有する第２の直線偏光に変換される。このとき、対物レンズ２１４から焦点距離Ｆの距離に、再生された画像パターンの中間像が形成される。
【００４６】
１／４波長板２１２を通過した再生光は、ダイクロイックビームスプリッタ２１１、リレーレンズ２１０、ミラー２０９、リレーレンズ２０８を順に経由してビームスプリッタ２０７に到達する。ビームスプリッタ２０７では、再生光は第２の反射膜によってＣＭＯＳセンサ２１９の方向に反射される。ビームスプリッタ２０７で反射された再生光は、開口部材２１７を通過し、レンズ２１８によってＣＭＯＳセンサ２１９の受光面に集光される。このとき、リレーレンズ２０８、２１０により、空間光変調素子２０４と共役の位置に、再生された画像パターンの中間像が再結像される。この位置には、開口部材２１７が配置されており、情報光の周辺に位置する不要な光（参照光など）が遮蔽される。レンズ２１８は、再結像された中間像をＣＭＯＳセンサ２１９の受光面に結像する。再生光に基づく画像パターンの中間像は、空間光変調素子２０４上で生成された画像パターン（情報光２０６）の像に対応する。ＣＭＯＳセンサ２１９では、再生光が入射した画素において、フォトダイオード９０１により、入射した再生光に応じた第２の信号電荷が生成されて蓄積される。
【００４７】
（２−２）信号電荷の読み出し：
上述のようにして、情報光２０６に応じた第１の信号電荷および再生光に応じた第２の信号電荷がフォトダイオード９０１に蓄積されると、ＣＭＯＳセンサ２１９では、行選択スイッチ９０４がオン状態とされる。行選択スイッチ９０４がオン状態になると、負荷電流源９０５と増幅用スイッチ９０３で構成されるソース・フォロワー回路が動作状態になる。この状態で、転送スイッチ９１１がオン状態とされる。転送スイッチ９１１がオン状態となると、フォトダイオード９０１に蓄積された信号電荷（第１の信号電荷に第２の信号電荷を加えた電荷）は、増幅用スイッチ９０３のゲートに転送される。これによって、選択行の出力が垂直出力線９０６上に発生する。この出力は、転送ゲート９０９ａ，９０９ｂを介して信号蓄積部９０７に蓄積される。信号蓄積部９０７に蓄積された選択行出力信号は、水平走査回路９０８によって順次出力部Ｖ０へ読み出される。こうして読み出された出力信号（２次元の画像情報）は、ＣＭＯＳセンサ２１９の出力信号としてベリファイ処理部１０に供給される。
【００４８】
ベリファイ処理部１０では、ＣＭＯＳセンサ２１９の出力信号のレベルを基準レベルと比較し、その比較結果に基づいて、「（１）情報の記録」の動作において、ホログラムディスク２１６に情報が正確に記録されたか否かの判定が行われる（ベリファイ処理）。この判定の原理を、以下に、具体的に説明する。
【００４９】
情報が正確に記録されている場合は、再生光に含まれる画像情報は、情報光２０６に含まれる画像情報と一致することから、情報光２０６を受光した画素と再生光を受光した画素は必ず一致することになる。このため、全ての受光画素において、フォトダイオード９０１には、必ず、第１の信号電荷に第２の信号電荷を加えた電荷が蓄積される。この場合は、受光画素からの出力信号のレベルは全て、第１の信号電荷に第２の信号電荷を加えた電荷に対応するレベルとなる。
【００５０】
一方、情報が正確に記録されていない場合は、再生光に含まれる画像情報は、情報光２０６に含まれる画像情報と一部が異なることになる。このため、情報光２０６を受光した画素と再生光を受光した画素とは完全に一致せず、一部の画素において、情報光２０６または再生光の一方のみが受光されることになる。この場合は、情報光２０６および再生光を受光した画素からの出力信号のレベルは、第１の信号電荷に第２の信号電荷を加えた電荷に対応するレベルとなる。しかし、情報光２０６または再生光の一方を受光した画素からの出力信号のレベルは、第１または第２の信号電荷に対応するレベルとなる。
【００５１】
基準レベルＬを、第１または第２の信号電荷に対応するレベルＬ１と、第１の信号電荷に第２の信号電荷を加えた電荷に対応するレベルＬ２の間に設定する。ＣＭＯＳセンサ２１９の出力信号のレベルが、ダークレベルより大きく、基準レベルＬより小さい場合は、情報光２０６または再生光の一方を受光した画素からの出力信号であるため、情報が正確に記録されていないと判断することができる。ＣＭＯＳセンサ２１９の出力信号のレベルが基準レベルＬ以上の場合は、情報光２０６および再生光を受光した画素からの出力信号であるため、情報が正確に記録されていると判断することができる。
【００５２】
上記のベリファイ処理によれば、記録時の２次元画像情報を別途、メモリに保持しておく必要がないので、データ処理回路の規模を小さくすることができる。
【００５３】
なお、上記のベリファイ処理では、ＣＭＯＳセンサ２１９の出力信号（アナログ）を基準レベルと比較しているが、ＣＭＯＳセンサ２１９の出力信号をＡＤ変換したデジタル信号を基準値（基準レベルに対応する）と比較してもよい。
【００５４】
（３）情報の再生：
ホログラムディスク２１６に記録された情報を再生する場合は、空間光変調素子２０４において参照光２０５のみを生成する。そして、上記の「（２）ベリファイ処理」における再生光の生成と同様に、生成した参照光２０５を「（１）情報の記録」の動作によって干渉縞が記録された領域に照射して再生光を生成し、その再生光をＣＭＯＳセンサ２１９で検出する。ＣＭＯＳセンサ２１９では、再生光が入射した画素において、フォトダイオード９０１により、入射した再生光に応じた信号電荷が生成されて蓄積される。
【００５５】
再生光に応じた信号電荷がフォトダイオード９０１に蓄積されると、ＣＭＯＳセンサ２１９では、行選択スイッチ９０４がオン状態とされる。行選択スイッチ９０４がオン状態になると、負荷電流源９０５と増幅用スイッチ９０３で構成されるソース・フォロワー回路が動作状態になる。この状態で、転送スイッチ９１１がオン状態とされる。転送スイッチ９１１がオン状態となると、フォトダイオード９０１に蓄積された信号電荷は、増幅用スイッチ９０３のゲートに転送される。これによって、選択行の出力が垂直出力線９０６上に発生する。この出力は、転送ゲート９０９ａ，９０９ｂを介して信号蓄積部９０７に蓄積される。信号蓄積部９０７に蓄積された選択行出力信号は、水平走査回路９０８によって順次出力部Ｖ０へ読み出される。こうして読み出された出力信号（２次元の画像情報）は、ＣＭＯＳセンサ２１９の出力信号としてベリファイ処理部１０に供給される。
【００５６】
上記の情報の再生によれば、参照光などの不要な光は開口部材２１７によって遮られ、ＣＭＯＳセンサ２１９に入射することはないので、Ｓ／Ｎの良い再生信号が得られる。
（第２の実施形態）
本実施形態の光学的情報記録再生装置の光学系は、ＣＭＯＳセンサの構成およびベリファイ処理部によるベリファイ処理が異なる以外は、図１に示した光学系と同様のものである。
【００５７】
図３に、本実施形態の光学的情報記録再生装置の光学系に用いられるＣＭＯＳセンサの構成を示す。図３を参照すると、ＣＭＯＳセンサは、画素領域３００、フレームメモリ３０１、垂直シフトレジスタ３０２、３０３および水平シフトレジスタ３０４を有する。
【００５８】
画素領域３００は、図２に示したフォトダイオード９０１を有する画素がマトリクス状に配置された領域である。画素領域３００の各画素の構成は、図２に示したものと同じであって、２次元配列されたデジタル情報（画像情報）のそれぞれに対応して配置されている。垂直シフトレジスタ３０２は、画素領域３００の各画素のフォトダイオードに蓄積された信号電荷を選択的に転送するためのものである。この垂直シフトレジスタ３０２により、行方向における画素の選択が行われる。
【００５９】
フレームメモリ３０１は、画素領域３００の各画素に対応して配置され、フォトダイオードに蓄積された電荷が転送される複数のメモリからなる。垂直シフトレジスタ３０３は、フレームメモリ３０１に保持された信号を選択的に転送するためのものである。この垂直シフトレジスタ３０３により、行方向におけるメモリの選択が行われる。水平シフトレジスタ３０４は、垂直シフトレジスタ３０１、３０２で選択された行の出力を選択する。
【００６０】
情報の記録および再生の動作は、上述した第１の実施形態の場合と同じであるが、ベリファイ処理は、第１の実施形態と異なる。第１の実施形態では、フォトダイオードに、情報光に応じた第１の信号電荷を蓄積し、さらに再生光に応じた第２の信号電荷を蓄積する。これに対して、本実施形態では、情報光に応じた第１の信号電荷をフォトダイオードに蓄積した後、その蓄積した信号電荷に基づく第１の信号をフレームメモリ３０１に転送して保持する。その後、再生光に応じた第２の信号電荷をフォトダイオードに蓄積する。そして、ベリファイ処理部１０が、フレームメモリに保持した第１の信号と、フォトダイオードに蓄積した第２の信号電荷に基づく第２の信号とを比較し、その比較結果に基づいて、ホログラムディスク２１６に情報が正確に記録されたか否かの判定を行う。
【００６１】
情報が正確に記録されている場合は、再生光に含まれる画像情報は、情報光に含まれる画像情報と一致することから、情報光を受光した画素と再生光を受光した画素は必ず一致することになる。よって、全ての受光画素について、第１の信号は第２の信号と合致する。ベリファイ処理部１０は、全画素について、第１の信号と第２の信号が合致した場合は、情報が正確に記録されていると判断する。
【００６２】
一方、情報が正確に記録されていない場合は、再生光に含まれる画像情報は、情報光に含まれる画像情報と一部が異なることになる。このため、情報光を受光した画素と再生光を受光した画素とは完全に一致せず、一部の画素において、情報光または再生光の一方のみが受光されることになる。この場合は、情報光および再生光を受光した画素については、第１の信号が第２の信号と合致することになるが、情報光または再生光の一方を受光した画素については、第１の信号は第２の信号と合致しない。ベリファイ処理部１０は、第１の信号と第２の信号が合致しない画素を検出した場合は、情報が正確に記録されていないと判断する。
（第３の実施形態）
本実施形態の光学的情報記録再生装置の光学系は、ＣＭＯＳセンサの駆動方法およびベリファイ処理部によるベリファイ処理が異なる以外は、図１に示した光学系と同様のものである。ＣＭＯＳセンサの構成は、図２に記載したものと同様である。
【００６３】
情報の記録および再生の動作は、上述した第１の実施形態の場合と同じであるが、ベリファイ処理は、第１の実施形態と異なる。第１の実施形態では、フォトダイオードに、情報光に応じた第１の信号電荷を蓄積し、さらに再生光に応じた第２の信号電荷を蓄積する。これに対して、本実施形態では、ＦＤ（Floating Diffusion）を利用し、フォトダイオードに蓄積された情報光に応じた第１の信号電荷をＦＤで保持する。その後、再生光に応じた第２の信号電荷をフォトダイオードに蓄積する。そして、ベリファイ処理部１０にて、ＦＤに蓄積した第１の信号電荷に基づく信号とフォトダイオードに蓄積した第２の信号電荷に基づく信号との差動をとる。ここで、ＦＤは、各画素（図２に示したフォトダイオード９０１を有する、マトリクス状に配置された画素）の転送スイッチの出力先となる部分に形成された、容量の小さなキャパシタである。
【００６４】
図４の（ａ）〜（ｉ）に、ＦＤを利用したベリファイ動作における、フォトダイオード４０１、転送スイッチ４０２、ＦＤ領域４０３のそれぞれのポテンシャルの状態遷移を概念的に示す。ここで、フォトダイオード４０１、転送スイッチ４０２は、それぞれ図２に示したフォトダイオード９０１、転送スイッチ９１１に対応する。
【００６５】
ベリファイ処理において、情報光がＣＭＯＳセンサに照射されると、フォトダイオード４０１に信号電荷が蓄積される。この信号電荷が蓄積された状態が、図４（ａ）の状態である。次いで、転送スイッチ４０２がオン状態とされると、図４（ｂ）に示すように、フォトダイオード４０１に蓄積されていた信号電荷がＦＤ領域４０３へ転送される。その後、図４（ｃ）に示すように、転送スイッチ４０２がオフ状態とされる。
【００６６】
次に、再生光がＣＭＯＳセンサに照射されると、図４（ｄ）に示すように、フォトダイオード４０１に電荷が蓄積される。再生光による信号電荷がフォトダイオードに蓄積された後、選択スイッチ（図２に示した選択スイッチ９０４に対応する）により、画素の選択を行って、ＦＤ領域４０３の蓄積電荷に応じた第１の信号を読み出す（図４（ｅ）参照）。そして、読み出した第１の信号を図示しない第１の容量に蓄積する。この第１の信号は、情報光により生成した信号に対応するものであり、ベリファイを行う際の比較用の元データとなる。第１の容量として、通常のＣＭＯＳセンサにて用いられているノイズ信号を保持するための列ごとに設けられている容量を用いることができる。
【００６７】
次に、図４（ｆ）において、ＦＤ領域４０３の電荷を図示しないリセットスイッチを介して電源Ｖｄｄに排出する。電荷排出後、転送スイッチ４０２をオン状態とすると、図４（ｇ）に示すように、フォトダイオード４０１に蓄積されていた電荷がＦＤ領域４０３に転送される。そして、図示しない選択スイッチにより画素を選択して、ＦＤ領域４０３の蓄積電荷に応じた第２の信号を第２の容量に読み出す（図４（ｈ）参照）。この第２の容量として、通常のＣＭＯＳセンサにて用いられているノイズ信号を含んだ画像信号を保持するための列ごとに設けられている容量を用いることができる。その後、図４（ｉ）において、ＦＤ領域４０３の電荷を図示しないリセットスイッチを介して電源Ｖｄｄに排出する。
【００６８】
電荷排出後、ベリファイ処理部が、第１の容量に蓄積した第１の信号（図４（ｅ）参照）と第２の容量に蓄積した第２の信号（図４（ｈ）参照）の差動を取ることにより、ホログラムディスクに情報が正確に記録されたか否かの判定を行う。
【００６９】
情報が正確に記録されている場合は、再生光に含まれる画像情報は、情報光に含まれる画像情報と一致することから、情報光を受光した画素と再生光を受光した画素は必ず一致することになる。よって、全ての受光画素について、第１の信号は第２の信号と合致する。ベリファイ処理部は、全画素について、第１の信号と第２の信号が合致した場合は、情報が正確に記録されていると判断する。
【００７０】
一方、情報が正確に記録されていない場合は、再生光に含まれる画像情報は、情報光に含まれる画像情報と一部が異なることになる。このため、情報光を受光した画素と再生光を受光した画素とは完全に一致せず、一部の画素において、情報光または再生光の一方のみが受光されることになる。この場合は、情報光および再生光を受光した画素については、第１の信号が第２の信号と合致することになるが、情報光または再生光の一方を受光した画素については、第１の信号は第２の信号と合致しない。ベリファイ処理部は、第１の信号と第２の信号が合致しない画素を検出した場合は、情報が正確に記録されていないと判断する。
【００７１】
以上説明した各実施形態の装置は、本発明の一例であり、その構成および動作は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更することができる。例えば、各実施形態では、ＣＭＯＳセンサを用いているが、これに代えて、ＣＣＤを用いたイメージセンサを用いてもよい。
【００７２】
また、光学系として同軸タイプのホログラフィックメモリ（コリニア方式）の光学系を用いているが、これ以外の光学系を用いることも可能である。例えば、緑レーザからの光束を２つの光束に分割し、一方を情報光、他方を参照光として使用するような光学系を用いてもよい。
【００７３】
また、光路中に無偏光ＢＳを設けることによって、ＣＭＯＳセンサに記録前の情報光を導いたが、これに限られるものではない。記録媒体の記録情報に応じた再生光ではなく、記録時の情報光を直接ＣＭＯＳセンサに照射可能な構成であればよい。
【００７４】
また、上述した第１から第３の実施形態の各構成を適宜組み合せた構成としてもよい。
【００７５】
本発明の光情報処理装置は、ホログラフィを利用して情報の記録が行われる記録装置、ホログラフィを利用して情報の記録および再生が行われる記録再生装置のいずれにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１の実施形態である光学的情報記録再生装置の光学系を示すブロック図である。
【図２】図１に示すＣＭＯＳセンサの構成を示す回路図である。
【図３】本発明の第２の実施形態である光学的情報記録再生装置の光学系に用いられるＣＭＯＳセンサの構成を示す模式図である。
【図４】（ａ）〜（ｉ）は、本発明の第３の実施形態である光学的情報記録再生装置において行われるベリファイ動作における、フォトダイオード、転送スイッチおよびＦＤ領域のそれぞれのポテンシャルの状態遷移を概念的に示す模式図である。
【符号の説明】
【００７７】
１０  ベリファイ処理部
２０１  緑レーザ
２０２  コリメータ
２０３、２０９、２１３、２２３  ミラー
２０４  光空間変調素子（ＳＬＭ）
２０５  参照光
２０６  情報光
２０７  ビームスプリッタ
２０８、２１０  リレーレンズ
２１１  ダイクロイックビームスプリッタ
２１２  １／４波長板（ＱＷＰ）
２１４  対物レンズ
２１５  スピンドルモータ
２１６  ホログラムディスク
２１７  開口部材
２１８、２２２  レンズ
２１９  ＣＭＯＳセンサ
２２０  赤レーザ
２２１  ビームスプリッタ
２２４  光検出器
【図１】
2007149264.tif 000003
【図２】
2007149264.tif 000004
【図３】
2007149264.tif 000005
【図４】
2007149264.tif 000006