(57)【要約】      （修正有）【課題】ホログラフィックメモリの再生性能を向上したホログラム装置、ホログラム再生方法を提供する。【解決手段】信号光と参照光との干渉パターンがページデータとして記録されている光情報記録媒体３００から情報を再生する光情報記録再生装置であって、装置全体を制御する制御部と、光情報記録媒体に照射する参照光の入射角度を変える角度可変部３８と、角度可変部を経て光情報記録媒体を透過した参照光を再度、光情報記録媒体に入射するための光学部５１２と、参照光が角度可変部を経て光情報記録媒体に入射したときに発生する第一の再生光を検出する第一の光検出部６０と、光情報記録媒体を透過した参照光が再度、光情報記録媒体に入射したときに発生する第二の再生光を検出する第二の光検出部６３とを備える。制御部は、第一の光検出部で検出した第一の信号および第二の光検出部で検出した第二の信号より生成した制御信号を基に、角度可変部を制御する。【選択図】図２
2017147010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号光と参照光との干渉パターンがページデータとして記録されている光情報記録媒体から情報を再生する光情報記録再生装置であって、
前記光情報記録再生装置全体を制御する制御部と、
レーザ光源と、
前記レーザ光源からの出射光を信号光と参照光に分岐する分岐部と、
前記光情報記録媒体に照射する前記参照光の入射角度を変える角度可変部と、
前記角度可変部を経て前記光情報記録媒体を透過した前記参照光を再度、前記光情報記録媒体に入射するための光学部と、
前記参照光が前記角度可変部を経て前記光情報記録媒体に入射したときに発生する第一の再生光を検出する第一の光検出部と、
前記光情報記録媒体を透過した前記参照光が再度、前記光情報記録媒体に入射したときに発生する第二の再生光を検出する第二の光検出部と、
を備え、
前記制御部は、前記第一の光検出部で検出した第一の信号および前記第二の光検出部で検出した第二の信号より生成した制御信号を基に、前記角度可変部を制御することを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光情報記録再生装置であって、
前記参照光が前記角度可変部を経て前記光情報記録媒体に入射する入射角度を第一の入射角度とし、
前記光情報記録媒体を透過した参照光が再度、前記光情報記録媒体に入射する入射角度を第二の入射角度としたとき、
前記第一の入射角度と前記第二の入射角度の相対角度が略φであることを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光情報記録再生装置であって、
前記制御信号は、所定の増幅率で前記第一の信号を増幅した信号と前記第二の信号との差動信号であることを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光情報記録再生装置であって、
前記所定の増幅率は、前記第二の信号が略最大となるように前記角度可変部を制御したとき、前記第一の信号と前記第二の信号の信号強度が略同一となるように前記第一の信号を増幅した値であることを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項５】
請求項１に記載の光情報記録再生装置であって、
前記制御部は、前記差動信号が略０となる参照光の角度を前記角度可変部の制御目標とした場合、
前記制御部は、前記制御目標になるように前記角度可変部を制御することを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項６】
請求項１に記載の光情報記録再生装置であって、
前記制御信号は、前記第一の信号と前記第二の信号の差動信号であり、
前記制御信号が略０となる参照光の角度から略φ／２だけずれた参照光の角度を前記角度可変部の制御目標とした場合、
前記制御部は、前記制御目標になるように前記角度可変部を制御することを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光情報記録再生装置であって、
前記制御部は、前記制御信号が略０となった後、前記制御目標になるように前記角度可変部を制御することを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項８】
請求項１に記載の光情報記録再生装置であって、
前記第一の光検出部または前記第二の光検出部は、再生信号を検出する撮像部であることを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項９】
請求項１に記載の光情報記録再生装置であって、
前記光学部は、偏光に伴って出射角度が変化する光学素子および波長板を備えることを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項１０】
信号光と参照光との干渉パターンがページデータとして記録されている光情報記録媒体から情報を再生する光情報記録再生方法であって、
レーザ光源からの出射光を信号光と参照光に分岐するステップと、
前記光情報記録媒体に照射する前記参照光の入射角度を変える角度可変ステップと、
前記角度可変ステップを経て前記光情報記録媒体を透過した前記参照光を再度、前記光情報記録媒体に入射するステップと、
前記参照光が前記角度可変ステップを経て前記光情報記録媒体に入射したときに発生する第一の再生光を検出する第一の光検出ステップと、
前記光情報記録媒体を透過した前記参照光が再度、前記光情報記録媒体に入射したときに発生する第二の再生光を検出する第二の光検出ステップと、
前記第一の光検出ステップで検出した第一の信号および前記第二の光検出ステップで検出した第二の信号より生成した制御信号を基に、前記参照光の入射角度を制御するステップと、を有し、
前記参照光が前記角度可変部を経て前記光情報記録媒体に入射する入射角度を第一の入射角度とし、
前記光情報記録媒体を透過した参照光が再度、前記光情報記録媒体に入射する入射角度を第二の入射角度としたとき、
前記第一の入射角度と前記第二の入射角度の相対角度が略φであることを特徴とする光情報記録再生方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光情報記録再生方法であって、
前記制御信号は、所定の増幅率で前記第一の信号を増幅した信号と前記第二の信号との差動信号であることを特徴とする光情報記録再生方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の光情報記録再生方法であって、
前記制御信号は、前記第一の信号と前記第二の信号の差動信号であり、
前記制御信号が略０となる参照光の角度から略φ／２だけずれた参照光の角度を、前記角度可変ステップにおける制御目標とすることを特徴とする光情報記録再生方法。
【請求項１３】
信号光と参照光との干渉パターンがページデータとして記録されている光情報記録媒体から情報を再生する光情報記録再生装置であって、
前記光情報記録再生装置全体を制御する制御部と、
レーザ光源と、
前記レーザ光源からの出射光を信号光と参照光に分岐する分岐部と、
前記光情報記録媒体に照射する前記参照光の角度多重方向の入射角度を変える第一の角度可変部と、
前記第一の角度可変部と略垂直方向の入射角度を変える第二の角度可変部と、
前記参照光を前記光情報記録媒体に照射したときに前記光情報記録媒体内のホログラムから発生する回折光を検出する撮像部と、
を備え、
前記制御部は、前記第二の角度可変部を制御した後、前記第一の角度可変部を制御し、前記撮像素子により再生信号を検出することを特徴とする光情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラム技術により光情報記録媒体から情報を再生するためのホログラム装置、ホログラム再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大容量のデータを高速に記録／再生可能なホログラム技術として２光束角度多重方式が提案されている。ホログラフィックメモリは、信号光と参照光とを干渉させ、その干渉縞をホログラムとして光情報記録媒体に記録するシステムである。２光束角度多重方式では、光情報記録媒体上の同一位置に参照光の入射角度を変えてホログラムの多重記録を行う。そして、再生時には、参照光を記録時と同じ入射角度で光情報記録媒体に入射し、ホログラムから回折した再生光を撮像素子で検出することで光情報記録媒体に記録された情報を再生する。
本方式では大容量化を実現するために参照光の光情報記録媒体への入射角度をわずかに変えて多重記録を行うため、参照光の角度ずれマージンが非常に小さく、再生時に光情報記録媒体への入射角度を高精度に制御する必要がある。このような課題に対し、特許文献１に記載の技術では、参照光の入射角度を探索するために撮像素子で信号光を検出し、記録角度ごとにＳＮＲを演算し、その値から次のディスク入射角度を予測することで、参照光のディスク入射角度を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／０２０７７１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術では、参照光の入射角度が探索可能な一方で、２つの課題がある。１点目は、撮像素子により再生信号を検出し、ＳＮＲを演算してから参照光の入射角度の制御信号（以下、角度誤差信号）を生成するため、高速再生が困難となることである。また２点目は、参照光の角度誤差信号を生成するために再生信号が最良となる相対角度から微小量だけずれた角度に設定しているため、良質な再生信号が得られないことである。
そこで本発明の目的は、２光束角度多重方式において、高速再生を実現可能でかつ良質な再生信号を得るための角度誤差信号を検出可能なホログラム装置、ホログラム再生方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的は、特許請求の範囲に記載の発明によって達成できる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、高速再生を実現可能でかつ良質な再生信号を得るための角度誤差信号を検出可能なホログラム装置、ホログラム再生方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例１におけるホログラム記録再生装置を示す図である。
【図２】実施例１における光学系を示す図である。
【図３】実施例１における角度誤差信号の検出方法を説明する図である。
【図４】実施例１における角度誤差信号の検出方法を説明する図である。
【図５】実施例２における制御フローを説明する図である。
【図６】実施例２における角度誤差信号の検出方法を説明する図である。
【図７】実施例３における光学系を示す図である。
【図８】実施例３における角度誤差信号の検出方法を説明する図である。
【図９】実施例３における制御フローを説明する図である。
【図１０】実施例３における補正効果を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【０００８】
図１は、本発明の第１の実施例に係るホログラム記録再生装置の全体的な構成を示したものである。ホログラム記録再生装置は、例えば図２に示すような構成の光ピックアップ装置１６０、位相共役光学系５１２、光情報記録媒体Ｃｕｒｅ光学系５１３、光情報記録媒体駆動素子７０を備えている。
光ピックアップ装置１６０は、信号光と参照光を光情報記録媒体３００に出射してホログラム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を介して光ピックアップ装置１６０内の空間光変調器に送り込まれ、信号光は空間光変調器によって変調される。光情報記録媒体３００に記録した情報を再生する場合は、光ピックアップ装置１６０から出射された参照光の位相共役光を位相共役光学系５１２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。
【０００９】
位相共役光によって再生される再生光を光ピックアップ装置１６０内の撮像素子５３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３００に照射する参照光と信号光の照射時間は、光ピックアップ装置１６０内のシャッタ１３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。光情報記録媒体Ｃｕｒｅ光学系５１３は、光情報記録媒体３００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３００内の所望の位置に情報を記録する際、所望位置に信号光と参照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３００内の所望の位置に情報を記録した後、所望の位置を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。
【００１０】
光源駆動回路８２からは所定の光源駆動電流が光ピックアップ装置１６０、光情報記録媒体Ｃｕｒｅ光学系５１３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。
なお、光ピックアップ装置１６０、位相共役光学系５１２、光情報記録媒体Ｃｕｒｅ光学系５１３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まとめて簡素化しても構わない。
【００１１】
図２は、本実施例の２光束角度多重方式のホログラム記録再生装置内の光ピックアップ装置１６０と位相共役光学系５１２の光学系を示したものである。図２を用いて本実施例の記録方法、再生方法について説明する。まず、本実施例の記録方法について説明する。
光源１１を出射した光ビームはコリメートレンズ１２を透過し、所望のビーム径に変換された後、シャッタ１３を通り、偏光可変素子１４に入射する。そして、光ビームは偏光可変素子１４によって水平方向の偏光成分と垂直方向の偏光成分を含む偏光に変換される。偏光可変素子１４は記録または再生に応じて所定の偏光に変換する素子である。本実施例では記録時には水平方向の偏光成分と垂直方向の偏光成分を含む偏光、再生時には垂直方向の偏光に変換する。例えば、記録再生に応じてＨＷＰを光軸方向への回転や、液晶の電圧の制御で実現することができる。
【００１２】
偏光可変素子１４を出射した光ビームはＰＢＳプリズム１５に入射し、水平方向の偏光成分は透過、垂直方向の偏光成分は反射する。ここで、ＰＢＳプリズム１５を透過した光ビームを信号光、反射した光ビームを参照光と呼ぶ。ＰＢＳプリズム１５を透過した信号光は、ビームエキスパンダ２５によって所望のビーム径に変換される。ビームエキスパンダ２５を透過した信号光は、位相マスク２６、リレーレンズ２７、ＰＢＳプリズム２８を経て空間光変調器２９に入射する。空間光変調器２９は、信号光に２次元データを付加する光学素子である。
そして空間光変調器２９によって情報を付加された信号光は、ＰＢＳプリズム２８を反射し、偏光可変素子３３、リレーレンズ３０を経て開口１００に入射する。偏光可変素子３３は記録時に入射した垂直方向の偏光をそのまま出射し、再生時には入射した水平方向の偏光を水平方向の偏光に変換する。また、開口１００は、光記録媒体の記録密度を高めるため、空間光変調器５２で付加した信号光の高周波数成分を除去する目的で配置されている。開口１００を出射した信号光は、ＰＢＳ６１、対物レンズ３２を経て、光情報記録媒体３００内に集光する。なお、ＰＢＳ６１は、紙面に対して垂直方向に光ビームを反射するように配置されている。
【００１３】
一方、ＰＢＳプリズム１５を反射した参照光は、ミラー３４、ミラー３７、開口１３７、ガルバノミラー３８、スキャナレンズ３９を経て、光情報記録媒体３００に入射する。ここで、ガルバノミラー３８はミラーの角度を変えることで参照光の光情報記録媒体３００への入射角度を変えることができる。そして、スキャナレンズ３９は、ガルバノミラー３８を反射した所定角度の参照光を光情報記録媒体３００内の略同じ位置に所定角度で入射させることができるレンズである。
このとき、光情報記録媒体３００には、信号光と参照光が、互いに重ね合うように入射されている。これにより、光情報記録媒体３００内には干渉縞が形成され、この干渉縞が光情報記録媒体３００内の記録材料にホログラムとして記録される。
【００１４】
そして、光情報記録媒体３００に情報が記録された後、シャッタ１３が閉じ、次に記録される情報が空間光変調器２９によって表示される。同時に、ガルバノミラー３８が微小量回転して、光情報記録媒体３００への参照光の入射角度が変更される。その後、シャッタ１３が開くと、光情報記録媒体３００内の略同じ位置に、次の情報が記録される。これを繰り返して角度多重記録が行なわれる。そして、所定多重数になった場合には、光情報記録媒体３００の位置を移動し、さらに記録を行なう。ここで、略同じ位置に角度多重で記録されたそれぞれの情報をページと呼び、光情報記録媒体３００内の記録された領域をブックと呼ぶ。
【００１５】
次に再生方法について説明する。光源１１を出射した光ビームはコリメートレンズ１２を透過し、所望のビーム径に変換された後、シャッタ１３を通り、偏光可変素子１４に入射する。そして、光ビームは偏光可変素子１４によって垂直方向の偏光に変換され、ＰＢＳプリズム１５を反射する。ＰＢＳプリズム１５を反射した参照光は、ミラー３４、ミラー３７、開口１３７、ガルバノミラー３８、スキャナレンズ３９を経て、光情報記録媒体３００に入射する。ここで、参照光が光情報記録媒体３００に入射すると入射角度に応じた回折光がレンズ５１方向に発生する。この回折光は、レンズ５９を経て、光検出器６０の受光部に入射する。
【００１６】
一方、光情報記録媒体３００を透過した参照光は、波長板４９を経てガルバノミラー５０に入射する。ガルバノミラー５０は入射光に対して反射光が角度φだけ光軸がずれるようコントローラ８９によって制御されており、反射した参照光は再度、波長板４９を経て光情報記録媒体３００に入射する。このとき、参照光の偏光は、波長板４９を２回透過したことにより、水平方向の偏光と垂直方向の偏光の偏光成分となっている。そして、参照光が光情報記録媒体３００内の所定ブックに入射すると光情報記録媒体３００内のホログラムから回折光として再生光が対物レンズ３２方向に発生する。
【００１７】
再生光は、対物レンズ３２を経て、ＰＢＳ６１に入射する。ここで再生光は、参照光の偏光と同じ偏光成分となるため、ＰＢＳ６１では、垂直方向の偏光成分がＰＢＳ６１を透過し、水平方向の偏光成分がＰＢＳ６１を反射する。ＰＢＳ６１を反射した再生光は検出レンズ６２を経て、光検出器６３の受光部に入射する。
一方、ＰＢＳ６１を透過した再生光は、リレーレンズ３０、開口１００、偏光可変素子３３、ＰＢＳ２８を経て、撮像素子５３に入射する。なお、偏光可変素子３３では、入射した垂直方向の偏光を水平方向の偏光に変換する。そして撮像素子５３に入射した再生光に基づいて、再生画像データが生成される。
【００１８】
次にガルバノミラー３８が微小量回転して、光情報記録媒体３００への参照光の入射角度が変更される。これにより、同じブック内の異なるページの画像データが再生される。そして、所定のページ数を再生し終わった場合には、光情報記録媒体３００の位置を移動し、次のブックの再生を行う。
ここで、光検出器６０で得られた信号をＳ１、光検出器６３で得られた信号をＳ２としたとき、角度誤差信号ＡＥＳは以下のように示せる。
ＡＥＳ＝ｋ×Ｓ１−Ｓ２
なお、信号Ｓ１、信号Ｓ２はそれぞれの回折光の全光量を検出した総和信号である。また、ｋは信号Ｓ２の増幅率である。
【００１９】
以下、角度誤差信号の検出方法、制御方法について説明する。図３は、ガルバノミラー５０への参照光の入射光と反射光の関係を示している。上記したようにガルバノミラー５０は入射光の入射角度が略φ／２となるようにコントローラ８９によって制御されている。このため、入射光に対する出射光の光軸は角度φだけずれている。
【００２０】
図４は、ガルバノミラー３８の回転角度θと信号Ｓ１、信号Ｓ２および角度誤差信号の関係を示す図である。（ａ）は、信号Ｓ１と信号Ｓ２の関係を示している。ここでは、信号Ｓ１と信号Ｓ２の強度は同じとしている。これは、光検出器６０と光検出器６３の受光感度を所望の値に設定することで実現できる。本実際例ではガルバノミラー５０によって参照光の角度をφだけずらしているため、（ａ）に示すように２つの信号の強度が最大となる角度が角度φだけシフトしている。なお、このとき再生信号の最良角度は信号Ｓ２の最大角度と一致している。このため、再生性能の観点からは信号Ｓ２の強度の最大の角度にガルバノミラー３８を制御することが求められる。
【００２１】
図４の（ｂ）はｋ倍の信号Ｓ１と信号Ｓ２を示した図である。また（ｃ）は、角度誤差信号を示した図である。（ｂ）では、信号Ｓ２の強度最大角度で信号Ｓ１と交わるようにk倍している。これにより、（ｃ）の角度誤差信号がゼロとなる角度Ｐが再生信号の最良角度とみなすことができる。このため、角度誤差信号がゼロとなるようにガルバノミラー３８を制御することで、安定した再生を実現することができる。さらに、撮像素子からの画像信号をもとに制御する方式と比較し、光量のみを検出する光検出器６０，光検出器６３は高周波で駆動可能なため、高速制御が容易である。
【００２２】
以上のように、光情報記録媒体３００に入射する参照光の往復路の光軸の角度をφだけずらし、往復で得られる２つの回折光の光量の差分の信号を用いてガルバノミラー３８を制御することで、高速かつ安定した再生が可能となる。
【実施例２】
【００２３】
図５は本発明の第２の実施例に係るガルバノミラーの制御フローを示したものである。実施例１との違いは、角度誤差信号の生成方法と制御方法が異なる。それ以外は実施例１と同様であるため、本実施例では、実施例１と異なる点について説明する。
図５は、ブックを再生するときのガルバノミラー３８の制御フローを示している。まず、本実施例では実施例１と同様に信号Ｓ１と信号Ｓ２を検出し、角度誤差信号ＡＥＳを以下の演算により生成する。
ＡＥＳ＝Ｓ１−Ｓ２
なお、信号Ｓ１、信号Ｓ２はそれぞれの回折光の全光量を検出した総和信号である。
【００２４】
まず、ガルバノミラー３８等の最適化を行ない、所定の再生性能が得られるように調整を行う（Ｓ５０１）。その後、最初のページを再生する（Ｓ５０２）。そして、次のページがあるかどうか判断し（S５０３）、次のページがある場合には、角度誤差信号がゼロとなるようガルバノミラー３８を制御する（Ｓ５０４）。その後、ガルバノミラー３８の内部エンコーダを用いて、ガルバノミラー３８をφ／４回転し、参照光の角度をφ／２傾ける（Ｓ５０５）。そして、ページを再生する（Ｓ５０２）。その後、次のページがあるかどうかを判断（Ｓ５０３）し、次のページがあれば、角度誤差信号、ガルバノミラー３８の内部エンコーダを用いて次のページを再生する。また、次のページがなければブックの再生を終了する。
【００２５】
ここでガルバノミラー３８を用いて参照光をφ／２傾ける理由を説明する。図６は、ガルバノミラー３８の回転角度θと信号Ｓ１、信号Ｓ２および角度誤差信号の関係を示す図である。（ａ）は、信号Ｓ１と信号Ｓ２の関係を示しており。（ｂ）は角度誤差信号を示している。ここで、図６（ａ）に示すように、信号Ｓ１と信号Ｓ２の強度を略同じすることで、２つの信号強度が最大となる角度の間の角度で２つの信号が交わることがわかる。このため、角度誤差信号は、ゼロとなる角度Ｑから略φ／２だけずれた角度が再生信号の最良角度となる。
【００２６】
最良の再生を行うため本実施例では、ガルバノミラーの内部エンコーダを用いて参照光をφ／２だけ傾ける。このようにすることで、実施例１と同様に安定した再生を実現することができる。さらに、撮像素子からの画像信号をもとに制御する方式と比較し、光量のみを検出する光検出器６０，６３は高周波で駆動可能なため、高速制御が容易である。
【００２７】
以上のように、光情報記録媒体３００に入射する参照光の往復路の光軸の角度をφだけずらし、往復で得られる２つの回折光の光量の差分の信号を用いてガルバノミラー３８を制御することで、高速かつ安定した再生が可能となる。
【００２８】
実施例１および実施例２は以下のような変形が可能である。実施例１および実施例２では、角度多重方向の角度誤差信号を生成したが、これには限定されず、それに対して垂直方向の角度ずれを角度誤差信号として生成してもよい。この場合には、その方向の角度可変素子を追加すれば良い。
また、記録密度が高い（ブック間距離が小さい）光情報記録媒体３００の再生の場合には隣接した記録領域からの回折光が角度誤差信号用の光検出器に入射することがある。これ避けるため、各光検出器（光検出器６０、光検出器６３）の前に空間フィルタをそれぞれ配置しても良い。また、光検出器６３の検出光学系（ＰＢＳプリズム６１、検出レンズ６２）については開口１００と撮像素子５３の間に配置しても良い。 
さらに、本実施例では、信号Ｓ２を光検出器６３で検出したが、例えば撮像素子５３で検出しても良い。この場合、再生速度の観点で図２の構成よりも遅くなるが、部品点数が減らせるため、小型化、低コスト化の観点で有利となる。また、精度に関しては本実施例と同等である。
そして、本実施例では、ガルバノミラーの内部エンコーダを用いてガルバノミラー３８の制御を行ったがこれには限定されず、例えば、外部のオートコリメータなどのセンサを用いても良い。
【実施例３】
【００２９】
図７は本発明の第３の実施例に係る２光束角度多重方式のホログラム記録再生装置内の光ピックアップ装置１６０と位相共役光学系５１２の光学系を示したものである。本実施例では、多重方向の角度制御にＰＣＴ／ＪＰ２０１３／０６０４２４記載の技術を用い、多重と垂直方向の角度制御に実施例１、実施例２で説明した技術を用いることを特徴としている。
図７を用いて本実施例の記録方法、再生方法について説明する。まず、本実施例の記録方法について説明する。
【００３０】
光源１１を出射した光ビームはコリメートレンズ１２を透過し、所望のビーム径に変換された後、シャッタ１３を通り、偏光可変素子１４に入射する。そして、光ビームは偏光可変素子１４によって水平方向の偏光成分と垂直方向の偏光成分を含む偏光に変換される。
偏光可変素子１４を出射した光ビームはＰＢＳプリズム１５に入射し、水平方向の偏光成分は透過、垂直方向の偏光成分は反射する。ＰＢＳプリズム１５を透過した信号光は、ビームエキスパンダ２５、位相マスク２６、リレーレンズ２７、ＰＢＳプリズム２８、空間光変調器２９、ＰＢＳプリズム２８、リレーレンズ３０、開口１００、対物レンズ３２を経て、光情報記録媒体３００内に集光する。
【００３１】
一方、ＰＢＳプリズム１５を反射した参照光は、ミラー３４を経て、偏光可変素子３５に入射する。偏光可変素子３５は入射した参照光を記録時には垂直方向の偏光のまま出射し、再生時には水平方向の偏光と垂直方向の偏光からなる偏光成分に変換する。そして、偏光可変素子３５を透過した参照光は、ウォラストンプリズム３６に入射する。ウェラストンプリズム３５は所定の偏光の光軸を傾ける光学素子である。本実施例では、垂直方向の偏光はそのまま出射し、水平方向の偏光の光軸を多重方向に傾ける。
【００３２】
ウォラストンプリズム３５を透過した参照光は、ミラー３７、開口１３７、ガルバノミラー３８、スキャナレンズ３９を経て、光情報記録媒体３００に入射する。このとき、光情報記録媒体３００には、信号光と参照光が、互いに重ね合うように入射されている。これにより、光情報記録媒体３００内には干渉縞が形成され、この干渉縞が光情報記録媒体３００内の記録材料にホログラムとして記録される。
【００３３】
次に再生方法について説明する。光源１１を出射した光ビームはコリメートレンズ１２を透過し、所望のビーム径に変換された後、シャッタ１３を通り、偏光可変素子１４に入射する。そして、光ビームは偏光可変素子１４によって垂直方向の偏光に変換され、ＰＢＳプリズム１５を反射する。ＰＢＳプリズム１５を反射した参照光は、ミラー３４を経て、偏光可変素子３５に入射する。偏光可変素子３５は、入射した垂直方向の偏光を水平方向の偏光と垂直方向の偏光からなる偏光成分に変換する。そして、偏光可変素子３５を透過した参照光は、ウェラストンプリズム３５に入射する。本実施例のウォラストンプリズム３５は水平方向の偏光の光軸を多重方向に角度γだけ傾ける光学素子である。このため、ウォラストンプリズム３５を出射した垂直方向の偏光と水平方向の偏光の参照光の光軸が角度γだけずれている。本実施例では、垂直方向の偏光の光ビームを参照光、水平方向の偏光の光ビームを制御光と呼ぶ。
【００３４】
ウォラストンプリズム３５を透過した２つの光ビームは、角度可変素子１３８に入射する。角度補正素子１３８は、多重方向と垂直な方向の角度を変えることができる素子である。例えば、ウェッジプリズムを入射光軸に対して垂直方向に回転することで実現できる。角度補正素子１３８を透過した２つの光ビームはミラー３７、開口１３７、ガルバノミラー３８、スキャナレンズ３９を経て、光情報記録媒体３００に入射する。ここで、光ビームが光情報記録媒体３００に入射すると入射角度に応じた回折光がレンズ５１方向に発生する。このとき、光情報記録媒体３００で発生する回折光は、光ビームの入射偏光と同じ偏光となるため、参照光から発生した回折光は、ＰＢＳプリズム５６を反射し、検出レンズ５７を経て、光検出器５８の受光部に入射する。また、制御光から発生した回折光は、ＰＢＳプリズム５６を透過し、検出レンズ５９を経て光検出器６０の受光部に入射する。
【００３５】
ここで、光検出器５８で得られた信号をＳ３、光検出器６０で得られた信号をＳ４とした場合、多重方向の角度誤差信号ＡＥＳ１は以下のように示せる。
ＡＥＳ１＝Ｓ３−Ｓ４
なお、信号Ｓ１、信号Ｓ２はそれぞれの回折光の全光量を検出した総和信号である。
【００３６】
一方、光情報記録媒体３００を透過した２つの光ビームは、ウォラストンプリズム１３９に入射する。本実施例のウォラストンプリズム１３９は、水平方向の偏光成分を多重方向と垂直な方向に傾ける光学素子である。そして、ウォラストンプリズム１３９を透過した２つの光ビームはレンズ１４０、１／４波長板１４１を経て、ミラー１４２に入射する。ミラー１４２には、２つのビームが略収束する状態で２つの光ビームを反射する。そして、ミラー１４２を反射した２つの光ビームは、１／４波長板１４１、レンズ１４０、ウォラストンプリズム１３９を経て、光情報記録媒体３００に再度入射する。ここで、１／４波長板１４１をミラー１４２の反射前後で２回透過したため、参照光が水平方向の偏光に変換され、制御光が垂直方向の偏光に変換される。
【００３７】
ここで、光ビームが光情報記録媒体３００内の所定ブックに入射すると光情報記録媒体３００内のホログラムから回折光として再生光が対物レンズ３２方向に発生する。
再生光は、対物レンズ３２、リレーレンズ３０、開口１００を経て、ＰＢＳ２８に入射する。ここで、水平方向の偏光の参照光から回折した再生光のみがＰＢＳを透過し、撮像素子５３に入射する。そして撮像素子５３に入射した再生光に基づいて、再生画像データが生成される。また、撮像素子５３で得られた信号Ｓ５と検出器５８の光検出器５８で得られた信号をＳ３とした場合、多重方向と垂直な方向の角度誤差信号ＡＥＳ２は以下のように示せる。
ＡＥＳ２＝Ｓ３−Ｓ５
なお、信号Ｓ５は検出した全画素の総和信号である。
【００３８】
以下、角度誤差信号の検出方法、制御方法について説明する。ここでは、本発明の特徴である多重方向と垂直な方向の角度誤差信号のみ説明する。多重方向の角度誤差信号についてはＰＣＴ／ＪＰ２０１３／０６０４２４と同様である。
【００３９】
図８は位相共役光学系５１２を多重方向と垂直な方向から見た場合を示している。なお、上記したように撮像素子５３で検出される光ビームは参照光のみであるので、図８では多重方向と垂直な方向の角度誤差信号に寄与する参照光のみ説明を行う。光情報記録媒体３００を透過した垂直方向の偏光の参照光はウォラストンプリズム１３９、レンズ１４０、１／４波長板１４１、ミラー１４２、１／４波長板１４１、レンズ１４０を経て、再度ウォラストンプリズム３５に入射する。ここで、垂直方向の偏光の参照光は１／４波長板１４１を２回透過したことで、水平方向の偏光に変換される。このため、水平方向の偏光の参照光はウォラストンプリズム３５により、光軸が角度φだけ傾けられる。実施例１で説明したように、光情報記録媒体３００に入射する参照光の往復路の光軸の角度をφだけずらし、往復で得られる２つの回折光の光量の差分演算することで、角度誤差信号を生成することができる。このとき、本角度誤差信号を用いて、角度可変素子１３８を制御すれば良い。なお、以下の説明では実施例１と同じ制御方法で説明を行うが、実施例２を用いても同様の効果が得られる。
【００４０】
本実施例では、角度誤差信号を生成するために、撮像素子５３の信号を用いているが、通常多重方向と垂直な方向は、記録または再生時に高速に動かす必要がないため、撮像素子５３の信号を用いたとしても速度の低下はほとんどない。また、撮像素子５３は連続で信号検出し、角度誤差信号を生成し続ける必要はなく、撮像素子５３の検出光量と光検出器５８の光量を比較し、それに応じた角度を角度可変素子で変化させても良い。
【００４１】
その一方で、例えばガルバノミラー３８の回転軸がずれて調整されてしまった場合には、ガルバノミラー３８の回転（多重方向の角度制御）に伴って、多重方向と垂直な方向の角度ずれが発生してしまう。この場合には以下のように角度可変素子１３８の制御を行えば良い。
【００４２】
図９は、ブックを再生するときのガルバノミラー３８および光軸可変素子１３８の制御フローを示したものである。まず、ガルバノミラー３８および光軸可変素子１３８等の最適化を行ない、所定の再生性能が得られるように調整を行う（Ｓ９０１）。その後、最初のページを再生する（Ｓ９０２）。そして、次のページがあるかどうか判断し（Ｓ９０３）、次のページがある場合にはその再生時の光量を基に多重方向と垂直方向の角度誤差信号を検出し、光軸可変素子１３８を制御する（Ｓ９０４）。次に、多重方向の角度誤差信号に応じてガルバノミラー３８を制御し（Ｓ９０５）、ページを再生する（Ｓ９０２）。その後、次のページがあるかどうかを判断（Ｓ９０３）し、次のページがあれば、光軸可変素子１３８、ガルバノミラー３８を用いて次のページを再生する。また、次のページがなければブックの再生を終了する。
【００４３】
ここで重要なのは、次のページを再生するときに多重方向と垂直な方向の制御を行った後に、多重方向の角度制御を行う点である。多重方向は、角度多重と垂直な方向に対して極端に角度マージンが小さい。このため、調整の方法を反対にしてしまうと、多重方向の角度ずれが残留してしまうことになる。本来、両方同時に制御することが望ましいが、例えばガルバノミラー３８の回転軸がずれている場合などでは、片方を駆動した場合、もう片方に影響を与えてしまうため、同時制御が困難である。このため、本実施例では、片方ずつ制御を行っている。
【００４４】
図１０は、ガルバノミラー３８の回転軸がずれていた場合の多重方向の角度に対する多重方向と垂直な方向の角度を示している。実線は理想的な角度の場合、一点鎖線は光軸可変素子１３８を制御しなかった場合、点線が本発明を示している。本発明は、多重方向の角度制御に伴って、多重と垂直方向の角度がずれてしまうため、完全に補正できる訳ではない。ただし、無制御に対し、大きな改善効果を得ることができる。また、多重方向と垂直な方向の角度マージンの範囲内（０．０１度以内）には十分に制御することが可能である。また、多重方向の１ページの角度変化に対し、垂直方向の角度変化は小さいため、例えば図９に示す垂直方向の制御（ＦＡ５）は何ページかに一回行うだけでも十分な効果が得られる。それにより、高速化を図っても良い。また、ＳＮＲを算出している訳ではないので従来に対して高速化が図りやすい。
【００４５】
そして、本実施例の角度誤差信号は、多重方向の光軸角度の変化に伴って理想角度のずれ量が検出できるため、予め予測して光軸可変素子１３８を制御しても良い。
実施例１、実施例２では、ミラー５０の傾きにより、２つの参照光の光軸を傾けたが、本実施例ではウォラストンプリズム３５を用いた。これにより光情報記録媒体３００に入射する参照光の角度差φを高精度に実現することができる。
【００４６】
以上のような制御を行うことで、多重方向およびそれと垂直な方向の高速かつ高精度な角度制御を実現できる。これにより、高速かつ安定した再生が可能となる。
本実施例では、多重方向の光軸角度に対して多重方向と垂直方向の光軸角度がずれる要因としてガルバノミラー３８の回転軸ずれについて説明したがそれだけには限定されない。例えば、ホログラムが回転した場合などにも多重方向と垂直方向の光軸角度がずれる。そして、本実施例では、ウォラストンプリズム３５を用いて参照光の角度差φを実現したがこれには限定されず、例えば偏光回折格子やローションプリズムなどを用いても良い。
【００４７】
また、本実施例の位相共役光学系５１２は実施例１、実施例２とは構成が異なっているが、光情報記録媒体３００に入射する参照光の角度をφだけずらす方法が異なるだけであって、本質的には同じであり、本実施例と実施例１、実施例２の位相共役光学系５１２を入れ替えても同様の効果が得られる。そして、光情報記録媒体３００に入射する参照光の角度をφだけずらす方法については、実施例１から実施例３に限定されない。また、本実施例では、多重方向の角度制御にＰＣＴ／ＪＰ２０１３／０６０４２４を用いたが、これだけには限定されない。本発明は、光情報記録媒体３００に入射する参照光の角度をφだけずらすだけなので、角度や位置の制御信号検出方法と組合せ易い特徴がある。そして角度可変素子としてガルバノミラー３８、５０を用いたが、これには限定されず、例えば音響光学素子や、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）などを用いても良い。
【００４８】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。さらに各実施例は、ホログラム記録再生装置で説明を行ったが、ホログラム記録装置やホログラム再生装置であっても良い。
【符号の説明】
【００４９】
１１：光源、１２：コリメートレンズ、１３：シャッタ、１４：偏光可変素子、１５：ＰＢＳプリズム、２５：ビームエキスパンダ、２６：位相マスク、２７：リレーレンズ、２８：ＰＢＳプリズム、２９：空間光変調器、３０：リレーレンズ、３２：対物レンズ、３４：偏光可変素子、３４：ミラー、３５：偏光可変素子、３６：ウォラストンプリズム、３８：ガルバノミラー、３９：スキャナレンズ、４９：１／４波長板、５０：ガルバノミラー、５１：検出レンズ、５３：撮像素子、５６：ＰＢＳプリズム、５７：検出レンズ、５８：光検出器、５９：検出レンズ、６０：光検出器、７０：光情報記録媒体駆動素子、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：位置制御回路、８９：コントローラ、１００：開口、１３７：開口、１３８：光路可変素子、１３９：ウォラストンプリズム、１４０：レンズ、１４１：１／４波長板、１４２：ミラー、１６０：光ピックアップ装置、３００：光情報記録媒体、５１２：位相共役光学系、５１３：光情報記録媒体Ｃｕｒｅ光学系
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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