JP4609409B2 - Hologram recording / reproducing apparatus and hologram recording / reproducing optical apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、ホログラム記録再生装置およびホログラム記録再生光学装置に関する。 The present invention relates to a hologram recording / reproducing apparatus and a hologram recording / reproducing optical apparatus.
近年、データストレージデバイスとしてホログラム記録再生装置が注目されている。ホログラム記録装置では、記録の動作は以下のようにおこなわれる。記録データに応じて変調された信号光と所定の参照光とを同一光源からのレーザ光によって生成し、これらをホログラム記録媒体に照射して、ホログラム記録媒体中で信号光と参照光とを干渉させてホログラム(回折格子)を形成する。このようにして、ホログラム記録媒体に記録データがホログラムとして記録される。ここで記録されるホログラムには、極めて大容量の情報が含まれ、このホログラムは1ページと称され、記録データは1ページ毎に特定され管理される。 In recent years, hologram recording / reproducing apparatuses have attracted attention as data storage devices. In the hologram recording apparatus, the recording operation is performed as follows. The signal light modulated according to the recording data and the predetermined reference light are generated by the laser light from the same light source, and these are irradiated to the hologram recording medium, so that the signal light and the reference light interfere in the hologram recording medium. To form a hologram (diffraction grating). In this way, the recording data is recorded as a hologram on the hologram recording medium. The hologram recorded here contains a very large amount of information. This hologram is called one page, and the recorded data is specified and managed for each page.
また、ホログラム記録装置では、記録済みのホログラム記録媒体からの再生の動作は以下のようにおこなわれる。上述した記録データに応じ形成されたホログラムに所定の参照光を照射することで回折光(再生光)を発生させる。この回折光は1ページ分の記録データを含んでいるので、回折光を2次元配列された受光素子で受光し、信号処理を施して記録データを再生できる。 In the hologram recording apparatus, the reproduction operation from the recorded hologram recording medium is performed as follows. Diffracted light (reproduced light) is generated by irradiating a hologram formed according to the above-described recording data with predetermined reference light. Since this diffracted light includes recording data for one page, the diffracted light can be received by a two-dimensionally arranged light receiving element and subjected to signal processing to reproduce the recorded data.
なお、上述した信号光と参照光との発生および回折光の受光は、光学素子を組み合わせて構成したホログラム記録再生光学装置(光学部)でおこなわれる。光学部における光路設計のひとつの方式としては、信号光、参照光を同軸状に配置して、これらの光ビームが通過する光路を共通とする、所謂、コアキシャル方式(例えば、非特許文献1を参照)が知られている。また、光学部における光路設計の他の方式としては、信号光、参照光の各々の光ビームが別の光路を通過する2光束法が知られている。 The generation of the signal light and the reference light and the reception of the diffracted light described above are performed by a hologram recording / reproducing optical device (optical unit) configured by combining optical elements. One method of optical path design in the optical unit is a so-called coaxial method (for example, Non-Patent Document 1) in which signal light and reference light are arranged coaxially and the optical paths through which these light beams pass are common. See). As another method of designing an optical path in the optical unit, a two-beam method is known in which each light beam of signal light and reference light passes through another optical path.
また、記録密度向上のため、ホログラム記録媒体に多数のホログラムを形成する技術として、ホログラム記録媒体の同一の領域に複数のホログラムを重ねて形成する、所謂、多重記録が知られている(例えば、特許文献1、非特許文献1を参照)。このような記録、再生に際して、ホログラム記録媒体における特定の記録領域に、参照光および信号光または参照光(以下、これらを併せて、参照光・信号光と称する)を高速に移動させる技術が切望されている。
Also, as a technique for forming a large number of holograms on a hologram recording medium in order to improve the recording density, so-called multiplex recording in which a plurality of holograms are formed in the same region of the hologram recording medium is known (for example, (See
このようなホログラム記録媒体と参照光・信号光との相対位置の制御の技術としては、ホログラム記録媒体を少しずつ移動させながら、ホログラム記録媒体に付与されたアドレス情報に基づき所定の記録領域を検出の後、停止と見なせる程の短時間だけ、参照光・信号光を照射して記録・再生をおこなう技術が知られている。 As a technique for controlling the relative position between the hologram recording medium and the reference light / signal light, a predetermined recording area is detected based on address information given to the hologram recording medium while moving the hologram recording medium little by little. After that, a technique is known in which recording / reproduction is performed by irradiating the reference light / signal light for a short time enough to be regarded as a stop.
また、別の技術としては、所定の記録領域を検出の後、ホログラム記録媒体の所定の記録領域の移動に参照光・信号光を同期して移動し、追従させながら記録・再生をおこなう技術が知られている(特許文献2、特許文献3、非特許文献2を参照)。
しかしながら、短時間だけ、参照光・信号光を照射する技術では、参照光・信号光の光出力を大きなものしなければならない。また、参照光・信号光をホログラム記録媒体の移動に追従させる技術では、複雑な制御機構を必要とすることに加えて、制御技術の高度化も必要となった。そのため、このような技術を採用したホログラム記録および/またはホログラム再生装置(ホログラム記録・再生装置)の価格は、いずれも高価なものとなった。 However, in the technique of irradiating the reference light / signal light only for a short time, the optical output of the reference light / signal light must be increased. In addition, in the technique of causing the reference light / signal light to follow the movement of the hologram recording medium, in addition to requiring a complicated control mechanism, it is necessary to enhance the control technique. Therefore, the price of the hologram recording and / or hologram reproducing apparatus (hologram recording / reproducing apparatus) adopting such a technique has become expensive.
本発明は、このような課題を解決し、現在、市場において入手可能なる一般的な光出力を有する比較的低価格なレーザ・ダイオードを用い、簡単な制御機構を有しながらも、高速に所望位置に光スポットを移動させて、高速にアドレス情報を読み取って、所望位置に光スポットを配置して記録再生を可能とするホログラム記録再生の技術を提供することを目的としている。 The present invention solves such problems and uses a relatively low-cost laser diode having a general light output that is currently available on the market, and has a simple control mechanism, but is desired at high speed. An object of the present invention is to provide a hologram recording / reproducing technique that moves a light spot to a position, reads address information at a high speed, and arranges the light spot at a desired position to enable recording / reproduction.
本発明のホログラム記録再生装置は、ホログラム記録媒体に信号光および参照光を照射してホログラムとして記録データを記録し、前記ホログラム記録媒体に記録されたホログラムに参照光を照射して回折光を得て、前記回折光より記録データを再生するためのサーボ手段を備えるホログラム記録再生装置において、前記サーボ手段は、前記ホログラム記録媒体に光スポットを集光するフォーカスサーボ部と、前記ホログラム記録媒体の記録面に形成されるトラックに直交する方向であるトラック方向に光スポットを配置するトラッキングサーボ部と、前記ホログラム記録媒体の記録面に形成されるトラックに沿った方向であるタンジェンシャル方向に光スポットを配置するタンジェンシャルサーボ部と、を具備し、前記タンジェンシャルサーボ部は、前記ホログラム記録媒体を静止させて、前記光スポットをタンジェンシャル方向に走査し、前記ホログラム記録媒体に予め記録されたアドレス情報を読み取る。 The hologram recording / reproducing apparatus of the present invention irradiates a hologram recording medium with signal light and reference light to record recording data as a hologram, and irradiates the hologram recorded on the hologram recording medium with reference light to obtain diffracted light. In the hologram recording / reproducing apparatus comprising servo means for reproducing recording data from the diffracted light, the servo means includes a focus servo unit that focuses a light spot on the hologram recording medium, and recording on the hologram recording medium. A tracking servo unit that arranges a light spot in a track direction that is perpendicular to the track formed on the surface, and a light spot in a tangential direction that is a direction along the track formed on the recording surface of the hologram recording medium. A tangential servo section to be arranged, and the tangential servo Bo portion, said by stationary hologram recording medium, by scanning the light spot in the tangential direction, reads the prerecorded address information in the holographic recording medium.
本発明のホログラム記録再生光学装置は、ホログラム記録媒体に信号光および参照光を照射してホログラムとして記録データを記録し、前記ホログラム記録媒体に記録されたホログラムに参照光を照射して回折光を得て、前記回折光より記録データを再生するためのサーボ手段を備えるホログラム記録再生光学装置において、前記サーボ手段は、前記ホログラム記録媒体に光スポットを集光するフォーカスサーボ部と、前記ホログラム記録媒体の記録面に形成されるトラックに直交する方向であるトラック方向に光スポットを配置するトラッキングサーボ部と、前記ホログラム記録媒体の記録面に形成されるトラックに沿った方向であるタンジェンシャル方向に光スポットを配置するタンジェンシャルサーボ部と、を具備し、前記タンジェンシャルサーボ部は、前記ホログラム記録媒体を静止させて、前記光スポットをタンジェンシャル方向に走査し、前記ホログラム記録媒体に予め記録されたアドレス情報を読み取る。 The hologram recording / reproducing optical apparatus of the present invention records signal data and reference light on a hologram recording medium to record recording data as a hologram, and irradiates the hologram recorded on the hologram recording medium with reference light to generate diffracted light. In the hologram recording / reproducing optical apparatus provided with servo means for reproducing the recording data from the diffracted light, the servo means includes a focus servo section that focuses a light spot on the hologram recording medium, and the hologram recording medium A tracking servo unit that arranges a light spot in a track direction that is orthogonal to a track formed on the recording surface of the recording medium, and a light beam in a tangential direction that is a direction along the track formed on the recording surface of the hologram recording medium. A tangential servo section for arranging spots, and the tangential Yarusabo portion, said by stationary hologram recording medium, by scanning the light spot in the tangential direction, reads the prerecorded address information in the holographic recording medium.
このホログラム記録再生装置またはホログラム記録光学装置では、ホログラム記録媒体を静止させて光スポットをタンジェンシャル方向に走査する。そして、ホログラム記録媒体に予め記録されたアドレス情報を読み取る。このようにして、ホログラム記録媒体を動かすことなく、高速に所望位置に光スポットを移動させることができる。このようにして記録再生の速度を速くできる。 In this hologram recording / reproducing apparatus or hologram recording optical apparatus, the hologram recording medium is stopped and the light spot is scanned in the tangential direction. Then, the address information recorded in advance on the hologram recording medium is read. In this way, the light spot can be moved to a desired position at high speed without moving the hologram recording medium. In this way, the recording / reproducing speed can be increased.
本発明によれば、簡単な制御機構を有しながら、高速にアドレス情報を読み取って所望位置に光スポットを移動させて、高速に記録再生を可能とするホログラム記録再生装置を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a hologram recording / reproducing apparatus that can read and write address information at a high speed and move a light spot to a desired position and perform high-speed recording and reproduction while having a simple control mechanism.
本発明のホログラム記録再生装置またはホログラム記録再生光学装置(ホログラム記録再生に用いる光学部)は、ホログラム記録媒体に信号光および参照光を照射してホログラムとして記録データを記録し、ホログラム記録媒体に記録されたホログラムに参照光を照射して回折光を得て、回折光より記録データを再生するためのサーボ手段を備えるものである。サーボ手段は、ホログラム記録媒体に光スポットを集光するフォーカスサーボ部と、ホログラム記録媒体の記録面に形成されるトラックに直交する方向であるトラック方向に光スポットを配置するトラッキングサーボ部と、ホログラム記録媒体の記録面に形成されるトラックに沿った方向であるタンジェンシャル方向に光スポットを配置するタンジェンシャルサーボ部と、を具備し、タンジェンシャルサーボ部は、ホログラム記録媒体を静止させて、光スポットをタンジェンシャル方向に走査し、ホログラム記録媒体に予め記録されたアドレス情報を読み取るものである。 The hologram recording / reproducing apparatus or the hologram recording / reproducing optical apparatus (optical unit used for hologram recording / reproducing) of the present invention records the recording data as a hologram by irradiating the hologram recording medium with signal light and reference light, and records on the hologram recording medium. The hologram is provided with servo means for irradiating the hologram with reference light to obtain diffracted light and reproducing recorded data from the diffracted light. The servo means includes a focus servo unit that focuses the light spot on the hologram recording medium, a tracking servo unit that arranges the light spot in a track direction that is perpendicular to the track formed on the recording surface of the hologram recording medium, and a hologram A tangential servo unit that arranges a light spot in a tangential direction, which is a direction along a track formed on the recording surface of the recording medium, and the tangential servo unit stops the hologram recording medium to stop the light The spot is scanned in the tangential direction, and the address information recorded in advance on the hologram recording medium is read.
実施形態ではサーボ手段は、フォーカスサーボ部、トラッキングサーボ部、タンジェンシャルサーボ部を少なくとも備えている。各々のサーボ部は光学部と光学部からの信号に基づき動作するアクチュエータを有する機構部と光学部と機構部との間に介在して機構部のアクチュエータを制御する制御部とから成り立っている。実施形態では、フォーカスサーボ部を構成する光学部と、トラッキングサーボ部を構成する光学部と、タンジェンシャルサーボ部を構成する光学部と、は、渾然一体として構成されている。以下の説明においては、光学部がどのように作用するかについて説明することによって各々サーボに属する光学部の構成を明らかにする。また、制御部はCPUを中心として構成され、各々のサーボ部に属する制御部は一体として構成されている。制御部がどのように作用するかについて説明することによって各々のサーボに属する制御部の構成を明らかにする。 In the embodiment, the servo means includes at least a focus servo unit, a tracking servo unit, and a tangential servo unit. Each servo unit includes an optical unit, a mechanism unit having an actuator that operates based on a signal from the optical unit, and a control unit that is interposed between the optical unit and the mechanism unit and controls the actuator of the mechanism unit. In the embodiment, the optical unit configuring the focus servo unit, the optical unit configuring the tracking servo unit, and the optical unit configuring the tangential servo unit are configured integrally. In the following description, the configuration of the optical unit belonging to each servo will be clarified by describing how the optical unit functions. In addition, the control unit is configured around the CPU, and the control units belonging to the respective servo units are configured integrally. By explaining how the control unit works, the configuration of the control unit belonging to each servo will be clarified.
以下、実施形態を図面に沿って説明する。図1に、主要部であるホログラム記録再生光学装置(光学部)を中心として、ホログラム記録媒体を用いて記録再生をおこなうホログラム記録再生装置の模式図を示す。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a hologram recording / reproducing apparatus that performs recording / reproduction using a hologram recording medium with a hologram recording / reproducing optical apparatus (optical unit) as a main part as a center.
図1に示すホログラム記録再生装置1に用いるホログラム記録媒体48は、コンパクト・ディスク(CD)やデジタル・バーサタイル・ディスク(DVD)と同様のディスク型(円盤形状)をしており、ホログラム記録媒体48の最内周部には、回転中心を位置決めするための孔部が設けられている。このようなホログラム記録媒体48に記録再生をおこなうホログラム記録再生装置1は、図1に図示された光学部を主要な構成部分として備えている。また、詳細は図示しない電気回路で構成される制御部100を備え、さらに、そのすべては図示しないが図1にその一部を図示する機構部を備えている。そして、ホログラム記録再生装置1は、制御部100を介して図示しない外部装置に接続されるようになされている。ここで、外部装置は、例えば、ホストコンピュータ、映像表示装置(モニター)等である。
The
(ホログラム記録再生装置の概要)
図1に示すホログラム記録再生装置1の光学部は、光ビームが通過する光路を形成している。光学部は、レーザ光源10、アイソレーター11、シャッター12、フーリエ変換レンズ13、フーリエ変換レンズ14、可動ミラー16a、空間変調器19、偏光ビームスプリッタ20、フーリエ変換レンズ21、ピンホール22、フーリエ変換レンズ24、偏光ビームスプリッタ27、フーリエ変換レンズ121、ピンホール122、フーリエ変換レンズ124、グレーティング125、偏光ビームスプリッタ70、1/4波長板26、対物レンズ28を装着した対物レンズユニット36、フーリエ変換レンズ29、ミラー30、フーリエ変換レンズ31、イメージセンサ32、集光レンズ71、シリンドリカルレンズ72およびサーボ用フォトディテクタ73を有している。ここで、集光レンズ71、シリンドリカルレンズ72およびサーボ用フォトディテクタ73はサーボをおこなうサーボ系の一部として専ら機能する光学部品である。
(Outline of hologram recording / reproducing device)
The optical unit of the hologram recording / reproducing
また、図1に表された機構部の一部としての可動ミラーユニット16に設けられた可動ミラーアクチュエータによって可動ミラー16aの回動の角度は制御され、対物レンズ28を通過してホログラム記録媒体48に照射される光ビームを紙面の上下方向(タンジェンシャル方向)に移動させるようになされている。また、トラックキング可動部34は、フーリエ変換レンズ124、グレーティング125、偏光ビームスプリッタ70、1/4波長板26および対物レンズユニット36を一体として紙面の横方向(ラジアル方向)に微少量だけ移動するようになされている。このトラックキング可動部34の移動は、機構部の一部である可動部アクチュエータ60を用いておこなわれるようになされている。すなわち、可動ミラーアクチュエータは、タンジェンシャルサーボ部の機構部を構成する一部の実施形態であり、光スポットをタンジェンシャル方向に移動させるものである。また、トラックキング可動部34は、トラッキングサーボ部を構成する機構部を構成する一部の実施形態であり、光スポットをトラッキング方向に移動させるものである。
Further, the rotation angle of the
図2は対物レンズユニット36を示す図である。図2に示すように、対物レンズユニット36は、対物レンズ28、立ち上げミラー129を有している。1/4波長板26からの光ビームは立ち上げミラー129によって方向を変えられ、この方向を変えられた光ビームは対物レンズ28を通過するようになされている。ここで、対物レンズユニット36の可動範囲は約100μm(マイクロ・メータ)とされており、トラッキングサーボの高域成分の微細量の変位に対応したものとされている。
FIG. 2 is a diagram showing the
図3に示すのは、ホログラム記録媒体48を回転させる機構部分およびフォーカスサーボをおこなう機構部分を示すものである。ホログラム記録媒体48はターンテーブル33aに例えば、マグネットチャッキングによって装着され、このターンテーブル33aはスピンドルモータ33の回転軸と固着されている。このような機構部の構造によって、スピンドルモータ33の駆動力でホログラム記録媒体48を回転させるようになされている。スピンドルモータ33とスピンドルモータ基台58との間にはフォーカスアクチュエータ55が装着され、図3の紙面の上下方向(フォーカス方向)のホログラム記録媒体48とスピンドルモータ基台58との間の距離を変化させることができるようになされている。また、スライド送りモータ56の回転軸に固着され、この回転軸とともに回転する第1の歯車57aと、スピンドルモータ基台58に固着された第2の歯車57bとが噛み合って、スライド送りモータ56の回転にともなって、ホログラム記録媒体48を紙面の左右方向へ移動させることができるようになされている。このようなスライド送り機構は、ホログラム記録媒体48の半径程度に相当する距離に渡り、トラッキングサーボの低域成分の大きな量の変位に対応してホログラム記録媒体48を移動させることができるようにされている。
FIG. 3 shows a mechanism portion for rotating the
すなわち、フォーカスアクチュエータ55は、フォーカスサーボ部を構成する機構部を構成する一部の実施形態であり、光スポットに対してホログラム記録媒体48をフォーカス方向に移動させるものである。また、スピンドルモータ33は、タンジェンシャルサーボ部の機構部を構成する一部の実施形態であり、光スポットに対してホログラム記録媒体48をタンジェンシャル方向に移動させるものである。また、スライド送りモータ56は、トラッキングサーボ部を構成する機構部を構成する一部の実施形態であり、光スポットに対してホログラム記録媒体48をトラッキング方向に移動させるものである。
That is, the
レーザ光源10は、例えば、レーザ光の波長が405nm(ナノ・メータ)とされているレーザ(いわゆる、青色レーザ)と、レーザ光の波長が660nmとされるレーザ(いわゆる、赤色レーザ)とを一体構成として、少なくとも青色レーザからの光ビームは外部共振器型を通過させ、両方の波長のレーザ光が同一の光路を通過するように光軸を略一致するようにしたものである。ここで、光軸を一致させるためには、例えば、赤色レーザと青色レーザとが一つのパッケージの中に組み込まれたレーザを用い、赤色光ビームと青色光ビームとが外部共振器型を通過するようにしても良く、あるいは、赤色レーザからの光ビームと外部共振器型を通過した青色レーザからの光ビームとをダイクロイックプリズムで合成するようにしても良いものである。
The
アイソレーター11は、レンズ等の反射によって戻光が戻った場合でも、外部共振器型レーザとして構成されている青色レーザに戻光が戻ることを防いで、シングルモードの発振を維持するためのものである。なお、アイソレーター11は、波長が660nmのレーザ光が赤色レーザに戻ることを防止する機能は有しないが、赤色レーザからの光ビームは元来シングルモードではなく、後述するようにサーボ系として用いるものであるので、戻光が赤色レーザに戻っても大きな支障は生じることはない。また、波長が660nmのレーザ光の戻光が青色レーザの発振に影響を与えることもない。
The
シャッター12は光ビームを透過、または、遮蔽するための素子であり、制御部100からの信号によって光ビームが透過させられるか、遮蔽されるかが制御される。フーリエ変換レンズ13およびフーリエ変換レンズ14は光ビームの径を拡大するためのものである。このようにして光ビームの径を拡大することによって空間変調器19の所望の領域、すなわち、図4に示す空間変調器19の参照光領域19aおよび信号光領域19bに光ビームを照射することが可能とされる。可動ミラー16aは、可動ミラーアクチュエータによって変位させられて上述したように光ビームをタンジェンシャル方向に走査するためのものである。
The
図4に示すように、空間変調器19は、参照光領域19aおよび信号光領域19bの各々に所定のパターンを表示して、光ビームに空間的な変調を施して参照光と信号光とを得るためのものであり、例えば、反射型強誘電体液晶が採用されている。反射型強誘電体液晶は2次元に微細なサイズに分割されたピクセルの集合として形成されている。そして、上述した所定のパターンとは、このピクセルの各々に照射される光ビームを反射するようにするか、反射しないようにするかの組み合わせをピクセル単位で選ぶものであって、このパターンの形態は制御部100によって制御され、例えば、図4に示すようなパターンを表示することが可能とされている。図4の紙面の色と同じ部分(以下、白部と称する)は光ビームを反射する部分で、黒い部分(以下、黒部と称する)は光ビームを反射しない部分である。ここで、制御部100においては記録データを2値のブロック符号としてエンコードして、「1」を白い部分に、「0」を黒い部分に対応させている。
As shown in FIG. 4, the
偏光ビームスプリッタ20は可動ミラー16aからの光ビームが空間変調器19に向かうように反射して、空間変調器19で変調を受けた参照光および信号光はその偏光方向が入射光に対してπ/2異なって直交するので偏光ビームスプリッタ20を透過してフーリエ変換レンズ21の方向に向かうようにするためのものである。
The
フーリエ変換レンズ21およびフーリエ変換レンズ24は、光ビームの集光点を形成するためのものである。ピンホール22は、この光ビームの集光点に配置されており、これによって高次の回折光を遮蔽して、ホログラム記録媒体48に記録されるホログラムの形状を良好なものとするためのものである。
The
偏光ビームスプリッタ27は、参照光および信号光をフーリエ変換レンズ121の方向に向かわせるとともに、後述する回折光をフーリエ変換レンズ29の方向に向かわせるためのものである。
The
フーリエ変換レンズ121およびフーリエ変換レンズ124は、光ビームの集光点を形成するためのものである。ピンホール122は、この光ビームの集光点に配置されており、これによって高次の回折光を遮蔽する。
The
グレーティング125は、通過する光ビームを回折する回折格子として機能し、グレーティング125に入射する赤色レーザからの光ビーム(赤色光ビーム)の主成分を3つの光ビームに分割して、この赤色ビームの各々を対物レンズで集光してホログラム記録媒体の所定位置に3つのスポットを配置してトラッキングサーボに用いる信号を検出するためのものである。ここで、グレーティングの光学的深さは、青色ビームの波長である波長405nmの整数倍としているので青色光ビームはグレーティングで回折されることはないものとされている。グレーティング125を通過した光ビームは偏光ビームスプリッタ70を透過して、さらに、1/4波長板26を透過する。
The grating 125 functions as a diffraction grating that diffracts a light beam passing therethrough, and divides the main component of the light beam (red light beam) from the red laser incident on the grating 125 into three light beams. Each of them is collected by an objective lens and three spots are arranged at predetermined positions on the hologram recording medium to detect a signal used for tracking servo. Here, since the optical depth of the grating is an integer multiple of the wavelength of 405 nm, which is the wavelength of the blue beam, the blue light beam is not diffracted by the grating. The light beam that has passed through the grating 125 passes through the
1/4波長板26は、青色光ビームの偏光を直線偏光から円偏光に変換するためのものである。また、1/4波長板26は、1/4波長板26に入射する青色光ビームの偏光が円偏光である場合には円偏光から直線偏光に変換する。したがって、円偏向とされた赤色光ビームがホログラム記録媒体48に照射され、ホログラム記録媒体からの戻光は再び1/4波長板を通過するが、このときの戻光の青色光ビームの偏光面は行きの偏光面とπ/2異なって直交することとなって、波長選択性の膜を有する偏光ビームスプリッタ70を通過してグレーティング125の方向へ向かう。ここで、1/4波長板26は青色ビームに特性を合わせてあるので、赤色光ビームの偏光面は行きの偏光面に対してπ/2とはならない。このため、一部が偏光ビームスプリッタ70を通過するが、残りは偏光ビームスプリッタ70で反射して集光レンズ71へ向かう。赤色光ビームはサーボ用であるので、一部が偏光ビームスプリッタ70を通過することは問題とはならない。
The
集光レンズ71は、サーボ用フォトディテクタ73の受光面の面積に収まる数十μm径のサイズに赤色光ビームを集光する。シリンドリカルレンズ72は、非点収差を発生させ、いわゆる、アスティグマ法によってフォーカスサーボに用いるフォーカス誤差信号を得るために用いられる。サーボ用フォトディテクタ73は分割された複数のディテクタで構成されており、この複数のディテクタからの各々の信号を制御部100に取り込み、トラッキング誤差信号、フォーカス誤差信号、タンジェンシャル誤差信号の各々を得る。これらの誤差信号については後述する。
The condensing
ミラー30は、フーリエ変換レンズ29からの回折光を反射してフーリエ変換レンズ31に導くものであり、ミラー30は光ビームの通過する光路を折り曲げて光学部のサイズを小さくするために用いられている。また、フーリエ変換レンズ29とフーリエ変換レンズ31とは、倍率が調整された実像がイメージセンサ32に形成されるようにするためのものである。イメージセンサ32は、シーモス・センサ(CMOSセンサ)、チャージ・カップルト・デバィス(CCD)等に代表される光学受光素子であって、微細に分割された複数の受光素子(ピクセル)が2次元に配置され、各々の受光素子を照射する回折光の明暗に応じた電気信号を各々のピクセルで検出するものである。制御部100ではこの電気信号を入力して記録データを再生するための信号処理をおこなうようになされている。
The
(ホログラム記録媒体の概要)
次に、図5を参照して、ホログラム記録媒体48について簡単に説明する。ホログラム記録媒体48は、その深さ方向に順に、保護層48a、記録層48b、ギャップ層48c、ダイクロイック反射層48d、ギャップ層48e、アルミニューム反射層48fおよび基板48gを有している。保護層48aは、記録層48bを保護するためのプラスチックの層であり、記録層48bは、参照光と信号光とによって生じる干渉縞に応じてホログラム記録するものであり、干渉縞に応じて屈折率あるいは透過率の変化が生じる有機材料または無機材料で形成されている。例えば、フォトポリマーが記録層の材料として多用されている。ダイクロイック反射層48dは、図5では実線で示す、青色光ビームは反射して、図5では破線で示す赤色光ビームは透過する層である。アルミニューム反射層48fはグルーブとピットの形成面に配されており、後述するサーボやアクセスのために用いられ、赤色光ビームが反射するようになされている。基板48gはプラスチックで構成され、例えば、厚さが0.6mm(ミリ・メータ)とされ、上述した各々の層の厚さよりも厚みを有してホログラム記録媒体48の全体の形状を維持するためのものである。
(Outline of hologram recording medium)
Next, the
(記録再生の動作について)
上述した光学部を用いたホログラム記録再生装置1においては、青色光ビームは記録・再生のために用いられ、赤色光ビームはサーボのために用いられる。以下、青色光ビームを用いる記録の作用について説明し、青色光ビームを用いる再生の作用について説明する。
(Recording / playback operation)
In the hologram recording / reproducing
記録をおこなう場合の光学の作用について説明する。レーザ光源10から出射された青色光ビームは、アイソレーター11を通過して、シャッター12が光ビームを透過するように制御部100によって設定されている場合には、青色光ビームは、さらに、シャッター12を通過する。光ビームは、フーリエ変換レンズ13およびフーリエ変換レンズ14によって光ビームの径を拡大される。そして青色光ビームは、可動ミラー16aで反射して、偏光ビームスプリッタ20で反射して空間変調器19に照射される。このときに空間変調器19の参照光領域19aおよび信号光領域19bのいずれの領域にもパターンが表示されている。また、可動ミラー16aの光ビームに対する入射角度は制御部100によって設定されており、この入射角度の変化に応じて空間変調器19に入射する青色光ビームの入射角度は変化させられ、この入射角度に応じて空間変調器19から出射される参照光および信号光からなる青色光ビームは、通過する光路にある各々の光学部品の光軸に対して僅かに角度を有することとなる。
The optical action when recording is described. When the
このようにして、空間変調器19で空間変調された参照光および信号光からなる青色光ビームは、偏光ビームスプリッタ20、フーリエ変換レンズ21、フーリエ変換レンズ24、フーリエ変換レンズ121、フーリエ変換レンズ124、グレーティング125、偏光ビームスプリッタ70、1/4波長板26、立ち上げミラー129を通過して対物レンズ28を通過する。このときに、参照光と信号光との対物レンズ28の光軸に対する入射角度は、上述したように可動ミラー16aの光ビームに対する入射角度に応じて変化させられる。
Thus, the blue light beam composed of the reference light and the signal light spatially modulated by the
図6を参照して参照光と信号光との対物レンズ28の光軸に対する入射角度を変化させる場合の作用を説明する。まず、参照光と信号光とは、対物レンズ28によって図6に示すように対物レンズ28の前側焦点面に実像を結ぶ。空間変調器19の各々のピクセルにおいて変調された光ビームは空間変調器19のピクセルサイズと波長とで決められる開口数の広がりをもって対物レンズ28に入射し、参照光と信号光との各々はホログラム記録媒体48のホログラム形成領域とされる記録層48bにおいて集光される。このとき対物レンズは各々のピクセルからの出射光に対してテレセントリックの関係にあり、参照光と信号光とは記録層48bにおいて干渉して干渉縞を発生させる。そして、例えば、フォトポリマーを材料として形成される記録層48bにおいてモノマーがポリマーに変化して、干渉縞に応じた屈折率の変化として記録層にホログラムが形成される。このときに、可動ミラー16aの回動の方向が変化すると青色光ビームのホログラム記録媒体48への入射角度は、図6において、実線、破線、一点鎖線で示すように変化して、ホログラム記録媒体48における光ビームの集光点の位置がタンジェンシャル方向に移動するようになされる。対物レンズ28は正弦条件を満たすものであって、ホログラムの位置は可動ミラー16aの入射角度によってその位置を変化させるが、干渉縞は入射角度によって変化しない。図6においては、タンジェンシャル方向は紙面の左右方向である。このようにして、可動ミラー16aを回動させることによって、参照光と信号光とが干渉してホログラムを形成する位置が変化して、ホログラム記録媒体48が静止している状態でホログラムの位置を、移動させて形成することができる。
With reference to FIG. 6, the operation when the incident angle of the reference light and the signal light with respect to the optical axis of the
再生の動作においては、空間変調器19に光ビームが達するまでの作用は、記録をおこなう場合と同じであるので、説明を省略する。空間変調器19の参照光領域19aでは、記録をおこなったときと同一のパターンが表示されている。一方、信号光領域19bでは、すべてのピクセルは黒とされる。すなわち、信号光領域19aでは青色光ビームを反射することがなく、この結果、信号光が発生しないようになされる。このようにして、参照光のみが発生させられ、記録をおこなったときと同様に光ビームはホログラム記録媒体48の記録層48bの既にホログラムが形成された領域(ホログラム形成済み領域)に集光して照射される。
In the reproduction operation, the operation until the light beam reaches the
参照光をホログラム形成済み領域に照射することによって回折光が発生し、ホログラム記録媒体48に配されたダイクロイック反射層48d(図5を参照)で反射した回折光は、再び、対物レンズ28の側に戻る。ここで、ダイクロイック反射層48dは、ホログラムが形成されている記録層48bのより対物レンズ28から遠い側に配されており、記録層48bで発生した回折光を対物レンズ28に戻すことが可能とされている。
Diffracted light is generated by irradiating the hologram-formed region with the reference light, and the diffracted light reflected by the dichroic
回折光は、対物レンズ28を通過した後、1/4波長板26、偏光ビームスプリッタ70、グレーティング125、フーリエ変換レンズ124、ピンホール22、フーリエ変換レンズ121、を通過して偏光ビームスプリッタ27に回折光は達する。そして、回折光は、偏光ビームスプリッタ27で反射して、進行方向を変更してフーリエ変換レンズ29、ミラー30、フーリエ変換レンズ31を通過して、イメージセンサ32の上に像を形成する。すなわち、イメージセンサ32の外周部には、回折光に含まれる参照光成分に応じた像が再生され、イメージセンサ32の内周部には、回折光に含まれる信号光成分に応じた像が再生される。
After passing through the
ここで、イメージセンサ32に表示される参照光成分に応じた像とは、空間変調器19の参照光領域19aに表示される白部と黒部とに対応した像であり、イメージセンサ32に表示される信号光成分に応じた像とは、空間変調器19の信号光領域19bに表示される白部と黒部とに対応した像である。ここで、再生のために必要となるのは、信号光成分に応じた像のみであるので、参照光成分に応じた像を受光するイメージセンサ32の外周部分は、再生のみを目的とする場合には必要とはされない。
Here, the image corresponding to the reference light component displayed on the
イメージセンサ32からの回折光に含まれる信号光成分に応じた像の明暗に基づき検出された2次元に配列された複数の受光素子からの電気信号は、制御部100に取り込まれ、イメージセンサ32の受光面において回光によって形成される像(再生像)は、イメージセンサ32に2次元に配列された微小サイズのピクセル毎に電気信号として検出される。この電気信号は、各々のピクセルで受光される像が所定閾値に較べて明るい場合を「1」に対応させ、所定閾値に較べて暗い場合を「0」に対応させるようにして2値信号に変換された後に、ブロック符号のデコード処理をおこない1ブロックずつの変調記録データが復号された後、ECCの復号処理をおこなう等の信号処理がなされ、記録データが復号されて、外部装置に記録データが送出される。
Electric signals from a plurality of two-dimensionally arranged light receiving elements detected based on the brightness of the image corresponding to the signal light component included in the diffracted light from the
上述したように、可動ミラー16aを回動させることによって光ビームの位置を変化させタンジェンシャル方向に光ビームを集光した光スポットを微少量、移動ができることを利用して上述した記録および再生の動作においてはホログラムをオーバーラップしながら記録する多重記録ができる。このように、可動ミラー16aを用いて多重をおこなうことを、以下、ビーム位置多重と称する。ビーム位置多重はサーボの作用によっておこなうものであるが、その詳細は後述する。
As described above, the above-described recording and reproduction can be performed by using the fact that the position of the light beam can be changed by rotating the
次に、図7を参照して、ホログラム記録媒体48のプリフォーマットについて説明し、その後、実施形態の要部であるサーボ系の動作、特に、ホログラム記録媒体の所望の場所に光スポットを配置するアクセスサーボ(アドレッシング)の動作についての説明をおこなう。
Next, the preformat of the
(ホログラム記録媒体のプリフォーマットについて)
図7を参照して、サーボ系の動作と密接な関連を有する、ホログラム記録媒体48のプリフォーマットについて説明する。プリフォーマットはアルミニューム反射層48fとして形成されており、グルーブの形状またはピットの配列に情報を有するものである。グルーブの形状またはピットの配列の情報によって光ビームを集光して得られる光スポットのホログラム記録媒体48における位置が特定され、ラジアルサーボ、トラッキングサーボ、アクセスサーボが円滑におこなわれる。
(Regarding preformatting of hologram recording media)
With reference to FIG. 7, the preformat of the
図7に示すように、ホログラム記録媒体48はグルーブG1ないしグルーブG4の4つのグルーブとピットPaおよびピットPcとで1つのトラックが構成されている。ここで、トラックは、ホログラム記録媒体48の内周から外周まで螺旋状に連続して形成されている。グルーブG1はピットPaとピットPcとの間のクロストークを避ける目的で設けられており、グルーブG2およびグルーブG4は、グルーブG3へピットPaおよびピットPcからのクロストークが生じることを防ぐ目的で設けられている。グルーブG3はトラッキングサーボのためのラジアルプッシュプル信号を検出する目的で設けられている。また、ピットPaは、ラジアルプッシュプル信号およびアドレス情報を検出する目的で設けられており、ピットPcは、タンジェンシャルプッシュプル信号、ラジアルプッシュプル信号およびクロック情報を検出する目的で設けられている。
As shown in FIG. 7, in the
そのために、グルーブG1とグルーブG2とグルーブG4のグルーブの深さと幅とは110nmと0.6μmとされ、グルーブG3はラジアルプッシュプル信号を得ることができるグルーブの深さと幅とを有するようになされ、グルーブG4のグルーブの深さと幅とは110nmと0.6μmとされている。 Therefore, the depth and width of the grooves G1, G2 and G4 are 110 nm and 0.6 μm, and the groove G3 has the depth and width of the groove capable of obtaining a radial push-pull signal. The depth and width of the groove of the groove G4 are 110 nm and 0.6 μm.
また、ピットPaとピットPcとは、アドレス情報とクロック情報と時間的に同期した信号として得るために、タンジェンシャル方向については空間的に同期したピットとして形成されている。また、ピットPaはピットの有無を後述する和信号として検出し、差信号としてラジアルプッシュプル信号を検出できるピットの深さとされている。また、ピットPcはピットの有無を和信号として検出し、差信号としてラジアルプッシュプル信号を検出し、別方向の差信号としてタンジェンシャルプッシュプル信号を検出できるピットの深さとされている。 The pit Pa and the pit Pc are formed as pits that are spatially synchronized in the tangential direction in order to obtain signals that are temporally synchronized with the address information and the clock information. The pit Pa has a pit depth at which the presence or absence of a pit can be detected as a sum signal to be described later and a radial push-pull signal can be detected as a difference signal. The pit Pc has a pit depth that can detect the presence or absence of a pit as a sum signal, detect a radial push-pull signal as a difference signal, and detect a tangential push-pull signal as a difference signal in another direction.
ここで、ピットPcのタンジェンシャル方向の長さについて説明する。ピット(マーク)またはスペース(ピットではない部分)の長さについては、特に限定をしなくてもタンジェンシャルプッシュプル信号が検出できるものである。すなわち、タンジェンシャルプッシュプル信号はタンジェンシャル方向のピットのエッジを検出するものであるところから、ピットPaを用いてのタンジェンシャル誤差信号を検出することも当然可能ではある。しかしながら、ピットまたはスペースの長さが長い場合には、タンジェンシャルプッシュプル信号の情報量が低下するとともに、クロック情報の情報量も低下する。すなわち、タンジェンシャルプッシュプル信号の情報量については、ピットまたはスペースの長さによって規定される空間周波数と光学系の変調伝達関数(MTF:Modulation Transfer Function)のカットオフ周波数とで規定されるものである。 Here, the length of the pit Pc in the tangential direction will be described. A tangential push-pull signal can be detected without any particular limitation on the length of pits (marks) or spaces (parts that are not pits). That is, since the tangential push-pull signal detects the edge of the pit in the tangential direction, it is naturally possible to detect the tangential error signal using the pit Pa. However, when the length of the pit or space is long, the information amount of the tangential push-pull signal decreases and the information amount of the clock information also decreases. That is, the information amount of the tangential push-pull signal is defined by the spatial frequency defined by the length of the pit or space and the cutoff frequency of the modulation transfer function (MTF) of the optical system. is there.
周期的に繰り返すピット列であるピットPaの空間周波数が光学系の変調伝達関数のカットオフ周波数に較べて大幅に低い場合には、基本空間周波数成分のみならずその高調波の成分も光学系で検出されるために、後述するようにして、サーボ用フォトディテクタ73を用いて検出されたタンジェンシャル誤差信号は、正弦波とはならず、高調波を含み方形波に近いものとなり、タンジェンシャル誤差信号は、その方形波に近い信号の立ち上がりと立ち下がりの部分にしか含まれない。
If the spatial frequency of the pit Pa, which is a periodically repeated pit row, is significantly lower than the cutoff frequency of the modulation transfer function of the optical system, not only the fundamental spatial frequency component but also its harmonic components are As will be described later, the tangential error signal detected by using the
一方、ピットPaの空間周波数の基本波成分が光スポットのサイズとして表現される光学系の変調伝達関数のカットオフ周波数に較べて低いが、ピットPaの空間周波数の高調波成分が光学系の変調伝達関数のカットオフ周波数以上である場合には、サーボ用フォトディテクタ73を用いて検出されたタンジェンシャル誤差信号は、正弦波(サイン波)となる。ここで、この正弦波の主値は−π/2(ラジアン)からπ/2までの2価関数であるが、ピットPaから得られる和信号の極性を考慮してタンジェンシャル方向の位置の変化に対する1価の信号を得、さらに、補正を加えた拡張タンジェンシャル誤差信号を得ることによって、−πからπまでの範囲にタンジェンシャル誤差信号の範囲を拡大できる。このような観点から、ピットPcのピット長さとスペースの長さとは同一とされており、ピットPcの空間周波数の基本波のみが光学系のカットオフ空間周波数の範囲となるような長さとされている。実施形態では、ピット(マーク)長を0.5μm、スペース長を0.5μm、繰り返し周期を1μmとした。
On the other hand, the fundamental component of the spatial frequency of the pit Pa is lower than the cutoff frequency of the modulation transfer function of the optical system expressed as the size of the light spot, but the harmonic component of the spatial frequency of the pit Pa is modulated by the optical system. If the transfer function is equal to or higher than the cut-off frequency, the tangential error signal detected using the
フォーカスサーボ、トラッキングサーボが適切におこなわれている場合には、光スポットは、図7に示すように、メインスポットである光スポットSm、サイドスポットである光スポットSs1、サイドスポットである光スポットSs2として、配置される。ここで、各々の光スポットはグレーティング125(図1を参照)の作用の結果として生じるものであり、メインスポットである光スポットSmは0次光によって生じる光スポットであり、サイドスポットである光スポットSs1および光スポットSs2は1次光によって生じる光スポットである。ここで、3つの光スポット相互のタンジェンシャル方向(図7において紙面の上下方向)の離間距離およびトラッキング方向(図7において紙面の左右方向であってトラックに沿った方向に直交する方向)の離間距離は、グレーティング125、サーボ用フォトディテクタ73等の配置を調整することによって予め調整され、ラジアル方向については所定間隔、トラッキング方向については、光スポットSmの中心がグルーブG3の中心に、光スポットSs1の中心がピットPcの中心に、光スポットSs2の中心がピットPaの中心に、各々一致するように配置されている。また、スピンドルモータ33(図1を参照)の回転に応じてホログラム記録媒体48を光スポットに対してタンジェンシャル方向移動し、可動ミラー16aの回動に応じて光スポットをタンジェンシャル方向移動して、この3つの光スポットとホログラム記録媒体48との相対位置関係は紙面の上下方向に移動する。
When the focus servo and tracking servo are appropriately performed, as shown in FIG. 7, the light spot is a light spot Sm as a main spot, a light spot Ss1 as a side spot, and a light spot Ss2 as a side spot. As arranged. Here, each light spot is generated as a result of the action of the grating 125 (see FIG. 1), and the light spot Sm as the main spot is a light spot generated by the 0th order light, and is a light spot as a side spot. Ss1 and light spot Ss2 are light spots generated by the primary light. Here, the separation distance between the three light spots in the tangential direction (the vertical direction of the paper surface in FIG. 7) and the tracking direction (the horizontal direction of the paper surface in FIG. 7 and the direction orthogonal to the direction along the track). The distance is adjusted in advance by adjusting the arrangement of the grating 125, the
上述した3つの光スポットは赤色光ビームから生成される光スポット(以下、赤色光スポットと省略して用いる)ものであり、青色光ビームから生成される記録再生のための光スポット(以下、青色光スポットと省略して用いる)とは、サーボに係る光学部と記録再生に係る光学部との大部分が共用部品で構成されているので、その形成される位置は所定の関係を有するものとなる。実施形態では、赤色光スポットである光スポットSmの中心の位置と、青色光スポットの中心の位置とが一致するものとしたが、光スポットSs1の中心の位置と、青色光スポットの中心の位置とが一致するようにしても良く、また、光スポットSs2の中心の位置と、青色光スポットの中心の位置とが一致するようにしても良い。さらに、いずれかの赤色光スポットの中心の位置と、青色光スポットの中心の位置とが一致することがなく、所定の位置関係とするものであっても良く、この赤色光スポットの位置と、青色光スポットの位置との相互の関係は、光学部の調整によって適宜定め得るものである。 The three light spots described above are light spots generated from a red light beam (hereinafter, abbreviated as red light spots), and are recorded and reproduced light spots (hereinafter, blue light spots) generated from a blue light beam. The abbreviated as “light spot” means that the optical part related to the servo and the optical part related to the recording / reproducing are made up of shared parts, and the positions to be formed have a predetermined relationship. Become. In the embodiment, the center position of the light spot Sm, which is a red light spot, and the center position of the blue light spot are the same, but the center position of the light spot Ss1 and the center position of the blue light spot are the same. And the center position of the light spot Ss2 may match the center position of the blue light spot. Furthermore, the position of the center of one of the red light spots and the position of the center of the blue light spot may not coincide with each other and may have a predetermined positional relationship. The mutual relationship with the position of the blue light spot can be appropriately determined by adjusting the optical unit.
図8は、サーボ用フォトディテクタ73を構成する分割ディテクタである分割ディテクタAないし分割ディテクタLと、光スポットSm、光スポットSs1および光スポットSs2との関係を図示するものである。図8に示すように、光スポットSs1は、分割ディテクタA、分割ディテクタB、分割ディテクタCおよび分割ディテクタDによって検出され、光スポットSmは、分割ディテクタE、分割ディテクタF、分割ディテクタGおよび分割ディテクタHによって検出され、光スポットSs2は、分割ディテクタI、分割ディテクタJ、分割ディテクタKおよび分割ディテクタLによって検出される。
FIG. 8 illustrates the relationship among the divided detectors A to L, which are the divided detectors constituting the
ここで、光スポットSmを用いて検出するグルーブG3から得られるラジアルプッシュプル信号は、分割ディテクタEからの信号と分割ディテクタFからの信号とを加算し、その加算した信号より分割ディテクタGからの信号と分割ディテクタHからの信号とを減算して得られるものである。また、光スポットSmからは、アスティグマ法によってフォーカス誤差信号が得られるが、このフォーカス誤差信号は、分割ディテクタEからの信号と分割ディテクタHからの信号とを加算し、その加算した信号より分割ディテクタFからの信号と分割ディテクタGからの信号とを減算して得られるものである。 Here, the radial push-pull signal obtained from the groove G3 detected using the light spot Sm is obtained by adding the signal from the divided detector E and the signal from the divided detector F, and from the added signal from the divided detector G. It is obtained by subtracting the signal and the signal from the division detector H. A focus error signal is obtained from the light spot Sm by the stigma method. The focus error signal is obtained by adding the signal from the division detector E and the signal from the division detector H, and dividing the signal by the added signal. It is obtained by subtracting the signal from the detector F and the signal from the divided detector G.
光スポットSs1を用いて検出するピットPcから得られるラジアルプッシュプル信号は、分割ディテクタAからの信号と分割ディテクタBからの信号とを加算し、その加算した信号より分割ディテクタCからの信号と分割ディテクタDからの信号とを減算して得られるものである。また、光スポットSs1を用いて検出するピットPcから得られるタンジェンシャルプッシュプル信号は、分割ディテクタAからの信号と分割ディテクタCからの信号とを加算し、その加算した信号より分割ディテクタBからの信号と分割ディテクタDからの信号とを減算して得られるものである。さらに、光スポットSs1を用いて検出するピットPcから得られるクロック情報は、分割ディテクタAからの信号と分割ディテクタBからの信号と分割ディテクタCからの信号と分割ディテクタDからの信号とを加算して得られるもの(和信号)である。 The radial push-pull signal obtained from the pit Pc detected using the light spot Ss1 adds the signal from the divided detector A and the signal from the divided detector B, and divides the signal from the divided detector C from the added signal. It is obtained by subtracting the signal from the detector D. The tangential push-pull signal obtained from the pit Pc detected using the light spot Ss1 is obtained by adding the signal from the divided detector A and the signal from the divided detector C, and from the added signal from the divided detector B. The signal is obtained by subtracting the signal from the division detector D. Further, the clock information obtained from the pit Pc detected using the light spot Ss1 is obtained by adding the signal from the divided detector A, the signal from the divided detector B, the signal from the divided detector C, and the signal from the divided detector D. (Sum signal).
光スポットSs2を用いて検出するピットPaから得られるラジアルプッシュプル信号は、分割ディテクタIからの信号と分割ディテクタJからの信号とを加算し、その加算した信号より分割ディテクタKからの信号と分割ディテクタLからの信号とを減算して得られるものである。また、光スポットSs2を用いて検出するピットPaから得られるアドレス情報は、分割ディテクタIからの信号と分割ディテクタJからの信号と分割ディテクタKからの信号と分割ディテクタLからの信号とを加算して得られるもの(和信号)である。なお、実施形態では、使用していないが、分割ディテクタIからの信号と分割ディテクタKからの信号とを加算し、その加算した信号より分割ディテクタJからの信号と分割ディテクタLからの信号とを減算してタンジェンシャルプッシュプル信号を得ることができる。 The radial push-pull signal obtained from the pit Pa detected using the light spot Ss2 is obtained by adding the signal from the division detector I and the signal from the division detector J, and dividing the signal from the division detector K from the added signal. It is obtained by subtracting the signal from the detector L. The address information obtained from the pit Pa detected using the light spot Ss2 is obtained by adding the signal from the divided detector I, the signal from the divided detector J, the signal from the divided detector K, and the signal from the divided detector L. (Sum signal). Although not used in the embodiment, the signal from the division detector I and the signal from the division detector K are added, and the signal from the division detector J and the signal from the division detector L are added from the added signal. A tangential push-pull signal can be obtained by subtraction.
トラッキング誤差信号は、光スポットSmからのラジアルプッシュプル信号のみを用いるものとしても良いが、光スポットSm、光スポットSs1および光スポットSs2の各々から検出したラジアルプッシュプル信号の線形加算信号を用いることによって、所謂、デファレンシャルプッシュプル(DPP)信号を得て、ポジション移動に伴うオフセットの影響を排除するとともに信号対雑音比(S/N)が良好なトラッキング誤差信号を得ることができる。 As the tracking error signal, only the radial push-pull signal from the light spot Sm may be used, but a linear addition signal of the radial push-pull signal detected from each of the light spot Sm, the light spot Ss1, and the light spot Ss2 is used. Thus, a so-called differential push-pull (DPP) signal can be obtained, and a tracking error signal with a good signal-to-noise ratio (S / N) can be obtained while eliminating the influence of offset due to position movement.
タンジェンシャル誤差信号は、光スポットSs1を用いて検出するピットPcから得られるタンジェンシャルプッシュプル信号をそのまま用いることができる。 As the tangential error signal, a tangential push-pull signal obtained from the pit Pc detected using the light spot Ss1 can be used as it is.
光スポットSs2を用いて検出するピットPaから得られるアドレス情報は、ピットPaは可変長符号として形成されている。アドレス情報をデコードに際しては、このピットPaに含まれるクロック情報に基づきアドレス情報のデコードをしても良く、また、光スポットSs1を用いて検出するピットPcから得られるクロック情報に基づいてピットPaから得られるアドレス情報をデコードするものであっても良い。ピットPaに含まれるクロック情報を用いる場合には、ピットPaとピットPcとの位置ずれが問題となることはないが、クロック情報の含有量は少なく、このために、ピットPaからクロック情報を抜き出すためのフェーズロックトループ(PLL)の低域フィルタの時定数は大きくなり、相対速度が大きく変化する場合のクロック情報の精度は低下する。一方、ピットPcからクロック情報を得る場合には、直接にピットPcの有無をクロック情報とする他、ピットPcの欠落等による誤検出の影響を排除するためにフェーズロックトループを用いることもでき、この場合には、フェーズロックトループの低域フィルタの時定数は小さいものとでき、相対速度が大きく変化する場合でもクロック情報の精度は良好なものである。さらに、ピットPaから検出される情報に基づき、この低域フィルタの時定数を可変となせば、さらに品質の良好なるクロックを得ることができる。 In the address information obtained from the pit Pa detected using the light spot Ss2, the pit Pa is formed as a variable length code. When decoding the address information, the address information may be decoded based on the clock information included in the pit Pa, and from the pit Pa based on the clock information obtained from the pit Pc detected using the light spot Ss1. The obtained address information may be decoded. When using the clock information included in the pit Pa, the positional deviation between the pit Pa and the pit Pc does not cause a problem, but the content of the clock information is small. Therefore, the clock information is extracted from the pit Pa. Therefore, the time constant of the low-pass filter of the phase-locked loop (PLL) is increased, and the accuracy of the clock information is lowered when the relative speed changes greatly. On the other hand, when obtaining clock information from the pits Pc, in addition to using the presence / absence of the pits Pc directly as clock information, a phase-locked loop can be used to eliminate the influence of false detection due to missing pits Pc, In this case, the time constant of the low-pass filter of the phase locked loop can be made small, and the accuracy of the clock information is good even when the relative speed changes greatly. Furthermore, if the time constant of the low-pass filter is made variable based on information detected from the pit Pa, a clock with even better quality can be obtained.
光スポットSs1を用いて検出するピットPcから得られるクロック情報は、空間的には、ピットPaから得られるアドレスによって特定されるホログラム記録媒体48のアドレス(位置)よりもさらに細かい情報を有しているので、ホログラム記録媒体48のアドレスをさらに細かく特定することができるものである。また、光スポットSs1を用いて検出するピットPcから得られるクロック情報は、時間的には、ホログラム記録媒体48と光スポットとの相対速度を表すものである。具体的には、相対速度が速い場合には、単位時間当たりのピットPcの数(反転の回数)を算出し、相対速度が遅い場合には、単位時間当たりのピットPcの長さ(反転する間での時間)を算出することによって相対速度の検出が精度良くできる。
The clock information obtained from the pits Pc detected using the light spot Ss1 spatially has finer information than the address (position) of the
(フォーカスサーボ、トラッキングサーボ、タンジェンシャルサーボについて)
フォーカスサーボ、トラッキングサーボ、タンジェンシャルサーボの各々のサーボは、フォーカス誤差信号、トラッキング誤差信号およびタンジェンシャル誤差信号の各々を発生する光学系と、これらの各々の誤差信号を処理する制御部100と、各々のサーボに関連する機構部と、を有して構成されている。各々の誤差信号をどのようにして検出するかについて、および、各々の機構部については既に上述したが、制御部100における処理の内容を中心として各々のサーボの動作について説明する。
(About focus servo, tracking servo, tangential servo)
Each of the focus servo, the tracking servo, and the tangential servo includes an optical system that generates each of the focus error signal, the tracking error signal, and the tangential error signal, and a
制御部100は、アナログ信号として得られる各々の誤差信号をデジタルに変換するA/D変換器(図示せず)、デジタル信号に変換された各々の誤差信号を信号処理する中央演算ユニット(CPU)(図示せず)、プログラムの実行時においてメモリとして機能するランダムアクセスメモリ(RAM)(図示せず)、CPUで処理する手順であるプログラムおよびが所定の定数が保存されているリードオンリメモリ(ROM(図示せず))、CPUで演算された信号が入力されて各々のサーボに関連する機構部を駆動する電力増幅器としてのドライバ(図示せず)を主要な構成要素として有している。
The
フォーカスサーボについて説明する。フォーカス誤差信号は、A/D変換器に取り込まれた後、CPUにおいて、位相補償がなされ、この位相補償がなされた信号がサーボドライバに出力される。サーボドライバからの出力はフォーカスアクチュエータ55に印加されフォーカス方向のサーボが働きホログラム記録媒体48の記録層48bに光スポットが形成される。所謂、フォーカスサーボの引き込みの処理もCPUの制御によっておこなわれる。また赤色光スポットと青色光スポットとのフォーカス方向の位置関係についても予め光学部の調整によって定められており、図5に示すように、赤色光スポットがアルミニューム反射層48fに集光点を有する場合には、青色光スポットはダイクロイック反射層48dに集光点を有するようになされている。
The focus servo will be described. After the focus error signal is taken into the A / D converter, the CPU performs phase compensation, and the phase-compensated signal is output to the servo driver. The output from the servo driver is applied to the
トラッキングサーボについて説明する。トラッキング誤差信号は、A/D変換器に取り込まれた後、CPUにおいて、低域成分と高域成分とに分解され、その各々について位相補償がなされ、この位相補償がなされた各々の信号がサーボドライバに出力される。一方のサーボドライバからの出力は可動部アクチュエータ60に印加され、光スポットの位置を動かして微小な範囲でのトラッキングサーボをおこなう。他方方のサーボドライバからの出力はスライド送りモータ56に印加され、ホログラム記録媒体48の位置を動かしてより大きな範囲でのトラッキングサーボをおこなう。そして図7に示すように光スポットが、グルーブG3、ピットPa、ピットPcの上に配置される。
The tracking servo will be described. After the tracking error signal is taken into the A / D converter, it is decomposed into a low-frequency component and a high-frequency component by the CPU, and phase compensation is performed for each of them, and each phase-compensated signal is servoed. Output to the driver. The output from one servo driver is applied to the
タンジェンシャルサーボについて説明する。タンジェンシャル誤差信号は、A/D変換器に取り込まれた後、CPUにおいて、位相補償がなされ、この位相補償がなされた信号がサーボドライバに出力される。サーボドライバからの出力は可動ミラーアクチュエータ印加され光スポットを移動させてタンジェンシャル方向のサーボが働く。ここで、タンジェンシャル誤差信号はピットPcのエッジから得られるので1ピット精度での位置決めが可能となる。また、タンジェンシャル誤差信号の極性を交互に切り替える場合にはピットの前エッジと後エッジの両方からの信号を有効利用することができ、マークとスペースとの比が等しい場合には1/2ピット精度での位置決めができる。さらに、CPUにおいて、オフセット電圧を発生させ、上述した拡張タンジェンシャル誤差信号とこのオフセット電圧との差分の信号をタンジェンシャル誤差信号に置き換えて制御をおこなえば、1ピット以内の精度で所定位置に光スポットを配置することができる。このような1ピット以内の精度でのタンジェンシャルサーボはビーム位置多重記録をおこなう場合に非常に有効なものである。 The tangential servo will be described. After the tangential error signal is taken into the A / D converter, the CPU performs phase compensation, and the phase-compensated signal is output to the servo driver. The output from the servo driver is applied with a movable mirror actuator to move the light spot, and the servo in the tangential direction works. Here, since the tangential error signal is obtained from the edge of the pit Pc, positioning with one pit accuracy is possible. In addition, when the polarity of the tangential error signal is switched alternately, the signal from both the front edge and the rear edge of the pit can be used effectively, and when the ratio of mark to space is equal, 1/2 pit Positioning with accuracy is possible. Furthermore, if the CPU generates an offset voltage and replaces the difference signal between the above-mentioned extended tangential error signal and the offset voltage with a tangential error signal, the control is performed with a precision within one pit. Spots can be placed. Such tangential servo with accuracy within 1 pit is very effective when performing beam position multiplex recording.
(アクセスサーボについて)
上述したフォーカスサーボ、トラッキングサーボおよびタンジェンシャルサーボを用いた、アクセスサーボについて説明する。アクセスサーボは以下の手順でおこなう。アクセスサーボはすべて制御部100のCPUによって制御される。
(About access servo)
An access servo using the above-described focus servo, tracking servo, and tangential servo will be described. The access servo is performed according to the following procedure. All access servos are controlled by the CPU of the
アクセスサーボの詳細について説明する前に、1ピット以上のアクセスサーボ、1ピット以下のアクセスサーボの概略を説明する。1ピット以上の位置決めは以下のようにしておこなう。ピットPaから絶対アドレス(ホログラム記録媒体48における位置)を検出するが、詳細は後述する。ピットPcは相対アドレス情報(当該絶対アドレスにおける位置)を示すものである。ピットPaに属する1つのアドレスを表す複数のピットの組からアドレスを解読後は、そのアドレスを表す最後のピットの位置によってホログラム記録媒体48のアドレスが特定される。すなわち、ピットPaからのアドレス情報を解読することによって絶対アドレスを得るごとにピットPcからの情報で相対アドレスを特定することが可能となる。ここで、このホログラム記録媒体48に付与された絶対アドレス情報は空間的に離散して配置され、絶対アドレスとしては、例えば、200μm毎に得られることとなり、ピットPcから得られる相対アドレスは1μm毎または0.5μm毎に得られることになる。
Before explaining the details of the access servo, an outline of an access servo of 1 pit or more and an access servo of 1 pit or less will be explained. Positioning for one or more pits is performed as follows. An absolute address (position on the hologram recording medium 48) is detected from the pit Pa, details of which will be described later. The pit Pc indicates relative address information (position at the absolute address). After decoding an address from a plurality of sets of pits representing one address belonging to the pit Pa, the address of the
上述したビーム位置多重記録を用いる場合の、ホログラム記録媒体48に記録されるホログラム相互の離間距離が0.5μm単位であれば、この範囲のアクセスサーボで十分であるが、例えば、ビーム位置多重記録をさらに細かくおこなう場合には、例えば、0.05μm程度のアクセスサーボが必要とされる。上述した、フォーカスサーボ、トラッキングサーボ、タンジェンシャルサーボと、上述した1ピット精度の位置決めおよび1ピット以内の精度の位置決めとを組み合わせて、タンジェンシャル方向への任意の位置決めが可能とできる。CPUがおこなう位置決めの処理の手順を以下に説明する。
When the above-described beam position multiplex recording is used, if the distance between the holograms recorded on the
(1−1)赤色レーザを発光させ、青色レーザの発光を停止して、空間変調器19の参照光領域19aおよび信号光領域19bのすべてのピクセルを白部とする。また、スピンドルモータ33を制御してホログラム記録媒体48の回転を停止させる。
(1−2)フォーカスサーボをおこない。トラッキングサーボをおこなう。
(1−3)可動ミラーアクチュエータを制御して、可動ミラー16aを、例えば、負方向(図6の破線で示すように光ビームが配置される方向)に振りアドレス情報を読む。
このとき、トラッキングサーボがはずれないように、トラッキングサーボを間欠的にオンとオフとし、オフの時に可動ミラー16aを移動させるように制御する。
光スポットの振り幅は、例えば、中心位置(図6の実線で示すように光ビームが配置される位置)から最大値で200μmである。この振り幅は、青色レーザを用いて記録再生をおこなう場合において記録再生特性が良好なる範囲である。
トラックに沿った方向(タンジェンシャル方向)に200μmの範囲で可動ミラー16aを振ることによってアドレス情報を読み込み、アドレスをデコードする。この場合において、アドレスのデコードは、ピットPaの配置に応じた分割ディテクタIないし分割ディテクタLの和信号を2値化した時系列の「1」、「0」として得られるので、CPUは可動ミラー16aの移動方向を判定して、負方向であれば、逆時間処理をしてアドレスを検出する。
(1-1) The red laser is emitted, the emission of the blue laser is stopped, and all pixels in the reference light region 19a and the signal light region 19b of the
(1-2) Perform focus servo. Perform tracking servo.
(1-3) The movable mirror actuator is controlled to swing the
At this time, the tracking servo is intermittently turned on and off so that the tracking servo does not come off, and the
The maximum amplitude of the light spot is, for example, 200 μm from the center position (position where the light beam is arranged as shown by the solid line in FIG. 6). This amplitude is a range in which recording / reproducing characteristics are good when recording / reproducing is performed using a blue laser.
The address information is read and the address is decoded by shaking the
(1−4)ピットPaでアドレス情報を検知して絶対アドレスを特定した後、そのアドレス情報が開始するピットPaに属するピットの位置(正方向に可動ミラー16aを振る場合においては、そのアドレス情報が終了するピットPaに属するピットの位置)から相対アドレス情報で特定される所望位置がピットPcに属するピットのカウント数で何ピット分ずれているかをCPUが計算して、ずれ分のピット数を数えながらだけ、さらに、タンジェンシャル方向に可動ミラー16aを移動させる。ピットのカウントは和信号またはタンジェンシャルプッシュプル信号を用いておこなう。
このときも、トラッキングサーボを間欠的におこなう。
(1−5)所望のピットに到達したらタンジェンシャルサーボをおこない、絶対アドレス情報と相対アドレス情報で特定される所望位置へのアクセスサーボの動作は終了する。
このとき、タンジェンシャル誤差信号の正負を切り替えることによって、ピットの立ち上がりでタンジェンシャルサーボをおこなうか、ピットの立ち下がりでタンジェンシャルサーボをおこなうかを切り替える1/2ピット精度でアクセスができる。
また、ビーム位置多重をおこなう場合のように、ピットPcの1ピット以内の精度で所望位置が特定される場合には、その位置に応じたオフセットをCPUが発生して、タンジェンシャル方向の位置をさらに精度良く制御する。
(1-4) After the address information is detected at the pit Pa and the absolute address is specified, the position of the pit belonging to the pit Pa where the address information starts (if the
Also at this time, tracking servo is intermittently performed.
(1-5) When the desired pit is reached, tangential servo is performed, and the operation of the access servo to the desired position specified by the absolute address information and the relative address information is completed.
At this time, by switching between positive and negative of the tangential error signal, it is possible to access with ½ pit accuracy which switches whether to perform tangential servo at the rising edge of the pit or to perform tangential servo at the falling edge of the pit.
In addition, when a desired position is specified with an accuracy within one pit of the pit Pc as in the case of beam position multiplexing, the CPU generates an offset corresponding to the position and sets the position in the tangential direction. Furthermore, control is performed with high accuracy.
以上が基本的なアクセスの動作であるが、200μm(光スポットの位置に換算した値であり、以下も同様である)の範囲で可動ミラー16aを振ることによって読み出したアドレスが所望位置から遥かに離れ、可動ミラー16aの振り幅の範囲でカバーできない場合には、上述した手法で所望位置にアクセスすることができない。この場合には、CPUは、上述した(1−3)の処理につづけて以下の(2−5)からの処理をおこなう。
The above is the basic access operation, but the address read by shaking the
(2−5)可動ミラーアクチュエータを制御して、可動ミラー16aを、例えば、負方向に200μm振る。例えば、現在の可動ミラー16aの位置が負方向に150μmであれば、さらに、50μm振ることになる。可動ミラー16aによって得られる振り幅は、可動ミラー16aにセンサ(図示せず)を設けて回動の角度を検出して求めるようにしても良く、可動ミラーアクチュエータに印加される電圧から換算するものであっても良い。
(2−6)現在のホログラム記録媒体48における光スポットの位置から、トラッキング(ラジアル)方向への離間するトラック数、および、タンジェンシャル方向の離間距離から換算したホログラム記録媒体48の回転角度を計算する。
(2−7)所望位置への光スポットの位置決めのための範囲が、スピンドルモータ33を制御してカバーできる範囲であれば、スピンドルモータ33を制御し、可動部アクチュエータ60を制御してカバーできる範囲であれば、可動部アクチュエータ60を制御し、さらに、スライド送りモータ56を動かさないとカバーできない範囲で有れば、スライド送りモータ56を制御して光スポットを所望のトラックに配置して、その後トラッキングサーボをおこなう。
ここで、トラック数は、例えば、分割ディテクタEないし分割ディテクタHから検出するラジアルプッシュプル信号によっておこなう、すなわち、グルーブG1ないしのグルーブG4、およびピットPaおよびピットPcを何本横切ったかをラジアルプッシュプル信号によって計測しておこなう。
(2−8)スピンドルモータ33を回転させる場合には、この回転の過程で、回転させない場合には、可動ミラー16aを正方向に振ることによって、絶対アドレスを読み出し、所望の絶対アドレス、さらには、所望の相対アドレスをピットPaおよびピットPcからの情報によって検出した時点でスピンドルモータ33の回転を停止する。
(2−9)ホログラム記録媒体48が光スポットに対して1ピット精度で所望位置に到達したらタンジェンシャルサーボをおこない、所望位置へのアクセスサーボの動作は終了する。
このとき、タンジェンシャル誤差信号の正負を切り替えることによって、ピットの立ち上がりでタンジェンシャルサーボをおこなうか、ピットの立ち下がりでタンジェンシャルサーボをおこなうかを切り替えることができる。また、ビーム位置多重をおこなう場合のように、ピットPcの1ピット以内の精度で所望位置が特定される場合には、その位置に応じたオフセットをCPUが発生して、タンジェンシャル方向の位置をさらに精度良く制御する。
(2-5) The movable mirror actuator is controlled to swing the
(2-6) The number of tracks spaced in the tracking (radial) direction and the rotation angle of the
(2-7) If the range for positioning the light spot at the desired position is a range that can be covered by controlling the
Here, the number of tracks is determined by, for example, a radial push-pull signal detected from the division detector E to the division detector H, that is, the radial push-pull how many grooves G1 to G4 and pits Pa and Pc have been crossed. Measure by signal.
(2-8) When rotating the
(2-9) When the
At this time, by switching between positive and negative of the tangential error signal, it is possible to switch between performing the tangential servo at the rising edge of the pit or performing the tangential servo at the falling edge of the pit. In addition, when a desired position is specified with an accuracy within one pit of the pit Pc as in the case of beam position multiplexing, the CPU generates an offset corresponding to the position and sets the position in the tangential direction. Furthermore, control is performed with high accuracy.
上述した、処理によって所望の位置に光スポットを配置した後、記録再生は、以下の処理によっておこなう。 After the light spot is arranged at a desired position by the above-described processing, recording / reproduction is performed by the following processing.
所望位置から連続してホログラムの記録(または所望位置から連続してホログラムに記録された記録データの再生)をおこなう場合において、(3−1)以下の処理はピットPcの1ピット単位でホログラムの位置をずらしながら記録(または再生)をおこなう場合を示し、(4−1)以下の処理はピットPcの1/2ピット単位でホログラムの位置をずらしながら記録(または再生)をおこなう場合を示し、
(5−1)以下の処理はピットPcの1/2ピット単位毎ではない1ピット以下のより細かな精度でホログラムの位置をずらしながら記録(または再生)をおこなう場合を示すものである。
When recording a hologram continuously from a desired position (or reproducing recorded data continuously recorded from the desired position), (3-1) the following processing is performed for each pit Pc in one pit unit. The case where recording (or reproduction) is performed while shifting the position is shown. (4-1) The following processing shows the case where recording (or reproduction) is performed while shifting the position of the hologram in units of 1/2 pit of the pit Pc.
(5-1) The following processing shows a case where recording (or reproduction) is performed while shifting the position of the hologram with a finer accuracy of 1 pit or less which is not every ½ pit unit of the pit Pc.
(3−1)タンジェンシャルサーボをおこなう。
(3−2)ホログラムの記録(または記録データの再生)をおこなう。
(3−3)タンジェンシャルサーボをオフとして、キックパルスで可動ミラーアクチュエータを駆動する。
(3−1)ないし(3−3)の繰り返しによって、所望位置からピットPcの1ピット単位で位置を移動させた連続した記録(または再生)が可能とできる。
(3-1) Perform tangential servo.
(3-2) Hologram recording (or reproduction of recorded data) is performed.
(3-3) The tangential servo is turned off and the movable mirror actuator is driven with a kick pulse.
By repeating (3-1) to (3-3), it is possible to perform continuous recording (or reproduction) in which the position is moved from the desired position in units of one pit of the pit Pc.
(4−1)タンジェンシャルサーボをおこなう。
(4−2)ホログラムの記録(または記録データの再生)をおこなう。
(4−3)タンジェンシャルサーボをオフとして、キックパルスで可動ミラーアクチュエータを駆動する。タンジェンシャル誤差信号の正負の現在の極性を反転する。
(4−1)ないし(4−3)の繰り返しによって、所望位置からピットPcの1/2ピット単位で位置を移動させた連続した記録(または再生)が可能とできる。
(4-1) Perform tangential servo.
(4-2) Hologram recording (or reproduction of recorded data) is performed.
(4-3) The tangential servo is turned off and the movable mirror actuator is driven with a kick pulse. Inverts the current polarity of the tangential error signal.
By repeating (4-1) to (4-3), it is possible to perform continuous recording (or reproduction) in which the position is moved from the desired position in units of ½ pit of the pit Pc.
(5−1)拡張タンジェンシャル誤差信号を用いてタンジェンシャルサーボをおこなう。
(5−2)ホログラムの記録(または記録データの再生)をおこなう。
(5−3)タンジェンシャルサーボのオフセットを前のオフセットに加算する。
オフセットの量が1ピット分移動させる量に達した場合であればオフセット量を零に戻す。
(5−1)ないし(5−3)の繰り返しによって、所望位置からピットPcの1ピット以内の微小量の単位で位置を移動させた連続した記録(または再生)が可能とできる。
(5-1) Perform tangential servo using the extended tangential error signal.
(5-2) Hologram recording (or reproduction of recorded data) is performed.
(5-3) Add the tangential servo offset to the previous offset.
If the amount of offset reaches the amount to move by one pit, the amount of offset is returned to zero.
By repeating (5-1) to (5-3), it is possible to perform continuous recording (or reproduction) in which the position is moved from the desired position by a minute amount within one pit of the pit Pc.
(アクセスサーボにおけるアクチュエータの移動速度プロファイルついて)
上述した、(1−1)ないし(1−5)の処理、または、(1−1)ないし(1−4)の処理につづく(2−5)ないし(2−9)の処理において光スポットの速度プロファイルの設定方法について説明する。
(About the movement speed profile of the actuator in the access servo)
The light spot in the above-described processes (1-1) to (1-5) or the processes (2-5) to (2-9) following the processes (1-1) to (1-4). A method for setting the speed profile will be described.
スピンドルモータ33を回転させる場合、可動ミラー16aを移動させる場合のいずれの場合においても、アクチュエータの移動速度プロファイルは、アクセス速度の高速化を図る観点から重要なものである。例えば、スピンドルモータ33によりホログラム記録媒体48を回転させて所望のアドレスの位置にあわせる際のディスクのスピードを急激に変化させると、有害な振動が生じ、所望の位置に正確に止まれない可能性が高くなる。可動ミラー16aの制御についても同様である。また、アクチュエータを駆動する電源の電圧は有限の値であるのでこの点を加味した制御をおこなう必要がある。
In either case of rotating the
可動ミラー16a、スピンドルモータ33のいずれもが2次系である。このような2次系に対して電源電圧が一定な駆動源を用いて最短時間で目的位置に達する最短時間制御は、1回の電圧切り替え点を有するバンバン制御(Bang Bang制御)であることは制御分野では周知の事項である。この場合には、アクチュエータによって移動させられる光スポットの速度フロファイルは時間に比例して速度が増加し、時間に比例して速度が減少するものとなる。
Both the
図9は、スピンドルモータ33を回転させる場合または可動ミラー16aを回動させる場合の速度プロファイルである。まず、スピンドルモータ33の制御について説明をおこなう。図9の(A)のグラフはホログラム記録媒体48(ディスク)の移動速度Dutを縦軸に時間を横軸に示すものであり、図9の(B)は、ホログラム記録媒体48(ディスク)の移動量が少ない場合のスピンドルモータに印加される電圧Vsと時間との関係を示すものであり、図9の(C)は、ホログラム記録媒体48(ディスク)の移動量が大きい場合のスピンドルモータに印加される電圧Vsと時間との関係を示すものである。
FIG. 9 shows a speed profile when the
図9の(A)に示すように、ホログラム記録媒体48の移動量が少ない場合には、一定加速度(第1所定加速度)で速度を増加し、加速時におけると同じ一定加速度(第1所定加速度と加速度の方向が逆向きである第2所定加速度)で速度を減速して、速度が零において目標の位置に達するようにした。この場合には第1所定加速度と第2所定加速度とは絶対値を等しく設定した。ホログラム記録媒体48の移動量が大きい場合には、一定加速度(第1所定加速度)で速度を増加し、加速時における加速度よりも小さな加速度(加速度の方向が第1所定加速度とは逆向きである第2所定加速度)で速度を減速して、速度が零において目標の位置に達するようにした。この場合には第1所定加速度の方が第2所定加速度よりも絶対値を大きく設定した。
As shown in FIG. 9A, when the amount of movement of the
図9の(B)に示すように、ホログラム記録媒体48の移動量が少ない場合には、加速のための電圧と減速のための電圧とは等しいものとし、この場合の時間T1と時間T2の長さは同じである。また、図9の(C)に示すように、ホログラム記録媒体48の移動量が大きい場合には、加速のための電圧は減速のための電圧より大きなものとし、この場合の時間T3を時間T4よりも短いものとした。
As shown in FIG. 9B, when the movement amount of the
上述した、オープンループ制御であるバンバン制御は、機構部および光学部の経時変化、個体差並びに機構部の非直線性を吸収することが困難であるので、図9の(B)、または図9の(C)に示す電圧を印加しても、図9の(A)に示す速度フロファイルを得られない場合もあり、この場合には以下の(6−1)以下の処理によるフィードバック制御でこのような速度プロファイルを有するようにしても良い。 The above-described bang-bang control, which is open-loop control, is difficult to absorb time-dependent changes in the mechanism unit and the optical unit, individual differences, and non-linearity of the mechanism unit. Even when the voltage shown in (C) is applied, the speed profile shown in (A) of FIG. 9 may not be obtained. In this case, feedback control by the following processing (6-1) is performed. You may make it have such a speed profile.
(6−1)図9の(A)で示すような速度プロファイルを所定時間毎にCPUで発生する。
(6−2)所定時間毎の光スポットとホログラム記録媒体48との相対速度を検出する。この相対速度は、速度が速い場合には、分割ディテクタAからの信号ないし分割ディテクタDからの信号の和信号を「1」と「0」とに2値化して、所定時間毎の反転数によって検出し、速度が遅い場合には、「1」または「0」の長さを計測して算出する。なお、光スポットの速度の正負は、分割ディテクタAからの信号ないし分割ディテクタDからの信号の和信号とタンジェンシャル誤差信号との位相関係をCPUで判定して検出できる。
(6−3)所定時間毎に、その時刻における速度プロファイルが示す(6−1)で求めた速度から、(6−2)で求めた速度を減算した減算信号を求め、この減算信号に位相補償を施してスピンドルモータドライバによってスピンドルモータ33を駆動する。
(6−1)から(6−3)までの処理を所定時間ごとに繰り返すことによって、CPUが発生する速度プロファイルと光スポットの相対速度が正確に一致することとなる。
(6-1) A speed profile as shown in FIG. 9A is generated by the CPU every predetermined time.
(6-2) The relative velocity between the light spot and the
(6-3) At every predetermined time, a subtraction signal obtained by subtracting the speed obtained in (6-2) from the speed obtained in (6-1) indicated by the speed profile at that time is obtained, and the phase is added to this subtraction signal. The
By repeating the processes from (6-1) to (6-3) every predetermined time, the speed profile generated by the CPU and the relative speed of the light spot exactly match.
上述した、オープンループでの制御、フィードバック制御いずれの場合においても、スピンドルモータを正負いずれに回転させるべきかを判断して、最も所望位置に速く到達できるようにスピンドルモータ33を制御するものとしている。
In either case of the above-described open loop control or feedback control, it is determined whether the spindle motor should be rotated positively or negatively, and the
次に、可動ミラー16aの制御について説明をおこなう。可動ミラー16aの制御もスピンドルモータ33の制御と全く同じ原理であるが、スピンドルモータ33の制御においては、ホログラム媒体48を移動させるのに対して、可動ミラー16aの制御においては、光スポットを移動させる点で異なり、ホログラム記録媒体48の慣性モーメントが大きくなる場合には、より高速のアクセスサーボが可能となる利点を有している。
Next, control of the
図9を再び引用して説明するが、光スポットを移動させる可動ミラー16aの移動速度Dutの大きさ、可動ミラーアクチュエータに印加される電圧Vsの大きさは、スピンドルモータ33の制御におけるものとは異なる値を取るものである。図9の(A)のグラフは可動ミラー16aの移動速度Dutを縦軸に時間を横軸に示すものであり、図9の(B)は、可動ミラー16aの移動量が少ない場合の可動ミラーアクチュエータに印加される電圧Vsと時間との関係を示すものであり、図9の(C)は、可動ミラー16aの移動量が大きい場合の可動ミラーアクチュエータに印加される電圧Vsと時間との関係を示すものである。
9, the magnitude of the moving speed Dut of the
図9の(A)に示すように、可動ミラー16aの移動量が少ない場合には、一定加速度(第1所定加速度)で速度を増加し、加速時におけると同じ一定加速度(第1所定加速度と加速度の方向が逆向きである第2所定加速度)で速度を減速して、速度が零において目標の位置に達するようにした。この場合には第1所定加速度と第2所定加速度とは絶対値を等しく設定した。可動ミラー16aの移動量が大きい場合には、一定加速度(第1所定加速度)で速度を増加し、加速時における加速度よりも小さな加速度(加速度の方向が第1所定加速度とは逆向きである第2所定加速度)で速度を減速して、速度が零において目標の位置に達するようにした。この場合には第1所定加速度の方が第2所定加速度よりも絶対値を大きく設定した。
As shown in FIG. 9A, when the amount of movement of the
図9の(B)に示すように、可動ミラー16aの移動量が少ない場合には、加速のための電圧と減速のための電圧とは等しいものとし、この場合の時間T1と時間T2の長さは同じである。また、図9の(C)に示すように、可動ミラー16aの移動量が大きい場合には、加速のための電圧は減速のための電圧より大きなものとし、この場合の時間T3を時間T4よりも短いものとした。
As shown in FIG. 9B, when the moving amount of the
上述した、オープンループ制御であるバンバン制御は、機構部および光学部の経時変化、個体差並びに機構部の非直線性を吸収することが困難であるので、図9の(B)、または図9の(C)に示す電圧を印加しても、図9の(A)に示す速度フロファイルを得られない場合もあり、この場合には以下の(7−1)以下の処理によるフィードバック制御でこのような速度プロファイルを有するようにしても良い。 The above-described bang-bang control, which is open-loop control, is difficult to absorb time-dependent changes in the mechanism unit and the optical unit, individual differences, and non-linearity of the mechanism unit. Even if the voltage shown in (C) is applied, the speed profile shown in (A) of FIG. 9 may not be obtained. In this case, feedback control by the following processing (7-1) is performed. You may make it have such a speed profile.
(7−1)図9の(A)で示すような速度プロファイルを所定時間毎にCPUで発生する。
(7−2)所定時間毎の光スポットとホログラム記録媒体48との相対速度を検出する。この相対速度は、速度が速い場合には、分割ディテクタAからの信号ないし分割ディテクタDからの信号の和信号を「1」と「0」とに2値化して、所定時間毎の反転数によって検出し、速度が遅い場合には、「1」または「0」の長さを計測して算出する。なお、光スポットの速度の正負は、分割ディテクタAからの信号ないし分割ディテクタDからの信号の和信号とタンジェンシャル誤差信号との位相関係をCPUで判定して検出できる。
(7−3)所定時間毎に、その時刻における速度プロファイルが示す(7−1)で求めた速度から、(7−2)で求めた速度を減算した減算信号を求め、この減算信号に位相補償を施して可動ミラードライバによって可動ミラーアクチュエータを駆動する。
(7−1)から(7−3)までの処理を所定時間ごとに繰り返すことによって、CPUが発生する速度プロファイルと光スポットの相対速度が正確に一致することとなる。
(7-1) A speed profile as shown in FIG. 9A is generated by the CPU every predetermined time.
(7-2) The relative speed between the light spot and the
(7-3) For each predetermined time, a subtraction signal obtained by subtracting the speed obtained in (7-2) from the speed obtained in (7-1) indicated by the speed profile at that time is obtained. The movable mirror actuator is driven by the movable mirror driver after compensation.
By repeating the processes from (7-1) to (7-3) every predetermined time, the speed profile generated by the CPU and the relative speed of the light spot exactly match.
上述した、オープンループでの制御、フィードバック制御いずれの場合においても、可動ミラー16aを正負いずれに回動させるべきかを判断して、最も所望位置に速く到達できるように可動ミラーアクチュエータを制御するものとしている。
In either case of the above-described open loop control or feedback control, it is determined whether the
このように、タンジェンシャル方向の速度を時間に応じて制御し、アクセスの動作の最終段階で、タンジェンシャル方向の速度を零とすることによって不要な振動を発生させることなく、停止後から直ぐに、ホログラムの記録(または再生)ができる。さらに、速度を時間に対して直線的に増減するので、最短時間で所望位置に到達できる、さらに、フィードバック制御によってアクセスの動作をおこなう場合には、機構部、光学部等の特性の影響を受けることなく安定したアクセスの動作が可能となる。 In this way, the speed in the tangential direction is controlled according to time, and at the final stage of the access operation, immediately after stopping without causing unnecessary vibration by making the speed in the tangential direction zero, Hologram recording (or reproduction) is possible. Furthermore, since the speed is linearly increased / decreased with respect to time, the desired position can be reached in the shortest time. Further, when an access operation is performed by feedback control, it is affected by the characteristics of the mechanism unit, optical unit, etc. Stable access operation is possible without any problem.
ホログラム記録媒体48を回転させることなく、可動ミラー16aを用いてアクセスする場合には、アクセス時間が背景技術に示すいずれの技術よりも短くなり、記録データの転送レートを従来にはない高速なものとすることができる。
When accessing using the
さらに、ホログラム記録媒体48の例えば最内周の特定位置に周方向位置を確認するための印を設け位置の特定を容易とし、ホログラム記録媒体48をターンテーブル33aに装着後、青色レーザの反射光でこの印を探し、ディスクの周方向の位置を確定するようにしても良い。この場合においても、これらの位置情報はCPUが読み取り、所望位置へのアクセスのために適宜、CPUが各種のアクチュエータを制御する。
Further, for example, a mark for confirming the circumferential position is provided at a specific position on the innermost periphery of the
図10に示すのはホログラム記録媒体の別のプリフォーマットである。図10に示すプリフォーマットでは、図7で示すプリフォーマットに較べて、トラック方向の記録密度をより向上させることができる。図7におけると同様の構成を有する部分には同一の符号を付している。図10に示すプリフォーマットでは、図示するように、光スポットSs1は、ピットPcとピットPaとをトレースし、光スポットSmはグルーブG3とグルーブG6とをトレースし、光スポットSs2は、ピットPaとピットPcとをトレースする。すなわち、光スポットSs1がピットPcをトレースし、光スポットSmがグルーブG3をトレースし、光スポットSs2がピットPaを各々トレースする周期(第1周期)と、光スポットSs1がピットPaをトレースし、光スポットSmがグルーブG6をトレースし、光スポットSs2がピットPcを各々トレースする周期(第2周期)とを交互に発生させることを前提としている。グルーブG3とグルーブG6とは同一のグルーブ構造をしている。
FIG. 10 shows another preformat of the hologram recording medium. In the preformat shown in FIG. 10, the recording density in the track direction can be further improved as compared with the preformat shown in FIG. Parts having the same configuration as in FIG. 7 are denoted by the same reference numerals. In the preformat shown in FIG. 10, the light spot Ss1 traces the pit Pc and the pit Pa, the light spot Sm traces the groove G3 and the groove G6, and the light spot Ss2 Trace the pit Pc. That is, the light spot Ss1 traces the pit Pc, the light spot Sm traces the groove G3 , the light spot Ss2 traces the pit Pa, and the light spot Ss1 traces the pit Pa. It is assumed that the light spot Sm traces the groove G6 and the light spot Ss2 alternately generates periods (second periods) in which the pits Pc are traced. Groove G3 and groove G6 have the same groove structure.
第1周期と第2周期との各々の周期に対応した光スポットの配置を実現するために、光るスポットの相対位置が1周する毎にトラックジャンプをおこなうものとしているが、この制御はCPUがおこなう。また、分割ディテクタAからの信号ないし分割ディテクタDの作用と分割ディテクタIないし分割ディテクタLの作用とを入れ替える処理もCPUにおいて、第1周期と第2周期との切り替えに同期しておこなっている。このようなプリフォーマットとすることによってトラック方向の記録密度を向上させることができる。 In order to realize the arrangement of the light spot corresponding to each of the first period and the second period, the track jump is performed every time the relative position of the shining spot makes one round, but this control is performed by the CPU. Do it. In addition, the process of switching the signal from the division detector A or the operation of the division detector D and the operation of the division detector I or the division detector L is performed in synchronization with the switching between the first period and the second period. By using such a preformat, the recording density in the track direction can be improved.
図11に示すホログラム記録再生装置2およびホログラム記録再生光学装置(光学部)は、赤色レーザと青色レーザとが異なるパッケージに配されている場合のホログラム記録再生装置である。図11において、図1と異なる点は、サーボ用光源68、グレーティング61、コリメートレンズ65、ビームスプリッタ67を備える点であり、その他は異なる点はない。
The hologram recording / reproducing
図12に示すホログラム記録再生装置3およびホログラム記録再生光学装置(光学部)も同様に、赤色レーザと青色レーザとが異なるパッケージに配されている場合のホログラム記録再生装置である。図12において、図1と異なる点は、サーボ用光源168、グレーティング161、コリメートレンズ165、ビームスプリッタ170、集光レンズ171、シリンドリカルレンズ172、サーボ用フォトディテクタ173、可動ミラー116aを有する可動ミラーユニット116を備える点であり、その他は異なる点はない。また、これに限らず実施例は様々な変更が可能である。たとえば、反射型強誘電体液晶はDMD(Digital Mirror Device)でも良い。また、可動ミラーユニット16に替えて音響偏光回折素子(AOD)、電気光学ビームスキャナ(EOD)などの素子でも良い。
Similarly, the hologram recording / reproducing
上述した実施形態においては、ホログラム記録媒体は円盤形状であるとして説明をしてきたが、ホログラム記録媒体の形状によらず他の形状のホログラム記録媒体についても、上述したすべての実施形態を変形して適用することが可能である。例えば、円盤状のホログラム記録媒体においては、回転運動で所望の領域にホログラムを形成し、所望の領域に形成されたホログラムから記録データを再生したのに対して、ホログラム記録媒体が長方形のカードである場合には、例えば、直交する2方向における光ビームとホログラム記録媒体との相対運動を制御して、所望の領域にホログラムを形成し、所望の領域に形成されたホログラムから記録データを再生することが可能とできる。 In the embodiment described above, the hologram recording medium has been described as having a disk shape. However, the hologram recording medium of other shapes is not limited to the shape of the hologram recording medium, and all the embodiments described above are modified. It is possible to apply. For example, in a disk-shaped hologram recording medium, a hologram is formed in a desired area by rotational movement, and recorded data is reproduced from a hologram formed in the desired area, whereas the hologram recording medium is a rectangular card. In some cases, for example, the relative motion between the light beam and the hologram recording medium in two orthogonal directions is controlled to form a hologram in a desired area, and the recorded data is reproduced from the hologram formed in the desired area. It can be possible.
なお、本発明は、上述した実施形態に限られるものではない。すなわち、上述したホログラム記録媒体の形状に関する変形のみならず、その発明の技術的思想の範囲内で様々に変形して実施することが可能である。 The present invention is not limited to the embodiment described above. That is, the present invention can be implemented with various modifications within the scope of the technical idea of the present invention as well as the above-described modification regarding the shape of the hologram recording medium.
1、2、3 ホログラム記録再生装置、10 レーザ光源、11 アイソレーター、12 シャッター、13、14、21、24、29、31、121、124 フーリエ変換レンズ、16a、116a 可動ミラー、16、116 可動ミラーユニット、19 空間変調器、19a 参照光領域、19b 信号光領域、20 偏光ビームスプリッタ、22、122 ピンホール、26 波長板、27 偏光ビームスプリッタ、28 対物レンズ、30、129 ミラー、32 イメージセンサ、33 スピンドルモータ、33a ターンテーブル、34 トラックキング可動部、36 対物レンズユニット、48 ホログラム記録媒体、48a 保護層、48b 記録層、48c、48d ダイクロイック反射層、48e ギャップ層、48f アルミニューム反射層、48g 基板、55 フォーカスアクチュエータ、56 スライド送りモータ、57a、57b 歯車、58 スピンドルモータ基台、60 可動部アクチュエータ、61、125 グレーティング、65、165 コリメートレンズ、67、170 ビームスプリッタ、68、168 サーボ用光源、70 偏光ビームスプリッタ、71、171 集光レンズ、72、172 シリンドリカルレンズ、73、173 サーボ用フォトディテクタ、100 制御部 1, 2, 3 Hologram recording / reproducing apparatus, 10 Laser light source, 11 Isolator, 12 Shutter, 13, 14, 21, 24, 29, 31, 121, 124 Fourier transform lens, 16a, 116a Movable mirror, 16, 116 Movable mirror Unit, 19 Spatial modulator, 19a Reference light region, 19b Signal light region, 20 Polarizing beam splitter, 22, 122 Pinhole, 26 Wave plate, 27 Polarizing beam splitter, 28 Objective lens, 30, 129 Mirror, 32 Image sensor, 33 Spindle motor, 33a Turntable, 34 Track moving part, 36 Objective lens unit, 48 Hologram recording medium, 48a Protective layer, 48b Recording layer, 48c, 48d Dichroic reflective layer, 48e Gap layer, 48f Aluminum new Reflective layer, 48 g substrate, 55 focus actuator, 56 slide feed motor, 57a, 57b gear, 58 spindle motor base, 60 movable part actuator, 61, 125 grating, 65, 165 collimating lens, 67, 170 beam splitter, 68, 168 Servo light source, 70 Polarizing beam splitter, 71, 171 Condensing lens, 72, 172 Cylindrical lens, 73, 173 Servo photo detector, 100 Control unit
Claims (3)
前記サーボ手段は、
前記ホログラム記録媒体に光スポットを集光するフォーカスサーボ部と、
前記ホログラム記録媒体の記録面に形成されるトラックに直交する方向であるトラック方向に光スポットを配置するトラッキングサーボ部と、
前記ホログラム記録媒体の記録面に形成されるトラックに沿った方向であるタンジェンシャル方向に光スポットを配置するタンジェンシャルサーボ部と、を具備し、
前記タンジェンシャルサーボ部は、
前記ホログラム記録媒体を静止させて、前記光スポットをタンジェンシャル方向に走査し、前記ホログラム記録媒体に予め記録されたアドレス情報を読み取ることを特徴とするホログラム記録再生装置。 The hologram recording medium is irradiated with signal light and reference light to record recording data as a hologram, the hologram recorded on the hologram recording medium is irradiated with reference light to obtain diffracted light, and the recorded data is obtained from the diffracted light. In a hologram recording / reproducing apparatus comprising servo means for reproducing,
The servo means includes
A focus servo unit that focuses a light spot on the hologram recording medium;
A tracking servo unit that arranges a light spot in a track direction that is a direction orthogonal to a track formed on a recording surface of the hologram recording medium;
A tangential servo unit that arranges a light spot in a tangential direction that is a direction along a track formed on a recording surface of the hologram recording medium,
The tangential servo unit is
A hologram recording / reproducing apparatus, wherein the hologram recording medium is stopped, the light spot is scanned in a tangential direction, and address information recorded in advance on the hologram recording medium is read.
前記サーボ手段は、
前記ホログラム記録媒体に光スポットを集光するフォーカスサーボ部と、
前記ホログラム記録媒体の記録面に形成されるトラックに直交する方向であるトラック方向に光スポットを配置するトラッキングサーボ部と
前記ホログラム記録媒体の記録面に形成されるトラックに沿った方向であるタンジェンシャル方向に光スポットを配置するタンジェンシャルサーボ部と、を具備し、
前記タンジェンシャルサーボ部は、
前記ホログラム記録媒体を静止させて、前記光スポットをタンジェンシャル方向に走査し、前記ホログラム記録媒体に予め記録されたアドレス情報を読み取ることを特徴とするホログラム記録再生光学装置。 The hologram recording medium is irradiated with signal light and reference light to record recording data as a hologram, the hologram recorded on the hologram recording medium is irradiated with reference light to obtain diffracted light, and the recorded data is obtained from the diffracted light. In a hologram recording / reproducing optical device comprising servo means for reproducing,
The servo means includes
A focus servo unit that focuses a light spot on the hologram recording medium;
A tracking servo unit that arranges a light spot in a track direction that is orthogonal to a track formed on the recording surface of the hologram recording medium, and a tangential that is a direction along the track formed on the recording surface of the hologram recording medium A tangential servo unit that arranges a light spot in the direction,
The tangential servo unit is
A hologram recording / reproducing optical apparatus, wherein the hologram recording medium is stopped, the light spot is scanned in a tangential direction, and address information recorded in advance on the hologram recording medium is read.
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