CN102385874B - 再现装置和再现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种再现装置和再现方法。由于在角度多重记录方式的进行存储器中进行全息图的再现时，对于参考光的入射角度的公差很严格，因此需要高精度且高速地控制参考光的入射角度。本发明，对全息记录介质照射偏振方向与参考光不同的光束，检测来自全息记录介质的衍射光。
Description
技术领域
本发明涉及从全息记录介质再现信息的再现装置和再现方法。
背景技术
现有技术中，通过使用蓝紫色半导体激光的Blu-ray Disc(BD)规格等，具有50GB程度的记录容量的光盘得以商品化。光存储领域中，今后，对与HDD(Hard Disc Drive)相同程度的具有100GB～1TB程度的记录容量的大容量光盘的期待正在提高。
但是，为了在光盘中实现这样的大容量，需要与至今为止的基于短波长化和物镜高NA化的现有的高密度技术的趋势不同的新的存储技术。
在进行与下一代光存储技术相关的研究中，利用全息摄影技术记录数字信息的全息图记录技术正受到注目。
全息图记录技术，指的是将用空间光调制器二维地调制的具有页数据的信息的信号光与参考光在记录介质的内部叠加，通过此时产生的干涉条纹图案在记录介质内产生折射率调制，由此记录信息的技术。
此外，在信息再现时，将记录时使用的参考光以相同的配置对记录介质照射时，记录介质中记录的全息图如衍射光栅一般地发挥作用，产生衍射光。该衍射光包括记录的信号光和相位信息，作为同一束光被再现。
再现的信号光，被使用CMOS和CCD等光检测器2维地高速检测。这样在全息图记录中，以1个全息图同时记录/再现2维的信息，且能够在相同的场所重叠写入多个页数据，所以对大容量且高速的信息记录再现是有效的。
作为全息图记录技术，例如有日本特开2004-272268号公报(专利文献1)。本公报中，记载有用透镜使信号光束聚光在光信息记录介质上的同时，照射平行光束的参考光使其干涉进行全息图的记录，进而改变参考光对光记录介质的入射角度并在空间光调制器中显示不同的页数据而进行多重记录的，所谓的角度多重记录方式。
例如日本特开2001-118253号公报(专利文献2)中，公开了以衍射光的检测强度成为极大值的方式控制参考光的入射角度的方法。其摘要中记载了“将通过空间偏振光分布保持数据信息的信号光4，通过参考光5，在能够记录偏振光方向的光记录介质10上作为全息图而记录。读出时，对光记录介质10照射读取光5读出衍射光6，用监测用光检测器43检测衍射光8R，以其检测强度成为极大值或规定值的方式，控制读出光5的照射角度。对于该状态下得到的衍射光7的S偏振光成分9S和P偏振光成分9P，用光检测器阵列45S和45P进行检测，读取数据信息。”
专利文献1：日本特开2004-272268号公报
专利文献2：日本特开2001-118253号公报
发明内容
此处，在角度多重记录方式中，进行全息图的再现时，对于参考光的入射角度的公差很严格。例如，因为记录时的介质收缩、或者记录时和再现时的温度变化引起的收缩或膨胀、折射率变化等的影响，参考光的适当的角度条件，并不一定与记录时一致。
专利文献2中，对光记录介质照射参考光读出衍射光，用监视用光检测器检测衍射光，以其检测强度成为极大值或规定值的方式控制参考光的照射角度。但是，专利文献2中，为了寻找衍射光的监测强度成为极大值的点，需要事先扫描参考光的角度而找到极大值的额外的时间，这一点对于高速化成为课题。
于是，本发明的目的在于，高精度且高速地检测适当的参考光的入射角度。
本发明鉴于上述课题而完成，作为其一个例子，对全息记录介质照射偏振方向与参考光不同的光束，检测来自全息记录介质的衍射光。
根据本发明，能够高精度且高速地检测适当的参考光的入射角度。
附图说明
图1是全息存储装置的整体结构。
图2是全息存储装置的光学系统的实施例。
图3是表示全息存储装置在再现时对全息存储介质照射光束的状况的概要图。
图4是表示控制用光的入射角度与检测光量的关系的概要图。
图5是描绘多重角度记录的状况的概要图。
图6是表示实施例2的再现第i页的页数据时的参考光和控制用光的状况的概要图。
图7是表示实施例2的再现第i页的页数据时的控制用光的入射角度与检测光量的关系的概要图。
图8是检测适当的入射角度的值的流程图。
符号说明
1…光源，2…偏振分束器，3…准直透镜，
4…光闸，5…偏振方向变换元件，
6…偏振分束器，7…中继透镜，8…相位掩模
9…中继透镜，10…偏振分束器，
11…空间光调制器，12…中继透镜，13…空间滤波器，
14…物镜，15…偏振方向变换元件，16…偏振分束器，
17…反射镜，18…反射镜，19…电流计式反射镜，20……透镜，
21…透镜，22…4分之1波阻片，23…电流计式反射镜，
24…拍摄元件，25…4分之1波阻片，26…反射镜，27…4分之1波阻片，
28…可变反射镜，50…光检测器，
60…光拾取器装置，70…旋转电机，80…光盘处理光学系统，
81…访问控制电路，82…光源驱动电路，83…伺服信号生成电路，
84…伺服控制电路，85…信号处理电路，86…信号生成电路，
87…光闸控制电路，88…光盘旋转电机控制电路，
89…控制器，90…光盘旋转角度检测用光学系统，100…全息记录介质，200…参考光，300…控制用光，
400…衍射光，600…衍射光
具体实施方式
以下说明本发明的实施例。
[实施例1]
首先，说明本实施例的装置的整体结构的一个例子。图1表示利用全息摄影技术记录和/或再现数字信息的全息存储装置的整体结构。全息存储装置，例如具备如图2所示的结构的光拾取器装置60、盘处理光学系统80、盘旋转角度检测用光学系统90以及旋转电机70，全息记录介质100是能够通过旋转电机70而旋转的结构。
光拾取器装置60，起到对全息记录介质100射出参考光和信号光利用全息摄影技术记录数字信息的作用。
此时，要记录的信息信号通过控制器89经由信号生成电路86送入光拾取器装置60内的空间光调制器，信号光被该空间光调制器调制。
再现全息记录介质100上所记录的信息的情况下，用参考光和相位共轭光进行再现。此处，相位共轭光指的是，保持与输入光相同的波面且与输入光向相反方向前进的光波。通过光拾取器装置60内的拍摄元件24检测用该相位共轭光再现的再现光，通过信号处理电路85再现信号。
对全息记录介质100照射的参考光和信号光的照射时间，能够通过用控制器89利用光闸控制电路87控制光拾取器装置60内的光闸4的开闭时间而进行调整。
光盘处理光学系统80，起到生成用于全息记录介质100的预处理和后处理的光束的作用。此处，预处理指的是在全息记录介质100内的所要求的位置记录信息时，在对该所要求的位置照射参考光和信号光之前预先照射规定的光束的前工序。此外，后处理指的是在全息记录介质100内的所要求的位置记录信息之后，为了使该所要求的位置成为不能追加记录而照射规定的光束的后工序。
盘旋转角度检测用光学系统90，用于检测全息记录介质100的旋转角度。将全息记录介质100调整为规定的旋转角度的情况下，通过盘旋转角度检测用光学系统90检测与旋转角度相应的信号，能够使用所检测出的信号通过控制器89经盘旋转电机控制电路88控制全息记录介质100的旋转角度。
从光源驱动电路82对光拾取器装置60、盘处理光学系统80、盘旋转角度检测用光学系统90内的光源供给光源驱动电流，能够从各光源以规定的光量发出光束。
此外，光拾取器装置60、盘处理光学系统80中，设置有能够在全息记录介质100的半径方向上滑动位置的机构，通过访问控制电路81进行位置控制。
然而，利用全息摄影技术的记录技术，是能够记录超高密度的信息的技术，所以例如存在对于全息记录介质100的倾斜和偏移的容许误差极小的倾向。因此，在光拾取器装置60内，如实施例1和实施例2所示，设置用于控制参考光的入射角度的机构、以及例如检测全息记录介质100的倾斜和偏移等容许误差较小的偏移主要因素的偏移量的机构，由伺服信号生成电路83生成伺服控制用的信号，在全息存储装置内具备用于通过伺服控制电路84修正该偏移量的伺服机构。
此外，光拾取器装置60、盘处理光学系统80、盘旋转角度检测用光学系统90，也可以构成为几个光学系统结构或全部光学系统结构合并简化为一个。
图3是描绘本实施例中的全息存储装置中，从记录有信息的全息记录介质100再现页数据时，对全息记录介质100照射的光束的概要图。如图3所示，本实施例中，对记录有页数据的全息记录介质100照射参考光200和控制用光300。此处，使参考光200与控制用光300的偏振方向相互正交。
因为参考光200与控制用光300的偏振方向相互正交，所以从全息记录介质100衍射的衍射光中，由参考光200产生的第一衍射光400的偏振方向，与由控制用光300产生的第二衍射光600的偏振方向也相互正交。因此，例如通过在检测全息再现像的拍摄元件24跟前配置偏振分束器10，能够将第一衍射光400与第二衍射光600分离。此外，只要是能够充分地分离参考光200和控制用光300的程度，则该2束光的偏振方向也可以不是正交。
本实施例中，对于全息记录介质100的控制用光300的入射角度φ，能够与参考光200的入射角度独立地控制。对于记录有要进行再现的页数据的全息图照射控制用光300，使控制用光300的入射角度离散或连续地变化，用光检测器50检测从全息记录介质100衍射的衍射光600的光量，如图4所示检测出检测光量为峰值时的控制用光300的入射角度φ0。作为峰值时的控制用光300的入射角度φ0的检测方法，例如可以使对于采样的检测光量的值以规定的函数进行曲线拟合(curvefitting)，使用其极值的方法。或者，也可以是设置阈值，检测出检测光量超过该阈值时的入射角度的方法。在该情况下，通过使入射到全息记录介质100的控制用光300的光量保持恒定，能够降低检测光量的变动，所以检测精度提高。
此处，在全息记录介质100上以多重角度记录多个页数据的情况下，为了避免要进行再现的页的相邻页的影响，将上述入射角度离散或连续地变化时的扫描范围的宽度设定为规定值以下。例如记录时，如图5(b)所示，对以参考光的入射角度为θi记录的第i页的页数据进行再现时，如图5(a)(c)所示，使记录相邻页的入射角度为θi-1和θi+1的情况下，上述入射角度的扫描范围的宽度设定为小于|θi-1-θi+1|的宽度。例如通过这样设定，能够大幅降低检测到相邻页导致的衍射光的强度峰值的可能性，能够避免相邻页造成的影响。
对于全息记录介质100，以入射角度φ0照射控制用光300时，因为从全息记录介质100被衍射的衍射光的强度成为峰值，所以将参考光200的入射角度设定为φ0，用拍摄元件24再现页数据。
图2是描绘再现时全息存储装置内的控制用光300的传播的状况的概要图。从激光光源1射出的光束透过偏振分束器2、准直透镜3、光闸4，入射到偏振方向变换元件5。偏振方向变换元件5，以规定的光量透过偏振分束器6的方式，改变光束的偏振状态。透过了偏振分束器6的光束，由偏振方向变换元件15改变偏振方向，通过偏振分束器16分支为参考光200和控制用光300。在图2中，以透过偏振方向变换元件15之后、透过偏振分束器16的光束为参考光200，以透过偏振方向变换元件15之后、在偏振分束器16反射的光束为控制用光300。
此外，在该情况下，参考光200的光量比透过偏振分束器16前的光量减少。因为参考光用于检测高品质的2维页数据的各像素，所以需要较大的强度。因此，例如优选以参考光200和控制用光300的光量的比为9∶1或8∶2的方式进行分离。此外，例如也可以使从激光光源1射出的光束的光量大于记录时的参考光的光量。但是，本发明并不为此限定。
在偏振分束器16反射的控制用光300，在前进方向被由4分之1波阻片25和反射镜26构成的反射面折返之后，透过偏振分束器16。透过了偏振分束器16的控制用光300，在由4分之1波阻片27和可变反射镜28构成的反射面折返，在偏振分束器16反射。本实施例中，为了能够与参考光200的入射角度相独立地对控制用光300的入射角度φ进行控制，而使用可变反射镜28。本实施例中，可变反射镜28的反射面的角度扫描范围，只要能够使控制用光300的入射角度φ扫描规定量即充分，所以也可以比如后所述的电流计式反射镜19的角度扫描范围更窄。因此，可变反射镜28的反射面角度，例如能够通过压电元件、声光扫描元件或电光扫描元件等进行控制，而能够高速扫描角度。
通过这样的光学系统结构，能够使参考光200与控制用光300的偏振方向正交。偏振方向相互正交的参考光200和控制用光300，通过反射镜17、反射镜18、电流计式反射镜19、透镜20、透镜21，入射到全息记录介质100。
在本实施例中，是检测透过全息记录介质100、经4分之1波阻片22、电流计式反射镜23再次入射到全息记录介质100的光的衍射光的结构。控制用光300的衍射光600透过物镜14、中继透镜12、空间滤波器13、偏振分束器10。
以在空间光调制器11反射的衍射光600在偏振分束器10反射的方式，空间光调制器11例如对全部的像素进行ON设定，即对于全部像素设定为偏振方向旋转90度。一般而言，记录的页数据中的ON像素数最大为全部像素的50％左右，即页数据内的大约一半为OFF，所以在记录时偏振方向通过空间光调制器11而旋转90度的光量为约一半左右。偏振方向通过空间光调制器11而旋转了90度的光，在偏振分束器10反射并向光检测器50的方向传播，所以在本实施例中，与记录时设定为ON的像素数相比，再现时设定为ON的像素数更多。由此能够提高光利用效率。
在空间光调制器11反射的衍射光600透过中继透镜9、相位掩模8、中继透镜7，在偏振分束器6反射。在偏振分束器6反射的衍射光600透过偏振方向变换元件5、光闸4、准直透镜3，在偏振分束器2反射。由光检测器50检测出在偏振分束器2反射的衍射光600的光量。
入射到全息存储介质100的控制用光300的入射角度，通过可变反射镜28能够对参考光200的入射角度不造成影响地发生变化，所以通过可变反射镜28使控制用光300的入射角度扫描，用光检测器50的输出值检测衍射光600的光量成为峰值时的入射角度。
另一方面，参考光200的衍射光400透过物镜14、中继透镜12，在偏振分束器10反射，由CCD、CMOS等拍摄元件24检测。此时，入射到全息记录介质100的参考光200的入射角度，设定为上述衍射光600的光量成为峰值时的控制用光300的入射角度。
在本实施例中，光检测器50不需要是CCD、CMOS，例如在BD驱动器中使用的光拾取器在信号检测用时具备的光电二极管等能够作为光检测器50使用，所以能够高速地检测光量，能够高速地检测衍射光的光量为峰值时的入射角度。此处，2维地配置有像素的CCD、CMOS等拍摄元件的响应频率，比现有的光盘系统即BD、DVD等中用于检测信号的各种光电二极管的响应频率更低，所以CCD、CMOS等拍摄元件在高速化的观点方面是不利的。
此外，光检测器50的设置位置并不限定于图4所示的位置，只要是能够检测衍射光600的场所，就可以设置在任意的位置。例如，也可以是将偏振分束器设置在物镜14与偏振分束器10之间，使光检测器50能够检测出控制用光300的结构。由此，控制用光300可以不用通过空间光调制器11，所以能够进一步提高光利用效率。
此外，在本实施例中，检测出衍射光的光量成为峰值时的入射角度，将该值设定为参考光的入射角度。因此，使用本实施例，能够避免再现品质的降低，而且能够高速地检测出适当的入射角度。
此外，本实施例中，因为不需要为了射出控制用光300而另外设置激光光源，所以可以实现装置的小型化或成本的降低。
此外，因为如果照射的参考光的波长稍有偏差则适当的参考光角度也发生偏差，所以优选参考光200和控制用光300相同，但本实施例中，因为使用单一的激光光源，所以能够降低控制用光300与参考光200的波长偏差的可能性。
[实施例2]
本实施例中的全息存储装置中，用光检测器50的输出值检测衍射光600的光量成为峰值时的入射角度的时刻为，在例如按第一页、第二页、……、第i页、第i+1页再现页数据的情况下，为了预先求出用于再现第i+1页的页数据的参考光200的入射角度，可以在再现第i页的页数据的过程中进行检测。用图6在下文中详细叙述。
如上所述，对全息记录介质100，入射偏振方向相互正交的参考光200和控制用光300。此处，参考光200的入射角度预先设定为用于再现第i页的页数据的入射角度，用拍摄元件24再现第i页的页数据。再现第i页的页数据的过程中，控制用光300设定为从与第i+1页的页数据对应的全息图产生衍射光的入射角度，使该入射角度在规定的范围内扫描。控制用光300的衍射光600由光检测器50检测，如图7所示，检测出衍射光强度成为峰值时的入射角度。该入射角度，是适合再现第i+1页的页数据的入射角度，所以这样预先求出用于再现第i+1页的页数据的参考光200的入射角度。
图8中表示将上述一系列动作归纳而得的流程图。首先，为了再现第i页的页数据，将参考光200的入射角度设定为φi。开始第i页的页数据的再现，在该再现中，对于与第i+1页的页数据对应的全息图扫描控制用光300的入射角度，检测出衍射光的强度成为峰值时的入射角度φ0。即，预先求出适合再现第i+1页的页数据的参考光200的入射角度。结束第i页的页数据的再现，将与接下来要再现的第i+1页对应的参考光的入射角度φi+1设定为所检测出的φ0。开始第i+1页的页数据的再现，反复进行该动作。
本实施例中，在再现页数据过程中，预先检测出再现下一个页数据时设定的参考光200的入射角度，但是本发明并不限定于下一个页数据，只要是两个之后或三个之后等接下来要再现的预定的页数据，就能够用上述方法预先检测进行再现时设定的参考光200的入射角度。
以上本实施例中，在再现页数据时，并行地对于之后要再现的全息图预先进行适当的入射角度的检测，所以能够在提高再现品质的同时，实现传送速度的高速化。
Claims (17)
1.一种再现方法，其从将干涉图案作为页数据记录的全息记录介质再现信息，其特征在于：
对全息记录介质以多个角度照射偏振方向与参考光不同的光束，
检测基于所述照射的衍射光，
基于所检测出的所述衍射光控制参考光的照射角度，
用被控制的所述参考光再现全息记录介质中记录的信息，
对以参考光的入射角度θi记录的第i页的页数据进行再现的情况下，当使记录作为相邻页的第i-1页和第i+1页的参考光入射角度分别为θi-1和θi+1时，使所述光束的入射角度变化的扫描范围的幅度为小于|θi-1-θi+1|的幅度，
当再现第i页的页数据时，以与不同于所述第i页的页数据的第i+1页的页数据对应的照射角度对全息记录介质照射所述光束。
2.如权利要求1所述的再现方法，其特征在于：
所述光束是从参考光分离的光束。
3.如权利要求1或2所述的再现方法，其特征在于：
参考光的照射角度的控制由第一入射角扫描部进行，
所述光束的照射角度的控制由第二入射角扫描部进行，
所述第二入射角扫描部的角度扫描范围小于所述第一入射角扫描部的角度扫描范围。
4.如权利要求3所述的再现方法，其特征在于：
所述第二入射角扫描部的扫描速度比所述第一入射角扫描部的扫描速度快。
5.如权利要求3所述的再现方法，其特征在于：
所述第二入射角扫描部包括压电元件、声光扫描元件和电光扫描元件中的任一个和反射镜。
6.如权利要求1或2所述的再现方法，其特征在于：
所述衍射光的检测由光电二极管进行。
7.如权利要求1或2所述的再现方法，其特征在于：
基于检测出的所述衍射光的光量控制参考光的照射角度。
8.如权利要求1或2所述的再现方法，其特征在于：
所述光束与参考光的偏振方向相互正交。
9.一种再现装置，其对将干涉条纹作为页数据记录在全息记录介质上的信息进行再现，该再现装置的特征在于，包括：
射出参考光的激光光源；
生成偏振方向与参考光不同的光束的光束生成部；
在参考光的入射角度的角度扫描范围进行扫描的第一入射角扫描部；
在所述光束的入射角度的角度扫描范围进行扫描的第二入射角扫描部；和
通过所述第二入射角扫描部改变所述光束的入射角度对全息记录介质照射所述光束，由此检测来自全息记录介质的衍射光的光检测部，
对以参考光的入射角度θi记录的第i页的页数据进行再现的情况下，当使记录作为相邻页的第i-1页和第i+1页的参考光入射角度分别为θi-1和θi+1时，使所述光束的入射角度变化的扫描范围的幅度为小于|θi-1-θi+1|的幅度，
当再现第i页的页数据时，以与不同于所述第i页的页数据的第i+1页的页数据对应的照射角度对全息记录介质照射所述光束。
10.如权利要求9所述的再现装置，其特征在于：
所述光束生成部通过从参考光分离而生成所述光束。
11.如权利要求9或10所述的再现装置，其特征在于：
所述第二入射角扫描部的角度扫描范围小于所述第一入射角扫描部的角度扫描范围。
12.如权利要求9或10所述的再现装置，其特征在于：
所述第二入射角扫描部的扫描速度比所述第一入射角扫描部的扫描速度快。
13.如权利要求9或10所述的再现装置，其特征在于：
所述第二入射角扫描部包括压电元件、声光扫描元件和电光扫描元件中的任一个和反射镜。
14.如权利要求9或10所述的再现装置，其特征在于：
所述光检测部是光电二极管。
15.如权利要求9或10所述的再现装置，其特征在于：
具备用于生成信号光的2维地排列有像素的空间光调制器，所述信号光具有由亮部和暗部构成的2维调制后的页数据的信息，
设与亮部对应的像素的设定为开、与暗部对应的像素的设定为关的情况下，与记录时设定为开的像素数相比，再现时设定为开的像素数更多。
16.如权利要求9或10所述的再现装置，其特征在于：
所述光束与参考光的偏振方向相互正交。
17.如权利要求9或10所述的再现装置，其特征在于：
具备基于所述光检测部的光量控制所述第一入射角扫描部的控制部，
通过被控制的所述第一入射角扫描部对全息记录介质照射参考光，再现信息。
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