CN104781882B - 光信息记录再生装置以及光信息记录再生方法 - Google Patents

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Abstract

为了提供一种能够准确定位的光信息记录再生装置，在向光信息记录介质记录将光束分支为参照光和信号光并使它们干涉而得到的干涉条纹作为全息图，并且向光信息记录介质照射参照光来再生所记录的全息图的光信息记录再生装置中，具有：摄像元件，其向光信息记录介质照射参照光，并检测所得到的再生光内通过了开口部(101)的再生光来生成再生信号；不同于光摄像元件的光检测器(104a、b、c、d)，其检测再生光内照射到开口部(101)周边的再生光；以及运算部，其根据光检测器的输出来运算位置误差信号。

Description

光信息记录再生装置以及光信息记录再生方法
技术领域
本发明涉及一种使用全息技术对光信息记录介质记录信息，并从光信息记录介质再生信息的光信息记录再生装置以及光信息记录再生方法。
背景技术
当前，根据使用蓝紫色半导体激光器的蓝光盘(Blu－ray Disc(TM))的标准，在民用中也能够商品化具有50GB左右的记录密度的光盘。今后，在光盘中也期望与100GB～1TB的HDD(Hard Disk Drive，硬盘驱动器)容量相同程度的大容量化。
然而，为了通过光盘实现这样的超高密度，需要与基于短波长化和物镜高NA化的高密度化技术不同的新方式的高密度化技术。
在进行下一代的存储技术相关的研究过程中，使用全息技术来记录数字信息的全息图记录技术得到人们的关注。
全息图记录技术是使具有由空间光调制器调制为二维的页数据信息的信号光在记录介质的内部与参照光重合，并通过此时产生的干涉条纹图案在记录介质内发生折射率调制来向记录介质记录信息的技术。
再生信息时，若向记录介质照射在记录时所使用的参照光，则记录在记录介质中的全息图如衍射光栅那样作用来生成衍射光。该衍射光包含所记录的信号光和相位信息而作为同一光被再生。
使用CMOS或CCD等摄像元件以二维方式高速地检测所再生的信号光。这样，全息图记录技术可以根据1个全息图一下子向记录介质记录二维信息，进而再生该信息，并且在记录介质的某个位置可复写多个页数据，因此能够实现大容量且高速的信息的记录再生。
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)。在该公报中记载了如下的内容：“公开了一种通过在全息图的邻接的栈之间部分空间重合，空间上复用全息图的复用方法以及装置。各栈例如还取得角度、波长、相位编码、旋转(peristrophic)或分维复用等其他复用技术的完全的优点。与写入全息图的信号光的束腰相等的量，分离全息图的各个栈。再现时，某全息图和与该全息图邻接的全息图全部被同时读出。通过在再现的数据的束腰上配置滤波器，读出的邻接的全息图不被传达至摄像机面。或者，这些不期望的再现，在具有受限制的角度通频带的光学系统中，可以被中间面的角度滤波器过滤”。
此外，作为该技术领域的背景技术例如有专利文献2。在该文献中，作为课题而记载了“目的在于提供一种可以在记录介质上高精度地照射用于记录数据的光点的全息图存储器用介质”，作为解决手段而记载了“通过由数据记录区域和伺服信息区域构成全息图存储器用介质，提供一种可以在记录介质上高精度地照射用于记录数据的光点的全息图存储器用介质”。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2004-272268号公报
专利文献2：日本特开2005-196826号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在使用全息图记录技术的光信息记录再生装置中，为了高速地再生记录在记录介质上的信息，需要高精度地检测记录介质的再生位置，并准确地进行定位。此外，在不同的驱动装置中进行数据再生时，每个驱动装置的偏心量不同，因此要求对再生位置进行准确的定位控制。
对于这样的要求，在专利文献2中通过在光信息记录介质中设置伺服信息区域能够进行定位控制。因此，发明人以面向将来的高速再生或高密度化为目的，详细地研究了该技术。其结果，在专利文献2记载的技术中，得知在记录容量或成本方面存在问题。即，在专利文献2中，为了设置定位用伺服信息区域，记录信息的区域变小且记录容量减少。此外，与以往的光信息记录介质相比，在专利文献2记载的结构的情况下，因介质制作时的工序数增加而无法避免成本上升问题。
本发明的目的是提供一种即使在使用全息图记录技术的情况下，也无需对记录介质新设置信息伺服信息区域而能够进行准确的定位的光信息记录再生装置以及光信息记录再生方法。
用于解决问题的手段
通过要求专利保护的范围中所记载的发明来解决上述问题。本发明的光信息记录再生装置是使用全息技术向光信息记录介质记录信息，从光信息记录介质再生信息的装置，其特征在于，具备：光源，其射出光束；分支元件，其将从光源射出的光束分支为信号光和参照光；空间光调制器，其用于向信号光附加信息；物镜，其用于向光信息记录介质照射信号光；摄像元件，其用于检测在向光信息记录介质照射参照光时，从光信息记录介质内的记录区域产生的衍射光；以及与所述摄像元件不同的光检测器，其检测在向光信息记录介质照射参照光时，从光信息记录介质内的记录区域产生的衍射光，使用所述光检测器检测出的信号来生成光信息记录介质相对于物镜的位置误差信号。
发明效果
根据本发明，能够提供一种无需对记录介质新设置伺服信息区域，就能够进行准确的定位的、可靠性高的光信息记录再生装置以及光记录再生方法。
附图说明
图1是本发明的第1实施例的光信息记录再生装置中的拾取器内的空间滤波器的概要图，图1(a)表示通过开口部101的中心的x方向线的截面图，图1(b)表示从光信息记录介质1侧观察到的平面图。
图2是表示本发明的第1实施例的光信息记录再生装置的整体概要结构的框图。
图3是本发明的第1实施例的光信息记录再生装置中的拾取器的结构的一例，是用于说明记录原理的概要图。
图4是与图3相同结构的拾取器，是用于说明再生原理的概要图。
图5是本发明的第1实施例的光信息记录再生装置中的拾取器内的空间滤波器近旁的再生光的光线图，图5(a)表示存在x方向的位置误差(或y方向的位置误差)的情况，图5(b)表示存在z方向的位置误差的情况。
图6是本发明的第1实施例的光信息记录再生装置的动作流程图，图6(a)表示向光信息记录再生装置插入了光信息记录介质后，直到完成记录或再生的准备为止的动作流程图，图6(b)表示从准备完成状态至向光信息记录介质记录信息为止的动作流程图，图6(c)表示从准备完成状态至再生在光信息记录介质中记录的信息为止的动作流程图。
图7是表示本发明的第1实施例的光信息记录再生装置中的信号生成电路的结构的一例的框图。
图8是表示本发明的第1实施例的光信息记录再生装置中的信号处理电路的结构的一例的框图。
图9是本发明的第1实施例的光信息记录再生装置的记录、再生时的数据处理流程图，图9(a)表示信号生成电路的动作流程图，图9(b)表示信号处理电路的动作流程图。
图10是表示本发明的第4实施例的其他光信息记录再生装置的整体概要结构的框图。
图11是本发明的第2实施例的光信息记录再生装置中的拾取器内的空间滤波器的概要图，图11(a)表示通过开口部101的中心的x方向线的截面图，图11(b)表示从光信息记录介质1侧观察到的平面图。
图12是本发明的第3实施例的光信息记录再生装置中的拾取器内的空间滤波器的概要图，图12(a)表示通过开口部101的中心的x方向线的截面图，图12(b)表示从光信息记录介质1侧观察到的平面图。
图13是本发明的第4实施例的光信息记录再生装置的主要部件概要图(检测x、y方向位置误差)，图13(a)表示拾取器内的空间滤波器近旁的再生光的光线图，图13(b)表示光检测器的受光部的平面结构图。
图14是本发明的第4实施例的光信息记录再生装置的主要部件概要图(检测z方向位置误差)，图14(a)表示拾取器内的空间滤波器近旁的再生光的光线图，图14(b)表示光检测器的受光部的平面结构图。
图15是表示本发明的第1实施例的光信息记录再生装置中的拾取器内的光学系统结构的全息图的角度复用方式的一例的概要图。
具体实施方式
以下，使用附图对本发明的实施例进行说明。
实施例1
使用图1～图9、图15对本发明的第1实施例进行说明。另外，附图中的相同符号表示相同构成要素。
首先，对光信息记录再生装置的整体结构进行说明。图2是用于说明本实施例的光信息记录再生装置的整体结构的图，是表示使用全息技术(holography)来记录和/或再生数字信息的光信息记录介质的记录再生装置的框图。
光信息记录再生装置10经由输入输出控制电路90与外部控制装置91连接。记录时，光信息记录再生装置10通过输入输出控制电路90从外部控制装置91接收要记录的信息信号。再生时，光信息记录再生装置10将再生的信息信号通过输入输出控制电路90发送给外部控制装置91。
光信息记录再生装置10具备：拾取器(pickup)11、再生用参照光光学系统12、固化光学系统13、盘旋转角度检测用光学系统14以及旋转电动机50，盘形状的光信息记录介质1成为通过旋转电动机50可旋转的结构。
拾取器11具有如下作用：向光信息记录介质1射出参照光和信号光，并利用全息技术向记录介质记录数字信息。此时，将要记录的信息信号通过控制器89经由信号生成电路86送入拾取器11内的后述的空间光调制器，通过空间光调制器对信号光进行调制。对记录在光信息记录介质1内的信息进行再生时，通过再生用参照光光学系统12生成将从拾取器11射出的参照光以与记录时相反方向向光信息记录介质入射的光波。通过拾取器11内的后述的摄像元件检测通过再生用参照光再生的再生光，并通过信号处理电路85再生信号。
可以通过控制器89经由快门控制电路87控制拾取器11内的后述的快门的开闭时间来调整向光信息记录介质1照射的参照光和信号光的照射时间。
固化光学系统13具有以下作用：生成用于光信息记录介质1的预固化以及后固化的光束。预固化是在对光信息记录介质1内的所期望的位置记录信息时，向所期望位置照射参照光和信号光之前预先照射预定光束的前工序。后固化是在对光信息记录介质1内的所期望的位置记录信息后，为了不能向所期望位置进行追记而照射预定的光束的后工序。
盘旋转角度检测用光学系统14用于检测光信息记录介质1的旋转角度。在将光信息记录介质1调整成预定的旋转角度时，可以通过盘旋转角度检测用光学系统14检测与旋转角度对应的信号，并使用检测出的信号通过控制器89经由盘旋转电动机控制电路88控制光信息记录介质1的旋转角度。
此外，拾取器11和固化光学系统13设有能够在光信息记录介质1的半径方向上滑动位置的机构，并经由访问控制电路81进行位置控制。或者，光信息记录再生装置10设有使光信息记录介质1在半径方向上滑动位置的机构，并经由访问控制电路81进行位置控制。
从光源驱动电路82将预定的光源驱动电流供给到拾取器11、固化光学系统13、盘旋转角度检测用光学系统14内的光源，可以从每个光源以预定的光量发出光束。
然而，利用全息技术的角度复用原理的记录技术具有针对参照光角度的偏移的容许误差变得极小的倾向。
因此，在拾取器11内设置用于检测参照光角度的偏移量的机构，来通过伺服信号生成电路83生成伺服控制用信号，并在光信息记录再生装置10内具备经由伺服控制电路84修正该偏移量的伺服机构。
此外，拾取器11、固化光学系统13、盘旋转角度检测用光学系统14可以是将若干光学系统结构或所有光学系统结构汇总为一个并简化而得的结构。
接着，对拾取器结构进行说明。图3是表示本实施例的光信息记录再生装置10中的拾取器11的基本光学系统结构的一例的概要图，使用该图对记录原理进行说明。从光源301射出的光束透过准直透镜302并向快门303入射。打开了快门303时，光束通过快门303后，根据记录动作或再生动作例如通过由1/2波长板等构成的光学元件304以使P偏振光与S偏振光的光量比成为所期望的比的方式控制偏振光方向后，向偏振光束分光器305入射。在本实施例中，设为记录时变换为P偏振光和S偏振光，再生时变换为S偏振光。
透过了偏振光束分光器305的光束作为信号光306来起作用，被扩束器308扩大到所期望的光束直径后，透过相位掩模309、中继透镜310、偏振光束分光器311后向空间光调制器312入射。空间光调制器312是向信号光附加二维图像数据等信息信号的光学元件。例如，二维排列进行偏振光变换(P偏振光→S偏振光)的微小元件，并根据要记录的信息信号来驱动各元件。
通过空间光调制器312附加了信息的信号光在偏振光束分光器311反射，并向中继透镜313和空间滤波器314传播。之后，通过物镜315将信号光聚光在光信息记录介质1上。
另一方面，在偏振光束分光器305反射的光束作为参照光307来起作用，根据记录时或再生时通过偏振光方向转换元件316被设定为预定的偏振光方向。在本实施例中，设为记录时变换为S偏振光，再生时变换为P偏振光。之后，参照光经由反射镜317和反射镜318向电镜(galvano mirror)319入射。电镜319可以通过执行器320来调整角度，因此可以将通过透镜321和透镜322后向光信息记录介质1入射的参照光的入射角度设定为所期望的角度。另外，为了设定参照光的入射角度，也可以代替电镜而使用对参照光的波面进行变换的元件。
这样，在光信息记录介质1中，通过使信号光与参照光相互重合地入射，在记录介质内形成干涉条纹图案，通过向记录介质写入该图案来记录信息。此外，可以通过电镜319来改变向光信息记录介质1入射的参照光的入射角度，因此能够进行基于角度复用的记录。
以下，在向相同区域改变参照光角度来记录的全息图中，将与每个参照光角度对应的全息图称为“页(page)”，将在相同区域进行了角度复用的页的集合称为“书(book)”。
向光信息记录介质1记录信息(页)后，快门303关闭，通过空间光调制器312来显示下次要记录的信息。同时，电镜319旋转微小量(例如0.1度)，来变更向光信息记录介质1的参照光的入射角度。之后，当快门303打开时，以不同于之前记录的页的角度复用记录下次要记录的信息，作为光信息记录介质1的同一书的新的页。然后，当页数达到预定复用数(例如200页)时，进行向下一书的移动。在书的移动中，通过未图示的驱动单元使光信息记录介质1相对于物镜315的位置进行移动。另外，符号323表示执行器，符号324表示电镜，符号325表示摄像元件。
图4是与图3相同结构的拾取器，是用于说明再生原理的概要图。再生所记录的信息时，如上所述向光信息记录介质1入射参照光307。然后，将透过光信息记录介质1的参照光大致垂直地向能够用执行器323调整角度的电镜324入射，并向相反方向反射，由此被设为相位共轭光，并作为再生用参照光再次向光信息记录介质1入射。另外，执行器323和电镜构成再生用参照光光学系统12。
通过该再生用参照光再生的再生光306在物镜315、中继透镜313以及空间滤波器314中传播。之后，再生光306透过偏振光束分光器311后向摄像元件325入射，能够再生所记录的信号。作为摄像元件325例如可以使用CMOS图像传感器或CCD图像传感器等摄像元件，但只要能再生页数据，则可以是任何元件。
接着，对记录/再生动作流程进行说明。图6表示本实施例的光信息记录再生装置10的记录、再生动作流程。在此，尤其对使用全息技术的记录再生相关的流程进行说明。
图6(a)表示向光信息记录再生装置10插入了光信息记录介质1后，直到完成记录或再生的准备为止的动作流程图，图6(b)表示从准备完成状态到向光信息记录介质1记录信息为止的动作流程图，图6(c)表示从准备完成状态到再生光信息记录介质1中记录的信息为止的动作流程图。
如图6(a)所示，当插入光信息记录介质时(S601)，光信息记录再生装置10例如进行所插入的光信息记录介质是否是使用全息技术来记录或再生数字信息的光信息记录介质的光信息记录介质判别(S602)。
当光信息记录介质判别的结果，判断为是利用全息技术记录或再生数字信息的光信息记录介质时，光信息记录再生装置10读出设置在光信息记录介质中的控制数据(S603)，例如取得与光信息记录介质相关的信息、例如与记录或再生时的各种设定条件相关的信息。另外，是全息技术专用的光信息记录再生装置时，也可以省略该判别步骤(S602)。
读出控制数据后，进行与控制数据对应的各种调整或与拾取器11相关的学习处理(S604)，光信息记录再生装置10完成记录或再生的准备(S605)。
从准备完成状态到记录信息为止的动作流程如图6(b)所示，首先，接收要记录的数据(S611)，将与该数据对应的信息送入拾取器11内的空间光调制器。
之后，根据需要，例如在事前进行光源301的功率最佳化或快门303的曝光时间的最佳化等各种记录用学习处理，以便能够向光信息记录介质记录高品质的信息(S612)。
之后，在搜寻(seek)动作(S613)中，控制访问控制电路81来将拾取器11和固化光学系统13的位置定位在光信息记录介质的预定位置上。光信息记录介质1具有地址信息时，再生地址信息，确认是否定位于目的位置，若没有被配置在目的位置，则计算出与预定位置的偏移量，并再次重复定位动作。
之后，使用从固化光学系统13射出的光束来预固化预定的区域(S614)，并使用从拾取器11射出的参照光和信号光来记录数据(S615)。
记录数据后，使用从固化光学系统13射出的光束来进行后固化(S616)。也可以根据需要来校验数据。
如图6(c)所示，从准备完成状态到再生所记录的信息为止的动作流程首先在搜寻动作(S621)中，控制访问控制电路81来将拾取器11和再生用参照光光学系统12的位置定位在光信息记录介质的预定位置上。光信息记录介质1具有地址信息时，再生地址信息，确认是否定位于目的位置，若没有被配置在目的位置，则计算出与预定位置的偏移量，并再次重复定位动作。
之后，从拾取器11射出参照光，读出记录在光信息记录介质内的信息(S622)，发送再生数据(S623)。
接着，对记录/再生动作数据处理流程进行说明。图9表示本实施例的光信息记录再生装置中的记录、再生时的数据处理流程图，图9(a)表示在输入输出控制电路90中接收记录(用户)数据611后，变换为空间光调制器312上的二维数据为止的信号生成电路86中的记录数据处理流程，图9(b)表示在摄像元件(光检测器)325中检测出二维数据(再生图像)后，发送输入输出控制电路90中的再生数据(与图6(c)的S623对应)为止的信号处理电路85中的再生数据处理流程。
使用图9(a)对记录时的数据处理进行说明。接收用户数据(S901)时，对各数据列进行CRC(Cyclic Redundancy Check，循环冗余检验)化(S902)，以便对多个数据列在分割、再生时能够进行错误检测，以使接通像素数与断开像素数大致相等，且防止相同图案的重复为目的，实施对数据列增加模拟随机数据列的加扰(S903)后，进行里德·所罗门(ReedSolomon)码等纠错编码以便在再生时能够进行错误纠正(S904)。接着，将该数据列变换为M×N的二维数据，并将其重复1页数据量来构成1页的二维数据(S905)。针对如上所述地构成的二维数据附加成为再生时的图像位置检测或图像失真修正中的基准的标记(S906)，向空间光调制器312转发数据(S907)。
接着，使用图9(b)对再生时的数据处理流程进行说明。将由摄像元件(光检测器)325检测出的图像数据(再生图像数据)转发给信号处理电路85(S911)。以该图像数据所包含的标记为基准检测图像位置(S912)，修正图像的斜率/倍率/歪曲等失真(S913)后，进行二值化处理(S914)，去除标记(S915)，由此取得1页的二维数据(S916)。将如上所述地得到的二维数据变换为多个数据列后，进行纠错处理(S917)，去除奇偶校验数据列。接着，实施加扰解除处理(S918)，进行CRC错误检测处理(S919)来删除CRC奇偶校验位后，经由输入输出控制电路90发送用户数据(S920)。
接着，对信号生成电路进行说明。图7是本实施例的光信息记录再生装置10的信号生成电路86的框图。开始向输入输出控制电路90输入用户数据时，输入输出控制电路90向控制器89通知开始了用户数据的输入。控制器89接受该通知，并命令信号生成电路86对从输入输出控制电路90输入的1页的数据进行记录处理。来自控制器89的处理命令经由控制用线708后通知给信号生成电路86内的子控制器701。接受该通知后，子控制器701经由控制用线708对各信号处理电路进行控制，以使各信号处理电路并列地动作。首先，对存储器控制电路703进行控制，以便将经由数据线709从输入输出控制电路90输入的用户数据存储在存储器702中。存储在存储器702内的用户数据达到某一定量时，通过CRC运算电路704进行将用户数据CRC化的控制。接着，对被CRC化的数据通过加扰电路705实施增加模拟随机数据列的加扰，并通过纠错编码电路706进行增加奇偶校验数据列的纠错编码的控制。最后，使拾取器接口电路707从存储器702按照空间光调制器312上的二维数据的排列顺序读出纠错编码后的数据，附加在再生时成为基准的标记后，向拾取器11内的空间光调制器312转发二维数据。
接着，对信号处理电路进行说明。图8是本实施例的光信息记录再生装置10中的信号处理电路85的框图。拾取器11内的摄像元件325检测出图像数据时，控制器89命令信号处理电路85对从拾取器11输入的1页的数据进行再生处理。来自控制器89的处理命令，经由控制用线811被通知给信号处理电路85内的子控制器801。接受该通知后，子控制器801经由控制用线811对各信号处理电路进行控制，以使各信号处理电路并列地动作。首先，经由数据线812对存储器控制电路803进行控制，以便将从拾取器11经由拾取器接口电路810输入的图像数据存储在存储器802内。存储在存储器802内的数据达到某一定量时，通过图像位置检测电路809进行从存储在存储器802内的图像数据中检测出标记来提取有效数据范围的控制。接着，使用检测出的标记通过图像失真修正电路808进行图像的斜率/倍率/歪曲等失真修正，并进行将图像数据变换成所期待的二维数据尺寸的控制。将构成尺寸变换后的二维数据的多个比特的各比特数据在二值化电路807中进行判定“0”、“1”的二值化，在存储器802上以再生数据的输出的排列进行存储数据的控制。接着，通过纠错电路806纠正各数据列所包含的错误，通过加扰解除电路805解除增加模拟随机数据列的加扰后，通过CRC运算电路804确认在存储器802上的用户数据内不包含错误。之后，从存储器802向输入输出控制电路90转发用户数据。
接着，对用于位置误差信号检测的空间滤波器314的结构进行说明。使用图1和图5详细地说明用于检测本实施例的记录介质的位置误差信号的方法。在此，位置误差是成为再生对象的光信息记录介质1内的信息(全息图)的、相对于物镜315的相对位置的偏移。以后，如图4所示，将光信息记录介质1上的书的记录/再生方向(盘的情况下，例如为圆周方向)设为x方向，将在光信息记录介质1的面内与x方向垂直的方向(半径方向)设为y方向，将物镜315的光轴方向(聚焦方向)或光信息记录介质1的垂直方向设为z方向，并将针对各方向的位置误差信号分别设为SX、SY、SZ。
图1是表示本实施例的光信息记录再生装置中的拾取器11内的空间滤波器314的一例概要图，图1(a)表示通过空间滤波器314的开口部101的中心的x方向线的截面图，图1(b)表示从光信息记录介质1侧观察空间滤波器314的平面图。空间滤波器314在中央具有开口部101，在其周边具有反射部102。此外，在反射部102的反射光的光路上设置透镜103a、b、c、d以及光检测器104a、b、c、d。如图4所示，通过再生用参照光307再生的再生光306如上所述地透过物镜315，通过中继透镜313从图1(a)的下方向空间滤波器314的开口部101聚光。
图5表示本实施例的光信息记录再生装置中的拾取器内的空间滤波器314近傍的再生光306的光线图，图5(a)表示存在x方向的位置误差的情况(y方向也成为同样的图)的光线图，图5(b)表示存在z方向的位置误差的情况下的光线图。开口部101使没有位置误差时的再生光306a通过。另一方面，存在位置误差时，若例如在x轴的正方向存在偏移(306b)，则再生光被反射部102反射，通过透镜103a后被光检测器104a检测出。在x轴的负方向存在偏移时(306c)，再生光被反射部102反射，通过透镜103b后被光检测器104b检测出。同样，在y方向存在偏移时，通过透镜103c(d)后被光检测器104c(d)检测出。此外，在z方向存在偏移时(306d)，再生光被反射部102反射，通过透镜103a、b、c、d后被光检测器104a、b、c、d检测出。如上所述，存在成为再生对象的光信息记录介质1内的信息(全息图)的、相对于物镜315的位置误差时，空间滤波器314的反射部102中的再生光306的反射光被光检测器104a、b、c、d检测出。
在此，将从光检测器104a、b、c、d得到的信号分别设为A、B、C、D。例如通过下式分别得到位置误差信号SX、SY、SZ。
SX＝A－C (1)
SY＝B－D (2)
SZ＝A+B+C+D (3)
上述的位置误差信号的运算例如通过光信息记录再生装置的伺服信号生成电路83来进行。并且，例如进行光信息记录介质1、拾取器11或物镜315、空间滤波器314、开口部101的定位控制，以使计算出的位置误差信号成为0。
另外，在本实施例中，产生了位置误差时，信号A～D得到正的输出，与此相对，在没有位置误差时，再生光306通过空间滤波器314的开口部101后不被反射部102反射，因此输出A～D为0。此外，在没有再生光时，输出A～D也为0，有可能难以区别于没有位置误差的情况。因此，例如通过摄像元件325检测出的光量在预定量以上时，以位置误差信号成为0的方式进行定位控制即可。或者，使光信息记录介质1、拾取器11或物镜315故意进行位置偏移来确认是否产生正的输出A、B、C、D，产生时，以位置误差信号成为0的方式进行定位控制即可。
此外，向记录有多个书的光信息记录介质1照射再生用参照光时，不仅产生来自位于物镜315的焦点位置的再生对象区域的全息图的再生光306，有时还产生来自相邻的再生对象区域以外的全息图的衍射光，并向空间滤波器314入射。因此，优选将空间滤波器314的反射部102仅设为开口部101近傍，尽可能地使来自周边邻接的对象以外的全息图的衍射光入射的区域的反射率变低，或设为衍射光不通过透镜103a、b、c、d向光检测器104a、b、c、d入射的结构。例如，可以在空间滤波器314的反射部102上蒸镀铝等金属反射膜来使其具有较高的反射率，其周边通过黑色氧化铝膜处理加工来防止反射。
此外，在对记录有多个书的光信息记录介质1照射再生用参照光，还产生来自相邻的、再生对象区域以外的全息图的衍射光的情况下，可以对每个书稍微偏移角度复用记录时的参照光的角度θ，使衍射光强度相对减小。图15是表示本实施例的拾取器11的光学系统结构中的全息图的复用方式的一例的图。在该实施例中示出了在盘状的光信息记录介质1上沿着同心圆状的轨道记录全息图的情况。此外，示出了信号光和参照光的入射平面与盘状的光信息记录介质的圆周方向平行的情况。
将在盘状的光信息记录介质上的某个位置记录全息图时的参照光向盘状的光信息记录介质的入射角度的集合表示为{θ}时，根据盘状的光信息记录介质上的位置(半径r、方位φ)，使参照光向盘状的光信息记录介质的入射角度{θ}每次偏移一点。例如，图15表示与盘状的光信息记录介质上的某个全息图相邻的8个全息图。将角度复用度设为M，中心的全息图将参照光向盘状的光信息记录介质的入射角度记录为{θ}＝[θ1，θ2，……，θM]。此时，将相邻的8个全息图分别设为{θ}＝[(θ1，θ2，……，θM)+Δθi](i＝1，2，……，8)。在此，Δθi(i＝1，2，……，8)不需要全部采用不同的值，而可以根据产生的串扰量或参照光角度的可变范围、最小角度变化量等来决定。此外，根据该方法，不使用与相邻全息图相同的参照光的入射角度，因此参照光的入射角度至少有3组即可，即{θ}＝[θ1，θ2，……，θM]、[(θ1，θ2，……，θM)+Δθ1]、[(θ1，θ2，……，θM)+Δθ2]。例如，在图15所示的配置中，作为一例，若准备Δθ5＝Δθ6＝0、Δθ4＝Δθ8＝Δθ1、Δθ3＝Δθ7＝Δθ2的3组入射角度{θ}，则能够充分抑制来自相邻的全息图的衍射光的光量。
关于参照光的入射角度的切换方法，为了尽量降低来自相邻全息图的衍射光，该全息图的参照光的入射角度{θ}优选以相邻全息图的衍射效率大致成为0的角度来进行记录再生，但并不一定必须将在相邻全息图的记录再生中所使用的参照光的入射角度设定成衍射效率成为0的角度，也可以根据产生的串扰量或参照光角度的可变范围、最小角度变化量等来决定。此外，偏移参照光的入射角度的集合{θ}，例如也可以代替每个书，而针对每个轨道进行。
在本实施例中，将透镜103a、b、c、d和光检测器104a、b、c、d设置在空间滤波器314上，但也可以采用与空间滤波器314分离的其他结构。
如上所述，本实施例使用不通过空间滤波器314的开口部101的再生光来生成位置误差信号。因此，不需要如专利文献2所示地对光信息记录介质设置定位用伺服信息区域，不会产生介质的记录容量的减少或介质生成时的成本上升问题。
此外，还考虑了通过再生光306入射的摄像元件325来进行定位控制，但摄像元件325中伴随图像信号的检测处理。与此相对，本实施例中，光检测器104a、b、c、d仅检测光量，因此能够进行高频驱动，具有能够高速地控制的优点。
在本实施例中，使用具有图1所示的空间滤波器的光信息记录再生装置按照图6所示的动作流程来进行了信息的记录再生的结果，不需要对光信息记录介质施加特别的加工就能够进行高精度的定位，实现了光信息记录介质的高密度化和高速再生。
以上，根据本实施例，能够提供一种即使使用全息图记录技术，也不需要对记录介质新设置伺服信息区域，能够进行准确的定位的光信息记录再生装置以及光信息记录再生方法。
实施例2
使用图11，对本发明的第2实施例进行说明。另外，在没有特别事项的情况下，在本实施例中也可以应用在实施例1中进行了记载而在本实施例中未进行记载的事项。在本实施例中说明使用不通过空间滤波器314的开口部101的再生光来生成位置误差信号的空间滤波器314的其他一例。另外，光信息记录再生装置的整体结构和动作流程等与实施例1相同，在本实施例中省略说明。
图11是本实施例的光信息记录再生装置中的拾取器内的空间滤波器的概要图，图11(a)表示通过开口部101的中心的x方向线的截面图，图11(b)表示从光信息记录介质1侧观察空间滤波器314的平面图。空间滤波器314在中央具有开口部101，在其周边具有反射部102，并且具有1/4波长板1101、偏振光束分光器1102。在图4所示的全息图的再生过程中，通过P偏振光即再生用参照光307再生的再生光306为P偏振光。存在位置误差时，再生光306透过偏振光束分光器1102，通过1/4波长板1101变换为圆偏振光后，被反射部102反射。再次透过1/4波长板1101时，再生光306被变换为S偏振光，被偏振光束分光器1102反射，通过透镜103a、b、c、d后被光检测器104a、b、c、d检测出。
在本实施例中，使用具有图11所示的空间滤波器的光信息记录再生装置按照图6所示的动作流程进行了信息的记录再生的结果，不需要对光信息记录介质施加特别的加工也能够进行高精度的定位，实现了光信息记录介质的高密度化和高速再生。
此外，不需要形成向空间滤波器的开口部周边倾斜的反射部，在以后在平坦的区域搭载偏振光束分光器即可，因此与实施例1的结构相比具有能够容易地制作空间滤波器的特征。
实施例3
使用图12，对本发明的第3实施例进行说明。另外，在没有特别事项的情况下，在本实施例中也可以应用在实施例1中进行了记载而在本实施例中未进行记载的事项。在本实施例中说明使用不通过空间滤波器314的开口部101的再生光来生成位置误差信号的空间滤波器314的其他一例。图12是本实施例的光信息记录再生装置中的拾取器内的空间滤波器的概要图，图12(a)表示通过开口部101的中心的x方向线的截面图，图12(b)表示从光信息记录介质1侧观察空间滤波器314的平面图。在空间滤波器314的开口部101的周边设置光检测器104a、b、c、d来代替反射部，检测存在位置误差时的再生光的光量。
另外，向记录有多个书的光信息记录介质1照射再生用参照光时，不仅产生来自位于物镜315的焦点位置的再生对象区域的全息图的再生光306，有时还产生来自相邻的再生对象区域的全息图的衍射光，并向空间滤波器314入射。因此，光检测器104a、b、c、d优选仅设为来自周边相邻的对象以外的全息图的衍射光不入射的开口部101近傍。
在本实施例中，使用具有图12所示的空间滤波器的光信息记录再生装置按照图6所示的动作流程进行了信息的记录再生的结果，不需要对光信息记录介质施加特别的加工也能够进行高精度的定位，实现了光信息记录介质的高密度化和高速再生。
此外，不需要在空间滤波器的开口部周边设置反射部和用于检测反射部的反射光的光学系统或检测部，因此与实施例2的结构相比具有能够容易制作空间滤波器的特征。
实施例4
使用图13、图14，对本发明的第4实施例进行说明。另外，在没有特别事项的情况下，在本实施例中也可以应用在实施例1中进行了记载而在本实施例中未进行记载的事项。在本实施例中说明使用不通过空间滤波器314的开口部101的再生光来生成位置误差信号的空间滤波器314的其他一例。图13是本实施例的光信息记录再生装置的主要部件的概要图(检测x、y方向位置误差)，图13(a)表示空间滤波器314近傍的再生光306a、306b、306c的光线图，图13(b)表示光检测器1303的受光部的平面结构图。空间滤波器314在中央具有开口部101，在其周边具有反射部1301，并且在再生光的反射光路上具备透镜1302、光检测器1303。光检测器1303具备4等分的受光部A、B、C、D，配置成接受存在x方向和y方向的位置误差时的再生光的反射部1301中的反射光的光量。
将从光检测器1303的受光部A、B、C、D得到的信号分别设为A、B、C、D。例如分别通过下式来得到位置误差信号SX、SY。
SX＝(A+B)－(C+D) (4)
SY＝(A+D)－(B+C) (5)
并且，如图14所示，例如可以使用光点尺寸方法来检测z方向的位置误差信号。图14是本实施例的光信息记录再生装置的主要部件的概要图(检测z方向位置误差)，图14(a)表示空间滤波器314近傍的再生光306a、306b、306c的光线图，图14(b)表示光检测器1303、1401的受光部的平面结构图。有位置误差时通过反射部1301反射的再生光通过透镜1302，被分光器1402分支为2个。被分支出的一方的再生光通过光检测器1303被检测出，如式(4)(5)所示地检测位置误差信号SX、SY。通过具备3个受光部E、F、G的光检测器1401来检测被分支出的另一方的再生光。将从光检测器1401的受光部E、F、G得到的信号分别设为E、F、G。例如分别通过下式得到位置误差信号SZ。
SZ＝E－(F+G) (6)
例如通过光信息记录再生装置的伺服信号生成电路83来进行上述的位置误差信号的运算。并且，例如进行光信息记录介质1、拾取器11或物镜315的定位控制，以使计算出的位置信号误差成为0。
此外，在本实施例中，光信息记录介质1采用了盘状的形态，但本发明并不局限于此。例如也可以采用卡状的介质。图10是表示采用了卡状的光信息记录介质1时的光信息记录再生装置的整体结构的图。光信息记录再生装置10具备拾取器11、再生用参照光光学系统12、固化光学系统13以及介质驱动电动机1002，光信息记录介质1通过控制器89经由介质驱动控制电路1001可被介质驱动电动机1002驱动。另外，在图10中采用驱动光信息记录介质1的结构，但也可以代替驱动所述光信息记录介质1，设置用于使拾取器11或拾取器11内的物镜、再生用参照光光学系统12、介质固化光学系统13的位置发生滑动的机构，通过访问控制电路81进行位置控制。
在本实施例中，使用具有图13、图14所示的空间滤波器的光信息记录再生装置，按照图6所示的动作流程来进行信息的记录再生的结果，不需要对光信息记录介质施加特别的加工也能够进行高精度的定位，实现了光信息记录介质的高密度化和高速再生。
此外，能够将透镜或光检测器设置在与空间滤波器不同的位置，因此与其他实施例相比，具有拾取器的光学系统的组装调整变得容易的效果。
另外，本发明并不局限于上述的实施例，也可以包括各种变形例。例如，上述的实施例为了便于理解本发明而进行了详细说明，并不一定必须具备说明的全部结构。此外，可以将某实施例的结构的一部分置换成其他实施例的结构，或者可以向某实施例的结构增加其他实施例的结构。此外，也可以对各实施例的结构的一部分追加、删除、置换其他结构。
此外，也可以通过上述各结构、功能、处理部、处理单元等的一部分或全部用集成电路来设计等，用硬件来实现。此外，也可以通过由处理器解释并执行实现每个功能的程序用软件来实现上述的各结构、功能等。可以将用于实现各功能的程序、表、文件等信息存储在存储器或硬盘、SSD(Solid State Drive，固态驱动器)等记录装置，或IC卡、SD卡、DVD等记录介质中。
此外，控制线和信息线表示说明上认为必要的部件，但并不一定必须在产品上表示所有的控制线和信息线。实际上，也可以认为几乎所有的结构都是相互连接的。
根据各实施例对本发明进行了详细的说明，但可以列举以下的主要的发明方式。
(1)一种光信息记录再生装置，其向光信息记录介质记录将光束分支为参照光和信号光并使它们干涉而得到的干涉条纹作为全息图，并且向所述光信息记录介质照射参照光来再生所记录的全息图，该光信息记录再生装置的特征在于，具有：
拾取器，其具有：光源，其射出所述光束；分支元件，其将所述光束分支为所述参照光和所述信号光；空间光调制器，其用于向所述信号光附加信息；开口部，其使附加了信息的所述信号光通过；物镜，其向所述光照射记录介质照射通过了所述开口部的所述信号光；光学系统，其向所述光信息记录介质照射所述参照光；摄像元件，其向在所述光信息记录介质上形成的再生对象的全息图照射所述参照光，并检测所得到的再生光中通过了所述开口部的再生光来生成再生信号；以及与所述摄像元件不同的光检测器，其检测所述再生光中照射到所述开口部周边的再生光；以及
运算部，其根据与所述摄像元件不同的所述光检测器的输出，来运算表示所述光信息记录介质相对于所述物镜的位置的偏移的位置误差信号。
(2)一种光信息记录再生方法，其特征在于，具有如下的工序：
第1工序，准备记录了将光束分支为参照光和信号光并使它们产生干涉而得到的干涉条纹作为全息图的光信息记录介质；
第2工序，通过向所述光信息记录介质照射所述参照光来再生再生光；
第3工序，经由物镜向开口部照射在所述第2工序中再生的所述再生光，其中，该开口部用于使来自在所述光信息记录介质上形成的再生对象的全息图的再生光通过；
第4工序，检测照射到所述开口部的周边的所述再生光；以及
第5工序，使用在所述第4工序中检测出的所述再生光，来求出表示在所述光信息记录介质上形成的再生对象的全息图的位置与所述物镜的位置的相对位置偏移的位置误差信号。
符号说明
101开口部、102反射部、103a、b、c、d透镜、104a、b、c、d光检测器、1光信息记录介质、10光信息记录再生装置、11拾取器、12再生用参照光光学系统、13固化光学系统、14盘旋转角度检测用光学系统、50旋转电动机、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快门控制电路、88盘旋转电动机控制电路、89控制器、90输入输出控制电路、91外部控制装置、301光源、302准直透镜、303快门、3041/2波长板、305偏振光束分光器、306信号光(再生光)、306a、b、c、d再生光、307参照光、308扩束器、309相位掩模、310中继透镜、311偏振光束分光器、312空间光调制器、313中继透镜、314空间滤波器、315物镜、316偏振光方向转换元件、317反射镜、318反射镜、319电镜、320执行器、321透镜、322透镜、323执行器、324电镜、325摄像元件、1001介质驱动控制电路、1002介质驱动电动机、11011/4波长板、1102偏振光束分光器、1301反射部、1302透镜、1303光检测器、1401光检测器、1402分光器。

Claims (10)

1.一种光信息记录再生装置，其向光信息记录介质记录将光束分支为参照光和信号光并使它们产生干涉而得到的干涉条纹作为全息图，并且向所述光信息记录介质照射参照光来再生所记录的全息图，该光信息记录再生装置的特征在于，具有：
拾取器，其具有：光源，其射出所述光束；分支元件，其将所述光束分支为所述参照光和所述信号光；空间光调制器，其用于向所述信号光附加信息；开口部，其使附加了信息的所述信号光通过；物镜，其向所述光信息记录介质照射通过了所述开口部的所述信号光；光学系统，其向所述光信息记录介质照射所述参照光；摄像元件，其向在所述光信息记录介质上形成的再生对象的全息图照射所述参照光，并检测所得到的再生光中通过了所述开口部的再生光来生成再生信号；以及与所述摄像元件不同的光检测器，其检测所述再生光中照射到所述开口部周边的再生光；以及
运算部，其根据与所述摄像元件不同的所述光检测器的输出，来运算表示所述光信息记录介质相对于所述物镜的位置偏移的位置误差信号，
将所述开口部设在空间滤波器上，该空间滤波器用于使来自在所述光信息记录介质上形成的再生对象以外的全息图的衍射光不导入到所述摄像元件，
所述空间滤波器在所述再生光入射一侧的所述开口部的周边具有反射部，将所述光检测器设置在不同于所述摄像元件、所述光信息记录介质的位置上，
所述反射部相对于所述空间滤波器的面倾斜预定量，以便将照射到所述开口部周边的所述再生光导入到所述光检测器。
2.根据权利要求1所述的光信息记录再生装置，其特征在于，
所述运算部根据所述位置误差信号，使所述物镜、所述拾取器、空间滤波器、所述开口部、所述光信息记录介质中的某个移动。
3.根据权利要求1所述的光信息记录再生装置，其特征在于，
设置多个所述光检测器，或所述光检测器具有多个受光部，
所述运算部使用从所述多个光检测器或从所述多个受光部得到的多个信 号的和或差信号来运算所述位置误差信号。
4.一种在光信息记录再生装置中使用的光信息记录再生方法，其特征在于，具有如下的工序：
第1工序，准备记录了将光束分支为参照光和信号光并使它们产生干涉而得到的干涉条纹作为全息图的光信息记录介质；
第2工序，通过利用摄像元件向所述光信息记录介质照射所述参照光来再生再生光；
第3工序，经由物镜向开口部照射在所述第2工序中再生的所述再生光，其中，该开口部用于使来自在所述光信息记录介质上形成的再生对象的全息图的再生光通过；
第4工序，利用光检测器来检测照射到所述开口部的周边的所述再生光；以及
第5工序，使用在所述第4工序中检测出的所述再生光，来求出表示在所述光信息记录介质上形成的再生对象的全息图的位置与所述物镜的位置的相对位置偏移的位置误差信号，
在上述光信息记录再生装置中，将所述开口部设在空间滤波器上，该空间滤波器用于使来自在所述光信息记录介质上形成的再生对象以外的全息图的衍射光不导入到所述摄像元件，
所述空间滤波器在所述再生光入射一侧的所述开口部的周边具有反射部，
将所述光检测器设置在不同于所述摄像元件、所述光信息记录介质的位置上，
所述反射部相对于所述空间滤波器的面倾斜预定量，以便将照射到所述开口部周边的所述再生光导入到所述光检测器。
5.根据权利要求4所述的光信息记录再生方法，其特征在于，
在所述第5工序后还具有：
第6工序，使在所述光信息记录介质上形成的再生对象的全息图的位置与所述物镜的位置的相对位置移动，以使所述位置误差信号成为零；以及
第7工序，检测通过了所述开口部的所述再生光来再生在所述光信息记录介质中记录的信息。
6.根据权利要求5所述的光信息记录再生方法，其特征在于，
一边确认通过所述开口部的所述再生光的光量在预定量以上，一边进行所述第6工序。
7.根据权利要求4所述的光信息记录再生方法，其特征在于，
在所述第4工序中，对应于所述开口部周边的多个位置来检测多个照射到所述开口部的周边的所述再生光。
8.根据权利要求4所述的光信息记录再生方法，其特征在于，
在所述第4工序中，照射到所述开口部周边的所述再生光，在被配置在所述开口部周边的反射部反射后被检测出。
9.根据权利要求4所述的光信息记录再生方法，其特征在于，
在所述第4工序中，照射到所述开口部周边的所述再生光，在透过配置在所述开口部周边的偏振光束分光器和1/4波长板后被检测出。
10.根据权利要求4所述的光信息记录再生方法，其特征在于，
在所述第4工序中，照射到所述开口部周边的所述再生光被配置在所述开口部周边的光检测器检测出。
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