JP2002056552A - Positional signal detector - Google Patents

Positional signal detector

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JP2002056552A
JP2002056552A JP2000245407A JP2000245407A JP2002056552A JP 2002056552 A JP2002056552 A JP 2002056552A JP 2000245407 A JP2000245407 A JP 2000245407A JP 2000245407 A JP2000245407 A JP 2000245407A JP 2002056552 A JP2002056552 A JP 2002056552A
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生剛 八木
Kaneyuki Imai
欽之 今井
Yoshiaki Kurokawa
義昭 黒川
Takanari Tanabe
隆也 田辺
Akiyuki Tate
彰之 館
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To detect with high precision a relative positional error between an image forming surface of a hologram and a two-dimensional photodetector without detecting a positional deviation using complicated pattern matching. SOLUTION: A spot (bright spot) α is formed on the image forming surface 2 by light 6 diffracted from a disk shaped area 4 on the surface 1 of the hologram by waveguide light within a single mode plane type optical waveguide, and simultaneously a spot β is formed on the image forming surface 2 by light 7 diffracted from a disk shaped area 5 on the surface 1 of the hologram. Both spots are closely positioned.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は位置信号検出装置に
関し、特に、シングルモード平面型光導波路内を導波す
る導波光を回折手段により回折させて当該回折光による
画像を所定結像面に結像させる再生専用記憶媒体の位置
信号検出装置に関する。本発明に係る位置信号検出装置
はデジタル式光情報記憶媒体及び光情報再生装置に好適
に用いることができ、磁気カードやICカード等の様に
持ち運びが容易な携帯用メモリカード形態の光情報記憶
媒体の読み出しに用いることができる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a position signal detecting device, and more particularly, to diffracting guided light guided through a single-mode planar optical waveguide by a diffraction means, and forming an image based on the diffracted light on a predetermined image plane. The present invention relates to an apparatus for detecting a position signal of a read-only storage medium for imaging. INDUSTRIAL APPLICABILITY The position signal detecting device according to the present invention can be suitably used for a digital optical information storage medium and an optical information reproducing device, and is easily stored as a portable memory card such as a magnetic card or an IC card. It can be used for reading media.

【0002】[0002]

【従来の技術】シングルモード平面導波路内でコアとク
ラッドの境界に微小な凹凸を形成し、その微小凹凸によ
って導波光を導波層の法線方向に回折させて任意の波面
を導波路外に取り出す技術が導波路ホログラフィとして
知られており、微小な凹凸の数や大きさ、位置を調整す
ることで、導波路外の結像面に所望の画像を得ることが
できる。該平面導波路内に目的の波面を作るように形成
された微小な凹凸の集合を導波路ホログラムと呼ぶ。
2. Description of the Related Art In a single-mode planar waveguide, minute irregularities are formed at the boundary between a core and a clad, and guided by the minute irregularities, a guided light is diffracted in the normal direction of the waveguide layer so that an arbitrary wavefront is formed outside the waveguide. The technique for extracting the light from the light source is known as waveguide holography, and a desired image can be obtained on an image forming surface outside the waveguide by adjusting the number, size, and position of minute irregularities. A collection of minute irregularities formed so as to form a target wavefront in the planar waveguide is called a waveguide hologram.

【0003】ホログラフィを体積型ホログラフィと薄膜
型ホログラフィに分類すると、導波路ホログラフィは薄
膜型ホログラフィに分類される。しかし、導波路ホログ
ラムが作り込まれた導波路を積層化した積層導波路ホロ
グラフィは、薄膜型ホログラフィでありながら三次元領
域を記録領域として使用できることから、大容量の光メ
モリとしての応用が可能である(特開平11−3454
19号公報、発明の名称「再生専用多重ホログラム情報
記憶媒体」)。
When holography is classified into volume holography and thin film holography, waveguide holography is classified into thin film holography. However, laminated waveguide holography, in which waveguides with waveguide holograms are laminated, can be used as a large-capacity optical memory because a three-dimensional area can be used as a recording area while being a thin-film holography. (JP-A-11-3454
No. 19, title of invention "reproduction-only hologram information storage medium").

【0004】薄膜型ホログラフィは、光源の波長誤差や
記憶媒体の熱膨張や作製誤差に対する許容度が大きい点
で体積型ホログラフィに対して優位性を持っている。こ
れは、薄膜型ホログラフィには体積型ホログラフィの回
折条件であるブラッグ条件が課せられず、はるかに条件
の緩やかなラマンナス条件のみ課せられるということに
起因する。すなわち、使用波長誤差や記憶媒体の伸び縮
みがあると、体積型ホログラフィならば回折そのものが
起きないのに対し、薄膜型ホログラフィでは結像位置に
変化は起きるものの、少なくとも回折は起きるというこ
とを意味する。
[0004] Thin-film holography is superior to volume holography in that the tolerance for wavelength errors of light sources, thermal expansion of storage media, and fabrication errors is large. This is because the Bragg condition, which is a diffraction condition of the volume holography, is not imposed on the thin film holography, and only the Ramannas condition, which is much less severe, is imposed. In other words, if there is a wavelength error in use or expansion and contraction of the storage medium, diffraction itself does not occur in volume holography, but in thin film holography, the imaging position changes, but at least diffraction occurs. I do.

【0005】従って、例えば図13に示すように導波路
ホログラム130による結像パターンを検出する二次元
光ディテクタ132を結像位置の変化に追従させるよう
な移動機構を備えることで、発振波長に個体差はあるが
安価な半導体レーザを使用すること、および、熱膨張係
数は大きいが量産性に優れたプラスチック材料を記憶媒
体(導波路ホログラム)として用いることが可能とな
る。この2つの要件は、安価であることが要求される再
生専用記憶媒体に必須の要件である。
Accordingly, for example, as shown in FIG. 13, a two-dimensional optical detector 132 for detecting an image pattern formed by the waveguide hologram 130 is provided with a moving mechanism for following a change in the image forming position. It is possible to use an inexpensive semiconductor laser with a difference, and to use a plastic material having a large thermal expansion coefficient but excellent in mass productivity as a storage medium (waveguide hologram). These two requirements are essential for a read-only storage medium that is required to be inexpensive.

【0006】従って、図13に模式的に示すように3軸
x,y,zを中心にCCD等の二次元光ディテクタ13
2を回動させて移動制御するサーボ機構(図示せず)を
備え、導波路ホログラム130による結像パターン(再
生像)134の初期状態を機械精度で検出し、検出した
結像パターン134の位置変化に二次元光ディテクタ1
32を追従させて結像面上でピクセルマッチすること
で、発振波長に個体差はあるが安価な半導体レーザを使
用すること、および、熱膨張係数は大きいが量産性に優
れたプラスチック材料を記憶媒体(導波路ホログラム)
として用いることが可能となる。この2つの要件は、低
コストが要求される再生専用記憶媒体に必須の要件であ
る。図13における結像パターン134の○と●は微小
凹凸の分布例を模式的に示すものである。
Therefore, as schematically shown in FIG. 13, a two-dimensional photodetector 13 such as a CCD is mounted around three axes x, y and z.
2 is provided with a servo mechanism (not shown) for controlling the movement by rotating 2, detecting the initial state of the imaging pattern (reproduced image) 134 formed by the waveguide hologram 130 with mechanical precision, and detecting the position of the detected imaging pattern 134. Two-dimensional light detector 1 for change
By following 32 and matching pixels on the image plane, an inexpensive semiconductor laser is used although there is an individual difference in oscillation wavelength, and a plastic material with a large coefficient of thermal expansion but excellent in mass productivity is stored. Medium (waveguide hologram)
It can be used as. These two requirements are essential for a read-only storage medium requiring low cost. In FIG. 13, に お け る and ● of the image forming pattern 134 schematically show examples of distribution of minute unevenness.

【0007】ここで、二次元光ディテクタを結像位置の
変化に追従させるためには、まず二次元光ディテクタの
結像面と結像パターンの位置ずれを検出する必要があ
る。従来、この位置ずれ検出には、結像パターン中に位
置信号パターンを埋め込んでおき、この位置信号パター
ンが結像面上の決められた位置からどれ位ずれているか
を検出する手法が採られている。
Here, in order for the two-dimensional optical detector to follow the change in the imaging position, it is necessary to first detect the positional deviation between the imaging plane of the two-dimensional optical detector and the imaging pattern. Conventionally, a method of embedding a position signal pattern in an image forming pattern and detecting how much the position signal pattern deviates from a predetermined position on an image forming plane has been adopted for this position shift detection. I have.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来手法では、ホログラム面と結像面間の距離変化を伴う
位置ずれは検出することができない。すなわち、焦点距
離の変化の検出、および、ホログラム面の二次元光ディ
テクタ面に対する傾きの検出は行えないという課題があ
った。また、結像面における平行移動は検出できるが、
パターン認識処理による検出であるために位置ずれ信号
検出に多数のピクセルを持った光ディテクタが必要にな
ること、および、パターン認識処理には複雑な演算が必
要であり、低コスト化が困難、かつ処理時間が膨大にな
るという課題があった。さらに、処理時間がかかること
から、フィードバックの応答性が悪く、振動環境下での
フォーカスサーボは現実的には不可能であった。
However, in the above-mentioned conventional method, it is not possible to detect a positional shift accompanying a change in the distance between the hologram surface and the imaging surface. That is, there is a problem that it is not possible to detect a change in the focal length and a tilt of the hologram surface with respect to the two-dimensional light detector surface. In addition, although parallel movement on the image plane can be detected,
The detection by the pattern recognition processing requires a photodetector having a large number of pixels to detect the position shift signal, and the pattern recognition processing requires complicated calculations, making it difficult to reduce the cost, and There is a problem that the processing time becomes enormous. Further, since processing time is required, feedback responsiveness is poor, and focus servo in a vibration environment has not been practically possible.

【0009】本発明の目的は、簡単な構成により上記の
課題を解決でき、かつ、高精度で位置検出を行うことの
できる位置検出装置を提供することである。この装置に
より、光情報を二次元の光強度パターン、すなわち、画
像情報として二次元光ディテクタによって検出し、この
光ディテクタと光情報パターンとの位置ずれを補正する
サーボを施す為に必要な位置ずれ信号を検出することが
できる。
An object of the present invention is to provide a position detecting device which can solve the above-mentioned problems with a simple configuration and can perform position detection with high accuracy. With this device, optical information is detected by a two-dimensional light detector as a two-dimensional light intensity pattern, that is, image information, and a positional shift required to perform a servo for correcting a positional shift between the optical detector and the optical information pattern. The signal can be detected.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、シングルモード平面型光導波路内を導波
する導波光を回折手段により回折させて、当該回折光に
よる画像を所定結像面に結像させる再生専用記憶媒体の
位置信号検出装置において、前記回折手段は、その内部
の第1の領域からの回折光を前記所定結像面との相対位
置が既知の別の結像面に所定入射角で入射させて該別の
結像面の所定位置に第1のスポットを作り、前記第1の
領域と異なる領域を含んだ第2の領域からの回折光を前
記所定の入射角と異なる入射角で前記別の結像面に入射
させて前記第1のスポットの近傍位置に第2のスポット
を作るように形成されており、前記第1のスポットと前
記第2のスポットの位置を検出する光ディテクタと、検
出された前記第1および第2のスポットの位置に従って
前記別の結像面の前記所定結像面に対する位置を検出す
る検出手段とを備えた構成の位置信号検出装置を実施し
た。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a method for diffracting guided light guided in a single-mode planar optical waveguide by a diffraction means, and forming an image by the diffracted light into a predetermined image. In the position signal detecting device for a read-only storage medium for forming an image on an image plane, the diffracting means may be configured to diffract the diffracted light from a first area inside the image forming apparatus into another image whose relative position to the predetermined image forming plane is known. Incident on the surface at a predetermined incident angle to form a first spot at a predetermined position on the different imaging surface, and diffracts light from a second region including a region different from the first region into the predetermined incident surface. A second spot at a position near the first spot by being incident on the another imaging plane at an incident angle different from the angle, and forming the second spot at a position near the first spot. An optical detector for detecting a position; It was performed position signal detector arrangement that includes a detection means for detecting a position relative to the predetermined imaging plane of the further image plane according to the position of the second spot spare.

【0011】上記構成において、前記別の結像面に、さ
らに複数の前記第1および第2のスポットを作るように
前記回折手段を形成すること、前記光ディテクタを4分
割光ディテクタとし、分割された各検出領域における前
記第1および第2のスポットの受光量に応じて前記検出
手段が前記位置検出を行うこと、前記シングルモード平
面型光導波路を前記導波光の導波方向と略垂直方向に複
数積層すること、および、前記第1の領域の中心位置と
前記第2の領域の中心位置を通る線が前記回折手段の回
折面と別の面が互いに直交する線上にあり、前記第1の
スポットの重心位置と前記第2のスポットの重心位置を
通る線が前記別の面と略直交することができる。
In the above configuration, the diffraction means is formed on the another image forming surface so as to form a plurality of the first and second spots. The light detector is a four-divided light detector. Detecting means for detecting the position in accordance with the amount of light received by the first and second spots in each of the detection areas; and moving the single-mode planar optical waveguide in a direction substantially perpendicular to the guiding direction of the guided light. A plurality of layers are stacked, and a line passing through a center position of the first region and a center position of the second region is on a line where a diffraction surface of the diffraction means and another surface are orthogonal to each other, and A line passing through the position of the center of gravity of the spot and the position of the center of gravity of the second spot may be substantially orthogonal to the another plane.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】(一実施形態)以下、本発明の一
実施形態について添付の図面を参照して詳細に説明す
る。まず、本発明装置の動作原理について図1および図
2を参照して説明する。図1は、ホログラムによって焦
点位置の変化に敏感なパターンを作成する方法を説明す
る模式図である。1はシングルモード平面型光導波路内
(図示せず)のホログラム、2は結像面(撮像面)を示
す。結像面2は、理想的にはCCDイメージセンサ等の
二次元フォトディテクタの結像面と一致する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (One Embodiment) Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, the operating principle of the device of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a method of creating a pattern sensitive to a change in the focal position using a hologram. Reference numeral 1 denotes a hologram in a single-mode planar optical waveguide (not shown), and reference numeral 2 denotes an imaging surface (imaging surface). The image plane 2 ideally coincides with the image plane of a two-dimensional photodetector such as a CCD image sensor.

【0013】図2は二次元フォトディテクタとホログラ
ムの関係を示しており、以下、同図に示した三次元座標
系におけるベクトル表現を用い、図1に示したホログラ
ム1による動作を説明する。二次元フォトディテクタ2
0はyz平面に位置し、ホログラム1に対向するものと
する。
FIG. 2 shows the relationship between the two-dimensional photodetector and the hologram. Hereinafter, the operation of the hologram 1 shown in FIG. 1 will be described using the vector representation in the three-dimensional coordinate system shown in FIG. Two-dimensional photo detector 2
0 is located on the yz plane and faces the hologram 1.

【0014】シングルモード平面型光導波路内の導波光
によってホログラム面1上の円盤状の領域4から回折さ
れた光6は結像面2上にスポット(bright spot;輝
点)αを作り、同時に、ホログラム面1上の円盤状の領
域5から回折された光7は結像面2上にスポットβを作
るように、電子線描画またはスタンパによってホログラ
ムが作成されている。簡単のために、領域4と領域5の
半径はそれぞれRとする。両領域の一部はオーバーラッ
プするが、主として異なる領域を有している。また、こ
こでは両領域からはそれぞれ単一のスポットを集光する
ものとするが、それぞれ複数のスポットを作るようにホ
ログラムを作成しても良い。
The light 6 diffracted from the disc-shaped region 4 on the hologram surface 1 by the guided light in the single-mode planar optical waveguide forms a bright spot α on the imaging surface 2 and at the same time. A hologram is formed by electron beam lithography or a stamper so that the light 7 diffracted from the disk-shaped region 5 on the hologram surface 1 forms a spot β on the imaging surface 2. For the sake of simplicity, the radius of the region 4 and the radius of the region 5 are R. A part of both regions overlap but mainly have different regions. Also, here, a single spot is condensed from both regions, but a hologram may be created so as to create a plurality of spots.

【0015】各領域4,5の中心O1,O2の座標を、そ
れぞれ
The coordinates of the centers O 1 and O 2 of the regions 4 and 5 are respectively

【0016】[0016]

【外1】 [Outside 1]

【0017】スポットαとβは近傍位置にあり、ここで
は模式的に円形として示した。スポットαとβは、せい
ぜい数μmの大きさであるが、スポットαとβの光強度
分布の重心位置を検出すれば良いから、その形状は円形
である必要はない。焦点面(結像面)2上に回折光6,
7を集光するように設計されたスポットα,βの光強度
分布の焦点面2上での重心座標を、それぞれ
The spots α and β are located near each other, and are schematically shown here as circular. The spots α and β are at most a few μm in size, but the shapes need not be circular because the center of gravity of the light intensity distribution of the spots α and β may be detected. Diffracted light 6 on the focal plane (imaging plane) 2
The coordinates of the center of gravity on the focal plane 2 of the light intensity distribution of the spots α and β designed to focus

【0018】[0018]

【外2】 [Outside 2]

【0019】ただし、焦点面2上での両重心位置の相違
は、ホログラム面1上での中心O1,O2の位置の相違に
比べて十分小さいものとする。すなわち、
However, the difference between the positions of the centers of gravity on the focal plane 2 is sufficiently smaller than the difference between the positions of the centers O 1 and O 2 on the hologram plane 1. That is,

【0020】[0020]

【数1】 (Equation 1)

【0021】と仮定する。Assume that

【0022】さて、スポットαを作る回折光6の重心位
置は、
Now, the position of the center of gravity of the diffracted light 6 forming the spot α is

【0023】[0023]

【外3】 [Outside 3]

【0024】従って、設計された焦点距離fにある焦点
面2の近傍でδfだけずれた位置(距離f+δf)にお
いてこれらのスポットα,βを受光したとすると、それ
ぞれのスポットα,βの重心位置
Therefore, assuming that these spots α and β are received at a position (distance f + δf) shifted by δf near the focal plane 2 at the designed focal distance f, the center of gravity of each spot α and β

【0025】[0025]

【外4】 [Outside 4]

【0026】[0026]

【数2】 (Equation 2)

【0027】[0027]

【外5】 [Outside 5]

【0028】[0028]

【数3】 (Equation 3)

【0029】で与えられる。ただし、焦点面2でのスポ
ットα,βの重心位置の相違はホログラム1面での領域
4,5の中心O1,O2の座標の相違より十分小さく、そ
れぞれ
Is given by However, the difference between the centers of gravity of the spots α and β on the focal plane 2 is sufficiently smaller than the difference between the coordinates of the centers O 1 and O 2 of the regions 4 and 5 on the hologram 1 plane.

【0030】[0030]

【数4】 (Equation 4)

【0031】とする。従って、式(1)が満足され、か
つ、2つのスポットα,βがオーバラップしない範囲に
あれば、式(6)から、焦点誤差による2つのスポット
α,βの相対位置ずれは、その位置によらずホログラム
面1上の位置ずれ
It is assumed that Therefore, if Expression (1) is satisfied and the two spots α and β are in a range where they do not overlap, from Expression (6), the relative displacement between the two spots α and β due to the focus error can be calculated as Displacement on the hologram surface 1 regardless of the position

【0032】[0032]

【外6】 [Outside 6]

【0033】[0033]

【外7】 [Outside 7]

【0034】すなわち、焦点面2上の位置ずれのベクト
ルとホログラム面1上の位置ずれのベクトルが同一方向
を向いている場合、もしくは反平行、焦点面2上の位置
ずれのベクトルとホログラム面1上の位置ずれのベクト
ルが180度逆方向を向いている場合は、
That is, when the vector of the position shift on the focal plane 2 and the vector of the position shift on the hologram plane 1 are oriented in the same direction, or antiparallel, the vector of the position shift on the focal plane 2 and the hologram plane 1 If the top misalignment vector is pointing 180 degrees in the opposite direction,

【0035】[0035]

【数5】 (Equation 5)

【0036】が満足されれば、スポットαとスポットβ
を取り違える恐れがない。したがって、スポットα,β
重心位置間の間隔を測定することにより、焦点ずれ量δ
fを求めて後述の通りに焦点誤差信号を得ることが可能
となる。
Is satisfied, the spot α and the spot β
There is no danger of getting confused. Therefore, spots α, β
By measuring the distance between the positions of the center of gravity, the defocus amount δ
By obtaining f, a focus error signal can be obtained as described later.

【0037】[0037]

【外8】 [Outside 8]

【0038】がスポットサイズより十分大きければ、互
いのスポットを取り違えることなく、焦点ずれ量計算を
行えることが分かる。ここで直交とは、ホログラム面1
と直交する面(図示せず)を想定し、両方の面が互いに
直交する線上にホログラム面1上の位置ずれのベクトル
があるときに、ホログラム面1と直交する面に対し焦点
面2上の位置ずれのベクトルが直交することをいう。
It can be seen that, if is sufficiently larger than the spot size, the defocus amount can be calculated without mistaking the spots. Here, orthogonal is defined as hologram surface 1
Assuming a plane perpendicular to the hologram surface 1 (not shown), when both surfaces have a displacement vector on the hologram surface 1 on a line perpendicular to each other, the plane perpendicular to the hologram surface 1 This means that the displacement vectors are orthogonal.

【0039】このスポットα,βのサイズは、光の波長
をλとするとλf/R程度であるから、λ=680nm
の場合、
The size of the spots α and β is about λf / R where λ is the wavelength of light, so that λ = 680 nm
in the case of,

【0040】[0040]

【外9】 [Outside 9]

【0041】[0041]

【外10】 [Outside 10]

【0042】以上、受光面の1ヶ所にのみ、サーボマー
クとして1対のスポットを作る場合についての基本的な
動作原理を説明した。この場合には、スポット対が結像
する近傍での焦点ずれが観測できるのみであるが、同様
のスポット対を焦点面内に3対以上(上記1対の他に複
数対)配置することによって、二次元フォトディテクタ
の位置を、6自由度すべての移動量を判定して検出する
ことができる。6自由度とは、図2に示した様に、二次
元フォトディテクタ20のx,y,z各軸方向への並進
の3自由度、z軸を回転中心としたxy面内回転(θ)
の1自由度、y軸を回転中心としたxz面内回転(φ)
の1自由度、およびx軸を回転中心としたyz面内回転
(ψ)の回転の1自由度である。
The basic principle of operation in the case where a pair of spots are formed as servo marks only at one location on the light receiving surface has been described. In this case, it is only possible to observe the defocus in the vicinity where the spot pair forms an image. However, by disposing three or more similar spot pairs in the focal plane (a plurality of pairs other than the above one pair), , The position of the two-dimensional photodetector can be detected by judging the amount of movement in all six degrees of freedom. As shown in FIG. 2, the six degrees of freedom means three degrees of freedom for translation of the two-dimensional photodetector 20 in the x, y, and z axes, and rotation in the xy plane (θ) about the z axis as the center of rotation.
1 degree of freedom, rotation in the xz plane around the y axis (φ)
And one degree of freedom for rotation in the yz-plane rotation (ψ) about the x-axis as the center of rotation.

【0043】上記スポット対をホログラム面に対向して
1直線上に無い異なる3ヶ所に作り、これら3スポット
対で決定される面と焦点面との位置関係が既知であれ
ば、原理的には、すべての自由度(x,y,z,θ,
φ,ψ)を決定することができる。以下、4スポット対
を作って、焦点面に対し所定位置に配置した4個の4分
割フォトディテクタを用いて位置検出を行う簡単な方法
について説明する。
If the above-mentioned spot pairs are formed at three different positions facing the hologram surface and not on one straight line, and if the positional relationship between the plane determined by these three spot pairs and the focal plane is known, in principle, , All degrees of freedom (x, y, z, θ,
φ, ψ) can be determined. Hereinafter, a simple method of forming a four-spot pair and performing position detection using four quadrant photodetectors arranged at predetermined positions with respect to the focal plane will be described.

【0044】図3は、一例として位置検出用の4分割フ
ォトディテクタを結像面と略同一面に配置し、これをホ
ログラム面上に投影して示している。以下、この投影図
と図4の投影図を用いて説明するが、4分割フォトディ
テクタは結像面と略同一面にあり、ホログラム面との距
離は焦点距離fに略等しいとする。このことについて、
以後はことさら言及しない。
FIG. 3 shows, by way of example, a four-segment photodetector for position detection which is arranged substantially on the same plane as the image-forming plane, and which is projected onto the hologram plane. Hereinafter, description will be made with reference to this projection view and the projection view of FIG. 4. It is assumed that the four-segmented photodetector is substantially on the same plane as the imaging plane, and the distance from the hologram plane is substantially equal to the focal length f. About this,
It will not be mentioned further hereafter.

【0045】さて、投影図上でホログラム面2の各頂点
近傍に4分割フォトディテクタA,B,C,Dを配置す
る。各4分割ディテクタの4個の受光部を、それぞれ小
文字a,b,c,dで表す。このa,b,c,dは、z
軸30を回転中心として、例えば4分割フォトディテク
タAを反時計回り方向に90度回転したときに同一位置
となる4分割フォトディテクタBと4分割フォトディテ
クタAの各受光部の名称が一致するように付してある。
さらに90度回転したときには4分割フォトディテクタ
Cの各受光部と、さらに180度回転したときには4分
割フォトディテクタDの各受光部と名称が一致するよう
に付してある。
The four-divided photodetectors A, B, C, and D are arranged near the vertices of the hologram surface 2 on the projection view. The four light receiving sections of each quadrant detector are represented by lowercase letters a, b, c, and d, respectively. A, b, c, d are z
For example, the names of the light receiving sections of the four-segment photodetector B and the four-segment photodetector A, which are at the same position when the four-segment photodetector A is rotated 90 degrees counterclockwise around the axis 30 as the center of rotation, are matched. It is.
The names of the photodetectors of the quadrant photodetector C when rotated further by 90 degrees and the names of the photodetectors of the quadrant photodetector D when rotated further by 180 degrees correspond to the names.

【0046】なお、特定の4分割ディテクタの特定の受
光部を指すために、主文字をフォトディテクタ名、添え
字を受光部名で表記し、フォトディテクタXの受光部m
であればXmと表記する。
In order to indicate a specific light receiving section of a specific quadrant detector, the main characters are indicated by the photo detector name and the subscripts are indicated by the light receiving section name, and the light receiving section m of the photo detector X is indicated.
If it referred to as X m.

【0047】図3中の各4分割フォトディテクタA,
B,C,Dへ集光されるスポットは、ホログラム面2上
の4つの円盤状領域35,36,37,38から回折さ
れる。この様子を4分割フォトディテクタAに注目して
図4に示す。
Each of the four-divided photodetectors A,
The spots focused on B, C, and D are diffracted from the four disc-shaped regions 35, 36, 37, and 38 on the hologram surface 2. This situation is shown in FIG. 4 focusing on the four-segment photodetector A.

【0048】4分割フォトディテクタAに集光されるス
ポットは、領域37から回折されるものと領域37から
回折されもの、1対である。ただし、合焦時に領域35
からのスポット45は受光部Acと受光部Adの境界にそ
の重心が位置し、領域37からのスポット44は受光部
aと受光部Abの境界にその重心が位置するようにホロ
グラムが設計されている。このとき、領域37の中心O
Cと領域35の中心OAを結ぶベクトルは、スポット4
4,45の重心同士を結ぶベクトルと直交している。
The spots focused on the four-divided photodetector A are one pair diffracted from the area 37 and one spot diffracted from the area 37. However, when focusing, the area 35
Spotted 45 position its center of gravity at the boundary of the light receiving portion A d and the light-receiving unit A c from, the spot 44 from the region 37 the hologram so that the center of gravity at the boundary of the light receiving portion A b and the light-receiving unit A a is located Is designed. At this time, the center O of the region 37
Vector, spot 4 connecting the center O A C and region 35
It is orthogonal to the vector connecting the centers of gravity of 4,45.

【0049】他の4分割フォトディテクタB,C,Dへ
のスポットも、以上と同様にして集光され、受光部Bc
と受光部Bdの境界にその重心が位置するスポットと受
光部B aと受光部Bbの境界にその重心が位置するスポッ
トが4分割フォトディテクタBに、受光部Ccと受光部
dの境界にその重心が位置するスポットと受光部Ca
受光部Cbの境界にその重心が位置するスポットが4分
割フォトディテクタCに、受光部Dcと受光部Ddの境界
にその重心が位置するスポットと受光部Daと受光部Db
の境界にその重心が位置するスポットが4分割フォトデ
ィテクタDにそれぞれ集光される(図示せず)。
To other four-segment photodetectors B, C, and D
Is also condensed in the same manner as above, and the light receiving portion Bc
And light receiving section BdThe spot whose center of gravity is located at the boundary of
Optical part B aAnd light receiving section BbSpot whose center of gravity is located at the boundary of
The photodetector B to the four-segment photodetector BcAnd light receiving section
CdSpot whose center of gravity is located at the boundary ofaWhen
Light receiving section CbThe spot where the center of gravity is located at the boundary of is 4 minutes
The photodetector C and the photodetector DcAnd light receiving section DdBoundary
Where the center of gravity is located and the light receiving section DaAnd light receiving section Db
The spot whose center of gravity is located at the boundary of
The light is focused on each of the detectors D (not shown).

【0050】すなわち、図3において、領域35からは
4分割フォトディテクタAとCへ、領域36からは4分
割フォトディテクタBとDへ、領域37からは4分割フ
ォトディテクタAとCへ、領域38からは4分割フォト
ディテクタBとDへ、それぞれ光を回折する(図示せ
ず)ようにホログラムを設計しておく。
That is, in FIG. 3, from the region 35 to the four-divided photodetectors A and C, from the region 36 to the four-divided photodetectors B and D, from the region 37 to the four-divided photodetectors A and C, and from the region 38 to the four-divided photodetectors A and C. A hologram is designed so that light is diffracted (not shown) into the split photodetectors B and D, respectively.

【0051】図5〜図8は、焦点ずれや焦点面内シフト
等、位置ずれ発生時の4分割フォトディテクタそれぞれ
の上でのスポットの位置変化の様子を示している。図5
は4分割フォトディテクタAについて、図6は4分割フ
ォトディテクタ領域Bについて、図7は4分割フォトデ
ィテクタCについて、図8は4分割フォトディテクタD
について、位置ずれの態様(A)〜(I)に応じて示し
ている。
FIGS. 5 to 8 show how spot positions change on the four-divided photodetectors when a positional shift such as a focus shift or an in-focus plane shift occurs. FIG.
6 shows a four-divided photodetector A, FIG. 6 shows a four-divided photodetector region B, FIG. 7 shows a four-divided photodetector C, and FIG.
Are shown according to the displacement modes (A) to (I).

【0052】位置ずれの態様としては(A)〜(I)で
示したものの他に、x軸の逆方向シフト,y軸の逆方向
シフト、これらx,y両軸方向シフトを合成したものが
ある。上記すべての態様は各フォトディテクタについて
独立的に発生する。
As the modes of the positional deviation, in addition to those shown in (A) to (I), those obtained by combining the reverse shift of the x-axis, the reverse shift of the y-axis, and the shifts of both the x and y axes. is there. All of the above aspects occur independently for each photodetector.

【0053】例えば、角度ずれ(θ,φ,ψ各軸中心の
回転)がなく、かつ面内シフト(x,y)もなく、単に
焦点位置のみが遠い(z軸方向シフトのみ発生)場合、
すべてのスポットはホログラムの中心から遠い方向にず
れるため、図5(B)と図6(B)と図7(B)と図8
(B)の態様が同時に起こることはない。この場合、例
えば4分割フォトディテクタA単独では、焦点より遠
く、かつ−x方向と−y方向にシフトしていると分類さ
れる光分布(図5(E)と図5(H)の合成)が観察さ
れる。
For example, when there is no angular displacement (rotation about each axis of θ, φ, ψ), no in-plane shift (x, y), and only the focus position is far (only a shift in the z-axis direction occurs),
Since all the spots are shifted away from the center of the hologram, FIGS. 5B, 6B, 7B, and 8
The aspect of (B) does not occur simultaneously. In this case, for example, with the 4-split photodetector A alone, the light distribution (combination of FIGS. 5E and 5H) classified as being farther from the focus and shifted in the −x direction and the −y direction is obtained. To be observed.

【0054】そこで、6自由度を分離して検出するため
に、受光部Xmからの信号強度をPX mと記述し、次に示
す様に演算を行う。この演算はアナログ量の加減算のみ
であり、CPUを用いずに加算回路、減算回路(図示せ
ず)等によって行うことができ、これら回路にかかる負
荷が小さくて済み、短時間で演算を行える利点がある。
また、低コストで装置を構成することができる。
[0054] Therefore, in order to separate and detect the six degrees of freedom, the signal intensity from the light receiving portion X m described as P X m, performs a calculation as shown below. This operation is only addition and subtraction of an analog amount, and can be performed by an addition circuit, a subtraction circuit (not shown) or the like without using a CPU. The load on these circuits is small, and the operation can be performed in a short time. There is.
Further, the apparatus can be configured at low cost.

【0055】[0055]

【数6】 FA=(PAb+PAd)−(PAa+PAc) (7) FB=(PBb+PBd)−(PBa+PBc) (8) FC=(PCb+PCd)−(PCa+PCc) (9) FD=(PDb+PDd)−(PDa+PDc) (10) TA=(PAa+PAb)−(PAc+PAd) (11) TB=(PBa +PBb)−(PBc+PBd) (12) TC=(PCa +PCb)−(PCc+PCd) (13) TD=(PDa+PDb)−(PDc+PDd) (14) RA=(PAb+PAc)−(PAa+PAd) (15) RB=(PBb+PBc)−(PBa+PBd) (16) RC=(PCb+PCc)−(PCa+PCd) (17) RD=(PDb+PDc) −(PDa+PDd) (18) Eθ= −TA−TB−TC−TD (19) Eφ=(FB+FC)−(FA+FD) (20) Eψ=(FA+FB)−(FC+FD) (21) Ez= FA+FB+FC+FD (22) Ex=(RB+RC)−(RA+RD) (23) Ey=(RC+RD)−(RA+RB) (24)[6] F A = (P Ab + P Ad) - (P Aa + P Ac) (7) F B = (P Bb + P Bd) - (P Ba + P Bc) (8) F C = (P Cb + P Cd ) - (P Ca + P Cc ) (9) F D = (P Db + P Dd) - (P Da + P Dc) (10) T A = (P Aa + P Ab) - (P Ac + P Ad) (11) T B = (P Ba + P Bb ) - (P Bc + P Bd) (12) T C = (P Ca + P Cb) - (P Cc + P Cd) (13) T D = (P Da + P Db) - (P Dc + P Dd) (14) R A = (P Ab + P Ac) - (P Aa + P Ad) (15) R B = (P Bb + P Bc) - (P Ba + P Bd) (16) R C = (P Cb + P Cc) - (P Ca + P Cd) (17) R D = (P Db + P Dc) - (P Da + P Dd) (18) E θ = -T A -T B -T C -T D (19) E φ = (F B + F C) - (F A + F D) (20) E ψ = (F A + F B) - (F C + F D) (21) z = F A + F B + F C + F D (22) E x = (R B + R C) - (R A + R D) (23) E y = (R C + R D) - (R A + R B) (24 )

【0056】上記の演算において、式(7)〜(10)
はフォーカス信号、式(11)〜(14)はタンジェン
シャルシフト信号、式(15)〜(18)はラジアルシ
フト信号を表す。これらの信号を求めて式(19)〜
(24)を計算し、これらの式によって6自由度の位置
ずれを独立に表す誤差信号を得ることができる。
In the above calculation, the equations (7) to (10)
Represents a focus signal, equations (11) to (14) represent a tangential shift signal, and equations (15) to (18) represent a radial shift signal. Equations (19) to (19)
By calculating (24), it is possible to obtain an error signal that independently represents a positional shift of six degrees of freedom by using these equations.

【0057】図2に示した座標系において、Eθはθ方
向の回転誤差信号、Eφはφ方向の回転誤差(チルト)
信号、Eψはψ方向の回転誤差(チルト)信号である。
xはx軸方向の並進位置ずれ信号、Eyはy軸方向の並
進位置ずれ信号、Ezはz軸方向の並進位置ずれ信号、
すなわち焦点誤差信号である。回転方向の正負は各軸に
対して右手系で決定され、例えば、θはz軸を回転中心
とした回転量であるが、z軸を正方向から負方向に眺め
たときに反時計回り方向の回転がθを正とし、時計回り
方向の回転が負とする。
In the coordinate system shown in FIG. 2, E θ is a rotation error signal in the θ direction, and E φ is a rotation error (tilt) in the φ direction.
Signal, the E [psi is rotation error (tilt) signal [psi direction.
E x translational position shift signal in the x-axis direction, E y translational positional displacement signal y-axis direction, E z is the z-axis direction of the translational position deviation signal,
That is, it is a focus error signal. The sign of the rotation direction is determined by a right-handed system with respect to each axis. For example, θ is the amount of rotation around the z-axis, but when the z-axis is viewed from the positive direction to the negative direction, the direction is counterclockwise. Is positive, and the clockwise rotation is negative.

【0058】それぞれの位置ずれ信号または誤差信号
は、数値が大きいと各軸の正方向にずれている。そこ
で、二次元フォトディテクタ20を移動制御するサーボ
機構(図示せず)を用い、上記の演算結果に従って各信
号の値を0にするようなフィードバックサーボをかける
ことで、二次元フォトディテクタ20の結像面2上でリ
アルタイムにピクセルマッチさせることができる。
Each of the position shift signals or error signals is shifted in the positive direction of each axis when the numerical value is large. Therefore, by using a servo mechanism (not shown) for controlling the movement of the two-dimensional photodetector 20 and applying a feedback servo to make the value of each signal 0 according to the above calculation result, the image forming surface of the two-dimensional photodetector 20 is formed. 2, real-time pixel matching can be performed.

【0059】(変形例)上記した位置ずれ信号または誤
差信号を検出できるように作られた導波路ホログラムを
図9に示すように複数積層することができる。
(Modification) As shown in FIG. 9, a plurality of waveguide holograms formed so as to detect the above-described displacement signal or error signal can be stacked.

【0060】図9において、再生専用多重ホログラムメ
モリ90は、クラッド91−1,コア92−1,クラッ
ド91−2,コア92−2,……の様な周期層構造を持
った積層型シングルモード平面導波路内に上記導波路ホ
ログラムが作られている。積層された平面導波路の端面
に反射面93が配設され、導波路平面に垂直な方向に対
して45゜の角度をなしている。例えば凸レンズ94を
介してレーザ光95を反射面93に入射し、反射点96
から導波光97を伝搬させる。
In FIG. 9, a reproduction-only multiplex hologram memory 90 has a laminated single mode having a periodic layer structure such as a cladding 91-1, a core 92-1, a cladding 91-2, a core 92-2,. The waveguide hologram is made in a planar waveguide. A reflection surface 93 is provided on the end face of the stacked planar waveguide, and forms an angle of 45 ° with a direction perpendicular to the waveguide plane. For example, a laser beam 95 is incident on a reflection surface 93 via a convex lens 94, and is reflected at a reflection point 96.
Propagates the guided light 97 from.

【0061】コア層とクラッド層の境界に作られた凹凸
部98において回折された回折光99によって、4分割
フォトディテクタ90A,90B,90C,90Dにそ
れぞれサーボマークとしてスポット対を作る。
A spot pair is formed as a servo mark on each of the four-divided photodetectors 90A, 90B, 90C, and 90D by the diffracted light 99 diffracted at the uneven portion 98 formed at the boundary between the core layer and the clad layer.

【0062】この再生専用多重ホログラムメモリ90は
コア層が積層されており、導波層への入射光が導波層間
をジャンプするときに有限の時間を必要とする。そこ
で、再生装置の振動に対する安全性が層間ジャンプの時
間内で保証されていない場合には、各導波路ホログラム
から上記実施形態の二次元位置ずれ信号が得られるよう
に上記サーボマークを画像に重畳しておけば、振動によ
る位置ずれから速やかに回復することができる。
The read-only multiplex hologram memory 90 has a core layer laminated thereon, and requires a finite time when light incident on the waveguide layer jumps between the waveguide layers. Therefore, when the safety against the vibration of the reproducing apparatus is not guaranteed within the time of the interlayer jump, the servo mark is superimposed on the image so that the two-dimensional displacement signal of the above embodiment can be obtained from each waveguide hologram. By doing so, it is possible to quickly recover from the displacement caused by the vibration.

【0063】[0063]

【実施例】(実施例1)本発明の動作原理確認のために
サーボマークを作成し、スポットの位置ずれを検出した
結果を説明する。実験時のパラメータは図10に示す通
り、f=4mmであり、ホログラム面上の領域100と
105からの回折光によってそれぞれ5個のスポットを
1単位としたスポット対をサーボマークとして結像面上
に作り、このとき、ftanθは0.5μmと0.83
3とした。
(Embodiment 1) A description will be given of the result of forming a servo mark for confirming the operation principle of the present invention and detecting a spot displacement. As shown in FIG. 10, the parameters at the time of the experiment are f = 4 mm, and a spot pair having five spots as one unit by the diffracted light from the regions 100 and 105 on the hologram surface is used as a servo mark on the imaging surface. At this time, ftanθ is 0.5 μm and 0.83
It was set to 3.

【0064】このサーボマークの位置ずれΔdはThe displacement Δd of the servo mark is

【0065】[0065]

【数7】 Δd=(δf/f)×(0.833−0.5) =0.08325δf (25)Δd = (δf / f) × (0.833−0.5) = 0.08325δf (25)

【0066】で表され、δfに比例する。And is proportional to δf.

【0067】δf=0の合焦時には、位置ずれ検出用フ
ォトディテクタ(図示せず)によって図11(A)に示
す通りにサーボマークが検出された(図10は検出した
画像を模式的に示すものである)。ここでは、一方の領
域によるスポット110と別の領域によるスポット11
1が直線状に並んでいる。δfが大きくなるに従ってス
ポット110とスポット111間の位置ずれが増大し
(図11(B)→(C)→(D)、および同(E)→
(F)→(G))、120μmの焦点ずれでは、式(25)
で計算される理論値Δd=9.99μmに対して略10
μmを検出することができた。
At the time of focusing at δf = 0, a servo mark is detected by a position detecting photodetector (not shown) as shown in FIG. 11A (FIG. 10 schematically shows a detected image). Is). Here, a spot 110 by one area and a spot 11 by another area
1 are arranged in a straight line. As δf increases, the displacement between the spot 110 and the spot 111 increases (FIGS. 11 (B) → (C) → (D) and (E) →).
(F) → (G)), with a 120 μm defocus, equation (25)
About 10 with respect to the theoretical value Δd = 9.99 μm calculated by
μm could be detected.

【0068】(実施例2)本発明装置を実施するために
は、前述した通り、結像面(受光面)と位置ずれ信号用
フォトディタクタとの相対位置関係が正確に分かってい
る必要がある。そこで本実施例では、図12に示すよう
に、CMOS画像センサ120のデータ受光部121内
の対角部に4分割フォトディタクタ120A,120
B,120C,120Dを作り込んだ位置信号検出装置
を実施した。したがって、受光部121の面内に各4分
割フォトディタクタが配置され、受光部121の寸法か
ら簡単に各4分割フォトディタクタの相対位置を知るこ
とができる。
(Embodiment 2) In order to implement the apparatus of the present invention, the relative positional relationship between the imaging surface (light receiving surface) and the photodetector for positional displacement signals needs to be accurately known as described above. is there. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 12, four-division photodetectors 120A, 120A are provided at diagonal portions in the data receiving portion 121 of the CMOS image sensor 120.
B, 120C, and 120D were implemented. Accordingly, the four-divided photodetectors are arranged in the plane of the light receiving unit 121, and the relative positions of the four-divided photodetectors can be easily known from the dimensions of the light receiving unit 121.

【0069】ここで、データ受光部121は、ピクセル
ピッチ5μmとし、1024×1024正方ピクセルを
作っている。つまり、データ受光部121のサイズは、
一辺5.12mmの正方形である。この正方形の対角線
の延長線上に4分割フォトディタクタ120A,120
B,120C,120Dを配置し、そのサイズは7μm
×7μmとして。分割形態は前述と同様である。
Here, the data light receiving section 121 has a pixel pitch of 5 μm and forms 1024 × 1024 square pixels. That is, the size of the data receiving unit 121 is
It is a square with a side of 5.12 mm. Four-division photodetectors 120A and 120
B, 120C and 120D are arranged, and the size is 7 μm.
× 7 μm. The division form is the same as described above.

【0070】ホログラム面122とCMOS画像センサ
120間の距離は5mmとし、導波路ホログラム123
のサイズは5mm×5mmとした。光源には波長680
nmのもの使用した。ホログラム面122上の半径1.
25mmの円盤状領域(図示せず)から回折して各4分
割フォトディタクタに略3μm程度の大きさのスポット
対を作り、スポット重心間距離が略5μmとなるように
導波路ホログラム123を設計した。
The distance between the hologram surface 122 and the CMOS image sensor 120 is 5 mm, and the waveguide hologram 123
Was 5 mm × 5 mm. The wavelength of the light source is 680
nm. Radius on hologram surface 122
The waveguide hologram 123 is designed so that a spot pair having a size of about 3 μm is formed on each of the four divided photodetectors by diffracting from a 25 mm disc-shaped area (not shown), and the distance between the spot centroids is about 5 μm. did.

【0071】上記構成を用いて、10mWの光を導波路
ホログラム123に結合させ、各4分割フォトディタク
タ上のスポットの光強度が0.1μW程度となるように
した。データ受光部121の各ピクセルが受光する光強
度は100pW程度であり、この値に対して格段に大き
な光パワーのスポットを各4分割フォトディタクタに集
光することで、短時間で検出信号をサンプリングできる
ようにした。
Using the above configuration, 10 mW light was coupled to the waveguide hologram 123 so that the light intensity of the spot on each of the four divided photodetectors was about 0.1 μW. The light intensity received by each pixel of the data light receiving unit 121 is about 100 pW. By condensing a spot having a significantly higher optical power on each of the four divided photodetectors, the detection signal can be obtained in a short time. Enabled sampling.

【0072】従って、このようにして得た検出信号に基
づいて演算部124により前述の通り式(7〜24)に
従い高速で演算を行って位置ずれ信号を計算し、この信
号に従ってサーボ機構125によるCMOS画像センサ
120の6自由度の位置制御を行い、概ね理論通りの結
果を得ることができる。
Accordingly, based on the detection signal thus obtained, the arithmetic unit 124 performs high-speed arithmetic operation according to the equations (7 to 24) as described above to calculate a position shift signal. By performing position control of the CMOS image sensor 120 with six degrees of freedom, it is possible to obtain a result substantially in accordance with the theory.

【0073】[0073]

【発明の効果】以上述べたように本発明に係る信号検出
装置によれば、複雑なパターンマッチングを用いた位置
ずれ検出を行う必要なしに、ホログラムの結像面と二次
元フォトディテクタの相対位置誤差を高精度で検出する
ことが可能となる。この位置ずれ検出装置をホログラム
フィックメモリに適用することにより、所定のホログラ
ムのページへのアクセスを高速に行うことができ、転送
速度の向上が図れるために振動環境下でのフォーカスサ
ーボを可能とすることができる。またに、加減算のみに
よって位置ずれ信号を生成することができるため、簡単
な電気回路を用いた低コストな装置を提供することがで
きる。
As described above, according to the signal detection apparatus of the present invention, the relative position error between the hologram image plane and the two-dimensional photodetector can be eliminated without the necessity of performing position shift detection using complicated pattern matching. Can be detected with high accuracy. By applying this position shift detecting device to a holographic memory, it is possible to access a page of a predetermined hologram at high speed, and to improve a transfer speed, thereby enabling focus servo in a vibration environment. be able to. Further, since a position shift signal can be generated only by addition and subtraction, a low-cost device using a simple electric circuit can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明装置によって焦点位置の変化に敏感なパ
ターンを作成する方法を説明する模式図である。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a method for creating a pattern sensitive to a change in a focal position by the apparatus of the present invention.

【図2】本発明に係る位置信号検出装置の一実施形態に
おけるホログラム面と二次元フォトディテクタ面の関係
を説明するための座標系を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a coordinate system for explaining a relationship between a hologram surface and a two-dimensional photodetector surface in one embodiment of the position signal detection device according to the present invention.

【図3】本発明装置における二次元フォトディテクタの
6自由度の位置ずれ測定のための4分割フォトディテク
タの配置を示す投影図である。
FIG. 3 is a projection view showing an arrangement of a four-segment photodetector for measuring a positional shift of a two-dimensional photodetector with six degrees of freedom in the apparatus of the present invention.

【図4】一つの4分割フォトディテクタへの集光法を説
明するための投影図である。
FIG. 4 is a projection view for explaining a method of condensing light on one quadrant photodetector.

【図5】二次元フォトディテクタの位置ずれに伴う4分
割フォトディテクタにおけるスポット位置の変化の一例
を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating an example of a change in a spot position in a four-segment photodetector due to a displacement of a two-dimensional photodetector.

【図6】二次元フォトディテクタの位置ずれに伴う別の
4分割フォトディテクタにおけるスポット位置の変化の
別の例を示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing another example of a change in a spot position in another four-segmented photodetector due to a displacement of a two-dimensional photodetector.

【図7】二次元フォトディテクタの位置ずれに伴う別の
4分割フォトディテクタにおけるスポット位置の変化の
別の例を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing another example of a change in spot position in another four-segmented photodetector due to a displacement of the two-dimensional photodetector.

【図8】二次元フォトディテクタの位置ずれに伴う別の
4分割フォトディテクタにおけるスポット位置の変化の
別の例を示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing another example of a change in a spot position in another four-segmented photodetector due to a displacement of the two-dimensional photodetector.

【図9】本発明に係る位置信号検出装置の別の実施形態
を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing another embodiment of the position signal detecting device according to the present invention.

【図10】本発明の動作原理確認のためのサーボマーク
実験条件を説明する説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating servo mark experimental conditions for confirming the operation principle of the present invention.

【図11】サーボマーク実験結果を模式的に示す図であ
る。
FIG. 11 is a diagram schematically showing a servo mark experiment result.

【図12】本発明に係る位置信号検出装置の実施例を概
略的に示す図である。
FIG. 12 is a diagram schematically showing an embodiment of a position signal detecting device according to the present invention.

【図13】従来技術の一例を説明する説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating an example of a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ホログラム 2 結像面 4,5,35,36,37,38,100,105 円
盤状領域 6,7 回折光 90 再生専用多重ホログラムメモリ 90A,90B,90C,90D,120A,120
B,120C,120D,A,B,C,D 4分割フォ
トディテクタ α,β,110,111 スポット 120 CMOS画像センサ 121 受光部 122 ホログラム面 123 導波路ホログラム 124 演算部 125 サーボ機構
Reference Signs List 1 hologram 2 imaging plane 4, 5, 35, 36, 37, 38, 100, 105 disk-shaped area 6, 7 diffracted light 90 reproduction-only multiplex hologram memory 90A, 90B, 90C, 90D, 120A, 120
B, 120C, 120D, A, B, C, D Quadrant photodetector α, β, 110, 111 Spot 120 CMOS image sensor 121 Light receiving unit 122 Hologram surface 123 Waveguide hologram 124 Operation unit 125 Servo mechanism

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 黒川 義昭 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 田辺 隆也 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 館 彰之 東京都千代田区大手町二丁目3番1号 日 本電信電話株式会社内 Fターム(参考) 2H049 CA01 CA04 CA05 CA08 CA15 CA17 CA20 CA22 CA28 5D090 AA03 BB02 CC04 CC16 DD03 FF02 GG22 HH01 LL05 5D118 AA06 BA06 BB01 BF02 CC06 CC15 CD03 CF06 5D119 AA28 AA38 BA02 DA05 EA02 KA02 KA03 KA08 KA19 KA24 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Yoshiaki Kurokawa, Inventor 2-3-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Inventor Takaya Tanabe 2-3-3, Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo No. 1 Inside Nippon Telegraph and Telephone Corporation (72) Akiyuki Tate 2-3-0 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term within Nippon Telegraph and Telephone Corporation (reference) 2H049 CA01 CA04 CA05 CA08 CA15 CA17 CA20 CA22 CA28 5D090 AA03 BB02 CC04 CC16 DD03 FF02 GG22 HH01 LL05 5D118 AA06 BA06 BB01 BF02 CC06 CC15 CD03 CF06 5D119 AA28 AA38 BA02 DA05 EA02 KA02 KA03 KA08 KA19 KA24

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シングルモード平面型光導波路内を導波
する導波光を回折手段により回折させて、当該回折光に
よる画像を所定結像面に結像させる再生専用記憶媒体の
位置信号検出装置において、 前記回折手段は、その内部の第1の領域からの回折光を
前記所定結像面との相対位置が既知の別の結像面に所定
入射角で入射させて該別の結像面の所定位置に第1のス
ポットを作り、前記第1の領域と異なる領域を含んだ第
2の領域からの回折光を前記所定の入射角と異なる入射
角で前記別の結像面に入射させて前記第1のスポットの
近傍位置に第2のスポットを作るように形成されてお
り、 前記第1のスポットと前記第2のスポットの位置を検出
する光ディテクタと、 検出された前記第1および第2のスポットの位置に従っ
て前記別の結像面の前記所定結像面に対する位置を検出
する検出手段とを備えたことを特徴とする位置信号検出
装置。
1. A position signal detecting device for a read-only storage medium for diffracting guided light guided in a single-mode planar optical waveguide by a diffraction means and forming an image based on the diffracted light on a predetermined image plane. The diffracting means causes diffracted light from a first area inside the diffracted light to enter a different imaging plane whose relative position to the predetermined imaging plane is known at a predetermined incident angle, and A first spot is formed at a predetermined position, and diffracted light from a second region including a region different from the first region is incident on the another imaging plane at an incident angle different from the predetermined incident angle. An optical detector configured to form a second spot at a position near the first spot, an optical detector for detecting the positions of the first spot and the second spot, and the detected first and second spots. 2 according to the position of the spot. A position signal detection device comprising: a detection unit configured to detect a position with respect to the predetermined imaging plane.
【請求項2】 請求項1に記載の位置信号検出装置にお
いて、 前記回折手段は前記別の結像面に、さらに複数の前記第
1および第2のスポットを作るように形成されたことを
特徴とする位置信号検出装置。
2. The position signal detecting device according to claim 1, wherein said diffracting means is formed on said another image forming plane so as to further form a plurality of said first and second spots. Position signal detecting device.
【請求項3】 請求項1に記載の位置信号検出装置にお
いて、 前記光ディテクタは4分割光ディテクタであり、分割さ
れた各検出領域における前記第1および第2のスポット
の受光量に応じて前記検出手段が前記位置検出を行うこ
とを特徴とする位置信号検出装置。
3. The position signal detection device according to claim 1, wherein the light detector is a four-divided light detector, and the light detector is configured to receive the first and second spots in each of the divided detection areas. A position signal detection device, wherein a detection unit performs the position detection.
【請求項4】 請求項1に記載の位置信号検出装置にお
いて、 前記シングルモード平面型光導波路は前記導波光の導波
方向と略垂直方向に複数積層されていることを特徴とす
る位置信号検出装置。
4. The position signal detecting device according to claim 1, wherein a plurality of said single-mode planar optical waveguides are stacked in a direction substantially perpendicular to a guiding direction of said guided light. apparatus.
【請求項5】 請求項1に記載の位置信号検出装置にお
いて、 前記第1の領域の中心位置と前記第2の領域の中心位置
を通る線は、前記回折手段の回折面と別の面が互いに直
交する線上にあり、 前記第1のスポットの重心位置と前記第2のスポットの
重心位置を通る線は、前記別の面と略直交することを特
徴とする位置信号検出装置。
5. The position signal detection device according to claim 1, wherein a line passing through a center position of the first region and a center position of the second region is different from a diffraction surface of the diffraction unit. A position signal detection device, wherein a line on a line orthogonal to each other and passing through the barycentric position of the first spot and the barycentric position of the second spot is substantially orthogonal to the another surface.
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