【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、選択入射サーボ信号を備えた積層導波路ホログラムメモリシステムで使用する光情報記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シングルモード平面導波路内に微小な凹凸を形成し、その微小凹凸によって導波光を回折させて任意の波面を導波路外に取り出す技術を導波路ホログラフィーと呼び、目的の波面を作るように形成された該導波路平面内の微小な凹凸の集合を導波路ホログラムと呼ぶ。ホログラフィーを体積ホログラフィーと薄膜ホログラフィーに分類すると、導波路ホログラフィーは薄膜ホログラフィーに分類される。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ーは、薄膜ホログラフィー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（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
積層された光情報記録媒体の特定の層の情報を選択的に読み出すためには、所望の導波層に外部からの光を入射させる機構が必須である。その方法として、段差ビームを用いた層選択機構による位置ずれ信号検出方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。これは、デジタル情報を読み込むための入射ビームとは僅かに積層方向の上下にずれたビームを複数用意し、該位置ずれ入射光からの回折光量の差動信号を検出することにより、入射光が積層方向にどの程度ずれているか、同時に、どの程度傾いているかを検出するものである。
【０００４】
図２は、上記位置ずれ信号検出方法の概念図である。積層導波路型光情報記録媒体２１に、レンズ２２を用いて光を入射し、デジタルデータを回折する為の特定の導波層の導波光２９を励起する。この場合、導波光２９の入射位置２４に対して積層方向にずれている位置ずれ信号発生用の集光線２３，２６を伴う。このうち、集光線２３は入射位置２４よりも少し上に、集光線２６は入射位置２４よりも少し下に伴っている。
【０００５】
また、位置ずれ信号発生用集光線２３，２６によって励起された導波光２５ａ，２５ｂは、それぞれ位置ずれ信号発生用ホログラムによって回折され（Ａ，Ｂ）、それぞれフォトディテクタ（以下、「ＰＤ」という。）２７，２８で受光される。これにより、仮に、ＰＤ２８よりもＰＤ２７の出力の方が強い場合には、入射位置２４が本来位置より上方に上がっていることを意味するため、全体的に入射位置２４を下方に下げるようサーボをかける。逆に、ＰＤ２７よりもＰＤ２８の出力の方が強い場合には、入射位置２４が本来位置より下方に下がっていることを意味するため、上方に上げるようにサーボをかける。つまり、２つのＰＤ２７，２８の出力の差動をとることによって、入射位置２４が本来位置に対して、どの方向にずれているか検出することができるため、この結果を用いてサーボを行うことが可能となる。
【０００６】
また、入射光の傾きを検出する場合には、この様に位置がずれた入射光をもう一組用意する事が必要であるが、基本的な考え方は以上の通りである。
【０００７】
ところで、デジタル情報を読みとるにはＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサなどの二次元光受光素子を用いるが、上記位置ずれ信号検出方法により位置ずれ信号を取得する為には、ＰＤ等の高速応答デバイスを用いることが望ましい。このように、二次元受光素子が望ましくないのは、信号の転送に時間を要し、エラー信号を得てからフォードバックするまでの時間が長くなり、振動などの外的擾乱に対応できなくなるためである。
【０００８】
【特許文献１】
特許第３３２３１４６号公報
【０００９】
【特許文献２】
特願２００１−２３９６０２号
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、電荷をため込む構造のＣＣＤやＣＭＯＳセンサに対し、ＰＤは電流を検出するように設計されているため、ＰＤでの信号検出には、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサよりも大きな光強度が必要である。
【００１１】
また、原理的には、ＰＤを電流源として、その負荷抵抗を大きくすればＣＣＤ並の光感度が得られるが、その場合、回路の不安定性が増してノイズを増大することになるため、位置検出用光検出器（位置検出回路）が正常に動作しなくなるという欠点があった。
【００１２】
本発明は上述した事情を鑑みてなされたものであり、ＰＤでの信号検出にＣＣＤやＣＭＯＳセンサよりも大きな光強度を必要とする場合であっても、位置検出用光検出器（位置検出回路）を正常に動作させることを目的としたものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、導波路ホログラムが積層された構造をもつ光情報記録媒体において、導波路への入射光位置を検出する為の位置検出用導波路ホログラムの面積が、前記位置検出用光検出器の受光面積よりも大きく、かつ、前記位置検出用導波路ホログラムからの回折光が、前記位置検出用検出器の位置において、当該位置検出用検出器の受光面内にほぼ収まるように構成されていることを特徴とする光情報記録媒体である。
【００１４】
請求項２に係る発明は、前記位置検出用導波路ホログラムからの回折光が、球面収差を持つことを特徴とする請求項１に記載の光情報記録媒体である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
上記課題を解決するためには、位置ずれ信号の光強度を強くする事が望ましい。しかし、積層導波路ホログラムメモリシステムでは、１ｍｍあたりの導波に対し、回折効率が０．１％程度に設計されており、位置ずれ信号発生部のみ回折効率を大きくするという事は困難である。従って、光量を大きくするためには位置ずれ信号発生用ホログラムの面積をＰＤの受光面積よりも大きくし、この位置ずれ信号発生用ホログラムからの回折光がＰＤの受光面内に収まるようにする方法を採用する。但し、エラー検出信号であるから、検出対象以外のエラーに対して、あまり敏感であってはならない。例えば、大きなホログラムから回折された光が、光検出器面内で点に集光するように設計されていたとすると、媒体と光検出器の相対距離が変化した場合に点像の大きさが急激に変化し、従って光強度が急激に変化し、光検出器に大きなダイナミックレンジを必要とする事になる。そこで、予定した光検出器位置でもっともコンパクトに集光するが、大きな球面収差を持たせる事によって、位置が少々ずれても光強度が大きく変化することがないようにする。
【００１７】
【実施例】
以下、図１を用いて、本発明の実施形態を具体的に示した実施例について説明する。尚、図１（ａ）は、位置ずれ信号発生用導波光（以下、「導波光」という）１１の導波面の正面図で、図１（ｂ）は、導波光１１の導波面の平面図である。
【００１８】
ここでは、導波光１１は、図１において、左から右に進行（進行方向Ｘ）しているものとする。また、導波光１１は幅１２を有し、光情報記録媒体１４の任意の一層１３を導波しているものとする。導波光１１の幅１２は、位置ずれ信号受光用ＰＤの受光面１５より幅広である。位置ずれ信号発生用ホログラム（以下、「ホログラム」という）１６は、導波光１１が進行する幅１２を包含している必要はなく、図１に示すように、受光面１５より大きければ良い。また、ホログラム１６は円形である必要はない。本実施例では楕円形を例示している。
【００１９】
受光面１５より大きな面積のホログラム１６からの回折光を集めることにより、受光面１５での光量を大きくすることができる（請求項１に対応）。
【００２０】
実際には、受光面１５は０．５ｍｍ角程度の大きさであるから、ホログラム１６のサイズはその数倍、１〜３ｍｍ程度の大きさである。
【００２１】
さて、ホログラム１６からの回折光を受光面１５内の１点に集光するように設計しても良いが、その場合、光情報記録媒体１４と受光面１５の距離が変化すると光強度が急激に変化し、受光面１５を有する不図示の受光器に大きなダイナミックレンジを必要とする。あるいは、何らかの影響、例えば受光面１５上の埃やキズに対して、小さく集光された光は散乱を受けやすい為に、外乱に敏感である。
【００２２】
そこで、わざと回折光に収差を持たせる構成をとる（請求項２に対応）。
【００２３】
例えば、ホログラム１６の外周部からの回折光１７は、本来設計された受光面１５の中心に集光するように設計する（１７ａ）と共に、内周に行くに従って、より遠い点にて集光するように設計する（１７ｂ）。即ち、ホログラム１６を受光面１５に集光するレンズと見なした場合、球面収差を持つことを意味する。ただし、受光面１５の内側からの回折光１７ｃは無限遠での集光で可である。
【００２４】
以上説明したように本実施形態によれば、ホログラムの受光面への集光性能に収差を持たせることにより、光強度変化は、受光面内、および媒体から受光面間の距離変動に対して鈍感になる。即ち、システムの誤差に対し許容性が高くなる。このように、位置ずれ信号光強度が強くなることにより、信号処理回路のインピーダンスを小さくすることが可能になり、回路の安定性が増すため、位置検出用光検出器が正常に動作するという効果を奏する。
【００２５】
更に、故意に球面収差を持たせた集光性能によって、受光素子の位置ずれや欠陥、ダイナミックレンジに対し許容度が高くなるという効果も奏する。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本実施形態によれば、位置ずれ信号光強度が強くなることにより、信号処理回路のインピーダンスを小さくすることが可能になり、回路の安定性が増すため、位置検出用光検出器が正常に動作するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明する図。
【図２】従来の位置ずれ信号検出用段差ビーム概念図。
【符号の説明】
１１ 導波光
１２ 信号発生用導波光の幅
１３ 層
１４ ウェアラブルコンピュータ
１５ 受光面
１６ 位置ずれ信号発生用ホログラム
１７ 回折光
１８ 回折光
１９ 回折光[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical information recording medium used in a laminated waveguide hologram memory system provided with a selective incident servo signal.
[0002]
[Prior art]
The technique of forming minute irregularities in a single-mode planar waveguide, diffracting the guided light by the minute irregularities, and extracting an arbitrary wavefront out of the waveguide is called waveguide holography, and is formed to create a desired wavefront. The collection of minute irregularities in the plane of the waveguide is called a waveguide hologram. When holography is classified into volume holography and thin film holography, waveguide holography is classified into thin film holography. However, the laminated waveguide holography in which the waveguides in which the waveguide holograms are formed is 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 ( For example, see Patent Document 1).
[0003]
In order to selectively read information on a specific layer of the laminated optical information recording medium, a mechanism for making external light incident on a desired waveguide layer is essential. As a method therefor, there has been proposed a method for detecting a position shift signal by a layer selection mechanism using a step beam (for example, see Patent Document 2). This is because the incident light for reading digital information is prepared by preparing a plurality of beams slightly shifted up and down in the stacking direction and detecting the differential signal of the diffracted light amount from the misaligned incident light so that the incident light is It detects how much the sheet is displaced in the stacking direction and, at the same time, how much the sheet is inclined.
[0004]
FIG. 2 is a conceptual diagram of the above-described position shift signal detection method. Light is incident on the laminated waveguide type optical information recording medium 21 using the lens 22 to excite the guided light 29 of a specific waveguide layer for diffracting digital data. In this case, light-condensing lines 23 and 26 for generating a positional shift signal which are shifted in the stacking direction with respect to the incident position 24 of the guided light 29 are accompanied. Of these, the converging line 23 is slightly above the incident position 24 and the converging line 26 is slightly below the incident position 24.
[0005]
Further, the guided lights 25a and 25b excited by the position shift signal generating condensing lines 23 and 26 are diffracted by the position shift signal generating holograms (A and B), respectively, and are respectively photodetectors (hereinafter, referred to as "PD"). Light is received at 27 and 28. As a result, if the output of the PD 27 is stronger than the PD 28, it means that the incident position 24 is higher than the original position. Multiply. Conversely, if the output of the PD 28 is stronger than the PD 27, it means that the incident position 24 is lower than the original position, so that the servo is applied so as to raise it upward. In other words, the output of the two PDs 27 and 28 can be differentiated to detect in which direction the incident position 24 deviates from the original position, so that servo can be performed using this result. It becomes possible.
[0006]
Further, when detecting the inclination of the incident light, it is necessary to prepare another set of the incident light whose position is displaced in this way, but the basic concept is as described above.
[0007]
By the way, a two-dimensional light receiving element such as a CCD (Charge Coupled Device) or a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sensor is used to read digital information. However, in order to obtain a displacement signal by the above-described displacement signal detection method, It is desirable to use a high-speed response device such as a PD or a PD. Thus, the reason why the two-dimensional light receiving element is undesirable is that it takes time to transfer the signal, the time from obtaining the error signal to feedback becomes long, and it becomes impossible to cope with external disturbance such as vibration. It is.
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3323146
[Patent Document 2]
Japanese Patent Application No. 2001-239602 [0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the PD is designed to detect a current with respect to a CCD or CMOS sensor having a structure for storing electric charges, signal detection by the PD requires higher light intensity than that of the CCD or CMOS sensor.
[0011]
Also, in principle, if a PD is used as a current source and its load resistance is increased, light sensitivity comparable to that of a CCD can be obtained. However, in that case, the instability of the circuit increases and noise increases. There is a disadvantage that the detection light detector (position detection circuit) does not operate normally.
[0012]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and even when signal detection by a PD requires a higher light intensity than a CCD or CMOS sensor, a position detection photodetector (position detection circuit) is required. ) Is intended to operate normally.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is directed to an optical information recording medium having a structure in which waveguide holograms are stacked, a position detecting waveguide hologram for detecting a position of light incident on the waveguide. The area is larger than the light receiving area of the position detection photodetector, and the diffracted light from the position detection waveguide hologram is received by the position detection detector at the position of the position detection detector. An optical information recording medium characterized in that the optical information recording medium is configured to substantially fit in a plane.
[0014]
The invention according to claim 2 is the optical information recording medium according to claim 1, wherein the diffracted light from the position detection waveguide hologram has a spherical aberration.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
[0016]
In order to solve the above problem, it is desirable to increase the light intensity of the position shift signal. However, in the laminated waveguide hologram memory system, the diffraction efficiency is designed to be about 0.1% with respect to the waveguide per 1 mm, and it is difficult to increase the diffraction efficiency only in the position shift signal generation part. Therefore, in order to increase the amount of light, a method is used in which the area of the position shift signal generating hologram is larger than the light receiving area of the PD, and the diffracted light from the position shift signal generating hologram falls within the light receiving surface of the PD. Is adopted. However, since it is an error detection signal, it should not be too sensitive to errors other than the detection target. For example, if the light diffracted from a large hologram is designed to converge on a point in the plane of the photodetector, the size of the point image sharply changes when the relative distance between the medium and the photodetector changes. And therefore the light intensity changes abruptly, requiring a large dynamic range for the photodetector. Therefore, the light is condensed most compactly at the expected position of the photodetector, but by giving a large spherical aberration, the light intensity does not largely change even if the position slightly shifts.
[0017]
【Example】
Hereinafter, an example that specifically illustrates an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1A is a front view of a waveguide surface of the guided light 11 for generating a displacement signal (hereinafter, referred to as “guided light”), and FIG. 1B is a plan view of the guided surface of the guided light 11. It is.
[0018]
Here, it is assumed that the guided light 11 travels from left to right in FIG. 1 (traveling direction X). The guided light 11 has a width 12 and is guided through an arbitrary layer 13 of the optical information recording medium 14. The width 12 of the guided light 11 is wider than the light receiving surface 15 of the position shift signal receiving PD. The hologram 16 for generating a displacement signal (hereinafter, referred to as “hologram”) does not need to include the width 12 in which the guided light 11 travels, and may be larger than the light receiving surface 15 as shown in FIG. Also, the hologram 16 need not be circular. In this embodiment, an elliptical shape is illustrated.
[0019]
By collecting the diffracted light from the hologram 16 having a larger area than the light receiving surface 15, the amount of light on the light receiving surface 15 can be increased (corresponding to claim 1).
[0020]
In practice, the size of the light receiving surface 15 is about 0.5 mm square, so the size of the hologram 16 is several times as large as about 1 to 3 mm.
[0021]
Now, it may be designed so that the diffracted light from the hologram 16 is condensed at one point in the light receiving surface 15, but in this case, the light intensity sharply increases when the distance between the optical information recording medium 14 and the light receiving surface 15 changes. And a large dynamic range is required for a light receiver (not shown) having the light receiving surface 15. Alternatively, small condensed light is easily scattered by some influence, for example, dust and scratches on the light receiving surface 15, and is therefore sensitive to disturbance.
[0022]
Therefore, a configuration is employed in which the diffracted light is intentionally given an aberration (corresponding to claim 2).
[0023]
For example, the diffracted light 17 from the outer periphery of the hologram 16 is designed to be condensed at the center of the originally designed light receiving surface 15 (17a), and is condensed at a farther point toward the inner periphery. (17b). That is, when the hologram 16 is regarded as a lens that condenses light on the light receiving surface 15, it means that the hologram 16 has spherical aberration. However, the diffracted light 17c from the inside of the light receiving surface 15 can be collected at infinity.
[0024]
As described above, according to the present embodiment, by giving an aberration to the light-collecting performance of the hologram on the light-receiving surface, the light intensity change is caused by the variation in the light-receiving surface and the distance from the medium to the light-receiving surface. Become insensitive. That is, tolerance for system errors is increased. As described above, by increasing the intensity of the displacement signal light, the impedance of the signal processing circuit can be reduced, and the stability of the circuit is increased, so that the position detecting photodetector operates normally. To play.
[0025]
Further, the light-collecting performance intentionally having spherical aberration has an effect that tolerance for a position shift, a defect, and a dynamic range of the light-receiving element is increased.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, according to the present embodiment, since the position shift signal light intensity increases, the impedance of the signal processing circuit can be reduced, and the stability of the circuit increases. This has the effect that the vessel operates normally.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram of a conventional step beam for detecting a position shift signal.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 11 guided light 12 width of guided light for signal generation 13 layer 14 wearable computer 15 light receiving surface 16 hologram for position shift signal generation 17 diffracted light 18 diffracted light 19 diffracted light
