JP2011253600A - 光情報記録再生装置及び光情報記録再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
参照光の光情報記録媒体への入射角度を変え、同じ場所に複数のデータを重ねて記録する角度多重型ホログラムから所望の検索情報および前記検索情報との類似情報を高速に検索可能な技術および光情報記録再生装置を提供する。
【解決手段】
角度多重で記録された光情報記録媒体を再生する光情報記録再生装置での検索処理において、所望の検索情報を付加した光を信号光の経路から光情報記録媒体に照射し、再生される回折光の光量を用いて多重記録された情報の中における検索情報に類似した情報の有無を判断し、類似情報が有る場合は前記回折光の光量および出射角度を用いて類似度および類似情報を再生するために最適な参照光入射角度を探し出す。
【選択図】 図５

Description

本発明は、ホログラフィを利用し、情報を光情報記録媒体に記録し、光情報記録媒体から再生し、光情報記録媒体から検索する方法および装置に関する。

近年、青紫色半導体レーザを用いたＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（ＢＤ）により、民生用においても光ディスクへの５０ＧＢ程度の記録再生が可能となった。

今後は、光ディスクでも１００ＧＢ〜１ＴＢというＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）容量と同程度までの大容量化が必要とされる。

しかしながら、このような超高密度を光ディスクで実現するためには、今までの様な短波長化と対物レンズ高ＮＡ化による従来の高密度技術のトレンドとは異なった新しいストレージ技術が必要となる。

次世代のストレージ技術に関する研究が行われる中、ホログラフィを利用してデジタル情報を記録するホログラム記録技術がある。

ホログラム記録技術として、例えば特開２００４−２７２２６８号公報（特許文献１）がある。本公報には、信号光束をレンズで光情報記録媒体に集光すると同時に、平行光束の参照光を照射して干渉させてホログラムの記録を行い、さらに参照光の光記録媒体への入射角度を変えながら異なるページデータを空間光変調器に表示して多重記録を行う、いわゆる角度多重記録方式が記載されている。さらに本公報には、信号光をレンズで集光してそのビームウエストに開口（空間フィルタ）を配することにより、隣接するホログラムの間隔を短くすることができ、従来の角度多重記録方式に比べて記録密度／容量を増大させる技術が記載されている。

また、ホログラム記録技術として、例えばＷＯ２００４−１０２５４２号公報（特許文献２）がある。本公報には、１つの空間光変調器において内側の画素からの光を信号光、外側の輪帯状の画素からの光を参照光として、両光束を同じレンズで光記録媒体に集光し、レンズの焦点面付近で信号光と参照光を干渉させてホログラムを記録するシフト多重方式を用いた例が記述されている。

ホログラム記録情報における検索方法として、例えば特開２００９−２１６７５９号公報(特許文献３)がある。本公報には、「ホログラフィック記録媒体２０のホログラム記録層２１には、参照光と記録用の二次元パターン情報によって空間的に変調された情報光とを干渉させて形成されたホログラム２４が記録されており、ＣＷレーザー５４から射出された光を検索用の二次元パターン情報によって空間的に変調して検索光を生成し、検索光をホログラム記録層に記録されたホログラムに照射し、記録媒体のホログラムから再生された再生光の光強度を再生光検出器５９によって検出し、再生光の光強度の値を用いて記録用の二次元パターン情報と検索用の二次元パターン情報とを照合する」と記述されている。

特開２００４−２７２２６８号公報 ＷＯ２００４−１０２５４２号公報 特開２００９−２１６７５９号公報

ところで、参照光の光情報記録媒体への入射角度を変え、同じ場所に複数のデータが重ねて記録された角度多重記録のホログラフィを利用した光情報記録再生装置においても、記録情報の検索を高速に行える事が望ましい。

しかしながら、上記要求を満たす光情報記録再生装置に関する技術や、その装置構成に関する技術は、従来開示されていない。

本発明は、角度多重記録されたホログラムから所望の記録情報を高速に検索する事を目的とする。

本発明の目的は、その一例として角度多重で記録された光情報記録媒体からの検索処理において、所望の検索情報を付加した光を光情報記録媒体に照射し、再生される回折光から情報を検索することで達成できる。

本発明によれば、角度多重記録されたホログラムから所望の記録情報を高速に検索することができる。

光情報記録再生装置の実施例を表す概略図 光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す概略図 光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す概略図 光情報記録再生装置の動作フローの実施例を表すフローチャート 光情報記録再生装置内の情報検索時のピックアップの実施例を表す概略図 光情報記録再生装置内の情報検索時のピックアップの実施例を表す概略図 光情報記録再生装置内の情報検索時のピックアップの実施例を表す概略図 光情報記録再生装置内の情報検索時のピックアップの実施例を表す概略図 光情報記録再生装置内の情報検索時のピックアップの実施例を表す概略図 光情報記録再生装置内の情報検索時のピックアップの実施例を表す概略図 光情報記録再生装置の情報検索フローの実施例を表すフローチャート 光情報記録再生装置の記録再生および情報検索の実施例を表す概略図 光情報記録再生装置の情報検索の実施例を表す概略図 光情報記録再生装置の情報検索結果の実施例を表す概略図 光情報記録再生装置の情報検索時における回折光角度と検出位置の関係を表す概略図 光情報記録再生装置の情報検索フローの実施例を表すフローチャート 光情報記録再生装置の情報検索結果の実施例を表す概略図

以下、本発明の実施例について説明する。

本発明の実施形態を添付図面にしたがって説明する。図１はホログラフィを利用してデジタル情報を記録および／または再生する光情報記録媒体の記録再生装置を示すブロック図である。

光情報記録再生装置１０は、ピックアップ１１、位相共役光学系１２、ディスクＣｕｒｅ光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４、及び回転モータ５０を備えており、光情報記録媒体１は回転モータ５０によって回転可能な構成となっている。

ピックアップ１１は、参照光と信号光を光情報記録媒体１に出射してホログラフィを利用してデジタル情報を記録媒体に記録する役割を果たす。この際、記録する情報信号はコントローラ８９によって信号生成回路８６を介してピックアップ１１内の空間光変調器に送り込まれ、信号光は空間光変調器によって変調される。

光情報記録媒体１に記録した情報を再生する場合は、ピックアップ１１から出射された参照光の位相共役光を位相共役光学系１２にて生成する。ここで位相共役光とは、入力光と同一の波面を保ちながら逆方向に進む光波のことである。位相共役光によって再生される再生光をピックアップ１１内の後述する光検出器によって検出し、信号処理回路８５によって信号を再生する。

光情報記録媒体１に照射する参照光と信号光の照射時間は、ピックアップ１１内のシャッタの開閉時間をコントローラ８９によってシャッタ制御回路８７を介して制御することで調整できる。

ディスクＣｕｒｅ光学系１３は、光情報記録媒体１のプリキュアおよびポストキュアに用いる光ビームを生成する役割を果たす。プリキュアとは、光情報記録媒体１内の所望の位置に情報を記録する際、所望位置に参照光と信号光を照射する前に予め所定の光ビームを照射する前工程である。ポストキュアとは、光情報記録媒体１内の所望の位置に情報を記録した後、前記所望の位置に追記不可能とするために所定の光ビームを照射する後工程である。

ディスク回転角度検出用光学系１４は、光情報記録媒体１の回転角度を検出するために用いられる。光情報記録媒体１を所定の回転角度に調整する場合は、ディスク回転角度検出用光学系１４によって回転角度に応じた信号を検出し、検出された信号を用いてコントローラ８９によってディスク回転モータ制御回路８８を介して光情報記録媒体１の回転角度を制御する事が出来る。

光源駆動回路８２からは所定の光源駆動電流がピックアップ１１、ディスクＣｕｒｅ光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４内の光源に供給され、各々の光源からは所定の光量で光ビームを発光することができる。

また、ピックアップ１１、そして、ディスクＣｕｒｅ光学系１３は、光情報記録媒体１の半径方向に位置をスライドできる機構が設けられており、アクセス制御回路８１を介して位置制御がおこなわれる。
ところで、ホログラフィの角度多重の原理を利用した記録技術は、参照光角度のずれに対する許容誤差が極めて小さくなる傾向がある。

従って、ピックアップ１１内に、参照光角度のずれ量を検出する機構を設けて、サーボ信号生成回路８３にてサーボ制御用の信号を生成し、サーボ制御回路８４を介して前記ずれ量を補正するためのサーボ機構を光情報記録再生装置１０内に備えても構わない。

また、ピックアップ１１、ディスクＣｕｒｅ光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４は、いくつかの光学系構成または全ての光学系構成をひとつに纏めて簡素化しても構わない。

図２は、光情報記録再生装置１０におけるピックアップ１１の基本的な光学系構成の一例を示したものである。光源２０１を出射した光ビームはコリメートレンズ２０２を透過し、シャッタ２０３に入射する。シャッタ２０３が開いている時は、光ビームはシャッタ２０３を通過した後、例えば２分の１波長板などで構成される光学素子２０４によってｐ偏光とｓ偏光の光量比が所望の比になるようになど偏光方向が制御された後、ＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）プリズム２０５に入射する。

ＰＢＳプリズム２０５を透過した光ビームは、信号光２０６として働き、ビームエキスパンダ２０８によって光ビーム径が拡大された後、ＰＢＳプリズム２０９を透過して空間光変調器２１０に入射する。

空間光変調器２１０によって情報が付加された信号光は、ＰＢＳプリズム２０９を反射し、リレーレンズ２１１ならびに空間フィルタ２１２を伝播する。その後、信号光は対物レンズ２１３によって光情報記録媒体１に集光する。空間変調器２１０は位相マスクの機能を組み込んだ構成としても良い。

一方、ＰＢＳプリズム２０５を反射した光ビームは参照光２０７として働き、偏光方向変換素子２１４によって記録時または再生時に応じて所定の偏光方向に設定された後、ミラー２１５ならびにミラー２１６を経由してガルバノミラー２１７に入射する。ガルバノミラー２１７はアクチュエータ２１８によって角度を調整可能のため、レンズ２１９とレンズ２２０を通過した後に光情報記録媒体１に入射する参照光の入射角度を、所望の角度に設定することができる。

このように信号光と参照光とを光情報記録媒体１において、互いに重ね合うように入射させることで、記録媒体内には干渉縞パターンが形成され、このパターンを記録媒体に書き込むことで情報を記録する。また、ガルバノミラー２１７によって光情報記録媒体１に入射する参照光の入射角度を変化させることができるため、角度多重による記録が可能である。なお今後は、同じ領域に参照光角度を変えて記録されたホログラムにおいて、１つの参照光角度に対応したホログラムのそれぞれをページと呼び、同領域に角度多重されたページの纏まりをブックと呼ぶことにする。

図３は上記図２の光学系において特に再生に関わる光路を実線で示し、再生に関係のない光路を点線で示したものである。記録した情報を再生する場合は、例えば光学素子２０４によってｓ偏光の光量が最大となるように偏光方向を制御し、ｓ偏光方法の光ビームをＰＢＳプリズム２０５で反射させ再生用の参照光２０７とする。その後、偏光方向変換素子２１４で参照光２０７の偏光方向をｐ偏光に変換し、前述した記録時と同様に参照光２０７を光情報記録媒体１に入射し、光情報記録媒体１を透過した光ビームを、アクチュエータ２２１によって角度調整可能なガルバノミラー２２２にて反射させることで、その位相共役光を生成する。

この位相共役光によって再生された信号光は、対物レンズ２１３、リレーレンズ２１１ならびに空間フィルタ２１２を伝播する。その後、信号光はＰＢＳプリズム２０９を透過して光検出器２２３に入射し、記録した信号を再生することができる。

なお、ピックアップ１１の光学系構成は図２または図３に限定されるものではない。

図４は、光情報記録再生装置１０における記録、再生の動作フローを示したものである。ここでは、特にホログラフィを利用した記録再生に関するフローを説明する。

図４（ａ）は、光情報記録再生装置１０に光情報記録媒体１を挿入した後、記録または再生の準備が完了するまでの動作フローを示し、図４（ｂ）は準備完了状態から光情報記録媒体１に情報を記録するまでの動作フロー、図４（ｃ）は準備完了状態から光情報記録媒体１に記録した情報を再生するまでの動作フローを示したものである。

図４（ａ）に示すように媒体を挿入すると（S３０１）、光情報記録再生装置１０は、例えば挿入された媒体がホログラフィを利用してデジタル情報を記録または再生する媒体であるかどうかディスク判別を行う（S３０２）。

ディスク判別の結果、ホログラフィを利用してデジタル情報を記録または再生する光情報記録媒体であると判断されると、光情報記録再生装置１０は光情報記録媒体に設けられたコントロールデータを読み出し、例えば光情報記録媒体に関する情報や、例えば記録や再生時における各種設定条件に関する情報を取得する（S３０３）。

コントロールデータの読み出し後は、コントロールデータに応じた各種調整やピックアップ１１に関わる学習処理を行い（S３０４）、光情報記録再生装置１０は、記録または再生の準備が完了する（S３０５）。

準備完了状態から情報を記録するまでの動作フローは図４（ｂ）に示すように、まず記録するデータを受信して、前記データに応じた情報をピックアップ１１内の空間光変調器に送り込む（S３０６）。

その後、光情報記録媒体に高品質の情報を記録できるように、必要に応じて各種学習処理を事前に行い（S３０７）、シーク動作（S３０８）ならびにアドレス再生（S３０９）を繰り返しながらピックアップ１１ならびにディスクＣｕｒｅ光学系１３の位置を光情報記録媒体の所定の位置に配置する。

その後、ディスクＣｕｒｅ光学系１３から出射する光ビームを用いて所定の領域をプリキュアし（S３１０）、ピックアップ１１から出射する参照光と信号光を用いてデータを記録する（S３１１）。

データを記録した後は、必要に応じてデータをベリファイし（S３１２）、ディスクＣｕｒｅ光学系１３から出射する光ビームを用いてポストキュアを行う（S３１３）。

準備完了状態から記録された情報を再生するまでの動作フローは図４（ｃ）に示すように、光情報記録媒体から高品質の情報を再生できるように、必要に応じて各種学習処理を事前に行う（S３１４）。その後、シーク動作（S３１５）ならびにアドレス再生（S３１６）を繰り返しながらピックアップ１１ならびに位相共役光学系１２の位置を光情報記録媒体の所定の位置に配置する。

その後、ピックアップ１１から参照光を出射し、光情報記録媒体に記録された情報を読み出す（S３１７）。

以降の実施例の説明においては、図２および図３の基本的な光学系と共通の構成部分については説明を省略する。

図５は、光情報記録再生装置１０におけるピックアップ１１の光学系構成の第１の実施例の一例を示したものである。図５の実施例においては、図２の基本的な光学系構成に加えて、光情報記録媒体１から回折した参照光をガルバノミラー２２２で反射した後に、レンズ２３０に入射させて、光検出器２３１に集光する構成としたものである。

所望の情報を検索する場合は、空間光変調器２１０のピクセルの一部または全てを所望の情報に対応するＯＮおよびＯＦＦの２次元パターンとして、光ビームを信号光の光路より光情報記録媒体１に照射することにより、回折光を再生させる。以降、検索のための前記光ビームを検索光と呼ぶ。再生された回折光はガルバノミラー２２２にて反射し、レンズ２３０に入射して光検出器２３１に集光する。

所望の検索情報を付加した検索光の照射により情報検索が可能な理由ついて説明する。前述したように、ホログラフィを利用して光情報記録媒体に情報を記録するときには、図１２（ａ１）から（ａ３）に示すように記録情報に応じて参照光の入射角度を変えて、情報を付加した信号光と光情報記録媒体内で干渉させ、その干渉縞を光情報記録媒体に記録する。再生するときには、図１２（ｂ１）から（ｂ３）に示すように情報が記録された光情報記録媒体に、記録したときと同一の振幅分布ならびに位相分布を有する参照光を、光情報記録媒体に記録したときと同一の入射角度で位相共役光として照射することによって信号光を回折させ、再生することができる。一方で、図１２（ｃ１）から（ｃ３）に示すように、記録したときの信号光と同一の振幅分布ならびに位相分布を有する光ビームを光情報記録媒体に照射すると、記録したときの参照光と同一の振幅分布ならびに位相分布を有した回折光を、記録したときの参照光とほぼ同一の角度で回折させることができる。本実施例では、本現象を利用し所望の情報を検索する方法および装置を提案している。すなわち、空間光変調器を用いて検索光に所望の検索情報を付加し、この検索光を光情報記録媒体に照射することにより、検索情報との類似情報が記録されていた場合には、前記類似情報を記録した際の参照光と同様の回折光を得ることができる。なお、図１２では、リレーレンズ２１１および空間フィルタ２１２を省略して図示している。

例えば、図１３（ａ）に示した光学系を想定した場合、空間光変調器２１０のＯＮおよびＯＦＦの２次元パターンを検索したい所望の情報を記録した際と同様のパターンとして検索光を光情報記録媒体１に入射すれば、光情報記録媒体１の同一箇所に角度多重により記録した際の参照光と同様の光が検索情報との類似度に応じた光量で同時に回折する。再生された回折光は図１３（ｂ）に示すようにレンズ２３０により角度に応じた位置で光検出器２３１に集光するため、光検出器に集光された各々の輝点の位置と光量を検出することにより、検索情報との類似情報の有無を判断することができ、類似情報が有る場合には記録した際の参照光の入射角度情報を得ることができる。また、記録時の信号光の光量分布と検索時の検索光の光量分布の類似性が高い程、情報検索時に再生される回折光量は強くなるため、情報検索時に再生される回折光の光量を検出することにより検索情報と検索された類似情報との類似度の情報を得ることができる。なお、図１３では、リレーレンズ２１１および空間フィルタ２１２を省略して図示している。

図１４に情報検索時に、光検出器上に集光される輝点の位置ｘと光検出器で検出される光量Ｉとの関係の例を示す。検索情報とホログラムとして光記録媒体１に記録されている情報の類似度が再生光量Ｉとして検出される。このとき、任意の再生光量の基準値を設け、本基準値よりも光量が大きいものについては類似情報であり、本基準値よりも光量が小さいものは類似情報ではないと判断することで、検索したホログラム内における類似情報の有無を調べることができる。また、基準値を超えた情報においては、再生光量が最大となるときの位置を求め、この位置情報から類似情報を再生するために最適な参照光入射角度を算出することが可能である。

ここで、光検出器に集光される輝点の位置から記録時の参照光角度を得る方法の一例について説明する。図１５に示すように、検索対象となる光情報記録媒体１内のホログラムからレンズ２３０の焦点距離ｆの位置にレンズ２３０を配置し、さらにｆの位置に光検出器２３１をレンズ２３０と平行となるように配置する。光検出器２３１の中心位置はレンズ２３０の軸上に合わせ、軸からの回折光の角度をφとした場合、光検出器上の輝点の位置ｘは例えば式（１）で表される。なお、図１５においては、ガルバノミラー２２２における反射を省略して図示している。

ｘ＝ｆsinφ ・・・ （１）
また、情報記録媒体１と回折光の角度θと上記φの関係は、レンズ２３０の光軸に垂直な面と光情報記録媒体１の回転軸に垂直な面とのなす角度をψとしたとき、例えば式（２）で表される。
θ＝φ＋ψ ・・・ （２）

したがって、光検出器２３１によって輝点の位置ｘを検出することによって、再生された回折光の角度情報を得ることができ、本情報から再生に最適な参照光角度を算出することができる。同様にして、光検出器２３１の検出面上のｘと直交する方向をｙとして、輝点のｙ方向の位置を検出することで、多重方向と直交する方向の角度についても情報を得ることができる。

このようにして得られた角度情報および類似度を基にガルバノミラー２１７およびガルバノミラー２２２を所望の角度に制御した上で前述した再生動作を行うことにより、最適な参照光角度で検索情報との類似情報を再生することができる。なお、記録したときに位相マスクを用いて情報の記録を行っていた場合には光情報記録媒体１に照射する光ビームの位相情報が記録時の信号光の位相情報と一致した場合に回折光が再生されるため、記録時の信号光の位相の一部または全てを合わせる必要がある。

なお、類似情報の再生時は前記したように本検索により得た参照光角度となるようにガルバノミラー２１７およびガルバノミラー２２２の角度を設定しても良いし、本検索により得た参照光角度に最も近い記録時の参照光角度を算出し、この記録時の参照光角度となるようにガルバノミラー２１７およびガルバノミラー２２２の角度を設定しても構わない。また、算出した角度を記録時の角度テーブルと比較し最も近い角度に対応するページ番号を検索結果として保持しても構わない。

ここで、光検出器２３１はＣＭＯＳイメージセンサーに代表されるような２次元的に光情報を検出可能な光検出器を用いても良いし、ラインセンサーのような１次元的に光情報を検出可能な光検出器を用いても良い。２次元的に光情報を検出可能な光検出器を用いることの利点は、参照光の最適な角度について、角度多重の方向の角度情報だけでなく、それと直交する角度情報についても得られる点である。光検出器２３１の画素サイズは参照光の角度を最適に制御するために必要な角度分解能に対応する画素サイズとしても良いし、光検出器２３１の各々の画素の位置情報と輝度情報を用いて輝点の重心を算出することにより必要な角度分解能が得られるのであればそれよりも大きな画素サイズにしても良い。また、必要に応じてレンズ２３０の焦点距離を大きくして拡大系にすることによって角度情報検出の分解能を上げても構わない。

所望の情報を検索するための動作の一例を図１１に示す。ステップ４０１において、再生の対象となるブックが対物レンズと対向するように、ディスク回転モータ制御回路８８、ならびにアクセス制御回路８１を制御し、ディスクを位置づける。ステップ４０２において、ガルバノミラー２２２の角度が情報検索のために適した角度となるようにアクチュエータ２２１の制御を行う。ステップ４０３において、所望の検索情報が付加された検索光を情報が記録された光情報記録媒体１に照射することで再生される回折光を光検出器２３１で検出し、前記回折光の光量から類似情報の有無を判断する。ステップ４０４において、類似情報の有無により処理を分岐させ、類似情報が無い場合にはステップ４０５の他のブックの検索の判断に進み、類似情報が有る場合にはステップ４０６により回折光の光量および角度から類似度および再生条件を取得する。類似度および再生条件を取得後は、ステップ４０７により類似度から再生する類似情報を決定し、ステップ４０８により決定した前記類似情報を再生するために最適な参照光角度となるようにガルバノミラー２１７およびガルバノミラー２２２の角度の設定を行う。ステップ４０９において参照光を光情報記録媒体１に記録されたホログラムに照射し、類似情報を再生する。ステップ４１０において、他の類似情報の再生を行うか判定を行い、他の類似情報の再生を行う場合はステップ４０７に戻り、他の類似情報の再生を継続しない場合はステップ４０５により他のブックの検索を行うかの判断に進む。ステップ４０５において、他のブックの検索を行うと判断した場合には、ステップ４０１に戻り、他のブックの検索を行わない場合には検索処理を終了する。

なお、光情報記録再生装置もしくは光情報記録媒体の互換性を考慮し、最適な参照光角度を検出するために光ビームを光情報記録媒体１に照射する際に光ビームと光情報記録媒体１との相対的な位置関係や角度関係を合わせる必要がある場合には、光情報記録再生装置１０もしくはピックアップ１１に、光情報記録媒体１もしくはピックアップ１１の位置ならびに角度を調整可能な機構を備えても構わない。

図６は、光情報記録再生装置１０におけるピックアップ１１の光学系構成の第１の実施例の変形例１を示したものである。図５の光学系構成におけるミラー２２２の代わりに図６では電気的に光の透過／反射の状態を変化させることができる透過／反射可変素子２３２を配置し、レンズ２３０および光検出器２３１はミラー２３２の後方に配置した構成としている。再生時には、透過／反射可変素子２３２を反射板として機能させ、光情報記録媒体１を透過した参照光を透過／反射可変素子２３２により反射し位相共役光として、再度光情報記録媒体１に記録されたホログラムに入射して信号光の再生を行う。透過／反射可変素子２３２は例えば、K. Tajima et al.: Electrochem. Solid-State Lett., Volume 10, Issue 3, pp.J52-J54(2007)に記載された電圧の印加方向により透明状態、鏡状態を切り替え可能な調光ミラーフィルムを用いることができる。

情報を検索する場合は、空間光変調器２１０を用いて所望の検索情報を検索光に付加し前記検索光を光情報記録媒体１に照射することにより、回折光の再生を行う。このとき、透過／反射可変素子２３２は透過板として機能させ、再生された回折光は透過／反射可変素子２３２を透過し、レンズ２３０に入射して、光検出器２３１に集光する。光検出器２３１にて最適な参照光角度が検出できる理由ならびに、光検出器２３１の配置構成は第１の実施例と共通のため、説明は省略する。

なお、透過／反射可変素子２３２は前述のように電気的に光の透過／反射の状態を変化させる構成としても良いし、光の一部を透過させることが可能なミラーを用いても良い。

本変形例においては、情報の検索時にガルバノミラーの角度を調整する必要がないことから検索の準備にかかる工程および時間を短縮できるという利点がある。

図７は、光情報記録再生装置１０におけるピックアップ１１の光学系構成の第１の実施例の変形例２を示したものである。図５の光学系構成におけるガルバノミラー２２２とアクチュエータ２２１の代わりに図７ではレンズ２３３、透過／反射可変素子２３２および光検出器２３１を配置した構成としている。再生時には、光情報記録媒体１を透過した参照光はレンズ２３３に入射して、透過／反射可変素子２３２に集光する。このとき、透過／反射可変素子２３２は反射板として機能させ、透過／反射可変素子２３２で反射した参照光は位相共役光として、再度光情報記録媒体１に記録されたホログラムに入射して信号光の再生を行う。

情報を検索する場合は、空間光変調器２１０を用いて所望の検索情報を検索光に付加し前記検索光を光情報記録媒体１に照射することにより、回折光の再生を行う。なお、情報検索時は透過／反射可変素子２３２は透過板として機能させておくものとする。光情報記録媒体１から再生された回折光はレンズ２３３に入射し、透過／反射可変素子２３２を透過し、光検出器２３１に集光する。光検出器２３１にて最適な参照光角度が検出できる理由ならびに、光検出器２３１の配置構成は第１の実施例と共通のため、説明は省略する。

透過／反射可変素子２３２は前述のように電気的に光の透過／反射の状態を変化させる構成としても良いし、光の一部を透過させることが可能なミラーを用いても良い。

本変形例においては、位相共役光の為のガルバノミラーが不要なため光学系を小型化でき、また、再生の際に調整するガルバノミラーが２１７の１つのみでよいため制御が容易にできるという利点がある。

図８は、光情報記録再生装置１０におけるピックアップ１１の光学系構成の第２の実施例を示したものである。図５の光学系構成におけるガルバノミラー２２２とアクチュエータ２２１の代わりに図８ではレンズ２３３とミラー２３４を配置した構成としている。また、ガルバノミラー２１７の代わりに透過／反射可変素子２３２を配置し、透過／反射可変素子２３２の後方にレンズ２３５および光検出器２３６を配置した構成としている。再生時には、透過／反射可変素子２３２は反射板として機能させ、光源２０１からの参照光を光情報記録媒体１に向けて反射させる。光情報記録媒体１を透過した参照光はレンズ２３３に入射して、ミラー２３４に集光する。ミラー２３４で反射した参照光は位相共役光として、再度光情報記録媒体１に記録されたホログラムに入射して信号光の再生を行う。

情報を検索する場合は、空間光変調器２１０を用いて所望の検索情報を検索光に付加し前記検索光を光情報記録媒体１に照射することにより、回折光の再生を行う。なお、情報検索時は透過／反射可変素子２３２は透過板として機能させておくものとする。光情報記録媒体１から再生された回折光はレンズ２３３を入射し、ミラー２３４に集光する。ミラー２３４で反射した回折光はレンズ２３３に入射し、再度光情報記録媒体１を透過する。その後、回折光はレンズ２２０、レンズ２１９および透過／反射可変素子２３２を透過し、レンズ２３５により集光され光検出器２３６で検出される。光検出器２３６にて最適な参照光角度が検出できる理由ならびに、光検出器２３６の配置構成は第１の実施例と共通のため、説明は省略する。

透過／反射可変素子２３２は前述のように電気的に光の透過／反射の状態を変化させる構成としても良いし、光の一部を透過させることが可能なミラーを用いても良い。

本実施例においては、位相共役光の為のガルバノミラーが不要なため装置を小型化できる。また、再生の際に調整するガルバノミラーが２１７の１つのみでよいため制御が容易できるという利点がある。

図９は、光情報記録再生装置１０におけるピックアップ１１の光学系構成の第２の実施例の変形例１を示したものである。図５の光学系構成に図９では信号光の光路にレンズ２３７とミラー２３８を追加して配置した構成としている。また、ガルバノミラー２１７の代わりに透過／反射可変素子２３２を配置し、透過／反射可変素子２３２の後方にレンズ２３５および光検出器２３６を配置した構成としている。再生時には、透過／反射可変素子２３２は反射板として機能させ、光源２０１からの参照光を光情報記録媒体１に向けて反射させる。光情報記録媒体１を透過した参照光はガルバノミラー２２２で反射し、位相共役光として再度光情報記録媒体１に記録されたホログラムに入射して信号光の再生を行う。

情報を検索する場合は、空間光変調器２１０を用いて所望の検索情報を検索光に付加し前記検索光を光情報記録媒体１に照射することにより、回折光の再生を行う。なお、情報検索時は透過／反射可変素子２３２は透過板として機能させておくものとする。光情報記録媒体１を透過した光は対物レンズ２３７に入射しミラー２３８で反射する。ミラー２３８で反射した光を再度対物レンズ２３７に入射し、光情報記録媒体１に照射することにより、回折光を再生させる。再生された回折光はレンズ２２０、レンズ２１９、透過／反射可変素子２３２、レンズ２３５を透過し、光検出器２３６に集光する。光検出器２３６にて最適な参照光角度が検出できる理由ならびに、光検出器２３６の配置構成は第１の実施例と共通のため、説明は省略する。

透過／反射可変素子２３２は前述のように電気的に光の透過／反射の状態を変化させる構成としても良いし、光の一部を透過させることが可能なミラーを用いても良い。

本変形例においては、ガルバノミラーの調整が不要なため情報検索の準備にかかる時間を短縮できる。また、再生の際に、ミラー２２２による位相共役光による信号光に加えて、ミラー２３８による信号光も利用できるため再生効率を向上できるという利点がある。

図１０は、光情報記録再生装置１０におけるピックアップ１１の光学系構成の第３の実施例を示したものである。図５の光学系構成における偏光方向変換素子２１４の代わりに図１０では１／４波長板２３９をガルバノミラー２２２の前面に配置した構成としている。再生時には、光情報記録媒体１を透過した参照光は１／４波長板２３９を透過し、ガルバノミラー２２２により反射し、再度１／４波長板２３９を透過する。２度１／４波長板２３９を透過することで参照光の偏光方向はｓ偏光からｐ偏光に変換され、再度光情報記録媒体１に記録されたホログラムに位相共役光として入射して信号光が再生される。

情報を検索する場合は、空間光変調器２１０を用いて所望の検索情報を検索光に付加し前記検索光を光情報記録媒体１に照射することにより、回折光の再生を行う。光情報記録媒体１から再生された回折光は１／４波長板２３９を透過し、ガルバノミラー２２２により反射し、再度１／４波長板２３９を透過する。２度１／４波長板２３９を透過することで、回折光はｓ偏光からｐ偏光に変換され、位相共役光として、再度光情報記録媒体１に記録されたホログラムに入射して信号光が再生される。再生された信号光は対物レンズ２１３、リレーレンズ２１１および空間フィルタ２１２を透過し、偏光ビームスプリッタ２０９に入射する。このとき、再生光はｐ偏光であるため、偏光ビームスプリッタ２０９を透過し、光検出器２２３に入射する。なお、本検索時はガルバノミラーの角度を参照光の角度走査範囲内で連続的に変化させ、そのときの再生光量を光検出器２２３で検出する。光検出器２２３で検出される再生光の光量から類似情報の有無を判断することができる。類似情報がある場合には前記光量およびガルバノミラーの角度から、検索情報と類似情報との類似度と類似情報を再生するために最適な参照光角度を求めることができる。

図１７に情報検索時に、光検出器２２３で検出される光量Ｉとガルバノミラーの角度から算出される参照光角度θの関係の例を示す。検索情報とホログラムとして光記録媒体１に記録されている情報の類似度が再生光量Ｉとして検出される。このとき、任意の再生光量の基準値を設け、本基準値よりも光量が大きいものについては類似情報であり、本基準値よりも光量が小さいものは類似情報ではないと判断することで、検索したホログラム内における類似情報の有無を調べることができる。また、基準値を超えた情報においては、再生光量ピークが最大となるときの参照光角度を求めることで、類似情報を再生するための最適な参照光入射角度を得ることが可能である。

図１６に本実施例により所望の情報を検索するための動作の一例を示す。ステップ５０１において、再生の対象となるブックが対物レンズと対向するように、ディスク回転モータ制御回路８８、ならびにアクセス制御回路８１を制御し、ディスクを位置づける。ステップ５０２において、所望の検索情報が付加された検索光を光情報記録媒体１に照射し再生された回折光をガルバノミラー２２２により反射させ光検出器２２３で検出し、前記検出光量から類似情報の有無を判断する。ステップ５０３において類似情報の有無により処理を分岐させ、類似情報が無い場合にはステップ５０５の他のブックの検索の判断に進み、類似情報が有る場合にはステップ５０４において前記光量およびそのときのガルバノミラー２２２の角度から類似度と類似情報を再生するために最適な参照光角度を取得する。ステップ５０６において類似情報から再生ページを決定する。再生ページの決定後は、ステップ５０７において、ステップ５０３において取得した最適な参照光角度情報に基づいて、ガルバノミラー２１７とガルバノミラー２２２の角度の設定を行う。ステップ５０８において、参照光を光情報記録媒体１に記録されたホログラムに照射し、信号光の再生を行う。ステップ５０９において、他の類似情報の再生を行うか判定を行い、他の類似情報の再生を行う場合はステップ５０６に戻り、他の類似情報の再生を継続しない場合はステップ５０５により他のブックの検索を行うかの判断に進む。ステップ５０５において、他のブックの検索を行うと判断した場合には、ステップ５０１に戻り、他のブックの検索を行わない場合には検索処理を終了する。

本実施例においては、図２の光学系構成と変わらない部品数で光学系を構成することができ、装置の小型化が見込めるという利点がある。
以上、説明したように、本発明に関わる光情報記録再生装置によれば、所望の検索情報を付加した検索光を光情報記録媒体に照射することにより再生される回折光を検出することで、照射したホログラム内における検索情報と類似した情報の有無を調べることができ、類似情報が有る場合はその類似度および再生のために最適な参照光角度の情報を得ることができる。

なお、ここまでは主に記録再生装置の場合について説明してきたが、再生装置や検索装置の場合であっても、同様に本発明を適用することができる。

１・・・光情報記録媒体、１０・・・光情報記録再生装置、１１・・・ピックアップ、
１２・・・位相共役光学系、１３・・・ディスクＣｕｒｅ光学系、
１４・・・ディスク回転角度検出用光学系、５０・・・回転モータ、
８１・・・アクセス制御回路、８２・・・光源駆動回路、８３・・・サーボ信号生成回路、
８４・・・サーボ制御回路、８５・・・信号処理回路、８６・・・信号生成回路、
８７・・・シャッタ制御回路、８８・・・ディスク回転モータ制御回路、
８９・・・コントローラ、
２０１・・・光源、２０２・・・コリメートレンズ、２０３・・・シャッタ、
２０４・・・１／２波長板（旋光板）、２０５・・・偏光ビームスプリッタ、
２０６・・・信号光、２０７・・・参照光、２０８・・・ビームエキスパンダ、
２０９・・・偏光ビームスプリッタ、２１０・・・空間光変調器、２１１・・・リレーレンズ、
２１２・・・空間フィルタ、２１３・・・対物レンズ、２１４・・・偏光方向変換素子、
２１５・・・ミラー、２１６・・・ミラー、２１７・・・ミラー、２１８・・・アクチュエータ、
２１９・・・レンズ、２２０・・・レンズ、２２１・・・アクチュエータ、２２２・・・ミラー、
２２３・・・光検出器、２３０・・・レンズ、２３１・・・光検出器、
２３２・・・透過／反射可変素子、２３３・・・レンズ、２３４・・・ミラー、２３５・・・レンズ、
２３６・・・光検出器、２３７・・・対物レンズ、２３８・・・ミラー、２３９・・・１／４波長板

Claims (10)

1. 信号光と参照光とを用いたホログラフィを利用して、光情報記録媒体に情報を記録および光情報記録媒体から情報を再生する光情報記録再生装置において、
   光源と、
   前記光源から参照光を形成する機構と、
   前記光源から信号光を形成する機構と、
   前記信号光および前記信号光と同一経路を通る検索用光ビームである検索光に情報を付加する空間光変調器と、
   情報を付加した前記信号光および前記検索光を前記光情報記録媒体に照射する機構と、
   前記参照光を所望の角度から前記光情報記録媒体に照射する角度制御機構と、
   前記光情報記録媒体に前記参照光を照射することにより再生された信号光を検出する第１の検出機構と、
   前記第１の検出機構で受光した情報を処理して情報を再生する信号処理を行う機構と、
   所望の検索情報を付加した前記検索光を前記光情報記録媒体に照射し、前記光情報記録媒体から再生される複数の出射角の異なる回折光を受光する第２の検出機構と
   を備え、
   前記第２の検出機構で受光した複数の前記回折光の光量を用いて前記光情報記録媒体に多重記録された情報の中における前記検索情報との類似情報の有無を調べ、前記類似情報が有る場合は、前記回折光の光量を用いて前記検索情報と前記類似情報との類似度を、前記回折光の出射角度情報を用いて前記類似情報を再生するために最適な参照光入射角度を探し出すことを特徴とする光情報記録再生装置。
2. 前記第２の検出機構は、
   ミラーと前記ミラーの角度を制御するアクチュエータとレンズと光検出器により構成され、
   所望の情報を検索する際は前記再生された回折光を、前記ミラーにより反射させ、前記レンズにより前記光検出器に集光し検出することを特徴とする請求項１に記載の光情報記録再生装置。
3. 前記第２の検出機構は、
   透過と反射を切り替え可能な透過／反射可変素子と前記透過／反射可変素子の角度を制御するアクチュエータとレンズと光検出器により構成され、
   所望の情報を再生する際は、前記透過／反射可変素子を反射板として機能させ、
   所望の情報を検索する際は前記再生された回折光を、前記透過／反射可変素子により透過させ、前記レンズにより前記光検出器に集光し検出することを特徴とする請求項１に記載の光情報記録再生装置。
4. 前記第２の検出機構は、
   透過と反射を切り替え可能な透過／反射可変素子とレンズと光検出器により構成され、
   所望の情報を再生する際は、前記透過／反射可変素子を反射板として機能させ、
   所望の情報を検索する際は前記再生された回折光を、前記レンズに入射し、前記透過／反射可変素子により透過させ、前記光検出器に集光し検出することを特徴とする請求項１に記載の光情報記録再生装置。
5. 前記第２の検出機構は、
   第１のレンズとミラーと第２のレンズと光検出器により構成され、
   前記角度制御機構は、透過と反射を切り替え可能な透過／反射可変素子と前記透過／反射可変素子の角度を制御するアクチュエータとにより構成され、
   所望の情報を再生する際は、前記透過／反射可変素子を反射板として機能させ、
   所望の情報を検索する際は前記再生された回折光を、前記第１のレンズにより前記ミラーに集光し、前記ミラーにより反射し、前記透過／反射可変素子を透過させ、前記第２のレンズにより前記光検出器に集光し検出することを特徴とする請求項１に記載の光情報記録再生装置。
6. 前記第２の検出機構は、
   第１のレンズとミラーと第２のレンズと光検出器により構成され、
   前記角度制御機構は、前記透過と反射を切り替え可能な透過／反射可変素子と透過／反射可変素子の角度を制御するアクチュエータとにより構成され、
   所望の情報を再生する際は、前記透過／反射可変素子を反射板として機能させ、
   所望の情報を検索する際は前記回折光に代えて、
   検索情報の付加された前記検索光を前記光情報記録媒体に照射した際に前記光情報記録媒体から透過した透過光を前記第１のレンズにより平行光とし、前記ミラーにより反射させ、前記第１のレンズにより前記光情報記録媒体に集光し、再生された回折光を、前記透過／反射可変素子を透過させ、前記第２のレンズにより前記光検出器に集光し検出することを特徴とする請求項１に記載の光情報記録再生装置。
7. 前記第１の検出機構は、
   光検出器により構成され、
   前記第２の検出機構は、
   １／４波長板とミラーと前記ミラーの角度を制御するアクチュエータと前記光検出器により構成され、
   所望の情報を検索する際は再生された前記回折光を、前記１／４波長板を透過させ、前記ミラーで反射させ、前記１／４波長板を再度透過させ、前記光情報記録媒体に照射し、前記光情報記録媒体から回折された再生光を前記光検出器で検出することを特徴とする請求項１に記載の光情報記録再生装置。
8. 信号光と参照光とを用いたホログラフィを利用して、光情報記録媒体に情報を記録および光情報記録媒体から情報を再生する光情報記録再生方法において、
   前記信号光と同一経路を通る検索用の光ビームである検索光に所望の検索情報を付加し、前記検索光を前記光情報記録媒体に照射する工程と、
   前記光情報記録媒体から再生される複数の出射角の異なる回折光の光量を用いて前記光情報記録媒体に多重記録された情報の中における前記検索情報との類似情報の有無を調べる工程と、
   前記類似情報が有る場合は、前記回折光の光量を用いて前記検索情報と前記類似情報との類似度を、前記回折光の出射角度情報を用いて前記類似情報を再生するために最適な参照光入射角度を探し出す工程を含むことを特徴とする光情報記録再生方法。
9. 信号光と参照光とを用いたホログラフィを利用して、光情報記録媒体に情報を記録および光情報記録媒体から情報を再生する光情報記録再生方法において、
   前記信号光と同一経路を通る検索用の光ビームである検索光に所望の検索情報を付加し、前記検索光を前記光情報記録媒体に照射する工程と、
   前記光情報記録媒体から再生される複数の出射角の異なる回折光を角度可変のミラーにより順次反射させ前記光情報記録媒体に入射し、回折された再生光の光量を用いて前記光情報記録媒体に多重記録された情報の中における前記検索情報との類似情報の有無を調べる工程と、
   前記類似情報が有る場合は、前記再生光の光量を用いて前記検索情報と前記類似情報との類似度を、前記再生光を発生させた際の前記ミラーの角度を用いて前記類似情報を再生するために最適な参照光入射角度を探し出す工程とを含むことを特徴とする光情報記録再生方法。
10. 信号光と参照光とを用いたホログラフィを利用して、情報が多重記録された光情報記録媒体から所望の情報を検索する検索装置であって、
    光ビームを生成するレーザ光源と、
    前記レーザ光源から出射された光ビームに、所望の情報を検索するための情報を付加する空間光変調器と、
    前記空間光変調器により所望の情報を検索するための情報が付加された光ビームを前記光情報記録媒体に集光するレンズと、
    前記光情報記録媒体から回折される回折光を検出する光検出器と、
    を有し、
    前記光検出器により検出された回折光に応じて、所望の情報を検索する検索装置。

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