JP3611750B2 - Information recording medium and information reproducing method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、情報記録媒体及び情報再生方法に係り、特に磁気カードやICカード等の持ち運びが容易なメモリカードとして利用して好適な情報記録媒体及びその再生方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、ポケットに入れて持ち運びが可能な情報カードの一般的なものとして、テレホンカードの様な磁気カードが用いられている。また、近年ではICカードが登場し、電子商取引への適用が考えられている。磁気カードは安価ではあるが、偽造の危険性があり、また、ICカード偽造は困難であるがビット単価が高価になってしまうという欠点がある。
【0003】
この欠点を補うために考案されたのが、ホログラム画像を生成するよう回折格子を含む平面型シングルモード光導波路を多層に重ねて作った再生専用多重ホログラムカードである。このカードの詳細は、特願平11−036540に記載されておりここでは簡単に紹介する。
石英やプラスチック等の板状の透明な媒質をコア層とし、それよりも低い屈折率を有する媒質で挟んだ構造のいわゆるスラブ光導波路は、コア層に光を閉じこめ、面内方向に伝搬させることができ、半導体レーザ等の光通信用の部品に応用されている。再生専用多重ホログラムカードは、この導波路を幾重にも重ね、かつ各導波層がホログラムを備えることを特徴としている。
【0004】
図16は、再生専用多重ホログラムカードの原理を示す図である。図16では、ホログラムカードの断面が示されている。
図16に示された再生専用多重ホログラムカード100は、その表面101から順にクラッド層102a、コア層104a、クラッド層102b、コア層104b、クラッド層102c、コア層104c、…と積層された構造である。
【0005】
クラッド層102a、10b、102c、…よりも屈折率が高いコア層104a、104b、104c、…は導波層をなし、このコア層104a、104b、104c、…には屈折率を変調する等の方法で予め情報が重畳された散乱要因(ホログラム)106が形成されている。また、図中符号108が付された箇所は45°にカットされており、この箇所には反射面110が形成されている。また、図16において、符号LBは半導体レーザ等の光源(図示省略)から出射されたレーザ光であり、114はレーザ光LBを集光するための凸レンズである。
【0006】
図示しないレーザ光源から出射されたレーザ光LBは凸レンズ114によって集光され、再生専用多重ホログラムカード100の表面101から入射し、図16に示した例では結合点116に入射する。結合点116に入射したレーザ光LBは反射面110によって反射され、コア層104bに結合し、コア層104b中を層に平行方向に導波光PBとして伝搬する。この導波光PBはコア層104bに形成されたホログラム106によって散乱され、回折光DBとして再生専用多重ホログラムカード100の表面101から出射し、この回折光DBによってホログラム画像Imが形成される。このホログラム画像ImをCCD等の2次元光検出器で取り込むことにより、コア層104bにホログラム106として重畳された情報の読み出しができる。また、図16中の凸レンズ114を図中符号D100が付された方向に動かすことによってレーザ光LB光を結合させるコア層を変え、各々のコア層104a、コア層104b、コア層104c、…に記録された情報を別個に読み出すことができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、再生専用多重ホログラムカードの性能指数には、記録容量、情報再生速度、誤り発生率等がある。これらは、独立ではなく、互いに密接な関係がある。一つの媒体の記録容量は、一つのコア層に付随するホログラムの情報容量を向上させること、即ちホログラム画像に情報より多く載せることによって向上させることができる。ところが、ホログラム画像の画質をそのままにして情報量を増やそうとすると、誤り発生率が高くなる。このため、誤り訂正をするために、予め記録する情報の冗長度を上げてげておかなければならず、結局、正味の情報容量は増やせないという問題がある。
【0008】
また、本来は、ホログラム画像は一つずつ遂次読み出すのであり、一時には複数のコア層のうちの一つだけにレーザ光LBを結合させるものであるが、媒体へ光を導入する方法が悪いと、一時に複数のコア層にレーザ光LB結合してしまい、その結果、複数のホログラム画像が重なり合ってしまい、画質が劣化する。これをクロストークと称しているが、隣合うコア層の間隔を広くすれば(換言するとクラッド層の厚さを厚くすれば)、クロストークは改善する。ところが、これでは1つの媒体のコア数が減ってしまう。そこで、媒体に光を正しく導入するため、光源と媒体との精密な位置合わせが重要となる。
【0009】
一方、ホログラム106によって回折される回折光DBは、予め設計された特定の距離だけ離れた位置にて像を結び、ホログラム画像Imとなるが、この位置にて2次元光検出器で画像を検出すべきところ、2次元光検出器の位置がずれると、ピントがぼける。この結果、画質が劣化し、誤り発生率が大きくなる。このため、媒体と2次元ディテクタとの位置合わせも重要である。
【0010】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、光源と媒体との相対的な位置合わせ及び媒体と2次元光検出器との相対的な位置合わせを精度良くすることができ、その結果誤り発生率を抑制することのできる情報記録媒体及び情報再生方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の情報記録媒体は、シングルモード平面型光導波路を有し、ホログラムにより情報を記録する情報記録媒体において、前記光導波路が当該光導波路のコア層の近傍に束縛されて当該光導波路内を伝搬する光を回折させる位置合わせ構造を備えることを特徴とする。各前記光導波路は複数備えられていることが好ましい。ここで、前記位置合わせ構造は、前記光導波路各々に1対設けられることが好ましい。より具体的に前記位置合わせ構造は、前記光導波路を伝搬する光を、前記光導波路の面に対してほぼ垂直方向に選択的に回折させるもの又は前記光導波路を伝搬する光を特定の方向へ選択的に回折させるホログラムである。この位置合わせ構造で用いるホログラムは、互いに異なる導波路を伝播する光を、互いに異なる方向へ回折させるものであることが好ましい。
また、前記位置合わせ構造の他の態様は、回折した光を、前記情報記録媒体の表面内又は前記情報記録媒体の外側の特定の点の近傍に集光するホログラムである。この位置合わせ構造で用いるホログラムは、互いに異なる導波路を伝播する光から回折される光を、互いに異なる所定の点の近傍へ集光するホログラムであることが好ましい。
更に、前記位置合わせ構造の他の態様は、前記の回折された光が集光される点を3つ以上有することを特徴とする。
また、本発明の情報再生方法は、情報記録媒体に記録された情報を再生する情報再生方法において、前記請求項6記載の情報記録媒体に所定の方法で光を入射し、当該情報記録媒体に形成されたホログラムによって光が回折される方向を検出し、前記検出結果に応じてどのコア層に最も強度の高い光が結合しているかを測定することを特徴としている。
また、本発明の情報再生方法は、情報記録媒体に記録された情報を再生する情報再生方法において、前記請求項9記載の情報記録媒体に所定の方向で光を入射し、当該情報記録媒体に形成されたホログラムによって回折される光の集光位置を検出し、前記検出結果に応じてどのコア層に最も強度の高い光が結合しているかを測定することを特徴としている。
上記構成による本発明によれば、位置合わせ構造をホログラムによって構成し、その結果、回折光のエネルギーを集中させることができるので、観測に便利であるだけでなく、個別の導波路ごとに回折の方向を違えておけば、回折光の方向を観測することにより、現在どの導波路に光が導波しているかが分かり、位置合わせに有効である。
このような本発明による情報記録媒体は、偽造や複製が困難であるため、電子商取引引用認証カードとしての使用、また、記憶容量が大きくかつ安価に生産できるため、CD、CD−ROM、DVD等のように、音楽や映像ソフトあるいはコンピュータのソフトウェアの配布などの用途に好適である。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態による情報記録媒体及び情報再生方法について詳細に説明する。
本実施形態について詳細に説明する前に、本実施形態が適用される情報記録媒体及び情報再生方法の概略について説明する。
図1は、本発明の実施形態が適用される情報記録媒体の概略を示す斜視図である。図1に示した情報記録媒体10は、その表面11aから順にクラッド層14a、コア層12a、クラッド層14b、コア層12b、クラッド層14c、コア層12c、クラッド層14d、コア層12d、クラッド層14e、コア層12e、及びクラッド層14fが順に積層された構造である。コア層12a〜12eは、クラッド層14a〜14fの屈折率よりも高い屈折率を有する材料を用いて形成されている。コア層12a〜12fは平面型シングルモード光導波路をなす。尚、コア層12a〜12eが全てのクラッド層14a〜14fよりも高い屈折率を有する構造であることが好ましいが、構造はこれに限定されない。例えば、各コア層12aは隣接するクラッド層14a,14bの屈折率よりも高くなければならないが、クラッド層14fよりも屈折率が低くなる場合があってもよい。
【0013】
各コア層12a〜12eには屈折率を変調する等の方法で予め情報が重畳されたホログラム(散乱要因)が形成されている。図1では、コア層12cに形成されたホログラム16cのみを概念的に平面状に示してある。本実施形態による情報記録媒体10は、その外形が略直方体形状に形成されており、端面11bにはコア層12a〜12e及びクラッド層14a〜14fが外部に露出された構造となっている。
【0014】
18は、シリンドリカルレンズであり、図示しない光源からの平面光波PLを図中符号D1が付された方向へは集光するが、符号D1が付された方向に直交する方向には集光しないレンズである。つまりシリンドリカルレンズ18は平面光波PLを円筒状の波面の光波CLに変換して情報記録媒体10のコア層12a〜12eの何れかに結合させるためのものである。
【0015】
尚、図1に示した例ではシリンドリカルレンズ18を用いて情報記録媒体10の端面におけるコア層とクラッド層との境界に平行な線上に集光された光を結合位置19から入射させる場合を例に挙げて説明しているが本発明はこれに限定されない、例えば、情報記録媒体10一部に図16に示した反射面110を形成し、平面光波PLを情報記録媒体10の表面から入射させるようにしてもよい。また、20は、コア層12a〜12eの何れかを伝搬する導波光PWがホログラムによって回折されて生ずる回折光DWによって生成されるホログラム画像Imが結像される結像面である。尚、CCD等の2次元光検出器の光検出面を結像面20に位置合わせすることによりホログラム画像Imを電気信号に変換することができる。
【0016】
尚、上記図示しない光源、シリンドリカルレンズ18、2次元光検出器は情報記録媒体10からホログラム像Imを再生して読み取る再生装置(図示省略)に備えられ、情報記録媒体10は再生装置から取り外して持ち運び可能なもの(リムーバブル媒体)である。
【0017】
上記構成において、図示しない光源から出射された平面光波PLはシリンドリカルレンズ18によって、円筒状の波面の光波CLに集光され、情報記録媒体10の端面11bの結合位置19からコア層12c内へ入射する。コア層12cへ入射した光はコア層12c中を層に平行方向に導波光PWとして伝搬する。この導波光PWはコア層12cに形成されたホログラム16cによって散乱され、回折光DWとして情報記録媒体10の表面11aから出射し、この回折光DWによってホログラム画像Imが結像面20に形成される。このホログラム画像ImをCCD等の2次元光検出器で取り込むことにより、コア層12cにホログラム16cとして重畳された情報の読み出しができる。また、シリンドリカルレンズ18の位置を変更し、結合位置19を他のコア層に設定することで他のコア層に記録された情報を別個に読み出すことができる。
【0018】
このとき、シリンドリカルレンズ18によって直線上に集光された光とコア層との結合方法が適切であれば、ただ一つのコア層に光エネルギーが集中し、その他のコア層に結合する光は強度的に無視できる。従って、異なるコア層にそれぞれ作り込まれたホログラムの画像が重なり合って観測されることはない。しかし、結合の方法が適切でないと、複数のコア層に同時に導波光が伝搬し、この結果、複数のホログラム画像が重なって観測される。また、光源には大抵の場合レーザが用いられるため、これらの複数のホログラム画像は単純に重なり合うのではなく、互いに干渉する。本実施形態においてはこのような不都合をなくし、誤り発生率を抑制することを最終的な目標としている。こためには、ホログラム画像Imの画質が良くなければならない。また、複数のホログラム画像の中から、目的のホログラム画像を的確に選択し、再生しなければならない。
【0019】
〔第1実施形態〕
次に、本発明の第1実施形態について説明する。
図2は、本発明の第1実施形態による情報記録媒体の構成の一部を示す模式図である。
本実施形態では、複数のホログラム画像の中から、目的のホログラム画像を選択するために、「現在どのコア層に光が導波しているか」を調べることのできる情報記録媒体及び情報再生方法を提供する。
本実施形態では、図1に示した情報記録媒体10のコア層に、ホログラムを形成する他に、「現在どのコア層に光が導波しているか」を調べるための位置合わせ用ホログラムを形成している。
【0020】
図2では、図1中のコア層12a〜12eの構造が示してあり、このコア層12には情報記録のためのホログラム22と、位置合わせ用のホログラム24とが形成されている。コア層12中を伝搬する導波光PWは、ホログラム22及び位置合わせ用ホログラム24によって回折される。その結果、ホログラム22によって回折光DW1が、位置合わせ用ホログラム24によって回折光DW2がそれぞれ生ずる。
【0021】
ここで、位置合わせ用ホログラム24は、一方向へ選択的に光を回折させるように設計しておく。例えば、位置合わせ用ホログラム24は、図2に示すように、導波光PWの進行方向に対して垂直な方向であって、コア層12に対して平行な方向に長手方向を有する直線を等間隔に並べた縞模様であり、その間隔が2π/β(βは導波路の伝搬定数)であるようなパターンである。このとき、位置合わせ用ホログラム24の面積が十分に広ければ、回折光DW2は、コア層12に対して垂直方向に進むものになる。
【0022】
図3は、図2に示した構造のコア層12を複数有する情報記録媒体10の断面図である。尚、図3は、図2に示した構造を有するコア層12を図1に示した情報記録媒体10に適用した場合の図である。図3に示したように、コア層12b〜コア層12dには位置合わせ用ホログラム24b〜位置合わせ用ホログラム24dがそれぞれ形成されている。各コア層12b〜コア層12dに形成された位置合わせ用ホログラム24b〜24dは以下の点において異なる。つまり、図示したように、情報記録媒体10の端面11bから光波CLが入射されるが、位置合わせ用ホログラム24cは入射した光波CLをコア層12cに対して垂直な方向へ回折して回折光DW4とする構造であり、位置合わせ用ホログラム24bは図中右斜め上方向へ回折して回折光DW3とする構造であり、位置合わせ用ホログラム24dは図中左斜め上方向へ回折して回折光DW5とする構造である。このように、各コア層毎に形成された位置合わせ用ホログラムは異なる方向へ進行する回折光を生ずる構造となっているため入射した光波CLがどのコア層へ入射して導波しているかが回折光の進行方向を観測すれば分かることになる。
【0023】
尚、ホログラム22及び位置合わせ用ホログラム24は、コア層を伝搬する導波光を回折できればよく、その形成位置には限定されない。例えば、ホログラム22及び位置合わせ用ホログラム24は、コア層内部に作り込んでも、コア層と隣り合うクラッド層との界面に作り込んでも良い。また、周知のようにコア層を伝搬する導波モードはクラッド層にも幾分しみ出すことから、クラッド層内部であっても、十分にコア層に近い位置に作り込めばホログラム22及び位置合わせ用ホログラム24はその機能を果たすことができる。
【0024】
また、図2に示した例では、コア層12内部で位置合わせ用ホログラム24をホログラム22の横に配置した構造を示したが、この位置も限定されない。図2においてホログラム22の手前側、奥側、右側、左側のどちらにおいても良いのは当然のことであり、またホログラム22と一部又は全体が重なる配置であってもよい。
【0025】
更に、ホログラム画像Imを形成する回折光DW1と、位置合わせのために用いる回折光DW2の双方を、同時に生成するようなホログラムを設計する方法もあり、この場合は、ホログラム22と位置合わせ用ホログラム24は一つにまとまる。このようなホログラムは、ホログラム画像Imを形成する回折光DW1と位置合わせ用の回折光DW2との重ね合わせで表現される光波の場を生成するものである。
【0026】
前述のように、情報記録媒体10に入射される光波とコア層との結合方法が適切でないとホログラム画像Imの画質が劣化する。ここにいう結合方法には、入射される光波として図1に示した光波CLの焦点位置とコア層との位置合わせ方法が含まれる。次に、円筒状の波面CLの焦点位置と結合位置19との関係について説明する。
【0027】
〔第2実施形態〕
図4は、本発明の第2実施形態による情報記録媒体の構成の一部を示す模式図である。図4に示した第2実施形態ではコア層12にホログラム26と2つの位置合わせ用ホログラム28a,28bが形成されている。この位置合わせ用ホログラム28a,28bは、導波光PWの進行方向に対して左右一対に形成される。更に、図4に示したコア層12は、図1中の各コア層12a〜12eとして形成されるが、図3に示したものと同様に、回折光DW7a,DW7bの方向で光が実際に導波しているコア層を検出できるように設計しておく。
【0028】
図5は、図4に示したコア層12を複数を備える情報記録媒体10への光入射の様子を説明する図である。尚、各コア層には各コア層には下から順番に番号30a〜30gが付してある。図5は、図4に示したコア層12を複数を備える情報記録媒体10の断面図であるが、理解を容易にするため図示を簡略化しており、更に図5は、図1中の導波光PWの進行方向に対して垂直な面で情報記録媒体10を切った場合の断面を示している。
【0029】
尚、前述したように、情報記録媒体10は、図示しない再生装置から取り外して持ち運び可能なものであり、図5では、この情報記録媒体10を再生装置に装填した直後で、電気を用いない純粋に機械的な、0.1mmオーダーの大まかな位置合わせのみが終了した状態を想定している。
この状態では、同図に示すように、波面CLを直線上に集光させた入射光IWは、情報記録媒体10のコア層30a〜30gに対して傾いている。図中符号Z1及びZ2が付された領域は、各コア層30a〜30gに形成された位置合わせ用ホログラム28a、28bがそれぞれ配置される領域である。このとき、領域Z1内で位置合わせ用ホログラムに入射光が掛かるのはコア層30bのみである。従って、領域Z1ではコア層30bに入射光IWが入射して回折光DW8が生じ、その結果、導波光PWはコア層30bを伝搬していることが検出される。
【0030】
また、図中領域Z2内で位置合わせ用ホログラムに入射光が掛かるのはコア層30fのみである。従って、領域Z2ではコア層30fに入射光IWが入射して回折光DW9が生じ、その結果、導波光PWはコア層30fを伝搬していることが検出される。領域Z1及び領域Z2の検出信号の比較により、入射光IWに対して情報記録媒体10がどちらかの向きにどれだけ傾いているかが分かる。この状態から、情報記録媒体10と入射光Iwとが合う方向へと角度をずらしていくと、領域Z1及び領域Z2で検知されるコア層が近くなり、逆に傾きを大きくしていくと検出されるコア層はより隔たったものとなる。これにより、入射光IWに対する情報記録媒体10の傾きを修正することができる。また、同時に、情報記録媒体10と入射光IWの位置を図5の上下方向に振動させてみて、領域Z1及び領域Zそれぞれで検出されるコア層が同一のコア層であり、且つ位置合わせ用ホログラム28a,28bによる回折光の強度が等しくなり、且つこれらの回折光の強度が共に最大値となる情報記録媒体10の入射光IWに対する角度・位置において、適切な光入射が実現できる。
【0031】
〔第3実施形態〕
図6は、本発明の第3実施形態による情報記録媒体の構成の一部を示す断面図である。ホログラムには、光波面の生成に自由度があり、一般のレンズのように入射する光を一点に集光するような、いわゆる球面波状の光波面を生成することもできる。本実施形態においては、位置合わせ用ホログラムとして、導波光PWを回折し、情報記録媒体10の外部の一点に集光させるようなホログラムを用いるものである。この機能を有するホログラムの形態は様々であり、本実施形態は特定のホログラムの形態に限定されるものではない。
【0032】
例えば、図6中焦点FPに集光するような回折光を発生させるホログラムは、符号Pが付してある点での光の散乱の大きさが
【数1】
であればよい。
ここで、数1中のθは焦点FPを通り、コア層12とクラッド層14a,14bとの境界に垂直な直線と、ホログラム32内の点Pと焦点FPとを通る直線との成す角度であり、zはコア層12中の導波光PWの伝搬方向の位置であり、βはコア層12中における導波光PWの伝搬定数、λは導波光PWの波長、A,φ,fは実定数である。
このホログラムは、前述した第1実施形態及び第2実施形態の特殊な場合と位置づけることができるが、付加的な効果が得られる。第1には、集光することにより光パワーが集中し、回折光信号を大きくとれることである。
【0033】
また、球面波を導波光PWが伝搬しているコア層検出のために用いる場合、各導波路の位置合わせ用ホログラムが互いに異なる位置に焦点を合わせるような構成とすればよい。図7は、各コア層に形成された位置合わせ用ホログラムが互いに異なる位置に焦点を合わせるような構成とした場合の焦点位置の最も単純な例を説明するための図である。図7では、断面で示した情報記録媒体10中の各位置合わせ用ホログラム32a〜32c各々によって形成される焦点FPa〜FPcを一直線上に周期的に配置した場合を示している。
【0034】
そして、この直線上にN−MOSやC−MOS等のリニアイメージセンサや1次元CCDなどの1次元アレイ光センサ、又は光スポット位置検出素子(PSD)等の光検出器34を配置すれば導波光がどのコア層を伝搬しているかを検出することができる。このように、回折光を小さな焦点に絞れることで、導波光がどのコア層を伝搬しているかを検出する検出装置の小型化を図ることができるのが第2の効果である。
この実施形態の変形として、点の集合としての線状に集光する形態もあり、この形態でも、上述した第1及び第2の効果が得られるのは全く同様である。線状に集光するホログラムは、点状に集光するホログラムの集合の形態で実現することができる。
【0035】
第3の効果は、入射光IWと情報記録媒体10との位置合わせだけでなく、情報記録媒体10とホログラム画像読み取り用の2次元アレイ光検出器との位置合わせにも利用できることである。
図8は、情報記録媒体10とホログラム画像読み取り用の2次元アレイ光検出器との位置合わせ方法を説明するための図である。図8では、コア層12aにホログラム22及び位置合わせ用ホログラム32が形成され、ホログラム22の回折光が結像面38で正しくホログラム画像を結合する様子が示され、また、位置合わせ用ホログラム32から球面回折光CD1が焦点FPに集光される様子を示している。
【0036】
ホログラム22によるホログラム画像は、CCD等の2次元アレイ光検出器36で電気信号に変換して読み出されるが、この光検出器の光検出面が結像面38からずれていれば、画像のピントがぼけ、正しく信号が読み出せない。
ここで、2次元アレイ光検出器36と光検出器34とが互いに固定されており、これらを同時に動かすことでピントを合わせることができる。光検出器34は、例えば2次元アレイ光検出器36と同様の2次元アレイ光検出器でもよい。光検出器34が2次元アレイ光検出器である場合、観測されるのは、球面回折光CD1の断面である円形のパターンである。この円形のパターンは、球面回折光CD1の焦点FPに近づくほど小さくなる。従って、円形パターンを観測しながら光検出器34を動かし、光検出器の受光面を球面回折光FPの焦点に合わせることが可能である。上述のように。光検出器34と2次元アレイ光検出器36の光検出面が揃えてある。この場合、やはり図8に示されているとおり、球面回折光CD1の焦点が結像面38内に配置されるよう位置合わせ用ホログラム32を設計しておけば、光検出器34の受光面と球面回折光FPの焦点の位置合わせをすると、自ずと2次元アレイ光検出器36の受光面と結像面38とが合致する、すなわちピントが合うことになる。
【0037】
以上では、ピント調整、すなわち図8において符号D2が付された方向の位置合わせ方法について説明したが、同図において符号D3が付された方向の位置合わせも必要な場合がある。この場合も、前記のように光検出器34に2次元アレイ光検出器や光スポット位置検出素子(PSD)を用いていれば、光検出器34の受光面のどこに球面回折光CD1の焦点FPがあるかが検知できるので、予め決められた位置まで平行移動すればよい。もし、結像面38内での回転の位置合わせも必要な場合は、少なくとも2つの点に焦点を結ぶ2つの球面回折波を用意すればよい。
【0038】
ところで、前述したように、光検出器34には2次元アレイ光検出器を用いると、現象が直感的であるために、位置合わせを手動で行うには便利である。しかし、CCDを始めとした2次元アレイ光検出器は高価であるほか、自動位置合わせを行う場合、2次元アレイ光検出器で受けた球面回折光CD1の強度パターンから図中符号D2が付された方向及び符号D3が付された方向の位置ずれを割り出すには、時として煩雑な画像処理を必要とし、必ずしも位置合わせは高速にならない。2次元アレイ光検出器と比較して安価であり、高速な位置合わせも可能な方法として、ピンホールを用いるものがある。
【0039】
図9は、ピンホールとアレイではない単体の光検出器を用いた位置合わせ方法を説明する図である。図9に示したように、単体の光検出器40の光検出面にはピンホール42が形成されたマスク41が配置されている。同図で、符号D3が付された方向に全く位置ずれがないとすると、光強度は焦点FPのごく近傍を除いて、結像面38とのずれの自乗に反比例する。従って、ピンホールから漏れて光検出器40で観測される光信号も結像面38とのずれの自乗に反比例するため、最大の信号が得られるよう、2次元アレイ光検出器36と結合された光検出器40を符号D2が付された方向へ動かせば、ピントが合う。ただし、符号D3が付された方向に全く位置ずれがないということが保証されない場合がある。この場合は、符号D2が付された方向に動かしただけでは、球面回折波CD1を見失う可能性がある。このため、符号D3が付された方向にも動かし、球面回折波CD1を探りながら位置合わせを行わなければならない。
【0040】
なお、2次元アレイ光検出器36の受光面は、必ずしもホログラム画像の結像面38と平行とは限らず、あおり角の調整が必要な場含もある。この場合、少なくとも3つの点に焦点を結ぶ3つの球面回折波が必要である。これらの球面回折波を発生させるために、3つの位置合わせ用ホログラムをコア層12に形成し、これら3つを互いに重ねても重ねなくてもよく、更に、1つの位置合わせ用ホログラムで3つすべてを同時に回折させるようなものでもよいことは、前記と同じである。
【0041】
【実施例】
〔第1実施例〕
図10は、本発明の第1実施例による情報記録媒体のコア層の一部を示す上面図である。図10において、44は、本発明の第1実施例による情報記録媒体が有するコア層の1つである。本実施例では、図示しない光源からの入射光が端面45から入射して図示した方向の導波光PWがコア層44を伝搬する。46は、画像再生のためのホログラムであり、48a,48bは位置合わせ用ホログラムである。ホログラム46は、端面45側であって、コア層44のほぼ全面に形成されている。位置合わせ用ホログラム48a,48bは図6に示した球面回折波CD1を形成するホログラムであり、端面45に対向する端面側に形成されている。図中符号50a,50bは導波光PWが位置合わせ用ホログラム48a,48bに入射した場合に位置合わせ用ホログラム50a,50bによって形成される焦点を示している。図10は、コア層44の上面図であるので、焦点50a,50bを位置合わせ用ホログラム48a,48bに重ねて示してある。
【0042】
本実施例の情報記録媒体は、導波路が5つ、つまり図10に示したコア層44が5つと、これらのコア層44の間に形成されたクラッド層とからなる構造のものを作成した。そして5枚の画像情報を、各々のコア層44のホログラム46に重畳させた。本実施形例では各々のコア層44のホログラムに「ページ1」から「ページ5」までの番号を付した。
【0043】
図11は、本実施例による情報記録媒体の断面図である。本実施例では図16に示した従来技術と同様に、入射光を各コア層に導入するために情報記録媒体49の一部を45°にカットして反射面を形成し、情報記録媒体49の各層に垂直な方向から円筒波面の光CL1を入射する方式をとっている。全てのコア層に形成された位置合わせ用ホログラム48a,48bから回折される光は、情報記録媒体49の上面から1mm上、情報記録媒体49の表面に平行な面52内に集光されるように設計した。図11中P1〜P5は、各コア層に付されたページ番号を示している。つまり、符号P1で示されたコア層にはページ番号として「ページ1」が付されており、符号P5で示されたコア層にはページ番号として「ページ5」が付されている。また、符号FP1〜FP5はそれぞれ、ページ番号P1〜P5が付されたコア層に形成された位置合わせ用ホログラム48a,48bによって形成される焦点を示している。また、位置合わせ用ホログラム48a,48bは、焦点FP1〜FP5が面52内において、0.1mmの距離をもって配置されるよう形成されている。
【0044】
図12は、図11に示した本実施例による情報記録媒体49に記録された情報を読み出す装置の簡略構成を示す図である。図12において、54は円筒波面光源であり、半導体レーザ、コリメータ、及びシリンドリカルレンズにより構成され、円筒波を発生する光源である。56は、回転ステージであり、図中のy軸周りに円筒波面光源49を回転させる。58は円筒波面光源54を図中のy軸方向へ移動させるYステージであり、60は円筒波面光源54を図中符号D1又はD2が付された方向へ移動させるページ選択用ステージである。これらページ選択用ステージ60、Yステージ58、及び回転ステージ56を駆動して円筒波面光源54から出射される円筒波面光CL1が情報記録媒体に入射する位置を調整する。主としてページ選択用ステージ60はページ選択用として用い、Y軸ステージ58は入射円筒波の焦点位置の調整に用いる。尚、図12において、62はアレイ光検出器であり、位置検出用ホログラムから出射される球面回折光を検出する。
【0045】
はじめに、ページ番号P1が付された「ページ1」の画像を正確に再生するよう各ステージを調整したところ、ホログラム画像と同時に位置合わせ用ホログラム48a,48bからの回折光により、2つの輝点が観測された。焦点位置での各焦点のスポットサイズは、約φ10μmであった。ページ選択用ステージ60を使って円筒波面光CL1の焦点を図中D4方向へ動かしていくと、ページ番号P1が付された「ページ1」の画像が消え、ページ番号P2が付された「ページ2」の画像が現れた。さらに続けて動かすと、次々にページ番号P3が付された「ページ3」、ページ番号P4が付された「ページ4」、ページ番号P5が付された「ページ5」へと画像が切り替わった。これと同時に、位置合わせ用ホログラム48a,48bに対応する輝点が図12中x軸方向へ0.1mm刻みでずれていくのが観測された。各輝点の輝度が最も強い位置で、ホログラムが正確に像を結んでいることが確認された。
【0046】
次に、位置合わせ用ホログラム48aと位置合わせ用ホログラム48bの真上に、それぞれ1つずつ、アレイ光検出器62を置いた。これら5つの個別の素子が、位置合わせ用ホログラム48aの5つの焦点それぞれの位置に合うよう、アレイ光検出器62を置いた。尚、本実施例では設計の都合上、焦点を同一直線上にに配置したが、これに限定されるものではない。同様に、位置合わせ用ホログラム48bに合わせてアレイ光検出器62をもう一つ設置した。その素子を位置合わせ用ホログラム48aと位置合わせ用ホログラム48bの焦点に合わせた。アレイ光検出器62は、それぞれ5つの素子からなり、0.1mmピッチで図12中のz方向に並んでいる。この素子を位置合わせ用ホログラム48a、位置合わせ用ホログラム48bの焦点5つ各々に合うようアレイ光検出器62を置いた。
【0047】
ページ選択用ステージ60を任意の位置まで動かすと、アレイ光検出器62は2つとも、中央の素子で光が検知された。そこで、その位置の前後にページ選択用ステージ60を僅かに動かすと、光検知の信号が最大になる位置があった。そこで、ホログラム画像を観測すると、符号P3が付された「ページ3」が正確に再生されていた。次に、ページ選択用ステージ60を図中符号D5が付された方向へ動かしていくと、アレイ光検出器62で検出される信号は一度かなり弱くなったが、そのまま動かし続けると、今度はアレイ光検出器62双方で信号が検出され、先ほどの右隣の素子からの信号が強くなった。信号強度が最大になるよう、ページ選択用ステージ60を調整すると、符号P2が付された「ページ2」の画像が正確に再生された。同様に、符号P1が付された「ページ1」、符号P4が付された「ページ4」、符号P5が付された「ページ5」も、アレイ光検出器62からの信号のみを手掛かりに、正確に再生することができた。
【0048】
〔第2実施例〕
次に、光源と情報記録媒体との位置合わせに関する実施例について説明する。上述した第1実施例において、初めに情報記録媒体49を装置にセットした状態ではホログラム画像は正確には観測されない。従って、上記の実施例では、最初に1枚のホログラム画像を観測しながら画像が正確に再生されるように、位置調整を行った。しかし、この方法は自動化には不向きである。本実施例では、始めから本発明の位置合わせ用ホログラムのみを用いて位置合わせを行った例を説明する。
【0049】
図11に示した情報記録媒体49を図12に示した装置にセットした直後、アレイ光検出器62で検出される信号は弱かった。そこで、その位置の前後でページ選択用ステージ60を少し動かすと、アレイ光検出器62で、ページ番号P1が付された「ページ1」の位置合わせ用ホログラム48bからの回折光が観測された。次に、ページ選択用ステージ60を図中符号D4が付された方向へ動かすと、位置合わせ用ホログラム48bからの回折光は、ページ番号P1が付された「ページ1」、ページ番号P2が付された「ページ2」、ページ番号P3が付された「ページ3」へと焦点が順次切り替わっていくのが観測されたが、移動限界点まで位置合わせ用ホログラム48aからの回折光は観測されなかった。
【0050】
そこで、ページ選択用ステージ60を反対に図中D5が付された方向へ動かしていった。位置合わせ用ホログラム48bからの回折光は、ページ番号P5が付された「ページ5」からページ番号P1が付された「ページ1」まで順次切り替わっていくことが観測されたが、さらに動作を続けると、位置合わせ用ホログラム48aからページ番号P5が付された「ページ5」の信号が現れた。これより、円筒波面光源54の集光線が、導波光PWの進行方向に向かってコア層に対して反時計回りにずれていることが分かった。このずれを直すように、回転ステージ56を僅かに回転して、再び、前述のようにページ選択用ステージ60をスキャンした。しかし、状況は変わらないので、また回転ステージ56を僅かに回転してページ選択用ステージ60のスキャンを行った。
【0051】
同様の動作を何度か繰り返すと、何度目かに位置合わせ用ホログラム48aからページ番号P5が付された「ページ5」の信号が、位置合わせ用ホログラム48bからページ番号P1が付された「ページ1」の信号が同時に観測され、角度が確実に補正されつつあることが分かった。更に同じことを繰り返すと、今度は位置合わせ用ホログラム48aからページ番号P4が付された「ページ4」の信号が、位置合わせ用ホログラム48bからページ番号P1が付された「ページ1」の信号が同時に観測された。
【0052】
この状態からページ選択用ステージ60を図中符号D4が付された方向へ動かすと位置合わせ用ホログラム48aからページ番号P5が付された「ページ5」の信号が、位置合わせ用ホログラム48bからページ番号P2が付された「ページ2」の信号が同時に観測される位置があることが分かった。同じことをさらに何度も繰り返すと、位置合わせ用ホログラム48aと位置合わせ用ホログラム48bから同じページの信号が同時に観測される状態になった。
【0053】
ページ番号P1が付された「ページ1」にて、これら双方の信号強度が等しく、更に最大になるよう、ページ選択用ステージ60、回転ステージ56に加えて、Y軸ステージ58を微調整したところ、ページ番号P1が付された「ページ1」の画像が正しく再生されていることが分かった。この状態でページ選択用ステージ60を動かすと、位置合わせ用ホログラム48aと位置合わせ用ホログラム48bとから同時にページ番号P2が付された「ページ2」の信号をとらえる場所において、ページ番号P2が付された「ページ2」の画像が正確に再生された。その他のページも同様であった。
【0054】
〔第3実施例〕
次に、第3実施形態について説明する。この第3実施形態では、2次元アレイ光検出器の情報記録媒体49に対する位置合わせについて説明する。
これまでは特に必要がなかったために説明しなかったが、情報記録媒体に光を入射するとホログラムによって光は上方に回折されると同時に下方へも回折される。本実施例では、第2実施例と同様に上方に回折される光を観測して光源と媒体との位置合わせを行い、下方に回折されるホログラム画像をCCDにて観測することとした。
【0055】
本実施例では、図10に示したホログラム46及び位置合わせ用ホログラム48a,48bに、図13に示した3つの位置合わせ用ホログラム66a,66b,66c、及び位置合わせを補助するのに必要な情報をまとめた位置合わせ補助情報ホログラム70を加えた。図13は、本発明の第2実施例による情報記録媒体のコア層の一部を示す上面図である。位置合わせ用ホログラム66a,66b,66cは何れも導波光PWを回折したときに球面波の回折光を生ずる。尚、68a,68b,68cは位置合わせ用ホログラム66a,66b,66cの回折光により形成される焦点位置を示す。
【0056】
本実施例で用いる情報記録媒体49も、上述した第1、第2実施例と同様の5ページからなる媒体で、5ページ全てにつき、画像再生のためのホログラム46から下方へ回折される光の結像面をそろえ、情報記録媒体底面から下1mm、媒体下面と平行な面とした。また、位置合わせ用ホログラム66aについては、5つのページ全てについて上記結像面内の同じ点に集光するように設計した。位置合わせ用ホログラム66b,66cについても同様である。位置合わせ用ホログラム66a,66b,66cからの回折光のスポットサイズは、結像面上すなわち焦点において、約φ10μmであった。なお、位置合わせ補助情報ホログラム70には、ページアドレス情報、符号方式情報の情報を重畳させた。
【0057】
ここで、ページアドレス情報とは、ページを区別するための識別子であり、第2実施例で用いたページ番号とは独立に各画像に異なる番号または名前を割り当てられる。本実施例の情報記録媒体は5枚のページを有するが、このような情報記録媒体複数からなる規模の大きな媒体では重要である。ページ番号P1が付された「ページ1」に“01”を、ページ番号P2が付された「ページ2」に“02”を、以下同様に“05”までの番号を割り当てた。符号方式は、デジタル情報処理機器の外部記憶装置として用いる場合の、デジタルデータとホログラム画像との相互変換の方式である。本実施例では、デジタルデータヘの変換は行わず、番号“00”とした。
【0058】
本実施形態では、図14に示す光検出面を有する光検出器72を用意した。図14は、第3実施例で用いられる光検出器の光検出面の構成を示す図である。図14に示したように、光検出器72は、支持台74の上にホログラム画像を読み取るCCD76を固定し、その周りに位置合わせ用光検出器78a〜78cを配置し、更に、位置合わせ補助情報検出器80を配置した。図13と図14とを比較すれば分かるように、位置合わせ用ホログラム66aには位置合わせ用光検出器78aが、位置合わせ用ホログラム66bには位置合わせ用光検出器78bが、位置合わせ用ホログラム66cには位置合わせ用光検出器78cがそれぞれ対応している。
【0059】
位置合わせ用光検出器78a、位置合わせ用光検出器78b、位置合わせ用光検出器78c共に、有効受光面はφ10μmの円形とした。更に、位置合わせ補助情報検出器62は、位置合わせ補助情報ホログラム70に対応して配置され、0.5mm四方のデ検出器10個からなる。また、CCD76を含む全ての検出器の受光面は1平面内にそろえた。
【0060】
図15に示すように、図14に示した光検出器72をXYZの3軸の平行移動と回転、あおりの調整ができる6軸ステージの上に固定し、図12の装置に配置された情報記録媒体49に対して−y軸方向に位置するよう配置した。図15は、第3実施例における情報記録媒体49と光検出器72との位置関係を示す図である。尚、6軸ステージにおける回転、あおりの回転中心は、全て位置合わせ用光検出器78bの中心に精密に合わせた。以上で、読み取り装置の準備を完了し、次に実際にホログラム画像の読み取り操作を行った。
【0061】
初めに情報記録媒体49をセットし、引き続き第2実施例に記述した方法で、光源円筒波面光源54と情報記録媒体49との位置合わせを行い、5つのうちの1ページが正確に再生される状態にした。この状態では、ホログラム画像はCCD76に対して図中xy軸方向に多少のズレがあり、またピントも合っていない。そこで、光検出器72をXY面内の2方向にスキャンした。この操作において、位置合わせ用光検出器78bにて微弱な光が観測される領域があった。位置合わせ用光検出器78bから得られる光信号が最大になる位置での光強度の1/10以上の強度が観測される領域を称して領域A1とした。
【0062】
次に、位置合わせ用光検出器78bが、領域A1の概ね中心部に位置するよう、XY面内において移動させた。ここで、図15のφ方向に光検出器72を回転させると、位置合わせ用光検出器78cで光信号が検出される領域があり、検出される信号が最大になる点で止めた。続いて、Z軸方向に光検出器72を僅かに移動させ情報記録媒体49に近づけると、位置合わせ用光検出器検出器78bで観測される光が強くなった。
【0063】
ここで、再びXY面内のスキャンを領域A1内で行い、光信号が最大になる位置での光強度の1/10以上の強度が観測される領域を称して領域A2とした(このとき、A2はA1に含まれる)。位置合わせ用光検出器78bが、領域A2の概ね中心部に位置するよう、光検出器72をXY面内において動かした。ここで、再び位置合わせ用光検出器78cで検出される信号が最大になる点まで、φ方向に回転した。続いて、光検出器49をz軸方向へ移動させて情報記録媒体49に近づけた。同じ操作を繰り返し、スキャン領域を狭めていったところ、n回目に、Z軸ステージによって光検出器を媒体に近づけると、それまでとは逆に光信号が弱くなり、領域An内でスキャンを行っても前回よりも強い光信号が得られなかった。ここで、nは自然数である。
【0064】
これは、焦点を通り過ぎたかまたは焦点に非常に近いことを意味するので、情報記録媒体の位置をn−2回目の位置に戻し、媒体への近づけ方を遅く設定して、再び操作を繰り返した。Z軸ステージの精度ではスキャン領域を狭められなくなったところで操作を止めた。最後に、ψ、θ方向のあおりを調整して、位置合わせ用光検出器78cでも最大の光信号が得られるようにした。このとき、CCD76で検出される画像信号は、ホログラム画像に忠実であり、ピントが正しく含わせられていることが、確認された。また、位置合わせ補助情報ホログラム70領域に載せられたページアドレス情報(“01”〜“05”)、符号方式情報(“00”)も正しく読み取ることができた。
【0065】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ホログラムによって情報を記憶する情報記録媒体において、情報再生用の光源と情報記録媒体との間、光検出器と媒体との間で位置合わせを容易に行うことができ、その結果誤り発生率を抑制することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態が適用される情報記録媒体の概略を示す斜視図である。
【図2】本発明の第1実施形態による情報記録媒体の構成の一部を示す模式図である。
【図3】図2に示した構造のコア層12を複数有する情報記録媒体10の断面図である。
【図4】本発明の第2実施形態による情報記録媒体の構成の一部を示す模式図である。
【図5】図4に示したコア層12を複数を備える情報記録媒体10への光入射の様子を説明する図である。
【図6】本発明の第3実施形態による情報記録媒体の構成の一部を示す断面図である。
【図7】各コア層に形成された位置合わせ用ホログラムが互いに異なる位置に焦点を合わせるような構成とした場合の焦点位置の最も単純な例を説明するための図である。
【図8】情報記録媒体10とホログラム画像読み取り用の2次元アレイ光検出器との位置合わせ方法を説明するための図である。
【図9】ピンホールとアレイではない単体の光検出器を用いた位置合わせ方法を説明する図である。
【図10】本発明の第1実施例による情報記録媒体のコア層の一部を示す上面図である。
【図11】本実施例による情報記録媒体の断面図である。
【図12】図11に示した本実施例による情報記録媒体49に記録された情報を読み出す装置の簡略構成を示す図である。
【図13】本発明の第2実施例による情報記録媒体のコア層の一部を示す上面図である。
【図14】第3実施例で用いられる光検出器の光検出面の構成を示す図である。
【図15】第3実施例における情報記録媒体49と光検出器72との位置関係を示す図である。
【図16】再生専用多重ホログラムカードの原理を示す図である。
【符号の説明】
10…情報記録媒体、12a,12b,12c,12d,12e,30a〜30g…コア層(光導波路)、14a,14b,14c,14d,14e,14f…クラッド層(光導波路)、16c,22,26…ホログラム、24,24b,24c,24d,28a,28b,32,32a…位置合わせ用ホログラム(位置合わせ構造)、FP,FPa.FPb.FPc…焦点(所定の点)。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an information recording medium and an information reproducing method, and more particularly to an information recording medium suitable for use as a portable memory card such as a magnetic card and an IC card and a reproducing method thereof.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a magnetic card such as a telephone card is used as a general information card that can be carried in a pocket. In recent years, IC cards have appeared and are considered to be applied to electronic commerce. Although magnetic cards are inexpensive, there is a risk of counterfeiting, and there are drawbacks that IC card counterfeiting is difficult but the bit unit price becomes expensive.
[0003]
In order to make up for this drawback, a read-only multiplex hologram card made by stacking planar single mode optical waveguides including diffraction gratings in a multilayer manner so as to generate a hologram image has been devised. Details of this card are described in Japanese Patent Application No. 11-036540, and will be briefly introduced here.
A so-called slab optical waveguide with a structure in which a plate-like transparent medium such as quartz or plastic is used as a core layer and is sandwiched by a medium having a lower refractive index than that is used to confine light in the core layer and propagate in the in-plane direction. It can be applied to optical communication parts such as semiconductor lasers. The reproduction-only multiplex hologram card is characterized in that the waveguides are stacked in layers, and each waveguide layer includes a hologram.
[0004]
FIG. 16 is a diagram showing the principle of a reproduction-only multiplex hologram card. In FIG. 16, a cross section of the hologram card is shown.
The reproduction-only
[0005]
The
[0006]
A laser beam LB emitted from a laser light source (not shown) is collected by a
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the performance index of the reproduction-only multiplex hologram card includes a recording capacity, an information reproduction speed, an error occurrence rate, and the like. These are not independent but closely related to each other. The recording capacity of one medium can be improved by improving the information capacity of the hologram associated with one core layer, that is, placing more information on the hologram image. However, if an attempt is made to increase the amount of information while maintaining the image quality of the hologram image, the error rate increases. For this reason, in order to perform error correction, it is necessary to increase the redundancy of information to be recorded in advance, and there is a problem that the net information capacity cannot be increased after all.
[0008]
Originally, hologram images are sequentially read out one by one, and the laser beam LB is coupled to only one of the plurality of core layers at a time, but the method of introducing light into the medium is poor. Then, the laser beam LB is coupled to a plurality of core layers at a time, and as a result, a plurality of hologram images are overlapped, and the image quality is deteriorated. This is referred to as crosstalk. If the interval between adjacent core layers is increased (in other words, the thickness of the cladding layer is increased), the crosstalk is improved. However, this reduces the number of cores of one medium. Therefore, in order to correctly introduce light into the medium, precise alignment between the light source and the medium is important.
[0009]
On the other hand, the diffracted light DB diffracted by the
[0010]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and can accurately perform the relative alignment between the light source and the medium and the relative alignment between the medium and the two-dimensional photodetector, and as a result. An object of the present invention is to provide an information recording medium and an information reproducing method capable of suppressing an error occurrence rate.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, an information recording medium of the present invention has a single-mode planar optical waveguide, and the information recording medium records information by a hologram. Diffracted light that is confined near the core layer of the optical waveguide and propagates in the optical waveguide An alignment structure is provided. It is preferable that a plurality of each optical waveguide is provided. Here, the alignment structure is , One pair is preferably provided for each of the optical waveguides. More specifically, the alignment structure selectively diffracts the light propagating through the optical waveguide in a direction substantially perpendicular to the surface of the optical waveguide or the light propagating through the optical waveguide in a specific direction. It is a hologram that is selectively diffracted. this Used in alignment structure The hologram is preferably one that diffracts light propagating in different waveguides in different directions.
Another aspect of the alignment structure is a hologram that collects diffracted light in the vicinity of a specific point inside the surface of the information recording medium or outside the information recording medium. this Used in alignment structure The hologram is preferably a hologram that condenses light diffracted from light propagating through different waveguides in the vicinity of different predetermined points.
Furthermore, another aspect of the alignment structure has three or more points on which the diffracted light is collected.
The information reproducing method of the present invention is an information reproducing method for reproducing information recorded on an information recording medium, wherein light is incident on the information recording medium according to claim 6 by a predetermined method, and the information recording medium is reproduced. A direction in which light is diffracted by the formed hologram is detected, and which core layer is coupled with the light having the highest intensity is measured according to the detection result.
The information reproducing method of the present invention is an information reproducing method for reproducing information recorded on an information recording medium, wherein light is incident on the information recording medium according to claim 9 in a predetermined direction, and the information recording medium is A condensing position of light diffracted by the formed hologram is detected, and the core layer is measured to which light having the highest intensity is coupled according to the detection result.
According to the present invention having the above configuration, the alignment structure is configured by a hologram, and as a result, the energy of the diffracted light can be concentrated, which is not only convenient for observation but also diffracted for each individual waveguide. If the directions are different, the direction of the diffracted light can be observed to determine which waveguide is currently guiding the light, which is effective for alignment.
Such an information recording medium according to the present invention is difficult to forge or duplicate, so it can be used as an electronic commerce quote authentication card, and can be produced at a low cost with a large storage capacity, so a CD, CD-ROM, DVD, etc. Thus, it is suitable for uses such as distribution of music, video software or computer software.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an information recording medium and an information reproducing method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
Before describing the present embodiment in detail, an outline of an information recording medium and an information reproducing method to which the present embodiment is applied will be described.
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an information recording medium to which an embodiment of the present invention is applied. The
[0013]
In each of the core layers 12a to 12e, holograms (scattering factors) on which information is preliminarily superimposed are formed by a method such as modulating the refractive index. In FIG. 1, only the
[0014]
A
[0015]
In the example shown in FIG. 1, an example in which light collected on a line parallel to the boundary between the core layer and the clad layer on the end face of the
[0016]
The light source (not shown), the
[0017]
In the above configuration, the planar light wave PL emitted from a light source (not shown) is condensed by the
[0018]
At this time, if the coupling method between the light collected on the straight line by the
[0019]
[First Embodiment]
Next, a first embodiment of the present invention will be described.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a part of the configuration of the information recording medium according to the first embodiment of the present invention.
In the present embodiment, there is provided an information recording medium and an information reproducing method capable of examining “which core layer is currently guiding light” in order to select a target hologram image from a plurality of hologram images. provide.
In this embodiment, in addition to forming a hologram in the core layer of the
[0020]
FIG. 2 shows the structure of the core layers 12a to 12e in FIG. 1, and a
[0021]
Here, the
[0022]
FIG. 3 is a cross-sectional view of the
[0023]
The
[0024]
In the example shown in FIG. 2, the structure is shown in which the
[0025]
Further, there is a method of designing a hologram that simultaneously generates both the diffracted light DW1 forming the hologram image Im and the diffracted light DW2 used for alignment. In this case, the
[0026]
As described above, the image quality of the hologram image Im deteriorates if the coupling method between the light wave incident on the
[0027]
[Second Embodiment]
FIG. 4 is a schematic diagram showing a part of the configuration of the information recording medium according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment shown in FIG. 4, a
[0028]
FIG. 5 is a diagram illustrating a state of light incidence on the
[0029]
As described above, the
In this state, as shown in the figure, the incident light IW obtained by condensing the wavefront CL on a straight line is inclined with respect to the core layers 30 a to 30 g of the
[0030]
In addition, only the core layer 30f is incident on the alignment hologram in the region Z2 in the figure. Accordingly, in the region Z2, the incident light IW is incident on the core layer 30f to generate the diffracted light DW9. As a result, it is detected that the guided light PW is propagating through the core layer 30f. By comparing the detection signals in the areas Z1 and Z2, it can be seen how much the
[0031]
[Third Embodiment]
FIG. 6 is a sectional view showing a part of the configuration of the information recording medium according to the third embodiment of the present invention. A hologram has a degree of freedom in generating an optical wavefront, and can generate a so-called spherical wave optical wavefront that collects incident light at a single point like a general lens. In the present embodiment, a hologram that diffracts the guided light PW and focuses it on a point outside the
[0032]
For example, a hologram that generates diffracted light that is focused on the focal point FP in FIG.
[Expression 1]
If it is.
Here, θ in Equation 1 is an angle formed by a straight line passing through the focal point FP and perpendicular to the boundary between the
Although this hologram can be positioned as a special case of the first embodiment and the second embodiment described above, an additional effect can be obtained. First, the light power is concentrated by condensing, and a diffracted light signal can be taken large.
[0033]
Further, when the spherical wave is used for detecting the core layer in which the guided light PW is propagating, the configuration may be such that the alignment holograms of the respective waveguides are focused on different positions. FIG. 7 is a diagram for explaining the simplest example of the focal position when the alignment holograms formed on the core layers are configured to focus on different positions. FIG. 7 shows a case where the focal points FPa to FPc formed by the
[0034]
A linear image sensor such as an N-MOS or C-MOS, a one-dimensional array photosensor such as a one-dimensional CCD, or a
As a modification of this embodiment, there is a form in which light is condensed into a line as a set of points. In this form as well, the first and second effects described above can be obtained in exactly the same way. Holograms that converge linearly can be realized in the form of a collection of holograms that converge in a dotted manner.
[0035]
The third effect is that it can be used not only for alignment of the incident light IW and the
FIG. 8 is a diagram for explaining an alignment method between the
[0036]
A hologram image obtained by the
Here, the two-
[0037]
The focus adjustment, that is, the alignment method in the direction indicated by the symbol D2 in FIG. 8 has been described above, but the alignment in the direction indicated by the symbol D3 in FIG. Also in this case, if a two-dimensional array photodetector or a light spot position detection element (PSD) is used for the
[0038]
By the way, as described above, when a two-dimensional array photodetector is used as the
[0039]
FIG. 9 is a diagram for explaining an alignment method using a single photodetector that is not a pinhole and an array. As shown in FIG. 9, a
[0040]
Note that the light receiving surface of the two-
[0041]
【Example】
[First embodiment]
FIG. 10 is a top view showing a part of the core layer of the information recording medium according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 10, 44 is one of the core layers of the information recording medium according to the first embodiment of the present invention. In the present embodiment, incident light from a light source (not shown) enters from the
[0042]
The information recording medium of this example was prepared with a structure comprising five waveguides, that is, five
[0043]
FIG. 11 is a cross-sectional view of the information recording medium according to this embodiment. In the present embodiment, as in the prior art shown in FIG. 16, in order to introduce incident light into each core layer, a part of the
[0044]
FIG. 12 is a diagram showing a simplified configuration of an apparatus for reading information recorded on the
[0045]
First, when each stage was adjusted so that the image of “page 1” with the page number P1 was accurately reproduced, two bright spots were generated by the diffracted light from the
[0046]
Next, one
[0047]
When the
[0048]
[Second Embodiment]
Next, an embodiment relating to alignment between the light source and the information recording medium will be described. In the first embodiment described above, the hologram image is not accurately observed when the
[0049]
Immediately after the
[0050]
Therefore, the
[0051]
When the same operation is repeated several times, the signal of “
[0052]
When the
[0053]
In “Page 1” with the page number P1, the Y-
[0054]
[Third embodiment]
Next, a third embodiment will be described. In the third embodiment, alignment of the two-dimensional array photodetector with respect to the
Although not described here because it was not particularly necessary, when light is incident on the information recording medium, the light is diffracted upward by the hologram and simultaneously diffracted downward. In the present embodiment, similarly to the second embodiment, the light diffracted upward is observed to align the light source and the medium, and the hologram image diffracted downward is observed by the CCD.
[0055]
In this embodiment, the
[0056]
The
[0057]
Here, the page address information is an identifier for distinguishing pages, and a different number or name is assigned to each image independently of the page number used in the second embodiment. The information recording medium of this embodiment has five pages, which is important for a large-scale medium composed of a plurality of such information recording media. "01" is assigned to "Page 1" with page number P1, "02" is assigned to "Page 2" with page number P2, and so on. The encoding method is a method of mutual conversion between digital data and a hologram image when used as an external storage device of a digital information processing device. In this embodiment, conversion to digital data is not performed and the number is “00”.
[0058]
In the present embodiment, a
[0059]
The effective light receiving surface of each of the
[0060]
As shown in FIG. 15, the
[0061]
First, the
[0062]
Next, the
[0063]
Here, scanning in the XY plane is performed again in the region A1, and a region where an intensity of 1/10 or more of the light intensity at the position where the optical signal is maximum is observed is referred to as a region A2 (at this time, A2 is included in A1). The
[0064]
This means that the focus has passed or is very close to the focus, so the position of the information recording medium is returned to the n-2th position, the approach to the medium is set slower, and the operation is repeated again. . The operation was stopped when the scan area could not be narrowed with the accuracy of the Z-axis stage. Finally, the tilts in the ψ and θ directions are adjusted so that the maximum optical signal can be obtained by the
[0065]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in an information recording medium for storing information by hologram, alignment between the light source for information reproduction and the information recording medium and between the photodetector and the medium can be easily performed. As a result, the error rate can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an information recording medium to which an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a part of the configuration of the information recording medium according to the first embodiment of the present invention.
3 is a cross-sectional view of an
FIG. 4 is a schematic diagram showing a part of the configuration of an information recording medium according to a second embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a state of light incidence on an
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a part of the configuration of an information recording medium according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram for explaining the simplest example of the focal position when the alignment holograms formed on each core layer are configured to focus on different positions.
FIG. 8 is a diagram for explaining a method of aligning the information recording medium and a two-dimensional array photodetector for reading a hologram image.
FIG. 9 is a diagram for explaining an alignment method using a single photodetector that is not a pinhole and an array;
FIG. 10 is a top view showing a part of the core layer of the information recording medium according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a sectional view of an information recording medium according to the present embodiment.
12 is a diagram showing a simplified configuration of an apparatus for reading information recorded on the
FIG. 13 is a top view showing a part of a core layer of an information recording medium according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing a configuration of a light detection surface of a photodetector used in the third embodiment.
15 is a diagram showing a positional relationship between an
FIG. 16 is a diagram showing the principle of a reproduction-only multiplex hologram card.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記請求項5記載の情報記録媒体に所定の方法で光を入射し、 Light is incident on the information recording medium according to claim 5 by a predetermined method,
当該情報記録媒体に形成されたホログラムによって光が回折される方向を検出し、 Detecting the direction in which light is diffracted by the hologram formed on the information recording medium,
前記検出結果に応じてどのコア層に最も強度の高い光が結合しているかを測定する Measure which core layer has the highest intensity light coupled according to the detection result
ことを特徴とする情報再生方法。 An information reproduction method characterized by the above.
前記請求項8記載の情報記録媒体に所定の方向で光を入射し、 Light is incident on the information recording medium according to claim 8 in a predetermined direction,
当該情報記録媒体に形成されたホログラムによって回折される光の集光位置を検出し、 Detecting the condensing position of the light diffracted by the hologram formed on the information recording medium,
前記検出結果に応じてどのコア層に最も強度の高い光が結合しているかを測定する Measure which core layer is coupled with the highest intensity light according to the detection result
ことを特徴とする情報再生方法。 An information reproduction method characterized by the above.
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