JP3666553B2 - Optical regeneration method and optical regeneration apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、データ情報がホログラムとして記録されている光記録媒体からデータ情報を読み出す方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
相変化型や光磁気型など、書き換え可能な光ディスクは、すでに広く普及している。これらの光ディスクは、一般の磁気ディスクに比べれば、記録密度が高いが、さらに記録密度を高めるためには、ビームスポット径を小さくして、隣接トラックまたは隣接ビットとの距離を短くするなどの必要がある。
【0003】
このような技術の開発によって実用化されたものに、DVDがある。読み出し専用のDVD−ROMは、直径12cmのディスクに片面で4.7GByteのデータを記録することができる。また、書き込み・消去が可能なDVD−RAMは、相変化方式によって、直径12cmのディスクに両面で5.2GByteの高密度記録が可能である。
【0004】
このように光ディスクの高密度化は年々進んでいるが、一方で、上記の光ディスクは面内にデータを記録するため、その記録密度は光の回折限界に制限され、高密度記録の物理的限界と言われる5Gbit/inch2に近づいている。したがって、更なる大容量化のためには、奥行き方向を含めた3次元(体積型)の記録が必要となる。
【0005】
そこで、3次元の記録が可能なホログラムメモリが注目されている。ホログラムメモリでは、同一体積内に多重させて複数のデータページを記録することができ、かつ各ページごとにデータを一括して読み出すことができる。このホログラムメモリでは、従来一般に、データに応じた空間的な光強度分布をホログラムとして記録再生する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
これに対して、出願人は先に、特願平10−32834号(整理番号FN97−00693)によって、データに応じた空間的な偏光分布をホログラムとして記録再生する方法を提案した。
【0007】
この方法によれば、光強度分布をホログラムとして記録再生する場合のようなノイズの影響によるSN比の劣化が少なくなるとともに、データを高密度かつ高速に記録再生することができ、しかも消去プロセスを要することなくデータを高速に書き換えることができる。
【0008】
光誘起複屈折性(光誘起異方性、光誘起2色性)を示す材料は、これに入射する光の偏光状態に感応し、入射光の偏光方向を記録することができる。例えば、側鎖に光異性化する基を有する高分子または高分子液晶、または光異性化する分子を分散させた高分子は、直線偏光の光を照射すると、光異性化が誘起されて、直線偏光の方向に応じて屈折率の異方性を生じ、偏光方向を記録することができる。このとき、同時に参照光を照射すれば、信号光の偏光方向をホログラムとして記録することができる。
【0009】
この点に着目して、先願の方法では、光記録媒体として、図1に示すように、ガラス基板などの透明基板11の一面側に偏光感応層12を形成したものを用いる。偏光感応層12は、光誘起複屈折性を示し、偏光情報をホログラムとして記録できる材料であれば、どのようなものでもよいが、好ましい例として、上述した側鎖に光異性化する基を有する高分子または高分子液晶、または光異性化する分子を分散させた高分子を用いることができる。その光異性化する基または分子としては、例えば、アゾベンゼン骨格を含むものが好適である。
【0010】
ただし、ホログラムを体積的(3次元)に記録するには、偏光感応層12の厚みは、少なくとも10μm程度必要であり、厚みを大きくするほど、記憶容量を大きくすることができる。また、光記録媒体10全体を偏光感応層として形成してもよい。光記録媒体10は、例えばディスク形状とする。
【0011】
偏光感応層12の好ましい例の一つとして、図2に示す化学式で表される、側鎖にシアノアゾベンゼンを有するポリエステルを用いることができる。この材料は、先願に詳細に記載されているように、側鎖のシアノアゾベンゼンの光異性化による光誘起異性性によって、偏光情報を有するホログラムの記録、再生、消去が可能である。また、記録されたホログラムは、室温自然光のもとで数年以上、緩和なく記録が保持される。
【0012】
先願の光記録方法では、光源からの、光記録媒体10の偏光感応層12に感度のあるコヒーレント光を2光波に分割し、一方の光を平行光として、図3に示すように、入射光6として空間光変調器30に入射させる。
【0013】
空間光変調器30は、2次元的に複数の画素を有し、それぞれの画素37を1/2波長板として機能させて、それぞれの画素37に2次元データの対応するビットのデータを電圧印加の有無として与えることによって、それぞれの画素37に入射する光の偏光を変調するものとする。
【0014】
図3に示すように、平行光とした入射光6は、s偏光として空間光変調器30に入射させる。そして、空間光変調器30の電圧が印加されない画素37aは、1/2波長板の軸が入射光6の偏光方向と平行となり、したがって画素37aを透過した信号光1aはs偏光となる。これに対して、空間光変調器30の電圧が印加された画素37bは、1/2波長板の軸が45度回転して、入射光6の偏光方向を90度回転させ、したがって画素37bを透過した信号光1bはp偏光となる。したがって、空間光変調器30を通過した信号光1は、空間光変調器30に与えられた2次元データに対応した空間偏光分布を有するものとなる。
【0015】
この空間光変調器30を通過した信号光1を、レンズによって集光して、光記録媒体10に照射する。同時に、上述した2光波のうちの他方の光を、s偏光の参照光として、光記録媒体10の信号光1が照射される領域に照射する。これによって、2次元データに対応した信号光1の空間偏光分布が、ホログラムとして光記録媒体10に記録される。
【0016】
この場合、ディスク形状とした光記録媒体10を回転させることによって、光記録媒体10の周方向に場所を変えて複数のホログラムを記録することができる。このとき、参照光として球面波を用いることによって、シフト多重記録を行うことができる。さらに、光源や空間光変調器30などを含む記録ヘッドを光記録媒体10の径方向に移動させることによって、光記録媒体10中に同心円状の記録トラックを形成するようにホログラムを記録することができる。
【0017】
図4は、先願の光再生方法の一例を示す。光記録媒体10には、上述した方法によって、図3に示したように空間偏光分布により2次元データを保持する信号光1がホログラムとして記録されている。
【0018】
再生ヘッド40の読み出し光光学系41からの、記録時の参照光の位相共役光を、読み出し光3として、光記録媒体10のホログラムが記録された領域に照射する。これによって、ホログラムからの回折光4として、図5に示すように、記録時の信号光の偏光方向が保存された位相共役光が得られる。
【0019】
この回折光4を、レンズ42で平行光にして、偏光ビームスプリッタ43に入射させて、s偏光成分7Sとp偏光成分7Pに分離し、そのs偏光成分7Sを光検出器アレイ44Sで検出し、p偏光成分7Pを光検出器アレイ44Pで検出する。
【0020】
図5に示すように、s偏光成分7Sとp偏光成分7Pはネガ像とポジ像の関係となり、その一方を一方の光検出器アレイで検出することによって、回折光4の空間偏光分布により保持された2次元データ、すなわち光記録媒体10に記録された2次元データを読み取ることができる。
【0021】
モータ49により光記録媒体10を回転させることによって、光記録媒体10の周方向に場所を変えて記録されている複数のホログラムを読み出すことができる。また、再生ヘッド40を光記録媒体10の径方向に移動させることによって、光記録媒体10中に同心円状に形成されている記録トラックからホログラムを読み出すことができる。
【0022】
さらに、先願の光再生方法の一例では、偏光ビームスプリッタ43によって分離され、光検出器アレイ44Sおよび44Pによって検出される、s偏光成分7Sおよびp偏光成分7Pの光強度を、比較演算することによって、回折光4の揺らぎ、外光の影響、光記録媒体10や光学系の不完全さなどに起因するノイズをキャンセルして、より高いSN比の読み取り出力を得ることができる。
【0023】
図6は、その比較演算方法を示し、減算回路45において、対応する画素(ビット)ごとに光検出器アレイ44Pの検出出力から光検出器アレイ44Sの検出出力を減算する。
【0024】
i番目の画素の回折光をp偏光とし、その信号成分をIpi、ノイズ成分をNiとすると、i番目の画素については、光検出器アレイ44Pの出力は、信号成分Ipiとノイズ成分Niの和(Ipi+Ni)となり、光検出器アレイ44Sの出力は、ノイズ成分Niのみとなり、減算回路45の出力は、ノイズ成分Niがキャンセルされて信号成分Ipiのみとなる。
【0025】
j番目の画素の回折光をs偏光とし、その信号成分をIsj、ノイズ成分をNjとすると、j番目の画素については、光検出器アレイ44Pの出力は、ノイズ成分Njのみとなり、光検出器アレイ44Sの出力は、信号成分Isjとノイズ成分Njの和(Isj+Nj)となり、減算回路45の出力は、ノイズ成分Njがキャンセルされて信号成分−Isjのみとなる。
【0026】
2値のデジタルデータを読み取る場合には、例えば、減算回路45の出力値が正のときには“1”、負のときには“0”と、判定すればよい。
【0027】
このように、先願の光再生方法の一例によれば、画素ごとにノイズをキャンセルすることができるとともに、回折光4の光強度によらずに常に、ゼロの出力値を閾値として、出力値が正か負かでデータ値を判別することができる。
【0028】
しかし、この方法では、回折光4のs偏光成分7Sおよびp偏光成分7Pを検出するのに、2個の光検出器アレイ44Sおよび44Pを用いる。しかし、データを高速に記録再生するには、2次元データのビット数を多くする必要があり、空間光変調器30および光検出器アレイ44S,44Pの画素数を多くする必要がある。そのため、光検出器アレイ44S,44Pは、それぞれ高価なものとなり、2個の光検出器アレイ44Sおよび44Pを用いると、光再生装置のコストが高くなる。他方で、一つの光検出器アレイによって、s偏光成分7Sおよび氷見7Pのいずれか一方のみを検出する場合には、ノイズをキャンセルして、より高いSN比の読み取り出力を得ることができなくなる。
【0029】
そこで、この発明は、データに応じた空間偏光分布がホログラムとして記録されている光記録媒体から、データに応じた空間偏光分布を読み出す光再生方法において、低コストの装置によって、ノイズをキャンセルして、より高いSN比の読み取り出力を得ることができるようにしたものである。
【0030】
【課題を解決するための手段】
この発明の光再生方法では、
第1段階および第2段階として、互いに偏光方向が所定角度異なる第1偏光成分および第2偏光成分からなる空間偏光分布によりデータを保持する信号光がホログラムとして記録されている光記録媒体に、それぞれ読み出し光を照射して、前記ホログラムからの回折光の前記第1偏光成分および前記第2偏光成分を同一の光検出器で順次検出し、
両者の検出出力を比較して、データエラーの有無を検出し、データエラーが検出されたときには、データエラーが検出されなくなるまで、同じホログラムの読み出しを繰り返し、データエラーの有無の検出を繰り返す。
【0031】
【作用】
上記の方法による、この発明の光再生方法では、第1段階で、光記録媒体に読み出し光が照射されてホログラムが読み出され、そのホログラム回折光の第1偏光成分、例えばs偏光成分が、光検出器で検出されるとともに、その後の第2段階で、光記録媒体の同じ領域に読み出し光が照射されて同じホログラムが読み出され、そのホログラム回折光の第2偏光成分、例えばp偏光成分が、同じ光検出器で検出される。
【0032】
さらに、その後、両者の検出出力が比較されて、データエラーの有無が検出される。図4に示した先願の方法では、回折光4のs偏光成分7Sおよびp偏光成分7Pを、別個の光検出器アレイ44Sおよび44Pで、同時に検出するので、図6に示して上述したように、両者の検出出力に含まれるノイズ成分は同一となり、両者の検出出力の差分を演算することによって、ノイズ成分がキャンセルされる。
【0033】
しかし、この発明の光再生方法では、同じホログラムからの回折光のs偏光成分およびp偏光成分を、同じ光検出器で、時間的にずれたタイミングで検出するので、回折光の揺らぎや外光の影響などに起因する、時間的に変化し得るノイズによって、両者の検出タイミングによっては、両者の検出出力に含まれるノイズ成分が同一にならず、両者の検出出力の差分中でノイズ成分がキャンセルされず、データエラーを生じることがある。
【0034】
そのため、この発明の光再生方法では、両者の検出出力が比較されて、データエラーの有無が検出され、時間的に変化し得るノイズによるデータエラーが検出されたときには、両者の検出タイミングが、時間的に変化し得るノイズが同一ないしほぼ同一になる適切なタイミングとなって、データエラーが検出されなくなるまで、同じホログラムの読み出しが繰り返され、データエラーの有無の検出が繰り返される。データエラーが検出されなくなったときには、そのときの両者の検出出力の差分が、当該ホログラムが保持するデータとして出力される。
【0035】
このように、この発明の光再生方法によれば、一つの光検出器によって、ノイズをキャンセルして、より高いSN比の読み取り出力を得ることができ、光再生装置を低コスト化することができる。
【0036】
【発明の実施の形態】
〔光記録方法の一例〕
上述した先願の光記録方法と同じであるが、図7に、この発明の光再生方法の前提となる光記録方法の一例を示す。
【0037】
光記録媒体10は、図1に示したような偏光感応型のものとし、その偏光感応層としては、この例では、図2に示した側鎖にシアノアゾベンゼンを有するポリエステルを用いる。この例では、光記録媒体10はディスク形状とする。
【0038】
光源21としては、偏光感応型の光記録媒体10に感度のあるコヒーレント光を発するものを用い、この例では、シアノアゾベンゼンが光異性化する波長に属する515nmのレーザ光を発するアルゴンイオンレーザを用いる。この例では、そのレーザ光5の偏光をs偏光とする。
【0039】
この光源21からのレーザ光5を、ビームスプリッタ25で2光波に分割し、記録時には、シャッタ28を開けて、ビームスプリッタ25を透過したレーザ光を、レンズ22および23で平行光として、空間光変調器30に入射させる。
【0040】
空間光変調器30は、偏光変調が可能なものとする。このような空間光変調器30としては、電圧アドレス型の液晶パネルや電気光学結晶にマトリクス電極を付けたものなどを用いることができるが、偏光子は設けない。
【0041】
図3に示したように、空間光変調器30は、2次元的に複数の画素を有し、それぞれの画素37を1/2波長板として機能させて、それぞれの画素37に2次元データの対応するビットのデータを電圧印加の有無として与えることによって、それぞれの画素37に入射する光の偏光を変調するものとする。
【0042】
光源21からのレーザ光5がs偏光であるので、平行光とした入射光6は、s偏光として空間光変調器30に入射する。そして、図3に示したように、空間光変調器30の電圧が印加されない画素37aは、1/2波長板の軸が入射光6の偏光方向と平行となり、したがって画素37aを透過した信号光1aはs偏光となる。これに対して、空間光変調器30の電圧が印加された画素37bは、1/2波長板の軸が45度回転して、入射光6の偏光方向を90度回転させ、したがって画素37bを透過した信号光1bはp偏光となる。したがって、空間光変調器30を通過した信号光1は、空間光変調器30に与えられた2次元データに対応した空間偏光分布を有するものとなる。
【0043】
図7に示すように、この空間光変調器30を通過した信号光1を、フーリエ変換レンズ24によってフーリエ変換面P1にフーリエ変換して、光記録媒体10に照射する。同時に、ビームスプリッタ25で反射したレーザ光を、ミラー26および27で反射させて、s偏光の参照光2として、光記録媒体10の信号光1が照射される領域に照射する。これによって、2次元データに対応した信号光1の空間偏光分布が、ホログラムとして光記録媒体10に記録される。
【0044】
この場合、光記録媒体10を回転させることによって、光記録媒体10の周方向に場所を変えて複数のホログラムを記録することができる。このとき、参照光2として球面波を用いることによって、シフト多重記録を行うことができる。さらに、図示した記録ヘッドを光記録媒体10の径方向に移動させることによって、光記録媒体10中に同心円状の記録トラックを形成するようにホログラムを記録することができる。
【0045】
〔光再生方法および光再生装置の実施形態〕
図8は、この発明の光再生装置の一実施形態の光学構成を示し、図7の光記録装置に、偏光回転素子46、偏光板47、レンズ42および光検出器アレイ44を付加したものである。光記録媒体10には、上述した方法によって、図3に示したように空間偏光分布により2次元データを保持する信号光1がホログラムとして記録されている。
【0046】
再生時には、シャッタ28を閉じて信号光1を遮断し、記録時の参照光と同じ光を、読み出し光3として、光記録媒体10のホログラムが記録された領域に照射する。これによって、図5に示したように、記録時の信号光の偏光方向が保存されたホログラム回折光4が得られる。
【0047】
この回折光4を、偏光回転素子46および偏光板47を通過させ、レンズ42で平行光として、光検出器アレイ44に入射させる。光検出器アレイ44で検出される回折光4の偏光方向は、偏光回転素子46および偏光板47の状態によって変化する。
【0048】
この例では、偏光板47は、s偏光のみを透過させるようにする。偏光回転素子46は、回折光4のs偏光成分の検出時には、回折光4を偏光方向を変えずに透過させ、回折光4のp偏光成分の検出時には、回折光4を偏光方向を90度回転させて透過させるようにする。このような偏光回転素子46としては、1/2波長板や液晶バルブなどを用いることができる。
【0049】
したがって、ノイズが存在しなければ、光検出器アレイ44では、s偏光成分の検出時には、回折光4のs偏光成分が白(明)、p偏光成分が黒(暗)として検出され、p偏光成分の検出時には、回折光4のs偏光成分が黒(暗)、p偏光成分が白(明)として検出される。
【0050】
しかし、上述したように、実際には、回折光4の揺らぎ、外光の影響、光記録媒体10や光学系の不完全さなどに起因するノイズが存在し、しかも、この発明では、回折光4のs偏光成分およびp偏光成分を、同じ光検出器アレイ44で、時間的にずれたタイミングで検出するので、回折光4の揺らぎや外光の影響などに起因する、時間的に変化し得るノイズ成分が、s偏光成分の検出出力とp偏光成分の検出出力の差分中でキャンセルされず、データエラーを生じることがある。そのため、この発明では、上述したように、データエラーが検出されなくなるまで、同じホログラムの読み出しを繰り返し、データエラーの有無の検出を繰り返す。
【0051】
図9は、そのための制御構成の一例を示し、図8の光学構成に、スイッチ回路51、バッファメモリ52、データ処理回路53および制御部54を付加したものである。スイッチ回路51、バッファメモリ52およびデータ処理回路53は、それぞれ後述のように機能する。
【0052】
制御部54は、CPU、このCPUが実行すべきプログラムが記述されたROM、およびCPUのワークエリアとして動作するRAMを有し、図10に示す再生処理ルーチン60を実行する。
【0053】
図10の再生処理ルーチン60は、1ページ分の2次元データの読み出しについてのもので、この再生処理ルーチン60では、制御部54は、まず、ステップ61で、s偏光成分を再生できるように、すなわち回折光4を偏光方向を変えずに透過させるように、偏光回転素子46を制御し、次にステップ62で、スイッチ回路51をバッファメモリ52側に切り換える。
【0054】
この状態で、制御部54は、次にステップ63で、光源21をオンにし、光記録媒体10に読み出し光3を照射して、ホログラムを読み出し、次にステップ64で、光検出器アレイ44によって回折光4のs偏光成分を検出し、次にステップ65で、その検出出力8Sをバッファメモリ52に書き込む。ノイズが存在しなければ、このとき、s偏光成分が白、p偏光成分が黒、として検出される。
【0055】
次に、制御部54は、ステップ66で、p偏光成分を再生できるように、すなわち回折光4を偏光方向を90度回転させて透過させるように、偏光回転素子46を制御し、次にステップ67で、スイッチ回路51をデータ処理回路53側に切り換える。
【0056】
この状態で、制御部54は、次にステップ68で、光源21をオンにし、光記録媒体10に読み出し光3を照射して、同じホログラムを再び読み出し、次にステップ69で、光検出器アレイ44によって回折光4のp偏光成分を検出する。ノイズが存在しなければ、このとき、s偏光成分が黒、p偏光成分が白、として検出される。
【0057】
次に、制御部54は、ステップ70で、そのp偏光成分の検出出力8Pと、ステップ65でバッファメモリ52に蓄えられたs偏光成分の検出出力8Sとを、データ処理回路53に転送して、データ処理回路53において、検出出力8Pと検出出力8Sの差分を演算し、さらにステップ71に進んで、ノイズによるデータエラーがあるか否かを判断する。
【0058】
光記録媒体10や光学系の不完全さなどに起因する、時間的に変化しないノイズ成分は、検出出力8Pと検出出力8Sの差分中でキャンセルされる。しかし、回折光4の揺らぎや外光の影響などに起因する、時間的に変化し得るノイズ成分は、検出出力8Pと検出出力8Sの差分中でキャンセルされず、データエラーを生じることがある。
【0059】
ノイズが存在しなければ、検出出力8Sでは、s偏光成分が白、p偏光成分が黒、として検出され、逆に検出出力8Pでは、s偏光成分が黒、p偏光成分が白、として検出されて、2次元データのいずれの画素(ビット)においても、検出出力8Sと検出出力8Pが互いに反転した結果となる。
【0060】
したがって、2次元データのいずれかの画素において、検出出力8Sと検出出力8Pが互いに反転した結果とならず、白同士または黒同士として検出される場合には、ノイズによってデータエラーを生じていることになる。
【0061】
そこで、制御部54は、ステップ70で、データ処理回路53から、2次元データのそれぞれの画素ごとに、検出出力8Sおよび8Pを取り込んで、両者が白同士または黒同士であるか否かを検出し、ステップ71で、すべての画素についての検出結果から、データエラーがあるか否かを判断する。
【0062】
そして、データエラーがないと判断したときには、制御部54は、ステップ71からステップ72に進んで、データ処理回路53から、ステップ70で演算された、そのときの検出出力8Pと検出出力8Sの差分を、再生データとして出力する。このとき、データ処理回路53は、ゼロを閾値として、例えば、差分が正のときには“1”を、負のときには“0”を、それぞれ出力する。
【0063】
ステップ71でデータエラーがあると判断したときには、制御部54は、ステップ71からステップ61に戻って、ステップ71でデータエラーがないと判断するまで、ステップ61〜71の処理を繰り返す。
【0064】
データエラーは、時間的に変化し得るノイズが検出出力8Sの検出タイミングまたは検出出力8Pの検出タイミングで瞬間的に変化することによって生じるので、このように再生タイミングを変えて同じホログラムを何回か再生することによって、適切な再生タイミングでは、時間的に変化し得るノイズが検出出力8Sの検出タイミングと検出出力8Pの検出タイミングで同一ないしほぼ同一となって、データエラーを生じないようになる。
【0065】
以上のように、この発明によれば、一つの光検出器によって、ノイズをキャンセルして、より高いSN比の読み取り出力を得ることができ、光再生装置を低コスト化することができる。また、先願の光再生方法の一例のように2個の光検出器アレイを用いる場合には、2個の光検出器アレイの特性を合わせる必要があるが、この発明によれば、そのような必要がない。
【0066】
【発明の効果】
上述したように、この発明によれば、データに応じた空間偏光分布がホログラムとして記録されている光記録媒体から、データに応じた空間偏光分布を読み出す光再生方法において、低コストの装置によって、ノイズをキャンセルして、より高いSN比の読み取り出力を得ることができる。また、2個の光検出器の特性を合わせるといった煩雑さもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】偏光感応型の光記録媒体の一例を示す図である。
【図2】偏光感応層の材料の一例の化学式を示す図である。
【図3】この発明の光再生方法の前提となる光記録方法の一例の信号光の空間偏光分布を示す図である。
【図4】先願の光再生方法の一例を示す図である。
【図5】先願の光再生方法の一例の回折光の空間偏光分布を示す図である。
【図6】先願の光再生方法の一例の比較演算方法を示す図である。
【図7】この発明の光再生方法の前提となる光記録方法の一例を示す図である。
【図8】この発明の光再生装置の一実施形態の光学構成を示す図である。
【図9】この発明の光再生装置の一実施形態の制御構成を示す図である。
【図10】この発明の光再生方法の一実施形態の再生処理ルーチンを示す図である。
【符号の説明】
1…信号光
2…参照光
3…読み出し光
4…回折光
5…レーザ光
6…入射光
10…光記録媒体
12…偏光感応層
21…光源
25…ビームスプリッタ
28…シャッタ
30…空間光変調器
44…光検出器アレイ
46…偏光回転素子
47…偏光板
51…スイッチ回路
52…バッファメモリ
53…データ処理回路
54…制御部
60…再生処理ルーチン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and apparatus for reading data information from an optical recording medium on which data information is recorded as a hologram.
[0002]
[Prior art]
Rewritable optical disks such as phase change type and magneto-optical type are already widely used. These optical disks have a higher recording density than ordinary magnetic disks, but in order to further increase the recording density, it is necessary to reduce the beam spot diameter and shorten the distance between adjacent tracks or adjacent bits. There is.
[0003]
A DVD that has been put to practical use by the development of such a technology is a DVD. A read-only DVD-ROM can record 4.7 GB data on one side of a 12 cm diameter disk. Further, the writable / erasable DVD-RAM is capable of high-density recording of 5.2 GB on both sides of a 12 cm diameter disk by a phase change method.
[0004]
As described above, the density of optical discs has been increasing year by year. However, since the above optical discs record data in the plane, the recording density is limited to the diffraction limit of light, and the physical limits of high-density recording. 5Gbit / inch 2 Is approaching. Therefore, in order to further increase the capacity, three-dimensional (volume type) recording including the depth direction is required.
[0005]
Therefore, a hologram memory capable of three-dimensional recording has attracted attention. In the hologram memory, a plurality of data pages can be recorded by being multiplexed in the same volume, and the data can be read collectively for each page. In this hologram memory, generally, a spatial light intensity distribution corresponding to data is recorded and reproduced as a hologram.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
On the other hand, the applicant previously proposed a method of recording and reproducing a spatial polarization distribution according to data as a hologram according to Japanese Patent Application No. 10-32834 (reference number FN97-00693).
[0007]
According to this method, the degradation of the SN ratio due to the influence of noise as in the case of recording / reproducing the light intensity distribution as a hologram is reduced, and data can be recorded / reproduced at a high density and at a high speed, and the erasing process can be performed. Data can be rewritten at high speed without need.
[0008]
A material exhibiting light-induced birefringence (light-induced anisotropy and light-induced dichroism) is sensitive to the polarization state of light incident thereon, and can record the polarization direction of incident light. For example, when a polymer or liquid crystal having a photoisomerizable group in the side chain or a polymer in which a photoisomerizable molecule is dispersed is irradiated with linearly polarized light, photoisomerization is induced and linear Depending on the direction of polarization, anisotropy of the refractive index is generated, and the polarization direction can be recorded. At this time, if the reference light is irradiated at the same time, the polarization direction of the signal light can be recorded as a hologram.
[0009]
Focusing on this point, the method of the prior application uses an optical recording medium in which a polarization sensitive layer 12 is formed on one surface side of a
[0010]
However, in order to record the hologram volumetrically (three-dimensionally), the thickness of the polarization sensitive layer 12 needs to be at least about 10 μm, and the storage capacity can be increased as the thickness is increased. Further, the entire
[0011]
As one preferred example of the polarization sensitive layer 12, a polyester having cyanoazobenzene in the side chain represented by the chemical formula shown in FIG. 2 can be used. As described in detail in the prior application, this material is capable of recording, reproducing, and erasing a hologram having polarization information by photo-induced isomerization by photoisomerization of side chain cyanoazobenzene. In addition, the recorded hologram is retained without relaxation under room temperature natural light for several years or more.
[0012]
In the optical recording method of the prior application, the coherent light sensitive to the polarization sensitive layer 12 of the
[0013]
The
[0014]
As shown in FIG. 3, the
[0015]
The
[0016]
In this case, a plurality of holograms can be recorded at different locations in the circumferential direction of the
[0017]
FIG. 4 shows an example of the optical reproduction method of the prior application. On the
[0018]
The phase conjugate light of the reference light at the time of recording from the reading light optical system 41 of the reproducing head 40 is irradiated as the reading light 3 to the area where the hologram of the
[0019]
The diffracted
[0020]
As shown in FIG. 5, the s-polarized component 7S and the p-polarized component 7P are in a relationship between a negative image and a positive image, and one of them is detected by one photodetector array, and is held by the spatial polarization distribution of the diffracted
[0021]
By rotating the
[0022]
Further, in the example of the optical reproduction method of the prior application, the light intensity of the s-polarized component 7S and the p-polarized component 7P separated by the
[0023]
FIG. 6 shows the comparison calculation method. In the
[0024]
Assuming that the diffracted light of the i-th pixel is p-polarized light, its signal component is Ipi, and the noise component is Ni, for the i-th pixel, the output of the photodetector array 44P is the sum of the signal component Ipi and the noise component Ni. (Ipi + Ni), the output of the
[0025]
If the diffracted light of the jth pixel is s-polarized light, its signal component is Isj, and the noise component is Nj, the output of the photodetector array 44P is only the noise component Nj for the jth pixel, and the photodetector The output of the
[0026]
When reading binary digital data, for example, it may be determined as “1” when the output value of the
[0027]
Thus, according to an example of the optical reproduction method of the prior application, noise can be canceled for each pixel, and the output value is always set with the output value of zero as a threshold regardless of the light intensity of the diffracted
[0028]
However, in this method, two
[0029]
Therefore, the present invention cancels noise by a low-cost device in an optical reproduction method for reading a spatial polarization distribution according to data from an optical recording medium in which the spatial polarization distribution according to data is recorded as a hologram. Thus, a higher S / N ratio read output can be obtained.
[0030]
[Means for Solving the Problems]
In the optical regeneration method of the present invention,
As the first stage and the second stage, the optical recording medium in which the signal light holding the data by the spatial polarization distribution composed of the first polarization component and the second polarization component whose polarization directions are different from each other by a predetermined angle is recorded on the hologram, respectively Irradiating the readout light, the first polarization component and the second polarization component of the diffracted light from the hologram are sequentially detected by the same photodetector,
The two detection outputs are compared to detect the presence or absence of a data error. When a data error is detected, reading of the same hologram is repeated until no data error is detected, and detection of the presence or absence of the data error is repeated.
[0031]
[Action]
In the optical reproducing method of the present invention according to the above method, in the first stage, the optical recording medium is irradiated with the readout light to read out the hologram, and the first polarization component of the hologram diffracted light, for example, the s-polarization component, While being detected by the photodetector, in the second stage thereafter, the same region of the optical recording medium is irradiated with the readout light to read out the same hologram, and the second polarization component of the hologram diffracted light, for example, the p-polarization component Are detected by the same photodetector.
[0032]
Further, thereafter, the detection outputs of both are compared to detect the presence or absence of a data error. In the method of the prior application shown in FIG. 4, since the s-polarized component 7S and the p-polarized component 7P of the diffracted
[0033]
However, in the light reproduction method of the present invention, the s-polarized component and the p-polarized component of the diffracted light from the same hologram are detected at the timing shifted by the same photodetector, so that fluctuations in diffracted light and external light are detected. Depending on the detection timing of both, the noise components included in both detection outputs may not be the same, and the noise components are canceled in the difference between the detection outputs of both. Data error may occur.
[0034]
Therefore, in the optical reproduction method of the present invention, when both detection outputs are compared to detect the presence or absence of a data error, and when a data error due to noise that changes with time is detected, the detection timing of both is The same hologram is repeatedly read and the detection of the presence or absence of the data error is repeated until the data error is no longer detected at the appropriate timing when the noise that can be changed is the same or substantially the same. When no data error is detected, the difference between the detection outputs at that time is output as data held by the hologram.
[0035]
As described above, according to the optical regeneration method of the present invention, it is possible to cancel the noise and obtain a higher S / N ratio read output by a single photodetector, thereby reducing the cost of the optical regeneration apparatus. it can.
[0036]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Example of optical recording method]
Although it is the same as the optical recording method of the prior application mentioned above, FIG. 7 shows an example of an optical recording method which is a premise of the optical reproducing method of the present invention.
[0037]
The
[0038]
As the light source 21, a light source 21 that emits sensitive coherent light is used for the polarization-sensitive
[0039]
The
[0040]
The spatial
[0041]
As shown in FIG. 3, the spatial
[0042]
Since the
[0043]
As shown in FIG. 7, the
[0044]
In this case, by rotating the
[0045]
[Embodiments of optical regeneration method and optical regeneration apparatus]
FIG. 8 shows an optical configuration of an embodiment of the optical reproducing apparatus according to the present invention. In the optical recording apparatus of FIG. 7, a
[0046]
At the time of reproduction, the
[0047]
The diffracted light 4 passes through the
[0048]
In this example, the
[0049]
Therefore, if there is no noise, the
[0050]
However, as described above, actually, there is noise caused by fluctuation of the diffracted
[0051]
FIG. 9 shows an example of a control configuration for that purpose, and a switch circuit 51, a buffer memory 52, a
[0052]
The
[0053]
The reproduction processing routine 60 of FIG. 10 is for reading two-dimensional data for one page. In this reproduction processing routine 60, the
[0054]
In this state, the
[0055]
Next, the
[0056]
In this state, the
[0057]
Next, in step 70, the
[0058]
A noise component that does not change with time due to incompleteness of the
[0059]
If there is no noise, the detection output 8S detects the s-polarized component as white and the p-polarized component as black. Conversely, the
[0060]
Therefore, in any pixel of the two-dimensional data, the detection output 8S and the
[0061]
Therefore, in step 70, the
[0062]
When it is determined that there is no data error, the
[0063]
When it is determined in
[0064]
Since a data error is caused by the fact that noise that may change over time changes instantaneously at the detection timing of the detection output 8S or the detection timing of the
[0065]
As described above, according to the present invention, noise can be canceled and a read output with a higher S / N ratio can be obtained by a single photodetector, and the cost of the optical regenerator can be reduced. Further, in the case where two photodetector arrays are used as in the example of the optical regeneration method of the prior application, it is necessary to match the characteristics of the two photodetector arrays. There is no need.
[0066]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in an optical reproduction method for reading a spatial polarization distribution according to data from an optical recording medium in which the spatial polarization distribution according to data is recorded as a hologram, Noise can be canceled and a higher S / N ratio read output can be obtained. Further, there is no complication of matching the characteristics of the two photodetectors.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a polarization-sensitive optical recording medium.
FIG. 2 is a diagram illustrating a chemical formula of an example of a material of a polarization sensitive layer.
FIG. 3 is a diagram showing a spatial polarization distribution of signal light as an example of an optical recording method as a premise of the optical reproducing method of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an example of an optical reproduction method of a prior application.
FIG. 5 is a diagram showing a spatial polarization distribution of diffracted light according to an example of the optical reproduction method of the prior application.
FIG. 6 is a diagram showing a comparative calculation method as an example of the optical reproduction method of the prior application.
FIG. 7 is a diagram showing an example of an optical recording method which is a premise of the optical reproducing method of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing an optical configuration of an embodiment of an optical reproducing apparatus according to the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a control configuration of an embodiment of an optical regenerator according to the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a regeneration processing routine of an embodiment of the optical regeneration method of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 ... Signal light
2 ... Reference light
3 ... Reading light
4 ... Diffraction light
5 ... Laser light
6 ... Incident light
10: Optical recording medium
12 ... Polarization sensitive layer
21 ... Light source
25. Beam splitter
28 ... Shutter
30. Spatial light modulator
44. Photodetector array
46: Polarization rotating element
47 ... Polarizing plate
51 ... Switch circuit
52 ... Buffer memory
53. Data processing circuit
54. Control unit
60: Reproduction processing routine
Claims (4)
両者の検出出力を比較して、データエラーの有無を検出し、データエラーが検出されたときには、データエラーが検出されなくなるまで、同じホログラムの読み出しを繰り返し、データエラーの有無の検出を繰り返す光再生方法。As the first stage and the second stage, the optical recording medium in which the signal light holding the data by the spatial polarization distribution composed of the first polarization component and the second polarization component whose polarization directions are different from each other by a predetermined angle is recorded on the hologram, respectively Irradiating the readout light, the first polarization component and the second polarization component of the diffracted light from the hologram are sequentially detected by the same photodetector,
Comparing both detection outputs to detect the presence or absence of a data error. When a data error is detected, the same hologram is read repeatedly until no data error is detected. Method.
前記回折光の光路中に偏光回転素子および偏光板を配置することを特徴とする光再生方法。The optical regeneration method according to claim 1, wherein
A method for reproducing light, comprising: arranging a polarization rotation element and a polarizing plate in an optical path of the diffracted light.
前記ホログラムからの回折光の前記第1偏光成分および前記第2偏光成分を順次検出する光検出器を含む回折光光学系と、
両者の検出出力を比較して、データエラーの有無を検出するエラー検出手段と、
このエラー検出手段によってデータエラーが検出されたときには、データエラーが検出されなくなるまで、同じホログラムの読み出しを繰り返させ、データエラーの有無の検出を繰り返させるように、前記回折光光学系および前記エラー検出手段を制御する制御手段と、
を備える光再生装置。A readout light optical system for irradiating readout light onto an optical recording medium in which signal light holding data is recorded as a hologram by a spatial polarization distribution composed of a first polarization component and a second polarization component whose polarization directions are different from each other by a predetermined angle; ,
A diffracted light optical system including a photodetector for sequentially detecting the first polarization component and the second polarization component of the diffracted light from the hologram;
An error detection means for comparing the detection outputs of both to detect the presence or absence of a data error;
When a data error is detected by the error detection means, the diffracted light optical system and the error detection are repeated so that reading of the same hologram is repeated until the data error is no longer detected, and detection of the presence or absence of the data error is repeated. Control means for controlling the means;
An optical reproduction apparatus comprising:
前記回折光光学系が偏光回転素子および偏光板を有することを特徴とする光再生装置。The optical regenerator according to claim 3.
An optical reproducing apparatus, wherein the diffracted light optical system includes a polarization rotating element and a polarizing plate.
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