JP4525308B2 - Hologram recording apparatus, hologram reproducing apparatus, hologram recording method, and hologram reproducing method - Google Patents
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Description
本発明は、ホログラムを用いて記録を行うホログラム記録装置、ホログラム再生装置、ホログラム記録方法、およびホログラム再生方法に関する。 The present invention relates to a hologram recording apparatus, a hologram reproducing apparatus, a hologram recording method, and a hologram reproducing method that perform recording using a hologram.
ホログラフィを使ってデータを記録するホログラム記録装置の開発が進められている。
ホログラム記録装置では、強度または位相変調された(データが重畳された)信号光、変調されない参照光の2つをレーザ光から生成し、これらをホログラム記録媒体の同一場所に照射する。その結果、ホログラム記録媒体上で信号光と参照光が干渉して照射点に回折格子(ホログラム)が形成され、ホログラム記録媒体にデータが記録される。
記録済みのホログラム記録媒体に参照光を照射することで、記録時に形成された回折格子から回折光(再生光)が発生する。この再生光は記録時の信号光に重畳されたデータを含んでいるので、これを受光素子で受光して記録した信号を再生できる。
Development of hologram recording devices that record data using holography is in progress.
In the hologram recording apparatus, two signal lights, which are intensity or phase-modulated (data superimposed) and reference light that is not modulated, are generated from laser light, and these are irradiated to the same place on the hologram recording medium. As a result, the signal light and the reference light interfere on the hologram recording medium, a diffraction grating (hologram) is formed at the irradiation point, and data is recorded on the hologram recording medium.
By irradiating the recorded hologram recording medium with reference light, diffracted light (reproduced light) is generated from the diffraction grating formed during recording. Since the reproduction light includes data superimposed on the signal light at the time of recording, the recorded signal can be reproduced by receiving this with a light receiving element.
ホログラム記録媒体に多くの情報を記録するために、ホログラム記録媒体に多数のホログラムを形成する場合がある。この場合、ホログラム記録媒体上の異なる箇所にホログラムを形成するとは限らず、ホログラム記録媒体の同一箇所(あるいは、互いに重なり合う領域)に複数のホログラムを形成するいわゆる多重記録(角度多重)が可能である。
ここで、多重記録の一種である位相相関多重を用いて記憶容量の増大を図ったホログラム記録装置の開発が進められている(例えば、特許文献1参照。)。
Here, development of a holographic recording apparatus that increases the storage capacity by using phase correlation multiplexing, which is a type of multiplex recording, is underway (see, for example, Patent Document 1).
ここで、記録時と再生時のビームの集光位置を合わせる必要があり、例えば、ホログラム記録媒体のトラックへの位置合わせのためにトラッキングサーボが付加される。
位置合わせに加えて、記録時と再生時においてホログラム記録媒体に対する参照ビームの角度を合わせる必要がある。例えば、ホログラム記録媒体としてディスク型を用いた場合、ディスクの偏心などの影響によって、記録時と再生時で参照ビームに回転方向のずれが生じることが有り得る。この回転方向のずれは、ホログラムの記録、再生時のエラー発生の原因となる。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、記録時と再生時での参照ビームの回転方向の一致が図れるホログラム記録装置、ホログラム再生装置、ホログラム記録方法、およびホログラム再生方法を提供することにある。
Here, it is necessary to match the beam condensing positions at the time of recording and at the time of reproduction. For example, a tracking servo is added for positioning the hologram recording medium to the track.
In addition to alignment, it is necessary to match the angle of the reference beam with respect to the hologram recording medium during recording and during reproduction. For example, when a disk type is used as the hologram recording medium, the reference beam may be displaced in the rotational direction during recording and reproduction due to the influence of the eccentricity of the disk. This deviation in the rotational direction causes an error during recording and reproduction of the hologram.
In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a hologram recording device, a hologram reproducing device, a hologram recording method, and a hologram reproducing method capable of matching the reference beam rotation directions during recording and reproduction. It is in.
A.本発明に係るホログラム記録装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を信号光と参照光に分岐する光分岐素子と、前記光分岐素子で分岐された信号光を変調する光変調素子と、前記光分岐素子で分岐された参照光を位相変調する位相変調素子と、前記光変調素子で変調された信号光および前記位相変調素子で位相変調された参照光をホログラム記録媒体の略同一箇所に集光する光学系と、前記ホログラム記録媒体に対する前記位相変調素子の回転角を検出する検出機構と、前記検出機構での検出結果に基づき、前記位相変調素子を用いた光学ユニットまたは前記ホログラム記録媒体を回転させる回転機構と、を具備することを特徴とする。 A. The hologram recording apparatus according to the present invention includes a laser light source that emits laser light, a light branching element that branches the laser light emitted from the laser light source into signal light and reference light, and a signal branched by the light branching element. A light modulating element for modulating light, a phase modulating element for phase modulating the reference light branched by the light branching element, a signal light modulated by the light modulating element, and a reference light phase-modulated by the phase modulating element On the basis of the detection result of the detection mechanism, an optical system for condensing the hologram recording medium at substantially the same location of the hologram recording medium, a detection mechanism for detecting a rotation angle of the phase modulation element with respect to the hologram recording medium, A rotating mechanism for rotating the optical unit used or the hologram recording medium.
ホログラム記録媒体に対する位相変調素子の回転角を検出し、この検出結果に基づき位相変調素子を用いた光学ユニットまたはホログラム記録媒体を回転させる。この結果、ホログラム記録媒体に対する位相変調素子の回転角を制御し、参照光の位相パターンを記録時と再生時とで一致させることが可能となる。 The rotation angle of the phase modulation element with respect to the hologram recording medium is detected, and the optical unit or hologram recording medium using the phase modulation element is rotated based on the detection result. As a result, the rotation angle of the phase modulation element with respect to the hologram recording medium can be controlled, and the phase pattern of the reference light can be made to coincide between recording and reproduction.
(1)ここで、前記ホログラム記録媒体が、ディスク形状またはカード形状であってもよい。
ホログラム記録媒体が、ディスク形状またはカード形状のいずれであっても参照光の位相パターンの回転角のずれが発生し得る。
(1) Here, the hologram recording medium may be a disk shape or a card shape.
Regardless of whether the hologram recording medium has a disk shape or a card shape, the rotational angle of the phase pattern of the reference light can be shifted.
(2)前記ホログラム記録媒体が、記録、再生のためのトラックと、前記トラックに沿って形成されたグルーブとを有し、前記検出機構が、第2のレーザ光を出射する第2のレーザ光源と、前記第2のレーザ光源から出射された前記第2のレーザ光を前記ホログラム記録媒体に照射する第2の光学系と、前記第2の光学系から出射され、かつ前記ホログラム記録媒体のグルーブで反射されたレーザ光を受光する受光手段と、を有してもよい。
グルーブからの反射光によって、参照光のホログラム記録媒体に対する回転角ずれを検出でき、その結果位相パターンの回転角のずれを検出できる。
(2) A second laser light source in which the hologram recording medium has a track for recording and reproduction, and a groove formed along the track, and the detection mechanism emits a second laser beam. A second optical system for irradiating the hologram recording medium with the second laser light emitted from the second laser light source, and a groove of the hologram recording medium emitted from the second optical system. And a light receiving means for receiving the laser light reflected at.
The reflected light from the groove can detect the rotation angle deviation of the reference light with respect to the hologram recording medium, and as a result, the deviation of the rotation angle of the phase pattern can be detected.
ここで、前記検出機構が、前記第2のレーザ光源から出射された前記第2のレーザ光を複数のレーザ光に分割する光分割素子をさらに有し、前記第2の光学系が前記光分割素子から出射される前記複数のレーザ光を前記ホログラム記録媒体に照射し、前記受光手段が、前記第2の光学系から出射され、かつ前記ホログラム記録媒体のグルーブで反射された前記複数のレーザ光に対応する複数の受光素子、を有しても差し支えない。
レーザ光を分割することで、参照光の位相パターンの回転角のずれをより確実に検出できる。
その手段として、前記光分割素子は、前記複数のレーザ光がグルーブのセンターとセンターの前後でグルーブに半分程度かかり傾けて配置されるように前記第2のレーザ光を分割するものが好ましい。
また、別の手段として、前記光分割素子は、前記複数のレーザ光がグルーブのセンターとセンターの前後で隣接するグルーブとの間に傾けて配置されるように前記第2のレーザ光を分割するものであってもよい。
Here, the detection mechanism further includes a light splitting element that splits the second laser light emitted from the second laser light source into a plurality of laser lights, and the second optical system includes the light splitting. The plurality of laser beams emitted from the element are applied to the hologram recording medium, and the light receiving means is emitted from the second optical system and reflected by the grooves of the hologram recording medium. There may be a plurality of light receiving elements corresponding to.
By dividing the laser beam, it is possible to more reliably detect a shift in the rotation angle of the phase pattern of the reference beam.
As the means, it is preferable that the light splitting element splits the second laser light so that the plurality of laser lights are arranged so as to be inclined by about half of the groove before and after the center of the groove.
As another means, the light splitting element splits the second laser light so that the plurality of laser lights are arranged to be inclined between the center of the groove and adjacent grooves before and after the center. It may be a thing.
B.本発明に係るホログラム再生装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射したレーザ光を参照光として位相変調する位相変調素子と、前記位相変調素子で位相変調された参照光をホログラム記録媒体に集光する光学系と、前記ホログラム記録媒体に対する前記位相変調素子の回転角を検出する検出機構と、前記検出機構での検出結果に基づき、前記位相変調素子を用いた光学ユニットまたは前記ホログラム記録媒体を回転させる回転機構と、を具備することを特徴とする。 B. The hologram reproducing apparatus according to the present invention includes a laser light source that emits laser light, a phase modulation element that performs phase modulation using the laser light emitted from the laser light source as reference light, and a reference light that is phase-modulated by the phase modulation element. An optical system that focuses light on the hologram recording medium, a detection mechanism that detects a rotation angle of the phase modulation element relative to the hologram recording medium, and an optical unit that uses the phase modulation element based on the detection result of the detection mechanism, or A rotation mechanism for rotating the hologram recording medium.
ホログラム記録媒体に対する位相変調素子の回転角を検出し、この検出結果に基づき位相変調素子を用いた光学ユニットまたはホログラム記録媒体を回転させる。この結果、ホログラム記録媒体に対する位相変調素子の回転角を制御し、参照光の位相パターンを記録時と再生時とで一致させることが可能となる。 The rotation angle of the phase modulation element with respect to the hologram recording medium is detected, and the optical unit or hologram recording medium using the phase modulation element is rotated based on the detection result. As a result, the rotation angle of the phase modulation element with respect to the hologram recording medium can be controlled, and the phase pattern of the reference light can be made to coincide between recording and reproduction.
C.本発明に係るホログラム記録方法は、レーザ光源から出射されたレーザ光を信号光と参照光に分岐する光分岐ステップと、前記光分岐ステップで分岐された信号光を変調する光変調ステップと、前記光分岐ステップで分岐された参照光を位相変調素子で位相変調する位相変調ステップと、前記光変調ステップで変調された信号光および前記位相変調ステップで位相変調された参照光をホログラム記録媒体の略同一箇所に集光する集光ステップと、前記ホログラム記録媒体に対する前記位相変調素子の回転角を検出する検出ステップと、前記検出ステップでの検出結果に基づき、前記位相変調素子を用いた光学ユニットまたは前記ホログラム記録媒体を回転させる回転ステップと、を具備することを特徴とする。 C. The hologram recording method according to the present invention includes a light branching step for branching laser light emitted from a laser light source into signal light and reference light, a light modulation step for modulating the signal light branched in the light branching step, A phase modulation step for phase-modulating the reference light branched in the light branching step with a phase modulation element, the signal light modulated in the light modulation step, and the reference light phase-modulated in the phase modulation step as an abbreviation for a hologram recording medium A condensing step for condensing at the same location, a detection step for detecting a rotation angle of the phase modulation element with respect to the hologram recording medium, and an optical unit using the phase modulation element based on a detection result in the detection step, or A rotation step of rotating the hologram recording medium.
ホログラム記録媒体に対する位相変調素子の回転角を検出し、この検出結果に基づき位相変調素子を用いた光学ユニットまたはホログラム記録媒体を回転させる。この結果、ホログラム記録媒体に対する位相変調素子の回転角を制御し、参照光の位相パターンを記録時と再生時とで一致させることが可能となる。 The rotation angle of the phase modulation element with respect to the hologram recording medium is detected, and the optical unit or hologram recording medium using the phase modulation element is rotated based on the detection result. As a result, the rotation angle of the phase modulation element with respect to the hologram recording medium can be controlled, and the phase pattern of the reference light can be made to coincide between recording and reproduction.
(1)前記ホログラム記録媒体の形状が、ディスク形状またはカード形状であってもよい。
ホログラム記録媒体が、ディスク形状またはカード形状のいずれであっても参照光の位相パターンの回転角のずれが発生し得る。
(1) The shape of the hologram recording medium may be a disc shape or a card shape.
Regardless of whether the hologram recording medium has a disk shape or a card shape, the rotational angle of the phase pattern of the reference light can be shifted.
(2)前記ホログラム記録媒体が、記録、再生のためのトラックと、前記トラックに沿って形成されたグルーブとを有し、前記検出ステップが、第2のレーザ光源から出射された第2のレーザ光を前記ホログラム記録媒体に照射する照射ステップと、前記照射ステップで出射され、かつ前記ホログラム記録媒体のグルーブで反射されたレーザ光を受光する受光ステップと、を有してもよい。
グルーブからの反射光によって、参照光の位相パターンの回転角のずれを検出できる。
(2) The hologram recording medium has a track for recording and reproduction, and a groove formed along the track, and the detecting step is a second laser emitted from a second laser light source. There may be provided an irradiation step of irradiating the hologram recording medium with light, and a light receiving step of receiving the laser light emitted in the irradiation step and reflected by the groove of the hologram recording medium.
The deviation of the rotation angle of the phase pattern of the reference light can be detected by the reflected light from the groove.
D.本発明に係るホログラム再生方法は、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を参照光として位相変調素子で位相変調する位相変調ステップと、前記位相変調ステップで位相変調された参照光をホログラム記録媒体に集光する集光ステップと、前記ホログラム記録媒体に対する前記位相変調素子の回転角を検出する検出ステップと、前記検出ステップでの検出結果に基づき、前記位相変調素子を用いた光学ユニットまたは前記ホログラム記録媒体を回転させる回転ステップと、を具備することを特徴とする。 D. A hologram reproducing method according to the present invention includes a phase modulation step of phase-modulating a phase modulation element using a laser beam emitted from the laser light source as a reference beam, and a reference beam phase-modulated in the phase modulation step as a hologram recording medium. A condensing step for condensing, a detection step for detecting a rotation angle of the phase modulation element with respect to the hologram recording medium, and an optical unit or the hologram recording using the phase modulation element based on a detection result in the detection step And a rotation step for rotating the medium.
ホログラム記録媒体に対する位相変調素子の回転角を検出し、この検出結果に基づき位相変調素子を用いた光学ユニットまたはホログラム記録媒体を回転させる。この結果、ホログラム記録媒体に対する位相変調素子の回転角を制御し、参照光の位相パターンを記録時と再生時とで一致させることが可能となる。 The rotation angle of the phase modulation element with respect to the hologram recording medium is detected, and the optical unit or hologram recording medium using the phase modulation element is rotated based on the detection result. As a result, the rotation angle of the phase modulation element with respect to the hologram recording medium can be controlled, and the phase pattern of the reference light can be made to coincide between recording and reproduction.
以上のように、本発明によれば、記録時と再生時での参照ビームの回転方向の一致が図れるホログラム記録装置、ホログラム再生装置、ホログラム記録方法、およびホログラム再生方法を提供できる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a hologram recording apparatus, a hologram reproducing apparatus, a hologram recording method, and a hologram reproducing method capable of matching the rotation directions of the reference beam during recording and reproduction.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るホログラム記録装置の光学ユニット100を表す模式図である。また、図2は光学ユニット100の一部を拡大した状態を表す模式図である。なお、図2では、内容の判りやすさのための、光学素子の一部の図示を省略している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing an
図1、2に示すように、ホログラム記録装置は、ホログラム記録媒体101への情報の記録、再生を行うものであり、光学ユニット100を備える。
光学ユニット100は、記録再生用光源111,コリメートレンズ112,偏光ビームスプリッタ113,ミラー121,ピンホール122,空間光変調器123,ミラー124,ダイクロイックミラー125,凹レンズ126,対物レンズ127,ファラデー素子131、132,偏光ビームスプリッタ133,撮像素子134,ミラー141,遮蔽板142,位相変調素子143,サーボ用光源151,コリメートレンズ152,グレーティング153,ビームスプリッタ154,集光用レンズ155,シリンドリカルレンズ156,受光素子157,サーボ駆動ユニット158を有する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the hologram recording apparatus records and reproduces information on a
The
ホログラム記録媒体101は、保護層102,記録層103,グルーブ104,反射層105を有し、信号光と参照光による干渉縞を記録する記録媒体である。
保護層102は、記録層103を外界から保護するための層である。
記録層103は、この干渉縞を屈折率(あるいは、透過率)の変化として記録するものであり、光の強度に応じて屈折率(あるいは、透過率)の変化が行われる材料であれば、有機材料、無機材料の別を問うことなく利用可能である。
The
The
The
無機材料として、例えば、ニオブ酸リチウム(LiNbO3)のような電気光学効果によって露光量に応じ屈折率が変化するフォトリフラクティブ材料を用いることができる。
有機材料として、例えば、光重合型フォトポリマを用いることができる。光重合型フォトポリマは、その初期状態では、モノマがマトリクスポリマに均一に分散している。これに光が照射されると、露光部でモノマが重合する。そして、ポリマ化するにつれて周囲からモノマが移動してモノマの濃度が場所によって変化する。
以上のように、記録層103の屈折率(あるいは透過率)が露光量に応じて変化することで、参照光と信号光との干渉によって生じる干渉縞を屈折率(あるいは透過率)の変化としてホログラム記録媒体101に記録できる。
As the inorganic material, for example, a photorefractive material whose refractive index changes according to the exposure amount by an electro-optic effect such as lithium niobate (LiNbO3) can be used.
As the organic material, for example, a photopolymerization type photopolymer can be used. In the photopolymerization type photopolymer, in the initial state, monomers are uniformly dispersed in the matrix polymer. When this is irradiated with light, the monomer is polymerized at the exposed portion. As the polymer is formed, the monomer moves from the surroundings, and the concentration of the monomer changes depending on the location.
As described above, when the refractive index (or transmittance) of the
ホログラム記録媒体101は、図示しない駆動手段で移動、または回転され、空間光変調器123の像を多数のホログラムとして記録することができる。
ホログラム記録媒体101が移動することから、ホログラム記録媒体101上への記録・再生は移動方向に形成されたトラックに沿って行われる。
グルーブ104は、ホログラム記録媒体101へのトラッキング、フォーカス等のサーボ制御を行うために設けられる。即ち、ホログラム記録媒体101のトラックに沿ってグルーブ104が形成され、信号光の集光位置、集光深さをグルーブ104と対応するように制御することで、トラッキングサーボ、およびフォーカスサーボが行われる。
The
Since the
The
記録再生用光源111は、レーザ光源であり、例えば、波長405[nm]のレーザダイオード(LD)や波長532[nm]のNd-YAGレーザを用いることができる。
コリメートレンズ112は、記録再生用光源111から照射されたレーザ光を平行光に変換する光学素子である。
偏光ビームスプリッタ113は、コリメートレンズ112から入射した平行光を信号光と参照光に分割する光学素子である。偏光ビームスプリッタ113からは、ミラー121に向かうs波の信号光とミラー141に向かうp波の参照光が出射される。
The recording / reproducing
The
The
ミラー121、124、141は、入射光を反射してその方向を変更する光学素子である。
ピンホール122は、信号光のビーム径を絞る光学素子である。
空間光変調器123は、信号光を空間的に(ここでは、2次元的に)変調して、データを重畳する光学素子である。空間光変調器123は、透過型の素子である透過型液晶素子を用いることができる。なお、空間光変調器に反射型の素子であるDMD (Digital micro mirror) や反射型液晶、GLV (Grating Light Value)素子を用いることが可能である。
The
The
The spatial
ダイクロイックミラー125は、記録再生に用いる光(記録再生用光源111からのレーザ光)とサーボに用いる光(サーボ用光源151からのレーザ光)とを同一の光路にするための光学素子である。ダイクロイックミラー125は、記録再生用光源111とサーボ用光源151とでレーザ光の波長が異なることに対応して、記録再生用光源111からの記録再生光を透過し、サーボ用光源151からのサーボ光を反射する。ダイクロイックミラー125は記録再生用の光は全透過し、サーボ用に用いる光は全反射するような薄膜処理がその表面に施されている。
凹レンズ126は、信号光の収束性を参照光と異ならせるためのレンズである。信号光のみが凹レンズ126を通過することで、信号光と参照光のホログラム記録媒体101での集光深さが異なってくる。
対物レンズ127は、信号光および参照光の双方をホログラム記録媒体101に集光するための光学素子である。
The
The
The
ファラデー素子131、132は、偏光面を回転するための光学素子である。ファラデー素子131に入射したs偏光は偏光面が45°回転され、ファラデー素子132で元のs偏光に戻される。
偏光ビームスプリッタ133は、ファラデー素子131から入射した偏光を透過し、ホログラム記録媒体101で反射されてファラデー素子132から戻ってきた戻り光(再生光)を反射するための光学素子である。これは、ファラデー素子131、132、と偏光ビームスプリッタ133との組み合わせにより実現される。
撮像素子134は、再生光の画像を入力するための素子である。
The
The
The
遮蔽板142は、参照光の一部を遮蔽して、記録光と重ならないようにするための光学素子である。
位相変調素子143は、参照光にランダム位相またはある一定の位相パターンを持たせるための光学素子であり、位相マスクといってもよい。位相変調素子143には、すりガラスやデフューザ、空間位相変調器を用いても良い。また、位相パターンを記録したホログラム素子を用いることも可能である。ホログラム素子からの再生によって位相パターンを有する光が発生する。
The shielding
The
サーボ用光源151は、トラッキングサーボ、フォーカスサーボ等のサーボ制御を行うための光源であり、記録再生用光源111とは波長の異なるレーザ光を出射する。サーボ用光源151は、例えば、レーザダイオードであり、発振波長としてホログラム記録媒体101に対して感度が小さい、例えば、650nmを使用する。
コリメートレンズ152は、サーボ用光源151から照射されたレーザ光を平行光に変換する光学素子である。
グレーティング153は、コリメートレンズ152から出射されたレーザ光を5つのビームに分割するための光学素子であり、2枚の素子から構成される。サーボ制御のためにレーザ光の分割が行われる。
The
The
The grating 153 is an optical element for dividing the laser light emitted from the
ビームスプリッタ154は、グレーティング153から出射されたレーザ光を透過し、ホログラム記録媒体101から反射されて戻ってきた戻り光を反射するための光学素子である。
集光用レンズ155は、ビームスプリッタ154からの戻り光を受光素子157に集光するための光学素子である。
シリンドリカルレンズ156は、集光用レンズ155から出射されたレーザ光のビーム形状を円形から楕円形に変換するための光学素子である。
受光素子157は、戻り光を受光し、トラッキングサーボ制御のためのトラッキングエラー信号とフォーカスサーボ制御のためのフォーカスエラー信号を生成するための素子である。
サーボ駆動ユニット158は、受光素子157から生成したトラッキングエラー信号およびフォーカスエラー信号により対物レンズ127を駆動し、トラッキング制御およびフォーカス制御を行うための駆動機構であり、駆動用のコイル161,162を有する。
The
The condensing
The
The
The
(ホログラム記録装置の動作)
以下、ホログラム記録装置の動作の概要を説明する。
A.記録時
記録時におけるホログラム記録装置の動作の概要を説明する。
記録再生用光源111から出射されたレーザ光がコリメートレンズ112によって平行光になり偏光ビームスプリッタ113によってs波の信号光とp波の参照光とに分割される。
(Operation of hologram recording device)
Hereinafter, an outline of the operation of the hologram recording apparatus will be described.
A. Recording Outline of the operation of the hologram recording apparatus during recording will be described.
The laser light emitted from the recording / reproducing
信号光はミラー121によって反射され,ピンホール122によって所望のビーム径にされ、空間光変調器123によって空間的に強度変調される。空間光変調器123で光変調されたレーザ光はファラデー素子131、偏光ビームスプリッタ133,ファラデー素子132を通過し、ミラー124によって反射され、ホログラム記録媒体101上での焦点を調節する凹レンズ126を通過する。
The signal light is reflected by the
また偏光ビームスプリッタ113を透過した参照光はミラー141で反射され、遮蔽板142によってビームの中心部分のみが遮断され所望のビームの形にされる。このため、ミラー124では反射されず信号光と同一の光路となる。
対物レンズ127が記録光と参照光とをホログラム記録媒体101上の略同一の箇所に集光することで、ホログラム記録媒体101上に干渉縞が形成される。この結果、空間光変調器123によって空間変調された情報をホログラム記録媒体101上にホログラムとして記録する。
なお、受光素子157の出力信号から生成されたサーボ信号に基づきサーボ駆動ユニット158が動作することで、トラッキングおよびフォーカスのずれが解消される。この詳細は後述する。
Further, the reference light transmitted through the
The
Note that the
B.再生時
再生時におけるホログラム記録装置の動作の概要を説明する。
再生時には信号光を遮断し、参照光のみをホログラム記録媒体101に入射させる。
記録再生用光源111から出射し、偏光ビームスプリッタ113を透過した参照光がミラー141によって反射され、遮蔽板142によってビームの中心部分のみが遮断される。その後、参照光はダイクロイックミラー125を通過し、位相変調素子143によって記録時と同様の位相パターンを有する参照光となりホログラム記録媒体101に入射する。
B. At the time of reproduction An outline of the operation of the hologram recording apparatus at the time of reproduction will be described.
During reproduction, the signal light is blocked and only the reference light is incident on the
The reference light emitted from the recording / reproducing
記録時と同じ位相パターンを持った参照光がホログラム記録媒体101に入射することにより、ホログラム記録媒体101に記録されたホログラムから回折光(再生光)が発生する。
発生した再生光は信号光と逆の光路をたどり、対物レンズ127、凹レンズ126,ダイクロイックミラー125を透過して、ミラー124で反射される。
ミラー124で反射された再生光は、ファラデー素子132によって偏光方向が回転される。その結果、ファラデー素子132を出射した再生光は、偏光ビームスプリッタ133で反射され、撮像素子134によって空間光変調器123での空間的な2次元データに対応する電気信号に変換される。撮像素子134からの出力は、図示しない信号処理部によって2値化され、時系列2値化データに変換される。
When reference light having the same phase pattern as that at the time of recording enters the
The generated reproduction light follows an optical path opposite to that of the signal light, passes through the
The direction of polarization of the reproduction light reflected by the
[位相変調素子143によるホログラムの記録]
図3は、ホログラム記録装置により記録・再生されるホログラムを表す模式図である。
図3に示すように、空間光変調器123により空間的に変調された信号光と、位相変調素子143によってランダムな位相パターン又はある一定の規則性を持った位相パターン又は振幅パターンが付与された参照光とが干渉することで、ホログラム記録媒体101上にホログラムが記録される。記録時と一致する位相パターンを有する参照光をホログラム記録媒体101上に照射することで記録したホログラムが再生される(位相相関多重方式)。
[Recording of hologram by phase modulation element 143]
FIG. 3 is a schematic diagram showing a hologram recorded / reproduced by the hologram recording apparatus.
As shown in FIG. 3, the signal light spatially modulated by the spatial
ここで、ホログラム記録媒体101又は位相変調素子143を図3のx方向、又はy方向にシフトさせることで多重記録を行える。
ホログラム記録媒体101又は位相変調素子143を図3のx方向、又はy方向にシフトさせると参照光の位相パターン又は振幅パターンが変化することによって回折効率が減少する。
図4、図5それぞれは、x方向およびy方向でのシフト量と回折効率との関係を表すグラフである。図4,図5に示すように、数μmのシフトで回折効率がほぼ0となることが判る。x方向またはy方向への数μmのシフトで信号が再生されなくなることから、記録時にこの程度のピッチのシフト量で記録すれば隣に記録されたホログラムからは回折されなくなる。このため、同一領域内(あるいは近接した領域)にいくつものホログラムを記録することが可能となる。
Here, multiple recording can be performed by shifting the
When the
4 and 5 are graphs showing the relationship between the shift amount in the x direction and the y direction and the diffraction efficiency. As shown in FIGS. 4 and 5, it can be seen that the diffraction efficiency becomes almost zero with a shift of several μm. Since the signal is not reproduced by a shift of several μm in the x direction or the y direction, if recording is performed with such a shift amount of pitch at the time of recording, the hologram is not diffracted from the adjacent recorded hologram. For this reason, it becomes possible to record several holograms in the same area (or adjacent areas).
[サーボ機構について]
以上のように、大幅な記録密度の向上が可能となるが、その反面、記録時と再生時での集光位置のずれの影響が大きくなる。このため、ホログラム記録媒体101に対するフォーカスやトラッキング方向のサーボ機構を付加することが好ましくなる。
[Servo mechanism]
As described above, the recording density can be greatly improved, but on the other hand, the influence of the deviation of the light collecting position during recording and during reproduction becomes large. For this reason, it is preferable to add a servo mechanism in the focus or tracking direction to the
さらに、位相相関多重方式においては、記録時と再生時とでの参照光の回転方向のずれも記録、再生特性に影響を与える。
図6は、この回転方向のずれを表した図である。本図に示すように、ここでいう回転とは、ホログラム記録媒体101に対して垂直な軸を中心とした回転である。
この回転角度のずれは、位相変調素子143によってホログラム記録媒体101上に形成される位相パターンのずれをもたらし、記録時にホログラム記録媒体101に形成されたホログラムによる回折効率に影響を及ぼす。この結果、BER (Bit Error Ratio)が上昇する等の影響が出る。
Furthermore, in the phase correlation multiplexing method, a deviation in the rotation direction of the reference light during recording and during reproduction also affects the recording and reproduction characteristics.
FIG. 6 is a diagram showing the deviation in the rotational direction. As shown in this figure, the term “rotation” here refers to rotation about an axis perpendicular to the
This shift in the rotation angle causes a shift in the phase pattern formed on the
図7は、参照光の中心を軸とした回転量と回折効率との関係を表すグラフである。
図7に示すように、0.1[deg]程度の回転で回折効率が半減している。マージンを見込むと、角度ずれはこの数分の1程度以下であることが必要と考えられる。この精度で位置や角度を調整し、固しておくのは困難である。
よって記録された情報を安定して正確に読み出すためには、フォーカスサーボおよびトラッキングサーボに加え、回転方向のサーボも併用することが好ましい。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the amount of rotation about the center of the reference light and the diffraction efficiency.
As shown in FIG. 7, the diffraction efficiency is halved by rotation of about 0.1 [deg]. In view of the margin, it is considered that the angular deviation needs to be about one-fifth or less. It is difficult to adjust and fix the position and angle with this accuracy.
Therefore, in order to read the recorded information stably and accurately, it is preferable to use a servo in the rotation direction in addition to the focus servo and tracking servo.
以下、ホログラム記録装置のサーボ動作について説明する。
A.フォーカスサーボおよびトラッキングサーボ
先に、フォーカスサーボおよびトラッキングサーボにつき説明する。
サーボ用光源151から出射したレーザビーム(サーボ用ビーム)は、コリメートレンズ152で平行光とされ、グレーティング153で複数に分けられ、ビームスプリッタ154に入射する。サーボ用ビームはビームスプリッタ154を通過し、ダイクロイックミラー125で反射される。ダイクロイックミラー125で反射されたサーボ用ビームは対物レンズ127で絞られてホログラム記録媒体101に照射される。
Hereinafter, the servo operation of the hologram recording apparatus will be described.
A. Focus servo and tracking servo First, focus servo and tracking servo will be explained.
The laser beam (servo beam) emitted from the
ホログラム記録媒体101の反射層105で反射されたサーボ用ビームは対物レンズ127を通り、ダイクロイックミラー125で反射されてビームスプリッタ154に入射する。このサーボ用ビームは、ビームスプリッタ154で反射され、集光用レンズ155で絞られた後にシリンドリカルレンズ156で非点収差を発生させて受光素子(フォトディテクタ)157に入射する。
The servo beam reflected by the
図8は、ホログラム記録媒体101に照射されるサーボ用ビームとグルーブ104との関係を表す模式図である。
本図に示すように、サーボ用ビームは、グレーティング153で分割され、センタービームC、およびこれを挟む複数のビームS1〜S4としてグルーブ104に照射される。グレーティング153は、2枚で構成され、1枚でS1とS2を、もう1枚でS3とS4のビームを生成する。
これらのサーボ用ビームS1〜S4は、例えばグルーブ104に半分だけかかるように傾けて配置される。ビームS1、S2とビームS3、S4は互いに反対方向に傾けられる。
なお、サーボ用ビームの位置は記録再生用ビームの中央に配置する必要はなく、どこにあっても良い。
FIG. 8 is a schematic diagram showing the relationship between the servo beam and the
As shown in the figure, the servo beam is divided by a
These servo beams S <b> 1 to S <b> 4 are disposed so as to be inclined so that, for example, only half of the
The position of the servo beam does not have to be arranged at the center of the recording / reproducing beam, and may be anywhere.
図9は、受光素子157の構成の詳細を表す模式図である。本図に示すように、受光素子157は、8つの素子A〜Hで構成される。素子G上にビームS3が、素子E上にビームS1が、素子A〜D上にビームCが、素子F上にビームS2が、素子H上にビームS4が入射する。
フォーカスサーボエラー信号とトラッキングサーボエラー信号は、8つの素子A〜Hの出力PA〜PHより以下の演算により生成される。
フォーカスエラー信号(Focus error):(PA+PC)-(PB+PD)
トラッキングエラー信号(Tracking error):PE-PF
これらのエラー信号に基づいて、サーボ駆動ユニット158のコイル161,162が対物レンズ127を駆動することで、フォーカスサーボ、トラッキングサーボが行われる。
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating details of the configuration of the
The focus servo error signal and the tracking servo error signal are generated from the outputs PA to PH of the eight elements A to H by the following calculation.
Focus error signal: (PA + PC)-(PB + PD)
Tracking error signal: PE-PF
Based on these error signals, the
図10は、図1,2に示す光学ユニット100を駆動する駆動機構を表す模式図である。
本図に示すように、光学ユニット100は、送りステージ170の上に配置され、片方の端にギヤ171が取り付けられている。送りステージ170上の他方にはモーター172とその回転を減速するギヤ173が取り付けられており、モーター172とギヤ173とギヤ171が噛み合い光学ユニット100が対物レンズ127を通る光軸174を中心として回転される。
送りステージ170にはシャフト175が取り付けられており、ホログラム記録媒体101の内外周方向(矢印176の方向)への移動がモーター(図示せず)で可能なようにされている。これら光学ユニット100の上にホログラム記録媒体101が配置され、スピンドルモーター(図示せず)によって回転させられる。
その結果、ホログラム記録媒体101上の適宜の位置でホログラムを記録、再生できる。
FIG. 10 is a schematic diagram showing a drive mechanism that drives the
As shown in the figure, the
A
As a result, the hologram can be recorded and reproduced at an appropriate position on the
B.回転サーボ
次に、光学ユニット100の回転方向の制御について述べる。ここでは、ホログラム記録媒体101として、ディスク型のホログラム記録媒体101を用いる場合につき説明する。
例えば、ディスク型のホログラム記録媒体101をホログラム記録装置から取り外した後に再びセットすると、ディスク型のホログラム記録媒体101のトラック中心とスピンドルモーターの回転中心が一致せずいわゆる偏芯が発生する。この偏芯は、ディスク型のホログラム記録媒体101の製造時におけるセンター穴と記録トラック中心のずれや、ディスク型のホログラム記録媒体101のスピンドルモーター軸への装着時の取り付けずれ等により発生する。
B. Next, control of the rotation direction of the
For example, when the disc-type
図11〜図14はそれぞれ、ディスク型のホログラム記録媒体101の偏芯と角度ずれとの関係を表す模式図およびその拡大図である。
光学ユニット100から出射される信号光、参照光がホログラム記録媒体101上にビームスポット(集光領域)BSを形成する。このビームスポットBSは、光学ユニット100が移動することで、スピンドルモーターの回転中心Crの半径方向に移動可能である。
図11〜図14では、ディスク型のホログラム記録媒体101のトラック中心Ctがスピンドルモーターの回転中心Crと一致せず、偏芯が生じている。
FIGS. 11 to 14 are a schematic view and an enlarged view showing the relationship between the eccentricity and the angular deviation of the disc-type
The signal light and reference light emitted from the
11 to 14, the track center Ct of the disc-type
図11、図13のようにディスク型のホログラム記録媒体101のトラック中心Ctがスピンドルモーターの回転中心Crと光学ユニット100のビームスポットBSを結ぶ直線L、或いは直線の延長線上にある時は、図11、図13中の拡大図で示すようにグルーブ104の傾きは発生しない。
これに対して、図12、図14のようにディスク型のホログラム記録媒体101のトラック中心Ctがスピンドルモーターの回転中心Crと光学ユニット100のビームスポットBSを結ぶ直線L或いは直線Lの延長線上にないときは、図12、図14中の拡大図で示すようにグルーブ104に傾きが発生する。
これが、既述の回転方向のずれであり、ホログラム記録と再生時の位相変調素子143の位相パターンのずれとなって回折効率に影響を及ぼし、情報の正確な再生が困難となる。
When the track center Ct of the disc-type
On the other hand, the track center Ct of the disc-type
This is the above-described shift in the rotational direction, which is a shift in the phase pattern of the
以下にこの回転方向のずれを検出して補正する方法を説明する。
図15は、受光素子157から出力される信号に基づきモータ172を制御する制御回路180を表すブロック図である。
この制御回路180は、演算回路181、誤差増幅器182、ループフィルタ183、モーター駆動回路184から構成される。
演算回路181は、受光素子157の出力を次のように演算することで回転ずれのエラー信号を生成する。
回転ずれのエラー信号(Rotating error):(PE+PF)−(PG+PH)
なお、この演算回路181は、既述のフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号を生成する演算を行っても差し支えない。
A method of detecting and correcting this rotational direction deviation will be described below.
FIG. 15 is a block diagram illustrating a
The
The
Rotating error signal: (PE + PF)-(PG + PH)
Note that the
図16は、トラッキングサーボがかかっている状態における、回転方向のずれと回転ずれのエラー信号の信号レベルとの関係を表すグラフである。図17は、回転ずれとサーボ用ビームS1、S2、S3、S4、Cの位置との関係を表す模式図である。
ディスク型のホログラム記録媒体101が回転方向のずれを生じ、グルーブ104とサーボ用ビームS1、S2、S3、S4、Cの位置関係が図17(a)から図17(b)のようにθ1の回転ずれを起こすと、図16で示す回転ずれのエラー信号の信号レベルは0からV1に増加する。また、グルーブ104とサーボ用ビームS1、S2、S3、S4、Cの位置関係が図17(a)から(c)のように−θ1の回転ずれを起こすと、図16で示す回転ずれのエラー信号の信号レベルは0から−V1に減少する。
FIG. 16 is a graph showing the relationship between the rotational direction deviation and the signal level of the rotational deviation error signal when the tracking servo is applied. FIG. 17 is a schematic diagram showing the relationship between the rotational deviation and the positions of the servo beams S1, S2, S3, S4, and C.
The disc-type
図18は、グルーブ104の角度ずれに対応するようにサーボ用のビームS1〜S4を回転した状態を表す模式図である。
以下、図18,図15,図10により角度ずれのサーボ動作を説明する。
演算回路181から出力された回転ずれのエラー信号は、誤差増幅器182とループフィルタ183でサーボ動作に必要な特性とされ、モーター駆動回路184によりモーター172が駆動される。
モーター172の回転はギヤ173を介してギヤ171に伝えられ、光学ユニット100が対物レンズ127を中心として回転する。
FIG. 18 is a schematic diagram showing a state in which the servo beams S1 to S4 are rotated so as to correspond to the angular deviation of the
The angular deviation servo operation will be described below with reference to FIGS. 18, 15 and 10. FIG.
The rotation deviation error signal output from the
The rotation of the
図17(b)のようにθ1の回転ずれが生じていたときには、図18(b)で示すように、ホログラムの記録再生用レーザビームと共に、サーボ用のビームS1〜S4もセンタービームCを中心に矢印191の方向に回転する。その結果グルーブ104とサーボビームの相対位置関係は図18(b)のようになり、図18(a)のときと実質的に同一になる。
図17(c)のように−θ1と、上述とは反対方向の回転ずれが生じていたときには、モーター172は反対方向に回転し、ホログラムの記録再生用レーザビームと共に図18(c)で示すようにサーボ用のビームS1〜S4もセンタースビームCを中心に矢印192の方向に回転する。その結果グルーブ104とサーボビームの相対位置関係は図18(c)のようになり、図18(a)のときと実質的に同一になる。
このようなサーボ動作が行われるので、記録ホログラム記録媒体101と光学ユニット100の回転ずれがないように保たれる。
When the rotational deviation of θ1 occurs as shown in FIG. 17B, the servo beams S1 to S4 are centered on the center beam C together with the hologram recording / reproducing laser beam as shown in FIG. 18B. Rotate in the direction of
As shown in FIG. 17C, when −θ1 and a rotational deviation in the opposite direction to the above occur, the
Since such a servo operation is performed, the recording
(カード型ホログラム記録媒体101の場合)
以上、ディスク型のホログラム記録媒体101について説明したが、以下にカード型ホログラム記録媒体101の場合について説明する。
図19は、カード型ホログラム記録媒体101aの場合に、図1,2に示す光学ユニット100を駆動する駆動機構を表す模式図であり、図10と対応する。
カード型ホログラム記録媒体101の場合も光学ユニット100はディスク型ホログラム記録媒体101と同一である。また、光学ユニット100の回転機構も同一である。
(In the case of the card type hologram recording medium 101)
The disk type
FIG. 19 is a schematic diagram showing a drive mechanism for driving the
In the case of the card-type
カード型のホログラム記録媒体101aは光学ユニット100の上部に配置してあり、送り機構(図示せず)により矢印177,178で示す2方向に移動可能とされ、記録再生する位置に精度よくアクセスすることができる。
カード型のホログラム記録媒体101aに設けられているグルーブ104とそこに照射されるサーボ信号検出用のビームS1、S2、S3、S4、Cの関係は、ディスク型の場合と同様に、図8で表される。
カード型のホログラム記録媒体101aでもカードの取り付け時にある程度の回転方向のずれが生じる。このため、ディスク型と同様の方法で回転ずれの検出を行い、既述の図15に示す制御回路180でサーボ制御を行える。この結果、ホログラム記録媒体101と光学ユニット100の回転ずれがないようにすることができる。
The card-type hologram recording medium 101a is disposed on the
The relationship between the
Even in the case of the card-type hologram recording medium 101a, a certain degree of rotational displacement occurs when the card is attached. For this reason, rotation deviation is detected by a method similar to that of the disk type, and servo control can be performed by the
(3ビームでのトラッキング)
次に回転ずれ信号の他の検出方法を述べる。
上述の回転ずれ信号の検出では5つのレーザビームを使っていたが、3つのビームで行うことも可能である。
図20は、3つのビームS1、C、S2とグルーブ104との位置関係を表す模式図である。
この3つのビームは、グレーティング153を1枚で構成して作ることができる。このビームのホログラム記録媒体101aからの反射光が受光素子157aに入射する。
図21は、受光素子157aの内部構成を表す模式図である。
受光素子157aは、6つの素子A〜Fで構成され、素子E上にビームS1が、素子A〜D上にビームCが、素子F上にビームS2が受光される。
(Tracking with 3 beams)
Next, another method for detecting the rotation deviation signal will be described.
In the detection of the rotational deviation signal described above, five laser beams are used, but it is also possible to carry out using three beams.
FIG. 20 is a schematic diagram showing the positional relationship between the three
These three beams can be made by forming a
FIG. 21 is a schematic diagram showing the internal configuration of the light receiving element 157a.
The light receiving element 157a includes six elements A to F. The beam S1 is received on the element E, the beam C is received on the elements A to D, and the beam S2 is received on the element F.
図22は、受光素子157aから出力される信号に基づきモータ172を制御する制御回路180aを表すブロック図である。
この制御回路は、演算回路181a、誤差増幅器182a、ループフィルタ183a、モーター駆動回路184aから構成される。
演算回路181aは、受光素子157aの出力を次のように演算することで回転ずれのエラー信号を生成する。
回転ずれのエラー信号(Rotating error):(PE+PF)/PC
なお、この演算回路181aは、既述のフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号を生成する演算を行っても差し支えない。
FIG. 22 is a block diagram illustrating a control circuit 180a that controls the
This control circuit includes an arithmetic circuit 181a, an error amplifier 182a, a
The arithmetic circuit 181a generates an error signal of rotational deviation by calculating the output of the light receiving element 157a as follows.
Rotating error signal: (PE + PF) / PC
Note that the arithmetic circuit 181a may perform an operation for generating the focus error signal and the tracking error signal described above.
図23は、トラッキングサーボがかかっている状態における、回転方向のずれと回転ずれのエラー信号の信号レベルとの関係を表すグラフである。
ディスク型のホログラム記録媒体101が回転方向のずれを生じ、グルーブ104とサーボ用ビームS1、C、S2の位置関係にθ1の回転ずれが起きると、図23で示す回転ずれのエラー信号はV0からV1に増加する。また、グルーブ104とサーボ用ビームS1、C、S2の位置関係に−θ1の回転ずれを起こすと、図23で示す回転ずれのエラー信号はV0からV2に減少する。
FIG. 23 is a graph showing the relationship between the rotational direction deviation and the signal level of the rotational deviation error signal when the tracking servo is applied.
When the disc-type
図24は、グルーブ104の角度ずれに対応するようにサーボ用のビームS1〜S4を回転した状態を表す模式図である。
以下、図24,図23,図22、図10により角度ずれのサーボ動作を説明する。
図22で示す誤差増幅器182aには入力端子が2つあり、そのうちの1つには演算回路181aからの回転ずれのエラー信号が、もう一方の入力端子には回転ずれがないときのエラー信号と同じ電圧の目標値V0が入力される。
誤差増幅器182aはこれらの差の電圧を増幅して出力する。この出力は、ループフィルタ183aに入力されてサーボ動作に必要な特性とされ、モーター駆動回路184aで回転補正用のモーター172を駆動する。
FIG. 24 is a schematic diagram showing a state in which the servo beams S1 to S4 are rotated so as to correspond to the angular deviation of the
Hereinafter, the servo operation of the angle deviation will be described with reference to FIGS. 24, 23, 22 and 10. FIG.
The error amplifier 182a shown in FIG. 22 has two input terminals, one of which is an error signal of rotational deviation from the arithmetic circuit 181a, and the other input terminal is an error signal when there is no rotational deviation. The target value V0 of the same voltage is input.
The error amplifier 182a amplifies and outputs the voltage of these differences. This output is input to the
モーター172の回転はギヤ173を介してギヤ171に伝えられ、光学ユニット100は対物レンズ127を中心として回転し、ホログラムの記録再生用レーザビームと共にサーボ用のビームS1、S2もセンタービームCを中心に矢印191の方向に回転する。
その結果グルーブ104とサーボビームの相対位置関係は図24(b)のようになり、図24(a)のときと実質的に同一になる。
The rotation of the
As a result, the relative positional relationship between the
又、反対方向に回転ずれを起こした場合は-θ1の回転ずれとなり、図16で示す回転ずれのエラー信号はV0からV2に減少する。
図22で示す誤差増幅器182aでは目標値V0と演算回路181aからの回転ずれのエラー信号との差の電圧を増幅し、ループフィルタ183aでサーボ動作に必要な特性とされる。この出力は先ほどとは逆の電圧となっているため、次のモーター駆動回路39により回転補正用のモーター172は逆回転をする。
その結果グルーブ104とサーボビームの相対位置関係は図24(c)のようになり、図24(a)のときと実質的に同一になる。
このようなサーボ動作が行われるので、記録ホログラム記録媒体101と光学ユニット100の回転ずれがないように保たれる。
Further, when a rotational deviation occurs in the opposite direction, a rotational deviation of −θ1 occurs, and the rotational deviation error signal shown in FIG. 16 decreases from V0 to V2.
The error amplifier 182a shown in FIG. 22 amplifies the voltage of the difference between the target value V0 and the error signal of the rotational deviation from the arithmetic circuit 181a, and the
As a result, the relative positional relationship between the
Since such a servo operation is performed, the recording
(トラッキングの更に別の例)
次に回転ずれ信号の更に別の検出方法を述べる。
図25は、ホログラム記録媒体101に照射されるサーボ用ビームとグルーブ104との関係を表す模式図である。
本図に示すように、サーボ用ビームは、グレーティング153で分割され、センタービームC、およびこれを挟むビームS1、S2としてグルーブ104に照射される。
これらのサーボ用ビームS1、S2は、例えば隣り合ったグルーブの間の中央に配置される。
なお、サーボ用ビームの位置は記録再生用ビームの中央に配置する必要はなく、どこにあっても良い。
(Another example of tracking)
Next, still another method for detecting the rotational deviation signal will be described.
FIG. 25 is a schematic diagram showing the relationship between the servo beam and the
As shown in the figure, the servo beam is divided by a
These servo beams S1 and S2 are arranged, for example, at the center between adjacent grooves.
The position of the servo beam does not have to be arranged at the center of the recording / reproducing beam, and may be anywhere.
図26は、受光素子157の構成の詳細を表す模式図である。本図に示すように、受光素子157は、8つの素子A〜Hで構成される。素子EとF上にビームS1が、素子GとH上にビームS2が、素子A〜D上にビームCが入射する。
フォーカスサーボエラー信号とトラッキングサーボエラー信号は、8つの素子A〜Hの出力PA〜PHより以下の演算により生成される。
フォーカスエラー信号(Focus error):(PA+PC)-(PB+PD)
トラッキングエラー信号(Tracking error):(PA +PD)-(PB +PC)、もしくは
((PA +PD)-(PB +PC)) -N((PF-PE)+(PH-PG)) ------- Nは定数
これらのエラー信号に基づいて、サーボ駆動ユニット158のコイル161,162が対物レンズ127を駆動することで、フォーカスサーボ、トラッキングサーボが行われる。
FIG. 26 is a schematic diagram illustrating details of the configuration of the
The focus servo error signal and the tracking servo error signal are generated from the outputs PA to PH of the eight elements A to H by the following calculation.
Focus error signal: (PA + PC)-(PB + PD)
Tracking error signal: (PA + PD)-(PB + PC) or
((PA + PD)-(PB + PC))-N ((PF-PE) + (PH-PG)) ------- N is a constant Based on these error signals, the
以下にこの回転方向のずれを検出して補正する方法を説明する。
受光素子157から出力される信号に基づきモーター172を制御する制御回路については図29に示した制御回路180となる。
ここで、演算回路181は、受光素子157の出力を次のように演算することで回転ずれのエラー信号を生成する。
回転ずれのエラー信号(Rotating error):(PF-PE)−(PH-PG)
なお、この演算回路181は、既述のフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号を生成する演算を行っても差し支えない。
A method of detecting and correcting this rotational direction deviation will be described below.
The control circuit for controlling the
Here, the
Rotating error signal: (PF-PE)-(PH-PG)
Note that the
トラッキングサーボがかかっている状態における、回転方向のずれと回転ずれのエラー信号の信号レベルとの関係は、図30(b)に示したグラフとなる。
図27は、回転ずれとサーボ用ビームS1、S2、Cの位置との関係を表す模式図である。
ディスク型のホログラム記録媒体101が回転方向のずれを生じ、グルーブ104とサーボ用ビームS1、S2、Cの位置関係が図27(a)から図27(b)のようにθ1の回転ずれを起こすと、図30(b)で示した回転ずれのエラー信号の信号レベルは0からV1に増加する。また、グルーブ104とサーボ用ビームS1、S2、Cの位置関係が図27(a)から(c)のように−θ1の回転ずれを起こすと、図30(b)で示した回転ずれのエラー信号の信号レベルは0から−V1に減少する。
The relationship between the rotational direction deviation and the signal level of the rotational deviation error signal in the state where the tracking servo is applied is the graph shown in FIG.
FIG. 27 is a schematic diagram showing the relationship between the rotational deviation and the positions of the servo beams S1, S2, and C.
The disc-type
図28は、グルーブ104の角度ずれに対応するようにサーボ用のビームS1、S2、Cを回転した状態を表す模式図である。
以下、図28,図29,図10により角度ずれのサーボ動作を説明する。
演算回路181から出力された回転ずれのエラー信号は、誤差増幅器182とループフィルタ183でサーボ動作に必要な特性とされ、モーター駆動回路184によりモーター172が駆動される。
モーター172の回転はギヤ173を介してギヤ171に伝えられ、光学ユニット100が対物レンズ127を中心として回転する。
FIG. 28 is a schematic diagram illustrating a state in which the servo beams S1, S2, and C are rotated so as to correspond to the angular deviation of the
The angular deviation servo operation will be described below with reference to FIGS. 28, 29, and 10. FIG.
The rotation deviation error signal output from the
The rotation of the
図27(b)のようにθ1の回転ずれが生じていたときには、図28(b)で示すように、ホログラムの記録再生用レーザビームと共に、サーボ用のビームS1、S2もセンタービームCを中心に矢印191の方向に回転する。その結果グルーブ104とサーボビームの相対位置関係は図28(b)のようになり、図28(a)のときと実質的に同一になる。
図27(c)のように−θ1と、上述とは反対方向の回転ずれが生じていたときには、モーター172は反対方向に回転し、ホログラムの記録再生用レーザビームと共に図28(c)で示すようにサーボ用のビームS1、S2もセンタースビームCを中心に矢印192の方向に回転する。その結果グルーブ104とサーボビームの相対位置関係は図28(c)のようになり、図28(a)のときと実質的に同一になる。
このようなサーボ動作が行われるので、記録ホログラム記録媒体101と光学ユニット100の回転ずれがないように保たれる。
When the rotational deviation of θ1 occurs as shown in FIG. 27B, the servo beams S1 and S2 are centered on the center beam C together with the hologram recording / reproducing laser beam as shown in FIG. Rotate in the direction of
As shown in FIG. 27C, when -θ1 and a rotational deviation in the opposite direction to the above occur, the
Since such a servo operation is performed, the recording
この実施形態に係る回転ずれ信号の検出方法では、特に次のような効果を奏する。
図9に示した5スポット方式ではグレーティング153を2枚必要としたが、この実施形態に係る3スポット方式では1枚でよい。
また、図21に示した3スポット方式での回転ずれに対するエラー信号は、レーザ151の出射パワーの変化が起こった場合、検出電圧値がオフセットしないように、「Rotating error = (PE+PF) / PC」の演算をしており、割り算器が必要となる(図30(a)の実線の曲線参照)。これに対して、この実施形態に係る3スポット方式では、多少のゲインの変動は許容できるため「 Rotating error = PE + PF」のみの演算でもよい(図30(b)の点線の曲線参照)。勿論「Rotating error = (PE+PF) / PC」の演算をしてもよい(図30(b)の点線の実線参照)。
更に、図21に示した3スポットの場合はレーザパワーが一定であれば、図22の基準電圧をV0としているので回転ずれが起こっても常にV0を保つように制御される。しかし、レーザパワーが変化すると(例えば図のように大きくなった場合)V0を一定に保つとθ2の回転ずれとなってしまう。これに対して、本実施形態に係る3スポット方式の場合には、図29で示すように目標値は0Vのため、レーザパワーが変化してもゲインは多少変化するが回転ずれは起こらないよう制御される。
The rotation deviation signal detection method according to this embodiment has the following effects in particular.
In the 5-spot method shown in FIG. 9, two
Further, the error signal for the rotational deviation in the three-spot method shown in FIG. 21 is “Rotating error = (PE + PF) / so that the detection voltage value is not offset when the output power of the
Further, in the case of the three spots shown in FIG. 21, if the laser power is constant, the reference voltage in FIG. 22 is set to V0, so that control is performed so that V0 is always maintained even if a rotational deviation occurs. However, if the laser power changes (for example, when it becomes large as shown in the figure), if V0 is kept constant, a rotational deviation of θ2 occurs. On the other hand, in the case of the three-spot method according to the present embodiment, the target value is 0 V as shown in FIG. 29. Therefore, even if the laser power changes, the gain changes slightly but the rotational deviation does not occur. Be controlled.
尚、上記は回転方向のずれがあった場合、光学ユニット100をモータ172により回転して補正したが、ホログラム記録媒体101を回転しても良い。又、回転させるデバイスはモーターに限らず他の駆動方法でも良く、光学ユニット100全体ではなく光学ユニット100の一部であっても良い。
以上のように、本実施形態によればホログラム記録用ビームとホログラム記録媒体101間での回転方向のずれによるずれがあってもホログラム信号の記録再生を良好に行うことができる。
In the above description, when there is a deviation in the rotation direction, the
As described above, according to the present embodiment, the hologram signal can be recorded and reproduced satisfactorily even if there is a shift due to the shift in the rotation direction between the hologram recording beam and the
100 光学ユニット
101 ホログラム記録媒体
102 保護層
103 記録層
104 グルーブ
105 反射層
111 記録再生用光源
112 コリメートレンズ
113 偏光ビームスプリッタ
121 ミラー
122 ピンホール
123 空間光変調器
124 ミラー
125 ダイクロイックミラー
126 凹レンズ
127 対物レンズ
131 ファラデー素子
132、133 偏光ビームスプリッタ
134 撮像素子
141 ミラー
142 遮蔽板
143 位相変調素子
151 サーボ用光源
152 コリメートレンズ
153 グレーティング
154 ビームスプリッタ
155 集光用レンズ
156 シリンドリカルレンズ
157 受光素子
158 サーボ駆動ユニット
161,162 コイル
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記レーザ光源から出射されたレーザ光を信号光と参照光に分岐する光分岐素子と、
前記光分岐素子で分岐された信号光を変調する光変調素子と、
前記光分岐素子で分岐された参照光を位相変調する位相変調素子と、
前記光変調素子で変調された信号光および前記位相変調素子で位相変調された参照光をホログラム記録媒体の略同一箇所に集光する光学系と、
前記ホログラム記録媒体に対する前記位相変調素子の回転角を検出する検出機構と、
前記検出機構での検出結果に基づき、前記位相変調素子または前記ホログラム記録媒体を、該ホログラム記録媒体に対して垂直な軸を中心として回転させる回転機構と、
を具備することを特徴とするホログラム記録装置。 A laser light source for emitting laser light;
A light branching element for branching the laser light emitted from the laser light source into signal light and reference light;
An optical modulation element that modulates the signal light branched by the optical branching element;
A phase modulation element that phase-modulates the reference light branched by the light branching element;
An optical system that focuses the signal light modulated by the light modulation element and the reference light phase-modulated by the phase modulation element at substantially the same location of the hologram recording medium;
A detection mechanism for detecting a rotation angle of the phase modulation element with respect to the hologram recording medium;
A rotation mechanism that rotates the phase modulation element or the hologram recording medium around an axis perpendicular to the hologram recording medium , based on a detection result of the detection mechanism;
A holographic recording apparatus comprising:
ことを特徴とする請求項1記載のホログラム記録装置。 The hologram recording apparatus according to claim 1, wherein the hologram recording medium has a disk shape or a card shape.
前記検出機構が、第2のレーザ光を出射する第2のレーザ光源と、前記第2のレーザ光源から出射された前記第2のレーザ光を前記ホログラム記録媒体に照射する第2の光学系と、前記第2の光学系から出射され、かつ前記ホログラム記録媒体のグルーブで反射されたレーザ光を受光する受光手段と、を有する、
ことを特徴とする請求項1記載のホログラム記録装置。 The hologram recording medium has a track for recording and reproduction, and a groove formed along the track,
A second laser light source that emits a second laser light; and a second optical system that irradiates the hologram recording medium with the second laser light emitted from the second laser light source. Receiving a laser beam emitted from the second optical system and reflected by the groove of the hologram recording medium,
2. The hologram recording apparatus according to claim 1, wherein:
前記第2の光学系が前記光分割素子から出射される前記複数のレーザ光を前記ホログラム記録媒体に照射し、
前記受光手段が、前記第2の光学系から出射され、かつ前記ホログラム記録媒体のグルーブで反射された前記複数のレーザ光に対応する複数の受光素子、を有する、
ことを特徴とする請求項3記載のホログラム記録装置。 The detection mechanism further includes a light splitting element that splits the second laser light emitted from the second laser light source into a plurality of laser lights,
The second optical system irradiates the hologram recording medium with the plurality of laser beams emitted from the light splitting element,
The light receiving means includes a plurality of light receiving elements corresponding to the plurality of laser beams emitted from the second optical system and reflected by grooves of the hologram recording medium;
The hologram recording apparatus according to claim 3.
ことを特徴とする請求項4記載のホログラム記録装置。 The said light splitting element divides | segments a said 2nd laser beam so that the said some laser beam may be arranged so that it may be inclined and it may be about half the groove before and after the center of a groove. Hologram recording device.
ことを特徴とする請求項4記載のホログラム記録装置。 The light splitting element splits the second laser light so that the plurality of laser lights are inclined and arranged between a groove center and a groove adjacent to the front and rear of the center. 4. The hologram recording device according to 4.
前記レーザ光源から出射したレーザ光を参照光として位相変調する位相変調素子と、
前記位相変調素子で位相変調された参照光をホログラム記録媒体に集光する光学系と、
前記ホログラム記録媒体に対する前記位相変調素子の回転角を検出する検出機構と、
前記検出機構での検出結果に基づき、前記位相変調素子または前記ホログラム記録媒体を、該ホログラム記録媒体に対して垂直な軸を中心として回転させる回転機構と、
を具備することを特徴とするホログラム再生装置。 A laser light source for emitting laser light;
A phase modulation element that phase-modulates laser light emitted from the laser light source as reference light;
An optical system for focusing the reference light phase-modulated by the phase modulation element on a hologram recording medium;
A detection mechanism for detecting a rotation angle of the phase modulation element with respect to the hologram recording medium;
A rotation mechanism that rotates the phase modulation element or the hologram recording medium around an axis perpendicular to the hologram recording medium , based on a detection result of the detection mechanism;
A hologram reproducing apparatus comprising:
前記光分岐ステップで分岐された信号光を変調する光変調ステップと、
前記光分岐ステップで分岐された参照光を位相変調素子で位相変調する位相変調ステップと、
前記光変調ステップで変調された信号光および前記位相変調ステップで位相変調された参照光をホログラム記録媒体の略同一箇所に集光する集光ステップと、
前記ホログラム記録媒体に対する前記位相変調素子の回転角を検出する検出ステップと、
前記検出ステップでの検出結果に基づき、前記位相変調素子または前記ホログラム記録媒体を、該ホログラム記録媒体に対して垂直な軸を中心として回転させる回転ステップと、
を具備することを特徴とするホログラム記録方法。 A light branching step for branching laser light emitted from the laser light source into signal light and reference light;
An optical modulation step for modulating the signal light branched in the optical branching step;
A phase modulation step of phase-modulating the reference light branched in the light branching step with a phase modulation element;
A condensing step of condensing the signal light modulated in the light modulation step and the reference light phase-modulated in the phase modulation step at substantially the same location of the hologram recording medium;
A detection step of detecting a rotation angle of the phase modulation element with respect to the hologram recording medium;
A rotation step of rotating the phase modulation element or the hologram recording medium around an axis perpendicular to the hologram recording medium based on a detection result in the detection step;
A hologram recording method comprising:
ことを特徴とする請求項8記載のホログラム記録方法。 The hologram recording method according to claim 8, wherein a shape of the hologram recording medium is a disk shape or a card shape.
前記検出ステップが、第2のレーザ光源から出射された第2のレーザ光を前記ホログラム記録媒体に照射する照射ステップと、前記照射ステップで出射され、かつ前記ホログラム記録媒体のグルーブで反射されたレーザ光を受光する受光ステップと、を有する、
ことを特徴とする請求項8記載のホログラム記録方法。 The hologram recording medium has a track for recording and reproduction, and a groove formed along the track,
The detection step includes an irradiation step of irradiating the hologram recording medium with a second laser beam emitted from a second laser light source, and a laser emitted in the irradiation step and reflected by a groove of the hologram recording medium. A light receiving step for receiving light,
The hologram recording method according to claim 8.
前記位相変調ステップで位相変調された参照光をホログラム記録媒体に集光する集光ステップと、
前記ホログラム記録媒体に対する前記位相変調素子の回転角を検出する検出ステップと、
前記検出ステップでの検出結果に基づき、前記位相変調素子または前記ホログラム記録媒体を、該ホログラム記録媒体に対して垂直な軸を中心として回転させる回転ステップと、
を具備することを特徴とするホログラム再生方法。 A phase modulation step in which phase modulation is performed with a phase modulation element using laser light emitted from the laser light source as reference light;
A condensing step of condensing the reference light phase-modulated in the phase modulation step onto a hologram recording medium;
A detection step of detecting a rotation angle of the phase modulation element with respect to the hologram recording medium;
A rotation step of rotating the phase modulation element or the hologram recording medium around an axis perpendicular to the hologram recording medium based on a detection result in the detection step;
A hologram reproducing method comprising:
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