JPWO2013150565A1 - 光情報再生装置 - Google Patents

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Abstract

ホログラフィを利用した光情報再生装置において、ページ内の所定の場所に配置した位置ずれや回転ずれ、倍率ずれ補正用の既知パターンを高精度に検出することが可能な光情報再生装置とその方法を提供する。ホログラフィを利用して光情報記録媒体から情報を再生する光情報再生装置において、ホログラムからの２次元再生信号であるページから、既知パターンであるマーカーの位置情報を検出する検出部と、前記検出部で検出したマーカーの位置情報における検出誤りの有無及び検出誤りが有る場合には検出誤りが発生している位置を推定する検出誤り位置推定部と、前記検出誤り位置推定部が特定した検出誤り位置のマーカー位置情報を修正する位置修正部と、前記位置修正部で修正したマーカー位置情報を基にページ内から各信号を検出する信号検出部を備えることを特徴とする光情報再生装置。

Description

本発明は、ホログラフィを用いて記録媒体から情報を再生する装置に関する。
現在、青紫色半導体レーザを用いたＢｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（ＴＭ）規格により、民生用においても１００ＧＢ程度の記録密度を持つ光ディスクの商品化が可能となっている。今後は、光ディスクにおいても５００ＧＢを超える大容量化が望まれる。しかしながら、このような超高密度を光ディスクで実現するためには、従来の短波長化と対物レンズ高ＮＡ化による高密度化技術とは異なる新しい方式による高密度化技術が必要である。
次世代のストレージ技術に関する研究が行われる中、ホログラフィを利用してデジタル情報を記録するホログラム記録技術が注目を集めている。ホログラム記録技術として、例えば特開２００４−２７２２６８号公報（特許文献１）がある。本公報には、参照光の光情報記録媒体への入射角度を変えながら異なるページデータを空間光変調器に表示して多重記録を行う、いわゆる角度多重記録方式が記載されている。さらに本公報には、信号光をレンズで集光してそのビームウエストに開口（空間フィルタ）を配することにより、隣接するホログラムの間隔を短くする技術が記載されている。
また、ホログラム記録技術として、例えばＷＯ２００４−１０２５４２号公報（特許文献２）がある。本公報には、１つの空間光変調器において内側の画素からの光を信号光、外側の輪帯状の画素からの光を参照光として、両光束を同じレンズで光情報記録媒体に集光し、レンズの焦点面付近で信号光と参照光を干渉させてホログラムを記録するシフト多重方式を用いた例が記述されている。
ホログラム再生時のマーカー検索技術として、例えば特開２００８−１３９１２５号公報(特許文献３)がある。本公報には、「ホログラムデータ領域特定装置１は、光検出器から入力されたホログラム画像からホログラムが占めている領域であるホログラムデータ領域を特定するものであって、フレームバッファメモリ３と、エッジ検出手段５と、テンプレート比較手段７と、テンプレート画像蓄積手段９と、重心検出手段１１と、を備えた。」と記述されている。
特開２００４−２７２２６８号公報 ＷＯ２００４−１０２５４２号公報 特開２００８−１３９１２５号公報
ところで、ホログラフィを利用した光情報再生装置においては、情報を再生する際に、ページ内の所定の場所に配置した既知パターンを検出し、該既知パターンの位置情報に基づいて位置ずれや回転ずれ、倍率ずれ等に対処するが、既知パターンの検出そのものに誤差が生じた場合に、信号対雑音比（ＳＮＲ）が低下するという問題がある。これは、既知パターン付近に該既知パターンと類似のユーザデータが存在した場合に、既知パターンを誤って検出してしまうことに起因する。
特許文献３に記載の技術では、上述したように既知パターンの信頼性を確認した上で、その既知パターンの値を用いるか否かといった課題・構成の開示は一切ない。
本発明は上記問題を鑑みなされたものであり、ホログラフィックメモリにおいてページ内の既知パターンを高精度に検出することが可能な光情報再生装置とその方法を提供することを目的とする。
上記課題は、例えばその一例として、マーカー値そのものの信頼性を判断することにより解決される。
本発明によれば、ホログラフィックメモリにおいてページ内の既知パターンを高精度に検出することができる。
光情報記録再生装置内の信号位置検出回路の実施例を表す概略図 光情報記録再生装置の実施例を表す概略図 光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す概略図 光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す概略図 光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す概略図 光情報記録再生装置の動作フローの実施例を表す概略図 光情報記録再生装置内の信号生成回路の実施例を表す概略図 光情報記録再生装置内の信号処理回路の実施例を表す概略図 信号生成回路及び信号処理回路の動作フローの実施例を表す概略図 反射層を有する光情報記録媒体の層構造の実施例を示す概略図 光情報記録再生装置内の信号処理回路の実施例を表す概略図 ページの実施例を表す概略図 マーカー検出時のマーカー位置ずれ量、検出誤差推定値、マーカー位置ずれ量(補正後)の例を表す模式図 光情報記録再生装置における信号位置検出の動作フローの実施例を表す概略図 光情報記録再生装置内の信号処理回路の実施例を表す概略図 光情報記録再生装置における信号位置検出の動作フローの実施例を表す概略図 光情報記録再生装置における信号位置検出の動作フローの実施例を表す概略図
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
本発明における第１の実施例について図１から１４を用いて説明する。
図２はホログラフィを利用してデジタル情報を記録および／または再生する光情報記録媒体の記録再生装置を示すブロック図である。
光情報記録再生装置１０は、入出力制御回路９０を介して外部制御装置９１と接続されている。記録する場合には、光情報記録再生装置１０は外部制御装置９１から記録する情報信号を入出力制御回路９０により受信する。再生する場合には、光情報記録再生装置１０は再生した情報信号を入出力制御回路９０により外部制御装置９１に送信する。
光情報記録再生装置１０は、ピックアップ１１、再生用参照光光学系１２、キュア光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４、及び回転モータ５０を備えており、光情報記録媒体１は回転モータ５０によって回転可能な構成となっている。
ピックアップ１１は、参照光と信号光を光情報記録媒体１に出射してホログラフィを利用してデジタル情報を記録媒体に記録する役割を果たす。この際、記録する情報信号はコントローラ８９によって信号生成回路８６を介してピックアップ１１内の空間光変調器に送り込まれ、信号光は空間光変調器によって変調される。
光情報記録媒体１に記録した情報を再生する場合は、ピックアップ１１から出射された参照光を記録時とは逆の向きに光情報記録媒体に入射させる光波を再生用参照光光学系１２にて生成する。再生用参照光によって再生される再生光をピックアップ１１内の後述する光検出器によって検出し、信号処理回路８５によって信号を再生する。
光情報記録媒体１に照射する参照光と信号光の照射時間は、ピックアップ１１内のシャッタの開閉時間をコントローラ８９によってシャッタ制御回路８７を介して制御することで調整できる。
キュア光学系１３は、光情報記録媒体１のプリキュアおよびポストキュアに用いる光ビームを生成する役割を果たす。プリキュアとは、光情報記録媒体１内の所望の位置に情報を記録する際、所望位置に参照光と信号光を照射する前に予め所定の光ビームを照射する前工程である。ポストキュアとは、光情報記録媒体１内の所望の位置に情報を記録した後、該所望の位置に追記不可能とするために所定の光ビームを照射する後工程である。
ディスク回転角度検出用光学系１４は、光情報記録媒体１の回転角度を検出するために用いられる。光情報記録媒体１を所定の回転角度に調整する場合は、ディスク回転角度検出用光学系１４によって回転角度に応じた信号を検出し、検出された信号を用いてコントローラ８９によってディスク回転モータ制御回路８８を介して光情報記録媒体１の回転角度を制御する事が出来る。
光源駆動回路８２からは所定の光源駆動電流がピックアップ１１、キュア光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４内の光源に供給され、各々の光源からは所定の光量で光ビームを発光することができる。
また、ピックアップ１１、そして、ディスクキュア光学系１３は、光情報記録媒体１の半径方向に位置をスライドできる機構が設けられており、アクセス制御回路８１を介して位置制御がおこなわれる。
ところで、ホログラフィの角度多重の原理を利用した記録技術は、参照光角度のずれに対する許容誤差が極めて小さくなる傾向がある。
従って、ピックアップ１１内に、参照光角度のずれ量を検出する機構を設けて、サーボ信号生成回路８３にてサーボ制御用の信号を生成し、サーボ制御回路８４を介して該ずれ量を補正するためのサーボ機構を光情報記録再生装置１０内に備えることが必要となる。
また、ピックアップ１１、キュア光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４は、いくつかの光学系構成または全ての光学系構成をひとつに纏めて簡素化しても構わない。
図３は、光情報記録再生装置１０におけるピックアップ１１の基本的な光学系構成の一例における記録原理を示したものである。光源３０１を出射した光ビームはコリメートレンズ３０２を透過し、シャッタ３０３に入射する。シャッタ３０３が開いている時は、光ビームはシャッタ３０３を通過した後、例えば２分の１波長板などで構成される光学素子３０４によってｐ偏光とｓ偏光の光量比が所望の比になるようになど偏光方向が制御された後、ＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）プリズム３０５に入射する。
ＰＢＳプリズム３０５を透過した光ビームは、信号光３０６として働き、ビームエキスパンダ３０８によって光ビーム径が拡大された後、位相マスク３０９、リレーレンズ３１０、ＰＢＳプリズム３１１を透過して空間光変調器３１２に入射する。
空間光変調器３１２によって情報が付加された信号光は、ＰＢＳプリズム３１１を反射し、リレーレンズ３１３ならびに空間フィルタ３１４を伝播する。その後、信号光は対物レンズ３１５によって光情報記録媒体１に集光する。
一方、ＰＢＳプリズム３０５を反射した光ビームは参照光３０７として働き、偏光方向変換素子３１６によって記録時または再生時に応じて所定の偏光方向に設定された後、ミラー３１７ならびにミラー３１８を経由してガルバノミラー３１９に入射する。ガルバノミラー３１９はアクチュエータ３２０によって角度を調整可能のため、レンズ３２１とレンズ３２２を通過した後に光情報記録媒体１に入射する参照光の入射角度を、所望の角度に設定することができる。なお、参照光の入射角度を設定するために、ガルバノミラーに代えて、参照光の波面を変換する素子を用いても構わない。
このように信号光と参照光とを光情報記録媒体１において、互いに重ね合うように入射させることで、記録媒体内には干渉縞パターンが形成され、このパターンを記録媒体に書き込むことで情報を記録する。また、ガルバノミラー３１９によって光情報記録媒体１に入射する参照光の入射角度を変化させることができるため、角度多重による記録が可能である。
以降、同じ領域に参照光角度を変えて記録されたホログラムにおいて、１つ１つの参照光角度に対応したホログラムをページと呼び、同領域に角度多重されたページの集合をブックと呼ぶことにする。
図４は、光情報記録再生装置１０におけるピックアップ１１の基本的な光学系構成の一例における再生原理を示したものである。記録した情報を再生する場合は、前述したように参照光を光情報記録媒体１に入射し、光情報記録媒体１を透過した光ビームを、アクチュエータ３２３によって角度調整可能なガルバノミラー３２４にて反射させることで、その再生用参照光を生成する。
この再生用参照光によって再生された再生光は、対物レンズ３１５、リレーレンズ３１３ならびに空間フィルタ３１４を伝播する。その後、再生光はＰＢＳプリズム３１１を透過して光検出器３２５に入射し、記録した信号を再生することができる。光検出器３２５としては例えばＣＭＯＳイメージセンサーやＣＣＤイメージセンサーなどの撮像素子を用いることができるが、ページデータを再生可能であれば、どのような素子であっても構わない。
図５はピックアップ１１の別の構成を示した図である。図５において、光源５０１を出射した光ビームはコリメートレンズ５０２を透過し、シャッタ５０３に入射する。シャッタ５０３が開いている時は、光ビームはシャッタ５０３を通過した後、例えば１／２波長板などで構成される光学素子５０４によってｐ偏光とｓ偏光の光量比が所望の比になるように偏光方向を制御された後、ＰＢＳプリズム５０５に入射する。
ＰＢＳプリズム５０５を透過した光ビームは、ＰＢＳプリズム５０７を経由して空間光変調器５０８に入射する。空間光変調器５０８によって情報を付加された信号光５０６はＰＢＳプリズム５０７を反射し、所定の入射角度の光ビームのみを通過させるアングルフィルタ５０９を伝播する。その後、信号光ビームは対物レンズ５１０によってホログラム記録媒体１に集光する。
一方、ＰＢＳプリズム５０５を反射した光ビームは参照光５１２として働き、偏光方向変換素子５１９によって記録時又は再生時に応じて所定の偏光方向に設定された後、ミラー５１３ならびにミラー５１４を経由してレンズ５１５に入射する。レンズ５１５は参照光５１２を対物レンズ５１０のバックフォーカス面に集光させる役割を果たしており、対物レンズ５１０のバックフォーカス面にて一度集光した参照光は、対物レンズ５１０によって再度、平行光となってホログラム記録媒体１に入射する。
ここで、対物レンズ５１０又は光学ブロック５２１は、例えば符号５２０に示す方向に駆動可能であり、対物レンズ５１０又は光学ブロック５２１の位置を駆動方向５２０に沿ってずらすことにより、対物レンズ５１０と対物レンズ５１０のバックフォーカス面における集光点の相対位置関係が変化するため、ホログラム記録媒体１に入射する参照光の入射角度を所望の角度に設定することができる。なお、対物レンズ５１０又は光学ブロック５２１を駆動する代わりに、ミラー５１４をアクチュエータにより駆動することで参照光の入射角度を所望の角度に設定しても構わない。
このように、信号光と参照光をホログラム記録媒体１において、互いに重ね合うように入射させることで、記録媒体内には干渉縞パターンが形成され、このパターンを記録媒体に書き込むことで情報を記録する。また対物レンズ５１０又は光学ブロック５２１の位置を駆動方向５２０に沿ってずらすことによって、ホログラム記録媒体１に入射する参照光の入射角度を変化させることができるため、角度多重による記録が可能である。
記録した情報を再生する場合は、前述したように参照光をホログラム記録媒体１に入射し、ホログラム記録媒体１を透過した光ビームをガルバノミラー５１６にて反射させることで、その再生用参照光を生成する。この再生用参照光によって再生された再生光は、対物レンズ５１０、アングルフィルタ５０９を伝播する。その後、再生光はＰＢＳプリズム５０７を透過して光検出器５１８に入射し、記録した信号を再生することができる。
図５で示した光学系は、信号光と参照光を同一の対物レンズに入射させる構成とすることで、図３で示した光学系構成に比して、大幅に小型化できる利点を有する。
図６は、光情報記録再生装置１０における記録、再生の動作フローを示したものである。ここでは、特にホログラフィを利用した記録再生に関するフローを説明する。
図６（ａ）は、光情報記録再生装置１０に光情報記録媒体１を挿入した後、記録または再生の準備が完了するまでの動作フローを示し、図６（ｂ）は準備完了状態から光情報記録媒体１に情報を記録するまでの動作フロー、図６（ｃ）は準備完了状態から光情報記録媒体１に記録した情報を再生するまでの動作フローを示したものである。
図６（ａ）に示すように媒体を挿入すると（６０１）、光情報記録再生装置１０は、例えば挿入された媒体がホログラフィを利用してデジタル情報を記録または再生する媒体であるかどうかディスク判別を行う（６０２）。
ディスク判別の結果、ホログラフィを利用してデジタル情報を記録または再生する光情報記録媒体であると判断されると、光情報記録再生装置１０は光情報記録媒体に設けられたコントロールデータを読み出し（６０３）、例えば光情報記録媒体に関する情報や、例えば記録や再生時における各種設定条件に関する情報を取得する。
コントロールデータの読み出し後は、コントロールデータに応じた各種調整やピックアップ１１に関わる学習処理（６０４）を行い、光情報記録再生装置１０は、記録または再生の準備が完了する（６０５）。
準備完了状態から情報を記録するまでの動作フローは図６（ｂ）に示すように、まず記録するデータを受信して（６１１）、該データに応じた情報をピックアップ１１内の空間光変調器に送り込む。
その後、光情報記録媒体に高品質の情報を記録できるように、必要に応じて例えば光源３０１のパワー最適化やシャッタ３０３による露光時間の最適化等の各種記録用学習処理を事前に行う（６１２）。
その後、シーク動作（６１３）ではアクセス制御回路８１を制御して、ピックアップ１１ならびにキュア光学系１３の位置を光情報記録媒体の所定の位置に位置づけする。光情報記録媒体１がアドレス情報を持つ場合には、アドレス情報を再生し、目的の位置に位置づけされているか確認し、目的の位置に配置されていなければ、所定の位置とのずれ量を算出し、再度位置づけする動作を繰り返す。
その後、キュア光学系１３から出射する光ビームを用いて所定の領域をプリキュアし（６１４）、ピックアップ１１から出射する参照光と信号光を用いてデータを記録する（６１５）。
データを記録した後は、キュア光学系１３から出射する光ビームを用いてポストキュアを行う（６１６）。必要に応じてデータをベリファイしても構わない。
準備完了状態から記録された情報を再生するまでの動作フローは図６（ｃ）に示すように、まずシーク動作（６２１）で、アクセス制御回路８１を制御して、ピックアップ１１ならびに再生用参照光光学系１２の位置を光情報記録媒体の所定の位置に位置づけする。光情報記録媒体１がアドレス情報を持つ場合には、アドレス情報を再生し、目的の位置に位置づけされているか確認し、目的の位置に配置されていなければ、所定の位置とのずれ量を算出し、再度位置づけする動作を繰り返す。
その後、ピックアップ１１から参照光を出射し、光情報記録媒体に記録された情報を読み出し（６２２）、再生データを送信する（６１３）。
図９は、記録、再生時のデータ処理フローを示したものであり、図９（ａ）は、入出力制御回路９０において記録データ受信６１１後、空間光変調器３１２上の２次元データに変換するまでの信号生成回路８６での記録データ処理フローを示しており、図９（ｂ）は光検出器３２５で２次元データを検出後、入出力制御回路９０における再生データ送信６２４までの信号処理回路８５での再生データ処理フローを示している。
図９（ａ）を用いて記録時のデータ処理について説明する。ユーザデータを受信（９０１）すると、複数のデータ列に分割、再生時エラー検出が行えるように各データ列をＣＲＣ化（９０２）し、オンピクセル数とオフピクセル数をほぼ等しくし、同一パターンの繰り返しを防ぐことを目的にデータ列に擬似乱数データ列を加えるスクランブル（９０３）を施した後、再生時エラー訂正が行えるようにリード・ソロモン符号等の誤り訂正符号化（９０４）を行う。次にこのデータ列をＭ×Ｎの２次元データに変換し、それを１ページデータ分繰返すことで１ページ分の２次元データ（９０５）を構成する。このように構成した２次元データに対して再生時の画像位置検出や画像歪補正での基準となるマーカーを付加（９０６）し、空間光変調器３１２にデータを転送（９０７）する。
次に図９（ｂ）を用いて再生時のデータ処理フローについて説明する。光検出器３２５で検出された画像データが信号処理回路８５に転送（９１１）される。この画像データに含まれるマーカーを基準に画像位置を検出（９１２）し、画像の傾き・倍率・ディストーションなどの歪みを補正（９１３）した後、２値化処理（９１４）を行い、マーカーを除去（９１５）することで１ページ分の２次元データを取得（９１６）する。このようにして得られた２次元データを複数のデータ列に変換した後、誤り訂正処理（９１７）を行い、パリティデータ列を取り除く。次にスクランブル解除処理（９１８）を施し、ＣＲＣによる誤り検出処理（９１９）を行ってＣＲＣパリティを削除した後にユーザデータを入出力制御回路９０経由で送信（９２０）する。
図７は、光情報記録再生装置１０の信号生成回路８６のブロック図である。
出力制御回路９０にユーザデータの入力が開始されると、入出力制御回路９０はコントローラ８９にユーザデータの入力が開始されたことを通知する。コントローラ８９は本通知を受け、信号生成回路８６に入出力制御回路９０から入力される１ページ分のデータを記録処理するよう命ずる。コントローラ８９からの処理命令は制御用ライン７０８を経由し、信号生成回路８６内サブコントローラ７０１に通知される。本通知を受け、サブコントローラ７０１は各信号処理回路を並列に動作させるよう制御用ライン７０８を介して各信号処理回路の制御を行う。先ずメモリ制御回路７０３に、データライン７０９を介して入出力制御回路９０から入力されるユーザデータをメモリ７０２に格納するよう制御する。メモリ７０２に格納したユーザデータが、ある一定量に達すると、ＣＲＣ演算回路７０４でユーザデータをＣＲＣ化する制御を行う。次にＣＲＣ化したデータに、スクランブル回路７０５で擬似乱数データ列を加えるスクランブル化を施し、誤り訂正符号化回路７０６でパリティデータ列を加える誤り訂正符号化する制御を行う。最後にピックアップインターフェース回路７０７にメモリ７０２から誤り訂正符号化したデータを空間光変調器３１２上の２次元データの並び順で読み出させ、再生時に基準となるマーカーを付加した後、ピックアップ１１内の空間光変調器３１２に２次元データを転送する。
図８は、光情報記録再生装置１０の信号処理回路８５のブロック図である。
コントローラ８９はピックアップ１１内の光検出器３２５が画像データを検出すると、信号処理回路８５にピックアップ１１から入力される１ページ分のデータを再生処理するよう命ずる。コントローラ８９からの処理命令は制御用ライン８１１を経由し、信号処理回路８５内サブコントローラ８０１に通知される。本通知を受け、サブコントローラ８０１は各信号処理回路を並列に動作させるよう制御用ライン８１１を介して各信号処理回路の制御を行う。先ず、メモリ制御回路８０３に、データライン８１２を介して、ピックアップ１１からピックアップインターフェース回路８１０を経由して入力される画像データをメモリ８０２に格納するよう制御する。メモリ８０２に格納されたデータがある一定量に達すると、画像位置検出回路８０９でメモリ８０２に格納された画像データ内からマーカーを検出して有効データ範囲を抽出する制御を行う。次に検出されたマーカーを用いて画像歪み補正回路８０８で、画像の傾き・倍率・ディストーションなどの歪み補正を行い、画像データを期待される２次元データのサイズに変換する制御する。サイズ変換された２次元データを構成する複数ビットの各ビットデータを、２値化回路８０７において“０”、“１”判定する２値化し、メモリ８０２上に再生データの出力の並びでデータを格納する制御を行う。次に誤り訂正回路８０６で各データ列に含まれる誤りを訂正し、スクランブル解除回路８０５で擬似乱数データ列を加えるスクランブルを解除した後、ＣＲＣ演算回路８０４でメモリ８０２上のユーザデータ内に誤りが含まれない確認を行う。その後、入出力制御回路９０にメモリ８０２からユーザデータを転送する。
図１０は、反射層を有する光情報記録媒体の層構造を示す図である。（１）は光情報記録媒体へ情報を記録している状態を示し、（２）は光情報記録媒体から情報を再生している状態を示している。
光情報記録媒体１は、光ピックアップ１１側から、透明カバー層１０００、記録層１００２、光吸収/光透過層１００６、光反射層１０１０、そして第３透明保護層１０１２と、を備えている。参照光１０Ａと信号光１０Ｂとの干渉パターンは、記録層１００２に記録される。
光吸収／光透過層１００６は、情報記録時には参照光１０Ａと信号光１０Ｂとを吸収し、情報再生時には参照光を透過するように物性が変換する。例えば、光記録媒体１に電圧を印加することによって光吸収／光透過層１００６の着色、消色状態が変化し、すなわち、情報記録時には光吸収／光透過層１００６は着色状態となって、記録層１００２を通過した参照光１０Ａと信号光１０Ｂとを吸収し、情報再生時には消色状態になって参照光を透過させる（Ｔ．Ａｎｄｏ ｅｔ． ａｌ． ： Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ ＩＳＯＭ（２００６）、 Ｔｈ−ＰＰ−１０）。光吸収／光透過層１００６を通過した参照光１０Ａは光反射層１０１０で反射されて再生用参照光１０Ｃとなる。
また、Ａ．Ｈｉｒｏｔｓｕｎｅ ｅｔ． ａｌ． ： Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｇｅｓｔ ＩＳＯＭ（２００６）、 Ｍｏ−Ｂ−０４に記載された、エレクトロクロミック（ＥＣ）材料としてのＷＯ３を光吸収／光透過層１００６に用いることができる。
この材料に電圧を加えることにより可逆的に着色、消色を生じさせ、情報記録時には着色させて光を吸収し、情報再生時には消色させて光を透過させる。
図１０の構成により再生用参照光光学系が不要となり、ドライブの小型化が可能となる。
ここで、発明者は、ホログラフィックメモリにおいてページ内の既知パターンを高精度に検出する技術について詳細に説明する。
図１２はページの実施例を表す概略図を示している。ページ４２１内には、四隅にシンクマーク４２２が配置されている。該シンクマーク４２２は、ページの位置ずれ、回転、倍率ずれの補正に利用するものであり、ピックアップによるページ検出後、最初に該シンクマーク４２２の位置検出を行う。ページ４２１内のデータ部４２４の中には、マーカー４２３が配置されている。該マーカー４２３は、シンクマーク４２２を利用した補正で取り除けなかった位置ずれに対処するためのものであり、該マーカー４２３の位置情報に基づいてデータ部の位置ずれを算出し、データ部の検出を行う。ピックアップ内のカメラのピクセルピッチは空間光変調器のピクセルピッチより小さなものを使用する場合があり、この場合は、データ部の検出時は、データ部の位置ずれの情報を基に、空間光変調器のピクセルサイズに戻すオーバーサンプリング解除処理を行う。
図１１は、光情報記録再生装置内の信号処理回路の実施例を表す概略図を示している。ピックアップ１１は検出した再生ページをページ歪み調整回路４０１に出力する。ページ歪み調整回路４０１は入力した再生ページ内のシンクマークを検出し、該シンクマークの位置情報に基づき、位置ずれ量、回転量、倍率ずれ量を算出し、これらのずれの補正を行ったページデータを、信号位置検出回路４０２に出力する。ずれ量の補正には、例えば、画像処理分野で利用されるアフィン変換を利用する。信号位置検出回路４０２は補正済みのページデータを入力し、各信号の位置情報を後述する方法で検出し、オーバーサンプリング解除回路４０３にページデータ及び各信号の位置情報を出力する。オーバーサンプリング解除回路４０３は、ページデータ及び各信号の位置情報を入力し、ページデータのピクセル数が空間光変調器のピクセル数と同数となるようにページデータのオーバーサンプリングを解除し、オーバーサンプリング解除後のページデータを等化回路４０４に出力する。オーバーサンプリングの方法については、例えば、予め算出した各位置ずれ量でのオーバーサンプリング解除のためのフィルタ係数を使用しＦＩＲフィルタ処理を施す方法を用いる。等化回路４０４は、オーバーサンプリング解除後のページデータを入力し、ピクセル間干渉をＦＩＲフィルタ処理することで除去し、フィルタ処理後のページデータを２値化回路４０５に出力する。２値化回路４０５はフィルタ処理後のページデータを入力し、例えば閾値や最尤復号やビタビ復号を用いて２値化し、２値化後の情報をコントローラ８９に出力する。
図１は、光情報記録再生装置内の信号位置検出回路の実施例を表す概略図を示している。マーカー検出回路４１１は、ページデータを入力し、ページ内の各マーカーの位置を検出し、ページデータ及びマーカー位置情報を検出誤り位置推定回路４１２に出力する。マーカーの位置検出では、例えば、既知のマーカーパターンとページデータの信号との相互相関係数を算出し、最大値となる位置をマーカー位置と特定する。検出誤り位置推定回路４１２は、ページデータ及びマーカー位置情報を入力し、マーカー位置の検出誤り位置を推定し、マーカー位置の検出誤り位置とページデータをマーカー位置修正回路４１３に出力する。マーカー位置の検出誤り位置の推定には、例えばマーカー位置のずれ量を、近傍のマーカー位置のずれ量の平均値との差分を計算し、差分値が所定値以上の場合は、検出誤りが発生したと判断することで、マーカー位置の検出誤り位置を特定する。マーカー位置修正回路４１３はマーカー位置の検出誤り位置とページデータを入力し、検出誤り位置のマーカー位置を例えば、隣接マーカー位置からの線形補間により修正し、修正したマーカー位置情報とページデータを信号位置算出回路４１４に出力する。信号位置算出回路４１４は修正したマーカー位置情報とページデータを入力し、各マーカーの近傍にある信号群の位置を近傍のマーカー位置から例えば、線形補間することで算出し、各信号位置とページデータを出力する。
図１３は、（ａ）マーカー検出時のマーカー位置ずれ量、（ｂ）検出誤差推定値、（ｃ）マーカー位置ずれ量(補正後)の例を表す模式図を示している。図１３（ａ）に示すように、各マーカーに対するマーカー位置ずれｄｘが算出される。図１３（ｂ）に示す検出誤差推定値Ｅｒは、例えば下の式（１）のように近傍のマーカーの位置ずれ量の平均値との差分を計算することで算出できる。
Ｅｒ＝｜ｄｘ−ｄｘの平均値｜ ・・・式（１）
例えば、所定の閾値を上回る検出誤差推定値Ｅｒを示すマーカーは、検出誤差が発生していると推定し、図（ｃ）に示すように隣接マーカーの位置ずれ量から式（２）を用いて線形補間することで、マーカー位置ずれ量を修正する。ここで、ｄｘｎはｎ番目のマーカーの位置ずれ量を示しており、式（２）はｎ番目のマーカーにおいて検出誤差がおきている場合の例を示している。なお、検出誤差が連続して発生している場合は、例えば検出誤差が発生していない周辺マーカーから線形補間により算出する。
ｄｘｎ＝（ｄｘｎ−１＋ｄｘｎ＋１）／２
図１４は、光情報記録再生装置における信号位置検出の動作フローの実施例を表す概略図を示している。信号位置検出時は、まず４３１により相互相関係数等を利用しマーカーの位置を検出する。その後、４３２によりマーカー検出誤り位置を推定する。４３３により、検出誤り位置のマーカーの位置を隣接マーカーの位置から補正する。最後に、４３４により、マーカー位置の情報を利用して各信号の位置を算出する。なお、図示していないが、例えば、修正したマーカー位置情報を基にオーバーサンプリング解除し、ＳＮＲの値からマーカーの位置情報の修正が正しかったかの判断をしても良い。また、例えばＳＮＲが低い場合は、異なるマーカーの情報を利用して補間する等の処理を継続しても構わない。
なお、マーカー検出誤差の判断に用いる閾値は、予め装置が持つ値を用いても良いし、最初にＳＮＲ等を指標にして閾値の学習を行っても良い。また、マーカーの信頼性を判断する手法としては、マーカーのＳＮＲを使用するという他の構成も考えうる。本実施例では、マーカーそのものの信頼性を判断する点が殊に特徴的であり、判断手法としては本実施例以外にもあることは言うまでもない。
本実施例の方法では、マーカー位置の修正が同一ページ内の情報のみで実現可能なため、装置構成が簡素化可能という利点がある。
以下の記述において、本実施例と共通する内容は説明を省略する。
本発明における第２の実施例について図１５、１６を用いて説明する。
図１５は、光情報記録再生装置内の信号処理回路の実施例を表す概略図を示している。実施例１で示した図１１の回路との違いは、バッファーメモリ４０６が追加されていることである。信号位置検出回路４０２はページデータ及び開始ページ以外の時には前ページのマーカー位置ずれ情報を入力し、後述する方法により各信号の位置情報を検出し、オーバーサンプリング解除回路４０３に補正済みのページデータ及び各信号の位置情報を、バッファーメモリ４０６にマーカー位置ずれ情報を出力する。バッファーメモリ４０６は、マーカー位置ずれ情報を入力し、本情報を次ページの処理の際まで蓄積しておき、次ページの信号位置検出時に、信号位置検出回路４０２に出力する。その他の回路の動作については、実施例１と共通であるので、説明を省略する。
図１６は、光情報記録再生装置における信号位置検出の動作フローの実施例を表す概略図を示している。信号位置検出時は、まず４４１により相互相関係数等を利用しマーカーの位置を検出する。その後、４４２によりマーカー検出誤り位置を推定する。４４３により、マーカー検出を行ったページが開始ページかの判断を行う。４４３において開始ページで無かった場合には、４４４により検出誤り位置のマーカーの位置を前ページの同一マーカー位置から補正する。マーカー位置の補正は、例えば、前ページの同一マーカー位置の位置ずれ量と同一量とすることで、マーカー位置ずれを算出し、マーカー位置を補正する。最後に、４４５により、マーカー位置の情報を利用して各信号の位置を算出する。なお、４４３の判断において、開始ページだった場合は、４４６により、検出誤り位置のマーカーの位置を実施例１と同様の方法にて隣接マーカー位置から補正する。
なお、図示していないが、例えば、修正したマーカー位置情報を基にオーバーサンプリング解除し、ＳＮＲの値からマーカーの位置情報の修正が正しかったかの判断をしても良い。また、例えばＳＮＲが低い場合は、異なるマーカーの情報を利用して補間する等の処理を継続しても構わない。
なお、検出誤り位置の推定は、前述したように同一ページ内の近傍マーカーの情報と比較し推定しても良いし、同一ブック内の近傍ページ内のマーカーの情報と比較し推定しても良いし、他ブック内の同一ページ内あるいは近傍ページ内のマーカー情報と比較し推定しても構わない。
また、検出誤り位置の修正は、前述したように隣接ページのマーカーの位置ずれ量と同量のずれが発生したとしてマーカー位置を算出しても良いし、近傍ページのマーカー位置情報や位置ずれ量から線形補間あるいは非線形補間してマーカー位置を算出しても良いし、他ブック内のページのマーカー位置情報や位置ずれ量から同様に線形補間あるいは非線形補間しても良いし、同量のずれが発生したとしてマーカー位置を算出しても良い。
本実施例の方法では、マーカー位置の修正を他ページの情報を使い修正するため、実施例１の方法より精度が高い場合があるという利点がある。
以下の記述において、本実施例と共通する内容は説明を省略する。
本発明における第３の実施例について図１７を用いて説明する。なお、装置の実施例は例えば、実施例２と同様の構成で実現できる。
図１７は、光情報記録再生装置における信号位置検出の動作フローの実施例を表す概略図を示している。信号位置検出時は、まず４５１により相互相関係数等を利用しマーカーの位置を検出する。その後、４５２によりマーカー検出誤り位置を推定する。４５３により、検出誤り位置のマーカー位置を隣接ページのマーカー位置と比較し、検出誤りが実際に生じたかを判断する。検出誤りが実際に生じたかの判断は、例えば、４５２において検出誤りとされたマーカー位置の位置ずれ量と、隣接ページの同位置のマーカーの位置ずれ量との差分を取り、差分値が所定の閾値を超えた部分は検出誤りが生じたと判断し、差分値が所定の閾値以下の場合は、検出誤りは生じていないと判断する。再生中のページがブック内の開始ページの場合は、次ページを再生しても良いし、他ブックの同一ページのマーカー位置と比較し、検出誤りが生じたかを判断しても良い。４５４により隣接ページと相関が無い部分のみ実施例１あるいは実施例２に記載の方法によりマーカー位置を補正する。最後に、４５５により、マーカー位置の情報を利用して各信号の位置を算出する。
なお、検出誤り位置の推定は、前述したように同一ページ内の近傍マーカーの情報と比較し推定しても良いし、同一ブック内の近傍ページ内のマーカーの情報と比較し推定しても良いし、他ブック内の同一ページ内あるいは近傍ページ内のマーカー情報と比較し推定しても構わない。
なお、図示していないが、例えば、修正したマーカー位置情報を基にオーバーサンプリング解除し、ＳＮＲの値からマーカーの位置情報の修正が正しかったかの判断をしても良い。また、例えばＳＮＲが低い場合は、異なるマーカーの情報を利用して補間する等の処理を継続しても構わない。
また、検出誤り位置の修正は、前述したように隣接ページのマーカーの位置ずれ量と同量のずれが発生したとしてマーカー位置を算出しても良いし、近傍ページのマーカー位置情報や位置ずれ量から線形補間あるいは非線形補間してマーカー位置を算出しても良いし、他ブック内のページのマーカー位置情報や位置ずれ量から同様に線形補間あるいは非線形補間しても良いし、同量のずれが発生したとしてマーカー位置を算出しても良い。
また、検出誤りが実際に生じたかを判断は、前述したように同一ブック内の隣接ページの同位置のマーカーの位置ずれ量との差分値から判断しても良いし、他ブック内の同一ページあるいは隣接ページのマーカー位置ずれ量との差分値から判断しても良い。
本実施例の方法では、マーカー位置の修正前に、実際に検出誤りが発生したかの判断を行うため、より精度が高い検出ができる場合がある。
なお、本実施例は以下のように記述することもできる。すなわちホログラフィを利用して情報が記録されており、粗調整用のシンクマークと微調整用のマーカーが記録されている光情報記録媒体から情報を再生する光情報再生装置において、光情報記録媒体からの２次元再生信号であるページデータから、シンクマークおよびマーカーの位置情報を検出する検出部と、検出部が検出したマーカーの位置情報から、該マーカーの位置情報の信頼性を判断し、検出誤りがあると判断するときは他のマーカーから検出誤りのあるマーカーの位置情報を修正する制御部と、を有する光情報再生装置とも記述できる。
本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
１・・・光情報記録媒体、１０・・・光情報記録再生装置、１１・・・ピックアップ、
１２・・・再生用参照光光学系、１３・・・ディスクＣｕｒｅ光学系、
１４・・・ディスク回転角度検出用光学系、８１・・・アクセス制御回路、
８２・・・光源駆動回路、８３・・・サーボ信号生成回路、
８４・・・サーボ制御回路、８５・・・信号処理回路、８６・・・信号生成回路、
８７・・・シャッタ制御回路、８８・・・ディスク回転モータ制御回路、
８９・・・コントローラ、９０…入出力制御回路、９１…外部制御装置、
３０１・・・光源、３０３・・・シャッタ、３０６・・・信号光、３０７・・・参照光、
３０８・・・ビームエキスパンダ、３０９・・フェーズ（位相）マスク、
３１０・・・リレーレンズ、３１１・・・ＰＢＳプリズム、
３１２・・・空間光変調器、３１３・・・リレーレンズ、３１４・・・空間フィルタ、
３１５・・・対物レンズ、３１６・・・偏光方向変換素子、３２０・・・アクチュエータ、
３２１・・・レンズ、３２２・・・レンズ、３２３・・・アクチュエータ、
３２４・・・ミラー、３２５・・・光検出器
４０１・・・ページ歪み調整回路、４０２・・・信号位置検出回路、
４０３・・・オーバーサンプリング解除回路、４０４・・・等化回路、
４０５・・・2値化回路、４０６・・・バッファーメモリ、
４１１・・・マーカー検出回路、
４１２・・・検出誤り位置推定回路、４１３・・・マーカー位置修正回路、
４１４・・・信号位置算出回路、４２１・・・ページ、４２２・・・シンクマーク、
４２３・・・マーカー、４２４・・・データ部、
５０１・・・光源、５０２・・・コリメートレンズ、５０３・・・シャッタ、５０４・・・光学素子、
５０５・・・ＰＢＳプリズム、５０６・・・信号光、５０７・・・ＰＢＳプリズム、５０８・・・空間光変調器、
５０９・・・アングルフィルタ、５１０・・・対物レンズ、５１１・・・対物レンズアクチュエータ、
５１２・・・参照光、５１３・・・ミラー、５１４・・・ミラー、５１５・・・レンズ、
５１６・・・ガルバノミラー、５１７・・・アクチュエータ、５１８・・・光検出器、
５１９・・・偏光方向変換素子、５２０・・・駆動方向、５２１・・・光学ブロック

Claims (12)

  1. ホログラフィを利用して光情報記録媒体から情報を再生する光情報再生装置において、
    ホログラムからの２次元再生信号であるページから、既知パターンであるマーカーの位置情報を検出する検出部と、
    前記検出部で検出したマーカーの位置情報における検出誤りの有無及び検出誤りが有る場合には検出誤りが発生している位置を推定する検出誤り位置推定部と、
    前記検出誤り位置推定部が特定した検出誤り位置のマーカー位置情報を修正する位置修正部と、
    前記修正部で修正したマーカー位置情報を基にページ内から各信号を検出する信号検出部と
    を備えてなる光情報再生装置。
  2. 前記検出誤り位置推定部は、同一ページ内のマーカー群の位置情報を基に検出誤りの有無及び、検出誤りが有る場合には検出誤りが発生している位置を推定することを特徴とする請求項１に記載の光情報再生装置。
  3. 前記検出誤り位置推定部は、マーカーのＳＮＲを基に検出誤りの有無及び、検出誤りが有る場合には検出誤りが発生している位置を推定することを特徴とする請求項１に記載の光情報再生装置。
  4. 前記位置修正部は、検出誤りが発生したと推定されたマーカー位置を、同一ページ内のマーカー群の位置情報を基に線形補間あるいは非線形補間することでマーカー位置情報を修正することを特徴とする請求項１に記載の光情報再生装置。
  5. ホログラフィを利用して光情報記録媒体から情報を再生する光情報再生装置において、
    ホログラムからの２次元再生信号であるページから、既知パターンであるマーカーの位置情報を検出する検出部と、
    マーカー位置情報を保存する記録部と、
    前記検出部で検出したマーカーの位置情報における検出誤りの有無及び検出誤りが有る場合には検出誤りが発生している位置を推定する検出誤り位置推定部と、
    前記検出誤り位置推定部が特定した検出誤り位置のマーカー位置情報を修正する位置修正部と、
    前記修正部で修正したマーカー位置情報を基にページ内から各信号を検出する信号検出部と
    を備えてなる光情報再生装置。
  6. 前記検出誤り位置推定部は、再生中のページとは異なるページ内の同一位置のマーカーの位置情報を基に検出誤りの有無を推定することを特徴とする請求項１に記載の光情報再生装置。
  7. 前記検出誤り位置推定部は、再生中のページとは異なるページ内の同一位置のマーカーの位置情報を基に検出誤りの有無を推定することを特徴とする請求項５に記載の光情報再生装置。
  8. 前記位置修正部は、検出誤りが発生したと推定されたマーカー位置を、再生中のページとは異なるページ内の同一位置のマーカーの位置情報を基に線形補間あるいは非線形補間あるいは同一位置とすることでマーカー位置情報を修正することを特徴とする請求項１に記載の光情報再生装置。
  9. 前記位置修正部は、検出誤りが発生したと推定されたマーカー位置を、再生中のページとは異なるページ内の同一位置のマーカーの位置情報を基に線形補間あるいは非線形補間あるいは同一位置とすることでマーカー位置情報を修正することを特徴とする請求項５に記載の光情報再生装置。
  10. 前記位置修正部は、検出誤りが発生したと推定されたマーカー位置を、再生中のページとは異なるページ内の同一位置のマーカーの位置情報を基に検出誤り推定の妥当性を判断し、検出誤りが発生したと判断されたマーカーの位置情報を再生中のページとは異なるページ内の同一位置のマーカーの位置情報を基に線形補間あるいは非線形補間あるいは同一位置とすることで修正することを特徴とする請求項１に記載の光情報再生装置。
  11. 前記位置修正部は、検出誤りが発生したと推定されたマーカー位置を、再生中のページとは異なるページ内の同一位置のマーカーの位置情報を基に検出誤り推定の妥当性を判断し、検出誤りが発生したと判断されたマーカーの位置情報を再生中のページとは異なるページ内の同一位置のマーカーの位置情報を基に線形補間あるいは非線形補間あるいは同一位置とすることで修正することを特徴とする請求項５に記載の光情報再生装置。
  12. ホログラフィを利用して情報が記録されており、粗調整用のシンクマークと微調整用のマーカーが記録されている光情報記録媒体から情報を再生する光情報再生装置において、
    光情報記録媒体からの２次元再生信号であるページデータから、前記シンクマークおよび前記マーカーの位置情報を検出する検出部と、
    前記検出部が検出したマーカーの位置情報から、該マーカーの位置情報の信頼性を判断し、検出誤りがあると判断するときは他のマーカーから前記検出誤りのあるマーカーの位置情報を修正する制御部と、
    を有する光情報再生装置。
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