JPWO2014091531A1 - 光情報再生装置及び光情報再生方法 - Google Patents

Abstract

ホログラフィを利用した光情報再生装置において、参照光の多重と垂直方向の角度及び波長をデータ再生中に適切に補正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、光検出部で検出した信号から参照光の多重と垂直方向の角度誤差信号を生成し、該角度誤差信号を基に垂直角度調整部により参照光の多重と垂直方向の角度を調整し、光検出部で検出した信号から波長誤差信号を生成し、該波長誤差信号を基に波長を調整する。

Description

本発明は、ホログラフィを用いて情報を再生する装置及び方法に関する。

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、所謂角度多重記録方式が記載されている。

また、参照光角度の最適化技術として、たとえば特開２０１１−２２７９６７号公報（特許文献２)がある。本公報には、「記録時の信号光と少なくとも一部の振幅分布ならびに位相分布が同一の調整用の光を情報が記録された光情報記録媒体に照射することより回折された回折光を光検出器により検出し、検出された情報に基づき、参照光を光情報記録媒体に入射する角度を制御する。」と記載されている。

特開２００４−２７２２６８号公報 特開２０１１−２２７９６７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、参照光の多重と垂直方向の角度や波長を適切に設定しなければ十分な再生特性が得られないという課題がある。特許文献３に記載の技術では、最適な参照光の多重と垂直方向の角度を算出するために調整用の光をその都度照射する必要があり、転送速度が低下するという課題がある。また、波長については補正する技術が開示されていない。

本発明は上記課題を鑑みなされたものであり、参照光の多重と垂直方向の角度及び波長をデータ再生中に適切に補正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、例えば参照光を複数に別け、記録媒体通過後の該複数の参照光を検出することより解決される。

本発明によれば、ホログラフィックメモリにおいて参照光の多重と垂直方向の角度及び波長をデータ再生中に適切に補正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ができる。

光情報記録再生装置の実施例を表す概略図 光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す概略図 光情報記録再生装置内のピックアップの実施例を表す概略図 光情報記録再生装置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 光情報記録媒体とブックケースの実施例を表す概略図 記録済み及び未記録の領域の箇所と走査時に検出される光量との関係の例を表す概略図 光情報記録再生装置におけるブックケース内のブック記録順の例を表す概略図 光情報記録再生装置内の光検出器の実施例を表す概略図 参照光の多重垂直方向の角度ずれ及び参照光多重方向の角度ずれ印加時の再生ページのシミュレーション結果の例を表す図 参照光多重垂直方向角度誤差信号のシミュレーション結果を表す図 光検出器取付誤差量の学習動作フローの実施例を表す図 光情報記録再生装置内の光検出器の実施例を表す概略図 波長ずれ及び参照光多重方向の角度ずれ印加時の再生ページの例を表す図 波長誤差信号のシミュレーション結果を表す図 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

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から図１６を用いて説明する。

図１はホログラフィを利用してデジタル情報を記録及び／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。

また、情報の再生時は、例えばピックアップ１１内のアクチュエータ付きミラーにより参照光の多重と垂直方向の角度を補正する。多重垂直角度補正器制御信号生成回路９２は、ピックアップ１１からの信号を入力し、参照光の多重と垂直方向の角度を補正するための制御信号を作成し多重垂直角度補正器駆動回路９３に出力する。多重垂直角度補正器駆動回路９３は多重垂直角度補正器制御信号生成回路９２からの制御信号を入力し、ピックアップ１１内のアクチュエータ付きミラーの駆動することで、参照光の多重と垂直方向の角度を補正する。

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２は、光情報記録再生装置１０におけるピックアップ１１の基本的な光学系構成の一例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。このとき、再生時は波長板３２６により偏光方向を微少に変えることで、通常の再生用の光の成分の他にサーボ用の光の成分を生成する。本図では、p偏光が再生用の光の成分であり、s偏光がサーボ用の光の成分となる。その後、例えばウォーラストンプリズムなどの偏光分離素子３２７により、p偏光とs偏光の多重方向の角度を所望の角度だけ分離する。なお、記録時においては、波長板３２６は偏光方向の変化を与えない角度に設定する。また、ミラー３１８は例えばアクチュエータ３３２により多重と垂直方向の角度を変えることで、再生時に参照光の多重と垂直方向の角度を補正する。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。本明細書では、参照光角度は、例えば図示するように光情報記録媒体に垂直な方向を０度として、アクチュエータ３２０により角度を変えた少なくとも２本以上の参照光が存在する平面内で参照光角度の走査範囲が大きい方向を＋方向、逆方向を−方向と定義する。

このように信号光と参照光とを光情報記録媒体１において、互いに重ね合うように入射させることで、記録媒体内には干渉縞パターンが形成され、このパターンを記録媒体に書き込むことで情報を記録する。また、ガルバノミラー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及びアクチュエータ３３５によって角度調整可能なガルバノミラー３３４にて反射させることで、その再生用参照光を生成する。ここで、例えばガルバノミラー３２４は多重方向にミラー角度を調整可能であり、参照光がガルバノミラー３３４に常に垂直入射するように参照光の多重方向の角度を調整する。また、例えばガルバノミラー３３４は多重と垂直方向にミラー角度を調整可能であり、参照光が常に垂直反射するように参照光の多重と垂直方向の角度を調整する。このとき、ガルバノミラー３２４で反射する前のディスク上面からの参照光の照射により下側に再生される光を参照光の多重と垂直方向の角度を制御するための制御信号用に利用する。下側に再生された光をレンズ３２８により平行光としＰＢＳプリズム３２９によりp偏光とs偏光を分離しそれぞれの光を光検出器３３０と光検出器３３１で検出する。なお、ディスク上面から入射するs偏光とp偏光の光は、ホログラムを再生するための最適な角度から、わざと互いに逆方向にずらした状態で照射する。また、ガルバノミラー３２４で反射する際には、ホログラムを再生する為に最適な角度となるように角度を変える。なお、光検出器の大きさを小さくするために、平行光でなく収束光としデフォーカスさせて光検出器で受光してもかまわない。

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４はピックアップ１１の別の構成を示した図である。図４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。このとき、再生時は波長板３２６により偏光方向を微少に変えることで、通常の再生用の光の成分の他にサーボ用の光の成分を生成する。本図では、p偏光が再生用の光の成分であり、s偏光がサーボ用の光の成分となる。その後、例えばウォーラストンプリズムなどの偏光分離素子３２７により、p偏光とs偏光の多重方向の角度を所望の角度だけ分離する。なお、記録時においては、波長板３２６は偏光方向の変化を与えない角度に設定する。また、ミラー５１３は例えばアクチュエータ３３２により多重と垂直方向の角度を変えることで、再生時に参照光の多重と垂直方向の角度を補正する。

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及びガルバノミラー５２３にて反射させることで、その再生用参照光を生成する。ここで、例えばガルバノミラー５１６は多重方向にミラー角度を調整可能であり、参照光がガルバノミラー５２３に常に垂直入射するように参照光の多重方向の角度を調整する。また、例えばガルバノミラー５２３は多重と垂直方向にミラー角度を調整可能であり、参照光が常に垂直反射するように参照光の多重と垂直方向の角度を調整する。このとき、ガルバノミラー５１６で反射する前のディスク下面からの参照光の照射により上側に再生される光を参照光の多重と垂直方向の角度を制御するための制御信号用に利用する。上側に再生された光をレンズ３２８により平行光としＰＢＳプリズム３２９によりp偏光とs偏光を分離しそれぞれの光を光検出器３３０と光検出器３３１で検出する。なお、ディスク下面から入射するs偏光とp偏光の光は、ホログラムを再生するための最適な角度から、わざと互いに逆方向にずらした状態で照射する。また、ガルバノミラー５１６で反射する際には、ホログラムを再生する為に最適な角度となるように角度を変える。なお、光検出器の大きさを小さくするために、平行光でなく収束光としデフォーカスさせて光検出器で受光してもかまわない。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４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２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５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５（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５（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５（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５（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５（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５（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８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８（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８（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８（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８（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６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７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９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９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。

図１０は、光情報記録媒体とブックケースの実施例を表す概略図を示している。

図１０（ａ）に光情報記録媒体の実施例の概略図を示す。光情報記録媒体１中には、例えば同心円状にトラック３が配置されており、このトラック上にブックケース２を記録する。ブックケースは、記録セッション中に記録可能な最小単位であり、複数のブックで構成される。例えば図示するようにブックケース間には隙間を設けて配置する。光情報記録媒体中にデータを記録する際は、例えば内周側のトラックからブックケースを時計周りに記録していく。トラック内で最初にブックケースを記録する場合は、例えば光情報記録媒体の回転角度位置を統一し記録を行う。図中では０°の直線で各トラックの記録開始位置を示している。

図１０（ｂ）にブックケースの実施例の概略図を示す。ブックケース２は、例えば複数のブック４と管理領域５とで構成される。管理領域には、例えば光情報記録媒体に関する情報や、記録や再生を行った光情報記録再生装置に関する情報、記録や再生の各種設定条件、記録や再生時の温度、湿度、日時等の環境情報、物理アドレスや論理アドレスに関する情報、メディアフォーマットの情報、欠陥位置の情報や代替領域の情報等の所謂管理情報が記録され、ユーザデータの記録には使用しない。この管理領域は例えばブックケース中の最外周側の右端部に配置する。また、再生動作時は、例えばこの管理領域を最初に探索し再生する。

管理領域の探索方法について説明する。管理領域は、前述のようにブックケースの端部に記録されているため、記録済み領域と未記録領域の境界を探索すればよい。

図１１は、記録済み及び未記録の領域の箇所と走査時に検出される光量との関係の例を表す概略図を示している。

図１１（ａ）は光情報記録媒体における光情報記録媒体における記録済みの領域と未記録の領域とを示す。光情報記録媒体の内周から外周に向かって同心円状に記録済み領域があり、記録済みの領域の最外周は回転角度の途中で記録が終了しているものとする。

図１１（ｂ）は角度多重と垂直な方向に参照光角度をずらした後に半径方向に光量を走査して記録済みの領域の最外周を決定する際に得られる光量について示している。記録済みの領域を走査している場合には常に閾値よりも大きい光量が検出され、ブックを通過するたびに光量のピークが得られる。記録済み領域の最外周を超えると閾値以下の光量となるため、これを検出し、最後の光量のピークの位置が記録済みの領域の最外周であると判断する。

図１１（ｃ）は回転方向に光量を走査して記録済みの領域の終端を決定する際に得られる光量について示している。記録済みの領域を走査している場合には常に閾値よりも大きい光量が検出され、ブックを通過するたびに光量のピークが得られる。記録済み領域の最外周を超えると閾値以下の光量となるため、これを検出し、最後の光量のピークの位置が記録済みの領域の終端であると判断する。

以上の説明によれば、角度多重と垂直な方向に参照光角度をずらして光量を走査することにより、記録済みの領域と未記録の領域との境界を安定的に検出することができ、管理領域の探索が可能となる。

図１２は、光情報記録再生装置におけるブックケース内のブック記録順の例を表す概略図を示している。例えばブック記録時は、Ｔｒ１或いはＴｒ２で図示されるトラック毎に記録を行い、あるトラックを記録し終わったら次のトラックに移動し記録を行う。トラックは例えばＴｒ１で図示される奇数トラックをまず記録し、その後Ｔｒ２で図示される偶数トラックを記録する。これは、記録により光情報記録媒体の記録部は収縮する傾向があり、近接トラックの収縮の状態を均一化し記録するためである。すなわち、Ｔｒ１を記録した後にＴｒ２を記録することで、Ｔｒ１記録時には内周側及び外周側の近接トラックは共に未収縮の状態で記録でき、Ｔｒ２記録時には内周側及び外周側の近接トラックは共に収縮の状態で記録可能である。本技術は例えばスキップソーティングと呼ばれる。また、トラック内のブック記録時にも、同様の理由で、例えばＬ１で図示されるブックを記録した後にＬ２で図示されるブックを記録する。Ｌ１を例えばレイヤー１と呼び、Ｌ２を例えばレイヤー２と呼ぶ。本技術は例えばレイヤーレコーディングと呼ばれる。

図１３は光情報記録再生装置内の光検出器の実施例を表す概略図を示している。光検出器３３０あるいは３３１は多重と垂直方向に例えば２分割し、それぞれの受光信号をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとする。このとき、参照光の多重と垂直方向の誤差信号は例えば下式で表される。

多重垂直方向角度誤差信号＝（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）−（Ｃ−Ｄ）／（Ｃ＋Ｄ）・・・（式１）
なお、光検出器の受光面の分割数及び配置は本図面に限定されるものではなく、２分割以上していても構わない。その場合は、受光面上の信号の輝度重心を求めることで多重垂直方向角度誤差信号を生成することができる。

図１４は参照光の多重垂直方向の角度ずれ及び参照光多重方向の角度ずれ印加時の再生ページのシミュレーション結果の例を表す図を示している。多重方向の角度ずれ量がある場合には、多重垂直方向の角度ずれが発生することで、再生ページの輝度重心が上下（多重と垂直方向）に変位する。また、その変位方向は多重方向の角度ずれのオフセットを加える方向により向きが反転する為、−方向にオフセットを加えた場合と＋方向にオフセットを加えた場合の重心位置の差分を計算することで、多重垂直方向の角度誤差信号を生成可能となる。

図１５は参照光多重垂直方向角度誤差信号のシミュレーション結果を表す図を示している。本結果は式１を用いて、誤差信号をシミュレーションにより作成した結果であるが、多重と垂直方向の角度ずれ量に応じてエラー信号が変化するＳ字信号となっており、本発明により誤差信号を作成可能であることが分かる。

図１６は光検出器取付誤差量の学習動作フローの実施例を表す図を示している。図１４に示したように参照光角度ずれがない場合には、多重方向の角度ずれが発生しても再生ページの輝度重心の位置は変化しない。この性質を利用することで、光検出器の取付誤差を学習する。まず、６０１によりＳＮＲが最大となるように参照光角度を位置づけする。ここでは、例えば参照光角度を変えながらページを再生し、そのときのＳＮＲが最大となる参照光角度を探すことで、参照光角度の位置づけを行う。その後、６０２により光検出器上の再生ページの輝度重心位置を算出する。図１３の光検出器の例では例えば（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）あるいは（Ｃ−Ｄ）／（Ｃ＋Ｄ）の式で輝度重心位置を算出することができる。その後、６０３により光検出器の取付誤差を算出する。ここでは、例えば輝度重心が光検出器の中央に位置したときを例えば取付誤差ゼロとする。最後に、６０４により信号算出式をそれぞれの光検出器の取付誤差分だけ補正する。光検出器３３０の取付誤差がｄ１、光検出器３３１の取付誤差がｄ２のとき、例えば式１の誤差信号は下式のように補正することができる。

多重垂直方向角度誤差信号＝（Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）−ｄ１−（Ｃ−Ｄ）／（Ｃ＋Ｄ）＋ｄ２・・・（式２）
本実施例の方法では、再生時にラジアル方向にディスクの位置ずれが生じた場合に、光検出器上に生じる再生ページの位置ずれが、光検出器３３０と光検出器３３１での輝度重心の差分を取るため打ち消され、制御信号がディスク位置ずれに強いという利点がある。

以下の説明において、本実施例と説明が共通する部分は、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１７から図１９を用いて説明する。なお、装置構成は実施例１と同様の構成で実現可能であるため、説明を省略する。

図１７は光情報記録再生装置内の光検出器の実施例を表す概略図を示している。光検出器３３０あるいは３３１は多重方向に例えば２分割し、それぞれの受光信号をＥ、Ｆ、Ｇ、Ｈとする。このとき、波長誤差信号は例えば下式で表される。

波長誤差信号＝（Ｅ−Ｆ）／（Ｅ＋Ｆ）−（Ｇ−Ｈ）／（Ｇ＋Ｈ）・・・（式３）
なお、光検出器の受光面の分割数及び配置は本図面に限定されるものではなく、２分割以上していても構わない。その場合は、受光面上の信号の輝度重心を求めることで多重垂直方向角度誤差信号を生成することができる。

図１８は波長ずれ及び参照光多重方向の角度ずれ印加時の再生ページの例を表す図を示している。多重方向の角度ずれ量がある場合には、波長ずれが発生することで、再生ページの輝度重心が左右（多重方向）に変位する。また、その変位方向は多重方向の角度ずれのオフセットを加える方向により大きさが変わる為、−方向にオフセットを加えた場合と＋方向にオフセットを加えた場合の重心位置の差分を計算することで、多重垂直方向の角度誤差信号を生成可能となる。

図１９は波長誤差信号のシミュレーション結果を表す図を示している。本結果は式３を用いて、誤差信号をシミュレーションにより作成した結果であるが、波長ずれ量に応じてエラー信号が変化するＳ字信号となっており、本発明により誤差信号を作成可能であることが分かる。

本実施例の方法では、再生時にタンジェンシャル方向にディスクの位置ずれが生じた場合に、光検出器上に生じる再生ページの位置ずれが、光検出器３３０と光検出器３３１での輝度重心の差分を取るため打ち消され、制御信号がディスク位置ずれに強いという利点がある。

本発明における第３の実施例について図２０を用いて説明する。なお、装置構成は実施例１と同様の構成で実現可能であるため、説明を省略する。

図２０は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を示している。実施例１の光学系との違いは、レンズ３３３が追加されている点である。レンズ３２８により平行光とした後に、レンズ３３３により収束光とする。その後、光検出器３３０及び光検出器３３１により集光点からデフォーカスさせて発散光あるいは収束光の状態で検出する。

本実施例の方法では、平行光では無く、収束光あるいは発散光を検出するためデフォーカス量を調整することで光検出器を小型化可能という利点がある。

本発明における第４の実施例について図２１を用いて説明する。なお、装置構成は実施例１と同様の構成で実現可能であるため、説明を省略する。

図２１は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を示している。実施例１との違いは光検出器３３０が無い点である。本実施例の場合は、ディスク上面から入射する再生用p偏光はの多重方向の角度は最適角とし、サーボ用s偏光の多重方向の角度は最適角からオフセットを与える。その後、ガルバノミラー３２４では再生用p偏光を垂直反射することでページを最適角度で再生する。

垂直方向角度誤差信号及び波長誤差信号は例えば下式で表される。

多重垂直方向角度誤差信号＝（Ｃ−Ｄ）／（Ｃ＋Ｄ）・・・（式４）

波長誤差信号＝（Ｇ−Ｈ）／（Ｇ＋Ｈ）・・・（式５）
本実施例の方法では、光検出器が１つであるため少ない部品点数で実現可能という利点がある。

なお、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、２・・・ブックケース、３・・・トラック、
４・・・ブック、５・・・管理領域
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、
９２・・・多重垂直角度補正器制御信号生成回路、９３・・・多重垂直角度補正器駆動回路、
３０１・・・光源、３０２・・・コリメートレンズ、３０３・・・シャッタ、３０４・・・１／２波長板、３０５・・・偏光ビームスプリッタ、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、３１７・・・ミラー、
３１８・・・ミラー、３１９・・・ミラー、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、３２６・・・波長板、３２７・・・偏光分離素子、
３２８・・・レンズ、３２９・・・ＰＢＳプリズム、３３０・・・光検出器、３３１・・・光検出器、
３３２・・・アクチュエータ、３３３・・・レンズ、
３３４・・・ガルバノミラー、３３５・・・アクチュエータ、
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、
５２２・・・光検出器、５２３・・・ガルバノミラー、５２４・・・アクチュエータ

Claims (15)

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、
   参照光を生成するレーザ光源と、
   前記参照光の多重方向の角度を調節する多重角度調節素子と、
   前記参照光の多重と垂直方向の角度を調節する垂直角度調節素子と、
   前記光情報記録媒体から再生する回折光を検出する撮像素子と、
   前記参照光を多重方向の角度が異なる少なくとも２つの参照光に分岐する光軸分岐素子と、
   前記分岐された参照光を多重方向の角度を最適角度からずらした状態で前記光情報記録媒体に照射し再生された回折光を検出する少なくとも２つ以上の受光面を有する光検出部と、を備えることを特徴とする光情報再生装置。
2. 請求項１記載の光情報再生装置において、
   前記光検出部で検出した信号から参照光の多重と垂直方向の角度誤差信号を生成する角度誤差信号算出回路と、を備え、
   前記垂直角度調整部は、前記角度誤差信号算出回路から出力される信号に基づき参照光の多重と垂直方向の角度を調整することを特徴とする光情報再生装置。
3. 請求項２に記載の光情報再生装置において、
   前記角度誤差信号算出回路は光検出部上の回折光の輝度重心位置を基に参照光の多重と垂直方向の角度誤差信号を生成することを特徴とする光情報再生装置。
4. 請求項２に記載の光情報再生装置において、
   前記角度誤差信号算出回路は光検出部の取付誤差量を学習し、該取付誤差量から多重と垂直方向の角度誤差信号の算出式を補正したうえで該角度誤差信号を生成することを特徴とする光情報再生装置。
5. 請求項２に記載の光情報再生装置において、
   前記光検出部は、参照光の多重方向の角度を最適角度からプラス方向にずらした状態で再生した信号を検出するための光検出器１と参照光の多重方向の角度を最適角度からマイナス方向にずらした状態で再生した信号を検出するための検出器２とで構成されることを特徴とする光情報再生装置。
6. 請求項５に記載の光情報再生装置において、
   前記角度誤差信号算出回路は前記光検出器１上の回折光の輝度重心位置と前記光検出器２上の回折光の輝度重心位置の差分の情報を基に参照光の多重と垂直方向の角度誤差信号を生成することを特徴とする光情報再生装置。
7. 請求項１記載の光情報再生装置において、
   
   前記光検出部で検出した信号から波長誤差信号を生成する波長誤差信号算出回路と、を備え、
   前記光源は、前記波長誤差信号算出回路から出力される信号に基づき波長を調整することを特徴とする光情報再生装置。
8. 請求項７に記載の光情報再生装置において、
   前記波長誤差信号算出回路は光検出部上の回折光の輝度重心位置を基に波長誤差信号を生成することを特徴とする光情報再生装置。
9. 請求項７に記載の光情報再生装置において、
   前記波長誤差信号算出回路は光検出部の取付誤差量を学習し、該取付誤差量から波長誤差信号の算出式を補正したうえで該波長誤差信号を生成することを特徴とする光情報再生装置。
10. 請求項７に記載の光情報再生装置において、
    前記光検出部は、参照光の多重方向の角度を最適角度からプラス方向にずらした状態で再生した信号を検出するための光検出器１と参照光の多重方向の角度を最適角度からマイナス方向にずらした状態で再生した信号を検出するための検出器２とで構成されることを特徴とする光情報再生装置。
11. 請求項１０に記載の光情報再生装置において、
    前記波長誤差信号算出回路は前記光検出器１上の回折光の輝度重心位置と前記光検出器２上の回折光の輝度重心位置の差分の情報を基に波長誤差信号を生成することを特徴とする光情報再生装置。
12. 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方法において、
    参照光を生成するレーザ出射工程と、
    前記参照光を多重方向の角度が異なる少なくとも２つの参照光に分岐する光軸分岐工程と、
    前記参照光の多重方向の角度を調節する多重角度調節工程と、
    前記参照光の多重と垂直方向の角度を調節する垂直角度調節工程と、
    前記光情報記録媒体から再生する回折光を検出する撮像工程と、
    参照光を多重方向の角度を最適角度からずらした状態で前記光情報記録媒体に照射し再生された回折光を検出する少なくとも２つ以上の受光面を有する光検出部で検出する検出工程と、
    前記光検出部で検出した信号から参照光の多重と垂直方向の角度誤差信号を生成する角度誤差信号算出工程と、を備え、
    前記垂直角度調整工程は、前記角度誤差信号算出工程から出力される信号に基づき参照光の多重と垂直方向の角度を調整することを特徴とする光情報再生方法。
13. 請求項１２に記載の光情報再生方法において、
    前記角度誤差信号算出工程は光検出部上の回折光の輝度重心位置を基に参照光の多重と垂直方向の角度誤差信号を生成することを特徴とする光情報再生方法。
14. 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方法において、
    参照光を生成するレーザ出射工程と、
    前記参照光を多重方向の角度が異なる少なくとも２つの参照光に分岐する光軸分岐工程と、
    前記参照光の多重方向の角度を調節する多重角度調節工程と、
    前記光情報記録媒体から再生する回折光を検出する撮像工程と、
    参照光を多重方向の角度を最適角度からずらした状態で前記光情報記録媒体に照射し再生された回折光を検出する少なくとも２つ以上の受光面を有する光検出部で検出する検出工程と、
    前記光検出部で検出した信号から波長誤差信号を生成する波長誤差信号算出工程と、を備え、
    前記出射工程は、前記波長誤差信号算出工程から出力される信号に基づき波長を調整することを特徴とする光情報再生方法。
15. 請求項１４に記載の光情報再生方法において、
    前記波長誤差信号算出工程は光検出部上の回折光の輝度重心位置を基に波長誤差信号を生成することを特徴とする光情報再生方法。

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