WO2014155550A1 - 光情報再生装置および光情報記録再生装置 - Google Patents

光情報再生装置および光情報記録再生装置 Download PDF

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WO2014155550A1
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light
optical information
information recording
hologram
reproducing apparatus
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悠介 中村
利樹 石井
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株式会社日立製作所
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    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/004—Recording, reproducing or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
    • G11B7/0065—Recording, reproducing or erasing by using optical interference patterns, e.g. holograms
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/14—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring distance or clearance between spaced objects or spaced apertures
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00—Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
    • G11B7/083—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers relative to record carriers storing information in the form of optical interference patterns, e.g. holograms

Definitions

  • the present invention relates to an optical information reproducing apparatus, an optical information recording / reproducing apparatus, an optical information reproducing method, and an optical information recording / reproducing method for recording information on an optical information recording medium using holography and reproducing information from the optical information recording medium.
  • the Blu-ray Disc (TM) standard using a blue-violet semiconductor laser has made it possible to commercialize an optical disc having a recording density of about 50 GB even for consumer use.
  • HDD Hard Disk Drive
  • Hologram recording technology is a method in which signal light having page data information two-dimensionally modulated by a spatial light modulator is superimposed on reference light inside the recording medium, and the interference fringe pattern generated at that time is placed in the recording medium. This is a technique for recording information on a recording medium by causing refractive index modulation.
  • the hologram recorded in the recording medium acts like a diffraction grating to generate diffracted light. This diffracted light is reproduced as the same light including the recorded signal light and phase information.
  • Regenerated signal light is detected two-dimensionally at high speed using a photodetector such as a CMOS or CCD.
  • a photodetector such as a CMOS or CCD.
  • the hologram recording technique enables two-dimensional information to be recorded on the optical recording medium at once by one hologram and further reproduces this information. Since the page data can be overwritten, large-capacity and high-speed information recording / reproduction can be achieved.
  • Patent Document 1 JP-A-2004-272268. This publication describes a technique for multiplexing and recording holograms.
  • the above-described problem can be achieved, for example, by detecting a diffracted light by making a detection light for detecting a positional deviation incident on a recording medium from an optical path of a signal light during recording.
  • a recorded target hologram can be accessed at a high speed, and an easy-to-use optical information recording / reproducing apparatus can be provided.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a recording / reproducing apparatus of an optical information recording medium for recording and / or reproducing digital information using holography.
  • the optical information recording / reproducing device 10 is connected to an external control device 91 via an input / output control circuit 90.
  • the optical information recording / reproducing apparatus 10 receives the information signal to be recorded from the external control device 91 by the input / output control circuit 90.
  • the optical information recording / reproducing apparatus 10 transmits the reproduced information signal to the external control apparatus 91 by the input / output control circuit 90.
  • the optical information recording / reproducing apparatus 10 includes a pickup 11, a reproduction reference light optical system 12, a cure optical system 13, a disk rotation angle detection optical system 14, a position detection optical system 15, and a rotation motor 50.
  • the recording medium 1 can be rotated by a rotary motor 50.
  • the pickup 11 plays a role of emitting reference light and signal light to the optical information recording medium 1 and recording digital information on the recording medium using holography.
  • the information signal to be recorded is sent by the controller 89 to the spatial light modulator in the pickup 11 via the signal generation circuit 86, and the signal light is modulated by the spatial light modulator.
  • the reproduction reference light optical system 12 When reproducing the information recorded on the optical information recording medium 1, the reproduction reference light optical system 12 generates a light wave that causes the reference light emitted from the pickup 11 to enter the optical information recording medium in a direction opposite to that during recording. Generate. Reproduction light reproduced by the reproduction reference light is detected by a photodetector (to be described later) in the pickup 11, and a signal is reproduced by the signal processing circuit 85.
  • the irradiation time of the reference light and the signal light applied to the optical information recording medium 1 can be adjusted by controlling the opening / closing time of the shutter in the pickup 11 via the shutter control circuit 87 by the controller 89.
  • the cure optical system 13 plays a role of generating a light beam used for pre-cure and post-cure of the optical information recording medium 1.
  • Precure is a pre-process for irradiating a predetermined light beam in advance before irradiating the desired position with reference light and signal light when recording information at a desired position in the optical information recording medium 1.
  • Post-cure is a post-process for irradiating a predetermined light beam after recording information at a desired position in the optical information recording medium 1 so that additional recording cannot be performed at the desired position.
  • the disk rotation angle detection optical system 14 is used to detect the rotation angle of the optical information recording medium 1.
  • a signal corresponding to the rotation angle is detected by the disk rotation angle detection optical system 14, and a disk rotation motor control circuit is detected by the controller 89 using the detected signal.
  • the rotation angle of the optical information recording medium 1 can be controlled via 88.
  • a predetermined light source driving current is supplied from the light source driving circuit 82 to the light sources in the pickup 11, the cure optical system 13, and the disk rotation angle detection optical system 14, and each light source emits a light beam with a predetermined light amount. Can do.
  • the pickup 11 and the disc cure optical system 13 are provided with a mechanism capable of sliding the position in the radial direction of the optical information recording medium 1, and the position is controlled via the access control circuit 81.
  • the recording technology using the principle of angle multiplexing of holography tends to have a very small tolerance for the deviation of the reference beam angle.
  • a mechanism for detecting the deviation amount of the reference beam angle is provided in the pickup 11, a servo control signal is generated by the servo signal generation circuit 83, and the deviation amount is corrected via the servo control circuit 84. It is necessary to provide a servo mechanism for this purpose in the optical information recording / reproducing apparatus 10.
  • the pickup 11, the cure optical system 13, the disk rotation angle detection optical system 14, and the position detection optical system 15 may be simplified by combining several optical system configurations or all optical system configurations.
  • FIG. 3 shows a recording principle in an example of a basic optical system configuration of the pickup 11 in the optical information recording / reproducing apparatus 10.
  • the light beam emitted from the light source 301 passes through the collimator lens 302 and enters the shutter 303.
  • the shutter 303 When the shutter 303 is open, after the light beam passes through the shutter 303, the optical ratio of the p-polarized light and the s-polarized light becomes a desired ratio by the optical element 304 composed of, for example, a half-wave plate.
  • the optical element 304 composed of, for example, a half-wave plate.
  • the light is incident on a PBS (Polarization Beam Splitter) prism 305.
  • PBS Polarization Beam Splitter
  • the light beam that has passed through the PBS prism 305 functions as signal light 306, and after the light beam diameter is expanded by the beam expander 308, the light beam passes through the phase mask 309, the relay lens 310, and the PBS prism 311 and passes through the spatial light modulator 312. Is incident on.
  • the signal light to which information is added by the spatial light modulator 312 reflects the PBS prism 311 and propagates through the relay lens 313 and the spatial filter 314. Thereafter, the signal light is condensed on the optical information recording medium 1 by the objective lens 315.
  • the light beam reflected from the PBS prism 305 functions as reference light 307 and is set to a predetermined polarization direction according to recording or reproduction by the polarization direction conversion element 316 and then galvano- lated via the mirror 317 and the mirror 318. Incident on the mirror 319. Since the angle of the galvanometer mirror 319 can be adjusted by the actuator 320, the incident angle of the reference light incident on the optical information recording medium 1 after passing through the lens 321 and the lens 322 can be set to a desired angle. In order to set the incident angle of the reference light, an element that converts the wavefront of the reference light may be used instead of the galvanometer mirror.
  • the signal light and the reference light are incident on the optical information recording medium 1 so as to overlap each other, whereby an interference fringe pattern is formed in the recording medium, and information is recorded by writing this pattern on the recording medium.
  • the incident angle of the reference light incident on the optical information recording medium 1 can be changed by the galvanometer mirror 319, recording by angle multiplexing is possible.
  • holograms corresponding to each reference beam angle are called pages, and a set of pages angle-multiplexed in the same area is called a book. .
  • FIG. 4 shows a reproduction principle in an example of a basic optical system configuration of the pickup 11 in the optical information recording / reproducing apparatus 10.
  • the reference light is incident on the optical information recording medium 1 as described above, and the light beam transmitted through the optical information recording medium 1 is reflected by the galvanometer mirror 324 whose angle can be adjusted by the actuator 323. By doing so, the reproduction reference light is generated.
  • the reproduction light reproduced by the reproduction reference light propagates through the objective lens 315, the relay lens 313, and the spatial filter 314. Thereafter, the reproduction light passes through the PBS prism 311 and enters the photodetector 325, and the recorded signal can be reproduced.
  • the photodetector 325 for example, an image sensor such as a CMOS image sensor or a CCD image sensor can be used. However, any element may be used as long as page data can be reproduced.
  • FIG. 5 is a diagram showing another configuration of the pickup 11.
  • the light beam emitted from the light source 501 passes through the collimator lens 502 and enters the shutter 503.
  • the optical element 504 configured by, for example, a half-wave plate or the like adjusts the light quantity ratio of p-polarized light and s-polarized light to a desired ratio.
  • the polarization direction is controlled, the light enters the polarization beam splitter 505.
  • the light beam that has passed through the polarization beam splitter 505 enters the spatial light modulator 508 via the polarization beam splitter 507.
  • the signal light 506 to which information is added by the spatial light modulator 508 is reflected by the polarization beam splitter 507 and propagates through an angle filter 509 that allows only a light beam having a predetermined incident angle to pass therethrough. Thereafter, the signal light beam is focused on the hologram recording medium 1 by the objective lens 510.
  • the light beam reflected from the polarization beam splitter 505 functions as reference light 512, and is set to a predetermined polarization direction according to recording or reproduction by the polarization direction conversion element 519, and then passes through the mirror 513 and the mirror 514.
  • the light enters the lens 515.
  • the lens 515 plays a role of condensing the reference light 512 on the back focus surface of the objective lens 510, and the reference light once condensed on the back focus surface of the objective lens 510 becomes parallel light again by the objective lens 510. Is incident on the hologram recording medium 1.
  • the objective lens 510 or the optical block 521 can be driven, for example, in the direction indicated by reference numeral 520.
  • the objective lens 510 and the objective lens can be driven. Since the relative positional relationship of the condensing points on the back focus surface 510 changes, the incident angle of the reference light incident on the hologram recording medium 1 can be set to a desired angle.
  • the incident angle of the reference light may be set to a desired angle by driving the mirror 514 with an actuator.
  • the reference light When reproducing the recorded information, the reference light is incident on the hologram recording medium 1 as described above, and the light beam transmitted through the hologram recording medium 1 is reflected by the galvanometer mirror 516 so that the reproduction reference light is reflected. Generate. The reproduction light reproduced by the reproduction reference light propagates through the objective lens 510 and the angle filter 509. Thereafter, the reproduction light passes through the polarization beam splitter 507 and enters the photodetector 518, and the recorded signal can be reproduced.
  • the optical system shown in FIG. 5 has an advantage that the size can be greatly reduced by making the signal light and the reference light incident on the same objective lens as compared with the optical system configuration shown in FIG.
  • FIG. 6 shows an operation flow of recording and reproduction in the optical information recording / reproducing apparatus 10.
  • a flow relating to recording / reproduction using holography in particular will be described.
  • FIG. 6A shows an operation flow from when the optical information recording medium 1 is inserted into the optical information recording / reproducing apparatus 10 until preparation for recording or reproduction is completed
  • FIG. FIG. 6C shows an operation flow until information is recorded on the information recording medium 1
  • FIG. 6C shows an operation flow until the information recorded on the optical information recording medium 1 is reproduced from the ready state.
  • the optical information recording / reproducing apparatus 10 discriminates whether or not the inserted medium is a medium for recording or reproducing digital information using holography, for example. (602).
  • the optical information recording / reproducing apparatus 10 reads control data provided on the optical information recording medium (603). ), For example, information relating to the optical information recording medium and information relating to various setting conditions during recording and reproduction, for example.
  • the operation flow from the ready state to recording information is as follows. First, data to be recorded is received (611), and information corresponding to the data is received from the spatial light modulator in the pickup 11. To send.
  • the access control circuit 81 is controlled to position the pickup 11 and the cure optical system 13 at predetermined positions on the optical information recording medium.
  • the optical information recording medium 1 has address information, it reproduces the address information, checks whether it is positioned at the target position, and calculates the amount of deviation from the predetermined position if it is not positioned at the target position. And repeat the positioning operation.
  • a predetermined region is pre-cured using the light beam emitted from the cure optical system 13 (614), and data is recorded using the reference light and signal light emitted from the pickup 11 (615).
  • post cure is performed using the light beam emitted from the cure optical system 13 (616). Data may be verified as necessary.
  • the operation flow from the ready state to the reproduction of recorded information is as follows.
  • the access control circuit 81 is controlled, and the pickup 11 and the reproduction reference light are reproduced.
  • the position of the optical system 12 is positioned at a predetermined position on the optical information recording medium.
  • the optical information recording medium 1 has address information, it reproduces the address information, checks whether it is positioned at the target position, and calculates the amount of deviation from the predetermined position if it is not positioned at the target position. And repeat the positioning operation.
  • FIG. 9 shows a data processing flow at the time of recording and reproduction.
  • FIG. 9A shows the input / output control circuit 90 after receiving the recording data 611 and converting it into two-dimensional data on the spatial light modulator 312.
  • FIG. 9B shows a recording data processing flow in the signal generation circuit 86 until the signal is processed.
  • FIG. 9B shows the signal processing up to reproduction data transmission 624 in the input / output control circuit 90 after the two-dimensional data is detected by the photodetector 325.
  • the reproduction data processing flow in the circuit 85 is shown.
  • each data string is converted to CRC (902) so that error detection at the time of reproduction can be performed.
  • the data string is scrambled (903) to add a pseudo random number data sequence, and then error correction coding (904) such as Reed-Solomon code is performed so that error correction can be performed during reproduction.
  • error correction coding such as Reed-Solomon code is performed so that error correction can be performed during reproduction.
  • the data string is converted into M ⁇ N two-dimensional data, and the two-dimensional data (905) for one page is configured by repeating the data for one page data.
  • a marker serving as a reference for image position detection and image distortion correction at the time of reproduction is added to the two-dimensional data thus configured (906), and the data is transferred to the spatial light modulator 312 (907).
  • the image data detected by the photodetector 325 is transferred to the signal processing circuit 85 (911).
  • Image position is detected based on the marker included in the image data (912), distortion such as image tilt, magnification, distortion, etc. is corrected (913), and then binarization processing (914) is performed to remove the marker. (915) to acquire (916) two-dimensional data for one page.
  • error correction processing (917) is performed to remove the parity data strings.
  • descrambling processing (918) is performed, CRC error detection processing (919) is performed and CRC parity is deleted, and then user data is transmitted (920) via the input / output control circuit 90.
  • FIG. 7 is a block diagram of the signal generation circuit 86 of the optical information recording / reproducing apparatus 10.
  • the input / output control circuit 90 When the input of user data to the output control circuit 90 is started, the input / output control circuit 90 notifies the controller 89 that the input of user data has started. In response to this notification, the controller 89 instructs the signal generation circuit 86 to record data for one page input from the input / output control circuit 90. A processing command from the controller 89 is notified to the sub-controller 701 in the signal generation circuit 86 via the control line 708. Upon receiving this notification, the sub-controller 701 controls each signal processing circuit via the control line 708 so that the signal processing circuits are operated in parallel. First, the memory control circuit 703 is controlled to store user data input from the input / output control circuit 90 via the data line 709 in the memory 702.
  • the CRC calculation circuit 704 performs control to convert the user data into CRC.
  • the scramble circuit 705 scrambles the CRC-converted data to add a pseudo-random data sequence
  • the error correction encoding circuit 706 performs error correction encoding to add the parity data sequence.
  • the pickup interface circuit 707 reads out the error correction encoded data from the memory 702 in the order of the two-dimensional data on the spatial light modulator 312 and adds a reference marker at the time of reproduction. The two-dimensional data is transferred to the spatial light modulator 312.
  • FIG. 8 is a block diagram of the signal processing circuit 85 of the optical information recording / reproducing apparatus 10.
  • the controller 89 instructs the signal processing circuit 85 to reproduce the data for one page input from the pickup 11.
  • a processing command from the controller 89 is notified to the sub-controller 801 in the signal processing circuit 85 via the control line 811.
  • the sub-controller 801 controls each signal processing circuit via the control line 811 so that the signal processing circuits are operated in parallel.
  • the memory control circuit 803 is controlled to store the image data input from the pickup 11 via the pickup interface circuit 810 via the data line 812 in the memory 802.
  • the image position detection circuit 809 performs control to detect a marker from the image data stored in the memory 802 and extract an effective data range.
  • the image distortion correction circuit 808 performs distortion correction such as image inclination, magnification, and distortion by using the detected marker, and controls to convert the image data into the expected two-dimensional data size.
  • Each bit data of a plurality of bits constituting the size-converted two-dimensional data is binarized by the binarization circuit 807 to determine “0” or “1”, and the data is arranged on the memory 802 in the order of the output of the reproduction data. Control to store.
  • the error correction circuit 806 corrects the error included in each data string
  • the scramble release circuit 805 releases the scramble to add the pseudo random number data string
  • the CRC calculation circuit 804 causes an error in the user data on the memory 802. Check not included. Thereafter, user data is transferred from the memory 802 to the input / output control circuit 90.
  • FIGS. 35 to 38 show the essential parts of the optical system shown in FIG.
  • interference fringes of signal light and reference light are recorded.
  • signal light 3501 from each pixel of the spatial light modulator 312 is recorded.
  • 3502 intersect in the optical information recording medium 1 to form interference fringes and recorded as a hologram 3503. Therefore, as shown in FIG. 36, the recorded signal light 3502 can be obtained as diffracted light 3603 by irradiating the recorded hologram 3503 with detection light 3601 which is a part of the recorded signal light.
  • transmitted light 3602 is also generated.
  • the signal light 3701 from the spatial light modulator 312 is condensed in the optical information recording medium 1 to form interference fringes and recorded as a hologram 3702. Therefore, as shown in FIG. 38, the recorded signal light 3701 can be obtained as diffracted light 3803 by irradiating the recorded hologram 3702 with detection light 3801 which is a part of the recorded signal light. Since this diffracted light is generated from the recorded hologram, it is possible to position the optical information recording medium 1 and / or the pickup 11 with high accuracy based on the diffracted light.
  • transmitted light 3802 is also generated at the same time, the transmitted light 3802 has a larger amount of light than the diffracted light 3803. Therefore, if the light is blocked, a signal of only diffracted light can be generated, and the position detection accuracy can be improved.
  • the recorded hologram is angle-multiplexed, the obtained diffracted light is a superposition of the diffracted light from all pages, and the amount of diffracted light is large.
  • FIG. 1 is an example in which a position detection optical system 15 is added to the recording / reproducing apparatus of FIG. 2 to enable position control to a target hologram (book) during reproduction.
  • the light beam emitted from the light source 301 and transmitted through the PBS prism 305 is enlarged by the beam expander 308 and then transmitted through the phase mask 309, the relay lens 310, and the PBS prism 311, and the spatial light modulator 312. Is incident on. Since the phase mask 309 causes a phase shift between recording and detection and diffracted light may not be obtained well, the phase mask 309 does not need to be transmitted during position detection.
  • the spatial light modulator 312 is displayed on the spatial light modulator 312 at the time of recording, but images such as FIG. 11 and FIG. 12 are displayed on the spatial light modulator 312 when the position is detected.
  • 11 and 12 white indicates that light is transmitted and black indicates that light is not transmitted.
  • this transmission region region shown in white
  • the shape of the transmissive region is not limited to a circle but may be a rectangle or the like.
  • Detection light for position detection generated by the spatial light modulator 312 reflects the PBS prism 311 and propagates through the relay lens 313 and the spatial filter 314. Thereafter, the detection light is condensed on the optical information recording medium 1 by the objective lens 315.
  • the diffracted light diffracted by the detection light propagates through the relay lenses 103 and 104 and the mask 101 and enters the photodetector 102.
  • the diffracted light includes detection light (0th-order diffracted light) transmitted through the optical information recording medium 1, and is thus blocked by the mask 101.
  • the mask 101 uses the pattern of FIG. 14 in the case of detection light using FIG. 11, and the pattern of FIG.
  • This non-transmission region can be created by disposing a material that does not transmit light, such as metal or paint, on a transparent plate. If the distance between the optical information recording medium 1 and the relay lens 103 and the distance between the relay lens 103 and the mask 101 are set to be the focal length of the relay lens 103, the image of the spatial light modulator 312 appears on the mask 101. Therefore, although it is easy to mask, it is not limited to this. Further, it is desirable that the pattern of the mask 101 be slightly larger so as to include the pattern displayed on the spatial light modulator 312 in consideration of the positional deviation and aberration of the optical information recording medium 1 and the mask. It is also possible to make the mask pattern variable by combining a liquid crystal element and a polarizing plate and changing the pattern displayed on the liquid crystal element.
  • 16 and 17 are graphs showing the diffraction efficiency with respect to the movement amount of the optical information recording medium.
  • the pattern of the spatial light modulator 312 can be determined in consideration of the required detection range and sensitivity.
  • the detection light is generated by entering a part of the laser light from the laser light source that also generates the reference light as the detection light for detecting the positional deviation from the optical path of the signal light at the time of recording.
  • a laser light source that generates detection light may be a light source different from a laser light source for generating reference light. That is, light may be incident on the optical information recording medium from the incident direction (or a part of the incident direction) of the signal light at the time of recording. In this embodiment, light that achieves such a function is generated.
  • the configuration is referred to as a detection light generation unit.
  • a configuration for guiding the detection light to the optical information recording medium is referred to as a detection light incident portion.
  • FIG. 18 shows details of the optical information recording medium 1 and the position detection optical system 15.
  • the angle of the optical information recording medium 1 is changed from that in FIG. 1, but even if it is tilted, it can be similarly applied if the tilt is taken into consideration.
  • the diffracted light 1803 from the recorded hologram 1801 enters the photodetector 102 (FIG. 18A).
  • a top view of the photodetector 102 is shown in FIG. 18B, and the photodetector 102 is divided into four, and generates a position detection signal according to the positions of the light spots 1804 and 1805 of the diffracted light.
  • the optical information recording medium 1 and / or the pickup 11 may be controlled so that the position detection signal Ex becomes zero.
  • FIG. 20 shows changes in the position detection signal Ey with respect to the Y direction.
  • the optical information recording medium 1 and / or the pickup 11 may be controlled so that the position detection signal Ey becomes zero.
  • the position detection signals Ex and Ey are small, it is also effective to normalize with the luminance of (A + B + C + D).
  • the position detection signal may be (A + B + C + D), and control may be performed so that the position detection signal becomes maximum.
  • the control target of the pickup 11 may be all components of the pickup 11 or a part of the constituent elements such as the spatial filter 314 and the objective lens 315. Further, the definitions of X, Y, ⁇ , and r described here are not limited, and can be applied in the same manner regardless of the shape of the disk, such as a disk or a square.
  • FIG. 21 shows a processing flow during reproduction.
  • the pattern of FIG. 12 is displayed on the spatial light modulator 312 (2101), and the polarization direction is controlled by the optical element 304 so as to generate detection light (2102).
  • the optical information recording medium 1 is irradiated with the detection light, the rotation angle is controlled so that the position detection signal Ex becomes 0 (2104), and then the position detection signal Ey becomes 0.
  • the radial position is controlled so as to become (2105).
  • the polarization direction is controlled by the optical element 304 so as to generate reference light for reading data (2106).
  • the generated reference light is applied to the optical information recording medium 1 to read out the book information (2107). These operations from 2102 to 2107 are repeated until the reproduction is completed (2108).
  • the book position is adjusted every time, but steps 2102, 2104, and 2105 can be speeded up by being performed every several books.
  • the pattern displayed on the spatial light modulator 312 has been described with reference to FIG. 12, but the present invention is not limited to this. Any detection light may be used as long as it includes a part of signal light during recording. . Further, the order of step 2104 and step 2105 may be reversed.
  • the first embodiment described above it is possible to use a signal of a photodetector that generally has a fast response speed, and to control a position where the detection signal is 0 as a target, thereby enabling high-speed and high-accuracy position control. It becomes possible.
  • the spatial light modulator 312 is used to generate detection light including a part of the recorded signal light.
  • the present invention is not limited to this, and a separate detection optical system is provided. May be. For example, by reducing the light beam diameter by the beam expander 308, the light blocked by the spatial light modulator 312 is reduced, and the efficiency can be improved. The same applies to the following embodiments.
  • This embodiment differs from the first embodiment in the position control procedure and the display pattern of the spatial light modulator 312. As described above, it is possible to arbitrarily set the position detection range and sensitivity by changing the pattern of the spatial light modulator 312. However, if the position detection range is increased, the sensitivity near the adjustment target is lowered. End up.
  • the first position detection image with a small radius of the transmission region in FIG. 12 so as to increase the position detection range and the transmission region in FIG. 12 so that the sensitivity in the vicinity of the target becomes high.
  • the second position detection image having a radius larger than that of the first position detection image, both the position detection range and the sensitivity are achieved.
  • the position control procedure of the present embodiment will be described using the processing flow of FIG.
  • the first position detection image having a small radius in FIG. 12 is displayed on the spatial light modulator 312 (2201), and the polarization direction is controlled by the optical element 304 so as to generate detection light (2102). ).
  • the optical information recording medium 1 is irradiated with the detection light, the rotation angle is controlled so that the position detection signal Ex becomes 0 (2104), and then the position detection signal Ey becomes 0
  • the radial position is controlled so as to become (2105).
  • step 2104 and step 2105 may be reversed.
  • high-speed and high-accuracy position control that achieves both a position detection range and sensitivity can be achieved by changing the size of the detection light.
  • This embodiment differs from the first embodiment in the position control procedure. Generally, it takes time to change the polarization direction of the optical element 304 as in the processing flow of FIG. 21 of the first embodiment. Therefore, this problem does not occur if the polarization direction of the optical element 304 is controlled so as to always generate both detection light and reference light as shown in FIG. FIG. 23 is different from FIG. 4, which is a configuration diagram at the time of reproduction, in that the position detection optical system 15 and the shutter 2301 are arranged and light is transmitted also to the signal light side at the time of reproduction.
  • the position control procedure of the present embodiment will be described using the processing flow of FIG.
  • the pattern of FIG. 12 is displayed on the spatial light modulator 312 (2101), and the polarization direction is controlled by the optical element 304 so as to generate detection light and reference light (2401).
  • the subsequent steps are the same as in the first embodiment, and the operations from 2103 to 2107 are repeated until the reproduction is completed (2108).
  • step 2104 and step 2105 may be reversed.
  • This embodiment differs from the first embodiment in the position detection optical system 15 and the hologram position detection method.
  • the first embodiment when it is difficult to control in the vicinity of the target book position as in step 2103 of FIG. 21, there is a risk that the adjacent book will be erroneous. Therefore, this problem does not occur if a page on which a target book can be searched is recorded.
  • FIG. 25 shows the book search page of this embodiment.
  • An address pattern 2501 unique to the book or different from the adjacent book is arranged at the center, and an annular reference pattern 2502 is arranged around the address pattern 2501.
  • this address pattern 2501 can be easily associated with the book address, it is desirable that the address pattern 2501 has a low correlation with an adjacent book or a nearby book in order to avoid erroneous detection.
  • the reference pattern is not limited to the reference pattern 2502, and it is preferable that the reference pattern be smaller than the signal light region in order to widen the detection range.
  • detection light is generated by displaying the address pattern 2501 of the target book on the spatial light modulator 312. Thereby, strong diffracted light can be obtained only when the hologram of the target book is irradiated with detection light.
  • the mask 101 blocks an area including the address pattern 2501 as shown in FIG.
  • FIG. 28 shows changes in the position detection signal Eall with respect to the X direction. Since Eall is maximized at the center of the target book position, the optical information recording medium 1 and / or the pickup 11 may be controlled so that the position detection signal Eall is maximized.
  • FIG. 29 shows a processing flow.
  • the polarization direction is controlled by the optical element 304 so as to generate signal light and reference light (2901).
  • it is positioned at the target book position (2902), a book search page having the address pattern of the target book is displayed on the spatial light modulator 312, and the optical information recording medium 1 is irradiated and recorded (2903).
  • a normal page is angle-multiplexed and recorded while changing the reference beam angle (2904).
  • These operations from 2902 to 2904 are repeated until recording is completed (2905).
  • book search pages are recorded every book, but step 2903 can be speeded up by being performed every several books.
  • FIG. 30 shows a processing flow.
  • the polarization direction is controlled by the optical element 304 so as to generate detection light (3001), and the address pattern of the target book is displayed on the spatial light modulator 312 (3002).
  • the optical information recording medium 1 is irradiated with detection light, and the position detection signal Eall is detected while moving the optical information recording medium 1 (3004).
  • the position detection signal Eall increases at the target book position.
  • the position detection signal Eall is not 0 because part of the address pattern matches at other book positions, but should be smaller than the position detection signal Eall at the target book position. Therefore, a threshold value is determined in advance, and if it is larger than the threshold value, the target book position is determined, and the movement of the optical information recording medium 1 is stopped (3005). Thereafter, the book is reproduced by the method of the first embodiment (3006). These operations from 3002 to 3006 are repeated until reproduction is completed (3007). In the above example, the book search is performed every time. However, steps 3002 to 3005 can be speeded up by performing only the first reading book or every several books. In addition, although steps 3004 and 3005 have been described as moving the optical information recording medium 1, the pickup 11 may be moved.
  • a target book can be searched at high speed, and high-speed and high-accuracy position control can be performed without erroneously controlling adjacent books.
  • the book search page as shown in FIG. 25 is recorded.
  • the address pattern 2501 is incorporated in a normal page as shown in FIG. 32, there is no need to record the book search page. .
  • the position and size of the address pattern are not limited to the address pattern 2501, and may be arranged anywhere on the page. However, a smaller size is preferable for a book search because a wider detection range can be obtained.
  • the phase mask 309 causes a phase shift between recording and detection, and diffracted light may not be obtained well. Therefore, when recording and / or reproducing a book search page, the phase mask 309 may not be transmitted.
  • the position detection optical system 15 is different from the first embodiment.
  • the first embodiment relates to position control in the X and Y directions, but this embodiment enables position control in the Z direction (focus direction).
  • FIG. 33 shows details of the optical information recording medium 1 and the position detection optical system 15. What differs from FIG. 18 is a cylindrical lens 3301.
  • a cylindrical lens is a lens waiting for a cylindrical refractive surface.
  • the cylindrical lens 3301 is disposed with an inclination of 45 ° from the X axis so that the inclination of the cylinder axis coincides with the inclination of the diagonal line of the photodetector 102.
  • the direction to be divided can be shared with the position detection in the X and Y directions, which is efficient.
  • the angle of the optical information recording medium 1 is changed from that in FIG. 1, but even if it is inclined, it can be similarly applied by considering the inclination.
  • the top view of the photodetector 102 is shown in FIG. 33B, and the focal lengths and positions of the cylindrical lens 3301 and the relay lens 104 are determined so that the light spot 1804 of the diffracted light is a perfect circle.
  • FIG. 34 shows changes in the position detection signal Ez with respect to the Z direction.
  • the optical information recording medium 1 and / or the pickup 11 may be controlled so that the position detection signal Ez becomes zero.
  • this invention is not limited to the above-mentioned Example, Various modifications are included.
  • the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described.
  • a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment.
  • each of the above-described configurations, functions, processing units, processing means, and the like may be realized by hardware by designing a part or all of them with, for example, an integrated circuit.
  • Each of the above-described configurations, functions, and the like may be realized by software by interpreting and executing a program that realizes each function by the processor.
  • Information such as programs, tables, and files that realize each function can be stored in a memory, a hard disk, a recording device such as an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD.
  • control lines and information lines indicate what is considered necessary for the explanation, and not all the control lines and information lines on the product are necessarily shown. Actually, it may be considered that almost all the components are connected to each other.
  • SYMBOLS 1 Optical information recording medium, 10 ... Optical information recording / reproducing apparatus, 11 ... Pickup, 12 ... Reference optical system for reproduction
  • relay lens 104 ... relay lens 301 ... light source 302 ... -Collimating lens 303 ... Shutter, 304 ... 1/2 wavelength plate, 305 ... Polarizing beam splitter, 306 ... Signal light, 307 ... Reference light, 308 ... Beam expander, 309 ... Phase (Phase) mask, 310 ... relay lens, 311 ... polarization beam splitter, 312 ... spatial light modulator, 313 ... relay lens, 314 ... spatial filter, 315 ... objective lens, 316: Polarization direction conversion element, 317 ... Mirror, 318 ... Mirror, 319 ... Mirror, 320 ... Actuator, 321 ... Lens, 322 ... Lens, 323 ...
  • Actuator 324 mirror, 325 ... photodetector, 501 ... light source, 502 ... collimating lens, 503 ... shutter, 504 ... optics 505... Polarization beam splitter, 506... Signal light, 507... Polarization beam splitter, 508... Spatial light modulator, 509. ... Phase mask, 512 ... Relay lens, 513 ... Spatial filter, 514 ... Mirror, 515 ... Mirror, 516 ... Mirror, 517 ... Actuator, 518 ... ⁇ Photodetector 519... Lens 520... Lens 521... Mirror 522... Actuator 523 .. reference light 524. Lens, 1801... Hologram, 1802... Hologram, 1803...

Landscapes

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Abstract

　記録されたホログラムへの高速高精度な位置制御方法を得る。　参照光と信号光とを干渉させ、得られた干渉縞をホログラムとして前記光情報記録媒体に記録し、前記光情報記録媒体に記録されたホログラムから参照光を用いて情報を再生する光情報記録再生装置において、前記信号光の一部を含む光を検出光として生成する検出光生成部と、前記検出光を記録されたホログラムに入射する検出光入射部と、前記ホログラムに入射した前記検出光による回折光の光量を検出する光検出部を有し、前記光検出部出力に基づいて前記記録されたホログラムの位置を検出することを特徴とする光情報記録再生装置で解決できる。

Description

光情報再生装置および光情報記録再生装置
　本発明は、ホログラフィを用いて光情報記録媒体に情報を記録、光情報記録媒体から情報を再生する、光情報再生装置、光情報記録再生装置、光情報再生方法および光情報記録再生方法に関する。
　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５０ＧＢ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きた。今後は、光ディスクでも１００ＧＢ～１ＴＢというＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）容量と同程度まで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、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は、空間光変調器により２次元的に変調されたページデータの情報を有する信号光を、記録媒体の内部で参照光と重ね合わせ、その時に生じる干渉縞パターンによって記録媒体内に屈折率変調を生じさせることで情報を記録媒体に記録する技術である。
　情報の再生時には、記録時に用いた参照光を記録媒体に照射すると、記録媒体中に記録されているホログラムが回折格子のように作用して回折光を生じる。この回折光が記録した信号光と位相情報を含めて同一の光として再生される。
　再生された信号光は、ＣＭＯＳやＣＣＤなどの光検出器を用いて２次元的に高速に検出される。このようにホログラム記録技術は、１つのホログラムによって２次元的な情報を一気に光記録媒体に記録し、さらにこの情報を再生することを可能とするものであり、そして、記録媒体のある場所に複数のページデータを重ね書きすることができるため、大容量かつ高速な情報の記録再生を果たすことができる。
　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。本公報にはホログラムを多重して記録する技術について記載されている。
特開２００４－２７２２６８号公報
　ところで、角度多重方式のホログラフィを利用した記録再生装置においては、記録された目的のホログラムにアクセスするためには目的のホログラム周辺に位置付けを行った後、ホログラムの信号品質を確認しながら位置の微調整を行うため、アクセスに時間がかかるといった課題があった。
　上記課題は、その一例として、位置ずれを検出するための検出光を、記録時の信号光の光路から記録媒体に入射し、回折光を検出することで達成できる。
　本発明によれば、記録された目的のホログラムに高速にアクセスすることが可能となり、使い勝手のよい光情報記録再生装置を提供することができる。
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 記録動作時の空間光変調器の表示画像の実施例を表す図 位置検出動作時の空間光変調器の表示画像の実施例を表す図 位置検出動作時の空間光変調器の表示画像の実施例を表す図 位置検出動作時の空間光変調器の表示画像の実施例を表す図 マスクの実施例を表す図 マスクの実施例を表す図 光情報記録媒体の移動量に対する回折効率を表す図 光情報記録媒体の移動量に対する回折効率を表す図 光情報記録再生装置内の位置検出光学系の実施例を表す概略図 Ｘ方向の位置検出信号の実施例を表す図 Ｙ方向の位置検出信号の実施例を表す図 再生動作時の位置制御動作フローの実施例を表す図 再生動作時の位置制御動作フローの実施例を表す図 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 再生動作時の位置制御動作フローの実施例を表す図 探索用ページ記録動作時の空間光変調器の表示画像の実施例を表す図 位置検出動作時の空間光変調器の表示画像の実施例を表す図 マスクの実施例を表す図 ブック探索信号の実施例を表す図 記録動作時の探索用ページ記録動作フローの実施例を表す図 再生動作時のブック探索動作フローの実施例を表す図 ブック探索信号の実施例を表す図 記録動作時の空間光変調器の表示画像の実施例を表す図 光情報記録再生装置内の位置検出光学系の実施例を表す概略図 Ｚ方向の位置検出信号の実施例を表す図 信号光同士のホログラムの記録を表す概略図 信号光同士のホログラムの再生を表す概略図 信号光同士のホログラムの記録を表す概略図 信号光同士のホログラムの再生を表す概略図
　以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
　本発明の実施形態を添付図面にしたがって説明する。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、位置検出光学系１５、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、位置検出光学系１５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、偏光ビームスプリッタ５０５に入射する。
　偏光ビームスプリッタ５０５を透過した光ビームは、偏光ビームスプリッタ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は偏光ビームスプリッタ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、偏光ビームスプリッタ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、再生光は偏光ビームスプリッタ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。
　ここで、以上で説明した本実施例の光情報記録再生装置において、記録された目的のホログラム（ブック）に正確に位置付けする方法について説明する。
　まず、本方式の原理について図３５乃至図３８を用いて説明する。図３５乃至図３８は図３の光学系のうち本質的な部分について抜き出して示したものである。図３の光学系で記録されたホログラムには信号光と参照光の干渉縞が記録されているが、それ以外にも図３５に示すように空間光変調器３１２の各画素からの信号光３５０１、３５０２が光情報記録媒体１中で交差することにより干渉縞が形成されホログラム３５０３として記録されている。よって図３６で示すように、記録した信号光の一部である検出光３６０１を記録されたホログラム３５０３に照射すれば、記録した信号光３５０２を回折光３６０３として得ることが可能である。また、同時に透過光３６０２も生じる。
　以上は２つの画素の例を示したが、実際には無数の画素同士が互いに干渉している。この場合について図３７、図３８で説明する。図３７に示すように、空間光変調器３１２からの信号光３７０１が光情報記録媒体１中で集光することにより干渉縞が形成されホログラム３７０２として記録されている。よって図３８で示すように、記録した信号光の一部である検出光３８０１を記録されたホログラム３７０２に照射すれば、記録した信号光３７０１を回折光３８０３として得ることが可能である。この回折光は記録されたホログラムから発生するため、この回折光に基づいて光情報記録媒体１および／もしくはピックアップ１１の位置調整を行うことで高精度の位置づけが可能となる。なお、同時に透過光３８０２も生じるが、透過光３８０２は回折光３８０３と比較して光量が大きいので、遮断する方が回折光のみの信号を生成でき、位置検出精度を向上することができる。また、記録されたホログラムは角度多重されているため、得られる回折光は全ページからの回折光の重ね合わせであり、回折光の光量が大きくなることも特徴である。
　次に、この原理を実際の記録再生装置に適用する場合について説明する。図１は、図２の記録再生装置に位置検出光学系１５を付加し、再生時に目的のホログラム（ブック）への位置制御を可能にする例である。光源３０１を出射し、ＰＢＳプリズム３０５を透過した光ビームは、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。なお、位相マスク３０９があることで記録時と検出時で位相がずれ、回折光がうまく得られない場合があるので、位置検出時には位相マスク３０９は透過させなくてもよい。空間光変調器３１２には、記録時に図１０のような記録データを表示しているが、位置検出時には図１１や図１２のような画像を空間光変調器３１２に表示する。図１１、図１２において、白は光を透過し、黒は光を非透過とすることを表している。なお、この透過領域（白色で示す領域）が信号光領域（点線で示す領域）の一部を含んでいればよく、図１３のようなパターンでもよい。この場合は、例えば別の光源から検出光を生成する場合、信号光領域内に収める必要がないので設計が容易になる効果がある。また、透過領域の形状は円形だけでなく、矩形などの形状でもよい。この場合は、例えば後述するマスク１０１の設計が容易になる効果がある。空間光変調器３１２によって生成された位置検出用の検出光は、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、検出光は対物レンズ３１５によって光情報記録媒体１に集光する。この検出光により回折された回折光は、リレーレンズ１０３、１０４ならびにマスク１０１を伝播し、光検出器１０２に入射する。上述したように、回折光には光情報記録媒体１を透過した検出光（０次回折光）も含まれるため、マスク１０１によって遮断している。このマスク１０１は、図１１を使用した検出光の場合には図１４のパターン、図１２の検出光の場合には図１５のパターンを使用する。図１４、図１５において、白は光を透過し、黒は光を非透過とすることを表している。この非透過の領域は、透明な板の上に金属、塗料などの光を透過しない物質を配置することで作成できる。なお、光情報記録媒体１とリレーレンズ１０３の距離、およびリレーレンズ１０３とマスク１０１の距離は、リレーレンズ１０３の焦点距離となるように配置すると、空間光変調器３１２の像がマスク１０１に現れるためマスクし易いが、これに限定するものではない。また、マスク１０１のパターンは、光情報記録媒体１やマスクの位置ずれ、収差などを考慮し、空間光変調器３１２に表示したパターンを包含するように少し大きめにしておくことが望ましい。また、液晶素子と偏光板を組み合わせ、液晶素子に表示するパターンを変更するなどして、マスクのパターンを可変にすることも可能である。
　ここで、空間光変調器３１２のパターンと位置検出感度について説明する。図１６、図１７に、光情報記録媒体の移動量に対する回折効率を表すグラフを示す。横軸が光情報記録媒体１の移動量（記録時と位置検出時のずれ）、縦軸が回折光強度であり、空間光変調器３１２のパターンが図１２の時に透過領域の半径Ｒを変えた結果である。この結果から、透過領域が小さい方（Ｒ＝０．５ｍｍ）が低感度、領域が大きい方（Ｒ＝１．０ｍｍ）が高感度であることが解る。このように空間光変調器３１２のパターンは必要とする検出レンジ、感度を考慮して決定することができる。なお、本実施例では位置ずれを検出する検出光として参照光も生成するレーザ光源からのレーザ光の一部を記録時の信号光の光路から入射するということで検出光を生成したが、必ずしもこれに限られることはなく、例えば検出光を生成するレーザ光源を参照光生成のためのレーザ光源とは別光源としても良い。すなわち、記録時の信号光の記録媒体への入射方向（一部の入射方向でもよい）から光を光情報記録媒体に入射すれば良く、本実施例では、かかる機能を達成する光を生成する構成として検出光生成部と呼ぶ。また、かかる検出光を光情報記録媒体に導く構成を検出光入射部と呼ぶ。
　次に、位置検出信号の生成方法について説明する。図１８に光情報記録媒体１、位置検出光学系１５の詳細を示す。なお、説明のし易さのため光情報記録媒体１の角度を図１と変えているが、傾いていても傾きを考慮すれば同様に適用可能である。記録されたホログラム１８０１からの回折光１８０３が光検出器１０２に入射する（図１８（ａ））。光検出器１０２の上面図が図１８（ｂ）であり、光検出器１０２は４分割されており、回折光の光スポット１８０４、１８０５の位置によって位置検出信号を生成する。例えば、図１８のＸ方向（光情報記録媒体１の回転方向θ）の位置検出信号Ｅｘは光検出器１０２の分割された領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの輝度を、Ｅｘ＝(Ａ＋Ｃ)‐(Ｂ＋Ｄ)と演算して生成する。図１９にＸ方向に対する位置検出信号Ｅｘの変化を示す。例えばホログラムが１８０１の位置の時は光スポット１８０４なのでＥｘ＝０、ホログラムが１８０２の位置の時は光スポット１８０５なのでＥｘ＞０となる。この位置検出信号Ｅｘが０となるように光情報記録媒体１および／もしくはピックアップ１１を制御すればよい。同様に図１８のＹ方向（光情報記録媒体１の半径方向ｒ）の位置検出信号ＥｙはＥｙ＝(Ｃ＋Ｄ)‐(Ａ＋Ｂ)と演算して生成する。図２０にＹ方向に対する位置検出信号Ｅｙの変化を示す。この位置検出信号Ｅｙが０となるように光情報記録媒体１および／もしくはピックアップ１１を制御すればよい。なお、位置検出信号Ｅｘ、Ｅｙが小さい場合は、（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）の輝度で規格化するのも有効である。また、位置検出信号を（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）とし、位置検出信号が最大となるように制御してもよい。また、ピックアップ１１の制御対象は、ピックアップ１１の全てもしくは空間フィルタ３１４、対物レンズ３１５のように一部の構成要素としても構わない。また、ここで説明したＸ，Ｙ、θ、ｒの定義は限定するものではなく、円盤状のディスクのみならず方形などディスクの形状に依らず同様に適用できる。
　次に、以上で説明した構成を用いた位置制御手順について説明する。図２１に再生時の処理フローを示す。目標ブックを再生する場合、図１２のパターンを空間光変調器３１２に表示し（２１０１）、検出光を生成するように光学素子３０４により偏光方向を制御する（２１０２）。次に目標ブック位置近傍に位置付け（２１０３）、検出光を光情報記録媒体１に照射し、位置検出信号Ｅｘが０となるよう回転角度を制御（２１０４）、続いて位置検出信号Ｅｙが０となるよう半径位置を制御する（２１０５）。次にデータを読み出すための参照光を生成するように光学素子３０４により偏光方向を制御する（２１０６）。生成した参照光を光情報記録媒体１に照射し、ブックの情報を読み出す（２１０７）。これら２１０２から２１０７までの動作を再生が完了するまで繰り返す（２１０８）。なお、以上の例では毎ブック位置調整をしているが、ステップ２１０２、２１０４、２１０５は数ブック毎に実施することで高速化を図ることができる。また、空間光変調器３１２に表示するパターンを図１２で説明したがこれに限定するものではなく、検出光は記録時の信号光の一部を含む光であれば何を使用してもよい。また、ステップ２１０４とステップ２１０５の順序は逆であってもよい。
　以上の第１の実施例によれば、一般的に応答速度の速い光検出器の信号を使用でき、さらに検出信号が０となる位置を目標に制御することで、高速高精度な位置制御が可能となる。
　なお、以上の構成において、記録した信号光の一部を含む検出光を生成するために空間光変調器３１２を使用しているがこれに限定するものではなく、別途検出用の光学系を設けてもよい。例えばビームエキスパンダ３０８によって光ビーム径を小さくすることで、空間光変調器３１２で遮断される光が少なくなり効率が向上できる。これは以降の実施例についても同様である。
　本実施例が実施例１と異なるのは位置制御手順および空間光変調器３１２の表示パターンである。前述したように空間光変調器３１２のパターンを変更することで位置検出レンジ、感度を任意に設定することが可能となるが、位置検出レンジを大きく取ると調整目標近傍での感度が低くなってしまう。これを鑑みて、本実施例は位置検出レンジが大きくなるように図１２の透過領域の半径が小さい第１位置検出用画像と、目標近傍での感度が高くなるように図１２の透過領域の半径が第１位置検出用画像と比較して大きい第２位置検出用画像とを切り替えて制御することで位置検出レンジ、感度を両立させるものである。
図２２の処理フローを用いて本実施例の位置制御手順について説明する。目標ブックを再生する場合、図１２の半径が小さい第１位置検出用画像を空間光変調器３１２に表示し（２２０１）、検出光を生成するように光学素子３０４により偏光方向を制御する（２１０２）。次に目標ブック位置近傍に位置付け（２１０３）、検出光を光情報記録媒体１に照射し、位置検出信号Ｅｘが０となるよう回転角度を制御（２１０４）、続いて位置検出信号Ｅｙが０となるよう半径位置を制御する（２１０５）。次に図１２の半径が大きい第２位置検出用画像を空間光変調器３１２に表示し（２２０２）、位置検出信号Ｅｘが０となるよう回転角度を制御（２２０３）、続いて位置検出信号Ｅｙが０となるよう半径位置を制御する（２３０４）。以降は第１の実施例と同様であり、これら２２０１から２１０７までの動作を再生が完了するまで繰り返す（２１０８）。なお、以上の例では毎ブック位置調整をしているが、ステップ２２０１、２１０４、２１０５は数ブック毎に実施してもよい。また、空間光変調器３１２に表示するパターンを図１２で説明したがこれに限定するものではなく、第１位置検出用画像と第２位置検出用画像の形状を変えていれば何を使用してもよい。また、ステップ２１０４とステップ２１０５、ステップ２２０３とステップ２２０４の順序は逆であってもよい。
　以上の第２の実施例によれば、検出光のサイズを変えることで、位置検出レンジ、感度を両立する高速高精度な位置制御が可能となる。
　次に検出光生成部および検出光入射部の他の実施例を紹介する。本実施例が実施例１と異なるのは位置制御手順である。第１の実施例の図２１の処理フローのように光学素子３０４の偏光方向を変更するのは、一般的に時間を要してしまう。そこで、図２３のように常に検出光と参照光の両方を生成するように光学素子３０４の偏光方向を制御すればこの問題は生じない。図２３が再生時の構成図である図４と異なるのは、位置検出光学系１５、シャッタ２３０１を配置されているのと、再生時に信号光側にも光を透過させていることである。
　図２４の処理フローを用いて本実施例の位置制御手順について説明する。目標ブックを再生する場合、図１２のパターンを空間光変調器３１２に表示し（２１０１）、検出光と参照光と生成するように光学素子３０４により偏光方向を制御する（２４０１）。以降は第１の実施例と同様であり、２１０３から２１０７までの動作を再生が完了するまで繰り返す（２１０８）。なお、ステップ２４０１における検出光と参照光の光量比は、参照光の光量を下げると再生画像の品質が劣化することから、検出光：参照光＝１：９程度とするのが好ましいが、これに限定するものではない。また、位置検出時において参照光が照射されているとノイズが発生することがある。これを抑圧するために、参照光の経路中にシャッタ２３０１を配置し、位置検出時には参照光を遮断するのが効果的である。このシャッタは参照光が光情報記録媒体１に照射されるまでの経路であればどこでもよい。また、ステップ２１０４とステップ２１０５の順序は逆であってもよい。
　以上の第３の実施例によれば、光学素子３０４を制御する時間が必要でないため、高速高精度な位置制御が可能となる。
　本実施例が実施例１と異なるのは位置検出光学系１５およびホログラム位置検出方法である。第１の実施例において、図２１のステップ２１０３のように目標ブック位置近傍に制御するのが困難な場合、隣接ブックに誤ってしまう危険性がある。そこで、目標となるブックを探索可能なページを記録しておけばこの問題は生じない。
　図２５に本実施例のブック探索用ページを示す。中央にブック固有もしくは隣接ブックと異なるアドレスパターン２５０１を配置し、その周りに円環状の参照パターン２５０２を配置する。このアドレスパターン２５０１はブックのアドレスと関連付けるのが簡単な方法であるが、誤検出を避けるために隣接ブックやその近くのブックとは相関が低いパターンにしておくのが望ましい。なお、参照パターンは参照パターン２５０２に限定されるものではなく、検出レンジを広げるためにも信号光の領域に対して小さい領域であるほうがよい。
　位置検出時には、目標となるブックのアドレスパターン２５０１を空間光変調器３１２に表示することで検出光を生成する。これにより、目標ブックのホログラムに検出光が照射された時のみ強い回折光が得られることになる。なお、この際のマスク１０１は、図２７のようにアドレスパターン２５０１を包含する領域を遮断する。
　ブック探索用の位置検出信号Ｅａｌｌは、光検出器１０２の分割された領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの輝度を、Ｅａｌｌ＝(Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ)と演算して生成する。図２８にＸ方向に対する位置検出信号Ｅａｌｌの変化を示す。目標ブック位置中央でＥａｌｌが最大となることから、この位置検出信号Ｅａｌｌが最大となるように光情報記録媒体１および／もしくはピックアップ１１を制御すればよい。
　次に、以上で説明した構成を用いたブック探索ページ記録手順について説明する。図２９に処理フローを示す。まず信号光と参照光と生成するように光学素子３０４により偏光方向を制御する（２９０１）。次に目標ブック位置に位置付け（２９０２）、目標ブックのアドレスパターンを有するブック探索用ページを空間光変調器３１２に表示し、信号光を光情報記録媒体１に照射し記録する（２９０３）。続いて参照光角度を変えながら、通常のページを角度多重記録する（２９０４）。これら２９０２から２９０４までの動作を記録が完了するまで繰り返す（２９０５）。なお、以上の例ではブック探索用ページを毎ブック記録しているが、ステップ２９０３は数ブック毎に実施することで高速化を図ることができる。
　次に、以上で説明した構成を用いた位置制御手順について説明する。図３０に処理フローを示す。目標ブックを再生する場合、検出光を生成するように光学素子３０４により偏光方向を制御し（３００１）、目標ブックのアドレスパターンを空間光変調器３１２に表示する（３００２）。次に目標ブック位置近傍に位置付け（３００３）、検出光を光情報記録媒体１に照射し、光情報記録媒体１を移動させながら位置検出信号Ｅａｌｌを検出する（３００４）。ここで、例えば図３１のようにＸ方向に光情報記録媒体１を移動させていると、目標ブック位置で位置検出信号Ｅａｌｌが大きくなる。他のブック位置ではアドレスパターンの一部がマッチするため位置検出信号Ｅａｌｌは０ではないが、目標ブック位置での位置検出信号Ｅａｌｌよりも小さいはずである。よって、事前に閾値を決めておき、該閾値よりも大きかった場合に目標ブック位置と判定し、光情報記録媒体１の移動を停止させる（３００５）。その後、実施例１などの方法によりブックを再生する（３００６）。これら３００２から３００６までの動作を再生が完了するまで繰り返す（３００７）。なお、以上の例では毎ブック探索をしているが、ステップ３００２から３００５は読み出し初めのブックのみ、もしくは数ブック毎に実施することで高速化を図ることができる。また、ステップ３００４、３００５を光情報記録媒体１の移動で説明したが、ピックアップ１１を移動してもよい。
　以上の第４の実施例によれば、目標となるブックを高速に探索することができ、隣接ブックに誤って制御することなく高速高精度な位置制御が可能となる。
　なお、以上の説明では図２５のようなブック探索用ページを記録する例で説明したが、図３２のようにアドレスパターン２５０１を通常のページに組み込めば、ブック探索用ページを記録する必要は無い。また、単一のブック探索用ページを記録しただけでは十分な回折光が得られないため、ブック探索用ページを長い露光時間で記録した探索用ブックを数ブック毎に作成しておくのも効果的である。また、アドレスパターンの位置、サイズはアドレスパターン２５０１に限定されるものではなく、ページのどこに配置してもよい。但し、サイズは小さい方が検出レンジを広く取れるのでブック探索には好ましい。また、位相マスク３０９があることで記録時と検出時で位相がずれ、回折光がうまく得られない場合があるので、ブック探索用ページを記録する際、および／または再生する際には位相マスク３０９は透過させなくてもよい。
　本実施例が実施例１と異なるのは位置検出光学系１５である。第１の実施例では、Ｘ、Ｙ方向の位置制御に関してであったが、本実施例はＺ方向（フォーカス方向）の位置制御を可能とするものである。
　図３３に光情報記録媒体１、位置検出光学系１５の詳細を示す。図１８と異なるのはシリンドリカルレンズ３３０１である。シリンドリカルレンズとは円柱状の屈折面を待ったレンズである。このシリンドリカルレンズ３３０１は、円柱軸の傾きを光検出器１０２の対角線の傾きと一致するようにＸ軸から４５°傾けて配置している。こうすることで、分割する方向をＸ、Ｙ方向の位置検出と共通化することができるので効率がよい。なお、説明のし易さのため光情報記録媒体１の角度を図１と変えているが、傾いていても傾きを考慮することで同様に適用可能である。また、光検出器１０２の上面図が図３３（ｂ）であり、回折光の光スポット１８０４が正円となるようにシリンドリカルレンズ３３０１およびリレーレンズ１０４の焦点距離、位置が決めている。この状況において、光情報記録媒体１がＺ方向に移動すると、記録されたホログラム３３０２からの回折光の光スポット３３０３は楕円状となる。よって、Ｚ方向（光情報記録媒体１の厚さ方向）の位置検出信号Ｅｚは光検出器１０２の分割された領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの輝度を、Ｅｚ＝(Ｂ＋Ｃ)‐(Ａ＋Ｄ)と演算して生成する。図３４にＺ方向に対する位置検出信号Ｅｚの変化を示す。例えばホログラムが１８０１の位置の時は光スポット１８０４なのでＥｚ＝０、ホログラムが３３０２の位置の時は光スポット３３０３なのでＥｚ＞０となる。この位置検出信号Ｅｚが０となるように光情報記録媒体１および／もしくはピックアップ１１を制御すればよい。
　以上の第５の実施例によれば、Ｚ方向（フォーカス方向）に対しても高速高精度な位置制御が可能となる。
　なお、以上の構成において、シリンドリカルレンズを用いて説明しているが、シリンドリカルレンズ３３０１の位置に光軸を中心に半分の領域を非透過とするマスクを代わりに配置するなどすればコスト低減も可能であり、Ｚ方向にホログラムが移動した際に光検出器１０２の光スポットの輝度分布に変化を生じさえすれば何を使用してもよい。
　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、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、１５・・・位置検出光学系、５０・・・回転モータ、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、１０１・・・マスク、１０２・・・光検出器、１０３・・・リレーレンズ、１０４・・・リレーレンズ、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・・・偏光ビームスプリッタ、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、５０１・・・光源、５０２・・・コリメートレンズ、５０３・・・シャッタ、５０４・・・光学素子、５０５・・・偏光ビームスプリッタ、５０６・・・信号光、５０７・・・偏光ビームスプリッタ、５０８・・・空間光変調器、５０９・・・ビームエキスパンダ、５１０・・・リレーレンズ、５１１・・・フェーズ（位相）マスク、５１２・・・リレーレンズ、５１３・・・空間フィルタ、５１４・・・ミラー、５１５・・・ミラー、５１６・・・ミラー、５１７・・・アクチュエータ、５１８・・・光検出器、５１９・・・レンズ、５２０・・・レンズ、５２１・・・ミラー、５２２・・・アクチュエータ、５２３・・・参照光、５２４・・・偏光方向変換素子、５２５・・・対物レンズ、１８０１・・・ホログラム、１８０２・・・ホログラム、１８０３・・・回折光、１８０４・・・光スポット、１８０５・・・光スポット、２３０１・・・シャッタ、２５０１・・・アドレスパターン、２５０２・・・参照パターン、３３０１・・・シリンドリカルレンズ、３３０２・・・ホログラム、３３０３・・・光スポット、３５０１・・・信号光、３５０２・・・信号光、３５０３・・・ホログラム、３６０１・・・検出光、３６０２・・・透過光、３６０３・・・回折光、３７０１・・・信号光、３７０２・・・ホログラム、３８０１・・・検出光、３８０２・・・透過光、３８０３・・・回折光

Claims (15)

  1. 　参照光と信号光とを干渉させ、得られた干渉縞をホログラムとして光情報記録媒体に記録し、前記光情報記録媒体に記録されたホログラムから参照光を用いて情報を再生する光情報記録再生装置において、
    　前記信号光の一部を含む光を検出光として生成する検出光生成部と、
    　前記検出光を記録されたホログラムに入射する検出光入射部と、
    　前記ホログラムに入射した前記検出光による回折光を検出する光検出部と、を有し、
    　前記光検出部出力に基づいて前記記録されたホログラムの位置を検出する、
    　ことを特徴とする光情報記録再生装置。
  2. 　請求項１に記載の光情報記録再生装置において、
    　前記回折光のうち、前記ホログラムを透過した前記検出光を遮断するマスク部を有する、
    　ことを特徴とする光情報記録再生装置。
  3. 　請求項１に記載の光情報記録再生装置において、
    　前記光検出部は複数領域に分割され、各々の領域で検出される光量に基づいて前記記録されたホログラムの位置を検出する、
    　ことを特徴とする光情報記録再生装置。
  4. 　請求項１に記載の光情報記録再生装置において、
    　第１の検出光で前記ホログラムの位置を検出した後に、第１の検出光と異なる光束径を有する第２の検出光で前記ホログラムの位置を検出する、
    　ことを特徴とする光情報記録再生装置。
  5. 　請求項１に記載の光情報記録再生装置において、
    　前記ホログラムの記録時にホログラム毎の固有パターンを記録し、
    　位置検出時には、検出するホログラムの前記固有パターンを前記検出光とする、
    　ことを特徴とする光情報記録再生装置。
  6. 　請求項１に記載の光情報記録再生装置において、
    　前記検出光生成部は、
    　レーザ光を生成するレーザ光源と、
    　前記レーザ光源が生成するレーザ光の偏光を変える光学素子と、
    　前記光学素子を通過したレーザ光を信号光と参照光とにスプリッタと、
    を有し、
    　前記スプリッタが分割した参照光により光情報記録媒体のデータを再生する場合は、該スプリッタが分割した信号光の一部を含む光を検出光として生成し続ける、
    　ことを特徴とする光情報記録再生装置。
  7. 　請求項１に記載の光情報記録再生装置において、
    　前記ホログラムを透過した前記検出光を遮断するマスク部と、
    　シリンドリカルレンズと、
    　を有することを特徴とする光情報記録再生装置。
  8. 　参照光と信号光とを干渉させ、得られた干渉縞をホログラムとして記録された光情報記録媒体から参照光を用いて情報を再生する光情報再生装置において、
    　前記信号光の一部を含む光を検出光として生成する検出光生成部と、
    　前記検出光を記録されたホログラムに入射する検出光入射部と、
    　前記ホログラムに入射した前記検出光による回折光を検出する光検出部と、を有し、
    　前記光検出部出力に基づいて前記記録されたホログラムの位置を検出する、
    　ことを特徴とする光情報再生装置。
  9. 　請求項８に記載の光情報再生装置において、
    　前記回折光のうち、前記ホログラムを透過した前記検出光を遮断するマスク部を有する、
    　ことを特徴とする光情報再生装置。
  10. 　請求項８に記載の光情報再生装置において、
    　前記光検出部は複数領域に分割され、各々の領域で検出される光量に基づいて前記記録されたホログラムの位置を検出する、
    　ことを特徴とする光情報再生装置。
  11. 　請求項８に記載の光情報再生装置において、
    　第１の検出光で前記ホログラムの位置を検出した後に、第１の検出光と異なる光束径を有する第２の検出光で前記ホログラムの位置を検出する、
    　ことを特徴とする光情報再生装置。
  12. 　請求項８に記載の光情報再生装置において、
    　前記ホログラムには、ホログラム毎の固有パターンが記録されており、
    　位置検出時には、検出するホログラムの前記固有パターンを前記検出光とする、
    　ことを特徴とする光情報再生装置。
  13. 　請求項８に記載の光情報再生装置において、
    　前記検出光生成部は、
    　レーザ光を生成するレーザ光源と、
    　前記レーザ光源が生成するレーザ光の偏光を変える光学素子と、
    　前記光学素子を通過したレーザ光を信号光と参照光とにスプリッタと、
    を有し、
    　前記スプリッタが分割した参照光により光情報記録媒体のデータを再生する場合は、該スプリッタが分割した信号光の一部を含む光を検出光として生成し続ける、
    　ことを特徴とする光情報再生装置。
  14. 　請求項８に記載の光情報再生装置において、
    　前記ホログラムを透過した前記検出光を遮断するマスク部と、
    　シリンドリカルレンズと、
    　を有することを特徴とする光情報再生装置。
  15. 　参照光と信号光とを干渉させ、得られた干渉縞をホログラムとして記録された光情報記録媒体から参照光を用いて情報を再生する光情報再生装置において、
    　レーザ光を生成するレーザ光源と、
    　前記レーザ光源が生成するレーザ光を参照光と検出光に分離するスプリッタと、
    　前記スプリッタにより分離された参照光を光情報記録媒体に導く参照光光学系と、
    　前記スプリッタにより分離された検出光を、ホログラム記録時の信号光が光情報記録媒体に入射した方向から、照射する検出光入射部と、
    　前記検出光入射部を通過し光情報記録媒体に入射する検出光による回折光を受光するディテクタと、
    　前記ディテクタの出力に応じて、前記参照光の光情報記録媒体への入射位置を調整する機構と、
    を有する光情報再生装置。
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