WO2014162582A1 - ホログラム記録再生装置、角度多重記録再生方式 - Google Patents

ホログラム記録再生装置、角度多重記録再生方式 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a hologram recording / reproducing apparatus and an angle multiplex recording / reproducing system.
  • Patent Document 1 signal light is detected by an image sensor in order to search for a relative angle between the signal light and the reference light, and an SNR that is a reproduction performance is calculated for each recording angle.
  • the relative angle of the reference light with respect to the signal light is controlled by predicting the relative angle.
  • Patent Document 1 can search for the relative angle between signal light and reference light, but has three major problems. The first is high-speed playback, the second is playback performance, and the third is high-precision recording / disturbance resistance.
  • Patent Document 1 is characterized in that in order to generate a signal for controlling the angle of the reference light, the reproduction signal is controlled to an angle shifted by a minute amount from the relative angle at which the reproduction signal is best. For this reason, it is self-evident that the best reproduction signal cannot be obtained. Furthermore, in the case of Patent Document 1, since the control method shifts the angle of the reference beam by a predetermined angle, disturbances during recording, etc. As a result, there is a problem that the control accuracy is lowered due to the influence of the above and the reproduction performance is deteriorated.
  • an object of the present invention is to provide a hologram recording / reproducing apparatus and angle multiplex recording / reproducing system capable of detecting an angular error signal capable of realizing high-speed reproduction and obtaining a better reproduction signal in the two-beam angle multiplexing method.
  • the object is, for example, a hologram recording / reproducing apparatus of an angle multiplex recording / reproducing system using signal light and reference light, an angle variable element for changing the incident angle of the reference light incident on the optical information recording medium, and an angle
  • the above object can be achieved by providing a detection system for detecting at least two first and second angle error signals for controlling the variable element.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an optical system in Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the light quantity of the diffracted light with respect to the rotation angle of the galvanometer mirror 38 in Example 1.
  • FIG. It is a figure which shows the angle error signal 1 in Example 1.
  • FIG. It is a figure which shows the flowchart regarding the angle control of the galvanometer mirror in Example 1.
  • FIG. It is a figure which shows the angle error signal in Example 1.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating another optical system in Embodiment 1.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating another optical system in Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 6 is a diagram illustrating an optical system in Example 2. It is a figure which shows the flowchart regarding the angle control of the galvanometer mirror in Example 2.
  • FIG. FIG. FIG.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an optical system in Example 3. It is a figure explaining the effect in Example 3.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating another optical system in Example 3.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating another optical system in Example 3.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an optical system in Example 4.
  • 1 is a diagram showing a hologram recording / reproducing apparatus in Example 1.
  • FIG. 15 shows the overall configuration of the hologram recording / reproducing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • the hologram recording / reproducing apparatus includes, for example, an optical pickup device 60 configured as shown in FIG. 1, a phase conjugate optical system 512, an optical information recording medium Cure optical system 513, an optical information recording medium position detection optical system 514, and an optical information recording medium drive.
  • the optical information recording medium 300 is provided with an element 70 so that the recording position relative to the optical pickup device can be changed.
  • the optical pickup device 60 plays a role of emitting reference light and signal light to the optical information recording medium 300 and recording digital information using a hologram.
  • the information signal to be recorded is sent by the controller 89 to the spatial light modulator in the optical pickup device 60 via the signal generation circuit 86, and the signal light is modulated by the spatial light modulator.
  • the phase conjugate light of the reference light emitted from the optical pickup device 60 is generated by the phase conjugate optical system 512.
  • the phase conjugate optical system 512 indicates, for example, the galvanometer mirror 50 in the case of FIG.
  • the phase conjugate light is a light wave that travels in the opposite direction while maintaining the same wavefront as the input light.
  • the reproduction light reproduced by the phase conjugate light is detected by the image pickup device in the optical pickup device 60, and the 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 300 can be adjusted by controlling a shutter opening / closing time described later in the optical pickup device 60 through the shutter control circuit 87 by the controller 89.
  • the optical information recording medium Cure optical system 513 plays a role of generating a light beam used for pre-cure and post-cure of the optical information recording medium 300.
  • the pre-cure is a pre-process in which, when information is recorded at a desired position in the optical information recording medium 300, a predetermined light beam is irradiated in advance before the reference light and signal light are irradiated to the desired position.
  • 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 300 so that additional recording cannot be performed at the desired position.
  • the optical information recording medium position detection optical system 514 is used to detect the position of the optical information recording medium 300.
  • a signal corresponding to the position is detected by the optical information recording medium position detection optical system 514, and the controller 89 uses the detected signal to pass the position control circuit 88.
  • the position of the optical information recording medium 300 can be controlled.
  • a predetermined light source driving current is supplied from the light source driving circuit 82 to the light sources in the optical pickup device 60, the optical information recording medium Cure optical system 513, and the optical information recording medium position detecting optical system 514. Can emit a light beam. Since the recording technique using holography is a technique capable of recording ultra-high-density information, for example, an allowable error with respect to the tilt of the optical information recording medium 300 tends to be extremely small. Therefore, a signal for detecting the angle error signal is output in the optical pickup device 60 of the present embodiment.
  • the servo signal generation circuit 83 uses this signal to generate an angle error signal 1 and an angle error signal 2 for servo control, and controls an angle variable element such as a galvanometer mirror via the servo control circuit 84.
  • the servo control circuit has a function of switching the angle error signal 1 and the angle error signal 2 and changing the control of an angle variable element such as a galvanometer mirror.
  • optical pickup device 60 the phase conjugate optical system 512, the optical information recording medium Cure optical system 513, and the optical information recording medium position detection optical system 514 are combined with several optical system configurations or all optical system configurations. It may be simplified.
  • FIG. 1 shows an optical system of an optical pickup device in a hologram recording / reproducing apparatus of a two-beam angle multiplexing system according to this embodiment.
  • the reproduction method of this embodiment will be described with reference to FIG.
  • the light beam emitted from the light source 11 passes through the collimator lens 12 and is converted into a desired beam diameter, and then enters the polarization variable element 14 through the shutter 13.
  • the light beam is converted into S-polarized light by the polarization variable element 14.
  • the polarization variable element 14 is an optical element that converts the light into predetermined polarized light according to recording or reproduction.
  • the light beam that has passed through the polarization variable element 14 reflects the PBS prism 15.
  • the light beam reflected from the PBS prism 15 is referred to as reference light.
  • the reference light reflected by the PBS prism 15 is reflected by the mirror 36 and enters the wave plate 99.
  • the wave plate 99 is an element that converts incident S-polarized light into a polarization component composed of P-polarized light and S-polarized light. Then, the reference light transmitted through the wave plate 99 enters the Wollaston prism 100.
  • the Wollaston prism 100 is an optical element that branches into two beams whose propagation directions differ by an angle ⁇ according to the polarization of the incident light beam. For this reason, the light beam transmitted through the Wollaston prism 100 is a light beam in two propagation directions having different polarizations.
  • the S-polarized light beam is referred to as reference light
  • the P-polarized light beam is referred to as a control light beam.
  • the two light beams that have passed through the Wollaston prism 100 are reflected by the mirror 37 and enter the angle correction element 101.
  • the angle correction element 101 has a mechanism that allows the wedge prism to rotate, and is an element for correcting a substantially perpendicular angle with respect to the direction of angle multiplexing recording on the optical information recording medium 300.
  • the light beam emitted from the angle correction element 101 is incident on the galvano mirror 38 (first angle variable element).
  • the galvanometer mirror 38 is an optical element that can control the angle of the mirror. For this reason, by using the galvanometer mirror, the incident angle of the reference light to the optical information recording medium 300 can be changed, and angle multiplexing recording / reproduction can be realized. Further, the galvanometer mirror 38 is equipped with an optical system 538 for measuring a change in the angle of the mirror.
  • the reference light reflected from the galvanometer mirror 38 enters the optical information recording medium 300 through the scanner lens 39.
  • two diffracted lights corresponding to the incident angle are generated in the direction of the lens 701. These diffracted lights pass through the lens 701 and enter the PBS prism 702.
  • the diffracted light generated in the optical information recording medium 300 is the same polarization as the incident polarized light
  • the diffracted light generated from the reference light reflects the PBS prism 702
  • the diffracted light generated from the control light beam is PBS.
  • the light passes through the prism 702.
  • each diffracted light is incident on the light receiving portion of the photodetector 704 and the photodetector 706 through the detection lens 703 and the detection lens 705.
  • the angle error signal 1 (AES1) can be expressed as follows.
  • Signals S1 and S2 are sum signals obtained by detecting the total amount of each diffracted light.
  • the reference light and the control light beam transmitted through the optical information recording medium 300 are transmitted through the quarter-wave plate 450 and are incident on the galvano mirror 50 (second angle variable element).
  • the galvanometer mirror 50 is controlled based on angle information converted from the voltage value / current value input to the galvanometer mirror 38 so that the incident reference light is substantially perpendicular to the galvanometer mirror 50.
  • the two light beams reflected from the galvanometer mirror 38 are transmitted through the quarter wavelength plate 450 again.
  • the 1 ⁇ 4 wave plate 405 was transmitted before and after the reflection of the galvanometer mirror 38, the polarized light was converted, the reference light was P-polarized light, and the control light beam was S-polarized light.
  • the two light beams transmitted through the quarter wavelength plate 450 are incident on the optical information recording medium 300. Then, the reference light and the control light beam generate reproduction light (diffracted light of the reference light) having predetermined information from the recording area and diffracted light of the control light beam in the direction of the objective lens 32.
  • the PBS prism 28 transmits the reproduction light that is P-polarized light and reflects the diffracted light of the control light beam that is S-polarized light.
  • the image sensor 51 detects the reproduction light transmitted through the PBS prism 28. Based on the reproduction light incident on the image sensor 51, reproduction image data is generated.
  • the galvanometer mirror 38 is rotationally controlled using the angle error signal 1 and the angle error signal 2 obtained from the optical system 538, and the incident angle of the reference light to the optical information recording medium 300 is changed. Thereby, angle-multiplexed reproduction image data in the optical information recording medium 300 is generated.
  • This embodiment is characterized in that the angle error signal 1 and the angle error signal 2 are switched, and the galvano mirror 38 is controlled by each signal.
  • a method of detecting the angle error signal will be described.
  • FIG. 2 shows the signal S1 obtained by the photodetector 704, the signal S2 obtained by the photodetector 706, and the signal strength of the reproduction signal when the galvanometer mirror 38 is rotated. Each signal intensity is normalized with the maximum value.
  • the signal S1 and the signal S2 are shifted by an angle ⁇ with respect to the rotation angle of the galvanometer mirror 38. This is because the Wollaston prism 100 generates two light beams having different angles and detects them separately.
  • FIG. 3 shows the angular differential signal 1 of the present invention calculated from the signals S1 and S2 of FIG. 3 that the angle Z1 (Z2, Z3) at which the angle error signal crosses zero is shifted from the angle P1 (P2, P3) at which the reproduction signal is maximum.
  • the angle shift amount between P1 and Z1 (P2 and Z2, P3 and Z3) is approximately ⁇ / 2 because the angle difference between the signal S1 and the signal S2 shown in FIG. 2 is ⁇ .
  • the angle error signal 2 is generated by the optical system 538 of FIG.
  • the light beam emitted from the light source 138 is reflected by the prism 238, transmitted through the collimator lens 338, and converted into substantially parallel light.
  • the substantially parallel light beam reflects from the mirror 38, passes through the collimating lens 338 and the prism 238, and forms a spot on the light receiving portion of the photodetector 438.
  • the light receiving portion of the photodetector 438 is composed of a plurality of pixels and has a function of detecting the position of the incident spot.
  • the angle error signal is generated so as to correct the amount of angle shift between P1 and Z1 (P2 and Z2, P3 and Z3) when controlled by the angle error signal 1.
  • the angle error signal 2 (AES2) can be expressed as follows.
  • X0 is the spot position on the photodetector 438 when the angle error signal 1 becomes Z1 (Z2, Z3), and Xi is on the photodetector 438 when the angle is shifted from X0 by about ⁇ / 2. It is the result (target position) which calculated the spot position.
  • FIG. 4 shows a flowchart relating to the angle control of the galvanometer mirror 38 and the galvanometer mirror 50 when the same area on the optical information recording medium 300 is reproduced. Hereinafter, it demonstrates in order of a step.
  • the galvanometer mirror 50 is driven by the angle information of the galvanometer mirror 38.
  • the galvanometer mirror 50 is driven by the angle information of the galvanometer mirror 38.
  • the galvanometer mirror 50 is driven by the angle method of the galvanometer mirror 38.
  • FIG. 5 shows the signal intensity of the angle error signal and the reproduction signal with respect to the rotation angle when the galvano mirror 38 is driven in the flow of FIG.
  • stable reproduction can be performed by controlling with the angle error signal 1 and switching to the angle error signal 2 at an angle at which the rotation angle is Z1.
  • a photodetector that outputs only the light amount and the spot position can be driven at a high frequency, so that a signal can be detected at high speed. It becomes possible.
  • the rotation angle of the galvanometer mirror can be controlled to the maximum amount of reproduction light, the best reproduction signal can be obtained.
  • this method detects diffracted light, it is a method that resists disturbance during recording.
  • the hologram recording / reproducing apparatus of the present embodiment selectively switches between the angle error signal using diffracted light and the two angle error signals of the angle variable element represented by the galvanometer mirror, and uses these signals. It is characterized by controlling an angle variable element represented by a galvanometer mirror. Further, the optical axis branching element typified by a Wollaston prism is characterized in that an angle error signal is generated by separating and detecting the reference light into two light beams having different propagation directions and polarizations.
  • the galvanometer mirror 50 is controlled based on the angle information converted from the voltage value / current value input to the galvanometer mirror 38, but is not limited to this.
  • a light beam reflected by the galvanometer mirror 50 and transmitted through the optical information recording medium 300 may be detected by the lens 102 and the photodetector 103 to generate an angle error signal for the galvanometer mirror 50.
  • the angle error signal of the galvano mirror 50 can be generated by detecting the spot position.
  • the galvanometer mirror 50 was the same control by the control 1 and the control 2, it is not limited to this.
  • the galvanometer mirror 50 is controlled based on the angle information converted from the voltage value / current value input to the galvanometer mirror 38 and the angle information obtained from the optical system 538 in the control 1, and in the control 2,
  • the final control angle (Z1) of control 1 may be fixed. By doing so, one element (galvano mirror 38) is driven for a certain period of time, so that there is an advantage that the speed can be further increased.
  • the galvano mirror 50 is controlled so that the directions of the incident light beam and the reflected light beam are reversed, for example, as shown in FIG. 7, a configuration using a lens 52 fixed mirror 150 may be used. With such a configuration, the number of drive components (galvano mirror 50) can be reduced, and there is an advantage that the speed can be further increased.
  • the amount of angular deviation between P1 and Z1 has been described as approximately ⁇ / 2, but may vary depending on the light amount and the signal amplification factor.
  • the angle error signal 2 may be used for driving based on learning by the hologram apparatus or a pre-calculated result.
  • FIG. 8 shows an optical system of an optical pickup device in a hologram recording / reproducing apparatus of a two-beam angle multiplexing system according to the second embodiment of the present invention.
  • the difference from the first embodiment is that an optical system 538 for generating the angle error signal 2 is mounted on the galvanometer mirror 50.
  • the second embodiment is the same as the first embodiment, and in this embodiment, a method for controlling the angles of the galvanometer mirror 38 and the galvanometer mirror 50 different from the first embodiment will be described.
  • FIG. 9 shows a flowchart relating to the angle control of the galvanometer mirror 38 and the galvanometer mirror 50 when reproducing the same area on the optical information recording medium 300.
  • S1A The galvanometer mirror 38 is driven using the angle error signal 1.
  • the galvanometer mirror 50 is driven based on the angle information of the galvanometer mirror 38.
  • S2A It is confirmed that the angle error signal 1 is zero-crossed.
  • S3A The galvanometer mirror 38 is controlled so that the angle error signal 1 zero-crosses.
  • the galvanometer mirror 50 is driven using the angle error signal 2.
  • S4A It is confirmed that the angle error signal 2 crosses zero.
  • S5A The galvanometer mirror 38 is controlled so that the angle error signal 1 zero-crosses.
  • the galvanometer mirror 50 is controlled so that the angle error signal 2 crosses zero.
  • S6A An image is detected and reproduced.
  • S7A Confirmation of next image Stable reproduction can be performed even when the angle error signal for controlling the galvano mirror 50 is switched as described above in the first embodiment.
  • the hologram recording / reproducing apparatus of the present embodiment selectively switches between the angle error signal using diffracted light and the two angle error signals of the angle variable element represented by the galvanometer mirror, and uses these signals. It is characterized by controlling an angle variable element represented by a galvanometer mirror. Further, the optical axis branching element typified by a Wollaston prism is characterized in that an angle error signal is generated by separating and detecting the reference light into two light beams having different propagation directions and polarizations.
  • the galvanometer mirror 38 is controlled at the time of the control 2, but it may be fixed. By doing so, one element (galvanometer mirror 50) is driven for a certain period of time, so that there is an advantage that the speed can be further increased.
  • FIG. 10 shows an optical system of an optical pickup device in a hologram recording / reproducing apparatus of a two-beam angle multiplexing system according to the third embodiment of the present invention.
  • the angle error signal is detected by detecting the light beam incident on the optical information recording medium 300 after being reflected by the galvanometer mirror 38.
  • the present embodiment is characterized in that the angle error signal is detected by detecting the light beam reflected on the galvano mirror 50 and incident on the optical information recording medium 300.
  • the reference light reflected from the galvanometer mirror 38 enters the galvanometer mirror 50 (second angle variable element) through the scanner lens 39, the optical information recording medium 300, and the quarter wavelength plate 450.
  • the galvanometer mirror 50 is based on angle information converted from the voltage value / current value input to the galvanometer mirror 38 and angle information obtained from the optical system 538 so that the incident reference light is substantially perpendicular to the galvanometer mirror 50. Is controlled. Then, the two incident light beams are transmitted through the quarter-wave plate 450 again.
  • the 1 ⁇ 4 wave plate 405 was transmitted before and after the reflection of the galvanometer mirror 38, the polarized light was converted, the reference light was P-polarized light, and the control light beam was S-polarized light.
  • the two light beams transmitted through the quarter wavelength plate 450 are incident on the optical information recording medium 300. Then, the reference light and the control light beam generate reproduction light (diffracted light of the reference light) having predetermined information from the recording area and diffracted light of the control light beam in the direction of the objective lens 32.
  • the prism 401 has polarization characteristics.
  • the P-polarized light has a transmittance of 90% and a reflectance of 10%
  • the S-polarized light has a transmittance of 0% and a reflectance of 100%.
  • the diffracted light generated in the optical information recording medium 300 is the same polarization as the incident polarized light
  • the reproduction light generated from the reference light is transmitted through the prism 401 by 90% and reflected by 10%.
  • the diffracted light generated from the control light beam reflects 100% of the prism 401.
  • the two light beams reflected by the prism 401 enter the PBS prism 402.
  • the reproduction light is transmitted through the PBS prism, and the diffracted light generated from the control light beam is reflected from the PBS prism.
  • Each diffracted light is incident on the light receiving portions of the light detector 404 and the light detector 406 through the detection lens 403 and the detection lens 405.
  • the angle error signal 1 (AES1) can be expressed as follows.
  • Signals S1 and S2 are sum signals obtained by detecting the total amount of each diffracted light.
  • the reproduction light transmitted through the PBS prism 401 enters the image sensor 51 through the relay lens 30, the spatial filter 31, and the PBS prism 28. Based on the reproduction light incident on the image sensor 51, reproduction image data is generated.
  • the galvanometer mirror 38 is rotationally controlled using the angle error signal 1 and the angle error signal 2 obtained from the optical system 538, and the incident angle of the reference light to the optical information recording medium 300 is changed. Thereby, angle-multiplexed reproduction image data in the optical information recording medium 300 is generated.
  • the difference between the present embodiment and the first embodiment is the difference in the arrangement of the optical system for detecting the angle error signal 1, and the detection method of the angle error signal is the same. Therefore, the detection is performed for the same reason as in the first embodiment. Is possible.
  • the flowchart regarding the angle control of the galvanometer mirror 38 and the galvanometer mirror 50 is the same as that of the first embodiment.
  • This embodiment has an advantage that high resistance to disturbance can be obtained by arranging it in the same direction as the reproduction light. The reason will be described below.
  • the angle correction element 101 is arranged in the first embodiment and the present embodiment.
  • the angle correction element 101 has an advantage that it can be controlled at a high speed and with a higher accuracy than the attitude of the optical information recording medium.
  • the problem is that the signal performance deteriorates when the correction amount of the angle correction element 101 increases.
  • FIG. 11 shows a vertical view of FIG. 1 (or FIG. 8).
  • the light beam 55 and the light beam 60 indicate the propagation direction of the light beam
  • the diffracted light 55D and the diffracted light 60D schematically show the diffracted light when the light beam 55 and the light beam 60 are incident.
  • Yes. (A) shows the case where the optical information recording medium 300 is not tilted
  • (b) and (c) show the case where the optical information recording medium 300 is tilted in the vertical direction with respect to the direction in which the recording is multiplexed. Show. Note that (b) and (c) differ in the inclination of the light beam with respect to the optical information recording medium 300 before and after the incidence of the galvanometer mirror 50.
  • the angle error signal 1 of the first embodiment can obtain a certain level of performance by being electrically amplified. However, when the angle error signal 1 is detected in the same direction as the reproduction light as in this embodiment, a more stable angle error signal is obtained. There is an advantage that can be obtained.
  • the tilt of the optical information recording medium 300 may be changed, but it is advantageous to drive the angle correction element from the viewpoint of speed.
  • Non-Patent Document 1 As shown in Non-Patent Document 1 (INTERNATIONAL, SYMPOSIUM, OPTICAL, MEMORY2012, Mo-C-01) is used, the wavefront with respect to the optical information recording medium 300 before and after the incidence of the galvanometer mirror 50 is used. Therefore, the configuration of the present embodiment is more advantageous than the first embodiment.
  • the hologram recording / reproducing apparatus of the present embodiment selectively switches between the angle error signal using diffracted light and the two angle error signals of the angle variable element represented by the galvanometer mirror, and uses these signals. It is characterized by controlling an angle variable element represented by a galvanometer mirror. Further, the optical axis branching element typified by a Wollaston prism is characterized in that an angle error signal is generated by separating and detecting the reference light into two light beams having different propagation directions and polarizations. Further, the present embodiment is characterized in that the angle error signal 1 is generated using the diffracted light generated in the same direction as the reproduction light, so that more stable control can be performed.
  • the galvanometer mirror 50 is controlled based on the angle information converted from the voltage value / current value input to the galvanometer mirror 38, but is not limited to this.
  • an angle error signal for the galvano mirror 50 may be generated by detecting the light beam reflected by the galvano mirror 50 and transmitted through the optical information recording medium 300 with the lens 102 and the photodetector 103 as shown in FIG. . Since the angular deviation of the light beam becomes a spot deviation on the photodetector 103, an angular error signal can be generated by detecting the position.
  • the galvanometer mirror 50 was the same control by the control 1 and the control 2, it is not limited to this.
  • the galvanometer mirror 50 is controlled based on angle information converted from the voltage value / current value input to the galvanometer mirror 38 at the time of control 1, and the final control angle (Z1) of control 1 at the time of control 2. It may be fixed with. By doing so, one drive element (galvano mirror 38) is provided for a certain period of time, and thus there is an advantage that the speed can be further increased.
  • the galvanometer mirror 50 of this embodiment is controlled so that the directions of the incident light beam and the reflected light beam are reversed. For example, as shown in FIG. May be. With such a configuration, the number of drive components (galvano mirror 50) can be reduced, and there is an advantage that the speed can be further increased.
  • FIG. 14 shows an optical system of an optical pickup device in a hologram recording / reproducing apparatus of a two-beam angle multiplexing system according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the difference from the third embodiment is that an optical system 538 for generating the angle error signal 2 is mounted on the galvanometer mirror 50. Since the rest is the same as in the first embodiment, in this embodiment, a method for controlling the angles of the galvanometer mirror 38 and the galvanometer mirror 50 different from the third embodiment will be described.
  • FIG. 9 shows a flowchart relating to the angle control of the galvanometer mirror 38 and the galvanometer mirror 50 when reproducing the same area on the optical information recording medium 300.
  • S1A The galvanometer mirror 38 is driven using the angle error signal 1.
  • the galvanometer mirror 50 is driven by the angle method of the galvanometer mirror 38.
  • S2A It is confirmed that the angle error signal 1 is zero-crossed.
  • S3A The galvanometer mirror 38 is controlled so that the angle error signal 1 zero-crosses.
  • the galvanometer mirror 50 is driven using the angle error signal 2.
  • S4A It is confirmed that the angle error signal 2 crosses zero.
  • S5A The galvanometer mirror 38 is controlled so that the angle error signal 1 zero-crosses.
  • the galvanometer mirror 50 is controlled so that the angle error signal 2 crosses zero.
  • S6A An image is detected and reproduced.
  • S7A Confirmation of next image Stable reproduction can be performed even when the angle error signal for controlling the galvano mirror 50 is switched as described above in the first embodiment.
  • the hologram recording / reproducing apparatus of the present embodiment selectively switches between the angle error signal using diffracted light and the two angle error signals of the angle variable element represented by the galvanometer mirror, and uses these signals. It is characterized by controlling an angle variable element represented by a galvanometer mirror. Further, the optical axis branching element typified by a Wollaston prism is characterized in that an angle error signal is generated by separating and detecting the reference light into two light beams having different propagation directions and polarizations. Further, the present embodiment is characterized in that the angle error signal 1 is generated using the diffracted light generated in the same direction as the reproduction light, so that more stable control can be performed.
  • the galvanometer mirror 38 is controlled at the time of the control 2, but it may be fixed. By doing so, one element (galvanometer mirror 50) is driven for a certain period of time, so that there is an advantage that the speed can be further increased.
  • the optical system 538 for measuring the change in the angle of the mirror of the galvanometer mirror is arranged.
  • this embodiment is characterized in that the two angular error signals are switched and controlled.
  • the method for detecting the angle of the mirror is not limited.
  • the angle error signal 2 may be output from a rotary encoder inside the galvanometer mirror as described in Patent Document 2 (WO 99/54688).
  • the control of the galvanometer mirror 38 and the galvanometer mirror 50 has been described.
  • the present invention is not limited to this, and the angle error signal of at least one of the plurality of angle variable elements is switched. It may be configured to be controlled.
  • the propagation direction of the light beam is changed using a galvanometer mirror.
  • an angle variable element such as an acousto-optic element may be used.
  • the wedge prism is used to correct the angle substantially perpendicular to the direction of angle-multiplexed recording on the optical information recording medium 300.
  • an angle correction element such as a galvanometer mirror is used. It may be.
  • the switching between the control 1 and the control 2 is performed at an angle at which the angle error signal 1 is zero-crossed.
  • the angle error signal 2 may be used for driving according to the above learning or a pre-calculated result.
  • the angle-multiplexed hologram has been described. However, the same effect can be obtained from another system in terms of switching control signals.
  • 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.

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Abstract

２光束角度多重方式において高速再生を実現可能でかつ、最良な再生信号を得られる角度誤差信号を検出可能なホログラム記録再生装置、角度多重記録再生方式を提供することを目的とする。 光ビームを出射する光源と、光源から出射した光ビームを信号光と参照光に分岐する分岐素子と、光情報記録媒体に入射する参照光の入射角度を変えるための角度可変素子と、信号光に情報を付加するための空間光変調器と、光情報記録媒体に信号光を照射するための対物レンズと、前記参照光を光情報記録媒体に照射したときに光情報記録媒体内の記録領域から発生する回折光を検出するための撮像素子と、角度可変素子を制御するための第一、第二の少なくとも２つの角度誤差信号を検出するための検出系と、を備え、第一、第二の角度誤差信号を切替えて、少なくとも１つの前記角度可変素子を制御することにより上記目的を達成できる。

Description

ホログラム記録再生装置、角度多重記録再生方式
　本発明は、ホログラム記録再生装置、角度多重記録再生方式に関する。
　近年、大容量のデータを高速に記録／再生可能なホログラム技術として２光束角度多重方式が提案されている。この方式は、信号光と参照光の相対角度を高精度に制御することが課題となっている。
　このような課題に対し、特許文献１では信号光と参照光の相対角度を探索するために撮像素子で信号光を検出し、記録角度ごとに再生性能であるＳＮＲを演算し、その値から次の相対角度を予測することで、信号光に対する参照光の相対角度を制御している。
US2009/0207710A1
　特許文献１は、信号光と参照光の相対角度を探索可能な一方で、３つの大きな課題がある。１つ目は高速再生、２つ目は再生性能、３つ目は高精度記録／外乱に対する耐性である。
　特許文献１の構成の場合、検出部を追加しなくて良い効果がある一方で、撮像素子により再生信号を検出し、ＳＮＲを演算してから、相対角度の制御信号を生成するため、高速再生が課題となる。
　また、特許文献１は参照光の角度制御用の信号を生成するために再生信号が最良となる相対角度から微小量だけずれた角度に制御することを特徴としている。このため、最良の再生信号が得られないことは自明である
　さらに、特許文献１の場合には、予め決められた角度分だけ参照光の角度をずらす制御方法であるため、記録時の外乱等の影響により制御精度が低下し、再生性能が劣化してしまう課題がある。
　このように、２光束角度多重方式において高速再生を実現可能でかつ、より良い再生信号を得られる参照光の角度誤差信号を検出することが課題となっている。
そこで、本発明では、２光束角度多重方式において高速再生を実現可能でかつ、より良い再生信号を得られる角度誤差信号を検出可能なホログラム記録再生装置、角度多重記録再生方式を提供することを目的とする。
上記目的は、例えば、信号光と参照光を用いた角度多重記録再生方式のホログラム記録再生装置であって、光情報記録媒体に入射する参照光の入射角度を変えるための角度可変素子と、角度可変素子を制御するための第一、第二の少なくとも２つの角度誤差信号を検出するための検出系備えることにより上記目的を達成できる。
　２光束角度多重方式において高速再生を実現可能でかつ、より良い再生信号を得られる角度誤差信号を検出可能なホログラム記録再生装置、角度多重記録再生方式を提供することができる。
実施例１における光学系を説明する図である。 実施例１におけるガルバノミラー３８の回転角度に対する回折光の光量を示す図である。 実施例１における角度誤差信号１を示す図である。 実施例１におけるガルバノミラーの角度制御に関するフローチャートを示す図である。 実施例１における角度誤差信号を示す図である。 実施例１における別の光学系を説明する図である。 実施例１における別の光学系を説明する図である。 実施例２における光学系を説明する図である。 実施例２におけるガルバノミラーの角度制御に関するフローチャートを示す図である。 実施例３における光学系を説明する図である。 実施例３における効果を説明する図である。 実施例３における別の光学系を説明する図である。 実施例３における別の光学系を説明する図である。 実施例４における光学系を説明する図である。 実施例１におけるホログラム記録再生装置を示す図である。
　図１５は本発明の第１の実施例に係るホログラム記録再生装置の全体的な構成を示したものである。ホログラム記録再生装置は、例えば図１に示すような構成の光ピックアップ装置６０と位相共役光学系５１２、光情報記録媒体Ｃｕｒｅ光学系５１３、光情報記録媒体位置検出光学系５１４ならびに光情報記録媒体駆動素子７０を備えており、光情報記録媒体３００は光ピックアップ装置に対して相対的な記録位置を変えられるような構成となっている。
　光ピックアップ装置６０は、参照光と信号光を光情報記録媒体３００に出射してホログラムを利用してデジタル情報を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を介して光ピックアップ装置６０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３００に記録した情報を再生する場合は、光ピックアップ装置６０から出射された参照光の位相共役光を位相共役光学系５１２によって生成する。ここで、位相共役光学系５１２とは、例えば図１の場合にはガルバノミラー５０を示す。また位相共役光とは、入力光と同一の波面を保ちながら逆方向に進む光波のことである。位相共役光によって再生される再生光を光ピックアップ装置６０内の撮像素子によって検出し、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３００に照射する参照光と信号光の照射時間は、光ピックアップ装置６０内の後述する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。光情報記録媒体Ｃｕｒｅ光学系５１３は、光情報記録媒体３００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。ここでプリキュアとは、光情報記録媒体３００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の事である。またポストキュアとは、光情報記録媒体３００内の所望の位置に情報を記録した後、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の事である。光情報記録媒体位置検出光学系５１４は、光情報記録媒体３００の位置を検出するために用いられる。光情報記録媒体３００を所定の位置に調整する場合は、光情報記録媒体位置検出光学系５１４によって位置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によって位置制御回路８８を介して光情報記録媒体３００の位置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光ピックアップ装置６０、光情報記録媒体Ｃｕｒｅ光学系５１３、光情報記録媒体位置検出光学系５１４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。
ホログラフィを利用した記録技術は、超高密度な情報を記録可能な技術であるがゆえに、例えば光情報記録媒体３００の傾きに対する許容誤差が極めて小さくなる傾向がある。それゆえ本実施例の光ピックアップ装置６０内には角度誤差信号を検出するための信号が出力される。この信号を用いて、サーボ信号生成回路８３にてサーボ制御用の角度誤差信号１および角度誤差信号２を生成し、サーボ制御回路８４を介してガルバノミラー等の角度可変素子を制御する。また、サーボ制御回路は、角度誤差信号１と角度誤差信号２を切替え、ガルバノミラー等の角度可変素子の制御を変える機能を有している。
　なお、光ピックアップ装置６０、位相共役光学系５１２、光情報記録媒体Ｃｕｒｅ光学系５１３、光情報記録媒体位置検出光学系５１４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まとめて簡素化しても構わない。
　図１は本実施例の２光束角度多重方式のホログラム記録再生装置内の光ピックアップ装置の光学系を示したものである。
　図１を用いて本実施例の再生方法について説明する。光源１１を出射した光ビームはコリメートレンズ１２を透過し、所望のビーム径に変換された後、シャッタ１３を通り、偏光可変素子１４に入射する。そして、光ビームは偏光可変素子１４によってＳ偏光に変換される。偏光可変素子１４は記録または再生に応じて所定の偏光に変換する光学素子である。
　偏光可変素子１４を透過した光ビームは、ＰＢＳプリズム１５を反射する。以下、ＰＢＳプリズム１５を反射した光ビームを参照光と呼ぶ。
　ＰＢＳプリズム１５を反射した参照光は、ミラー３６を反射し、波長板９９に入射する。波長板９９は、入射したＳ偏光をＰ偏光とＳ偏光からなる偏光成分に変換する素子である。そして、波長板９９を透過した参照光は、ウォラストンプリズム１００に入射する。ウォラストンプリズム１００は、入射した光ビームの偏光に応じて伝搬方向が角度φだけ異なる２つのビームに分岐する光学素子である。このため、ウォラストンプリズム１００を透過した光ビームは、偏光が異なる２つの伝播方向の光ビームとなっている。ここでは、２つビームのうちＳ偏光の光ビームを参照光、Ｐ偏光の光ビームを制御用光ビームと呼ぶ。
　ウォラストンプリズム１００を透過した２つの光ビームは、ミラー３７を反射し、角度補正素子１０１に入射する。角度補正素子１０１は、ウェッジプリズムが回転できるような機構となっており、光情報記録媒体３００に角度多重記録する方向に対し、略垂方向の角度を補正するための素子である。角度補正素子１０１を出射した光ビームは、ガルバノミラー３８（第一の角度可変素子）に入射する。ガルバノミラー３８はミラーの角度を制御可能な光学素子である。このため、ガルバノミラーを用いることで参照光の光情報記録媒体３００への入射角度を変えることができ、角度多重の記録／再生を実現することができる。また、ガルバノミラー３８にはミラーの角度変化を測定するための光学系５３８が搭載されている。
　ガルバノミラー３８を反射した参照光はスキャナーレンズ３９を経て光情報記録媒体３００に入射する。このとき、参照光と制御用光ビームが光情報記録媒体３００内の記録領域に入射すると入射角度に応じた２つの回折光がレンズ７０１方向に発生する。これらの回折光は、レンズ７０１を透過し、ＰＢＳプリズム７０２に入射する。ここで、光情報記録媒体３００で発生する回折光は、入射偏光と同じ偏光となるため、参照光から発生した回折光はＰＢＳプリズム７０２を反射し、制御用光ビームから発生した回折光はＰＢＳプリズム７０２を透過する。そして、それぞれの回折光は、検出レンズ７０３、検出レンズ７０５を経て光検出器７０４、光検出器７０６の受光部に入射する。
　ここで、光検出器７０４で得られた信号をＳ１、光検出器７０６で得られた信号をＳ２とした場合、角度誤差信号１（ＡＥＳ１）は以下のように示せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
なお、信号Ｓ１、信号Ｓ２はそれぞれの回折光の全光量を検出した総和信号である。
　一方、光情報記録媒体３００を透過した参照光と制御用光ビームは、１／４波長板４５０を透過し、ガルバノミラー５０（第二の角度可変素子）に入射する。ガルバノミラー５０は入射した参照光がガルバノミラー５０に対して略垂直となるようにガルバノミラー３８に入力した電圧値／電流値から換算される角度情報をもとに制御されている。そして、ガルバノミラー３８を反射射した２つの光ビームは再び１／４波長板４５０を透過する。ここで、ガルバノミラー３８反射前後に１／４波長板４０５を透過したため、偏光が変換され、参照光はＰ偏光、制御用光ビームはＳ偏光となっている。
　１／４波長板４５０を透過した２つの光ビームは、光情報記録媒体３００に入射する。そして参照光、制御用光ビームにより、記録領域から所定の情報を有した再生光（参照光の回折光）および制御用光ビームの回折光が対物レンズ３２の方向に発生する。
　これらの回折光は、対物レンズ３２、リレーレンズ３０、空間フィルタ３１を経て、ＰＢＳプリズム２８に入射する。ＰＢＳプリズムでは、Ｐ偏光である再生光を透過し、Ｓ偏光である制御用光ビームの回折光を反射する。撮像素子５１は、ＰＢＳプリズム２８を透過した再生光を検出する。そして撮像素子５１に入射した再生光に基づいて、再生画像データが生成される。
　次に、角度誤差信号１および光学系５３８から得られる角度誤差信号２を用いてガルバノミラー３８を回転制御し、光情報記録媒体３００への参照光の入射角度を変更する。これにより、光情報記録媒体３００内の角度多重された再生画像データが生成される。
　本実施例では、角度誤差信号１と角度誤差信号２を切替えて、それぞれの信号でガルバノミラー３８を制御することを特徴としている。ここで、角度誤差信号の検出方法について説明する。
　まず角度誤差信号１の検出方法について説明する。図２は、ガルバノミラー３８を回転させたときの光検出器７０４で得られる信号Ｓ１、光検出器７０６で得られる信号Ｓ２、再生信号の信号強度を示している。なお、それぞれの信号強度は最大値で正規化している。
　ガルバノミラー３８の回転角度に対して、信号Ｓ１と信号Ｓ２が角度φだけずれていることがわかる。これは、ウォラストンプリズム１００により、角度の異なる２つの光ビームを生成し、分離して検出したためである。
　図３は図２の信号Ｓ１と信号Ｓ２から演算される本発明の角度差動信号１を示している。図３より再生信号が最大となる角度Ｐ１（Ｐ２、Ｐ３）に対して、角度誤差信号がゼロクロスする角度Ｚ１（Ｚ２、Ｚ３）がずれていることがわかる。なお、Ｐ１とＺ１（Ｐ２とＺ２、Ｐ３とＺ３）の角度ずれ量は、図２に示す信号Ｓ１と信号Ｓ２の角度差がφであることから、略φ／２となっている。
　ここで角度誤差信号１を用いて通常の制御を行うと再生信号が最大となる角度Ｐ１に制御することが困難である。例えば、ＢＤ（Ｂｌｕ－ｒａｙ）等に代表される従来の光ディスクでは、制御でオフセットするためには電気的にオフセットを与えていたが図３に示す角度誤差信号の場合、信号のボトム（またはピーク）となっているので同様の制御ができない課題がある。そこで本実施例では、角度誤差信号２を用いて再生信号が最大となる角度に参照光の角度を制御している。
　次に角度誤差信号２の検出方法について説明する。角度誤差信号２は、図１の光学系５３８によって生成される。
　光源１３８を出射した光ビームはプリズム２３８を反射、コリメートレンズ３３８を透過し、略平行光に変換される。略平行光の光ビームはミラー３８を反射し、コリメートレンズ３３８、プリズム２３８を経て、光検出器４３８の受光部にスポットを形成する。光検出器４３８の受光部は複数の画素から構成されており、入射したスポットの位置を検出する機能を有している。
　このような構成では、ガルバノミラー３８が回転すると、光検出器４３８上のスポット位置がずれる。このため、このずれ量を検出することで、ガルバノミラー３８の傾き量に変換することが可能となる。本実施例では、角度誤差信号１で制御したときのＰ１とＺ１（Ｐ２とＺ２、Ｐ３とＺ３）の角度ずれ量を補正するように角度誤差信号を生成する。ここで、角度誤差信号２（ＡＥＳ２）は以下のように示せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
なお、Ｘ０は角度誤差信号１でＺ１（Ｚ２、Ｚ３）となった時点の光検出器４３８上のスポット位置、Ｘｉは、Ｘ０から角度略φ／２だけずれたときの光検出器４３８上のスポット位置を算出した結果（目標位置）である。
　図４は、光情報記録媒体３００上の同一領域を再生する場合のガルバノミラー３８、ガルバノミラー５０の角度制御に関するフローチャートを示している。以下、ステップ順に説明する。
　（Ｓ１）角度誤差信号１を用いてガルバノミラー３８を駆動する。
　　　　　ガルバノミラー３８の角度情報によりガルバノミラー５０を駆動する。
　（Ｓ２）角度誤差信号１がゼロクロスすることを確認する。
　（Ｓ３）角度誤差信号２を用いてガルバノミラー３８を駆動する。
　　　　　ガルバノミラー３８の角度情報によりガルバノミラー５０を駆動する。
　（Ｓ４）角度誤差信号２がゼロクロスすることを確認する。
　（Ｓ５）角度誤差信号２がゼロクロスするようガルバノミラー３８を制御する。
　　　　　ガルバノミラー３８の角度方法によりガルバノミラー５０を駆動する。
　（Ｓ６）画像を検出し、再生する。
　（Ｓ７）次の画像があるか確認する。
　図５は、図４のフローでガルバノミラー３８を駆動した場合の回転角度に対する角度誤差信号、再生信号の信号強度を示している。図５に示すように、実施例では、角度誤差信号１で制御し、回転角度がＺ１となる角度で角度誤差信号２に切替えることで安定した再生を行うことが可能となる。そして、撮像素子のように画像を検出する方式（特許文献１）に対し、光量やスポット位置のみを出力する光検出器は高周波数で駆動することが可能なため、高速に信号検出することが可能となる。また、ガルバノミラーの回転角度を再生光量最大に制御できるため最良な再生信号が得られる。さらに、本方式は回折光を検出するため、記録時の外乱に強い方式となっている。
　以上のように、本実施例のホログラム記録再生装置は、回折光を用いた角度誤差信号とガルバノミラーに代表される角度可変素子の２つの角度誤差信号を選択的に切替え、それらの信号を用いてガルバノミラーに代表される角度可変素子を制御することを特徴としている。また、ウォラストンプリズムに代表される光軸分岐素子により、参照光を伝搬方向と偏光が異なる２つの光ビームに分離し検出することで角度誤差信号を生成することを特徴としている。
　なお、本実施例では、ガルバノミラー５０は、ガルバノミラー３８に入力した電圧値／電流値から換算される角度情報をもとに制御されているとしたが、これには限定されない。例えば、図６のようにガルバノミラー５０を反射し、光情報記録媒体３００を透過した光ビームをレンズ１０２、光検出器１０３で検出し、ガルバノミラー５０用の角度誤差信号を生成しても良い。光ビームの角度ずれが光検出器１０３上ではスポットの位置ずれとなるため、スポットの位置を検出すればガルバノミラー５０の角度誤差信号を生成可能である。
　そして、ガルバノミラー５０は制御１、制御２で同じ制御であったがこれには限定されない。例えば、ガルバノミラー５０は、制御１のとき、ガルバノミラー３８に入力した電圧値／電流値から換算される角度情報や光学系５３８から得られる角度情報をもとに制御され、制御２のとき、制御１の最終制御角度（Ｚ１）で固定しても良い。このようにすることで一定時間、駆動する素子が１つ（ガルバノミラー３８）となるため、さらなる高速化が図れる利点がある。
　また、ガルバノミラー５０は、入射した光ビームと反射した光ビームの方向が反転するよう制御していたが、例えば図７のように、レンズ５２固定ミラー１５０を用いた構成であっても良い。このような構成とすることで駆動部品（ガルバノミラー５０）が減らせるため、さらなる高速化が図れる利点がある。
　なお、本実施例では、Ｐ１とＺ１（Ｐ２とＺ２、Ｐ３とＺ３）の角度ずれ量は、、略φ／２であると説明したが、光量や信号増幅率によって変わってしまうことがある。この場合には、ホログラム装置での学習や予め計算した結果により角度誤差信号２を用いて駆動しても良い。
　図８は本発明の第２の実施例に係る２光束角度多重方式のホログラム記録再生装置内の光ピックアップ装置の光学系を示したものである。実施例１との違いは、角度誤差信号２を生成するための光学系５３８がガルバノミラー５０に搭載されたことである。それ以外は実施例１と同様であるため、本実施例では、実施例１と異なるガルバノミラー３８、ガルバノミラー５０の角度制御方法に関して説明する。
　図９は、光情報記録媒体３００上の同一領域を再生する場合のガルバノミラー３８、ガルバノミラー５０の角度制御に関するフローチャートを示している。以下、ステップ順に説明する。
（Ｓ１Ａ）角度誤差信号１を用いてガルバノミラー３８を駆動する。
　　　　　ガルバノミラー３８の角度情報によりガルバノミラー５０を駆動する。
（Ｓ２Ａ）角度誤差信号１がゼロクロスすることを確認する。
（Ｓ３Ａ）角度誤差信号１がゼロクロスするようガルバノミラー３８を制御する。
　　　　　角度誤差信号２を用いてガルバノミラー５０を駆動する。
（Ｓ４Ａ）角度誤差信号２がゼロクロスすることを確認する。
（Ｓ５Ａ）角度誤差信号１がゼロクロスするようガルバノミラー３８を制御する。
　　　　　角度誤差信号２がゼロクロスするようガルバノミラー５０を制御する。
（Ｓ６Ａ）画像を検出し、再生する。
（Ｓ７Ａ）次の画像があるか確認
実施例１に対し、上記のようにガルバノミラー５０を制御する角度誤差信号を切替えても安定した再生を行うことが可能となる。
　以上のように、本実施例のホログラム記録再生装置は、回折光を用いた角度誤差信号とガルバノミラーに代表される角度可変素子の２つの角度誤差信号を選択的に切替え、それらの信号を用いてガルバノミラーに代表される角度可変素子を制御することを特徴としている。また、ウォラストンプリズムに代表される光軸分岐素子により、参照光を伝搬方向と偏光が異なる２つの光ビームに分離し検出することで角度誤差信号を生成することを特徴としている。
　なお、本実施例では制御２のとき、ガルバノミラー３８を制御していたが、固定しても良い。このようにすることで一定時間、駆動する素子が１つ（ガルバノミラー５０）となるため、さらなる高速化が図れる利点がある。
　図１０は本発明の第３の実施例に係る２光束角度多重方式のホログラム記録再生装置内の光ピックアップ装置の光学系を示したものである。実施例１ではガルバノミラー３８を反射して光情報記録媒体３００に入射した光ビームを検出して角度誤差信号を検出する構成となっていた。それに対し、本実施例は、ガルバノミラー５０を反射して光情報記録媒体３００に入射した光ビームを検出して角度誤差信号を検出する構成となっていることが特徴である。このような構成とすることで、小型化や外乱に対する耐性の観点で実施例１よりも有利となる。
　図１０を用いて再生方法の実施例１と異なる点ついて説明する。実施例１と同様にガルバノミラー３８を反射した参照光はスキャナーレンズ３９、光情報記録媒体３００、１／４波長板４５０を経て、ガルバノミラー５０（第二の角度可変素子）に入射する。ガルバノミラー５０は入射した参照光がガルバノミラー５０に対して略垂直となるようにガルバノミラー３８に入力した電圧値／電流値から換算される角度情報や光学系５３８から得られる角度情報をもとに制御されている。そして、入射した２つの光ビームは再び１／４波長板４５０を透過する。ここで、ガルバノミラー３８反射前後に１／４波長板４０５を透過したため、偏光が変換され、参照光はＰ偏光、制御用光ビームはＳ偏光となっている。
　１／４波長板４５０を透過した２つの光ビームは、光情報記録媒体３００に入射する。そして参照光、制御用光ビームにより、記録領域から所定の情報を有した再生光（参照光の回折光）および制御用光ビームの回折光が対物レンズ３２の方向に発生する。
　これらの回折光は、対物レンズ３２を経て、プリズム４０１に入射する。プリズム４０１は、偏光特性を有しており、Ｐ偏光は透過率９０％、反射率１０％、Ｓ偏光は透過率０％、反射率１００％となっている。
　ここで、光情報記録媒体３００で発生する回折光は、入射偏光と同じ偏光となるため、参照光から発生した再生光はプリズム４０１を９０％透過し、１０％反射する。また、制御用光ビームから発生した回折光はプリズム４０１を１００％反射する。ここで、プリズム４０１を反射した２つの光ビームはＰＢＳプリズム４０２に入射する。このとき、再生光はＰＢＳプリズムを透過、制御用光ビームから発生した回折光はＰＢＳプリズムを反射する。そして、それぞれの回折光は、検出レンズ４０３、検出レンズ４０５を経て光検出器４０４、光検出器４０６の受光部に入射する。
　ここで、光検出器４０４で得られた信号をＳ１、光検出器４０６で得られた信号をＳ２とした場合、角度誤差信号１（ＡＥＳ１）は以下のように示せる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
なお、信号Ｓ１、信号Ｓ２はそれぞれの回折光の全光量を検出した総和信号である。
　一方、ＰＢＳプリズム４０１を透過した再生光はリレーレンズ３０、空間フィルタ３１、ＰＢＳプリズム２８を経て、撮像素子５１に入射する。そして撮像素子５１に入射した再生光に基づいて、再生画像データが生成される。
　次に、角度誤差信号１および光学系５３８から得られる角度誤差信号２を用いてガルバノミラー３８を回転制御し、光情報記録媒体３００への参照光の入射角度を変更する。これにより、光情報記録媒体３００内の角度多重された再生画像データが生成される。
　なお、本実施例と実施例１の違いは、角度誤差信号１検出用の光学系の配置の違いであり、角度誤差信号の検出方法は同様であるため、実施例１と同じ理由により検出が可能である。また、ガルバノミラー３８、ガルバノミラー５０の角度制御に関するフローチャートも実施例１と同様である。
　本実施例は、再生光と同じ方向に配置したことにより、外乱に対する高い耐性を得られる利点がある。以下、その理由について説明する。
　角度多重記録方式では角度多重記録する方向に対し、略垂垂方向の角度に光情報記録媒体３００が傾くことでも回折光強度が劣化する。このため、実施例１および本実施例では角度補正素子１０１を配置している。角度補正素子１０１は、光情報記録媒体の姿勢を制御するよりも高速かつ高精度に制御可能な利点がある。ただし、実施例１の場合には角度補正素子１０１の補正量が大きくなると信号性能が劣化してしまうことが課題となる。
　図１１は、図１（または、図８）の、垂直方向の図を示したものである。図中の光ビーム５５、光ビーム６０は光ビームの伝播方向を示しており、回折光５５Ｄ、回折光６０Ｄは、光ビーム５５、光ビーム６０が入射したときの回折光を模式的に示している。なお、（ａ）は光情報記録媒体３００が傾いていない場合を示しており、（ｂ）、（ｃ）は光情報記録媒体３００が記録多重方向する方向に対し、垂直方向に傾いた場合を示している。なお、（ｂ）と（ｃ）は、ガルバノミラー５０の入射前後の光情報記録媒体３００に対する光ビームの傾きが異なっている。
　ここで、（ａ）の場合には、ガルバノミラー５０の入射前後の光情報記録媒体３００に対する光ビームの傾きが同じ（垂直）であるため、回折光５５Ｄ、回折光６０Ｄが大きく発生する。それに対し、（ｂ）、（ｃ）のように情報記録媒体３００が傾いてしまうとガルバノミラー５０の入射前後の光情報記録媒体３００に対する光ビームの傾きをどちらか一方しか合わせることができないため、回折光５５Ｄ、回折光６０Ｄの光量を共に大きくすることができない。通常、再生性能を考慮し、再生光の光量を大きくするため、実施例１の場合、角度誤差信号用の検出光が小さくなってしまう。実施例１の角度誤差信号１は電気的に増幅することである程度の性能を得ることができるが、本実施例のように再生光と同じ方向で検出する場合には、より安定した角度誤差信号が得られる利点がある。また、光情報記録媒体３００の傾きを変えても良いが、速度の観点で角度補正素子を駆動する方が有利である。
　そして、例えば、非特許文献１（ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　ＳＹＭＰＯＳＩＵＭ　ＯＮ　ＯＰＴＩＣＡＬ　ＭＥＭＯＲＹ２０１２、Ｍｏ－Ｃ－０１）に示すような波面収差補正技術を用いたときにも、ガルバノミラー５０の入射前後の光情報記録媒体３００に対する波面が変わってしまうため、実施例１に比べ本実施例の構成の方が有利となる。
　以上のように、本実施例のホログラム記録再生装置は、回折光を用いた角度誤差信号とガルバノミラーに代表される角度可変素子の２つの角度誤差信号を選択的に切替え、それらの信号を用いてガルバノミラーに代表される角度可変素子を制御することを特徴としている。また、ウォラストンプリズムに代表される光軸分岐素子により、参照光を伝搬方向と偏光が異なる２つの光ビームに分離し検出することで角度誤差信号を生成することを特徴としている。さらに、本実施例は再生光と同じ方向に発生する回折光を用いて角度誤差信号１を生成するため、より安定した制御が行えることを特徴としている。
　なお、本実施例では、ガルバノミラー５０は、ガルバノミラー３８に入力した電圧値／電流値から換算される角度情報をもとに制御されているとしたが、これには限定されない。例えば、図１２のようにガルバノミラー５０を反射し、光情報記録媒体３００を透過した光ビームをレンズ１０２、光検出器１０３で検出し、ガルバノミラー５０用の角度誤差信号を生成しても良い。光ビームの角度ずれが光検出器１０３上ではスポットの位置ずれとなるため、位置を検出すれば角度誤差信号を生成可能である。
　そして、ガルバノミラー５０は制御１、制御２で同じ制御であったがこれには限定されない。例えば、ガルバノミラー５０は、制御１のとき、ガルバノミラー３８に入力した電圧値／電流値から換算される角度情報をもとに制御され、制御２のとき、制御１の最終制御角度（Ｚ１）で固定しても良い。このようにすることで一定時間、駆動素子が１つ（ガルバノミラー３８）となるため、さらなる高速化が図れる利点がある。
　また、本実施例のガルバノミラー５０は、入射した光ビームと反射した光ビームの方向が反転するよう制御していたが、例えば図１３のように、レンズ５２固定ミラー１５０を用いて、反転させても良い。このような構成とすることで駆動部品（ガルバノミラー５０）が減らせるため、さらなる高速化が図れる利点がある。
　図１４は本発明の第４の実施例に係る２光束角度多重方式のホログラム記録再生装置内の光ピックアップ装置の光学系を示したものである。実施例３との違いは、角度誤差信号２を生成するための光学系５３８がガルバノミラー５０に搭載されたことである。それ以外は実施例１と同様であるため、本実施例では、実施例３と異なるガルバノミラー３８、ガルバノミラー５０の角度制御方法に関して説明する。
　図９は、光情報記録媒体３００上の同一領域を再生する場合のガルバノミラー３８、ガルバノミラー５０の角度制御に関するフローチャートを示している。以下、ステップ順に説明する。
（Ｓ１Ａ）角度誤差信号１を用いてガルバノミラー３８を駆動する。
　　　　　ガルバノミラー３８の角度方法によりガルバノミラー５０を駆動する。
（Ｓ２Ａ）角度誤差信号１がゼロクロスすることを確認する。
（Ｓ３Ａ）角度誤差信号１がゼロクロスするようガルバノミラー３８を制御する。
　　　　　角度誤差信号２を用いてガルバノミラー５０を駆動する。
（Ｓ４Ａ）角度誤差信号２がゼロクロスすることを確認する。
（Ｓ５Ａ）角度誤差信号１がゼロクロスするようガルバノミラー３８を制御する。
　　　　　角度誤差信号２がゼロクロスするようガルバノミラー５０を制御する。
（Ｓ６Ａ）画像を検出し、再生する。
（Ｓ７Ａ）次の画像があるか確認
実施例１に対し、上記のようにガルバノミラー５０を制御する角度誤差信号を切替えても安定した再生を行うことが可能となる。
　以上のように、本実施例のホログラム記録再生装置は、回折光を用いた角度誤差信号とガルバノミラーに代表される角度可変素子の２つの角度誤差信号を選択的に切替え、それらの信号を用いてガルバノミラーに代表される角度可変素子を制御することを特徴としている。また、ウォラストンプリズムに代表される光軸分岐素子により、参照光を伝搬方向と偏光が異なる２つの光ビームに分離し検出することで角度誤差信号を生成することを特徴としている。さらに、本実施例は再生光と同じ方向に発生する回折光を用いて角度誤差信号１を生成するため、より安定した制御が行えることを特徴としている。
　本実施例では、制御２のとき、ガルバノミラー３８を制御していたが、固定しても良い。このようにすることで一定時間、駆動する素子が１つ（ガルバノミラー５０）となるため、さらなる高速化が図れる利点がある。
　なお、実施例１～４ではガルバノミラーのミラーの角度変化を測定するための光学系５３８を配置したが、本実施例は２つの角度誤差信号を切替えて制御することが特徴であるため、ガルバノミラーの角度検出方法は限定されない。例えば角度誤差信号２は特許文献２（ＷＯ９９／５４６８８）に記載されているようなガルバノミラー内部のロータリーエンコーダからの出力を用いても良い。
　さらに、実施例１～４では、ガルバノミラー３８、ガルバノミラー５０の制御で説明したがこれには限定されず、複数の角度可変素子のうち少なくとも１つの角度可変素子の角度誤差信号が切換えられ、制御される構成となっていても良い。
　また、実施例１～実施例４では、ガルバノミラーを用いて光ビームの伝播方向を変えたが、例えば、音響光学素子等の角度可変素子であっても良い。そして、実施例１～実施例４では、ウェッジプリズムを用いて光情報記録媒体３００に角度多重記録する方向に対し、略垂直方向の角度を補正していたが、例えばガルバノミラー等の角度補正素子であっても良い。さらに、実施例１～実施例４では、制御１と制御２の切換えを、角度誤差信号１がゼロクロスする角度で行うことを説明したが、ゼロクロスする角度以外の所定角度で切替えて、ホログラム装置での学習や予め計算した結果により角度誤差信号２を用いて駆動しても良い。そして、実施例１～実施例４では、角度多重のホログラムについて説明を行ったが、制御信号を切替える観点は他のシステムであっても同様の効果が得られる。
　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。
１１：光源、１２：コリメートレンズ、１３：シャッタ、１４：偏光可変素子、１５：ＰＢＳプリズム、２５：ビームエキスパンダ、２６：位相マスク、２７：リレーレンズ、２８：ＰＢＳプリズム、２９：空間光変調器、３０：リレーレンズ、３１：空間フィルタ、３２：対物レンズ、３６：ミラー、３７：ミラー、３８：ガルバノミラー、３９：スキャナーレンズ、５０：ガルバノミラー、５１：撮像素子、６０：光ピックアップ装置、７０：光情報記録媒体駆動素子、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：位置制御回路、８９：コントローラ、９９：波長板、１００：ウォラストンプリズム、１０１：１３８：光源、２３８：プリズム、３００：光情報記録媒体、３３８：コリメートレンズ、４０１：ＰＢＳプリズム、４０２：検出レンズ、４０３：光検出器、４０４：光検出器、４０５：検出レンズ、４０６：光検出器、４３８：光検出器、４５０：１／４波長板、５１２：位相共役光学系、５１３：光情報記録媒体Ｃｕｒｅ光学系、５１４：光情報記録媒体位置検出光学系、光学系５３８、７０１：レンズ、７０２：ＰＢＳプリズム、７０３：検出レンズ、７０４：光検出器、７０５：検出レンズ、７０６：光検出器

Claims (10)

  1. 光情報記録媒体に信号光と参照光を照射してホログラムを形成することで情報信号を記録し、光情報記録媒体内のホログラムに参照光を照射することで情報信号を再生するホログラム記録再生装置であって、
    光ビームを出射する光源と、
    光源から出射した光ビームを信号光と参照光に分岐する分岐部と、
    光情報記録媒体に入射する参照光の入射角度を変えるための角度調整部と、
    信号光に情報を付加するための空間光変調部と、
    光情報記録媒体に信号光を照射するための対物レンズと、
    前記参照光を光情報記録媒体に照射したときに光情報記録媒体内のホログラムから発生する回折光を検出するための撮像部と、
    角度可変部を制御するための第一、第二の少なくとも２つの角度誤差信号を検出するための検出部と、
    を備え、
    前記第一、第二の角度誤差信号を切替えて、前記角度調整部を制御することを特徴とするホログラム記録再生装置。
  2. 請求項１記載のホログラム記録再生装置であって、
    撮像部とは異なる回折光を検出するための光検出部と、
    前記角度調整部の角度を測定するための角度検出部と、
    を備え、
    前記光検出部で検出した回折光から前記角度調整部の第一の角度誤差信号を生成し、
    前記角度検出部の信号から第二の角度誤差信号を生成し、
    前記第一、第二の角度誤差信号を切替えて、前記角度調整部を制御することを特徴とするホログラム記録再生装置。
  3. 請求項２記載のホログラム記録再生装置であって、
    前記参照光を分岐する光軸分岐部と、
    を備え、
    前記光軸分岐部を透過した参照光は伝搬方向の異なる第一、第二の少なくとも２つの光ビームに分岐され、
    光情報記録媒体に前記第一、第二の光ビームが入射したときに光情報記録媒体内の記録領域から発生する第一、第二の回折光を前記光検出部で検出して第一の角度誤差信号を生成し、
    前記角度調整部の角度を前記角度検出部で検出して第二の角度誤差信号を生成し、
    前記第一、第二の角度誤差信号を切替えて、前記角度調整部を制御することを特徴とするホログラム記憶再生装置。
  4. 請求項３記載のホログラム記録再生装置において、
    前記第一、第二の光ビームは、偏光が直交していることを特徴とするホログラム記録再生装置。
  5. 請求項４記載のホログラム記録再生装置において、
    前記第一、第二の光ビームの伝播方向が角度φだけ異なるとき、
    第一の角度誤差信号と第二の角度誤差信号のゼロクロス角度の違いは略φ／２であることを特徴とするホログラム記録再生装置。
  6. 請求項５記載のホログラム記録再生装置において、
    第一の角度誤差信号が所定の値になった時点で第一の角度誤差信号から第二の角度誤差信号に切替えることを特徴とするホログラム記憶再生装置。
  7. 請求項５記載のホログラム記録再生装置において、
    前記第一、第二の角度誤差信号の切替えは
    第一の角度誤差信号が０になった時点で第一の角度誤差信号から第二の角度誤差信号に切替えることを特徴とするホログラム記憶再生装置。
  8. 請求項７記載のホログラム記録再生装置において、
    前記第一、第二の角度誤差信号の切替えは
    第二の角度誤差信号が所定の値になった時点で第二の角度誤差信号から第一の角度誤差信号に切替えることを特徴とするホログラム記憶再生装置。
  9. 請求項８記載のホログラム記録再生装置において、
    前記第一、第二の角度誤差信号の切替えは
    所定参照光角度で再生が終了した時点で第二の角度誤差信号から第一の角度誤差信号に切替えることを特徴とするホログラム記憶再生装置。
  10. 信号光と参照光を用いた角度多重記録再生方式において、
    第一、　第二の角度誤差を計測するステップと、
    測定された第一、第二の角度誤差を切り替えて、光情報記録媒体への参照光入射角度を制御するステップと、
    を有し、
    前記第一の角度誤差は、光情報記録媒体に第一の方向から参照光を入射したときに発生する第一の回折光と、第一の方向とは異なる方向から参照光を入射したときに発生する第二の回折光から計測され、
    前記第二の角度誤差は、参照光角度の変化量から計測され、
    ることを特徴とする角度多重記録再生方式。
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