全息记录再现装置和全息再现方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及进行使用全息术的记录或再现的装置和全息再现方法。
【背景技术】
[0002]当前，通过使用蓝紫色半导体激光的Blu-ray Disc (TM)标准，在民用中也能够实现具有50GB程度的记录容量的光盘的商品化。今后，在光盘中也要求100GB?ITB这样与HDD (Hard Disk Drive:硬盘驱动器)容量相同程度的大容量化。
[0003]但是，为了在光盘中实现这样的超高密度，需要与通过短波长化和物镜高NA化实现的高密度化技术不同的新方式的高密度化技术。
[0004]在进行关于下一代存储技术的研究中，利用全息术记录数字信息的全息记录技术受到了关注。
[0005]全息记录技术指的是使被空间光调制器二维调制后的具有页数据信息的信号光在记录介质的内部与参考光重合，用此时产生的干涉条纹图案在记录介质内产生折射率调制从而将信息记录在记录介质中的技术。
[0006]再现信息时，对记录介质照射记录时使用的参考光时，记录介质中记录的全息图起到如衍射光栅那样的作用而产生衍射光。该衍射光被再现为与记录的信号光包括相位信息在内为相同的光。
[0007]对于再现的信号光，用CMOS或CXD等光检测器二维地高速检测。这样，全息记录技术能够用I个全息图在光记录介质中一并记录二维的信息，进而能够再现该信息，而且能够在记录介质的某个场所重叠写入多个页数据，所以能够实现大容量且高速的信息的记录再现。
[0008]作为全息记录再现装置的结构，例如在专利文献I中有记载。该文献中记载了:“记录介质I的形状例如是盘状，被夹紧机构固定在主轴电机200上，通过主轴电机200旋转驱动而能够使记录介质上的可干涉性光束的照射位置在切向上移动。主轴电机200固定在螺杆电机201上，通过螺杆电机201进行旋转进给而能够使记录介质上的可干涉性光束的照射位置也在径向上移动。”
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:日本特许4963509
【发明内容】
[0012]发明要解决的课题
[0013]全息记录的一大优点在于能够记录大容量的数据这一点。但是，追求记录容量增大的情况下，需要使照射信号光和参考光的位置的定位控制的精度比以往更加提高。
[0014]如专利文献I的结构那样，在主轴电机上固定全息记录介质的结构的情况下，例如偏心成为问题。偏心指的是主轴电机的旋转中心与圆盘状全息记录介质的中心不一致。关于偏心的原因，是因全息记录介质自身的偏心和安装在主轴电机的旋转轴上的全息记录介质固定部的偏心的组合而发生，它们都是在制造工艺中产生的偏心引起的。因此，存在每次将全息记录介质插入全息记录再现装置时，偏心的程度都变化这样的特征。
[0015]专利文献I的结构中，通过分别用螺杆电机控制半径r、用主轴电机控制旋转角Θ而在全息记录介质上移动，变更照射信号光和参考光的位置。
[0016]用图25说明存在偏心的情况下的课题。此处，为了简便，考虑在记录时不存在偏心地记录，在再现时存在偏心的情况。图25(a)示出了不存在偏心的情况下的理想的参考光照射位置，考虑再现在半径r和旋转角Θ记录的全息图的情况。点O是圆盘状全息记录介质的中心，点P是理想的参考光照射位置。此处，因为假设记录时不存在偏心地记录，所以在点P上记录有全息图。
[0017]另一方面，图25(b)示出了存在偏心的情况下的全息图再现位置。示出了因为偏心，相对于圆盘状全息记录介质的中心0，主轴电机的旋转中心spO不一致的状态。此时，在以主轴电机的旋转中心spO为基准决定半径r的机构结构的情况下，参考光照射位置成为P’的位置。因为实际记录有全息图的是点P，所以再现时参考光没有对适当的位置照射。这样，参考光照射位置P’偏离了偏心量A p。
[0018]现有技术中，通过控制因制造工艺而产生的偏心量Δρ，而使得即使产生该差异Ap也不会引起问题。S卩，减小偏心量Δρ，使得即使参考光照射位置偏离了 Δρ全息图也能够再现。为此，必须使偏心量小于参考光照射位置的定位容许量Ap_th。
[0019]这样，存在偏心的情况下的课题的第一点，在于因参考光照射位置偏离Ap而导致全息图再现品质劣化。
[0020]但是，另一方面，在全息图中也存在高密度记录的要求。实现高密度记录的情况下，参考光照射位置的定位容许量Ap_th减小。结果，难以使偏心量Ap小于参考光照射位置的定位容许量Ap_th而制造。
[0021]该情况下，参考光照射位置是P’，全息图不能适当地再现。因此，为了再现目标全息图，需要再次进行被称为寻轨的定位动作。存在偏心的情况下的课题的第二点，在于因全息图再现失败而引起再现传输速率降低。
[0022]以上说明了在记录时不存在偏心地记录、在再现时存在偏心的情况，但实际上在记录时也可能存在偏心。如果将图25 (b)置换为记录时进行说明，则点P是理想的全息图记录位置，点P’是实际的全息图记录位置。在记录时存在偏心的情况下，要在半径r和旋转角Θ记录的全息图的记录位置会偏离。在当初的再现时的说明中假设全息图被记录在理想位置即点P进行了说明，但在记录时存在偏心且与再现时的偏心不同的情况下，图25(b)中实际记录有全息图的位置不是点P而是别的位置。即，如果也考虑记录时的偏心，则上述第一和第二课题变得更加显著。但是，专利文献I完全没有考虑介质的偏心。
[0023]这样，为了进行全息图的高密度记录，参考光照射位置的定位容许量Ap_th的要求变得严格，在现有技术中难以实现对全息记录介质的适当的记录再现。
[0024]于是，本发明的目的在于提供一种实现对全息记录介质的适当的记录和/或再现的全息记录再现装置。
[0025]用于解决课题的技术方案
[0026]上述课题例如通过权利要求书中记载的发明解决。
[0027]发明效果
[0028]根据本发明，能够实现对全息记录介质的适当的记录和/或再现。
【附图说明】
[0029]图1是表示实施例1的全息记录再现装置的框图。
[0030]图2是说明全息记录再现装置的记录原理的图。
[0031]图3是说明全息记录再现装置的再现原理的图。
[0032]图4(a)是全息记录再现装置中的直到记录或再现的准备完成的流程图。
[0033]图4 (b)是全息记录再现装置中的记录处理的流程图。
[0034]图4 (c)是全息记录再现装置中的再现处理的流程图。
[0035]图5是实施例1中的寻轨处理的流程图。
[0036]图6是实施例1中的正交入射角度优化处理的流程图。
[0037]图7(a)示出了参考光的正交入射角度从最佳值偏移至负方向的情况下的光检测器的亮度分布。
[0038]图7(b)示出了参考光的正交入射角度是最佳值的情况下的光检测器的亮度分布。
[0039]图7(c)示出了参考光的正交入射角度从最佳值偏移至正方向的情况下的光检测器的亮度分布。
[0040]图8(a)是说明本说明书中的入射角度和正交入射角度的图。
[0041]图8(b)是说明本说明书中的入射角度和正交入射角度的图。
[0042]图8(c)是说明本说明书中的入射角度和正交入射角度的图。
[0043]图9是说明实施例1中的第一入射角度控制电路21的图。
[0044]图10(a)是说明偏心补偿控制系统理想地工作的情况的图。
[0045]图10(b)是说明不使用本发明的情况下的课题的图。
[0046]图11(a)是将布拉格衍射条件代入全息图的再现的情况的图。
[0047]图11 (b)是表示参考光的波数矢量Kr与光栅矢量(grating vector)的合成的图。
[0048]图12(a)是说明Ewald球的图。
[0049]图12(b)是说明发生了全息图的旋转的情况下的补偿方法的图。
[0050]图13是说明实施例1中的全息记录介质的图。
[0051]图14是用于说明实施例1中的各传感器的固定位置的图。
[0052]图15是用于说明实施例1中的角度检测用标记和从旋转角度检测传感器输出的信号的图。
[0053]图16(a)是用于说明实施例1中的偏心检测用标记的图。
[0054]图16(b)是说明实施例1中的第一偏心检测传感器的输出信号的图。
[0055]图17是表示实施例1中的主轴控制电路的结构的框图。
[0056]图18是表示实施例1中的半径方向输送控制电路的结构的框图。
[0057]图19是表示实施例1中的偏心补偿电路和移动台驱动电路的结构的框图。
[0058]图20(a)是用于说明变更了第一偏心检测传感器的固定位置的情况的图。
[0059]图20(b)是用于说明变更了第一偏心检测传感器的固定位置的情况下的第一偏心检测传感器的输出信号的图。
[0060]图21 (a)是用于说明不使用实施例1的控制方法的情况的图。
[0061]图21 (b)是用于说明不使用实施例1的控制方法的情况下的课题的图。
[0062]图22 (a)表示记录时的数据处理流程。
[0063]图22 (b)表示再现时的数据处理流程。
[0064]图23是全息记录再现装置内的信号生成电路的框图。
[0065]图24是全息记录再现装置内的信号处理电路的框图。
[0066]图25 (a)是用于说明不存在偏心的情况的图。
[0067]图25(b)是用于说明存在偏心的情况的图。
[0068]图26是实施例2中的正交入射角度优化处理的流程图。
[0069]图27是说明实施例2中的最佳的正交入射角度的计算方法的图。
[0070]图28是实施例3中的寻轨处理的流程图。
[0071]图29是实施例3中的正交入射角度优化处理的流程图。
[0072]图30是表示实施例4的全息记录再现装置的框图。
【具体实施方式】
[0073]以下，用【附图说明】本发明的实施例。
[0074]实施例1
[0075]按照【附图说明】本发明的实施方式。图1是表示利用全息术记录和/或再现数字信息的全息记录介质的记录再现装置的框图。
[0076]全息记录再现装置10经由输入输出控制电路90与外部控制装置91连接。在全息记录介质I中记录信息的情况下，全息记录再现装置10用输入输出控制电路90从外部控制装置91接收要记录的信息信号。从全息记录介质I再现信息的情况下，全息记录再现装置10用输入输出控制电路90对外部控制装置91发送再现出的信息信号。
[0077]本实施例中的全息记录介质I是圆盘状。进而，本实施例中的全息记录介质I具有2种规定模式的标记。一个是角度检测用标记，是用于检测全息记录介质的旋转角度的标记。另一个是偏心检测用标记，是用于检测上述全息记录介质I的位置的标记。关于这些标记的详情在后文中叙述。
[0078]全息记录再现装置10具备拾取器11、再现用参考光光学系统12、固化光学系统13、旋转角度检测传感器14、第一偏心检测传感器15、第二偏心检测传感器16、半径位置检测传感器17和主轴电机50、移动台51、半径方向输送部52。
[0079]主轴电机50具有能够对其旋转轴装卸全息记录介质I的介质装卸部(未图示)，全息记录介质I是能够通过主轴电机50旋转的结构。同时，全息记录介质I是能够通过半径方向输送部52以拾取器11的位置为基准在半径方向上移动的结构。
[0080]移动台51和旋转角度检测传感器14和第一偏心检测传感器15和第二偏心检测传感器16都固定在半径方向输送部52的可动部上。进而，主轴电机50固定在移动台51的可动部上。
[0081]结果，相对于固定拾取器11的规定的基座部件(未图示)，搭载能够在半径方向上驱动的半径方向输送部52。在半径方向输送部52的可动部上，固定移动台51和第一偏心检测传感器15和第二偏心检测传感器16和旋转角度检测传感器14。在移动台51的可动部上固定主轴电机50。在主轴电机50的旋转轴上，能够固定具有规定的标记的全息记录介质I。
[0082]如果着眼于可动部来记载结构上的搭载顺序，则如下所述。即，是按固定有拾取器11的规定的基座部件、可动部上固定了移动台51和第一偏心检测传感器15和第二偏心检测传感器16和旋转角度检测传感器14的半径方向输送部52、主轴电机50、具有规定的标记的全息记录介质I的顺序搭载的机构。
[0083]本实施例中的移动台51是正交的2轴的可动台，能够在与全息记录介质I的记录面大致平行的平面内移动。本实施例中，使一方的可动轴取与半径方向输送部52的输送方向相同的方向设为Y轴，设与其正交的另一方的可动轴为X轴。
[0084]照射信号光和/或参考光的位置由后述的拾取器11的位置决定，是在装置中固定的位置。本实施例中，主轴电机50和半径方向输送部52的可动部和移动台51起到变更被照射信号光和/或参考光的全息记录介质I上的位置的单元的作用。
[0085]旋转角度检测传感器14使用设置在全息记录介质I上的角度检测用标记来检测全息记录介质I的旋转角度。旋转角度检测传感器14的输出信号对主轴控制电路42输Ao变更照射信号光和参考光的旋转角度的情况下，主轴控制电路42基于旋转角度检测传感器14的输出信号和来自控制器80的指令信号生成驱动信号，经由主轴驱动电路43驱动主轴电机50。由此，能够控制全息记录介质I的旋转角度。
[0086]此外，半径方向输送部52的可动部上，固定有具有规定图案的标尺18。半径位置检测传感器17使用标尺18检测半径方向输送部52的可动部的位置。变更照射信号光和参考光的半径位置的情况下，半径方向输送控制电路44基于半径位置检测传感器17的输出信号和来自控制器80的指令信号生成驱动信号，经由半径方向输送驱动电路45驱动半径方向输送部52。由此在半径方向上输送全息记录介质I。由此，能够控制照射信号光和参考光的半径位置。
[0087]第一偏心检测传感器15和第二偏心检测传感器16使用设置在全息记录介质I上的偏心检测用标记来检测全息记录介质I的位置。第一偏心检测传感器15和第二偏心检测传感器16的输出信号对偏心补偿电路40输入。偏心补偿电路40生成用于补偿偏心的驱动信号，经由移动台驱动电路41驱动移动台51。第一偏心检测传感器15和第二偏心检测传感器16和偏心补偿电路40的详情在后文中叙述，通过该结构，本实施例的全息记录再现装置10以偏心检测用标记为基准进行全息记录介质I的定位而工作。
[0088]拾取器11起到对全息记录介质I照射参考光和信号光而利用全息术在记录介质中记录数字信息的作用。此时，要记录的信息信号被控制器80经由信号生成电路81发送至拾取器11内的后述的空间光调制器，信号光被空间光调制器调制。
[0089]再现全息记录介质I中记录的信息的情况下，用再现用参考光光学系统12生成使从拾取器11出射的参考光以与记录时相反的方向对全息记录介质I入射的光波。用拾取器11内的后述的光检测器226检测用再现用参考光再现的衍射光，用信号处理电路82再现信号。
[0090]此外，用衍射光强度计测电路83计测用再现用参考光再现的衍射光的光强度。本实施例的衍射光强度计测电路83能够基于来自光检测器226的信号，计测衍射光的强度作为亮度，能够计测用光检测器226接受的衍射光的亮度重心。本说明书中，像这样，用光检测器226检测的亮度能够替换为衍射光的强度。
[0091]进而，参考光对全息记录介质I入射的角度，由第一入射角度控制电路21和第二入射角度控制电路24、以及正交入射角度控制电路29控制。此处，关于参考光对全息记录介质I入射的角度，在本说明书中定义“入射角度”和“正交入射角度”。以下，用图7说明。
[0092]图8 (a)是表示记录时的信号光的波数矢量Ks和参考光的波数矢量Kr和全息记录介质I的介质面的图。信号光的入射面规定为包括信号光的波数矢量Ks和全息记录介质I的法线矢量的平面。装置为理想状态的情况下，参考光的波数矢量Kr存在于信号光的入射面内，图8(a)示出了该状态。此时，如图8(a)所示，在信号光的入射面内，能够变更参考光的波数矢量Kr的角度。本说明书中，将该参考光的入射面内的角度的变更称为“入射角度的变更”。
[0093]接着，对“正交入射角度的变更”进行说明。图8(b)和图8(c)是用于对其说明的图。图8(b)示出了从图8(a)的状态起变更了正交入射角度的状态。此外，图8(c)示出了对图8(b)从侧面观察的状态。
[0094]从图8(b)可知，变更参考光的正交入射角度时，参考光的波数矢量Kr不存在于信号光的入射面上，而是存在于图8(b)的平面A上。即，“正交角度的变更”意即在与信号光的入射面正交的方向上，变更参考光对全息记录介质I入射的角度。
[0095]此外，在如图8(b)所示地变更了正交入射角度的状态下，“入射角度的变更”指的是参考光在平面A内的角度的变更。
[0096]此外，从图8(c)可知，入射角度变更的方向(即平面A中包括的方向)与正交入射角度变更的方向(图8(c)的箭头的方向)必定正交。
[0097]控制器80输出要控制的参考光的入射角度的指令值Tgt Φ和正交入射角度的指令值Tgt P。入射角度偏移输出电路26按照来自控制器80的指示，输出规定的值Φ Ofs0入射角度偏移加法器27将来自控制器80的入射角度的指令值Tgt Φ和入射角度偏移输出电路26的输出值Φ ofs相加。
[0098]第一入射角度信号生成电路20根据拾取器11的输出信号，生成用于控制参考光的入射角度的信号。第一入射角度控制电路21使用第一入射角度信号生成电路20的输出信号和入射角度偏移加法器27的输出信号生成驱动信号。从第一入射角度控制电路21输出的驱动信号经由第一入射角度驱动电路22对拾取器11内的后述的致动器221供给。
[0099]此处，用图9说明第一入射角度控制电路21的动作。第一入射角度信号生成电路20的输出信号是表示在检流计反射镜220上反射后的参考光的入射角度的信号，设该入射角度为Det Φ。在入射角度偏移加法器27中，进行指令值Tgt Φ和入射角度偏移Φ ofs的相加。
[0100]第一入射角度控制电路21具有2个输入。第一输入是检测出的参考光的入射角度Det Φ，第二输入是入射角度偏移加法器27的输出信号。在第一入射角度控制电路21中，以第一输入的值与第二输入的值一致的方式生成驱动信号。
[0101]通过该动作，例如如果入射角度偏移输出电路26输出的入射角度偏移Oofs为零，则以在检流计反射镜220上反射后的参考光的入射角度成为指令值Tgt Φ的方式进行控制。此外，如果入射角度偏移Oofs为零以外，则以在检流计反射镜220上反射后的参考光的入射角度成为(Tgt(i) + (i)0fS)的方式进行控制。由此，成为通过设定微小的入射角度偏移，能够用入射角度偏移输出电路26对参考光的入射角度进行微调的结构。
[0102]此外，第二入射角度信号生成电路23根据再现用参考光光学系统12的输出信号，生成用于控制参考光的入射角度的信号。第二入射角度控制电路24使用第二入射角度信号生成电路23的输出信号和入射角度偏移加法器27的输出信号生成驱