全息存储装置和参考光入射角度调整方法
【专利摘要】本发明提供一种全息存储装置和参考光入射角度调整方法。在利用作为全息再现像的质量评价指标的SNR进行参考光入射角度的调整的情况下，需要记录用于计算SNR的全息图，在不存在全息图的情况下进行记录时无法调整入射角度。为解决上述问题，本发明设置有接收参考光在全息记录介质上的表面反射光的光检测器，基于该光检测器上会聚位置的信息来估算参考光的入射角度，在估算的参考光入射角度与目标入射角度相异的情况下，根据其与目标入射角度的差来调整参考光的入射角度。
【专利说明】全息存储装置和参考光入射角度调整方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及利用全息术在记录介质上记录信息的装置、从记录介质再现信息的装置以及参考光入射角度调整方法。
【背景技术】
[0002]当前，依据BDXL(TM)规格，光盘已实现了超过100GB的容量。今后，光盘有望实现进一步大容量化，各研究机构进行着下一代光存储技术相关的研究，作为其中之一，利用全息术记录数字信息的全息记录技术受到了关注。全息记录技术指的是，使通过空间光调制器二维调制而得的具有页数据信息的信号光在记录介质的内部与参考光叠加，利用此时生成的干涉条纹图样在记录介质内产生折射率调制，由此在记录介质中记录信息的技术。由于在记录介质的同一部位能够复用记录多个页数据，所以能够实现大容量以及高速的记录再现。人们已提出多种复用记录方式，作为其代表例有角度复用方式。在采用角度复用方式的装置中，参考光入射角度的调整是重要的，例如在专利文献I中，记载了这样的方法，即，在对角度复用的一系列全息图进行再现时，利用前一个或者若干个之前的全息图的再现结果，估计下一全息图再现时的最佳入射角度。
[0003]另外，专利文献2中记载了这样的内容，“当光斑沿着与受光元件的排列方向交叉的方向移动时，参考光照射角度检测信号将在某一定的正电位与负电位的范围内变动。即，参考光照射角度检测信号的信号电平根据记录参考光的入射角度而变化。在该结构中，当照射记录参考光使得光斑的中心移动到光检测器32上彼此相邻的受光元件的边界上时，参考光照射角度检测信号的信号电平变为零。因而，例如可令该过零点对应于参考光的照射角度的定位点。即，这种情况下，当角度复用记录中记录参考光的照射角度合适时，参考光角度检测信号的信号电平为零，主控制器300在参考光角度检测信号的信号电平为零或在零附近的规定范围内的情况下判断为记录参考光的照射角度是合适的。”(段落0025等)。
[0004]专利文献1:美国专利申请公开第2009/0207710号说明书
[0005]专利文献2:日本特开2009-54214号公报
【发明内容】
[0006]然而，在专利文献I所示的方法中，将SNR (信噪比)定义为全息再现像的质量评价指标，利用该SNR的变化量尝试参考光的最佳入射角度的估算。在此，在专利文献I中为了检测SNR的变化量，特意地作为偏移角度始终附加+ Λ V或者-Λ ψ进行再现。详细的技术内容的说明在专利文献I中已经记载，故省略，由于始终相对于最佳参考光入射角度以偏移Λ ψ左右的角度进行再现，因此在原理上始终地发生再现质量的劣化。
[0007]此外，为了计算SNR，需要在全息再现像中使用本来为ON的像素和本来为OFF的像素的亮度分布的平均值和标准差值来进行计算。因此，与单纯地估计光量相比，需要更复杂的信号处理。
[0008]并且，由于该调整方法使用了 SNR，因此需要记录用于计算SNR的全息图，不适合在全息图尚未存在的情况下进行记录时的入射角度的调整。
[0009]此外，专利文献2虽然涉及进行参考光入射角度的检测的技术，但该角度检测方法并不能反映光盘的倾斜，在光盘倾斜的状态下，无法严格地估计盘与参考光之间的相对倾斜度。
[0010]鉴于以上，本发明的技术问题为，在全息图的记录和再现时高精度地调整参考光的入射角度。
[0011 ] 上述问题例如通过以下技术方案来解决。
[0012]本发明第一提供方案提供一种全息存储装置，使参考光与信号光发生干涉，将获得的干涉条纹作为页数据以角度复用的方式记录在全息记录介质上，并对已记录的页数据进行再现，其特征在于，包括:用于接收上述参考光在上述全息记录介质的表面反射的表面反射光的光检测器；使上述参考光对上述全息记录介质的入射角度发生变化的角度变化单元；检测上述表面反射光在上述光检测器上的会聚位置的检测电路；基于该会聚位置的信息，估算上述参考光对上述全息记录介质的入射角度的入射角度计算电路；生成上述参考光的估算的入射角度与入射角度目标值之差的角度偏差量生成电路；和根据该角度偏差量控制上述角度变化单元的控制电路。
[0013]本发明第二技术方案提供一种参考光入射角度调整方法，在全息存储装置中调整参考光对全息记录介质的入射角度，其特征在于:上述全息存储装置使参考光与信号光发生干涉，将获得的干涉条纹作为页数据以角度复用的方式记录在全息记录介质上，并对已记录的页数据进行再现，上述全息存储装置包括:用于接收上述参考光在上述全息记录介质的表面反射的表面反射光的光检测器；使上述参考光对上述全息记录介质的入射角度发生变化的角度变化单元；检测上述表面反射光在上述光检测器上的会聚位置的检测电路；基于该会聚位置的信息，估算上述参考光对上述全息记录介质的入射角度的入射角度计算电路；生成上述参考光的估算的入射角度与入射角度目标值之差的角度偏差量生成电路；和根据该角度偏差量控制上述角度变化单元的控制电路，上述参考光入射角度调整方法中，在基于上述表面反射光的上述会聚位置的信息估算上述参考光的入射角度后，在估算的入射角度与作为目标的入射角度不同的情况下，根据该估算的入射角度与该作为目标的入射角度的差，利用上述角度变化单元来调整上述参考光的入射角度。
[0014]通过本发明，能够在记录时和再现时高精度地调整参考光的入射角度。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是表示光信息记录再现装置的实施例的框图。
[0016]图2是表示光信息记录再现装置内的光拾取器的实施例的概要图。
[0017]图3是表示光信息记录再现装置内的光拾取器的一部分的实施例的概要图。
[0018]图4是表示物镜的光轴倾斜度、对物镜的入射角度与(光)会聚位置的关系的图。
[0019]图5是光检测器上的光强度分布的概要图。
[0020]图6 (a)是表示光信息记录再现装置内的拾取器的一部分的实施例的图。
[0021]图6 (b)是表不光信息记录介质的表面反射率的入射角依赖性的概要图。
[0022]图7是表示光检测器上表面反射光的会聚位置的概要图。
[0023]图8 Ca)是表示光信息记录再现装置内的拾取器的一部分的实施例的概要图。[0024]图8(b)是表示光信息记录介质上表面反射光的相位差的入射角依赖性的概要图。
[0025]图9是表示光信息记录再现装置的动作流程的实施例的概要图。
[0026]图10是表示数据库装置的结构的框图。 [0027]附图标记说明:
[0028]1......光信息记录介质，10......光信息记录再现装置，11......光拾取器，12......相
位共轭光生成光学系统，13……固化光学系统，14……盘旋转角度检测用光学系统，50……旋转电机，81……访问控制电路，82……光源驱动电路，83……参考光角度偏差量生成电路，83a……会聚位置检测电路，83b……入射角度计算电路，83c……角度偏差量生成电路，83d……光量检测电路，83e……基准角度检测电路，83f……相位差检测电路，84……参考光角度控制电路，84a……镜面角度控制电路，85……信号处理电路，86……信号生成电路，
87.......决门控制电路，88……盘旋转电机控制电路，89……控制器，90……输入输出控制电
路，91……外部控制装置，92……存储区域，200、201、210……表面反射光的光斑，300……
快门，301……光源，302……准直透镜，303.......决门，304……光学元件，305……PBS棱镜，
306……信号光，307……参考光，308……扩束器，309……相位(phase)掩模，310……中继透镜，311……PBS棱镜，312……空间光调制器，313……中继透镜，314……空间滤波器，315……物镜，316……偏振方向变换元件，317,318……反射镜，319……电流计镜，320……致动器，321,322……透镜，323……致动器，324……电流计镜，325……光检测器，326……棱镜，327……分束器，400……主光线，1001……数据库装置，1002……服务器，1003……网络，1004……HDD存储系统，1005……控制电路，1006……光信息记录介质交换装置。
【具体实施方式】
[0029]以下针对本发明的实施例使用附图进行说明。
[0030]【实施例1】
[0031]图1是表示利用全息术对数字信息进行记录和/或再现的光信息记录再现装置的实施例的框图。光信息记录再现装置10通过输入输出控制电路90与外部控制装置91相连接。在记录时，光信息记录再现装置10通过输入输出控制电路90从外部控制装置91接收待记录的信息信号。在再现时，光信息记录再现装置10通过输入输出控制电路90向外部控制装置91发送所再现的信息信号。
[0032]光信息记录再现装置10包括光拾取器11、相位共轭光生成光学系统12、固化(cure)光学系统13、盘旋转角度检测用光学系统14和旋转电机50,可通过旋转电机50使光信息记录介质I旋转。此外，光拾取器11、相位共轭光生成光学系统12、固化光学系统
13、盘旋转角度检测用光学系统14中，可将多个光学系统结构或者全部的光学系统结构合并简化为一个。
[0033]光拾取器11的作用在于，向光信息记录介质I出射参考光与信号光，利用全息术将数字信息记录在记录介质中。此时，待记录的信息信号通过控制器89经信号生成电路86送入光拾取器11内的后述空间光调制器，信号光由空间光调制器调制。
[0034]在对光信息记录介质I中记录的信息进行再现的情况下，为了使从光拾取器11出射的参考光按照与记录时逆向的方式入射到光信息记录介质中，在相位共轭光生成光学系统12中生成参考光的相位共轭光。通过相位共轭光再现的再现光由光拾取器11内的后述光检测器检测出，通过信号处理电路85再现信号。对光信息记录介质I照射的参考光与信号光的照射时间能够通过控制器89经由快门控制电路87控制光拾取器11内的快门的开闭时间来调整。
[0035]固化光学系统13的作用在于,生成光信息记录介质I的预固化(pre-cure)和后固化(post-cure)中使用的光束。所谓预固化指的是这样的一种前处理，在要于光信息记录介质I内的期望位置记录信息时，在对期望位置照射参考光和信号光之前预先照射规定的光束。所谓后固化指的是这样的一种后处理，在光信息记录介质I内的期望位置记录信息之后，为了使该期望位置变得不再能追加记录而照射规定的光束。
[0036]盘旋转角度检测用光学系统14用于检测光信息记录介质I的旋转角度。在要将光信息记录介质I调整至规定的旋转角度的情况下，能够利用盘旋转角度检测用光学系统14检测与旋转角度对应的信号，并使用检测出的信号由控制器89通过盘旋转电机控制电路88控制光信息记录介质I的旋转角度。
[0037]从光源驱动电路82对光拾取器11、固化光学系统13、盘旋转角度检测用光学系统14内的光源供给规定的光源驱动电流，从而能够从各光源以规定的光量发射光束。此外，光拾取器11以及盘固化光学系统13中设置有能够使它们的位置在光信息记录介质I的半径方向上滑动的机构，通过访问控制电路81进行位置控制。此外，也可以设置使光信息记录介质I的位置在半径方向上滑动的机构，来代替使光拾取器11或固化光学系统13滑动。
[0038]并且，例如附加有存储区域92作为临时保存与光信息记录再现装置10的动作相关的信息的区域，根据需要与控制器89进行信息的交互。
[0039]然而，利用角度复用方式的记录技术中存在这样的趋势，S卩，对于参考光角度的偏差的容许误差变得极其小。从而，需要在光拾取器11内设置检测参考光角度偏差量的机构，在光信息记录再现装置10内设置调整机构，以利用参照光角度偏差量生成电路83生成用于调整参照光角度的信号，通过参考光角度控制电路84修正该偏差量。其中，作为本发明的特征的参考光角度偏差量生成电路83的细节在后面说明。
[0040]图2表示安装在光信息记录再现装置10中的光拾取器11的光学系统结构的一个例子。从光源301出射的光束透过准直透镜302入射到快门303。当快门303打开时，光束在通过快门303之后，例如被由2分之I波片等构成的光学元件304控制偏振方向，使P偏振与S偏振的光量比成为期望的比,然后入射到PBS (Polarization Beam Splitter,偏振分束)棱镜305。透过PBS棱镜305的光束作为信号光306在光路中传播，在通过快门300，由扩束器308扩大光束直径后，经过相位掩膜309、中继透镜310和PBS棱镜311，入射到空间光调制器312。经空间光调制器312进行空间振幅调制而附加了信息的信号光被PBS棱镜311反射,在中继透镜313和空间滤波器314中传播。之后,信号光透过棱镜326,由物镜315会聚到光信息记录介质I中。
[0041]另一方面，被PBS棱镜305反射的光束作为参考光307在光路中传播，由偏振方向变换元件316根据记录时或再现时而设定为规定的偏振方向后，经由反射镜317和反射镜318入射到电流计镜319。电流计镜319的镜角度由致动器320调整，可将被电流计镜319反射的光束设定成期望的角度。此外，作为用于设定参考光入射角度的元件，可使用声光学元件或电光学元件作为电流计镜的替代。
[0042]通过使信号光和参考光彼此叠加地入射到光信息记录介质I中，在光信息记录介质I中形成干涉条纹图样，依照该图样形成折射率调制的衍射光栅，将其作为全息图记录在光信息记录介质I内。由于参考光入射角度能够通过电流计镜319改变，所以能够实现角度复用方式的记录。下文中，对于在光信息记录介质I的同一区域改变参考光角度记录的全息图，将与每一个参考光角度对应的全息图所具有的信息称为页数据。[0043]在对已记录的信息进行再现的情况下，使参考光沿着上述光路入射到光信息记录介质I中，并使从光信息记录介质I透射的光束在可由致动器323调整角度的电流计镜324上反射，而生成记录时所用的参考光的相位共轭光。图2中电流计镜324的角度表示记录时的一个例子，记录时其角度设定为使得被电流计镜324反射的参考光不会再次入射到光信息记录介质I中。而在再现时，如上所述，设定电流计镜324的角度，使得被电流计镜324反射的参考光成为记录时所用的参考光的相位共轭光。通过该相位共轭光再现的再现光经过物镜315、棱镜326、中继透镜313和空间滤波器314传播。之后，再现光透过PBS棱镜311，入射到光检测器325，由此可再现所记录的页数据。作为光检测器325，可使用例如CMOS图像传感器或CCD图像传感器等摄像元件，但只要能够再现页数据，也可使用任意元件。
[0044]而如上所述，在角度复用方式中存在着对参考光角度的偏差的容许误差极小的特性。尤其是在实现高密度记录时，需要使角度步幅(步进幅度)非常小地进行全息图的记录和再现，因而需要更进一步地提高参考光的角度精度。作为提高角度精度的方法，例如可通过高精度地设定电流计镜319的镜角度的绝对角度，来一定程度上以较好精度控制参考光对光信息记录介质I的入射角度。然而，当例如参考光307对电流计镜319的入射角度发生偏差时，参考光对光信息记录介质I的入射角度也将发生偏差，在仅以电流计镜319的镜角度的绝对角度作为控制对象的情况下，该偏差无法修正。因此，在本发明中为了提高参考光对光信息记录介质I的入射角度的角度精度，例如使用来自光检测器100的输出信号，用于电流计镜319的镜角度的控制。
[0045]图3所示的光检测器100的作用在于，接收参考光307在光信息记录介质I的表面反射时的表面反射光。由于物镜315的透镜作用，光检测器100上的表面反射光的会聚位置会随反射角的大小而变化。因此，本发明中，通过会聚位置检测电路83a检测光检测器100上的(光)会聚位置，利用该会聚位置的信息，通过入射角度计算电路83b计算表面反射光的反射角度Θ-并且，为了检测光检测器100上的会聚位置，例如将摄像元件那样的具有多个像素的元件作为光检测器100使用，根据各像素的输出值检测会聚位置。
[0046]当参考光的主光线400在光信息记录介质I的表面上反射时，根据反射定律，表面反射光的反射角度Θ ^与参考光对光信息记录介质I的入射角度Qi彼此相等。即，在入射角度计算电路83b中，通过计算反射角度0〃能够导出入射角度Θ”在角度偏差量生成电路83c中,利用参考光的入射角度的目标值与从入射角度计算电路83b输出的入射角度Θ i的信息，输出与角度偏差量对应的信号。使用该信号，通过参考光角度控制电路84内的镜角度控制电路84a，控制电流计镜319的镜角度以修正上述角度偏差量。
[0047]接着，在下面说明根据光检测器100上的会聚位置来计算参考光入射角度Θ i的具体方法。例如图4 (a)所示，假定物镜315的光轴的倾斜度为α，物镜315焦距为f。此时,如图4 (b)所示，光入射到物镜315的入射角度Φ可利用反射角Θ ^和光轴倾斜度α表示为φ = θ「α。使用这些符号来表示光检测器100中的会聚位置，当假定物镜315为傅里叶变换透镜时，会聚到距离光轴中心Λ = f.8?ηΦ的位置。即，只要检测出会聚位置与光轴中心的距离Λ，就能够根据公式I计算出反射角Θ-
[0048]【公式I】
[0049]
【权利要求】
1.一种全息存储装置，使参考光与信号光发生干涉，将获得的干涉条纹作为页数据以角度复用的方式记录在全息记录介质上，并对已记录的页数据进行再现，其特征在于，包括: 用于接收所述参考光在所述全息记录介质的表面反射的表面反射光的光检测器； 使所述参考光对所述全息记录介质的入射角度发生变化的角度变化单元； 检测所述表面反射光在所述光检测器上的会聚位置的检测电路； 基于该会聚位置的信息，估算所述参考光对所述全息记录介质的入射角度的入射角度计算电路； 生成所述参考光的估算的入射角度与入射角度目标值之差的角度偏差量生成电路；和 根据该角度偏差量控制所述角度变化单元的控制电路。
2.如权利要求1所述的全息存储装置，其特征在于，还包括: 光量检测单元，至少检测所述参考光在所述全息记录介质的表面反射的表面反射光中的P偏振成分的光量。
3.如权利要求1所述的全息存储装置，其特征在于，还包括: 相位差检测单元，检测所述参考光在所述全息记录介质的表面反射的表面反射光中P偏振成分相对于S偏振成分的相位差。
4.如权利要求1所述的全息存储装置，其特征在于: 所述角度变化单元包括使角度复用方向上的角度发生变化的第一角度变化单元和使与角度复用方向垂直的方向上的角度发生变化的第二角度变化单元。
5.如权利要求1所述的全息存储装置，其特征在于，还包括: 存储区域，保存所述光检测器上所述表面反射光的会聚位置。
6.一种参考光入射角度调整方法，在全息存储装置中调整参考光对全息记录介质的入射角度，其特征在于: 所述全息存储装置使参考光与信号光发生干涉，将获得的干涉条纹作为页数据以角度复用的方式记录在全息记录介质上，并对已记录的页数据进行再现， 所述全息存储装置包括: 用于接收所述参考光在所述全息记录介质的表面反射的表面反射光的光检测器； 使所述参考光对所述全息记录介质的入射角度发生变化的角度变化单元； 检测所述表面反射光在所述光检测器上的会聚位置的检测电路； 基于该会聚位置的信息，估算所述参考光对所述全息记录介质的入射角度的入射角度计算电路； 生成所述参考光的估算的入射角度与入射角度目标值之差的角度偏差量生成电路；和 根据该角度偏差量控制所述角度变化单元的控制电路， 所述参考光入射角度调整方法中， 在基于所述表面反射光的所述会聚位置的信息估算所述参考光的入射角度后，在估算的入射角度与作为目标的入射角度不同的情况下，根据该估算的入射角度与该作为目标的入射角度的差，利用所述角度变化单元来调整所述参考光的入射角度。
7.如权利要求 6所述的参考光入射角度调整方法，其特征在于: 所述作为目标的入射角度随复用数而依次变化。
8.如权利要求7所述的参考光入射角度调整方法，其特征在于: 在记录时，在存储区域中存储复用数的数量的所述参考光的表面反射光在所述光检测器上的会聚位置， 在再现时，从所述存储区域读出该会聚位置的信息，调整参考光的入射角度使得所述参考光的表面反射光的会聚位置与该读出的会聚位置一致。
【文档编号】G11B7/1353GK103578499SQ201310172890
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年5月10日 优先权日:2012年7月30日
【发明者】嶋田坚一 申请人:日立乐金资料储存股份有限公司, 日立民用电子株式会社