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WO2017094130A1 - 光情報記録再生装置および光情報記録再生方法 - Google Patents

光情報記録再生装置および光情報記録再生方法 Download PDF

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WO2017094130A1
WO2017094130A1 PCT/JP2015/083836 JP2015083836W WO2017094130A1 WO 2017094130 A1 WO2017094130 A1 WO 2017094130A1 JP 2015083836 W JP2015083836 W JP 2015083836W WO 2017094130 A1 WO2017094130 A1 WO 2017094130A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
signal
information recording
optical information
marker
dimensional
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2015/083836
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
和幸 田島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to PCT/JP2015/083836 priority Critical patent/WO2017094130A1/ja
Publication of WO2017094130A1 publication Critical patent/WO2017094130A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/26—Processes or apparatus specially adapted to produce multiple sub- holograms or to obtain images from them, e.g. multicolour technique
    • 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
    • G11B7/004—Recording, reproducing or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
    • G11B7/0045—Recording
    • 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
    • G11B7/004—Recording, reproducing or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
    • G11B7/005—Reproducing
    • 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
    • G11B7/004—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

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for recording information on a recording medium or reproducing information from the recording medium using holography.
  • Patent Document 1 As a high-density recording technique for holograms, for example, there is US8275261 (Patent Document 1).
  • the ⁇ Summary '' of this publication includes ⁇ A holographic device is provided for recovering data in a holographic memory system. The device use homodyne detection to introduce a local oscillator beam into a reconstructed data beam of the recovered holof comprising the reconstructed data beam. None and local oscillator beam may be processed to obtain contrast level information for the pixels of the detected image. This contrast level information may then be used to obtain an increased signal to noise ratio (SNR) of the recovered data.
  • SNR signal to noise ratio
  • Patent Document 2 discloses “a method for processing data pixels in a holographic data storage system”. The method includes allocating a predetermined spare block throughout each data page, each spare block including a known pixel pattern, and a region of the data page and a predetermined spare block. Including determining the position error of the data page by calculating the best match between and correcting the data pixels according to the position error of the corresponding data page at the detector. " .
  • the present invention in recording digital information using holography, it is possible to always improve the quality of a reproduced signal using a known pattern even when phase multilevel information is detected in a plurality of times.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the arrangement of signal points that form a data pattern in the present embodiment (first embodiment).
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a signal point arrangement constituting a marker in the present embodiment (first embodiment).
  • Schematic diagram showing an embodiment of an optical information recording / reproducing apparatus Schematic showing an embodiment of a pickup in an optical information recording / reproducing apparatus
  • Schematic showing an embodiment of a pickup in an optical information recording / reproducing apparatus Schematic showing an embodiment of a pickup in an optical information recording / reproducing apparatus
  • movement flow of the optical information recording / reproducing apparatus in a present Example The figure showing the example of composition of the signal generation circuit in this example.
  • the figure showing the example of composition of the signal processing circuit in this example The figure showing the operation
  • movement flow of the signal processing circuit in a present Example The figure showing the example of signal point arrangement
  • the figure showing real part signal separation of phase binary information The figure showing real part signal separation of phase binary information
  • the figure showing the imaginary part signal separation of the marker comprised by phase binary information The figure showing the imaginary part signal separation of the marker comprised by phase binary information
  • 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 medium rotation angle detection optical system 14, and a rotation motor 50, and a disk-shaped optical information recording medium 1. Is configured to be rotatable by a rotary motor 50.
  • the pickup 11 plays the role of irradiating the optical information recording medium 1 with reference light and signal light 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 medium 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 medium rotation angle detecting optical system 14, and a medium 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 medium rotation angle detection optical system 14, and each light source emits a light beam with a predetermined amount of light. Can do.
  • the pickup 11 and the medium 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 position control is performed via the access control circuit 81.
  • 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, and the medium rotation angle detection optical system 14 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 offset element 401, the relay lens 310, and the PBS prism 311 and passes through the spatial light modulator.
  • the spatial light modulator 312 can add phase information, and the phase information that can be handled may be binary or multi-value.
  • the phase information can be represented by a complex plane with the real part value on the horizontal axis and the imaginary part value on the vertical axis.
  • FIG. 10 shows signal point arrangements when handling binary phase information of “(1 + i) / ⁇ 2” and “( ⁇ 1 ⁇ i) / ⁇ 2” as an example.
  • phase information when the phase information is expressed, it is basically expressed in the form of complex amplitude, but it is equivalent even if expressed in the form of 0 to 2 ⁇ .
  • “(1 + i) / ⁇ 2” represents phase information equivalent to “ ⁇ / 4”
  • “( ⁇ 1 ⁇ i) / ⁇ 2” represents phase information equivalent to “5 ⁇ / 4”.
  • 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 opening 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 written by writing this pattern as a hologram on the recording medium. Record.
  • 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 recorded in the same area with different reference beam angles 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 the principle of reproduction in an example of the basic optical system configuration of the pickup 11 in the optical information recording / reproducing apparatus 10.
  • reproducing the recorded phase information it is possible to detect the amplitude information by causing the reproduction light from the medium and different light called oscillator light to interfere with each other on the photodetector 325 as described in Patent Document 1.
  • reproduction reference light is incident on the optical information recording medium 1, and a light beam transmitted through the optical information recording medium 1 is reflected by a galvanometer mirror 324 whose angle can be adjusted by an actuator 323.
  • the reproduction light reproduced by the reproduction reference light propagates through the objective lens 315, the relay lens 313, and the opening 314. Thereafter, the reproduction light passes through the PBS prism 311 and the polarizer 402 and enters the photodetector 325.
  • the signal light transmitted through the PBS prism 305 is used as the oscillator light, set to a predetermined polarization direction by the polarization direction conversion element 316, the light beam diameter is expanded by the beam expander 308, and suitable for reproduction data by the phase offset element 401. Convert to phase state. Thereafter, the light passes through the relay lens 310 and the PBS prism 311, becomes the same polarization state as the reproduction light by the polarizer 402, and enters the phase modulation spatial light modulator 312.
  • the recorded phase information can be detected as amplitude information by causing the reproduction light and the oscillator light to interfere with each other on the photodetector 325.
  • 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. 11a and 11b show how signal points move when phase information is detected by the photodetector 325 as amplitude information.
  • FIG. 11a shows an example of interference between reproduction light having binary phase information of “(1 + i) / ⁇ 2” and “( ⁇ 1 ⁇ i) / ⁇ 2” and oscillator light having a phase difference of 0 with the reproduction light. The state of conversion from phase information to amplitude information is shown. When the reproduced light and the oscillator light having a phase difference of 0 are made to interfere with each other, only real part information can be detected from the complex amplitude information of the reproduced light. In the example of FIG.
  • the recorded phase information is not binary but multi-valued as shown in FIG. 12, it cannot be detected by one reproduction.
  • the real part detection and the imaginary part detection of the phase information are performed separately, and the multi-value information can be reproduced by combining the real part and the imaginary part.
  • the reproduction signal processing it is assumed that when the phase quaternary information is recorded, the real part and the imaginary part are separated and detected.
  • FIGS. 5 a, 5 b, and 5 c show an operation flow of recording and reproduction in the optical information recording / reproducing apparatus 10.
  • FIG. 5a 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. 5b shows information from the ready state to the optical information recording medium 1.
  • FIG. 5 c 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 determines whether the inserted medium is a medium for recording or reproducing digital information using holography, for example (S501). S502). As a result of the medium discrimination, when it is determined that the optical information recording medium records or reproduces digital information using holography, the optical information recording / reproducing apparatus 10 reads control data provided on the optical information recording medium (S503). ), For example, information relating to the optical information recording medium and information relating to various setting conditions during recording and reproduction, for example.
  • 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 area is precured using the light beam emitted from the cure optical system 13 (S514), and data is recorded using the reference light and signal light emitted from the pickup 11 (S515).
  • post cure is performed using the light beam emitted from the cure optical system 13 (S516). 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 to pick up the pickup 11 and the reproduction reference light 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. Thereafter, reference light is emitted from the pickup 11, information recorded on the optical information recording medium is read (S522), and reproduction data is transmitted (S523).
  • FIG. 6 is a block diagram of the signal generation circuit 86 of the optical information recording / reproducing apparatus 10.
  • the input / output control circuit 90 notifies the controller 89 that the input of user data has started.
  • the controller 89 receives the notification from the input / output circuit 90 and instructs the signal generation circuit 86 to record the 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 601 in the signal generation circuit 86 via the control line 609.
  • the sub-controller 601 controls each signal processing circuit via the control line 609 so that the signal processing circuits are operated in parallel.
  • the memory control circuit 603 is controlled to store binary user data input from the input / output control circuit 90 via the data line 610 in the memory 602.
  • the CRC calculation circuit 604 performs control to convert the user data into CRC.
  • the scramble circuit 605 scrambles the CRC-converted data by adding a pseudo-random data sequence
  • the error correction encoding circuit 606 controls error correction encoding by adding the parity data sequence.
  • the data after error correction coding is handled as corresponding to the number of multilevel signals to be recorded, and in this embodiment, a four-value signal is assumed.
  • the pickup interface circuit 607 reads the two-dimensionally modulated data in the arrangement order of the two-dimensional data on the spatial light modulator 312 and adds a marker serving as a reference for positioning the two-dimensional data during reproduction. The two-dimensional data is transferred to the spatial light modulator 312 in the inside.
  • FIG. 7 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 701 in the signal processing circuit 85 via the control line 712.
  • the sub-controller 701 controls each signal processing circuit via the control line 712 so that the signal processing circuits are operated in parallel.
  • the memory control circuit 703 is controlled to store the image data input from the pickup 11 via the pickup interface circuit 711 via the data line 713 in the memory 702.
  • the image position detection circuit 710 When the data stored in the memory 702 reaches a certain amount, the image position detection circuit 710 performs control to detect a marker from the image data stored in the memory 702 and extract an effective data range. Since the marker is a known pattern, for example, pattern matching described in Reference 2 can be used as a detection method. Next, the image distortion correction circuit 709 performs distortion correction such as image inclination, magnification, and distortion using the detected marker, and performs control to convert the image data into the expected two-dimensional data size.
  • the error correction circuit 706 corrects an error included in each data string, and the scramble release circuit 705 cancels the scramble to add the pseudo random number data string, and then the CRC calculation circuit 704 detects an error in the user data on the memory 702. Check not included. Since the two-dimensional data is divided into a real part and an imaginary part and detected by the detector 325, the real part / imaginary part determination of the reproduction signal is performed by the real part imaginary part signal determination circuit 707.
  • the real part signal may be determined by using, for example, information recorded in a part of the recorded information, or by making the real part imaginary part correspond to the even and odd number of times detected by the photodetector.
  • the real part imaginary part signal determination circuit 707 determines that the detected information is the real part
  • the real part signal Is stored in the real part signal storage circuit 714 and waits until the optical detector 325 detects the imaginary part signal again.
  • the real part imaginary part signal determination circuit 707 determines that the detection information is an imaginary part
  • the real part signal storage circuit 714 stores the real part signal information. Add signal and imaginary part signal.
  • the phase multilevel information can be expressed as binary user data, and then the user data is transferred from the memory 702 to the input / output control circuit 90.
  • FIG. 8 shows a data processing flow during recording.
  • Data processing during recording will be described with reference to FIG.
  • the signal generation circuit 86 receives user data (S801), it is divided into a plurality of data strings and each data string is converted to CRC (S802) so that error detection during reproduction can be performed, and the number of on pixels and the number of off pixels are substantially equal.
  • CRC CRC
  • this data string is converted into M ⁇ N two-dimensional data, and it is repeated for one page data to constitute one page of two-dimensional data (S805).
  • a marker serving as a reference for image position detection and image distortion correction during reproduction is added (S806), and the data is transferred to the spatial light modulator 312 (S807).
  • Image data detected by the photodetector 325 is transferred to the signal processing circuit 85 (S901).
  • the image position is detected based on the markers included in the image data (S902), and distortions such as image tilt, magnification, and distortion are corrected (S903), and then binarization processing (S904) is performed to remove the markers.
  • S905 two-dimensional data for one page is acquired (S906).
  • error correction processing S907 is performed to remove the parity data string.
  • the marker signal point arrangement which is a feature of the present embodiment, will be described.
  • the signal point arrangement of the marker is recorded by binary information obtained by shifting the signal point by ⁇ regardless of the multivalued number in the data area.
  • the recording signal point arrangement will be described in detail with reference to FIGS. 1a, 1b, 1c, 13a, 13b, 14a, and 14b.
  • FIG. 1a shows a part of the two-dimensional data in the first embodiment, and this two-dimensional data is composed of a data pattern generated by applying various processes to user data and a marker that is a known pattern.
  • the signal point arrangement of the data pattern is as shown in FIG. 1b
  • the signal point arrangement of the marker is as shown in FIG. 1c.
  • the signal point arrangement that constitutes the data pattern and the marker is the same, but the phase information is separated from the real part and the imaginary part by configuring only the signal point arrangement of the marker with a signal of phase difference ⁇ .
  • the marker can always be detected when detecting.
  • FIG. 13a shows only the real part of the data pattern
  • FIG. 13a shows only the real part of the data pattern
  • FIG. 13b shows the signal point arrangement when only the imaginary part is detected.
  • “(1 + i) / ⁇ 2” and “(1-i) / ⁇ 2” are detected as “1 / ⁇ 2”, respectively, and cannot be distinguished, and only the imaginary part is detected.
  • “(1 + i) / ⁇ 2” and “( ⁇ 1 + i) / ⁇ 2” are detected as “i / ⁇ 2”, respectively, and thus cannot be determined.
  • the signal point arrangement of the marker is the one shown in FIG. 1c
  • the signal point arrangement for detecting the signal point separately by the real part and the imaginary part is shown in FIGS. 14a and 14b.
  • FIG. 14a shows only the real part of the marker
  • FIG. 14b shows the signal point arrangement when only the imaginary part of the marker is detected.
  • the detected signals are “1 / ⁇ 2” and “ ⁇ 1 / ⁇ 2”, and when only the imaginary part is detected, “i / ⁇ 2” and “ ⁇ i / ⁇ 2 ”, so that it is possible to determine whether the real part or the imaginary part is detected.
  • the signal point arrangement of the marker is recorded as a binary signal having a phase difference ⁇ regardless of the signal point arrangement of the data pattern, the above-described image is obtained even when the real part and the imaginary part of the phase signal are separated and detected.
  • Position detection (S902) and distortion correction (S903) such as image tilt, magnification, distortion, and the like can be performed.
  • the signal point arrangement of the marker is “(1 + i) / ⁇ 2” and “( ⁇ 1 ⁇ i) / ⁇ 2”, but the signal point arrangement is “( ⁇ 1 + i) / ⁇ 2” and “( 1-i) / ⁇ 2 ′′, the same effect can be obtained, and any phase state can be used as long as it is a signal point arrangement with a phase difference ⁇ that does not ride on the real or imaginary axis.
  • the phase difference is ⁇ if the signal point arrangement is not symmetrical with respect to the real axis or the imaginary axis. It doesn't matter. Thereby, the distance between signals at the time of separation of the real part and the imaginary part can be arbitrarily changed. Further, if there is no signal point arrangement that cannot be discriminated when the real part and the imaginary part are separated, the binary signal may not be used. This makes it possible to detect the position of the image and correct the distortion using a marker composed of multi-value information.
  • the marker may be recorded with a phase difference ⁇ regardless of the type of signal to be handled and the information signal recording / reproducing method.
  • the present embodiment is different from the first embodiment in that the signal light is irradiated a plurality of times in the real part signal recording and the imaginary part signal recording instead of the signal light irradiation once in the phase information recording as shown in FIG.
  • the phase multilevel information is recorded as an addition of the real part and the imaginary part.
  • recording is performed so that the signal point arrangement of the marker becomes binary information of the phase difference ⁇ by one phase information recording.
  • the marker has a phase difference of ⁇ by multiple times of signal light irradiation. Recording is performed so that binary information is obtained.
  • FIG. 15 a shows the signal point arrangement when “1 / ⁇ 2” is recorded as the real part signal and “i / ⁇ 2” is recorded as the imaginary part signal.
  • the phase information recorded by addition is “(1 + i) / ⁇ 2”.
  • FIG. 15b the signal point arrangement for recording the phase information of “( ⁇ 1 ⁇ i) / ⁇ 2” by adding the real part signal of “ ⁇ 1 / ⁇ 2” and the imaginary part signal of “ ⁇ i / ⁇ 2”.
  • the information of FIG. 15a and the phase difference ⁇ can be recorded as a marker.
  • This embodiment is different from the first embodiment in that amplitude / phase multi-value information is handled as recording information.
  • information whose amplitude state is constant and whose phase state is multivalued is handled, but information whose amplitude state is multivalued as well as the phase state is handled.
  • amplitude phase information of amplitude binary phase quaternary is shown in FIG. 16a.
  • the distance between the origin and the signal point represents the amplitude information.
  • the phase difference of the marker to be generated is ⁇ , the marker can always be detected even if the real part imaginary part is separated without being limited to the amplitude value. Also, the closer the distance between signal points, the worse the quality at the time of detection.
  • the marker is “(1 + i) / ⁇ 2” and “( ⁇ 1 ⁇ i) / ⁇ 2” as shown in FIG. What is necessary is just to produce
  • this invention is not limited to an above-described 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 for realizing 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.
  • the 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.
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Abstract

光記録媒体に記録される位相多値情報を実部と虚部で複数回に分けて検出した場合、１度の再生時に所定の予備のブロックに含まれる既知の画素パターンが判別できなくなるといった課題が挙げられる。　情報信号を信号光と参照光との干渉パターンであるホログラムとして光情報記録媒体に記録し、情報信号を前記光情報記録媒体に記録されたホログラムから再生する光情報記録再生装置であって、　前記光情報記録媒体に信号光を照射する信号光照射部と、　前記光情報記録媒体に参照光を照射する参照光照射部と、を備え、　記録する情報信号は実部と虚部により構成されるｍ値（ｍ：２以上の自然数）の位相情報を含む２次元信号であり、　前記２次元信号は記録時に２次元データの位置検出を行うための既知パターンであるマーカーを含み、　前記マーカーは、前記マーカーに関わる信号点配置が複素平面上で実軸および虚軸で略線対称とはならないｎ値信号（ｎ：２以上の自然数）であることを特徴とする。

Description

光情報記録再生装置および光情報記録再生方法
　本発明は、ホログラフィを用いて、記録媒体に情報を記録または記録媒体から情報を再生する、装置および方法に関する。
　ホログラムの高密度記録技術として、例えばＵＳ８２７５２６１（特許文献１）がある。本公報の「要約」には、「A holographic device is provided for recovering data in a holographic memory system. The device use homodyne detection to introduce a local oscillator beam into a reconstructed data beam of the recovered hologram. An image of combined beam comprising the reconstructed data beam. None and local oscillator beam may be processed to obtain contrast level information for the pixels of the detected image. This contrast level information may then be used to obtain an increased contrast image of the recovered hologram, Which may increase the signal to noise ratio (SNR) of the recovered data.」と記載されている。
　また、ホログラフィックメモリの再生信号品質向上方法として特開２００８－５３６１５８号公報（特許文献２）の「要約」には「ホログラフィックデータ格納システムにおけるデータ画素を処理するための方法が、開示されている。上記方法は、各データページ全体にわたって、所定の予備のブロックを割り当てることであて、各予備のブロックは既知の画素パターンを含む、ことと、データページの領域と所定の予備のブロックとの間の最良のマッチングを計算することによって、データページの位置誤差を決定することと、検出器においてデータ画素を対応するデータページの位置誤差に従って補正することとを包含する。」と記載されている。
ＵＳ８２７５２６１ 特開２００８－５３６１５８号公報
　ところで、特許文献１の方法において光記録媒体に記録される位相多値情報を複数回に分けて検出した場合、１度の再生時に所定の予備のブロックに含まれる既知の画素パターンが判別できなくなるといった課題が挙げられる。例えば、既知パタンがπ/2の位相差で記録された場合、1回目もしくは2回目の再生時に信号の判別が不可となり、既知パタンが検出できずページを再生する事ができない。 
本発明の目的は、位相多値情報を複数回に分けて検出した場合に、何度目の再生時でも既知パターンを判別可能とすることにある。
　上記課題は、例えば請求項の範囲に記載の発明により解決される。
　本発明によれば、ホログラフィを利用したデジタル情報の記録において、位相多値情報を複数回に分けて検出した場合でも常に既知パターンを用いた再生信号品質の向上を達成できる。
本実施例におけるページデータの一部を表す図（実施例１） 本実施例におけるデータパターンを構成する信号点配置を表す図（実施例１） 本実施例におけるマーカーを構成する信号点配置を表す図（実施例１） 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 本実施例における光情報記録再生装置の動作フローを表す図 本実施例における光情報記録再生装置の動作フローを表す図 本実施例における光情報記録再生装置の動作フローを表す図 本実施例における信号生成回路の構成例を表す図 本実施例における信号処理回路の構成例を表す図 本実施例における信号生成回路の動作フローを表す図 本実施例における信号処理回路の動作フローを表す図 位相２値情報の信号点配置の例を表す図 位相２値情報の実部信号分離を表す図 位相２値情報の実部信号分離を表す図 位相４値情報の信号点配置の例を表す図 位相４値情報で構成されるデータパターンの実部信号分離を表す図 位相４値情報で構成されるデータパターンの虚部信号分離を表す図 位相２値情報で構成されるマーカーの実部信号分離を表す図 位相２値情報で構成されるマーカーの虚部信号分離を表す図 π／４の位相情報を持つマーカーの実部虚部分離記録を表す図 ５π／４の位相情報を持つマーカーの実部虚部分離記録を表す図 本実施例におけるデータパターンを構成する信号点配置を表す図（実施例３） 本実施例におけるマーカーを構成する信号点配置を表す図（実施例３）
　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、媒体回転角度検出用光学系１４、および回転モータ５０を備えており、ディスク形状の光情報記録媒体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に照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られ、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。
　媒体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、媒体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によって媒体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、媒体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、媒体キュア光学系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、媒体回転角度検出用光学系１４は、いくつかの光学系構成または全ての光学系構成をひとつに纏めて簡素化しても構わない。
　図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、位相オフセット素子４０１、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。ここで、空間光変調器３１２は位相情報を付加可能であり、扱える位相情報は２値であってもよいし、多値を扱えるものであってもよい。位相情報は図１０に示すように実部の値を横軸に、虚部の値を縦軸に示した複素平面で表すことができる。図１０には例として“（１＋ｉ）／√２”、“（－１－ｉ）／√２”の２値の位相情報を扱う場合の信号点配置を示している。尚、本実施例では位相情報を表す場合には基本的に複素振幅の形で表現しているが、０～２πの形で表現しても同等となる。例えば“（１＋ｉ）／√２”は“π／４”と同等の位相情報を、“（－１－ｉ）／√２”は“５π／４”と同等の位相情報を表すことになる。
  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ならびに開口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ホログラムとして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。記録した位相情報を再生する場合は、特許文献１に記載されているように媒体からの再生光と、オシレータ光と呼ばれる異なる光を光検出器３２５上で干渉させることで振幅情報として検出できる。
  再生光を生成する為に再生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ならびに開口３１４を伝播する。その後、再生光はＰＢＳプリズム３１１ならびに偏光子４０２を透過し、光検出器３２５に入射する。
　オシレータ光としてはＰＢＳプリズム３０５を透過した信号光を利用し、偏光方向変換素子３１６によって所定の偏光方向に設定、ビームエキスパンダ３０８によって光ビーム径を拡大、位相オフセット素子４０１によって再生データに適した位相状態に変換する。その後、リレーレンズ３１０、ＰＢＳプリズム３１１を透過、偏光子４０２で再生光と同一の偏光状態となり、位相変調空間光変調器３１２に入射する。再生光とオシレータ光を光検出器３２５上で干渉させることで記録した位相情報を振幅情報として検出することができる。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。
　位相情報を振幅情報として光検出器３２５で検出した場合の信号点移動の様子を図１１ａ、図１１ｂに示す。図１１ａは例として“（１＋ｉ）／√２”、“（－１－ｉ）／√２”の２値の位相情報を持つ再生光と、再生光と位相差が０のオシレータ光を干渉させた場合の位相情報から振幅情報への変換の様子を示している。再生光と位相差が０のオシレータ光を干渉させた場合には再生光の持つ複素振幅情報のうち実部情報だけを検出可能であり、図１１ａの例では“（１＋ｉ）／√２”、“（－１－ｉ）／√２”がそれぞれ “１／√２”、“－１／√２”の２値信号として光検出器３２５で検出される。また、位相オフセット素子４０１により再生光とオシレータ光の位相差をπ／２ずらした場合には図１１ｂに示すように“（１＋ｉ）／√２”、“（－１－ｉ）／√２”のそれぞれ虚部情報のみを検出することができる。
　ここで、記録した位相情報が図１２に示すように２値ではなく多値であった場合には１度の再生では検出不可となる。その場合には位相情報の実部検出と虚部検出を分けて行い、実部と虚部を組み合わせることで多値情報が再生可能となる。以後の再生信号処理における説明は全て位相４値情報を記録した場合に、実部と虚部を分離して検出することを想定する。
　図５ａ、図５ｂ、図５ｃ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５ａ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５ｂ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５ｃ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５ａに示すように媒体を挿入すると（Ｓ５０１）、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媒体判別を行う（Ｓ５０２）。
  媒体判別の結果、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（Ｓ５０３）、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に応じた各種調整やピックアップ１１に関わる学習処理（Ｓ５０４）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（Ｓ５０５）。
  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５ｂに示すように、まず記録するデータを受信して（Ｓ５１１）、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る。
  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（Ｓ５１２）。
　その後、シーク動作（Ｓ５１３）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（Ｓ５１４）、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（Ｓ５１５）。
  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（Ｓ５１６）。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５ｃに示すように、まずシーク動作（Ｓ５２１）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（Ｓ５２２）、再生データを送信する（Ｓ５２３）。
　図６は、光情報記録再生装置１０の信号生成回路８６のブロック図である。出力制御回路９０にユーザデータの入力が開始されると、入出力制御回路９０はコントローラ８９にユーザデータの入力が開始されたことを通知する。コントローラ８９は入出力回路９０からの通知を受け、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６０９を経由し、信号生成回路８６内サブコントローラ６０１に通知される。本通知を受け、サブコントローラ６０１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６０９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６０３に、データライン６１０を介して入出力制御回路９０から入力される２値のユーザデータをメモリ６０２に格納するよう制御する。格納されたユーザデータがある一定量に達すると、ＣＲＣ演算回路６０４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６０５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６０６でパリティデータ列を加える誤り訂正符号化の制御を行う。ここで、誤り訂正符号化後のデータは記録する信号の多値数に応じたものとして扱い、本実施例では４値の信号を想定する。例えば２値の信号「１,０,１,１,０,０,１,１」を４値で扱う場合には２ｂｉｔを１つの信号として表現すればよく、「２,３,０,３」と表現することができる。また、この信号を位相情報として表現する場合には０、１、２、３の４値の振幅信号をそれぞれ対応させてπ／４、３π／４、５π／４、７π／４と扱えばよい。
最後にピックアップインターフェース回路６０７に２次元変調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２次元データの位置決めの基準となるマーカーを付加した後、ピックアップ１１内の空間光変調器３１２に２次元データを転送する。
　図７は、光情報記録再生装置１０の信号処理回路８５のブロック図である。コントローラ８９はピックアップ１１内の光検出器３２５が画像データを検出すると、信号処理回路８５にピックアップ１１から入力される１ページ分のデータを再生処理するよう命ずる。コントローラ８９からの処理命令は制御用ライン７１２を経由し、信号処理回路８５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７１２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７１３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７１１を経由して入力される画像データをメモリ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７１０でメモリ７０２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。マーカーは既知のパターンであるため、検出方法として例えば参考文献２に記載されているパターンマッチングを用いることができる。次に検出されたマーカーを用いて画像歪み補正回路７０９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を行う。
　次に誤り訂正回路７０６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７０５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７０４でメモリ７０２上のユーザデータ内に誤りが含まれない確認を行う。２次元データは実部と虚部に分かれて検出器３２５で検出される為、実部虚部信号判定回路７０７で再生信号の実部／虚部判定を行う。実部信号の判定は例えば記録情報の一部に記録した情報を用いてもよいし、光検出器で検出された回数の偶数奇数番目に実部虚部を対応させて判別してもよい。仮に１番目に検出される情報が実部、２番目に検出される情報が虚部とした場合、実部虚部信号判定回路７０７で検出情報が実部と判定された場合には実部信号を実部信号記憶回路７１４に記憶し、光検出器３２５で再度虚部信号が検出されるまで待機する。実部虚部信号判定回路７０７で検出情報が虚部と判定された場合には実部信号記憶回路７１４に実部信号情報が記憶されている為、実部虚部信号加算回路７１５で実部信号と虚部信号の加算を行う。これによって位相多値情報を２値のユーザデータとして表現することが可能となり、その後、入出力制御回路９０にメモリ７０２からユーザデータを転送する。
　図８は、記録時のデータ処理フローを示したものであり、図８を用いて記録時のデータ処理について説明する。信号生成回路８６がユーザデータを受信（Ｓ８０１）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（Ｓ８０２）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（Ｓ８０３）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（Ｓ８０４）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（Ｓ８０５）を構成、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（Ｓ８０６）し、空間光変調器３１２にデータを転送（Ｓ８０７）する。
　次に図９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（Ｓ９０１）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（Ｓ９０２）し、画像の傾き・倍率・ディストーションなどの歪みを補正（Ｓ９０３）した後、２値化処理（Ｓ９０４）を行い、マーカーを除去（Ｓ９０５）することで１ページ分の２次元データを取得（Ｓ９０６）する。次に、誤り訂正処理（Ｓ９０７）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（Ｓ９０８）を施し、ＣＲＣによる誤り検出処理（Ｓ９０９）を行ってＣＲＣパリティを削除した後に再生信号の実部／虚部判定（Ｓ９１０）を行う。再生信号が実部信号であった場合には実部信号を記憶（Ｓ９１１）し、再度（Ｓ９０１）～（Ｓ９０９）の処理を行う。再生信号が虚部であった場合には記憶していた実部信号と虚部信号を足し合わせ（Ｓ９１２）、足し合わせた結果を２値のユーザデータとして表現し入出力制御回路９０経由で送信（Ｓ９１３）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、本実施例の特徴であるマーカーの信号点配置について説明する。このマーカーの信号点配置はデータ領域の多値数に関わらず信号点をπずらした２値情報によって記録するものである。この記録信号点配置について図１ａ、図１ｂ、図１ｃ、図１３ａ、図１３ｂ、図１４ａ、図１４ｂを用いて詳細説明する。
　図１ａは第１の実施例における２次元データの一部を示しており、この２次元データはユーザデータに各種処理を加えて生成したデータパターンと、既知パターンであるマーカーによって構成される。例として４値の位相情報を記録する場合、データパターンの信号点配置は図１ｂに、マーカーの信号点配置は図１ｃに示すものとなる。通常であればデータパターンとマーカーを構成する信号点配置は同一のものとなるが、マーカーの信号点配置だけを位相差πの信号で構成することで実部と虚部を分離して位相情報を検出する場合に常にマーカーが検出可能となる。図１３ａはデータパターンの実部だけを、図１３ｂは虚部だけを検出した場合の信号点配置を示している。実部だけを検出した場合では例えば“（１＋ｉ）／√２”と“（１－ｉ）／√２”がそれぞれ“１／√２”と検出され判別できず、虚部だけを検出した場合では例えば“（１＋ｉ）／√２”と“（－１＋ｉ）／√２”がそれぞれ“ｉ／√２”として検出される為判別できない。ここで、マーカーの信号点配置が図１ｃに示したものであった場合に、信号点を実部と虚部で分離して検出する信号点配置を図１４ａ、図１４ｂに示す。
　図１４ａはマーカーの実部だけを、図１４ｂはマーカーの虚部だけを検出した場合の信号点配置を示している。実部だけを検出した場合には検出される信号は“１／√２”と“－１／√２”に、虚部だけを検出した場合には“ｉ／√２”と“－ｉ／√２”となり実部虚部どちらの検出であっても判別可能となる。このように、データパターンの信号点配置に関わらずマーカーの信号点配置を位相差πの２値信号で記録することで位相信号の実部と虚部を分離して検出した場合でも前述した画像の位置検出（Ｓ９０２）および、画像の傾き・倍率・ディストーションなどの歪み補正（Ｓ９０３）を行うことができる。なお、
　ここでは例としてマーカーの信号点配置を“（１＋ｉ）／√２”と“（－１－ｉ）／√２”としたが、信号点配置が“（－１＋ｉ）／√２”と“（１－ｉ）／√２”であっても同様の効果が得られるし、実軸もしくは虚軸に乗らない位相差πの信号点配置であればどの位相状態であっても構わない。また、信号点配置を実部と虚部で分離した場合に判別可能であれば良い為、信号点配置が実軸又は虚軸を挟んで対称な位相差になっていなければ位相差はπでなくとも構わない。これによって実部虚部の分離時の信号間距離を任意に変更することができる。更に、実部と虚部で分離した場合に判別不可能な信号点配置が存在しなければ２値の信号で無くても構わない。これによって多値情報で構成されるマーカーを用いた画像の位置検出および歪み補正が可能となる。
　また、扱う信号の種類、情報信号の記録／再生方法によらずマーカーを位相差πで記録しても構わない。マーカーを位相差πで記録することで信号内に発生するピクセル間干渉の影響を低減することが可能であり、マーカー検出の品質を向上することが可能である。
　本実施例が実施例１と異なるのは、図１５に示すように位相情報記録時に1度の信号光照射ではなく実部信号記録と虚部信号記録に分けて信号光を複数回照射し、実部と虚部の足し合わせとして位相多値情報を記録する点である。実施例１では１度の位相情報記録でマーカーの信号点配置が位相差πの２値情報になるよう記録を行ったが、本実施例では複数回の信号光照射でマーカーが位相差πの２値情報になるよう記録を行う。図１５ａは実部信号として“１／√２”を、虚部信号として“ｉ／√２”を記録した場合の信号点配置を示している。結果として足し合わせで記録される位相情報は“（１＋ｉ）／√２”となる。図１５ｂでは“－１／√２”の実部信号と“－ｉ／√２”の虚部信号を足し合わせて“（－１－ｉ）／√２”の位相情報を記録する信号点配置を示しており、これによって図１５ａと位相差πの情報をマーカーとして記録することができる。
　本実施例が実施例１と異なるのは、記録情報として振幅位相多値情報を扱う点である。実施例１では振幅状態が一定で位相状態が多値の情報を扱ったが、位相状態だけでなく振幅状態も多値である情報を扱う。例として振幅２値位相４値の振幅位相情報を図１６ａに示す。前述した位相情報に加え、原点と信号点の距離が振幅情報を表している。この場合には生成するマーカーの位相差がπであれば振幅の値に限らず実部虚部を分離しても常にマーカーを検出可能となる。また、信号点間の距離が近いほど検出時の品質は劣化することになる。従って、振幅位相多値情報を扱った場合には位相差がπとなるマーカーが複数あるため、位相差πかつ最も信号間距離が大きい２つの信号点配置の信号でマーカーを生成するのが望ましい。例えば、扱う信号が振幅２値位相４値の振幅位相多値情報であってもマーカーは図１６ｂに示すように“（１＋ｉ）／√２”と“（－１－ｉ）／√２”の２値の情報信号で生成すればよい。
　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・・・媒体Ｃｕｒｅ光学系、１４・・・媒体回転角度検出用光学系、８１・・・アクセス制御回路、８２・・・光源駆動回路、８３・・・サーボ信号生成回路、８４・・・サーボ制御回路、８５・・・信号処理回路、８６・・・信号生成回路、８７・・・シャッタ制御回路、８８・・・媒体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、３０１・・・光源、３０３・・・シャッタ、３０４・・・光学素子３０５・・・ＰＢＳプリズム、３０６・・・信号光、３０７・・・参照光、３０８・・・ビームエキスパンダ、３１０・・・リレーレンズ、３１１・・・ＰＢＳプリズム、３１２・・・空間光変調器、３１３・・・リレーレンズ、３１４・・・開口、３１５・・・対物レンズ、３１６・・・偏光方向変換素子、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、４０１・・・位相オフセット素子、４０２・・・偏光子

Claims (20)

  1. 　情報信号を信号光と参照光との干渉パターンであるホログラムとして光情報記録媒体に記録し、情報信号を前記光情報記録媒体に記録されたホログラムから再生する光情報記録再生装置であって、
    　前記光情報記録媒体に信号光を照射する信号光照射部と、
    　前記光情報記録媒体に参照光を照射する参照光照射部と、を備え、
    　記録する情報信号は実部と虚部により構成されるｍ値（ｍ：２以上の自然数）の位相情報を含む２次元信号であり、　前記２次元信号は記録時に２次元データの位置検出を行うための既知パターンであるマーカーを含み、
    　前記マーカーは、前記マーカーに関わる信号点配置が複素平面上で実軸および虚軸で略線対称とはならないｎ値信号（ｎ：２以上の自然数）であ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であって、
    　前期マーカーは、前記マーカーに関わる信号点の位相差が略πの２値信号であ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であって、
    　前記マーカーは、前記マーカーに関わる信号点の位相状態が略π／４及び略５π／４の２値信号であ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であって、
    　前記マーカーは、前記マーカーに関わる信号点の位相状態が略３π／４及び略７π／４の２値信号であ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であって、
    　前記位相情報とは振幅位相情報であることを特徴とする光情報記録再生装置。
  6. 　請求項５に記載の光情報記録再生装置であって、
    　前記マーカーは、前記マーカーに関わる信号点の位相差が略πかつ前記マーカーに関わる各信号点間の信号間距離が各前記信号間距離の中で略最大となる２値信号であることを特徴とする光情報記録再生装置。
  7. 　請求項５に記載の光情報記録再生装置であって、
    　前記マーカーは、前記マーカーに関わる信号点の位相状態が略π／４及び略５π／４かつ前記マーカーに関わる各信号点間の信号間距離が各前記信号間距離の中で略最大となる２値信号であることを特徴とする光情報記録再生装置。
  8. 　請求項５に記載の光情報記録再生装置であって、
    　前記マーカーは、前記マーカーに関わる信号点の位相状態が略３π／４及び略７π／４かつ前記マーカーに関わる各信号点間の信号間距離が各前記信号間距離の中で略最大となる２値信号であることを特徴とする光情報記録再生装置。
  9. 　請求項１に記載の光情報記録再生装置であって、
    　前記２次元信号の２次元実部信号と２次元虚部信号を分離して検出するピックアップと、
    検出した前記２次元実部信号および前記２次元虚部信号から構成される前記マーカーを用いた２次元データの位置検出を行う信号処理部と、を備え、
    　前記信号処理部は前記２次元実部信号に関わる前記マーカーおよび前記２次元虚部信号に関わる前記マーカーを独立して検索する、ことを特徴とする光情報記録再生装置。
  10. 　請求項９に記載の光情報記録再生装置であって、
    　前記信号処理部は前記２次元実部信号および前記２次元虚部信号の略同一のマーカーを検索する、ことを特徴とする光情報記録再生装置。
  11. 　情報信号を信号光と参照光との干渉パターンであるホログラムとして光情報記録媒体に記録し、情報信号を前記光情報記録媒体に記録されたホログラムから再生する光情報記録再生方法であって、
    　前記光情報記録媒体に信号光を照射する信号光照射するステップと、
    　前記光情報記録媒体に参照光を照射するステップと、を有し、
    　記録する情報信号は実部と虚部により構成されるｍ値（ｍ：２以上の自然数）の位相情報を含む２次元信号であり、
    　前記２次元信号は記録時に２次元データの位置検出を行うための既知パターンであるマーカーを含み、
    　前記マーカーは、前記マーカーに関わる信号点配置が複素平面上で実軸および虚軸で略線対称とはならないｎ値信号（ｎ：２以上の自然数）であることを特徴とする光情報記録再生方法。
  12. 　請求項１１に記載の光情報記録再生方法であって、
    　前記マーカーは、前記マーカーに関わる信号点の位相差が略πの２値信号であることを特徴とする光
    情報記録再生方法。
  13. 　請求項１１に記載の光情報記録再生方法であって、
    　前記マーカーは、前記マーカーに関わる信号点の位相状態が略π／４及び略５π／４の２値信号であることを特徴とする光情報記録再生方法。
  14. 　請求項１１に記載の光情報記録再生方法であって、
    　前記マーカーは、前記マーカーに関わる信号点の位相状態が略３π／４及び略７π／４の２値信号であることを特徴とする光情報記録再生方法。
  15. 　請求項１１に記載の光情報記録再生方法であって、
    　前記位相情報とは振幅位相情報であることを特徴とする光情報記録再生方法。
  16. 　請求項１５に記載の光情報記録再生方法であって、
    　前記マーカーは、前記マーカーに関わる信号点の位相差が略πかつ前記マーカーに関わる各信号点間の信号間距離が各前記信号間距離の中で略最大となる２値信号であることを特徴とする光情報記録再生方法。
  17. 　請求項１５に記載の光情報記録再生方法であって、
    　前記マーカーは、前記マーカーに関わる信号点の位相状態が略π／４及び略５π／４かつ前記マーカーに関わる各信号点間の信号間距離が各前記信号間距離の中で略最大となる２値信号であることを特徴とする光情報記録再生方法。
  18. 　請求項１５に記載の光情報記録再生方法であって、
    　前記マーカーは、前記マーカーに関わる信号点の位相状態が略３π／４及び略７π／４かつ前記マーカーに関わる各信号点間の信号間距離が各前記信号間距離の中で略最大となる２値信号であることを特徴とする光情報記録再生方法。
  19. 　請求項１１に記載の光情報記録再生方法であって、
    　前記２次元信号の２次元実部信号と２次元虚部信号を分離して検出するステップと、
    検出した前記２次元実部信号および前記２次元虚部信号から構成される前記マーカーを用いた２次元データの位置検出を行う信号処理ステップと、を有し、
    　前記信号処理ステップにおいて、前記２次元実部信号に関わる前記マーカーおよび前記２次元虚部信号に関わる前記マーカーを独立して検索することを特徴とする光情報記録再生方法。
  20. 　請求項１９に記載の光情報記録再生方法であって、
    　前記信号処理ステップにおいて、前記２次元実部信号および前記２次元虚部信号の略同一のマーカーを検索する、ことを特徴とする光情報記録再生方法。
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