JP4590510B2

JP4590510B2 - 光情報記録装置および光情報再生装置

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Publication number: JP4590510B2
Application number: JP2006009718A
Authority: JP
Inventors: 秀嘉堀米; 峰征松本
Original assignee: Optware Corp
Current assignee: Optware Corp
Priority date: 2006-01-18
Filing date: 2006-01-18
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2026-01-18
Also published as: JP2007193874A

Description

本発明は、ホログラフィを利用した光情報記録装置および光情報再生装置に係り、特に、記録媒体の所定の記録位置又は再生位置にアクセスするためのサーボ機構を有する光情報記録装置および光情報再生装置に関する。

従来、ホログラフィを利用して記録媒体に情報を記録するホログラフィック記録は、一般的に、記録用光を構成するイメージ情報を担持した情報光と記録用参照光とを記録媒体の内部で重ね合わせ、そのときにできる干渉パターンを記録媒体に書き込むことによって行われる。記録された情報の再生時には、その記録媒体に再生用参照光を照射することにより、干渉パターンによる回折によりイメージ情報が再生される（特許文献１、２参照）。

近年では、超高密度光記録のために、ボリュームホログラフィ、特にデジタルボリュームホログラフィが実用域で開発され注目を集めている。ボリュームホログラフィとは、記録媒体の厚み方向も積極的に活用して、３次元的に干渉パターンを書き込む方式であり、厚みを増すことで回折効率を高め、多重記録を用いて記録容量の増大を図ることができるという特徴がある。そして、デジタルボリュームホログラフィとは、ボリュームホログラフィと同様の記録媒体と記録方式を用いつつも、記録するイメージ情報は２値化したデジタルパターンに限定した、コンピュータ指向のホログラフィック記録方式である。このデジタルボリュームホログラフィでは、例えばアナログ的な絵のような画像情報も、一旦デジタイズして、２次元デジタルパターン情報に展開し、これをイメージ情報として記録する。再生時は、このデジタルパターン情報を読み出してデコードすることで、元の画像情報に戻して表示する。これにより、再生時にＳＮ比（信号対雑音比）が多少悪くても、微分検出を行ったり、２値化データをコード化しエラー訂正を行ったりすることで、極めて忠実に元の情報を再現することが可能になる。

ところで、ホログラフィック記録の方式としては、ＣＤ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃ）、ＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｃ）等と同様にディスク状の記録媒体を採用して、記録媒体に対する情報の記録と記録媒体からの情報の再生を行なうための光学系を含む光ピックアップ装置を使用する方式が有力である。

従来の光情報記録再生装置における光ピックアップ装置は、光束を出射する光源と、この光源から出射される光束を空間的に変調することによって、情報を担持した情報光を生成する情報光生成手段と、光源から出射される光束を用いて記録用参照光を生成する記録用参照光生成手段と、光源から出射される光束を用いて再生用参照光を生成する再生用参照光生成手段と、記録媒体のホログラム記録層に情報光と記録用参照光との干渉による干渉パターンによって情報が記録されるように、情報光と記録用参照光とをホログラム記録層に対して照射し、再生用参照光をホログラム記録層に対して照射すると共に、再生用参照光が照射されることによってホログラム記録層より発生される再生光を収集する記録再生光学系と、この記録再生光学系によって収集された再生光を検出する検出手段とを有していた（特許文献１、２）。

特開平１１−３１１９３８号公報（請求項１７参照）特開平２００４−３６２７５０号公報

前述した特許文献１に記載されている従来の光情報記録再生装置は、所定の記録位置又は再生位置に記録又は再生するため、光ピックアップ装置全体を記録媒体の半径方向に移動させてスライドサーボを行っていた。しかしながら、光ピックアップ装置は、光源、情報光生成手段、記録用参照光生成手段、再生用参照光生成手段、記録再生光学系および検出手段を含むため、体積が大きく重量が重かった。このため、光ピックアップ装置を駆動させる駆動手段が大型化し、その結果光情報記録再生装置も大型化してしまった。

また、従来の光情報記録再生装置は、光ピックアップ装置が重く、慣性が働くため、光ピックアップ装置を高速で記録媒体にアクセスすることができず、転送レートが低下してしまっていた。

従来、ホログラフィを利用していない光情報記録再生装置であるＣＤドライブやＤＶＤドライブにおいては、移動する部分の体積を小さくし、重量を軽くするために、対物レンズを光源側と分離して記録媒体の照射位置に合わせて移動させていた。これは、ＣＤドライブやＤＶＤドライブにおいては、光学系が光の強度（エネルギー）のみを伝えることができれば良かったため可能であった。

しかしながら、ホログラフィック記録再生の光学系は、対物レンズによって空間的に変調された情報光および記録用参照光を記録媒体に照射し、記録媒体のホログラム記録層において干渉させて記録するものであるから、対物レンズの入射瞳面において、少なくとも空間光変調器（情報表現手段）によって空間的に変調された情報光を結像させる必要があった。また、再生する時は、再生用参照光によって記録媒体のホログラム記録層から発生した再生光の対物レンズの射出瞳面における像を最終的には検出手段において結像させる必要があった。

このため、図８（Ａ）に示すように、焦点距離の等しい一対のリレーレンズ１０３，１０５を設け、空間光変調器（情報表現手段）１０１の表示面１０１ａに表示された像を対物レンズ１０９の入射瞳面１０９ａにおいて結像させていた。つまり、４ｆ系の光学系として、空間光変調器（情報表現手段）１０１から焦点距離ｆ１だけ離れた位置に第一のリレーレンズ１０３を配置し、第一のリレーレンズ１０３から焦点距離ｆ１の２倍だけ離れた位置に第二のリレーレンズ１０５を配置し、第二のリレーレンズ１０５から焦点距離ｆ１だけ離れた位置に入射瞳面１０９ａが位置するように対物レンズ１０９を配置していた。また、再生時には、同様に４ｆ系の光学系によって、対物レンズの射出瞳面に再生された像を検出手段の入射面において結像させていた。なお、図８において、記録媒体１１１は、半径方向の断面を示しており、図８中右側に記録媒体１１１の回転中心が存在する。ミラー１０７は、光軸の向きを記録媒体１１１に対して垂直になるように曲げるものである。

かかるホログラフィック記録再生において、従来、ホログラフィを利用していないＣＤドライブやＤＶＤドライブで採用されていたように対物レンズを分離して移動させると、対物レンズの入射瞳面の位置も移動するので、対物レンズと第二のリレーレンズとの距離も変化してしまう。

図８（Ｂ）は、空間光変調器（情報表現手段）１０１の位置を固定して、対物レンズ１０９を分離して移動させた時に必要とされる光学系を示す図である。図８（Ｂ）に示すように、空間光変調器１０１の位置を固定して、対物レンズ１０９の位置を記録媒体１１１の内周側（図８中右側）に移動した場合、空間光変調器１０１の表示面１０１ａと対物レンズ１０９の入射瞳面１０９ａとが共役な関係となる必要がある。このため、図８（Ａ）の一対のリレーレンズ１０３，１０５とは異なる焦点距離ｆ２の一対のリレーレンズ１０３’，１０５’が必要であった。

このような課題に対し、本出願人は、特願２００４−２３５１０５号において、図９に示すように、一対のリレーレンズ１０３，１０５の間に、反射面が直交する一対の反射体１１３ａ、１１３ｂを配置し、対物レンズ１０９および対物レンズ側の第二のリレーレンズ１０５を配置した第一の移動部１１５と、一対の反射体１１３ａ、１１３ｂを配置した第二の移動部１１７とを設ける光情報記録再生装置を提案した。この構成によれば、第一のリレーレンズ１０３から第二のリレーレンズ１０５までの距離を変えることなく、対物レンズ１０９を移動させることができる。つまり、対物レンズ１０９を距離Ｌだけ移動させる場合、対物レンズ１０９が配置された第一の移動部１１５を距離Ｌだけ移動させる。さらに、第二の移動部１１７を同じ方向に半分の距離Ｌ／２だけ移動させると、第一の移動部１１５から第二の移動部１１７までの距離が距離Ｌ／２だけ近づき、第二の移動部１１７と第一のリレーレンズ１０５までの距離が距離Ｌ／２だけ遠ざかることになる。この結果、第一のリレーレンズ１０３から第二のリレーレンズ１０５までの距離は変わらず、空間光変調器１０１に表示された像を対物レンズ１０９の入射瞳面１０９ａに結像させることができる。

しかしながら、記録媒体１１１の表面のうねりや記録再生時における振動によって、記録媒体１１１から対物レンズ１０９までの距離が変化することから、さらに対物レンズ１０９を光軸方向（例えば図９の矢印１１９の方向）に移動させて焦点を合わせる位置決め（以下「フォーカスサーボ」と呼ぶ）を設けることが好ましい。図９の構成において、対物レンズ１０９を矢印１１９の方向に距離ｘだけ移動させると、対物レンズ１０９の入射瞳面１０９ａも光軸方向（図９の矢印１２０の方向）に距離ｘだけ移動することになり、空間光変調器１０１に表示された像を入射瞳面１０９ａに結像できなくなる。

また、記録再生時における記録媒体の表面と平行な方向についても振動するため、位置ずれが生じる。さらに円盤状の記録媒体１１１を回転させて記録再生する場合は、円盤の中心と回転中心がずれていると、トラック位置が半径方向にずれる。これらの位置ずれを補正するため、記録媒体の表面と平行な方向における微小な位置決め（以下「トラッキングサーボ」と呼ぶ）を行なう場合、なるべく移動部を小さく軽くした方が好ましい。

本発明は、以上の点を鑑みて、光ピックアップ装置の移動する部分を軽くして、高速で記録媒体にアクセスできるようにして転送レートを向上させることおよび駆動手段を小型化し、その結果光情報記録装置および光情報再生装置も小型化することを目的とする。

前述した目的を達成するため本発明の光情報記録装置は、光源と、前記光源からの光に情報を担持させて情報光を生成する空間光変調器と、前記光源からの光から参照光を生成する参照光生成手段と、前記情報光および前記参照光を記録媒体に照射する対物レンズと、前記空間光変調器から前記対物レンズまでの間に配置された一対のリレーレンズと、前記一対のリレーレンズの間に配置された反射面が直交する一対の反射体と、前記一対のリレーレンズから前記対物レンズまでの間に配置された光軸の方向を前記対物レンズに向ける偏向手段とを有し、前記対物レンズおよび前記偏向手段が配置された第一の移動部と、前記一対のリレーレンズのうち対物レンズ側のリレーレンズが配置された第二の移動部と、前記一対の反射体が配置された第三の移動部とを備えたことを特徴とする。

更に、上記光情報記録装置において、前記第一の移動部は前記第二の移動部に配置され、前記第一の移動部が前記第二の移動部による移動に加えて、独立して移動可能とされていることが好ましい。

更に、上記光情報記録装置において、前記第一乃至第三の移動部の移動を制御する制御手段を有し、前記制御手段は、前記空間光変調器から前記対物レンズまでの光路長が一定となるように前記第一乃至第三の移動部を制御することが好ましい。

更に、上記光情報記録装置において、前記対物レンズは、前記偏光手段から独立して、さらに光軸方向に移動可能であることが好ましい。

また、本発明の光情報再生装置は、光源と、前記光源からの光から参照光を生成する参照光生成手段と、前記参照光を記録媒体に照射し、前記記録媒体から発生した再生光が入射する対物レンズと、前記再生光を検出する検出手段と、前記対物レンズから前記検出手段までの間に配置された一対のリレーレンズと、前記一対のリレーレンズの間に配置された反射面が直交する一対の反射体と、前記一対のリレーレンズから前記対物レンズまでの間に配置された光軸の方向を前記対物レンズに向ける偏向手段とを有し、前記対物レンズおよび前記偏向手段が配置された第一の移動部と、前記一対のリレーレンズのうち対物レンズ側のリレーレンズが配置された第二の移動部と、前記一対の反射体が配置された第三の移動部とを備えたことを特徴とする。

更に、上記光情報再生装置において、前記第一の移動部は前記第二の移動部に配置され、前記第一の移動部が前記第二の移動部による移動に加えて、独立して移動可能とされていることが好ましい。

更に、上記光情報再生装置において、前記第一乃至第三の移動部の移動を制御する制御手段を有し、前記制御手段は、前記空間光変調器から前記検出手段までの光路長が一定となるように前記第一乃至第三の移動部を制御することが好ましい。

更に、上記光情報再生装置において、前記対物レンズは、前記偏光手段から独立して、さらに光軸方向に移動可能であることが好ましい。

本発明の光情報記録装置においては、一対のリレーレンズの間の距離を一定に保った上で、対物レンズの相対的な位置関係を変えることができ、ピックアップ全体ではなく、第一乃至第三の移動部を移動させることで記録媒体の所定の照射位置にスライドサーボすることができる。さらに、対物レンズと偏光手段を配置した第一の移動部を有するので、より移動部を軽量化することができ、微小な変位に対してもより正確かつ高速で位置決めすることが可能である。そして、光ピックアップ装置の移動する部分が軽くなるので、駆動手段を小型化することができ、光情報記録装置も小型化することができる。更に光ピックアップ装置の移動する部分が軽くなるので、高速で記録媒体にアクセスすることができ、転送レートを向上させることができる。また、対物レンズのみを移動させてフォーカスサーボを行なったとしても、空間光変調器に表示された像を対物レンズの入射瞳面に結像させることができ、信頼性を向上させることができる。

また、本発明の光情報再生装置においては、一対のリレーレンズの間の距離を一定に保った上で、対物レンズの相対的な位置関係を変えることができ、ピックアップ全体ではなく、第一乃至第三の移動部を移動させることで記録媒体の所定の照射位置にスライドサーボすることができる。さらに、対物レンズと偏光手段を配置した第一の移動部を有するので、より移動部を軽量化することができ、微小な変位に対してもより正確かつ高速で位置決めすることが可能である。そして、光ピックアップ装置の移動する部分が軽くなるので、駆動手段を小型化することができ、光情報再生装置も小型化することができる。更に光ピックアップ装置の移動する部分が軽くなるので、高速で記録媒体にアクセスすることができ、転送レートを向上させることができる。また、対物レンズのみを移動させてフォーカスサーボを行なったとしても、対物レンズの射出瞳面に再生された再生光の像を検出手段において結像させることができ、信頼性を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。

まず、図１を参照して、本実施の形態に係る光情報記録再生装置１の全体的な構成について説明する。この光情報記録再生装置１は、記録媒体５１が取り付けられる取付部６１と、ピックアップ２と、ピックアップ駆動手段６２と、制御手段６３とを備えている。

記録媒体５１は、ホログラムを記録するホログラム記録層を有している。記録媒体５１として、ディスク状の記録媒体を使用し、回転させつつ記録再生を行なう方式の場合は、ＣＤドライブやＤＶＤドライブにおいて使用されているディスク駆動機構を使用することができ、更には、ＣＤドライブやＤＶＤドライブとの互換性を持たせることも容易になるので好ましい。この場合、光情報記録再生装置１は、取り付け部６１を駆動して記録媒体５１を回転させる記録媒体駆動手段６４を備えており、記録媒体５１の回転速度を所定の値に保つように制御手段６３によって記録媒体駆動手段６４が制御される。

記録媒体５１としては、ディスク状に限定されるものではなく、また記録再生時において記録媒体５１を回転または移動させなくともよい。例えば、カード状の記録媒体５１を使用して、所定の位置に保持した後、ピックアップを移動させる場合であっても本件発明を適用することができる。

また、記録媒体５１に、位置決め用の情報を予め記録しておき、ピックアップ２の位置決めにフィードバック機構を採用すると、より正確な位置決めを行なうことができ好ましい。記録媒体５１に位置決め用の情報を予め記録しておく点については、特許文献１に詳述している。

ピックアップ２は、記録媒体５１に対して情報光と記録用参照光とを照射して情報を記録すると共に、記録媒体５１に対して再生用参照光を照射し、再生光を検出して、記録媒体１に記録されている情報を再生するものである。ピックアップ２は、第一の移動部２ａ、第二の移動部２ｂおよび第三の移動部２ｃを有し、記録媒体５１の記録位置又は再生位置に対物レンズを移動可能とされている。

第一の移動部２ａには、対物レンズ２３および偏向手段２１が配置されており、第二の移動部２ｂには、対物レンズ側のリレーレンズ１９が配置されており、第三の移動部２ｃには、一対の反射体１５、１７が配置されている。なお、ピックアップ２の他の部分は、光情報記録再生装置に固定されていてもよいし、移動可能であってもよい。例えば、最初に、ピックアップ２を記録位置又は再生位置の大体の位置決め（以下「スライドサーボ」という）を行ない、その後、精密な位置決め（例えば、トラッキングサーボやフォーカスサーボ）を行なう多段階の位置決め機構を採用して、スライドサーボにおいては、ピックアップ２全体を大体の位置まで移動し、その後、第一乃至第三の移動部２ａ〜ｃによって精密な位置決めを行なってもよい。

ピックアップ２によって記録媒体５１から再生された情報は、制御手段６３に送られ、制御手段６３の信号処理機能によってデコードされる。また、ピックアップ２に記録媒体５１の位置決め用の情報を読み取るための機能を持たせた場合は、ピックアップ２によって記録媒体５１から読み取った位置決め用の情報は、制御手段６３に送られ、制御手段６３の検出機能によって位置のずれを検出し、ピックアップ駆動手段６２またはピックアップ２による照射位置の位置決めにフィードバックされる。

ピックアップ駆動手段６２は、第一乃至第三の移動部２ａ〜ｃを移動する手段をそれぞれ独立して有していてもいいし、一部共通していてもよい。後述するように、第二の移動部２ｂおよび第三の移動部２ｃは、移動軸が同じであるから、ピックアップ駆動手段６２の一部を共通化させることが可能である。例えば、同じ搬送レールを使用することができる。部品を共通化させると、小型化および軽量化に有効であり、製造コストも削減することができるので好ましい。ピックアップ駆動手段６２として、例えばリニアモータを使用することができる。

制御手段６３は、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）およびＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）を有し、ＣＰＵが、ＲＡＭを作業領域として、ＲＯＭに格納されたプログラムを実行することによって、制御手段６３の機能を実現するようになっている。制御手段６３は、ピックアップ駆動手段６２を制御して、ピックアップ２の第一乃至第三の移動部２ａ〜ｃの移動を制御する。更に、記録する情報を信号処理機能によってエンコードして、ピックアップ２の空間光変調器に送り、ピックアップ２によって記録媒体５１に情報を記録させる。また、制御手段６３は、上述したように、再生時に再生された情報をデコードする機能を有し、さらに位置決め用の情報から位置のずれを検出する機能を有していてもよい。

図２は、本発明に係る光情報記録再生装置のピックアップ２の概略平面図を示すものであり、図３乃至図６は、図２のピックアップ２において照射位置を移動させた状態を示す図である。本発明のピックアップ２は、記録および再生用の光源３、コリメータレンズ５、第一の偏光ビームスプリッタ７、空間光変調器９と、第二の偏光ビームスプリッタ１１、第一のリレーレンズ１３、一対の反射体１５および１７、第二のリレーレンズ１９、偏向手段２１、対物レンズ２３および検出手段２５を有している。

さらに、ピックアップ２は、対物レンズ２３および偏向手段２１が配置された第一の移動部２ａと、第二のリレーレンズ１９が配置された第二の移動部２ｂと、一対の反射体１５および１７が配置された第三の移動部２ｃとを備えている。なお、第一乃至第三の移動部２ａ〜ｃには、上記部品だけではなく、さらに適宜必要な部品が配置されていてもよい。例えば、第一の移動部２ａには、後述するフォーカスサーボ用アクチュエータ２７が配置されていてもよいし、第二の移動部２ｂには、四分の一波長板が配置されていてもよいし、第三の移動部２ｃには、一対の反射体１５および１７の間の焦点ｆに、高次の回折光を取り除く開口（アパーチャー）を焦点ｆの移動に合わせて移動可能に配置してもよい。

図２乃至図６において、光源３、コリメータレンズ５、第一の偏光ビームスプリッタ７、空間光変調器９と、第二の偏光ビームスプリッタ１１、第一のリレーレンズ１３および検出手段２５が配置された部分２ｄは、位置が移動せず固定されているが、これは説明を簡単にするためであり、前述したとおり、移動部としてもよいし固定部としてもよい。

また、記録媒体５１は、第１基板５２、反射層５３、ホログラム記録層５４および第２基板５５を備えている。更に、記録媒体５１に、位置決め用の情報を予め記録しておき、照射位置の位置決めにフィードバック機構を採用すると、より正確な位置決めを行うことができるので好ましい。例えば、反射層５３の表面に位置決め用の情報としてピットを形成し、位置決め用の情報を予め記録してもよい。なお、位置決め情報を読み取る光として、記録又は再生用の光とは異なる波長の光を使用する場合は、ピットを形成した位置決め情報を読み取る光に対する反射層とは別に、記録又は再生用の光を反射する波長選択反射層を設けてもよい。例えば、反射層５３とホログラム記録層５４との間に、記録又は再生用の光を反射し、位置決め情報を読み取る光を透過する波長選択反射層を形成すれば、記録再生領域に重畳して位置決め情報を記録することができる。

記録再生用光源３としては、コヒーレントな直線偏光の光線束を発生するもので、例えば半導体レーザを用いることができる。この記録再生用光源３としては、高密度記録を行なうために波長が短い方が有利であり、青色レーザやグリーンレーザを採用することが好ましい。

コリメータレンズ５は記録再生用光源３からの発散光線束をほぼ平行光線とするものである。第一の偏光ビームスプリッタ７は、直線偏光（例えばＰ偏光）を反射または透過し、当該偏光に垂直な直線偏光（例えばＳ偏光）を透過または反射するような半反射面を有している。図２においては、第一の偏光ビームスプリッタ７は、記録再生用光源３から発生された光線束を空間光変調器９に向けて反射し、空間光変調器９で偏光方向が９０度回転された情報光および記録用参照光を透過する。

空間光変調器９は、格子状に配列された多数の画素を有し、各画素毎に出射光の位相又は／および強度を変調することができる透過型又は反射型の空間光変調器を使用することができる。空間光変調器９としては、ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）やマトリクス型の液晶素子を使用することができる。ＤＭＤは、入射した光を画素ごとに反射方向を変えることで強度を変調したり、入射した光を画素ごとに反射位置を変えることで位相を空間的に変調することができる。液晶素子は、画素ごとに液晶の配向状態を制御することで、入射した光の強度や位相を空間的に変調することができる。例えば、各画素毎に出射光の位相を、互いにπラジアンだけ異なる２つの値のいずれかに設定することによって、光の位相を空間的に変調することができる。空間光変調器は、更に、入射光の偏光方向に対して、出射光の偏光方向を９０°回転させるようになっている。

そして、空間光変調器９の表示面に表示された２次元デジタルパターン情報によって、光源３からの光を空間的に変調することにより、２次元デジタルパターン情報を担持した情報光を生成することができる。

また、図２において、空間光変調器９は、光源の光から記録時における記録用の参照光および再生時における再生用の参照光を生成する参照光生成手段としても機能する。図２に示すように、一つの空間光変調器によって情報光および参照光を形成する場合は、空間光変調器に二つの領域を設けて、一方の領域において情報光を形成し、他方の領域において参照光を形成すればよい。

参照光生成手段は、空間光変調器９とは別に設けることもできる。例えば、光源３からの光を分割して、一方の光を空間光変調器９によって情報光を生成し、他方の光を参照光としてもよい。この場合、光源３からの光を分割する光学素子を含めた他方の光を伝搬する光学系が参照光生成手段となる。更に、他方の光を伝搬する光学系の中に別の空間光変調器を設けて、参照光を空間的に変調してもよい。この場合は、情報光と同様に、参照光の２次元デジタルパターン情報を対物レンズ２３の入射瞳面において結像させる必要があるため、情報光を生成する空間光変調器と参照光を生成する空間光変調器を共役な関係とし、一対のリレーレンズによって伝搬させる。

第二の偏光ビームスプリッタ１１は、再生時において、再生用の参照光を透過し、参照光によって記録媒体５１から発生した再生光を検出手段２５に向けて反射する。

第一および第二のリレーレンズ１３および１９は、空間光変調器９から対物レンズ２３までの間に配置されており、空間光変調器９に表示された像が対物レンズ２３の入射瞳面２３ａに結像するように配置されている。すなわち、空間光変調器９から第一のリレーレンズ１３までの距離３１が第一のリレーレンズ１３の焦点距離ｆ１となり、第二のリレーレンズ１９から対物レンズ２３の入射瞳面２３ａまでの距離３４が第二のリレーレンズ１９の焦点距離ｆ２となり、第一および第二のリレーレンズ１３、１９間の距離３２，３３が第一のリレーレンズ１３の焦点距離ｆ１と第二のリレーレンズ１９の焦点距離ｆ２の和となるように配置されている。

また、図２において、第一および第二のリレーレンズ１３および１９は、対物レンズ２３から検出手段２５までの間に配置されており、再生用参照光によって記録媒体５１のホログラム記録層５４から発生した再生光の対物レンズ２３の射出瞳面２３ａにおける像が再び実像として結像するように配置されている。すなわち、対物レンズ２３の射出瞳面２３ａから第二のリレーレンズ１９までの距離３４が焦点距離ｆ２となり、第一のリレーレンズ１３から検出手段２５までの距離３５が焦点距離ｆ１となり、第一および第二のリレーレンズ１３、１９間の距離３２，３３が焦点距離ｆ１と焦点距離ｆ２の和となるように配置されている。

なお、上記一対のリレーレンズ１３，１９の配置は、他の光学素子を適宜配置することで変化する。例えば、第一のリレーレンズ１３から検出手段２５までの間に拡大レンズを配置すれば、第一のリレーレンズ１３と拡大レンズの入射瞳面までの距離が焦点距離ｆ１となるように配置される。

一対の反射体１５および１７は、一対のリレーレンズ１３および１９の間に配置されており、両者の反射面が直交するように配置されている。そして、一対の反射体１５および１７によって、情報光および参照光はコの字状に反射され、並列に配置された一対のリレーレンズ１３および１９間で光が伝搬される。すなわち、第一の反射体１５は、第一のリレーレンズ１３からの光を第二の反射体１７に向けて反射し、第二の反射体１７は、第一の反射体１５からの光を第二のリレーレンズ１９に向けて反射する。反射体１５、１７としては、光の進行方向を変更できれば特に制限されず、ミラーやプリズム等を使用することができる。

偏光手段２１は、第二のリレーレンズ１９からの光を対物レンズ２３に向けて反射するものである。偏光手段２１としては、光の進行方向を変更できれば特に制限されず、ミラーやプリズム等を使用することができる。図２に示すように、偏光手段２１によって光の進行方向を記録媒体５５に向けた場合は、第二および第三の移動部２ｂ、２ｃの移動方向と同じ方向（横方向）に第一の移動部２ａを移動させることで、対物レンズ２３の照射位置を記録媒体５１の表面と平行に移動させることができ、トラッキングサーボを行なうことができる。更に、フォーカスサーボを行なうために、図面の上下方向に対物レンズ２３を移動させても、その移動方向は、偏光手段２１によって、第二および第三の移動部２ｂ、２ｃの移動方向と同じ方向（横方向）に変更することができる。このため、フォーカスサーボによる対物レンズ２３の変位を第一乃至第三の移動部２ａ〜ｃによって補正することができるので好ましい。

対物レンズ２３は、記録時においては、入射瞳面２３ａに結像した情報光および参照光を記録媒体５１に照射し、ホログラム記録層３４において干渉させて記録するものであり、また再生時においては、入射瞳面２３ａに結像した参照光を記録媒体５１に照射し、記録媒体５１から発生した再生光を入射して射出瞳面２３ａに結像するものである。なお、参照光と再生光は対物レンズ２３の入射する面が異なるので、参照光についての対物レンズ２３の入射瞳面２３ａと再生光についての対物レンズ２３の射出瞳面２３ａは同じ位置になる。

また、対物レンズ２３を光軸方向（図２では縦方向）に移動させてフォーカスサーボを行なうためのフォーカスサーボ用アクチュエータ２７を有していてもよい。

検出手段２５は、格子状に配列された多数の画素を有し、各画素毎に受光した光の強度を検出できるようになっている。光検出器２５としては、ＣＣＤ型固体撮像素子やＭＯＳ型固体撮像素子を用いることができる。また、光検出器２５として、ＭＯＳ型固体撮像素子と信号処理回路とが１チップ上に集積されたスマート光センサ（例えば、文献「ＯｐｌｕｓＥ，１９９６年９月，Ｎｏ．２０２，第９３〜９９ページ」参照。）を用いてもよい。このスマート光センサは、転送レートが大きく、高速な演算機能を有するので、このスマート光センサを用いることにより、高速な再生が可能となり、例えば、Ｇ（ギガ）ビット／秒オーダの転送レートで再生を行なうことが可能となる。

更に、ピックアップ２は、図示しない４分の１波長板が配置されている。４分の１波長板は、互いに垂直な方向に振動する偏光の光路差を４分の１波長変化させる位相板である。４分の１波長板によってＰ偏光の光は円偏光に変化され、さらに、この円偏光の光が４分の１波長板を通過するとＳ偏光に変化されることになる。この４分の１波長板によって、再生時における再生用参照光と再生光を第二の偏光ビームスプリッタ１１で分離することができる。４分の１波長板は、第二の偏光ビームスプリッタ１１から記録媒体５５までの間に配置されていればよく、例えば、第一の移動部２ａや第二の移動部２ｂに配置されていてもよいし、ピックアップ２内の他の部分に固定されていてもよい。

第一の移動部２ａは、少なくとも対物レンズ２３および偏光手段２１が配置されており、記録媒体５１の表面と平行に移動可能とされている。第一の移動部２ａは、図９の第一の移動部１１５と比較して、軽量化および小型化されているので、記録再生時において記録媒体５１のうねりや偏心また装置の振動などによって生じる微少な変位に追従して位置決めを行うのに好適である。

スライドサーボについてだけみれば、第一の移動部２ａと第二の移動部２ｂとは同じ動きをするので、図７に示すように、第一の移動部２ａを第二の移動部２ｂに配置してもよい。この場合、第一の移動部２ａは、第二の移動部２ｂによる移動に加えて、独立して記録媒体５１の表面と平行に移動可能とされている。第一の移動部２ａを第二の移動部２ｂに配置すると、大まかなスライドサーボ用の制御については、第二の移動部２ｂおよび第三の移動部２ｃに対して行なえばよく、第一の移動部２ａに対しては、微少な変位に対する細かい位置決め用の制御だけ行なえばよいので、制御回路を簡単にできる。なお、スライドサーボ自体をピックアップ２全体で行う場合や、スライドサーボと精密な位置決めとを同時に行う場合もあるので、第一の移動部２ａが第二の移動部２ｂに配置される構成に限定されるものではない。

第二の移動部２ｂは、第二のリレーレンズ１９が配置されており、記録媒体５１の表面と平行に移動可能とされている。第二の移動部２ｂには、前述したとおり、第一の移動部２ａが配置されていてもよい。第二の移動部２ｂは、第三の移動部２ｃと協動して、一対のリレーレンズ１３、１９間の距離３２、３３が常に一定となるように制御されている。更に、第二の移動部２ｂは、微少な変位に追従して位置決めを行うために第一の移動部２ａを移動させたとしても、対物レンズ２３の入射瞳面２３ａと第二のリレーレンズ１９との間の距離３４が常に一定となるように制御される。加えて、対物レンズ２３をフォーカスサーボ用アクチュエータ２７によって光軸方向に移動したとしても、第三の移動部２ｃと協動して、対物レンズ２３の入射瞳面２３ａと第二のリレーレンズ１９との間の距離３４が常に一定となるように制御されることが好ましい。

第三の移動部２ｃは、少なくとも一対の反射体１５，１７が配置されており、記録媒体５１の表面と平行に移動可能とされている。第三の移動部２ｃは、第二の移動部２ｂと協動して、一対のリレーレンズ１３、１９間の距離３２、３３が常に一定となるように制御されている。

次に、図１および図２に示す光情報記録再生装置１の記録時の動作を説明する。光源３から射出した光は、コリメータレンズ５によって平行光とされ、その平行光を第一の偏光ビームスプリッタ７によって空間光変調器９に向けて反射する。平行光は、空間光変調器９に表現された２次元デジタルパターン情報によって情報光および記録用参照光となる。情報光および記録用参照光は、一対のリレーレンズ１３および１９によって、対物レンズ２３の入射瞳面２３ａに空間光変調器９で表現された２次元デジタルパターン情報を結像するように伝搬される。その途中、一対の反射体１５および１７によって反射され、更にミラー２１で対物レンズ２３に向けて反射され、４分の１波長板（図示せず）を通過する。そして、対物レンズ２３によって記録媒体５１に照射され、記録媒体５１のホログラム記録層５４に情報光および記録用参照光の干渉パターンを記録する。

更に、図１および図２に示す光情報記録再生装置１の再生時の動作を説明する。光源３から射出した光は、コリメータレンズ５によって平行光とされ、その平行光を第一の偏光ビームスプリッタ７によって空間光変調器９に向けて反射する。空間光変調器９に表現された２次元デジタルパターン情報によって再生用参照光が生成される。再生用参照光は、偏光ビームスプリッタ１１を透過して、一対のリレーレンズ１３および１９によって、対物レンズ２３の入射瞳面２３ａに空間光変調器９で表現された２次元デジタルパターン情報を結像するように伝搬される。その途中、一対の反射体１５および１７によって反射され、更にミラー２１で対物レンズ２３に向けて反射され、４分の１波長板（図示せず）を通過する。そして、対物レンズ２３によって記録媒体５１に照射され、記録媒体５１のホログラム記録層５４に記録された干渉パターンと干渉して再生光を発生する。

再生光および再生用参照光は、記録媒体５１の反射層５３によって反射され、記録媒体５１から対物レンズ２３に向かって射出する。そして、再生光および再生用参照光は、対物レンズ２３によって、射出瞳２３ａ面に再生光の２次元デジタルパターン情報が再生され、一対のリレーレンズ１３および１９によって、検出手段２５に結像するように伝搬される。その途中、４分の１波長板１９を通過し、ミラー２１で一対のリレーレンズ１３および１９に向けて反射され、一対の反射体１５および１７によって反射され、偏光ビームスプリッタ１１で反射される。そして、検出手段２５で再生光の２次元デジタルパターン情報を検出し、情報を再生する。

この記録再生装置１において、照射位置を変更した場合を図３乃至図６を用いて説明する。図３は、ピックアップ駆動手段６２によって対物レンズ２８の照射位置を図２における位置Ｘから位置Ｙまで図面右方向に距離Ｌだけ移動してスライドサーボを行なった場合である。図４乃至図６は、位置Ｙにおいて、トラッキングサーボΔＴ、フォーカスサーボΔＦおよびその両方を行なった場合である。なお、図３乃至図６においては、光線の光路としては光軸のみを示している。

図３に示すように、位置Ｙに対物レンズ２３の焦点を合わせるために、ピックアップ駆動手段６２によって第一の移動部２ａおよび第二の移動部２ｂを距離Ｌだけ移動させるとともに、ピックアップ駆動手段６２によって第三の移動部２ｃを同じ方向（図面右方向）に距離Ｌ／２だけ移動させる。このため、第一のリレーレンズ１３と第二のリレーレンズ１９との距離を変えることなく、記録媒体５１における照射位置を変更することができるのである。なお、図３において、図２における各部品の位置を点線で示している。

つまり、図面右方向に、第二の移動部２ｂが距離Ｌだけ移動し、第三の移動部２ｃが距離Ｌ／２だけ移動すると、第二のリレーレンズ１９から第二の反射体１７までの距離がＬ／２だけ近づき、第二のリレーレンズ１９の焦点が図２の位置ｆから距離Ｌ／２だけ移動して位置ｆ’となる。他方で、第三の移動部２ｃが距離Ｌ／２だけ移動したので、第一のリレーレンズ１３から第一の反射体１５までの距離がＬ／２だけ遠ざかり、第一のリレーレンズ１３の焦点も図２の位置ｆから距離Ｌ／２だけ移動して位置ｆ’となる。結局、第二のリレーレンズ１９から第二の反射体１７までがＬ／２近づき、第一のリレーレンズ１３から第一の反射体１５までがＬ／２遠ざかるので、差し引きゼロであり、第一のリレーレンズ１３から第二のリレーレンズ１９までの距離は変わらないのである。なお、図３においては、第一の移動部２ａと第二の移動部２ｂの相対的な位置関係は変化していないので、第二のリレーレンズ１９から対物レンズ２３の入射瞳面２３ａまでの距離３４は変わらない。

逆方向に移動した場合も同じである。第一の移動部２ａが図面左方向に距離Ｌだけ移動したとすると、第一の移動部２ａと第二の移動部２ｂとの距離が距離Ｌだけ長くなるが、第二の移動部２ｂが同じ方向に距離Ｌ／２移動するので、第二の移動部２ｂと第一の移動部２ａとの距離が距離Ｌ／２短くなり、第二の移動部２ｂと固定部２ｃとの距離が距離Ｌ／２短くなる。結局、第一の移動部２ａから第二の移動部２ｂを介した固定部２ｃまでの距離は変化しない。

以上のとおり、図３のようにスライドサーボを行なって位置を変更しても、一対のリレーレンズ１３、１９の間の距離は変わらないので、空間光変調器９において表示された２次元デジタルパターン情報を対物レンズ２３の入射瞳面２３ａにおいて結像させることができ、対物レンズ２３の射出瞳面２３ａに再生された再生光の像を検出手段２５において結像させることができる。

なお、図３に示すように、ピックアップ２のその他の部材の集合した部分２ｄを固定すると、構成の単純化および転送レートの面で好ましい。しかし、部分ｄを固定した構成に限定されるものではない。部分２ｄを移動部とした場合であっても、第一および第二の移動部２ａ、２ｂの移動距離をｘとし、第三の移動部２ｃの移動距離をｙとし、部分２ｄの移動距離をｚとした時に、ｘ−２ｙ＋ｚ＝０（移動方向が逆の場合は移動距離の符号を逆にする）となるように制御すれば、第一のリレーレンズと第二のリレーレンズとの距離を一定に保った上で相対的な位置関係を変えることができる。

図４では、位置Ｙにおいて、記録媒体の表面と平行な方向における微小な位置ずれΔＴを補正するため、ピックアップ駆動手段６２によって第一の移動部２ａを距離ΔＴだけ図面左方向に移動させてトラッキングサーボを行なった。すると、第二のリレーレンズ１９と対物レンズ２３の入射瞳面２３ａまでの距離３４が距離ΔＴだけ遠ざかるので、同じ方向に第二の移動部２ｂを距離ΔＴだけ移動させて、第二のリレーレンズ１９と対物レンズ２３の入射瞳面２３ａまでの距離３４を所定の距離とし、さらに第三の移動部２ｃを距離ΔＴ／２だけ移動させて、第一のリレーレンズ１３から第二のリレーレンズ１９までの距離を一定とする制御を行なうことが好ましい。しかし、距離ΔＴが短く入射瞳面２３ａにおける結像精度が許容範囲内であれば、第二および第三の移動部２ｂ、２ｃを移動させなくてもよい。

例えば、円盤状の記録媒体５１を回転させながら記録再生する場合、円盤の中心と回転中心のずれによる変位は、周期的なものであり、その周波数も低いので追従も比較的容易である。これに対し、装置の振動等によって生じる変位は、突発的なものであり、周波数が高い。このため、周波数の低い変位については、第二および第三の移動部２ｂ、２ｃを移動させて、空間光変調器９から対物レンズ２３の入射瞳面２３ａまでの距離を一定として、より正確な記録再生を行なうようにし、周波数の高い変位については、軽くて小さい第一の移動部２ａを移動させて変位に追従させてもよい。また、以下に述べるように、フォーカスサーボによる変位ΔＦによって距離ΔＴが相殺される場合もあり、スライドサーボも含め、サーボ動作の全体を通じて許容範囲内となるように制御されることが好ましい。なお、図４乃至図６において、図３における各部品の位置を点線で示している。

図５では、記録媒体５１の凹凸やたわみによる焦点のずれΔＦを補正するため、フォーカスサーボ用アクチュエータ２７によって対物レンズ２３を距離ΔＦだけ図面上方向に移動させてフォーカスサーボを行なった。すると、対物レンズ２３の移動に合わせて、その入射瞳面２３ａが図３の時の位置２３ａ’から距離ΔＦだけ図面上方向に移動する。このため、第二のリレーレンズ１９と対物レンズ２３の入射瞳面２３ａまでの距離３４が距離ΔＦだけ近づくので、第二の移動部２ｂを距離ΔＦだけ図面右方向に移動させて第二のリレーレンズ１９と対物レンズ２３の入射瞳面２３ａまでの距離３４を所定の距離とし、さらに第三の移動部２ｃを距離ΔＦ／２だけ移動させて、第一のリレーレンズ１３から第二のリレーレンズ１９までの距離を一定とする制御を行なうことが好ましい。フォーカスサーボにおいても、距離ΔＦが短く入射瞳面２３ａにおける結像精度が許容範囲内であれば、第二および第三の移動部２ｂ、２ｃを移動させなくてもよい。

図６では、トラッキングサーボおよびフォーカスサーボの両方を行なっているが、第二のリレーレンズ１９と対物レンズ２３の入射瞳面２３ａまでの距離３４は、トラッキングサーボによって距離ΔＴだけ遠ざかるが、フォーカスサーボによって距離ΔＦだけ近づく。図６においては、ΔＴ＞ΔＦであるから、結局、距離３４は、その差（ΔＴ−ΔＦ）だけ変化する。そこで、第二の移動部２ｂを距離（ΔＴ−ΔＦ）だけ図面左方向に移動させて第二のリレーレンズ１９と対物レンズ２３の入射瞳面２３ａまでの距離３４を所定の距離とし、さらに第三の移動部２ｃを距離（ΔＴ−ΔＦ）／２だけ図面左方向に移動させて、第一のリレーレンズ１３から第二のリレーレンズ１９までの距離を一定とする制御を行なうことが好ましい。図６に示すように、トラッキングサーボによる変位ΔＴとフォーカスサーボによる変位ΔＦが逆方向の場合は、その差が小さくなるので、第一の移動部２ａの移動のみによって補正することが容易となる。入射瞳面２３ａにおける結像精度が許容範囲内であれば、第二および第三の移動部２ｂ、２ｃを移動させなくてもよい。

より一般化して移動の方向を符号として変位に含めれば、例えば、光軸に沿って記録媒体５１側への移動を正、逆方向への移動を負とし、トラッキングサーボによる変位をΔＴ、フォーカスサーボによる変位をΔＦとすれば、トラッキングサーボおよびフォーカスサーボを行なった時の対物レンズ２３の入射瞳面２３ａの変位の合計はΔＴ＋ΔＦとなる。そして、ΔＴ＋ΔＦだけ移動した入射瞳面２３ａにおいて、結像精度が許容範囲内となるように、第二および第三の移動部２ｂ、２ｃを移動させて補正すればよい。

以上のように、図４乃至図６のようにトラッキングサーボやフォーカスサーボを行なって照射位置を変更しても、一対のリレーレンズ１３、１９の間の距離３２，３３および第二のリレーレンズ１９から対物レンズ２３の入射瞳面または射出瞳面２３ａまでの距離３４を一定とすることができるので、空間光変調器９において表示された２次元デジタルパターン情報を対物レンズ２３の入射瞳面２３ａにおいて結像させることができ、対物レンズ２３の射出瞳面２３ａに再生された再生光の像を検出手段２５において結像させることができる。

なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態における光情報記録再生装置の記録時に使用する部分だけを用いれば光情報記録装置とすることができ、再生時に使用する部分だけを用いれば光情報再生装置とすることができる。

本発明の光情報記録再生装置の概略構成図本発明に係る光情報記録再生装置のピックアップの概略平面図図２のピックアップにおいて照射位置を移動させた状態を示す図図３のピックアップにおいてトラッキングサーボを行なった状態を示す図図３のピックアップにおいてフォーカスサーボを行なった状態を示す図図３のピックアップにおいてトラッキングサーボおよびフォーカスサーボを行なった状態を示す図本発明に係る光情報記録再生装置のピックアップの他の実施形態の概略平面図（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の課題を説明する図第一及び第二の移動部を有する光情報記録再生装置の概略構成図

符号の説明

１光情報記録再生装置
２ピックアップ
２ａ第一の移動部
２ｂ第二の移動部
２ｃ第三の移動部
３光源
９空間光変調器
１３，１９リレーレンズ
１５，１７反射体
２５偏向手段
２３対物レンズ
２５検出手段
５１記録媒体

Claims

光源と、
前記光源からの光に情報を担持させて情報光を生成する空間光変調器と、
前記光源からの光から参照光を生成する参照光生成手段と、
前記情報光および前記参照光を記録媒体に照射する対物レンズと、
前記空間光変調器から前記対物レンズまでの間に配置された一対のリレーレンズと、
前記一対のリレーレンズの間に配置された反射面が直交する一対の反射体と、
前記一対のリレーレンズから前記対物レンズまでの間に配置された光軸の方向を前記対物レンズに向ける偏向手段とを有し、
前記対物レンズおよび前記偏向手段が配置された第一の移動部と、
前記一対のリレーレンズのうち対物レンズ側のリレーレンズが配置された第二の移動部と、
前記一対の反射体が配置された第三の移動部とを備えたことを特徴とする光情報記録装置。
前記第一の移動部は前記第二の移動部に配置され、前記第一の移動部が前記第二の移動部による移動に加えて、独立して移動可能とされていることを特徴とする請求項１に記載の光情報記録装置。
前記第一乃至第三の移動部の移動を制御する制御手段を有し、
前記制御手段は、前記空間光変調器に表示された像が前記対物レンズの入射瞳面において結像するように、前記第一乃至第三の移動部を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の光情報記録装置。
前記対物レンズは、前記偏光手段から独立して、さらに光軸方向に移動可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光情報記録装置。
光源と、
前記光源からの光から参照光を生成する参照光生成手段と、
前記参照光を記録媒体に照射し、前記記録媒体から発生した再生光が入射する対物レンズと、
前記再生光を検出する検出手段と、
前記対物レンズから前記検出手段までの間に配置された一対のリレーレンズと、
前記一対のリレーレンズの間に配置された反射面が直交する一対の反射体と、
前記一対のリレーレンズから前記対物レンズまでの間に配置された光軸の方向を前記対物レンズに向ける偏向手段とを有し、
前記対物レンズおよび前記偏向手段が配置された第一の移動部と、
前記一対のリレーレンズのうち対物レンズ側のリレーレンズが配置された第二の移動部と、
前記一対の反射体が配置された第三の移動部とを備えたことを特徴とする光情報再生装置。
前記第一の移動部は前記第二の移動部に配置され、前記第一の移動部が前記第二の移動部による移動に加えて、独立して移動可能とされていることを特徴とする請求項５に記載の光情報再生装置。
前記第一乃至第三の移動部の移動を制御する制御手段を有し、
前記制御手段は、前記対物レンズの射出瞳面に再生された前記再生光の像が前記検出手段において結像するように、前記第一乃至第三の移動部を制御することを特徴とする請求項５または６に記載の光情報再生装置。
前記対物レンズは、前記偏光手段から独立して、さらに光軸方向に移動可能であることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の光情報再生装置。