光学式情報記録再生装置
【課題】装置を大型化することなく、情報記録媒体と光ピックアップの相対的な傾きが生じた場合でも、安定な記録再生性能動作を可能とする。
【解決手段】第１のレーザ光源１０からの光束を空間変調器１３に照射し、光軸を共有する情報光と参照光を分離して生成し、生成された光束を対物レンズ２３により情報記録媒体１に集光し、ホログラフィを利用して情報の記録再生を行う光学式情報記録再生装置であって、対物レンズ２３を移動する駆動手段３１を備え、空間変調された光束の中心を通る光線の情報記録媒体１への入射角に応じて、駆動手段３１は、対物レンズ２３を光束に対して平行に移動する。
【解決手段】第１のレーザ光源１０からの光束を空間変調器１３に照射し、光軸を共有する情報光と参照光を分離して生成し、生成された光束を対物レンズ２３により情報記録媒体１に集光し、ホログラフィを利用して情報の記録再生を行う光学式情報記録再生装置であって、対物レンズ２３を移動する駆動手段３１を備え、空間変調された光束の中心を通る光線の情報記録媒体１への入射角に応じて、駆動手段３１は、対物レンズ２３を光束に対して平行に移動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式情報記録再生装置に関し、特に、ホログラフィを利用して情報が記録される記録媒体に対して情報を記録し、情報が記録されている記録媒体からの情報の再生を行う光学式情報記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０は、従来の同軸タイプのホログラフィックメモリ（コリニア方式）の光学系を示すブロック図である。
【０００３】
まず、上記光学系を用いて、記録媒体であるホログラムディスク２１６に記録を行う場合について説明する。
【０００４】
光源の緑レーザ２０１から出射された光束はコリメータ２０２で平行光束とされ、ミラー２０３を経由し、空間光変調素子ＳＬＭ２０４を照明する。
【０００５】
図１０では、ＳＬＭとしてＤＭＤ（Ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）が使用されている。
【０００６】
ＳＬＭ２０４上で「１」の情報を表す画素で反射された光は、ホログラムディスク２１６の方向へ反射され、「０」の情報を表す画素で反射された光はホログラムディスク２１６の方向へ反射されない。
【０００７】
コリニア方式のＳＬＭ２０４上には、情報光２０６を変調する部分とそれを環状に取り巻く参照光２０５を変調する部分が設けられている。
【０００８】
ＳＬＭ２０４で「１」の情報を表す画素にて反射された参照光２０５と情報光２０６は、偏光ビームスプリッタＰＢＳ２０７をＰ偏光で透過する。その後、リレーレンズ（１）２０８、ミラー２０９、リレーレンズ（２）２１０、ダイクロＢＳ２１１を経由してホログラムディスク２１６に入射する。
【０００９】
１／４波長板ＱＷＰ２１２を透過し、円偏光（例えば、右回りの円偏光）に変換された参照光２０５と情報光２０６は、ミラー２１３で反射されて焦点距離Ｆの対物レンズ２１４に入射する。
【００１０】
二つのリレーレンズ１及び２により、ＳＬＭ２０４上に表示されたパターンは、対物レンズ２１４からＦだけ手前に中間像を形成する。
【００１１】
これにより、ＳＬＭ上のパターン像（図示せず）、対物レンズ２１４、ホログラム媒体２１６がいずれもＦの距離だけ離れて配置される、いわゆる４Ｆ光学系が構成される。
【００１２】
ホログラムディスク２１６は、ディスク状であり、スピンドルモータ２１５上に回転可能に保持されている。
【００１３】
対物レンズ２１４によって、参照光２０５と情報光２０６はディスク上の記録媒体（図示せず）に集光され、干渉して干渉縞を形成する。
【００１４】
記録媒体中の高分子材料には、この記録時の干渉縞パターンが屈折率分布として記録され、デジタル体積ホログラムが形成される。また、記録媒体中には反射膜が設けられている。
【００１５】
ホログラムの記録再生を行う緑レーザ２０１以外に、記録媒体に感光性のない赤レーザ２２０が設けられていて、上記の反射膜を基準面として、ホログラムディスク２１６の変位を高精度に検出することが可能である。
【００１６】
これにより、ホログラムディスク２１６に面ブレや偏芯が発生しても、光サーボ技術を用いてダイナミックに記録スポットを記録媒体面に追従させることが可能となり、高精度に干渉縞パターンを記録することができる。
【００１７】
以下に簡単に説明する。
【００１８】
赤レーザ２２０から出射された直線偏光光束はビームスプリッタＢＳ２２１を透過し、レンズ２２２で平行光束とされる。その後、ミラー２２３とダイクロＢＳ２１１で反射されて、ホログラムディスク２１６に向かう。
【００１９】
１／４波長板ＱＷＰ２１２を透過し、円偏光（例えば、右回りの円偏光）に変換された光束は、ミラー２１３で反射されて対物レンズ２１４に入射する。その後、ホログラムディスク２１６上の反射面に微小な光スポットとして集光される。
【００２０】
反射された光束は逆回りの円偏光（例えば、左回りの円偏光）となり、対物レンズ２１４に再入射して平行光束とされる。その後、ミラー２１３で反射されて１／４波長板ＱＷＰ２１２を透過して、往路とは垂直な直線偏光光束に変換される。
【００２１】
ダイクロＢＳ２１１で反射された光束は、往路と同様にミラー２２３、レンズ２２２を経由し、ビームスプリッタＢＳ２２１で反射されて、光検出器２２４に導かれる。
【００２２】
光検出器２２４は、複数の受光面（図示しない）を有していて、公知の方法で反射面の位置情報を検知し、それに基づいて対物レンズ２１４のフォーカスとトラッキングを行うことができる。
【００２３】
次に、上記光学系を用いて、記録媒体であるホログラムディスク２１６から記録情報の再生を行う場合について説明する。
【００２４】
光源の緑レーザ２０１から出射された光束は記録時と同様に、空間光変調素子ＳＬＭ２０４を照明する。
【００２５】
再生時は、ＳＬＭ２０４上の参照光２０５を変調する部分のみが「１」の情報を表示し、情報光２０６を変調する部分はすべて「０」の情報を表示する。
【００２６】
したがって、参照光の部分の画素で反射された光だけが、ホログラム２１６の方向へ反射され、情報光はホログラム２１６の方向へ反射されない。
【００２７】
記録時と同様に参照光２０５は、円偏光（例えば、右回りの円偏光）となってディスク上の記録媒体（図示せず）に集光され、記録された干渉縞から情報光を再生する。
【００２８】
記録媒体中の反射膜で反射された情報光は、逆回りの円偏光（例えば、左回りの円偏光）となり、対物レンズ２１４に再入射して平行光束とされる。その後、ミラー２１３で反射されて１／４波長板ＱＷＰ２１２を透過して、往路とは垂直な直線偏光光束（Ｓ偏光）に変換される。
【００２９】
この時、対物レンズ２１４からＦの距離に再生されたＳＬＭの表示パターンの中間像が形成される。
【００３０】
ダイクロＢＳ２１１を透過した光束は、リレーレンズ（２）２１０、ミラー２０９、リレーレンズ（１）２０８を経由して偏光ビームスプリッタＰＢＳ２０７に入射する。
【００３１】
ＰＢＳ２０７で反射された光束は、リレーレンズ（２）と（１）により、空間光変調素子ＳＬＭ２０４と共役の位置にＳＬＭの表示パターンの中間像として再結像される。
【００３２】
この位置には開口２１７が予め置かれていて、情報光の周辺部にある不要な参照光が遮蔽される。そして、レンズ２１８により、再結像された中間像はＣＭＯＳセンサ２１９上に情報光の部分のみのＳＬＭ表示パターンを形成する。
【００３３】
これにより、不要な参照光がＣＭＯＳセンサ２１９に入射しないので、Ｓ／Ｎの良い再生信号が得られる。
【００３４】
ホログラフィックメモリの特徴として、記録時の参照光と再生時の参照光が同じ角度で情報記録媒体に入射しないと、回折効率が著しく減少し、正確な読み出しが困難になる。
【００３５】
そこで、情報記録媒体と光ピックアップの相対的な傾きに応じて、光ピックアップ本体を傾斜させたり（特許文献１参照）、空間変調された光束をシフトさせる（特許文献２参照）といった手法が提案されている。
【特許文献１】特開２００１−２７３６５０号公報
【特許文献２】特開２００５−３２３０９号公報
【非特許文献１】「ホログラフィックメモリ／ＨＶＤ（ＴＭ）を支える計測・ナノ制御技術」（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ ３５ｔｈ Ｍｅｅｔｉｎｇ ｏｎ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ(ＬＳＴ３５−１２) Ｊｕｎｅ, ２００５ 著者：譚 小地、堀米 秀嘉）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３６】
しかしながら、上記のような構成で情報記録媒体と光ピックアップの相対的な傾きを補正する場合、トラッキングやフォーカスサーボを行う駆動部と別の駆動機構が必要になるなど、大型化、コストアップの要因となる。
【００３７】
また、変調パターン全体をシフトさせ補正する場合、空間変調素子、エリアセンサの双方の構造が複雑化し、やはり大型化、コストアップの要因となる。
【００３８】
そこで、本発明は、装置を大型化することなく、情報記録媒体と光ピックアップの相対的な傾きが生じた場合でも、安定な記録再生性能動作を可能とする光学式情報記録再生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３９】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、第１のレーザ光源からの光束を空間変調器に照射し、光軸を共有する情報光と参照光を分離して生成し、当該生成された光束を対物レンズにより情報記録媒体に集光し、ホログラフィを利用して情報の記録再生を行う光学式情報記録再生装置であって、前記対物レンズを移動する駆動手段を備え、前記空間変調された光束の中心を通る光線の前記情報記録媒体への入射角に応じて、前記駆動手段は、前記対物レンズを前記光束に対して平行に移動することを特徴とする。
【００４０】
また、本発明は、前記情報記録媒体に対して感光性のないレーザ光を発光する第２のレーザ光源と、当該第２のレーザ光源から照射され、前記情報記録媒体で反射された光束を検出する光検出器とをさらに有し、前記入射角は、前記光検出器の検出結果に基づいて検出されることを特徴とする。
【００４１】
また、本発明は、前記光検出器の受光面は複数に分割されており、前記入射角は、前記各受光面の受光量に基づいて検出されることを特徴とする。
【００４２】
また、本発明は、前記複数の受光面は４つであることを特徴とする。
【００４３】
また、本発明は、前記第２のレーザ光源から出力された光束に対する前記対物レンズの平行移動量を検出する手段をさらに有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、ホログラム媒体への入射光軸を対物レンズを平行移動することによって最適化しているので、極めて簡素な構成で、安定な再生性能を得ることができ、装置互換を良好に保つことができる。
【００４５】
本発明によれば、空間変調パターンの中心光線が記録媒体に対して常に直入射するように対物レンズを制御しているので、ディスクにそりが生じた場合やディスクが傾いた状態で記録された場合でも、安定な記録再生ができる。
【００４６】
また、ドライブ間の相対傾きの差異を吸収できるので、装置互換が良好に保たれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の実施の形態を説明する。
【００４８】
［実施例１］
図１は、本発明の実施例１におけるホログラム記録媒体１を示す断面図である。
【００４９】
このホログラム記録媒体１は、対物レンズの側から透明基板のカバー層２、ホログラム記録層３、波長選択反射膜４、ギャップ層５、反射膜６、プリフォーマット基板７から構成されている。
【００５０】
プリフォーマット基板７は、ポリカーボネート、ガラス等によって形成された円板状の基板である。
【００５１】
プリフォーマット基板７は、半径方向に線状に延びる複数の位置決め領域としてのアドレスサーボエリア８が所定の角度間隔で設けられており、隣り合うアドレスサーボエリア間の扇形の区間がデータエリア９になっている。
図２は、本実施例における同軸タイプのホログラフィックメモリ（コリニア方式）の光学系を示すブロック図である。
【００５２】
まず、上記光学系を用いて、記録媒体であるホログラム記録媒体１に記録を行う場合について説明する。
【００５３】
光源の緑レーザ１０から出射された光束はコリメータ１１で平行光束とされ、ビームスプリッタ１２を経由し空間光変調素子ＳＬＭ１３を照明する。
【００５４】
図２では、ＳＬＭとしてＤＭＤ（Ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）が使用されている。
【００５５】
ＳＬＭ１３上で「１」の情報を表す画素で反射された光は、ホログラム記録媒体１の方向へ反射され、「０」の情報を表す画素で反射された光はホログラム記録媒体１の方向へ反射されない。
【００５６】
コリニア方式のＳＬＭ１３上には、情報光１４を変調する部分とそれを環状に取り巻く参照光１５を変調する部分が設けられている。
【００５７】
ＳＬＭ１３で「１」の情報を表す画素にて反射された参照光１５と情報光１４は、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１６をＰ偏光で透過する。その後、リレーレンズ（１）１７、ミラー１８、リレーレンズ（２）１９、ダイクロＢＳ２０を経由してホログラム記録媒体１に向かって出射する。
【００５８】
１／４波長板ＱＷＰ２１を透過し、円偏光（例えば、右回りの円偏光）に変換された参照光１４と情報光１５は、ミラー２２で反射されて焦点距離Ｆの対物レンズ２３に入射する。
【００５９】
二つのリレーレンズ（１）１７及び（２）１９により、ＳＬＭ１３上に表示されたパターンは、対物レンズ２３からＦだけ手前に中間像を形成する。
【００６０】
これにより、ＳＬＭ１３上のパターン像（図示せず）、対物レンズ２３、ホログラム記録媒体１がいずれもＦの距離だけ離れて配置される、いわゆる４Ｆ光学系が構成される。
【００６１】
ホログラム記録媒体１は、ディスク状であり、スピンドルモータ２４上に回転可能に保持されている。
【００６２】
対物レンズ２３によって、参照光１４と情報光１５はディスク上に集光され、干渉して干渉縞を形成する。記録媒体中の高分子材料には、この記録時の干渉縞パターンが屈折率分布として記録され、デジタル体積ホログラムが形成される。
【００６３】
ホログラムの記録再生を行う緑レーザ１０以外に、記録媒体に感光性のない赤レーザ２５が設けられていて、上記の反射膜を基準面として、ホログラム記録媒体１の変位を高精度に検出することが可能である。
【００６４】
これにより、ホログラム記録媒体１に面ブレや偏芯が発生しても、光サーボ技術を用いてダイナミックに記録スポットを記録媒体面に追従させることが可能となり、高精度に干渉縞パターンを記録することができる。
【００６５】
以下に簡単に説明する。
【００６６】
赤レーザ２５から出射された直線偏光光束はビームスプリッタＢＳ２６を透過し、レンズ２７で平行光束とされ、ミラー２８とダイクロＢＳ２０で反射されて、ホログラム記録媒体１に向かって出射する。
【００６７】
１／４波長板ＱＷＰ２１を透過し、円偏光（例えば、右回りの円偏光）に変換された光束は、ミラー２２で反射されて対物レンズ２３に入射してホログラム記録媒体１上の反射面に微小な光スポットとして集光される。
【００６８】
反射された光束は逆回りの円偏光（例えば、左回りの円偏光）となり、対物レンズ２３に再入射して平行光束とされ、ミラー２２で反射されて１／４波長板ＱＷＰ２１を透過して、往路とは垂直な直線偏光光束に変換される。
【００６９】
ダイクロＢＳ２０で反射された光束は、往路と同様にミラー２８、レンズ２７を経由し、ビームスプリッタＢＳ２６で反射されて、シリンドリカルレンズ２９を透過し、光検出器３０に導かれる。
【００７０】
光検出器３０は、４分割の受光面を有している。２軸アクチュエータ３１はＣＤやＤＶＤ等に用いられるような小型タイプで、対物レンズ２３のみを保持している。
【００７１】
図３は、本発明の実施例１における２軸アクチュエータ３１を示す斜視図である。
【００７２】
２軸アクチュエータ３１は、ベース３９と、ベース３９に固定されたサスペンションワイヤ４０ａ−４０ｄ、このサスペンションワイヤ４０ａ−４０ｄによって支持されたレンズホルダ４１、レンズホルダ４１に取り付けられたトラッキングコイル４２及びフォーカスコイル４３、ベース３９に固定されたヨーク４１と、ヨーク４１に取り付けられた対向する２つのマグネット４５ａ、４５ｂから構成される。対物レンズはレンズホルダ４１に取り付けられている。
【００７３】
フォーカスコイル４３に通電することにより、対物レンズ２３が光軸方向に移動し、トラッキングコイル４２に通電することにより、対物レンズ２３が光軸と直交する方向に移動する。
【００７４】
緑レーザ１０、コリメータ１１以外の光学系は、キャリッジ３２上に固定されており、ホログラム記録媒体１の半径方向に移動可能となっている。所望のトラックへのアクセスは、キャリッジ３２の駆動によって行う。
【００７５】
次に、上記光学系を用いて、ホログラム記録媒体１から記録情報の再生を行う場合について説明する。
【００７６】
光源の緑レーザ１０から出射された光束は記録時と同様に、空間光変調素子ＳＬＭ１３を照明する。再生時は、ＳＬＭ１３上の参照光１４を変調する部分のみが「１」の情報を表示し、情報光１５を変調する部分はすべて「０」の情報を表示する。
【００７７】
したがって、参照光１４の部分の画素で反射された光だけが、ホログラム記録媒体１の方向へ反射され、情報光１５はホログラム記録媒体１の方向へ反射されない。
【００７８】
記録時と同様に参照光１４は、円偏光（例えば、右回りの円偏光）となってディスク上に集光され、記録された干渉縞から情報光を再生する。記録媒体中の反射膜で反射された情報光は、逆回りの円偏光（例えば、左回りの円偏光）となり、対物レンズ２３に再入射して平行光束とされる。その後、ミラー２２で反射されて１／４波長板ＱＷＰ２１を透過して、往路とは垂直な直線偏光光束（Ｓ偏光）に変換される。
【００７９】
この時、対物レンズ２３からＦの距離に再生されたＳＬＭ１３の表示パターンの中間像が形成される。
【００８０】
ダイクロＢＳ２０を透過した光束は、リレーレンズ（２）１９、ミラー１８、リレーレンズ（１）１７を経由して偏光ビームスプリッタＰＢＳ１６に向かう。ＰＢＳ１６で反射された光束は、リレーレンズ（２）と（１）により、空間光変調素子ＳＬＭ１３と共役の位置にあるＣＭＯＳセンサ３３上に、ＳＬＭ１３の表示パターンの像を形成する。
【００８１】
図４は、本発明の実施例１の制御系のブロック図である。
【００８２】
光ヘッドからの出力は、各信号検出回路に伝送され、再生信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、レンズ位置信号が検出される。
【００８３】
フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号に基づき、それぞれのサーボ回路によって対物レンズアクチュエータ３１の駆動が行われる。
【００８４】
レンズ位置信号は、レンズ位置サーボ回路に伝送され、キャリッジ駆動の制御信号となる。コントローラはスピンドルモータの回転制御を行うとともに、後述するレンズ位置制御を再生信号を基に行う。
【００８５】
フォーカス及びトラッキングサーボ制御動作については、記録時、再生時とも共通である。
【００８６】
フォーカスエラー信号の検出は、アドレスサーボエリアでの４分割センサの出力を基に行う。
【００８７】
図５は、４分割センサの受光パターンを示す平面図である。受光面ａ−ｄからの出力をそれぞれＡ−Ｄとすると、フォーカスエラー信号ＦＥは以下の演算によって得られる。
【００８８】
ＦＥ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）
フォーカス制御は、フォーカスエラー信号に基づき、対物レンズ２３が搭載されている２軸アクチュエータ３１を、ディスク面と垂直方向へ駆動することにより行う。
【００８９】
トラッキングエラー信号の検出は、アドレスサーボエリアでの４分割センサの出力を基に行う。トラッキングエラー信号ＴＥは以下の演算によって得られる。
【００９０】
ＴＥ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）
トラッキング制御については、トラッキングエラー信号に基づき、対物レンズ２３が搭載されている２軸アクチュエータ３１を、ディスク面と水平方向へ駆動することにより行う。
【００９１】
ここで、レンズ位置制御の手順について説明する。レンズ位置制御は、以下に述べるレンズ位置信号ＬＰｒａｄを目標値とし、キャリッジ３２によって行う。
【００９２】
よって、キャリッジ３２は、対物レンズ位置を固定したまま、トラック偏芯へ光学系を追従させる動作を行う。キャリッジ３２の駆動で追従できない微小な高周波成分は、対物レンズ２３のトラッキング動作で追従する。
【００９３】
図６は、レンズ位置信号を検出の形態を示す側面図である。
【００９４】
まず、記録時のレンズ位置制御について説明する。レンズ位置信号の検出は、図６に示すようなＬＥＤ３７、白黒パターン３８と分割フォトダイオードからなるフォトセンサ３４によって行う。
【００９５】
ＬＥＤ３７からの出射光を白黒パターン３８に照射し、反射光を分割フォトダイオードで受光する。分割フォトダイオードの受光面ｅ、ｆからの出力をそれぞれＥ、Ｆとすると、ラジアル方向のレンズ位置信号ＬＰｒａｄは次のように与えられる。
【００９６】
ＬＰｒａｄ＝Ｅ−Ｆ
レンズ位置制御は、レンズ位置信号ＬＰｒａｄのゼロを目標値として、制御を行う。
【００９７】
続いて、再生時のレンズ位置制御について説明する。ホログラム記録媒体１には、所定の複数箇所に傾き検出用のパターンが記録されている。
【００９８】
再生時にはこの傾き検出用パターンを再生し、ＣＭＯＳセンサ３３の出力から記録画素ごとのレベル分布（ヒストグラム）を演算し、さらにその標準偏差を算出する。
【００９９】
対物レンズ位置制御の目標値に一定のオフセットを与えながら再生を行い、標準偏差のピーク位置を検出する。以降の再生は、算出された標準偏差がピークになる対物レンズ位置を目標値として制御する。
【０１００】
図７は、レンズ位置制御による、ホログラム記録媒体への光線入射角制御の原理を示す側面図である。
【０１０１】
空間変調された光束と対物レンズ位置に芯ずれが無い場合、図７(ａ)のように中心光線は傾きが変わることなくホログラム記録媒体に直入射する。一方、対物レンズ位置を空間変調された光束に対して偏芯させると、図７(ｂ)のようにホログラム記録媒体に入射する光束は偏芯させた分だけ傾く。
【０１０２】
よって、対物レンズの平行シフト量を制御することにより、ホログラム記録媒体への光線入射角を制御することが可能である。
【０１０３】
これにより、ホログラム記録媒体が傾いていたり、傾いた光束で記録された情報を再生する場合に、その傾きに入射光束の傾きを合わせることが可能である。
【０１０４】
なお、本実施例では、トラックの接線方向の対物レンズ位置制御は行っていないが、駆動機構を設け、半径方向と同様に行ってもよい。また、再生時も記録時と同様のレンズ位置制御をしても構わない。
【０１０５】
以上のようにして、傾いて情報が記録されたホログラム記録媒体であっても、極めて簡素な構成で、安定な再生性能を得ることができる。
【０１０６】
［実施例２］
本実施例におけるホログラム記録媒体の構成は実施例１と同様である。光学系もほぼ同様であるが、サーボ用の光学系が異なる。
【０１０７】
図８は、本発明の実施例２における同軸タイプのホログラフィックメモリ（コリニア方式）の光学系を示すブロック図である。
【０１０８】
赤レーザ２５から出射された直線偏光光束はレンズ２７で平行光束とされ、開口３５を通過し、ビームスプリッタＢＳ２６を反射して、ダイクロＢＳ２０で反射されて、ホログラム記録媒体１に向かって出射する。
【０１０９】
１／４波長板ＱＷＰ２１を透過し、円偏光（例えば、右回りの円偏光）に変換された光束は、ミラー２２で反射されて対物レンズ２３に入射してホログラム記録媒体１上の反射面に微小な光スポットとして集光される。
【０１１０】
反射された光束は逆回りの円偏光（例えば、左回りの円偏光）となり、対物レンズ２３に再入射して平行光束とされ、ミラー２２で反射されて１／４波長板ＱＷＰ２１を透過して、往路とは垂直な直線偏光光束に変換される。
【０１１１】
ダイクロＢＳ２０で反射された光束は、ビームスプリッタＢＳ２６を透過し、レンズ３６を経由して、シリンドリカルレンズ２９を透過し、光検出器３０に導かれる。光検出器３０は、４分割の受光面を有している。２軸アクチュエータ３１はＣＤやＤＶＤ等に用いられるような小型タイプで、対物レンズ２３のみを保持している。
【０１１２】
開口３５は、対物レンズ２３の有効径より数百ミクロン小さく作られている。本実施例の場合、対物レンズ２３の有効系は直径３.５ ｍｍ、開口３５の直径は３ ｍｍである。また、開口の中心と、ＳＬＭ１３の変調パターンの中心軸は精度良く調整固定されている。
【０１１３】
緑レーザ１０、コリメータ１１以外の光学系は、キャリッジ３２上に固定されており、ディスクの径方向に移動可能となっている。所望のトラックへのアクセスは、キャリッジ３２の駆動によって行う。
【０１１４】
本発明の実施例２の制御系のブロック図である。
【０１１５】
光ヘッドからの出力は、各信号検出回路に伝送され、再生信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、チルトエラー信号が検出される。
【０１１６】
フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号に基づき、それぞれのサーボ回路によって対物レンズアクチュエータの駆動が行われる。チルトエラー信号は、レンズ位置サーボ回路に伝送され、キャリッジ駆動の制御信号となる。コントローラはスピンドルモータの回転制御を行う。
【０１１７】
フォーカス及びトラッキングサーボ制御動作については、記録時、再生時とも共通である。
【０１１８】
フォーカスエラー信号の検出は、アドレスサーボエリアでの４分割センサの出力を基に行う。４分割センサの受光パターンを図４に示す。受光面ａ−ｄからの出力をそれぞれＡ−Ｄとすると、フォーカスエラー信号ＦＥは以下の演算によって得られる。
【０１１９】
ＦＥ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）
フォーカス制御は、フォーカスエラー信号に基づき、対物レンズ２３が搭載されている２軸アクチュエータ３１を、ディスク面と垂直方向へ駆動することにより行う。
【０１２０】
トラッキングエラー信号の検出は、アドレスサーボエリアでの４分割センサの出力を基に行う。トラッキングエラー信号ＴＥは以下の演算によって得られる。
【０１２１】
ＴＥ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）
トラッキング制御については、トラッキングエラー信号に基づき、対物レンズ２３が搭載されている２軸アクチュエータ３１を、ディスク面と水平方向へ駆動することにより行う。
【０１２２】
ここで、レンズ位置制御の手順について説明する。
【０１２３】
本実施例では、記録時と再生時のレンズ位置制御は共通である。
【０１２４】
レンズ位置制御は、以下に示すチルトエラー信号ＴＩＬＴｒａｄに基づき、キャリッジ３２によって行う。
【０１２５】
よって、キャリッジ３２は、対物レンズ位置を固定したまま、トラック偏芯へ光学系を追従させる動作を行う。キャリッジ３２の駆動で追従できない微小な高周波成分は、対物レンズ２３のトラッキング動作で追従する。
【０１２６】
チルトエラー信号の検出は、アドレスサーボエリアでのプリピットのない領域での４分割センサの出力を基に行う。ラジアル方向のチルトエラー信号ＴＩＬＴｒａｄは、以下の演算によって得られる。
【０１２７】
ＴＩＬＴｒａｄ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｄ）
記録又は再生時は、チルトエラー信号ＴＩＬＴｒａｄに基づき、キャリッジ３２に対しゼロを目標値としたフィードバック制御を行う。
【０１２８】
次に、チルトエラー信号検出の原理について説明する。
【０１２９】
光軸中心がディスクに直入射した場合は、反射光の光軸は入射光の光軸と一致する。しかし、光軸中心がディスクに斜入射した場合は、反射光の光軸は入射光と一致せず、光束が傾き方向へシフトする。
【０１３０】
このシフト量を分割受光面で検出することにより、検出を行う。このとき、対物レンズへの入射光束は、対物レンズの有効径よりも小さく制限されているため、対物レンズシフトによる強度分布変化の影響を受けず、ディスク面への光軸中心の入射角が精度良く検出される。
【０１３１】
なお、再生時は、実施例１と同様に傾き検出用のパターンを用いたレンズ位置制御を行っても良い。また、本実施例では、トラックの接線方向の対物レンズ位置制御は行っていないが、駆動機構を設け、半径方向と同様に行ってもよい。
【０１３２】
本実施例では、ＳＬＭパターンの中心を通る光線の、ホログラム記録媒体への入射角度を検出し、対物レンズの平行移動によって制御するようにしたので、ディスクに反りがあるような場合でも、安定した記録、再生を行うことができる。
【０１３３】
また、ドライブ間の相対傾きの差異を吸収できるので、装置互換が良好に保たれる。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
本発明は、情報光と参照光とを記録媒体上に集光して干渉させて記録し、参照光で再生する光学式情報記録再生装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明の実施例１におけるホログラム記録媒体１を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例１における同軸タイプのホログラフィックメモリ（コリニア方式）の光学系を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例１における２軸アクチュエータの３１を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施例１の制御系のブロック図である。
【図５】４分割センサの受光パターンを示す平面図である。
【図６】レンズ位置信号を検出の形態を示す側面図である。
【図７】レンズ位置制御による、ホログラム記録媒体への光線入射角制御の原理を示す側面図である。
【図８】本発明の実施例２における同軸タイプのホログラフィックメモリ（コリニア方式）の光学系を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施例２の制御系のブロック図である。
【図１０】従来の同軸タイプのホログラフィックメモリ（コリニア方式）の光学系を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１ ホログラム記録媒体
２ カバー層
３ ホログラム記録層
４ 波長選択反射膜
５ ギャップ層
６ 反射膜
７ プリフォーマット基板
８ アドレスサーボエリア
９ データエリア
１０ 緑レーザ
１１ コリメータ
１２ ＢＳ
１３ ＳＬＭ
１４ 情報光
１５ 参照光
１６ ＰＢＳ
１７ リレーレンズ１
１８ ミラー
１９ リレーレンズ２
２０ ダイクロＢＳ
２１ ＱＷＰ
２２ ミラー
２３ 対物レンズ
２４ スピンドルモータ
２５ 赤レーザ
２６ ビームスプリッタ
２７ レンズ
２８ ミラー
２９ シリンドリカルレンズ
３０ 光検出器
３１ ２軸アクチュエータ
３２ キャリッジ
３３ ＣＭＯＳセンサ
３４ フォトセンサ
３５ 開口
３６ レンズ
３７ ＬＥＤ
３８ 白黒パターン
２０１ 緑レーザ
２０２ コリメータ
２０３ ミラー
２０４ ＳＬＭ
２０５ 情報光
２０６ 参照光
２０７ ＰＢＳ
２０８ リレーレンズ１
２０９ ミラー
２１０ リレーレンズ２
２１１ ダイクロＢＳ
２１２ ＱＷＰ
２１３ ミラー
２１４ 対物レンズ
２１５ スピンドルモータ
２１６ ホログラム
２１７ 開口
２１８ レンズ
２１９ ＣＭＯＳ
２２０ 赤レーザ
２２１ ビームスプリッタ
２２２ レンズ
２２３ ミラー
２２４ 光検出器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学式情報記録再生装置に関し、特に、ホログラフィを利用して情報が記録される記録媒体に対して情報を記録し、情報が記録されている記録媒体からの情報の再生を行う光学式情報記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０は、従来の同軸タイプのホログラフィックメモリ（コリニア方式）の光学系を示すブロック図である。
【０００３】
まず、上記光学系を用いて、記録媒体であるホログラムディスク２１６に記録を行う場合について説明する。
【０００４】
光源の緑レーザ２０１から出射された光束はコリメータ２０２で平行光束とされ、ミラー２０３を経由し、空間光変調素子ＳＬＭ２０４を照明する。
【０００５】
図１０では、ＳＬＭとしてＤＭＤ（Ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）が使用されている。
【０００６】
ＳＬＭ２０４上で「１」の情報を表す画素で反射された光は、ホログラムディスク２１６の方向へ反射され、「０」の情報を表す画素で反射された光はホログラムディスク２１６の方向へ反射されない。
【０００７】
コリニア方式のＳＬＭ２０４上には、情報光２０６を変調する部分とそれを環状に取り巻く参照光２０５を変調する部分が設けられている。
【０００８】
ＳＬＭ２０４で「１」の情報を表す画素にて反射された参照光２０５と情報光２０６は、偏光ビームスプリッタＰＢＳ２０７をＰ偏光で透過する。その後、リレーレンズ（１）２０８、ミラー２０９、リレーレンズ（２）２１０、ダイクロＢＳ２１１を経由してホログラムディスク２１６に入射する。
【０００９】
１／４波長板ＱＷＰ２１２を透過し、円偏光（例えば、右回りの円偏光）に変換された参照光２０５と情報光２０６は、ミラー２１３で反射されて焦点距離Ｆの対物レンズ２１４に入射する。
【００１０】
二つのリレーレンズ１及び２により、ＳＬＭ２０４上に表示されたパターンは、対物レンズ２１４からＦだけ手前に中間像を形成する。
【００１１】
これにより、ＳＬＭ上のパターン像（図示せず）、対物レンズ２１４、ホログラム媒体２１６がいずれもＦの距離だけ離れて配置される、いわゆる４Ｆ光学系が構成される。
【００１２】
ホログラムディスク２１６は、ディスク状であり、スピンドルモータ２１５上に回転可能に保持されている。
【００１３】
対物レンズ２１４によって、参照光２０５と情報光２０６はディスク上の記録媒体（図示せず）に集光され、干渉して干渉縞を形成する。
【００１４】
記録媒体中の高分子材料には、この記録時の干渉縞パターンが屈折率分布として記録され、デジタル体積ホログラムが形成される。また、記録媒体中には反射膜が設けられている。
【００１５】
ホログラムの記録再生を行う緑レーザ２０１以外に、記録媒体に感光性のない赤レーザ２２０が設けられていて、上記の反射膜を基準面として、ホログラムディスク２１６の変位を高精度に検出することが可能である。
【００１６】
これにより、ホログラムディスク２１６に面ブレや偏芯が発生しても、光サーボ技術を用いてダイナミックに記録スポットを記録媒体面に追従させることが可能となり、高精度に干渉縞パターンを記録することができる。
【００１７】
以下に簡単に説明する。
【００１８】
赤レーザ２２０から出射された直線偏光光束はビームスプリッタＢＳ２２１を透過し、レンズ２２２で平行光束とされる。その後、ミラー２２３とダイクロＢＳ２１１で反射されて、ホログラムディスク２１６に向かう。
【００１９】
１／４波長板ＱＷＰ２１２を透過し、円偏光（例えば、右回りの円偏光）に変換された光束は、ミラー２１３で反射されて対物レンズ２１４に入射する。その後、ホログラムディスク２１６上の反射面に微小な光スポットとして集光される。
【００２０】
反射された光束は逆回りの円偏光（例えば、左回りの円偏光）となり、対物レンズ２１４に再入射して平行光束とされる。その後、ミラー２１３で反射されて１／４波長板ＱＷＰ２１２を透過して、往路とは垂直な直線偏光光束に変換される。
【００２１】
ダイクロＢＳ２１１で反射された光束は、往路と同様にミラー２２３、レンズ２２２を経由し、ビームスプリッタＢＳ２２１で反射されて、光検出器２２４に導かれる。
【００２２】
光検出器２２４は、複数の受光面（図示しない）を有していて、公知の方法で反射面の位置情報を検知し、それに基づいて対物レンズ２１４のフォーカスとトラッキングを行うことができる。
【００２３】
次に、上記光学系を用いて、記録媒体であるホログラムディスク２１６から記録情報の再生を行う場合について説明する。
【００２４】
光源の緑レーザ２０１から出射された光束は記録時と同様に、空間光変調素子ＳＬＭ２０４を照明する。
【００２５】
再生時は、ＳＬＭ２０４上の参照光２０５を変調する部分のみが「１」の情報を表示し、情報光２０６を変調する部分はすべて「０」の情報を表示する。
【００２６】
したがって、参照光の部分の画素で反射された光だけが、ホログラム２１６の方向へ反射され、情報光はホログラム２１６の方向へ反射されない。
【００２７】
記録時と同様に参照光２０５は、円偏光（例えば、右回りの円偏光）となってディスク上の記録媒体（図示せず）に集光され、記録された干渉縞から情報光を再生する。
【００２８】
記録媒体中の反射膜で反射された情報光は、逆回りの円偏光（例えば、左回りの円偏光）となり、対物レンズ２１４に再入射して平行光束とされる。その後、ミラー２１３で反射されて１／４波長板ＱＷＰ２１２を透過して、往路とは垂直な直線偏光光束（Ｓ偏光）に変換される。
【００２９】
この時、対物レンズ２１４からＦの距離に再生されたＳＬＭの表示パターンの中間像が形成される。
【００３０】
ダイクロＢＳ２１１を透過した光束は、リレーレンズ（２）２１０、ミラー２０９、リレーレンズ（１）２０８を経由して偏光ビームスプリッタＰＢＳ２０７に入射する。
【００３１】
ＰＢＳ２０７で反射された光束は、リレーレンズ（２）と（１）により、空間光変調素子ＳＬＭ２０４と共役の位置にＳＬＭの表示パターンの中間像として再結像される。
【００３２】
この位置には開口２１７が予め置かれていて、情報光の周辺部にある不要な参照光が遮蔽される。そして、レンズ２１８により、再結像された中間像はＣＭＯＳセンサ２１９上に情報光の部分のみのＳＬＭ表示パターンを形成する。
【００３３】
これにより、不要な参照光がＣＭＯＳセンサ２１９に入射しないので、Ｓ／Ｎの良い再生信号が得られる。
【００３４】
ホログラフィックメモリの特徴として、記録時の参照光と再生時の参照光が同じ角度で情報記録媒体に入射しないと、回折効率が著しく減少し、正確な読み出しが困難になる。
【００３５】
そこで、情報記録媒体と光ピックアップの相対的な傾きに応じて、光ピックアップ本体を傾斜させたり（特許文献１参照）、空間変調された光束をシフトさせる（特許文献２参照）といった手法が提案されている。
【特許文献１】特開２００１−２７３６５０号公報
【特許文献２】特開２００５−３２３０９号公報
【非特許文献１】「ホログラフィックメモリ／ＨＶＤ（ＴＭ）を支える計測・ナノ制御技術」（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ ３５ｔｈ Ｍｅｅｔｉｎｇ ｏｎ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ(ＬＳＴ３５−１２) Ｊｕｎｅ, ２００５ 著者：譚 小地、堀米 秀嘉）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３６】
しかしながら、上記のような構成で情報記録媒体と光ピックアップの相対的な傾きを補正する場合、トラッキングやフォーカスサーボを行う駆動部と別の駆動機構が必要になるなど、大型化、コストアップの要因となる。
【００３７】
また、変調パターン全体をシフトさせ補正する場合、空間変調素子、エリアセンサの双方の構造が複雑化し、やはり大型化、コストアップの要因となる。
【００３８】
そこで、本発明は、装置を大型化することなく、情報記録媒体と光ピックアップの相対的な傾きが生じた場合でも、安定な記録再生性能動作を可能とする光学式情報記録再生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３９】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、第１のレーザ光源からの光束を空間変調器に照射し、光軸を共有する情報光と参照光を分離して生成し、当該生成された光束を対物レンズにより情報記録媒体に集光し、ホログラフィを利用して情報の記録再生を行う光学式情報記録再生装置であって、前記対物レンズを移動する駆動手段を備え、前記空間変調された光束の中心を通る光線の前記情報記録媒体への入射角に応じて、前記駆動手段は、前記対物レンズを前記光束に対して平行に移動することを特徴とする。
【００４０】
また、本発明は、前記情報記録媒体に対して感光性のないレーザ光を発光する第２のレーザ光源と、当該第２のレーザ光源から照射され、前記情報記録媒体で反射された光束を検出する光検出器とをさらに有し、前記入射角は、前記光検出器の検出結果に基づいて検出されることを特徴とする。
【００４１】
また、本発明は、前記光検出器の受光面は複数に分割されており、前記入射角は、前記各受光面の受光量に基づいて検出されることを特徴とする。
【００４２】
また、本発明は、前記複数の受光面は４つであることを特徴とする。
【００４３】
また、本発明は、前記第２のレーザ光源から出力された光束に対する前記対物レンズの平行移動量を検出する手段をさらに有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、ホログラム媒体への入射光軸を対物レンズを平行移動することによって最適化しているので、極めて簡素な構成で、安定な再生性能を得ることができ、装置互換を良好に保つことができる。
【００４５】
本発明によれば、空間変調パターンの中心光線が記録媒体に対して常に直入射するように対物レンズを制御しているので、ディスクにそりが生じた場合やディスクが傾いた状態で記録された場合でも、安定な記録再生ができる。
【００４６】
また、ドライブ間の相対傾きの差異を吸収できるので、装置互換が良好に保たれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の実施の形態を説明する。
【００４８】
［実施例１］
図１は、本発明の実施例１におけるホログラム記録媒体１を示す断面図である。
【００４９】
このホログラム記録媒体１は、対物レンズの側から透明基板のカバー層２、ホログラム記録層３、波長選択反射膜４、ギャップ層５、反射膜６、プリフォーマット基板７から構成されている。
【００５０】
プリフォーマット基板７は、ポリカーボネート、ガラス等によって形成された円板状の基板である。
【００５１】
プリフォーマット基板７は、半径方向に線状に延びる複数の位置決め領域としてのアドレスサーボエリア８が所定の角度間隔で設けられており、隣り合うアドレスサーボエリア間の扇形の区間がデータエリア９になっている。
図２は、本実施例における同軸タイプのホログラフィックメモリ（コリニア方式）の光学系を示すブロック図である。
【００５２】
まず、上記光学系を用いて、記録媒体であるホログラム記録媒体１に記録を行う場合について説明する。
【００５３】
光源の緑レーザ１０から出射された光束はコリメータ１１で平行光束とされ、ビームスプリッタ１２を経由し空間光変調素子ＳＬＭ１３を照明する。
【００５４】
図２では、ＳＬＭとしてＤＭＤ（Ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）が使用されている。
【００５５】
ＳＬＭ１３上で「１」の情報を表す画素で反射された光は、ホログラム記録媒体１の方向へ反射され、「０」の情報を表す画素で反射された光はホログラム記録媒体１の方向へ反射されない。
【００５６】
コリニア方式のＳＬＭ１３上には、情報光１４を変調する部分とそれを環状に取り巻く参照光１５を変調する部分が設けられている。
【００５７】
ＳＬＭ１３で「１」の情報を表す画素にて反射された参照光１５と情報光１４は、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１６をＰ偏光で透過する。その後、リレーレンズ（１）１７、ミラー１８、リレーレンズ（２）１９、ダイクロＢＳ２０を経由してホログラム記録媒体１に向かって出射する。
【００５８】
１／４波長板ＱＷＰ２１を透過し、円偏光（例えば、右回りの円偏光）に変換された参照光１４と情報光１５は、ミラー２２で反射されて焦点距離Ｆの対物レンズ２３に入射する。
【００５９】
二つのリレーレンズ（１）１７及び（２）１９により、ＳＬＭ１３上に表示されたパターンは、対物レンズ２３からＦだけ手前に中間像を形成する。
【００６０】
これにより、ＳＬＭ１３上のパターン像（図示せず）、対物レンズ２３、ホログラム記録媒体１がいずれもＦの距離だけ離れて配置される、いわゆる４Ｆ光学系が構成される。
【００６１】
ホログラム記録媒体１は、ディスク状であり、スピンドルモータ２４上に回転可能に保持されている。
【００６２】
対物レンズ２３によって、参照光１４と情報光１５はディスク上に集光され、干渉して干渉縞を形成する。記録媒体中の高分子材料には、この記録時の干渉縞パターンが屈折率分布として記録され、デジタル体積ホログラムが形成される。
【００６３】
ホログラムの記録再生を行う緑レーザ１０以外に、記録媒体に感光性のない赤レーザ２５が設けられていて、上記の反射膜を基準面として、ホログラム記録媒体１の変位を高精度に検出することが可能である。
【００６４】
これにより、ホログラム記録媒体１に面ブレや偏芯が発生しても、光サーボ技術を用いてダイナミックに記録スポットを記録媒体面に追従させることが可能となり、高精度に干渉縞パターンを記録することができる。
【００６５】
以下に簡単に説明する。
【００６６】
赤レーザ２５から出射された直線偏光光束はビームスプリッタＢＳ２６を透過し、レンズ２７で平行光束とされ、ミラー２８とダイクロＢＳ２０で反射されて、ホログラム記録媒体１に向かって出射する。
【００６７】
１／４波長板ＱＷＰ２１を透過し、円偏光（例えば、右回りの円偏光）に変換された光束は、ミラー２２で反射されて対物レンズ２３に入射してホログラム記録媒体１上の反射面に微小な光スポットとして集光される。
【００６８】
反射された光束は逆回りの円偏光（例えば、左回りの円偏光）となり、対物レンズ２３に再入射して平行光束とされ、ミラー２２で反射されて１／４波長板ＱＷＰ２１を透過して、往路とは垂直な直線偏光光束に変換される。
【００６９】
ダイクロＢＳ２０で反射された光束は、往路と同様にミラー２８、レンズ２７を経由し、ビームスプリッタＢＳ２６で反射されて、シリンドリカルレンズ２９を透過し、光検出器３０に導かれる。
【００７０】
光検出器３０は、４分割の受光面を有している。２軸アクチュエータ３１はＣＤやＤＶＤ等に用いられるような小型タイプで、対物レンズ２３のみを保持している。
【００７１】
図３は、本発明の実施例１における２軸アクチュエータ３１を示す斜視図である。
【００７２】
２軸アクチュエータ３１は、ベース３９と、ベース３９に固定されたサスペンションワイヤ４０ａ−４０ｄ、このサスペンションワイヤ４０ａ−４０ｄによって支持されたレンズホルダ４１、レンズホルダ４１に取り付けられたトラッキングコイル４２及びフォーカスコイル４３、ベース３９に固定されたヨーク４１と、ヨーク４１に取り付けられた対向する２つのマグネット４５ａ、４５ｂから構成される。対物レンズはレンズホルダ４１に取り付けられている。
【００７３】
フォーカスコイル４３に通電することにより、対物レンズ２３が光軸方向に移動し、トラッキングコイル４２に通電することにより、対物レンズ２３が光軸と直交する方向に移動する。
【００７４】
緑レーザ１０、コリメータ１１以外の光学系は、キャリッジ３２上に固定されており、ホログラム記録媒体１の半径方向に移動可能となっている。所望のトラックへのアクセスは、キャリッジ３２の駆動によって行う。
【００７５】
次に、上記光学系を用いて、ホログラム記録媒体１から記録情報の再生を行う場合について説明する。
【００７６】
光源の緑レーザ１０から出射された光束は記録時と同様に、空間光変調素子ＳＬＭ１３を照明する。再生時は、ＳＬＭ１３上の参照光１４を変調する部分のみが「１」の情報を表示し、情報光１５を変調する部分はすべて「０」の情報を表示する。
【００７７】
したがって、参照光１４の部分の画素で反射された光だけが、ホログラム記録媒体１の方向へ反射され、情報光１５はホログラム記録媒体１の方向へ反射されない。
【００７８】
記録時と同様に参照光１４は、円偏光（例えば、右回りの円偏光）となってディスク上に集光され、記録された干渉縞から情報光を再生する。記録媒体中の反射膜で反射された情報光は、逆回りの円偏光（例えば、左回りの円偏光）となり、対物レンズ２３に再入射して平行光束とされる。その後、ミラー２２で反射されて１／４波長板ＱＷＰ２１を透過して、往路とは垂直な直線偏光光束（Ｓ偏光）に変換される。
【００７９】
この時、対物レンズ２３からＦの距離に再生されたＳＬＭ１３の表示パターンの中間像が形成される。
【００８０】
ダイクロＢＳ２０を透過した光束は、リレーレンズ（２）１９、ミラー１８、リレーレンズ（１）１７を経由して偏光ビームスプリッタＰＢＳ１６に向かう。ＰＢＳ１６で反射された光束は、リレーレンズ（２）と（１）により、空間光変調素子ＳＬＭ１３と共役の位置にあるＣＭＯＳセンサ３３上に、ＳＬＭ１３の表示パターンの像を形成する。
【００８１】
図４は、本発明の実施例１の制御系のブロック図である。
【００８２】
光ヘッドからの出力は、各信号検出回路に伝送され、再生信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、レンズ位置信号が検出される。
【００８３】
フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号に基づき、それぞれのサーボ回路によって対物レンズアクチュエータ３１の駆動が行われる。
【００８４】
レンズ位置信号は、レンズ位置サーボ回路に伝送され、キャリッジ駆動の制御信号となる。コントローラはスピンドルモータの回転制御を行うとともに、後述するレンズ位置制御を再生信号を基に行う。
【００８５】
フォーカス及びトラッキングサーボ制御動作については、記録時、再生時とも共通である。
【００８６】
フォーカスエラー信号の検出は、アドレスサーボエリアでの４分割センサの出力を基に行う。
【００８７】
図５は、４分割センサの受光パターンを示す平面図である。受光面ａ−ｄからの出力をそれぞれＡ−Ｄとすると、フォーカスエラー信号ＦＥは以下の演算によって得られる。
【００８８】
ＦＥ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）
フォーカス制御は、フォーカスエラー信号に基づき、対物レンズ２３が搭載されている２軸アクチュエータ３１を、ディスク面と垂直方向へ駆動することにより行う。
【００８９】
トラッキングエラー信号の検出は、アドレスサーボエリアでの４分割センサの出力を基に行う。トラッキングエラー信号ＴＥは以下の演算によって得られる。
【００９０】
ＴＥ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）
トラッキング制御については、トラッキングエラー信号に基づき、対物レンズ２３が搭載されている２軸アクチュエータ３１を、ディスク面と水平方向へ駆動することにより行う。
【００９１】
ここで、レンズ位置制御の手順について説明する。レンズ位置制御は、以下に述べるレンズ位置信号ＬＰｒａｄを目標値とし、キャリッジ３２によって行う。
【００９２】
よって、キャリッジ３２は、対物レンズ位置を固定したまま、トラック偏芯へ光学系を追従させる動作を行う。キャリッジ３２の駆動で追従できない微小な高周波成分は、対物レンズ２３のトラッキング動作で追従する。
【００９３】
図６は、レンズ位置信号を検出の形態を示す側面図である。
【００９４】
まず、記録時のレンズ位置制御について説明する。レンズ位置信号の検出は、図６に示すようなＬＥＤ３７、白黒パターン３８と分割フォトダイオードからなるフォトセンサ３４によって行う。
【００９５】
ＬＥＤ３７からの出射光を白黒パターン３８に照射し、反射光を分割フォトダイオードで受光する。分割フォトダイオードの受光面ｅ、ｆからの出力をそれぞれＥ、Ｆとすると、ラジアル方向のレンズ位置信号ＬＰｒａｄは次のように与えられる。
【００９６】
ＬＰｒａｄ＝Ｅ−Ｆ
レンズ位置制御は、レンズ位置信号ＬＰｒａｄのゼロを目標値として、制御を行う。
【００９７】
続いて、再生時のレンズ位置制御について説明する。ホログラム記録媒体１には、所定の複数箇所に傾き検出用のパターンが記録されている。
【００９８】
再生時にはこの傾き検出用パターンを再生し、ＣＭＯＳセンサ３３の出力から記録画素ごとのレベル分布（ヒストグラム）を演算し、さらにその標準偏差を算出する。
【００９９】
対物レンズ位置制御の目標値に一定のオフセットを与えながら再生を行い、標準偏差のピーク位置を検出する。以降の再生は、算出された標準偏差がピークになる対物レンズ位置を目標値として制御する。
【０１００】
図７は、レンズ位置制御による、ホログラム記録媒体への光線入射角制御の原理を示す側面図である。
【０１０１】
空間変調された光束と対物レンズ位置に芯ずれが無い場合、図７(ａ)のように中心光線は傾きが変わることなくホログラム記録媒体に直入射する。一方、対物レンズ位置を空間変調された光束に対して偏芯させると、図７(ｂ)のようにホログラム記録媒体に入射する光束は偏芯させた分だけ傾く。
【０１０２】
よって、対物レンズの平行シフト量を制御することにより、ホログラム記録媒体への光線入射角を制御することが可能である。
【０１０３】
これにより、ホログラム記録媒体が傾いていたり、傾いた光束で記録された情報を再生する場合に、その傾きに入射光束の傾きを合わせることが可能である。
【０１０４】
なお、本実施例では、トラックの接線方向の対物レンズ位置制御は行っていないが、駆動機構を設け、半径方向と同様に行ってもよい。また、再生時も記録時と同様のレンズ位置制御をしても構わない。
【０１０５】
以上のようにして、傾いて情報が記録されたホログラム記録媒体であっても、極めて簡素な構成で、安定な再生性能を得ることができる。
【０１０６】
［実施例２］
本実施例におけるホログラム記録媒体の構成は実施例１と同様である。光学系もほぼ同様であるが、サーボ用の光学系が異なる。
【０１０７】
図８は、本発明の実施例２における同軸タイプのホログラフィックメモリ（コリニア方式）の光学系を示すブロック図である。
【０１０８】
赤レーザ２５から出射された直線偏光光束はレンズ２７で平行光束とされ、開口３５を通過し、ビームスプリッタＢＳ２６を反射して、ダイクロＢＳ２０で反射されて、ホログラム記録媒体１に向かって出射する。
【０１０９】
１／４波長板ＱＷＰ２１を透過し、円偏光（例えば、右回りの円偏光）に変換された光束は、ミラー２２で反射されて対物レンズ２３に入射してホログラム記録媒体１上の反射面に微小な光スポットとして集光される。
【０１１０】
反射された光束は逆回りの円偏光（例えば、左回りの円偏光）となり、対物レンズ２３に再入射して平行光束とされ、ミラー２２で反射されて１／４波長板ＱＷＰ２１を透過して、往路とは垂直な直線偏光光束に変換される。
【０１１１】
ダイクロＢＳ２０で反射された光束は、ビームスプリッタＢＳ２６を透過し、レンズ３６を経由して、シリンドリカルレンズ２９を透過し、光検出器３０に導かれる。光検出器３０は、４分割の受光面を有している。２軸アクチュエータ３１はＣＤやＤＶＤ等に用いられるような小型タイプで、対物レンズ２３のみを保持している。
【０１１２】
開口３５は、対物レンズ２３の有効径より数百ミクロン小さく作られている。本実施例の場合、対物レンズ２３の有効系は直径３.５ ｍｍ、開口３５の直径は３ ｍｍである。また、開口の中心と、ＳＬＭ１３の変調パターンの中心軸は精度良く調整固定されている。
【０１１３】
緑レーザ１０、コリメータ１１以外の光学系は、キャリッジ３２上に固定されており、ディスクの径方向に移動可能となっている。所望のトラックへのアクセスは、キャリッジ３２の駆動によって行う。
【０１１４】
本発明の実施例２の制御系のブロック図である。
【０１１５】
光ヘッドからの出力は、各信号検出回路に伝送され、再生信号、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、チルトエラー信号が検出される。
【０１１６】
フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号に基づき、それぞれのサーボ回路によって対物レンズアクチュエータの駆動が行われる。チルトエラー信号は、レンズ位置サーボ回路に伝送され、キャリッジ駆動の制御信号となる。コントローラはスピンドルモータの回転制御を行う。
【０１１７】
フォーカス及びトラッキングサーボ制御動作については、記録時、再生時とも共通である。
【０１１８】
フォーカスエラー信号の検出は、アドレスサーボエリアでの４分割センサの出力を基に行う。４分割センサの受光パターンを図４に示す。受光面ａ−ｄからの出力をそれぞれＡ−Ｄとすると、フォーカスエラー信号ＦＥは以下の演算によって得られる。
【０１１９】
ＦＥ＝（Ａ＋Ｃ）−（Ｂ＋Ｄ）
フォーカス制御は、フォーカスエラー信号に基づき、対物レンズ２３が搭載されている２軸アクチュエータ３１を、ディスク面と垂直方向へ駆動することにより行う。
【０１２０】
トラッキングエラー信号の検出は、アドレスサーボエリアでの４分割センサの出力を基に行う。トラッキングエラー信号ＴＥは以下の演算によって得られる。
【０１２１】
ＴＥ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｃ）
トラッキング制御については、トラッキングエラー信号に基づき、対物レンズ２３が搭載されている２軸アクチュエータ３１を、ディスク面と水平方向へ駆動することにより行う。
【０１２２】
ここで、レンズ位置制御の手順について説明する。
【０１２３】
本実施例では、記録時と再生時のレンズ位置制御は共通である。
【０１２４】
レンズ位置制御は、以下に示すチルトエラー信号ＴＩＬＴｒａｄに基づき、キャリッジ３２によって行う。
【０１２５】
よって、キャリッジ３２は、対物レンズ位置を固定したまま、トラック偏芯へ光学系を追従させる動作を行う。キャリッジ３２の駆動で追従できない微小な高周波成分は、対物レンズ２３のトラッキング動作で追従する。
【０１２６】
チルトエラー信号の検出は、アドレスサーボエリアでのプリピットのない領域での４分割センサの出力を基に行う。ラジアル方向のチルトエラー信号ＴＩＬＴｒａｄは、以下の演算によって得られる。
【０１２７】
ＴＩＬＴｒａｄ＝（Ａ＋Ｄ）−（Ｂ＋Ｄ）
記録又は再生時は、チルトエラー信号ＴＩＬＴｒａｄに基づき、キャリッジ３２に対しゼロを目標値としたフィードバック制御を行う。
【０１２８】
次に、チルトエラー信号検出の原理について説明する。
【０１２９】
光軸中心がディスクに直入射した場合は、反射光の光軸は入射光の光軸と一致する。しかし、光軸中心がディスクに斜入射した場合は、反射光の光軸は入射光と一致せず、光束が傾き方向へシフトする。
【０１３０】
このシフト量を分割受光面で検出することにより、検出を行う。このとき、対物レンズへの入射光束は、対物レンズの有効径よりも小さく制限されているため、対物レンズシフトによる強度分布変化の影響を受けず、ディスク面への光軸中心の入射角が精度良く検出される。
【０１３１】
なお、再生時は、実施例１と同様に傾き検出用のパターンを用いたレンズ位置制御を行っても良い。また、本実施例では、トラックの接線方向の対物レンズ位置制御は行っていないが、駆動機構を設け、半径方向と同様に行ってもよい。
【０１３２】
本実施例では、ＳＬＭパターンの中心を通る光線の、ホログラム記録媒体への入射角度を検出し、対物レンズの平行移動によって制御するようにしたので、ディスクに反りがあるような場合でも、安定した記録、再生を行うことができる。
【０１３３】
また、ドライブ間の相対傾きの差異を吸収できるので、装置互換が良好に保たれる。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
本発明は、情報光と参照光とを記録媒体上に集光して干渉させて記録し、参照光で再生する光学式情報記録再生装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明の実施例１におけるホログラム記録媒体１を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例１における同軸タイプのホログラフィックメモリ（コリニア方式）の光学系を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施例１における２軸アクチュエータの３１を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施例１の制御系のブロック図である。
【図５】４分割センサの受光パターンを示す平面図である。
【図６】レンズ位置信号を検出の形態を示す側面図である。
【図７】レンズ位置制御による、ホログラム記録媒体への光線入射角制御の原理を示す側面図である。
【図８】本発明の実施例２における同軸タイプのホログラフィックメモリ（コリニア方式）の光学系を示すブロック図である。
【図９】本発明の実施例２の制御系のブロック図である。
【図１０】従来の同軸タイプのホログラフィックメモリ（コリニア方式）の光学系を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１ ホログラム記録媒体
２ カバー層
３ ホログラム記録層
４ 波長選択反射膜
５ ギャップ層
６ 反射膜
７ プリフォーマット基板
８ アドレスサーボエリア
９ データエリア
１０ 緑レーザ
１１ コリメータ
１２ ＢＳ
１３ ＳＬＭ
１４ 情報光
１５ 参照光
１６ ＰＢＳ
１７ リレーレンズ１
１８ ミラー
１９ リレーレンズ２
２０ ダイクロＢＳ
２１ ＱＷＰ
２２ ミラー
２３ 対物レンズ
２４ スピンドルモータ
２５ 赤レーザ
２６ ビームスプリッタ
２７ レンズ
２８ ミラー
２９ シリンドリカルレンズ
３０ 光検出器
３１ ２軸アクチュエータ
３２ キャリッジ
３３ ＣＭＯＳセンサ
３４ フォトセンサ
３５ 開口
３６ レンズ
３７ ＬＥＤ
３８ 白黒パターン
２０１ 緑レーザ
２０２ コリメータ
２０３ ミラー
２０４ ＳＬＭ
２０５ 情報光
２０６ 参照光
２０７ ＰＢＳ
２０８ リレーレンズ１
２０９ ミラー
２１０ リレーレンズ２
２１１ ダイクロＢＳ
２１２ ＱＷＰ
２１３ ミラー
２１４ 対物レンズ
２１５ スピンドルモータ
２１６ ホログラム
２１７ 開口
２１８ レンズ
２１９ ＣＭＯＳ
２２０ 赤レーザ
２２１ ビームスプリッタ
２２２ レンズ
２２３ ミラー
２２４ 光検出器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のレーザ光源からの光束を空間変調器に照射し、光軸を共有する情報光と参照光を分離して生成し、当該生成された光束を対物レンズにより情報記録媒体に集光し、ホログラフィを利用して情報の記録再生を行う光学式情報記録再生装置であって、
前記対物レンズを移動する駆動手段を備え、
前記空間変調された光束の中心を通る光線の前記情報記録媒体への入射角に応じて、前記駆動手段は、前記対物レンズを前記光束に対して平行に移動することを特徴とする光学式情報記録再生装置。
【請求項２】
前記情報記録媒体に対して感光性のないレーザ光を発光する第２のレーザ光源と、当該第２のレーザ光源から照射され、前記情報記録媒体で反射された光束を検出する光検出器とをさらに有し、
前記入射角は、前記光検出器の検出結果に基づいて検出されることを特徴とする請求項１記載の光学式情報記録再生装置。
【請求項３】
前記光検出器の受光面は複数に分割されており、
前記入射角は、前記各受光面の受光量に基づいて検出されることを特徴とする請求項２記載の光学式情報記録再生装置。
【請求項４】
前記複数の受光面は４つであることを特徴とする請求項３記載の光学式情報記録再生装置。
【請求項５】
前記第２のレーザ光源から出力された光束に対する前記対物レンズの平行移動量を検出する手段をさらに有することを特徴とする請求項２から４のいずれ１項記載の光学式情報記録再生装置。
【請求項１】
第１のレーザ光源からの光束を空間変調器に照射し、光軸を共有する情報光と参照光を分離して生成し、当該生成された光束を対物レンズにより情報記録媒体に集光し、ホログラフィを利用して情報の記録再生を行う光学式情報記録再生装置であって、
前記対物レンズを移動する駆動手段を備え、
前記空間変調された光束の中心を通る光線の前記情報記録媒体への入射角に応じて、前記駆動手段は、前記対物レンズを前記光束に対して平行に移動することを特徴とする光学式情報記録再生装置。
【請求項２】
前記情報記録媒体に対して感光性のないレーザ光を発光する第２のレーザ光源と、当該第２のレーザ光源から照射され、前記情報記録媒体で反射された光束を検出する光検出器とをさらに有し、
前記入射角は、前記光検出器の検出結果に基づいて検出されることを特徴とする請求項１記載の光学式情報記録再生装置。
【請求項３】
前記光検出器の受光面は複数に分割されており、
前記入射角は、前記各受光面の受光量に基づいて検出されることを特徴とする請求項２記載の光学式情報記録再生装置。
【請求項４】
前記複数の受光面は４つであることを特徴とする請求項３記載の光学式情報記録再生装置。
【請求項５】
前記第２のレーザ光源から出力された光束に対する前記対物レンズの平行移動量を検出する手段をさらに有することを特徴とする請求項２から４のいずれ１項記載の光学式情報記録再生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−１４９２５０（Ｐ２００７−１４９２５０Ａ）
【公開日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３４３８７９（Ｐ２００５−３４３８７９）
【出願日】平成１７年１１月２９日（２００５．１１．２９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月１４日（２００７．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１１月２９日（２００５．１１．２９）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]