光情報記録装置および光情報再生装置
【課題】 ピックアップを軽くして、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、駆動手段を小型化することを目的とする。
【解決手段】 対物レンズ２３および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１９を一体として記録媒体５１の照射位置に移動する第一の移動部２ａと、一対の反射体１５，１７を一体として移動する第二の移動部２ｂとを備えている。
【解決手段】 対物レンズ２３および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１９を一体として記録媒体５１の照射位置に移動する第一の移動部２ａと、一対の反射体１５，１７を一体として移動する第二の移動部２ｂとを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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に対物レンズを移動させる光情報記録装置および光情報再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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１参照）。
【０００３】
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。
【０００４】
ところで、ホログラフィック記録の方式としては、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）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。
【０００５】
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、記録媒体の情報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情報記録層に対して照射し、再生用参照光を情報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情報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）。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３１１９３８号公報（請求項１７参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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ていた。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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、記録媒体の情報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情報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。
【００１１】
このため、焦点距離ｆの等しい一対のリレーレンズを設け、空間光変調器（情報表現手段）に表示された像を対物レンズの入射瞳面において結像させ、対物レンズの射出瞳面に再生された像を検出手段において結像させていた。すなわち、空間光変調器（情報表現手段）および検出手段から焦点距離ｆ離れた位置に第一のリレーレンズを配置し、第一のリレーレンズから焦点距離ｆの２倍離れた位置に第二のリレーレンズを配置し、第二のリレーレンズから焦点距離ｆ離れた位置に入射瞳面が位置するように対物レンズを配置した、４ｆ系の光学系としている。
【００１２】
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。
【００１３】
図４は、ホログラフィック記録の光学系において空間光変調器（情報表現手段）および検出手段１０１の位置を固定して、対物レンズ１０９の位置を移動させた時に必要とされる光学系を示す図である。図４において、記録媒体１１１は、半径方向の断面を示しており、図４中右側に記録媒体１１１の回転中心が存在する。
【００１４】
図４（Ａ）に示すように、記録媒体１１１の外周側（図４中左側）に光情報を記録したり記録媒体１１１の外周側から光情報を再生する場合、空間光変調器：光検出器１０１の表示面：入射面１０１ａと対物レンズ１０９の入射瞳面：出射瞳面１０９ａ（図４（Ａ）においては、ミラー１０７の位置）とが共役な関係となり、両位置において像を結像させるため、表示面：入射面１０１ａ、第一のリレーレンズ１０３、一対のリレーレンズ１０３および１０５の焦点ｆ、第二のリレーレンズ１０５および入射瞳面：出射瞳面１０９ａの位置関係が、それぞれ第一の焦点距離ｆ１の間隔に設定されなければならない。なお、記録時における用語や符号の後に「：」で続けて再生時における用語や符号を記載する。以下同じ。
【００１５】
そして、図４（Ｂ）に示すように、空間光変調器：検出手段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４中右側）に移動した場合、空間光変調器：光検出器１０１の表示面：入射面１０１ａと対物レンズ１０９の入射瞳面：出射瞳面１０９ａ（図４（Ａ）においては、ミラー１０７の位置）とが共役な関係となり、両位置において像を結像させるためには、上記各部材の位置関係が、それぞれ第二の焦点距離ｆ２の間隔に設定されなければならない。
【００１６】
このように記録媒体１１１の外周側と内周側のいずれにおいても表示面：入射面１０１ａと入射瞳面：出射瞳面１０９ａとで像を結像させるためには、一対のリレーレンズ１０３および１０５の焦点距離（厚み）を変化させなければならなかった。このため、従来ＣＤドライブやＤＶＤドライブにおいて採用されていたような対物レンズのみを移動させるような構成は、ホログラフィック記録においては採用することができないとされており、空間光変調器：光検出器１０１から対物レンズ１０９までの光学系を一体として移動させていたのである。
【００１７】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
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を有するホログラフィを利用した光情報記録装置において、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を有し、前記対物レンズおよび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を一体として前記記録媒体の照射位置に移動する第一の移動部と、前記一対の反射体を一体として移動する第二の移動部とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
更に、上記光情報記録装置において、前記第一および第二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、前記第一の移動部を移動させると共に、前記第二の移動部を前記第一の移動部と同じ向きに前記第一の移動部の移動距離の半分の距離を移動させることを特徴とする。
【００２０】
前述した目的を達成するため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を有するホログラフィを利用した光情報再生装置において、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を有し、前記対物レンズおよび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を一体として前記記録媒体の照射位置に移動する第一の移動部と、前記一対の反射体を一体として移動する第二の移動部とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
更に、上記光情報再生装置において、前記第一および第二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、前記第一の移動部を移動させると共に、前記第二の移動部を前記第一の移動部と同じ向きに前記第一の移動部の移動距離の半分の距離を移動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の光情報記録装置においては、空間光変調器から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、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を有し、対物レンズおよび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を一体として記録媒体の照射位置に移動する第一の移動部と、一対の反射体を一体として移動する第二の移動部とを備えているため、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る。よって、本発明の光情報記録装置では、ピックアップ全体ではなく、第一および第二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することができる。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。
【００２３】
また、本発明の光情報再生装置においては、対物レンズから検出手段までの間に配置された一対のリレーレンズと、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を有し、対物レンズおよび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を一体として記録媒体の照射位置に移動する第一の移動部と、一対の反射体を一体として移動する第二の移動部とを備えているため、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る。よって、本発明の光情報再生装置では、ピックアップ全体ではなく、第一および第二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することができる。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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。
【００２５】
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。
【００２６】
記録媒体５１は、ホログラムを記録する情報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。
【００２７】
後述する図２および図３では、ディスク状の記録媒体５１を回転させる形態を示すが、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、また記録媒体５１を回転させなくともよい。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。
【００２８】
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うことができ好ましい。この点については、特許文献１に詳述している。
【００２９】
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、記録媒体５１の記録位置又は再生位置に移動可能とされた第一の移動部２ａと、第一の移動部２ａの動きに連動して移動する第二の移動部２ｂとを有している。
【００３０】
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から得られ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内のアクチュエータにフィードバックされる。なお、ピックアップ２内のアクチュエータは、対物レンズの焦点を合わせるフォーカスサーボや微少なトラック位置を合わせるトラッキングサーボなどを行うために、ピックアップ２そのものではなく、ピックアップ２内の対物レンズ等の光学素子を僅かに移動する機構である。
【００３１】
ピックアップ駆動手段６２は、第一の移動部２ａと第二の移動部２ｂ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、第一の移動部２ａ及び第二の移動部２ｂ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。
【００３２】
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の第一の移動部２ａおよび第二の移動部２ｂ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。
【００３３】
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。図２および図３に示すように、本発明のピックアップ２は、記録および再生用の光源３と、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、ミラー２１、対物レンズ２３、検出手段２５を有している。
【００３４】
そして、対物レンズ２３、ミラー２１および第二のリレーレンズ１９を一体的に移動する第一の移動部２ａと、一対の反射体１５および１７を一体的に移動する第二の移動部２ｂを備えている。本実施形態においては、ピックアップ２のその他の部材をひとまとまりにして固定部２ｃとしている。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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に表示された像を対物レンズ２３の入射瞳面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の入射瞳面までの距離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。
【００４４】
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の情報記録層から発生した再生光の対物レンズ２３の射出瞳面における像を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の射出瞳面から第二のリレーレンズ１９までの距離が焦点距離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。
【００４５】
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。
【００４６】
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、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。
【００４７】
ミラー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。更に、ミラー２１と対物レンズ２３の間には、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。
【００４８】
対物レンズ２３は、記録時においては、入射瞳面に結像した情報光および参照光を記録媒体５１に照射し、情報記録層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に結像するものである。
【００４９】
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「Ｏ ｐｌｕｓ Ｅ，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うことが可能となる。
【００５０】
第一の移動部２ａは、少なくとも対物レンズ２３および第二のリレーレンズ１９を有しており、ピックアップ駆動手段６２によって記録媒体５１の記録位置又は再生位置に一体的に移動可能とされている。図２においては、第二のリレーレンズ１９以降のミラー２１、４分の１波長板、対物レンズ２３が第一の移動部２ａとして一体的に移動し、スライドされる。
【００５１】
第二の移動部２ｂは、少なくとも一対の反射体１４，１７を有し、ピックアップ駆動手段６２によって第一の移動部２ａの動きに連動して移動される。第二の移動部２ｂは、第一の移動部２ａがスライドすることで、第一のリレーレンズ１３との相対的な位置関係が変化しても、第一のリレーレンズ１３から第二のリレーレンズ１９までの距離を一定に保つためのものである。
【００５２】
次に、図１および図２に示す記録および再生装置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１４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の情報記録層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。
【００５３】
この記録装置１において、照射位置を変更した場合を図３を用いて説明する。図３は、第一の移動部２ａが、図２における照射位置Ｘから、ピックアップ駆動手段６４によって記録媒体５１の外周側の照射位置Ｙまで図面左方向に距離Ｌだけ移動した状態である。この時、第二の移動部２ｂも、図２における位置２ｂ’（図３においてはその一部を一点鎖線で示す）から、ピックアップ駆動手段６４によって第一の移動部２ａの移動方向と同じ方向（図面左方向）に距離Ｌ／２だけ移動する。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。
【００５４】
つまり、第一の移動部２ａが図面左方向に距離Ｌだけ移動すると、第一の移動部２ａと第二の移動部２ｂとの距離が距離Ｌだけ短くなる。しかし、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長くなり、第二の移動部２ｂと固定部２ｃとの距離が距離Ｌ／２長くなる。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、（−Ｌ）＋（Ｌ／２）＋（Ｌ／２）＝０で変化しない。従って、第一の移動部２ａの第二のリレーレンズ１９と固定部２ｃの第一のリレーレンズ１３との距離は変わらないのである。
【００５５】
なお、逆方向に移動した場合も同じである。第一の移動部２ａが図面右方向に距離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、（Ｌ）＋（−Ｌ／２）＋（−Ｌ／２）＝０で変化しない。
【００５６】
以上のとおり、図３の位置においても、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の入射瞳面において結像させることができ、ホログラフィック記録を行うことができる。
【００５７】
更に、図１および図２に示す記録および再生装置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、第二の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１４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の情報記録層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。
【００５８】
再生光は、記録媒体５１の反射層によって反射され、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、再生光は、対物レンズ２３によって、射出瞳面に再生光の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１４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。
【００５９】
この再生装置１において、照射位置を変更した場合を図３を用いて説明する。図３に示すように、図２における照射位置Ｘから、ピックアップ駆動手段６４によって第一の移動部２ａの位置を記録媒体５１の外周側の照射位置Ｙまで距離Ｌだけ移動させる。この時、ピックアップ駆動手段６４によって第二の移動部２ｂの位置も、第一の移動部２ａの移動方向と同じ方向に距離Ｌ／２だけ移動させることにより、前述した通り、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。
【００６０】
従って、図３の位置においても、空間光変調器９において表示された参照光の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ことができ、対物レンズ２３の射出瞳面に再生された再生光の像を検出手段によって検出できるので、ホログラフィック記録の再生を行うことができる。
【００６１】
本発明において、ピックアップ２のその他の部材の集合２ｃを固定部とすることが、構成の単純化及び転送レートの面で好ましいが、固定部に限定されるものではない。集合２ｃを第三の移動部とした場合であっても、第一の移動部２ａの移動距離をｘとし、第二の移動部２ｂの移動距離をｙとし、第三の移動部２ｃその移動距離を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。
【００６２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本実施形態の光情報記録再生装置の概略構成図
【図２】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３】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４】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の課題を説明する図
【符号の説明】
【００６４】
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
３ 光源
９ 空間光変調器
１３，１９ リレーレンズ
１５，１７ 反射体
２３ 対物レンズ
２５ 検出手段
５１ 記録媒体
【技術分野】
【０００１】
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に対物レンズを移動させる光情報記録装置および光情報再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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１参照）。
【０００３】
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。
【０００４】
ところで、ホログラフィック記録の方式としては、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）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。
【０００５】
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、記録媒体の情報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情報記録層に対して照射し、再生用参照光を情報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情報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）。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３１１９３８号公報（請求項１７参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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ていた。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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、記録媒体の情報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情報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。
【００１１】
このため、焦点距離ｆの等しい一対のリレーレンズを設け、空間光変調器（情報表現手段）に表示された像を対物レンズの入射瞳面において結像させ、対物レンズの射出瞳面に再生された像を検出手段において結像させていた。すなわち、空間光変調器（情報表現手段）および検出手段から焦点距離ｆ離れた位置に第一のリレーレンズを配置し、第一のリレーレンズから焦点距離ｆの２倍離れた位置に第二のリレーレンズを配置し、第二のリレーレンズから焦点距離ｆ離れた位置に入射瞳面が位置するように対物レンズを配置した、４ｆ系の光学系としている。
【００１２】
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。
【００１３】
図４は、ホログラフィック記録の光学系において空間光変調器（情報表現手段）および検出手段１０１の位置を固定して、対物レンズ１０９の位置を移動させた時に必要とされる光学系を示す図である。図４において、記録媒体１１１は、半径方向の断面を示しており、図４中右側に記録媒体１１１の回転中心が存在する。
【００１４】
図４（Ａ）に示すように、記録媒体１１１の外周側（図４中左側）に光情報を記録したり記録媒体１１１の外周側から光情報を再生する場合、空間光変調器：光検出器１０１の表示面：入射面１０１ａと対物レンズ１０９の入射瞳面：出射瞳面１０９ａ（図４（Ａ）においては、ミラー１０７の位置）とが共役な関係となり、両位置において像を結像させるため、表示面：入射面１０１ａ、第一のリレーレンズ１０３、一対のリレーレンズ１０３および１０５の焦点ｆ、第二のリレーレンズ１０５および入射瞳面：出射瞳面１０９ａの位置関係が、それぞれ第一の焦点距離ｆ１の間隔に設定されなければならない。なお、記録時における用語や符号の後に「：」で続けて再生時における用語や符号を記載する。以下同じ。
【００１５】
そして、図４（Ｂ）に示すように、空間光変調器：検出手段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４中右側）に移動した場合、空間光変調器：光検出器１０１の表示面：入射面１０１ａと対物レンズ１０９の入射瞳面：出射瞳面１０９ａ（図４（Ａ）においては、ミラー１０７の位置）とが共役な関係となり、両位置において像を結像させるためには、上記各部材の位置関係が、それぞれ第二の焦点距離ｆ２の間隔に設定されなければならない。
【００１６】
このように記録媒体１１１の外周側と内周側のいずれにおいても表示面：入射面１０１ａと入射瞳面：出射瞳面１０９ａとで像を結像させるためには、一対のリレーレンズ１０３および１０５の焦点距離（厚み）を変化させなければならなかった。このため、従来ＣＤドライブやＤＶＤドライブにおいて採用されていたような対物レンズのみを移動させるような構成は、ホログラフィック記録においては採用することができないとされており、空間光変調器：光検出器１０１から対物レンズ１０９までの光学系を一体として移動させていたのである。
【００１７】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
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を有するホログラフィを利用した光情報記録装置において、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を有し、前記対物レンズおよび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を一体として前記記録媒体の照射位置に移動する第一の移動部と、前記一対の反射体を一体として移動する第二の移動部とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
更に、上記光情報記録装置において、前記第一および第二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、前記第一の移動部を移動させると共に、前記第二の移動部を前記第一の移動部と同じ向きに前記第一の移動部の移動距離の半分の距離を移動させることを特徴とする。
【００２０】
前述した目的を達成するため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を有するホログラフィを利用した光情報再生装置において、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を有し、前記対物レンズおよび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を一体として前記記録媒体の照射位置に移動する第一の移動部と、前記一対の反射体を一体として移動する第二の移動部とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
更に、上記光情報再生装置において、前記第一および第二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、前記第一の移動部を移動させると共に、前記第二の移動部を前記第一の移動部と同じ向きに前記第一の移動部の移動距離の半分の距離を移動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の光情報記録装置においては、空間光変調器から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、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を有し、対物レンズおよび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を一体として記録媒体の照射位置に移動する第一の移動部と、一対の反射体を一体として移動する第二の移動部とを備えているため、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る。よって、本発明の光情報記録装置では、ピックアップ全体ではなく、第一および第二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することができる。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。
【００２３】
また、本発明の光情報再生装置においては、対物レンズから検出手段までの間に配置された一対のリレーレンズと、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を有し、対物レンズおよび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を一体として記録媒体の照射位置に移動する第一の移動部と、一対の反射体を一体として移動する第二の移動部とを備えているため、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る。よって、本発明の光情報再生装置では、ピックアップ全体ではなく、第一および第二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することができる。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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。
【００２５】
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。
【００２６】
記録媒体５１は、ホログラムを記録する情報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。
【００２７】
後述する図２および図３では、ディスク状の記録媒体５１を回転させる形態を示すが、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、また記録媒体５１を回転させなくともよい。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。
【００２８】
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うことができ好ましい。この点については、特許文献１に詳述している。
【００２９】
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、記録媒体５１の記録位置又は再生位置に移動可能とされた第一の移動部２ａと、第一の移動部２ａの動きに連動して移動する第二の移動部２ｂとを有している。
【００３０】
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から得られ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内のアクチュエータにフィードバックされる。なお、ピックアップ２内のアクチュエータは、対物レンズの焦点を合わせるフォーカスサーボや微少なトラック位置を合わせるトラッキングサーボなどを行うために、ピックアップ２そのものではなく、ピックアップ２内の対物レンズ等の光学素子を僅かに移動する機構である。
【００３１】
ピックアップ駆動手段６２は、第一の移動部２ａと第二の移動部２ｂ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、第一の移動部２ａ及び第二の移動部２ｂ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。
【００３２】
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の第一の移動部２ａおよび第二の移動部２ｂ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。
【００３３】
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。図２および図３に示すように、本発明のピックアップ２は、記録および再生用の光源３と、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、ミラー２１、対物レンズ２３、検出手段２５を有している。
【００３４】
そして、対物レンズ２３、ミラー２１および第二のリレーレンズ１９を一体的に移動する第一の移動部２ａと、一対の反射体１５および１７を一体的に移動する第二の移動部２ｂを備えている。本実施形態においては、ピックアップ２のその他の部材をひとまとまりにして固定部２ｃとしている。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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に表示された像を対物レンズ２３の入射瞳面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の入射瞳面までの距離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。
【００４４】
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の情報記録層から発生した再生光の対物レンズ２３の射出瞳面における像を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の射出瞳面から第二のリレーレンズ１９までの距離が焦点距離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。
【００４５】
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。
【００４６】
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、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。
【００４７】
ミラー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。更に、ミラー２１と対物レンズ２３の間には、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。
【００４８】
対物レンズ２３は、記録時においては、入射瞳面に結像した情報光および参照光を記録媒体５１に照射し、情報記録層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に結像するものである。
【００４９】
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「Ｏ ｐｌｕｓ Ｅ，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うことが可能となる。
【００５０】
第一の移動部２ａは、少なくとも対物レンズ２３および第二のリレーレンズ１９を有しており、ピックアップ駆動手段６２によって記録媒体５１の記録位置又は再生位置に一体的に移動可能とされている。図２においては、第二のリレーレンズ１９以降のミラー２１、４分の１波長板、対物レンズ２３が第一の移動部２ａとして一体的に移動し、スライドされる。
【００５１】
第二の移動部２ｂは、少なくとも一対の反射体１４，１７を有し、ピックアップ駆動手段６２によって第一の移動部２ａの動きに連動して移動される。第二の移動部２ｂは、第一の移動部２ａがスライドすることで、第一のリレーレンズ１３との相対的な位置関係が変化しても、第一のリレーレンズ１３から第二のリレーレンズ１９までの距離を一定に保つためのものである。
【００５２】
次に、図１および図２に示す記録および再生装置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１４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の情報記録層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。
【００５３】
この記録装置１において、照射位置を変更した場合を図３を用いて説明する。図３は、第一の移動部２ａが、図２における照射位置Ｘから、ピックアップ駆動手段６４によって記録媒体５１の外周側の照射位置Ｙまで図面左方向に距離Ｌだけ移動した状態である。この時、第二の移動部２ｂも、図２における位置２ｂ’（図３においてはその一部を一点鎖線で示す）から、ピックアップ駆動手段６４によって第一の移動部２ａの移動方向と同じ方向（図面左方向）に距離Ｌ／２だけ移動する。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。
【００５４】
つまり、第一の移動部２ａが図面左方向に距離Ｌだけ移動すると、第一の移動部２ａと第二の移動部２ｂとの距離が距離Ｌだけ短くなる。しかし、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長くなり、第二の移動部２ｂと固定部２ｃとの距離が距離Ｌ／２長くなる。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、（−Ｌ）＋（Ｌ／２）＋（Ｌ／２）＝０で変化しない。従って、第一の移動部２ａの第二のリレーレンズ１９と固定部２ｃの第一のリレーレンズ１３との距離は変わらないのである。
【００５５】
なお、逆方向に移動した場合も同じである。第一の移動部２ａが図面右方向に距離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、（Ｌ）＋（−Ｌ／２）＋（−Ｌ／２）＝０で変化しない。
【００５６】
以上のとおり、図３の位置においても、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の入射瞳面において結像させることができ、ホログラフィック記録を行うことができる。
【００５７】
更に、図１および図２に示す記録および再生装置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、第二の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１４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の情報記録層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。
【００５８】
再生光は、記録媒体５１の反射層によって反射され、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、再生光は、対物レンズ２３によって、射出瞳面に再生光の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１４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。
【００５９】
この再生装置１において、照射位置を変更した場合を図３を用いて説明する。図３に示すように、図２における照射位置Ｘから、ピックアップ駆動手段６４によって第一の移動部２ａの位置を記録媒体５１の外周側の照射位置Ｙまで距離Ｌだけ移動させる。この時、ピックアップ駆動手段６４によって第二の移動部２ｂの位置も、第一の移動部２ａの移動方向と同じ方向に距離Ｌ／２だけ移動させることにより、前述した通り、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。
【００６０】
従って、図３の位置においても、空間光変調器９において表示された参照光の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ことができ、対物レンズ２３の射出瞳面に再生された再生光の像を検出手段によって検出できるので、ホログラフィック記録の再生を行うことができる。
【００６１】
本発明において、ピックアップ２のその他の部材の集合２ｃを固定部とすることが、構成の単純化及び転送レートの面で好ましいが、固定部に限定されるものではない。集合２ｃを第三の移動部とした場合であっても、第一の移動部２ａの移動距離をｘとし、第二の移動部２ｂの移動距離をｙとし、第三の移動部２ｃその移動距離を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。
【００６２】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本実施形態の光情報記録再生装置の概略構成図
【図２】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３】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４】（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の課題を説明する図
【符号の説明】
【００６４】
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
３ 光源
９ 空間光変調器
１３，１９ リレーレンズ
１５，１７ 反射体
２３ 対物レンズ
２５ 検出手段
５１ 記録媒体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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を有するホログラフィを利用した光情報記録装置において、
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を有し、
前記対物レンズおよび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を一体として前記記録媒体の照射位置に移動する第一の移動部と、前記一対の反射体を一体として移動する第二の移動部とを備えたことを特徴とする光情報記録装置。
【請求項２】
前記第一および第二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、前記第一の移動部を移動させると共に、前記第二の移動部を前記第一の移動部と同じ向きに前記第一の移動部の移動距離の半分の距離を移動させることを特徴とする請求項１に記載の光情報記録装置。
【請求項３】
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を有するホログラフィを利用した光情報再生装置において、
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を有し、
前記対物レンズおよび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を一体として前記記録媒体の照射位置に移動する第一の移動部と、前記一対の反射体を一体として移動する第二の移動部とを備えたことを特徴とする光情報再生装置。
【請求項４】
前記第一および第二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、前記第一の移動部を移動させると共に、前記第二の移動部を前記第一の移動部と同じ向きに前記第一の移動部の移動距離の半分の距離を移動させることを特徴とする請求項３に記載の光情報再生装置。
【請求項１】
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を有するホログラフィを利用した光情報記録装置において、
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を有し、
前記対物レンズおよび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を一体として前記記録媒体の照射位置に移動する第一の移動部と、前記一対の反射体を一体として移動する第二の移動部とを備えたことを特徴とする光情報記録装置。
【請求項２】
前記第一および第二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、前記第一の移動部を移動させると共に、前記第二の移動部を前記第一の移動部と同じ向きに前記第一の移動部の移動距離の半分の距離を移動させることを特徴とする請求項１に記載の光情報記録装置。
【請求項３】
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を有するホログラフィを利用した光情報再生装置において、
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を有し、
前記対物レンズおよび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を一体として前記記録媒体の照射位置に移動する第一の移動部と、前記一対の反射体を一体として移動する第二の移動部とを備えたことを特徴とする光情報再生装置。
【請求項４】
前記第一および第二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、前記第一の移動部を移動させると共に、前記第二の移動部を前記第一の移動部と同じ向きに前記第一の移動部の移動距離の半分の距離を移動させることを特徴とする請求項３に記載の光情報再生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−５３９９８（Ｐ２００６−５３９９８Ａ）
【公開日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２３５１０５（Ｐ２００４−２３５１０５）
【出願日】平成１６年８月１２日（２００４．８．１２）
【出願人】（５００１１２１７９）株式会社オプトウエア (22)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月１２日（２００４．８．１２）
【出願人】（５００１１２１７９）株式会社オプトウエア (22)
【Ｆターム（参考）】
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