JP2006099880A - ホログラム記録再生装置、ホログラム記録再生方法、及びそのための空間光変調器 - Google Patents

Abstract

【課題】光記録媒体に参照光を照射する際の再現性を高めることができる、ホログラム記録再生装置等を提供することを課題とする。
【解決手段】光記録媒体１に情報光及び又は参照光を導光する記録再生光学系２０と、この記録再生光学系２０の光路に配置され、この記録再生光学系２０を介して導光された光の一部を空間的に変調することにより情報光を生成する空間光変調器４０と、第１位置ずれ検出用の光を用いて、記録再生光学系２０と前記空間光変調器４０との相互の第１の位置ずれを検出する４分割フォトディテクタ５８等と、４分割フォトディテクタ５８等にて検出された第１の位置ずれに基づいて、この第１の位置ずれを補正する第１補正回路５９等とを備えた。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光を用いて情報の記録及び再生を行うための光記録再生技術に関し、特に、ホログラフィーを用いた記録及び再生を行う、ホログラム記録再生装置及びホログラム記録再生方法と、そのための空間光変調器とに関する。

従来から、高密度画像等の大容量データの記録再生装置として、光を用いて情報を記録する光記録再生装置が利用されている。このような光記録再生装置としては、例えば、光磁気記録再生装置（MO: Magneto Optical Disk）、あるいは、光相変化型記録再生装置（CD-RW: Compact Disk Rewritable、DVD-RAM: Digital Versatile Disk Random Access Memory等）が実用化されている。

また、近年、このような光記録再生装置の中でも、情報記録密度を一層向上させることができるものとして、ホログラム記録再生装置が注目されている。このホログラム記録再生装置においては、一般に、記録対象になる情報を２次元パターンとして情報光に付与し、この情報光と、参照光と呼ばれる光とを、光記録媒体中で干渉させて干渉縞（ホログラム）として情報を記録する。そして、再生時には、記録された干渉縞に対して、参照光のみを記録時と同じ配置で照射することにより、ホログラムからの回折像として情報を取り出す。このように、ホログラム記録再生装置においては、情報を２次元パターンとして記録又は再生できるので、大容量の情報の記録再生を高速で行うことができる。

このホログラム記録再生装置については、情報記録密度を一層向上等させるために、各種の方式が提案されている。その一つは、体積ホログラム（ボリュームホログラム）式のホログラム記録再生装置である。このホログラム記録再生装置は、光記録媒体の厚みを光の波長よりも十分に厚くしたことを特徴としており、光記録媒体の平面方向のみでなく厚み方向においても異なる干渉縞を記録することを可能にしている。従って、光記録媒体に対して３次元的に干渉縞を記録することができ、光記録媒体内部の同一領域に多重に情報を記録でき、記録容量を増大できる。

また、ホログラム記録再生装置としては、シフト多重式のものが提案されている。このシフト多重式のホログラム記録再生装置においては、情報の再生時における参照光の照射位置や照射角度を、記録時の照射位置や照射角度からほんの少しだけずらす。すると、記録された干渉縞に参照光が照射されているにもかかわらず、参照光の位相と干渉縞の位相の整合が取れなくなることにより回折像が得られなくなる。従って、この回折像が得られなくなった参照光の配置で、別の情報光との干渉縞を記録することにより、光記録媒体内部の同一領域に、参照光の配置に応じて複数の２次元情報を多重に記録することが可能になる。

更に、ホログラム記録再生装置としては、参照光空間変調式のものも提案されている。簡単なのホログラム記録再生装置においては、位相が揃った平面波の参照光を用いるが、参照光空間変調式のホログラム記録再生装置においては、空間的に変調された参照光を用いる。この場合、記録される干渉縞が複雑になり、参照光と干渉縞の位相整合条件が厳しくなることから、記録の多重度を上げることが可能である（例えば、特許文献１には、空間的に位相が変調された記録用参照光を用いるホログラフィーを用いたホログラム記録再生装置が開示されている）。また近年では、一つの空間光変調器を用いて情報光と変調された参照光を生成し、ホログラムを記録する方法も発表されている（例えば、非特許文献１参照）。

特開２００２−１２３９４９号公報 Hideyuki Horimai and Kun Li, "A novel Collinear optical Setup for Holographic data Storage System,"Technical Digest of Optical Data Storage Topical Meeting 2004, pp 258-260, (2004)

しかしながら、上記従来の各種のホログラム記録再生装置においては、装置内の光学素子の配置や、装置に対する光記録媒体の位置等の微妙なバラつきが、記録再生に大きな影響を与え、光記録媒体の可搬性や装置間での互換性などの面で大きな問題になることがある。例えば、ホログラム記録再生装置に対して光記録媒体を着脱した場合、光記録媒体とホログラム記録再生装置との相互間に微細な位置ずれが生じることがあり、この位置ずれが原因になって再生誤差が生じ得る。特に、空間変調式のホログラム記録再生装置においては、参照光と干渉縞の位相整合条件が厳しいため、光学素子の配置ずれによる問題が顕著に生じ得る。

ここで、従来のホログラム記録再生装置は、光記録媒体と、光記録媒体に情報光及び又は参照光を照射する記録再生光学系と、情報光及び前記参照光を生成する空間光変調器とを備えて構成されている。このため、光記録媒体に参照光を照射する際の再現性を高めるためには、光記録媒体と空間光変調器との相互の位置ずれを補正する必要が生じる。しかし、従来、光記録媒体と記録再生光学系との相互の位置ずれを補正する手段のみが提案されていたため、光記録媒体と空間光変調器との相互の位置を補正することができなかった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ホログラム記録再生装置における光記録媒体と空間光変調器との相互の位置ずれを補正し、光記録媒体に参照光を照射する際の再現性を高めることができる、ホログラム記録再生装置、ホログラム記録再生方法、及び、そのための空間光変調器を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、光記録媒体に情報光及び又は参照光を導光する記録再生光学系と、前記記録再生光学系の光路に配置され、前記記録再生光学系を介して導光された光の一部を空間的に変調することにより前記情報光を生成する空間光変調器と、第１位置ずれ検出用の光を用いて、前記記録再生光学系と前記空間光変調器との相互の第１の位置ずれを検出する第１位置ずれ検出手段と、前記第１位置ずれ検出手段にて検出された前記第１の位置ずれに基づいて、前記第１の位置ずれを補正する第１位置ずれ補正手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明は、光記録媒体に情報光及び又は参照光を導光する記録再生光学系の光路に配置され、前記記録再生光学系を介して導光された光の一部を空間的に変調することにより情報光を生成する空間光変調器であって、当該空間光変調器と前記記録再生光学系との相互の第１の位置ずれを検出するための第１位置ずれ検出用の光を回折するための回折手段を備えたこと特徴とする。

また、本発明は、光記録媒体に情報光及び又は参照光を導光する記録再生光学系と、前記記録再生光学系の光路に配置され、前記記録再生光学系を介して導光された光の一部を空間的に変調することにより前記情報光を生成する空間光変調器とを備えたホログラム記録再生装置における、前記記録再生光学系と前記空間光変調器との相互の第１の位置ずれを補正するホログラム記録再生方法であって、前記空間光変調器に対して前記記録再生光学系を介して第１位置ずれ検出用の光を照射する照射ステップと、前記空間光変調器にて回折された前記第１位置ずれ検出用の光を受光する受光ステップと、前記受光ステップにおいて受光された前記第１位置ずれ検出用の光の状態に基づいて、前記第１の位置ずれを検出する位置ずれ検出ステップと、前記位置ずれ検出ステップにおいて検出された前記第１の位置ずれに基づいて、当該第１の位置ずれを補正する位置ずれ補正ステップとを含むことを特徴とする。

以上の様に、本発明によれば、第１位置ずれ検出手段にて検出された第１位置ずれに基づいて、記録再生光学系と空間光変調器との相互の第１位置ずれを補正できる、更に、従来の光記録媒体と記録再生光学系との相互の第２の位置ずれを補正する手段と組合わせることで、記録再生光学系を基準として、光記録媒体と空間光変調器との相対の位置ずれを補正できる。これらのことから、情報の記録時においては、各光学素子の配置のばらつきに応じて生じ得るホログラムのばらつきを抑えることができ、情報の再生時においては、各光学素子の配置のばらつきに応じて生じ得る再生光強度のばらつきを抑えることができる。このため、情報の記録時と再生時とにおける、空間光変調器と光記録媒体との相対位置の再現性を高め、情報の再生を一層高精度に行うことができる。更には、光記録媒体をホログラム記録再生装置に対して着脱した場合においてもその位置決めを適切に行うことができ、光記録媒体の可搬性や、複数のホログラム記録再生装置の相互間での互換性を高めることができる。

また、本発明によれば、空間光変調器の回折手段によって、記録再生光学系と空間光変調器との相互の第１の位置ずれを検出するための光を回折することができる。従って、この回折光を用いて空間光変調器の第１の位置ずれを検出できるので、この第１の位置ずれを補正できる。

以下に添付図面を参照して、この発明に係るホログラム記録再生装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態１）
まず、実施の形態１について説明する。本実施の形態は、本発明を反射型同軸干渉法のホログラム記録再生装置に適用した例を示す。本実施の形態のホログラム記録再生装置は、従来と同様に、光記録媒体と、この光記録媒体に対する情報の記録再生を行うため、この光記録媒体に情報光及び又は参照光を照射する記録再生光学系と、この記録再生光学系に用いられる情報光及び参照光を生成する空間光変調器（SLM：Spatial Light Modulator）と、光記録媒体と記録再生光学系との相互の位置ずれ（第２の位置ずれ）の補正（以下、必要に応じて第２補正と称する）を行う第２補正光学系とを備えて構成されている。また、本実施の形態のホログラム記録再生装置は、従来とは異なる主たる特徴の一つとして、記録再生光学系と空間光変調器との相互の位置ずれ（第１の位置ずれ）の補正（以下、必要に応じて第１補正と称する）を行う第１補正光学系を備えている。そして、これら第１補正光学系及び第２補正光学系を用いることで、記録再生光学系を基準として、光記録媒体と空間光変調器との相互の位置ずれを補正可能である。

最初に、このような特徴を有するホログラム記録再生装置に用いられる光記録媒体１の構成について説明する。図１は、光記録媒体１を中心に示す斜視図である（光記録媒体１の一側面を破断して示す）。この光記録媒体１は、任意の平面形状、例えば、円盤状、カード状、ブロック状等に形成されるもので（図１には円盤状に形成した例を示す）、ホログラム記録再生装置による光の入射側から順に、保護層２、記録層３、ギャップ層４、ダイクロイック反射層５、透明基板６、及び、反射層７を積層して構成されている。なお、この光記録媒体１は、特許請求の範囲における光記録媒体に対応する。

このうち、保護層２は、記録層３の表面を保護するためのものである。また、記録層３は、ホログラム記録再生装置から情報光及び再生光（以下、必要に応じて記録光と総称する）の照射を受けて情報を記録するもので、照射を受けた記録光の強度（電磁波強度）に応じて、吸光係数や屈折率等の光学特性を変化させる材料により形成されている。また、ギャップ層４は、記録光の光強度が非常に強くなっている領域でのホログラムの記録を避けるためのもので、この光を透過させる材料であって、記録層３の記録材料と相溶しない材料から形成される。また、ダイクロイック反射層５は、後述する記録再生用光源装置２１から照射された記録光を反射し、後述する第２補正用光源装置７１から照射された第２補正光を透過するよう、その反射及び透過の波長が決定されている選択的反射層である。このダイクロイック反射層５は、例えば、SiO2、TiO2、NbO3、CaF2等を用いて形成された誘電体多層膜等から構成されている。

また、透明基板６は、ダイクロイック反射層５を経て入射する第２補正光を透過するもので、例えば、ガラスやポリカーボネート等によって形成されている。また、反射層７は、ダイクロイック反射層５及び透明基板６を透過した第２補正光を反射するもので、第２補正光の持つ波長における反射率が高い材料、例えば、アルミニウム等によって形成されている。ここで、図示は省略するが、反射層７における透明基板６側の面には、トラッキングを行うための情報とアドレス情報とを記録した凹凸が形成されている。このトラッキング方式は任意であり、例えば、連続サーボ方式やサンプルドサーボ方式を用いることもできる。また、トラッキングを行うための情報としては、例えば、ウォブルピットを用いることができる。このように構成された光記録媒体１に対して、ホログラム記録再生装置の一部である対物レンズ３０を介して記録光が照射されると、この記録光を構成する情報光及び参照光が記録層３の中で相互に干渉することによって、ホログラム８が形成される。

次に、このように構成された光記録媒体１に対する情報の記録再生を行うためのホログラム記録再生装置１０の構成について説明する。図２は、本実施の形態に係るホログラム記録再生装置１０の全体構成を示す構成図である。このホログラム記録再生装置１０は、光記録媒体１に対する情報の記録及び再生等を行うための装置であって、記録再生光学系２０と、空間光変調器４０と、第１補正光学系５０と、第２補正光学系７０とを備えて構成されている。なお、特に説明なき構成は、その名称に応じた公知の光学的機能を奏するものであり、公知の技術を用いて構成することができる。

このうち、記録再生光学系２０は、情報の記録及び再生を行うための光学系であり、記録再生用光源装置２１、ビームエキスパンダ２２、ミラー２３、結像レンズ２４、ミラー２５、結像レンズ２６、偏光ビームスプリッタ２７、ダイクロイックプリズム２８、旋光用光学素子２９、対物レンズ３０、結像レンズ３１、及び、２次元光検出器３２を備えて構成されている。なお、この記録再生光学系２０は、特許請求の範囲における記録再生光学系に対応する。

ここで、記録再生用光源装置２１は、記録再生用の光（このように記録再生用光源装置２１から射出され、空間光変調器４０で変調される前の光を、以下、必要に応じて記録再生光と称する）の光源であり、この光源としては、干渉縞を得ることができるような可干渉性を有するもの、例えば、半導体レーザ、Ｈｅ−Ｎｅレーザ、アルゴンイオンレーザ、あるいは、ＹＡＧレーザの如き、直線偏光をしたレーザを用いることができる。また、ビームエキスパンダ２２は、記録再生用光源装置２１から発せられた記録再生光を平行光束に整形する整形手段であり、例えば、図示のような一対のレンズを用いて構成される。また、結像レンズ２４は、記録再生光を空間光変調器４０に結像させるためのもので、特許請求の範囲における「空間光変調器に最も近接して配置された光学素子」に対応する。

また、偏光ビームスプリッタ２７は、記録光を透過させると共に再生光を反射するものである。この偏光ビームスプリッタ２７は、例えば、誘電体多層膜を有するプリズムで構成されている。また、ダイクロイックプリズム２８は、記録光及び再生光を透過させ、後述する第１補正光及び第２補正光を反射するもので、例えば、透過波長帯域を有する金属薄膜や誘電体多層膜等にてプリズムをコーティングすることによって形成されている。このダイクロイックプリズム２８は、特許請求の範囲における「記録再生光学系における共通の光学素子」に対応する。また、旋光用光学素子２９は、当該旋光用光学素子２９を透過する光の偏光面を回転させるもので、例えば、１／４波長板や１／２波長板を用いて構成することができる。また、２次元光検出器３２は、再生光を電気に変換する光電気変換手段であり、例えば、ＣＣＤアレイを用いて構成することができる。

次に、空間光変調器４０の構成について説明する。この空間光変調器４０は、記録再生光学系２０を介して照射された記録再生光から、２次元パターンとして情報を付与した情報光と、空間的に変調された参照光とを、同時に生成する手段である。なお、空間光変調器４０は、特許請求の範囲における空間光変調器に対応する。

この空間光変調器４０は、概略的には、図３，４に示すように、格子状に２次元に配置された複数の画素４１を有して構成され、各画素４１毎に記録再生光の方向を変える、若しくは、各画素４１毎の記録再生光の偏光方向を変えることにより、情報光と参照光とを生成する。これら画素４１により構成された変調模様のうち、光軸の中心付近は情報光を生成するための情報光領域４２、周辺部分は参照光を生成するための参照光領域４３である。なお、図４には参照光を生成するために参照光領域４３のみが表示されている。

この空間光変調器４０の更に詳細な構成について説明する。図５は、空間光変調器４０の縦断面図、図６は、空間光変調器４０の平面図である。この空間光変調器４０は、筐体４４及び透明窓４５によって囲繞された空間内に、デジタルマイクロミラーデバイス（DMD:Digital Micro-mirror Device）４６を収めて構成されている。デジタルマイクロミラーデバイス４６は、図７の概略的な斜視図において示すように、ヒンジ４７によって相互に連結された多数の画素（マイクロミラー）４１を、図５の基板４８の上面に２次元的に配置して構成されている。

各画素４１は、相互に独立して電気的に制御が可能であり、ヒンジ４７を支点として回動可能である。図８は、ＯＮ状態における画素４１の縦断面図、図９は、ＯＦＦ状態における画素４１の縦断面図である。ここで、画素４１は、当該画素４１を基板４８に対して水平に配置した状態を基準として、図８に示すＯＮ状態において＋１０度、図９に示すＯＦＦ状態において−１０度の角度で回動可能である。従って、基板４８に対して同一方向から入射光Ｌ_INが入射する場合、ＯＦＦ状態の反射光Ｌ_OUT1はＯＮ状態の反射光Ｌ_OUT2に比較して４０度の角度をなす方向に反射される（図７〜９において、ＯＦＦ状態の画素４１を画素４１ａ、ＯＮ状態の画素４１を画素４１ｂと併記する。また、図８，９において、画素４１の光軸Ｌ_AXISを点線で示す）。従って、光記録媒体１に記録したい情報に応じて画素４１をＯＮ状態又はＯＦＦ状態に電気的に切り替えることにより、図３，４の如き変調模様を構成でき、記録再生光の反射方向を情報に応じて変えることによって、情報光及び参照光を空間的に変調できる。

ここで、再び図５，６に戻り、透明窓４５には、位置合わせマークＭが形成されている。この位置合わせマークＭは、２本のトラックＴ１，Ｔ２を相互に略直交するように配置されることで、その全体平面形状を略十字形状としている。各トラックＴ１，Ｔ２の形成方法は任意であるが、例えば、ダイヤモンドのダイサーを用いて、透明窓４５の上面を幅１μｍ程度の厚みになるように切削することによって、各トラックＴ１，Ｔ２を形成できる。なお、位置合わせマークＭとは、特許請求の範囲における回折手段にそれぞれ対応する。このように、空間光変調器４０に位置合わせマークＭを設けることで、空間光変調器４０に入射した第１補正光を位置合わせマークＭで回折でき、この回折光を用いて第１補正を行うことができる。

この各トラックＴ１，Ｔ２の形成方向は、第１補正が可能である限りにおいて任意であるが、ここでは、空間光変調器４０の光軸に略直交する２方向を規定できるように、これら２方向に沿うように形成されている。具体的には、位置合わせマークＭが形成された透明窓４５は、デジタルマイクロミラーデバイス４６の平面上の中心位置と位置合わせマークＭの中心位置（各トラックＴ１，Ｔ２の交差位置）とが相互に一致するように、かつ、デジタルマイクロミラーデバイス４６における画素４１の配列方向と各トラックＴ１，Ｔ２の方向とが相互に一致するように、筐体４４に固定されている。従って、空間光変調器４０の光軸に略直交する２方向における位置ずれを検出でき、同一方向に空間光変調器４０や結像レンズ２４等を移動させることで、第１補正を行うことができる。

次に、第１補正光学系５０の構成について説明する。再び図２において、この第１補正光学系５０は、記録再生光学系２０における空間光変調器４０の位置の補正を行うための第１補正手段であり、第１補正用光源装置５１、コリメートレンズ５２、偏光ビームスプリッタ５３、旋光用光学素子５４、集光レンズ５５、凸レンズ５６、シリンドリカルレンズ５７、４分割フォトディテクタ５８、第１補正回路５９、ボイスコイルモータ６０、及び、ピエゾアクチュエータ６１を備えて構成されている。

このうち、第１補正用光源装置５１は、第１補正用の光（以下、必要に応じて第１補正光と称する）の光源であり、例えば、直線偏光をしたレーザを用いることができる。このようなレーザとしては、具体的には、半導体レーザ、Ｈｅ−Ｎｅレーザ、アルゴンイオンレーザ、ＹＡＧレーザなどが挙げられる。この第１補正光は、記録再生用光源装置２１から発せられる記録再生光とは異なる波長であることが望ましいため、例えば、記録再生用光源装置２１に波長５３２ｎｍ付近のレーザを用いた場合、第１補正用光源装置５１には、波長６５０ｎｍ付近の赤色半導体レーザを用いることが好ましい。なお、第１補正光と第２補正光とが同じ波長であることには問題がないため、第１補正用光源装置５１には、後述する第２補正用光源装置７１と同じ波長のレーザを用いることができる。

また、コリメートレンズ５２は、第１補正光を平行光にする平行光生成手段である。また、偏光ビームスプリッタ５３は、第１補正用光源装置５１から発せられた第１補正光を透過し、空間光変調器４０にて反射された第１補正光を反射するものである。また、旋光用光学素子５４は、当該旋光用光学素子５４を透過する光の偏光面を回転させるもので、例えば、１／４波長板や１／２波長板を用いて構成することができるが、１／４波長板の方が透過効率が良いためにより好ましい。また、４分割フォトディテクタ５８は、４分割された受光部５８ａ〜５８ｄ（図２には図示せず）を有する光電変換手段であり、空間光変調器４０から反射された第１補正光を受光し、記録再生光学系２０と空間光変調器４０との相互の位置ずれに応じた出力信号（以下、必要に応じて位置ずれ信号と称する）を出力する。

また、第１補正回路５９は、４分割フォトディテクタ５８から出力された位置ずれ信号を入力として受け、第１補正を行うために必要な、空間光変調器４０及び結像レンズ２４の移動量を演算する第１補正用の制御回路である。さらに、第１補正回路５９は、この移動量に応じた移動制御を行うため、ボイスコイルモータ６０及びピエゾアクチュエータ６１に対して駆動信号を出力する。この第１補正回路５９のブロック図を図１０に示す。この図１０に示すように、第１補正回路５９は、４分割フォトディテクタ５８の一方の対角の受光部５８ａ、５８ｄの各出力を加算する加算器５９ａと、４分割フォトディテクタの他方の対角の受光部５８ｂ、５８ｃの各出力を加算する加算器５９ｂと、加算器５９ａの出力と加算器５９ｂの出力との差を演算して、非点収差法によるフォーカスエラー信号ＦＥ１を生成する減算器５９ｃと、４分割フォトディテクタ５８の横方向に隣り合う受光部５８ａ、５８ｂの各出力を加算する加算器５９ｄと、４分割フォトディテクタ５８の横方向（図２のＹ方向、以下同じ）に隣り合う受光部５８ｃ、５８ｄの各出力を加算する加算器５９ｅと、加算器５９ｄの出力と加算器５９ｅの出力との差を演算して、プッシュプル法によるトラッキングエラー信号ＴＥ１を生成する減算器５９ｆと、４分割フォトディテクタ５８の縦方向（図２のＸ方向及びＹ方向に直交する方向、以下同じ）に隣り合う受光部５８ｂ、５８ｄの各出力を加算する加算器５９ｇと、４分割フォトディテクタ５８の縦方向に隣り合う受光部５８ａ、５８ｃの各出力を加算する加算器５９ｈと、加算器５９ｇの出力と加算器５９ｈの出力との差を演算して、プッシュプル法によるトラッキングエラー信号ＴＥ２を生成する減算器５９ｉとを備えている。

また、再び図２において、ボイスコイルモータ６０は、第１補正を行うために、結像レンズ２４をその光軸方向に対して直交する２方向（図２のＸ方向及びＹ方向）と、光軸方向（図２のＸ方向及びＹ方向に直交する方向）との、合計３方向に移動させる移動手段である。また、ピエゾアクチュエータ６１は、第１補正を行うために、空間光変調器４０を、その変調面内の直交する２方向（図２のＸ方向及びＹ方向）と、変調面の垂線方向（図２のＸ方向及びＹ方向に直交する方向）との、合計３方向へ移動する移動手段である。

なお、第１補正用光源装置５１、コリメートレンズ５２、偏光ビームスプリッタ５３、旋光用光学素子５４、集光レンズ５５、凸レンズ５６、シリンドリカルレンズ５７、及び、４分割フォトディテクタ５８は、特許請求の範囲における第１位置ずれ検出手段に対応する。より詳細には、第１補正用光源装置５１は光源に対応し、４分割フォトディテクタは受光手段に対応する。また、第１補正回路５９、ボイスコイルモータ６０、及び、ピエゾアクチュエータ６１は、特許請求の範囲における第１位置ずれ補正手段に対応する。より詳細には、第１補正回路５９は演算手段に対応し、ボイスコイルモータ６０及びピエゾアクチュエータ６１は駆動手段に対応する。

次に、第２補正光学系７０の構成について説明する。この第２補正光学系７０は、記録再生光学系２０と光記録媒体１との相対位置の補正を行うための第２補正手段であり、第２補正用光源装置７１、コリメートレンズ７２、偏光ビームスプリッタ７３、旋光用光学素子７４、凸レンズ７５、シリンドリカルレンズ７６、４分割フォトディテクタ７７、第２補正回路７８、及び、ボイスコイルモータ７９を備えて構成されている。

このうち、第２補正用光源装置７１は、第２補正用の光（以下、必要に応じて第２補正光と称する）の光源であり、例えば、直線偏光をしたレーザを用いることができる。この第２補正光は、記録再生用光源装置２１から発せられる記録再生光とは異なる波長であることが望ましいため、例えば、記録再生用光源装置２１に波長５３２ｎｍ付近のレーザを用いた場合、第２補正用光源装置７１には、波長６５０ｎｍ付近の赤色半導体レーザを用いることが好ましい。また、コリメートレンズ７２は、第２補正光を平行光にする平行光生成手段である。また、偏光ビームスプリッタ７３は、第２補正用光源装置７１から発せられた第２補正光を透過し、光記録媒体１にて反射された第２補正光を反射するものである。また、旋光用光学素子７４は、当該旋光用光学素子７４を透過する光の偏光面を回転させるもので、例えば、１／４波長板や１／２波長板を用いて構成することができる。また、４分割フォトディテクタ７７は、４分割された受光部７７ａ〜７７ｄ（図２には図示せず）を有する光電変換手段であり、光記録媒体１から反射された第２補正光を受光し、光記録媒体１と記録再生光学系２０との相互の位置ずれに応じた出力信号（位置ずれ信号）を出力する。

また、第２補正回路７８は、４分割フォトディテクタ７７から出力された位置ずれ信号を入力として受け、第２補正を行うために必要な、対物レンズ３０の移動量を演算し、この移動量に応じた移動制御を行うための出力をボイスコイルモータ７９に対して行う第２補正用の制御回路である。この第２補正回路７８のブロック図を図１１に示す。この図１１に示すように、第２補正回路７８は、４分割フォトディテクタ７７の対角の受光部７７ａ，７７ｄの各出力を加算する加算器７８ａと、４分割フォトディテクタ７７の対角の受光部７７ｂ，７７ｃの各出力を加算する加算器７８ｂと、加算器７８ａの出力と加算器７８ｂの出力との差を演算して、非点収差法によるフォーカスエラー信号ＦＥ２を生成する減算器７８ｃと、４分割フォトディテクタ７７のトラック方向に沿って隣り合う受光部７７ａ，７７ｂの各出力を加算する加算器７８ｄと、４分割フォトディテクタ７７のトラック方向に沿って隣り合う受光部７７ｃ，７７ｄの各出力を加算する加算器７８ｅと、加算器７８ｄの出力と加算器７８ｅの出力との差を演算して、プッシュプル法によるトラッキングエラー信号ＴＥ３を生成する減算器７８ｆと、加算器７８ｄの出力と加算器７８ｅの出力とを加算して再生信号ＲＦを生成する加算器７８ｇとを備えている。なお、本実施形態では、再生信号ＲＦは光記録媒体１の反射層７上に予め記録された情報を再生した信号である。

また、再び図２において、ボイスコイルモータ７９は、第２補正を行うために、対物レンズ３０をその光軸方向に対して直交する２方向（図２のＸ方向及びＹ方向）と、光軸方向（図２のＸ方向及びＹ方向に直交する方向）との、合計３方向に移動可能な駆動手段である。

なお、第２補正用光源装置７１、コリメートレンズ７２、偏光ビームスプリッタ７３、旋光用光学素子７４、凸レンズ７５、シリンドリカルレンズ７６、及び、４分割フォトディテクタ７７は、特許請求の範囲における第２位置ずれ検出手段に対応する。また、第２補正回路７８及びボイスコイルモータ７９は、特許請求の範囲における第２位置ずれ補正手段に対応する。

次に、このように構成されたホログラム記録再生装置１０を用いて行われる情報の記録再生方法について説明する。ただし、情報の記録及び再生については、基本的に従来と同様に行うことができるので、ここでは概要のみ説明する。まず、情報の記録は下記のように行われる。すなわち、図２において、記録再生用光源装置２１から照射された記録再生光は、ビームエキスパンダ２２によって拡張され平行光束に整形された後、ミラー２３を介して空間光変調器４０に照射される。この時、空間光変調器４０には図３の如き変調模様が表示される。従って、空間光変調器４０に照射された記録再生光のうち、情報光領域４２に照射された光が空間変調されることによって２次元パターンとして情報が付与された情報光が生成され、参照光領域４３に照射された光が空間変調されることによって参照光が生成される。すなわち、光軸の中心部を情報光、周辺部を参照光とする、記録光が生成される。この記録光は、結像レンズ２４、ミラー２５、及び、結像レンズ２６を順次介して、偏光ビームスプリッタ２７に入射する。

ここで、記録光が偏光ビームスプリッタ２７を透過するように、記録再生用光源装置２１からの出射時点で、当該記録光の偏光方向（記録再生光の偏光方向）が調整されている。従って、記録光は、偏光ビームスプリッタ２７を透過し、ダイクロイックプリズム２８に入射する。このダイクロイックプリズム２８を透過した記録光は、更に旋光用光学素子２９を透過し、対物レンズ３０によって光記録媒体１に照射され、図１の光記録媒体１の反射層７の表面でそのビーム径が最小になるように集光する。この記録光が光記録媒体１に照射されることにより、この記録光を構成する情報光と参照光とが記録層３の内部で相互に干渉し、干渉縞によるホログラム８が光記録媒体１に形成される。これによって、情報が光記録媒体１に記録される。

次に、情報の再生は下記のように行われる。すなわち、再び図２において、記録再生用光源装置２１から照射された記録再生光は、記録時と同様に空間光変調器４０に照射される。この再生時において、空間光変調器４０には、図４の如き変調模様が表示される。この再生時の変調模様は、図３に示した記録時の変調模様に対して、同一の参照光領域４３のみを有する。従って、空間光変調器４０に照射された記録再生光のうち、参照光領域４３に照射された光のみが空間変調されることによって、記録時と同一の参照光のみが生成される。この参照光は、記録時と同様に光記録媒体１に照射され、その一部は、この光記録媒体１を透過する際に、図１のホログラム８により回折されて再生光となる。

この再生光は、反射層７によって反射された後、図２の対物レンズ３０を透過し、旋光用光学素子２９を透過する際に旋光されることによって、参照光とは異なる偏光成分を含むようになる。従って、再生光は、ダイクロイックプリズム２８を透過した後、偏光ビームスプリッタ２７によって反射される。このように反射された再生光は、結像レンズ３１によって２次元光検出器３２に再生像として結像される。また、図１のホログラム８により回折されなかった参照光の部分は、透過光となって再生光と同様に図２の２次元光検出器３２に結像するが、この２次元光検出器３２の中心部に再生光、周辺部に透過光が結像するので、再生光のみを空間的に容易に分離することができ、光記録媒体１に記録された情報を再生できる。

次に、第１補正光学系５０及び第２補正光学系７０を用いた位置ずれ補正について説明する。ここでは、最初に、第１補正光学系５０を用いて、記録再生光学系２０と空間光変調器４０との相対位置を補正し、その後、第２補正光学系７０を用いて、記録再生光学系２０と光記録媒体１との相対位置の補正する。これは、第１補正又は第２補正のいずれか一方を最初に行うことで、記録再生光学系２０と空間光変調器４０との相互位置、あるいは、記録再生光学系２０と光記録媒体１との相互位置、のいずれか一方を補正し、これを基準としていずれか他方の補正を行うようにしたためである。しかしながら、第２補正を行ってから第１補正を行っても良く、あるいは、いずれか一方を最初に行う必要がなければ、同時に行うことも可能である。

まず、第１補正光学系５０による補正は、以下のように行われる。すなわち、図２において、第１補正用光源装置５１により射出された、記録再生光とは異なる波長を有する第１補正光は、コリメートレンズ５２によって平行光束に整形された後、偏光ビームスプリッタ５３に入射する。ここで第１補正光が偏光ビームスプリッタ５３を透過するように、第１補正用光源装置５１からの出射時点で、第１補正光の偏光方向が調整されている。従って、第１補正光は、偏光ビームスプリッタ５３を透過する。このように透過した第１補正光は、旋光用光学素子５４及び集光レンズ５５を透過し、ダイクロイックプリズム２８に入射する。ここで、上述したように、ダイクロイックプリズム２８は、記録光の波長を透過し、かつ、第１補正光の波長を反射するように設計されている。従って、第１補正光は、ダイクロイックプリズム２８によって反射され、偏光ビームスプリッタ２７に入射する。ここで、偏光ビームスプリッタ２７は、上述のように第１補正光の波長を透過するように設計されているため、第１補正光は、偏光ビームスプリッタ２７を透過し、更に結像レンズ２６、ミラー２５、及び、結像レンズ２４を順次介して、空間光変調器４０に入射する（第１補正用光源装置５１による第１補正光の射出から、空間光変調器４０への第１補正光の入射までが、特許請求の範囲における照射ステップに対応する）。

この際、第１補正光は、結像レンズ２４によって、図５，６の空間光変調器４０の位置合わせマークＭの表面でそのビーム径が最小になるように集光される。ここで、位置合わせマークＭは、記録再生光が透過し、かつ、第１補正光が反射するように設計されている。このため、第１補正光は、位置合わせマークＭにより反射され、その際、トラックＴ１，Ｔ２によって回折される。

このように空間光変調器４０にて回折され反射された第１補正光は、結像レンズ２４、ミラー２５、結像レンズ２６、及び、偏光ビームスプリッタ２７を介して、ダイクロイックプリズム２８に入射する。そして、第１補正光は、ダイクロイックプリズム２８によって反射され、更に集光レンズ５５及び旋光用光学素子５４を透過する。このように旋光用光学素子５４を透過する際に、第１補正光は、第１補正用光源装置５１からの射出時点とは異なる偏光成分を含むようになるため、偏光ビームスプリッタ５３によって反射される。なお、反射効率の観点から、偏光ビームスプリッタ５３での第１補正光の反射率が最も高くなるように、旋光用光学素子５４の回転角度が調節されていることが望ましい。このように反射された第１補正光は、凸レンズ５６及びシリンドリカルレンズ５７を透過して、４分割フォトディテクタ５８にて受光される（特許請求の範囲における受光ステップに対応する）。この際、フォーカス方向（光軸方向）の位置ずれ調整を行うため、シリンドリカルレンズ５７によって第１補正光の形状が変えられる。

その後、図１０において、４分割フォトディテクタ５８の各受光器５８ａ〜５８ｄから、記録再生光学系２０と空間光変調器４０との相互の位置ずれに応じた位置ずれ信号が出力される（特許請求の範囲における位置ずれ検出ステップに対応する）。そして、第１補正回路５９は、この位置ずれ信号に基づいて得られたフォーカスエラー信号ＦＥ１が０になるように、図２のピエゾアクチュエータ６１を駆動して、空間光変調器４０をその垂線方向に移動させる。また、第１補正回路５９は、図１０において、４分割フォトディテクタ５８より得られたトラッキングエラー信号ＴＥ１とＴＥ２が共に０になるように、図２のピエゾアクチュエータ６１を駆動して、空間光変調器４０をその変調面内の直交する２方向に移動させる。更に、記録再生時に振動などにより速い位置ずれ成分が発生する時、第１補正回路５９は、図１０のフォーカスエラー信号ＦＥ１とトラッキングエラー信号ＴＥ１、ＴＥ２とがいずれも０になるように、図２のボイスコイルモータ６０を駆動して、結像レンズ２４をその光軸方向に対して直交する２方及び光軸方向に駆動することにより、位置ずれを補正する（これら空間光変調器４０や結像レンズ２４の移動は、特許請求の範囲における位置ずれ補正ステップに対応する）。

すなわち、ここでは、比較的大きな量の位置補正を、ピエゾアクチュエータ６１による空間光変調器４０の移動で行い、比較的小さな量の位置補正を、ボイスコイルモータ６０による結像レンズ２４の移動で行っている。これは以下の理由による。すなわち、空間光変調器４０を移動させることが、第１補正の目的からは最も直接的で好ましい反面、空間光変調器４０は結像レンズ２４の如き光学素子に比べて重いために迅速移動が困難である。このため、本実施の形態では、空間光変調器４０を移動させて大まかな補正を行った後、さらに結像レンズ２４を移動させて迅速な微補正を行っている。特に、このように複数の要素（空間光変調器４０と結像レンズ２４）を移動させて補正を行う場合、補正の応答速度を高めることができる。

なお、この第１補正においては、結像レンズ２４以外の光学素子、例えば、結像レンズ２６を移動することにより、空間光変調器４０の位置ずれを補正することも可能である。しかしながら、結像レンズ２６は、結像レンズ２４に比べて、空間光変調器４０から離れた位置に配置されているので、同量の位置ずれを補正するためには、結像レンズ２４を移動させる場合よりも、結像レンズ２６を大きく動かす必要があり、応答速度の面で不利である。換言すれば、空間光変調器４０に最も近接している光学素子、すなわち、結像レンズ２４を動かして空間光変調器４０の位置ずれを補正することが、応答速度の向上の面からより好ましい。

次に、第２補正光学系７０による、記録再生光学系２０と光記録媒体１との相対位置の補正が、以下のように行われる。すなわち、図２において、第２補正用光源装置７１から射出された第２補正光は、コリメートレンズ７２によって平行光束に整形された後、偏光ビームスプリッタ７３に入射する。ここで第２補正光が偏光ビームスプリッタ７３を透過するように、第２補正用光源装置７１からの出射時点で第２補正光の偏光方向が調整されているので、第２補正光は偏光ビームスプリッタ７３を透過する。その後、第２補正光は、旋光用光学素子７４を透過してダイクロイックプリズム２８にて反射される。更に、第２補正光は、旋光用光学素子２９を透過して対物レンズ３０を介して光記録媒体１に照射され、図１の光記録媒体１のダイクロイック反射層５を透過し、反射層７の表面でそのビーム径が最小になるように集光する。第２補正光は、反射層７によって反射され、その際、この反射層７の表面に形成された図示しないピットによって変調される。

このように光記録媒体１によって変調され反射された第２補正光は、対物レンズ３０でコリメートされ、旋光用光学素子２９を透過し、ダイクロイックプリズム２８によって反射されて、更に旋光用光学素子７４を透過する。この第２補正光は、旋光用光学素子２９，７４を透過する際に、第２補正用光源装置７１により射出された状態とは異なる偏光成分を含むようになるため、偏光ビームスプリッタ７３にて反射され、凸レンズ７５及びシリンドリカルレンズ７６を透過した後、４分割フォトディテクタ７７によって検出される。そして、図１１において、第２補正回路７８は、４分割フォトディテクタ７７より得られたフォーカスエラー信号ＦＥ２、トラッキングエラー信号ＴＥ３がそれぞれ０になるように、図２のボイスコイルモータ７９を駆動して、対物レンズ３０を移動させて、位置ずれを補正する。

これまで説明したように、本実施の形態によれば、従来と同様に、光記録媒体１と記録再生光学系２０との相対位置を第２補正光学系７０にて補正でき、更に、記録再生光学系２０と空間光変調器４０との相対位置を第１補正光学系５０にて補正できるので、結果として、記録再生光学系２０を基準として、光記録媒体１と空間光変調器４０との相対位置を補正できる。従って、情報の記録時においては、各光学素子の配置のばらつきに応じて生じ得るホログラム８のばらつきを抑えることができ、情報の再生時においては、各光学素子の配置のばらつきに応じて生じ得る再生光強度のばらつきを抑えることができる。このため、情報の記録時と再生時とにおける、光記録媒体１と空間光変調器４０との相対位置の再現性を高め、情報の再生を一層高精度に行うことができる。更には、このことから、光記録媒体１をホログラム記録再生装置１０に対して着脱した場合においてもその位置決めを適切に行うことができ、光記録媒体１の可搬性や、複数のホログラム記録再生装置１０の相互間での互換性を高めることができる。

（実施の形態２）
次に、本発明に係る実施の形態２について説明する。本実施の形態は、本発明を透過型同軸干渉法のホログラム記録再生装置に適用した例を示す。ただし、特に説明なき構成については、実施の形態１において説明した光記録媒体と同一であるものとし、同一の構成要素には同一の符号を付する。

最初に、本実施の形態に係るホログラム記録再生装置による記録再生に用いられる光記録媒体８０の構成について説明する。図１２は、光記録媒体８０を中心に示す斜視図である（光記録媒体の一側面を破断して示す）。この光記録媒体８０は、実施の形態１とは異なり、再生光を反射せずに透過する必要があること等から、図１の光記録媒体１からギャップ層４、ダイクロイック反射層５、及び、反射層７を取り除いた構成となっている。なお、透明基板６の外側面上には、トラッキングサーボを行うための図示しないピットが形成されている。

次に、このように構成された光記録媒体８０に対する情報の記録再生を行うためのホログラム記録再生装置１００の構成について説明する。図１３は、本実施の形態に係るホログラム記録再生装置１００の全体構成を示す構成図である。ただし、特に説明なき構成については、実施の形態１において説明したホログラム記録再生装置１００と同一であるものとし、同一の構成要素には同一の符号を付する。このホログラム記録再生装置１００は、記録再生光学系１１０と、空間光変調器４０と、第１補正光学系５０と、第２補正光学系７０とを備えて構成されている。

ここで、記録再生光学系１１０は、再生光を光記録媒体８０で反射させることなく、透過させて２次元光検出器３２に結像することを特徴としている。このため、実施の形態１とは異なり、光記録媒体８０を介して空間光変調器４０と対向する側に、結像レンズ３３と２次元光検出器３２とが配置されている。また、図２に示した偏光ビームスプリッタ２７が省略されている。この他にも、実施の形態１と異なる点として、実施の形態２では、空間光変調器４０及び結像レンズ２４を、その光軸が結像レンズ２６の光軸に同一直線上にくるように配置している。しかしながら、この点については、実施の形態１と同様にミラー２５を用いた構成を採用しても良い。なお、空間光変調器４０、第１補正光学系５０、及び、第２補正光学系７０は、実施の形態１と同様に構成することができる。

次に、このように構成されたホログラム記録再生装置１００を用いた情報の記録再生方法について説明する。まず、情報の記録は下記のように行われる。すなわち、図１３において、記録再生用光源装置２１から照射された記録再生光は、実施の形態１と同様に、空間光変調器４０及びダイクロイックプリズム２８等を介して光記録媒体８０に照射され、図１２のホログラム８が光記録媒体８０に形成される。このように、情報が光記録媒体８０に記録される。

次に、情報の再生は下記のように行われる。すなわち、再び図１３において、記録再生用光源装置２１から照射された記録再生光は、実施の形態１と同様に、空間光変調器４０で変調されて参照光になり、ダイクロイックプリズム２８等を介して光記録媒体８０に照射される。ここで、参照光の一部は、光記録媒体８０を透過する際にホログラム８により回折されて再生光となる。この再生光は、光記録媒体８０を透過する形で出射され、結像レンズ３３により２次元光検出器３２に再生像として結像される。また、ホログラム８により回折されなかった参照光は、透過光となって再生光と同様に２次元光検出器３２に結像するが、その中心部が再生光、その周辺部が透過光となるので、再生光のみを空間的に容易に分離することができ、光記録媒体８０に記録された情報を再生できる。

次に、第１補正光学系５０及び第２補正光学系７０を用いた位置ずれ補正について説明する。まず、第１補正光学系５０による補正は、実施の形態１とほぼ同様に行われる。すなわち、図１３において、第１補正用光源装置５１により射出された第１補正光は、実施の形態１と同様に、偏光ビームスプリッタ５３を透過し、ダイクロイックプリズム２８にて反射され、空間光変調器４０に入射する。この際、第１補正光は、図５，６の空間光変調器４０の位置合わせマークＭにより反射され、その際、トラックＴ１，Ｔ２によって回折される。このように空間光変調器４０にて回折され反射された第１補正光は、ダイクロイックプリズム２８にて反射され、旋光用光学素子５４を透過する際に、第１補正用光源装置５１からの射出時点とは異なる偏光成分を含むようになり、偏光ビームスプリッタ５３によって反射されて４分割フォトディテクタ５８にて受光される。これ以降は、実施の形態１と同様に第１補正が行われる。

また、第２補正は、第２補正光が光記録媒体８０を透過する点を除いて、実施の形態１とほぼ同様に行われる。すなわち、図１３において、第２補正用光源装置７１から射出された第２補正光は、実施の形態１と同様に、ダイクロイックプリズム２８等を介して光記録媒体８０に照射され、光記録媒体８０の透明基板６の外側界面でそのビーム径が最小になるように集光する。この第２補正光の一部は透明基板６の外側界面で反射され、その際、透明基板６の外側面上に形成されたピットによって変調される。このように光記録媒体８０によって変調され反射された第２補正光は、実施の形態１と同様に、ダイクロイックプリズム２８等を介して４分割フォトディテクタ７７に入射する。これ以降は、実施の形態１と同様に第２補正が行われる。

このように、本実施の形態においては、透過型同軸干渉法のホログラム記録再生装置１００においても、光記録媒体８０と記録再生光学系１１０との相対位置を第２補正光学系７０にて補正でき、更に、記録再生光学系１１０と空間光変調器４０との相対位置を第１補正光学系５０にて補正できるので、結果として、記録再生光学系１１０を基準として、光記録媒体８０と空間光変調器４０との相対位置を補正できる。従って、情報の記録時においては、各光学素子の配置のばらつきに応じて生じ得るホログラム８のばらつきを抑えることができ、情報の再生時においては、各光学素子の配置のばらつきに応じて生じ得る再生光強度のばらつきを抑えることができる。

次に、実施の形態１に係るホログラム記録再生装置１０を用いて行った記録再生性能の評価試験の結果について説明する。まず、実施例１として、ホログラム記録再生装置１０によって光記録媒体１に情報を記録した後、同一のホログラム記録再生装置１０を用いて、補正を行いつつ再生した場合と、補正を行わずに再生した場合とを対比した結果を説明する。

この実施例１で用いたホログラム記録再生装置１０の詳細は下記の通りである。すなわち、図２において、記録再生用光源装置２１としては、第２高調波（波長５３２ｎｍ）のコヒーレント光を照射するネオジウムＹＡＧレーザを使用し、第１補正用光源装置５１及び第２補正用光源装置７１としては、直線偏光した半導体レーザ（波長６５０ｎｍ）を使用した。また、図５，６の空間光変調器４０の位置合わせマークＭとしては、幅１μｍのトラックを十字に設けた。また、図２の２次元光検出器３２としてはＣＣＤアレイを用い、旋光用光学素子２９としては波長５３２ｎｍ用の１／４波長板、旋光用光学素子５４，７４としては波長６５０ｎｍ用の１／４波長板をそれぞれ使用した。また、旋光用光学素子２９として用いた波長板は、２次元光検出器３２の上面において再生光の強度が最も大きくなるように、その方位を調整した。更に、旋光用光学素子５４，７４においてもそれぞれ、４分割フォトディテクタ５８，７７での光強度が最も強くなるように、その方位を調整した。

このように構成したホログラム記録再生装置１０に、光記録媒体１を搭載して情報の記録を行った。具体的には、光記録媒体１を図示しないスピンドルモータに固定し、１ｒｐｍの回転数で光記録媒体１を回転させ、第１補正及び第２補正を行いながら、アドレス信号に同期して記録再生用光源装置２１を点灯させて、ホログラム８の記録を行った。この時、光記録媒体１の表面での光強度は０．１ｍＷ、記録層３の上面でのレーザビームのスポットサイズは５００μｍ径であった。また、空間光変調器４０におけるデジタルマイクロミラーデバイス４６の画素４１としては、３００×３００の９００００画素の領域を用い、そのうち、情報光領域４２としては中心部の１５０×１５０の２２５００画素の領域を用い、隣接する３×３の９画素を単位パネルとし、全２５００パネルとして用いた。情報の入力としては、３×３の９パネルのうち５パネルを明パネル（光を透過するパネル）とする９：５変調方法を用いた。

次に、このように記録された情報を、２つの異なる条件下で再生した。最初に、ホログラム記録再生装置１０から光記録媒体１を一旦取り外し、この光記録媒体１を再び同一のホログラム記録再生装置１０の図示しないスピンドルモータに固定した。そして、１ｒｐｍの回転数で光記録媒体１を回転させ、第１補正及び第２補正を行いながら、アドレス信号に同期して記録再生用光源装置２１を点灯させて、２次元光検出器３２によってホログラム８の再生を行った。なお、再生の際は、図４に示したような、参照光領域４３のみを空間光変調器４０のデジタルマイクロミラーデバイス４６に表示して参照光を生成した。この時、光記録媒体１の表面での光強度は０．０５ｍＷであった。

次に、最初の再生と同一の条件で、ただし、第１補正及び第２補正を行わずに情報を再生した。そして、このような２つの異なる条件下での再生結果を相互に比較した。具体的には、２次元光検出器３２によって得られた１５０×１５０の情報光領域４２にある各画素４１に対して、ある特定の閾値を設定し、この閾値をもとに、各条件下での再生時における明パネルと暗パネルとの判別を行い出力パターンとし、空間光変調器４０のデジタルマイクロミラーデバイス４６に入力したパターンと比較した。この結果、第１補正及び第２補正を行いながら再生した場合、判別エラーとなったパネルは２５００パネル中、０パネルであったのに対し、第１補正及び第２補正を行わずに再生した場合、判別エラーとなったパネルは２５００パネル中、１０パネルであった。従って、第１補正及び第２補正を行うことで、判別エラーになるパネルの数を低減でき、情報の再生精度を向上できることが確認された。

次に、実施例２として、ホログラム記録再生装置１０によって光記録媒体１に情報を記録した後、記録時とは異なるホログラム記録再生装置１０を用いて、補正を行いつつ再生した場合と、補正を行わずに再生した場合とを対比した結果を説明する。ただし、特に説明なき条件及び結果については実施例１と同一である。なお、ここで記録に用いたホログラム記録再生装置(以下、ホログラム記録再生装置１０Ａと称する）と、再生に用いたホログラム記録再生装置(以下、ホログラム記録再生装置１０Ｂと称する）とは、相互に同一の構成の別装置である。なお、ホログラム記録再生装置１０Ａの空間光変調器４０に位置合わせマークＭとして設けたトラックＴ１，Ｔ２と、ホログラム記録再生装置１０Ｂの空間光変調器４０に位置合わせマークＭとして設けたトラックＴ１，Ｔ２との相互の位置精度誤差は、１μｍ以下であった。

まず、ホログラム記録再生装置１０Ａを用いて情報を記録した光記録媒体１を、このホログラム記録再生装置１０Ａから取り外し、他のホログラム記録再生装置１０Ｂの図示しないスピンドルモータに固定した。そして、第１補正及び第２補正を行いながら、情報の再生を行った。

次に、ホログラム記録再生装置１０Ｂを用いて、最初の再生と同一の条件で、ただし、第１補正及び第２補正を行わずに情報を再生した。そして、このような２つの異なる条件下での再生結果を相互に比較した。この結果、第１補正及び第２補正を行いながら再生した場合、判別エラーとなったパネルは２５００パネル中、０パネルであったのに対し、第１補正及び第２補正を行わずに再生した場合、判別エラーとなったパネルは２５００パネル中、５０パネルであった。従って、記録時とは異なるホログラム記録再生装置１０Ｂを用いて再生を行った場合においても、第１補正及び第２補正を行うことで、判別エラーになるパネルの数を低減でき、情報の再生精度を向上できることが確認された。

次に、実施例３として、第１補正を行わずに記録した情報を、記録時と同じホログラム記録再生装置１０を用いて、補正を行いつつ再生した場合と、補正を行わずに再生した場合とを対比した結果を説明する。ただし、特に説明なき条件及び結果については実施例１と同一である。

まず、ホログラム記録再生装置１０に、光記録媒体１を搭載して情報の記録を行った。この際、第１補正は行わず、第２補正のみを行いながら、記録を行った。

次に、ホログラム記録再生装置１０から光記録媒体１を一旦取り外し、この光記録媒体１を再び同一のホログラム記録再生装置１０に固定し、第１補正及び第２補正を行いながら、再生を行った。

次に、最初の再生と同一の条件で、ただし、第１補正は行わず、第２補正のみを行って、情報を再生した。そして、このような２つの異なる条件下での再生結果を相互に比較した。この結果、第１補正及び第２補正を行いながら再生した場合、判別エラーとなったパネルは２５００パネル中、８０パネルであったのに対し、第１補正は行わず、第２補正のみを行って再生した場合、判別エラーとなったパネルは２５００パネル中、１５０パネルであった。従って、第２補正のみを行った場合よりも、第１補正を行った場合の方が、判別エラーになるパネルの数を低減でき、情報の再生精度を向上できることが確認された。また、実施例１の結果との対比から、情報の記録時においても第１補正を行った方が、情報の再生精度を向上できることが確認された。

（実施の形態に対する変形例）
以上、本発明の各実施の形態及び各実施例について説明したが、本発明の具体的な構成及び方法は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような実施の形態の変形例について説明する。

まず、光記録媒体１，８０は、上述の構造以外にも、他の公知の構造にて構成することができる。例えば、記録光と第２補正光との集光位置を異ならせる手法としては、色収差のある対物レンズを用いる、図２の第２補正用光源装置７１とコリメートレンズ７２との相互間隔を広げる、あるいは、図２の旋光用光学素子７４とダイクロイックプリズム２８との相互間に補正用の凹レンズを挿入する、等の手法を用いることができる。

また、本発明を適用するホログラム記録再生装置の基本的構成は任意であり、例えば、上述した反射型同軸干渉法や透過型同軸干渉法のホログラム記録再生装置の他、反射型二光束干渉法や透過型二光束干渉法のホログラム記録再生装置であっても良い。

また、図５，６に示した空間光変調器４０は、上述したデジタルマイクロミラーデバイス４６を用いた構造以外にも他の公知の構造にて構成することができる。例えば、反射型液晶空間光変調器や透過型液晶空間光変調器等、複数の画素４１と透明窓４５とを有するものであれば良い。また、位置合わせマークＭの形状も改変でき、例えば、上述した十字形状以外にも、さらに多数のトラックを設けて放射状等にしても良い。また、空間光変調器４０の光軸方向における位置合わせマークＭの形成位置に関し、この光軸方向におけるフォーカシングをより厳密に行うためには、画素４１に近接していることが好ましい。また、位置合わせマークＭによる光の散乱を抑えるため、透明窓４５の上に更に保護層２を形成しても良い。また、第１補正光を効率よく反射させるために、位置合わせマークＭが形成された面上に、記録光は透過するが、第１補正光は反射するダイクロイック反射層を形成しても良い。

また、第１補正光学系５０の構成は、上述した機能を奏し得る限りにおいて任意に改変でき、特に、その具体的な光学素子の構成については種々の異なる形態を取り得る。また、駆動手段の構成としては、空間光変調器４０のみを移動可能な構成、結像レンズ２４のみを移動可能な構成、結像レンズ２４に代えて結像レンズ２６を移動可能な構成、空間光変調器４０と結像レンズ２４とに加えて結像レンズ２６も移動可能な構成等を採用することができる。また、空間光変調器４０の光軸方向におけるフォーカシングは比較的許容量が大きいことから、空間光変調器４０等を図２のＸ方向やＹ方向にのみ移動可能な構成とし、光軸方向の移動は省略しても良い。

また、上述の各実施の形態においては、第１補正光学系５０と第２補正光学系７０とを両方設けることで、光記録媒体１，８０と空間光変調器４０との相互位置を補正している。しかしながら、記録再生光学系２０，１１０と空間光変調器４０との相互位置の補正だけを行いたい場合には、第２補正光学系７０を省略しても良い。また、第１補正光学系５０と第２補正光学系７０とを両方設ける場合、上述の各実施の形態で示したように、第１補正光と第２補正光とを、相互の共通の光学素子であるダイクロイックプリズム２８を介して記録再生光学系２０に導光することで、記録再生光学系２０の構成を簡素化できる。換言すれば、従来のように第２補正光学系７０のみを設けていた場合に比べて、特に光学素子を増やすことなく、第１補正光を記録再生光学系２０に導光できる。ただし、このような利点を無視できる場合には、第１補正光は任意の光学素子を介して記録再生光学系２０に導光しても良い。例えば、図２において、偏光ビームスプリッタ２７とダイクロイックプリズム２８との間に新たなダイクロイックプリズムを設け、第１補正光はこの新たなダイクロイックプリズムを介して記録再生光学系２０に導光しても良い。

また、本発明が解決しようとする課題や発明の効果は、上記した内容に限定されるものではなく、本発明によって、上記に記載されていない課題を解決したり、上記に記載されていない効果を奏することもでき、また、記載されている課題の一部のみを解決したり、記載されている効果の一部のみを奏することがある。例えば、光記録媒体に参照光を照射する際の再現性を１００％にできない場合であっても、この再現性を従来より若干でも向上できている限りにおいて、本願の課題が解決されている。

また、各図面は模式的なものであり、そこに示された構成要素の各部の寸法や相互の比率は図示のものに限定されない。

また、上記各実施の形態で自動的に行われるものとして説明した制御の全部又は任意の一部を手動で行っても良く、逆に、手動で行われるものとして説明した制御の全部又は任意の一部を公知技術又は上述した思想に基づいて自動化しても良い。また、各実施の形態において示した第１補正回路５９や第２補正回路７８の制御処理は、実際には、ＣＰＵ及びこのＣＰＵにて読み出され実行されるコンピュータプログラムとして構成することができる。

このように本発明は、ホログラフィーを用いて情報の記録及び再生を行うことに有用であり、特に、ホログラム記録再生装置によって光記録媒体に参照光を照射する際の再現性を高めることに適している。

実施の形態１で用いる光記録媒体を中心に示す斜視図である。 実施の形態１に係るホログラム記録再生装置の全体構成を示す構成図である。 情報記録時における空間光変調器の変調模様を示す図である。 情報再生時における空間光変調器の変調模様を示す図である。 実施の形態１に係る空間光変調器の縦断面図である。 実施の形態１に係る空間光変調器の平面図である。 デジタルマイクロミラーデバイスの斜視図である。 ＯＮ状態における画素の縦断面図である。 ＯＦＦ状態における画素の縦断面図である。 第１補正回路のブロック図である。 第２補正回路のブロック図である。 実施の形態２で用いる光記録媒体を中心に示す斜視図である。 実施の形態２に係るホログラム記録再生装置の全体構成を示す構成図である。

符号の説明

１，８０ 光記録媒体
２ 保護層
３ 記録層
４ ギャップ層
５ ダイクロイック反射層
６ 透明基板
７ 反射層
８ ホログラム
１０，１０Ａ，１０Ｂ ホログラム記録再生装置
２０ 記録再生光学系
２１ 記録再生用光源装置
２２ ビームエキスパンダ
２３,２５ ミラー
２４,２６,３１ 結像レンズ
２７ 偏光ビームスプリッタ
２８ ダイクロイックプリズム
２９ 旋光用光学素子
３０ 対物レンズ
３２ ２次元光検出器
４０ 空間光変調器
４１ 画素
４２ 情報光領域
４３ 参照光領域
４４ 筐体
４５ 透明窓
４６ デジタルマイクロミラーデバイス
４７ ヒンジ
４８ 基板
４９ ピエゾアクチュエータ
５０ 第１補正光学系
５１ 第１補正用光源装置
５２ コリメートレンズ
５３ 偏光ビームスプリッタ
５４ 旋光用光学素子
５５ 集光レンズ
５６ 凸レンズ
５７ シリンドリカルレンズ
５８ ４分割フォトディテクタ
５８ａ〜５８ｄ 受光部
５９ 第１補正回路
５９ａ，５９ｂ，５９ｄ，５９ｅ，５９ｇ，５９ｈ 加算器
５９ｃ，５９ｆ，５９ｉ 減算器
６０ ボイスコイルモータ
６１ ピエゾアクチュエータ
７０ 第２補正光学系
７１ 第２補正用光源装置
７２ コリメートレンズ
７３ 偏光ビームスプリッタ
７４ 旋光用光学素子
７５ 凸レンズ
７６ シリンドリカルレンズ
７７ ４分割フォトディテクタ
７７ａ〜７７ｄ 受光部
７８ 第２補正回路
７８ａ，７８ｂ，７８ｄ，７８ｅ，７８ｇ 加算器
７８ｃ，７８ｆ 減算器

Claims (9)

1. 光記録媒体に情報光及び又は参照光を導光する記録再生光学系と、
   前記記録再生光学系の光路に配置され、前記記録再生光学系を介して導光された光を空間的に変調することにより前記情報光を生成する空間光変調器と、
   第１位置ずれ検出用の光を用いて、前記記録再生光学系と前記空間光変調器との相互の第１の位置ずれを検出する第１位置ずれ検出手段と、
   前記第１位置ずれ検出手段にて検出された前記第１の位置ずれに基づいて、前記第１の位置ずれを補正する第１位置ずれ補正手段と、
   を備えたことを特徴とするホログラム記録再生装置。
2. 前記空間光変調器は、
   前記第１位置ずれ検出用の光を回折するための回折手段、
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録再生装置。
3. 前記回折手段は、前記記録再生光の光軸に略直交する２方向を規定しうる位置合わせマークを備えたこと、
   を特徴とする請求項２に記載のホログラム記録再生装置。
4. 前記第１位置ずれ検出手段は、
   前記空間光変調器に前記第１位置ずれ検出用の光を照射する第１補正用光源と、
   前記空間光変調器にて回折された前記前記第１位置ずれ検出用の光を受光し、前記第１の位置ずれに応じた位置ずれ信号を出力する受光手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のホログラム記録再生装置。
5. 前記第１位置ずれ補正手段は、
   前記第１の位置ずれに基づいて、前記空間光変調器、又は、前記記録再生光学系において前記空間光変調器と前記光記録媒体との間の光路に配置された光学素子、の移動量を演算する演算手段と、
   前記演算手段の演算結果に基づいて、前記空間光変調器、又は、前記光学素子、を移動可能な駆動手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のホログラム記録再生装置。
6. 前記駆動手段は、少なくとも、前記記録再生光学系に配置された前記光学素子のうち、前記空間光変調器に最も近接して配置された光学素子を移動可能であること、
   を特徴とする請求項５に記載のホログラム記録再生装置。
7. 第２位置ずれ検出用の光を用いて、前記光記録媒体と前記記録再生光学系との相互の第２の位置ずれを検出する第２位置ずれ検出手段と、
   前記第２位置ずれ検出手段にて検出された前記第２の位置ずれに基づいて、前記第２の位置ずれを補正する第２位置ずれ補正手段とを備え、
   前記第１位置ずれ検出用の光と、前記第２位置ずれ検出用の光とを、前記記録再生光学系における共通の光学素子を介して当該記録再生光学系に導光可能としたこと、
   を特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のホログラム記録再生装置。
8. 光記録媒体に情報光及び又は参照光を導光する記録再生光学系の光路に配置され、前記記録再生光学系を介して導光された光を空間的に変調することにより情報光を生成する空間光変調器であって、
   当該空間光変調器と前記記録再生光学系との相互の第１の位置ずれを検出するための第１位置ずれ検出用の光を回折するための回折手段、
   を備えたこと特徴とする空間光変調器。
9. 光記録媒体に情報光及び又は参照光を導光する記録再生光学系と、前記記録再生光学系の光路に配置され、前記記録再生光学系を介して導光された光を空間的に変調することにより前記情報光を生成する空間光変調器とを備えたホログラム記録再生装置における、前記記録再生光学系と前記空間光変調器との相互の第１の位置ずれを補正するホログラム記録再生方法であって、
   前記空間光変調器に対して前記記録再生光学系を介して第１位置ずれ検出用の光を照射する照射ステップと、
   前記空間光変調器にて回折された前記第１位置ずれ検出用の光を受光する受光ステップと、
   前記受光ステップにおいて受光された前記第１位置ずれ検出用の光の状態に基づいて、前記第１の位置ずれを検出する位置ずれ検出ステップと、
   前記位置ずれ検出ステップにおいて検出された前記第１の位置ずれに基づいて、当該第１の位置ずれを補正する位置ずれ補正ステップと、
   を含むことを特徴とするホログラム記録再生方法。

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