JP2008234693A - ホログラム記録装置およびホログラム再生装置 - Google Patents

ホログラム記録装置およびホログラム再生装置 Download PDF

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Abstract

【課題】ホログラム記録再生装置を小型化し、なおかつ参照光の条件を変えつつ記録媒体に多重記録および再生を行うことを目的とする。
【解決手段】情報光と参照光とを集光して記録媒体１０に焦点を結ばせる対物レンズ５と、参照光の光路上に記録媒体１０に結ぶ参照光の焦点位置を変更する焦点位置変更手段６ｂと、参照光により記録媒体１０から反射した再生光を受光して記録データを再生する再生手段３とを具備し、焦点位置変更手段６ｂにより記録媒体１０へ多重記録を行い、参照光を記録媒体１０で反射させることで多重記録された記録データを再生することを特徴とする。これにより、ホログラム記録再生装置を小型化し、なおかつ記録媒体へ多重記録および再生を行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ホログラフィを利用して情報を記録するホログラム記録装置およびホログラフィにより記録された情報を再生するホログラム再生装置に関するものである。
従来、ホログラフィを利用して情報を記録再生するものとして、透過型の記録媒体を用いたホログラム記録再生装置があった。
図１８において、光源１０１、入射したレーザ光に対し記録データを与える空間光変調器（以下ＳＬＭとする）１０２、記録媒体からの再生光を読み取るＣＣＤカメラ１０３、対物レンズ１０４、偏光ビームスプリッタ（以下ＰＢＳとする）１０５、ミラー１０６により構成され、記録媒体１０７の記録層が対物レンズ１０４の焦点位置にセットされている。
上記ホログラム記録再生装置について、記録時の動作を図１９に示す。
光源１０１から発振されたレーザ光をＰＢＳ１０５ａにより２本のレーザ光に分け、ＰＢＳ１０５ｂに進行するレーザ光を情報光、ＰＢＳ１０５ｃに進入する光を参照光とする。
情報光は、ＰＢＳ１０５ｂを透過し、ＳＬＭ１０２により記録する記録データが付与される。その後、再びビームＰＢＳ１０５ｂに入射し、反射することで対物レンズ１０４に導かれ、記録媒体１０７上に集光される。
一方参照光は、ＰＢＳ１０５ｃで反射し、設けられたミラー１０６ａ〜１０６ｄにより記録媒体１０７に導かれ、その際ミラー１０６ｂの角度を変更することにより記録媒体１０７への入射角を変えていた。
そのため、対物レンズに集光される情報光に対し入射角度を変えることで、記録媒体１０７に記録する干渉縞を変え多重記録を行うことができた。
次に、再生時の動作を図２０に示す。
光源１０１から発振されたレーザ光は参照光としてＰＢＳ１０５ａ、１０５ｃを介してミラー１０６ｅに進行し、ミラー１０６ｅ〜１０６ｉにより記録媒体１０７に導かれ、ミラー１０６ｇにより記録媒体に入射する角度を変更することができる。
この参照光が記録媒体１０７に記録された干渉縞を透過することで記録したデータが再生光として生成され、対物レンズ１０４、ＰＢＳ１０５ｂを介してＣＣＤカメラ１０３により再生光が読み取られ、記録データを再生する。
しかしながら、上記ホログラム記録装置は、入射したレーザ光を透過する記録媒体を用いられていたため、再生時には記録媒体において、参照光の入射側とは反対側に再生光が出射され、ホログラム記録データを再生するには光学系を記録媒体の両面に設ける必要があった。
そのため、記録再生時に必要な部品も多くなり記録媒体両面に光学系が必要であるため装置の小型化が困難だった（例えば、特許文献１参照）。
この小型化を実現するものとして、反射型の記録媒体を用いたホログラム記録再生装置があった。
図２１において、光源１０１、ＳＬＭ１０２、ＣＣＤカメラ１０３、対物レンズ１０４、ＰＢＳ１０８により構成され、記録媒体１０７の記録層が対物レンズ１０４の焦点位置にセットされている。
上記ホログラム記録再生装置について、記録時の動作を図２２に示す。
光源１０１から発振されたレーザ光をＰＢＳ１０８ａにより２本のレーザ光に分け、ＳＬＭ１０２に進行する光を情報光、ＰＢＳ１０８ｃに進行する光を参照光とする。
情報光は、ＰＢＳ１０８ａで反射し、ＳＬＭ１０２により記録する記録データが付与される。その後、ＰＢＳ１０８ｂに入射し、反射することで対物レンズ１０４に導かれ、記録媒体上１０７に集光される。
一方参照光は、ＰＢＳ１０８ｃで反射し、ＰＢＳ１０８ｂを介して対物レンズ１０４により、記録媒体１０７上に集光される。
次に、再生時の動作を図２３に示す。
光源１０１から発振されたレーザ光は参照光としてＰＢＳ１０８ａ、１０８ｃ、１０８ｂを介して対物レンズ１０４に導かれる。
この参照光が記録媒体１０７に記録された干渉縞で回折されることで記録したデータが再生光として生成され、対物レンズ１０４、ＰＢＳ１０８ｂ、１０８ｃを介してＣＣＤカメラ１０３により再生光が読み取られ、記録データを再生していた（例えば特許文献２参照）。
特開２００４−２７２２６８号公報 特開２００４−３３５０４４号公報
しかしながら、上記透過型の記録媒体を用いた従来の構成では、記録媒体を挟んで両側に光学系が必要なため、再生時に必要な部品も多くなり装置の小型化が困難であった。
また、上記反射型の記録媒体を用いた従来の構成では、参照光は、常に一定の条件で情報光に対し干渉させているため、参照光の条件を変化させることができず、記録媒体を移動させて記録するシフト多重方式多重記録以外に多重記録を行うことができなかった。
本発明は上記従来の問題点を解決するもので、装置を小型化し、なおかつ参照光の条件を変えつつ記録媒体に多重記録および再生を行うことを目的とする。
上記目的を達成するために本発明は、情報光に参照光を干渉させて記録媒体上に干渉縞を記録するホログラム記録装置であって、前記情報光と前記参照光とを集光して記録媒体上に焦点を結ばせる対物レンズと、前記参照光の光路上に前記記録媒体上に結ぶ前記参照光の焦点位置を変更する焦点位置変更手段とを具備する。
また、ホログラム記録されている記録媒体上に参照光を照射して記録データを再生するホログラム再生装置であって、前記参照光を集光して記録媒体上に焦点を結ばせる対物レンズと、前記参照光の光路上に前記記録媒体上に結ぶ前記参照光の焦点位置を変更する焦点位置変更手段と、前記記録媒体から反射した再生光を受光して記録データを再生する再生手段とを具備する。
本発明のホログラム記録装置によれば、焦点位置変更手段が、記録媒体上に結ぶ参照光の焦点位置を変更させることにより、対物レンズで集光される情報光が記録媒体に結ぶ焦点位置と、参照光が記録媒体に結ぶ焦点位置とが相対的に変わり干渉縞を変えることができ、参照光の焦点を変えることにより多重記録を行う焦点多重方式のホログラム記録を行うことができる。
また、参照光の光路上に焦点位置変更手段を設けるだけで多重記録を行うことができるため、多重記録を行うための余分なスペースを必要とせず、ホログラム記録装置の小型化を実現できる。
また、本発明のホログラム再生装置によれば、焦点位置変更手段が、記録媒体上に結ぶ参照光の焦点位置を変更させることにより、ホログラム記録により多重記録された記録情報を再生でき、再生光が、記録媒体の中の記録層底面に設けられた反射膜で反射される際、参照光と同一方向に反射され、再生手段に導かれることにより、ホログラム再生装置における光学部品の配置を一方方向に集約でき、小型化が容易なホログラム再生装置を実現できる。
本発明の１つは、情報光に参照光を干渉させて記録媒体上に干渉縞を記録するホログラム記録装置であって、情報光と参照光とを集光して記録媒体上に焦点を結ばせる対物レンズと、参照光の光路上に記録媒体上に結ぶ参照光の焦点位置を変更する焦点位置変更手段とを具備する。
これにより、焦点位置変更手段が、記録媒体上に結ぶ参照光の焦点位置を変更させることにより、対物レンズで集光される情報光が記録媒体に結ぶ焦点位置と、参照光が記録媒体に結ぶ焦点位置とが相対的に変わり干渉縞を変えることができ、参照光の焦点を変えることにより多重記録を行う焦点多重方式のホログラム記録を行うことができる。
また、参照光の光路上に焦点位置変更手段を設けるだけで多重記録を行うことができるため、多重記録を行うための余分なスペースを必要とせず、ホログラム記録装置の小型化を実現できる。
その具体的な実施の形態として、焦点位置変更手段は参照光の光軸方向に移動させることを特徴とする。
これにより、焦点位置変更手段を参照光の光軸方向に動かすことにより、記録媒体上に結ぶ参照光の焦点位置を変更し、焦点多重方式のホログラム記録装置が容易に実現できる。
また、焦点位置変更手段は、参照光の焦点位置を対物レンズの光軸に沿って変えることを特徴とする。
これにより、焦点位置変更手段が、参照光の焦点位置を対物レンズの光軸に沿って変えることにより、１つの対物レンズのみで、かつ短い光路長で、干渉縞を変化させることができ、焦点多重方式のホログラム記録用参照光を小さなスペースで形成できる。
さらに、光を変調させる空間光変調器を具備し、入射した情報光に対して記録データを付与することを特徴とする。
これにより、空間光変調器を用いることで、情報光に対し記録データを付与しホログラム記録用の記録データを有する情報光を生成できる。
その具体的な実施の形態として、空間光変調器は入射した情報光を反射して記録データを付与することを特徴とする。
これにより、空間光変調器で情報光を反射させると同時に、情報光に記録データを付与することができる。
また、空間光変調器は入射した情報光を透過して記録データを付与することを特徴とする。
これにより、空間光変調器に入射した情報光は記録データを付与され、空間光変調器を透過するため、光路上に配置することができる。
また、光源から出射された光を受ける第１のレンズを具備し、第１のレンズは焦点位置を変更する焦点位置変更部と焦点位置を固定する焦点位置固定部とからなり、光を焦点位置変更部を通過させることで参照光を生成する一方、光を焦点位置固定部を通過させることで情報光を生成し、焦点位置変更部が焦点位置変更手段を構成することを特徴とする。
これにより、入射した光がレンズを通過することにより光の性質が変わり、情報光と参照光とを生成することができる。
その具体的な実施の形態として、焦点位置変更部は光軸方向に移動することを特徴とする。
これにより、レンズである焦点位置変更部を光軸方向に移動させるのみで、容易に記録媒体上に結ぶ参照光の焦点位置を変更することができる。
また、レンズを通過して生成された情報光と参照光との光路を分離する分離手段を設けたことを特徴とする。
これにより、分離手段に導く光路を共用し部品点数を削減するので、部品点数の少ない小型化が容易なホログラム記録装置を実現できる。
さらに、光源からの光を拡散または集光する第２のレンズを具備し、第１のレンズは、拡散または集光した光を平行光にすることを特徴とする。
これにより、光源からの光を拡散または集光することで光源から出射された光の大きさを自由に変えることができ、光学系が必要とする光の大きさに合わせることができる。
また、光源からの光を２つの光路に分ける光学手段を設け、２つに分けられた光路の一方に焦点位置変更手段を設け、光源からの光を焦点位置変更手段を有する一方の光路を通過させることで参照光を生成する一方、光源からの光を他方の光路を通過させることで情報光を生成することを特徴とする。
これにより、光源からの光を２つの光路に分け、一方を情報光、他方を参照光として生成しホログラム記録を行うため、容易にホログラム記録装置が実現できる。
その具体的な実施の形態として、光源からの光を２つの光路に分ける光学手段を、入射した光を第１の直線偏光と第２の直線偏光とに変換する第１の波長板と、第１の直線偏光を透過させ第２の直線偏光を反射する分光手段とから構成したことを特徴とする。
これにより、光源からの光は第１、第２の直線偏光に変換され、分光手段により第１の直線偏光は透過、第２の直線偏光は反射されるため、第１、第２の直線偏光の光路を別々に分けることができる。
上記第１の直線偏光、第２の直線偏光はいずれか一方がＰ偏光、他方がＳ偏光であることを特徴とする。
これにより、偏光方向が互いに直交する２種類の直線偏光を用いることにより、情報光と参照光との光路上での不要な干渉を避けることができる。
また、光学手段は第２の直線偏光の光路を第１の直線偏光の光路に対して平行になるように反射する反射手段を具備することを特徴とする。
これにより、情報光と参照光の光路を平行に構成することにより、余分なスペースを削減でき小型化が容易なホログラム装置が実現できる。
さらに、入射した光を拡散また集光する第２のレンズと、拡散または集光した光を平行光にする平行レンズを具備する。
これにより、入射した光を拡散または集光し、それを平行光にすることで、入射した光の大きさを自由に変えることができ、光学系が必要とする光の大きさに合わせることができる。
また、光を集光する集光レンズと、不要光を遮断する遮断手段とを具備し、集光レンズは記録データを有する情報光の光路上に設け、遮断手段は集光レンズにより集光される情報光の焦点位置に設けることを特徴とする。
これにより、集光レンズで集光される情報光の焦点位置に遮断手段を設けることにより、情報光と焦点位置が異なる散乱光等の不要な光は遮断され、記録データを有する情報光のみを光路に導くことができ、ホログラム記録を正確に行うことができる。
さらに、光源をホログラム記録とビットバイビット記録とで共用し、ホログラム記録時の光路を利用してビットバイビット記録を行うことを特徴とする。
これにより、ホログラム記録とビットバイビット記録の光源とを共用することで、ビットバイビット記録との互換性を有し、さらに、記録する際の光路を共用し部品点数を削減するので、部品点数の少ない小型化が容易なホログラム記録およびビットバイビット記録を行うホログラム記録装置を実現できる。
その具体的な実施の形態として、ビットバイビット記録時の光路は、ホログラム記録時の参照光の光路を利用し、ビットバイビット記録における多層記録を行う際、記録前に前記焦点位置変更手段を用いて記録媒体上に結ぶ焦点位置を記録する層に合わせることを特徴とする。
これにより、焦点位置変更手段によりビットバイビット記録における多層記録を容易に行うことができ、また光路を共有するため、部品点数を削減でき、ホログラム記録およびビットバイビット記録を行うホログラム記録装置の小型化が容易に実現できる。
上記ホログラム記録用とビットバイビット記録用との光源はＤＶＤ記録用の光源であることを特徴とする。
これにより、ＤＶＤ記録用の光源を利用することで、ホログラム記録、およびＤＶＤ記録が同一の光源で利用でき、記録の際の光路も共用するので、部品点数の少ない小型化が容易なホログラム記録およびＤＶＤ記録を行うホログラム記録装置を実現できる。
また、対物レンズと記録媒体の相対的な位置を、ホログラム記録用光源とは別の光源を用いて記録媒体上で反射した反射光に基づき制御することを特徴とする。
これにより、ホログラム記録用光源とは別の光源からの光が記録媒体上で反射した反射光を読み取ることで、対物レンズと記録媒体との相対的な位置を調整し、補正を行うことができる。
また、ビットバイビット方式との互換性を有するホログラム記録装置において、別の光源は、ビットバイビット記録用の光源であることを特徴とする。
これにより、位置制御用の光源として、ビットバイビット記録用の光源を使用し、位置制御専用の光源を別途必要としないため、部品点数の少ない小型化が容易なホログラム記録およびビットバイビット記録を行うホログラム記録装置を実現できる。
上記ビットバイビット記録用の光源はＣＤ記録用の光源であることを特徴とする。
これにより、ＣＤ記録用の光源を利用し、ＣＤ記録時の光路を位置制御用の光路と共用するため、部品点数の少ない小型化が容易なホログラム記録およびＣＤ記録を行うホログラム記録装置を実現できる。
本発明の他の１つは、ホログラム記録されている記録媒体上に参照光を照射して記録データを再生するホログラム再生装置であって、参照光を集光して記録媒体上に焦点を結ばせる対物レンズと、参照光の光路上に記録媒体上に結ぶ参照光の焦点位置を変更する焦点位置変更手段と、記録媒体から反射した再生光を受光して記録データを再生する再生手段とを具備する。
これにより、焦点位置変更手段が、記録媒体上に結ぶ参照光の焦点位置を変更させることにより、ホログラム記録により多重記録された記録情報を再生でき、再生光が、記録媒体の中の記録層底面に設けられた反射膜で反射される際、参照光と同一方向に反射され、再生手段に導かれることにより、ホログラム再生装置における光学部品の配置を一方方向に集約でき、小型化が容易なホログラム再生装置を実現できる。
その具体的な実施の形態として、焦点位置変更手段は参照光の光軸方向に移動させることを特徴とする。
これにより、焦点位置変更手段を参照光の光軸方向に動かすことにより、記録媒体上に結ぶ参照光の焦点位置を容易に変更し、焦点多重方式のホログラム再生装置が容易に実現できる。
また、焦点位置変更手段は、参照光の焦点位置を対物レンズの光軸に沿って変えることを特徴とする。
これにより、焦点位置変更手段が、参照光の焦点位置を対物レンズの光軸に沿って変えることにより、１つの対物レンズのみで、かつ短い光路長で、多重記録された記録媒体からの再生光を得ることができ、焦点多重方式のホログラム再生用の参照光を小さなスペースで形成できる。
さらに、偏光方向が互いに直交する直線偏光間に位相差を与える第２の波長板を具備し、参照光である第１の直線偏光を第２の波長板を介して、円偏光に変換し、記録媒体上に照射して再生光を発生させ、再生光は第２の波長板を介して第２の直線偏光に変換され、再生手段に第２の直線偏光を導くことを特徴とする。
これにより、第２の直線偏光である再生光が第１の直線偏光である参照光と同一光路に導かれても、再生手段に導かれるのは第２の直線偏光のみであるため、再生光の品質を維持しつつ、ホログラム再生装置における光学部品の配置を一方方向に集約でき、小型化が容易なホログラム再生装置を実現できる。
また、光源から出射された光を受ける第１のレンズを具備し、第１のレンズは焦点位置変更手段を備え、光源からの光を焦点位置変更手段を通過させることで参照光を生成し、記録媒体上で反射した再生光は参照光の光路から再生手段に導かれることを特徴とする。
これにより、焦点位置変更手段により参照光を生成し記録媒体上に導き、記録媒体から反射した再生光は参照光の光路を利用して再生手段に導かれるため、部品点数を削減し小型化が容易なホログラム再生装置を実現できる。
その具体的な実施の形態として、参照光は第１の直線偏光、再生手段に導かれる再生光は第１の直線偏光とは偏光方向の異なる第２の直線偏光であることを特徴とする。
これにより、参照光と再生光が同一光路に導かれ、干渉しても、再生手段に導かれるのは再生光のみであるため、再生光の品質を維持しつつ、ホログラム再生装置における光学部品の配置を一方向に集約でき、小型化が容易なホログラム再生装置を実現できる。
また、焦点位置は光軸方向に移動することを特徴とする。
これにより、レンズである焦点位置変更部を光軸方向に移動させるのみで、容易に記録媒体上に結ぶ参照光の焦点位置を変更することができる。
また、光源から出射された光から、参照光を分離する分離手段を具備する。
これにより、光源から出射された光から参照光を生成することができる。
上記分離手段は、再生光を反射し再生手段に導くことを特徴とする。
これにより、分離手段が、光源から出射された光から参照光を分離すると共に、記録媒体からの再生光を反射し再生手段に導くことにより、ホログラム記録に必要な参照光を分離する機能と記録媒体からの再生光を再生手段に導く機能とを１つの部品で併せ持つので、部品点数の少ない小型化が容易なホログラム再生装置を実現できる。
また、光源からの光を拡散または集光する第２のレンズを具備し、拡散または集光した光を第１のレンズにより平行光にすることを特徴とする。
これにより、光源からの光を拡散または集光することで光源からの光の大きさを自由に変えることができ、光学系が必要とする光の大きさに合わせることができる。
また、光源から出射された光の光路上に焦点位置変更手段を設け、光を通過させることで参照光を生成し、参照光により記録媒体上で反射した再生光を再生手段へ導くことを特徴とする。
これにより、入射した光をそのまま参照光として利用するため、容易に読み取りを行うことができる。
さらに、光源からの光を拡散または集光する第２のレンズと、拡散または集光した光を平行光にする平行レンズを具備する。
これにより、入射した光を拡散または集光し、それを平行光にすることで、入射した光の大きさを自由に変えることができ、光学系が必要とする光の大きさを合わせることができる。
また、光を集光する集光レンズと、不要光を遮断する遮断手段とを具備し、集光レンズは再生光の光路上に設け、遮断手段は集光レンズにより集光される再生光の焦点位置に設けることを特徴とする。
これにより、集光レンズで集光される再生光の焦点位置に遮断手段を設けることにより、該当する再生光と焦点位置が異なる他のホログラムからの再生光は遮断され、該当する再生光のみを再生手段に導くことができ、再生光の質を向上させることができる。
また、ホログラム再生用の光源をビットバイビット再生用の光源として利用し、ビットバイビット記録を行った記録媒体のデータを再生することを特徴とする。
これにより、ホログラム再生とビットバイビット再生の光源とを共用することで、ビットバイビット再生との互換性を有し、さらに、再生する際の光路を共用し部品点数を削減するので、部品点数の少ない小型化が容易なホログラム再生およびビットバイビット再生を行うホログラム再生装置を実現できる。
その具体的な実施の形態として、ビットバイビット再生時の光路は、ホログラム再生時の参照光の光路を利用し、ビットバイビット記録により多層記録された記録データを再生する際、再生前に焦点位置変更手段を用いて記録媒体上に結ぶ焦点位置を再生する層に合わせることを特徴とする。
これにより、焦点位置変更手段によりビットバイビット記録において多層記録された記録データを再生することができ、また光路を共有するため、部品点数を削減でき、ホログラム再生およびビットバイビット再生を行うホログラム再生装置の小型化が容易に実現できる。
その具体的な実施の形態として、ビットバイビット再生はＤＶＤ再生であり、ホログラム再生用とビットバイビット再生用との光源はＤＶＤ再生用の光源であることを特徴とする。
これにより、ＤＶＤ再生用の光源を利用することで、ホログラム再生、およびＤＶＤ再生が同一の光源で利用でき、また再生の際の光路も共用するので、部品点数の少ない小型化が容易なホログラム再生およびＤＶＤ再生を行うホログラム再生装置を実現できる。
また、焦点位置変更手段により集光される再生光の焦点位置に不要光を遮断する遮断手段を設けたことを特徴とする。
これにより、焦点位置変更手段により集光される再生光の焦点位置に不要光を遮断する遮断手段を設けたことにより、ビットバイビット記録により多層記録された記録媒体から目的とする層の再生光のみを再生手段に導くので、再生光の質を向上させることができる。
上記第１の直線偏光、第２の直線偏光はいずれか一方がＰ偏光、他方がＳ偏光であることを特徴とする。
これにより、偏光方向が互いに直交する２種類の直線偏光を用いることにより、参照光と再生光との光路上での不要な干渉を避けることができる。
また、対物レンズと記録媒体の相対的な位置を、ホログラム再生用光源とは別の光源を用いて記録媒体上で反射した反射光により位置制御を行うことを特徴とする。
これにより、別の光源からの光が記録媒体上で反射した反射光を読み取ることで、対物レンズと記録媒体との相対的な位置を調整し、補正を行うことができる。
また、ビットバイビット方式との互換性を有するホログラム再生装置において、別の光源は、ビットバイビット再生用の光源であることを特徴とする。
これにより、位置制御用の光源として、ビットバイビット再生用の光源を使用し、位置制御用としての光源を別途必要としないので、部品点数の少ない小型化が容易なホログラム再生装置を実現できる。
その具体的な実施の形態として、ビットバイビット再生用の光源はＣＤ再生用の光源であることを特徴とする。
これにより、ＣＤ再生用の光源を利用し、ＣＤ再生時の光路を位置制御用の光路と共用するため、部品点数の少ない小型化が容易なホログラム再生装置を実現できる。
本発明の他の１つは、情報光に参照光を干渉させて記録媒体上に干渉縞を記録、または記録媒体に記録されたデータを再生するホログラム記録再生装置であって、情報光と参照光とを集光して記録媒体上に焦点を結ばせる対物レンズと、参照光の光路上に記録媒体上に結ぶ参照光の焦点位置を変更する焦点位置変更手段と、参照光により記録媒体から反射した再生光を受光して記録データを再生する再生手段とを具備し、記録データを記録媒体上に記録する場合、焦点位置変更手段によって焦点位置を変更した参照光を情報光に干渉させて記録媒体上に記録データを記録させ、一方、記録媒体から記録データを再生する場合は、焦点位置変更手段によって焦点位置を変更した参照光を記録媒体上に照射させると共に記録媒体からの反射光である再生光を情報光と同一経路を用いて再生手段に導くことを特徴とする。
これにより、焦点位置変更手段が、記録媒体上に結ぶ参照光の焦点位置を変更させることにより、対物レンズで集光される情報光が記録媒体に結ぶ焦点位置と、参照光が記録媒体に結ぶ焦点位置とが相対的に変わり干渉縞を変えることができ、参照光の焦点を変えることにより多重記録を行う焦点多重方式のホログラム記録および再生を行うことができる。
また、記録時の情報光の光路を再生時の再生光の光路として利用し光路を共用するため、部品点数の少ない小型化が容易なホログラム記録再生を行うホログラム記録再生装置を実現できる。
上記ホログラムを記録および／または再生を行う装置を情報機器に搭載することができる。
以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。
（実施例１）
図１に光源からの光に対し、分光前に焦点位置変更手段を用いるホログラム記録再生装置について示す。なお、記録再生装置は記録装置および再生装置を含んだものである。
図１は、ホログラム記録再生装置の光ヘッドの主要部の構成図であり、図１においてレーザ光を発振する光源１、入射したレーザ光に対して記録データを付与する機能を持ち格子状に配列された多数の画素で構成される反射型の空間光変調器（以下ＳＬＭとする）２、再生手段であり再生光を読み取るＣＣＤカメラ３、入射したレーザ光の位相差を９０度にする１／４波長板（以下ＱＷＰとする）４、対物レンズ５、レンズ６、分離手段であり特定の波長のレーザ光の偏光により透過率と反射率とを変える偏光ビームスプリッタ（以下ＰＢＳとする）７、反射膜を設けた透過ガラス８、ミラー９により構成され、記録および再生位置に記録媒体１０が配置されている。
また、レンズ６ｂ、６ｃは１組のレンズであり、６ｂは焦点位置変更手段であり、入射するレーザ光の光軸に沿って移動するようになっている。
ここで、ＰＢＳ７はＳ偏光を透過し、Ｐ偏光を反射するようになっており、レンズ６ｃから入射したレーザ光をすべて反射するように反射膜が設けられている。
上記構成における記録時の動作について図２に示す。
光源１から発振されたレーザ光はＳ偏光であり、発振されたレーザ光は、レンズ６ａにより拡大され、拡大されたレーザ光は、レンズ６ｂ、６ｃにより平行光にされる。
これにより、レンズ６ａ、６ｂ、および６ｃによりレーザ光のスポットサイズを自由に変更することができ、光学系が必要とするスポットサイズに合わせることができる。
ここで、レンズ６ｂは入射したレーザ光の光軸上を移動し、対物レンズ５に導くレーザ光のスポットサイズを変化させることで、対物レンズ５で記録媒体１０に集光させるレーザ光の焦点位置を記録媒体１０の厚み方向に変化させるようになっている。
これにより、レンズ６ｂを光軸方向に動かすことにより記録媒体１０に結ぶ参照光の焦点位置を変更し、焦点多重方式のホログラム記録装置が容易に実現できる。
このとき、レンズ６ｂを通過したレーザ光を参照光として用い、レンズ６ｃを通過したレーザ光を情報光として用いる。
これにより、レンズ６ｂ、６ｃにレーザ光を入射することで参照光と情報光を生成することができる。
まず、情報光はレンズ６ｃを通過後、ＰＢＳ７に設けられた反射膜、ミラー９ｂで反射し、ＳＬＭ２に入射する。
ＳＬＭ２に進行した情報光はＳＬＭ２で反射すると共にホログラム記録する記録データを付与され、この記録データが付与された情報光は、ミラー９ａ、透過ガラス８に設けられた反射膜に反射し、記録媒体１０に導かれる。
これにより、情報光はＳＬＭ２で反射させると同時に情報光に記録データを付与しホログラム記録データを有する情報光を生成できる。
その後、情報光はＱＷＰ４を通過することでＳ偏光から円偏光に変換され、対物レンズ５により記録媒体１０の記録面底面に集光される。
一方、参照光はレンズ６ｂを通過した後、ＰＢＳ７、透過ガラス８を透過し、ミラー９ｂにより反射され、ＱＷＰ４を通過することでＳ偏光から円偏光に変換され、対物レンズ５により記録媒体１０に集光される。
対物レンズ５により集光された情報光と参照光は干渉し、記録媒体１０の中の記録層に干渉縞１１として記録される。
ここで、情報光と参照光との干渉によるホログラム記録の一例について図３に示す。図３において、記録媒体１０に記録層１２が設けてあり、記録層１２底面には入射したレーザ光を反射する反射層１３があり、Ａは情報光、Ｂは参照光である。
なお、記録媒体１０は上記構成に加え、記録層１２の表面に保護膜を設けても良い。
図３は参照光の焦点位置を（ａ）記録媒体１０の表面近傍、（ｂ）記録層１２中の干渉を示す図である。
図３において、参照光の焦点位置が異なるため、情報光と参照光による干渉は、干渉縞１１ａ、１１ｂ示すように干渉領域が異なる。そのため、参照光の焦点位置を変えると干渉１１も変化する。
これにより、参照光の焦点位置を変えることで情報光と参照光の干渉領域を変えることができ、多重記録を行うことができる。
以上のようにホログラム記録において、参照光の焦点位置をレンズ６ｂを用いて変えることにより、対物レンズ５で集光される情報光が記録媒体に結ぶ焦点位置と、参照光が記録媒体に結ぶ焦点位置とが相対的に変わり干渉縞を変えることができ、参照光の焦点位置を変えることにより多重記録を行う焦点多重方式のホログラム記録を行うことができる。
また、参照光の光路上にレンズ６ｂを設けるだけで多重記録を行うことができるため、多重記録を行うための余分なスペースを必要とせず、ホログラム記録装置の小型化を実現できる。
また、ＰＢＳ７により情報光と参照光が分離されるまで光路を共用しているため、部品点数の少ない小型化が容易なホログラム記録装置を実現できる。
記録媒体に記録された情報光を再生する際の動作を図４、５に示す。
まず図４において、光源１からＳ偏光のレーザ光を発振し、レーザ光はレンズ６ａにより拡大され、拡大されたレーザ光は、レンズ６ｂ、６ｃにより平行光にされる。
これにより、レンズ６ａ、６ｂ、および６ｃによりレーザ光のスポットサイズを自由に変更することができ、光学系が必要とするスポットサイズに合わせることができる。
ここで、レンズ６ｂは入射したレーザ光の光軸上を移動し、対物レンズ５に導くレーザ光のスポットサイズを変化させることで、対物レンズ５で記録媒体１０に集光されるレーザ光の焦点位置を記録媒体１０の厚み方向に変化させるようになっている。
このとき、レンズ６ｂを通過したレーザ光を参照光として用い、レンズ６ｃを通過した光はＰＢＳ７に設けられた反射膜により反射し、ＳＬＭ２に入射するが、ＳＬＭ２によりレーザ光は遮断され、記録媒体１０に導かれることはない。
一方、参照光はレンズ６ｂを通過した後、ＰＢＳ７、透過ガラス８を透過し、ミラー９ｂにより反射され、ＱＷＰ４を通過することでＳ偏光から円偏光に変換され、対物レンズ５により記録媒体１０に集光される。
記録媒体１０で反射される再生光について図５に示す。
参照光は記録媒体１０上に設けられた反射層１３により反射される際、記録層１２内に記録されている干渉縞１１により、記録したときの情報光である再生光が生成され、対物レンズ５、ＱＷＰ４に導かれる。
ここで、発生した再生光は円偏光であり、ＱＷＰ４を通過するとＰ偏光に変換される。
このＰ偏光となった再生光は、ミラー９ｂ、透過ガラス８を通過し、ＰＢＳ７により反射され、レンズ６ｄにより集光され、ＣＣＤカメラ３で再生光が読み取られる。
これにより、Ｐ偏光のみが記録媒体１０へ導かれるため、同一光路に参照光と再生光を導いても、再生光の品質を維持することができ、ホログラム再生装置における光学部品の配置を一方向に集約でき、小型化が容易なホログラム再生装置を実現できる。
以上のようにホログラム再生において、レンズ６ｂを用いて参照光の焦点位置を変更させることにより、多重記録されたホログラム記録を再生でき、再生光が、記録媒体１０の中の記録層１２底面に設けられた反射層１３で反射される際、参照光と同一方向に反射され、ＣＣＤカメラ１３に導かれることにより、ホログラム再生装置における光学部品の配置を一方方向に集約でき、小型化が容易なホログラム再生装置を実現できる。
また、ＰＢＳ７により情報光と参照光が分離されるまで光路を共用しているため、部品点数の少ない小型化が容易なホログラム記録装置を実現できる。
さらにＰＢＳ７は参照光を透過し、再生光を反射する機能を同時に果たすため、部品点数の少ない小型化が容易なホログラム再生装置を実現できる。
なお、本実施例の構成はこの限りではなく、例えば透過型ＳＬＭを用いる、ミラー９を用いずＰＢＳ７を用いる等様々な構成が考えられる。
また、再生手段においてもＣＣＤカメラ３以外にもＣＭＯＳカメラが考えられ、情報光を読み取れるものならば良い。
また、ＰＢＳ７の形状はプレート型となっているが、ＰＢＳ７が直方体である他の形状のＰＢＳ７を用いても良い。
また、透過ガラス８、ミラー９はＰＢＳ７を用いて構成しても良い。
また、光源１としてＳ偏光のレーザ光を使用しているがＰ偏光のレーザ光でも同様に実現できる。
さらに、焦点位置変更手段として、印加する電圧により焦点位置が変化する液晶レンズのような、任意に焦点距離を変えることができる焦点可変レンズを用いることで、記録媒体１０に集光する焦点位置を変えるために必要なレンズ６ｂの移動スペースを必要とせず、より小型化できる。
また、上記液晶レンズを用いた際、一体型のレンズ６ｂ、６ｃを構成することができる。
（実施例２）
実施例２は、光源からの光に対し分光後に焦点位置変更手段を用いるホログラム記録再生装置の光ヘッドの主要部の構成について示す。なお、実施例１と同一構成部分については便宜上同一符号を付し、その具体的説明は実施例１のものを援用する。
図６において、ＳＬＭ２、ＣＣＤカメラ３、対物レンズ５、レーザ光を発振する光源１４、偏光方向が互いに直交する直線偏光間の位相差を１８０度にし、変換のＯＮ、ＯＦＦが切り替え可能な液晶１／２波長板（以下Ｌ．Ｃ．ＨＷＰとする）１５、偏光方向が互いに直交する直線偏光間の位相差を９０度にする１／４波長板（以下ＱＷＰとする）１６、レンズ１７、分光手段であり特定の波長のレーザ光の偏光により透過率と反射率とを変える偏光ビームスプリッタ（以下ＰＢＳとする）１８、レンズ１７ｅとレンズ１７ｆとの間にある遮断手段であるピンホール１９、レーザ光の光量を検知する前光モニタ２０、入射してきたレーザ光を分光する透過型回折光学素子２１、複数のレーザ光を検知するＰＤＩＣ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ ＩＣ）２２により構成され、記録および再生位置に記録媒体１０が配置されている。
また、光源１４は２種類あり、光源１４ａはＳ偏光で波長λ１のレーザ光、光源１４ｂはＳ偏光で波長λ２のレーザ光を発振する。
ここで、波長λ１において、ＰＢＳ１８ａ、１８ｂはＳ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過するようになっており、ＰＢＳ１８ｃ、１８ｄは、一定の割合で透過および反射をするようになっており、本実施例では、ＰＢＳ１８ｃは、Ｓ偏光、Ｐ偏光ともに５０％を透過、５０％を反射するようになっており、ＰＢＳ１８ｄはＳ偏光１０％を透過、９０％を反射するようになっている。
また、波長λ２において、本実施例では、ＰＢＳ１８ａは、Ｐ偏光を透過するようになっており、ＰＢＳ１８ｃは、すべての光を透過するようになっており、ＰＢＳ１８ｄは、Ｓ偏光を９０％を透過、１０％を反射し、また、Ｐ偏光を反射するようになっている。
なお、上記透過および反射の割合は任意に定めることができ、構成する光学系により適宜決めるものであり、この限りではない。
上記構成における記録時の動作について図７に示す。
光源１４ａから発振された波長λ１のレーザ光はＯＮ状態であるＬ．Ｃ．ＨＷＰ１５を透過する際、レーザ光を例えばＳ偏光成分が５０％、Ｐ偏光成分が５０％となるように変換する。
なお、上記割合は任意に定めることができ、構成する光学系により適宜決めるものであり、この限りではない。
この変換したレーザ光はレンズ１７ａ、１７ｂにより拡散または収束され、ＰＢＳ１８ａに入射し、入射したレーザ光のＳ偏光成分は反射、Ｐ偏光成分は透過し、光路が分離され、Ｓ偏光を参照光、Ｐ偏光を情報光として用いる。
これにより、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分に変換したレーザ光を、ＰＢＳ１８ａにより分離し、別々の光路に分けることができる。
まず、Ｐ偏光からなる情報光は、ＰＢＳ１８ａ、１８ｂを透過し、ＳＬＭ２に導かれ、この際、ＱＷＰ１６ａを透過するため、情報光はＰ偏光から円偏光に変換される。
この円偏光である情報光はＳＬＭ２で反射すると同時に記録データが付与され、反射した後再びＱＷＰ１６ａにより円偏光からＳ偏光に変換される。
これにより、ＳＬＭ２を反射させると同時に情報光に記録データを付与しホログラム記録データを有する情報光を生成できる。
Ｓ偏光に変換され記録データを有する情報光は、ＰＢＳ１８ｂで反射し、情報光はレンズ１７ｅ、１７ｆにより拡大または集光されるが、レンズ１７ｅにより集光される情報光の焦点位置にピンホール１９が設けてあり、回折等により発生した不要光はピンホールのある位置では集光しないため、不要光はカットされ情報光のみが導かれる。
これにより、レンズ１７ｅで集光される情報光の焦点位置にピンホール１９を設けることにより、情報光と焦点位置が異なる散乱光等の不要なレーザ光は遮断され、記録データを有する情報光のみを光路に導くことができ、ホログラム記録を正確に行うことができる。
その後、Ｓ偏光である情報光は、ＰＢＳ１８ｃで５０％が反射し、ＱＷＰ１６ｂに導かれる。
一方参照光は、ＰＢＳ１８ａを反射した後、レンズ１７ｉ、１７ｊにより拡散又は集光されるが、レンズ１７ｉは参照光の光軸上に移動可能であり、移動することでＰＢＳ１８ｄに入射する光源のスポットサイズを変更している。
ＰＢＳ１８ｄに入射した参照光は、１０％を透過し、透過した参照光はレンズ１７ｋで集光され前光モニタ２０で光量が読みとられ、ここで読み取った光量は光源１４ａの光量の調整に用いられ、ＰＢＳ１８ｄにより５０％反射した参照光は、ＰＢＳ１８ｃを５０％透過し、ＱＷＰ１６ｃに導かれる。
ＱＷＰ１６ｃに導かれる情報光と参照光は同一光路を通過し、参照光は情報光より記録媒体１０の入射面側で焦点位置を取るようにレーザ光が収束している。
その後、ＱＷＰ１６ｂによりＳ偏光から円偏光に変換され、対物レンズ５により記録媒体１０に集光される。
ここで、ホログラム記録時に行われている記録媒体１０の位置を制御するサーボ制御について図８に示す。
サーボ制御には光源１４ｂから波長λ２のＳ偏光のレーザ光を発振し、レンズ１７ｌを介してＰＢＳ１８ｄで１０％を反射し、そのレーザ光はレンズ１７ｋを介して、前光モニタ２０に導かれ、前光モニタ２０で読み取った光量により光源１４ｂの光量調整を行う。
一方、ＰＢＳ１８ｄを透過したレーザ光はＰＢＳ１８ｃを透過し、ＱＷＰ１６ｂにより円偏光に変換され、対物レンズ５により記録媒体１０の底面に集光される。
上記集光された光は記録媒体１０の底面に設けられた反射膜で反射し、反射したレーザ光はＱＷＰ１６ｂによりＰ偏光へと変換され、ＰＢＳ１８ｃを透過し、ＰＢＳ１８ｄで９０％反射され、レンズ１７ｊ、１７ｉで拡散または集光され、ＰＢＳ１８ａを介して、透過型回折光学素子２１に導かれる。
その後、レーザ光は、透過型回折光学素子２１により複数のレーザ光に分けられ、レンズ１７ｈ、１７ｇによりＰＤＩＣ２２に集光される。
このＰＤＩＣ２２が読み取ったレーザ光により各種サーボ制御が行われる。
これにより、光源１４ｂのレーザ光から記録媒体１０で反射した光を前光モニタ２０で読み取ることで、記録媒体１０の位置の補正を行うことができる。
記録媒体１０におけるレーザ光の干渉について図９に示すように、記録媒体１０の底面にはアクセス位置制御のための案内溝２３が設けてあり、参照光Ｂの焦点位置が（ａ）記録層１２の表面、（ｂ）記録層１２の中の図である。
なお、記録媒体１０で反射した情報光と参照光の干渉領域は実施例１と同様に同じである。
また、記録媒体１０は上記構成に加え、記録層１２の表面に保護膜を設けても良い。
図９に示すように、情報光Ａの焦点位置は記録層１２の底面の反射層１３で一定であり、参照光Ｂの焦点位置が異なるため情報光Ａと参照光Ｂの干渉縞１１ｅ、１１ｆの干渉領域が異なり、レンズ１７ｉを移動させることで、対物レンズに入射する参照光のスポットサイズが変化し、焦点位置が変化することによるものである。
これにより、レンズ１７ｉを光軸方向に動かすことにより記録媒体１０に結ぶ参照光の焦点位置を変更することで、情報光と参照光の干渉縞を変えることができ、焦点多重方式のホログラム記録装置が容易に実現できる。
また、光源１４ｂから発振された波長λ２のレーザ光は、波長λ１が反射するように設けられた反射層１３を透過し、記録媒体１０の底面に設けてある反射膜で反射されると同時に案内溝２３を読み取るようになっており、この反射光をＰＤＩＣ２２で読み取ることにより、サーボ制御を行う。
以上のようにホログラム記録において、参照光の焦点位置をレンズ１７ｉを用いて変えることにより、対物レンズ５で集光される情報光が記録媒体に結ぶ焦点位置と、参照光が記録媒体に結ぶ焦点位置とが相対的に変わり干渉縞を変えることができ、参照光の焦点位置を変えることにより多重記録を行う焦点多重方式のホログラム記録を行うことができる。
また、参照光の光路上にレンズ１７ｉを設けるだけで多重記録を行うことができるため、多重記録を行うための余分なスペースを必要とせず、ホログラム記録装置の小型化を実現できる。
また、情報光と再生光の光路を平行に構成することにより、余分なスペースを削減でき小型化が容易なホログラム装置が実現できる。
また、複数のレンズ１７によりレーザ光のスポットサイズを自由に変更することができ、光学系が必要とするスポットサイズに合わせることができる。
記録媒体に記録された情報光を再生する際の動作を図１０、１１に示す。
まず図１０において、光源１４ａからＳ偏光であるレーザ光を発振し、レーザ光はＯＦＦ状態のＬ．Ｃ．ＨＷＰ１５を透過するため、Ｓ偏光のままであり、記録時の参照光の光路を通過しながら記録媒体１０に導かれる。
これにより、入射したレーザ光をそのまま参照光として利用し、容易に読み取りを行うことができる。
そして、ＱＷＰ１６ｂを透過し、円偏光となった後に対物レンズ１５により集光された参照光は記録層１２に入射し、反射膜１３で反射すると同時に干渉縞で回折することより再生光が発生する。
その後図１１に示すように、再生光は円偏光からＱＷＰ１６ｂを通過することによりＰ偏光となり、ＰＢＳ１８ｃにより５０％反射され、記録時と同様にピンホール１９により、記録層１２に記録されている他の干渉面からの再生光を遮断し、目的の再生光のみをＰＢＳ１８ｂに導く。
これにより、レンズ１７ｆで集光される再生光の焦点位置にピンホール１９を設けることにより、該当する再生光と焦点位置が異なる他のホログラムからの再生光は遮断され、該当する再生光のみを導くことができ、再生光の質を向上させることができる。
上記再生光は、ＰＢＳ１８ｂを透過し、ＣＣＤカメラ３に導かれ、その際、レンズ１７ｃ、１７ｄにより拡散または収束される。
その後、ＣＣＤカメラ３に導かれた再生光は、ＣＣＤカメラ３によりその情報を読み取る。
以上のようにホログラム再生において、レンズ１７ｉを用いて参照光の焦点位置を変更させることにより、多重記録されたホログラム記録を再生でき、再生光が、記録媒体１０の中の記録層１２底面に設けられた反射層１３で反射される際、参照光と同一方向に反射され、ＣＣＤカメラ３に導かれることにより、ホログラム再生装置における光学部品の配置を一方方向に集約でき、小型化が容易なホログラム再生装置を実現できる。
また、複数のレンズ１７によりレーザ光のスポットサイズを自由に変更することができ、光学系が必要とするスポットサイズに合わせることができる。
また、上記ホログラム記録再生装置において、記録時の情報光の光路を再生時の再生光の光路として利用し光路を共用するため、部品点数の少ない小型化が容易なホログラム記録再生を行うホログラム記録再生装置を実現できる。
なお、再生時にもサーボ制御は記録時と同様に行われている。
また、実施例２の構成は、実施例１と同様に図示する光学系に限らず、透過型ＳＬＭを用いる、ＰＢＳの形状を変える、液晶レンズを用いる等変更可能である。
また、実施例１においても、サーボ制御、光量制御は同様に行うことができる。
（実施例３）
実施例３はＣＤ、ＤＶＤ、Ｂｌｕ−ｒａｙ Ｄｉｓｃ（以下ＢＤとする）と互換性を持つホログラム記録再生装置に関するものであり、ホログラム記録再生とＤＶＤ記録再生の光源を共用し、ホログラム記録再生時のサーボ制御とＣＤ記録再生の光源を共用するものである。なお、実施例１、２と同一構成部分については便宜上同一符号を付し、その具体的説明は実施例１、２のものを援用する。
図１２において、ホログラム、ＤＶＤ、ＣＤ用の対物レンズ５ａ、レンズ１７ｅ、１７ｆ間のピンホール１９ａ、レンズ１７ｉ、１７ｊ間のピンホール１９ｂを設け、ピンホール１９ｂはレンズ１７ｉと一体化され同時に移動するようになっている。
さらに、ＢＤ記録再生を行うため、Ｓ偏光の波長λ３のレーザ光を発振する光源１４ｃ、ＢＤ記録再生時の光路上に対物レンズ５ｂ、ＱＷＰ１６ｃ、ＰＢＳ１８ｅ、入射するレーザ光の波長により反射または透過するビームスプリッタ（以下ＢＳとする。）２３を設けている。
また、光源１４ａの波長λ１＝６５０ｎｍとしホログラム記録再生とＤＶＤ記録再生、光源１４ｂの波長λ２＝７８０ｎｍとしホログラム記録再生時のサーボ制御とＣＤ記録再生、光源１４ｃの波長λ３＝４０５ｎｍとしＢＤ記録再生の光源として使用する。
さらに、記録媒体１０は記録方式に応じてホログラム記録媒体１０ａ、ＢＤ記録媒体１０ｂ、ＤＶＤ記録媒体１０ｃ、ＣＤ記録媒体１０ｄに分けられる。
ここで、ＰＢＳ１８は波長λ３においても透過率と反射率が設定され、ＰＢＳ１８ａはＳ偏光を反射、Ｐ偏光を透過し、ＰＢＳ１８ｄはＳ偏光、Ｐ偏光を透過し、ＰＢＳ１８ｅはＳ偏光を１０％を透過、９０％を反射し、Ｐ偏光を反射するようになっている。
また、ＰＢＳ１８ｅは波長λ１、λ２のレーザ光は透過するようになっている。
また、ＢＳ２３は波長λ１のレーザ光を透過し、波長λ３のレーザ光を反射するようになっている。
なお、上記透過および反射の割合は任意に定めることができ、構成する光学系により適宜決めるものであり、この限りではない。
まず、ホログラム記録および再生は、光源１４ａからの波長λ１のレーザ光が発振され、発振されたレーザ光はＢＳ２３を透過し、Ｌ．Ｃ．ＨＷＰ１５に導かれ実施例２と同様に動作し、ホログラム記録媒体１０ａ対し記録再生される。
次に、ＢＤ記録および再生を以下に示し、図１３を用いてＢＤ記録時の動作を説明する。
まず、光源１４ｃから波長λ３、Ｓ偏光であるレーザ光が発振される。発振されたレーザ光はＢＳ２３により反射され、Ｌ．Ｃ．ＨＷＰ１５に入射する。
ＢＤ記録時において、Ｌ．Ｃ．ＨＷＰ１５はＯＦＦの状態であり、透過したレーザ光の偏光成分は変化せず、Ｓ偏光のまま透過する。
Ｌ．Ｃ．ＨＷＰ１５を透過したレーザ光はレンズ１７ａ、１７ｂ、ＰＢＳ１８ａ、レンズ１７ｉ、１７ｊと順にホログラム記録時の参照光の光路を通る。
このとき、ホログラム記録時に焦点位置変更手段として用いたレンズ１７ｉを移動させることで多層記録の際の焦点位置を決定するようになっており、決定後記録媒体１０ｂに記録される。
これにより、レンズ１７ｉを用いることで記録媒体１０ｂに集光する焦点位置を変更でき、ＢＤの多層記録を容易に実現できる。
なお、対物レンズ５ｂを光軸方向に移動させることで、記録媒体１０ｂに集光する焦点位置を変更してもよい。
その後、ＰＢＳ１８ｄに入射した波長λ３のレーザ光は、透過しＰＢＳ１８ｅに導かれる。
ＰＢＳ１８ｅに導かれたレーザ光は、１０％透過し前光モニタ２０に導かれ光源１４ｃの光量調整に用いられ、残りの９０％が反射し、ＱＷＰ１６ｃに導かれる。
ＱＷＰ１６ｃにより入射したレーザ光はＳ偏光から円偏光に変換され、対物レンズ５ｂにより、ＢＤ記録媒体１０ｂに集光され記録される。
これにより、ＢＤ記録において、ホログラム記録時の参照光の光路を用いることで、レンズ１７ｉによりＢＤの多層記録を容易に行うことができ、また光路を共有するため、部品点数を削減でき、ホログラム記録およびＢＤ記録を行う記録装置の小型化が容易に実現できる。
次に図１４を用いてＢＤ再生時の動作を説明する。再生時に光源１４ｃから発振されるレーザ光は記録時と同じ光路を通りＢＤ記録媒体１０ｂに導かれ、ＢＤ記録媒体１０ｂから再生光として反射される。
この再生光はＱＷＰ１６ｃにより円偏光からＰ偏光に変換され、ＰＢＳ１８ｅで反射し、ＰＢＳ１８ｄを透過してレンズ１７ｊ、１７ｉにより拡散または集光される。
このとき、複数層あるＢＤ記録媒体１０ｂからはターゲット層以外からの再生光も再生しうるが、ターゲット層からの再生光がレンズ１７ｊにより集光される焦点位置にピンホール１９ｂが設けられているため、ピンホール１９ｂの位置で集光しない他層の再生光は遮断される。
この再生光は、ＰＢＳ１８ａを介して、透過型回折光学素子２１に導かれ、透過型回折光学素子２１により複数の再生光に分けられ、レンズ１７ｈ、１７ｇによりＰＤＩＣ２２に集光される。
これにより、多層記録されたＢＤ記録媒体１０ｂから反射されるターゲット層以外の再生光を遮断し、ターゲット層の再生光のみを再生するため、再生光の質を向上させることができる。
このＰＤＩＣ２２が読み取ったレーザ光により記録データが再生されると共に各種サーボ制御が行われる。
これにより、ＢＤ再生において、ホログラム再生時の参照光の光路を用いるため、部品点数を削減でき、ホログラム再生およびＢＤ再生を行う再生装置の小型化が容易に実現できる。
また、レンズ１７ｉを用いることで記録媒体１０ｂに集光する焦点位置を変更でき、多層記録されたＢＤ記録媒体１０ｂの記録データの再生を容易に実現できる。
なお、対物レンズ５ｂを光軸方向に移動させることで、記録媒体１０ｂに集光する焦点位置を変更してもよい。
また、ＢＤ記録時にも記録するレーザ光が記録媒体１０ｂで反射し、その反射光が再生時の光路に同様に導かれているため、ＰＤＩＣ２２が読み取ったデータを用いて上記サーボ制御が同様に行われている。
次にＤＶＤ記録および再生を以下に示し、図１５を用いてＤＶＤ記録時の動作を説明する。
ＤＶＤ記録時の光路はホログラム記録時の参照光の光路と同じであり、焦点位置変更手段であるレンズ１７ｉにより、２層記録時の切り替えを行う。
これにより、ＤＶＤ記録において、ホログラム記録時の参照光の光路を用いるため、部品点数を削減でき、ホログラム記録およびＤＶＤ記録を行う記録装置の小型化が容易に実現できる。
また、レンズ１７ｉを用いることで記録媒体１０ｃに集光する焦点位置を変更でき、ＤＶＤの２層記録を容易に実現できる。
なお、対物レンズ５ａを光軸方向に移動させることで、記録媒体１０ｃに集光する焦点位置を変更してもよい。
ＤＶＤ再生時は、ＤＶＤ記録時と同様に光源１４ａから発振されたレーザ光を記録媒体１０ｃに導き、図１６に示すような再生光路をとる。
記録媒体１０ｃにより生成された円偏光である再生光は、ＱＷＰ１６ｂにより円偏光からＰ偏光に変換される。
Ｐ偏光に変換された再生光は、ＰＢＳ１８ｃを５０％透過し、ＰＢＳ１８ｄを反射し、レンズ１７ｊ、１７ｉにより拡散または集光される。
このとき、複数層あるＤＶＤ記録媒体１０ｃからはターゲット層以外の再生光も再生されるが、ターゲット層からの再生光がレンズ１７ｊにより集光される焦点位置にピンホール１９ｂが設けられているため、ピンホール１９ｂの位置で集光しない他層の再生光は遮断される。
この再生光は、ＰＢＳ１８ａを介して、透過型回折光学素子２１に導かれ、透過型回折光学素子２１により複数の再生光に分けられ、レンズ１７ｈ、１７ｇによりＰＤＩＣ２２に集光される。
これにより、２層記録されたＤＶＤ記録媒体１０ｃから反射されるターゲット層以外の再生光を遮断し、ターゲット層の再生光のみを再生するため、再生光の品質を向上させることができる。
このＰＤＩＣ２２が読み取ったレーザ光により記録データが再生されると共に各種サーボ制御が行われる。
これにより、ＤＶＤ再生において、ホログラム再生時の参照光の光路を用いるため、部品点数を削減でき、ホログラム再生およびＤＶＤ再生を行う再生装置の小型化が容易に実現できる。
また、レンズ１７ｉを用いることで記録媒体１０ｃに集光する焦点位置を変更でき、２層記録されたＤＶＤ記録媒体１０ｃの記録データの再生を容易に実現できる。
なお、対物レンズ５ａを光軸方向に移動させることで、記録媒体１０ｂに集光する焦点位置を変更してもよい。
また、ＤＶＤ記録時にも記録するレーザ光が記録媒体１０ｃで反射し、その反射光が再生時の光路に同様に導かれているため、ＰＤＩＣ２２が読み取ったデータを用いて上記サーボ制御が同様に行われている。
また、ＤＶＤ記録再生とホログラム記録再生との光源を共用する場合において、ＤＶＤ記録再生時のレーザ光の損失を減らすため、情報光よりＤＶＤ記録再生時に用いる参照光の割合を多くする方が望ましい。
最後にＣＤ記録および再生を以下に示し、図１７を用いてＣＤ記録再生時の動作を説明する。
ＣＤ記録再生時の光路はサーボ制御の光路と同じであり、光源１４ｂからのレーザ光をＣＤ記録媒体１０ｄに集光させることで記録し、光源１４ｂから記録媒体１０ｄに入射し反射したレーザ光をＰＤＩＣ２２で読み取ることで再生を行っている。
このとき、ＰＤＩＣ２２で記録データを読み取ると同時にその読み取ったデータによりサーボ制御を行っている。
また、記録時にも記録するレーザ光がＣＤ記録媒体１０ｄで反射し、その反射光が再生時の光路に同様に導かれているため、ＰＤＩＣ２２が読み取ったデータを用いて上記サーボ制御が同様に行われている。
なお、光源１４ｂをホログラム記録再生のサーボ制御とＣＤ記録再生と共用するため、ホログラム記録媒体１０ａの底面は、ＣＤ記録媒体１０ｄの底面と同じ位置になるようにしてある。
これにより、ホログラム記録再生装置のサーボ制御用の光源１４ｂを用い、ＣＤ記録再生の光路を共有することで、部品点数を増やすことなくホログラム記録再生装置において、ＣＤの記録再生を行うことができる。
なお、ホログラム記録再生装置に、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ記録再生の３つを必ずしも備える必要なく、いずれか１つと光源または光路を共有することでも有用である。
また、光源１４ａは、ＤＶＤ記録再生用の光源である必要はなく、他の記録再生用の光源を利用してもよい。
また、本実施例１〜３のホログラム記録および／または再生装置を、記録媒体１０に録画するレコーダやＰＣ等の情報機器に搭載することが可能である。
本発明のホログラム記録装置およびホログラム再生装置は、ホログラム記録再生を行う記録および／または再生装置、また上記装置を備えたレコーダやＰＣ等の情報機器に有用である。
本発明の実施例１におけるホログラム記録再生装置の構成図 同実施例１におけるホログラム記録動作図 同実施例１におけるホログラム記録動作説明図 同実施例１におけるホログラム再生往路図 同実施例１におけるホログラム再生復路図 本発明の実施例２におけるホログラム記録再生装置の構成図 同実施例２におけるホログラム記録動作図 同実施例２におけるサーボ制御動作図 同実施例２におけるホログラム記録動作説明図 同実施例２におけるホログラム再生往路図 同実施例２におけるホログラム再生復路図 本発明の実施例３におけるホログラム記録再生装置の構成図 同実施例３におけるＢＤ記録動作図 同実施例３におけるＢＤ再生動作図 同実施例３におけるＤＶＤ記録動作図 同実施例３におけるＤＶＤ再生動作図 同実施例３におけるＣＤ記録再生図 従来の角度多重ホログラム記録再生装置の構成図 従来の角度多重ホログラム記録再生装置の記録動作図 従来の角度多重ホログラム記録再生装置の再生動作図 従来のホログラム記録再生装置の構成図 従来のホログラム記録再生装置の記録動作図 従来のホログラム記録再生装置の再生動作図
符号の説明
１，１４ 光源
２ 空間光変調器（ＳＬＭ）
３ 再生手段（ＣＣＤカメラ）
４，１６ 第２の波長板（ＱＷＰ）
５ 対物レンズ
６ｂ，１７ｉ 焦点位置変更手段（レンズ）
７ 分離手段（ＰＢＳ）
１０ 記録媒体
１５ 第１の波長板（Ｌ．Ｃ．ＨＷＰ）
１８ 分光手段（ＰＢＳ）
１９ 遮断手段（ピンホール）

Claims (45)

  1. 情報光に参照光を干渉させて記録媒体上に干渉縞を記録するホログラム記録装置であって、前記情報光と前記参照光とを集光して記録媒体上に焦点を結ばせる対物レンズと、前記参照光の光路上に前記記録媒体上に結ぶ前記参照光の焦点位置を変更する焦点位置変更手段とを具備するホログラム記録装置。
  2. 前記焦点位置変更手段は前記参照光の光軸方向に移動させることを特徴とする請求項１記載のホログラム記録装置。
  3. 前記焦点位置変更手段は、前記参照光の焦点位置を前記対物レンズの光軸に沿って変えることを特徴とする請求項１記載のホログラム記録装置。
  4. 光を変調させる空間光変調器を具備し、入射した前記情報光に対して記録データを付与することを特徴とする請求項１記載のホログラム記録装置。
  5. 前記空間光変調器は入射した前記情報光を反射して記録データを付与することを特徴とする請求項４記載のホログラム記録装置。
  6. 前記空間光変調器は入射した前記情報光を透過して記録データを付与することを特徴とする請求項４記載のホログラム記録装置。
  7. 光源から出射された光を受ける第１のレンズを具備し、前記第１のレンズは焦点位置を変更する焦点位置変更部と焦点位置を固定する焦点位置固定部とからなり、前記光を前記焦点位置変更部を通過させることで前記参照光を生成する一方、前記光を焦点位置固定部を通過させることで前記情報光を生成し、前記焦点位置変更部が前記焦点位置変更手段を構成することを特徴とする請求項１記載のホログラム記録装置。
  8. 前記焦点位置変更部は光軸方向に移動することを特徴とする請求項７記載のホログラム記録装置。
  9. 前記レンズを通過して生成された前記情報光と前記参照光との光路を分離する分離手段を設けたことを特徴とする請求項７記載のホログラム記録装置。
  10. 光源からの光を拡散または集光する第２のレンズを具備し、前記第１のレンズは、前記拡散または集光した光を平行光にすることを特徴とする請求項７記載のホログラム記録装置。
  11. 光源からの光を２つの光路に分ける光学手段を設け、２つに分けられた光路の一方に前記焦点位置変更手段を設け、前記光源からの光を前記焦点位置変更手段を有する一方の光路を通過させることで前記参照光を生成する一方、前記光源からの光を他方の光路を通過させることで前記情報光を生成することを特徴とする請求項１記載のホログラム記録装置。
  12. 光源からの光を２つの光路に分ける光学手段を、入射した光を第１の直線偏光と第２の直線偏光とに変換する第１の波長板と、前記第１の直線偏光を透過させ前記第２の直線偏光を反射する分光手段とから構成したことを特徴とする請求項１１記載のホログラム記録装置。
  13. 前記第１の直線偏光、前記第２の直線偏光はいずれか一方がＰ偏光、他方がＳ偏光であることを特徴とする請求項１２記載のホログラム記録装置。
  14. 前記光学手段は第２の直線偏光の光路を第１の直線偏光の光路に対して平行になるように反射する反射手段を具備することを特徴とする請求項１２記載のホログラム記録装置。
  15. 入射した光を拡散または集光する第２のレンズと、前記拡散または集光した光を平行光にする平行レンズを具備する請求項１１記載のホログラム記録装置。
  16. 光を集光する集光レンズと、不要光を遮断する遮断手段とを具備し、前記集光レンズは記録データを有する情報光の光路上に設け、前記遮断手段は前記集光レンズにより集光される情報光の焦点位置に設けることを特徴とする請求項１１記載のホログラム記録装置。
  17. 光源をホログラム記録とビットバイビット記録とで共用し、ホログラム記録時の光路を利用してビットバイビット記録を行うことを特徴とする請求項１１記載のホログラム記録装置。
  18. ビットバイビット記録時の光路は、ホログラム記録時の前記参照光の光路を利用し、ビットバイビット記録における多層記録を行う際、記録前に前記焦点位置変更手段を用いて記録媒体上に結ぶ焦点位置を記録する層に合わせることを特徴とする請求項１７記載のホログラム記録装置。
  19. 前記ホログラム記録用とビットバイビット記録用との光源はＤＶＤ記録用の光源であることを特徴とする請求項１７記載のホログラム記録装置。
  20. 前記対物レンズと前記記録媒体の相対的な位置を、ホログラム記録用光源とは別の光源を用いて記録媒体上で反射した反射光に基づき制御することを特徴とする請求項１記載のホログラム記録装置。
  21. ビットバイビット方式との互換性を有するホログラム記録装置において、前記別の光源は、ビットバイビット記録用の光源であることを特徴とする請求項２０記載のホログラム記録装置。
  22. 前記ビットバイビット記録用の光源はＣＤ記録用の光源であることを特徴とする請求項２１記載のホログラム記録装置。
  23. ホログラム記録されている記録媒体上に参照光を照射して記録データを再生するホログラム再生装置であって、前記参照光を集光して記録媒体上に焦点を結ばせる対物レンズと、前記参照光の光路上に前記記録媒体上に結ぶ前記参照光の焦点位置を変更する焦点位置変更手段と、前記記録媒体から反射した再生光を受光して記録データを再生する再生手段とを具備するホログラム再生装置。
  24. 前記焦点位置変更手段は前記参照光の光軸方向に移動させることを特徴とする請求項２３記載のホログラム再生装置。
  25. 前記焦点位置変更手段は、前記参照光の焦点位置を前記対物レンズの光軸に沿って変えることを特徴とする請求項２３記載のホログラム再生装置。
  26. 偏光方向が互いに直交する直線偏光間に位相差を与える第２の波長板を具備し、参照光である第１の直線偏光を前記第２の波長板を介して、円偏光に変換し、記録媒体上に照射して再生光を発生させ、前記再生光は前記第２の波長板を介して第２の直線偏光に変換され、前記再生手段に第２の直線偏光を導くことを特徴とする請求項２３記載のホログラム再生装置。
  27. 光源から出射された光を受ける第１のレンズを具備し、前記第１のレンズは前記焦点位置変更手段を備え、前記光源からの光を前記焦点位置変更手段を通過させることで前記参照光を生成し、記録媒体上で反射した前記再生光は前記参照光の光路から前記再生手段に導かれることを特徴とする請求項２３記載のホログラム再生装置。
  28. 前記参照光は第１の直線偏光、前記再生手段に導かれる前記再生光は前記第１の直線偏光とは偏光方向の異なる第２の直線偏光であることを特徴とする請求項２７記載のホログラム再生装置。
  29. 前記焦点位置は光軸方向に移動することを特徴とする請求項２７記載のホログラム再生装置。
  30. 光源から出射された光から、前記参照光を分離する分離手段を具備する請求項２７記載のホログラム再生装置。
  31. 前記分離手段は、前記再生光を反射し前記再生手段に導くことを特徴とする請求項３０記載のホログラム再生装置。
  32. 光源からの光を拡散または集光する第２のレンズを具備し、前記拡散または集光した光を前記第１のレンズにより平行光にすることを特徴とする請求項２７記載のホログラム再生装置。
  33. 光源から出射された光の光路上に焦点位置変更手段を設け、光を通過させることで前記参照光を生成し、前記参照光により記録媒体上で反射した前記再生光を再生手段へ導くことを特徴とする請求項２３記載のホログラム再生装置。
  34. 入射した光を拡散または集光する第２のレンズと、前記拡散または集光した光を平行光にする平行レンズを具備する請求項３３記載のホログラム再生装置。
  35. 光を集光する集光レンズと、不要光を遮断する遮断手段とを具備し、前記集光レンズは再生光の光路上に設け、前記遮断手段は前記集光レンズにより集光される再生光の焦点位置に設けることを特徴とする請求項３３記載のホログラム再生装置。
  36. ホログラム再生用の光源をビットバイビット再生用の光源として利用し、ホログラム再生時の光路を利用して、ビットバイビット記録を行った記録媒体のデータを再生することを特徴とする請求項３３記載のホログラム再生装置。
  37. ビットバイビット再生時の光路は、ホログラム再生時の前記参照光の光路を利用し、ビットバイビット記録により多層記録された記録データを再生する際、再生前に前記焦点位置変更手段を用いて記録媒体上に結ぶ焦点位置を再生する層に合わせることを特徴とする請求項３６記載のホログラム再生装置。
  38. 前記ビットバイビット再生はＤＶＤ再生であり、前記ホログラム再生用とビットバイビット再生用との光源はＤＶＤ再生用の光源であることを特徴とする請求項３６記載のホログラム再生装置。
  39. 前記焦点位置変更手段により集光される再生光の焦点位置に不要光を遮断する遮断手段を設けたことを特徴とする請求項３６記載のホログラム再生装置。
  40. 前記第１の直線偏光、前記第２の直線偏光はいずれか一方がＰ偏光、他方がＳ偏光であることを特徴とする請求項２６または２８記載のホログラム再生装置。
  41. 前記対物レンズと前記記録媒体の相対的な位置を、ホログラム再生用光源とは別の光源を用いて記録媒体上で反射した反射光により位置制御を行うことを特徴とする請求項２３記載のホログム再生装置。
  42. ビットバイビット方式との互換性を有するホログラム再生装置において、前記別の光源は、ビットバイビット再生用の光源であることを特徴とする請求項４１記載のホログラム再生装置。
  43. 前記ビットバイビット再生用の光源はＣＤ再生用の光源であることを特徴とする請求項４２記載のホログラム再生装置。
  44. 情報光に参照光を干渉させて記録媒体上に干渉縞を記録、または前記記録媒体に記録されたデータを再生するホログラム記録再生装置であって、前記情報光と前記参照光とを集光して記録媒体上に焦点を結ばせる対物レンズと、前記参照光の光路上に前記記録媒体上に結ぶ前記参照光の焦点位置を変更する焦点位置変更手段と、前記参照光により前記記録媒体から反射した再生光を受光して記録データを再生する再生手段とを具備し、前記記録データを前記記録媒体上に記録する場合、前記焦点位置変更手段によって焦点位置を変更した参照光を前記情報光に干渉させて前記記録媒体上に前記記録データを記録させ、一方、前記記録媒体から前記記録データを再生する場合は、前記焦点位置変更手段によって焦点位置を変更した参照光を前記記録媒体上に照射させると共に前記記録媒体からの反射光である前記再生光を前記情報光と同一経路を用いて前記再生手段に導くことを特徴とするホログラム記録再生装置。
  45. 請求項１〜２２のいずれか１項に記載のホログラム記録装置、請求項２３〜４３のいずれか１項に記載のホログラム再生装置の少なくとも１つを備えた情報機器。
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