JP2010055741A - ホログラフィック情報記録／再生装置及び記録層位置の調整方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 ホログラフィック情報記録／再生装置及び記録層位置の調整方法を提供する。
【解決手段】 互いに異なる波長の第１光及び第２光を第１反射膜及び第２反射膜を含むホログラフィック情報記録媒体にフォーカシングする対物レンズを光軸側に往復動させつつ、第１光及び第２光がそれぞれ第１反射膜及び第２反射膜から反射されるときの第１検出信号及び第２検出信号間の時間差が所望する記録層の位置に該当する値になるまで第２光の焦点を光軸側に移動させる焦点移動部を制御して第２光の焦点位置を移動させ、第２光の焦点位置が所望する記録層の位置に調整されるように制御できるホログラフィック情報記録／再生装置及び記録層位置の調整方法である。
【選択図】 図１１

Description

本発明は、ホログラフィックデータ・ストレージに係り、さらに詳細には、記録時に初期記録層の位置及び所望する記録層の位置を効果的に調整することができるホログラフィック情報記録／再生装置及び記録層位置の調整方法に関する。
最近、ホログラムを利用した情報保存技術が注目を集めている。ホログラフィックデータ・ストレージの記録は、情報を干渉紋（pattern）形態で、光に鋭敏な無機質結晶や、あるいはフォトポリマーのような光度によって反応する材料に保存するものである。干渉紋は、可干渉性を帯びる２条のレーザビームを利用して形成する。すなわち、経路を異にする参照光と信号光とが互いに干渉して形成される干渉紋が、感光性情報記録媒体に化学的、あるいは物理的変化を起こして記録される。このように記録された干渉紋から情報を再生するためには、記録するときの光と類似した参照光が情報記録媒体に記録された干渉紋に照射される。これは、干渉紋による回折を起こし、これによって信号光が復元されつつ情報が再生される。
かようなホログラム情報保存技術は、特許文献１に開示されている。かかるホログラム情報保存技術は、ボリューム・ホログラフィ（volume holography）を利用してページ単位で記録／再生するボリューム・ホログラフィ方式と、マイクロホログラフィを利用して単一ビットで記録／再生するマイクロホログラフィ方式とがある。ボリューム・ホログラフィ方式は、大規模な情報を同時に処理するという長所があるが、光学系が非常に精密に調整されねばならないために、一般消費者対象の情報保存装置として商用化され難いという問題点がある。
一方、マイクロホログラフィ方式は、２つの集光された光を焦点で干渉させて微細な干渉紋（マイクロホログラム）を形成し、かような干渉紋を情報記録媒体の平面上で移動させ、多数を記録して記録層を形成し、かような記録層を情報記録媒体の深さ方向に重畳して多層に形成することによって、ホログラフィック情報記録媒体上に情報を三次元で記録する方式である。
基本的に、マイクロホログラフィ方式は、ホログラフィック情報記録媒体の深さ方向に多層で記録して容量を増やすことになる。既存のＢＤ（blu-ray disc）のような複数層の光ディスクでは、それぞれの記録層に対して反射膜があり、反射光強度信号のレベル及び信号の極性を利用して複数層の記録層を区別し、所望する記録層に光焦点を形成させる。
しかし、マイクロホログラフィ方式に適用されるホログラフィック情報記録媒体の場合には、既存の光ディスクとは異なり、記録層に反射膜が存在しない。
ホログラフィック情報記録媒体で複数の記録層に反射膜が存在する場合、反射膜による記録光効率が低下するために、ホログラフィック情報記録媒体の深さ方向に多層を記録できないので、容量を増加させることを妨害しうる。
従って、マイクロホログラフィ方式に適用されるホログラフィック情報記録媒体の場合には、記録層に反射膜がないのであるが、これによって、ホログラフィック情報記録媒体の所望する記録層に光焦点を形成し難い。所望する記録層に光焦点を形成できない場合、記録層間の間隔が一定ではなくなくことがあり、それぞれの層間クロストーク（layer cross talk）量に変動があり、これによって、各記録層ごとに再生信号（ＲＦ）性能が変わることがあり、記録層を外れたところでも光焦点が形成され、記録を開始しても記録が正しく行われない。
特開２００７−０２５４１７号公報
本発明が解決しようとする課題は、記録時にホログラフィック情報記録媒体から反射された光信号を利用し、初期記録層の位置及び所望する記録層の位置を効果的に調整することができるホログラフィック情報記録／再生装置及び記録層位置の調整方法を提供する。
本発明の実施例によるホログラフィック情報記録／再生装置は、ホログラフィック情報記録媒体に対して記録層の位置を調整することができるように設けられたものであり、前記ホログラフィック情報記録媒体は、基板と、第１波長の第１光を反射させる第１反射膜と、第２波長の第２光を反射させる第２反射膜と、ホログラム情報が記録されるホログラフィック媒体層とを含み、前記第２反射膜は、前記ホログラフィック媒体層に隣接し、前記第１反射膜は、前記第２反射膜より光が入射される方向に近いか、あるいは遠く位置し、前記第１反射膜及び第２反射膜のうち、光が入射される方向に近く位置する反射膜は、前記第１波長及び第２波長の第１光及び第２光のうち、１波長の光は透過させ、他の波長の光は反射する反射透過膜であり、前記第１光及び第２光をそれぞれ出射する第１光源及び第２光源と、前記第１光及び第２光を前記ホログラフィック情報記録媒体に集光させる対物レンズと、前記対物レンズを駆動する駆動部と、前記第２光の焦点を光軸側に移動させる焦点移動部と、前記ホログラフィック情報記録媒体から反射される第１光を検出して第１検出信号を生成する第１光検出器と、前記ホログラフィック情報記録媒体から反射される第２光を検出して第２検出信号を生成する第２光検出器と、前記第１光を基準として前記ホログラフィック媒体層内での前記第２光の焦点位置を調整するように制御する制御部とを含むことができる。
前記制御部は、前記第２光の焦点位置をホログラフィック情報記録媒体の所望する記録層の位置に調整するように、前記第２光の焦点位置を動かす焦点調整ユニットを制御でき、対物レンズを光軸側に往復動させつつ、前記第１光が前記第１反射膜から反射されるときの第１検出信号と、前記第２光が第２反射膜から反射されるときの第２検出信号との時間差が所望する記録層の位置に該当する値になるまで、前記第２光の焦点を光軸側に移動させる焦点移動部を制御できる。
前記第１検出信号及び第２検出信号間の時間差は、前記ホログラフィック媒体の表面及び前記第１反射膜から反射される前記第１光の第１検出信号間の第１間隔ｔｓと、前記ホログラフィック媒体の表面から反射される前記第１光の第１検出信号を基準にした前記第２反射膜から反射される前記第２光の第２検出信号の第２間隔ｔｒとの差に該当しうる。
前記第１検出信号及び第２検出信号間の時間差は、前記表面で生成される第１検出信号の球面収差に起因した誤差と、所望する記録位置が前記第２反射膜から外れた程度によって生成される第２検出信号の球面収差に起因した誤差とが補正されたものでありうる。
前記表面で生成される第１検出信号の球面収差に起因した誤差をｚｒ、前記第２光の焦点位置と前記第２反射膜との離隔による球面収差に起因した誤差をｚｂとするとき、球面収差に起因した誤差を補正した前記第１検出信号間の幅ｔｓｃは、ｔｓｃ＝ｔｓ＋ｚｒ、球面収差に起因した誤差を補正した前記表面から反射される前記第１光の第１検出信号を基準にした前記第２検出信号の幅ｔｒｃは、ｔｒｃ＝ｔｒ＋ｚｒ＋ｚｂであり、ここで、ｚｂ，ｚｒ＝−２Ｗ４０／｛ＮＡ２Ｖａｃｔ｝（Ｗ４０は球面収差係数、Ｖａｃｔは対物レンズ往復動時の進行速度）でありうる。
前記制御部は、対物レンズを光軸側に往復動させつつ、前記第１反射膜から反射される前記第１光の前記第１検出信号と、前記第２反射膜から反射される前記第２光に基づいた前記第２検出信号との位置が同一になるまで、前記第２光の焦点を光軸側に移動させる焦点移動部を制御し、前記第２光の焦点位置を移動させ、前記第１反射膜から反射される前記第１光の前記第１検出信号と、前記第２反射膜から反射される前記第２光に基づいた前記第２検出信号との位置が同一になるときを、前記焦点移動部基準位置として設定し、前記対物レンズを利用し、前記第１光を前記第１反射膜に焦点を合わせ、前記焦点移動部を前記基準位置から変位を与え、前記第２光の焦点を光軸側に移動させて目標位置に調整することができる。
前記焦点移動部の変位は、前記第２光の焦点移動量に比例しうる。
前記第１光検出器及び第２光検出器は、それぞれ複数の受光領域を具備し、前記第１検出信号は、前記第１光検出器で検出された前記第１光の受光信号の和信号またはフォーカスエラー信号であり、前記第２検出信号は、前記第２光検出器で検出された前記第２光の受光信号の和信号またはフォーカスエラー信号でありうる。
前記第１光源及び第２光源のうち、１つの光源は、サーボ光を出射し、残りの１つの光源は、ホログラフィック情報の記録または再生に使われる光を出射できる。
記録モード時に、前記残りの１つの光源から出射された光から信号光及び参照光を分岐し、前記信号光を前記第２反射膜または第１反射膜から反射させて焦点位置にフォーカシングし、前記参照光を前記焦点位置に直ちにフォーカシングして微細な干渉紋を形成してホログラム情報を記録し、再生モード時に、前記残りの１つの光源から出射された光を使用し、ホログラフィック媒体層に記録されたホログラムを再生できる。
記録モード時に、前記信号光及び参照光は、互いに直交する第１円偏光及び第２円偏光の状態で前記ホログラフィック情報記録媒体に入射され、前記第２反射膜または第１反射膜は、円偏光分離機能を有し、前記第１円偏光状態の信号光を反射し、前記第２円偏光状態の参照光については、ホログラフィック情報記録媒体の一部領域でのみ反射が行われるか、または全体領域で一部反射が行われるように設けられうる。
本発明の実施例によるホログラフィック情報記録媒体の記録層の位置を調整する方法において、前記ホログラフィック情報記録媒体は、基板と、第１波長の第１光を反射させる第１反射膜と、第２波長の第２光を反射させる第２反射膜と、ホログラム情報が記録されるホログラフィック媒体層とを含み、前記第２反射膜は、前記ホログラフィック媒体層に隣接し、前記第１反射膜は、前記第２反射膜より光が入射される方向に近いか、あるいは遠く位置し、前記第１反射膜及び第２反射膜のうち、光が入射される方向に近く位置する反射膜は、前記第１波長及び第２波長の第１光及び第２光のうち、１波長の光は透過させ、他の波長の光は反射する反射透過膜であり、前記第１反射膜から反射される第１光の第１検出信号と前記第２反射膜から反射される第２光の第２検出信号とを考慮し、前記第２光の焦点位置を調整することができる。
前記第１光及び第２光をホログラフィック情報記録媒体にフォーカシングする対物レンズを光軸側に往復動させつつ、前記第１光が前記第１反射膜から反射されるときの第１検出信号と、前記第２光が第２反射膜から反射されるときの第２検出信号との時間差が所望する記録層の位置に該当する値になるまで、前記第２光の焦点を光軸側に移動させる焦点移動部を制御し、前記第２光の焦点位置を移動させ、第２光の焦点位置を所望する記録層の位置に調整することができる。
対物レンズを光軸側に往復動させつつ、前記第１反射膜から反射される前記第１光の前記第１検出信号と、前記第２反射膜から反射される前記第２光に基づいた前記第２検出信号との位置が同一になるまで、前記第２光の焦点を光軸側に移動させる焦点移動部を制御し、前記第２光の焦点位置を移動させる段階と、前記第１反射膜から反射される前記第１光の前記第１検出信号と、前記第２反射膜から反射される前記第２光に基づいた前記第２検出信号との位置が同一になるときを、前記焦点移動部基準位置として設定する段階と、前記対物レンズを利用し、前記第１光を前記第１反射膜に焦点を合わせ、前記焦点移動部を前記基準位置から変位を与え、前記第２光の焦点を光軸側に移動させて目標位置に調整する段階とを含むことができる。
本発明によれば、記録時に、ホログラフィック情報記録媒体から反射された光信号を利用して初期記録層の位置及び所望する記録層の位置を効果的に調整することができるホログラフィック情報記録／再生装置及び記録層位置の調整方法を提供することが可能となる。
本発明の実施例によるホログラフィック情報記録／再生装置に適用できる反射型ホログラフィック情報記録媒体の一例を概略的に示す図である。 参照光と信号光とが図１のホログラフィック媒体層で干渉する場合に形成される記録マークホログラムを概略的に示す図である。 本発明の一実施形態による記録層の位置調整が可能なホログラフィック情報記録／再生装置の構成を概略的に示す図である。 図３のホログラフィック情報記録／再生装置でのサーボ光の進路の実施形態を概略的に示す図である。 図３のホログラフィック情報記録／再生装置での記録モード時の信号光進路の実施形態を概略的に示す図である。 図３のホログラフィック情報記録／再生装置での記録／再生モード時の参照光進路の実施形態を概略的に示す図である。 図３の第１光検出器を概略的に示す図である。 図３の第２光検出器を概略的に示す図である。 図３で、制御部、第１光検出器及び第２光検出器、焦点調整部、対物レンズ駆動部間の信号入力関係を示す図である。 対物レンズによってホログラフィック情報記録媒体にフォーカシングされるサーボ光及び参照光を示す図である。 駆動部の駆動によって対物レンズをフォーカスサーチするとき、得られるサーボ光に係わる検出信号及び参照光に係わる検出信号を示す図である。 本発明の一実施形態による記録層位置の調整方法を概略的に示すフローチャートである。 対物レンズをフォーカスサーチするとき、サーボ光Ｌｒ１と参照光Ｌｂ１とに係わって生成される和信号を示す図である。 本発明の他の実施形態による記録層位置の調整方法を概略的に示すフローチャートである。 可動レンズの変位とホログラフィック情報記録媒体での参照光の焦点移動距離との線形的な関係を示すグラフである。
本発明の実施形態によるホログラフィック情報記録／再生装置は、後述する実施形態でのように、記録層に反射膜がないホログラフィック情報記録媒体に対し、記録層の位置を効果的に調整することができる構成を有する。
本発明の実施形態によるホログラフィック情報記録／再生装置に適用されるホログラフィック情報記録媒体は、基板と、第１波長の第１光を反射させる第１反射膜と、第２波長の第２光を反射させる第２反射膜と、ホログラム情報が記録されるホログラフィック媒体層とを含み、前記第２反射膜は、前記ホログラフィック媒体層に隣接し、前記第１反射膜は、前記第２反射膜より光が入射される方向に近いか、あるいは遠く位置し、前記第１反射膜及び第２反射膜のうち、光が入射される方向に近く位置する反射膜は、前記第１波長及び第２波長の第１光及び第２光のうち、１波長の光は透過させ、他の波長の光は反射する反射透過膜の構成を含むことができる。
また、かようなホログラフィック情報記録媒体での記録層の位置調整のためのホログラフィック情報記録／再生装置は、前記第１光及び第２光をそれぞれ出射する第１光源及び第２光源と、前記第１光及び第２光を前記ホログラフィック情報記録媒体に集光させる対物レンズと、前記対物レンズを駆動する駆動部と、前記第２光の焦点を光軸側に移動させる焦点移動部と、ホログラフィック情報記録媒体から反射された第１光を検出して第１検出信号を生成する第１光検出器と、ホログラフィック情報記録媒体から反射された第２光を検出して第２検出信号を生成する第２光検出器と、前記第１光を基準として前記ホログラフィック媒体層内での前記第２光の焦点位置を調整するように制御する制御部とを含むことができる。
以下では、説明の便宜のために具体的な実施形態として、第１反射膜が反射膜であり、第２反射膜が第１波長の第１光は透過させ、第２波長の第２光は反射させる反射透過膜であり、第１光はサーボ光であり、第２光はホログラムの記録／再生用光源から出射される光である場合を例に挙げて説明するが、これは、例示的に説明するのみであり、本発明がこれに限定されるものではなく、多様な変形及び均等な他実施形態が可能である。
図１は、本発明の実施形態によるホログラフィック情報記録／再生装置に適用されうる反射型ホログラフィック情報記録媒体の一例を概略的に示す図である。図１を参照するに、ホログラフィック情報記録媒体１０は、基板１４，１５と、第１波長の第１光、例えば、赤色光であるサーボ光Ｌｒ１を反射させる反射膜１１と、第１波長の第１光は透過させ、前記第１光とは異なる第２波長の第２光、例えば、ホログラム記録／再生に使われる青色光を反射させる反射透過膜１２と、ホログラム情報が干渉紋（pattern）形態で記録されるホログラフィック媒体層１３とを含む。ホログラフィック媒体層１３は、記録マークホログラムが形成されうる媒体層である。平面上に記録マークホログラム、例えば、マイクロホログラムを形成して１層の記録層を形成し、ホログラフィック媒体層１３内には、深さ方向にかような記録層が複数層形成されうる。図１でＬｒ１及びＬｒ２は、それぞれ反射膜１１に入射されるサーボ光、及び反射膜１１から反射されたサーボ光を示す。Ｌｂ１及びＬｂ３は、それぞれ焦点Ｆｂにフォーカシングされる参照光、及び焦点Ｆｂにフォーカシングされた後で発散され、反射透過膜１２によって反射された参照光を示す。Ｌｂ２及びＬｂ４は、それぞれ反射透過膜１２から反射された後で焦点Ｆｂにフォーカシングされる信号光、及び焦点Ｆｂを過ぎて発散する反射信号光を示す。Ｆｂは、参照光の焦点を示す。
ホログラフィック情報記録媒体１０は、既存のＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ（blu-ray disc）と同様に、例えば、直径１２０ｍｍの円盤によって形成され、中央部分には、ホール（図示せず）が形成されうる。図１でのように、ホログラフィック媒体層１３と反射膜１１とを保護するように、ホログラフィック情報記録媒体１０の両側に、基板１４，１５が形成されうる。この基板１４，１５は、ポリカーボネートやガラスのような材料からなりうる。
ホログラフィック媒体層１３は、照射される光の強度によって屈折率が変化するフォトポリマーなどからなり、例えば、波長がおよそ４０５ｎｍである青色光に反応するように設けられうる。青色光である参照光Ｌｂ１と信号光Ｌｂ２とがホログラフィック媒体層１３で干渉する場合、図２に図示されているように、記録マークであるホログラムが形成される。このとき、形成された記録マークホログラムは、マイクロホログラムでありうる。基板１４，１５は、ホログラフィック媒体層１３と同一、また類似した屈折率を有するように形成されうる。
ホログラフィック媒体層１３の厚みｄ２は、記録マークの高さより十分に厚いように設計される。例えば、ホログラフィック媒体層１３は、およそ１５０μｍ厚に設計されうる。図１でｄ１は、表面からホログラフィック媒体層１３までの基板１４の厚みを示し、ｄ２は、ホログラフィック媒体層１３の厚み、ｄ３は、反射透過膜１２から反射膜１１までの厚みを示す。
ホログラフィック媒体層１３には、信号光Ｌｂ２と参照光Ｌｂ１との干渉によるホログラム記録によって、１層の記録層を形成し、深さ方向にホログラム記録がなされる位置を変えつつ記録を進めれば、複数の記録層が形成されうる。ここで、記録層は、同一平面に記録マークホログラムを形成して得られる。
反射膜１１には、トラッキング及びフォーカシングのサーボを具現できるように、ランドやグルーブまたはピットなどが形成されうる。基板１４側から入射された第１波長の第１光、例えば、赤色光であるサーボ光Ｌｒ１は、この反射膜１１によって基板１４側に反射される。
反射透過膜１２は、サーボ光（赤色光）は透過させ、第２波長の第２光、例えば、青色光（ホログラム記録／再生に使われる光）は反射する波長選択性反射膜である。この反射透過膜１２は、コレステリック（cholesteric）液状結晶層によって形成され、円偏光分離機能を有することができる。円偏光分離機能を有するコレステリック液状結晶層は、液晶の螺旋の回転方向（右回転または左回転）と円偏光方向とが一致し、波長が液晶の螺旋ピッチであるとき、その円偏光成分のみ反射する選択反射特性を有する。
例えば、青色光が右円偏光であって基板１４側から入射されるとき、反射透過膜１２によって反射された光は、右円偏光になる。
後述するように、干渉紋形成の時、信号光Ｌｂ２は、反射透過膜１２によって反射された後で焦点Ｆｂにフォーカシングされ、参照光Ｌｂ１は、直ちに焦点Ｆｂにフォーカシングされる。このとき、ホログラフィック情報記録媒体１０に信号光Ｌｂ２は、例えば、右円偏光、参照光Ｌｂ１は、例えば、左円偏光で入射されうる。これを考慮し、前記反射透過膜１２は、基本的に、例えば、右円偏光の青色光である信号光Ｌｂ２は反射させ、直交する左円偏光の青色光である参照光Ｌｂ１を透過させるように設けられうる。これに加え、反射透過膜１２は、後述する記録層の位置を調整するのに、参照光Ｌｂ１を使用できるように、左円偏光の青色光一部を反射させることができるように設けられうる。
さらに具体的な実施形態として、反射透過膜１２は、ホログラフィック情報記録媒体１０の一部領域（例えば、ホールに近い中心付近）でのみ左円偏光の青色光を反射させ、それ以外の領域では、右円偏光の青色光だけを反射させるように設けられたり、またはホログラフィック情報記録媒体１０の全体領域にわたって、右円偏光の青色光を主に反射しつつ、左円偏光の青色光も一部反射するように形成されうる。
図３は、本発明の一実施形態による記録層の位置調整が可能なホログラフィック情報記録／再生装置の構成を概略的に示す図である。図３を参照するに、本発明の実施形態によるホログラフィック情報記録／再生装置は、第１波長の第１光及び第２波長の第２光をそれぞれ出射する第１光源７１及び第２光源２１と、第１光及び第２光をホログラフィック情報記録媒体１０に集光させる対物レンズ１００と、対物レンズ１００を駆動する駆動部４４と、前記第２光の焦点を光軸側に移動させる焦点移動部（図８）と、ホログラフィック情報記録媒体１０の反射膜１１から反射された第１光を検出して第１検出信号を生成する第１光検出器７９と、ホログラフィック情報記録媒体１０の反射透過膜１２から反射された第２光を検出して第２検出信号を生成する第２光検出器４８と、前記第１光を基準としてホログラフィック情報記録媒体１０のホログラフィック媒体層１３内での前記第２光の焦点位置を調整するように制御する制御部１５０とを含むことができる。
以下では、サーボ用光学系７０に、第１光源７１及び第１光検出器７９が含まれ、ホログラム記録／再生用光学系に、第２光源２１、焦点移動部、第２光検出器４８が含まれる場合を例に挙げ、本発明の実施形態によるホログラフィック情報記録／再生装置についてさらに具体的に説明する。
図４、図５及び図６は、それぞれ図３のホログラフィック情報記録／再生装置でのサーボ光、記録モード時の信号光、記録／再生モード時の参照光の進路の実施形態を概略的に示す図である。図４を参照するに、サーボ用光学系７０は、基板１４に対して第１光源７１から出射された第１波長の第１光、すなわち、赤色波長のサーボ光Ｌｒ１を照射し、反射膜１１から反射されたサーボ光Ｌｒ２を受光するように構成されうる。
第１光源７１は、例えば、波長がおよそ６６０ｎｍであるサーボ光Ｌｒ１を出射できる。第１光源７１から発散されたサーボ光Ｌｒ１は、グレーティング７２によって、１条のメインビームと２条のサブビームとの３条に分岐され、偏光ビームスプリッタ７３を透過し、コリメーティングレンズ７４に入射される。
グレーティング７２は、メインビームの光量をサブビームよりさらに多くしたり、または同等なレベルで分岐するように構成されうる。図４で、サブビームの図示は省略した。偏光ビームスプリッタ７３は、入射されるサーボ光Ｌｒ１のうち、ｐ偏光成分は透過させ、ｓ偏光成分は反射させるように構成できる。コリメーティングレンズ７４は、光源７１から発散されたサーボ光Ｌｒ１を平行光に変換する。平行光に変換されたサーボ光Ｌｒ１は、補正レンズ７５に入射される。補正レンズ７５は、２個の集束レンズ７６，７７からなりうる。補正レンズ７５を通過したサーボ光Ｌｒ１は、二色プリズム４０，４１を透過してミラー４２で反射され、１／４波長板（ＱＷＰ）４３に入射されて円偏光に変換され、対物レンズ１００に入射される。対物レンズ１００は、図１でのように、サーボ光Ｌｒ１を反射膜１１に集光させて反射膜１１上に焦点Ｆｒ（図示せず）を形成し、反射膜１１によって反射されて入射されるサーボ光Ｌｒ１と反対方向に反射サーボ光Ｌｒ２が進むことになる。
対物レンズ１００は、第２光源２１から出射された第２波長の第２光、すなわち、ホログラム記録／再生用青色光に最適化されて設計されており、第１波長の第１光、すなわち、サーボ光Ｌｒ１に対しては、補正レンズ７５と対物レンズ１００との光学的な距離などの関係によって、反射膜１１にサーボ光Ｌｒ１が集光されるように最適化されており、サーボ光Ｌｒ１に対して、例えば、開口数およそ０．６３の集光レンズとして作用できる。
二色プリズム４０は、赤色光（サーボ光）はほぼ１００％透過させ、青色光（ホログラム記録／再生用光であって、図３の光学系では参照光）はほぼ１００％反射させ、二色プリズム４１は、赤色光はほぼ１００％透過させ、青色光のうち、例えば、ｐ偏光成分はほぼ１００％透過させ、例えば、ｓ偏光成分はほぼ１００％反射させるように設けられうる。ミラー４２は、赤色光及び青色光いずれもほぼ１００％反射させ、１／４波長板４３は、赤色光及び青色光いずれも直線偏光を円偏光に変換させることができる。
反射サーボ光Ｌｒ２は、対物レンズ１００、１／４波長板４３、ミラー４２、二色プリズム４０，４１、補正レンズ７５を順次に透過させて平行ビームになった後、コリメーティングレンズ７４によって集光されて偏光ビームスプリッタ７３で反射され、第１光検出器７９に受光される。この反射サーボ光Ｌｒ２に非点収差を発生させ、非点収差法によってフォーカスサーボを具現するように、偏光ビームスプリッタ７３と第１光検出器７９との間には、非点収差レンズ、例えば、シリンドリカルレンズ（cylindrical lens）７８をさらに具備できる。
ホログラフィック情報記録／再生装置で回転するホログラフィック情報記録媒体１０は、偏向及び偏心の発生可能性があるために、目標トラック及び当該焦点位置が変動される可能性がある。従って、サーボ光学系７０で、サーボ光Ｌｒ１の焦点を目標トラックと当該焦点とに位置させる必要がある。このために、サーボ光Ｌｒ１をホログラフィック情報記録媒体１０の厚み方向と、半径方向であるフォーカス方向と、トラッキング方向とに移動させる必要がある。
かようなサーボ光Ｌｒ１のフォーカス方向及びトラッキング方向への移動のために、駆動部４４を二軸アクチュエータで構成し、対物レンズ１００をフォーカス方向及びトラッキング方向の二軸で駆動できる。また、駆動部４４を三軸アクチュエータで構成し、対物レンズ１００をフォーカス及びトラッキングだけではなく、半径方向チルトに対しても駆動できる。
対物レンズ１００によって、サーボ光Ｌｒ１が反射膜１１に集光され、反射されたサーボ光Ｌｒ２が第１光検出器７９に受光されるが、この第１光検出器７９に受光された反射サーボ光Ｌｒ２は、フォーカシング及びトラッキングの状態を反映する。
フォーカスエラー信号及びトラッキングエラー信号を検出するように、第１光検出器７９は、図７Ａでのように、メインビームを受光するように、４個の受光領域Ａｒ，Ｂｒ，Ｃｒ，Ｄｒを具備するメイン光検出器７９ａと、サブビームを受光するようにラジアル方向にメイン光検出器７９ａの両側にそれぞれ配された２個の受光領域Ｅｒ，Ｆｒ，Ｈｒ，Ｇｒをそれぞれ具備する第１サブ光検出器７９ｂ及び第２サブ光検出器７９ｃを含むことができる。
フォーカス制御は、メイン光検出器７９ａで検出された信号を利用し、非点収差法によってなされうる。メイン光検出器７９ａに受光されるメインビーム検出信号を利用したフォーカスエラー信号ＦＥＳｒは、式（１）のように得られ、このフォーカスエラー信号ＦＥＳｒは、制御部１５０に入力され、対物レンズ１００をフォーカス制御するのに使われる。以下では、便宜上、光検出器の受光領域と、それから検出された信号とを同一記号で表記する。
ＦＥＳｒ＝（Ａｒ＋Ｃｒ）−（Ｂｒ＋Ｄｒ） （１）
トラッキング制御は、サブ光検出器７９ｂ，７９ｃで検出された信号を利用し、差動プッシュプル（differential push pull）法によってなされうる。差動プッシュプル法によるトラッキングエラー信号ＤＰＰｒは、サーボ光Ｌｒ１が目標トラックとずれる量を示すものであり、式（２）のように得られる。式（２）で、ｋはゲインである。
ＭＰＰｒ＝（Ａｒ＋Ｄｒ）−（Ｂｒ＋Ｃｒ）
ＳＰＰｒ１＝Ｅｒ−Ｆｒ
ＳＰＰｒ２＝Ｇ１−Ｈｒ
ＤＰＰｒ＝ＭＰＰｒ−ｋ（ＳＰＰｒ１＋ＳＰＰｒ２） （２）
前記の通りに、サーボ光Ｌｒ１を利用したサーボ光学系７０は、サーボ光Ｌｒ１をホログラフィック情報記録媒体１０の反射膜１１に照射し、その反射サーボ光Ｌｒ２の検出信号を利用し、対物レンズ１００のフォーカス及びトラッキングの制御を行うようになされる。
ホログラム記録／再生用光学系は、基板１４に対して、第２光源２１から出射された第２波長の第２光、すなわち、青色光Ｌｂを照射し、反射透過膜１２から反射された青色光を受光するように構成されうる。ホログラム記録／再生用光学系は、記録モード時に、信号光Ｌｂ２の進行に寄与する信号光光学系５０と、記録モード時及び再生時に、参照光Ｌｂ１の進行に寄与する参照光光学系２０とを含むことができる。
図５及び図６を参照するに、ホログラム記録／再生用光学系の第２光源２１では、第２波長の第２光、例えば、波長がおよそ４０５ｎｍ青色光Ｌｂが発散されつつ出射される。青色光Ｌｂは、コリメーティングレンズ２２に入射されて平行光に変換される。この平行光に変換された青色光Ｌｂは、能動型半波長板（active half wave plate）２６を透過し、偏光ビームスプリッタ２７で反射されたり、またはこの偏光ビームスプリッタ２７を透過する。ここでは、偏光ビームスプリッタ２７で反射された青色光を信号光Ｌｂ２、偏光ビームスプリッタ２７を透過した光を参照光Ｌｂ１として使用する場合を例に挙げて説明する。
能動型半波長板２６は、オン／オフ（on/off）タイプの半波長板であり、電気を印加すれば、半波長板として作用し、電気を印加しなければ、半波長板として作用しないように構成されうる。従って、電気が印加され、半波長板として機能をすることになった場合、入射される青色光Ｌｂは、能動型半波長板２６によって、偏光方向が所定角度で回転し、ｓ偏光成分である信号光Ｌｂ２は、偏光ビームスプリッタ２７によって反射され、ｐ偏光成分である参照光Ｌｂ１は、偏光ビームスプリッタ２７を透過する。ここで、再生モード時には能動型半波長板２６に電気が印加されず、能動型半波長板２６は、半波長板として機能を行わず、これによって、光源２１から出射された青色光Ｌｂは、例えば、ｐ偏光の青色光Ｌｂは、全てまたはほとんどが偏光ビームスプリッタ２７を透過し、記録モード時の参照光Ｌｂ１の進路に沿って進む。ここでは、第２光源２１から出射された青色光Ｌｂがｐ偏光状態であると仮定した。
他の実施形態として、能動型半波長板２６を半波長板に回転駆動装置を設けた構造として形成し、回転角度によって偏光方向を所定の角度で回転させ、ｓ偏光及びｐ偏光の強度分布を調節することもできる。
第２光源２１から出射された青色光Ｌｂは、偏光ビームスプリッタ２７で、およそ５０％の参照光Ｌｂ１とおよそ５０％の信号光Ｌｂ２とに分割される。分割される比率は、能動型半波長板２６によって調節が可能である。
図５を参照するに、信号光光学系５０で、ｓ偏光の信号光Ｌｂ２は、ガルバノミラー５１に反射され、半波長板５２によってｐ偏光に変換されて偏光ビームスプリッタ５３を透過し、１／４波長板５４によって円偏光に変換され、ミラー５５によって再反射される。再反射された信号光Ｌｂ２は、１／４波長板５４によってｓ偏光に変換され、ビームスプリッタ５３によって反射され、ガルバノミラー５６に入射される。
ガルバノミラー５１，５６は、反射光の角度を変化させることができるようになったものであり、制御部１５０によって、信号光Ｌｂ２の進行方向を調整するようになりうる。
ガルバノミラー５６から反射された信号光Ｌｂ２は、スリット５７を通過してビームエクスパンダ５８に入射される。ビームエクスパンダ５８は、２枚の可動レンズ５９，６０から構成されうる。可動レンズ５９によって、信号光Ｌｂ２は発散され、可動レンズ６０によって集束光に変わり、リレイレンズ６１を通過し、半波長板６４に入射されてｐ偏光に変換される。
ここで、ビームエクスパンダ５８は、２枚の可動レンズ５９，６０から構成されるが、可動レンズ５９は、ステッピング（stepping）モータまたはピエゾモータを利用して光軸側に移動するように構成され、また粗い（coarse）制御を行うように構成されうる。可動レンズ６０は、対物レンズ１００用駆動部（アクチュエータ）４４と類似したアクチュエータを利用して光軸側に移動するように構成され、また微細な（fine）制御を行うように構成されうる。
例えば、可動レンズ５９は、ホログラフィック情報記録媒体１０の厚み方向への記録層移動時に、信号光Ｌｂ２を記録層付近に位置させ、可動レンズ６０によって記録層の位置に正確に移動させることができる。可動レンズ５９の移動距離は、可動レンズ６０の移動距離より長いように構成されうる。
リレイレンズ６１は、対物レンズ１００とビームエクスパンダ５８の可動レンズ６０との距離を確保するために構成されたものであり、２枚の凸レンズ６２，６３からなりうる。
半波長板６４を通過したｐ偏光の信号光Ｌｂ２は、偏光ビームスプリッタ３８を透過して能動型半波長板４６に入射される。入射されたｐ偏光の信号光Ｌｂ２は、偏光を変換させるように駆動（例えば、電気印加）された能動型半波長板４６によって、偏光方向が所定角度で回転され、主にｓ偏光成分を含むように変換される。ｐ偏光の信号光Ｌｂ２は、能動型半波長板４６によって、およそ７０％のｓ偏光成分とおよそ３０％のｐ偏光成分とを含むように変換されうる。
信号光Ｌｂ２は、ミラー４５によって反射され、二色プリズム４１によって信号光Ｌｂ２のｓ偏光成分のみミラー４２に入射され、１／４波長板４３によって、例えば、右円偏光に変化され、対物レンズ１００に入射される。対物レンズ１００によって、信号光Ｌｂ２は集光され、コレステリック液状結晶層を含む反射透過膜１２から反射され、Ｆｂに焦点を形成する。
この信号光Ｌｂ２に対して対物レンズ１００は信号光Ｌｂ２を集光し、ビームエクスパンダ５８との光学的な距離などの関係によって、例えば、開口数およそ０．４の集光レンズとして作用しうる。
焦点Ｆｂに集められた信号光Ｌｂ２は発散し、対物レンズ１００に再入射される。ここで、この反射信号光をＬｂ４という。反射信号光Ｌｂ４は、コレステリック液状結晶層を含む反射透過膜１２から反射され、信号光Ｌｂ２と同じ右円偏光を有する。反射信号光Ｌｂ４は、１／４波長板４３によってｓ偏光に変換され、ミラー４２、二色プリズム４１及びミラー４５によって反射され、能動型半波長板４６に入射される。ｓ偏光の反射信号光Ｌｂ４は、能動型半波長板４６によって、例えば、およそ３０％のｓ偏光成分とおよど７０％のｐ偏光成分とを含むように変換され、反射信号光Ｌｂ４のうちｓ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ３８によって反射される。反射されたｓ偏光成分の反射信号光Ｌｂ４は、リレイレンズ３５を透過し、ビームエクスパンダ３２に入射する。反射信号光Ｌｂ４は、半波長板３１によってｐ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ２８を透過し、集光レンズ４９によって集光され、シリンドリカルレンズ４７によって非点収差が発生し、第２光検出器４８に受光される。
ここで、リレイレンズ３５とビームエクスパンダ３２は、前述のリレイレンズ６１及びビームエクスパンダ５８と同じ作用を行える。リレイレンズ３５は、２枚の凸レンズ３６，３７を含むことができ、ビームエクスパンダ３２は、２枚の可動レンズ３３，３４を含むことができる。
ホログラフィック情報記録媒体１０は、偏向及び偏心の発生可能性があるために、目標トラック及び当該焦点位置が変動される恐れがあり、前述のように、赤色光であるサーボ光を利用したサーボ光学系及び制御部１５０によって、フォーカス及びトラッキングを制御するようになっている。しかし、信号光Ｌｂ２は、対物レンズ１００の移動によって、参照光Ｌｂ１の焦点Ｆｂの位置からずれる可能性がある。
従って、信号光光学系５０では、ホログラフィック媒体層１３内に位置した参照光Ｌｂ１の焦点Ｆｂに対する信号光Ｌｂ２の焦点ずれ量による反射信号光Ｌｂ４が第２光検出器４８に受光される状態を反映し、各種光学部品の光学的位置を調整するように設けられうる。
記録モード時に、信号光Ｌｂ２に対するフォーカス及びトラッキングの制御のために、第２光検出器４８は、図７Ｂに図示されているように、４個の受光領域Ａｂ，Ｂｂ，Ｃｂ，Ｄｂを具備でき、この４個の受光領域Ａｂ，Ｂｂ，Ｃｂ，Ｄｂによって、反射信号光Ｌｂ４を検出する。信号処理部（図示せず）は、非点収差法によってフォーカス制御を行うようになり、４個の受光領域Ａｂ，Ｂｂ，Ｃｂ，Ｄｂの検出信号から、式（３）でのようなフォーカスエラー信号ＦＥＳｂを算出し、制御部１５０に供給する。
ＦＥＳｂ＝（Ａｂ＋Ｃｂ）−（Ｂｂ＋Ｄｂ） （３）
このフォーカスエラー信号ＦＥＳｂは、参照光Ｌｂ１の焦点Ｆｂと信号光Ｌｂ２の焦点とのフォーカス方向に対する差量を表現したものである。
トラッキングは、プッシュプル信号を利用して制御を行うようになされ、トラッキングエラー信号ＲＰＰｂを式（４）と共に算出し、これを制御部１５０に供給する。
ＲＰＰｂ＝（Ａｂ＋Ｄｂ）−（Ｂｂ＋Ｃｂ） （４）
このトラッキングエラー信号ＲＰＰｂは、参照光Ｌｂ１の焦点Ｆｂと信号光Ｌｂ２の焦点とのトラッキング方向に対する差量を表現したものとなる。
一方、式（５）でのように、タンジェンシャル制御に必要なタンジェンシャルエラー信号ＴＰＰｂも生成されうる。タンジェンシャル制御とは、ホログラフィック情報記録媒体１０の接線方向に対して、参照光Ｌｂ１の焦点Ｆｂに信号光Ｌｂ２を位置させる制御である。
ＴＰＰｂ＝（Ａｂ＋Ｂｂ）−（Ｃｂ＋Ｄｂ） （５）
このタンジェンシャルエラー信号ＴＰＰｂは、参照光Ｌｂ１の焦点Ｆｂと信号光Ｌｂ２の焦点とのホログラフィック情報記録媒体１０の接線方向に対する差量を表現したものとなりうる。
制御部１５０は、フォーカスエラー信号ＦＥＳｂを基にフォーカス駆動信号を生成し、当該フォーカス駆動信号を、例えば、ビームエクスパンダ５８の可動レンズ６０に供給し、参照光Ｌｂ１の焦点Ｆｂに対する信号光Ｌｂ２の焦点のフォーカス方向に対する差量を減少させるように、可動レンズ６０をフォーカス制御できる。
また、制御部１５０は、トラッキングエラー信号ＲＰＰｂを基にトラッキング駆動信号を生成し、当該トラッキング駆動信号を、例えば、ガルバノミラー５６に供給し、参照光Ｌｂ１の焦点Ｆｂに対する信号光Ｌｂ２の焦点のトラッキング方向に対する差量を減少させるように、ガルバノミラー５６をトラッキング制御できる。
また、制御部１５０は、タンジェンシャルエラー信号ＴＰＰｂを基にタンジェンシャル駆動信号を生成し、当該タンジェンシャル駆動信号をガルバノミラー５１に供給し、参照光Ｌｂ１の焦点Ｆｂに対する信号光Ｌｂ２の焦点のタンジェンシャル方向に対する差量を減少させるように、ガルバノミラー５１をタンジェンシャル制御できる。
従って、信号光光学系５０は、ホログラフィック情報記録媒体１０に信号光Ｌｂ２を照射するようになされ、反射透過膜１２によって反射された反射信号光Ｌｂ４を受光し、受光結果を信号処理部に供給し、制御部１５０は、信号光Ｌｂ２の焦点を参照光Ｌｂ１の焦点Ｆｂに形成するように、ビームエクスパンダ５８の可動レンズ６０のフォーカス制御並びにガルバノミラー５１，５６のタンジェンシャル及びトラッキングの制御を行うことができる。
一方、図６を参照するに、参照光光学系２０で、光源２１から出射された青色光Ｌｂは、コリメーティングレンズ２２を経由しつつ平行光になり、能動型半波長板２６を経由しつつ、ｓ偏光成分とｐ偏光成分とを含むようになる。この青色光Ｌｂのｓ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ２７で反射され、前述のように、信号光Ｌｂ２として使われる。
青色光Ｌｂのｐ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ２７を透過し、参照光Ｌｂ１として使われうる。偏光ビームスプリッタ２７を透過した参照光Ｌｂ１は、偏光ビームスプリッタ２８に入射される。偏光ビームスプリッタ２８を透過したｐ偏光の参照光Ｌｂ１は、１／４波長板２９によって左円偏光に変換され、ミラー３０で反射され、１／４波長板２９によってさらにｓ偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ２８によって反射され、半波長板３１側に進む。ｓ偏光の参照光Ｌｂ１は、半波長板３１によってｐ偏光に変換され、ビームエクスパンダ３２に入射される。
ここで、ミラー３０は、移動可能に設けられたものであり、ミラー３０の移動によって、参照光Ｌｂ１の光路の長さを変更し、参照光Ｌｂ１と信号光Ｌｂ２との光路長を合わせることができる。参照光Ｌｂ１と信号光Ｌｂ２との光路長を合わせるために、信号光光学系５０でのミラー５５を駆動したり、または信号光光学系５０でのミラー５５と、参照光光学系２０でのミラー３０とをいずれも駆動することもできる。光源２１としてレーザダイオードを使用する場合、レーザダイオードは、可干渉距離が数百μほどであるために、参照光Ｌｂ１と信号光Ｌｂ２との光路長差が可干渉距離以上である場合、参照光Ｌｂ１と信号光Ｌｂ２との焦点で形成される記録マーク（ホログラム）が良好に記録されない。従って、良好なホログラムを形成するために、例えば、ミラー３０を調整し、参照光Ｌｂ１と信号光Ｌｂ２との光路長の差を可干渉距離以下に合わせることが必要である。
ビームエクスパンダ３２に入射されたｐ偏光の参照光Ｌｂ１は、可動レンズ３３によって発散され、可動レンズ３４によって再収拾される。ビームエクスパンダ３２を経由した参照光Ｌｂ１は、リレイレンズ３５を通過して偏光ビームスプリッタ３６に入射されるが、この参照光Ｌｂ１は、前述のように、ｐ偏光を有するので、偏光ビームスプリッタ３６を透過し、シャッタ３９に入射される。
前述のように、ビームエクスパンダ３２とリレイレンズ３５は、ビームエクスパンダ５８及びリレイレンズ６１と同じ作用を行える。
シャッタ３９は、制御部１５０によって参照光Ｌｂ１を遮断または通過させるようになりうる。参照光Ｌｂ１がシャッタ３９を通過する場合、この参照光Ｌｂ１はｐ偏光の青色光であり、二色プリズム４０によって反射され、二色プリズム４１を透過してミラー４２に入射される。参照光Ｌｂ１はミラー４２で反射され、１／４波長板４３によって左円偏光に変換され、対物レンズ１００によってホログラフィック情報記録媒体１０に集光される。
対物レンズ１００は参照光Ｌｂ１を集光し、ビームエクスパンダ３２との光学的な距離などの関係によって、例えば、開口数がおよそ０．６５である集光レンズとして作用されうる。ここで、参照光Ｌｂ１に対する対物レンズ１００の開口数が信号光Ｌｂ２に対する開口数より大きいが、その理由は、参照光Ｌｂ１は、対物レンズ１００によって集光され、直ちに焦点Ｆｂにフォーカシングされる一方、信号光Ｌｂ２は、対物レンズ１００によって集光され、反射透過膜１２から反射された後で焦点Ｆｂにフォーカシングされ、信号光Ｌｂ２の焦点距離が参照光Ｌｂ１の焦点距離より大きくなければならないからである。本発明の実施形態は、参照光Ｌｂ１が直ちに焦点Ｆｂにフォーカシングされ、信号光Ｌｂ２は、反射透過膜１２から反射された後で焦点Ｆｂにフォーカシングされると限定されるものではなく、ここでは、例として記述しているだけである。
記録モード時に参照光Ｌｂ１のうち、ホログラフィック情報記録媒体１０の反射透過膜１２によって反射され、対物レンズ１００に戻ってくる光はほとんどない。コレステリック液状結晶層を含む反射透過膜１２は、主に右円偏光だけを反射される特性を有しており、左円偏光でホログラフィック情報記録媒体１０に入射される参照光Ｌｂ１は、ほとんど反射されない。
前述のように、反射透過膜１２がホログラフィック情報記録媒体１０の一部領域（例えば、ホールに近い中心付近）でのみ左円偏光の青色光を反射させ、その他の領域では、右円偏光の青色光だけを反射させるように設けられた場合、記録は、右円偏光の青色光だけを反射させる領域に対して進められ、その場合、記録がなされる領域について、反射透過膜１２から反射されて戻ってくる参照光Ｌｂ１は存在しない。ホログラフィック情報記録媒体１０の全体領域にわたって右円偏光の青色光を主に反射しつつ、左円偏光の青色光も一部反射するように形成された場合、記録時に、反射透過膜１２では、右円偏光の信号光Ｌｂ２が主に反射され、左円偏光の参照光Ｌｂ１も一部反射されうるが、このとき、左円偏光の参照光Ｌｂ１は反射されつつ、右円偏光の反射参照光Ｌｂ３になりうる。
再生モード時に、能動型半波長板２６は、半波長板として機能を行わないようにオフされ、第２光源２１から出射されたｐ偏光の青色光Ｌｂは、能動型半波長板２６を偏光変化なしに通過し、偏光ビームスプリッタ２７を透過し、記録モード時の参照光Ｌｂ１の光路に沿って進む。従って、再生モード時に使われる青色光は、記録モード時の参照光Ｌｂ１と同一なので、再生モード時の青色光が参照光Ｌｂ１であると仮定して説明する。
ホログラフィック情報記録媒体１０のホログラフィック媒体層１３に記録されたマーク、すなわち、ホログラム再生時に、ホログラムを再生した参照光（以下、再生光とする）は、対物レンズ１００に入射される。参照光Ｌｂ１は、左円偏光状態でホログラフィック情報記録媒体１０に入射され、ホログラムによって反射される再生光は、光の進行方向のみ変わるだけであり、電界ベクトルの回転方向が変わらないので、右円偏光の光となる。右円偏光の再生光は、１／４波長板４３によってｓ偏光に変化された後、ミラー４２によって反射され、二色プリズム４１によって反射され、ミラー４５によって反射され、能動型半波長板４６に入射する。再生時には、能動型半波長板４６に電気を印加せずに半波長板の機能を行わないので、ｓ偏光の再生光は、能動型半波長板４６を偏光変化なしに通過し、偏光ビームスプリッタ３８によって反射され、リレイレンズ３５に入射される。リレイレンズ３５を通過したｓ偏光の再生光は、ビームエクスパンダ３２を通過しつつ平行ビームに変化され、半波長板３１によってｐ偏光に変換された後、偏光ビームスプリッタ２８を透過する。透過されたｐ偏光の再生光は、集光レンズ４９によって集光され、シリンドリカルレンズ４７を通過して第２光検出器４８に受光される。第２光検出器４８で検出された再生光信号から、所定記録層に記録されている記録マークホログラム情報が分かる。
一方、図８を参照するに、制御部１５０は、ホログラフィック媒体層内での第２光、例えば、参照光Ｌｂ１の焦点Ｆｂ位置を調整して所望する記録層の位置を効果的に調整するために、第１光検出器７９及び第２光検出器４８で検出された信号を入力されて処理し、対物レンズ１００を駆動するように駆動部４４を制御し、第２光の焦点位置を調整するように焦点移動部、例えば、ビームエクスパンダ３２の可動レンズ３２を制御する。ここでは、制御部１５０がさまざまな構成要素を制御すると説明したが、さまざまな構成要素の少なくとも一部は、別途の制御部によって制御されることもある。制御部１５０は、和信号や、フォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号、タンジェンシャルエラー信号のようなさまざまな制御のための信号を得るための信号処理部を含むことができ、信号処理部が別途に備わり、この別途に備わった信号処理部で得られた信号が制御部１５０に入力されもする。
制御部１５０の制御によって、対物レンズ１００を光軸側に往復動させつつ、信号光Ｌｒ１が反射膜１１から反射されるときの第１検出信号と、参照光Ｌｂ１が反射透過膜１２から反射されるときの第２検出信号との時間差が所望する記録層の位置に該当する値になるまで、参照光Ｌｂ１の焦点を光軸側に移動させる焦点移動部を制御し、参照光Ｌｂ１の焦点位置を移動させ、参照光Ｌｂ１の焦点位置を所望する記録層の位置に調整することができる。
また、制御部１５０の制御によって、対物レンズ１００を光軸側に往復動させつつ、反射膜１１から反射されるサーボ光Ｌｒ２の第１検出信号と、反射透過膜１２から反射される参照光Ｌｂ３に基づいた第２検出信号との位置が同一になるまで、参照光Ｌｂ１の焦点Ｆｂを光軸側に移動させる焦点移動部を制御し、参照光Ｌｂ１の焦点位置を移動させ、反射膜１１から反射されるサーボ光Ｌｒ２の第１検出信号と、反射透過膜１２から反射される参照光Ｌｂ３に基づいた第２検出信号との位置が同一になるときを、焦点移動部基準位置として設定し、対物レンズ１００を利用し、サーボ光Ｌｒ１を反射膜１１に焦点を合わせ、焦点移動部を前記基準位置から変位を与え、参照光Ｌｂ１の焦点Ｆｂを光軸側に移動させ、目標位置に調整することができる。
このとき、前記第１検出信号は、第１光検出器７９のメイン光検出器７９ａの受光領域で検出した信号を合算した和信号（Ａｒ＋Ｂｒ＋Ｃｒ＋Ｄｒ）であるか、またはフォーカスエラー信号でありうる。
また、前記第２検出信号は、第２光検出器４８の複数の受光領域で検出した信号を合算した和信号（Ａｂ＋Ｂｂ＋Ｃｂ＋Ｄｂ）であるか、またはフォーカスエラー信号でありうる。
制御部１５０の制御によって記録層の位置を調整する方法に係わるさらに詳細な説明は後述する。
前記のような本発明の実施形態によるホログラフィック情報記録媒体１０及びホログラフィック情報記録／再生装置での情報の記録は、次の通りなされる。
サーボ光学系５０によって、サーボ光Ｌｒ１をホログラフィック情報記録媒体１０に照射し、その反射膜１１から反射された反射サーボ光Ｌｒ２の検出結果を基に、対物レンズ１００のフォーカス及びトラッキングの制御を行い、サーボ光Ｌｒ１の焦点Ｆｒ（図示せず）を目標トラックに追従させる。
また、青色信号光Ｌｂ２をホログラフィック情報記録媒体１０に照射させ、信号光Ｌｂ２の焦点Ｆｂは、位置制御される対物レンズ１００によって、目標トラックに位置する。
ビームエクスパンダ５８の可動レンズ５９の位置を調整し、焦点Ｆｂに該当する目標深さを調整し、青色信号光Ｌｂ２を焦点Ｆｂに位置させる。
また、シャッタ３９を制御して参照光Ｌｂ１を通過させ、ホログラフィック情報記録媒体１０に入射させる。
ここで、第２光源２１の記録パワー制御は、フロント光検出器２５によって受光された光を検出して調節する。第２光源２１から出射された光の一部は、ビームスプリッタ２３で分岐され、集束レンズ２４によって集束され、フロント光検出器２５に受光される。
ホログラフィック情報記録媒体１０の偏心及び偏向によって、信号光Ｌｂ２が所望する焦点Ｆｂ位置からずれる可能性がある。これを考慮し、反射信号光Ｌｂ４の検出結果を基に、ガルバノミラー５１，５６と、ビームエクスパンダ５８の可動レンズ６０とによって、タンジェンシャル及びトラッキングの制御ならびにフォーカス制御を行う。
従って、参照光Ｌｂ１と信号光Ｌｂ２は、焦点Ｆｂ位置で合わせられうる。
このように、参照光Ｌｂ１と信号光Ｌｂ２とが焦点Ｆｂ位置で合わさった状態で、ミラー３０を移動させ、参照光Ｌｂ１と信号光Ｌｂ２との光路長差を可干渉距離以下に調整する。それにより、良好な記録マークホログラムが記録されることになる。
前記のような本発明の実施形態によるホログラフィック情報記録媒体１０及びホログラフィック情報記録／再生装置での情報の再生は、次の通りなされる。
サーボ光学系５０によってサーボ光Ｌｒ１をホログラフィック情報記録媒体１０に照射し、その反射膜１１から反射された反射サーボ光Ｌｒ２の検出結果を基に、対物レンズ１００のフォーカス及びトラッキングの制御を行い、サーボ光Ｌｒ１の焦点Ｆｒを目標トラックに追従させる。
参照光光学系２０によって、参照光Ｌｂ１をホログラフィック情報記録媒体１０に照射する。参照光Ｌｂ１の焦点Ｆｂは、位置制御される対物レンズ１００によって集光され、目標トラックからずれて位置しうる。
ビームエクスパンダ３２の可動レンズ３３によって粗い制御がなされ、可動レンズ３４によって微細な制御がなされ、参照光Ｌｂ１の焦点Ｆｂは、正しく位置しうる。
再生時には、能動型半波長板２６に電気を印加せずに、半波長板として機能を行わないので、第２光源２１から出射された青色光Ｌｂは、いずれもまたはほとんど参照光Ｌｂ１になるので、再生効率を上げることができ、シャッタ３９の制御を介して参照光Ｌｂ１を通過させる。
参照光Ｌｂ１が記録マークホログラムに照射され、この記録マークホログラムによって再生光が発生し、この再生光を第２光検出器４８で検出して再生信号を得る。ここで、能動型半波長板４６に電気を印加せずに半波長板として機能を行わないようにすれば、再生光の受光効率を高めることができる。
以下では、ホログラムを記録するために、所望する記録層の位置を探す方法の実施形態について説明する。
前述のように、ホログラフィック情報記録媒体１０で反射透過膜１２は、赤色光は透過して青色光は反射する波長選択性反射膜である。また、コレステリック液状結晶層であって円偏光分離機能を有する。ホログラフィック情報記録媒体１０の一部領域（ホログラフィック情報記録媒体１０の中心付近）では、左円偏光が反射され、それ以外の領域は、右円偏光だけが反射されるように反射透過膜１２を形成したり、ホログラフィック情報記録媒体１０の全体領域に、左円偏光を一部反射するように、反射透過膜１２を形成できる。
ホログラムを記録しようとする所望する記録層（初期記録層の位置）を探すために、反射膜１１から反射される第１光としてサーボ光として使われる赤色光Ｌｒを利用し、この赤色光Ｌｒを第１光検出器７９で検出して第１検出信号を生成し、反射透過膜１２から反射される第２光として参照光Ｌｂ１を利用し、この参照光Ｌｂ１を第２光検出器４８で検出して第２検出信号を生成する場合を例に挙げて説明する。ここで、ホログラム記録時に、焦点Ｆｂに直接に信号光がフォーカシングされ、参照光が反射透過膜１２から反射された後、焦点Ｆｂにフォーカシングされる光学的配置を有する場合、第２検出信号の生成に、信号光Ｌｂ２を利用することもできる。図３ないし図５を参照に説明した本発明の実施形態によるホログラフィック情報記録／再生装置で、参照光Ｌｂ１を記録層の位置調整のための第２検出信号生成に使用する場合、参照光Ｌｂ１の焦点を光軸側に移動させる焦点移動部としてビームエクスパンダ３２、例えば、ビームエクスパンダ３２の可動レンズ３３が使われうる。信号光Ｌｂ２を記録層の位置調整のための第２検出信号の生成に使用する場合、信号光Ｌｂ２の焦点を光軸側に移動させる焦点移動部としてビームエクスパンダ５８、例えば、ビームエクスパンダ５８の可動レンズ５９が使われうる。
前記第１検出信号としては、反射膜１１から反射されたサーボ光Ｌｒ１を検出した和（sum）信号を利用し、第２検出信号として、反射透過膜１２から反射された参照光Ｌｂ１を検出した和信号を利用できる。また、前記第１検出信号としては、反射膜１１から反射されたサーボ光Ｌｒ１を検出して得られるフォーカスエラー信号を利用し、第２検出信号として、反射透過膜１２から反射された参照光Ｌｂ１を検出して得られるフォーカスエラー信号を利用することもできる。
まず、サーボ光Ｌｒ１と青色光Ｌｂとを出射する第１光源７１及び第２光源２１をオンにし、図９でのように、対物レンズ１００によってサーボ光Ｌｒ１及び参照光Ｌｂ１を集光した状態で、駆動部４４の駆動によって対物レンズ１００がフォーカスサーチを行えば、図１０でのような和信号が発生する。サーボ光Ｌｒ１に対しては、ホログラフィック情報記録媒体１０の表面で反射されるサーボ光Ｌｒ１に対する和信号と、反射膜１１から反射されるサーボ光Ｌｒ１に対する和信号とが発生し、この２つの信号間の間隔ｔｓを測定すれば、ホログラフィック情報記録媒体１０の表面から反射膜１１までの距離が測定される。ホログラフィック情報記録媒体１０の場合、その厚み（ｄｓ＝ｄ１＋ｄ２＋ｄ３）、すなわち、表面から反射膜１１までの距離をあらかじめ知っているので、前記測定された幅ｔｓを厚みに換算できる。ここで、ｄ１は、ホログラフィック情報記録媒体１０の表面からホログラフィック媒体層１３までの基板１４厚、ｄ２は、ホログラフィック媒体層１３の厚み、ｄ３は、反射透過膜１２から反射膜１１までの間隔を示す
参照光Ｌｂ１についても、表面から反射される参照光Ｌｂ１に係わる和信号と、反射透過膜１２から反射される参照光Ｌｂ１に係わる和信号とが発生する。ここで、表面から反射される参照光Ｌｂ１に係わる信号は使用しなくてもよいので、図１０では、その図示を省略した。図９及び図１０で（１）の場合は、参照光Ｌｂ１が反射透過膜１２上に正確に焦点を結ぶ場合を示し、（２）の場合は、参照光Ｌｂ１が反射透過膜１２より前に焦点を結ぶ場合を示し、（３）の場合は、参照光Ｌｂ１が（２）の場合よりさらに前に焦点を結ぶ場合を示す。参照光Ｌｂ１が（１）、（２）、（３）の位置で焦点が形成されるとき、収差が最小化されるように、ビームエクスパンダ３５の可動レンズ３６の位置が変更される。参照光Ｌｂ１が（１）、（２）、（３）の位置で焦点が形成された時に、対物レンズ１００が往復動すれば、図１０のように、和信号の位置を異にして形成されることになる。第２光検出器４８に受光される反射参照光Ｌｂ３は、（２）、（３）場合、それぞれ焦点が形成された場合、対物レンズ１００の往復動によって、反射透過膜１２まで焦点が移動した後、反射透過膜１２から反射された後で、第２光検出器４８側に進み、この場合、対物レンズ１００が往復動する前に、初期位置（２）、（３）から反射透過膜１２までの距離ほどに該当する球面収差が発生するので、（２）、（３）の場合、第２光検出器４８に受光される光量が減ることになり、和信号サイズも、（１）の場合より小さくなる。
表面から反射されるサーボ光Ｌｒ１に係わる和信号を基準に、反射膜１１から生成されるサーボ光Ｌｒ１に係わる和信号の間隔ｔｓが分かり、また、反射透過膜１２から生成される参照光Ｌｂ１に係わる和信号の間隔ｔｒが分かる。そして、この２つの信号の差（ｔｓｄｒ＝ｔｓ−ｔｒ）を計算し、知っている表面から反射膜１１までの距離ｄｓからｔｓｄｒを換算し、ここに必要によって、あらかじめ知っている反射透過膜１２及び／または反射膜１１の厚みを加えれば、参照光Ｌｂ１の焦点位置が反射膜１１からどんなに離れているかが分かる。この情報は、参照光Ｌｂ１がホログラフィック情報記録媒体１０のどの位置にあるかを分からせる。従って、所望する記録位置であるｔｒｅｃｏｒｄ＝ｔｓ−ｔｒを知っていれば、あらかじめ知っているｔｒｅｃｏｒｄと現在計算されたｔｓｄｒとを比較し、一致するところに参照光Ｌｂ１を移動させればよい。
一方、所望する記録位置ｔｒｅｃｏｒｄを決定するときは、所望する記録位置と反射透過膜１２との距離差によって発生する球面収差を補正し、決定せねばならない。サーボ光Ｌｒ１については、補正レンズ７５と対物レンズ１００とによって、反射膜１１での収差が最適化されるように設計され、参照光Ｌｂ１については、ビームエクスパンダ３２と対物レンズ１００とによって、ホログラフィック媒体層１３範囲で収差が最適化されるように設計されうる。ホログラフィック媒体層１３内で、ビームエクスパンダ３２で可動レンズ３３によって参照光Ｌｂ１の位置が変更されるときは、収差が発生しない。しかし、参照光Ｌｂ１の焦点が反射透過膜１２から落ちたところに位置した状態で、対物レンズ１００を往復動させれば、反射透過膜１２から反射された信号は、参照光Ｌｂ１の焦点と反射透過膜１２との距離が離れたほどの球面収差が発生した状態での信号を得ることになる。また、サーボ光Ｌｒ１の場合も、表面で生成された和信号は、球面収差を発生させた状態で得られる。球面収差が発生した場合、焦点形成位置が球面収差によって変化するために、これを補正せねばならない。
記録を行うためには、記録するための所望する記録層の位置に参照光Ｌｂ１の焦点Ｆｂを位置させねばならない。記録層は、ホログラフィック媒体層１３内の同一平面上に、記録マークホログラムを形成して得られる層であり、ホログラフィック媒体層１３内には、所定間隔で複数の記録層が形成されうる。従って、所望する記録層の位置を探すということは、ホログラフィック媒体層１３内に、その厚み方向に記録マークホログラムを記録する位置を探すということを意味することができる。
本発明の実施形態による記録層位置の調整方法は、反射膜１１から反射されるサーボ光Ｌｒ２の第１検出信号、例えば、和信号と、反射透過膜１２から反射される参照光Ｌｂ３の第２検出信号、例えば、和信号とを考慮し、参照光Ｌｂ１の焦点位置を調整する。
例えば、サーボ光Ｌｒ１及び参照光Ｌｂ１をホログラフィック情報記録媒体１０にフォーカシングする対物レンズ１００を光軸側に往復動させつつ、前記サーボ光Ｌｒ１反射膜１１から反射されるときの第１検出信号と、参照光Ｌｂ１が反射透過膜１２から反射されるときの第２検出信号との時間差が、所望する記録層の位置に該当する値になるまで参照光Ｌｂ１の焦点Ｆｂを光軸側に移動させる焦点移動部、例えば、ビームエクスパンダ３２の可動レンズ３３を制御し、参照光Ｌｂ１の焦点位置を移動させ、参照光Ｌｂ１の焦点位置を所望する記録層の位置に調整することができる。このように、所望する記録層の位置に参照光Ｌｂ１の焦点Ｆｂを位置させた状態で、記録モードに転換し、参照光Ｌｂ１の焦点Ｆｂ位置に信号光Ｌｂ２が焦点を形成するように信号光光学系５０を制御すれば、前記焦点Ｆｂ位置、すなわち、所望する記録層に記録マークホログラムを形成できる。ここで、信号光光学系５０の制御は、能動型半波長板２６，４６、ビームエクスパンダ５８の可動レンズ５９，６０の制御を含むことができる。
前記第１検出信号及び第２検出信号間の時間差は、前記ホログラフィック情報記録媒体１０の表面と反射膜１１とから反射されるサーボ光Ｌｒ２の第１検出信号の間隔と、前記ホログラフィック情報記録媒体１０の表面から反射されるサーボ光Ｌｒ２の第１検出信号を基準にした反射透過膜１２から反射される参照光Ｌｂ３の第２検出信号との間隔差に該当しうる。
また、前記第１検出信号及び第２検出信号間の時間差は、前記表面で生成される第１検出信号の球面収差に起因した誤差と、所望する記録位置が前記第２反射膜から外れた程度によって生成される第２検出信号の球面収差に起因した誤差とが補正された値でありうる。
一方、対物レンズ１００を光軸側に往復動させつつ、反射膜１１から反射されるサーボ光Ｌｒ２の第１検出信号と、反射透過膜１２から反射される参照光Ｌｂ３に基づいた第２検出信号との位置が同一になるまで、参照光Ｌｂ１の焦点Ｆｂを光軸側に移動させる焦点移動部、例えば、ビームエクスパンダ３２の可動レンズ３３を制御し、参照光Ｌｂ１の焦点Ｆｂ位置を移動させ、反射膜１１から反射されるサーボ光Ｌｒ２の第１検出信号と、反射透過膜１２から反射される参照光Ｌｂ３に基づいた第２検出信号との位置が同一になるときを、焦点移動部基準位置として設定し、対物レンズ１００を利用し、サーボ光Ｌｒ１を反射膜１１に焦点を合わせ、前記焦点移動部を前記基準位置から変位を与え、参照光Ｌｂ１の焦点Ｆｂを光軸側に移動させ、目標位置に調整することもできる。このとき、前記焦点移動部の変位は、参照光Ｌｂ１の焦点移動量に比例しうる。ここで、焦点移動部の変位は、例えば、ビームエクスパンダ３２の可動レンズ３３の変位を意味しうる。
以下では、図面を参照にしつつ、本発明の実施形態による記録層位置の調整方法についてさらに具体的な例を挙げて説明する。
図１１は、本発明の一実施形態による記録層位置の調整方法を概略的に示すフローチャートである。図１１を参照するに、所望する記録層の位置に、参照光Ｌｂ１の焦点Ｆｂを位置させるために、まず駆動部４４の駆動によって、対物レンズ１００のフォーカスサーチを行う。対物レンズ１００のフォーカスサーチは、対物レンズ１００を光軸側に往復移動させつつ行われる。フォーカスサーチを行えば、図１２でのように、サーボ光Ｌｒ１と参照光Ｌｂ１とに係わる和信号が生成される。サーボ光Ｌｒ１に係わる表面で生成された和信号を基準に、反射膜１１及び反射透過膜１２で生成されるサーボ光Ｌｒ１及び参照光Ｌｂ１の和信号までの間隔を測定できる。このとき、測定された間隔をそれぞれｔｓ及びｔｒとする。反射膜１１までの距離ｄｓを８００μｍとするとき、ｔｓは、この厚みに該当しうる。
サーボ光Ｌｒ１は、反射膜１１に焦点が形成されるとき、収差のない状態であるから、反射膜１１によって生成された和信号は、球面収差のない状態の信号である。しかし、表面で反射されたサーボ光Ｌｒ２によって生成された和信号は、表面と反射膜１１との距離ほどの球面収差が発生した状態で生成された信号である。球面収差のない状態でのサーボ光Ｌｒ１の焦点形成位置に比べ、球面収差が発生した状態でのサーボ光Ｌｒ１の焦点位置は、発生した球面収差によって変わることになる。従って、球面収差のある状態で測定された表面で発生した和信号と、反射膜１１で生成された和信号との時間差ｔｓは、物理的距離ｄｓと正確に一致しない。
球面収差によって発生する誤差は、次の方式で減らすことができる。
サーボ光Ｌｒ１については、サーボ光学系７０が反射膜１１での収差が最小化されるように最適化されているために、表面での収差は、式（６）ほどの球面収差Ｗ４０を有することになり、これによって、表面で生成される和信号のシフトが起きる。表面で球面収差が最小になる地点は、球面収差係数とデフォーカス（defocus）係数とが同一になる地点である。球面収差によるシフト量は、サーボ光Ｌｒ１がデフォーカスされた量に該当し、これは、式（７）によって決定されうる。
Figure 2010055741
 ここで、ｎは屈折率、ＮＡは開口数、ｄは媒体の厚み変化を示す。
ｚ＝−２Ｗ４０／｛ＮＡ２Ｖａｃｔ｝ （７）
ｚは、表面で生成される和信号シフトが起きる量である。従って、測定されたｔｓに式（７）を利用し、表面で生成される球面収差に起因した誤差に該当する和信号の誤差をｚｒとすれば、これを補正する物理的ホログラフィック情報記録媒体厚と同一になる。従って、ｔｓｃ＝ｔｓ＋ｚｒは、物理的厚みｄｓと一致する。
また、ｔｒも、球面収差による誤差を補正せねばならない。式（７）を利用し、参照光Ｌｂ１の焦点位置と反射透過膜１２との距離差による球面収差によって発生する誤差をｚｂとするとき、ｔｒｃ＝ｔｒ＋ｚｒ＋ｚｂとして補正せねばならない。
式（７）で、Ｖａｃｔは、対物レンズ４４の往復動時の進行速度である。
現在の参照光Ｌｂ１の焦点位置を知るためには、式（８）を利用できる。
Ｒｔ＝（ｔｓｃ−ｔｒｃ）＊ｄｓ／ｔｓｃ （８）
もしＲｔが０であるならば、参照光Ｌｂ１の焦点が反射透過膜１２に位置しており、Ｒｔ＝１／８であるときは、反射透過膜１２から１００μｍ離れた地点、すなわち、表面から６００μｍ離れた地点に参照光Ｌｂ１の焦点が位置していることが分かる。従って、所望する位置に参照光Ｌｂ１を位置させるためのＲｔ，ｚｂ及びｚｒ値はあらかじめ知っているので、測定されたｔｒ及びｔｓを利用して計算されたＲｔ値をＲｔ，ｍとする場合、ＲｔとＲｔ，ｍとが一致するところに参照光Ｌｂ１を位置させればよい。時間項（term）として所望の記録位置を定めようとするときは、ｔｒｅｃｏｒｄ＝ｔｓｃ−ｔｒｃとすればよい。
かような方法を利用する場合、さらに精密に参照光Ｌｂ１の焦点を所望する記録位置に位置させることができる。
図１１では、ｔｓとｔｒとを使用して記録層の位置を探すと表示したが、これは例示的に示したものであり、この代わりに、前述のように球面収差要素を補正したｔｓｃ及びｔｒｃを使用して記録層の位置を探すことができる。
図１３は、本発明の他の実施形態による記録層位置の調整方法を概略的に示すフローチャートである。
参照光Ｌｂ１の初期目標の焦点位置を設定するために、対物レンズ１００を光軸側に往復動する状態で、反射膜１１から反射される反射サーボ光Ｌｒ２に基づいた第１検出信号の位置ｔｓと、反射透過膜１２から反射される参照光Ｌｂ３に基づいた第２検出信号の位置ｔｒとが同一になるように、参照光Ｌｂ１の焦点を移動させることができる焦点移動部であるビームエクスパンダ３２の可動レンズ３３を移動させ、参照光Ｌｂ１の焦点を反射透過膜１２に形成する。そして、この状態を参照光Ｌｂ１の基準位置として設定し、ビームエクスパンダ３２の可動レンズ３３の基準位置として設定し、参照光Ｌｂ１の初期基準焦点位置を設定する。
参照光Ｌｂ１が初期基準焦点に位置するとき、参照光Ｌｂ１の焦点移動部、すなわち、ビームエクスパンダ３２の可動レンズ３３の位置を基準位置として設定する。
対物レンズ１００によって、サーボ光Ｌｒ１が反射膜１１に焦点を合わせ、サーボ光Ｌｒ１が反射膜１１に焦点を合わせた状態で、目標深さに該当する変位量ほど可動レンズ３３を基準位置から変位を与え、参照光Ｌｂ１の焦点を光軸側に移動させ、目標深さに参照光Ｌｂ１の焦点を形成させる。
可動レンズ３３の変位と、ホログラフィック情報記録媒体１０での参照光Ｌｂ１の焦点移動距離は、図１４でのように線形的な関係を有する。例えば、可動レンズ３３を１ｍｍ変位させれば、参照光Ｌｂ１の焦点は、およそ１５μｍ移動する。
１０ ホログラフィック情報記録媒体
１１ 反射膜
１２ 反射透過膜
１３ ホログラフィック媒体層
１４，１５ 基板
２０ 参考光光学系
２１ 第２光源
２２，７４ コリメーティングレンズ
２３，５３ ビームスプリッタ
２４，７６，７７ 集束レンズ
２５ フロント光検出器
２６，４６ 能動型半波長板
２７，２８，３８，７３ 偏光ビームスプリッタ
２９，４３，５４ １／４波長板
３０，４２，４５，５５ ミラー
３１，５２，６４ 半波長板
３２，５８ ビームエクスパンダ
３３，３４，５９，６０ 可動レンズ
３５，６１ リレーレンズ
３６，３７，６２，６３ 凹レンズ
３９ シャッタ
４０，４１ 二色プリズム
４４ 駆動部
４７，７８ シリンドリカルレンズ
４８ 第２光検出器
４９ 集光レンズ
５０ 信号光光学系
５１，５６ ガルバノミラー
５７ スリット
７０ サーボ用光学系
７１ 第１光源
７２ グレーティング
７５ 補正レンズ
７９ 第１光検出器
７９ａ メイン光検出器
７９ｂ 第１サブ光検出器
７９ｃ 第２サブ光検出器
１００ 対物レンズ
１５０ 制御部
Ｆｂ 焦点
Ｌｂ 青色光
Ｌｒ サーボ光
ｄ 厚み
ｔ 和信号の間隔

Claims (15)

  1. ホログラフィック情報記録媒体に対して記録層の位置を調整するホログラフィック情報記録／再生装置において、
    前記ホログラフィック情報記録媒体は、基板と、第１波長の第１光を反射させる第１反射膜と、第２波長の第２光を反射させる第２反射膜と、ホログラム情報が記録されるホログラフィック媒体層とを含み、前記第２反射膜は、前記ホログラフィック媒体層に隣接し、前記第１反射膜は、前記第２反射膜より光が入射される方向に近いか、あるいは遠く位置し、前記第１反射膜及び第２反射膜のうち、光が入射される方向に近く位置する反射膜は、前記第１波長及び第２波長の第１光及び第２光のうち、１波長の光は透過させ、他の波長の光は反射する反射透過膜であり、
    前記第１光及び第２光をそれぞれ出射する第１光源及び第２光源と、
    前記第１光及び第２光を前記ホログラフィック情報記録媒体に集光させる対物レンズと、
    前記対物レンズを駆動する駆動部と、
    前記第２光の焦点を光軸側に移動させる焦点移動部と、
    前記ホログラフィック情報記録媒体から反射される第１光を検出して第１検出信号を生成する第１光検出器と、
    前記ホログラフィック情報記録媒体から反射される第２光を検出して第２検出信号を生成する第２光検出器と、
    前記第１光を基準として前記ホログラフィック媒体層内での前記第２光の焦点位置を調整するように制御する制御部とを含むホログラフィック情報記録／再生装置。
  2. 前記制御部は、前記第１光及び第２光をホログラフィック情報記録媒体にフォーカシングする対物レンズを光軸側に往復動させつつ、前記第１光が前記第１反射膜から反射されるときの第１検出信号と、前記第２光が第２反射膜から反射されるときの第２検出信号との時間差が所望する記録層の位置に該当する値になるまで、前記第２光の焦点を光軸側に移動させる焦点移動部を制御し、前記第２光の焦点位置を移動させ、第２光の焦点位置が所望する記録層の位置に調整されるように制御することを特徴とする請求項１に記載のホログラフィック情報記録／再生装置。
  3. 前記第１検出信号及び第２検出信号間の時間差は、前記ホログラフィック媒体の表面及び前記第１反射膜から反射される前記第１光の第１検出信号間の第１間隔ｔｓと、前記ホログラフィック媒体の表面から反射される前記第１光の第１検出信号を基準にした前記第２反射膜から反射される前記第２光の第２検出信号の第２間隔ｔｒとの差に該当することを特徴とする請求項２に記載のホログラフィック情報記録／再生装置。
  4. 前記第１検出信号及び第２検出信号間の時間差は、前記表面で生成される第１検出信号の球面収差に起因した誤差と、所望する記録位置が前記第２反射膜から外れた程度によって生成される第２検出信号の球面収差に起因した誤差とが補正されたものであることを特徴とする請求項３に記載のホログラフィック情報記録／再生装置。
  5. 前記表面で生成される第１検出信号の球面収差に起因した誤差をｚｒ、前記第２光の焦点位置と前記第２反射膜との離隔による球面収差に起因した誤差をｚｂとするとき、
    球面収差に起因した誤差を補正した前記第１検出信号間の幅ｔｓｃは、ｔｓｃ＝ｔｓ＋ｚｒ、
    球面収差に起因した誤差を補正した前記表面から反射される前記第１光の第１検出信号を基準にした前記第２検出信号の幅ｔｒｃは、ｔｒｃ＝ｔｒ＋ｚｒ＋ｚｄであり、
    ここで、ｚｂ，ｚｒ＝−２Ｗ４０／｛ＮＡ２Ｖａｃｔ｝（Ｗ４０は球面収差係数、Ｖａｃｔは対物レンズ往復動時の進行速度、ＮＡは前記対物レンズの開口数）であることを特徴とする請求項３に記載のホログラフィック情報記録／再生装置。
  6. 前記制御部は、
    対物レンズを光軸側に往復動させつつ、前記第１反射膜から反射される前記第１光の前記第１検出信号と、前記第２反射膜から反射される前記第２光に基づいた前記第２検出信号との位置が同一になるまで、前記第２光の焦点を光軸側に移動させる焦点移動部を制御し、前記第２光の焦点位置を移動させ、前記第１反射膜から反射される前記第１光の前記第１検出信号と、前記第２反射膜から反射される前記第２光に基づいた前記第２検出信号との位置が同一になるときを、前記焦点移動部基準位置として設定し、前記対物レンズを利用し、前記第１光を前記第１反射膜に焦点を合わせ、前記焦点移動部を前記基準位置から変位を与え、前記第２光の焦点を光軸側に移動させて目標位置に調整することを特徴とする請求項１に記載のホログラフィック情報記録／再生装置。
  7. 前記第１光検出器及び第２光検出器は、それぞれ複数の受光領域を具備し、
    前記第１検出信号は、前記第１光検出器で検出された前記第１光の受光信号の和信号またはフォーカスエラー信号であり、前記第２検出信号は、前記第２光検出器で検出された前記第２光の受光信号の和信号またはフォーカスエラー信号であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のうち、いずれか一項に記載のホログラフィック情報記録／再生装置。
  8. 前記第１光源及び第２光源のうち、１つの光源は、サーボ光を出射し、残りの１つの光源は、ホログラフィック情報の記録または再生に使われる光を出射し、
    記録モード時に、前記残りの１つの光源から出射された光から信号光及び参照光が分岐し、前記信号光を前記第２反射膜または第１反射膜から反射させて焦点位置にフォーカシングし、前記参照光を前記焦点位置に直ちにフォーカシングして微細な干渉紋を形成してホログラム情報を記録し、
    再生モード時に、前記残りの１つの光源から出射された光を使用し、ホログラフィック媒体層に記録されたホログラムを再生することを特徴とする請求項１ないし請求項７のうち、いずれか一項に記載のホログラフィック情報記録／再生装置。
  9. 記録モード時に、前記信号光及び参照光は、互いに直交する第１円偏光及び第２円偏光の状態で前記ホログラフィック情報記録媒体に入射され、
    前記第２反射膜または第１反射膜は、円偏光分離機能を有し、前記第１円偏光状態の信号光を反射し、前記第２円偏光状態の参照光については、ホログラフィック情報記録媒体の一部領域でのみ反射が行われるか、または全体領域で一部反射が行われるように設けられたことを特徴とする請求項８に記載のホログラフィック情報記録／再生装置。
  10. ホログラフィック情報記録媒体の記録層の位置を調整する方法において、
    前記ホログラフィック情報記録媒体は、基板と、第１波長の第１光を反射させる第１反射膜と、第２波長の第２光を反射させる第２反射膜と、ホログラム情報が記録されるホログラフィック媒体層とを含み、前記第２反射膜は、前記ホログラフィック媒体層に隣接し、前記第１反射膜は、前記第２反射膜より光が入射される方向に近いか、あるいは遠く位置し、前記第１反射膜及び第２反射膜のうち、光が入射される方向に近く位置する反射膜は、前記第１波長及び第２波長の第１光及び第２光のうち、１波長の光は透過させ、他の波長の光は反射する反射透過膜であり、
    前記第１反射膜から反射される第１光の第１検出信号と前記第２反射膜から反射される第２光の第２検出信号とを考慮し、前記第２光の焦点位置を調整する記録層位置の調整方法。
  11. 前記第１光及び第２光をホログラフィック情報記録媒体にフォーカシングする対物レンズを光軸側に往復動させつつ、前記第１光が前記第１反射膜から反射されるときの第１検出信号と、前記第２光が第２反射膜から反射されるときの第２検出信号との時間差が所望する記録層の位置に該当する値になるまで、前記第２光の焦点を光軸側に移動させる焦点移動部を制御し、前記第２光の焦点位置を移動させ、第２光の焦点位置を所望する記録層の位置に調整することを特徴とする請求項１０に記載の記録層位置の調整方法。
  12. 前記第１検出信号及び第２検出信号間の時間差は、前記ホログラフィック媒体の表面及び前記第１反射膜から反射される前記第１光の第１検出信号間の第１間隔ｔｓと、前記ホログラフィック媒体の表面から反射される前記第１光の第１検出信号を基準にした前記第２反射膜から反射される前記第２光の第２検出信号の第２間隔ｔｒとの差に該当することを特徴とする請求項１１に記載の記録層位置の調整方法。
  13. 前記第１検出信号及び第２検出信号間の時間差は、前記表面で生成される第１検出信号の球面収差に起因した誤差と、所望する記録位置が前記第２反射膜から外れた程度によって生成される第２検出信号の球面収差に起因した誤差とが補正されたものであることを特徴とする請求項１２に記載の記録層位置の調整方法。
  14. 前記表面で生成される第１検出信号の球面収差に起因した誤差をｚｒ、前記第２光の焦点位置と前記第２反射膜との離隔による球面収差に起因した誤差をｚｂとするとき、
    球面収差に起因した誤差を補正した前記第１検出信号間の幅ｔｓｃは、ｔｓｃ＝ｔｓ＋ｚｒ、
    球面収差に起因した誤差を補正した前記表面から反射される前記第１光の第１検出信号を基準にした前記第２検出信号の幅ｔｒｃは、ｔｒｃ＝ｔｒ＋ｚｒ＋ｚｄであり、
    ここで、ｚｂ，ｚｒ＝−２Ｗ４０／｛ＮＡ２Ｖａｃｔ｝（Ｗ４０は球面収差係数、Ｖａｃｔは対物レンズ往復動時の進行速度、ＮＡは対物レンズの開口数）であることを特徴とする請求項１２に記載の記録層位置の調整方法。
  15. 対物レンズを光軸側に往復動させつつ、前記第１反射膜から反射される前記第１光の前記第１検出信号と、前記第２反射膜から反射される前記第２光に基づいた前記第２検出信号との位置が同一になるまで、前記第２光の焦点を光軸側に移動させる焦点移動部を制御し、前記第２光の焦点位置を移動させる段階と、
    前記第１反射膜から反射される前記第１光の前記第１検出信号と、前記第２反射膜から反射される前記第２光に基づいた前記第２検出信号との位置が同一になるときを、前記焦点移動部基準位置として設定する段階と、
    前記対物レンズを利用し、前記第１光を前記第１反射膜に焦点を合わせ、前記焦点移動部を前記基準位置から変位を与え、前記第２光の焦点を光軸側に移動させて目標位置に調整する段階とを含むことを特徴とする請求項１０に記載の記録層位置の調整方法。
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