JP4858472B2 - ホログラム記録装置及びホログラム再生装置 - Google Patents

Description

本発明は、ホログラム記録媒体にシフト多重方式でデータの記録を行うホログラム記録装置及びシフト多重方式でデータの記録がされたホログラム記録媒体からデータの再生を行うホログラム再生装置に関する。

従来より、光ディスクへ記録するデータの容量を大きくするため、ホログラム記録媒体へ多重記録を行う研究が進められている。ホログラム記録媒体へ多重記録を行う方法としては、主に２光束干渉方式とコリニア方式があるが、この内コリニア方式は記録用のレーザ光の焦点をホログラム記録媒体の記録層に合わせた上で、記録層と平行に移動してシフト多重方式でホログラム記録媒体にデータの記録を行う方式である。

通常、コリニア方式におけるデータの記録においては、記録用のレーザ光とは別にサーボ用のレーザ光を照射してホログラム記録媒体の反射層に形成されたトラックからの反射光に基づく信号により、サーボ用のレーザ光の焦点がトラックの溝に合った上でトラックの溝を追従するようフォーカスサーボ制御とトラッキングサーボ制御とを行っており、これらのサーボ制御により記録用のレーザ光の焦点がホログラム記録媒体の記録層に合った上で、ホログラム記録媒体を螺旋状に移動するようになっている。

これらのサーボ制御は、例えば特許文献１に示されているように、ＤＶＤやＣＤ等の光ディスクの記録再生におけるサーボ制御と同様、対物レンズをレーザ光の光軸方向（以下、フォーカス方向という）とこの方向の垂直方向であるホログラム記録媒体の半径方向（以下、半径方向という）とに駆動することで行う方法がある。しかしながら、この方法だと、対物レンズがレーザ光の光軸方向に駆動すると、対物レンズの入射瞳面の位置が変動し、対物レンズの入射瞳面の位置が変動すると、ホログラム記録媒体へのデータの記録精度やホログラム記録媒体に記録されたデータの再生精度が悪くなるという問題がある。

また、この方法には対物レンズがホログラム記録媒体の半径方向に駆動すると、対物レンズの光軸とレーザ光の光軸とがずれるため、空間光変調器の周辺で回折した光の対物レンズに入射する量が減ってしまい、記録の精度が悪くなるという問題がある。このため、対物レンズと立上ミラーとを一体にして半径方向に駆動して対物レンズの光軸とレーザ光の光軸とを常に一致させる方法があるが、このようにすると対物レンズがフォーカス方向に加えて半径方向に駆動しても、対物レンズの入射瞳面の位置が変動し、ホログラム記録媒体へのデータの記録精度やホログラム記録媒体に記録されたデータの再生精度が悪くなるという問題がある。

データの記録精度やデータの再生精度が悪くなる原因は、ホログラム記録媒体にデータを記録する場合においては、中立位置にある対物レンズの入射瞳面に空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulatorなど）で形成されたドットパターンが結像するよう設定されているが、対物レンズの入射瞳面が変動すると、入射瞳面でのドットパターンはぼやけることになるためである。また、ホログラム記録媒体に記録されたデータを再生する場合においては、中立位置にある対物レンズの入射瞳面で結像したドットパターンが受光器の面で結像するよう設定されているが、対物レンズの入射瞳面が変動すると、受光器の面とは異なった位置でドットパターンが結像するようになるため受光器の面におけるドットパターンはぼやけることになるためである。

この問題を解決する方法として、例えば特許文献２に示されているように、対物レンズの駆動に合わせて、リレーレンズの片方のレンズ（第２移動部）と反射体の対（第３移動部）とを駆動させ、空間光変調器、受光器、リレーレンズ及び対物レンズの間の光路長を一定に保つようにする方法がある。この方法によれば、対物レンズの駆動により入射瞳面の位置が変動しても、データ記録においては対物レンズの入射瞳面にドットパターンが結像し、データ再生においては対物レンズの入射瞳面でのドットパターンが受光器の面に結像するため前述の問題は発生しない。
特開平１１−３１１９３７号公報 特開２００７−１９３８７４号公報

しかしながら、特許文献２に示された装置では、反射体の対などは重量が大きく、記録速度を上げていくと重量が大きいものを対物レンズの駆動に合わせて駆動させるのが困難になるためデータの記録精度やデータの再生精度が悪くなるという問題や、装置に大がかりな駆動機構を設ける必要があるため装置のコストがＵＰするという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、対物レンズの駆動に合わせて駆動させるのが容易で、大がかりな駆動機構を必要とせず、対物レンズの入射瞳面の位置と空間光変調器のドットパターンの結像位置及び対物レンズの入射瞳面の位置と受光器の面で再生したドットパターンを結像させるための位置とを常に一致させることが可能なホログラム記録装置及びホログラム再生装置を提供することにある。

請求項１記載のホログラム記録装置は、情報レーザ光の光路上であって対物レンズの入射瞳面の手前に情報レーザ光との成す角度をそれぞれ反対方向に同じ角度であるように設置され、屈折率が空気とは異なると共に同じ素材で且つ同じ厚さの２枚の板状物体と、サーボ手段による対物レンズのフォーカス方向における中立位置からの駆動量に相当する信号又はサーボ手段による対物レンズのホログラム記録媒体の半径方向における中立位置からの駆動量に相当する信号の少なくとも１つの信号を入力し、入力した信号に基づいて２枚の板状物体を軸方向が同一であり且つ情報レーザ光の光路に直角な回転軸で、それぞれ逆方向に等しい量回転駆動し、情報レーザ光の光路長を可変させる光路長可変手段とを備えたことを特徴とする。

請求項２記載のホログラム再生装置は、再生光の光路上であって対物レンズの入射瞳面の手前に再生光との成す角度をそれぞれ反対方向に同じ角度であるように設置され、屈折率が空気とは異なると共に同じ素材で且つ同じ厚さの２枚の板状物体と、サーボ手段による対物レンズのフォーカス方向における中立位置からの駆動量に相当する信号又はサーボ手段による対物レンズのホログラム記録媒体の半径方向における中立位置からの駆動量に相当する信号の少なくとも１つの信号を入力し、入力した信号に基づいて２枚の板状物体を軸方向が同一であり且つ再生光の光路に直角な回転軸で、それぞれ逆方向に等しい量回転駆動し、再生光の光路長を可変させる光路長可変手段とを備えたことを特徴とする。

請求項３記載のホログラム記録装置及びホログラム再生装置は、サーボ手段におけるトラッキングサーボが、対物レンズを含む光学部品を駆動し、光路長可変手段が、対物レンズのフォーカス方向における中立位置からの駆動量に相当する信号と対物レンズのホログラム記録媒体の半径方向における中立位置からの駆動量に相当する信号とを入力し、入力した２つの信号に基づいて２枚の板状物体を駆動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及びホログラム再生装置は、２枚の板状物体の素材が、ガラスであることを特徴とする。

請求項１及び請求項２の発明によれば、対物レンズの駆動量に基づいて対物レンズの入射瞳面の手前に設けた板状物体を駆動することで、対物レンズの移動により入射瞳面の位置が変化しても、変化した分、板状物体を駆動することにより光路長を変化させてドットパターンの結像位置又は受光器の面でドットパターンを結像させるための位置を変化させ、対物レンズの入射瞳面の位置とドットパターンの結像位置及び対物レンズの入射瞳面の位置と受光器の面でドットパターンを結像させるための位置とを常に一致させることができる。また、光路長可変手段における板状物体の駆動が板状物体を光路に直角な回転軸で回転する回転駆動であることから、簡単な駆動機構で駆動させることができるので、対物レンズの駆動に合わせて駆動させるのが容易であり、大がかりな駆動機構を必要としない。さらに、２つある板状物体がそれぞれ逆方向に等しい量回転することから、片方の板状物体で回転により光路長と共に光路位置まで変化しても、もう片方の板状物体の回転により光路位置を元の位置まで戻し、光路長のみを変化させることができる。

請求項３の発明によれば、対物レンズのフォーカス方向及び半径方向の２つの駆動量に基づいて２枚の板状物体を駆動することから、フォーカスサーボ及び対物レンズと立上ミラーとを一体としたトラッキングサーボの２つを行っても、対物レンズの入射瞳面の位置とパターンの結像位置及び対物レンズの入射瞳面の位置と受光器の面でパターンを結像させるための位置とを常に一致させることができる。

請求項４の発明によれば、２枚の板状物体の素材がガラスであることから、板状物体のコストを抑えることが可能である。

以下、本発明の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。本発明の形態におけるホログラム記録再生装置は、ホログラム記録媒体にシフト多重方式でデータの記録を行い、又シフト多重方式でデータの記録がされたホログラム記録媒体からデータの再生を行う装置である。

図１は、本発明に係るホログラム記録再生装置の第１の実施形態を示す構成図である。図２は、同ホログラム記録再生装置における空間光変調器、受光器、リレーレンズ、対物レンズ等の配置間隔を示す説明図である。図３は、対物レンズのフォーカス方向の移動に伴う回転ガラス板の回転を示した説明図である。図４は、回転ガラス板の回転による光路長の変化を示した説明図である。

図１において、ホログラム記録再生装置１は、ピックアップ装置２００、表示装置３０２や入力装置３０４を備えたコントローラ３００、記録用レーザ駆動回路２０２、記録用信号生成回路２０４、サーボ用レーザ駆動回路２１０、再生データ生成回路２１２、回転駆動回路２１６、ターンテーブル１３０、スピンドルモータ１３２、フィードモータ１３４、スピンドルモータ制御回路１０２、フィードモータ制御回路１０８、半径位置検出回路１０６、信号増幅回路１１０、トラッキングエラー信号生成回路１１２、トラッキングサーボ回路１１４、スレッドサーボ回路１１８、フォーカスエラー信号生成回路１２０、フォーカスサーボ回路１２２、ドライブ回路１１６，１２４等から構成されている。尚、この実施例においては対物レンズ４０が単独でフォーカス方向及び半径方向に駆動するため、フォーカス方向への駆動による対物レンズ４０の入射瞳面の位置の変動のみが考慮されている。

ピックアップ装置２００は、従来のホログラム記録再生装置のようにレーザ光源１０，３０、コリメートレンズ１２，３２、ミラー１４，２８、空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）１６、リレーレンズ１８，２２，２４、偏光ビームスプリッタ２０、ダイクロイックプリズム３８、集光レンズ４８、フォトディテクタ２６，５２、対物レンズ４０、ビームスプリッタ３４、１／４波長板３６、シリンドリカルレンズ５０、トラッキングアクチュエータ４６、フォーカスアクチュエータ４４等から構成されると共に、リレーレンズ２２と対物レンズ４０との間の光路上に回転ガラス板６０，６２が設けられている。

レーザ光源１０から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ１２で平行光になり、ミラー１４で進行方向を変えられた後、空間光変調器１６を透過する。空間光変調器１６は、透過型のＴＦＴ液晶表示装置（ＬＣＤ）のパネル等でできており、ホログラム記録媒体ＨＫへのデータ記録時には、後述する記録用信号生成回路２０４が出力する２次元の２値化データを入力し、平面上に明暗のドットパターンを形成する。空間光変調器１６は、中心領域に明暗のドットパターンを形成し、この箇所を透過した光は回折して２次元の２値化データに基づいた情報をもつ光（以下、情報レーザ光という）になる。そして、空間光変調器１６は、周辺領域に明のドットのみを形成し、この箇所を透過した光は入射前と変化せず、情報を持たない光（以下、参照レーザ光という）のままとなる。尚、ホログラム記録媒体ＨＫに記録されたデーダの再生時には、空間光変調器１６は全領域に明のドットのみを形成し、入射したレーザ光をそのまま透過させる。

レーザ光は空間光変調器１６を透過し、データ記録時においては情報レーザ光と参照レーザ光の２つが生成され、データ再生時においては参照レーザ光のみであるレーザ光はリレーレンズ１８，２２により光束径が変更され、ミラー２８で進行方向を変えられて回転ガラス板６０，６２を透過し、ダイクロイックプリズム３８に入射する。

回転ガラス板６０，６２は、同じ厚さＴのガラス板６０ａ，６２ａとこのガラス板６０ａ，６２ａを駆動するモータ６０ｂ，６２ｂとから構成される。ガラス板の厚さＴは、対物レンズ４０のフォーカス方向の駆動範囲と、回転ガラス板６０，６２の回転駆動範囲とから適切な値に設定される。この点は後述する。モータ６０ｂ，６２ｂは、後述する回転駆動回路２１６から供給される駆動信号に基づいてそれぞれ反対方向に同じ回転量だけ回転するようになっている。ガラス板６０ａ，６２ａの回転によりリレーレンズ２２から対物レンズ４０までの光路長は変化する。この変化が、対物レンズ４０のフォーカス方向における中立位置からの駆動量に等しくなるようにすることで、対物レンズ４０の入射瞳面の位置とドットパターンの結像位置及び対物レンズ４０の入射瞳面の位置とフォトディテクタ２６の面でドットパターンが結像するための位置は常に一致するようになる。対物レンズ４０の駆動量と回転ガラス板６０，６２の回転量との関係は後述する。

リレーレンズ１８，２２の間には偏光ビームスプリッタ２０があり、情報レーザ光及び参照レーザ光は偏光方向が偏光ビームスプリッタ２０の透過軸と一致しているためほとんどが透過し、後述するようにホログラム記録媒体ＨＫ側からの再生光は、偏光方向が偏光ビームスプリッタ２０の透過軸から９０度の方向にあるためほとんどが反射して進行方向を変える。この偏光ビームスプリッタ２０は、ホログラム記録媒体ＨＫに記録されたデータの再生の際、ホログラム記録媒体ＨＫからの再生光をリレーレンズ２４を介してフォトディテクタ２６に入射させるために配置されている。

ダイクロイックプリズム３８は、レーザ光の波長により透過と反射が変わる特性を持っており、レーザ光源１０から出射されたレーザ光は、ダイクロイックプリズム３８を透過する波長の光であるため、情報レーザ光及び参照レーザ光は、ダイクロイックプリズム３８を透過し、対物レンズ４０によりホログラム記録媒体ＨＫの記録層に集光する。そして、データ記録時においては集光位置で情報レーザ光と参照レーザ光とが干渉し、記録層に干渉縞によりデータの記録が行われ、データ再生時においてはデータ記録位置への参照レーザ光の集光により再生光が発生する。

１／４波長板３６は、レーザ光源１０から出射されるレーザ光の波長のレーザ光において直線偏光を円偏光に変え、円偏光を直線偏光に変える。このため、参照レーザ光は直線偏光から円偏光に変えられてホログラム記録媒体ＨＫに照射され、データ記録箇所で発生する再生光も円偏光で発生する。そして、再生光が１／４波長板３６を透過すると参照レーザ光の偏光方向とは９０度偏光方向が異なる直線偏光になる。このため、再生光の偏光方向は偏光ビームスプリッタ２０の透過軸から９０度の方向にある。

レーザ光源３０は、後述するフォーカスサーボ制御、トラッキングサーボ制御のために設けられている。レーザ光源３０から出射されたレーザ光は、コリメートレンズ３２で平行光になり、ビームスプリッタ３４で半分程度が反射してダイクロイックプリズム３８に入射する。レーザ光源３０から出射されたレーザ光は、ダイクロイックプリズム３８で反射する波長の光であるため、ビームスプリッタ３４側から入射したレーザ光はダイクロイックプリズム３８で反射し、１／４波長板３６を透過して対物レンズ４０によりホログラム記録媒体ＨＫの反射層に形成されたトラックに集光する。そして、集光位置からの反射光は対物レンズ４０により平行光になり、１／４波長板３６を透過してダイクロイックプリズム３８で反射してビームスプリッタ３４で半分程度が透過し、集光レンズ４８、シリンドリカルレンズ５０により４分割フォトディテクタ５２に集光する。

１／４波長板３６は、レーザ光源１０から出射されるレーザ光の波長のレーザ光において直線偏光を円偏光に変えるように設定された複屈折材であるため、レーザ光源３０のレーザ光が透過すると直線偏光は楕円偏光に変えられ、ホログラム記録媒体ＨＫで反射した後再度透過すると楕円偏光は別の楕円偏光に変えられるが、偏光状態が変わってもビームスプリッタ３４に入射した光の透過と反射の比率は一定であるため４分割フォトディテクタ５２での受光量には影響はない。

４分割フォトディテクタ５２にレーザ光が入射する手前にシリンドリカルレンズ５０が設けられているため、ホログラム記録媒体ＨＫの反射層の位置からレーザ光の焦点がずれると、４分割フォトディテクタ５２に形成された円状のスポットは４分割フォトディテクタ５２の対角線上に長軸がある楕円光になり、後述するように４分割フォトディテクタ５２のそれぞれのフォトディテクタが出力する信号を演算することにより、反対層の位置からのレーザ光の焦点のずれを信号として検出できる。このずれがなくなるようにフォーカスサーボ制御は行われる。本実施例では非点収差法によるフォーカスサーボ制御を用いている。

また、ホログラム記録媒体ＨＫのトラックの溝位置からレーザ光の焦点がずれると、４分割フォトディテクタ５２に形成された円状のスポットの片側の光量が落ち、後述するように４分割フォトディテクタ５２のそれぞれのフォトディテクタが出力する信号を演算することによりレーザ光の焦点のトラックの溝位置からのずれを信号として検出できる。このずれがなくなるようにトラッキングサーボ制御は行われる。本実施例ではプッシュプル法によるフォーカスサーボ制御を用いている。

フォーカスアクチュエータ４４は、フォーカスサーボ制御において後述するドライブ回路１２４からの駆動信号によりフォーカス方向に対物レンズ４０を駆動する。トラッキングアクチュエータ４６は、トラッキングサーボ制御において後述するドライブ回路１１６からの駆動信号により半径方向に対物レンズ４０を駆動する。

空間光変調器１６、フォトディテクタ２６、リレーレンズ１８，２２，２４、対物レンズ４０等の系は図２に示すように、
・空間光変調器１６からリレーレンズ１８までの光路長
・リレーレンズ１８及びリレーレンズ２２からリレーレンズ１８，２２の中間位置までの光路長
・リレーレンズ２２から対物レンズ４０の入射瞳面までの光路長
・リレーレンズ１８，２２の中間位置からリレーレンズ２４までの光路長
・リレーレンズ２４からフォトディテクタ２６までの光路長
がリレーレンズ１８，２２の焦点距離であるＦｌになるよう配置されている。
但し、リレーレンズ２２から対物レンズ４０の入射瞳面までの光路長がＦ１であるのは対物レンズ４０が中立位置にあるとき（すなわちΔＸが０のとき）である。このときは、データ記録時においては、空間光変調器１６に形成されたドットパターンが対物レンズ４０の入射瞳面で結像し、対物レンズ４０によりフーリエ変換されてホログラム記録媒体ＨＫにデータの記録が行われる。またデータ再生時においては、ホログラム記録媒体ＨＫからの再生光が逆フーリエ変換されて対物レンズ４０の入射瞳面でドットパターンが結像し、このドットパターンがフォトディテクタ２６上に結像する。

しかし、リレーレンズ２２から対物レンズ４０の入射瞳面までの光路長は、対物レンズ４０が中立位置から変動することによりＦ１から変化する。すなわち、光路長はＦ１＋ΔＸになる。詳細に説明すると、対物レンズ４０から対物レンズ４０の入射瞳面までの距離は対物レンズ４０の焦点距離Ｆ２であり、これは一定である。そして、対物レンズ４０は、フォーカスサーボ制御によるフォーカスアクチュエータ４４の駆動によりフォーカス方向に駆動し、対物レンズ４０からホログラム記録媒体ＨＫの記録面までの距離が常に焦点距離Ｆ２になるよう制御される。これにより、対物レンズ４０の入射瞳面の位置は変動する。

背景技術の箇所で述べたように、対物レンズ４０の入射瞳面の位置が変動するとデータの記録時においては対物レンズ４０の入射瞳面でのドットパターンがぼやけ、データの再生時においては、フォトディテクタ２６の面におけるドットパターンがぼやけるため、そのままではデータの記録精度、データの再生精度とも悪くなる。よって、前述したように回転ガラス板６０，６２を回転させることで、対物レンズ４０のフォーカス方向における中立位置からの移動量に等しい分光路長を変化させ、これによりドットパターンの結像位置を対物レンズ４０の移動量に等しい分移動させて、対物レンズ４０の入射瞳面の位置とドットパターンの結像位置および対物レンズ４０の入射瞳面の位置とフォトディテクタ２６の面でドットパターンが結像するための位置とを一致させるようにする。

具体的に説明すると、図３（ａ）のようにホログラム記録媒体ＨＫが図示左側にΔＸ移動すると、対物レンズ４０はフォーカスサーボ制御によりホログラム記録媒体ＨＫの記録面までの距離を一定に保つよう制御されているため図示左側にΔＸ移動する。そして、対物レンズ４０の入射瞳面も同様に図示左側にΔＸ移動する。これによりリレーレンズ２２から対物レンズ４０の入射瞳面までの距離はΔＸだけ小さくなるが、回転ガラス板６０，６２を図のように点線の状態から実線の状態まで回転させると光路長は減少する。この光路長の減少分をΔＸとすれば、ドットパターンの結像位置も図示左側にΔＸ移動し、対物レンズ４０の入射瞳面の位置と一致する。

反対に図３（ｂ）のようにホログラム記録媒体ＨＫが図示右側にΔＸ移動すると、対物レンズ４０も図示右側にΔＸ移動する。そして、対物レンズ４０の入射瞳面も同様に図示右側にΔＸ移動する。これにより、リレーレンズ２２から対物レンズ４０の入射瞳面までの距離はΔＸだけ大きくなるが、回転ガラス板６０，６２を図のように点線の状態から実線の状態まで回転させると光路長は増加する。この光路長の増加分をΔＸとすれば、ドットパターンの結像位置も図示右側にΔＸ移動し、対物レンズ４０の入射瞳面の位置と一致する。

またこのとき、ガラス板６０ａ，６２ａの厚さを同じにし、ガラス板６０ａ，６２ａのレーザ光の光軸に対する角度を反対方向に同じ角度とすることでガラス板６０ａ，６２ａを通過した後のレーザ光の光軸位置を一定にすることができる。回転ガラス板６０，６２の回転量θに対する光路長の変化量ΔＸは、ガラス板６０ａ，６２ａの素材の屈折率ｎと、ガラス板６０ａ，６２ａの厚さＴと初期の回転位置θｓを設定すれば、以下のように計算することができる。

図４に示すようにガラス板６０ａの面がレーザ光の光軸に対して垂直であるとき（点線の状態のとき）はＡ点からＢ点までの光路長は数１の数値である。

ガラス板６０ａの面がレーザ光の光軸に対して角度θ回転したとき（実線の状態のとき）はＡ点からＢ点までの光路長は数２の数値である。

数２−数１が光路長の変化ΔＸになり、数３の式になる。

この数３に屈折率ｎの式であるｎ＝ｓｉｎθ／ｓｉｎφを代入すると数４になる。

これは、ガラス板６０ａによる光路長の変化であるので、ガラス板６０ａ，６２ａによる光路長の変化は数４の２倍で数５のようになる。

これはθ＝０のときからの光路長の変化ΔＸであるが、初期の回転位置θｓのときからの光路長の変化ΔＸは数５から数５でθ＝θｓとした式を減算すればよいので数６の式になる。

ΔＸは、屈折率ｎと厚さＴと角度θｓ，θが定まれば定まる。従って屈折率ｎと厚さＴと初期回転角度θｓを設定すればΔＸは角度θにより定まる。反対にΔＸが対物レンズ４０の中立位置からの移動量として定まれば、そのときの角度θも定まることになる。従って、対物レンズ４０の中立位置からの移動量ΔＸを検出し、このΔＸから数６の式により角度θを求め、回転ガラス板６０，６２を駆動させれば、対物レンズ４０の入射瞳面の位置の変化に合わせてドットパターンの結像位置及びフォトディテクタ２６の面でドットパターンが結像するための位置が変化することになる。尚、ガラス板６０ａ，６２ａの屈折率ｎは、レーザ光の波長により僅かに変動するが１．５４程度でほぼ定まっているので、ガラス板６０ａ，６２ａの厚さＴは、対物レンズ４０の中立位置からの最大移動量のΔＸとガラス板６０ａ，６２ａの最大の回転角度θを数６の式に代入すれば求めることができる。

以下、回路の説明を行う。スピンドルモータ制御回路１０２は、スピンドルモータ１３２内のエンコーダから入力するパルス信号の単位時間あたりのパルス数がコントローラ３００から入力される回転速度に相当するパルス数になるよう、スピンドルモータ１３２の回転を制御する。コントローラ３００は、後述する半径位置検出回路１０６から入力される半径値から、所定の線速度になる回転速度を計算し、スピンドルモータ制御回路１０２に出力する。

半径位置検出回路１０６は、装置の電源が投入されると駆動開始し、フィードモータ１３４が内臓するエンコーダからのパルス信号の入力が停止したときを初期半径値として、それ以降入力するパルス信号のパルス数をカウントして移動距離を算出し、初期半径値に加減することで半径値を算出し、コントローラ３００及び後述するフィードモータ制御回路１０８に出力する。

フィードモータ制御回路１０８は、以下の働きをする。
・装置の電源が投入されると駆動開始し、フィードモータ１３４を駆動限界位置（初期半径値である位置）まで駆動する。
・コントローラ３００から半径値が入力すると、半径値検出回路１０６から入力する半径値から駆動方向を判定してフィードモータ１３４を駆動し、半径位置検出回路１０６から入力する半径値がコントローラ３００から入力した半径値になるとフィードモータ１３４の駆動を停止する。
・コントローラ３００からスレッドサーボ開始の指令が入力すると、フィードモータ１３４内のエンコーダから入力するパルス信号の単位時間あたりのパルス数が後述するスレッドサーボ回路１１８から入力される送り速度に相当するパルス数になるよう、フィードモータ１３４の回転を制御する。

記録用レーザ駆動回路２０２は、コントローラ３００から作動開始の指令が入力すると、レーザ光源１０から所定の強度のレーザ光が出射するための電圧及び電流の供給をレーザ光源１０に対し行う。サーボ用レーザ駆動回路２１０は、コントローラ３００から作動開始の指令が入力すると、レーザ光源３０から所定の強度のレーザ光が出射するための電圧及び電流の供給をレーザ光源３０に対し行う。

信号増幅回路１１０は、４分割フォトディテクタ５２のそれぞれのフォトディテクタが出力する信号を入力し所定の増幅率で増幅して、それぞれをトラッキングエラー信号生成回路１１２とフォーカスエラー信号生成回路１２０に出力する。

トラッキングエラー信号生成回路１１２は、４分割フォトディテクタ５２のそれぞれのフォトディテクタが出力し、信号増幅回路１１０で増幅された信号を、プッシュプル法における演算の式である（ａ＋ｂ）−（ｃ＋ｄ）により生成したトラッキングエラー信号をトラッキングサーボ回路１１４に出力する。ａ，ｂ，ｃ，ｄはトラックの溝方向に４分割フォトディテクタ５２を当てはめたとき右上のフォトディテクタから右回りにａ，ｂ，ｃ，ｄである。

トラッキングサーボ回路１１４は、トラッキングエラー信号生成回路１１２からトラッキングエラー信号を入力し、入力したトラッキングエラー信号が０となるための対物レンズ４０の駆動量に相当するトラッキングサーボ信号を作成し、ドライブ回路１１６に出力する。ドライブ回路１１６は、トラッキングサーボ回路１１４からトラッキングサーボ信号を入力し、この信号に基づいて対物レンズ４０を半径方向に駆動するための信号をトラッキングアクチュエータ４６に供給する。

４分割フォトディテクタ５２，トラッキングエラー信号生成回路１１２，トラッキングサーボ回路１１４，ドライブ回路１１６，トラッキングアクチュエータ４６によりトラッキングサーボ制御が行われる。

スレッドサーボ回路１１８は、トラッキングサーボ回路１１４からトラッキングサーボ信号を入力し、信号の直流成分を検出して、この直流成分が０になるためのフィードモータ１３４の送り速度に相当する信号を作成し、フィードモータ制御回路１０８に出力する。トラッキングサーボ信号の直流成分は、対物レンズ４０の中立位置からのずれの所定時間内における平均に相当し、このずれがなくなるようフィードモータ１３４を駆動することでサーボ用レーザ光の焦点はホログラム記録媒体ＨＫのトラックの溝を追従して半径方向に移動する。

フォーカスエラー信号生成回路１２０は、４分割フォトディテクタ５２のそれぞれのフォトディテクタが出力し、信号増幅回路１１０で増幅された信号を、非点収差法における演算の式である（ａ＋ｃ）−（ｂ＋ｄ）により生成したフォーカスエラー信号をフォーカスサーボ回路１２２に出力する。フォーカスサーボ回路１２２は、フォーカスエラー信号生成回路１２０からフォーカスエラー信号を入力し、入力したフォーカスエラー信号が０となるための対物レンズ４０の駆動量に相当するフォーカスサーボ信号を作成し、ドライブ回路１２４に出力する。ドライブ回路１２４は、フォーカスサーボ回路１２２からフォーカスサーボ信号を入力し、この信号に基づいて対物レンズ４０をフォーカス方向に駆動するための信号をフォーカスアクチュエータ４４に供給する。

４分割フォトディテクタ５２，フォーカスエラー信号生成回路１２０，フォーカスサーボ回路１２２，ドライブ回路１２４，フォーカスアクチュエータ４４によりフォーカスサーボ制御が行われる。

記録用信号生成回路２０４は、コントローラ３００から元データが入力すると、入力した元データを２次元の２値化データに変換し、回路内のメモリに記憶する。そして、コントローラ３００から出力指令が入力すると、所定の時間間隔で記憶した２次元の２値化データを空間光変調器１６へ出力する。尚、記録用信号生成回路２０４は、コントローラ３００からデータ再生開始の指令が入力すると、メモリに記憶されている空間光変調器１６のドット（ピクセル）がすべて明になるデータを出力する。

再生データ生成回路２１２は、コントローラ３００から作動開始の指令が入力すると作動開始し、ホログラム記録媒体ＨＫに参照レーザ光のみを照射したとき、ホログラム記録媒体ＨＫからの再生光を受光することでフォトディテクタ２６（例えばＣＣＤやＣＭＯＳで形成されている）に形成された明暗のドット（データ記録において空間光変調器１６に形成される明暗のドットに相当する）に基づく信号を入力し、この信号から２次元の２値化データ（記録用信号生成回路２０４が作成する信号に相当する）を作成し、さらにこのデータを記録用信号生成回路２０４が行うデータ変換とは逆の変換を行い、元データを復号してコントロ−ラ３００に出力する。

回転駆動回路２１６は、コントロ−ラ３００から作動開始の指令が入力すると作動開始し、対物レンズ４０の中立位置からの移動量に相当する信号であるフォーカスサーボ回路１２２が出力する信号を入力し、回路内に設定された前述した数６の式の演算式又は相関のテーブルにより回転駆動量に相当する信号を作成し、回転ガラス板６０，６２に出力する。

このように構成されたホログラム記録再生装置１において、作業者はホログラム記録媒体ＨＫをターンテーブル１３０にセットし、入力装置３０４からデータ記録開始又はデータ再生開始を指示すると、コントローラ３００は各回路に作動開始指令を出力し、通常のホログラム記録再生装置と同様にデータの記録またはデータの再生が行われる。このとき、回転駆動回路２１６が回転ガラス板６０，６２を対物レンズ４０の移動量に基づいて回転させるので、対物レンズ４０の入射瞳面の位置とドットパターンの結像位置及び対物レンズ４０の入射瞳面の位置とフォトディテクタ２６の面でドットパターンが結像するための位置とは常に一致し、精度の良いデータ記録とデータの再生を行うことができる。

また、光路長可変手段における板状物体の駆動が板状物体であるガラス板６０ａ，６２ａを光路に直角な回転軸で回転する回転駆動であることから、簡単な駆動機構で駆動させることができるので、対物レンズ４０の駆動に合わせて駆動させるのが容易であり、大がかりな駆動機構を必要としない。

さらに、ガラス板６０ａ，６２ａは２つあるものがそれぞれ逆方向に等しい量回転することから、片方の板状物体で回転により光路長と共に光路位置まで変化しても、もう片方の板状物体の回転により光路位置を元の位置まで戻し、光路長のみを変化させることができる。

さらに、板状物体の素材がガラスであることから、板状物体のコストを抑えることが可能である。

図５は、本発明に係るホログラム記録再生装置の第２の実施形態を示す構成図である。図６は、対物レンズと立ち上げミラーの半径方向の移動に伴う回転ガラス板の回転を示した説明図である。この実施例においては、対物レンズ４０の光軸とレーザ光の光軸とを一致させるため、対物レンズ４０が単独でフォーカス方向に駆動し、対物レンズ４０と立上げミラー５４が一体となって半径方向に駆動するようになっている。このため、フォーカス方向の駆動と半径方向の駆動とによる対物レンズ４０の入射瞳面の位置の変動が考慮されている。

実施例１と異なっている点は、対物レンズ４０と立上げミラー５４が一体となって半径方向に駆動する点と、回転駆動回路２１６にフォーカスサーボ回路１２２とトラッキングサーボ回路１１４の信号が入力している点のみであり。これ以外の構成は実施例１と同じである。

回転駆動回路２１６は、対物レンズ４０のフォーカス方向における中立位置からの移動量に相当する信号であるフォーカスサーボ回路１２２が出力する信号と、対物レンズ４０の半径方向における中立位置からの移動量に相当する信号であるトラッキングサーボ回路１１４が出力する信号とを入力し、２つの信号をそれぞれ適切な増幅率で増幅して加算した信号（後述するΔＸ＋ΔＹに相当する信号）から回路内に設定された前述した数６の式の演算式又は相関のテーブルにより回転駆動量に相当する信号を作成し、回転ガラス板６０，６２に出力する。この場合のΔＸは、図３に示すフォーカス方向における中立位置からの移動量であるΔＸと図６に示す半径方向における中立位置からの移動量であるΔＹを加算したΔＸ＋ΔＹである。

すなわち、図６（ａ），（ｂ）はフォーカス方向における移動がない場合の半径方向における移動における入射瞳面の位置の変化ΔＹに対する回転ガラス板６０，６２の回転の様子を示しているが、この場合も図３で示したフォーカス方向における移動と同様に入射瞳面の位置の変化ΔＹに対して光路長をΔＹ変化させることで、対物レンズ４０の入射瞳面の位置とドットパターンの結像位置及び対物レンズ４０の入射瞳面の位置とフォトディテクタ２６の面でドットパターンが結像するための位置とを一致させることができる。この半径方向における移動量ΔＹにフォーカス方向における移動量ΔＸがある場合は、入射瞳面の位置の変化はΔＸ＋ΔＹとなるので、数６の式の演算式のΔＸをΔＸ＋ΔＹとすればよい。

尚、上記実施例１及び実施例２は、様々な変形が可能である。上記実施例では、対物レンズ４０の中立位置からの変化量に相当する信号としてフォーカスサーボ回路１２２（フォーカスサーボ回路１２２とトラッキングサーボ回路１１４）が出力する信号を用いたが、これに替えて、ピックアップ装置２００に対物レンズ４０の駆動位置により出力する信号の状態が変化するポジションセンサ４２，４３を設け、このポジションセンサ４２，４３が出力する信号に基づいて変位量信号生成回路Ａ２１４、（変位量信号生成回路Ａ２１４と変位量信号生成回路Ｂ２１５）で対物レンズ４０の変位量に相当する信号を作成し、この信号を用いるようにしてもよい。尚、括弧内は実施例２の場合を示している。ポジションセンサ４２，４３には、例えば発光素子とフォトディテクタとを組み合わせたようなものが使用できる。

また上記実施例２では、対物レンズ４０のフォーカス方向と半径方向の駆動による対物レンズ４０の入射瞳面の位置の変動を考慮したが、ホログラム記録媒体ＨＫが回転によりほとんど面ぶれが起きないものであれば、対物レンズ４０の半径方向の駆動による対物レンズ４０の入射瞳面の位置の変動のみを考慮すればよい。この場合には、トラッキングサーボ回路１１４が出力する信号のみを回転駆動回路２１６に入力させればよい。

さらに、上記実施例１及び実施例２では、２つの対になった回転ガラス板６０，６２を反対方向に等しい量回転させたが、コスト面を重視しなければ、回転ガラス板は１つにし、レーザ光の進行方向を変えて正反対の方向から２回、回転ガラス板を透過させるようにしてもよい。これによればミラー等の光学部品の数は増えるが上記実施形態と同様の効果を得ることができる。また、上記実施例１及び実施例２では、回転させる板状物体にガラス板を用いたが、屈折率が適度のものであればガラス以外の素材の板を用いてもよい。

さらに、上記実施例１及び実施例２では、２つの対になった回転ガラス板６０，６２をモータにより回転させたが、図７に示すように、ガラス板６０ａ，６２ａを取り付けた支持部材が円弧状になっているレールにセットされ、このレール上を移動するような構成にしてもよい。この場合、支持部材は移動方向の垂直方向におけるガラス板の中心線より移動方向側に取り付け、ガラス板が移動してもレーザ光の光軸がガラス板のいずれかの箇所と重なるようにすればよい。これによっても上記実施例と同様の効果を得ることができる。

さらに、上記実施例１では、空間光変調器１６としてＳＬＭ（Spatial Light Modulator）を用いたが、これに換えてＤＭＤ（Degital Micro Mirror Device）やＧＬＶ（Grating Light Valve）を用いてもよい。これによっても上記実施例と同様の効果を得ることができる。

さらに、上記実施例１及び実施例２では、スピンドルモータ１３２及びターンテーブル１３０をフィードモータ１３４により移動することによりホログラム記録媒体ＨＫにおけるレーザ光の焦点を半径方向に移動するようにしたが、ピックアップ装置２００，２２０をフィードモータ１３４により移動させる構成にしてもよい。これによっても上記実施例と同様の効果を得ることができる。

さらに、上記実施例１及び実施例２では、フォーカスサーボ制御に非点収差法、トラッキングサーボ制御にプッシュプル法を用いたが、エッジナイフ法や差動プッシュプル法等、これ以外の制御方法を用いてもよい。これによっても上記実施形態と同様の効果を得ることができる。以上のように本発明の目的を逸脱しなければ様々な変形が可能である。

以上のように、本発明によれば、対物レンズの駆動に合わせて駆動させるのが容易で、大がかりな駆動機構を必要とせず、対物レンズの入射瞳面の位置と空間光変調器のドットパターンの結像位置及び対物レンズの入射瞳面の位置と受光器の面で再生したドットパターンを結像させるための位置とを常に一致させることが可能なホログラム記録装置及びホログラム再生装置を提供することができる。

本発明に係るホログラム記録再生装置の第１の実施形態を示す構成図である。 同ホログラム記録再生装置における空間光変調器、受光器、リレーレンズ、対物レンズ等の配置間隔を示す説明図である。 対物レンズのフォーカス方向の移動に伴う回転ガラス板の回転を示した説明図である。 回転ガラス板の回転による光路長の変化を示した説明図である。 本発明に係るホログラム記録再生装置の第２の実施形態を示す構成図である。 対物レンズと立ち上げミラーの半径方向の移動に伴う回転ガラス板の回転を示した説明図である。 ガラス板の他の駆動方法を示した説明図である。

符号の説明

１・・・・・ホログラム記録再生装置
２・・・・・ホログラム記録再生装置
１０・・・・レーザ光源
１２・・・・コリメートレンズ
１４・・・・ミラー
１６・・・・空間光変調器
１８・・・・リレーレンズ
２０・・・・偏光ビームスプリッタ
２２・・・・リレーレンズ
２４・・・・リレーレンズ
２６・・・・フォトディテクタ
２８・・・・ミラー
３０・・・・レーザ光源
３２・・・・コリメートレンズ
３４・・・・ビームスプリッタ
３６・・・・１／４波長板
３８・・・・ダイクロイックプリズム
４０・・・・対物レンズ
４２・・・・ポジションセンサ
４３・・・・ポジションセンサ
４４・・・・フォーカスアクチュエータ
４６・・・・トラッキングアクチュエータ
４８・・・・集光レンズ
５０・・・・シリンドリカルレンズ
５２・・・・４分割フォトディテクタ
５４・・・・立上げミラー
６０・・・・回転ガラス板
６０ａ・・・ガラス板
６０ｂ・・・モータ
６２・・・・回転ガラス板
６２ａ・・・ガラス板
６２ｂ・・・モータ
１０２・・・スピンドルモータ制御回路
１０６・・・半径位置検出回路
１０８・・・フィードモータ制御回路
１１０・・・信号増幅回路
１１２・・・トラッキングエラー信号生成回路
１１４・・・トラッキングサーボ回路
１１６・・・ドライブ回路
１１８・・・スレッドサーボ回路
１２０・・・フォーカスエラー信号生成回路
１２２・・・フォーカスサーボ回路
１２４・・・ドライブ回路
１３０・・・ターンテーブル
１３２・・・スピンドルモータ
１３４・・・フィードモータ
２００・・・ピックアップ装置
２０２・・・記録用レーザ駆動回路
２０４・・・記録用信号生成回路
２１０・・・サーボ用レーザ駆動回路
２１２・・・再生データ生成回路
２１４・・・変位量信号生成回路
２１５・・・変位量信号生成回路
２１６・・・回転駆動回路
２２０・・・ピックアップ装置
３００・・・コントローラ
３０２・・・表示装置
３０４・・・入力装置

Claims (4)

1. ホログラム記録媒体を搭載するターンテーブルと、該ターンテーブルを回転するテーブル回転手段と、該テーブル回転手段による回転が行われている間、元データを２次元の２値化データに変換し、変換した２次元の２値化データに基づいて情報レーザ光を作成し、該作成した情報レーザ光を情報を有さない参照レーザ光と共に対物レンズを介して該ホログラム記録媒体に照射し、該ホログラム記録媒体にデータをシフト多重方式で記録するデータ記録手段と、該テーブル回転手段による回転が行われている間、該ホログラム記録媒体に形成された反射層に対して該対物レンズを介してサーボ用レーザ光を照射し、該反射層からの反射光に基づいて作成された信号により、該サーボ用レーザ光の該対物レンズによる焦点位置が該反射層に合うよう該対物レンズ若しくは該対物レンズを含む光学部品を駆動するフォーカスサーボ、又は該サーボ用レーザ光の該対物レンズによる焦点位置が該反射層に形成されたトラックの溝に合うよう該対物レンズ若しくは該対物レンズを含む光学部品を駆動するトラッキングサーボの少なくとも１つを行うサーボ手段とを有するホログラム記録装置において、
   該情報レーザ光の光路上であって該対物レンズの入射瞳面の手前に該情報レーザ光との成す角度をそれぞれ反対方向に同じ角度であるように設置され、屈折率が空気とは異なると共に同じ素材で且つ同じ厚さの２枚の板状物体と、
   該サーボ手段による該対物レンズのフォーカス方向における中立位置からの駆動量に相当する信号又は該サーボ手段による該対物レンズの該ホログラム記録媒体の半径方向における中立位置からの駆動量に相当する信号の少なくとも１つの信号を入力し、入力した信号に基づいて該２枚の板状物体を軸方向が同一であり且つ該情報レーザ光の光路に直角な回転軸で、それぞれ逆方向に等しい量回転駆動し、該情報レーザ光の光路長を可変させる光路長可変手段とを備えたことを特徴とするホログラム記録装置。
2. ホログラム記録媒体を搭載するターンテーブルと、該ターンテーブルを回転するテーブル回転手段と、該テーブル回転手段による回転が行われている間、情報を有さない参照レーザ光を該ホログラム記録媒体のシフト多重方式で記録されたデータ記録箇所に照射し、該データ記録箇所からの再生光を受光し、該受光した再生光に基づいて、該データ記録箇所に記録されたデータを再生するするデータ再生手段と、該テーブル回転手段による回転が行われている間、該ホログラム記録媒体に形成された反射層に対して該対物レンズを介してサーボ用レーザ光を照射し、該反射層からの反射光に基づいて作成された信号により、該サーボ用レーザ光の該対物レンズによる焦点位置が該反射層に合うよう該対物レンズ若しくは該対物レンズを含む光学部品を駆動するフォーカスサーボ、又は該サーボ用レーザ光の該対物レンズによる焦点位置が該反射層に形成されたトラックの溝に合うよう該対物レンズ若しくは該対物レンズを含む光学部品を駆動するトラッキングサーボの少なくとも１つを行うサーボ手段とを有するホログラム再生装置において、
   該再生光の光路上であって該対物レンズの入射瞳面の手前に該再生光との成す角度をそれぞれ反対方向に同じ角度であるように設置され、屈折率が空気とは異なると共に同じ素材で且つ同じ厚さの２枚の板状物体と、
   該サーボ手段による該対物レンズのフォーカス方向における中立位置からの駆動量に相当する信号又は該サーボ手段による該対物レンズの該ホログラム記録媒体の半径方向における中立位置からの駆動量に相当する信号の少なくとも１つの信号を入力し、入力した信号に基づいて該２枚の板状物体を軸方向が同一であり且つ該再生光の光路に直角な回転軸で、それぞれ逆方向に等しい量回転駆動し、該再生光の光路長を可変させる光路長可変手段とを備えたことを特徴とするホログラム再生装置。
3. 前記サーボ手段におけるトラッキングサーボが、前記対物レンズを含む光学部品を駆動し、
   前記光路長可変手段が、該対物レンズのフォーカス方向における中立位置からの駆動量に相当する信号と該対物レンズの前記ホログラム記録媒体の半径方向における中立位置からの駆動量に相当する信号とを入力し、入力した２つの信号に基づいて前記２枚の板状物体を駆動することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のホログラム記録装置又はホログラム再生装置。
4. 前記２枚の板状物体の素材が、ガラスであることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のホログラム記録装置又はホログラム再生装置。

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