JP4927165B2 - ホログラム装置 - Google Patents

Description

本発明は光ディスク、光カードなどの光束の照射により情報の記録又は再生可能なホログラム記録担体（以下、単に記録媒体という）のためのホログラム装置に関する。

高密度情報記録のために、画像などの２次元データを高密度記録できるホログラムが注目されている。このホログラムの特徴は、記録情報を担持する信号光の波面を、参照光との光学干渉パターンを回折格子として、記録媒体へ記録することにある。すなわち、参照光及び信号光の光路を互いに空間的に分離して、干渉手段により両者を記録媒体内で交差させ、情報を記録する。

また、記録媒体に光学干渉パターンを多重記録することによって記録容量を飛躍的に増大させることができる。例えば、角度多重方式では、記録時の記録媒体内において、信号光に対する参照光の交差する角度（照射角度ともいう）を僅かずつ変更して一定時間角度を維持することによって、同一エリアに角度ごとに異なる記録情報を多重記録できる。

図１に示すように、記録媒体２へ入射する信号光ＳＢ１〜ＳＢｍに対して参照光ＲＢ１〜ＲＢｍの照射角度θ１〜θｍを変化させながら、記録媒体２の同じ箇所に複数のホログラムを記録する角度多重記録を行う時、参照光の照射角度は連続的に変化させるのではなく、照射角度θ１で記録に要する時間だけ静止し、その後、照射角度θ２まで変化させて静止し、照射角度θ３まで移動して静止し、順次、ホログラムＨＧ１〜ＨＧｍ（回折格子）を書き込むという動作を繰り返す必要がある。

例えば、ホログラフィー記録装置において、角度を示す角度検出情報を、情報データページの参照光の角度の前後で所定の量の角度を偏向させてホログラフィー媒体に記録し、情報データページ再生時に角度検出情報を元に参照光の角度を制御する方法がある（特許文献１、参照）。

また、ホログラフィー記録装置において、角度を示す角度検出情報を書き込む角度検出情報書込手段とを有する技術もある（特許文献２、参照）。

また、光読取方法及び光読取装置において、再生時に、光記録媒体に参照光を照射して回折光を読み出し、回折光をモニタ用光検出器で検出して、その検出強度が極大値または所定値となるように、参照光の照射角度を制御する方法もある（特許文献３、参照）。

さらに、ホログラムを用いた記録媒体再生装置及び角度ずれ調整方法において、再生時に、再生光の受光強度が最大となるように参照光の角度を制御する方法もある（特許文献４、参照）。

さらに、ホログラフィー装置及びホログラフィー媒体の再生方法において、撮像手段で取得される再生光の受光強度が最大となるように参照光の角度を制御する方法もある（特許文献５、参照）。

さらに、ホログラフィック媒体から再生されたホログラフィックデータを検出する装置及び方法において、ホログラフィックデータを再生するため、回折しないでホログラフィック媒体を透過する参照光の透過光の時間による光強度を検出し、角度制御を行う方法もある（特許文献６、参照）。
特開２００６−２０９６１３ 特開２００６−２２８３７４ 特開２００１−１１８２５３ 特開２００６−２５１３４０ 特開２００６−２６８９３３ 特開２００４−３０３４１０

特許文献１と特許文献２の先行技術では、信号光側に角度検出情報を付加するため、１記録ページ辺りの情報量が減少してしまう。また情報データページの参照光の角度の前後で角度検出情報をホログラフィー媒体に記録するための工程が必要となるとともに、情報記録時以外に参照光を記録媒体に照射する必要があるため記録感度が有効に使えない。

特許文献３、特許文献４及び特許文献５の先行技術では、再生信号光の光量をもとに角度制御を行うため、参照光のパワー変動や媒体の透過率変化に対応が難しい。

特許文献６の先行技術では、参照光の透過光の強度が所定の値にすることで角度制御をしているため、参照光のパワー変動や媒体の透過率変化に対応が難しい。

いずれの先行技術においても、ホログラム再生信号を用いたり、記録媒体にホログラム記録時に同時に記録された参照光角度エラー信号に基づいて参照光の角度を制御したり、記録媒体の記録感度を有効に使えることを阻害している。

そこで、本発明の解決しようとする課題には、記録媒体の記録感度を有効に使えることとを可能にするホログラム装置を提供することが一例として挙げられる。

本発明のホログラム装置は。

角度多重記録を行う時の光の角度を変更する場合を説明する記録媒体の概略部分断面図である。 本発明による実施形態のホログラム装置の概略を示す構成図である。 テレセントリック光学系を説明する概略斜視図である。 本発明による実施形態のホログラム装置の光偏向装置を示す構成図である。 本発明による実施形態のホログラム装置の光偏向装置を示す構成図である。 本発明による実施形態のホログラム装置の光偏向装置を示す構成図である。 本発明による実施形態の角度多重記録を行う時の光の角度を変更する場合を説明する記録媒体の概略部分断面図である。 本発明による実施形態のホログラム装置における記録媒体に照射する参照光の記録順番を縦軸として横軸に参照光の照射角度を示す関係を示すグラフである。 本発明による実施形態の角度多重記録の再生時の光角度を説明する記録媒体の概略部分断面図である。 本発明による実施形態のホログラム装置の光偏向装置を示す構成図である。 本発明による実施形態のホログラム装置の光検出器を示す正面図である。 本発明による実施形態のホログラム装置の像センサ及び光検出器で得られる参照光の照射角度に対する信号強度を示すグラフである。 本発明による他の実施形態のホログラム装置の概略を示す構成図である。 本発明による他の実施形態のホログラム装置の２面ガルバノミラー装置の概略を示す斜視図である。 本発明による他の実施形態のホログラム装置の概略を示す構成図である。 本発明による他の実施形態のホログラム装置の３面ガルバノミラー装置の概略を示す斜視図である。 本発明による他の実施形態のホログラム装置の光偏向装置を示す構成図である。 本発明による他の実施形態のホログラム装置における記録媒体に照射する参照光の記録順番を縦軸として横軸に参照光の照射角度を示す関係を示すグラフである。 本発明による他の実施形態のホログラム装置の光偏向装置を示す構成図である。 本発明による他の実施形態のホログラム装置の光検出器を示す正面図である。 本発明による他の実施形態のホログラム装置の像センサ及び光検出器で得られる参照光の照射角度に対する信号強度を示すグラフである。 本発明による他の実施形態のホログラム装置の液晶偏向素子を有する液晶ガルバノミラー装置を示す概略断面図である。 本発明による他の実施形態のホログラム装置の液晶ガルバノミラー装置の液晶偏向素子を示す概略部分断面図である。 本発明による他の実施形態のホログラム装置のガルバノミラーを示す概略正面図である。 本発明による他の実施形態のホログラム装置の駆動時間に対する信号光、参照光並びにサーボ用参照光のＯｎ及びＯｆｆのレベル制御を示すグラフである。 本発明によるさらなる他の実施形態のホログラム装置の駆動時間に対する信号光、参照光並びにサーボ用参照光のＯｎ及びＯｆｆのレベル制御を示すグラフである。 本発明による他の実施形態のホログラム装置の概略を示す構成図である。 本発明による他の実施形態のホログラム装置の多面ガルバノミラー装置の概略を示す斜視図である。 本発明による他の実施形態のホログラム装置のガルバノミラーを示す概略正面図である。 本発明による他の実施形態のホログラム装置の光偏向装置を示す構成図である。 本発明による他の実施形態のホログラム装置の像センサ及び光検出器で得られる参照光の照射角度に対する信号強度を示すグラフである。 本発明による他の実施形態のホログラム装置の像センサ及び光検出器で得られる参照光の照射角度に対する信号強度を示すグラフである。

符号の説明

２…記録媒体
１０…光偏向装置
１００…ホログラム装置
ＣＬ…コリメータレンズ
ＦＡＤ…微動制御回路
ＧＭ…ガルバノミラー
ＨＰ…ハーフミラープリズム
ＩＳ…像センサ
ＰＤ…光検出器
ＬＤ…レーザ光源
ＭＤ…参照光ミラー駆動回路
ＯＢＡ…第１対物レンズ
ＯＢＢ…第２対物レンズ
ＲＢ…参照光
ＳＢ…信号光
ＳＬＭ…空間光変調器

発明を実施するための形態

以下に本発明の第１の実施形態として角度多重方式のホログラム装置の一例を図面を参照しつつ説明する。

＜ホログラム装置＞
図２は、ターンテーブルなどの支持部に着脱自在に支持、固定されたディスク状の記録媒体２を離間して挟む第１及び第２対物レンズＯＢＡ及びＯＢＢ（フーリエ変換レンズ）を備えているホログラム装置１００の概要を示す。

記録媒体２は、参照光及び信号光の光路の交差点に配置されている。

記録媒体２における記録媒体の部分は、例えば、フォトポリマや、光異方性材料や、フォトリフラクティブ材料や、ホールバーニング材料、フォトクロミック材料など光学干渉パターンを保存できる透光性の光感応材料が用いられる。

ホログラム装置は、ホログラムの記録及び再生用の可干渉光光源のレーザＬＤ、コリメータレンズＣＬ、ハーフミラープリズムＨＰを有する。レーザ光源ＬＤの波長は、記録媒体２の光学干渉パターンを保存できる透光性の光感応材料が反応する波長である。コリメータレンズＣＬはレーザ光源ＬＤからの発散する可干渉光を平行光に変換する。ハーフミラープリズムＨＰは平行光を２つの光路に分離して、光生成手段として参照光及び信号光用の光束を生成する。

ホログラム装置は、信号光用光学系として、図２に示すように、空間光変調器ＳＬＭ、第１対物レンズＯＢＡを有する。空間光変調器はマトリクス状に分割された複数画素各々に入射光の透過又は遮光する空間変調機能を有し、電気的制御により必要な空間変調された信号光のみ第１対物レンズＯＢＡへ供給する。すなわち、この空間光変調器ＳＬＭはその駆動回路（図示せず）に接続され、これからの記録すべきページデータ（平面上の明暗ドットパターンなどの２次元データの情報パターン）に基づいた分布を有するように平行光束を変調して、信号光を生成する。このように、光生成手段は可干渉性光から、参照光と、記録情報に応じて可干渉性光を変調した信号光と、を生成する。

ホログラム装置は、再生用光学系として、図２に示すように、第１対物レンズＯＢＡと共軸にして焦点が一致した第２対物レンズＯＢＢ及び像センサＩＳを有する。参照光がホログラム記録層に照射された際、第２対物レンズＯＢＢは記録媒体２からの再生光を像センサＩＳへ結像し、像センサＩＳは再生像を受光し光電変換する、これらは像検出手段として機能する。像センサＩＳはＣＣＤ（電荷結合素子）やＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体装置）などのアレイからなる光電変換素子である。ここで、空間光変調器ＳＬＭ、第１対物レンズＯＢＡ、第２対物レンズＯＢＢ及び像センサＩＳは、レーザ光源ＬＤからの光束の光軸上に再生用４ｆ光学系として配置されている。

＜光偏向装置＞
ホログラム装置は、参照光用光学系として、図２に示すように、アパーチャーＡＰＰと光偏向装置を有する。アパーチャーＡＰＰは軸上開口ＣＯＰと偏芯ＥＯＰを備え、軸上開口ＣＯＰは入力光束を開口制限して適度な径に変換し参照光ＲＢｎを生成する。

光偏向装置１０はガルバノミラーＧＭと４ｆ光学系のレンズなどを含む光偏向ユニットとを含む。図に示すような共焦点のレンズ構成で両端の焦点面が互いに物体と像の結像関係にある時、これを４ｆ光学系または４ｆ系と呼ぶ。４ｆ系では、ガルバノミラーＧＭから、どの方向に反射した光も、記録媒体上の特定の点（光軸上の共役点）へと導かれる。

ガルバノミラーＧＭは、その回転軸を駆動するアクチュエータを制御する参照光ミラー駆動回路ＭＤによって、駆動される。参照光ミラー駆動回路ＭＤにより例えばスッッテピングモータ駆動のガルバノミラーＧＭを一定角度で回動される。

以上の動作により、角度多重方式ホログラム記録は記録媒体２中において信号光ＳＢの角度と参照光ＲＢｎの角度の相対的照射角度を所定時間維持せしめることでホログラムを安定して記録することができる。

このように、光偏向ユニットにより、ある目標点（記録媒体２）に入射する参照光の照射角度をステップ状に、大きな角度範囲で振ることができる。このように、光偏向ユニットは、図２に示すように、ホログラムの角度多重記録を行う際に、参照光の照射角度を、ホログラムの記録位置を中心として振るための、記録媒体へ照射する参照光の角度を変更する機構である。

例えば、光偏向装置１０の４ｆ光学系は、図３に示すように、焦点距離の等しい（ｆ１＝ｆ２）第１レンズＬ１、第２レンズＬ２を一直線に４ｆ光学系光軸ＡＸ上に配置したテレセントリック光学系であり、第１レンズＬ１、第２レンズＬ２の一端の焦点ＦＰが一致するように並べられ、両端のレンズ焦点が共役点となる。光偏向装置１０の４ｆ光学系の一方端のレンズ焦点（共役点）にガルバノミラーＧＭの回転軸が配置され他方端のレンズ焦点（共役点）に記録媒体２が配置される。図３は一例として焦点距離の等しい場合の４ｆ光学系を示したが、これには限定されず、レンズ数を増加するなど他の共焦点光学系も光偏向ユニットに用い得る。

光偏向装置は、図４に示すように、光偏向ユニット特にガルバノミラーＧＭに対して情報の記録又は再生の際に参照光ＲＢｎの光束の照射角度θｎを選択する制御をなす駆動回路、すなわち、ガルバノミラーＧＭを駆動する参照光ミラー駆動回路ＭＤを含む。

＜ホログラム装置の概略動作＞
ホログラム装置の概略動作は次のとおりである。

図２に示すように、レーザ光源ＬＤから出射された発散光はコリメータレンズＣＬで平行光束に変換されハーフミラープリズムＨＰにて２つの光路に分離される。

ホログラムの記録時においては、ハーフミラープリズムＨＰで分岐した光は空間変調器ＳＬＭに入射し、ここでページデータに応じて空間的に変調され信号光ＳＢとなる。信号光ＳＢは対物レンズＯＢＡに入射し記録媒体２に入射する。

ホログラムの記録時及び再生時において、参照光ＲＢｎはアパーチャーＡＰＰにて開口制限され、適度な光束径に変換されて、光偏向装置のガルバノミラーＧＭにより記録媒体２へ反射される。ホログラムの記録時では、反射された参照光ＲＢｎは４ｆ光学系を経て記録媒体２中の信号光ＳＢと照射角度θｎで一点で交差する。角度多重記録では、４ｆ光学系光軸ＡＸからの偏向角度を持って参照光を該交差点中心として回動する。偏向角度は偏向された光束と該光学系光軸となす角度である。

ガルバノミラーＧＭにより参照光ＲＢｎを、該交差点を中心に回転せしめ停止することを繰り返して記録媒体２中の或る領域にホログラムが角度多重され複数のホログラム（ブック）が記録される。すなわち、ガルバノミラーＧＭの回動により、記録媒体２に照射する参照光の照射角度を、間欠的にステップ状に変化させる。

所定のブックを記録し終わった後に記録媒体２を移動させて、別の領域に再びブックを記録する。

ホログラムの再生時においては、図２の空間光変調器ＳＬＭを遮光状態とすることによって信号光ＳＢの照射を止め、図５に示すように、参照光ＲＢｎのみを記録時とほぼ同じ照射角度θｎで記録媒体２へ入射して、参照光ＲＢｎの照射角度に対応したホログラムのみから信号光が再構築され（再生光ＲｅＳＢｎ）、第２対物レンズＯＢＢにより像センサＩＳ上に結像する。像センサＩＳにて再生像を読み取ることでページデータへ光電変換され記録した信号が再生される。

＜分割光学装置＞
図２におけるアパーチャーＡＰＰ（偏芯ＥＯＰ）とプリズムＤＰとは分割光学装置を構成する。アパーチャーＡＰＰは偏芯ＥＯＰにより入力光束を開口制限して適度な径に変換し参照光ＲＢｎと平行な光束を生成し、かかる入力された光束をプリズムＤＰは参照光ＲＢｎ光束の光軸に対し第２偏向角度でガルバノミラーＧＭの回転軸の反射面へサーボ用参照光Ａｎとして入射する。

すなわち、図２に示すように、本実施形態は、角度多重記録の再生時における参照光の照射角度のサーボ制御を可能とする装置であって、ホログラム記録時に情報を記録するための参照光ＲＢｎとは別に、参照光ＲＢｎのものとは異なる照射角度のサーボ用参照光Ａｎを少なくとも１つは記録時に同時に記録媒体に照射する構成を有するホログラム記録再生装置である。

このように、光偏向装置は、参照光と異なる照射角度のサーボ用参照光の光束を少なくとも１つ生成しかつ信号光ＳＢ及び参照光ＲＢｎとサーボ用参照光Ａｎとを記録媒体２にて交差するように照射する。

次に、サーボ用参照光Ａｎによって参照光ＲＢｎの照射角度θｎを制御するサーボ制御方法を説明する。

たとえば、図６に示すように、ｎ番目の信号記録時において、信号光ＳＢｎ、参照光ＲＢｎ及び参照光ＲＢｎと異なる角度のサーボ用参照光Ａｎを、記録媒体に照射する。参照光ＲＢｎとサーボ用参照光Ａｎの照射角度をそれぞれθｎとθＡｎとする。

ここで、図７に示すように、θＡｎがθｎ−１とθｎ−２のほぼ中間となる角度となるようにサーボ用参照光Ａｎを偏向させて記録媒体２へ入射させている。すなわち、図８に示すグラフのように、記録順番を縦軸として横軸に参照光の照射角度として表すと、サーボ用参照光Ａｎの照射角度は、θＡｎ＝（θｎ−１−θｎ−２）／２の関係とする。これにより信号光ＳＢｎと参照光ＲＢｎとのホログラム記録のほかに、少なくとも、参照光ＲＢｎとサーボ用参照光Ａｎとの間でホログラム記録がなされる。

図９に示すように、記録した信号光ＳＢｎによるホログラムＨＧｎの再生時には、記録時の参照光ＲＢｎと同じ照射角度θｎの再生用参照光ＲＢｎを媒体に照射することで、再生信号光ＲｅＳＢｎが得られる。照射角度θｎの近傍には、サーボ用参照光Ａｎ＋１の照射角度θＡｎ＋１とサーボ用参照光Ａｎ＋２の照射角度θＡｎ＋２とがあり、被再生サーボ用参照光ＲｅＢｎ＋１と被再生サーボ用参照光ＲｅＢｎ＋２とが発生する。図１０に示すように、再生用参照光ＲＢｎ、被再生サーボ用参照光ＲｅＢｎ＋１及び被再生サーボ用参照光ＲｅＢｎ＋２は、それぞれ記録媒体からの出射角度が異なるため、ｆθレンズｆθを用いることで、図１１に示すように再生用参照光ＲＢｎ、被再生サーボ用参照光ＲｅＢｎ＋１及び被再生サーボ用参照光ＲｅＢｎ＋２のスポットは光検出器ＰＤ上での位置がそれぞれ異なるため、ラインセンサなどでそれぞれの光強度を容易に検出できる。また、ラインセンサの検出位置から媒体からの出射角度が求まるので、再生している信号光ＳＢｎの順番ｎが求められる。なお、ｆθレンズは入射角度θに比例した像高Ｙをもち、その関係は焦点距離をｆとするとＹ＝ｆθになるレンズである。

したがって図１２（Ａ）に示す再生信号光ＲｅＳＢｎの光強度が得られるとき、図１２（Ｂ）及び図１２（Ｃ）に示すように、被再生サーボ用参照光ＲｅＢｎ＋１と被再生サーボ用参照光ＲｅＢｎ＋２の光強度が一定角度差で検出できるので、図１２（Ｄ）に示すように、（被再生サーボ用参照光ＲｅＢｎ＋１）−（被再生サーボ用参照光ＲｅＢｎ＋２）の差分信号をもとにゼロクロス信号が算出でき、これによって再生用参照光ＲＢｎの照射角度制御を行ことができる。

本実施形態では信号光側には角度制御情報を付加しないため、１記録ページあたりの情報量は減少しない。また、角度制御に用いる角度の異なる参照光を信号光記録時に同時に記録するため、記録時間の増加は無く、先行技術に比べて記録媒体の記録感度を有効に使える。

本実施形態ではゼロクロスする角度エラー信号がえられるため、先行技術に比べ構成が簡潔で優れている。

＜第２の実施形態＞
上記の図２に示す第１の分割光学装置ではアパーチャーＡＰＰ（偏芯EOP）とプリズムＤＰとによりサーボ用参照光Ａｎを生成しているが、第２の実施形態においては、ガルバノミラーの回転軸以外の反射面に配置されかつ第２偏向角度（参照光と異なる角度）で反射する光束としてサーボ用参照光Ａｎを生成する第２反射面を設けることができる。

たとえば、図１３にかかる第２の実施形態を示す。第２の実施形態は、プリズムを削除して軸上開口ＣＯＰのみを有するアパーチャーＡＰＰとして、１つの反射面を有するガルバノミラーに代わり、第２反射面を有する２面ガルバノミラーＧＭ２を設けた以外、上記の図２に示す第１の分割光学装置と同一である。

図１４は、かかる第２反射面Ｓ２を有する２面ガルバノミラーＧＭ２を示す。このガルバノミラーＧＭ２では、参照光ＲＢｎ用の第１反射面Ｓ１とサーボ用参照光Ａｎ用の第２反射面Ｓ２はそれぞれの光反射位置ごとに光軸に対する角度が異なる。これにより、１つの光束から記録用参照光ＲＢｎとサーボ用参照光Ａｎが一定反射角度差をもって生成できる。

第２の実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を奏するとともに、部品点数が減少して好ましい。

＜第３の実施形態＞
上記の図１３に示す第２の実施形態では１つのサーボ用参照光Ａｎを用いているが、第３の実施形態においては、２つのサーボ用参照光を用いることができる。

図１５にかかる第３の実施形態を示す。第３の実施形態は、２面ガルバノミラーに代わり、さらに第３反射面を有する３面ガルバノミラーＧＭ３を設けた以外、上記の図１３に示す第２の分割光学装置と同一である。

図１６は、かかる第２反射面Ｓ２及び第３反射面Ｓ３を有する３面ガルバノミラーＧＭ３を示す。このガルバノミラーＧＭ３では、参照光ＲＢｎ用の第１反射面Ｓ１とサーボ用参照光Ａｎ用の第２反射面Ｓ２とサーボ用参照光Ｂｎ用の第３反射面Ｓ３はそれぞれの光反射位置ごとに光軸に対する角度が異なる。これにより、１つの光束から記録用参照光ＲＢｎと２つのサーボ用参照光Ａｎ、Ｂｎが一定反射角度差をもって生成できる。

図１７に示すように、ｎ番目の信号記録時に、信号光ＳＢｎと参照光ＲＢｎと参照光ＲＢｎと異なる角度のサーボ用参照光Ａｎとサーボ用参照光Ｂｎを記録媒体２に照射する。すなわち、図１８に示すグラフのように、記録順番を縦軸として横軸に参照光の照射角度として表すと、参照光ＲＢｎとサーボ用参照光Ａｎとサーボ用参照光Ｂｎの照射角度をそれぞれθｎとθＡｎとθＢｎとする。θＡｎはθｎ＋１からθｎ＋２側に角度を偏向させ、θＢｎはθｎ−１からθｎ−２側に角度を偏向させている。これにより信号光ＳＢｎと参照光ＲＢｎとのホログラム記録のほかに、少なくとも、参照光ＲＢｎ、サーボ用参照光Ａｎとサーボ用参照光Ｂｎとの間で記録媒体２にホログラム記録がなされる。

図１９に示すように、記録した信号光ＳＢｎの再生時には、記録時の参照光ＲＢｎと同じ照射角度θｎの再生用参照光ＲＢｎを媒体に照射することで、再生信号光ＲｅＳＢｎが得られる。記録時の照射角度θｎの近傍には、サーボ用参照光Ａｎ−１のθＡｎ−１とサーボ用参照光Ｂｎ＋１のθＢｎ＋１とがあり、被再生サーボ用参照光ＲｅＢｎ−１と被再生サーボ用参照光ＲｅＡｎ＋１とが発生する。再生用参照光ＲＢｎ、被再生サーボ用参照光ＲｅＢｎ−１と被再生サーボ用参照光ＲｅＡｎ＋１は、それぞれ記録媒体からの出射角度が異なるため、ｆθレンズを用いることで、図２０に示すように光検出器ＰＤ上での位置がそれぞれ異なるため、ラインセンサなどでそれぞれの光強度を容易に検出できる。また、ラインセンサの検出位置から媒体からの出射角度が求まるので、再生している信号光ＳＢｎの順番ｎが求められる。

したがって図２１（Ａ）に示す再生信号光ＲｅＳＢｎの光強度が得られるとき、図２１（Ｂ）及び図２１（Ｃ）に示すように、被再生サーボ用参照光ＲｅＡｎ＋１と被再生サーボ用参照光ＲｅＢｎ−１の光強度が一定角度差で検出できるので、図２１（Ｄ）に示すように、（被再生サーボ用参照光ＲｅＡｎ＋１）−（被再生サーボ用参照光ＲｅＢｎ−１）の差分信号をもとにゼロクロス信号が算出でき、これによって再生用参照光ＲＢｎの照射角度制御を行ことができる。

＜第４の実施形態＞
上記の図１５に示す第３の実施形態では、ガルバノミラーの回転軸を挟んだ両端側に配置されているサーボ用参照光のための第２及び第３反射面を有する３面ガルバノミラーＧＭ３を用いているが、第２及び第３反射面の代わりに、ガルバノミラーの回転軸（参照光ＲＢｎ用第１反射面）を挟んで両端側に配置されている液晶偏向素子ＬＣＤＥを設けた以外、上記の図１５に示す構成と同一の第４の実施形態がある。

図２２は、かかる液晶偏向素子ＬＣＤＥを有する液晶ガルバノミラーＧＭ４を示す。このガルバノミラーＧＭ４では、電極層に挟まれた液晶層に印加した電圧を変化させ、液晶層の屈折率を変化させ、液晶透過光の屈折角度が変わり、結果として、印加電圧に応じて光を反射、偏向させる。液晶偏向素子ＬＣＤＥをガルバノミラーの回転軸を挟んで両端側に配置することで反射面ごとに角度が異なるミラーを実現できる。

図２３は、液晶ガルバノミラーＧＭ４の一方の液晶偏向素子ＬＣＤＥの概略断面を示す。液晶偏向素子ＬＣＤＥは、その透過する光束の反射方向を変化、すなわち偏向する作用を有し、微動制御回路ＦＡＤによって、駆動される。

液晶偏向素子ＬＣＤＥは、図２３に示すように、入射した光（参照光ＲＢｎ）を、該光軸からの偏向角度θＬだけ反射し偏向してサーボ用参照光Ａｎ、Ｂｎ出力する。

例えば液晶偏向素子ＬＣＤＥは、断面がくさび状の液晶層１１を透明電極１３を介してガルバノミラー本体ＧＭＢとガラス基板１２でサンドイッチすることで実現できる。図２３に示すように、液晶偏向素子ＬＣＤＥは、ガルバノミラー本体ＧＭＢの反射面Ｓとガラス基板１２の内面の対向するインジウムスズ酸化物などからなる透明電極１３に配向膜１４を介して挟まれた液晶１１からなり、該基板周りが封止された透過型の液晶素子である。なお、近接する液晶分子の軸の向き（配向）を規定する配向膜１４を省略することもできる。一対のガラス基板１２の外面は平行平面であるが、液晶１１の断面においてくさび状（その膜厚が光軸に垂直な平面から所定角度で傾斜するように）の界面となるように液晶層が形成されている。液晶層の膜厚は、光軸から偏向光束（偏向角度）が表れる側が厚く反対側には薄くなるように液晶層が形成されている。微動制御回路ＦＡＤにより透明電極１３へ電圧が印加される。印加電圧を変化させると、内部の液晶の屈折率が変化するため、光の屈折角度が変わり、結果として、印加電圧に応じて光を偏向させる、すなわち光束の偏向の程度（偏向角度θＬ）を変えることが可能となる。

図２４の液晶ガルバノミラーＧＭ４の正面図に示すように、液晶ガルバノミラーＧＭ４において、例えば回転軸ＳＰＳに対称にサーボ用参照光Ａｎとサーボ用参照光Ｂｎの反射領域ＡｎＺ、ＢｎＺ（液晶偏向素子ＬＣＤＥ）を参照光ＲＢｎの反射領域ＲＢｎＺ内特に照射される参照光ＲＢｎのスポット内に配置してもよい。かかる反射領域ＡｎＺ、ＢｎＺを上記角度の異なる反射面を有する実施形態のいずれにも適用できる。再生時には微動制御回路ＦＡＤによって反射領域ＡｎＺ、ＢｎＺの偏向角度θＬはほぼ０となるように制御する。

＜変形例＞
第５の実施形態として、上記いずれの実施形態のいずれにも適用できる変形例として、偏光面を信号光、参照光及びサーボ用参照光で異ならしめる構成を採用することができる。

記録時に信号光ＳＢｎ、参照光ＲＢｎ、サーボ用参照光Ａｎとサーボ用参照光Ｂｎの偏光面の向きが同じでも上記の実施形態で再生用参照光ＲＢｎの照射角度の制御が可能であるが、サーボ用参照光Ａｎとサーボ用参照光Ｂｎの偏光面の向きを信号光ＳＢｎと直行させることで再生信号光ＲｅＳＢｎのノイズ低減が図れる。

偏光面の操作は、ガルバノミラーの照射前方に液晶パネルや１／２波長板を配置して行っても良いし、ガルバノミラーのサーボ用参照光Ａｎとサーボ用参照光Ｂｎの反射領域（反射面）に１／４波長板を設けることで行ってもよい。

さらなる変形例として、上記いずれの実施形態のいずれにおいても、サーボ用参照光Ａｎとサーボ用参照光Ｂｎの光束径は参照光ＲＢｎの光束径よりも小さくしたほうが、記録媒体感度の使用量がへり、情報記録容量がふえる。

また、さらなる変形例として、上記いずれの実施形態のいずれにおいても、サーボ用参照光Ａｎ及び又はＢｎの少なくとも一方は制御すべき参照光ＲＢｎと同時に照射していればよい。図２５及び図２６に駆動時間に対する信号光ＳＢｎ、参照光ＲＢｎ並びにサーボ用参照光Ａｎ及び又はＢｎのＯｎ及びＯｆｆのレベル制御のグラフを示す。

図２５のように、信号光ＳＢｎ及び参照光ＲＢｎをホログラム記録毎に同時に照射する期間よりも、サーボ用参照光Ａｎ及び又はＢｎの照射時間を短くしても、参照光ＲＢｎとサーボ用参照光Ａｎ及び又はＢｎとのホログラムが記録されれば、再生時にゼロクロスする角度エラー信号を得ることができる。

図２６のように、参照光ＲＢｎ並びにサーボ用参照光Ａｎ及び又はＢｎは、信号光ＳＢｎを記録媒体に照射していないときに照射しても、同様の効果が得られる。

＜さらなる実施形態＞
上記の図１３及び図１５に示す第２及び第３の実施形態では１つ及び２つのサーボ用参照光を用いているが、さらなる実施形態においては、３つ以上のサーボ用参照光を用いることができる。

図２７にさらなる実施形態を示す。この実施形態は、例えば１面及び２面ガルバノミラーに代わり、さらに参照光用の反射面周りにサーボ用に第１〜８反射面を有する多面ガルバノミラーＧＭ５を設けた以外、上記の図１３に示す第２の分割光学装置と同一である。

図２８は、かかる多面ガルバノミラーＧＭ５を示す。このガルバノミラーＧＭ５では、参照光用の反射面周りにサーボ用に第１〜８反射面はそれぞれの光反射位置ごとに光軸に対する角度が異なる。これにより、１つの光束から記録用参照光ＲＢｎと８つのサーボ用参照光Ａ１ｎ、Ａ２ｎ、Ｂ１ｎ、Ｂ２ｎ、Ｃ１ｎ、Ｃ２ｎ、Ｄ１ｎ、Ｄ２ｎが一定反射角度差をもって生成できる。
図２９の多面ガルバノミラーＧＭ５の正面図に示すように、多面ガルバノミラーＧＭ５の中心の参照光用の反射面ＲＢｎＺ周りにおいて、回転軸ＳＰＳ（φ方向）にサーボ用参照光Ｃ１ｎ、Ｃ２ｎの反射領域Ｃ１ｎＺ、Ｃ２ｎＺとサーボ用参照光Ｄ１ｎ、Ｄ２ｎの反射領域Ｄ１ｎＺ、Ｄ２ｎＺとを平行にかつ回転軸ＳＰＳに対称に配列し、さらに、回転軸ＳＰＳに垂直な方向（θ方向）にサーボ用参照光Ａ１ｎ、Ａ２ｎの反射領域Ａ１ｎＺ、Ａ２ｎＺとサーボ用参照光Ｂ１ｎ、Ｂ２ｎの反射領域Ｂ１ｎＺ、Ｂ２ｎＺとを平行にかつθ方向の中心線に対称に配列して構成されている。また、反射領域の周囲の領域ＦＬは暗色粗面などで構成して反射防止処理が行われる。

記録再生においてθ方向及びφ方向の照射角度θ、φを制御するための実施形態をいかに説明する。

図２７に示すように、ｎ番目の信号記録時に、信号光ＳＢｎと参照光ＲＢｎと参照光ＲＢｎと異なる角度のサーボ用参照光Ａ１ｎ、サーボ用参照光Ａ２ｎ、サーボ用参照光Ｂ１ｎ、サーボ用参照光Ｂ２ｎ、サーボ用参照光Ｃ１ｎ、サーボ用参照光Ｃ２ｎ、サーボ用参照光Ｄ１ｎとサーボ用参照光Ｄ２ｎを記録媒体２に照射する。

多面ガルバノミラーＧＭ５はそれぞれのサーボ用参照光を反射する位置ごとに角度が異なるように光を生成する。

参照光ＲＢｎの偏光面とその他のサーボ用参照光の偏光面の向きを、ミラー前に設けられた位相差板（図示せず）によってほぼ直交させる。

参照光ＲＢｎ、サーボ用参照光Ａ１ｎ、サーボ用参照光Ａ２ｎ、サーボ用参照光Ｂ１ｎ、サーボ用参照光Ｂ２ｎ、サーボ用参照光Ｃ１ｎ、サーボ用参照光Ｃ２ｎ、サーボ用参照光Ｄ１ｎとサーボ用参照光Ｄ２ｎの照射角度をそれぞれ（θｎ，φｎ）、（θＡ１ｎ，φｎ）、（θＡ２ｎ，φｎ）、（θＢ１ｎ，φｎ）、（θＢ２ｎ，φｎ）、（θｎ，φＣ１ｎ）、（θｎ，φＣ２ｎ）、（θｎ，φＤ１ｎ）、（θｎ，φＤ２ｎ）とする。θＡ１ｎはθｎからθｎ＋１側に角度を偏向させ、θＡ２ｎはθｎとθＡ１ｎと異なる方向に偏向させる。θＢ１ｎはθｎからθｎ−１側に角度を偏向させ、θＢ２ｎはθｎとθＢ１ｎと異なる方向に偏向させる。φＣ１ｎはφｎから角度を偏向させ、φＣ２ｎはφｎとφＣ１ｎと異なる方向に偏向させる。φＤ１ｎはφｎからφＣ１ｎと反対となる方向に偏向させ、φＤ２ｎはφｎとφＤ１ｎと異なる方向に偏向させる。

以上の記録動作より、信号光ＳＢｎと参照光ＲＢｎとのホログラム記録のほかに、少なくとも、サーボ用参照光Ａ１ｎとサーボ用参照光Ａ２ｎによるホログラム記録、サーボ用参照光Ｂ１ｎとサーボ用参照光Ｂ２ｎによるホログラム記録、サーボ用参照光Ｃ１ｎとサーボ用参照光Ｃ２ｎによるホログラム記録、サーボ用参照光Ｄ１ｎとサーボ用参照光Ｄ２ｎによるホログラム記録が記録媒体２になされる。

図３０に示すように、記録した信号光ＳＢｎの再生時には、記録時の参照光ＲＢｎと同じ照射角度（θｎ，φｎ）の再生用参照光ＲＢｎを記録媒体２に照射することで、再生信号光ＲｅＳＢｎが得られる。同時に被再生サーボ用参照光ＲｅＡ２ｎ、被再生サーボ用参照光ＲｅＢ２ｎ、被再生サーボ用参照光ＲｅＣ２ｎ、被再生サーボ用参照光ＲｅＤ２ｎとが発生する。再生用参照光ＲＢｎ、被再生サーボ用参照光ＲｅＡ２ｎ、被再生サーボ用参照光ＲｅＢ２ｎ、被再生サーボ用参照光ＲｅＣ２ｎ、被再生サーボ用参照光ＲｅＤ２ｎは、検出部に４ｆレンズ系４ｆを用いることで、それぞれの光強度を光検出器ＰＤで容易に検出できる。

したがって図３１及び図３２（Ａ）に示す再生信号光ＲｅＳＢｎの光強度が得られるとき、図３１及び図３２の（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、被再生サーボ用参照光同士の光強度が一定角度差で検出できるので、図３１及び図３２（Ｄ）に示すように、（被再生サーボ用参照光ＲｅＡ２ｎ）−（被再生サーボ用参照光ＲｅＢ２ｎ）の信号をもとに再生用参照光ＲＢｎのθ方向の照射角度制御を、（被再生サーボ用参照光ＲｅＣ２ｎ）−（被再生サーボ用参照光ＲｅＤ２ｎ）の信号をもとに再生用参照光ＲＢｎのφ方向の照射角度制御を行を行ことができる。なお、再生用参照光ＲＢｎ、被再生サーボ用参照光ＲｅＡ２ｎ、被再生サーボ用参照光ＲｅＢ２ｎ、被再生サーボ用参照光ＲｅＣ２ｎ、被再生サーボ用参照光ＲｅＤ２ｎは、それぞれ記録媒体からの出射角度が異なるため、４ｆレンズ系４ｆに代えてｆθレンズを用いることでもそれぞれの光強度を容易に検出できる。

＜制御回路＞
上記いずれの実施形態においても、ホログラム装置は制御回路ＣＯＮＬを有しており、制御回路ＣＯＮＬは、レーザ光源ＬＤ、空間光変調器ＳＬＭ、像センサＩＳ、光検出器ＰＤ、参照光ミラー駆動回路ＭＤ、支持部ＳＰＰなどにそれぞれ接続されている。制御回路ＣＯＮＬはそれぞれのドライバを介して制御などを行う。制御回路ＣＯＮＬは、各種メモリを搭載したマイクロコンピュータからなり装置全体の同期制御などの制御をなすものであり、操作部（図示せず）からの使用者による操作入力及び現在の装置の動作状況に応じて各種の制御信号を生成するとともに、使用者に動作状況などを表示する表示部（図示せず）に接続されている。

Claims (12)

1. 可干渉性の参照光及び信号光の光路を記録媒体内において交差させるように、前記参照光の光束を偏向する光偏向装置と、を含み、前記参照光及び信号光の光学干渉パターンを回折格子として前記記録媒体へ情報を記録又は再生するホログラム装置であって、
   前記光偏向装置は、前記参照光と異なる照射角度のサーボ用参照光の光束を少なくとも１つ生成しかつ前記信号光及び前記参照光と前記サーボ用参照光とを前記記録媒体にて交差するように照射する分割光学装置を有することを特徴とするホログラム装置。
2. 前記光偏向装置は、光軸上に少なくとも２つの共役点を有する光学系を有し、一方の前記共役点を通過して前記光学系へ入力された可干渉性光を、その進行方向を変化させつつ他方の前記共役点を通過しかつ前記光軸からの偏向角度を有する前記参照光として前記記録媒体内で偏向せしめる光偏向ユニットを含み、
   前記分割光学装置は、前記サーボ用参照光を、前記光偏向ユニットの前記他方の共役点を通過させることを特徴とする請求項１に記載のホログラム装置。
3. 前記参照光が前記記録媒体に照射された際に前記記録媒体の回折格子から回折した光を受光する像検出手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のホログラム装置。
4. 情報の記録の際に前記参照光及びサーボ用参照光を選択し、情報の再生の際に前記参照光のみを選択するように、前記光偏向ユニット及び分割光学装置を制御する駆動回路を含むことを特徴とする請求項２〜３のいずれかに記載のホログラム装置。
5. 前記サーボ用参照光で記録された前記記録媒体の部位へ参照光を照射した際に、前記記録媒体の部位から生じる光を受光する光検出器を含む検出光学系を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のホログラム装置。
6. 前記光検出器に接続され、その出力信号から演算を行い前記参照光の位置を特定するゼロクロス信号を生成するゼロクロス検出回路を含む検出光学系を有することを特徴とする請求項５に記載のホログラム装置。
7. 前記光偏向ユニットは、一方の前記共役点にその回転軸が配置されたガルバノミラーを含むことを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載のホログラム装置。
8. 前記分割光学装置は、前記ガルバノミラーの回転軸以外の反射面に配置されかつ前記参照光と異なる前記光軸からの第２偏向角度で反射する光束を生成する第２反射面であることを特徴とする請求項７に記載のホログラム装置。
9. 前記分割光学装置は、前記ガルバノミラーの回転軸以外の反射面に配置されかつ前記参照光と異なる前記光軸からの第２偏向角度で反射する光束を生成する液晶偏向素子であることを特徴とする請求項７に記載のホログラム装置。
10. 前記液晶偏向素子は、前記ガルバノミラーの回転軸を挟んだ両端の少なくとも一方側に配置されていることを特徴とする請求項９に記載のホログラム装置。
11. 前記分割光学装置は、入力された光束の光軸に対し前記参照光と異なる第２偏向角度で前記ガルバノミラーの回転軸の反射面へ入射する光束を生成するプリズム素子であることを特徴とする請求項７に記載のホログラム装置。
12. 前記液晶偏向素子は、前記サーボ用参照光の照射角度を制御する微動制御回路によって、駆動されることを特徴とする請求項９又は１０に記載のホログラム装置。

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