JP5209858B2 - ホログラフィを用いた光情報再生装置及び光情報記録装置 - Google Patents

ホログラフィを用いた光情報再生装置及び光情報記録装置 Download PDF

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Description

本発明は光情報再生装置及び光情報記録装置に関するものであり、より詳しくは光ピックアップを含むホログラフィを用いた光情報再生装置及び光情報記録装置に関するものである。
ホログラフィを用いた光情報処理装置は、イメージ情報を含む情報光(ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｌｉｇｈｔ)と記録用参照光(ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ-ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｌｉｇｈｔ)とを、光情報記録媒体(ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｍｅｄｉｕｍ)に対して重畳させて照射し、これによる干渉パターン(ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｐａｔｔｅｒｎ)を光情報記録媒体に記録する。記録された光情報を再生するためには、再生用参照光(ｒｅｐｒｏｄｕｃｉｎｇ-ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｄ ｌｉｇｈｔ)を光情報記録媒体に対して照射すると(ｉｒｒａｄｉａｔｅ)、上記干渉パターンの回折によって再生光が発生する。記録用参照光と再生用参照光とが同一であると、情報光に含まれている光情報と同じ光情報が含まれた再生光が発生する。
ホログラフィを用いた光情報処理装置は、イメージ情報の記録及び再生の原理上ページ指向的なメモリ(ｐａｇｅ-ｏｒｉｅｎｔｅｄ ｍｅｍｏｒｙ)であり、並列信号処理方式の入出力方式を用いるので、ビット単位方式のＣＤやＤＶＤに比べて根本的にデータ伝送率を高速化できる。また、イメージ情報を記録媒体の同一場所に重畳記録する多重化技法を用いることができ、格納密度を飛躍的に向上させることができる。
光情報記録媒体としては、一般にＣＤやＤＶＤなどのようなディスク形態の媒体が採択される。光情報記録媒体は固定された軸を中心に回転し、中心から多数のトラックが形成される。ホログラフィを用いた光情報処理装置は各トラック別に移動して光情報記録媒体で光情報を記録するか或いは光情報記録媒体から光情報を再生するための光ピックアップ(ｏｐｔｉｃａｌ ｐｉｃｋｕｐ)を含む。
米国特許第６,８０７,６７１号明細書は、内部に光源、空間光変調器(ｓｐａｔｉａｌ ｌｉｇｈｔ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ)及び対物レンズ(ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｌｅｎｓ)を内蔵した光ピックアップを開示している。光ピックアップ自体を駆動して光情報記録媒体から情報を記録/再生する。
一般的に、光ピックアップは、トラック別に光情報を処理するために光情報記録媒体の設定された記録位置または再生位置に移動する。光ピックアップはその内部に含まれた対物レンズ(ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｌｅｎｓ)を介してフォーカスサーボとトラックサーボとを行う。光ピックアップが駆動されることに応じて内部でまたは外部から対物レンズと異なる光学系間には振動が誘発される。この振動は一般的な他の光情報処理装置に比べて大きさが小さくとても、ホログラフィを用いた光情報処理装置においては大きい影響を及ぼす。ホログラフィック記録のうち、光学系の僅かな振動は干渉パターンに大きい変化をもたらし、これは正確な光情報が記録されない要因になる。再生中にも再生用参照光の位置がシフトされると(ｓｈｉｆｔ)、干渉パターンが変わって正確な光情報が再生されない。
ホログラフィを用いた光情報処理装置の光ピックアップには多数の光学系外にも空間光変調器やＣＣＤ(ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ)等比較的重く且つ体積が大きい装置を含む。従って、光ピックアップの駆動による振動を最小化することが容易でなく、且つ光ピックアップの高速化・高精密化に限界がある。
米国特許第６,８０７,６７１号明細書
本発明が解決しようとする技術的課題は、前記問題点を解決するために、ピックアップ中、移動部分の大きさを減らす光情報再生装置、光情報記録装置及び光情報記録再生装置を提供することにある。
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、光情報の記録/再生の精密度を高める光情報再生装置、光情報記録装置、光情報記録再生装置及び光情報再生方法を提供することにある。
前記技術的課題を解決するための本発明の一様態は、ホログラフィを用いた光情報再生装置を提供する。前記光情報再生装置は参照光を光情報記録媒体上の設定された位置に入射させ、前記光情報記録媒体から再生される再生光が入射される対物レンズ、前記対物レンズを通過した前記再生光を検出する光情報検出器、前記光情報検出器と前記対物レンズとの間の距離を変える駆動部、及び前記再生光の経路上に配置される複数の中継レンズを含み、前記光情報検出器と前記対物レンズとの間の距離が変化することに応じて、前記複数の中継レンズのうち１つを移動させて前記対物レンズを通過した再生光による出射イメージと前記光情報検出器で検出される検出イメージと間の倍率及びフォーカスを調節するイメージ調節部を含む。
前記技術的課題を解決するための本発明の他の様態による光情報再生装置は、参照光を光情報記録媒体に入射させ、再生される再生光を検出する光ピックアップを含む。前記光ピックアップは前記光情報記録媒体上の設定された位置に移動して前記参照光を入射させる対物レンズを含む移動ユニット、前記再生光を検出する光情報検出器を含む固定ユニット、及び前記再生光の経路上に配置される複数の中継レンズを含み、前記複数の中継レンズのうち１つを移動させて前記光情報検出器で検出される検出イメージの倍率、及びフォーカスを調節するイメージ調節部を含む。
前記技術的課題を解決するための本発明のもう一つの様態による光情報記録装置は、光を放出する光源、前記光から情報光を発生させる情報光発生器、前記光から参照光を発生させる参照光発生器、前記情報光を光情報記録媒体上の設定された位置に入射させる対物レンズ、前記情報光発生器と前記対物レンズとの間の距離を変える駆動部、及び前記情報光の経路上に配置される複数の中継レンズを含み、前記情報光発生器と前記対物レンズとの間の距離が変化することに応じて、前記複数の中継レンズのうち１つを移動させて前記対物レンズの入射イメージと前記情報光発生器が位置したところのイメージとの間の倍率及びフォーカスを調節するイメージ調節部を含む。
前記技術的課題を解決するための本発明のもう一つの様態による光情報記録装置は、参照光と情報光とによる干渉パターンを光情報記録媒体に記録する光ピックアップを含む。前記光ピックアップは前記光情報記録媒体上の設定された位置に移動して前記情報光を入射させる対物レンズを含む移動ユニット、前記情報光を発生させる情報光発生器を含む固定ユニット、及び前記情報光の経路上に配置される複数の中継レンズを含み、前記複数の中継レンズのうち１つを移動させて前記情報光発生器が位置したところのイメージと前記対物レンズの入射イメージとの間の倍率及びフォーカスを調節するイメージ調節部を含む。
本発明によると、移動する要素を減らし、光ピックアップの大きさや重さを減らすことができ、高速・高精密の制御が可能である。従って、光情報処理装置の大きさや重さを減らすことができ、光情報の記録/再生による信頼性を確保することができる。
以下添付した図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳細に説明する。明細書全体に亘って同じ参照番号は同じ構成要素を表す。
図１は本発明の一実施例による光情報記録再生装置において光情報を記録する経路を示した構成図である。
図１を参照すると、光情報記録再生装置(１００)は、参照光(ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｌｉｇｈｔ)と情報光(ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｌｉｇｈｔ)とを光情報記録媒体(２００)に入射させ、光情報記録媒体(２００)から再生光(ｒｅｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｌｉｇｈｔ)を受ける光ピックアップ(１９０)を含む。光ピックアップ(１９０)はコリメーターレンズ(ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ ｌｅｎｓ；１２０)、偏光光分離器(ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ ｂｅａｍ ｓｐｌｉｔｔｅｒ；１３０)、光変調器(ｏｐｔｉｃａｌ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ；１４０)、位相遅延板(ｑｕａｔｅｒ ｗａｖｅ ｐｌａｔｅ；１５０)、反射ミラー(１５５)、対物レンズ(ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｌｅｎｓ；１６０)、光情報検出器(１７０)及びイメージ調節部(１８０)を含む。
光源(１１０)は、コヒーレント(ｃｏｈｅｒｅｎｔ、可干渉性)かつ直線偏光されたレーザ光を発生させる半導体レーザなどが用いられることができる。高密度の記録のためには、光源(１１０)の波長が短いほど更に効率的であり、ブルーレーザやグリーンレーザを用いることができる。コリメーターレンズ(１２０)は光源(１１０)で放出された光を実質的に平行光に変える(ｃｏｎｖｅｒｔ)。
光変調器(１３０)は、格子形態に配置された多数のピクセルで構成され、それぞれのピクセルにより入射される光の位相や強度(ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ)を変調させる。光変調器(１３０)としてはＬＣＤ(ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｅｖｉｃｅ)を用いることができる。
情報光は、記録する光情報が含まれた光である。情報光は光源(１１０)で放出された光を光変調器(１３０)により変調して得られる。情報光には光情報パターンが変調される。参照光は情報光と干渉されて干渉パターン(またはホログラム)を形成する光である。参照光は光源(１１０)で放出された光を光変調器(１３０)により変調して得られる。参照光には基準パターンが変調される。参照光を互いに異なる基準パターンに変調することによって多重化が行われることができる。
本実施例において、光変調器(１３０)は、情報光発生器(図示しない)、参照光発生器(図示しない)を兼ねる。他の実施例として、情報光発生器と参照光発生器とは別途に準備されることがある。即ち、２つの光変調器を情報光発生器と参照光発生器とに各々準備する。
光変調器(１３０)を介して得られた情報光と参照光とは偏光光分離器(１４０)に進行する。偏光光分離器(１４０)は直線偏光された光を反射するか或いは透過させる。本実施例において、偏光光分離器(１４０)はＰ-偏光を反射させ、Ｐ-偏光に垂直するＳ-偏光を透過させる。他の実施例として、偏光光分離器(１４０)はＳ-偏光を反射させ、Ｐ-偏光を透過させるてもよい。Ｐ-偏光された情報光と参照光とは偏光光分離器(１４０)により反射され、イメージ調節部(１８０)、位相遅延板(１５０)、反射ミラー(１５５)、対物レンズ(１６０)を順に経て光情報記録媒体(２００)に入射される。
位相遅延板(１５０)は線偏光された光の１/４波長だけ光経路差を変える位相板である。位相遅延板により、Ｐ-偏光は円偏光(ｃｉｒｃｕｌａｒ ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ)に変わって、円偏光は位相遅延板(１５０)を通過した後にＳ-偏光に変わる。
反射ミラー(１５５)は、入射される参照光と情報光とを対物レンズ(１６０)に向け、再生光を光情報検出器(１７０)側に向けさせる光学要素である。
対物レンズ(１６０)は、参照光と情報光とを光情報記録媒体(２００)の設定された位置に収束させる(ｃｏｎｖｅｒｇｅ)。また、光情報記録媒体(２００)から再生される再生光は対物レンズ(１６０)に入射され、対物レンズ(１６０)を通過して進行する。
光情報検出器(１７０)は再生光を受けて光情報を検出する。光情報検出器(１７０)は格子形態であって多数の受光素子が配列された形態を有し、上記受光素子はＣＣＤ(ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ)やＣＭＯＳセンサ(ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｍｅｔａｌ-ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｓｅｎｓｏｒ)などであってもよい。
光情報記録媒体(２００)は円形のディスク形状であって透明層(２１０)、記録層(２２０)、反射層(２３０)が基板(２４０)上に順に形成される。参照光と情報光とは透明層(２１０)を介して入射される。記録層(２２０)は入射される光の強度によって屈折率、誘電率、反射率などの光学的な性質が変化するホログラム記録物質で形成される。例えば、記録層(２２０)はデュポン社のＨＲＦ-６００(商品名)などを用いることができる。反射層(２３０)は参照光や情報光を反射させる物質であり、アルミニウムなどで形成してもよい。反射層(２３０)にはアドレスサーボ領域(図示しない)やデータ領域(図示しない)が形成されてもよい
以下では、図１を参照して光情報記録による光経路を説明する。
まず、光源(１１０)で放出された光はコリメーターレンズ(１２０)により平行光に変換されて光変調器(１３０)に入射される。光変調器(１３０)は入射される光に設定されたパターンを載せる。光変調器(１３０)は光情報パターンを中心部に配置させて基準パターンをその周辺に配置させ、情報光と参照光とを同時に生成する。当業者であれば光情報パターンと基準パターンとの配置は必要に応じて多様に変えることができることである。
参照光と情報光とはＰ-偏光されている。参照光と情報光とは、偏光光分離器(１４０)により反射されてイメージ調節部(１８０)を経て位相遅延板(１５０)に入射される。Ｐ-偏光された参照光と情報光とは位相遅延板(１５０)を経て円偏光に変換される。
参照光と情報光とは反射ミラー(１５５)を介して対物レンズ(１６０)に向かい、対物レンズ(１６０)は光情報記録媒体(２００)の設定された位置に参照光と情報光とを収束させる。光情報記録媒体(２００)で参照光と情報光は互いに干渉され、その干渉パターンが記録層(２２０)に記録される。
光情報を再生する動作も図１に図示されていることと基本的に同一である。但し、再生の際には光変調器(１３０)で変調されるパターンは基準パターンのみである。この場合、光変調器(１３０)は参照光発生器となる。
光源(１１０)で放出された光は光変調器(１３０)を介して基準パターンのみ変調されて参照光が発生される。参照光は偏光光分離器(１４０)、対物レンズ(１６０)を経て光情報記録媒体(２００)に入射される。参照光が光情報記録媒体(２００)が入射されると、記録層(２２０)に記録された干渉パターンにより回折され、干渉パターンが含まれた光情報を載せた再生光が発生される。
図２は本発明の一実施例による光情報記録再生装置において再生光の光経路を示した構成図である。
図２を参照すると、再生光は参照光と同じ偏光を有する。参照光は円偏光状態に入射されるので再生光は円偏光を有する。再生光は対物レンズ(１６０)に入射されて平行光になり、反射ミラー(１５５)を経て位相遅延板(１５０)を通過しながらＳ-偏光になる。Ｓ-偏光された再生光は偏光光分離器(１４０)を通過して光情報検出器(１７０)に入射される。
前述したような構成(ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ)は、本発明による光情報記録再生装置の一実施例に過ぎず、それぞれの構成要素の配置や形態に限定されない。例えば、再生光を発生させるための再生用参照光のために別途の光源を配置してもよい。他の実施例として、対物レンズ(１６０)を記録用対物レンズ(第１の対物レンズ)と再生用対物レンズ(第２の対物レンズ)とに分離して参照光と再生光の光経路を異なるようにしてもよい。
以下では、また図１を参照して光ピックアップ(１９０)に対し説明する。
光ピックアップ(１９０)は固定ユニット(１９２)と移動ユニット(１９４)とを含む。固定ユニット(１９２)は光変調器(１３０)または光情報検出器(１７０)を含む。移動ユニット(１９４)は対物レンズ(１６０)を含む。光ピックアップ(１９０)に含まれる構成要素のうち比較的大きくて重い構成要素は固定ユニットに配置する。
移動ユニット(１９４)は駆動部(１９６)により駆動され、対物レンズ(１６０)を光情報記録媒体(２００)の設定された位置に移動させる。駆動部(１９６)はＣＤドライブやＤＶＤドライブでピックアップを駆動する一般的なユニットを用いることができる。移動ユニット(１９４)が移動することに応じて、移動ユニット(１９４)と固定ユニット(１９２)との距離が変化する。
駆動部(１９６)は、光変調器(１３０)と対物レンズ(１６０)との間の距離を変化させ、光情報検出器(１７０)と対物レンズ(１６０)との間の距離を変化させる。図１の実施例では、駆動部(１９６)は移動ユニット(１９４)を移動させる。他の実施例として、駆動部が対物レンズ(１６０)を直接移動させることができる。もう一つの実施例として、駆動部(１９６)が固定ユニット(１９２)を移動させることができる。もう一つの実施例として、駆動部(１９６)が光変調器(１３０)及び光情報検出器(１７０)を移動させることができる。もう一つの実施例として、２つ以上の構成要素を駆動して光変調器(１３０)と対物レンズ(１６０)との間の距離、または光情報検出器(１７０)と対物レンズ(１６０)との間の相対的の距離を変化させることができる。
駆動部(１９６)は移動ユニット(１９４)を独立して駆動させることができる。または駆動部(１９６)は対物レンズ(１６０)を独立して駆動させることができる。駆動部(１９６)は対物レンズ(１６０)のみを独立して駆動させることによって駆動部(１８６)の大きさを減らすことができ、移動速度を高めることができる。
イメージ調節部(１８０)は光情報検出器(１７０)で検出される検出イメージの倍率を調節する。また、イメージ調節部(１８０)は光情報検出器(１７０)で検出される検出イメージのフォーカスを調節する。イメージ調節部(１８０)は光情報検出器(１７０)と対物レンズ(１６０)との間の距離が変化することに応じて、対物レンズ(１６０)を通過した再生光による出射イメージと、光情報検出器(１７０)で検出される検出イメージとの間の倍率を調節する。対物レンズ(１６０)の出射イメージとは、再生光が対物レンズ(１６０)を通過して対物レンズ(１６０)の焦点距離(ｆｏ)に位置するイメージをいう。検出イメージとは再生光を介して光情報検出器(１７０)で検出されるイメージをいう。移動ユニット(１７０)が移動して検出イメージの大きさが変わってもイメージ調節部(１８０)を介して所望の倍率及びフォーカスを調節することによって常に一定の倍率の検出イメージを維持できる。
イメージ調節部(１８０)は、移動ユニット(１９４)が移動することに応じて、光変調器(１３０)が位置したところのイメージと対物レンズ(１６０)の入射イメージとの間の倍率を調節する。また、イメージ調節部(１８０)は対物レンズ(１６０)の入射イメージのフォーカスを調節する。イメージ調節部(１８０)は、光変調器(１３０)と対物レンズ(１６０)との間の距離が変化することに応じて、対物レンズ(１６０)の入射イメージと光変調器(１３０)が位置したところのイメージとの間の倍率を調節する。対物レンズ(１６０)の入射イメージとは対物レンズ(１６０)に入射する前、対物レンズ(１６０)の焦点距離(ｆｏ)に位置した情報光によるイメージをいう。従って、参照光が実質的に同一であると、対物レンズ(１６０)の入射イメージと出射イメージとは実質的に同一である。光変調器(１３０)は第４の中継レンズ(１８４)の焦点距離(ｆ４)に位置する。従って、光変調器(１３０)が位置したところのイメージは検出イメージとその倍率及びフォーカスは実質的に同一である。
図１の実施例ではイメージ調節部(１８０)を情報光と再生光との経路上に配置したが、他の実施例として情報光と再生光との経路に対して各々分離して配置してもよい。例えば、対物レンズ(１６０)を記録用対物レンズ(第１の対物レンズ)と再生用対物レンズ(第２の対物レンズ)とに分離して参照光と再生光との光経路を異なるようにした場合、第１の対物レンズに対して第１のイメージ調節部を配置し、第２の対物レンズに対して第２のイメージ調節部を配置できる。
イメージ調節部(１８０)は移動ユニット(１９４)または固定ユニット(１９２)のどこに配置してもよい。移動ユニット(１９４)の大きさと重さを最小化するために、イメージ調節部(１８０)は固定ユニット(１９２)に配置されることが望ましい。他の実施例としてイメージ調節部(１８０)は多数の光学素子(１８１、１８２、１８３、１８４)を含み、一部光学素子を移動ユニット(１９４)に配置し、残りの光学素子を固定ユニット(１９２)に配置してもよい。
以下では、図３ないし６を参照してイメージ調節部(１８０)の作動に対して説明する。情報光による検出イメージの倍率/フォーカス調節と、再生光による検出イメージの倍率/フォーカス調節とは、その作動原理が同一であるので、再生光による光経路に沿ってイメージ調節部(１８０)の作動に対してのみ説明する。
図３は原点におけるイメージ調節部の配置を示した概略図である。図３を参照すると、イメージ調節部(１８０)は複数の中継レンズ(１８１、１８２、１８３、１８４)を含む。中継レンズ(１８１、１８２、１８３、１８４)は凸レンズ(ｃｏｎｖｅｘ ｌｅｎｓ)であってもよい。
再生光は光情報記録媒体(２００)に発生し、対物レンズ(１６０)を経由し、光情報検出器(１７０)に進行する。再生光の進行経路のうち対物レンズ(１６０)に最も近接した中継レンズから第１の中継レンズ(１８１)、第２の中継レンズ(１８２)、第３の中継レンズ(１８３)、第４の中継レンズ(１８４)という。第１の中継レンズ(１８１)は第１の焦点距離(ｆ１)を有し、第２の中継レンズ(１８２)は第２の焦点距離(ｆ２)を有し、第３の中継レンズ(１８３)は第３の焦点距離(ｆ３)を有し、第４の中継レンズ(１８４)は第４の焦点距離(ｆ４)を有する。
対物レンズ(１６０)の焦点距離(ｆｏ)に出射イメージ(Ａ)が形成される。光情報検出器(１７０)は第４の中継レンズ(１８４)の第４の焦点距離(ｆ４)に位置するので、検出イメージ(Ｂ)は第４の中継レンズ(１８４)から第４の焦点距離(ｆ４)だけ離れて形成される。
中継レンズ(１８１、１８２、１８３、１８４)はそれぞれの焦点距離だけ離れて位置する。この場合、第１の中継レンズ(１８１)から第４の中継レンズ(１８４)間の倍率は１となり、出射イメージ(Ａ)と検出イメージ(Ｂ)の大きさは同一である(Ｂ/Ａ=１)。このときを原点とする。
図４は対物レンズが移動した場合、倍率が調節されないイメージ調節部の配置を示した概略図である。
図４を参照すると、対物レンズ(１６０)が設定された位置、即ち、再生を所望の光情報が位置したところであって、原点で所定距離(ａａ)だけ移動すると対物レンズ(１６０)と光情報検出器(１７０)との間の距離が変わる。対物レンズ(１６０)と第１の中継レンズ(１８１)との間の距離が変わる。
対物レンズ(１６０)が移動しても出射イメージ(Ａ')は対物レンズ(１６０)の焦点距離(ｆｏ)にそのまま位置する。従って、出射イメージ(Ａ')は第１の中継レンズ(１８１)の第１の焦点距離(ｆ１)とは移動距離(ａａ)だけ差が発生する。
第２の中継レンズ(１８２)、第３の中継レンズ(１８３)、第４の中継レンズ(１８４)を経て結像されるイメージ(Ｂ')は光情報検出器(１７０)で検出される検出イメージ(Ｂ)と結像面が異なってイメージが薄れる(ｂｌｕｒ)。従って、倍率/フォーカスの調節がなければ検出イメージが元来の光情報に再生されることができず、これは光情報記録再生装置のデータ再生及び記録に対する信頼性を低下させることになる。
図５はイメージ調節部の作動原理を説明するための断面図である。
図５を参照すると、次のような関係が成立する。
a1 = f1 + aa
d1 = f1 + f2 + εａ
a3 = f3 + ab
d2 = f3 + f4 +εb
ここで、１/ａ１+１/ｂ１=１/ｆ１という第１の中継レンズ(１８１)の公式を用いるとｂ１を
Figure 0005209858
 （数１）のように求めることができる。ここで、ａ２=ｄ１-ｂ１であるので、ａ２は
Figure 0005209858
 （数２）のように求められる。このａ２を用いてｂ２を求めることができる。即ち、１/ａ２+１/ｂ２=１/ｆ２であるので、ｂ２は
Figure 0005209858
 （数３）のように求められる。この場合、第１の中継レンズ(１８１)と第２の中継レンズ(１８２)の倍率(ｍ１２)は
Figure 0005209858
 （数４）のとおりである。
同様に、ｂ４及び第３中継レンズ(１８３)と第４の中継レンズ(１８４)の倍率(ｍ３４)は各々
Figure 0005209858
 （数５）
Figure 0005209858
 （数６）のように得られる。
イメージ調節部(１８０)の全体倍率(ｍ)は第１の中継レンズ(１８２)から第４の中継レンズ(１８４)の倍率の積であるので、
Figure 0005209858
 （数７）のとおりであり、この式の関係により検出イメージの倍率を調節できる。
一方、ｂ４=ｆ４+ａcであり、数５からａｂを
Figure 0005209858
 （数８）のように求めることができる。
数８を数７に代入すると、倍率(ｍ)をａcとεａの関数である
Figure 0005209858
 （数９）で表すことができる。数９によれば、第１の中継レンズ(１８１)と第２の中継レンズ(１８２)との間の距離(εａ)または第４の中継レンズ(１８４)の位置(ａc)を変更させると、出射イメージと検出イメージとの間の倍率を任意に設定できる。倍率は光情報検出器(１７０)の大きさや検出イメージの信頼性などを考慮して設定できる。
一方、数９によれば、下の数１０の条件を満たすと、ｍ=１となる。
Figure 0005209858
 （数１０）
ａc=０は光情報検出器(１７０)が第４の中継レンズ(１８４)で第４の焦点距離(ｆ４)だけ離れているとよい。εａ=０は第１中継レンズ(１８１)と第２の中継レンズ(１８２)が(ｆ１+ｆ２)だけ離れているとよい。
数１０の条件を数３、数４、数５、数６に各々適用すると、次の結果が得られる。
Figure 0005209858
 ところが、ｂ４とｆ４の値が異なると、光情報検出器(１７０)の位置と第４の中継レンズ(１８４)によるイメージが浮かぶ距離が変わり(フォーカスが合わなくて)イメージが薄れる。
フォーカスを補正するために第３の中継レンズ(１８３)を移動させる。第３の中継レンズ(１８３)をａａ(ｆ２/ｆ１)２だけ移動させるとａｂ=０となる。上記移動値を数５、数６に各々代入すると、次の結果が得られる。
Figure 0005209858
 この場合にも、数９により倍率(ｍ)は常に１となるようにすることができる。
図６は倍率及びフォーカスを調節したイメージ調節部の配置を示した概略図である。
図６を参照すると、イメージ調節部(１８０)に含まれた中継レンズ(１８１、１８２、１８３、１８４)の配置と焦点距離が数９の条件を満たし、対物レンズ(１６０)の移動距離(ａａ)によって第３の中継レンズ(１８３)をａａ(ｆ２/ｆ１)２だけ移動させると一定の倍率を有する検出イメージが光情報検出器(１７０)上に正確に結像される。従って、対物レンズ(１６０)が移動しても光情報検出器(１７０)や光変調器(１３０)の移動無しに正確なイメージを検出できる。
第３の中継レンズ(１８３)は再生光または情報光の経路に実質的に平行な方向に移動する。第３の中継レンズ(１８３)を移動させるためにはステッピングモータやラック-アンド-ピニオン構造のような一般的な駆動手段を採用できる。
第３の中継レンズ(１８３)の移動距離は第１の焦点距離(ｆ１)と第２の焦点距離(ｆ２)の比を調節することによって調節できる。これに伴い第３の中継レンズ(１８３)の移動速度などを選定できる。
第１の焦点距離(ｆ１)と第２の焦点距離(ｆ２)との比を定めた後、第３の焦点距離(ｆ３)と第４の焦点距離(ｆ４)の比を定めると検出イメージの倍率を調節できる。例えば、ｆ２/ｆ１=ｆ３/ｆ４であると、倍率は１となる。
イメージ調節部(１８０)を介して光ピックアップ(１９０)で対物レンズ(１６０)のみ移動させ、他の大きいか或いは重い光学要素は固定させることができる。即ち、光ピックアップを移動ユニットと固定ユニットとに固定して構成できる。光ピックアップ(１９０)の移動部分を最小化でき、光ピックアップ(１９０)の高速移動が可能であるので、データの処理速度を高めることができる。
図７は本発明の他の実施例による光情報再生方法を示したフローチャートである。図７を参照すると、光情報記録媒体(２００)から光情報を再生するために、まず所望の光情報が位置する設定された位置に対物レンズ(１６０)を移動させる(Ｓ１０)。対物レンズ(１６０)の移動によってイメージ調節部(１８０)の第３の中継レンズ(１８３)を移動させて倍率を合せる(Ｓ１２)。参照光を入射させて発生される再生光を検出する(Ｓ１４)。対物レンズ(１６０)が移動しながら検出イメージの倍率及びフォーカスを合せて処理速度を高めることができる。
以上、本発明に対して実施例を参照して説明したが、該当技術分野の通常の知識を有する者は本発明の技術的思想及び領域から外れない範囲内で本発明を多様に修正及び変更させて実施できることを理解することができる。本発明は前述したイメージ調節部(１８０)の構成や配置に限定されないで多様に変形して実施できる。例えば、中継レンズの数は４つより少ないか或いは多くてもよい。
参照光と情報光との軸が同軸である１-軸方式の光情報記録再生装置に対して説明したが、参照光と情報光との経路が分離された２-軸方式の光情報記録再生装置にも本発明の技術的思想はそのまま適用させることができる。即ち、光源で放出された光から直接参照光と情報光とを分離させることができる。この場合、情報光は対物レンズを介して光情報記録媒体に入射させ、参照光は対物レンズを通過せず、直接光情報記録媒体に入射させることができる。
光情報記録再生装置で、光変調器が参照光のみを発生させると光変調器は参照光発生器になり、光情報再生装置になる。または、光情報記録再生装置で、光情報検出器を除去するか或いは光情報を検出する機能を閉めれば光情報記録装置になる。従って、本発明の技術的思想は光情報再生装置や光情報記録装置にそのまま適用できる。
本発明の一実施例による光情報記録再生装置で光情報を記録する経路を示した構成図である。 本発明の一実施例による光情報記録再生装置で再生光の光経路を示した構成図である。 原点におけるイメージ調節部の配置を示した概略図である。 対物レンズが移動した場合、倍率が調節されないイメージ調節部の配置を示した概略図である。 イメージ調節部の作動原理を説明するための断面図である。 倍率及びフォーカスを調節したイメージ調節部の配置を示した概略図である。 本発明の他の実施例による光情報再生方法を示したフローチャートである。
符号の説明
１００ 光情報記録再生装置
１２０ コリメーターレンズ
１３０ 偏光光分離器
１４０ 光変調器
１５０ 位相遅延板
１５５ 反射ミラー
１６０ 対物レンズ
１７０ 光情報検出器
１８０ イメージ調節部
１８１ 第１の中継レンズ
１８２ 第２の中継レンズ
１８３ 第３の中継レンズ
１８４ 第４の中継レンズ
１９０ 光ピックアップ
１９２ 固定ユニット
１９４ 移動ユニット
１９６ 駆動部
２００ 光情報記録媒体

Claims (9)

  1. ホログラフィを用いた光情報再生装置において、
    参照光を光情報記録媒体上の設定された位置に入射させ、前記光情報記録媒体から再生される再生光が入射される対物レンズと、
    前記対物レンズを通過した前記再生光を検出する光情報検出器と、
    前記光情報検出器と前記対物レンズとの間の距離を変える駆動部と、
    前記再生光の経路上に配置される凸レンズである４つの中継レンズを含み、前記光情報検出器と前記対物レンズとの間の距離が変化することに応じて、前記４つの中継レンズのうち前記光情報検出器の最も近くに位置するレンズと前記対物レンズの最も近くに位置するレンズとの間に位置する１つの凸レンズを移動させて前記対物レンズを通過した再生光による出射イメージと前記光情報検出器で検出される検出イメージと間の倍率及びフォーカスを調節するイメージ調節部と、
    を含むことを特徴とする光情報再生装置。
  2. 請求項１に記載の光情報再生装置において、
    前記中継レンズのうち前記光情報検出器と最も隣接した中継レンズは固定され、その焦点距離に前記光情報検出器が位置することを特徴とする光情報再生装置。
  3. 請求項１に記載の光情報再生装置において、
    移動する前記中継レンズは前記再生光の経路に平行に移動することを特徴とする光情報再生装置。
  4. 参照光を光情報記録媒体に入射させ、再生される再生光を検出する光ピックアップを含む光情報再生装置において、前記光ピックアップは
    前記光情報記録媒体上の設定された位置に移動して前記参照光を入射させる対物レンズを含む移動ユニットと、
    前記再生光を検出する光情報検出器を含む固定ユニットと、
    前記再生光の経路上に配置される凸レンズである４つの中継レンズを含み、前記４つの中継レンズのうち前記光情報検出器の最も近くに位置するレンズと前記対物レンズの最も近くに位置するレンズとの間に位置する１つの凸レンズを移動させて前記光情報検出器で検出される検出イメージの倍率及びフォーカスを調節するイメージ調節部と、
    を含むことを特徴とする光情報再生装置。
  5. 請求項４に記載の光情報再生装置において、
    前記イメージ調節部は前記固定ユニットに配置されることを特徴とする光情報再生装置。
  6. 参照光と情報光とによる干渉パターンを光情報記録媒体に記録するホログラフィを用いた光情報記録装置において、
    光を放出する光源と、
    前記光から前記情報光を発生させる情報光発生器、
    前記光から前記参照光を発生させる参照光発生器、
    前記情報光を前記光情報記録媒体上の設定された位置に入射させる対物レンズ、
    前記情報光発生器と前記対物レンズとの間の距離を変える駆動部と、
    前記情報光の経路上に配置される凸レンズである４つの中継レンズを含み、前記情報光発生器と前記対物レンズとの間の距離が変化することに応じて、前記４つの中継レンズのうち前記光情報光発生器の最も近くに位置するレンズと前記対物レンズの最も近くに位置するレンズとの間に位置する１つの凸レンズを移動させて前記対物レンズの入射イメージと前記情報光発生器が位置したところのイメージとの間の倍率及びフォーカスを調節するイメージ調節部と、
    を含むことを特徴とする光情報記録装置。
  7. 請求項６に記載の光情報記録装置において、
    前記中継レンズのうち前記情報光検出器と最も隣接した中継レンズは固定され、その焦点距離に前記情報光検出器が位置することを特徴とする光情報記録装置。
  8. 参照光と情報光とによる干渉パターンを光情報記録媒体に記録する光ピックアップを含む光情報記録装置において、前記光ピックアップは
    前記光情報記録媒体上の設定された位置に移動して前記情報光を入射させる対物レンズを含む移動ユニットと、
    前記情報光を発生させる情報光発生器を含む固定ユニットと、
    前記情報光の経路上に配置される凸レンズである４つの中継レンズを含み、前記４つの中継レンズのうち前記光情報検出器の最も近くに位置するレンズと前記対物レンズの最も近くに位置するレンズとの間に位置する１つの凸レンズを移動させて前記情報光発生器が位置したところのイメージと前記対物レンズの入射イメージとの間の倍率及びフォーカスを調節するイメージ調節部と、
    を含むことを特徴とする光情報記録装置。
  9. 請求項８に記載の光情報記録装置において、
    前記イメージ調節部は前記固定ユニットに配置されることを特徴とする光情報記録装置。
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