JPWO2009048032A1

JPWO2009048032A1 - 光学的情報記録再生装置及び光ヘッド装置

Info

Publication number: JPWO2009048032A1
Application number: JP2009536990A
Authority: JP
Inventors: 片山　龍一; 龍一片山
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2007-10-10
Filing date: 2008-10-06
Publication date: 2011-02-17
Also published as: WO2009048032A1

Abstract

光ディスク（２）に記録／再生光を照射する光学系が、往路の光を導く第一の偏光ビームスプリッタ（１８）よりも光ディスク側に、入射光に対して１／４波長板の機能を持つ第一のモードとその機能を持たない第二のモードとで作動可能な第一の偏光切替手段（１９）と、復路の光を導く第二の偏光ビームスプリッタ（１１）よりも光ディスク側に、入射光に対して１／２波長板の機能を持つ第三のモードとその機能を持たない第四のモードとで作動可能な第二の偏光切替手段（１２）を有する。光ディスクへの情報記録時には、第一の偏光切替手段（１９）に１／４波長板の機能を持たせず、第二の偏光切替手段（１２）に１／２波長板の機能を持たせない。一方、光ディスクからの情報再生時は、第一の偏光切替手段（１９）に１／４波長板の機能を持たせ、第二の偏光切替手段（１２）に１／２波長板の機能を持たせる。双方の偏光切替手段の機能により、光ディスクへの情報の記録時及び光ディスクからの情報の再生時に、第一及び第二の偏光ビームスプリッタにおいて光の損失が生じない。

Description

本発明は、光学的情報記録再生装置（以下、単に光ディスク装置と呼ぶ）、及び、光ヘッド装置に関し、更に詳しくは、光記録媒体に対して３次元的に情報の記録・再生を行う光ディスク装置、及び、そのような光ディスク装置に用いる光ヘッド装置に関する。

光記録媒体の大容量化技術の１つとして、光記録媒体の面内方向の次元だけでなく厚さ方向の次元も利用し、光記録媒体に対して３次元的に情報の記録・再生を行う３次元記録再生技術がある。３次元記録再生技術の１つとして、対向する２つのビームを光記憶媒体の記録層内の同一位置に集光して干渉させ、集光位置に微小な回折格子パタンを形成することによって情報の記録を行う技術がある。この技術では、２つのビームのうちの何れか一方を光記録媒体の記録層内に集光し、回折格子のパタンからの反射光を検出することによって情報の再生を行う。この技術は、ビット型の反射型ホログラム記録技術と呼ばれる。また、対向する２つのビームである信号光と参照光とのうち信号光の断面内の強度分布を記録情報に従って変調した後に、２つのビームを光記録媒体の記録層内の同一位置に集光して干渉させる技術もある。この技術では、集光位置にホログラムを形成することで情報の記録を行い、２つのビームのうち参照光を光記録媒体の記録層内に集光し、再生情報に従って変調されたホログラムからの反射光の断面内の強度分布を検出することで情報の再生を行う。この技術は、ページ型の反射型ホログラム記録技術と呼ばれる。

上記した２つの３次元記録再生技術では、記録層と反射層とを有する反射型の光記録媒体を用いることにより、光記録媒体に対して情報の記録・再生を行うための光ヘッド装置の光学系を、光記録媒体の片側のみに集約して簡素化することができる。このような反射型の光記録媒体を使用対象とする反射型ホログラム記録用の光ディスク装置として、非特許文献１に記載の光ディスク装置がある。この光学方法記録再生装置は、ビット型のホログラム記録用の光ディスク装置である。図８に、非特許文献１に記載の光ディスク装置に用いられる光ヘッド装置を示す。レーザ７１から出射した光は、凹レンズ７２及び凸レンズ７３により構成されるエキスパンダレンズ系を透過してビーム径が拡大され、一部がビームスプリッタ７４で反射する。ビームスプリッタ７４の反射光は、１／２波長板７５を透過して偏光方向が所定の方向となり、一部が偏光ビームスプリッタ７６をＰ偏光成分として透過し、一部は偏光ビームスプリッタ７６でＳ偏光成分として反射する。

ディスク７０への情報の記録時には、偏光ビームスプリッタ７６を透過した光は、ミラー７７で反射し、１／４波長板８１を透過して直線偏光から円偏光に変換され、凸レンズ８３及び凸レンズ８４で構成されるリレーレンズ系を透過して収束光となる。収束光の一部は、ビームスプリッタ８８で反射し、対物レンズ８９によりディスク７０の記録層内に集光される。一方、偏光ビームスプリッタ７６で反射した光は、１／２波長板７８を透過して偏光方向が９０°変化し、シャッタ７９を通り、偏光ビームスプリッタ８０へＰ偏光として入射してほぼ１００％が透過する。透過光は、１／４波長板８２を透過して直線偏光から円偏光へ変換され、凸レンズ８５及び凸レンズ８６で構成されるリレーレンズ系を透過して発散光になり、一部がビームスプリッタ８７で反射する。反射光の一部は、ビームスプリッタ８８を透過して、対物レンズ８９によりディスク７０の記録層内に集光される。偏光ビームスプリッタ７６を透過した光と、偏光ビームスプリッタ７６で反射した光とは、ディスク７０の記録層内の同一の位置に集光されて干渉し、集光位置に微小な回折格子のパタンが形成される。

一方、ディスクからの情報再生時には、偏光ビームスプリッタ７６を透過した光は一部がディスク７０の記録層内に集光されるものの、偏光ビームスプリッタ７６で反射した光はシャッタ７９で遮断され、ディスク７０に向かわない。ディスク７０の記録層内に集光された光は、集光位置に形成された回折格子のパタンで反射し、対物レンズ８９を逆向きに透過する。その透過光の一部がビームスプリッタ８８で反射し、凸レンズ８４及び凸レンズ８３で構成されるリレーレンズ系を逆向きに通過し、１／４波長板８１を透過して円偏光から直線偏光へと変換され、ミラー７７で反射し、偏光ビームスプリッタ７６へＳ偏光として入射しほぼ１００％が反射する。反射光は、凸レンズ９０により光検出器９１の受光部上に集光される。

図９Ａ〜９Ｃに、ディスク７０への入射ビーム及びディスク７０からの反射ビームの光路を示す。ディスク７０は、基板９２から基板９３との間に、記録層９４と反射層９５とが基板９２から見てこの順に挟まれた構成である。光は、基板９２を通して記録層９４側から入射する。図９Ａ〜９Ｃは、ディスク７０への情報の記録時の入射ビーム及び反射ビームの光路を示している。図９Ａにおける入射ビーム９７、及び、図９Ｂにおける入射ビーム９９は、それぞれ図８における偏光ビームスプリッタ７６を透過した光、及び、偏光ビームスプリッタ７６で反射した光に対応する。図９Ｃは、ディスク７０からの情報再生時の入射ビーム及び反射ビームの光路を示しており、図９Ｃにおける入射ビーム１０１は、図８における偏光ビームスプリッタ７６を透過した光に対応する。

記録時について説明する。図９Ａに示すように、入射ビーム９７は、収束光として対物レンズ８９へ入射し、記録層９４内を反射層９５側へ向かう途中で集光される。この光は、反射層９５で反射して反射ビーム９８となり、記録層９４を透過し、収束光として対物レンズ８９から出射する。一方、図９Ｂに示すように、入射ビーム９９は、発散光として対物レンズ８９へ入射し、記録層９４を透過し、反射層９５で反射して反射ビーム１００となり、記録層９４内を反射層９５と反対側へ向かう途中で集光される。この光は、発散光として対物レンズ８９から出射する。入射ビーム９７と入射ビーム９９とは、記録層９４内の同一の位置に集光されて干渉し、集光位置に微小な回折格子９６（図９Ｃ）が形成される。

次いで、再生時について説明する。図９Ｃに示すように、入射ビーム１０１は、収束光として対物レンズ８９に入射し、記録層９４内を反射層９５側へ向かう途中で集光される。この光は、集光位置に形成された回折格子９６のパタンで反射して反射ビーム１０２となり、発散光として対物レンズ８９から出射する。反射ビーム１０２は、図８に示す光検出器９１で受光される。回折格子９６のパタンは、ビットデータの情報を有している。記録時に、入射ビーム９７及び反射ビーム９８の集光位置を記録層９４の厚さ方向に移動させ、記録層９４の面内方向だけでなく、厚さ方向にも複数の回折格子９６のパタンを形成することで、３次元記録再生を行うことができる。
２００６・オプティカル・データ・ストレージ・トピカル・ミーティング・コンファレンス・プロシーディングス・第一８８ページ〜第一９０ページ

ところで、非特許文献１に記載の光ディスク装置に用いられる光ヘッド装置では、ディスク７０への情報の記録時には、レーザ７１から出射して偏光ビームスプリッタ７６を透過した光は、一部がビームスプリッタ８８で反射してディスク７０へ向かうものの、残りはビームスプリッタ８８を透過してディスク７０へ向かわない。また、レーザ７１から出射して偏光ビームスプリッタ７６で反射した光は、一部がビームスプリッタ８７で反射し、その一部がビームスプリッタ８８を透過してディスク７０へ向かうものの、残りはビームスプリッタ８７を透過し、或いは、ビームスプリッタ８８で反射してディスク７０へ向かわない。すなわち、光源であるレーザ７１から出射した光のうちで、光記録媒体であるディスク７０へ向かう光の割合が低く、往路の効率が低い。このため、記録時にディスク７０内で得られる光出力が低く、高速度で記録を行うことができない。

また、ディスク７０からの情報の再生時には、ディスク７０の記録層で反射した光は、一部がビームスプリッタ８８で反射して光検出器９１へ向かうものの、残りはビームスプリッタ８８を透過して光検出器９１へ向かわない。すなわち、光記録媒体であるディスク７０の記録層で反射した光のうちで、光検出器９１へ向かう光の割合が低く、復路の効率が低い。このため、再生時に光検出器９１上で得られる受光量が少なく、高い信号対雑音比で再生を行うことができない。

本発明は、光記録媒体への情報記録時に、光記録媒体内で高い光出力を得ることができると共に、光記録媒体からの情報再生時に、光検出器上で大きい受光量を得ることができる光ディスク装置、及び、そのような光ディスク装置に用いる光ヘッド装置を提供することを目的とする。

本発明は、反射型の光記録媒体を使用対象とする反射型ホログラム記録に用いられる光ディスク装置であって、前記光記録媒体への情報の記録時に、光源からの第一の往路ビームと第二の往路ビームとを前記光記録媒体へ導く第一の偏光ビームスプリッタと、前記第一の偏光ビームスプリッタよりも前記光記録媒体の側に設けられ、入射光に対して１／４波長板の機能を持つ第一のモードと該機能を持たない第二のモードとで作動可能な第一の偏光切替手段と、前記光記録媒体からの情報の再生時に、前記光記録媒体からの復路ビームを光検出器へ導く第二の偏光ビームスプリッタと、前記第二の偏光ビームスプリッタよりも前記光記録媒体の側に設けられ、入射光に対して１／２波長板の機能を持つ第三のモードと該機能を持たない第四のモードとで作動可能な第二の偏光切替手段と、前記第一及び第二の偏光切替手段を駆動する偏光切替手段駆動回路とを備え、前記偏光切替手段駆動回路は、前記光記録媒体への情報の記録時には、前記第一の偏光切替手段を、第一のモード及び第二のモードの一方で作動するように駆動すると共に、前記第二の偏光切替手段を、前記第三のモード及び第四のモードの一方として作動するように駆動し、前記光記録媒体からの情報再生時には、前記第一の偏光切替手段を第一のモード及び第二のモードの他方で作動するように駆動すると共に、前記第二の偏光切替手段を、前記第三のモード及び第四のモードの他方で作動するように駆動することを特徴とする光ディスク装置を提供する。

本発明は、反射型の光記録媒体を使用対象とする反射型ホログラム記録に用いられる光ヘッド装置であって、前記光記録媒体への情報の記録時に光源からの第一の往路ビームと第二の往路ビームとを前記光記録媒体へ導く第一の偏光ビームスプリッタと、前記第一の偏光ビームスプリッタよりも前記光記録媒体の側に設けられ、入射光に対して１／４波長板の機能を持つ第一のモードとその機能を持たない第二のモードとで作動可能な第一の偏光切替手段と、前記光記録媒体からの情報の再生時に前記光記録媒体からの復路ビームを光検出器へ導く第二の偏光ビームスプリッタと、前記第二の偏光ビームスプリッタよりも前記光記録媒体の側に設けられ、入射光に対して１／２波長板の機能を持つ第三のモードとその機能を持たない第四のモードとで作動可能な第二の偏光切替手段とを有することを特徴とする光ヘッド装置を提供する。

本発明の光ディスク装置及び光ヘッド装置では、光記録媒体への情報の記録時に光記録媒体内で高い光出力が得られ、高速度で記録を行うことができると共に、光記録媒体からの情報の再生時に光検出器上で大きい受光量が得られ、高い信号対雑音比で再生を行うことができる、

本発明の上記及び他の目的、特徴及び利益は、図面を参照する以下の説明により明らかになる。

本発明の第一実施形態の光ディスク装置を示すブロック図。図１の光ディスク装置に用いられる光ヘッド装置の構成を例示するブロック図。図３Ａ〜３Ｃは、ディスクへの入射ビーム及び反射ビームの光路を示す図。図１の光ディスク装置に用いられる光ヘッド装置の別の構成を例示するブロック図。本発明の第二実施形態の光ディスク装置の構成を示すブロック図。図５の光ディスク装置に用いられる光ヘッド装置の構成を例示するブロック断面図。図５の光ディスク装置に用いられる光ヘッド装置の別の構成を例示するブロック図。関連技術の反射型ホログラム記録用の光ヘッド装置を示すブロック図。図９Ａ〜９Ｃは、関連技術の反射型ホログラム記録用の光ヘッド装置におけるディスクへの入射ビーム及びディスクからの反射ビームの光路を示す断面図。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、理解を容易にするために、全図を通して同様な参照符号は同様な構成要素を示す。図１に、本発明の第一実施形態の光ディスク装置を示す。光ディスク装置は、光ヘッド１、ポジショナ４８、スピンドル４９、コントローラ５０、変調回路５１、記録信号生成回路５２、レーザ駆動回路５３、増幅回路５４、再生信号処理回路５５、復調回路５６、シャッタ駆動回路５７、アクティブ波長板駆動回路５８、半導体レーザ駆動回路５９、増幅回路６０、誤差信号生成回路６１、対物レンズ駆動回路６２、増幅回路６３、位置ずれ信号生成回路６４、リレーレンズ駆動回路６５、ポジショナ駆動回路６６、及び、スピンドル駆動回路６７を有する。本実施形態の光ディスク装置は、ビット型の反射型ホログラム記録用の光ディスク装置である。

光ヘッド１は、ポジショナ４８に搭載されている。また、ディスク２は、スピンドル４９に搭載されている。コントローラ５０は、装置全体の制御を行い、変調回路５１からレーザ駆動回路５３までの回路、増幅回路５４から復調回路５６までの回路、シャッタ駆動回路５７、アクティブ波長板駆動回路５８、半導体レーザ駆動回路５９、増幅回路６０から対物レンズ駆動回路６２、増幅回路６３からリレーレンズ駆動回路６５、ポジショナ駆動回路６６、及び、スピンドル駆動回路６７を制御する。

図２は、光ヘッド１の構成を例示する。光ヘッド１は、レーザ３、凹レンズ４、凸レンズ５、１／２波長板６、偏光ビームスプリッタ７、ミラー８、シャッタ９、ビームスプリッタ１０、偏光ビームスプリッタ１１、アクティブ波長板１２、凸レンズ１３〜１６、干渉フィルタ１７、偏光ビームスプリッタ１８、アクティブ波長板１９、対物レンズ２０、凸レンズ２１、光検出器２２、凸レンズ２３、円筒レンズ２４、光検出器２５、半導体レーザ２６、凸レンズ２７、ビームスプリッタ２８、ミラー２９、凸レンズ３０、円筒レンズ３１、及び、光検出器３２を有する。

偏光ビームスプリッタ１８は、ディスク２への情報の記録時に、光源からの第一の往路ビームと第二の往路ビームとをディスク２へ導く第一の偏光ビームスプリッタを構成する。アクティブ波長板１９は、入射光に対して１／４波長板の機能を持つ第一のモードとその機能を持たない第二のモードとで作動可能な波長板である。アクティブ波長板１９は、偏光ビームスプリッタ１８よりもディスク２側に設けられ、第一の偏光切替え手段を構成する。偏光ビームスプリッタ１１は、ディスク２からの情報の再生時に、ディスク２からの復路のビームを光検出器２２に導く第二の偏光ビームスプリッタを構成する。アクティブ波長板１２は、入射光に対して１／２波長板の機能を持つ第三のモードとその機能を持たない第四のモードとで作動可能な波長板である。アクティブ波長板１２は、偏光ビームスプリッタ１１よりもディスク２側に設けられ、第二の偏光切替え手段を構成する。

アクティブ波長板駆動回路５８は、アクティブ波長板１２及びアクティブ波長板１９を駆動・制御する。アクティブ波長板駆動回路５８は、ディスク２への情報記録時は、アクティブ波長板１２を入射光に対して１／２波長板の機能を持たないように駆動し、アクティブ波長板１９を入射光に対して１／４波長板の機能を持たないように駆動する。また、ディスク２からの情報再生時は、アクティブ波長板１２を入射光に対して１／２波長板の機能を持つように駆動し、アクティブ波長板１９を入射光に対して１／４波長板の機能を持つように駆動する。シャッタ９は、光記録媒体であるディスク２への情報の記録時には偏光ビームスプリッタ７を透過した光を通過させる。また、ディスク２からの情報の再生時には偏光ビームスプリッタ７を透過した光を遮断する。シャッタ９は、図１のシャッタ駆動回路５７により駆動・制御される。

光源であるレーザ３は、回折格子を外部共振器として用いた外部共振器型の単一モード半導体レーザであり、波長が４０５ｎｍの光を出射する。レーザ３を出射した光は、凹レンズ４及び凸レンズ５で構成されるエキスパンダレンズ系を透過してビーム径が拡大され、１／２波長板６を透過する。透過光は、その偏光方向が紙面に対して所定の方向となり、約５０％が偏光ビームスプリッタ７でＳ偏光成分として反射し、残りの約５０％が偏光ビームスプリッタ７をＰ偏光成分として透過する。偏光ビームスプリッタ７で反射した光、及び、偏光ビームスプリッタ７を透過した光は、それぞれ記録時に光源から光記録媒体に向かう第一の往路ビーム及び第二の往路ビームに相当する。

以下、ディスク２への情報記録時と、ディスク２からの情報再生時とに分けて、動作を説明する。はじめに、ディスク２への情報記録時の動作について説明する。偏光ビームスプリッタ７で反射した光（第一の往路ビーム）は、ミラー８で反射し、凸レンズ１３及び凸レンズ１４で構成されるリレーレンズ系を透過して収束光となり、第一の偏光ビームスプリッタを構成する偏光ビームスプリッタ１８へＳ偏光として入射する。また、偏光ビームスプリッタ７を透過した光（第二の往路ビーム）は、シャッタ９を通り、大部分がビームスプリッタ１０を透過し、偏光ビームスプリッタ１１へＰ偏光として入射してほぼ１００％が透過する。偏光ビームスプリッタ１１を透過した光は、アクティブ波長板１２を偏光状態が変化することなく透過し、凸レンズ１５及び凸レンズ１６で構成されるリレーレンズ系を透過して発散光になり、干渉フィルタ１７で反射し、偏光ビームスプリッタ１８にＰ偏光として入射する。

偏光ビームスプリッタ１８は、Ｓ偏光として入射する第一の往路ビームをディスク２側へほぼ１００％反射し、Ｐ偏光として入射する第二の往路ビームをディスク２側へほぼ１００％透過する。偏光ビームスプリッタ１８で反射した第一の往路ビーム、及び、透過した第二の往路ビームは、アクティブ波長板１９を偏光状態が変化することなく透過し、対物レンズ２０により、それぞれディスク２の記録層内に集光される。第一の往路ビーム及び第二の往路ビームは、記録層内の同一の位置に集光されて干渉し、集光位置に微小な回折格子のパタンが形成される。

次いで、ディスク２からの情報再生時の動作について説明する。偏光ビームスプリッタ７で反射した光（第一の往路ビーム）は、ミラー８で反射し、凸レンズ１３及び凸レンズ１４で構成されるリレーレンズ系を透過して収束光となり、第一の偏光ビームスプリッタを構成する偏光ビームスプリッタ１８へＳ偏光として入射する。一方、偏光ビームスプリッタ７を透過した光（第二の往路ビーム）は、シャッタ９で遮断される。従って、偏光ビームスプリッタ１８には、偏光ビームスプリッタ７で反射した第一の往路ビームのみが入射する。偏光ビームスプリッタ１８で反射した第一の往路ビームは、１／４波長板の機能を持つアクティブ波長板１９を透過して直線偏光から円偏光へ変換され、ディスク２の記録層内に集光される。

ディスク２の記録層内に集光された光は、集光位置に形成された回折格子のパタンで反射し、対物レンズ２０を逆向きに通り、アクティブ波長板１９を透過して円偏光から直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ１８にＰ偏光として入射しほぼ１００％が透過する。偏光ビームスプリッタ１８を透過した光は、干渉フィルタ１７で反射し、凸レンズ１６及び凸レンズ１５で構成されるリレーレンズ系を通り、１／２波長板の機能を持つアクティブ波長板１２を透過して偏光方向が９０°変化する。その後、偏光ビームスプリッタ１１へＳ偏光として入射してほぼ１００％が反射し、凸レンズ２１を介して、光検出器２２の受光部上に集光される。なお、凸レンズ２３から光検出器２５までの光学系、及び、半導体レーザ２６から光検出器３２までの光学系の動作については後述する。

アクティブ波長板１９及びアクティブ波長板１２は、それぞれ２枚のガラス基板の間に液晶高分子を挟んだ構成である。２枚のガラス基板の液晶高分子側の面には、液晶高分子に交流電圧を印加するための透明電極が形成されている。液晶高分子は、光学軸の方向が長手方向である一軸の屈折率異方性を有しており、長手方向に平行な方向の偏光成分（異常光成分）に対する屈折率をｎｅ、長手方向に垂直な方向の偏光成分（常光成分）に対する屈折率をｎｏとすると、ｎｅはｎｏに比べて大きい。液晶高分子に交流電圧を印加すると、液晶高分子の長手方向は入射光の光軸にほぼ平行な方向となり、入射光に対する液晶高分子の屈折率はｎｏとなる。この状態では、アクティブ波長板１９は、１／４波長板の機能を持たず、アクティブ波長板１２は１／２波長板の機能を持たない。

一方、液晶高分子に交流電圧を印加しない場合は、液晶高分子の長手方向は入射光の光軸にほぼ垂直な方向となる。このため、入射光に対する液晶高分子の屈折率は、異常光成分に対してはｎｅ、常光成分に対してはｎｏとなる。ここで、入射光の波長をλ、液晶高分子の厚さをｔとしたとき、アクティブ波長板１９においては２π（ｎｅ−ｎｏ）ｔ／λ＝π／２が成り立つようにｔの値を定めておく。また、アクティブ波長板１２においては２π（ｎｅ−ｎｏ）ｔ／λ＝πが成り立つようにｔの値を定めておく。このようにすることで、交流電圧を印加しない状態で、アクティブ波長板１９は１／４波長板の機能を持ち、アクティブ波長板１２は１／２波長板の機能を持つ。

なお、アクティブ波長板１９の入射面側または出射面側に通常の１／４波長板、アクティブ波長板１２の入射面側または出射面側に通常の１／２波長板をそれぞれ設置することも可能である。この場合、ディスク２への情報の記録時には、アクティブ波長板１９に１／４波長板の機能を持たせ、アクティブ波長板１２に１／２波長板の機能を持たせ、ディスク２からの情報の再生時には、アクティブ波長板１９に１／４波長板の機能を持たせず、アクティブ波長板１２に１／２波長板の機能を持たせない。このとき、ディスク２への情報の記録時には、アクティブ波長板１９と通常の１／４波長板とを組み合わせたものが１／４波長板の機能を持たず、アクティブ波長板１２と通常の１／２波長板とを組み合わせたものが１／２波長板の機能を持たない。また、ディスク２からの情報の再生時には、アクティブ波長板１９と通常の１／４波長板とを組み合わせたものが１／４波長板の機能を持ち、アクティブ波長板１２と通常の１／２波長板とを組み合わせたものが１／２波長板の機能を持つように、通常の１／４波長板及び通常の１／２波長板の光学軸の方向を設定しておく。

図３Ａ〜３Ｃに、ディスク２への入射ビーム、ディスク２からの反射ビームの光路を示す。ディスク２は、基板３６と基板３７との間に、記録層３８、１／４波長板層３９、反射層４０がこの順で挟まれた構成である。光は、基板３６を通して記録層３８側から入射する。基板３６、基板３７の材料には、ガラス、プラスチック等が用いられる。記録層３８の材料には、フォトポリマ等が用いられる。また、１／４波長板層３９の材料には、面内方向に配向した液晶高分子材料、面内方向に周期的な溝が形成された構造複屈折材料、面内方向に周期的な溝が形成され、その上に低屈折率層と高屈折率層とが交互に積層されたフォトニック結晶材料等が用いられる。反射層４０の材料としてはアルミニウム、銀等が用いられる。

図３Ａ及び３Ｂは、ディスク２への情報記録時の入射ビーム及び反射ビームの光路を示している。図３Ａにおける入射ビーム４２は、図２にて偏光ビームスプリッタ７で反射した光（第一の往路ビーム）に対応し、図３Ｂにおける入射ビーム４４は、偏光ビームスプリッタ７を透過した光（第二の往路ビーム）に対応する。また、図３Ｃは、ディスク２からの情報再生時の入射ビーム及び反射ビームの光路を示している。図３Ｃにおける入射ビーム４６は、図２にて偏光ビームスプリッタ７で反射した光に対応する。

図３Ａでは、入射ビーム４２は、偏光方向が紙面に垂直又は平行の収束光として対物レンズ２０へ入射し、記録層３８内を、反射層４０の側へ向かう途中で集光される。この光は、１／４波長板層３９を透過して偏光方向が紙面に垂直又は平行な直線偏光から円偏光に変換され、反射層４０で反射して反射ビーム４３となる。反射ビーム４３は、１／４波長板層３９を透過して、円偏光からディスク２への入射時から偏光方向が９０°変化した直線偏光、すなわち、入射ビーム４２が垂直方向であれば平行方向の直線偏光に、入射ビーム４２が平行方向であれば垂直方向の直線偏光に変換される。その後、記録層３８及び基板３６を透過し、偏光方向が紙面に平行又は垂直な収束光として、対物レンズ２０から出射する。

図３Ｂでは、入射ビーム４４は、偏光方向が紙面に平行又は垂直な発散光として対物レンズ２０に入射する。入射ビーム４４の偏光方向は、入射ビーム４２の偏光方向から９０°ずれた方向である。すなわち、入射ビーム４２の偏光方向が紙面に垂直であるときは、入射ビーム４４の偏光方向は紙面に平行な方向であり、入射ビーム４２の偏光方向が紙面に平行であるときは、入射ビーム４４の偏光方向は紙面に垂直な方向である。入射ビーム４４は、対物レンズ２０を出射し、記録層３８を透過し、１／４波長板層３９を透過して、直線偏光から円偏光に変換され、反射層４０で反射して、反射ビーム４５となる。反射ビーム４５は、１／４波長板層３９を透過して、円偏光から偏光方向が入射ビーム４４の偏光方向から９０°変化した直線偏光（紙面に垂直又は平行）へ変換され、記録層３８内を反射層４０と反対側へ向かう途中で集光される。この光は、偏光方向が紙面に垂直又は平行な発散光として、対物レンズ２０から出射する。入射ビーム４２と反射ビーム４５とは、記録層３８内の同一位置に集光されて干渉し、集光位置に微小な回折格子４１（図３Ｃ）のパタンが形成される。

図３Ｃでは、入射ビーム４６は、円偏光である収束光として対物レンズ２０へ入射し、記録層３８内を反射層４０へ向かう側の途中で集光される。この光は、集光位置に形成された回折格子４１のパタンで反射して反射ビーム４７となり、円偏光である発散光として対物レンズ２０に再入射する。反射ビーム４７は、光検出器２２（図２）で受光される。ここで、回折格子４１のパタンは、ビットデータの情報を有している。入射ビーム４２及び反射ビーム４５の集光位置を、記録層３８の厚さ方向へ移動させ、記録層３８の面内方向だけでなく、厚さ方向にも多数の回折格子４１のパタンを形成することで、３次元記録再生を行うことができる。

情報記録時には、入射ビーム４２と反射ビーム４５とは、記録層３８内では偏光方向が同じであるため干渉し、これにより回折格子４１が形成される。入射ビーム４２と反射ビーム４５とは、記録層３８内の同一の位置に集光し、集光位置での入射ビーム４２及び反射ビーム４５の単位面積当たりの強度は強いため、回折格子４１の集光位置における回折効率は高い。ところで、入射ビーム４４と反射ビーム４３とは、記録層３８内では偏光方向が同じであるため干渉し、これにより、回折格子４１以外にも回折格子が形成される。しかし、入射ビーム４４及び反射ビーム４３は記録層３８内で集光しないため、入射ビーム４４及び反射ビーム４３の単位面積当たりの強度は弱く、入射ビーム４４と反射ビーム４３との干渉により形成される回折格子の回折効率は非常に低い。

また、入射ビーム４２と反射ビーム４３とは記録層３８内では偏光方向が互いに直交しているため干渉せず、入射ビーム４４と反射ビーム４５とは記録層３８内では偏光方向が互いに直交しているため干渉しない。入射ビーム４２と入射ビーム４４とは記録層３８内では偏光方向が互いに直交しているため干渉せず、反射ビーム４３と反射ビーム４５とは記録層３８内では偏光方向が互いに直交しているため干渉せず、これらにより回折格子は形成されない。すなわち、入射ビーム４２及び反射ビーム４５の集光位置に、回折効率が高い回折格子４１以外に、回折効率がそれほど低くない回折格子は重なって形成されない。
このように情報の再生に寄与しない回折格子は形成されないため、情報の再生に寄与する回折格子４１の回折効率が低下せず、高品質な再生信号が得られる。

以下、凸レンズ２３から光検出器２５までの光学系、及び、半導体レーザ２６から光検出器３２までの光学系の動作について説明する。ディスク２への情報記録時に、偏光ビームスプリッタ７で反射してディスク２の記録層内に集光された光は、ディスク２の反射層で反射し、対物レンズ２０を逆向きに通り、アクティブ波長板１９を偏光状態を変化させずに透過する。透過光は、偏光ビームスプリッタ１８にＰ偏光として入射してほぼ１００％が透過する。その後、干渉フィルタ１７で反射し、凸レンズ１６及び凸レンズ１５で構成されるリレーレンズ系を往路とは逆向きに通り、アクティブ波長板１２を偏光状態を変化させずに透過し、偏光ビームスプリッタ１１へＰ偏光として入射してほぼ１００％が透過する。透過光の一部がビームスプリッタ１０で反射し、凸レンズ２３及び円筒レンズ２４で構成されるアナモルフィックレンズ系により非点収差が与えられ、光検出器２５の受光部上に集光される。

光検出器２５は、凸レンズ２３及び円筒レンズ２４で構成されるアナモルフィックレンズ系により形成される２つの焦線の中間に設けられており、ディスク２の半径方向に対応する分割線、及び、接線方向に対応する分割線で４つに分割された受光部を有する。各受光部から出力される電圧信号に基づいて、ディスク２の記録層内における、偏光ビームスプリッタ７で反射した光、及び、偏光ビームスプリッタ７を透過した光の一方の集光位置に対する他方の集光位置のずれが検出される。ディスク２の厚さ方向の集光位置ずれである厚さ方向位置ずれ信号は公知の非点収差法により検出され、ディスク２の半径方向の集光位置ずれである半径方向位置ずれ信号は公知のラジアルプッシュプル法により検出される。ディスク２の接線方向の集光位置ずれである接線方向位置ずれ信号は公知のタンジェンシャルプッシュプル法により検出される。

半導体レーザ２６は、波長が６５０ｎｍの光を出射する。半導体レーザ２６は、ディスク２への情報記録時、及び、ディスク２からの情報再生時の双方において点灯される。半導体レーザ２６から出射した光は、凸レンズ２７を透過して発散光から平行光へ変換され、約５０％がビームスプリッタ２８を透過し、干渉フィルタ１７を透過し、偏光ビームスプリッタ１８を透過し、アクティブ波長板１９を透過し、対物レンズ２０によりディスク２の反射層上に集光される。ディスク２の反射層上に集光された光は、ディスク２の反射層で反射し、対物レンズ２０を逆向きに通り、アクティブ波長板１９を透過し、偏光ビームスプリッタ１８を透過し、干渉フィルタ１７を透過する。透過光の約５０％がビームスプリッタ２８で反射し、ミラー２９で反射し、凸レンズ３０及び円筒レンズ３１により構成されるアナモルフィックレンズ系により非点収差が与えられ、光検出器３２の受光部上に集光される。

光検出器３２は、凸レンズ３０及び円筒レンズ３１で構成されるアナモルフィックレンズ系により形成される２つの焦線の中間に設けられており、ディスク２の半径方向に対応する分割線、及び、接線方向に対応する分割線で４つに分割された受光部を有する。ディスク２の反射層には接線方向に平行な溝が形成されており、各受光部から出力される電圧信号に基づいて、ディスク２の反射層に形成された溝に対する半導体レーザ２６から出射した光の集光位置のずれが検出される。ディスク２の厚さ方向の集光位置ずれであるフォーカス誤差信号は公知の非点収差法により検出され、ディスク２の半径方向の集光位置ずれであるトラック誤差信号は公知のラジアルプッシュプル法により検出される。

図１に戻り、変調回路５１は、ディスク２への情報の記録時に、記録データとして外部から入力された信号を変調規則に従って変調する。記録信号生成回路５２は、変調回路５１で変調された信号に基づいて、光ヘッド１内のレーザ３を駆動するための記録信号を生成する。レーザ駆動回路５３は、レーザ３の駆動を行う。レーザ駆動回路５３は、ディスク２への情報の記録時には、記録信号生成回路５２で生成された記録信号に基づいて、レーザ３へ記録信号に応じた電流を供給してレーザ３を駆動する。また、ディスク２からの情報の再生時は、レーザ３からの出射光のパワーが一定になるように、レーザ３へ一定の電流を供給してレーザ３を駆動する。

増幅回路５４は、ディスク２からの情報の再生時に、光ヘッド１内の光検出器２２の受光部から出力される電圧信号を増幅する。再生信号処理回路５５は、増幅回路５４で増幅された電圧信号に基づいて、ディスク２に回折格子のパタンの形態で記録された再生信号の生成、波形等化、２値化を行う。復調回路５６は、再生信号処理回路５５で２値化された信号を復調規則に従って復調し、再生データとして外部へ出力する。

シャッタ駆動回路５７は、図示しないモータにより、シャッタ９を駆動し、シャッタ９における透過／遮蔽を制御する。シャッタ駆動回路５７は、ディスク２への情報の記録時には、光ヘッド１内の偏光ビームスプリッタ７を透過した光（第二の往路ビーム）を通過させ、ディスク２からの情報の再生時には、光ヘッド１内の偏光ビームスプリッタ７を透過した光を遮断するように、シャッタ９を駆動する。

アクティブ波長板駆動回路５８は、偏光切替手段駆動回路を構成し、光ヘッド１内のアクティブ波長板１２及びアクティブ波長板１９を駆動する。アクティブ波長板駆動回路５８は、ディスク２への情報の記録時には、光ヘッド１内のアクティブ波長板１９が１／４波長板の機能を持たず、アクティブ波長板１２が１／２波長板の機能を持たないように、アクティブ波長板１９及びアクティブ波長板１２が有する液晶高分子に交流電圧を印加する。また、ディスク２からの情報の再生時には、光ヘッド１内のアクティブ波長板１９が１／４波長板の機能を持ち、アクティブ波長板１２が１／２波長板の機能を持つように、アクティブ波長板１９及びアクティブ波長板１２が有する液晶高分子に交流電圧を印加しない。

半導体レーザ駆動回路５９は、ディスク２への情報の記録時及びディスク２からの情報の再生時に、光ヘッド１内の半導体レーザ２６からの出射光のパワーが一定になるように、半導体レーザ２６へ一定の電流を供給して半導体レーザ２６を駆動する。増幅回路６０は、ディスク２への情報の記録時及びディスク２からの情報の再生時に、光ヘッド１内の光検出器３２の各受光部から出力される電圧信号を増幅する。誤差信号生成回路６１は、増幅回路６０で増幅された電圧信号に基づいて、光ヘッド１内の対物レンズ２０を駆動するためのフォーカス誤差信号及びトラック誤差信号を生成する。対物レンズ駆動回路６２は、誤差信号生成回路６１で生成されたフォーカス誤差信号及びトラック誤差信号に基づいて、図示しない電磁駆動型の２軸アクチュエータへフォーカス誤差信号及びトラック誤差信号に応じた電流を供給して、対物レンズ２０をディスク２の厚さ方向及び半径方向へ駆動する。

リレーレンズ駆動回路６５は、光ヘッド１内の、リレーレンズ系を構成する凸レンズ１３及び凸レンズ１４と、凸レンズ１５及び凸レンズ１６を駆動する。リレーレンズ駆動回路６５は、ディスク２への情報の記録時及びディスク２からの情報の再生時に、図示しない電磁駆動型の１軸アクチュエータへ移動量に応じた電流を供給し、光ヘッド１内のリレーレンズ系を構成する凸レンズ１３と凸レンズ１４との相対距離、及び、凸レンズ１５と凸レンズ１６との相対距離の一方を、ディスク２の厚さ方向に対応する方向へ変化させる。リレーレンズ駆動回路６５は、ディスク２の記録層内における、光ヘッド１内の偏光ビームスプリッタ７で反射した光、偏光ビームスプリッタ７を透過した光の一方の集光位置をディスク２の厚さ方向へ移動させる。凸レンズ１３と凸レンズ１４との相対距離を大きくすると、ディスク２の記録層内における、偏光ビームスプリッタ７で反射した光の集光位置は反射層と反対の側へ移動し、凸レンズ１３と凸レンズ１４との相対距離を小さくすると、ディスク２の記録層内における、偏光ビームスプリッタ７で反射した光の集光位置は反射層の側へ移動する。また、凸レンズ１５と凸レンズ１６との相対距離を大きくすると、ディスク２の記録層内における、偏光ビームスプリッタ７を透過した光の集光位置は反射層の側へ移動し、凸レンズ１３と凸レンズ１４との相対距離を小さくすると、ディスク２の記録層内における、偏光ビームスプリッタ７を透過した光の集光位置は反射層と反対の側へ移動する。

増幅回路６３は、ディスク２への情報の記録時に、光ヘッド１内の光検出器２５の各受光部から出力される電圧信号を増幅する。位置ずれ信号生成回路６４は、増幅回路６３で増幅された電圧信号に基づいて、光ヘッド１内のリレーレンズ系を構成する凸レンズ１３と凸レンズ１４との相対距離、及び、凸レンズ１５と凸レンズ１６との相対距離の他方を変化させるための厚さ方向位置ずれ信号、半径方向位置ずれ信号、接線方向位置ずれ信号を生成する。リレーレンズ駆動回路６５は、ディスク２への情報の記録時に、位置ずれ信号生成回路６４で生成された厚さ方向位置ずれ信号、半径方向位置ずれ信号、接線方向位置ずれ信号に基づいて、図示しない電磁駆動型の３軸アクチュエータへ厚さ方向位置ずれ信号、半径方向位置ずれ信号、接線方向位置ずれ信号に応じた電流を供給する。リレーレンズ駆動回路６５は、光ヘッド１内のリレーレンズ系を構成する凸レンズ１３と凸レンズ１４との相対位置関係、及び、凸レンズ１５と凸レンズ１６との相対位置関係の他方を、ディスク２の厚さ方向に対応する方向、半径方向に対応する方向、接線方向に対応する方向へ変化させる。凸レンズ１３と凸レンズ１４との相対位置関係を、ディスク２の厚さ方向に対応する方向、半径方向に対応する方向、接線方向に対応する方向へ変化させると、ディスク２の記録層内における、偏光ビームスプリッタ７で反射した光の集光位置は、それぞれディスク２の厚さ方向、半径方向、接線方向へ移動する。また、凸レンズ１５と凸レンズ１６との相対位置関係を、ディスク２の厚さ方向に対応する方向、半径方向に対応する方向、接線方向に対応する方向へ変化させると、ディスク２の記録層内における、偏光ビームスプリッタ７を透過した光の集光位置は、それぞれディスク２の厚さ方向、半径方向、接線方向へ移動する。

ポジショナ駆動回路６６は、図示しないモータにより光ヘッド１が搭載されているポジショナ４８をディスク２の半径方向へ移動させる。スピンドル駆動回路６７は、モータによりディスク２が搭載されているスピンドル４９を回転させる。

ここで、図２に示す構成では、ディスク２への情報記録に偏光ビームスプリッタ７で反射した光を第一の往路のビームとし、偏光ビームスプリッタ７を透過した光を第二の往路のビームとしたが、これを逆にすることも可能である。すなわち、偏光ビームスプリッタ７を透過した光を第一の往路のビームとし、偏光ビームスプリッタ７で反射した光を第二の往路のビームとすることも可能である。図４に、この場合の光ヘッド１の構成を例示する。偏光ビームスプリッタ１８及び偏光ビームスプリッタ１１が、それぞれ第一及び第二の偏光ビームスプリッタを構成する点、及び、アクティブ波長板１９及びアクティブ波長板１２が第一及び第二の偏光切替え手段を構成する点は、図２の構成と同様である。

アクティブ波長板１９は、ディスク２への情報の記録時には入射光に対して１／４波長板の機能を持たず、ディスク２からの情報の再生時には入射光に対して１／４波長板の機能を持つ。また、アクティブ波長板１２は、ディスク２への情報の記録時には入射光に対して１／２波長板の機能を持たず、ディスク２からの情報の再生時には入射光に対して１／２波長板の機能を持つ。シャッタ９は、光記録媒体であるディスク２への情報の記録時には偏光ビームスプリッタ７で反射した光（第二の往路のビーム）を通過させ、ディスク２からの情報の再生時には偏光ビームスプリッタ７で反射した光を遮断する。

光源であるレーザ３は、回折格子を外部共振器として用いた外部共振器型の単一モード半導体レーザであり、波長が４０５ｎｍの光を出射する。レーザ３から出射した光は、凹レンズ４及び凸レンズ５で構成されるエキスパンダレンズ系を透過してビーム径が拡大され、１／２波長板６を透過して偏光方向が紙面に対して所定の方向となり、約５０％が偏光ビームスプリッタ７をＰ偏光成分として透過する。透過光の約５０％が偏光ビームスプリッタ７でＳ偏光成分として反射する。

ディスク２への情報の記録時には、偏光ビームスプリッタ７を透過した第一の往路のビームは、凸レンズ１５及び凸レンズ１６で構成されるリレーレンズ系を透過して収束光となり、干渉フィルタ１７で反射し、偏光ビームスプリッタ１８へＰ偏光として入射する。一方、偏光ビームスプリッタ７で反射した第二の往路のビームは、シャッタ９を通り、大部分がビームスプリッタ１０を透過し、偏光ビームスプリッタ１１へＳ偏光として入射してほぼ１００％が反射する。反射光は、アクティブ波長板１２を偏光状態が変化することなく透過し、凸レンズ１３及び凸レンズ１４により構成されるリレーレンズ系を透過して発散光となり、偏光ビームスプリッタ１８へＳ偏光として入射する。

偏光ビームスプリッタ１８は、情報の記録時に、Ｐ偏光として入射する第一の往路ビームをディスク２側へほぼ１００％透過し、Ｓ偏光として入射する第二の往路ビームをディスク２側へほぼ１００％反射する。偏光ビームスプリッタ１８を透過した第一の往路ビーム、及び、反射した第二の往路ビームは、アクティブ波長板１９を偏光状態が変化することなく透過し、対物レンズ２０により、それぞれディスク２の記録層内に集光される。図４に示す構成の光ヘッドでは、偏光ビームスプリッタ７を透過した光が、図３Ａにおける入射ビーム４２に対応し、偏光ビームスプリッタ７で反射した光が、図３Ｂにおける入射ビーム４４に対応する。偏光ビームスプリッタ７を透過した光及び偏光ビームスプリッタ７で反射した光は、記録層内の同一の位置に集光されて干渉し、集光位置に微小な回折格子のパタンが形成される。

ディスク２への情報の記録時に偏光ビームスプリッタ７を透過してディスク２の記録層内に集光された光は、ディスク２の反射層で反射し、対物レンズ２０を逆向きに通り、アクティブ波長板１９を偏光状態が変化することなく透過し、偏光ビームスプリッタ１８へＳ偏光として入射してほぼ１００％が反射する。その後、凸レンズ１４及び凸レンズ１３により構成されるリレーレンズ系を往路とは逆向きに通り、アクティブ波長板１２を偏光状態が変化することなく透過し、偏光ビームスプリッタ１１へＳ偏光として入射してほぼ１００％が反射する。反射光の一部は、ビームスプリッタ１０で反射し、凸レンズ２３及び円筒レンズ２４で構成されるアナモルフィックレンズ系により非点収差が与えられ、光検出器２５の受光部上に集光される。

ディスク２からの情報再生時には、偏光ビームスプリッタ７を透過した光は、１／４波長板の機能を持つアクティブ波長板１９を透過して直線偏光から円偏光へ変換され、ディスク２の記録層内に集光される。一方、偏光ビームスプリッタ７で反射した光は、シャッタ９によって遮断され、ディスク２へは向かわない。図４に示す構成の光ヘッドにて、情報再生時に偏光ビームスプリッタ７を透過した光は、図３Ｃにおける入射ビーム４６に対応する。ディスク２の記録層内に集光された光は、集光位置に形成された回折格子のパタンで反射する。反射光は、対物レンズ２０を逆向きに通り、アクティブ波長板１９を透過して円偏光から直線偏光へ変換され、偏光ビームスプリッタ１８へＳ偏光として入射してほぼ１００％が反射する。この反射光は、凸レンズ１４及び凸レンズ１３で構成されるリレーレンズ系を逆向きに通り、アクティブ波長板１２を透過して偏光方向が９０°変化し、偏光ビームスプリッタ１１へＰ偏光として入射してほぼ１００％が透過し、凸レンズ２１により光検出器２２の受光部上に集光される。なお、半導体レーザ２６から光検出器３２までの光学系の動作は、図２に示す構成の光ヘッドと同様であるので、説明は省略する。

本実施形態では、アクティブ波長板１２及びアクティブ波長板１９を用い、ディスク２への情報の記録時に、光源からの第一の往路ビームと第二の往路ビームとをディスク２へ導く第一のビームスプリッタと、ディスク２からの情報の再生時に、ディスク２からの復路ビームを光検出器２２へ導く第二のビームスプリッタとを共に偏光ビームスプリッタとしている。このようにすることで、光記録媒体への情報の記録時には、光源からの第一の往路ビーム及び第二の往路ビームは、偏光ビームスプリッタ１８（第一の偏光ビームスプリッタ）において光の損失を生じることなく光記録媒体へ向かい、光記録媒体からの情報の再生時には、光記録媒体からの復路ビームは、偏光ビームスプリッタ１１（第二の偏光ビームスプリッタ）において光の損失を生じることなく光検出器２２へ向かう。すなわち、光源から出射した光のうち光記録媒体へ向かう光の割合である往路の効率が高く、また、光記録媒体の記録層で反射した光のうち光検出器へ向かう光の割合である復路の効率が高い。このため、記録時には光記録媒体内で高い光出力が得られ、高速度で記録を行うことができると共に、再生時には光検出器上で大きい受光量が得られ、高い信号対雑音比で再生を行うことができる。

続いて、第二実施形態について説明する。図５は、本発明の第二実施形態の光ディスク装置の構成を示す。本実施形態の光ディスク装置は、ページ型の反射型ホログラム記録用の光ディスク装置である。光ディスク装置は、光ヘッド１、ポジショナ４８、スピンドル４９、コントローラ５０、変調回路５１、記録信号生成回路５２、レーザ駆動回路５３、再生信号処理回路５５、復調回路５６、シャッタ駆動回路５７、アクティブ波長板駆動回路５８、半導体レーザ駆動回路５９、増幅回路６０、誤差信号生成回路６１、対物レンズ駆動回路６２、リレーレンズ駆動回路６５、ポジショナ駆動回路６６、スピンドル駆動回路６７、空間光変調器駆動回路６８、及び、増幅回路６９を有する。

光ヘッド１は、ポジショナ４８に搭載されており、ディスク２は、スピンドル４９に搭載されている。コントローラ５０は、レーザ駆動回路５３、変調回路５１から空間光変調器駆動回路６８までの回路、増幅回路６９から復調回路５６までの回路、シャッタ駆動回路５７、アクティブ波長板駆動回路５８、半導体レーザ駆動回路５９、増幅回路６０から対物レンズ駆動回路６２までの回路、リレーレンズ駆動回路６５、ポジショナ駆動回路６６、及び、スピンドル駆動回路６７の制御を行う。レーザ駆動回路５３、変調回路５１から空間光変調器駆動回路６８までの回路、増幅回路６９から復調回路５６までの回路、及び、リレーレンズ駆動回路６５の動作に関しては後述する。それ以外の回路の動作に関しては、図１に示す第一実施形態の光ディスク装置と同様である。

図６は、第二実施形態の光ディスク装置における光ヘッド１の構成を例示する。図２に示す光ヘッドとの相違点は、偏光ビームスプリッタ７で反射した光の光路中にランダム位相板３３が設けられ、偏光ビームスプリッタ７を透過した光の光路中に空間光変調器３４が設けられている点、及び、凸レンズ２１及び光検出器２２が撮像素子３５で置き換えられ、ビームスプリッタ１０、凸レンズ２３、円筒レンズ２４、及び、光検出器２５が省かれている点である。ここで、偏光ビームスプリッタ７で反射した光である第一の往路ビーム、及び、偏光ビームスプリッタ７を透過した光である第二の往路ビームは、それぞれ参照光及び信号光に相当する。それ以外の光学系の動作に関しては、図２に示す光ヘッド装置において述べた通りである。

ディスク２への情報の記録時には、偏光ビームスプリッタ７で反射した光は、断面内の位相分布がランダム位相板３３によりランダムに変調されたのち、ディスク２の記録層内に集光される。また、偏光ビームスプリッタ７を透過した光は、断面内の強度分布が記録情報に従って空間光変調器３４により変調されたのち、ディスク２の記録層内に集光される。偏光ビームスプリッタ７で反射した光と偏光ビームスプリッタ７を透過した光とは、ディスク２の記録層内の同一の位置に集光されて干渉し、集光位置にホログラムが形成される。一方、ディスク２からの情報の再生時には、偏光ビームスプリッタ７で反射した光はディスク２の記録層内に集光される。この光は、集光位置に形成されたホログラムで反射し、再生情報に従って変調された断面内の強度分布が撮像素子３５により検出される。

図７は、第二実施形態の光ディスク装置における光ヘッド１の別の構成を例示する。本実施形態と図４に示す光ヘッドとの相違点は、偏光ビームスプリッタ７を透過した光の光路中にランダム位相板３３が設けられ、偏光ビームスプリッタ７で反射した光の光路中に空間光変調器３４が設けられている点、及び、凸レンズ２１及び光検出器２２が撮像素子３５で置き換えられ、ビームスプリッタ１０、凸レンズ２３、円筒レンズ２４、及び、光検出器２５が省かれている点である。ここで、偏光ビームスプリッタ７を透過した光である第一の往路ビーム、及び、偏光ビームスプリッタ７で反射した光である第二の往路ビームは、それぞれ参照光及び信号光に相当する。それ以外の光学系の動作に関しては、図４に示す光ヘッド装置において述べた通りである。

図７において、ディスク２への情報の記録時には、偏光ビームスプリッタ７を透過した光は、断面内の位相分布がランダム位相板３３によりランダムに変調されたのち、ディスク２の記録層内に集光される。また、偏光ビームスプリッタ７で反射した光は、断面内の強度分布が記録情報に従って空間光変調器３４により変調されたのち、ディスク２の記録層内に集光される。偏光ビームスプリッタ７を透過した光と偏光ビームスプリッタ７で反射した光とは、ディスク２の記録層内の同一の位置に集光されて干渉し、集光位置にホログラムが形成される。一方、ディスク２からの情報の再生時には、偏光ビームスプリッタ７を透過した光はディスク２の記録層内に集光される。この光は、集光位置に形成されたホログラムで反射し、再生情報に従って変調された断面内の強度分布が撮像素子３５により検出される。

ディスク２への入射ビーム及びディスク２からの反射ビームの光路は、図６に示す構成の光ヘッド装置を用いたときも、図７に示す構成の光ヘッドを用いたときも、図３に示すものと同じである。ただし、図３における回折格子４１のパタンはホログラムで置き換えられる。ホログラムは、ページデータの情報を有している。入射ビーム４２及び反射ビーム４５の集光位置を記録層３８の厚さ方向へ移動させ、記録層３８の面内方向だけでなく厚さ方向にも多数のホログラムを重ねて形成することにより、３次元記録再生を行うことができる。

図５に戻り、レーザ駆動回路５３は、ディスク２への情報の記録時、及び、ディスク２からの情報の再生時に、レーザ３からの出射光のパワーが一定になるように、レーザ３へ一定の電流を供給してレーザ３を駆動する。変調回路５１は、ディスク２への情報の記録時に、記録データとして外部から入力された信号を変調規則に従って変調する。記録信号生成回路５２は、変調回路５１で変調された信号に基づいて、光ヘッド１内の空間光変調器３４を駆動するための記録信号を生成する。空間光変調器駆動回路６８は、記録信号生成回路５２で生成された記録信号に基づいて、空間光変調器３４の各画素へ記録信号に応じた電圧を供給して空間光変調器３４を駆動する。

増幅回路６９は、ディスク２からの情報の再生時に、光ヘッド１内の撮像素子３５の各画素から出力される電圧信号を増幅する。再生信号処理回路５５は、増幅回路６９で増幅された電圧信号に基づいて、ディスク２にホログラムの形態で記録された再生信号の生成、波形等化、２値化を行う。復調回路５６は、再生信号処理回路５５で２値化された信号を復調規則に従って復調し、再生データとして外部へ出力する。

リレーレンズ駆動回路６５は、ディスク２への情報の記録時及びディスク２からの情報の再生時に、ディスク２の記録層内における、光ヘッド１内の偏光ビームスプリッタ７で反射した光、偏光ビームスプリッタ７を透過した光の両方の集光位置をディスク２の厚さ方向へ移動させる。リレーレンズ駆動回路６５は、この目的のために、図示しない電磁駆動型の１軸アクチュエータへ移動量に応じた電流を供給して、光ヘッド１内のリレーレンズ系を構成する凸レンズ１３と凸レンズ１４との相対距離、及び、凸レンズ１５と凸レンズ１６との相対距離の双方を、ディスク２の厚さ方向に対応する方向へ変化させる。

本実施形態においても、第一実施形態と同様に、アクティブ波長板１２及びアクティブ波長板１９を用い、ディスク２への情報の記録時に、光源からの第一の往路ビームと第二の往路ビームとをディスク２へ導く第一のビームスプリッタと、ディスク２からの情報の再生時に、ディスク２からの復路ビームを光検出器２２へ導く第二のビームスプリッタとを共に偏光ビームスプリッタとしている。従って、第一実施形態と同様な効果、すなわち、記録時には光記録媒体内で高い光出力が得られ、高速度で記録を行うことができると共に、再生時には光検出器上で大きい受光量が得られ、高い信号対雑音比で再生を行うことができるという効果が得られる。

なお、上記各実施形態では、ディスク２への情報記録時にアクティブ波長板１９及びアクティブ波長板１２にそれぞれ１／４波長板及び１／２波長板の機能を持たせず、ディスク２からの情報再生時にアクティブ波長板１９及びアクティブ波長板１２にそれぞれ１／４波長板及び１／２波長板の機能を持たせた。しかし、光ヘッドの構成によっては、これを逆にすることも可能である。すなわち、ディスク２への情報記録時にアクティブ波長板１９及びアクティブ波長板１２にそれぞれ１／４波長板及び１／２波長板の機能を持たせ、ディスク２からの情報再生時にアクティブ波長板１９及びアクティブ波長板１２にそれぞれ１／４波長板及び１／２波長板の機能を持たせない制御も可能である。

本発明を特別に示し且つ例示的な実施形態を参照して説明したが、本発明は、その実施形態及びその変形に限定されるものではない。当業者に明らかなように、本発明は、添付のクレームに規定される本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、種々の変更が可能である。

本出願は、２００７年１０月１０日出願に係る日本特許出願２００７−２６４３８７号を基礎とし且つその優先権を主張するものであり、引用によってその開示の内容の全てを本出願の明細書中に加入する。

Claims

反射型の光記録媒体に対して反射型ホログラム記録法を用いて記録及び／又は再生を行う光学的情報記録再生装置であって、
前記光記録媒体への情報の記録時に、光源からの第一の往路ビームと第二の往路ビームとを前記光記録媒体へ導く第一の偏光ビームスプリッタと、
前記第一の偏光ビームスプリッタよりも前記光記録媒体の側に設けられ、入射光に対して１／４波長板の機能を持つ第一のモードと該機能を持たない第二のモードとで作動可能な第一の偏光切替手段と、
前記光記録媒体からの情報の再生時に、前記光記録媒体からの復路ビームを光検出器へ導く第二の偏光ビームスプリッタと、
前記第二の偏光ビームスプリッタよりも前記光記録媒体の側に設けられ、入射光に対して１／２波長板の機能を持つ第三のモードと該機能を持たない第四のモードとで作動可能な第二の偏光切替手段と、
前記第一及び第二の偏光切替手段を駆動する偏光切替手段駆動回路とを備え、
前記偏光切替手段駆動回路は、前記光記録媒体への情報の記録時には、前記第一の偏光切替手段を、第一のモード及び第二のモードの一方で作動するように駆動すると共に、前記第二の偏光切替手段を、前記第三のモード及び第四のモードの一方として作動するように駆動し、前記光記録媒体からの情報再生時には、前記第一の偏光切替手段を第一のモード及び第二のモードの他方で作動するように駆動すると共に、前記第二の偏光切替手段を、前記第三のモード及び第四のモードの他方で作動するように駆動することを特徴とする光学的情報記録再生装置。
前記光記録媒体への情報の記録時に、前記第一の往路ビーム又は前記第二の往路ビームの断面内の強度分布を記録する情報に従って変調する空間光変調器と、前記光記録媒体からの情報の再生時に、前記記録された情報に従って変調された前記復路ビームの断面内の強度分布を検出する光検出器とを有することを特徴とする、請求項１に記載の光学的情報記録再生装置。
反射型の光記録媒体に対して反射型ホログラム記録法を用いて記録及び／又は再生を行う光ヘッド装置であって、
前記光記録媒体への情報の記録時に光源からの第一の往路ビームと第二の往路ビームとを前記光記録媒体へ導く第一の偏光ビームスプリッタと、
前記第一の偏光ビームスプリッタよりも前記光記録媒体の側に設けられ、入射光に対して１／４波長板の機能を持つ第一のモードとその機能を持たない第二のモードとで作動可能な第一の偏光切替手段と、
前記光記録媒体からの情報の再生時に前記光記録媒体からの復路ビームを光検出器へ導く第二の偏光ビームスプリッタと、
前記第二の偏光ビームスプリッタよりも前記光記録媒体の側に設けられ、入射光に対して１／２波長板の機能を持つ第三のモードとその機能を持たない第四のモードとで作動可能な第二の偏光切替手段とを有することを特徴とする光ヘッド装置。
前記光記録媒体への情報の記録時に、前記第一の往路ビーム又は前記第二の往路ビームの断面内の強度分布を記録する情報に従って変調する空間光変調器と、前記光記録媒体からの情報の再生時に、前記記録された情報に従って変調された前記復路ビームの断面内の強度分布を検出する光検出器とを有することを特徴とする、請求項３に記載の光ヘッド装置。