JPWO2014188540A1

JPWO2014188540A1 - 光学部品位置決め装置、およびそれを用いた光記録装置

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Publication number: JPWO2014188540A1
Application number: JP2015517986A
Authority: JP
Inventors: 滋郎橋爪; 和良山崎; 加藤　盛一; 盛一加藤; 木村　勝彦; 勝彦木村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2013-05-22
Filing date: 2013-05-22
Publication date: 2017-02-23
Anticipated expiration: 2033-05-22
Also published as: WO2014188540A1; JP6118897B2; US20160086628A1

Abstract

記録媒体の位置ずれにより、再生時に記録媒体から生じる回折光が空間フィルタで大きく遮られるため、光検出器で集光される回折光の光量が減少して良好な再生信号が得られなくなる。また、記録時には位置の変動しない光源から出射した光ビームの余分な周波数成分等を除去するため、光線中に空間フィルタの位置を固定する必要がある。少なくとも２つの空間フィルタを有するアクチュエータにおいて、一方の空間フィルタは他の空間フィルタとは独立した動きをする２軸以上のアクチュエータに搭載し、他方の空間フィルタは共通の１軸アクチュエータに固定し、それぞれの位置の切り替えを共通の１軸アクチュエータで行う。

Description

本発明は、平板状記録媒体を用いる光記録装置における光学部品位置決め装置、およびその光学部品位置決め装置を用いた光記録装置に関するものである。

近年、インターネットの普及や画像の高画質化等に伴う電子情報量の増加により、主要な情報記録媒体の１つである光ディスクは大容量化の一途をたどっている。大容量化は、対物レンズの開口数増大と光ビーム（光線）の短波長化による集光スポットサイズの縮小や、記録層の多層化などによりＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤとして実現されてきた。しかしながら、さらなる大容量化の実現には、従来とは異なる新たなストレージ技術が必要となる。

有望な次世代光ストレージ技術として、ホログラムメモリがある。一般に、ホログラムメモリは、空間光変調器（SLM：Spatial Light Modulator）により信号光ビーム（光線）の強度を２次元的に変調し、信号光ビームと参照光ビームを干渉させ、その干渉パターンをディスク状の記録媒体（光ディスク）に屈折率分布として定着させることによって情報の記録が行われる。また、記録媒体に対する参照光ビームの入射角度を変更することによって、一つの記録箇所に複数種類の情報を同時に記録できる。

また、ホログラムメモリにおける情報の再生では、記録に用いた参照光ビームを記録時と同一角度で記録媒体に照射すると、記録媒体に定着された干渉パターンから回折光が生じ、これを光検出器で受光することにより、記録した情報が再生される。このようにホログラムメモリは、１つの記録箇所で２次元的な情報を複数種類記録・再生できるため、高密度かつ高速な情報の記録・再生が可能である。

上述の記録時と再生時の様に、２つの異なる使用条件に対して、それぞれに適合した仕組みで記録、再生用の光学部品を切り替え、また光ビームの集光点位置を３次元的に制御する駆動装置の例が、以下の２つの特許文献に記載されている。

特許文献１では、基板厚や記録感度等種類の異なる複数の光学式情報記録媒体を１台の光学式情報記録再生装置において記録もしくは再生するため、各々の光学式情報記録媒体の情報記録面にそれぞれ集光される光スポットを、各々の媒体に最も適したものとし、かつ正確にトラックずれ及び焦点ずれを制御するようにした対物レンズ駆動装置及び光ヘッド装置が記載されている。特許文献１では、軸線の回りに回動かつ軸線に沿って上下動自在に保持されたレンズホルダと、該レンズホルダに前記軸線からほぼ等しい距離だけ偏心した位置に設けられた複数の対物レンズと、前記レンズホルダを前記軸線に沿って上下動、軸線の回りに回動させて光学式情報記録媒体上の光スポットを焦点方向及びトラックを横切る方向に駆動する駆動装置と、光学式情報記録媒体の種類を判別する手段とを備え、光学式情報記録媒体の種類に応じて対物レンズを選択して光束中に移動し、光スポットを形成して情報を記録または再生することを特徴とする対物レンズ駆動装置および当該対物レンズ駆動装置を備えた光ヘッド装置が記載されている。

また特許文献２では、光源ユニットからの平行な光ビームを集束する第１のレンズと、該集束した光ビームを再度平行な光ビームに変換する第２のレンズと、該平行な光ビームを光ディスクの記録面に集束する第３のレンズとを備え、第３のレンズをその光軸方向に移動させることにより光ビームの焦点位置調整を行い、第１又は第２のレンズのいずれか一方をその光軸と直交する面内で移動させることにより第３のレンズに入射する光ビームの光軸を傾斜させて光ビームのトラック追従制御を行う光ヘッドが記載されている。当該光ヘッドにおいては、第１又は第２のレンズのいずれか一方をその光軸と直交する面内でのみ揺動する第１の板ばねに支持された第１の可動部材に取り付けるとともに、第３のレンズをトラック追従方向と直交する面内でのみ揺動する第２の板ばねに支持された第２の可動部材に取り付けられている。これにより、レンズを透過する光ビームに対して、レンズを光軸に対する法線面内で移動することで光ビームの光軸に対して法線面上で集光点位置移動し、対物レンズを光軸方向に移動することで集光点位置を光軸方向に移動させることが記載されている。

特開平８−２２１７７９号公報特開平４−１３２３３号公報

上述したホログラムメモリの様な平板状の記録媒体を用いる光記録装置において、平板状の記録媒体が回転する際に、記録媒体の固有撓みや振動等により、参照光ビーム位置に対する記録媒体の位置や角度が変動する。それに伴い、再生時には記録媒体で生じる再生光（＝回折光）の位置や角度が変化し、記録媒体と光検出器との間の光路中に配置された光学部品、例えば空間フィルタ上に集光される再生光の集光点位置は３次元的に変動する。したがって、空間フィルタ上で再生光の集光点位置が変動すると、再生光が空間フィルタで遮られるため、光検出器で集光する再生光の光量が減少して良好な再生信号が得られなくなるといった問題点があった。そのため、空間フィルタを記録媒体の位置や角度に同期させて最適な位置に移動させる必要があるといった課題があった。

一方、上述したホログラムメモリの様な平板状の記録媒体を用いる光記録装置の記録時において、光源から出射した信号光ビームに含まれる不要な周波数成分等を除去するため、空間フィルタの様な光学部品の位置を記録媒体の位置に依らず信号光ビーム中心に固定する必要があった。また信号光ビームは記録時に離散的で非連続的に短時間に照射されるため、空間フィルタを透過する信号光ビームを用いて空間フィルタの位置情報を連続的に取得し、空間フィルタの位置を連続的にフィードバック制御することが困難な状況の中で、空間フィルタの位置を正確に固定する必要があるといった課題があった。

しかしながら特許文献１の光ヘッドの駆動装置の構成では、光軸に対する法線面上の１軸方向駆動アクチュエータでの光学部品の切り替えにより、光ビームの集光点位置を光軸に対する法線面上の１軸方向に駆動可能とし、光軸方向駆動アクチュエータにより光ビームの集光点位置を法線方向に駆動可能とするのみである。すなわち、光ビームの集光点位置が２軸方向しか駆動出来ず、また、駆動装置が電磁駆動の原理を用いているため、位置決め状態が不安定であり、記録時に光学部品を固定することが困難である。

一方、特許文献２の構成では、光ビームの集光点位置を３次元的に任意の位置に駆動できるが、光線の集光点位置駆動のためにレンズを光軸中心から変位させると光ビームに歪みが生じ、記録・再生信号が劣化する問題点があり、また、駆動装置が電磁駆動の原理を用いているため、位置決め状態が不安定であり、記録時に光学部品を固定することが困難である。また、特許文献２の構成では、記録時と再生時で光学部品を切り替える駆動ができない問題がある。

本発明は、上記問題点を鑑みなされてもので、空間フィルタの様な光学部品を、記録時と再生時で切り替えるとともに、記録媒体の位置や角度に同期させて最適な位置に移動させ、また記録時等の必要時には、空間フィルタ等の光学部品の位置を正確に固定することができる光学部品位置決め装置、およびそれを用いた光記録装置を提供することを目的としている。

本発明を複数の観点から把握することができるが、一つの観点から捉えた代表的な本発明の光学部品位置決め装置、およびそれを用いた光記録装置は、以下の通りである。また、その他の観点から捉えた本発明の光学部品位置決め装置、およびそれを用いた光記録装置は、以下に続いて述べる発明を実施する形態の説明等でさらに明らかになる。

すなわち、本発明の光学部品位置決め装置は、
光源から出射された光ビームの光路中に配置された少なくとも２つの光学部品を移動させて所定位置に位置決めする光学部品位置決め装置において、
前記２つの光学部品が搭載され、当該２つの光学部品を共に移動させる１軸で駆動する第１のアクチュエータと、
前記２つの光学部品の内の第１の光学部品が搭載され、他の第２の光学部品とは独立して前記第１の光学部品を移動する２軸以上で駆動する第２のアクチュエータと、
前記第１のアクチュエータと第２のアクチュエータを制御する制御装置を有する光学部品位置決め装置である。

また、上記光学部品位置決め装置を用いた本発明の光記録装置は、
搭載された記録媒体を回転駆動する回転モータと、前記記録媒体に対して信号を記録再生するヘッドとを有し、前記記録再生するヘッドは、光源から出射した光ビームの光路中に配置された少なくとも２つの光学部品を備える光記録装置において、
前記２つの光学部品が搭載され、当該２つの光学部品を共に移動させる１軸で駆動する第１のアクチュエータと、前記２つの光学部品の内の第１の光学部品が搭載され、他の第２の光学部品とは独立して前記第１の光学部品を移動する２軸以上で駆動する第２のアクチュエータと、前記第１のアクチュエータと第２のアクチュエータを制御する制御装置とを備えた光学部品位置決め装置を有する光記録装置である。

本発明によれば、記録媒体（光ディスク）の撓みや、振動による記録媒体回転時の回転軸方向と回転軸に対する法線面内方向の変動による再生信号劣化を抑制する光学部品位置決め装置、およびそれを用いた光記録装置が提供できる。また、これにより、高密度・高速なホログラムメモリを提供することができる。

ホログラムメモリ装置の全体構成の一例を示した図である。本発明の一実施例における記録媒体の位置がずれた時の変位補正機構４０２の動作の一例を説明する図である。本発明の一実施例における記録媒体の位置がずれた時の変位補正機構４０２の動作の他の例を説明する図である。本発明の一実施例における記録媒体の位置がずれた時の変位補正機構４０２の動作の別の例を説明する図である。本発明の一実施例における変位補正機構４０２の構成を示す図である。本発明の一実施例における変位補正機構４０２の内の２軸アクチュエータ４０４の構成を示す図である。本発明の一実施例における変位補正機構４０２の２軸アクチュエータ４０４の構成と動作を説明する図である。本発明の一実施例における変位補正機構４０２の２軸アクチュエータ４０４における駆動力と変位の関係の一例を説明する図である。本発明の一実施例における変位補正機構４０２の２軸アクチュエータ４０４における駆動力と変位の関係の他の例を説明する図である。本発明の一実施例における変位補正機構４０２における１軸アクチュエータ４０３の構成を示す図である。本発明の一実施例における変位補正機構４０２における光学部品の切り替え機構の構成と記録時の動作を説明する図である。本発明の一実施例における変位補正機構４０２における光学部品の切り替え機構の構成と再生時の動作を説明する図である。本発明の一実施例におけるにおける空間フィルタ２１２の構成を示す図である。

本発明の実施の形態の光記録装置は、例えば、光記録装置に搭載された記録媒体を回転駆動する回転モータと、前記記録媒体に対して信号を記録再生するヘッドとを有し、前記記録再生するヘッドは少なくとも２つの光学部品を備え、当該２つの光学部品を共通の１軸アクチュエータにより位置制御し、２つの光学部品の内の１つの光学部品は他の光学部品とは独立した動きをするように２軸以上のアクチュエータにより位置制御する光学部品位置決め装置を有する。

また、本発明の実施の形態の光学部品位置決め装置、およびそれを用いた光記録装置では、前記共通の１軸アクチュエータが前記２つの光学部品を切り替えることを特徴とする。

また、本発明の実施の形態の光学部品位置決め装置、およびそれを用いた光記録装置では、前記共通の１軸アクチュエータは無通電時に位置が固定されることを特徴とする。

また、本発明の実施の形態の光学部品位置決め装置、およびそれを用いた光記録装置では、光記録装置に搭載された記録媒体は回転し、前記光学部品位置決め装置を透過した光線が前記記録媒体に照射される位置が、前記記録媒体の回転軸に対して法線方向となる方向に前記１軸アクチュエータが動くことを特徴とする。

また、本発明の実施の形態の光学部品位置決め装置、およびそれを用いた光記録装置では、前記光学部品は透過する光線の強度や偏光及び角度を変化させることを特徴とする。

また、本発明の実施の形態の光学部品位置決め装置、およびそれを用いた光記録装置は、前記光学部品を透過する光線の位置を検出する機能を有することを特徴とする。

以下、図面等を用いて、本発明の実施形態について詳細に説明する。以下の説明は本発明を実施するための形態を示すものであり、本発明がこれらの実施の形態に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。また、実施の形態および具体的な実施例を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略することがある。

[ホログラムメモリ装置の全体構成]
図１は、ホログラムメモリ装置の一例の全体構成の概略を説明する図であり、特に光ヘッドの部分４０１の構成の一例を詳細に示したものである。

光源２０１を出射した光ビーム（光線）はコリメートレンズ２０２を透過し、シャッタ２０３で通過する時間を制限される。光ビームはシャッタ２０３通過後、１/２波長板２０４でＰ偏光とＳ偏光の割合を制御された後、偏光ビームスプリッタ２０５に入射する。偏光ビームスプリッタ２０５を透過する信号光（例えばＰ偏光）ビーム３０１は、ビームエキスパンダ２０６でビーム径が拡大された後、位相マスク２０７、リレーレンズ２０８を透過し、偏光ビームスプリッタ２０９で反射し、空間光変調器２１０に入射する。空間光変調器２１０で情報を付加された信号光ビーム３０１は偏光ビームスプリッタ２０９を透過した後、リレーレンズ２１１、空間フィルタ２１２と対物レンズ２１３を透過し記録媒体２２４に集光する。

一方、偏光ビームスプリッタ２０５で反射された参照光（例えばＳ偏光）ビーム３０２は、偏光方向変換素子２１４で記録時又は再生時に応じた偏光方向に制御された後、ミラー２１５とミラー２１６で反射され、ガルバノミラー２１７に照射される。ガルバノミラー２１７で反射角度を制御された参照光ビーム３０２は、レンズ２１８とレンズ２１９を透過した後、記録媒体２２４に入射する。なお、ガルバノミラー２１７によって参照光ビーム３０２の角度を制御することにより、記録媒体２２４に入射する参照光ビーム３０２の角度を調整する。

信号光ビーム３０１と参照光ビーム３０２を記録媒体２２４中で重ね合わせると、記録媒体２２４内には信号光ビーム３０１と参照光ビーム３０２で形成される干渉パターンが記録され、これにより情報を記録する。また、ガルバノミラー２１７で記録媒体２２４に入射する参照光ビーム３０２の角度を変化させると、それぞれの入射角度に依存した記録ができるため、角度多重記録ができる。

記録媒体２２４に記録した情報を再生する時は、前述した１/２波長板２０４で、参照光として用いたＰ偏光またはＳ偏光の一方側に調整し、光源２０１を出射した光ビームの全光量が偏光ビームスプリッタ２０５で反射される参照光（例えばＳ偏光）ビーム３０２となるようにする。参照光ビーム３０２は前述の参照光ビーム３０２と同じ順序を経て、記録媒体２２４に入射、透過した後、ガルバノミラー２２０で反射される。ガルバノミラー２２０で反射された参照光ビーム３０２は再び記録媒体２２４に入射すると、記録媒体２２４に記録された干渉パターンにより回折された再生光が発生し、対物レンズ２１３、リレーレンズ２１１と空間フィルタ２１２を透過した後、偏光ビームスプリッタ２０９で反射され光検出器２２１に入射し、記録した信号が再生される。また、ガルバノミラー２１７とガルバノミラー２２０は連動して動き、記録時と同じ複数の参照光ビーム３０２の入射角度で記録媒体２２４に入射することにより、多重記録情報を再生できる。

なお、記録媒体２２４は回転モータ２２２に回転軸２２３を介して固定され、回転モータ２２２はステージ２２６上に固定されている。そのため、光記録装置の制御装置（コントローラ）２２７の制御により、回転モータ２２２で回転角度と、ステージ２２６でＸ、Ｙ、Ｚ軸方向位置を制御することにより、記録媒体２２４中で記録と再生する位置を任意に設定することができる。

また、制御装置（以下、コントローラと言う）２２７は、光ヘッド４０１の各種の制御を行い、例えば、光ビームの光源からの出射制御や、ガルバノミラー２１７、２２０の角度の制御や、光検出器２２１での検出光の信号に応じた空間フィルタ２１２の位置制御、等を行う。

[再生時の記録媒体の位置ずれ・傾きの補正]
次に、記録媒体２２４の位置がずれたときや、傾いた時の変位補正機構４０２の動作について説明する。

図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、本発明の光部品位置決め装置の変異補正機構４０２には、空間フィルタ２１２の位置決めを行うアクチュエータ２２５が備えられており、空間フィルタ２１２の移動を行う。

図２（ａ）は、本実施例において記録媒体２２４に記録した情報を再生する時に、記録媒体２２４が記録した信号光ビーム３０１の光軸に対して法線面上の一軸方向（+Ｘ’軸方向）にずれた時の変位補正機構４０２の動作を説明する図である。なお、点線で示した位置が記録媒体２２４の元の位置である。

図２（ｂ）は、本実施例において記録媒体２２４が記録した信号光ビーム３０１の光軸方向（+Ｚ’軸方向）にずれた時の変位補正機構４０２の動作を説明する図である。なお、点線で示した位置が記録媒体２２４の元の位置である。

図２（ｃ）は、本実施例において記録媒体２２４が記録した信号光ビーム３０１の光軸に対して傾いた（+θ_Ｙ’方向）時の変位補正機構４０２の動作を説明する図である。なお、点線で示した位置が記録媒体２２４の元の位置である。

図２（ａ）に示すように、記録媒体２２４が記録した信号光ビーム３０１の光軸に対して法線面上の一軸方向（+Ｘ’軸方向）にずれると、記録媒体２２４に記録した情報により回折された再生光ビーム３０３の発生する位置も同時に信号光ビーム３０１の光軸に対して法線面上の一軸方向（-Ｘ’軸方向）にずれる。それにより、変位補正機構４０２内で集光される点５０１は５０２に-Ｘ’方向に変位するため、空間フィルタ２１２で大きく遮られ、再生光ビーム３０３の光量が減少して再生信号が劣化する。そのため、空間フィルタ２１２をアクチュエータ２２５で信号光ビーム３０１の光軸に対して法線面上の一軸方向（-Ｘ’軸方向）に移動させることで、光検出器２２１で集光される回折光の光量を回復させ再生信号の劣化を補償する。

次に、図２（ｂ）に示すように、記録媒体２２４が記録した信号光ビーム３０１の光軸に対して法線方向（+Ｚ’軸方向）にずれると、記録媒体２２４に記録した情報により回折された再生光ビーム３０３の発生する位置も同時に信号光ビーム３０１の光軸方向（+Ｚ’軸方向）にずれる。それにより、変位補正機構４０２内で再生光ビーム３０３が集光される点５０１は５０３に+Ｚ’方向に変位するため、図２(ａ)と同様に、空間フィルタ２１２で遮られ再生信号が劣化する。そのため、空間フィルタ２１２をアクチュエータ２２５で信号光ビーム３０１の光軸方向（+Ｚ’軸方向）に移動させることで再生信号の劣化を補償する。

最後に、図２（ｃ）に示すように、記録媒体２２４が記録した信号光ビーム３０１の光軸に対して傾く（+θ_Ｙ’方向）と、記録媒体２２４に記録した情報（＝干渉パターン）が傾くため、回折される参照光ビーム３０３の角度も同時に信号光ビーム３０１の光軸に対して傾く（+θ_Ｙ’軸方向）に傾く。それにより、変位補正機構４０２内で再生光ビーム３０３が集光される点５０１は５０３に-Ｘ’方向に変位するため、図２(ａ)と同様に空間フィルタ２１２で遮られ再生信号が劣化する。そのため、空間フィルタ２１２をアクチュエータ２２５で信号光ビーム３０１の光軸に対して法線面上の一軸方向方向（-Ｘ’軸方向）に移動させることで再生信号の劣化を補償する。

[変位補正機構の動作]
次に、空間フィルタ２１２の位置を制御する変位補正機構４０２の具体的な動作について説明する。

図１に示すように、ホログラムメモリ装置４０１では、ディスク状の記録媒体２２４を記録・再生する位置に移動するために、回転モータ２２２と、並進するステージ２２６を用いる。記録媒体の回転モータ２２２を用いた回転位置決めは、並進するステージ２２６（回転軸に対して法線方向＝ラジアル方向）を用いた位置決めに比べ高速に実現できる。そのため、空間フィルタ２１２は回転方向（Ｙ’軸方向）と回転に伴ってずれる光軸方向（Ｚ’軸方向）に高速駆動することが求められるが、回転軸法線方向となるＸ’軸方向には比較的低速駆動することで十分となる。本実施例では、高速駆動が求められるＹ’軸方向とＺ’軸方向のアクチュエータに電磁駆動するアクチュエータを用い、比較的に低速駆動で良いＸ’軸方向のアクチュエータにモータを用いたリードスクリュー機構を用いた。

図３(ａ)は、変位補正機構４０２の構造を説明する図である。図３（ｂ）は、変位補正機構４０２の内、電磁駆動で光軸方向（Ｚ’軸方向）と光軸に対して法線面上の１軸方向（Ｙ’軸方向）の合計２軸方向に、空間フィルタ２１２ｂを駆動する２軸アクチュエータ４０４の構造を説明する図である。
変位補正機構４０２は２つの空間フィルタ２１２ａ、２１２ｂを有する。空間フィルタ２１２ａは１軸（Ｘ’軸）駆動ホルダ１０３に固定され、空間フィルタ２１２ｂは２軸（Ｙ’、Ｚ’軸）駆動ホルダ１０７に固定されている。

まず初めに、２軸アクチュエータ４０４の動作を以下に説明する。

図４（ａ）は、電磁駆動するアクチュエータによって構成された２軸駆動のアクチュエータ４０４の動作を説明するために２軸駆動のアクチュエータ（以下、２軸アクチュエータ）４０４の主要部品を-Ｚ軸方向に見下ろした図である。

図４（ｂ）、図４（ｃ）はそれぞれ２軸アクチュエータ４０４に生じる光軸方向（Ｚ’軸方向）と光軸に対して法線面上の１軸方向（Ｙ’軸方向）の駆動力を説明するために、２軸アクチュエータ４０４を図３（ｂ）の断面Ｓ２において+Ｘ軸方向に見た図である。

２軸アクチュエータ４０４は、図３（ｂ）、図４（ａ）に示すように２軸駆動ホルダ１０７に固定された２種類のコイル１１１と１１２が、ホルダ１０７外部に設けた磁石１１０とヨーク１０９とから形成される磁界内に配置されている。

また図４（ｂ）に示すように、光軸方向駆動用コイル１１１は２軸アクチュエータホルダ１０７の周囲に固定され、光軸方向駆動用コイル１１１に駆動電流Ｉａが流れると光軸方向（+Ｚ’軸方向）にローレンツ力Ｆａが発生し光軸方向（+Ｚ’軸方向）に変位する。なお、ワイヤ１０８の-Ｘ’方向の端部は１軸駆動ホルダ１０３に固定され、+Ｘ’方向の端部は２軸アクチュエータホルダ１０７に固定されている。そのため、２軸駆動ホルダ１０７は、１軸駆動ホルダ１０３に固定された４本のワイヤ１０８で片持ち支持され、２軸駆動ホルダ１０７が光軸方向（Ｚ’軸方向）に変位するとバネ力Ｆｂが発生する。そして、ローレンツ力Ｆａとバネ力Ｆｂ釣り合う位置で２軸アクチュエータホルダ１０７は固定される。

一方、２対の光軸法線方向用コイル１１２は磁石１１０とヨーク１０９との空隙に配置され、２軸駆動ホルダ１０７のワイヤ１０８軸方向の２面固定されている。図４（ｃ）に示すように、コイル１１２に駆動電流Ｉｂが流れると、光軸法線方向（-Ｙ’軸方向）にローレンツ力Ｆｃが発生し２軸駆動ホルダ１０７は光軸法線方向（-Ｙ’軸方向）に変位する。そして、光軸方向駆動用コイル１１１と同様にバネ力Ｆｄとローレンツ力Ｆｃとが釣り合う位置に２軸駆動ホルダ１０７は位置決めされて固定される。（ここでは重力による影響は記載しない。）
以上の動作原理により、２軸アクチュエータ４０４はコイル１１１とコイル１１２に印加する電流で空間フィルタ２１２ｂのＹ’軸方向とＺ’軸方向の位置を制御する。

次に、１軸駆動のアクチュエータ（以下、１軸アクチュエータ）４０３の動作を以下に説明する。
駆動速度が比較的低速でも良い１軸アクチュエータ４０３は、図３（ａ）に示すように、主にステッピングモータ１００とリードスクリュー１０１とナット１０２、２本のガイドレール１０４、１０５とから構成され、ナット１０２は変位補正機構４０２の１軸駆動ホルダ１０３に固定されている。

図５は、変位補正機構４０２の１軸アクチュエータ４０３のリードスクリュー機構を説明する図である。
ステッピングモータ１００がＸ’軸回りに回転すると、１軸駆動ホルダ１０３に固定されているナット１０２と１軸駆動ホルダ１０３は２本のガイドレール１０４、１０５の軸方向であるＸ’軸方向に変位する。なお、ステッピングモータ１００は無通電時にリードスクリュー１０１の回転角度が維持される特性を有するため、１軸駆動ホルダ１０３の位置が固定される。

以上の動作原理により、１軸アクチュエータ４０３はステッピングモータ１００に印加する電圧のパルス数で１軸駆動ホルダ１０３に搭載された空間フィルタ２１２ａと空間フィルタ２１２ｂのＸ’軸方向の位置を制御する。
さらに１軸アクチュエータ４０３は、空間フィルタ２１２ａと空間フィルタ２１２ｂの微小な位置制御だけでなく、記録・再生時における空間フィルタ２１２ａと空間フィルタ２１２ｂの切り替えにも用いられる。

図６（ａ）、（ｂ）は１軸アクチュエータ４０３の記録・再生時における切り替え動作を説明するために、図３（ｂ）に示す変位補正機構４０２のＸ’Ｚ’座標面Ｓ１での断面図を-Ｙ’軸方向に見た図である。

図６（ａ）に示すように、記録時は、信号光ビーム３０１が１軸駆動ホルダ１０３に固定された空間フィルタ２１２ａを透過する。空間フィルタ２１２ａは１軸駆動ホルダ１０３に固定されているため、Ｙ’軸とＺ’軸方向は変動しない。また、Ｘ’軸方向は１軸アクチュエータ４０３のステッピングモータ１００に入力する電圧のパルス数で一意に決まるため、空間フィルタ２１２ａの位置はフィードバック信号の不要なオープンループで制御できる。

一方再生時は、図６（ｂ）に示すように、２軸アクチュエータ４０４に搭載された空間フィルタ２１２ｂは、１軸アクチュエータ４０３により再生光ビーム３０３の透過する位置に移動する。空間フィルタ２１２ｂは１軸アクチュエータ４０３に搭載された２軸アクチュエータ４０４に固定されているため、Ｘ’軸方向の位置は１軸アクチュエータ４０３のステッピングモータ１００に入力する電圧のパルス数で制御され、Ｙ’軸とＺ’軸方向は２軸アクチュエータ４０４の各コイル１１１、１１２に印加する駆動電流Ｉａ、Ｉｂで制御する。なお、図２に示したような再生光ビーム３０３の集光点位置５０１と空間フィルタ２１２ｂとの位置ずれ量は、例えば図１に示す変位補正機構４０２の空間フィルタ２１２ｂで遮られた再生光ビーム３０３を光検出器２２１等の検出器で検出し、その検出光（例えば強度等）に応じて評価し、変異補正機構４０２を制御する。検出光の評価においては、光検出器２２１以外の他の検出器を用いても良く、空間フィルタ２１２ｂから出た光の評価ができれば良い。また、光検出器２２１で検出される再生光ビーム３０３が最大となる位置に空間フィルタ２１２ｂをコントローラ２２７で制御することで、再生光ビーム３０３の集光点位置５０１と空間フィルタ２１２ｂとの位置ずれは最小となる。

図７は空間フィルタ２１２の構成を説明するために、１軸アクチュエータ４０３に搭載された空間フィルタ２１２ａの光軸中心断面図を示したものである。空間フィルタ２１２ａは、信号光ビーム３０１の透過を阻止する薄膜１０６ｂと、薄膜１０６ｂを支持する透明な基板１０６ａとから構成されている。また空間フィルタ２１２ｂは、信号光ビーム３０１が透過する領域が穴構造の１軸駆動ホルダ１０３と固定されている。これにより、図７に示すように、透過する信号光ビーム３０１光の領域を制限する空間フィルタとして作用する。

なお、本実施例における２軸アクチュエータ４０４は電磁駆動、１軸アクチュエータ４０３はモータ駆動として記載しているが、１軸アクチュエータ４０３として、超音波モータ等の同様の効果が得られるアクチュエータであっても良い。

また、本実施例では変位補正機構４０２をホログラムメモリ装置に用いた場合を記載しているが、光学検査装置等の他の光学装置にも適用できることはもちろんである。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、制御機構や構成部品およびそれらの結合は、説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御機構や構成部品およびそれらの結合を示しているとは限らない。実際には殆ど全てもしくは多くの構成が相互に関係付けられ接続されていると考えてもよい。

１００ステッピングモータ
１０１リードスクリュー
１０２ナット
１０３１軸駆動ホルダ
１０４ガイドレール
１０５ガイドレール
１０６ａ薄膜
１０６ｂ基板
１０７２軸駆動ホルダ
１０８ワイヤ
１０９ヨーク
１１０磁石
１１１光軸方向駆動用コイル
１１２光軸法線方向用コイル
２０１光源
２０２コリメートレンズ
２０３シャッタ
２０４１/２波長板
２０５偏光ビームスプリッタ
２０６ビームエキスパンダ
２０７位相マスク
２０８リレーレンズ
２０９偏光ビームスプリッタ
２１０空間光変調器
２１１リレーレンズ
２１２空間フィルタ
２１２ａ、２１２ｂ空間フィルタ
２１３対物レンズ
２１４偏光方向変換素子
２１５ミラー
２１６ミラー
２１７ガルバノミラー
２１８レンズ
２１９レンズ
２２０ガルバノミラー
２２１光検出器
２２２回転モータ
２２３回転軸
２２４記録媒体
２２５アクチュエータ
２２６ステージ
２２７コントローラ（制御装置）
３０１信号光ビーム
３０２参照光ビーム
３０３再生光ビーム
４０１ホログラムメモリ装置
４０２変位補正機構
４０３１軸アクチュエータ
４０４２軸アクチュエータ
５０１〜５０５集光点位置

Claims

光源から出射された光ビームの光路中に配置された少なくとも２つの光学部品を移動させて所定位置に位置決めする光学部品位置決め装置において、
前記２つの光学部品が搭載され、当該２つの光学部品を共に移動させる１軸で駆動する第１のアクチュエータと、
前記２つの光学部品の内の第１の光学部品が搭載され、他の第２の光学部品とは独立して前記第１の光学部品を移動する２軸以上で駆動する第２のアクチュエータと、
前記第１のアクチュエータと第２のアクチュエータを制御する制御装置を有することを特徴とする光学部品位置決め装置。
請求項１において、
前記１軸で駆動する第１のアクチュエータによる移動により、前記第１、第２の２つの光学部品を切り替えることを特徴とする光学部品位置決め装置。
請求項２において、
前記１軸で駆動する第１のアクチュエータは、モータ駆動のアクチュエータで構成され、当該モータ駆動のアクチュエータの無通電時に、前記第１、第２の２つの光学部品の位置が固定されることを特徴とする光学部品位置決め装置。
請求項１から３のいずれかにおいて、
前記２軸以上で駆動する第２のアクチュエータは、電磁駆動するアクチュエータで構成され、当該電磁駆動するアクチュエータの通電制御により、前記第１の光学部品の位置が決められることを特徴とする光学部品位置決め装置。
請求項１から４のいずれかにおいて、
前記第１、第２の光学部品のうちの少なくとも１つは、透過する光ビームの強度、偏光、及び角度のうちの少なくとも１つを変化させることを特徴とする光学部品位置決め装置。
請求項１から５のいずれかにおいて、
前記第１の光学部品を透過する光ビームの光検出をする光検出器を有することを特徴とする光学部品位置決め装置。
搭載された記録媒体を回転駆動する回転モータと、前記記録媒体に対して信号を記録再生するヘッドとを有し、前記記録再生するヘッドは、光源から出射した光ビームの光路中に配置された少なくとも２つの光学部品を備える光記録装置において、
前記２つの光学部品が搭載され、当該２つの光学部品を共に移動させる１軸で駆動する第１のアクチュエータと、前記２つの光学部品の内の第１の光学部品が搭載され、他の第２の光学部品とは独立して前記第１の光学部品を移動する２軸以上で駆動する第２のアクチュエータと、前記第１のアクチュエータと第２のアクチュエータを制御する制御装置とを備えた光学部品位置決め装置を有することを特徴とする光記録装置。
請求項７において、前記光学部品位置決め装置は、
前記１軸で駆動する第１のアクチュエータによる移動により、前記第１、第２の２つの光学部品を切り替えることを特徴とする光記録装置。
請求項８において、前記光学部品位置決め装置は、
前記１軸で駆動する第１のアクチュエータを、モータ駆動のアクチュエータで構成し、当該モータ駆動のアクチュエータの無通電時に、前記第１、第２の２つの光学部品の位置が固定されることを特徴とする光記録装置。
請求項７から９のいずれかにおいて、
前記２軸以上で駆動する第２のアクチュエータは、電磁駆動するアクチュエータで構成され、当該電磁駆動するアクチュエータの通電制御により、前記第２の光学部品の位置が決められることを特徴とする光記録装置。
請求項７から１０のいずれかにおいて、前記光学部品位置決め装置は、
前記第１、第２の光学部品のうちの少なくとも１つを、透過する光ビームの強度、偏光、及び角度のうちの少なくとも１つを変化させる光学部品で構成することを特徴とする光記録装置。
請求項７から１１のいずれかにおいて、前記光学部品位置決め装置は、
前記第１の光学部品を透過する光ビームの光検出をする光検出器を有することを特徴とする光記録装置。
請求項７において、
前記光学部品位置決め装置を透過した光ビームが、回転する前記記録媒体に照射される位置が、前記記録媒体の回転軸に対して法線方向となる方向に移動するように前記１軸アクチュエータが前記第１、第２の２つの光学部品を移動させることを特徴とする光記録装置。
請求項１３において、
前記第１、第２の光学部品のうちの少なくとも１つは、透過する光ビームの強度、偏光、及び角度のうちの少なくとも１つを変化させることを特徴とする光記録装置。
請求項１３または１４において、
前記第１の光学部品を透過する光ビームの光検出をする光検出器を有することを特徴とする光記録装置。