JPWO2015040681A1 - ホログラム再生装置、ホログラム再生方法 - Google Patents

ホログラム再生装置、ホログラム再生方法 Download PDF

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Abstract

ホログラムの再生に適したホログラム再生装置、ホログラム再生方法を提供する。光情報記録媒体に参照光を照射することで情報信号を再生するホログラム再生装置であって、前記参照光を前記光情報記録媒体に照射したときに発生する回折光の偏光を変換する偏光変換部と、前記偏光変換部で偏光が変換された回折光を受光する受光部と、前記受光部で受光した回折光を用いて、前記光情報記憶媒体または前記偏光変換部を移動させる信号を生成するサーボ信号生成回路部と、を備えていることを特徴とするホログラム再生装置、および前記ホログラム再生装置のホログラム再生方法により上記目的を達成できる。

Description

本発明は、ホログラフィを用いた再生を行うホログラム再生装置、ホログラム再生方法に関する。
本技術分野の背景技術として、例えば特開２００７-３０４２６３号公報（特許文献１）がある。本公報には課題として「再生対象ホログラムから出射された再生光がポリトピックフィルタを適正に通過するよう制御できるホログラフィックメモリ装置を提供する。」と記載があり、解決手段として「ホログラフィックメモリ１０から発せられた再生光の一部がビームスプリッタによって分割される。分割された再生光は、集光レンズ１２６とシリンドリカルレンズ１２７によって非点収差が導入された後、４分割ＰＤ１２８によって受光される。４分割ＰＤ１２８からの信号をもとに、演算回路によって、ＦＥ信号、ＲＥ信号およびＴＥ信号が生成される。そして、これらの信号に基づいて、ホログラフィックメモリ１０がフォーカス方向、ラジアル方向およびタンジェンシャル方向に駆動され、再生対象ホログラムの位置が適正位置に補正される。」と記載されている。
特開２００７-３０４２６３
ホログラフィックメモリは、信号光と参照光とを干渉させ、その干渉縞をホログラムとして媒体に記録するシステムである。例えば、２光束角度多重方式では、媒体上の同一位置に参照光の媒体入射角度を変えてホログラムの多重記録を行う。そして、再生時には、参照光を記録時と同じ媒体入射角度に入射し、ホログラムから回折した再生光をカメラ等で検出することで媒体に記録された情報を再生する。
一般的にホログラフィックメモリでは、多重数を増やし、媒体上のホログラムのサイズを小さくして記録密度を向上する。また、２光束角度多重方式では、媒体上のホログラム間の間隔を小さくすることで、記録密度を向上することが可能である。ただし、再生に高精度な媒体位置制御が必要となる。
この課題に対して、特許文献１ではディスクから回折した再生光をポリトピックフィルタの前で分岐し、一部の再生光を検出することで、光情報記録媒体の位置ずれを示す位置誤差信号を検出し、媒体の位置を制御している。ただし、特許文献１の高精度に媒体を制御する方法は、高速再生に適さない。
そこで、本発明では、ホログラムの再生に適したホログラム再生装置、ホログラム再生方法、を提供することを目的とする。
上記目的は、特許請求の範囲に記載の発明によって達成できる。一例を挙げるならば、光情報記録媒体に参照光を照射することで情報信号を再生するホログラム再生装置であって、前記参照光を前記光情報記録媒体に照射したときに発生する回折光の偏光を変換する偏光変換部と前記偏光変換部で偏光が変換された回折光を受光する受光部と、
前記受光部で受光した回折光を用いて、前記光情報記憶媒体または前記偏光部を移動させる信号を生成するサーボ信号生成回路部と、を備えていることを特徴とするホログラム再生装置を用いることにより上記目的を達成できる。
本発明によれば、ホログラムの再生に適したホログラム再生装置、ホログラム再生方法を提供することができる。
実施例１におけるホログラム再生装置を示す図である。 実施例１における光学系を示す図である。 実施例１における開口を示す図である。 実施例１における分割波長板を示す図である。 実施例１における光検出器を示す図である。 実施例１における位置誤差信号の検出方法を説明する図である。 実施例１における光情報記録媒体位置ずれの補正方法を説明する図である。 実施例１における光情報記録媒体を移動するときのフローチャートを示す図である。 実施例１における別の分割波長板を示す図である。 実施例１における別の光検出器を示す図である。 実施例２における光学系を示す図である。 実施例３における光学系を示す図である。 実施例３における偏光分割回折素子を示す図である。 実施例３における光検出器を示す図である。 実施例３における位置誤差信号の検出方法を説明する図である。 実施例４における光学系を示す図である。 実施例５における光学系を示す図である。 実施例５における光検出器を示す図である。 実施例５における位置誤差信号の検出方法を説明する図である。 実施例６における光学系を示す図である。 実施例７における光学系を示す図である。 実施例７における波長板分割回折素子を示す図である。 実施例８における光学系を示す図である。
図１は本発明の第１の実施例に係るホログラム再生装置の全体的な構成を示したものである。本実施例のホログラム再生装置は、光情報記録媒体に情報を記録する機能も備えている。例えば図２に示すような構成の光ピックアップ装置６０、位相共役光学系５１２、光情報記録媒体Ｃｕｒｅ光学系５１３、光情報記録媒体駆動素子７０を備えている。
光ピックアップ装置６０は、参照光と信号光を光情報記録媒体３００に出射してホログラムを利用してデジタル情報を記録する役割を果たす。この際、記録する情報信号はコントローラ８９によって信号生成回路８６を介して光ピックアップ装置６０内の空間光変調器に送り込まれ、信号光は空間光変調器によって変調される。光情報記録媒体３００に記録した情報を再生する場合は、光ピックアップ装置６０から出射された参照光の位相共役光を位相共役光学系５１２によって生成する。ここで、位相共役光学系５１２とは、例えば図２の場合にはガルバノミラー５０を示す。また位相共役光とは、入力光と同一の波面を保ちながら逆方向に進む光波のことである。
位相共役光によって再生される再生光を光ピックアップ装置６０内の撮像素子５３によって検出し、信号処理回路８５によって信号を再生する。光情報記録媒体３００に照射する参照光と信号光の照射時間は、光ピックアップ装置６０内のシャッタ１３の開閉時間をコントローラ８９によってシャッタ制御回路８７を介して制御することで調整できる。光情報記録媒体Ｃｕｒｅ光学系５１３は、光情報記録媒体３００のプリキュアおよびポストキュアに用いる光ビームを生成する役割を果たす。
ここでプリキュアとは、光情報記録媒体３００内の所望の位置に情報を記録する際、所望位置に参照光と信号光を照射する前に予め所定の光ビームを照射する前工程の事である。またポストキュアとは、光情報記録媒体３００内の所望の位置に情報を記録した後、所望の位置に追記不可能とするために所定の光ビームを照射する後工程の事である。
光源駆動回路８２からは所定の光源駆動電流が光ピックアップ装置６０、光情報記録媒体Ｃｕｒｅ光学系５１３内の光源に供給され、各々の光源からは所定の光量で光ビームを発光することができる。
光ピックアップ装置６０からは分割波長板２００と光情報記録媒体３００の位置誤差信号を生成するための信号が出力される。この信号を用いて、サーボ信号生成回路８３にて位置誤差信号を生成し、位置制御回路８８を介して光情報記録媒体３００の位置を粗調整する事が出来る。また、同様に、サーボ制御回路８４を介して分割波長板２００の微調整を行う。また、サーボ制御回路は開口１００と分割波長板２００を切替える制御も行う。
なお、光ピックアップ装置６０、位相共役光学系５１２、光情報記録媒体Ｃｕｒｅ光学系５１３は、いくつかの光学系構成または全ての光学系構成をひとつにまとめて簡素化しても構わない。
図２は本実施例の２光束角度多重方式のホログラム記録再生装置内の光ピックアップ装置６０と位相共役光学系５１２と、の光学系を示したものである。図２を用いて本実施例の記録方法、再生方法について説明する。まず、本実施例の記録方法について説明する。
光源１１を出射した光ビームはコリメートレンズ１２を透過し、所望のビーム径に変換された後、シャッタ１３を通り、偏光可変素子１４に入射する。そして、光ビームは偏光可変素子１４によってＰ偏光成分とＳ偏光成分を含む偏光に変換される。偏光可変素子１４は記録または再生に応じて所定の偏光に変換する素子である。本実施例では記録時にはＰ偏光成分とＳ偏光成分を含む偏光、再生時にはＳ偏光に変換する。
偏光可変素子１４を出射した光ビームはＰＢＳプリズム１５に入射し、Ｐ偏光成分は透過、Ｓ偏光成分は反射する。ここで、ＰＢＳプリズム１５を透過した光ビームを信号光、反射した光ビームを参照光と呼ぶ。ＰＢＳプリズム１５を透過した信号光は、ビームエキスパンダ２５によって所望のビーム径に変換される。ビームエキスパンダ２５を透過した信号光は、位相マスク２６、リレーレンズ２７、ＰＢＳプリズム２８を経て空間光変調器２９に入射する。空間光変調器２９は、偏光を変換することで信号光に２次元データを付加する光学素子である。
そして空間光変調器２９によって情報を付加された信号光は、ＰＢＳプリズム２８を反射し、偏光可変素子５２、ＰＢＳプリズム５１、リレーレンズ３０を経て開口１００に入射する。ここで、ＰＢＳプリズム５１、検出レンズ５４、光検出器５５は、図に対して垂直方向に配置しているため、ＰＢＳプリズム２８を反射した信号光がＰＢＳ５１を透過するようになっている。
図３は、開口１００を示している。開口１００は、光記録媒体の記録密度を高めるため、空間光変調器５２で付加した信号光の高周波数成分を除去する目的で配置されている。なお、開口１００には領域１００Ａと領域１００Ｂとがあり、領域１００Ａが透過領域、領域１００Ｂが遮光領域となっている。開口１００を出射した信号光は対物レンズ３２を経て、光情報記録媒体３００内に集光する。
一方、ＰＢＳプリズム１５を反射した参照光は、ミラー３６、ミラー３７、ガルバノミラー３８、スキャナーレンズ３９を経て、光情報記録媒体３００に入射する。
ガルバノミラー３８はミラーの角度を変えることが可能であり、参照光の光情報記録媒体３００への入射角度を変えることができる。また、スキャナーレンズ３９は、ガルバノミラー３８を反射した角度の異なる参照光を光情報記録媒体３００の略同じ位置に参照光の角度を変えた状態で入射させることができるレンズである。このため、ガルバノミラー３８、スキャナーレンズ３９を用いることで略同じ位置に角度多重を実現することができる。
ここで、光情報記録媒体３００内で信号光と参照光は、互いに重ね合うように入射されている。これにより、光情報記録媒体３００内には干渉縞が形成され、この干渉縞が光情報記録媒体３００にホログラムとして記録される。
そして、光情報記録媒体３００に情報が記録された後、シャッタ１３が閉じ、次に記録される情報が空間光変調器２９によって表示される。同時に、ガルバノミラー３８が微小量回転して、光情報記録媒体３００への参照光の入射角度が変更される。その後、シャッタ１３が開くと、光情報記録媒体３００の同一位置に、前に記録した角度と異なる参照光角度で、次の情報が記録される。これを繰り返して角度多重記録が行なわれる。そして、所定多重度になった場合には、位置を移動し、さらに記録を行なう。ここで、所定の角度で記録される情報をページと呼び、多重角度で記録された領域をブックと呼ぶ。
次に再生方法について説明する。まず、再生時には、コントローラ８９が光ピックアップ装置６０の開口１００と分割波長板２００を切り替える制御を行う。なお、具体的な切換え手段に関しては、ステッピングモータ等で位置を変えることで切替えても良いし、それ以外の方法で切替えても良い。
光源１１を出射した光ビームはコリメートレンズ１２を透過し、所望のビーム径に変換された後、シャッタ１３を通り、偏光可変素子１４に入射する。そして、光ビームは偏光可変素子１４によってＳ偏光に変換され、ＰＢＳプリズム１５を反射する。ＰＢＳプリズム１５を反射した参照光は、ミラー３６、ミラー３７、ガルバノミラー３８、スキャナーレンズ３９、光情報記録媒体３００を経てガルバノミラー５０に入射する。ガルバノミラー５０は入射光がガルバノミラー５０に対して略垂直となるようコントローラ８９が制御しており、入射した参照光は略反対方向に反射され、再度、光情報記録媒体３００に入射する。そして参照光が光情報記録媒体３００に入射することで、再生光が所定のブックに含まれるページの回折光として発生する。また再生しようとしている所定のブックに含まれるページ以外の、再生しようとしているブック近傍にあるブックに含まれるページからも回折光が同時に発生する。ここでは、再生しようとしている所定のブックに含まれるページ以外の再生光をその他回折光と呼ぶ。
再生光とその他回折光は、対物レンズ３２を経て、リレーレンズ３０内の分割波長板２００に入射する。リレーレンズ３０は少なくとも２枚のレンズから構成されており、リレーレンズ３０内の分割波長板２００の位置で再生光とその他回折光は略収束している。なお、分割波長板２００は、光軸方向、光軸と垂直な平面方向に駆動可能となっている。ここで、分割波長板２００は、再生光とその他回折光を分離するために配置している。
図４は、分割波長板２００を示している。分割波長板２００は、領域２００Ａと領域２００Ｂがあり、領域２００Ａは透過領域、領域２００Ｂは１／２波長板領域となっており、領域２００Ａを出射した再生光は、入射した偏光と同じ状態で出射し、領域２００Ｂを出射した再生光は、入射した偏光と異なる偏光で出射する。なお、再生時に再生光は領域２００Ａに入射し、入射偏光と同じ偏光で出射する。その他回折光は、領域２００Ｂに入射し、入射偏光と直交した偏光で出射する。分割波長板２００は再生光と回折光のうち、所定の光を偏光させる偏光部である。
分割波長板２００を出射した再生光は、リレーレンズ３０、ＰＢＳプリズム５１を経て、偏光可変素子５２に入射する。偏光可変素子５２は、再生時にＳ偏光をＰ偏光に変換する素子である。このため、偏光可変素子５２を出射した再生光は、ＰＢＳプリズム２８を透過し、撮像素子５３に入射する。
そして撮像素子５３に入射した再生光に基づいて、再生画像データが生成される。また、分割波長板２００を出射したその他回折光は、ＰＢＳプリズム５１を反射し、検出レンズ５４を経て、光検出器５５に入射する。ただし、このときその他回折光は、光検出器５５上の受光部には入射しない。以上のように、本実施例では再生光とその他回折光を分離している。
次にガルバノミラー３８が微小量回転して、光情報記録媒体３００への参照光の入射角度が変更される。これにより、同じブックに含まれる記録角度の異なるページの画像データが再生される。そして、所定のページ数を再生し終わった場合には、位置誤差信号を基に光情報記録媒体３００、分割波長板２００を制御し、次のブックの再生を行う。
ここで、本実施例の位置誤差信号検出方法について説明する。対物レンズ３２に対して再生するページを含むブックの位置がずれていると、分割波長板２００の領域２００Ｂに再生光が入射する。このため、再生光の偏光は変換され、結果として、ＰＢＳプリズム５１を反射し、検出レンズ５４を経て、光検出器５５に入射する。
図５は、光検出器５５を示している。光検出器５５は、４つの受光部Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄを有している。本実施例では、分割波長板２００の領域２００Ｂの再生光が入射した位置に応じて受光部Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄに再生光が入射する構成となっている。受光部Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄで検出された信号を信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄとしたとき、光情報記録媒体３００と分割波長板２００の相対位置ずれを示す位置誤差信号ＸＰＥＳ、ＹＰＥＳ、ＺＰＥＳは、以下のように示せる。
Figure 2015040681
図６は、対物レンズ３２に対して、再生するブックの位置がずれた場合の分割波長板２００と光検出器５５を示したものである。なお、図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、対物レンズに対して再生するブック位置が最適な場合、ｘ方向にずれた場合、ｙ方向にずれた場合、ｚ方向にずれた場合を示している。また、図中の斜線領域は、再生光を示している。
例えば、図６（Ｂ）のように分割波長板２００に対して再生光がｘ方向の正の方向にずれた場合、分割波長板２００の領域２００Ｂを透過した再生光は、光検出器５５の受光部Ｄａに入射し、信号Ａに電圧が生じる。このため、数１記載の演算方法でＸＰＥＳの演算（Ａ−Ｃ）を行うと正の電圧が得られる。それに対し、分割波長板２００に対して再生光がｘ方向の負の方向にずれた場合、分割波長板２００の領域２００Ｂを透過した再生光は、光検出器５５の受光部Ｄｃに入射するため、信号Ｃに電圧が生じ、ＸＰＥＳの演算を行うと負の電圧が得られる。そして分割波長板２００と再生光がｘ方向に一致している場合（図６（Ａ））、領域２００Ｂを透過する再生光がないため、ＸＰＥＳの演算を行うと電圧はゼロとなる。
以上より、ＸＰＥＳの電圧がゼロとなるよう分割波長板２００をｘ方向に駆動させれば良い。これにより、分割波長板２００の領域２００Ａと再生光の相対位置を一致させることができる。これについてはｙ方向（図６（Ｃ））も同様である。
次に、ｚ方向の正の方向にずれた場合には、分割波長板２００上で再生光の形状が領域２００Ａに対して大きくなり、再生光の一部が分割波長板２００Ｂに入射する。これにより、光検出器５５の４つの受光部Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄに再生光が入射し、数１記載の演算方法でＺＰＥＳの演算を行うと正の電圧が得られる。また、ｚ方向の負の方向にずれた場合にもＺＰＥＳは正の電圧が得られる。それに対し、ｚ方向のずれがない場合（図６（Ａ））、領域２００Ｂに入射する再生光がないため、ＺＰＥＳの演算を行うと電圧はゼロとなる。
以上より、ＺＰＥＳの電圧がゼロとなるよう分割波長板２００をｚ方向に駆動させれば良い。これにより、分割波長板２００の領域２００Ａと再生光を一致させることができる。このような位置誤差信号の検出をサーボ信号生成回路８３で行い、コントローラ８９へ検出された位置誤差信号を送る。分割波長板２００は、コントローラ８９に送られた位置誤差信号を用いてサーボ制御回路８４により駆動される。具体的な駆動方法に関しては、例えばステッピングモータや磁気回路の駆動素子等を用いれば良い。
次に分割波長板２００の位置を制御したときの効果について説明する。図７は、再生光の状態を模式的に示したものである。なお、説明を簡略化するため、再生時に必要となる部品以外は省略してある。また、（Ａ）は対物レンズ３２に対して再生するブックの位置があっている場合、（Ｂ）、（Ｃ）はあっていない場合を示している。そして、（Ｃ）は、分割波長板２００を位置誤差信号に基づいて制御した場合と（Ｂ）はしていない場合を示している。ここで、本来、分割波長板２００には遮光機能を有していないが、説明を簡略化するため、開口として説明する。
図７（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、対物レンズ３２に対して再生するブックの位置がずれてしまうと、再生光は分割波長板２００の領域２００Ｂに入射する。このため、撮像素子５３に入射する再生光の光量が減ってしまい、安定した再生ができない課題がある。それに対して、図７（Ａ）のように、分割波長板２００を位置制御することで、全ての再生光は分割波長板２００の領域２００Ａに入射する。これにより、撮像素子５３には十分な再生光が入射し、安定した再生が行える。図７では、分割波長板２００に対して平面方向の位置ずれで説明を行ったが、分割波長板２００に対して光軸方向にずれた場合についても同様のことが言える。
このように本実施例では、ＸＰＥＳ、ＹＰＥＳ、ＺＰＥＳを用いて、分割波長板２００の制御を行っている。特許文献１では、光情報記録媒体３００を制御していたが、本実施例の場合には、主に分割波長板２００の位置を制御することが特徴となっている。本実施例の場合、光情報記録媒体３００に対して、分割波長板２００の方が軽いため、同じ駆動素子を使ったとしても高速に制御することが可能である。また、上記位置誤差信号を用いることで高精度に制御することができる。なお、本実施例の分割波長板２００は以下の順番で制御されることが望ましい。
（1）ＸＰＥＳ、ＹＰＥＳを用いて分割波長板２００の平面方向の制御
（2）ＺＰＥＳを用いて分割波長板２００の光軸方向の制御
逆の順番であっても制御は可能であるが、その場合、ＺＰＥＳに大きく信号が残留した状態が最適位置となるため、制御の観点から不安定となることが課題となる。上記順番で制御することで、より安定した制御が行える。ただし、同時に行っても良い。
ここで、本実施例の構成では、ブック間隔を小さくした場合に隣接したブックからの回折光が光検出器５５に入射してしまうことが懸念される。この場合には、所定ブックの再生を行う参照光入射角度のときに、隣接ブックからの回折光が発生しないよう隣接ブックの記録を行うことで対応することができる。このとき、２ブック以上離れたブックからの回折光は受光部に入射しないため、問題とはならない。また、分割波長板２００の位置はブックごとに変えれば良いため、位置制御するためのページを予めブック内で決めておいても良い。このようにすれば、所定のページだけ、隣接ブック間の記録角度をずらすことができるのでその他回折光が発生しないくらい大きな角度ずらして記録しても大きく容量を減らすことなく、隣接ブックからの回折光を回避することが可能である。
さらに、隣接ブックからの回折光が同じになるよう記録しても良い。この場合、受光部にその他回折光が入射するが差動信号を演算するため、その他回折光はキャンセルされる。
次に、再生時の制御フローについて説明する。図８は、再生時の制御フローを示したものである。
（Ｓ１）初期調整：コントローラ８９は光ピックアップ装置６０に含まれるガルバノミラー３８や位相共役光学系５１２に含まれるガルバノミラー５０等を駆動して初期調整を行う。この初期調整では、再生光の光量が撮像素子５３で最大となるように、前記ガルバノミラー３８、５０を駆動して光情報記憶媒体３００への参照光の入射角を調整する。また、このときに発生した再生光を用いて、サーボ信号生成回路８３により位置誤差信号が生成される。
（Ｓ２）粗調整：コントローラ８９はＳ１の初期調整のときに生成された位置誤差信号を位置制御回路８８に送り、位置制御回路８８が光情報記憶媒体駆動素子７０を駆動させ、光情報記録媒体３００の位置を調整（粗調整）する。
（Ｓ３）微調整：コントローラ８９はＳ２の粗調整のときに生成した位置誤差信号をサーボ制御回路８４に送り、分割波長板２００の位置を駆動して調整（微調整）する。
（Ｓ４）微調整後、コントローラ８９は光ピックアップ装置６０に含まれるガルバノミラー３８や位相共役光学系５１２に含まれるガルバノミラー５０等を駆動して、ブック内のページデータを再生する。
（Ｓ５）コントローラ８９は、再生したページデータから得られらた情報を用いて次のブックがあるか確認し、次のブックがある場合には、光情報記録媒体３００の調整を行う。
この制御フローでは、位置誤差信号が光情報記録媒体３００と分割波長板２００との相対位置を示す誤差信号であるため、光情報記録媒体３００で位置の粗調整、分割波長板２００で位置の微調整をしている。ただし、光情報記録媒体３００に関しては、例えば機械精度もしくはセンサ等の精度で制御しても良い。
以上のように、本実施例では、分割波長板２００とＰＢＳプリズム５１を用いることで、再生光とその他回折光を分離している。そして、再生光を分割波長板２００で分離し、検出することで、光情報記録媒体３００だけでなく、分割波長板２００を高精度に制御することが可能となる。例えば特許文献１のように、開口の前に再生光を分岐して位置誤差信号を生成すると、開口（分割波長板）の位置ずれに対して、信号が変化しないため、実際の位置がわからない課題がある。このため、例えば駆動素子の熱などの外乱が発生すると、再生信号の一部が検出できないという課題がある。このため、本実施例のように、開口（分割波長板２００）の後で位置誤差信号を検出することが望ましい。
また、本実施例では、分割波長板２００を駆動することを特徴としている。これにより、実施例１の光情報記録媒体３００を高精度に駆動する方法に対して、高速化が図れる利点がある。なお、本実施例では、分割波長板２００を図４で示したがそれには限られなく、例えば図９（Ａ）のように領域２００Ｃの領域を設け、領域２００Ｃを遮光領域にしても同様の効果が得られる。また、図９（Ｂ）のように領域２００Ｂ１、２００Ｂ２、２００Ｂ３、２００Ｂ４としても良い。この場合、領域２００Ｂ１、２００Ｂ２、２００Ｂ３、２００Ｂ４は偏光性の回折素子、ホログラム素子として領域２００Ｂ１、２００Ｂ２、２００Ｂ３、２００Ｂ４で回折した再生光を光検出器５５で検出しても良い。このようにすることで、領域２００Ｂ１、２００Ｂ２、２００Ｂ３、２００Ｂ４の回折光を検出する受光部を大きくすることができるため、光検出器５５の温度や経時変化に伴う位置ずれ許容量を緩和することができる。
さらに、領域２００Ｂ１、２００Ｂ２、２００Ｂ３、２００Ｂ４に入射した再生光の偏光を変換するとともに、分割波長板の構造で屈折させても良い。このようにすることで、光検出器５５の温度や経時変化に伴う位置ずれ許容量を緩和することもできる。なお、回折・屈折のように再生光の伝播方向を変えた場合には、回折・屈折させた量・方向に伴って受光部パターンを決定すれば良く、どのような受光部パターンであっても良い。また、図９（Ｂ）のように４つの領域でなく、少なくとも２つの領域の再生光を検出すれば、同様の効果を得ることができる。また、本実施例では、分割波長板２００の領域２００Ａを透過した光と、領域２００Ｂまたは領域２００Ｂ１、領域２００Ｂ２、領域２００Ｂ３、領域２００Ｂ４を透過した光と、を分岐するために、ＰＢＳプリズム５１を用いたがこれには限定されず、例えば、偏光性のミラーであっても良い。
ここで、本実施例では、分割波長板２００の領域２００Ａは透過領域、領域２００Ｂは１／２波長板領域としたが、これには限定されず、同じ再生光を入射したときに略直交する２つの偏光が出射する分割波長板であれば同様の効果が得られる。
また、本実施例では、図５のような受光部パターンを用いたがこれには限定されず、例えば、図１０のような受光部パターンであっても良い。そして、図５、１０は４つの受光部を有しているが、少なくとも２つの受光部があれば同様の効果を得ることができる。
さらに、分割波長板２００の具体的な駆動方法は、ステッピングモータや磁気駆動方法等であっても良い。そして、本実施例では、図２のような光学系で示したが、例えば、分割波長板２００とリレーレンズ３０の間にＰＢＳプリズム５１および検出系を配置しても良い。このような光学系とすることで、小型化を実現できる利点がある。また、分割波長板２００直後にＰＢＳプリズム５１を配置することで、検出レンズ５４をなくすことも可能である。
さらに、開口１００の開口幅よりも分割波長板２００の領域２００Ａの幅を小さくしても良い。これにより、再生時でも光検出器５５に再生光が入射するため、位置誤差信号のＳ／Ｎを向上することができる。
そして、本実施例では、分割波長板２００は、光軸方向、光軸と垂直な平面方向に駆動可能と説明したが、少なくとも１軸でも駆動すれば、本実施例の効果が得られる。さらに、本実施例では、ＺＰＥＳを光検出器の４つの受光部の和信号で計算したが、例えば信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄのうち１つの信号が最小となるよう制御しても同様の効果が得られる。
図１１は本発明の第２の実施例に係る２光束角度多重方式のホログラム再生装置内の光ピックアップ装置６０の光学系を示したものである。実施例１は、開口１００と分割波長板２００が切替わる構成となっていたが、本実施例では、分割波長板２００と偏光子５６の構成となっていることが特徴である。また、光情報記録媒体へ情報を記録する機能も備えている。それ以外は実施例１と同様であるため、本実施例では、実施例１と異なる記録方法に関して図１１を用いて説明を行う。
光源１１を出射した光ビームはコリメートレンズ１２、シャッタ１３、偏光可変素子１４、ＰＢＳプリズム１５に入射し、ＰＢＳプリズム１５により信号光と参照光に分岐される。
ＰＢＳプリズム１５を透過した信号光は、ビームエキスパンダ２５、位相マスク２６、リレーレンズ２７、ＰＢＳプリズム２８、空間光変調器２９、ＰＢＳプリズム２８、偏光可変素子５２、ＰＢＳプリズム５１、リレーレンズ３０を経て分割波長板２００に入射する。
図４は、分割波長板２００を示している。分割波長板２００は、領域２００Ａと領域２００Ｂがあり、領域２００Ａは透過領域、領域２００Ｂは１／２波長板領域となっており、領域２００Ａを出射した再生光は、入射した偏光と同じ状態で出射し、領域２００Ｂを出射した再生光は、入射した偏光と異なる偏光で出射する。分割波長板２００を出射した信号光は、リレーレンズ３０を経て、偏光子５６に入射する。偏光子５６は所定偏光のみを透過する光学素子である。このため、分割波長板２００の領域２００Ａを透過した信号光のみが偏光子５６を透過する。偏光子５６を透過した信号光は、対物レンズ３２を経て、光情報記録媒体３００内に集光する。
一方、ＰＢＳプリズム１５を反射した参照光は、実施例１同様、ミラー３６、ミラー３７、ガルバノミラー３８、スキャナーレンズ３９を経て、光情報記録媒体３００に入射する。
光情報記録媒体３００内には信号光と参照光により干渉縞パターンが形成され、この干渉縞パターンが光情報記録媒体３００内にホログラムとして記録される。
そして、光情報記録媒体３００に情報が記録された後、シャッタ１３が閉じ、次に記録される情報が空間光変調器２９によって表示される。同時に、ガルバノミラー３８が微小量回転して、光情報記録媒体３００への参照光の入射角度が変更される。その後、シャッタ１３が開くと、次に記録される情報が光情報記録媒体３００の同一位置に前に記録した角度と異なる角度で記録される。これを繰り返して角度多重記録が行なわれる。
以上のように記録が行われる。また、本実施例の再生は、実施例１と同様、図５の光検出器５５からの信号を基に位置誤差信号を生成し、分割波長板２００を制御する。なお、分割波長板２００の制御の順番および再生時の制御フローに関しては、実施例１と同様で良い。
以上のようにして、本実施例では位置誤差信号を基に分割波長板２００を制御し、再生光とその他回折光を分離している。また本実施例の場合には、分割波長板２００と偏光子５６を用いることで記録時に空間光変調器５２で付加した信号光の高周波数成分を除去している。このため、実施例１に対し、小型化可能な利点がある。
なお、本実施例の構成は分割波長板２００と偏光子５６以外、実施例１と同様の構成であるため、実施例１同様に構成を変えても同様の効果が得られる。
さらに、光情報記録媒体３００を反射した参照光が撮像素子５３や光検出器５５に入射しないようにするために、光情報記録媒体３００とガルバノミラー５０の間に１／４波長板を配置しても良い。これにより、光情報記録媒体３００を反射した光と再生光の偏光を直交にすることができるため、偏光子５６で光情報記録媒体３００の反射光を遮ることができる。この場合には、再生光が、撮像素子５３に入射するよう、ＰＢＳプリズム１５から光情報記録媒体３００までの光路中もしくは光情報記録媒体３００からＰＢＳプリズム５１までの光路中に偏光可変素子を配置すれば良い。
また、図１１では偏光子５６を板形状で記載したが、これには限定されず例えば、ＰＢＳプリズムを用いてもよい。また、ＰＢＳプリズムで反射した光を用いて他の光学部品の制御を行っても良い。例えば、光情報記録媒体３００の反射光を用いて、半導体レーザ１１の出射光量を制御するなどがそれに相当する。
図１２は本発明の第３の実施例に係る２光束角度多重方式のホログラム再生装置内の光ピックアップ装置６０の光学系を示したものである。本実施例は、実施例１の分割波長板２００を偏光分割回折素子２５０に変え、光情報記録媒体３００とガルバノ５０の間に波長板１５０を配置していることを特徴としている。それ以外は実施例１と同様であるため、本実施例では、実施例１と異なる内容の再生方法に関して図１２およびその他の図を用いて説明を行う。
まず、開口１００から、偏光分割回折素子２５０へ切り替える。光源１１を出射した光ビームはコリメートレンズ１２、シャッタ１３、偏光可変素子１４、ＰＢＳプリズム１５、ミラー３６、ミラー３７、ガルバノミラー３８、スキャナーレンズ３９、光情報記録媒体３００、波長板１５０、ガルバノミラー５０、波長板１５０を経て、再度、光情報記録媒体３００に入射する。ここで、波長板１５０を２回透過する際に、参照光のＳ偏光成分が、Ｓ偏光とＰ偏光の偏光成分に変換される。
そして光情報記録媒体３００から再生光およびその他回折光が発生する。このとき再生光およびその他回折光は参照光と同じ偏光なのでＰ偏光とＳ偏光の偏光成分となっている。
再生光とその他回折光は、対物レンズ３２を経て、リレーレンズ３０内の偏光分割回折素子２５０に入射する。ここで、偏光分割回折素子２５０は、光軸方向、光軸と垂直な平面方向に駆動可能となっている。
偏光分割回折素子２５０は、偏光回折格子や偏光性ホログラム素子であり、所定の偏光のみを回折する素子である。図１３は、偏光分割回折素子２５０のパターンを示している。偏光分割回折素子２５０は、領域２５０Ａと領域２５０Ｂがあり、領域２５０Ａが偏光分割回折素子領域、領域２５０Ｂが遮光領域となっている。また、領域２５０Ａは領域Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄの４分割されている。
偏光分割回折素子２５０に入射した再生光のＳ偏光成分は偏光分割回折素子２５０をそのまま透過し、Ｐ偏光成分は、偏光分割回折素子２５０の領域Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄの領域ごとに回折される。また、その他回折光は、領域２５０Ｂに入射するため、偏光分割回折素子２５０を透過しない。これにより、再生光とその他回折光を分離することができる。
そして、偏光分割回折素子２５０を出射した再生光は、リレーレンズ３０を透過し、ＰＢＳプリズム５１に入射する。このとき、偏光分割回折素子２５０を透過した再生光は、ＰＢＳプリズム５１、偏光可変素子５２、ＰＢＳプリズム２８を経て、撮像素子５３に入射する。
そして撮像素子５３に入射した再生光に基づいて、再生画像データが生成される。また、偏光分割回折素子２５０を回折した再生光は、ＰＢＳプリズム５１を反射し、検出レンズ５４を経て、光検出器５５に入射する。
次にガルバノミラー３８が微小量回転して、光情報記録媒体３００への参照光の入射角度が変更される。これにより、光情報記録媒体内の角度の異なる次のページの再生画像データが再生される。そして、所定ブックを再生し終わった場合には、位置誤差信号を基に光情報記録媒体３００、偏光分割回折素子２５０を制御し、次のブックの再生を行う。
ここで、本実施例の位置誤差信号の検出方法について説明する。図１４は、光検出器５５を示している。光検出器５５は、４つの受光部Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄを有している。そして、偏光分割回折素子２５０の領域Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄを回折した再生光が受光部Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄにそれぞれ入射する。受光部Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄで検出された信号を信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄとしたとき、光情報記録媒体３００の位置誤差信号ＸＰＥＳ、ＹＰＥＳ、ＺＰＥＳは、以下のように示せる。
Figure 2015040681
図１５は、対物レンズに対して、再生するブックの位置がずれた場合の偏光分割回折素子２５０を示したものである。なお、図１５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、対物レンズに対して再生するブック位置が最適な場合、ｘ方向にずれた場合、ｙ方向にずれた場合、ｚ方向にずれた場合を示している。また、図中の斜線領域は、再生光を示している。
最適な場合には、再生光は偏光分割回折素子２５０の領域２５０Ａに入射するが、ｘ方向、ｙ方向にずれた場合には、再生光は領域２５０Ａからずれた位置に入射する。このため、領域Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄを回折した再生光量に差が生じる。この光量差をＸＰＥＳ、ＹＰＥＳとして演算することで位置誤差信号を生成できる。ＸＰＥＳ、ＹＰＥＳは対称となるよう制御すれば良いため、ゼロとなるよう偏光分割回折素子２５０を制御することが望ましい。
また、ｚ方向にずれた場合には、偏光分割回折素子２５０の領域２５０Ｂにも再生光が入射するため、領域Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄを回折した再生光量が小さくなる。このため、ＺＰＥＳの位置誤差信号は、最大値になるよう偏光分割回折素子２５０を制御することが望ましい。
このように本実施例では、ＸＰＥＳ、ＹＰＥＳ、ＺＰＥＳを用いて、偏光分割回折素子２５０の制御を行う。これにより、本実施例は、特許文献１に対して高速に制御することができる。また、実施例１の場合には、再生時に光検出器５５の光量が小さくなってしまうのに対し、本実施例の場合には、再生時に光検出器の光量が最大となる特徴があり、Ｓ／Ｎの観点で本実施例の方が有利である。
なお、偏光分割回折素子２５０の制御の順番および再生時の制御フローに関しては、実施例１と同様で良い。
以上のようにして、本実施例では位置誤差信号を基に偏光分割回折素子２５０を制御し、再生光とその他回折光を分離している。なお、本実施例の構成は偏光分割回折素子２５０以外、実施例１と同様の構成であるため、実施例１同様に構成を変えても同様の効果が得られる。
ここで、偏光分割回折素子２５０の領域２５０Ａと領域２５０Ｂは、偏光回折素子と開口を組み合わせた素子であっても良い。また、本実施例では、光検出器５５を図１４で示したが、これには限定されず、偏光分割回折素子２５０で分岐された再生光を検出すれば、どのようなパターンであっても良い。また、本実施例では、偏光分割回折素子２５０の領域２５０Ａは４分割されていたが、少なくとも２分割されていれば同様の効果を得ることができる。さらに、光情報記録媒体３００を反射した参照光が撮像素子５３や光検出器５５に入射しないようにするために、光情報記録媒体３００とガルバノミラー５０の間に１／４波長板を配置しても良い。
これにより、光情報記録媒体３００を反射した光と再生光の偏光を直交にすることができるため、偏光子５６で光情報記録媒体３００の反射光を遮ることができる。この場合には、再生光が、撮像素子５３に入射するよう、ＰＢＳプリズム１５から光情報記録媒体３００までの光路中もしくは光情報記録媒体３００からＰＢＳプリズム５１までの光路中に偏光可変素子を配置すれば良い。
図１６は本発明の第４の実施例に係る２光束角度多重方式のホログラム再生装置内の光ピックアップ装置６０の光学系を示したものである。実施例３は、開口１００と偏光分割回折素子２５０が切替わる構成となっていたが、本実施例では、偏光分割回折素子２５０のみの構成となっていることが特徴である。それ以外は実施例３と同様であるため、本実施例では、実施例３と異なる記録方法に関して図１６を用いて説明を行う。
光源１１を出射した光ビームはコリメートレンズ１２、シャッタ１３、偏光可変素子１４、ＰＢＳプリズム１５に入射し、ＰＢＳプリズム１５により信号光と参照光に分岐される。
ＰＢＳプリズム１５を透過した信号光は、ビームエキスパンダ２５、位相マスク２６、リレーレンズ２７、ＰＢＳプリズム２８、空間光変調器２９、ＰＢＳプリズム２８、偏光可変素子５２、ＰＢＳプリズム５１、リレーレンズ３０を経て偏光分割回折素子２５０に入射する。
偏光分割回折素子２５０は、偏光回折格子や偏光性ホログラム素子であり、所定の偏光のみを回折する素子である。図１３は、偏光分割回折素子２５０のパターンを示している。偏光分割回折素子２５０は、領域２５０Ａと領域２５０Ｂがあり、領域２５０Ａが偏光分割回折素子領域、領域２５０Ｂが遮光領域となっている。また、領域２５０Ａは領域Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄの４分割されている。
偏光分割回折素子２５０に入射した信号光はＳ偏光のため、偏光分割回折素子２５０をそのまま透過し、リレーレンズ３０、対物レンズ３２を経て、光情報記録媒体３００内に集光する。
一方、ＰＢＳプリズム１５を反射した参照光は、実施例１同様、ミラー３６、ミラー３７、ガルバノミラー３８、スキャナーレンズ３９を経て、光情報記録媒体３００に入射する。
光情報記録媒体３００内には信号光と参照光により干渉縞パターンが形成され、この干渉縞パターンがホログラムとして記録される。
そして、光情報記録媒体３００に情報が記録された後、シャッタ１３が閉じ、次に記録される情報が空間光変調器２９によって表示される。同時に、ガルバノミラー３８が微小量回転して、光情報記録媒体３００への参照光の入射角度が変更される。その後、シャッタ１３が開くと、次に記録される情報が光情報記録媒体３００の同一位置に前に記録した角度と異なる角度で記録される。これを繰り返して角度多重記録が行なわれる。
以上のように記録が行われる。また、本実施例の再生は、実施例３と同様、図１４の光検出器５５からの信号を基に位置誤差信号を生成し、偏光分割回折素子２５０を制御する。なお、偏光分割回折素子２５０の制御の順番および再生時の制御フローに関しては、実施例１と同様で良い。
以上のようにして、本実施例では位置誤差信号を基に偏光分割回折素子２５０を制御し、再生光とその他回折光を分離している。また本実施例の場合には、偏光分割回折素子２５０を用いることで記録時に空間光変調器５２で付加した信号光の高周波数成分を除去している。このため、実施例３に対し、小型化可能な利点がある。
なお、本実施例の構成は偏光分割回折素子２５０以外、実施例３と同様の構成であるため、実施例３同様に構成を変えても同様の効果が得られる。
図１７は本発明の第５の実施例に係る２光束角度多重方式のホログラム再生装置内の光ピックアップ装置６０の光学系を示したものである。本実施例は、実施例３の検出レンズ５４をビームエキスパンダ６５に変えたことを特徴としている。
それ以外は実施例３と同様であるため、本実施例では、実施例３と異なる再生方法に関して図１６およびその他の図を用いて説明を行う。
まず、開口１００と偏光分割回折素子２５０を切り替える。光源１１を出射した光ビームはコリメートレンズ１２、シャッタ１３、偏光可変素子１４、ＰＢＳプリズム１５、ミラー３６、ミラー３７、ガルバノミラー３８、スキャナーレンズ３９、光情報記録媒体３００、波長板１５０、ガルバノミラー５０、波長板１５０を経て、再度、光情報記録媒体３００に入射する。ここで、波長板１５０を透過する際に、参照光のＳ偏光成分が、Ｓ偏光とＰ偏光の偏光成分に変換される。
そして光情報記録媒体３００から再生光およびその他回折光が発生する。このとき再生光およびその他回折光は参照光と同じ偏光なのでＰ偏光とＳ偏光の偏光成分となっている。
再生光とその他回折光は、対物レンズ３２を経て、リレーレンズ３０内の偏光分割回折素子２５０に入射する。ここで、偏光分割回折素子２５０は、光軸方向、光軸と垂直な平面方向に駆動可能となっている。
偏光分割回折素子２５０は、偏光回折格子や偏光性ホログラム素子であり、所定の偏光のみを回折する素子である。図１３は、偏光分割回折素子２５０のパターンを示している。
偏光分割回折素子２５０に入射した再生光のＳ偏光成分は偏光分割回折素子２５０をそのまま透過し、Ｐ偏光成分は、偏光分割回折素子２５０の領域Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄの領域ごとに回折される。また、その他回折光は、領域２５０Ｂに入射するため、偏光分割回折素子２５０を透過しない。これにより、再生光とその他回折光を分離することができる。
そして、偏光分割回折素子２５０を出射した再生光は、リレーレンズ３０を透過し、ＰＢＳプリズム５１に入射する。このとき、偏光分割回折素子２５０を透過した再生光は、ＰＢＳプリズム５１、偏光可変素子５２、ＰＢＳプリズム２８を経て、撮像素子５３に入射する。
そして撮像素子５３に入射した再生光に基づいて、再生画像データが生成される。また、偏光分割回折素子２５０を回折した再生光は、ＰＢＳプリズム５１を反射し、ビームエキスパンダ６５を経て、光検出器５５に入射する。
次にガルバノミラー３８が微小量回転して、光情報記録媒体３００への参照光の入射角度が変更される。これにより、光情報記録媒体３００内の角度の異なる次のページの再生画像データが再生される。そして、所定ブックを再生し終わった場合には、位置誤差信号を基に光情報記録媒体３００、偏光分割回折素子２５０を制御し、次のブックの再生を行う。
ここで、本実施例の位置誤差信号の検出方法について説明する。図１８は、光検出器５５を示している。光検出器５５は、８つの受光部Ｄａ１、Ｄａ２、Ｄｂ１、Ｄｂ２、Ｄｃ１、Ｄｃ２、Ｄｄ１、Ｄｄ２を有している。偏光分割回折素子２５０の領域Ｇａを回折した再生光は受光部Ｄａ１、Ｄａ２に入射し、領域Ｇｂを回折した再生光は受光部Ｄｂ１、Ｄｂ２に入射し、領域Ｇｃを回折した再生光は受光部Ｄｃ１、Ｄｃ２に入射し、領域Ｇｄを回折した再生光は受光部Ｄｄ１、Ｄｄ２に入射する。ここで、受光部Ｄａ１、Ｄａ２、Ｄｂ１、Ｄｂ２、Ｄｃ１、Ｄｃ２、Ｄｄ１、Ｄｄ２で検出された信号を信号Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２としたとき、光情報記録媒体３００の位置誤差信号ＸＰＥＳ、ＹＰＥＳ、ＺＰＥＳは、以下のように示せる。
Figure 2015040681
ここで、偏光分割回折素子２５０のｘ方向、ｙ方向ずれに関しては、実施例３と同様の理由により、位置誤差信号が検出可能である。なお、ｚ方向に関しては以下説明する。
図１９は、偏光分割回折素子２５０の領域Ｇａと光検出器５５の受光部Ｄａ１、Ｄａ２の関係を模式的に示した図である。図１９（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、偏光分割回折素子２５０がｚ方向にずれた場合を示している。（Ａ）はプラス側にずれた場合、（Ｂ）はずれていない場合、（Ｃ）はマイナス側にずれた場合を示している。なお、光ビームＳＰ、ＳＺ、ＳＭは異なる入射角度の光ビームを示している。
まず、（Ｂ）のように偏光分割回折素子２５０がずれていない場合には、光ビームＳＰ、ＳＺ、ＳＭは、それぞれ領域Ｇａを透過するため、光検出器５５のＤａ１、Ｄａ２で検出される像は、元々の空間変調器２９で記録した画像となる。それに対し、（Ａ）のように偏光回折素子２５０がプラス方向にずれると、それに伴って光ビームＳＰが領域Ｇａを透過しにくくなる。このため、光検出器５５の受光部Ｄａ１、Ｄａ２で検出される像は、片側の領域が削られる。同様にして、（Ｃ）のように偏光回折素子２５０がマイナス方向にずれると、光検出器５５の受光部Ｄａ１、Ｄａ２で検出される像は、反対側の領域が削られる。
ここでは偏光回折素子２５０の領域Ｇａで説明したが、領域Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄでも同様である。このため、光検出器５５の受光部Ｄａ１、Ｄａ２、Ｄｂ１、Ｄｂ２、Ｄｃ１、Ｄｃ２、Ｄｄ１、Ｄｄ２でそれを検出することで、ｚ方向の位置誤差信号が生成可能となる。本実施例では、このような検出を行うことで、実施例１〜４に対し、位置ずれの方向を検出することが可能となる。このため、ＺＰＥＳがゼロとなるよう制御されることが望ましい。
なお、本説明では、偏光分割回折素子２５０で説明するが、偏光分割回折素子２５０が固定された状態で、光情報記録媒体３００がＺ方向にずれても同様である。
本実施例は、実施例３と同様、図１７の光検出器５５からの信号を基に位置誤差信号を生成し、偏光分割回折素子２５０を制御する。なお、偏光分割回折素子２５０の制御の順番および再生時の制御フローに関しては、実施例１と同様で良い。
以上のようにして、本実施例では位置誤差信号を基に偏光分割回折素子２５０を制御し、再生光とその他回折光を分離している。なお、本実施例の構成は偏光分割回折素子２５０以外、実施例３と同様の構成であるため、実施例３同様に構成を変えても同様の効果が得られる。
図２０は本発明の第６の実施例に係る２光束角度多重方式のホログラム再生装置内の光ピックアップ装置の光学系を示したものである。実施例５は、開口１００と偏光分割回折素子２５０が切替わる構成となっていたが、本実施例では、偏光分割回折素子２５０のみの構成となっていることが特徴である。それ以外は実施例４、実施例５と同様である。なお、本実施例の記録方法は、実施例４と同様であり、再生方法は、実施例５と同様である。
本実施例は、実施例５と同様、図２０の光検出器５５からの信号を基に位置誤差信号を生成し、偏光分割回折素子２５０を制御する。なお、偏光分割回折素子２５０の制御の順番および再生時の制御フローに関しては、実施例１と同様で良い。
以上のようにして、本実施例では位置誤差信号を基に偏光分割回折素子２５０を制御し、再生光とその他回折光を分離している。また本実施例の場合には、偏光分割回折素子２５０を用いることで記録時に空間光変調器５２で付加した信号光の高周波数成分を除去している。このため、実施例５に対し、小型化可能な利点がある。
なお、本実施例の構成は偏光分割回折素子２５０以外、実施例５と同様の構成であるため、実施例５同様に構成を変えても同様の効果が得られる。
図２１は本発明の第７の実施例に係る２光束角度多重方式のホログラム再生装置内の光ピックアップ装置６０の光学系を示したものである。本実施例は、実施例３の偏光分割回折素子２５０を波長板の機能と回折格子の機能を有する光学素子２７５に変えたことを特徴としている。なお、本実施例では、本素子を波長板分割回折素子２７５と呼ぶ。
それ以外は実施例３と同様であるため、本実施例では、実施例３と異なる再生方法に関して図２１およびその他の図を用いて説明を行う。
まず、再生時には、開口１００と波長板分割回折素子２７５を切り替える。光源１１を出射した光ビームはコリメートレンズ１２、シャッタ１３、偏光可変素子１４、ＰＢＳプリズム１５、ミラー３６、ミラー３７、ガルバノミラー３８、スキャナーレンズ３９、光情報記録媒体３００、ガルバノミラー５０を経て、再度、光情報記録媒体３００に入射する。これにより、光情報記録媒体３００から再生光およびその他の回折光が発生する。
再生光とその他回折光は、対物レンズ３２を経て、リレーレンズ３０内の波長板分割回折素子２７５に入射する。ここで、波長板分割回折素子２７５は、光軸方向、光軸と垂直な平面方向に駆動可能となっている。
図２２は、波長板分割回折素子２７５のパターンを示している。波長板分割回折素子２７５は、領域２７５Ａと領域２７５Ｂ、領域２７５Ｃがあり、領域２７５Ａが透過領域、領域２７５Ｂが遮光領域、領域Ｃが１／２波長板と回折素子の機能を有する領域となっている。また、領域２７５Ｃは領域Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃ、Ｋｄの４分割されている。
波長板分割回折素子２７５に入射した再生光は領域２７５Ａに入射し、そのまま出射する。次に、波長板分割回折素子２７５を出射した再生光は、リレーレンズ３０を透過し、ＰＢＳプリズム５１、偏光可変素子５２、ＰＢＳプリズム２８を経て、撮像素子５３に入射する。そして撮像素子５３に入射した再生光に基づいて、再生画像データが生成される。
また、波長板分割回折素子２７５に入射した１つの隣接ブックからの回折光は、領域２７５Ｃに入射し、それ以外の回折光は、領域２７５Ｂに入射する。このため、その他の回折光のうち、１つの隣接ブックからの回折光のみが波長板分割回折素子２７５を出射する。
ここで、領域２７５Ｃに入射した隣接ブックからの回折光は、偏光が変換されるとともに回折される。そして、領域２７５Ｃを出射した回折光は、ＰＢＳプリズム５１を反射し、検出レンズ５４を経て、光検出器５５に入射する。
次にガルバノミラー３８が微小量回転して、光情報記録媒体３００への参照光の入射角度が変更される。これにより、光情報記録媒体３００内の角度の異なる次のページの再生画像データが再生される。そして、所定ブックを再生し終わった場合には、位置誤差信号を基に光情報記録媒体３００、波長板分割回折素子２７５を制御し、次のブックの再生を行う。このとき、ガルバノミラー３８の回転角度を隣接ブックが略最大となるように調整する。
ここで、本実施例の位置誤差信号の検出方法について説明する。本実施例の検出器は、実施例３で示した図１４の受光部配置で良い。光検出器５５は、４つの受光部Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄを有している。そして、偏光分割回折素子２５０の領域Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃ、Ｋｄを回折した再生光が受光部Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄにそれぞれ入射する。受光部Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄで検出された信号を信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄとしたとき、光情報記録媒体３００の位置誤差信号ＸＰＥＳ、ＹＰＥＳ、ＺＰＥＳは、以下のように示せる。
Figure 2015040681
なお、演算方法等は実施例３と同じとなっている。実施例３では、再生光を用いて位置誤差信号を生成していたが、本実施例では隣接ブックからの回折光を用いて位置誤差信号を生成していることが特徴である。このような検出方法にすることで、本実施例は、実施例３に対して撮像素子５３で得られる再生光量を大きくすることができるため、安定した再生が行える利点がある。なお、波長板分割回折素子２７５の制御の順番および再生時の制御フローに関しては、実施例１と同様で良い。ただし、再生時の制御フローに関しては、Ｓ１の初期調整で、隣接ブックの回折光が発生するようにガルバノミラー３８、５０を調整する点が異なる。ここで、本実施例では、隣接ブックのうち１つのブックしか検出しなかったが、複数のブックを検出し、位置制御に用いても良い。
なお、本実施例の構成は波長板分割回折素子２７５以外、実施例３とほとんど同様の構成であるため、実施例３同様に構成を変えても同様の効果が得られる。さらに、本実施例では、隣接ブックからの回折光を実施例３と同じ方法を用いて位置誤差信号を検出したが、例えば、隣接ブックからの回折光を実施例５と同じ方法を用いて検出しても良い。
また、波長板分割回折素子２７５は１つの素子に限らず、例えば波長板と分割回折素子の２つの光学素子で構成しても良い。また、領域２７５Ｃを受光部としても良い。そして、本実施例では、波長板分割回折素子２７５の領域２７５Ｃを回折素子で説明したが、屈折させる構造を用いても良い。
図２３は本発明の第８の実施例に係る２光束角度多重方式のホログラム再生装置内の光ピックアップ装置６０の光学系を示したものである。実施例７は、開口１００と波長板分割回折素子２７５が切替わる構成となっていたが、本実施例では、波長板分割回折素子２７５と偏光子５６の構成となっていることが特徴である。それ以外は実施例４、実施例７と同様である。なお、本実施例の記録方法は、実施例４と同様であり、再生方法は、実施例７と同様である。
以上のようにして、本実施例では位置誤差信号を基に波長板分割回折素子２７５を制御し、再生光とその他回折光を分離している。また本実施例の場合には、波長板分割回折素子２７５を用いることで記録時に空間光変調器５２で付加した信号光の高周波数成分を除去している。このため、実施例７に対し、小型化可能な利点がある。
なお、本実施例の構成は波長板分割回折素子２７５と偏光子５６以外、実施例７と同様の構成であるため、実施例７同様に構成を変えても同様の効果が得られる。
このように、本発明は、偏光素子または偏光素子と偏光分岐素子を用いて、再生するホログラムからの再生光と、それ以外のホログラムからの回折光を分離していることを特徴としている。また、偏光素子と偏光分岐素子により、再生用の光ビームと位置誤差信号用の光ビームに分離することを特徴としている。さらに、本発明は偏光素子と偏光分岐素子を用いて位置誤差信号を検出することを特徴としているそして、本発明は、検出された位置誤差信号を用いて偏光素子を駆動することを特徴とする。
実施例１から実施例８では、偏光素子を、分割波長板２００、偏光分割回折格子２５０、波長板分割回折素子２７５とすることで、再生時の隣接ブックからの回折光の再生への影響を回避しつつ、位置誤差信号を検出している。
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が可能であり、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。
１１：光源、１２：コリメートレンズ、１３：シャッタ、１４：偏光可変素子、１５：ＰＢＳプリズム、２５：ビームエキスパンダ、２６：位相マスク、２７：リレーレンズ、２８：ＰＢＳプリズム、２９：空間光変調器、３０：リレーレンズ、３２：対物レンズ、３６：ミラー、３７：ミラー、３８：ガルバノミラー、３９：スキャナーレンズ、５０：ガルバノミラー、５１：ＰＢＳプリズム、５２：偏光可変素子、５３：撮像素子、５４：検出レンズ、５５：光検出器、６５：ビームエキスパンダ、６０：光ピックアップ装置、７０：光情報記録媒体駆動素子、８２：光源駆動回路、８３：サーボ信号生成回路、８４：サーボ制御回路、８５：信号処理回路、８６：信号生成回路、８７：シャッタ制御回路、８８：位置制御回路、８９：コントローラ、９９：波長板、１００：開口、２００：分割波長板、２５０：偏光分割回折格子２５０、２７５：波長板分割回折素子、３００：光情報記録媒体、５１２：位相共役光学系、５１３：光情報記録媒体Ｃｕｒｅ光学系

Claims (10)

  1. 光情報記録媒体に参照光を照射することで情報信号を再生するホログラム再生装置であって、
    前記参照光を前記光情報記録媒体に照射したときに発生する回折光の偏光を変換する偏光変換部と、
    前記偏光変換部で偏光が変換された回折光を受光する受光部と、
    前記受光部で受光した回折光を用いて、前記光情報記憶媒体または前記偏光変換部を移動させる信号を生成するサーボ信号生成回路部と、
    を備えることを特徴とするホログラム再生装置。
  2. 前記回折光は、再生光であること
    を特徴とする請求項１記載のホログラム再生装置。
  3. 前記偏光変換部で偏光された回折光の進行方向を分岐させる偏光分岐部を備え、
    前記受光部は、前記偏光分岐部で分岐された回折光を受光すること
    を特徴とする請求項1記載のホログラム再生装置。
  4. 前記偏光変換部は、前記偏光変換部を透過した回折光が、互いに異なる方向に偏光されること
    を特徴とする請求項１記載のホログラム再生装置。
  5. 前記偏光変換部は、前記偏光変換部を透過した回折光の偏光が、互いに略直交していること
    を特徴とする請求項４記載のホログラム再生装置。
  6. 前記偏光変換部は、偏光回折格子の領域を備えること
    を特徴とする請求項１記載のホログラム再生装置。
  7. 前記受光部は、前記偏光変換部が備える偏光回折格子の領域を透過した前記回折光を受光する
    を特徴とする請求項６記載のホログラム再生装置。
  8. 前記偏光変換部は、回折光を通過しない遮光領域を含むこと
    を特徴とする請求項１記載のホログラム再生装置。
  9. 光情報記録媒体内のホログラムに参照光を照射することで情報信号を再生するホログラム再生装置の再生方法であって、
    前記参照光を前記光情報記録媒体に照射したときに光情報記録媒体内のホログラムから発生する回折光のうち、所定の回折光の偏光を変換させるステップと、
    偏光が変換された回折光を受光するステップと、
    受光された回折光を用いて、前記光情報記憶媒体または前記偏光変換部を移動させる信号を生成するステップと、
    を備えることを特徴とするホログラム再生装置の再生方法。
  10. 請求項９記載のホログラム再生装置の再生方法であって、
    前記受光された回折光を用いて、前記光情報記憶媒体または前記偏光変換部を移動させる信号を生成するステップは、
    前記受光部から得られる信号をX成分、Y成分、Z成分とするステップと、
    前記X成分、Y成分、Z成分が、それぞれ所定量となるように演算するステップと、
    前記X成分、Y成分、Z成分が、前記所定量となるために必要な値を位置誤差信号として検出するステップと、
    を備えることを特徴とするホログラム再生装置の再生方法。
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