WO2005098828A1

WO2005098828A1 - ホログラム記録担体

Info

Publication number: WO2005098828A1
Application number: PCT/JP2005/005051
Authority: WO
Inventors: Yoshihisa Itoh; Yoshihisa Kubota
Original assignee: Pioneer Corporation; Ogasawara, Masakazu
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2005-03-15
Publication date: 2005-10-20
Also published as: JPWO2005098828A1; US20080273444A1; CN1961357A; JP2007193852A; JP4439512B2

Abstract

ホログラム記録担体は、光照射により情報の記録又は再生が行われるホログラム記録担体であって、可干渉性の参照光及び信号光の成分による光学干渉パターンを回折格子として内部に保存するホログラム記録層と、ホログラム記録層の光入射側の反対側に積層されかつ回折格子の記録間隔に等しく配置された非反射部を有する反射層と、からなる。

Description

明細書ホログラム記録担体技術分野

本発明は光ディスク、光カードなどの光学的に情報記録又は情報再生が行われる記録担体に関し、特に光ビーム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層を有するホログラム記録担体に関する。

背景技術 .

高密度情報記録のために、 2次元データを高密度記録でぎ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光の波面を、フォトリフラクティブ材料などの光感応材料からなる記録媒体に体積的に屈折率の変化として記録することにある。ホロダラム記録担体に多重記録を行うことによつて記録容量を飛躍的に増大させることができる。多重記録には、角度多重や位相符号化多重などがあり、重畳したホログラム領域でも、干渉する光波の入射角度や位相を変えることにより、情報を多重記録することが可倉 gである。例えば、反射膜を積層したホログラム記録担体をディスク状として禾【J用したホログラム記録システムが開発されている（特開平 1 1— 3 1 1 9 3 7号公報参照）。

かかるホログラム記録システムでは、参照光をホログラム記録層を通過させ反射膜上でスポットとして収束させて、反射膜により反射した参照光が発散して記録層を通過するようになすと同時に、記録すべき情報を担持する情報光ビームを記録層に通過させる。これにより、記録層内にて、反射した参照光と情報光とが千渉して干渉パターンを形成し、記録層内に体積的にホログラムを記録する。干渉パターンのホログラムは記録層に隣り合つて順次重なるように記録され、また、参照光を照射してホログラムの各々から再構築された再生光を検出、復調して、記録情報が再生される。

参照光及び情報光が同じ側から同軸で入射するようなホログラム記録システムでは、情報の再生時において、反射膜で反射する参照光とホログラムからの再生光との分離が困難である。そのため再生信号の読み取り性能が劣化してしまう。この問題を解決するために、特開平 1 1— 3 1 1 9 3 7号公報に示されるホログラム記録システムでは、対物レンズの直前に瞳を 2分割し、その各々の領域において互いに旋光方向が 9 0 ° 異なる 2分割された旋光子（2分割旋光板）を配置し参照光が光検出器に入射することを防いでいる。

発明の開示

しかしながら、従来方法では、記録再生時に、 2分割旋光板及び対物レンズと一体に駆動しなければならない。また、 2分割旋光板の分割境界付近に対応する再生光からの記録特性が劣化してしまうことが問題であった。

このような反射型ホログラム記録担体にホログラムを記録する場合、入射する参照光と信号光と反射する参照光と信号光の 4光ビームの干渉によって 4つのホログラムが記録されてしまうためにホログラム記録層の性能を無用に使用していた。

さらに、情報の再生時において、参照光がホログラム記録担体の反射膜で参照光が反射してしまうため、再現されたホログラムからの回折光との分離が困難である。そのため再生信号の読み取り性能が劣化してしまう。また、反射像のホログラムが記録されてしまうため、再生信号が劣化していた。

そこで、本発明の解決しょうとする課題には、安定的に記録又は再生を行うことを可能にするホログラム記録担体並びに記録再生方法及び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記録担体は、光照射により情報の記録又は再生が行われるホログラム記録担体であって、

可干渉性の参照光及び信号光の成分による光学干渉パ夕一ンを回折格子として内部に保存するホログラム記録層と、

前記ホ口グラム記録層の光入射側の反対側に積層された反射層と、

前記反射層に前記回折格子の記録間隔に等しく配置された複数の非反射部と、を有することを特徴とする。

図面の簡単な説明

図 1は、本発明による実施形態のホログラム記録担体を示す概略部分断面図である。

図 2は、本発明による他の実施形態のホログラム記録担体を示す概略部分断面図である。

図 3は、本発明による他の実施形態のホログラム記録担体を示す概略部分斜視図である。

図 4は、本発明による実施形態のホログラム記録担体の情報を記録又は再生するホログラム装置の概略構成を示すブロック図である。

図 5は、本発明による実施形態のホログラム記録担体の情報を記録再生するホ口グラム装置のピックァップの概略を示す概略斜視図である。図 6は、本発明による実施形態のホログラム記録担体の情報を記錄再生するホ口グラム装置のピックァップの概略を示す構成図である。

図 7は、本発明による実施形態のホログラム記録担体の情報を記厳再生するホログラム装置のピックァップにおける対物レンズのための 3軸アケチユエ一夕の概略を示す概略斜視図である。

図 8及び図 9は、本発明による実施形態のホログラム記録担体の窘報を記録再生するホログラム装置のピックアツプの概略を示す構成図である。

図 1 0は、本発明による実施形態のホログラム記録担体の情報を記録再生するホログラム装置のピックアップにおける光検出器の一部を示す平面図である。図 1 1は、本発明による実施形態のホログラム記録担体の記録再を説明する概略部分断面図である。

図 1 2は、本発明による実施形態のホログラム記録担体の記録工程を説明する概略部分断面図である。

図 1 3は、本発明による実施形態のホログラム記録担体の再生工程を説明する概略部分断面図である。

図 1 4は、本発明による他の実施形態のホログラム装置を示す構咸図である。図 1 5〜図 2 0は、本発明による他の実施形態のホログラム記録担体のトラック構造を示す平面図である。

図 2 1は、本発明による実施形態のホログラム記録担体を示す斜見図である。図 2 2は、本発明による他の実施形態のホログラム光力一ドを示す斜視図を示す斜視図である。

発明を実施するための形態以下に本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

<ホログラム記録担体 >

ホログラムの記録再生には、同一波長のレーザ光の第 1光ビームを用い参照光と信号光の干渉によるホログラム記録を行い、同時に、ホログラム記録担体とピックアツプ特に対物レンズの位置関係をサ一ポ制御（フォーカス、トラッキング）するために第 1光ビームとは異なる波長のレ一ザ光のサ一ポビームを使用する場合を例に説明する。 '

図 1は、本実施形態の一例である光照射により情報の記録又は再生が行われるディスク形状のホログラム記録担体 2を示す。

ホログラム記録担体 2は、光照射側の反対側から、トラックなどが転写された基板 3上に積層された、反射層 5、分離層 6、ホログラム記録層 7、及び保護層 8からなる。このようにホログラム記録担体への光照射側とは反対側の基板 3上に反射層 5を配置する。この反射層 5にはホログラムの多重間隔 P Xと同一間隔で配置された非反射部としてのマーク Mが形成されている。ホログラム記録は、記録用の第 1光ビーム F Bとほぼ共軸なサーポ用のレーザ光（サーポビーム S B )をマーク Mに一致させて行う。このマークは参照光または空間光変調器で変調されていない（0次光）光線を透過させるピンホール P H (図 1 ) であってもよいし、 0次光光線を光軸に戻さないような形状のピットのような構造（図 2 ) であってもよい。このピンホール P Hはアルミニウムなど金属反射膜又は誘電体多層膜からなる反射層 5に物理的にあいている穴であってもよいし、ホログラム記録に用いる波長において反射率の低い円形な領域であってもよい。ピンホール P Hなどの非反射部の直径は参照光または空間光変調器で変調されていない（ 0 次光）光線を透過させる程度とする。一般的には、ホログラム記録に用いる対物レンズの開口数と波長で決まるフーリエ結像面上でのスポットの大きさが目安とする。このように、本実施形態では、反射層 5にホログラム記録又は再生用の参照光成分をホログラム記録担体 2の背面側（対物レンズ側に戻らないように）に透過させるピンホール P Hなどの非反射部を形成してある。よって対物レンズ側に第 1光ビーム F Bが戻らないように、非反射部は、反射層 5の透過率より高い特性値の透過率を有する領域か、或いは、反射層 5の吸収率より高い特性値の吸収率を有する領域であってもよい。非反射部の反射率、透過率、吸収率の特性値は、可干渉性の参照光及び信号光の有する波長におけるものであればよく、例えば、サーポビーム S Bの波長において前記非反射部が反射層 5の透過率より低い透過率を有してもよい。反射層 5のピンホール P Hに沿つてホロダラム記録が逐次実行される方向を y方向とし、 y方向に垂直な方向を X方向とし、ピンホール P Hはピッチ P y及びピッチ P Xで配列されている。

ホログラム記録層 7は、可干渉性の参照光及び信号光の成分を含む第 1光ビーム F Bによる光学干渉パターンを回折格子 (ホログラム）として内部に保存する。なお、第 1光ビーム F Bは、記録時にはホログラム記録用として参照光及び信号光の成分を含むように用い、一方、再生に用いる場合は、信号光の成分を含まない参照光成分のみからなる。また、位相符号化多重の再生の場合、第 1光ビーム F Bは、信号光の成分を含まないが、位相変調パターン及び参照光の成分のみを含む。光学干渉パターンを保存するホログラム記録層 7を構成する光感応材料として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が用いられる。反射層 5には、例えば、金属膜の他、相変化膜、色素膜など或いはこれらの組合わせが使用され、ホログラム記録を行う波長の第 1光ビーム F Bを反!^するように設定されている。サーポビーム S Bの照射及び反射の検出によって、ホログラム記録を行うためのホログラム記録担体 2上の位置決め（フォ一力ス廿ーポ、 x、 y方向サーポ）を行う。

基板 3は、その材料として、例えば、ガラス、或いはポリカーボネー卜、ァモリレファスポリオレフイン、ポリイミド、 P E T、 P E N, P E Sなどのァ。ラスチック、紫外線硬化型アクリル樹脂などが用いられ、その主面に離れて交 t>ることなく延在する複数のトラック Tとしてグループが形成されている。反射脣 5はガィド層としても機能する。分離層 6及び保護層 8は光透過性材料からなり、積層構造の平坦化や、ホ口グラム記録層などの保護の機能を担う。

サーポビーム S Bは基板 3上に形成されたサ一ポ用のトラックゃピヅトを読み取るために集光される。このピンホール P Hには、第 1光ビーム F B C 参照光成分（0次光）を透過する特性を有する材料が充填されていてもよい。

図 3に示すように、ピンホール P Hのマーク列（非反射部列）の間に:^ログラム記録間隔に等しくしたトラック Tを設けてもよい。トラック Tは一般 ½Jな光デイスクで用いられているグループ形状であつてもよいし反射率の異な領域であってもよい。基板上のトラック Tは少なくともトラッキングサーポのナーポ制御を行うため設けられる。ホログラム H Gはトラック T間上方のホログラム記録層 7に体積的に記録される。基板 3が円板の場合、トラッキングサ一ポ 11御を行うため、トラック Tは基板の中心に関してその上に螺旋状又は同心円状、或いは複数の分断された螺旋弧状に形成され得る。サーポ制御は、光ビームを射出する光源、光ビームを反射層 5上のトラックに光スポットとして集光させ、その反射光を光検出器へ導く対物レンズを含む光学系などを備えたピックァップを用いて、検出された信号に応じて対物レンズをァクチユエ一夕で駆動することにより、行われる。反射層 5上の光スポッ卜の直径は、光ビーム波長と対物レンズの開口数（NA) により決まる値（いわゆる回折限界で、例えば 0 . 8 2 Λ ΖΝΑである（λ =波長）が、収差が波長に較して十分小さい場合は、光ビームの波長と開口数だけで決定される）まで、絞り込まれるように設定される。すなわち、対物レンズから照射される光ピームま、そのビームウェストの位置に反射層 5が位置するときに合焦となるように、使用される。グループの幅は、光スポットからの反射光を受光する光検出器の出力、例えばプッシュプル信号に応じて適宜設定される。

なお、上記実施形態では、反射層 5とホログラム記録層 7とが分離層介して積層された構造のホログラム記録担体を示したが、分離層を省略することもできる。また、基板 3のホログラム記録層 7が積層された反対側に反射層 5力 S積層され、基板が分離層として機能するように、ホログラム記録層 7と反射層 5の間に基板 3を配置することもできる。

<ホログラム装置 >

図 4は本発明を適用したホログラム記録担体の情報を記録又は再生するホログラム装置の概略構成の例を示す。

図 4のホログラム装置は、ホロダラム記録担体 2のディスクを夕一ンテ一ブルを介して回転させるスピンドルモータ 2 2、ホログラム記録担体 2から^ 6ビームによって信号を読み出すピックアップ 2 3、該ピックアップを保持し径方向 ( x方向）に移動させるピックアップ駆動部 2 4、第 1光源駆動回路 2 5 a、第 2光源駆動回路 2 5 b、空間光変調器駆動回路 2 6、再生光信号検出回路 2 7、サーポ信号処理回路 2 8、フォーカスサーポ回路 2 9、 X方向移動サーポ回路 3 0 x、 y方向移動サーポ回路 3 0 y、ピックアップ駆動部 2 4に接続されピックアップの位置信号を検出するピックアップ位置検出回路 3 1、ピックアップ駆動部 2 4に接続されこれに所定信号を供給するスライダサーポ回路 3 2、スピンドルモ一夕 2 2に接続されスピンドルモータの回転数信号を検出する回転数検出部 3 3、該回転数検出部に接続されホログラム記録担体 2の回転位置信号を生成する回転位置検出回路 3 4、並びにスピンドルモータ 2 2に接続されこれに所定信号を供給するスピンドルサ一ポ回路 3 5を備えている。

ホログラムホログラム装置は制御回路 3 7を有しており、制御回路 3 7は第 1 光源駆動回路 2 5 a、第 2光源駆動回路 2 5 b、空間光変調器駆動回路 2 6、再生光信号検出回路 2 7、サーポ信号処理回路 2 8、フォーカスサーポ回路 2 9、 X方向移動サーポ回路 3 0 x、 y方向移動サーポ回路 3 0 y、ピックアップ位置検出回路 3 1、スライダサ一ポ回路 3 2、回転数検出部 3 3、回転位置検出回路 3 4、並びにスピンドルサーポ回路 3 5に接続されている。制御回路 3 7はこれら回路からの信号に基づいて、これら駆動回路を介してピックアツプに関するフオーカスサ一ポ制御、 X及び y方向移動サーポ制御、再生位置（X及び y方向の位置）の制御などを行う。制御回路 3 7は、各種メモリを搭載したマイクロコンピュー夕からなり装置全体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。

また、制御回路 37は外部から入力されたホロダラム記録すべきデー夕の符号化などの処理を実行し、所定信号を空間光変調器駆動回路 26に供給してホログラムの記録シーケンスを制御する。制御回路 37は、再生光信号検出回路 27からの信号に基づいて復調及び誤り訂正処理をなすことにより、ホログラム記録担体に記録されていたデータを復元する。更に、制御回路 37は、復元したデータに対して復号処理を施すことにより、情報データの再生を行い、これを再生情報データとして出力する。

図 5及び図 6は当該ホログラム装置のピックァップの概略構成に示す。

ピックアップ 23は、大きく分けてホログラム記録再生光学系と、サーポ系と、共通系と、からなり、これらの系は対物レンズ〇Bを除いてほぼ共通の平面上に配置されている。

ホログラム記録再生光学系は、ホログラムの記録及び再生用の第 1レーザ光源 LD 1、第 1コリメータレンズ CL 1、第 1ハ一フミラープリズム HP 1、第 2 ハーフミラープリズム HP 2、偏光空間光変調器 SLM、 CCDや相補型金属酸化膜半導体装置（CMOS)などのアレイからなる像検出センサ I Sを含む再生光信号検出部、第 3ハーフミラープリズム HP 3及び、第 4ハーフミラープリズム HP 4、からなる。

サーポ系は、ホログラム記録担体 2に対する光ビームの位置をサーポ制御（X y z方向移動）するための第 2レ一ザ光源 LD2、第 2コリメ一夕レンズ CL 2、サーポビーム S Bのためのマルチビ一ムを生成するグレーティングなど回折光学素子 GR、偏光ビ一ムスプリッタ PBS、 1/4波長板 1/4え、カップリングレンズ A S、及び光検出器 P Dを含むサーポ信号検出部からなる。

ダイクロイツクプリズム D P及び対物レンズ O Bは共通系である。

図 5及び図 6に示すように、第 1、第 3及び第 4ハーフミラ一プリズム H P 1、 H P 3、 H P 4のハーフミラー面は平行となるように配置されるとともに、これらハ一フミラー面の法線方向において第 2ハーフミラープリズム H P 2、ダイク

プリッ夕 P B Sのハーフミラー面、分离 1 面が平行となるように配置されている。これら光学部品は、第 1及び第 2レーザ光源 L D 1、 L D 2からの光ビームの光軸（一点鎖線）がそれぞれ記録及び再生光学系並びにサーポ系に延在し、共通系でほぼ一致するように配置されている。第 1レーザ光源 L D 1は第 1光源駆動回路 2 5 aに接続され、射出する第 1光ビーム F Bの強度をホログラム記録時には強く再生時には弱くするように、同回路によりその出力調整がされる。第 2レ一ザ光源 L D 2は第 2光源駆動回路 2 5 bに接続されている。

反射型の偏光空間光変調器 S L Mは、マトリクス状に分割された複数の画素電極を有する液晶パネルなどで電気的に入射光の一部を反射する機能、又はすベて透過して無反射状態とする機能を有する。この偏光空間光変調器 S L Mは第 1光源駆動回路 2 5 aに接続され、空間光変調器駆動回路 2 6からの記録すべきベージデータ（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光ビームを変調かつ反射して、信号光を生成する。なお、偏光空間光変調器 S L Mに代え、マトリクス状に分割された複数の画素電極を有する透過型液晶パネルを空間光変調器として用いる場合、第 1及び第 2ハーフミラ一プリズム H P 1、 H P 2間に配置される。像検出センサ I Sを含む再生光信号検出部は再生光信号検出回路 2 7に接続されている。

更に、ピックアップ 2 3には、対物レンズ O Bを自身の光軸に平行な方向（z 方向）、トラックに平行方向（y方向）及び垂直な方向（X方向）に移動させる対物レンズ駆動部 3 6が備えられている。

光検出器 P Dは、サーポ信号処理回路 2 8に接続され、例えば、フォーカスサーポ用並びに X及び y方向移動サーポ用にそれぞれに受光素子を有する。光検出器 P Dからのフォーカスエラ一信号やトラッキングエラ一信号などの出力信号はサーポ信号処理回路 2 8に供給される。

サーポ信号処理回路 2 8においては、フォーカスエラー信号からフォーカシング駆動信号が生成され、これが制御回路 3 7を介してフォーカスサ一ポ回路 2 9 に供給される。フォーカスサ一ポ回路 2 9は駆動信号に応じて、ピックアップ 2 3に搭載されている対物レンズ駆動部 3 6のフォー力シング部分を駆動し、そのフォー力シング部分はホ口グラム記録担体に照射される光スポットの焦点位置を調整するように動作する。

更に、サ一ポ信号処理回路 2 8においては、 X及び y方向移動駆動信号が発生され、これらが X方向移動サーポ回路 3 0 X及び y方向移動サーポ回路 3 0 yにそれぞれ供給される。 X方向移動サーポ回路 3 0 X及び y方向移動サーポ回路 3 0 yは、 X及び y方向移動駆動信号に応じてピックアップ 2 3に搭載されている対物レンズ駆動部 3 6を駆動する。よって、対物レンズは X、 y及び z方向の駆動信号による駆動電流に応じた分だけ駆動され、ホログラム記録担体に照射される光スポットの位置が変位する。これにより、記録時の運動しているホログラム記録担体に対する光スポットの相対位置を一定としてホログラムの形成時間を確保できる。

制御回路 3 7は、操作部又はピックアップ位置検出回路 3 1からの位置信号及びサ一ポ信号処理回路 2 8からの X方向移動エラ一信号に基づいてスライダ駆動信号を生成し、これをスライダサーポ回路 3 2に供給する。スライダサーポ回路 3 2はピックアップ駆動部 2 4を介して、そのスライダ駆動信号による駆動電流に応じピックアップ 2 3をディスク半径方向に移送せしめる。

回転数検出部 3 3は、ホログラム記録担体 2をターンテーブルで回転させるスピンドルモータ 2 2の現回転周波数を示す周波数信号を検出し、これに対応するスピンドル回転数を示す回転数信号を生成し、回転位置検出回路 3 4に供給する。回転位置検出回路 3 4は回転数位置信号を生成し、それを制御回路 3 7に供給する。制御回路 3 7はスピンドル駆動信号を生成し、それをスピンドルサーポ回路 3 5に供給し、スピンドルモータ 2 2を制御して、ホログラム記録担体 2を回転駆動する。

図 7に本実施形態のホログラムホログラム装置用のピックアップの対物レンズ駆動部 3 6を示す。

対物レンズ駆動部 3 6は、ピックアップボディ（図示せず）に固設された支持部 3 8に結合したピエゾ素子 3 9によって y方向に振動自在なァクチユエ一夕ベース 4 2を有している。ピックアップボディ内にはレーザ光源からの光ビームを直角に反射して対物レンズ 0 Bに導く立ち上げプリズム 4 5など、ピックァップを形成するための上記した所要の光学部品が設けられている。なお、該光ビームは開口 4 2 c対物レンズ O Bを経ることにより、ターンテーブル上の媒体の情報記録面にスポット光として集束照射される。

図 7に示すように、対物レンズ O Bは筒状に形成されて該対物レンズと共に可動光学系を構成するレンズホルダ 4 8の上端突出部に取り付けられている。レンズホルダ 4 8の外周にはコィル中心軸が対物レンズ O Bの光軸と平行となるようにフォーカシングコイル 5 0が巻装されている。フォーカシングコイル 5 0の外側にはコィル中心軸が対物レンズ〇 Bの光軸に対して直角となるように例えば 4つのトラッキングコイル 5 1が取り付けられている。各トラッキングコイル 5 1は、予め各々環状に卷回されたものをフォーカシングコイル 5 0上に貼付してなる。対物レンズ O B及びレンズホルダ 4 8からなる可動光学系は、互いに対物レンズ O Bの光軸方向において離隔して配置されかつ該光軸方向に対して直角な y方向に延在する 2対、合計 4本の長手支持部材 5 3の一端部により支持されている。伹し、図 7には支持部材 5 3は 3本のみが示されている。各支持部材 5 3は、ァクチユエ一夕ベース 4 2上に固着された張出部 4 2 aに、その他端部において、片持梁状に取り付けられている。各支持部材 5 3はコイル材料などからなり可撓性を有している。 4本の長手支持部材 5 3と上記ピエゾ素子 3 9によつて対物レンズ O B及びレンズホルダ 4 8からなる可動光学系は、 X y z方向において移動自在となっている。

レンズホルダ 4 8は一対の磁気回路に離間しつつ挟まれている。各磁気回路はレンズホルダ 4 8に面する磁石 5 5とこれを支持する金属プレート 5 6からなり、ァクチユエ一夕ベース 4 2上に固着されている。レンズホルダ 4 8には一対の貫通孔が形成され、一対の貫通孔は長手支持部材 5 3の伸長方向におけるレンズホルダ 4 8のフォーカシングコイル 5 0の内側にはコイル中心軸及び対物レンズ〇 Bの光軸と平行となり対物レンズ O Bを挟む位置にある。各貫通孔内に磁気回路の金属プレート 5 6から伸長するヨーク 5 7が非接触で挿入されている。よって、フォーカシングコイル 5 0及びトラッキングコイル 5 1は、磁石 5 5及びヨーク 5 7からなる磁気回路の磁気ギャップ内に位置している。

フォーカシングコイル 5 0、トラッキングコイル 5 1及びピエゾ素子 3 9がそれぞれフォーカスサーポ回路 2 9、 X方向移動サ一ポ回路 3 0 X及び y方向移動サ一ポ回路 3 0 yによって、制御されている。磁気ギャップには該各コイルと直角に鎖交する平行磁束が発生し得るので、該各コイルに所定電流を供給することにより X z方向の駆動力が発生して該各方向に上記の可動光学系を駆動することができる。

このように、対物レンズ〇 Bの X及び y方向の駆動はボイスコィルモータを使用したものであり、 y方向の駆動はピエゾ素子などを用いてァクチユエ一夕べ一スごと駆動するようにする。なお、駆動部はこの構造の他に、すべての軸についてボイスコイルモータを使用することもできる。

上記ホログラムホログラム装置を用いた、ホログラム記録担体に光ビームを照射して情報を記録又は再生する記録再生方法を説明する。

<ホログラム記録及び再生の概要 >

ホログラム記録時には、図 8に示すように、第 1レ一ザ光源 L D 1からの所定強度のコヒーレント光は第 1ハーフミラープリズム H P 1により、参照光ビームと信号光ビームに分離される（両ビームは破線で示し、光路説明のために図 6の光軸からずらして示してある）。

信号光ビームは第 2ハーフミラ一プリズム H P 2を透過し、偏光空間光変調器 S L Mの反射面の法線に沿って入射する。偏光空間光変調器 S L Mで所定変調され反射された信号光は、再び第 2ハーフミラープリズム H P 2に入射し反射して、第 4ハーフミラ一プリズム H P 4へ向かう。

参照光ビ一ムは第 3ハーフミラープリズム H P 3で反射され、第 4ハーフミラ一プリズム H P 4へ向かう。

参照光と信号光は第 4ハーフミラープリズム H P 4にて略共軸となるように合流され第 1光ビーム F Bとなる。第 1光ビーム F Bはダイクロイツクプリズム D Pを通過し、対物レンズ〇 Bによってホログラム記録担体 2に集光されホログラムが記録される。

一方、再生時には、図 9に示すように、記録時と同様に光は第 1ハーフミラープリズム H P 1により参照光ビームと信号光ビームに分離されるが、ホログラムの再生は参照光ビームのみで行う。偏光空間光変調器 S L Mを無反射状態（透過状態）にすることで、第 3ノ λ—フミラ一プリズム H P 3からの参照光だけが第 1 光ビーム F Bとして、ダイクロイツクプリズム D P及び対物レンズ 0 Bを通過し、ホログラム記録担体 2に入射される。

ホログラム記録担体 2力ら発生する再生光（二点鎖線）は、対物レンズ O B、

、第 4ハ一フミラープリズム H P 4及び第 3ハーフミラ一プリズム H P 3を透過し、像検出センサ I Sに入射する。像検出センサ I Sはその出力を再生光信号検出回路 2 7に送出して、そこで生成した再生信号を制御回路 3 7に供給して記録されていたべ一ジデ一タを再生する。なお、第 3ハ —フミラープリズム H P 3及び像検出センサ I S間に結像レンズを設けることもできる。ここで、ホログラムの記録及び再生時ともに、サーボビームによりホログラムディスク 2との位置決めサ一ポ制御を行う。位置決めサ一ポ制御によって、光検出器 PDの出力に基づいて演算されて得たエラー信号にて、 x、 y及び z方向の 3軸に対物レンズを駆動できる 3軸ァクチユエ一夕（対物レンズ駆動部 36) を駆動する。

図 8及び図 9に示すように、サーポ制御のための第 2レーザ光源 LD 2は第 1 レーザ光源 LD 1とは異なる波長のサーボビーム SBを射出する。サ一ポビーム SB (細実線）は、 P偏光（紙面平行を示す双方向矢印）として、第 2コリメ一夕レンズ C L 2、回折光学素子 G R、偏光ビームスプリッ夕 P B S及び 1ノ4波長板 1/4えのサ一ポ検出用光路に導かれ、対物レンズ〇Bの直前でダイクロイックプリズム DPにより第 1光ビーム FB (信号光及び参照光）と略共軸に合流される。サ一ポピ一ム S Bはダイクロイツクプリズム D Pで反射された後、対物レンズ〇 Bで集光されホ口グラム記録担体 2に入射する。ホ口グラム記録担体 2 からの反射光（対物レンズ OBへの戻り光）は 1Z4波長板 1/4 λを通過して S偏光（紙面垂直を示す中黒波 $泉丸）となり、偏光ビ一ムスプリッタ PBS及び

を経て、サーポ用光検出器 PDの受光面の法線に沿って入射する。

また、 ζ方向のサーポ（フォーカスサ一ポ）制御は通常の光ピックアップで用いられている非点収差法、 3ピ一ム法、スポッ卜サイズ法、プッシュプル法など、また、それらの混在して用いた方法も用い得る。

例えば非点収差法を用いた場合、光検出器 PDの中央の 1つは、図 10に示すようにビーム受光用の 4等分割の受光面を有した受光素子 1 a〜l dから構成される。 4分割線の方向はディスク半径方向とトラック接線方向に対応している。光検出器 PDは、合焦時の光スポットが受光素子 1 a〜l dの分割交差中心を中心とする円形となるように設定されている。

光検出器 PDの受光素子 1 a〜l dの各出力信号に応じて、サーポ信号処理回路 28は種々の信号を生成する。受光素子 1 a〜l dの各出力信号をその順に A a〜Adとすると、フォーカスエラー信号 FEは、 FE= (Aa+Ac) - (A b+Ad) と算出され、トラッキングエラー信号 TEは、 TE= (Aa+Ad) 一 (Ab+Ac) と算出される。これら信号は制御回路 37に供給される。

<記録再生の詳細 >

本実施形態では、サーポビーム S Bによりホログラム記録担体 2との位置決めサーポ制御を常に行い、同時にホログラム再生は第 1光ビーム F B (参照光）で、記録は第 1光ビーム FB (参照光及び信号光）で行う。

図 1 1に示すように、反射層 5のトラック上でサーボビーム SBのスポット及び第 1光ビーム F Bのスポットは、記録及び再生中、ほぼ一致して配置される。ホログラムの記録は第 1光ピ一ム F Bの参照光及び信号光の成分をホログラム記録層 7内で干渉させて記録を行う。空間光変調器 S LMで変調された変調信号（信号光の成分）は 1次以上の回折光成分であるため集光スポット近傍（フーリエ面）ではある程度の広がりをもつ。そのため反射層 5上ではほとんどの光線が反射される。一方、参照光（又ま 0次光の成分）は無変調の DC光であるため対物レンズ OBの開口数と波長で決まるスポットサイズを有しており、穿孔されたピンホール PHがスポットサイズよりある程度大きければ参照光はピンホール PHより透過する。図 1 2に示すように、ホログラムを記録する際、参照光はピンホール P Hで透過するためホログラム記録層 7内では、入射する参照光 rと入射する信号光 Sの干渉と、入射する参照光 rと反射する信号光 R Sの千渉とが発生し、それぞれの千渉に基づいてホログラム A、 Bが形成される。参照光 rはそのままホログラム記録担体 2の背面側に透過するため反射する参照光でホログラムはできない。図 1 3に示すように、ホログラムを再生する場合にも再生用の参照光をピンホール P Hに一致させる。この操作を行うことで参照光はピンホール P Hによりホ口グラム記録担体 2の背面側に透過する。参照光が対物レンズ〇 B側に戻ることがないので、像検出センサ I S上に参照光が戻って入射することがない。記録したホログラムの再生は、ホログラム記録担体 2に入射する参照光によってホログラム Bからは対物レンズ〇 B側に再生信号 Bが発生する。またホログラム Aからは対物レンズ O Bと反対側に再生信号 Aが発生する。再生信号 Aは反射層 5で反射し対物レンズ O B側に戻る。この再生信号 Aと Bは同一のもので、受光素子上で重なりあうため特に問題になることはない。

<他の実施形態のホログラム装置 >

図 1 4では、ホログラムの記録再生には参照光と信号光とを分けて使用しない形態のホログラム記録を行い、ホログラム記録担体とピックアップの関係（フォ一カス、トラッキング）を制御するために別波長のレーザ光源を使用する場合を例に説明する。

図 1 4のホログラム装置は、記録光学系の第 1、第 2及び第 3ハ一フミラープリズム H P 1、 H P 2を省略し、像検出センサ I Sの位置に第 1レーザ光源 L D 1及び第 1コリメータレンズ C L 1を並びに第 2ハーフミラ一プリズム H P 2 の位置に像検出センサ I Sを配置して、反射型の空間光変調器に代えて、透過型の空間光変調器 S L Mを第 4ハーフミラ一プリズム H P 4及び第 1コリメータレンズ C L 1間に挿入して、第 4ハーフミラープリズム H P 4によつて担体から対物レンズ O Bを介して戻ってくる再生波を分岐するようにした以外、図 6に示す構成と同一である。第 1レーザ光源 L D 1からののレーザ光はコリメ一夕レンズ C L 1により平行光ビームに変換された後、透過型の空間光変調器 S L Mに入射する。この空間光変調器 S L Mはマトリックス状に分割された電極をもつ液晶パネルなどで電気的に入射光の一部を空間的に変調する働きを有する。この空間光変調器 S L Mを用いて、ページデータを信号光ビーム中の強度分布として変調する。空間光変調器 S L Mからでた光線は、 1次以上の回折光（信号光成分）と無変調の 0次光（参照光成分）からなる第 1光ビーム F Bとなる。信号光と参照光の第 1光ビ一ム F Bは対物レンズ〇 Bによってホログラム記録担体 2に集光されホログラムが記録される。すなわち、ホログラム再生システムは、記録光学系の主要部以外の、ホログラム記録担体を装着自在に保持する支持部と、可干渉性の参照光ビームを発生する光源と、記録情報に応じてホログラム記録担体の記録層の内部に形成された回折格子の領域に参照光ビームを照射して再生波を生ぜしめる干渉部と、参照光ビームの反射層から反射して干渉部へ戻る戻り光と再生波とを分離する分離部と、再生波により結像された記録情報を検出する検出部と、を有している。

この再生動作において、透過型の空間光変調器 S L Mで無変調のレーザ光すなわち 0次光 (参照光成分)のみからなる第 1光ビ一ム F Bが対物レンズ 0 Bを介してホログラム記録担体 2に集光されると、再生波が再構築され対物レンズ〇 B を介してピックアップに戻る。第 4ハーフミラ一プリズム H P 4で反射された成分が像検出センサ I Sに入射する。像検出センサ I Sは再生光で結像された像に対応する出力を再生信号検出処理回路 2 7に送出して、そこで生成した再生信号を制御回路 5 0に供給して記録されていたべ一ジデ一夕を再生する。サーポビーム S Bに関する構成（サーボ制御）は図 6に示す構成と同一である。

<実施例 1 >

図 1 5に示すように、反射層 5のピンホール P Hのピッチ P x、 P yは、第 1 光ビーム F Bのスポッ卜上方に記録されるホログラム H Gの多重度から決まる所定距離として設定される。実際のシフト多重記録方式ホログラムシステムにおける最大多重度、すなわち記録媒体中の同一体積中に最大で幾つの独立したホログラムが記録可能であるかを示す値（回数）は、上記のように媒体や装置構成で決定される。最小のピッチ P x (すなわち最小シフト距離）は、記録されるホログラム領域の差し渡しを最大多重度で除したもので設定される。ピッチ P Xは、最小シフト距離以上で設定される。

サーポビーム S Bによりホログラム記録担体 2との位置決めサ一ポ制御を常に行い、同時にホログラム記録は第 1光ビーム F Bで行う。隣接ピンホール P H に複数のサーポビームを照射してサ一ポ制御することもできる。

<実施例 2〉

図 1 6に示すように、ピンホール P Hのマーク列（非反射部列）の間にホログラム記録間隔（P y) &こ等しくしたトラック Tを設けた場合、サ一ポビーム S B をグレーティングなどの回折光学素子により 3ビームとし 2つのサイドビームで x yサーポを行いかつメインビームで記録を行うこともできる。すなわち、直線上に並ぶ 3つのサ一ポビーム S Bの光スポッ卜の中央に第 1光ビーム F Bが位置するように、第 1光ビーム F Bの光軸を配置して、トラッキングサ一ポ制御し、隣接トラック間の鏡面部の上方のホログラム記録層 7にてホログラム記録を実行する。

く実施例 3 >

図 1 7に示すように、 X方向のホログラム多重間隔 P xに設定しホログラム多重方向の y方向に伸びるトラック Tと y方向の多重間隔 P yと一致したマーク Yをディスクフォ一マツトとして設けることができる。反射層 5のトラック Tもピッチ P xとして、第 1光ビーム F Bのスポット上方に記録されるホログラム H Gの多重度から決まる所定距離として設定される。図に示すように、記録時において、サ一ポビーム S Bがグレーティングにより 3ビームに分割されている。サーポビーム S B中央のメインビームはトラック T間に配置されるようにサイドビームはトラック T上に配置されている。サイドビームの検出信号からプッシュプル法などを用いてトラック Tに対物レンズ O Bを追従させるトラッキングサーポ制御を行う。ホログラム記録担体 2を y方向に間隔 P yだけ移動させ第 1光ビーム F Bのスポットをピンホール P Hに一致させる。

サーポビ一ム S Bについては、実施例 1同様のトラッキングサ一ボ制御に加えて、同時に y方向のマーク Yを利用して y方向にも対物レンズ O Bを追従させる時間軸サーボ制御を行う。サ一ポビーム S Bによるサーポ制御については、実施例 1と同様である。

<実施例 4 >

図 1 7に示す実施例 3のトラック Tに伸長方向のホログラム記録間隔と等しいマークまグループが一部とぎれる形状であつたが、図 1 8に示すように、他の形態のマークにおいては、マーク Υ 1をトラック一部がふくらんでいるような形状としたり、マーク Υ 2をトラック一部が切欠けるような形状とすることができる。

<実施例 5 >

図 1 9に示すように、 y方向に並ぶピンホール Ρ Ηの列を挟み込むように X方向にて隣接するトラック T 1、 T 2をそれぞれ配置することもできる。トラック T 1の欠落咅！！（マーク Y) はホログラム記録間隔と等しく設定されている。トラック T 2は図 1 6の実施例 2と同様である。同一種類のトラック間隔（P x ) はホログラム記録間隔と等しく設定されている。

<実施例 6 >

図 2 0に示すように、 y方向に並ぶピンホール P Hの列を挟み込むように X方向にて隣接するトラック T l、 Τ 2をそれぞれ配置することもできる。トラック Τ 2はピッ卜列もしくはマ一ク列でありアドレス情報他、様々な情報があらかじめ記録されている。トラック T 1は図 1 9の実施例 2と同様である。同一種類のトラック間隔 ( P x ) はホログラム記録間隔と等しく設定されている。

以上、本実施形態によれば、常に参照光が反射層のピンホール P Hなどの非反射部で戻ることが防止されるため、再現されたホログラムからの回折光が分離可能となる。ポログラム記録時の参照光のみを効果的に非反射としているため反射像などの余分なホログラムが記録されない。その結果、ホログラム記録層を必要以上に劣化させることがない。また、再生時に参照光が検出器側に戻らないために信号再生に必要なホログラムからの回折光のみを受光することができる。その結果、再生 S Nが向上し安定な再生を行うことができる。

また、上記実施形態においては、記録媒体として図 2 1に示すようなホロダラム記録担体ディスク 2を例に説明したが、ホログラム記録担体の形状は円盤状の他に、例えば、図 2 2に示すようなプラスチックなどからなる矩形状平行平板の光カード 2 0 aであっても良い。かかる光カードにおいても、トラックは基板の例えば重心に関してその上に螺旋状もしくは螺旋弧状又は同心円状に形成されもよいし、トラックが基板上に平行に形成されていてもよい。

さらにまた、上記実施形態においては、第 1及び第 2レーザ光源 L D 1、 L D 2からの互いに異なる波長の第 1ビーム F B及びサーポビーム S B (第 2ビーム）を用いて、ホログラムの記録及びマークの記録並びに光ビームのサーポ制御を実行した場合を説明したが、第 1及び第 2レーザ光源 L D 1、 L D 2は同一波長のレーザ光を射出するものを用いてもよい。この場合、例えば、サ一ポビーム S Bの光強度をホログラム記録に至らないレベルに抑えてサ一ポ制御を実行しつつ、ホログラム記録を要する時間帯のみ第 1ビーム F Bをオンとする。

Claims

請求の範囲

1 . 光照射により情報の記録又は再生が行われるホログラム記録担体であつて、

可干渉性の参照光及び信号光の成分による光学干渉パターンを回折格子として内部に保存するホログラム記録層と、

前記反射層に前記回折格子の記録間隔に等しく配置された複数の非反射部と、を有することを特徴とするホログラム記録担体。

2 . 前記 ί反射部はピンホールであることを特徴とする請求項 1記載のホログラム記録担体。

3 . 前記反射部は、前記反射層の透過率より高い特性値の透過率を有することを特徴とする請求項 1記載のホログラム記録担体。

4 . 前記非反射部は、前記反射層の吸収率より高い特性値の吸収率を有することを特徴とする請求項 1記載のホログラム記録担体。

5 . 前記反射部は、前記反射層の反射率より低い特性値の反射率を有することを特徴とする請求項 1記載のホログラム記録担体。

6 . 前記非反射部の前記特性値は、前記可干渉性の参照光及び信号光の有する波長におけるものであることを特徴とする請求項 3〜 5のいずれかに記載のホログラム記録担体。

7 . 前記反射層は、対物レンズから前記ホログラム記録層及び前記反射層を通過して合焦される光ビームのスポットを追従させるための各々が離れて交わることなく延在するトラックを有することを特徴とする請求項 1〜 6のいずれかに記載のホロダラム記録担体。

8 . 前記トラックは螺旋状もしくは螺旋弧状又は同心円状に形成されていることを特徴とする請求項 7記載のホログラム記録担体。

9 . 前記トラックは平行に形成されていることを特徴とする請求項 7又は 8 記載のホログラム記録担体。