WO2006093305A1 - 光ピックアップ装置 - Google Patents

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WO2006093305A1
WO2006093305A1 PCT/JP2006/304192 JP2006304192W WO2006093305A1 WO 2006093305 A1 WO2006093305 A1 WO 2006093305A1 JP 2006304192 W JP2006304192 W JP 2006304192W WO 2006093305 A1 WO2006093305 A1 WO 2006093305A1
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light
optical
light beam
optical axis
servo
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PCT/JP2006/304192
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Makoto Sato
Masakazu Ogasawara
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Pioneer Corporation
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    • G11B7/0065Recording, reproducing or erasing by using optical interference patterns, e.g. holograms
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    • G11B7/1372Lenses
    • G11B7/1378Separate aberration correction lenses; Cylindrical lenses to generate astigmatism; Beam expanders

Definitions

  • the present invention relates to an optical pickup device that records information on a recording medium on which optical information recording or information reproduction is performed, such as an optical disk or an optical card, and more particularly to an optical pickup device (pickup) that emits light oppositely.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-0 1-7 1 6 11
  • the reference light and the signal light are coaxially guided to the objective lens OB so as to overlap each other.
  • the reference light and signal light collected by the objective lens OB always interfere with each other on the optical axis. Therefore, as shown in Fig.
  • the reference light and the signal light pass through the recording medium in a reciprocating manner. Records are made. During reproduction, the reference light passes back and forth through the recording medium, and the reflected reference light returns to the objective lens OB together with the reproduction light.
  • the holograms that are specifically recorded are hologram recording A (reflecting reference light and reflected signal light), hologram recording B (incident reference light and reflected signal light), hologram recording C (reflecting reference beam and incident signal beam), horodara
  • video recording D incident reference light and incident signal light
  • the hologram to be reproduced is also hologram record A (read out with reflected reference light), hologram record B (read out with incident reference light), hologram record C (read out with reflected reference light), hologram record
  • D read out by the incident reference light.
  • FIG. 3 As a conventional technique for solving such a problem, as shown in FIG. 3, another objective lens is installed on the opposite side of the objective lens that emits the reference light with a transmissive recording medium interposed therebetween.
  • the reference light and the information light that has passed through the spatial light modulator are irradiated to the recording medium while converging so that the recording medium has the smallest diameter at the same position from the opposite side of the recording medium.
  • a volumetric hologram recording technique is known. See Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-0 1 2 3 9 4 8 (Patent Document 2).
  • Patent Document 2 With the technique of Patent Document 2, it is difficult to separate the reference light and reproduction light during reproduction. This is because a pair of objective lenses sandwiching the recording medium are arranged, and the reference light and the reproduction light converged at the same focal point from both objective lenses are condensed on the recording medium.
  • both the spherical wave reference beam and the reproduction beam are collected at one point, so the intersecting angle of both intersecting beams is 180 degrees, and the angle selectivity is large. It is not suitable for high density recording by shift multiplexing.
  • the objective lens and the recording medium must be accurately positioned.
  • the objective lens drive system and the servo system are complicated because the relative distance between the two objective lenses must be maintained accurately.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide an optical pick-up device that makes it possible to stably record or reproduce a recording medium.
  • An optical pick-up apparatus is an optical pick-up apparatus having an irradiation optical system that condenses a light beam by an objective lens, and is disposed on a common optical axis so as to face the irradiation optical system.
  • a reflecting portion that reflects the light beam back toward the irradiation optical system; and is disposed on the optical axis, and the light beam.
  • a phase plate that separates and generates the light on the optical axis and the light whose polarization state has changed in all or part of the periphery of the light on the optical axis, and disposed on the optical axis and A detection optical system that extracts the light whose polarization state has changed from the return light of the light beam and guides it to a photodetector, and a reflector that positions the reflector based on a photoelectric conversion output from the photodetector A drive unit.
  • a light beam position control method is a light beam position control method in an optical pickup apparatus having an irradiation optical system that condenses a light beam by an objective lens, and is a common light facing the irradiation optical system.
  • a reflecting portion that is spaced apart on the axis and reflects the light beam back toward the irradiation optical system; a central light component that passes on the optical axis of the light beam; and the center
  • An ambient light component having a polarization state different from that of the central light component is generated separately from all or part of the surroundings of the light component, and the ambient light component is extracted from the return light of the light beam to the photodetector. And positioning the reflecting portion based on a photoelectric conversion output from the photodetector.
  • FIG. 1 is a schematic partial sectional view showing an objective lens and a hologram recording medium for explaining conventional hologram recording.
  • FIG. 2 is a schematic partial cross-sectional view showing a photogram recording medium for explaining a conventional horodaram recording.
  • FIG. 3 is a schematic partial cross-sectional view showing an objective lens, a holodalum recording medium, and a spatial light modulator for explaining conventional hologram recording.
  • FIG. 4 illustrates hologram recording in the hologram apparatus of the embodiment according to the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic partial cross-sectional view showing an objective lens, a hologram recording medium, and a spatial light modulator that perform the operation.
  • FIG. 5 is a schematic partial sectional view showing an objective lens, a hologram recording medium, and a spatial light modulator for explaining hologram recording according to the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view showing a spatial light modulator in the hologram apparatus of the embodiment according to the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view showing a spatial light modulator in a hologram apparatus of another embodiment according to the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic partial sectional view showing an objective lens, a hologram recording medium, and a spatial light modulator for explaining hologram recording in a hologram apparatus of another embodiment according to the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic partial sectional view showing an objective lens, a hologram recording medium, and a spatial light modulator for explaining hologram recording in a hologram apparatus of another embodiment according to the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic partial sectional view showing an objective lens, a hologram recording medium, and a spatial light modulator for explaining hologram recording in a hologram apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic partial cross-sectional view showing an objective lens, a holodalum recording medium, and a spatial light modulator for explaining hologram reproduction in a hologram apparatus of an embodiment according to the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic view showing an objective lens, a hologram recording medium, and a spatial light modulator for explaining hologram reproduction in a hologram apparatus according to another embodiment of the present invention. It is sectional drawing.
  • FIG. 13 is a schematic partial sectional view showing an objective lens, a hologram recording medium, and a spatial light modulator for explaining hologram reproduction in a hologram apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a partially cutaway schematic perspective view showing a spatial light modulator in the hologram apparatus of the embodiment according to the present invention.
  • FIG. 15 is a schematic partial sectional view showing an objective lens, a hologram recording medium, and a spatial light modulator for explaining hologram recording in a hologram apparatus of another embodiment according to the present invention.
  • FIG. 16 is a schematic partial sectional view showing an objective lens, a hologram recording medium, and a spatial light modulator for explaining hologram recording in a hologram apparatus of another embodiment according to the present invention.
  • FIG. 17 is a schematic configuration diagram for explaining the reference light optical system and the signal light optical system of the main part in a hologram apparatus of another embodiment according to the present invention.
  • FIG. 18 is a schematic configuration diagram illustrating a hologram apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a schematic perspective view for explaining the reference light optical system and the signal light optical system of the main part in a hologram apparatus of another embodiment according to the present invention.
  • FIG. 20 is a schematic partial sectional view showing an objective lens, a hologram recording medium, and a spatial light modulator for explaining hologram recording in a hologram apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 shows a hologram recording in a hologram apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic partial cross-sectional view showing an objective lens, a hologram recording medium, and a spatial light modulation device for explaining the above.
  • FIG. 22 is a schematic configuration diagram for explaining a reference light optical system and a signal light optical system of the main part in a hologram apparatus of another embodiment according to the present invention.
  • FIG. 23 is a holographic device for recording or reproducing information on the recording medium of the embodiment according to the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of a device.
  • FIG. 24 is a schematic configuration diagram showing a main part of a pick-up of a hologram device for recording or reproducing information on a recording medium according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 25 is a partially cutaway schematic perspective view showing the ia solid of the objective lens in the pickup of the hologram apparatus of the embodiment according to the present invention.
  • FIG. 26 is a schematic perspective view showing an outline of a three-axis actuator for the spatial light modulation device in the pickup of the hologram device of the embodiment according to the present invention.
  • FIG. 27 is a schematic partial cross-sectional view showing an objective lens, a hologram recording medium, and a spatial light modulator for explaining hologram recording in a hologram apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 28 is a schematic partial cross-sectional view showing an objective lens, a hologram recording medium, and a spatial light modulation device for explaining hologram recording in a hoddalum apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 29 is a partial cross-sectional view showing a disc-shaped hologram recording medium in the hologram apparatus of the embodiment according to the present invention.
  • FIG. 30 shows a hologram apparatus for recording / reproducing information on the recording medium of the embodiment according to the present invention. It is a top view which shows the light-receiving part of the photodetector for objective servos in a pick-up of a device.
  • FIG. 31 is a front view of the light receiving portion viewed from the optical axis for explaining the light receiving portion of the reflection servo photodetector in the pickup of the hologram apparatus for recording and reproducing information on the recording medium of the embodiment according to the present invention. .
  • FIG. 32 is a schematic perspective view showing an outline of a pickup of a hologram apparatus of another embodiment according to the present invention.
  • FIG. 33 is a schematic partial sectional view for explaining the position of the phase plate in the hologram apparatus of another embodiment according to the present invention.
  • FIG. 34 is a schematic partial sectional view for explaining the position of the phase plate in the hologram apparatus of another embodiment according to the present invention.
  • FIG. 35 is a schematic perspective view for explaining the form of a phase plate in a hologram apparatus of another embodiment according to the present invention.
  • FIG. 36 is a schematic perspective view for explaining the form of the phase plate in the hologram apparatus of another embodiment according to the present invention.
  • FIG. 37 is a front view of the phase plate viewed from the optical axis for explaining the form of the phase plate in the hologram apparatus of another embodiment according to the present invention. '
  • FIG. 38 is a front view of the light receiving portion viewed from the optical axis for explaining the light receiving portion of the photodetector for reflection servo in the pickup of the hologram device for recording / reproducing information of the recording medium according to another embodiment of the present invention. It is.
  • FIG. 39 is a front view of the phase plate viewed from the optical axis for explaining the form of the phase plate in the hologram apparatus of another embodiment according to the present invention.
  • FIG. 40 shows the form of the phase plate in the hologram apparatus of another embodiment according to the present invention. It is a front view of the phase plate seen from the optical axis to explain.
  • FIG. 41 is a front view of the light receiving portion viewed from the optical axis for explaining the light receiving portion of the reflection servo photodetector in the pickup of the hologram device for recording and reproducing information of the recording medium of another embodiment according to the present invention. It is.
  • FIG. 42 is a front view of the light receiving portion viewed from the optical axis for explaining the light receiving portion of the reflection servo photodetector in the pickup of the hologram device for recording / reproducing information of the recording medium according to another embodiment of the present invention. It is.
  • FIG. 43 is a configuration diagram showing an outline of a pickup of a hologram apparatus of another embodiment according to the present invention.
  • FIG. 44 is a front view seen from the optical axis of the spatial light modulator for servo detection of the pickup of the hologram apparatus of another embodiment according to the present invention.
  • FIG. 45 is a front view as seen from the optical axis of a composite photodetection device for signal detection of a pickup of a hologram device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 shows an outline of an essential part of the optical system in the hologram apparatus of the example.
  • the reference light optical system r OS and the signal light optical system s O S are both disposed opposite to each other on the same optical axis with the hologram recording medium (recording medium) 2 interposed therebetween.
  • Reference light optical system r OS generates reference light and receives reproduction light. Including an objective lens OB that focuses light. As shown in Fig. 5, the objective lens OB focuses the reference beam on its focal point FP with the first numerical aperture (sin 0 a) from within its effective diameter.
  • the signal light optical system s OS includes a transmissive spatial light modulator S LM.
  • the spatial light modulator SLM is arranged, for example, at the focal point FP of the objective lens OB.
  • the spatial light modulator SLM has a light transmission part NR in the center including its optical axis, and is arranged so that the reference light converged in the light transmission part NR passes through without modulation.
  • the spatial light modulator SLM is composed of a transmissive matrix liquid crystal device, and the light transmission part NR surrounded by the spatial light modulation region B is filled with a physical through-opening or this. Made of transparent material.
  • the spatial light modulator S LM is a transmission matrix liquid crystal device as a whole, and is connected to a spatial light modulation region B for recording pattern display and a light transmission portion in the recording pattern display by a connected control circuit 26.
  • An NR non-modulated light transmission region can be displayed. That is, the light transmission part NR can be displayed as the light transmission state of the spatial light modulator SLM during hologram recording.
  • the signal light optical system s OS is formed on the opposite side of the incident light from the reference light of the spherical wave that is transmitted through the recording medium 2 and the light transmission part NR of the spatial light modulator SLM and diverges. It includes a concave mirror that generates parallel rays of plane waves, such as a parabolic mirror PM.
  • the parabolic mirror PM is arranged coaxially so that its focal point coincides with the focal point FP of the objective lens OB.
  • the spatial light modulator SLM having the light transmission part NR including the optical axis is generated from the reference light passing through the light transmission part NR and the outer annular portion of the spatial light modulator SLM around the light transmission part NR. It has a function of separating signal light.
  • the parabolic mirror PM has a function of determining the effective diameter and numerical aperture of the emitted signal light beam.
  • the reflection part such as the parabolic mirror PM makes the state of the wave front of the convergent or divergent parallel to the cross-sectional area of the emitted light beam different from the surrounding reference light.
  • the signal light passes through the recording medium 2 toward the objective lens OB with a second numerical aperture that is different from the first numerical aperture, for example, by the reflecting portion on the back of the spatial light modulator S LM. It becomes like this.
  • reference light is irradiated onto the recording medium 2 by the objective lens OB in a collected state.
  • the reference light that has passed through the recording medium 2 is focused, passes through the spatial light modulator SLM without modulation, and becomes re-diffused light, and is reflected as parallel light by a reflector such as a parabolic mirror PM.
  • the reflected light (reference light) that has become parallel light passes through the spatial light modulator S LM on the way to the recording medium 2.
  • the signal light is modulated according to the recording information.
  • the signal light is irradiated onto the self-recording medium 2 by a plane wave, and interferes with the reference light of the spherical wave going in the recording medium 2 to record a hologram.
  • the spatial light modulator S LM has a light transmission part NR in the vicinity of the focal point of the reference light for the outbound direction. It does not act on the reference beam.
  • the non-reflective means that stops the function of the reflective part and does not reflect the reference light is provided, the reference light is irradiated from the surface side of the recording medium 2 Reproducing light can be obtained on the same side without being disturbed by light.
  • a non-reflecting means is provided in the signal light optical system s OS, a reference light optical system r a photodetector for detecting the reproduced light generated from the recording medium 2 in the OS, and the reproducing And optical means for guiding light from the objective lens OB to the photodetector.
  • the signal light optical system s O S is not necessary.
  • the reference light is a spherical wave and the signal light is a plane wave, it is possible to secure a certain degree of crossing angle between both the reference light and the signal light, which is suitable for shift multiplexing recording. . As shown in FIG. 4, multiple recording can be performed by shifting the recording medium 2 in a direction perpendicular to the optical axis of the objective lens OB.
  • a parabolic mirror is used as the concave mirror as the reference light reflecting portion.
  • the reflecting portion is a plano-convex lens with a focal point FP as shown in FIG. It can be an assembly comprising PCL and a plane mirror FM formed on a plane portion opposite to the incident side.
  • it can be a reflecting portion composed of a combination of a convex lens CVL of a focal point FP spaced apart in parallel and a plane mirror.
  • a diffractive optical bull having a convex lens function for focusing on the focal point FP can be used (not shown).
  • a diffractive optical element is a translucent flat plate and a diffractive ring zone formed of a plurality of phase steps, irregularities, or blazes formed thereon (a rotationally symmetric body around the optical axis). That is, it is an optical element such as a diffraction grating having a convex lens action. Further, when a diffractive optical element is used, a diffractive optical element DOE is integrally formed around the light transmission part NR of the spatial light modulator S LM as shown in FIG. It is possible to make a simple structure by combining the two with (in the figure, the diffractive optical element DOE is located on the opposite side of the objective lens but may be on the objective lens side). '
  • the signal light optical system s OS shown in Fig. 4 s is simple except for the OS, and the read-only optical system is very simple. This is one of the advantages.
  • a non-reflective mechanism M l force that removes the parabolic mirror PM from the optical axis during playback, as shown in Fig. 12
  • a non-reflective mechanism M 2 that inserts a light-shielding plate or scattering plate SCP during reproduction can be provided, or all patterns of the spatial light modulator S LM during reproduction as shown in Fig. 1 '3 It is only necessary to block the reference light by controlling by the control circuit 26 connected so as to be opaque, so that the reference light does not return to the objective lens OB.
  • the parabolic mirror PM and the spatial light modulator SLM are provided by a hollow holder for reflecting the parabolic mirror PM and the spatial light modulator SLM and the optical axis.
  • a reflector driving unit 36a such as a coil mounted on the optical axis.
  • the parabolic mirror PM and the spatial light modulator SLM Contributes to integrated drive.
  • the spatial light modulator S LM arranged coaxially with the objective lens OB, the light transmission part NR of the non-modulation region formed thereon, and the reference light that has passed through the spatial light modulator S LM are reflected.
  • the reflecting part such as a parabolic mirror PM functions as a spatial light modulator SD that modulates the reflected reference light to generate signal light. If the spatial light modulator SD can be moved within the pickup, there will be advantages during playback.
  • the diameter of the light transmission part NR such as the through-opening of the spatial light modulator S LM is a parameter such as the diameter, interval, numerical aperture, focal point distance, etc. of the objective lens OB and parabolic mirror PM. These are set in consideration of the deviation with respect to the optical axis.
  • the matrix liquid crystal device portion around the light transmitting portion N R and the outer diameter are set in consideration of the same parameters.
  • the signal light is generated as parallel light by the parabolic mirror PM behind the spatial light modulator S LM, but the parallel light has a second numerical aperture different from the first numerical aperture of the objective lens OB.
  • the specs of the parabolic mirror PM should be set so that the reflected reference beam converges as shown in Fig.
  • Fig. 17 shows a photogram including the optical system pair of the reference light optical system r OS and the signal light optical system s 0 S, which are arranged on the same optical axis with the recording medium 2 sandwiched therebetween and spaced apart from each other by L.
  • Reference light optical system r OS objective lens OB and signal light optical system s OS spatial light modulator S LM is arranged so that these distances (optical distances) are equal to the focal length f of the objective lens OB. Has been.
  • a condensing lens CDL having a focal length f is placed at the optical distance f from the objective lens OB, and further from the condensing lens CDL to the optical distance f.
  • the image sensor I SR is placed.
  • a half mirror HM is placed between the objective lens OB and the condenser lens CD L, and the reference light emitted from the recording / reproducing laser LD 1 is collimated by the collimator lens CL 1 and reflected by the half mirror HM. It is arranged so as to go in the direction of the recording medium 2 through the objective lens OB.
  • the reference light is collected by the objective lens OB, passes through the recording medium 2, and passes through the hole (light transmission part NR) without modulation through the center of the spatial light modulator SLM placed near the focal plane. Exit.
  • the reference light that has passed through the hole of the spatial light modulator S LM is reflected by the parabolic mirror PM to become parallel light, and is spatially modulated by passing through the spatial light modulator S LM to become signal light. .
  • the information pattern to be recorded is displayed on the spatial light modulator SLM as a black and white light and dark pattern.
  • the signal light is incident on the recording medium 2 and interferes with the reference light to go to form a hologram in the recording medium 2.
  • the display pattern on the spatial light modulator SLM forms an image on the image sensor ISR as it is.
  • the signal light that has passed through the recording medium 2 forms an image on the image sensor ISR by the objective lens OB and the condenser lens CDL, so that the spatial light modulator SLM Pattern statue A mixed image of the hologram reconstructed image just recorded is formed on the image sensor ISR.
  • the image on the image sensor ISR is not used.
  • FIG. 1 A schematic diagram of such a hologram device is shown in FIG.
  • the reference light optical system r OS and the signal light optical system s OS are independently fixed with the recording medium 2 sandwiched therebetween, and the recording medium 2 is disposed between the focal point FP and the objective lens OB.
  • a support portion SS that holds the medium 2 in a freely attachable manner is provided.
  • the reference light objective lens rO and the signal light objective lens sO are fixed in a state of being positioned relative to each other.
  • the recording apparatus is configured such that the recording medium 2 is mounted on a rotation support portion S S R having a rotation axis perpendicular to the optical axis and held by the rotation drive itself. Furthermore, a drive stage DS is provided that allows the support SSR to move and translate in the X, Y, and Z directions perpendicular to the optical axis of the optical system and perpendicular to each other.
  • the hologram recording / reproducing apparatus provided with the rotation support portion SSR and the drive stage DS can rotate the medium 2 around an axis perpendicular to the optical axis to record the hologram in an angle multiplexed manner.
  • the reference light optical system r OS arranged oppositely on the same optical axis with the recording medium 2 interposed therebetween is converged from the signal light optical system s OS.
  • a configuration in which parallel light (plane wave) reference light is supplied from the reference light optical system r OS to the signal light optical system s OS is also possible.
  • the transmission type spatial spatial light modulator S LM arranged at the focal point FP of the objective lens OB is the same as that in the above-described embodiment, and light is transmitted in the center including the optical axis. It has a transmission part NR, and is configured such that the signal light converged on the light transmission part NR by the parabolic mirror PM passes through without modulation.
  • the parallel light transmitted through the recording medium 2 is modulated by the spatial light modulator SLM.
  • the parabolic mirror PM is coaxially arranged on the opposite side of the spatial light modulator S LM so that its focal point coincides with the focal point FP of the objective lens OB. .
  • the parabolic mirror PM reflects the plane wave signal light transmitted through the recording medium 2 and the spatial light modulator S L M as a convergent ray of a spherical wave.
  • the convergent light beam from the parabolic mirror PM passes through the light transmission part NR of the spatial light modulator S LM, and as the divergent light beam, the recording medium 2 and the reference light optical system r OS It is arranged to return to the objective lens OB.
  • the intermediate light modulator SLM spatially modulates the parallel reference light in accordance with the recording information to generate signal light, which is converted into a second numerical aperture (si ⁇ ⁇ b) different from the first numerical aperture of the objective lens OB. ⁇ si ⁇ ⁇ (a), and pass through the recording medium 2 in the direction opposite to the reference beam.
  • the reflection light on the back of the spatial light modulator SLM allows the signal light to pass through the recording medium 2 toward the objective lens OB with a second numerical aperture different from the first numerical aperture.
  • the reference light is irradiated as parallel light onto the recording medium 2 by the objective lens OB.
  • the reference light transmitted through the recording medium 2 passes through the spatial light modulator SLM without being modulated, and becomes signal light modulated in accordance with the recording information.
  • the parallel signal light is reflected as convergent light by the parabolic mirror PM, is focused at the light transmission part N R of the spatial light modulator S L M, and becomes diffused light.
  • the signal light that has become the diffused light passes through the recording medium 2 and interferes with the reference light of the plane wave going in the recording medium 2 to record the hologram.
  • the light transmission part N R of the spatial light modulator S L M does not act on the signal light.
  • the reference light is a plane wave and the signal light is a spherical wave, it is possible to secure a certain degree of crossing angle between both the reference light and the signal light, which is suitable for shift multiplex recording. Yes.
  • FIG. 22 shows the configuration of a hologram apparatus including an optical system pair of a reference light optical system r OS and a signal light optical system s OS, both of which are arranged opposite to each other on the same optical axis with the recording medium 2 interposed therebetween. An example is shown.
  • the objective lens OB of the reference light optical system r O S and the spatial light modulator S LM of the signal light optical system s 0 S are arranged to be equal to the focal length of the objective lens OB.
  • a condensing lens CDL coaxial with the objective lens OB is placed on the opposite side of the recording medium 2, and an image sensor ISR is placed at the image forming position of the condensing lens CDL.
  • a half mirror HM is placed between the objective lens OB and the condenser lens CDL, and the recording / reproducing laser LD 1 (if the objective lens OB is used as a collimator, it is the focal position. (The laser divergent light may be generated by another optical system.)
  • the reference light emitted from the mirror HM is reflected by the half mirror HM and travels in the direction of the recording medium 2 as parallel light through the objective lens OB. Is arranged.
  • the reference light is converted into parallel light by the objective lens OB, passes through the recording medium 2, and passes through the spatial light modulator SLM to be spatially modulated to become signal light.
  • the information pattern to be recorded is displayed as a black and white light / dark pattern on the spatial light modulator SLM.
  • the parallel signal light is reflected by the parabolic mirror PM to become convergent light, and passes through the hole (light transmission part NR) without modulation in the center of the spatial light modulator SLM placed near the focal plane. .
  • the diffused signal light that has passed through the hole of the spatial light modulator SLM is incident on the recording medium 2 and interferes with the reference light of the parallel light to form a hologram in the recording medium 2.
  • the conventional pickup can be used by using the spatial light modulator SD and the plane wave reference light, the configuration becomes very simple, which is one of the advantages of the present system.
  • FIG. 23 shows an example of a schematic configuration of a hologram apparatus for recording or reproducing information on a disc-shaped hologram recording medium (disc) 2 to which the present invention is applied.
  • the hologram device consists of a spindle motor 2 2 that rotates the disk 2 via a turntable, and a pick-up 2 3 that reads a signal from the recording medium 2 by a light beam (integrated with the spatial light modulator SD.
  • Pickup drive unit 24 that holds the pickup and moves it in the radial direction (X direction), reference light source drive circuit 2 5 a, servo light source drive circuit 2 5 b, spatial light modulator drive circuit 26, Reproduced light signal detection circuit 2 7, Objective servo signal processing circuit 2 8 a, Reflective servo signal processing circuit 2 8 b, Objective servo circuit 2 9, Reflection servo circuit 3 0,
  • Pickup drive unit 2 4 Connected to pickup position Detecting the signal 'Pickup position detection circuit 3 1, connected to the pickup drive unit 2 4 and supplying a predetermined signal to this slider servo circuit 3 2 and connected to the spindle motor 2 2
  • Rotation speed detection unit 3 3 for detecting the rotation speed signal of the spindle motor, a
  • the photogram device has a control circuit 37, which includes a reference light source drive circuit 25a, a servo light source drive circuit 25b, a spatial light modulator drive circuit 26, and a reproduction light signal detection circuit.
  • a control circuit 37 which includes a reference light source drive circuit 25a, a servo light source drive circuit 25b, a spatial light modulator drive circuit 26, and a reproduction light signal detection circuit.
  • Objective servo signal processing circuit 2 8 a, Objective servo circuit 2 9, Reflection servo circuit 3 0, Pickup position detection circuit 3 1, Slider servo circuit 3 2, Speed detector 3 3, Rotation position detection circuit 3 4 and spindle servo circuit 3 5 are connected.
  • the control circuit 37 can control the X (track vertical), y (track parallel) and z (focus) direction movement servo control and playback position (X Control the position in the y direction).
  • the control circuit 37 consists of a microcomputer equipped with various memories and controls the entire device. Depending on the operation input by the user from the operation unit (not shown) and the current operation status of the device. In addition to generating various control signals, it is connected to a display unit (not shown) that displays the operating status to the user.
  • control circuit 37 performs processing such as encoding of data to be recorded from the outside that is input from the outside, and supplies a predetermined signal to the spatial light modulator drive circuit 26 to control the recording sequence of the hologram. To do.
  • the control circuit 37 restores the data recorded on the disk 2 by performing demodulation and error correction processing based on the signal from the reproduction optical signal detection circuit 27. Furthermore, the control circuit 37 reproduces the information data by performing a decoding process on the restored data, and outputs this as reproduced information data.
  • control circuit 37 is based on the position signal from the operation unit or the pickup position detection circuit 31 and the X direction movement error signal from the objective servo signal processing circuit 28a. Then, a slider drive signal is generated and supplied to the slider servo circuit 32.
  • the slider servo circuit 32 moves the pickup 23 in the radial direction of the disk via the pickup drive unit 24 according to the drive current generated by the slider drive signal.
  • the rotation speed detection unit 3 3 detects a frequency signal indicating the current rotation frequency of the spindle motor 2 2 that rotates the disk 2 on the turntable, generates a rotation speed signal corresponding to the spindle rotation speed, and rotates the rotation signal.
  • the rotational position detection circuit 34 generates a rotational speed position signal and supplies it to the control circuit 37.
  • the control circuit 37 generates a spindle drive signal, supplies it to the spindle servo circuit 35, controls the spindle motor 22 and drives the disk 2 to rotate.
  • Figure 24 shows the schematic configuration of the pickup of the hologram device.
  • the pickup 23 includes a reference light optical system as an irradiation optical system, and a signal light optical system that includes a reflection unit that is spaced apart on the optical axis and reflects the reference light back toward the irradiation optical system.
  • Spatial light modulator SD as a system.
  • the disk 2 is disposed between the irradiation optical system and the spatial light modulator SD.
  • the irradiation optical system consists of a recording / reproducing laser LD 1 for reference light, a collimator lens CL 1, a half mirror HM, an objective lens OB for condensing the reference light to the spatial light modulator SD with a first numerical aperture, and a condenser lens. It consists of an image sensor ISR consisting of an array of CDL, CCD (Charge Coupled Device) and CMO S (Complementary Metal Oxide Semiconductor Device).
  • the objective lens OB and the spatial light modulator SD are provided in the housing of the pickup 23 so as to be driven.
  • the recording / reproducing laser LD 1 is connected to a reference light source driving circuit 25a, and its output is adjusted by the circuit so that the intensity of the emitted reference light is strong during hologram recording and weak during reproduction.
  • the optical detector PD for the objective servo is connected to the servo light source drive circuit 25 b.
  • the image sensor I S R is connected to the reproduction light signal detection circuit 27.
  • the spatial light modulator SD is composed of a spatial light modulator S LM in which a light transmission part NR in the non-modulation region is formed coaxially with the objective lens OB, and a parabolic mirror PM that reflects the reference light that has passed therethrough. As shown in Fig. 14, the parabolic mirror PM and the spatial light modulator SLM are coaxially fixed to the optical axis by a hollow holder and mounted on the optical axis, etc.
  • the reflection part driving part 36a is provided.
  • the spatial light modulator S LM has a function of electrically blocking a part of incident light in a liquid crystal panel having a plurality of transparent pixel electrodes divided into a matrix, or transmitting all light to a non-reflective state. It has the function to do.
  • This spatial light modulator S LM is connected to the spatial light modulator drive circuit 26 and has a distribution based on the supplied page data to be recorded (information pattern of two-dimensional data such as light and dark dot patterns on a plane).
  • the light beam is spatially modulated to generate signal light.
  • the spatial light modulator SD receives the reference light having the first numerical aperture, generates signal light therefrom, and allows the disc 2 to pass through the second numerical aperture different from the first numerical aperture.
  • the irradiation optical system is provided with an objective servo system that controls the position of the objective lens OB and a reflection servo system that controls the position of the spatial light modulator SD.
  • the objective servo system includes a laser LD 2 for the servo, a convex lens CL 2, and a polarized beam beam.
  • An objective lens driving unit 36 is provided for moving the lens.
  • the optical detector PD for the objective servo is connected to the objective lens servo section of the objective servo signal processing circuit 28a, and has, for example, a light receiving element for each of the focus servo and the X and y direction moving servos.
  • Each output signal from the objective servo photodetector PD is supplied to the objective servo signal processing circuit 28a.
  • the objective servo signal processing circuit 28a generates a drive signal based on the error signal obtained by calculation based on the output of the objective servo photodetector PD, and supplies the drive signal to the control circuit 37.
  • the control circuit 37 supplies a drive signal to the objective servo circuit 29, and the objective servo circuit 29 drives the 3-axis actuator (objective lens drive unit 36) according to the drive signal.
  • both the recording and reproduction of the hologram perform three-axis positioning in the x, y, and z directions with the disk 2 using the servo beam.
  • the z-direction servo (focus servo) control can use the astigmatism method and spot size method that are used in ordinary pickups, or a method that uses a mixture of these methods.
  • a quadrant photodetector and an astigmatism optical element are used.
  • the light receiving unit of the four-split photodetector is arranged in close proximity to each other with two orthogonal dividing lines as boundary lines, and receives four independent light receiving components that receive light components passing through the annular zone around the intersection of the dividing lines. It is composed of elements.
  • Astigmatic optical elements are, for example, cylindrical lenses, obliquely incident transparent plates, and the like.
  • the servo signal processing circuit generates the difference between the output sum of two of the four light receiving elements at the diagonal position of the light receiving element and the other output sum as a force error signal for the distance. .
  • the reflection servo system is provided with a 12-wave plate 1-2 1 1, a reflection servo photodetector 8 PD, a polarization beam splitter PBS, and a reflection drive unit 36 a of the spatial light modulator SD.
  • the optical components are arranged so as to substantially coincide with each other, but the present invention is not limited to this.
  • the 1Z2 wave plate 1Z2 ⁇ is a phase plate having an annular zone, and is fixed to the objective lens ⁇ ⁇ , and gives an annular phase difference to the effective diameter of the reference light passing therethrough and the light beam component passing through the adjacent region.
  • the 1Z2 wavelength plate 1Z2 ⁇ and the objective lens ⁇ are coaxially fixed to the optical axis by a hollow holder, and an objective lens driving unit 36 such as a coil is provided on the optical axis.
  • the polarization beam splitter PBS extracts light and line components that are arranged on the optical axis of the irradiation optical system and pass through the annular zone from the return light, and guides them to the reflection servo photodetector 8 PD.
  • the light detector 8PD for reflection servo is a light beam that passes through the annular zone centering on the intersection of the dividing lines, with the two receiving lines (X and y directions) perpendicular to each other as the boundary line. It consists of four independent center light receiving elements that receive the components and four outer light receiving elements arranged close to each outside the four center light receiving elements.
  • the reflection servo signal processing circuit 28 b connected to the reflection servo photodetector 8 PD
  • the difference between the output sum of the four central light receiving elements and the output sum of the four outer light receiving elements is generated as an error signal of the distance between the object lens OB and the reflecting part, and at the same time one of the two dividing lines.
  • the difference between the output sum of two of the four center light-receiving elements and one of the four outer light-receiving elements and the other output sum of the four center light-receiving elements divided into two at the boundary are generated as bias error signals, and these signals are supplied to the control circuit 37.
  • the control circuit 37 drives the reflector drive unit 36 a of the spatial light modulator SD in the xy and z directions by the X y and z direction movement drive signals via the objective servo circuit 29. That is, the reflector drive unit 36a of the spatial light modulator SD moves the spatial light modulator SD in the Xy and Z directions based on the photoelectric conversion output from the reflection servo photodetector 8PD. Let Therefore, the spatial light modulator SD is driven by the amount corresponding to the drive current by the drive signals in the x, y and two directions. As a result, the hologram formation time can be secured while keeping the relative position of the spatial light modulator SD relative to the objective lens OB constant. In this way, the position of the spatial light modulator SD with respect to the objective lens OB (correction of the interval and optical axis deviation) is performed by using the part of the signal light by the reflection unit driving unit 36a.
  • FIG. 26 shows a reflecting portion driving portion 36 a of the reflecting portion for the hologram apparatus of the embodiment.
  • the reflector drive unit 36 a has an actuator base 4 2 that can vibrate in the y direction by a piezo element 4 1 coupled to a support 40 fixed to a reflector body (not shown). .
  • a spatial light modulator SD including a parabolic mirror PM and a spatial light modulator S LM is installed inside the holder 48.
  • the center axis of the coil is parabolic on the outer periphery of the holder 48.
  • a z-direction coil 50 is provided so as to be parallel to the optical axis of the plane mirror PM.
  • four X-direction coils 51 are attached to the outside of the z-direction coil 50 so that the coil central axis is perpendicular to the optical axis of the parabolic mirror PM.
  • Each x- direction coil 51 is affixed on the z-direction coil 50 in a previously wound annular shape.
  • the holder 48 is supported by one end of four longitudinal support members 53.
  • the four longitudinal support members 53 are spaced apart from each other in the optical axis direction of the parabolic mirror PM and extend in the y direction perpendicular to the parabolic mirror PM optical axis direction. There are two pairs. Each support member 53 is attached to an overhanging portion 4 2 a fixed on the actuator base 42 2 in a cantilever shape at the other end. Each support member 53 is made of a coil material or the like and has flexibility. The four longitudinal support members 53 and the piezo element 41 allow the spatial light modulator SD including the parabolic mirror PM to move in the Xy and z directions.
  • the holder 48 is sandwiched between the pair of magnetic circuits.
  • Each magnetic circuit is composed of a magnet 55 facing the holder 48 and a metal plate 56 supporting the magnet, and is fixed on the actuator base 42.
  • a pair of through-holes are formed on the sides of the holder 48, and the pair of through-holes is located inside the z-direction coil 50 of the holder 48 in the direction of extension of the longitudinal support member 53 and the parabolic surface of the coil center axis. It is parallel to the optical axis of the mirror PM and is located between the parabolic mirror PM.
  • a yoke 57 extending from the metal plate 56 of the magnetic circuit is inserted in each through hole without contact.
  • the ⁇ -direction coil 50 and the X-direction coil 51 are located in the magnetic gap of the magnetic circuit composed of the magnets 55 and the yokes 57.
  • the z- direction coil 50, the x-direction coil 51, and the piezo element 41 are controlled by a reflection servo circuit 30 that supplies drive signals in the z, X, and y directions, respectively.
  • a parallel magnetic flux that intersects with each coil at right angles can be generated in the magnetic gap. Therefore, by supplying a predetermined current to each coil, a driving force in the X and z directions is generated, and the above-mentioned movable in each direction.
  • the optical system can be driven.
  • the parabolic mirror PM is driven in the X and y directions using a voice coil motor, and the y direction is driven for each actuator base using a piezoelectric element.
  • the drive unit can use voice coil motors for all axes.
  • the reference light emitted from the recording / reproducing laser LD 1 having a wavelength of L 1 is linearly polarized light whose polarization direction is parallel to the paper surface, and is converted into parallel light by the collimator lens CL 1.
  • the dichroic prism DP is configured to transmit the reference light I 1 and reflect the light of the laser 2 for wavelength 2 L D 2, and the reference light passes through the dichroic prism DP as it is.
  • the ring-shaped 12-wave plate 1 Z 2 is disposed immediately before the objective lens OB, only the peripheral light of the reference light becomes linearly polarized light having a vertical polarization direction on the paper surface.
  • the reference light is collected by the objective lens OB, passes through the disk 2, and the spatial light modulator SLM placed near the focal plane has a hole (light transmission part NR) in the center. It passes through without any action.
  • the diameter of this hole is determined by taking into account the diameter of the objective lens OB and the parabolic mirror PM, and their deviation from the optical axis. It may be large to some extent.
  • the reference light that has passed through the hole of the spatial light modulator S LM is reflected by the parabolic mirror PM to become parallel light, and is spatially modulated by passing through the spatial light modulator S LM around the light transmission part NR. In response, it becomes signal light.
  • the information pattern to be recorded is displayed on the spatial light modulator SLM as a monochrome light and dark pattern.
  • the signal light is incident on the disk 2 and interferes with the reference light to be transmitted to form a hologram in the recording layer of the disk 2.
  • the distance (optical distance) between the objective lens OB and the spatial light modulator S LM is arranged to be equal to the focal length f of the objective lens OB.
  • a condensing lens CD L with a focal length f is placed at a position of an optical distance f from the objective lens B to the opposite direction of the disk 2, and further a position of an optical distance f from the condensing lens CD L.
  • the image sensor I SR and the reflection servo light detector 8 PD are placed in the center.
  • a polarizing beam splitter PBS is placed between the condensing lens CDL and the image sensor ISR, and the P-polarized light is transmitted and the S-polarized light is reflected on the 45 ° separation plane.
  • the reference light Since the reference light has a polarization direction parallel to the plane of the paper, it becomes P-polarized light toward this plane and goes to the image sensor ISR. However, the light component that has passed through the 1Z2 wavelength plate 1 becomes S-polarized light, and is reflected and directed to the reflection servo photodetector 8PD. In this arrangement, the display pattern on the spatial light modulator SLM forms an image directly on the image sensor ISR.
  • the signal light passing through the disc 2 forms an image on the image sensor I by the objective lens OB and the condenser lens CDL, so that the image of the pattern of the spatial light modulator S LM A mixed image of the reconstructed image of the hologram just recorded is formed on the image sensor ISR.
  • the light on the outer periphery where the half-wave plate 1/2 ⁇ is applied and the light on the inner periphery where it does not act are linearly polarized light whose polarization directions differ by 90 °, so they do not interfere with each other.
  • the hologram that can be recorded on the disk 2 is an interference pattern due to the reference light on the inner circumference passing through the inner side of the ring and an interference pattern due to the reference light on the outer circumference passing through the ring portion. . It is also possible to record the interference pattern between the reference light beams on the outer periphery by devising the position of the disk 2 so that the beam diameter of the signal light is sufficiently smaller than the beam diameter of the reference light. It is. For example, as shown in Fig. 27, a circular hologram is recorded in the disc 2 at a position where the reference light beams on the outer circumference overlap, but as shown in Fig. 28, the disc 2 is moved closer to the objective lens ⁇ ⁇ .
  • the reference light beams do not overlap in the disk 2 and the hologram is not recorded.
  • the former is usually the former, but in the latter case, the hologram of the interference pattern by the inner reference light beams is surrounded by an annular unrecorded blank, which is a guide for playback.
  • the interference pattern between the reference light beams on the inner circumference is reconstructed by the light inside the half-wave plate 1 2, passes through the polarization beam splitter PBS, and the reproduced signal forms an image on the image sensor ISR.
  • the interference pattern between the reference light beams on the outer periphery is regenerated by the light that has passed through the 1/2 wavelength plate, 1 / 2 ⁇ , reflected by the polarizing beam splitter PBS, and connected to the reflection servo photodetector 8PD. Image. Since the reconstructed light is substantially parallel light, it passes through the annular 12 wavelength plate 1 2 ⁇ , and the 12 wavelength plate 1 2 does not act. Therefore, 1/2 wavelength plate 1 It is preferable to return the light beam inside the 2 ⁇ ring zone.
  • the servo laser LD 2 with a wavelength different from the recording / reproducing laser LD 1 generates a servo signal for driving the objective lens ⁇ ⁇ ⁇ so that the objective lens ⁇ ⁇ and the disk 2 are in a predetermined relative position.
  • a role to play
  • the focal position of the servo beam and the focal position of the recording / reproducing laser L D 1 are adjusted to have a predetermined interval.
  • the light emitted from the servo laser LD 2 is linearly polarized light, and is slightly converged by the convex lens CL 2 and enters the polarization beam splitter PB S S.
  • This servo beam is S-polarized with respect to the separation surface of the polarizing beam splitter PB SS, is reflected, passes through the quarter-wave plate 1Z4, becomes circularly polarized, and enters the dichroic prism DP. .
  • the beam diameter of the servo beam is made small enough to pass the inside diameter of the half-wave plate 1_ / 2; 1, and is incident on the objective lens OB without being affected by the half-wave plate 1 2.
  • Objective lens ⁇ ⁇ condenses the support beam onto disk 2.
  • the disk 2 has a cross-sectional structure as shown in FIG. 29, for example, composed of a wavelength selective reflection layer 5 and a hologram recording layer 7 sandwiched between a pair of substrates 3.
  • a photorefractive material, a hole paring material, a photochromic material, or the like is used as a photosensitive material constituting the hologram recording layer 7 for storing the optical interference pattern.
  • a metal film, a phase change film, a dye film, or a combination thereof is used so that the reference light wavelength is transmitted and only the wavelength of the servo beam is reflected. Is set.
  • the substrate 3 can be made of, for example, glass, polycarbonate, or amorphous polyolefin. In, polyimide, PET, PEN, PES and other plastics, UV curable acrylic resin, etc. are used.
  • the main surface of the wavelength selective reflection layer 5 is provided with marks such as track pits for tracking the servo beam.
  • the servo beam condensed by the objective lens OB is reflected by the wavelength selective reflection layer 5 (recording medium 2) and returns along the same path.
  • the light passes through the quarter-wave plate 1/4 again and becomes linearly polarized light (the direction of polarization is 90 ° different from that at the time of emission), passes through the polarization beam splitter PBS, passes through the detection lens AS, and detects light for the objective servo. Guided to PD.
  • the objective lens OB is moved in the direction of the optical axis so that the wavelength-selective reflective layer 5 comes to the focus position of the servo beam (focus servo).
  • This method is exactly the same as the conventional servo technology for optical disks.
  • the astigmatism method may be used for the focus servo
  • the push-pull method may be used for the tracking servo.
  • a quadrant detector object servo photodetector PD
  • an astigmatism optical element not shown
  • the center of the PD for the object servo of the 4'-divided photodetector is composed of light-receiving elements 1a to ld having a four-segment light-receiving surface for receiving the beam as shown in Fig. 30.
  • the direction of the quadrant corresponds to the disk radial direction and the track tangential direction.
  • the optical detector PD for the objective servo is set so that the light spot at the time of focusing becomes a circle centered on the center of the divided intersection of the light receiving elements 1a to 1d.
  • Light-receiving element of quadrant photodetector 1 Object servo signal according to each output signal of a to ld
  • the relative position of the objective lens B and the parabolic mirror PM is adjusted by using an annular beam that has passed through the annular 1 Z2 wave plate 1 2 ⁇ . As described above, this annular beam is guided onto the reflection servo photodetector 8PD. This reflection servo photodetector 8PD is divided into eight as shown in FIG. Therefore, when the position of the paraboloidal mirror is appropriate, as shown in Fig. 31 (a), the annular beam pattern LBP is on the circular dividing line. The light intensity to the light receiving elements on the (A + B + C + D) and inner (E + F + G + H) sides is equal.
  • the error signal can be adjusted to zero by adjusting the X and Y directions. Even if the tilt and eccentricity of the parabolic mirror PM are not zero, if the spot on the reflection servo photodetector 8 PD is in the state shown in Fig. 31 (a), the spatial light modulator S This means that the pattern on the LM is correctly formed on the image sensor ISR, and there is no problem at all. Although the wiring is not shown in the figure, these signals are supplied to the reflected servo signal processing circuit 28b.
  • a recording / reproducing method for recording / reproducing information by irradiating the disc 2 with a light beam using the hologram apparatus shown in FIG. 32 will be described.
  • step 1 first, the servo laser LD 2 is turned on, and the relative position between the disc 2 and the objective lens OB is adjusted (focus, tracking). At this point, the recording / reproducing laser LD 1 is turned off or turned on at a low power that does not record a hologram.
  • the position of the objective lens OB in the vertical direction (z direction) on the main surface of the disc 2 by the objective lens drive unit (objective lens OB-disc The focus servo of the laser spot that controls the distance between the two is performed.
  • Step 2 the recording / reproducing laser LD 1 is then lit at low power (if it is already lit), and the pattern of the spatial light modulator S LM is totally transmitted, so that it is used for reflection servo.
  • Photodetector 8 Since an annular spot forms an image on the PD, the parabolic mirror PM is moved so that this image is in the correct position, and position control (distance between the objective lens OB and the parabolic mirror PM) do.
  • the parabolic mirror PM and the spatial light modulator SLM are driven and adjusted as a unit. Since the output of the recording / reproducing laser LD 1 is reduced, a hologram is not recorded in this step. By this adjustment, the objective lens OB, the disk 2 and the parabolic mirror PM are adjusted and positioned at predetermined positions.
  • step 3 the recording data pattern is displayed on the spatial light modulator SLM, the output of the recording / reproducing laser LD1 is increased, and the hologram is recorded on the recording layer of the disc 2.
  • the signal light that has passed through the disk 2 forms an image on the image sensor ISR by the objective lens OB and the condenser lens CD L. Therefore, the image of the spatial light modulator SLM pattern and the hologram just recorded are reproduced.
  • a mixed image is formed on the image sensor ISR. .
  • step 4 when the recording is completed, the recording / reproducing laser LD 1 is turned off (or the output is lowered), and the optical axis overlaps the position of the next servo mark with the drive mechanism of the disk 2 (or pickup). Move relative to. Since exact alignment is performed by a servo mechanism using a servo beam, the moving position of the disk 2 can be approximate.
  • step 11 first, the servo laser LD 2 shown in FIG. 32 is turned on, and the relative position between the disk and the objective lens OB is adjusted (focus, tracking). At this point, the recording / reproducing laser is turned off or turned on at a low power that does not record a hologram.
  • step 12 the recording / reproducing laser LD 1 is turned on at a low output (reproducing output) with the spatial light modulator S LM as a full cut-off pattern.
  • the light from the back side of disk 2 is blocked and only the reference light is emitted.
  • the hologram reproduction light appears toward the objective lens OB from the surface force of the disk 2.
  • the reproduction light by the reference light of the inner periphery of the annular 1Z2 wavelength plate 1/2 ⁇ forms an image on the image sensor ISR, and is reproduced by the reference light that has passed through the annular half-wave plate 1/2.
  • the light forms an image on the reflection servo photodetector 8 PD.
  • the image on the image sensor ISR is used, and the image on the image sensor ISR is sent to the signal processing circuit and becomes a reproduction signal.
  • step 13 the disk 2 is moved by the drive mechanism so that the optical axis overlaps roughly with the position of the next servo mark. Strict alignment is performed by a servo mechanism using a servo beam, so the moving position of disk 2 can be approximate. Repeat steps 1 1 to 1 3 to reproduce the hologram recorded on disk 2. In steps 11 to 13, the recording / reproducing laser may be turned on or off.
  • the annular 1Z 2 wavelength plate 1/2 ⁇ is used, but instead of the 1 2 wavelength plate 1 2, the 1Z4 wavelength plate 1_ 4 ⁇ is similarly arranged as an annular zone, and circularly polarized Even if the servo beam component is separated from the reproduction light by the polarizing beam splitter PBS using the outer peripheral beam ring, the same effect can be obtained.
  • the 1Z2 wavelength plate 1/2 is disposed in front of the objective lens OB (on the light source side), but the present invention is not limited to this.
  • the wave plate is placed not only in front of the objective lens but also after the objective lens OB (light emission side) as shown in FIG. 33 and before the spatial light modulator SLM as shown in FIG. Parabolic mirror PM side)
  • the arrangement of the half-wave plate 1/2 may be after the spatial light modulator SLM (recording medium 2 side) (not shown).
  • the phase plate does not change the polarization state of the light beam inside the phase plate, and all or one of the light beam components of the light beam passing through the circle defined by the effective diameter of the objective lens OB and its vicinity.
  • the polarization state of the part is changed.
  • a circular 1-wave 2 wave plate 1/2 is used (Fig. 25).
  • the form of the force 1/2 wave plate 1Z2 is a transparent glass parallel plate as shown in Fig. 35.
  • An optical element in which a 12-wave plate is formed as an annular zone and the 1Z 2-wave plate action is provided only in the annular region (ring zone) may be used.
  • the phase plate has a circle defined by the effective diameter of the object lens OB and an external region that changes the polarization state of all or part of the light component of the light beam that passes through the circle.
  • An internal region that does not change the polarization state of the light beam located on the axis side is defined.
  • the 1-wave plate 2 Z 2 ⁇ may be an optical element including a ring zone and the entire outer side being a 12-wave plate region as shown in FIG.
  • Wave plate area (external area) Includes a circular or polygonal center of the optical axis or a closed boundary zone surrounding the inner region. That is, the 12 wave plate 1/2 does not have to be a “circle”.
  • a quarter-wave plate with a square shape may be used.
  • the spot RP on the reflection servo light detector 8 PD is as shown in FIG. 38, and the dividing line of the reflection servo light detector 8 PD is in a state where the parabolic mirror PM is not displaced.
  • Light detector for reflection servo 8 It should be determined so that the light intensity of all light receiving elements of PD is equal. If the light quantity of the light receiving elements is determined to be equal, the 1 Z 2 wavelength plate area may be a random shape as shown in Fig. 39.
  • the spot shape need not be continuous in the circumferential direction.
  • a fragmented region in the light beam may be a 1 Z 2 wavelength plate region.
  • four circular regions are arranged symmetrically, so as shown in FIG. 41, the conventional eight-division reflection servo photodetector 8PD may be used.
  • a light receiving element four-divided light receiving element
  • the wave plate region can also be composed of a plurality of regions that are annularly spaced from each other at the center of the optical axis.
  • a half-wave plate is used as a phase plate, the light component that has passed through the half-wave plate is separated by a polarizing beam splitter, and light detection for a reflection servo is performed. Led to a vessel.
  • FIG. 43 shows the configuration of a pick-up according to another embodiment.
  • the pick-up of this embodiment is composed of a polarization beam splitter PBS, an image sensor ISR, a reflection servo photodetector 8 PD, a 1 Z 2 wavelength plate 1/2 ⁇ , and a spatial light modulator S LM.
  • This embodiment is the same as the above-described embodiment except that the detection composite light detection device CODD and the servo detection combined spatial light modulator SDS LM are used. As a result, the number of parts can be reduced.
  • the spatial light modulator SDS LM combined with the serop detection is divided into a central region CR including the optical axis and a peripheral light-shielding region PR not including the surrounding optical axis.
  • the central region CR is composed of a transmissive matrix liquid crystal device
  • the transmissive matrix liquid crystal device is composed of a spatial light modulation region S LMR and a central non-modulated light transmission part CNR including the optical axis surrounded by the spatial light modulation region S LMR.
  • a servo light transmitting portion PNR having, for example, an annular opening is provided concentrically with respect to the optical axis so that the transmitted light beam is transmitted without being modulated.
  • the non-modulated light transmitting portion CNR and the servo light transmitting portion PNR may be made of a physical through-opening or a transparent material filled therein.
  • the servo detection combined spatial light modulator SDSLM separates the reference light, the signal light (modulated light) or the reproduction light and the reference light for servo detection on the same axis when the light passes through.
  • the spatial light modulator SDSLM combined with servo detection is configured as a transmissive matrix liquid crystal device as a whole, and the connected control circuit controls the spatial light modulation area SLMR for recording pattern display and its internal light transmission.
  • the part NR and the light transmission part PNR for sarp in the surrounding light shielding area can be displayed as an unmodulated light transmission area. That is, the light transmission portion NR and the servo light transmission portion PNR are set as the light transmission state of the spatial light modulator SLM during hologram recording. Can be displayed.
  • the signal detection composite photodetector CODD has an image sensor part ISR that receives playback light in the center including the optical axis on the same plane.
  • the light receiving surface of the eight-divided reflection servo photodetector 8 PD having a division capable of generating servo errors is arranged concentrically.
  • the light beam is disposed on the common optical axis so as to be opposed to the optical system for irradiating the recording medium and the light beam.
  • a reflection part that reflects the light back toward the irradiation optical system is arranged, and the central light component that passes on the optical axis of the light beam and the modulation different from the central light component from all or part of the periphery of the central light component.
  • the ambient light component is generated separately from the ambient ambient light component, and the ambient light component is extracted from the return light of the light beam and guided to the photodetector, so that the reflection unit is formed based on the photoelectric conversion output from the photodetector. Precise positioning with respect to the light beam is possible.

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Abstract

安定的に記録媒体の記録又は再生を行うことが可能となるように構成された光ピックアップ装置。 光ピックアップ装置は、対物レンズによって光ビームを集光する照射光学系を有する光ピックアップ装置であって、照射光学系に対向して共通の光軸上にて離間配置されかつ光ビームを照射光学系へ向けて反射して戻す反射部と、光軸上に配置されかつ、光ビームから、光軸上の光と、光軸上の光の周囲の全て又は一部に偏光状態が変化した光とを、分離して生成する位相板と、光軸に配置されかつ光ビームの戻り光のうち偏光状態が変化した光を抽出して光検出器へ導く検出光学系と、光検出器からの光電変換出力に基づいて反射部を位置決めする反射部駆動部とを備える。

Description

明細書 光ピックアップ装置 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 われる記録媒体へ情報を記録する光ピックアップ装置に関し、 特に、 対向して 光照射を行う光ピックアップ装置 (ピックアップ) に関する。
背景技術
従来技術として、 記録層の片側から反射層のほぼ同じ位置で最も小径となる ように収束させながら照射して、 記録媒体内に体積的にホログラム記録する技 術が知られている。 特開 2 0 0 4— 1 7 1 6 1 1号公報 (特許文献 1 ) 参照。 かかる従来技術において、 記録時には、 図 1に示すように、 参照光と信号光は 同軸で互いに重なるように対物レンズ O Bに導かれる。 対物レンズ O Bで集光 される参照光と信号光は光軸上で常に干渉する状態にある。 よって、 .図 1に示 すように、 信号光の焦点の位置に反射層が配置されるように.記録媒体を配置し た場合、 参照光及び信号光は記録媒体を往復で通過してホログラム記録が行わ れる。 再生時にも、 参照光は記録媒体を往復で通過して、 反射した参照光が再 生光とともに対物レンズ O Bへ戻ることとなる。
図 2に示すように、具体的に記録されるホログラムは、 ホログラム記録 A (反 射する参照光と反射する信号光)、 ホログラム記録 B (入射する参照光と反射す る信号光)、 ホログラム記録 C (反射する参照光と入射する信号光)、 ホロダラ ム記録 D (入射する参照光と入射する信号光) の 4種類である。 また、 再生さ れるホログラムも、 ホログラム記録 A (反射する参照光で読み出される)、 ホロ グラム記録 B (入射する参照光で読み出される)、 ホログラム記録 C (反射する 参照光で読み出される)、 ホログラム記録 D (入射する参照光で読み出される) の 4種類である。 記録層中の全ての光線 (参照光の入射光及び反射光と情報光 の入射光及び反射光) が干渉するので、 複数のホログラムが記録され再生され てしまう。 このことは、 たとえば特許文献 1の段落 (0 0 9 6 ) ( 0 0 9 7 ) に 記載されているとおりである。
このように、 特許文献 1の従来方法では、 反射型記録媒体にホログラムを記 録する場合、 入射及び反射する参照光と信号光の 4光束の干渉によって 4つの ホログラムが記録されてしまうために記録媒体の性能を無用に使用していた。 よって、 情報の再生時において、 参照光が記録媒体の信号光で反射されてしま うため、 再現されたホログラムからの再生光との分離が必要である。 そのため 再生信号の読み取り性能が劣化してしまう。
一方、 かかる問題を解決する従来技術として、 図 3に示すように、.透過型の 記録媒体を挟んで、 参照光を射出する対物レンズとは反対側にもう 1つの対物 レンズを設置して、 参照光と空間光変調器を通過した情報光とを、 記録媒体に 対して互いに反対の面側より同軸的にかつ同じ位置で最も小径となるように収 束させながら照射して、 記録媒体内に体積的にホログラム記録する技術が知ら れている。 特開 2 0 0 2— 1 2 3 9 4 8公報 (特許文献 2 ) 参照。
かかる従来技術において、 記録時には、 空間光変調器によって、 記録する情 報に応じて光が空間的に変調されて情報光が生成される。 情報光は、 対向対物 レンズによって集光されて、 記録媒体に照射される。 記録用参照光は、 対物レ ンズによって集光されて、 記録媒体に照射される。 情報記録層内には、 情報光 と記録用参照光とが干渉して干渉パタ一ンが形成され、 この干渉パタ一ンが情 報記録層內に体積的に記録される。 再生時には、 対物レンズによつて参照光の みが記録媒体に照射される。
発明の開示
特許文献 2の技術では、再生時の参照光と再生光を分離するのが困難である。 記録媒体を挟んだ 1対の対物レンズが配置され、 両対物レンズからそれぞれ同 —焦点で収束する参照光及び再生光が重複して記録媒体に集光されているから である。
また、 この従来方法では、 球面波の参照光及び再生光の両光束が 1点で集光 されているので、 交差した両光線の交差角が 1 8 0度となり、 角度選択性が大 きく、 シフト多重による高密度記録には不向きである。 さらに、 対物レンズと 記録媒体の位置決めが正確に必要である。 加えて 2つの対物レンズ間の相対間 隔も正確に維持する必要があるため対物レンズ駆動系やサーポ系が複雑である。 そこで、 本発明の解決しょうとする課題には、 安定的に記録媒体の記録又は 再生を行うことを可能にする光ピックァップ装置を提供することがー例として 挙げられる。
本発明の特徴による光ピックアツプ装置は、 対物レンズによって光ビームを 集光する照射光学系を有する光ピックアツプ装置であって、 前記照射光学系 に対向して共通の光軸上にて離間配置されかつ前記光ビームを前記照射光学系 へ向けて反射して戻す反射部と、 前記光軸上に配置されかつ、 前記光ビーム から、 前記光軸上の光と、 前記光軸上の光の周囲の全て又は一部に偏光状態が 変化した光とを、 分離して生成する位相板と、 前記光軸に配置されかつ前記 光ビームの戻り光のうち前記偏光状態が変化した光を抽出して光検出器へ導く 検出光学系と、 前記光検出器からの光電変換出力に基づいて前記反射部を位 置決めする反射部駆動部とを備える。 本発明の特徴による光ビーム位置制御方法は、 対物レンズによって光ビーム を集光する照射光学系を有する光ピックアツプ装置における光ビーム位置制御 方法であって、 前記照射光学系に対向して共通の光軸上にて離間配置されか つ前記光ビームを前記照射光学系へ向けて反射して戻す反射部を配置し、 前 記光ビームのうち前記光軸上を通過する中央光成分と、 前記中央光成分の周囲 の全て又は一部から前記中央光成分と異なる偏光状態の周囲光成分と、 分離し て生成し、 前記光ビームの戻り光のうち前記周囲光成分を抽出して光検出器 へ導き、 前記光検出器からの光電変換出力に基づいて前記反射部を位置決め すること、 を含む。 図面の簡単な説明
図 1は従来のホログラム記録を説明する対物レンズとホロ.グラム記録媒体を 示す概略部分断面図である。 図 2は従来のホロダラム記録を説明するホ口グラム記録媒体を示す概略部分 断面図である。 図 3は従来のホログラム記録を説明する対物レンズとホロダラム記録媒体と 空間光変調装置を示す概略部分断面図である。 図 4は本発明による実施例のホログラム装置におけるホログラム記録を説明 する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分断面図 である。
図 5は本発明によるホログラム記録を説明する対物レンズとホ口グラム記録 媒体と空間光変調装置を示す概略部分断面図である。
図 6は本発明による実施例のホログラム装置における空間光変調器を示す概 略斜視図である。
図 7は本発明による他の実施例のホログラム装置における空間光変調器を示 す概略斜視図である。
図 8は本発明による他の実施例のホログラム装置におけるホログラム記録を 説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分断 面図である。
図 9は本発明による他の実施例のホログラム装置におけるホログラム記録を 説明する対物レンズとホ口グラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分断 面図である。
図 1 0は本発明による他の実施例のホログラム装置におけるホログラム記録 を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分 断面図である。
図 1 1は本発明による実施例のホログラム装置におけるホログラム再生を説 明する対物レンズとホロダラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分断面 図である。
図 1 2は本発明による他の実施例のホログラム装置におけるホログラム再生 を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分 断面図である。
図 1 3は本発明による他の実施例のホログラム装置におけるホログラム再生 を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分 断面図である。
図 1 4は本発明による実施例のホログラム装置における空間光変調装置を示 す部分切欠概略斜視図である。
図 1 5は本発明による他の実施例のホログラム装置におけるホログラム記録 を説明する対物レンズとホ口グラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分 断面図である。
図 1 6は本発明による他の実施例のホログラム装置におけるホログラム記録 を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分 断面図である。
図 1 7は本発明による他の実施例のホログラム装置における要部の参照光光 学系と信号光光学系とを説明する概略構成図である。
図 1 8は本発明による他の実施例のホログラム装置を説明する概略構成図で あ ·©。
図 1 9は本発明による他の実施例のホログラム装置における要部の参照光光 学系と信号光光学系とを説明する概略斜視図である。
図 2 0は本発明による他の実施例のホログラム装置におけるホログラム記録 を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分 断面図である。
図 2 1は本発明による他の実施例のホログラム装置におけるホログラム記録 を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分 断面図である。
図 2 2は本発明による他の実施例のホログラム装置における要部の参照光光 学系と信号光光学系とを説明する概略構成図である。
図 2 3は本発明による実施例の記録媒体へ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プロック図である。
図 2 4は本発明による実施例の記録媒体の情報を記録又は再生するホロダラ ム装置のピックァップの要部を示す概略構成図である。
図 2 5は本発明による実施例のホログラム装置のピックアップにおける対物 レンズの ia立体を示す一部切欠概略斜視図である。
図 2 6は本発明による実施例のホログラム装置のピックァップにおける空間 光変調装置のための 3軸ァクチユエータの概略を示す概略斜視図である。
図 2 7は本発明による他の実施例のホログラム装置におけるホログラム記録 を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分 断面図である。
図 2 8は本発明による他の実施例のホロダラム装置におけるホログラム記録 を説明する対物レンズとホ口グラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分 断面図である。
図 2 9は本発明による実施例のホログラム装置におけるディスク状ホログラ ム記録媒体を示す部分断面図である。
図 3 0は本発明による実施例の記録媒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対物サーボ用光検出器の受光部を示す平面図である。 図 3 1は本発明による実施例の記録媒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反射サーボ用光検出器の受光部を説明するための光 軸から見た受光部の正面図である。
図 3 2は本発明による他の実施例のホログラム装置のピックアップの概略を 示す概略斜視図である。
図 3 3は本発明による他の実施例のホログラム装置における位相板の位置を 説明する概略部分断面図である。
図 3 4は本発明による他の実施例のホログラム装置における位相板の位置を 説明する概略部分断面図である。
図 3 5は本発明による他の実施例のホログラム装置における位相板の形態を 説明する概略斜視図である。
図 3 6は本発明による他の実施例のホログラム装置における位相板の形態を 説明する概略斜視図である。
図 3 7は本発明による他の実施例のホログラム装置における位相板の形態を 説明する光軸から見た位相板の正面図である。 '
図 3 8は本発明による他の実施例の記録媒体の情報を記録再生するホロダラ ム装置のピックアップにおける反射サーポ用光検出器の受光部を説明するため の光軸から見た受光部の正面図である。
図 3 9は本発明による他の実施例のホログラム装置 おける位相板の形態を 説明する光軸から見た位相板の正面図である。 ,
図 4 0は本発明による他の実施例のホログラム装置における位相板の形態を 説明する光軸から見た位相板の正面図である。
図 4 1は本発明による他の実施例の記録媒体の情報を記録再生するホロダラ ム装置のピックアップにおける反射サーボ用光検出器の受光部を説明するため の光軸から見た受光部の正面図である。
図 4 2は本発明による他の実施例の記録媒体の情報を記録再生するホロダラ ム装置のピックアップにおける反射サーボ用光検出器の受光部を説明するため の光軸から見た受光部の正面図である。
図 4 3は本発明による他の実施例のホログラム装置のピックアップの概略を 示す構成図である。
図 4 4は本発明による他の実施例のホログラム装置のピックアップのサーボ 検出兼用空間光変調器の光軸から見た正面図である。
図 4 5は本発明による他の実施例のホログラム装置のピックァップの信号検 出用複合光検出装置の光軸から見た正面図である。
発明を実施するための形態
以下に本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。 なお、 ホログラム記録 に関わる光ピックアップ装置について、 説明するが本発明はこれに限定される ことなく、 対向して光照射を行う光ピックァップ装置にも適用され得る。
図 4は、 実施例のホログラム装置における光学系要部の概略を示す。
ホログラム装置では、 ホログラム記録媒体 (記録媒体) 2を挟んで、 参照光 光学系 r O Sと信号光光学系 s O Sとが共に同光軸上に対向して離間して配置 されている。
参照光光学系 r O Sは、 参照光の発生及び再生光の受光を行いかつ、 参照光 を集光する対物レンズ OBを含む。 図 5に示すように、 対物レンズ OBはその 有効径内から、参照光を第 1開口数 (s i n 0 a) でその焦点 FPに集光する。 信号光光学系 s OSは、 透過型の空間光変調器 S LMを含む。 空間光変調器 SLMは、 たとえば、 対物レンズ OBの焦点 F Pに配置されている。 空間光変 調器 SLMは、 その光軸を含む中央に光透過部 NRを有し、 光透過部 NRに収 束された参照光が無変調で通過するように、 配置されている。
図 6に示すように、 空間光変調器 S LMは透過型マトリクス液晶装置からな り、 その空間光変調領域 Bに囲まれた光透過部 NRは、 物理的な貫通開口又は これに充填された透明材料からなる。 また、 図 7に示すように、 空間光変調器 S LMは、 全体を透過型マトリクス液晶装置として、 接続された制御回路 26 により、 記録パターン表示の空間光変調領域 Bとその内部に光透過部 NRの無 変調の光透過領域とを表示するように、 構成することもできる。 すなわち、 ホ ログラム記録時における空間光変調器 S LMの透光状態として光透過部 NRを 表示できる。
信号光光学系 s OSは空間光変調器 S LMの他に、 その入射反対側に、 記録 媒体 2及ぴ空間光変調器 S L Mの光透過部 N Rを透過し発散する球面波の参照 光から、 平面波の平行光線を生成する凹面ミラーたとえば放物面ミラー PMを 含む。 放物面ミラー PMは、 その焦点が対物レンズ OBの焦点 F Pに一致する ように、 同軸に配置されている。
信号光光学系 s OSは、 放物面ミラー PMからの平行光線が空間光変調器 S LMを通過し、 参照光光学系 r OSの対物レンズ OBへ戻るように、 配置され ている。 よって、 光学系においては、 図 5に示すように、 放物面ミラー P M及び空間 光変調器 S LMが平行光線を記録情報に応じて空間変調して信号光を生成し、 そして、 これを対物レンズ O Bの第 1開口数と異なる第 2開口数 ( s i η Θ b ≠ s i η Θ a ) ( Θ b = 0で平行光) で記録媒体 2を通して、 参照光とは逆方向 に、 通過せしめる。
光軸を含む光透過部 N Rを備えた空間光変調器 S LMは、 光透過部 N Rを通 過する参照光と光透過部 N Rの周囲の空間光変調器 S L Mの外側環状部分から 生成される信号光とを分離する機能を有する。 そして、 放物面ミラー PMは、 射出される信号光の光束の有効径及び開口数を決定する機能を有する。 すなわ ち、 放物面ミラー PMなどの反射部は、 射出光束の断面積と平行、 収束又は発 散の波面の状態とを周囲の参照光と異なる状態にする。 このように、 空間光変 調器 S LMの裏の反射部により、 信号光は、 第 1開口数と異なる、 たとえば、 それ以下の第 2開口数で対物レンズ O Bへ向け記録媒体 2を通過するようにな る。
図 4及び図 5に示すように、 記録時には、 対物レンズ O Bにより参照光を集 光状態として記録媒体 2に照射する。 記録媒体 2を透過した参照光は焦点を結 び、 無変調で空間光変調器 S LMを透過し、 再ぴ拡散光となる過程で、 放物面 ミラー P Mなど反射部により平行光として反射される。 平行光となつた反射光 (参照光) は記録媒体 2へ向かう途中で空間光変調器 S LMを透過し。 記録情 報に応じて変調された信号光となる。信号光は平面波で會己録媒体 2に照射され、 記録媒体 2内で行きの球面波の参照光と干渉し、 ホログラムが記録される。 空 間光変調器 S LMは、 行きの参照光の焦点近傍の光透過部 N Rにより、 行きの 参照光には作用しない。
再生時には記録媒体 2裏面側の反射部は必要なく、 よって、 反射部の機能を 停止して参照光を反射しない非反射手段を設ければ、 記録媒体 2表面側から参 照光を照射し、 参照光に邪魔される異無く、 同じ側に再生光を得ることができ る。
記録又は記録再生用ホログラム装置では、 信号光光学系 s O S内にかかる非 反射手段を設け、 参照光光学系 r O S内に記録媒体 2から生成された再生光を 検出する光検出器と、再生光を対物レンズ O Bから光検出器へ導く光学手段と、 を設ける。 再生専用ホログラム装置では、 信号光光学系 s O Sは必要ない。 実施例では、 参照光は球面波、 信号光は平面波となっているため、 参照光と 信号光の両光線の交差角をある程度、 確保することが可能であり、 シフト多重 記録にも向いている。 図 4のように、 記録媒体 2を対物レンズ O Bの光軸と垂 直方向にシフトすることで多重記録することができる。
上記実施例では参照光の反射部として凹面ミラーとして放物面ミラーを用い ているが、 他の実施例では凹面ミラーに代えて、 図 8のように、 反射部を、 焦 点 F Pの平凸レンズ P C Lとその入射反対側の平面部に形成された平面ミラー F Mとからなる組立体とすることができる。 さらに、 図 9のように、 平行に離 間した焦点 F Pの凸レンズ C V Lと平面ミラーの組み合わせからなる反射部と することができる。 さらに、 平凸レンズ P C L及び凸レンズ C V Lに代えて、 焦点 F Pに集光する凸レンズ作用を有する回折光学素牛を用いることができる (図示せず)。 回折光学素子は透光性の平板とその上に形成された複数の位相段 差若しくは凹凸又はブレーズからなる回折輪帯 (光軸を中心とした回転対称体) すなわち凸レンズ作用を有する回折格子などの光学素子である。 さらに、 回折 光学素子を用いる場合、 図 1 0に示すように、 空間光変調器 S LMの光透過部 N Rの周囲に一体的に回折光学素子 D O Eを形成し、 平行に離間した平面ミラ 一 F Mと組み合わせた組立体とすることでシンプルな構成とすることもできる (図では回折光学素子 D O Eは対物レンズ反対側に位置するが対物レンズ側で もよい)。 '
記録済みの記録媒体 2を再生専用装置で読み取る場合には、 図 4の信号光光 学系 s O Sを除いたシンプルな構成でよく、 再生専用の光学系が非常に簡単に なることは本方式の一つのメリットである。 また、 記録又は記録再生用ホログ ラム装置にて再生を行う場合には、 図 1 1のように、 再生時に放物面ミラー P Mを光軸から取り除く非反射機構 M l力、 図 1 2のように、 再生時に遮光板や 散乱板 S C Pを挿入する非反射機構 M 2か、 を設けることができ、 又は、 図 1 ' 3のように再生時に、 空間光変調器 S LMのパターンをすベての画素について 不透過となるように接続された制御回路 2 6により制御することで参照光を遮 つて、 参照光が対物レンズ O Bへ戻らないようにすればよい。
実施例において、 参照光を収束光 (球面波) とし信号光を平行光 (平面波) として対向照射した場合、 記録媒体 2を光軸垂直に水平方向に移動させて重ね て記録するシフト多重記録を行うことが可能である。 放物面ミラー P Mなどの 反射部と空間光変調器 S LMと光軸あわせのために、 たとえば、 図 1 4に示す ように、 放物面ミラー PM及び空間光変調器 S L Mは、 中空ホルダによって光 軸に同軸に固着されることによって、 これに卷装されるコイルなどの反射部駆 動部 3 6 aを設けることができ、 放物面ミラー P M及ぴ空間光変調器 S L Mの 一体駆動に寄与する。 このように、 対物レンズ O Bに同軸に配置された空間光 変調器 S LMと、 これに形成された無変調領域の光透過部 N Rと、 空間光変調 器 S LMを通過した参照光を反射する放物面ミラー PMなどの反射部とは、 反 射した参照光を変調して信号光を生成する空間光変調装置 S Dとして機能する。 ピックアップ内にて空間光変調装置 S Dを移動自在とすれば、 再生時にメリッ トがある。
空間光変調装置 S Dにおいて、 空間光変調器 S LMの貫通開口などの光透過 部 N Rの径は、 対物レンズ O B及び放物面ミラー P Mの径、 間隔、 開口数、 焦 点距離などのパラメータや、これらの光軸に対する偏倚も考慮して設定される。 さらに光透過部 N Rの周囲のマトリクス液晶装置の部分も外径も同様のパラメ ータを考慮して設定される。 空間光変調器 S LMの裏の放物面ミラー PMによ る平行光線として信号光を生成しているが、 かかる平行光線は対物レンズ O B の第 1開口数と異な第 2開口数で対物レンズ O Bへ向ければよく、 或る程度の 範囲で、 たとえば、 反射参照光を図 1 5に示すように収束するように又は図 1 6に示すように発散するように放物面ミラー P Mの仕様を設定できる.。 図 1 5 に示すように収束する球面波信号光を用いることにより、 対向伝搬する球面波 の信号光及び参照光両光線の交差角が 9 0度に近づき角度選択性が減少して、 シフト多重記録に寄与する。
く構成例 1 >
図 1 7に、 記録媒体 2を挟んで共に同光軸上に対向 Lて離間して配置されて 参照光光学系 r O Sと信号光光学系 s 0 Sとの光学系対を含むホ口グラム装置 の要部の構成例を示す。 参照光光学系 r O Sの対物レンズ O Bと信号光光学系 s O Sの空間光変調器 S LMとは、 これらの距離 (光学的距離) が対物レンズ OBの焦点距離 f に等 しくなるように配置されている。
また、 参照光光学系 r OSにおいて、 対物レンズ OBから光学的距離 f の位 置に焦点距離 f の集光レンズ CD Lが置かれ、 その集光レンズ C D Lからさら に光学的距離 f の位置に像センサ I SRが置かれている。 対物レンズ OB及び 集光レンズ CD Lの間にハーフミラー HMが置かれ、 記録再生用レーザ LD 1 から射出された参照光がコリメータレンズ C L 1で平行光とされ、 ハーフミラ 一 HMで反射されて、 対物レンズ OBを介して記録媒体 2の方向へと向かうよ うに、 配置されている。
参照光は、 対物レンズ OBにより集光され、 記録媒体 2を透過し、 焦点面近 傍に置かれた空間光変調器 S LMの中央部に穴 (光透過部 NR) を無変調で通 り抜ける。
空間光変調器 S LMの穴を通過した参照光は放物面ミラー P Mに反射して平 行光となり、 空間光変調器 S LMを透過することで空間的に変調を受けて信号 光となる。 このとき空間光変調器 SLMには記録すべき情報パターンが白黒の 明暗パターンとして表示されている。 信号光は記録媒体 2に入射し、 行きの参 照光と干渉して記録媒体 2内にホログラムを形成する。
この例において、 記録時では、 空間光変調器 S LM上の表示パターンがその まま像センサ I SR上に像を結ぶ。 記録媒体 2にホログラムを記録している途 中も、 記録媒体 2を通り抜けた信号光が、 対物レンズ OBと集光レンズ CDL により像センサ I SR上に像を結ぶため、 空間光変調器 SLMのパターンの像 と記録されたばかりのホログラムの再生像の混合像が像センサ I S R上に結像 している。 このとき像センサ I S R上にある像は特に使用しない。
再生時には参照光が記録媒体 2に当たらないように遮断することにより、 ホ ログラムから再生された光のみが記録媒体 2から再生される。
かかるホログラム装置の概略図を図 1 8に示す。
ホログラム装置 1内に、 記録媒体 2を挟んで参照光光学系 r O Sと信号光光 学系 s O Sとが独立に固着され、 記録媒体 2が焦点 F Pと対物レンズ O Bとの 間に配置されるように、 媒体 2を装着自在に保持する支持部 S Sが設けられて いる。 支持部 S Sを互いに垂直な X Y Z方向に可動自在とすることで、 参照光 対物レンズ r Oと信号光対物レンズ s Oは互いに位置決めされた状態で固定さ れているので、 たとえば光カード状の記録媒体 2とした場合、 その位置決めは 簡便でよいためフォーカスサーボやトラッキングサーボなどの高精度の位置決 めは不要となる。
さらに、 他の実施例では、 シフト多重記録は可能であるが、 この多重記録方 式は角度多重方式を採用できる。 記録装置を、 図 1 9に示すように、 その光軸 に垂直な回転軸を有する回転支持部 S S Rに記録媒体 2を装着して回転駆動自 在に保持させるように構成する。 さらに、 光学系の光軸に垂直でかつ互いに垂 直な X Y Z方向に支持部 S S Rを移動並進移動自在になす駆動ステージ D Sを 設ける。 これら回転支持部 S S R及ぴ駆動ステージ D Sを備えたホログラム記 録再生装置によって、 媒体 2を光軸と垂直に交わる軸も中心に回転させ、 ホロ グラムを角度多重記録することができる。
<他の実施例 > 図 4の実施例の光学系では、 記録媒体 2を挟んで共に同光軸上に対向して離 間して配置されている参照光光学系 r OSから信号光光学系 s OSへ収束する 参照光を供給する構成であるが、 図 20に示す実施例では、 参照光光学系 r O Sから信号光光学系 s OSへ平行光 (平面波) の参照光を供給する構成も可能 である。
参照光光学系 r OSは、 発散光 (参照光) を略平行光とする対物レンズ OB を含む。 図 21に示すように、 対物レンズ OBはその有効径から、 参照光を第 1開口数 (s i n 0 a) (0 a = 0で平行光) で記録媒体 2及び信号光光学系 s OSへ向け射出する。
信号光光学系 s O Sにおいて、 対物レンズ OBの焦点 F Pに配置されている 透過型の空空間光変調器 S LMは、 上記の実施例のものと同一であり、 その光 軸を含む中央に光透過部 NRを有し、 放物面ミラー PMにより光透過部 NRに 収束された信号光が無変調で通過するように、 構成されている。 記録媒体 2を 透過した平行光が空間光変調器 SLMにより変調される。
すなわち、 上記の実施例と同様に、 空間光変調器 S LMの入射反対側に、 放 物面ミラー PMは、 その焦点が対物レンズ OBの焦点 F Pに一致するように、 同軸に配置されている。 放物面ミラー PMが記録媒体 2及び空間光変調器 S L Mを透過した平面波の信号光を球面波の収束光線として反射する。
信号光光学系 s O Sは、 放物面ミラー P Mからの収束光線が空間光変調器 S LMの光透過部 NRを通過し、 発散光線の信号光として記録媒体 2及び参照光 光学系 r OSの対物レンズ OBへ戻るように、 配置されている。
よって、 光学系においては、 図 21に示すように、 放物面ミラー PM及ぴ空 間光変調器 S L Mが平行光線の参照光を記録情報に応じて空間変調して信号光 を生成し、 そして、 これを対物レンズ O Bの第 1開口数と異なる第 2開口数(s i η Θ b≠ s i η Θ a ) で記録媒体 2を通して、 参照光とは逆方向に、 通過せ しめる。 このように、 空間光変調器 S L Mの裏の反射部により、 信号光は、 第 1開口数と異なる、 たとえば、 それ以上の第 2開口数で対物レンズ O Bへ向け 記録媒体 2を通過するようになる。
図 2 0及び図 2 1に示すように、 記録時には、 対物レンズ O Bにより参照光 を平行光として記録媒体 2に照射する。 記録媒体 2を透過した参照光は無変調 で空間光変調器 S L Mを透過し、 記録情報に応じて変調された信号光となる。 平行光の信号光は放物面ミラー P Mにより収束光として反射され空間光変調器 S L Mの光透過部 N Rで焦点を結び、 拡散光となる。 拡散光となった信号光は 記録媒体 2を透過し、 記録媒体 2内で行きの平面波の参照光と干渉し、 ホログ ラムが記録される。 空間光変調器 S L Mの光透過部 N Rは、 信号光には作用し ない。
再生時には、 放物面ミラー P Mなど反射部の機能を停止して参照光を反射し ない非反射
手段を設ければ、 記録媒体 2表面側から平面波の参照光を照射し、 参照光に邪 魔される異無く、 同じ側に球面波の再生光を得ることができる。
この実施例では、 参照光は平面波、 信号光は球面波となっているため、 参照 光と信号光の両光線の交差角をある程度、 確保することが可能であり、 シフト 多重記録にも向いている。
<構成例 2 > 図 2 2に、 記録媒体 2を挟んで共に同光軸上に対向して離間して配置されて 参照光光学系 r O Sと信号光光学系 s O Sとの光学系対を含むホログラム装置 の構成例を示す。
参照光光学系 r O Sの対物レンズ O Bと信号光光学系 s 0 Sの空間光変調器 S LMとは対物レンズ O Bの焦点距離に等しくなるように配置されている。
【0 0 5 1】
また、 参照光光学系 r O Sにおいて、 記録媒体 2の反対側に対物レンズ O B と同軸の集光レンズ C D Lが置かれ、 その集光レンズ C D Lの結像の位置に像 センサ I S Rが置かれている。 対物レンズ O B及び集光レンズ C D Lの間にハ 一フミラー HMが置かれ、 記録再生用レーザ L D 1 (対物レンズ O Bをコリメ ータとして用いる場合は焦点位置であるが、 対物レンズ O Bで平行光となるよ うなレーザ発散光を別光学系で生成してもよい) から射出された参照光がハー フミラー HMで反射されて、 対物レンズ O Bを介して平行光として記録媒体 2 の方向へと向かうように、 配置されている。
参照光は、 対物レンズ O Bにより平行光とされ、 記録媒体 2を透過し、 空間 光変調器 S LMを透過することで空間的に変調を受けて信号光となる。 このと き空間光変調器 S L Mには記録すべき情報パターンが白黒の明暗パターンとし て表示されている。 平行光の信号光は放物面ミラー P Mに反射して収束光とな り、 ·焦点面近傍に置かれた空間光変調器 S L Mの中央部に穴 (光透過部 N R) を無変調で通り抜ける。
空間光変調器 S LMの穴を通過した拡散光の信号光は記録媒体 2に入射し、 行きの平行光の参照光と干渉して記録媒体 2内にホログラムを形成する。 再生時には参照光が記録媒体 2に当たらないように遮断することにより、 ホ ログラムから再生された光のみが記録媒体 2から再生される。
この実施例は空間光変調装置 S Dと平面波参照光とを用いることで従来のピ ックアップを利用できるので、 構成が非常に簡単になり、 本方式の一つのメリ ットである。
<ディスク状記録媒体用のホログラム装置 >
図 2 3は本発明を適用したディスク状ホログラム記録媒体 (ディスク) 2の 情報を記録又は再生するホ口グラム装置の概略構成の例を示す。
ホログラム装置は、 ディスク 2をターンテーブルを介して回転させるスピン ドルモータ 2 2、 記録媒体 2から光ビームによって信号を読み出すピックアツ プ 2 3 (空間光変調装置 S Dと一体となっているが、 別体としてもよい)、 該ピ ックアップを保持し半径方向(X方向)に移動させるピックアップ駆動部 2 4、 参照光源駆動回路 2 5 a、 サーポ光源駆動回路 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、 対物サーボ信号処理回路 2 8 a、 反射サーポ 信号処理回路 2 8 b、 対物サーボ回路 2 9、 反射サーボ回路 3 0、 ピックアツ プ駆動部 2 4に接続されピックアツプの位置信号を検出する'ピックァップ位置 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 スライダサーボ回路 3 2、 スピンドルモータ 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デイス ク 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ーボ回路 3 5を備え ている。 ホ口グラム装置は制御回路 3 7を有しており、 制御回路 3 7は参照光源駆動 回路 2 5 a、 サーボ光源駆動回路 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、 対物サーボ信号処理回路 2 8 a、 対物サーボ回路 2 9、 反 射サーボ回路 3 0、 ピックアップ位置検出回路 3 1、スライダサーボ回路 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ボ回路 3 5 に接続されている。 制御回路 3 7はこれら検出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ップに関する X (トラック垂直)、 y (トラック 平行) 及び z (フォーカス) 方向移動サーボ制御、 再生位置 (X及ぴ 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 ンピュータ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 3 7は外部から入力されたホログラム記録すべきデータの符 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 2 6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 3 7は、 再生光信号検出回路 2 7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、 ディスク 2に記録されていたデータを復元する。 更に、 制御回路 3 7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。
さらに、 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 位置信号及び対物サーボ信号処理回路 2 8 aからの X方向移動エラー信号に基 づいてスライダ駆動信号を生成し、これをスライダサーボ回路 3 2に供給する。 スライダサーボ回路 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、 ディスク 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ボ回 路 3 5に供給し、 スピンドルモータ 2 2を制御して、 ディスク 2を回転駆動す る。
図 2 4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 2 3は、 照射光学系としての参照光光学系と、 これに対向して 光軸上にて離間配置されかつ参照光を照射光学系へ向けて反射して戻す反射部 を含む信号光光学系としての空間光変調装置 S Dとを備えている。 ディスク 2 は照射光学系及び空間光変調装置 S D間に配置される。
照射光学系は、 参照光用の記録再生用レーザ L D 1、 コリメータレンズ C L 1、 ハーフミラー HM、 参照光を空間光変調装置 S Dへ向け第 1開口数で集光 する対物レンズ O B、 集光レンズ C D L、 C C D (電荷結合素子) や CMO S (相補型金属酸化膜半導体装置) などのアレイからなる像センサ I S Rからな る。 対物レンズ O B及び空間光変調装置 S Dはピックアップ 2 3の筐体に駆動 自在に設けられている。 , 記録再生用レーザ L D 1は参照光源駆動回路 2 5 aに接続され、 射出する参 照光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。 対物サーボ用光検出器 P Dはサーボ光源駆動回 路 2 5 bに接続されている。
像センサ I S Rは再生光信号検出回路 2 7に接続されている。
空間光変調装置 S Dは、 対物レンズ O Bに同軸に配置された無変調領域の光 透過部 N Rが形成された空間光変調器 S LMと、 これを通過した参照光を反射 する放物面ミラー P Mなどの反射部とを含み、 図 1 4に示すように、 放物面ミ ラー P M及び空間光変調器 S L Mは、 中空ホルダによって光軸に同軸に固着さ れ、 これに卷装されるコイルなどの反射部駆動部 3 6 aが設けられている。 空 間光変調器 S LMは、 マトリクス状に分割された複数の透明画素電極を有する 液晶パネルなどで電気的に入射光の一部を遮断する機能、 又はすベて透過して 無反射状態とする機能を有する。 この空間光変調器 S LMは空間光変調器駆動 回路 2 6に接続され、 供給される記録すべきページデータ (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 に光ビームを空間変調して、 信号光を生成する。 空間光変調装置 S Dは、 第 1 開口数の参照光を受光し、 これから信号光を生成しかつ第 1開口数と異なる第 2開口数でディスク 2を通過せしめる。
照射光学系には、 対物レンズ O Bの位置制御をなす対物サーボ系及び空間光 変調装置 S Dの位置制御をなす反射サーボ系が設けられている。
<対物サーボ系 >
対物サーポ系には、 サーポ用レーザ L D 2、 凸レンズ C L 2、 偏光ビームス プリッタ P B S S、 1 Z 4波長板 1 / 4 λ、 ダイクロイツクプリズム D P、 検 出レンズ A S、 及び対物サーボ用光検出器 P Dを含む対物サーボ信号検出部、 ディスク 2に対する光ビームの位置をサーボ制御するため対物サーポ用光検出 器 P Dからの光電変換出力に基づいて対物レンズ 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。
対物サーボ用光検出器 P Dは、 対物サーボ信号処理回路 2 8 aの対物レンズ サーボ部に接続され、 たとえば、 フォーカスサーボ用並びに X及び y方向移動 サーボ用にそれぞれに受光素子を有する。 対物サーボ用光検出器 P Dからの各 出力信号は対物サーボ信号処理回路 2 8 aに供給される。
対物サーボ信号処理回路 2 8 aは、 対物サーボ用光検出器 P Dの出力に基づ いて演算されて得たエラー信号に基づいて、 それぞれ駆動信号を生成し、 制御 回路 3 7に供給する。制御回路 3 7は駆動信号を対物サーボ回路 2 9に供給し、 駆動信号に応じて対物サーポ回路 2 9が 3軸ァクチユエータ (対物レンズ駆動 部 3 6 ) を駆動する。 これによつて、 ホログラムの記録及び再生時ともに、 サ ーボビームによりディスク 2との x、 y及ぴ z方向の 3軸位置決めを行う。 たとえば、 z方向のサーポ (フォーカスサーボ) 制御は通常のピックアップ で用いられている非点収差法、 スポットサイズ法など、 また、 それらの混在し て用いた方法も用い得る。 たとえば非点収差法を用いた場合、 4分割光検出器 と非点収差光学素子とが用いられる。 4分割光検出器の受光部は、 直交する 2 本の分割線を境界線として各々近接配置されかつ分割線の交点を中心に輪帯を 通過する光線成分を受光する互いに独立した 4個の受光素子から構成される。 非点収差光学素子はたとえばシリンドリカルレンズ、 斜め入射の透明平板など である。 この場合、 サーボ信号処理回路は受光素子の対角位置にある一方の 4 個の受光素子のうち 2個の出力和と他方の出力和の間の差分を距離のフォー力 ス誤差信号として生成する。
<反射サーボ系 >
反射サーボ系には、 1 2波長板1ノ2 1、 反射サーボ用光検出器 8 PD、 偏光ビームスプリッタ PB S、 及び空間光変調装置 SDの反射部駆動部 36 a が備えられている。 なお、 図 24では、 上記光学部品がほぼ一致するように配 置されているが、 これに限定されるものではない。
1Z2波長板 1Z2 λは輪帯を有する位相板であり、 対物レンズ ΟΒに固定 されかつ通過する参照光の有効径とその近傍領域を通過する光線成分に環状に 位相差を与える。 図 25に示すように、 1Z2波長板 1Z2 λ及び対物レンズ ΟΒは、 中空ホルダによって光軸に同軸に固着され、 これに卷装されるコイル などの対物レンズ駆動部 36が設けられている。
偏光ビームスプリッタ PB Sは、 照射光学系の光軸に配置されかつ戻り光の うち輪帯を通過する光,線成分を抽出して反射サーボ用光検出器 8 P Dへ導く。 反射サーポ用光検出器 8 PDは、 その受光部が直交する 2本の分割線 (X及 ぴ y方向) を境界線として各々近接配置されかつ分割線の交点を中心に輪帯を 通過する光線成分を受光する互いに独立した 4個の中央受光素子と 4個の中央 受光素子のそれぞれ外側に各々近接配置された 4個の外側受光素子とから構成 される。
反射サーボ用光検出器 8 PDに接続された反射サーボ信号処理回路 28 bは、 4個の中央受光素子の出力和及び 4個の外側受光素子の出力和の間の差分を対 物レンズ O B及び反射部間の距離の誤差信号として生成し、 同時に、 2本の分 割線の一方を境に 2分された一方の 4個の中央受光素子のうち 2個及び 4個の 外側受光素子のうち 2個の出力和と他方の出力和の間の差分を光軸からの反射 部の偏倚誤差信号として生成し、 これら信号が制御回路 3 7に供給される。 制 御回路 3 7は、 対物サーボ回路 2 9を介し X y及ぴ z方向移動駆動信号により 空間光変調装置 S Dの反射部駆動部 3 6 aを x y及ぴ z方向に駆動する。 すな わち、 空間光変調装置 S Dの反射部駆動部 3 6 aは、 反射サーボ用光検出器 8 P Dからの光電変換出力に基づいて空間光変調装置 S Dを X y及び Z方向に移 動させる。 よって、 空間光変調装置 S Dは x、 y及ぴ2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る。 これにより、 対物レンズ O Bに対する空 間光変調装置 S D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。 このように、 反射部駆動部 3 6 aにより、 信号光の一部を利用して対物レン ズ O Bに対する空間光変調装置 S Dの位置制御 (間隔及び光軸偏倚の補正) が なされる。
<反射部駆動部〉 ·
図 2 6に実施例のホログラム装置用の反射部の反射部駆動部 3 6 aを示す。 反射部駆動部 3 6 aは、 反射部ボディ (図示せず) に固設された支持部 4 0 に結合したピエゾ素子 4 1によって y方向に振動自在なァクチユエータベース 4 2を有している。
放物面ミラー P M及ぴ空間光変調器 S LMを含む空間光変調装置 S Dがホル ダ 4 8内部に取り付けられている。 ホルダ 4 8の外周にはコイル中心軸が放物 面ミラー P Mの光軸と平行となるように z方向コイル 5 0が卷装されている。 z方向コイル 5 0の外側にはコイル中心軸が放物面ミラー PMの光軸に対して 直角となるようにたとえば 4つの X方向コイル 5 1が取り付けられている。 各 x方向コイル 5 1は、 予め各々環状に卷回されたものを z方向コイル 5 0上に 貼付してなる。 ホルダ 4 8は 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。 但し、 図には支持部材 5 3は 3本のみが示されている。 4本の長手支 持部材 5 3はは、 互いに放物面ミラー P Mの光軸方向において離隔して配置さ れかつ該放物面ミラー P M光軸方向に対して直角な y方向に延在する 2対であ る。 各支持部材 5 3は、 ァクチユエータベース 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 4 1によって、 放物面ミラー P Mを含む空間光変調装置 S Dは、 X y及ぴ z方向において移動自在となっている。
ホルダ 4 8は 対の磁気回路に離間しつつ挟まれている。 各磁気回路はホル 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、 了クチ ユエータベース 4 2上に固着されている。 ホルダ 4 8の脇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ホルダ 4 8の z方向コイル 5 0の内側にはコイル中心軸及ぴ放物面ミラー P Mの光軸と平行 となり放物面ミラー P M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が非接触で揷入され Tいる。 よって、 ζ方向 コイル 5 0及ぴ X方向コイル 5 1は、 磁石 5 5及ぴヨーク 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。 z方向コイル 5 0、 x方向コイル 5 1及びピエゾ素子 4 1がそれぞれ z、 X 及び y方向の駆動信号を供給する反射サーボ回路 3 0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及び 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、 放物面ミラー PMの X及び y方向の駆動はボイスコイルモータ 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 タベー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。
<ホログラム装置の動作〉
図 2 4に示すように、 波長; L 1の記録再生用レーザ L D 1から射出された参 照光は偏光方向が紙面に平行な直線偏光であり、 コリメータレンズ C L 1で平 行光とされ、 ハーフミラー HMで反射されて、 対物レンズ O B及ぴデイスク 2 の方向へと向かう。 ダイクロイツクプリズム D Pは; I 1の参照光を透過、 波長 え 2のサーポ用レーザ L D 2の光を反射という構成になっており、 参照光はダ ィクロイツクプリズム D Pをそのまま透過する。 ·'
対物レンズ O Bの直前にはリング状の 1 2波長板 1 Z 2えが配置されてい るので、 参照光は、 その外周光のみが紙面に垂直偏光方向をもつ直線偏光とな る。 参照光は、 対物レンズ O Bにより集光され、 ディスク 2を透過し、 焦点面 近傍に置かれた空間光変調器 S LMには中央部に穴 (光透過部 N R) が開けら れているため、 何の作用を受けることもなく通り抜ける。 この穴の径は対物レ ンズ O B及び放物面ミラー P Mの径、 これらの光軸に対する偏倚も考慮して、 ある程度大きくてもよい。
空間光変調器 S LMの穴を通過した参照光は放物面ミラー PMに反射して平 行光となり、 光透過部 NRの周りの空間光変調器 S LMを透過することで空間 的に変調を受けて信号光となる。 このとき空間光変調器 S LMには記録すべき 情報パターンが白黒の明暗パターンとして表示されている。 信号光はディスク 2に入射し、 行きの参照光と干渉してディスク 2の記録層内にホログラムを形 成する。
対物レンズ OBと空間光変調器 S LMの距離 (光学的距離) は、 対物レンズ 〇Bの焦点距離 f に等しくなるように配置されている。 また、 対物レンズ〇B からディスク 2とは反対方向に、 光学的距離 f の位置に焦点距離 f の集光レン ズ CD Lが置かれ、 その集光レンズ CD Lからさらに光学的距離 f の位置に像 センサ I SRと反射サーボ用光検出器 8 PDが置かれている。 また、 集光レン ズ CD Lと像センサ I SRの間には偏光ビームスプリッタ PB Sが置かれ、 4 5° の分離面に対して P偏光は透過、 S偏光は反射となる。 参照光は紙面に平 行な偏光方向であるためこの面に対しては P偏光となり、 像センサ I S Rへと 向かう。 ただし、 1Z2波長板 1ノ2えを通過した光成分に対しては S偏光と なるため、 反射して反射サーボ用光検出器 8 PDへと向かう。 この配置では空 間光変調器 S LM上の表示パターンがそのまま像センサ I SR上に像を結ぶ。 ディスク 2にホログラムを記録している途中も、 ディスク 2を通り抜けた信号 光が、 対物レンズ OBと集光レンズ CDLにより像センサ I 上に像を結ぶ ため、 空間光変調器 S LMのパターンの像と記録されたばかりのホログラムの 再生像の混合像が像センサ I SR上に結像する。 1 / 2波長板 1 / 2 λが作用した外周の光と作用していない内周の光は偏光 方向が 9 0 ° 異なる直線偏光となるため、 互いに干渉することはない。 デイス ク 2に記録される可能性のあるホログラムは円環の内側を通り抜けた内周の参 照光同士による干渉パターンと、 円環部分を通過した外周の参照光光同士によ る干渉パターンである。 なお、 ディスク 2内で、 参照光のビーム径より信号光 のビーム径を十分小さくなるようにディスク 2の位置を工夫することで、 外周 の参照光光同士による干渉パターンの記録をしないことも可能である。 たとえ ば、 図 2 7に示すように外周の参照光光同士が重なる位置ではディスク 2内で 環状にホログラムが記録されるが、 図 2 8に示すように、 ディスク 2を対物レ ンズ Ο Β寄りに位置を変位させれば、 ディスク 2内で参照光光同士が重ならず ホログラムが記録されない。 通常は前者であるが、 後者の場合、 内周の参照光 光同士による干渉パターンのホログラムが環状の未記録ブランクにより囲まれ るので、 再生時の目安になる。
再生時には参照光がディスク 2に当たらないように非反射手段により参照光 を遮断することにより、 ホログラムから再生された光のみがディスク 2から再 生される。 内周の参照光光同士による干渉パターンは 1 / 2波長板 1 2えの 内側の光によって再生され、 偏光ビームスプリッタ P B Sを透過して、 その再 生信号は像センサ I S R上に結像する。 外周の参照光光同士による干渉パター ンは 1ノ2波長板 1 / 2 λを通過した光によって再生され、 偏光ビームスプリ ッタ P B Sで反射して、 反射サーボ用光検出器 8 P D上に結像する。 再生光は 略平行光であるので、 円環状の 1 2波長板 1ノ 2 λの中を通り抜けることに なり、 1 2波長板 1 2えが作用することはない。 よって、 1 / 2波長板 1 / 2 λの輪帯の内側にて光ビームを戻すことが好ましい。
記録再生用レーザ LD 1とは別の波長のサーボ用レーザ LD 2は、 対物レン ズ Ο Βとディスク 2を所定の相対位置となるように対物レンズ Ο Βを駆動する ための、 サーボ信号を生成する役割を持つ。 もちろんサーボビームの焦点位置 と記録再生用レーザ L D 1の焦点位置は所定の間隔となるように調整されてい るものとする。 サーボ用レーザ LD 2から射出された光は直線偏光であり、 凸 レンズ CL 2によりやや収束光とされて偏光ビームスプリッタ PB S Sへと入 射する。 このサーボビームは偏光ビームスプリッタ PB S Sの分離面に対して S偏光となっており、 反射され、 1/4波長板 1Z4えを通過して円偏光とな り、 ダイクロイツクプリズム DPへと入射する。 サーボビームの波長え 2に対 しては反射となり、 ディスク 2の方向へと向かう。 サーボビームのビーム径は 1/2波長板 1_/2;1 の内径を通過できる程度に小さくしてあり、 1/2波長 板 1 2 の作用は受けずに対物レンズ OBに入射する。 対物レンズ ΟΒはサ ーポビームをディスク 2へ集光する。
ディスク 2はたとえば一対の基板 3に挟持された波長選択性反射層 5及びホ ログラム記録層 7からなる図 29に示すような断面構造となっている。 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 リフラタティブ材料や、 ホールパー二ング材料、 フォトクロミック材料などが 用いられる。 光照射側の波長選択性反射層 5には、 たとえば、 金属膜の他、 相 変化膜、 色素膜など又はこれらの組み合わせが使用され、 参照光波長を透過し サーボビームの波長のみ反射するように設定されている。 基板 3は、 その材料 として、 たとえば、 ガラス、 又はポリカーボネート、 アモルファスポリオレフ イン、 ポリイミ ド、 PET、 PEN, P E Sなどのプラスチック、 紫外線硬化 型アクリル樹脂などが用いられる。 波長選択性反射層 5の主面にサーボビーム 追随用のトラックゃピットなどマークが設けられている。
対物レンズ OBにより集光されたサーボビームは波長選択性反射層 5 (記録 媒体 2) で反射され、 同じ経路を戻ることになる。 再び 1/4波長板 1/4 を通過して直線偏光 (射出時とは偏光方向が 90° 異なる) となり、 偏光ビー ムスプリッタ PB Sを透過して、 検出レンズ ASを経て対物サーボ用光検出器 PDへと導かれる。
対物サーボ用光検出器 PDの信号を元に、 サーボビームの焦点位置に波長選 択性反射層 5が来るように対物レンズ OBを光軸方向に移動し (フォーカスサ 一ボ)、 集光位置にサーボ用マークが一致するように対物レンズ OBを光軸と垂 直方向に移動する (トラッキングサーボ)。 この方法は従来の光ディスク用のサ ーボ技術と全く同様であり、 フォーカスサーボには、 たとえば非点収差法を用 いればよく、 トラッキングサーボにはたとえばプッシュプル法を用いればよい。 たとえば非点収差法を用いた場合、 4分割光検出器 (対物サーボ用光検出器 PD) と非点収差光学素子 (図示せず) とが用いられる。 4'分割光検出器の対 物サーボ用光検出器 PDの中央の 1つは、 図 30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。 対物サーボ用光検 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。
4分割光検出器の受光素子 1 a〜l dの各出力信号に応じて、 対物サーボ信 号処理回路 28 aは種々の信号を生成する。 受光素子 1 a〜 1 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= (A a + Ac) 一 (Ab+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。 これら信号は対物サーボ信 号処理回路 28 aに供給される。 これにより、 記録媒体 2と対物レンズ OBと の間隔及び位置を適正に保つことが可能である。
また、 対物レンズ〇Bと放物面ミラー PMの相対位置調整には、 円環状の 1 Z2波長板 1ダ2 λを通過した円環状のビームを利用する。 上記のようにこの 円環状ビームは反射サーボ用光検出器 8 PD上に導かれる。 この反射サーボ用 光検出器 8 PDは図 31に示すように 8分割されている。 よって、 放物面ミラ 一 ΡΜの位置が適正な状態では図 31 (a) のように、 円環状ビームパターン L BPは円形分割線上にあるので、 反射サーボ用光検出器 8 PDの外周側 (A + B + C + D) と内周側 (E + F+G + H) の受光素子への光量が等しくなつ ている。 放物面ミラ" PMが対物レンズ OBに近づくと図 31 (b) のように 外周側の受光素子への光量が大きくなり、 逆に対物レンズ OBから離れる方向 に行くと図 31 (c) のように内周側の受光素子への光量が:^きくなる。 した がって、 光軸に方向 (z方向) エラー信号 3= (A+B + C + D) ― (E + F + G + H) というエラー信号がゼロレベルとなるように放物面ミラー PM の光軸方向の位置を調整することにより、 放物面ミラー PMと対物レンズ OB との間隔を適正に保つことが可能である。
また、 放物面ミラー PMが光軸に垂直方向 (xy方向) にずれた場合には図 31 (d) や図 31 (e) のように反射サーボ用光検出器 8 PD上の円環状ビ ームパターンがずれる。たとえば y方向の放物面ミラー PMの偏倚に対しては、 TRKy = (A + B + E + F) ― (C+D + G + H) をエラー信号として、 x 方向の放物面ミラー PMの偏倚に対しては、 TRKx= (A+C + E + G) — (B+D + F+H) をエラー信号として、 おのおののエラー信号がゼロレベル となるように放物面ミラー PMの X y調整をすればよレ、。 また、
上記の TRKy、 TRKxの代わりに、 TRKy= (A+B + G + H) — (C + D + E + F)、 TRKx= (A+C + F+H) - (B+D + E + G) を用いて ちょい。
放物面ミラー PMの傾きが生じた場合も、 X y方向調整でエラー信号がゼロ レベルとなるように追い込めばよい。 放物面ミラー PMのチルトや偏心がゼロ になっていなくても、 反射サーボ用光検出器 8 PD上のスポットが図 31 (a) のような状態となっていれば、 空間光変調器 S LM上のパターンが正しく像セ ンサ I SR上に結像していることを意味しており、 全く問題ない。 図では配線 を示していないが、 これら信号は反射サーボ信号処理回路 28 bに供給される。
<ホログラム装置の記録再生動作 >
図 32に示すホログラム装置を用いた、 ディスク 2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。
ステップ 1では、 まず、 サーポ用レーザ LD 2が点灯されディスク 2と対物 レンズ OBの相対位置が調整される (フォーカス、 トラッキング)。 この時点で 記録再生用レーザ LD 1は消灯またはホログラムを記録しない程度の低パワー での点灯となっている。 対物レンズ駆動部によりディスク 2の主面における垂 直方向 (z方向) における対物レンズ OBの位置 (対物レンズ OB—ディスク 2間距離) を制御するレーザスポットのフォーカスサーボが行われる。
ステップ 2では、 次に記録再生用レーザ LD 1を低パワーで点灯し (既に点 灯してある場合はそのまま)、 空間光変調器 S LMのパターンを全透過とするこ とにより、反射サーボ用光検出器 8 PD上に円環状のスポットが像を結ぶので、 この像が正しい位置となるように放物面ミラー PMを移動し、 位置制御 (対物 レンズ OB—放物面ミラー PM間距離) をする。 ここで放物面ミラー PMと空 間光変調器 S LMを一体として駆動、 調整する。 記録再生用レーザ LD 1の出 力を小さくしてあるので、 この工程でホログラムが記録されることはない。 こ の調整により、 対物レンズ OB、 ディスク 2、 放物面ミラー PMが所定の位置 に調整位置決めされる。
ステップ 3では、空間光変調器 S L Mに記録用のデータパターンを表示して、 記録再生用レーザ LD 1の出力を大きくして、 ディスク 2の記録層にホロダラ ムを記録する。 このときディスク 2を通り抜けた信号光が、 対物レンズ OBと 集光レンズ CD L.により像センサ I SR上に像を結ぶため、 空間光変調器 S L Mのパターンの像と記録されたばかりのホログラムの再生像の混合像が像セン サ I SR上に結像している。 .
ステップ 4では、 記録が終了すると記録再生用レーザ LD 1が消灯され (ま たは低出力とされ)、 ディスク 2 (又はピックアップ) を駆動機構により概略次 のサーボマークの位置に光軸が重なるように相対移動する。 厳密な位置合わせ はサーボビームを用いたサーボ機構により行うので、 ディスク 2の移動位置は 概略の位置でかまわない。
これらのステップ 1から 4を繰り返すことにより、 ディスク 2に次々にホロ グラムを記録していく。
次に再生の流れを説明する。
ステップ 1 1では、 まず、 図 32に示すサーボ用レーザ LD 2が点灯されデ イスクと対物レンズ OBの相対位置が調整される (フォーカス、 トラッキング)。 この時点で記録再生用のレーザは消灯またはホログラムを記録しない程度の低 パワーでの点灯となっている。
ステップ 12では、 空間光変調器 S LMを全遮断のパターンとして記録再生 用レーザ LD 1を低出力 (再生用の出力) で点灯する。 ディスク 2の裏面側か らの光は遮断され、 参照光のみが照射される。 ホログラムの再生光がディスク 2の表面力ゝら、 対物レンズ OBに向けて現れる。 このとき円環状 1Z2波長板 1/2 λ の内周部の参照光による再生光は像センサ I SR上に結像し、 円環状 1 / 2波長板 1 / 2えを通過した参照光による再生光は反射サーボ用光検出器 8 PD上に結像する。 ここでは像センサ I SR上の像のみを使用し、 像センサ I SR上の像が信号処理回路へと送られ再生信号となる。
ステップ 13では、 ディスク 2を駆動機構により概略次のサーボマークの位 置に光軸が重なるように移動する。 厳密な位置合わせはサーボビームを用いた サーボ機構により行うので、ディスク 2の移動位置は概略の位置でかまわなレ、。 このステップ 1 1から 1 3を繰り返すことにより、 ディスク 2に記録された ホログラムを再生していく。 なお、 ステップ 1 1から 13の工程では記録再生 用のレーザは点灯していても消灯していてもどちらでも'よい。
上記実施例では環状の 1Z 2波長板 1/2 λを用いているが、 1ノ2波長板 1 2えに代えて 1Z4波長板 1_ 4 λを同様に環状輪帯とし配置し、 円偏光 の外周ビーム環を用いて、 偏光ビームスプリッタ PB Sで、 再生光からサーボ ビーム成分を分離しても、 同様の効果を奏する。
さらに、上記特許文献 2の技術にも本発明が適用でき、 同様の効果を奏する。 く波長板に関する他の実施例〉
図 24に示すホログラム ¾置のピックアップでは、 対物レンズ OBの前 (光 源側) に 1Z2波長板 1/2えが配置されているが、 これに限定されるもので はない。 すなわち、 波長板の置き方は、 対物レンズの前だけでなく、 図 33に 示すように対物レンズ OBの後 (光射出側) や、 図 34に示すように空間光変 調器 SLMの前 (放物面ミラー PM側) でも構わない。 もちろん 1/2波長板 1/2えの配置は空間光変調器 SLMの後 (記録媒体 2側) でもよい (図示せ ず)。 このように、 位相板は、 その内部で光ビームの偏光状態を変化させずに、 対物レンズ OBの有効径で画定される円及ぴその近傍を通過する光ビームの光 線成分の全て又は一部の偏光状態を変化させる。
さらに、 上記実施例では環状の 1ノ 2波長板 1/2えを用いている (図 25) 力 1/2波長板 1Z2えの形態としては、 図 35に示すように透明ガラス平 行平板に環状輪帯として 1 2波長板を形成して、 円環状の領域 (輪帯) だけ 1Z 2波長板作用を持たせた光学素子としてもよい。 すなわち、 位相板は、 対 物レンズ O Bの有効径で画定される円及びその近傍を通過する光ビームの光線 成分の全て又は一部の偏光状態を変化させる外部領域を有し、 外部領域が光軸 側に位置する光ビームの偏光状態を変化させない内部嶺域を画定する。 また、 実際には 1ノ 2波長板 1 Z 2 λは図 36に示すように輪帯を含み外側すべてが 1 2波長板領域となっている光学素子としてもよい。 波長板領域 (外部領域) は、 光軸中心の円形若しくは多角形又は内部領域を囲む閉じた境界帯を含む。 すなわち、 1 2波長板1 / 2ぇは 「円」 である必要もない。 図 3 7に示す ように四角い形状の 1 / 2波長板でもよい。 このとき反射サーボ用光検出器 8 P D上のスポット R Pは図 3 8に示すようになり、 反射サーボ用光検出器 8 P Dの分割線は、 放物面ミラー P Mの位置ずれがない状態で、 反射サーボ用光検 出器 8 P Dのすベての受光素子の光量が等しくなるように決めればよい。 受光 素子の光量が等しくなるように決めるならば、 図 3 9に示すように 1 Z 2波長 板領域はランダムな形状でもよい。
他の実施例では、 スポットの形状が円周方向に連続している必要もない。 た とえば、 図 4 0に示すように光線内の断片化された領域を 1 Z 2波長板領域と してもよい。 図 4 0に示す例では 4つの円形の領域が対称に並んでいるので、 図 4 1に示すように、 これまでの 8分割の反射サーボ用光検出器 8 P Dを用い てもよいし、 図 4 2に示すように、 個々の領域のビームパターン L B Pごとに 受光素子 (4分割受光素子) を配置してもよい。 このように、 波長板領域 (外 部領域) は、 光軸中心に環状に離間して配置された複数の領域から構成するこ ともできる。
<波長板以外のものを使用する他の実施例 >
これまでの例ではサーボ用のスポットを得るために、 位相板として 1 / 2波 長板を用いて、 偏光ビームスプリッタにより 1 / 2波長板を通過した光成分を 分離し、 反射サーポ用光検出器に導いていた。
これに加えて、 以下の例では 1 2波長板を用いずに、 サーボ用の光スポッ トを分離する。 図 43に他の実施例のピックァップの構成を示す。
本実施例のピックァップは、 偏光ビームスプリッタ P B S、 像センサ I S R 及び反射サーボ用光検出器 8 P Dと 1 Z 2波長板 1/2 λ及び空間光変調器 S LMに代えて、 それぞれ複合化して信号検出用複合光検出装置 CODDとサー ボ検出兼用空間光変調器 SDS LMを用いた以外、前記の実施例と同一である。 これにより、 部品点数を削減することができる。
サーポ検出兼用空間光変調器 SDS LMは、 図 44に示すように、 光軸を含 む中央領域 CRとその周囲の光軸を含まない周辺遮光領域 PRとに分割されて いる。 中央領域 CRは透過型マトリクス液晶装置からなり、 透過型マトリクス 液晶装置は空間光変調領域 S LMRとこれに囲まれた光軸を含む中央の無変調 光透過部 CNRからなる。 周辺遮光領域 PRには、 透過する光束に変調を与え ず透過させるたとえば環状開口のサーボ用光透過部 P NRを光軸に同心に設け られている。 無変調光透過部 CNR及ぴサーボ用光透過部 PNRは、 物理的な 貫通開口又はこれに充填された透明材料から構成され得る。 このように、 サー ボ検出兼用空間光変調器 SDSLMは光がこれを透過した時点で、 参照光、 信 号光 (変調光) 或いは再生光とサーポ検出用参照光を同軸上にて分離する。 ま た実施例において、 サーボ検出兼用空間光変調器 SDSLMは、 全体を透過型 マトリクス液晶装置として構成し、 接続された制御回路により、 記録パターン 表示の空間光変調領域 SLMRと、 その内部の光透過部 NRと、 それら周囲の 遮光領域内のサーポ用光透過部 PNRと、 を無変調の光透過領域として表示す るように、 構成することもできる。 すなわち、 ホログラム記録時における空間 光変調器 S LMの透光状態として光透過部 NR及びサーボ用光透過部 PNRを 表示できる。
信号検出用複合光検出装置 C O D Dは、 図 4 5に示すように、 同一平面上に 光軸を含む中央部に再生光を受光する像センサ部分 I S Rが形成されており、 その周辺部には上記のサーボエラー生成可能な分割を有する 8分割の反射サー ボ用光検出器 8 P Dの受光面が同心に配置された構成を有している。
このように、 以上の何れかの実施例によれば、 光ピックアップ装置における 光ビーム位置制御方法において、 記録媒体への照射光学系に対向して共通の光 軸上にて離間配置されかつ光ビームを照射光学系へ向けて反射して戻す反射部 を配置するとともに、 光ビームのうち光軸上を通過する中央光成分と、 中央光 成分の周囲の全て又は一部から中央光成分と異なる変調状態の周囲光成分と、 分離して生成し、 光ビームの戻り光のうち周囲光成分を抽出して光検出器へ導 くことにより、 光検出器からの光電変換出力に基づいて反射部を光ビームに対 して精密に位置決めすることができる。

Claims

請求の範囲
1 . 対物レンズによって光ビームを集光する照射光学系を有する光ピックァ ップ装置であって、
前記照射光学系に対向して共通の光軸上にて離間配置されかつ前記光ビーム を前記照射光学系へ向けて反射して戻す反射部と、
前記光軸上に配置されかつ、 前記光ビームから、 前記光軸上の光と、 前記光 軸上の光の周囲の全て又は一部に偏光状態が変化した光とを、 分離して生成す る位相板と、
前記光軸に配置されかつ前記光ビームの戻り光のうち前記偏光状態が変化し た光を抽出して光検出器へ導く検出光学系と、
前記光検出器からの光電変換出力に基づいて前記反射部を位置決めする反射 部駆動部とを備えたことを特徴とする光ピックアツプ装置。
2 . 前記位相板は、 前記対物レンズの有効径で画定される円及びその近傍を 通過する前記光ビームの光線成分の全て又は一部の偏光状態を変化させる外部 領域を有し、 前記外部領域が前記光軸側に位置する前記光ビームの偏光状態を 変化させない内部領域を画定することを特徴とする請求項 1記載の光ピックァ ップ装置。
3 . 前記外部領域は、 前記光軸中心の円形若しくは多角形又は前記内部領域 を囲む閉じた境界帯を含むことを特徴とする請求項 2記載の光ピックアップ装 置。
4 . 前記外部領域は、 前記光軸中心に環状に離間して配置された複数の領域 力 らなることを特徴とする請求項 2記載の光ピックアップ装置。
5 . 前記反射部は、 前記内部領域にて前記光ビームを戻すことを特徴とする 請求項 1から 4のいずれかに記載の光ピックァップ装置。
6 . 前記反射部は、 前記対物レンズの開口数と異なる開口数で前記光ビーム を戻すことを特徴とする請求項 1から 5のいずれかに記載の光ピックアップ装 置。
7 . 前記反射部は、 ほぼ平行光線として前記光ビームを戻すことを特徴とす る請求項 1力 ら 6のいずれかに記載の光ピックァップ装置。
8 . 前記反射部は、 凹面ミラーを含むことを特徴とする請求項 1から 7のい ずれかに記載の光ピックァップ装置。
9 . 前記反射部は、 放物面ミラーを含むことを特徴とする請求項 8記載の光 ピックアップ装置。
1 0 . 前記反射部は、 同軸に平行に配置された平面ミラー及び凸レンズ作用 を有する光学素子の組立体を含むことを特徴とする請求項 1カゝら 7のいずれか に記載の光ピックァップ装置。
1 1 . 前記凸レンズ作用を有する光学素子は、 凸レンズ作用を有する回折光 学素子であることを特数とする請求項 1 0記載の光ピックァップ装置。
1 2 . 前記凸レンズ作用を有する光学素子は、 凸レンズ あることを特徴と する請求項 1 0記載の光ピックアップ装置。
1 3 . 前記反射部は前記光軸上に配置された空間光変調器を含み、 前記空間 光変調器に一体的に形成された凸レンズ作用を有する ni折光学素子と平行に離 間した平面ミラーとの組立体を含むことを特徴とする請求項 1力 ら 7のいずれ かに記載の光ピックァップ装置。
1 4 . 前記光検出器の受光部は直交する 2本の分割線を境界線として各々近 接配置されかつ前記分割線の交点を中心に前記境界帯を通過する光線成分を受 光する互いに独立した 4個の中央受光素子と前記 4個の中央受光素子のそれぞ れ外側に各々近接配置された 4個の外側受光素子とから構成され、 前記 4個の 中央受光素子及び前記 4個の外側受光素子に接続されたサーボ信号処理回路を 備えたことを特徴とする請求項 1から 1 3のいずれかに記載の光ピックアップ 装置。
1 5 . 前記サーボ信号処理回路は、 前記 4個の中央受光素子の出力和及ぴ前 記 4個の外側受光素子の出力和の間の差分を前記反射部の距離の誤差信号とし て生成することを特徴とする請求項 1 4記載の光ピックアップ装置。
1 6 . 前記サーボ信号処理回路は、 前記 2本の分割線の一方を境に 2分され た一方の前記 4個の中央受光素子のうち 2個及び前記 4個の外側受光素子のう ち 2個の出力和と他方の出力和の間の差分を前記光ビームの光軸からの誤差信 号として生成することを特徴とする請求項 1 4又は 1 5記載の光ピックアップ 装置。
1 7 . 前記検出光学系は偏光ビームスプリッタを含むことを特徴とする請求 項 1から 1 6のいずれかに記載の光ピックァップ装置。
1 8 . 前記位相板は、 1 / 2波長板であることを特徴とする請求項 1から 1 7のいずれかに記載の光ピックァップ装置。
1 9 . 前記位相板は、 1 4波長板であることを特徼とする請求項 1から 1 7のいずれかに記載の光ピックァップ装置。
2 0 . 前記照射光学系及び前記反射部は、 前記光軸上にて透過型の記録媒体 を挟むように配置されることを特徴とする請求項 1から 1 9のいずれかに記载 の光ピックアップ装置。
2 1 . 前記反射部駆動部は、 前記反射部を、 少なくとも前記照射光学系の光 軸の伸長方向並びに前記光軸に垂直な方向に移動することを特徴とする請求項 1から 2 0のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
2 2 . 前記対物レンズを駆動する対物レンズ駆動部が備えられ、 前記検出光 学系は 4分割光検出器と非点収差光学素子を含み、 前記 4分割光検出器の受光 部は直交する 2本の分割線を境界線として各々近接配置されかつ前記分割線の 交点を中心に前記境界帯を通過する光線成分を受光する互いに独立した 4個の 受光素子から構成され、 対角位置にある一方の前記 4個の受光素子のうち 2個 の出力和と他方の出力和の間の差分を距離の誤差信号として生成するサーボ信 号処理回路を備えたことを特徴とする請求項 1から 2 1のいずれかに記載の光 ピックアップ装置。
2 3 . 対物レンズによって光ビームを集光する照射光学系を有する光ピック アップ装置における光ビーム位置制御方法であって、
前記照射光学系に対向して共通の光軸上にて離間配置されかつ前記光ビーム を前記照射光学系へ向けて反射して戻す反射部を配置し、
前記光ビームのうち前記光軸上を通過する中央光成分と、 前記中央光成分の 周囲の全て又は一部から前記中央光成分と異なる偏光状態の周囲光成分と、 分 離して生成し、
前記光ビームの戻り光のうち前記周囲光成分を抽出して光検出器へ導き、 前記光検出器からの光電変換出力に基づいて前記反射部を位置決めすること、 を含むことを特徴とする光ビーム位置制御方法。
2 4 . 前記光検出器の受光部は直交する 2本の分割線を境界線として各々近 接配置されかつ前記分割線の交点を中心に前記周囲光成分を受光する互いに独 立した 4個の中央受光素子と前記 4個の中央受光素子のそれぞれ外側に各々近 接配置された 4個の外側受光素子とから構成されたことを特徴とする請求項 2 2記載の光ビーム位置制御方法。
2 5 . 前記サーボ信号処理回路は、 前記 4個の中央受光素子の出力和及ぴ前 記 4個の外側受光素子の出力和の間の差分を前記反射部の距離の誤差信号とし て生成することを特徴とする請求項 2 4記載の光ビーム位置制御方法。
2 6 . 前記サーボ信号処理回路は、 前記 2本の分割線の一方を境に 2分され た一方の前記 4個の中央受光素子のうち 2個及び前記 4個の外側受光素子のう ち 2個の出力和と他方の出力和の間の差分を前記光ビームの光軸からの誤差信 号として生成することを特徴とする請求項 2 4又は 2 5記載の光ビーム位置制 御方法。
2 7 . 前記照射光学系又は前記反射部は、 前記対物レンズの有効径で画定さ れる円及びその近傍を通過する前記光ビームの光線成分の全て又は一部の偏光 状態を変化させる外部領域と、 前記外部領域が前記光軸側に位置する前記光ビ ームの偏光状態を変化させない内部領域とを有する位相板を含み、 前記位相板 は、 前記光ビームのうち前記光軸上を通過する中央光成分と、 前記中央光成分 の周囲の全て又は一部から前記中央光成分と異なる偏光状態の周囲光成分と、 分離して生成することを特徴とする請求項 2 3カゝら 2 6のいずれかに記載の光 ビーム位置制御方法。
2 8 . 前記反射部は前記光軸上に配置された空間光変調器を含み、 前記空間 光変調器は、 前記光ビームのうち前記光軸上を通過する中央光成分と、 前記中 央光成分の周囲の全て又は一部から前記中央光成分と異なる変調状態の周囲光 成分と、 分離して生成することを特徴とする請求項 2 3から 2 6のいずれかに 記載の光ビーム位置制御方法。
2 9 . 前記空間光変調器は、 光軸上に配置されかつ記録情報に応じて前記光 ビームを変調して変調光を生成する透過型のマトリクス液晶装置からなる中央 の空間光変調領域と、 前記空間光変調領域の周囲に配置され光ビームを無変調 で通過させる透過周囲領域とからなることを特徴とする請求項 2 8記載の光ビ ーム位置制御方法。
3 0 . 前記透過周囲領域は貫通開口又は透明材料からなること特徴とする請 求項 2 8又は 2 9記載の光ビーム位置制御方法。
3 1 . 前記透過周囲領域は透過型のマトリタス液晶装置からなり、 記録時に 前記透過周囲領域が透光状態であること特徴とする請求項 2 8又は 2 9記載の 光ビーム位置制御方法。
3 2 . 前記透過周囲領域を透過した光ビームを用いて前記のサーボ制御を行 うためのサーポ系を有し、
前記サーポ系の光軸上に配置されかつ前記透過周囲領域を透過した光ビーム 以外の光を検出する像検出領域と、 前記サーポ光検出領域周囲に配置されかつ 前記透過周囲領域を透過した光ビームを受光するサーポ光検出領域と、 を有す ること特徴とする請求項 2 8から 3 1のいずれかに記載の光ビーム位置制御方 法。
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