WO2007026539A1 - ホログラム記録再生システム - Google Patents

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WO2007026539A1
WO2007026539A1 PCT/JP2006/316065 JP2006316065W WO2007026539A1 WO 2007026539 A1 WO2007026539 A1 WO 2007026539A1 JP 2006316065 W JP2006316065 W JP 2006316065W WO 2007026539 A1 WO2007026539 A1 WO 2007026539A1
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hologram recording
objective lens
hologram
recording
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Masakazu Ogasawara
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Pioneer Corporation
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Definitions

  • the present invention relates to a record carrier on which information is recorded or reproduced optically, such as an optical disc and an optical card, and more particularly, a photo recording layer or a hologram recording layer that can be reproduced by irradiation with a light beam.
  • Holograms that can record two-dimensional data at high density are attracting attention for high-density information recording.
  • a feature of this hologram is that the wavefront of light having recorded information S is recorded as a change in refractive index in volume on a recording medium #: made of a photosensitive material such as a photorefractive material. Recording capacity can be dramatically increased by performing multiple recording on the hologram record carrier.
  • a recording medium in which a substrate, an information recording layer, and a reflective layer are formed in this order is known.
  • a thin-wave recording layer is irradiated with a short-wavelength writing object light and a reference beam coaxially to generate interference: & in an information recording apparatus for recording a hologram, circularly polarized light with different rotations ⁇
  • an information recording apparatus for recording a hologram circularly polarized light with different rotations ⁇
  • fluorescent holographic recording has polarizations orthogonal to each other.
  • One plane wave object beam and reference beam are converted into clockwise circular polarization and counterclockwise circular polarization using a 14 wavelength plate, and one polarization hologram is recorded by interference in the recording medium.
  • the reference light for reading having a wavelength longer than that at the time of recording is used, and reproduction is performed by a separate reproduction optical system.
  • the reproduction optical system a special 1 Z 2 wavelength plate having a central aperture is provided, and the reproduction light is obtained from the polarization hologram by irradiating the central reference light.
  • the information light is converged and irradiated so as to have the smallest diameter on the boundary surface between the hologram recording layer of the recording medium and the protective layer, and reflected by the reflecting layer.
  • the recording reference light is reflected between the hologram recording layer and the hologram recording layer.
  • the light is converged so as to have the smallest diameter before the boundary surface of the protective layer, irradiated as diverging light, and recorded on the hologram recording layer by causing interference (Japanese Patent Laid-Open No. 11-3 1 1 9 3 8 Issue gazette). .
  • the information light is converged on the reflective layer, dereferenced on the recording reference reflective layer, and the conjugate focal point of the recording reference light is changed between the substrate and the information recording lip.
  • There is also a technique of irradiating recording reference light so that it is zero on the substrate side of the boundary surface of the substrate see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2 0 4 -1 7 1 6 11 1). Disclosure of the invention
  • the reference light and the signal light are coaxially each other - and 9 an objective lens ⁇ _B after passing through the reference light guided to the objective lens OB so as to overlap the stomach
  • the signal light is set to have different focal lengths.
  • the signal light ' is focused (focus P) at the position where the reflective layer should be placed, and the reference light is the focus. It is focused (focal point P 1) closer to you.
  • the signal light is condensed (focal point P) at the position where the reflective layer should be placed, and the reference light is condensed before focal point P (focal point P 2).
  • the reference light and the signal light collected by the objective lens OB always interfere with each other on the optical axis. Therefore, as shown in Fig. 1 (b) and Fig. 2 (b), refer to the case where a reflective layer is arranged at the focal point P of the signal light and the recording medium is arranged between the objective lens and the reflective layer.
  • the light and signal light pass back and forth through the recording medium, and hologram recording is performed.
  • 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 (reflected reference light and reflected signal light), Hologram recording B (incident reference light and Reflected signal light), Holo'Durham recording C (reflecting reference light and incident signal light), and porogram recording D (incident reference light and incident signal light) 4 It is a kind.
  • the hologram to be reproduced is also as follows: 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 There are four types, D (read out by the incident reference beam).
  • the problem to be solved by the present invention is to make it possible to stably record or replay a hologram recording, an optical pick-up device for replaying, and a hog-gram recording system.
  • Providing is an example.
  • Hologram recording and reproducing system of the present invention 'information recording or re the ⁇ light and optical interference path evening over emissions of the signal light to the diffraction grating and then 5 hologram record carrier C storing therein A holographic recording / reproducing system,
  • Light generating means for generating, from coherent light, reference light, signal light obtained by modulating the coherent light according to recording information
  • One of the reference light and the signal light is used as a central region light flux including the optical axis on the optical axis, and the other is used as an annular cross-section light beam surrounding the one.
  • An interference means for propagating in the direction, condensing the reference light and the signal light at different focal points on an optical axis through an objective lens optical system, and interfering with the reference light and the signal light;
  • a hologram self-recording carrier having a hologram recording layer located on the focal side near the objective lens optical system among the different focal points, and a reflective layer located on the focal side far from the objective lens optical system among the different focal points.
  • An image detecting means that receives light returning from the hologram recording layer through the objective lens optical system when the hologram recording layer is irradiated with the reference light
  • the hologram record carrier is located at a position closer to the objective lens optical system than the hologram recording layer, or at a position farther from the objective lens optical system than the reflective layer.
  • a central region light beam including the optical axis is coaxially focused on the servo guide layer with a wavelength corresponding to the coherent light that is transmitted through the region, and the objective layer through the objective layer. It has a servo control system that receives light returning through the lens optical system, performs photoelectric conversion, and drives the objective lens optical system in accordance with a photoelectric conversion signal.
  • the “coherent light beam for hologram recording” is divided into a light beam including an optical axis and an annular cross-sectional light beam surrounding the light beam, and one of them is a reference light and a signal light.
  • the objective lens optical system has a different focal length between the light beam including the optical axis of the hologram recording light beam and the annular cross-section light beam
  • the light beam including the optical axis of the hologram recording light beam (reference light) Or signal light) and the focal position of the annular cross-section light beam are set so as to be focused on different focal points, and at the same time, the light beam including the optical axis is focused with a different wavelength without any aberration and focused on the servo guide layer. It is set to tie.
  • 1 to 3 are schematic partial sectional views showing a hologram record carrier for explaining conventional hologram recording.
  • FIG. 4 is a configuration diagram showing an outline of pick-up of a hologram apparatus for recording / reproducing information on the hologram record carrier according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a front view seen from the optical axis of the spatial light modulator of the pickup according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a front view seen from the optical axis of the spatial light modulator of the pick-up according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a pick-up objective lens module according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a hologram recording carrier and an objective lens module for explaining hologram recording according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic partial cross-sectional view showing a hologram record carrier for explaining hologram recording of an embodiment according to the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a hologram record carrier and objective lens for explaining hologram reproduction according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a hologram record carrier and an objective lens module for explaining hologram recording of another embodiment according to the present invention.
  • FIG. 12 is a schematic partial cross-sectional view showing a hologram recording carrier for explaining hologram recording according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a schematic sectional view showing an objective lens module of a pickup according to another embodiment of the present invention.
  • 14 and 15 are schematic sectional views showing a bifocal lens of an objective lens of a pickup according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a schematic sectional view showing an objective lens module of a pickup according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a schematic cross-sectional view showing a hologram recording carrier and objective lens module for explaining hologram recording according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a schematic partial sectional view showing a hologram recording carrier for explaining hologram recording according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing a hologram recording carrier and objective lens for explaining hologram reproduction according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a schematic cross-sectional view showing a hologram recording carrier and an objective lens module for explaining hologram recording according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a schematic partial sectional view showing a holographic record carrier for explaining hologram recording of another embodiment according to the present invention.
  • FIG. 22 is a schematic sectional view showing an objective lens module of a pickup according to another embodiment of the present invention.
  • FIGS. 23 and 24 are schematic cross-sectional views showing a bifocal lens of an objective lens of a pick-up according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 25 is a perspective view of the polarizing liquid crystal panel of the polarization plane rotating device of the pickup according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 26 is a partial sectional view taken along line XX in FIG.
  • FIG. 27 is a perspective view of a polarization liquid crystal panel of a polarization plane rotating device of a pickup according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 28 is a partially cutaway perspective view of a polarization plane rotating device of a pickup according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 29 is a schematic partial sectional view showing a hologram record carrier according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 30 is a front view seen from the optical axis of the spatial light modulator of the pickup according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 31 is a partial sectional view taken along line XX in FIG. 26 for explaining the polarization state.
  • FIG. 32 is a configuration diagram showing an outline of a pickup of a hologram apparatus for recording and reproducing information of a hologram record carrier of another embodiment according to the present invention.
  • FIG. 33 is a block diagram showing a schematic configuration of the hologram apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 34 is a configuration diagram showing an outline of a pickup of a hologram apparatus for recording and reproducing information of a hologram record carrier of another embodiment according to the present invention.
  • FIG. 35 to FIG. 39 are schematic sectional views showing a hologram record carrier and an objective lens module in a pickup of a hologram apparatus for recording / reproducing information on a hologram record carrier according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 40 is a configuration diagram showing an outline of a pickup of a hologram apparatus for recording and reproducing information of a hologram record carrier of another embodiment according to the present invention.
  • FIG. 41 is a front view seen from the optical axis of a polarization spatial light modulator of a pickup according to another embodiment of the present invention. Detailed Description of the Invention
  • FIG. 4 shows a schematic configuration of a pickup 23 for recording or reproducing the hologram record carrier 2.
  • Pickups 2 and 3 consist of a laser light source LD for recording and reproducing holograms, a collimator lens CL, a transmissive spatial light modulator SLM, a polarization beam splitter PBS, an imaging lens ML, an image sensor IS, and its drive system. (Not shown), including transmission-type polarized liquid crystal panel LCP and objective lens module ⁇ BM.
  • the objective lens module OBM and the like are arranged on the optical axis of the light beam from the laser light source LD in the housing (not shown).
  • the wavelength of the laser light source LD is a wavelength at which a translucent photosensitive material capable of preserving the optical interference pattern of the hologram record carrier 2 reacts.
  • the collimator lens CL converts coherent coherent light from the laser light source LD into parallel light.
  • Fig. 5 is a front view of the spatial light modulator SLM irradiated within the parallel beam diameter as seen from the optical axis.
  • the spatial light modulator SLM is divided in the vicinity of the optical axis into a central region LCCR that includes the optical axis and an annular region LCPR that does not include the surrounding optical axis.
  • the central region LCCR is made of a through-opening or transparent material, and the light beam passing through it is not modulated.
  • the transmissive annular region LC PR is a function of electrically shielding a part of incident light for each pixel in a liquid crystal panel with an analyzer having a plurality of pixel electrodes divided into a matrix, or transmitting completely.
  • the annular region L C PR modulates the parallel light from the collimator lens C L according to the recording information. That is, when the light passes through the spatial light modulator SLM, the light beam is concentrically separated into the spatially modulated signal light S B and the non-spatial reference light RB.
  • This spatial light modulator SLM is connected to the spatial light modulator drive circuit 2'6 and has a distribution based on the page data to be recorded (information pattern of two-dimensional data such as clear dot pattern on the plane). In this way, the light beam SB is generated by modulating and transmitting the light flux.
  • the entire spatial light modulator SLM is used as a transmissive matrix liquid crystal display device, and the control circuit 26 uses the control circuit 26 to display an annular area L CPR for displaying a predetermined pattern of page data to be recorded and the inside thereof. It can also be configured to display the unmodulated light transmission region of the central region LCCR.
  • the central region L CCR can also be used as a phase-modulated light transmission region, and phase-modulated reference light may be generated.
  • the spatial light modulator S LM is composed of the central region LCCR arranged on the optical axis of the coherent light and the annular region L CPR arranged so as to surround the central region LCCR.
  • the passing component of the region and the passing component of the annular region are spatially separated to generate the reference light and the signal light and propagate them coaxially.
  • the central region LCCR and the annular region LC PR generate the reference light and the signal light.
  • the central region LCCR can generate the signal light and the 'circular region LCPR can generate the reference light.
  • a reflective liquid crystal panel or DMD can be used in addition to the transmissive type.
  • the central area LCCR and its surrounding light are the same as in the transmissive type.
  • An annular region LCPR that does not include an axis is provided, and its action separates the light flux in the central region and the annular region.
  • the objective lens module OBM in Fig. 4 is an objective lens optical system that irradiates signal light and reference light toward the hologram recording carrier 2 on the same axis and condenses the reference light RB and the signal light SB at different focal points. Belongs.
  • FIG. 7 is a schematic sectional view of an example of the objective lens module OBM.
  • the objective lens module OBM is a convex lens optical system in which a convex lens having a diameter smaller than that of the objective lens OB and a convex lens having a diameter smaller than that of the objective lens OB is fixed by a hollow holder (not shown). It consists of element CVX.
  • the convex lens optical element C VX is composed of a central region CR (convex lens) including the optical axis and a surrounding annular region PR (transparent parallel plate). As shown in Fig.
  • the objective lens module 0BM focuses the light passing through the center region CR on the near focal point nP, and passes the light passing through the annular region PR into the far focal point fP. Collect light.
  • Near focus n P is the objective lens This is the combined focus of OB and convex lens optical element CVX, and the far focus.
  • F P is the focus of the objective lens OB.
  • the reference light RB and the signal light SB around the optical axis from the spatial light modulator SLM are coaxial and spatially separated from each other. Is guided to the objective lens module OBM.
  • the spatial light modulator propagates the reference light RB on the optical axis to the central region CR, and the signal light SB having an annular cross section to the annular region PR around the reference light RB spatially separated from each other and transmitted coaxially.
  • the objective lens module OBM refracts the reference light RB and the signal light SB in the central region CR and the annular region PR, respectively.
  • the reference light RB and the signal light SB are spatially separated, the reference light RB is condensed at the short-distance focal point nP close to the objective ratio B, and the signal light SB is farther than the short-distance focal point. Since the light is focused on the far focus, interference occurs farther than the short focus nP. '' As shown in Fig. 8 (b), the reflective layer 5 is arranged at the position of the short-distance focal point nP of the reference light RB, and the hologram recording layer 7 is arranged between the objective lens module OBM and the reflective layer 5 as a recording medium. To do.
  • the signal light SB having an annular cross-section is reflected by the reflection layer 5 and collected at the symmetrical position of the long-distance focal point f P, and the reference light RB is reflected by the reflective layer 5 in front of the long-distance focal point f P (near-distance focal point nP). Is done. Therefore, the signal light SB reflected and converged in the opposite propagation directions and the reference light RB interfere with each other in the annular region near the optical axis. If a hologram record carrier having a hologram recording layer located between the near focus n P and the far focus ⁇ P is used, the reference light RB and the signal light SB are spherical waves propagating in opposite directions.
  • the optical interference pattern that can reduce the multi-interval is a hologram HG.
  • the hologram recording layer 7 needs to have a film thickness sufficient to generate an optical interference pattern by crossing and interfering with the reflected signal light and reference light.
  • the holograms to be specifically recorded are hologram recording A (reflected and diverging reference light and reflected and converged signal light), and hologram recording B (incident and converging reference light). Signal light reflected and converged).
  • hologram recording A read out with reflected reference light
  • hologram recording B read out with incident reference light
  • the reference light RB is supplied to the central region CR of the objective lens module OBM, and the reference light RB is supplied to the short-range focal point nP (reflected).
  • the hologram HG of the hologram recording layer is transmitted while converging on the layer 5
  • normal reproduction light and phase conjugate wave reproduction light can be generated from the hologram HG.
  • the objective lens OB which is also a part of the detection means, can guide the reproduction light and the phase conjugate wave to the photodetector.
  • the reflection layer 5 is not disposed at the position of the short-distance focal point nP of the reference beam RB, but is reflected at the position of the long-distance focal point f P of the signal beam SB as shown in FIG.
  • the layer 5 is arranged, and the hologram recording carrier 2 is arranged so that the hologram recording layer 7 is between the objective lens module OBM and the reflection layer 5.
  • the signal light SB having an annular cross-section is focused and reflected by the reflection layer 5, and the reference light RB is reflected by the reflection layer 5 while being condensed and diverged before the reflection layer 5 (near focal point nP).
  • the reference light RB is defocused and the signal light SB is Focus on. Therefore, if the hologram recording layer 7 is arranged away from the reflective layer 5 so that only the reflected reference light RB and the signal light SB intersect, the signal light SB and the reference in the propagation direction opposite to each other are arranged.
  • the optical RB component interferes with the annular region near the optical axis.
  • the holograms that are specifically recorded are hologram recording A (reflected and diffused reference light and reflected and diffused signal light), hologram recording C (reflected and diffused reference light) And signal light that converges on the incident light). There are also two types of holograms to be reproduced.
  • the reference light RB is supplied to the central region CR of the objective lens module BM, and the reference light RB is irradiated to the reflective layer 5 in the same defocused state as in the recording, so that the hologram
  • the hologram HG of the recording layer is transmitted, normal reproduction light and phase conjugate wave reproduction light can be generated from the hologram HG in the same optical path.
  • the objective lens module OBM of another modified example has a transmissive diffractive optical element DOE having a convex lens function on the optical axis, just before the objective lens OB. It can also be configured by arranging them coaxially. Further, as shown in FIG. 14, the objective lens OB and the transmissive diffractive optical element DOE having a convex lens function can be integrated.
  • the objective lens module OBM as a two-focal lens OB 2 having a convex lens function or a Fresnel lens surface coaxially formed on its refractive surface (central region CR), the reference beam RB
  • the focal lengths of the signal light SB can be made different from each other. Furthermore, as shown in Fig.
  • the convex lens portion CVX is integrated with the objective lens, and a step is provided at the boundary between the central region CR and the annular region PR, and the objective lens is a bifocal lens ⁇ B2 of an aspherical lens with different curvatures.
  • Configure module BM You may make it.
  • a modification of the bifocal lens is one in which an annular diffraction grating is provided in the central region CR and a convex lens portion is left around it, but conversely, an annular diffraction grating is provided in the annular region PR in the central region. What leaves a convex lens part may be sufficient.
  • the signal light around the reference light is irradiated so as to be in a defocused state on the reflection layer.
  • this defocus state can be achieved even when the focus of the signal light is in front of the focus of the reference light.
  • FIG. 16 shows a configuration example of an objective lens optical system according to another embodiment.
  • the objective lens module OBM shown in Fig. 16 is fixed by a hollow holder (not shown), etc., and has an optical axis as a coaxial axis.
  • the concave lens optical element CCV is composed of a central region CR (concave lens) including the optical axis and a surrounding annular region PR (transmission parallel plate).
  • the objective lens module OBM focuses the light passing through the central region CR to the far-distance focal point f P and passes the light passing through the annular region PR to the near focal point nP. Collect light.
  • the long-distance focal point f P is the combined focal point of the objective lens OB and the concave lens optical element C C V
  • the short-distance focal point n P is the focal point of the objective lens OB.
  • the coherent reference beam RB is modulated around the optical axis, and the reference beam RB is modulated around the optical axis according to the recorded information, using the spatial light modulator or the like coaxial with the objective lens module OBM.
  • the signal light SB obtained in this way is generated.
  • the reference light RB and the signal light SB are guided to the objective lens module OBM while being coaxial and spatially separated from each other.
  • Objective lens The module OBM refracts the reference light RB and the signal light SB in the central region CR and the annular region PR, respectively.
  • the reference light RB and the signal light SB are spatially separated, and the signal light SB is focused on the short-distance focal point nP near the objective lens 0B, and the reference light RB is farther than the short-distance focal point. Focused to the far focus.
  • a coherent reference light RB and a signal light SB obtained by modulating the reference light RB according to the recording information are generated.
  • the reference light RB and the signal light SB are guided to the object lens module OBM so as to be spaced apart from each other on the same axis. That is, as shown in FIG. 17 (a), the reference beam RB is spatially separated from the reference beam RB to the central region CR on the optical axis, and the signal beam SB to the annular region PR around the reference beam RB. To propagate. Even after passing through the objective lens, the reference light RB and the signal light SB are spatially separated, the signal light SB is condensed at the near focus nP close to the objective lens module OBM, and the reference light RB is a long distance focus far from the short focus. ⁇ Condensed in the light.
  • the reflective layer 5 is disposed at the position of the long-distance focal point f P of the reference light RB, and the hologram recording layer 7 is disposed between the objective lens module OBM and the reflective layer 5.
  • the signal light SB having an annular cross section is reflected by the reflection layer 5 while being condensed and diverged before the reflection layer 5 (near focal point nP), and the reference light RB is focused by the reflection layer 5 and reflected. Therefore, since the signal light SB having the annular cross section is condensed before the reflection layer 5, the signal light SB is defocused by the reflection layer 5, and the reflected signal light SB does not cross the reference light RB and does not interfere. Since the crossing angle of the incident signal light SB and reference light RB can be made relatively large, the multiplexing interval can be reduced.
  • the hologram that is specifically recorded is the hologram recording C (Reflected and diverging reference light and incident and convergent signal light) and hologram recording. D (incident converging reference light and incident and converged signal light).
  • C Reflected and diverging reference light and incident and convergent signal light
  • D incident converging reference light and incident and converged signal light
  • the hologram reproduction system for reproducing information from such a hologram record carrier as shown in FIG. 19, only the reference light RB is supplied to the central region CR of the objective lens module OBM, and the reference light RB is reflected to the reflection layer 5 (far When the hologram HG of the hologram recording layer is transmitted while being converged to the distance focus ( ⁇ ), re-normal reproduction light and phase conjugate wave reproduction light can be generated from the hologram HG.
  • the objective lens module ⁇ which is also a part of the detection means can guide the reproduction light and the phase conjugate wave to the photodetector.
  • the reflection layer 5 is arranged at the position of the long-distance focal point of the reference beam RB: f ⁇ , and the hologram recording layer 7 is arranged between the objective lens module 0 BM and the reflection layer 5.
  • the reflection layer 5 is arranged at the position of the short focal point n P of the signal light SB passing through the annular region PR, and the hologram recording layer 7 is the objective lens module OBM. And place it so that it is between the reflective tangs 5.
  • the signal light SB having an annular cross-section is focused and reflected by the reflection layer 5, and the reference light RB is reflected by the reflection layer 5 and collected at a symmetrical position of the long-distance focal point fP.
  • the reference light RB is in a defocused state, and the signal light SB is in focus.
  • two types of holograms are specifically recorded: hologram recording B (incident reference light and reflected signal light) and hologram recording C (incident reference light and incident signal light). is there.
  • hologram recording B ident reference light and reflected signal light
  • C ident reference light and incident signal light
  • Is supplied to the central region CR of the objective lens module OBM, and the reference beam RB is irradiated to the reflective layer 5 in the same defocused state as during recording, and transmitted through the hologram HG of the hologram recording layer. Can be generated in the same optical path.
  • a transmission type diffractive optical element DOE having a concave lens function at the center is arranged just before the objective lens 0B.
  • the focal lengths of the reference light RB and the signal light SB can be made different from each other.
  • the objective lens OB and the transmission type diffractive optical element DOE are integrated (a lens lens surface or a diffraction grating DOE having a concave lens action formed coaxially in the central region CR of the refracting surface).
  • the focal lengths of the reference beam RB and the signal beam SB can be made different from each other.
  • the concave lens portion CCV is integrated as shown in surface 24, and a step is provided at the boundary between the central region CR and the annular region PR.
  • the objective lens module OBM may be configured as the bifocal lens B2.
  • the overlap between the reference beam and the signal beam can be limited to some extent at the time of incidence.
  • the reference light focused on the reflective layer can be used as a light beam for detecting a servo error.
  • the reference light is generated in the center and the signal light is generated in the outer annular region. If this is modified so that the signal light is generated in the central region and the reference light is generated in the annular region on the outer periphery, the reference light having an annular cross-section focused by the reflective layer can be used as a light beam for detecting a serop error. Is possible.
  • the interfering signal light and reference light are limited, no extra hologram is recorded and reproduced.
  • the reference light RB and the signal light SB are spherical waves propagating in directions opposite to each other, their intersection angle can be made relatively large, so that shift multiplexing is possible, and the multiplexing interval can be reduced.
  • Polarized beam splitter PBS, imaging lens ML, and image sensor IS arranged on the optical axis in Fig. 4 return from the hologram recording carrier 2 via the objective lens module OBM when the reference recording light is applied to the hologram recording layer. It functions as an image detection means that receives light.
  • the image sensor I S is a photoelectric conversion element comprising any array, such as C C D (charge coupled device) and C MO S (complementary metal oxide semiconductor device).
  • the transmission-type polarizing liquid crystal panel LCP in Fig. 4 includes a central polarizing region PLCCR arranged on the optical axis and an annular polarizing region PLCPR arranged so as to surround the central polarizing region PLCCR.
  • This is a liquid crystal device in which the rotation angle of the polarization plane of the passing component of the domain PLCPR is different.
  • the polarization liquid crystal panel LCP is connected to the polarization liquid crystal drive circuit LCPD, and rotates the polarization plane of the signal light that passes through the annular area and the reference light that passes through the central area inside it. Switch to the same circuit More controlled.
  • Polarized liquid crystal drive circuit L CP D and polarized liquid crystal panel L CP are systems that can rotate the polarization direction of the annular region light beam part of the light beam emitted from the laser light source and the central region light beam part inside it by a predetermined angle, for example, 90 degrees. It is.
  • the polarizing liquid crystal panel L CP is a transmissive liquid crystal device connected to the polarizing liquid crystal driving circuit LCPD.
  • the polarization liquid crystal driving circuit L CP D includes an annular polarization region PLCPR and a central polarization region PLCCR therein.
  • the polarization liquid crystal drive circuit L CP D makes the same polarized light transmission state in both areas at the time of hologram recording, and changes the polarization action state in both areas at the time of reproduction.
  • the central polarization region PLCCR is configured as a region through which only the reference light RB passes
  • the annular polarization region PLCPR is configured as a region through which only the signal light SB passes.
  • a fluid transparent liquid crystal composition 11 is sandwiched between two glass substrates 12a and 12b, and the periphery of the substrate is sealed. It has a structure. Both glass substrates. 12 a, 12 b have inner electrodes 13 aa, 13 a, 13 b that apply voltage to the liquid crystal made of ididium tin oxide, and the orientation of the axis of the adjacent liquid crystal molecules (alignment) Alignment films 14 a and 14 b for defining are stacked in order.
  • the transparent electrode 13 b is a common electrode, but the transparent electrode 13 a and 13 aa are arranged separately in the circular polarization region P LCPR and the central polarization region P LCCR, and they are independent by the polarization liquid crystal drive circuit LCPD. A voltage is applied.
  • the transparent electrodes 13 a and 13 aa define the annular polarization region P LCP R and the central polarization region P LCCR.
  • a liquid crystal is a substance that shows an intermediate phase between a solid and a liquid whose molecules are elongated and whose positions and axial directions are both regular and irregular. In general, in a natural state (no applied electric field), a plurality of liquid crystal molecules are arranged with gentle regularity in the major axis direction.
  • liquid crystal molecules When liquid crystal molecules are brought into contact with an alignment film in which a plurality of micro grooves in a certain direction are cut by rubbing or the like, there is a property that the molecular axes of the liquid crystal molecules change the arrangement along the grooves. Therefore, in a TN (Twisted Nematic) type liquid crystal, when the liquid crystal is filled between two alignment films arranged in parallel at a predetermined interval so that the direction of each minute groove is 90 degrees, The liquid crystal molecules are arranged so that they are gradually twisted from one alignment film to the other alignment film and rotated 90 degrees (helical alignment).
  • TN Transmission Nematic
  • the liquid crystal molecules are aligned along the electric field with the axis changing from the direction along the alignment film to the vertical direction.
  • the polarization plane of the linearly polarized transmitted light does not rotate and is transmitted in the same polarization state. (ON state when the same voltage is applied).
  • the polarizing liquid crystal panel L C P is an example using a polarization plane rotating device, that is, a polarization switch.
  • Polarized liquid crystal panel Other embodiments of the system that can rotate the polarization direction of the annular region light beam part of the light beam emitted from a laser light source other than LCP and the central region light beam part inside the light beam part include a half-wave plate
  • a polarization plane rotation device using. An example of this polarization plane rotating device is shown in FIG.
  • the polarization plane rotating device is used for partial transmission of the central region light beam including the annular half-wavelength plate 1 2 ⁇ and the optical axis in the annular region light beam partial transmission with the optical axis and the normal of the principal surface coincident with each other.
  • This polarization plane rotating device is equipped with a holding mechanism R ⁇ ⁇ ⁇ that rotates an annular half-wave plate 1/2 ⁇ around the central optical axis, and the holding mechanism is electrically controlled by an electromagnetic actuator and so on.
  • the polarization plane can be switched during hologram recording / reproduction.
  • the polarization plane can be switched during program recording / reproduction by taking the annular 1 Z 2 wave plate ⁇ 2 ⁇ into and out of the optical axis.
  • the hologram record carrier 2 is composed of a reflective layer 5, a separation layer 6, a hologram recording layer 7, and a protective layer 8, which are laminated on the substrate 3 in the film thickness direction.
  • the hologram recording layer 7 stores therein an optical interference pattern by the coherent reference light RB for recording and the signal light SB as a diffraction grating (hologram).
  • the hologram recording layer 7 includes, for example, a photopolymer, a photo anisotropic material, Translucent light-sensitive materials that can preserve optical interference patterns, such as lactic materials, hole-burning materials, and photochromic materials, are used.
  • the substrate 3 supporting each film is made of, for example, glass, plastic, amorphous polyolefin, polyimide, PET, PEN, PES, or ultraviolet curable acrylic resin.
  • the separation layer 6 and the protective layer 8 are made of a light-transmitting material, and play a role of flattening the laminated structure and protecting the hologram recording layer and the like.
  • the track can be formed spirally or concentrically on it with respect to the center of the circular substrate, or in the form of a plurality of divided spiral arcs.
  • truck may be formed in parallel on the board.
  • the track may be formed in a spiral shape, a spiral arc shape or a concentric shape on the substrate, for example, with respect to the center of gravity.
  • the laser light from the laser light source LD polarized in parallel to the paper surface is converted into a parallel light beam by the collimator lens CL, and then passes through the spatial light modulator SLM.
  • the light beam including the optical axis is divided into an annular cross-sectional light beam surrounding the light beam, and the light beam including the optical axis is generated as the reference light RB and the circular cross-sectional light beam as the signal light SB.
  • the reference beam RB and the signal beam SB are concentrically focused on the hologram record carrier 2 by the objective lens module OBM via the polarization beam splitter PBS and the polarization liquid crystal panel LCP.
  • Polarization LCD panel L CP reference light RB only area (central polarization area PLC CR) and signal light during hologram recording All the regions where only SB passes (annular polarization region P LCPR) are turned on, and the signal light SB and the reference light RB are set to have the same polarization state (parallel to the paper surface). Therefore, it is recorded on the hologram recording layer 7 of the hologram record carrier by the interference between the signal light SB and the reference light RB.
  • the reproduction operation as shown in Fig. 4 (b), only the light beam including the optical axis (reference light RB) is generated by the spatial light modulator SLM from the light beam in the polarization direction parallel to the paper surface.
  • the reproduction light having the polarization parallel to the paper surface is reconstructed.
  • the central polarizing area PLC CR of the polarizing liquid crystal panel LC ⁇ ⁇ is turned on, the annular polarizing area 'PLCPR is turned off, and the transmitted light that passes through the annular polarizing area PLCPR and the transmitted light that passes through the central polarizing area PLC CR Set so that the polarization state differs by approximately 90 °.
  • the reproduction light reproduced by the reference light RB is a light beam that diverges and converges with the signal light at the time of recording and has a polarization direction parallel to the paper surface, but the reproduction light passes through the annular polarization region P LCPR of the polarizing liquid crystal panel LCP.
  • the polarizing liquid crystal panel is subjected to the polarization effect of LCP, and the direction of the light is perpendicular to the paper.
  • the reference light RB is reflected by the reflective layer 5 while being parallel to the paper surface and is not subjected to the fluorescent action of the polarizing liquid crystal panel L C P. Therefore, since the polarization direction of the reference light RB reflected by the reflective layer 5 during reproduction is different from that of the reproduced light to be reproduced, it is possible to separate the polarization beam split PBS and the reference light on the detector that receives the reproduction light. Reproduction SN improves because RB does not enter.
  • Polarized liquid crystal panel LCP makes the polarized light perpendicular to the paper surface (polarized liquid crystal panel LCP rotates the polarization direction of the transmitted light beam by 90 degrees), and polarized beam splitter PBS
  • the reflected component enters the image sensor IS.
  • the image sensor IS sends an output corresponding to the image formed with the reproduction light to a reproduction signal detection processing circuit (not shown), and performs processing to reproduce the page data.
  • the hologram recording light beam is divided into a light beam including the optical axis in the vicinity of the optical axis (reference light) and an annular cross-section light beam (signal light) surrounding it. It has an objective lens optical system (lens group) with different focal lengths for the light and the reference light, and further has a polarizing liquid crystal panel LCP arranged between the spatial light modulator SLM and the objective lens OB.
  • an objective lens optical system lens group
  • LCP polarizing liquid crystal panel
  • the polarizing liquid crystal panel LCP has a central polarizing region P LCCR and an annular polarizing region PLCPR, and the divided shapes are a light beam including the optical axis to be transmitted (reference light) and an annular cross-sectional light beam (signal light) surrounding it. It substantially matches the cross-sectional shape.
  • the TN-type polarizing liquid crystal panel LCP can change the polarization direction of the transmitted light beam for each of the central polarization region PLCCR and the annular polarization region P LCPR depending on the voltage application state.
  • the polarization liquid crystal panel L CP is used so that the polarization state of the signal light SB and the reference light RB is the same in the hologram recording layer 7 during hologram recording, and is approximately 90 ° different from each other during reproduction. Therefore, as a modification, the configuration of the polarization liquid crystal panel L CP and the spatial light modulator SLM does not propagate the reference light on the optical axis and the signal light around it, but conversely, the signal light is transmitted on the optical axis.
  • the reference beam can be generated and propagated around it.
  • the entire spatial light modulator S LM is used as a transmissive matrix liquid crystal display device, and the control circuit 26 controls the central area L for displaying a predetermined pattern of page data to be recorded. It can also be configured to display CC and the unmodulated light transmission region of the annular region L CP R around it.
  • the non-modulated light transmission region of the annular region LC PR can be formed from a transparent material.
  • the polarization liquid crystal panel LCP uses the polarization liquid crystal drive circuit LCPD as the same polarized light transmission state in both areas at the time of hologram recording.
  • the central polarization region F LCCR (off state) and the annular polarization region PL CP R (on state) are set to different polarization action states.
  • the parallel light beam that has passed through the spatial light modulator SLM is split and generated into the signal light SB (light beam including the optical axis) and the reference light beam RB of the annular cross-section light beam that surrounds it. Then, it passes through the polarizing beam splitter PBS and the polarizing liquid crystal panel L CP.
  • the recording operation (FIG. 32 (a)) 'and the reproducing operation (FIG. 32 (b)) are the same as the above example except that the reference light and the signal light are different in the propagation position inside and outside. Even in this modification, the configuration of the objective lens module OBM as shown in FIGS. 8 to 24 can be applied.
  • the servo control is not shown, for example, a track is provided on the reflective layer 5, the reference light RB is collected as a spot on the track, and a reflected optical system including an objective lens that guides the reflected light to the photodetector is used. This is possible by driving the objective lens optical system overnight according to the detected signal of the servoela. In other words, the reference beam RB beam emitted from the objective lens It is used so that it is in focus when the reflective layer 5 is in position. .
  • a hologram apparatus will be described as a hologram recording / reproducing system of the present invention for recording and reproducing information on a disc-shaped hologram record carrier.
  • FIG. 33 is a block diagram of an example of a hologram device.
  • the hologram device includes a spindle motor 22 that rotates the disk of the hologram record carrier 2 on the evening table, a pickup 2 3 that reads a signal from the hologram record carrier 2 by a light beam, and a radial direction (X direction) that holds the pickup.
  • Pickup drive unit moved to 2 Light source drive circuit 2 5, Spatial light modulator drive circuit 2 6, Reproduced light signal detection circuit 2 7, Servo signal processing circuit 2 8, Focus support circuit 2 9, xy Directional movement support circuit 3 0, Pickup position detection circuit connected to the pickup drive unit 2 4 to detect the position signal of the pickup 3 1, Slider support circuit connected to the pickup drive unit 2 4 and supplying a predetermined signal thereto 3 2, Spindle motor 2 2 connected to spindle motor 2 Rotation speed detection unit for detecting rotation speed signal 3 3, connected to the rotation speed detection unit Rotational position detection circuit 3 4 for generating a rotational position signal of the gram record carrier 2, to which is connected to the polarization liquid crystal driving circuit L C P D and the spindle motor 2 2 and a spindle servo circuit 35 supplies a predetermined signal.
  • the hologram apparatus has a control circuit 37, which includes a light source drive circuit 25, a spatial light modulator drive circuit 26, a reproduction light signal detection circuit 27, a servo signal processing circuit 28, and a focus sensor.
  • One-point circuit 29, xy-direction moving support circuit 30, pick It is connected to an up position detection circuit 31, a slider support circuit 3 2, a rotation speed detection unit 3 3, a rotation position detection ⁇ path 3 4, a polarization liquid crystal drive circuit LCPD and a spindle support circuit 3 5.
  • the control circuit 37 controls focus servo control related to the pickup, movement control in the X and y directions, and playback position (position in the X and y directions) via these drive circuits. Etc.
  • the control circuit 37 is composed of a microcomputer equipped with various memories and controls the entire device. It controls the operation input by the user from the operation unit (not shown) and the current operation status of the device. In response to this, it generates various control signals and is connected to a display unit (not shown) that displays the operating status to the user.
  • the light source drive circuit 25 connected to the hologram recording / reproducing laser light source L D 1 adjusts the output of the laser light source L D 1 so that the intensity of both emitted light beams is strong during hologram recording and weak during reproduction.
  • control circuit 37 performs processing such as encoding of data to be recorded from the outside inputted from the outside, and supplies a predetermined signal to the spatial light modulator drive circuit 26 to generate a hologram recording sequence. Control.
  • the control circuit 37 restores the data recorded on the hologram record carrier by performing demodulation and error correction processing based on the signal from the reproduction light signal detection circuit 27 connected to the image sensor IS.
  • the control circuit 37 reproduces information data by performing decoding processing on the restored data, and outputs this as reproduction information data.
  • control circuit 37 controls to form holograms at predetermined intervals so that holograms to be recorded can be recorded at predetermined intervals (multiple intervals).
  • the focus error signal A driving signal is generated and supplied to the focus support circuit 29 via the control circuit 37.
  • the focus servo circuit 29 drives the focusing part of the objective lens drive unit 36 (see Fig. 35) mounted on the pick-up 23 according to the peristaltic signal, and the focusing part is a hologram record carrier. It operates to adjust the focal position of the light spot that is irradiated onto the.
  • the support signal processing circuit 28 generates X and y direction movement drive signals, which are supplied to the xy direction movement servo circuit 30.
  • the x-y direction moving support circuit 30 drives the objective lens driving unit 36 (see FIG. 35) mounted on the pickup 23 according to the X and y-direction moving drive signals. Therefore, the objective lens is driven by an amount corresponding to the drive current by the drive signals in the x, y and z directions, and the position of the light spot irradiated on the hologram record carrier is displaced.
  • the hologram formation time can be secured by keeping the relative position of the light spot relative to the moving hologram record carrier at the time of recording.
  • the control circuit 37 generates a slider drive signal 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 servo signal processing circuit 28, and sends this to the slider support circuit 32. Supply.
  • the slider servo circuit 3 2 moves the pick-up 2 3 in the radial direction of the disk via the pickup drive unit 24 according to the drive current generated by the slider drive signal.
  • 'Rotational speed detector 3 3 detects a frequency signal indicating the current rotational frequency of spindle motor 22 that rotates hologram record carrier 2 on a turntable, and generates a rotational speed signal indicating the corresponding spindle rotational speed. Supplied to rotational position detection circuit 3 4.
  • Rotation position detection circuit 3 4 generates rotation position signal and controls it 3 7 To supply.
  • the control circuit 37 generates a spindle drive signal, supplies it to the spindle servo circuit 35, controls the spindle motor 22, and rotates the hologram record carrier 2.
  • FIG. 34 shows a schematic configuration of the pickup 23.
  • the pickup 23 includes a hologram recording optical system, a hologram reproducing optical system, and a support control system. These systems are arranged in a casing (not shown) except for the objective lens module OB M and its drive system.
  • Laser light source LD 1 for hologram recording / reproduction, collimator lens CL 1, spatial light modulator SLM, fluorescent beam splitter PBS, 4 ⁇ lens: fd and fe and image sensor IS are arranged in a straight line , Mirror MR, 1 4 Wavelength plate 1 No 4 ⁇ , 4 f Lens fc, Polarized beam splitter PBS, Polarized liquid crystal panel LCP, Objective lens module OBM are arranged in a straight line, and these linear array parts are polarized beam splitter PBS They are arranged orthogonally.
  • Hologram recording optical system includes hologram recording / reproducing laser light source LD 1, collimator / evening lens CL 1, transmissive spatial light modulator SLM, polarization beam splitter PBS, 'polarization liquid crystal panel L CP, 4 ⁇ lens fc, mirror Includes MR, 1/4 wave plate 1 in 4 in, and objective lens module OBM.
  • the light emitted from the laser light source LD 1 is converted into parallel light by the collimator lens CL 1 and is incident on the spatial light modulator S LM and the polarization beam splitter PBS in this order.
  • the polarization direction of the parallel light is a direction perpendicular to the paper surface.
  • the page data you want to record The spatial light modulator S LM that displays in the region uses the light beam transmitted through the central region including the optical axis as the non-modulated reference light RB, and the surrounding annular light beam as the signal light SB.
  • the polarization beam split PBS is arranged so that the incident spatially separated reference light RB and signal light SB are reflected by the polarizing film (S-polarized light) and enter the 4 f lens fc. .
  • This 4 f lens fc is a lens for forming an image at the focal position of the objective lens 0B (focal length f ob on the optical axis). Since it is difficult to place the spatial light modulator SLM at the focal position of the objective lens OB, the distance from the spatial light modulator SLM to the 4 f lens fc is the focal length of the 4 f lens fc. 4 f Lens fc is arranged so that the light beam incident on it is transmitted through 14 wavelength plate 14 4 ⁇ and converted to circular polarization, then reflected by mirror MR, and incident again on 1Z4 wavelength plate 1′ ⁇ 4 ⁇ . Has been.
  • the reference light RB and the signal light S ⁇ ⁇ from the 14 wavelength plate ⁇ 4 ⁇ are parallel to the plane of the paper and enter the polarization beam splitter PBS again, but the polarization direction is horizontal ( ⁇ Polarized), polarized beam split light passes through PBS.
  • the reference light RB and the signal light SB are imaged again at the focal position of the 4 f lens c, which is equivalent to the presence of the spatial light modulator SLM at this imaging position.
  • a polarizing liquid crystal panel L CP is placed at this focal position, and the focal position of the objective lens OB of the objective lens module OBM is matched.
  • Polarizing liquid crystal panel LCP has a TN type orientation.
  • the concave lens optical element CCV is arranged so that the concave lens action acts only on the reference light RB, and the reference light RB is combined with the action of the objective lens ⁇ B to achieve the original objective.
  • the lens is focused farther than the focal point of the lens OB, and the signal light SB is not affected by the lens. It is set to focus on the focal point of B.
  • the relative position of the objective lens module OBM with respect to the hologram record carrier 2 is controlled so that the focal point of the objective lens O B of the signal light SB is located on the wavelength selective reflection layer 5 of the hologram record carrier 2.
  • the hologram reproduction optical system consists of a hologram light source LD 1, a collimator lens CL 1, a spatial light modulator SLM, a polarization beam splitter PBS, a polarization liquid crystal panel LCP, an objective lens module ⁇ BM, 4 f lens fc, fd, and fe, mirror MR, 1 / / 4 wavelength plate 1/4, as well as Zose capacitors IS.
  • the optical components excluding the 4 f lenses fd and f.e and the image sensor IS are the same as those in the hologram recording optical system.
  • the 4 f lens f d of the hologram reproducing optical system is arranged at a position where the focal point coincides with the focal position of the objective lens OB via the polarization beam splitter PBS. Furthermore, a 4 f lens; a 4 f lens having a focal length similar to that of the 4 f lens fd at a position on the optical axis that is twice the focal distance from the fd; An optical system is configured. Since it is difficult to place the image sensor IS at the focal point of the objective lens OB on which the reproduced image from the reproduced light from the hologram record carrier 2 ′ is formed, the image sensor IS that receives the reproduced light has its light receiving surface. Is positioned at the focal point of the 4 f lens e, and a reconstructed image is formed on the light receiving surface of the image sensor IS to obtain a reconstructed signal. By replaying this, the recorded signal can be replayed.
  • the hologram record carrier 2 is maintained when viewed from the reference light incident side. It comprises a protective layer 8, a hologram recording layer 7, a separation layer 6, a wavelength selective reflection layer 5, a second separation layer 4, a servo guide layer 9, and a substrate 3 onto which an address and track structure are transferred.
  • the wavelength selective reflection layer 5 is made of a dielectric laminate that transmits the servo beam SVB and reflects only the reflection wavelength band including the wavelengths of the reference light and the signal light.
  • a service group or pit is formed as a service mark T such as a plurality of tracks that extend without being separated from each other.
  • the pitch P x (so-called track pitch) of the servo mark T of the servo guide layer 9 is set as a predetermined distance determined by the multiplicity of the hologram HG recorded above the spot of the signal light and the reference light.
  • the width of the servo mark T is appropriately set according to the output of the photodetector that receives the reflected light from the light spot of the servo beam SVB, for example, a push-pull signal.
  • Fig. 3 The support guide of the hologram record carrier 2 shown in Fig. 5 Positioning on the hologram record carrier 2 for performing hologram recording / reproduction by following the servo beam SVB on the servo mark T of the layer 9 (focus support, xy direction) Do the support).
  • .Tracking support can be performed by playing back guide track signals such as focus support and pre-recorded groups.
  • the servo control system is for controlling the position of the objective lens module OBM with respect to the photogram record carrier 2 (moving in the xyz direction).
  • the second laser light source LD that emits the servo beam SVB. 2
  • Adjustment lens CL 2 Adjustment lens CL 2
  • Half mirror MR Dichroic prism DP
  • Polarized beam split PBS Objective lens module OBM
  • the second laser light source LD 2 has a wavelength (a servo beam SVB) different from that of the recording / reproducing laser.
  • the servo beam SVB is light having a wavelength insensitive to the hologram recording layer 7 other than the sensitive wavelength bands of the signal light and the reference light.
  • the servo control system is coupled to the hologram reproducing optical system by a die / chromic prism DP arranged between the 4 f lenses c and fe in the 4 f system optical system. That is, the second laser light source LD 2 so that the servo beam SVB from the second laser light source LD 2 is reflected by the half mirror MR, reflected by the dichroic prism DP, and combined with the light beam of the reproducing optical system.
  • the adjusting lens CL 2, the half mirror MR, and the dichroic prism DP are arranged. Adjustment 'lens CL 2 is set so that servo beam S V B becomes parallel light before objective lens module OBM by combining with detection system 4 f lens 4 f d.
  • the diameter (d a) of the hypobeam SVB is set to be equal to or smaller than the diameter (db) of the light beam of the reference light RB. Therefore, the relationship between the outer diameter (d c) and inner diameter (dd) of the signal light SB and these diameters is d c> dd> db ⁇ d a. If the recording guide structure such as the recording interval (multiple interval) or track pitch is wider (larger) than that of a normal optical disc, the servo beam SVB aberration and the servo beam SVB light flux diameter are Decreasing the numerical aperture NA has little effect on reading.
  • the polarization direction of the support beam SVB is set to be perpendicular to the paper surface, so that the support beam SVB is affected by the polarization liquid crystal panel LCP. Without being incident on the objective lens module OBM.
  • the objective lens module OBM combines the concave lens optical element CCV and the objective lens OB so that the hypobeam SVB is condensed farther than the wavelength selective reflection layer 5 of the hologram recording carrier 2, that is, It is set together with the hologram record carrier 2 so as to be focused on the servo guide layer 9 that has passed through the wavelength selective reflection layer 5 and formed the serop mark T.
  • the concave lens optical element-C C V is set so that, in combination with the objective lens ⁇ B, the super-surface S V B has no aberration at that wavelength and focuses on the servo guide layer 9.
  • the servo beam S V B passes through the wavelength selective reflection layer 5, reaches the servo guide layer 9, and is reflected by the servo guide layer 9. '
  • the reflected beam of the support beam SVB reflected by the support guide layer 9 and returning through the objective lens module BM is the same optical path from the polarization beam split PBS to the dichroic prism DP as shown in .34. Reaches the half mirror MR and enters the photodetector PD via the servo signal generation optical system.
  • the photodetector PD can obtain a focus support signal by the astigmatism method using, for example, a cylindrical lens, and the push-pull type traffic by reading the servo mark T formed on the servo guide layer 9 Error signal can be obtained. Also, an address signal formed by a pit row can be read.
  • the servo control is performed by focusing the servo beam SVB on the track on the servo guide layer 9 as a light spot via the objective lens module OBM, and guiding the reflected light to the photodetector PD, where it is detected.
  • This is performed by driving the lens module OBM with the actuator of the objective lens driving unit 36.
  • the wavelength selective reflection layer 5 is closer to the objective lens OB side (light irradiation side) than the servo guide layer 9, the signal light and the reference light are reflected. Since no diffracted light of the signal light and reference light is generated by the structure (the Serpomark T), the influence of the diffracted light is reduced, and a good SN reproduction is possible.
  • the light emitted from the laser light source LD 1 is converted into parallel light by the collimator lens CL 1 and enters the spatial light modulator SLM and the polarization beam splitter PBS in this order.
  • the parallel light which is displayed as a reference light RB and a signal light SB divided by the spatial light modulator SLM, which displays the page to be recorded in the annular area and is unmodulated in the central area, is respectively polarized light beam splitter PBS Reflected by 1/4 wavelength plate 1/4 ⁇ and mirror 1 MR, reflected back to PBS and transmitted through PBS.
  • the transmitted reference light R B and signal light S B are incident on the polarizing liquid crystal panel L C P.
  • the same voltage is applied to the transparent electrodes of the central polarizing region PLC CR and the annular polarizing region P LCP of the polarizing liquid crystal panel L CP shown in FIG. Therefore, the polarizing action in the polarizing liquid crystal panel LCP does not occur, the transmitted signal light SB and reference light RB are not subjected to the polarizing action, and their polarization directions (parallel to the paper surface) do not change.
  • Polarized liquid crystal panel Signal light SB and reference light RB transmitted through LCP are mutually polarized It enters the objective lens module OBM with the same direction. Since the signal light SB is not affected by the concave lens optical element CCV, it is condensed at the focal point of the original objective lens OB, and the reference light RB is condensed further away from the focal point due to the concave lens action.
  • the wavelength selective reflection layer 5 of the hologram record carrier 2 Since the wavelength selective reflection layer 5 of the hologram record carrier 2 is set so as to reflect the light beam having the wavelength of the recording / reproducing laser, the signal light SB is condensed on the wavelength selective reflection layer 5 and reflected. The On the other hand, the reference light RB is reflected by the wavelength selective reflection layer 5 in a defocused state. An overlapping region is generated between the signal light SB and the incident reference light RB, and interference between the reference light RB and the signal light SB occurs in this region. By placing the hologram recording layer 7 in this region (the region on the objective lens side from the focal point of the signal light SB and where the incident reference light RB and the signal light SB overlap), the hologram recording layer 7 A hologram is recorded on this region (the region on the objective lens side from the focal point of the signal light SB and where the incident reference light RB and the signal light SB overlap), the hologram recording layer 7 A hologram is recorded on
  • the light emitted from the laser light source LD 1 is shielded by the annular region of the spatial light modulator SLM, and only the light beam including the optical axis is transmitted unmodulated in the central region to generate the reference light RB. .
  • the reference light RB reach the central polarization region PL CCR of the polarizing liquid crystal panel L CP.
  • the circular polarization region PL CP R of the polarization liquid crystal panel L CP is turned off (no voltage is applied), and the central polarization region P LCC is kept on.
  • the reproduced light to be reproduced is also the same divergence and convergent light beam as the signal light at the time of recording and has a polarization direction parallel to the paper surface. Therefore, the reproduction light is transmitted through the circular polarization region PLCPR of the polarizing liquid crystal panel LCP, so that the polarization direction is perpendicular to the paper surface.
  • the reference light RB is reflected by the wavelength selective reflection layer 5 while being parallel to the paper surface. The direction will be different.
  • the reproduced light that is reproduced is perpendicular to the plane of the paper, and is reflected by the polarization beam splitter PBS, but the signal light SB is transmitted therethrough.
  • the separated reproduction light forms an image on the light receiving surface of the image sensor IS via the detection system 4 f lenses fd and fe to obtain a reproduction image, and the image sensor IS outputs a reproduction signal.
  • the polarization direction of the reference light RB reflected by the wavelength selective reflection layer 5 during reproduction is different from that of the reproduced light to be reproduced, it can be separated by the polarization beam splitter PBS or the like, and the reproduced light is received. Since the reference beam RB is not incident on the detector, the reproduction SN is improved.
  • the reference light for holographic recording is a parallel light beam.
  • the signal light and the reference light are diverged or converged by a specific objective lens module so that their focal positions are different.
  • the polarization state is changed between recording and reproduction using a specific polarization plane rotating device such as a polarizing liquid crystal panel.
  • a special optical element combined with the objective lens collects light on the support guide layer of the hologram record carrier without a difference in a support beam using a wavelength different from the recording / reproducing laser wavelength. Is set to
  • a high-quality reproduction signal can be obtained by making the reference beam RB a convergent beam and enabling shift multiplexing. This is particularly effective when, for example, the wavefront of the reference light during recording differs from the wavefront of the reference light during reproduction due to shrinkage of the hologram recording layer or a change in refractive index after recording. Since the aberration is eliminated by the combination of the optical element and the objective lens at the wavelength of the servo beam SVB, it is possible to reproduce the servo signal satisfactorily. Furthermore, space saving can be realized by arranging the combined optical path of the servo beam in the 4f system of the detection system, and the effective diameter of the prism can be reduced because the combining prism can be arranged in the condensing system. .
  • a hologram recording carrier having a servo guide layer 90 at a position closer to the objective lens module OBM of the objective lens optical system than the hologram recording layer 7 is provided.
  • the support guide layer 90 is made of a wavelength-selective material that transmits the wavelengths of the reference light RB and the signal light SB and reflects the servo beam SVB, such as a dielectric laminate.
  • the hologram recording carrier 2 includes a protective layer 8, a wavelength-selective service guide layer 90, a second separation layer 4, a 'hologram recording layer 7, a separation layer 6, a projection layer 5 and a flat surface as viewed from the incident side of the reference light. It consists of substrate 3.
  • the wavelength of the servo beam SVB is set to a wavelength different from that of the reference light RB and the signal light SB for separation from the reproduction diameter.
  • diameter (da) It is set to be the same as or smaller than the diameter of the light beam (db). Therefore, the relationship between the outer diameter (dc) and inner diameter (dd) of the signal light SB and these diameters is d c>dd> db ⁇ da.
  • the wavelength selective servo guide layer 90 is formed in front of the objective lens OB of the hologram recording layer 7.
  • the wavelength-selective servo guide layer 90 selectively reflects the hypo beam S VP, and the reference beam RB and the signal beam SB pass through it, and can be recorded and reproduced.
  • the recording / reproducing operation of this modification is the same as in the case of the above-described servo control system.
  • the objective lens module 0 B M of this modification is applied as shown in FIG. 'Therefore, the polarization direction of the servo beam SVB is set to be perpendicular to the plane of the paper. As shown in Fig. 37, the hypo beam SVB is incident on the convex lens optical element CVX without being affected by the polarization liquid crystal panel L CP. Then, the light is condensed on the wavelength-selective servo guide layer 90 in front of the hologram recording layer 7 by the combination of the convex lens optical element C VX and the objective lens ⁇ B.
  • the servo beam SVB passes through the wavelength-selective reflection layer 5 and is focused on a servo guide layer 9 that forms a track T or the like disposed far away from the objective lens OB. Therefore, by reading the servo mark T, it is possible to satisfactorily obtain a support signal such as a push-pull tracking error signal.
  • the signal light SB is A configuration in which the reference beam RB is generated and propagated around the optical axis is also possible.
  • the entire spatial light modulator SLM is used as a transmissive matrix liquid crystal display device, and its control circuit 26 displays a central area L for displaying a predetermined pattern of page data to be recorded.
  • the CC and the surrounding area are configured to display the unmodulated light transmission area of the annular area LCPR.
  • the polarization liquid crystal panel LCP uses the polarization liquid crystal drive circuit LCPD to make the same polarized light transmission state in both areas during hologram recording, and as shown in Fig. 31, the central polarization area of the polarization liquid crystal panel LCP during reproduction.
  • the PLCCR (off state) and the annular polarization region PLC PR (on state) are in different polarization action states.
  • the recording / reproducing operation of this modification is the same as that of the above-described example of the control system.
  • the wavelength is closer to the objective lens module OBM than the hologram recording layer 7.
  • the present invention can also be applied to a configuration in which the focal point of the hypobeam SVB using the hologram record carrier having the selective servo guide layer 90 is in front of the signal light.
  • the recording / reproducing operation of this modified example is the same as that in the case of the servo control system.
  • Figure 40 shows another pick-up configuration.
  • This pickup removes the mirror MR, quarter-wave plate ⁇ 4 ⁇ and 4f lens: fc in the pickup shown in Fig. 34, and instead of the transmissive spatial light modulator S LM at these positions, the reflective polarization Spatial light modulator PS LM is installed, and the light beam from laser light source LD 1 for hologram recording / reproduction is polarized beam split P This is the same as Pickup 23 above, except that it enters the polarization spatial light modulator PS LM via BS and uses its reflected light. Therefore, the recording / reproducing operation is performed in the same manner as the pickup 23.
  • the polarization spatial light modulator PSLM is divided into a central region A including the optical axis in the vicinity of the optical axis and a spatial light modulating region B not including the surrounding optical axis, so-called L COS ( Liquid Crystal On Silicon) device.
  • the reflected light beam is modulated by polarized light that rotates by 90 degrees, and when the polarization spatial light modulator PSLM reflects the light beam, the light beam is reflected between the spatially modulated signal light SB in the spatial light modulation region B and the central region A.
  • Coaxially separated into reference beam RB that is not spatially modulated.
  • the polarization spatial light modulator PSLM has a function of electrically polarizing a part of incident light for each pixel in a liquid crystal panel having a plurality of pixel electrodes divided in a matrix.
  • This polarization spatial light modulator P.SLM is connected to the spatial light modulator drive circuit 26, modulates the light beam polarization so as to have a distribution based on the page data to be recorded from now on, and generates the signal light SB having an annular cross section. Generate.
  • the polarization spatial light modulator PSL M can maintain the same polarization by incidence and reflection, if the polarization state is controlled while maintaining the modulation state only in the spatial light modulation region B, the polarization beam sp Ritsuyu By combining with PBS, it functions as a shutter, and only the reference light that is not spatially modulated in the central area A can be supplied to the objective lens module OBM.

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Description

明細書 ホログラム記録再生システム 技術分野
本発明は光ディス.ク、 光カードなどの光学的に情報記録又は情報再生が行わ れる記録担体に関し、 特に光束の照射によ.り情報の記 fe又は再生可能なホログ ラム記録層を有するホ口グラム記録担体のための光ピックアツプ装置及びホ口 グラム記録再生システムに Iする。 背景技術
高密度情報記録のために、 2次元データを高密度記録できるホログラムが注 目されている。 このホログラムの特徴は、，記録情報を S持する光の波面を、 フ ォトリフラクティブ材料などの光感応材料からなる記録媒#:に体積的に屈折率 の変化として記録することにある。 ホログラム記録担体'に多重記録を行うこと によって記録容量を飛躍的に増大させることができる。 ¾造としては、 基板、 情報記録層及び反射層がこの'順番で形成された記録媒体が知られている。
例えば、 従来、 薄膜記録層上に書込用の短波長の物体光及び参照光を同軸に 照射し干渉を発生さ: &ホログラ を記録する情報記録装置において、 互いに回 転方^の異なる円偏光の物体光と参照光を同一のレンズで記録媒体に集光させ て、 光ホログラム記録を行う技術 （特表 2 'Q 0 2— 5 Γ 3 9 8 1号公報、 参 照） がある。 かかる ϋ光ホログラフィ記録は、 相互に直交する偏光を有する 2 つの平面波の物体光と参照光を 1 4波長板を用いて右回り円偏光と左回り円 偏光とし、 それらの記録媒体内での干渉で偏光ホログラムが 1 つ記録される。 再生時には、 記録時よりも長い波長の読出用の参照光を用い、 別個の再生光学 系で再生する。 再生光学系では中心開口を有する特殊な 1 Z 2波長板を設け、 中心の参照光照射で偏光ホログラムから再生光を得る。 そして、 長波長の参照 光に起因して再生光は広がりをもっため、 開口周囲の 1 Z 2波長板部分を透過 するので偏光方向が変わり、 偏光ビームスプリツ夕で分離され、 透過再生光が 検出される。 よって、 特表 2 0 0 2 - 5 1 3 9 8 1号 報の技術では記録時及 び再生時に書込用及び読出用波長光源と光学系を切り替える必要があり、 記録 時には反射光が記録媒体から戻らないため、 照射光と記録媒体との位置決めサ —ボ制御を行う別の光学系が必要である。 また、 特表 2 0 0 2— 5 1 3 9 8 1 号公報の技術では参照光が記録媒体中で平行光であるのでシフト多重記録を行 うことができない。
さらに、 従来では、 情報光は記録媒体のホログラム記録層.と保護層の境界面 上で最も小径となるように収束照射され反射層で反射され、 同時に、 記録用参' 照光はホログラム記録層と保護層の境界面よりも手前側 最も小径となるよう に収束して発散光として照射して、 干渉させることでホログラム記録層に記録 を行っていた （特開平 1 1— 3 1 1 9 3 8号公報、 参照)。 .
またさちに、 記録光学系におい.て、 情報光を反射層上に収束させ、 記録用参 照 反射層上ではデフォーカスするとともに、 '記録用参照光の共役焦点が基 板と 報記録唇との境界面よりも基板側に位零するように'、 記録用参照光を照 射する技術もある （特開 2 0 0 4— 1 7 1 6 1 1号公報、 参照)。 発明の開示
従来技術、 例えば特開平 1 1一 3 1 1938号公報及び特開 2004— 1 7 16 1 1号公報に開示された技術における記録層の片側から記録再生される態 様の対物レンズ構成例をそれぞれ図 1及び図 2に示す。
いずれの技術にお.いても、 記録時には、 図に示すように、 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 OBに導かれる 9 対物レンズ〇B通過後 の参照光と信号光は焦点距離が異なるように設定されている。
図 1 (a) では、 信号光'は反射層が配置されるべき位置に集光 （焦点 P) さ れ、 参照光は焦点？より手前に集光 （焦点 P 1) されている。 '図 2 (a) では、 信号光は反射層が配置されるべき'位置に集光 （焦点 P) され、 参照光は焦点 P より先に集光 （焦点 P 2) されている。 いずれの場合でも、 対物レンズ OB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 (b).及び図 2 (b) に示すように、 信号光の焦点 Pの位置に反射層を配蘆し て記録媒体を対物レンズ及び反射層の間に配置した場合、 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 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 3に すよう ·に 具体的に^録されるホログラムは、 いずれの技術におい ても 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'ダラム記録 C (反射する参照光と 入射する信号光)、 ポログラム記録 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。
したがって、 これらの従来技術においては、 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、 ¼えば特開 2 0 0 4— 1 7 1 6 1 1号公報の段落 （0 0 9 6 ) ( 0 0 9 7 ) に記 ¾されているとおり、 で ある.。
従来方法では、 反射面を有するホログラム記録担体にホログラムを記録する 場合、 入射する参照光と信号光と'反射する参照光と信.号光の 4光束の干渉によ つて 4つのホログラムが記録されてしまうためにホログラム記録層の性能を無 用に使用していた。 よって、 情報の再生時において、 参照光がホログラム記録 担体の反射層で反射されてしまうため、 再現されたホロダラ.ムがらの再生光と 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。
また； 従来方法で'は、 参照光と信号光の生 及び合流めために多くの光学部 品を要していたので、 装置の'小型化が望まれて，いる。
そこで、 本発明の解決しょうとする課題には、 安定的に記録又は再生を行う ことを可能にする 'ホ卩グラム記録.再生のための光ピックァップ装置及びホ口グ ラム意己録再生システムを提供することが一例として挙げられる。
本発明のホログラム記録再生システムは、'辯照光及び信号光の光学干渉パ夕 ーンを回折格子とし5 C内部に保存するホログラム記録担体へ情報を記録又は再 生するホログラム記録再生システムであって、
可干渉性光から、 参照光と、 記録情報に応じて前記可干渉性光を変調した信 号光と、 を生成する光生成手段と、
前記参照光及び前記信号光のいずれか一方を光軸上に光軸を含む中央領域光 束として、 他方を前記一方の周囲を取り囲む環状断面光束として、 互いに空間 的に^^離して同軸に周一方向に伝搬させ、 対物レンズ光学系を介して、 前記参 照光及び前記信号光を互いに光軸上の異なる焦点に集光させ、 前記参照光及び 信号光を千渉させる干渉手段と、
前記異なる焦点のうち前記対物レンズ光学系に近い焦点側に位置するホログ ラム記録層及び前^異なる焦点のうち前記対物レンズ光学系に遠い焦点側に位 置する反射層を有するホログラム己録担体と、
光軸上に配置されかつ前記参照光が前記ホログラム記録層に照射された際に 前記ホログラム記録層から前記対物レンズ光学系を介して戻る光を受光する像 検出手段と、 を含み、
前記ホログラム記録担体は、 .前記ホログラム記録層よりも前記対物レンズ光' 学系に近い位置に、 又は、 前記反射層よりも 記対物レ'ンズ光学系から遠い位 置に、 .位置するサーポガイド層を備え、
前記光軸.を含む中央領域光束と共軸にかつその領域内を透過する前記可干渉 性光とは なる波長のサーポビームを前記サーポガイド層へ集光して、 前記サ 一ボ イド層から前記対物レンズ光学系を介して戻る光を受光して、 光電変換 を行 、 光電変換信号に応じて前記対物レン 光学系を駆 «Iするサーポ制御系 を有することを特徴とする。 ホログラム記録に用いるホログラム記録再生システムにおいて、 ホログラム 記録用の" ΒΪ干渉性光束は、 光軸を含む光束とそれを取り囲む環状断面光束とに 分割されており、 どちらか一方を参照光と信号光とする。 ホログラム記録光束 の光軸を含む光束と環状断面光束とで焦点距離の異なる対物レンズ光学系を有 している。 対物レンズ光学系は、 ホログラム記録光束の光軸を含む光束 （参照' 光、 もしくは信号光） と環状断面光束の焦点位置を異なる焦点に集光するよう に設定すると同時に光軸を含む光束を透過する別波長のサーポビームで収差無 く集光しかつサーポガイド層上に焦点を結ぶように設定されている。 図面の簡単な説明
図 1〜図 3は、 従来のホログラム記録を説明するホログラム記録担体を示す 概略部分断面図である。
図 4は、 本発明による実施形態のホログラム記録担体の情報を記録再生する ホログラム装置のピックアツプの概略を示す構成図である。
図 5は、 本発明による実施形態のピックアップの空間光変調器の光軸から見' た正面図である。
図 6は、 本発明による他の実施形態のピックァップの空間光変調器の光軸か ら見た正面図である。
図 7は、 本発明による実施形態のピックアツプの対物レンズモジュールを示 す概略断面図である。
図 8は、 本発明による実施形態のホログラム記録を説明するホログラム記録 担体及び対物レンズモジュールを示す概略断面図である。 図 9は、 本発明による実施形態のホログラム記録を説明するホログラム記録 担体を示す概略部分断面図である。
図 1 0は、 本発明による実施形態のホログラム再生を説明するホログラム記 録担体及び対物レンズを示す概略断面図である。
図 1 1は、 本発明による他の実施形態のホログラム記録を説明するホログラ ム記録担体及び対物レンズモジュールを示す概略断面図である。
図 1 2は、 本発明による他の実施形態のホログラム記録を説明するホロダラ ム記録担体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形態のピックアップの対物レンズモジユー ルを示す概略断面図である。
図 1 4及び図 1 5は、 本発明による他の実施形態のピックアップの対物レン ズの 2焦点レンズを示す概略断面図である。
図 1 6は、 本発明による他の実施形態のピックアップの対物レンズモジュ一 ルを示す概略断面図である。
図 1 7は、 本発明による他の実施形態のホログラム記録を説明するホロダラ ム記録担体及び対物レンズモジュールを示す概略断面図である。
図 1 8は、 本発明による他の実施形態のホログラム記録を説明するホロダラ ム記録担体を示す概略部分断面図である。
' 図 1 9は、 本発明による他の実施形態のホログラム再生を説明するホロダラ ム記録担体及び対物レンズを示す概略断面図である。 +
図 2 0は、 本発明による他の実施形態のホログラム記録を説明するホロダラ ム記録担体及び対物レンズモジュールを示す概略断面図である。 図 2 1は、 本発明による他の実施形態のホログラム記録を説明するホログラ ム記録担体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形態のピックアップの対物レンズモジユー ルを示す概略断面図である。
図 2 3及び図 2 4は、 本発明による他の実施形態のピックァップの対物レン ズの 2焦点レンズを示す概略断面図である。
図 2 5は、 本発明による実施形態のピックアップの偏光面回転装置の偏光液 晶パネルの斜視図である。
図 2 6は、 図 2 5の線 XXにおける部分断面図である。
図 2 7は、 本発明による他の実施形態のピックアップの偏光面回転装置の偏 光液晶パネルの斜視図である。
図 2 8は、 本発明による他の実施形態のピックアップの偏光面回転装置の部 分切欠斜視図である。
図 2 9は、 本発明による実施形態のホログラム記録担体を示す概略部分断面 図である。
図 3 0は、 本発明による他の実施形態のピックアップの空間光変調器の光軸 から見た正面図である。
図 3 1は、 偏光状態を説明する図 2 6の'線 X Xにおける部分断面図である。 図 3 2は、 本発明による他の実施形態のホログラム記録担体の情報を記録再 生するホログラム装置のピックァップの概略を示す構成図である。
図 3 3は、 本発明による実施形態のホログラム装置の概略構成を示すブロッ ク図である。 図 3 4は、 本発明による他の実施形態のホログラム記録担体の情報を記録再 生するホログラム装置のピックアップの概略を示す構成図である。
図 3 5〜図 3 9.は、 本発明による他の実施形態のホログラム記録担体の情報 を記録再生するホログラム装置のピックアップにおけるホログラム記録担体及 び対物レンズモジュールを示す概略断面図である。
図 4 0は、 本発明による他の実施形態のホログラム記録担体の情報を記録再 生するホログラム装置のピックァップの概略を示す構成図である。
図 4 1は、 本発明による他の実施形態のピックアップの偏光空間光変調器の 光軸から見た正面図である。 発明の詳細な説明
以下に本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
図 4はホログラム記録担体 2の記録又は再生のためのピックアップ 2 3の概 略構成を示す。
ピックアップ 2 3は、 ホログラムの記録及び再生用のレ一ザ光源 L D、 コリ' メータレンズ C L、 透過型の空間光変調器 S L M、 偏光ビームスプリツ夕 P B S、 結像レンズ ML、 像センサ I S及びその駆動系 （図示せず)、 透過型の偏光 液晶パネル L C P、 並びに対物レンズモジュール〇B Mを む。 対物レンズモ ジュール O B Mなどは筐体内 （図示せず） にてレーザ光源 L Dからの光束の光 軸上に配置されている。 レーザ光源 L Dの波長は、 ホログラム記録担体 2の光 学干渉パターンを保存できる透光性の光感応材料が反応する波長である。 コリ メータレンズ C Lはレーザ光源 L Dからの発散する可干渉光を平行光に変換す る。
<空間光変調器 >
図 5は平行光束径内で照射される空間光変調器 S LMを光軸から見た正面で ある。 空間光変調器 SLMは光軸近傍で光軸を含む中央領域 LCCRとその周 囲の光軸を含まない環状領域 LCPRとに分割されている。 中央領域 LCCR は貫通開口又は透明材料からなり、 ここを透過する光束には変調が与えられな い。 透過型の環状領域 LC PRは、 マトリクス状に分割された複数の画素電極 を有する検光子付きの液晶パネルなどで電気的に入射光の一部を画素毎に遮光 する機能、 又はすベて透過して無変調状態とする機能を有する。 図 4に示すよ うに、 環状領域 L C P Rは、 コリメータレンズ C Lからの平行光を記録情報に 応じて変調する。 すなわち空間光変調器 S LMを透過した時点で光束は空間変 調された信号光 S Bと空間変調されない参照光 R Bに同心円状に分離される。 この空間光変調器 SLMは空間光変調器駆動回路 2'6に接続され、 これから の記録すべきページデータ （平面上の明喑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束を変調かつ透過して、 信' 号光 SBを生成する。
さらに、 図 6に示すように、 空間光変調器 SLM全体を透過型マトリクス液 晶表示装置として、 その制御回路 26により、 記録すべきページデータの所定 パターンを表示する環状領域 L CPRとその内部に中央領域 L C C R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。 なお、 中央領域 L CCRを位相変調の光透過領域として用いることもでき、 位相変調参照光を生 成してもよい。 以上のように、 空間光変調器 S LMは可干渉性光の光軸上に配置された中央 領域 L C C Rとこれを囲むように配置された環状領域 L CPRとからなり、 可 干渉性光の中央領域の通過成分と環状領域の通過成分とを空間的に分離して参 照光と信号光とを生成して共軸に伝搬させる。 なお、 中央領域 LCCRと環状 領域 LC PRで参照光と信号光とを生成するが、中央領域 LCCRで信号光を、 ' 環状領域 L C P Rで参照光を生成することも可能である。
空間光変調器の例として透過型のものの他に反射型の液晶パネルや DMDを 用いることもでき、 反射型の空間光変調器においても、 透過型と同様で中央領 域 L C C Rとその周囲の光軸を含まない環状領域 L C P Rと¾備え、 その作用 は中央領域と環状領域の光束の分離を行う。
<対物レンズ光学系 >
図 4の対物レンズモジュール OBMは、 信号光及び参照光をホログラム記録 担体 2へ向け共軸に照射するとともに、 参照光 R B及び信号光 S Bを互いに異 なる焦点に集光させる対物.レンズ光学系に属する。
図 7は対物レンズモジュール OBMの一例の概略断面図である。 対物レンズ モジュール OBMは、 中空ホルダ （図示せず） などにより固定されかつ光軸を 共軸とする凸レンズの対物レンズ OB及び対物レンズ OBより径の小なる凸レ ンズを共軸に配置した凸レンズ光学素子 C V Xからなる。 凸レンズ光学素子 C VXは、 光軸を含む中央領域 CR (凸レンズ） とその周囲の環状領域 PR (透 過平行平板） からなる。 図 8 (a) に示すように、 対物レンズモジュール〇B Mは、 中央領域 CRの通過光を手前の近距離焦点 nPに集光させ、 環状領域 P Rの通過光を遠方の遠距離焦点 f Pに集光させる。 近距離焦点 n Pは対物レン ズ O B及び凸レンズ光学素子 C V Xの合成焦点であり、 遠距離焦点. f Pは対物 レンズ OBの焦点である。
ホログラム記録時において、 図 8 (a) に示すように、 空間光変調器 SLM からの光軸周りに参照光 R B及びその周りに信号光 S Bは、 それぞれ同軸で互 いに空間的に離れた状態で対物レンズモジュール OBMに導かれる。 空間光変 調器は参照光 RBを光軸上にて中央領域 CRへ、 環状断面の信号光 S Bを参照 光 RBの周囲の環状領域 PRへ、 互いに空間的に分離して同軸に伝搬させてい る。 対物レンズモジュール OBMは、 参照光 RB及び信号光 S Bをそれぞれ中 央領域 CR及び環状領域 PRで屈折する。 よって、 対物レンズ通過後も参照光 RBと信号光 S Bは空間的に分離され、 参照光 R Bは対物レシズ〇 Bに近い近 距離焦点 n Pに集光され、 信号光 S Bは近距離焦点より遠い遠距離焦点に集光 されるので、 近距離焦点 nPより遠方で、 干渉が生じる。 ' 図 8 (b) に示すように、 参照光 RBの近距離焦点 nPの位置に反射層 5を 配置し、 記録媒体としてホログラム記録層 7を対物レンズモジュール OBM及 び反射層 5の間に配置する。 環状断面の信号光 SBは反射層 5で反射され遠距 離焦点 f Pの対称位置に集光され、 参照光 R Bは遠距離焦点 f Pより手前 （近 距離焦点 nP) の反射層 5で反射される。 よって、 互いに反対向きの伝搬方向 の反射され収束する信号光 S Bと参照光 R Bとで光軸近傍の環状領域で干渉す る状態になる。 近距離焦点 n P及び遠距離焦点 ί Pの間に位置するホログラム 記録層を有するホログラム記録担体を用いれば、 参照光 RBと信号光 SBが互 いに対向する方向に伝搬する球面波であるので、 それらの交差角度を比較的大 きくとれるため、 多重間隔を小さくできる光学干渉パターンがホログラム HG として記録される。 よって、 ホログラム記録層 7は、 反射した信号光と参照光 が交差し干渉して光学干渉パターンを生成するに足りる膜厚を有する必要があ る。
図 9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 射して発散する参照光と反射して収束する信号光)、 ホログラム記録 B (入射収' 束する参照光と反射して収束する信号光） の 2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）、 ホロダラ ム記録 B (入射する参照光で読み出される） の 2種類である。
したがって、 かかるホログラム記録担体から情報を再生す ホログラム再生 システムでは、 図 10に示すように、 参照光 RBのみを対物レンズモジュール OBMの中央領域 CRに供給し、 参照光 RBを近距離焦点 nP (反射層 5) に 収束させつつホログラム記録層のホログラム HGを透過させると、 ホログラム HGから通常の再生光と位相共役波の再生光が生成できる。 検出手段の一部で もある対物レンズ OBにより、 再生光及び位相共役波を光検出器へ導くことが できる。
他のホログラム記録再生システムにおいては、 参照光 RBの近距離焦点 nP の位置に反射層 5を配置するのではなく、 図 11に示すように、 信号光 SBの 遠距離焦点 f Pの位置に反射層 5を配置して、 ホログラム記録担体 2はホログ ラム記録層 7が対物レンズモジュール OBM及び反射層 5の間にあるように配 置する。 環状断面の信号光 SBは反射層 5で合焦して反射され、 参照光 RBは 反射層 5より手前 （近距離焦点 nP) で集光して発散しつつ反射層 5で反射さ れる。 この場合、 反射層 5では参照光 RBがデフォーカス状態で信号光 SBが 合焦となる。 よって、 反射後の参照光 RBのみと信号光 SBとが交差する範囲 となるように反射層 5から離れてホログラム記録層 7を配置すれば、 互いに反 対向きの伝搬方向の信号光 SB及び参照光 RB成分で光軸近傍の環状領域で干 渉する状態になる。 図 12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 (反射して発散する参照光と反射して発散する信号光)、 ホロ' グラム記録 C (反射して発散する参照光と入射収束する信号光） の 2種類であ る。 また、 再生されるホログラムも同様に 2種類である。 この場合のホログラ ム再生システムでは、 参照光 R Bのみを対物レンズモジュール〇 B Mの中央領 域 CRに供給し、 参照光 RBを記録時と同様のデフォーカス状態で反射層 5へ 照射して、 ホログラム記録層のホログラム HGを透過させると、 ホログラム H Gから通常の再生光と位相共役波の再生光が同一の光路で生成できる。
なお、 他の変形例の対物レンズモジュール OBMは、 凸レンズ光学素子に代 えて、 図、 13に示すように光軸上に凸レンズ機能を有する透過型の回折光学素 子 DOEを対物レンズ OB.の直前に同軸に配置することでも、 構成できる。' ま た、 図 14に示すように対物レンズ OBと凸レンズ機能を有する透過型の回折 光学素子 DOEとを一体とすることもできる。 その屈折面 （中央領域 CR) に 同軸に形成された凸レンズ作用を有するフレネルレンズ面若しくは回折格子 D 〇Eを有する 2焦点レンズ OB 2として対物レンズモジュール OBMを構成す ることより、 参照光 RBと信号光 SBの焦点距離を互いに異なるようにするこ ともできる。 さらに、 図 1 5に示すように凸レンズ部 CVXを対物レンズと一 体として中央領域 CR及び環状領域 PRの境に段差を設け互いに曲率の異なる に非球面レンズの 2焦点レンズ〇B 2として対物レンズモジュール〇BMを構 成してもよい。 さらに、 2焦点レンズの変形例は中央領域 CRに円環状の回折 格子を設けその周囲に凸レンズ部を残すものでも、 逆に、 環状領域 PRに円環 状の回折格子を ¾けその中央領域に凸レンズ部を残すものでもよい。
上記実施形態においては、 参照光の周りの信号光を反射層上でデフォーカス 状態となるように照射する態様を、 信号光の焦点が参照光の焦点よりも対物レ ンズよりも遠くにある場合にて説明したが、 信号光の焦点が参照光の焦点の手 前にある場合でも、 かかるデフォーカス状態を達成できる。例えば、 図 16は、 他の実施形態の対物レンズ光学系の構成例を示す。
図 16の対物レンズモジュール OBMは、 中空ホルダ （図示せず） などによ り固定されかつ光軸を共軸とする ΰレンズの対物レンズ Ο Β及び対物レンズ〇 Βより径の小なる凹レンズを共軸に配置した凹レンズ光学素子 CCVからなる。 凹レンズ光学素子 CCVは、 光軸を含む中央領域 CR (凹レンズ） とその周囲 の環状領域 PR (透過平行平板） からなる。 対物レンズモジュール OBMは、 図 1 7 (a) に示すように、 中央領域 CRの通過光を遠方の遠距離焦点 f Pに 集光させ、 環状領域 PRの通過光を手前の近距離焦点 nPに集光させる。 遠距' 離焦点 f Pは対物レンズ O B及び凹レンズ光学素子 C C Vの合成焦点であり、 近距離焦点 n Pは対物レンズ O Bの焦点である。
ホログラム記録時には、 まず、 対物レンズモジュール OBMに共軸な上記の 空間光変調器などにより、 光軸周りに可干渉性の参照光 RBを、 その周りに記 録情報に応じて参照光 R Bを変調して得られた信号光 S Bを生成する。そして、 図 17 (a) に示すように、 参照光 RB及び信号光 SBはそれぞれ同軸で互い に空間的に離れた状態で対物レンズモジュール OBMに導かれる。 対物レンズ モジュール OB Mは、 参照光 RB及び信号光 S Bをそれぞれ中央領域 CR及び 環状領域 PRで屈折する。 よって、 対物レンズ通過後も参照光 RBと信号光 S Bは空間的に分離され、 信号光 S Bは対物レンズ〇Bに近い近距離焦点 n Pに 集光され、 参照光 R Bは近距離焦点より遠い遠距離焦点に集光される。
ホログラム記録時には、 まず、 可干渉性の参照光 RBと記録情報に応じて参 照光 R Bを変調して得られた信号光 S Bとを生成する。
そして、 参照光 R B及び信号光 S Bは同軸で互いに空間的に離れるように対 物レンズモジュール OBMに導かれる。 すなわち、 図 17 (a) に示すように、 参照光 R Bを光軸上にて中央領域 C Rへ、 信号光 S Bを参照光 R Bの周囲の環 状領域 PRへ、 互いに空間的に分離して同軸に伝搬させる。 対物レンズ通過後 も参照光 RBと信号光 S Bは空間的に分離され、 信号光 SBは対物レンズモジ ユール OBMに近い近距離焦点 nPに集光され、 参照光 RBは近距離焦点より 遠い遠距離焦点 ί Ρに集光される。
図 1 7 (b) に示すように、 参照光 RBの遠距離焦点 f Pの位置に反射層 5 を配置し、 ホログラム記録層 7を対物レンズモジュール OBM及び反射層 5の 間に配置する。 環状断面の信号光 SBはは反射層 5より手前 （近距離焦点 nP) で集光して発散しつつ反射層 5で反射され、 参照光 R Bは反射層 5で合焦して 反射される。 よって、 環状断面の信号光 SBは反射層 5より手前に集光するの で反射層 5でデフォーカスとなり、 反射された信号光 S Bは参照光 R Bと交差 せず干渉する状態ではなくなる。 入射する信号光 SB及び参照光 RBの交差角 度を比較的大きくとれるため、 多重間隔を小さくすることができる。
図 18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 C (反射して発散する参照光と入射収束する信号光)、 ホログラム記録. D (入射収 束する参照光と入射収束する信号光） の 2種類である。 また、 再生されるホロ グラムも、 同様の 2種類である。
したがって、 かかるホログラム記録担体から情報を再生するホログラム再生 システムでは、 図 19に示すように、 参照光 RBのみを対物レンズモジュール' OBMの中央領域 CRに供給し、 参照光 RBを反射層 5 (遠距離焦点 ί Ρ) に 収束させつつホログラム記録層のホログラム HGを透過させると、 ホログラム HGから再通常の再生光と位相共役波の再生光が生成できる。 検出手段の一部 でもある対物レンズモジュール ΟΒΜにより、 再生光及び位相共役波を光検出 器へ導くことができる。
他のホログラム記録再生システムにおいては、 参照光 RBの遠距離焦点: f Ρ の位置に反射層 5を配置し、 ホログラム記録層 7を対物レンズモジユール 0 B M及び反射層 5の間に配置するのではなく、 図 20に示すように、 環状領域 P R通過の信号光 S Bの近距離焦点 n Pの位置に反射層 5を配置して、 ホロダラ ム記録担体 2はホログラム記録層 7が対物レンズモジュール OBM及び反射唐 5の間にあるように配置する。 環状断面の信号光 SBは反射層 5で合焦して反 射され、 参照光 R Bは反射層 5で反射され遠距離焦点 f Pの対称位置に集光さ れる。 この場合、 反射層 5では参照光 RBがデフォーカス状態で信号光 SBが 合焦となる。 図 21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 B (入射する参照光と反射する信号光)、 ホログラム記録 C (入射する 参照光と入射する信号光） の 2種類である。 また、 再生されるホログラムも同 様に 2種類である。 この場合のホログラム再生システムでは、 参照光 RBのみ を対物レンズモジュール O B Mの中央領域 C Rに供給し、 参照光 R Bを記録時 と同様のデフォーカス状態で反射層 5へ照射して、 ホログラム記録層のホログ ラム H Gを透過させると、 ホログラム H Gから通常の再生光と位相共役波の再 生光が同一の光路で生成できる。
さらに、 2焦点の対物レンズモジュール O B Mの他の変形例は、 図 2 2に示 すように中央に凹レンズ機能を有する透過型の回折光学素子 D O Eを、 対物レ ンズ〇Bの直前に配置してなる対物レンズモジュールとすることにより、 参照 光 R Bと信号光 S Bの焦点距離を互いに異なるようにすることもできる。また、 図 2 3に示すように対物レンズ O B及び透過型の回折光学素子 D O Eを一体と して （その屈折面の中央領域 C Rに同軸に形成された凹レンズ作用を有するフ レネルレンズ面若しくは回折格子 D O Eを有する） 2焦点レンズ O B とする ことより、 参照光 R Bと信号光 S Bの焦点距離を互いに異なるようにすること もできる。 また、 レンズ一体型の回折格子に代えて、 面 2 4に示すように凹レ ンズ部 C C Vを一体として中央領域 C R及び環状領域 P Rの境に段差を設け互 いに曲率の異なるに非球面レンズの 2焦点レンズ〇B 2として対物レンズモジ ユール O B Mを構成してもよい。
以上の参照光と信号光のいずれか一方の周り共軸で他方を分離して囲むよう に伝搬させ照射する構成によれば、 入射時には参照光と信号光の重なりが或る 程度制限できる。
また、 図 8及び図 1 7に示す実施形態では、 反射層で合焦する参照光をサー ポエラー検出用の光束として用いることができる。 さらに、 図 1 1及び図 2 0 に示す実施形態では中央で参照光をと外周の環状領域で信号光とを生成するが、 これを変形して中央領域で信号光を、 外周の環状領域で参照光を生成するよう にすれば、 反射層で合焦する環状断面の参照光をサーポエラー検出用の光束と して用いることが可能である。
以上の実施形態及び変形例によれば、 ホログラム記録時には、 干渉する信号 光及び参照光が制限されるため余分なホログラムが記録再生されることがない.。' また、 参照光 R Bと信号光 S Bが互いに対向する方向に伝搬する球面波である ので、それらの交差角度を比較的大きくとれるため、シフト多重が可能となり、 多重間隔を小さくすることができる。
<像検出手段 >
図 4の光軸上に配置された偏光ビームスプリツ夕 P B S、 結像レンズ M L、 像センサ I Sは、 参照光がホログラム記録層に照射された際にホログラム記録 担体 2から対物レンズモジュール O B Mを介して戻る光を受光する像検出手段 として機能する。 像センサ I Sは C C D (電荷結合素子） や C MO S (相補型 金属酸化膜半導体装置） な.どのアレイからなる光電変換素子である。
<偏光液晶パネル >
図 4の透過型の偏光液晶パネル L C Pは、 光軸上に配置された中央偏光領域 P L C C Rとこれを囲むように配置された環状偏光領域 P L C P Rとを含みか つ、' 中央偏光領域 P L C C R及び環状偏光領域 P L C P Rの通過成分の偏光面 の回転角度を互いに異ならしめる液晶装置である。
偏光液晶パネル L C Pは、 偏光液晶駆動回路 L C P Dに接続され、 環状領域 を透過する信号光及びその内部の中央領域を透過する参照光の偏光面を回転し、 その回転角度をホログラム記録時から再生時にて切り替えるように、 同回路に より制御される。 偏光液晶駆動回路 L CP D及び偏光液晶パネル L CPは、 レ 一ザ光源から射出した光束の環状領域光束部分とその内部の中央領域光束部分 の偏光方向を所定角度、 例えば 90度回転ができるシステムである。
図 25に示すように、 偏光液晶パネル L CPは、 偏光液晶駆動回路 LCPD に接続された透過型液晶装置である。 偏光液晶駆動回路 L CP Dは、 環状偏光 領域 P L C P Rとその内部に中央偏光領域 P L C C Rとを含む。 偏光液晶パネ ル LCPは、 偏光液晶駆動回路 L CP Dにより、 ホログラム記録時に両領域の 同一の偏光付与の透光状態として、 再生時に両領域において異なる偏光作用状 態とされる。 このように中央偏光領域 P L C C Rは参照光 R Bのみが通過する 領域として、 環状偏光領域 PL CP Rは信号光 SBのみが通'過する領域として 分離して構成される。 図 26に示すように、 偏光液晶パネル L CPにおいては、 流動状の透明な液 晶組成物 1 1が 2枚のガラス基板 12 a, 12 b間に挟持され、 該基板周りが 封止された構造を有している。 両ガラス基板.12 a, 12 bの内面には、 イジ ジゥムスズ酸化物などからなる液晶に電圧を印加する透明電極 13 a a, 13 a, 13 bと、 近接する液晶分子の軸の向き （配向） を規定する配向膜 14 a, 14bと、 が順に積層されている。 透明電極 13 bは共通電極であるが、 環状 偏光領域 P LCPRとその内部に中央偏光領域 P LCCRとではそれぞれ別個 の透明電極 13 a， 13 a aが配置され、 それらは偏光液晶駆動回路 LCPD により独立して電圧が印加される。 このように透明電極 13 a， 13 a aは、 環状偏光領域 P LCP R及び中央偏光領域 P LCCRを画定する。 液晶はその分子が細長く、 その位置及びその軸の方向が規則性及び不規則性 の両面を有する固体及び液体の中間の相を示す物質である。一般に自然状態（無 印加電界） において複数の液晶分子はその長軸方向にゆるやかな規則性を持つ て並んでいる。 ラビングなどにより一定方向の複数の微小溝を刻んだ配向膜に 液晶分子を接触させると、 液晶分子の分子軸が溝に沿って並び方を変える性質 がある。 よって、 T N (Tw i s t e d N e m a t i c ) 型液晶において、 それぞれの微小溝の向きが 9 0度となるように所定間隔で平行に配置された 2 枚の配向膜間に液晶が充填されていると、 液晶分子は一方の配向膜から他方の 配向膜へと徐々にねじれて 9 0度回転するように配列 （螺旋配列） される。 こ の液晶分子がッイスト状に配向する状態で、 一方の配向膜か'ら他方の配向膜へ 光を液晶中を通過させると、 液晶分子の並ぶ隙間に沿って、 光が透過する。 例 えば一方の配向膜近傍の液晶分子軸に平行な直線偏光の光は、 他方の配向膜近 傍の液晶分子軸に平行な直線偏光となって、 その振動面 （偏光面） が 9 0度ね じれて透過する （電圧を印加をしないオフ状態)。
一方、 液晶を挟む対向透明電極間に電圧を印加すると、 液晶分子は配向膜に' 沿つた方向からその軸が垂直方向に変化し電界に沿って並ぶ。 液晶分子が配向 膜から直立して液晶分子の配向が変化するので、 図 2 6に示すように、 例えば 直線偏光の透過光の偏光面 （紙面平行） が回転せずにそのままの偏光状態で透 過する （同一電圧を印加したオン状態)。
偏光液晶パネル L C Pの変形例としては、 図 2 7に示すように、 偏光液晶パ ネルし C Pの環状偏光領域 P L C P Rに囲まれた中央偏光領域 P L C C Rを透 過する光束の偏光方向の切り替えを必要としない場合、 中央偏光領域 P L C C Rをのみを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すること もできる。
偏光液晶パネル L C Pは偏光面回転装置すなわち偏光スィツチを利用したも のの一例である。 偏光液晶パネル L C P以外のレーザ光源から射出した光束の 環状領域光束部分とその内部の中央領域光束部分の偏光方向を 9 0度回転がで きるシステムのその他の実施形態としては、 1 / 2波長板を用いた偏光面回転 装置がある。 この偏光面回転装置の一例を図 2 8に示す。 偏光面回転装置は、 光軸とその主面の法線を一致させた環状領域光束部分透過用の環状 1 / 2波長 板 1 2 λとその内部の光軸を含む中央領域光束部分透過用の貫通開口又はこ れに充填された透明材料部 T C Rからなる。 この偏光面回転装置は環状 1 / 2 波長板 1 / 2 λを中央の光軸周りに回転させる保持機構 R Τを備え、 保持機構 を電磁気ァクチユエ一夕などで電気的に制御することにより、 光軸周りで 4 5 度回動させることによりホログラム記録再生時の偏光面の切り替えを行うこと ができる。 また、 環状 1 Z 2波長板 ΓΖ 2 λの光軸上への出し入れによっても ログラム記録再生時の偏光面の切り替えを行うことができる。
<ホログラム記録担体 >
図 4のホログラム記録担体 2の一例を図 2 9に示す。 ホログラム記録担体 2 は、'基板 3上にその膜厚方向に積層された、 反射層 5、 分離層 6、 ホログラム 記録層 7及び保護層 8からなる。
ホログラム記録層 7は、 記録用の可干渉性の参照光 R B及び信号光 S Bによ る光学干渉パターンを、 回折格子 （ホログラム） として内部に保存する。 ホロ グラム記録層 7には、 例えば、 フォトポリマや、 光異方性材料や、 フォトリフ ラクティブ材料や、 ホ一ルバ一二ング材料、 フォトクロミック材料.など光学干 渉パターンを保存できる透光性の光感応材料が用いられる。
上記の各膜を担持する基板 3は、例えば、 ガラス、或い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、 PESなどのプ ラスチック、 紫外線硬化型アクリル樹脂などからなる。
分離層 6及び保護層 8は光透過性材料からなり、 積層構造の平坦化や、 ホロ グラム記録層などの保護の機能を担う。
基板 3が円板の場合、 トラックを、 円基板の中心に関してその上に螺旋状又 は同心円状、 或いは複数の分断された螺旋弧状に形成され得る。 なお、 基板 3 がカード状であった場合トラックが 板上に平行に形成されていてもよい。 ま た、 矩形カード基板 3であってもトラックは基板の例えば重心に関してその上 に螺旋状もしくは螺旋弧状又は同心円状に形成されもよい。
<記録再生動作 >
図 4の本実施形態の記録再生動作を説明する。
記録動作において、 図 4 (a) に示すように、 紙面に平行な偏光のレーザ光 源 L Dからのレーザ光はコリメータレンズ C Lにより平行光束に変換された後、 空間光変調器 SLMを通過し、 これで光軸を含む光束とそれを取り囲む環状断 面光束とに分割されて、 光軸を含む光束を参照光 RBと環状断面光束を信号光 S Bとして生成される。 参照光 R Bと信号光 S Bは共軸で偏光ビームスプリッ 夕 PB S及び偏光液晶パネル L CPを経て、 対物レンズモジュール OBMによ つてホログラム記録担体 2に集光される。 ホログラム記録時、 偏光液晶パネル L CPの参照光 RBのみが通過する領域 （中央偏光領域 PLC CR) と信号光 S Bのみが通過する領域（環状偏光領域 P LCPR)はすべてオン状態として、 信号光 SBと参照光 RBの偏光状態が同一 （紙面平行方向） になるように設定 される。 よって、 信号光 SB及び参照光 RBの干渉によりホログラム記録担体 のホログラム記録層 7に記録される。
再生動作において、 図 4 (b) に示すように、 紙面に平行な偏光方向の光束 から空間光変調器 SLMで光軸を含む光束 （参照光 RB) のみが生成され、 か かる参照光 R B力偏光ビームスプリッタ P B S及び偏光液晶パネル L C Ρを経 て対物レンズモジュール ΟΒΜを介してホログラム記録担体 2に集光されると、 紙面に平行な偏光の再生光が再構築される。 再生時には、 偏光液晶パネル LC Ρの中央偏光領域 PLC CRをオン状態とし、 環状偏光領域' PLCPRをオフ 状態として、 環状偏光領域 P L C P Rを透過する通過光と中央偏光領域 P L C CRを透過する透過光の偏光状態が略 90° 異なるように設定する。 参照光 R Bで再生される再生光は記録時の信号光と同じ発散及び収束する光束でかつ紙 面平行の偏光方向であるが、 再生光は偏光液晶パネル L C Pの環状偏光領域 P LCPRを透過するので偏光液晶パネル LCPによる偏光作用を受け、 その癍 光方向が紙面垂直となる。 一方、 参照光 RBは紙面平行のまま反射層 5で反射 され偏光液晶パネル L C Pでの傭光作用を受けない。 よって再生時に反射層 5 で反射する参照光 RBと再生される再生光の偏光方向が異なるため偏光ビーム スプリッ夕 PB Sとで分離することが可能となり、 再生光を受光する検出器上 に参照光 R Bが入射しないため再生 S Nが向上する。
偏光液晶パネル L C Pで紙面に垂直な偏光とされ （偏光液晶パネル L C Pに より透過光束の偏光方向を 90度回転させる）、 偏光ビームスプリッタ PBSで 反射された成分が像センサ I Sに入射する。 像センサ I Sは再生光で結像され た像に対応する出力を再生信号検出処理回路 （図示せず） に送出して、 処理を 施してページデータが再生される。
このように、 ホログラム記録に用いるピックアップにおいて、 ホログラム記 録光束は光軸近傍の光軸を含む光束 （参照光） とそれを取り囲む環状断面光束 (信号光） とに分割されており、 ピックアップは信号光と参照光とで焦点距離 の異なる対物レンズ光学系 （レンズ群） を有し、 さらに、 空間光変調器 SLM と対物レンズ OBの間に配置された偏光液晶パネル L CPを有する。 そして、 偏光液晶パネル L C Pは中央偏光領域 P LCCRと環状偏光領域 P L C P Rを 有し、 その分割形状はそれぞれ透過すべき光軸を含む光束 （参照光） とそれを 取り囲む環状断面光束 （信号光） の横断面形状に略一致している。
<変形例 >
T N型の偏光液晶パネル L CPは、 その電圧印加状態によって中央偏光領域 PLCCRと環状偏光領域 P LCPRごとに透過する光束の偏光方向を変える ことができる。 偏光液晶パネル L CPにより、. ホログラム記録時には信号光 S Bと参照光 RBの偏光状態がホログラム記録層 7中で同一になるようにし、 再 生時には互いに略 90° 異なるようにする。 したがって、 変形例としては、 偏 光液晶パネル L CP及び空間光変調器 SLMの構成によって、 参照光を光軸で かつ信号光をその周囲で伝搬させるのではなく、'逆に信号光を光軸で参照光を その周囲で生成して伝搬させることもできる。 この場合、図 30に示すように、 空間光変調器 S LM全体を透過型マトリクス液晶表示装置として、 その制御回 路 26により、 記録すべきページデータの所定パターンを表示する中央領域 L CC とその周囲に環状領域 L CP R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。 なお、 環状領域 LC PRの無変調の光透過領域を 透明材料から形成できる。 さらに、 偏光液晶パネル LCPは、 偏光液晶駆動回 路 LCPDにより、 ホログラム記録時に両領域の同一の偏光付与の透光状態と して、 図 3 1に示すように、 再生時に偏光液晶パネル L CPの中央偏光領域 F LCCR (オフ状態） 及び環状偏光領域 PL CP R (オン状態） を異なる偏光 作用状態とされる。 この場合、 図 32 (a) に示すように空間光変調器 SLM を通過した平行光束は、 信号光 SB (光軸を含む光束） とそれを取り囲む環状 断面光束の参照光 RBとに分割、 生成されて、 偏光ビームスプリッタ PBS及 び偏光液晶パネル L CPを通過する。記録動作（図 32 (a))'及び再生動作（図 32 (b)) は参照光及び信号光が内外で伝搬位置が異なる以外上記例と同様で ある。 この変形例の場合でも図 8〜図 24に示すような対物レンズモジュール OBMの構成を適用できる。
以上の本実施形態によれば、 再生時に反射した参照光 RBが分離され、 又は 結像しないので、 参照光 RBが像センサ I Sに至らないために信号再生に必^ なホログラムからの再生光のみを受光できる。 その結果、 再生 SNが向上し安 定な再生を行うことができる。
サーポ制御は、 図示しないが、 例えば反射層 5上にトラックを設け、 参照光 RBを当該トラックにスポッ卜として集光させ、 その反射光を光検出器へ導く 対物レンズを含むサーポ光学系を用いて、 検出されたサーポエラ一信号に応じ て対物レンズ光学系をァクチユエ一夕で駆動することにより、 可能である。 す なわち、 対物レンズから照射される参照光 RB光束は、 そのビームウェストの 位置に反射層 5が位置するときに合焦となるように、 使用される。 .
くホログラム装置 >
他の本実施形態としてディスク形状のホログラム記録担体の情報を記録及び 再生する本発明のホログラム記録再生システムとしてホログラム装置を説明す る。
図 3 3はホログラム装置の一例のブロック図である。
ホログラム装置は、 ホログラム記録担体 2のディスクを夕一ンテーブルで回 転させるスピンドルモ一タ 2 2、 ホログラム記録担体 2から光束によって信号 を読み出すピックアップ 2 3、 該ピックアップを保持し半径方向 （X方向） に 移動させるピックアップ駆動部 2 4、 光源駆動回路 2 5、 空間光変調器駆動回 路 2 6、 再生光信号検出回路 2 7、 サーポ信号処理回路 2 8、 フォーカスサ一 ポ回路 2 9、 x y方向移動サーポ回路 3 0、 ピックアップ駆動部 2 4に接続さ れピックアップの位置信号を検出するピックアップ位置検出回路 3 1、 ピック アップ駆動部 2 4に接続されこれに所定信号を供給するスライダサ一ポ回路 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ホログラム記録担体 2の回転 位置信号を生成する回転位置検出回路 3 4、 偏光液晶駆動回路 L C P D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。
ホログラム装置は制御回路 3 7を有しており、 制御回路 3 7は光源駆動回路 2 5、 空間光変調器駆動回路 2 6、 再生光信号検出回路 2 7、 サーポ信号処理 回路 2 8、 フォーカスサ一ポ回路 2 9、 x y方向移動サーポ回路 3 0、 ピック アップ位置検出回路 3 1、 スライダサーポ回路 3 2、 回転数検出部 3 3、 回転 位置検出 Θ路 3 4、 偏光液晶駆動回路 L C P D並びにスピンドルサ一ポ回路 3 5に接続されている。 制御回路 3 7はこれら回路からの信号に基づいて、 これ ら駆動回路を介してピックアップに関するフォーカスサーボ制御、 X及び y方 向移動サ一ポ制御、 再生位置 （X及び y方向の位置） の制御などを行う。 制御 回路 3 7は、 各種メモリを搭載したマイクロコンピュー夕からなり装置全体-の 制御をなすものであり、 操作部 （図示せず） からの使用者による操作入力及び 現在の装置の動作状況に応じて各種の制御信号を生成するとともに、 使用者に 動作状況などを表示する表示部 （図示せず） に接続されている。
ホログラム記録再生用レーザ光源 L D 1に接続された光源駆動回路 2 5は、 射出する両光束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、 レーザ光源 L D 1の出力調整を行う。
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、 像センサ I Sに接続 された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、 ホログラム記録担体に記録されていたデータを復元する。 更 に、' 制御回路 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。
更にまた、 制御回路 3 7は、 記録すべきホログラムを所定間隔 （多重間隔） で記録できるようにホログラムを所定間隔で形成するように制御する。
サーポ信号処理回路 2 8においては、 フォーカスエラー信号からフォーカシ ング駆動信号が生成され、 これが制御回路 3 7を介してフォーカスサーポ回路 2 9に供給される。 フォーカスサーボ回路 2 9は躯動信号に応じて、 ピックァ ップ 2 3に搭載されている対物レンズ駆動部 3 6 (図 3 5参照） のフォーカシ ング部分を駆動し、 そのフォーカシング部分はホログラム記録担体に照射され る光スポットの焦点位置を調整するように動作する。
更に、 サ一ポ信号処理回路 2 8においては、 X及び y方向移動駆動信号が発 生され、 これらが x y方向移動サ一ボ回路 3 0に供給される。 x y方向移動サ ーポ回路 3 0は、 X及び y方向移動駆動信号に応じてピックアップ 2 3に搭載 されている対物レンズ駆動部 3 6 (図 3 5参照） を駆動する。.よって、 対物レ ンズは x、 y及び z方向の駆動信号による駆動電流に応じた分だけ駆動され、 ホログラム記録担体に照射される光スポットの位置が変位する。 これにより、 記録時の運動しているホログラム記録担体に対する光スポットの相対位置を一 定としてホログラムの形成時間を確保できる。
制御回路 3 7は、 操作部又はピックアップ位置検出回路 3 1からの位置信号 及びサーポ信号処理回路 2 8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ポ回路 3 2に供給する。 スライダサ一 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ァ 'ップ 2 3.をディスク半径方向に移送せしめる。
'回転数検出部 3 3は、 ホログラム記録担体 2をターンテーブルで回転させる スピンドルモータ 2 2の現回転周波数を示す周波数信号を検出し、 これに対応 するスピンドル回転数を示す回転数信号を生成し、 回転位置検出回路 3 4に供 給する。 回転位置検出回路 3 4は回転位置信号を生成し、 それを制御回路 3 7 に供給する。 制御回路 37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 35に供給し、 スピンドルモータ 22を制御して、 ホログラム記録 担体 2を回転駆動する。
<光ピックアップ >
図 34はピックアップ 23の概略構成を示す。
ピックアップ 23は、 ホログラム記録光学系、 ホログラム再生光学系、 サ ポ制御系を含む。 これらの系は対物レンズモジュール O B M及びその駆動系を 除いて筐体内 （図示せず） に配置されている。 ホログラム記録再生用レ一ザ光 源 LD 1、 コリメ一夕レンズ CL 1、 空間光変調器 SLM、 镉光ビームスプリ ッタ P B S、 4 ίレンズ: f d及び f e及び像センサ I Sが直線上に配置され、 ミラー MR、 1 4波長板 1ノ 4λ、 4 f レンズ f c、 偏光ビームスプリッタ PBS、 偏光液晶パネル LCP、 対物レンズモジュール OBMが直線上に配置 され、 これら直線状配列部品は偏光ビームスプリッ夕 P B Sで直交して配列さ れている。
くホログラム記録光学系 >
ホログラム記録光学系は、 ホログラム記録再生用レーザ光源 LD 1、 コリメ 一夕レンズ CL 1、 透過型の空間光変調器 SLM、 偏光ビームスプリッタ PB S、'偏光液晶パネル L CP、 4 ίレンズ f c、 ミラー MR、 1/4波長板 1ノ 4入、 並びに、 対物レンズモジュール OBMを含む。
レーザ光源 LD 1の射出光がコリメータレンズ CL 1により平行光に変換さ れ、 これが空間光変調器 S LM、偏光ビームスプリッタ P B Sに順に入射する。 平行光の偏光方向は紙面垂直な方向とする。 記録したいページデータを中央領 域に表示する空間光変調器 S LMは、 光軸を含む中央領域を透過する光束を無 変調の参照光 RBとし、 この周囲の環状光束を信号光 SBとする。 偏光ビーム スプリツ夕 P B Sは、 入射する空間的に分離された参照光 R Bと信号光 S Bを ともその偏光膜により反射して （S偏光)、 4 f レンズ f cに入射するように、 配置されている。 この 4 f レンズ f cは、 対物レンズ〇Bの焦点位置 （光軸上 の焦点距離 f ob) に像を結像させるためのレンズである。 空間光変調器 SL Mを対物レンズ OBの焦点位置に配置するのが困難であるため、 空間光変調器 SLMから 4 f レンズ f cまでの距離はこの 4 f レンズ f cの焦点距離とする。 4 f レンズ f cは、 これに入射した光束が 1 4波長板 1 4 λを透過し円偏 光に変換された後、 ミラー MRで反射し再び 1Z4波長板 1'Ζ4λに入射する ように、 配置されている。 その結果、 1 4波長板 ΐΖ4λからの参照光 RB と信号光 S Βは、 偏光方向が紙面平行となり再び偏光ビ一ムスプリッ夕 P B S に入射するが、 偏光方向が紙面水平になっているので （Ρ偏光）、 偏光ビームス プリッ夕 PBSを透過する。 参照光 RB及び信号光 SBは 4 f レンズ cの焦 点位置に再び結像し、 この結像位置に空間光変調器 SLMが存在するのと等価' となる。 この焦点位置に、 偏光液晶パネル L CPを配置し、 さらに対物レンズ モジュール OBMの対物レンズ OBの焦点位置を一致させる。 偏光液晶パネル L C Pは偏光液晶パネル L C Pの配向方向は TN型になっている。
図 35に示すように、 対物レンズモジュール OBMにおいて、 凹レンズ光学 素子 CCVが参照光 RBにのみ凹レンズ作用が働くように配置されており、 参 照光 R Bが対物レンズ〇 Bの作用と組み合わせて本来の対物レンズ O Bの焦点 よりも遠方に焦点を結び、 かつ信号光 S Bがレンズ作用を受けず対物レンズ〇 Bの焦点に集光するように設定されている。 信号光 S Bの対物レンズ〇 Bの焦 点がホログラム記録担体 2の波長選択性反射層 5上に位置するように、 ホログ ラム記録担体 2に対する対物レンズモジュール OBMの相対位置が制御される。
<ホログラム再生光学系 >
ホログラム再生光学系は、 図 34に示すように、 ホログラム記録再生用レー ザ光源 LD 1、 コリメータレンズ CL 1、 空間光変調器 SLM、 偏光ビームス プリッタ PBS、 偏光液晶パネル LCP、 対物レンズモジュール〇 B M、 4 f レンズ f c、 f d及び f e、 ミラー MR、 1//4波長板1/4 、 並びに像セ ンサ I Sを含む。 この光学系において、 4 f レンズ f d及び f. e並びに像セン サ I Sを除く光学部品は上記ホログラム記録光学系と共通である。
図 34に示すように、 ホログラム再生光学系の 4 f レンズ f dは偏光ビーム スプリッ夕 PBSを介して対物レンズ OBの焦点位置にその焦点が一致する位 置に配置されている。 さらに 4 f レンズ; f dからその焦点の 2倍の距離の光軸 上位置に、 4 f レンズ f dと同様の焦点距離を有する 4 f レンズ; f eが配蘆さ れ、 これらは、 いわゆる 4 f系光学系を構成している。 ホログラム記録担体 2' からの再生光による再生像が結像する対物レンズ O Bの焦点の位置に像センサ I Sを配置することが困難なため、 再生光を受光する像センサ I Sは、 その受 光面が 4 f レンズ eの焦点に位置するように配置され、 再生像が像センサ I Sの受光面で結像して、 再生信号が得られる。 これを再生することで記録信号 を再生することができる。
<ホログラム記録担体 >
ホログラム記録担体 2は、 図 35に示すように、 参照光の入射側から見て保 護層 8、 ホログラム記録層 7、'分離層 6、 波長選択性反射層 5、 第 2分離層 4、 サーポガイド層 9及びァドレスやトラック構造が転写された基板 3からなる。 この波長選択性反射層 5は、 サーポビーム S V Bを透過しかつ参照光及び信号 光の波長を含む反射波長帯域のみ反射する誘電体積層体などからなる。 サーポ ガイド層 9には、 離れて交わることなく延在する複数のトラックなどのサーポ マーク Tとしてサーポ用グループ又はピットが形成されている。 また、 サーポ ガイド層 9のサ一ボマ一ク Tのピッチ P x (いわゆるトラックピッチ） は、 信 号光及び参照光のスポット上方に記録されるホログラム H Gの多重度から決ま る所定距離として設定される。 サーボマーク Tの幅は、 サーポビーム S V Bの 光スポットからの反射光を受光する光検出器の出力、 例えばプッシュプル信号 に応じて適宜設定される。 図 3 5に示すホログラム記録担体 2のサ一ポガイド 層 9のサーポマーク T上へのサーボビーム S V Bの追従によって、 ホログラム 記録再生を行うためのホログラム記録担体 2上の位置決め（フォーカスサ一ポ、 x y方向サ一ポ） を行う。.フォーカスサーポや予め記録されたグループゃピッ トなどのガイドトラック信号を再生することでトラッキングサーポなどを行う ことができる。
<サーポ制御系 >
サーポ制御系はホ口グラム記録担体 2に対する対物レンズモジュール O B M の位置をサ一ポ制御 （x y z方向移動） するためのもので、 図 3 4に示すよう に、 サーポビーム S V Bを発する第 2レーザ光源 L D 2、 調節レンズ C L 2、 ハーフミラー M R、 ダイクロイツクプリズム D P、 偏光ビームスプリツ夕 P B S、 対物レンズモジュール O B M、 カップリングレンズ A S、 並びに光検出器 PDを含む。
第 2レーザ光源 LD 2は記録再生レーザの波長とは異なる波長 （サ一ボビー ム SVB) とする。 サーポビーム SVBは、 信号光及び参照光の感応波長帯域 以外のホログラム記録層 7に非感応な波長の光である。
サーポ制御系は、 4 f系光学系中の 4 f レンズ c、 f e間に配置したダイ' クロイツクプリズム D Pによりホログラム再生光学系に結合される。すなわち-、 第 2レーザ光源 LD 2からのサーボビーム SVBがハーフミラー MRにより反 射され、 ダイクロイツクプリズム DPにより反射されて、 再生光学系の光束に 合成されるように、 第 2レーザ光源 LD 2、 調節レンズ CL 2、 ハーフミラ一 MR、 ダイクロイツクプリズム DPは配置されている。 調節'レンズ CL 2は検 出系 4 f レンズ 4 f dと合成することでサーボビーム S V Bが対物レンズモジ ユール OBM前には平行光となるように、 設定されている。
図 35に示すように、 対物レンズモジュール OBM'において、 サ一ポビーム SVBの径（d a) は参照光 RBの光束の径（db)径以下に設定されている。 したがって、 信号光 SBの外径 （d c) 及び内径 （dd) とこれらの径の関係 は d c>dd>db≥d aとなる。 ここで記録間隔 （多重間隔） やトラックピ ツチなど記録ガイドとなる構造が通常の光ディスクのそれらよりも広い （大き い)'構成とした場合、 サーボビーム SVBの収差や、 サーポビーム SVBの光 束径は小さくなり開口数 N Aが低くなることは、 読み取りにあまり影響を及ぼ さない。
図 34に示すように、 サ一ポビーム SVBの偏光方向は紙面垂直に設定され ているため、 サーポビーム S VBは偏光液晶パネル L C Pの作用を受けること なく対物レンズモジュール O B Mに入射する。
図 3 5に示すように、 対物レンズモジュール O B Mは、 凹レンズ光学素子 C C V及び対物レンズ O Bと組み合わせてサ一ポビーム S V Bがホログラム記録 担体 2の波長選択性反射層 5よりも遠方に集光、 すなわち、 波長選択性反射層 5を透過しサーポマーク Tを形成したサーポガイド層 9に集光するように、 ホ ログラム記録担体 2とともに、 設定されている。 ここで、 凹レンズ光学素子- C C Vは、 対物レンズ〇 Bと組み合わせてサ一ポビ一ム S V Bがその波長で収差 無く、 サーポガイド層 9上に焦点を結ぶように、 設定されている。
サーポビーム S V Bは波長選択性反射層 5を透過し、 サーボガイド層 9に到 達して、 サーポガイド層 9により反射される。 '
サ一ポガイド層 9で反射され対物レンズモジュール〇 B Mを介して戻るサ一 ポビーム S V Bの反射光は、 .3 4に示すように、 偏光ビームスプリツ夕 P B S からダイクロイツクプリズム D Pへと往路と同一の光路によりハーフミラー M Rに到達し、 サーポ信号生成光学系を経て光検出器 P Dに入射する。 · 光検出器 P Dにおいては例えばシリンドリカルレンズなどによる非点収差法 によりフォーカスサーポ信号を得ることができ、 またサ一ボガイド層 9上に形 成されたサーポマーク Tを読み取ることによってプッシュプル方式のトラツキ ングエラー信号などを得ることもできる。 また、 ピット列などで形成されたァ ドレス信号なども読み取ることができる。
このように、 サーポ制御は、 対物レンズモジュール O B Mを介して、 サーポ ビーム S V Bをサーポガイド層 9上のトラックに光スポットとして集光させ、 かつ、 その反射光を光検出器 P Dへ導き、 そこで検出された信号に応じて対物 レンズモジュール OB Mを対物レンズ駆動部 36のァクチユエータで駆動する ことにより、 行われる。
図 35に示すように、 波長選択性反射層 5がサーボガイド層 9よりも対物レ ンズ OB側 （光照射側） にあるため信号光及び参照光が反射されるので、 サー ポガイド層 9のサーポ構造 （サーポマーク T) による信号光及び参照光の回折 光が生じないため、 これにより回折光の影響が低減され、 SNのよいホロダラ ム再生が可能である。
<記録再生動作 >
図 34の本実施形態の記録再生動作を説明する。
レーザ光源 LD 1の射出光がコリメ一夕レンズ CL 1により平行光に変換さ れ、 これが空間光変調器 SLM、偏光ビームスプリツ夕 PBSに順に入射する。 記録時には環状領域で記録すべきぺ一ジデ一夕を表示し中央領域で無変調とし た空間光変調器 S LMで分割され参照光 RB及び信号光 S Bとなった平行光は、 それぞれ偏光ビームスプリヅタ P B Sで反射され 1 / 4波長板 1 / 4 λ及びミ ラ一MRで反射され、再び偏光ビームスプリッ夕 PBSに戻りこれを透過する。' 透過した参照光 R B及び信号光 S Bは偏光液晶パネル L C Pへ入射する。
記録時には、 図 35に示す偏光液晶パネル L CPの中央偏光領域 PLC CR 及び環状偏光領域 P LCPの透明電極に同一電圧を印加することで、 ともにを オン状態とする。 よって偏光液晶パネル L CPでの偏光作用が発生せず、 透過 する信号光 SB及び参照光 RBは偏光作用を受けず、 それらの偏光方向 （紙面 平行） は変わらない。
偏光液晶パネル L C Pを透過した信号光 S B及び参照光 R Bは互いに偏光方 向が同一のまま対物レンズモジュール OBMに入射する。 信号光 SBは凹レン ズ光学素子 CCVの作用を受けないために本来の対物レンズ OBの焦点に集光 し、 参照光 RBは凹レンズ作用を受け当該焦点より更に遠方に集光する。
ホログラム記録担体 2の波長選択性反射層 5は記録再生用レーザの波長の光 線を反射するように設定されているので、 信号光 SBは波長選択性反射層 5上 に集光して反射される。 一方、 参照光 RBはデフォーカスした状態にて波長選 択性反射層 5で反射される。 信号光 SBと入射する参照光 RBとで重なる領域 が生じ、 この領域で参照光 RBと信号光 SBの干渉が発生する。 この領域 （信 号光 S Bの焦点より対物レンズ側でかつ、 入射する参照光 RBと信号光 S Bと がオーバーラップしている領域） にホログラム記録層 7を配置することで、 ホ ログラム記録層 7にホログラムが記録される。
再生時には図 36に示すように、 レーザ光源 L D 1の射出光を、 空間光変調 器 S L Mの環状領域で遮光し中央領域で光軸を含む光束のみ無変調で透過させ、 参照光 RBを生成する。 記録時と同様の光路をたどって参照光 RBを偏光液晶 パネル L CPの中央偏光領域 PL CCRに到達せしめる。 ここで偏光液晶パネ ル L CPの環状偏光領域 PL CP Rをオフ状態 （電圧印加をしない） とし、 中 央偏光領域 P LCCをオン状態のままにする。 参照光 R Bは偏光方向が紙面平 行のままホログラム記録層 7に入射するので、 再生される再生光も記録時の信 号光と同じ発散及び収束する光束でかつ紙面平行の偏光方向となる。 よって、 再生光は偏光液晶パネル L C Pの環状偏光領域 P L C P Rを透過するため偏光 作用を受け偏光方向が紙面垂直となる。 一方、 参照光 RBは紙面平行のまま波 長選択性反射層 5で反射されるが液晶での偏光作用がないので再生光とは偏光 方向が異なることになる。 よって再生された再生光は紙面垂直なため偏光ビー ムスプリッ夕 P B Sで反射されるが、 信号光 S Bはこれを透過される。 分離さ れた再生光は検出系の 4 f レンズ f d及び f eを介して像センサ I Sの受光面 で結像して、 再生像が得られ、 像センサ I Sが再生信号を出力する。
以上のように、 再生時に波長選択性反射層 5で反射する参照光 R Bと再生さ れる再生光の偏光方向が異なるため偏光ビームスプリッタ P B Sなどで分離す ることが可能となり、 再生光を受光する検出器上に参照光 R Bが入射しないた め再生 S Nが向上する。
このように、 先行技術ではホログラム記録用の参照光は平行光束であるが、 本実施形態では、 特定の対物レンズモジュールにより信号光及び参照光をそれ ら焦点位置を異ならすように発散又は収束光とするとともに、 偏光液晶パネル などの特定の偏光面回転装置を用いて記録時と再生時に行う偏光状態の切り替 える構成としている。 また、 この対物レンズモジュールにおいては対物レンズ との組み合わせる特定光学素子により、 記録再生のレーザ波長とは異なる波長 を用いるサ一ポビームにおいて、 ホログラム記録担体のサ一ポガイド層上で収 差無く集光するように設定されている。
さらに、 従来技術では記録再生で光学系を変更する必要があつたが、 本実施 形態では偏光液晶パネルに印加する電圧をコントロールすることで同一の効果 を得ることができる。
また従来技術では参照光が平行光であるため、 シフト多重記録が不可能であ り記録容量が少なかった。 しかしながら本実施形態では参照光 R Bを収束光に してシフト多重可能にしたことで高品位な再生信号を得ることができる。 この ことは、 記録後にホログラム記録層の収縮や屈折率変化などによって記録時の 参照光の波面と再生時の参照光の波面が異なつてしまう場合などに特に有効で ある。 寧た、 サーポビーム SVBの波長において光学素子と対物レンズの組み 合わせによって収差が除去されているので、サーポ信号の再生が良好に行える。 さらに、 サーボビームの合成光路を検出系の 4 f系内に配置することで省ス ペース化を実現でき、 集光系中に合成プリズムを配置できるのでプリズムなど の有効径を小さくすることができる。
<サーポ制御系の変形例 >
上記実施形態では、 ホログラム記録担体において波長選択性反射層よりも対 物レンズ光学系から遠い位置に位置するサ一ボガイド層を備える場合 （サーポ ビーム SVBの焦点が信号光よりも遠方にある場合） を説明したが、 他の変形 例としては、 図 37に示すように、 ホログラム記録層 7よりも対物レンズ光学 系の対物レンズモジュール OBMに近い位置にサーポガイド層 90を有するホ ログラム記録担体であっても適用できる。 この場合、 サ一ポガイド層 90は、 参照光 RB及び信号光 SBの波長を透過しかつサーポビーム SVBを反射する 波長選択性を有する材料例えば誘電体積層体から構成する。 よって、 ホログラ ム記録担体 2は、 参照光の入射側から見て保護層 8、 波長選択性サーポガイド 層 90、 第 2分離層 4、 'ホログラム記録層 7、 分離層 6、 射層 5及び平坦な 基板 3からなる。
この変形例のサーポビーム SVBの焦点が信号光よりも遠方にある場合でも、 再生径からの分離のためにサーポビーム S V Bの波長は参照光 R B及び信号光 SBと異なる波長に設定されており、 サーポビーム SVBの径 （d a) は参照 光の光束の径 （d b) と同一、 もしくは小さく設定されている。 レたがって、 信号光 SBの外径 （d c) 及び内径 （dd) とこれらの径の関係は d c>dd >d b≥d aとなる。
波長選択性サーボガイド層 90はホログラム記録層 7の対物レンズ OBから みて手前に形成される。 波長選択性サーボガイド層 90はサ一ポビーム S VP を選択的に反射し、 参照光 RB及び信号光 SBはこれを透過するので記録再生 することができる。 この変形例の記録再生動作は上記サーポ制御系の例の場合 と同様である。
この変形例の対物レンズモジュール〇 B Mには、 図 7に示したものが適用さ れる。 'よって、 サーポビーム SVBの偏光方向は紙面垂直に設定されているた め、 図 37に示すように、 サ一ポビーム SVBは、 偏光液晶パネル L CPの作 用を受けることなく凸レンズ光学素子 CVXに入射して、 凸レンズ光学素子 C VX及び対物レンズ〇 Bの組み合わせでホログラム記録層 7よりも手前の波長 選択性サーポガイド層 90に集光する。 サーポビーム SVBは波長選択性反射 層 5を透過し対物レンズ OBからみて遠方に配置したトラックなどのサ一ポ —ク Tを形成したサーポガイド層 9に集光する。 よって、 サーポマーク Tを読 み取ることによってプッシュプル方式のトラッキングエラ一信号などサ一ポ信 号を良好に得ることができる。
' <サーポ制御系の他の変形例 >
上記実施形態では、 偏光液晶パネル LCP及び空間光変調器 SLMの構成に おいて、 参照光を光軸でかつ信号光をその周囲で伝搬させる場合を中心に説明 したが、 他の変形例として、 図 38に示すように、 これとは逆に信号光 SBを 光軸で参照光 RBをその周囲で生成して伝搬させる構成も可能である。 この場 合、 図 30に示すように、 空間光変調器 SLM全体を透過型マトリクス液晶表 示装置として、 その制御回路 26により、 記録すべきぺ一ジデータの所定パタ ーンを表示する中央領域 L CC とその周囲に環状領域 L C P Rの無変調の光 透過領域とを表示するように、 構成する。 さらに、 偏光液晶パネル LCPは、 偏光液晶駆動回路 L C P Dにより、 ホログラム記録時に両領域の同一の偏光付 与の透光状態として、 図 31に示すように、 再生時に偏光液晶パネル L CPの 中央偏光領域 PLCCR (オフ状態） 及び環状偏光領域 PLC PR (オン状態） を異なる偏光作用状態とされる。 この変形例の記録再生動作も上記サ一ポ制御 系の例の場合と同様である。
さらに、 信号光 S Bを光軸で参照光 R Bをその肩囲で生成して伝搬させる構 成に加えて、 図 39に示すように、 ホログラム記録層 7よりも対物レンズモジ ユール OBMに近い位置に波長選択性サーポガイド層 90を有するホログラム 記録担体を用いたサ一ポビーム S V Bの焦点が信号光よりも手前にある構成と しても適用可能である。 この変形例の記録再生動作も上記サーポ制御系の例め 場合と同様である。
<他のピックァップ変形例 >
図 40に他のピックアツプの構成を示す。
このピックアップは、 図 34に示すピックアップにおけるミラー MR、 1/ 4波長板 ΐΖ4λ及び 4 f レンズ: f cを取り除き、 これらの位置に、 透過型の 空間光変調器 S LMに代えて、反射型の偏光空間光変調器 P S LMを配置して、 ホログラム記録再生用レーザ光源 L D 1からの光束を偏光ビ一ムスプリッ夕 P B Sを経て偏光空間光変調器 P S LMへ入射してその反射光を用いる以外、 上 記ピックアップ 23と同一である。 よって、 記録再生動作も上記ピックアップ 23と同様に行われる。
偏光空間光変調器 PSLMは、 図 41に示すように、 光軸近傍で光軸を含む 中央領域 Aとその周囲の光軸を含まない空間光変調領域 Bとに分割されている いわゆる L COS (Liquid Crystal On Silicon) 装置である。 反射される光束 に 90度回転する偏光の変調が与えられ、 偏光空間光変調器 PSLMが光束を 反射した時点で光束は空間光変調領域 Bの空間変調された信号光 S Bと中央領 域 Aの空間変調されない参照光 RBに同軸上にて分離される。 ·
偏光空間光変調器 PSLMは、 マトリクス状に分割された複数の画素電極を 有する液晶パネルなどで電気的に入射光の一部を画素毎に偏光する機能を有す る。 この偏光空間光変調器 P.SLMは空間光変調器駆動回路 26に接続され、 これからの記録すべきページデータに基づいた分布を有するように光束偏光を 変調して、 環状断面の信号光 SBを生成する。 また、 偏光空間光変調器 PSL Mは入射及び反射で同一偏光を維持することもできるので、 空間光変調領域 B のみで変調状態を維持したまま反射状態とする制御を行えば、 偏光ビ一ムスプ リツ夕 P B Sとの組み合わせでシャッ夕として機能して、 中央領域 Aの空間変 調されない参照光のみを対物レンズモジュール O B Mへ供給できる。

Claims

請求の範囲
1 . 参照光及び信号光の光学干渉パターンを回折格子として内部に保存す るホログラム記録担体へ情報を記録又は再生するホログラム記録再生システム であって、
可干渉性光から、 参照光と、 記録情報に応じて前記可干渉性光を変調した-信 号光と、. を生成する光生成手段と、
前記参照光及び前記信号光のいずれか一方を光軸上に光軸を含む中央領域光 束として、 他方を前記一方の周囲を取り囲む環状断面光束として、 互いに空間 的に分離して同軸に同一方向に伝搬させ、 対物レンズ光学系を介して、 前記参 照光及び前記信号光を互いに光軸上の異なる焦点に集光させ、 前記参照光及び 信号光を干渉させる干渉手段と、
前記異なる焦点のうち前記対物レンズ光学系に近い焦点側に位置するホ口グ ラム記録層及び前記異なる焦点のうち前記対物レンズ光学系に遠い焦点側に位 置する反射層を有するホログラム記録担体と、.
光軸上に配置されかつ前記参照光が前記ホログラム記録層に照射された際に 前記ホログラム記録層から前記対物レンズ光学系を介して戻る光を受光する像 検出手段と、 を含み、
'前記ホログラム記録担体は、 前記ホログラム記録層よりも前記対物レンズ光 学系に近い位置に、 又は、 前記反射層よりも前記対物レンズ光学系から遠い位 置に、 位置するサ一ポガイド層を備え、
前記光軸を含む中央領域光束と共軸にかつその領域内を透過する前記可干渉 性光とは異なる波長のサーポビームを前記サーポガイド層へ集光レて、 前記サ ーポガイド層から前記対物レンズ光学系を介して戻る光を受光して、 光電変換 を行い、 光電変換信号に応じて前記対物レンズ光学系を駆動するサーポ制御系 を有することを特徴とするホログラム記録再生システム。
2 . 前記ホログラム記録層よりも前記対物レンズ光学系に近い位置の前記 サーボガイド層は、 前記可干渉性光の波長を透過し、 前記サーポビームを反射 する波長選択性を有する材料からなることを特徴とする請求項 1記載のホログ ラム記録再生システム。
3 . 前記サーポガイド層よりも前記対物レンズ光学系に近い位置の前記反 射層は、 前記可干渉性光の波長を反 し、 前記サ一ポビームを透過する波長選 択性を有する材料からなることを特徴とする請求項 1記載のホログラム記録再 生システム。
4 . 前記ホログラム記録担体は、 前記ホログラム記録層及び前記反射層の 間に分離層を有することを特徴とする請求項 1〜 3のいずれかに記載のホログ ラム記録再生システム。
5 . 前記ホログラム記録担体は、 前記ホログラム記録層及び前記サーポガ イド層の間、 又は、 前記反射層及び前記サーポガイド層の間に第 2分離層を有 することを特徴とする請求項 1〜 4のいずれかに記載のホログラム記録再生シ ステム。
6 . 光軸上に配置された中央偏光領域と前記中央偏光領域を囲むように配 置された環状偏光領域とからなりかつ前記中央偏光領域及び前記環状偏光領域 の通過成分の偏光面の回転角度を互いに異ならしめる偏光面回転装置と、 を含 むことを特徴とする請求項 1〜 5のいずれかに記載のホログラム記録再生シス テム。
7 . 前記空間光変調器が透過型のマトリクス液晶表示装置からなり、 前記 中央領域は貫通開口又は透明材料からなることを特徴とする請求項 1〜 6のい ずれかに記載のホログラム記録再生システム。
8 . 前記空間光変調器が透過型のマトリクス液晶表示装置からなり、 前記 中央領塽も透過型のマトリクス液晶表示装置からなり、 記録時に前記中央領域 が透光状態であることを特徴とする請求項 1〜 6のいずれかに記載のホロダラ ム記録再生システム。
9 . · 前記偏光面回転装置が透過 ¾の液晶装置からなり、 前記中央偏光領域 は貫通開口又は透明材料からなることを特徴とする請求項 7〜 8のいずれかに 記載のホログラム記録再生システム。
•1 0 . 前記偏光面回転装置が透過型の液晶装置からなり、 前記中央偏光領 域も透過型の液晶装置からなり、 記録時及び再生時に前記中央偏光領域が無変 調の透光状態であることを特徴とする請求項 7〜 8のいずれかに記載のホログ ラム記録再生システム。
1 1 . 前記空間光変調器が透過型のマトリクス液晶表示装置からなり、 前 記環状領域は貫通開口又は透明材料からなることを特徴とする請求項 1〜 6の いずれかに記載のホログラム記録再生システム。
1 2 . 前記空間光変調器が透過型のマトリクス液晶表示装置からなり、 前 記環状領域も透過型のマトリクス液晶表示装置からなり、 記録時に前記環状領 域が透光状態であることを特徴とする請求項 1〜 6のいずれかに記載のホログ ラム記録再生システム。
1 3 . 前記偏光面回転装置が透過型の液晶装置からなり、 前記環状偏光領 域は貫通開口又は透明材料からなることを特徴とする請求項 1 1〜1 2のいず れかに記載のホログラム記録再生システム。
1 4 . 前記偏光面回転装置が透過型の液晶装置からなり、 前記環状偏光領 域も透過型の液晶装置からなり、 記録時及び再生時に前記環状偏光領域が無変 調の透光状態であることを特徵とする請求項 1 1〜1 2のいずれかに記載のホ ログラム記録再生システム。
1 5 . 前記対物レンズ光学系は、 集光レンズに一体となってその屈折面に 同軸に形成された凸若しくは凹レンズ又は凸若しくは凹レン'ズ作用を有するフ レネルレンズ面若しくは回折格子を有する 2焦点レンズであることを特徴とす る請求項 1〜 1 4のいずれかに記載のホログラム記録再生システム。
1 6 . 前記対物レンズ光学系は、 集光レンズと前記集光レンズと同軸に配 置された凸若しくは凹レンズ又は凸若しくは凹レンズ作用を有するフレネルレ ンズ面若しくは回折格子を有する透過型の光学素子であることを特徴とする譜 求項 1〜1 4のいずれかに記載のホログラム記録再生システム。
1 7 . 前記サーポビームが前記偏光面回転装置の前記中央偏光領域の領域 内を通過しかつ前記光軸を含む光束の偏光方向と 9 0 ° 異なる偏光方向で入射 させることを特徴とする請求項 6〜1 6のいずれかに記載のホログラム記録再 生システム。
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