(57)【要約】      （修正有）【課題】光記録媒体への情報の記録時における光の利用効率が高く、記録時のデータ転送速度を高めることができる、並列記録再生用の光学ユニットおよび光学的情報記録再生装置ならびにそれに用いる光学素子を提供する。【解決手段】光記録媒体への情報の記録時には、光源から出射した１本のビームは、マイクロレンズアレイ１４ａによりｍ本のビームに分割され、可変偏向素子アレイ１５および偏向素子アレイ１６により記録データに応じて光軸位置がシフトして、光記録媒体内に集光される。一方、光記録媒体からの情報の再生時には、光源から出射した１本のビームはマイクロレンズアレイ１４ａによりｎ本のビームに分割され、光記録媒体内に集光される。ここで、ｍ＜ｎである。【選択図】図７
2010205340.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１本のビームを、外部からの第１の制御信号に応じて、第１の整数ｎ本のビームに分割するか、前記ｎ未満である第２の整数ｍ本のビームに分割するかを切り替える切替部を具備する
光学素子。
【請求項２】
請求項１に記載の光学素子において、
前記切替部は、
前記１本のビームの偏光方向を、前記第１の制御信号に応じて、第１の方向または前記第１の方向に直交する第２の方向のいずれかに切り替える可変波長板を具備し、
前記偏光方向が前記第１の方向である場合に、前記１本のビームを前記ｎ本のビームに分割する第１のビーム分割部と、
前記偏光方向が前記第２の方向である場合に、前記１本のビームを前記ｍ本のビームに分割する第２のビーム分割部と
をさらに具備する
光学素子。
【請求項３】
請求項２に記載の光学素子において、
前記第２のビーム分割部は、
前記偏光方向が前記第２の方向であるビームに作用する１軸異方性媒質によって、前記１本のビームを前記ｍ本の収束光にする第１の偏光性レンズアレイと、
前記１軸異方性媒質によって、前記ｍ本の収束光を前記ｍ本のビームにする第２の偏光性レンズアレイと
を具備する
光学素子。
【請求項４】
請求項３に記載の光学素子において、
前記ｍ本のビームにおけるそれぞれの光軸の位置を、外部からの第２の制御信号に応じて変更する光軸位置変化部
をさらに具備し、
前記光軸位置変化部は、
前記１軸異方性媒質によって、前記ｍ本のビームにおけるそれぞれの光軸の方向を、前記第２の制御信号に応じて変更する可変偏向素子アレイと、
前記１軸異方性媒質によって、前記可変偏向素子アレイによって変更された前記光軸の方向を、元の方向に戻す偏向素子アレイと
を具備する
光学素子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の光学素子と、
前記光学素子の前段に配置されて、前記１本のビームを出射する光源と、
前記光学素子の後段に配置されて、前記ｎ本または前記ｍ本に分割された複数のビームを、前記ｎ箇所または前記ｍ箇所の位置にそれぞれ同時に集光するための集光部と
を具備し、
前記ｎ箇所の位置を、光記録媒体内に配置することで、情報の並列再生を行い、
前記ｍ箇所の位置を、前記光記録媒体内に配置することで、情報の並列記録を行う
光学ユニット。
【請求項６】
請求項５に記載の光学ユニットにおいて、
前記光学素子が出力する前記複数のビームのそれぞれについて、第１の成分と、第２の成分とに分けるビームスプリッタと、
前記第１の成分を、前記ｎ箇所または前記ｍ箇所の位置に集光するための第１の光路と、
前記第２の成分を、前記ｎ箇所または前記ｍ箇所の位置に集光するための第２の光路と
をさらに具備する
光学ユニット。
【請求項７】
請求項６に記載の光学ユニットにおいて、
前記集光部は、
前記第１の光路に配置された第１の対物レンズと、
前記第２の光路に配置された第２の対物レンズと
を具備し、
前記第１の光路と、前記第２の光路とは、前記第１の偏光成分と、前記第２の偏光成分とがお互いに反対の方向から前記光記録媒体へ入射するように配置されている
光学ユニット。
【請求項８】
請求項６に記載の光学ユニットにおいて、
前記集光部は、
前記第１の光路と、前記第２の光路との共通部分に配置された対物レンズを具備し、
前記第１の光路と、前記第２の光路とは、前記第１の成分と、前記第２の成分とが同じ方向から前記光記録媒体へ入射するように配置されている
光学ユニット。
【請求項９】
請求項５〜８のいずれかに記載の光学ユニットと、
前記１本のビームを、情報を再生する際には前記ｎ本に、情報を記録する際には前記ｍ本にそれぞれ分割するように、前記切替部を制御するための前記第１の制御信号を生成する切替部駆動回路と
を具備する
光学的情報記録再生装置。
【請求項１０】
（ａ）１本のビームを出射するステップと、
（ｂ）前記１本のビームを、情報を再生する際には第１の整数ｎ本に、情報を記録する際には前記ｎ未満である第２の整数ｍ本にそれぞれ分割するステップと、
（ｃ）前記ｎ本または前記ｍ本に分割された複数のビームを、前記ｎ箇所または前記ｍ箇所の位置にそれぞれ同時に集光するステップと、
（ｄ）前記ｎ箇所の位置を、光記録媒体内に配置することで、情報の並列再生を行うステップと、
（ｅ）前記ｍ箇所の位置を、前記光記録媒体内に配置することで、情報の並列記録を行うステップと
を具備する
光学的情報記録再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光記録媒体に対して情報の記録再生を行うための光学素子と、この光学素子を用いる光学ユニットと、この光学ユニットを用いる光学的情報記録再生装置とに係り、特に、光記録媒体に対して厚さ方向の次元も利用して３次元的に情報の記録再生を行うための光学素子と、この光学素子を用いる光学ユニットと、この光学ユニットを用いる光学的情報記録再生装置とに係る。
【背景技術】
【０００２】
光学的情報記録再生装置には、大容量性と、高速性とが求められる。
【０００３】
光学的情報記録再生装置の大容量化技術の一つとして、光記録媒体の面内方向の次元だけでなく厚さ方向の次元も利用し、光記録媒体に対して３次元的に情報の記録再生を行う３次元記録再生技術がある。３次元記録再生技術の一つとして、ビット型の３次元記録再生技術がある。ビット型の３次元記録再生技術では、対向する２つのビームを光記録媒体の記録層内の同一の位置に集光して干渉させる。次に、集光点に微小な回折格子を形成することにより情報の記録を行う。次に、２つのビームのうちどちらか一方を光記録媒体の記録層内に集光する。次に、回折格子からの反射光を検出することにより情報の再生を行う。このようなビット型の３次元記録再生用の光学ユニットとして、非特許文献１（Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ、Ｖｏｌ．４５、Ｎｏ．２Ｂ、２００６、ｐｐ．１２３９〜１２４５）に記載の光学ユニットがある。
【０００４】
図１は、非特許文献１に記載された光学ユニットについて説明するための光路図である。この光学ユニットは、レーザ７４と、凹レンズ７５と、凸レンズ７６ａ、７６ｂと、ビームスプリッタ７７ａ、７７ｂと、ミラー７８ａ〜７８ｅと、シャッタ７９と、１／４波長板８０ａ、８０ｂと、対物レンズ８１ａ、８１ｂと、光検出器８２とを具備する。
【０００５】
この光学ユニットの動作について説明する。レーザ７４から出射した光は、凹レンズ７５および凸レンズ７６ａを透過してビーム径が拡大される。ビーム径が拡大された光のうち、一部はビームスプリッタ７７ａを透過し、一部はビームスプリッタ７７ａで反射される。
【０００６】
ここで、ディスク７３への情報の記録時について説明する。ビームスプリッタ７７ａを透過した光は、ミラー７８ａ、ミラー７８ｂで反射される。ミラー７８ａ、ミラー７８ｂで反射された光は、ビームスプリッタ７７ｂを透過する。ビームスプリッタ７７ｂを透過した光は、１／４波長板８０ａを透過して直線偏光から円偏光へ変換される。１／４波長板８０ａを透過した光は、対物レンズ８１ａを透過して平行光から収束光へ変換され、ディスク７３の記録層内に集光される。
【０００７】
また、ビームスプリッタ７７ａで反射された光は、ミラー７８ｃ、ミラー７８ｄ、ミラー７８ｅで反射される。ミラー７８ｃ〜７８ｅで反射された光は、シャッタ７９を通過する。シャッタ７９を通過した光は、１／４波長板８０ｂを透過して直線偏光から円偏光へ変換される。１／４波長板８０ｂを透過した光は、対物レンズ８１ｂを透過して平行光から収束光へ変換され、ディスク７３の記録層内に集光される。
【０００８】
ビームスプリッタ７７ａを透過した光と、ビームスプリッタ７７ａで反射された光とは、ディスク７３の記録層内の同一の位置に集光されて干渉する。その結果、集光点に微小な回折格子が形成される。
【０００９】
次に、ディスク７３からの情報の再生時について説明する。ビームスプリッタ７７ａを透過した光はディスク７３の記録層内に集光される。その一方で、ビームスプリッタ７７ａで反射された光はシャッタ７９で遮断され、ディスク７３へ向かわない。ディスク７３の記録層内に集光された光は、集光点に形成された回折格子で反射される。集光点に形成された回折格子で反射された光は、対物レンズ８１ａを逆向きに透過して発散光から平行光へ変換される。対物レンズ８１ａを逆向きに透過した光は、１／４波長板８０ａを透過して円偏光から直線偏光へ変換される。１／４波長板８０ａを透過した光は、ビームスプリッタ７７ｂで反射される。ビームスプリッタ７７ｂで反射された光は、凸レンズ７６ｂを透過して平行光から収束光へ変換され、光検出器８２で受光される。
【００１０】
ここで、回折格子はビットデータの情報を有している。レーザ７４から出射しビームスプリッタ７７ａを透過した光およびレーザ７４から出射しビームスプリッタ７７ａで反射された光の集光点の位置は、３次元的に移動可能である。すなわち、この集光点は、ディスク７３の記録層における面内方向だけでなく厚さ方向へも移動可能である。この集光点を、記録層の厚さ方向へも多層に回折格子を形成することにより、３次元記録再生を行うことができる。
【００１１】
また、光学的情報記録再生装置の高速化技術の一つとして、光記録媒体に対して並列に情報の記録再生を行う並列記録再生技術がある。このような並列記録再生用の光学ユニットは、１本のビームから複数本のビームを生成する複数ビーム生成ユニットを光学系中に設けることにより実現することができる。複数ビーム生成ユニットとしては、特許文献１（特開平１０−１２４９０５号公報）に記載の光学ユニットが有しているような、液晶シャッタアレイとマイクロレンズアレイとを組み合わせたものを用いることができる。
【００１２】
図２は、液晶シャッタアレイとマイクロレンズアレイを組み合わせた複数ビーム生成ユニットの構成について説明するための光路図である。図２（ａ）は、光記録媒体への情報の記録時に、１本のビームから複数本のビームが生成される様子を示している。図２（ｂ）は、光記録媒体からの情報の再生時に、１本のビームから複数本のビームが生成される様子を示している。ここで、図２のＺ軸は光軸に平行であり、図２のＸ軸、Ｙ軸は光軸に垂直な面内にある。図２はＸ−Ｚ面内の様子を示しているが、Ｙ−Ｚ面内の様子もこれと同じである。
【００１３】
図２における複数ビーム生成ユニットの動作について説明する。まず、ビーム８５が、平行光として液晶シャッタアレイ８３へ入射する。
【００１４】
ここで、光記録媒体への情報の記録時について説明する。液晶シャッタアレイ８３からは、ビーム８６ａまたは８６ｂのいずれかと、ビーム８６ｃまたは８６ｄのいずれかと、ビーム８６ｅまたは８６ｆのいずれかとが、それぞれ平行光として出射する。ビーム８６ａまたは８６ｂのいずれかと、ビーム８６ｃまたは８６ｄのいずれかと、ビーム８６ｅまたは８６ｆのいずれかとは、マイクロレンズアレイ８４を透過して平行光から収束光へ変換される。マイクロレンズアレイ８４を透過したこれらのビームは、マイクロレンズアレイ８４の焦点面にそれぞれ集光スポットを形成する。
【００１５】
次に、光記録媒体からの情報の再生時について説明する。液晶シャッタアレイ８３からは、６本のビーム８６ａ〜８６ｆが平行光として出射する。６本のビーム８６ａ〜８６ｆは、マイクロレンズアレイ８４を透過して平行光から収束光へ変換される。マイクロレンズアレイ８４を透過したこれらのビームは、マイクロレンズアレイ８４の焦点面にそれぞれ集光スポットを形成する。
【００１６】
図３は、液晶シャッタアレイ８３の構成について説明するための平面図である。液晶シャッタアレイ８３は、Ｘ−Ｙ面内に６行６列に配列された３６個の液晶シャッタ８７ａ〜８７ｉ、８８ａ〜８８ｉ、８９ａ〜８９ｉ、９０ａ〜９０ｉを具備する。図３（ａ）は光記録媒体への情報の記録時における液晶シャッタアレイ８３の動作の様子を示している。図３（ｂ）は光記録媒体からの情報の再生時における液晶シャッタアレイ８３の動作の様子を示している。
【００１７】
光記録媒体への情報の記録時について説明する。２行２列に配列された隣接する４個の液晶シャッタのうち、１個の液晶シャッタのみが入射光を透過させて、残りは入射光を遮断する。例えば、図３（ａ）では、隣接する４個の液晶シャッタ８７ａ、８８ａ、８９ａ、９０ａのうち液晶シャッタ９０ａのみが入射光を透過させて残りは入射光を遮断している。同様に、隣接する４個の液晶シャッタ８７ｂ、８８ｂ、８９ｂ、９０ｂのうち液晶シャッタ８８ｂのみが入射光を透過させて残りは入射光を遮断している。隣接する４個の液晶シャッタ８７ｃ、８８ｃ、８９ｃ、９０ｃのうち液晶シャッタ８７ｃのみが入射光を透過させて残りは入射光を遮断している。隣接する４個の液晶シャッタ８７ｄ、８８ｄ、８９ｄ、９０ｄのうち液晶シャッタ８８ｄのみが入射光を透過させて残りは入射光を遮断している。隣接する４個の液晶シャッタ８７ｅ、８８ｅ、８９ｅ、９０ｅのうち液晶シャッタ８８ｅのみが入射光を透過させて残りは入射光を遮断している。隣接する４個の液晶シャッタ８７ｆ、８８ｆ、８９ｆ、９０ｆのうち液晶シャッタ８８ｆのみが入射光を透過させて残りは入射光を遮断している。隣接する４個の液晶シャッタ８７ｇ、８８ｇ、８９ｇ、９０ｇのうち液晶シャッタ８９ｇのみが入射光を透過させて残りは入射光を遮断している。隣接する４個の液晶シャッタ８７ｈ、８８ｈ、８９ｈ、９０ｈのうち液晶シャッタ８９ｈのみが入射光を透過させて残りは入射光を遮断している。隣接する４個の液晶シャッタ８７ｉ、８８ｉ、８９ｉ、９０ｉのうち液晶シャッタ８８ｉのみが入射光を透過させて残りは入射光を遮断している。
【００１８】
一方、光記録媒体からの情報の再生時には、液晶シャッタ８７ａ〜８７ｉ、８８ａ〜８８ｉ、８９ａ〜８９ｉ、９０ａ〜９０ｉの全てが入射光を透過させる。
【００１９】
図２（ａ）のビーム８６ａは、図３の液晶シャッタ８７ｄまたは８９ｄからの透過光に相当する。図２（ａ）のビーム８６ｂは、図３の液晶シャッタ８８ｄまたは９０ｄからの透過光に相当する。図２（ａ）のビーム８６ｃは、図３の液晶シャッタ８７ｅまたは８９ｅからの透過光に相当する。図２（ａ）のビーム８６ｄは、図３の液晶シャッタ８８ｅまたは９０ｅからの透過光に相当する。図２（ａ）のビーム８６ｅは、図３の液晶シャッタ８７ｆまたは８９ｆからの透過光に相当する。図２（ａ）のビーム８６ｆは、図３の液晶シャッタ８８ｆまたは９０ｆからの透過光に相当する。
【００２０】
また、図２（ｂ）のビーム８６ａは、図３の液晶シャッタ８７ｄおよび８９ｄからの透過光に相当する。図２（ｂ）のビーム８６ｂは、図３の液晶シャッタ８８ｄおよび９０ｄからの透過光に相当する。図２（ｂ）のビーム８６ｃは、図３の液晶シャッタ８７ｅおよび８９ｅからの透過光に相当する。図２（ｂ）のビーム８６ｄは、図３の液晶シャッタ８８ｅおよび９０ｅからの透過光に相当する。図２（ｂ）のビーム８６ｅは、図３の液晶シャッタ８７ｆおよび８９ｆからの透過光に相当する。図２（ｂ）のビーム８６ｆは、図３の液晶シャッタ８８ｆおよび９０ｆからの透過光に相当する。
【００２１】
図４は、マイクロレンズアレイ８４の構成について説明するための三方図である。図４（ａ）は、マイクロレンズアレイ８４の、Ｘ−Ｙ面における平面図である。図４（ｂ）は、マイクロレンズアレイ８４のＸ−Ｚ面における平面図である。図４（ｃ）は、マイクロレンズアレイ８４のＹ−Ｚ面における平面図である。
【００２２】
マイクロレンズアレイ８４は、Ｘ−Ｙ面内に６行６列に配列された３６個のマイクロレンズ９１ａ〜９１ｉ、９２ａ〜９２ｉ、９３ａ〜９３ｉ、９４ａ〜９４ｉを具備する。マイクロレンズ９１ａ〜９１ｉ、９２ａ〜９２ｉ、９３ａ〜９３ｉ、９４ａ〜９４ｉのそれぞれに対応する入射面には、それぞれレンズが形成されている。
【００２３】
ここで、光記録媒体への情報の記録時について説明する。マイクロレンズアレイ８４へは９本のビームが入射する。例えば、図３に示す液晶シャッタ９０ａからの透過光が、図４に示すマイクロレンズ９４ａへ入射する。図３に示す液晶シャッタ８８ｂからの透過光が、図４に示すマイクロレンズ９２ｂへ入射する。図３に示す液晶シャッタ８７ｃからの透過光が、図４に示すマイクロレンズ９１ｃへ入射する。図３に示す液晶シャッタ８８ｄからの透過光が、図４に示すマイクロレンズ９２ｄへ入射する。図３に示す液晶シャッタ８８ｅからの透過光が、図４に示すマイクロレンズ９２ｅへ入射する。図３に示す液晶シャッタ８８ｆからの透過光が、図４に示すマイクロレンズ９２ｆへ入射し、図３に示す液晶シャッタ８９ｇからの透過光が、図４に示すマイクロレンズ９３ｇへ入射し、図３に示す液晶シャッタ８９ｈからの透過光が、図４に示すマイクロレンズ９３ｈへ入射し、図３に示す液晶シャッタ８８ｉからの透過光が、図４に示すマイクロレンズ９２ｉへ入射する。このとき、９本のビームはそれぞれマイクロレンズ９４ａ、９２ｂ、９１ｃ、９２ｄ、９２ｅ、９２ｆ、９３ｇ、９３ｈ、９２ｉから収束光としてそれぞれ出射する。
【００２４】
次に、光記録媒体からの情報の再生時について説明する。マイクロレンズアレイ８４へは３６本のビームが入射する。図３に示す液晶シャッタ８７ａ〜８７ｉ、８８ａ〜８８ｉ、８９ａ〜８９ｉ、９０ａ〜９０ｉからの透過光は、それぞれ図４に示すマイクロレンズ９１ａ〜９１ｉ、９２ａ〜９２ｉ、９３ａ〜９３ｉ、９４ａ〜９４ｉへ入射する。このとき、３６本のビームはそれぞれマイクロレンズ９１ａ〜９１ｉ、９２ａ〜９２ｉ、９３ａ〜９３ｉ、９４ａ〜９４ｉから収束光としてそれぞれ出射する。
【００２５】
図５は、マイクロレンズアレイ８４の焦点面に形成される集光スポットの配置について説明するための平面図である。図５（ａ）は光記録媒体への情報の記録時に形成される集光スポットを示している。図５（ｂ）は光記録媒体からの情報の再生時に形成される集光スポットを示している。なお、図中の点線はマイクロレンズ９１ａ〜９１ｉ、９２ａ〜９２ｉ、９３ａ〜９３ｉ、９４ａ〜９４ｉの外形線に対応している。
【００２６】
ここで、光記録媒体への情報の記録時について説明する。図４に示すマイクロレンズ９４ａ、９２ｂ、９１ｃ、９２ｄ、９２ｅ、９２ｆ、９３ｇ、９３ｈ、９２ｉからの出射光は、それぞれマイクロレンズアレイ８４の焦点面に集光スポット９８ａ、９６ｂ、９５ｃ、９６ｄ、９６ｅ、９６ｆ、９７ｇ、９７ｈ、９６ｉを形成する。
【００２７】
次に、光記録媒体からの情報の再生時について説明する。図４に示すマイクロレンズ９１ａ〜９１ｉ、９２ａ〜９２ｉ、９３ａ〜９３ｉ、９４ａ〜９４ｉからの出射光は、それぞれマイクロレンズアレイ８４の焦点面に集光スポット９５ａ〜９５ｉ、９６ａ〜９６ｉ、９７ａ〜９７ｉ、９８ａ〜９８ｉを形成する。
【００２８】
図２に示す複数ビーム生成ユニットを、図１に示すビット型の３次元記録再生用の光学ユニットへ適用する場合について説明する。ビームスプリッタ７７ａとミラー７８ａの間に、複数ビーム生成ユニットおよび凸レンズが挿入される。同様に、ビームスプリッタ７７ａとミラー７８ｃの間にも、複数ビーム生成ユニットおよび凸レンズが挿入される。
【００２９】
ここで、ディスク７３への情報の記録時について説明する。ビームスプリッタ７７ａとミラー７８ａの間およびビームスプリッタ７７ａとミラー７８ｃの間にはそれぞれ、複数ビーム生成ユニットが挿入されている。これら複数ビーム生成ユニットのそれぞれにより、９本のビームが生成される。これら９本のビームは、集光スポット９８ａ、９６ｂ、９５ｃ、９６ｄ、９６ｅ、９６ｆ、９７ｇ、９７ｈ、９６ｉを物点とする。これら９本のビームは、対物レンズ８１ａ、８１ｂにより集光スポット９８ａ、９６ｂ、９５ｃ、９６ｄ、９６ｅ、９６ｆ、９７ｇ、９７ｈ、９６ｉと共役なディスク７３内の９箇所の位置に集光される。その結果、各集光点にそれぞれ回折格子が形成される。
【００３０】
次に、ディスク７３からの情報の再生時について説明する。ビームスプリッタ７７ａとミラー７８ａの間に挿入された複数ビーム生成ユニットにより、３６本のビームが生成される。これら３６本のビームは、集光スポット９５ａ〜９５ｉ、９６ａ〜９６ｉ、９７ａ〜９７ｉ、９８ａ〜９８ｉを物点とする。これら３６本のビームは、対物レンズ８１ａにより集光スポット９５ａ〜９５ｉ、９６ａ〜９６ｉ、９７ａ〜９７ｉ、９８ａ〜９８ｉと共役なディスク７３内の３６箇所の位置に集光される。集光された３６本のビームのうち、９本のビームが、集光点に形成された回折格子で反射され、光検出器８２で受光される。
【００３１】
ここでは、記録再生に２／４変調符号が用いられている。２／４変調符号とは、２データビットを４チャネルビットへ変換する変調符号である。ここで、４チャネルビットのうち１つが１であり、残りが０である。
【００３２】
ディスク７３への情報の記録時に、データビットとして００、０１、１０、１１の４種類を用いる場合について説明する。図３（ａ）に示す液晶シャッタアレイ８３における隣接する４個の液晶シャッタのうち、それぞれ左上、右上、左下または右下のいずれか１つの液晶シャッタのみが入射光を透過させて、残り３つは入射光を遮断する。
【００３３】
これにより、図５（ａ）に示すマイクロレンズアレイ８４の焦点面における隣接する４箇所の位置のうち、それぞれ左上、右上、左下または右下のいずれかの位置のみに集光スポットが形成される。液晶シャッタアレイ８３における隣接する４個の液晶シャッタのうちどの液晶シャッタのみが入射光を透過させて残りが入射光を遮断し、マイクロレンズアレイ８４の焦点面における隣接する４箇所の位置のうちどの位置のみに集光スポットが形成されるかは、２／４変調された記録データに応じて変化する。
【００３４】
図２に示す複数ビーム生成ユニットを用いた光学ユニットにおいては、光記録媒体への情報の記録時に、図３（ａ）に示す液晶シャッタアレイ８３における隣接する４個の液晶シャッタのうち１個の液晶シャッタのみが入射光を透過させて残りの液晶シャッタは入射光を遮断する。このため、光源からの出射光のパワーに対する光記録媒体内の集光スポットの形成に寄与する光のパワーの割合である光の利用効率が低い。集光スポットのパワーが低いと、集光点に記録マークである回折格子を形成するためのエネルギーを与えるのに必要な時間が長くなる。すなわち、光記録媒体への情報の記録に時間がかかり、記録時のデータ転送速度を高めることができないという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３５】
【特許文献１】特開平１０−１２４９０５号公報
【非特許文献】
【００３６】
【非特許文献１】Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ、Ｖｏｌ．４５、Ｎｏ．２Ｂ、２００６、ｐｐ．１２３９〜１２４５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００３７】
本発明の目的は、光記録媒体への情報の記録時における光の利用効率が高く、記録時のデータ転送速度を高めることができる光学ユニットおよび光学的情報記録再生装置ならびにそれに用いる光学素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３８】
本発明による光学素子は、切替部を具備する。この切替部は、１本のビームを、外部からの第１の制御信号に応じて、第１の整数ｎ本のビームに分割するか、ｎ未満である第２の整数ｍ本のビームに分割するかを切り替える。
【００３９】
本発明による光学的情報記録再生方法は、（ａ）１本のビームを出射するステップと、（ｂ）前記１本のビームを、情報を再生する際には第１の整数ｎ本に、情報を記録する際には前記ｎ未満である第２の整数ｍ本にそれぞれ分割するステップと、（ｃ）前記ｎ本または前記ｍ本に分割された複数のビームを、前記ｎ箇所または前記ｍ箇所の位置にそれぞれ同時に集光するステップと、（ｄ）前記ｎ箇所の位置を、光記録媒体内に配置することで、情報の並列再生を行うステップと、（ｅ）前記ｍ箇所の位置を、前記光記録媒体内に配置することで、情報の並列記録を行うステップとを具備する。
【発明の効果】
【００４０】
上に述べたように、本発明の光学ユニットおよび光学的情報記録再生装置ならびにそれに用いる光学素子の効果は、光記録媒体への情報の記録時における光の利用効率が高く、記録時のデータ転送速度を高めることができることである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、非特許文献１に記載された光学ユニットについて説明するための光路図である。
【図２】図２は、液晶シャッタアレイとマイクロレンズアレイを組み合わせた複数ビーム生成ユニットの構成について説明するための光路図である。図２（ａ）は、光記録媒体への情報の記録時に、１本のビームから複数本のビームが生成される様子を示している。図２（ｂ）は、光記録媒体からの情報の再生時に、１本のビームから複数本のビームが生成される様子を示している。
【図３】図３は、液晶シャッタアレイ８３の構成について説明するための平面図である。図３（ａ）は光記録媒体への情報の記録時における液晶シャッタアレイ８３の動作の様子を示している。図３（ｂ）は光記録媒体からの情報の再生時における液晶シャッタアレイ８３の動作の様子を示している。
【図４】図４は、マイクロレンズアレイ８４の構成について説明するための三方図である。図４（ａ）は、マイクロレンズアレイ８４の、Ｘ−Ｙ面における平面図である。図４（ｂ）は、マイクロレンズアレイ８４のＸ−Ｚ面における平面図である。図４（ｃ）は、マイクロレンズアレイ８４のＹ−Ｚ面における平面図である。
【図５】図５は、マイクロレンズアレイ８４の焦点面に形成される集光スポットの配置について説明するための平面図である。図５（ａ）は光記録媒体への情報の記録時に形成される集光スポットを示している。図５（ｂ）は光記録媒体からの情報の再生時に形成される集光スポットを示している。
【図６】図６は、本発明の第１の実施形態による光学ユニットの構成について説明するための光路図である。
【図７】図７は、本実施形態による複数ビーム生成ユニット５ａの構成について説明するための側面図である。図７（ａ）はディスク２ａへの情報の記録時に１本のビームから複数本のビームが生成される様子を示している。図７（ｂ）はディスク２ａからの情報の再生時に１本のビームから複数本のビームが生成される様子を示している。
【図８】図８は、本実施形態によるマイクロレンズアレイ１４ａの構成について説明するための三方図である。図８（ａ）は、マイクロレンズアレイ１４ａの、Ｘ−Ｙ平面における平面図である。図８（ｂ）は、マイクロレンズアレイ１４ａの、Ｘ−Ｚ平面における平面図である。図８（ｃ）は、マイクロレンズアレイ１４ａの、Ｙ−Ｚ平面における平面図である。
【図９】図９は、本実施形態によるマイクロレンズアレイ１４ｂの構成について説明するための三方図である。図９（ａ）は、マイクロレンズアレイ１４ｂの、Ｘ−Ｙ平面における平面図である。図９（ｂ）は、マイクロレンズアレイ１４ｂの、Ｘ−Ｚ平面における平面図である。図９（ｃ）は、マイクロレンズアレイ１４ｂの、Ｙ−Ｚ平面における平面図である。
【図１０】図１０は、本実施形態による可変偏向素子アレイ１５の構成について説明するための三方図である。図１０（ａ）は、可変偏向素子アレイ１５の、Ｘ−Ｙ平面における平面図である。図１０（ｂ）は、可変偏向素子アレイ１５の、Ｘ−Ｚ平面における平面図である。図１０（ｃ）は、可変偏向素子アレイ１５の、Ｙ−Ｚ平面における平面図である。
【図１１】図１１は、本実施形態による偏向素子アレイ１６の構成について説明するための三方図である。図１１（ａ）は、偏向素子アレイ１６の、Ｘ−Ｙ平面における平面図である。図１１（ｂ）は、偏向素子アレイ１６の、Ｘ−Ｚ平面における平面図である。図１１（ｃ）は、偏向素子アレイ１６の、Ｙ−Ｚ平面における平面図である。
【図１２】図１２は、本実施形態によるマイクロレンズアレイ１４ｃの構成について説明するための三方図である。図１２（ａ）は、マイクロレンズアレイ１４ｃの、Ｘ−Ｙ平面における平面図である。図１２（ｂ）は、マイクロレンズアレイ１４ｃの、Ｘ−Ｚ平面における平面図である。図１２（ｃ）は、マイクロレンズアレイ１４ｃの、Ｙ−Ｚ平面における平面図である。
【図１３】図１３は、本実施形態によるマイクロレンズアレイ１４ｃの焦点面に形成される集光スポットについて説明するための平面図である。図１３（ａ）は、ディスク２ａへの情報の記録時に形成される集光スポットを示している。図１３（ｂ）は、ディスク２ａからの情報の再生時に形成される集光スポットを示している。
【図１４】図１４は、ディスク２ａへの情報の記録時およびディスク２ａからの情報の再生時における、ディスク２ａへの入射ビームおよびディスク２ａからの反射ビームの光路について説明するための光路図である。図１４（ａ）は、ディスク２ａへの情報の記録時におけるディスク２ａへの入射ビームの光路を示している。図１４（ｂ）は、ディスク２ａからの情報の再生時におけるディスク２ａへの入射ビームおよびディスク２ａからの反射ビームの光路を示している。
【図１５】図１５は、本実施形態による光学的情報記録再生装置の構成について説明するためのブロック図である。
【図１６】図１６は、本発明の第２の実施形態による光学ユニットの構成について説明するための光路図である。
【図１７】図１７は、ディスク２ｂへの情報の記録時およびディスク２ｂからの情報の再生時における、ディスク２ｂへの入射ビームおよびディスク２ｂからの反射ビームの光路図である。図１７（ａ）は、ディスク２ｂへの情報の記録時におけるディスク２ｂへの入射ビームの光路を示している。図１７（ｂ）は、ディスク２ｂからの情報の再生時におけるディスク２ｂへの入射ビームおよびディスク２ｂからの反射ビームの光路を示している。
【図１８】図１８は、本実施形態による光学的情報記録再生装置の構成について説明するためのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
添付図面を参照して、本発明による光学ユニットおよび光学的情報記録再生装置ならびにそれに用いる光学素子を実施するための形態を以下に説明する。
【００４３】
（第１の実施形態）
図６は、本発明の第１の実施形態による光学ユニットの構成について説明するための光路図である。この光学ユニットは、レーザ３ａと、凸レンズ４ａと、複数ビーム生成ユニット５ａと、凸レンズ４ｃと、可変波長板６ａと、偏光ビームスプリッタ８ａと、凸レンズ４ｅと、ミラー９ａ、９ｂと、凸レンズ４ｆと、ミラー９ｃと、１／４波長板１０ａと、対物レンズ１１ａ、１１ｂと、１／４波長板１０ｂと、ミラー９ｆと、凸レンズ４ｈと、ミラー９ｅ、９ｄと、凸レンズ４ｇ、４ｎと、光検出器１２ａとを具備する。
【００４４】
この光学ユニットにおける各構成要素の位置関係について、各光軸に基づいて説明する。
【００４５】
レーザ３ａが出射する光の光軸と、凸レンズ４ａの光軸と、複数ビーム生成ユニット５ａの光軸と、可変波長板６ａの光軸と、偏光ビームスプリッタ８ａにおける第１の光軸と、凸レンズ４ｇの光軸と、ミラー９ｄにおける第１の光軸とは、一直線上に配置されている。
【００４６】
偏光ビームスプリッタ８ａにおける第２の光軸と、凸レンズ４ｅの光軸と、ミラー９ａにおける第１の光軸と、凸レンズ４ｎの光軸と、光検出器１２ａの光軸とは、一直線上に配置されている。なお、偏光ビームスプリッタ８ａにおける第２の光軸は、偏光ビームスプリッタ８ａにおける第１の光軸が偏光ビームスプリッタ８ａによって反射した光軸に等しい。
【００４７】
ミラー９ａにおける第２の光軸と、ミラー９ｂにおける第１の光軸とは、一直線上に配置されている。なお、ミラー９ａにおける第２の光軸は、ミラー９ａにおける第１の光軸がミラー９ａによって反射した光軸に等しい。
【００４８】
ミラー９ｂにおける第２の光軸と、凸レンズ４ｆの光軸と、ミラー９ｃにおける第１の光軸とは、一直線上に配置されている。なお、ミラー９ｂにおける第２の光軸は、ミラー９ｂにおける第１の光軸がミラー９ｂによって反射した光軸に等しい。
【００４９】
ミラー９ｃにおける第２の光軸と、１／４波長板１０ａの光軸と、対物レンズ１１ａの光軸と、ディスク２ａの光軸と、対物レンズ１１ｂの光軸と、１／４波長板１０ｂの光軸と、ミラー９ｆにおける第１の光軸とは、一直線上に配置されている。なお、ミラー９ｃにおける第２の光軸は、ミラー９ｃにおける第１の光軸がミラー９ｃによって反射した光軸に等しい。
【００５０】
ミラー９ｆにおける第２の光軸と、凸レンズ４ｈの光軸と、ミラー９ｅにおける第１の光軸とは、一直線上に配置されている。なお、ミラー９ｆにおける第２の光軸は、ミラー９ｆにおける第１の光軸がミラー９ｆによって反射した光軸に等しい。
【００５１】
ミラー９ｅにおける第２の光軸と、ミラー９ｄにおける第２の光軸とは、一直線上に配置されている。なお、ミラー９ｅにおける第２の光軸は、ミラー９ｅにおける第１の光軸がミラー９ｅによって反射した光軸に等しい。また、ミラー９ｄにおける第２の光軸は、ミラー９ｄにおける第１の光軸がミラー９ｄによって反射した光軸に等しい。
【００５２】
ここで、本実施形態による光学ユニットの動作について説明する。
【００５３】
光源であるレーザ３ａは、単一モード半導体レーザである。レーザ３ａから出射した光は、凸レンズ４ａを透過して発散光から平行光へ変換される。凸レンズ４ａを透過した光は、ビーム分割部および光軸位置変化部である複数ビーム生成ユニット５ａへ入射する。複数ビーム生成ユニット５ａは、本実施形態による光学素子に相当する。複数ビーム生成ユニット５ａは、平行光として入射した１本のビームから発散光として出射する複数本のビームを生成する。複数ビーム生成ユニット５ａにより生成された複数の光は、凸レンズ４ｃを透過して複数の発散光から複数の平行光へ変換され、可変波長板６ａへ入射する。可変波長板６ａは、光記録媒体であるディスク２ａへの情報の記録時には入射光に対して１／４波長板の働きをする。また、可変波長板６ａは、光記録媒体であるディスク２ａからの情報の再生時には入射光に対して１／２波長板の働きをする。
【００５４】
ディスク２ａへの情報の記録時には、可変波長板６ａへ入射した複数の光は、可変波長板６ａを透過して複数の直線偏光から複数の円偏光へ変換される。ここで、可変波長板６ａを透過した複数の光におけるそれぞれの約５０％が、偏光ビームスプリッタ８ａでＳ偏光として反射される。また、可変波長板６ａを透過した複数の光におけるそれぞれの約５０％が偏光ビームスプリッタ８ａをＰ偏光として透過する。
【００５５】
偏光ビームスプリッタ８ａで反射された複数の光は、凸レンズ４ｅを透過して複数の平行光から複数の収束光へ変換される。凸レンズ４ｅを透過した複数の収束光は、ミラー９ａの近傍に集光されて複数の収束光から複数の発散光となり、ミラー９ａ、ミラー９ｂで反射される。ミラー９ｂで反射された複数の発散光は、凸レンズ４ｆを透過して複数の発散光から複数の平行光へ変換される。凸レンズ４ｆを透過した複数の平行光は、ミラー９ｃで反射される。ミラー９ｃで反射された複数の平行光は、１／４波長板１０ａを透過して複数の直線偏光から複数の円偏光へ変換される。１／４波長板１０ａを透過した複数の円偏光は、集光部である対物レンズ１１ａを透過して複数の平行光から複数の収束光へ変換される。対物レンズ１１ａを透過した複数の収束光は、ディスク２ａの記録層内に集光される。
【００５６】
また、偏光ビームスプリッタ８ａを透過した複数の光は、凸レンズ４ｇを透過して複数の平行光から複数の収束光へ変換される。凸レンズ４ｇを透過した複数の収束光は、ミラー９ｄの近傍に集光されて複数の収束光から複数の発散光となる。ミラー９ｄの近傍に集光された複数の発散光は、ミラー９ｄ、ミラー９ｅで反射される。ミラー９ｅで反射された複数の発散光は、凸レンズ４ｈを透過して複数の発散光から複数の平行光へ変換される。凸レンズ４ｈを透過した複数の平行光は、ミラー９ｆで反射される。ミラー９ｆで反射された複数の平行光は、１／４波長板１０ｂを透過して複数の直線偏光から複数の円偏光へ変換される。１／４波長板１０ｂを透過した複数の円偏光は、集光部である対物レンズ１１ｂを透過して複数の平行光から複数の収束光へ変換される。対物レンズ１１ｂを透過した複数の収束光は、ディスク２ａの記録層内に集光される。
【００５７】
偏光ビームスプリッタ８ａで反射された複数の光のそれぞれと偏光ビームスプリッタ８ａを透過した複数の光のそれぞれとは、ディスク２ａの記録層内の同一の位置に集光されて干渉する。その結果、複数の集光点のそれぞれに微小な回折格子が形成される。
【００５８】
次に、ディスク２ａからの情報の再生時について説明する。
【００５９】
可変波長板６ａへ入射した複数の光は、可変波長板６ａを透過して偏光方向が９０°変化する。可変波長板６ａを透過した複数の光は、偏光ビームスプリッタ８ａへＳ偏光として入射して、それぞれのほぼ１００％が反射される。偏光ビームスプリッタ８ａで反射された複数の光は、凸レンズ４ｅを透過して複数の平行光から複数の収束光へ変換される。凸レンズ４ｅを透過した複数の収束光は、ミラー９ａの近傍に集光されて複数の収束光から複数の発散光となり、ミラー９ａ、ミラー９ｂで反射される。ミラー９ｂで反射された複数の発散光は、凸レンズ４ｆを透過して複数の発散光から複数の平行光へ変換される。凸レンズ４ｆを透過した複数の平行光は、ミラー９ｃで反射され、１／４波長板１０ａを透過して複数の直線偏光から複数の円偏光へ変換される。１／４波長板１０ａを透過した複数の円偏光は、対物レンズ１１ａを透過して複数の平行光から複数の収束光へ変換される。対物レンズ１１ａを透過した複数の収束光は、ディスク２ａの記録層内に集光される。これらの複数の光は、複数の集光点に形成された複数の回折格子で反射される。複数の回折格子で反射された複数の光は、対物レンズ１１ａを逆向きに透過して複数の発散光から複数の平行光へ変換される。対物レンズ１１ａを逆向きに透過し複数の平行光は、１／４波長板１０ａを透過して複数の円偏光から複数の直線偏光へ変換される。１／４波長板１０ａを透過した複数の直線偏光は、ミラー９ｃで反射され、凸レンズ４ｆを透過して複数の平行光から複数の収束光へ変換される。凸レンズ４ｆを透過した複数の収束光は、ミラー９ｂ、ミラー９ａで反射され、ミラー９ａの近傍に集光されて複数の収束光から複数の発散光となる。ミラー９ａで反射された複数の発散光は、凸レンズ４ｅを透過して複数の発散光から複数の平行光へ変換される。凸レンズ４ｅを透過した複数の平行光は、偏光ビームスプリッタ８ａへＰ偏光として入射してそれぞれのほぼ１００％が透過する。偏光ビームスプリッタ８ａを透過した複数の平行光は、凸レンズ４ｎを透過して複数の平行光から複数の収束光へ変換される。凸レンズ４ｎを透過した複数の収束光は、複数の受光部を有する光検出器１２ａで受光される。
【００６０】
ここで、複数の回折格子のそれぞれはビットデータの情報を有している。複数ビーム生成ユニット５ａにより生成され偏光ビームスプリッタ８ａで反射された複数の光と、複数ビーム生成ユニット５ａにより生成され偏光ビームスプリッタ８ａを透過した複数の光とにおける複数の集光点の位置は、ディスク２ａの記録層の厚さ方向へ移動させることが出来る。これは、例えば、対物レンズ１１ａおよび１１ｂを光軸方向に動かすことで可能である。
【００６１】
このように、記録層の面内方向だけでなく厚さ方向へも多層に複数の回折格子を形成することにより、並列に３次元記録再生を行うことができる。
【００６２】
可変波長板６ａは、２枚の基板の間に液晶層を挟んだ構成である。２枚の基板の液晶層側の面には、液晶層に電圧を印加するための電極が形成されている。液晶層は一軸の屈折率異方性を有している。液晶層の厚さは、液晶層を透過する光に生じる光学軸に平行な方向の偏光成分と光学軸に垂直な方向の偏光成分との間の位相差がπになるように定められている。液晶層に電圧２．５Ｖを印加する場合、液晶層の光学軸の方向は入射光の光軸に垂直な方向と平行な方向との中間の方向となる。このとき、可変波長板６ａは１／４波長板の働きをする。液晶層に電圧０Ｖを印加する場合、液晶層の光学軸の方向は入射光の光軸に垂直な方向となる。このとき、可変波長板６ａは１／２波長板の働きをする。
【００６３】
図７は、本実施形態による複数ビーム生成ユニット５ａの構成について説明するための側面図である。図７（ａ）はディスク２ａへの情報の記録時に１本のビームから複数本のビームが生成される様子を示している。図７（ｂ）はディスク２ａからの情報の再生時に１本のビームから複数本のビームが生成される様子を示している。
【００６４】
複数ビーム生成ユニット５ａは、可変波長板１３ａ、１３ｂと、マイクロレンズアレイ１４ａ、１４ｂと、可変偏向素子アレイ１５と、偏向素子アレイ１６と、マイクロレンズアレイ１４ｃとを具備する。
【００６５】
可変波長板１３ａと、マイクロレンズアレイ１４ａと、マイクロレンズアレイ１４ｂと、可変偏向素子アレイ１５と、偏向素子アレイ１６と、可変波長板１３ｂと、マイクロレンズアレイ１４ｃとは、それぞれの光軸が一直線上に配置されるように、かつ、この順番に、積層されている。
【００６６】
可変波長板１３ａ、１３ｂおよびマイクロレンズアレイ１４ａ、１４ｂは、ビーム分割部に相当する。可変偏向素子アレイ１５および偏向素子アレイ１６は、光軸位置変化部に相当する。
【００６７】
マイクロレンズアレイ１４ａ、１４ｂは、偏光性ビーム分割部であり、それぞれ第１、第２の偏光性マイクロレンズアレイに相当する。また、可変偏向素子アレイ１５および偏向素子アレイ１６は、偏光性光軸位置変化部であり、それぞれ第１、第２の偏向素子アレイに相当する。可変波長板１３ａ、１３ｂは、ディスク２ａへの情報の記録時には入射光に対して１／２波長板の働きをし、ディスク２ａからの情報の再生時には入射光に対して全波長板の働きをする。
【００６８】
ここで、図７のＺ軸は光軸に平行であり、図７のＸ軸、Ｙ軸は光軸に垂直な面内にある。図７はＸ−Ｚ面内の様子を示しているが、Ｙ−Ｚ面内の様子もこれと同じである。
【００６９】
ビーム１７はＸ軸方向の直線偏光である平行光として可変波長板１３ａへ入射する。
【００７０】
ここで、ディスク２ａへの情報の記録時について説明する。可変波長板１３ａへ入射したビーム１７は、可変波長板１３ａを透過してＹ軸方向の直線偏光となり、マイクロレンズアレイ１４ａへ入射する。マイクロレンズアレイ１４ａからは、ビーム１８ａ、１８ｂ、１８ｃが、収束光として出射する。ビーム１８ａ、１８ｂ、１８ｃは、マイクロレンズアレイ１４ｂを透過して収束光から平行光へ変換され、可変偏向素子アレイ１５へ入射する。可変偏向素子アレイ１５へ入射したビーム１８ａは、図７の左側へ偏向されてビーム１９ａとなるか、図７の右側へ偏向されてビーム１９ｂとなる。同様に、ビーム１８ｂは、図７の左側へ偏向されてビーム１９ｃとなるか、図７の右側へ偏向されてビーム１９ｄとなる。また、ビーム１８ｃは、図７の左側へ偏向されてビーム１９ｅとなるか、図７の右側へ偏向されてビーム１９ｆとなる。ビーム１９ａ、１９ｂのいずれかと、ビーム１９ｃ、１９ｄのいずれかと、ビーム１９ｅ、１９ｆのいずれかとは、偏向素子アレイ１６を透過してＺ軸方向へ偏向される。偏向素子アレイ１６を透過した複数の光は、可変波長板１３ｂを透過してＸ軸方向の直線偏光となる。可変波長板１３ｂを透過した直線偏光は、マイクロレンズアレイ１４ｃを透過して平行光から収束光へ変換される。マイクロレンズアレイ１４ｃを透過した収束光は、マイクロレンズアレイ１４ｃの焦点面に集光スポットを形成する。
【００７１】
次に、ディスク２ａからの情報の再生時について説明する。可変波長板１３ａへ入射したビーム１７は、可変波長板１３ａを偏光方向が変化することなく透過する。可変波長板１３ａを透過したビーム１７は、マイクロレンズアレイ１４ａ、マイクロレンズアレイ１４ｂ、可変偏向素子アレイ１５、偏向素子アレイ１６を何の作用も受けずに透過する。偏向素子アレイ１６を透過したビーム１７は、可変波長板１３ｂを偏光方向が変化することなく透過し、マイクロレンズアレイ１４ｃへ入射する。マイクロレンズアレイ１４ｃからは、ビーム２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆが、収束光として出射する。ビーム２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆはマイクロレンズアレイ１４ｃの焦点面に集光スポットを形成する。
【００７２】
可変波長板１３ａ、１３ｂのそれぞれは、１枚目の基板と、液晶層と、２枚目の基板とを、この順番に積層して具備する。
【００７３】
これら２枚の基板の液晶層側の面には、液晶層に電圧を印加するための電極が形成されている。液晶層は、一軸の屈折率異方性を有している。液晶層の厚さは、液晶層を透過する光に生じる光学軸に平行な方向の偏光成分と、光学軸に垂直な方向の偏光成分との間の位相差が、πになるように定められている。
【００７４】
液晶層に電圧０Ｖを印加する場合、液晶層の光学軸の方向は入射光の光軸に垂直な方向となる。このとき、可変波長板１３ａ、１３ｂは１／２波長板の働きをする。
【００７５】
液晶層に電圧５Ｖを印加する場合、液晶層の光学軸の方向は入射光の光軸に平行な方向となる。このとき、可変波長板１３ａ、１３ｂは全波長板の働きをする。
【００７６】
図８は、本実施形態によるマイクロレンズアレイ１４ａの構成について説明するための三方図である。図８（ａ）は、マイクロレンズアレイ１４ａの、Ｘ−Ｙ平面における平面図である。図８（ｂ）は、マイクロレンズアレイ１４ａの、Ｘ−Ｚ平面における平面図である。図８（ｃ）は、マイクロレンズアレイ１４ａの、Ｙ−Ｚ平面における平面図である。
【００７７】
マイクロレンズアレイ１４ａは、Ｘ−Ｙ面内に３行３列に配列された９個のマイクロレンズ２３ａ〜２３ｉを具備する。マイクロレンズ２３ａ〜２３ｉのそれぞれは、等方性媒質２１ａおよび一軸異方性媒質２２ａを、積層して具備する。マイクロレンズ２３ａ〜２３ｉのそれぞれに対応する、等方性媒質２１ａおよび一軸異方性媒質２２ａの境界面には、レンズが形成されている。等方性媒質２１ａの材料としては、例えば酸窒化ケイ素が用いられるが、この材料に限定されない。一軸異方性媒質２２ａの材料としては、例えば高分子材料が用いられるが、この材料に限定されない。
【００７８】
ここで、等方性媒質２１ａの屈折率をｎｆ、一軸異方性媒質２２ａの光学軸に平行な方向、垂直な方向の偏光成分に対する屈折率をそれぞれｎｅ、ｎｏとし、ｎｅ＞ｎｏ＝ｎｆであるとする。また、等方性媒質２１ａと一軸異方性媒質２２ａとの境界面に形成されているレンズの曲率半径をｒ１とする。さらに、一軸異方性媒質２２ａの光学軸はＹ−Ｚ面内にあり入射光の光軸に垂直であるとする。
【００７９】
ここで、ディスク２ａへの情報の記録時について説明する。マイクロレンズアレイ１４ａへはビーム１７がＹ軸方向の直線偏光として入射する。このとき、マイクロレンズ２３ａ〜２３ｉのそれぞれは焦点距離がｆ１＝ｒ１／（ｎｅ−ｎｏ）の凸レンズとして作用する。従って、ビーム１７はマイクロレンズ２３ａ〜２３ｉに対応する９本のビームに分割される。また、これらのビームはそれぞれマイクロレンズ２３ａ〜２３ｉから収束光として出射する。
【００８０】
図７（ａ）のビーム１８ａは図８のマイクロレンズ２３ｄからの出射光に相当する。図７（ａ）のビーム１８ｂは図８のマイクロレンズ２３ｅからの出射光に相当する。図７（ａ）のビーム１８ｃは図８のマイクロレンズ２３ｆからの出射光に相当する。
【００８１】
次に、ディスク２ａからの情報の再生時について説明する。マイクロレンズアレイ１４ａへはビーム１７がＸ軸方向の直線偏光として入射する。このとき、マイクロレンズ２３ａ〜２３ｉのそれぞれはレンズとして作用しない。従って、ビーム１７はマイクロレンズ２３ａ〜２３ｉを何の作用も受けずに透過する。
【００８２】
図９は、本実施形態によるマイクロレンズアレイ１４ｂの構成について説明するための三方図である。図９（ａ）は、マイクロレンズアレイ１４ｂの、Ｘ−Ｙ平面における平面図である。図９（ｂ）は、マイクロレンズアレイ１４ｂの、Ｘ−Ｚ平面における平面図である。図９（ｃ）は、マイクロレンズアレイ１４ｂの、Ｙ−Ｚ平面における平面図である。
【００８３】
マイクロレンズアレイ１４ｂは、Ｘ−Ｙ面内に３行３列に配列された９個のマイクロレンズ２４ａ〜２４ｉを具備する。マイクロレンズ２４ａ〜２４ｉのそれぞれは、等方性媒質２１ｂおよび一軸異方性媒質２２ｂを、積層して具備する。マイクロレンズ２４ａ〜２４ｉのそれぞれに対応する、等方性媒質２１ｂおよび一軸異方性媒質２２ｂの境界面には、レンズが形成されている。等方性媒質２１ｂの材料としては、例えば酸窒化ケイ素が用いられるが、この材料に限定されない。一軸異方性媒質２２ｂの材料としては、例えば高分子材料が用いられるが、この材料に限定されない。
【００８４】
ここで、等方性媒質２１ｂの屈折率をｎｆ、一軸異方性媒質２２ｂの光学軸に平行な方向および垂直な方向の偏光成分に対する屈折率をそれぞれｎｅ、ｎｏとし、ｎｅ＞ｎｏ＝ｎｆであるとする。また、等方性媒質２１ｂと一軸異方性媒質２２ｂとの境界面に形成されているレンズの曲率半径をｒ２とする。さらに、一軸異方性媒質２２ｂの光学軸はＹ−Ｚ面内にあり入射光の光軸に垂直であるとする。
【００８５】
ここで、ディスク２ａへの情報の記録時について説明する。マイクロレンズアレイ１４ｂへは９本のビームがＹ軸方向の直線偏光として入射する。図８に示すマイクロレンズ２３ａ〜２３ｉからの出射光は、それぞれ図９に示すマイクロレンズ２４ａ〜２４ｉへ入射する。このとき、マイクロレンズ２４ａ〜２４ｉのそれぞれは焦点距離がｆ２＝−ｒ２／（ｎｅ−ｎｏ）の凹レンズとして作用する。
【００８６】
ここで、マイクロレンズアレイ１４ａおよびマイクロレンズアレイ１４ｂの間隔をｆ１＋ｆ２に設定すると、９本のビームはそれぞれマイクロレンズ２４ａ〜２４ｉから平行光として出射する。また、ｆ１＝−２ｆ２とすると、マイクロレンズ２４ａ〜２４ｉの出射面における各ビームの径はマイクロレンズ２３ａ〜２３ｉの入射面における各ビームの径の半分になる。
【００８７】
次に、ディスク２ａからの情報の再生時について説明する。マイクロレンズアレイ１４ｂへは、ビーム１７が、Ｘ軸方向の直線偏光として入射する。このとき、マイクロレンズ２４ａ〜２４ｉのそれぞれは、レンズとして作用しない。従って、ビーム１７は、マイクロレンズ２４ａ〜２４ｉを何の作用も受けずに透過する。
【００８８】
図１０は、本実施形態による可変偏向素子アレイ１５の構成について説明するための三方図である。図１０（ａ）は、可変偏向素子アレイ１５の、Ｘ−Ｙ平面における平面図である。図１０（ｂ）は、可変偏向素子アレイ１５の、Ｘ−Ｚ平面における平面図である。図１０（ｃ）は、可変偏向素子アレイ１５の、Ｙ−Ｚ平面における平面図である。
【００８９】
可変偏向素子アレイ１５はＸ−Ｙ面内に３行３列に配列された９個の可変偏向素子２７ａ〜２７ｉを具備する。可変偏向素子２７ａ〜２７ｉは、それぞれ、電気透明電極２６ａと、光学結晶２５と、透明電極２６ｂとを、この順番に積層して具備する。
【００９０】
透明電極２６ａ、２６ｂは、電気光学結晶２５に電圧を印加するためのものであり、電気光学結晶２５の入射面および出射面にそれぞれ形成されている。
透明電極２６ａは、可変偏向素子２７ａ〜２７ｉに対応する９つの領域に分割されている。
これら９つの領域のそれぞれは、高抵抗であるため、Ｘ−Ｙ面内の左上隅、右上隅、左下隅、右下隅に異なる電圧を印加することができる。一方、透明電極２６ｂは単一の領域から成り、この領域は低抵抗であるためＸ−Ｙ面内に均一な電圧が印加される。電気光学結晶２５の材料としては、例えばニオブ酸リチウムが用いられるが、この材料に限定されない。透明電極２６ａ、２６ｂの材料としては、例えばＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ：酸化インジウムスズ）が用いられるが、この材料に限定されない。
【００９１】
電気光学結晶２５は、光学軸がＺ軸に平行な、一軸の屈折率異方性を有している。ここで、電気光学結晶２５の入射光に対する屈折率をｎ、電気光学定数をｒ１３、厚さをｔ１とする。このとき、Ｚ軸方向に電圧Ｖを印加したときの入射光に対する屈折率変化ΔｎはΔｎ＝−ｎ３ｒ１３Ｖ／２ｔ１で与えられる。また、可変偏向素子２７ａ〜２７ｉのそれぞれのＸ−Ｙ面内における対角線の長さをｄ１とする。
【００９２】
ここで、ディスク２ａへの情報の記録時について説明する。可変偏向素子アレイ１５へは、９本のビームが入射する。図９に示すマイクロレンズ２４ａ〜２４ｉからの出射光は、それぞれ、図１０に示す可変偏向素子２７ａ〜２７ｉへ入射する。
【００９３】
ここで、可変偏向素子２７ａ〜２７ｉのそれぞれが含む電気光学結晶２５に、透明電極２６ａ、２６ｂによりＺ軸方向に電圧を印加する。Ｘ−Ｙ面内の四隅のうち１箇所に電圧Ｖ、その対角の１箇所に電圧０、残りの２箇所に電圧Ｖ／２を印加する。このとき、可変偏向素子２７ａ〜２７ｉのそれぞれは偏向角がθ１＝−Δｎｔ１／ｄ１の偏向素子として作用する。電圧Ｖを印加する箇所がＸ−Ｙ面内の右下隅、左下隅、右上隅、左上隅の場合、可変偏向素子２７ａ〜２７ｉにより入射光はそれぞれＸ−Ｙ面内の左上側、右上側、左下側、右下側へ偏向される。
【００９４】
例えば、可変偏向素子２７ａにより、入射光はＸ−Ｙ面内の右下側へ偏向される。可変偏向素子２７ｂにより、入射光はＸ−Ｙ面内の右上側へ偏向される。可変偏向素子２７ｃにより、入射光はＸ−Ｙ面内の左上側へ偏向される。可変偏向素子２７ｄにより、入射光はＸ−Ｙ面内の右上側へ偏向される。可変偏向素子２７ｅにより、入射光はＸ−Ｙ面内の右上側へ偏向される。可変偏向素子２７ｆにより、入射光はＸ−Ｙ面内の右上側へ偏向される。可変偏向素子２７ｇにより、入射光はＸ−Ｙ面内の左下側へ偏向される。可変偏向素子２７ｈにより、入射光はＸ−Ｙ面内の左下側へ偏向される。可変偏向素子２７ｉにより、入射光はＸ−Ｙ面内の右上側へ偏向される。
【００９５】
図７（ａ）のビーム１９ａまたは１９ｂは、図１０の可変偏向素子２７ｄからの出射光に相当する。図７（ａ）のビーム１９ｃまたは１９ｄは、図１０の可変偏向素子２７ｅからの出射光に相当する。図７（ａ）のビーム１９ｅまたは１９ｆは、図１０の可変偏向素子２７ｆからの出射光に相当する。
【００９６】
次に、ディスク２ａからの情報の再生時について説明する。可変偏向素子アレイ１５へは、ビーム１７が入射する。ここで、可変偏向素子２７ａ〜２７ｉのそれぞれが含む電気光学結晶２５に、透明電極２６ａ、２６ｂによりＺ軸方向に電圧を印加しない。このとき、可変偏向素子２７ａ〜２７ｉのそれぞれは偏向素子として作用しない。従って、ビーム１７は可変偏向素子２７ａ〜２７ｉを何の作用も受けずに透過する。
【００９７】
図１１は、本実施形態による偏向素子アレイ１６の構成について説明するための三方図である。図１１（ａ）は、偏向素子アレイ１６の、Ｘ−Ｙ平面における平面図である。図１１（ｂ）は、偏向素子アレイ１６の、Ｘ−Ｚ平面における平面図である。図１１（ｃ）は、偏向素子アレイ１６の、Ｙ−Ｚ平面における平面図である。
【００９８】
偏向素子アレイ１６は、Ｘ−Ｙ面内に６行６列に配列された３６個の偏向素子２８ａ〜２８ｉ、２９ａ〜２９ｉ、３０ａ〜３０ｉ、３１ａ〜３１ｉを具備する。偏向素子２８ａ〜２８ｉ、２９ａ〜２９ｉ、３０ａ〜３０ｉ、３１ａ〜３１ｉのそれぞれは、等方性媒質２１ｃおよび一軸異方性媒質２２ｃを具備する。偏向素子２８ａ〜２８ｉのそれぞれに対応する等方性媒質２１ｃと、一軸異方性媒質２２ｃとの境界面は、Ｘ−Ｙ面に対して右下隅から左上隅へ向かって傾斜している。また、偏向素子２９ａ〜２９ｉのそれぞれに対応する等方性媒質２１ｃと、一軸異方性媒質２２ｃとの境界面は、Ｘ−Ｙ面に対して左下隅から右上隅へ向かって傾斜している。さらに、偏向素子３０ａ〜３０ｉのそれぞれに対応する等方性媒質２１ｃと、一軸異方性媒質２２ｃとの境界面は、Ｘ−Ｙ面に対して右上隅から左下隅へ向かって傾斜している。また、偏向素子３１ａ〜３１ｉのそれぞれに対応する等方性媒質２１ｃと、一軸異方性媒質２２ｃとの境界面は、Ｘ−Ｙ面に対して左上隅から右下隅へ向かって傾斜している。
【００９９】
等方性媒質２１ｃの材料としては、例えば酸窒化ケイ素が用いられるが、この材料に限定されない。一軸異方性媒質２２ｃの材料としては、例えば高分子材料が用いられるが、この材料に限定されない。
【０１００】
ここで、等方性媒質２１ｃの屈折率をｎｆ、一軸異方性媒質２２ｃの光学軸に平行な方向、垂直な方向の偏光成分に対する屈折率をそれぞれｎｅ、ｎｏとし、ｎｅ＞ｎｏ＝ｎｆであるとする。また、等方性媒質２１ｃと一軸異方性媒質２２ｃとの境界面の最上部と最下部とのＺ軸方向の距離をｔ２とする。偏向素子２８ａ〜２８ｉ、２９ａ〜２９ｉ、３０ａ〜３０ｉ、３１ａ〜３１ｉのそれぞれのＸ−Ｙ面内における対角線の長さをｄ２とする。さらに、一軸異方性媒質２２ｃの光学軸はＹ−Ｚ面内にあり入射光の光軸に垂直であるとする。
【０１０１】
ここで、ディスク２ａへの情報の記録時について説明する。偏向素子アレイ１６へは９本のビームがＹ軸方向の直線偏光として入射する。図１０に示す可変偏向素子２７ａからの出射光は、図１１に示す偏向素子２８ａ、２９ａ、３０ａ、３１ａのいずれかへ入射する。図１０に示す可変偏向素子２７ｂからの出射光は、図１１に示す偏向素子２８ｂ、２９ｂ、３０ｂ、３１ｂのいずれかへ入射する。図１０に示す可変偏向素子２７ｃからの出射光は、図１１に示す偏向素子２８ｃ、２９ｃ、３０ｃ、３１ｃのいずれかへ入射する。図１０に示す可変偏向素子２７ｄからの出射光は、図１１に示す偏向素子２８ｄ、２９ｄ、３０ｄ、３１ｄのいずれかへ入射する。図１０に示す可変偏向素子２７ｅからの出射光は、図１１に示す偏向素子２８ｅ、２９ｅ、３０ｅ、３１ｅのいずれかへ入射する。図１０に示す可変偏向素子２７ｆからの出射光は、図１１に示す偏向素子２８ｆ、２９ｆ、３０ｆ、３１ｆのいずれかへ入射する。図１０に示す可変偏向素子２７ｇからの出射光は、図１１に示す偏向素子２８ｇ、２９ｇ、３０ｇ、３１ｇのいずれかへ入射する。
図１０に示す可変偏向素子２７ｈからの出射光は、図１１に示す偏向素子２８ｈ、２９ｈ、３０ｈ、３１ｈのいずれかへ入射する。図１０に示す可変偏向素子２７ｉからの出射光は、図１１に示す偏向素子２８ｉ、２９ｉ、３０ｉ、３１ｉのいずれかへ入射する。
【０１０２】
例えば、可変偏向素子２７ａによりＸ−Ｙ面内の右下側へ偏向された光が、偏向素子３１ａへ入射する。可変偏向素子２７ｂによりＸ−Ｙ面内の右上側へ偏向された光が、偏向素子２９ｂへ入射する。可変偏向素子２７ｃによりＸ−Ｙ面内の左上側へ偏向された光が、偏向素子２８ｃへ入射する。可変偏向素子２７ｄによりＸ−Ｙ面内の右上側へ偏向された光が、偏向素子２９ｄへ入射する。可変偏向素子２７ｅによりＸ−Ｙ面内の右上側へ偏向された光が、偏向素子２９ｅへ入射する。可変偏向素子２７ｆによりＸ−Ｙ面内の右上側へ偏向された光が、偏向素子２９ｆへ入射する。可変偏向素子２７ｇによりＸ−Ｙ面内の左下側へ偏向された光が、偏向素子３０ｇへ入射する。可変偏向素子２７ｈによりＸ−Ｙ面内の左下側へ偏向された光が、偏向素子３０ｈへ入射する。可変偏向素子２７ｉによりＸ−Ｙ面内の右上側へ偏向された光が、偏向素子２９ｉへ入射する。
【０１０３】
このとき、偏向素子２８ａ〜２８ｉ、２９ａ〜２９ｉ、３０ａ〜３０ｉ、３１ａ〜３１ｉのそれぞれは偏向角がθ２＝（ｎｅ−ｎｏ）ｔ２／ｄ２の偏向素子として作用する。偏向素子２８ａ〜２８ｉの偏向方向は、Ｘ−Ｙ面内の右下側である。偏向素子２９ａ〜２９ｉの偏向方向は、Ｘ−Ｙ面内の左下側である。偏向素子３０ａ〜３０ｉの偏向方向は、Ｘ−Ｙ面内の右上側である。偏向素子３１ａ〜３１ｉの偏向方向は、Ｘ−Ｙ面内の左上側である。
【０１０４】
ここで、θ１＝θ２とすると、偏向素子２８ａ〜２８ｉ、２９ａ〜２９ｉ、３０ａ〜３０ｉ、３１ａ〜３１ｉにより入射光はＺ軸方向へ偏向される。また、可変偏向素子アレイ１５と偏向素子アレイ１６との間隔をｄ１／４θ１＝ｄ２／２θ２に設定すると、偏向素子２８ａ〜２８ｉ、２９ａ〜２９ｉ、３０ａ〜３０ｉ、３１ａ〜３１ｉからの出射光の光軸はそれぞれ偏向素子２８ａ〜２８ｉ、２９ａ〜２９ｉ、３０ａ〜３０ｉ、３１ａ〜３１ｉの中心を通る。
【０１０５】
次に、ディスク２ａからの情報の再生時について説明する。偏向素子アレイ１６へはビーム１７がＸ軸方向の直線偏光として入射する。このとき、偏向素子２８ａ〜２８ｉ、２９ａ〜２９ｉ、３０ａ〜３０ｉ、３１ａ〜３１ｉのそれぞれは、偏向素子として作用しない。従って、ビーム１７は偏向素子２８ａ〜２８ｉ、２９ａ〜２９ｉ、３０ａ〜３０ｉ、３１ａ〜３１ｉを何の作用も受けずに透過する。
【０１０６】
なお、図１１に示す偏向素子アレイ１６における偏向素子２８ａ〜２８ｉ、２９ａ〜２９ｉ、３０ａ〜３０ｉ、３１ａ〜３１ｉの構成は、図１０に示す可変偏向素子アレイ１５における可変偏向素子２７ａ〜２７ｉの構成と同じでも良い。
【０１０７】
図１２は、本実施形態によるマイクロレンズアレイ１４ｃの構成について説明するための三方図である。図１２（ａ）は、マイクロレンズアレイ１４ｃの、Ｘ−Ｙ平面における平面図である。図１２（ｂ）は、マイクロレンズアレイ１４ｃの、Ｘ−Ｚ平面における平面図である。図１２（ｃ）は、マイクロレンズアレイ１４ｃの、Ｙ−Ｚ平面における平面図である。
【０１０８】
マイクロレンズアレイ１４ｃは、Ｘ−Ｙ面内に６行６列に配列された３６個のマイクロレンズ３２ａ〜３２ｉ、３３ａ〜３３ｉ、３４ａ〜３４ｉ、３５ａ〜３５ｉを具備する。マイクロレンズ３２ａ〜３２ｉ、３３ａ〜３３ｉ、３４ａ〜３４ｉ、３５ａ〜３５ｉのそれぞれに対応する入射面には、レンズが形成されている。マイクロレンズ３２ａ〜３２ｉ、３３ａ〜３３ｉ、３４ａ〜３４ｉ、３５ａ〜３５ｉを構成する媒質の材料としては、例えばプラスチックが用いられるが、この材料に限定されない。
【０１０９】
ここで、媒質の屈折率をｎとする。また、入射面に形成されているレンズの曲率半径をｒとする。このとき、マイクロレンズ３２ａ〜３２ｉ、３３ａ〜３３ｉ、３４ａ〜３４ｉ、３５ａ〜３５ｉのそれぞれは焦点距離がｆ＝ｒ／（ｎ−１）の凸レンズとして作用する。
【０１１０】
ここで、ディスク２ａへの情報の記録時について説明する。マイクロレンズアレイ１４ｃへは９本のビームが入射する。図１１に示す偏向素子２８ａ〜２８ｉ、２９ａ〜２９ｉ、３０ａ〜３０ｉ、３１ａ〜３１ｉからの出射光は、それぞれ、図１２に示すマイクロレンズ３２ａ〜３２ｉ、３３ａ〜３３ｉ、３４ａ〜３４ｉ、３５ａ〜３５ｉへ入射する。例えば、偏向素子３１ａからの出射光が、マイクロレンズ３５ａへ入射する。偏向素子２９ｂからの出射光が、マイクロレンズ３３ｂへ入射する。偏向素子２８ｃからの出射光が、マイクロレンズ３２ｃへ入射する。偏向素子２９ｄからの出射光が、マイクロレンズ３３ｄへ入射する。偏向素子２９ｅからの出射光が、マイクロレンズ３３ｅへ入射する。偏向素子２９ｆからの出射光が、マイクロレンズ３３ｆへ入射する。偏向素子３０ｇからの出射光が、マイクロレンズ３４ｇへ入射する。偏向素子３０ｈからの出射光が、マイクロレンズ３４ｈへ入射する。偏向素子２９ｉからの出射光が、マイクロレンズ３３ｉへ入射する。
【０１１１】
このとき、９本のビームはそれぞれマイクロレンズ３５ａ、３３ｂ、３２ｃ、３３ｄ、３３ｅ、３３ｆ、３４ｇ、３４ｈ、３３ｉから収束光として出射する。
【０１１２】
次に、ディスク２ａからの情報の再生時について説明する。マイクロレンズアレイ１４ｃへは、ビーム１７が入射する。このとき、ビーム１７はマイクロレンズ３２ａ〜３２ｉ、３３ａ〜３３ｉ、３４ａ〜３４ｉ、３５ａ〜３５ｉに対応する３６本のビームに分割される。また、これらのビームはそれぞれマイクロレンズ３２ａ〜３２ｉ、３３ａ〜３３ｉ、３４ａ〜３４ｉ、３５ａ〜３５ｉから収束光として出射する。図７（ｂ）のビーム２０ａは、図１２のマイクロレンズ３２ｄおよび３４ｄからの出射光に相当する。図７（ｂ）のビーム２０ｂは、図１２のマイクロレンズ３３ｄおよび３５ｄからの出射光に相当する。図７（ｂ）のビーム２０ｃは、図１２のマイクロレンズ３２ｅおよび３４ｅからの出射光に相当する。図７（ｂ）のビーム２０ｄは、図１２のマイクロレンズ３３ｅおよび３５ｅからの出射光に相当する。図７（ｂ）のビーム２０ｅは、図１２のマイクロレンズ３２ｆおよび３４ｆからの出射光に相当する。図７（ｂ）のビーム２０ｆは、図１２のマイクロレンズ３３ｆおよび３５ｆからの出射光に相当する。
【０１１３】
図１３は、本実施形態によるマイクロレンズアレイ１４ｃの焦点面に形成される集光スポットについて説明するための平面図である。図１３（ａ）は、ディスク２ａへの情報の記録時に形成される集光スポットを示している。図１３（ｂ）は、ディスク２ａからの情報の再生時に形成される集光スポットを示している。
【０１１４】
なお、図１３中の点線はマイクロレンズ３２ａ〜３２ｉ、３３ａ〜３３ｉ、３４ａ〜３４ｉ、３５ａ〜３５ｉの外形線に対応している。
【０１１５】
ここで、ディスク２ａへの情報の記録時について説明する。図１２に示すマイクロレンズ３５ａ、３３ｂ、３２ｃ、３３ｄ、３３ｅ、３３ｆ、３４ｇ、３４ｈ、３３ｉからの出射光は、それぞれマイクロレンズアレイ１４ｃの焦点面に集光スポット３９ａ、３７ｂ、３６ｃ、３７ｄ、３７ｅ、３７ｆ、３８ｇ、３８ｈ、３７ｉを形成する。
【０１１６】
ディスク２ａへの情報の記録時には、複数ビーム生成ユニット５ａにより生成された、集光スポット３９ａ、３７ｂ、３６ｃ、３７ｄ、３７ｅ、３７ｆ、３８ｇ、３８ｈ、３７ｉを物点とする９本のビームは、対物レンズ１１ａ、１１ｂにより集光スポット３９ａ、３７ｂ、３６ｃ、３７ｄ、３７ｅ、３７ｆ、３８ｇ、３８ｈ、３７ｉと共役なディスク２ａ内の９箇所の位置に集光され、集光点に回折格子が形成される。
【０１１７】
次に、ディスク２ａからの情報の再生時について説明する。図１２に示すマイクロレンズ３２ａ〜３２ｉ、３３ａ〜３３ｉ、３４ａ〜３４ｉ、３５ａ〜３５ｉからの出射光は、それぞれマイクロレンズアレイ１４ｃの焦点面に集光スポット４０ａ〜４０ｉ、４１ａ〜４１ｉ、４２ａ〜４２ｉ、４３ａ〜４３ｉを形成する。
【０１１８】
ディスク２ａからの情報の再生時には、複数ビーム生成ユニット５ａにより生成された、集光スポット４０ａ〜４０ｉ、４１ａ〜４１ｉ、４２ａ〜４２ｉ、４３ａ〜４３ｉを物点とする３６本のビームは、対物レンズ１１ａにより集光スポット４０ａ〜４０ｉ、４１ａ〜４１ｉ、４２ａ〜４２ｉ、４３ａ〜４３ｉと共役なディスク２ａ内の３６箇所の位置に集光され、そのうち９本のビームが集光点に形成された回折格子で反射され、光検出器１２ａで受光される。
【０１１９】
ここでは、記録再生に２／４変調符号が用いられている。ディスク２ａへの情報の記録時に、データビットとして００、０１、１０、１１の４種類が用いられる場合について説明する。図１０に示す可変偏向素子アレイ１５における可変偏向素子２７ａ〜２７ｉにより、入射光はそれぞれＸ−Ｙ面内の左上側、右上側、左下側、右下側へ偏向される。これにより、図１３（ａ）に示すマイクロレンズアレイ１４ｃの焦点面における隣接する４箇所の位置のうち、それぞれ左上、右上、左下、右下の位置のみに集光スポットが形成される。可変偏向素子アレイ１５における可変偏向素子２７ａ〜２７ｉにより入射光がどの方向へ偏向され、マイクロレンズアレイ１４ｃの焦点面における隣接する４箇所の位置のうちどの位置のみに集光スポットが形成されるかは、変調された記録データに応じて変化する。
【０１２０】
なお、マイクロレンズアレイ１４ｃの焦点面に形成される集光スポットの数は、ディスク２ａへの情報の記録時に９個、ディスク２ａからの情報の再生時に３６個に限定されない。例えば、ディスク２ａへの情報の記録時に３６個、ディスク２ａからの情報の再生時に１４４個とすることができる。
【０１２１】
この場合、マイクロレンズアレイ１４ａはＸ−Ｙ面内に６行６列に配列された３６個のマイクロレンズにより構成される。マイクロレンズアレイ１４ｂはＸ−Ｙ面内に６行６列に配列された３６個のマイクロレンズにより構成される。可変偏向素子アレイ１５はＸ−Ｙ面内に６行６列に配列された３６個の可変偏向素子により構成される。偏向素子アレイ１６はＸ−Ｙ面内に１２行１２列に配列された１４４個の偏向素子により構成される。マイクロレンズアレイ１４ｃはＸ−Ｙ面内に１２行１２列に配列された１４４個のマイクロレンズにより構成される。
【０１２２】
このとき、記録再生に用いられる変調符号は、２／４変調符号に限定されない。例えば、８データビットを１６チャネルビットへ変換し、１６チャネルビットのうち４つが１、残りが０である８／１６変調符号を用いることができる。
【０１２３】
この場合、ディスク２ａへの情報の記録時に、可変偏向素子アレイ１５における２行２列に配列された隣接する４個の可変偏向素子により、４つの入射光はそれぞれ１６の方向のうちいずれかの方向へ偏向される。これにより、マイクロレンズアレイ１４ｃの焦点面における４行４列に配列された隣接する１６箇所の位置のうち、いずれか４箇所の位置のみに集光スポットが形成される。
【０１２４】
以上に述べたように、本発明の光学ユニットの第一の実施の形態においては、ディスク２ａへの情報の記録時に、複数ビーム生成ユニット５ａにおける光の損失はない。このため、レーザ３ａからの出射光のパワーに対するディスク２ａ内の集光スポットの形成に寄与する光のパワーの割合である光の利用効率が高い。
【０１２５】
図１４は、ディスク２ａへの情報の記録時およびディスク２ａからの情報の再生時における、ディスク２ａへの入射ビームおよびディスク２ａからの反射ビームの光路について説明するための光路図である。図１４（ａ）は、ディスク２ａへの情報の記録時におけるディスク２ａへの入射ビームの光路を示している。図１４（ｂ）は、ディスク２ａからの情報の再生時におけるディスク２ａへの入射ビームおよびディスク２ａからの反射ビームの光路を示している。
【０１２６】
図１４は、Ｘ−Ｚ面内の光路を示しているが、Ｙ−Ｚ面内の光路もこれと同じである。ディスク２ａは、基板４７ａと、記録層４４ａと、基板４７ｂとを、この順番に積層して具備する。基板４７ａ、４７ｂの材料としては、例えばガラス等が用いられるが、この材料に限定されない。記録層４４ａの材料としては、例えばフォトポリマ等が用いられるが、この材料に限定されない。
【０１２７】
図７（ａ）におけるビーム１９ａ〜１９ｆのそれぞれにおける約５０％は、図６における偏光ビームスプリッタ８ａで反射される。偏光ビームスプリッタ８ａで反射された各ビームは、それぞれ図１４（ａ）におけるビーム５２ａ〜５２ｆとなる。また、図７（ａ）におけるビーム１９ａ〜１９ｆのそれぞれにおける約５０％は、図６における偏光ビームスプリッタ８ａを透過する。偏光ビームスプリッタ８ａを透過した各ビームは、それぞれ図１４（ａ）におけるビーム５３ａ〜５３ｆとなる。また、図７（ｂ）におけるビーム２０ａ〜２０ｆは、図６における偏光ビームスプリッタ８ａでほぼ１００％が反射される。偏光ビームスプリッタ８ａで反射された各ビームは、それぞれ図１４（ｂ）におけるビーム５４ａ〜５４ｆとなる。
【０１２８】
図１４（ａ）においては、ビーム５２ａまたは５２ｂのいずれかと、ビーム５２ｃまたは５２ｄのいずれかと、ビーム５２ｅまたは５２ｆのいずれかとが、平行光として対物レンズ１１ａへ入射する。対物レンズ１１ａへ入射したこれらのビームは、記録層４４ａ内にそれぞれ集光される。
【０１２９】
また、ビーム５３ａまたは５３ｂのいずれかと、ビーム５３ｃまたは５３ｄのいずれかと、ビーム５３ｅまたは５３ｆのいずれかとが、平行光として対物レンズ１１ｂへ入射する。対物レンズ１１ｂへ入射したこれらのビームは、記録層４４ａ内にそれぞれ集光される。
【０１３０】
ビーム５２ａまたは５２ｂのいずれかと、ビーム５３ａまたは５３ｂのいずれかとは、集光点４８ａまたは４８ｂのいずれかに集光されて干渉する。ビーム５２ｃまたは５２ｄのいずれかと、ビーム５３ｃまたは５３ｄのいずれかとは、集光点４８ｃまたは４８ｄのいずれかに集光されて干渉する。ビーム５２ｅまたは５２ｆのいずれかと、ビーム５３ｅまたは５３ｆのいずれかとは、集光点４８ｅまたは４８ｆのいずれかに集光されて干渉する。これらの干渉の結果、それぞれの集光点に微小な回折格子が形成される。このように、回折格子が形成された状態がビットデータ１に対応し、回折格子が形成されない状態がビットデータ０に対応する。
【０１３１】
一方、図１４（ｂ）においては、ビーム５４ａ〜５４ｆは平行光として対物レンズ１１ａへ入射してそれぞれ記録層４４ａ内の集光点４９ａ〜４９ｆに集光される。集光点４９ａまたは４９ｂのいずれかと、集光点４９ｃまたは４９ｄのいずれかと、集光点４９ｅまたは４９ｆのいずれかとには、それぞれ回折格子が形成されている。
【０１３２】
ビーム５４ａまたは５４ｂのいずれかは、集光点４９ａまたは４９ｂのいずれかに形成された回折格子で反射される。ビーム５４ｃまたは５４ｄのいずれかは、集光点４９ｃまたは４９ｄのいずれかに形成された回折格子で反射される。ビーム５４ｅまたは５４ｆのいずれかは、集光点４９ｅまたは４９ｆのいずれかに形成された回折格子で反射される。これらの反射されたビームは、それぞれ平行光として対物レンズ１１ａから出射する。対物レンズ１１ａから出射したそれぞれの平行光は、往路と同じ光路を逆向きに辿る。往路と同じ光路を逆向きに辿ったそれぞれの平行光は、図６における光検出器１２ａが有する複数の受光部のうち対応する受光部で受光される。
【０１３３】
このように、受光部がビームを受光する状態がビットデータ１に対応し、受光部がビームを受光しない状態がビットデータ０に対応する。
図７に示す複数ビーム生成ユニット５ａを用いた場合、記録層４４ａの面内に３６チャンネルの並列記録再生を行うことができる。
【０１３４】
図１５は、本実施形態による光学的情報記録再生装置の構成について説明するためのブロック図である。この光学的情報記録再生装置は、光学ユニット１ａと、ポジショナ５８ａと、スピンドル５９ａと、コントローラ６０ａと、レーザ駆動回路６１ａと、変調回路６２ａと、記録信号生成回路６３ａと、可変偏光素子アレイ駆動回路６４ａと、増幅回路６５ａと、再生信号処理回路６６ａと、復調回路６７ａと、可変波長板駆動回路６８ａと、対物レンズ駆動回路６９と、ポジショナ駆動回路７１ａと、スピンドル駆動回路７２ａとを具備する。変調回路６２ａは、外部から記録データを入力するための入力部を具備する。復調回路６７ａは、再生データを出力するための出力部を具備する。
【０１３５】
コントローラ６０ａの出力部は、レーザ駆動回路６１ａの入力部と、変調回路６２ａ、記録信号生成回路６３ａおよび可変偏光素子アレイ駆動回路６４ａを含む回路部の入力部と、増幅回路６５ａ、再生信号処理回路６６ａおよび復調回路６７ａを含む回路部の入力部と、可変波長板駆動回路６８ａの入力部と、対物レンズ駆動回路６９の入力部と、ポジショナ駆動回路７１ａの入力部と、スピンドル駆動回路７２ａの入力部とに接続されている。
【０１３６】
レーザ駆動回路６１ａの出力部は、光学ユニット１ａの入力部と、コントローラ６０ａの入力部とに接続されている。可変波長板駆動回路６８ａの出力部は、光学ユニット１ａの入力部と、コントローラ６０ａの入力部とに接続されている。対物レンズ駆動回路６９の出力部は、光学ユニット１ａの入力部と、コントローラ６０ａの入力部とに接続されている。
【０１３７】
変調回路６２ａの出力部は、記録信号生成回路６３ａの入力部に接続されている。記録信号生成回路６３ａの出力部は、可変偏光素子アレイ駆動回路６４ａの入力部に接続されている。可変偏光素子アレイ駆動回路６４ａの出力部は、光学ユニット１ａの入力部に接続されている。変調回路６２ａと、記録信号生成回路６３ａと、可変偏光素子アレイ駆動回路６４ａとを含む回路部の出力部は、コントローラ６０ａの入力部に接続されている。
【０１３８】
光学ユニット１ａの出力部は、増幅回路６５ａの入力部に接続されている。増幅回路６５ａの出力部は、再生信号処理回路６６ａの入力部に接続されている。再生信号処理回路６６ａの出力部は、復調回路６７ａの入力部に接続されている。増幅回路６５ａと、再生信号処理回路６６ａと、復調回路６７ａとを含む回路部の出力部は、コントローラ６０ａの入力部に接続されている。
【０１３９】
ポジショナ駆動回路７１ａの出力部は、ポジショナ５８ａの入力部と、コントローラ６０ａの入力部とに接続されている。スピンドル駆動回路７２ａの出力部は、スピンドル５９ａの入力部と、コントローラ６０ａの入力部とに接続されている。
【０１４０】
光学ユニット１ａは、本実施形態による光学ユニットに相当する。光学ユニット１ａはポジショナ５８ａに搭載されており、ディスク２ａはスピンドル５９ａに搭載されている。レーザ駆動回路６１ａ、変調回路６２ａから光軸位置変化部駆動回路である可変偏向素子アレイ駆動回路６４ａまでの回路部、増幅回路６５ａから復調回路６７ａまでの回路部、ビーム分割部駆動回路である可変波長板駆動回路６８ａ、対物レンズ駆動回路６９、ポジショナ駆動回路７１ａおよびスピンドル駆動回路７２ａは、コントローラ６０ａにより制御される。
【０１４１】
レーザ駆動回路６１ａは、ディスク２ａへの情報の記録時およびディスク２ａからの情報の再生時に、レーザ３ａへ所定の値の電流を供給してレーザ３ａを駆動する。このとき、レーザ駆動回路６１ａは、光学ユニット１ａ内のレーザ３ａからの出射光のパワーが所定の値になるようにレーザ３ａを駆動する。
【０１４２】
変調回路６２ａは、ディスク２ａへの情報の記録時に、記録データとして外部から入力された信号を、変調規則に従って変調する。
【０１４３】
記録信号生成回路６３ａは、変調回路６２ａで変調された信号に基づいて、記録信号を生成する。この記録信号は、光学ユニット１ａ内の複数ビーム生成ユニット５ａが含む可変偏向素子アレイ１５を駆動するためのものである。
【０１４４】
可変偏向素子アレイ駆動回路６４ａは、ディスク２ａへの情報の記録時には、可変偏向素子２７ａ〜２７ｉのそれぞれが含む透明電極２６ａ、２６ｂに記録信号に応じた電圧を供給して可変偏向素子アレイ１５を駆動する。この電圧は、記録信号生成回路６３ａで生成された記録信号に基づいている。すなわち、可変偏向素子アレイ１５における可変偏向素子２７ａ〜２７ｉにより、入射光がそれぞれＸ−Ｙ面内の左上側、右上側、左下側または右下側のいずれか１つの方向へ偏向されるような電圧が供給される。
【０１４５】
一方、ディスク２ａからの情報の再生時には、可変偏向素子アレイ駆動回路６４ａは、可変偏向素子２７ａ〜２７ｉのそれぞれが含む透明電極２６ａ、２６ｂに電圧を供給せず、すなわち可変偏向素子アレイ１５を駆動しない。これは、ディスク２ａからの情報の再生時には、可変偏向素子アレイ１５における可変偏向素子２７ａ〜２７ｉにより、入射光がそれぞれ偏向されないためである。
【０１４６】
増幅回路６５ａは、ディスク２ａからの情報の再生時に、光学ユニット１ａ内の光検出器１２ａが有する複数の受光部のそれぞれから出力される電圧信号を増幅する。再生信号処理回路６６ａは、増幅回路６５ａで増幅された電圧信号に基づいて、ディスク２ａに回折格子の形態で記録された再生信号の生成、波形等化、２値化を行う。復調回路６７ａは、再生信号処理回路６６ａで２値化された信号を復調規則に従って復調し、再生データとして外部へ出力する。
【０１４７】
可変波長板駆動回路６８ａは、ディスク２ａへの情報の記録時には、光学ユニット１ａ内の可変波長板６ａが１／４波長板の働きをするように、可変波長板６ａが有する液晶層に電圧２．５Ｖを印加する。また、可変波長板駆動回路６８ａは、ディスク２ａへの情報の記録時には、光学ユニット１ａ内の複数ビーム生成ユニット５ａが含む可変波長板１３ａ、１３ｂが１／２波長板の働きをするように、可変波長板１３ａ、１３ｂが有する液晶層に電圧０Ｖを印加する。
【０１４８】
一方、可変波長板駆動回路６８ａは、ディスク２ａからの情報の再生時には、可変波長板６ａが１／２波長板の働きをするように、可変波長板６ａが有する液晶層に電圧０Ｖを印加する。また、可変波長板駆動回路６８ａは、ディスク２ａからの情報の再生時には、可変波長板１３ａ、１３ｂが全波長板の働きをするように、可変波長板１３ａ、１３ｂが有する液晶層に電圧５Ｖを印加する。
【０１４９】
対物レンズ駆動回路６９は、ディスク２ａへの情報の記録時およびディスク２ａからの情報の再生時に、対物レンズ１１ａ、１１ｂを光軸方向へ駆動する。このとき、対物レンズ駆動回路６９は、光学ユニット１ａ内の対物レンズ１１ａ、１１ｂが搭載されている図示しないアクチュエータへ電流を供給する。これは、ディスク２ａの記録層４４ａ内における複数の集光点の位置を、記録層４４ａの厚さ方向へ移動させるためである。
【０１５０】
ポジショナ駆動回路７１ａは、ディスク２ａへの情報の記録時およびディスク２ａからの情報の再生時に、光学ユニット１ａが搭載されているポジショナ５８ａをディスク２ａの半径方向へ移動させる。このとき、ポジショナ駆動回路７１ａは、ディスク２ａの記録層４４ａ内における複数の集光点の位置をディスク２ａの半径方向へ移動させるために、図示しないモータへ電流を供給する。
【０１５１】
スピンドル駆動回路７２ａは、ディスク２ａへの情報の記録時およびディスク２ａからの情報の再生時に、ディスク２ａが搭載されているスピンドル５９ａを回転させる。このとき、スピンドル駆動回路７２ａは、ディスク２ａの記録層４４ａ内における複数の集光点の位置をディスク２ａの接線方向へ移動させるために、図示しないモータへ電流を供給する。
【０１５２】
（第２の実施形態）
図１６は、本発明の第２の実施形態による光学ユニットの構成について説明するための光路図である。この光学ユニットは、レーザ３ｂと、凸レンズ４ｂと、複数ビーム生成ユニット５ｂと、凸レンズ４ｄと、可変波長板６ｂと、ビームスプリッタ７と、偏光ビームスプリッタ８ｂと、凸レンズ４ｉと、ミラー９ｇと、凸レンズ４ｊと、偏光ビームスプリッタ８ｃと、対物レンズ１１ｃと、凸レンズ４ｍと、ミラー９ｈと、凸レンズ４ｋと、凸レンズ４ｐと、光検出器１２ｂとを具備する。
【０１５３】
この光学ユニットにおける各構成要素の配置を、それぞれの光軸に基づいて説明する。レーザ３ｂの光軸と、凸レンズ４ｂの光軸と、複数ビーム生成ユニット５ｂの光軸と、凸レンズ４ｂの光軸と、可変波長板６ｂの光軸と、ビームスプリッタ７における第１の光軸とは、一直線上に配置されている。
【０１５４】
ビームスプリッタ７における第２の光軸と、偏光ビームスプリッタ８ｂにおける第１の光軸と、凸レンズ４ｉの光軸と、ミラー９ｇにおける第１の光軸と、凸レンズ４ｐの光軸と、光検出器１２ｂの光軸とは、一直線上に配置されている。なお、ビームスプリッタ７における第２の光軸は、ビームスプリッタ７における第１の光軸がビームスプリッタ７で反射したものである。
【０１５５】
ミラー９ｇにおける第２の光軸と、凸レンズ４ｊの光軸と、偏光ビームスプリッタ８ｃにおける第１の光軸と、対物レンズ１１ｃの光軸とは、一直線上に配置されている。なお、ミラー９ｇにおける第２の光軸は、ミラー９ｇにおける第１の光軸が、ミラー９ｇで反射したものである。
【０１５６】
偏光ビームスプリッタ８ｂにおける第２の光軸と、凸レンズ４ｋの光軸と、ミラー９ｈにおける第１の光軸とは、一直線上に配置されている。なお、偏光ビームスプリッタ８ｂにおける第２の光軸は、偏光ビームスプリッタ８ｂにおける第１の光軸が、偏光ビームスプリッタ８ｂで反射したものである。
【０１５７】
ミラー９ｈにおける第２の光軸と、凸レンズ４ｍの光軸と、偏光ビームスプリッタ８ｃにおける第２の光軸とは、一直線上に配置されている。なお、ミラー９ｈにおける第２の光軸は、ミラー９ｈにおける第１の光軸が、ミラー９ｈで反射したものである。また、偏光ビームスプリッタ８ｃにおける第２の光軸は、偏光ビームスプリッタ８ｃにおける第１の光軸が、偏光ビームスプリッタ８ｃで反射したものである。
【０１５８】
光源であるレーザ３ｂは単一モード半導体レーザである。レーザ３ｂから出射した光は、凸レンズ４ｂを透過して発散光から平行光へ変換され、ビーム分割部および光軸位置変化部である複数ビーム生成ユニット５ｂへ入射する。複数ビーム生成ユニット５ｂは本発明の光学素子の第二の実施の形態に相当する。複数ビーム生成ユニット５ｂは、平行光として入射した１本のビームから発散光として出射する複数本のビームを生成する。複数ビーム生成ユニット５ｂにより生成された複数の光は、凸レンズ４ｄを透過して複数の発散光から複数の平行光へ変換され、可変波長板６ｂへ入射する。可変波長板６ｂは、光記録媒体であるディスク２ｂへの情報の記録時には入射光に対して１／４波長板の働きをする。また、光記録媒体であるディスク２ｂからの情報の再生時には、可変波長板６ｂは入射光に対して全波長板の働きをする。
【０１５９】
ここで、ディスク２ｂへの情報の記録時について説明する。可変波長板６ｂへ入射した複数の光は、可変波長板６ｂを透過して複数の直線偏光から複数の円偏光へ変換される。可変波長板６ｂを透過した複数の円偏光のうち、それぞれの約５０％がビームスプリッタ７で反射される。ビームスプリッタ７で反射された複数の円偏光のうち、それぞれの約５０％が、偏光ビームスプリッタ８ｂをＰ偏光として透過する。また、ビームスプリッタ７で反射された複数の円偏光のうち、それぞれの約５０％が、偏光ビームスプリッタ８ｂでＳ偏光として反射される。
【０１６０】
偏光ビームスプリッタ８ｂを透過した複数の光は、凸レンズ４ｉを透過して複数の平行光から複数の収束光へ変換される。凸レンズ４ｉを透過した複数の収束光は、ミラー９ｇの前で集光されて複数の収束光から複数の発散光となり、ミラー９ｇで反射される。ミラー９ｇで反射された複数の発散光は、凸レンズ４ｊを透過して複数の発散光から複数の平行光に近い収束光へ変換される。凸レンズ４ｊを透過した、複数の平行光に近い収束光は、偏光ビームスプリッタ８ｃへＰ偏光として入射してそれぞれのほぼ１００％が透過する。偏光ビームスプリッタ８ｃを透過した、複数の平行光に近い収束光は、集光部である対物レンズ１１ｃを透過して複数の収束光へ変換される。対物レンズ１１ｃを透過した複数の収束光は、ディスク２ｂの記録層内に集光される。
【０１６１】
また、偏光ビームスプリッタ８ｂで反射された複数の光は、凸レンズ４ｋを透過して複数の平行光から複数の収束光へ変換される。凸レンズ４ｋを透過した複数の収束光は、ミラー９ｈで反射され、ミラー９ｈの後で集光されて複数の収束光から複数の発散光となる。ミラー９ｈで反射された複数の発散光は、凸レンズ４ｍを透過して複数の発散光から複数の平行光に近い発散光へ変換される。凸レンズ４ｍを透過した、複数の平行光に近い発散光は、偏光ビームスプリッタ８ｃへＳ偏光として入射してそれぞれのほぼ１００％が反射される。偏光ビームスプリッタ８ｃで反射された、複数の平行光に近い発散光は、集光部である対物レンズ１１ｃを透過して複数の収束光へ変換さる。対物レンズ１１ｃを透過した複数の収束光は、ディスク２ｂの記録層内に集光される。
【０１６２】
偏光ビームスプリッタ８ｂを透過した複数の光のそれぞれと偏光ビームスプリッタ８ｂで反射された複数の光のそれぞれとは、ディスク２ｂの記録層内の同一の位置に集光されて干渉する。その結果、複数の集光点のそれぞれに微小な回折格子が形成される。
【０１６３】
次に、ディスク２ｂからの情報の再生時について説明する。可変波長板６ｂへ入射した複数の光は、可変波長板６ｂを偏光状態が変化することなく透過する。可変波長板６ｂを透過した複数の光のうち、それぞれの約５０％が、ビームスプリッタ７で反射される。ビームスプリッタ７で反射された複数の光は、偏光ビームスプリッタ８ｂへＰ偏光として入射して、それぞれのほぼ１００％が透過する。偏光ビームスプリッタ８ｂを透過した複数の光は、凸レンズ４ｉを透過して複数の平行光から複数の収束光へ変換される。凸レンズ４ｉを透過した複数の収束光は、ミラー９ｇの前で集光されて複数の発散光となり、ミラー９ｇで反射される。ミラー９ｇで反射された複数の発散光は、凸レンズ４ｊを透過して複数の発散光から複数の平行光に近い収束光へ変換される。凸レンズ４ｊを透過した、複数の平行光に近い収束光は、偏光ビームスプリッタ８ｃへＰ偏光として入射してそれぞれのほぼ１００％が透過する。偏光ビームスプリッタ８ｃを透過した、複数の平行光に近い収束光は、対物レンズ１１ｃを透過して複数の収束光へ変換される。対物レンズ１１ｃを透過した複数の収束光は、ディスク２ｂの記録層内に集光される。
【０１６４】
これらの複数の光は、複数の集光点に形成された複数の回折格子で反射される。複数の回折格子で反射された複数の光は、対物レンズ１１ｃを逆向きに透過して複数の発散光から複数の平行光に近い発散光へ変換される。対物レンズ１１ｃを逆向きに透過した、複数の平行光に近い発散光は、偏光ビームスプリッタ８ｃへＰ偏光として入射してそれぞれのほぼ１００％が透過する。偏光ビームスプリッタ８ｃを透過した、複数の平行光に近い発散光は、凸レンズ４ｊを透過して複数の収束光へ変換される。凸レンズ４ｊを透過した複数の収束光は、ミラー９ｇで反射され、ミラー９ｇの後で集光されて複数の収束光から複数の発散光となる。ミラー９ｇで反射された複数の発散光は、凸レンズ４ｉを透過して複数の発散光から複数の平行光へ変換される。凸レンズ４ｉを透過した複数の平行光は、偏光ビームスプリッタ８ｂへＰ偏光として入射してそれぞれのほぼ１００％が透過する。偏光ビームスプリッタ８ｂを透過した複数の平行光のうち、それぞれの約５０％が、ビームスプリッタ７を透過する。ビームスプリッタ７を透過てた複数の平行光は、凸レンズ４ｐを透過して複数の平行光から複数の収束光へ変換される。凸レンズ４ｐを透過した複数の収束光は、複数の受光部を有する光検出器１２ｂで受光される。
【０１６５】
ここで、複数の回折格子のそれぞれは、ビットデータの情報を有している。複数ビーム生成ユニット５ｂにより生成され、偏光ビームスプリッタ８ｂを透過した複数の光と、複数ビーム生成ユニット５ｂにより生成され、偏光ビームスプリッタ８ｂで反射された複数の光との、複数の集光点の位置は、ディスク２ｂの記録層の厚さ方向へ移動させることが可能である。すなわち、記録層の面内方向だけでなく厚さ方向へも多層に複数の回折格子を形成することにより、並列に３次元記録再生を行うことができる。
【０１６６】
可変波長板６ｂは、２枚の基板の間に液晶層を挟んだ構成である。２枚の基板の液晶層側の面には、液晶層に電圧を印加するための電極が形成されている。液晶層は一軸の屈折率異方性を有している。液晶層の厚さは、液晶層を透過する光に生じる光学軸に平行な方向の偏光成分と光学軸に垂直な方向の偏光成分との間の位相差がπになるように定められている。液晶層に電圧２．５Ｖを印加する場合、液晶層の光学軸の方向は入射光の光軸に垂直な方向と平行な方向との中間の方向となる。このとき、可変波長板６ｂは１／４波長板の働きをする。液晶層に電圧５Ｖを印加する場合、液晶層の光学軸の方向は入射光の光軸に平行な方向となる。このとき、可変波長板６ｂは全波長板の働きをする。
【０１６７】
本発明の光学ユニットの第二の実施の形態における複数ビーム生成ユニット５ｂの構成は、図７に示す本発明の第１の実施形態による光学ユニットにおける複数ビーム生成ユニット５ａの構成と同じである。
【０１６８】
本実施形態による光学ユニットにおいては、本発明の第１の実施形態による光学ユニットと同様に、ディスク２ｂへの情報の記録時に、複数ビーム生成ユニット５ｂにおける光の損失はない。このため、レーザ３ｂからの出射光のパワーに対するディスク２ｂ内の集光スポットの形成に寄与する光のパワーの割合である光の利用効率が高い。
【０１６９】
図１７は、ディスク２ｂへの情報の記録時およびディスク２ｂからの情報の再生時における、ディスク２ｂへの入射ビームおよびディスク２ｂからの反射ビームの光路図である。図１７（ａ）は、ディスク２ｂへの情報の記録時におけるディスク２ｂへの入射ビームの光路を示している。図１７（ｂ）は、ディスク２ｂからの情報の再生時におけるディスク２ｂへの入射ビームおよびディスク２ｂからの反射ビームの光路を示している。
【０１７０】
図１７は、Ｘ−Ｚ面内の光路を示しているが、Ｙ−Ｚ面内の光路もこれと同じである。
【０１７１】
ディスク２ｂは、基板４７ｃと、記録層４４ｂと、１／４波長板層４５と、反射層４６と、基板４７ｄとを、この順番に積層して具備する。基板４７ｃ、４７ｄの材料としては、例えばガラス等が用いられるが、この材料に限定されない。記録層４４ｂの材料としては、例えばフォトポリマ等が用いられるが、この材料に限定されない。１／４波長板層４５の材料としては、例えば液晶等が用いられるが、この材料に限定されない。反射層４６の材料としては、例えばアルミニウム等が用いられるが、この材料に限定されない。
【０１７２】
図７（ａ）におけるビーム１９ａ〜１９ｆの、約５０％は、図１６における偏光ビームスプリッタ８ｂを透過して、それぞれ図１７（ａ）におけるビーム５５ａ〜５５ｆとなる。また、図７（ａ）におけるビーム１９ａ〜１９ｆの、約５０％は、図１６における偏光ビームスプリッタ８ｂで反射されて、それぞれ図１７（ａ）におけるビーム５６ａ〜５６ｆとなる。また、図７（ｂ）におけるビーム２０ａ〜２０ｆは、図１６における偏光ビームスプリッタ８ｂをほぼ１００％が透過して、それぞれ図１７（ｂ）におけるビーム５７ａ〜５７ｆとなる。
【０１７３】
図１７（ａ）において、ビーム５５ａまた５５ｂのいずれかと、ビーム５５ｃまたは５５ｄのいずれかと、ビーム５５ｅまたは５５ｆのいずれかとは、偏光方向が紙面に平行な平行光に近い収束光として対物レンズ１１ｃへ入射する。対物レンズ１１ｃへ入射したこれらのビームは、記録層４４ｂ内で、反射層４６の側へ向かう途中で集光される。
【０１７４】
また、ビーム５６ａまたは５６ｂのいずれかと、ビーム５６ｃまたは５６ｄのいずれかと、ビーム５６ｅまたは５６ｆのいずれかとは、偏光方向が紙面に垂直な平行光に近い発散光として対物レンズ１１ｃへ入射する。対物レンズ１１ｃへ入射たこれらのビームは、記録層４４ｂを透過する。記録層４４ｂを透過したこれらのビームは、１／４波長板層４５を透過して円偏光へ変換される。１／４波長板層４５を透過したこれらの円偏光は、反射層４６で反射される。反射層４６で反射されたこれらの円偏光は、１／４波長板層４５を透過して偏光方向が紙面に平行な直線偏光へ変換される。１／４波長板層４５を透過した直線偏光は、記録層４４ｂ内で、反射層４６と反対の側へ向かう途中で集光される。
【０１７５】
ビーム５５ａまたは５５ｂのいずれかと、ビーム５６ａまたは５６ｂのいずれかとは、集光点５０ａまたは５０ｂのいずれかに集光されて干渉する。ビーム５５ｃまたは５５ｄのいずれかと、ビーム５６ｃまたは５６ｄのいずれかとは、集光点５０ｃまたは５０ｄのいずれかに集光されて干渉する。ビーム５５ｅまたは５５ｆのいずれかと、ビーム５６ｅまたは５６ｆのいずれかとは、集光点５０ｅまたは５０ｆのいずれかに集光されて干渉する。その結果、それぞれの集光点に微小な回折格子が形成される。このように、回折格子が形成された状態がビットデータ１に対応し、回折格子が形成されない状態がビットデータ０に対応する。
【０１７６】
一方、図１７（ｂ）においては、ビーム５７ａ〜５７ｆは、偏光方向が紙面に平行な平行光に近い収束光として対物レンズ１１ｃへ入射する。
対物レンズ１１ｃへ入射したこれらのビームは、記録層４４ｂ内で、反射層４６の側へ向かう途中で、それぞれ集光点５１ａ〜５１ｆに集光される。
集光点５１ａまたは５１ｂのいずれかと、集光点５１ｃまたは５１ｄのいずれかと、集光点５１ｅまたは５１ｆのいずれかとには、回折格子が形成されている。
【０１７７】
ビーム５７ａまたは５７ｂのいずれかは、集光点５１ａまたは５１ｂのいずれかに形成された回折格子で反射される。ビーム５７ｃまたは５７ｄのいずれかは、集光点５１ｃまたは５１ｄのいずれかに形成された回折格子で反射される。ビーム５７ｅまたは５７ｆのいずれかは、集光点５１ｅまたは５１ｆのいずれかに形成された回折格子で反射される。これらの回折格子で反射されたこれらのビームは、それぞれ、偏光方向が紙面に平行な平行光に近い発散光として対物レンズ１１ｃから出射する。対物レンズ１１ｃから出射したこれらのビームは、往路と同じ光路を逆向きに辿り、図１６における光検出器１２ｂが有する複数の受光部のうち対応する受光部で受光される。
【０１７８】
このように、受光部がビームを受光する状態がビットデータ１に対応し、受光部がビームを受光しない状態がビットデータ０に対応する。図７に示すものと同じ複数ビーム生成ユニット５ｂを用いた場合、記録層４４ｂの面内に３６チャンネルの並列記録再生を行うことができる。
【０１７９】
図１８は、本実施形態による光学的情報記録再生装置の構成について説明するためのブロック図である。この光学的情報記録再生装置は、光学ユニット１ｂと、ポジショナ５８ｂと、スピンドル５９ｂと、コントローラ６０ｂと、レーザ駆動回路６１ｂと、変調回路６２ｂと、記録信号生成回路６３ｂと、可変偏光素子アレイ駆動回路６４ｂと、増幅回路６５ｂと、再生信号処理回路６６ｂと、復調回路６７ｂと、可変波長板駆動回路６８ｂと、凸レンズ駆動回路７０と、ポジショナ駆動回路７１ｂと、スピンドル駆動回路７２ｂとを具備する。変調回路６２ｂは、外部から記録データを入力するための入力部を具備する。復調回路６７ｂは、再生データを出力するための出力部を具備する。
【０１８０】
コントローラ６０ｂの出力部は、レーザ駆動回路６１ｂの入力部と、変調回路６２ｂ、記録信号生成回路６３ｂおよび可変偏光素子アレイ駆動回路６４ｂを含む回路部の入力部と、増幅回路６５ｂ、再生信号処理回路６６ｂおよび復調回路６７ｂを含む回路部の入力部と、可変波長板駆動回路６８ｂの入力部と、凸レンズ駆動回路７０の入力部と、ポジショナ駆動回路７１ｂの入力部と、スピンドル駆動回路７２ｂの入力部とに接続されている。
【０１８１】
レーザ駆動回路６１ｂの出力部は、光学ユニット１ｂの入力部と、コントローラ６０ｂの入力部とに接続されている。可変波長板駆動回路６８ｂの出力部は、光学ユニット１ｂの入力部と、コントローラ６０ｂの入力部とに接続されている。凸レンズ駆動回路７０の出力部は、光学ユニット１ｂの入力部と、コントローラ６０ｂの入力部とに接続されている。
【０１８２】
変調回路６２ｂの出力部は、記録信号生成回路６３ｂの入力部に接続されている。記録信号生成回路６３ｂの出力部は、可変偏光素子アレイ駆動回路６４ｂの入力部に接続されている。可変偏光素子アレイ駆動回路６４ｂの出力部は、光学ユニット１ｂの入力部に接続されている。変調回路６２ｂと、記録信号生成回路６３ｂと、可変偏光素子アレイ駆動回路６４ｂを含む回路部の出力部は、コントローラ６０ｂの入力部に接続されている。
【０１８３】
光学ユニット１ｂの出力部は、増幅回路６５ｂの入力部に接続されている。増幅回路６５ｂの出力部は、再生信号処理回路６６ｂの入力部に接続されている。再生信号処理回路６６ｂの出力部は、復調回路６７ｂの入力部に接続されている。増幅回路６５ｂと、再生信号処理回路６６ｂと、復調回路６７ｂとを含む回路部の出力部は、コントローラ６０ｂの入力部に接続されている。
【０１８４】
ポジショナ駆動回路７１ｂの出力部は、ポジショナ５８ｂの入力部と、コントローラ６０ｂの入力部とに接続されている。スピンドル駆動回路７２ｂの出力部は、スピンドル５９ｂの入力部と、コントローラ６０ｂの入力部とに接続されている。
【０１８５】
光学ユニット１ｂは、本実施形態による光学ユニットに相当する。光学ユニット１ｂはポジショナ５８ｂに搭載されており、ディスク２ｂはスピンドル５９ｂに搭載されている。レーザ駆動回路６１ｂ、変調回路６２ｂから光軸位置変化部駆動回路である可変偏向素子アレイ駆動回路６４ｂまでの回路部、増幅回路６５ｂから復調回路６７ｂまでの回路部、ビーム分割部駆動回路である可変波長板駆動回路６８ｂ、凸レンズ駆動回路７０、ポジショナ駆動回路７１ｂおよびスピンドル駆動回路７２ｂは、いずれもコントローラ６０ｂにより制御される。
【０１８６】
レーザ駆動回路６１ｂは、ディスク２ｂへの情報の記録時およびディスク２ｂからの情報の再生時に、レーザ３ｂへ所定の値の電流を供給してレーザ３ｂを駆動する。このとき、レーザ駆動回路６１ｂは、光学ユニット１ｂ内のレーザ３ｂからの出射光のパワーが所定の値になるように、電流を供給する。
【０１８７】
変調回路６２ｂは、ディスク２ｂへの情報の記録時に、記録データとして外部から入力された信号を変調規則に従って変調する。
【０１８８】
記録信号生成回路６３ｂは、変調回路６２ｂで変調された信号に基づいて、光学ユニット１ｂ内の複数ビーム生成ユニット５ｂが含む可変偏向素子アレイ１５を駆動するための記録信号を生成する。
【０１８９】
可変偏向素子アレイ駆動回路６４ｂは、ディスク２ｂへの情報の記録時には、記録信号生成回路６３ｂで生成された記録信号に基づいて、可変偏向素子２７ａ〜２７ｉのそれぞれが含む透明電極２６ａ、２６ｂに記録信号に応じた電圧を供給して可変偏向素子アレイ１５を駆動する。このとき、可変偏向素子アレイ駆動回路６４ｂは、可変偏向素子アレイ１５における可変偏向素子２７ａ〜２７ｉにより、入射光がそれぞれＸ−Ｙ面内の左上側、右上側、左下側または右下側のいずれかへ偏向されるように、電圧を供給する。
【０１９０】
一方、可変偏向素子アレイ駆動回路６４ｂは、ディスク２ｂからの情報の再生時には、可変偏向素子２７ａ〜２７ｉのそれぞれが含む透明電極２６ａ、２６ｂに電圧を供給せず可変偏向素子アレイ１５を駆動しない。これは、可変偏向素子アレイ１５における可変偏向素子２７ａ〜２７ｉにより、入射光がそれぞれ偏向されないようにするためである。
【０１９１】
増幅回路６５ｂは、ディスク２ｂからの情報の再生時に、光学ユニット１ｂ内の光検出器１２ｂが有する複数の受光部のそれぞれから出力される電圧信号を増幅する。再生信号処理回路６６ｂは、増幅回路６５ｂで増幅された電圧信号に基づいて、ディスク２ｂに回折格子の形態で記録された再生信号の生成、波形等化、２値化を行う。復調回路６７ｂは、再生信号処理回路６６ｂで２値化された信号を復調規則に従って復調し、再生データとして外部へ出力する。
【０１９２】
可変波長板駆動回路６８ｂは、ディスク２ｂへの情報の記録時には、光学ユニット１ｂ内の可変波長板６ｂが１／４波長板の働きをするように、可変波長板６ｂが有する液晶層に電圧２．５Ｖを印加する。また、可変波長板駆動回路６８ｂは、光学ユニット１ｂ内の複数ビーム生成ユニット５ｂが含む可変波長板１３ａ、１３ｂが１／２波長板の働きをするように、可変波長板１３ａ、１３ｂが有する液晶層に電圧０Ｖを印加する。
【０１９３】
一方、可変波長板駆動回路６８ｂは、ディスク２ｂからの情報の再生時には、可変波長板６ｂが全波長板の働きをするように、可変波長板６ｂが有する液晶層に電圧５Ｖを印加する。また、可変波長板駆動回路６８ｂは、可変波長板１３ａ、１３ｂが全波長板の働きをするように、可変波長板１３ａ、１３ｂが有する液晶層に電圧５Ｖを印加する。
【０１９４】
凸レンズ駆動回路７０は、ディスク２ｂへの情報の記録時およびディスク２ｂからの情報の再生時に、凸レンズ４ｊ、４ｍを光軸方向へ駆動する。このとき、凸レンズ駆動回路７０は、ディスク２ｂの記録層４４ｂ内における複数の集光点の位置を記録層４４ｂの厚さ方向へ移動させるために、光学ユニット１ｂ内の凸レンズ４ｊ、４ｍが搭載されている図示しないアクチュエータへ電流を供給する。
【０１９５】
ポジショナ駆動回路７１ｂは、ディスク２ｂへの情報の記録時およびディスク２ｂからの情報の再生時に、光学ユニット１ｂが搭載されているポジショナ５８ｂをディスク２ｂの半径方向へ移動させる。このとき、ポジショナ駆動回路７１ｂは、ディスク２ｂの記録層４４ｂ内における複数の集光点の位置をディスク２ｂの半径方向へ移動させるために、図示しないモータへ電流を供給する。
【０１９６】
スピンドル駆動回路７２ｂは、ディスク２ｂへの情報の記録時およびディスク２ｂからの情報の再生時に、ディスク２ｂが搭載されているスピンドル５９ｂを回転させる。このとき、スピンドル駆動回路７２ｂは、ディスク２ｂの記録層４４ｂ内における複数の集光点の位置をディスク２ｂの接線方向へ移動させるために、図示しないモータへ電流を供給する。
【符号の説明】
【０１９７】
１ａ、１ｂ  光学ユニット
２ａ、２ｂ  ディスク
３ａ、３ｂ  レーザ
４ａ〜４ｋ、４ｍ、４ｎ、４ｐ  凸レンズ
５ａ、５ｂ  複数ビーム生成ユニット
６ａ、６ｂ  可変波長板
７  ビームスプリッタ
８ａ〜８ｃ  偏光ビームスプリッタ
９ａ〜９ｈ  ミラー
１０ａ、１０ｂ  １／４波長板
１１ａ〜１１ｃ  対物レンズ
１２ａ、１２ｂ  光検出器
１３ａ、１３ｂ  可変波長板
１４ａ〜１４ｃ  マイクロレンズアレイ
１５  可変偏向素子アレイ
１６  偏向素子アレイ
１７  ビーム
１８ａ〜１８ｃ  ビーム
１９ａ〜１９ｆ  ビーム
２０ａ〜２０ｆ  ビーム
２１ａ〜２１ｃ  等方性媒質
２２ａ〜２２ｃ  一軸異方性媒質
２３ａ〜２３ｉ  マイクロレンズ
２４ａ〜２４ｉ  マイクロレンズ
２５  電気光学結晶
２６ａ、２６ｂ  透明電極
２７ａ〜２７ｉ  可変偏向素子
２８ａ〜２８ｉ  偏向素子
２９ａ〜２９ｉ  偏向素子
３０ａ〜３０ｉ  偏向素子
３１ａ〜３１ｉ  偏向素子
３２ａ〜３２ｉ  マイクロレンズ
３３ａ〜３３ｉ  マイクロレンズ
３４ａ〜３４ｉ  マイクロレンズ
３５ａ〜３５ｉ  マイクロレンズ
３６ｃ  集光スポット
３７ｂ、３７ｄ〜３７ｆ、３７ｉ  集光スポット
３８ｇ、３８ｈ  集光スポット
３９ａ  集光スポット
４０ａ〜４０ｉ  集光スポット
４１ａ〜４１ｉ  集光スポット
４２ａ〜４２ｉ  集光スポット
４３ａ〜４３ｉ  集光スポット
４４ａ、４４ｂ  記録層
４５  １／４波長板層
４６  反射層
４７ａ〜４７ｄ  基板
４８ａ〜４８ｆ  集光点
４９ａ〜４９ｆ  集光点
５０ａ〜５０ｆ  集光点
５１ａ〜５１ｆ  集光点
５２ａ〜５２ｆ  ビーム
５３ａ〜５３ｆ  ビーム
５４ａ〜５４ｆ  ビーム
５５ａ〜５５ｆ  ビーム
５６ａ〜５６ｆ  ビーム
５７ａ〜５７ｆ  ビーム
５８ａ、５８ｂ  ポジショナ
５９ａ、５９ｂ  スピンドル
６０ａ、６０ｂ  コントローラ
６１ａ、６１ｂ  レーザ駆動回路
６２ａ、６２ｂ  変調回路
６３ａ、６３ｂ  記録信号生成回路
６４ａ、６４ｂ  可変偏向素子アレイ駆動回路
６５ａ、６５ｂ  増幅回路
６６ａ、６６ｂ  再生信号処理回路
６７ａ、６７ｂ  復調回路
６８ａ、６８ｂ  可変波長板駆動回路
６９  対物レンズ駆動回路
７０  凸レンズ駆動回路
７１ａ、７１ｂ  ポジショナ駆動回路
７２ａ、７２ｂ  スピンドル駆動回路
７３  ディスク
７４  レーザ
７５  凹レンズ
７６ａ、７６ｂ  凸レンズ
７７ａ、７７ｂ  ビームスプリッタ
７８ａ〜７８ｅ  ミラー
７９  シャッタ
８０ａ、８０ｂ  １／４波長板
８１ａ、８１ｂ  対物レンズ
８２  光検出器
８３  液晶シャッタアレイ
８４  マイクロレンズアレイ
８５  ビーム
８６ａ〜８６ｆ  ビーム
８７ａ〜８７ｉ  液晶シャッタ
８８ａ〜８８ｉ  液晶シャッタ
８９ａ〜８９ｉ  液晶シャッタ
９０ａ〜９０ｉ  液晶シャッタ
９１ａ〜９１ｉ  マイクロレンズ
９２ａ〜９２ｉ  マイクロレンズ
９３ａ〜９３ｉ  マイクロレンズ
９４ａ〜９４ｉ  マイクロレンズ
９５ａ〜９５ｉ  集光スポット
９６ａ〜９６ｉ  集光スポット
９７ａ〜９７ｉ  集光スポット
９８ａ〜９８ｉ  集光スポット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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