(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から出射した光束を信号光と参照光とに分離する光分離手段と、
前記信号光を、光情報記録媒体の記録層に集光して照射する第一の集光手段と、
前記参照光を、光情報記録媒体の前記記録層と光軸方向に異なる位置にある反射層に集光して照射する第二の集光手段と、
前記記録層から反射した信号光と、前記反射層から反射した参照光とを、互いに偏光が直交した状態で同軸ならしめ、信号光と参照光の干渉光を生成する干渉光学系と、
前記干渉光を検出する検出器と、
前記検出器の検出信号より、再生信号を取得する信号処理部と、
を有することを特徴とする光情報再生装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光情報再生装置において、
前記第一の集光手段は前記第二の集光手段を兼用し、
前記信号光と前記参照光は互いに直交する偏光状態で前記第一の集光手段によって前記光情報記録媒体に集光されることを特徴とする光情報再生装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光情報再生装置において、前記信号光と前記参照光のそれぞれの光路中に、ファラデー回転子とλ／２板を備えることを特徴とする光情報再生装置。
【請求項４】
請求項２に記載の光情報再生装置において、
前記信号光と前記参照光のそれぞれの光路中にそれぞれ複数のレンズを含んで構成される第一のリレーレンズと第二のリレーレンズを備え、
前記第一のリレーレンズの一方の端のレンズは前記第二のリレーレンズの一方の端のレンズを兼用していることを特徴とする光情報再生装置。
【請求項５】
請求項１に記載の光情報再生装置において、前記参照光が前記第二の集光手段によって集光される際の開口数が、前記信号光が前記第一の集光手段によって集光される際の開口数よりも小さいことを特徴とする光情報再生装置。
【請求項６】
請求項５に記載の光情報再生装置において、
前記第一の集光手段は前記第二の集光手段を兼用し、
前記信号光と前記参照光は互いに直交する偏光状態で前記第一の集光手段によって前記記録媒体に集光され、
前記信号光の光束径を変化させる第一のリレーレンズと、前記参照光の光束径を変化させる第二のリレーレンズの少なくとも一方を備え、
前記参照光の光束径が、前記信号光の光束径よりも小さいことを特徴とする光情報再生装置。
【請求項７】
請求項５に記載の光情報再生装置において、
前記第一の集光手段は前記第二の集光手段を兼用し、
前記信号光と前記参照光は互いに直交する偏光状態で前記第一の集光手段によって前記記録媒体に集光され、
前記第一の集光手段に固定されて前記参照光の光束径を前記信号光の光束径より小さくするための偏光素子を備えることを特徴とする光情報再生装置。
【請求項８】
請求項１に記載の光情報再生装置において、
前記第二の集光手段は前記反射層を外れた位置に前記参照光を集光して照射し、
前記反射層から反射し前記第二の集光手段を通過した後の前記参照光を平行光にするリレーレンズを備え、当該リレーレンズによって平行光となった前記参照光を前記干渉光学系に入射させることを特徴とする光情報再生装置。
【請求項９】
請求項１に記載の光情報再生装置において、
少なくとも１つのレンズから構成され前記参照光の集光位置を調整するリレーレンズと、
前記反射層から反射した参照光を検出してフォーカス誤差信号を発生する検出器と、
前記フォーカス誤差信号によって前記リレーレンズのレンズを光軸方向に駆動する駆動部を備えることを特徴とする光情報再生装置。
【請求項１０】
光源と、
前記光源から出射した光束を信号光と参照光とに分離する光分離手段と、
前記信号光と前記参照光を互いに直交する偏光状態で光情報記録媒体に集光して照射する集光手段と、
前記信号光と前記参照光の干渉光を生成する干渉光学系と、
前記干渉光を検出する第１の検出器と、
前記第１の検出器の検出信号より再生信号を取得する信号処理部と、
前記光情報記録媒体に設けられた反射層から反射した参照光を検出し、フォーカス誤差信号とトラック誤差信号を発生する第２の検出器と、
前記集光手段の位置を可変する駆動手段とを備え、
再生時には、
前記集光手段によって、前記信号光を前記光情報記録媒体の記録層に集光して照射するとともに前記参照光を前記光情報記録媒体の前記記録層と光軸方向に異なる位置にある前記反射層に集光して照射し、
前記干渉光学系は、前記光情報記録媒体の前記記録層から反射した信号光と、前記反射層から反射した参照光を、互いに偏光が直交した状態で同軸ならしめ、前記信号光と前記参照光の干渉光を生成し、
記録時には、
前記第２の検出器から発生されたフォーカス誤差信号及びトラック誤差信号を用いて前記駆動手段をサーボ制御し、
前記信号光を前記光情報記録媒体の所定深さ位置に集光して情報記録を行うことを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光情報記録再生装置において、前記信号光と前記参照光のそれぞれの光路中に、ファラデー回転子とλ／２板を備えることを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の光情報記録再生装置において、
前記信号光と前記参照光のそれぞれの光路中にそれぞれ複数のレンズを含んで構成される第一のリレーレンズと第二のリレーレンズを備え、
前記第一のリレーレンズの一方の端のレンズは前記第二のリレーレンズの一方の端のレンズを兼用していることを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載の光情報記録再生装置において、前記参照光が前記集光手段によって集光される際の開口数が、前記信号光が前記集光手段によって集光される際の開口数よりも小さいことを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項１４】
請求項１０に記載の光情報記録再生装置において、
前記集光手段は前記反射層を外れた位置に前記参照光を集光して照射し、
前記反射層から反射し前記集光手段を通過した後の前記参照光を平行光にするリレーレンズを備え、当該リレーレンズによって平行光となった前記参照光を前記干渉光学系に入射させることを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項１５】
請求項１０に記載の光情報記録再生装置において、
少なくとも１つのレンズから構成され前記参照光の集光位置を調整するリレーレンズと、
前記反射層から反射した参照光を検出してフォーカス誤差信号を発生する検出器と、
前記フォーカス誤差信号によって前記リレーレンズのレンズを光軸方向に駆動とする駆動部を備えることを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項１６】
光源と、
前記光源から出射した光束を信号光と参照光とに分離する光分離手段と、
前記信号光と前記参照光の相対的な偏光状態を変化させる偏光可変手段と、
前記信号光と前記参照光を光情報記録媒体に集光して照射する集光手段と、
前記信号光の前記光情報記録媒体中での収束位置を調整する第一のリレーレンズと、前記参照光の前記光情報記録媒体中での収束位置を調整する第二のリレーレンズの少なくとも一方と、
前記信号光と前記参照光の干渉光を生成する干渉光学系と、
前記干渉光を検出する第１の検出器と、
前記第１の検出器の検出信号より再生信号を取得する信号処理部と、
前記信号光、参照光と別に生成されるサーボ用光束と、
前記サーボ用光束が前記光情報記録媒体に設けられたサーボ面から反射した光を検出し、フォーカス誤差信号とトラック誤差信号を発生する第２の検出器と、
前記集光手段の位置を可変する駆動手段とを備え、
再生時には、
前記偏光可変手段によって前記信号光と前記参照光の偏光を直交させ、
前記集光手段によって、前記信号光を前記光情報記録媒体の記録層に集光して照射するとともに前記参照光を前記光情報記録媒体の前記記録層と光軸方向に異なる位置にある反射層に集光して照射し、
前記干渉光学系は、前記記録層から反射した信号光と前記反射層から反射した参照光を、互いに偏光が直交した状態で同軸ならしめ、前記信号光と前記参照光の干渉光を生成し、
記録時には、
前記偏光可変手段によって前記信号光と前記参照光を同一の偏光状態にし、
前記第２の検出器から発生されたフォーカス誤差信号及びトラック誤差信号により前記駆動手段をサーボ制御し、
前記集光手段によって前記信号光と前記反射層で反射した参照光を前記光情報記録媒体の所定深さ位置の同一箇所に、互いに同一の偏光状態で対向方向から集光させ、前記信号光と前記参照光の干渉光により情報記録を行うことを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の光情報記録再生装置において、前記信号光と前記参照光のそれぞれの光路中に、ファラデー回転子とλ／２板を備えることを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項１８】
請求項１６に記載の光情報記録再生装置において、
再生時、前記参照光が前記集光手段によって集光される際の開口数が、前記信号光が前記集光手段によって集光される際の開口数よりも小さいことを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項１９】
請求項１６に記載の光情報記録再生装置において、
再生時、前記集光手段は前記反射層を外れた位置に前記参照光を集光して照射し、
前記反射層から反射し前記集光手段を通過した後の前記参照光を平行光にする第三のリレーレンズを備え、前記第三のリレーレンズによって平行光となった前記参照光を前記干渉光学系に入射させることを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項２０】
請求項１６に記載の光情報記録再生装置において、
少なくとも１つのレンズから構成され前記参照光の集光位置を調整するリレーレンズと、
前記反射層から反射した参照光を検出してフォーカス誤差信号を発生する検出器と、
前記検出器の出力によって前記リレーレンズのレンズを光軸方向に駆動とする駆動部を備えることを特徴とする光情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光情報再生装置の再生信号の高Ｓ／Ｎ化に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスクは、青色半導体レーザと、高ＮＡ（開口数）対物レンズを用いるブルーレイディスクの製品化に至って、光学系の分解能としてはほぼ限界に達し、さらなる大容量化に向けては、今後、記録層の多層化が有力となると考えられる。このような多層光ディスクにおいては各記録層からの検出光量がほぼ同等となる必要性から、特定の記録層からの反射率は小さくせざるを得ない。ところが光ディスクは大容量化とともにビデオなどのダビング速度の高速化の必要性から、データ転送速度の高速化も続いており、そのままでは再生信号のＳ／Ｎ比が十分確保できなくなりつつある。したがって今後の記録層の多層化と高速化を同時に進めていくためには、検出信号の高Ｓ／Ｎ化が必須となる。
【０００３】
光ディスクの再生信号の高Ｓ／Ｎ化に関する技術は、たとえば特許文献１、特許文献２、特許文献３などに述べられている。特許文献１、特許文献２は、光ディスクからの反射光（信号光）を、光ディスクに照射しない光（参照光）と干渉させて検出することにより、信号振幅の増幅を狙っている。信号再生時に光ディスクに照射可能な光パワーは記録データを消去しないために制限があるため、光ディスクからの反射光量が小さく信号レベルが小さい場合にも、参照光の光量を高めることにより十分な信号レベルを確保することが可能である。特許文献３では同様のことを光磁気ディスクに対して行っている。
【０００４】
上記のごとく信号光と参照光を干渉させて増幅信号を安定に得るためには大別して２つの方法がある。ひとつの方法（方法１）は、特許文献１のごとく、常に信号光と参照光の位相を正確に一致させる方法である。この場合、信号光と参照光の光路長の差を、光源の波長よりも十分小さい精度（たとえば光源の波長が４０５ｎｍの場合、数１０ｎｍ程度）で一致させる必要がある。もうひとつの方法（方法２）は、特許文献２のごとく、複数の位相状態の干渉信号を検出し、それらの検出信号からの演算処理により信号光と参照光の位相関係に依存しない出力を得る方法である。この場合、信号光と参照光の光路長差は、光源のコヒーレンス長以内（たとえば通常の青色半導体レーザの場合、１００μｍ程度）にする必要がある。一般に方法１の必要精度よりも方法２の必要精度が緩いため、いずれの方法でも光源のコヒーレンス長以内に光路長差を一致させることが必須である。
【０００５】
ここで、光ディスクの面ぶれは信号光と参照光の光路長差を引き起こし、その大きさは数１００μｍ程度となり、上記光路長差の必要精度を上回るため、光ディスクの面ぶれに追従した光路長調整が必須となる。これに対し、特許文献１では、光ヘッド全体をアクチュエータで駆動することにより対応している。特許文献４，特許文献５，特許文献６では、コーナーキューブプリズム等の参照光の反射物をアクチュエータで可動とし、信号光の対物レンズ用アクチュエータと一体化又は連動して駆動することにより光ディスクの面ぶれにともなう光路長差の相殺を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３１７２８４号公報
【特許文献２】特許第４５６４９４８号
【特許文献３】特開平６−２２３４３３号公報
【特許文献４】特開２０１０−２１８５９１号公報
【特許文献５】特開２００８−３１０９４２号公報
【特許文献６】特開２００８−２４３２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のごとく光ディスクの面ぶれに伴う光路長差を調整する場合、光ヘッド全体もしくは参照光の反射物をアクチュエータで駆動する必要があるが、これらの重量は一般に、現在市販されている通常の光ディスク装置で用いられる対物レンズよりも大きいため、アクチュエータの動作速度を制限し、結果として再生速度が著しく遅くなるという課題がある。
【０００８】
また、特許文献３では、参照光は光磁気ディスク中に設けられた反射層（半反射膜）で反射させる場合について述べられており、この場合、上記面ぶれに伴う光路長差は原理的に発生しない。しかしながら、特許文献３で述べられているように高密度に記録されたデータを再生するために光磁気ディスクの記録層に信号光を集光して照射すると、参照光が反射層で反射した後の戻り光は図１２のごとく発散光となり、コリメート光である信号光との波面の差異が生じる。このような状況における干渉信号は、信号光と参照光の波面が一致する理想的な場合に比べて著しく小さくなる。従って、高密度に記録された信号の再生が困難であるという課題がある。
【０００９】
本発明の第１の目的は、信号増幅効果が高く、高速再生が可能な、干渉型の光情報再生装置を提供することにある。
【００１０】
本発明の第２の目的は、信号増幅効果が高く、高速再生が可能な、干渉型の光情報記録再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の目的を達成するために以下の手段を用いた。
（１）半導体レーザなどの光源と、光源から出射した光束を信号光と参照光とに分離する偏光ビームスプリッタなどの光分離手段と、信号光を光情報記録媒体の記録層に集光して照射する対物レンズなどの第一の集光手段と、参照光を光情報記録媒体の記録層と光軸方向に異なる位置にある反射層に集光して照射する対物レンズなどの第二の集光手段と、記録層からの反射した信号光と、反射層から反射した参照光とを、互いに偏光が直交した状態で同軸ならしめ、信号光と参照光の干渉光を生成する干渉光学系と、干渉光を検出する検出器と、検出器の検出信号より再生信号を取得する信号処理部と、光源の発光状態を制御する制御部と、を備えた。干渉光学系は、一つの干渉光を発生してもよいが、信号光と参照光の位相が互いに異なる複数の干渉光を発生してもよい。複数の干渉光を発生する場合には、検出器もそれぞれの干渉光を検出できるように複数用意する必要がある。
これにより、信号光と参照光の波面を高い精度で一致させることが可能となり、安定かつ高速に増幅された再生信号を取得することが可能となる。
【００１２】
（２）（１）において第一の集光手段と第二の集光手段を単一の対物レンズなどで両者を兼用し、信号光と参照光が単一の集光手段で記録媒体に集光される際に互いに直交する偏光状態であることとした。
これにより、装置構成が簡略化するとともに、容易に互いに異なる位相関係である複数の干渉信号を生成することが可能となり、容易に安定した増幅信号を取得することが可能となる。
【００１３】
（３）（２）において、信号光と参照光のそれぞれの光路中に、ファラデー回転子とλ／２板を備えることとした。
これにより、光源への戻り光を簡易に抑圧することが可能となり、光源の発振状態が安定することにより安定した増幅信号を取得することが可能となる。
【００１４】
（４）（２）において、信号光と参照光のそれぞれの光路中に第一のリレーレンズと第二のリレーレンズを備え、第一のリレーレンズと第二のリレーレンズの一方の端のレンズが同一のレンズ、すなわち両者を兼用するレンズであることとした。
これにより、光源への戻り光を簡易に抑圧することが可能となり、光源の発振状態が安定することにより安定した増幅信号を取得することが可能となり、かつ装置構成を簡易にすることが可能となる。
【００１５】
（５）（１）において、参照光が第二の集光手段によって集光される際の開口数が、信号光が第一の集光手段によって集光される際の開口数よりも小さいこととした。
これにより、記録層と反射層の間の距離が変化した場合も増幅信号の劣化を抑圧することが可能となり、安定して増幅信号を取得することが可能となる。
【００１６】
（６）（５）において、第一の集光手段と第二の集光手段が単一の対物レンズなどの集光手段であり、信号光と参照光が単一の集光手段で記録媒体に集光される際に互いに直交する偏光状態であり、信号光の光束径を変化させる第一のリレーレンズと、参照光の光束径を変化させる第二のリレーレンズの少なくとも一方を用い、参照光の光束径が信号光の光束径よりも小さくならしめることとした。
これにより、簡便な構成で参照光の開口数を調整することが可能となり、再生装置をより簡易に構成することが可能となる。
【００１７】
（７）（５）において、第一の集光手段と第二の集光手段が単一の対物レンズなどの集光手段であり、信号光と参照光が単一の集光手段で記録媒体に集光される際に互いに直交する偏光状態であり、単一の集光手段と一体となって可動とされ、参照光の光束径を信号光の光束径よりも小さくならしめる偏光素子を備えることとした。
これにより、対物レンズがトラックを追従することなどにより位置シフトを生じた場合であっても、信号光と参照光の重なりを維持することが可能であり、安定した増幅信号を取得することが可能となる。
【００１８】
（８）（１）において、第二の集光手段は、反射層と異なり、いかなる反射も生じない光軸上の位置、すなわち反射層を外れた位置に参照光を集光することとした。
これにより、簡易な装置構成によって光源への戻り光を減少させることが可能となり、光源の発振状態が安定することにより安定した増幅信号を取得することが可能となる。
【００１９】
（９）（１）において、参照光の集光位置を調整し、少なくとも１つのレンズから構成されるリレーレンズを備え、反射層から反射した参照光よりフォーカス誤差信号を検出する検出器を備え、検出器の出力により、リレーレンズの少なくとも１つのレンズを光軸方向に駆動とする駆動部を備えることとした。
これにより、記録層と反射層との間の距離が大きく変動した場合でも、常に信号光と参照光の波面を一致させて干渉させることができ、安定して増幅信号を取得することが可能となる。
【００２０】
本発明の第２の目的を達成するために以下の手段を用いた。
（１０）（２）において、反射層から反射した参照光を検出し、フォーカス誤差信号とトラック誤差信号を出力する検出器を備え、単一の集光手段の位置を可変とする駆動手段を備え、信号光により光情報記録媒体への情報記録を行うこととした。
これにより、装置構成が簡易で、再生時の信号増幅効果が高い、記録再生装置を提供することが可能となる。
【００２１】
（１１）（２）において、信号光の、光情報記録媒体中での収束位置を調整する第一のリレーレンズと、参照光の、光情報記録媒体中での収束位置を調整する第二のリレーレンズの少なくとも一方を備え、信号光と参照光を同一箇所に対向方向から集光させることを可能とし、信号光と参照光の干渉光により情報記録を行うこととした。
これにより、干渉型の記録が可能で、装置構成が簡易で、再生時の信号増幅効果が高い、記録再生装置を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、従来の光ディスクよりも安定して高い信号増幅効果が得られ、高速再生が可能な光ディスク装置を提供することができる。
上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の光情報再生装置の基本的な実施例を示す構成図。
【図２】ファラデー回転子を信号光と参照光の光路中に挿入する実施例の構成図。
【図３】信号光と参照光の位相差が一定となるよう制御する実施例の構成図。
【図４】干渉光学系において単一の検出信号のみを取得する実施例の構成図。
【図５】参照光の開口数の調整をアポダイゼーションにより行う実施例の構成図。
【図６】信号光と参照光をわずかに同軸から異ならしめて記録媒体に照射する実施例の構成図。
【図７】信号光と参照光を別々の対物レンズにより記録媒体中に集光する実施例の構成図。
【図８】参照光が往路と復路とで異なるリレーレンズを通過する実施例の構成図。
【図９】参照光のスポット位置をフィードバック制御する実施例の構成図。
【図１０】参照光の反射層においてトラックサーボ、フォーカスサーボの駆動を行う光情報記録再生装置の実施例の構成図。
【図１１】マイクロホログラムの記録に用いる光束を、再生時に増幅信号を取得するための参照光として用いる光情報記録再生装置の実施例の構成図。
【図１２】従来例において記録層と半透膜における反射光の波面が互いに異なることを説明する図。
【図１３】本発明において信号光と参照光の波面が一致することを説明する図。
【図１４】３つの干渉光を生成する干渉光学系の概略図。
【図１５】記録層と反射層の間の距離の変動により信号光と参照光の波面が一致しなくなることを示す説明図。
【図１６】記録層と反射層の間の距離の変動に対する干渉信号振幅のシミュレーション結果を示す図。
【図１７】ＲＯＭディスクからの反射光電場を表す図。
【図１８】偏光素子の詳細の説明図。
【図１９】実施例１０の記録媒体の構成例を示す図。
【図２０】実施例１１の記録媒体の構成例を示す図。
【図２１】楔形プリズムにより参照光の光路長を調整する構成の図。
【図２２】本発明の実施例２の再生動作に加え、ボイド記録を行う記録再生装置の構成図。
【図２３】本発明の実施例２の再生動作に加え、マイクロホログラム記録を行う記録再生装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２５】
［実施例１］
図１を用いて、本発明の光情報再生装置の基本的な実施形態について説明する。
マイクロプロセッサ１０１からの指示（図中の信号ｌｄ１）によりドライバ１０２は半導体レーザ１０３を駆動し、半導体レーザ１０３からの光はコリメータ１０４により平行光とされる。この光束は４５度偏光（水平方向に対して４５度方向の偏光）状態となるよう調整されており、無偏光ビームスプリッタ１０５を透過し、偏光ビームスプリッタ１０８によりｐ偏光成分（透過光、水平方向の偏光）、ｓ偏光成分（反射光、垂直方向の偏光）とに分離される。このうちｓ偏光成分（以下、信号光と呼ぶ）は無偏光ビームスプリッタ１０９により反射（実際は透過光も生じるが、本実施例では反射光のみ扱うため図では省略した）した後、リレーレンズ１１０を通過し、偏光ビームスプリッタ１１１で反射し、対物レンズ１１２により、マイクロプロセッサ１０１からの指示（図中の信号ｐｃ）により半径方向の位置が制御された記録媒体１１３の記録層に集光され、記録層において強度変調がなされた状態で反射される。この反射光は記録層に集光されるまでと逆の光路を辿り、無偏光ビームスプリッタ１０９で透過光と反射光に２分岐される。このうち透過光はレンズ１１４により４分割検出器１１５に集光、検出される。この検出信号はトラック誤差信号とフォーカス誤差信号であり、これらがサーボ回路１１６に入力され、マイクロプロセッサ１０１からの指示（図中の信号ｓ１）により対物レンズ１１２が搭載されたアクチュエータ１１７を駆動する信号が生成され、対物レンズ１１２で集光された信号光の光スポットが記録媒体１１３中の記録トラック上を走査するようにアクチュエータ１１７が駆動される。一方、反射光は偏光ビームスプリッタ１０８で反射し、無偏光ビームスプリッタ１０５で一部が反射し、干渉光学系１１９に入射する。
【００２６】
偏光ビームスプリッタ１０８での透過光（以下、参照光と呼ぶ）は、リレーレンズ１１８を透過してビーム径を半分とされた後に、偏光ビームスプリッタ１１１を透過し、対物レンズ１１２により記録媒体１１３中に設けられた反射層に集光される。ここで、記録層、反射層、信号光、参照光の配置は図１３のようになっており、信号光と参照光がそれぞれ記録層、反射層に集光されている構造のため、信号光、参照光が対物レンズ１１２を通過した後の波面が一致し、理想的な干渉信号が生成される。なお、この反射層は反射率、透過率がそれぞれ５０％の半透膜であり（但し、実際はこの限りではない）、信号光の一部が記録層に集光され、反射して対物レンズ１１２に戻る。さて、反射層で反射した参照光は、反射層に照射されるまでと逆の光路を辿り、無偏光ビームスプリッタ１０５で一部が反射し、信号光と同軸となって干渉光学系１１９に入射する。ここで、干渉光学系１１９に入射する光束のうち信号光はｓ偏光成分、参照光はｐ偏光成分となっている。
【００２７】
干渉光学系１１９に入射した光束は、集光レンズ１２０で収束光とされた後、無偏光ビームスプリッタ１２１で透過光と反射光に分岐される。透過光はλ／２板（軸方位：水平偏光に対して２２．５度）１２２によって偏光変化を生じ、ウォラストンプリズム１２３によって干渉光（ｐ偏光成分）１２４と干渉光（ｓ偏光成分）１２５に分離され、それぞれ受光部１２６，１２７によって検出され、これらの偏光成分の強度差に比例した信号Ｄ1を出力する。反射光も同様にλ／４板（軸方位：水平偏光に対して４５度）１２８を通過して偏光変化を生じた後、ウォラストンプリズム１２９によってｐ偏光成分１３０とｓ偏光成分１３１に分離され、それぞれ受光部１３２，１３３によって検出され、これらの偏光成分の強度差に比例した信号Ｄ2を出力する。
【００２８】
信号Ｄ1，Ｄ2は信号処理回路１３４に送られ、ここで再生信号が生成される。この再生信号は復号回路１３５で復号され、最終的にマイクロプロセッサ１０１を通してユーザデータが上位装置１３６に送られる。
【００２９】
ここで、干渉光学系１１９で干渉光が生成され、増幅信号が得られる原理について述べる。干渉光学系１１９に入射する光束は、ｓ偏光成分として信号光を、ｐ偏光成分として参照光を含んでいるため、この偏光状態をジョーンズベクトルで表すと、次のようになる。
【００３０】
【数１】
0005468033.tif 000002
【００３１】
ここでＥsは信号光の電場、Ｅrは参照光の電場である。また、このベクトルの第一成分はｐ偏光を、第二成分はｓ偏光を表す。この光束が無偏光ビームスプリッタ１２１を透過し、λ／２板１２２を通過した後のジョーンズベクトルは、次式のようになる。
【００３２】
【数２】
0005468033.tif 000003
【００３３】
次に、ウォラストンプリズム１２３によってｐ偏光成分とｓ偏光成分に分離されるため、分離された光束の電場はそれぞれ
【数３】
0005468033.tif 000004
となり、信号光と参照光の重ね合わせ、すなわち干渉光となっている。一方、無偏光ビームスプリッタ１２１を反射した光がλ／４板１２８を通過した後のジョーンズベクトルは、次のようになる。
【００３４】
【数４】
0005468033.tif 000005
【００３５】
次に、ウォラストンプリズム１２９によってｐ偏光成分とｓ偏光成分に分離されるため、分離された光束の電場はそれぞれ
【数５】
0005468033.tif 000006
となり、やはり信号光と参照光の重ね合わせ、すなわち干渉光となっている。従って４つの分岐光１２４，１２５，１３０，１３１の強度はそれぞれ、
【数６】
0005468033.tif 000007
となり、それぞれ第１項、第２項が参照光、信号光の強度成分を表し、第３項が信号光と参照光の干渉を表す項である。Δφは参照光の位相を基準とした信号光の位相である。出力Ｄ1，Ｄ2はこれらの分岐光の強度の差分に比例するため、それぞれ
【数７】
0005468033.tif 000008
【００３６】
と表され、上記の干渉を表す項に比例した出力となっている。なお、受光部の光−電気変換効率は簡単のため１とした。
【００３７】
上記の出力Ｄ1，Ｄ2はデジタル信号処理回路１３４においてまずＡ／Ｄ変換された後、演算回路に入力され、下記の演算が出力される。
【００３８】
【数８】
0005468033.tif 000009
【００３９】
この出力は、信号光電場の絶対値の変動、すなわち強度変調信号と参照光電場の絶対値との積となっており、高強度の参照光を用いることにより、強度変調信号が増幅される。また、この出力はΔφによらないため、信号光と参照光の光路長差がわずかに変動した場合でも、安定した出力信号を得ることが可能である。
【００４０】
なお、Ｄ1，Ｄ2からはΔφの値も下記のごとき演算により出力することが可能である。
【００４１】
【数９】
0005468033.tif 000010
【００４２】
以上のように、干渉光学系１１９によって信号光と参照光の干渉光を生成し、これを検出することによって増幅された強度変調信号を得ることができる。
【００４３】
なお、本実施例では４つの干渉光の強度から位相値を推定したが、干渉光強度を決めるパラメータは、（１）信号光強度、（２）参照光強度、（３）信号光と参照光の位相差、の３つであるため、原理的には３つの異なる位相の干渉光強度を検出することにより、同様に増幅された強度変調信号を得ることが可能である。たとえば図１４に示すように、検出光学系１４００において、入射光束を無偏光ビームスプリッタ１４０１，１４０２によって３つに分割し、そのうち１つの光束はｓ偏光がｐ偏光に対して１２０度の位相差を生じる位相板１４０３を，別の光束にはｓ偏光がｐ偏光に対して２４０度の位相差を生じる位相板１４０４を通過させ、３つの光束のいずれも４５度偏光のみを透過する偏光子１４０５，１４０６，１４０７を透過し、検出器１４０８，１４０９，１４１０によって検出する。これらの検出器の出力は
【数１０】
0005468033.tif 000011
と表される（検出器の変換効率は省略）。これらの出力から、下記の演算を行うことによりΔφによらない、増幅された強度変調信号を得ることが可能である。
【００４４】
【数１１】
0005468033.tif 000012
【００４５】
また、下記の演算によってΔφ、すなわち信号光の位相も推定可能である。
【００４６】
【数１２】
0005468033.tif 000013
【００４７】
上記は、３つの異なる位相の干渉光強度を検出する例を説明したが、このように、位相、偏光を調整するようにして、４つ、５つなどの、３つ以上の複数の位相の干渉光強度を検出することができる。
【００４８】
ここで、本実施例における信号光と参照光の光路長差について説明する。信号光、参照光の光路長は、それぞれ記録媒体１１３の回転に伴う面ぶれによって数１００μｍ程度変動する。しかしながら、この面ぶれにともなう光路長変化は、信号光と参照光とで等しいため、信号光と参照光の光路長差は記録媒体の面ぶれの影響を受けない。他の光路長差変動要因としては、記録層と参照光の反射層との距離の変動や、信号光、参照光が通過する光学素子の微小な位置変動が挙げられるが、いずれも数μｍ以内程度であり、通常の半導体レーザのコヒーレンス長（約１００μｍ）より十分短い。従って常に光路長差を光源のコヒーレンス長以内とすることが可能であり、安定して増幅信号を得ることが可能である。
【００４９】
なお、記録媒体の記録層が多層構造の場合には、再生する層によって信号光と参照光の光路長差が変化するため、信号光もしくは参照光の光路長の固定位置を調整する機構を設けてもよい。これは例えば参照光の光路中に図２１に示されるような楔形プリズム２１０２，２１０３，２１０４を挿入することで実現可能である。この場合、楔形プリズム２１０３を光軸と垂直方向（図の矢印の方向）に可動とすることで光路長差の調整が可能である。
【００５０】
次に、リレーレンズ１１０，１１８の役割について詳細に説明する。リレーレンズを構成する１対のレンズの一方を光軸方向に可動とすることにより、リレーレンズ通過後の光束を発散もしくは収束光にすることができ、結果として記録媒体中で光束が集光される位置（光軸方向）を可変とすることができる。実際にはマイクロプロセッサ１０１からの指示（図中の信号ｒｌ１，ｒｌ２）により各リレーレンズ１１０，１１８の一方のレンズの位置が設定される。信号光に対しては、これによって多層構造の記録媒体の任意の層に光束を集光することが可能である。参照光においても同様に、上記のごとくリレーレンズの調整を行うことで、反射層に集光することができる。
【００５１】
さらに、参照光が通過するリレーレンズ１１８は別の役割を有している。例えば図１５のごとく、記録層と反射層の間の距離がΔｄだけ変化した場合、反射層から反射した参照光は対物レンズ１１２を通過後、収束光又は発散光となり、平行光である信号光との干渉信号振幅が低下する。図１６に、ＮＡ（開口数）が０．８５の場合と０．４４の場合の、Δｄに対する干渉信号振幅の低下をプロットしたものを示す。図から明らかなようにＮＡが小さい方がΔｄの変化に対する干渉信号振幅の低下度合いが小さい。リレーレンズ１１８でビーム径を半分にしているのはこのためである。すなわち、信号光は空間分解能を高くするためにできる限り高いＮＡで再生するのが望ましいが、参照光は上記の干渉信号振幅の低下を緩和するため、ＮＡを小さくすることが望ましく、リレーレンズ１１８により参照光のビーム径を小さくすることで、高い分解能と安定した干渉信号振幅を同時に実現していることになる。
【００５２】
参照光のＮＡは想定される記録層−反射層間距離の変動に合わせて設計すればよく、リレーレンズ１１８で設定される参照光のビーム径は本実施例の限りではない。より一般には、信号光と参照光に対して所望のＮＡが得られれば、リレーレンズ１１０，１１８のそれぞれにおいてビーム径が変化する場合であっても構わない。本実施例では記録媒体として最大１．５μｍの距離変動が生ずるものを想定し、理想状態の８０％以上の干渉信号振幅を確保するためにＮＡ＝０．４４とした。
【００５３】
さらに、本実施例における信号光と参照光の偏光状態について説明する。信号光と参照光は同軸となって記録媒体１１３に照射され、反射するが、このときの偏光状態はそれぞれｓ偏光、ｐ偏光となっており互いに直交している。このことは、同軸となった信号光と参照光を、偏光ビームスプリッタ等を用いて再び分離できることを意味しており、同軸ではあるが光電場の強め合い、弱め合いといった重ね合わせ状態が生じていない状態となっている。このため、干渉光学系１１９において無偏光ビームスプリッタ１２１を用いて信号光と参照光の干渉状態を生成する以前に光分岐を行い、それぞれの分岐光束において互いに異なる位相関係で干渉させることによって、複数の位相関係の干渉光を生成することが可能となる。なお、信号光と参照光の偏光状態が調整ずれなどにより直交していない場合は式(14)で表される再生信号に揺らぎが生じるが、この揺らぎの存在下で十分な再生信号品質が確保できていれば、厳密な直交関係となっている必要はなく、ほぼ直交する状態となっていれば十分である。また、信号光と参照光の偏光状態の組み合わせはほぼ直交していればよく、例えば±４５度直線偏光や、右円偏光と左円偏光の組み合わせであっても構わない。偏光状態が直交しているとは、各々の偏光状態をジョーンズベクトルで記述した時の内積がゼロになるということである。
【００５４】
本実施例では強度変調信号の再生を行ったが、式(15)のごとく信号光の位相の再生も可能であるため、例えばＣＤ−ＲＯＭのような位相ピットの位相を再生することも可能である。  
【００５５】
なお、本実施例では記録媒体中の反射層は光の入射側から見て記録層よりも手前に配置されていたが、この順番はこの限りでない。記録層や反射層が複数存在していても構わず、配置の順序は任意である。また、反射層は記録媒体の表面であっても構わない。さらに反射層の反射、透過率は任意に設定することができる。
【００５６】
本実施例において信号光と参照光は偏光ビームスプリッタ１０８により合波、分離されているが、信号光と参照光の分離方法はこの限りでなく、例えば無偏光ビームスプリッタに置き換えてもよい。
【００５７】
本実施例において、参照光が、信号光が集光される記録層とは異なる反射層に集光されるのは、参照光の光量を可能な限り大きくする必要があるためである。記録層は再生時にデータ消去がなされない程度の光強度しか照射できないため、信号光の強度が制限され、結果的に信号レベルが低下する。これに対し、参照光は記録層と異なる反射層に集光しているため、信号光のごとき光量の制限が無く、十分大きな光量を照射でき、これにより十分な信号増幅効果が得られる。
【００５８】
［実施例２］
本実施例は、ファラデー回転子を信号光と参照光の光路中に挿入する別の実施形態である。本実施例による光情報再生装置の構成例を図２に示す。
【００５９】
本実施例において、信号光と参照光は、往路すなわち偏光ビームスプリッタ１０８から偏光ビームスプリッタ１１１へ向かう方向において、ファラデー回転子２０１で偏光が−４５度回転され、さらにλ／２板（軸方位：水平偏光に対して２２．５度）２０２によりそれぞれ再びｓ偏光、ｐ偏光となって偏光ビームスプリッタ１１１で実施例１と同様に合波される。復路ではそれぞれｓ偏光、ｐ偏光である信号光、参照光がλ／２板２０２を通過してそれぞれ４５度直線偏光、−４５度直線偏光となり、ファラデー回転子２０１で偏光が４５度回転され、偏光ビームスプリッタ１０８において信号光はｐ偏光となって透過し、参照光はｓ偏光となって反射して信号光と同軸になる。この同軸となった光束は実施例１と同様に干渉光学系１１９に入射して検出され、再生信号が生成される。本実施例では無偏光ビームスプリッタ１０５を用いていないために往路、復路での損失が無く、所定の再生信号レベルを得るために必要な半導体レーザ１０３の発光パワーを小さく抑えることができる。さらに、本実施例では信号光、参照光ともに半導体レーザ１０３へ戻らないため、半導体レーザ１０３の発振状態が安定し、安定した再生信号を得ることが可能である。
【００６０】
［実施例３］
本実施例は、信号光と参照光の位相差が一定となるよう制御する別の実施形態である。本実施例による光情報再生装置の構成例を図３に示す。
【００６１】
本実施例では、特許文献４のごとく、検出信号Ｄ1が再生信号として用いられ、検出信号Ｄ2はローパスフィルタ３０１によって再生信号成分が除去された後、参照光を反射するミラー３０２が搭載されたピエゾ素子３０３の駆動電圧となる。このとき、例えば光路長差が正の値にずれた時、ピエゾ素子の駆動電圧が増加し、ミラーが前に押し出されて信号光の光路長が短くなり、光路長差が負の方向に向かう。光路長差が負の方向に動いた場合は逆に光路長差が正の方向に向かう。このようにして干渉位相をゼロに保つことができ、安定な増幅信号を得ることができる。
【００６２】
本実施例は特許文献４と異なり、重量の大きな部品（たとえばコーナーキューブプリズム）をアクチュエータで稼働とする必要がないため、高速再生が可能となる。なお、半導体レーザ１０３のコヒーレンス長が、記録媒体の層の違いによる信号光と参照光の光路長差変化よりも短い場合は、実施例１と同様に信号光又は参照光の光路中に光路長差の固定位置を調整する機構を設けてもよい。
【００６３】
［実施例４］
本実施例は、干渉光学系１１９において単一の検出信号Ｄ1のみを取得する別の実施形態である。本実施例による光情報再生装置の構成例を図４に示す。
【００６４】
本実施例における記録媒体１１３は、例えばＣＤ−ＲＯＭのごとく位相ピットで記録されている媒体である。信号光スポットがピット上、スペース上の光電場は、位相差が生じていることから、図１７（ａ）のごとく複素平面上の点として表現される。ここでピットとスペースが等しい頻度で存在するとき、これらの平均電場Ｅmは図１７（ｂ）のごとく、ピット点とスペース点の中点として表される。ここで式(12)より、検出信号Ｄ1は図１７で表される電場の実軸への射影成分、すなわち信号光電場の実部である。但し、参照光電場の大きさ、位相は定数とみなす。従って、Ｄ1をローパスフィルタに通して再生信号成分を除去した後の信号は、平均電場Ｅmの実部となっている。ここで、この信号を位相誤差信号としてピエゾ素子３０３にフィードバックすることで、図１７（ｂ）のごとく、Ｅmの実部が常にゼロ（もしくは所定の値）となるように制御することが可能である。この状態でＤ1にはピットとスペースの電場に応じた正負の変調信号が現れており、これを再生信号として用いることが可能である。
【００６５】
さらに、検出信号Ｄ1として、受光部１２６，１２７の差分ではなく、受光部１２６の出力のみを用いてもよい。この場合、Ｄ1は式(8)のごとく、干渉成分に信号光強度と参照光強度がオフセットとして加算されるが、信号処理回路でオフセット調整を行うことで同様の動作が可能である。
【００６６】
以上のように、生成する干渉光は１つ以上あればよい。また、本実施例で再生される媒体はＲＯＭディスクに限らず、例えば相変化材料であっても記録時に位相差を伴うものであればよい。
【００６７】
［実施例５］
本実施例は、参照光の開口数の調整をアポダイゼーション（開口制限）により行う別の実施形態である。本実施例による光情報再生装置の構成例を図５に示す。
【００６８】
本実施例の場合、リレーレンズ１１８において参照光のビーム径はほとんど変化せず、代わりに偏光素子５０１により開口制限される。偏光素子５０１は図１８のごとく、中心の円形領域はｐ、ｓ偏光ともに透過し、円形の外側の領域はｓ偏光のみ透過するという性質を有する。このため、ｓ偏光である信号光はすべて透過し、ｐ偏光である参照光は中心の円形領域でのみ透過する。すなわち、参照光のみが選択的に開口制限されている。従って参照光の開口数が（小さい方に）調整され、実施例１においてリレーレンズ１１８において参照光のビーム径を小さくするのと同様の効果を得ることができる。さらに本実施例では、偏光素子５０１は対物レンズ１１２とともにアクチュエータ１１７に搭載されており、記録媒体のトラック追従に伴うレンズシフトが発生した場合も、信号光と参照光との相対的な（光軸に垂直な方向の）位置関係が保たれるため、安定して増幅信号を得ることが可能である。実施例１では、レンズシフトが非常に大きくなると、信号光と参照光の重なり領域が狭くなり、再生信号が不安定化する可能性がある。
【００６９】
なお、本実施例では信号光は特に開口制限を設けていないが、信号光に開口制限を設けられる場合であっても、参照光の開口数が信号光の開口数より大きければ、同等の効果を得ることが可能である。
【００７０】
［実施例６］
本実施例は、信号光と参照光をわずかに同軸から異ならしめて記録媒体に照射する別の実施形態である。本実施例による光情報再生装置の構成例を図６に示す。
【００７１】
本実施例において、信号光のリレーレンズはレンズ６０１，６０２、ミラー６０３からなり、参照光のリレーレンズはレンズ６０４，６０２からなる。すなわち、レンズ６０２は共用とされている。信号光は、レンズ６０１で集光されたスポット付近でミラー６０３により反射され、レンズ６０２に入射する。参照光は、レンズ６０４で集光された後、ミラー６０３に近接した場所で集光され、レンズ６０２に入射する。レンズ６０２を通過した後の信号光、参照光は、上記のような入射方法のためにわずかに光軸が傾いており、対物レンズ１１２で集光され、記録媒体１１３中で実施例１と同様にそれぞれ記録層、反射層で反射して逆向きの光路をたどる。また、途中でλ／４板（軸方位：水平偏光に対して４５度）６０５を往復で通過することにより、信号光の偏光はｐ偏光に、参照光の偏光はｓ偏光に変換されるため、それぞれ偏光ビームスプリッタ１０８において透過、反射し、実施例１と同様に偏光が互いに直交した状態で同軸となって干渉光学系１１９に入射し、増幅された再生信号を得る。
【００７２】
本実施例は実施例２と同様に光の利用効率が高く、レーザ発振が安定であるだけでなく、ファラデー回転子２０１のごとく大型かつ高価な部品を用いることなく構成することが可能であり、小型かつ低コストな実装が可能である。
【００７３】
［実施例７］
本実施例は、信号光と参照光を別々の対物レンズにより記録媒体中に集光する実施形態である。本実施例による光情報再生装置の構成例を図７に示す。
【００７４】
信号光は実施例１と同様に、４分割検出器１１５で得られたトラック誤差信号、フォーカス誤差信号を用いてアクチュエータ１１７をフィードバック制御することにより、常に記録層のトラック上を信号光のスポットが走査する。さらに本実施例では、参照光が対物レンズ７０１によって集光され、反射層で反射された戻り光を４分割検出器７０５で検出することにより、別のフォーカス誤差信号を生成して対物レンズ７０１が搭載されたアクチュエータ７０２を制御する。従って、実施例１と異なり、参照光は常に反射層上にスポットが形成されるように制御されるため、記録層と反射層の間の距離が変動した場合も参照光の波面は変化せず、安定して増幅信号を得ることが可能である。また、本実施例では信号光と参照光はそれぞれλ／４板（軸方位：水平偏光に対して４５度）７０７，７０８を往復で通過することにより偏光が９０度回転するため、いずれも偏光ビームスプリッタ１０８において光源と異なる方向に同軸に出射される。従って実施例２、６と同様に、高い光利用効率で安定したレーザ発振を実現することが可能である。
【００７５】
本実施例では偏光ビームスプリッタ１０８により信号光と参照光の分岐、合波を行ったが、手段はこの限りではない。たとえば偏光ビームスプリッタ１０８を無偏光ビームスプリッタで置き換え、半導体レーザから出射する光の偏光をｐ偏光とし、λ／４板７０７を省略することにより同一の増幅信号を得ることができる。
【００７６】
［実施例８］
本実施例は、参照光が往路と復路とで異なるリレーレンズを通過する別の実施形態である。本実施例による光情報再生装置の構成例を図８に示す。
【００７７】
本実施例では、参照光は往路ではリレーレンズ１１８を通過し、無偏光ビームスプリッタ８０１によって一部が反射し、偏光ビームスプリッタ１１１を透過して信号光と同軸となった後、記録媒体１１３中の反射面に入射する。復路では逆の光路をたどり、無偏光ビームスプリッタ８０１で一部が透過し、リレーレンズ８０２を通過して平行光とされ、偏光ビームスプリッタ８０３を（ｐ偏光のため）透過する。偏光ビームスプリッタ８０３には記録媒体から反射した信号光（ｓ偏光）と、無偏光ビームスプリッタ８０１で反射した一部の参照光が同軸となった光束も併せて入射するが、このうちｓ偏光成分である信号光のみが反射され、リレーレンズ８０２からの参照光と同軸になり、干渉光学系１１９に入射して増幅信号が得られる。
【００７８】
ここで、参照光は記録媒体に集光される際、反射層、記録層のいずれとも異なる位置（反射が生じない位置）に集光され、集光点から少し離れた位置にある反射層で反射される。この場合、参照光の復路において、対物レンズ１１２を通過した後の光束は平行光ではなく、わずかに発散もしくは収束した光束となっている。このため、無偏光ビームスプリッタ８０１を反射した光が一部半導体レーザ１０３に戻る際に、半導体レーザ上で焦点を結ばないため、半導体レーザへの戻り光の影響が少なく、レーザ発振を安定に保つことが可能である。なお、リレーレンズ８０２は、わずかに発散もしくは収束した光束である参照光を平行光とするようレンズの位置を調整してある。このようにすることで安定して再生信号を得ることができる。なお、本構成においても記録媒体から反射した信号光は一部が半導体レーザに集光されるが、信号光の強度は復路において参照光よりも十分微弱であるために無視できる。
【００７９】
［実施例９］
本実施例は、参照光のスポット位置をフィードバック制御する別の実施形態である。本実施例による光情報再生装置の構成例を図９に示す。
【００８０】
本実施例の場合、参照光は記録媒体１１３から反射した後の復路において無偏光ビームスプリッタ９０１に入射し、一部が透過し、レンズ９０２で４分割検出器９０３に集光されてフォーカス誤差信号が検出され、サーボ回路９０４を経て、リレーレンズ１１８を構成する一方のレンズが搭載されたアクチュエータ９０５が駆動される。このため参照光は常に反射層上でスポットを形成するようになっている。なお、無偏光ビームスプリッタ９０１での反射光は実施例１と同様、信号光と同軸となって干渉光学系１１９によって検出される。本実施例では信号光と参照光のスポットがそれぞれ記録層、反射層を追従するため、実施例７と同様、記録層と反射層の間の距離が変動しても反射光の波面が変化せず、安定して増幅信号を得ることが可能である。特に本実施例ではＮＡが対物レンズに比べて小さく、軽量なレンズを可動とするため、アクチュエータへの負担が少なく、より高速再生に適している。
【００８１】
［実施例１０］
本実施例は、参照光の反射層においてトラックサーボ、フォーカスサーボの駆動を行う光情報記録再生装置の実施形態である。本実施例による光情報記録再生装置の構成例を図１０に示す。
【００８２】
記録時には、偏光ビームスプリッタ１０８を透過した参照光が記録媒体１１３に集光され、実施例９と同様に４分割検出器１００３で反射光が検出される。ここで、記録媒体は図１９に示す構造を有しており、所定の反射層に通常の記録型光ディスクと同様の溝を有し、かつ物理的な記録層構造を持たない構造となっている。上記参照光は反射層に集光されて反射されるため、４分割検出器１００３によりフォーカス誤差信号と、トラック誤差信号の両方が取得される。本実施例ではフォーカサーボとして非点収差法を、トラックサーボとしてプッシュプル法を採用した。このとき信号光は特開２００９−２８９３３９号公報のごとく、図１９に示されるように、物理的な層構造を持たない領域に集光され、スポット付近の高いエネルギー密度により記録媒体の構造変化が引き起こされ、ボイド記録がなされる。
【００８３】
再生時には、記録時と同様に４分割検出器１００３の出力によるフィードバック制御がなされるだけでなく、実施例１のごとく、記録された領域から反射した信号光と無偏光ビームスプリッタ１００１を反射した参照光とが同軸となって干渉光学系１１９に入射し、増幅信号が生成される。なお、再生時のサーボ制御については、記録領域からの信号光の反射光を用いて、実施例１と同様に４分割検出器１１５の出力によりフィードバック制御を行ってもよいが、記録時と同様に４分割検出器１００３の出力によりサーボ制御を行う場合はサーボ回路１１６、４分割検出器１１５、レンズ１１４、を省略し、無偏光ビームスプリッタ１０９をミラーに置き換えてもよい。
【００８４】
本実施例では、特開２００９−２８９３３９号公報のごとき記録層構造を持たない記録媒体への記録に必要なサーボ制御と、再生時に増幅信号を取得するのに必要な参照光の取得を、同一の光学系により行っており、簡素、小型な実装が可能である。
【００８５】
なお、信号光と参照光のパワー比について、記録時はできる限り信号光の強度が高いことが記録速度を高める観点から望ましい。一方、再生時には、信号光パワーとして記録データを消去しない程度のパワーに制限する必要があるため、干渉による増幅効果を得るために参照光パワーをできる限り強くする必要がある。このため、記録時と再生時とで、信号光と参照光のパワー比を調整してもよい。具体的には図２２のような構成で実現可能である。これは実施例２の形態において、参照光の光路中に挿入された無偏光ビームスプリッタ２２０１により記録媒体から反射した参照光の一部を４分割検出器１００３に導き、フォーカス誤差信号、トラック誤差信号を取得している。ここで半導体レーザ１０３と偏光ビームスプリッタ１０８の間にλ／２板２２０２が配置されており、λ／２板の回転角により信号光と参照光のパワー比を任意に調整可能である。
【００８６】
さらに、実施例２の再生動作を行い、かつ記録動作を行う記録再生装置も構成可能である。このためには、図２２のごとく、実施例２の構成のうち、参照光の光路中にビームスプリッタ２２０１を設け、記録媒体から反射した参照光の一部を分離して４分割検出器１００３で検出し、記録時にフォーカス誤差信号、トラック誤差信号を生成してアクチュエータ１１７をフィードバック制御すればよい。全く同様にして、実施例３、４、５、６、８、９の構成において、参照光光路のうち偏光ビームスプリッタ１１１（実施例６の場合はリレーレンズ６０４）の直前（半導体レーザ１０３に近い側）にビームスプリッタ２２０１を設け、記録媒体から反射した参照光の一部を検出してフォーカス誤差信号、トラック誤差信号を取得する構成とすることにより、上記各実施例の再生動作を行い、かつ記録動作を実現することができる。いずれの場合も、記録時に参照光を反射層に集光して（但し、実施例８の場合は必ずしも反射層で集光されていなくてもよい）照射し、反射層からの反射光を４分割検出器１００３で検出してフォーカス誤差信号・トラック誤差信号を生成してアクチュエータ１１７の位置を制御する。また信号光を用いて記録を行う。
【００８７】
また、本実施例では記録媒体として、記録層構造を持たない記録媒体に記録・再生する例について説明したが、記録層を有し、かつ溝構造含んだ反射層を有する記録媒体に対しても同様の動作が可能である。記録層と別に用意された反射層でサーボ制御を行うことが可能のため、記録層に溝構造が無い記録媒体であっても同様の動作が可能である。
【００８８】
［実施例１１］
本実施例は、特開２００７−２２０２０６号公報のごときマイクロホログラムの記録に用いる光束を、再生時に増幅信号を取得するための参照光として用いる光情報記録再生装置の実施形態である。本実施例による光情報記録再生装置の構成例を図１１に示す。
【００８９】
本装置では、偏光ビームスプリッタ１０８での光分岐により信号光、参照光が生成され、信号光（リレーレンズ１１０を通過する光束）の偏光をλ／２板１１１３により９０度回転させ、信号光と参照光（リレーレンズ１１８を通過する光束）を同一の偏光状態（この場合ｐ偏光）として無偏光ビームスプリッタ１１１４で同軸にし、対物レンズ１１２により記録媒体１１３中に集光する。ここで図２０のごとく、信号光と参照光は同一箇所に対向方向から集光され、これらの干渉縞の強度パターンが屈折率変化として記録される。ここで参照光は記録媒体の最深部に配備された反射面により反射された後に集光されるため、信号光と同一箇所に集光されるが互いに逆向きの方向に向かっている。なお、本実施例も実施例１０と同様、物理的な記録層の構造を有しておらず、信号光と参照光が集光される場所には層構造がない。また、別の半導体レーザ（波長６５０ｎｍ、但しこれに限るものではない）１１０７からの光束がダイクロイックミラー１１１７によって上記２光束と同軸となり、記録媒体中に設けられた、溝構造を有するサーボ面に集光されて反射され、４分割検出器１１１１により検出されることで、トラックサーボ制御とフォーカスサーボ制御に必要なトラック誤差信号とフォーカス誤差信号が生成され、これにより対物レンズ１１２の位置がフィードバック制御される。また、上記２光束のうち信号光は、一部が無偏光ビームスプリッタ１１０１を通過して４分割検出器１１０３により検出され、この検出信号により本光束を反射するガルバノミラー１１０４の角度がフィードバック制御される。これにより、記録媒体中で二光束が正確に同一箇所に集光される。なお、参照光も４分割検出器１１０３に入射するが、検出器で集光されないために検出器出力への影響は無視することができる。
【００９０】
再生時には、リレーレンズ１１８を調整することにより、本リレーレンズを通過して記録媒体１１３に集光される光束の集光される位置を調整する。本実施例では記録媒体中の上記反射面に集光されるよう調整する。さらに、λ／２板１１１３を回転し、信号光をｓ偏光とすることで信号光と参照光の偏光を直交させる。その後の動作は実施例１と同様であり、リレーレンズ１１０を通過して記録媒体１１３に集光される光束は、記録箇所に集光されて反射光を生じ、リレーレンズ１１８からの光束の、記録媒体からの反射光と同軸となって干渉光学系１１９に入射し、増幅信号が得られる。なお、実施例１と比較すると、偏光ビームスプリッタ１１１の代わりに無偏光ビームスプリッタ１１１４が配備されているために、記録媒体からの信号光の一部がリレーレンズ１１８を通過し、また参照光の一部がリレーレンズ１１０を通過する。しかしこれらの光束は偏光ビームスプリッタ１０８において半導体レーザ１０３と異なる方向に出射させるため、本実施例の動作においては無視することができる。また、記録時と全く同様にして半導体レーザ１１０７からの光束を記録媒体１１３に照射し、反射光を４分割検出器１１１１により検出し、対物レンズ１１７の位置をフィードバック制御する。本実施例ではマイクロホログラムの記録に用いる光束の一方を再生時に増幅信号を取得するための参照光として用いており、簡素、小型な実装が可能である。
なお、リレーレンズ１１０を調整し、信号光と参照光の役割を逆転させても全く同等の効果が得られる。
【００９１】
さらに、実施例２、３、４、５、８、９の再生動作を行い、かつ本実施例の記録動作を行う記録再生装置も実現可能である。実施例２の再生動作を行い、かつ本実施例の記録動作を行う場合の構成図を図２３に示す。実施例２からの変更点としては、以下の（１）（２）（３）（４）の４点である。（１）ダイクロイックミラー１１１７が対物レンズ１１２の直前に配備され、半導体レーザ１１０７からの光束を信号光、参照光と同軸にしている。また、本光束の記録媒体１１３からの戻り光を反射し、４分割検出器１１１１で検出するようにしている。（２）偏光ビームスプリッタ１１１の代わりに無偏光ビームスプリッタ１１１４が配備され、かつλ／２板１１１３が挿入されている。（３）無偏光ビームスプリッタ１１０１が参照光の光路中に配備され、記録時に信号光の記録媒体からの戻り光を一部反射し、４分割検出器１１０３で検出して得られる誤差信号を用いて信号光を反射するガルバノミラー１１０４の制御を行う。（４）信号光の光路中に無偏光ビームスプリッタ１０９が配備され、再生時に記録媒体からの信号光の戻り光の一部を反射して４分割検出器１１５で検出した信号を用いてアクチュエータ１１７の制御を行う。全く同様にして、上記（１）（２）（３）（４）の変更点を実施例３、４、５、８、９の構成に加えることにより、各実施例の再生動作を行いながら、本実施例の記録媒体への記録動作を実現可能である。
【００９２】
なお、変更点（４）のために再生時は半導体レーザ１１０７を発光させる必要がないが、別の方法として、４分割検出器１１５の出力で対物レンズ１１７のフィードバック制御を行わずに、記録時と同様に半導体レーザ１１０７を発光させ、４分割検出器１１１１の出力を用いて対物レンズ１１７のフィードバック制御を行ってもよい。
【００９３】
なお、本実施例では記録時に半導体レーザ１１０７からの光束を用いてサーボ制御を行ったが、本光束の波長は本実施例に限定されるものではなく、例えば半導体レーザ１０３と同一の波長であっても構わない。この場合、ダイクロイックミラー１１１７の代わりに無偏光ビームスプリッタを適用すればよい。さらに、半導体レーザ１０３からの出射光束の一部をビームスプリッタ等で分離した光束を用いて同様のサーボ制御を行ってもよい。このような場合であっても、サーボ制御に用いる光束が信号光、参照光と異なる位置に集光されているため、信号光・参照光を検出する検出器にサーボ制御用の光束が入射しても、集光されない状態で検出器に入射するために検出器出力に影響を与えない。全く同様にして、サーボ制御用光束を検出する検出器の出力は信号光・参照光の影響を受けない。
【００９４】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００９５】
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部や全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリやハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、又は、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明により、大容量多層高速光ディスクの再生信号が安定に、高品質で検出することが可能となり、大容量ビデオレコーダや、ハードディスクデータバックアップ装置、保存情報アーカイブ装置など、幅広い産業応用が期待できる。  
【符号の説明】
【００９７】
１０１…マイクロプロセッサ、１０２…ドライバ、１０３…半導体レーザ、１０４…コリメータ、１０５…無偏光ビームスプリッタ、１０８…偏光ビームスプリッタ、１０９…無偏光ビームスプリッタ、１１０…リレーレンズ、１１１…偏光ビームスプリッタ、１１２…対物レンズ、１１３…記録媒体、１１４…レンズ、１１５…４分割検出器、１１６…サーボ回路、１１７…アクチュエータ、１１８…リレーレンズ、１１９…干渉光学系、１２０…集光レンズ、１２１…無偏光ビームスプリッタ、１２２…λ／２板、１２３…ウォラストンプリズム、１２４，１２５，１３０，１３１…干渉光、１２６，１２７，１３２，１３３…受光部、１２８…λ／４板、１２９…ウォラストンプリズム、１３４…信号処理回路、１３５…復号回路、１３６…上位装置、２０１…ファラデー回転子、２０２…λ／２板、３０１…ローパスフィルタ、３０２…ミラー、３０３…ピエゾ素子、５０１…偏光素子、６０１，６０２，６０４…レンズ、６０３…ミラー、６０５…λ／４板、７０１…対物レンズ、７０２…アクチュエータ、７０５…４分割検出器、７０７，７０８…λ／４板、８０１…無偏光ビームスプリッタ、８０２…リレーレンズ、８０３…偏光ビームスプリッタ、９０１…無偏光ビームスプリッタ、９０２…レンズ、９０４…サーボ回路、１００１…無偏光ビームスプリッタ、１００３…４分割検出器、１１０１…無偏光ビームスプリッタ、１１０３，１１１１…４分割検出器、１１０４…ガルバノミラー、１１１３…λ／２板、１１１４…無偏光ビームスプリッタ、１１１７…ダイクロイックミラー、１４００…検出光学系、１４０１，１４０２…無偏光ビームスプリッタ、１４０３，１４０４…位相板、１４０５，１４０６，１４０７…偏光子、１４０８，１４０９，１４１０…検出器、２２０１…無偏光ビームスプリッタ、２２０２…λ／２板
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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