(57)【要約】【課題】  正確な情報の記録及び再生ができる光情報記録装置及び再生装置を提供すること。【解決手段】  光源１０３と、光源から射出された光の進行方向を変更する偏向素子１０９と、偏向素子によって進行方向が変更された光を用いて情報を担持した情報光を生成する手段１１３と、偏向素子によって進行方向が変更された光を用いて記録用参照光を生成する手段１１３と、情報光及び前記記録用参照光を移動する記録媒体１５１に照射する対物レンズ１２７と、偏向素子を制御して、対物レンズ１２７の記録媒体１５１における照射位置を記録媒体の移動に追従させる制御手段１６３とを有する。【選択図】      図１
2006085834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から射出された光の進行方向を変更する偏向素子と、
前記偏向素子によって進行方向が変更された光を用いて情報を担持した情報光を生成する手段と、
前記偏向素子によって進行方向が変更された光を用いて記録用参照光を生成する手段と、
前記情報光及び前記記録用参照光を移動する記録媒体に照射する対物レンズと、
前記偏向素子を制御して、前記対物レンズの記録媒体における照射位置を前記記録媒体の移動に追従させる制御手段とを有することを特徴とするホログラフィを用いた光情報記録装置。
【請求項２】
前記偏向素子は、反射光学素子と前記反射光学素子を回動させる駆動手段からなることを特徴とする請求項１に記載の光情報記録装置。
【請求項３】
前記偏向素子に入射する光は、ビーム強度分布が均一化された平行光であることを特徴とする請求項１または２に記載の光情報記録装置。
【請求項４】
前記情報光及び前記記録用参照光の進行方向を前記対物レンズに向ける反射光学素子を回動させて前記記録媒体における照射位置を変更する位置決め機構を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光情報記録装置。
【請求項５】
前記位置決め機構の反射光学素子の回動中心が、前記対物レンズの入射瞳面内に位置することを特徴とする請求項４に記載の光情報記録装置。
【請求項６】
前記情報光及び前記記録用参照光を前記対物レンズの入射瞳面に結像させる一対のリレーレンズと、
前記一対のリレーレンズの間の焦点位置に配置された反射光学素子と、
当該反射光学素子を回動させる駆動手段とを有し、
前記対物レンズは前記記録媒体の表面と平行な方向に移動可能であり、
前記対物レンズの移動に対応させて前記一対のリレーレンズの間の反射光学素子を回動させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光情報記録装置。
【請求項７】
光源と、
前記光源から射出された光を用いて情報を担持した情報光を生成する手段と、
前記光源から射出された光を用いて記録用参照光を生成する手段と、
前記情報光及び前記記録用参照光の進行方向を対物レンズに向ける反射光学素子と、
前記反射光学素子を回動させる駆動手段と、
前記情報光及び前記記録用参照光を記録媒体に照射する対物レンズとを有し、
前記反射光学素子の回動中心が、前記対物レンズの入射瞳面内に位置することを特徴とするホログラフィを用いた光情報記録装置。
【請求項８】
光源と、
前記光源から射出された光を用いて情報を担持した情報光を生成する手段と、
前記光源から射出された光を用いて記録用参照光を生成する手段と、
前記情報光及び前記記録用参照光を対物レンズの入射瞳面に結像させる一対のリレーレンズと、
前記一対のリレーレンズの間の焦点位置に配置された反射光学素子と、
当該反射光学素子を回動させる駆動手段と、
前記情報光及び前記記録用参照光を記録媒体に照射する対物レンズとを有し、
前記対物レンズは前記記録媒体の表面と平行な方向に移動可能であり、
前記対物レンズの移動に対応させて前記反射光学素子を回動させることを特徴とするホログラフィを用いた光情報記録装置。
【請求項９】
光源と、
前記光源から射出された光の進行方向を変更する偏向素子と、
前記偏向素子によって進行方向が変更された光を用いて再生用参照光を生成する手段と、
前記再生用参照光を移動する記録媒体に照射し、前記記録媒体から発生した再生光を入射する対物レンズと、
前記偏向素子を制御して、前記対物レンズの記録媒体における照射位置を前記記録媒体の移動に追従させる制御手段とを有することを特徴とするホログラフィを用いた光情報再生装置。
【請求項１０】
前記偏向素子は、反射光学素子と前記反射光学素子を回動させる駆動手段からなることを特徴とする請求項９に記載の光情報再生装置。
【請求項１１】
前記偏向素子に入射する光は、ビーム強度分布が均一化された平行光であることを特徴とする請求項９または１０に記載の光情報記録装置。
【請求項１２】
前記再生用参照光の進行方向を前記対物レンズに向ける反射光学素子を回動させて前記記録媒体における照射位置を変更する位置決め機構を有することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の光情報再生装置。
【請求項１３】
前記位置決め機構の反射光学素子の回動中心が、前記対物レンズの入射瞳面内に位置することを特徴とする請求項１２に記載の光情報再生装置。
【請求項１４】
前記再生用参照光を前記対物レンズの入射瞳面に結像させる一対のリレーレンズと、
前記一対のリレーレンズの間の焦点位置に配置された反射光学素子と、
当該反射光学素子を回動させる駆動手段とを有し、
前記対物レンズは前記記録媒体の表面と平行な方向に移動可能であり、
前記対物レンズの移動に対応させて前記一対のリレーレンズの間の反射光学素子を回動させることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の光情報再生装置。
【請求項１５】
光源と、
前記光源から射出された光を用いて再生用参照光を生成する手段と、
前記再生用参照光の進行方向を対物レンズに向ける反射光学素子と、
前記反射光学素子を回動させる駆動手段と、
前記再生用参照光を記録媒体に照射する対物レンズとを有し、
前記反射光学素子の回動中心が、前記対物レンズの入射瞳面内に位置することを特徴とするホログラフィを用いた光情報再生装置。
【請求項１６】
光源と、
前記光源から射出された光を用いて再生用参照光を生成する手段と、
前記再生用参照光を対物レンズの入射瞳面に結像させる一対のリレーレンズと、
前記一対のリレーレンズの間の焦点位置に配置された反射光学素子と、
当該反射光学素子を回動させる駆動手段と、
前記再生用参照光を記録媒体に照射する対物レンズとを有し、
前記対物レンズは前記記録媒体の表面と平行な方向に移動可能であり、
前記対物レンズの移動に対応させて前記反射光学素子を回動させることを特徴とするホログラフィを用いた光情報再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラフィを利用して情報が記録される記録媒体に対する情報の記録を行う光情報記録装置ならびにホログラフィを利用して情報が記録されている記録媒体から情報の再生を行う光情報再生装置に関する。  
【背景技術】
【０００２】
従来、ホログラフィを利用して記録媒体に情報を記録するホログラフィック記録は、一般的に、記録用光を構成するイメージ情報を担持した情報光と記録用参照光とを記録媒体の内部で重ね合わせ、その時にできる干渉パターンを記録媒体に書き込むことによって行われる。記録された情報の再生時には、その記録媒体に再生用参照光を照射することにより、干渉パターンによる回折によりイメージ情報が再生される（特許文献１参照）。
【０００３】
近年では、超高密度光記録のために、ボリュームホログラフィ、特にデジタルボリュームホログラフィが実用域で開発され注目を集めている。ボリュームホログラフィとは、記録媒体の厚み方向も積極的に活用して、３次元的に干渉パターンを書き込む方式であり、厚みを増すことで回折効率を高め、多重記録を用いて記録容量の増大を図ることができるという特徴がある。そして、デジタルボリュームホログラフィとは、ボリュームホログラフィと同様の記録媒体と記録方式を用いつつも、記録するイメージ情報は２値化したデジタルパターンに限定した、コンピュータ指向のホログラフィック記録方式である。このデジタルボリュームホログラフィでは、例えばアナログ的な絵のような画像情報も、一旦デジタイズして、２次元デジタルパターン情報に展開し、これをイメージ情報として記録する。再生時は、このデジタルパターン情報を読み出してデコードすることで、元の画像情報に戻して表示する。これにより、再生時にＳＮ比（信号対雑音比）が多少悪くても、微分検出を行ったり、２値化データをコード化しエラー訂正を行ったりすることで、極めて忠実に元の情報を再現することが可能になる。
【０００４】
ところで、ホログラフィック記録の方式としては、ＣＤ（コンパクト・ディスク）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc：デジタル多用途ディスク）等と同様にディスク状の記録媒体を採用して、記録媒体に対する情報の記録と記録媒体からの情報の再生を行うための光学系を含む光ピックアップ装置を使用する方式が有力である。
【０００５】
一般的に、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク装置では、ディスク状の記録媒体を回転させつつ光ピックアップ装置内の対物レンズを駆動してフォーカスサーボとトラッキングサーボとを行うようになっている。すなわち、フォーカスサーボの場合は、対物レンズを光軸方向に移動させて対物レンズの焦点についての位置合わせ（対物レンズと記録媒体との距離）を行い、トラッキングサーボの場合は、対物レンズをディスク状の記録媒体の半径方向に移動させてトラック位置についての位置合わせを行う。
【０００６】
従来のホログラフィを用いた光情報再生装置において提案されていたトラッキングサーボとして、光源、光学系及び対物レンズを含む光ヘッドを記録媒体の半径方向に移動させてトラッキングサーボを行っていた（特許文献１参照）。
【０００７】
また、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク装置において、情報記録再生用の光を生成するための光源としては、一般的に半導体レーザが用いられている。ホログラフィック記録においても、上記の一般的な光ディスク装置と同様に、情報光及び参照光用の光源としては、実用的な半導体レーザを用いることが望ましい。しかしながら、ホログラフィック記録においてレーザ光として半導体レーザ光を使用する場合には、この半導体レーザ光は小さなエネルギーのレーザであるため、長時間かけて記録媒体に対する情報の記録を行う必要がある。
【０００８】
このため、半導体レーザ光を用いて記録媒体に対する情報の記録を行う場合には、記録媒体の回転に追従して半導体レーザ光による照射位置を変化させる必要がある。以下、この移動する記録媒体に追従して照射位置を移動させることを「追従サーボ」と呼ぶ。
【０００９】
従来のホログラフィを用いた光情報再生装置においては、光源、光学系及び対物レンズを含む光ヘッドを記録媒体の周方向の移動に合わせて移動させることで照射位置を追従させる追従サーボが提案されていた（特許文献１参照）。
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−３７５４５２号公報（段落００２４及び段落００２７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、前述した特許文献１に記載の追従サーボは、可動部である光ヘッドが重いため、高速で駆動させることが困難であり、光ヘッドに追従可能な範囲まで記録媒体の回転速度を遅くする必要があったので、転送レートの低下につながっていた。
【００１２】
かかる問題点に対し、本出願人は、光源からの光を平行光に形成するコリメータレンズを記録媒体の移動に追従して移動させることによって、コリメータレンズから偏光ビームスプリッタに入射される光の角度を変化させて、記録媒体に入射される光の位置をずらすことにより、記録媒体の移動に照射位置を追従させる発明を特願２００３−１９３９６４号として出願した。
【００１３】
図１０は、特願２００３−１９３９６４号の光情報記録再生装置の実施形態を示す構成図である。図１０において、情報が記録される円板状の記録媒体１１は、第１透明基板１２、反射層１３、透明な中間層（図示せず）、情報記録層１４及び第２透明基板１５を備えている。更に、記録媒体１１は、図示しないが、同心円状又は螺旋状のトラックが形成されており、各トラックには、複数のアドレス・サーボ領域が等間隔に設けられ、隣り合うアドレス・サーボ領域間に１つまたは複数の情報記録領域が設けられている。
【００１４】
なお、図１０は、記録媒体１１の照射位置における円周の接線方向の断面図である。図１０において記録媒体１１は、回転により矢印の方向に移動する。
【００１５】
また、光情報記録再生装置２０は、記録再生用光源２２、第１コリメータレンズ２４、偏光ビームスプリッタ２６、空間光変調器（情報表現手段）２８、１対のリレーレンズ３０ａ、３０ｂ、サーボ読み取り用素子３２、第２コリメータレンズ３４、ダイクロイックミラー３６、４分の１波長板３８、対物レンズ４０、光検出器４２を備えている。図１０の光情報記録再生装置のこれらの部材の機能については、本発明の実施形態における部材と変わることはないのでここでは省略する。
【００１６】
図１０においては、第１コリメータレンズ２４をこの第１コリメータレンズ２４の平面内において左右に移動させるリニアモータのような駆動手段４４が第１コリメータレンズ２４に接続されている。駆動手段４４は、前記サーボ読取り用素子３２の光検出器が検出した記録媒体１１の位置情報に応じて前記第１コリメータレンズ２４を駆動するようになっている。
【００１７】
図１０において第１コリメータレンズ２４が破線にて示す中央位置から実線にて示す左方向に移動されると、光源２２から出射されたレーザ光は第１コリメータレンズ２４を通過する際にほぼ平行光に形成されるが、偏光ビームスプリッタ２６の半反射面２７に対し実線にて示す進入角が破線にて示す角度と異なっている。したがって、空間光変調器２８に対する進入角度ならびにこの空間光変調器２８からの出射角度も破線にて示す角度と異なることになる。この結果、両リレーレンズ３０ａ，３０ｂ間における結像位置、ダイクロイックミラー３６の半反射面３７に対する進入角なども異なることになり、記録媒体１１の情報記録層１４に照射される光は、破線にて示す位置と異なる実線にて示す位置に照射されることになる。この実線にて示す記録媒体１１上の照射位置は、記録媒体１１の回転運動に追従していることが判る。
【００１８】
しかしながら、実際に半導体レーザを用いてホログラフィック記録を行う場合は、半導体レーザから射出されるレーザ光の断面形状が楕円形状であり、光束内のビーム強度分布が不均一であるため、光束の断面形状を円形にして光束内のビーム強度分布を均一化する光学素子が、第１コリメータレンズ２４から空間光変調器（情報表現手段）２８までの間に配設される。ビーム強度分布を均一化する光学素子として、例えばアナモルフィックプリズム（後述する図１の１０７）が用いられる。
【００１９】
前述したように、第１コリメータレンズ２４を移動させて、光の照射位置を記録媒体に追従して移動させると、第１コリメータレンズ２４の移動によって、レーザ光の進行方向が変化するため、ビーム強度を均一化する光学素子に入射するレーザ光の進入角度が異なってしまう。この結果、レーザ光のビーム強度を均一に補正できず、しかも進入角度の変化とともにビーム強度の均一性も変化するので、情報全体を正確に記録することができず、記録再生の信頼性が低下する。
【００２０】
また、従来、ホログラフィを利用していないＣＤやＤＶＤ等の光ディスク装置においては、光学系が光の強度（エネルギー）のみを伝えることができれば良かったため、対物レンズを光軸方向及び記録媒体の半径方向に移動させる２軸駆動機構でフォーカスサーボとトラッキングサーボすることができたが、ホログラフィック記録において２軸駆動機構を用いてトラッキングサーボを行うと次のような問題があった。
【００２１】
図１０に示すホログラフィを利用した光情報記録再生装置は、対物レンズ４０によって２次元デジタルパターン情報のフーリエ変換されたパターンの干渉縞をホログラムとして記録するものであるから、対物レンズ４０の入射瞳面において、空間光変調器（情報表現手段）２８に表示された２次元デジタルパターン情報を結像させる必要があった。また、再生する時は、再生用参照光によって記録媒体１１の情報記録層１４から発生した再生光を最終的には光検出器４２において結像させる必要があった。
【００２２】
このようなホログラフィック記録において、トラッキングサーボする際にＣＤやＤＶＤ等の光ディスク装置と同様に対物レンズ４０だけを記録媒体の半径方向に移動させると、対物レンズ４０の中心と光軸とがずれるため、２次元デジタルパターン情報を持つ光が対物レンズ４０によって斜めに集光することになる。図１１は、対物レンズ４０を移動させてトラッキングサーボを行った場合の光路を示す図である。図１１において、実線で示す状態の場合は、対物レンズ４０の中心４０ａと入射する光の光軸Ｌが一致しているので、２次元デジタルパターン情報を持つ光が対物レンズ４０によって記録媒体１１の反射膜１３に向かって垂直に集光する。次に、実線で示す対物レンズ４０の位置から点線で示す対物レンズ４１の位置に移動すると、入射する光の位置は変化しないので、対物レンズ４１の中心４１ａと入射する光の光軸Ｌがずれ、２次元デジタルパターン情報を持つ光が対物レンズ４１の中心４１ａの延長線（一点鎖線で示す）上に斜めに集束する。従って、実線で示す位置から点線で示す位置に照射位置を移動させることができ、これによりトラッキングサーボを行うことになるのであるが、実線の対物レンズ４０と点線の対物レンズ４１で収束光線の形状が異なり、２次元デジタルパターン情報のフーリエ変換されたパターンが異なってしまう。
【００２３】
つまり、対物レンズ４０を移動させてトラッキングサーボを行うと、同じ２次元デジタルパターン情報を記録しても、記録される干渉パターンが異なってしまうため、情報の記録再生における信頼性が著しく低下する。
【００２４】
更に、ホログラフィック記録においては、角度選択性が高く、記録時において情報光及び記録用参照光の照射する角度を変えることで、複数の情報を同じ位置に重ねて記録する角度多重方式の記録をすることができる。換言すれば、再生時に照射する再生用参照光の角度が記録時と異なると、記録した情報が再生することができないのである。従って、対物レンズ４０による集光が傾きを持つと、情報の記録再生における信頼性が著しく低下するので、この点からも、ホログラフィック記録再生において、対物レンズのみを移動させてトラッキングサーボを行うことは問題となる。
【００２５】
前述した特許文献１においては、光ヘッドを記録媒体の半径方向に移動させてトラッキングサーボを行っていたので、対物レンズ４０による集光が傾きを持つことはない。しかし、追従サーボにおける問題と同様に、可動部である光ヘッドが重いため、高速で駆動させることが困難であり記録媒体の回転速度を遅くする必要があったので、転送レートの低下につながっていた。
【００２６】
本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、ホログラフィック記録及び再生において、記録媒体に対して、常に同じ状態で光を照射することにより、正確な情報の記録及び再生ができる光情報記録装置及び再生装置を提供することを目的とする。
【００２７】
より具体的には、記録媒体の移動に追従して照射位置を移動させる場合であっても、常に同じ状態で光を照射することができる光情報記録装置及び再生装置を提供することを目的とする。また、光ヘッド内部の光学素子を駆動して位置合わせを行う場合であっても、常に同じ状態で光を照射することができる光情報記録装置及び再生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
前述した目的を達成するため、本発明のホログラフィを用いた光情報記録装置は、光源と、前記光源から射出された光の進行方向を変更する偏向素子と、前記偏向素子によって進行方向が変更された光を用いて情報を担持した情報光を生成する手段と、前記偏向素子によって進行方向が変更された光を用いて記録用参照光を生成する手段と、前記情報光及び前記記録用参照光を移動する記録媒体に照射する対物レンズと、前記偏向素子を制御して、前記対物レンズの記録媒体における照射位置を前記記録媒体の移動に追従させる制御手段とを有することを特徴とする。
【００２９】
更に、上記光情報記録装置において、前記偏向素子は、反射光学素子と前記反射光学素子を回動させる駆動手段からなることが好ましい。
【００３０】
更に、上記光情報記録装置において、前記偏向素子に入射する光は、ビーム強度分布が均一化された平行光であることを特徴とする。
【００３１】
更に、上記光情報記録装置において、前記情報光及び前記記録用参照光の進行方向を前記対物レンズに向ける反射光学素子を回動させて前記記録媒体における照射位置を変更する位置決め機構を有していてもよく、特に、前記位置決め機構の反射光学素子の回動中心が、前記対物レンズの入射瞳面内に位置することがより好ましい。
【００３２】
また、上記光情報記録装置において、前記情報光及び前記記録用参照光を前記対物レンズの入射瞳面に結像させる一対のリレーレンズと、前記一対のリレーレンズの間の焦点位置に配置された反射光学素子と、当該反射光学素子を回動させる駆動手段とを有し、前記対物レンズは前記記録媒体の表面と平行な方向に移動可能であり、前記対物レンズの移動に対応させて前記一対のリレーレンズの間の反射光学素子を回動させてもよい。
【００３３】
また、他の本発明のホログラフィを用いた光情報記録装置は、光源と、前記光源から射出された光を用いて情報を担持した情報光を生成する手段と、前記光源から射出された光を用いて記録用参照光を生成する手段と、前記情報光及び前記記録用参照光の進行方向を対物レンズに向ける反射光学素子と、前記反射光学素子を回動させる駆動手段と、前記情報光及び前記記録用参照光を記録媒体に照射する対物レンズとを有し、前記反射光学素子の回動中心が、前記対物レンズの入射瞳面内に位置することを特徴とする。
【００３４】
また、他の本発明のホログラフィを用いた光情報記録装置は、光源と、前記光源から射出された光を用いて情報を担持した情報光を生成する手段と、前記光源から射出された光を用いて記録用参照光を生成する手段と、前記情報光及び前記記録用参照光を対物レンズの入射瞳面に結像させる一対のリレーレンズと、前記一対のリレーレンズの間の焦点位置に配置された反射光学素子と、当該反射光学素子を回動させる駆動手段と、前記情報光及び前記記録用参照光を記録媒体に照射する対物レンズとを有し、前記対物レンズは前記記録媒体の表面と平行な方向に移動可能であり、前記対物レンズの移動に対応させて前記反射光学素子を回動させることを特徴とする。
【００３５】
次に、前述した目的を達成するため、本発明のホログラフィを用いた光情報再生装置は、光源と、前記光源から射出された光の進行方向を変更する偏向素子と、前記偏向素子によって進行方向が変更された光を用いて再生用参照光を生成する手段と、前記再生用参照光を移動する記録媒体に照射し、前記記録媒体から発生した再生光を入射する対物レンズと、前記偏向素子を制御して、前記対物レンズの記録媒体における照射位置を前記記録媒体の移動に追従させる制御手段とを有することを特徴とする。
【００３６】
更に、上記光情報再生装置において、前記偏向素子は、反射光学素子と前記反射光学素子を回動させる駆動手段からなることが好ましい。
【００３７】
更に、上記光情報再生装置において、前記偏向素子に入射する光は、ビーム強度分布が均一化された平行光であることを特徴とする。
【００３８】
更に、上記光情報再生装置において、前記再生用参照光の進行方向を前記対物レンズに向ける反射光学素子を回動させて前記記録媒体における照射位置を変更する位置決め機構を有していてもよく、特に、前記位置決め機構の反射光学素子の回動中心が、前記対物レンズの入射瞳面内に位置することがより好ましい。
【００３９】
また、上記光情報再生装置において、前記再生用参照光を前記対物レンズの入射瞳面に結像させる一対のリレーレンズと、前記一対のリレーレンズの間の焦点位置に配置された反射光学素子と、当該反射光学素子を回動させる駆動手段とを有し、前記対物レンズは前記記録媒体の表面と平行な方向に移動可能であり、前記対物レンズの移動に対応させて前記一対のリレーレンズの間の反射光学素子を回動させてもよい。
【００４０】
また、他の本発明のホログラフィを用いた光情報再生装置は、光源と、前記光源から射出された光を用いて再生用参照光を生成する手段と、前記再生用参照光の進行方向を対物レンズに向ける反射光学素子と、前記反射光学素子を回動させる駆動手段と、前記再生用参照光を記録媒体に照射する対物レンズとを有し、前記反射光学素子の回動中心が、前記対物レンズの入射瞳面内に位置することを特徴とする。
【００４１】
また、他の本発明のホログラフィを用いた光情報再生装置は、光源と、前記光源から射出された光を用いて再生用参照光を生成する手段と、前記再生用参照光を対物レンズの入射瞳面に結像させる一対のリレーレンズと、前記一対のリレーレンズの間の焦点位置に配置された反射光学素子と、当該反射光学素子を回動させる駆動手段と、前記再生用参照光を記録媒体に照射する対物レンズとを有し、前記対物レンズは前記記録媒体の表面と平行な方向に移動可能であり、前記対物レンズの移動に対応させて前記反射光学素子を回動させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４２】
本発明によれば、エネルギーの小さな光を使用して移動する記録媒体に対して情報の記録及び再生をしても、移動する記録媒体に対して照射位置が追従するので、良好な情報の記録および再生を行うことができる。
【００４３】
そして、ホログラフィック記録及び再生において、照射位置を移動させても、記録媒体に対して、同じ状態で光を照射することができるので、正確な情報の記録及び再生ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。
【００４５】
まず、図５を参照して、本実施の形態に係る光情報記録再生装置１０１の全体的な構成について説明する。この光情報記録再生装置１０１は、記録媒体１５１が配置される記録媒体配置部１６１と、ピックアップ装置１０２と、ピックアップ駆動手段１６２と、制御手段１６３とを備えている。
【００４６】
記録媒体１５１は、ホログラムを記録する情報記録層を有している。後述する図１では、ディスク状の記録媒体１５１を回転させる形態を示すが、記録媒体１５１としては、ディスク状に限定されるものではない。また、追従サーボを行うためには、記録再生時において記録媒体１５１が移動している必要があるが、トラッキングサーボ等の位置合わせを行うだけであれば、記録媒体１５１は固定されていてもよい。例えば、カード状の記録媒体１５１を使用して、記録媒体１５１の所定の位置に照射位置を合わせる場合であっても本件発明を適用することができる。
【００４７】
記録媒体１５１を移動させつつ記録再生を行う場合は、更に、記録媒体配置部１６１を駆動して記録媒体１５１を移動させる記録媒体駆動手段１６４を設け、記録媒体１５１の移動速度を所定の値に保つように制御手段１６３によって記録媒体駆動手段１６４が制御される。
【００４８】
記録媒体１５１として、ディスク状の記録媒体を使用し、回転させつつ記録再生を行う方式の場合は、ＣＤドライブやＤＶＤドライブにおいて使用されているディスク駆動機構を使用することができ、更には、ＣＤドライブやＤＶＤドライブとの互換性を持たせることも容易になるので好ましい。この場合、記録媒体配置部１６１を回転させる記録媒体駆動手段１６４が設けられ、記録媒体１５１の回転速度を所定の値に保つように制御手段１６３によって制御される。
【００４９】
また、記録媒体１５１に、位置決め用の情報を予め記録しておき、照射位置の位置決めにフィードバック機構を採用すると、より正確な位置決めを行うことができるので好ましい。例えば、記録媒体１５１として、情報記録層に積層して反射層を形成し、反射層の表面に位置決め用の情報としてピットを形成し、位置決め用の情報を予め記録してもよい。なお、位置決め情報を読み取る光として、記録又は再生用の光とは異なる波長の光を使用する場合は、ピットを形成した位置決め情報を読み取る光に対する反射層とは別に、記録又は再生用の光を反射する反射層を設けてもよい。例えば、反射層と情報記録層との間に、記録又は再生用の光を反射し、位置決め情報を読み取る光を透過するダイクロイックミラー層を形成すれば、記録再生領域に重畳して位置決め情報を記録することができ、更に記録媒体の一面側にピックアップ装置１０２を配置できるので記録再生装置を小型化することができる。
【００５０】
ピックアップ装置１０２は、記録時においては、記録媒体１５１に対して情報光と記録用参照光とを照射して情報を記録し、再生時においては、記録媒体１５１に対して再生用参照光を照射し、再生光を検出して記録媒体１５１に記録されている情報を再生するものである。ピックアップ装置１０２は、光源乃至対物レンズを含んだ光ヘッドとして、記録媒体１５１の大体の記録位置又は再生位置に移動可能とされていることが好ましい。
【００５１】
ピックアップ装置１０２によって記録媒体１５１から再生された情報は、制御手段１６３に送られ、制御手段１６３の信号処理機能によってデコードされる。また、ピックアップ装置１０２に記録媒体１５１の位置決め用の情報を読み取るための機能を持たせた場合は、ピックアップ装置１０２によって記録媒体１５１から得られた位置決め用の情報は、制御手段１６３に送られ、制御手段１６３の検出機能によって位置及び焦点のずれを検出し、ピックアップ駆動手段１６２またはピックアップ装置１０２内の位置合わせ機構又は追従サーボ機構にフィードバックされる。ピックアップ装置１０２内の位置合わせ機構及び追従サーボ機構は、後述するピックアップ装置１０２の構造において説明する。
【００５２】
ピックアップ駆動手段１６２は、ピックアップ装置１０２を移動させて大まかに位置合わせを行う。その後、ピックアップ装置１０２内の位置合わせ機構によって、精密な位置合わせを行う。ピックアップ駆動手段１６２として、例えばリニアモータを使用することができる。
【００５３】
制御手段１６３は、ピックアップ装置１０２内の光学素子を制御して照射位置の位置合わせを行うものである。更に、制御手段１６３は、ピックアップ駆動手段１６２を制御して、ピックアップ装置１０２の移動を制御したり、記録する情報を信号処理機能によってエンコードして、ピックアップ装置１０２の空間光変調器に送り、ピックアップ装置１０２によって記録媒体１５１に情報を記録させることもできる。
【００５４】
制御手段１６３は、例えばＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）およびＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）を有し、ＣＰＵが、ＲＡＭを作業領域として、ＲＯＭに格納されたプログラムを実行することによって、制御手段１６３の機能を実現するように構成されていてもよい。
【００５５】
図１（Ａ）は本実施形態の光情報記録・再生におけるピックアップ装置１０２の概略平面図（記録媒体１５１に対面する方向から見た図）であり、図１（Ｂ）はピックアップ装置１０２の概略側面図（記録媒体１５１の照射位置における半径方向の断面を見た図）である。記録媒体１５１は、図１（Ａ）においては矢印１５１ａの方向に、図１（Ｂ）においては紙面と垂直な方向に移動する。
【００５６】
ピックアップ装置１０２は、記録再生用の光源１０３、第１のコリメータレンズ１０５、ビーム強度を均一化する光学素子１０７、偏向素子１０９、第１の偏光ビームスプリッタ１１１、空間光変調器（情報表現手段）１１３、第２の偏光ビームスプリッタ１１５、一対のリレーレンズ１１７及び１１９、ダイクロイックミラー１２１、反射光学素子１２３、４分の１波長板１２５、対物レンズ１２７、サーボ読み取り用素子１２９、第２のコリメータレンズ１３１及び光検出器１３３を有している。
【００５７】
記録再生用光源１０３は、情報を記録するための情報光及び記録用参照光を形成するための光及び情報を再生するための再生用参照光を形成するための光を射出する。光源１０３としては、コヒーレントな直線偏光の光線束を発生する例えば半導体レーザを用いることができる。この記録再生用光源１０３としては、高密度記録を行うために波長が短い方が有利であり、青色レーザやグリーンレーザを採用することが好ましい。また、光源１０３として、固体レーザーを使用することもできる。
【００５８】
第１のコリメータレンズ１０５は記録再生用光源１０３からの発散光線束をほぼ平行光線とするものである。
【００５９】
光学素子１０７は、第１のコリメータレンズ１０５によって平行光とされた光のビーム強度分布を均一化するものである。一般的に、光源から射出された射出光は、ビーム強度分布が不均一であり均一化する必要がある。例えば、半導体レーザの場合は、射出光の断面形状が楕円形状であり、光束内のビーム強度分布が不均一であるため、光束の断面形状を円形にする必要がある。このため、図１においては、光学素子１０７として２つのアナモルフィックプリズム（縦方向と横方向の倍率が異なるプリズム）を使用している。ビーム強度を均一化する光学素子１０７としては、１プリズム法やシリンドリカルレンズ法も使用することができる。なお、ビーム強度分布が均一な光を射出する光源１０３、例えば固体レーザーを使用すれば、ビーム強度分布が均一化された光を射出させることができるので、光学素子１０７は不要となる。
【００６０】
偏向素子１０９は、光の進行方向を変更するものであり、記録媒体１５１の移動方向に対応する方向（図１（Ａ）においては矢印１０９ｂの方向）について、光の進行方向が可変である。偏向素子１０９として、例えば、機械的に光学素子を可動させるものや、電気的に光学素子の屈折角を変化させるものがある。図１においては、反射光学素子と駆動手段とを組み合わせ、駆動手段によって反射光学素子を紙面に垂直な軸１０９ａを中心として矢印１０９ｂの方向に回動させて偏向している。反射光学素子としては、ミラー、反射プリズム等を使用することができる。図１の反射光学素子に代えて屈折光学素子、例えば偏角プリズムを使用して、屈折光学素子を回動させてもよい。
【００６１】
また、偏向素子１０９は、図１の位置に限定されるものではなく、光源１０３から空間光変調器１１３までの間に配置されていればよい。例えば、図６は、空間光変調器１１３としてＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を使用した時の光源１０３から空間光変調器１１３までの光学素子の構成である。図６に示すように、光の進行方向を空間光変調器１１３に向けるための光学素子として、偏向素子１０９を使用してもよい。より好ましくは、偏向素子１０９には、ビーム強度分布が均一化された光が入射されることが好ましい。図１及び図６においては、偏向素子１０９は、第一のコリメータレンズ１０５及び光学素子１０７によって、ビーム強度分布が均一化された平行光が入射される。
【００６２】
偏向素子１０９は、制御手段１６３によって制御されており、記録媒体１５１の移動に対して対物レンズ１２７の照射位置を追従させる追従サーボ機構として機能する。この点については、本発明の光情報記録及び再生装置の動作を説明する際に詳述する。
【００６３】
第１の偏光ビームスプリッタ１１１は、直線偏光（例えばＰ偏光）を反射または透過し、当該偏光に垂直な直線偏光（例えばＳ偏光）を透過または反射するような半反射面を有している。図１においては、第１の偏光ビームスプリッタ１１１は、記録再生用光源１０３から射出された光線束を空間光変調器１１３に向けて反射し、空間光変調器１１３で偏光方向が９０度回転された情報光および記録用参照光を透過する。なお、図６に示すように、空間光変調器１１３に入射する光の光軸と空間光変調器１１３から射出する光の光軸が重ならなければ、第１の偏光ビームスプリッタ１１１によって分離する必要がないので、第１の偏光ビームスプリッタ１１１は不要である。
【００６４】
空間光変調器１１３は、格子状に配列された多数の画素を有し、各画素毎に出射光の位相又は／および強度を変調することができる透過型又は反射型の空間光変調器を使用することができる。空間光変調器としては、ＤＭＤやマトリクス型の液晶素子を使用することができる。ＤＭＤは、入射した光を画素ごとに反射方向を変えることで強度を空間的に変調したり、入射した光を画素ごとに反射位置を変えることで位相を空間的に変調することができる。液晶素子は、画素ごとに液晶の配向状態を制御することで、入射した光の強度や位相を空間的に変調することができる。例えば、各画素毎に出射光の位相を、互いにπラジアンだけ異なる２つの値のいずれかに設定することによって、光の位相を空間的に変調することができる。図１において空間光変調器は、入射光の偏光方向に対して、出射光の偏光方向を９０°回転させるようになっている。
【００６５】
そして、空間光変調器１１３の表示面に表示された２次元デジタルパターン情報によって、光源１０３からの光を空間的に変調することにより、２次元デジタルパターン情報を担持した情報光を生成することができる。
【００６６】
また、図１において、空間光変調器１１３は、光源の光から記録時における記録用の参照光および再生時における再生用の参照光を生成する参照光生成手段としても機能する。図１に示すように、一つの空間光変調器によって  情報光および参照光を形成する場合は、空間光変調器に二つの領域を設けて、一方の領域において情報光を形成し、他方の領域において参照光を形成すればよい。
【００６７】
参照光生成手段は、情報光生成手段である空間光変調器１１３とは別に設けることもできる。例えば、光源１０３からの光をビームスプリッタ等により分割して、一方の光から空間光変調器１１３によって情報光を生成し、他方の光から参照光を生成してもよい。この場合、光源１０３からの光を分割する光学素子を含めた他方の光を伝搬する光学系が参照光生成手段となる。
【００６８】
更に、他方の光を伝搬する光学系の中に別の空間光変調器を設けて、参照光を空間的に変調してもよい。この場合は、情報光と同様に、参照光の２次元デジタルパターン情報を対物レンズ１２７の入射瞳面において結像させる必要があるため、情報光を生成する空間光変調器と参照光を生成する空間光変調器を共役な関係とし、一対のリレーレンズによって伝搬させる。更に、参照光を空間的に変調する場合、再生用参照光は、記録媒体に記録された情報が記録される際に照射された記録用参照光の変調パターンと同じ変調パターンに空間的に変調する。
【００６９】
なお、本発明の記録再生装置１０１においては、光源１０３から射出された光線の中心ではなく、空間光変調器１１３の２次元デジタルパターン情報の中心を通る光線の中心を光学系の光軸とする。これは、空間光変調器１１３によって生成された情報光、記録用参照光及び再生用参照光の光路が記録媒体１５１における照射位置となるからである。後述する偏向素子１０９による追従サーボ機構のため、空間光変調器１１３に入射する光の角度が変化しても、空間光変調器１１３の２次元デジタルパターン情報の全体に光が照射されるように、光源１０３から射出される光の断面積は、２次元デジタルパターン情報よりも大きくする。
【００７０】
第２の偏光ビームスプリッタ１１５は、再生時において、再生用参照光を透過し、再生用参照光によって記録媒体１５１から発生した再生光を光検出器１３３に向けて反射する。
【００７１】
第１および第２のリレーレンズ１１７および１１９は、空間光変調器１１３から対物レンズ１２７までの間に配置されており、空間光変調器１１３に表示された像を対物レンズ１２７の入射瞳面に結像するように配置されている。すなわち、空間光変調器１１３から第１のリレーレンズ１１７までの距離が第１のリレーレンズ１１７の焦点距離ｆ１となり、第２のリレーレンズ１１９から対物レンズ１２７の入射瞳面までの距離が第２のリレーレンズ１１９の焦点距離ｆ２となり、第１および第２のリレーレンズ１１７、１１９間の距離が第１のリレーレンズ１１７の焦点距離ｆ１と第２のリレーレンズ１１９の焦点距離ｆ２の和となるように配置されている。
【００７２】
また、図１において、第１および第２のリレーレンズ１１７および１１９は、対物レンズ１２７から光検出器１３３までの間に配置されており、再生用参照光によって記録媒体の情報記録層から発生した再生光の対物レンズ１２７の射出瞳面における像を再び実像として結像するように配置されている。すなわち、対物レンズ１２７の射出瞳面から第２のリレーレンズ１１９までの距離が焦点距離ｆ２となり、第１のリレーレンズ１１７から光検出器１３３までの距離が焦点距離ｆ１となり、第１および第２のリレーレンズ１１７、１１９間の距離が焦点距離ｆ１と焦点距離ｆ２の和となるように配置されている。
【００７３】
なお、上記一対のリレーレンズ１１７，１１９の配置は、他の光学素子を適宜配置することで変化する。例えば、第１のリレーレンズ１１７から光検出器１３３までの間に拡大レンズを配置すれば、第１のリレーレンズ１１７と拡大レンズの入射瞳面までの距離が焦点距離ｆ１となるように配置される。
【００７４】
ダイクロイックミラー１２１は、サーボ読み取り用素子１２９からの光を記録用又は再生用の光と同じ位置に照射するために配置される。すなわち、サーボ読み取り用素子１２９からの光と記録用又は再生用の光との波長の違いを利用して、一方の波長の光を透過し、他方の波長の光を反射するように構成されている。図１においては、記録再生用光源１０３からの光を反射し、サーボ読み取り用素子１２９からの光を透過する。この場合、記録媒体１５１内においても、記録又は再生用の光を反射し、サーボ読み取り用素子１２９からの光を透過するダイクロイックミラー層を形成すれば、記録再生領域に重畳して位置決め情報を記録することができる。サーボ読み取り用素子１２９を設けなかった場合、ダイクロイックミラー１２１は不要である。
【００７５】
反射光学素子１２３は、光の進行方向を対物レンズ１２７に向けて反射するものであり、光学系の構成によっては不要である。反射光学素子１２３としては、一般的に、ミラーが使用されるが、反射プリズム等を使用してもよい。
【００７６】
更に、反射光学素子１２３を回動可能として、一軸方向についての位置合わせ機構として使用することもできる。この場合、一対のリレーレンズ１１９，１１７によって伝搬された空間光変調器１１３の像を対物レンズ１２７の入射瞳面１２７ａにほぼ正常（正常を含む）に結像させるように、反射光学素子１２３の回転中心１２３ａを配置することが好ましい。
【００７７】
正常な像を入射瞳面１２７ａに結像させるためには、対物レンズ１２７の像側焦点位置に反射光学素子１２３の回転中心１２３ａを配置すればよい。反射光学素子１２３の回転中心が対物レンズ１２７の像側焦点位置から外れると、一対のリレーレンズ１１９，１１７によって伝搬された像を入射瞳面１２７ａに正常に結像させることができず、記録媒体１５１における干渉パターンが変化してしまうので、情報の記録及び再生における信頼性が低下する。
【００７８】
しかし、対物レンズ１２７の像側焦点位置は、対物レンズ１２７内にある場合が多く、この場合には像側焦点位置に反射光学素子１２３の回転中心１２３ａを配置することができない。このため、図７（Ａ）に示すように、反射光学素子１２３から対物レンズ１２８までの間に一対のリレーレンズ１２４ａ，１２４ｂを設け、対物レンズ１２８の像側焦点位置１２８ａと共役な位置に反射光学素子１２３の回転中心１２３ａを配置すればよい。つまり、一対のリレーレンズ１２４ａ，１２４ｂの焦点距離をｆとすれば、反射光学素子１２３の回転中心１２３ａから一方のリレーレンズ１２４ａまでの距離がｆとなり、一対のリレーレンズ１２４ａ，１２４ｂ間の距離が２ｆとなり、他方のリレーレンズ１２４ｂから対物レンズ１２８の像側焦点位置１２８ａまでの距離がｆとなるように配置する。このように光学系を構成すると、実線の光路でも点線の光路でも同じ像Ｉ（図７（Ａ）では太線で示す）が対物レンズ１２８の入射瞳面において結像されるので、反射光学素子１２３を回転させても正常な像を結像させることができる。
【００７９】
また、図７（Ｂ）に示すように、ほぼ正常な像を入射瞳面１２７ａに結像させるために、対物レンズ１２７の入射瞳面１２７ａ内に反射光学素子１２３の回転中心１２３ａを配置してもよい。このように配置すると、イメージ面と入射瞳面１２７ａを近似的に固定する効果が得られるため、一対のリレーレンズ１１７、１１９によって伝搬された像Ｉ（図７（Ｂ）では太線で示す）を入射瞳面１２７ａにほぼ正常に結像させることができる。従って、近似的ではあるが、回転中心１２３ａを対物レンズ１２７の入射瞳面１２７ａ内に配置すると、ピックアップ装置１０２の寸法をほとんど変えずに、反射光学素子１２３を用いて位置合わせを行うことができるので好ましい。
【００８０】
図１においては、偏向素子１０９が追従サーボを行うため、反射光学素子１２３は、記録媒体１５１の移動方向１５１ａに対して直交する記録媒体１５１の半径方向に対応する方向（矢印１２３ｂ）について回動可能に配置されており、トラッキングサーボを行う位置合わせ機構として使用される。しかしながら、反射光学素子１２３を記録媒体１５１の移動方向１５１ａに対応する方向について回動可能に配置すれば、偏向素子１０９に代わる追従サーボ機構として使用することもできる。
【００８１】
４分の１波長板１２５は、互いに垂直な方向に振動する偏光の光路差を４分の１波長変化させる位相板である。４分の１波長板によってＰ偏光の光は円偏光に変化され、更に、この円偏光の光が４分の１波長板を通過するとＳ偏光に変化されることになる。この４分の１波長板によって、再生時における再生用参照光と再生光を第２の偏光ビームスプリッタ１１５で分離することができる。
【００８２】
対物レンズ１２７は、記録時においては、入射瞳面に結像した情報光および参照光を記録媒体１５１に照射し、情報記録層において干渉させて記録するものであり、また再生時においては、入射瞳面に結像した参照光を記録媒体１５１に照射し、記録媒体１５１から発生した再生光を入射して射出瞳面に結像させるものである。更に、図１においては、対物レンズ１２７には、１軸駆動機構１２６が接続されており、対物レンズ１２７を光軸方向に移動させて、対物レンズ１２７の焦点についての位置合わせを行うことができるようにしている。
【００８３】
サーボ読み取り用素子１２９は、前述した記録媒体１５１に位置決め用の情報を予め記録しておき、照射位置の位置決めにフィードバック機構を採用した場合に必要な構成であり、記録媒体１５１に記録された位置決め用の情報（図示せず）を読み取るためのサーボ用光を発生させる光源、例えば半導体レーザと、記録媒体１５１から帰ってきた光を受光する光検出器とを備えている。サーボ読み取り用素子１２９の光源は、記録媒体１５１の情報記録層に影響を与えないことが好ましく、このため記録再生用光源１０３と異なる波長であることが好ましい。サーボ読み取り用素子１２９の光源として、例えば赤外線レーザを用いることができる。
【００８４】
サーボ読み取り用素子１２９を設ける場合は、記録再生用光源１０３からの光が追従サーボ機構によって照射位置が移動しても、サーボ読み取り用素子１２９からの光は追従サーボ機構によって照射位置が移動しないことが好ましい。記録又は再生時において、サーボ読み取り用素子１２９からの光が追従サーボ機構によって記録媒体の移動に追従すると、光の照射位置が記録媒体の所定の位置に固定されてしまうので、記録媒体の移動による位置の変化を読み取ることができなくなるからである。サーボ読み取り用素子１２９からの光は追従サーボ機構によって照射位置が移動しない場合は、記録又は再生しながら位置決め情報を読み取ることができるため、より正確に記録又は再生位置に照射位置を合わせることができ、記録再生の品質が向上する。
【００８５】
更に、サーボ読み取り用素子１２９からの光も、記録再生用光源１０３からの光と同じトラックの位置決め情報を取得するために、トラッキングサーボによって照射位置が変更されることが好ましい。図１に示すピックアップ装置１０２においては、反射光学素子１２３が位置合わせ機構としてトラッキングサーボを行うため、サーボ読み取り用素子１２９からの光は、トラッキングサーボによって照射位置が変更される。
【００８６】
第２コリメータレンズ１３１は、サーボ読み取り用素子１２９からのサーボ用光をほぼ平行光線とし、記録媒体１５１から戻ってきたレーザ光をサーボ読み取り用素子１２９の光検出器に収束させるものである。
【００８７】
光検出器１３３は、格子状に配列された多数の画素を有し、各画素毎に受光した光の強度を検出できるようになっている。光検出器１３３としては、ＣＣＤ型固体撮像素子やＭＯＳ型固体撮像素子を用いることができる。また、光検出器１３３として、ＭＯＳ型固体撮像素子と信号処理回路とが１チップ上に集積されたスマート光センサ（例えば、文献「Ｏ ｐｌｕｓ Ｅ，１９９６年９月，Ｎｏ．２０２，第９３〜９９ページ」参照。）を用いてもよい。このスマート光センサは、転送レートが大きく、高速な演算機能を有するので、このスマート光センサを用いることにより、高速な再生が可能となり、例えば、Ｇ（ギガ）ビット／秒オーダの転送レートで再生を行うことが可能となる。
【００８８】
以下、図１に示す光情報記録及び再生装置１０１の動作を説明する。まず、記録及び再生装置に共通するサーボ読み取り時の動作について説明する。サーボ読み取り用素子１２９から射出した光は、第２コリメータレンズ１３１によって平行光とされ、その平行光は、ダイクロイックミラー１２１を通過し、反射光学素子１２３によって対物レンズ１２７に向けて反射され、４分の１波長板１２５を通過する。そして、対物レンズ１２７によって記録媒体１５１の位置決め用の情報が記録された層に照射され、記録媒体１５１の反射層によって反射され、再び逆の経路を経てサーボ読み取り用素子１２９に入射することによって、位置決め用の情報を読み取る。読み取った位置決め用情報は、制御手段１６３（図５参照）に送られ、制御手段１６３において所定の照射位置であるか否かを判断し、所定の照射位置からずれている場合には、ピックアップ駆動手段１６２やピックアップ装置１０２の位置合わせ機構にフィードバックされる。
【００８９】
次に、光情報記録装置としての動作を説明する。光源１０３から射出した光は、コリメータレンズ１０５によって平行光とされ、その平行光は、光学素子１０７によってビーム強度分布が均一化される。ビーム強度分布が均一化された平行光は、偏向素子１０９によって第１の偏光ビームスプリッタ１１１に向けて進行方向が変更され、第１の偏光ビームスプリッタ１１１によって空間光変調器１１３に向けて反射される。そして、空間光変調器１１３に表現された２次元デジタルパターン情報によって情報光および記録用参照光が生成される。情報光および記録用参照光は、第１及び第２の偏光ビームスプリッタ１１１、１１５を通過して、一対のリレーレンズ１１７および１１９によって、対物レンズ１２７の入射瞳面に空間光変調器１１３で表現された２次元デジタルパターン情報が結像するように伝搬される。その途中、ダイクロイックミラー１２１によって反射光学素子１２３に向けて反射され、反射光学素子１２３によって対物レンズ１２７に向けて反射され、４分の１波長板１２５を通過する。そして、対物レンズ１２７によって記録媒体１５１に照射され、記録媒体１５１の情報記録層に情報光および記録用参照光の干渉パターンが記録される。
【００９０】
更に、光情報再生装置としての動作を説明する。光源１０３から射出した光は、コリメータレンズ１０５によって平行光とされ、その平行光は、光学素子１０７によってビーム強度分布が均一化される。ビーム強度分布が均一化された平行光は、偏向素子１０９によって第１の偏光ビームスプリッタ１１１に向けて進行方向が変更され、第１の偏光ビームスプリッタ１１１によって空間光変調器１１３に向けて反射される。そして、空間光変調器１１３に表現された２次元デジタルパターン情報によって再生用参照光が生成される。なお、再生用参照光の２次元デジタルパターン情報は、記録媒体に記録された情報が記録される際に照射された記録用参照光の２次元デジタルパターン情報である。再生用参照光は、第１及び第２の偏光ビームスプリッタ１１１、１１５を通過して、一対のリレーレンズ１１７および１１９によって、対物レンズ１２７の入射瞳面に空間光変調器１１３で表現された２次元デジタルパターン情報が結像するように伝搬される。その途中、ダイクロイックミラー１２１によって反射光学素子１２３に向けて反射され、反射光学素子１２３によって対物レンズ１２７に向けて反射され、４分の１波長板１２５を通過する。そして、対物レンズ１２７によって記録媒体１５１に照射され、記録媒体１５１の情報記録層に記録された干渉パターンによって回折され、記録時における情報光と同じ情報を有する再生光を発生する。
【００９１】
再生光は、記録媒体１５１の反射層によって記録媒体１５１から対物レンズ１２７に向かって射出し、対物レンズ１２７によってその射出瞳面に２次元デジタルパターン情報を結像し、かかる像を光検出器１３３に再び結像されるように一対のリレーレンズ１１９，１１７によって伝搬される。その間に、４分の１波長板１２５を通過し、反射光学素子１２３によってダイクロイックミラー１２１に向けて反射され、ダイクロイックミラー１２１によって第２の偏光ビームスプリッタ１１５に向けて反射される。第２の偏光ビームスプリッタ１１５において、再生光は、照射時の再生用参照光と比べて４分の１波長板１２５を２回通過しているので偏光方向が９０°ずれているため、光検出器１３３に向けて反射される。最後に光検出器１３３によって再生光の２次元デジタルパターン情報が検出され、検出された情報は、制御手段１６３に送られ、制御手段１６３においてデコードされ情報を再生する。
【００９２】
この記録再生装置１０１において、偏向素子１０９によって追従サーボを行う場合の動作を図１乃至図３を用いて説明する。図１（Ａ）のピックアップ装置１０２においては、矢印１５１ａの方向に記録媒体１５１が移動しているので、記録又は再生時における照射位置を記録媒体１５１の移動に追従させるためには、照射位置を右側から左側に移動させればよい。図２は、照射位置を右側にしたときのピックアップ装置１０２を示す。なお、照射位置の移動を判りやすくするために、図２及び図３においては、反射光学素子１２３（一点鎖線で示す）による反射の前後の光路が同一平面上となるように図示し、更に図１における光軸及び偏向素子を点線で示す。
【００９３】
図２において、偏向素子１０９は、紙面に垂直な軸１０９ａを中心として図１の位置から時計回り（矢印１０９ｂ）に回転されている。このため、光源１０３から射出され、コリメータレンズ１０５によって平行光とされ、光学素子１０７によってビーム強度が均一化された光は、実線で示すように、偏向素子１０９によって図１の光路に対して右斜めに進行する。その後、各光学素子を経由した結果、対物レンズ１２７によって記録媒体１５１に照射される照射位置は、図１の照射位置に比べて右側（記録媒体１５１の移動方向の上流側）となる。
【００９４】
更に、図３に示すように、偏向素子１０９を紙面に垂直な軸１０９ａを中心として図１の位置から反時計回り（矢印１０９ｂ）に回転すると、偏向素子１０９からの射出光は、図１の光路に対して左斜めに進行する。その後、各光学素子を経由した結果、対物レンズ１２７によって記録媒体１５１に照射される照射位置は、図１の照射位置に比べて左側（記録媒体１５１の移動方向の下流側）となる。
【００９５】
このように、偏向素子１０９を回動させることで、記録媒体１５１における照射位置を移動させることができるので、制御手段１６３によって偏向素子１０９の回動を記録媒体１５１の動きに対応させることで追従サーボを行なうことができる。偏向素子１０９による追従サーボは、光の偏向方向を僅かに変化させるだけでよいので、ピックアップ装置自体を記録媒体の移動に追従させるよりも素早く、容易に位置合わせすることができる。加えて、光学素子を回動させる駆動手段を使用すると、光学素子を回動させる駆動手段が微少な変位に精度良く対応することができるので、位置合わせの精度を高めることができ、より正確な情報の記録及び再生を行なうことができる。
【００９６】
また、図１乃至図３のピックアップ装置１０２の構成においては、サーボ読み取り用素子１２９からの光が偏向素子１０９を経ることなく記録媒体１５１に照射されるため、偏向素子１０９によって追従サーボすることにより情報光及び参照光の照射位置が移動しても、サーボ読み取り用素子１２９からの光は移動しない。このため、記録又は再生しながら位置合わせを行うことができるので、より正確に記録又は再生位置に照射位置を合わせることができ、記録再生の品質が向上する。
【００９７】
次に、この記録再生装置１０１において、反射光学素子１２３によるトラッキングサーボの動作を図１及び図４を用いて説明する。図４は、反射光学素子１２３を回動させた時の状態の図１（Ｂ）に対応する図である。なお、照射位置の移動を判りやすくするために、図４においては、図１における光軸及び反射光学素子１２３を点線で示す。
【００９８】
図１及び図４に示すように、本実施形態の反射光学素子１２３は、対物レンズ１２７の入射瞳面１２７ａ内に位置する回転中心１２３ａを軸として、記録媒体１５１の半径方向に対応する方向（矢印１２３ｂ）について回動可能とされている。そして、図４に示すように、反射光学素子１２３を反時計回り（矢印１２３ｂ）に回転させると、ダイクロイックミラー１２１からの光は、対物レンズ１２７に向かって斜めに反射される。前述したように、反射光学素子１２３の回転中心１２３ａが対物レンズ１２７の入射瞳面１２７ａ内に配置されているため、反射光学素子１２３を回動させても、ほぼ正常な像を入射瞳面１２７ａに結像させることができる。
【００９９】
このように、反射光学素子１２３を回動させることで、記録媒体１５１における照射位置を移動させることができるので、制御手段１６３によって所定の照射位置となるように反射光学素子１２３を回動させることでトラッキングサーボを行なうことができる。また、本実施形態の記録再生装置１０１においては、記録媒体１５１の半径方向に対応する方向（矢印１２３ｂ）について回動可能として、反射光学素子１２３によってトラッキングサーボを行なったが、回動方向を変更し、記録媒体１５１の移動方向に対応する方向について回動可能とし、制御手段１６３によって反射光学素子１２３の回動を記録媒体１５１の動きに対応させることで追従サーボを行なうことも可能である。
【０１００】
反射光学素子１２３による位置合わせ機構は、光の反射方向を変化させるだけでよいので、ピックアップ装置自体を移動させるよりも素早く、容易に位置合わせすることができる。加えて、光学素子を回動させる駆動手段を使用すると、光学素子を回動させる駆動手段が微少な変位に精度良く対応することができるので、位置合わせの精度を高めることができ、より正確な情報の記録及び再生を行なうことができる。
【０１０１】
加えて、本実施形態の記録再生装置１０１においては、反射光学素子１２３の回転中心１２３ａが対物レンズ１２７の入射瞳面１２７ａ内に配置されているため、ほぼ正常な像を入射瞳面１２７ａに結像させることができるので、正確な情報の記録及び再生を行なうことができる。
【０１０２】
また、制御手段１２６は、対物レンズ１２７に接続された１軸駆動機構１２６を制御して対物レンズ１２７を光軸方向に移動させて、対物レンズ１２７の焦点についての位置合わせを行う。
【０１０３】
図８は、ピックアップ装置２０２の他の実施形態を示す図であり、（Ａ）は平面図（記録媒体１５１に対面する方向から見た図）であり、（Ｂ）はピックアップ装置２０２の側面図（記録媒体１５１の照射位置における半径方向の断面を見た図）である。図８において、図１と同じ構成は同じ符号で示し、説明を省略する。
【０１０４】
図８のピックアップ装置２０２は、記録用及び再生用の光を照射する記録再生用の光源１０３、第１のコリメータレンズ１０５、ビーム強度を均一化する光学素子１０７、偏向素子１０９、第１の偏光ビームスプリッタ１１１、空間光変調器（情報表現手段）１１３、第２の偏光ビームスプリッタ１１５、ダイクロイックミラー１２１、一方のリレーレンズ１１７、第１の反射光学素子２３５、他方のリレーレンズ１１９、第２の反射光学素子１２３、４分の１波長板１２５、対物レンズ１２７、サーボ読み取り用素子１２９、第２のコリメータレンズ１３１及び光検出器１３３を有している。
【０１０５】
第１の反射光学素子２３５は、一対のリレーレンズ１１７及び１１９の中間の焦点位置に反射面を有しており、回動可能に設けられている。第１の反射光学素子２３５としては、一般的に、ミラーが使用されるが、反射プリズム等を使用してもよい。第１の反射光学素子２３５は、対物レンズ１２７を記録媒体１５１の表面と平行に移動させる駆動機構２２６と協動して照射位置の位置決め機構として機能する。
【０１０６】
図８のピックアップ装置２０２においても、偏向素子１０９が追従サーボを行うため、第１の反射光学素子２３５は、記録媒体１５１の半径方向に対応する方向（矢印２３５ｂ）に回動可能に設けられており、トラッキングサーボを行う位置合わせ機構として使用される。しかしながら、第１の反射光学素子２３５は、記録媒体１５１の移動方向１５１ａに対応する方向について回動可能に設ければ、偏向素子１０９に代わる追従サーボ機構として使用することもできる。この場合、トラッキングサーボを行う位置合わせ機構として第２の反射光学素子１２３を回動可能に設けてトラッキングサーボを行うこともできる。
【０１０７】
更に、第１の反射光学素子２３５は、記録媒体１５１の半径方向及び移動方向１５１ａのそれぞれに対応する方向について回動可能な２軸の位置合わせ機構とすれば、追従サーボ及びトラッキングサーボを同時に行なうことも可能となる。この場合、対物レンズ１２７の駆動機構２２６も記録媒体１５１の表面と平行な２軸方向に移動可能とする必要がある。
【０１０８】
また、第１の反射光学素子２３５をトラッキングサーボを行う位置合わせ機構として使用する場合、第１の反射光学素子２３５よりも光源側に、ダイクロイックミラー１２１、サーボ読み取り用素子１２９及び第２のコリメータレンズ１３１を配置することが好ましい。このようにサーボ読み取り用素子１２９等を配置すると、第１の反射光学素子２３５によって、サーボ読み取り用の光の照射位置も変更されるので、記録再生用光源１０３からの光と同じトラックの位置決め情報を取得することができる。更に、サーボ読み取り用素子１２９等を第１の反射光学素子２３５から偏向素子１０９までの間に配置すれば、追従サーボ機構によってサーボ読み取り用の光の照射位置が移動しないので、記録又は再生しながら位置決め情報を読み取ることができるため、より正確に記録又は再生位置に照射位置を合わせることができ、記録再生の品質が向上するのでより好ましい。図８においては、ダイクロイックミラー１２１、サーボ読み取り用素子１２９及び第２のコリメータレンズ１３１は、一方のリレーレンズ１１７と第２の偏光ビームスプリッタ１１５の間に配置されている。
【０１０９】
対物レンズ１２７に接続された駆動機構２２６は、対物レンズ１２７を記録媒体１５１の表面と平行に移動することができる。更に、駆動機構２２６は、対物レンズ１２７を光軸方向に移動させて、対物レンズ１２７の焦点についての位置合わせを行うことができるようにしてもよい。図８においては、駆動機構２２６は、２軸であり、記録媒体１５１の半径方向及び光軸方向に移動可能に構成されている。駆動機構２２６としては、ＣＤドライブやＤＶＤドライブにおいて使用されている対物レンズの駆動機構を使用することができるため、安価に入手可能である。更には、ＣＤドライブやＤＶＤドライブと共通の駆動機構を採用することにより、ＣＤドライブやＤＶＤドライブとの互換性を持たせることも容易になるので好ましい。
【０１１０】
次に、この記録再生装置２０１において、第２の反射光学素子２３５によるトラッキングサーボの動作を図８及び図９を用いて説明する。図９は、照射位置を移動させた時の状態の図８（Ｂ）に対応する図である。なお、照射位置の移動を判りやすくするために、図９においては、図８における光軸、第２の反射光学素子及び対物レンズを点線で示す。
【０１１１】
図８及び図９に示すように、本実施形態の第２の反射光学素子２３５は、トラッキングサーボ用の位置決め機構として使用されるので、反射面及び記録媒体１５１の表面に平行な軸２３５ａを中心として、記録媒体１５１の半径方向に対応する方向（矢印２３５ｂ）について回動可能とされている。更に、駆動機構２２６は、トラッキングサーボ用の位置決め機構として使用されるので、対物レンズ１２７を記録媒体１５１の半径方向について移動可能に構成されている。
【０１１２】
そして、図９に示すように、駆動機構２２６によって、対物レンズ１２７を所定の照射位置まで移動させると共に、対物レンズ１２７の中心１２７ｃに入射光の光路が位置するように、第２の反射光学素子２３５を回動させる。図９においては、第２の反射光学素子２３５の反射面が記録媒体側を向くように矢印２３５ｂの方向に回転させる。すると、一方のリレーレンズ１１７からの収束光は、第２の反射光学素子２３５によって他方のリレーレンズ１１９に向かって斜めに反射され、他方のリレーレンズ１１９によって平行光となる。こうして、対物レンズ１２７に向かう光路（実線で示す）を図８の光路（点線）に対して平行移動させることができ、入射光の光路を対物レンズ１２７の中心１２７ｃに合わせることができる。
【０１１３】
従って、対物レンズ１２７が移動しても、対物レンズ１２７に入射する入射光も移動するため、記録媒体に対して同じ角度で情報光と記録用参照光又は再生用参照光を照射することができるので、より正確な情報の記録及び再生ができる。
【０１１４】
なお、図８においては、追従サーボ機構として偏向素子１０９を使用したが、第２の反射光学素子１２３を回動可能に設けて追従サーボ機構として利用することもできる。
【０１１５】
なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態における光情報記録再生装置の記録時に使用する部分だけを用いれば光情報記録装置とすることができ、再生時に使用する部分だけを用いれば光情報再生装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】（Ａ）は本発明の光情報記録再生装置におけるピックアップ装置の一実施形態を示す概略平面図、（Ｂ）はその概略側面図
【図２】本発明の追従サーボ機構の一実施形態を説明する図
【図３】本発明の追従サーボ機構の一実施形態を説明する図
【図４】本発明の位置決め機構の一実施形態を説明する図
【図５】本発明の光情報記録・再生装置の全体的な構成を示す概略図
【図６】本発明のピックアップ装置における光学系の一部の他の実施形態を示す概略図
【図７】（Ａ）及び（Ｂ）は本発明のピックアップ装置における光学系の一部の他の実施形態を示す概略図
【図８】（Ａ）は本発明の光情報記録再生装置におけるピックアップ装置の他の実施形態を示す概略平面図、（Ｂ）はその概略側面図
【図９】本発明の位置決め機構の他の実施形態を説明する図
【図１０】従来の光情報記録再生装置を示す概略図
【図１１】従来の位置決め機構を説明する図
【符号の説明】
【０１１７】
１０１  光情報記録再生装置
１０３  光源
１０７  ビーム強度分布を均一化する光学素子
１０９  偏向素子
１１３  空間光変調器（情報光及び参照光生成手段）
１１７、１１９  一対のリレーレンズ
１２３  反射光学素子
１２７  対物レンズ
１５１  記録媒体
【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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