(57)【要約】【課題】ホログラフィック記録再生としての特徴を維持しつつ、装置として簡素で、低価格に構成でき、信号対雑音比が良好で信頼性の高い情報再生を実用的に可能とする、光情報記録再生装置及び方法を提供する。【解決手段】所定の偏光方向を持つ光束を生成する手段６、空間光変調器１５、偏光ビームスプリッター１８、４分の１波長板１９，２０、対物レンズ２２を有し、空間光変調器１５は、第１の領域１５２と第２の領域１５３のうち少なくとも一方に各画素の透過率が変調可能な複数の画素を有し、かつ、所定の偏光方向を持つよう生成された光束の半断面ともう一方の半断面がそれぞれ第１の領域と第２の領域を通過するよう配置され、２つの４分の１波長板は、偏光ビームスプリッターで反射された光束の半断面ともう一方の半段面がそれぞれ通過し、かつ、互いにそのファースト軸と、スロー軸とが直交するように配置されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を用いて媒体に情報を記録し、記録された情報を再生する光情報記録再生装置であって、
所定の偏光方向を持つ光束を生成する手段と、空間光変調器と、偏光ビームスプリッターと、２つの４分の１波長板と、対物レンズを有し、
前記空間光変調器が、第１の領域と第２の領域を有し、該第１の領域と第２の領域のうち少なくとも一方に各画素の透過率が変調可能な複数の画素を有し、前記光束の半断面ともう一方の半断面がそれぞれ該第１の領域と第２の領域を通過するよう配置され、
前記偏光ビームスプリッターが、前記空間光変調器を通過した光束を反射するよう配置され、
前記２つの４分の１波長板が、前記偏光ビームスプリッターで反射された光束の半断面ともう一方の半断面がそれぞれを通過するように、かつ、互いにそのファースト軸とスロー軸とが直交するように配置され、
前記対物レンズが、前記媒体に対向配置されることを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項２】
フォーカス信号、トラッキング信号、及びＲＦ信号を生成する信号検出系を備えたことを特徴とする請求項１に記載の光情報記録再生装置。
【請求項３】
前記媒体に記録された情報を再生する２次元イメージセンサーを備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の光情報記録再生装置。
【請求項４】
光照射によって屈折率変調を受ける感光層と、周期的に形成されたランド及びグルーブと、該ランド及びグルーブの上面に形成された反射層を有することを特徴とする光情報記録媒体。
【請求項５】
請求項１に記載の光情報記録再生装置を用いて、光照射によって屈折率変調を受ける感光層と照射された光を反射するための反射層を有する媒体の、前記感光層に情報を記録、或いは前記媒体に記録された情報を再生することを特徴とする光情報記録再生方法。
【請求項６】
前記空間光変調器の第１の領域または第２の領域にデータを表示し、該データを表示した領域を通過する光束を情報光とし、もう一方の領域を通過する光束を参照光として、媒体中の感光層にホログラフィックに情報を記録することを特徴とする請求項５に記載の光情報記録方法。
【請求項７】
フォーカス信号、トラッキング信号、及びＲＦ信号を生成する信号検出系と前記媒体に記録された情報を再生する２次元イメージセンサーを備えた請求項１に記載の光情報記録再生装置を用いて、請求項４に記載の光情報記録媒体中の感光層を透過する０次回折光を前記信号検出系に導いて、フォーカス信号、及びトラッキング信号を生成し、これらの信号に基づいて前記対物レンズを制御しつつ、前記２次元イメージセンサーの出力から該光情報記録媒体に記録された情報を再生することを特徴とする光情報再生方法。
【請求項８】
情報光と記録用参照光の各光束を対物レンズで集光して媒体の感光層に情報を記録する光情報記録装置において、
前記媒体に照射される光を発する光源と、
前記光源から発せられた光を通過させるときに、記録する情報データに対応して変調された情報光として第１通過光束を生成する第１の領域と、前記情報光の光束と干渉する記録用参照光の光束を得るための第２の領域とを有する空間光変調器と、
前記空間光変調器で得られる各光束を前記媒体側に向けて導く偏光ビームスプリッターと、
前記偏光ビームスプリッターで導かれた各光束のそれぞれが、ファースト軸が互いに直交する２つの４分の１波長板のそれぞれを通過するように配置された２つの４分の１波長板を有し、
前記２つの４分の１波長板を通過した前記情報光と記録用参照光の各光束を干渉させて前記媒体の感光層に前記情報データに対応した干渉パターンを記録するようにしたことを特徴とする光情報記録装置。
【請求項９】
情報光と記録用参照光の各光束を対物レンズで集光して媒体の感光層に情報をホログラフィックに記録する光情報記録方法において、
光源から発せられる光を所定の偏光方向を持った光束とし、その光束の一部を、記録する情報データに対応して制御した空間光変調器の第１の領域を通過させることにより該一部の光束を変調させて情報光として第１通過光束を生成するとともに、残りの光束から前記第１通過光束と干渉する記録用参照光となる第２光束を生成し、
次いで、前記情報光となる第１通過光束と前記記録用参照光となる第２光束を偏光ビームスプリッターを介して前記対物レンズ側に導き、
その後、前記第１通過光束と前記第２光束のそれぞれを、ファースト軸が互いに直交し、且つ、偏光方向が同じである前記第１通過光束と第２光束の偏光方向に対するファースト軸の角度が４５度となるように配置した２つの４分の１波長板のそれぞれを通過させ、
次いで、前記第１通過光束と前記第２光束の各光束を干渉させて前記媒体の感光層に情報をホログラフィックに記録することを特徴とする光情報記録方法。
【請求項１０】
媒体の感光層にホログラフィックに記録された情報を再生する光情報再生装置において、
前記媒体に照射される光を発する光源と、
前記光源から発せられた光を再生用参照光として導く偏光ビームスプリッターと、
ファースト軸が互いに直交し、かつ、前記偏光ビームスプリッターに導かれた再生用参照光がそれぞれを通過するように配置された２つの４分の１波長板と、
前記２つの４分の１波長板を通過して得られる再生用参照光の各光束を前記媒体の感光層に照射したときに、前記媒体の感光層にホログラフィックに記録された情報から得られる反射回折光を、前記偏光ビームスプリッターを経た後に投影するように配置された２次元イメージセンサーと、
を有することを特徴とする光情報再生装置。
【請求項１１】
媒体の感光層にホログラフィックに記録された情報を再生する光情報再生方法において、
光源から発せられる光を、再生用参照光として偏光ビームスプリッターに導き、
前記偏光ビームスプリッターに導かれた再生用参照光が、ファースト軸が互いに直交し、且つ、再生用参照光の偏光方向に対するファースト軸の角度が４５度となるように配置された２つの４分の１波長板のそれぞれを通過させ、
前記２つの４分の１波長板を通過して得られる再生用参照光の各光束を前記媒体の感光層に照射させて、前記媒体の感光層にホログラフィックに記録された情報から得られる反射回折光を、前記偏光ビームスプリッターを経た後に２次元イメージセンサーに投影し、
２次元イメージセンサーに投影した該反射回折光の検出により前記情報を再生することを特徴とする光情報再生方法。
【請求項１２】
情報光と記録用参照光の各光束を対物レンズで集光して媒体の感光層に情報を記録し、この情報を再生用参照光を用いて再生する光情報記録再生装置において、
前記媒体に照射される光を発する光源と、
記録時に前記光源から発せられた光を通過させるときに、記録する情報データに対応して変調された情報光を生成するための第１の領域と、前記情報光と干渉する記録用参照光を得るための第２の領域とを有し、再生時に前記光源から発せられた光を前記第１の領域及び第２の領域を通過させて再生用参照光を生成する空間光変調器と、
前記空間光変調器で得られる記録時の情報光と記録用参照光及び再生時の再生用参照光を前記媒体側に向けて反射するとともに、再生時に前記媒体の感光層から得られる再生光を透過する偏光ビームスプリッターと、
前記偏光ビームスプリッターで反射された前記情報光と記録用参照光のそれぞれが、ファースト軸が互いに直交する２つの４分の１波長板のそれぞれを通過するように配置された２つの４分の１波長板と、
前記２つの４分の１波長板を通過した前記情報光と記録用参照光を干渉させて前記媒体の感光層に前記情報データに対応した干渉パターンを記録し、且つ、再生時に前記２つの４分の１波長板を通過した再生用参照光を前記記録した干渉パターンに照射する対物レンズと、
前記２つの４分の１波長板を通過した再生用参照光が前記媒体の感光層に照射されたときに、前記媒体の感光層に記録された情報から得られる反射回折光を、前記２つの４分の１波長板と前記偏光ビームスプリッターを経た後に投影するように配置された２次元イメージセンサーと、
を有することを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項１３】
情報光と記録用参照光の各光束を対物レンズで集光して媒体の感光層に情報を記録し、この情報を再生用参照光を用いて再生する光情報記録再生方法において、
記録時に、光源から発せられる光を所定の偏光方向を持つ光束とし、その光束の一部を、記録する情報データに対応して制御した空間光変調器の第１の領域を通過させることにより情報光を生成するとともに、残りの光束から前記情報光と干渉する記録用参照光を生成し、
次いで、前記情報光と前記記録用参照光を偏光ビームスプリッターに導き、
次いで、前記偏光ビームスプリッターに導かれた前記情報光と前記記録用参照光のそれぞれを、ファースト軸が互いに直交し、且つ偏光方向が同じである前記情報光と記録用参照光の偏光方向に対するファースト軸の角度が４５度となるように配置された２つの４分の１波長板のそれぞれを通過させ、
その後、前記情報光と前記記録用参照光を干渉させて前記媒体の感光層に情報をホログラフィックに記録する工程と、
再生時に、前記光源から発せられる光を、前記所定の偏光方向を持った光束として前記空間光変調器を通過させることにより再生用参照光を得て前記偏光ビームスプリッターに導き、
次いで、前記偏光ビームスプリッターに導かれた再生用参照光を、前記２つの４分の１波長板のそれぞれを通過させ、
前記２つの４分の１波長板を通過して得られる再生用参照光を前記媒体の感光層に照射し、前記媒体の感光層から得られる反射回折光を、前記２つの４分の１波長板と前記偏光ビームスプリッターを経た後に２次元イメージセンサーに投影し、
２次元イメージセンサーに投影した該反射回折光の検出により前記情報を再生する工程と、
を有することを特徴とする光情報記録再生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光を用いてディジタルデータ等の情報を媒体に記録する装置、及び方法に関する。また、該媒体に記録された情報を再生する装置、及び方法に関する。とりわけ、記録・再生をホログラフィックに行う装置、及び方法に関する。さらには、光を用いてディジタルデータ等の情報を記録する媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、光を用いた情報記録媒体としては、コンパクトディスク（ＣＤ）や、ディジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）や、光磁気（ＭＯ）ディスクなどが使われている。
これらの情報記録媒体では、光を用いて情報が１次元ディジタルデータとして記録され、再生においては光の反射率、或いは反射光の偏光方向の違いがオンオフとして表現される。これらの情報媒体に用いている１次元記録方式では、情報記録密度を上げるために、記録・再生に用いる光源の波長の短波長化、媒体の情報記録層の多層化などが検討されている。
一方、情報を２次元的に記録・再生する方法としてホログラフィック記録・再生方式も従来から提案されている。尚、ここで言う２次元的な記録・再生とは、情報として２次元的に表現されるということであり、ホログラフィック方式の場合、物理的な記録は３次元的になされるとも考えられる。
【０００３】
ホログラフィック方式では、例えば日経サイエンス１９９６年１月号４６から５４ページの、ＤサルティスとＦモックによる記事（原文はＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｎｏｖｅｍｂｅｒ  １９９５）に記載されているように、データが２次元情報として媒体に体積的に記録されるため飛躍的な記録密度向上が期待される。
しかし、記録媒体として従来、ニオブ酸リシウム等のバルク状結晶を用いていたため、材料の特殊性という問題や、物体（情報）光に対し角度を持った方向から参照光が照射されるため記録・再生光学系が大型化する、媒体として主流となっているＣＤなどの円盤状ディスク媒体との互換性がないなどの問題があり、実用化されるに到っていない。
そこで、感光材料として感光性ポリマーの普及が近年進んでいることも背景として、これらの問題点を解決する方法が、例えば次の特許文献１〜４に提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１２４８７２号公報
【特許文献２】
特開平１１−３１１９３８号公報
【特許文献３】
特開２００２−１２３９４９号公報
【特許文献４】
特表２００２−５１３９８１号公報
【０００５】
特許文献１，２，３に記載のものは、基本的に同じ考え方に基づいており、ディスク状基板に反射層、ホログラム層（感光層）を設けたものを情報記録媒体とし、情報記録媒体に光を用いて情報をホログラフィック記録する際の、参照光、物体光（情報光）を同軸配置として光学系のコンパクト化を図ると共に、参照光・物体光を共にディスク媒体の片側から照射して、２次元データのホログラフィックな記録を可能としており、従来のディスク媒体との互換性も実現できるようになっている。そして、記録再生光学系には、旋光方向がプラス４５度とマイナス４５度の旋光性光学素子を面状に突き合わせた２分割旋光板が挿入されており、偏光ビームスプリッターと組み合わせることによって、記録時に参照光と物体光（情報光）が同軸的に照射されていても、再生時において、不要となる背景光（０次回折光）と情報光（１次以上の回折光）とを分離することが可能となっている。
【０００６】
具体的には、特許文献１の第１実施形態では、２分割旋光板としてオンオフ制御可能な液晶が用いられている。この液晶は、サーボ時にはオン状態に制御され、旋光性は示さず、記録時及び再生時にはオフ状態に制御され、２分割旋光板の半分はプラス４５度の旋光性、もう半分はマイナス４５度の旋光性を示すようになっている。そして、記録時には、記録されるべき２次元情報は空間光変調器の各画素の旋光性をオンオフ制御することで表現される。また、再生時には、ホログラム記録層に入射する光に対してまず発生する１次再生光を２次的な参照光とし、これによって２次的再生光が発生し、この２次的再生光を電荷結合素子（ＣＣＤ）などの２次元イメージセンサーで検出するようになっている。
【０００７】
また、特許文献１の第２実施形態では、更にビームスプリッターと２次元イメージセンサーを付加し、これにより１次再生光も検出し、１次再生光と２次的再生光の差動検出により信号対雑音比の向上を図っている。
また、特許文献１の第３実施形態では、旋光性光学素子を用いずに、光源を発し記録再生光学系（ピックアップ）に入る光束の半断面を参照光、もう一方の半断面を物体光（情報光）とする方法が示されている。
【０００８】
特許文献２では、３つの実施形態が示されており、いずれも２分割旋光板としてオンオフ制御可能な能動光学素子ではなく、受動光学素子が用いられている。この２分割旋光板の半分はプラス４５度の旋光性、もう半分はマイナス４５度の旋光性を示すようになっている。そして、記録時には、記録領域の半分はＳ偏光に対して右４５度の偏光状態で露光され、もう半分は左４５度の偏光状態で露光される。また、再生時には、この記録領域に再生用参照光を照射することで発生する再生情報光を、ＣＣＤなどの２次元イメージセンサーで検出するようになっている。
【０００９】
特許文献３では、記録再生光学系の構成は特許文献２の第３実施形態のものと概ね同様ながら、特許文献２では参照光と情報光の収束位置が、媒体の厚さ方向でわずかに違えられているのに対し、特許文献３では参照光と情報光の収束位置が同一となっている。そして、記録時には、記録されるべき、ある２次元ページデータについての記録領域は特許文献２同様２つの部分領域からなるものの、いずれの部分領域もＳ偏光に対して右４５度の偏光状態で露光されるとともに、左４５度の偏光状態でも露光される。また、再生時には、この記録領域に再生用参照光を照射することで発生する再生情報光を、ＣＣＤなどの２次元イメージセンサーで検出するようになっている。
【００１０】
また、特許文献４では、偏光ホログラフィーの原理に依拠し、記録媒体に光誘起異方性を持つ材料を用いた方法が開示されている。本方法においても、記録時には、参照光と情報（物体）光は同軸的に、カード状、もしくはディスク状の媒体に、その片側から照射されるようになっている。但し、記録時には、参照光と情報（物体）光は偏光方向が互いに９０度異なる直線偏光とされる。また、再生時には、直線偏光した再生参照光に対し、偏光方向が９０度異なる偏光成分を含んだ情報光が再生され、偏光ビームスプリッターにより不要となる背景光（０次回折光）が情報光（１次以上の回折光）に対して分離されるようになっている。なお、記録用光学系と読み取り（再生）用光学系はそれぞれ別に設けられている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１の第１実施形態では、２分割旋光板として液晶を用い、状態に応じてオンオフ制御をするための制御装置を必要とするので、装置全体としての複雑化、高価格化を招く。また、再生において、ホログラム記録層に入射する光に対して最初に発生する１次再生光を２次的な参照光とし、この２次的参照光によって発生する２次的再生光を情報光とするため、最終的な情報光の強度が弱い。従って、信号対雑音比が悪く、信頼性の高い情報再生が困難である。
【００１２】
また、特許文献１の第２実施形態では、１次再生光も検出し、１次再生光と２次的再生光の差動検出により信号対雑音比向上を図っているが、付加的な光学部品、イメージセンサー、及びその駆動電気回路などを必要とし、装置全体としての複雑化、大型化、高価格化を招く。
【００１３】
また、特許文献１の第３実施形態は、２分割旋光板を用いておらず、装置構成が簡単であることは好ましいが、再生の際、発生する不要背景光と情報光の分離ができないので、信号対雑音比が悪く、信頼性の高い情報再生が困難である。
【００１４】
また、特許文献２の第１実施形態、第２実施形態では２分割旋光板を用いているものの、再生の際に発生する不要背景光と情報光との分離ができないので、信号対雑音比が悪く、信頼性の高い情報再生が困難である。
また、特許文献２の第３実施形態では、再生の際に発生する不要背景光と情報光の分離ができるが、Ｓ偏光に対して右（あるいは左）４５度の偏光状態で露光された領域に対し、再生用参照光の偏光方向がそれと直交しているので、再生効率（入射させる再生参照光に対する情報光強度）が低い。従って、この実施形態も信号対雑音比が低く、信頼性の高い情報再生が困難である。
【００１５】
また、特許文献３では、特許文献１、特許文献２において必要とした参照光、情報光の収束位置を違えるための光学素子を必要としないのは好ましいが、以下のような問題がある。
記録されるべきある２次元ページデータについての記録領域は２つに分けて考えることができる。これを部分領域１、部分領域２とする。また、Ｓ偏光に対して右４５度の偏光状態をＢ偏光、左４５度の偏光状態をＡ偏光とする。すると、記録（露光）に際しては、部分領域１と部分領域２は、Ａ偏光状態で露光されると共にＢ偏光状態でも露光される。再生について見ると、再生参照光の半断面の光束部分は２分割旋光板を通過後Ａ偏光になり部分領域１に入射した後、媒体の反射面で反射して部分領域２に入射する。このとき部分領域１ではＡ偏光状態の記録に対応する情報光が再生参照光とは逆向きに発生し、レンズを含む光学系を経て２次元イメージセンサーに入る。またこのとき、部分領域２ではＡ偏光状態の記録に対応する情報光が再生参照光とは逆向きに発生し、媒体の反射面で反射された後、レンズを含む光学系を経て２次元イメージセンサーに入る。しかしながら、部分領域１及び部分領域２はＢ偏光状態でも露光されているため、Ａ偏光に比べれば弱いもののＢ偏光の情報光も再生されてしまう。再生参照光のもう一方の半断面の光束部分についても、Ａ偏光とＢ偏光、部分領域１と部分領域２をそれぞれ入れ替えて、全く同様のことが言える。ところで、記録（露光）に際しては、Ａ偏光状態の情報光とＢ偏光状態の情報光はそれぞれあるページデータの半分ずつを担っている、換言すれば、別の情報を担っている。このため、別の情報が２次元イメージセンサーの同一領域に重なって入ることになる。従って、特許文献３のものも信号対雑音比が悪く、信頼性の高い情報再生が困難である。
【００１６】
また、特許文献４では、原理的に再生時の不要背景光の偏光分離が行い易いものの、記録媒体に光誘起異方性を持つ特殊な材料を用いている。しかし、このような材料はまだ実用的ではない。また、記録光学系と再生光学系を独立して設けているため、装置としての大型化、高価格化を招いている。
【００１７】
本発明は、上記のような状況に鑑みてなされたものであり、ホログラフィック記録再生としての特徴を維持しつつ、装置として簡素で、従って低価格に構成でき、信号対雑音比が良好で信頼性の高い情報再生を実用的に可能とする、光情報記録再生装置及び方法、光情報記録媒体、光情報記録装置及び方法、並びに光情報再生装置及び方法を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明による光情報記録再生装置は、光を用いて媒体に情報を記録し、記録された情報を再生する光情報記録再生装置であって、所定の偏光方向を持つ光束を生成する手段と、空間光変調器と、偏光ビームスプリッターと、２つの４分の１波長板と、対物レンズを有し、前記空間光変調器が、第１の領域と第２の領域を有し、該第１の領域と第２の領域のうち少なくとも一方に各画素の透過率が変調可能な複数の画素を有し、前記光束の半断面ともう一方の半断面がそれぞれ該第１の領域と第２の領域を通過するよう配置され、前記偏光ビームスプリッターが、前記空間光変調器を通過した光束を反射するよう配置され、前記２つの４分の１波長板が、前記偏光ビームスプリッターで反射された光束の半断面ともう一方の半断面がそれぞれを通過するように、かつ、互いにそのファースト軸とスロー軸とが直交するように配置され、前記対物レンズが、前記媒体に対向配置されることを特徴としている。
【００１９】
また、本発明の光情報記録再生装置においては、フォーカス信号、トラッキング信号、及びＲＦ信号を生成する信号検出系を備えたことを特徴としている。
【００２０】
また、本発明の光情報記録再生装置においては、前記媒体に記録された情報を再生する２次元イメージセンサーを備えたことを特徴としている。
【００２１】
また、本発明による光情報記録媒体は、光照射によって屈折率変調を受ける感光層と、周期的に形成されたランド及びグルーブと、該ランド及びグルーブの上面に形成された反射層を有することを特徴としている。
【００２２】
また、本発明による光情報記録再生方法は、請求項１に記載の光情報記録再生装置を用いて、光照射によって屈折率変調を受ける感光層と照射された光を反射するための反射層を有する媒体の、前記感光層に情報を記録、或いは媒体に記録された情報を再生することを特徴としている。
【００２３】
また、本発明の光情報記録方法においては、前記空間光変調器の第１の領域または第２の領域にデータを表示し、該データを表示した領域を通過する光束を情報光とし、もう一方の領域を通過する光束を参照光として、媒体中の感光層にホログラフィックに情報を記録することを特徴としている。
【００２４】
また、本発明による光情報再生方法は、フォーカス信号、トラッキング信号、及びＲＦ信号を生成する信号検出系と前記媒体に記録された情報を再生する２次元イメージセンサーを備えた請求項１に記載の光情報記録再生装置を用いて、請求項４に記載の光情報記録媒体中の感光層を透過する０次回折光を前記信号検出系に導いて、フォーカス信号、及びトラッキング信号を生成し、これらの信号に基づいて前記対物レンズを制御しつつ、前記２次元イメージセンサーの出力から該光情報記録媒体に記録された情報を再生することを特徴としている。
【００２５】
また、本発明による光情報記録装置は、情報光と記録用参照光の各光束を対物レンズで集光して媒体の感光層に情報を記録する光情報記録装置において、前記媒体に照射される光を発する光源と、前記光源から発せられた光を通過させるときに、記録する情報データに対応して変調された情報光として第１通過光束を生成する第１の領域と、前記情報光の光束と干渉する記録用参照光の光束を得るための第２の領域とを有する空間光変調器と、前記空間光変調器で得られる各光束を前記媒体側に向けて導く偏光ビームスプリッターと、前記偏光ビームスプリッターで導かれた各光束のそれぞれが、ファースト軸が互いに直交する２つの４分の１波長板のそれぞれを通過するように配置された２つの４分の１波長板を有し、前記２つの４分の１波長板を通過した前記情報光と記録用参照光の各光束を干渉させて前記媒体の感光層に前記情報データに対応した干渉パターンを記録するようにしたことを特徴としている。
【００２６】
また、本発明による光情報記録方法は、情報光と記録用参照光の各光束を対物レンズで集光して媒体の感光層に情報をホログラフィックに記録する光情報記録方法において、光源から発せられる光を所定の偏光方向を持った光束とし、その光束の一部を、記録する情報データに対応して制御した空間光変調器の第１の領域を通過させることにより該一部の光束を変調させて情報光として第１通過光束を生成するとともに、残りの光束から前記第１通過光束と干渉する記録用参照光となる第２光束を生成し、次いで、前記情報光となる第１通過光束と前記記録用参照光となる第２光束を偏光ビームスプリッターで前記対物レンズ側に導き、その後、前記第１通過光束と前記第２光束のそれぞれを、ファースト軸が互いに直交し、且つ、偏光方向が同じである前記第１通過光束と第２光束の偏光方向に対するファースト軸の角度が４５度となるように配置した２つの４分の１波長板のそれぞれを通過させ、次いで、前記第１通過光束と前記第２光束の各光束を干渉させて前記媒体の感光層に情報をホログラフィックに記録することを特徴としている。
【００２７】
また、本発明による光情報再生装置は、媒体の感光層にホログラフィックに記録された情報を再生する光情報再生装置において、前記媒体に照射される光を発する光源と、前記光源から発せられた光を、再生用参照光として導く偏光ビームスプリッターと、ファースト軸が互いに直交し、かつ、前記偏光ビームスプリッターに導かれた再生用参照光がそれぞれを通過するように配置された２つの４分の１波長板と、前記２つの４分の１波長板を通過して得られる再生用参照光の各光束を前記媒体の感光層に照射したときに、前記媒体の感光層にホログラフィックに記録された情報から得られる反射回折光を、前記偏光ビームスプリッターを経た後に投影するように配置した２次元イメージセンサーと、を有することを特徴としている。
【００２８】
また、本発明による光情報再生方法は、媒体の感光層にホログラフィックに記録された情報を再生する光情報再生方法において、光源から発せられる光を、再生用参照光として偏光ビームスプリッターに導き、前記偏光ビームスプリッターに導かれた再生用参照光が、ファースト軸が互いに直交し、且つ、再生用参照光の偏光方向に対しファースト軸の角度が４５度となるように配置された２つの４分の１波長板のそれぞれを通過させ、前記２つの４分の１波長板を通過して得られる再生用参照光の各光束を前記媒体の感光層に照射させて、前記媒体の感光層にホログラフィックに記録された情報から得られる反射回折光を、前記偏光ビームスプリッターを経た後に２次元イメージセンサーに投影し、２次元イメージセンサーに投影した該反射回折光の検出により前記情報を再生することを特徴としている。
【００２９】
また、本発明による光情報記録再生装置は、情報光と記録用参照光の各光束を対物レンズで集光して媒体の感光層に情報を記録し、この情報を再生用参照光を用いて再生する光情報記録再生装置において、前記媒体に照射される光を発する光源と、記録時に前記光源から発せられた光を通過させるときに、記録する情報データに対応して変調された情報光を生成するための第１の領域と、前記情報光と干渉する記録用参照光を得るための第２の領域とを有し、再生時に前記光源から発せられた光を前記第１の領域及び第２の領域を通過させて再生用参照光を生成する空間光変調器と、前記空間光変調器で得られる記録時の情報光と記録用参照光及び再生時の再生用参照光を前記媒体側に向けて反射するとともに、再生時に前記媒体の感光層から得られる再生光を透過する偏光ビームスプリッターと、前記偏光ビームスプリッターで反射された前記情報光と記録用参照光のそれぞれが、ファースト軸が互いに直交する２つの４分の１波長板のそれぞれを通過するように配置された２つの４分の１波長板と、前記２つの４分の１波長板を通過した前記情報光と記録用参照光を干渉させて前記媒体の感光層に前記情報データに対応した干渉パターンを記録し、且つ再生時に前記２つの４分の１波長板を通過した再生用参照光を前記記録した干渉パターンに照射する対物レンズと、前記２つの４分の１波長板を通過した再生用参照光が前記媒体の感光層に照射されたときに、前記媒体の感光層に記録された情報から得られる反射回折光を、前記２つの４分の１波長板と前記偏光ビームスプリッターを経た後に投影するように配置された２次元イメージセンサーと、を有することを特徴としている。
【００３０】
また、本発明による光情報記録再生方法は、情報光と記録用参照光の各光束を対物レンズで集光して媒体の感光層に情報を記録し、この情報を再生用参照光を用いて再生する光情報記録再生方法において、記録時に、光源から発せられる光を所定の偏光方向を持った光束とし、その光束の一部を、記録する情報データに対応して制御した空間光変調器の第１の領域を通過させることにより情報光を生成するとともに、残りの光束から前記情報光と干渉する記録用参照光を生成し、次いで、前記情報光と前記記録用参照光を偏光ビームスプリッターに導き、次いで、前記偏光ビームスプリッターに導かれた前記情報光と前記記録用参照光のそれぞれを、ファースト軸が互いに直交し、且つ偏光方向が同じである前記情報光と記録用参照光の偏光方向に対しファースト軸の角度が４５度となるように配置された２つの４分の１波長板のそれぞれを通過させ、その後、前記情報光と前記記録用参照光を干渉させて前記媒体の感光層に情報をホログラフィックに記録する工程と、再生時に、前記光源から発せられる光を、前記所定の偏光方向を持った光束として前記空間光変調器を通過させることにより再生用参照光を得て前記偏光ビームスプリッターに導き、次いで前記偏光ビームスプリッターに導かれた再生用参照光を、前記２つの４分の１波長板のそれぞれを通過させ、前記２つの４分の１波長板を通過して得られる再生用参照光を前記媒体の感光層に照射し、前記媒体の感光層から得られる反射回折光を、前記２つの４分の１波長板と前記偏光ビームスプリッターを経た後に２次元イメージセンサーに投影し、２次元イメージセンサーに投影した該反射回折光の検出により前記情報を再生する工程と、を有することを特徴としている。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による光情報記録再生装置の好適な実施形態を、図面を用いて説明する。
なお、以下に述べる本実施形態の光情報記録再生装置は、光情報記録用の光情報記録装置として、あるいは光情報再生用の光情報再生装置として、単独でも実施できる装置となっている。
【００３２】
図１は本発明による光情報記録再生装置の一実施形態の要部概略構成図である。
図１において、１は、光情報記録再生装置の主要部をなす光学系である。光学系１は、光情報記録媒体２に情報を記録する、あるいは情報が記録された光情報記録媒体２から情報を再生するための光ピックアップとして、一つのユニットに組み込まれ、光情報記録媒体（以下、媒体という）２と対向して配置されている。
２は、情報が記録されるべき、あるいはそこから情報が再生されるべき媒体である。媒体２は、図１ではその一部を断面として示してある。媒体２の形態としては、ＣＤやＤＶＤのような円盤状ディスク形態とするのが好ましい。この場合、ＣＤやＤＶＤの駆動装置（ドライブ）に於けるのと同様、ディスク媒体２は回転駆動され、光ピックアップは、ディスク媒体２の半径方向に直線駆動される構成となっている。図示はしないが、これらの駆動や制御に必要な機構や電気回路等は従来から知られている方法を使うことができる。
【００３３】
図１で示す光学系１において、部材３は、例えば半導体レーザーなどのコヒーレンスのよい光源である。光源３は、発せられる光が直線偏光していることが望ましく、図１の場合、その偏光方向は紙面に垂直、もしくは平行な方向となっている。また、その波長は、媒体２の感光材料の感度が高い波長が用いられている。
部材４は、光源３から発した光を平行光束に変換するコリメーター光学系である。コリメーター光学系４は、図１では便宜上、１枚レンズ構成のように示されているが、これに限られるものではない。例えば、非点収差を持つ半導体レーザーを光源３に用いた場合は、それを補正するための例えばシリンドリカルレンズなどの光学素子を含めることもできる。また、光束断面内での強度分布の均一化をはかるための光学素子などを含めることもできる。
部材５は、コリメーター光学系４から射出される平行光束の径を所定値に制限する光束絞りである。光束絞り５は、コリメーター光学系４の中、あるいはコリメーター光学系４と光源３との間に配置してもよい。
【００３４】
部材６は、偏光板である。偏光板６は、これを通過した光の偏光方向が、紙面に垂直、もしくは平行な方向となるように回転位置が決められている。但し、光源３から発せられる光が直線偏光している場合は、この偏光板６は不要となる。すなわち、本実施形態では、光源３から発せられる光の偏光の有無に応じて、光源３及び／または偏光板６が、所定の偏光方向を持った光束を生成する偏光生成手段として機能する。
部材７は、ビームスプリッターである。ビームスプリッター７は、光束絞り５を経た入射光に対して、例えば、透過９０％程度、反射１０％程度、などの所定の分岐比を持っている。
【００３５】
ビームスプリッター７の上方側に配置される部材８は信号検出系である。信号検出系８は、主な構成要素として、凸パワーを持つレンズ９と、一方向に凸パワー又は凹パワーを持つシリンドリカルレンズ１０と、４分割フォトディテクター１１を含んでいる。
ビームスプリッター７の下方側に配置される部材１２は、光源モニター系である。光源モニター系１２は、主な構成要素として、凸パワーを持つレンズ１３と、フォトディテクター１４を含んでいる。
【００３６】
ビームスプリッター７の右側に配置される部材１５は、空間光変調器である。空間光変調器１５を正面から、即ち入射光側から光軸１６の方向に見た状態を図２に示す。
図２中、１７は、空間光変調器１５に入射する光束の断面を示している。空間光変調器１５は、各々独立に制御可能な多数の画素１５１を有している。このような空間光変調器１５は、例えば液晶を用いて構成することができる。また、空間光変調器１５は、図１、及び図２で見て上半分の第１の領域１５２と下半分の第２の領域１５３に分けられており、それぞれの領域を光束１７の半断面と、もう一方の半断面が通過するように配置されている。なお、第１の領域１５２と第２の領域１５３を通過するそれぞれの光束は、本発明における第１通過光束および第２通過光束に対応する。
【００３７】
部材１８は、偏光ビームスプリッターである。偏光ビームスプリッター１８は、これに入射する光のＳ偏光（紙面に垂直な偏光）成分を媒体２側に向けて反射し、Ｐ偏光（紙面に平行な偏光）成分を透過する。
偏光ビームスプリッター１８の、図１で見て上方の部材１９，２０は共に４分の１波長板である。４分の１波長板１９，２０は、入射する光束２１の半断面部分の光束が４分の１波長板１９に、もう一方の半断面部分の光束が４分の１波長板２０を通過するよう光軸２５を中心にして配置されている。また、４分の１波長板１９，２０は、それらのファースト（Ｆ）軸が互いに直交し、従ってスロー（Ｓ）軸も互いに直交するとともに、偏光ビームスプリッター１８から入射するＳ偏光に対し、Ｆ軸が角度４５°（従って、Ｓ軸も角度４５°）となるように配置されている。なお、図１の実施形態では、２つの４分の１波長板１９，２０は、同一平面を有する平面板を形成するように当接した状態で配置されているが、光軸２５の方向に沿って段違いに配置してもよい。
【００３８】
部材２２は、対物レンズである。対物レンズ２２は、光束２１を媒体２に向けて集光するように媒体２に対向して配置されている。なお、対物レンズ２２は、フォーカシング制御や、トラッキング制御を行うための機構で駆動されるが、光ピックアップにおいて従来から知られている方法を用いることができるので、この機構は単にアクチュエータ２２ａとして示し、詳細な構成の図示はしていない。
偏光ビームスプリッター１８の下方側に配置される部材２３は結像レンズ、部材２４はＣＣＤなどの２次元イメージセンサーである。図１に示すように、対物レンズ２２から２次元イメージセンサー２４までの各構成部材は光軸２５を基準として配置されている。また、対物レンズ２２、結像レンズ２３は、図１では、１枚レンズで構成されているように示してあるが、必要な収差補正の程度に応じて複数枚のレンズ構成としてもよい。
【００３９】
媒体２は、円盤ディスク状など平板状の形態を有しており、対物レンズ２２の側から順に、透明基板層２６と、感光層２７と、透明バッファー層２８と、反射層２９と、保護層３０を有している。
透明基板層２６には、例えば、ＣＤなどで用いられているポリカーボネイトが材料に用いられている。
感光層２７には、光照射によって透過率が大きく変化せず、屈折率が場所的に変調を受けるような材料、例えばフォトポリマーが用いられている。その厚さは、形成されるホログラムがボリュームホログラム、所謂厚いホログラムと見なせる程度、例えば１０μｍ以上、の厚さとなっている。
透明バッファー層２８は、感光層２７の材料が露光によって収縮を生じることがあるのでそれによる影響を低減することを一つの目的として設ける層である。従って用いる材料としては、光弾性の小さいものが好ましい。また、透明基板層２６と感光層２７の間に、あるいは感光層２７を挟んで両側に透明バッファー層を設けてもよい。また、透明バッファー層２８には、トラッキングのガイドとなるランド３１とグルーブ３２が所定の間隔を置いて周期的に形成されている。但し、感光層２７の材料の前記露光による収縮が実用上問題を生じなければ、透明バッファー層２８を省略し、感光層２７に直接、ランド３１とグルーブ３２を形成してもよい。反射層２９はこのランド３１面及びグルーブ３２面上に、例えばアルミニウム蒸着によって形成する。保護層３０は、反射層２９を保護するために設ける層で、ＣＤの保護層に使われているようなプラスティックが材料として用いられている。
【００４０】
次に、このように構成された本実施形態の光情報記録再生装置の動作について説明する。
まず、情報を記録する場合の動作について、図３を用いて説明する。
光源３から発した光は、コリメーター光学系４を経て平行光束とされ、光束絞り５により所定の光束径に制限された後、偏光板６に入射する。このように光束径を制限することで、以降の光学系で不要な迷光やフレアなどが発生することを抑えることができる。偏光板６を通過した光は直線偏光となってビームスプリッター７に入射し、その透過光は空間光変調器１５に到達する。なお、その偏光方向は空間光変調器１５の動作と関連して決められるので後述する。光源３が元々直線偏光の光を発する場合も同様である。
【００４１】
ビームスプリッター７に入射した光は、例えば、透過９０％程度、反射１０％程度の割合で分岐される。反射光は、光源モニター系１２に入射し、光源モニター系１２のレンズ１３よって集光され、フォトディテクター１４で反射光の強度が検出される。これにより、環境温度などにより光源３の出力が変動するのをモニターし、その出力信号に基づいて図示省略した制御手段等を介して光源３を制御し、出力の安定化を図ることができる。
【００４２】
一方、ビームスプリッター７を透過した光は、空間光変調器１５に入射する。空間光変調器１５の第１の領域１５２は、光束１７が通過する領域内の各画素１５１が、情報として記録されるべき２次元ページデータに応じて、そこを通過する光（第１通過光束）に透過率変調を加えるように制御される。但し、ディジタルデータであれば、各画素を明状態か暗状態のいずれかに制御すればよい。この透過率変調を加えられた光束が情報光となる。一般に、液晶素子を用いて透過率変調を行う場合、液晶層に入射する光を直線偏光とし、液晶層の後方に偏光板が設けられた構成となっている。本実施形態においても、空間光変調器１５として液晶素子を用いた場合、液晶層の後方に偏光板が設けられている（詳細な図示は省略する）。このとき、この偏光板を通過する光の偏光方向が偏光ビームスプリッター１８から見てＳ偏光となるように、この液晶層の後方に設けられる偏光板の方向は決められている。
【００４３】
そのような状態で、空間光変調器１５としての液晶素子に入射する光束１７の偏光方向は、用いる液晶層の性質、及び各画素への電界の印加の有無と明暗状態の関係で決められる。例えば、画素に電界を加えないとき（ディジタルデータとしては例えば０）、その画素に入射した光が９０度の旋光を受けるような液晶層であって、そのとき暗状態となり、画素に電界を加えたとき（ディジタルデータとしては例えば１）、その画素に入射した光が旋光を受けないような液晶層であって、そのとき明状態となる関係であれば、液晶素子からなる空間光変調器１５への入射光の偏光方向はＳ偏光（図３の紙面に垂直な偏光）に選ばれる。ディジタルデータの（０、１）と各画素の明暗の関係を逆にとるのであれば、入射光束１７の偏光方向はＰ偏光（図３の紙面に平行な偏光）に選ばれる。
【００４４】
一方、空間光変調器１５の第２の領域１５３は、ホログラフィック記録の際の記録用参照光となる光束（第２通過光束）が通過する領域である。原理的には、記録用参照光には変調を加えなくともホログラフィック記録が可能であるため、この部分は空白とする、即ち、空間光変調器１５を第１の領域１５２のみで構成することも可能である。
【００４５】
しかし、空間光変調器１５の第２の領域１５３に光束が通過する複数の画素１５１を設けると次のような利点がある。
例えば、第１の領域１５２を通過した光の全体的な明るさに応じて、第２の領域１５３の透過率を制御すれば、情報を記録する際のホログラフィック露光により感光層に形成される干渉縞のコントラストを向上させることができるので好ましい。この場合、第２の領域１５３は画素毎に制御する必要はなく全画素を一様に制御すればよいので、第２の領域１５３は必ずしも多画素を有する空間光変調器である必要はない。但し、第１の領域１５２と第２の領域１５３を一体の素子として構成すれば、コスト面で有利であるとともに、別体としたときに両者の繋ぎ部分で発生する光束のけられ（ケラレ）がなくなるので更に有利となる。また、第２の領域１５３を複数画素を有する位相変調型の空間光変調器として構成すると、記録の際、この位相変調型の第２の領域１５３を通過する記録用参照光に所定の位相変調パターンを持たせて記録（露光）することができ、この位相変調パターンを鍵として持っている者だけが記録されたデータを読み出せるようになるといった使い方（あるいは再生方法）が可能になる。但し、何れの場合も、第２の領域１５３を通過した光はＳ偏光となるよう構成する。従って、空間光変調器１５を通過する光束に対し、透過率変調をするための、あるいは位相変調するための第２の領域１５３を設けないような、すなわち第２の領域を空白とする場合は、空間光変調器１５に入射する光１７の偏光はＳ偏光となるように偏光板６あるいは光源３を構成する。
【００４６】
なお、空間光変調器１５を第１の領域１５２のみで構成することも可能であるが、本発明では、空間光変調器１５の第１の領域１５２に対応する第２の領域１５３が空白であっても、この空白部分を通過する光束は第２通過光束という。
【００４７】
空間光変調器１５の第１の領域１５２を通過した光束１７１、第２の領域１５３を通過した光束１７２は、共にＳ偏光状態で偏光ビームスプリッター１８に入射して反射される。その後、光束１７２は４分の１波長板１９に、光束１７１は４分の１波長板２０に、それぞれ入射する。
４分の１波長板１９，２０にＳ偏光の光束１７１，１７２がそれぞれ入射すると、それぞれの入射光は、４分の１波長板１９，２０についてそれぞれ逆回りの円偏光となって射出される。ここでは説明の便宜上、４分の１波長板１９を左回り４分の１波長板、４分の１波長板２０を右回り４分の１波長板とし、それぞれから射出される円偏光を左回り円偏光、右回り円偏光とする（なお、左右を逆にとることも可能である）。
【００４８】
光束１７２は、左回り４分の１波長板１９を経て左回り円偏光となって対物レンズ２２に入射し、感光層２７を経て、反射層２９で最小集光スポットになると同時に反射される。反射後、再び感光層２７を通って対物レンズ２２に入射し、平行光束となって右回り４分の１波長板２０に入射する。この光束は右回り４分の１波長板２０を通過することで再びＳ偏光となり、偏光ビームスプリッター１８で反射される。
一方、光束１７１は、光束１７２と逆の経路をたどり、右回り４分の１波長板２０を経て右回り円偏光となって対物レンズ２２に入射し、感光層２７を経て反射層２９で最小集光スポットになると同時に反射される。反射後、再び感光層２７を通って対物レンズ２２に入射し、平行光束となって左回り４分の１波長板１９に入射する。この光束は左回り４分の１波長板１９を通過することで再びＳ偏光となり、偏光ビームスプリッター１８で反射される。
【００４９】
なお、光が媒体２の透明基板層２６に入射する際、およびそこから射出する際、光は透明基板層２６の屈折率に応じた屈折を受けるが、本発明の本質に関わる事柄ではないので、図では、屈折状態を省略して図示している。
【００５０】
ここで、光束１７２が感光層２７を最初に通過する領域を露光領域（第１露光領域）２７１、反射層２９で反射してから通過する領域を露光領域（第２露光領域）２７２とすると、いずれの露光領域でも情報光（物体光）たる光束１７１は右回り円偏光として進行し、いずれの露光領域でも記録用参照光たる光束１７２は、これとは逆向きに、左回り円偏光として進行するから、両者による干渉の結果、空間光変調器１５の第１の領域１５２に表現された２次元ページデータが、感光層２７の露光領域２７１、露光領域２７２それぞれに干渉パターンとして、即ちホログラフィックに記録される。より正確には、感光層２７の露光領域２７１と露光領域２７２で干渉するのは、空間光変調器１５の第１の領域１５２の、対物レンズ２２などを経たフレネル回折パターンと、第２の領域１５３の、対物レンズ２２などを経たフレネル回折パターンと考えることができる。感光層２７の露光領域２７１、２７２に形成されるホログラムは反射型ホログラムである。
【００５１】
この記録の際には、フォーカシング制御とトラッキング制御等も同時に次のようにして行われる。
感光層２７等を通過し、再びＳ偏光として偏光ビームスプリッター１８で反射された戻りの光束１７１、１７２は、再度、空間光変調器１５を通過する。記録時、空間光変調器１５の第１の領域１５２は、記録すべき２次元ページデータの情報を明暗パターンとして表現しているが、光束１７１、１７２はいずれも１度ずつ、空間光変調器１５の第１の領域１５２、第２の領域１５３を平行光束として通過するので、ビームスプリッター７に入射する戻りの光束の断面は、概ね、光軸１６に関して対称な明暗パターンを有する。このような光軸１６に関して対称な明暗パターンを有する戻りの光束の一部がビームスプリッター７で反射されて、信号検出系８に入るので、信号検出系８は構成的にも動作的にもＣＤなどの駆動装置における信号検出系と同様とすることができ、フォーカス信号を周知の非点収差法で、トラッキング信号を周知のプッシュプル法で生成できるとともに、ＲＦ信号も周知の方法で生成することができる。但し、ＲＦ信号を生成するのは、主にＣＤなどの従来型光ディスクを再生する場合である。このようにして、本実施形態の光情報記録再生装置によれば、媒体２への記録と、フォーカシング信号及びトラッキング信号の生成に基いたフォーカシング制御及びトラッキング制御を同時に行うこともできる。
【００５２】
なお、空間光変調器１５の第１の領域１５２の画素の大半が暗状態になると、信号検出系８に入る光が弱すぎて所定の信号を生成できないので、第１の領域１５２の画素の一部は必ず明状態にしておくとよい。或いは、２画素で１組１ビットとし、どちらか一方の画素は必ず明、もう一方は暗とする方法を用いることもできる。但しこの場合は、１ページで表現できる情報量が半減してしまうので注意を要する。或いは、媒体２への露光による記録と、フォーカシング信号及びトラッキング信号の生成に基いたフォーカシング制御及びトラッキング制御を同時に行うのではなく交互に行うようにすれば、フォーカシング信号及びトラッキング信号の生成を行う瞬間は、空間光変調器１５の第１の領域１５２の画素は全て明状態とすることができる。但し、フォーカシング信号及びトラッキング信号の生成に基いたフォーカシング制御及びトラッキング制御は、媒体２への記録のために感光層２７におけるある露光領域と次の露光領域の中間に集光スポットがあるときには、タイミングを合わせて光源３の出力を下げた状態で行う。
【００５３】
媒体２に設けられたランド３１及びグルーブ３２は、従来の追記型光ディスクに於けるのと同様、記録（書き込み）の際、ラジアル方向（ディスクの半径方向）の位置の基準となる。従ってラジアル方向に関しては、記録する感光層２７の、ランド３１或いはグルーブ３２に対応する位置で記録（露光）が行われる。タンジェンシャル方向（トラックの接線方向）の記録位置制御はタイミング制御によりなされる。
以上の説明から分かるとおり、本実施形態の光情報記録再生装置によれば、従来の追記型光ディスクを媒体として用いて従来の記録方式で記録することも可能である。
【００５４】
次に、記録された情報を再生する場合の動作について、図４、図５、図６を用いて説明する。図５、図６は、媒体２の露光領域２７１，２７２の近辺を拡大した図である。図４に示すように、光源３からの光を光源モニター１２に導いて光源３の出力を制御するまでの動作は図３に示した記録時と同様である。但し、光源３の出力は、露光領域２７１、２７２に形成された干渉縞のコントラストが再生時の再露光によって低下させられることのない程度まで低く制御される。各々独立に制御可能な多数の画素１５１を有する空間光変調器１５の全画素は明状態に制御され、第１の領域１５２、第２の領域１５３とも光が通過する。このとき、第１の領域１５２を通過した光束１７３、第２の領域１５３を通過した光束１７４は、何れもＳ偏光となっている。
【００５５】
まず、光束１７４について見ると、光束１７４は、偏光ビームスプリッター１８で反射された後、左回り４分の１波長板１９を経て左回り円偏光となり、対物レンズ２２を経て、再生用参照光として露光領域２７１を照射する。これによって、図５に示すように、反射回折光３３を生じると共に、そのまま透過する０次回折光３４を生じる。反射回折光３３は、記録時の右回り円偏光した情報光に対応する再生光であるが、実際的には楕円偏光となる。従って、左回り４分の１波長板１９を通過後も楕円偏光となるが、Ｐ偏光成分を強く含んでおり、このＰ偏光成分は偏光ビームスプリッター１８を通過し結像レンズ２３を経て、再生すべき２次元ページデータが２次元イメージセンサー２４の一部（図４では光軸２５を中心にして左右対称にしたセンサー面の右半分側）に投影される。
【００５６】
一方、露光領域２７１を透過した０次回折光３４は反射層２９で反射され、露光領域２７２を照射する。これによって、反射回折光３５を生じると共に、そのまま透過する０次回折光３６を生じる。反射回折光３５も、反射回折光３３同様、記録時の右回り円偏光した情報光に対応する再生光であり、反射面２９で反射した後、反射回折光３３と同様の作用を受け、２次元イメージセンサー２４の一部（図４では前記センサー面の右半分側）に投影される。このとき、反射回折光３３による２次元イメージセンサー２４上の再生パターンと、反射回折光３５による２次元イメージセンサー２４上の再生パターンは殆ど同一である。なお、反射回折光３３と反射回折光３５は何れも、一般のホログラフィーでいう直接像に相当する。
【００５７】
更に一方、露光領域２７２を透過した０次回折光３６は、左回り円偏光であり、右回り４分の１波長板２０を通過するとＳ偏光となって偏光ビームスプリッター１８で反射され、２次元イメージセンサー２４には入らない。従って、再生時に信号対雑音比を劣化させる要因となる不要背景光（０次回折光）が、２次元イメージセンサー２４に入る情報信号光から分離される。同時に、偏光ビームスプリッター１８で反射されることにより２次元イメージセンサー２４に入る情報信号光から分離された０次回折光３６は、ビームスプリッター１７により一部が反射されて信号検出系８に入る。
【００５８】
次に、光束１７３について見ると、光束１７３は、偏光ビームスプリッター１８で反射された後、右回り４分の１波長板２０を経て右回り円偏光となり、対物レンズ２２を経て、再生用参照光として露光領域２７２を照射する。これによって、図６に示すように、反射回折光３７を生じると共に、そのまま透過する０次回折光３８を生じる。反射回折光３７は、一般のホログラフィーでいう共役像に対応する光である。反射回折光３７は、右回り４分の１波長板２０を通過後、楕円偏光となり、そのＰ偏光成分は偏光ビームスプリッター１８を通過し結像レンズ２３を経て、再生すべき２次元ページデータが２次元イメージセンサー２４の一部（図４では光軸２４を中心にして左右対称にしたセンサー面の左半分側）に投影される。
【００５９】
一方、露光領域２７２を透過した０次回折光３８は反射層２９で反射され、露光領域２７１を照射する。これによって、反射回折光３９を生じると共に、そのまま透過する０次回折光４０を生じる。反射回折光３９も、反射回折光３７同様、一般のホログラフィーでいう共役像に対応する光であり、反射面２９で反射した後、反射回折光３７と同様の作用を受け、２次元イメージセンサー２４の一部（図４では前記センサー面の左半分側）に投影される。この時、反射回折光３７による２次元イメージセンサー２４上の再生パターンと、反射回折光３９による２次元イメージセンサー２４上の再生パターンは殆ど同一である。
【００６０】
他方、露光領域２７１を透過した０次回折光４０は、右回り円偏光であり、左回り４分の１波長板１９を通過するとＳ偏光となって偏光ビームスプリッター１８で反射され、２次元イメージセンサー２４には入らない。従ってこの場合も、再生時に信号対雑音比を劣化させる要因となる不要背景光（０次回折光）が、２次元イメージセンサー２４に入る情報信号光から分離される。同時に、偏光ビームスプリッター１８で反射されることにより２次元イメージセンサー２４に入る情報信号光から分離された０次回折光４０は、ビームスプリッター１７により一部が反射されて信号検出系８に入り、光束１７４から分離された０次回折光３６と共に、フォーカス信号、トラッキング信号、及びＲＦ信号を生成し、これに基づいた対物レンズのフォーカス制御、トラッキング制御がなされる。
【００６１】
以上のように、２次元イメージセンサー２４には、同じページデータが２箇所に投影されるので、一方の個所からのデータ再生において何らかのエラーが生じた場合でも、もう一方の個所からの再生データでエラーを補正することができ、極めて信頼性の高い情報再生が可能になる。
なお、元々空間光変調器１５の第１の領域１５２に表示する２次元ページデータそのものにエラー訂正の仕組みを組み込むのであれば、記録用の情報光に対応する再生光としては反射回折光３３と反射回折光３５のみを使うことも勿論可能である。この場合、２次元イメージセンサー２４は半分の領域（図４ではセンサー面の右半分側の領域）で足り、従って画素数も半分でよい。
【００６２】
また、ＣＤなどの従来型光ディスクを媒体２の位置に置き、空間光変調器１５の第１の領域１５２及び第２の領域１５３の全画素を明状態にすれば、このディスクに入射する再生用参照光によって得られる再生光は上記の説明の透過０次回折光と同じ経路をたどるので、フォーカス信号、トラッキング信号、及びＲＦ信号が得られる。即ち、本実施形態の光情報記録再生装置によれば、従来型光ディスクの再生も可能である。
【００６３】
以上のように本実施形態の光情報記録再生装置によれば、ホログラフィック記録再生装置として簡素で、従って低価格に構成でき、再生時には、信号対雑音比が良好で信頼性の高い情報記録再生が可能となる。また従来型光ディスクとの互換性も確保される。
【００６４】
なお、上記の実施形態では、感光層を有する媒体に対してのホログラフィック記録再生装置として説明したが、これに限らず、ホログラフィック記録装置として、あるいはホログラフィック再生装置として単独で用いることができる。
【００６５】
【発明の効果】
以上のように本発明の光情報記録再生装置及び方法、光情報記録媒体、光情報記録装置及び方法、並びに光情報再生装置及び方法に依れば、ホログラフィック記録再生装置として簡素で、従って低価格に構成でき、信号対雑音比が良好で信頼性の高い情報記録再生が可能となる。また従来型光ディスクとの互換性も確保される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光情報記録再生装置の一実施形態の要部概略構成図である。
【図２】本実施形態に用いる空間光変調器の平面図である。
【図３】本実施形態の光情報記録再生装置における情報を記録する場合の動作を示す説明図である。
【図４】本実施形態の光情報記録再生装置における情報を記録する場合の動作を示す説明図である。
【図５】本実施形態の光情報記録再生装置における情報を再生する場合の光束１７４の状態を媒体２の露光領域２７１，２７２の近辺を拡大して示す説明図である。
【図６】本実施形態の光情報記録再生装置における情報を再生する場合の光束１７３の状態を媒体２の露光領域２７１，２７２の近辺を拡大して示す説明図である。
【符号の説明】
１          光情報記録再生装置の主要部をなす光学系
２          光情報記録媒体
３          光源
４          コリメーター光学系
５          光束絞り
６          偏光板
７          ビームスプリッター
８          信号検出系
９          凸パワーを持つレンズ
１０        一方向に凸パワー又は凹パワーを持つシリンドリカルレンズ
１１        ４分割フォトディテクター
１２        光源モニター系
１３        凸パワーを持つレンズ
１４        フォトディテクター
１５        空間光変調器
１５１      各々独立に制御可能な多数の画素
１５２      第１の領域
１５３      第２の領域
１６        光軸
１７        空間変調器１５に入射する光束の断面
１８        偏光ビームスプリッター
１９，２０  ４分の１波長板
２１        ４分の１波長板１９，２０に入射する光束
２２        対物レンズ
２２ａ      アクチュエータ
２３        結像レンズ
２４        ２次元イメージセンサー
２５        光軸
２６        透明基板層
２７        感光層
２８        透明バッファー層
２９        反射層
３０        保護層
３１        ランド
３２        グルーブ
【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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