(57)【要約】【課題】  ピックアップを軽くして、駆動手段を小型化し、その結果光情報記録装置、光情報再生装置および光情報記録再生装置も小型化すること及び高速で光情報記録媒体にアクセスできるようにして転送レートを向上させることを目的とする。【解決手段】  光源３２と、光源からの光に情報を担持させて情報光を生成する情報表現手段６３と、光源からの光から参照光を生成する参照光生成手段６５と、情報光及び前記参照光を光情報記録媒体１に照射する対物レンズ７０とを有するホログラフィを利用した光情報記録装置において、少なくとも情報表現手段６３を含む固定部７３と、光情報記録媒体１の所定の記録位置にアクセスするために移動する少なくとも前記対物レンズ７０を含む移動部７５とを備えている。【選択図】      図６
2004362750.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源からの光に情報を担持させて情報光を生成する情報表現手段と、前記光源からの光から参照光を生成する参照光生成手段と、前記情報光及び前記参照光を光情報記録媒体に照射する対物レンズとを有するホログラフィを利用した光情報記録装置において、
少なくとも前記情報表現手段を含む固定部と、前記光情報記録媒体の所定の記録位置にアクセスするために移動する少なくとも前記対物レンズを含む移動部とを備えたことを特徴とする光情報記録装置。
【請求項２】
前記移動する対物レンズの入射瞳面に前記情報表現手段の位置の像を結像させることができる可変焦点光学系を設けた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】
前記可変焦点光学系の全部が前記固定部に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の光情報記録装置。
【請求項４】
光源と、前記光源からの光に情報を担持させて情報光を生成する情報表現手段と、前記光源からの光から参照光を生成する参照光生成手段と、前記情報光及び前記参照光を光情報記録媒体に照射する対物レンズとを有するホログラフィを利用した光情報記録装置において、
前記情報表現手段と前記対物レンズの距離を可変させる駆動手段と、
前記駆動手段によって前記情報表現手段と対物レンズの距離が変化しても、前記情報表現手段の位置の像を前記対物レンズの入射瞳面に結像させることができる可変焦点光学系を設けたことを特徴とする光情報記録装置。
【請求項５】
前記可変焦点光学系を前記光情報記録媒体の回転状態に応じてサーボ制御するサーボ制御手段を設けた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】
光源と、前記光源からの光から参照光を生成する参照光生成手段と、前記参照光を光情報記録媒体に照射し前記光情報記録媒体から発生した再生光が入射する対物レンズと、前記再生光を検出する光検出器とを有するホログラフィを利用した光情報再生装置において、
少なくとも前記光検出器を含む固定部と、前記光情報記録媒体の所定の再生位置にアクセスするために移動する少なくとも前記対物レンズを含む移動部とを備えたことを特徴とする光情報再生装置。
【請求項７】
前記移動する対物レンズの射出瞳面に再生した像を前記光検出器の位置に結像させることができる可変焦点光学系を設けたことを特徴とする請求項６に記載の光情報再生装置。
【請求項８】
前記可変焦点光学系の全部が前記固定部に配置されていることを特徴とする請求項７に記載の光情報再生装置。
【請求項９】
光源と、前記光源からの光から参照光を生成する参照光生成手段と、前記参照光を光情報記録媒体に照射し前記光情報記録媒体から発生した再生光が入射する対物レンズと、前記再生光を検出する光検出器とを有するホログラフィを利用した光情報再生装置において、
前記対物レンズと前記光検出器の距離を可変させる駆動手段と、
前記駆動手段によって前記対物レンズと光検出器の距離が変化しても、前記対物レンズの射出瞳面に再生した像を前記光検出器の位置に結像させることができる可変焦点光学系を設けたことを特徴とする光情報再生装置。
【請求項１０】
前記可変焦点光学系を前記光情報記録媒体の回転状態に応じてサーボ制御するサーボ制御手段を設けた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】
光源と、前記光源からの光に情報を担持させて情報光を生成する情報表現手段と、前記光源からの光から参照光を生成する参照光生成手段と、前記情報光及び前記参照光を光情報記録媒体に照射し前記光情報記録媒体から発生した再生光が入射する対物レンズと、前記再生光を検出する光検出器とを有するホログラフィを利用した光情報記録再生装置において、
少なくとも前記情報表現手段及び前記光検出器を含む固定部と、前記光情報記録媒体の所定の記録位置及び再生位置にアクセスするために移動する少なくとも前記対物レンズを含む移動部とを備えたことを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項１２】
前記移動する対物レンズの入射瞳面に前記情報表現手段の位置の像を結像させることができる第一の可変焦点光学系及び前記移動する対物レンズの射出瞳面に再生した像を前記光検出器の位置に結像させることができる第二の可変焦点光学系を設けたことを特徴とする請求項１１に記載の光情報記録再生装置。
【請求項１３】
前記第一及び第二の可変焦点光学系の全部が前記固定部に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の光情報記録再生装置。
【請求項１４】
光源と、前記光源からの光に情報を担持させて情報光を生成する情報表現手段と、前記光源からの光から参照光を生成する参照光生成手段と、前記情報光及び前記参照光を光情報記録媒体に照射し前記光情報記録媒体から発生した再生光が入射する対物レンズと、前記再生光を検出する光検出器とを有するホログラフィを利用した光情報記録再生装置において、
前記情報表現手段と前記対物レンズの距離及び前記光検出器と前記対物レンズの距離を可変させる駆動手段と、
前記駆動手段によって前記情報表現手段と対物レンズの距離が変化しても、前記情報表現手段の位置の像を前記対物レンズの入射瞳面に結像することができる第一の可変焦点光学系と、
前記駆動手段によって前記対物レンズと光検出器の距離が変化しても、前記対物レンズの射出瞳面に再生された像を前記光検出器の位置に結像することができる第二の可変焦点光学系とを設けたことを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項１５】
前記第一及び第二の可変焦点光学系を前記光情報記録媒体の回転状態に応じてサーボ制御するサーボ制御手段を設けたことを特徴とする請求項１４に記載の光情報記録再生装置。
【請求項１６】
前記第一及び第二の可変焦点光学系の少なくとも一部は共通していることを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の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、ホログラフィを利用した光情報記録装置、光情報再生装置および光情報記録再生装置に係り、特に、光情報記録媒体の所定の記録位置又は再生位置にアクセスするために対物レンズを移動させる光情報記録装置、光情報再生装置および光情報記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、イメージ情報を持った情報光と参照光とを記録媒体の内部で重ね合わせ、そのときにできる干渉縞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、その記録媒体に参照光を照射することにより、干渉縞による回折によりイメージ情報が再生される。
【０００３】
イメージ情報を持った情報光は、光の強度又は位相を空間的に変調させることで生成される。例えば、特許文献１にホログラフィック記録および光の変調についての記載がある。特許文献１によれば、光を空間的に変調するための空間光変調器として液晶素子を用いることができるとある。また、光を空間的に変調するための空間光変調器としてＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を使用することも考えられる。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変調することができる。
【０００４】
しかしながら、情報光に担持させる情報量を増やすため、空間光変調器の画素ピッチを細かくしていくと、空間光変調器の微少な画素によって一種の回折格子を形成してしまう。このため、空間光変調器からは、冗長な回折光も出射されてしまう。このような回折光をも情報光として使用すれば、情報を記録するために要するホログラフィが大きくなりすぎ、記録媒体の記録容量が減少する。そこで、回折光を遮断すれば、ホログラフィが大きくなりすぎることを防止できる。
【０００５】
しかしながら、回折光を遮断すると、光の遮断により情報光が暗くなり、情報光を利用できる効率が低くなる。
【０００６】
このように、微少な画素によって情報光を空間的に変調した場合、回折光の処理に困ることになる。
【０００７】
そこで、回折光を、記録媒体の記録容量の減少および情報光を利用できる効率の低下を抑制しながら処理することのできる光情報記録装置および光情報記録再生装置が先行出願（特願２００３−２９９６８号）に記載されている。
【０００８】
まず、この先行出願に記載されている光情報記録装置および光情報記録再生装置について説明する。
【０００９】
図３は、先願の光情報記録再生装置の構成を示す説明図である。なお、光情報記録再生装置は、光情報記録装置と光情報再生装置とを含んでいる。
【００１０】
図３の光情報記録再生装置に使用される光情報記録媒体１は、ポリカーボネートなどによって形成された円板状の透明基板２の一面に、ボリュームホログラフィを利用して情報が記録される情報記録層としてのホログラム記録層３と、反射膜５と、基板（保護層）８とを、この順番で積層して構成されている。
【００１１】
ホログラム記録層３は、光が照射されたときに光の強度に応じて屈折率、誘電率、反射率などの光学的特性が変化するホログラム材料によって形成されている。ホログラム材料としては、例えば、デュポン社製フォトポリマであるＨＲＦ−６００（製品名）などが使用される。
【００１２】
反射膜５は、光（再生用参照光など）を反射する膜であり、この反射膜５は、例えばアルミニウムによって形成されている。
【００１３】
基板（保護層）８は、例えば、インジェクションにより形成されたアドレス付基板である。この基板（保護層）８には、図示を省略したアドレス・サーボエリアおよびデータエリアが設けられている。アドレス・サーボエリアを使用して、光情報記録媒体１への光の照射位置をサーボ制御できる。また、データエリアには、光情報記録媒体１に記録させる情報をホログラフィの形式で書き込めるようになっている。
【００１４】
ピックアップ１１は、参照光および情報光を光情報記録媒体１に照射し、光情報記録媒体１からの再生光を受けるためのものである。ピックアップ１１は、対物レンズ１２、アクチュエータ１３、四分の一波長板１４、ハーフミラー２６、凸レンズ２７ａ，２７ｂ、光検出器２８、レーザ光源３２、コリメータレンズ３４、二分の一波長板３５、偏光ビームスプリッタ３６、ミラー３８、空間光変調器（情報表現手段）４０、シャッタ４２、凸レンズ４４ａ，４４ｂ、絞り４６、二分の一波長板４８、ハーフミラー５０、ミラー５２、ミラー５４、凸レンズ５６を備えている。
【００１５】
なお、情報光とは、記録したい情報を担持した光である。図３においては、情報光は、レーザ光源３２が生成したレーザ光を、空間光変調器４０により変調したものであり、光情報記録媒体１に照射される。空間光変調器４０の微少な画素によって発生する回折光も、情報を担持しているが、本明細書においては情報光と区別して回折光と呼ぶ。
【００１６】
また、参照光には、情報光と干渉させホログラフィを形成するための記録用参照光およびホログラフィから情報を再生するための再生用参照光がある。さらに、再生光とは、光情報記録媒体１に再生用参照光を入射した場合に、光情報記録媒体１からピックアップ１１に戻る光をいう。再生光は、光情報記録媒体１から再生された情報を担持したものとなる。
【００１７】
対物レンズ１２は、光情報記録媒体１の透明基板２側に位置するものである。参照光および情報光は、対物レンズ１２を透過して光情報記録媒体１に入射される。光情報記録媒体１からの再生光は、対物レンズ１２を透過して、ハーフミラー２６に向かって進行する。
【００１８】
アクチュエータ１３は、対物レンズ１２を光情報記録媒体１の厚み方向および半径方向に移動するためのものである。
【００１９】
四分の一波長板１４は、Ｐ偏光やＳ偏光のように直線偏光の光が入射し、その直線偏光の方位が四分の一波長板１４における結晶の光学軸に対してなす角度が４５度のとき、通過光を直線偏光から円偏光の光にするものである。
【００２０】
情報光はＰ偏光であり、四分の一波長板１４を通過すると円偏光となり、光情報記録媒体１に入射される。再生光は円偏光であるが、四分の一波長板１４を通過するとＳ偏光となり、凸レンズ２７ａ，２７ｂを介して光検出器２８に到達することになる。
【００２１】
ハーフミラー２６は、情報光を透過させて四分の一波長板１４に向かって進行させ、再生光を反射して凸レンズ２７ａ，２７ｂに向かって進行させる。これらの凸レンズ２７ａ，２７ｂは、ハーフミラー２６から再生光を受けて、光検出器２８に入射させる。さらに、この光検出器２８は、再生光を受けて検出する。これにより、光情報記録媒体１に記録された情報を再生することができる。
【００２２】
レーザ光源３２は、レーザ光を生成するものである。このレーザ光は、情報光および参照光の基となる。コリメータレンズ３４は、レーザ光源３２からレーザ光を受けて平行光線にするものである。二分の一波長板３５は、コリメータレンズ３４から平行光線を受け、Ｐ偏光およびＳ偏光とする。偏光ビームスプリッタ３６は、二分の一波長板３５からＰ偏光およびＳ偏光を受け、Ｐ偏光は透過させ、Ｓ偏光は反射する。透過したＰ偏光はミラー３８へ向かい、反射したＳ偏光は凸レンズ４４ａに向かう。このＰ偏光が情報光の基となり、Ｓ偏光が参照光の基となる。ミラー３８は、Ｐ偏光を受けて、空間光変調器４０に向けて反射するものである。
【００２３】
空間光変調器（情報表現手段）４０は、ミラー３８からＰ偏光を受けて反射することにより、情報光を生成するものである。生成された情報光は、シャッタ４２および偏光ビームスプリッタ３６を透過して、凸レンズ４４ａに向かうことになる。なお、空間光変調器４０からは、回折光も出射されることになる。
【００２４】
シャッタ４２は、光情報記録媒体１に情報を記録するときは開いており、光情報記録媒体１から情報を再生するときは閉じることになる（図４参照）。凸レンズ４４ａは、空間光変調器４０から情報光及び回折光を受け、絞り４６の上に像を結ぶものである。このとき、情報光および回折光の内でも光軸に近いものは、絞り４６の穴４６ａを通過することになる。しかしながら、回折光の内でも光軸から遠いものは、絞り４６を通過することができない。なお、凸レンズ４４ａと絞り４６との距離＝凸レンズ４４ｂと絞り４６との距離＝空間光変調器４０から凸レンズ４４ａまでの距離＝凸レンズ４４ｂからミラー５２までの距離＝ｆ＝焦点距離である。二分の一波長板４８は、偏光ビームスプリツタ３６により反射されたＳ偏光をＰ偏光にする。これが、参照光となる。
【００２５】
ハーフミラー５０は、情報光を反射し、ハーフミラー２６へ進行させるとともに、参照光を透過し、ミラー５２に向けて進行させるものである。このミラー５２は、光情報記録媒体１と向かい合うミラー５４に向けて参照光を反射させるものである。このミラー５４は参照光を反射して、凸レンズ５６に進行させるものである。この凸レンズ５６は、参照光を光情報記録媒体１よりも前方において焦点を結ばせるようにして屈折させるようになっている。
【００２６】
前述した構成において、光情報の記録および再生の動作情報を光情報記録媒体１に記録する場合には、レーザ光源３２が生成したレーザ光が、コリメータレンズ３４、二分の一波長板３５、偏光ビームスプリッタ３６を透過し、ミラー３８により反射されて、空間光変調器４０に向かう。そして、空間光変調器４０によりレーザ光が情報光となり、シャッタ４２、偏光ビームスプリツタ３６、凸レンズ４４ａ、絞り４６、凸レンズ４４ｂ、二分の一波長板４８を通過し、ハーフミラー５０において反射され、四分の一波長板１４を透過し、対物レンズ１２に向かう。空間光変調器４０から対物レンズ１２までの光学要素（凸レンズ４４ａ、絞り４６、凸レンズ４４ｂ、二分の一波長板４８、ハーフミラー５０など）が、空間光変調器４０から情報光を取得する情報光取得手段に相当する。
【００２７】
また、レーザ光源３２が生成したレーザ光が、コリメータレンズ３４、二分の一波長板３５を透過し、偏光ビームスブリッタ３６において反射され記録用参照光となる。この記録用参照光は、凸レンズ４４ａ、絞り４６、凸レンズ４４ｂ、二分の一波長板４８、ハーフミラー５０を通過し、ミラー５２，５４において反射され、凸レンズ５６により屈折しながら対物レンズ１２に向かう。
【００２８】
対物レンズ（ホログラフィ形成手段）１２は、情報光および記録用参照光を光情報記録媒体１のホログラム記録層３において干渉させ、ホログラフィを形成させる。
【００２９】
光情報記録媒体１から情報を再生する場合には、図４を参照して、レーザ光源３２が生成したレーザ光が、コリメータレンズ３４、二分の一波長板３５を透過し、偏光ビームスプリッタ３６において反射され再生用参照光となる。再生用参照光は、凸レンズ４４ａ、絞り４６、凸レンズ４４ｂ、二分の一波長板４８、ハーフミラー５０を通過し、ミラー５２，５４において反射され、凸レンズ５６により屈折しながら対物レンズ１２に向かう。
【００３０】
対物レンズ（再生用参照光照射手段）１２は、再生用参照光を屈折させ、ホログラム記録層３に照射する。これにより、光情報記録媒体１のホログラム記録層３から再生対象の情報を担持した再生光が生じる。再生光は、対物レンズ１２、四分の一波長板１４を透過し、ハーフミラー２６により反射され、凸レンズ２７ａ，２７ｂを透過してから、光検出器２８に受光される。この光検出器２８は再生光を入射光として受けて検出し、情報を取得する。対物レンズ１２、四分の一波長板１４、ハーフミラー２６、凸レンズ２７ａ，２７ｂが再生光を取得する再生光取得手段に相当する。光検出器２８は、再生光を受けて情報を再生する情報再生手段に相当する。この光検出器２８は、例えばＣＭＯＳセンサあるいはＣＣＤアレイセンサである。
【００３１】
【特許文献１】特開平１１−３１１９３８号公報（段落番号００２４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３２】
前述した先行出願に記載されている光情報記録再生装置は、光情報記録媒体の所定の記録位置又は再生位置にピックアップ１１が移動してアクセスする構成であった。しかしながら、ピックアップ１１は、対物レンズ１２を始めとして、多数の光学素子、光源３２等を含むため、ピックアップ１１が重くなり、ピックアップを駆動させる駆動手段が大型化し、その結果光情報記録再生装置も大型化してしまう。
【００３３】
また、先行出願の光情報記録再生装置は、ピックアップ１１が重く、慣性が働くため、ピックアップ１１を高速で光情報記録媒体にアクセスすることができず、転送レートが低下してしまっていた。
【００３４】
このような課題に対して、従来、ホログラフィを利用していない光情報記録再生装置であるＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）ドライブやＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）ドライブにおいては、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、対物レンズを記録媒体の照射位置に合わせて移動させていた。
【００３５】
しかしながら、ホログラフィック記録の光学系は、対物レンズ１２によって空間的に変調された情報光及び記録用参照光を記録媒体１に照射し、記録媒体１の情報記録層３において干渉させて記録するものであるから、対物レンズ１２の入射瞳面において、少なくとも空間光変調器（情報表現手段）４０によって空間的に変調された情報光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１の情報記録層３から発生した再生光を最終的には光検出器２８において結像させる必要があった。
【００３６】
図５は、ホログラフィック記録の光学系において空間光変調器（情報表現手段）４０の位置を固定して、対物レンズ１２の位置を移動させた時の光学系を示す図である。
【００３７】
図５（Ａ）に示すように、光情報記録媒体１の外周側（図中左側）に光情報を記録したり光情報記録媒体１の外周側から光情報を再生する場合、イメージ面として示す空間光変調器４０または光検出器２８の位置と対物レンズ１２の入射瞳面あるいは出射瞳面（図５（Ａ）においては、ハーフミラー５０：２６の位置）とが共役な関係となり、両位置において像を結像させるためには、イメージ面と、相互に対向する各１対の凸レンズ４４ａ，４４ｂ：２７ａ，２７ｂと、凸レンズの焦点ｆと、入射瞳面：出射瞳面との位置関係が、それぞれ第一の焦点距離ｆ１の間隔に設定されなければならない。なお、記録時における用語や符号の後に「：」で続けて再生時における用語や符号を記載する。
【００３８】
一方、図５（Ｂ）に示すように、光情報記録媒体１の内周側（図中右側）に光情報を記録したり光情報記録媒体１の内周側から光情報を再生する場合には、イメージ面と、相互に対向する各１対の凸レンズ４４ａ，４４ｂ：２７ａ，２７ｂと、凸レンズの焦点ｆと、入射瞳面：出射瞳面との位置関係が、それぞれ第二の焦点距離ｆ２の間隔に設定されなければならない。なお、対物レンズ１２及びハーフミラー５０：２６の可動範囲はＤとされている。
【００３９】
このように光情報記録媒体１の外周側と内周側のいずれにおいてもイメージ面と対物レンズ１２の入射瞳面あるいは出射瞳面とで像を結像させるためには、各凸レンズ４４ａ，４４ｂ：２７ａ，２７ｂの焦点距離（厚み）を変化させなければならなかった。このため、従来ＣＤドライブやＤＶＤドライブにおいて採用されていたような対物レンズのみを移動させるような構成は、ホログラフィック記録においては採用することができないとされており、イメージ面から対物レンズまでの光学系を一体として移動させていたのである。
【００４０】
本発明は、以上の点を鑑みて、ピックアップ１１を軽くして、駆動手段を小型化し、その結果光情報記録装置、光情報再生装置および光情報記録再生装置も小型化すること及び高速で光情報記録媒体にアクセスできるようにして転送レートを向上させることを目的とする。
【００４１】
更に、本発明は、光情報記録媒体のどの位置への情報記録あるいは情報再生をも均一に良好にできる光情報記録装置、光情報再生装置および光情報記録再生装置を提供することを目的としている。
【００４２】
また、本発明は、光情報記録媒体の振動や偏心回転のような回転状態に対応して良好な情報記録あるいは情報再生を行うことができる光情報記録装置、光情報再生装置および光情報記録再生装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００４３】
前述した目的を達成するため本発明の光情報記録装置は、光源と、前記光源からの光に情報を担持させて情報光を生成する情報表現手段と、前記光源からの光から参照光を生成する参照光生成手段と、前記情報光及び前記参照光を光情報記録媒体に照射する対物レンズとを有するホログラフィを利用した光情報記録装置において、少なくとも前記情報表現手段を含む固定部と、前記光情報記録媒体の所定の記録位置にアクセスするために移動する少なくとも前記対物レンズを含む移動部とを備えたことを特徴とする。
【００４４】
更に、上記光情報記録装置において、前記移動する対物レンズの入射瞳面に前記情報表現手段の位置の像を結像させることができる可変焦点光学系を設けたことを特徴とする。
【００４５】
加えて、上記光情報記録装置において、前記可変焦点光学系の全部が前記固定部に配置されていることが好ましい。
【００４６】
また、本発明の光情報記録装置は、光源と、前記光源からの光に情報を担持させて情報光を生成する情報表現手段と、前記光源からの光から参照光を生成する参照光生成手段と、前記情報光及び前記参照光を光情報記録媒体に照射する対物レンズとを有するホログラフィを利用した光情報記録装置において、前記情報表現手段と前記対物レンズの距離を可変させる駆動手段と、前記駆動手段によって前記情報表現手段と対物レンズの距離が変化しても、前記情報表現手段の位置の像を前記対物レンズの入射瞳面に結像させることができる可変焦点光学系を設けたことを特徴とする。
【００４７】
更に、上記光情報記録装置において、前記可変焦点光学系を前記光情報記録媒体の回転状態に応じてサーボ制御するサーボ制御手段を設けたことを特徴とする。
【００４８】
また、本発明の光情報再生装置は、光源と、前記光源からの光から参照光を生成する参照光生成手段と、前記参照光を光情報記録媒体に照射し前記光情報記録媒体から発生した再生光が入射する対物レンズと、前記再生光を検出する光検出器とを有するホログラフィを利用した光情報再生装置において、少なくとも前記光検出器を含む固定部と、前記光情報記録媒体の所定の再生位置にアクセスするために移動する少なくとも前記対物レンズを含む移動部とを備えたことを特徴とする。
【００４９】
更に、上記光情報再生装置において、前記移動する対物レンズの射出瞳面に再生した像を前記光検出器の位置に結像させることができる可変焦点光学系を設けたことを特徴とする。
【００５０】
加えて、上記光情報再生装置において、前記可変焦点光学系の全部が前記固定部に配置されていることを特徴とする。
【００５１】
また、本発明の光情報再生装置は、光源と、前記光源からの光から参照光を生成する参照光生成手段と、前記参照光を光情報記録媒体に照射し前記光情報記録媒体から発生した再生光が入射する対物レンズと、前記再生光を検出する光検出器とを有するホログラフィを利用した光情報再生装置において、前記対物レンズと前記光検出器の距離を可変させる駆動手段と、前記駆動手段によって前記対物レンズと光検出器の距離が変化しても、前記対物レンズの射出瞳面に再生した像を前記光検出器の位置に結像させることができる可変焦点光学系を設けたことを特徴とする。
【００５２】
更に、上記光情報再生装置において、前記可変焦点光学系を前記光情報記録媒体の回転状態に応じてサーボ制御するサーボ制御手段を設けたことを特徴とする。
【００５３】
また、本発明の光情報記録再生装置は、光源と、前記光源からの光に情報を担持させて情報光を生成する情報表現手段と、前記光源からの光から参照光を生成する参照光生成手段と、前記情報光及び前記参照光を光情報記録媒体に照射し前記光情報記録媒体から発生した再生光が入射する対物レンズと、前記再生光を検出する光検出器とを有するホログラフィを利用した光情報記録再生装置において、少なくとも前記情報表現手段及び前記光検出器を含む固定部と、前記光情報記録媒体の所定の記録位置及び再生位置にアクセスするために移動する少なくとも前記対物レンズを含む移動部とを備えたことを特徴とする。
【００５４】
更に、上記光情報記録再生装置において、前記移動する対物レンズの入射瞳面に前記情報表現手段の位置の像を結像させることができる第一の可変焦点光学系及び前記移動する対物レンズの射出瞳面に再生した像を前記光検出器の位置に結像させることができる第二の可変焦点光学系を設けたことを特徴とする。
【００５５】
更に、上記光情報記録再生装置において、前記第一及び第二の可変焦点光学系の全部が前記固定部に配置されていることを特徴とする。
【００５６】
また、本発明の光情報記録再生装置は、光源と、前記光源からの光に情報を担持させて情報光を生成する情報表現手段と、前記光源からの光から参照光を生成する参照光生成手段と、前記情報光及び前記参照光を光情報記録媒体に照射し前記光情報記録媒体から発生した再生光が入射する対物レンズと、前記再生光を検出する光検出器とを有するホログラフィを利用した光情報記録再生装置において、前記情報表現手段と前記対物レンズの距離及び前記光検出器と前記対物レンズの距離を可変させる駆動手段と、前記駆動手段によって前記情報表現手段と対物レンズの距離が変化しても、前記情報表現手段の位置の像を前記対物レンズの入射瞳面に結像することができる第一の可変焦点光学系と、前記駆動手段によって前記対物レンズと光検出器の距離が変化しても、前記対物レンズの射出瞳面に再生された像を前記光検出器の位置に結像することができる第二の可変焦点光学系とを設けたことを特徴とする。
【００５７】
更に、上記光情報記録再生装置において、前記第一及び第二の可変焦点光学系を前記光情報記録媒体の回転状態に応じてサーボ制御するサーボ制御手段を設けたことを特徴とする。
【００５８】
加えて、上記光情報記録再生装置において、前記第一及び第二の可変焦点光学系の少なくとも一部は共通していることが好ましい。
【発明の効果】
【００５９】
本発明の光情報記録装置においては、少なくとも情報表現手段を含む固定部と、光情報記録媒体の所定の記録位置にアクセスするために移動する少なくとも対物レンズを含む移動部とを備えているため、光情報記録媒体にアクセスさせるために移動する移動部を軽くすることができ、駆動手段を小型化することができ、その結果光情報記録装置も小型化することができる。更に、移動部が軽いため、高速で光情報記録媒体にアクセスすることができ、転送レートを早くすることができる。
【００６０】
本発明の光情報記録装置において、移動する対物レンズの入射瞳面に情報表現手段の位置の像を結像させることができる可変焦点光学系を設けることにより、少なくとも対物レンズを含む移動部によって光情報記録媒体のどの位置への情報記録も均一に良好にできる。
【００６１】
加えて、可変焦点光学系の全部が固定部に配置されていれば、移動部をより軽くすることができるので一層小型化及び高転送レート化することができる。
【００６２】
また、本発明の光情報記録装置において、情報表現手段と対物レンズの距離を可変させる駆動手段と、駆動手段によって情報表現手段と対物レンズの距離が変化しても、情報表現手段の位置の像を対物レンズの入射瞳面に結像させることができる可変焦点光学系を設けたことにより、イメージ面から対物レンズまでの光学系を別体とすることができ、駆動手段を小型化することができ、その結果光情報記録装置も小型化することができる。更に、移動部が軽いため、高速で光情報記録媒体にアクセスすることができ、転送レートを早くすることができる。加えて光情報記録媒体のどの位置への情報記録も均一に良好にできる。
【００６３】
本発明の光情報再生装置においては、少なくとも光検出器を含む固定部と、光情報記録媒体の所定の再生位置にアクセスするために移動する少なくとも対物レンズを含む移動部とを備えているため、光情報記録媒体にアクセスさせるために移動する移動部を軽くすることができ、駆動手段を小型化することができ、その結果光情報再生装置も小型化することができる。更に、移動部が軽いため、高速で光情報記録媒体にアクセスすることができ、転送レートを早くすることができる。
【００６４】
本発明の光情報再生装置において、移動する対物レンズの射出瞳面に再生した像を光検出器の位置に結像させることができる可変焦点光学系を設けることにより、対物レンズを含む移動部によって光情報記録媒体のどの位置からの情報再生も均一に良好にできる。
【００６５】
加えて、可変焦点光学系の全部が固定部に配置されていれば、移動部をより軽くすることができるので一層小型化及び高転送レート化することができる。
【００６６】
また、本発明の光情報再生装置において、光検出器と対物レンズの距離を可変させる駆動手段と、駆動手段によって対物レンズと光検出器の距離が変化しても、対物レンズの射出瞳面に再生した像を光検出器の位置に結像させることができる可変焦点光学系を設けたことにより、イメージ面から対物レンズまでの光学系を別体とすることができ、駆動手段を小型化することができ、その結果光情報再生装置も小型化することができる。更に、移動部が軽いため、高速で光情報記録媒体にアクセスすることができ、転送レートを早くすることができる。加えて光情報記録媒体のどの位置からの情報再生も均一に良好にできる。
【００６７】
また、本発明の光情報記録再生装置においては、上記の光情報記録装置と光情報再生装置と同様の構成を具備することにより、同様の効果を奏することができる。
【００６８】
更に、本発明の光情報記録再生装置において、第一及び第二の可変焦点光学系の少なくとも一部が共通していると、全体として光情報記録再生装置を小型化することができ好ましい。
【００６９】
また、本発明によれば、サーボ制御を行って光情報記録媒体の振動や偏心回転のような回転状態に対応させるように光情報記録媒体に対向するハーフミラーならびに各レンズの位置を調整して良好な情報記録あるいは情報再生を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７０】
図６は、本発明に係る光情報記録装置を含む光情報記録再生装置を示すものである。図１は、可変焦点光学系の一実施例を示すものである。また、図２は、前述した図５と同様、円板状光情報記録媒体１の外周側と内周側における情報記録と情報再生の状態を示すものである。なお、本実施形態の光記録媒体１は従来と同様なので、その説明は省略する。また、本発明に係る光情報記録再生装置の全体構成はそのレンズ系及び駆動系を除いて前述した図３および図４に示すものと同様な部品を使用することが可能である。
【００７１】
図６に示すように、本発明の光情報記録再生装置は、光源３２と、光源３２からの光に情報を担持させて情報光を生成し、また参照光を生成する参照光生成手段でもある情報表現手段６３と、情報光及び参照光を光情報記録媒体１に照射し光情報記録媒体１から発生した再生光が入射する対物レンズ７０と、再生光を検出する光検出器７１とを有し、固定部７３と移動部７５とを備えている。
【００７２】
光源３２としては、半導体レーザ（青色レーザ）を用いることができる。情報光を生成する情報表現手段６３としては、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／及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（デジタル・マイクロミラー・デバイス）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。空間光変調器は、更に、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。
【００７３】
参照光生成手段は、参照光を生成するためのものであり、図６においては、情報表現手段６３によって情報光と同時に生成される。図６に示すように、一つの空間光変調器によって情報光及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。また、参照光生成手段は、情報表現手段６３とは別に設けることもできる。例えば、参照光生成手段として別の空間光変調器を設けてもよい。図３及び図４に示す光情報記録再生装置においては、情報光と分離する偏光ビームスプリッタ３６及び分離した光を屈折させる凸レンズ５６が参照光生成手段となる。なお、参照光には、情報光と干渉させホログラフィを形成するための記録用参照光およびホログラフィから情報を再生するための再生用参照光がある。
【００７４】
対物レンズ７０は、記録時においては、入射瞳面に結像した情報光及び参照光を光情報記録媒体１に照射し、情報記録層３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光情報記録媒体１に照射し、光情報記録媒体１から発生した再生光を射出瞳面に結像するものである。
【００７５】
光検出器７１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７１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７１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。
【００７６】
そして、固定部７３は、光情報記録装置においては少なくとも情報表現手段６３を含み、光情報再生装置においては少なくとも光検出器７１を含んでいる。他にも固定部７３には、種々の光学素子が含まれていても良い。例えば、図６においては、光源３２、コリメータレンズ３４、偏光ビームスプリッタ６１、凸レンズ６４ａ、凹レンズ６５ａ及び絞り６６も固定部７３に含まれている。なお、後述する可変焦点光学系７９は、焦点を調節するため、幾つかの光学素子が可動することがあるが、光情報記録媒体１の所定の記録位置にアクセスするために移動する物ではないので、移動部に含まれない光学素子は、たとえ可動であっても固定部の一部なのである。  
【００７７】
移動部７５は、少なくとも対物レンズ７０を含み、駆動手段７７によって光情報記録媒体１の所定の記録位置にアクセスするために移動する。他にも移動部７５には、種々の光学素子が含まれていても良い。例えば、図６においては、凹レンズ６５ｂ、凸レンズ６４ｂ、ミラー６７及び二分の一波長板６８も移動部７５に含まれている。しかし、移動部７５は、なるべく軽量化することが小型化及び転送レートの高速化には好ましい。
【００７８】
更に、本発明の光情報記録装置においては、移動する対物レンズ７０の入射瞳面７０ａに情報表現手段６３の位置の像を結像させることができる可変焦点光学系７９を設けることが好ましい。図６に示すように、対物レンズ７０の中心から入射瞳面７０ａまでの距離と対物レンズ７０の中心から焦点までの距離は、焦点距離ｆａで等しい。
【００７９】
また、光情報再生装置においては、移動する対物レンズ７０の射出瞳面７０ａに再生した像を光検出器７１の位置に結像させることができる可変焦点光学系７９を設けることが好ましい。可変焦点光学系７９としては様々な構成のものが、例えばカメラの望遠レンズ、顕微鏡等の用途で実用化されている。
【００８０】
駆動手段７７は、情報表現手段６３と対物レンズ７５の距離及び光検出器７１と対物レンズ６３の距離を可変させることができる。図６の実施形態においては、駆動手段７７は、移動部７５のみを移動させているが、後述する図７の実施形態のように移動部７５以外の部材を駆動させても良い。駆動手段７７としては、ＣＤドライブやＤＶＤドライブでピックアップを駆動させるものを利用することができる。
【００８１】
可変焦点光学系７９は光学系の中で光学素子を可動させる必要があり、部品点数も多いため、可変焦点光学系７９の全部を固定部７３に配置することが移動部７５の軽量化に好ましいが、移動部７５に全部を配置しても、図６に示すように固定部７３と移動部７５の両方に部分的に配置してもよい。
【００８２】
また、光情報記録再生装置においては、情報表現手段６３の位置の像を対物レンズ７０の入射瞳面７０ａに結像させる第一の可変焦点光学系と対物レンズ７０の射出瞳面７０ａに再生した像を光検出器７１の位置に結像させる第二の可変焦点光学系が必要となるが、少なくとも一部の光学素子が共通していると光情報記録再生装置が小型化でき、部品点数が少なくなるので製造コストを低減することができ好ましい。特に、図６に示すように、一つの可変焦点光学系７９によって第一及び第二の可変焦点光学系を兼用することは好ましい。
【００８３】
図６において可変焦点光学系７９は、一対の凸レンズ６４ａ、６４ｂ及び一対の凹レンズ６５ａ、６５ｂから構成されている。かかる構成の可変焦点光学系７９について、図１及び図２を用いてより詳細に説明する。
【００８４】
図１および図２は、図３及び図４で示した光学系を前提として、可変焦点光学系７９の構成要素である凹レンズ６０ａ，６０ｂ：６２ａ，６２ｂを追加している。このため、記録時と再生時において異なるリレーレンズ４４ａ，４４ｂ：２７ａ，２７ｂ及びハーフミラー５０：２６が説明の対象となるので、記録時における用語や符号の後に「：」で続けて再生時における用語や符号を記載する。また、図１および図２においては、情報表現手段６３の位置：光検出器７１の位置をイメージ面として示す。
【００８５】
図１および図２では、イメージ面からの光路に位置する１対の凸レンズ４４ａ，４４ｂ：２７ａ，２７ｂ間には、１対の凹レンズ６０ａ，６０ｂ：６２ａ，６２ｂが相互に異なる凸レンズ４４ａまたは４４ｂ：２７ａまたは２７ｂと対応させるようにして配設されている。
【００８６】
このうち凸レンズ４４ａ：２７ｂは固定配置されており、また、他の各レンズ４４ｂ，６０ａ，６０ｂ：２７ａ，６２ａ，６２ｂは、図示しないステッピングモータのような駆動手段ならびにラックとピニオンのような伝達手段とによりそれぞれ独立して移動しうるようになっている。なお、焦点ｆに絞りが配置される場合は、絞りも移動可能に構成される。
【００８７】
そして、それぞれ可動とされている各レンズ４４ｂ，６０ａ，６０ｂ：２７ａ，６２ａ，６２ｂは、図２Ａに示す光情報記録媒体１の外周側に情報記録を行ったり外周側から情報再生を行う際には、対物レンズ１２やハーフミラー５０：２６などが光情報記録媒体１の外周側に位置するのに追従してそれぞれ距離ｆ１が得られ、かつ、両凹レンズ６０ａ，６０ｂ：６２ａ，６２ｂ間の中間位置に焦点ｆが位置するようになっている。このとき、凸レンズ４４ａ：２７ｂと凹レンズ６０ａ：６２ｂとの距離はＸとされている。
【００８８】
また、それぞれ可動とされている各レンズ４４ｂ，６０ａ，６０ｂ：２７ａ，６２ａ，６２ｂは、図２Ｂに示す光情報記録媒体１の内周側に情報記録を行ったり内周側から情報再生を行う際には、対物レンズ１２やハーフミラー５０：２６などが光情報記録媒体１の内周側に位置するのに追従して移動される。各レンズは、リレーレンズの外側におけるイメージ面と凸レンズ４４ａ：２７ｂとの間の距離及び凸レンズ４４ｂ：２７ａと入射瞳面（出射瞳面）との間の距離がｆ１で変わらないのに対し、リレーレンズの内側における焦点ｆ間での距離がｆ３となるように同期的に移動される。図２Ｂにおいても焦点ｆは両凹レンズ６０ａ，６０ｂ：６２ａ，６２ｂ間の中間位置に位置するようになっている。このとき、凸レンズ４４ａ：２７ｂと凹レンズ６０ａ：６２ｂとの距離はＹとされている。
【００８９】
すなわち、４枚のレンズ４４ａ，４４ｂ，６０ａ，６０ｂ：２７ａ，２７ｂ，６２ａ，６２ｂを両凹レンズ６０ａ，６０ｂ：６２ａ，６２ｂ間の中間位置を対称面として面対称となるように位置させることにより本実施形態におけるレンズ系はそれぞれ可動範囲Ｄの範囲内においてズーム機能を有することになる。
【００９０】
また、光情報記録媒体１の近傍には、この光情報記録媒体１の回転状態、すなわち光情報記録媒体１の振動や偏心状態を検出するフォトセンサなどのセンサ（図示せず）が配設されている。また、このセンサからの検出信号を入力され、各レンズ４４ｂ，６０ａ，６０ｂ：２７ａ，６２ａ，６２ｂを駆動するステッピングモータを制御する図示しないサーボ制御部が配設されている。したがって、サーボ制御部がセンサから入力された光情報記録媒体１の回転状態の信号により可動とされている各レンズ４４ｂ，６０ａ，６０ｂ：２７ａ，６２ａ，６２ｂを微小移動させることにより、光情報記録媒体１の回転状態に合わせて光情報記録媒体１に対する情報記録あるいは情報再生を行ことができる。
【００９１】
以上説明したように、本実施形態によれば、各レンズ４４ａ，４４ｂ，６０ａ，６０ｂにより構成されるレンズ系ならびに各レンズ２７ａ，２７ｂ，６２ａ，６２ｂにより構成されるレンズ系がいずれもズーム機能を有しているので、光情報記録媒体１の外周側および内周側における情報記録あるいは情報再生をいずれも均一かつ良好な品質において行うことができる。
【００９２】
また、光情報記録媒体１の回転状態をサーボ制御するサーボ制御手段を有しているので、光情報記録媒体１の回転状態に合わせて各レンズ４４ｂ，６０ａ，６０ｂ：２７ａ，６２ａ，６２ｂを微小移動させて光情報記録媒体１の回転状態に合わせて光情報記録媒体１に対する情報記録あるいは情報再生を行ことができる。
【００９３】
他の実施形態として、図７に示すように、図６の固定部に相当する部分８３を完全に固定させるのではなく、記録媒体における移動部７５の記録位置又は再生位置に応じて部分８３を移動させても良い。例えば、図７において、移動部７５が領域Ａの間は部分８３の情報表示手段６３がａの位置になるように、移動部７５が領域Ｂの間は部分８３の情報表示手段６３がｂの位置になるように、移動部７５が領域Ｃの間は部分８３の情報表示手段６３がｃの位置になるように駆動手段７７によって移動させてもよい。この場合も、情報表現手段６３又は光検出器７１と対物レンズ７０の距離は変化するので、可変焦点光学系７９によって焦点を調節することが好ましい。
【００９４】
なお、本発明は、前述した実施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。たとえば、レンズ系を構成する各レンズの固定配置や可動配置は前述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。また、レンズ系を構成する凸レンズならびに凹レンズについても種々の構成が可能である。更に、光情報記録媒体１として、円板状に限定されるものではなく、カード状など種々の形状のものを採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】可変焦点光学系の一実施例を示す図
【図２】（Ａ）は光情報記録媒体の外周側における図１の可変焦点光学系を示す図、（Ｂ）は内周側におけるそれを示す図
【図３】先願の光情報記録再生装置における記録時の状態を示す説明図
【図４】先願の光情報記録再生装置における再生時の状態を示す説明図
【図５】（Ａ）は光情報記録媒体の外周側における先願の光学系を示す図、（Ｂ）は内周側におけるそれを示す図
【図６】本発明の実施形態の光情報記録再生装置を示す概略構成図
【図７】本発明の他の実施形態の光情報記録再生装置を示す概略構成図
【符号の説明】
【００９６】
１  光情報記録媒体
３  ホログラム記録層
１２  対物レンズ
１４  四分の一波長板
２６  ハーフミラー
２７ａ，２７ｂ  凸レンズ
２８  光検出器
３２  レーザ光源
４０  空間光変調器（情報表現手段）
４４ａ，４４ｂ  凸レンズ
６０ａ，６０ｂ，６２ａ，６２ｂ  凹レンズ
【図１】
2004362750.tif 000003
【図２】
2004362750.tif 000004
【図３】
2004362750.tif 000005
【図４】
2004362750.tif 000006
【図５】
2004362750.tif 000007
【図６】
2004362750.tif 000008
【図７】
2004362750.tif 000009