(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を再生できる光情報記録再生装置及び方法を提供する。【解決手段】光学系１は、光束に変調を加える空間光変調器１２と、偏光ビームスプリッター１５と、そのファースト軸又はスロー軸の方向がＳ偏光又はＰ偏光に対して４５度になるように配置される４分の１波長板２８を有する。記録時には、Ｓ偏光で入射し４分の１波長板２８で右回り円偏光とされた光と、Ｐ偏光で入射し４分の１波長板２８で左回り円偏光とされた光を、露光領域３２１に入射させて情報をホログラフィックに記録する。再生時には、露光領域３２１で生じ、偏光ビームスプリッター１５、ビームスプリッター１６を経た反射回折光を、２次元イメージセンサー２６で再生する。【選択図】  図１
2004348856.tif 000002
【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った光束を生成する手段と、前記光束を二つの光束に分岐する分岐手段と、前記分岐した光束の少なくとも一つに前記記録する情報に応じて変調を加える少なくとも一つの空間光変調器と、偏光ビームスプリッターと、４分の１波長板と、対物レンズを有し、
前記空間光変調器は、各画素の透過率が変調可能な複数の画素を有し、
前記偏光ビームスプリッターには、その一つの面にＳ偏光で入射し、他の一つの面にＰ偏光で入射し、
前記４分の１波長板は、そのファースト軸又はスロー軸の方向がＳ偏光又はＰ偏光に対して４５度になるように、前記偏光ビームスプリッターと前記対物レンズの間に配置され、
前記対物レンズは、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】
前記偏光ビームスプリッターの一つの面にＳ偏光として入射する光と他の一つの面にＰ偏光として入射する光のいずれか一方が情報光となり、他の一方が参照光となって、前記媒体に情報がホログラフィックに記録されるようにし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】
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２に記載の光情報記録再生装置。
【請求項４】
前記空間光変調器の像が前記媒体での反射を経て投影される位置に２次元イメージセンサーを有することを特徴とする請求項２に記載の光情報記録再生装置。
【請求項５】
前記偏光ビームスプリッターに入射する前記参照光を生成する光路中に能動減衰素子を有し、
前記能動減衰素子は、各々独立に制御可能な二つの領域を有することを特徴とする請求項２に記載の光情報記録再生装置。
【請求項６】
反射層を有する媒体と、請求項１に記載の光情報記録再生装置を用いて、前記媒体に情報を記録し、また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７】
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、前記ランド及び前記グルーブの上面に形成された反射層とを有する媒体と、請求項４に記載の光情報記録再生装置を用いて、
前記媒体に情報を記録し、また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８】
請求項４に記載の光情報記録再生装置を用いて、該２次元イメージセンサーで前記空間光変調器の像を検出しつつ、情報記録を行うことを特徴とする光情報記録方法。
【請求項９】
請求項５に記載の光情報記録再生装置を用いて、ホログラフィックに情報が記録された媒体の一つの露光領域に対しある瞬間、該能動減衰素子の各々独立に制御可能な二つの領域の一方のみを実質的に光が透過できるように制御し、次に、前記能動減衰素子の他の一方の領域のみを実質的に光が透過できるように制御することを特徴とする光情報再生方法。
【請求項１０】
前記偏光ビームスプリッターに入射する前記参照光を生成する光路中に能動減衰素子を有し、前記能動減衰素子は全面一様に制御され、
請求項４に記載の光情報記録再生装置を用いて、該２次元イメージセンサーの出力に閾値を設けて明暗パターンを読み出すようにしたことを特徴とする光情報再生装置。
【請求項１１】
情報光と記録用参照光を媒体の感光層に照射して情報をホログラフィックに記録する光情報記録装置において、
光を発する光源と、
前記光源から発せられた光を、情報光と記録用参照光を生成するように分岐する分岐手段と、
前記分岐した一方の光束に対し、前記記録する情報のデータに対応して変調を加えて情報光を生成する第１の空間光変調器と、
前記情報光がその一面に入射する偏光ビームスプリッターと、
前記分岐した他方の光束を、前記情報光の偏光方向と直交する方向に偏光させて前記偏光ビームスプリッターの他の一面に導く参照光用導光光学系と、
前記第１の空間光変調器で生成された情報光と前記参照光用導光光学系で導いた前記記録用参照光とが、その偏光方向が互いに直交する状態でそれぞれ入射する４分の１波長板と、
を有し、前記４分の１波長板を通過した前記情報光と前記記録用参照光を用いて前記媒体の前記感光層に情報をホログラフィックに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１２】
情報光と記録用参照光を媒体の感光層に照射して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、
光源から発せられた光を、情報光と記録用参照光を生成するように分岐し、
分岐して得られた一方の光束を、前記ホログラフィックに記録する情報のデータに対応して制御した空間光変調器を通過させることにより前記光束に変調を加えて情報光として生成し、
分岐して得られた他方の光束を記録用参照光となし、
次いで、前記情報光と前記記録用参照光とを、その偏光方向が互いに直交する状態で４分の１波長板に導き、
前記４分の１波長板を通過した前記情報光と前記記録用参照光によって、前記媒体の前記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１３】
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、
光を発する光源と、
前記光源から発せられた光を、再生用参照光を生成するように分岐する分岐手段と、
前記分岐手段により分岐して得られた光を、前記感光層にホログラフィックに情報を記録する際に用いた記録用参照光の偏光方向と同じ方向に偏光させて導く参照光用導光光学系と、
前記参照光用導光光学系で導き、記録用参照光の偏光方向と同じ方向に偏光した前記光が入射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を経た光を、前記感光層にホログラフィックに情報を記録する際に用いた記録用参照光の偏光方向と同じ方向に円偏光させる４分の１波長板と、
前記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前記感光層に照射したときに、前記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情報光として検出する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１４】
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、前記感光層にホログラフィックに情報を記録する際に用いた記録用参照光の偏光方向と同じ方向に直線偏光させ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前記直線偏光の光を、前記感光層にホログラフィクに情報を記録する際に用いた記録用参照光の円偏光と同じ方向に円偏向するように４分の１波長板を通過させ、
前記４分の１波長板を通過して得られた再生用参照光を前記媒体の前記感光層に照射したときに、前記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４分の１波長板及び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、
前記２次元イメージセンサーに投影した前記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。
【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。
【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。なお、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頁から５４頁の、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両立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及び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両立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に記載の第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同素子（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に記載の第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、これによって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に記載の第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、もう一方の半分は左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に記載の第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に記載の第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に記載の第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。
また、特許文献１に記載の第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。
【００１３】
また、特許文献２に記載の第１実施形態及び第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に記載の第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強度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。
【００１４】
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射する。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および部分領域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。ところが、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に記載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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
【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った光束を生成する手段と、前記光束を二つの光束に分岐する分岐手段と、前記分岐した光束の少なくとも一つに前記記録する情報に応じて変調を加える少なくとも一つの空間光変調器と、偏光ビームスプリッターと、４分の１波長板と、対物レンズを有し、前記空間光変調器は、各画素の透過率が変調可能な複数の画素を有し、前記偏光ビームスプリッターには、その一つの面にＳ偏光で入射し、他の一つの面にＰ偏光で入射し、前記４分の１波長板は、そのファースト軸又はスロー軸の方向がＳ偏光又はＰ偏光に対して４５度になるように、前記偏光ビームスプリッターと前記対物レンズの間に配置され、前記対物レンズは、前記媒体に対向配置されることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明による光情報記録再生装置は、前記偏光ビームスプリッターの一つの面にＳ偏光として入射する光と他の一つの面にＰ偏光として入射する光のいずれか一方が情報光となり、他の一方が参照光となって、前記媒体に情報がホログラフィックに記録されるようにしたことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明による光情報記録再生装置は、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する。
【００２０】
また、本発明による光情報記録再生装置は、前記空間光変調器の像が前記媒体での反射を経て投影される位置に２次元イメージセンサーを有することを特徴とする。
【００２１】
また、本発明による光情報記録再生装置は、前記偏光ビームスプリッターに入射する前記参照光を生成する光路中に能動減衰素子を有し、前記能動減衰素子は、各々独立に制御可能な二つの領域を有することを特徴とする。
【００２２】
また、本発明による光情報記録再生方法は、反射層を有する媒体と、請求項１に記載の光情報記録再生装置を用いて、前記媒体に情報を記録し、また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。
【００２３】
また、本発明による光情報記録再生方法は、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、前記ランド及び前記グルーブの上面に形成された反射層とを有する媒体と、請求項４に記載の光情報記録再生装置を用いて、前記媒体に情報を記録し、また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。
【００２４】
また、本発明の光情報記録方法は、請求項４に記載の光情報記録再生装置を用いて、該２次元イメージセンサーで前記空間光変調器の像を検出しつつ、情報記録を行うことを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の光情報再生方法は、請求項５に記載の光情報記録再生装置を用いて、ホログラフィックに情報が記録された媒体の一つの露光領域に対しある瞬間、該能動減衰素子の各々独立に制御可能な二つの領域の一方のみを実質的に光が透過できるように制御し、次に、前記能動減衰素子の他の一方の領域のみを実質的に光が透過できるように制御することを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の光情報再生装置は、前記偏光ビームスプリッターに入射する前記参照光を生成する光路中に能動減衰素子を有し、前記能動減衰素子は全面一様に制御され、請求項４に記載の光情報記録再生装置を用いて、該２次元イメージセンサーの出力に閾値を設けて明暗パターンを読み出すようにしたことを特徴とする。
【００２７】
また、本発明の光情報記録装置は、情報光と記録用参照光を媒体の感光層に照射して情報をホログラフィックに記録する光情報記録装置において、光を発する光源と、前記光源から発せられた光を、情報光と記録用参照光を生成するように分岐する分岐手段と、前記分岐した一方の光束に対し、前記記録する情報のデータに対応して変調を加えて情報光を生成する第１の空間光変調器と、前記情報光がその一面に入射する偏光ビームスプリッターと、前記分岐した他方の光束を、前記情報光の偏光方向と直交する方向に偏光させて前記偏光ビームスプリッターの他の一面に導く参照光用導光光学系と、前記第１の空間光変調器で生成された情報光と前記参照光用導光光学系で導いた前記記録用参照光とが、その偏光方向が互いに直交する状態でそれぞれ入射する４分の１波長板と、を有し、前記４分の１波長板を通過した前記情報光と前記記録用参照光を用いて前記媒体の前記感光層に情報をホログラフィックに記録するようにしたことを特徴とする。
【００２８】
また、本発明の光情報記録方法は、情報光と記録用参照光を媒体の感光層に照射して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、光源から発せられた光を、情報光と記録用参照光を生成するように分岐し、分岐して得られた一方の光束を、前記ホログラフィックに記録する情報のデータに対応して制御した空間光変調器を通過させることにより前記光束に変調を加えて情報光として生成し、分岐して得られた他方の光束を記録用参照光となし、次いで、前記情報光と前記記録用参照光とを、その偏光方向が互いに直交する状態で４分の１波長板に導き、前記４分の１波長板を通過した前記情報光と前記記録用参照光によって、前記媒体の前記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。
【００２９】
また、本発明の光情報再生装置は、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、光を発する光源と、前記光源から発せられた光を、再生用参照光を生成するように分岐する分岐手段と、前記分岐手段により分岐して得られた光を、前記感光層にホログラフィックに情報を記録する際に用いた記録用参照光の偏光方向と同じ方向に偏光させて導く参照光用導光光学系と、前記参照光用導光光学系で導き、記録用参照光の偏光方向と同じ方向に偏光した前記光が入射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を経た光を、前記感光層にホログラフィックに情報を記録する際に用いた記録用参照光の偏光方向と同じ方向に円偏光させる４分の１波長板と、前記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前記感光層に照射したときに、前記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情報光として検出する２次元イメージセンサーと、を有することを特徴とする。
【００３０】
また、本発明の光情報再生方法は、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、前記感光層にホログラフィックに情報を記録する際に用いた記録用参照光の偏光方向と同じ方向に直線偏光させ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前記直線偏光の光を、前記感光層にホログラフィクに情報を記録する際に用いた記録用参照光の円偏光と同じ方向に円偏向するように４分の１波長板を通過させ、前記４分の１波長板を通過して得られた再生用参照光を前記媒体の前記感光層に照射したときに、前記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４分の１波長板及び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、前記２次元イメージセンサーに投影した前記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。
【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。即ち、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、前記光源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手段として機能する。
【００３５】
部材７は、第１のビームスプリッターである。ビームスプリッター７は、入射光に対して、所定の分岐比を持っている。
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、凸パワーレンズを持つレンズ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の右側に配置される部材１２は、第１の空間光変調器である。第１の空間光変調器１２を正面から、即ち入射光側から光軸１３の方向に見た状態を、図２に示す。
図２中、１４は、第１の空間光変調器１２に入射する光束を示している。第１の空間光変調器１２は、各々独立に光の透過率の制御が可能な多数の画素１２１を有している。このような空間光変調器１２は、例えば液晶を用いて構成することができる。また、第１の空間光変調器１２は、図１及び図２に示すように、光軸１３よりも上側の上半分１２２を光束１４の半断面が、下側の下半分１２３を光束１４の半断面が通過するように配置されている。
【００３６】
部材１５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１５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。図１に示す通り、光源３から偏光ビームスプリッター１５までの上記構成要素は、光軸１３に沿って配置されている。
【００３７】
ビームスプリッター７の、図１で見て下方側に配置される部材１６は、第２のビームスプリッターである。第２のビームスプリッター１６は、第１のビームスプリッター７で反射して得られる入射光に対して、例えば、透過５０％程度、反射５０％程度の、所定の分岐比を持っている。
第２のビームスプリッター１６の下方側に配置される１７は、光源モニター系である。光源モニター系１７は、主な構成要素として、凸パワーレンズを持つレンズ１８と、フォトディテクター１９を含んでいる。図１に示す通り、信号検出系８から光源モニター系１７までの上記構成要素は、光軸１３に垂直な光軸２０に沿って配置されている。
第２のビームスプリッター１６の右側に配置される部材２１は、第２の空間光変調器である。第２の空間光変調器２１は、そこを通過する光の位相を各々独立に制御できる複数の画素を有している。このような空間光変調器は、例えば液晶を用いて構成することができる。なお、後述するように、第２の空間光変調器２１は、参照光に所定の位相変調パターンを与えるか否かにより、省略することができる。
【００３８】
部材２２は、ここを通過する光束に対して制御された減衰を加える能動的な素子である。能動減衰素子２２は、図１に示すように、光軸２７よりも上半分の領域である第１領域２２１と、光軸２７よりも下半分の領域である第２領域２２２のそれぞれについて、独立に制御できる構成とするのが望ましい。ただし、能動減衰素子２２は、第１領域２２１と第２領域２２２を有する構成に限られるものではなく、能動減衰素子２２の前面を一様に制御する構成でもよい。このような能動減衰素子２２は、例えば液晶を用いて構成することができる。なお、後述のように、能動減衰素子２２は、場合によって省略することができる。
【００３９】
部材２３は反射鏡である。反射鏡２３は、平面基板表面に金属薄膜或いは誘電体多層膜を形成したものを用いて構成してもよいし、直角プリズムの斜面での全反射を利用したものを用いて構成してもよい。
反射鏡２３と前記偏光ビームスプリッター１５との間に配置される部材２４は、入射光に対して所定角度の旋光を加える旋光板である。施光板２４には、例えば２分の１波長板を用いることができる。なお、後述のように、旋光板２４は、入射する光の偏光方向によって不要となる。
なお、第１のビームスプリッター７で反射されて下方側に射出された光を、前記ビームスプリッター１５まで導く構成要素の第２ビームスプリッタ１６までの空間光変調器２１、能動減衰素子２２、反射鏡２３及び旋光板２４は、参照光用導光光学系として機能する。
【００４０】
第２ビームスプリッタ１６の左側に配置される２５は、結像レンズであり、部材２６は、ＣＣＤなどの２次元イメージセンサーである。結像レンズ２５は、図１では１枚レンズ構成のように示しているが、必要な収差補正のため複数枚のレンズ構成としてもよい。図１に示す通り、２次元イメージセンサー２６から反射鏡２３までの上記構成要素は、光軸２０に垂直な光軸２７に沿って配置されている。
【００４１】
偏光ビームスプリッター１５の上側に配置される２８は、４分の１波長板である。４分の１波長板２８は、これに入射する直線偏光の入射光の偏光方向に対し、そのファースト（Ｆ）軸の方向が、従ってスロー（ｓ）軸の方向も、右回り４５度或いは左回り４５度となるように配置されている。
部材２９は、対物レンズである。対物レンズ２９は、媒体２に対向する形で配置されると共に、信号検出系８からの信号に基づいて、フォーカシング制御及びトラッキング制御を行うための機構で駆動されるが、対物レンズ２９の各制御の機構は、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２９ａとして示し、詳細な構成の図示はしていない。また、対物レンズ２９は１枚レンズ構成のように示しているが、必要な収差補正のため複数枚のレンズ構成としてもよい。
図１に示す通り、対物レンズ２９から反射鏡２３までの上記構成要素は、光軸１３に垂直な光軸３０に沿って配置されている。
【００４２】
上記した媒体２は、円盤ディスク状などの平板状形態を有しており、対物レンズ２９の側から順に、透明基板層３１と、感光層３２と、透明バッファー層３３と、反射層３４と、保護層３５を有している。
透明基板層３１には、例えば、ＣＤなどで用いられているポリーカーボネイトを材料に用いることができる。
感光層３２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３３は、感光層３２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３１と感光層３２の間に、あるいは感光層３２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３３には、トラッキングのガイドとなるランド３６とグルーブ３７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３２の材料の上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３３を省略し、感光層３２に直接、ランド３６とグルーブ３７を形成してもよい。
反射層３４は、このランド３６面及びグルーブ３７面上に、例えばアルミニウム蒸着によって形成される。
保護層３５は、反射層３４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を材料として用いることができる。
【００４３】
次に、以上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により平行光束とされ、光束絞り５により所定の光束径に制限された後、以降の光学系に入射する。このように光学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第１のビームスプリッター７に入射する。その偏光方向は空間光変調器１２の動作と関連して決められるので、後述する。光源３が元々直線偏光した光を発する場合も同様である。
【００４４】
第１のビームスプリッター７に入射した光は、所定の分岐比で、例えば、透過３３％程度、反射６６％程度の割合で分岐される。
ここでまず、第１のビームスプリッター７を透過した光の流れに沿って説明する。
第１のビームスプリッター７を通過した光は、記録時の情報光を生成すべく、光束１４として第１の空間光変調器１２に入る。第１の空間光変調器１２では、光束１４が通過する領域内の各画素１２１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、そこを通過する光に透過率変調を加えるように制御される。但し、情報として記録されるべきデータが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。
一般に、液晶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、第１の空間光変調器１２として液晶素子を用いた場合、液晶層の後方に偏光板が配備されている（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１５から見てＳ偏光となるように、この液晶層の後方に配備される偏光板の方向は決められている。
【００４５】
一方、第１の空間光変調器１２に入射する光束１４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、各画素について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、そのとき暗状態となり、一方、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ず、そのとき明状態となる関係であれば、第１の空間光変調器１２に入射する光束１４の偏光方向はＳ偏光（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、入射する光束１４の偏光方向はＰ偏光（紙面に平行な偏光）に選ばれる。
【００４６】
第１の空間光変調器１２を通過する際に２次元ページデータに応じて透過光変調を加えられ、Ｓ偏光として射出した光束３８は、記録時の情報（物体）光となる。情報光束３８は、偏光ビームスプリッター１５に入り、ここで反射されて、４分の１波長板２８に入る。４分の１波長板２８のファースト（Ｆ）軸の方向（またはスロー（ｓ）軸の方向）は、入射するＳ偏光に対して、右回り４５度或いは左回り４５度となっているので、これを射出する光は、右回りもしくは左回りの円偏光となる。右回り、左回り、何れも可能であるが、本実施形態では説明の便宜上、右回りの円偏光とする。
【００４７】
右回り円偏光となった情報光束３８は、対物レンズ２９を経て収束する光束となり、媒体２の透明基板層３１、感光層３２及び透明バッファー層３３を通過し、反射層３４上で最小スポットに集光されると同時に反射を受け、再び透明バッファー層３３、感光層３２及び透明基板層３１を通過する。その後、情報光束３８は、対物レンズ２９を経て再び平行光束となって、４分の１波長板２８に再度入射する。４分の１波長板２８を射出した戻りの光はＰ偏光となっているので、偏光ビームスプリッター１５を通過し、反射鏡２３や第２のビームスプリッター１６などを経て結象レンズ２５に入り、２次元イメージセンサー２６上に第１の空間光変調器１２の像を結ぶ。情報光たる光束３８は、途中、感光層３２などで一定の吸収を受け、また、第２のビームスプリッター１６で所定の反射を受ける。このような吸収や反射などにより、２次元イメージセンサー２６に到達する光の強度は必ずしも強くないが、２次元イメージセンサー２６が高感度であれば、以上のように、記録すべき２次元ページデータを２次元イメージセンサー２６でモニターできるので、正しい情報が第１の空間光変調器１２に表示されていることを確認しつつ、記録（露光）することができる。
【００４８】
仮に、第１の空間光変調器１２に画素欠陥等が生じたため、正しい表示が行われていない場合には、その露光を無効とするような重ね露光を行い、欠陥画素を使わないデータ表示を改めて行って、感光層３２の別の場所に露光することで、記録の信頼性を高めることができる。
なお、光が媒体２の各層を通過する際、光は各層の界面でその両側の物質の屈折率に応じた屈折を受けるが、本発明においては本質的なことではないので、屈折の効果の図示は省略してある。また、対物レンズ２９は、媒体２の各層の屈折率と厚さを考慮して設計されることが望ましい。
【００４９】
次に、光源３を発し、第１のビームスプリッター７で反射した光の流れに沿って説明する。この第１のビームスプリッター７で反射する光は、光束１４と同じ偏光で、Ｓ偏光か或いはＰ偏光の直線偏光である。
第１のビームスプリッター７で反射した光は、第２のビームスプリッター１６に入り、所定の分岐比で、例えば、透過５０％程度、反射５０％程度の割合で分岐される。この分岐比により、情報光と参照光との光量比はほぼ等しくなっている。
第２のビームスプリッター１６を透過した光は、光源モニター系１７に入る。これにより、環境温度などにより光源１３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１３を制御し、出力の安定化を図ることができる。
【００５０】
一方、第２のビームスプリッター１６で反射した光は、記録時の参照光となる光であり、光束３９として先ず第２の空間光変調器２１に入射する。
第２の空間光変調器２１は、参照光に所定の位相変調パターンを与えるので、位相符号化多重記録が可能となり、再生時に所定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情報を再生するという使い方もできる。このような使い方をしない場合には、第２の空間光変調器２１を省略することができる。
【００５１】
次に、光束３９は、能動減衰素子２２に入り、光束３９の全体にわたり適当な減衰を受ける。情報光束３８の全体的な強度は、第１の空間光変調器１２に表示される明暗パターンの明と暗の割合で異なってくるが、情報光束３８の全体的な強度に応じて、参照光束３９に適当な減衰を加えて両者の強度を揃えることで、媒体２の感光層３２に記録される情報光束３８と参照光束３９との干渉により得られる干渉縞のコントラストを高くすることができる。なお、このコントラストは、感光層３２にフォトポリマーのような屈折率変調型の感光材料を用いた場合は、位相コントラストを意味する。
【００５２】
また、第１の空間光変調器１２に記録すべき２次元ページデータを表示する際、従来から知られている通り、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。この場合、全体的な情報光強度は一定であるから、能動減衰素子２２は不要となる。但し、第１のビームスプリッター７と第２のビームスプリッター１６の分岐比を、適宜、例えば、共に、透過５０％程度、反射５０％程度に設定する。
光束３９はこの後、反射鏡２３で反射されて、旋光板２４に入る。但し、入射する段階で既にＰ偏光となっていれば、旋光板２４は不要となる。旋光板２４は、これに入射する光がＳ偏光の場合、例えば、光束１４がＳ偏光となるよう選ばれ、従って第２のビームスプリッター１６を反射した光束３９もＳ偏光となり、第２の空間光変調器２１が旋光作用を持たず、能動減衰素子２２が用いられないような場合に必要となり、入射するＳ偏光をＰ偏光にして射出する。
【００５３】
Ｐ偏光となった光束３９は、偏光ビームスプリッター１５を透過し、４分の１波長板２８を通過する。このとき、情報光束３８は右回り円偏光となったのに対し、参照光束３９は左回り円偏光となる。その後、光束３９は、対物レンズ２９で収束光となって、媒体２の透明基板層３１、感光層３２及び透明バッファー層３３を通過し、反射層３４上で最小スポットに集光されると同時に反射されて、再び透明バッファー層３３、感光層３２及び透明基板層３１を通過する。
【００５４】
情報光束３８及び参照光束３９が感光層３２を通過する領域を露光領域３２１とすると、以上のように、情報光束３８は右回り円偏光として、参照光束３９は左回り円偏光として、それぞれ露光領域３２１を２回通過するので、反射層３４で反射する前の情報光と反射後の参照光による干渉として、また、反射層３４で反射した後の情報光と反射前の参照光による干渉として、第１の空間光変調器１２に表示された２次元ページデータが露光領域３２１にホログラフィックに記録される。
なお、露光領域３２１で記録される情報光は、より正確には、第１の空間光変調器１２の、対物レンズ２９などを経た露光領域３２１でのフレネル回折パターン、及び、更に反射層３４を経た露光領域３２１でのフレネル回折パターンである。また、露光領域３２１に形成されるホログラムは、反射型ホログラムである。
【００５５】
次に、記録時のトラッキング制御及びフォーカシング制御について説明する。
トラッキング制御及びフォーカシング制御は、記録露光と交互に行われる。即ち、露光領域３２１と、ランド３６に沿った次の露光領域（図示せず）の中間に対物レンズ２９が対向している瞬間に行われる。
このとき、第１の空間光変調器１２は全画素１２１が明状態に、第２の空間光変調器２１は一様な位相状態に、能動減衰素子２２は減衰量が最小状態にそれぞれ制御されている。この状態で、参照光束３９は、上述の記録時における光路と同様の光路を経て、反射層３４で反射されて透明基板層３１を射出した後、対物レンズ２９を経て再び平行光束となって、４分の１波長板２８に再度入る。
【００５６】
参照光束３９は、４分の１波長板２８を通過した後、今度はＳ偏光となるので、偏光ビームスプリッター１５で反射を受け、全画素が明状態となっている第１の空間光変調器１２を経て、第１のビームスプリッター７で一部が反射されて、信号検出系８に入る。
【００５７】
一方、第１のビームスプリッター７を通過した光束１４は、全画素１２１が明状態となっている第１の空間光変調器１２を通過した後、情報光束３８と同様の光路を辿って第２のビームスプリッター１６に至る。この第２のビームスプリッター１６で反射された光は、第１のビームスプリッター７でその一部が透過して信号検出系８に入る。
この様に、信号検出系８には、２つの経路を辿った光束が入ることになるが、これらの光束の偏光は互いに直交した直線偏光となっているので、干渉縞ノイズを生ずることなく、信号検出系８において強度的に重なる。
【００５８】
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、フォーカス制御信号を例えば非点収差法で、トラッキング制御信号を例えばプッシュプル法で検出し生成することができる。なお、露光領域３２１の形成は、グルーブ３７に沿わせることも可能である。
【００５９】
媒体２に設けられたランド３６及びグルーブ３７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、感光層３２の、ランド３６或いはグルーブ３７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。
【００６０】
次に、記録された情報を再生する場合の動作について、第１の方法及び第２の方法を、図４、図５及び図６を用いて説明する。図５及び図６は、媒体２の露光領域３２１の近辺を拡大した図である。図５及び図６中、３２１Ｌは露光領域３２１の左側部分であり、３２１Ｒは露光領域３２１の右側部分である。
【００６１】
まず、第１の再生方法を説明する。
図４に示すように、記録時と同様、光源３から発した光は、所定の直線偏光となって第１のビームスプリッター７に入り、透過光と反射光に分岐される。但し、光源３の出力は、媒体２の感光層３２の露光領域３２１に形成された干渉縞のコントラストが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。
第１の空間光変調器１２の全画素１２１は暗状態に制御されており、第１のビームスプリッター７を透過した光は、第１の空間光変調器１２で遮られる。
【００６２】
第１のビームスプリッター７を反射した光は、第２のビームスプリッター１６に入り、透過光と反射光に分岐される。この透過光は、光源モニター系１７に入り、記録時と同様に、光源３の出力の安定化に供される。
第２のビームスプリッター１６を反射した光は、再生用参照光束４０となって第２の空間光変調器２１に入る。第２の空間光変調器２１には、再生すべき２次元ページデータに対応した位相変調パターンが表示される。
【００６３】
能動減衰素子２２は、その第１領域２２１と第２領域２２２とが、各々独立に制御可能となるように構成されている。
まず、再生の第１段階として、第１領域２２１の減衰量を最小とし、第２領域２２２の減衰量を最大として、実質的に第１領域２２１のみを光が通過できるように能動減衰素子２２を制御する。
第１領域２２１を通過した光は、反射鏡２３及び旋光板２４が配置された場合には旋光板２４を経て、偏光ビームスプリッター１５にＰ偏光として入り、偏光ビームスプリッター１５を通過した後、４分の１波長板２８に入り、左回り円偏光となって対物レンズ２９に入る。その後、収束光となって、図５に示すように、媒体２の露光領域３２１の右側部分３２１Ｒに、再生用参照光４０１として入る。
このとき、露光領域３２１の右側部分３２１Ｒでは、反射回折光４０２と共に、透過０次回折光４０３を生じる。透過０次回折光４０３は、反射層３４で反射された後、媒体２の露光領域３２１の左側部分３２１Ｌに入る。
また、このとき、露光領域３２１の左側部分３２１Ｌでは、反射回折光４０４と共に透過０次回折光４０５が生じる。反射回折光４０２及び反射回折光４０４は、記録時において、第１の空間光変調器１２の上半分１２２にある画素１２１を通過し、４分の１波長板２８を経て右回り円偏光とされた情報光に対応する再生光であるが、再生光として実際的には楕円偏光となる。
【００６４】
反射回折光４０２及び反射回折光４０４は、反射層３４で反射された後、対物レンズ２９を経て、４分の１波長板２８を通過する。この戻りの光は楕円偏光となるが、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１５を通過し、反射鏡２３及び結像レンズ２５等を経て、再生すべき２次元ページデータの半分が２次元イメージセンサー２６の一部（図４では２次元イメージセンサー２６の下半分）に投影される。なお、反射回折光４０２による２次元イメージセンサー２６上の再生パターンと、反射回折光４０４による２次元イメージセンサー２６上の再生パターンは、殆ど同一である。また、反射回折光４０２と反射回折光４０４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光である。
【００６５】
一方、図６に示すように、露光領域３２１に入射した再生用参照光４０１に対して、一般のホログラフィーでいう共役像に相当する光も再生される。この共役像に相当する再生光を４０６及び４０７として、図６に示す。
しかし、再生光４０６及び再生光４０７は、能動減衰素子２２の第２領域２２２で大きく減衰されるので、実質的に２次元イメージセンサー２６に像を形成することはない。
更に、透過０次回折光４０５は、左回り円偏光しており、対物レンズ２９を経た後４分の１波長板２８を通過するとＳ偏光となって、偏光ビームスプリッター１５で反射されるので、やはり２次元イメージセンサー２６には入らない。
【００６６】
次に、再生の第２段階として、能動減衰素子２２の第１領域２２１の減衰量を最大とし、第２領域２２２の減衰量を最小として、実質的に第２領域２２２のみを光が通過できるように能動減衰素子２２を制御する。この場合も、再生の第１段階と同様の動作により、記録時の第１の空間光変調器１２の下半分１２３に対応した２次元ページデータが、直接像として、２次元イメージセンサー２６の一部（図４では２次元イメージセンサー２６の上半分）に投影される。再生の第１段階と同様に、共役像に相当する再生光及び０次回折光は、２次元イメージセンサー２６に入らない。
従って、媒体２の感光層３２の一つの露光領域３２１に対して、能動減衰素子２２の光を通過させる領域を切り換えることで、該露光領域に記録された２次元ページデータを全面再生することができる。このとき、信号対雑音比を低下させる要因となる共役像に相当する再生光および０次回折光が２次元イメージセンサー２６に入らないので、高い信号対雑音比が実現でき、従って信頼性の高いデータ再生が可能となる。
【００６７】
なお、このような第１の再生方法におけるトラッキング制御及びフォーカシング制御は、記録時と同様に、露光領域３２１と、ランド３６に沿った次の露光領域（図示せず）の中間に対物レンズ２９が対向している瞬間に行われる。このとき、第１の空間光変調器１２は全画素１２１が明状態に、第２の空間光光変調器２１は一様な位相状態に、能動減衰素子２２は第１領域２２１及び第２領域２２２とも減衰量が最小の状態に、制御されている。
【００６８】
次に、記録された情報を再生する第２の方法を説明する。これは、露光領域３２１に記録されたホログラムの回折効率が高い場合に可能な再生方法である。
第１の方法と動作的に根本的に異なるのは、能動減衰素子２２の第１領域２２１、第２領域２２２の明暗状態を切り換えるのではなく、常に減衰量最小、即ち明状態とする点である。この場合、能動減衰素子２２の構造として二つの領域に分ける必要はないが、説明の便宜上、第１領域２２１と第２領域２２２に分ける。
【００６９】
図６において露光領域３２１に形成されたホログラムの回折効率が高い場合は、再生用参照光４０１に対して発生する透過０次回折光４０３の強度は弱く、その透過０次回折光４０３によって発生する共役再生光４０７は、透過０次回折光４０３の強度より更に弱い。
一方、共役再生光４０６は、反射層３４で反射された後、露光領域３２１の左側部分３２１Ｌに入りここで回折を受ける。このとき、共役再生光４０７と同じ方向に進む光はその透過０次回折光（図示せず）であるから、この透過０次回折光の強度も弱い。
再生用参照光４０１は、能動減衰素子２２の第１領域２２１を通過した再生用参照光であるが、第２領域２２２を通過した再生用参照光による共役再生光についても全く同様である。
従って、能動減衰素子２２の第１領域２２１及び第２領域２２２が共に明状態であっても、２次元イメージセンサー２６に入る共役再生光の強度は弱いので、２次元イメージセンサー２６で検出する光強度について、一定の閾値を設定すれば、共役再生光による影響を除外することができる。この閾値は、露光領域３２１に記録されたホログラムの回折効率等、種々の条件によって最適値が異なってくるが、概ね、２次元イメージセンサー２６の各画素が出力する値の最大値の１０％から５０％の範囲に設定すればよい。
この第２の再生方法の場合にも、透過０次回折光４０５は、偏光ビームスプリッター１５で反射されるので、２次元イメージセンサー２６には入らない。従って、本発明の光情報記録再生装置によれば、反射回折光４０２及び反射回折光４０４が担持する情報のみを、２次元イメージセンサー２６で再生することが可能になる。
なお、このような第２の再生方法におけるトラッキング制御及びフォーカシング制御は、第１の再生方法における場合と同様に行われる。
【００７０】
更に、本発明の光情報記録再生装置によれば、ＣＤなどの従来型光ディスクを媒体２の位置に置き、第１の空間光変調器１２の全画素を明状態に、第２の空間光変調器２１を一様な位相状態に、能動減衰素子２２の第１領域２２１及び第２領域２２２を減衰量が最小の状態に制御すれば、このディスクに入射する光は、上記の記録時及び再生時にフォーカシング制御及びトラッキング制御を行う際に信号検出系８に入る光束と同様の経路をたどるので、フォーカシング信号、トラッキング信号及びＲＦ信号を得ることができる。このように、本実施形態の光情報記録再生装置に依れば、従来型光ディスクを再生することも可能である。また、ＣＤ−Ｒ／ＲＷなどの従来型追記ディスクに、従来方式で書き込むことも可能である。
【００７１】
本発明の実施形態は、上記の形態に限られるものではなく、図１に示す偏光ビームスプリッター１５の面１５１にＳ偏光が入射し、面１５１に隣接する面１５２にＰ偏光が入射し、記録時には面１５１及び面１５２のいずれか一方に入射する光が情報光となり、もう一方に入射する光が参照光となって、偏光ビームスプリッター１５と対物レンズ２９との間に、そのファースト軸若しくはスロー軸の方向が、Ｓ偏光もしくはＰ偏光に対して４５度になるように４分の１波長板２８が配設されるという要件を満たせば、様々な変形例が可能である。
【００７２】
【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、光情報記録装置及び方法、並びに光情報再生装置によれば、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、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、従来型ディスクとの両立生も確保される。
【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正面図である。
【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再生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の状態を、媒体の露光領域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の状態を、媒体の露光領域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          第１のビームスプリッター
８          信号検出系
９，１８    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        第１の空間光変調器
１２１      第１空間光変調器の画素
１２２      第１空間光変調器の上半分
１２３      第１空間光変調器の下半分
１３，２０，２７，３０        光軸
１４        第１の空間光変調器１２に入射する光束
１５        偏光ビームスプリッター
１５１      Ｓ偏光成分を反射する偏光ビームスプリッターの面
１５２      Ｐ偏光成分を透過する偏光ビームスプリッターの面
１６        第２の偏光ビームスプリッター
１７        光源モニター系
１９        フォトディテクター
２１        第２の空間光変調器
２２        能動減衰素子
２２１      能動減衰素子の第１領域
２２２      能動減衰素子の第２領域
２３        反射鏡
２４        旋光板
２５        結像レンズ
２６        ２次元イメージセンサー
２８        ４分の１波長板
２９        対物レンズ
２９ａ      アクチュエータ
３１        透明基板層
３２        感光層
３２１      露光領域
３３        透明バッファー層
３４        反射層
３５        保護層
３６        ランド
３７        グルーブ
【図１】
2004348856.tif 000003
【図２】
2004348856.tif 000004
【図３】
2004348856.tif 000005
【図４】
2004348856.tif 000006
【図５】
2004348856.tif 000007
【図６】
2004348856.tif 000008