JP2005331758A - ホログラム複製方法及びホログラム、並びにそのホログラムを用いた光ピックアップ装置及び光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ホログラム原版を用いたホログラム複製において、両ホログラム間にギャップが存在する場合においても、各々回折作用の異なる複数のホログラム領域が略接するように複製できるホログラム複製方法を提供する。
【解決手段】本発明は、任意の波長の光束に対し、回折作用が各々異なり、かつ回折光が交差する少なくとも2つのホログラム領域を有するホログラム１８を、該複数のホログラム領域に各々対応した複数のホログラム領域３，６を有するホログラム原版１７による回折光４，７と透過光１を感光材料１１中で干渉させて複製するホログラム複製方法であって、ホログラム原版１７における複数のホログラム領域３，６間に隙間１６を設け、各々の領域による回折光４，７が互いに略接する位置に該感光材料１１を配置することによって、各々回折作用の異なる複数のホログラム領域が略接するように複製する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ホログラムの複製方法及びその複製方法を用いて作製したホログラム、並びに光ピックアップ装置及び光ディスク装置に係り、詳しくは、ホログラム原版を用いたホログラム複製方法、並びにその複製方法により複製されたホログラム、及びそのホログラムを備え、情報記録媒体の記録面に光を照射し、該記録面からの反射光を受光する光ピックアップ装置、及び該光ピックアップ装置を備えた光ディスク装置に関する。

従来、光ディスク装置における光ピックアップ装置として、情報記録媒体である光ディスクからの反射光をホログラムにより分岐し、光検出器で受光する光学系を備えたものが種々提案されており、ホログラムとして、特許文献１に示すような偏光ホログラムを用いたものが知られている。図１８は光ピックアップ装置の光学系の概略構成図、図１９はその光ピックアップ装置に用いる偏光ホログラムの概略要部断面図である。

図１８に示すように、光ピックアップ装置は、光源としての半導体レーザ４１、偏光ホログラム４２、カップリングレンズ４３、１／４波長板４４、対物レンズ４５、光検出器４７から構成されている。符号４６は情報記録媒体としての光ディスクである。
ここで、光学系の動作について説明する。半導体レーザ４１から出射した直線偏光の発散光は、偏光ホログラム４２を透過し、カップリングレンズ４３で略平行光とされ、１／４波長板４４を通過し円偏光とされ、対物レンズ４５に入射し、光ディスク４６の記録面に微小スポットとして集光される。このスポットにより、情報の記録、再生あるいは消去が行われる。光ディスク４６から反射した光は、照明系とは反対回りの円偏光となり、対物レンズ４５で再び略平行光とされ、１／４波長板４４を通過して照明系と直交した直線偏光になり、カップリングレンズ４３で収束光とされ、偏光ホログラム４２により複数の光路に分割・回折されて光検出器４７に至る。光検出器４７からは、情報信号、サーボ信号が検出される。

偏光ホログラム４２は図１９に示すように、透明基板５１上に矩形凹凸形状を持つ光学異方性物質５０が配置され、その凹部に等方性物質４９が充填され、その上を透明基板４８で覆われた構成となっている。等方性物質４９の屈折率を、光学異方性物質５０の常光屈折率もしくは異常光屈折率と等しい屈折率とすることにより、偏光性を示すホログラムとすることができる。すなわち、ある方向の偏光に対してはほぼ全透過し、これと直交する偏光に対してはほぼ全回折するような特性を持たせることができる。

従って、図１９に示す構成の光ピックアップ装置において、半導体レーザ４１から出射する光束の偏光方向が、偏光ホログラムにおいてほぼ全透過する偏光方向となるように設定することにより、照明系、検出系共に高効率の光ピックアップ装置を実現できる。この時、偏光ホログラムにおける効率は、照明系においてはほぼ１００％の透過率、検出系においては、偏光ホログラム４２による回折光のうち＋１次光のみを光検出器４７で受光するような光ピックアップ装置の構成の場合、４０％程度の回折効率となっている。

従来は４０％程度の回折効率で十分であったが、光ディスク装置における情報記録媒体への高速度でのアクセス（特に再生時）を実現する場合や、最近開発が進められている青色波長帯域の半導体レーザを光源としたBlue-ray Disc（例えばＤＶＤ+Blue）や、ＨＤ−ＤＶＤ等の大容量の光ディスクにアクセスするための光ディスク装置を実現する場合において、光検出信号のＳ／Ｎを確保するためには、４０％を上回る回折効率が必要となる。
また、図２０に示すような、図１８における光源４１と光検出器４７と偏光ホログラム４２が一体化したホログラムユニット５２を、青色波長帯域の半導体レーザを光源とした光学系について実現するためには、偏光ホログラムの格子ピッチにおいて、１μｍオーダーの狭ピッチが必要となる。

以上のように、狭ピッチで高回折効率の偏光ホログラムは、図１９に示す矩形格子では、回折効率の限界、加工上の難易度から実現困難である。また、片側の＋１次回折効率を高効率化する方法として従来から知られているブレーズ格子は、８０〜９０％の高回折効率化は可能であるが、狭ピッチ化は加工上の難易度が高く、実現困難である。

特許第２５９４５４８号公報 特開平６−２３０３７７号公報

前述の課題を解決する偏光ホログラムとして、本出願人は先に、光ピックアップ装置における光源の発光点と等価な位置から出射する発散光と各光検出器に対応した受光点と等価な位置から出射する発散光とによる干渉縞を感光材料へ露光する２光束干渉露光、あるいは光源の発光点と等価な位置へ集光する収束光と各光検出器に対応した受光点と等価な位置へ集光する収束光とによる干渉縞を感光材料へ露光する２光束干渉露光で形成される偏光ホログラムを提案している（特願２００３−１２０１４１）。この偏光ホログラムは光ディスクからの反射光束と光検出器への回折光に相当する２光束に対して最適化されたホログラムとなっているので、図１８に示す光ピックアップ装置における偏光ホログラム４２と置き換えた場合、４０％を大きく上回る、理論上ほぼ１００％の回折効率が期待できる。また、狭ピッチ化についても凹凸部を形成するような物理的な加工が不要であるので問題無い。

上記先願には、上述したようなホログラム作製方法に加えて、ホログラムの複製方法として、ホログラム原版による回折光と透過光による干渉縞を感光材料へ露光するホログラム複製方法が提案されている。また、特許文献2においても、光ピックアップ装置用ではないが、液晶表示装置用の微小ホログラムアレーにおけるホログラム原版によるホログラム複製方法が記載されている。このようなホログラム原版を用いたホログラム複製方法によれば、ホログラムの大量生産が可能であり、ホログラムの低コスト化を実現できる。

しかしながら、ホログラム原版、感光材料及び得られる複製ホログラムは、耐環境性等を考慮すると透明基板で挟持することが好ましく、ホログラム原版と感光材料を完全に密着させて露光することは非常に困難である。この場合のホログラム原版を用いたホログラム複製について図２１を用いて説明する。
図２１において、ホログラム領域６２と感光材料６３がそれぞれ透明基板６４，６５及び６６，６７で挟持されてホログラム原版６９と複製ホログラム７０を構成している。なお、これらの透明基板は必ずしも必要ではなく、少なくとも透明基板６５もしくは透明基板６６がある場合に、以下に述べる問題が発生する。

ホログラム原版６９は、集光レンズ６１により、光ピックアップ装置における光源の発光点と等価な位置５４へ集光する収束光５３が入射した場合に、光ピックアップ装置における２つの光検出器に対応した受光点５７，６０と等価な位置へ各々集光する収束光５６，５９が回折光として発生するような、回折作用の異なる2つのホログラム領域５５，５８を有している。収束光５６，５９は光ピックアップ装置における２つの光検出器の位置関係上、交差している。なお、符号６１は収束光５３にカップリングさせるための集光レンズである。

以上述べたようなホログラム原版６９による回折光としての収束光５６及び収束光５９と、透過光としての収束光５３を感光材料６３中で干渉させてホログラムを複製すると、図２１に示すように、感光材料６３において回折光が重なる領域６８が生じる。結果として複製ホログラム７０には、光ピックアップ装置における光源の発光点と等価な位置５４へ集光する収束光５３が入射した場合に、光ピックアップ装置における２つの光検出器に対応した受光点５７，６０と等価な位置へ各々集光する収束光５６，５９が回折光として発生する回折作用の異なった２つのホログラム領域だけでなく、その領域間に所望の回折作用が得られない多重露光された領域が作製されてしまう。このようなホログラムを上述したように光ピックアップ装置に用いた場合、検出系の光利用効率が低下する、或いはフレア光が発生するという懸念がある。

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、その第1の目的は、ホログラム原版を用いたホログラム複製において、両ホログラム間にギャップが存在する場合においても、各々回折作用の異なる複数のホログラム領域が略接するように複製できるホログラム複製方法を提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、上記のホログラム複製方法により作製し、各々回折作用が異なり、相互に略接している複数のホログラム領域を有する高回折効率で安価なホログラムを提供することにある。
また、本発明の第３の目的は、ホログラムが有する複数のホログラム領域の境界付近における光利用効率の低下、フレア光発生の懸念が無い、高光利用効率の光ピックアップ装置を提供することにある。
また、本発明の第４の目的は、高光利用効率の光ピックアップ装置を用い、高速度でのアクセスを安定して行うことができる光ディスク装置を提供することにある。

上述の課題を解決するため、本発明では以下のような手段を採っている。
本発明の第１の手段は、任意の波長の光束に対し、回折作用が各々異なり、かつ回折光が交差する少なくとも2つのホログラム領域を有するホログラムを、該複数のホログラム領域に各々対応した複数のホログラム領域を有するホログラム原版による回折光と透過光を感光材料中で干渉させて複製するホログラム複製方法であって、ホログラム原版における複数のホログラム領域間に隙間を設け、各々の領域による回折光が互いに略接する位置に該感光材料を配置することを特徴とするものである（請求項１）。
これによれば、ホログラム原版を用いたホログラム複製において、両ホログラム間にギャップが存在する場合においても、各々回折作用の異なる複数のホログラム領域が略接するように複製できる。

本発明の第２の手段は、第１の手段のホログラム複製方法において、前記ホログラム原版は、前記感光材料中で干渉させる前記ホログラム原版による透過光の強度を、前記ホログラム原版における複数のホログラム領域間の隙間を含むホログラムが設けられていない領域と、ホログラムが設けられている領域とで略等しくする手段を備えていることを特徴とするものである（請求項２）。
この場合には、感光材料中においてホログラム原版による回折光と干渉する透過光の強度を全面にわたって等しくできるので、複製されたホログラムにムラが生じることが無い。

本発明の第３の手段は、第１または第２の手段のホログラム複製方法において、前記ホログラム原版は、計算機ホログラムからなることを特徴とするものである（請求項３）。
この場合には、ホログラム原版における複数のホログラム領域の自由な設定が容易である。

本発明の第４の手段は、第１または第２の手段のホログラム複製方法において、前記ホログラム原版は、前記回折光と前記透過光に相当する光束を干渉させて作製する体積位相型のホログラムからなることを特徴とするものである。
この場合には、ホログラム原版から発生する回折光と透過光の強度比を、ホログラム原版作製時の露光条件や材料、厚み等で調節でき、ホログラム複製時における露光条件の設定が可能となる。

本発明の第５の手段は、第１または第２の手段のホログラム複製方法において、前記ホログラム原版は、計算機ホログラム、あるいは前記回折光と前記透過光に相当する光束を干渉させて作製する体積位相型のホログラムからなるホログラム原版により複製されたホログラムからなることを特徴とするものである（請求項５）。
この場合には、ホログラム原版における複数のホログラム領域の自由な設定が容易で、かつホログラム原版から発生する回折光と透過光の強度比を、ホログラム原版作製時の露光条件や材料、厚み等で調節でき、ホログラム複製時における露光条件の設定が可能となる。

本発明の第６の手段は、任意の波長の光束に対し、回折作用が各々異なり、かつ回折光が交差する少なくとも２つのホログラム領域を有するホログラムであって、第１〜第５のいずれか一つの手段のホログラム複製方法により作製したことを特徴とするものである（請求項６）。
これによれば、各々回折作用が異なり、相互に略接している複数のホログラム領域を有する高回折効率で安価なホログラムを実現することができる。

本発明の第７の手段は、第６の手段のホログラムにおいて、前記ホログラムは、偏光ホログラムであることを特徴とするものである（請求項７）。
すなわち、複製ホログラムの感光材料として、例えば液晶材料を含むホログラフィック高分子分散液晶（ＨＰＤＬＣ：Holographic Polymer Dispersed Liquid Crystal）や、光硬化型液晶（ＰＰＬＣ：Photo Polymerized Liquid Crystal）等を用いることにより、偏光性を示すホログラムとすることができる。

本発明の第８の手段は、情報記録媒体の記録面に光を照射し、該記録面からの反射光を受光する光ピックアップ装置であって、光源と、光源から出射される光束を情報記録媒体の記録面に集光する対物レンズと、前記記録面からの反射光束を受光する複数の光検出器とを備え、前記反射光束を前記光検出器に導く手段として、第6または第７の手段のホログラムを用いたことを特徴とするものである（請求項８）。
これによれば、ホログラムが有する複数のホログラム領域の境界付近における光利用効率の低下、フレア光発生の懸念が無い、高光利用効率の光ピックアップ装置を実現できる。

本発明の第９の手段は、第８の手段の光ピックアップ装置において、前記ホログラムは、複製時に入射するホログラム原版による回折光と透過光が、それぞれ該ホログラムから発生する回折光と前記記録面からの反射光束に略一致するように設定されることを特徴とするものである（請求項９）。
かかる場合には、ホログラム複製時のホログラム原版における透明基板による光束の屈折の影響を考慮し、複製ホログラムを光ピックアップ装置に配置することにより、複製ホログラムからホログラム複製時と同じほぼ無収差の波面が再生されるので、光検出器における信号検出において収差によるオフセットの懸念が無い。

本発明の第１０の手段は、情報記録媒体である光ディスクに対して、情報の記録、再生、消去の少なくともいずれか一つを行う光ディスク装置であって、第８または第９の手段の光ピックアップ装置と、該光ピックアップ装置からの出力信号を用いて、情報の記録、再生、消去の少なくともいずれか一つを行う処理装置とを備えたことを特徴とするものである（請求項１０）。
これによれば、高光利用効率の光ピックアップ装置を用いて、高速度でのアクセスを安定して行うことができる光ディスク装置を提供することができる。

本発明に係るホログラム複製方法によれば、ホログラム原版を用いたホログラム複製において、両ホログラム間にギャップが存在する場合においても、各々回折作用の異なる複数のホログラム領域が略接するように複製できるという効果がある。

本発明に係るホログラムによれば、各々回折作用が異なり、相互に略接している複数のホログラム領域を有する高回折効率で安価なホログラムを実現することができるという効果がある。

本発明に係る光ピックアップ装置によれば、ホログラムが有する複数のホログラム領域の境界付近における光利用効率の低下、フレア光発生の懸念が無い、高光利用効率の光ピックアップ装置を実現することができるという効果がある。

本発明に係る光ディスク装置によれば、高光利用効率の光ピックアップ装置を用いて、高速度でのアクセスを安定して行うことができるという効果がある。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の第一の実施例を示すホログラム複製方法の説明図である。最終的に得ようとする複製ホログラム１８は、点２に集光する収束光１が入射した時に、収束光１を、光軸を含む紙面に垂直な面で分割、回折し、それぞれ点５、点８に集光させるような回折作用の異なる２つのホログラム領域を有するものとする。すなわち、複製ホログラム１８は収束光１を光軸を含む紙面に垂直な面で分割、回折するので、この面を境に２つのホログラム領域は重なること無く、接するように設けられている必要がある。なお、ホログラム領域１０と感光材料１１がそれぞれ透明基板１２，１３及び透明基板１４，１５で挟持されてホログラム原版１７と複製ホログラム１８を構成している。

このような複製ホログラム１８の複製方法としては、図１に示すように、点２に集光する収束光１が入射した時に、点５、点８へ各々集光する収束光４，７が回折光として発生するような、回折作用の異なる２つのホログラム領域３，６を、隙間１６を介して有しているホログラム原版１７を、収束光路１中の所定の位置に配置し、さらに回折光４，７が光軸を含む紙面に垂直な面において、ほとんど隙間無く略接する位置に感光材料１１が配置されるように複製ホログラム１８を配置した状態で、回折光４，７をそれぞれ収束光１と干渉させて複製ホログラム１８を複製すれば良い。図中の符号９は収束光１にカップリングさせるための集光レンズである。なお、ホログラム原版１７を配置する収束光路１中の所定の位置とは、収束光１を収差が最小の状態で点５、点８に回折させる位置である。また、透明基板１３及び透明基板１４は接している方が空気との界面反射が無いため望ましく、インデックスマッチング液を介しても良い。

以上述べたようなホログラム複製方法によれば、ホログラム原版１７による回折光４及び７が感光材料１１中で重なること無く略接するため、隙間無く略接する２つの回折作用の異なるホログラム領域を有する複製ホログラム１８を複製できる。

図２に示すように、領域１９や前述した隙間１６は、収束光１が通過した際に回折光が発生しないために、感光材料１１中での干渉に寄与する透過光の強度が強い領域となっているので、感光材料１１において干渉する回折光と透過光の強度比が全面にわたって均一になるような手段を設けるのが好ましい。具体的には、ホログラム領域１０においてホログラムが形成されていない領域については、ホログラムが形成されている領域と透過光の強度を等しくするような反射膜や吸収膜、或いは感光材料１１の必要なホログラム領域以外に回折するようなホログラムを設ければ良い。

また、ホログラム原版１７としては、レリーフ型の計算機ホログラムでも良いし、図１に示した点２の位置から出射する発散光と、点５、点８から出射する各発散光とによる干渉縞を感光材料へ露光する２光束干渉露光により作製する体積位相型のホログラムでも良いし、計算機ホログラムを原版として上述したホログラム複製方法により複製したホログラムでも良い。レリーフ型の計算機ホログラムの場合、ホログラム原版１７として必要な回折作用を有するホログラム干渉縞を計算機によって計算し、電子ビームリソグラフィー、或いはフォトリソグラフィー手法により、ホログラム原版１７を作製するので、複数のホログラム領域の自由な設定が容易である。なお、レリーフ型のホログラムの場合、透過光に加えて片方の回折光（例えば＋１次回折光）のみが発生するようにするのが望ましい。具体的には、例えば回折格子形状をブレーズ形状、或いは階段状にすれば良い。また、ホログラム原版１７を体積位相型のホログラムとした場合は、ホログラム原版１７の作製時において、感光材料の厚みや、材料の屈折率、作製時の露光条件を調節することにより、完成したホログラム原版１７から発生する透過光と回折光の強度比を調整することができ、結果としてホログラム複製時の露光条件を設定することが可能となる。また、ホログラム原版１７を、計算機ホログラムを原版として上述したホログラム複製方法により複製したホログラムとした場合、ホログラム原版１７を作製する手間はかかるが、ホログラム原版を計算機ホログラムで実現した場合と、体積位相型のホログラムで実現した場合の両方の利点を活用することができる。

以上に述べた複製ホログラム１８或いは、ホログラム原版１７における感光材料としては、フォトポリマー、重クロム酸ゼラチン、光レジスト等の種々の感光材料を用いることができるが、液晶材料を含むホログラフィック高分子分散液晶（ＨＰＤＬＣ：Holographic Polymer Dispersed Liquid Crystal）や、光硬化型液晶（ＰＰＬＣ：Photo Polymerized Liquid Crystal）等を用いることにより、偏光性を示すホログラム（偏光ホログラム）とすることが可能である。

前者のＨＰＤＬＣは、高分子モノマー中に液晶を分散させて感光材料としたものであり、これに干渉縞を露光すると、干渉縞の明部はモノマーが移動して硬化する。干渉縞の暗部には液晶が残り、明部で硬化したポリマーに引っ張られて液晶が特定の方向に配向する。この配向のために、直交する入射偏光に対し、一方は液晶の配向による屈折率が大きい方向と一致させることにより、周期的屈折率変化を感じて回折させ、他方は屈折率変化を感じずほとんど透過させる。従って、ＨＰＤＬＣを感光材料とすると、偏光ホログラムとして機能させることができる。

後者のＰＰＬＣは、透明電極（ＩＴＯ等）と液晶を配向させる配向膜を持つ透明基板間に光重合性の感応基がついた液晶を封入して液晶を水平配向させたものであり、これに干渉縞を露光すると、干渉縞の明部では液晶分子が重合して硬化する。一方、干渉縞の暗部では液晶分子は硬化しないで残っている。次に液晶層を挟む透明電極間に電圧をかけながら光を照射すると、暗部の液晶は電圧印加により基板に垂直方向に配向して硬化する。従って、干渉縞の明、暗に対応して液晶の配向が水平／垂直の周期構造を持つようになる。この配向のために、直交する入射偏光に対し、水平配向した液晶分子の短軸方向と一致する方向に対しては屈折率変化を感じず、ほとんど透過させ、水平配向した液晶分子の長軸方向と一致する方向に対しては周期的屈折率変化を感じて回折させる。従って、ＰＰＬＣを感光材料とすると、偏光ホログラムとして機能させることができる。

次に図３〜図９は本発明の第二の実施例に係る光ピックアップ装置に用いるホログラムの複製方法を説明するための図である。光ピックアップ装置の光学系の概略図は図１８と同様であるが、偏光ホログラム４２を本発明による偏光ホログラム４２’と置き換える。図３は、図１８における光源４１、偏光ホログラム４２’、光検出器４７を含む部分拡大図である。すなわち、カップリングレンズで収束光とされた光ディスクからの反射光は、偏光ホログラム４２’におけるホログラム領域４２-1〜４２-3により３つの光路に分割・回折され、それぞれの回折光は光検出器４７-1〜４７-3に至る。光検出器４７-1〜４７-3からは、情報信号、サーボ信号が検出され、例えば２分割の光検出器４７-1における差信号からナイフエッジ法に基づくフォーカスエラー信号、光検出器４７-2，４７-3の差信号からプッシュプル法に基づくトラックエラー信号、光検出器４７-1〜４７-3の和信号から情報信号が検出される。なお、図３に示す偏光ホログラム４２’の構成、及び本実施例における信号検出方式は、光ピックアップ装置における検出系の一例であって、本発明はこの構成に限定されるものではない。

図４〜６は、それぞれホログラム原版１７に、光ピックアップ装置における光源の発光点と等価な位置２へ集光する収束光１を入射し、ホログラム原版１７による回折光と透過光を感光材料１１中で干渉させて複製ホログラム４２’を得ようとした場合の説明図であって、それぞれ図３中の複製ホログラム４２’における３つのホログラム領域４２-1〜４３-3の境界線２０〜２２が紙面垂直方向になるように視点２３或いは２４から見た図である。

図４において、ホログラム原版１７は、光ピックアップ装置（図３）における光源の発光点４１と等価な位置２へ集光する収束光1が入射した場合に、光ピックアップ装置（図３）における光検出器４７-1，４７-2に対応した受光点２５-1，２５-2と等価な位置へ各々集光する収束光２６-1，２６-2が回折光として発生するような、回折作用の異なるホログラム領域１７-1，１７-2を隙間２７を介して有している。

また、図５において、ホログラム原版１７は、光ピックアップ装置（図３）における光源の発光点４１と等価な位置２へ集光する収束光１が入射した場合に、光ピックアップ装置（図３）における光検出器４７-1，４７-3に対応した受光点２５-1，２５-3と等価な位置へ各々集光する収束光２６-1，２６-3が回折光として発生するような、回折作用の異なるホログラム領域１７-1，１７-3及び重なり２８を有している。

また、図6において、ホログラム原版１７は、光ピックアップ装置（図３）における光源の発光点４１と等価な位置２へ集光する収束光１が入射した場合に、光ピックアップ装置（図３）における光検出器４７-2，４７-3に対応した受光点２５-2，２５-3と等価な位置へ各々集光する収束光２６-2，２６-3が回折光として発生するような、回折作用の異なるホログラム領域１７-2，１７-3を有している。

なお、図４〜６においては、それぞれ２つの回折光が光軸を含む紙面に垂直な面において、ほとんど隙間無く略接する位置に感光材料１１が配置されるように複製ホログラム４２’を配置した状態で、ホログラム原版１７による各回折光と透過光を干渉させて複製ホログラム４２’を複製する。

以上、図４〜６を考慮すると、ホログラム原版１７における各ホログラム領域１７-1〜１７-3と、得ようとする複製ホログラム４２’における各ホログラム領域４２-1〜４２-3の位置及び大きさの関係はおよそ図７に示すような関係になる。図５でも示したように、ホログラム原版１７におけるホログラム領域１７-1と１７-3は重なってしまうので、重なっている領域についてはホログラム原版作製時に多重露光を行うか、或いは例えば図８、図９に示すように別々のホログラム原版に設ける必要がある。図８、図９に示すような別々のホログラム原版を用いる場合は、それぞれのホログラム原版を用いて2回ホログラム複製露光を行えば良い。

また、ホログラム複製時と、複製ホログラムを光ピックアップ装置に用いる場合と、ホログラム原版作製時において、それぞれ光源位置、光検出器の位置、ホログラムに入射或いはホログラムから出射する光束の角度及び位置を保持するための手段を設けるのが好ましい。これは、複製ホログラム、或いはホログラム原版における透明基板と空気の界面で光束が屈折し、光束の角度及び位置にずれが生じるためである。具体的には、例えば複製ホログラムの作製後に、ホログラム複製時に用いるホログラム原版と同等の厚みのダミーの透明基板を、複製ホログラムに貼り付け、光ピックアップ装置に用いるようにすれば良い。ホログラム原版作製時も同様である。これにより、ホログラム複製時と同じほぼ無収差の波面が複製ホログラムから再生され、光ピックアップ装置の光検出器における信号検出において収差によるオフセットが生じないようにすることができる。

以上によれば、偏光ホログラムが有する複数のホログラム領域は相互に重なること無く、略接するように隣接しているので、ホログラム領域同士の境界付近における光利用効率の低下や、フレア光発生の懸念が無い、高光利用効率の光ピックアップ装置を実現することができる。

次に図１０〜図１５は本発明の第三の実施例に係る光ピックアップ装置に用いるホログラムの複製方法を説明するための図である。光ピックアップ装置の光学系の概略構成図、得ようとする複製ホログラムはいずれも実施例２と同様であり、図１８、図３に示す通りである。

図１０〜１２は、それぞれホログラム原版１７’に光ピックアップ装置における光源の発光点と等価な位置２から出射する発散光１’を入射し、ホログラム原版１７’による回折光と透過光を感光材料１１中で干渉させて複製ホログラム４２’を得ようとした場合の説明図であって、それぞれ図３中の複製ホログラム４２’における３つのホログラム領域４２-1〜４２-3の境界線２０〜２２が紙面垂直方向になるように視点２３或いは２４から見た図である。

図１０において、ホログラム原版１７’は、光ピックアップ装置（図３）における光源の発光点４１と等価な位置２から出射する発散光１’が入射した場合に、光ピックアップ装置（図３）における光検出器４７-1，４７-2に対応した受光点２５-1，２５-2と等価な位置から各々出射する発散光２６-1’，２６-2’が回折光として発生するような、回折作用の異なるホログラム領域１７-1’，１７-2’を重なり２９を介して有している。

また、図１１において、ホログラム原版１７’は、光ピックアップ装置（図３）における光源の発光点４１と等価な位置２から出射する発散光１’が入射した場合に、光ピックアップ装置（図３）における光検出器４７-1，４７-3に対応した受光点２５-1，２５-3と等価な位置から各々出射する発散光２６-1’，２６-３’が回折光として発生するような、回折作用の異なるホログラム領域１７-1’，１７-３’を隙間３０を介して有している。

また、図１２において、ホログラム原版１７’は、光ピックアップ装置（図３）における光源の発光点４１と等価な位置２から出射する発散光１’が入射した場合に、光ピックアップ装置（図３）における光検出器４７-2，４７-3に対応した受光点２５-2，２５-3と等価な位置から各々出射する発散光２６-2’，２６-３’が回折光として発生するような、回折作用の異なるホログラム領域１７-2’，１７-3’を有している。

なお、図１０〜１２においては、それぞれ２つの回折光が光軸を含む紙面に垂直な面において、ほとんど隙間無く略接する位置に感光材料１１が配置されるように複製ホログラム４２’を配置した状態で、ホログラム原版１７’による各回折光と透過光を干渉させて複製ホログラム４２’を複製する。

以上、図１０〜１２を考慮すると、ホログラム原版１７’における各ホログラム領域１７-1’〜１７-3’と、得ようとする複製ホログラム４２’における各ホログラム領域４２-1〜４２-3の位置及び大きさの関係はおよそ図１３に示すような関係になる。図１０でも示したように、ホログラム原版１７’におけるホログラム領域１７-1’と１７-2’は重なってしまうので、重なっている領域についてはホログラム原版の作製時に多重露光を行うか、或いは、例えば図１４，１５に示すように別々のホログラム原版に設ける必要がある。図１４，１５に示すような別々のホログラム原版を用いる場合は、それぞれのホログラム原版を用いて２回ホログラム複製露光を行えば良い。

また、本実施例においても実施例２の場合と同様に、ホログラム複製時と、複製ホログラムを光ピックアップ装置に用いる場合と、ホログラム原版の作製時において、それぞれ光源位置、光検出器の位置、ホログラムに入射或いはホログラムから出射する光束の角度及び位置を保持するための手段を設けるのが好ましい。

以上によれば、偏光ホログラムが有する複数のホログラム領域は相互に重なること無く、略接するように隣接しているので、ホログラム領域同士の境界付近における光利用効率の低下や、フレア光の発生の懸念が無い、高光利用効率の光ピックアップ装置を実現できる。

図１６、図１７は本発明の第四の実施例に係る光ピックアップ装置に用いるホログラムの複製方法を説明するための図である。光ピックアップ装置の光学系の概略構成図や、得ようとする複製ホログラムはいずれも実施例２と同様であり、図１８、図３に示す通りである。

図１６は、ホログラム原版１７に光ピックアップ装置における光源の発光点と等価な位置２へ集光する収束光１を入射し、ホログラム原版１７による回折光と透過光を感光材料１１中で干渉させ、さらにホログラム原版１７’に光ピックアップ装置における光源の発光点と等価な位置２から出射する発散光１’を入射し、ホログラム原版１７’による回折光と透過光を感光材料１１中で干渉させて複製ホログラム４２’を得ようとした場合の説明図であって、図３中の複製ホログラム４２’におけるホログラム領域４２-1と４２-2の境界線２０、及びホログラム領域４２-1と４２-3の境界線２１が紙面垂直方向になるように視点２４から見た図である。

図１６において、ホログラム原版１７は、光ピックアップ装置（図３）における光源の発光点４１と等価な位置２へ集光する収束光１が入射した場合に、光ピックアップ装置（図３）における光検出器４７-1，４７-2に対応した受光点２５-1，２５-2と等価な位置へ各々集光する収束光２６-1，２６-2が回折光として発生するような、回折作用の異なるホログラム領域１７-1，１７-2を隙間を介して有している。

また、ホログラム原版１７’は、光ピックアップ装置（図３）における光源の発光点４１と等価な位置２から出射する発散光１’が入射した場合に、光ピックアップ装置（図３）における光検出器４７-3に対応した受光点２５-3と等価な位置から出射する発散光２６-3’が回折光として発生するような、ホログラム領域１７-3’を有している。

以上を考慮すると、ホログラム原版１７における各ホログラム領域１７-1，１７-2及びホログラム原版１７’におけるホログラム領域１７-3’と、得ようとする複製ホログラム４２’における各ホログラム領域４２-1〜４２-3の位置及び大きさの関係はおよそ図１７に示すような関係になる。なお、ホログラム原版１７によるホログラム複製と、ホログラム原版１７’によるホログラム複製は同時に行うのではなく、２回に分けて行う必要がある。

また、本実施例においても実施例2の場合と同様に、ホログラム複製時と、複製ホログラムを光ピックアップ装置に用いる場合と、ホログラム原版の作製時において、それぞれ光源位置、光検出器の位置、ホログラムに入射或いはホログラムから出射する光束の角度及び位置を保持するための手段を設けるのが好ましい。

以上によれば、偏光ホログラムが有する複数のホログラム領域は相互に重なること無く、略接するように隣接しているので、ホログラム領域同士の境界付近における光利用効率の低下、フレア光発生の懸念が無い、高光利用効率の光ピックアップ装置を実現できる。

以上述べたような光ピックアップ装置と、その光ピックアップ装置からの出力信号を用いて情報の記録、再生、消去の少なくともいずれか１つを行う処理装置とを備える光ディスク装置によれば、高速度でのアクセスを安定して行うことができる光ディスク装置を提供することができる。

ここで、本発明に係る光ピックアップ装置を搭載した光ディスク装置の一実施例について説明する。
本発明に係る光ピックアップ装置は、前述の方法で作製される偏光ホログラムを用いるので、光利用効率が高く、高速な記録・再生に適した信頼性の高い信号が得られる。また、光利用効率が高いと信号検出系の光集積回路（ＯＰＩＣ）のゲインを小さくでき、ＯＰＩＣの高速応答化に貢献できる。また、入射角度により回折効率が変わらなければオフセットの小さい信号が得られる。したがって光ディスク装置の記録・再生速度の高速化と安定したサーボ制御を達成することができる。
さらに、本発明に係る光ピックアップ装置では、偏光ホログラムを用い、図２０と同様に光源と光検出器を配設したユニットと一体化することにより、光ピックアップ装置の小型化、薄型化が可能であり、例えばノート型パーソナルコンピュータに搭載される光ディスク装置の光ピックアップ装置として好適に用いることができる。

図２２に光ディスク装置の一例を示す。この光ディスク１２０は、情報記録媒体としての光ディスク１１７を回転駆動するためのスピンドルモータ１２２、光ピックアップ装置１２３、レーザコントロール回路１２４、エンコーダ１２５、モータドライバ１２７、再生信号処理回路１２８、サーボコントローラ１３３、バッファＲＡＭ１３４、バッファマネージャ１３７、インターフェース１３８、リード・オンリー・メモリ（ＲＯＭ）１３９、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１４０、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）１４１などを備えている。尚、図２２における矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表わすものではない。

光ディスク１１７としては、ＣＤ（コンパクト・ディスク）系の光ディスク（ＣＤ，ＣＤ−Ｒ，ＣＤ−ＲＷ）や、ＤＶＤ（デジタル・バーサタイル・ディスク）系の光ディスク（ＤＶＤ，ＤＶＤ−Ｒ，ＤＶＤ−ＲＷ）、ＤＶＤ+Blue等があるが、光ピックアップ装置１２３内に波長の異なる光源を複数備えた構成とし、光ディスク１１７の種類に応じて光源を選択的に駆動するようにすれば、複数種類の光ディスクに対して記録や再生を行うことができる光ディスク装置を構成することができる。

図２２において、光ピックアップ装置１２３は、光ディスク１１７のスパイラル状または同心円状のトラックが形成された記録面にレーザ光を照射すると共に、記録面からの反射光を受光し、情報の記録または再生または消去を行うための装置であり、前述したような構成となっている。
再生信号処理回路１２８は、光ピックアップ装置１２３の出力信号である電流信号を電圧信号に変換し、該電圧信号に基づいてウォブル信号、再生情報を含むＲＦ信号及びサーボ信号（フォーカス信号、トラッキング信号）などを検出する。そして、再生信号処理回路１２８では、ウォブル信号からアドレス情報及び同期信号等を抽出する。ここで抽出されたアドレス情報はＣＰＵ１４０に出力され、同期信号はエンコーダ１２５に出力される。さらに、再生信号処理回路１２８では、ＲＦ信号に対して誤り訂正処理等を行なった後、バッファマネージャ１３７を介してバッファＲＡＭ１３４に格納する。また、サーボ信号は再生信号処理回路１２８からサーボコントローラ１３３に出力される。サーボコントローラ１３３では、サーボ信号に基づいて光ピックアップ装置１２３を制御する制御信号を生成しモータドライバ１２７に出力する。

前記バッファマネージャ１３７では、バッファＲＡＭ１３４へのデータの入出力を管理し、蓄積されたデータ量が所定の値になると、ＣＰＵ１４０に通知する。前記モータドライバ１２７では、サーボコントローラ１３３からの制御信号及びＣＰＵ１４０の指示に基づいて、光ピックアップ装置１２３及びスピンドルモータ１２２を制御する。前記エンコーダ１２５では、ＣＰＵ１４０の指示に基づいて、バッファＲＡＭ１３４に蓄積されているデータをバッファマネージャ１３７を介して取り出し、エラー訂正コードの付加などを行い、光ディスク１１７への書き込みデータを作成するとともに、再生信号処理回路１２８からの同期信号に同期して、書き込みデータをレーザコントロール回路１２４に出力する。前記レーザコントロール回路１２４では、エンコーダ１２５からの書き込みデータに基づいて、光ピックアップ装置１２３からのレーザ光出力を制御する。

前記インターフェース１３８は、ホスト（例えばパーソナルコンピュータ）との双方向の通信インターフェースであり、ＡＴＡＰＩ（AT Attachment Packet Interface）及びＳＣＳＩ（Small Computer System Interface）等の標準インターフェースに準拠している。
前記ＲＯＭ１３９には、ＣＰＵ１４０にて解読可能なコードで記述された制御用のプログラム等が格納されている。ＣＰＵ１４０は、ＲＯＭ１３９に格納されている前記プログラムに従って上記各部の動作を制御するとともに、制御に必要なデータ等を一時的にＲＡＭ１４１に保持する。

以上、光ディスク装置の構成例を説明したが、図２２の構成は一例でありこれに限るものではなく、光ピックアップ装置１２３を搭載する光ディスク装置であれば種々の構成を適用することができる。
本発明では光ピックアップ装置１２３として、回折効率が高い偏光ホログラムを用いた光ピックアップ装置を搭載しているので、光利用効率が高く、信頼性の高い信号が得られ、かつ記録・再生速度の高速化を達成することができる。さらに本発明では、光ピックアップ装置１２３内に波長の異なる複数の光源を備えることにより、ＣＤ系、ＤＶＤ系、ＤＶＤ+Blueなどの使用する波長の異なる複数規格の光ディスクに対して記録または再生または消去を行なうことができる光ディスク装置を実現することができる。

以上説明したように、本発明に係るホログラム複製方法は、ホログラム原版を用いたホログラム複製において、両ホログラム間にギャップが存在する場合においても、各々回折作用の異なる複数のホログラム領域が略接するように複製できるので、各々回折作用が異なり、相互に略接している複数のホログラム領域を有する高回折効率で安価なホログラムの作製に、好適に利用することができる。そして、本発明に係るホログラム複製方法で複製されたホログラムは、光ピックアップ装置に好適に利用することができ、ホログラムが有する複数のホログラム領域の境界付近における光利用効率の低下、フレア光発生の懸念が無い、高光利用効率の光ピックアップ装置を実現することができる。そして、この光ピックアップアップ装置は光ディスク装置に好適に利用することができ、高速度でのアクセスを安定して行うことができる光ディスク装置を実現することができる。そして、本発明に係る光ディスク装置は、パーソナルコンピュータ等に内蔵される（或いは接続される）情報記録再生装置や、近年普及してきたＤＶＤレコーダ等に好適に利用することができる。

本発明の第一の実施例に係るホログラム複製方法の説明図である。 図１の複製方法において、複製に寄与するホログラム領域外の透過光を説明する図である。 本発明の第二の実施例に係る光ピックアップ装置のホログラムと光検出器の関係を示す図である。 本発明の第二の実施例に係るホログラム複製方法の説明図である。 本発明の第二の実施例に係るホログラム複製方法の説明図である。 本発明の第二の実施例に係るホログラム複製方法の説明図である。 本発明の第二の実施例に係るホログラム原版における各ホログラム領域と、得ようとする複製ホログラムにおける各ホログラム領域の位置及び大きさの関係を示す図である。 本発明の第二の実施例に係るホログラム原版における各ホログラム領域と、得ようとする複製ホログラムにおける各ホログラム領域の位置及び大きさの関係を示す図である。 本発明の第二の実施例に係るホログラム原版における各ホログラム領域と、得ようとする複製ホログラムにおける各ホログラム領域の位置及び大きさの関係を示す図である。 本発明の第三の実施例に係るホログラム複製方法の説明図である。 本発明の第三の実施例に係るホログラム複製方法の説明図である。 本発明の第三の実施例に係るホログラム複製方法の説明図である。 本発明の第三の実施例に係るホログラム原版における各ホログラム領域と、得ようとする複製ホログラムにおける各ホログラム領域の位置及び大きさの関係を示す図である。 本発明の第三の実施例に係るホログラム原版における各ホログラム領域と、得ようとする複製ホログラムにおける各ホログラム領域の位置及び大きさの関係を示す図である。 本発明の第三の実施例に係るホログラム原版における各ホログラム領域と、得ようとする複製ホログラムにおける各ホログラム領域の位置及び大きさの関係を示す図である。 本発明の第四の実施例に係るホログラム複製方法の説明図である。 本発明の第四の実施例に係るホログラム原版における各ホログラム領域と、得ようとする複製ホログラムにおける各ホログラム領域の位置及び大きさの関係を示す図である。 偏光ホログラムを用いた光ピックアップ装置の光学系の一例を示す概略構成図である。 図１８に示す光ピックアップ装置に用いる偏光ホログラムの従来例を示す概略断面図である。 光ピックアップ装置に用いるホログラムユニットの一例を示す概略断面図である。 ホログラム原版を用いたホログラム複製方法の説明図である。 光ディスク装置の一構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１：収束光
３，６：回折作用の異なるホログラム領域
４．７：回折光
９：集光レンズ
１０：ホログラム領域
１１：感光材料
１２，１３：透明基板
１４，１５：透明基板
１６：隙間
１７：ホログラム原版
１８：複製ホログラム
４１：光源の発光点
４２’：偏光ホログラム
４２-1〜４２-3：ホログラム領域
４７-1〜４７-3：光検出器
１１７：光ディスク
１２３：光ピックアップ装置

Claims (10)

1. 任意の波長の光束に対し、回折作用が各々異なり、かつ回折光が交差する少なくとも２つのホログラム領域を有するホログラムを、該複数のホログラム領域に各々対応した複数のホログラム領域を有するホログラム原版による回折光と透過光を感光材料中で干渉させて複製するホログラム複製方法であって、
   前記ホログラム原版における複数のホログラム領域間に隙間を設け、各々の領域による回折光が互いに略接する位置に前記感光材料を配置することを特徴とするホログラム複製方法。
2. 請求項１記載のホログラム複製方法において、
   前記ホログラム原版は、前記感光材料中で干渉させる前記ホログラム原版による透過光の強度を、前記ホログラム原版における複数のホログラム領域間の隙間を含むホログラムが設けられていない領域と、ホログラムが設けられている領域とで略等しくする手段を備えていることを特徴とするホログラム複製方法。
3. 請求項１または２記載のホログラム複製方法において、
   前記ホログラム原版は、計算機ホログラムからなることを特徴とするホログラム複製方法。
4. 請求項１または２記載のホログラム複製方法において、
   前記ホログラム原版は、前記回折光と前記透過光に相当する光束を干渉させて作製する体積位相型のホログラムからなることを特徴とするホログラム複製方法。
5. 請求項１または２記載のホログラム複製方法において、
   前記ホログラム原版は、計算機ホログラム、あるいは前記回折光と前記透過光に相当する光束を干渉させて作製する体積位相型のホログラムからなるホログラム原版により複製されたホログラムからなることを特徴とするホログラム複製方法。
6. 任意の波長の光束に対し、回折作用が各々異なり、かつ回折光が交差する少なくとも２つのホログラム領域を有するホログラムであって、
   請求項１〜５のいずれか一つに記載のホログラム複製方法により作製したことを特徴とするホログラム。
7. 請求項６記載のホログラムにおいて、
   前記ホログラムは、偏光ホログラムであることを特徴とするホログラム。
8. 情報記録媒体の記録面に光を照射し、該記録面からの反射光を受光する光ピックアップ装置であって、
   光源と、光源から出射される光束を情報記録媒体の記録面に集光する対物レンズと、前記記録面からの反射光束を受光する複数の光検出器とを備え、前記反射光束を前記光検出器に導く手段として、請求項6または７に記載のホログラムを用いたことを特徴とする光ピックアップ装置。
9. 請求項８記載の光ピックアップ装置において、
   前記ホログラムは、複製時に入射するホログラム原版による回折光と透過光が、それぞれ該ホログラムから発生する回折光と前記記録面からの反射光束に略一致するように設定されることを特徴とする光ピックアップ装置。
10. 情報記録媒体である光ディスクに対して、情報の記録、再生、消去の少なくともいずれか一つを行う光ディスク装置であって、
    請求項８または９に記載の光ピックアップ装置と、該光ピックアップ装置からの出力信号を用いて、情報の記録、再生、消去の少なくともいずれか一つを行う処理装置とを備えたことを特徴とする光ディスク装置。
    

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