JP2008108407A - 対物レンズ位置制御装置、対物レンズ位置制御方法、および情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録媒体を挟んで対向する２つのピックアップ部の光照射位置を正確に一致させることが可能な対物レンズ位置制御装置、対物レンズ位置制御方法、およびその機能を有する情報記録再生装置を提供する。
【解決手段】情報記録再生装置１０Ａは、ガラスディスク１００Ａと、光ビームを出射する光源３０２と、当該光ビームを第１の光ビームと第２の光ビームとに分離するハーフミラー３１８と、第１または第２の光ビームをガラスディスク１００Ａに集光する対物レンズ２０１，３０１と、第１および第２の光ビームを透過または反射するハーフミラー２０３と、ハーフミラー２０３を透過した第２の光ビームを反射する全反射ミラー２１１と、第１の光ビームと第２の光ビームとの干渉縞を観測する観測部２１３と、観測部２１３で観測される干渉縞の状態に応じて対物レンズ２０１の位置を制御する対物レンズ駆動機構２９１とを備える。
【選択図】図３

Description

この発明は、対物レンズ位置制御装置、対物レンズ位置制御方法、および情報記録再生装置に関し、より特定的には、ホログラフィを利用した情報記録再生装置の対物レンズ位置を制御する対物レンズ位置制御装置、対物レンズ位置制御方法、およびその機能を有する情報記録再生装置に関する。

従来より、ホログラムによって光ディスク記録媒体に情報を超高密度で記録するホログラフィック記録方式が知られている。このホログラフィック記録方式では、イメージ情報を担持する情報光と記録用参照光とを光ディスク記録媒体の内部で重ね合わせて干渉縞パターンを生成し、この干渉縞パターンを光ディスク記録媒体中に記録することによってイメージ情報の書込みが行なわれる。記録された干渉縞パターンから情報を再生する場合には、その光ディスク記録媒体中に記録された干渉縞パターンに書込時と同様の再生用参照光を照射し、干渉縞パターンによって回折を生じさせてイメージ情報を再生する。

近年では、光ディスク記録媒体の記録層の厚み方向も利用して、干渉縞パターンを３次元的に書き込むことにより、記録密度を更に増加させるようにしたボリュームホログラフィの開発が注目されている。このボリュームホログラフィによる記録方式を利用し、更に多重記録を行なうことによって情報の記録容量を飛躍的に増大させることができる。このような光ディスク記録媒体に対して情報を記録および／または再生する情報記録再生装置の対物レンズ位置（傾き）を検出する従来例について、以下に説明する。

従来の対物レンズ傾き検出装置は、光学式情報記録または再生装置に設けられる対物レンズの傾きを検出する装置であって、対物レンズと記録媒体に相当する平行平面とを透過したコヒーレント光を反射させるとともに、複数の光束に分離する反射光分離手段と、反射光分離手段により分離された複数の光束を相対的に光軸の周りに略１８０度回転させる光束回転手段と、光束回転手段により回転せしめられた複数の光束を重ね合わせて干渉縞を発生させる干渉縞発生手段とを備える（たとえば、特許文献１参照）。

また、ビットに対応する微小なホログラムをホログラム記録媒体内に三次元的に形成するホログラム記録方法が提案されている。この従来のホログラム記録方法では、透明なホログラム記録媒体を挟んで２つの集光光学系を対向させ、対向する２本の光束の集光点を一致させる。これにより、その集光点に干渉縞が発生し、微小な反射型ホログラムが形成される。再生時には、一方の光束のみをホログラム記録媒体に照射して、記録部に集光させる。これにより、その集光点に反射型ホログラムが形成されている場合、入射光とは逆方向に再生光が発生する。その再生光を光検出器で検出することで、ビット情報が得られる（たとえば、非特許文献１参照）。
特開平６−２５９８０５号公報 Toshihiro Horigome、外７名、「青色レーザダイオードを用いた微小反射記録のための駆動システム（Drive System for Micro-Reflector Recording Employing Blue Laser Diode）」、光メモリ２００６国際シンポジウム（International Symposium on Optical Memory 2006（ＩＳＯＭ０６）、テクニカルダイジェスト

従来の対物レンズ傾き検出装置は、光磁気ディスク装置とともに設けられており、対物レンズ傾き検出装置で検出された傾き情報に基づいて、光磁気ディスク装置の情報記録媒体に対する位置を制御する。そのため、対物レンズ傾き検出装置の光照射位置と光磁気ディスク装置の光照射位置とは正確に対応していなければならない。

特許文献１に記載されているように、従来の対物レンズ傾き検出装置は、対物レンズの傾き調整のために対物レンズに対向する位置に半球レンズを配置し、対物レンズ入射光と半球レンズ反射光との干渉縞で、対物レンズによる発生するコマ収差を検出する。このように、従来の対物レンズ傾き検出装置はコマ収差を利用するため、収差の状態によっては対物レンズ傾き検出装置の光照射位置と光磁気ディスク装置の光照射位置とを正確に対応させることが難しいという問題があった。非特許文献１に記載された従来のホログラム記録方法においても、２つの対物レンズの正確な位置および傾きの調整が必要となる。

この発明の目的は、記録媒体を挟んで対向する２つのピックアップ部の光照射位置を正確に一致させることが可能な対物レンズ位置制御装置、対物レンズ位置制御方法、およびその機能を有する情報記録再生装置を提供することである。

この発明のある局面によれば、透明媒体を挟んで対向する位置に配置され透明媒体に光ビームを集光する第１および第２の対物レンズの位置を制御する対物レンズ位置制御装置であって、第１および第２の光ビームを生成する光ビーム生成光学系と、第１の対物レンズ、透明媒体および第２の対物レンズを経由する第１の光ビームと、第１の光ビームとは別経路をたどる第２の光ビームとの干渉縞を観測する観測部と、干渉縞の状態に応じて、第１および第２の対物レンズの少なくとも一方の位置を制御する対物レンズ駆動機構とを備える。

好ましくは、透明媒体は、半透構造の層を含む。第２の光ビームは、第２の対物レンズで透明媒体に集光され、透明媒体で一部反射されて再び第２の対物レンズを経由し、観測部に入射する。

好ましくは、第１または第２の対物レンズに設けられる半透鏡をさらに備える。第２の光ビームは、半透鏡で一部反射されて観測部に入射する。

この発明の他の局面によれば、透明媒体を挟んで対向する位置に配置され透明媒体に光ビームを集光する第１および第２の対物レンズの位置を制御する対物レンズ位置制御方法であって、第１および第２の光ビームを生成するステップと、第１の対物レンズ、透明媒体および第２の対物レンズを経由する第１の光ビームと、第１の光ビームとは別経路をたどる第２の光ビームとの干渉縞を観測するステップと、干渉縞の状態に応じて、第１および第２の対物レンズの少なくとも一方の位置を制御するステップとを備える。

この発明のさらに他の局面によれば、記録媒体に対して情報を記録および／または再生するとともに、記録媒体と置換される透明媒体を介して対物レンズ位置を制御可能な情報記録再生装置であって、光ビームを生成する光ビーム生成光学系と、光ビームを記録媒体に集光する第１の対物レンズと、光ビームを記録媒体に集光する、記録媒体を挟んで第１の対物レンズと対向する位置に配置された第２の対物レンズと、第１の対物レンズ、透明媒体および第２の対物レンズを経由する第１の光ビームと、第１の光ビームとは別経路をたどる第２の光ビームとの干渉縞を観測する観測部と、干渉縞の状態に応じて、第１および第２の対物レンズの少なくとも一方の位置を制御する対物レンズ駆動機構とを備える。

好ましくは、対物レンズ駆動機構により第１の対物レンズの焦点と第２の対物レンズの焦点とを一致させ、記録媒体内の当該焦点にホログラムを記録する。

この発明によれば、記録媒体を挟んで対向する２つのピックアップ部の光照射位置を正確に一致させることができる。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１は、この発明の実施の形態による情報記録再生装置１０の光学的構成を示した図である。図１を参照して、情報記録再生装置１０は、サーボ用ピックアップ部２００と、情報記録再生用ピックアップ部３００とを備える。情報記録再生装置１０は、情報記録媒体１００に対して情報を記録および／または再生する。

情報記録媒体１００は、一例として、基板１Ａ，１Ｂと、反射層２Ａ，２Ｂと、保護層３と、ホログラム記録層５とを含む。基板１Ｂ上には、ホログラム記録層５が形成されている。ホログラム記録層５上には、反射層２Ｂが形成されている。反射層２Ｂ上には、保護層３が形成されている。保護層３上には、反射層２Ａが形成されている。反射層２Ａ上には、基板１Ａが形成されている。

情報記録媒体１００は、たとえば、基板１Ａ，１Ｂが各々約０．６ｍｍ、反射層２Ａ，２Ｂが各々２〜３μｍ、保護層３が約０．２ｍｍ、ホログラム記録層５が約０．６ｍｍの厚さであって、この場合には合計でほぼ２ｍｍとなる。

基板１Ａ，１Ｂは、ポリカーボネートまたはガラスにより構成されている。基板１Ａと反射層２Ａとの境界面にサーボピット１ａが形成されている。反射層２Ａは、アルミ、金、白金等で基板１Ａ上に凹凸でコーティングされている。この発明の実施の形態における情報記録媒体１００は、ディスク形状でもいいし、カード形状であってもよい。カード形状の場合には、サーボピット１ａは無くても良い。

反射層２Ａには、情報記録媒体１００の半径方向に複数のアドレスサーボ領域が所定の角度間隔で配列されている。アドレスサーボ領域には、フォーカスサーボ制御またはトラッキングサーボ制御を行なうための情報と情報記録領域に対するアドレス情報とが、予めエンボスピットによって記録してある。このエンボスピットの高さは、他の層の厚さに比べて充分に小さい。トラッキングサーボ制御を行なうための情報記録には、たとえばウォブルピットを使用することができる。

サーボ用ピックアップ部２００は、対物レンズ２０１と、４５度ミラー２０２と、ハーフミラー２０３と、サーボ信号生成光学系２０９と、対物レンズ駆動機構２９１，２９２とを含む。サーボ信号生成光学系２０９は、光受光素子２０４と、レンズ２０５，２０６とを有する。サーボ用ピックアップ部２００に適用可能な情報記録媒体１００としては、たとえば、ＣＤ（Compact Disk）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ＢＤ（Blu-ray Disk（登録商標））、ＨＤ−ＤＶＤ（High Definition DVD）がある。なお、ハーフミラー（半透鏡）とは、入射光を透過光と反射光とで必ずしも１対１に分離する訳ではなく、任意の比率で分離し得る。

情報記録再生用ピックアップ部３００は、対物レンズ３０１と、光源３０２と、コリメートレンズ３０３と、４５度ミラー３０４と、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３０５と、イメージセンサ３０６と、反射型空間光変調器３０７と、リレーレンズ３０８と、１／４波長板３１１と、参照光位置変換用ホログラム３１２と、サーボ信号検出部３１３と、裏面反射型１／４波長板３１６ａ，３１６ｂと、ハーフミラー３１８とを含む。光源３０２としては、ガスレーザ、固体レーザ、半導体レーザ等を用いることができ、特に、帰還をかけてコヒーレント長を長くした半導体レーザが好ましい。

図１を参照して、光源３０２から出射された光ビームは、コリメートレンズ３０３で平行光束に変換される。当該平行光は、参照光位置変換用ホログラム３１２を通って、偏光ビームスプリッタ３０５で反射される。当該反射光は、裏面反射型１／４波長板３１６ａ，３１６ｂでさらに反射され、Ｐ偏光として偏光ビームスプリッタ３０５を透過する。当該透過光は、リレーレンズ３０８を通ってハーフミラー３１８を透過し、４５度ミラー３０４で反射される。当該反射光は、ハーフミラー２０３および４５度ミラー２０２でさらに反射され、対物レンズ２０１を介して情報記録媒体１００に集光される。

記録媒体１００から反射された光（以下、戻り光とも称する）は、再び対物レンズ２０１を通過して、４５度ミラー２０２で反射される。当該反射光は、ハーフミラー２０３を透過し、サーボ信号生成光学系２０９のレンズ２０５，２０６を通過して光受光素子２０４上に受光される。

ここで、対物レンズ２０１は、対物レンズ駆動機構２９１によってフォーカス方向（Ｚ方向）およびトラッキング方向（Ｘ方向）に駆動される。情報記録媒体１００に記録された情報を再生する場合、対物レンズ駆動機構２９１は、フォーカス方向（Ｚ方向）にのみ対物レンズ２０１を駆動する。このフォーカス駆動により、情報記録媒体１００の面振れがあっても、情報記録媒体１００における反射層２Ａの所定位置に集光スポットの焦点が合うように対物レンズ２０１を追従させることができる。

なお、トラッキング駆動については、後述するように、サーボ用ピックアップ部２００で得られたトラッキング誤差信号ＴＥＳに基づいて情報記録媒体１００を駆動する。トラッキング誤差信号ＴＥＳの検出方法としては、一般にＣＤ／ＤＶＤ／ＢＤ（登録商標）／ＨＤ−ＤＶＤ用の光ピックアップで採用されている３ビーム法、差動プッシュプル（ＤＰＰ）法、位相シフトＤＰＰ法等を用いることができる。また、焦点位置ずれを補正するために用いられるフォーカス誤差信号ＦＥＳの検出方法としては、シングルナイフエッジ法、非点収差法等を用いることができる。

次に、情報記録再生用ピックアップ部３００での再生動作について説明する。
光源３０２から出射された光ビームは、コリメートレンズ３０３で平行光束に変換され、参照光位置変換用ホログラム３１２で参照光としての位置が決められる。当該参照光は、Ｓ偏光として偏光ビームスプリッタ３０５で反射される。当該反射光は、裏面反射型１／４波長板３１６ａ，３１６ｂで反射され、Ｐ偏光として偏光ビームスプリッタ３０５を透過する。当該透過光は、リレーレンズ３０８を通って、ハーフミラー３１８で反射される。当該反射光は、１／４波長板３１１で円偏光に変換され、対物レンズ３０１によって情報記録媒体１００の反射層２Ｂ上に集光される。

情報記録媒体１００の記録済領域には、記録済み情報に対応した光学特性分布が形成されている。したがって、情報記録媒体１００に集光された参照光は、上記の光学特性分布により回折された再生光と回折されなかった反射参照光とに分離される。

上記の再生光は、情報記録媒体１００に対する情報光を再現している。当該再生光は、対物レンズ３０１により平行光束とされた後、１／４波長板３１１を通過することでＳ偏光に変換される。当該Ｓ偏光の光は、ハーフミラー３１８で反射され、リレーレンズ３０８を通って、偏光ビームスプリッタ３０５で反射される。当該反射光は、反射型空間光変調器３０７の像を再現する形でイメージセンサ３０６上に結像される。

上記の反射参照光は、同様に、対物レンズ３０１により平行光束とされた後、１／４波長板３１１を通過することでＳ偏光に変換される。当該Ｓ偏光の光は、ハーフミラー３１８を透過し、サーボ信号検出部３１３に入射することで、フォーカスエラー信号ＦＥＳが生成される。

情報記録再生用ピックアップ部３００は、生成されたフォーカスエラー信号ＦＥＳに基づいて、対物レンズ３０１を対物レンズ駆動機構２９２によりＺ方向に駆動させる。これにより、対物レンズ３０１にフォーカスサーボがかかり、常に情報記録媒体１００内の反射層２Ｂに焦点が合うように対物レンズ３０１が制御される。このようにして、情報記録媒体１００に記録された情報が読み出される。なお、情報記録媒体１００のトラッキング位置は、サーボ用ピックアップ部２００で検出された前述のトラッキングエラー信号ＴＥＳおよびアドレス信号ＡＤＤに基づいて、情報記録媒体１００をトラック方向に駆動することで制御されている。

次に、情報記録再生用ピックアップ部３００での記録動作について説明する。
光源３０２から出射された光ビームは、コリメートレンズ３０３で平行光束に変換され、参照光位置変換用ホログラム３１２において、位置が決められるＳ偏光の参照光と、そのまま透過する同じくＳ偏光の信号光とに分離される。

上記の参照光は、偏光ビームスプリッタ３０５で反射され、裏面反射型１／４波長板３１６ａ，３１６ｂで反射される。当該反射光は、Ｐ偏光として偏光ビームスプリッタ３０５を透過する。上記の信号光は、偏光ビームスプリッタ３０５で反射され、反射型空間光変調器３０７に入射して、２次元の信号情報を持つ変調パターンに変換された信号光になるとともにＰ偏光となって反射される。反射型空間光変調器３０７からの反射光は、偏光ビームスプリッタ３０５を透過する。

偏光ビームスプリッタ３０５を透過した参照光および信号光は、リレーレンズ３０８を通ってハーフミラー３１８で反射される。当該反射光は、１／４波長板３１１で円偏光に変換され、対物レンズ３０１によって情報記録媒体１００の反射層２Ｂ上に集光される。情報記録媒体１００では、信号光と参照光とが記録層５内で重なり合って干渉パターンが記録され、記録情報に対応した光学特性分布が形成される。

上記の参照光は、反射層２Ｂで反射され、対物レンズ３０１により平行光束とされた後、１／４波長板３１１を通過することでＳ偏光に変換される。当該Ｓ偏光の光は、ハーフミラー３１８で透過され、サーボ信号検出部３１３に入射して、フォーカスエラー信号ＦＥＳが生成される。

情報記録再生用ピックアップ部３００は、生成されたフォーカスエラー信号ＦＥＳに基づいて、対物レンズ３０１をＺ方向に駆動させる。これにより、フォーカスサーボがかかり、常に情報記録媒体１００内の反射層２Ｂに焦点が合うように対物レンズ３０１が制御される。このようにして、情報記録媒体１００に情報が記録される。再生時と同様に、情報記録媒体１００のトラッキング位置は、サーボ用ピックアップ部２００で検出された前述のトラッキングエラー信号ＴＥＳおよびアドレス信号ＡＤＤに基づいて、情報記録媒体１００をトラック方向に駆動することで制御されている。

図２は、この発明の実施の形態による情報記録再生装置１０の信号処理構成を示したブロック図である。図２を参照して、情報記録再生装置１０は、サーボ用ピックアップ部２００と、情報記録再生用ピックアップ部３００と、スピンドルサーボ回路４０１と、駆動装置４０２と、コントローラ４０６と、信号処理回路４０８とを備える。情報記録再生装置１０は、情報記録媒体１００に対して情報を記録および／または再生する。

サーボ用ピックアップ部２００は、対物レンズ２０１と、検出回路２２３と、フォーカスサーボ回路２２４と、トラッキングサーボ回路２２５と、スライドサーボ回路２２７とを含む。情報記録再生用ピックアップ部３００は、対物レンズ３０１と、検出回路３２３と、フォーカスサーボ回路３２４とを含む。

スピンドルサーボ回路４０１は、信号処理回路４０８より出力される基本クロック信号などを受けて、情報記録媒体１００の回転数を所定の値に保つようにスピンドルモータを制御する。駆動装置４０２は、情報記録媒体１００が取り付けられるスピンドルを回転させるスピンドルモータを制御する。駆動装置４０２は、情報記録媒体１００に記録されている情報を記録再生するために、情報記録媒体１００を半径方向に移動させる。

検出回路２２３は、サーボ用ピックアップの出力信号からフォーカスエラー信号ＦＥＳ２、トラッキングエラー信号ＴＥＳおよびアドレス信号ＡＤＤを検出する。フォーカスサーボ回路２２４は、フォーカスエラー信号ＦＥＳ２に基づいて、サーボ用ピックアップ部２００内のアクチュエータを駆動して対物レンズ２０１を情報記録媒体１００の厚み方向に移動させることでフォーカスサーボを行なう。トラッキングサーボ回路２２５は、トラッキングエラー信号ＴＥＳに基づいてアクチュエータを駆動し、情報記録媒体１００を上記スピンドルモータごと半径方向に移動させることでトラッキングサーボを行なう。スライドサーボ回路２２７は、アドレス信号ＡＤＤおよびコントローラ４０６からの指令に基づいて駆動装置４０２を制御し、情報記録媒体１００を上記スピンドルモータごと半径方向に移動させることでスライドサーボを行なう。

検出回路３２３は、記録再生用ピックアップの出力信号からフォーカスエラー信号ＦＥＳ３を検出する。フォーカスサーボ回路３２４は、フォーカスエラー信号ＦＥＳ３に基づいて、情報記録再生用ピックアップ部３００内のアクチュエータを駆動して対物レンズ３０１を情報記録媒体１００の厚み方向に移動させることでフォーカスサーボを行なう。

信号処理回路４０８は、情報記録再生用ピックアップ部３００内のイメージセンサの出力から情報信号Ｓｄをデコードし、情報記録媒体１００のデータエリアに記録されたデータを再生する。また、信号処理回路４０８は、アドレス信号ＡＤＤから、基本クロック信号を生成したりアドレスを判別したりして出力信号Ｓｏｕｔを出力する。

コントローラ４０６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。コントローラ４０６では、ＣＰＵがＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに格納されたプログラムを実行することによってコントローラの機能が実現される。コントローラ４０６は、上記基本クロック信号およびアドレス情報を受けて、サーボ用ピックアップ部２００および情報記録再生用ピックアップ部３００を含む情報記録再生装置１０の全体を制御する。情報記録再生装置１０は、コントローラ４０６に対して入力信号Ｓｉｎ等の種々の指示を与える操作部をさらに備える。

次に、この発明の実施の形態における対物レンズの位置検出装置および調整方法について、上記のサーボ用ピックアップ部２００および情報記録再生用ピックアップ部３００の調整を例に、実施の形態ごとに詳述する。なお、この発明の実施の形態では、情報記録装置と情報再生装置とを一体化した情報記録再生装置に基づいて説明するが、これは一例であって、情報記録装置と情報再生装置とで別々に説明することも可能である。

［実施の形態１］
図３は、この発明の実施の形態１による情報記録再生装置１０Ａの光学的構成を示した図である。図３を参照して、情報記録再生装置１０Ａは、サーボ用ピックアップ部２００Ａと、情報記録再生用ピックアップ部３００とを備える。実施の形態１の情報記録再生装置１０Ａは、図１の情報記録再生装置１０においてサーボ信号生成光学系２０９がない状態まで組み立て、サーボ信号生成光学系２０９の代わりに全反射ミラー２１１、結像レンズ２１２、観測部２１３を配置している。また、対物レンズ２０１，３０１の集光位置に、情報記録媒体１００の代わりにダミーのガラスディスク１００Ａを配置している。

図３を参照して、光源３０２から出射された光ビームは、コリメートレンズ３０３で平行光にされ、参照光位置変換用ホログラム３１２、偏光ビームスプリッタ３０５、反射型空間光変調器３０７およびリレーレンズ３０８を経由して、ハーフミラー３１８に到達する。ハーフミラー３１８で反射された光ビームは、１／４波長板３１１、対物レンズ３０１、ガラスディスク１００Ａ、対物レンズ２０１および４５度ミラー２０２を経由し、第１の平行光としてハーフミラー２０３を透過する。ハーフミラー３１８を透過した光ビームは、４５度ミラー３０４で反射され、ハーフミラー２０３をいったん透過して全反射ミラー２１１で反射された後、第２の平行光としてハーフミラー２０３で反射される。

上記の第１および第２の平行光は、ハーフミラー２０３において合成され、結像レンズ２１２によって観測部２１３に結像される。観測部２１３は、たとえばＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラおよびモニタを備えている。観測部２１３では、第１の平行光および第２の平行光の光束の重ね合わせによって生じる干渉縞が観測される。この干渉縞には次の理由により歪みが生じ得る。第１の理由は、第２の平行光に対して第１の平行光が対物レンズ２０１のＺ方向にずれて発散または収束することに起因する。第２の理由は、第１の平行光の光軸が対物レンズ２０１のＸＹ方向に対して傾くことに起因する。

図４は、図３の観測部２１３において観測される干渉縞の変化を示した図である。図４において、（ａ）は対物レンズ２０１がＺ方向にずれた場合の同心円状の縞２１３ａを示し、（ｂ）は対物レンズ２０１がＸ方向にずれた場合の横縞２１３ｂを示し、（ｃ）は対物レンズ２０１がＹ方向にずれた場合の縦縞２１３ｃを示す。図４の（ａ）〜（ｃ）において、干渉縞の縞の本数は、対物レンズ２０１のずれが大きいほど増加する。図４の（ｄ）は、対物レンズ２０１がＸＹＺ方向のいずれに対してもほとんどずれていない場合の縞２１３ｄを示す。

図４の（ａ）〜（ｃ）のいずれかの縞が観測された場合、縞の種類を識別し、どの方向のずれが大きいのかを判断することにより、図４の（ｄ）のようにほとんど縞の発生していない状態に対物レンズ２０１を調整することができる。これにより、図３を参照して、対物レンズ２０１の位置を対物レンズ３０１の位置に対して１μｍ以下の精度で調整することができる。なお、情報記録再生装置１０Ａの組み立てとしては、全反射ミラー２１１、結像レンズ２１２、観測部２１３を外し、図１のサーボ信号生成光学系２０９を配置して完了となる。

以上のように、実施の形態１によれば、図１の情報記録再生装置１０において全反射ミラー２１１、結像レンズ２１２、観測部２１３を配置し、ガラスディスク１００Ａを経由して観測される干渉縞の状態に応じて対物レンズ２０１の位置を調整することにより、対物レンズ２０１の位置を対物レンズ３０１の位置に対して１μｍ以下の精度で調整することができる。

実施の形態１の情報記録装置は、透明基板と、干渉パターンによって情報が記録される記録層と、透明基板と記録層との間に設けられ、入射する光ビームを反射する反射層とを含む情報記録媒体に対してホログラフィを利用して情報を記録する装置であって、記録層に入射する信号光および参照光の記録層内の干渉パターンによって情報を記録するホログラム記録光学系と、透明基板に入射した光ビームの反射光により情報記録媒体の位置を検出する位置信号生成光学系と、位置信号生成光学系で検出される情報記録媒***置信号により情報記録媒体を駆動制御する情報記録媒体駆動制御部とを備える。

これにより、位置信号生成光学系で検出される情報記録媒***置信号を用いて正確にホログラム記録光学系の位置を決めることができ、情報記録媒体の所望の位置に高速にアクセスして良好なホログラム記録動作を行なうことができる。

実施の形態１の情報再生装置は、透明基板と、干渉パターンによって情報が記録される記録層と、透明基板と記録層との間に設けられ、入射する光ビームを反射する反射層とを含む情報記録媒体からホログラフィを利用して情報を再生する装置であって、記録層に入射する参照光により記録層内の干渉パターンによって情報が記録された信号光を再生するホログラム再生光学系と、透明基板に入射した光ビームの反射光により情報記録媒体の位置を検出する位置信号生成光学系と、位置信号生成光学系で検出される情報記録媒***置信号により情報記録媒体を駆動制御する情報記録媒体駆動制御部とを備える。

これにより、位置信号生成光学系で検出される情報記録媒***置信号を用いて正確にホログラム再生光学系の位置を決めることができ、情報記録媒体の所望の位置に高速にアクセスして良好なホログラム再生動作を行なうことができる。

また、実施の形態１の対物レンズ位置制御装置は、情報記録媒体に焦点を結ぶ第１の対物レンズと、情報記録媒体に対して第１の対物レンズと対向する位置に配置される第２の対物レンズとを含む情報記録再生装置において第１および第２の対物レンズの相対的な位置を検出する装置であって、１つの光源から出射し第１および第２の対物レンズを通過する第１の平行光と、第１の対物レンズに入射しない平行光の一部から生成される第２の平行光とを重ね合わせて干渉縞を発生させる干渉縞発生手段を備え、第２の平行光は第２の対物レンズに入射する平行光の一部から生成されることを特徴とする。

これにより、対向する第１および第２の対物レンズが光ビームを集光してスポットを形成する位置を１μｍ以下の精度で調整できるとともに、位置調整用に特別な素子が必要なく、簡単に対物レンズ位置を検出できる。

［実施の形態２］
図５は、この発明の実施の形態２による情報記録再生装置１０Ｂの光学的構成を示した図である。図５を参照して、情報記録再生装置１０Ｂは、サーボ用ピックアップ部２００Ｂと、情報記録再生用ピックアップ部３００とを備える。実施の形態２の情報記録再生装置１０Ｂは、図１の情報記録再生装置１０においてサーボ信号生成光学系２０９がない状態まで組み立て、サーボ信号生成光学系２０９の代わりに結像レンズ２１２および観測部２１３を配置している。

また、対物レンズ２０１，３０１の集光位置に、情報記録媒体１００の代わりにダミーのガラスディスク１００Ｂを配置している。ガラスディスク１００Ｂは、中央層１００ｂがハーフミラー構造となっており、対物レンズ２０１，３０１の集光点が当該ハーフミラー位置となるように配置されている。なお、ガラスディスク１００Ｂおよび対物レンズ２０１，３０１をディスク部５００とも称する。

図５を参照して、光源３０２から出射された光ビームは、実施の形態１と同様に、コリメートレンズ３０３で平行光にされ、参照光位置変換用ホログラム３１２、偏光ビームスプリッタ３０５、反射型空間光変調器３０７およびリレーレンズ３０８を経由して、ハーフミラー３１８に到達する。ハーフミラー３１８で反射された光ビームは、１／４波長板３１１、対物レンズ３０１、ガラスディスク１００Ｂ、対物レンズ２０１および４５度ミラー２０２を経由し、第１の平行光としてハーフミラー２０３を透過する。

一方、ハーフミラー３１８を透過した光ビームは、４５度ミラー３０４、ハーフミラー２０３および４５度ミラー２０２を経由し、対物レンズ２０１によってガラスディスク１００Ｂに集光される。ガラスディスク１００Ｂの中央層１００ｂで一部反射された光ビームは、再び対物レンズ２０１および４５度ミラー２０２を経由し、第２の平行光としてハーフミラー２０３を透過する。

上記の第１および第２の平行光は、ハーフミラー２０３において合成され、結像レンズ２１２によって観測部２１３に結像される。観測部２１３は、たとえばＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラおよびモニタを備えている。図４で示したように、観測部２１３では、第１の平行光および第２の平行光の光束の重ね合わせによって生じる干渉縞が観測される。この干渉縞に歪みが生じる理由は図４において説明した通りである。

図４の（ａ）〜（ｃ）のいずれかの縞が観測された場合、縞の種類を識別し、どの方向のずれが大きいのかを判断することにより、図４の（ｄ）のようにほとんど縞の発生していない状態に対物レンズ２０１を調整することができる。これにより、図５を参照して、対物レンズ２０１の位置を対物レンズ３０１の位置に対して１μｍ以下の精度で調整することができる。なお、情報記録再生装置１０Ｂの組み立てとしては、結像レンズ２１２、観測部２１３を外し、図１のサーボ信号生成光学系２０９を配置して完了となる。

上記の実施の形態２では、対物レンズ２０１の位置検出のために情報記録再生装置１０Ｂの光学部品の一部を流用している。しかし、情報記録再生装置１０Ｂの構成は、ディスク部５００を含む構成には限定されない。そこで、より汎用性の高い対物レンズ位置制御装置の構成について、次に説明する。

図６は、この発明の実施の形態２の変形例である対物レンズ位置制御装置６００の光学的構成を示した図である。図６を参照して、対物レンズ位置制御装置６００は、光源ユニット３０２Ｕと、４５度ミラー２０２，３０４と、ハーフミラー２０３，３１８と、結像レンズ２１２と、観測部２１３とを含む。すなわち、対物レンズ位置制御装置６００は、おおむね実施の形態２の情報記録再生装置１０Ｂからディスク部５００を取り除いた構成となっている。

実施の形態２の変形例では、ディスク部５００のような構成があれば、これに対して図６の対物レンズ位置制御装置６００を挿入することにより、図５の情報記録再生装置１０Ｂと同等の光学系を構築することができる。これにより、実施の形態２で説明したのと同じ方法で対物レンズ２０１の位置を調整し、対物レンズ２０１，３０１の相対位置関係を調整することができる。

以上のように、実施の形態２によれば、図１の情報記録再生装置１０において結像レンズ２１２、観測部２１３を配置し、中央層１００ｂにハーフミラー構造を有するガラスディスク１００Ｂを経由して観測される干渉縞の状態に応じて対物レンズ２０１の位置を調整することにより、対物レンズ２０１の位置を対物レンズ３０１の位置に対して１μｍ以下の精度で調整することができる。

また、情報記録再生装置１０Ｂからディスク部５００を取り除いた対物レンズ位置制御装置６００を用いることにより、ディスク部５００等の光学系の構成にかかわらず、対物レンズ２０１の位置を調整することができる。この結果、対物レンズ位置制御装置６００の汎用性が高まる。

実施の形態２の対物レンズ位置制御装置は、情報記録媒体に焦点を結ぶ第１の対物レンズと、情報記録媒体に対して第１の対物レンズと対向する位置に配置される第２の対物レンズとを含む情報記録再生装置において第１および第２の対物レンズの相対的な位置を検出する装置であって、１つの光源から出射し第１および第２の対物レンズを通過する第１の平行光と、第１の対物レンズに入射しない平行光の一部から生成される第２の平行光とを重ね合わせて干渉縞を発生させる干渉縞発生手段を備え、第２の平行光は第２の対物レンズで集光された光ビームの焦点位置からの反射光が再び第２の対物レンズで変換されて生成される平行光であることを特徴とする。

これにより、対向する第１および第２の対物レンズが光ビームを集光してスポットを形成する位置を１μｍ以下の精度で調整できるとともに、光学系の構成にかかわらず第１および第２の対物レンズの位置検出が可能となり、汎用性の高い対物レンズ位置制御装置を構成することができる。

［実施の形態３］
図７は、この発明の実施の形態３による情報記録再生装置１０Ｃの光学的構成を示した図である。図７を参照して、情報記録再生装置１０Ｃは、サーボ光学系２００Ｃと、記録再生光学系３００Ｃとを備える。情報記録再生装置１０Ｃは、透明記録媒体７３０に対して情報を記録および／または再生する。実施の形態３の情報記録再生装置１０Ｃは、透明記録媒体７３０を挟んで２つのピックアップ部を備える。

サーボ光学系２００Ｃは、ダイクロイックミラー７０４と、対物レンズ７０５と、結像レンズ７１３と、観測部７１４と、光源７２１と、対物レンズ７２２と、ビームスプリッタ７２３と、レンズ７２４と、光検出器７２５と、対物レンズ駆動機構７９１，７９２とを含む。記録再生光学系３００Ｃは、光源７０１と、コリメートレンズ７０２と、ビームスプリッタ７０３，７０７と、ダイクロイックミラー７０４と、対物レンズ７０５，７０９と、光シャッター７０６と、４５度ミラー７０８と、レンズ７１０と、光検出器７１１と、半透過ミラー７１２とを含む。

まず、情報記録再生装置１０Ｃの記録動作について説明する。
光源７０１から出射された光ビームは、コリメートレンズ７０２で平行光にされ、ビームスプリッタ７０３で２本の光ビームに分割される。一方の光ビームは、ビームスプリッタ７０３を透過し、ダイクロイックプリズム７０４で反射され、対物レンズ７０５で透明記録媒体７３０内に集光される。もう一方の光ビームは、ビームスプリッタ７０３で反射され、光シャッター７０６を透過する。当該透過光は、ビームスプリッタ７０７、４５度ミラー７０８および半透過ミラー７１２を経て、対物レンズ７０９により透明記録媒体７３０内に集光される。

透明記録媒体７３０は、基板７３１，７３４と、ダイクロイックミラー層７３２と、ホログラム記録層７３３とを含む。基板７３４上に、ホログラム記録層７３３が形成されている。ホログラム記録層７３３上に、ダイクロイックミラー層７３２が形成されている。ダイクロイックミラー層７３２上に、基板７３１が形成されている。光源７０１の発振波長は、ホログラム記録層７３３の感光波長に合わせて、たとえば波長４０５ｎｍに設定される。ダイクロイックミラー層７３２は、この感光波長の入射光が透過するように層構造が設計される。

対物レンズ７０５を含むピックアップ部と、対物レンズ７０９を含むピックアップ部とは、透明記録媒体７３０を挟んで対向するように配置されている。対物レンズ７０５，７０９は、対物レンズに７０５，７０９に入射する光ビームが透明記録媒体７３０のホログラム記録層７３３内の一点に集光するように配置されている。この集光点では、２本の光ビームによる干渉縞が生じ、微小な反射型ホログラムが形成される。

次に、情報記録再生装置１０Ｃの再生動作について説明する。
再生時には、光シャッター７０６は閉じられている。光源７０１から光ビームが出射され、ビームスプリッタ７０３を透過した光ビームが対物レンズ７０５等を経て透明記録媒体７３０に導かれる点は、記録時と同じである。

透明記録媒体７３０において、対物レンズ７０５の集光点に微小反射型ホログラムがある場合、透明記録媒体７３０への入射光と逆方向に再生光が発生する。当該再生光は、対物レンズ７０５により平行光に変換され、ダイクロイックプリズム７０４で反射される。当該反射光は、ビームスプリッタ７０３で反射され、レンズ７１０により集光されて光検出器７１１に導かれる。対物レンズ７０５の集光点に微小反射型ホログラムがない場合、再生光は発生しない。

光検出器７１１は、再生光の発生の有無を検出し、ホログラム記録層７３３内に記録された情報を取り出す。１個の反射型ホログラムは、１ビットの情報に対応する。この反射型ホログラムを透明記録媒体７３０の面内および厚み方向に沿って３次元的に形成することにより、高密度記録を実現することができる。

次に、情報記録再生装置１０Ｃのサーボ動作について説明する。
光源７２１から出射された光ビームは、コリメートレンズ７２２により平行光に変換される。当該平行光は、ビームスプリッタ７２３およびダイクロイックミラー７０４を透過し、対物レンズ７０５により透明記録媒体７３０のダイクロイックミラー層７３２上に集光される。ダイクロイックミラー層７３２には、サーボピットが形成されている。光源７２１の発振波長は、ダイクロイックミラー７０４を透過し、ダイクロイックミラー層７３２で反射される波長、たとえば波長６５０ｎｍに設定される。

ダイクロイックミラー層７３２で反射された光ビームは、ダイクロイックプリズム７０４を透過する。当該透過光は、ビームスプリッタ７２３で反射され、レンズ７２４により光検出器７２５上に集光され検出される。情報記録再生装置１０Ｃは、サーボ光学系２００Ｃによりサーボピットに記録された情報を読み取り、トラッキング等のサーボ制御を行なう。サーボ光学系２００Ｃは、光源７２１からの光ビームがダイクロイックミラー層７３２上に集光するとき、光源７０１からの光ビームがホログラム記録層７３３内に集光するように調整されている。

対物レンズ７０５は対物レンズ駆動機構７９１に搭載されており、フォーカス方向（Ｚ方向）およびトラッキング方向（Ｘ方向）に駆動可能となっている。対物レンズ７０９は対物レンズ駆動機構７９２に搭載されており、フォーカス方向およびトラッキング方向に駆動可能となっている。

対物レンズ７０５のフォーカス駆動により、透明記録媒体７３０の面振れがあっても、透明記録媒体７３０におけるダイクロイックミラー層７３２の所定の位置に、光源７２１からの光ビームの集光スポットの焦点を合わせることができる。さらに、その位置を基準にしてフォーカス方向に所定量だけ対物レンズ７０５を駆動することによって、ホログラム記録層７３３内で媒体厚み方向に位置を変えながら反射型ホログラムを形成することができる。トラッキング駆動については、光検出器７２５により得られたトラッキング誤差信号をもとに、対物レンズ７０５をトラッキング方向に駆動する。

記録密度を高めるためには、微小反射型ホログラムのサイズを可能な限り縮小することが必要である。そのためには、透明記録媒体７３０に集光される２本の光束の集光点を一致させねばならず、対物レンズ７０５，７０９の位置調整が重要となる。上記のように、対物レンズ７０５は、フォーカス方向およびトラッキング方向に常に駆動するようになっている。対物レンズ７０９も、記録時には、対物レンズ７０５の位置に追随するようにフォーカス方向およびトラッキング方向に位置制御される必要がある。

次に、情報記録再生装置１０Ｃでの上記位置制御方法について説明する。
光源７０１より出射された光ビームは、コリメートレンズ７０２により平行光に変換され、ビームスプリッタ７０３において一部が透過する。当該透過光は、ダイクロイックプリズム７０４で反射され、対物レンズ７０５により透明記録媒体７３０内にいったん集光した後、対物レンズ７０９により平行光にされる。このとき、対物レンズ７０５と対物レンズ７０９との焦点が一致していれば、正確な平行光が得られる。

上記の平行光は、４５度ミラー７０８で反射され、ビームスプリッタ７０７を透過し、結像レンズ７１３によって観測部７１４に結像される。一方，ビームスプリッタ７０３により反射された光ビームは、ビームスプリッタ７０７で反射され、４５度ミラー７０８を経て対物レンズ７０９に入射する。

対物レンズ７０９の集光時の入射側には、半透過ミラー７１２が設けられている。対物レンズ７０９および半透過ミラー７１２は、製造時から一体形成することで、レンズ光軸とミラー面とが垂直となるように精度よく傾き調整されている。なお、半透過ミラーとは、透過率と反射率との比率が任意に設定可能なミラーを指す。半透過ミラー７１２で一部反射された光ビームは、４５度ミラー７０８で反射されてビームスプリッタ７０７を透過する。当該透過光は、結像レンズ７１３によって観測部７１４に結像される。

図４でも示したように、観測部７１４では、ビームスプリッタ７０３で反射された光束と４５度ミラー７０８で反射された光束との重ね合わせによって生じる干渉縞が観測される。この干渉縞に歪みが生じる理由は、図４において説明したとおりである。図４の（ａ）〜（ｃ）のいずれかの縞が観測された場合、縞の種類を識別し、どの方向のずれが大きいのかを判断することにより、図４（ｄ）のようにほとんど縞の発生していない状態に対物レンズ７０９を調整することができる。これにより、対物レンズ７０５の位置に対して１μｍ以下の精度で、対物レンズ７０９の位置を調整することができる。

以上では、対物レンズ７０９に半透過ミラー７１２を設けた構成について説明したが、対物レンズ７０５に半透過ミラー７１２を設けた場合にも、上記と同様の原理で対物レンズ７０９の位置調整を行なうことができる。

また、上記の位置制御方法は、対物レンズ７０５，７０９の組み立て時にも適用することができる。この場合、対物レンズ７０５，７０９の傾き調整もできる。対物レンズ７０５，７０９の光軸の間に傾きがあると、干渉縞が形成される領域が小さくなる。この領域を最大化するよう対物レンズ７０５，７０９の位置を調整することにより、レンズ傾きの誤差を縮小することができる。

また、透明記録媒体７３０の厚み方向にホログラムを重ねて形成する際には、透明記録媒体７３０を挟んで対向する２本の光ビームの集光光学系の途中に、球面収差補償素子が必要となる。このような球面収差補償素子を集光光学系に挿入した場合にも、上記の位置制御方法を適用することができる。

以上のように、実施の形態３によれば、観測部７１４においてビームスプリッタ７０３で反射された光束と４５度ミラー７０８で反射された光束との重ね合わせによって生じる干渉縞を観測することにより、対物レンズ７０５の位置に対して１μｍ以下の精度で対物レンズ７０９の位置を調整することができる。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態による情報記録再生装置１０の光学的構成を示した図である。 この発明の実施の形態による情報記録再生装置１０の信号処理構成を示したブロック図である。 この発明の実施の形態１による情報記録再生装置１０Ａの光学的構成を示した図である。 図３の観測部２１３において観測される干渉縞の変化を示した図である。 この発明の実施の形態２による情報記録再生装置１０Ｂの光学的構成を示した図である。 この発明の実施の形態２の変形例である対物レンズ位置制御装置６００の光学的構成を示した図である。 この発明の実施の形態３による情報記録再生装置１０Ｃの光学的構成を示した図である。

符号の説明

１Ａ，１Ｂ，７３１，７３４ 基板、２Ａ，２Ｂ 反射層、３ 保護層、５，７３３ ホログラム記録層、１０，１０Ａ〜１０Ｃ 情報記録再生装置、１００ 情報記録媒体、１００Ａ，１００Ｂ ガラスディスク、２００ サーボ用ピックアップ部、２００Ｃ サーボ光学系、２０１，３０１，７０５，７０９，７２２ 対物レンズ、２０２，３０４，７０８ ４５度ミラー、２０３，３１８ ハーフミラー、２０４ 光受光素子、２０５，２０６，７１０，７２４ レンズ、２０９ サーボ信号生成光学系、２１１ 全反射ミラー、２１２，７１３ 結像レンズ、２１３，７１４ 観測部、２２３，３２３ 検出回路、２２４，３２４ フォーカスサーボ回路、２２５ トラッキングサーボ回路、２２７ スライドサーボ回路、２９１，２９２，７９１，７９２ 対物レンズ駆動機構、３００ 情報記録再生用ピックアップ部、３００Ｃ 記録再生光学系、３０２，７０１，７２１ 光源、３０３，７０２ コリメートレンズ、３０５ 偏光ビームスプリッタ、３０６ イメージセンサ、３０７ 反射型空間光変調器、３０８ リレーレンズ、３１１ １／４波長板、３１２ 参照光位置変換用ホログラム、３１３ サーボ信号検出部、３１６ａ，３１６ｂ 裏面反射型１／４波長板、４０１ スピンドルサーボ回路、４０２ 駆動装置、４０６ コントローラ、４０８ 信号処理回路、７０４ ダイクロイックミラー、７０３，７０７，７２３ ビームスプリッタ、７１１，７２５ 光検出器、７０６ 光シャッター、７１２ 半透過ミラー、７３０ 透明記録媒体、７３２ ダイクロイックミラー層。

Claims (6)

1. 透明媒体を挟んで対向する位置に配置され前記透明媒体に光ビームを集光する第１および第２の対物レンズの位置を制御する対物レンズ位置制御装置であって、
   第１および第２の光ビームを生成する光ビーム生成光学系と、
   前記第１の対物レンズ、前記透明媒体および前記第２の対物レンズを経由する前記第１の光ビームと、前記第１の光ビームとは別経路をたどる前記第２の光ビームとの干渉縞を観測する観測部と、
   前記干渉縞の状態に応じて、前記第１および前記第２の対物レンズの少なくとも一方の位置を制御する対物レンズ駆動機構とを備える、対物レンズ位置制御装置。
2. 前記透明媒体は、半透構造の層を含み、
   前記第２の光ビームは、前記第２の対物レンズで前記透明媒体に集光され、前記透明媒体で一部反射されて再び前記第２の対物レンズを経由し、前記観測部に入射する、請求項１に記載の対物レンズ位置制御装置。
3. 前記第１または前記第２の対物レンズに設けられる半透鏡をさらに備え、
   前記第２の光ビームは、前記半透鏡で一部反射されて前記観測部に入射する、請求項１に記載の対物レンズ位置制御装置。
4. 透明媒体を挟んで対向する位置に配置され前記透明媒体に光ビームを集光する第１および第２の対物レンズの位置を制御する対物レンズ位置制御方法であって、
   第１および第２の光ビームを生成するステップと、
   前記第１の対物レンズ、前記透明媒体および前記第２の対物レンズを経由する前記第１の光ビームと、前記第１の光ビームとは別経路をたどる前記第２の光ビームとの干渉縞を観測するステップと、
   前記干渉縞の状態に応じて、前記第１および前記第２の対物レンズの少なくとも一方の位置を制御するステップとを備える、対物レンズ位置制御方法。
5. 記録媒体に対して情報を記録および／または再生するとともに、前記記録媒体と置換される透明媒体を介して対物レンズ位置を制御可能な情報記録再生装置であって、
   光ビームを生成する光ビーム生成光学系と、
   前記光ビームを前記記録媒体に集光する第１の対物レンズと、
   前記光ビームを前記記録媒体に集光する、前記記録媒体を挟んで前記第１の対物レンズと対向する位置に配置された第２の対物レンズと、
   前記第１の対物レンズ、前記透明媒体および前記第２の対物レンズを経由する第１の光ビームと、前記第１の光ビームとは別経路をたどる第２の光ビームとの干渉縞を観測する観測部と、
   前記干渉縞の状態に応じて、前記第１および前記第２の対物レンズの少なくとも一方の位置を制御する対物レンズ駆動機構とを備える、情報記録再生装置。
6. 前記対物レンズ駆動機構により前記第１の対物レンズの焦点と前記第２の対物レンズの焦点とを一致させ、前記記録媒体内の該焦点にホログラムを記録する、請求項５に記載の情報記録再生装置。

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