JP3956101B2 - ホログラム用光学ユニット及びその光軸調整方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラム用光学ユニット及びその光軸調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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ム記録は、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】
近年では、超高密度光記録のために、ボリュームホログラフィ、特にデジタルボリュームホログラフィが実用域で開発され注目を集めている。ボリュームホログラフィとは、記録媒体の厚み方向も積極的に活用して、３次元的に干渉縞を書き込む方式であり、記録媒体の厚みを増すことで回折効率を高めることができ、そのために、記録容量の増大を図ることができるという特徴がある。そして、デジタルボリュームホログラフィとは、ボリュームホログラフィと同様の記録媒体と記録方式を用いつつも、記録するイメージ情報は２値化したデジタルパターンに限定した、コンピュータ指向のホログラム記録方式である。
【０００４】
このデジタルボリュームホログラフィでは、例えばアナログ的な絵のような画像情報も、一旦デジタイズして、２次元デジタルパターン情報に展開し、これをイメージ情報として記録する。再生時は、このデジタルパターン情報を読み出してデコードすることで、元の画像情報に戻して表示する。これにより、再生時にＳＮ比（信号対雑音比）が多少悪くても、微分検出を行ったり、２値化データをコード化しエラー訂正を行ったりすることで、極めて忠実に元の情報を再現することが可能になる。
【０００５】
係る従来のデジタルボリュームホログラフィにおける記録再生系は、２次元デジタルパターン情報に基づく情報光を発生させる空間光変調器と、この空間光変調器からの情報光を集光して、ホログラム記録媒体に対して照射するレンズと、ホログラム記録媒体に対して情報光と略直交する方向から参照光を照射する参照光照射手段と、再生された２次元デジタルパターン情報を検出するためのＣＣＤ（電荷結合素子）アレイと、ホログラム記録媒体から出射する再生光を集光してＣＣＤアレイ上に照射するレンズとを備えている。なお、ホログラム記録媒体には、ＬｉＮｂＯ₃ 等の結晶やフォトポリマー等のホログラム記録材料が用いられる。
【０００６】
前記の構成では、同じホログラム記録媒体に情報を多重記録することができるが、情報を超高密度に記録するためには、ホログラム記録媒体に対する情報光および参照光の位置決めが重要になる。しかしながら、前記の構成では、ホログラム記録媒体自体に位置決めのための情報がないため、ホログラム記録媒体に対する情報光および参照光の位置決めは機械的に行うしかなく、精度の高い位置決めは困難である。
【０００７】
そのため、リムーバビリティ（ホログラム記録媒体をある記録再生装置から他の記録再生装置に移して同様の記録再生を行うことの容易性）が悪く、また、ランダムアクセスが困難であると共に高密度記録が困難であるという問題点がある。更に、情報光、参照光および再生光の各光軸が、空間的に互いに異なる位置に配置されるため、記録または再生のための光学系が大型化する上に情報光、参照光および再生光の各光軸をあわせなくてはならず、その光軸調整が難しいという問題点がある。
【０００８】
図４は、前記問題点を解決する手段として、例えば特開平１１−３１１９３７号公報に開示されている「光情報記録装置および方法ならびに光情報再生装置および方法」でのピックアップの構成を示す説明図である。係る形態におけるピックアップ１１１は、コヒーレントな直線偏光の例えば波長５３２ｎｍまたは６５０ｎｍのレーザ光を出射する光源装置１１２と、この光源装置１１２より出射する光の進行方向に、光源装置１１２側より順に配置されたコリメータレンズ１１３、中間濃度フィルタ（neutral density filter；以下、ＮＤフィルタと記す。）１１４、旋光用光学素子１１５、偏光ビームスプリッタ(以下ＰＢＳと略記する)１１６、位相空間光変調器１１７、ビームスプリッタ(以下ＢＳと略記する)１１８およびフォトディテクタ１１９を備えている。
【０００９】
光源装置１１２は、Ｓ偏光、又はＰ偏光の直線偏光の光を出射し、又、コリメータレンズ１１３は、光源装置１１２の出射光を平行光束にして出射する。ＮＤフィルタ１１４は、コリメータレンズ１１３の出射光の強度分布を均一化するような特性を備えている。
【００１０】
なお、Ｓ偏光とは偏光方向（偏光面）が入射面に垂直な直線偏光であり、Ｐ偏光とは偏光方向が入射面に平行な直線偏光である。又、Ｓ偏光を−４５°或いは、Ｐ偏光を＋４５°回転させた直線偏光を偏光状態Ａ、Ｓ偏光を＋４５°或いは、Ｐ偏光を−４５°回転させた直線偏光を偏光状態Ｂと称し、以下において同様の意味で使用する。偏光状態Ａと偏光状態Ｂは、互いに偏光方向が直交している。
【００１１】
旋光用光学素子１１５は、ＮＤフィルタ１１４の出射光を旋光して、Ｓ偏光成分とＰ偏光成分とを含む光を出射する。旋光用光学素子１１５としては、例えば、１／２波長板または旋光板が用いられる。ＰＢＳ１１６は、旋光用光学素子１１５の出射光のうち、Ｓ偏光成分を反射し、Ｐ偏光成分を透過させるＰＢＳ面１１６ａを有している。
【００１２】
ＢＳ１１８は、ビームスプリッタ面１１８ａを有している。このビームスプリッタ面１１８ａは、例えば、Ｐ偏光成分を２０％透過させ、８０％反射する。フォトディテクタ１１９は、参照光の光量を監視して、参照光の自動光量調整を行うために用いられるものである。
【００１３】
ピックアップ１１１は、更に、光源装置１１２からの光がＢＳ１１８のビームスプリッタ面１１８ａで反射されて進行する方向に、ＢＳ１１８側より順に配置されたＰＢＳ１２０、２分割旋光板１２１および立ち上げミラー１２２を備えている。ＰＢＳ１２０は、入射光のうち、Ｓ偏光成分を反射し、Ｐ偏光成分を透過させるＰＢＳ面１２０ａを有している。
【００１４】
２分割旋光板１２１は、図４において光軸の右側部分に配置された旋光板１２１Ｒと、光軸の左側部分に配置された旋光板１２１Ｌとを有している。２分割旋光板１２１を構成する旋光板１２１Ｒは偏光方向を−４５°回転させ、旋光板１２１Ｌは偏光方向を＋４５°回転させる。立ち上げミラー１２２は、２分割旋光板１２１からの光の光軸に対して４５°に傾けられて、２分割旋光板１２１からの光を、図４における紙面に直交する方向に向けて反射する反射面を有している。
【００１５】
ピックアップ１１１は、更に、２分割旋光板１２１からの光が立ち上げミラー１２２の反射面で反射して進行する方向に配置されて、スピンドルに光情報記録媒体が固定されたときに、光情報記録媒体の透明基板２側に対向する対物レンズ１２３と、この対物レンズ１２３を、光情報記録媒体の厚み方向およびトラック方向に移動可能な図示していないアクチュエータとを備えている。
【００１６】
ピックアップ１１１は、更に、光源装置１１２からの光がＰＢＳ１１６のＰＢＳ面１１６ａで反射されて進行する方向に、ＰＢＳ１１６側より順に配置された空間光変調器１２５、凸レンズ１２６、ＢＳ１２７およびフォトディテクタ１２８を備えている。
【００１７】
凸レンズ１２６は、光情報記録媒体において、情報光を記録用参照光より手前側で収束させて、記録用参照光と情報光の干渉領域を形成する機能を有している。また、この凸レンズ１２６の位置を調整することで、記録用参照光と情報光の干渉領域の大きさを調整できる。ＢＳ１２７は、ビームスプリッタ面１２７ａを有している。
【００１８】
このビームスプリッタ面１２７ａは、例えば、Ｓ偏光成分を２０％透過させ、８０％反射する。フォトディテクタ１２８は、情報光の光量を監視して、情報光の自動光量調整（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）ＡＰＣを行うために用いられるものである。このフォトディテクタ１２８は、情報光の強度分布も調整できるように、受光部が複数の領域に分割されていてもよい。凸レンズ１２６側からＢＳ１２７に入射し、ビームスプリッタ面１２７ａで反射される光は、ＰＢＳ１２０に入射する。
【００１９】
ピックアップ１１１は、更に、ＢＳ１２７におけるＰＢＳ１２０とは反対側に、ＢＳ１２７側より順に配置された凸レンズ１２９、シリンドリカルレンズ１３０および４分割フォトディテクタ１３１を備えている。シリンドリカルレンズ１３０は、その円筒面の中心軸が４分割フォトディテクタ１３１の分割線に対して４５°をなすように配置されている。
【００２０】
そして、この４分割フォトディテクタ１３１の出力に基づいて、フォーカスエラー信号ＦＥ，トラッキングエラー信号ＴＥおよび再生信号ＲＦが生成され、これらの信号に基づいて、フォーカスサーボおよびトラッキングサーボが行われると共に、基本クロックの再生およびアドレスの判別が行われる。
【００２１】
ピックアップ１１１は、更に、ＢＳ１１８におけるＰＢＳ１２０とは反対側に、ＢＳ１１８側より順に配置された結像レンズ１３２およびＣＣＤアレイ１３３を備えている。ピックアップ１１１は、更に、ＰＢＳ１１６における空間光変調器１２５とは反対側に、ＰＢＳ１１６側より順に配置されたコリメータレンズ１３４および定着用光源装置１３５を備えている。定着用光源装置１３５は、光情報記録媒体のホログラム層に記録される情報を定着するための光、例えば波長２６６ｎｍの紫外光を出射する。
【００２２】
このような定着用光源装置１３５としては、レーザ光源や、レーザ光源の出射光を、非線形光学媒質を通して波長変換して出射する光源装置等が用いられる。コリメータレンズ１３４は、定着用光源装置１３５の出射光を平行光束にするようになっていて、該定着用光源装置１３５は、Ｓ偏光の光を出射する。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
前記の発明においては、ＰＢＳ１１６、ＰＢＳ１２０、ＢＳ１１８とＢＳ１２７によって情報光と参照光とを分離又は同軸とすることができ、これによって情報光、参照光および再生光の各光軸が、空間的に互いに異なる位置に配置されるため、記録または再生の光学系の小型化に寄与する。
【００２４】
しかし、係る方法では、２個のＰＢＳと２個のＢＳを用いている。一方、光源としては、定着用の、例えば波長２６６ｎｍの紫外光を出射する定着用光源装置１３５と、波長５３２ｎｍまたは６５０ｎｍのレーザ光を出射する光源装置１１２を有し、前記各光源装置は、２つの異なる波長である。従って、前記各ＰＢＳ、ＢＳには異なる波長の光が透過、反射される。
【００２５】
係る場合、各ＰＢＳ、ＢＳの波長に対する反射、透過性能の違いにより、透過光に対しては反射光が生じ、または、反射光に対しては透過光が生ずる。この結果、光の損失が生じ、例えば、光情報記録媒体、フォトディテクタ１３１、又はＣＣＤアレイ１３３に到達する光が減少するという問題点が生じる。
【００２６】
又、両光源の波長の差によって、光路差が生じ、一方の波長に対して光路があうように調整すると、他方の波長に対しては、光路がずれてしまうという問題点が生じる。更に、２個のＰＢＳと、２個のＢＳという、異なる部品を使用するために光学ユニットのコストが増加すると共に、製品管理が複雑になる欠点も有している。
【００２７】
本発明は、係る問題を解決して高性能のホログラム用光学ユニット及びその簡易な光軸調整方法を提供することを目的としてなされたものである。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために請求項１記載のホログラム用光学ユニットでは、複数の情報記録領域に情報光と参照光との干渉による干渉パターンによって情報の記録／再生がされるように、情報光と参照光とを同一光路上に生成する第１の光学系と、前記フォーカスサーボ、トラッキングサーボを行うための制御光を生成する第２の光学系と、前記情報光と参照光と制御光を同一光路にして前記記録媒体に照射すると共に前記記録媒体から反射された制御光と参照光に含まれる情報光とを前記第２の光学系と第１の光学系にそれぞれ分離する第３の光学系を具備する。
【００２９】
前記第１の光学系は第１、第２、第３、第４の偏光ビームスプリッタをそれぞれ具備し、第１の偏光ビームスプリッタはレーザ光を情報光と参照光に分離し、第２の偏光ビームスプリッタは前記第１の偏光ビームスプリッタで分離された情報光と参照光の内の前記分離された情報光を前記分離された参照光に結合する方向に反射する。
【００３０】
第３の偏光ビームスプリッタは前記第１の偏光ビームスプリッタで分離された参照光を前記第２の偏光ビームスプリッタで反射された情報光に結合する方向に反射すると共に前記第４の偏光ビームスプリッタを透過して前記記録媒体から反射された反射光を透過する。
【００３１】
第４の偏光ビームスプリッタは前記第２の偏光ビームスプリッタと前記第３の偏光ビームスプリッタでそれぞれ反射された情報光と参照光を、それぞれ反射及び透過し、前記情報光と参照光を同一光軸にすると共に、前記記録媒体から反射された反射光を透過して前記第３の偏光ビームスプリッタに入射することを特徴とする。
【００３２】
請求項２記載のホログラム用光学ユニットでは、前記第１の光学系は、第１のレーザ光源から出射したレーザ光をＳ偏光とＰ偏光にする第１の旋光用光学素子と、該旋光用光学素子を透過した前記Ｓ偏光とＰ偏光を分離する第１の偏光ビームスプリッタと、前記第１の偏光ビームスプリッタを透過したＰ偏光をＳ偏光に変換する第２の旋光用光学素子と、該第２の旋光用光学素子を透過したＳ偏光を空間変調する空間変調器と、該空間変調器で変調されたＳ偏光を反射して前記情報光にする第２の偏光ビームスプリッタと、前記第１の偏光ビームスプリッタで反射されたＳ偏光を反射すると共に前記記録媒体から反射された第１のレーザ光源の波長を有する光を透過する第３の偏光ビームスプリッタと、該第３の偏光ビームスプリッタで反射された前記Ｓ偏光をＰ偏光に変換する第３の旋光用光学素子と、前記第３の旋光用光学素子を透過したＰ偏光を透過し、前記第２の偏光ビームスプリッタで反射されたＳ偏光を反射してＳ偏光とＰ偏光とを同一光軸にする第４の偏光ビームスプリッタと該同一光軸にされたＳ偏光とＰ偏光の偏光方向を−４５°及び＋４５°回転させる２分割旋光板を具備する。
【００３３】
前記第２の光学系は、第２のレーザ光源から出射したレーザ光を透過して前記第３の光学系に入射すると共に、前記第３の光学系から出射し、前記記録媒体から反射された第２のレーザ光源の波長を有する光を反射するビームスプリッタを具備する。
【００３４】
前記第３の光学系は、前記第１の光学系から出射する同一光軸にされたＳ偏光とＰ偏光を反射すると共に、前記第２の光学系から出射する第２のレーザ光源のレーザ光を透過し、更に前記記録媒体から反射された第１のレーザ光源の波長を有する光を反射すると共に第２のレーザ光源の波長を有する光を透過するダイクロイックミラーを具備することを特徴とする。
【００３５】
請求項３記載のホログラム用光学ユニットの調整方法では、光学ユニットは、前記記録媒体に対して第１のレーザ光源から出射したレーザ光を情報光と参照光とを同一光路上に生成する第１、第２、第３、第４の偏光ビームスプリッタをそれぞれ具備する第１の光学系と、前記フォーカスサーボ、トラッキングサーボを行うための制御光を生成する第２の光学系と、前記情報光と参照光と制御光を同一光路にして前記記録媒体に照射する第３の光学系を具備する。
【００３６】
前記第１の光学系には、当該光学ユニットが搭載されるベース上の前記第１のレーザ光源から出射したレーザ光が透過／反射される光路上であって、前記第１の偏光ビームスプリッタの前記レーザ光が入射する側に第１の調整ピンを、前記第１、第２、第３、第４の偏光ビームスプリッタの前記レーザ光が出射する側にそれぞれ第２、第３、第４、第５の調整ピンを設け、前記第１の調整ピンに前記第１のレーザ光源から出射したレーザ光を照射し、前記第１の調整ピンにより生じる影が前記第２、第３、第４、第５の調整ピンに一致するように前記第１、第２、第３、第４の偏光ビームスプリッタの光軸調整を行う。
【００３７】
前記光軸調整の順序は、前記第１の偏光ビームスプリッタの光軸を調整後に前記第２の調整ピンを取り除くと共に、前記第３、第４の調整ピンを立設して前記第２及び第３、或は第３及び第２の偏光ビームスプリッタの光軸調整を行い、次に前記第３、第４の調整ピンを取り除くと共に前記第５の調整ピンを立設して前記第４の偏光ビームスプリッタの光軸調整を行い、その後、前記第１、第５の調整ピンを取り除くことを特徴とする。
【００３８】
【発明の実施の形態】
本発明は偏光コリニアホログラムに適用する光学ユニットであって、図１は、本発明の実施の形態におけるホログラム用光学ユニットの構成を示す図である。図１において、ホログラム記録媒体としては、定着の必要がない記録媒体を用い、形成されるホログラムは透過型ホログラムとして説明し、又、当該光学ユニットが搭載されるベース、駆動装置などは図示を省略してある。
【００３９】
図１において、光学ユニットは、複数の情報記録領域に情報光と参照光との干渉による干渉パターンによって情報が記録されるように、記録媒体１１に対して情報光と参照光とを同一光路上に生成する第１の光学系ＯＰ１と、フォーカスサーボ、トラッキングサーボを行うための制御光を生成する第２の光学系ＯＰ２と、情報光と参照光と制御光を同一光路にして記録媒体に照射する第３の光学系ＯＰ３が具備されている。
【００４０】
前記第１の光学系ＯＰ１には、例えば波長５３２ｎｍのシングルモードの第１のレーザ光源１（Ｐ偏光またはＳ偏光の光源）が具備され、該第１のレーザ光源１からの出射光は図示していないコリメータレンズにより平行光に変換される。また、該平行光は、予め光学軸を所定の角度に設定された第１の１／２波長板３１を通過することにより、偏光面が回転され、Ａ偏光またはＢ偏光に変換される。
【００４１】
前記第１の光学系ＯＰ１には、第１、第２、第３、第４の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１、ＰＢＳ２、ＰＢＳ３、ＰＢＳ４が、それぞれ具備され、前記ＰＢＳ１、ＰＢＳ２、ＰＢＳ３、ＰＢＳ４には、入射光のうち、Ｓ偏光成分を反射し、Ｐ偏光成分を透過させるＰＢＳ面ＰＢＳ１ａ、ＰＢＳ２ａ、ＰＢＳ３ａ、ＰＢＳ４ａが、それぞれ形成されている。
【００４２】
前記第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１の入射光側には第１の１／２波長板３１が設けられている。この第１の１／２波長板３１は、第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１と共に情報光ＩＰと参照光ＲＰを生成する。
【００４３】
また、入射光が第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１の透過する側（Ｐ偏光成分の出射側、情報光ＩＰの出射する側）と入射光を反射する側（Ｓ偏光成分の出射する側、参照光ＲＰの出射する側）には、それぞれ第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２と第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３が設けられている。また、前記第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２の反射する側の光軸と第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３の反射する側の光軸とは直交し、その交点には第４の偏光ビームスプリッタＰＢＳ４が設けられている。第４の偏光ビームスプリッタＰＢＳ４は、第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２から入射するＳ偏光成分の反射する側の光軸と第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３から入射するＰ偏光成分の透過する側の光軸とが一致するように構成されている。
【００４４】
前記第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１のＰ偏光成分が出力する側には、第２の１／２波長板３２と凸レンズ２５と空間変調器ＳＬＭとが設けられている。この凸レンズ２５は、従来技術で説明した凸レンズ１２５と同様の機能を果たすものであるが、空間変調器ＳＬＭにその機能を持たせることも可能であり、その場合には凸レンズ２５を省略することができる。又、前記第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３のＳ偏光成分が出力する側には、第３の１／２波長板３３が設けられ、Ｓ偏光を所定の割合（例えば５０％）だけＰ偏光に変換するようにその光学軸が設定されている。Ｓ偏光の全てをＰ偏光に変換させないのは、記録媒体１１からの反射光の一部をセンサ２に導くことを可能にするためである。
【００４５】
前記第４の偏光ビームスプリッタＰＢＳ４の、Ｐ偏光成分やＳ偏光成分が出力する側には２分割旋光板４が設けられている。
【００４６】
又、前記第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３の、第３の１／２波長板３３が設けられている側の反対側には、例えばＣＣＤカメラなどのセンサ２が設けられている。
【００４７】
前記第２の光学系ＯＰ２には、例えば波長６５０ｎｍ又は７８０ｎｍのシングルモードの第２のレーザ光源６（Ｐ偏光またはＳ偏光の光源、制御光ＣＰ）が具備され、コリメータレンズ１２により前記第２のレーザ光源６の出射光が平行光束にされて出射する。該第２のレーザ光源６の波長は、記録媒体１１のホログラム層への記録感度がない波長である。
【００４８】
即ち、第２のレーザ光源６は連続発振をしていて、記録媒体１１に常時照射されている。一方、第１のレーザ光源１はサーボ領域では発振を停止するか電気光学変調器などによって光をスイッチングさせることにより、サーボ領域には第１のレーザ光源１の光が照射しないようにする。係る制御はアドレス領域の情報を用いて行われる。
【００４９】
前記第２のレーザ光源６から出射したレーザ光の１／２を透過して（１／２を反射）前記第３の光学系ＯＰ３に入射すると共に、記録媒体１１の反射面１１ａ（図２参照）で反射され前記第３の光学系ＯＰ３から出射する光（制御光ＣＰ）の１／２を反射（１／２を透過）する反射膜７ａが形成されているビームスプリッタ７が、前記第２のレーザ光源６と前記コリメータレンズ１２との間に設けられている。
【００５０】
又、第３の光学系ＯＰ３から入射する制御光ＣＰが前記ビ−ムスプリッタ７の反射膜７ａにより反射される方向には、シリンドリカルレンズ８および４分割フォトディテクタ９が備えられている。
【００５１】
そして、この４分割フォトディテクタ９の出力に基づいて、フォーカスエラー信号，トラッキングエラー信号が生成され、これらの信号に基づいて、フォーカスサーボおよびトラッキングサーボが行われると共に、基本クロックの再生およびアドレスの判別が行われる。
【００５２】
前記第３の光学系ＯＰ３には、第１のレーザ光源１の波長を有する光を反射し、第２のレーザ光源６の波長を有する光を透過する特性を有するダイクロイックミラー５が設けられている。
【００５３】
ダイクロイックミラー５は、前記第１の光学系ＯＰ１から出射するＳ偏光とＰ偏光（参照光ＲＰと情報光ＩＰ）及び第２の光学系ＯＰ２から出射する第２のレーザ光源６のレーザ光を同一光路に導きレンズ１０に入射させている。更に記録媒体１１から反射され対物レンズ１０を透過した第１のレーザ光源１の波長の光を反射して２分割旋光板４に導くと共に第２のレーザ光源６の波長の光を透過してビームスプリッタ７に入射させている。
【００５４】
前記対物レンズ１０により、参照光ＲＰと制御光ＣＰは記録媒体１１の反射面に焦点を結び、情報光ＩＰは記録媒体１１の反射面より手前に焦点を結ぶ。従って、情報光ＩＰは反射後に大きく拡散して対物レンズ１０により収束されない。
【００５５】
図２は、記録媒体１１の断面図であって、レーザ光はＡ方向から照射される。照射面は透明ガラス基板１１ｄで覆われ、その下にはホログラム層１１ｃが透明ガラス基板１１ｄと１１ｂとの間に形成されている。更に透明ガラス基板１１ｂの下にはアルミ蒸着などによる反射膜１１ａが形成されている。
【００５６】
以下、図１におけるホログラム記録用光学ユニットの各部の作用について第１の光学系ＯＰ１、第２の光学系ＯＰ２、第３の光学系ＯＰ３の順に説明する。
【００５７】
第１の光学系ＯＰ１における情報の記録時では、第１のレーザ光源１から出射したＰ偏光またはＳ偏光のレーザ光は、図示していないコリメータレンズにより平行光束にされる。該平行光は、第１の１／２波長板３１によりＢ偏光（またはＡ偏光）の直線偏光にされ第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１に入射する。
【００５８】
第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１に入射したＢ偏光のうち、Ｓ偏光は反射面ＰＢＳ１ａで反射されて参照光ＲＰとして第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３に入射し、Ｐ偏光は反射面ＰＢＳ１ａを透過して情報光ＩＰとして第２の１／２波長板３２に入射する。
【００５９】
参照光ＲＰ（Ｓ偏光）は、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３の反射面ＰＢＳ３ａで反射され、第３の１／２波長板３３に入射する。入射した光は、予め光学軸を所定の角度に設定された第３の１／２波長板３３を通過することにより、その設定角度に応じた割合で入射したＳ偏光の一部がＰ偏光に変換される。
【００６０】
第３の１／２波長板３３を通過した参照光ＲＰのＰ偏光成分は第４の偏光ビームスプリッタＰＢＳ４に入射し第４の偏光ビームスプリッタＰＢＳ４の反射面ＰＢＳ４ａをそのまま透過する。
【００６１】
一方、第２の１／２波長板３２に入射した情報光ＩＰ（Ｐ偏光）は、Ｓ偏光となって空間変調器ＳＬＭに入射する。該空間変調器ＳＬＭにより所定の情報に応じて変調されて、記録媒体１１に記録する情報となり、第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２に入射する。該第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２に入射した情報光ＩＰ（Ｓ偏光）は、反射面ＰＢＳ２ａで反射され第４の偏光ビームスプリッタＰＢＳ４に入射する。
【００６２】
前記情報光ＩＰ（Ｓ偏光）は、第４の偏光ビームスプリッタＰＢＳ４の反射面ＰＢＳ４ａで反射され、反射面ＰＢＳ４ａを透過した参照光ＲＰ（Ｐ偏光）と同一の光軸となり、Ｓ偏光とＰ偏光の偏光方向を回転させる２分割旋光板４に入射する。
【００６３】
前記２分割旋光板４に入射する光は、情報光ＩＰ（Ｓ偏光）と参照光ＲＰ（Ｐ偏光）の２種類である。係るＳ偏光とＰ偏光がそれぞれ２分割旋光板４の左半分４Ｌと右半分４Ｒに入射する。
【００６４】
右半分４Ｒと左半分４Ｌに入射した情報光ＩＰ（Ｓ偏光）と参照光ＲＰ（Ｐ偏光）は、それぞれ偏光方向が−４５°と＋４５°回転される。即ち、右半分４Ｒを透過した情報光ＩＰ（Ｓ偏光）と参照光ＲＰ（Ｐ偏光）は、それぞれＡ偏光とＢ偏光になる。又、左半分４Ｌを透過した情報光ＩＰ（Ｓ偏光）と参照光ＲＰ（Ｐ偏光）は、それぞれＢ偏光とＡ偏光になる。
【００６５】
従って、右半分４Ｒを透過した情報光ＩＰと左半分４Ｌを透過した参照光ＲＰとがＡ偏光となり、左半分４Ｌを透過した情報光ＩＰと右半分４Ｒを透過した参照光ＲＰとがＢ偏光となる。
【００６６】
この結果、対物レンズ１０により収束された前記右半分４Ｒを透過した情報光ＩＰと左半分４Ｌを透過した参照光ＲＰとが同一の偏光状態（Ａ偏光）となり、前記記録媒体１１に半円状に干渉縞を形成し、ホログラム層１１ｃに情報が記録される。
【００６７】
同様にして、対物レンズ１０により収束された前記左半分４Ｌを透過した情報光ＩＰと右半分４Ｒを透過した参照光ＲＰとが同一の偏光状態（Ｂ偏光）となり、前記記録媒体１１に前記半円と向かい合った半円状に干渉縞を形成し、ホログラム層１１ｃに情報が記録される。前記２つの半円状のホログラムが組み合わされて１つの円形のホログラムとなる。
【００６８】
又、前記第１の光学系ＯＰ１における情報の再生時では、記録媒体１１で反射された第１のレーザ光源１の波長を有する参照光に含まれる情報光としてのＡ偏光及びＢ偏光は、後述するようにして第３の光学系ＯＰ３のダイクロイックミラー５で反射され、第１の光学系ＯＰ１に戻り、２分割旋光板４に逆方向から入射する。
【００６９】
前記反射されたＡ偏光及びＢ偏光は、２分割旋光板４に逆方向から入射すると、それぞれ逆方向に回転されて元の偏光面に戻る。前記したように記録媒体１１に入射する参照光ＲＰは、２分割旋光板４の左半分４Ｌを透過した参照光ＲＰがＡ偏光となり、右半分４Ｒを透過した参照光ＲＰがＢ偏光となる。
【００７０】
従って、記録媒体１１から反射されて２分割旋光板４の左半分４Ｌと右半分４Ｒに再度入射したＡ偏光とＢ偏光はそれぞれＳ偏光とＰ偏光となって２分割旋光板４から出射して、第４の偏光ビームスプリッタＰＢＳ４に入射する。
【００７１】
第４の偏光ビームスプリッタＰＢＳ４に入射した前記反射光のうち、Ｓ偏光が反射面ＰＢＳ４ａで反射され、Ｐ偏光が反射面ＰＢＳ４ａを透過する。
【００７２】
反射面ＰＢＳ４ａを透過したＰ偏光は、第３の１／２波長板３３に入射する。入射した光は、予め光学軸を所定の角度に設定された第３の１／２波長板３３を通過することにより、偏光面が回転されＰ偏光とＳ偏光が生成される。
【００７３】
前記該第３の１／２波長板３３から出射したＰ偏光とＳ偏光は、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３に入射する。該入射光のうち、Ｓ偏光が反射面ＰＢＳ３ａで反射され、Ｐ偏光が反射面ＰＢＳ３ａを透過してセンサ２に入射する。該センサ２により入射した光が周知の方法で電気信号に変換されて情報が取り出される。
【００７４】
次に第２の光学系ＯＰ２について説明する。該第２の光学系ＯＰ２は、フォーカスサーボ、トラッキングサーボを行うための制御光ＣＰを生成する。第２のレーザ光源６から出射したレーザ光は、ビームスプリッタ７に入射する。該ビームスプリッタ７は第２のレーザ光源の波長を有する光の１／２を反射する反射膜７ａが形成されていて、第２のレーザ光源６から出射したレーザ光の１／２が透過してコリメータレンズ１２を介して第３の光学系ＯＰ３のダイクロイックミラー５にサーボ制御用の制御光ＣＰとして入射する。
【００７５】
一方、記録媒体１１の反射膜１１ａで反射された反射光のうち、第２のレーザ光源６の波長を有する光（制御光ＣＰ）は、ダイクロイックミラー５を透過し、第２の光学系ＯＰ２に戻り、コリメータレンズ１２を介してビームスプリッタ７に入射する。
【００７６】
前記制御光ＣＰは、ビームスプリッタ７の反射面７ａで反射されてレーザ光を集光するシリンドリカルレンズ８を介して４分割フォトディテクタ９に入射し、周知の方法でフォーカスエラー信号，トラッキングエラー信号が生成され、これらの信号に基づいて、フォーカスサーボおよびトラッキングサーボが行われると共に、基本クロックの再生およびアドレスの判別が行われる。
【００７７】
又、第３の光学系ＯＰ３において、２分割旋光板４から出射した参照光ＲＰと情報光ＩＰと、コリメータレンズ１２を透過した制御光ＣＰとが、それぞれダイクロイックミラー５で反射又は透過して、同一光軸となり、対物レンズ１０により記録媒体１１上に集光される。そして、記録媒体１１から反射された反射光は対物レンズ１０を戻り、ダイクロイックミラー５に入射する。
【００７８】
前記ダイクロイックミラー５に入射した反射光のうち、制御光ＣＰはそのままダイクロイックミラー５を透過し、残りの反射光はダイクロイックミラー５で反射されて２分割旋光板４に入射し、前記第１の光学系ＯＰ１において情報の再生が行われる。
【００７９】
図３は、本発明の実施の形態におけるホログラム記録用光学ユニットの調整方法を説明する図である。前記ホログラム記録用光学ユニットには、記録媒体１１に対して第１のレーザ光源１から出射したレーザ光を情報光ＩＰと参照光ＲＰとを同一光路上に生成する第１、第２、第３、第４の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１、ＰＢＳ２、ＰＢＳ３、ＰＢＳ４をそれぞれ具備する第１の光学系ＯＰ１と、フォーカスサーボ、トラッキングサーボを行うための制御光ＣＰを生成する第２の光学系ＯＰ２と、前記情報光ＩＰと参照光ＲＰと制御光ＣＰを同一光路にして記録媒体に照射する第３の光学系ＯＰ３が設けられている。
【００８０】
前記第１の光学系に設けられた調整ピンＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５は、第１の光学系ＯＰ１において参照光ＲＰと情報光ＩＰが通過する図示していないベースの光路の途中に予め垂直に立設して配置されている。前記調整ピンは、例えば、円い直径の細い棒状のピンであって、その径はレーザ光の影が目視できる程度に太く、その高さは光軸とピンの先端が一致する高さが良い。レーザ光源１以外の光学部品がない状態での光軸とピンの先端の高さを一致させることにより、光学部品を配置した際の高さ方向の光軸調整が容易となる。
【００８１】
前記調整ピンが立設して配置されている位置は、第１のレーザ光源１から出射したレーザ光が透過／反射される光路上であって、第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１のレーザ光が入射する側であって、第１の１／２波長板３１の手前には第１の調整ピンＰ１が立設して設けられている。又、前記第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１のＰ偏光成分が出力する側には調整ピンＰ２が、第２、第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２、ＰＢＳ３のＳ偏光成分が出力する側には、それぞれ調整ピンＰ３、Ｐ４が、第４の偏光ビームスプリッタＰＢＳ４のＰ偏光成分やＳ偏光成分が出力する側には調整ピンＰ５が設けられている。
【００８２】
まず、第１の調整ピンＰ１と調整ピンＰ２を立設して第１のレーザ光源１からレーザ光を照射する。第１の調整ピンＰ１に照射されたレーザ光のうち、第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１の反射面ＰＢＳ１ａを透過したレーザ光が調整ピンＰ２に照射された時に、第１の調整ピンＰ１の影が調整ピンＰ２に重なるように第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１の回転角度（設置角度）を調整する。
【００８３】
次に第１の１／２波長板３１と空間変調器ＳＬＭを所定の位置に配設すると共に、第２の調整ピンＰ２を取り除き第３の調整ピンＰ３と第４の調整ピンＰ４を立設する。第１の調整ピンＰ１に照射されたレーザ光のうち、第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１透過し、更に第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２の反射面ＰＢＳ２ａで反射されたレーザ光が調整ピンＰ３に照射された時に、第１の調整ピンＰ１の影が調整ピンＰ３に重なるように第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２の回転角度を調整する。
【００８４】
同様にして、第１の調整ピンＰ１に照射されたレーザ光のうち、第１の偏光ビームスプリッタＰＢＳ１の反射面ＰＢＳ１ａで反射されたレーザ光が第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３の反射面ＰＢＳ３ａで反射され調整ピンＰ４に照射された時に、第１の調整ピンＰ１の影が調整ピンＰ４に重なるように第４の偏光ビームスプリッタＰＢＳ４の回転角度を調整する。なお、第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２と第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３の調整は、何れが先であっても良い。
【００８５】
次に、前記第３、第４の調整ピンＰ３、Ｐ４を取り除き、第１の調整ピンＰ１に照射されたレーザ光のうち、第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２の反射面ＰＢＳ２ａで反射されたレーザ光と第３の偏光ビームスプリッタＰＢＳ３の反射面ＰＢＳ３ａで反射されたレーザ光とが調整ピンＰ５に照射された時に、第１の調整ピンＰ１の影が調整ピンＰ５に重なるように第４の偏光ビームスプリッタＰＢＳ４の回転角度を調整する。全ての偏光ビームスプリッタの調整が終了した後に調整ピンＰ１とＰ５を取り除く。
【００８６】
なお、前記光学系の調整方法において、第１の調整ピンＰ１の影を他の調整ピンに一致させるようにしたが、これにより、第２、第３、第４の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２、ＰＢＳ３、ＰＢＳ４のそれぞれの調整ピンは第１の調整ピンＰ１から距離が離れる。従って、第２、第３、第４の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２、ＰＢＳ３、ＰＢＳ４のずれが大きく観測され、その結果、各偏光ビームスプリッタの調整誤差を減少できる。
【００８７】
又、前記以外に、調整後の調整ピンを順次使用するようにしても良い。即ち、例えば前記第２の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２の回転角度を調整する場合、調整ピンＰ２の影を調整ピンＰ３に一致させるようにしても良い。係る場合には、調整ピンと調整ピンとの間の光学部品を独立して調整できる利点がある。
【００８８】
なお、前記発明の実施の形態では、定着用の定着用光源装置は必要ないホログラム記録媒体として説明したが、これ以外に定着が必要なホログラム記録媒体についても適用できる。係る場合には、前記定着用光源装からの光が前記第１、第２の光学系を通過しないようにして第３の光学系に結合するように構成する。
【００８９】
【発明の効果】
請求項１記載のホログラム用光学ユニットによれば、情報光と参照光とを同一光路上に生成する第１の光学系と、前記フォーカスサーボ、トラッキングサーボを行うための制御光を生成する第２の光学系と、前記情報光と参照光と制御光を同一光路にして記録媒体に照射すると共に、前記記録媒体から反射された制御光と参照光に含まれる情報光とを前記第２の光学系と第１の光学系にそれぞれ分離する第３の光学系を設けた。
【００９０】
この結果、第１の光学系は同一の波長のレーザ光が透過、反射され、波長に対する反射、透過性能の違いが生ぜず、光の損失が生じない。従って、例えば、光情報記録媒体１１、センサ２に到達する光が減少するという問題が生じない。
【００９１】
又、波長の差によって、光路差が生じ、一方の波長に対して光路があうように調整すると、他方の波長に対しては、光路がずれてしまうという問題もなくなる。
【００９２】
更に又、前記第１の光学系における全ての偏光ビームスプリッタを同一としたことにより、光学ユニットのコストを低減すると共に、製品管理も簡単になる。
【００９３】
請求項２記載のホログラム用光学ユニットによれば、前記第１の光学系と第２の光学系におけるレーザ光の波長を異ならしめ、第３の光学系で結合、分離することにより、光学系が簡単になる。
【００９４】
請求項３記載のホログラム用光学ユニットの光軸調整方法によれば、当該光学ユニットが搭載されるベース上の前記第１のレーザ光源から出射したレーザ光が透過／反射される光路上であって、第１の光学系に用いる複数個の偏光ビームスプリッタの前後に調整ピンを立設し、該調整ピンによって生じる影が一致するようにして偏光ビームスプリッタの調整をすることにより光軸調整が簡単に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるホログラム用光学ユニットの構成を示す図である。
【図２】ホログラム記録媒体の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるホログラム用光学ユニットの調整方法を説明する図である。
【図４】従来の光情報記録装置および方法ならびに光情報再生装置および方法でのピックアップの構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１、６ レーザ光源
２ センサ
４ ２分割旋光板
５ ダイクロイックミラー
７ ビームスプリッタ
９ ４分割フォトディテクタ
１０ 対物レンズ
１１ 記録媒体
１２ コリメータレンズ
３１、３２、３３ １／２波長板
ＳＬＭ 空間変調器
ＯＰ１ 第１の光学系
ＯＰ２ 第２の光学系
ＯＰ３ 第３の光学系
ＰＢＳ１、ＰＢＳ２、ＰＢＳ３、ＰＢＳ４ 偏光ビームスプリッタ
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５ 調整ピン

Claims (3)

1. 光情報記録再生装置における各種の動作タイミングの基準となる基本クロックを生成するための情報、サンプルドサーボ方式によってフォーカスサーボを行うための情報、サンプルドサーボ方式によってトラッキングサーボを行うための情報、およびアドレス情報とからなるアドレス・サーボ領域を有する記録媒体における複数の情報記録領域それぞれに、ホログラフィを利用して情報を記録／再生するためのホログラム用光学ユニットであって、
   前記複数の情報記録領域に情報光と参照光との干渉による干渉パターンによって情報の記録／再生がされるように、情報光と参照光とを同一光路上に生成する第１の光学系と、前記フォーカスサーボ、トラッキングサーボを行うための制御光を生成する第２の光学系と、前記情報光と参照光と制御光を同一光路にして前記記録媒体に照射すると共に前記記録媒体から反射された制御光と参照光に含まれる情報光とを前記第２の光学系と第１の光学系にそれぞれ分離する第３の光学系を具備し、
   前記第１の光学系は第１、第２、第３、第４の偏光ビームスプリッタをそれぞれ具備し、第１の偏光ビームスプリッタはレーザ光を情報光と参照光に分離し、第２の偏光ビームスプリッタは前記第１の偏光ビームスプリッタで分離された情報光と参照光の内の前記分離された情報光を前記分離された参照光に結合する方向に反射し、第３の偏光ビームスプリッタは前記第１の偏光ビームスプリッタで分離された参照光を前記第２の偏光ビームスプリッタで反射された情報光に結合する方向に反射すると共に前記第４の偏光ビームスプリッタを透過して前記記録媒体から反射された反射光を透過し、第４の偏光ビームスプリッタは前記第２の偏光ビームスプリッタと前記第３の偏光ビームスプリッタでそれぞれ反射された情報光と参照光を、それぞれ反射及び透過し、前記情報光と参照光を同一光軸にすると共に、前記記録媒体から反射された反射光を透過して前記第３の偏光ビームスプリッタに入射することを特徴とするホログラム用光学ユニット。
2. 前記第１の光学系は、第１のレーザ光源から出射したレーザ光をＳ偏光とＰ偏光にする第１の旋光用光学素子と、該旋光用光学素子を透過した前記Ｓ偏光とＰ偏光を分離する第１の偏光ビームスプリッタと、
   前記第１の偏光ビームスプリッタを透過したＰ偏光をＳ偏光に変換する第２の旋光用光学素子と、該第２の旋光用光学素子を透過したＳ偏光を空間変調する空間変調器と、該空間変調器で変調されたＳ偏光を反射して前記情報光にする第２の偏光ビームスプリッタと、
   前記第１の偏光ビームスプリッタで反射されたＳ偏光を反射すると共に前記記録媒体から反射された第１のレーザ光源の波長を有する光を透過する第３の偏光ビームスプリッタと、該第３の偏光ビームスプリッタで反射された前記Ｓ偏光の偏光面を変換する第３の旋光用光学素子と、
   前記第３の旋光用光学素子を透過した光のうちＰ偏光を透過し、前記第２の偏光ビームスプリッタで反射されたＳ偏光を反射して該Ｓ偏光とＰ偏光とを同一光軸にする第４の偏光ビームスプリッタと前記同一光軸にされたＳ偏光とＰ偏光の偏光方向を−４５°及び＋４５°回転させる２分割旋光板を具備し、
   前記第２の光学系は、第２のレーザ光源から出射したレーザ光を透過して前記第３の光学系に入射すると共に、前記記録媒体から反射され前記第３の光学系から出射した第２のレーザ光源の波長を有する光を反射するビームスプリッタを具備し、
   前記第３の光学系は、前記第１の光学系から出射する同一光軸にされたＳ偏光とＰ偏光を反射すると共に、前記第２の光学系から出射する第２のレーザ光源のレーザ光を透過し、更に前記記録媒体から反射された第１のレーザ光源の波長を有する光を反射すると共に第２のレーザ光源の波長を有する光を透過するダイクロイックミラーを具備することを特徴とする請求項１に記載のホログラム用光学ユニット。
3. 光情報記録再生装置における各種の動作タイミングの基準となる基本クロックを生成するための情報、サンプルドサーボ方式によってフォーカスサーボを行うための情報、サンプルドサーボ方式によってトラッキングサーボを行うための情報、およびアドレス情報からなるアドレス・サーボ領域を有する記録媒体における複数の情報記録領域それぞれに、ホログラフィを利用して情報を記録するためのホログラム用光学ユニットにおける光軸調整方法であって、
   前記光学ユニットは、前記記録媒体に対して第１のレーザ光源から出射したレーザ光を情報光と参照光とに分離した後再度同一光路にする第１、第２、第３、第４の偏光ビームスプリッタをそれぞれ具備する第１の光学系と、前記フォーカスサーボ、トラッキングサーボを行うための制御光を生成する第２の光学系と、前記情報光と参照光と制御光を同一光路にして前記記録媒体に照射する第３の光学系を具備し、
   前記第１の光学系には、当該光学ユニットが搭載されるベース上の前記第１のレーザ光源から出射したレーザ光が透過／反射される光路上であって、前記第１の偏光ビームスプリッタの前記レーザ光が入射する側に第１の調整ピンを、前記第１、第２、第３、第４の偏光ビームスプリッタの前記レーザ光が出射する側にそれぞれ第２、第３、第４、第５の調整ピンを設け、前記第１の調整ピンに前記第１のレーザ光源から出射したレーザ光を照射し、前記第１の調整ピンにより生じる影が前記第２、第３、第４、第５の調整ピンに一致するように前記第１、第２、第３、第４の偏光ビームスプリッタの光軸調整を行い、
   該光軸調整の順序は、前記第１の偏光ビームスプリッタの光軸を調整後に前記第２の調整ピンを取り除くと共に、前記第３、第４の調整ピンを立設して前記第２及び第３、或は第３及び第２の偏光ビームスプリッタの光軸調整を行い、次に前記第３、第４の調整ピンを取り除くと共に前記第５の調整ピンを立設して前記第４の偏光ビームスプリッタの光軸調整を行い、その後、前記第１、第５の調整ピンを取り除くことを特徴とするホログラム用光学ユニットの光軸調整方法。

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