JPWO2006093305A1 - 光ピックアップ装置 - Google Patents
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Abstract
安定的に記録媒体の記録又は再生を行うことが可能となるように構成された光ピックアップ装置。 光ピックアップ装置は、対物レンズによって光ビームを集光する照射光学系を有する光ピックアップ装置であって、照射光学系に対向して共通の光軸上にて離間配置されかつ光ビームを照射光学系へ向けて反射して戻す反射部と、光軸上に配置されかつ、光ビームから、光軸上の光と、光軸上の光の周囲の全て又は一部に偏光状態が変化した光とを、分離して生成する位相板と、光軸に配置されかつ光ビームの戻り光のうち偏光状態が変化した光を抽出して光検出器へ導く検出光学系と、光検出器からの光電変換出力に基づいて反射部を位置決めする反射部駆動部とを備える。
Description
本発明は、光ディスク、光カードなどの光学的に情報記録又は情報再生が行われる記録媒体へ情報を記録する光ピックアップ装置に関し、特に、対向して光照射を行う光ピックアップ装置（ピックアップ）に関する。
従来技術として、記録層の片側から反射層のほぼ同じ位置で最も小径となるように収束させながら照射して、記録媒体内に体積的にホログラム記録する技術が知られている。特開２００４−１７１６１１号公報（特許文献１）参照。かかる従来技術において、記録時には、図１に示すように、参照光と信号光は同軸で互いに重なるように対物レンズＯＢに導かれる。対物レンズＯＢで集光される参照光と信号光は光軸上で常に干渉する状態にある。よって、図１に示すように、信号光の焦点の位置に反射層が配置されるように記録媒体を配置した場合、参照光及び信号光は記録媒体を往復で通過してホログラム記録が行われる。再生時にも、参照光は記録媒体を往復で通過して、反射した参照光が再生光とともに対物レンズＯＢへ戻ることとなる。
図２に示すように、具体的に記録されるホログラムは、ホログラム記録Ａ（反射する参照光と反射する信号光）、ホログラム記録Ｂ（入射する参照光と反射する信号光）、ホログラム記録Ｃ（反射する参照光と入射する信号光）、ホログラム記録Ｄ（入射する参照光と入射する信号光）の４種類である。また、再生されるホログラムも、ホログラム記録Ａ（反射する参照光で読み出される）、ホログラム記録Ｂ（入射する参照光で読み出される）、ホログラム記録Ｃ（反射する参照光で読み出される）、ホログラム記録Ｄ（入射する参照光で読み出される）の４種類である。記録層中の全ての光線（参照光の入射光及び反射光と情報光の入射光及び反射光）が干渉するので、複数のホログラムが記録され再生されてしまう。このことは、たとえば特許文献１の段落（００９６）（００９７）に記載されているとおりである。
このように、特許文献１の従来方法では、反射型記録媒体にホログラムを記録する場合、入射及び反射する参照光と信号光の４光束の干渉によって４つのホログラムが記録されてしまうために記録媒体の性能を無用に使用していた。よって、情報の再生時において、参照光が記録媒体の信号光で反射されてしまうため、再現されたホログラムからの再生光との分離が必要である。そのため再生信号の読み取り性能が劣化してしまう。
一方、かかる問題を解決する従来技術として、図３に示すように、透過型の記録媒体を挟んで、参照光を射出する対物レンズとは反対側にもう１つの対物レンズを設置して、参照光と空間光変調器を通過した情報光とを、記録媒体に対して互いに反対の面側より同軸的にかつ同じ位置で最も小径となるように収束させながら照射して、記録媒体内に体積的にホログラム記録する技術が知られている。特開２００２−１２３９４８公報（特許文献２）参照。
かかる従来技術において、記録時には、空間光変調器によって、記録する情報に応じて光が空間的に変調されて情報光が生成される。情報光は、対向対物レンズによって集光されて、記録媒体に照射される。記録用参照光は、対物レンズによって集光されて、記録媒体に照射される。情報記録層内には、情報光と記録用参照光とが干渉して干渉パターンが形成され、この干渉パターンが情報記録層内に体積的に記録される。再生時には、対物レンズによって参照光のみが記録媒体に照射される。
図２に示すように、具体的に記録されるホログラムは、ホログラム記録Ａ（反射する参照光と反射する信号光）、ホログラム記録Ｂ（入射する参照光と反射する信号光）、ホログラム記録Ｃ（反射する参照光と入射する信号光）、ホログラム記録Ｄ（入射する参照光と入射する信号光）の４種類である。また、再生されるホログラムも、ホログラム記録Ａ（反射する参照光で読み出される）、ホログラム記録Ｂ（入射する参照光で読み出される）、ホログラム記録Ｃ（反射する参照光で読み出される）、ホログラム記録Ｄ（入射する参照光で読み出される）の４種類である。記録層中の全ての光線（参照光の入射光及び反射光と情報光の入射光及び反射光）が干渉するので、複数のホログラムが記録され再生されてしまう。このことは、たとえば特許文献１の段落（００９６）（００９７）に記載されているとおりである。
このように、特許文献１の従来方法では、反射型記録媒体にホログラムを記録する場合、入射及び反射する参照光と信号光の４光束の干渉によって４つのホログラムが記録されてしまうために記録媒体の性能を無用に使用していた。よって、情報の再生時において、参照光が記録媒体の信号光で反射されてしまうため、再現されたホログラムからの再生光との分離が必要である。そのため再生信号の読み取り性能が劣化してしまう。
一方、かかる問題を解決する従来技術として、図３に示すように、透過型の記録媒体を挟んで、参照光を射出する対物レンズとは反対側にもう１つの対物レンズを設置して、参照光と空間光変調器を通過した情報光とを、記録媒体に対して互いに反対の面側より同軸的にかつ同じ位置で最も小径となるように収束させながら照射して、記録媒体内に体積的にホログラム記録する技術が知られている。特開２００２−１２３９４８公報（特許文献２）参照。
かかる従来技術において、記録時には、空間光変調器によって、記録する情報に応じて光が空間的に変調されて情報光が生成される。情報光は、対向対物レンズによって集光されて、記録媒体に照射される。記録用参照光は、対物レンズによって集光されて、記録媒体に照射される。情報記録層内には、情報光と記録用参照光とが干渉して干渉パターンが形成され、この干渉パターンが情報記録層内に体積的に記録される。再生時には、対物レンズによって参照光のみが記録媒体に照射される。
特許文献２の技術では、再生時の参照光と再生光を分離するのが困難である。記録媒体を挟んだ１対の対物レンズが配置され、両対物レンズからそれぞれ同一焦点で収束する参照光及び再生光が重複して記録媒体に集光されているからである。
また、この従来方法では、球面波の参照光及び再生光の両光束が１点で集光されているので、交差した両光線の交差角が１８０度となり、角度選択性が大きく、シフト多重による高密度記録には不向きである。さらに、対物レンズと記録媒体の位置決めが正確に必要である。加えて２つの対物レンズ間の相対間隔も正確に維持する必要があるため対物レンズ駆動系やサーボ系が複雑である。
そこで、本発明の解決しようとする課題には、安定的に記録媒体の記録又は再生を行うことを可能にする光ピックアップ装置を提供することが一例として挙げられる。
本発明の特徴による光ピックアップ装置は、対物レンズによって光ビームを集光する照射光学系を有する光ピックアップ装置であって、 前記照射光学系に対向して共通の光軸上にて離間配置されかつ前記光ビームを前記照射光学系へ向けて反射して戻す反射部と、 前記光軸上に配置されかつ、前記光ビームから、前記光軸上の光と、前記光軸上の光の周囲の全て又は一部に偏光状態が変化した光とを、分離して生成する位相板と、 前記光軸に配置されかつ前記光ビームの戻り光のうち前記偏光状態が変化した光を抽出して光検出器へ導く検出光学系と、 前記光検出器からの光電変換出力に基づいて前記反射部を位置決めする反射部駆動部とを備える。
本発明の特徴による光ビーム位置制御方法は、対物レンズによって光ビームを集光する照射光学系を有する光ピックアップ装置における光ビーム位置制御方法であって、 前記照射光学系に対向して共通の光軸上にて離間配置されかつ前記光ビームを前記照射光学系へ向けて反射して戻す反射部を配置し、 前記光ビームのうち前記光軸上を通過する中央光成分と、前記中央光成分の周囲の全て又は一部から前記中央光成分と異なる偏光状態の周囲光成分と、分離して生成し、 前記光ビームの戻り光のうち前記周囲光成分を抽出して光検出器へ導き、 前記光検出器からの光電変換出力に基づいて前記反射部を位置決めすること、を含む。
また、この従来方法では、球面波の参照光及び再生光の両光束が１点で集光されているので、交差した両光線の交差角が１８０度となり、角度選択性が大きく、シフト多重による高密度記録には不向きである。さらに、対物レンズと記録媒体の位置決めが正確に必要である。加えて２つの対物レンズ間の相対間隔も正確に維持する必要があるため対物レンズ駆動系やサーボ系が複雑である。
そこで、本発明の解決しようとする課題には、安定的に記録媒体の記録又は再生を行うことを可能にする光ピックアップ装置を提供することが一例として挙げられる。
本発明の特徴による光ピックアップ装置は、対物レンズによって光ビームを集光する照射光学系を有する光ピックアップ装置であって、 前記照射光学系に対向して共通の光軸上にて離間配置されかつ前記光ビームを前記照射光学系へ向けて反射して戻す反射部と、 前記光軸上に配置されかつ、前記光ビームから、前記光軸上の光と、前記光軸上の光の周囲の全て又は一部に偏光状態が変化した光とを、分離して生成する位相板と、 前記光軸に配置されかつ前記光ビームの戻り光のうち前記偏光状態が変化した光を抽出して光検出器へ導く検出光学系と、 前記光検出器からの光電変換出力に基づいて前記反射部を位置決めする反射部駆動部とを備える。
本発明の特徴による光ビーム位置制御方法は、対物レンズによって光ビームを集光する照射光学系を有する光ピックアップ装置における光ビーム位置制御方法であって、 前記照射光学系に対向して共通の光軸上にて離間配置されかつ前記光ビームを前記照射光学系へ向けて反射して戻す反射部を配置し、 前記光ビームのうち前記光軸上を通過する中央光成分と、前記中央光成分の周囲の全て又は一部から前記中央光成分と異なる偏光状態の周囲光成分と、分離して生成し、 前記光ビームの戻り光のうち前記周囲光成分を抽出して光検出器へ導き、 前記光検出器からの光電変換出力に基づいて前記反射部を位置決めすること、を含む。
図１は従来のホログラム記録を説明する対物レンズとホログラム記録媒体を示す概略部分断面図である。
図２は従来のホログラム記録を説明するホログラム記録媒体を示す概略部分断面図である。
図３は従来のホログラム記録を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分断面図である。
図４は本発明による実施例のホログラム装置におけるホログラム記録を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分断面図である。
図５は本発明によるホログラム記録を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分断面図である。
図６は本発明による実施例のホログラム装置における空間光変調器を示す概略斜視図である。
図７は本発明による他の実施例のホログラム装置における空間光変調器を示す概略斜視図である。
図８は本発明による他の実施例のホログラム装置におけるホログラム記録を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分断面図である。
図９は本発明による他の実施例のホログラム装置におけるホログラム記録を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分断面図である。
図１０は本発明による他の実施例のホログラム装置におけるホログラム記録を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分断面図である。
図１１は本発明による実施例のホログラム装置におけるホログラム再生を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分断面図である。
図１２は本発明による他の実施例のホログラム装置におけるホログラム再生を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分断面図である。
図１３は本発明による他の実施例のホログラム装置におけるホログラム再生を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分断面図である。
図１４は本発明による実施例のホログラム装置における空間光変調装置を示す部分切欠概略斜視図である。
図１５は本発明による他の実施例のホログラム装置におけるホログラム記録を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分断面図である。
図１６は本発明による他の実施例のホログラム装置におけるホログラム記録を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分断面図である。
図１７は本発明による他の実施例のホログラム装置における要部の参照光光学系と信号光光学系とを説明する概略構成図である。
図１８は本発明による他の実施例のホログラム装置を説明する概略構成図である。
図１９は本発明による他の実施例のホログラム装置における要部の参照光光学系と信号光光学系とを説明する概略斜視図である。
図２０は本発明による他の実施例のホログラム装置におけるホログラム記録を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分断面図である。
図２１は本発明による他の実施例のホログラム装置におけるホログラム記録を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分断面図である。
図２２は本発明による他の実施例のホログラム装置における要部の参照光光学系と信号光光学系とを説明する概略構成図である。
図２３は本発明による実施例の記録媒体へ情報を記録又は再生するホログラム装置の概略構成を示すブロック図である。
図２４は本発明による実施例の記録媒体の情報を記録又は再生するホログラム装置のピックアップの要部を示す概略構成図である。
図２５は本発明による実施例のホログラム装置のピックアップにおける対物レンズの組立体を示す一部切欠概略斜視図である。
図２６は本発明による実施例のホログラム装置のピックアップにおける空間光変調装置のための３軸アクチュエータの概略を示す概略斜視図である。
図２７は本発明による他の実施例のホログラム装置におけるホログラム記録を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分断面図である。
図２８は本発明による他の実施例のホログラム装置におけるホログラム記録を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分断面図である。
図２９は本発明による実施例のホログラム装置におけるディスク状ホログラム記録媒体を示す部分断面図である。
図３０は本発明による実施例の記録媒体の情報を記録再生するホログラム装置のピックアップにおける対物サーボ用光検出器の受光部を示す平面図である。
図３１は本発明による実施例の記録媒体の情報を記録再生するホログラム装置のピックアップにおける反射サーボ用光検出器の受光部を説明するための光軸から見た受光部の正面図である。
図３２は本発明による他の実施例のホログラム装置のピックアップの概略を示す概略斜視図である。
図３３は本発明による他の実施例のホログラム装置における位相板の位置を説明する概略部分断面図である。
図３４は本発明による他の実施例のホログラム装置における位相板の位置を説明する概略部分断面図である。
図３５は本発明による他の実施例のホログラム装置における位相板の形態を説明する概略斜視図である。
図３６は本発明による他の実施例のホログラム装置における位相板の形態を説明する概略斜視図である。
図３７は本発明による他の実施例のホログラム装置における位相板の形態を説明する光軸から見た位相板の正面図である。
図３８は本発明による他の実施例の記録媒体の情報を記録再生するホログラム装置のピックアップにおける反射サーボ用光検出器の受光部を説明するための光軸から見た受光部の正面図である。
図３９は本発明による他の実施例のホログラム装置における位相板の形態を説明する光軸から見た位相板の正面図である。
図４０は本発明による他の実施例のホログラム装置における位相板の形態を説明する光軸から見た位相板の正面図である。
図４１は本発明による他の実施例の記録媒体の情報を記録再生するホログラム装置のピックアップにおける反射サーボ用光検出器の受光部を説明するための光軸から見た受光部の正面図である。
図４２は本発明による他の実施例の記録媒体の情報を記録再生するホログラム装置のピックアップにおける反射サーボ用光検出器の受光部を説明するための光軸から見た受光部の正面図である。
図４３は本発明による他の実施例のホログラム装置のピックアップの概略を示す構成図である。
図４４は本発明による他の実施例のホログラム装置のピックアップのサーボ検出兼用空間光変調器の光軸から見た正面図である。
図４５は本発明による他の実施例のホログラム装置のピックアップの信号検出用複合光検出装置の光軸から見た正面図である。
図２は従来のホログラム記録を説明するホログラム記録媒体を示す概略部分断面図である。
図３は従来のホログラム記録を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分断面図である。
図４は本発明による実施例のホログラム装置におけるホログラム記録を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分断面図である。
図５は本発明によるホログラム記録を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分断面図である。
図６は本発明による実施例のホログラム装置における空間光変調器を示す概略斜視図である。
図７は本発明による他の実施例のホログラム装置における空間光変調器を示す概略斜視図である。
図８は本発明による他の実施例のホログラム装置におけるホログラム記録を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分断面図である。
図９は本発明による他の実施例のホログラム装置におけるホログラム記録を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分断面図である。
図１０は本発明による他の実施例のホログラム装置におけるホログラム記録を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分断面図である。
図１１は本発明による実施例のホログラム装置におけるホログラム再生を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分断面図である。
図１２は本発明による他の実施例のホログラム装置におけるホログラム再生を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分断面図である。
図１３は本発明による他の実施例のホログラム装置におけるホログラム再生を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分断面図である。
図１４は本発明による実施例のホログラム装置における空間光変調装置を示す部分切欠概略斜視図である。
図１５は本発明による他の実施例のホログラム装置におけるホログラム記録を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分断面図である。
図１６は本発明による他の実施例のホログラム装置におけるホログラム記録を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分断面図である。
図１７は本発明による他の実施例のホログラム装置における要部の参照光光学系と信号光光学系とを説明する概略構成図である。
図１８は本発明による他の実施例のホログラム装置を説明する概略構成図である。
図１９は本発明による他の実施例のホログラム装置における要部の参照光光学系と信号光光学系とを説明する概略斜視図である。
図２０は本発明による他の実施例のホログラム装置におけるホログラム記録を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分断面図である。
図２１は本発明による他の実施例のホログラム装置におけるホログラム記録を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分断面図である。
図２２は本発明による他の実施例のホログラム装置における要部の参照光光学系と信号光光学系とを説明する概略構成図である。
図２３は本発明による実施例の記録媒体へ情報を記録又は再生するホログラム装置の概略構成を示すブロック図である。
図２４は本発明による実施例の記録媒体の情報を記録又は再生するホログラム装置のピックアップの要部を示す概略構成図である。
図２５は本発明による実施例のホログラム装置のピックアップにおける対物レンズの組立体を示す一部切欠概略斜視図である。
図２６は本発明による実施例のホログラム装置のピックアップにおける空間光変調装置のための３軸アクチュエータの概略を示す概略斜視図である。
図２７は本発明による他の実施例のホログラム装置におけるホログラム記録を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分断面図である。
図２８は本発明による他の実施例のホログラム装置におけるホログラム記録を説明する対物レンズとホログラム記録媒体と空間光変調装置を示す概略部分断面図である。
図２９は本発明による実施例のホログラム装置におけるディスク状ホログラム記録媒体を示す部分断面図である。
図３０は本発明による実施例の記録媒体の情報を記録再生するホログラム装置のピックアップにおける対物サーボ用光検出器の受光部を示す平面図である。
図３１は本発明による実施例の記録媒体の情報を記録再生するホログラム装置のピックアップにおける反射サーボ用光検出器の受光部を説明するための光軸から見た受光部の正面図である。
図３２は本発明による他の実施例のホログラム装置のピックアップの概略を示す概略斜視図である。
図３３は本発明による他の実施例のホログラム装置における位相板の位置を説明する概略部分断面図である。
図３４は本発明による他の実施例のホログラム装置における位相板の位置を説明する概略部分断面図である。
図３５は本発明による他の実施例のホログラム装置における位相板の形態を説明する概略斜視図である。
図３６は本発明による他の実施例のホログラム装置における位相板の形態を説明する概略斜視図である。
図３７は本発明による他の実施例のホログラム装置における位相板の形態を説明する光軸から見た位相板の正面図である。
図３８は本発明による他の実施例の記録媒体の情報を記録再生するホログラム装置のピックアップにおける反射サーボ用光検出器の受光部を説明するための光軸から見た受光部の正面図である。
図３９は本発明による他の実施例のホログラム装置における位相板の形態を説明する光軸から見た位相板の正面図である。
図４０は本発明による他の実施例のホログラム装置における位相板の形態を説明する光軸から見た位相板の正面図である。
図４１は本発明による他の実施例の記録媒体の情報を記録再生するホログラム装置のピックアップにおける反射サーボ用光検出器の受光部を説明するための光軸から見た受光部の正面図である。
図４２は本発明による他の実施例の記録媒体の情報を記録再生するホログラム装置のピックアップにおける反射サーボ用光検出器の受光部を説明するための光軸から見た受光部の正面図である。
図４３は本発明による他の実施例のホログラム装置のピックアップの概略を示す構成図である。
図４４は本発明による他の実施例のホログラム装置のピックアップのサーボ検出兼用空間光変調器の光軸から見た正面図である。
図４５は本発明による他の実施例のホログラム装置のピックアップの信号検出用複合光検出装置の光軸から見た正面図である。
以下に本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。なお、ホログラム記録に関わる光ピックアップ装置について、説明するが本発明はこれに限定されることなく、対向して光照射を行う光ピックアップ装置にも適用され得る。
図４は、実施例のホログラム装置における光学系要部の概略を示す。
ホログラム装置では、ホログラム記録媒体（記録媒体）２を挟んで、参照光光学系ｒＯＳと信号光光学系ｓＯＳとが共に同光軸上に対向して離間して配置されている。
参照光光学系ｒＯＳは、参照光の発生及び再生光の受光を行いかつ、参照光を集光する対物レンズＯＢを含む。図５に示すように、対物レンズＯＢはその有効径内から、参照光を第１開口数（ｓｉｎθａ）でその焦点ＦＰに集光する。
信号光光学系ｓＯＳは、透過型の空間光変調器ＳＬＭを含む。空間光変調器ＳＬＭは、たとえば、対物レンズＯＢの焦点ＦＰに配置されている。空間光変調器ＳＬＭは、その光軸を含む中央に光透過部ＮＲを有し、光透過部ＮＲに収束された参照光が無変調で通過するように、配置されている。
図６に示すように、空間光変調器ＳＬＭは透過型マトリクス液晶装置からなり、その空間光変調領域Ｂに囲まれた光透過部ＮＲは、物理的な貫通開口又はこれに充填された透明材料からなる。また、図７に示すように、空間光変調器ＳＬＭは、全体を透過型マトリクス液晶装置として、接続された制御回路２６により、記録パターン表示の空間光変調領域Ｂとその内部に光透過部ＮＲの無変調の光透過領域とを表示するように、構成することもできる。すなわち、ホログラム記録時における空間光変調器ＳＬＭの透光状態として光透過部ＮＲを表示できる。
信号光光学系ｓＯＳは空間光変調器ＳＬＭの他に、その入射反対側に、記録媒体２及び空間光変調器ＳＬＭの光透過部ＮＲを透過し発散する球面波の参照光から、平面波の平行光線を生成する凹面ミラーたとえば放物面ミラーＰＭを含む。放物面ミラーＰＭは、その焦点が対物レンズＯＢの焦点ＦＰに一致するように、同軸に配置されている。
信号光光学系ｓＯＳは、放物面ミラーＰＭからの平行光線が空間光変調器ＳＬＭを通過し、参照光光学系ｒＯＳの対物レンズＯＢへ戻るように、配置されている。
よって、光学系においては、図５に示すように、放物面ミラーＰＭ及び空間光変調器ＳＬＭが平行光線を記録情報に応じて空間変調して信号光を生成し、そして、これを対物レンズＯＢの第１開口数と異なる第２開口数（ｓｉｎθｂ≠ｓｉｎθａ）（θｂ＝０で平行光）で記録媒体２を通して、参照光とは逆方向に、通過せしめる。
光軸を含む光透過部ＮＲを備えた空間光変調器ＳＬＭは、光透過部ＮＲを通過する参照光と光透過部ＮＲの周囲の空間光変調器ＳＬＭの外側環状部分から生成される信号光とを分離する機能を有する。そして、放物面ミラーＰＭは、射出される信号光の光束の有効径及び開口数を決定する機能を有する。すなわち、放物面ミラーＰＭなどの反射部は、射出光束の断面積と平行、収束又は発散の波面の状態とを周囲の参照光と異なる状態にする。このように、空間光変調器ＳＬＭの裏の反射部により、信号光は、第１開口数と異なる、たとえば、それ以下の第２開口数で対物レンズＯＢへ向け記録媒体２を通過するようになる。
図４及び図５に示すように、記録時には、対物レンズＯＢにより参照光を集光状態として記録媒体２に照射する。記録媒体２を透過した参照光は焦点を結び、無変調で空間光変調器ＳＬＭを透過し、再び拡散光となる過程で、放物面ミラーＰＭなど反射部により平行光として反射される。平行光となった反射光（参照光）は記録媒体２へ向かう途中で空間光変調器ＳＬＭを透過し。記録情報に応じて変調された信号光となる。信号光は平面波で記録媒体２に照射され、記録媒体２内で行きの球面波の参照光と干渉し、ホログラムが記録される。空間光変調器ＳＬＭは、行きの参照光の焦点近傍の光透過部ＮＲにより、行きの参照光には作用しない。
再生時には記録媒体２裏面側の反射部は必要なく、よって、反射部の機能を停止して参照光を反射しない非反射手段を設ければ、記録媒体２表面側から参照光を照射し、参照光に邪魔される異無く、同じ側に再生光を得ることができる。
記録又は記録再生用ホログラム装置では、信号光光学系ｓＯＳ内にかかる非反射手段を設け、参照光光学系ｒＯＳ内に記録媒体２から生成された再生光を検出する光検出器と、再生光を対物レンズＯＢから光検出器へ導く光学手段と、を設ける。再生専用ホログラム装置では、信号光光学系ｓＯＳは必要ない。
実施例では、参照光は球面波、信号光は平面波となっているため、参照光と信号光の両光線の交差角をある程度、確保することが可能であり、シフト多重記録にも向いている。図４のように、記録媒体２を対物レンズＯＢの光軸と垂直方向にシフトすることで多重記録することができる。
上記実施例では参照光の反射部として凹面ミラーとして放物面ミラーを用いているが、他の実施例では凹面ミラーに代えて、図８のように、反射部を、焦点ＦＰの平凸レンズＰＣＬとその入射反対側の平面部に形成された平面ミラーＦＭとからなる組立体とすることができる。さらに、図９のように、平行に離間した焦点ＦＰの凸レンズＣＶＬと平面ミラーの組み合わせからなる反射部とすることができる。さらに、平凸レンズＰＣＬ及び凸レンズＣＶＬに代えて、焦点ＦＰに集光する凸レンズ作用を有する回折光学素子を用いることができる（図示せず）。回折光学素子は透光性の平板とその上に形成された複数の位相段差若しくは凹凸又はブレーズからなる回折輪帯（光軸を中心とした回転対称体）すなわち凸レンズ作用を有する回折格子などの光学素子である。さらに、回折光学素子を用いる場合、図１０に示すように、空間光変調器ＳＬＭの光透過部ＮＲの周囲に一体的に回折光学素子ＤＯＥを形成し、平行に離間した平面ミラーＦＭと組み合わせた組立体とすることでシンプルな構成とすることもできる（図では回折光学素子ＤＯＥは対物レンズ反対側に位置するが対物レンズ側でもよい）。
記録済みの記録媒体２を再生専用装置で読み取る場合には、図４の信号光光学系ｓＯＳを除いたシンプルな構成でよく、再生専用の光学系が非常に簡単になることは本方式の一つのメリットである。また、記録又は記録再生用ホログラム装置にて再生を行う場合には、図１１のように、再生時に放物面ミラーＰＭを光軸から取り除く非反射機構Ｍ１か、図１２のように、再生時に遮光板や散乱板ＳＣＰを挿入する非反射機構Ｍ２か、を設けることができ、又は、図１３のように再生時に、空間光変調器ＳＬＭのパターンをすべての画素について不透過となるように接続された制御回路２６により制御することで参照光を遮って、参照光が対物レンズＯＢへ戻らないようにすればよい。
実施例において、参照光を収束光（球面波）とし信号光を平行光（平面波）として対向照射した場合、記録媒体２を光軸垂直に水平方向に移動させて重ねて記録するシフト多重記録を行うことが可能である。放物面ミラーＰＭなどの反射部と空間光変調器ＳＬＭと光軸あわせのために、たとえば、図１４に示すように、放物面ミラーＰＭ及び空間光変調器ＳＬＭは、中空ホルダによって光軸に同軸に固着されることによって、これに巻装されるコイルなどの反射部駆動部３６ａを設けることができ、放物面ミラーＰＭ及び空間光変調器ＳＬＭの一体駆動に寄与する。このように、対物レンズＯＢに同軸に配置された空間光変調器ＳＬＭと、これに形成された無変調領域の光透過部ＮＲと、空間光変調器ＳＬＭを通過した参照光を反射する放物面ミラーＰＭなどの反射部とは、反射した参照光を変調して信号光を生成する空間光変調装置ＳＤとして機能する。ピックアップ内にて空間光変調装置ＳＤを移動自在とすれば、再生時にメリットがある。
空間光変調装置ＳＤにおいて、空間光変調器ＳＬＭの貫通開口などの光透過部ＮＲの径は、対物レンズＯＢ及び放物面ミラーＰＭの径、間隔、開口数、焦点距離などのパラメータや、これらの光軸に対する偏倚も考慮して設定される。さらに光透過部ＮＲの周囲のマトリクス液晶装置の部分も外径も同様のパラメータを考慮して設定される。空間光変調器ＳＬＭの裏の放物面ミラーＰＭによる平行光線として信号光を生成しているが、かかる平行光線は対物レンズＯＢの第１開口数と異な第２開口数で対物レンズＯＢへ向ければよく、或る程度の範囲で、たとえば、反射参照光を図１５に示すように収束するように又は図１６に示すように発散するように放物面ミラーＰＭの仕様を設定できる。図１５に示すように収束する球面波信号光を用いることにより、対向伝搬する球面波の信号光及び参照光両光線の交差角が９０度に近づき角度選択性が減少して、シフト多重記録に寄与する。
＜構成例１＞
図１７に、記録媒体２を挟んで共に同光軸上に対向して離間して配置されて参照光光学系ｒＯＳと信号光光学系ｓＯＳとの光学系対を含むホログラム装置の要部の構成例を示す。
参照光光学系ｒＯＳの対物レンズＯＢと信号光光学系ｓＯＳの空間光変調器ＳＬＭとは、これらの距離（光学的距離）が対物レンズＯＢの焦点距離ｆに等しくなるように配置されている。
また、参照光光学系ｒＯＳにおいて、対物レンズＯＢから光学的距離ｆの位置に焦点距離ｆの集光レンズＣＤＬが置かれ、その集光レンズＣＤＬからさらに光学的距離ｆの位置に像センサＩＳＲが置かれている。対物レンズＯＢ及び集光レンズＣＤＬの間にハーフミラーＨＭが置かれ、記録再生用レーザＬＤ１から射出された参照光がコリメータレンズＣＬ１で平行光とされ、ハーフミラーＨＭで反射されて、対物レンズＯＢを介して記録媒体２の方向へと向かうように、配置されている。
参照光は、対物レンズＯＢにより集光され、記録媒体２を透過し、焦点面近傍に置かれた空間光変調器ＳＬＭの中央部に穴（光透過部ＮＲ）を無変調で通り抜ける。
空間光変調器ＳＬＭの穴を通過した参照光は放物面ミラーＰＭに反射して平行光となり、空間光変調器ＳＬＭを透過することで空間的に変調を受けて信号光となる。このとき空間光変調器ＳＬＭには記録すべき情報パターンが白黒の明暗パターンとして表示されている。信号光は記録媒体２に入射し、行きの参照光と干渉して記録媒体２内にホログラムを形成する。
この例において、記録時では、空間光変調器ＳＬＭ上の表示パターンがそのまま像センサＩＳＲ上に像を結ぶ。記録媒体２にホログラムを記録している途中も、記録媒体２を通り抜けた信号光が、対物レンズＯＢと集光レンズＣＤＬにより像センサＩＳＲ上に像を結ぶため、空間光変調器ＳＬＭのパターンの像と記録されたばかりのホログラムの再生像の混合像が像センサＩＳＲ上に結像している。このとき像センサＩＳＲ上にある像は特に使用しない。
再生時には参照光が記録媒体２に当たらないように遮断することにより、ホログラムから再生された光のみが記録媒体２から再生される。
かかるホログラム装置の概略図を図１８に示す。
ホログラム装置１内に、記録媒体２を挟んで参照光光学系ｒＯＳと信号光光学系ｓＯＳとが独立に固着され、記録媒体２が焦点ＦＰと対物レンズＯＢとの間に配置されるように、媒体２を装着自在に保持する支持部ＳＳが設けられている。支持部ＳＳを互いに垂直なＸＹＺ方向に可動自在とすることで、参照光対物レンズｒＯと信号光対物レンズｓＯは互いに位置決めされた状態で固定されているので、たとえば光カード状の記録媒体２とした場合、その位置決めは簡便でよいためフォーカスサーボやトラッキングサーボなどの高精度の位置決めは不要となる。
さらに、他の実施例では、シフト多重記録は可能であるが、この多重記録方式は角度多重方式を採用できる。記録装置を、図１９に示すように、その光軸に垂直な回転軸を有する回転支持部ＳＳＲに記録媒体２を装着して回転駆動自在に保持させるように構成する。さらに、光学系の光軸に垂直でかつ互いに垂直なＸＹＺ方向に支持部ＳＳＲを移動並進移動自在になす駆動ステージＤＳを設ける。これら回転支持部ＳＳＲ及び駆動ステージＤＳを備えたホログラム記録再生装置によって、媒体２を光軸と垂直に交わる軸を中心に回転させ、ホログラムを角度多重記録することができる。
＜他の実施例＞
図４の実施例の光学系では、記録媒体２を挟んで共に同光軸上に対向して離間して配置されている参照光光学系ｒＯＳから信号光光学系ｓＯＳへ収束する参照光を供給する構成であるが、図２０に示す実施例では、参照光光学系ｒＯＳから信号光光学系ｓＯＳへ平行光（平面波）の参照光を供給する構成も可能である。
参照光光学系ｒＯＳは、発散光（参照光）を略平行光とする対物レンズＯＢを含む。図２１に示すように、対物レンズＯＢはその有効径から、参照光を第１開口数（ｓｉｎθａ）（θａ＝０で平行光）で記録媒体２及び信号光光学系ｓＯＳへ向け射出する。
信号光光学系ｓＯＳにおいて、対物レンズＯＢの焦点ＦＰに配置されている透過型の空空間光変調器ＳＬＭは、上記の実施例のものと同一であり、その光軸を含む中央に光透過部ＮＲを有し、放物面ミラーＰＭにより光透過部ＮＲに収束された信号光が無変調で通過するように、構成されている。記録媒体２を透過した平行光が空間光変調器ＳＬＭにより変調される。
すなわち、上記の実施例と同様に、空間光変調器ＳＬＭの入射反対側に、放物面ミラーＰＭは、その焦点が対物レンズＯＢの焦点ＦＰに一致するように、同軸に配置されている。放物面ミラーＰＭが記録媒体２及び空間光変調器ＳＬＭを透過した平面波の信号光を球面波の収束光線として反射する。
信号光光学系ｓＯＳは、放物面ミラーＰＭからの収束光線が空間光変調器ＳＬＭの光透過部ＮＲを通過し、発散光線の信号光として記録媒体２及び参照光光学系ｒＯＳの対物レンズＯＢへ戻るように、配置されている。
よって、光学系においては、図２１に示すように、放物面ミラーＰＭ及び空間光変調器ＳＬＭが平行光線の参照光を記録情報に応じて空間変調して信号光を生成し、そして、これを対物レンズＯＢの第１開口数と異なる第２開口数（ｓｉｎθｂ≠ｓｉｎθａ）で記録媒体２を通して、参照光とは逆方向に、通過せしめる。このように、空間光変調器ＳＬＭの裏の反射部により、信号光は、第１開口数と異なる、たとえば、それ以上の第２開口数で対物レンズＯＢへ向け記録媒体２を通過するようになる。
図２０及び図２１に示すように、記録時には、対物レンズＯＢにより参照光を平行光として記録媒体２に照射する。記録媒体２を透過した参照光は無変調で空間光変調器ＳＬＭを透過し、記録情報に応じて変調された信号光となる。平行光の信号光は放物面ミラーＰＭにより収束光として反射され空間光変調器ＳＬＭの光透過部ＮＲで焦点を結び、拡散光となる。拡散光となった信号光は記録媒体２を透過し、記録媒体２内で行きの平面波の参照光と干渉し、ホログラムが記録される。空間光変調器ＳＬＭの光透過部ＮＲは、信号光には作用しない。
再生時には、放物面ミラーＰＭなど反射部の機能を停止して参照光を反射しない非反射手段を設ければ、記録媒体２表面側から平面波の参照光を照射し、参照光に邪魔される異無く、同じ側に球面波の再生光を得ることができる。
この実施例では、参照光は平面波、信号光は球面波となっているため、参照光と信号光の両光線の交差角をある程度、確保することが可能であり、シフト多重記録にも向いている。
＜構成例２＞
図２２に、記録媒体２を挟んで共に同光軸上に対向して離間して配置されて参照光光学系ｒＯＳと信号光光学系ｓＯＳとの光学系対を含むホログラム装置の構成例を示す。
参照光光学系ｒＯＳの対物レンズＯＢと信号光光学系ｓＯＳの空間光変調器ＳＬＭとは対物レンズＯＢの焦点距離に等しくなるように配置されている。
［００５１］
また、参照光光学系ｒＯＳにおいて、記録媒体２の反対側に対物レンズＯＢと同軸の集光レンズＣＤＬが置かれ、その集光レンズＣＤＬの結像の位置に像センサＩＳＲが置かれている。対物レンズＯＢ及び集光レンズＣＤＬの間にハーフミラーＨＭが置かれ、記録再生用レーザＬＤ１（対物レンズＯＢをコリメータとして用いる場合は焦点位置であるが、対物レンズＯＢで平行光となるようなレーザ発散光を別光学系で生成してもよい）から射出された参照光がハーフミラーＨＭで反射されて、対物レンズＯＢを介して平行光として記録媒体２の方向へと向かうように、配置されている。
参照光は、対物レンズＯＢにより平行光とされ、記録媒体２を透過し、空間光変調器ＳＬＭを透過することで空間的に変調を受けて信号光となる。このとき空間光変調器ＳＬＭには記録すべき情報パターンが白黒の明暗パターンとして表示されている。平行光の信号光は放物面ミラーＰＭに反射して収束光となり、焦点面近傍に置かれた空間光変調器ＳＬＭの中央部に穴（光透過部ＮＲ）を無変調で通り抜ける。
空間光変調器ＳＬＭの穴を通過した拡散光の信号光は記録媒体２に入射し、行きの平行光の参照光と干渉して記録媒体２内にホログラムを形成する。
再生時には参照光が記録媒体２に当たらないように遮断することにより、ホログラムから再生された光のみが記録媒体２から再生される。
この実施例は空間光変調装置ＳＤと平面波参照光とを用いることで従来のピックアップを利用できるので、構成が非常に簡単になり、本方式の一つのメリットである。
＜ディスク状記録媒体用のホログラム装置＞
図２３は本発明を適用したディスク状ホログラム記録媒体（ディスク）２の情報を記録又は再生するホログラム装置の概略構成の例を示す。
ホログラム装置は、ディスク２をターンテーブルを介して回転させるスピンドルモータ２２、記録媒体２から光ビームによって信号を読み出すピックアップ２３（空間光変調装置ＳＤと一体となっているが、別体としてもよい）、該ピックアップを保持し半径方向（ｘ方向）に移動させるピックアップ駆動部２４、参照光源駆動回路２５ａ、サーボ光源駆動回路２５ｂ、空間光変調器駆動回路２６、再生光信号検出回路２７、対物サーボ信号処理回路２８ａ、反射サーボ信号処理回路２８ｂ、対物サーボ回路２９、反射サーボ回路３０、ピックアップ駆動部２４に接続されピックアップの位置信号を検出するピックアップ位置検出回路３１、ピックアップ駆動部２４に接続されこれに所定信号を供給するスライダサーボ回路３２、スピンドルモータ２２に接続されスピンドルモータの回転数信号を検出する回転数検出部３３、該回転数検出部に接続されディスク２の回転位置信号を生成する回転位置検出回路３４、並びにスピンドルモータ２２に接続されこれに所定信号を供給するスピンドルサーボ回路３５を備えている。
ホログラム装置は制御回路３７を有しており、制御回路３７は参照光源駆動回路２５ａ、サーボ光源駆動回路２５ｂ、空間光変調器駆動回路２６、再生光信号検出回路２７、対物サーボ信号処理回路２８ａ、対物サーボ回路２９、反射サーボ回路３０、ピックアップ位置検出回路３１、スライダサーボ回路３２、回転数検出部３３、回転位置検出回路３４、並びにスピンドルサーボ回路３５に接続されている。制御回路３７はこれら検出回路からの信号に基づいて、これら駆動回路を介してピックアップに関するｘ（トラック垂直）、ｙ（トラック平行）及びｚ（フォーカス）方向移動サーボ制御、再生位置（ｘ及びｙ方向の位置）の制御などを行う。制御回路３７は、各種メモリを搭載したマイクロコンピュータからなり装置全体の制御をなすものであり、操作部（図示せず）からの使用者による操作入力及び現在の装置の動作状況に応じて各種の制御信号を生成するとともに、使用者に動作状況などを表示する表示部（図示せず）に接続されている。
また、制御回路３７は外部から入力されたホログラム記録すべきデータの符号化などの処理を実行し、所定信号を空間光変調器駆動回路２６に供給してホログラムの記録シーケンスを制御する。制御回路３７は、再生光信号検出回路２７からの信号に基づいて復調及び誤り訂正処理をなすことにより、ディスク２に記録されていたデータを復元する。更に、制御回路３７は、復元したデータに対して復号処理を施すことにより、情報データの再生を行い、これを再生情報データとして出力する。
さらに、制御回路３７は、操作部又はピックアップ位置検出回路３１からの位置信号及び対物サーボ信号処理回路２８ａからのｘ方向移動エラー信号に基づいてスライダ駆動信号を生成し、これをスライダサーボ回路３２に供給する。スライダサーボ回路３２はピックアップ駆動部２４を介して、そのスライダ駆動信号による駆動電流に応じピックアップ２３をディスク半径方向に移送せしめる。
回転数検出部３３は、ディスク２をターンテーブルで回転させるスピンドルモータ２２の現回転周波数を示す周波数信号を検出し、これに対応するスピンドル回転数を示す回転数信号を生成し、回転位置検出回路３４に供給する。回転位置検出回路３４は回転数位置信号を生成し、それを制御回路３７に供給する。制御回路３７はスピンドル駆動信号を生成し、それをスピンドルサーボ回路３５に供給し、スピンドルモータ２２を制御して、ディスク２を回転駆動する。
図２４は当該ホログラム装置のピックアップの概略構成に示す。
ピックアップ２３は、照射光学系としての参照光光学系と、これに対向して光軸上にて離間配置されかつ参照光を照射光学系へ向けて反射して戻す反射部を含む信号光光学系としての空間光変調装置ＳＤとを備えている。ディスク２は照射光学系及び空間光変調装置ＳＤ間に配置される。
照射光学系は、参照光用の記録再生用レーザＬＤ１、コリメータレンズＣＬ１、ハーフミラーＨＭ、参照光を空間光変調装置ＳＤへ向け第１開口数で集光する対物レンズＯＢ、集光レンズＣＤＬ、ＣＣＤ（電荷結合素子）やＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体装置）などのアレイからなる像センサＩＳＲからなる。対物レンズＯＢ及び空間光変調装置ＳＤはピックアップ２３の筐体に駆動自在に設けられている。
記録再生用レーザＬＤ１は参照光源駆動回路２５ａに接続され、射出する参照光の強度をホログラム記録時には強く、再生時には弱くするように、同回路によりその出力調整がされる。対物サーボ用光検出器ＰＤはサーボ光源駆動回路２５ｂに接続されている。
像センサＩＳＲは再生光信号検出回路２７に接続されている。
空間光変調装置ＳＤは、対物レンズＯＢに同軸に配置された無変調領域の光透過部ＮＲが形成された空間光変調器ＳＬＭと、これを通過した参照光を反射する放物面ミラーＰＭなどの反射部とを含み、図１４に示すように、放物面ミラーＰＭ及び空間光変調器ＳＬＭは、中空ホルダによって光軸に同軸に固着され、これに巻装されるコイルなどの反射部駆動部３６ａが設けられている。空間光変調器ＳＬＭは、マトリクス状に分割された複数の透明画素電極を有する液晶パネルなどで電気的に入射光の一部を遮断する機能、又はすべて透過して無反射状態とする機能を有する。この空間光変調器ＳＬＭは空間光変調器駆動回路２６に接続され、供給される記録すべきページデータ（平面上の明暗ドットパターンなどの２次元データの情報パターン）に基づいた分布を有するように光ビームを空間変調して、信号光を生成する。空間光変調装置ＳＤは、第１開口数の参照光を受光し、これから信号光を生成しかつ第１開口数と異なる第２開口数でディスク２を通過せしめる。
照射光学系には、対物レンズＯＢの位置制御をなす対物サーボ系及び空間光変調装置ＳＤの位置制御をなす反射サーボ系が設けられている。
＜対物サーボ系＞
対物サーボ系には、サーボ用レーザＬＤ２、凸レンズＣＬ２、偏光ビームスプリッタＰＢＳＳ、１／４波長板１／４λ、ダイクロイックプリズムＤＰ、検出レンズＡＳ、及び対物サーボ用光検出器ＰＤを含む対物サーボ信号検出部、ディスク２に対する光ビームの位置をサーボ制御するため対物サーボ用光検出器ＰＤからの光電変換出力に基づいて対物レンズＯＢを自身の光軸に平行な方向（ｚ方向）、トラックに平行方向（ｙ方向）及び垂直な方向（ｘ方向）に移動させる対物レンズ駆動部３６が備えられている。
対物サーボ用光検出器ＰＤは、対物サーボ信号処理回路２８ａの対物レンズサーボ部に接続され、たとえば、フォーカスサーボ用並びにｘ及びｙ方向移動サーボ用にそれぞれに受光素子を有する。対物サーボ用光検出器ＰＤからの各出力信号は対物サーボ信号処理回路２８ａに供給される。
対物サーボ信号処理回路２８ａは、対物サーボ用光検出器ＰＤの出力に基づいて演算されて得たエラー信号に基づいて、それぞれ駆動信号を生成し、制御回路３７に供給する。制御回路３７は駆動信号を対物サーボ回路２９に供給し、駆動信号に応じて対物サーボ回路２９が３軸アクチュエータ（対物レンズ駆動部３６）を駆動する。これによって、ホログラムの記録及び再生時ともに、サーボビームによりディスク２とのｘ、ｙ及び２方向の３軸位置決めを行う。
たとえば、ｚ方向のサーボ（フォーカスサーボ）制御は通常のピックアップで用いられている非点収差法、スポットサイズ法など、また、それらの混在して用いた方法も用い得る。たとえば非点収差法を用いた場合、４分割光検出器と非点収差光学素子とが用いられる。４分割光検出器の受光部は、直交する２本の分割線を境界線として各々近接配置されかつ分割線の交点を中心に輪帯を通過する光線成分を受光する互いに独立した４個の受光素子から構成される。非点収差光学素子はたとえばシリンドリカルレンズ、斜め入射の透明平板などである。この場合、サーボ信号処理回路は受光素子の対角位置にある一方の４個の受光素子のうち２個の出力和と他方の出力和の間の差分を距離のフォーカス誤差信号として生成する。
＜反射サーボ系＞
反射サーボ系には、１／２波長板１／２λ、反射サーボ用光検出器８ＰＤ、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、及び空間光変調装置ＳＤの反射部駆動部３６ａが備えられている。なお、図２４では、上記光学部品がほぼ一致するように配置されているが、これに限定されるものではない。
１／２波長板１／２λは輪帯を有する位相板であり、対物レンズＯＢに固定されかつ通過する参照光の有効径とその近傍領域を通過する光線成分に環状に位相差を与える。図２５に示すように、１／２波長板１／２λ及び対物レンズＯＢは、中空ホルダによって光軸に同軸に固着され、これに巻装されるコイルなどの対物レンズ駆動部３６が設けられている。
偏光ビームスプリッタＰＢＳは、照射光学系の光軸に配置されかつ戻り光のうち輪帯を通過する光線成分を抽出して反射サーボ用光検出器８ＰＤへ導く。
反射サーボ用光検出器８ＰＤは、その受光部が直交する２本の分割線（ｘ及びｙ方向）を境界線として各々近接配置されかつ分割線の交点を中心に輪帯を通過する光線成分を受光する互いに独立した４個の中央受光素子と４個の中央受光素子のそれぞれ外側に各々近接配置された４個の外側受光素子とから構成される。
反射サーボ用光検出器８ＰＤに接続された反射サーボ信号処理回路２８ｂは、４個の中央受光素子の出力和及び４個の外側受光素子の出力和の間の差分を対物レンズＯＢ及び反射部間の距離の誤差信号として生成し、同時に、２本の分割線の一方を境に２分された一方の４個の中央受光素子のうち２個及び４個の外側受光素子のうち２個の出力和と他方の出力和の間の差分を光軸からの反射部の偏倚誤差信号として生成し、これら信号が制御回路３７に供給される。制御回路３７は、対物サーボ回路２９を介しｘｙ及びｚ方向移動駆動信号により空間光変調装置ＳＤの反射部駆動部３６ａをｘｙ及びｚ方向に駆動する。すなわち、空間光変調装置ＳＤの反射部駆動部３６ａは、反射サーボ用光検出器８ＰＤからの光電変換出力に基づいて空間光変調装置ＳＤをｘｙ及びｚ方向に移動させる。よって、空間光変調装置ＳＤはｘ、ｙ及びｚ方向の駆動信号による駆動電流に応じた分だけ駆動される。これにより、対物レンズＯＢに対する空間光変調装置ＳＤの相対位置を一定としてホログラムの形成時間を確保できる。
このように、反射部駆動部３６ａにより、信号光の一部を利用して対物レンズＯＢに対する空間光変調装置ＳＤの位置制御（間隔及び光軸偏倚の補正）がなされる。
＜反射部駆動部＞
図２６に実施例のホログラム装置用の反射部の反射部駆動部３６ａを示す。
反射部駆動部３６ａは、反射部ボディ（図示せず）に固設された支持部４０に結合したピエゾ素子４１によってｙ方向に振動自在なアクチュエータベース４２を有している。
放物面ミラーＰＭ及び空間光変調器ＳＬＭを含む空間光変調装置ＳＤがホルダ４８内部に取り付けられている。ホルダ４８の外周にはコイル中心軸が放物面ミラーＰＭの光軸と平行となるようにｚ方向コイル５０が巻装されている。ｚ方向コイル５０の外側にはコイル中心軸が放物面ミラーＰＭの光軸に対して直角となるようにたとえば４つのｘ方向コイル５１が取り付けられている。各ｘ方向コイル５１は、予め各々環状に巻回されたものをｚ方向コイル５０上に貼付してなる。ホルダ４８は４本の長手支持部材５３の一端部により支持されている。但し、図には支持部材５３は３本のみが示されている。４本の長手支持部材５３はは、互いに放物面ミラーＰＭの光軸方向において離隔して配置されかつ該放物面ミラーＰＭ光軸方向に対して直角なｙ方向に延在する２対である。各支持部材５３は、アクチュエータベース４２上に固着された張出部４２ａに、その他端部において、片持梁状に取り付けられている。各支持部材５３はコイル材料などからなり可撓性を有している。４本の長手支持部材５３と上記ピエゾ素子４１によって、放物面ミラーＰＭを含む空間光変調装置ＳＤは、ｘｙ及びｚ方向において移動自在となっている。
ホルダ４８は一対の磁気回路に離間しつつ挟まれている。各磁気回路はホルダ４８に面する磁石５５とこれを支持する金属プレート５６からなり、アクチュエータベース４２上に固着されている。ホルダ４８の脇には一対の貫通孔が形成され、一対の貫通孔は長手支持部材５３の伸長方向におけるホルダ４８のｚ方向コイル５０の内側にはコイル中心軸及び放物面ミラーＰＭの光軸と平行となり放物面ミラーＰＭを挟む位置にある。各貫通孔内に磁気回路の金属プレート５６から伸長するヨーク５７が非接触で挿入されている。よって、ｚ方向コイル５０及びｘ方向コイル５１は、磁石５５及びヨーク５７からなる磁気回路の磁気ギャップ内に位置している。
ｚ方向コイル５０、ｘ方向コイル５１及びピエゾ素子４１がそれぞれｚ、ｘ及びｙ方向の駆動信号を供給する反射サーボ回路３０によって、制御されている。磁気ギャップには該各コイルと直角に鎖交する平行磁束が発生し得るので、該各コイルに所定電流を供給することによりｘ及びｚ方向の駆動力が発生して該各方向に上記の可動光学系を駆動することができる。
このように、放物面ミラーＰＭのｘ及びｙ方向の駆動はボイスコイルモータを使用したものであり、ｙ方向の駆動はピエゾ素子などを用いてアクチュエータベースごと駆動するようにする。なお、駆動部はこの構造の他に、すべての軸についてボイスコイルモータを使用することもできる。
＜ホログラム装置の動作＞
図２４に示すように、波長λ１の記録再生用レーザＬＤ１から射出された参照光は偏光方向が紙面に平行な直線偏光であり、コリメータレンズＣＬ１で平行光とされ、ハーフミラーＨＭで反射されて、対物レンズＯＢ及びディスク２の方向へと向かう。ダイクロイックプリズムＤＰはλ１の参照光を透過、波長λ２のサーボ用レーザＬＤ２の光を反射という構成になっており、参照光はダイクロイックプリズムＤＰをそのまま透過する。
対物レンズＯＢの直前にはリング状の１／２波長板１／２λが配置されているので、参照光は、その外周光のみが紙面に垂直偏光方向をもつ直線偏光となる。参照光は、対物レンズＯＢにより集光され、ディスク２を透過し、焦点面近傍に置かれた空間光変調器ＳＬＭには中央部に穴（光透過部ＮＲ）が開けられているため、何の作用を受けることもなく通り抜ける。この穴の径は対物レンズＯＢ及び放物面ミラーＰＭの径、これらの光軸に対する偏倚も考慮して、ある程度大きくてもよい。
空間光変調器ＳＬＭの穴を通過した参照光は放物面ミラーＰＭに反射して平行光となり、光透過部ＮＲの周りの空間光変調器ＳＬＭを透過することで空間的に変調を受けて信号光となる。このとき空間光変調器ＳＬＭには記録すべき情報パターンが白黒の明暗パターンとして表示されている。信号光はディスク２に入射し、行きの参照光と干渉してディスク２の記録層内にホログラムを形成する。
対物レンズＯＢと空間光変調器ＳＬＭの距離（光学的距離）は、対物レンズＯＢの焦点距離ｆに等しくなるように配置されている。また、対物レンズＯＢからディスク２とは反対方向に、光学的距離ｆの位置に焦点距離ｆの集光レンズＣＤＬが置かれ、その集光レンズＣＤＬからさらに光学的距離ｆの位置に像センサＩＳＲと反射サーボ用光検出器８ＰＤが置かれている。また、集光レンズＣＤＬと像センサＩＳＲの間には偏光ビームスプリッタＰＢＳが置かれ、４５°の分離面に対してＰ偏光は透過、Ｓ偏光は反射となる。参照光は紙面に平行な偏光方向であるためこの面に対してはＰ偏光となり、像センサＩＳＲへと向かう。ただし、１／２波長板１／２λを通過した光成分に対してはＳ偏光となるため、反射して反射サーボ用光検出器８ＰＤへと向かう。この配置では空間光変調器ＳＬＭ上の表示パターンがそのまま像センサＩＳＲ上に像を結ぶ。ディスク２にホログラムを記録している途中も、ディスク２を通り抜けた信号光が、対物レンズＯＢと集光レンズＣＤＬにより像センサＩＳＲ上に像を結ぶため、空間光変調器ＳＬＭのパターンの像と記録されたばかりのホログラムの再生像の混合像が像センサＩＳＲ上に結像する。
１／２波長板１／２λが作用した外周の光と作用していない内周の光は偏光方向が９０°異なる直線偏光となるため、互いに干渉することはない。ディスク２に記録される可能性のあるホログラムは円環の内側を通り抜けた内周の参照光同士による干渉パターンと、円環部分を通過した外周の参照光光同士による干渉パターンである。なお、ディスク２内で、参照光のビーム径より信号光のビーム径を十分小さくなるようにディスク２の位置を工夫することで、外周の参照光光同士による干渉パターンの記録をしないことも可能である。たとえば、図２７に示すように外周の参照光光同士が重なる位置ではディスク２内で環状にホログラムが記録されるが、図２８に示すように、ディスク２を対物レンズＯＢ寄りに位置を変位させれば、ディスク２内で参照光光同士が重ならずホログラムが記録されない。通常は前者であるが、後者の場合、内周の参照光光同士による干渉パターンのホログラムが環状の未記録ブランクにより囲まれるので、再生時の目安になる。
再生時には参照光がディスク２に当たらないように非反射手段により参照光を遮断することにより、ホログラムから再生された光のみがディスク２から再生される。内周の参照光光同士による干渉パターンは１／２波長板１／２λの内側の光によって再生され、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過して、その再生信号は像センサＩＳＲ上に結像する。外周の参照光光同士による干渉パターンは１／２波長板１／２λを通過した光によって再生され、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射して、反射サーボ用光検出器８ＰＤ上に結像する。再生光は略平行光であるので、円環状の１／２波長板１／２λの中を通り抜けることになり、１／２波長板１／２λが作用することはない。よって、１／２波長板１／２λの輪帯の内側にて光ビームを戻すことが好ましい。
記録再生用レーザＬＤ１とは別の波長のサーボ用レーザＬＤ２は、対物レンズＯＢとディスク２を所定の相対位置となるように対物レンズＯＢを駆動するための、サーボ信号を生成する役割を持つ。もちろんサーボビームの焦点位置と記録再生用レーザＬＤ１の焦点位置は所定の間隔となるように調整されているものとする。サーボ用レーザＬＤ２から射出された光は直線偏光であり、凸レンズＣＬ２によりやや収束光とされて偏光ビームスプリッタＰＢＳＳへと入射する。このサーボビームは偏光ビームスプリッタＰＢＳＳの分離面に対してＳ偏光となっており、反射され、１／４波長板１／４λを通過して円偏光となり、ダイクロイックプリズムＤＰへと入射する。サーボビームの波長λ２に対しては反射となり、ディスク２の方向へと向かう。サーボビームのビーム径は１／２波長板１／２λの内径を通過できる程度に小さくしてあり、１／２波長板１／２λの作用は受けずに対物レンズＯＢに入射する。対物レンズＯＢはサーボビームをディスク２へ集光する。
ディスク２はたとえば一対の基板３に挟持された波長選択性反射層５及びホログラム記録層７からなる図２９に示すような断面構造となっている。光学干渉パターンを保存するホログラム記録層７を構成する光感応材料としてフォトリフラクティブ材料や、ホールバーニング材料、フォトクロミック材料などが用いられる。光照射側の波長選択性反射層５には、たとえば、金属膜の他、相変化膜、色素膜など又はこれらの組み合わせが使用され、参照光波長を透過しサーボビームの波長のみ反射するように設定されている。基板３は、その材料として、たとえば、ガラス、又はポリカーボネート、アモルファスポリオレフィン、ポリイミド、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＥＳなどのプラスチック、紫外線硬化型アクリル樹脂などが用いられる。波長選択性反射層５の主面にサーボビーム追随用のトラックやピットなどマークが設けられている。
対物レンズＯＢにより集光されたサーボビームは波長選択性反射層５（記録媒体２）で反射され、同じ経路を戻ることになる。再び１／４波長板１／４λを通過して直線偏光（射出時とは偏光方向が９０°異なる）となり、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過して、検出レンズＡＳを経て対物サーボ用光検出器ＰＤへと導かれる。
対物サーボ用光検出器ＰＤの信号を元に、サーボビームの焦点位置に波長選択性反射層５が来るように対物レンズＯＢを光軸方向に移動し（フォーカスサーボ）、集光位置にサーボ用マークが一致するように対物レンズＯＢを光軸と垂直方向に移動する（トラッキングサーボ）。この方法は従来の光ディスク用のサーボ技術と全く同様であり、フォーカスサーボには、たとえば非点収差法を用いればよく、トラッキングサーボにはたとえばプッシュプル法を用いればよい。
たとえば非点収差法を用いた場合、４分割光検出器（対物サーボ用光検出器ＰＤ）と非点収差光学素子（図示せず）とが用いられる。４分割光検出器の対物サーボ用光検出器ＰＤの中央の１つは、図３０に示すようにビーム受光用の４等分割の受光面を有した受光素子１ａ〜１ｄから構成される。４分割線の方向はディスク半径方向とトラック接線方向に対応している。対物サーボ用光検出器ＰＤは、合焦時の光スポットが受光素子１ａ〜１ｄの分割交差中心を中心とする円形となるように設定されている。
４分割光検出器の受光素子１ａ〜１ｄの各出力信号に応じて、対物サーボ信号処理回路２８ａは種々の信号を生成する。受光素子１ａ〜１ｄの各出力信号をその順にＡａ〜Ａｄとすると、フォーカスエラー信号ＦＥは、ＦＥ＝（Ａａ＋Ａｃ）−（Ａｂ＋Ａｄ）と算出され、トラッキングエラー信号ＴＥは、ＴＥ＝（Ａａ＋Ａｄ）−（Ａｂ＋Ａｃ）と算出される。これら信号は対物サーボ信号処理回路２８ａに供給される。これにより、記録媒体２と対物レンズＯＢとの間隔及び位置を適正に保つことが可能である。
また、対物レンズＯＢと放物面ミラーＰＭの相対位置調整には、円環状の１／２波長板１／２λを通過した円環状のビームを利用する。上記のようにこの円環状ビームは反射サーボ用光検出器８ＰＤ上に導かれる。この反射サーボ用光検出器８ＰＤは図３１に示すように８分割されている。よって、放物面ミラーＰＭの位置が適正な状態では図３１（ａ）のように、円環状ビームパターンＬＢＰは円形分割線上にあるので、反射サーボ用光検出器８ＰＤの外周側（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）と内周側（Ｅ＋Ｆ＋Ｇ＋Ｈ）の受光素子への光量が等しくなっている。放物面ミラーＰＭが対物レンズＯＢに近づくと図３１（ｂ）のように外周側の受光素子への光量が大きくなり、逆に対物レンズＯＢから離れる方向に行くと図３１（ｃ）のように内周側の受光素子への光量が大きくなる。したがって、光軸に方向（ｚ方向）エラー信号ＦＥＳ＝（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）−（Ｅ＋Ｆ＋Ｇ＋Ｈ）というエラー信号がゼロレベルとなるように放物面ミラーＰＭの光軸方向の位置を調整することにより、放物面ミラーＰＭと対物レンズＯＢとの間隔を適正に保つことが可能である。
また、放物面ミラーＰＭが光軸に垂直方向（ｘｙ方向）にずれた場合には図３１（ｄ）や図３１（ｅ）のように反射サーボ用光検出器８ＰＤ上の円環状ビームパターンがずれる。たとえばｙ方向の放物面ミラーＰＭの偏倚に対しては、ＴＲＫｙ＝（Ａ＋Ｂ＋Ｅ＋Ｆ）−（Ｃ＋Ｄ＋Ｇ＋Ｈ）をエラー信号として、ｘ方向の放物面ミラーＰＭの偏倚に対しては、ＴＲＫｘ＝（Ａ＋Ｃ＋Ｅ＋Ｇ）−（Ｂ＋Ｄ＋Ｆ＋Ｈ）をエラー信号として、おのおののエラー信号がゼロレベルとなるように放物面ミラーＰＭのｘｙ調整をすればよい。また、
上記のＴＲＫｙ、ＴＲＫｘの代わりに、ＴＲＫｙ＝（Ａ＋Ｂ＋Ｇ＋Ｈ）−（Ｃ＋Ｄ＋Ｅ＋Ｆ）、ＴＲＫｘ＝（Ａ＋Ｃ＋Ｆ＋Ｈ）−（Ｂ＋Ｄ＋Ｅ＋Ｇ）を用いてもよい。
放物面ミラーＰＭの傾きが生じた場合も、ｘｙ方向調整でエラー信号がゼロレベルとなるように追い込めばよい。放物面ミラーＰＭのチルトや偏心がゼロになっていなくても、反射サーボ用光検出器８ＰＤ上のスポットが図３１（ａ）のような状態となっていれば、空間光変調器ＳＬＭ上のパターンが正しく像センサＩＳＲ上に結像していることを意味しており、全く問題ない。図では配線を示していないが、これら信号は反射サーボ信号処理回路２８ｂに供給される。
＜ホログラム装置の記録再生動作＞
図３２に示すホログラム装置を用いた、ディスク２に光ビームを照射して情報を記録又は再生する記録再生方法を説明する。
ステップ１では、まず、サーボ用レーザＬＤ２が点灯されディスク２と対物レンズＯＢの相対位置が調整される（フォーカス、トラッキング）。この時点で記録再生用レーザＬＤ１は消灯またはホログラムを記録しない程度の低パワーでの点灯となっている。対物レンズ駆動部によりディスク２の主面における垂直方向（ｚ方向）における対物レンズＯＢの位置（対物レンズＯＢ−ディスク２間距離）を制御するレーザスポットのフォーカスサーボが行われる。
ステップ２では、次に記録再生用レーザＬＤ１を低パワーで点灯し（既に点灯してある場合はそのまま）、空間光変調器ＳＬＭのパターンを全透過とすることにより、反射サーボ用光検出器８ＰＤ上に円環状のスポットが像を結ぶので、この像が正しい位置となるように放物面ミラーＰＭを移動し、位置制御（対物レンズＯＢ−放物面ミラーＰＭ間距離）をする。ここで放物面ミラーＰＭと空間光変調器ＳＬＭを一体として駆動、調整する。記録再生用レーザＬＤ１の出力を小さくしてあるので、この工程でホログラムが記録されることはない。この調整により、対物レンズＯＢ、ディスク２、放物面ミラーＰＭが所定の位置に調整位置決めされる。
ステップ３では、空間光変調器ＳＬＭに記録用のデータパターンを表示して、記録再生用レーザＬＤ１の出力を大きくして、ディスク２の記録層にホログラムを記録する。このときディスク２を通り抜けた信号光が、対物レンズＯＢと集光レンズＣＤＬにより像センサＩＳＲ上に像を結ぶため、空間光変調器ＳＬＭのパターンの像と記録されたばかりのホログラムの再生像の混合像が像センサＩＳＲ上に結像している。
ステップ４では、記録が終了すると記録再生用レーザＬＤ１が消灯され（または低出力とされ）、ディスク２（又はピックアップ）を駆動機構により概略次のサーボマークの位置に光軸が重なるように相対移動する。厳密な位置合わせはサーボビームを用いたサーボ機構により行うので、ディスク２の移動位置は概略の位置でかまわない。
これらのステップ１から４を繰り返すことにより、ディスク２に次々にホログラムを記録していく。
次に再生の流れを説明する。
ステップ１１では、まず、図３２に示すサーボ用レーザＬＤ２が点灯されディスクと対物レンズＯＢの相対位置が調整される（フォーカス、トラッキング）。この時点で記録再生用のレーザは消灯またはホログラムを記録しない程度の低パワーでの点灯となっている。
ステップ１２では、空間光変調器ＳＬＭを全遮断のパターンとして記録再生用レーザＬＤ１を低出力（再生用の出力）で点灯する。ディスク２の裏面側からの光は遮断され、参照光のみが照射される。ホログラムの再生光がディスク２の表面から、対物レンズＯＢに向けて現れる。このとき円環状１／２波長板１／２λの内周部の参照光による再生光は像センサＩＳＲ上に結像し、円環状１／２波長板１／２λを通過した参照光による再生光は反射サーボ用光検出器８ＰＤ上に結像する。ここでは像センサＩＳＲ上の像のみを使用し、像センサＩＳＲ上の像が信号処理回路へと送られ再生信号となる。
ステップ１３では、ディスク２を駆動機構により概略次のサーボマークの位置に光軸が重なるように移動する。厳密な位置合わせはサーボビームを用いたサーボ機構により行うので、ディスク２の移動位置は概略の位置でかまわない。
このステップ１１から１３を繰り返すことにより、ディスク２に記録されたホログラムを再生していく。なお、ステップ１１から１３の工程では記録再生用のレーザは点灯していても消灯していてもどちらでもよい。
上記実施例では環状の１／２波長板１／２λを用いているが、１／２波長板１／２λに代えて１／４波長板１／４λを同様に環状輪帯とし配置し、円偏光の外周ビーム環を用いて、偏光ビームスプリッタＰＢＳで、再生光からサーボビーム成分を分離しても、同様の効果を奏する。
さらに、上記特許文献２の技術にも本発明が適用でき、同様の効果を奏する。
＜波長板に関する他の実施例＞
図２４に示すホログラム装置のピックアップでは、対物レンズＯＢの前（光源側）に１／２波長板１／２λが配置されているが、これに限定されるものではない。すなわち、波長板の置き方は、対物レンズの前だけでなく、図３３に示すように対物レンズＯＢの後（光射出側）や、図３４に示すように空間光変調器ＳＬＭの前（放物面ミラーＰＭ側）でも構わない。もちろん１／２波長板１／２λの配置は空間光変調器ＳＬＭの後（記録媒体２側）でもよい（図示せず）。このように、位相板は、その内部で光ビームの偏光状態を変化させずに、対物レンズＯＢの有効径で画定される円及びその近傍を通過する光ビームの光線成分の全て又は一部の偏光状態を変化させる。
さらに、上記実施例では環状の１／２波長板１／２λを用いている（図２５）が、１／２波長板１／２λの形態としては、図３５に示すように透明ガラス平行平板に環状輪帯として１／２波長板を形成して、円環状の領域（輪帯）だけ１／２波長板作用を持たせた光学素子としてもよい。すなわち、位相板は、対物レンズＯＢの有効径で画定される円及びその近傍を通過する光ビームの光線成分の全て又は一部の偏光状態を変化させる外部領域を有し、外部領域が光軸側に位置する光ビームの偏光状態を変化させない内部領域を画定する。また、実際には１／２波長板１／２λは図３６に示すように輪帯を含み外側すべてが１／２波長板領域となっている光学素子としてもよい。波長板領域（外部領域）は、光軸中心の円形若しくは多角形又は内部領域を囲む閉じた境界帯を含む。
すなわち、１／２波長板１／２λは「円」である必要もない。図３７に示すように四角い形状の１／２波長板でもよい。このとき反射サーボ用光検出器８ＰＤ上のスポットＲＰは図３８に示すようになり、反射サーボ用光検出器８ＰＤの分割線は、放物面ミラーＰＭの位置ずれがない状態で、反射サーボ用光検出器８ＰＤのすべての受光素子の光量が等しくなるように決めればよい。受光素子の光量が等しくなるように決めるならば、図３９に示すように１／２波長板領域はランダムな形状でもよい。
他の実施例では、スポットの形状が円周方向に連続している必要もない。たとえば、図４０に示すように光線内の断片化された領域を１／２波長板領域としてもよい。図４０に示す例では４つの円形の領域が対称に並んでいるので、図４１に示すように、これまでの８分割の反射サーボ用光検出器８ＰＤを用いてもよいし、図４２に示すように、個々の領域のビームパターンＬＢＰごとに受光素子（４分割受光素子）を配置してもよい。このように、波長板領域（外部領域）は、光軸中心に環状に離間して配置された複数の領域から構成することもできる。
＜波長板以外のものを使用する他の実施例＞
これまでの例ではサーボ用のスポットを得るために、位相板として１／２波長板を用いて、偏光ビームスプリッタにより１／２波長板を通過した光成分を分離し、反射サーボ用光検出器に導いていた。
これに加えて、以下の例では１／２波長板を用いずに、サーボ用の光スポットを分離する。
図４３に他の実施例のピックアップの構成を示す。
本実施例のピックアップは、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、像センサＩＳＲ及び反射サーボ用光検出器８ＰＤと１／２波長板１／２λ及び空間光変調器ＳＬＭに代えて、それぞれ複合化して信号検出用複合光検出装置ＣＯＤＤとサーボ検出兼用空間光変調器ＳＤＳＬＭを用いた以外、前記の実施例と同一である。これにより、部品点数を削減することができる。
サーボ検出兼用空間光変調器ＳＤＳＬＭは、図４４に示すように、光軸を含む中央領域ＣＲとその周囲の光軸を含まない周辺遮光領域ＰＲとに分割されている。中央領域ＣＲは透過型マトリクス液晶装置からなり、透過型マトリクス液晶装置は空間光変調領域ＳＬＭＲとこれに囲まれた光軸を含む中央の無変調光透過部ＣＮＲからなる。周辺遮光領域ＰＲには、透過する光束に変調を与えず透過させるたとえば環状開口のサーボ用光透過部ＰＮＲを光軸に同心に設けられている。無変調光透過部ＣＮＲ及びサーボ用光透過部ＰＮＲは、物理的な貫通開口又はこれに充填された透明材料から構成され得る。このように、サーボ検出兼用空間光変調器ＳＤＳＬＭは光がこれを透過した時点で、参照光、信号光（変調光）或いは再生光とサーボ検出用参照光を同軸上にて分離する。また実施例において、サーボ検出兼用空間光変調器ＳＤＳＬＭは、全体を透過型マトリクス液晶装置として構成し、接続された制御回路により、記録パターン表示の空間光変調領域ＳＬＭＲと、その内部の光透過部ＮＲと、それら周囲の遮光領域内のサーボ用光透過部ＰＮＲと、を無変調の光透過領域として表示するように、構成することもできる。すなわち、ホログラム記録時における空間光変調器ＳＬＭの透光状態として光透過部ＮＲ及びサーボ用光透過部ＰＮＲを表示できる。
信号検出用複合光検出装置ＣＯＤＤは、図４５に示すように、同一平面上に光軸を含む中央部に再生光を受光する像センサ部分ＩＳＲが形成されており、その周辺部には上記のサーボエラー生成可能な分割を有する８分割の反射サーボ用光検出器８ＰＤの受光面が同心に配置された構成を有している。
このように、以上の何れかの実施例によれば、光ピックアップ装置における光ビーム位置制御方法において、記録媒体への照射光学系に対向して共通の光軸上にて離間配置されかつ光ビームを照射光学系へ向けて反射して戻す反射部を配置するとともに、光ビームのうち光軸上を通過する中央光成分と、中央光成分の周囲の全て又は一部から中央光成分と異なる変調状態の周囲光成分と、分離して生成し、光ビームの戻り光のうち周囲光成分を抽出して光検出器へ導くことにより、光検出器からの光電変換出力に基づいて反射部を光ビームに対して精密に位置決めすることができる。
図４は、実施例のホログラム装置における光学系要部の概略を示す。
ホログラム装置では、ホログラム記録媒体（記録媒体）２を挟んで、参照光光学系ｒＯＳと信号光光学系ｓＯＳとが共に同光軸上に対向して離間して配置されている。
参照光光学系ｒＯＳは、参照光の発生及び再生光の受光を行いかつ、参照光を集光する対物レンズＯＢを含む。図５に示すように、対物レンズＯＢはその有効径内から、参照光を第１開口数（ｓｉｎθａ）でその焦点ＦＰに集光する。
信号光光学系ｓＯＳは、透過型の空間光変調器ＳＬＭを含む。空間光変調器ＳＬＭは、たとえば、対物レンズＯＢの焦点ＦＰに配置されている。空間光変調器ＳＬＭは、その光軸を含む中央に光透過部ＮＲを有し、光透過部ＮＲに収束された参照光が無変調で通過するように、配置されている。
図６に示すように、空間光変調器ＳＬＭは透過型マトリクス液晶装置からなり、その空間光変調領域Ｂに囲まれた光透過部ＮＲは、物理的な貫通開口又はこれに充填された透明材料からなる。また、図７に示すように、空間光変調器ＳＬＭは、全体を透過型マトリクス液晶装置として、接続された制御回路２６により、記録パターン表示の空間光変調領域Ｂとその内部に光透過部ＮＲの無変調の光透過領域とを表示するように、構成することもできる。すなわち、ホログラム記録時における空間光変調器ＳＬＭの透光状態として光透過部ＮＲを表示できる。
信号光光学系ｓＯＳは空間光変調器ＳＬＭの他に、その入射反対側に、記録媒体２及び空間光変調器ＳＬＭの光透過部ＮＲを透過し発散する球面波の参照光から、平面波の平行光線を生成する凹面ミラーたとえば放物面ミラーＰＭを含む。放物面ミラーＰＭは、その焦点が対物レンズＯＢの焦点ＦＰに一致するように、同軸に配置されている。
信号光光学系ｓＯＳは、放物面ミラーＰＭからの平行光線が空間光変調器ＳＬＭを通過し、参照光光学系ｒＯＳの対物レンズＯＢへ戻るように、配置されている。
よって、光学系においては、図５に示すように、放物面ミラーＰＭ及び空間光変調器ＳＬＭが平行光線を記録情報に応じて空間変調して信号光を生成し、そして、これを対物レンズＯＢの第１開口数と異なる第２開口数（ｓｉｎθｂ≠ｓｉｎθａ）（θｂ＝０で平行光）で記録媒体２を通して、参照光とは逆方向に、通過せしめる。
光軸を含む光透過部ＮＲを備えた空間光変調器ＳＬＭは、光透過部ＮＲを通過する参照光と光透過部ＮＲの周囲の空間光変調器ＳＬＭの外側環状部分から生成される信号光とを分離する機能を有する。そして、放物面ミラーＰＭは、射出される信号光の光束の有効径及び開口数を決定する機能を有する。すなわち、放物面ミラーＰＭなどの反射部は、射出光束の断面積と平行、収束又は発散の波面の状態とを周囲の参照光と異なる状態にする。このように、空間光変調器ＳＬＭの裏の反射部により、信号光は、第１開口数と異なる、たとえば、それ以下の第２開口数で対物レンズＯＢへ向け記録媒体２を通過するようになる。
図４及び図５に示すように、記録時には、対物レンズＯＢにより参照光を集光状態として記録媒体２に照射する。記録媒体２を透過した参照光は焦点を結び、無変調で空間光変調器ＳＬＭを透過し、再び拡散光となる過程で、放物面ミラーＰＭなど反射部により平行光として反射される。平行光となった反射光（参照光）は記録媒体２へ向かう途中で空間光変調器ＳＬＭを透過し。記録情報に応じて変調された信号光となる。信号光は平面波で記録媒体２に照射され、記録媒体２内で行きの球面波の参照光と干渉し、ホログラムが記録される。空間光変調器ＳＬＭは、行きの参照光の焦点近傍の光透過部ＮＲにより、行きの参照光には作用しない。
再生時には記録媒体２裏面側の反射部は必要なく、よって、反射部の機能を停止して参照光を反射しない非反射手段を設ければ、記録媒体２表面側から参照光を照射し、参照光に邪魔される異無く、同じ側に再生光を得ることができる。
記録又は記録再生用ホログラム装置では、信号光光学系ｓＯＳ内にかかる非反射手段を設け、参照光光学系ｒＯＳ内に記録媒体２から生成された再生光を検出する光検出器と、再生光を対物レンズＯＢから光検出器へ導く光学手段と、を設ける。再生専用ホログラム装置では、信号光光学系ｓＯＳは必要ない。
実施例では、参照光は球面波、信号光は平面波となっているため、参照光と信号光の両光線の交差角をある程度、確保することが可能であり、シフト多重記録にも向いている。図４のように、記録媒体２を対物レンズＯＢの光軸と垂直方向にシフトすることで多重記録することができる。
上記実施例では参照光の反射部として凹面ミラーとして放物面ミラーを用いているが、他の実施例では凹面ミラーに代えて、図８のように、反射部を、焦点ＦＰの平凸レンズＰＣＬとその入射反対側の平面部に形成された平面ミラーＦＭとからなる組立体とすることができる。さらに、図９のように、平行に離間した焦点ＦＰの凸レンズＣＶＬと平面ミラーの組み合わせからなる反射部とすることができる。さらに、平凸レンズＰＣＬ及び凸レンズＣＶＬに代えて、焦点ＦＰに集光する凸レンズ作用を有する回折光学素子を用いることができる（図示せず）。回折光学素子は透光性の平板とその上に形成された複数の位相段差若しくは凹凸又はブレーズからなる回折輪帯（光軸を中心とした回転対称体）すなわち凸レンズ作用を有する回折格子などの光学素子である。さらに、回折光学素子を用いる場合、図１０に示すように、空間光変調器ＳＬＭの光透過部ＮＲの周囲に一体的に回折光学素子ＤＯＥを形成し、平行に離間した平面ミラーＦＭと組み合わせた組立体とすることでシンプルな構成とすることもできる（図では回折光学素子ＤＯＥは対物レンズ反対側に位置するが対物レンズ側でもよい）。
記録済みの記録媒体２を再生専用装置で読み取る場合には、図４の信号光光学系ｓＯＳを除いたシンプルな構成でよく、再生専用の光学系が非常に簡単になることは本方式の一つのメリットである。また、記録又は記録再生用ホログラム装置にて再生を行う場合には、図１１のように、再生時に放物面ミラーＰＭを光軸から取り除く非反射機構Ｍ１か、図１２のように、再生時に遮光板や散乱板ＳＣＰを挿入する非反射機構Ｍ２か、を設けることができ、又は、図１３のように再生時に、空間光変調器ＳＬＭのパターンをすべての画素について不透過となるように接続された制御回路２６により制御することで参照光を遮って、参照光が対物レンズＯＢへ戻らないようにすればよい。
実施例において、参照光を収束光（球面波）とし信号光を平行光（平面波）として対向照射した場合、記録媒体２を光軸垂直に水平方向に移動させて重ねて記録するシフト多重記録を行うことが可能である。放物面ミラーＰＭなどの反射部と空間光変調器ＳＬＭと光軸あわせのために、たとえば、図１４に示すように、放物面ミラーＰＭ及び空間光変調器ＳＬＭは、中空ホルダによって光軸に同軸に固着されることによって、これに巻装されるコイルなどの反射部駆動部３６ａを設けることができ、放物面ミラーＰＭ及び空間光変調器ＳＬＭの一体駆動に寄与する。このように、対物レンズＯＢに同軸に配置された空間光変調器ＳＬＭと、これに形成された無変調領域の光透過部ＮＲと、空間光変調器ＳＬＭを通過した参照光を反射する放物面ミラーＰＭなどの反射部とは、反射した参照光を変調して信号光を生成する空間光変調装置ＳＤとして機能する。ピックアップ内にて空間光変調装置ＳＤを移動自在とすれば、再生時にメリットがある。
空間光変調装置ＳＤにおいて、空間光変調器ＳＬＭの貫通開口などの光透過部ＮＲの径は、対物レンズＯＢ及び放物面ミラーＰＭの径、間隔、開口数、焦点距離などのパラメータや、これらの光軸に対する偏倚も考慮して設定される。さらに光透過部ＮＲの周囲のマトリクス液晶装置の部分も外径も同様のパラメータを考慮して設定される。空間光変調器ＳＬＭの裏の放物面ミラーＰＭによる平行光線として信号光を生成しているが、かかる平行光線は対物レンズＯＢの第１開口数と異な第２開口数で対物レンズＯＢへ向ければよく、或る程度の範囲で、たとえば、反射参照光を図１５に示すように収束するように又は図１６に示すように発散するように放物面ミラーＰＭの仕様を設定できる。図１５に示すように収束する球面波信号光を用いることにより、対向伝搬する球面波の信号光及び参照光両光線の交差角が９０度に近づき角度選択性が減少して、シフト多重記録に寄与する。
＜構成例１＞
図１７に、記録媒体２を挟んで共に同光軸上に対向して離間して配置されて参照光光学系ｒＯＳと信号光光学系ｓＯＳとの光学系対を含むホログラム装置の要部の構成例を示す。
参照光光学系ｒＯＳの対物レンズＯＢと信号光光学系ｓＯＳの空間光変調器ＳＬＭとは、これらの距離（光学的距離）が対物レンズＯＢの焦点距離ｆに等しくなるように配置されている。
また、参照光光学系ｒＯＳにおいて、対物レンズＯＢから光学的距離ｆの位置に焦点距離ｆの集光レンズＣＤＬが置かれ、その集光レンズＣＤＬからさらに光学的距離ｆの位置に像センサＩＳＲが置かれている。対物レンズＯＢ及び集光レンズＣＤＬの間にハーフミラーＨＭが置かれ、記録再生用レーザＬＤ１から射出された参照光がコリメータレンズＣＬ１で平行光とされ、ハーフミラーＨＭで反射されて、対物レンズＯＢを介して記録媒体２の方向へと向かうように、配置されている。
参照光は、対物レンズＯＢにより集光され、記録媒体２を透過し、焦点面近傍に置かれた空間光変調器ＳＬＭの中央部に穴（光透過部ＮＲ）を無変調で通り抜ける。
空間光変調器ＳＬＭの穴を通過した参照光は放物面ミラーＰＭに反射して平行光となり、空間光変調器ＳＬＭを透過することで空間的に変調を受けて信号光となる。このとき空間光変調器ＳＬＭには記録すべき情報パターンが白黒の明暗パターンとして表示されている。信号光は記録媒体２に入射し、行きの参照光と干渉して記録媒体２内にホログラムを形成する。
この例において、記録時では、空間光変調器ＳＬＭ上の表示パターンがそのまま像センサＩＳＲ上に像を結ぶ。記録媒体２にホログラムを記録している途中も、記録媒体２を通り抜けた信号光が、対物レンズＯＢと集光レンズＣＤＬにより像センサＩＳＲ上に像を結ぶため、空間光変調器ＳＬＭのパターンの像と記録されたばかりのホログラムの再生像の混合像が像センサＩＳＲ上に結像している。このとき像センサＩＳＲ上にある像は特に使用しない。
再生時には参照光が記録媒体２に当たらないように遮断することにより、ホログラムから再生された光のみが記録媒体２から再生される。
かかるホログラム装置の概略図を図１８に示す。
ホログラム装置１内に、記録媒体２を挟んで参照光光学系ｒＯＳと信号光光学系ｓＯＳとが独立に固着され、記録媒体２が焦点ＦＰと対物レンズＯＢとの間に配置されるように、媒体２を装着自在に保持する支持部ＳＳが設けられている。支持部ＳＳを互いに垂直なＸＹＺ方向に可動自在とすることで、参照光対物レンズｒＯと信号光対物レンズｓＯは互いに位置決めされた状態で固定されているので、たとえば光カード状の記録媒体２とした場合、その位置決めは簡便でよいためフォーカスサーボやトラッキングサーボなどの高精度の位置決めは不要となる。
さらに、他の実施例では、シフト多重記録は可能であるが、この多重記録方式は角度多重方式を採用できる。記録装置を、図１９に示すように、その光軸に垂直な回転軸を有する回転支持部ＳＳＲに記録媒体２を装着して回転駆動自在に保持させるように構成する。さらに、光学系の光軸に垂直でかつ互いに垂直なＸＹＺ方向に支持部ＳＳＲを移動並進移動自在になす駆動ステージＤＳを設ける。これら回転支持部ＳＳＲ及び駆動ステージＤＳを備えたホログラム記録再生装置によって、媒体２を光軸と垂直に交わる軸を中心に回転させ、ホログラムを角度多重記録することができる。
＜他の実施例＞
図４の実施例の光学系では、記録媒体２を挟んで共に同光軸上に対向して離間して配置されている参照光光学系ｒＯＳから信号光光学系ｓＯＳへ収束する参照光を供給する構成であるが、図２０に示す実施例では、参照光光学系ｒＯＳから信号光光学系ｓＯＳへ平行光（平面波）の参照光を供給する構成も可能である。
参照光光学系ｒＯＳは、発散光（参照光）を略平行光とする対物レンズＯＢを含む。図２１に示すように、対物レンズＯＢはその有効径から、参照光を第１開口数（ｓｉｎθａ）（θａ＝０で平行光）で記録媒体２及び信号光光学系ｓＯＳへ向け射出する。
信号光光学系ｓＯＳにおいて、対物レンズＯＢの焦点ＦＰに配置されている透過型の空空間光変調器ＳＬＭは、上記の実施例のものと同一であり、その光軸を含む中央に光透過部ＮＲを有し、放物面ミラーＰＭにより光透過部ＮＲに収束された信号光が無変調で通過するように、構成されている。記録媒体２を透過した平行光が空間光変調器ＳＬＭにより変調される。
すなわち、上記の実施例と同様に、空間光変調器ＳＬＭの入射反対側に、放物面ミラーＰＭは、その焦点が対物レンズＯＢの焦点ＦＰに一致するように、同軸に配置されている。放物面ミラーＰＭが記録媒体２及び空間光変調器ＳＬＭを透過した平面波の信号光を球面波の収束光線として反射する。
信号光光学系ｓＯＳは、放物面ミラーＰＭからの収束光線が空間光変調器ＳＬＭの光透過部ＮＲを通過し、発散光線の信号光として記録媒体２及び参照光光学系ｒＯＳの対物レンズＯＢへ戻るように、配置されている。
よって、光学系においては、図２１に示すように、放物面ミラーＰＭ及び空間光変調器ＳＬＭが平行光線の参照光を記録情報に応じて空間変調して信号光を生成し、そして、これを対物レンズＯＢの第１開口数と異なる第２開口数（ｓｉｎθｂ≠ｓｉｎθａ）で記録媒体２を通して、参照光とは逆方向に、通過せしめる。このように、空間光変調器ＳＬＭの裏の反射部により、信号光は、第１開口数と異なる、たとえば、それ以上の第２開口数で対物レンズＯＢへ向け記録媒体２を通過するようになる。
図２０及び図２１に示すように、記録時には、対物レンズＯＢにより参照光を平行光として記録媒体２に照射する。記録媒体２を透過した参照光は無変調で空間光変調器ＳＬＭを透過し、記録情報に応じて変調された信号光となる。平行光の信号光は放物面ミラーＰＭにより収束光として反射され空間光変調器ＳＬＭの光透過部ＮＲで焦点を結び、拡散光となる。拡散光となった信号光は記録媒体２を透過し、記録媒体２内で行きの平面波の参照光と干渉し、ホログラムが記録される。空間光変調器ＳＬＭの光透過部ＮＲは、信号光には作用しない。
再生時には、放物面ミラーＰＭなど反射部の機能を停止して参照光を反射しない非反射手段を設ければ、記録媒体２表面側から平面波の参照光を照射し、参照光に邪魔される異無く、同じ側に球面波の再生光を得ることができる。
この実施例では、参照光は平面波、信号光は球面波となっているため、参照光と信号光の両光線の交差角をある程度、確保することが可能であり、シフト多重記録にも向いている。
＜構成例２＞
図２２に、記録媒体２を挟んで共に同光軸上に対向して離間して配置されて参照光光学系ｒＯＳと信号光光学系ｓＯＳとの光学系対を含むホログラム装置の構成例を示す。
参照光光学系ｒＯＳの対物レンズＯＢと信号光光学系ｓＯＳの空間光変調器ＳＬＭとは対物レンズＯＢの焦点距離に等しくなるように配置されている。
［００５１］
また、参照光光学系ｒＯＳにおいて、記録媒体２の反対側に対物レンズＯＢと同軸の集光レンズＣＤＬが置かれ、その集光レンズＣＤＬの結像の位置に像センサＩＳＲが置かれている。対物レンズＯＢ及び集光レンズＣＤＬの間にハーフミラーＨＭが置かれ、記録再生用レーザＬＤ１（対物レンズＯＢをコリメータとして用いる場合は焦点位置であるが、対物レンズＯＢで平行光となるようなレーザ発散光を別光学系で生成してもよい）から射出された参照光がハーフミラーＨＭで反射されて、対物レンズＯＢを介して平行光として記録媒体２の方向へと向かうように、配置されている。
参照光は、対物レンズＯＢにより平行光とされ、記録媒体２を透過し、空間光変調器ＳＬＭを透過することで空間的に変調を受けて信号光となる。このとき空間光変調器ＳＬＭには記録すべき情報パターンが白黒の明暗パターンとして表示されている。平行光の信号光は放物面ミラーＰＭに反射して収束光となり、焦点面近傍に置かれた空間光変調器ＳＬＭの中央部に穴（光透過部ＮＲ）を無変調で通り抜ける。
空間光変調器ＳＬＭの穴を通過した拡散光の信号光は記録媒体２に入射し、行きの平行光の参照光と干渉して記録媒体２内にホログラムを形成する。
再生時には参照光が記録媒体２に当たらないように遮断することにより、ホログラムから再生された光のみが記録媒体２から再生される。
この実施例は空間光変調装置ＳＤと平面波参照光とを用いることで従来のピックアップを利用できるので、構成が非常に簡単になり、本方式の一つのメリットである。
＜ディスク状記録媒体用のホログラム装置＞
図２３は本発明を適用したディスク状ホログラム記録媒体（ディスク）２の情報を記録又は再生するホログラム装置の概略構成の例を示す。
ホログラム装置は、ディスク２をターンテーブルを介して回転させるスピンドルモータ２２、記録媒体２から光ビームによって信号を読み出すピックアップ２３（空間光変調装置ＳＤと一体となっているが、別体としてもよい）、該ピックアップを保持し半径方向（ｘ方向）に移動させるピックアップ駆動部２４、参照光源駆動回路２５ａ、サーボ光源駆動回路２５ｂ、空間光変調器駆動回路２６、再生光信号検出回路２７、対物サーボ信号処理回路２８ａ、反射サーボ信号処理回路２８ｂ、対物サーボ回路２９、反射サーボ回路３０、ピックアップ駆動部２４に接続されピックアップの位置信号を検出するピックアップ位置検出回路３１、ピックアップ駆動部２４に接続されこれに所定信号を供給するスライダサーボ回路３２、スピンドルモータ２２に接続されスピンドルモータの回転数信号を検出する回転数検出部３３、該回転数検出部に接続されディスク２の回転位置信号を生成する回転位置検出回路３４、並びにスピンドルモータ２２に接続されこれに所定信号を供給するスピンドルサーボ回路３５を備えている。
ホログラム装置は制御回路３７を有しており、制御回路３７は参照光源駆動回路２５ａ、サーボ光源駆動回路２５ｂ、空間光変調器駆動回路２６、再生光信号検出回路２７、対物サーボ信号処理回路２８ａ、対物サーボ回路２９、反射サーボ回路３０、ピックアップ位置検出回路３１、スライダサーボ回路３２、回転数検出部３３、回転位置検出回路３４、並びにスピンドルサーボ回路３５に接続されている。制御回路３７はこれら検出回路からの信号に基づいて、これら駆動回路を介してピックアップに関するｘ（トラック垂直）、ｙ（トラック平行）及びｚ（フォーカス）方向移動サーボ制御、再生位置（ｘ及びｙ方向の位置）の制御などを行う。制御回路３７は、各種メモリを搭載したマイクロコンピュータからなり装置全体の制御をなすものであり、操作部（図示せず）からの使用者による操作入力及び現在の装置の動作状況に応じて各種の制御信号を生成するとともに、使用者に動作状況などを表示する表示部（図示せず）に接続されている。
また、制御回路３７は外部から入力されたホログラム記録すべきデータの符号化などの処理を実行し、所定信号を空間光変調器駆動回路２６に供給してホログラムの記録シーケンスを制御する。制御回路３７は、再生光信号検出回路２７からの信号に基づいて復調及び誤り訂正処理をなすことにより、ディスク２に記録されていたデータを復元する。更に、制御回路３７は、復元したデータに対して復号処理を施すことにより、情報データの再生を行い、これを再生情報データとして出力する。
さらに、制御回路３７は、操作部又はピックアップ位置検出回路３１からの位置信号及び対物サーボ信号処理回路２８ａからのｘ方向移動エラー信号に基づいてスライダ駆動信号を生成し、これをスライダサーボ回路３２に供給する。スライダサーボ回路３２はピックアップ駆動部２４を介して、そのスライダ駆動信号による駆動電流に応じピックアップ２３をディスク半径方向に移送せしめる。
回転数検出部３３は、ディスク２をターンテーブルで回転させるスピンドルモータ２２の現回転周波数を示す周波数信号を検出し、これに対応するスピンドル回転数を示す回転数信号を生成し、回転位置検出回路３４に供給する。回転位置検出回路３４は回転数位置信号を生成し、それを制御回路３７に供給する。制御回路３７はスピンドル駆動信号を生成し、それをスピンドルサーボ回路３５に供給し、スピンドルモータ２２を制御して、ディスク２を回転駆動する。
図２４は当該ホログラム装置のピックアップの概略構成に示す。
ピックアップ２３は、照射光学系としての参照光光学系と、これに対向して光軸上にて離間配置されかつ参照光を照射光学系へ向けて反射して戻す反射部を含む信号光光学系としての空間光変調装置ＳＤとを備えている。ディスク２は照射光学系及び空間光変調装置ＳＤ間に配置される。
照射光学系は、参照光用の記録再生用レーザＬＤ１、コリメータレンズＣＬ１、ハーフミラーＨＭ、参照光を空間光変調装置ＳＤへ向け第１開口数で集光する対物レンズＯＢ、集光レンズＣＤＬ、ＣＣＤ（電荷結合素子）やＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体装置）などのアレイからなる像センサＩＳＲからなる。対物レンズＯＢ及び空間光変調装置ＳＤはピックアップ２３の筐体に駆動自在に設けられている。
記録再生用レーザＬＤ１は参照光源駆動回路２５ａに接続され、射出する参照光の強度をホログラム記録時には強く、再生時には弱くするように、同回路によりその出力調整がされる。対物サーボ用光検出器ＰＤはサーボ光源駆動回路２５ｂに接続されている。
像センサＩＳＲは再生光信号検出回路２７に接続されている。
空間光変調装置ＳＤは、対物レンズＯＢに同軸に配置された無変調領域の光透過部ＮＲが形成された空間光変調器ＳＬＭと、これを通過した参照光を反射する放物面ミラーＰＭなどの反射部とを含み、図１４に示すように、放物面ミラーＰＭ及び空間光変調器ＳＬＭは、中空ホルダによって光軸に同軸に固着され、これに巻装されるコイルなどの反射部駆動部３６ａが設けられている。空間光変調器ＳＬＭは、マトリクス状に分割された複数の透明画素電極を有する液晶パネルなどで電気的に入射光の一部を遮断する機能、又はすべて透過して無反射状態とする機能を有する。この空間光変調器ＳＬＭは空間光変調器駆動回路２６に接続され、供給される記録すべきページデータ（平面上の明暗ドットパターンなどの２次元データの情報パターン）に基づいた分布を有するように光ビームを空間変調して、信号光を生成する。空間光変調装置ＳＤは、第１開口数の参照光を受光し、これから信号光を生成しかつ第１開口数と異なる第２開口数でディスク２を通過せしめる。
照射光学系には、対物レンズＯＢの位置制御をなす対物サーボ系及び空間光変調装置ＳＤの位置制御をなす反射サーボ系が設けられている。
＜対物サーボ系＞
対物サーボ系には、サーボ用レーザＬＤ２、凸レンズＣＬ２、偏光ビームスプリッタＰＢＳＳ、１／４波長板１／４λ、ダイクロイックプリズムＤＰ、検出レンズＡＳ、及び対物サーボ用光検出器ＰＤを含む対物サーボ信号検出部、ディスク２に対する光ビームの位置をサーボ制御するため対物サーボ用光検出器ＰＤからの光電変換出力に基づいて対物レンズＯＢを自身の光軸に平行な方向（ｚ方向）、トラックに平行方向（ｙ方向）及び垂直な方向（ｘ方向）に移動させる対物レンズ駆動部３６が備えられている。
対物サーボ用光検出器ＰＤは、対物サーボ信号処理回路２８ａの対物レンズサーボ部に接続され、たとえば、フォーカスサーボ用並びにｘ及びｙ方向移動サーボ用にそれぞれに受光素子を有する。対物サーボ用光検出器ＰＤからの各出力信号は対物サーボ信号処理回路２８ａに供給される。
対物サーボ信号処理回路２８ａは、対物サーボ用光検出器ＰＤの出力に基づいて演算されて得たエラー信号に基づいて、それぞれ駆動信号を生成し、制御回路３７に供給する。制御回路３７は駆動信号を対物サーボ回路２９に供給し、駆動信号に応じて対物サーボ回路２９が３軸アクチュエータ（対物レンズ駆動部３６）を駆動する。これによって、ホログラムの記録及び再生時ともに、サーボビームによりディスク２とのｘ、ｙ及び２方向の３軸位置決めを行う。
たとえば、ｚ方向のサーボ（フォーカスサーボ）制御は通常のピックアップで用いられている非点収差法、スポットサイズ法など、また、それらの混在して用いた方法も用い得る。たとえば非点収差法を用いた場合、４分割光検出器と非点収差光学素子とが用いられる。４分割光検出器の受光部は、直交する２本の分割線を境界線として各々近接配置されかつ分割線の交点を中心に輪帯を通過する光線成分を受光する互いに独立した４個の受光素子から構成される。非点収差光学素子はたとえばシリンドリカルレンズ、斜め入射の透明平板などである。この場合、サーボ信号処理回路は受光素子の対角位置にある一方の４個の受光素子のうち２個の出力和と他方の出力和の間の差分を距離のフォーカス誤差信号として生成する。
＜反射サーボ系＞
反射サーボ系には、１／２波長板１／２λ、反射サーボ用光検出器８ＰＤ、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、及び空間光変調装置ＳＤの反射部駆動部３６ａが備えられている。なお、図２４では、上記光学部品がほぼ一致するように配置されているが、これに限定されるものではない。
１／２波長板１／２λは輪帯を有する位相板であり、対物レンズＯＢに固定されかつ通過する参照光の有効径とその近傍領域を通過する光線成分に環状に位相差を与える。図２５に示すように、１／２波長板１／２λ及び対物レンズＯＢは、中空ホルダによって光軸に同軸に固着され、これに巻装されるコイルなどの対物レンズ駆動部３６が設けられている。
偏光ビームスプリッタＰＢＳは、照射光学系の光軸に配置されかつ戻り光のうち輪帯を通過する光線成分を抽出して反射サーボ用光検出器８ＰＤへ導く。
反射サーボ用光検出器８ＰＤは、その受光部が直交する２本の分割線（ｘ及びｙ方向）を境界線として各々近接配置されかつ分割線の交点を中心に輪帯を通過する光線成分を受光する互いに独立した４個の中央受光素子と４個の中央受光素子のそれぞれ外側に各々近接配置された４個の外側受光素子とから構成される。
反射サーボ用光検出器８ＰＤに接続された反射サーボ信号処理回路２８ｂは、４個の中央受光素子の出力和及び４個の外側受光素子の出力和の間の差分を対物レンズＯＢ及び反射部間の距離の誤差信号として生成し、同時に、２本の分割線の一方を境に２分された一方の４個の中央受光素子のうち２個及び４個の外側受光素子のうち２個の出力和と他方の出力和の間の差分を光軸からの反射部の偏倚誤差信号として生成し、これら信号が制御回路３７に供給される。制御回路３７は、対物サーボ回路２９を介しｘｙ及びｚ方向移動駆動信号により空間光変調装置ＳＤの反射部駆動部３６ａをｘｙ及びｚ方向に駆動する。すなわち、空間光変調装置ＳＤの反射部駆動部３６ａは、反射サーボ用光検出器８ＰＤからの光電変換出力に基づいて空間光変調装置ＳＤをｘｙ及びｚ方向に移動させる。よって、空間光変調装置ＳＤはｘ、ｙ及びｚ方向の駆動信号による駆動電流に応じた分だけ駆動される。これにより、対物レンズＯＢに対する空間光変調装置ＳＤの相対位置を一定としてホログラムの形成時間を確保できる。
このように、反射部駆動部３６ａにより、信号光の一部を利用して対物レンズＯＢに対する空間光変調装置ＳＤの位置制御（間隔及び光軸偏倚の補正）がなされる。
＜反射部駆動部＞
図２６に実施例のホログラム装置用の反射部の反射部駆動部３６ａを示す。
反射部駆動部３６ａは、反射部ボディ（図示せず）に固設された支持部４０に結合したピエゾ素子４１によってｙ方向に振動自在なアクチュエータベース４２を有している。
放物面ミラーＰＭ及び空間光変調器ＳＬＭを含む空間光変調装置ＳＤがホルダ４８内部に取り付けられている。ホルダ４８の外周にはコイル中心軸が放物面ミラーＰＭの光軸と平行となるようにｚ方向コイル５０が巻装されている。ｚ方向コイル５０の外側にはコイル中心軸が放物面ミラーＰＭの光軸に対して直角となるようにたとえば４つのｘ方向コイル５１が取り付けられている。各ｘ方向コイル５１は、予め各々環状に巻回されたものをｚ方向コイル５０上に貼付してなる。ホルダ４８は４本の長手支持部材５３の一端部により支持されている。但し、図には支持部材５３は３本のみが示されている。４本の長手支持部材５３はは、互いに放物面ミラーＰＭの光軸方向において離隔して配置されかつ該放物面ミラーＰＭ光軸方向に対して直角なｙ方向に延在する２対である。各支持部材５３は、アクチュエータベース４２上に固着された張出部４２ａに、その他端部において、片持梁状に取り付けられている。各支持部材５３はコイル材料などからなり可撓性を有している。４本の長手支持部材５３と上記ピエゾ素子４１によって、放物面ミラーＰＭを含む空間光変調装置ＳＤは、ｘｙ及びｚ方向において移動自在となっている。
ホルダ４８は一対の磁気回路に離間しつつ挟まれている。各磁気回路はホルダ４８に面する磁石５５とこれを支持する金属プレート５６からなり、アクチュエータベース４２上に固着されている。ホルダ４８の脇には一対の貫通孔が形成され、一対の貫通孔は長手支持部材５３の伸長方向におけるホルダ４８のｚ方向コイル５０の内側にはコイル中心軸及び放物面ミラーＰＭの光軸と平行となり放物面ミラーＰＭを挟む位置にある。各貫通孔内に磁気回路の金属プレート５６から伸長するヨーク５７が非接触で挿入されている。よって、ｚ方向コイル５０及びｘ方向コイル５１は、磁石５５及びヨーク５７からなる磁気回路の磁気ギャップ内に位置している。
ｚ方向コイル５０、ｘ方向コイル５１及びピエゾ素子４１がそれぞれｚ、ｘ及びｙ方向の駆動信号を供給する反射サーボ回路３０によって、制御されている。磁気ギャップには該各コイルと直角に鎖交する平行磁束が発生し得るので、該各コイルに所定電流を供給することによりｘ及びｚ方向の駆動力が発生して該各方向に上記の可動光学系を駆動することができる。
このように、放物面ミラーＰＭのｘ及びｙ方向の駆動はボイスコイルモータを使用したものであり、ｙ方向の駆動はピエゾ素子などを用いてアクチュエータベースごと駆動するようにする。なお、駆動部はこの構造の他に、すべての軸についてボイスコイルモータを使用することもできる。
＜ホログラム装置の動作＞
図２４に示すように、波長λ１の記録再生用レーザＬＤ１から射出された参照光は偏光方向が紙面に平行な直線偏光であり、コリメータレンズＣＬ１で平行光とされ、ハーフミラーＨＭで反射されて、対物レンズＯＢ及びディスク２の方向へと向かう。ダイクロイックプリズムＤＰはλ１の参照光を透過、波長λ２のサーボ用レーザＬＤ２の光を反射という構成になっており、参照光はダイクロイックプリズムＤＰをそのまま透過する。
対物レンズＯＢの直前にはリング状の１／２波長板１／２λが配置されているので、参照光は、その外周光のみが紙面に垂直偏光方向をもつ直線偏光となる。参照光は、対物レンズＯＢにより集光され、ディスク２を透過し、焦点面近傍に置かれた空間光変調器ＳＬＭには中央部に穴（光透過部ＮＲ）が開けられているため、何の作用を受けることもなく通り抜ける。この穴の径は対物レンズＯＢ及び放物面ミラーＰＭの径、これらの光軸に対する偏倚も考慮して、ある程度大きくてもよい。
空間光変調器ＳＬＭの穴を通過した参照光は放物面ミラーＰＭに反射して平行光となり、光透過部ＮＲの周りの空間光変調器ＳＬＭを透過することで空間的に変調を受けて信号光となる。このとき空間光変調器ＳＬＭには記録すべき情報パターンが白黒の明暗パターンとして表示されている。信号光はディスク２に入射し、行きの参照光と干渉してディスク２の記録層内にホログラムを形成する。
対物レンズＯＢと空間光変調器ＳＬＭの距離（光学的距離）は、対物レンズＯＢの焦点距離ｆに等しくなるように配置されている。また、対物レンズＯＢからディスク２とは反対方向に、光学的距離ｆの位置に焦点距離ｆの集光レンズＣＤＬが置かれ、その集光レンズＣＤＬからさらに光学的距離ｆの位置に像センサＩＳＲと反射サーボ用光検出器８ＰＤが置かれている。また、集光レンズＣＤＬと像センサＩＳＲの間には偏光ビームスプリッタＰＢＳが置かれ、４５°の分離面に対してＰ偏光は透過、Ｓ偏光は反射となる。参照光は紙面に平行な偏光方向であるためこの面に対してはＰ偏光となり、像センサＩＳＲへと向かう。ただし、１／２波長板１／２λを通過した光成分に対してはＳ偏光となるため、反射して反射サーボ用光検出器８ＰＤへと向かう。この配置では空間光変調器ＳＬＭ上の表示パターンがそのまま像センサＩＳＲ上に像を結ぶ。ディスク２にホログラムを記録している途中も、ディスク２を通り抜けた信号光が、対物レンズＯＢと集光レンズＣＤＬにより像センサＩＳＲ上に像を結ぶため、空間光変調器ＳＬＭのパターンの像と記録されたばかりのホログラムの再生像の混合像が像センサＩＳＲ上に結像する。
１／２波長板１／２λが作用した外周の光と作用していない内周の光は偏光方向が９０°異なる直線偏光となるため、互いに干渉することはない。ディスク２に記録される可能性のあるホログラムは円環の内側を通り抜けた内周の参照光同士による干渉パターンと、円環部分を通過した外周の参照光光同士による干渉パターンである。なお、ディスク２内で、参照光のビーム径より信号光のビーム径を十分小さくなるようにディスク２の位置を工夫することで、外周の参照光光同士による干渉パターンの記録をしないことも可能である。たとえば、図２７に示すように外周の参照光光同士が重なる位置ではディスク２内で環状にホログラムが記録されるが、図２８に示すように、ディスク２を対物レンズＯＢ寄りに位置を変位させれば、ディスク２内で参照光光同士が重ならずホログラムが記録されない。通常は前者であるが、後者の場合、内周の参照光光同士による干渉パターンのホログラムが環状の未記録ブランクにより囲まれるので、再生時の目安になる。
再生時には参照光がディスク２に当たらないように非反射手段により参照光を遮断することにより、ホログラムから再生された光のみがディスク２から再生される。内周の参照光光同士による干渉パターンは１／２波長板１／２λの内側の光によって再生され、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過して、その再生信号は像センサＩＳＲ上に結像する。外周の参照光光同士による干渉パターンは１／２波長板１／２λを通過した光によって再生され、偏光ビームスプリッタＰＢＳで反射して、反射サーボ用光検出器８ＰＤ上に結像する。再生光は略平行光であるので、円環状の１／２波長板１／２λの中を通り抜けることになり、１／２波長板１／２λが作用することはない。よって、１／２波長板１／２λの輪帯の内側にて光ビームを戻すことが好ましい。
記録再生用レーザＬＤ１とは別の波長のサーボ用レーザＬＤ２は、対物レンズＯＢとディスク２を所定の相対位置となるように対物レンズＯＢを駆動するための、サーボ信号を生成する役割を持つ。もちろんサーボビームの焦点位置と記録再生用レーザＬＤ１の焦点位置は所定の間隔となるように調整されているものとする。サーボ用レーザＬＤ２から射出された光は直線偏光であり、凸レンズＣＬ２によりやや収束光とされて偏光ビームスプリッタＰＢＳＳへと入射する。このサーボビームは偏光ビームスプリッタＰＢＳＳの分離面に対してＳ偏光となっており、反射され、１／４波長板１／４λを通過して円偏光となり、ダイクロイックプリズムＤＰへと入射する。サーボビームの波長λ２に対しては反射となり、ディスク２の方向へと向かう。サーボビームのビーム径は１／２波長板１／２λの内径を通過できる程度に小さくしてあり、１／２波長板１／２λの作用は受けずに対物レンズＯＢに入射する。対物レンズＯＢはサーボビームをディスク２へ集光する。
ディスク２はたとえば一対の基板３に挟持された波長選択性反射層５及びホログラム記録層７からなる図２９に示すような断面構造となっている。光学干渉パターンを保存するホログラム記録層７を構成する光感応材料としてフォトリフラクティブ材料や、ホールバーニング材料、フォトクロミック材料などが用いられる。光照射側の波長選択性反射層５には、たとえば、金属膜の他、相変化膜、色素膜など又はこれらの組み合わせが使用され、参照光波長を透過しサーボビームの波長のみ反射するように設定されている。基板３は、その材料として、たとえば、ガラス、又はポリカーボネート、アモルファスポリオレフィン、ポリイミド、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＥＳなどのプラスチック、紫外線硬化型アクリル樹脂などが用いられる。波長選択性反射層５の主面にサーボビーム追随用のトラックやピットなどマークが設けられている。
対物レンズＯＢにより集光されたサーボビームは波長選択性反射層５（記録媒体２）で反射され、同じ経路を戻ることになる。再び１／４波長板１／４λを通過して直線偏光（射出時とは偏光方向が９０°異なる）となり、偏光ビームスプリッタＰＢＳを透過して、検出レンズＡＳを経て対物サーボ用光検出器ＰＤへと導かれる。
対物サーボ用光検出器ＰＤの信号を元に、サーボビームの焦点位置に波長選択性反射層５が来るように対物レンズＯＢを光軸方向に移動し（フォーカスサーボ）、集光位置にサーボ用マークが一致するように対物レンズＯＢを光軸と垂直方向に移動する（トラッキングサーボ）。この方法は従来の光ディスク用のサーボ技術と全く同様であり、フォーカスサーボには、たとえば非点収差法を用いればよく、トラッキングサーボにはたとえばプッシュプル法を用いればよい。
たとえば非点収差法を用いた場合、４分割光検出器（対物サーボ用光検出器ＰＤ）と非点収差光学素子（図示せず）とが用いられる。４分割光検出器の対物サーボ用光検出器ＰＤの中央の１つは、図３０に示すようにビーム受光用の４等分割の受光面を有した受光素子１ａ〜１ｄから構成される。４分割線の方向はディスク半径方向とトラック接線方向に対応している。対物サーボ用光検出器ＰＤは、合焦時の光スポットが受光素子１ａ〜１ｄの分割交差中心を中心とする円形となるように設定されている。
４分割光検出器の受光素子１ａ〜１ｄの各出力信号に応じて、対物サーボ信号処理回路２８ａは種々の信号を生成する。受光素子１ａ〜１ｄの各出力信号をその順にＡａ〜Ａｄとすると、フォーカスエラー信号ＦＥは、ＦＥ＝（Ａａ＋Ａｃ）−（Ａｂ＋Ａｄ）と算出され、トラッキングエラー信号ＴＥは、ＴＥ＝（Ａａ＋Ａｄ）−（Ａｂ＋Ａｃ）と算出される。これら信号は対物サーボ信号処理回路２８ａに供給される。これにより、記録媒体２と対物レンズＯＢとの間隔及び位置を適正に保つことが可能である。
また、対物レンズＯＢと放物面ミラーＰＭの相対位置調整には、円環状の１／２波長板１／２λを通過した円環状のビームを利用する。上記のようにこの円環状ビームは反射サーボ用光検出器８ＰＤ上に導かれる。この反射サーボ用光検出器８ＰＤは図３１に示すように８分割されている。よって、放物面ミラーＰＭの位置が適正な状態では図３１（ａ）のように、円環状ビームパターンＬＢＰは円形分割線上にあるので、反射サーボ用光検出器８ＰＤの外周側（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）と内周側（Ｅ＋Ｆ＋Ｇ＋Ｈ）の受光素子への光量が等しくなっている。放物面ミラーＰＭが対物レンズＯＢに近づくと図３１（ｂ）のように外周側の受光素子への光量が大きくなり、逆に対物レンズＯＢから離れる方向に行くと図３１（ｃ）のように内周側の受光素子への光量が大きくなる。したがって、光軸に方向（ｚ方向）エラー信号ＦＥＳ＝（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）−（Ｅ＋Ｆ＋Ｇ＋Ｈ）というエラー信号がゼロレベルとなるように放物面ミラーＰＭの光軸方向の位置を調整することにより、放物面ミラーＰＭと対物レンズＯＢとの間隔を適正に保つことが可能である。
また、放物面ミラーＰＭが光軸に垂直方向（ｘｙ方向）にずれた場合には図３１（ｄ）や図３１（ｅ）のように反射サーボ用光検出器８ＰＤ上の円環状ビームパターンがずれる。たとえばｙ方向の放物面ミラーＰＭの偏倚に対しては、ＴＲＫｙ＝（Ａ＋Ｂ＋Ｅ＋Ｆ）−（Ｃ＋Ｄ＋Ｇ＋Ｈ）をエラー信号として、ｘ方向の放物面ミラーＰＭの偏倚に対しては、ＴＲＫｘ＝（Ａ＋Ｃ＋Ｅ＋Ｇ）−（Ｂ＋Ｄ＋Ｆ＋Ｈ）をエラー信号として、おのおののエラー信号がゼロレベルとなるように放物面ミラーＰＭのｘｙ調整をすればよい。また、
上記のＴＲＫｙ、ＴＲＫｘの代わりに、ＴＲＫｙ＝（Ａ＋Ｂ＋Ｇ＋Ｈ）−（Ｃ＋Ｄ＋Ｅ＋Ｆ）、ＴＲＫｘ＝（Ａ＋Ｃ＋Ｆ＋Ｈ）−（Ｂ＋Ｄ＋Ｅ＋Ｇ）を用いてもよい。
放物面ミラーＰＭの傾きが生じた場合も、ｘｙ方向調整でエラー信号がゼロレベルとなるように追い込めばよい。放物面ミラーＰＭのチルトや偏心がゼロになっていなくても、反射サーボ用光検出器８ＰＤ上のスポットが図３１（ａ）のような状態となっていれば、空間光変調器ＳＬＭ上のパターンが正しく像センサＩＳＲ上に結像していることを意味しており、全く問題ない。図では配線を示していないが、これら信号は反射サーボ信号処理回路２８ｂに供給される。
＜ホログラム装置の記録再生動作＞
図３２に示すホログラム装置を用いた、ディスク２に光ビームを照射して情報を記録又は再生する記録再生方法を説明する。
ステップ１では、まず、サーボ用レーザＬＤ２が点灯されディスク２と対物レンズＯＢの相対位置が調整される（フォーカス、トラッキング）。この時点で記録再生用レーザＬＤ１は消灯またはホログラムを記録しない程度の低パワーでの点灯となっている。対物レンズ駆動部によりディスク２の主面における垂直方向（ｚ方向）における対物レンズＯＢの位置（対物レンズＯＢ−ディスク２間距離）を制御するレーザスポットのフォーカスサーボが行われる。
ステップ２では、次に記録再生用レーザＬＤ１を低パワーで点灯し（既に点灯してある場合はそのまま）、空間光変調器ＳＬＭのパターンを全透過とすることにより、反射サーボ用光検出器８ＰＤ上に円環状のスポットが像を結ぶので、この像が正しい位置となるように放物面ミラーＰＭを移動し、位置制御（対物レンズＯＢ−放物面ミラーＰＭ間距離）をする。ここで放物面ミラーＰＭと空間光変調器ＳＬＭを一体として駆動、調整する。記録再生用レーザＬＤ１の出力を小さくしてあるので、この工程でホログラムが記録されることはない。この調整により、対物レンズＯＢ、ディスク２、放物面ミラーＰＭが所定の位置に調整位置決めされる。
ステップ３では、空間光変調器ＳＬＭに記録用のデータパターンを表示して、記録再生用レーザＬＤ１の出力を大きくして、ディスク２の記録層にホログラムを記録する。このときディスク２を通り抜けた信号光が、対物レンズＯＢと集光レンズＣＤＬにより像センサＩＳＲ上に像を結ぶため、空間光変調器ＳＬＭのパターンの像と記録されたばかりのホログラムの再生像の混合像が像センサＩＳＲ上に結像している。
ステップ４では、記録が終了すると記録再生用レーザＬＤ１が消灯され（または低出力とされ）、ディスク２（又はピックアップ）を駆動機構により概略次のサーボマークの位置に光軸が重なるように相対移動する。厳密な位置合わせはサーボビームを用いたサーボ機構により行うので、ディスク２の移動位置は概略の位置でかまわない。
これらのステップ１から４を繰り返すことにより、ディスク２に次々にホログラムを記録していく。
次に再生の流れを説明する。
ステップ１１では、まず、図３２に示すサーボ用レーザＬＤ２が点灯されディスクと対物レンズＯＢの相対位置が調整される（フォーカス、トラッキング）。この時点で記録再生用のレーザは消灯またはホログラムを記録しない程度の低パワーでの点灯となっている。
ステップ１２では、空間光変調器ＳＬＭを全遮断のパターンとして記録再生用レーザＬＤ１を低出力（再生用の出力）で点灯する。ディスク２の裏面側からの光は遮断され、参照光のみが照射される。ホログラムの再生光がディスク２の表面から、対物レンズＯＢに向けて現れる。このとき円環状１／２波長板１／２λの内周部の参照光による再生光は像センサＩＳＲ上に結像し、円環状１／２波長板１／２λを通過した参照光による再生光は反射サーボ用光検出器８ＰＤ上に結像する。ここでは像センサＩＳＲ上の像のみを使用し、像センサＩＳＲ上の像が信号処理回路へと送られ再生信号となる。
ステップ１３では、ディスク２を駆動機構により概略次のサーボマークの位置に光軸が重なるように移動する。厳密な位置合わせはサーボビームを用いたサーボ機構により行うので、ディスク２の移動位置は概略の位置でかまわない。
このステップ１１から１３を繰り返すことにより、ディスク２に記録されたホログラムを再生していく。なお、ステップ１１から１３の工程では記録再生用のレーザは点灯していても消灯していてもどちらでもよい。
上記実施例では環状の１／２波長板１／２λを用いているが、１／２波長板１／２λに代えて１／４波長板１／４λを同様に環状輪帯とし配置し、円偏光の外周ビーム環を用いて、偏光ビームスプリッタＰＢＳで、再生光からサーボビーム成分を分離しても、同様の効果を奏する。
さらに、上記特許文献２の技術にも本発明が適用でき、同様の効果を奏する。
＜波長板に関する他の実施例＞
図２４に示すホログラム装置のピックアップでは、対物レンズＯＢの前（光源側）に１／２波長板１／２λが配置されているが、これに限定されるものではない。すなわち、波長板の置き方は、対物レンズの前だけでなく、図３３に示すように対物レンズＯＢの後（光射出側）や、図３４に示すように空間光変調器ＳＬＭの前（放物面ミラーＰＭ側）でも構わない。もちろん１／２波長板１／２λの配置は空間光変調器ＳＬＭの後（記録媒体２側）でもよい（図示せず）。このように、位相板は、その内部で光ビームの偏光状態を変化させずに、対物レンズＯＢの有効径で画定される円及びその近傍を通過する光ビームの光線成分の全て又は一部の偏光状態を変化させる。
さらに、上記実施例では環状の１／２波長板１／２λを用いている（図２５）が、１／２波長板１／２λの形態としては、図３５に示すように透明ガラス平行平板に環状輪帯として１／２波長板を形成して、円環状の領域（輪帯）だけ１／２波長板作用を持たせた光学素子としてもよい。すなわち、位相板は、対物レンズＯＢの有効径で画定される円及びその近傍を通過する光ビームの光線成分の全て又は一部の偏光状態を変化させる外部領域を有し、外部領域が光軸側に位置する光ビームの偏光状態を変化させない内部領域を画定する。また、実際には１／２波長板１／２λは図３６に示すように輪帯を含み外側すべてが１／２波長板領域となっている光学素子としてもよい。波長板領域（外部領域）は、光軸中心の円形若しくは多角形又は内部領域を囲む閉じた境界帯を含む。
すなわち、１／２波長板１／２λは「円」である必要もない。図３７に示すように四角い形状の１／２波長板でもよい。このとき反射サーボ用光検出器８ＰＤ上のスポットＲＰは図３８に示すようになり、反射サーボ用光検出器８ＰＤの分割線は、放物面ミラーＰＭの位置ずれがない状態で、反射サーボ用光検出器８ＰＤのすべての受光素子の光量が等しくなるように決めればよい。受光素子の光量が等しくなるように決めるならば、図３９に示すように１／２波長板領域はランダムな形状でもよい。
他の実施例では、スポットの形状が円周方向に連続している必要もない。たとえば、図４０に示すように光線内の断片化された領域を１／２波長板領域としてもよい。図４０に示す例では４つの円形の領域が対称に並んでいるので、図４１に示すように、これまでの８分割の反射サーボ用光検出器８ＰＤを用いてもよいし、図４２に示すように、個々の領域のビームパターンＬＢＰごとに受光素子（４分割受光素子）を配置してもよい。このように、波長板領域（外部領域）は、光軸中心に環状に離間して配置された複数の領域から構成することもできる。
＜波長板以外のものを使用する他の実施例＞
これまでの例ではサーボ用のスポットを得るために、位相板として１／２波長板を用いて、偏光ビームスプリッタにより１／２波長板を通過した光成分を分離し、反射サーボ用光検出器に導いていた。
これに加えて、以下の例では１／２波長板を用いずに、サーボ用の光スポットを分離する。
図４３に他の実施例のピックアップの構成を示す。
本実施例のピックアップは、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、像センサＩＳＲ及び反射サーボ用光検出器８ＰＤと１／２波長板１／２λ及び空間光変調器ＳＬＭに代えて、それぞれ複合化して信号検出用複合光検出装置ＣＯＤＤとサーボ検出兼用空間光変調器ＳＤＳＬＭを用いた以外、前記の実施例と同一である。これにより、部品点数を削減することができる。
サーボ検出兼用空間光変調器ＳＤＳＬＭは、図４４に示すように、光軸を含む中央領域ＣＲとその周囲の光軸を含まない周辺遮光領域ＰＲとに分割されている。中央領域ＣＲは透過型マトリクス液晶装置からなり、透過型マトリクス液晶装置は空間光変調領域ＳＬＭＲとこれに囲まれた光軸を含む中央の無変調光透過部ＣＮＲからなる。周辺遮光領域ＰＲには、透過する光束に変調を与えず透過させるたとえば環状開口のサーボ用光透過部ＰＮＲを光軸に同心に設けられている。無変調光透過部ＣＮＲ及びサーボ用光透過部ＰＮＲは、物理的な貫通開口又はこれに充填された透明材料から構成され得る。このように、サーボ検出兼用空間光変調器ＳＤＳＬＭは光がこれを透過した時点で、参照光、信号光（変調光）或いは再生光とサーボ検出用参照光を同軸上にて分離する。また実施例において、サーボ検出兼用空間光変調器ＳＤＳＬＭは、全体を透過型マトリクス液晶装置として構成し、接続された制御回路により、記録パターン表示の空間光変調領域ＳＬＭＲと、その内部の光透過部ＮＲと、それら周囲の遮光領域内のサーボ用光透過部ＰＮＲと、を無変調の光透過領域として表示するように、構成することもできる。すなわち、ホログラム記録時における空間光変調器ＳＬＭの透光状態として光透過部ＮＲ及びサーボ用光透過部ＰＮＲを表示できる。
信号検出用複合光検出装置ＣＯＤＤは、図４５に示すように、同一平面上に光軸を含む中央部に再生光を受光する像センサ部分ＩＳＲが形成されており、その周辺部には上記のサーボエラー生成可能な分割を有する８分割の反射サーボ用光検出器８ＰＤの受光面が同心に配置された構成を有している。
このように、以上の何れかの実施例によれば、光ピックアップ装置における光ビーム位置制御方法において、記録媒体への照射光学系に対向して共通の光軸上にて離間配置されかつ光ビームを照射光学系へ向けて反射して戻す反射部を配置するとともに、光ビームのうち光軸上を通過する中央光成分と、中央光成分の周囲の全て又は一部から中央光成分と異なる変調状態の周囲光成分と、分離して生成し、光ビームの戻り光のうち周囲光成分を抽出して光検出器へ導くことにより、光検出器からの光電変換出力に基づいて反射部を光ビームに対して精密に位置決めすることができる。
Claims (32)
- 対物レンズによって光ビームを集光する照射光学系を有する光ピックアップ装置であって、
前記照射光学系に対向して共通の光軸上にて離間配置されかつ前記光ビームを前記照射光学系へ向けて反射して戻す反射部と、
前記光軸上に配置されかつ、前記光ビームから、前記光軸上の光と、前記光軸上の光の周囲の全て又は一部に偏光状態が変化した光とを、分離して生成する位相板と、
前記光軸に配置されかつ前記光ビームの戻り光のうち前記偏光状態が変化した光を抽出して光検出器へ導く検出光学系と、
前記光検出器からの光電変換出力に基づいて前記反射部を位置決めする反射部駆動部とを備えたことを特徴とする光ピックアップ装置。 - 前記位相板は、前記対物レンズの有効径で画定される円及びその近傍を通過する前記光ビームの光線成分の全て又は一部の偏光状態を変化させる外部領域を有し、前記外部領域が前記光軸側に位置する前記光ビームの偏光状態を変化させない内部領域を画定することを特徴とする請求項１記載の光ピックアップ装置。
- 前記外部領域は、前記光軸中心の円形若しくは多角形又は前記内部領域を囲む閉じた境界帯を含むことを特徴とする請求項２記載の光ピックアップ装置。
- 前記外部領域は、前記光軸中心に環状に離間して配置された複数の領域からなることを特徴とする請求項２記載の光ピックアップ装置。
- 前記反射部は、前記内部領域にて前記光ビームを戻すことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
- 前記反射部は、前記対物レンズの開口数と異なる開口数で前記光ビームを戻すことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
- 前記反射部は、ほぼ平行光線として前記光ビームを戻すことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
- 前記反射部は、凹面ミラーを含むことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
- 前記反射部は、放物面ミラーを含むことを特徴とする請求項８記載の光ピックアップ装置。
- 前記反射部は、同軸に平行に配置された平面ミラー及び凸レンズ作用を有する光学素子の組立体を含むことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
- 前記凸レンズ作用を有する光学素子は、凸レンズ作用を有する回折光学素子であることを特徴とする請求項１０記載の光ピックアップ装置。
- 前記凸レンズ作用を有する光学素子は、凸レンズであることを特徴とする請求項１０記載の光ピックアップ装置。
- 前記反射部は前記光軸上に配置された空間光変調器を含み、前記空間光変調器に一体的に形成された凸レンズ作用を有する回折光学素子と平行に離間した平面ミラーとの組立体を含むことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
- 前記光検出器の受光部は直交する２本の分割線を境界線として各々近接配置されかつ前記分割線の交点を中心に前記境界帯を通過する光線成分を受光する互いに独立した４個の中央受光素子と前記４個の中央受光素子のそれぞれ外側に各々近接配置された４個の外側受光素子とから構成され、前記４個の中央受光素子及び前記４個の外側受光素子に接続されたサーボ信号処理回路を備えたことを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
- 前記サーボ信号処理回路は、前記４個の中央受光素子の出力和及び前記４個の外側受光素子の出力和の間の差分を前記反射部の距離の誤差信号として生成することを特徴とする請求項１４記載の光ピックアップ装置。
- 前記サーボ信号処理回路は、前記２本の分割線の一方を境に２分された一方の前記４個の中央受光素子のうち２個及び前記４個の外側受光素子のうち２個の出力和と他方の出力和の間の差分を前記光ビームの光軸からの誤差信号として生成することを特徴とする請求項１４又は１５記載の光ピックアップ装置。
- 前記検出光学系は偏光ビームスプリッタを含むことを特徴とする請求項１から１６のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
- 前記位相板は、１／２波長板であることを特徴とする請求項１から１７のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
- 前記位相板は、１／４波長板であることを特徴とする請求項１から１７のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
- 前記照射光学系及び前記反射部は、前記光軸上にて透過型の記録媒体を挟むように配置されることを特徴とする請求項１から１９のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
- 前記反射部駆動部は、前記反射部を、少なくとも前記照射光学系の光軸の伸長方向並びに前記光軸に垂直な方向に移動することを特徴とする請求項１から２０のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
- 前記対物レンズを駆動する対物レンズ駆動部が備えられ、前記検出光学系は４分割光検出器と非点収差光学素子を含み、前記４分割光検出器の受光部は直交する２本の分割線を境界線として各々近接配置されかつ前記分割線の交点を中心に前記境界帯を通過する光線成分を受光する互いに独立した４個の受光素子から構成され、対角位置にある一方の前記４個の受光素子のうち２個の出力和と他方の出力和の間の差分を距離の誤差信号として生成するサーボ信号処理回路を備えたことを特徴とする請求項１から２１のいずれかに記載の光ピックアップ装置。
- 対物レンズによって光ビームを集光する照射光学系を有する光ピックアップ装置における光ビーム位置制御方法であって、
前記照射光学系に対向して共通の光軸上にて離間配置されかつ前記光ビームを前記照射光学系へ向けて反射して戻す反射部を配置し、
前記光ビームのうち前記光軸上を通過する中央光成分と、前記中央光成分の周囲の全て又は一部から前記中央光成分と異なる偏光状態の周囲光成分と、分離して生成し、
前記光ビームの戻り光のうち前記周囲光成分を抽出して光検出器へ導き、
前記光検出器からの光電変換出力に基づいて前記反射部を位置決めすること、を含むことを特徴とする光ビーム位置制御方法。 - 前記光検出器の受光部は直交する２本の分割線を境界線として各々近接配置されかつ前記分割線の交点を中心に前記周囲光成分を受光する互いに独立した４個の中央受光素子と前記４個の中央受光素子のそれぞれ外側に各々近接配置された４個の外側受光素子とから構成されたことを特徴とする請求項２２記載の光ビーム位置制御方法。
- 前記サーボ信号処理回路は、前記４個の中央受光素子の出力和及び前記４個の外側受光素子の出力和の間の差分を前記反射部の距離の誤差信号として生成することを特徴とする請求項２４記載の光ビーム位置制御方法。
- 前記サーボ信号処理回路は、前記２本の分割線の一方を境に２分された一方の前記４個の中央受光素子のうち２個及び前記４個の外側受光素子のうち２個の出力和と他方の出力和の間の差分を前記光ビームの光軸からの誤差信号として生成することを特徴とする請求項２４又は２５記載の光ビーム位置制御方法。
- 前記照射光学系又は前記反射部は、前記対物レンズの有効径で画定される円及びその近傍を通過する前記光ビームの光線成分の全て又は一部の偏光状態を変化させる外部領域と、前記外部領域が前記光軸側に位置する前記光ビームの偏光状態を変化させない内部領域とを有する位相板を含み、前記位相板は、前記光ビームのうち前記光軸上を通過する中央光成分と、前記中央光成分の周囲の全て又は一部から前記中央光成分と異なる偏光状態の周囲光成分と、分離して生成することを特徴とする請求項２３から２６のいずれかに記載の光ビーム位置制御方法。
- 前記反射部は前記光軸上に配置された空間光変調器を含み、前記空間光変調器は、前記光ビームのうち前記光軸上を通過する中央光成分と、前記中央光成分の周囲の全て又は一部から前記中央光成分と異なる変調状態の周囲光成分と、分離して生成することを特徴とする請求項２３から２６のいずれかに記載の光ビーム位置制御方法。
- 前記空間光変調器は、光軸上に配置されかつ記録情報に応じて前記光ビームを変調して変調光を生成する透過型のマトリクス液晶装置からなる中央の空間光変調領域と、前記空間光変調領域の周囲に配置され光ビームを無変調で通過させる透過周囲領域とからなることを特徴とする請求項２８記載の光ビーム位置制御方法。
- 前記透過周囲領域は貫通開口又は透明材料からなること特徴とする請求項２８又は２９記載の光ビーム位置制御方法。
- 前記透過周囲領域は透過型のマトリクス液晶装置からなり、記録時に前記透過周囲領域が透光状態であること特徴とする請求項２８又は２９記載の光ビーム位置制御方法。
- 前記透過周囲領域を透過した光ビームを用いて前記のサーボ制御を行うためのサーボ系を有し、
前記サーボ系の光軸上に配置されかつ前記透過周囲領域を透過した光ビーム以外の光を検出する像検出領域と、前記サーボ光検出領域周囲に配置されかつ前記透過周囲領域を透過した光ビームを受光するサーボ光検出領域と、を有すること特徴とする請求項２８から３１のいずれかに記載の光ビーム位置制御方法。
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