JPWO2009048032A1 - 光学的情報記録再生装置及び光ヘッド装置 - Google Patents
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Abstract
光ディスク(2)に記録/再生光を照射する光学系が、往路の光を導く第一の偏光ビームスプリッタ(18)よりも光ディスク側に、入射光に対して1/4波長板の機能を持つ第一のモードとその機能を持たない第二のモードとで作動可能な第一の偏光切替手段(19)と、復路の光を導く第二の偏光ビームスプリッタ(11)よりも光ディスク側に、入射光に対して1/2波長板の機能を持つ第三のモードとその機能を持たない第四のモードとで作動可能な第二の偏光切替手段(12)を有する。光ディスクへの情報記録時には、第一の偏光切替手段(19)に1/4波長板の機能を持たせず、第二の偏光切替手段(12)に1/2波長板の機能を持たせない。一方、光ディスクからの情報再生時は、第一の偏光切替手段(19)に1/4波長板の機能を持たせ、第二の偏光切替手段(12)に1/2波長板の機能を持たせる。双方の偏光切替手段の機能により、光ディスクへの情報の記録時及び光ディスクからの情報の再生時に、第一及び第二の偏光ビームスプリッタにおいて光の損失が生じない。
Description
本発明は、光学的情報記録再生装置(以下、単に光ディスク装置と呼ぶ)、及び、光ヘッド装置に関し、更に詳しくは、光記録媒体に対して3次元的に情報の記録・再生を行う光ディスク装置、及び、そのような光ディスク装置に用いる光ヘッド装置に関する。
光記録媒体の大容量化技術の1つとして、光記録媒体の面内方向の次元だけでなく厚さ方向の次元も利用し、光記録媒体に対して3次元的に情報の記録・再生を行う3次元記録再生技術がある。3次元記録再生技術の1つとして、対向する2つのビームを光記憶媒体の記録層内の同一位置に集光して干渉させ、集光位置に微小な回折格子パタンを形成することによって情報の記録を行う技術がある。この技術では、2つのビームのうちの何れか一方を光記録媒体の記録層内に集光し、回折格子のパタンからの反射光を検出することによって情報の再生を行う。この技術は、ビット型の反射型ホログラム記録技術と呼ばれる。また、対向する2つのビームである信号光と参照光とのうち信号光の断面内の強度分布を記録情報に従って変調した後に、2つのビームを光記録媒体の記録層内の同一位置に集光して干渉させる技術もある。この技術では、集光位置にホログラムを形成することで情報の記録を行い、2つのビームのうち参照光を光記録媒体の記録層内に集光し、再生情報に従って変調されたホログラムからの反射光の断面内の強度分布を検出することで情報の再生を行う。この技術は、ページ型の反射型ホログラム記録技術と呼ばれる。
上記した2つの3次元記録再生技術では、記録層と反射層とを有する反射型の光記録媒体を用いることにより、光記録媒体に対して情報の記録・再生を行うための光ヘッド装置の光学系を、光記録媒体の片側のみに集約して簡素化することができる。このような反射型の光記録媒体を使用対象とする反射型ホログラム記録用の光ディスク装置として、非特許文献1に記載の光ディスク装置がある。この光学方法記録再生装置は、ビット型のホログラム記録用の光ディスク装置である。図8に、非特許文献1に記載の光ディスク装置に用いられる光ヘッド装置を示す。レーザ71から出射した光は、凹レンズ72及び凸レンズ73により構成されるエキスパンダレンズ系を透過してビーム径が拡大され、一部がビームスプリッタ74で反射する。ビームスプリッタ74の反射光は、1/2波長板75を透過して偏光方向が所定の方向となり、一部が偏光ビームスプリッタ76をP偏光成分として透過し、一部は偏光ビームスプリッタ76でS偏光成分として反射する。
ディスク70への情報の記録時には、偏光ビームスプリッタ76を透過した光は、ミラー77で反射し、1/4波長板81を透過して直線偏光から円偏光に変換され、凸レンズ83及び凸レンズ84で構成されるリレーレンズ系を透過して収束光となる。収束光の一部は、ビームスプリッタ88で反射し、対物レンズ89によりディスク70の記録層内に集光される。一方、偏光ビームスプリッタ76で反射した光は、1/2波長板78を透過して偏光方向が90°変化し、シャッタ79を通り、偏光ビームスプリッタ80へP偏光として入射してほぼ100%が透過する。透過光は、1/4波長板82を透過して直線偏光から円偏光へ変換され、凸レンズ85及び凸レンズ86で構成されるリレーレンズ系を透過して発散光になり、一部がビームスプリッタ87で反射する。反射光の一部は、ビームスプリッタ88を透過して、対物レンズ89によりディスク70の記録層内に集光される。偏光ビームスプリッタ76を透過した光と、偏光ビームスプリッタ76で反射した光とは、ディスク70の記録層内の同一の位置に集光されて干渉し、集光位置に微小な回折格子のパタンが形成される。
一方、ディスクからの情報再生時には、偏光ビームスプリッタ76を透過した光は一部がディスク70の記録層内に集光されるものの、偏光ビームスプリッタ76で反射した光はシャッタ79で遮断され、ディスク70に向かわない。ディスク70の記録層内に集光された光は、集光位置に形成された回折格子のパタンで反射し、対物レンズ89を逆向きに透過する。その透過光の一部がビームスプリッタ88で反射し、凸レンズ84及び凸レンズ83で構成されるリレーレンズ系を逆向きに通過し、1/4波長板81を透過して円偏光から直線偏光へと変換され、ミラー77で反射し、偏光ビームスプリッタ76へS偏光として入射しほぼ100%が反射する。反射光は、凸レンズ90により光検出器91の受光部上に集光される。
図9A〜9Cに、ディスク70への入射ビーム及びディスク70からの反射ビームの光路を示す。ディスク70は、基板92から基板93との間に、記録層94と反射層95とが基板92から見てこの順に挟まれた構成である。光は、基板92を通して記録層94側から入射する。図9A〜9Cは、ディスク70への情報の記録時の入射ビーム及び反射ビームの光路を示している。図9Aにおける入射ビーム97、及び、図9Bにおける入射ビーム99は、それぞれ図8における偏光ビームスプリッタ76を透過した光、及び、偏光ビームスプリッタ76で反射した光に対応する。図9Cは、ディスク70からの情報再生時の入射ビーム及び反射ビームの光路を示しており、図9Cにおける入射ビーム101は、図8における偏光ビームスプリッタ76を透過した光に対応する。
記録時について説明する。図9Aに示すように、入射ビーム97は、収束光として対物レンズ89へ入射し、記録層94内を反射層95側へ向かう途中で集光される。この光は、反射層95で反射して反射ビーム98となり、記録層94を透過し、収束光として対物レンズ89から出射する。一方、図9Bに示すように、入射ビーム99は、発散光として対物レンズ89へ入射し、記録層94を透過し、反射層95で反射して反射ビーム100となり、記録層94内を反射層95と反対側へ向かう途中で集光される。この光は、発散光として対物レンズ89から出射する。入射ビーム97と入射ビーム99とは、記録層94内の同一の位置に集光されて干渉し、集光位置に微小な回折格子96(図9C)が形成される。
次いで、再生時について説明する。図9Cに示すように、入射ビーム101は、収束光として対物レンズ89に入射し、記録層94内を反射層95側へ向かう途中で集光される。この光は、集光位置に形成された回折格子96のパタンで反射して反射ビーム102となり、発散光として対物レンズ89から出射する。反射ビーム102は、図8に示す光検出器91で受光される。回折格子96のパタンは、ビットデータの情報を有している。記録時に、入射ビーム97及び反射ビーム98の集光位置を記録層94の厚さ方向に移動させ、記録層94の面内方向だけでなく、厚さ方向にも複数の回折格子96のパタンを形成することで、3次元記録再生を行うことができる。
2006・オプティカル・データ・ストレージ・トピカル・ミーティング・コンファレンス・プロシーディングス・第一88ページ〜第一90ページ
2006・オプティカル・データ・ストレージ・トピカル・ミーティング・コンファレンス・プロシーディングス・第一88ページ〜第一90ページ
ところで、非特許文献1に記載の光ディスク装置に用いられる光ヘッド装置では、ディスク70への情報の記録時には、レーザ71から出射して偏光ビームスプリッタ76を透過した光は、一部がビームスプリッタ88で反射してディスク70へ向かうものの、残りはビームスプリッタ88を透過してディスク70へ向かわない。また、レーザ71から出射して偏光ビームスプリッタ76で反射した光は、一部がビームスプリッタ87で反射し、その一部がビームスプリッタ88を透過してディスク70へ向かうものの、残りはビームスプリッタ87を透過し、或いは、ビームスプリッタ88で反射してディスク70へ向かわない。すなわち、光源であるレーザ71から出射した光のうちで、光記録媒体であるディスク70へ向かう光の割合が低く、往路の効率が低い。このため、記録時にディスク70内で得られる光出力が低く、高速度で記録を行うことができない。
また、ディスク70からの情報の再生時には、ディスク70の記録層で反射した光は、一部がビームスプリッタ88で反射して光検出器91へ向かうものの、残りはビームスプリッタ88を透過して光検出器91へ向かわない。すなわち、光記録媒体であるディスク70の記録層で反射した光のうちで、光検出器91へ向かう光の割合が低く、復路の効率が低い。このため、再生時に光検出器91上で得られる受光量が少なく、高い信号対雑音比で再生を行うことができない。
本発明は、光記録媒体への情報記録時に、光記録媒体内で高い光出力を得ることができると共に、光記録媒体からの情報再生時に、光検出器上で大きい受光量を得ることができる光ディスク装置、及び、そのような光ディスク装置に用いる光ヘッド装置を提供することを目的とする。
本発明は、反射型の光記録媒体を使用対象とする反射型ホログラム記録に用いられる光ディスク装置であって、前記光記録媒体への情報の記録時に、光源からの第一の往路ビームと第二の往路ビームとを前記光記録媒体へ導く第一の偏光ビームスプリッタと、前記第一の偏光ビームスプリッタよりも前記光記録媒体の側に設けられ、入射光に対して1/4波長板の機能を持つ第一のモードと該機能を持たない第二のモードとで作動可能な第一の偏光切替手段と、前記光記録媒体からの情報の再生時に、前記光記録媒体からの復路ビームを光検出器へ導く第二の偏光ビームスプリッタと、前記第二の偏光ビームスプリッタよりも前記光記録媒体の側に設けられ、入射光に対して1/2波長板の機能を持つ第三のモードと該機能を持たない第四のモードとで作動可能な第二の偏光切替手段と、前記第一及び第二の偏光切替手段を駆動する偏光切替手段駆動回路とを備え、前記偏光切替手段駆動回路は、前記光記録媒体への情報の記録時には、前記第一の偏光切替手段を、第一のモード及び第二のモードの一方で作動するように駆動すると共に、前記第二の偏光切替手段を、前記第三のモード及び第四のモードの一方として作動するように駆動し、前記光記録媒体からの情報再生時には、前記第一の偏光切替手段を第一のモード及び第二のモードの他方で作動するように駆動すると共に、前記第二の偏光切替手段を、前記第三のモード及び第四のモードの他方で作動するように駆動することを特徴とする光ディスク装置を提供する。
本発明は、反射型の光記録媒体を使用対象とする反射型ホログラム記録に用いられる光ヘッド装置であって、前記光記録媒体への情報の記録時に光源からの第一の往路ビームと第二の往路ビームとを前記光記録媒体へ導く第一の偏光ビームスプリッタと、前記第一の偏光ビームスプリッタよりも前記光記録媒体の側に設けられ、入射光に対して1/4波長板の機能を持つ第一のモードとその機能を持たない第二のモードとで作動可能な第一の偏光切替手段と、前記光記録媒体からの情報の再生時に前記光記録媒体からの復路ビームを光検出器へ導く第二の偏光ビームスプリッタと、前記第二の偏光ビームスプリッタよりも前記光記録媒体の側に設けられ、入射光に対して1/2波長板の機能を持つ第三のモードとその機能を持たない第四のモードとで作動可能な第二の偏光切替手段とを有することを特徴とする光ヘッド装置を提供する。
本発明の光ディスク装置及び光ヘッド装置では、光記録媒体への情報の記録時に光記録媒体内で高い光出力が得られ、高速度で記録を行うことができると共に、光記録媒体からの情報の再生時に光検出器上で大きい受光量が得られ、高い信号対雑音比で再生を行うことができる、
本発明の上記及び他の目的、特徴及び利益は、図面を参照する以下の説明により明らかになる。
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、理解を容易にするために、全図を通して同様な参照符号は同様な構成要素を示す。図1に、本発明の第一実施形態の光ディスク装置を示す。光ディスク装置は、光ヘッド1、ポジショナ48、スピンドル49、コントローラ50、変調回路51、記録信号生成回路52、レーザ駆動回路53、増幅回路54、再生信号処理回路55、復調回路56、シャッタ駆動回路57、アクティブ波長板駆動回路58、半導体レーザ駆動回路59、増幅回路60、誤差信号生成回路61、対物レンズ駆動回路62、増幅回路63、位置ずれ信号生成回路64、リレーレンズ駆動回路65、ポジショナ駆動回路66、及び、スピンドル駆動回路67を有する。本実施形態の光ディスク装置は、ビット型の反射型ホログラム記録用の光ディスク装置である。
光ヘッド1は、ポジショナ48に搭載されている。また、ディスク2は、スピンドル49に搭載されている。コントローラ50は、装置全体の制御を行い、変調回路51からレーザ駆動回路53までの回路、増幅回路54から復調回路56までの回路、シャッタ駆動回路57、アクティブ波長板駆動回路58、半導体レーザ駆動回路59、増幅回路60から対物レンズ駆動回路62、増幅回路63からリレーレンズ駆動回路65、ポジショナ駆動回路66、及び、スピンドル駆動回路67を制御する。
図2は、光ヘッド1の構成を例示する。光ヘッド1は、レーザ3、凹レンズ4、凸レンズ5、1/2波長板6、偏光ビームスプリッタ7、ミラー8、シャッタ9、ビームスプリッタ10、偏光ビームスプリッタ11、アクティブ波長板12、凸レンズ13〜16、干渉フィルタ17、偏光ビームスプリッタ18、アクティブ波長板19、対物レンズ20、凸レンズ21、光検出器22、凸レンズ23、円筒レンズ24、光検出器25、半導体レーザ26、凸レンズ27、ビームスプリッタ28、ミラー29、凸レンズ30、円筒レンズ31、及び、光検出器32を有する。
偏光ビームスプリッタ18は、ディスク2への情報の記録時に、光源からの第一の往路ビームと第二の往路ビームとをディスク2へ導く第一の偏光ビームスプリッタを構成する。アクティブ波長板19は、入射光に対して1/4波長板の機能を持つ第一のモードとその機能を持たない第二のモードとで作動可能な波長板である。アクティブ波長板19は、偏光ビームスプリッタ18よりもディスク2側に設けられ、第一の偏光切替え手段を構成する。偏光ビームスプリッタ11は、ディスク2からの情報の再生時に、ディスク2からの復路のビームを光検出器22に導く第二の偏光ビームスプリッタを構成する。アクティブ波長板12は、入射光に対して1/2波長板の機能を持つ第三のモードとその機能を持たない第四のモードとで作動可能な波長板である。アクティブ波長板12は、偏光ビームスプリッタ11よりもディスク2側に設けられ、第二の偏光切替え手段を構成する。
アクティブ波長板駆動回路58は、アクティブ波長板12及びアクティブ波長板19を駆動・制御する。アクティブ波長板駆動回路58は、ディスク2への情報記録時は、アクティブ波長板12を入射光に対して1/2波長板の機能を持たないように駆動し、アクティブ波長板19を入射光に対して1/4波長板の機能を持たないように駆動する。また、ディスク2からの情報再生時は、アクティブ波長板12を入射光に対して1/2波長板の機能を持つように駆動し、アクティブ波長板19を入射光に対して1/4波長板の機能を持つように駆動する。シャッタ9は、光記録媒体であるディスク2への情報の記録時には偏光ビームスプリッタ7を透過した光を通過させる。また、ディスク2からの情報の再生時には偏光ビームスプリッタ7を透過した光を遮断する。シャッタ9は、図1のシャッタ駆動回路57により駆動・制御される。
光源であるレーザ3は、回折格子を外部共振器として用いた外部共振器型の単一モード半導体レーザであり、波長が405nmの光を出射する。レーザ3を出射した光は、凹レンズ4及び凸レンズ5で構成されるエキスパンダレンズ系を透過してビーム径が拡大され、1/2波長板6を透過する。透過光は、その偏光方向が紙面に対して所定の方向となり、約50%が偏光ビームスプリッタ7でS偏光成分として反射し、残りの約50%が偏光ビームスプリッタ7をP偏光成分として透過する。偏光ビームスプリッタ7で反射した光、及び、偏光ビームスプリッタ7を透過した光は、それぞれ記録時に光源から光記録媒体に向かう第一の往路ビーム及び第二の往路ビームに相当する。
以下、ディスク2への情報記録時と、ディスク2からの情報再生時とに分けて、動作を説明する。はじめに、ディスク2への情報記録時の動作について説明する。偏光ビームスプリッタ7で反射した光(第一の往路ビーム)は、ミラー8で反射し、凸レンズ13及び凸レンズ14で構成されるリレーレンズ系を透過して収束光となり、第一の偏光ビームスプリッタを構成する偏光ビームスプリッタ18へS偏光として入射する。また、偏光ビームスプリッタ7を透過した光(第二の往路ビーム)は、シャッタ9を通り、大部分がビームスプリッタ10を透過し、偏光ビームスプリッタ11へP偏光として入射してほぼ100%が透過する。偏光ビームスプリッタ11を透過した光は、アクティブ波長板12を偏光状態が変化することなく透過し、凸レンズ15及び凸レンズ16で構成されるリレーレンズ系を透過して発散光になり、干渉フィルタ17で反射し、偏光ビームスプリッタ18にP偏光として入射する。
偏光ビームスプリッタ18は、S偏光として入射する第一の往路ビームをディスク2側へほぼ100%反射し、P偏光として入射する第二の往路ビームをディスク2側へほぼ100%透過する。偏光ビームスプリッタ18で反射した第一の往路ビーム、及び、透過した第二の往路ビームは、アクティブ波長板19を偏光状態が変化することなく透過し、対物レンズ20により、それぞれディスク2の記録層内に集光される。第一の往路ビーム及び第二の往路ビームは、記録層内の同一の位置に集光されて干渉し、集光位置に微小な回折格子のパタンが形成される。
次いで、ディスク2からの情報再生時の動作について説明する。偏光ビームスプリッタ7で反射した光(第一の往路ビーム)は、ミラー8で反射し、凸レンズ13及び凸レンズ14で構成されるリレーレンズ系を透過して収束光となり、第一の偏光ビームスプリッタを構成する偏光ビームスプリッタ18へS偏光として入射する。一方、偏光ビームスプリッタ7を透過した光(第二の往路ビーム)は、シャッタ9で遮断される。従って、偏光ビームスプリッタ18には、偏光ビームスプリッタ7で反射した第一の往路ビームのみが入射する。偏光ビームスプリッタ18で反射した第一の往路ビームは、1/4波長板の機能を持つアクティブ波長板19を透過して直線偏光から円偏光へ変換され、ディスク2の記録層内に集光される。
ディスク2の記録層内に集光された光は、集光位置に形成された回折格子のパタンで反射し、対物レンズ20を逆向きに通り、アクティブ波長板19を透過して円偏光から直線偏光に変換され、偏光ビームスプリッタ18にP偏光として入射しほぼ100%が透過する。偏光ビームスプリッタ18を透過した光は、干渉フィルタ17で反射し、凸レンズ16及び凸レンズ15で構成されるリレーレンズ系を通り、1/2波長板の機能を持つアクティブ波長板12を透過して偏光方向が90°変化する。その後、偏光ビームスプリッタ11へS偏光として入射してほぼ100%が反射し、凸レンズ21を介して、光検出器22の受光部上に集光される。なお、凸レンズ23から光検出器25までの光学系、及び、半導体レーザ26から光検出器32までの光学系の動作については後述する。
アクティブ波長板19及びアクティブ波長板12は、それぞれ2枚のガラス基板の間に液晶高分子を挟んだ構成である。2枚のガラス基板の液晶高分子側の面には、液晶高分子に交流電圧を印加するための透明電極が形成されている。液晶高分子は、光学軸の方向が長手方向である一軸の屈折率異方性を有しており、長手方向に平行な方向の偏光成分(異常光成分)に対する屈折率をne、長手方向に垂直な方向の偏光成分(常光成分)に対する屈折率をnoとすると、neはnoに比べて大きい。液晶高分子に交流電圧を印加すると、液晶高分子の長手方向は入射光の光軸にほぼ平行な方向となり、入射光に対する液晶高分子の屈折率はnoとなる。この状態では、アクティブ波長板19は、1/4波長板の機能を持たず、アクティブ波長板12は1/2波長板の機能を持たない。
一方、液晶高分子に交流電圧を印加しない場合は、液晶高分子の長手方向は入射光の光軸にほぼ垂直な方向となる。このため、入射光に対する液晶高分子の屈折率は、異常光成分に対してはne、常光成分に対してはnoとなる。ここで、入射光の波長をλ、液晶高分子の厚さをtとしたとき、アクティブ波長板19においては2π(ne−no)t/λ=π/2が成り立つようにtの値を定めておく。また、アクティブ波長板12においては2π(ne−no)t/λ=πが成り立つようにtの値を定めておく。このようにすることで、交流電圧を印加しない状態で、アクティブ波長板19は1/4波長板の機能を持ち、アクティブ波長板12は1/2波長板の機能を持つ。
なお、アクティブ波長板19の入射面側または出射面側に通常の1/4波長板、アクティブ波長板12の入射面側または出射面側に通常の1/2波長板をそれぞれ設置することも可能である。この場合、ディスク2への情報の記録時には、アクティブ波長板19に1/4波長板の機能を持たせ、アクティブ波長板12に1/2波長板の機能を持たせ、ディスク2からの情報の再生時には、アクティブ波長板19に1/4波長板の機能を持たせず、アクティブ波長板12に1/2波長板の機能を持たせない。このとき、ディスク2への情報の記録時には、アクティブ波長板19と通常の1/4波長板とを組み合わせたものが1/4波長板の機能を持たず、アクティブ波長板12と通常の1/2波長板とを組み合わせたものが1/2波長板の機能を持たない。また、ディスク2からの情報の再生時には、アクティブ波長板19と通常の1/4波長板とを組み合わせたものが1/4波長板の機能を持ち、アクティブ波長板12と通常の1/2波長板とを組み合わせたものが1/2波長板の機能を持つように、通常の1/4波長板及び通常の1/2波長板の光学軸の方向を設定しておく。
図3A〜3Cに、ディスク2への入射ビーム、ディスク2からの反射ビームの光路を示す。ディスク2は、基板36と基板37との間に、記録層38、1/4波長板層39、反射層40がこの順で挟まれた構成である。光は、基板36を通して記録層38側から入射する。基板36、基板37の材料には、ガラス、プラスチック等が用いられる。記録層38の材料には、フォトポリマ等が用いられる。また、1/4波長板層39の材料には、面内方向に配向した液晶高分子材料、面内方向に周期的な溝が形成された構造複屈折材料、面内方向に周期的な溝が形成され、その上に低屈折率層と高屈折率層とが交互に積層されたフォトニック結晶材料等が用いられる。反射層40の材料としてはアルミニウム、銀等が用いられる。
図3A及び3Bは、ディスク2への情報記録時の入射ビーム及び反射ビームの光路を示している。図3Aにおける入射ビーム42は、図2にて偏光ビームスプリッタ7で反射した光(第一の往路ビーム)に対応し、図3Bにおける入射ビーム44は、偏光ビームスプリッタ7を透過した光(第二の往路ビーム)に対応する。また、図3Cは、ディスク2からの情報再生時の入射ビーム及び反射ビームの光路を示している。図3Cにおける入射ビーム46は、図2にて偏光ビームスプリッタ7で反射した光に対応する。
図3Aでは、入射ビーム42は、偏光方向が紙面に垂直又は平行の収束光として対物レンズ20へ入射し、記録層38内を、反射層40の側へ向かう途中で集光される。この光は、1/4波長板層39を透過して偏光方向が紙面に垂直又は平行な直線偏光から円偏光に変換され、反射層40で反射して反射ビーム43となる。反射ビーム43は、1/4波長板層39を透過して、円偏光からディスク2への入射時から偏光方向が90°変化した直線偏光、すなわち、入射ビーム42が垂直方向であれば平行方向の直線偏光に、入射ビーム42が平行方向であれば垂直方向の直線偏光に変換される。その後、記録層38及び基板36を透過し、偏光方向が紙面に平行又は垂直な収束光として、対物レンズ20から出射する。
図3Bでは、入射ビーム44は、偏光方向が紙面に平行又は垂直な発散光として対物レンズ20に入射する。入射ビーム44の偏光方向は、入射ビーム42の偏光方向から90°ずれた方向である。すなわち、入射ビーム42の偏光方向が紙面に垂直であるときは、入射ビーム44の偏光方向は紙面に平行な方向であり、入射ビーム42の偏光方向が紙面に平行であるときは、入射ビーム44の偏光方向は紙面に垂直な方向である。入射ビーム44は、対物レンズ20を出射し、記録層38を透過し、1/4波長板層39を透過して、直線偏光から円偏光に変換され、反射層40で反射して、反射ビーム45となる。反射ビーム45は、1/4波長板層39を透過して、円偏光から偏光方向が入射ビーム44の偏光方向から90°変化した直線偏光(紙面に垂直又は平行)へ変換され、記録層38内を反射層40と反対側へ向かう途中で集光される。この光は、偏光方向が紙面に垂直又は平行な発散光として、対物レンズ20から出射する。入射ビーム42と反射ビーム45とは、記録層38内の同一位置に集光されて干渉し、集光位置に微小な回折格子41(図3C)のパタンが形成される。
図3Cでは、入射ビーム46は、円偏光である収束光として対物レンズ20へ入射し、記録層38内を反射層40へ向かう側の途中で集光される。この光は、集光位置に形成された回折格子41のパタンで反射して反射ビーム47となり、円偏光である発散光として対物レンズ20に再入射する。反射ビーム47は、光検出器22(図2)で受光される。ここで、回折格子41のパタンは、ビットデータの情報を有している。入射ビーム42及び反射ビーム45の集光位置を、記録層38の厚さ方向へ移動させ、記録層38の面内方向だけでなく、厚さ方向にも多数の回折格子41のパタンを形成することで、3次元記録再生を行うことができる。
情報記録時には、入射ビーム42と反射ビーム45とは、記録層38内では偏光方向が同じであるため干渉し、これにより回折格子41が形成される。入射ビーム42と反射ビーム45とは、記録層38内の同一の位置に集光し、集光位置での入射ビーム42及び反射ビーム45の単位面積当たりの強度は強いため、回折格子41の集光位置における回折効率は高い。ところで、入射ビーム44と反射ビーム43とは、記録層38内では偏光方向が同じであるため干渉し、これにより、回折格子41以外にも回折格子が形成される。しかし、入射ビーム44及び反射ビーム43は記録層38内で集光しないため、入射ビーム44及び反射ビーム43の単位面積当たりの強度は弱く、入射ビーム44と反射ビーム43との干渉により形成される回折格子の回折効率は非常に低い。
また、入射ビーム42と反射ビーム43とは記録層38内では偏光方向が互いに直交しているため干渉せず、入射ビーム44と反射ビーム45とは記録層38内では偏光方向が互いに直交しているため干渉しない。入射ビーム42と入射ビーム44とは記録層38内では偏光方向が互いに直交しているため干渉せず、反射ビーム43と反射ビーム45とは記録層38内では偏光方向が互いに直交しているため干渉せず、これらにより回折格子は形成されない。すなわち、入射ビーム42及び反射ビーム45の集光位置に、回折効率が高い回折格子41以外に、回折効率がそれほど低くない回折格子は重なって形成されない。
このように情報の再生に寄与しない回折格子は形成されないため、情報の再生に寄与する回折格子41の回折効率が低下せず、高品質な再生信号が得られる。
このように情報の再生に寄与しない回折格子は形成されないため、情報の再生に寄与する回折格子41の回折効率が低下せず、高品質な再生信号が得られる。
以下、凸レンズ23から光検出器25までの光学系、及び、半導体レーザ26から光検出器32までの光学系の動作について説明する。ディスク2への情報記録時に、偏光ビームスプリッタ7で反射してディスク2の記録層内に集光された光は、ディスク2の反射層で反射し、対物レンズ20を逆向きに通り、アクティブ波長板19を偏光状態を変化させずに透過する。透過光は、偏光ビームスプリッタ18にP偏光として入射してほぼ100%が透過する。その後、干渉フィルタ17で反射し、凸レンズ16及び凸レンズ15で構成されるリレーレンズ系を往路とは逆向きに通り、アクティブ波長板12を偏光状態を変化させずに透過し、偏光ビームスプリッタ11へP偏光として入射してほぼ100%が透過する。透過光の一部がビームスプリッタ10で反射し、凸レンズ23及び円筒レンズ24で構成されるアナモルフィックレンズ系により非点収差が与えられ、光検出器25の受光部上に集光される。
光検出器25は、凸レンズ23及び円筒レンズ24で構成されるアナモルフィックレンズ系により形成される2つの焦線の中間に設けられており、ディスク2の半径方向に対応する分割線、及び、接線方向に対応する分割線で4つに分割された受光部を有する。各受光部から出力される電圧信号に基づいて、ディスク2の記録層内における、偏光ビームスプリッタ7で反射した光、及び、偏光ビームスプリッタ7を透過した光の一方の集光位置に対する他方の集光位置のずれが検出される。ディスク2の厚さ方向の集光位置ずれである厚さ方向位置ずれ信号は公知の非点収差法により検出され、ディスク2の半径方向の集光位置ずれである半径方向位置ずれ信号は公知のラジアルプッシュプル法により検出される。ディスク2の接線方向の集光位置ずれである接線方向位置ずれ信号は公知のタンジェンシャルプッシュプル法により検出される。
半導体レーザ26は、波長が650nmの光を出射する。半導体レーザ26は、ディスク2への情報記録時、及び、ディスク2からの情報再生時の双方において点灯される。半導体レーザ26から出射した光は、凸レンズ27を透過して発散光から平行光へ変換され、約50%がビームスプリッタ28を透過し、干渉フィルタ17を透過し、偏光ビームスプリッタ18を透過し、アクティブ波長板19を透過し、対物レンズ20によりディスク2の反射層上に集光される。ディスク2の反射層上に集光された光は、ディスク2の反射層で反射し、対物レンズ20を逆向きに通り、アクティブ波長板19を透過し、偏光ビームスプリッタ18を透過し、干渉フィルタ17を透過する。透過光の約50%がビームスプリッタ28で反射し、ミラー29で反射し、凸レンズ30及び円筒レンズ31により構成されるアナモルフィックレンズ系により非点収差が与えられ、光検出器32の受光部上に集光される。
光検出器32は、凸レンズ30及び円筒レンズ31で構成されるアナモルフィックレンズ系により形成される2つの焦線の中間に設けられており、ディスク2の半径方向に対応する分割線、及び、接線方向に対応する分割線で4つに分割された受光部を有する。ディスク2の反射層には接線方向に平行な溝が形成されており、各受光部から出力される電圧信号に基づいて、ディスク2の反射層に形成された溝に対する半導体レーザ26から出射した光の集光位置のずれが検出される。ディスク2の厚さ方向の集光位置ずれであるフォーカス誤差信号は公知の非点収差法により検出され、ディスク2の半径方向の集光位置ずれであるトラック誤差信号は公知のラジアルプッシュプル法により検出される。
図1に戻り、変調回路51は、ディスク2への情報の記録時に、記録データとして外部から入力された信号を変調規則に従って変調する。記録信号生成回路52は、変調回路51で変調された信号に基づいて、光ヘッド1内のレーザ3を駆動するための記録信号を生成する。レーザ駆動回路53は、レーザ3の駆動を行う。レーザ駆動回路53は、ディスク2への情報の記録時には、記録信号生成回路52で生成された記録信号に基づいて、レーザ3へ記録信号に応じた電流を供給してレーザ3を駆動する。また、ディスク2からの情報の再生時は、レーザ3からの出射光のパワーが一定になるように、レーザ3へ一定の電流を供給してレーザ3を駆動する。
増幅回路54は、ディスク2からの情報の再生時に、光ヘッド1内の光検出器22の受光部から出力される電圧信号を増幅する。再生信号処理回路55は、増幅回路54で増幅された電圧信号に基づいて、ディスク2に回折格子のパタンの形態で記録された再生信号の生成、波形等化、2値化を行う。復調回路56は、再生信号処理回路55で2値化された信号を復調規則に従って復調し、再生データとして外部へ出力する。
シャッタ駆動回路57は、図示しないモータにより、シャッタ9を駆動し、シャッタ9における透過/遮蔽を制御する。シャッタ駆動回路57は、ディスク2への情報の記録時には、光ヘッド1内の偏光ビームスプリッタ7を透過した光(第二の往路ビーム)を通過させ、ディスク2からの情報の再生時には、光ヘッド1内の偏光ビームスプリッタ7を透過した光を遮断するように、シャッタ9を駆動する。
アクティブ波長板駆動回路58は、偏光切替手段駆動回路を構成し、光ヘッド1内のアクティブ波長板12及びアクティブ波長板19を駆動する。アクティブ波長板駆動回路58は、ディスク2への情報の記録時には、光ヘッド1内のアクティブ波長板19が1/4波長板の機能を持たず、アクティブ波長板12が1/2波長板の機能を持たないように、アクティブ波長板19及びアクティブ波長板12が有する液晶高分子に交流電圧を印加する。また、ディスク2からの情報の再生時には、光ヘッド1内のアクティブ波長板19が1/4波長板の機能を持ち、アクティブ波長板12が1/2波長板の機能を持つように、アクティブ波長板19及びアクティブ波長板12が有する液晶高分子に交流電圧を印加しない。
半導体レーザ駆動回路59は、ディスク2への情報の記録時及びディスク2からの情報の再生時に、光ヘッド1内の半導体レーザ26からの出射光のパワーが一定になるように、半導体レーザ26へ一定の電流を供給して半導体レーザ26を駆動する。増幅回路60は、ディスク2への情報の記録時及びディスク2からの情報の再生時に、光ヘッド1内の光検出器32の各受光部から出力される電圧信号を増幅する。誤差信号生成回路61は、増幅回路60で増幅された電圧信号に基づいて、光ヘッド1内の対物レンズ20を駆動するためのフォーカス誤差信号及びトラック誤差信号を生成する。対物レンズ駆動回路62は、誤差信号生成回路61で生成されたフォーカス誤差信号及びトラック誤差信号に基づいて、図示しない電磁駆動型の2軸アクチュエータへフォーカス誤差信号及びトラック誤差信号に応じた電流を供給して、対物レンズ20をディスク2の厚さ方向及び半径方向へ駆動する。
リレーレンズ駆動回路65は、光ヘッド1内の、リレーレンズ系を構成する凸レンズ13及び凸レンズ14と、凸レンズ15及び凸レンズ16を駆動する。リレーレンズ駆動回路65は、ディスク2への情報の記録時及びディスク2からの情報の再生時に、図示しない電磁駆動型の1軸アクチュエータへ移動量に応じた電流を供給し、光ヘッド1内のリレーレンズ系を構成する凸レンズ13と凸レンズ14との相対距離、及び、凸レンズ15と凸レンズ16との相対距離の一方を、ディスク2の厚さ方向に対応する方向へ変化させる。リレーレンズ駆動回路65は、ディスク2の記録層内における、光ヘッド1内の偏光ビームスプリッタ7で反射した光、偏光ビームスプリッタ7を透過した光の一方の集光位置をディスク2の厚さ方向へ移動させる。凸レンズ13と凸レンズ14との相対距離を大きくすると、ディスク2の記録層内における、偏光ビームスプリッタ7で反射した光の集光位置は反射層と反対の側へ移動し、凸レンズ13と凸レンズ14との相対距離を小さくすると、ディスク2の記録層内における、偏光ビームスプリッタ7で反射した光の集光位置は反射層の側へ移動する。また、凸レンズ15と凸レンズ16との相対距離を大きくすると、ディスク2の記録層内における、偏光ビームスプリッタ7を透過した光の集光位置は反射層の側へ移動し、凸レンズ13と凸レンズ14との相対距離を小さくすると、ディスク2の記録層内における、偏光ビームスプリッタ7を透過した光の集光位置は反射層と反対の側へ移動する。
増幅回路63は、ディスク2への情報の記録時に、光ヘッド1内の光検出器25の各受光部から出力される電圧信号を増幅する。位置ずれ信号生成回路64は、増幅回路63で増幅された電圧信号に基づいて、光ヘッド1内のリレーレンズ系を構成する凸レンズ13と凸レンズ14との相対距離、及び、凸レンズ15と凸レンズ16との相対距離の他方を変化させるための厚さ方向位置ずれ信号、半径方向位置ずれ信号、接線方向位置ずれ信号を生成する。リレーレンズ駆動回路65は、ディスク2への情報の記録時に、位置ずれ信号生成回路64で生成された厚さ方向位置ずれ信号、半径方向位置ずれ信号、接線方向位置ずれ信号に基づいて、図示しない電磁駆動型の3軸アクチュエータへ厚さ方向位置ずれ信号、半径方向位置ずれ信号、接線方向位置ずれ信号に応じた電流を供給する。リレーレンズ駆動回路65は、光ヘッド1内のリレーレンズ系を構成する凸レンズ13と凸レンズ14との相対位置関係、及び、凸レンズ15と凸レンズ16との相対位置関係の他方を、ディスク2の厚さ方向に対応する方向、半径方向に対応する方向、接線方向に対応する方向へ変化させる。凸レンズ13と凸レンズ14との相対位置関係を、ディスク2の厚さ方向に対応する方向、半径方向に対応する方向、接線方向に対応する方向へ変化させると、ディスク2の記録層内における、偏光ビームスプリッタ7で反射した光の集光位置は、それぞれディスク2の厚さ方向、半径方向、接線方向へ移動する。また、凸レンズ15と凸レンズ16との相対位置関係を、ディスク2の厚さ方向に対応する方向、半径方向に対応する方向、接線方向に対応する方向へ変化させると、ディスク2の記録層内における、偏光ビームスプリッタ7を透過した光の集光位置は、それぞれディスク2の厚さ方向、半径方向、接線方向へ移動する。
ポジショナ駆動回路66は、図示しないモータにより光ヘッド1が搭載されているポジショナ48をディスク2の半径方向へ移動させる。スピンドル駆動回路67は、モータによりディスク2が搭載されているスピンドル49を回転させる。
ここで、図2に示す構成では、ディスク2への情報記録に偏光ビームスプリッタ7で反射した光を第一の往路のビームとし、偏光ビームスプリッタ7を透過した光を第二の往路のビームとしたが、これを逆にすることも可能である。すなわち、偏光ビームスプリッタ7を透過した光を第一の往路のビームとし、偏光ビームスプリッタ7で反射した光を第二の往路のビームとすることも可能である。図4に、この場合の光ヘッド1の構成を例示する。偏光ビームスプリッタ18及び偏光ビームスプリッタ11が、それぞれ第一及び第二の偏光ビームスプリッタを構成する点、及び、アクティブ波長板19及びアクティブ波長板12が第一及び第二の偏光切替え手段を構成する点は、図2の構成と同様である。
アクティブ波長板19は、ディスク2への情報の記録時には入射光に対して1/4波長板の機能を持たず、ディスク2からの情報の再生時には入射光に対して1/4波長板の機能を持つ。また、アクティブ波長板12は、ディスク2への情報の記録時には入射光に対して1/2波長板の機能を持たず、ディスク2からの情報の再生時には入射光に対して1/2波長板の機能を持つ。シャッタ9は、光記録媒体であるディスク2への情報の記録時には偏光ビームスプリッタ7で反射した光(第二の往路のビーム)を通過させ、ディスク2からの情報の再生時には偏光ビームスプリッタ7で反射した光を遮断する。
光源であるレーザ3は、回折格子を外部共振器として用いた外部共振器型の単一モード半導体レーザであり、波長が405nmの光を出射する。レーザ3から出射した光は、凹レンズ4及び凸レンズ5で構成されるエキスパンダレンズ系を透過してビーム径が拡大され、1/2波長板6を透過して偏光方向が紙面に対して所定の方向となり、約50%が偏光ビームスプリッタ7をP偏光成分として透過する。透過光の約50%が偏光ビームスプリッタ7でS偏光成分として反射する。
ディスク2への情報の記録時には、偏光ビームスプリッタ7を透過した第一の往路のビームは、凸レンズ15及び凸レンズ16で構成されるリレーレンズ系を透過して収束光となり、干渉フィルタ17で反射し、偏光ビームスプリッタ18へP偏光として入射する。一方、偏光ビームスプリッタ7で反射した第二の往路のビームは、シャッタ9を通り、大部分がビームスプリッタ10を透過し、偏光ビームスプリッタ11へS偏光として入射してほぼ100%が反射する。反射光は、アクティブ波長板12を偏光状態が変化することなく透過し、凸レンズ13及び凸レンズ14により構成されるリレーレンズ系を透過して発散光となり、偏光ビームスプリッタ18へS偏光として入射する。
偏光ビームスプリッタ18は、情報の記録時に、P偏光として入射する第一の往路ビームをディスク2側へほぼ100%透過し、S偏光として入射する第二の往路ビームをディスク2側へほぼ100%反射する。偏光ビームスプリッタ18を透過した第一の往路ビーム、及び、反射した第二の往路ビームは、アクティブ波長板19を偏光状態が変化することなく透過し、対物レンズ20により、それぞれディスク2の記録層内に集光される。図4に示す構成の光ヘッドでは、偏光ビームスプリッタ7を透過した光が、図3Aにおける入射ビーム42に対応し、偏光ビームスプリッタ7で反射した光が、図3Bにおける入射ビーム44に対応する。偏光ビームスプリッタ7を透過した光及び偏光ビームスプリッタ7で反射した光は、記録層内の同一の位置に集光されて干渉し、集光位置に微小な回折格子のパタンが形成される。
ディスク2への情報の記録時に偏光ビームスプリッタ7を透過してディスク2の記録層内に集光された光は、ディスク2の反射層で反射し、対物レンズ20を逆向きに通り、アクティブ波長板19を偏光状態が変化することなく透過し、偏光ビームスプリッタ18へS偏光として入射してほぼ100%が反射する。その後、凸レンズ14及び凸レンズ13により構成されるリレーレンズ系を往路とは逆向きに通り、アクティブ波長板12を偏光状態が変化することなく透過し、偏光ビームスプリッタ11へS偏光として入射してほぼ100%が反射する。反射光の一部は、ビームスプリッタ10で反射し、凸レンズ23及び円筒レンズ24で構成されるアナモルフィックレンズ系により非点収差が与えられ、光検出器25の受光部上に集光される。
光検出器25は、凸レンズ23及び円筒レンズ24で構成されるアナモルフィックレンズ系により形成される2つの焦線の中間に設けられており、ディスク2の半径方向に対応する分割線、及び、接線方向に対応する分割線で4つに分割された受光部を有する。各受光部から出力される電圧信号に基づいて、ディスク2の記録層内における、偏光ビームスプリッタ7で反射した光、及び、偏光ビームスプリッタ7を透過した光の一方の集光位置に対する他方の集光位置のずれが検出される。ディスク2の厚さ方向の集光位置ずれである厚さ方向位置ずれ信号は公知の非点収差法により検出され、ディスク2の半径方向の集光位置ずれである半径方向位置ずれ信号は公知のラジアルプッシュプル法により検出される。ディスク2の接線方向の集光位置ずれである接線方向位置ずれ信号は公知のタンジェンシャルプッシュプル法により検出される。
ディスク2からの情報再生時には、偏光ビームスプリッタ7を透過した光は、1/4波長板の機能を持つアクティブ波長板19を透過して直線偏光から円偏光へ変換され、ディスク2の記録層内に集光される。一方、偏光ビームスプリッタ7で反射した光は、シャッタ9によって遮断され、ディスク2へは向かわない。図4に示す構成の光ヘッドにて、情報再生時に偏光ビームスプリッタ7を透過した光は、図3Cにおける入射ビーム46に対応する。ディスク2の記録層内に集光された光は、集光位置に形成された回折格子のパタンで反射する。反射光は、対物レンズ20を逆向きに通り、アクティブ波長板19を透過して円偏光から直線偏光へ変換され、偏光ビームスプリッタ18へS偏光として入射してほぼ100%が反射する。この反射光は、凸レンズ14及び凸レンズ13で構成されるリレーレンズ系を逆向きに通り、アクティブ波長板12を透過して偏光方向が90°変化し、偏光ビームスプリッタ11へP偏光として入射してほぼ100%が透過し、凸レンズ21により光検出器22の受光部上に集光される。なお、半導体レーザ26から光検出器32までの光学系の動作は、図2に示す構成の光ヘッドと同様であるので、説明は省略する。
本実施形態では、アクティブ波長板12及びアクティブ波長板19を用い、ディスク2への情報の記録時に、光源からの第一の往路ビームと第二の往路ビームとをディスク2へ導く第一のビームスプリッタと、ディスク2からの情報の再生時に、ディスク2からの復路ビームを光検出器22へ導く第二のビームスプリッタとを共に偏光ビームスプリッタとしている。このようにすることで、光記録媒体への情報の記録時には、光源からの第一の往路ビーム及び第二の往路ビームは、偏光ビームスプリッタ18(第一の偏光ビームスプリッタ)において光の損失を生じることなく光記録媒体へ向かい、光記録媒体からの情報の再生時には、光記録媒体からの復路ビームは、偏光ビームスプリッタ11(第二の偏光ビームスプリッタ)において光の損失を生じることなく光検出器22へ向かう。すなわち、光源から出射した光のうち光記録媒体へ向かう光の割合である往路の効率が高く、また、光記録媒体の記録層で反射した光のうち光検出器へ向かう光の割合である復路の効率が高い。このため、記録時には光記録媒体内で高い光出力が得られ、高速度で記録を行うことができると共に、再生時には光検出器上で大きい受光量が得られ、高い信号対雑音比で再生を行うことができる。
続いて、第二実施形態について説明する。図5は、本発明の第二実施形態の光ディスク装置の構成を示す。本実施形態の光ディスク装置は、ページ型の反射型ホログラム記録用の光ディスク装置である。光ディスク装置は、光ヘッド1、ポジショナ48、スピンドル49、コントローラ50、変調回路51、記録信号生成回路52、レーザ駆動回路53、再生信号処理回路55、復調回路56、シャッタ駆動回路57、アクティブ波長板駆動回路58、半導体レーザ駆動回路59、増幅回路60、誤差信号生成回路61、対物レンズ駆動回路62、リレーレンズ駆動回路65、ポジショナ駆動回路66、スピンドル駆動回路67、空間光変調器駆動回路68、及び、増幅回路69を有する。
光ヘッド1は、ポジショナ48に搭載されており、ディスク2は、スピンドル49に搭載されている。コントローラ50は、レーザ駆動回路53、変調回路51から空間光変調器駆動回路68までの回路、増幅回路69から復調回路56までの回路、シャッタ駆動回路57、アクティブ波長板駆動回路58、半導体レーザ駆動回路59、増幅回路60から対物レンズ駆動回路62までの回路、リレーレンズ駆動回路65、ポジショナ駆動回路66、及び、スピンドル駆動回路67の制御を行う。レーザ駆動回路53、変調回路51から空間光変調器駆動回路68までの回路、増幅回路69から復調回路56までの回路、及び、リレーレンズ駆動回路65の動作に関しては後述する。それ以外の回路の動作に関しては、図1に示す第一実施形態の光ディスク装置と同様である。
図6は、第二実施形態の光ディスク装置における光ヘッド1の構成を例示する。図2に示す光ヘッドとの相違点は、偏光ビームスプリッタ7で反射した光の光路中にランダム位相板33が設けられ、偏光ビームスプリッタ7を透過した光の光路中に空間光変調器34が設けられている点、及び、凸レンズ21及び光検出器22が撮像素子35で置き換えられ、ビームスプリッタ10、凸レンズ23、円筒レンズ24、及び、光検出器25が省かれている点である。ここで、偏光ビームスプリッタ7で反射した光である第一の往路ビーム、及び、偏光ビームスプリッタ7を透過した光である第二の往路ビームは、それぞれ参照光及び信号光に相当する。それ以外の光学系の動作に関しては、図2に示す光ヘッド装置において述べた通りである。
ディスク2への情報の記録時には、偏光ビームスプリッタ7で反射した光は、断面内の位相分布がランダム位相板33によりランダムに変調されたのち、ディスク2の記録層内に集光される。また、偏光ビームスプリッタ7を透過した光は、断面内の強度分布が記録情報に従って空間光変調器34により変調されたのち、ディスク2の記録層内に集光される。偏光ビームスプリッタ7で反射した光と偏光ビームスプリッタ7を透過した光とは、ディスク2の記録層内の同一の位置に集光されて干渉し、集光位置にホログラムが形成される。一方、ディスク2からの情報の再生時には、偏光ビームスプリッタ7で反射した光はディスク2の記録層内に集光される。この光は、集光位置に形成されたホログラムで反射し、再生情報に従って変調された断面内の強度分布が撮像素子35により検出される。
図7は、第二実施形態の光ディスク装置における光ヘッド1の別の構成を例示する。本実施形態と図4に示す光ヘッドとの相違点は、偏光ビームスプリッタ7を透過した光の光路中にランダム位相板33が設けられ、偏光ビームスプリッタ7で反射した光の光路中に空間光変調器34が設けられている点、及び、凸レンズ21及び光検出器22が撮像素子35で置き換えられ、ビームスプリッタ10、凸レンズ23、円筒レンズ24、及び、光検出器25が省かれている点である。ここで、偏光ビームスプリッタ7を透過した光である第一の往路ビーム、及び、偏光ビームスプリッタ7で反射した光である第二の往路ビームは、それぞれ参照光及び信号光に相当する。それ以外の光学系の動作に関しては、図4に示す光ヘッド装置において述べた通りである。
図7において、ディスク2への情報の記録時には、偏光ビームスプリッタ7を透過した光は、断面内の位相分布がランダム位相板33によりランダムに変調されたのち、ディスク2の記録層内に集光される。また、偏光ビームスプリッタ7で反射した光は、断面内の強度分布が記録情報に従って空間光変調器34により変調されたのち、ディスク2の記録層内に集光される。偏光ビームスプリッタ7を透過した光と偏光ビームスプリッタ7で反射した光とは、ディスク2の記録層内の同一の位置に集光されて干渉し、集光位置にホログラムが形成される。一方、ディスク2からの情報の再生時には、偏光ビームスプリッタ7を透過した光はディスク2の記録層内に集光される。この光は、集光位置に形成されたホログラムで反射し、再生情報に従って変調された断面内の強度分布が撮像素子35により検出される。
ディスク2への入射ビーム及びディスク2からの反射ビームの光路は、図6に示す構成の光ヘッド装置を用いたときも、図7に示す構成の光ヘッドを用いたときも、図3に示すものと同じである。ただし、図3における回折格子41のパタンはホログラムで置き換えられる。ホログラムは、ページデータの情報を有している。入射ビーム42及び反射ビーム45の集光位置を記録層38の厚さ方向へ移動させ、記録層38の面内方向だけでなく厚さ方向にも多数のホログラムを重ねて形成することにより、3次元記録再生を行うことができる。
図5に戻り、レーザ駆動回路53は、ディスク2への情報の記録時、及び、ディスク2からの情報の再生時に、レーザ3からの出射光のパワーが一定になるように、レーザ3へ一定の電流を供給してレーザ3を駆動する。変調回路51は、ディスク2への情報の記録時に、記録データとして外部から入力された信号を変調規則に従って変調する。記録信号生成回路52は、変調回路51で変調された信号に基づいて、光ヘッド1内の空間光変調器34を駆動するための記録信号を生成する。空間光変調器駆動回路68は、記録信号生成回路52で生成された記録信号に基づいて、空間光変調器34の各画素へ記録信号に応じた電圧を供給して空間光変調器34を駆動する。
増幅回路69は、ディスク2からの情報の再生時に、光ヘッド1内の撮像素子35の各画素から出力される電圧信号を増幅する。再生信号処理回路55は、増幅回路69で増幅された電圧信号に基づいて、ディスク2にホログラムの形態で記録された再生信号の生成、波形等化、2値化を行う。復調回路56は、再生信号処理回路55で2値化された信号を復調規則に従って復調し、再生データとして外部へ出力する。
リレーレンズ駆動回路65は、ディスク2への情報の記録時及びディスク2からの情報の再生時に、ディスク2の記録層内における、光ヘッド1内の偏光ビームスプリッタ7で反射した光、偏光ビームスプリッタ7を透過した光の両方の集光位置をディスク2の厚さ方向へ移動させる。リレーレンズ駆動回路65は、この目的のために、図示しない電磁駆動型の1軸アクチュエータへ移動量に応じた電流を供給して、光ヘッド1内のリレーレンズ系を構成する凸レンズ13と凸レンズ14との相対距離、及び、凸レンズ15と凸レンズ16との相対距離の双方を、ディスク2の厚さ方向に対応する方向へ変化させる。
本実施形態においても、第一実施形態と同様に、アクティブ波長板12及びアクティブ波長板19を用い、ディスク2への情報の記録時に、光源からの第一の往路ビームと第二の往路ビームとをディスク2へ導く第一のビームスプリッタと、ディスク2からの情報の再生時に、ディスク2からの復路ビームを光検出器22へ導く第二のビームスプリッタとを共に偏光ビームスプリッタとしている。従って、第一実施形態と同様な効果、すなわち、記録時には光記録媒体内で高い光出力が得られ、高速度で記録を行うことができると共に、再生時には光検出器上で大きい受光量が得られ、高い信号対雑音比で再生を行うことができるという効果が得られる。
なお、上記各実施形態では、ディスク2への情報記録時にアクティブ波長板19及びアクティブ波長板12にそれぞれ1/4波長板及び1/2波長板の機能を持たせず、ディスク2からの情報再生時にアクティブ波長板19及びアクティブ波長板12にそれぞれ1/4波長板及び1/2波長板の機能を持たせた。しかし、光ヘッドの構成によっては、これを逆にすることも可能である。すなわち、ディスク2への情報記録時にアクティブ波長板19及びアクティブ波長板12にそれぞれ1/4波長板及び1/2波長板の機能を持たせ、ディスク2からの情報再生時にアクティブ波長板19及びアクティブ波長板12にそれぞれ1/4波長板及び1/2波長板の機能を持たせない制御も可能である。
本発明を特別に示し且つ例示的な実施形態を参照して説明したが、本発明は、その実施形態及びその変形に限定されるものではない。当業者に明らかなように、本発明は、添付のクレームに規定される本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、種々の変更が可能である。
本出願は、2007年10月10日出願に係る日本特許出願2007−264387号を基礎とし且つその優先権を主張するものであり、引用によってその開示の内容の全てを本出願の明細書中に加入する。
Claims (4)
- 反射型の光記録媒体に対して反射型ホログラム記録法を用いて記録及び/又は再生を行う光学的情報記録再生装置であって、
前記光記録媒体への情報の記録時に、光源からの第一の往路ビームと第二の往路ビームとを前記光記録媒体へ導く第一の偏光ビームスプリッタと、
前記第一の偏光ビームスプリッタよりも前記光記録媒体の側に設けられ、入射光に対して1/4波長板の機能を持つ第一のモードと該機能を持たない第二のモードとで作動可能な第一の偏光切替手段と、
前記光記録媒体からの情報の再生時に、前記光記録媒体からの復路ビームを光検出器へ導く第二の偏光ビームスプリッタと、
前記第二の偏光ビームスプリッタよりも前記光記録媒体の側に設けられ、入射光に対して1/2波長板の機能を持つ第三のモードと該機能を持たない第四のモードとで作動可能な第二の偏光切替手段と、
前記第一及び第二の偏光切替手段を駆動する偏光切替手段駆動回路とを備え、
前記偏光切替手段駆動回路は、前記光記録媒体への情報の記録時には、前記第一の偏光切替手段を、第一のモード及び第二のモードの一方で作動するように駆動すると共に、前記第二の偏光切替手段を、前記第三のモード及び第四のモードの一方として作動するように駆動し、前記光記録媒体からの情報再生時には、前記第一の偏光切替手段を第一のモード及び第二のモードの他方で作動するように駆動すると共に、前記第二の偏光切替手段を、前記第三のモード及び第四のモードの他方で作動するように駆動することを特徴とする光学的情報記録再生装置。 - 前記光記録媒体への情報の記録時に、前記第一の往路ビーム又は前記第二の往路ビームの断面内の強度分布を記録する情報に従って変調する空間光変調器と、前記光記録媒体からの情報の再生時に、前記記録された情報に従って変調された前記復路ビームの断面内の強度分布を検出する光検出器とを有することを特徴とする、請求項1に記載の光学的情報記録再生装置。
- 反射型の光記録媒体に対して反射型ホログラム記録法を用いて記録及び/又は再生を行う光ヘッド装置であって、
前記光記録媒体への情報の記録時に光源からの第一の往路ビームと第二の往路ビームとを前記光記録媒体へ導く第一の偏光ビームスプリッタと、
前記第一の偏光ビームスプリッタよりも前記光記録媒体の側に設けられ、入射光に対して1/4波長板の機能を持つ第一のモードとその機能を持たない第二のモードとで作動可能な第一の偏光切替手段と、
前記光記録媒体からの情報の再生時に前記光記録媒体からの復路ビームを光検出器へ導く第二の偏光ビームスプリッタと、
前記第二の偏光ビームスプリッタよりも前記光記録媒体の側に設けられ、入射光に対して1/2波長板の機能を持つ第三のモードとその機能を持たない第四のモードとで作動可能な第二の偏光切替手段とを有することを特徴とする光ヘッド装置。 - 前記光記録媒体への情報の記録時に、前記第一の往路ビーム又は前記第二の往路ビームの断面内の強度分布を記録する情報に従って変調する空間光変調器と、前記光記録媒体からの情報の再生時に、前記記録された情報に従って変調された前記復路ビームの断面内の強度分布を検出する光検出器とを有することを特徴とする、請求項3に記載の光ヘッド装置。
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