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WO2014199504A1 - 光情報記録再生装置、及び調整方法 - Google Patents

光情報記録再生装置、及び調整方法 Download PDF

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WO2014199504A1
WO2014199504A1 PCT/JP2013/066417 JP2013066417W WO2014199504A1 WO 2014199504 A1 WO2014199504 A1 WO 2014199504A1 JP 2013066417 W JP2013066417 W JP 2013066417W WO 2014199504 A1 WO2014199504 A1 WO 2014199504A1
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WO
WIPO (PCT)
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information recording
optical
light
optical information
reproducing apparatus
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/066417
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
真弓 長吉
星沢　拓
和良 山崎
誠 保坂
Original Assignee
日立コンシューマエレクトロニクス株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Priority to PCT/JP2013/066417 priority patent/WO2014199504A1/ja
Priority to CN201380077422.2A priority patent/CN105359212A/zh
Priority to US14/892,019 priority patent/US20160111123A1/en
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    • G—PHYSICS
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    • G11B7/13927—Means for controlling the beam wavefront, e.g. for correction of aberration active, e.g. controlled by electrical or mechanical means during transducing, e.g. to correct for variation of the spherical aberration due to disc tilt or irregularities in the cover layer thickness
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    • G11B7/1398—Means for shaping the cross-section of the beam, e.g. into circular or elliptical cross-section

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for recording information on an optical information recording medium and / or reproducing information from the optical information recording medium by using an interference pattern of signal light and reference light as page data.
  • the Blu-ray Disc (TM) standard using a blue-violet semiconductor laser has made it possible to commercialize an optical disc having a recording density of about 50 GB even for consumer use.
  • HDD Hard Disk Drive
  • Hologram recording technology is a method in which signal light having page data information two-dimensionally modulated by a spatial light modulator is superimposed on reference light inside the recording medium, and the interference fringe pattern generated at that time is placed in the recording medium. This is a technique for recording information on a recording medium by causing refractive index modulation.
  • the hologram recorded in the recording medium acts like a diffraction grating to generate diffracted light. This diffracted light is reproduced as the same light including the recorded signal light and phase information.
  • Regenerated signal light is detected two-dimensionally at high speed using a photodetector such as a CMOS or CCD.
  • a photodetector such as a CMOS or CCD.
  • the hologram recording technique enables two-dimensional information to be recorded on the optical recording medium at once by one hologram and further reproduces this information. Since the page data can be overwritten, large-capacity and high-speed information recording / reproduction can be achieved.
  • Patent Document 1 states that “at the time of hologram recording, signal light is supplied in a state where it coincides with the optical axis of the optical system regardless of the form (plate thickness, angle, refractive index, etc.) of the optical information recording medium. In some cases, the reproduction light is extracted in a state shifted from the optical axis of the optical system depending on the form of the optical information recording medium.Therefore, an optical axis deviation correction unit is provided to change the light receiving system according to the amount of deviation of the optical axis. By moving, an appropriate detection state can be maintained. "
  • the optical information recording / reproducing apparatus not only the optical information recording medium at the time of recording and reproduction, but also many optical components arranged due to factors such as thermal expansion and vibration due to temperature change, the position shift, the angle Deviation is expected to occur.
  • the component is displaced, Expected phenomena such as an increase in extra light exposure that does not contribute to the recording of the optical information recording medium or a failure to perform proper recording without interference between the reference light and the signal light. Is done. This can be one of the causes that hinder high density recording.
  • aberrations occur due to the displacement of the optical components, causing the SNR of the reproduced image to deteriorate.
  • an object of the present invention is to provide an optical information recording / reproducing apparatus and adjustment method capable of recording / reproducing high quality holograms.
  • the figure which shows 1st embodiment of the optical pick-up of this invention The figure which shows 2nd embodiment of the optical pick-up of this invention
  • the figure which shows embodiment of the angle shift detection in the optical pick-up of this invention The figure which shows the sensitivity of the angle shift
  • the figure which shows 1st Embodiment for performing the optical axis adjustment of the optical pick-up of this invention The figure which shows 1st Embodiment for performing the optical axis adjustment of the optical pick-up of this invention.
  • the figure which shows 1st Embodiment for performing the optical axis adjustment of the optical pick-up of this invention The figure which shows 1st Embodiment for performing the optical axis adjustment of the optical pick-up of this invention
  • the figure which shows 2nd Embodiment for performing the optical axis adjustment of the optical pick-up of this invention The figure which shows 3rd Embodiment for performing the optical axis adjustment of the optical pick-up of this invention
  • the figure which shows 4th Embodiment for performing the optical axis adjustment of the optical pick-up of this invention 1 is a block diagram showing a recording / reproducing apparatus for an optical information recording medium that records and / or reproduces digital information using holography.
  • FIG. 1 shows an example of an optical system configuration of an optical pickup 11 in an optical information recording / reproducing apparatus 10 of the present invention.
  • the light beam emitted from the light source 101 such as a laser is transmitted through the beam shaping element 104 and shaped into a perfect circle.
  • the light transmitted through the shutter 111 disposed at the focal length of the relay lens 110 via the mirror 109 is then prevented from returning to the light source 101 by the optical isolator 112, and is composed of a half-wave plate, for example.
  • the polarization direction is controlled by the optical element 113 so that the light quantity ratio of the p-polarized light and the s-polarized light becomes a desired ratio, and then the light enters the PBS (Polarization Beam Splitter) prism 115.
  • PBS Polarization Beam Splitter
  • the light beam that has passed through the PBS prism 115 functions as signal light 116, and after the beam diameter is expanded by the beam expander 117, the light beam passes through the phase mask 118, the relay lens 119, and the PBS prism 120, and enters the spatial light modulator 121. Incident.
  • the signal light to which information is added by the spatial light modulator 121 reflects the PBS prism 120 and propagates through the relay lens 122 and the polytopic filter 123. Thereafter, the signal light is condensed on the optical information recording medium 1 by the objective lens 124.
  • the light beam reflected from the PBS prism 115 works as reference light 125, and is an element for adjusting the angle in the pitch direction, for example, the wedge prism 127, and the light beam diameter of the reference light is controlled to excessively expose the optical information recording medium 1. Then, the light enters the galvanometer mirror 130 after passing through the aperture 128 for preventing the above. Since the angle of the galvanometer mirror 130 can be adjusted by an actuator, the incident angle of the reference light incident on the optical information recording medium 1 after passing through the scanner lens 131 can be set to a desired angle. In order to set the incident angle of the reference light, an element that converts the wavefront of the reference light may be used instead of the galvanometer mirror.
  • the signal light and the reference light are incident on the optical information recording medium 1 so as to overlap each other, whereby an interference fringe pattern is formed in the recording medium, and information is written by writing this pattern on the optical information recording medium. Record.
  • the incident angle of the reference light incident on the optical information recording medium 1 can be changed by the galvanometer mirror 130, recording by angle multiplexing is possible.
  • the light beam which has entered the optical information recording medium 1 with the reference light 125 and passed through the optical information recording medium 1 passes through an optical element 132 composed of a quarter-wave plate or the like, and can be adjusted in angle by an actuator.
  • the light is reflected by the mirror 133 and again passes through the optical element 132, thereby converting the polarization state of the reference light and generating reference light for reproduction.
  • the reproduction light reproduced by the reproduction reference light propagates through the objective lens 124, the relay lens 122, and the polytopic filter 123. Thereafter, the reproduction light passes through the PBS prism 120 and enters the photodetector 133, and the recorded signal can be reproduced.
  • the photodetector 133 for example, an image sensor such as a CMOS image sensor or a CCD image sensor can be used. However, any element may be used as long as page data can be reproduced.
  • FIG. 2 is a diagram showing another configuration of the optical pickup 11.
  • the light beam emitted from the light source 201 passes through the collimator lens 202 and enters the shutter 203.
  • the optical element 204 composed of, for example, a half-wave plate or the like adjusts the light quantity ratio of p-polarized light and s-polarized light to a desired ratio.
  • the polarization direction is controlled, the light enters the polarization beam splitter 205.
  • the light beam that has passed through the polarization beam splitter 205 enters the spatial light modulator 208 via the polarization beam splitter 207.
  • the signal light 206 to which information is added by the spatial light modulator 208 is reflected by the polarization beam splitter 207 and propagates through an angle filter 209 having a characteristic of allowing only a light beam having a predetermined incident angle to pass therethrough. Thereafter, the signal light beam is condensed on the optical information recording medium 1 by the objective lens 210.
  • the light beam reflected by the polarization beam splitter 205 works as reference light 212 and is set to a predetermined polarization direction according to recording or reproduction by the polarization direction conversion element 219, and then passes through the mirror 213 and the mirror 214.
  • the light enters the lens 215.
  • the lens 215 plays a role of condensing the reference light 212 on the back focus surface of the objective lens 210, and the reference light once condensed on the back focus surface of the objective lens 210 becomes parallel light again by the objective lens 210.
  • the objective lens 210 or the optical block 221 can be driven, for example, in the direction indicated by reference numeral 220.
  • the objective lens 210 and the objective lens are moved. Since the relative positional relationship of the condensing points on the back focus surface 210 changes, the incident angle of the reference light incident on the optical information recording medium 1 can be set to a desired angle.
  • the incident angle of the reference light may be set to a desired angle by driving the mirror 214 with an actuator.
  • the reference light When reproducing recorded information, the reference light is incident on the optical information recording medium 1 as described above, and the light beam transmitted through the optical information recording medium 1 is reflected by the galvanometer mirror 216, thereby reproducing the reproduction reference. Produce light.
  • the reproduction light reproduced by the reproduction reference light propagates through the objective lens 210 and the angle filter 209. Thereafter, the reproduction light passes through the polarization beam splitter 207 and enters the photodetector 218, and the recorded signal can be reproduced.
  • the optical system shown in FIG. 2 has an advantage that the signal light and the reference light are made incident on the same objective lens, so that the optical system can be greatly reduced in size as compared with the optical system configuration shown in FIG.
  • the present invention can also be applied to an optical system as shown in FIG.
  • FIG. 3 shows a method for detecting an angular deviation in the optical pickup 11 of FIG.
  • the beam pointing may not always be constant due to vibration, temperature, part assembly looseness, and the like. If the beam pointing is shifted, the longer the distance from the laser to the target part, the greater the incident angle of light on that part, resulting in aberrations and causing the quality of the hologram reproduction image to deteriorate. .
  • the beam pointing deviation is detected by the photodetector 133 used at the time of reproducing the hologram.
  • a camera may be used as the photodetector 133.
  • the optical information recording medium can be most efficiently used for recording. This is defined as an ideal state.
  • the ideal state is very effective in terms of preventing unnecessary exposure of the optical information recording medium and recording at a high density. In this case, however, the signal light and the reference light interfere with each other if any optical component misalignment or angular misalignment occurs.
  • the area of the reference light does not have to be the minimum, but it is desirable that the reference light be as small as possible.
  • FIG. 13B when the optical information recording medium is viewed from directly above, adjustment is performed so that the signal light comes to the vertical and horizontal centers of the reference light at the focal position of the signal light.
  • the angle ⁇ between the normal of the boundary surface of the optical information recording medium and the reference light as shown in the lower diagram of FIG. It is also important to complete an optical system in which the reference light and the signal light always interfere on the upper and lower surfaces of the recording layer of the recording medium.
  • the position of the photodetector 133 is adjusted so that the center of the beam of the signal light comes to the center of the photodetector 133.
  • it is easy to make adjustments by inserting an aperture as small as possible after the relay lens 119 so that light can be temporarily detected, thereby narrowing the light and making the beam center of the signal light easy to understand.
  • a lens or the like may be inserted in front of the photodetector 133 to collect the signal light.
  • the position of the photodetector 133 may be adjusted so that the center of the beam of the signal light comes to the center of the photodetector 133 when the area where the signal light and the reference light interfere is the smallest.
  • the upper surface and the lower surface of the recording layer of the optical information recording medium indicate portions shown in FIG.
  • the film of the PBS prism 115 is designed to transmit 100% of p-polarized light and reflect 100% of s-polarized light
  • the film of the PBS prism 120 transmits 95% of p-polarized light and reflects 5%, for example. If the s-polarized light is designed to reflect 100%, light can be incident on the photodetector 133 and detected.
  • the apparatus since the angle of light is adjusted using the same photodetector as that used during reproduction, the apparatus can be miniaturized.
  • a photodetector different from the photodetector used at the time of reproduction may be used.
  • FIG. 4 is a graph showing the sensitivity of the angle deviation to the aberration of the main optical components that transmit the reference light in the optical pickup 11 of FIG.
  • an optical component having a longer distance to the optical information recording medium has a higher sensitivity to the aberration.
  • the allowable angular deviation of the optical components is several mdeg, and high-precision adjustment is required.
  • FIG. 5 is a graph showing the sensitivity of misalignment with respect to aberration of main optical components that transmit the reference light in the optical pickup 11 of FIG.
  • the optical parts 1 to 4 correspond to the parts shown in FIG. Similar to the angular deviation, the aberration specification values were assigned to these four optical components, and as a result, the allowable deviation was several mm.
  • FIGS. 4 and 5 in order to obtain a high-quality reproduced image by reducing aberration, it is necessary to adjust the angle of the optical component with high accuracy.
  • FIG. 6 is a diagram showing a first embodiment for adjusting the optical axis of the optical pickup 11 of FIG.
  • the relay lens 110 is provided with a position adjusting mechanism.
  • the relay lens 110 in this embodiment is the lens farthest from the optical information recording medium 1 and has the highest aberration sensitivity.
  • this relay lens is configured so as to sandwich the focal point by using two sets of the same lens, but the angle of the emitted light can be changed by adjusting the lens position on one side. is there.
  • the angle adjustment of the emitted light is performed by the position adjustment mechanism so that the transmitted light of the relay lens 110 is incident on a measuring instrument that can measure aberration, such as a wavefront sensor, and the value of the aberration is reduced.
  • a measuring instrument that can measure aberration, such as a wavefront sensor
  • the position adjusting mechanism is driven by an element such as an actuator.
  • the wavefront sensor 152 is disposed in front of the optical information recording medium, the aberration is detected at any time, and the actuator is driven in real time, whereby the initial assembly of the optical pickup 11 is performed.
  • FIG. 6C shows an example of an optical system in which the light emitted from the scanner lens 131 is partially reflected by a mirror and is incident on the wavefront sensor 152.
  • the wavefront sensor is not necessarily limited in its placement method and location.
  • the mirror 153 that is arranged to make it incident on the wavefront sensor should be arranged in a place where the light is not vignetted. For example, the mirror reflects part of the light only when measuring aberration. There is a need to.
  • FIG. 7 is a diagram showing a second embodiment for adjusting the optical axis of the optical pickup 11 of FIG.
  • the angle of the emitted light is adjusted by providing an angle adjusting mechanism in the beam shaping element 104 disposed in front of the relay lens 110 having the highest sensitivity of aberration.
  • the angle adjusting mechanism of the beam shaping element 104 may be driven by an actuator or the like as in the embodiment of FIG. Thereby, aberration can be reduced and a high-quality hologram image can be recorded and reproduced.
  • FIG. 7 is a diagram showing a second embodiment for adjusting the optical axis of the optical pickup 11 of FIG.
  • the angle of the emitted light is adjusted by providing an angle adjusting mechanism in the beam shaping element 104 disposed in front of the relay lens 110 having the highest sensitivity of aberration.
  • the angle adjusting mechanism of the beam shaping element 104 may be driven by an actuator or the like as in the embodiment of FIG. Thereby, aberration can be reduced and a high-quality hologram image can be recorded and reproduce
  • FIG. 8 is a diagram showing a third embodiment for adjusting the optical axis of the optical pickup 11 of FIG.
  • An optical element 151 for changing the angle of the emitted light such as a wedge prism, is newly inserted in front of the relay lens 110 having the highest aberration sensitivity, and an angle adjusting mechanism is provided on the optical element 151 to thereby change the angle of the emitted light. adjust.
  • This angle adjustment mechanism may be similarly driven by an actuator or the like. Thereby, aberration can be reduced and a high-quality hologram image can be recorded and reproduced.
  • FIG. 9 is a diagram showing a fourth embodiment for adjusting the optical axis of the optical pickup 11 of FIG.
  • the angle of incidence on the relay lens 110 is provided by providing an angle adjustment mechanism in the mirror 109 disposed in front of this. Adjust.
  • This angle adjustment mechanism may be similarly driven by an actuator or the like. Thereby, aberration can be reduced and a high-quality hologram image can be recorded and reproduced.
  • a beam shaping element disposed on the light source 101 side of the optical element having a smaller aberration sensitivity than the optical element having a large aberration sensitivity such as the relay lens 110,
  • an optical element such as a wedge prism or a mirror, fine adjustment is possible as compared with driving the optical element itself having high aberration sensitivity.
  • the light transmitted through an optical component such as the relay lens 110 having a large aberration sensitivity is applied to a measuring instrument capable of measuring wavefront aberration such as a wavefront sensor.
  • the incident angle is adjusted so that the value of aberration is reduced.
  • the optical component on which the angle adjusting mechanism is mounted is not limited to the present embodiment, and other components may be used as long as the incident angle with respect to the component having high aberration sensitivity can be controlled with high accuracy. This embodiment is an example.
  • the laser light is normally emitted with a light intensity distribution of a Gaussian distribution, but an optical component for converting the light intensity distribution into a Top-Hat shape may be introduced into the optical pickup 11 of the present invention.
  • This optical component is, for example, a beam homogenizer or an apodizer. Since the light intensity distribution of the laser light is uniform, a high-quality hologram can be recorded when information is added to the signal light by the spatial light modulator 121.
  • the element for converting the light intensity distribution into the Top-Hat shape is expected to be manufactured with an aspherical lens. Since an optical component having such an aspherical shape is generally expected to have high aberration sensitivity, by providing an angle adjustment mechanism on the component itself or other components arranged in front of the component, High-quality hologram recording / reproduction is possible.
  • Figure 12 (a) shows an example of the adjustment flow.
  • (a) is a figure explaining adjustment before shipment.
  • the optical components are assembled one by one in order from the light source (1201). From the viewpoint of aberration, it is important to mainly reduce the aberration of the reference light. Therefore, the wavefront aberration of the reference light is measured by a measuring device such as a wavefront sensor (1202 ⁇ 1203), and the aberration falls within the specification value. (1204). If not, the angle of the optical component described with reference to FIGS. 6 to 9 is adjusted to adjust the angle of the optical axis to reduce aberration (1205).
  • the adjustment of aberration is completed (1206), and then the position adjustment of the photodetector for beam pointing adjustment is started (1207). Specifically, when the reference light is swung to the lowest angle used for recording, it is confirmed that the reference light and the signal light interfere on all of the upper surface, middle surface, and lower surface of the recording layer of the optical information recording medium (1208). If there is no interference, the relative positions of the signal light and the reference light are adjusted so as to do (1209). When the adjustment is completed, it is confirmed that the beam center of the signal light is incident on the center of the photodetector (1210). If the light is incident at a position shifted from the center, the assembly position of the photodetector is adjusted so as to match (1211).
  • the wavefront aberration of the reference light is measured (1251 and 1252). It is determined whether or not the measured aberration is within the specification value adjusted before shipment (1253), and if not, the angle of the optical axis is adjusted by the angle adjustment mechanism described in FIGS. 1254), the aberration is measured again. When the aberration falls within the specification value, the aberration adjustment is finished (1255). Next, a beam pointing deviation is detected (1256).
  • the adjustment timing is not limited to that described above, and varies depending on the environment in which the present recording / reproducing apparatus is used, such as when the optical pickup is maintained or when the light source is replaced.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a recording / reproducing apparatus of an optical information recording medium for recording and / or reproducing digital information using holography.
  • the optical information recording / reproducing device 10 is connected to an external control device 91 via an input / output control circuit 90.
  • the optical information recording / reproducing apparatus 10 receives the information signal to be recorded from the external control device 91 by the input / output control circuit 90.
  • the optical information recording / reproducing apparatus 10 transmits the reproduced information signal to the external control apparatus 91 by the input / output control circuit 90.
  • the optical information recording / reproducing apparatus 10 includes an optical pickup 11, a reproducing reference light optical system 12, a cure optical system 13, a disk rotation angle detecting optical system 14, and a rotation motor 50.
  • the optical information recording medium 1 is rotated.
  • the motor 50 can be rotated.
  • the optical pickup 11 plays a role of emitting reference light and signal light to the optical information recording medium 1 and recording digital information on the recording medium using holography.
  • the information signal to be recorded is sent by the controller 89 to the spatial light modulator in the optical pickup 11 via the signal generation circuit 86, and the signal light is modulated by the spatial light modulator.
  • the reproduction reference light optical system 12 When reproducing the information recorded on the optical information recording medium 1, the reproduction reference light optical system 12 generates a light wave that causes the reference light emitted from the optical pickup 11 to enter the optical information recording medium 1 in the opposite direction to that during recording. Generate with. Reproduction light reproduced by the reproduction reference light is detected by a photodetector (to be described later) in the optical pickup 11, and a signal is reproduced by the signal processing circuit 85.
  • the position / angle adjustment mechanism of this embodiment is attached to the optical components in the optical pickup 11.
  • An aberration of the reference light is detected by the aberration detection correction circuit 21 from the optical pickup, and a signal for correcting the position and angle of the optical component is transmitted to the actuator 20 for the position / angle adjustment mechanism so that this takes a minimum value.
  • the position / angle adjustment mechanism of the optical component is driven.
  • the irradiation time of the reference light and the signal light irradiated on the optical information recording medium 1 can be adjusted by controlling the opening / closing time of the shutter in the optical pickup 11 via the shutter control circuit 87 by the controller 89.
  • the cure optical system 13 plays a role of generating a light beam used for pre-cure and post-cure of the optical information recording medium 1.
  • Precure is a pre-process for irradiating a predetermined light beam in advance before irradiating the desired position with reference light and signal light when recording information at a desired position in the optical information recording medium 1.
  • Post-cure is a post-process for irradiating a predetermined light beam after recording information at a desired position in the optical information recording medium 1 so that additional recording cannot be performed at the desired position.
  • the disk rotation angle detection optical system 14 is used to detect the rotation angle of the optical information recording medium 1.
  • a signal corresponding to the rotation angle is detected by the disk rotation angle detection optical system 14, and a disk rotation motor control circuit is detected by the controller 89 using the detected signal.
  • the rotation angle of the optical information recording medium 1 can be controlled via 88.
  • a predetermined light source driving current is supplied from the light source driving circuit 82 to the light sources in the optical pickup 11, the cure optical system 13, and the disk rotation angle detection optical system 14, and each light source emits a light beam with a predetermined light quantity. be able to.
  • optical pickup 11 and the disc cure optical system 13 are provided with a mechanism capable of sliding the position in the radial direction of the optical information recording medium 1, and position control is performed via the access control circuit 81.
  • the recording technology using the principle of angle multiplexing of holography tends to have a very small tolerance for the deviation of the reference beam angle.
  • a mechanism for detecting the deviation amount of the reference light angle is provided in the optical pickup 11, a servo control signal is generated by the servo signal generation circuit 83, and the deviation amount is corrected via the servo control circuit 84. Therefore, it is necessary to provide a servo mechanism for the optical information recording / reproducing apparatus 10.
  • optical pickup 11, the cure optical system 13, and the disk rotation angle detection optical system 14 may be simplified by combining several optical system configurations or all optical system configurations.
  • FIG. 11 shows an operation flow of recording and reproduction in the optical information recording / reproducing apparatus 10.
  • a flow relating to recording / reproduction using holography in particular will be described.
  • FIG. 4A shows an operation flow from when the optical information recording medium 1 is inserted into the optical information recording / reproducing apparatus 10 until preparation for recording or reproduction is completed
  • FIG. 10C shows the operation flow until the information recorded on the optical information recording medium 1 is reproduced from the ready state.
  • the optical information recording / reproducing apparatus 10 determines whether the inserted medium is a medium that records or reproduces digital information using holography, for example.
  • the recording medium is determined (1102).
  • the optical information recording medium is determined to be an optical information recording medium that records or reproduces digital information using holography as a result of discrimination of the optical information recording medium
  • the optical information recording / reproducing apparatus 10 controls the control data provided in the optical information recording medium.
  • (1103) information relating to the optical information recording medium and information relating to various setting conditions during recording and reproduction, for example, are obtained.
  • the operation flow from the ready state to recording information is as follows. First, data to be recorded is received (1111), and information corresponding to the data is modulated in the spatial light modulation in the optical pickup 11. Send it to the vessel.
  • various recording learning processes such as power optimization of the light source 301 and exposure time optimization by the shutter 303 are performed in advance so that high-quality information can be recorded on the optical information recording medium (1112). ).
  • the access control circuit 81 is controlled to position the optical pickup 11 and the cure optical system 13 at predetermined positions on the optical information recording medium 1.
  • the optical information recording medium 1 has address information, it reproduces the address information, checks whether it is positioned at the target position, and calculates the amount of deviation from the predetermined position if it is not positioned at the target position. And repeat the positioning operation.
  • a predetermined area is precured using the light beam emitted from the cure optical system 13 (1114), and data is recorded using the reference light and signal light emitted from the pickup 11 (1115).
  • post cure is performed using the light beam emitted from the cure optical system 13 (1116). Data may be verified as necessary.
  • the operation flow from the ready state to the reproduction of recorded information is as follows.
  • the access control circuit 81 is controlled to control the optical pickup 11 and the reproduction reference.
  • the position of the optical optical system 12 is positioned at a predetermined position on the optical information recording medium 1.
  • the optical information recording medium 1 has address information, it reproduces the address information, checks whether it is positioned at the target position, and calculates the amount of deviation from the predetermined position if it is not positioned at the target position. And repeat the positioning operation.
  • the optical axis of the optical system needs to be adjusted.
  • the work time can be reduced. It can be shortened.
  • the optical axis of the optical system while waiting for the stabilization of the oscillation of the laser light source, it is possible to shorten the time to start recording and improve the efficiency of workability. It becomes possible.
  • this invention is not limited to the above-mentioned Example, Various modifications are included.
  • the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described.
  • a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment.
  • each of the above-described configurations, functions, processing units, processing means, and the like may be realized by hardware by designing a part or all of them with, for example, an integrated circuit.
  • Each of the above-described configurations, functions, and the like may be realized by software by interpreting and executing a program that realizes each function by the processor.
  • Information such as programs, tables, and files that realize each function can be stored in a memory, a hard disk, a recording device such as an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD.
  • control lines and information lines indicate what is considered necessary for the explanation, and not all the control lines and information lines on the product are necessarily shown. Actually, it may be considered that almost all the components are connected to each other.
  • SYMBOLS 1 Optical information recording medium, 10 ... Optical information recording / reproducing apparatus, 11 ... Optical pick-up, 12 ... Reference light optical system for reproduction, 13 ... Cure optical system, 14 ... Optical system for detecting disk rotation angle, 20 ... Actuator for position / angle adjustment mechanism, 21... Aberration detection correction circuit, 50... Rotation motor, 81 ... Access control circuit, 82 ... Light source driving circuit, 83 ... Servo signal generation circuit, 84 ... Servo control circuit, 85 ... Signal processing circuit, 86 ... Signal generation circuit, 87 ... Shutter control circuit, 88 ... Disc rotation motor control circuit, 89 ... Controller, 90 ...
  • Input / output control circuit 91 ... External control device, 101 ... light source, 104 ... beam shaping element, 109 ... mirror, 110 ... relay lens, 111 ... Shutter, 112 ... Optical isolator, 113 ... Half-wave plate, 114 ... Mirror, 115 ... PBS prism, 116 ... signal light, 117 ... beam expander, 118 ... Phase mask, 119 ... Relay lens, 120 ... PBS prism, 121 ... Spatial light modulator, 122 ... Relay lens, 123 ... Polytopic filter, 124 ... Objective lens, 125 ... Reference light, 126... Mirror, 127... Pitch direction angle adjusting element, 128... Aperture, 129 ...
  • Actuator, 218 photodetector
  • 219 polarization direction conversion element
  • 220 driving direction
  • 221 optical block
  • 230 ... Actuator, 150 ... 1/2 wavelength plate, 151 ... angle changing element, 152 ... wavefront sensor, 153 ... mirror

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Abstract

記録時、再生時に部品の位置ずれ、角度ずれが生じた場合、参照光の光束径が変化し、光情報記録媒体の記録に寄与しない余分な露光が増えたり、参照光と信号光が干渉せずに適切な記録が出来ず、ホログラム再生像のＳＮＲが劣化するという課題がある。 光情報記録媒体に信号光と参照光を照射してホログラムを形成することで情報を記録し、ホログラムに参照光を照射することで情報を再生する光情報記録再生装置であって、レーザ光源からのレーザ光を信号光と参照光に分岐する分岐素子と、前記信号光に２次元情報を付加する空間光変調部と、光情報記録媒体に信号光を照射する対物レンズと、参照光を照射したときに光情報記録媒体からの回折光を検出する光検出部と、前記レーザ光源と前記分岐素子との間に配置され、前記レーザ光の光軸を調整する光軸調整部と、を備える光情報記録再生装置を提供する。

Description

光情報記録再生装置、及び調整方法
　本発明は信号光と参照光との干渉パターンをページデータとして光情報記録媒体に情報を記録する、および／または光情報記録媒体から情報を再生する装置、及び方法に関する。
　現在、青紫色半導体レーザを用いた、Ｂｌｕ－ｒａｙ　Ｄｉｓｃ（ＴＭ）規格により、民生用においても５０ＧＢ程度の記録密度を持つ光ディスクの商品化が可能となってきた。今後は、光ディスクでも１００ＧＢ～１ＴＢというＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）容量と同程度まで大容量化が望まれる。
　しかしながら、このような超高密度を光ディスクで実現するためには、短波長化と対物レンズの高ＮＡ化による高密度化技術とは異なる新しい方式による高密度化技術が必要である。
　次世代のストレージ技術に関する研究が行われる中、ホログラフィを利用してデジタル情報を記録するホログラム記録技術が注目を集めている。
　ホログラム記録技術とは、空間光変調器により２次元的に変調されたページデータの情報を有する信号光を、記録媒体の内部で参照光と重ね合わせ、その時に生じる干渉縞パターンによって記録媒体内に屈折率変調を生じさせることで情報を記録媒体に記録する技術である。
　情報の再生時には、記録時に用いた参照光を記録媒体に照射すると、記録媒体中に記録されているホログラムが回折格子のように作用して回折光を生じる。この回折光が記録した信号光と位相情報を含めて同一の光として再生される。
　再生された信号光は、ＣＭＯＳやＣＣＤなどの光検出器を用いて２次元的に高速に検出される。このようにホログラム記録技術は、１つのホログラムによって２次元的な情報を一気に光記録媒体に記録し、さらにこの情報を再生することを可能とするものであり、そして、記録媒体のある場所に複数のページデータを重ね書きすることができるため、大容量かつ高速な情報の記録再生を果たすことができる。
　特許文献１には、「ホログラム記録時に、信号光は光情報記録媒体の形態（板厚、角度、屈折率等）に関わらず、光学系の光軸に一致した状態で供給されるが、再生時には、再生光は光情報記録媒体の形態により、光学系の光軸からずれた状態で取り出されることになる。そこで、光軸ずれ補正部を設けて光軸のずれ量に応じて受光系を移動することにより、適正な検出状態を維持することができる。」と記載されている。
特開２００５－１０５９９号公報
　しかしながら、光情報記録再生装置においては、記録時および再生時に光情報記録媒体のみならず、配置される多くの光学部品について、随時、温度変化による熱膨張や振動等の要因によって、位置ずれ、角度ずれが生じることが予想される。記録時、再生時に部品の位置ずれ、角度ずれが生じた場合、例えば信号光を最小の光束径でオーバーラップするように参照光の光学部品を配置していたとしても、部品がずれることによって、参照光の光束径が変化し、例えば、光情報記録媒体の記録に寄与しない余分な露光が増えたり、参照光と信号光が干渉せずに適切な記録が出来なくなったりするなどの現象が予想される。これは高密度記録を妨げる原因の１つと成り得る。また、光学部品がずれることによって収差が発生し、再生像のＳＮＲが劣化する原因となる。
　そこで、本発明の目的は、高品質のホログラムの記録再生が可能な光情報記録再生装置および調整方法を提供することである。
　上記課題は、例えば請求項に記載の発明により解決される。
　本発明によれば、高品質のホログラムの記録再生が可能な光情報記録再生装置および調整方法を提供することが可能となる。
本発明の光ピックアップの第一の実施の形態を示す図 本発明の光ピックアップの第二の実施の形態を示す図 本発明の光ピックアップにおける角度ずれ検出の実施の形態を示す図 本発明の光ピックアップにおける、収差に対する参照光の角度ずれの感度を示す図 本発明の光ピックアップにおける、収差に対する参照光の位置ずれの感度を示す図 本発明の光ピックアップの光軸調整を行うための第一の実施の形態を示す図 本発明の光ピックアップの光軸調整を行うための第一の実施の形態を示す図 本発明の光ピックアップの光軸調整を行うための第一の実施の形態を示す図 本発明の光ピックアップの光軸調整を行うための第二の実施の形態を示す図 本発明の光ピックアップの光軸調整を行うための第三の実施の形態を示す図 本発明の光ピックアップの光軸調整を行うための第四の実施の形態を示す図 ホログラフィを利用してデジタル情報を記録および／または再生する光情報記録媒体の記録再生装置を示すブロック図 光情報記録再生装置における記録、再生の動作フローを示す図 出荷前調整の調整フロー 記録及び再生中の調整フロー 光情報記録媒体における信号光と参照光の関係（断面図） 光情報記録媒体における信号光と参照光の関係（鳥瞰図）
　以下、本発明の実施形態について、添付の図面を用いて説明する。
　図１は本発明の光情報記録再生装置１０における光ピックアップ１１の光学系構成の一例を示したものである。
　まずホログラムの記録手順について説明する。レーザ等の光源１０１を出射した光ビームは、ビーム整形素子１０４を透過して真円形状に整形される。ミラー１０９を経由して、リレーレンズ１１０の焦点距離に配置されたシャッタ１１１を透過した光は、その後光アイソレータ１１２によって光源１０１への戻り光を防止し、例えば１／２波長板などで構成される光学素子１１３によってｐ偏光とｓ偏光の光量比が所望の比になるように偏光方向が制御された後、ＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｂｅａｍ　Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）プリズム１１５に入射する。
　ＰＢＳプリズム１１５を透過した光ビームは、信号光１１６として働き、ビームエキスパンダ１１７によってビーム径が拡大された後、位相マスク１１８、リレーレンズ１１９、ＰＢＳプリズム１２０を透過して空間光変調器１２１に入射する。
　空間光変調器１２１によって情報が付加された信号光は、ＰＢＳプリズム１２０を反射し、リレーレンズ１２２ならびにポリトピックフィルタ１２３を伝播する。その後、信号光は対物レンズ１２４によって光情報記録媒体１に集光する。
　一方、ＰＢＳプリズム１１５を反射した光ビームは参照光１２５として働き、ピッチ方向の角度調整用素子である、例えばウェッジプリズム１２７、参照光の光束径を制御して光情報記録媒体１の余分な露光を防ぐためのアパーチャ１２８を通過した後、ガルバノミラー１３０に入射する。ガルバノミラー１３０はアクチュエータによって角度を調整可能のため、スキャナレンズ１３１を通過した後に光情報記録媒体１に入射する参照光の入射角度を、所望の角度に設定することができる。なお、参照光の入射角度を設定するために、ガルバノミラーに代えて、参照光の波面を変換する素子を用いても構わない。
　このように信号光と参照光とを光情報記録媒体１において、互いに重ね合うように入射させることで、記録媒体内には干渉縞パターンが形成され、このパターンを光情報記録媒体に書き込むことで情報を記録する。また、ガルバノミラー１３０によって光情報記録媒体１に入射する参照光の入射角度を変化させることができるため、角度多重による記録が可能である。
　次に、ホログラムの再生手順について説明する。参照光１２５を光情報記録媒体１に入射し、光情報記録媒体１を透過した光ビームは、１／４波長板などで構成される光学素子１３２を通過して、アクチュエータによって角度調整可能なガルバノミラー１３３にて反射させ、再び光学素子１３２を通過させることで、参照光の偏光状態を変換し、再生用参照光を生成する。
　この再生用参照光によって再生された再生光は、対物レンズ１２４、リレーレンズ１２２ならびにポリトピックフィルタ１２３を伝播する。その後、再生光はＰＢＳプリズム１２０を透過して光検出器１３３に入射し、記録した信号を再生することができる。光検出器１３３としては例えばＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサ等の撮像素子を用いることができるが、ページデータを再生可能であれば、どのような素子であっても構わない。
　図２は光ピックアップ１１の別の構成を示した図である。光源２０１を出射した光ビームはコリメートレンズ２０２を透過し、シャッタ２０３に入射する。シャッタ２０３が開いている時は、光ビームはシャッタ２０３を通過した後、例えば１／２波長板などで構成される光学素子２０４によってｐ偏光とｓ偏光の光量比が所望の比になるように偏光方向を制御された後、偏光ビームスプリッタ２０５に入射する。
　偏光ビームスプリッタ２０５を透過した光ビームは、偏光ビームスプリッタ２０７を経由して空間光変調器２０８に入射する。空間光変調器２０８によって情報を付加された信号光２０６は偏光ビームスプリッタ２０７を反射し、所定の入射角度の光線のみを通過させる特性を持つアングルフィルタ２０９を伝播する。その後、信号光ビームは対物レンズ２１０によって光情報記録媒体１に集光する。
　一方、偏光ビームスプリッタ２０５を反射した光ビームは参照光２１２として働き、偏光方向変換素子２１９によって記録時又は再生時に応じて所定の偏光方向に設定された後、ミラー２１３ならびにミラー２１４を経由してレンズ２１５に入射する。レンズ２１５は参照光２１２を対物レンズ２１０のバックフォーカス面に集光させる役割を果たしており、対物レンズ２１０のバックフォーカス面にて一度集光した参照光は、対物レンズ２１０によって再度、平行光となって光情報記録媒体１に入射する。
　ここで、対物レンズ２１０又は光学ブロック２２１は、例えば符号２２０に示す方向に駆動可能であり、対物レンズ２１０又は光学ブロック２２１の位置を駆動方向２２０に沿ってずらすことにより、対物レンズ２１０と対物レンズ２１０のバックフォーカス面における集光点の相対位置関係が変化するため、光情報記録媒体１に入射する参照光の入射角度を所望の角度に設定することができる。なお、対物レンズ２１０又は光学ブロック２２１を駆動する代わりに、ミラー２１４をアクチュエータにより駆動することで参照光の入射角度を所望の角度に設定しても構わない。
　このように、信号光と参照光を光情報記録媒体１において、互いに重ね合うように入射させることで、光情報記録媒体内には干渉縞パターンが形成され、このパターンを記録媒体に書き込むことで情報を記録する。また対物レンズ２１０又は光学ブロック２２１の位置を駆動方向２２０に沿ってずらすことによって、光情報記録媒体１に入射する参照光の入射角度を変化させることができるため、角度多重による記録が可能である。
　記録した情報を再生する場合は、前述したように参照光を光情報記録媒体１に入射し、光情報記録媒体１を透過した光ビームをガルバノミラー２１６にて反射させることで、その再生用参照光を生成する。この再生用参照光によって再生された再生光は、対物レンズ２１０、アングルフィルタ２０９を伝播する。その後、再生光は偏光ビームスプリッタ２０７を透過して光検出器２１８に入射し、記録した信号を再生することができる。
　図２に示した光学系は、信号光と参照光を同一の対物レンズに入射させる構成とすることで、図１に示した光学系構成に比して、大幅に小型化できる利点を有する。本発明は、図２のような光学系にも適用することが出来る。
　図３は、図１の光ピックアップ１１における角度ずれの検出方法を示したものである。例えば光源１０１にレーザを用いる場合、振動、温度、部品の組付ガタ等の理由により、ビームポインティングが常に一定とならない場合がある。ビームポインティングがずれると、レーザから対象とする部品までの距離が大きくなればなるほど、その部品に対する光の入射角度が大きくなって収差が発生し、ホログラム再生像の品質が劣化する原因となってしまう。
　そこで本実施例では、ビームポインティングずれの検出を、ホログラムの再生時に用いる光検出器１３３で行うものとする。光検出器１３３は例えばカメラを用いても良い。図13（ａ）に示すように、光情報記録媒体上で信号光を覆う参照光の面積（径）が最小になるとき、光情報記録媒体を最も効率良く記録に使用することができると考えられるため、これを理想状態と定義する。但し理想状態は光情報記録媒体の不要な露光を防ぎ高密度記録するという意味では効果が大きいが、この場合、少しでも光学部品の位置ずれや角度ずれが発生すると、信号光と参照光が干渉しなくなり再生品質が劣化するため、参照光の面積は最小でなくても良いが、できるだけ小さいことが望ましい。また、図１３（ｂ）に示すように、光情報記録媒体を真上から見たときに、信号光の焦点位置において、参照光の縦横中心に信号光が来るように調整を行い、設計上記録に使う最も低角度（図１３（ａ）下図のように光情報記録媒体の境界面の法線と参照光がなす角を示すθが設計上最も小さい角度）の参照光角度において、光情報記録媒体の記録層の上面と下面で常に参照光と信号光とが干渉する光学系を完成させることも重要である。光情報記録媒体の記録層において参照光と信号光が常に干渉することを確認した後、信号光のビームの中心が光検出器１３３の中央に来るよう、光検出器１３３の位置を調整する。この場合、リレーレンズ１１９の後に一時的に光が検出できる程度にできるだけ小さいアパーチャを挿入して光を絞り、信号光のビーム中心を分かりやすくすると調整し易い。また別の方法として、光検出器１３３の手前にレンズ等を挿入して、信号光を集光させても良い。または、信号光と参照光の干渉する面積が最小のときに、信号光のビームの中心が光検出器１３３の中央に来るよう、光検出器１３３の位置を調整してもよい。 
　なお、ここで、光情報記録媒体の記録層の上面と下面は、図１３（ａ）に示す部分を指す。
　なお、ＰＢＳプリズム１１５を透過するｐ偏光を、光検出器１３３へ入射させるためには、ＰＢＳプリズム１２０の手前でｓ偏光とする必要があるため、例えばＰＢＳプリズム１１５からＰＢＳプリズム１２０までの光路中に１／２波長板を挿入してｓ偏光とする。もしくは別の方法として、ＰＢＳプリズム１１５の膜はｐ偏光を１００％透過し、ｓ偏光を１００％反射するように設計するとき、ＰＢＳプリズム１２０の膜はｐ偏光を例えば９５％透過、５％反射し、ｓ偏光を１００％反射するように設計すれば、光検出器１３３に光を入射させて検出することができる。以上は一例であるが、このように、光検出器１３３へ光を入射させてビームポインティングを検出する。ビームポインティングずれが発生すると、カメラに入射するビームの位置が変化するため、このビームが光検出器１３３の中央に来るように、ミラー１１４の角度を調整して光検出器１３３の中央にビーム強度の最大値がくるように光の角度を調整する。後述するが、図３において光源１０１からリレーレンズ１１１の間に配置される光学素子は、収差が最小になるように角度調整を行う。そのため、これらの素子の後段に配置されるミラー１１４を使って、ビームポインティングを調整することが望ましい。なおこの調整方法は図３の光学系における一例であり、この限りではない。また本発明では、再生時に用いる光検出器と同一の光検出器を用いて光の角度を調整しているため装置の小型化が図れる。なお、本発明は再生時に用いる光検出器と異なる光検出器を用いても構わない。
　図４は、図１の光ピックアップ１１において参照光が透過する主な光学部品の、収差に対する角度ずれの感度を示したグラフである。光情報記録媒体における収差は、光情報記録媒体までの距離が長い光学部品ほど、収差に対する感度が大きい。一方、ＳＮＲを確保して高品質の再生像を得るためには、デフォーカス収差を除いた収差を抑える必要がある。収差の仕様値を、図４に示した４点の光学部品に割り付けると、光学部品の角度ずれ許容値は数ｍｄｅｇとなり、高精度な調整が必要である。
　図５は図１の光ピックアップ１１において参照光が透過する主な光学部品の、収差に対する位置ずれの感度を示したグラフである。光学部品１～４は、図４に示した部品とそれぞれ一致している。角度ずれと同様に、これらの４点の光学部品に収差仕様値を割り付けた結果、位置ずれ許容値は数mmとなった。図４、図５の計算結果から明らかなように、収差を低減して高品質の再生像を得るためには、光学部品の高精度な角度調整が必要である。
　図６は、図１の光ピックアップ１１の光軸調整を行うための第一の実施の形態を表した図である。図６（ａ）に示すようにリレーレンズ１１０に位置調整機構を設ける。本実施例におけるリレーレンズ１１０は光情報記録媒体１から最も遠いレンズであり、収差の感度が最も大きい。このリレーレンズは図６（ｂ）に示すように同じレンズを２組用いて焦点を挟むように構成するが、片側のレンズ位置を調整することで、出射光の角度を変化させることが可能である。
　出射光の角度調整は、例えば波面センサ等の収差を測定できる測定器に、リレーレンズ１１０の透過光を入射させて、収差の値が小さくなるように位置調整機構で調整する。このように、光ピックアップ１１の途中の光学部品から出射した光の収差を測定して調整するような調整は、例えば装置の出荷前調整が考えられる。前記位置調整機構は、例えばアクチュエータ等の素子によって駆動する。または、図６（ｃ）に示すように例えば波面センサ１５２を光情報記録媒体の手前に配置し、そこでの収差を随時検出して、アクチュエータをリアルタイムで駆動することで、光ピックアップ１１の初期組立時のみでなく、収差の経時変化も検出し、これを防いで高品質のホログラム像を記録再生することが可能となる。収差の経時変化も検出する場合には、装置内に波面センサを配置しておく必要がある。図６（ｃ）ではスキャナレンズ１３１の出射光を一部ミラーで反射して波面センサ１５２に入射させる光学系の例を示しているが、必ずしも波面センサの配置方法・配置場所はこの限りではない。また実際には、波面センサに入射させるために配置するミラー１５３は光をケラない場所に配置するべきであるため、例えば収差を測定するときにのみミラーが光を一部反射するような構成にする必要がある。
　このように、本実施例では、収差感度が大きい光学素子を用いて光軸調整を行うことにより、収差を低減して高品質のホログラム像を記録再生することが可能となる。 
　図７は、図１の光ピックアップ１１の光軸調整を行うための第二の実施の形態を表した図である。収差の感度が最も大きいリレーレンズ１１０の手前に配置されたビーム整形素子１０４に角度調整機構を設けることで、出射光の角度を調整する。ビーム整形素子１０４の角度調整機構も、図６の実施例と同様にアクチュエータ等で駆動しても良い。これにより、収差を低減して高品質のホログラム像を記録再生することが出来る。　図８は、図１の光ピックアップ１１の光軸調整を行うための第三の実施の形態を表した図である。収差の感度が最も大きいリレーレンズ１１０の手前に、例えばウェッジプリズムのような出射光の角度を変更する光学素子１５１を新規に挿入し、これに角度調整機構を設けることで、出射光の角度を調整する。この角度調整機構も同様にアクチュエータ等で駆動しても良い。これにより、収差を低減して高品質のホログラム像を記録再生することが出来る。
　図９は、図１の光ピックアップ１１の光軸調整を行うための第四の実施の形態を表した図である。上述したように、光情報記録媒体１から最も遠いリレーレンズ１１０の収差の感度が最も大きい場合には、この手前に配置したミラー１０９に角度調整機構を設けることで、リレーレンズ１１０への入射角度を調整する。この角度調整機構も同様にアクチュエータ等で駆動しても良い。
これにより、収差を低減して高品質のホログラム像を記録再生することが出来る。また、第二～第四の実施の形態にように、リレーレンズ１１０のような収差感度が大きい光学素子よりも収差感度が小さい、当該光学素子よりも光源１０１側に配置されたビーム整形素子、ウェッジプリズム、ミラーなどのような光学素子を用いて光軸調整を行うことにより、収差感度が大きい光学素子そのものを駆動するのに比べて、微小に調整が可能となる。
　図６～図９に示した実施例における角度調整方法は、いずれも、例えば波面センサ等の波面収差を測定できる測定器に、収差の感度が大きいリレーレンズ１１０などの光学部品を透過した光を入射させて、収差の値が小さくなるように角度を調整する。また、角度調整機構を搭載する光学部品は本実施例に限らず、収差の感度の大きい部品に対する入射角度を高精度に制御できれば、他の部品であっても良い。本実施例は一例である。また、図６～図９の調整方法はいずれも、光学素子１１３後に光線の正しい到達位置が分かるようアパーチャを設けることが望ましい。このアパーチャをビーム中心が通過する範囲の中で、高精度な角度調整を行い、収差を最小にする。さらに、レーザ光は普通ガウス分布の光強度分布を持って出射するが、本発明の光ピックアップ１１には、光強度分布をＴｏｐ－Ｈａｔ形状に変換するための光学部品を導入しても良い。この光学部品は例えばビームホモジナイザやアポダイザなどである。レーザ光の光強度分布が均一であることで、空間光変調器１２１で信号光に情報を付加する際に、高品質のホログラムを記録することが可能となる。　
　なお光強度分布をＴｏｐ－Ｈａｔ形状に変換するための素子は非球面形状のレンズで製作されることが予想される。このような、非球面形状を持つ光学部品は、一般に収差の感度が大きいことが予想されるため、この部品自体またはこの部品の前段に配置される他の部品に角度調整機構を設けることで、高品質のホログラムの記録再生が可能となる。
　図12(a)(b)に調整フローの一例を示す。(a)は出荷前調整を説明する図である。光ピックアップ１１の組立を行うため光源から順に光学部品を1つずつ組み付ける（１２０１）。収差の観点からは、主に参照光の収差を低減することが重要であるため、波面センサ等の測定器により参照光の波面収差を測定し（１２０２・１２０３）、収差が仕様値以内に収まっているか確認する（１２０４）。もし収まっていない場合は、図６～図９で説明した光学部品の角度を調整して光軸の角度を調整し、収差を低減する（１２０５）。仕様値以内に収まったら収差の調整を完了（１２０６）し、次にビームポインティング調整用の光検出器の位置調整を開始する（１２０７）。具体的には、参照光を、記録に使う最も低角度に振ったとき、光情報記録媒体の記録層の上面、中面、下面すべてで参照光と信号光が干渉することを確認し（１２０８）、干渉しない場合は、するように信号光と参照光の相対位置を調整する（１２０９）。調整が出来たら、、信号光のビーム中心が、光検出器の中央に入射していることを確認する（１２１０）。中央からずれた位置に入射している場合は、一致するように光検出器の組付位置を調整する（１２１１）。以上で出荷前調整を終了する（１２１２）。次に、図12(b)に示した記録及び再生処理中の調整について説明する。記録中及び再生中に波面収差やビームポインティングのずれが発生すると、高SNRの再生像を得ることが困難となるため、本調整は可能であればリアルタイム補正が好ましい。まず参照光の波面収差を測定する（１２５１・１２５２）。測定した収差が出荷前に調整した仕様値以内に収まっているかどうかを判定し（１２５３）、収まっていない場合は、図６～図９で説明した角度調整機構により光軸の角度を調整し（１２５４）、再度収差を測定する。収差が仕様値以内になったところで収差の調整を終了する（１２５５）。次にビームポインティングずれを検出する（１２５６）。出荷前調整で位置を固定した光検出器の中央に、信号光のビーム中心が入射しているかを判定し（１２５７）、入射していない場合には、光学部品の角度を調整して光軸の角度を調整し、中央に入射させる（１２５８）。以上の手順を記録及び再生中に、ページ記録またはページ再生が終了するたびに繰り返すことで、光軸ずれを抑えて収差を低減し、高品質の再生像を得る光ピックアップ１１を提供することが可能である。また調整のタイミングは上述したものに限られず、光ピックアップのメンテナンス時や光源の取替えのタイミング等、本記録再生装置が使用される環境に応じて変化する。
　図１０はホログラフィを利用してデジタル情報を記録および／または再生する光情報記録媒体の記録再生装置を示すブロック図である。光情報記録再生装置１０は、入出力制御回路９０を介して外部制御装置９１と接続されている。記録する場合には、光情報記録再生装置１０は外部制御装置９１から記録する情報信号を入出力制御回路９０により受信する。再生する場合には、光情報記録再生装置１０は再生した情報信号を入出力制御回路９０により外部制御装置９１に送信する。光情報記録再生装置１０は、光ピックアップ１１、再生用参照光光学系１２、キュア光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４、及び回転モータ５０を備えており、光情報記録媒体１は回転モータ５０によって回転可能な構成となっている。
　光ピックアップ１１は、参照光と信号光を光情報記録媒体１に出射してホログラフィを利用してデジタル情報を記録媒体に記録する役割を果たす。この際、記録する情報信号はコントローラ８９によって信号生成回路８６を介して光ピックアップ１１内の空間光変調器に送り込まれ、信号光は空間光変調器によって変調される。
　光情報記録媒体１に記録した情報を再生する場合は、光ピックアップ１１から出射された参照光を記録時とは逆の向きに光情報記録媒体１に入射させる光波を再生用参照光光学系１２にて生成する。再生用参照光によって再生される再生光を光ピックアップ１１内の後述する光検出器によって検出し、信号処理回路８５によって信号を再生する。
　本実施例の位置／角度調整機構は光ピックアップ１１内の光学部品に付随する。光ピックアップから収差検出補正回路２１で参照光の収差を検出し、これが最小値を取るように光学部品の位置や角度を補正するための信号を位置／角度調整機構用アクチュエータ２０へ送信して、光学部品の位置／角度調整機構を駆動する。
　光情報記録媒体１に照射する参照光と信号光の照射時間は、光ピックアップ１１内のシャッタの開閉時間をコントローラ８９によってシャッタ制御回路８７を介して制御することで調整できる。
　キュア光学系１３は、光情報記録媒体１のプリキュアおよびポストキュアに用いる光ビームを生成する役割を果たす。プリキュアとは、光情報記録媒体１内の所望の位置に情報を記録する際、所望位置に参照光と信号光を照射する前に予め所定の光ビームを照射する前工程である。ポストキュアとは、光情報記録媒体１内の所望の位置に情報を記録した後、該所望の位置に追記不可能とするために所定の光ビームを照射する後工程である。
　ディスク回転角度検出用光学系１４は、光情報記録媒体１の回転角度を検出するために用いられる。光情報記録媒体１を所定の回転角度に調整する場合は、ディスク回転角度検出用光学系１４によって回転角度に応じた信号を検出し、検出された信号を用いてコントローラ８９によってディスク回転モータ制御回路８８を介して光情報記録媒体１の回転角度を制御する事が出来る。
　光源駆動回路８２からは所定の光源駆動電流が光ピックアップ１１、キュア光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４内の光源に供給され、各々の光源からは所定の光量で光ビームを発光することができる。
　また、光ピックアップ１１、そして、ディスクキュア光学系１３は、光情報記録媒体１の半径方向に位置をスライドできる機構が設けられており、アクセス制御回路８１を介して位置制御が行われる。
　ところで、ホログラフィの角度多重の原理を利用した記録技術は、参照光角度のずれに対する許容誤差が極めて小さくなる傾向がある。
　従って、光ピックアップ１１内に、参照光角度のずれ量を検出する機構を設けて、サーボ信号生成回路８３にてサーボ制御用の信号を生成し、サーボ制御回路８４を介して該ずれ量を補正するためのサーボ機構を光情報記録再生装置１０内に備えることが必要となる。
　また、光ピックアップ１１、キュア光学系１３、ディスク回転角度検出用光学系１４は、いくつかの光学系構成または全ての光学系構成をひとつに纏めて簡素化しても構わない。
　図１１は、光情報記録再生装置１０における記録、再生の動作フローを示したものである。ここでは、特にホログラフィを利用した記録再生に関するフローを説明する。
　同図（ａ）は、光情報記録再生装置１０に光情報記録媒体１を挿入した後、記録または再生の準備が完了するまでの動作フローを示し、同図（ｂ）は準備完了状態から光情報記録媒体１に情報を記録するまでの動作フロー、同図（ｃ）は準備完了状態から光情報記録媒体１に記録した情報を再生するまでの動作フローを示したものである。
　同図（ａ）に示すように媒体を挿入すると（１１０１）、光情報記録再生装置１０は、例えば挿入された媒体がホログラフィを利用してデジタル情報を記録または再生する媒体であるかどうか光情報記録媒体の判別を行う（１１０２）。
　光情報記録媒体の判別の結果、ホログラフィを利用してデジタル情報を記録または再生する光情報記録媒体であると判断されると、光情報記録再生装置１０は光情報記録媒体に設けられたコントロールデータを読み出し（１１０３）、例えば光情報記録媒体に関する情報や、例えば記録や再生時における各種設定条件に関する情報を取得する。
　コントロールデータの読み出し後は、コントロールデータに応じた各種調整やピックアップ１１に関わる学習処理（１１０４）を行い、光情報記録再生装置１０は、記録または再生の準備が完了する（１１０５）。
　準備完了状態から情報を記録するまでの動作フローは同図（ｂ）に示すように、まず記録するデータを受信して（１１１１）、該データに応じた情報を光ピックアップ１１内の空間光変調器に送り込む。
　その後、光情報記録媒体に高品質の情報を記録できるように、必要に応じて例えば光源３０１のパワー最適化やシャッタ３０３による露光時間の最適化等の各種記録用学習処理を事前に行う（１１１２）。
　その後、シーク動作（１１１３）ではアクセス制御回路８１を制御して、光ピックアップ１１ならびにキュア光学系１３の位置を光情報記録媒体１の所定の位置に位置づけする。光情報記録媒体１がアドレス情報を持つ場合には、アドレス情報を再生し、目的の位置に位置づけされているか確認し、目的の位置に配置されていなければ、所定の位置とのずれ量を算出し、再度位置づけする動作を繰り返す。
　その後、キュア光学系１３から出射する光ビームを用いて所定の領域をプリキュアし（１１１４）、ピックアップ１１から出射する参照光と信号光を用いてデータを記録する（１１１５）。
　データを記録した後は、キュア光学系１３から出射する光ビームを用いてポストキュアを行う（１１１６）。必要に応じてデータをベリファイしても構わない。
　準備完了状態から記録された情報を再生するまでの動作フローは同図（ｃ）に示すように、まずシーク動作（１１２１）で、アクセス制御回路８１を制御して、光ピックアップ１１ならびに再生用参照光光学系１２の位置を光情報記録媒体１の所定の位置に位置付けする。光情報記録媒体１がアドレス情報を持つ場合には、アドレス情報を再生し、目的の位置に位置づけされているか確認し、目的の位置に配置されていなければ、所定の位置とのずれ量を算出し、再度位置付けする動作を繰り返す。
　その後、光ピックアップ１１から参照光を出射し、光情報記録媒体１に記録された情報を読み出し（１１２２）、再生データを送信する（１１２３）。
　以上上記実施例によれば、光情報記録再生装置内に配置される光学部品の位置ずれ、角度ずれを調整することができ、その結果、高品質のホログラムの記録再生が可能となる。また、レーザ光源の寿命や故障の際に、着脱が必要となった場合、光学系の光軸調整が必要となるが、主要な光学部品に位置／角度調整機構を設けることで、作業時間を短縮することが可能となる。さらに、レーザ光源の発振の安定化を待つ間に、光学系の光軸調整をしておくことで、記録を開始するまでの時間を短縮することができ、作業性の効率を向上することが可能となる。
　なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
　また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
　また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
１・・・光情報記録媒体、１０・・・光情報記録再生装置、１１・・・光ピックアップ、
１２・・・再生用参照光光学系、１３・・・キュア光学系、
１４・・・ディスク回転角度検出用光学系、２０・・・位置／角度調整機構用アクチュエータ、
２１・・・収差検出補正回路、５０・・・回転モータ、
８１・・・アクセス制御回路、８２・・・光源駆動回路、８３・・・サーボ信号生成回路、
８４・・・サーボ制御回路、８５・・・信号処理回路、８６・・・信号生成回路、
８７・・・シャッタ制御回路、８８・・・ディスク回転モータ制御回路、
８９・・・コントローラ、９０…入出力制御回路、９１…外部制御装置、
１０１・・・光源、１０４・・・ビーム整形素子、１０９・・・ミラー、１１０・・・リレーレンズ、
１１１・・・シャッタ、１１２・・・光アイソレータ、１１３・・・１／２波長板、１１４・・・ミラー、
１１５・・・ＰＢＳプリズム、１１６・・・信号光、１１７・・・ビームエキスパンダ、
１１８・・・位相マスク、１１９・・・リレーレンズ、１２０・・・ＰＢＳプリズム、
１２１・・・空間光変調器、１２２・・・リレーレンズ、１２３・・・ポリトピックフィルタ、
１２４・・・対物レンズ、１２５・・・参照光、
１２６・・・ミラー、１２７・・・ピッチ方向の角度調整用素子、１２８・・・アパーチャ、
１２９・・・ミラー、１３０・・・ガルバノミラー、１３１・・・スキャナレンズ、
１３２・・・１／４波長板、１３３・・・がルバノミラー、
２０１・・・光源、２０２・・・コリメートレンズ、２０３・・・シャッタ、
２０４・・・１／２波長板、２０５・・・偏光ビームスプリッタ、２０６・・・信号光、
２０７・・・偏光ビームスプリッタ、２０８・・・空間光変調器、２０９・・・アングルフィルタ、
２１０・・・対物レンズ、２１１・・・対物レンズアクチュエータ、２１２・・・参照光、２１３・・・ミラー、２１４・・・ミラー、２１５・・・レンズ、２１６・・・ミラー、２１７・・・アクチュエータ、
２１８・・・光検出器、２１９・・・偏光方向変換素子、２２０・・・駆動方向、２２１・・・光学ブロック、
２３０・・・アクチュエータ、
１５０・・・１／２波長板、１５１・・・角度変更用素子、１５２・・・波面センサ、１５３・・・ミラー

Claims (16)

  1. 　光情報記録媒体に信号光と参照光を照射してホログラムを形成することで情報を記録し、光情報記録媒体のホログラムに参照光を照射することで情報を再生する光情報記録再生装置であって、
    　レーザ光を出射するレーザ光源と、
    　前記レーザ光源からの前記レーザ光を信号光と参照光に分岐する分岐素子と、
    　前記信号光に２次元情報を付加するための空間光変調部と、
    　光情報記録媒体に信号光を照射するための対物レンズと、
    　参照光を照射したときに光情報記録媒体からの回折光を検出する光検出部と、
    　前記レーザ光源と前記分岐素子との間に配置されており、前記レーザ光の光軸を調整する光軸調整部と、を備えることを特徴とする光情報記録再生装置。
  2. 　請求項１に記載の光情報記録再生装置であって、
    　前記光軸調整部は、前記光情報記録媒体上で信号光と参照光が干渉するように、前記信号光と前記参照光が光情報記録媒体に入射する角度を調整することを特徴とする光情報記録再生装置。
  3. 　請求項１に記載の光情報記録再生装置であって、
    　前記レーザ光の波面収差を測定する波面測定部を有し、
    　前記光軸調整部は、前記測定された前記波面収差が小さくなるように、前記レーザ光の光軸を調整することを特徴とする光情報記録再生装置。
  4. 　請求項１に記載の光情報記録再生装置であって、
    　前記光検出部は前記信号光の少なくとも一部を検出し、
    　前記検出された結果に基づいて、前記光軸調整部は、前記レーザ光の光軸を調整することを特徴とする光情報記録再生装置。
  5. 　請求項４に記載の光情報記録再生装置であって、
    　前記信号光が前記光検出器の中央に入射するように、前記光軸調整部は、前記レーザ光の光軸を調整することを特徴とする光情報記録再生装置。
  6. 　請求項１に記載の光情報記録再生装置であって、
    　前記レーザ光源と前記分岐素子との間に、第１の収差感度を有する第１の光学素子と前記第１の収差感度よりも小さい第２の収差感度を有する第２の光学素子が配置されており、
    　前記第２の光学素子は、前記第１の光学素子よりも前記レーザ光源側に配置されており、
    　前記光軸調整部は前記第１の光学素子を駆動することにより、前記レーザ光の光軸を調整することを特徴とする光情報記録再生装置。
  7. 　請求項１に記載の光情報記録再生装置であって、
    　前記レーザ光源と前記分岐素子との間に、第１の収差感度を有する第１の光学素子と前記第１の収差感度よりも小さい第２の収差感度を有する第２の光学素子が配置されており、
    　前記第２の光学素子は、前記第１の光学素子よりも前記レーザ光源側に配置されており、
    　前記光軸調整部は前記第１の光学素子を駆動することにより、前記レーザ光の光軸を調整することを特徴とする光情報記録再生装置。
  8. 　請求項１に記載の光情報記録再生装置であって、
    　前記レーザ光源と前記分岐素子との間にリレーレンズが配置されていることを特徴とする光情報記録再生装置。
  9. 　請求項８に記載の光情報記録再生装置であって、
    　前記光軸調整部は前記リレーレンズを駆動することにより、前記レーザ光の光軸を調整することを特徴とする光情報記録再生装置。
  10. 　請求項８に記載の光情報記録再生装置であって、
    　前記リレーレンズよりも前記レーザ光源側に、ビーム整形素子が配置されており、
    　前記光軸調整部は前記ビーム整形素子を駆動することにより、前記レーザ光の光軸を調整することを特徴とする光情報記録再生装置。
  11. 　請求項８に記載の光情報記録再生装置であって、
    　前記リレーレンズよりも前記レーザ光源側に、ウェッジプリズムが配置されており、
    　前記光軸調整部は前記ウェッジプリズムを駆動することにより、前記レーザ光の光軸を調整することを特徴とする光情報記録再生装置。
  12. 　請求項８に記載の光情報記録再生装置であって、
    　前記リレーレンズよりも前記レーザ光源側に、前記レーザ光を反射するミラーが配置されており、
    　前記光軸調整部は前記ミラーを駆動することにより、前記レーザ光の光軸を調整することを特徴とする光情報記録再生装置。
  13. 　光情報記録媒体に信号光と参照光を照射してホログラムを形成することで情報を記録し、光情報記録媒体のホログラムに参照光を照射することで情報を再生する光情報記録再生装置における光軸の調整方法であって、
    　レーザ光をレーザ光源により出射する出射ステップと、
    　前記レーザ光を分岐素子により信号光と参照光に分岐する分岐ステップと、
    　前記レーザ光源と前記分岐素子との間に配置されている光軸調整部により、前記レーザ光の光軸を調整する調整ステップと、
    　を備えることを特徴とする調整方法。
  14. 　請求項１２に記載の調整方法であって、
    　前記レーザ光の波面収差を測定する測定ステップを有し、
    　前記調整ステップは、前記測定された前記波面収差が小さくなるように、前記レーザ光の光軸を調整することを特徴とする調整方法。
  15. 　請求項１２に記載の調整方法であって、
    　前記信号光の少なくとも一部を検出する検出ステップを有し、
    　前記検出された結果に基づいて、前記調整ステップでは、前記レーザ光の光軸を調整することを特徴とする調整方法。
  16. 　光情報記録媒体に信号光と参照光を照射してホログラムを形成することで情報を記録し、光情報記録媒体のホログラムに参照光を照射することで情報を再生する光情報記録再生装置における光軸の調整方法であって、
    　レーザ光をレーザ光源により出射する出射ステップと、
    　前記レーザ光を分岐素子により信号光と参照光に分岐する分岐ステップと、
    　前記信号光の少なくとも一部を光検出器により検出する検出ステップと、
    　記録に使う最も低角度の参照光角度において、光情報記録媒体の記録層の上面と下面で参照光が信号光と干渉するときに、前記信号光が前記光検出器の中央に入射するように、前記光検出器を配置するよう調整する調整ステップと、
    　を有することを特徴とする調整方法。
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