JP2004030734A

JP2004030734A - 光ピックアップ装置

Info

Publication number: JP2004030734A
Application number: JP2002182438A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Kimura; 木村　一彦; Hideyoshi Horigome; 堀米　秀嘉
Original assignee: Optware KK
Current assignee: Optware KK
Priority date: 2002-06-24
Filing date: 2002-06-24
Publication date: 2004-01-29

Abstract

【課題】ホログラム記録の光ピックアップ装置を小型化する。
【解決手段】空間光変調器１６は、複数の画素を有し、当該画素単位で入射光の強度を変更できる。偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３０は、レーザ装置４０の出力レーザ光をＳ偏波成分とＰ偏波成分に分離し、一方を１／４波長板２０を介して空間光変調器１６に、他方を１／４波長板３６を介して全反射ミラー３８に供給する。ＰＢＳ３０は、空間光変調器１６からの情報光及び全反射ミラー３８からの参照光を合波し、旋光板３２に供給する。旋光板３２は、入射光の偏波を時計方向に４５度、回転する右旋光板３２Ｒ、及び入射光の偏波を反時計方向に４５度、回転する左旋光板３２Ｌからなる。旋光板３２は、入力する情報光と参照光から互いに同一の偏波成分を生成する。対物レンズ３４は、旋光板３２からの光をディスク状記録媒体１２に集光する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラム記録再生装置に使用可能な光ピックアップ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホログラム記録再生装置では、特開２００１−２５６６５４公報、特開２００１−２７３６５０公報及び特開２００２−８３４３１公報に記載されるように空間干渉光学系を使用する。
【０００３】
ホログラム記録方式の光ピックアップでは、空間変調器により面情報を情報光に載せる空間光変調器と、記録媒体に記録される干渉パターンの再生光を光電変換して情報を再生する画像センサとを干渉光学系の所定位置に配置する必要がある。
【０００４】
特開２００１−２５６６５４公報に記載の光ピックアップは、基本的にマッハツェンダ干渉系からなる。他方、特開２００１−２７３６５０公報及び特開２００２−８３４３１公報に記載の光ピックアップは、光空間変調器の入射面を２分割し、一方の面を情報で入射光の位相を変調する情報面とし、他方の面を、入射光を単に反射する反射面とすることで、情報光と参照光を生成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特開２００１−２５６６５４公報に記載されるようなマッハツェンダ干渉構成は、部品点数が多く、小型化しにくい。他方、特開２００１−２７３６５０公報及び特開２００２−８３４３１公報に記載の構成は、部品点数が少なく、小型化しやすい。
【０００６】
しかし、特開２００１−２７３６５０公報及び特開２００２−８３４３１公報に記載の構成では、空間位相変調器の半分を単なる反射面として使用するので、１つの干渉パターンで記録する情報が半減する。即ち、情報記録密度が半減する。
【０００７】
本発明は、高密度の情報記録が可能であって、小型化及び量産が容易な光ピックアップ装置を提示することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光ピックアップ装置は、ホログラム記録に使用する光ピックアップ装置であって、レーザ光源と、複数の画素を有し、当該画素単位で入射光を変調する空間光変調デバイスであって、所定情報の画素に対し入射光の偏波を９０度、回転して出力する空間光変調デバイスと、入射光をその偏波を直交する偏波に変換して反射する反射デバイスと、入射光の偏波を時計方向に４５度、回転する右旋光板、及び入射光の偏波を反時計方向に４５度、回転する左旋光板で２分割されている旋光デバイスと、第１の偏波を透過し、当該第１の偏波と直交する第２の偏波を反射する偏光ビームスプリッタであって、当該レーザ光源の出力レーザ光を当該第１の偏波の成分と当該第２の偏波の成分に分離し、一方の成分を当該空間変調デバイスに供給すると共に他方の成分を当該反射デバイスに供給し、当該空間変調デバイス及び当該反射デバイスからの戻り光を当該旋光デバイスに供給する偏光ビームスプリッタと、当該旋光デバイスと記録媒体との間に配置される対物レンズとを具備することを特徴とする。
【０００９】
偏光ビームスプリッタにより、レーザ光源の出力レーザ光から空間光変調デバイスにより生成される情報光と、当該レーザ光源の出力レーザ光から反射デバイスにより生成される参照光を、互いに直交する偏波で合波できる。旋光デバイスが、互いに直交する偏波の情報光と参照光から、同一偏波の情報光及び参照光を生成する。これにより、記録媒体に情報をホログラム記録できる。
【００１０】
このような構成により、小型で安定した性能の記録用光ピックアップ装置を実現できる。
【００１１】
本発明に係る光ピックアップ装置は更に、当該記録媒体の記録情報を搬送する再生光を電気信号に変換する画像センサと、当該レーザ光源の出力レーザ光を当該偏光ビームスプリッタに供給すると共に、当該反射デバイスにより反射された、当該記録媒体からの当該再生光を当該画像センサに供給するハーフミラーとを具備する。
【００１２】
再生モードでは、空間光変調デバイスを実質的に無反射にすることで、記録媒体に再生用参照光を印加できる。記録媒体のホログラム記録情報を搬送する再生光が画像センサに入力し、電気信号に変換される。このように、再生用ピックアップとしても利用可能になる。
【００１３】
好ましくは、当該空間光変調デバイスが、複数の画素を有し当該画素単位で入射光の強度を変更可能な空間光変調器と、当該空間光変調器と当該偏光ビームスプリッタとの間に配置される１／４波長板とからなり、当該空間光変調器及び当該画像センサが同一面上に配置される。
【００１４】
このような構成により、空間光変調器及び画像センサとして半導体プロセスにより一体に製造したものを使用できるようになる。これにより、各部品の位置合わせが容易になり、量産が容易になる。
【００１５】
空間光変調デバイスとしては、他に、画素毎に入射光の偏波をそのままで反射するか、９０°回転して反射するかを選択可能な偏波変調器、画素毎に反射方向を選択できる偏向器（例えば、マイクロミラーアレイ）からなる強度変調器を使用できる。偏向器を使用する場合には、１／４波長板で偏波を９０度、回転する必要がある。
【００１６】
【実施例】
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１７】
（第１実施例）
図１は、本発明の一実施例の斜視図を示し、図２は、本実施例の光学系の概略構成図を示す。
【００１８】
本実施例の光ピックアップ装置１０は、ディスク状記録媒体１２に対面して配置される。ベース板１４上に空間光変調器１６及び画像センサ１８を並べて配置し、それらの上に１／４波長板２０を介して、斜辺を下にした直角プリズム２２を置く。光空間変調器１６は、二次元マトリクス状の複数の画素を有し、各画素毎に入射光の強度、光位相、偏波又は反射方向を選択できる素子からなる。
【００１９】
光空間変調器１６と１／４波長板２０の組み合わせが、空間光変調デバイスとして機能する。このような空間光変調デバイスに使用可能な空間光変調器としては、画素毎に反射／無反射又は反射方向を選択可能な空間光強度変調器と、画素毎に光位相を選択可能な空間光位相変調器と、画素毎に偏波を回転できる反射型液晶素子からなる偏波変調器とがありうる。強度変調には、例えば、マイクロミラーアレイにより反射方向を選択可能な素子を使用できる。偏光変調の場合、偏波変調器自体が偏波の回転機能を有するので１／４波長板２０は不要である。
【００２０】
ここでは、光空間変調器１６は、入射光の強度を画素毎に変調する素子からなるとする。記録時には、各画素は記録すべき情報に応じた光強度を変調し、再生時には、光空間変調器１６は、全画素が無反射状態に制御される。
【００２１】
直角プリズム２２の頂角の両側の辺に、直角プリズム２４，２６の斜辺を接着してあり、プリズム２２とプリズム２４の接着面をハーフミラー２８とし、プリズム２２とプリズム２６の接着面を、入射光をその偏光方向に応じて反射又は透過する偏光ビームスプリッタ３０としてある。
【００２２】
プリズム２６の直角の両側の面の内、光変調器１６と対面する面に、旋光板３２を貼り付けてある。旋光板３２は、入射ビームの右半分の偏波を時計方向（又は反時計方向）に４５度、回転する右旋光板３２Ｒと、左半分の偏波を反時計方向（又は時計方向）に４５度、回転するように左旋光板３２Ｌに２分割されている。旋光板３２とディスク状記録媒体１２との間に集光レンズ（対物レンズ）３４が配置されている。プリズム２６の直角の両側の面の内の残りの面には、１／４波長板３６が接着され、１／４波長板３６の反対面には全反射ミラー３８が形成されている。
【００２３】
緑色帯又は青色帯のレーザ光を出力するレーザ装置４０が、１／４波長板３６と向き合うように配置され、レーザ装置４０とプリズム２８の間にコリメータレンズ４２が配置されている。
【００２４】
ベース板１４は、図示しないモータにより駆動される駆動シャフト４４，４６により、ディスク状記録媒体１２の半径方向に移動自在である。駆動シャフト４４，４６は、例えば、リードスクリュー（ボールねじ）からなる。
【００２５】
この実施例では、レーザ装置４０は、例えば、Ｓ偏波に対して４５度のレーザ光を出力し、偏光ビームスプリッタ３０は、Ｓ偏波を反射し、Ｐ偏波を透過するとする。図１で、例えば、Ｓ偏波は紙面に垂直な方向であり、Ｐ偏波は紙面に平行な方向である。
【００２６】
本実施例の記録時の動作を説明する。コリメータレンズ４２は、レーザ装置４０から出力されるレーザ光を平行ビームにして、ハーフミラー２８に入射する。ハーフミラー２８で２分割された一方のレーザビームは、外部に放出されるが、他方のレーザビームは、偏光ビームスプリッタ３０に入射する。偏光ビームスプリッタ３０に入射するレーザビームの偏光方向がＳ偏波に対して４５度であるので、偏光ビームスプリッタ３０は、入射ビームをＳ偏波成分とＰ偏波成分の２つの成分に分割し、前者を反射し、後者を透過する。
【００２７】
偏光ビームスプリッタ３０で反射されたＳ偏波のレーザビーム成分は、１／４波長板２０を透過し、光空間変調器１６に入射し、光空間変調器１６で空間変調され、再びλ／４波長板２０を透過して偏光ビームスプリッタ３０に入射する。光空間変調器１６は、二次元マトリクス状の複数の画素からなり、各画素は、記録すべき情報に応じて入射光を２値強度変調する。即ち、光空間変調器１６の各画素は、記録すべき情報に応じて、オン（反射）／オフ（無反射又は吸収）になる。従って、光空間変調器１６の反射光は、記録すべき情報を光束断面内の光強度分布で搬送する情報光となる。光空間変調器１６での空間変調の前後で１／４波長板２０を透過するので、結局、光空間変調器１６で空間変調されたレーザビームは、Ｐ偏波として偏光ビームスプリッタ３０に入射する。
【００２８】
他方、偏光ビームスプリッタ３０を透過したＰ偏波のレーザビーム成分は、１／４波長板３６を透過し、全反射ミラー３８で反射され、再び１／４波長板３６を透過して、偏光ビームスプリッタ３０に再入射する。１／４波長板を２回、透過するので、Ｐ偏波がＳ偏波に変換される。この光は、後述するように、ホログラム記録の参照光となる。
【００２９】
偏光ビームスプリッタ３０は、空間光変調器１６で強度変調された成分（Ｐ偏波）、即ち情報光を透過し、全反射ミラー３８で反射された成分（Ｓ偏波）、即ち参照光を反射することで、両成分を合波する。その合波光は、旋光板３２及び集光レンズ３４を介して、ディスク状記録媒体１２の記録層（図示せず。）に入射する。
【００３０】
偏光ビームスプリッタ３０の合波直後では、情報光と参照光の偏波が直交しているが、右旋光板３２Ｒと左旋光板３２Ｌに２分割されている旋光板３２を通過することで、情報光と参照光は、干渉可能になる。より詳しく説明すると、基本的に、情報光（Ｐ偏波）の右半分は、右旋光板３２Ｒによりその偏波が時計方向に４５度、回転し、情報光の左半分は左旋光板３２Ｌによりその偏波が反時計方向に４５度、回転する。同様に、参照光（Ｓ偏波）の右半分は、右旋光板３２Ｒによりその偏波が時計方向に４５度、回転し、情報光の左半分は左旋光板３２Ｌによりその偏波が反時計方向に４５度、回転する。この結果、旋光板３２の通過後では、情報光の右半分と参照光の左半分が共に同じ偏波方向で干渉可能になり、情報光の左半分と参照光の右半分が共に同じ偏波方向で干渉可能になる。
【００３１】
これにより、ディスク状記録媒体１２の記録層では、空間光変調器１６で強度変調された成分を情報光とし、全反射ミラー３８で反射された成分を参照光とする干渉が起こり、その干渉パターンが記録層に記録される。
【００３２】
次に、再生時の動作を説明する。再生時には、空間光変調器１６の全画素をオフ、即ち、無反射状態にしておく。また、レーザ装置４０は、記録時よりも低パワーのレーザ光を出力する。
【００３３】
コリメータレンズ４２は、レーザ装置４０から出力されるレーザ光を平行ビームにして、ハーフミラー２８に入射する。ハーフミラー２８で２分割された一方のレーザビームは、外部に放出されるが、他方のレーザビームは、偏光ビームスプリッタ３０に入射する。偏光ビームスプリッタ３０に入射するレーザビームの偏光方向がＳ偏波に対して４５度であるので、偏光ビームスプリッタ３０は、入射ビームをＳ偏波成分とＰ偏波成分の２つの成分に分割し、前者を反射し、後者を透過する。
【００３４】
偏光ビームスプリッタ３０で反射されたＳ偏波のレーザビーム成分は、１／４波長板２０を透過し、光空間変調器１６に入射する。再生時には、光空間変調器１６は無反射状態になっているので、入射光はほとんど、そのまま吸収又は偏向される。
【００３５】
他方、偏光ビームスプリッタ３０を透過したＰ偏波のレーザビーム成分は、１／４波長板３６を透過し、全反射ミラー３８で反射され、再び１／４波長板３６を透過して、偏光ビームスプリッタ３０に再入射する。１／４波長板を２回、透過するので、Ｐ偏波がＳ偏波に変換される。この光は、再生用参照光となる。
【００３６】
偏光ビームスプリッタ３０は、全反射ミラー３８で反射されたＳ偏波の再生用参照光を反射する。その再生用参照光は、旋光板３２及び集光レンズ３４を介して、ディスク状記録媒体１２の記録層（図示せず。）に入射する。
【００３７】
記録時の参照光と同様に、再生用参照光の右半分は、右旋光板３２Ｒによりその偏波が反時計方向に４５度、回転し、左半分は左旋光板３２Ｌによりその偏波が時計方向に４５度、回転する。このような再生用参照光がディスク状記録媒体１２に入射することにより、記録時の情報光と同様の偏波の、再生情報光が生成される。再生情報光は、ディスク状記録媒体１２にホログラム記録された情報を搬送する。
【００３８】
再生用参照光の一部は、ディスク状記録媒体１２で反射され、旋光板３２を介して偏光ビームスプリッタ３０に再入射する。しかし、再生用参照光は、旋光板３２を２回、透過することで、Ｐ偏波からＳ偏波になるので、偏光ビームスプリッタ３０を透過し、空間光変調器１６に入射し、ここで実質的に吸収される（又は偏向される）。
【００３９】
ディスク状記録媒体１２で生成される再生情報光は、旋光板３２を通過することによりＳ偏波になり、偏光ビームスプリッタ３０で反射され、１／４波長板３６を透過し、全反射ミラー３８で反射され、１／４波長板３６を透過して、偏光ビームスプリッタ３０に再入射する。１／４波長板３６を往復することにより、再生情報光はＰ偏波になっているので、偏光ビームスプリッタ３０を透過し、ハーフミラー２８に入射する。再生情報光は、ハーフミラーで２分割され、一方が画像センサ１８に入射し、他方がコリメータレンズ４２に向かう。画像センサ１８は、再生情報光の断面内の光強度パターンを画像として電気信号に変換する。
【００４０】
空間光変調器１６は、例えば、ディジタルマイクロミラー又は反射型液晶素子からなる。これらのデバイスと画像センサ１６は、既存の半導体製造プロセスにより同一基板上に一体に製造できる。空間光変調器１６と画像センサ１８の各画素を対応付ける必要があるが、空間光変調器１６の画素ピッチをＰｓ、画像センサ１８の画素ピッチをＰｉとすると、
Ｐｉ＝Ｎ×Ｐｓ
とすればよい。Ｎは整数である。
【００４１】
図１及び図２に示す実施例では、空間光変調器１６と画像センサ１８を並べて配置したが、全反射ミラー３８と空間光変調器１６を互いに置き換えても、ホログラム記録及び、ホログラム記録の再生が可能である。
【００４２】
本実施例の製造方法としては、例えば、次のようにすればよい。即ち、ベース板１４上に空間光変調器１６及び画像センサ１８を置き、その上に１／４波長板２０及び直角プリズム２２，２４，２６を置く。そして、空間光変調器１６に所定パターンを書込み、その所定のテストパターンを画像センサ１８で正確に受光できるように、直角プリズム２２，２４，２６の位置及び角度を調整する。その後、プリズム２２，２４，２６を、それらの屈折率とマッチングする接着剤で互いに接着する。そして、１／４波長板３６及び全反射ミラー３８、並びに旋光板３２をプリズム２６の諸底面に接着する。
【００４３】
１／４波長板３６及び全反射ミラー３８、並びに旋光板３２を先にプリズム２６に接着し、その後、空間光変調器１６、画像センサ１８、１／４波長板２０並びにプリズム２２，２４，２６を互いに接着しても良い。
【００４４】
（第２実施例）
空間光変調器１６と全反射ミラー３８の配置を、図３に示すように逆にしてもよい。即ち、図３に示す光ピックアップ装置１０ａでは、、空間光変調器１６と同様の機能の空間光変調器１６ａを全反射ミラー３８の位置に置き、全反射ミラー３８と同様の機能の全反射ミラー３８ａを空間光変調器３８の位置に置く。
【００４５】
（第３実施例）
旋光板３２とディスク状記録媒体１２との間には、対物レンズ３４以外に光軸方向を変更する偏向光学系を配置しても良い。偏向光学系により、配置の自由度が増す。図４は、その変更構成例の側面図を示す。図１及び図２に示す実施例の構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付してある。
【００４６】
図４に示す光ピックアップ装置１０ｂでは、トラッキング用ガルバノミラー５０，リレーレンズ５２，５４、レーザビームを目標トラックの接線方向の移動に追従して移動させるトラック追従用ガルバノミラー５６が、旋光板３２と対物レンズ３４の間に配置される。ガルバノミラー５０は、ディスク状記録媒体１２の半径方向にレーザビームを掃引でき、ガルバノミラー５６は、ディスク状記録媒体１２の角度方向にレーザビームを掃引できる。
【００４７】
【発明の効果】
以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれば、非常にコンパクトな、ホログラム記録のための光ピックアップ装置を実現できる。
【００４８】
空間光変調器及び画像センサを同一平面上に配置することも可能になり、その結果として、空間光変調器と画像センサを集積化及び一体化したデバイスの利用も可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の斜視図である。
【図２】本実施例の光学系の概略構成図である。
【図３】本発明の第２実施例である光ピックアップ装置１０ａの光学系の概略構成図である。
【図４】本発明の第３実施例である光ピックアップ装置１０ｂの光学系の概略構成図である。
【符号の説明】
１０，１０ａ，１０ｂ：光ピックアップ装置
１２：ディスク状記録媒体
１４：ベース板
１６：空間光変調器
１８：画像センサ
２０：１／４波長板
２２：直角プリズム
２４，２６：直角プリズム
２８：ハーフミラー
３０：偏光ビームスプリッタ
３２：旋光板
３２Ｒ：右旋光板
３２Ｌ：左旋光板
３４：対物レンズ
３６：１／４波長板
３８：全反射ミラー
４０：レーザ装置
４２：コリメータレンズ
４４，４６：駆動シャフト

Claims

ホログラム記録に使用する光ピックアップ装置であって、
レーザ光源（４０，４２）と、
複数の画素を有し、当該画素単位で入射光を変調する空間光変調デバイスであって、所定情報の画素に対し入射光の偏波を９０度、回転して出力する空間光変調デバイス（１６，２０）と、
入射光をその偏波を直交する偏波に変換して反射する反射デバイス（３６，３８）と、
入射光の偏波を時計方向に４５度、回転する右旋光板（３２Ｒ）、及び入射光の偏波を反時計方向に４５度、回転する左旋光板（３２Ｌ）で２分割されている旋光デバイス（３２）と、
第１の偏波を透過し、当該第１の偏波と直交する第２の偏波を反射する偏光ビームスプリッタ（３０）であって、当該レーザ光源の出力レーザ光を当該第１の偏波の成分と当該第２の偏波の成分に分離し、一方の成分を当該空間変調デバイスに供給すると共に他方の成分を当該反射デバイスに供給し、当該空間変調デバイス及び当該反射デバイスからの戻り光を当該旋光デバイスに供給する偏光ビームスプリッタ（３０）と、
当該旋光デバイス（３２）と記録媒体（１２）との間に配置される対物レンズ（３４）
とを具備することを特徴とする光ピックアップ装置。
更に、
当該記録媒体の記録情報を搬送する再生光を電気信号に変換する画像センサ（１８）と、
当該レーザ光源の出力レーザ光を当該偏光ビームスプリッタ（３０）に供給すると共に、当該反射デバイス（３６，３８）により反射された、当該記録媒体からの当該再生光を当該画像センサ（１８）に供給するハーフミラー（２８）
とを具備する請求項１に記載の光ピックアップ装置。
当該空間光変調デバイスが、複数の画素を有し当該画素単位で入射光の強度を変更可能な空間光変調器（１６）と、当該空間光変調器（１６）と当該偏光ビームスプリッタ（３０）との間に配置される１／４波長板（２０）とからなり、当該空間光変調器（１６）及び当該画像センサ（１８）が同一面上に配置される請求項２に記載の光ピックアップ装置。
当該空間光変調デバイスが、複数の画素を有し当該画素単位で入射光の強度を変更可能な空間光変調器（１６）と、当該空間光変調器（１６）と当該偏光ビームスプリッタ（３０）との間に配置される１／４波長板（２０）とからなる請求項２に記載の光ピックアップ装置。
当該空間光変調デバイスが、画素毎に入射光の偏波をそのまま反射するか又は９０度回転して反射するかを選択可能な偏波変調素子からなる請求項１に記載の光ピックアップ装置。
当該空間光変調デバイスが、複数の画素を有し当該画素単位で入射光の反射方向を変更可能な空間光変調器と、当該空間光変調器と当該偏光ビームスプリッタ（３０）との間に配置される１／４波長板（２０）とからなる請求項２に記載の光ピックアップ装置。