JPWO2007000801A1

JPWO2007000801A1 - 光情報記録再生装置

Info

Publication number: JPWO2007000801A1
Application number: JP2007523250A
Authority: JP
Inventors: 森本　寧章; 寧章森本
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2005-06-27
Filing date: 2005-06-27
Publication date: 2009-01-22
Also published as: US20080123506A1; WO2007000801A1

Abstract

光情報記録再生装置は、空間光強度変調素子（２０）が、各セグメントの透過率を、光情報記録媒体（５０）に記録する情報に応じて、所定のセグメントの光束の透過率を変化させることによって、短波長レーザ光源（４５）出射される単一のレーザ光から、記録信号光および参照光を形成し、光学位相補正素子（２１）が、記録信号光および参照光の光学位相を補正し、対物レンズ（４９）が、記録信号光および参照光を絞り込むことによって、光情報記録媒体（５０）内に干渉パターンを形成させ、光情報を記録する。

Description

本発明は、記録媒体に光情報を体積記録により記録し、当該記録媒体に体積記録された光情報を再生する光情報記録再生装置に関するものである。

近年、ホログラムを利用して記録媒体に光情報を体積記録により記録し、また、記録された光情報を再生する光情報記録再生技術が開発されている。この光情報記録再生技術では、レーザ光源から出射された光束が振幅分割あるいは波面分割により２つの光束に分離される。そして、一方の光束が空間光変調素子により光強度変調あるいは光位相変調されて記録したい情報を含んだ記録信号光が生成され、他方の光束は参照光として用いられる。

情報の記録時には、２つの光束が交錯し、あるいは、同軸光路上で収束レンズを用いて２つの光束が絞り込まれ、記録媒体上の光束の焦点近傍において２つの光束の回折による干渉効果により発生した干渉パターンが光情報として記録媒体に記録される。また、情報の再生時には、参照光が記録媒体に照射され、干渉パターンが読み取られることにより情報が再生される。

ただし、レーザ光源から出射された光束を２つの光束に分離すると、２つの光束にそれぞれ独立な光学系を用意する必要があるため装置を小型化することが難しく、また、装置に振動が与えられると２つの光束の光軸がずれてしまい、情報の記録再生の安定性が低くなるという欠点があった。

このような問題を解決するため、記録信号形成用にかかわる空間光変調器の所定領域を記録信号光形成用に設定し、残りの領域を参照光形成用に設定すると共に、当該空間光変調器一面にレーザ光を照射することによって、記録信号光および参照光を形成する装置が開発されている。そして、その記録信号光および参照光を共通の結像光学系によってフーリエ変換して記録媒体に情報を記録する手法を用いることによって、装置全体を小型化することができる光記憶方法が開示されている（たとえば、特許文献１を参照）。

また、振動にかかわる影響を無くすべく、単一光源から入射された光を空間光変調器で偏光変調して、偏光方向が相互に直交する記録信号光および参照光を生成し、記録信号光および参照光の偏光状態を相互に逆周りとなる円偏光に変換し、円偏光に偏光状態が変換された記録信号光および参照光を記録媒体に照射することにより情報を記憶する光記録装置が開示されている（たとえば、特許文献２を参照）。

特開平１１−２３７８２９号公報特開２００４−３１１００１号公報

しかしながら、従来にかかる技術では、空間光変調器が、記録信号光を形成するための領域と参照光を形成するための領域とに分割されているため、記録信号を形成するための領域が十分に確保することができず、記録密度を向上させることができないという問題があった。

すなわち、近年では、音声データおよび映像データなどの高品質化にともなって、記憶媒体に記憶させるべきデータ量が膨大となっているため、膨大なデータを記憶媒体に効率よく記録する必要があるが、記録密度が小さいことによって、膨大なデータを記憶媒体に効率よく記録することができず、この問題は更に深刻なものとなっている。

本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであって、膨大なデータを記憶媒体に効率よく記録できるように、記録密度を向上させることができる光情報記録再生装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、記録媒体に光情報を体積記録により記録し、当該記録媒体に体積記録された光情報を再生する光情報記録再生装置であって、透過率がそれぞれ変化する複数のセグメントに分割され、当該複数のセグメントを単一の光束が透過する場合に、前記記録媒体に記録する情報に応じて所定のセグメントの光束の透過率を変化させることによって、前記情報を含んだ記録信号と、当該記録信号と干渉させる参照光とを形成する光形成手段と、前記光形成手段によって形成された記録信号光と参照光とを前記記録媒体の所定位置に照射する照射手段と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記光形成手段によって形成された前記記録信号光および／または前記参照光の光学位相を補正する光学位相補正手段を更に備えたことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記光学位相補正手段は、複数のセグメントに分割され、前記光形成手段の各セグメントと、前記光学位相補正手段の各セグメントとが一対一に対応していることを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記光形成手段および光学位相補正手段の中央部分を透過する光束の透過を遮蔽する遮蔽手段を更に備えたことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記光形成手段の各セグメントの透過率を一定に設定し、単一の光束に各セグメントを透過させて前記参照光を形成し、前記記録媒体に記録された光情報を再生する光情報再生手段を更に備えたことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記光形成手段によって形成される前記参照光の光強度が、当該参照光の光強度と前記記録信号光の光強度との差以下であることを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、単一の光束から互いに直交する偏光状態の光束を生成し、一方の光束から情報の記録あるいは再生を制御するための光束を生成する制御光生成手段を更に備え、前記光形成手段は、前記制御光生成手段によって生成された他方の光束から前記記録信号光と参照光とを形成することを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記光変調手段および光学位相補正手段の中央部分を透過する光束と、当該中央部分以外を透過する光束との偏光方向が直交するように、当該中央部分を透過する光束の偏光方向を変換し、前記中央部分を透過する光束から情報の記録あるいは再生を制御するための光束を生成する偏光方向変換手段を更に備え、前記光形成手段は、前記中央部分以外を透過した光束から、前記記録信号光と参照光とを形成することを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記記録媒体は、前記記録信号光と参照光とを反射する反射層を有し、前記遮蔽手段は、前記反射層から反射した前記記録信号光および参照光によって形成される前記記録媒体内の干渉パターンの領域が、前記記録媒体に入射する記録信号光および参照光から離間するように、前記記録媒体に入射する光束を遮蔽することを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記記録媒体は、前記記録信号光と参照光とを反射する反射層を有し、前記遮蔽手段は、前記記録媒体に入射した前記記録信号光および参照光によって形成される前記記録媒体内の干渉パターンの領域が、前記反射層から反射した前記記録信号および参照光から離間するように、前記記録媒体に入射する光束を遮蔽することを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記照射手段によって照射される記録信号光と参照光とが収束する位置を前記記録媒体の深さ方向に変更する収束位置変更手段を更に備えたことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記光学位相補正手段は、液晶素子であって、各液晶分子の向きを制御することによって、透過する光束の光学位相を補正することを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記光形成手段および光学位相補正手段は、電気光学素子であることを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記遮蔽手段は、前記光形成手段に成膜された遮蔽マスクであることを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記光形成手段と光学位相補正手段とを互いに接着固定したことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記光情報再生手段は、前記参照光を前記記録媒体に照射し、当該記録媒体からの反射光に含まれる回折光を遮蔽し、前記記録媒体に記録された光情報を再生することを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記光形成手段は、前記参照光の光強度の一部分を変化させることを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、前記偏光方向変換手段によって生成された情報の記録あるいは再生を制御するための光束を前記記録媒体内の複数の厚み方向に照射する制御光照射手段を更に備えたことを特徴とする。

また、本発明は、上記発明において、記録媒体に体積記録により光情報を記録する場合に、記録媒体に照射する所定の情報を含んだ記録信号光と当該記録信号光と干渉させる参照光とを形成する光学素子であって、透過率がそれぞれ変化する複数のセグメントに分割され、当該複数のセグメントを単一の光束が透過する場合に、前記記録媒体に記録する情報に応じて所定のセグメントの光束の透過率を変化させることによって、前記情報を含んだ記録信号と、当該記録信号と干渉させる参照光とを形成する光形成手段を備えたことを特徴とする。

本発明にかかる光情報記録再生装置は、透過率がそれぞれ変化する複数のセグメントに分割され、当該複数のセグメントを単一の光束が透過する場合に、記録媒体に記録する情報に応じて所定のセグメントの光束の透過率を変化させることによって、所定の情報を含んだ記録信号と、当該記録信号と干渉させる参照光とを形成し、この記録信号光と参照光とを前記記録媒体の所定位置に照射するので、膨大なデータを記録媒体に効率よく記録できるように、記録密度を向上させることができる。

また、本発明にかかる光情報記録再生装置は、記録信号光および／または参照光の光学位相を補正するので、光学系がシンプルであっても、記憶媒体に情報を適切に記録することができる。

また、本発明にかかる光情報記録再生装置は、記録信号・参照光を形成するためのセグメントと記録信号・参照光の光学位相を補正するセグメントとがそれぞれ一対一に対応しているので、記録信号光・参照光の光学位相を適切に補正でき、記録媒体に情報を適切に記録することができる。

また、本発明にかかる光情報記録再生装置は、記録媒体に入射する光束の中央部分を透過する光束を遮蔽するので、記録ノイズを低減させることができる。

また、本発明にかかる光情報記録再生装置は、各セグメントの透過率を一定に設定し、単一の光束に各セグメントを透過させて参照光を再生し、記録媒体の情報を再生するので、光学系をシンプルにすることができる。

また、本発明にかかる光情報記録再生装置は、参照光の光強度が、参照光の光強度と記録信号光の光強度との差以下に設定するので、適切に記録媒体に光情報を記録することができる。

また、本発明にかかる光情報記録再生装置は、単一の光束から互いに直交する偏光状態の光束を生成し、一方の光束から情報の記録あるいは再生を制御するための光束を生成すると共に、他方の光束から前記記録信号光と参照光とを形成するので、装置全体の構造がシンプルとなり、コストを低減させることができる。

また、本発明にかかる光情報記録再生装置は、記録媒体に入射する光束において、中央部分を透過する光束と、当該中央部分以外を透過する光束との偏光方向が直交するように、当該中央部分を透過する光束の偏光方向を変換し、前記中央部分を透過する光束から情報の記録あるいは再生を制御するための光束を生成し、中央部分以外を透過した光束から、記録信号光と参照光とを形成するので、装置全体の構造がシンプルとなり、コストを低減させることができる。

また、本発明にかかる光情報記録再生装置は、記録媒体が有する反射層から反射した記録信号光および参照光によって形成される記録媒体内の干渉パターンの領域が、記録媒体に入射する記録信号光および参照光から離間するように、記録媒体に入射する光束を遮蔽するので、情報記録時のノイズを効率よく低減させることができる。

また、本発明にかかる光情報記録再生装置は、記録媒体に入射した記録信号光および参照光によって形成される記録媒体内の干渉パターンの領域が、記録媒体が有する反射層から反射した前記記録信号および参照光から離間するように、前記記録媒体に入射する光束を遮蔽するので、情報記録時のノイズを効率よく低減させることができる。

また、本発明にかかる光情報記録再生装置は、記録媒体に照射される記録信号光と参照等とが収束する位置を記録媒体の深さ方向に変更するので、記録容量を大幅に増加させることができる。

また、本発明にかかる光情報記録再生装置は、液晶素子の各液晶分子の向きを制御することによって、透過する光束の光学位相を補正するので、シンプルな構成で記録信号光・参照光の光学位相を補正することができる。

また、本発明にかかる光情報記録再生装置は、電気光学素子によって記録信号光・参照光の形成および光学位相の補正を行うので、構造をシンプルにすることができる。

また、本発明にかかる光情報記録再生装置は、記録信号光・参照光を形成する素子に成膜された遮蔽マスクを利用して、記録媒体に入射する光束の中央部分を遮蔽するので、ノイズを低減させることができる。

また、本発明にかかる光情報記録再生装置は、記録信号・参照光を形成する素子と記録信号・参照光の光学位相を補正する素子とを互いに接着固定するので、精度よく記録媒体に情報を記録することができる。

また、本発明にかかる光情報記録再生装置は、参照光を記録媒体に照射し、記録媒体からの反射光に含まれる回折光を遮蔽して、記録媒体に記録された光情報を再生するので、再生時のノイズを取り除くことができる。

また、本発明にかかる光情報記録再生装置は、参照光の光強度の一部分を変化させるので、記録媒体に記録された情報の安全性を向上させることができる。

また、本発明にかかる光情報記録再生装置は、情報の記録あるいは再生を制御するための光束を前記記録媒体内の複数の厚み方向に照射するので、異なる厚み方向に記録された、情報の記録あるいは再生を制御するための情報を効率よく読み取ることができる。

また、本発明にかかる光情報記録再生装置は、透過率がそれぞれ変化する複数のセグメントに分割され、当該複数のセグメントを単一の光束が透過する場合に、記録媒体に記録する情報に応じて所定のセグメントの光束の透過率を変化させることによって、所定の情報を含んだ記録信号と、当該記録信号と干渉させる参照光とを形成するので、記録密度を向上させることができる。

図１は、記録信号光および参照光を生成する光情報記録再生装置に備えられる空間光変調素子１０について説明する図である。図２は、図１に示した空間光変調素子１０の複数のセグメント１１を透過する光束の光強度の変調状態を示す図である。図３は、本発明に係る光情報記録処理の原理について説明する図である。図４−１は、セグメント境界１２の光の透過率がセグメント１１の光の透過率よりも大きい場合の光束の光強度プロファイルを示す図である。図４−２は、セグメント境界１２をマスクした場合の光束の光強度プロファイルを示す図である。図４−３は、セグメント境界１２の光の透過率がセグメント１１の光の透過率と等しい場合の光束の光強度プロファイルを示す図である。図５は、図１に示した空間光変調素子１０の構成について説明する図である。図６は、光学位相補正素子２１の構成について説明する図である。図７−１は、光学位相補正素子２１がＯＦＦ状態にある場合の液晶分子の状態を示す図である。図７−２は、光学位相補正素子２１がＯＮ状態にある場合の液晶分子の状態を示す図である。図８は、空間光強度変調素子２０に印加する印加電圧と光束の透過率との間の関係を示す図である。図９は、本実施例１に係る光情報記録再生装置の構成を示す図である。図１０−１は、光情報記録媒体の反射層により反射された記録信号光および参照光が記録層において透過型干渉パターンを形成する場合の例を示す図である。図１０−２は、光情報記録媒体の記録層に入射した記録信号光および参照光が記録層において透過型干渉パターンを形成する場合の例を示す図である。図１１は、本実施例２にかかる光情報記録再生装置の構成を示す図である。図１２は、空間光変調素子８０に形成された遮光膜について説明する図である。図１３は、図１１に示した光情報記録再生装置により光情報の記録再生がなされる光情報記録媒体７４の構造を示す図である。図１４は、入射時に記録層９３に干渉パターンを形成する光束の光路と光情報記録媒体７４の各層との間の関係を示す図である。図１５は、入射時に記録層９３に透過型干渉パターンを形成する光束の光路と当該光束により形成される透過型干渉パターンとの間の関係を示す図である。図１６は、入射光を用いて情報を記録する場合に共役焦点位置を変化させることにより複数の透過型干渉パターンが形成された記録層９３について説明する図である。図１７は、反射層９５により反射された後記録層９３に干渉パターンを形成する光束の光路と光情報記録媒体７４の各層との間の関係を示す図である。図１８は、反射層９５により反射された後記録層９３に透過型干渉パターンを形成する光束の光路と当該光束により形成される透過型干渉パターンとの間の関係を示す図である。図１９は、反射光を用いて情報を記録する場合に共役焦点位置を変化させることにより複数の透過型干渉パターンが形成された記録層９３について説明する図である。図２０は、本実施例３にかかる光情報記録再生装置の光学系の構成を示す図である。図２１は、アドレス情報およびガイドトラックのプロファイルを保持する複数の反射層を有する光情報記録媒体について説明する図である。図２２は、反射層１４５，１４７により反射される記録信号光および参照光の影響を抑える反射層１４９を有する光情報記録媒体の構成を示す図である。図２３は、本実施例４にかかる光情報記録再生装置の光学系の構成を示す図である。図２４は、図２３に示した共役焦点変換レンズ１５４の構成を示す図である。

符号の説明

１０，８０空間光変調素子
１１，８１セグメント
１２，８２セグメント境界
１３，８３レンズ開口
１４，８４ＯＮセグメント
１５，８５ＯＦＦセグメント
２０空間光強度変調素子
２１光学位相補正素子
３０，３４偏光板
３１，３３ガラス基板
３１ａマトリクス状ＴＦＴセグメント
３２液晶
３３ａＴＦＴ対極
４０エンコーダ
４１記録信号発生器
４２空間光変調素子駆動装置
４３コントローラ
４４レーザ駆動装置
４５短波長レーザ光源
４６，５２，１２１，１５１コリメータレンズ
４７ダイクロイックキューブ
４８，５３，１２４，１３６，１５５ハーフミラーキューブ
４９，１２６，１５７対物レンズ
５０，７４光情報記録媒体
５１長波長レーザ光源
５４，１３７，１６３検出レンズ
５５，１３８，１６４フォトディテクタ
５６，１３０，１６２ＣＭＯＳセンサ
５７増幅器
５８デコーダ
５９再生出力器
６０，６２，６４，６６，９０，９２，９４，１４０，１４２，１４４，１４４ａ，１４４ｂ保護層
６１，６８，９１，９６，１４１，１４８ポリカーボネート基板
６３，９３，１４３記録層
６５，６７，９５，１４５，１４７，１４９反射層
７０遮光板
７１，１２７，１３４，１５９収束レンズ
７２，１２８，１６０ピンホール
７３，１２９，１３５，１６１拡大レンズ
８６遮光膜
８７非変調領域
１００ａ，１０１ａ，１１０ａ，１１１ａ入射光
１００ｂ，１０１ｂ，１１０ｂ，１１１ｂ反射光
１２０，１５０レーザ光源
１２２，１３３，１５２１／２波長板
１２３，１２５，１５６偏光ビームスプリッタ
１３１反射ミラー
１３２光強度調整素子
１４６透明樹脂
１５３偏光変換素子
１５４共役焦点変換レンズ
１５８偏光子
１７０第１の共役焦点変換レンズ
１７１第２の共役焦点変換レンズ
１７２プッシュプル機構
１７３透明基板

以下に、本発明に係る光情報記録再生装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

まず、本発明に係る光情報記録媒体の特徴について説明する。この光情報記録媒体は、記録層、保護層および反射層が積層された構造となっている。記録層は、記録信号光と参照光との間の干渉効果により発生した干渉パターンを光情報として記録する役割を有する。保護層は、記録層を傷などから保護する役割を有する。反射層は、光情報記録媒体に照射された光束を反射する役割を有する。

記録信号光と参照光とが光情報記録媒体に照射された場合には、反射層により反射された記録信号光と記録層に入射してくる参照光、あるいは、記録層に入射してくる記録信号光と反射層により反射された参照光とが記録層内において反射型干渉パターンを形成してしまい、記録ノイズが発生する。

そこで、本発明では、記録ノイズの原因となる反射型干渉パターンが保護層内でのみ発生するように保護層の厚みを適切に調整し、上記記録ノイズの発生を抑えるようにする。以下に、この光情報記録媒体について詳細に説明する。

なお、ここでは、記録信号光および参照光を生成する場合に、単一の光源から出射された光束を２つの光束に分離するのではなく、単一の光源から出射された光束の空間的な光強度のバイアスレベルを変化させることにより記録信号光および参照光を生成する光情報記録再生装置を用いて、光情報記録媒体に光情報を記録する場合について説明する。

図１は、記録信号光および参照光を生成する光情報記録再生装置に備えられる空間光変調素子１０について説明する図である。図１に示すように、この空間光変調素子１０は、セグメント１１とセグメント境界１２とを有する。また、図１には、空間光変調素子１０と、光束を空間光変調素子１０に収束させるコリメータレンズのレンズ開口１３との間の関係が示されている。

実際には、空間光変調素子１０の中央部分は、記録信号光および参照光の透過を遮光する遮光板（図示せず）に覆われるため、空間光変調の役割をなさないので、その部分のセグメント１１は不要となる。この遮光板については後に詳しく説明する。

各セグメント１１は、セグメント境界１２により分離される。空間光変調素子１０は、液晶素子あるいは屈折率異方性が電気的に変化する電気光学素子で形成されているため、各セグメント１１に電圧を印加することにより、各セグメント１１は、透過光あるいは反射光の強度が高いＯＮセグメント１４、あるいは、透過光あるいは反射光の強度が低い（０ではない）ＯＦＦセグメント１５に状態が変化する。

図２は、図１に示した空間光変調素子１０の複数のセグメント１１を透過する光束の光強度の変調状態を示す図である。また、図２は、記録信号光および参照光の概念について説明している。

図２には、記録信号光を生成するための印加電圧をＡとし、参照光を生成するための印加電圧をＢ（Ｂ＞Ａ）とし、各セグメント１１に印加電圧ＡおよびＢを交互に印加した場合が示されている。本実施例１においては、光源となるレーザ光が空間光変調素子１０を透過するだけで、記録信号光と参照光とが重ね合わせの状態で生成されることに大きな特徴がある。

図３は、本発明に係る光情報記録処理の原理について説明する図である。空間光変調素子１０を用いて生成される光束は、以下に説明する原理により、光束の全面が参照光であり、全面が記録情報に応じて光強度変調が可能な記録信号光となる。そして、その光束は、光情報記録媒体の記録層内において、光束を収束させる対物レンズの焦点近傍で回折干渉し、参照光と記録信号光とが３次元的に回折干渉した回折干渉パターンが記録される。

図３では、各セグメント１１を透過した光束（光強度成分a, b, c, d, e, f, g およびh）により生成される干渉パターンが、参照光（光強度成分p）と記録信号光（光強度成分q, r および s）とから生成される回折干渉パターンと等価であることを示している。

一般に、対物レンズの焦平面を含む焦点近傍の３次元領域では、強いファーフィールド回折が発生する。そして、バビネの原理により、空間光変調素子１０の各セグメント１１の光強度成分を、各光強度成分の積分領域で独立にフーリエ変換し、それらを互いに加算したものは、全体のセグメント１１の光強度成分を全体の積分領域でフーリエ変換したものに等しいこと、および、フーリエ変換における線形性とから、図３の例における回折干渉パターンは以下のように表すことができる。

回折干渉パターン
=F(a)+F(b)+F(c)+F(d)+F(e)+F(f)+F(g)+F(h)
=F(a)+F(2q)+F(c)+F(2r)+F(e)+F(f)+F(2s)+F(h)
=F(a)+2F(q)+F(c)+2F(r)+F(e)+F(f)+2F(s)+F(h)
=F(a)+F(1/2 b)+F(q)+F(c)+F(1/2 d)+F(r)+F(e)+F(f)+F(1/2 g)+F(s)+F(h)
=F(a)+F(1/2 b)+F(c)+F(1/2 d)+F(e)+F(f)+F(1/2 g)+F(h)+F(q)+F(r)+F(s)

ここで、F(x)は、光強度成分xのフーリエ変換である。また、ここでは、話を単純にするため、
q=1/2 b，
r=1/2 d，
s=1/2 g
としている。

さらに、
p=a+1/2 b+c+1/2 d+e+f+1/2 g+h
とすると、バビネの原理とフーリエ変換の線形性とにより、
F(a)+F(1/2 b)+F(c)+F(1/2 d)+F(e)+F(f)+F(1/2 g)+F(h)=F(p)
であるから、
回折干渉パターン
=F(p)+(F(q)+F(r)+F(s))
=F(p)+F(q+r+s)
となる。

このように、参照光と記録信号光とを分離して考えても同じ回折現象が現れるため、焦平面を含む焦点近傍の３次元空間において参照光と記録信号光とによる強い回折干渉パターンが現れる。

一方、焦点から相当に離れた部分では回折効果は小さく、また、光密度も低いため、回折干渉パターンの強度は極めて弱く、記録材料の感度との関係によって収束点近傍でのみ回折干渉パターンが記録される。

つぎに、空間光変調素子１０の各セグメント１１に電圧を印加することにより変化する光情報記録用の光束の光強度レベルについて説明する。図４−１は、セグメント境界１２の光の透過率がセグメント１１の光の透過率よりも大きい場合の光束の光強度プロファイルを示す図であり、図４−２は、セグメント境界１２をマスクした場合の光束の光強度プロファイルを示す図であり、図４−３は、セグメント境界１２の光の透過率がセグメント１１の光の透過率と等しい場合の光束の光強度プロファイルを示す図である。

図４−１に示すように、セグメント境界１２の光の透過率がセグメント１１の光の透過率よりも大きい場合には、全セグメント１１に電圧Ｂを印加すると、セグメント境界１２の部分の光強度がその他の部分よりも大きくなる。この場合には、セグメント境界１２の部分を透過した境界参照光も、参照光の一部として用いるようにしている。

そして、電圧Ｂと、電圧Ｂよりも小さな電圧Ａとを各セグメント１１に交互に印加した場合には、光束の光強度プロファイルは、記録信号光レベル、境界参照光レベル、および、参照光レベルの３つの異なるレベルを有する光強度プロファイルとなる。

また、図４−２に示すように、セグメント境界１２をマスクした場合には、全セグメント１１に電圧Ｂを印加すると、セグメント境界１２では光を通さないため、セグメント境界１２の部分で光強度が０になる。

そして、電圧Ｂと、電圧Ｂよりも小さな電圧Ａとを各セグメント１１に交互に印加した場合には、光束の光強度プロファイルは、記録信号光レベル、境界参照光レベル、および、光強度が０である光強度ゼロレベルの３つの異なるレベルを有する光強度プロファイルとなる。

この場合には、光束はセグメント１１ごとに分離されるが、各光束が空間光変調素子１０を透過した後回折干渉する領域は、収束レンズの焦平面を含む焦点近傍の領域にとどまるように制御される。

また、図４−３に示すように、セグメント境界１２の光の透過率がセグメント１１の光の透過率と等しい場合には、全セグメント１１に電圧Ｂを印加すると、セグメント境界１２の部分とその他の部分とで光強度が等しくなる。この場合、セグメント１１の部分を透過した光、および、セグメント境界１２の部分を透過した光の双方が参照光として用いられる。

そして、電圧Ｂと、電圧Ｂよりも小さな電圧Ａとを各セグメント１１に交互に印加した場合には、光束の光強度プロファイルは、平坦な光強度プロファイルの参照光に記録信号光が重畳されるので、記録信号光レベル、および、参照光レベルの２つの異なるレベルを有する光強度プロファイルとなる。この場合は、参照光が単純な光強度プロファイルとなるので、記録ノイズの発生を抑制することができる。

ここで、空間光変調素子１０は、空間光強度変調素子と光学位相補正素子から構成される。図５は、図１に示した空間光変調素子１０の構成について説明する図である。図５に示すように、互いに張り合わされた空間光強度変調素子２０、および、光学位相補正素子２１に光束を透過させることにより、記録信号光と参照光とが生成される。

空間光強度変調素子２０は、ＴＮ（Twisted Nematic）型の液晶素子により構成される。また、光学位相補正素子２１は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）型の液晶素子により構成される。本実施例では、空間光強度変調素子２０と光学位相補正素子２１とを液晶素子により構成する場合について説明するが、電気光学素子を用いる場合においても、本実施例と同様の考え方を適用することができる。

また、空間光強度変調素子２０と光学位相補正素子２１とは、それぞれ図１に示したようにセグメント境界１２により各セグメント１１に分けられており、空間光強度変調素子２０および光学位相補正素子２１の各セグメント１１は、光束が透過する領域を互いに共有するように配置されている。

空間光強度変調素子２０は、透過する光束の光強度を変調する素子である。この空間光強度変調素子２０が光束の光強度のみを変調する場合は問題はないが、物質の屈折率の異方性を利用する液晶素子のような光学素子の場合、光学位相が必ず変化してしまう。

すなわち、記録情報に応じて各セグメント１１の透過光強度を変化させると光学位相も変化してしまうため、参照光の光学位相がセグメントのＯＮ・ＯＦＦの組み合わせで常時変化することになり、参照光として機能しなくなる。

もちろん、空間光強度変調素子の中央に記録信号光を生成するセグメントを配置し、その周りに参照光を生成するセグメントを配置するなどして、記録信号光を生成するセグメントと参照光を生成するセグメントとを完全に独立させた場合には、光強度を変調する場合に光学位相に変化が生じても問題はないが、記録信号光を生成するセグメント領域が減少するため、情報の記録密度が低下することになる。

そのため、光学位相補正素子２１を用いて、空間光強度変調素子２０を光束が透過することにより生じた光学位相の変化を補正する。具体的には、光学位相は空間光強度変調素子２０に印加された電圧に応じて変化するので、光学位相補正素子２１は、情報記録時に空間光強度変調素子２０に照射されるレーザのレーザーパワーが変更される場合などに、空間光強度変調素子２０の光学位相特性に合わせて光学位相を補正する。

この光学位相の補正は、空間光強度変調素子２０および光学位相補正素子２１の印加電圧に対する光学位相特性を光情報記録再生装置に組み込む前にあらかじめ調べておき、その光学位相特性の情報を光情報記録再生装置に備えられたメモリに記憶させ、それを読み出して利用することにより容易におこなうことができる。

つぎに、光学位相補正素子２１の構成について説明する。空間光強度変調素子２０については、一般的なＴＮ型の液晶素子を用いるため、構成の詳しい説明は省略する。図６は、光学位相補正素子２１の構成について説明する図である。

図６に示すように、光学位相補正素子２１は、偏光板３０、ガラス基板３１、液晶３２、ガラス基板３３および偏光板３４を有する。ここで、空間光強度変調素子２０であるＴＮ型の液晶素子を透過した光束の偏光状態は直線偏光であり、この直線偏光の偏光方向にガラス基板３１に貼り合わされた偏光板３０の光束の透過軸は一致している。

また、ガラス基板３１には、ＴＦＴ駆動するマトリクス状のセグメントであるマトリクスＴＦＴセグメント３１ａが形成されている。さらに、ガラス基板３３には、偏光板３４が貼り合わされており、偏光板３４の光束の透過軸の方向は、偏光板３０の光束の透過軸の方向と一致している。

また、ガラス基板３３には、ガラス基板３１に形成されたマトリクスＴＦＴセグメント３１ａの対極であるＴＦＴ対極３３ａが形成されている。さらに、ガラス基板３１およびガラス基板３３の内側表面には、ポリイミドなどの配向剤をラビング処理した配向膜処理がなされており、液晶分子は偏光板３０および偏光板３４の光束の透過軸に一致するように配向している。

このような構成の光学位相補正素子２１を用いて、液晶分子をマトリクス状のセグメント単位でＴＦＴ駆動することにより、一方向に液晶分子の向きが揃った状態で液晶分子の傾きを制御することができ、屈折率異方性と光学位相との間の関係から、光学位相補正素子２１を透過する光束の光学位相を自在に調整でき、空間光強度変調素子２０が光束の光強度を変調することにより生じた光学位相のずれを補正することが可能になる。

図７−１は、光学位相補正素子２１がＯＦＦ状態にある場合の液晶分子の状態を示す図であり、図７−２は、光学位相補正素子２１がＯＮ状態にある場合の液晶分子の状態を示す図である。

図７−１に示すように、光学位相補正素子２１がＯＦＦ状態、すなわち、光学位相補正素子２１のセグメントに電圧が印加されていない場合には、液晶分子３５はラビング処理および配向膜処理により決定された方向に配向している。

そして、図７−２に示すように、光学位相補正素子２１がＯＮ状態、すなわち、光学位相補正素子２１のセグメントに電圧が印加された場合には、液晶分子３５の配向方向が変化し、それに伴って屈折率異方性が変化する。このようにして、屈折率異方性を変化させることにより光束の光学位相のずれを補正することができる。

なお、空間光強度変調素子２０の各セグメントと光学位相補正素子２１の各セグメントとは、１対１に対応するよう上下に配置されている。そして、記録情報に応じて光強度変調をおこなうため、空間光強度変調素子２０の各セグメントがＯＮまたはＯＦＦ状態にされるのに同期させて、各セグメントに対応する光学位相補正素子２１のセグメントがＯＮまたはＯＦＦ状態にされ、光学位相補正素子２１を透過する光束の光学位相が全面にわたって一定になるように制御される。

光学位相を補正する具体的な方法としては、ＯＮ状態となった空間光強度変調素子２０のセグメントに対応する光学位相補正素子２１のセグメントのみを駆動させ、記録信号光の光学位相を参照光の光学位相に合わせる方法や、空間光強度変調素子２０の最大あるいは最小の透過率レベルにおける光学位相を基準とし、その光学位相に記録信号光および参照光の光学位相を合わせる方法などがある。

つぎに、空間光強度変調素子２０に印加する印加電圧と光束の透過率との間の関係について説明する。図８は、空間光強度変調素子２０に印加する印加電圧と光束の透過率との間の関係を示す図である。

記録信号光は参照光よりも光強度が大きいため、図８に示すように、記録信号光を生成するセグメントの光束の透過率が、参照光を生成するセグメントの光束の透過率よりも大きくなるよう、参照光を生成するセグメントに印加する電圧Ｂよりも小さな電圧Ａを記録信号光を生成するセグメントに印加する。

つぎに、本実施例１に係る光情報記録再生装置の構成について説明する。図９は、本実施例１に係る光情報記録再生装置の構成を示す図である。図９に示すように、この光情報記録再生装置は、エンコーダ４０、記録信号発生器４１、空間光変調素子駆動装置４２、コントローラ４３、レーザ駆動装置４４、短波長レーザ光源４５、コリメータレンズ４６、空間光強度変調素子２０、光学位相補正素子２１、ダイクロイックキューブ４７、ハーフミラーキューブ４８、対物レンズ４９、長波長レーザ光源５１、コリメータレンズ５２、ハーフミラーキューブ５３、検出レンズ５４、フォトディテクタ５５、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ５６、増幅器５７、デコーダ５８、再生出力器５９を有する。

短波長レーザ光源４５は、情報の記録または再生用に適切に調整された光強度の光束を出射する。この光強度の調整は、コントローラ４３により制御されるレーザ駆動装置４４によりなされる。

短波長レーザ光源４５により出射された光束は、コリメータレンズ４６によりほぼ平行に伝播する平行光に変換され、空間光強度変調素子２０と光学位相補正素子２１とから構成される空間光変調素子１０に入射する。

一方、エンコーダ４０は、記録情報（画像、音楽、データ）の入力を受け付け、コントローラ４３の制御のもと、受け付けた記録情報をデジタルデータとしてコード化する。記録信号発生器４１は、エンコーダ４０によりコード化された記録信号を、コントローラ４３の制御のもと、ページデータに変換し、空間光変調素子駆動装置４２に順次送信する。

空間光変調素子駆動装置４２は、空間光強度変調素子２０および光学位相補正素子２１の各セグメントに電圧を独立に印加することにより各セグメントを同期を取って駆動させ、空間光強度変調素子２０を制御して光束の光強度変調をおこなわせるとともに、光学位相補正素子２１を制御して光強度変調がなされた光束の光学位相補正をおこなわせることにより、光軸を共有する光学位相の揃った記録信号光および参照光を生成させる。

空間光強度変調素子２０および光学位相補正素子２１により生成された記録信号光および参照光は、長波長レーザ光を反射するダイクロイックキューブ４７を透過し、さらにハーフミラーキューブ４８を透過して対物レンズ４９に入射し、光情報を記録する光情報記録媒体５０の記録層に到達する。

光情報記録媒体５０の記録層では、対物レンズ４９を透過することにより収束した光束の回折干渉により干渉パターンが形成され、情報が記録層に記録される。この光情報記録媒体５０については後に詳しく説明する。

また、長波長レーザ光源５１により出射される長波長レーザ光は、対物レンズ４９のフォーカス方向およびトラック方向の制御に用いられる。また、この長波長レーザ光は、スピンドルモータ（図示せず）により面内で回転する光情報記録媒体５０にあらかじめエンボスピットとして形成されたアドレス情報の再生に用いられ、このアドレス情報に基づいて情報の記録または再生におけるアクセス制御がなされる。

具体的には、長波長レーザ光源５１により出射される長波長レーザ光は、コリメータレンズ５２によりほぼ平行に伝播する平行光に変換される。そして、長波長レーザ光は、ハーフミラーキューブ５３を透過し、ダイクロイックキューブ４７により反射されてハーフミラーキューブ４８を透過し、対物レンズ４９に入射する。

対物レンズ４９は、長波長レーザ光を光情報記録媒体５０のアドレス情報記録面に収束させる。そして、アドレス情報やトラックエラー、フォーカスエラー信号などのサーボ情報を含んだ長波長レーザ光は、光情報記録媒体５０の反射層により反射され、対物レンズ４９、ハーフミラーキューブ４８、ダイクロイックキューブ４７、ハーフミラーキューブ５３、検出レンズ５４を経て、サーボ情報やアドレス情報を検出するフォトディテクタ５５に到達する。

そして、フォトディテクタ５５により長波長レーザ光が電気信号に変換され、コントローラ４３にアドレス情報、トラックエラー、フォーカスエラー信号が伝達される。コントローラ４３は、フォトディテクタ５５により伝達された情報に基づいて、対物レンズ４９の位置の制御をおこない、光情報記録媒体５０の所定の領域に光束を収束させる。

光情報記録媒体５０の記録層に記録された干渉パターンの情報は、参照光のみを記録層に照射することにより再生される。この参照光は、空間光強度変調素子２０および光学位相補正素子２１の各セグメントに印加する電圧を等しくすることにより生成することができる。

そして、この再生用の参照光が記録層に照射されると、参照光は、記録層に記録された記録信号光の波面を再生しながら、光情報記録媒体５０の反射層により反射され、ハーフミラーキューブ４８によりＣＭＯＳセンサ５６に入射する。

ＣＭＯＳセンサ５６は、記録層から再生された記録信号光を電気信号に変換する。そして、その電気信号は、増幅器５７を経て、デコーダ５８により復号され、再生出力器５９により再生される。

つぎに、本実施例１における光情報記録媒体の構成と入射光の光路について説明する。図１０−１は、光情報記録媒体の反射層により反射された記録信号光および参照光が記録層において透過型干渉パターンを形成する場合の例であり、図１０−２は、光情報記録媒体の記録層に入射した記録信号光および参照光が記録層において透過型干渉パターンを形成する場合の例である。

図１０−１に示すように、この光情報記録媒体は、保護層６０、ポリカーボネート基板６１、保護層６２、記録層６３、保護層６４、反射層６５、保護層６６、反射層６７、ポリカーボネート基板６８から構成される。

そして、アドレス、フォーカス、トラックなどを制御する長波長の制御用レーザ光と、短波長の記録信号光・参照光とが、対物レンズ４９を透過して光情報記録媒体に同一の光路で入射した場合に、ダイクロイックフィルターである反射層６５により短波長の記録信号光・参照光が反射される。

この場合、制御用レーザ光の焦点位置と記録信号光・参照光の真の焦点位置とは略一致し、制御用レーザ光は、アドレス情報を保持する反射層６７に収束する。実際には、記録信号光・参照光は、反射層６５により反射されるため、記録信号光・参照光は反射側の共役な位置に収束する。

ここで、記録層６３の屈折率と保護層６４の屈折率とは略同一であって、記録層６３と保護層６４との界面における光束の反射を抑制し、光束の不要な干渉を防止するようにしている。

また、図１０−２では、光情報記録媒体に入射した記録信号光・参照光が記録層６３内で収束・発散する場合について説明している。この場合、記録信号光および参照光が反射層６５により反射される前に記録層６３にて干渉パターンを形成する。

上述してきたように、本実施例１にかかる光情報記録再生装置は、空間光強度変調素子２０が、各セグメントの透過率を、光情報記録媒体５０に記録する情報に応じて、所定のセグメントの光束の透過率を変化させることによって、短波長レーザ光源４５出射される単一のレーザ光から、記録信号光および参照光を形成し、光学位相補正素子２１が、記録信号光および参照光の光学位相を補正し、対物レンズ４９が、記録信号光および参照光を絞り込むことによって、光情報記録媒体５０内に干渉パターンを形成させ、光情報を記録するので、空間光強度変調素子２０を調整することによって、容易に記録密度を向上させることができる。

また、本実施例１にかかる光情報記録再生装置は、空間光強度変調素子２０および光学位相補正素子２１によって、記録信号光および参照光を形成することができるので、装置全体をシンプルにすることができ、コストを削減することができる。

また、本実施例１にかかる光情報記録再生装置は、空間光強度変調素子２０および光学位相補正素子２１の各セグメントがそれぞれ一対一に対応しているため、記録信号光・参照光の光学位相を適切に補正できる。

次に、本実施例２にかかる光情報記録再生装置の説明を行う。実施例１において説明した光情報記録再生装置では、図１０−１および図１０−２に示すように、記録信号光および参照光は、記録層６３に入射した際、および、反射層６５により反射された後再度記録層６３に入射した際に透過型干渉パターンを形成するが、記録層６３に入射した記録信号光・参照光と反射層６５により反射された後再度記録層６３に入射した記録信号光・参照光とが重なると反射型干渉パターンを形成してしまい、この反射型干渉パターンが記録ノイズとなってしまう問題がある。

これは、図１０−１および図１０−２のいずれの場合も、対物レンズ４９の中央部を透過して光情報記録媒体に入射してくる記録信号光・参照光の入射光が存在するためである。すなわち、この入射光と記録信号光・参照光が反射層６５により反射された反射光とが回折干渉し、あるいは、この入射光が反射層６５により反射された反射光と記録信号光・参照光の入射光とが回折干渉してしまうからである。

そこで、本実施例２にかかわる光情報記録再生装置は、対物レンズ４９に入射する入射光の中心部を遮光する遮光板を配置することにより、入射光と反射光とにより形成される反射型干渉パターンを抑制することができる。以下では、この遮光板を配置する場合について説明する。

図１１は、本実施例２にかかる光情報記録再生装置の構成を示す図である。この光情報記録再生装置は、図９に示した光情報記録再生装置と、遮光板７０、収束レンズ７１、ピンホール７２、拡大レンズ７３を新たに配置した点が異なる。

図１１では、図９の光情報記録再生装置と同じ構成部品については同じ番号を付与することとし、詳しい説明は省略する。また、図１１に示した光情報記録媒体７４の構造が、図１０−１あるいは図１０−２に示した光情報記録媒体５０の構造とは異なる。これについては後に詳しく説明する。

図１１に示すように、この光情報記録再生装置では、光情報記録媒体７４に照射される光束の中央部分を遮光する円形の遮光板７０が配置され、空間光強度変調素子２０および光学位相補正素子２１からなる空間光変調素子１０の有効領域が制限される。これにより、輪帯状の記録信号光および参照光が生成される。

なお、遮光板７０を配置する代わりに、空間光変調素子１０に遮光膜を形成し、空間光変調素子１０の有効領域を制限することとしてもよい。図１２は、空間光変調素子８０に形成された遮光膜について説明する図である。

図１２に示すように、この空間光変調素子８０は、図１に示した空間光変調素子１０と同様に、セグメント８１とセグメント境界８２とを有する。そして、各セグメント８１に電圧を印加することにより、各セグメント８１は、透過光あるいは反射光の強度が高いＯＮセグメント８４、あるいは、透過光あるいは反射光の強度が低い（０ではない）ＯＦＦセグメント８５に状態が変化する。

さらに、この空間光変調素子８０は、遮光膜８６を有している。この遮光膜８６は光学位相補正素子２１のＴＦＴを形成する際に、マスク処理をおこなうことにより容易に形成することができる。また、遮光膜８６と重なり合う部分があるセグメント８１は、非変調領域８７として参照光のみを生成するものとする。

また、図１１および図１２では、遮光板７０または遮光膜８６が円形であることとしたが、必ずしも円形である必要はなく、加工精度を確保できる形状であればどのような形でもかまわない。同様に、レンズ開口８３も空間光変調素子８０の形状と同様に、正方形であってもよい。

図１１の説明に戻ると、空間光強度変調素子２０および光学位相補正素子２１により生成された記録信号光および参照光は、遮光板７０により輪帯状の光束に変換され、ダイクロイックキューブ４７、ハーフミラーキューブ４８、対物レンズ４９を透過して光情報記録媒体７４に入射する。

図１３は、図１１に示した光情報記録再生装置により光情報の記録再生がなされる光情報記録媒体７４の構造を示す図である。この光情報記録媒体７４は、保護層９０、ポリカーボネート基板９１、保護層９２、記録層９３、保護層９４、反射層９５、ポリカーボネート基板９６により構成される。

この光情報記録媒体７４は、図１０−１および図１０−２に示した光情報記録媒体５０の保護層６４と反射層６７とを直接積層し、反射層６５および保護層６６を不要としている。すなわち、光情報記録媒体５０の保護層６４は、光情報記録媒体７４の保護層９４と対応しており、光情報記録媒体５０の反射層６７は、光情報記録媒体７４の反射層９５と対応している。また、反射層９５には、ポリカーボネート基板９６に形成されたアドレス情報およびガイドトラックのプロファイルが反映されている。

図１１の説明に戻ると、図１３で説明した光情報記録媒体７４の反射層９５により反射された光束は、対物レンズ４９、ハーフミラーキューブ４８、収束レンズ７１、ピンホール７２および拡大レンズ７３を介してＣＭＯＳセンサ５６に入射する。

アドレス情報やガイドトラックのプロファイルが反映された光情報記録媒体７４の反射層９５は高次の回折光を発生させるため、その回折光をピンホール７２を用いて遮光し、再生時のノイズを除去するようにする。

つぎに、光情報記録媒体７４に対して情報を記録再生する場合に用いられる光束の光路と光情報記録媒体７４の各層との間の関係について説明する。図１４は、入射時に記録層９３に干渉パターンを形成する光束の光路と光情報記録媒体７４の各層との間の関係を示す図である。なお、図１４においては、光情報記録媒体７４の保護層９０、ポリカーボネート基板９１、保護層９２およびポリカーボネート基板９６は省略している。

図１４に示す場合には、対物レンズ４９を透過して光情報記録媒体７４に入射する入射光１００ａ，１０１ａは、反射層９５により反射されて、それぞれ反射光１００ｂ，１０１ｂとなる。実際には、入射光１００ａ，１０１ａの光束は、図１１で説明した遮光板７０により中央部分が遮光された輪帯状の光束となっている。

そして、反射層９５に到達する前の光束に含まれる記録信号光と参照光とが適切な厚さに形成された記録層９３内において対物レンズ４９の共役焦点近傍の３次元領域で回折干渉し、透過型干渉パターンを形成する。ここで、共役焦点とは、記録層９３内における記録信号光および参照光の収束点のことである。

この場合、共役焦点の位置および保護層９４の厚さを適切に選ぶことにより、入射光１００ａ，１０１ａと反射光１００ｂ，１０１ｂとの干渉により記録層９３に反射型干渉パターンが記録されることを防止することができる。

具体的には、入射光１００ａ，１０１ａと反射光１００ｂ，１０１ｂとが反射型干渉パターンを形成する領域が保護層９４内となるように、共役焦点の位置および保護層９４の厚さを設定する。

すなわち、入射光１００ａ，１０１ａと反射光１００ｂ，１０１ｂとが重なる斜線で示した領域Ｐ１およびＰ２において反射型干渉パターンが形成されることになるが、領域Ｐ１およびＰ２が保護層９４内となるように保護層９４の厚さを決定することにより記録層９３に反射型干渉パターンが記録されることを防止する。

また、遮光板７０（あるいは図１２に示した遮光膜８６）の大きさを適切に選択し、記録層９３に記録される透過型干渉パターンの形成位置と、反射層９５により反射された反射光１００ｂ，１０１ｂの光路とを離間させることにより不要な多重干渉を抑制する。さらに、透過型干渉パターンは、記録層９３内にのみ発生し、情報が記録層９３に記録されるので、回折効率の改善が可能となる。

図１５は、入射時に記録層９３に透過型干渉パターンを形成する光束の光路と当該光束により形成される透過型干渉パターンとの間の関係を示す図である。この場合には、反射層９５に到達する前の入射光が保持する記録信号光と参照光とが共役焦点近傍において回折し、回折光が保持する記録信号光と参照光とが干渉し、透過型干渉パターンを形成する。

また、記録層９３の厚みと保護層９４の厚みとを適切に選択し、共役焦点位置を変化させることにより、記録層９３の深さ方向に複数の透過型干渉パターンを形成することも可能であり、記録層９３のトラック方向や周方向に多重化する面内多重記録と組み合わせるとさらに数倍の記録容量を実現することができるようになる。

この場合、共役焦点位置を変化させる方法としては、図１１に示した制御用レーザ光の光学系を構成するコリメータレンズ５２を前後に移動させる装置を備え、コントローラ４３の指示によりコリメータレンズ５２が移動するとともに、サーボ機構により対物レンズ４９が移動するようにする。

これにより、制御用レーザ光の光情報記録媒体７４上での焦点位置を変化させることなく、共役焦点の位置を変化させることができる。また、コリメータレンズ５２を移動させる代わりに、コリメータレンズ４６を前後に移動して共役焦点の位置を変化させることとしてもよい。

図１６は、入射光を用いて情報を記録する場合に共役焦点位置を変化させることにより複数の透過型干渉パターンが形成された記録層９３について説明する図である。図１６の例では、制御用レーザ光を用いたサーボ制御により記録層９３の深さ方向に２つの透過型干渉パターンが形成されている。

形成された透過型干渉パターンから情報を再生する場合には、情報を記録する場合と同様に、制御用レーザ光を用いたサーボ制御により、透過型干渉パターンの共役焦点位置に参照光が一致するようフォーカスオフセットを調整し、低出力の参照光を照射する。この場合、２つの透過型干渉パターンの間では、共役焦点位置が異なり、また、回折効果による参照光の位相および強度パターンが異なるため、干渉ノイズは小さい。

ここで、反射型干渉パターンが形成され、記録ノイズが発生するのを防止するのに適切な保護層９４の厚みを算出する算出式について説明する。図１４において対物レンズ４９の半径をa、遮光板７０（円形の場合）の半径をm、反射層９５から共役焦点までの距離をsとすると、図１５に透過型干渉パターンとして示した、反射層９５に到達する前の光束と反射層９５により反射された光束とが干渉する領域の深さdは、
d=s (a-m)/(a+m)
となる。たとえば、aが2.5mm、mが1.5mm、sが0.5mmである場合には、d=125μmとなる。

また、対物レンズ４９の焦点距離をfとすると、対物レンズ４９の開口数はa/fであり、遮光板７０によりマスクされたマスク部の開口数はm/fとなるので、
d=s (NA1-NA2)/(NA1+NA2),
NA1=a/f,
NA2=m/f
と表現することもできる。

そして、保護層９４の厚さをｄ以上にすることにより、反射型干渉パターンが保護層９４内で形成されるようにし、記録層９３に反射型干渉パターンが記録されることを防止することができるようになる。

なお、図１６では、図を簡略化するために、２つの透過型干渉パターンがまったく重ならず、分離して記録される場合について示したが、光情報記録媒体７４のトラック方向や周方向に多重化する面内多重化記録と同様に、深さ方向に透過型干渉パターンの一部が重なるように多重化して記録することもできる。

図１７は、反射層９５により反射された後記録層９３に干渉パターンを形成する光束の光路と光情報記録媒体７４の各層との間の関係を示す図である。なお、図１７においては、光情報記録媒体７４の保護層９０、ポリカーボネート基板９１、保護層９２およびポリカーボネート基板９６は省略している。

図１７に示す場合には、対物レンズ４９を透過して光情報記録媒体７４に入射する入射光１１０ａ，１１１ａは、反射層９５により反射されて反射光１１０ｂ，１１１ｂとなる。実際には、入射光１１０ａ，１１１ａの光束は、図１１で説明した遮光板７０により中央部分が遮光された輪帯状の光束となっている。

そして、反射層９５により反射された後の光束に含まれる記録信号光と参照光とが適切な厚さに形成された記録層９３内において対物レンズ４９の共役焦点近傍の３次元領域で回折干渉し、透過型干渉パターンを形成する。ここで、共役焦点とは、記録層９３内における記録信号光および参照光の収束点のことである。

この場合も、図１４で説明した場合と同様に、共役焦点の位置および保護層９４の厚さを適切に選ぶことにより、入射光１１０ａ，１１１ａと反射光１１０ｂ，１１１ｂとの間の干渉の結果、記録層９３に反射型干渉パターンが記録されることを防止することができる。

具体的には、入射光１１０ａ，１１１ａと反射光１１０ｂ，１１１ｂとが反射型干渉パターンを形成する領域が保護層９４内となるように、共役焦点の位置および保護層９４の厚さを設定する。

すなわち、入射光１１０ａ，１１１ａと反射光１１０ｂ，１１１ｂとが重なる斜線で示した領域Ｐ３およびＰ４において反射型干渉パターンが形成されることになるが、領域Ｐ３およびＰ４が保護層９４内となるように保護層９４の厚さを決定することにより記録層９３に反射型干渉パターンが記録されることを防止する。

また、遮光板７０（あるいは図１２に示した遮光膜８６）の大きさを適切に選択し、記録層９３に記録される透過型干渉パターンの形成位置と、反射層９５に到達する前の入射光１１０ａ，１１１ａの光路とを離間させることにより不要な多重干渉を抑制する。さらに、透過型干渉パターンは、記録層９３内にのみ発生し、情報が記録層９３に記録されるので、回折効率の改善が可能となる。

図１８は、反射層９５により反射された後記録層９３に透過型干渉パターンを形成する光束の光路と当該光束により形成される透過型干渉パターンとの間の関係を示す図である。この場合には、反射層９５により反射された後の反射光が保持する記録信号光と参照光とが共役焦点近傍において回折し、回折光が保持する記録信号光と参照光とが干渉し、透過型干渉パターンを形成する。

また、記録層９３の厚みと保護層９４の厚みとを適切に選択し、共役焦点位置を変化させることにより、記録層９３の深さ方向に複数の透過型干渉パターンを形成することも可能であり、記録層９３の面内多重記録と組み合わせるとさらに数倍の記録容量を実現することができるようになる。

図１９は、反射光を用いて情報を記録する場合に共役焦点位置を変化させることにより複数の透過型干渉パターンが形成された記録層９３について説明する図である。図１９の例では、制御用レーザ光を用いたサーボ制御により記録層９３の深さ方向に２つの透過型干渉パターンが形成されている。

形成された透過型干渉パターンから情報を再生する場合には、情報を記録する場合と同様に制御用レーザ光を用いたサーボ制御により、透過型干渉パターンの共役焦点位置に参照光が一致するようフォーカスオフセットを調整し、低出力の参照光を照射する。この場合、２つの透過型干渉パターンの間では、共役焦点位置が異なり、また、回折効果による参照光の位相および強度パターンが異なるため、干渉ノイズは小さい。

この場合の適切な保護層９４の厚みを算出する算出式は、図１４〜図１６で説明した入射光を用いて情報を記録する場合の保護層９４の厚みの算出式と同様である。すなわち、図１７〜図１９の場合にも、保護層９４の厚さをｄ以上にすることにより、反射型干渉パターンが保護層９４内で形成されるようにし、記録層９３に反射型干渉パターンが記録されることを防止することができるようになる。

なお、図１９では、図を簡略化するために、２つの透過型干渉パターンが全く重ならず、分離して記録される場合について説明したが、光情報記録媒体７４のトラック方向や周方向に多重化する面内多重記録と同様に、深さ方向に透過型干渉パターンの一部が重なるように多重化して記録することもできる。

また、図１４〜図１９に示したように、光情報記録媒体７４の記録層９３に入射光１００ａ、１０１ａのみ、あるいは、反射光１１０ｂ、１１１ｂのみで透過型干渉パターンを形成することができるので、複雑な多重記録の影響が無く、低ノイズの記録再生が可能である。

また、情報の再生時には、反射層９５にアドレス情報やガイドトラックの凹凸が形成されている場合でも、参照光の方向は常に一定であるので、反射層の凹凸により参照光のパターンが変調されたとしても、その変調されたパターンは常に安定しており、多重干渉せず、干渉パターンを安定的に形成することができる。

このようなことから、アドレス情報やガイドトラックの凹凸が形成された反射層に加えて、従来の光情報記録媒体のように、制御用レーザ光を透過し、記録信号光および参照光に反射するような特別な光学膜を備える必要を無くすことができる。

上述してきたように、本実施例２にかかる光情報記録再生装置は、空間光強度変調素子２０が、各セグメントの透過率を、光情報記録媒体７４に記録する情報に応じて、所定のセグメントの光束の透過率を変化させることによって、短波長レーザ光源４５出射される単一のレーザ光から、記録信号光および参照光を形成し、光学位相補正素子２１が、記録信号光および参照光の光学位相を補正し、遮蔽版７０が、光情報記録媒体７４に入射する光束の中心部分を遮蔽するので、入射光と反射光によって形成される反射型干渉パターンによる記録ノイズを取り除くことができる。

また、本実施例２にかかる光情報記録再生装置は、光情報記録媒体７４から光情報を読み取る場合に、ピンホール７２を利用して、反射光の高次の回折光を遮蔽するので、再生時のノイズを除去することができる。

つぎに、本実施例３にかかる光情報記録再生装置について説明する。本実施例３にかかる光情報記録再生装置は、アドレス、フォーカス、トラックなどを制御する制御用レーザ光と記録信号光および参照光とを同一の光源から生成する。図２０は、本実施例３にかかる光情報記録再生装置の光学系の構成を示す図である。

図２０に示すように、この光学系は、レーザ光源１２０、コリメータレンズ１２１、１／２波長板１２２、偏光ビームスプリッタ１２３、空間光強度変調素子２０、光学位相補正素子２１、遮光板７０、ハーフミラーキューブ１２４、偏光ビームスプリッタ１２５、対物レンズ１２６、収束レンズ１２７、ピンホール１２８、拡大レンズ１２９、ＣＭＯＳセンサ１３０、反射ミラー１３１、光強度調整素子１３２、１／２波長板１３３、収束レンズ１３４、拡大レンズ１３５、ハーフミラーキューブ１３６、検出レンズ１３７、フォトディテクタ１３８を有する。

この光学系では、Ｐ偏光の光束がレーザ光源１２０により出射されると、Ｐ偏光の光束は、コリメータレンズ１２１を透過し、１／２波長板１２２の結晶光軸に対して傾いた状態で１／２波長板１２２に入射する。

そして、１／２波長板１２２を透過した光束は、紙面に対して偏光面が傾いた偏光状態で偏光ビームスプリッタ１２３に入射し、Ｐ偏光成分の光束とＳ偏光成分の光束とに分離される。ここで、Ｐ偏光成分の光束およびＳ偏光成分の光束の光強度は、１／２波長板１２２の傾きを調整することにより自由に調整できる。

偏光ビームスプリッタ１２３により分離されたＰ偏光成分の光束は、空間光強度変調素子２０、光学位相補正素子２１、遮光板７０、ハーフミラーキューブ１２４、偏光ビームスプリッタ１２５および対物レンズ１２６を透過して光情報記録媒体７４に入射し、干渉パターンを形成することにより光情報記録媒体７４に情報を記録する。

光情報記録媒体７４に記録された情報を再生する場合には、光情報記録媒体７４に参照光であるＰ偏光の光束を照射し、光情報記録媒体７４により反射された光束は、対物レンズ１２６、偏光ビームスプリッタ１２５、ハーフミラーキューブ１２４、収束レンズ１２７、ピンホール１２８および拡大レンズ１２９を介してＣＭＯＳセンサ１３０に入射する。その後、ＣＭＯＳセンサ１３０に入射した光束は電気信号に変換されて、増幅処理およびデコード処理がなされ、光情報記録媒体７４に記憶された情報が再生される。

一方、Ｓ偏光成分の光束は、対物レンズ１２６の制御に用いられる制御用レーザ光である。このＳ偏光成分の光束は、偏光ビームスプリッタ１２３から出射された後、反射ミラー１３１により反射され、記録時あるいは再生時におけるＳ偏光成分の光束の光強度を最適化する光強度調整素子１３２に入射する。

ここで、光強度調整素子１３２がＴＮ型の液晶素子により構成される場合には、光強度調整素子１３２の光束の入射側に備えられた偏光板の偏光透過軸と、Ｓ偏光成分の光束の偏光面とを一致させる。さらに、光強度調整素子１３２から光束が出射する際にＰ偏光に偏光状態が変換された光束の偏光状態をＳ偏光に戻すため、１／２波長板１３３等の偏光面回転素子を光学系に備えることとする。

１／２波長板１３３を透過したＳ偏光成分の光束は、収束レンズ１３４、拡大レンズ１３５を透過して、ハーフミラーキューブ１３６により反射され、偏光ビームスプリッタ１２５に入射する。

そして、Ｓ偏光成分の光束は、Ｓ偏光成分の光束を反射する偏光ビームスプリッタ１２５により反射され、対物レンズ１２６を透過して光情報記録媒体７４に入射する。その後、Ｓ偏光成分の光束は、図１３に示したような光情報記録媒体７４の反射層９５により反射され、対物レンズ１２６、偏光ビームスプリッタ１２５、ハーフミラーキューブ１３６、検出レンズ１３７を透過し、アドレス情報やトラックエラー、フォーカスエラー信号などのサーボ情報を検出するフォトディテクタ１３８により電気信号に変換される。

フォトディテクタ１３８により得られた信号は、対物レンズ１２６のサーボ制御をおこなうコントローラに伝達される。対物レンズ１２６の位置の制御は、その情報に基づいておこなわれ、このような制御により光情報記録媒体７４の所定の領域に光束を収束させることができるようになる。

この場合には、記録信号光および参照光となるＰ偏光成分の光束の偏光面と、サーボ制御用に用いられるＳ偏光成分の光束の偏光面とは直交している。すなわち、Ｐ偏光成分の光束とＳ偏光成分の光束とでは干渉が起こらないので、光情報記録媒体７４の記録層に不要な干渉パターンを記録することがないという利点がある。

また、収束レンズ１３４と拡大レンズ１３５とを前後に移動させる装置を備えることにより、Ｐ偏光成分の光束が収束する位置とＳ偏光成分の光束が収束する位置とを自由に決めることができるようになる。

なお、図１３においては、アドレス情報およびガイドトラックのプロファイルを保持する反射層９５が１つだけ設けられた場合について説明したが、このような反射層９５は複数あってもよい。

図２１は、アドレス情報およびガイドトラックのプロファイルを保持する複数の反射層を有する光情報記録媒体について説明する図である。この光情報記録媒体は、保護層１４０、ポリカーボネート基板１４１、保護層１４２、記録層１４３、保護層１４４、反射層１４５、透明樹脂１４６、反射層１４７、ポリカーボネート基板１４８により構成される。

ここで、アドレス情報およびガイドトラックのプロファイルを保持する反射層１４５は半透明であり、照射されるサーボ制御用のレーザ光の一部を透過し、また、一部を反射する。

また、反射層１４７は、透明樹脂１４６を間に挟んで反射層１４５に積層された層であり、反射層１４５と同様にアドレス情報およびガイドトラックのプロファイルを保持している。

反射層１４７が保持しているアドレス情報は、反射層１４５が保持しているアドレス情報と連続しており、たとえば、反射層１４５が１〜５０，０００のアドレス情報を保持している場合は、反射層１４７は、５０，００１〜１００，０００のアドレス情報を保持するようにする。

そして、図２０に示したような対物レンズ１２６を前後に移動させ、サーボ制御用のレーザ光の焦点位置が反射層１４５または反射層１４７の表面にくるよう制御することにより、記録信号光および参照光の共役焦点の位置も変わり、図１６および図１９に示したような２つの透過型干渉パターンを、記録層１４３の異なる位置に透明樹脂１４６の厚さ分だけ離して形成することができるようになる。

なお、ここでは、反射層１４５，１４７が２つである場合について説明したが、反射層１４５，１４７の数はそれ以上であってもかまわない。この場合には、記録層１４３に透過型干渉パターンを深さ方向に反射層１４５，１４７の数だけ形成することができる。

ここで、各反射層１４５，１４６の間隔をkとし、反射層１４５，１４６の数をnとし、透過型干渉パターンの深さ方向の長さをwとすると、記録層１４３に最低必要とされる厚さtは、透過型干渉パターンの多重化ができる（重なりが存在可能である）ものとして、
t=(n-1) k+w
と表される。たとえば、kが50μm、nが2、wが100〜150μmである場合には、t=150μm〜200μmとなり、記録層１３３は150μm〜200μm以上の厚さにする必要があることがわかる。

このように構成された光情報記録媒体に対する情報の記録再生は、図２０に示した光情報記録再生装置を用いておこなうことができる。この光情報記録再生装置では、サーボ制御用のレーザ光の波長と、透過型干渉パターンを形成するレーザ光の波長とは同じであるが、レーザ光の偏光面は互いに直交しているため、干渉することがない。

また、反射層１４５および反射層１４７により反射されるサーボ制御用のレーザ光は、互いに干渉し、干渉パターンを形成するが、このレーザ光の光強度は、図２０に示した光強度調整素子１３２により光情報記録媒体の記録層１４３に用いられる記録材料の感度以下に制御されるため、記録層１４３に干渉パターンは記録されない。

また、図２１に示すような光情報記録媒体を用いる場合には、アドレス情報およびガイドトラックのプロファイルを保持した反射層１４５，１４６が複数あるので、図２０に示した収束レンズ１３４および拡大レンズ１３５を移動して記録層１４３内の共役焦点を調整する必要がないため、収束レンズ１３４および拡大レンズ１３５は省くこととしてもよい。

さらに、記録層１４３の深さ方向に複数の透過型干渉パターンを形成する方法として、図１６に示したような入射光を用いて情報を記録する方法と、図１９に示したような反射光を用いて情報を記憶する方法とを説明したが、図２１に示すような光情報記録媒体を用いる場合には、図１６に示した方法の方がより好ましいといえる。なぜなら、反射層１４５または反射層１４７に到達する前のレーザ光を用いて情報を記録する場合には、反射層１４５および反射層１４７の光反射の影響を受けないからである。

ただし、情報の再生時には、反射層１４５に加え、反射層１４７により反射された反射光の影響を受け、再生ノイズが発生するため、反射層１４７の影響が小さくなるよう、反射層１４５の反射率を大きくし、反射層１４７の反射率は小さくし、反射層１４５の反射強度に対する反射層１４７の反射強度の比を小さくするようにする。

また、反射層１４５，１４７により反射される記録信号光および参照光の影響を抑えるため、記録層１４３と反射層１４５，１４７との間にさらに反射層を設けることとしてもよい。

図２２は、反射層１４５，１４７により反射される記録信号光および参照光の影響を抑える反射層１４９を有する光情報記録媒体の構成を示す図である。図２２に示した光情報記録媒体が、図２１に示した光情報記録媒体と異なる点は、保護層１４４の代わりに、保護層１４４ａ、半透明の平らな反射層１４５、および、保護層１４４ｂを備えた点である。

光情報記録媒体にこのような反射層１４９を設けることにより、アドレス情報を含んだ光束を回折効果を利用して生成する反射層１４５，１４７により反射される記録信号光および参照光は、光強度が光情報記録媒体の記録層１４３に用いられる記録材料の記録感度に到達しない強度にまで低減され、それらの反射光により発生する記録ノイズの影響を大幅に削減することができるようになる。

情報の再生時には、反射層１４５により反射される参照光は、反射層１４９および保護層１４４ｂの厚みの分だけ、反射層１４９から反射される再生に必要な参照光とは幾何光学的に分離されるので、両者は異なる光束となり、再生ノイズの発生は抑制される。

また、反射層１４７により反射される参照光は、反射層１４９、保護層１４４ｂ、反射層１４５および透明樹脂１４６の厚みの分だけ、反射層１４９から反射される再生に必要な参照光とは幾何光学的に分離されるので、両者は異なる光束となり、再生ノイズの発生は抑制される。

上述してきたように、本実施例３にかかる光情報記録再生装置は、偏光ビームスプリッタ１２０が、レーザ光源１２０から出射されたレーザ光を、Ｐ偏光（記録信号光および参照光を形成するための光）およびＳ偏光（アドレス情報やトラックエラー、フォーカスエラー信号などのサーボ情報を検出するための光）に分割するので、装置全体の構造をシンプルにすることができ、コストを削減することができる。

つぎに、本実施例４にかかる光情報記録再生装置について説明する。実施例３において説明した光情報記録再生装置では、情報の記録再生用のＰ偏光の光束と、サーボ制御用のＳ偏光の光束とを偏光ビームスプリッタ１２３を用いて分離して利用することとしたが、本実施例４にかかる光情報記録再生装置は、図１１に示した遮光板７０の遮光部材を偏光変換素子に置き換えてＰ偏光の光束とＳ偏光の光束とを生成する。

図２３は、本実施例４にかかる光情報記録再生装置の光学系の構成を示す図である。図２３に示すように、この光学系は、レーザ光源１５０、コリメータレンズ１５１、１／２波長板１５２、空間光強度変調素子２０、光学位相補正素子２１、偏光変換素子１５３、共役焦点変換レンズ１５４、ハーフミラーキューブ１５５、偏光ビームスプリッタ１５６、対物レンズ１５７、偏光子１５８、収束レンズ１５９、ピンホール１６０、拡大レンズ１６１、ＣＭＯＳセンサ１６２、検出レンズ１６３、フォトディテクタ１６４を有する。

この光学系では、光束がレーザ光源１５０により出射されると、その光束はコリメータレンズ１５１を透過し、１／２波長板１５２によりＰ偏光の光束に変換される。そして、Ｐ偏光の光束は、空間光強度変調素子２０および光学位相補正素子２１に入射して、空間光強度変調素子２０および光学位相補正素子２１によりＰ偏光の記録信号光および参照光に変換される。

なお、偏光変換素子１５３のある位置に重なる空間光強度変調素子２０および光学位相補正素子２１の中央部分は、透明な光学部材だけで構成されており、セグメントごとに光強度や光学位相を変調する機能はもたない。

偏光変換素子１５３は、図１１に示した遮光板７０の中央部に配置された遮光部材を、１／２波長板や旋光板などの偏光変換素子に置き換えたものであり、光束の偏光方向が偏光変換素子１５３を透過する前後で直交するように変換される。

すなわち、偏光変換素子１５３の周りの部分を透過する光束の偏光状態はＰ偏光のままであり、偏光変換素子１５３の部分を透過する光束の偏光状態はＳ偏光に変換される。このＳ偏光の光束は、サーボ制御用の光束として用いられ、透過型干渉パターンを形成するＰ偏光の光束とは偏光方向が直交するため相互作用は全くない。

Ｐ偏光の光束は、ハーフミラーキューブ１５５、偏光ビームスプリッタ１５６および対物レンズ１５７を透過して光情報記録媒体７４に入射し、干渉パターンを形成することにより光情報記録媒体７４に情報を記録する。たとえば、偏光ビームスプリッタ１５６には、Ｐ偏光の光束の透過率が１００％であり、Ｓ偏光の光束の透過率および反射率がそれぞれ５０％であるものを用いることとする。

光情報記録媒体７４に記録された情報を再生する場合には、光情報記録媒体７４に参照光であるＰ偏光の光束を照射し、光情報記録媒体７４により反射された光束は、対物レンズ１５７、偏光ビームスプリッタ１５６、ハーフミラーキューブ１５５、偏光子１５８、収束レンズ１５９、ピンホール１６０および拡大レンズ１６１を介してＣＭＯＳセンサ１６２に入射する。その後、ＣＭＯＳセンサ１６２に入射した光束は電気信号に変換されて、増幅処理およびデコード処理がなされ、光情報記録媒体７４に記憶された情報が再生される。

一方、Ｓ偏光の光束は、共役焦点変換レンズ１５４を透過することにより収束光あるいは発散光に変換される。この共役焦点変換レンズ１５４については、後に詳しく説明する。

そして、Ｓ偏光の光束は、ハーフミラーキューブ１５５、および、偏光ビームスプリッタ１５６を透過し、対物レンズ１５７の働きにより、図１４または図１７に示したようなＰ偏光の光束の焦点位置とは異なる光情報記録媒体７４上の位置に収束する。

その後、Ｓ偏光の光束は、図１３に示したような光情報記録媒体７４の反射層９５により反射され、対物レンズ１５７、偏光ビームスプリッタ１５６、検出レンズ１６３を透過し、アドレス情報やトラックエラー、フォーカスエラー信号などのサーボ情報を検出するフォトディテクタ１６４により電気信号に変換される。

フォトディテクタ１６４により得られた信号は、対物レンズ１５７のサーボ制御をおこなうコントローラに伝達される。対物レンズ１５７の位置の制御は、その情報に基づいておこなわれ、このような制御により光情報記録媒体７４の所定の領域に光束を収束させることができるようになる。

このように、図２３に示した光情報記録再生装置を用いることにより、対物レンズ１５７の制御に用いるＳ偏光の光束の光軸と、記録信号光および参照光であるＰ偏光の光束の光軸とを同一にすることができ、装置の組み立てや調整が極めて容易になり、温度その他の環境変化による光軸変化を解消することができ、装置の安定性を格段に向上させることができる。

また、情報を光情報記録媒体７４に記録する際に、Ｓ偏光の光束の光強度が光情報記録媒体７４の記録層９３の記録感度以下となるよう、Ｓ偏光の光束の光路上に光強度調整フィルタ等を適切に配置することにより、不要な干渉パターンが記録層９３に記録されることを防止することができるようになる。

図２４は、図２３に示した共役焦点変換レンズ１５４の構成を示す図である。図２４に示すように、この共役焦点変換レンズ１５４は、複数の共役焦点変換レンズ、すなわち、図２４の場合は、第１の共役焦点変換レンズ１７０および第２の共役焦点変換レンズ１７１を備えている。

また、図２４の場合は、第１の共役焦点変換レンズ１７０および第２の共役焦点変換レンズ１７１を一体型モールド成型により透明基板１７３に埋め込んで共役焦点変換レンズ１５４を作成している。

そして、この共役焦点変換レンズ１５４を用いることにより、第１の共役焦点変換レンズ１７０および第２の共役焦点変換レンズ１７１がない透明基板１７３の部分を含めて３段階に共役焦点の位置を変更することができる。

具体的には、電磁プランジャなどを用いたプッシュプル機構１７２により共役焦点変換レンズ１５４を左右に移動させることにより、Ｓ偏光の光束が通過する光路上に、透明基板１７３の部分、第１の共役焦点変換レンズ１７０または第２の共役焦点変換レンズ１７１を配置する。

ここで、第１の共役焦点変換レンズ１７０および第２の共役焦点変換レンズ１７１がない透明基板１７３の部分、第１の共役焦点変換レンズ１７０とその周りの透明基板１７３の部分、第２の共役焦点変換レンズ１７１とその周りの透明基板１７３の部分の幅は、図２３に示したコリメータレンズ１５１の光束幅以上となるように設定する。

そして、共役焦点変換レンズ１５４の移動に応じてサーボ機構により対物レンズ１５７が移動することにより、Ｓ偏光の光束は、図１３に示したような、アドレス情報やガイドトラックのプロファイルが反映された光情報記録媒体７４の反射層９５に収束するように制御され、Ｐ偏光の光束は、光情報記録媒体７４の記録層９３の深さ方向に３つの透過型干渉パターンを形成するように制御される。

このように、この共役焦点変換レンズ１５４は、アドレス情報やガイドトラックのプロファイルが反映された反射層９５が１つであり、記録層９３の深さ方向に３つの透過型干渉パターンを形成する場合に極めて有効な手段となる。

一方、図２１および図２２に示したような光情報記録媒体では、アドレス情報やガイドトラックのプロファイルが反映された反射層１４５，１４７が複数あり、サーボ制御用のＳ偏光の光束の焦点位置を反射層１４５または反射層１４７の表面にくるよう制御すると、サーボ機構の働きによりＰ偏光の光束の共役焦点の位置が自動的に変化するため、共役焦点変換レンズ１５４は基本的には不要となる。

ただし、この場合にも、共役焦点変換レンズ１５４を用いることとすれば、Ｐ偏光の光束の共役焦点の位置を自由に選択することができるようになり、その結果、光情報記録媒体の記録層１４３の深さ方向における透過型干渉パターンの記録位置を制御することが可能となる。

上述したように、本実施例４にかかる光情報記録再生装置は、１／２波長板１５２が、レーザ光源１５０により出射された光束を、Ｐ偏光の光束に変換し、空間光強度変調素子２０および光学位相補正素子２１が、Ｐ偏光の光束を、記録信号光および参照光に変換する。そして、偏光変換素子１５３が、周りの部分を透過する光束の偏光状態はＰ偏光のままにし、偏光変換素子１５３の部分を透過する光束の偏光状態をＳ偏光に変換するので、記録信号光および参照光であるＰ偏光の光束の光軸とを同一にすることができ、装置の組み立てや調整が極めて容易となる。また、温度その他の環境変化による光軸変化を解消することができ、装置の安定性を格段に向上させることができる。

なお、本実施例１〜４では、参照光の光強度が一定となるように、空間変調素子１０、８０の透過率を変化させていたが、例えば、予め定められた一つ以上のセグメントの役割を、記録信号光を形成する役割から、様々な光強度を有する参照光を生成する役割に変更することによって、当該参照光にパスワード機能をもたせ、記録媒体５０に体積記録された情報に対する信頼性を向上させることができる。

なぜなら、記録媒体５０、７４に光情報を体積記録した際に利用した参照光と同一の参照光でなければ、この記録媒体５０、７４に体積記録された光情報を読み出すことができないため、複数存在する各セグメントのうち、役割を変更したセグメントの位置が判別不能な第三者は、記録媒体５０、７４に記録された光情報を読み出すことができないからである。

さて、これまで本発明の実施例について説明したが、本発明は上述した実施例以外にも、特許請求の範囲に記載した技術的思想の範囲内において種々の異なる実施例にて実施されてもよいものである。

また、本実施例において説明した各処理のうち、自動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を手動的におこなうこともでき、あるいは、手動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的におこなうこともできる。

この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。

また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示のように構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。

以上のように、本発明にかかる光情報記録再生装置は、記録信号光と参照光とを干渉させて、記録媒体に光情報を記録する場合に、記録信号光の記録密度を向上させる必要のある光情報記録再生装置などに有用である。

符号の説明

Claims

記録媒体に光情報を体積記録により記録し、当該記録媒体に体積記録された光情報を再生する光情報記録再生装置であって、
透過率がそれぞれ変化する複数のセグメントに分割され、当該複数のセグメントを単一の光束が透過する場合に、前記記録媒体に記録する情報に応じて所定のセグメントの光束の透過率を変化させることによって、前記情報を含んだ記録信号と、当該記録信号と干渉させる参照光とを形成する光形成手段と、
前記光形成手段によって形成された記録信号光と参照光とを前記記録媒体の所定位置に照射する照射手段と、
を備えたことを特徴とする光情報記録再生装置。
前記光形成手段によって形成された前記記録信号光および／または前記参照光の光学位相を補正する光学位相補正手段を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の光情報記録再生装置。
前記光学位相補正手段は、複数のセグメントに分割され、前記光形成手段の各セグメントと、前記光学位相補正手段の各セグメントとが一対一に対応していることを特徴とする請求項２に記載の光情報記録再生装置。
前記光形成手段および光学位相補正手段の中央部分を透過する光束の透過を遮蔽する遮蔽手段を更に備えたことを特徴とする請求項３に記載の光情報記録再生装置。
前記光形成手段の各セグメントの透過率を一定に設定し、単一の光束を各セグメントに透過させて前記参照光を形成し、前記記録媒体に記録された光情報を再生する光情報再生手段を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の光情報記録再生装置。
前記光形成手段によって形成される前記参照光の光強度が、当該参照光の光強度と前記記録信号光の光強度との差以下であることを特徴とする請求項１に記載の光情報記録再生装置。
単一の光束から互いに直交する偏光状態の光束を生成し、一方の光束から情報の記録あるいは再生を制御するための光束を生成する制御光生成手段を更に備え、前記光形成手段は、前記制御光生成手段によって生成された他方の光束から前記記録信号光と参照光とを形成することを特徴とする請求項１に記載の光情報記録再生装置。
前記光変調手段および光学位相補正手段の中央部分を透過する光束と、当該中央部分以外を透過する光束との偏光方向が直交するように、当該中央部分を透過する光束の偏光方向を変換し、前記中央部分を透過する光束から情報の記録あるいは再生を制御するための光束を生成する偏光方向変換手段を更に備え、前記光形成手段は、前記中央部分以外を透過した光束から、前記記録信号光と参照光とを形成することを特徴とする請求項１に記載の光情報記録再生装置。
前記記録媒体は、前記記録信号光と参照光とを反射する反射層を有し、前記遮蔽手段は、前記反射層から反射した前記記録信号光および参照光によって形成される前記記録媒体内の干渉パターンの領域が、前記記録媒体に入射する記録信号光および参照光から離間するように、前記記録媒体に入射する光束を遮蔽すること特徴とする請求項４に記載の光情報記録再生装置。
前記記録媒体は、前記記録信号光と参照光とを反射する反射層を有し、前記遮蔽手段は、前記記録媒体に入射した前記記録信号光および参照光によって形成される前記記録媒体内の干渉パターンの領域が、前記反射層から反射した前記記録信号および参照光から離間するように、前記記録媒体に入射する光束を遮蔽することを特徴とする請求項４に記載の光情報記録再生装置。
前記照射手段によって照射される記録信号光と参照光とが収束する位置を前記記録媒体の深さ方向に変更する収束位置変更手段を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の光情報記録再生装置。
前記光学位相補正手段は、液晶素子であって、各液晶分子の向きを制御することによって、透過する光束の光学位相を補正することを特徴とする請求項３に記載の光情報記録再生装置。
前記光形成手段および光学位相補正手段は、電気光学素子であることを特徴とする請求項３に記載の光情報記録再生装置。
前記遮蔽手段は、前記光形成手段に成膜された遮蔽マスクであることを特徴とする請求項４に記載の光情報記録再生装置。
前記光形成手段と光学位相補正手段とを互いに接着固定したことを特徴とする請求項２に記載の光情報記録再生装置。
前記光情報再生手段は、前記参照光を前記記録媒体に照射し、当該記録媒体からの反射光に含まれる回折光を遮蔽し、前記記録媒体に記録された光情報を再生することを特徴とする請求項５に記載の光情報記録再生装置。
前記光形成手段は、前記参照光の光強度の一部分を変化させることを特徴とする請求項１に記載の光情報記録再生装置。
前記偏光方向変換手段によって生成された情報の記録あるいは再生を制御するための光束を前記記録媒体内の複数の厚み方向に照射する制御光照射手段を更に備えたことを特徴とする請求項８に記載の光情報記録再生装置。
記録媒体に体積記録により光情報を記録する場合に、記録媒体に照射する所定の情報を含んだ記録信号光と当該記録信号光と干渉させる参照光とを形成する光学素子であって、
透過率がそれぞれ変化する複数のセグメントに分割され、当該複数のセグメントを単一の光束が透過する場合に、前記記録媒体に記録する情報に応じて所定のセグメントの光束の透過率を変化させることによって、前記情報を含んだ記録信号と、当該記録信号と干渉させる参照光とを形成する光形成手段
を備えたことを特徴とする光学素子。