JP2005203070A - 記録媒体並びに記録再生方法及び記録再生装置 - Google Patents

記録媒体並びに記録再生方法及び記録再生装置 Download PDF

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Abstract

【課題】
広いトラックピッチでも安定的に記録又は再生を行うことを可能にする記録媒体を提供する。
【解決手段】
記録媒体は、基板に担持されかつ光照射により情報の記録又は再生可能な記録層を有する記録媒体であって、対物レンズから記録層を通過して合焦される光ビームのスポットを追従させるためのガイドトラックが第１ピッチで離間して配置されたガイド層と、ガイド層に設けられかつ、ガイドトラックに直交する方向で互いに隣接するガイドトラックの間にて、ガイドトラックより短い範囲内でガイドトラックの延在する方向に沿って並列して配列された少なくとも１列のトラックからなるガイドトラック移動領域と、からなる。
【選択図】 図３

Description

本発明は光ディスク、光カードなどの光学的に情報記録又は情報再生が行われる記録媒体に関し、特に光ビームの照射により情報の記録又は再生可能な記録層を有する記録媒体並びに記録再生方法及び記録再生装置に関する。
ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光ディスクでは、反射率の変化として情報の記録再生が行われる。例えば、記録可能なタイプの光ディスクでは、記録層に凹凸であるプリグルーブ又はランドをガイドトラックとして設け、その上に光ビームの照射により反射率が周囲から変化したピットなどのマークを記録する。光ディスクからの記録及び再生において、ガイドトラックに光ビームを集光してスポットを形成し、光スポットをガイドトラックに追従させ（トラッキングサーボ制御）、ガイドトラック上のマークから反射されて戻った光を検出して、情報が再生される。
光ディスクへの高密度記録のために、光スポットを小さく絞り、マーク長及びトラックピッチを更に短くする試みが行われている。しかし、トラックピッチを狭小化するとトラッキングエラー信号特にラジアルプッシュプル信号の出力は小さくなり、十分なトラッキングサーボ制御が実行されない問題点があり、高密度記録化の阻害要因の１つになっている。
一方、更なる高密度情報記録のために、２次元データ信号の高密度記録できるホログラムが注目されている。このホログラムの特徴は、記録情報を担持する光の波面を、フォトリフラクティブ材料などの光感応材料からなる記録媒体に体積的に屈折率の変化として記録することにある。例えば、ホログラム記録媒体をディスク（ホログラムディスク）として利用した記録再生システムが開発されている（特許文献１参照）。
図１はエアギャップタイプのホログラムディスクの一部を示す。このホログラムディスクは、反射基板２２１とその反射面に対向するように配置された透明基板２２２と、透明基板２２２における反射基板２２１側の面に接合されたホログラム層２２５とからなり、反射基板２２１の反射面とホログラム層２２５との間には、所定の厚みのエアギャップが形成されている。このホログラムディスクの反射基板２２１の反射面には、プリグルーブが形成されている。
かかるホログラムディスクの反射層の表面には、図２に示すように、半径方向に線状に配列されたサーボエリア６が所定の角度間隔で設けられている。隣り合うサーボエリア６間の扇形の区間がデータエリア７になっている。トラッキングサーボ制御を行うため、サーボエリア６には、各トラック毎にグルーブ２０１（プリグルーブ）が形成されているが、データエリア７には、グルーブ２０１が形成されていない。従来のシステムでは、ホログラムディスクの記録再生において、サーボエリア６のプリグルーブに光スポットＬＳを追従させてトラッキングサーボを行うが、光スポットＬＳがデータエリア６を通過する間は、トラッキングサーボは行われず、ピックアップの対物レンズは固定されている。
ホログラム記録システムでは、参照光を照射し、記録層を通過させ反射層上でスポットとして収束させて、反射層から反射した参照光が発散して記録層を通過するようになすと同時に、記録すべき情報を担持する情報光ビームを記録層に通過させる。これにより、記録層内において、反射した参照光と情報光とが干渉して干渉パターンを形成し、記録層内に体積的にホログラムを記録する。干渉パターンのホログラムは記録層に隣り合って順次重なるように記録され、また、参照光を照射してホログラムの各々から再構築された光を検出、復調して、記録情報が再生される。
一般に、トラックピッチはホログラムの多重度で決まるため、そのトラックピッチは、ホログラムを記録再生するためサーボ制御された光ビームのスポット径に比べて広い。そのため、記録又は再生時に、例えば図２に示すように、光スポットＬＳが或るトラックから半径方向の隣接トラックへ移動する時、トラッキングエラー信号がまったく出なくなるため、外乱などにより追従すべきトラックから光スポットＬＳがはずれ、対物レンズのトラッキングサーボ制御が困難となる。
また、スポット径にあわせた狭いトラックピッチに設定すると、ホログラムの多重度が高くなりすぎて、隣接ホログラムの信号を消去してしまったり、読み出し時にクロストークを生じてしまったりすることがある。さらに、狭いトラックピッチを持つ記録媒体ではガイドトラック構造による回折の影響により読み出し信号のＳ／Ｎが劣化してしまうこともある。
特開平１１−３１１９３７号公報。
そこで、本発明の解決しようとする課題には、広いトラックピッチでも安定的に記録又は再生を行うことを可能にする記録媒体並びに記録再生方法及び記録再生装置を提供することが一例として挙げられる。
請求項１記載の記録媒体は、基板に担持されかつ光照射により情報の記録又は再生可能な記録層を有する記録媒体であって、
対物レンズから前記記録層を通過して合焦される光ビームのスポットを追従させるためのガイドトラックが第１ピッチで離間して配置されたガイド層と、
前記ガイド層に設けられかつ、前記ガイドトラックに直交する方向で互いに隣接する前記ガイドトラックの間にて、前記ガイドトラックより短い範囲内で前記ガイドトラックの延在する方向において並置された少なくとも１列のトラックからなるガイドトラック移動領域と、を有することを特徴とする。
請求項１６記載の記録再生方法は、基板に担持されかつ光照射により情報の記録又は再生可能な記録層を有する記録媒体の記録再生方法であって、
前記記録媒体は、対物レンズから前記記録層を通過して合焦される光ビームのスポットを追従させるためのガイドトラックが第１ピッチで離間して配置されたガイド層と、前記ガイド層に設けられかつ、前記ガイドトラックに直交する方向で互いに隣接する前記ガイドトラックの間にて、前記ガイドトラックより短い範囲内で前記ガイドトラックの延在する方向に沿って並列して配列された少なくとも１列のトラックからなるガイドトラック移動領域と、を有すること、並びに
前記ガイドトラック移動領域にて前記光ビームのスポットを移動せしめ、トラッキングエラー信号を逐次検出することを特徴とする。
請求項１８記載の記録装置は、基板に担持されかつ光照射により情報の記録又は再生可能な記録層を有する記録媒体の記録装置であって、
前記記録媒体は、対物レンズから前記記録層を通過して合焦される光ビームのスポットを追従させるためのガイドトラックが第１ピッチで離間して配置されたガイド層と、前記ガイド層に設けられかつ、前記ガイドトラックに直交する方向で互いに隣接する前記ガイドトラックの間にて、前記ガイドトラックより短い範囲内で前記ガイドトラックの延在する方向に沿って並列して配列された少なくとも１列のトラックからなるガイドトラック移動領域と、を有すること、並びに
前記ガイドトラック移動領域にて前記光ビームのスポットを移動せしめ、トラッキングエラー信号を逐次検出する手段を有することを特徴とする。
請求項２０記載の再生装置は、基板に担持されかつ光照射により情報の記録又は再生可能な記録層を有する記録媒体の再生装置であって、
前記記録媒体は、対物レンズから前記記録層を通過して合焦される光ビームのスポットを追従させるためのガイドトラックが第１ピッチで離間して配置されたガイド層と、前記ガイド層に設けられかつ、前記ガイドトラックに直交する方向で互いに隣接する前記ガイドトラックの間にて、前記ガイドトラックより短い範囲内で前記ガイドトラックの延在する方向に沿って並列して配列された少なくとも１列のトラックからなるガイドトラック移動領域と、を有すること、並びに
前記ガイドトラック移動領域にて前記光ビームのスポットを移動せしめ、トラッキングエラー信号を逐次検出する手段を有することを特徴とする。
以下に本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
＜記録媒体＞
図３は、本実施形態の一例である光ディスク形状のホログラム記録媒体いわゆるホログラムディスクを示す。
ホログラムディスク２は、光透過性材料からなる円板板状の基板３と、基板の主面に担持された光感応材料からなる記録層４とからなる。記録層４を通過する光により情報の記録又は再生可能となるように、記録層４を構成する光学干渉パターンを保存できる光感応材料としてフォトリフラクティブ材料や、ホールバーニング材料、フォトクロミック材料などが用いられる。基板３の記録層４が積層された反対側には反射層５が積層され、基板３は記録層４と反射層５の間に配置された分離層として機能する。また、記録層の外側面には光透過性カバー層（図示せず）が設けられ得る。
基板３の反射層５との界面には、離れて交わることなく延在する複数のガイドトラックＧＴとしてグルーブが形成されている。ガイドトラックＧＴは基板の中心に関してその上に螺旋状又は同心円状、或いは複数の分断された螺旋弧状に形成されている。当該界面はガイドトラックが配置されたガイド層として機能する。ガイドトラックは少なくともトラッキングサーボのサーボ制御を行うため設けられ、ホログラムＨＧはガイドトラックＧＴ上方の記録層４に記録される。記録及び再生時において、光ビームによるスポットＬＳを反射層５のガイドトラックＧＴに追従させるトラッキングサーボを行うためである。
トラッキングサーボは、光ビームを射出する光源、光ビームを反射層５に光スポットとして集光させその反射光を光検出器へ導く対物レンズを含む光学系などを備えたピックアップを用いて、検出された信号に応じて対物レンズをアクチュエータで駆動することにより、行われる。反射層上の光スポットの直径は、光ビーム波長と対物レンズの開口数(numerical aperture：NA)により決まる値 (いわゆる回折限界で、例えば０．８２λ/NAである（λ＝波長）が、収差が波長に比較して十分小さい場合は、光の波長と開口数だけで決定される)まで、絞り込まれるように設定される。すなわち、対物レンズから照射される光ビームは、そのビームウエストの位置に反射層が位置するときに合焦となるように、使用される。グルーブの幅は、光スポットからの反射光を受光する光検出器の出力、例えばプッシュプル信号に応じて適宜設定される。
図４のガイドトラック構造を示す部分平面図のように、反射層５のガイドトラックＧＴのトラックピッチ（第１ピッチ）は、照射される光ビームのスポット径の４／３倍以上の第１値ＴｐＡである。グルーブ幅がスポット径の１／３の場合、ガイドトラック間に後述のトラック１列を配置できる。また、このトラックピッチＴｐＡは、光ビームＬＳのスポット上方に記録されるホログラムＨＧの半径方向の多重度から決まる所定ピッチとして設定され得る。ホログラムの多重度は、記録媒体の性質や対物レンズのＮＡなどによって決まる。例えば、文献「D. Psaltis, M. Levene, A. Pu, G. Barbastathis and K. Curtis; "Holographic storage using shift multiplexing" OPTICS LETTERS Vol. 20, No. 7 (April 1, 1995) pp.782-784」に示された球面参照波を用いたシフト多重記録方式では、ほぼ同じ位置に複数のホログラムを重ね書きする場合、シフト多重記録の移動距離、すなわち互いの隣接ホログラムを独立に分離できる距離すなわち多重度が、信号光の波長、対物レンズと記録媒体との距離、記録媒体の膜厚、信号光と球面参照波の交差角、対物レンズの開口数で決定されることを示している。一般に、ホログラム記録の多重度は、通常の対物レンズのＮＡ、回折限界、照射光の波長で決まる光スポット径より十分に広く設定される。シフト多重記録において、ほぼ同一位置に前ホログラム記録と後ホログラム記録を重ねて行った場合、前ホログラム記録の部分の消去が発生するので、多重度はホログラムＨＧの重なり合う体積割合に支配されるからである。
本実施形態では、図３及び図４に示すように、ガイド層すなわち反射層５において、ガイドトラックＧＴに直交する方向（半径方向）で互いに隣接するガイドトラックＧＴの間に、ガイドトラック移動領域ＴＴＲが設けられている。ガイドトラック移動領域ＴＴＲはガイドトラックＧＴより短い４列の短グルーブ（トラック）Ｍからなる。短グルーブＭは、各々がガイドトラックの延在する方向（接線方向）に沿って延在し、ガイドトラックＧＴより短い範囲内で並列して配列されている。ガイドトラック移動領域ＴＴＲは少なくとも１列の短グルーブでも構成できる。短グルーブＭは、もちろん第１値ＴｐＡよりも小さい第２トラックピッチＴｐＢ（第２値）で配置されている。このガイドトラックＧＴ及びガイドトラック移動領域ＴＴＲの構造により、ホログラム記録領域のデータ領域ＤＲでは光ビームのスポットから見ると周期的なトラック構造がないのでガイドトラックからの回折光の影響が少なく、記録再生時に悪影響を及ぼすことが少ない。
第２トラックピッチＴｐＢは、ホログラム記録再生における対物レンズのサーボ制御（フォーカスサーボ、トラッキングサーボなど）用光ビームの波長と対物レンズのＮＡとで決まる回折限界より大きい値に設定する。すなわち、ガイドトラック移動領域ＴＴＲの短グルーブ（トラック）は、光ビームのスポット径より大なるピッチで設けられている。
このホログラムディスクのガイドトラック構造により、隣接する記録すべきトラックへ光スポットを移動させる場合、いわゆるトラックジャンプの技術を用いることができる。トラッキングエラー信号はこのガイドトラック移動領域ＴＴＲ以外では散発的にしか検出できないがガイドトラック移動領域では逐次検出できる。
図５に示すように、ホログラムディスク２では、ガイドトラックＧＴの伸長方向においてガイドトラック移動領域ＴＴＲとデータ領域ＤＲが交互に配列されて、ガイドトラック移動領域ＴＴＲによりデータ領域ＤＲが区切られる。また、ホログラムディスク２は、ガイドトラック移動領域ＴＴＲがディスク半径方向に沿って配置された構造を有する。また他の実施形態では、ホログラムディスク２は、図６に示すように、ガイドトラック移動領域ＴＴＲがデータ領域ＤＲに対して不均等に配置され半径方向に揃っていない構造でもよい。
ホログラムディスクの更なる実施形態では、ガイドトラック移動領域ＴＴＲの近傍に所定情報を示すマークを設けることができる。図７に示すように、ガイドトラック移動領域の存在を示すトラックマークＴＭがガイドトラックＧＴの延在する方向において互いに隣接するガイドトラックＧＴ間に配置される。すなわち、ガイドトラックにアドレス情報としてガイドトラック移動領域を示す情報（トラックマークＴＭ）を予め記録しておくのである。情報の記録は凹凸部のピット形状であっても良いし、明暗パターンのマークであってもよい。サーボ光ビームのスポットによりこれらの情報を読み出すことができるのでアドレス情報を取得するのと同時にガイドトラック移動領域であることを識別することができる。
さらに、図８に、更なる実施形態を示す。このホログラムディスクは、トラックジャンプのためのトラックに移動中のトラック本数を確定することのできる信号（マーク）を記録してある以外、図７に示す記録媒体と同一である。ガイドトラック移動領域ＴＴＲがトラック本数などのアドレス情報を示すアドレスマークＡＭを有するので、現在光スポットがガイドトラック移動領域ＴＴＲ中どのトラックにいるかを知ることができる。ガイドトラック移動領域にアドレス情報も持たせたことによってガイドトラック移動領域を認識できる。
上記実施形態では、ガイド層（反射層５）と記録層４とが分離層（基板３）を介して積層された構造のホログラム記録媒体を示したが、図９に示すように、更なる実施形態のホログラム記録媒体では、分離層を設けずに、ガイドトラックＧＴ、短グルーブＭなどを形成した基板３ａの上に、反射層５、記録層４及び光透過性カバー層６を順次積層した構造とすることもできる。また、この例の変形例として、反射層５及び記録層４間に分離層を設けたのホログラム記録媒体も得られる。
＜ホログラム記録再生装置＞
図１０は本発明を適用したホログラムディスクの情報を記録又は再生する記録再生装置の概略構成、図１１〜図１３は当該記録再生装置のピックアップの概略構成の例を示す。
図１０のホログラム記録再生装置は、ホログラムディスク２をターンテーブルを介して回転させるスピンドルモータ２２、ホログラムディスク２から光ビームによって信号を読み出すピックアップ２３、該ピックアップを保持しディスク半径方向に移動させるピックアップ駆動部２４、第１レーザ光源駆動回路２５、空間光変調器駆動回路２６、再生信号検出処理回路２７、サーボ信号処理回路２８、フォーカスサーボ回路２９、トラッキングサーボ回路３０、ピックアップ駆動部２４に接続されピックアップの位置信号を検出するピックアップ位置検出回路３１、ピックアップ駆動部２４に接続されこれに所定信号を供給するスライダサーボ回路３２、スピンドルモータ２２に接続されスピンドルモータの回転数信号を検出する回転数検出部３３、該回転数検出部に接続されホログラムディスク２の回転位置信号を生成する回転位置検出回路３４、並びにスピンドルモータ２２に接続されこれに所定信号を供給するスピンドルサーボ回路３５を備えている。
ホログラム記録再生装置は、第１レーザ光源駆動回路２５、空間光変調器駆動回路２６、再生信号検出処理回路２７、サーボ信号処理回路２８、フォーカスサーボ回路２９、トラッキングサーボ回路３０、ピックアップ位置検出回路３１、スライダサーボ回路３２、回転数検出部３３、回転位置検出回路３４、並びにスピンドルサーボ回路３５に接続された制御回路５０を有し、制御回路５０はこれら回路からの信号に基づいて、これら駆動回路を介してピックアップに関するフォーカス及びトラッキングサーボ制御、再生位置（半径位置）の制御などを行う。制御回路５０は、各種メモリを搭載したマイクロコンピュータからなり装置全体の制御をなすものであり、操作部（図示せず）からの使用者による操作入力及び現在の装置の動作状況に応じて各種の制御信号を生成するとともに、使用者に動作状況などを表示する表示部（図示せず）に接続されている。また、制御回路５０は外部から入力された記録すべきデータの符号化などの処理をし所定信号を空間光変調器駆動回路２６に供給して記録動作を制御する。更にまた、制御回路５０は、再生信号検出処理回路２７からの信号に基づいて復調及び誤り訂正処理をなすことにより、ホログラムディスクに記録されていたデータを復元する。更に、制御回路５０は、復元したデータに対して復号処理を施すことにより、情報データの再生を行いこれを再生情報データとして出力する。
図１１に示すピックアップ２３は、ホログラムの記録及び再生用の第１レーザ光源ＬＤ１、第１コリメータレンズＣＬ１、第１ハーフミラープリズムＨＰ１、第２ハーフミラープリズムＨＰ２、空間光変調器ＳＬＭ、ＣＣＤや相補型金属酸化膜半導体装置などのアレイからなる像検出センサＣＭＯＳを含む再生信号検出部、第３ハーフミラープリズムＨＰ３及び第４ハーフミラープリズムＨＰ４の記録再生光学系と、ホログラムディスク２に対する光ビームの位置をサーボ制御（フォーカス、トラッキング）するための第２レーザ光源ＬＤ２、第２コリメータレンズＣＬ２、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、１／４波長板１／４λ、シリンドリカルレンズなどの非点収差素子ＡＳ、及び光検出器ＰＤを含むサーボ信号検出部のサーボ系と、ダイクロイックプリズムＤＰ及び対物レンズＯＢの共通系と、からなり、これらの系は対物レンズＯＢを除いてほぼ共通の平面上に配置されている。第１、第３及び第４ハーフミラープリズムＨＰ１、ＨＰ３、ＨＰ４のハーフミラー面は平行となるように配置されるとともに、これらハーフミラー面の法線方向において第２ハーフミラープリズムＨＰ２、ダイクロイックプリズムＤＰ及び偏光ビームスプリッタＰＢＳのハーフミラー面、分離面が平行となるように配置されている。これら光学部品は、第１及び第２レーザ光源ＬＤ１、ＬＤ２からの光ビームの光軸（一点鎖線）がそれぞれ記録及び再生光学系並びにサーボ系に延在し、共通系でほぼ一致するように配置されている。
更に、ピックアップ２３には、対物レンズＯＢを光軸方向に移動させるフォーカシング部分と、対物レンズＯＢを光軸に垂直なディスク半径方向に移動させるトラッキング部分とからなる対物レンズ駆動部３６が備えられている。
第１レーザ光源ＬＤ１は第１レーザ光源駆動回路２５に接続され、射出する光ビームの強度を記録時には強く再生時には弱くするように、同回路によりその出力を調整がされる。
空間光変調器ＳＬＭはマトリクス状に分割された複数の画素電極を有する液晶パネルなどで電気的に入射光の一部を反射する機能、又はすべて透過して無反射状態とする機能を有する。空間光変調器ＳＬＭは第１レーザ光源駆動回路２５に接続され、空間光変調器駆動回路２６からの記録すべきページデータ（平面上の明暗ドットパターンなどの２次元データ）に基づいた分布を有するように光ビームを変調かつ反射して、信号光を生成する。
像検出センサＣＭＯＳを含む再生信号検出部は再生信号検出処理回路２７に接続されている。
光検出器ＰＤはサーボ信号処理回路２８に接続され、一般的に光ディスクで用いられているフォーカス及びトラッキングサーボ用に分割された受光素子形状を有する。サーボ方式は非点収差法に限定されずプッシュプル法を用い得る。光検出器ＰＤのフォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号のどの出力信号はサーボ信号処理回路２８に供給される。
サーボ信号処理回路２８においては、フォーカスエラー信号からフォーカシング駆動信号が生成され、これが制御回路５０を介してフォーカスサーボ回路２９に供給される。フォーカスサーボ回路２９は駆動信号に応じて、ピックアップ２３に搭載されている対物レンズ駆動部３６のフォーカシング部分を駆動し、そのフォーカシング部分はホログラムディスクに照射される光スポットの焦点位置を調整するように動作する。
更に、サーボ信号処理回路２８においては、トラッキングエラー信号からトラッキング駆動信号が発生され、これがトラッキングサーボ回路３０に供給される。トラッキングサーボ回路３０は、トラッキング駆動信号に応じてピックアップ２３に搭載されている対物レンズ駆動部３６のトラッキング部分を駆動し、そのトラッキング部分はトラッキング駆動信号による駆動電流に応じた分だけ、ホログラムディスクに照射される光スポットの位置をディスク半径方向に変位させる。
制御回路５０は、操作部又はピックアップ位置検出回路３１からの位置信号及びサーボ信号処理回路２８からのトラッキングエラー信号に基づいてスライダ駆動信号を生成し、これをスライダサーボ回路３２に供給する。スライダサーボ回路３２はピックアップ駆動部２４を介して、そのスライダ駆動信号による駆動電流に応じピックアップ２３をディスク半径方向に移送せしめる。
回転数検出部３３は、ホログラムディスク２をターンテーブルを介して回転させるスピンドルモータ２２の現回転周波数を示す周波数信号を検出し、これに対応するスピンドル回転数を示す回転数信号を生成し、回転位置検出回路３４に供給する。回転位置検出回路３４は回転数位置信号を生成し、それを制御回路５０に供給する。制御回路５０はスピンドル駆動信号を生成し、それをスピンドルサーボ回路３５に供給し、スピンドルモータ２２を制御して、ホログラムディスク２を回転駆動する。
＜ホログラム記録再生方法＞
上記ホログラム記録再生装置を用いた、ホログラムディスクに光ビームを照射して情報を記録又は再生する記録再生方法を説明する。
記録時には、図１２に示すように、第１レーザ光源ＬＤ１からの所定強度のコヒーレント光は第１ハーフミラープリズムＨＰ１により、参照光ビームと信号光ビームに分離される（両ビームは破線で示し、光路説明のために光軸からずらして示してある）。
信号光ビームは第２ハーフミラープリズムＨＰ２を透過し、空間光変調器ＳＬＭの反射面の法線に沿って入射する。空間光変調器ＳＬＭで所定変調され反射された信号光は、再び第２ハーフミラープリズムＨＰ２に入射し反射して、第４ハーフミラープリズムＨＰ４へ向かう。
参照光ビームは第３ハーフミラープリズムＨＰ３で反射され、第４ハーフミラープリズムＨＰ４へ向かう。
参照光と信号光は第４ハーフミラープリズムＨＰ４にて合流する。合流した２つの光ビームはダイクロイックプリズムＤＰを通過し、対物レンズＯＢによってホログラムディスク２に集光されホログラムが記録される。
一方、再生時には、図１３に示すように、記録時と同様に光は第１ハーフミラープリズムＨＰ１により参照光ビームと信号光ビームに分離されるが、ホログラムの再生は参照光ビームのみで行う。空間光変調器ＳＬＭを無反射状態（透過状態）にすることで、第３ハーフミラープリズムＨＰ３からの参照光だけが、ダイクロイックプリズムＤＰ及び対物レンズＯＢを通過し、ホログラムディスク２に入射される。
ホログラムディスク２から発生する再生光（二点鎖線）は、対物レンズＯＢ、ダイクロイックプリズムＤＰ、第４ハーフミラープリズムＨＰ４及び第３ハーフミラープリズムＨＰ３を透過し、像検出センサＣＭＯＳに入射する。像検出センサＣＭＯＳはその出力を再生信号検出処理回路２７に送出して、そこで生成した再生信号を制御回路５０に供給して記録されていたページデータを再生する。なお、第３ハーフミラープリズムＨＰ３及び像検出センサＣＭＯＳ間に結像レンズを設けることもできる。
記録及び再生時ともに、図１２及び図１３に示すように、サーボ制御のための第２レーザ光源ＬＤ２は第１レーザ光源ＬＤ１とは別の波長のコヒーレント光を射出する。第２レーザ光源ＬＤ２からのサーボ光ビーム（細実線）はＰ偏光（紙面平行を示す双方向矢印）として、第２コリメータレンズＣＬ２、偏光ビームスプリッタＰＢＳ及び１／４波長板１／４λのサーボ検出用光路に導かれるが、対物レンズＯＢの直前でダイクロイックプリズムＤＰにより信号光ビーム及び参照光ビームに合流される。サーボ光ビームはダイクロイックプリズムＤＰで反射された後、対物レンズＯＢで集光されホログラムディスク２に入射する。ホログラムディスク２からの反射したサーボ光ビームの対物レンズＯＢへの戻り光は１／４波長板１／４λを通過してＳ偏光（紙面垂直を示す中黒波線丸）となり、偏光ビームスプリッタＰＢＳ及び非点収差素子ＡＳを経て、サーボ用光検出器ＰＤの受光面の法線に沿って入射する。
ここで、ホログラムの記録及び再生時にはサーボ光ビームによりホログラムディスク２との位置決めサーボ制御を行う。非点収差法の場合、光検出器ＰＤは、例えば図１４に示すようにビーム受光用の４等分割の受光面を有した受光素子１ａ〜１ｄから構成される。４分割線の方向はディスク半径方向とトラック接線方向に対応している。光検出器ＰＤは、合焦時の光スポットが受光素子１ａ〜１ｄの分割交差中心を中心とする円形となるように設定されている。
光検出器ＰＤの受光素子１ａ〜１ｄの各出力信号に応じて、サーボ信号処理回路２８はＲＦ信号Ｒｆ及びフォーカスエラー信号を生成する。受光素子１ａ〜１ｄの各出力信号をその順にＡａ〜Ａｄとすると、ＲＦ信号ＲｆはＲｆ＝Ａａ＋Ａｂ＋Ａｃ＋Ａｄと算出され、フォーカスエラー信号ＦＥは、ＦＥ＝（Ａａ＋Ａｃ）−（Ａｂ＋Ａｄ）と算出され、トラッキングエラー信号ＴＥは、ＴＥ＝（Ａａ＋Ａｄ）−（Ａｂ＋Ａｃ）と算出される。これらエラー信号は制御回路５０に供給される。
次に、例えば、ホログラムディスクの上記記録再生工程における図７に示す光スポットＬＳ，ＬＳ２の位置をそれぞれトラック１からトラック２へディスク半径方向に変位させる場合を例にして、トラッキングエラー信号とトラックジャンプ動作を説明する。
制御回路５０は、操作部などからトラックジャンプ指令を受けると、光ビーム照射してある現在のトラック１のトラックマークＴＭを検出する。検出したトラックマークＴＭの信号が再び供給されるまで現在のトラック１でトラッキングを維持し、トラックマークＴＭの信号が供給された時点で、ガイドトラック移動領域ＴＴＲに沿って光スポットＬＳの照射位置を移動せしめる。すなわち、トラックマークＴＭの信号に応じてトラックジャンプ駆動信号が与えられたトラッキングサーボ回路３０は振動駆動電圧を対物レンズ駆動部３６へ供給し、対物レンズＯＢをガイドトラック移動領域ＴＴＲ上で駆動し、これをディスク半径方向に移動させ、光スポットＬＳを第２ピッチ分移動し、短グルーブ（トラック）Ｍ上を横切る。図７の場合では隣接ガイドトラック１，２の間に４列の短グルーブＭを設けたので、駆動信号を５回繰り返すことによって隣接するトラック２に移動することができる。
図１５Ａは、図１０に示す記録再生装置のピックアップにより得られるガイドトラック移動領域ＴＴＲ通過時の光スポットＬＳの一連のトラックジャンプ中のトラッキングエラー信号を示す。因みに図１５Ｂは、データ領域ＤＲでトラックジャンプがあった場合の光スポットＬＳ２によるトラッキングエラー信号を示す。
制御回路５０はその内部の２値化回路により、供給された図１５Ａのようなトラッキングエラー信号を２値化する。２値化回路はトラッキングエラー信号の信号レベルが所定レベルＴｈよりも大である時は論理レベル"１"、小である時には論理レベル"０"となるパルス波形からなるパルス信号を生成する。すなわち、光スポットＬＳの照射位置が短グルーブ（トラック）Ｍを横切る毎に図１５Ａのトラッキングエラー信号のピーク近傍は所定レベルＴｈを通過するので、２値化回路からは図１５Ｃに示すように０，１を繰り返すパルス信号が生成される。２値化回路の出力は制御回路５０内部のエッジカウンタに供給され、エッジカウンタはパルス信号の前エッジを計数する。
かかるガイドトラック移動領域ＴＴＲの短グルーブＭの計数は、現在のガイドトラックから目的のガイドトラックまで離れている場合に有効である。制御回路５０は、ピックアップ位置検出回路３１及び回転位置検出回路３４からの信号に基づくガイドトラック移動領域ＴＴＲ通過時間データを取得しているので、かかる短グルーブＭの計数値に基づいて現在のガイドトラックから目的のガイドトラックまで複数のガイドトラックを越える場合の途中のガイドトラックを中継するトラックジャンプ駆動信号のタイミングを予測することができる。これにより、トラックジャンプ工程中において、ガイドトラック移動領域ＴＴＲの接線方向の幅を超えて光スポットＬＳがデータ領域ＤＲへ逸れることを防止できる。例えば、図５に示すように、光スポットＬＳ３を現在トラックからかなり離れている目標トラックＢに移動する場合、最寄のガイドトラック移動領域ＴＴＲでトラックジャンプを開始して、光スポットＬＳ３がデータ領域ＤＲへ逸れる前に、途中のトラックＡにトラックジャンプし、さらに最寄のガイドトラック移動領域ＴＴＲでトラックＢにトラックジャンプして移動する動作が可能となる。この場合、制御回路５０は、ホログラムディスクから予め取得してあるＴＯＣ情報から目的トラックまでのトラック数に基づいてガイドトラック移動領域ＴＴＲを逸脱しない予測値を演算し、これとエッジカウンタの計数値と比較することにより、エッジカウンタの計数値が予測値になったか否かを所定クロック毎に判別し、それを満たすようにトラックジャンプ指令をトラッキングサーボ回路３０（及び又はスライダサーボ回路３２）へ発する。
本実施形態では、ホログラム記録を行う比較的広いトラックピッチで設けられたデータ領域ＤＲとトラックジャンプを行う比較的狭いトラックピッチで設けられた短グルーブからなるガイドトラック移動領域ＴＴＲとを設けたため、隣接ガイドトラックへの移動がスムーズに行えるため記録情報へのランダムアクセス性が向上する。
＜他の実施形態＞
図１２及び図１３に示すサーボ光ビームのための第２レーザ光源ＬＤ２、第２コリメータレンズＣＬ２などの共通の光軸を、第１レーザ光源ＬＤ１に起因する参照光及び信号光の一致した光軸から変位させるように前述の記録再生装置のピックアップを変形して、図１６に示すように、サーボ光ビームの光スポットＬＳ５のみをガイドトラックＧＴ上でトラッキングサーボ制御し、これから離れ隣接ガイドトラック間の鏡面部に参照光及び信号光のを照射して光スポットＬＳ６を配置し、その上方の記録層４でホログラム記録を実行することも可能である。
また、上記実施形態においては、記録媒体として図１７に示すようなホログラムディスク２を例に説明したが、媒体の形状は円盤状に限定されるものではなく、例えば、図１８に示すようなプラスチックなどからなる矩形状平行平板の光カード２０ａであっても良い。かかる光カードにおいても、ガイドトラックは基板の例えば重心に関してその上に螺旋状もしくは螺旋弧状又は同心円状に形成されもよいし、ガイドトラックが基板上に平行に形成されていよい。また、上記同様に、カバー層、記録層及び反射層を備えた基板から構成される。
更にまた、上記実施形態においては、記録層材料として光学干渉パターンを保存できる光感応材料を用いた記録媒体を例に説明したが、ホログラム記録媒体の他に、記録層材料として相変化材料、有機色素などを用い、記録層の反射率の変化として情報の記録再生が行われる追記又は書き換え型の記録媒体も実施形態に含まれる。例えば、更なる実施形態の光ディスク記媒体では、図１９に示すように、ガイドトラックＧＴ、短グルーブＭなどを形成した円板基板３ａ上にガイド層（反射層）５を設け、その上に所定膜厚のスペーサ層ＳＰと所定膜厚の記録層４１とを交互に少なくとも２以上積層された多層構造とし、最後に光透過性カバー層６を順次積層した構造とすることもできる。
なお、上記した実施形態においては、フォーカスサーボ、トラッキングサーボを非点収差法で行ったが、これに限らず３ビーム法など周知の方法を採用してもよい。
＜更なる他の実施形態＞
上記実施形態においては、例えば図９及び図１９に示すように、ガイドトラック移動領域のトラック（短グルーブ）ＭとガイドトラックＧＴのそれぞれの断面形状は同一である。すなわち、図２０に示すように、すべての短グルーブＭとガイドトラックＧＴの幅Ｇｗ及び深さＧｄがそれぞれ一定になされている。これに対して、更なる他の実施形態では、図２１〜図２３に示すように、ガイドトラック移動領域ＴＴＲとガイドトラックＧＴとで反射率の変動するように、すなわち、トラック部（短グルーブＭとガイドトラックＧＴ）と非トラック部の反射率の差である反射光による変調度の変化が生じるように、短グルーブＭとガイドトラックＧＴが形成されている。
図２１に示すように、一例の記録媒体においては、ガイドトラックＧＴ及び短グルーブＭはそれらの深さＧｄＡ及びＧｄＢが互いに異なるように、例えばＧｄＡ≧ＧｄＢとなるように、基板３ａの上形成されている。なお、この記録媒体においては、ガイドトラックＧＴ及び短グルーブＭの深さの設定を変えた以外、上記実施形態と同一構成である。
図２２に示すように、また一例の記録媒体においては、ガイドトラックＧＴ及び短グルーブＭはそれらの幅ＧｗＡ及びＧｗＢが互いに異なるように、例えばＧｗＡ≧ＧｗＢとなるように、基板３ａの上形成されている。なお、この記録媒体においても、ガイドトラックＧＴ及び短グルーブＭの幅の設定を変えた以外、上記実施形態と同一構成である。
図２３に示すように、さらにまた一例の記録媒体においては、ガイドトラックＧＴの周囲の反射率と短グルーブＭの周囲の反射率とが互いに異なるように、ガイドトラック移動領域ＴＴＲ内に第２反射部ＤｒＲが異なる反射率の領域例えば、データ領域ＤＲより反射率の低い領域として基板３ａの上に形成されている。なお、この記録媒体においても、短グルーブＭ周囲の第２反射部の設定を変えた以外、上記実施形態と同一構成である。
図２４Ａは、図２１〜図２３に示す媒体におけるガイドトラック移動領域ＴＴＲにて光ビームのスポットが移動した場合、ガイドトラック移動領域ＴＴＲ通過時の光スポットＬＳの一連のトラックジャンプ中のトラッキングエラー信号（図１０に示す記録再生装置のピックアップにより得られる）を示す。図２４Ｂは、データ領域ＤＲでトラックジャンプがあった場合の光スポットＬＳ２によるトラッキングエラー信号を示す。
図２４Ａに示すように、光ビームスポットのトラック移動中周期的に現れる短グルーブＭによるトラッキングエラー信号の振幅がガイドトラックＧＴのものに比して減少するので、そのトラック移動中であることが容易に判断できるようになる。
従来のホログラムディスクのトラック構造を示す概略部分斜視図。 従来のホログラムディスクのトラック構造を示す概略部分平面図。 本発明による実施形態のホログラムディスクのトラック構造を示す概略部分斜視図。 本発明による実施形態のホログラムディスクのトラック構造を示す概略部分平面図。 本発明による実施形態のホログラムディスクのトラック構造を示す概略部分平面図。 本発明による他の実施形態のホログラムディスクのトラック構造を示す概略部分平面図。 本発明による他の実施形態のホログラムディスクのトラック構造を示す概略部分平面図。 本発明による他の実施形態のホログラムディスクのトラック構造を示す概略部分平面図。 本発明による他の実施形態のホログラムディスクを示す概略部分断面図。 本発明による実施形態のホログラムディスクの情報を記録又は再生する記録再生装置の概略構成を示すブロック図。 本発明による実施形態のホログラムディスクの情報を記録再生する記録再生装置のピックアップの概略を示す構成図。 本発明による実施形態のホログラムディスクの情報を記録再生する記録再生装置のピックアップの概略を示す構成図。 本発明による実施形態のホログラムディスクの情報を記録再生する記録再生装置のピックアップの概略を示す構成図。 本発明による実施形態のホログラムディスクの情報を記録再生する記録再生装置のピックアップにおける光検出器を示す平面図。 本発明による実施形態のホログラムディスクの記録再生時のトラッキングエラー信号を示すグラフ。 本発明による他の実施形態のホログラムディスクのトラック構造を示す概略部分斜視図。 本発明による実施形態のホログラムディスクを示す斜視図。 本発明による他の実施形態のホログラム光カードを示す概略平面図を示す斜視図。 本発明による他の実施形態の光ディスクを示す概略部分断面図。 図４の線ＡＡに沿った部分断面図。 本発明による他の実施形態のホログラムディスクのトラック構造を示す概略部分断面図。 本発明による他の実施形態のホログラムディスクのトラック構造を示す概略部分断面図。 本発明による他の実施形態のホログラムディスクのトラック構造を示す概略部分平面図。 本発明による他の実施形態のホログラムディスクの記録再生時のトラッキングエラー信号を示すグラフ。
符号の説明
２…ホログラムディスク
３…基板
４…記録層
５…ガイド層（反射層）
６…カバー層
２０ａ…光カード
２２…スピンドルモータ
２３…ピックアップ
２４…ピックアップ駆動部
２５…第１レーザ光源駆動回路
２６…空間光変調器駆動回路
２７…再生信号検出処理回路
２８…サーボ信号処理回路
２９…フォーカスサーボ回路
３０…トラッキングサーボ回路
３１…ピックアップ位置検出回路
３２…スライダサーボ回路
３３…回転数検出部
３４…回転位置検出回路
３５…スピンドルサーボ回路
３６…対物レンズ駆動部
５０…制御回路
ＨＧ…ホログラム
ＧＴ…ガイドトラック
ＬＳ…光スポット
ＴＴＲ…ガイドトラック移動領域
ＤＲ…データ領域
ＴＭ…トラックマーク
Ｍ…短グルーブ
ＡＭ…アドレスマーク
ＬＤ１…第１レーザ光源
ＣＬ１…第１コリメータレンズ
ＨＰ１…第１ハーフミラープリズム
ＳＬＭ…空間光変調器
ＨＰ２…第２ハーフミラープリズム
ＨＰ３…第３ハーフミラープリズム
ＨＰ４…第４ハーフミラープリズム
ＣＭＯＳ…像検出センサ
ＬＤ２…第２レーザ光源
ＣＬ２…第２コリメータレンズ
ＰＢＳ…偏光ビームスプリッタ
１／４λ…１／４波長板
ＡＳ…非点収差素子
ＰＤ…光検出器
ＤＰ…ダイクロイックプリズム
ＯＢ…対物レンズ

Claims (25)

  1. 基板に担持されかつ光照射により情報の記録又は再生可能な記録層を有する記録媒体であって、
    対物レンズから前記記録層を通過して合焦される光ビームのスポットを追従させるためのガイドトラックが第１ピッチで離間して配置されたガイド層と、
    前記ガイド層に設けられかつ、前記ガイドトラックに直交する方向で互いに隣接する前記ガイドトラックの間にて、前記ガイドトラックより短い範囲内で前記ガイドトラックの延在する方向において並置された少なくとも１列のトラックからなるガイドトラック移動領域と、を有することを特徴とする記録媒体。
  2. 前記ガイドトラックの延在する方向において互いに隣接する前記ガイドトラック間に配置されかつ前記ガイドトラック移動領域の存在を示すトラックマークを含むことを特徴とする請求項１記載の記録媒体。
  3. 前記ガイドトラック移動領域がアドレス情報を示すアドレスマークを含むことを特徴とする請求項１又は２記載の記録媒体。
  4. 前記ガイドトラック移動領域の前記トラックは、前記光ビームのスポット径より大なる第２ピッチで配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の記録媒体。
  5. 前記スポット径は前記光ビームの波長と前記対物レンズの開口数により決まる回折限界であることを特徴とする請求項４記載の記録媒体。
  6. 前記基板は円板であり、前記ガイドトラックは前記基板の中心に関してその上に螺旋状もしくは螺旋弧状又は同心円状に形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の記録媒体。
  7. 前記ガイドトラックは前記基板上に平行に形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の記録媒体。
  8. 前記第１ピッチは前記光ビームのスポット径の４／３倍以上であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の記録媒体。
  9. 前記記録層は光学干渉パターンを保存できる光感応材料からなることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の記録媒体。
  10. 前記第１ピッチは、前記記録層に記録すべきホログラムの前記ガイドトラックに直交する方向の多重度から決まる値に設定されていることを特徴とする請求項９に記載の記録媒体。
  11. 前記ガイド層と前記記録層とが分離層を介して積層されたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の記録媒体。
  12. 前記ガイドトラック及び前記ガイドトラック移動領域の前記トラックは、前記ガイドトラック移動領域にて前記光ビームのスポットが移動した場合、反射光による変調度が前記ガイドトラック及び前記トラックにて異なるように形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の記録媒体。
  13. 前記ガイドトラックの深さ及び前記トラックの深さが互いに異なるように形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の記録媒体。
  14. 前記ガイドトラックの幅及び前記トラックの幅が互いに異なるように形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の記録媒体。
  15. 前記ガイドトラックの前記光ビームに対する反射率と前記トラックの前記光ビームに対する反射率とが互いに異なるように、前記ガイドトラック移動領域に第２反射部が形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の記録媒体。
  16. 基板に担持されかつ光照射により情報の記録又は再生可能な記録層を有する記録媒体の記録再生方法であって、
    前記記録媒体は、対物レンズから前記記録層を通過して合焦される光ビームのスポットを追従させるためのガイドトラックが第１ピッチで離間して配置されたガイド層と、前記ガイド層に設けられかつ、前記ガイドトラックに直交する方向で互いに隣接する前記ガイドトラックの間にて、前記ガイドトラックより短い範囲内で前記ガイドトラックの延在する方向に沿って並列して配列された少なくとも１列のトラックからなるガイドトラック移動領域と、を有すること、並びに
    前記ガイドトラック移動領域にて前記光ビームのスポットを移動せしめ、トラッキングエラー信号を逐次検出することを特徴とする記録媒体の記録再生方法。
  17. 前記記録媒体は、前記ガイドトラックの延在する方向において隣接する前記ガイドトラック間に配置されかつ前記ガイドトラック移動領域の存在を示すトラックマークと、アドレス情報を示すアドレスマークとを有すること、並びに
    光ビームを照射して前記トラックマークを検出する工程と、前記ガイドトラック移動領域に沿って前記光ビームの照射位置を移動せしめる工程と、を含むことを特徴とする請求項１６に記載の記録媒体の記録再生方法。
  18. 前記ガイドトラック及び前記ガイドトラック移動領域の前記トラックは、前記ガイドトラック移動領域にて前記光ビームのスポットが移動した場合、反射光による変調度が前記ガイドトラック及び前記トラックにて異なるように形成されていることを特徴とする請求項１６記載の記録媒体の記録再生方法。
  19. 前記ガイドトラックの深さ及び前記トラックの深さが互いに異なるように形成されていることを特徴とする請求項１８に記載の記録媒体の記録再生方法。
  20. 前記ガイドトラックの幅及び前記トラックの幅が互いに異なるように形成されていることを特徴とする請求項１８に記載の記録媒体の記録再生方法。
  21. 前記ガイドトラックの前記光ビームに対する反射率と前記トラックの前記光ビームに対する反射率とが互いに異なるように、前記ガイドトラック移動領域に第２反射部が形成されていることを特徴とする請求項１８に記載の記録媒体の記録再生方法。
  22. 基板に担持されかつ光照射により情報の記録又は再生可能な記録層を有する記録媒体の記録装置であって、
    前記記録媒体は、対物レンズから前記記録層を通過して合焦される光ビームのスポットを追従させるためのガイドトラックが第１ピッチで離間して配置されたガイド層と、前記ガイド層に設けられかつ、前記ガイドトラックに直交する方向で互いに隣接する前記ガイドトラックの間にて、前記ガイドトラックより短い範囲内で前記ガイドトラックの延在する方向に沿って並列して配列された少なくとも１列のトラックからなるガイドトラック移動領域と、を有すること、並びに
    前記ガイドトラック移動領域にて前記光ビームのスポットを移動せしめ、トラッキングエラー信号を逐次検出する手段を有することを特徴とする記録媒体の記録装置。
  23. 前記記録媒体は、前記ガイドトラックの延在する方向において隣接する前記ガイドトラック間に配置されかつ前記ガイドトラック移動領域の存在を示すトラックマークとアドレス情報を示すアドレスマークとの少なくとも一方を有し、
    光ビームを照射して前記トラックマークを検出する手段と、前記ガイドトラック移動領域に沿って前記光ビームの照射位置を移動せしめる手段と、を含むことを特徴とする請求項２２に記載の記録装置。
  24. 基板に担持されかつ光照射により情報の記録又は再生可能な記録層を有する記録媒体の再生装置であって、
    前記記録媒体は、対物レンズから前記記録層を通過して合焦される光ビームのスポットを追従させるためのガイドトラックが第１ピッチで離間して配置されたガイド層と、前記ガイド層に設けられかつ、前記ガイドトラックに直交する方向で互いに隣接する前記ガイドトラックの間にて、前記ガイドトラックより短い範囲内で前記ガイドトラックの延在する方向に沿って並列して配列された少なくとも１列のトラックからなるガイドトラック移動領域と、を有すること、並びに
    前記ガイドトラック移動領域にて前記光ビームのスポットを移動せしめ、トラッキングエラー信号を逐次検出する手段を有することを特徴とする記録媒体の再生装置。
  25. 前記記録媒体は、前記ガイドトラックの延在する方向において隣接する前記ガイドトラック間に配置されかつ前記ガイドトラック移動領域の存在を示すトラックマークとアドレス情報を示すアドレスマークとの少なくとも一方を有し、
    光ビームを照射して前記トラックマークを検出する手段と、前記ガイドトラック移動領域に沿って前記光ビームの照射位置を移動せしめる手段と、を含むことを特徴とする請求項２４に記載の再生装置。
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