JP2006155831A - ホログラム記録媒体及びホログラム記録再生装置 - Google Patents

ホログラム記録媒体及びホログラム記録再生装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 光ディスクタイプで実現した場合にもフォーカシングやトラッキングのサーボ制御を高精度に行えるホログラム記録媒体及びホログラム記録再生装置を提供する。
【解決手段】 ホログラム記録媒体に、空間光変調手段の複数の光学素子を互いに隣接する複数の光学素子からなるブロックに分割し、各ブロックをデータを構成する各ビットに割り当てて光変調することにより、１ドット当たりのＳ／Ｎのマージンを広くした所定の特殊パターンを有する情報光を記録しておく。そして、記録又は再生の時にホログラム記録媒体から特殊パターンを読み取り（Ｓ３）、その特殊パターンを用いてチルティング、フォーカシング及び光源の波長のサーボ制御の微調整を行うことにより（Ｓ４〜Ｓ６）、光ディスクタイプのホログラム記録媒体の記録／再生時のサーボ制御の引き込みの安定化を向上させた。
【選択図】 図９

Description

本発明は、ホログラフィの原理を用いたホログラム記録媒体及びホログラム記録再生装置に関するものである。
従来、レーザ光を２分割し、空間光変調器により一方のビームを記録すべき情報によって変調して情報光を生成し、この情報光をホログラム媒質の記録層（以下、ホログラム記録層という。）を有する光記録媒体（以下、ホログラム記録媒体という。）に入射する一方、ホログラム記録媒体のホログラム記録層の情報光照射位置に他方のビームを参照光として当該情報光に対して所定の入射角で入射し、情報光と参照光とによって生じるホログラム（干渉縞）をホログラム記録層に記録するホログラム記録再生装置が知られている。
ホログラム記録方式では、参照光の入射角を変化させることによりホログラム記録媒体の同一の記録位置に複数のホログラムを記録（角度多重記録）することができるので、従来より提案されているホログラム記録再生装置では、ＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等と比較して数１０倍以上の容量の記録再生が可能とされている。
そして、上記ホログラム記録再生装置では、ホログラム記録媒体に記録時と同一の入射角で参照光を入射することによりホログラム媒質から回折光（情報光）を生成し、この回折光を撮像素子により受光し、その受光信号に所定の信号処理を行うことによって所望の情報が再生されるようになっている。
ホログラム記録方式は、角度多重記録などによって大容量記録が可能であるが、ホログラム記録媒体に記録されたホログラムに参照光を入射して回折光（情報光）を生成する場合、その回折光の強度（回折効率）は、図１９に示すように、sinc関数の２乗の分布に従うことが知られ、記録時と再生時の参照光の入射角θのずれと光源の波長λのずれの許容範囲（マージン）がいずれも極めて狭い（角度選択性及び波長選択性が非常に高い）という特徴がある。
図１９において、縦軸は回折光の強度（最大値を「１．０」に正規化した値）であり、横軸は参照光の入射角のずれ量Δθや光源の波長のずれ量Δλである。横軸が「０」の位置は、参照光の入射角や光源の波長が記録時の時と一致し、ずれのない位置であり、このとき回折光の強度は最大値となる。そして、横軸を参照光の入射角のずれ量Δθとすると、図１９は、参照光の入射角のずれ量Δθに対する回折光の強度の特性を示し、横軸を光源の波長のずれ量Δλとすると、図１９は、光源の波長のずれ量Δλに対する回折光の強度の特性を示す。
例えばホログラム媒質の厚さが２００μｍのホログラム記録媒体に光源の波長４０５ｎｍのレーザ光を用いて参照光の入射角３０°で記録した場合、回折光の強度が「０」になるａ点とｂ点の光源の波長のずれ量Δλは、凡そ±６．１ｎｍであり、参照光の入射角のずれ量Δθは、凡そ±７分である。従って、ホログラム記録媒体に記録された情報を再生する際の回折光の低下のマージンを「０．５」（３ｄＢダウン）とすると、回折光の強度が「０．５」となる光源の波長のずれ量Δλ3dB（３ｄＢダウンのずれ量Δλ）は、凡そ±３ｎｍとなり、これが光源の波長のずれのマージンとなる。また、回折光の強度が「０．５」となる参照光の入射角Δθ3dBは、凡そ±３．５分となり、これが参照光の入射角のずれのマージンとなる。
このように、ホログラム記録方式は、光源の波長のずれ及び参照光の入射角のずれのマージンが非常に小さい（角度選択性や波長選択性の条件が厳しい）ので、これらの条件がＣＤやＤＶＤのような光ディスクを用いた交換可能な可搬型のホログラム記録媒体の実現を困難にしている要因となっている。
そこで、従来、ホログラム記録媒体への情報の記録方法を工夫することにより記録再生の安定性と確実性を向上する技術が提案されている。
例えば特開平１１−１６３７４号公報には、記録すべき情報とともに当該情報を記録する際の参照光の入射角（以下、記録角という。）に関する情報をホログラム記録媒体に記録し、再生時に記録角に関する情報を読み出し、この情報に基づいて参照光の入射角（再生時のホログラム記録媒体に対する入射角）を補正することにより情報光の回折効率の低下を可能な限り低減して再生の確実性を高めるようにしたホログラム記録方法が記載されている。
また、特開２００２−２１６３５９公報には、レーザ光の波長がずれると、そのずれ量に応じて、多数の受光素子が格子状に配列された撮像素子の撮像面に投影される参照光の位置がずれることを利用し、光源として波長可変コヒーレント光源を用い、再生時に撮像素子の四隅の受光素子の受光信号を用いて、当該撮像素子の撮像面への参照光の投影位置のずれ量を検出し、そのずれ量に基づいて波長可変コヒーレント光源から出力されるレーザ光の波長を補正する技術が記載されている。
特開平１１−１６３７４号公報 特開２００２−２１６３５９公報 特開２００３−０９９９５２公報
ところで、ＣＤやＤＶＤなどの光ディスクのフォーカシング及びトラッキングのサーボ技術を利用しつつ可搬型の交換可能なホログラム記録媒体を光ディスクタイプで実現することが上記特開平１１−１６３７４号公報や特開２００２−２１６３５９公報に記載されているが、ホログラム記録方式の場合は、上記のように光源の波長のずれ及び参照光の入射角のずれのマージンが非常に狭く、ＣＤやＤＶＤなどのフォーカシング及びトラッキングのサーボ技術におけるマージンでは十分とは言えない。
このため、ＣＤやＤＶＤなどのフォーカシング及びトラッキングのサーボ技術だけでは光ディスクタイプのホログラム記録媒体のフォーカシング及びトラッキングのサーボ制御を確実に行うことは困難で、安定してデータの記録及び再生ができない可能性がある。
また、イメージデータやテキストデータなどのデジタルデータを記録媒体に記録する場合、一般に記録媒体を複数のセクタに分割し、イメージデータを分割してそれぞれ複数のセクタ（単位記録領域）に記録する一方、例えばＦＡＴ（File Allocation Table）に代表されるように、イメージデータがどのセクタに記録されているか、記録媒体にどのようなイメージデータが記録されているかなどの目次に相当する管理データが記録されるようになっている。
ディスクに記録されたファイルを読み出す場合は、まず、ファイルの管理情報が確実に読み出される必要があり、ファイルの管理情報が安定して確実に読み出せなければ、ディスクの大容量化を図ったとしてもその効果は半減してしまうことになるから、記録されるデータ以上にそのデータの管理データの書き込み及び読み取りの確実性が重要である。そして、記録及び再生の際のホログラム記録媒体のフォーカシング及びトラッキングのサーボ制御が実現されたとしても、その後の管理データの記録又は再生の処理で確実に管理データの読み書きができなければ、事実上ホログラム記録再生装置として機能しないことになる。
ホログラム記録方式の場合は、上記のように光源の波長のずれ及び参照光の入射角のずれのマージンが非常に狭く、ホログラム記録媒体に記録されたホログラムから回折光を安定かつ確実に再生すること自体が難しいため、ファイルの管理情報の記録／再生時の光源の波長のずれや参照光の入射角のずれのマージンはそのファイルの記録／再生時の光源の波長のずれや参照光の入射角のずれのマージンよりも緩くできることが望ましい。
従来の特開平１１−１６３７４号公報及び特開２００２−２１６３５９公報に記載のホログラム記録再生装置は、ＣＤやＤＶＤなどの光ディスクに採用されるフォーカシング及びトラッキングのサーボ制御技術を用いて光ディスクタイプのホログラム記録媒体のフォーカシング及びトラッキングのサーボ制御を行うものであるから、データの記録及び再生の安定性及び確実性が十分とは言えない。
また、従来の特開平１１−１６３７４号公報に記載の技術は、再生時の参照光の入射角を補正することにより可及的に参照光の入射角のずれを小さくするものであり、ファイルとファイルの管理情報とで記録／再生時の光源の波長のずれや参照光の入射角のずれのマージンが変わるものではない。また、特開２００２−２１６３５９公報に記載の技術は、再生時に光源の発振周波数を変化させることにより可及的に光源の波長のずれを小さくするものであり、この場合もファイルとファイルの管理情報とで記録／再生時の光源の波長のずれや参照光の入射角のずれのマージンが変わるものではない。従って、いずれの場合もファイルの管理情報が読み取れないことによりファイルを開くことができないということが生じる。
特に、ディスクを回転させながらホログラム記録を行う方式を採用すると、ディスクの微小な傾きによる面振れや偏心により参照光の入射角のずれのマージンはより厳しくなり、ファイルの管理情報の読取りが困難となる。このため、ファイルの管理情報の読取りに長時間を要したり、場合によっては読取不能に陥ったりすることもあり、記録及び再生の処理を高速かつ安定に行うことは極めて困難になる。また、ホログラム媒体の厚みを厚くして角度多重による記録量の超大容量化を図ろうとすると、図１９に示したマージンは、ホログラム媒体の厚みに反比例するので、更にマージンが狭くなり、これによりホログラム媒体の厚みによる超大容量化には一定の制約を受けざるを得なくなる。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、例えば光ディスクタイプで実現した場合にもフォーカシングやトラッキングのサーボ制御を高精度に行えるホログラム記録媒体を提供するとともに、このホログラム記録媒体に記録されるデータの管理情報を当該データ以上に安定かつ確実に記録及び再生することができるホログラム記録再生装置を提供することを目的とする。
請求項１に記載の発明は、光源から出射されたコヒーレントなビームを２つ以上のビームに分割し、その一つを入射面に格子状に配列された複数の光学素子を有する空間光変調手段により記録すべきデータで光変調して情報光とし、また一つを参照光として前記情報光に対して所定の角度で入射することにより前記情報光と前記参照光とのホログラムが記録される、ホログラム記録再生装置に装着脱可能なホログラム記録媒体であって、前記空間光変調手段の複数の光学素子を互いに隣接する複数の光学素子からなるブロックに分割し、各ブロックを前記データを構成する各ビットに割り当てて光変調することにより、チルティングやフォーカシングなどのサーボ制御の微調整に適用するための予め設定された所定のパターンを有する情報光が記録されていることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、光源から出射されたコヒーレントなビームを２つ以上のビームに分割し、その一つを入射面に格子状に配列された複数の光学素子を有する空間光変調手段により記録すべきデータで変調して情報光とし、また一つを参照光として前記情報光に対して所定の角度で入射することにより前記情報光と前記参照光とのホログラムが請求項１記載のホログラム記録媒体に記録される、ホログラム記録再生装置であって、データの記録又は再生の際に、前記ホログラム記録媒体から前記所定のパターンを有する情報光を再生し、その再生信号を用いてサーボ制御による前記ホログラム記録媒体のチルティング、フォーカシング及び前記光源の波長の少なくとも１の微調整を行う微調整手段を備えたことを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のホログラム記録再生装置において、前記空間光変調手段は、前記一方のビームの入射面に格子状に配列された複数の光学素子を有し、前記データを構成する各ビットに対応して所定の光学素子の状態を変化させることにより前記情報光を生成するものであり、前記撮像再生手段は、前記情報光の入射面に格子状に配列された複数の光電変換素子を有する撮像手段と、前記撮像手段から出力される各光電変換素子の受光信号に基づいて記録されたデータの対応するビットの信号を再生する信号処理手段とからなり、データを記録する際、当該データの種類に応じて１ビットに対応する前記空間光変調器の光学素子の数を変化させる光変調制御手段と、前記ホログラム記録媒体に記録されたデータを再生する際、当該データに対応する各ビットに対応付けられた１又は２以上の光電変換素子の単位で信号処理を行わせる信号処理制御手段と、を更に備えたことを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のホログラム記録再生装置において、前記光変調制御手段は、記録すべきデータが前記ホログラム記録媒体へのデータの記録動作及び再生動作を制御するための管理データであるとき、１ビットに対応する前記空間変調器の光学素子を互いに隣接する複数の光学素子に増加させることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のホログラム記録再生装置において、前記ホログラム記録媒体は、ホログラム記録層の厚さが異なる２つの記録領域を有し、前記管理データは、前記ホログラム記録層の厚さが薄い記録領域に記録されることを特徴とする。
請求項１に記載の発明に係るホログラム記録媒体によれば、空間光変調手段の複数の光学素子を互いに隣接する複数の光学素子からなるブロックに分割し、各ブロックを、データを構成する各ビットに割り当てて光変調した、所定のパターンを有する情報光が記録されているので、データの記録時又は再生時にこの情報光を読み出し、そのパターンを用いてチルティングやフォーカシングなどのサーボ制御の微調整を行うことにより当該サーボ制御を高精度で行うことができる。
すなわち、所定のパターンは、１ビットに対して互いに隣接する複数の光学素子が割り当てられて形成されるので、１ビットに対して１個の光学素子を割り当てて形成されたパターンよりも１ビット当たりの光量が増加し、このパターンを有する情報光を再生する際の１ビット当たりのＳ／Ｎのマージンが広くなる。従って、このパターンを用いてチルティングやフォーカシングなどのサーボ制御の微調整を行うことによりサーボ制御の安定化が向上する。
請求項２に記載の発明に係るホログラム記録再生装置によれば、データの記録時又は再生時にホログラム記録媒体から所定のパターンを有するデータを読み出し、そのパターンを用いてチルティング、フォーカシング及び光源の波長の少なくとも１のサーボ制御の微調整を行うので、これらのサーボ制御を高精度で行うことができる。
請求項３に記載の発明にホログラム記録再生によれば、データの種類に応じて１ビットに対応する空間光変調器の光学素子の数を変化させて記録すべきデータを光変調するので、例えばデータを管理するための管理データについて１ビットに対応する空間光変調器の光学素子の数を増加させると、１ビットに対して１の光学素子を対応させた場合よりも１ビット当たりのＳ／Ｎのマージンが広くなり、管理データの記録及び再生の確実性が向上する。
請求項４に記載の発明にホログラム記録再生によれば、管理データについて１ビットに対応する空間光変調器の光学素子を互いに隣接する複数の光学素子に増加させるので、１ビットに対して１の光学素子を対応させた場合よりも１ビット当たりのＳ／Ｎのマージンが広くなり、管理データの記録及び再生の確実性が向上し、ひいては通常のデータの記録及び再生の確実性を向上することができる。
請求項５に記載の発明にホログラム記録再生装置によれば、管理データは、ホログラム記録層の厚さが薄い記録領域に記録されるので、１ビット当たりのＳ／Ｎのマージンが更に広くなり、管理データの記録及び再生の確実性がさらに向上する。
本発明に係るホログラム記録再生装置の第１実施形態について、図を用いて説明する。
第１実施形態に係るホログラム記録再生装置は、光ディスクタイプの交換可能なホグラム記録媒体を用いたもので、記録時に記録データに基づき空間光変調器によって生成される光像（以下、記録パターンという。）とは異なる所定の特殊なパターンを有するデータをホグラム記録媒体の所定のアドレス位置に記録しておき、記録時や再生時にそのデータのパターン（このパターンを通常の記録データの記録パターンと区別するため、以下、「特殊パターン」という。）を用いてホログラム記録媒体のフォーカシングやチルティングのサーボ制御の微調整を行うようにしたものである。
なお、本実施形態では、特殊パターンを有するデータを通常の記録データとは異なるアドレス位置に記録するようにしているが、特殊パターンの一部を通常の記録データのパターンの一部に織り込んでおき、当該記録データの記録／再生の時にリアルタイムでフォーカシングやチルティングのサーボ制御を行うようにしてもよい。
図１は、本実施形態に係るホログラム記録再生装置の全体構成を示す図である。また、図２は、本実施形態に係るホログラム記録再生装置のピックアップにおける光学系を示す図、図３は、本実施形態に係るホログラム記録再生装置に適用されるホログラム記録媒体の構成を示す図である。
ホログラム記録再生装置１は、ディスクタイプのホログラム記録媒体２が着脱可能に装着されるスピンドル３と、このスピンドル３を回転させる、例えばブラシレスＤＣモータからなるスピンドルモータ４と、このスピンドルモータ３の回転を制御するスピンドルモータ制御回路５とを備えている。
また、ホログラム記録媒体２に対して記録光（レーザ光を分割し、一方の分割光を記録すべきデータによって空間光変調したもの）と参照光（レーザ光を分割した他方の分割光）を照射し、記録光と参照光とのホムグラム（干渉縞）を記録するとともに、ホログラム記録媒体２に対して参照光を照射してホムグラムとの回折光（再生光）を生成し、その再生光を撮像素子で受光して記録したデータを再生するためのピックアップ６と、このピックアップ６をホログラム記録媒体２の半径方向に移動させるアクチュエータ７と、ピックアップ６からホログラム記録媒体２へ照射される光スポットのフォーカスを制御するフォーカシング制御回路８と、ピックアップ６からホログラム記録媒体２へ照射される光スポットが当該ホログラム記録媒体２の回転中にホログラム記録媒体２のトラック上を移動するようにその照射位置を制御するトラッキング制御回路９と、光スポットをホログラム記録媒体２の指定されたトラック位置に移動させてデータの記録又は再生を行うための当該光スポットのホログラム記録媒体２の径方向の移動を制御するシーク制御回路１０とを備えている。
更に、ホログラム記録再生装置１は、ピックアップ６内の受光素子（後述）から出力されるサーボ制御用の光を受光した受光信号に基づきフォーカスエラー信号（ＦＥ）やトラッキングエラー信号（ＴＥ）を生成するとともに、撮像素子（後述）から出力される再生光を受光した受光信号に基づき再生信号（ＲＦ）を生成する検出回路１１と、この検出回路１１から出力される再生信号（ＲＦ）に所定の信号処理を行って記録データの再生をしたり、コントローラ１３から入力される記録用のデータに所定の信号処理を行ってピックアップ６内の空間光変調器による変調データを生成したりする記録／再生信号処理回路１２と、スピンドルモータ制御回路５〜記録／再生信号処理回路１２の動作を制御するシステムコントローラ１３と、ホログラム記録再生装置１にホストコンピュータＰＣを接続するためのＩ／Ｆ１４とを備えている。
ホログラム記録媒体２は、図３に示すように、ＣＤやＤＶＤなどの光ディスクメモリと同様のディスクタイプの記録媒体である。ホログラム記録媒体２は、ポリカーボネートなどの円板状の基板２０１の一方面に反射膜２０２と、ホログラフィを利用して情報が記録されるホログラム記録層２０３と、保護層２０４とがこの順に積層されたものである。保護層２０４の屈折率はホログラム記録層２０３に近い値にされている。ホログラム記録媒体２には半径方向に伸びる２つのアドレス情報記録部２Ａ（図３では直径上に配置されている。）と、アドレス情報記録部２Ａで挟まれた領域に周方向に所定の角度間隔で半径方向に線状に伸びる複数のサーボ情報記録部２Ｂとが設けられている。そして、隣接するサーボ情報記録部２Ｂの間の領域２Ｃが情報をホログラフィによって記録する情報記録部となっている。
アドレス情報記録部２Ａには各トラックのアドレス情報（トラック番号）がエンボスピットにより記録されている。また、サーボ情報記録部２Ｂにはトラッキングサーボ制御用の所定の情報がエンボスピットにより記録されている。
図１に戻り、スピンドルモータ４は、ホログラム記録媒体２を所定の回転数で所定の方向に回転させるものである。スピンドルモータ４の駆動はスピンドルモータ制御回路５からの制御信号に基づいて制御される。また、スピンドルモータ４の駆動の制御はシステムコントローラ１３によって行われる。システムコントローラ１３は、スピンドルモータ４の回転開始および回転停止のタイミング信号をスピンドルモータ制御回路５に出力し、スピンドルモータ制御回路５はこのタイミング信号に基づいてスピンドルモータ４の駆動／停止を制御する。
ピックアップ６は、図２に示す光学系を備えている。同図に示す光学系は、波長を変更することのできるレーザ光源６０１、コリメータレンズ６０２、ビームエキスパンダ６０３、第１ビームスプリッタ６０４、空間光変調器６０５、第１分割プリズム６０６と、第２分割プリズム６０７と、第２ビームスプリッタ６０８、第１λ／４板６０９、第１対物レンズ６１０、反射ミラー６１１、第２λ／４板６１２、プリズム６１３、第２対物レンズ６１４、第３ビームスプリッタ６１５、撮像素子６１６、凸レンズ６１７、シリンドリカルレンズ６１８及び受光素子６１９で構成されている。
レーザ光源６０１の光軸上にコリメータレンズ６０２、ビームエキスパンダ６０３、第１ビームスプリッタ６０４及び空間光変調器６０５がこの順に配置され、第１ビームスプリッタ６０４のレーザ光源６０１の光軸に対して直交する方向の所定位置に反射ミラー６１１が配置されている。反射ミラー６１１は、その反射光の光軸がレーザ光源６０１の光軸と平行になるように配置されている。
コリメータレンズ６０２は、レーザ光源６０１から出力されレーザ光を平行光にする。ビームエキスパンダ６０３は、コリメータレンズ６０２から出射される平行光を拡大する。第１ビームスプリッタ６０４は、ビームエキスパンダ６０３から出射される平行光を２つに分離し、一方を直進させて空間光変調器６０５に導き、他方を直角に反射して反射ミラー６１１に導く。
空間光変調器６０５のレーザ光源６０１からレーザ光を受光する受光面は光軸に所定の角度で傾斜し、空間光変調器６０５での反射光の光軸上の所定の位置に第１分割プリズム６０６が配置されている。第１分割プリズム６０６は、その反射光の光軸がレーザ光源６０１の光軸と平行になるように配置されている。第１分割プリズム６０６の反射光の光軸上に第２分割プリズム６０７、第２ビームスプリッタ６０８、第１λ／４板６０９及び第１対物レンズ６１０がこの順に配置されている。
レーザ光源６０１〜第１ビームスプリッタ６０４〜第１対物レンズ６１０により記録光とトラッキングなどのサーボ制御用の光（以下、サーボ制御光という。）を生成し、その記録光とサーボ制御光をホログラム記録媒体２に照射する光学系が構成されている。第１対物レンズ６１０に入射された記録光は、当該対物レンズ６１０によりホログラム記録層２０３に結像するように焦点が調節されている。
空間光変調器６０５は、多数の微小ミラー（本発明に係る光学素子）がその反射面を変更可能に格子状に配列されたＤＭＤ（Digital Mirror Device）からなり、デジタルデータを構成する各ビットに微小ミラーを対応させ、当該ビットの内容（「０」か「１」）に応じて反射角を変化させることよりホログラム記録媒体２に照射すべき記録すべきデジタルデータに応じた光像を生成するものである。
すなわち、空間光変調器６０５は、図４に示すように、第１ビームスプリッタ６０４に対向する面に多数の微小ミラーｍがＮ×Ｍ個（図４では正方形となつている）配列され、その面（以下、反射面という。）は無変調のとき各ミラーｍに第１ビームスプリッタ６０４から入射した光線が第１分割プリズム６０６に向けて反射されるように配置されている。具体的には、第１ビームスプリッタ６０４から反射面に図４の点線で示す円形Ｃのレーザ光が入射され、無変調状態では、この円形の光像が第１分割プリズム６０６に向けて反射される。
空間光変調器６０５のレーザ光が照射される円形Ｃの範囲内の微小ミラーｍ（太線Ｄで囲まれた部分の微小ミラー）が記録すべきデジタルデータによる空間光変調用の微小ミラーになっており、各微小ミラーｍがデジタルデータを構成する各ビットに対応付けられるようになっている。
例えば領域内の最上部の互に隣接する４個の微小ミラーｍ１〜ｍ４に対してある４ビット（ａ１，ａ２，ａ３，ａ４）のデジタルデータの各ビットが割り当てられているとすると、このデジタルデータが（０，０，０，０）の場合は、４個の微小ミラーｍ１〜ｍ４の反射面は変化され、図５（ａ）に示すように、第１分割プリズム６０６に導かれる微小ミラーｍ１〜ｍ４に相当する領域は全て発光していない（図５（ａ）では未発光状態を斜線で示している。）。一方、デジタルデータが（０，１，０，１）の場合は、微小ミラーｍ２，ｍ４の反射面のみが変化され、図５（ｂ）に示すように、第１分割プリズム６０６に導かれる微小ミラーｍ１〜ｍ４に相当する領域は、微小ミラーｍ２，ｍ３の部分のみが発光している。なお、上記例とは逆にビットが「０」のとき発光させ、「１」のとき発光させないようしてもよい。
このように、記録領域Ｄ内の各微小ミラーｍは所定のフォーマットに基づいて記録すべきデジタルデータの各ビットが割り当てられており、記録／再生信号処理回路１２から入力される記録すべきデジタルデータは当該デジタルデータのビット構成に応じて各微小ミラーｍの反射角が変化されて記録領域Ｄ内の二次元光像（２値光像）に変調される。そして、この光像は、記録光として第１分割プリズム６０６〜第１対物レンズ６１０を介してホログラム記録媒体２に照射される。
ホムグラム記録方式は、複数のデジタルデータを当該データのビット構成に基づく二次元光像に変換し、その二次元光像をホログラム記録媒体２の同一位置に角度多重により記録するので、大容量化が可能になっている。
第１分割プリズム６０６及び第２分割プリズム６０７は、空間光変調器６０５からの反射光を記録光とサーボ制御光に分離して第２ビームスプリッタ６０８〜第１対物レンズ６１０に導くものである。空間変調器６０５の中心部には反射ミラー６０５ａが設けられているため、第１分割プリズム６０６及び第２分割プリズム６０７では、空間光変調器６０５から反射される光線のうち、中心部の光線がサーボ制御光として分離される。従って、空間光変調器６０５では、記録領域Ｄ内の中心部にはサーボ制御光を分離するための反射ミラー６０５ａが設けられているので、この部分の反射光はデジタルデータの光変調用としては使用されない。
第２ビームスプリッタ６０８は、再生時にホログラム記録媒体２から第１対物レンズ６１０及び第１λ／４板６０９を通って入射される回折光（記録光を再生したもの。以下、再生光という。）を検出系の第３ビームスプリッタ６１５に導く。第２ビームスプリッタ６０８では第１分割プリズム６０６及び第２分割プリズム６０７からの記録光及びサーボ制御光は直進し、第１λ／４板６０９及び第１対物レンズ６１０を通ってホログラム記録媒体２に導かれる。
第１λ／４板６０９は、第２ビームスプリッタ６０８から出射された記録光及びサーボ制御光を直線偏光から円偏光に変換する。第１λ／４板６０９から出射される円偏光の記録光及びサーボ制御光は第１対物レンズ６１０によってホログラム記録媒体２のホログラム記録層２０３に集光されるように照射される。第１対物レンズ６１０、プリズム６１３及び第２対物レンズ６１４はユニット化され、このユニット６２０はホログラム記録媒体２に対して前後左右に微小変位可能になされている。図略のアクチュエータでこのユニット６２０を微小変位させることによりホログラム記録媒体２における記録光及びサーボ制御光の焦点位置やトラッキングが調整される。この焦点位置の調整はフォーカシング制御回路８のサーボ制御により行われ、トラッキングの調整はトラッキング制御回路９のサーボ制御により行われる。
ホログラム記録媒体２に照射されたサーボ制御光はアドレス記録情報部２Ａ及びサーボ情報記録部２Ｂにエンボスピットによって記録されたアドレス情報やサーボ制御用の情報を読み取るために用いられる。ホログラム記録媒体２からのサーボ制御光の反射光は、第１対物レンズ６１０及び第１λ／４板６０９を通って第２ビームスプリッタ６０８に入射される。サーボ制御光の反射光は、第１λ／４板６０９によって円偏光から直線偏光に変換されるが、第２分割プリズム６０７から入射されるサーボ制御光とは偏向方向が異なるため、第２ビームスプリッタ６０８により第３ビームスプリッタ６１５に導かれる。
反射ミラー６１１の反射光の光軸上に第２λ／４板６１２、プリズム６１３及び第２対物レンズ６１４がこの順に配置されている。レーザ光源６０１〜第１ビームスプリッタ６０４、反射ミラー６１１〜第２対物レンズ６１４により参照光を生成し、その参照光を記録光の光軸に対して所定の入射角でホログラム記録媒体２に照射する光学系が構成されている。
なお、反射ミラー６１１からの反射光（参照光）は、第２λ／４板６１２により直線偏光から円偏光に変換され、プリズムに６１３よりその光軸が記録光の光軸側に変更され、これにより参照光が記録光の光軸に対して所定の入射角でホログラム記録媒体２に入射するようになっている。第２対物レンズ６１４により入射された記録光は、当該対物レンズ６１０によりホログラム記録層２０３に結像するように焦点が調節され、ホログラム記録媒体２に入射された記録光と参照光は、互いに干渉してホログラムを発生し、このホログラムがホログラム記録媒体２に記録される。
また、反射ミラー６１１は、反射角が微小変位可能にアクチュエータ６１１ａに保持されている。アクチュエータ６１１ａにより反射ミラー６１１の反射角を微小変位させることにより、ホログラム記録媒体２の回転時における面ブレ（ディスクの周方向（ピックアップ６の照射光の走査方向）の振れや径方向の振れ）に起因する当該ホログラム記録媒体２に対する参照光の入射角の微小変位の調整（チルティングの微調整）が可能になっている。
再生時には、レーザ光源６０１から出力されるレーザ光が参照光の光学系を通ってホログラム記録媒体２に照射されるが、このときは空間光変調器６０５により記録光が発生しないように調整されるため、ホログラム記録媒体２にはサーボ制御光と参照光のみが照射される。ホログラム記録媒体２のホログラム記録層２０３に記録されたホログラムと参照光とによって再生光が生成され、この再生光は上述のように第１対物レンズ６１０及び第１λ／４板６０９を通って第２ビームスプリッタ６０８に導かれる。この再生光も第１λ／４板６０９によって円偏光から直線偏光に変換されるが、第２分割プリズム６０７から入射されるサーボ制御光とは偏向方向が異なるため、第２ビームスプリッタ６０８により第３ビームスプリッタ６１５に導かれる。
第２ビームスプリッタ６０８のレーザ光源６０１の光軸に対して直交する方向の所定位置に第３ビームスプリッタ６１５が配置され、その後方に撮像素子６１６が配置されている。また、第３分割プリズム６１５のレーザ光源６０１の光軸に平行な反射光の光軸上に凸レンズ６１７、シリンドリカルレンズ６１８及び受光素子６１９がこの順に配置されている。
第３ビームスプリッタ６１５は、再生時に第２ビームスプリッタ６０８から出射される再生光を後方の撮像素子６１６に導く一方、記録・再生時に第２ビームスプリッタ６０８から出射されるサーボ制御光を分離し、凸レンズ６１７及びシリンドリカルレンズ６１８を通して受光素子６１９に導く。
撮像素子６１６は、複数の光電変換素子が空間光変調器６０５以上の解像度で格子状に配列されたエリアセンサからなり、例えばＣＣＤ（Charge-Coupled Device）エリアセンサで構成されている。なお、撮像素子６１６は、ＣＣＤに限定されるものではなく、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）型固体撮像素子であってもよい。撮像素子６１６の撮像面の中心は、空間光変調器６０５によって生成される光変調光像の中心と一致するように配置され、例えば４個の光電変換素子で空間変調器６０５の１個の微小ミラーｍからの光像を受光する場合、例えば空間光変調器６０５のｎ行ｍ列目の微小ミラーｍによる光像は、光電変換素子上では（２ｎ−１）行（２ｍ−１）列目、２ｎ行（２ｍ−１）列目、２ｎ行（２ｍ＋１）列目、２ｎ行２ｍ列目の４個の光電変換素子で受光されるようになっている。従って、再生時の光学条件が記録時の光学条件と同一であれば、第３ビームスプリッタ６１５によって導かれた再生光は、撮像素子６１６の撮像面に図４に示す状態と同一の状態で投影され、光像のｎ行ｍ列目の画素位置の光線は、撮像素子６１６の（２ｎ−１）行（２ｍ−１）列目、２ｎ行（２ｍ−１）列目、２ｎ行（２ｍ＋１）列目、２ｎ行２ｍ列目の４個の画素に入射する。
従って、撮像素子６１６の空間光変調器６０５の領域Ｄに対応する領域の画素の受光信号を検出することによってホログラム記録媒体２に記録されたデジタルデータの再生（再生信号（ＲＦ）の再生）が行われる。撮像素子６１６の画素で受光された受光信号は検出回路１１に入力され、この検出回路１１でその受光信号に基づき再生信号（ＲＦ）が生成される。例えば図５（ｂ）の例では、微小ミラーｍ１〜ｍ４に対応する撮像素子６１６の画素群（微小ミラーｍに対応する例えば４個の画素）をｇ１〜ｇ４とすると、画素群ｇ１，ｇ３には再生光が入射するが、画素群ｇ２，ｇ４には再生光が入射しないので、検出回路１１で光を受光した画素を「１」とし、光を受光しない画素群を「０」とするように信号処理を行うことにより、画素群ｇ１〜ｇ４の受光信号により（１，０，１，０）のデジタルデータ、すなわち、記録したデジタルデータが再生される。再生信号（ＲＦ）は記録／再生信号処理回路１２に入力される。
受光素子６１９は、受光面が４分割されたフォトダイオードからなる。第３ビームスプリッタ６１５により分離されたサーボ制御光は、凸レンズ６１及びシリンドリカルレンズ６１８によって受光素子６１９に集光される。受光素子６１９から出力されるサーボ制御光を受光した受光信号は検出回路１１に入力され、当該検出回路１１により４分割された各領域の受光信号を用いてフォーカスエラー信号（ＦＥ）やトラッキングエラー信号（ＴＥ）が生成される。フォーカスエラー信号（ＦＥ）はフォーカシング制御回路８に入力され、トラッキングエラー信号（ＴＥ）はトラッキング制御回路９に入力される。
図１に戻り、アクチュエータ７はピックアップ６を保持したキャリッジをホログラム記録媒体２の径方向に移動させるものである。アクチュエータ７は、図略のステッピングモータにより駆動される。キャリッジを径方向に移動させることによりシーク動作が行われる。このシーク動作の制御はシーク制御回路１０によって行われる。シーク制御回路１０は、検出回路１１から入力される現在のピックアップ６のトラック位置の情報とシステムコントローラ１３から入力される移動すべきトラック位置の情報とに基づきシーク制御信号を生成し、アクチュエータ７に出力する。アクチュエータ７はこのシーク制御信号に基づいてステッピングモータを駆動することによりピックアップ６を目的のトラック位置に移動させる。
記録／再生信号処理回路１２は、記録時はシステムコントローラ１３から入力されるデジタルデータ（画像データやテキストデータなど記録すべきデータ（以下、記録データという。）のほか、これらのデータを管理する、例えばＦＡＴ（File Allocation Table）等のデータ（以下、管理データという。）を含む）から空間光変調器６０５による変調データを生成し、ピックアップ６に入力する。また、再生時は検出回路１１から入力される再生信号（ＲＦ）から記録データや管理データを再生し、システムコントローラ１３に入力する。
システムコントローラ１３は、ホログラム記録再生装置１の動作を統括的に制御するもので、マイクロコンピュータによって構成されている。システムコントローラ１３はスピンドルモータ制御回路５、シーク制御回路１０、記録／再生信号処理回路１２などの各回路の動作を制御し、Ｉ／Ｆ１４を介してホストコンピュータＰＣから入力される指令に従ってデータの記録又は再生を行う。また、本実施形態ではホストコンピュータＰＣから記録又は再生の指令が入力される構成となっているが、Ｉ／Ｆ１４に代えてユーザが種々の指示を入力するための操作部を設け、この操作部からシステムコントローラ１３にデータの記録又は再生の指示を入力するようにしてもよい。
また、システムコンピュータ１３は、後述するように、記録又は再生の時にホログラム記録媒体２の所定のアドレス位置に予め記録された特殊パターンを有するデータを読み取り、このデータを用いてチルティング、フォーカシング及びレーザ光源６０１から出力されるレーザ光の波長の微調整を行い、ホログラム記録媒体２のピックアップ６に対する位置ずれや回転による面ぶれ等に起因するサーボ制御の安定化を行う。このサーボ制御の安定化に関する構成は、第１実施形態に係るホログラム記録再生装置１の特徴的な構成である。
次に、第１実施形態に係るホログラム記録再生装置の特徴的な構成について説明する。
第１実施形態に係るホログラム記録再生装置では、記録データやこの記録データの管理データやディレクトリなどのデータとは別に特殊パターンを有するデータを所定のアドレス位置に記録しておき、ホログラム記録媒体２への記録や再生の際に、この特殊パターンのデータ（以下、特殊データという。）を読み取り、その読取信号を用いてフォーカシング、チルティングのサーボ制御の微調整やレーザ光源の波長の微調整を行う構成を特徴としている。
すなわち、上述したように、通常の記録データは当該記録データを構成する各１ビットが空間光変調器６０５の各微小ミラーｍに割り当てられて記録光の光像（記録パターン）が生成されるようになっているが、特殊データは、空間光変調器６０５の反射面が隣接する複数の微小ミラーｍ（例えば４個の微小ミラーｍや９個の微小ミラーなどの一纏まり）単位で分割され、当該特殊データを構成する各１ビットが分割単位の複数の微小ミラーｍに割り当てられて記録光の光像が生成されるようになっている。
例えば図４の例では、記録領域Ｄには１２８個の微小ミラーｍが含まれ、記録データは、１２８ビットのデータを１ページのデータとして記録されることになるが、特殊データは、例えば１ビットに対して隣接する４個の微小ミラーｍを割り当て、図６に示すように、３４ビットを１ページのデータとして記録される。従って、１ページの記録光の光像の解像度で比較すると、特殊データの方が記録データよりも小さくなっているが、再生光からデータを再生する際の１ビット当りの光量で比較すると、特殊データの方が記録データよりも大きくなっている。
このように、特殊データの有する特殊パターンの解像度を小さくするのは、以下に説明するように１ビット当りのＳ／Ｎの許容範囲（マージン）が増加するので、特殊データの特殊パターンを用いてサーボ制御の安定化を図り、記録及び再生を確実に行えるようにするためである。
ホログラム記録方式は、図１９を用いて説明したように、参照光の入射角のずれの許容範囲Δθ3dBは凡そ±３．５分、光源の波長のずれのマージンΔλ3dBは凡そ±３ｎｍで、角度選択性及び波長選択性が非常に高く、僅かな参照光の入射角のずれや光源の波長のずれによって回折効率が急激に低下するという特徴がある。
上述のマージンΔλ3dB，Δθ3dBは、再生光の光像についていえば、撮像素子６１９の各画素ｇの受光信号について適用されるものであり、撮像素子６１９から後段の信号処理回路における各画素の受光信号のＳ／Ｎの観点から見れば、参照光の入射角θのずれや光源の波長λのずれによって受光信号のレベルが急激に低下することであるから、これらのずれに対する１ビット当りのＳ／Ｎのマージンが非常に狭いことを意味する。
図１９は、回折効率のピーク値を「１」に正規化した特性であるから、参照光の入射角θのずれや光源の波長λのずれがない場合のＳ／Ｎの最大値は、撮像素子６１９の画素間で変わることがなく、画素間のＳ／Ｎのマージンも略同一と考えられる。しかしながら、１ページ目の記録に対して２ページ目の記録をレーザ光源６０１の出力を高くして行った場合は、再生光の絶対的な光量は２ページ目の方が１ページ目よりも多くなるから、撮像素子６１９及びその後段の回路におけるＮ（ノイズ）レベルが変わらないものとすると、Ｓ（信号）レベルが高くなる分Ｓ／Ｎが大きくなり、これに応じて参照光の入射角θのずれや光源の波長λのずれに対する１ビット当りのＳ／Ｎのマージンは広くなる。
本実施形態に係る空間変調器６０５の分割数を見かけ上小さくし、解像度を低下した記録パターンを生成する方法（互いに隣接する複数の微小ミラーｍを１ビットに割り当てて記録パターンを生成する方法）は、レーザ光源６０１の出力を一定にし、隣接する複数の画素の受光量を積算することにより１ビットに対する光量を増加し、１ビット当りのＳ／Ｎを増加させて参照光の入射角θのずれや光源の波長λのずれに対する１ビット当りのＳ／Ｎのマージンは広くするものである。
すなわち、１ビットに１画素が割り当てられる場合の撮像素子から後段の信号処理回路に入力される１画素についての信号レベル（再生光の成分）をＣｉｎ、ノイズレベル（再生光とは異なる不要な光の成分）をＮｉｎとし、撮像素子及びその後段の信号処理回路のノイズレベルをＮｋとすると、１ビット当りの（Ｓ／Ｎ）aは、(S/N)a＝Ｃin／√（Ｎin2＋Ｎk2）となる。
一方、１ビットに例えば４画素が割り当てられた場合の撮像素子６１９から後段の信号処理回路に入力される１画素についての信号レベルをＣｉｎ’、ノイズレベルをＮｉｎ’とし、信号処理回路のノイズレベルをＮｋ’とすると、Ｃｉｎ’≒４Ｃｉｎ、Ｎｉｎ’≒４Ｎｉｎ、Ｎｋ’≒Ｎｋと考えることができるから、１ビット当りの（Ｓ／Ｎ）bは、S/N)b＝４Ｃin／√（１６Ｎin2＋Ｎk2）となる。
従って、（Ｓ／Ｎ）aと（Ｓ／Ｎ）bの比を取ると、(S/N)b／(S/N)a＝４√（Ｎin2＋Ｎk2）／√（１６Ｎin2＋Ｎk2）となり、Ｎｉｎ=Ｎｋとすると、(S/N)b／(S/N)a＝４√（２）／√（１７）≒１．３７となる。
従って、Ｎｉｎ≦Ｎｋであれば、常に１ビットに対する画素数を増加させた方が１ビット当りのＳ／Ｎが大きくなり、参照光の入射角θのずれや光源の波長λのずれに対するＳ／Ｎのマージンが増加し、有利である。一般にホログラム記録再生装置に適用される信号処理回路は６４０メガＭＯ（Magnet Optical disc）やＤＶＤなどで使用されるＰＩＮフォトダイオード等を用いた回路に比べて後段のノイズが大きく、Ｎｉｎ≦Ｎｋと考えられるから、ホログラム記録再生装置には１ビットに対する画素数を見かけ上増加させる記録方式を適用することが好ましいと言える。
上記の議論は再生の場合であるが、記録の場合についても１ビットに対する画素数を増加させる記録方式は有効である。すなわち、光ディスクのフォーカシングやトラッキングのサーボ制御では一般に残差が存在し、記録の際に生じる残差に対しても、１ビットに対する画素数を増加させて１ビット当りのＳ／Ｎを可及的に大きくしておけば、フォーカシングのずれやトラッキングのずれによって生じる記録パターンの輪郭ボケ（ジッタ）を相対的に低下させることができるので、記録時のフォーカシングやトラッキングのサーボ制御の確実性が向上する。
なお、１ビットに対する画素数を見かけ上増加し、記録パターンの解像度を見かけ上低下させることは、１ビット当りのＳ／Ｎのマージンが広くなる分、参照光の入射角θのずれや光源の波長λのずれのマージンを広くでき、データの記録及び再生の安定化の向上にはなるが、１ビットに対する画素数を増加することは、１ページ当りの記録データの容量が低下することになるから、記録データが複数ページに渡る場合ページ数が増加することになり、角度多重による大容量化には不利となる。
従って、本実施形態では、１ビットに対する画素数を増加する方式は記録データなどには適用せず、特殊パターンを有する特殊データを別途記録しておき、この特殊データの有する特殊パターンを用いてチルティングやフォーカシングの微調整やレーザ光源の波長の微調整を行い、サーボ制御の引き込みをより安定かつ確実に行うようにしている。なお、１ビットに対する画素数を増加する方式を管理データに適用し、当該管理データの再生の確実性を向上するようにしてもよい。
なお、記録パターンにおいて１ビットに対する画素数を増加する方法として、隣接する複数の画素を１ビットに割り当てるのではなく、離散した複数の画素を１ビットに割り当てる方法も考えられる。しかしながら、以下に説明するように、１ビット当りのＳ／Ｎのマージンは前者の方が後者の方法よりも有利であるから、前者の方法を採用することが好ましい。
例えば光ディスクタイプのホログラム記録媒体に対して回転方向にチルティングのサーボ制御を行う場合について、１ビットに対して隣接した２画素を割り当てた場合と１画素分離れた２画素を割り当てた場合を例に、ホログラム記録媒体がその画素の配列方向に傾いた場合の１ビット当りのＳ／Ｎのマージンを検討すると、以下のようになる。
図７はホログラム記録媒体が１ビットに割り当てられた２画素の配列方向に傾いた場合の回折効率の低下に対するチルティング制御のマージンを説明するための図で、（ａ）は１ビットに対して１画素分離れた２画素を割り当てた場合の図であり、（ｂ）は１ビットに対して隣接した２画素を割り当てた場合の図である。
図７の円は、再生光、参照光及びホログラム記録媒体に記録されているホログラムの関係を波数ベクトルで表示したもので、円内の実線による座標軸はホログラム記録媒体が傾いていないときの状態を示し、点線による座標軸はホログラム記録媒体が微小角Δθで傾いているときの状態を示している。また、ベクトルＤ１，Ｄ２は再生光の波数ベクトルを示し、ベクトルＰは参照光の波数ベクトルを示し、ベクトルＧ１，Ｇ２はホログラム記録媒体が傾いていないときのホログラムの波数ベクトルを示し、ベクトルＧ１’，Ｇ２’はホログラム記録媒体が傾いているときのホログラムの波数ベクトルを示している。
ホログラム記録媒体が傾いていないときは、ホログラムの波数ベクトルＧ１，Ｇ２の先端は円の周上に位置し（図１９の特性でずれ「０」の位置にある状態）、再生光の光量は最大となり、確実に記録データを再生することができる。一方、ホログラム記録媒体が微小角Δθだけ傾くと、これに応じてホログラムの波数ベクトルＧ１，Ｇ２は座標軸の回転方向に微小角Δθだけ回転し、それぞれ波数ベクトルＧ１’，Ｇ２’の状態になるので、これらの波数ベクトルＧ１’，Ｇ２’の先端ａ’，ｂ’は円の周上から外れることになる。この状態は図１９の特性のずれ「０」の位置からずれた状態を示し、図１９の特性より明らかなように再生光のレベルが急低下し、Ｓ／Ｎが急激に低下することになる。
図７（ａ），（ｂ）を比べれば、ベクトルＧ１’，Ｇ２’の先端ａ’，ｂ’を円の周上に近づける角度範囲は同図（ｂ）の方が大きいから、１ビットに対して１画素分離れた２画素を割り当てた場合よりは１ビットに対して隣接した２画素を割り当てた場合の方がチルティング制御におけるＳ／Ｎのマージンは有利である。従って、記録パターンにおいて１ビットに対する画素数を増加する場合は、隣接する複数の画素を１ビットに割り当てることが好ましい。
図８は、フォーカシングやチルティングなどのサーボ制御の微調整に適用される特殊パターンの一例を示す図である。
同図に示す例は、空間変調器６０５の反射面の記録領域Ｄの分割数を極端に小さくして可能な限り１ビット当りのＳ／Ｎのマージンを広くするもので、記録領域Ｄを上下左右の４つの領域に分割し、各領域をそれぞれ１ビットに割り当てるようにしたものである。記録領域Ｄの正規の分割数は「１２８」であるから、その分割数を見かけ上３２分の１に減少している。なお、特殊パターンの分割数の減少割合はこれに限定されるものではなく、適宜設定することができる。
次に、第１実施形態に係るホログラム記録再生装置の再生時のサーボ制御の引き込みに関する制御について、図９に示すフローチャートを用いて説明する。
まず、スピンドルモータ４を所定の回転数で回転させるとともに、レーザ光源６０１を発光させ、ホログラム記録媒体２にサーボ制御光を照射し、その反射光を受光素子６１９で検出し、その検出信号を用いて検出回路１１よりホログラム記録媒体２のサーボ情報記録部２Ｂから読み取ったサーボ情報に基づいてフォーカシング制御回路８及びトラッキング制御回路９によりフォーカシング及びトラッキングのサーボ制御を開始する（Ｓ１）。このとき、空間変調器６０５には例えば全て「０」のデータを入力し、空間変調器６０５によって生成される記録光がホログラム記録媒体２に入射しないように設定される。
続いて、検出回路１１よりホログラム記録媒体２のアドレス情報部２Ａから読み取ったアドレス情報よりホログラム記録媒体２におけるピックアップ６の現在位置が判別される（Ｓ２）。
続いて、現在のアドレス位置の情報と特殊パターンを有するデータが記録された所定のアドレス位置の情報に基づいてシーク制御回路１０によりピックアップ６が所定のアドレス位置に移動され、当該アドレス位置に記録された特殊パターンを有するデータの読取りが行われる（Ｓ３）。所定のアドレス位置にピックアップ６が移動したとき、参照光がホログラム記録媒体２のホログラム記録層２０３に照射されると、再生光が生成され、この再生光を撮像素子６１６により撮像することにより特殊パターンを有する特殊データの読取りが行われる。
撮像素子６１６から出力される各画素の受光信号は記録／再生信号処理回路１２によりデジタルデータに変換された後、システムコントローラ１３に入力される。記録／再生信号処理回路１２には、特殊パターンを有する特殊データを再生する際の各ビットに割り当てられた複数の画素位置のテーブルが予め記憶されており、このテーブルを用いて各ビット毎に当該ビットに対応する画素位置の受光レベルを加算する。例えば特殊パターンが図８の場合、（ａ１，ａ２，ａ３，ａ４）の４ビットデータの各ビットａ１，ａ２，ａ３，ａ４が上下左右の各領域の画素ｇに割り当てられているとすると、左上領域の３２個の画素の受光レベルを加算してビットａ１の受光レベルＶ１とし、左下領域の３２個の画素の受光レベルを加算してビットａ２の受光レベルＶ２とする。また、右上領域の３２個の画素の受光レベルを加算してビットａ３の受光レベルＶ３とし、右下領域の３２個の画素の受光レベルを加算してビットａ４の受光レベルＶ４とする。
また、記録／再生信号処理回路１２は受光レベルＶ１〜Ｖ４に基づいて４ビットデータの各ビットのデータを生成する。図８の例では、（ａ１，ａ２，ａ３，ａ４）＝（０，１，０，１）の４ビットデータが生成される。そして、４ビットデータ（ａ１，ａ２，ａ３，ａ４）のビット内容と各ビットの受光レベルＶ１〜Ｖ４の情報はシステムコントローラ１３に入力される。
続いて、４ビットデータ（ａ１，ａ２，ａ３，ａ４）の各ビットの受光レベルＶ１〜Ｖ４を用いて反射ミラーの反射方向を微小変位することによりホログラム記録媒体２に対するピックアップ６の走査方向（ホログラム記録媒体２の回転方向）のチルティングの微調整が行われる（Ｓ４）。すなわち、システムコントローラ１３は、ビットａ１，ａ２の受光レベルＶ１，Ｖ２を加算（図８の特殊パターンの左側領域の受光レベルを合計）する一方、ビットａ３，ａ４の受光レベルＶ３，Ｖ４を加算（図８の特殊パターンの右側領域の受光レベルを合計）し、両者の差データを算出し、この差データからチルティングの方向とその調整量を算出する。
図１０は、ホログラム記録媒体２がピックアップ６の走査方向に傾斜した場合のチルティングの微調整の方法を説明するための図で、（ａ）は傾斜していない状態を示す図、（ｂ）は傾斜している状態を示す図である。なお、図（ｂ）ではホログラム記録媒体２を基準に参照光の照射方向を傾斜させることで、ホログラム記録媒体２の傾斜状態を示している。また、図１０（ｂ）の点線で示す参照光ベクトルはホログラム記録媒体２が傾斜していない場合を示し、実線で示す参照光ベクトルはホログラム記録媒体２が傾斜している場合を示している。
ホログラム記録媒体２がピックアップ６の走査方向に傾斜していない場合は、参照光の光軸は、図１０（ａ）に示すように、ホログラム記録媒体２に略垂直に入射するため、参ホログラム記録媒体２の走査方向に配列された画素には光軸を中心して略対照に参照光が照射される。このため、図８に示す特殊パターンに対して左側から右側に横方向に走査して当該特殊パターンが読み込まれる場合、右側領域と左側領域には略均等に参照光が照射されるので（図１０（ａ）の斜線部参照）、ビットａ１，ａ２の受光レベルＶ１，Ｖ２の加算値ＳＵＭ１（特殊パターンの左側領域の受光レベル）とビットａ３，ａ４の受光レベルＶ３，Ｖ４の加算値ＳＵＭ２（特殊パターンの右側領域の受光レベル）は略同一となる。
一方、図１０（ｂ）に示すように、ホログラム記録媒体２が走査方向に対して下向きに傾斜角Δαで傾斜している場合は、参照光の光軸は相対的にホログラム記録媒体２に対して走査方向に傾斜する（図１０（ｂ）の実線で示す参照光ベクトル参照）ので、図８に示す特殊パターンの右側領域と左側領域に照射される参照光の光量のバランスが崩れ（図１０（ｂ）の斜線部参照）、左側領域の方が右側領域よりも多くなる。
従って、ビットａ３，ａ４の受光レベルＶ３，Ｖ４の加算値ＳＵＭ２はビットａ１，ａ２の受光レベルＶ１，Ｖ２の加算値ＳＵＭ１より大きくなり、その差分はホログラム記録媒体２の傾斜量に比例するから、システムコントローラ１３はＳＵＭ１とＳＵＭ２の差データを算出することにより、ホログラム記録媒体２の走査方向の傾斜方向および傾斜量を判別し、その傾斜量を補正するための制御データを生成し、ピックアップ６に入力する。ピックアップ６では、この制御データに基づいて反射ミラー６１６の傾斜角を微小変位させることで、参照光のホログラム記録媒体２への入射角を微小変位させ、チルティングの微調整が行われる。
なお、本実施形態では、ホログラム記録媒体２のピックアップ６の走査方向への傾斜に対するチルティングの微調整しか行っていないが、ピックアップ６の走査方向に対して直行する方向への傾斜に対するチルティングの微調整も特殊パターンを用いて同様の方法で行うことができる。
この場合は、図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、図８に示した特殊パターンのほかに同形状の特殊パターンをその中心点Ｏをトラックの走査方向に対して左側に所定画素分（図１１（ｂ）では１画素分）だけ偏移させた第２の特殊パターンとその中心点Ｏを走査方向に対して右側に所定画素分（図１１（ｃ）では１画素分）だけ偏移させた第３の特殊パターンをホログラム記録媒体２のピックアップ６の走査方向に一列に並べて記録するか若しくは図１２に示すように同一の位置に中心位置をずらして多重化して記録しておき、トラックからずれている第２，第３の特殊パターンを読み取る。
そして、第２の特殊パターンを読み取った各画素の受光信号を加算するとともに、第３の特殊パターンを読み取った各画素の受光信号を加算し、各加算値ＳＵＭａ，ＳＵＭｂの差分を演算することにより、ホログラム記録媒体２の走査方向に対して垂直方向の傾斜量および傾斜方向を判別することができる。従って、加算値ＳＵＭａ，ＳＵＭｂの差分データから制御データを生成し、ピックアップ６に入力することにより、上記した方法と同様の方法でチルティングの微調整が行われる。
続いて、フォーカシングの微調整が行われる（Ｓ５）。この微調整では、システムコントローラ１３はフォーカシング制御回路８に第１，第２対物レンズ６１０，６１４のユニット６２０を微小変位させながら、記録／再生信号処理回路１２から入力される特殊パターンを読み取った４ビットデータ（ａ１，ａ２，ａ３，ａ４）の受光レベルＶ１〜Ｖ４を加算した加算値ＳＵＭ３を監視する。そして、その加算値ＳＵＭ３が最大となる位置にユニット６２０の位置を微調整する。
続いて、レーザ光源６０１の波長の微調整が行われる（Ｓ６）。この微調整もフォーカシングの微調整と同様の方法で行われる。すなわち、システムコントローラ１３はレーザ光源６０１の波長を微小変位させながら、記録／再生信号処理回路１２から入力される特殊パターンを読み取った４ビットデータ（ａ１，ａ２，ａ３，ａ４）の受光レベルＶ１〜Ｖ４を加算した加算値ＳＵＭ３を監視する。そして、その加算値ＳＵＭ３が最大となる波長にレーザ光源６０１の波長を微調整する。
ステップＳ４，Ｓ５のチルティング及びフォーカシングの微調整により参照光のホログラム記録媒体２に対する入射光の相対的なずれが許容範囲内に調整されるとともに、ステップＳ６のレーザ光源６０１の波長の微調整により光源の波長のずれが許容範囲内に調整されると、この状態では十分に安定した状態ホログラム記録媒体２が読み取り可能になっているので、この後は、指定されたアドレス位置にピックアップ６を移動させて記録データの読取動作が行われる（Ｓ７）。
なお、上記説明では再生時について説明したが、ステップＳ１〜Ｓ６の処理は記録時の場合についても同様に適用される。
上記のように、第１実施形態に係るホログラム記録再生装置１によれば、１ビットに対する画素数を増加させて記録光像を生成することにより、特殊パターンを有する所定のデータをホログラム記録媒体２に記録しておき、このホログラム記録媒体２を記録及び再生するときに特殊パターンを有するデータを読み取り、そのデータの各ビットに対する受光信号を用いてチルティング、フォーカシング及びレーザ光源の波長を微調整するようにしているので、ホログラム記録媒体２をディスクタイプの交換可能な記録媒体で構成した場合にも確実に参照光の入射角のずれや光源の波長のずれを補正することができ、安定してデータの記録及び再生をすることができる。
次に、第２の実施形態に係るホログラム記録再生装置について説明する。
第２の実施形態に係るホログラム記録再生装置は、第１の実施形態に係るホログラム記録再生装置に対して図１３に示すホログラム記録媒体２’を用いる点が相違している。
図１３に示すホログラム記録媒体２’は、図３に示すホログラム記録媒体２において、ディスクの外周部のホログラム記録層２０３の厚みをそれよりも内側の部分の略１／２にしたもので、この厚みを薄くした領域１５をディレクトリや管理データなどの記録データの記録／再生をするために必要なデータを記録する領域２Ｄ（以下、特殊ゾーンという。）としたものである。この特殊ゾーン２Ｄには、チルティング及びフォーカシングの微調整やデータ光源の波長の微調整を行うための上述した特殊パターンを有する特殊データも記録されている。
ホログラム記録においては、図１９に示す回折光の強度の特性のマージンはホログラム記録媒体の厚みに反比例することが知られている。第２実施形態に係るホログラム記録媒体２’では、特殊ゾーン２Ｄのホログラム記録層２０３の厚みを特殊ゾーン２Ｄ以外の領域のホログラム記録層２０３の厚みの略１／２にすることにより特殊ゾーン２Ｄの参照光の入射角のずれや光源の波長のずれのマージンをそれ以外の領域の略２倍にしている。
角度多重による大容量化を図るため、ホログラム記録媒体２’の特殊ゾーン２Ｄ以外の領域のホログラム記録層２０３の厚みを参照光の入射角のずれや光源の波長のずれのマージンの許す限り厚くすると、記録データ以上に重要な当該記録データの管理データやディレクトリのデータを安定かつ確実に読み取れない虞がある。しかしながら、第２実施形態に係るホログラム記録再生装置では、管理データやディレクトリの記録領域をホログラム記録媒体２’の特殊ゾーン２Ｄに記録することにより、管理データやディレクトリの記録／再生を安定かつ確実に行えるようにしている。また、特殊ゾーン２Ｄにチルティング及びフォーカシングの微調整やデータ光源の波長の微調整を行う特殊パターンを有するデータを記録することにより、この特殊パターンの読取時の１ビット当りのＳ／Ｎのマージンが更に広くなり、チルティング及びフォーカシングのサーボ制御の引き込みをより安定して行えるようしている。
次に、第２実施形態に係るホログラム記録再生装置の記録又は再生の制御について、図１４に示すフローチャートを用いて説明する。なお、この制御の説明では、ホログラム記録再生装置にインターフェースを介してホストコンピュータが接続されているシステムについて説明する。
図１４のフローチャートにおいて、ステップＳ１１〜Ｓ１６の処理は、基本的に図９に示すフローチャートのステップＳ１〜Ｓ６と同一であるので、これらのステップの処理の説明は省略し、ステップ１７以降について説明する。なお、第２実施形態では、上述のように特殊パターンを有するデータは特殊ゾーン２Ｄに記録されているので、ステップＳ１２でホログラム記録媒体２におけるピックアップ６の現在位置が判別されると、ステップＳ１３ではシーク制御回路１０によりピックアップ６が特殊ゾーン２Ｄに移動され、当該特殊ゾーン２Ｄに記録された特殊パターンを有するデータの読取りが行われる点が異なる。
ステップＳ１１〜Ｓ１６の処理により、チルティング及びフォーカシングの微調整により参照光のホログラム記録媒体２に対する入射光の相対的なずれが許容範囲内に調整されるとともに、レーザ光源６０１の波長の微調整により光源の波長のずれが許容範囲内に調整されると、続いて、特殊ゾーン２Ｄに記録された最新のディレクトリや管理データが読み取られ、これらの情報がホストコンピュータに送信され（Ｓ１７）、ホストコンピュータからの指令待ちとなる（Ｓ１８）。
そして、ホストコンピュータからの記録又は再生の指令を受信すると（Ｓ１８：ＹＥＳ）、シーク制御回路１０によりピックアップ６が指示されたアドレス位置に移動され（Ｓ１９）、指示された記録又は再生の処理が行われる（Ｓ２０）。
続いて、指令が再生の場合（Ｓ２１：ＮＯ）、ステップＳ１８に戻り、指令が記録の場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、シーク制御回路１０によりピックアップ６が特殊ゾーン２Ｄに移動され、当該特殊ゾーン２Ｄに記録されたディレクトリや管理データを更新する記録処理が行われた後（Ｓ２２）、ステップＳ１８に戻る。なお、ステップＳ２２の処理の後、新たに記録したデータや特殊ゾーン２Ｄのディレクトリや管理データを更新したデータのベリファイ処理を行ってからステップＳ１８に戻るようにしてもよい。
次に、第３の実施形態に係るホログラム記録再生装置について説明する。
第３の実施形態に係るホログラム記録再生装置は、１ビットに対する画素数を増加する方式を管理データに適用し、記録再生処理において、通常の記録データよりも重要性の高い管理データの再生の確実性を向上するものである。
第３の実施形態に係るホログラム記録再生装置では図１３に示すホログラム記録媒体２’を使用した例を説明するが、図３に示すホログラム記録媒体２を使用してもよい。
図１５は、第３の実施形態に係るホログラム記録再生装置で記録、再生される管理データの有する記録パターンの一例を示す図である。
同図に示す管理データの記録パターンは、図６に示す１ビットに互いに隣接する４画素を割り当てる方式において右側領域のみを用いて空間変調器６０５により光変調したものである。交換変調器６０５の記録領域Ｄの右半分しか使用せず、しかも４画素単位で１ビットを記録するので、１ページ当りの記録容量は通常の記録データよりも少なくとも１／８になる。このため、管理データは角度多重方式により複数ページに分割して記録される。
管理データは、１ビットに対して４画素を対応させているので、１ビット当りのＳ／Ｎのマージンが通常の記録データよりも高くなるのは上述したとおりである。また、空間変調器６０５の反射面の記録領域Ｄの右側領域しか使用しないのは、以下の理由による。
すなわち、第３実施形態に係るホログラム記録再生装置においては、記録光を集光する第１対物レンズ６１０は、記録光がフーリエへ変換されていない状態の位置、例えばフレネル位置にホログラム記録媒体２のホログラム記録層２０３が位置するように配置されている。このような配置では、記録光の面積を減少させると、図１６に示すように、等価的にＮＡ（Numerical Aperture）が減少したような状態になるため、像面では却って面積的な広がりを有することになる。フーリエ変換されていないと見なせるデフォーカスした位置では逆に面積的な広がりは小さくなり、ホログラム記録媒体２におけるピックアップ６の走査方向にデータを記録する場合は、記録光の面積を減少させた方がより多重化が可能になる。このため、図１５の例では、左側から右側に走査されるとして、記録領域Ｄの右半分だけを使用し、空間変調器６０５により光変調された記録パターンの面積を通常の記録データの記録パターンよりも減少させるようにしている。
なお、このように記録光の面積を減少しても１ビット当りのＳ／Ｎのマージンは通常の記録データの場合よりも広くなっていることに変わりはなく、管理データの読取りの確実性を向上させる効果が失われるものではない。
また、本実施形態では、管理データの再生光を検出する場合、隣接する４画素を１ビットに割り当てるので、１ビットに相当する検出信号を、割り当てられた４画素の受光信号を連続した信号とすることができる。すなわち、図１７に示すように、１ビットを示す信号のオン期間若しくはオフ期間は通常の記録データの再生光よりも長くなる。このため、フィッティングの考え方を採用した場合、フィッティングする分解能が同じであれば、波形の変化周期が短いほど残差が大きく、フィッティングが困難になるので、１ビットに対して複数の隣接する画素を対応させる方法で光変調して管理データを記録することは、この点でも有利である。
なお、図１７において、上側の検出信号Ｓ１の波形は管理データを通常の光変調方式、すなわち記録データと同様の方法で変調した場合の再生光の検出信号波形であり、下側の検出信号Ｓ２の波形は管理データを図１５の記録パターンで変調した場合の再生光の検出波形である。同図に示すように、１ビットに対応するオン期間Ｔｏｎ又はオフ期間Ｔｏｆｆは、下側の検出信号Ｓ２が上側の検出信号Ｓ１の４倍になっている。また、図１７において、期間ｔはフィッティングする周期であり、点線で示す波形はフィッティング処理によって検出される信号波形である。
次に、第３実施形態に係るホログラム記録再生装置の記録又は再生の制御について、図１８に示すフローチャートを用いて説明する。なお、この制御の説明では、ホログラム記録再生装置にインターフェースを介してホストコンピュータが接続され、そのホストコンピュータからホログラム記録再生装置に記録指令が送信される場合について説明する。また、チルティング及びフォーカシングのサーボ制御の微調整用の特殊パターンを有するデータは特殊ゾーン２Ｄに記録されているものとする。
図１８のフローチャートにおいて、ステップＳ３１〜Ｓ３６の処理は、基本的に図１４に示すフローチャートのステップＳ１１〜Ｓ１6と同一であるので、これらのステップの処理の説明は省略し、ステップ３７以降について説明する。
ステップＳ３１〜Ｓ３６の処理により、チルティング及びフォーカシングの微調整により参照光のホログラム記録媒体２に対する入射光の相対的なずれが許容範囲内に調整されるとともに、レーザ光源６０１の波長の微調整により光源の波長のずれが許容範囲内に調整されると、続いて、特殊ゾーン２Ｄに記録された最新のディレクトリや管理データが読み取られ、これらの情報がホストコンピュータに送信され（Ｓ３７）、ホストコンピュータから記録指令待ちとなる（Ｓ３８）。
そして、ホストコンピュータから記録指令を受信すると（Ｓ３８：ＹＥＳ）、シーク制御回路１０によりピックアップ６が指示されたアドレス位置に移動され（Ｓ３９）、ホストコンピュータから送信された記録データが通常の光変調方式（１ビットに対して空間変調器６０５の１個の微小ミラーｍを対応させた光変調方式）でホログラム記録媒体２に記録される（Ｓ４０）。続いて、シーク制御回路１０によりピックアップ６が所定のアドレス位置（ＦＡＴなどの管理情報が記録される所定のアドレス位置）に移動され、当該アドレス位置に記録されたディレクトリや管理データを更新する記録処理が行われた後（Ｓ４１）、ステップＳ３８に戻る。なお、この場合の記録処理は１ビットに対して複数の画素を割り当てる特殊な光変調方式で管理データを光変調してホログラム記録媒体２に記録される。
なお、ステップＳ４１の処理の後、新たに記録したデータや特殊ゾーン２Ｄのディレクトリや管理データを更新したデータのベリファイ処理を行ってからステップＳ３８に戻るようにしてもよい。
第３実施形態では、管理データの記録の際の１ビットに対して割り当てる複数の画素数を予め設定した値に固定していたが、ホストコンピュータからの指令やユーザによる外部操作から変更可能にしてもよい。また、第３実施形態では、１ビットに対して複数の画素を割り当てる光変調方式を管理データのみに適用するようにしていたが、記録データの記録に適用してもよい。
上記のように、第３実施形態に係るホログラム記録再生装置によれば、記録データ以上に記録／再生の処理が重要である管理データを１ビット当りのＳ／Ｎのマージンを広くするパターンに光変調してホログラム記録媒体に記録するようにしたので、管理データの記録／再生を確実に行うことができる。
なお、上記第１〜第３実施形態ではピックアップの光学系として反射型のＤＭＤを空間光変調器に用いた例について説明したが、透過型の液晶パネルを空間光変調器に用いたものでもよい。
本発明に係るホログラム記録再生装置の全体構成を示す図である。 ピックアップの光学系を示す図である。 本実施形態に係るホログラム記録再生装置に適用されるホログラム記録媒体の構成を示す図である。 空間変調器の反射面の構成と照射されるレーザ光の光像との関係を示す図である。 空間光変調器による光変調を説明するための図である。 空間光変調器によって生成される光像の１ビット当りの画素数を増加させる方法の一例を示す図である。 ホログラム記録媒体が１ビットに割り当てられた２画素の配列方向に傾いた場合の回折効率の低下に対するチルティング制御のマージンを説明するための図である。 フォーカシングやチルティングのサーボ制御の微調整に適用される特殊パターンの一例を示す図である。 第１実施形態に係るホログラム記録再生装置の再生時のサーボ制御の引き込みに関する制御を示すフローチャートである。 ホログラム記録媒体がピックアップの走査方向に傾斜した場合のチルティングの微調整の方法を説明するための図である。 ホログラム記録媒体の走査方向に対して直交する方向のチルティングを制御するためにホログラム記録媒体に記録される特殊パターンの一例を示す図である。 ホログラム記録媒体の走査方向に対して直交する方向のチルティングを制御するためにホログラム記録媒体に記録される特殊パターンの他の例を示す図である。 第２実施形態に係るホログラム記録再生装置に適用されるホログラム記録媒体の構造を示す図である。 第２実施形態に係るホログラム記録再生装置の記録又は再生の制御を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係るホログラム記録再生装置で記録、再生される管理データの有する記録パターンの一例を示す図である。 焦点近傍のフーリエ変換された像の大きさと等価ＮＡの関係を示す図でする。 再生光の検出信号にフィッティング処理を行う場合の信号波形の一例を示す図である。 第３実施形態に係るホログラム記録再生装置の記録又は再生の制御を示すフローチャートである。 ホログラム記録再生方式における回折効率の特性を示す図である。
符号の説明
１ ホログラム記録再生装置
２，２’ ホログラム記録媒体
２Ａ アドレス情報記録部
２Ｂ サーボ情報記録部
２Ｃ 情報記録部
２Ｄ 特殊ゾーン
２０１ 基板
２０２ 反射膜
２０３ ホログラム記録層
２０４ 保護層
３ スピンドル
４ スピンドルモータ
５ スピンドルモータ制御回路
６ ピックアップ
６０１ レーザ光源
６０２ コリメータレンズ
６０３ ビームエキスパンダ
６０４ 第１ビームスプリッタ
６０５ 空間光変調器
６０６ 第１分割プリズム（サーボ制御光／記録光分割プリズム）
６０７ 第２分割プリズム（サーボ制御光／記録光分割プリズム）
６０８ 第２ビームスプリッタ
６０９ 第１λ／４板
６１０ 第１対物レンズ（記録光用）
６１１ 反射ミラー
６１２ 第２λ／４板
６１３ プリズム
６１４ 第２対物レンズ（参照光用）
６１５ 第３ビームスプリッタ
６１６ 撮像素子（ＣＣＤエリアセンサ）
６１７ 凸レンズ
６１８ シリンドリカルレンズ
６１９ 受光素子
６２０ ユニット
７ アクチュエータ
８ フォーカシング制御回路
９ トラッキング制御回路
１０ シーク制御回路
１１ 検出回路
１２ 記録／再生信号処理回路
１３ システムコントローラ
１４ Ｉ／Ｆ
ＰＣ ホストコンピュータ

Claims (5)

  1. 光源から出射されたコヒーレントなビームを２つ以上のビームに分割し、その一つを入射面に格子状に配列された複数の光学素子を有する空間光変調手段により記録すべきデータで変調して情報光とし、また一つを参照光として前記情報光に対して所定の角度で入射することにより前記情報光と前記参照光とのホログラムが記録される、ホログラム記録再生装置に装着脱可能なホログラム記録媒体であって、
    前記空間光変調手段の複数の光学素子を互いに隣接する複数の光学素子からなるブロックに分割し、各ブロックを前記データを構成する各ビットに割り当てて光変調することにより、チルティングやフォーカシングなどのサーボ制御の微調整に適用するための予め設定された所定のパターンを有する情報光が記録されていることを特徴とするホログラム記録媒体。
  2. 光源から出射されたコヒーレントなビームを２つ以上のビームに分割し、その一つを入射面に格子状に配列された複数の光学素子を有する空間光変調手段により記録すべきデータで変調して情報光とし、また一つを参照光として前記情報光に対して所定の角度で入射することにより前記情報光と前記参照光とのホログラムが請求項１記載のホログラム記録媒体に記録される、ホログラム記録再生装置であって、
    データの記録又は再生の際に、前記ホログラム記録媒体から前記所定のパターンを有する情報光を再生し、その再生信号を用いてサーボ制御による前記ホログラム記録媒体のチルティング、フォーカシング及び前記光源の波長の少なくとも１の微調整を行う微調整手段を備えたことを特徴とするホログラム記録再生装置。
  3. 請求項２に記載のホログラム記録再生装置において、
    前記空間光変調手段は、前記一方のビームの入射面に格子状に配列された複数の光学素子を有し、前記データを構成する各ビットに対応して所定の光学素子の状態を変化させることにより前記情報光を生成するものであり、
    前記撮像再生手段は、前記情報光の入射面に格子状に配列された複数の光電変換素子を有する撮像手段と、前記撮像手段から出力される各光電変換素子の受光信号に基づいて記録されたデータの対応するビットの信号を再生する信号処理手段とからなり、
    データを記録する際、当該データの種類に応じて１ビットに対応する前記空間光変調器の光学素子の数を変化させる光変調制御手段と、
    前記ホログラム記録媒体に記録されたデータを再生する際、当該データに対応する各ビットに対応付けられた１又は２以上の光電変換素子の単位で信号処理を行わせる信号処理制御手段と、を更に備えたことを特徴とするホログラム記録再生装置。
  4. 前記光変調制御手段は、記録すべきデータが前記ホログラム記録媒体へのデータの記録動作及び再生動作を制御するための管理データであるとき、１ビットに対応する前記空間変調器の光学素子を互いに隣接する複数の光学素子に増加させることを特徴とする請求項３に記載のホログラム記録再生装置。
  5. 前記ホログラム記録媒体は、ホログラム記録層の厚さが異なる２つの記録領域を有し、前記管理データは、前記ホログラム記録層の厚さが薄い記録領域に記録されることを特徴とする請求項４に記載のホログラム記録再生装置。
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