JP2018137030A - ホログラム記録再生方法およびホログラム記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録再生光の照射位置の位置決めを精度よく行うことができてホログラムの多重記録を高い信頼性で行うことのできるホログラム記録再生方法およびホログラム記録再生装置を提供すること。【解決手段】本発明においては、複数の位置決め用案内溝が同心円状に形成されると共に各々の位置決め用案内溝内において光による位置検出可能な複数のマーカが所定のピッチで周方向に並んだ位置に形成されたディスク状の記録媒体が用いられる。記録媒体の記録層に感応しない波長のサーボ誤差信号検出用光によって、位置決め用案内溝およびマーカから発せられる回折光を分割型光検出器により検出し、当該分割型光検出器の差動出力より得られるサーボ誤差信号に基づいて、信号光および球面参照光の照射位置の当該マーカの位置に対する位置決めを行い、当該マーカの位置における位置決め用案内溝の接線方向と交差する一方向にシフト多重記録を行う。【選択図】図３

Description

本発明は、ホログラム記録再生方法およびホログラム記録再生装置に関する。更に詳しくは、２次元化されたデジタルビットパターンを記録媒体にホログラムとして多重に記録することにより大容量光メモリを構成する上で好適に用いられるホログラム記録再生方法およびホログラム記録再生装置に関する。

従来より、ホログラムを用いてデジタル情報を二次元的に記録再生するホログラム記録再生装置が提案されている。ホログラム記録再生装置においては、複数の画素よりなる空間光変調器で変調された、デジタル情報（データ情報）を担持した信号光と、当該信号光とコヒーレントな参照光とを記録媒体内で干渉させることにより得られる干渉縞をホログラムとして記録する。また、記録媒体に記録されたホログラムを再生する場合には、記録に用いた参照光をホログラムに照射することにより回折光を発生させ、例えばＣＣＤなどの撮像素子上に、ホログラムとして記録されているデジタル情報の画像を形成させる。

このようなホログラム記録再生方法の一としては、例えば、参照光として球面波（以下、「球面参照光」ともいう。）を用いた球面参照光シフト多重記録方式が知られている。
しかしながら、従来より検討されていた球面参照光シフト多重記録方式においては、信号光の光軸と球面参照光の光軸とによって形成される平面内に沿った一軸方向のシフト選択性は優れているが、その軸方向に垂直な方向にはシフト選択性が弱く、２次元での多重記録が困難である。そのため、球面参照光シフト多重記録方式のみによっては、記録情報の高密度化を図ることは困難である。
このような事情に鑑みて、本願発明者らは、記録媒体平面内すなわち２次元平面内でシフト多重ホログラム列をクロスさせて多重記録を行う方法を提案している（例えば特許文献１参照。）。この方法は、２次元方向でシフト多重ホログラムを重ね書きする方法である。

而して、ホログラムの記録再生を行う場合には、記録媒体における場所を特定する位置情報やアドレス情報を得ることが必要である。例えば、特許文献２には、記録媒体に位置制御のためのサーボ用ピットを設け、サーボ用ピットからの反射光により位置検出を行う技術が記載されている。

特開２０１６−２１９０８７号公報 特開２００３−１７８４８４号公報

しかしながら、特許文献２に記載の発明においては、ディスク状の記録媒体に対してホログラムを同心円状にシフト多重記録するに際しての記録再生光の位置決め方法が記載されているのみであって、同心円状ではないホログラムのシフト多重記録を行うに際して、記録再生光を記録媒体に対して正確に位置決めする方法は知られていないのが実情である。

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、信号光および参照光の照射位置の位置決めを精度よく実行することができてホログラムの多重記録を高い信頼性で行うことのできるホログラム記録再生方法およびホログラム記録再生装置を提供することを目的とする。

本発明のホログラム記録再生方法は、記録再生光を分離して生成した信号光と参照光とを干渉させることにより得られるホログラムをシフト多重方式により記録媒体に多重記録すると共に、ホログラムが記録された記録媒体に参照光を照射することによりホログラムに記録されたデータ情報を再生するホログラム記録再生方法において、
記録媒体として、複数の位置決め用案内溝が同心円状に形成されると共に各々の位置決め用案内溝内において光による位置検出可能な複数のマーカが所定のピッチで周方向に並んだ位置に形成されたディスク状のものが用いられ、
記録再生光照射光学系およびサーボ誤差信号検出用光照射光学系を備えた光学ヘッドから、記録媒体における記録層に感応しない波長を有するサーボ誤差信号検出用光を位置決め用案内溝に向かって照射することにより当該位置決め用案内溝から発せられる回折光を分割型光検出器により検出し、当該分割型光検出器の差動出力より得られるサーボ誤差信号に基づいて、サーボ誤差信号検出用光の照射位置を記録媒体の回動に伴って位置決め用案内溝に追随するよう制御すると共に、当該位置決め用案内溝に位置されたマーカの位置を前記サーボ誤差信号検出用光によって検出することにより、信号光および球面参照光の照射位置の当該マーカの位置に対する位置決めを行い、
当該マーカの位置における位置決め用案内溝の接線方向と交差する一方向に、シフト多重記録を行うことを特徴とする。

本発明のホログラム記録再生方法においては、前記分割型光検出器は、受光面を複数の検出領域に分割する境界線の一がホログラム記録再生開始位置に対応するマーカの位置における位置決め用案内溝の接線方向に平行な角度方向に延びるよう、姿勢制御されることが好ましい。

さらにまた、本発明のホログラム記録再生方法においては、複数のホログラムが互いに一部が重なる状態で前記一方向に並ぶ第１のシフト多重ホログラム列を記録した後、記録媒体をその表面に沿った平面内において回動させると共に当該記録媒体および光学ヘッドの一方を当該記録媒体の回動角度に応じた移動量で平行移動させることにより、光学ヘッドの記録媒体に対する位置決めを行った状態において、新たなシフト多重記録を行うことにより第２のシフト多重ホログラム列をその記録領域の一部が第１のシフト多重ホログラム列の記録領域と重なる状態で多重記録されることが好ましい。

さらにまた、本発明のホログラム記録再生方法においては、第２のシフト多重ホログラム列を記録するに際して、光学ヘッドの記録媒体に対する位置決めを行った後、サーボ誤差信号検出用光の照射位置を第１のシフト多重ホログラム列が記録された記録領域に対応するマーカの位置に一致させる位置補正が行われることが好ましい。

本発明のホログラム記録再生装置は、データ情報を担持した信号光と球面参照光とを干渉させることにより形成されるホログラムをシフト多重方式により多重記録すると共に記録媒体に記録されたホログラムに参照光を照射することにより当該ホログラムに記録されたデータ情報を再生するホログラム記録再生装置において、
記録媒体として、複数の位置決め用案内溝が同心円状に形成されると共に各々の位置決め用案内溝内において光による位置検出可能なマーカが所定のピッチで周方向に並んだ位置に形成されたディスク状のものが用いられ、
記録再生光源からの記録再生光を分離して生成した信号光および球面参照光を記録媒体に照射する記録再生光照射光学系および記録媒体における記録層に感応しない波長を有するサーボ誤差信号検出用光を記録媒体に照射するサーボ誤差信号検出用光照射光学系を有する光学ヘッドと、サーボ誤差信号検出用光によって位置決め用案内溝およびマーカから発せられる回折光を検出する分割型光検出器と、分割型光検出器の差動出力より得られるサーボ誤差信号およびマーカ検出信号に基づいて光学ヘッドの記録媒体に対する位置決めを行う制御機構と、光学ヘッドを記録媒体の表面に沿って一方向に移動させる光学ヘッド移動機構と、記録媒体を光学ヘッドの移動方向を含む平面内において回動および平行移動させる記録媒体駆動機構とを備えていることを特徴とする。

本発明のホログラム記録再生装置においては、前記分割型光検出器における受光面を複数の検出領域に分割する境界線の一がホログラム記録再生開始位置のマーカの位置における位置決め用案内溝の接線方向に平行な角度方向に延びるよう当該分割型光検出器を姿勢制御する姿勢制御手段を備えた構成とされていることが好ましい。

本発明によれば、信号光および球面参照光の照射位置の記録媒体に対する位置決めが、記録媒体における位置決め用案内溝およびマーカから発せられる回折光の受光強度の分布に基づいて行われることにより、信号光および参照光の照射位置の位置決めを精度よく実行することができてホログラムの多重記録を高い信頼性で行うことができる。
特に、記録媒体における同一の記録領域に対してクロスシフト多重記録が行われるに際して、記録媒体を回動させるだけでなく、光学ヘッドまたは記録媒体を記録媒体の表面に沿った平面内で平行移動させて信号光および球面参照光の照射位置の記録媒体に対する位置決めを行う場合において、本発明は極めて有用なものとなる。

また、記録媒体の偏心回転に起因する信号光および球面参照光の照射位置のマーカ位置に対する位置ずれを補正する位置補正が行われることによって、上記効果を一層確実に得ることができる。

本発明において用いられる記録媒体の一例における構成を示す平面図である。 図１に示す記録媒体の周方向に沿った断面を概略的に示す断面図である。 本発明のホログラム記録再生方法におけるシフト多重記録の一例を示す説明図である。 球面参照光シフト多重記録の概要を示す説明図である。 本発明のホログラム記録再生方法においてシフト多重ホログラム列をクロスさせて多重記録する方法の一例を示す説明図である。 分割型光検出器の姿勢制御の概要を示す説明図である。 記録媒体の偏心回転に起因する信号光および参照光の照射位置のマーカ位置に対する位置補正の概要を示す説明図である。 本発明のホログラム記録再生装置における記録再生光照射光学系の構成の概略を示す説明図である。 本発明のホログラム記録再生装置におけるサーボ誤差信号検出用光照射光学系の構成の概略を示す説明図である。 本発明のホログラム記録再生装置における記録媒体のブロック情報読み取るための光学系の構成の概略を示す説明図である。 本発明のホログラム記録再生装置における記録再生光照射光学系の他の構成例の概略を示す説明図である。 本発明のホログラム記録再生装置における記録再生光照射光学系のさらに他の構成例の概略を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

本発明のホログラム記録再生方法は、ディスク状の記録媒体に対して、例えば１軸方向の球面参照光シフト多重記録によって、ホログラムの多重記録を行うものであって、具体的には、１軸方向の球面参照光シフト多重記録によって形成されるシフト多重ホログラム列を記録媒体の平面内すなわち２次元平面内でクロスさせて多重記録することにより、記録媒体における記録情報の高密度化を図るものである。以下においては、先ず、本発明において用いられる記録媒体について説明する。

図１は本発明において用いられる記録媒体の一例における構成を示す平面図である。図２は、図１に示す記録媒体の周方向に沿った断面を概略的に示す断面図である。
この例の記録媒体１０は、透過型のものであって、例えばガラスなどの光透過性材料よりなる支持基板１１と、支持基板１１の一面上に積層されたホログラム記録層１５と、ホログラム記録層１５の一面上に積層された、例えばガラスなどの光透過性基板１６とにより構成されている。本発明において、記録媒体１０は、反射型のものであってもよい。記録媒体１０が反射型のものとして構成される場合には、支持基板１１の他面に例えばホログラムからの回折光を反射する反射層が設けられる。また、反射層は、ホログラム記録層１５と支持基板１１との間に設けられてもよい。反射層は、例えば蒸着膜により構成することができる。

ホログラム記録層１５は、記録再生光として用いられる例えば青色レーザ光に感応する光反応性モノマーよりなるものである。
ホログラム記録層１５の厚みは、記録再生能の観点から、例えば０．３〜２.０ｍｍとされ、好ましくは０．５〜１．０ｍｍとされる。

記録媒体１０における支持基板１１には、複数の位置決め用案内溝１２が同心円状に形成されていると共に、各々の位置決め用案内溝１２内において光による位置検出可能なマーカ１３が所定のピッチで周方向に並んだ位置に形成されている。

各々の位置決め用案内溝１２は、連続的に形成されたものであっても、断続的に形成されたものであってもよい。
各々の位置決め用案内溝１２の幅寸法は、例えば０．５μｍ程度である。

マーカ１３は、例えば、記録媒体１０における位置情報を含む標識情報に係る二次元データパターンの位相情報が記録された回折光学素子により構成されている。
回折光学素子は、例えば凹凸の深さが位相量により異なる凹凸パターンよりなる位相ホログラムにより構成することができる。このような回折光学素子は、例えばナノインプリント法によって形成することができる。
マーカ１３に記録される情報は、基本的にはアクセスのための位置情報であり、例えば記録トラックの位置情報（トラック番号）およびフォーマット情報、記録条件、再生時の最適フィルターパラメータなどの再生条件などが挙げられる。
また、マーカ１３は、位相ホログラムによる回折光学素子により構成されている必要はなく、後述のサーボ誤差信号検出用光によって検出可能な、通常の光ディスクにおけるマーカと同様の構成を有するものであってもよい。

後述するように、本発明のホログラム記録再生方法においては、例えば、記録媒体１０における記録再生領域が位置決め用案内溝１２の形成位置に応じて記録媒体の回転中心Ｃから外周縁に向かって径方向に並ぶ複数の記録再生部分Ｂ１に分割され、さらに、各々の記録再生部分Ｂ１が記録媒体１０の周方向に並ぶ複数のブロック単位Ｂ２に分割され、ブロック単位Ｂ２毎に、球面参照光シフト多重記録が行われる。このため、記録媒体１０におけるブロック単位Ｂ２の各々には、ブロック単位Ｂ２の位置情報などの標識情報が記録された標識部１８が設けられていることが好ましい。
標識部１８は、上述したような多階調の凹凸パターンよりなる位相ホログラムにより構成することができる。また、標識部１８は、例えばバーコードやＱＲコード（登録商標）などにより構成されていてもよい。標識部１８は、例えば光透過性基板１６の表面に形成することができる。

本発明のホログラム記録再生方法は、信号光および球面参照光の照射位置を記録媒体１０におけるマーカ１３の位置に対して位置決めし、当該マーカ１３の位置における位置決め用案内溝１２の接線方向と交差する一方向に球面参照光シフト多重記録を行うことを特徴とする。ホログラムの記録方式としては、透過型記録および反射型記録のいずれであってもよい。

信号光および球面参照光の照射位置の記録媒体に対する位置決めにあっては、記録媒体１０におけるホログラム記録層１５を構成する光反応性モノマーに感応せず、信号光および球面参照光とは互いに異なる波長を有するサーボ誤差信号検出用光、例えば赤色レーザ光が用いられる。サーボ誤差信号検出用光は、例えば信号光と同一位置に集光レンズを介して照射される。

先ず、サーボ誤差信号検出用光を記録媒体１０における位置決め用案内溝１２に向かって照射することにより位置決め用案内溝１２から発せられる回折光を分割型光検出器によって検出する。ここに、サーボ誤差信号検出用光が位置決め用案内溝１２に照射されている場合には、当該差動出力はゼロとなる。一方、サーボ誤差信号検出用光が位置決め用案内溝１２からずれた位置に照射されている場合には、分割型光検出器の受光面における複数の検出領域の各々に入射される回折光の光量差に応じた差動出力が得られる。
そして、分割型光検出器の差動出力より得られるサーボ誤差信号がゼロとなるよう、サーボ誤差信号検出用光の照射位置を記録媒体１０の回動に伴って位置決め用案内溝１２に追随するよう制御する。サーボ誤差信号検出用光の照射位置の調整は、例えば、集光レンズをアクチュエータで駆動することにより行うことができる。また、記録媒体１０をその表面に沿った平面内で移動させることにより行ってもよい。
次いで、当該位置決め用案内溝１２に位置されたマーカ１３の位置がサーボ誤差信号検出用光によって検出されることにより、信号光および球面参照光の照射位置がマーカ１３の位置に対して位置決めされる。マーカ１３の検出についても同様に、分割型光検出器の差動出力より得られるマーカ検出信号に基づいて、サーボ誤差信号検出用光の照射位置が調整される。

球面参照光シフト多重記録は、信号光および球面参照光の照射位置が所定のマーカ１３の位置に対して位置決めされた状態において、当該マーカ１３の位置における位置決め用案内溝１２の接線方向と交差する１軸方向に、信号光および球面参照光を照射する光学ヘッドおよび記録媒体１０の一方が他方に対して相対的に移動されることにより行われる。これにより、図３に示すように、複数のホログラムＨが互いに一部が重なる状態で当該一方向に並ぶよう記録されたシフト多重ホログラム列ＨＬが記録される。ここに、一のホログラムＨは、平面視で略円形状であって、そのサイズは、例えば直径が５００μｍである。

球面参照光シフト多重記録の原理を図４を用いて説明すると、球面参照光は、平面波が複数存在するものと考えられる。従って、図４（ａ）に示すように、ホログラムＨ１が記録された記録媒体１０を当該記録媒体１０の表面（図４（ａ）における上面）に沿って一方向（図４（ａ）における右方向）にわずかな距離シフトさせると、既に記録されたホログラムＨ１の再生が不可となり、新たなホログラムＨ２をその記録領域の一部が既に記録されたホログラムＨ１の記録領域と重なる状態で記録することが可能となる。記録媒体１０のシフト量は、通常、１０μｍ程度以上である。なお、図４（ａ）においては、便宜上、ホログラムＨ１と、ホログラムＨ２とを離間させた状態で示してある。
再生可能な条件は、図４（ｂ）に示すように、信号光の波数ベクトルｋｓ、参照光の波数ベクトルｋｒおよびホログラムの波数ベクトル（記録格子ベクトル）ｋｇがブラッグの回折条件を満たす場合である。記録媒体１０をシフトさせると、図４（ｃ）に示すように、波数ベクトルの関係がブラッグの回折条件から外れ、ホログラムＨ１の再生が不可となる。
ここに、図４（ｂ）は、図４（ａ）におけるホログラムＨ２に係る信号光の波数ベクトルｋｓと参照光の波数ベクトルｋｒとホログラムの波数ベクトル（記録格子ベクトル）ｋｇとの関係を示す説明図である。また、図４（ｃ）は、図４（ａ）に示す状態において、先に記録されたホログラムＨ１に係る信号光の波数ベクトルｋｓと参照光の波数ベクトルｋｒとホログラムの波数ベクトル（記録格子ベクトル）ｋｇとの関係を示す説明図である。

本発明のホログラム記録再生方法においては、第１のシフト多重ホログラム列を記録媒体に記録した後、当該第１のシフト多重ホログラム列と同一の記録領域において、球面参照光を当該１次シフト多重ホログラム列の記録に用いた球面参照光とは異なる入射方向から照射して新たなシフト多重ホログラム列を多重記録してもよい。あるいは、記録媒体の一面側から信号光および球面参照光を照射して第１のシフト多重ホログラム列を記録媒体に記録した後、記録媒体の一面側から信号光を照射すると共に記録媒体の他面側から球面参照光を照射して新たなシフト多重ホログラム列を第１のシフト多重ホログラム列と同一の記録領域に重ね書きしてもよい。
このような方法によってシフト多重記録が行われる場合においても、各々のシフト多重ホログラム列は、互いに異なる方向の記録格子ベクトルを有するものとされるため、クロストークを発生させることなく、記録情報の高容量化を効率的に図ることができる。

また、本発明のホログラム記録再生方法においては、記録媒体における同一領域において、複数のシフト多重ホログラム列が、各々のシフト多重ホログラム列が記録される領域の一部が互いに重なる状態で、多重記録されること（クロスシフト多重記録）により、記録情報の高密度化が図られる。
図５（ａ）に示すように、記録媒体１０における所定のマーカ１３に対応する記録領域（記録トラック）に球面参照光シフト多重記録を行うことにより第１のシフト多重ホログラム列（白抜きの矢印で示す。）を記録する。そして、図５（ｂ）に示すように、記録媒体１０を、所定の大きさの回動角度θで回動させると共に記録媒体１０の表面に沿った平面内で回動角度θに応じた移動量Δｘ、Δｙで記録媒体１０を平行移動させて、記録媒体
１０における当該マーカ１３の位置を第１のシフト多重ホログラム列（白抜きの矢印で示す。）を記録したときの位置に位置させる。このとき、記録再生光およびサーボ信号検出用光の照射位置は、第１のシフト多重ホログラム列を記録したときと同一位置にある。
この状態において、新たな１軸方向の球面参照光シフト多重記録を行うことによって第２のシフト多重ホログラム列（塗りつぶした矢印で示す。）を記録する。これにより、第１のシフト多重ホログラム列および第２のシフト多重ホログラム列が、各々のシフト多重ホログラム列の記録領域の一部が互いに重なる状態で、多重記録された状態を得ることができる。本発明のホログラム記録再生方法においては、このような操作が繰り返し行われる。シフト多重ホログラム列をクロスさせる角度（回動角度θ）は例えば１０度程度である。

本発明においては、例えば、同一円周上において記録媒体１０の回転中心に対して点対称な位置に位置される２つのブロック単位の各々において、連続して球面参照光シフト多重記録が行われて第１のシフト多重ホログラム列が記録される。図３に示すように、ブロック単位Ｂ２においては、記録媒体１０を回動させて同一の位置決め用案内溝１２に位置される複数のマーカ１３の各々に対応する記録領域に対する球面参照光シフト多重記録が順次に行われる。そして、すべてのブロック単位に対して第１のシフト多重ホログラム列が形成された後、第２のシフト多重ホログラム列が、第１のシフト多重ホログラム列と同様の記録方法により、各ブロック単位に記録される。ブロック単位の指定は、記録再生光源とは異なる波長のレーザ光を出射するレーザ光源またはＬＥＤ光源よりなる読み取り用光源から出射されるブロック情報読み取り用光の照射によって標識部１８から発せられるブロック情報再生光Ｌａを検出することにより行われる。

本発明のホログラム記録再生方法においてクロスシフト多重記録を行うに際しての、信号光および球面参照光の照射位置の位置決めにあっては、分割型光検出器は、受光面を複数の検出領域に分割する境界線の一がホログラム記録再生開始位置に係るマーカの位置における位置決め用案内溝の接線方向に平行な角度方向に延びるよう、姿勢制御されることが好ましい。これにより、適正なマーカ検出信号を検出することができて信号光および球面参照光の照射位置のマーカに対する位置決めを精度よく行うことができる。

例えば受光面が２つの検出領域に分割された分割型光検出器を用いた場合を例に挙げて説明すると、第１のシフト多重ホログラム列が記録されるに際しては、図６（ａ）に示すように、分割型光検出器５０は、受光面を２つの検出領域５１ａ，５１ｂに分割する境界線ＢＬが当該マーカ１３の位置における位置決め用案内溝１２の接線方向Ｔに平行な角度方向に延びるよう、姿勢制御されている。上述したように、クロスシフト多重記録を行うに際しては、第１のシフト多重ホログラム列が記録された記録媒体が所定角度θで回動される。このため、分割型光検出器５０の姿勢制御を行わない場合には、図６（ｂ）において破線で示すように、分割型光検出器５０の受光面における境界線ＢＬは、マーカ１３の位置における位置決め用案内溝１２の接線方向Ｔに対して回動角度θ傾いた状態となる。従って、分割型光検出器５０を記録媒体の回動角度θに応じて回転させることにより、受光面５１における境界線ＢＬが当該マーカ１３の位置における位置決め用案内溝１２の接線方向Ｔに平行な角度方向に延びるよう、姿勢制御される。

以上において、記録媒体が偏心なく回転されるとすると、サーボ誤差信号検出用光が位置決め用案内溝に照射されるようサーボ誤差信号検出用光の照射位置が位置決めされていれば、サーボ誤差信号検出用光は記録媒体の回動に伴って位置決め用案内溝に追随することとなる。従って、記録媒体の回動に伴って、サーボ誤差信号検出用光の照射位置に対する位置決め用案内溝内におけるマーカ位置の径方向の位置ずれは生じない。一方、記録媒体が偏心回転されると、図７に示すように、位置決め用案内溝１２内における各マーカ１３は、サーボ誤差信号検出用光の照射位置に対する径方向の位置ずれが生ずる。図７において、一点鎖線で示す直線は、記録媒体が偏心なく回転されるときの位置決め用案内溝（サーボ誤差信号検出用光の照射位置の軌跡）を示し、白抜きの丸印はマーカ１３を示す。

このため、本発明のホログラム記録再生方法においては、記録媒体の偏心回転に起因する信号光および球面参照光の照射位置のマーカ位置に対する位置ずれを補正する位置補正が行われることが好ましい。
位置補正は、例えば、記録媒体の偏心回転によって発生するサーボ誤差信号がゼロレベルとなるよう記録媒体をその表面に沿った平面内で移動させることにより行うことができる。また、クロスシフト多重記録を行うに際して第１のシフト多重ホログラム列ＨＬが記録されている場合にあっては、第１のシフト多重ホログラム列ＨＬにおける基準ホログラムＨＳに参照光を照射して適正な再生光が得られるよう記録媒体を移動させることによって行うこともできる。あるいは、第１のシフト多重ホログラム列ＨＬにおける基準ホログラムＨＳのデータパターンと位相共役なデータパターンの位相情報を有する信号光を照射して相関信号光が得られるよう記録媒体を移動させることによって行うこともできる。

以下、上記のホログラム記録再生方法が実行されるホログラム記録再生装置について説明する。

本発明のホログラム記録再生装置は、記録再生光源からの記録再生光を分離して生成した信号光および球面参照光を記録媒体に照射する記録再生光照射光学系およびサーボ誤差信号検出用光を記録媒体に照射するサーボ誤差信号検出用光照射光学系を有する光学ヘッドと、記録媒体に記録されたホログラムに球面参照光が照射されることにより当該ホログラムから発せられる再生光（回折光）を検出する再生光検出光学系と、サーボ誤差信号検出用光によって位置決め用案内溝およびマーカから発せられる回折光を検出する分割型光検出器と、分割型光検出器よりの差動出力より得られるサーボ誤差信号およびマーカ検出信号に基づいて光学ヘッドの記録媒体に対する位置決めを行う制御機構と、光学ヘッドを記録媒体の表面に沿って一方向に移動させる光学ヘッド移動機構と、記録媒体を光学ヘッドの移動方向を含む平面内において回動および平行移動させる記録媒体駆動機構とを備えている。

記録再生光照射光学系は、図８に示すように、記録再生光源から出射される記録再生光から分離された信号光用の光を記録すべきページデータに対応した空間情報を用いて変調して信号光Ｌｓを生成する空間光変調器（ＳＬＭ）２１と、信号光Ｌｓを集光して記録媒体１０に照射する信号光集光用対物レンズ２０と、記録再生光源から出射される記録再生光から分離された参照光用の光を球面波に変換して球面参照光Ｌｒとして集光して記録媒体１０に照射する参照光集光用対物レンズ３０とを備えている。３５は、参照光用の光を透過すると共に後述のブロック情報読み取り用光を反射する波長選択性ミラーである。

再生光検出光学系は、記録媒体１０に記録されたホログラムに球面参照光Ｌｒが照射されることにより当該ホログラムから発せられる再生光（回折光）Ｌｇを再生光用集光レンズ４１を介して検出する撮像素子４０を備えている。４５は、ホログラムから発せられる再生光（回折光）Ｌｇを透過すると共に後述の位置決め用案内溝およびマーカから発せられる回折光を反射する偏向ビームスプリッタである。

サーボ誤差信号検出用光照射光学系は、例えば図９に示すように、記録再生光源とは別個の光源から出射されるサーボ誤差信号検出用光Ｌｃが、信号光Ｌｓと同軸に信号光Ｌｓの照射方向と同一方向から信号光集光用対物レンズ２０を介して照射されるよう構成されている。２５は、信号光Ｌｓを透過すると共にサーボ誤差信号検出用光Ｌｃを反射する偏向ビームスプリッタである。このような構成のものにおいては、サーボ誤差信号検出用光Ｌｃは、信号光Ｌｓと直交する偏光方向を有するものとされる。
サーボ誤差信号検出用光照射光学系は、信号光照射光学系とは別個の光学系を構成していてもよく、この場合には、サーボ誤差信号検出用光Ｌｃを集光して記録媒体１０における信号光Ｌｓの照射位置と同一位置に照射する集光レンズを備えた構成とされる。

この例においては、位置決め用案内溝から発せられる回折光およびマーカ１３から発せられる回折光Ｌｄが、例えば再生光検出光学系における再生光用集光レンズ４１を介して偏向ビームスプリッタ４５に入射される構成とされており、分割型光検出器５０は、偏向ビームスプリッタ４５によって反射された回折光Ｌｄが入射されるよう位置されている。
また、本発明のホログラム記録再生装置は、分割型光検出器５０を記録媒体１０の回動角度に応じて回転させることにより、受光面における境界線の一がマーカ１３の位置における位置決め用案内溝の接線方向に平行な角度方向に延びるよう、姿勢制御する姿勢制御手段（図示せず）を備えている。

また、光学ヘッドは、記録媒体１０において設定されたブロック単位Ｂ２に係る標識情報（ブロック情報）が記録された標識部１８に、当該標識情報の読み取り用光源からのブロック情報読み取り用光を照射する光学系を備えている。この光学系は、例えば図１０に示すように、ブロック情報読み取り用光Ｌｂが、参照光照射光学系における光路を介して照射されるよう構成されている。読み取り用光源は、例えば、ホログラムの記録再生光源とは異なる波長のレーザ光を出射するレーザ光源またはＬＥＤ光源により構成することができる。
ブロック情報読み取り用光Ｌｂの照射によって標識部１８から発せられるブロック情報再生光Ｌａは偏向ビームスプリッタ４５によって反射されて分割型光検出器５０に入射される。

本発明のホログラム記録再生装置においては、球面参照光の入射方向を信号光に対して変更することにより、記録媒体における同一記録領域にシフト多重ホログラム列を重ね書きするよう構成されていてもよい。このような構成のものにおいては、例えば記録媒体の一面側において、複数の参照光集光用対物レンズが配置される。例えば２つの参照光集光用対物レンズ３０ａ，３０ｂが記録媒体１０の一面側に配置された例を図１１に示す。各々の参照光集光用対物レンズ３０ａ，３０ｂは、信号光の波数ベクトルとの関係において、互いに異なる方向の記録格子ベクトルが得られる波数ベクトルを有する球面参照光Ｌｒ１，Ｌｒ２が照射されるよう、配置される。

さらにまた、本発明のホログラム記録再生装置においては、記録媒体における同一記録領域に、透過型ホログラム記録によるシフト多重ホログラム列と、反射型ホログラム記録によるシフト多重ホログラム列とを重ね書きするよう構成されていてもよい。このような構成のものにおいては、記録媒体の一面側および他面側の各々に少なくとも一の参照光集光用対物レンズが配置される。例えば記録媒体１０の一面側および他面側の各々に、それぞれ一つずつ参照光集光用対物レンズ３０ａ，３０ｂが配置された例を図１２に示す。各々の参照光集光用対物レンズ３０ａ，３０ｂは、信号光の波数ベクトルとの関係において、互いに異なる方向の記録格子ベクトルが得られる波数ベクトルを有する球面参照光Ｌｒ１，Ｌｒ２が照射されるよう、配置される。例えば、各々の参照光集光用対物レンズ３０ａ，３０ｂは、透過型ホログラムの記録格子ベクトルと反射型ホログラムの記録格子ベクトルとが互いに逆方向となるよう、配置されることが好ましい。

而して、本発明のホログラム記録再生方法および当該ホログラム記録再生方法が実施されるホログラム記録再生装置においては、信号光Ｌｓおよび球面参照光Ｌｒの照射位置の記録媒体１０に対する位置決めが記録媒体１０における位置決め用案内溝１２およびマーカ１３から発せられる回折光Ｌｄの受光強度の分布に基づいて行われることにより、信号光および参照光の照射位置の位置決めを精度よく実行することができてホログラムの多重記録を高い信頼性で行うことができる。
特に、記録媒体１０における同一の記録領域に対してクロスシフト多重記録が行われるに際して、記録媒体１０を回動させるだけでなく、光学ヘッドまたは記録媒体１０を記録媒体１０の表面に沿った平面内で平行移動させて信号光Ｌｓおよび球面参照光Ｌｒの照射位置の記録媒体１０に対する位置決めを行う場合において、本発明は極めて有用なものとなる。

また、記録媒体の偏心回転に起因する信号光および球面参照光の照射位置のマーカ位置に対する位置ずれを補正する位置補正が行われることによって、上記効果を一層確実に得ることができる。

１０ 記録媒体
１１ 支持基板
１２ 位置決め用案内溝
１３ マーカ
１５ ホログラム記録層
１６ 光透過性基板
１８ 標識部
２０ 信号光集光用対物レンズ
２１ 空間光変調器（ＳＬＭ）
２５ 偏向ビームスプリッタ
３０ 参照光集光用対物レンズ
３０ａ 参照光集光用対物レンズ
３０ｂ 参照光集光用対物レンズ
３５ 波長選択性ミラー
４０ 撮像素子
４１ 再生光用集光レンズ
４５ 偏向ビームスプリッタ
５０ 分割型光検出器
５１ａ 検出領域
５１ｂ 検出領域
Ｂ１ 記録再生部分
Ｂ２ ブロック単位
ＢＬ 境界線
Ｈ ホログラム
Ｈ１ ホログラム
Ｈ２ ホログラム
ＨＬ シフト多重ホログラム列
ＨＳ 基準ホログラム
Ｌａ ブロック情報再生光
Ｌｂ ブロック情報読み取り用光
Ｌｃ サーボ誤差信号検出用光
Ｌｄ マーカから発せられる回折光
Ｌｇ 再生光
Ｌｒ 球面参照光
Ｌｓ 信号光

Claims (6)

1. 記録再生光を分離して生成した信号光と参照光とを干渉させることにより得られるホログラムをシフト多重方式により記録媒体に多重記録すると共に、ホログラムが記録された記録媒体に参照光を照射することによりホログラムに記録されたデータ情報を再生するホログラム記録再生方法において、
   記録媒体として、複数の位置決め用案内溝が同心円状に形成されると共に各々の位置決め用案内溝内において光による位置検出可能な複数のマーカが所定のピッチで周方向に並んだ位置に形成されたディスク状のものが用いられ、
   記録再生光照射光学系およびサーボ誤差信号検出用光照射光学系を備えた光学ヘッドから、記録媒体における記録層に感応しない波長を有するサーボ誤差信号検出用光を位置決め用案内溝に向かって照射することにより当該位置決め用案内溝から発せられる回折光を分割型光検出器により検出し、当該分割型光検出器の差動出力より得られるサーボ誤差信号に基づいて、サーボ誤差信号検出用光の照射位置を記録媒体の回動に伴って位置決め用案内溝に追随するよう制御すると共に、当該位置決め用案内溝に位置されたマーカの位置を前記サーボ誤差信号検出用光によって検出することにより、信号光および球面参照光の照射位置の当該マーカの位置に対する位置決めを行い、
   当該マーカの位置における位置決め用案内溝の接線方向と交差する一方向に、シフト多重記録を行うことを特徴とするホログラム記録再生方法。
2. 前記分割型光検出器は、受光面を複数の検出領域に分割する境界線の一がホログラム記録再生開始位置に対応するマーカの位置における位置決め用案内溝の接線方向に平行な角度方向に延びるよう、姿勢制御されることを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録再生方法。
3. 複数のホログラムが互いに一部が重なる状態で前記一方向に並ぶ第１のシフト多重ホログラム列を記録した後、記録媒体をその表面に沿った平面内において回動させると共に当該記録媒体および光学ヘッドの一方を当該記録媒体の回動角度に応じた移動量で平行移動させることにより、光学ヘッドの記録媒体に対する位置決めを行った状態において、新たなシフト多重記録を行うことにより第２のシフト多重ホログラム列をその記録領域の一部が第１のシフト多重ホログラム列の記録領域と重なる状態で多重記録することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のホログラム記録再生方法。
4. 第２のシフト多重ホログラム列を記録するに際して、光学ヘッドの記録媒体に対する位置決めを行った後、サーボ誤差信号検出用光の照射位置を第１のシフト多重ホログラム列が記録された記録領域に対応するマーカの位置に一致させる位置補正が行われ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方法。
5. データ情報を担持した信号光と球面参照光とを干渉させることにより形成されるホログラムをシフト多重方式により多重記録すると共に記録媒体に記録されたホログラムに参照光を照射することにより当該ホログラムに記録されたデータ情報を再生するホログラム記録再生装置において、
   記録媒体として、複数の位置決め用案内溝が同心円状に形成されると共に各々の位置決め用案内溝内において光による位置検出可能なマーカが所定のピッチで周方向に並んだ位置に形成されたディスク状のものが用いられ、
   記録再生光源からの記録再生光を分離して生成した信号光および球面参照光を記録媒体に照射する記録再生光照射光学系および記録媒体における記録層に感応しない波長を有するサーボ誤差信号検出用光を記録媒体に照射するサーボ誤差信号検出用光照射光学系を有する光学ヘッドと、サーボ誤差信号検出用光によって位置決め用案内溝およびマーカから発せられる回折光を検出する分割型光検出器と、分割型光検出器の差動出力より得られるサーボ誤差信号およびマーカ検出信号に基づいて光学ヘッドの記録媒体に対する位置決めを行う制御機構と、光学ヘッドを記録媒体の表面に沿って一方向に移動させる光学ヘッド移動機構と、記録媒体を光学ヘッドの移動方向を含む平面内において回動および平行移動させる記録媒体駆動機構とを備えていることを特徴とするホログラム記録再生装置。
6. 前記分割型光検出器における受光面を複数の検出領域に分割する境界線の一がホログラム記録再生開始位置のマーカの位置における位置決め用案内溝の接線方向に平行な角度方向に延びるよう当該分割型光検出器を姿勢制御する姿勢制御手段を備えていることを特徴とする請求項５に記載のホログラム記録再生装置。
   

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