JP4315256B2 - ホログラム記録再生装置及び、ホログラム再生装置及び方法、並びにコンピュータプログラム - Google Patents

Description

本発明は、ホログラフィック記録媒体に対して情報の記録及び再生を行うホログラム記録再生装置及び方法、ホログラム再生装置及び方法、並びにこれらのホログラム記録再生装置及びホログラム再生装置に用いられるコンピュータプログラムに関する。

記録すべき情報を干渉縞としてホログラフィック記録媒体（以下、単に「記録媒体」とも呼ぶ。）に記録するホログラム記録技術が知られている。１つの方法では、記録すべき情報により光源からの光を空間変調して物体光を生成し、その物体光と参照光を記録媒体に照射する。物体光と参照光は記録媒体上で干渉縞を形成し、その干渉縞が記録媒体の記録層に記録される。一方、再生時には、記録媒体に記録された干渉縞に参照光のみを照射し、記録媒体からの検出光を２次元センサにより検出して情報を再生する。

光ディスクなどの情報記録と同様に、ホログラム記録においても、物体光や参照光は、対物レンズなどにより記録媒体上に集光される。従って、情報の記録及び再生を正しく行うためには、記録媒体に対する対物レンズの位置を制御するいわゆるトラッキングサーボ制御が必要となる。ホログラム記録再生装置においては、予め記録媒体に形成されているガイド溝にレーザ光を照射することでトラッキングエラー信号を生成し、これに基づいて対物レンズを駆動制御するトラッキングサーボ制御の例が特許文献１に記載されている。なお、ホログラム記録について記載した他の文献として、例えば特許文献２及び３などがある。

特開２００１−２７３６５０号公報 特開２００２−６３７３３号公報 特開２０００−１２２０１２号公報

しかしながら、情報の記録時におけるトラッキングサーボ制御の精度によっては、上述の特許文献１に記載されている構成のようにガイド溝に対して好適な位置関係を有して（即ち、ずれることなく）情報が記録されるとは必ずしも言えない。このような記録再生装置等に起因する内的要因のみならず、例えば情報を記録した後の記録媒体の収縮や温度変化・光の照射等による記録媒体の収縮や膨張等の外的要因によっても、ガイド溝と記録される情報の位置とがずれてしまうことがある。このような場合、特許文献１の如くガイド溝を参照しながらトラッキングサーボ制御を行っても、適切に情報を再生することが困難或いは不可能であるという技術的な問題点が存在する。

本発明が解決しようとする課題には上記のようなものが一例として挙げられる。本発明は、より適切なトラッキングサーボ制御が可能なホログラム記録再生装置及び方法、ホログラム再生装置及び方法、並びにコンピュータを該ホログラム記録再生装置及びホログラム再生装置として実行させるコンピュータプログラムを提供することを課題とする。

（ホログラム再生装置）
本発明のホログラム再生装置は上記課題を解決するために、参照光と記録情報に対応する物体光とから形成される干渉縞が記録されたホログラフィック記録媒体から前記記録情報を再生するホログラム再生装置であって、前記ホログラフィック記録媒体へ前記参照光を照射する照射手段と、該参照光の照射により発生する検出光に基づいて、前記記録情報を含む検出データを生成するデータ生成手段と、前記検出データに基づいて、前記ホログラフィック記録媒体の表面上における前記参照光の目標照射位置を設定する設定手段と、前記目標照射位置に前記参照光が照射されるように、前記照射手段を前記ホログラフィック記録媒体に対して相対的に且つ前記表面に沿って移動させる移動手段とを備える。

本発明のホログラム再生装置によれば、照射手段の動作により、参照光をホログラフィック記録媒体へ照射することで検出光が得られる。そして、データ生成手段の動作により、検出光に基づいて、記録情報が含まれている検出データが取得される。この検出データに対して、例えば後述の如く復調等を行えば、所望の記録情報を再生することが可能となる。

本発明では特に、設定手段の動作により、検出データに基づいて参照光を照射すべき位置を示す目標照射位置が設定される。検出データにも、記録媒体と参照光などとの位置関係を示す情報が含まれているので、検出データを利用して目標照射位置を設定することができる。特に、ホログラフィック記録媒体の表面上における（或いは、表面に沿った方向における）目標照射位置が設定される。なお、この「目標照射位置」は、直接的に参照光が照射されるべき位置を示してもよいし、或いは、例えば照射手段が移動すべき位置を示すことで、間接的に参照光が照射されるべき位置を示してもよい。そして、移動手段の動作により、照射手段がホログラフィック記録媒体に対して相対的に移動され（例えば、トラッキングサーボ制御が行われ）、その結果、照射手段は、参照光を目標照射位置に照射することが可能となる。

特に、実際にホログラフィック記録媒体上に記録されている記録情報を含んだ検出データに基づいて、参照光の目標照射位置を設定することができるため、実際の記録情報の状態（例えば、ホログラフィック記録媒体上における記録情報の記録位置等）に対応して、照射手段とホログラフィック記録媒体との相対的な位置関係を調整する（例えば、トラッキングサーボ制御を行う）ことができる。仮に参照光の照射位置の基準を示すガイド溝等に従って、照射手段とホログラフィック記録媒体との相対的な位置関係を調整しても、実際にガイド溝に沿って記録情報（干渉縞）が記録されていなければ、適切な位置に参照光は照射されない。また、本来ガイド溝に沿って記録情報が記録されているにも係わらず、温度変化や環境変化や記録情報を記録した後の記録媒体の収縮によっては、適切な位置に参照光が照射されないこともありえる。しかるに本発明によれば、実際に再生している検出データに基づいて、いわばリアルタイムに目標照射位置を設定することができる。このため、より正確に或いは高精度に照射手段とホログラフィック記録媒体との相対的な位置関係を調整することができ、上述の如き問題点にかかわらず、適切な位置に参照光を照射することが可能となる。

以上の結果、本発明のホログラム再生装置によれば、検出データを用いてトラッキングサーボ制御等を行うことができる。このため、従来のトラッキングサーボ制御等の如くトラッキングサーボ制御用の信号（例えば、後述のＴＥ信号）のみを用いる態様と比較して、温度変化などの環境変化や記録情報を記録した後の記録媒体の収縮等による状態のばらつきなどによらず、より正確に或いは高精度に照射手段とホログラフィック記録媒体との相対的な位置関係を調整する（トラッキングサーボ制御を行う）ことが可能となる。

本発明のホログラム再生装置の一の態様は、前記設定手段は、前記検出データに含まれる複数のマーカの位置関係に基づいて前記目標照射位置を設定する。

この態様によれば、ホログラフィック記録媒体に情報を記録する際には、記録情報の一単位を特定するために、例えば記録情報の１ページ分に相当する領域ごとに、所定位置に複数のマーカが記録される。記録情報の再生時には、この複数のマーカを検出することにより、記録情報の一単位を検出し、検出データを生成する。照射手段とホログラフィック記録媒体との相対的な位置調整（即ち、照射される参照光の位置調整）が正しく行われている状態では、検出光に基づく検出データ中の複数のマーカは所定位置に存在するが、照射される参照光の位置調整が正しく行われていない状態では複数のマーカは所定位置からずれる。よって、検出光から得られた検出データ中における複数のマーカの位置関係に基づいて目標照射位置を設定することにより、目標照射位置を正確に設定することが可能となる。

本発明のホログラム再生装置の他の態様は、前記設定手段は、前記複数のマーカのうち少なくとも１つの位置と所定の基準位置とを比較した結果に基づいて、前記目標照射位置を設定する。

この態様によれば、照射手段とホログラフィック記録媒体との相対的な位置調整が正しく行われていれば、検出光から得た検出データに含まれるマーカの位置は、基準となるマーカの位置（即ち、基準位置）と一致するはずである。よって、それらを比較した結果に基づいて目標照射位置を設定すれば、より正確に或いは高精度に照射手段とホログラフィック記録媒体との相対的な位置関係を調整することが可能となる。

上述の如く少なくとも１つのマーカの位置と基準位置とを比較した結果に基づいて目標照射位置を設定するホログラム再生装置の態様では、前記設定手段は、前記参照光が照射されている位置が前記少なくとも１つのマーカの位置と前記基準位置との距離の差だけ移動するように前記目標照射位置を設定するように構成してもよい。

このように構成すれば、本来基準位置（例えば、実際に干渉縞が記録されている位置）に照射されるべき参照光を、適切にこの基準位置に照射できるような目標照射位置を比較的容易に設定することが可能となる。

上述の如く少なくとも１つのマーカの位置と基準位置とを比較した結果に基づいて目標照射位置を設定するホログラム再生装置の態様では、前記基準位置は、光源からの光を前記記録情報に基づいて空間変調することで前記物体光を生成する空間変調器上における前記少なくとも１つのマーカの位置であるように構成してもよい。

このように構成すれば、記録情報を記録した時の該記録情報と共に記録されるマーカの位置を基準とすることができる。従って、記録情報を再生する際のマーカの位置と比較することで、より正確に或いは高精度に照射手段とホログラフィック記録媒体との相対的な位置関係を調整することが可能となる。

本発明のホログラム再生装置の他の態様は、前記設定手段は、前記検出データのエラーレートに基づいて前記目標照射位置を設定する。

この態様によれば、照射手段とホログラフィック記録媒体との相対的な位置調整が正しく行われていれば、検出データのエラーレートは低くなる。よって、検出データのエラーレートに基づいて目標照射位置を設定することにより、より正確に或いは高精度に照射手段とホログラフィック記録媒体との相対的な位置関係を調整することが可能となる。

本発明のホログラム再生装置の他の態様は、前記設定手段は、前記検出データに含まれる複数のマーカの位置関係及び前記検出データのエラーレートの夫々に基づいて前記目標照射位置を設定し、前記移動手段は、前記データ生成手段の動作が開始した後の所定期間内は、前記複数のマーカの位置関係に基づいて設定される前記目標照射位置に前記参照光が照射されるように、前記所定期間の経過後は、前記エラーレートに基づいて設定される前記目標照射位置に前記参照光が照射されるように、前記照射手段を移動させる。

この態様によれば、検出データ中の複数のマーカの位置関係及び検出データ中のエラーレートの夫々に基づいて目標照射位置を設定できるため、より正確に或いは高精度に照射手段とホログラフィック記録媒体との相対的な位置関係を調整することが可能となる。

本発明のホログラム再生装置の他の態様は、前記ホログラフィック記録媒体に予め形成され且つ前記参照光の基準照射位置を示すガイドの位置と前記参照光が実際に照射されている位置とのズレを示すエラー信号を生成するエラー信号生成手段を更に備え、前記移動手段は、前記目標照射位置及び前記エラー信号に基づいて、前記照射手段を移動させる。

この態様によれば、エラー信号（例えば、後述するようにガイド等に基づいて生成されるトラッキングエラー信号）と目標照射位置との夫々に基づいて、より正確に或いは高精度に照射手段とホログラフィック記録媒体との相対的な位置関係を調整することができる。

本発明のホログラム再生装置の他の態様は、前記照射手段は、前記表面に沿って移動可能であり、前記移動手段は、前記照射手段を前記ホログラフィック記録媒体に対して移動させる。

この態様によれば、例えば光ピックアップ等の照射手段に、例えばモータ等を含んでなる駆動回路を組み込むことで、比較的容易に且つ高精度に照射手段とホログラフィック記録媒体との相対的な位置関係を調整することが可能となる。

本発明のホログラム再生装置の他の態様は、前記ホログラフィック記録媒体を前記表面に沿った方向へ移動可能な支持手段に支持されており、前記移動手段は、前記ホログラフィック記録媒体を前記照射手段に対して移動させる。

この態様によれば、例えばステージ等の支持手段に、例えばモータ等を含んでなる駆動回路を組み込むことで、比較的容易に且つ高精度に照射手段とホログラフィック記録媒体との相対的な位置関係を調整することが可能となる。

（ホログラム再生方法）
本発明のホログラム再生方法は上記課題を解決するために、参照光と記録情報に対応する物体光とから形成される干渉縞が記録されたホログラフィック記録媒体から前記記録情報を再生するホログラム再生装置におけるホログラム再生方法であって、前記ホログラム再生装置は、前記ホログラフィック記録媒体へ前記参照光を照射する照射手段を備えており、該参照光の照射により発生する検出光に基づいて、前記記録情報を含む検出データを生成するデータ生成工程と、前記検出データに基づいて、前記ホログラフィック記録媒体の表面上における前記参照光の目標照射位置を設定する設定工程と、前記目標照射位置に前記参照光が照射されるように、前記照射手段を前記ホログラフィック記録媒体に対して相対的に且つ前記表面に沿って移動させる移動工程とを備える。

本発明のホログラム再生方法によれば、上述した本発明のホログラム再生装置が有する各種利益と同様の利益を享受することが可能となる。

尚、上述した本発明のホログラム再生装置における各種態様に対応して、本発明に係るホログラム再生方法も各種態様を採ることが可能である。

（ホログラム記録再生装置）
本発明のホログラム記録再生装置は上記課題を解決するために、参照光と記録情報に対応する物体光とから形成される干渉縞を記録することによりホログラフィック記録媒体に前記記録情報を記録する記録手段と、前記ホログラフィック記録媒体へ前記参照光を照射する照射手段と、該参照光の照射により発生する検出光に基づいて、前記記録情報を含む検出データを生成するデータ生成手段と、前記検出データに基づいて、前記ホログラフィック記録媒体の表面上における前記参照光の目標照射位置を設定する設定手段と、前記目標照射位置に前記参照光が照射されるように、前記照射手段を前記ホログラフィック記録媒体に対して相対的に且つ前記表面に沿って移動させる移動手段とを備える。

本発明のホログラム記録再生装置によれば、記録手段の動作によりホログラフィック記録媒体に対して干渉縞を記録することで、該ホログラフィック記録媒体に好適に記録情報を記録することができる。また、上述した本発明のホログラム再生装置と同様に、温度変化などの環境変化や記録情報を記録した後の記録媒体の収縮等による状態のばらつき等によらず、より正確に或いは高精度に照射手段とホログラフィック記録媒体との相対的な位置制御（例えば、トラッキングサーボ制御）を行うことが可能となる。

尚、上述した本発明のホログラム再生装置における各種態様に対応して、本発明に係るホログラム記録再生装置も各種態様を採ることが可能であり、それによって、上述した各種利益を享受することが可能である。

（ホログラム記録再生方法）
本発明のホログラム記録再生方法は上記課題を解決するために、参照光と記録情報に対応する物体光とから形成される干渉縞を記録することによりホログラフィック記録媒体に前記記録情報を記録し、また前記記録情報を再生するホログラム記録再生装置におけるホログラム再生方法であって、前記ホログラム記録再生装置は、前記ホログラフィック記録媒体へ前記参照光を照射する照射手段を備えており、前記干渉縞を記録することにより前記ホログラフィック記録媒体に前記記録情報を記録する記録手段と、前記参照光の照射により発生する検出光に基づいて、前記記録情報を含む検出データを生成するデータ生成手段と、前記検出データに基づいて、前記ホログラフィック記録媒体の表面上における前記参照光の目標照射位置を設定する設定手段と、前記目標照射位置に前記参照光が照射されるように、前記照射手段を前記ホログラフィック記録媒体に対して相対的に且つ前記表面に沿って移動させる移動手段とを備える。

本発明のホログラム記録再生方法によれば、上述した本発明のホログラム記録再生装置が有する各種利益と同様の利益を享受することが可能となる。

尚、上述した本発明のホログラム記録再生装置における各種態様に対応して、本発明に係るホログラム記録再生方法も各種態様を採ることが可能である。

（コンピュータプログラム）
本発明の第一のコンピュータプログラムは上記課題を解決するために、上述した本発明のホログラム再生装置（但し、その各種態様を含む）に備えられたコンピュータを制御するホログラム再生制御用のコンピュータプログラムであって、該コンピュータを、前記データ生成手段、前記設定手段及び前記移動手段のうち少なくとも一部として機能させる。

また、本発明の第二のコンピュータプログラムは上記課題を解決するために、上述した本発明のホログラム記録再生装置（但し、その各種態様を含む）に備えられたコンピュータを制御するホログラム再生制御用のコンピュータプログラムであって、該コンピュータを、前記記録手段、前記データ生成手段、前記設定手段及び前記調整手段のうち少なくとも一部として機能させる。

本発明に係る第一及び第二のコンピュータプログラムによれば、当該コンピュータプログラムを格納するＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ハードディスク等の記録媒体から、当該コンピュータプログラムをコンピュータに読み込んで実行させれば、或いは、当該コンピュータプログラムを、通信手段を介してコンピュータにダウンロードさせた後に実行させれば、上述した本発明のホログラム再生装置又はホログラム記録再生装置を比較的簡単に実現できる。

尚、上述した本発明のホログラム再生装置又はホログラム記録再生装置における各種態様に対応して、本発明のコンピュータプログラムも各種態様を採ることが可能である。

（コンピュータプログラム製品）
本発明の第一のコンピュータプログラム製品は上記課題を解決するために、上述した本発明のホログラム再生装置（但し、その各種態様を含む）に備えられたコンピュータを制御するホログラム再生制御用のコンピュータプログラム製品であって、該コンピュータを、前記データ生成手段、前記設定手段及び前記移動手段のうち少なくとも一部として機能させる。

また、本発明の第二のコンピュータプログラム製品は上記課題を解決するために、上述した本発明のホログラム記録再生装置（但し、その各種態様を含む）に備えられたコンピュータを制御するホログラム再生制御用のコンピュータプログラム製品であって、該コンピュータを、前記記録手段、前記データ生成手段、前記設定手段及び前記調整手段のうち少なくとも一部として機能させる。

本発明に係る第一及び第二のコンピュータプログラム製品によれば、当該コンピュータプログラムを格納するＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ハードディスク等の記録媒体から、当該コンピュータプログラム製品をコンピュータに読み込んで実行させれば、或いは、当該コンピュータプログラム製品を、通信手段を介してコンピュータにダウンロードさせた後に実行させれば、上述した本発明のホログラム再生装置又はホログラム記録再生装置を比較的簡単に実現できる。

尚、上述した本発明のホログラム再生装置又はホログラム記録再生装置における各種態様に対応して、本発明のコンピュータプログラム製品も各種態様を採ることが可能である。

本発明のこのような作用及び他の利得は、以下に説明する実施をするための最良の形態を、添付の図面と共に参照することにより明らかにされる。

以上説明したように、本発明のホログラム再生装置又は方法によれば、照射手段、データ生成手段、設定手段及び移動手段、又はデータ生成工程、設定工程及び移動工程を備える。従って、温度変化などの環境変化や記録情報を記録した後の記録媒体の収縮等による状態のばらつき等によらず、より正確に或いは高精度に照射手段とホログラフィック記録媒体との相対的な位置制御（例えば、トラッキングサーボ制御）を行うことが可能となる。

本発明の実施例に係るホログラム記録再生装置の光学系の構成を示す。 記録情報の２次元デジタル変調方式の一例を示す。 第１実施例のホログラム記録再生装置の信号処理系の概略構成を示すブロック図である。 空間変調器上に表示されたマーカの例を示す。 マーカ位置の検出方法の説明図である。 テンプレート画像データ位置と、その検出画像データとの差分を示すグラフである。 トラッキング制御の概念を説明する図である。 対物レンズ位置とマーカのズレ量と関係、及び、対物レンズ位置とエラーレートとの関係を示すグラフである。 トラッキングサーボ目標値の設定処理のフローチャートである。 再生データの復調処理のフローチャートである。 第２実施例のホログラム記録再生装置の信号処理系の概略構成を示すブロック図である。 シフト多重記録の様子を説明する図である。 第３実施例のホログラム記録再生装置の信号処理系の概略構成を示すブロック図である。

符号の説明

１ ホログラフィック記録媒体
１０ ピックアップ
１４ 空間変調器
１６ ２次元センサ
１１ 記録再生用レーザ
２１ サーボ用レーザ
２５ ４分割フォトディテクタ
３２ トラッキングエラー生成部
３４ 制御回路
３５ トラッキングアクチュエータ制御回路
３６ スライダ制御回路
３７ Ｙ軸変調ミラーアクチュエータ制御回路
４２ マーカ位置検出器
４３ Ｘ方向マーカ位置抽出部
４５、４７、５５ サーボ目標値設定部
４8 Ｙ方向マーカ位置抽出部
４６、５２ データ復調部
５３ エラーレート測定部

以下、発明を実施するための最良の形態として、本発明のホログラム再生装置及び方法、ホログラム記録再生装置及び方法、並びにコンピュータプログラムの夫々に係る実施例について図面を参照しつつ順に説明する。

（実施例）
以下、図１から図１５を参照して、本発明の好適な実施例を説明する。

（第１実施例）
先ず、図１から図１０を参照して、本発明のホログラム再生装置の第１実施例について説明する。

図１に本発明の第１実施例に係るホログラム記録再生装置のピックアップ内に配置される光学系の構成を示す。図１において、ピックアップ１０は、情報の記録、再生のためのレーザ光を生成する記録再生用レーザ１１と、トラッキングサーボ制御のための赤色レーザ光を生成するサーボ用レーザ２１とを備える。

情報記録時においては、記録再生用レーザ１１から出射した光ビームＬｏは、レンズ１２及び１３により構成されるビームエキスパンダによりビーム径が拡大され、空間変調器１４に入力される。空間変調器１４は、例えば液晶素子により構成することができ、格子状に配置された複数の画素を有する。

空間変調器１４は、記録すべき入力データを２次元デジタル変調して得られる白画素と黒画素のパターンを表示し、そのパターンにより光ビームを空間変調する。空間変調器１４による２次元デジタル変調の一例を図２に示す。この例では、図２（ａ）に示すように、デジタルの入力データ、即ち記録媒体１に記録すべき入力データの「０」と「１」をそれぞれ白画素と黒画素の組み合わせにより表現する。上下方向に白画素、黒画素を並べた配列が入力データ「０」に対応し、上下方向に黒画素、白画素を並べた配列が入力データ「１」に対応する。この例は、１ビットの入力データを２ビット（２画素）の２次元変調データに変換するので、１：２差分変調と呼ばれる。

この変調方式により、入力データ「００１０１１０１」を２次元デジタル変換して得られる２次元変調データが図２（ｂ）に出力変調データとして示されている。即ち、この白画素と黒画素により構成される変調画像パターンが出力変調データとして空間変調器１４上に表示される。空間変調器１４に入射した光ビームＬｏは、空間変調画像パターンの白画素部分では透過し、黒画素部分では遮断されるため、空間変調器１４から空間変調画像パターンにより光学的に変調された光ビームＬｏが出射され。なお、上記の例は空間変調の一例であり、本発明の適用は上記の変調方式に限定されるものではない。例えば２ビットの入力データを４ビットの２次元変調データに変換する、いわゆる２：４変調方式など、入力データを２次元の変調画像パターンに変換し、空間変調器を駆動して光束を空間変調することができれば、いかなる２次元デジタル変調方式を用いてもよい。

空間変調器１４により空間変調された光ビームＬｏはハーフミラー１５及びダイクロイックミラー１７を通過し、対物レンズ１８により集光されてホログラフィック記録媒体１に照射される。ダイクロイックミラー１７は波長選択性を有し、記録再生用レーザ１１からの光ビームＬｏを透過するが、サーボ用レーザ２１からの光ビームＬｓは反射する性質を有する。

記録媒体１の背後（対物レンズ１８と反対側）にはミラー１９が設けられており、対物レンズ１８により集光された光ビームＬｏは記録媒体１を透過した後、ミラー１９により反射されて再度記録媒体内に入射する。従って、対物レンズ１８から直接入射した光ビームと、ミラー１９により反射された入射した光ビームとは記録媒体１内で干渉縞を形成し、これが記録媒体１に記録される。

ミラー１９により反射されて記録媒体１に入射した光ビームＬｏはダイクロイックミラー１７を通過し、ハーフミラー１５により反射されて２次元センサ１６により受光される。２次元センサ１６は例えばＣＣＤアレイやＣＭＯＳセンサなどとすることができ、入射光量に応じた電気信号を出力する。

一方、情報再生時においては、空間変調器１４は無変調状態（即ち、全光透過状態）に制御される。よって、記録再生用レーザ１１から出射された光ビームＬｏは空間変調器１４により変調されることなく、ハーフミラー１５、ダイクロイックミラー１７、対物レンズ１８を通り、記録媒体１に照射される。この光が再生用参照光となる。記録媒体１内では、再生用参照光と記録媒体１に記録された干渉縞により検出光が発生し、これが対物レンズ１８及びダイクロイックミラー１７を通過し、ハーフミラー１５で反射されて２次元センサ１６に入射する。こうして、２次元センサ１６上には記録時に空間変調器１４により生成された白黒画素の空間変調画像パターンが結像され、このパターンを検出することにより記録された入力データに対応する再生データが得られる。

一方、サーボ用レーザ２１から出射した光ビームＬｓ（以下、「サーボ用ビーム」と呼ぶ。）は、ハーフミラー２２を通過し、ミラー２３により反射され、さらにダイクロイックミラー１７により反射されて対物レンズ１８へ入射する。対物レンズ１８は記録再生用レーザ１１からの光ビームとともに、サーボ用ビームＬｓを記録媒体１に集光する。サーボ用ビームは記録媒体１の裏面に設けられた反射層で反射され、さらにダイクロイックミラー１７、ミラー２３及びハーフミラー２２で反射される。そして、サーボ用ビームＬｓには、シリンドリカルレンズ２４を介して４分割フォトディテクタ２５により受光される。４分割フォトディテクタ２５は受光量に応じた電気信号を出力するので、４分割フォトディテクタ２５の夫々の受光領域の光量の差（例えば、プッシュプル信号）より、例えば記録媒体１に設けられているトラッキングサーボ制御用のガイド溝からどれだけずれてトラッキングサーボ制御が行われているかを示すトラッキングエラー信号が得られる。

次に、本実施例のホログラム記録再生装置における信号処理系について説明する。図３は、第１実施例のホログラム記録再生装置の信号処理系の概略構成を示すブロック図である。

ホログラム記録再生装置の信号処理系は、大別して、記録した情報を再生して再生データを出力する再生系と、フォーカスサーボ、トラッキングサーボ、スピンドルサーボなどのサーボ制御を行うサーボ系とに分けられる。図３には、再生系の概略構成と、サーボ系のうちトラッキングサーボ系の概略構成とが示されている。図３においては、マーカ位置検出器４２及びデータ復調部４６が再生系を構成している。また、Ｉ−Ｖ変換器３１、トラッキングエラー（ＴＥ）生成部３２、加算器３３、制御回路３４、トラッキングアクチュエータ制御回路３５、スライダ制御回路３６、Ｘ方向マーカ位置抽出部４３、加算器４４及びサーボ目標値設定部４５がトラッキングサーボ系を構成している。

なお、本実施例に係るホログラム記録再生装置では、他にフォーカスサーボ制御等が実行されるが、その方法は本発明とは直接の関連を有しないので図示及び説明を省略する。フォーカスサーボ制御等には既知の手法を適用することができる。

図３において、記録媒体１はディスク形状であり、スピンドルモータ８によりその回転が制御される。スピンドルモータ８により回転制御された記録媒体１に対して、ピックアップ１０から記録用及び再生用の光ビームＬｏが照射される。ピックアック１０は図１に例示した光学系を備えている。図１に示すように、ピックアップ１０内では、記録再生用レーザ１１から出射された光ビームが記録媒体１に照射され、その戻り光ビームが２次元センサ１６により受光される。２次元センサ１６からの出力データは主として再生系で処理される。また、サーボ用レーザ２１から出射された光ビームＬｓも記録媒体１に照射され、その戻り光ビームが４分割フォトディテクタ２５により受光される。４分割フォトディテクタ２５からの出力信号はトラッキングサーボ系で処理される。

まず、再生系の動作について説明する。図３において、ピックアップ１０内の２次元センサ１６は、受光光量に対応する２次元の画像信号（以下、「検出画像データＤｄｅｔ」と呼ぶ。）を出力する。前述のように、検出画像データＤｄｅｔは、記録時に記録情報に基づいて生成され空間変調器１４に表示された空間変調画像パターンに応じた画像情報を有している。

マーカ位置検出器４２は、検出画像データＤｄｅｔからマーカ位置を検出する。マーカとは、記録媒体１に記録された記録データの１単位（１ページ）を識別するための情報であり、通常は所定の形状の画像部分として構成される。マーカは、記録データの記録時に記録情報に付加されて記録媒体１に記録される。再生時には、マーカを検出することにより、記録データの１単位（１ページ）を特定し、その１ページ内に含まれている記録データを再生する。

具体的には、マーカは空間変調器１４に表示される空間変調画像パターンに付加される。図４に、マーカを含む空間変調画像パターンの例を示す。図４の例では、空間変調器１４の表示領域内の略中央に空間変調画像パターン５０が表示されている。また、空間変調画像パターン５０の外側であって、空間変調器１４の表示領域内の四隅にＴ字型のマーカ５２が表示されている。空間変調器１４は、図示しない記録信号処理系から受け取った入力データを前述のように空間変調して空間変調画像パターン５０を生成し、図４に示すように空間変調器１４の表示領域内に表示する。さらに、空間変調器１４は、予め決められているマーカ５２を表示領域の所定位置に表示する。こうして、図４に模式的に示すように、空間変調画像パターン５０とマーカ５２とを含む表示画像５４が空間変調器１４の表示領域に表示される。

記録情報の再生時において、２次元センサ１６が出力する検出画像データＤｄｅｔは、記録時に空間変調器１４に表示された表示画像５４に対応するデジタル値を有している。よって、マーカ位置検出器４２は、検出画像データＤｄｅｔをメモリなどに展開し、マーカ位置を検出することにより、記録データの１ページを抽出する。

マーカ位置の検出は、例えばテンプレートマッチングにより行われる。テンプレートマッチングとは、検出画像データＤｄｅｔを構成する画像データとマーカを構成する画像データとのマッチングを行い、検出画像データＤｄｅｔ内におけるマーカ位置を検出する方法である。テンプレートマッチングの例を図５に示す。図５において、再生データ画像６１は記録時に空間変調器１４に表示された表示画像５４に対応する検出画像データＤｄｅｔの画像である（但し、図示の便宜上、再生データ画像の領域のみを示し、該再生データ画像自身の内容は図示を省略している）。これに対し、テンプレート画像６２は記録時に使用したマーカ５２に対応する画像である。

テンプレートマッチングでは、図５に示すように、再生データ画像６１上でテンプレート画像６２をＸ方向及びＹ方向に移動し、両者の差分値を算出する。Ｘ方向とＹ方向について算出した差分値を示すグラフの例を図６に示す。図６（ａ）はテンプレート画像６２を再生画像データ６１上でＸ方向に移動したときの、テンプレート画像６２とそれに対応する領域内の再生データ画像６１の差分値を示す。なお、Ｘ方向の座標値は図５に示すように、テンプレート画像６２の左上の座標点（ａ，ｂ）を用いている。差分値が最小となる点Ｘｏが再生データ画像６１上におけるマーカ５２に対応する画像部分の座標となる。図６（ｂ）は、同様にテンプレート画像６２を再生データ画像６１上でＹ方向に移動したときの、テンプレート画像６２とそれに対応する領域内の再生データ画像６１の差分値を示す。なお、Ｙ方向の座標値は図５に示すように、テンプレート画像６２の左上の座標点（ａ，ｂ）を用いている。差分値が最小となる点Ｙｏが再生データ画像６１上におけるマーカ５２に対応する画像部分の座標となる。よって、再生データ画像６１上におけるマーカ５２の位置座標は（Ｘｏ、Ｙｏ）と検出される。

こうして、マーカ位置検出器４２は、空間変調器１４に表示された表示画像５４に含まれる全てのマーカ５２の位置座標を検出し、マーカ位置データＭｐとしてデータ復調部４６へ供給する。

尚、図４及び図５を参照して説明したテンプレートマッチングにおけるＸ方向及びＹ方向は、夫々記録媒体１を基準とする径方向及び回転方向に相当する。即ち、記録媒体１上に平面的な広がりを有して記録されるページを再生するため、図４や図５に示すＸ方向及びＹ方向に広がりを有する空間変調画像パターン５０（又は再生画像データ６１）が取得される。

データ復調部４６は、マーカ位置データＭｐに基づいて図４に示すマーカ５２の位置を特定して記録された記録データの１ページを特定する。また、マーカ５２の位置に基づいて空間変調画像パターン５０の位置を特定し、記録された記録データに対応する検出情報データを復調する。

この際、データ復調部４６は幾何補正を行う。幾何補正とは、情報記録時と再生時における画素位置のずれを補正することをいう。記録時には空間変調器１４から記録媒体１へ、再生時には記録媒体１から２次元センサ１６へ光学系を通して画像が転写されることになる。記録時と再生時とで、光学系の倍率違いやひずみ、媒体の収縮など生じるため、記録時における空間変調器１４上の画素と再生時における２次元センサ１６上の画素の位置を完全に一致させることは不可能に近い。このため、記録データの１ページ毎に、マーカ位置を基準として幾何補正が行われる。即ち、空間変調器１４上における本来のマーカ５２の位置と、再生データ画像６１において検出されたマーカ５２の位置とのずれに基づいて、空間変調画像パターン５０に含まれる各画素位置を補正し、検出情報データを取得する。

こうして、データ復調部４６は、幾何補正後の検出情報データに対して、記録時に空間変調器１４において適用した２次元デジタル変調方式に対応する復調方式でデータ復調を行い、記録データに対応する再生データＤｒを出力する。なお、再生データＤｒは、その後、誤り訂正、デインターリーブ、デスクランブルなどを含む後処理が施される。

次に、トラッキングサーボ系の動作について説明する。図７にトラッキングサーボ制御の概念を示す。記録媒体１は、記録層３と、記録層３の上下に設けられた透明保護層２及び４と、透明保護層４の下方に設けられた反射層５とを積層して構成される。記録層３にはホログラフィック光記録媒体であるニオブ酸リチウムやフォトポリマーなどが用いられる。また、反射層５は波長選択性を有し、記録再生用レーザ１１から出射した記録再生用ビームＬｏは透過させるが、サーボ用レーザ２１から出射したサーボ用光ビームＬｓは反射する性質を有する。

トラッキングサーボ制御とは、記録再生用光ビームＬｏが記録層３の所望の位置に照射されるように対物レンズ１８を図７の左右方向に移動させることをいう。より具体的には、サーボ用光ビームＬｓが記録媒体１の反射層５上に形成されるガイド溝６（より好ましくは、ガイド溝６に対応するように記録された記録情報であるページ）に正確に照射されるように対物レンズ１８（即ち、ピックアップ１０）の水平方向の位置（即ち、トラッキング位置）を制御する。

第１実施例では、記録媒体１の径方向であるＸ方向への対物レンズ１８の位置制御に関して説明する。尚、このＸ方向及びＹ方向は、上述のテンプレートマッチング等において説明したＸ方向及びＹ方向と当然に一致するものである。

図１に示したように、空間変調器１４により空間変調された記録再生用光ビームＬｏが対物レンズ１８により記録媒体１に集光される。光ビームＬｏの一部はミラー１９により反射され、再度記録媒体１内に入射するので、ミラー１９により反射される前の光ビームＬｏと反射された後の光ビームＬｏにより記録層３に干渉縞７が記録される。

本実施例では、記録再生用光ビームＬｏに加えて、サーボ用レーザ２１が出射したサーボ用光ビームＬｓが記録媒体１に入射する。サーボ用光ビームＬｓは反射層５により反射され、ダイクロイックミラー１７、ミラー２３及びハーフミラー２２により反射され、さらにシリンドリカルレンズ２４を通って４分割フォトディテクタ２５に入射する。そして、４分割フォトディテクタ２５の出力信号の演算によりトラッキングエラー信号ＴＥが得られる。即ち、サーボ用光ビームＬｓが反射層に設けられたガイド溝６からどれだけずれた位置に照射されているかを示すトラッキングエラー信号ＴＥが得られる。

具体的には、図３において４分割フォトディテクタ２５の出力電流はＩ−Ｖ変換器３１により出力電圧に変換され、ＴＥ生成部３２に供給される。ＴＥ生成部３２は、Ｉ−Ｖ変換器３１から供給される、４分割フォトディテクタ２５の各受光素子の受光量に対応する電圧値に基づき、トラッキングエラー信号ＴＥを生成して加算器３３へ入力する。

加算器３３には、サーボ目標値設定部４５からトラッキングサーボ制御の目標値（以下、「サーボ目標値」と呼ぶ。）Ｔｒｅｆが入力されている。加算器３３は、サーボ目標値Ｔｒｅｆからトラッキングエラー信号ＴＥを減算して、その結果を制御回路３４に供給する。制御回路３４は、サーボ目標値Ｔｒｅｆと実際のトラッキングエラー信号ＴＥとの差に応じて、制御信号Ｓｃをトラッキングアクチュエータ制御回路３５及びスライダ制御回路３６に制御信号Ｓｃが供給され、制御信号Ｓｃに応じて対物レンズ１８のＸ方向（図７参照）の位置が変化する。こうして、サーボ用光ビームＬｓを用いてトラッキングサーボが実行される。即ち、本実施例では、Ｉ−Ｖ変換器３１、ＴＥ生成部３２、加算器３３、制御回路３４、トラッキングアクチュエータ制御３５及びスライダ制御回路３６によりトラッキングサーボループが形成されている。

次に、サーボ目標値の決定方法について説明する。本実施例は、トラッキングサーボ制御の目標値を、マーカ位置の検出結果を利用して決定する点に特徴を有する。前述のように、マーカ位置検出器４２は、２次元センサ１６からの検出画像データＤｄｅｔに基づいてマーカ位置を検出し、マーカ位置データＭｐをデータ復調部４６のみならず、Ｘ方向マーカ位置抽出部４３へも供給する。Ｘ方向マーカ位置抽出部４３は、検出された複数のマーカのＸ方向の位置（即ち、Ｘ座標）Ｘｍを抽出する。

トラッキングサーボ制御により記録媒体１に対する対物レンズ１８の位置が正しく制御されている場合には、２次元センサ１６により得られる検出画像データＤｄｅｔにおけるマーカ５２の位置は、空間変調器１４上に表示されたマーカ５２の位置と一致する。他方、対物レンズ１８の位置が正しく制御されていない場合には、検出画像データＤｄｅｔにおけるマーカ５２の位置は空間変調器１４上に表示されたマーカ５２の位置からずれる。

よって、本実施例では、検出画像データＤｄｅｔに含まれるマーカ５２の位置（特に、Ｘ方向の位置）と、空間変調器１４上に表示された状態の正しいマーカ５２の位置との差に応じて、サーボ目標値Ｔｒｅｆを更新する。これにより、サーボ用光ビームＬｓに基づいて検出されたトラッキングエラー信号ＴＥのみならず、情報の記録、再生に使用する記録再生用光ビームＬｏを併用してトラッキングサーボ制御をより正確に行うことが可能となる。

次に、マーカの位置を用いたサーボ目標値の決定方法について具体的に説明する。Ｘ方向マーカ位置抽出部４３は、マーカ位置検出器４２により検出された４つのマーカ４つのマーカ５２の位置座標から、夫々のＸ座標Ｘｍを抽出する。ここでは、４つのマーカのＸ座標Ｘｍを夫々、ｘ１、ｘ２、ｘ３、ｘ４とする。

続いて、加算器４４において、夫々４つのマーカ５２の基準となるＸ座標Ｘｒｅｆと、夫々の４つのマーカ５２の実際のＸ座標とが比較（加算）されて、Ｘ方向におけるズレ量Ｘｅが算出される。そして、４つのマーカ５２の基準となるＸ座標Ｘｒｅｆは、空間変調器１４上に表示された状態の正しいマーカ５２のＸ座標であるため既知である。具体的には、各マーカ５２のＸ方向におけるズレ量の平均値がズレ量Ｘｅとして算出される。ズレ量Ｘｅは、各マーカ５２の基準となるＸ座標Ｘｒｅｆを夫々、ｘｒ１、ｘｒ２、ｘｒ３、ｘｒ４とすると、Ｘｅ＝（（ｘ１−ｘｒ１）＋（ｘ２−ｒ２）＋（ｘ３−ｘｒ３）＋（ｘ４−ｘｒ４））／４にて示される。そして、このズレ量Ｘｅがサーボ目標値設定部４５へ出力される。

サーボ目標値設定部４５では、加算器４４より入力されるズレ量Ｘｅの結果に応じて、サーボ目標値Ｔｒｅｆを更新する。例えば、Ｔｒｅｆ＝Ｔｅｆ０＋Ｘｅ×αなる式でサーボ目標値Ｔｒｅｆを更新する。尚、“Ｔｅｆ０”はサーボ目標値の初期値又は前回の更新後の値であり、“α”は光学系やトラッキングサーボ系のゲインなどに応じて決まる定数である。

以上の処理がＸ方向マーカ位置抽出部４３、加算器４４及びサーボ目標値設定部４５により行われる。即ち、Ｘ方向マーカ位置抽出部４３が、検出画像データＤｄｅｔに含まれるマーカ５２のＸ方向の位置を抽出する。加算器４４は、各マーカのＸ方向の位置より、そのズレ量Ｘｅを算出し、その結果をサーボ目標値設定部４５へ供給する。サーボ目標値設定部４５は、例えば上述の数式に従って、サーボ目標値Ｔｒｅｆを更新してトラッキングサーボループ内の加算器３３へ供給する。

図８（ａ）に対物レンズ位置と検出されたマーカ５２の位置のズレとの関係を示す、図８（ａ）において、横軸は、基準となるトラック（具体的には、記録情報が記録されているトラック）からの対物レンズ１８が存在するトラック位置のズレ量を、対物レンズ１８の変位量で示している。縦軸は、各マーカ５２のＸ座標と基準となるＸ座標Ｘｒｅｆとの差を空間変調データ５０上のピクセル量により示している。尚、このグラフは、図４に示すように、マーカ５２が空間変調画像パターン５０の４隅に設けられた場合のものである。図８（ａ）のグラフから、対物レンズ１８のトラック位置のズレ量とマーカ５２のズレ量とはほぼ線形の相関関係があることが分かる。そして、対物レンズ１８の位置に応じて、マーカ５２のズレが無くなる（即ち、０になる）ことが分かる。つまり、加算器４４において算出されたズレ量Ｘｅが所定のピクセル値を示していれば、該ピクセル値に相当するだけ、対物レンズ１８を移動すれば、マーカ５２の位置ズレが解消され、正しい位置に（即ち、記録データであるページが記録されている記録領域に）光ビームＬｏを照射することができる。

図８（ｂ）に対物レンズ位置と再生された再生データのエラーレートとの関係を示す。図８（ｂ）において、横軸は、対物レンズ１８の、基準となるトラックからのトラック位置のズレ量を、対物レンズ１８の変位量により示している。縦軸は再生データＤｒのエラーレートを示す。図８（ｂ）のグラフから、対物レンズ位置、即ちトラッキング状態に依存して再生された再生データのエラーレートは変化し、エラーレートが最小となる対物レンズ位置が存在することが理解される。

そして、図８（ａ）及び図８（ｂ）により、マーカ５２のズレ量が０のとき、即ちトラッキング状態が好適な状態の時には、対物レンズ１８のトラック位置のズレが解消され且つエラーレートが最小となることがわかる。このように、マーカ位置とトラッキング状態とは相関関係があるので、本実施例ではマーカ位置に基づいてトラッキングサーボ制御の目標値を決定することにより、正確なトラッキングサーボ制御が可能となる。

加えて、図８（ａ）に示すように、対物レンズ１８のトラック位置のズレとマーカ５２の位置のズレ量とは、ほぼ単調に減少する１次線形の相関関係を有している。このため、マーカ位置に基づいてトラッキングサーボ制御を行えば、対物レンズ１８を移動させる変位量のみならず、その移動させる方向も同時に決定することができるという大きな利点を有している。

次に、トラッキングサーボ目標値の設定処理について図９を参照して説明する。図９は、トラッキングサーボ目標値の設定処理のフローチャートである。尚、この処理は、主としてマーカ位置検出器４２、Ｘ方向マーカ位置抽出部４３及びサーボ目標値設定部４５により実行される。

図９において、まず、マーカ位置検出器４２が所定量の（例えば、１ページの）検出画像データＤｄｅｔを取得したか否かを判断し（ステップＳ１１））、取得した場合には、それに含まれるマーカ位置を検出する（ステップＳ１２）。本例では、図４に示す４つのマーカ５２のうち、２つのマーカ５２の位置Ｍ１及びＭ２を検出する一例について説明する。そして、マーカＭ１が検出されると（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、その位置を保存し（ステップＳ１４）、さらに次のマーカＭ２を検出する（ステップＳ１５）。そして、同様にマーカＭ２を検出すると（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、その位置を保存する（ステップＳ１６）。マーカ位置検出部４２はこうして保存したマーカＭ１とＭ２の位置座標をマーカ位置データＭｐとしてＸ方向マーカ位置抽出部４３へ供給する。

Ｘ方向マーカ位置抽出部４３は、マーカ位置データＭｐより、マーカＭ１とマーカＭ２との夫々のＸ座標Ｘｍを抽出し、加算器４４へ供給する。加算器４４にはマーカ５２の基準となるＸ座標Ｘｒｅｆが入力されており、その差（即ち、ズレ量Ｘｅ）が算出される（ステップＳ１７）。そして、ズレ量Ｘｅはサーボ目標値設定部４５に入力される。

サーボ目標値設定部４５は、例えば前述の数式に従ってサーボ目標値Ｔｒｅｆを設定する（ステップＳ１８）。こうしてサーボ目標値が設定される。

こうして設定、更新されたサーボ目標値Ｔｒｅｆはトラッキングサーボループ内の加算器３３へ供給される。トラッキングサーボループは、このサーボ目標値Ｔｒｅｆを目標値としてトラッキングサーボ制御を行う。

次に、再生データの復調処理について図１０を参照して説明する。図１０は再生データの復調処理のフローチャートである。この処理は、図３に示すマーカ位置検出器４２及びデータ復調部４６により実行される。

まず、マーカ位置検出器４２は所定量の検出画像データＤｄｅｔが得られたか否かを判定する（ステップＳ２１）。検出画像データが得られると、マーカ位置検出器４２はマーカ位置を検出し、保存する。そして、データ復調部４６は、検出されたマーカ位置を利用して検出画像データＤｄｅｔを幾何補正し（ステップＳ２２）、幾何補正後のデータを用いて再生データを復調し、出力する（ステップＳ２３）。こうして、記録媒体１から再生データが再生される。

なお、上記の例では、図４に示すように４つのマーカ５２は空間変調画像パターン５０と離隔してその外側に設けられているので、マーカ領域は空間変調画像パターン５０の領域、即ち記録情報の領域（データエリア）とは一致しない。しかし、例えば４つのマーカを空間変調画像パターンの４隅に設けた場合、マーカ領域は空間変調画像パターン５０の領域、即ちデータエリアと一致する。

本発明では、マーカ５２の形状は図４に示したＴ字型のものに限られない。また、空間変調器１４上に表示される表示画像５４に含められるマーカ５２の位置や数も図４に示す例に限定されない。また、図４の例では４個のマーカの形状が同一であったが、異なる形状のマーカを配置するようにしても構わない。

以上のように、第１実施例では、２次元センサにより検出したマーカ位置をその基準値と一致させるようにトラッキングサーボ制御の目標値を微調整するので、記録系における空間変調器の画像位置と再生系における２次元センサ上の画像位置とを一致させることが可能となる。よって、いわゆるピクセルマッチング特性が向上し、再生すべき再生データに対応する空間変調パターンを正確に再生することが可能となる。

また、再生データの再生系で得られるマーカ位置を利用してサーボ目標値を微調整してトラッキングサーボ系を常に最適化するので、例えば温度変化などの環境変化や、記録媒体の収縮などが生じた場合でも、サーボ目標値を適切に更新することができ、正確なトラッキングサーボ制御を継続することが可能となる。

また、マーカ位置の検出結果を、再生データ再生のための幾何補正と、トラッキングサーボ制御の目標値の微調整の両方に使用することができる。一般的にマーカ位置検出のためのテンプレートマッチング処理は計算量が多く時間を要するが、この処理結果を共有することができるので、処理時間を増大させることなく、トラッキングサーボ制御の安定化と再生データの再生精度の改善を同時に図ることができる。

更に、当該記録媒体１に対して、他の記録再生装置により記録データが記録された場合であっても、記録ページに基づいてトラッキングサーボ制御を実行するため、記録再生装置毎の光ビームの波長のバラツキ等によらず、適切なトラッキングサーボ制御を実行することが可能となる。

（第２実施例）
続いて、図１１及び図１２を参照して、本発明の第２実施例について説明する。第２実施例では、記録媒体１の回転方向であるＹ方向への対物レンズ１８の位置制御に関して説明する。

図１１に第２実施例に係るホログラム記録再生装置の概略構成を示す。なお、図３に示した第１実施例に係るホログラム記録再生装置と同一の構成要素に対しては同一の符号を付し、説明は適宜省略する。

図１１に示す第２実施例に係るホログラム記録再生装置において、ピックアップ１０が有する光学系の構成は図１に示す第１実施例のものと同一である。また、Ｉ−Ｖ変換器３１、ＴＥ生成部３２、加算器３３及び制御回路３４から構成されるＹ軸サーボループも第１実施例と同一である。

第２実施例では、各マーカのＹ方向における位置（即ち、Ｙ座標）Ｙｍから、Ｙ方向におけるマーカ５２のズレ量Ｙｅを算出するため、第１実施例のＸ方向マーカ位置抽出部４３に代えて、Ｙ方向マーカ位置抽出部４８を備えている。また、加算器４４には、各マーカ５２の基準となるＹ座標Ｙｒｅｆが入力される。そして、加算器４４より出力されるズレ量Ｙｅに基づいてサーボ目標値（特に、Ｙ方向におけるサーボ目標値）を設定するためのサーボ目標値設定部４７を備えている。更に、対物レンズ１８により収束されるレーザ光ＬＢの光束ＬｏをＹ方向へ移動させるために、Ｙ軸変調ミラーアクチュエータ制御回路３７を備える。その他の構成については、第１実施例のホログラム記録再生装置と同一である。

第２実施例では、これらの構成に基づいて、例えばＹ軸変調ミラーを移動させる（或いは、レーザ光ＬＢに対する角度や位置等を変化させる）ことでＹ方向へ（即ち、記録媒体１の回転方向へ）光束Ｌｏを移動させることができる。そして、第１実施例と同様に、再生データの再生系で得られるマーカ位置を利用してサーボ目標値を微調整してＹ軸サーボ系を常に最適化する。従って、第１実施例と同様に、例えば温度変化などの環境変化や、記録媒体の収縮などが生じた場合でも、サーボ目標値を適切に更新することができ、正確なＹ軸サーボ制御を継続することが可能となる。

特に、ホログラム記録再生装置は、図１２に示すようなシフト多重記録を行なうことで、記録データの記録密度の向上が図られる。即ち、図１２（ａ）に示す１つのページが、図１２（ｂ）に示すように、他のページとその一部が重なった状態で記録される。このとき、該シフト多重されて記録されている複数のページを、夫々のページ毎に好適に再生するには、対物レンズ１８の位置（或いは、光束Ｌｏの位置）を好適に微調整する必要がある。この場合であっても、第２実施例によれば、記録媒体１の回転方向に対してもＹ軸サーボ制御を好適に行うことができるため、例えば記録媒体１の回転方向に向かって複数のページに対して、夫々のページ毎に光ビームＬ０を照射し、夫々のページ毎に適切に再生することができる。また、スピンドルモータ６による記録媒体１の回転制御と組み合わせることで、夫々のページ毎により適切に再生することができる。

尚、第１実施例と第２実施例とを組み合わせることで、Ｘ方向及びＹ方向の夫々の方向に対して対物レンズ１８の（或いは、光束Ｌｏの）位置制御を行うように構成してもよい。或いは、第１及び第２実施例において説明した、直交する２軸に沿った方向に対して対物レンズ１８の（或いは、光束Ｌｏの）位置制御を行わなくとも、記録媒体１の表面に沿った（或いは、平行な）方向であれば、一又は複数の任意の方向に対する対物レンズ１８の（或いは、光束Ｌｏの）位置制御を行うように構成してもよい。

また、記録媒体１もディスク状の記録媒体に限らず、例えばＸ−Ｙ駆動回路を備える平板状の記録媒体であってもよい。更に、例えば記録媒体１がディスク状の記録媒体であれば、Ｙ方向（即ち、記録媒体１の回転方向）への位置制御は、スピンドルモータ８の動作により行ってもよい。即ち、スピンドルサーボ系に対しても、上述した第１実施例や第２実施例の如く、再生データの再生系で得られるマーカ位置を利用してサーボ目標値を微調整する構成を採用してもよい。

また、Ｉ−Ｖ変換器３１、ＴＥ生成部３２及び加算器３３により構成されるトラッキングサーボループの一部がなくとも（即ち、ＴＥ信号がなくとも）、例えばマーカ位置に基づいて設定されるサーボ目標値Ｔｒｅｆを用いてトラッキングサーボ制御を行うように構成してもよい。

（第３実施例）
次に、本発明の第３実施例について説明する。第３実施例は、検出画像データＤｄｅｔに基づいて、再生データのエラーレートを測定し、そのエラーレートに基づいてトラッキングサーボのサーボ目標値を設定、更新する。なお、この点以外は、第３実施例は第１実施例と同様である。

図１３に第３実施例に係るホログラム記録再生装置の概略構成を示す。なお、図３に示した第１実施例に係るホログラム記録再生装置と同一の構成要素に対しては同一の符号を付し、説明は適宜省略する。

図１３に示す第３実施例に係るホログラム記録再生装置において、ピックアップ１０が有する光学系の構成は図１に示す第１実施例のものとほぼ同様である。第１実施例と異なり、Ｉ−Ｖ変換器３１とＴＥ生成部３２は含まれない。加算器３３及び制御回路３４の構成要素はトラッキングサーボループとして第１実施例と同一の要素となる。

第３実施例では、ピックアップ１０内の２次元センサ１６から出力された検出画像データＤｄｅｔはデータ復調部５２により復調され、再生データＤｒとして出力される。データ復調部５２は第１実施例と同様に、記録時に空間変調器１４により行われた２次元デジタル変調に対応する復調方式により、再生データを復調する。また、データ復調部５２により復調された情報データはエラーレート測定部５３へ送られる。エラーレート測定部５３はエラーレートＥｒを測定し、サーボ目標値設定部５５に供給する。

サーボ目標値設定部５５は、エラーレートに基づいてサーボ目標値Ｔｒｅｆを決定する。具体的には、サーボ目標値設定部５５は、エラーレートが最小になるように、サーボ目標値Ｔｒｅｆを決定する。対物レンズ位置とエラーレートとの関係の一例が図８（ｂ）に示されている。サーボ目標値設定部５５は、例えば図８（ｂ）の関係に基づいて、エラーレートが最小となるように、トラッキングサーボループのサーボ目標値Ｔｒｅｆを設定する。先に図８（ａ）及び（ｂ）を参照して説明したように、対物レンズ１８のトラッキング状態が好適な状態にあるときにはエラーレートは最小になる。よって、エラーレートが最小になるようにサーボ目標値を設定することにより、適切なサーボ目標値を設定することが可能となる。

以上のように、第３実施例では、再生データの再生系で得られるエラーレートに基づいてサーボ目標値を決定するので、例えば温度変化などの環境変化や、記録媒体の収縮などが生じた場合でも、サーボ目標値を適切に更新することができ、正確なトラッキングサーボ制御を継続することが可能となる。

加えて、また、Ｉ−Ｖ変換器３１、ＴＥ生成部３２及び加算器３３により構成されるトラッキングサーボループの一部の構成要素を備えている必要がない。このため、ピックアップ１０内においてサーボ用レーザ２１を必ずしも備えている必要がない。従って、ピックアップ１０等の光学系の構成を比較的簡易なものとすることができる。

尚、第３実施例では更に、加算器４４から出力されるズレ量Ｘｅをトラッキングエラー信号ＴＥとして用いている。このように構成しても、適切にトラッキング制御を行うことができる。但し、第１及び第２実施例の如き構成において取得されるＴＥ信号を用いてもよいことはいうまでもない。

また、上記の第１実施例又は第２実施例と第３実施例とを組み合わせて適用することも可能である。即ち、第１実施例や第２実施例のようにマーカ位置に基づいて設定したサーボ目標値と、第３実施例のようにエラーレートに基づいて設定したサーボ目標値とを組み合わせて使用することができる。

この場合、再生データの実際の再生手順としては、まず、第１段階でマーカ位置を検出し、第２段階でマーカ位置により２次元データの幾何補正を行い、第３段階で幾何補正後の再生データに対して復調及びエラー訂正を行う。第３段階においてエラーレートを得ることができる。よって、エラーレートを得るためにマーカ位置検出を行い、マーカ位置検出結果に基づいてサーボ目標値を調整する。

具体的には、初期化処理として、まず、マーカの位置検出を行いつつその結果に基づいてサーボの目標値を調整し、第１のサーボ目標値を決定する。次に、第１のサーボ目標値を中心として所定範囲内でサーボ目標値を上述した動作に従って変更しつつ、エラーレートを測定する。この際、同時にＸ方向マーカ位置Ｘｍ或いはＹ方向マーカ位置を抽出しておき、エラーレート対マーカ位置の関係を記憶しておく。そして、エラーレートが最小となるマーカ位置及びサーボ目標値を決定する。こうして、初期化処理が終了する。この初期化処理は、記録再生装置へディスクが挿入されたとき、ディスクが交換されたときなどに実行される。

初期化処理の終了後の通常再生時では、トラッキングサーボ制御方法としては幾通りかの方法が考えられる。

第１の方法では、第２のサーボ目標値を使用してトラッキングサーボ制御を実行する。この場合、初期設定以後にサーボ目標値を変更しないこととする。

第２の方法では、通常再生時は初期値を第２のサーボ目標値としてトラッキングサーボ制御を開始する。そして、エラーレートを測定し、エラーレートが規定値より悪化したときには、上述のマーカ位置検出による第１のサーボ目標値を用いてトラッキングサーボ制御を行う。そして、エラーレートが規定値より改善された場合には、再度エラーレートに基づくサーボ目標値を用いてトラッキングサーボ制御を行う。

また、上記の実施例では、光学系において記録時の物体光と参照光を同一の光源からの光ビームを用いて生成しているが、本発明の適用はこれには限られない。即ち、物体光と参照光が別々の光束として記録媒体に照射される構成であっても本発明の適用が可能である。

また、上記の実施例では、参照光と、記録情報に対応する物体光とを照射して形成した干渉縞を記録することによりホログラフィック記録媒体に情報を記録するとともに、記録した情報を再生するホログラム記録再生装置に本発明を適用している。その代わりに、本発明を参照光と記録情報に対応する物体光とを照射して形成した干渉縞が記録されたホログラフィック記録媒体から情報を再生するホログラム再生装置に適用することも可能である。

産業上の利用分野

本発明に係るホログラム記録再生装置及び方法並びにホログラム再生装置及び方法は、ホログラフィック記録媒体に対して情報の記録及び再生を行う装置及び方法の技術分野に利用可能である。また本発明に係るコンピュータプログラム又は該プログラムに係る製品は、これらのホログラム記録再生装置及びホログラム再生装置の技術分野に利用可能である。

Claims (19)

1. 参照光と記録情報に対応する物体光とから形成される干渉縞が記録されたホログラフィック記録媒体から前記記録情報を再生するホログラム再生装置であって、
   前記ホログラフィック記録媒体へ前記参照光を照射する照射手段と、
   該参照光の照射により発生する検出光に基づいて、前記記録情報を含む検出データを生成するデータ生成手段と、
   前記検出データに基づいて、前記ホログラフィック記録媒体の表面上における前記参照光の目標照射位置を設定する設定手段と、
   前記ホログラフィック記録媒体に予め形成され且つ前記参照光の基準照射位置を示すガイドの位置と前記参照光が実際に照射されている位置とのズレを示すエラー信号を生成するエラー信号生成手段と、
   前記目標照射位置及び前記エラー信号に基づいて、前記目標照射位置に前記参照光が照射されるように、前記照射手段を前記ホログラフィック記録媒体に対して相対的に且つ前記表面に沿って移動させる移動手段と
   を備えることを特徴とするホログラム再生装置。
2. 前記設定手段は、前記検出データに含まれる複数のマーカの位置関係に基づいて前記目標照射位置を設定することを特徴とする請求の範囲第１項に記載のホログラム再生装置。
3. 前記設定手段は、前記複数のマーカのうち少なくとも１つの位置と所定の基準位置とを比較した結果に基づいて、前記目標照射位置を設定することを特徴とする請求の範囲第２項に記載のホログラム再生装置。
4. 前記設定手段は、前記少なくとも１つのマーカの位置と前記基準位置との距離の差だけ、前記参照光が照射されている位置が移動するように前記目標照射位置を設定することを特徴とする請求の範囲第３項に記載のホログラム再生装置。
5. 前記基準位置は、光源からの光を前記記録情報に基づいて空間変調して前記物体光を生成する空間変調器上における前記少なくとも１つのマーカの位置であることを特徴とする請求の範囲第３項に記載のホログラム再生装置。
6. 前記設定手段は、前記検出データのエラーレートに基づいて前記目標照射位置を設定することを特徴とする請求の範囲第１項に記載のホログラム再生装置。
7. 前記設定手段は、前記検出データに含まれる複数のマーカの位置関係及び前記検出データのエラーレートの夫々に基づいて前記目標照射位置を設定し、
   前記移動手段は、前記生成手段の動作が開始した後の所定期間内は、前記複数のマーカの位置関係に基づいて設定される前記目標照射位置に前記参照光が照射されるように、前記所定期間の経過後は、前記エラーレートに基づいて設定される前記目標照射位置に前記参照光が照射されるように、前記照射手段を移動させることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のホログラム再生装置。
8. 前記照射手段は、前記表面に沿って移動可能であり、
   前記移動手段は、前記照射手段を前記ホログラフィック記録媒体に対して移動させることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のホログラム再生装置。
9. 前記ホログラフィック記録媒体を前記表面に沿った方向へ移動可能な支持手段に支持されており、
   前記移動手段は、前記ホログラフィック記録媒体を前記照射手段に対して移動させることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のホログラム再生装置。
10. 参照光と記録情報に対応する物体光とから形成される干渉縞が記録されたホログラフィック記録媒体から前記記録情報を再生するホログラム再生装置におけるホログラム再生方法であって、
    前記ホログラム再生装置は、前記ホログラフィック記録媒体へ前記参照光を照射する照射手段を備えており、
    該参照光の照射により発生する検出光に基づいて、前記記録情報を含む検出データを生成するデータ生成工程と、
    前記検出データに基づいて、前記ホログラフィック記録媒体の表面上における前記参照光の目標照射位置を設定する設定工程と、
    前記ホログラフィック記録媒体に予め形成され且つ前記参照光の基準照射位置を示すガイドの位置と前記参照光が実際に照射されている位置とのズレを示すエラー信号を生成するエラー信号生成工程と、
    前記目標照射位置及び前記エラー信号に基づいて、前記目標照射位置に前記参照光が照射されるように、前記照射手段を前記ホログラフィック記録媒体に対して相対的に且つ前記表面に沿って移動させる移動工程と
    を備えることを特徴とするホログラム再生方法。
11. 参照光と記録情報に対応する物体光とから形成される干渉縞を記録することによりホログラフィック記録媒体に前記記録情報を記録する記録手段と、
    前記ホログラフィック記録媒体へ前記参照光を照射する照射手段と、
    該参照光の照射により発生する検出光に基づいて、前記記録情報を含む検出データを生成するデータ生成手段と、
    前記検出データに基づいて、前記ホログラフィック記録媒体の表面上における前記参照光の目標照射位置を設定する設定手段と、
    前記ホログラフィック記録媒体に予め形成され且つ前記参照光の基準照射位置を示すガイドの位置と前記参照光が実際に照射されている位置とのズレを示すエラー信号を生成するエラー信号生成手段と、
    前記目標照射位置及び前記エラー信号に基づいて、前記目標照射位置に前記参照光が照射されるように、前記照射手段を前記ホログラフィック記録媒体に対して相対的に且つ前記表面に沿って移動させる移動手段と
    を備えることを特徴とするホログラム記録再生装置。
12. 前記設定手段は、前記検出データに含まれる複数のマーカの位置関係に基づいて前記目標照射位置を設定することを特徴とする請求の範囲第１１項に記載のホログラム記録再生装置。
13. 前記設定手段は、前記複数のマーカのうち少なくとも１つの位置と所定の基準位置とを比較した結果に基づいて、前記目標照射位置を設定することを特徴とする請求の範囲第１２項に記載のホログラム記録再生装置。
14. 前記基準位置は、光源からの光を前記記録情報に基づいて空間変調して前記物体光を生成する空間変調器上における前記少なくとも１つのマーカの位置であることを特徴とする請求の範囲第１３項に記載のホログラム記録再生装置。
15. 前記設定手段は、前記検出データのエラーレートに基づいて前記目標照射位置を設定することを特徴とする請求の範囲第１１項に記載のホログラム記録再生装置。
16. 前記設定手段は、前記検出データに含まれる複数のマーカの位置関係及び前記検出データのエラーレートの夫々に基づいて前記目標照射位置を設定し、
    前記移動手段は、前記生成手段の動作が開始した後の所定期間内は、前記複数のマーカの位置関係に基づいて設定される前記目標照射位置に前記参照光が照射されるように、前記所定期間の経過後は、前記エラーレートに基づいて設定される前記目標照射位置に前記参照光が照射されるように、前記照射手段を移動させることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載のホログラム記録再生装置。
17. 参照光と記録情報に対応する物体光とから形成される干渉縞を記録することによりホログラフィック記録媒体に前記記録情報を記録し、また前記記録情報を再生するホログラム記録再生装置におけるホログラム記録再生方法であって、
    前記ホログラム記録再生装置は、前記ホログラフィック記録媒体へ前記参照光を照射する照射手段を備えており、
    前記干渉縞を記録することにより前記ホログラフィック記録媒体に前記記録情報を記録する記録工程と、
    前記参照光の照射により発生する検出光に基づいて、前記記録情報を含む検出データを生成するデータ生成工程と、
    前記検出データに基づいて、前記ホログラフィック記録媒体の表面上における前記参照光の目標照射位置を設定する設定工程と、
    前記ホログラフィック記録媒体に予め形成され且つ前記参照光の基準照射位置を示すガイドの位置と前記参照光が実際に照射されている位置とのズレを示すエラー信号を生成するエラー信号生成工程と、
    前記目標照射位置及び前記エラー信号に基づいて、前記目標照射位置に前記参照光が照射されるように、前記照射手段を前記ホログラフィック記録媒体に対して相対的に且つ前記表面に沿って移動させる移動工程と
    を備えることを特徴とするホログラム記録再生方法。
18. 請求の範囲第１項に記載のホログラム再生装置に備えられたコンピュータを制御するホログラム再生制御用のコンピュータプログラムであって、該コンピュータを、前記データ生成手段、前記設定手段、前記エラー信号生成手段及び前記移動手段のうち少なくとも一部として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。
19. 請求の範囲第１１項に記載のホログラム記録再生装置に備えられたコンピュータを制御するホログラム再生制御用のコンピュータプログラムであって、該コンピュータを、前記記録手段、前記データ生成手段、前記設定手段、前記エラー信号生成手段及び前記移動手段のうち少なくとも一部として機能させることを特徴とするコンピュータプログラム。

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