JP4623147B2 - 記録装置、記録方法 - Google Patents

Description

本発明は、信号光と参照光との干渉縞によりホログラムの記録が行われる記録層を有する記録可能媒体としてのホログラム記録媒体に対してデータ記録を行う記録装置とその方法とに関する。

特開２００５−２５００３８号公報 特開２００７−７９４３８号公報

例えば上記各特許文献にあるように、信号光と参照光との干渉縞によりデータ記録を行うホログラム記録再生システムが知られている。このホログラム記録再生システムにおいて、記録時には、記録データに応じた空間光変調（例えば光強度変調）を与えた信号光と、この信号光とは別の参照光とをホログラム記録媒体に対して照射し、それらの干渉縞をホログラム記録媒体に形成することでデータ記録を行う。
また再生時には、ホログラム記録媒体に対して参照光を照射する。このように参照光が照射されることで、上記のようにしてホログラム記録媒体に形成された干渉縞に応じた回折光が得られる。すなわち、これによって記録データに応じた再生光（再生信号光）が得られる。このようにして得られた再生光を例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどのイメージセンサによって検出することで、記録データを再生するようにされる。

ここで、ホログラム記録再生システムとしても、例えばＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの従来の光ディスクの記録再生システムと同様に、媒体上に形成されたトラックに沿ってデータを記録することが考えられている。すなわち、従来の光ディスクの場合と同様にトラッキングサーボなどの記録／再生位置制御を行うことで、トラックに沿ったデータ記録を行うものである。

また、ホログラム記録再生システムでは、上記信号光と参照光との干渉により、複数のビット値（０，１データ）が含まれた２次元画像（ホログラムページ）を記録するようにされているが、このとき、各ホログラムページを重ね合わせる（多重化）ようにして記録することで、記録密度を高めるようにされている。つまり、ホログラム記録媒体の記録材料は、モノマーがポリマーに変化することによって記録が行われるものであるが、このようなモノマーからポリマーへの変化の密度が粗であるため、モノマーを使い切るまでは同じ位置に対してホログラムページを多重記録することが可能とされている。

図１５は、このようなホログラム多重記録の概念図である。
先ず、図１５において、実線による直線は、ホログラム記録媒体に形成されたトラックＴＲを表している。このトラックＴＲを中心としてホログラムページの記録が行われるようになっている。
またこの場合、ホログラム記録媒体としてはディスク形状であるものとし、上記トラックＴＲはホログラム記録媒体に対し例えばスパイラル状又は同心円状に形成されているとする。つまり、この場合のトラックＴＲは、半径方向において複数本が配列されるようにして形成されている。このように半径方向に複数配列されるトラックＴＲについて、この図においてはトラックＴＲ１〜ＴＲ３の３本のみを抽出して示している。

この図１５に示されるようにして、ホログラム多重記録としては、トラックＴＲに沿ってホログラムページを記録するにあたり、各ホログラムページを線方向（トラック形成方向）に重ねるようにして記録するものとされている。さらには、このような線方向への多重のみならず、半径方向（トラック配列方向）の多重も行うものとされている。例えば、記録データ量が比較的多く、ホログラムページの記録がトラックＴＲの複数周にわたって（つまり複数のトラックＴＲにわたって）連続的に行われる場合、各トラックＴＲ間に記録されるホログラムページ同士も重なるようにされているものである。このように半径方向に隣接する各ホログラムページ同士が重なるようにして記録を行うことができるように、予め各トラックＴＲの間隔（トラックピッチ）は、図示するようにしてホログラムページの直径よりも短くなるように設定されている。

ここで、上記により説明したホログラム記録再生システムとしては、未だ商品化された例が無く、現状において、具体的な記録フォーマットは定まっていない状況にある。
本発明は、ホログラム記録再生システムについての具体的な記録フォーマットを提案するものであるが、上記の事情より、現状においては従来技術として引用できる記録フォーマットが存在しない。
そこで、以下では参考として、ＣＤやＤＶＤといった従来の光ディスクで採用されていた記録フォーマットについて考察し、どのような記録フォーマットが最適であるか検証してみる。

[ＣＡＶ方式]
先ず、最も基本的な記録フォーマットとして、ＣＡＶ(Constant Angular Verlocity)方式を挙げる。文字通り「角速度一定」の制御を行うＣＡＶ方式は、回転制御が簡単で且つランダムアクセス性に優れるという利点を有する。
しかしながら、周知のようにこのＣＡＶ方式は、一定のデータ転送レートにてデータ記録を行う場合には、必然的に、内周側で線記録密度が高く外周側で線記録密度が低くなってしまう。その結果として、ＣＡＶ方式は記録容量を効率的に稼ぐことができず、低記録密度となってしまう点が問題となる。

[ＣＬＶ方式］
これに対し、最も記録容量を大きくできる方式として、ＣＬＶ(Constant Linear Verlocity)方式が知られている。文字通り「線速度一定」であり、一定のデータ転送レートにてデータ記録を行えば、内周から外周まで線記録密度を一定とすることができる。
しかしながら、ＣＬＶ方式は内周から外周まで連続的にスピンドル回転速度を変えていかなければならず、回転制御系の構成が非常に複雑になってしまうという問題を有する。また、ランダムアクセス時にはディスクの回転が安定するまでの待機時間を要し、この点で、ＣＡＶ方式の場合と比較してランダムアクセス性に劣るものとなってしまう。

[ＭＺ−ＣＡＶ方式］
ＭＺ−ＣＡＶ（ＭＺ：Multi Zone）方式は、制御が簡単なＣＡＶ方式の利点と、記録容量を大きくできるＣＬＶ方式の利点とを兼ね備えた方式である。具体的には、スピンドル回転速度を一定としたまま、内周から外周までいくつかのゾーンに分割して外側のゾーンになるにしたがってデータ転送レートを高くしていく方式である。この場合、目標としているのがＣＬＶ方式であるため、各ゾーンのデータ転送レートと各ゾーンの最内周の半径とは、

データレート ＝（線記録密度)×(最内周の半径)

で表され、各ゾーンの最内周における線記録密度が一定になるようにデータ転送レートを選択することを基本とするので、データ転送レートが一定でないという問題点を持つ。

以上の各方式（各記録フォーマット）の説明を踏まえた上で、どのような記録フォーマットが理想的であるかを考えてみると、

・記録密度が最大
・ランダムアクセスが容易
・データ転送レートが一定
・回転制御系の回路構成が容易

の４つの要求を同時に実現できれば良いことは明らかである。すなわち、これら４つの条件を同時に満たす記録フォーマットが、「理想的な記録フォーマット」であると定義することができる。

確認のため、次の図１６にＣＡＶ、ＣＬＶ、ＭＺ−ＣＡＶの各方式ごとの優劣を表にして示した。
この図１６の表からも、従来の光ディスクの記録再生システムで用いられてきた記録フォーマットは、どれも一長一短であることが理解できる。

本発明は、従来の光ディスクについての記録再生システムとホログラム記録再生システムとの相違点に着目し、ホログラム記録再生システムについて、上述の４つの条件を全て満たす理想的な記録フォーマットを提供することを目的とするものである。
かかる目的の達成のため、本発明では記録装置として以下のように構成することとした。
つまり、記録データに応じた空間光変調を受けて生成された信号光と共に参照光が照射されることに応じて上記信号光と上記参照光との干渉縞が形成されることで上記信号光に応じたホログラムの記録が行われる記録層と、上記記録層に対する上記ホログラムの記録位置を案内するための案内トラックが半径方向において等間隔に形成されているトラック形成層とを備えたホログラム記録媒体を回転駆動する回転駆動手段を備える。
また、光源からの光に対し記録データに応じた空間光変調を施すことで上記信号光を生成する信号光生成手段と、光源からの光に対し所定パターンによる空間光変調を施すことで上記参照光を生成する参照光生成手段とを備える。
また、上記信号光生成手段により生成された上記信号光と、上記参照光生成手段により生成された上記参照光とを上記ホログラム記録媒体に照射して、上記ホログラム記録媒体に上記信号光に応じたホログラムを記録する記録手段を備える。
そして、上記ホログラム記録媒体が一定の回転速度で回転駆動されるように上記回転駆動手段による回転動作を制御する回転制御手段を備える。
さらに、上記ホログラム記録媒体に形成される各案内トラックのうちから、外周側ほど上記ホログラムの半径方向記録間隔が半径位置に対して反比例して狭まるようにホログラムを記録するための案内トラックを選択し、該選択した案内トラックに沿ってホログラムが記録されるように上記記録手段を制御する記録制御手段を備えるようにした。

ここで、先に説明した理想的な記録フォーマットを実現するための４条件のうち、
・データ転送レートが一定
・ランダムアクセスが容易
・回転制御系の回路構成が容易
を満たすためには、回転制御方式としてＣＡＶ(Constant Angular Verlocity)方式を採用すればよいことは明らかである。この点から本発明では、ホログラム記録媒体を一定の回転速度で回転させるＣＡＶ方式を採用するものとしている。
上述の４つの条件のうち、残る「記録密度が最大」の条件について考えてみると、ＣＬＶ(Constant Linear Verlocity)方式は、線記録密度が一定であることで、他の回転制御方式を採る場合と比較して最大の記録密度が得られるものである。ここで、この点を考慮して分かるように、ディスク全体にわたり、単位面積あたりの記録密度を一定とできれば、記録密度（記録容量）を最大とすることができるものである。
但し、ＣＬＶ方式により記録密度を最大にできるというのは、マーク長（ピット長）／スペース長の組み合わせの情報によりデータ記録を行う従来の光ディスクの場合に当てはまることであり、ホログラム記録再生システムの場合は事情が異なる。
ホログラム記録再生システムでは、上述もしたように、
・複数のビット値が配列された２次元画像としてのホログラムを記録していくものである
・ホログラムを線方向にシフト多重記録する
・ホログラムの多重記録は、線方向のみでなく半径方向にも行われる
という点で、従来の光ディスクの記録再生システムの場合と大きく異なる。
このように２次元方向で多重記録を行う点に着目すれば、ホログラム記録再生システムでは、ホログラムの線方向記録密度と、半径方向記録密度との組み合わせで面記録密度が決定することが理解できる。

ここで、上述のように本発明は、回転制御方式としてＣＡＶ方式を採用するものである。ＣＡＶ方式の場合、従来と同様に一定角度間隔で（つまり一定のデータ転送レートで）各ホログラムを線方向にシフト多重記録していくと、必然的に、内周側ほど線方向記録密度が高い傾向となり、外周側ほど線方向記録密度が低い傾向となる。
このような線方向記録密度についての特徴を考慮すると、或る一定の面記録密度を設定するとした場合には、半径方向におけるホログラムの記録間隔は、逆に内周側ほど低く外周側ほど高くすればよいということになる。すなわち、ＣＡＶ方式を採用することに伴って、
線方向記録密度 ：内→外＝高→低
という状況となることに対しては、
半径方向記録密度：内→外＝低→高
となるようにすれば、面記録密度は一定にできる。

上記のようにして「半径方向記録密度：内→外＝低→高」とするにあたっての具体的な手法としては、記録媒体上に形成される案内トラックのピッチを、外周側となるに従って徐々に狭めていくように形成することが考えられる。つまりこのような構造の記録媒体を用いれば、案内トラックに沿った記録を行うことで、自動的に「半径方向記録密度：内→外＝低→高」とする記録を行うことができる。

しかしながら、外周側ほどトラックピッチを狭くするように案内トラックを形成することは、現実問題として、トラック形成時の制御が複雑になるなど、記録媒体の製造にあたっての困難性を有する。また、この困難性から記録媒体の製造コストの増加を招く虞がある。

そこで本発明では、記録媒体としては、等間隔ピッチで案内トラックが形成されたものを用いることとしている。そして、このような等間隔トラックピッチの記録媒体に対し、ＣＡＶ方式による回転駆動を行い、且つ、各トラックのうちから、外周側ほど上記ホログラムの半径方向記録間隔が半径位置に対して反比例して狭まるようにホログラムを記録するためのトラックを選択し、該選択したトラックに沿ってホログラムを記録するものとしている。
このことで、上述のような外周側ほどトラックピッチが狭められた記録媒体を用いる場合と同様に、ホログラムの面記録密度を一定とすることができる。すなわち、ホログラム記録において、記録密度を最大とすることのできる記録フォーマットの実現を図ることができる。

上記のようにして本発明によれば、等間隔のピッチで案内トラックの形成されたホログラム記録媒体についてＣＡＶ方式による回転駆動を行い、且つ各案内トラックのうちから、統計的に外周側ほどホログラムの半径方向記録間隔が狭まるようにホログラムを記録するためのトラックを選択し、該選択したトラックに沿ってホログラムを記録するものとしたことで、
・記録密度が最大（高記録密度）
・データ転送レートが一定
・ランダムアクセスが容易
・回転制御系の回路構成が容易
の４条件を全て満たす記録フォーマットを実現することができる。つまり、これら４条件を満たす「理想的な記録フォーマット」を実現することができるものである。

以下、発明を実施するための最良の形態（以下実施の形態とする）について説明していく。

[記録装置の構成、及びホログラム記録媒体の構造]

図１は、本発明の実施の形態としての記録装置の内部構成を示したブロック図である。実施の形態の記録装置は、ホログラム記録媒体ＨＭへのデータの記録機能と共に、再生機能も有する。この点から、図１に示す実施の形態としての記録装置については、以下、記録再生装置と呼ぶ。

先ず、本実施の形態では、ホログラム記録再生方式として、いわゆるコアキシャル方式が採用される。すなわち、信号光と参照光とを同一軸上に配置し、それらを共に所定位置にセットされたホログラム記録媒体ＨＭに照射して干渉縞によるデータ記録を行い、また再生時には参照光をホログラム記録媒体ＨＭに対して照射することで干渉縞により記録されたデータの再生を行うものである。

この場合、図中のホログラム記録媒体ＨＭとしては、ディスク状（円盤状）とされ、記録再生装置は、当該ホログラム記録媒体ＨＭを回転駆動してデータの記録再生を行う。
詳しくは後述するが、この場合のホログラム記録媒体ＨＭにはスパイラル状、又は同心円状にトラックが形成されており、記録再生装置は、このように形成されたトラック上にデータの記録／再生を行うように動作する。

ここで、本実施の形態で用いるホログラム記録媒体ＨＭの構造について、次の図２〜図４を用いて説明しておく。
図２は、ホログラム記録媒体ＨＭの断面構造図を示している。
先ず前提として、この場合の記録再生装置は、上記干渉縞によりホログラムの記録を行うためのレーザ光と、上記トラックに沿ったホログラムの記録／再生を行うための記録再生位置制御（トラッキングサーボなど）を行うためのレーザ光とを、それぞれ別々に分けて用いるものとしている。
後述もするが、具体的には、例えば波長４０５nm程度の青紫色レーザ光を出力する第１レーザ１をホログラムの記録／再生のためのレーザ光源として用い、また、例えば波長６５０nm程度の赤色レーザ光を出力する第２レーザ１２を上記位置制御用のレーザ光源として用いるものとされている。

このことに応じ、本実施の形態で用いるホログラム記録媒体ＨＭには、図２に示されるようにして、ホログラムの記録／再生が行われる記録層３２と、図中の基板３６上の凹凸断面構造により位置制御のためのアドレス情報等が記録された位置制御情報記録層とがそれぞれ別々に形成されている。

ホログラム記録媒体ＨＭの断面構造について具体的に見ていく。
図２に示されているように、ホログラム記録媒体ＨＭには、上層から順に反射防止膜３０、カバー層３１、記録層３２、反射膜３３、中間層３４、反射膜３５、基板３６が形成されている。
反射防止膜３０は、ＡＲ（Anti Refrection）コーティングが施されることで形成され、不要な光の反射を防止する機能を有する。また、カバー層３１は、例えばプラスチック基板やガラス板などで構成され、記録層３２の保護のために設けられている。

記録層３２は、その材料として例えばフォトポリマーが選定され、上述もしたように、図１に示す第１レーザ１０を光源とする青紫色レーザ光による記録／再生が行われることになる。
また、反射膜３３は、再生時において上記青紫色レーザ光による参照光が照射された際に上記記録層３２に記録された干渉縞（データ）に応じた再生光が得られた際に、これを反射光として記録再生装置側に戻すために設けられる。

基板３６と反射膜３５は、記録／再生位置制御のために設けられている。
基板３６には、スパイラル状又は同心円状に、上記記録層３２におけるホログラムの記録／再生位置を案内するためのトラックＴＲが形成されている。この場合、トラックＴＲは、後述するようにしてピット列によるアドレス情報等の情報記録が行われることにより形成される。
基板３６における上記トラックＴＲが形成された面（表面）に対しては、反射膜３５が、例えばスパッタリングや蒸着などによって成膜される。この反射膜３５と上述した反射膜３３との間に形成される中間層３４は、例えばレジンなどの接着材料とされる。

ここで、先の説明からも理解されるように、第２レーザ１２を光源とする赤色レーザ光により適正に位置制御が行われるようにするためには、該赤色レーザ光が、位置制御のための凹凸断面形状が与えられた反射膜３５まで到達しなければならい。すなわちこの点からすると、赤色レーザ光は、上記反射膜３５よりも上層に形成される反射膜３３を透過しなければならいことになる。
一方で、反射膜３３としては、記録層３２に記録されたホログラムに応じた再生光が反射光として記録再生装置側に戻されるべく、青紫色レーザ光を反射する必要がある。
この点から、記録層３２と、位置制御情報の記録が行われた反射膜３５との間に形成される反射膜３３としては、ホログラムの記録／再生のための青紫色レーザ光（例えば波長４０５nm程度）は反射し、位置制御用の赤色レーザ光（例えば波長６５０nm程度）は透過するという、波長選択性を有するように構成される。
このような波長選択性を有する反射膜３３とされることで、記録／再生時には、赤色レーザ光が適正に反射膜３５に到達して位置制御のための反射光情報が記録再生装置側にて適正に検出されると共に、記録層３２に記録されたホログラムの再生光が記録再生装置にて適正に検出されるようにすることができる。

図３、図４は、ホログラム記録媒体ＨＭに形成される案内トラック（トラックＴＲ）について説明するための図である。これらの図では、ホログラム記録媒体ＨＭを中間層３４と反射膜３５との間で切断したときの、上記反射膜３５側の断面を模式的に示している。
ここで、反射膜３５には、その下層の基板３６の表面形状に応じた凹凸断面形状が与えられ、トラックＴＲが形成されている。この意味で、以下、反射膜３５はトラック形成層とも称する。

本例のホログラム記録媒体ＨＭにおいて、トラックＴＲは、例えば図３に示されるようにしてスパイラル状に形成される。
或いは、図４に示されるようにして、トラックＴＲは同心円状に複数本形成することもできる。
なお確認のために述べておくと、スパイラル状の場合、トラックＴＲは連続した１本と見ることもできるが、半径方向で見れば、同心円状の場合と同様に、トラックＴＲは複数本形成されていると見ることができる。スパイラル状の場合、連続する１本のトラックには各周回ごとに記録開始位置（回転角）が定められており、該回転角を境に「各トラック」が区切られることになる。

本例の場合、トラックＴＲはアドレス情報等を記録したピット列によって形成されている。
ここで、ピット列により記録されるアドレス情報としては、トラック番号情報、及びセクター番号情報を挙げることができる。
この場合のホログラム記録媒体ＨＭでは、形成される全トラックＴＲにそれぞれ通し番号が付されており、その番号情報がトラック番号情報となる。また本例の場合、各トラックＴＲは、それぞれ同数のセクターで分割されている。具体的に本例の場合、各トラックＴＲは１６８個のセクターで分割されている。
後述もするように、本例の場合はＣＡＶ(Constant Angular Verlocity：角速度一定）方式が採用されることに伴い、各トラックＴＲ上に形成される各セクターの開始位置の角度・終了位置の角度は、各トラックＴＲ間でそれぞれ一致するようにされている。換言すれば、この場合のセクターは、各トラックＴＲ上にてその開始角度・終了角度がそれぞれ一致するようにして放射状に形成されているものである。

上記トラック番号情報は、各セクターにおいて、例えばその先頭位置に格納されている。また、セクター番号情報は、各セクターにおいて、上記トラック番号情報に続く位置に対して格納されている。

また、本例の場合、トラックＴＲは、半径方向におけるピッチがディスク全面にわたり一定となるようにして形成されている。すなわち、半径方向におけるトラックＴＲの形成間隔は一定である。
また、各トラックＴＲの形成間隔は、先の図１５に示したようなホログラムの半径方向での多重化も可能となるように、少なくともホログラムページの直径よりも短くなるようにして設定されている。

説明を図１に戻す。
図１において、記録再生装置内には、ホログラム記録媒体ＨＭを保持する媒体保持部（図示せず）が設けられ、記録再生装置内にホログラム記録媒体ＨＭが装填されると、当該媒体保持部によりホログラム記録媒体ＨＭがスピンドルモータ１８によって回転駆動可能に保持される。記録再生装置では、このように回転駆動されるホログラム記録媒体ＨＭに対し、第１レーザ１を光源とするレーザ光が照射されることによってホログラムページの記録／再生が行われる。

第１レーザ１は、例えば外部共振器付きレーザダイオードとされ、上述のようにレーザ光の波長は４０５nm程度とされる。以下、当該第１レーザ１を光源とするレーザ光を、第１レーザ光と称する。
第１レーザ１から出射された第１レーザ光は、シャッター２に入射する。このシャッター２は、後述する制御部２５によってその開閉動作が制御され、入射光を遮断／透過するようにされる。

シャッター２を介した第１レーザ光は、図示するようにしてガルバノミラー３に導かれる。このガルバノミラー３は、いわゆるイメージスタビライズ機能を実現するために設けられている。

ここで、本実施の形態の記録再生装置は、回転駆動されるホログラム記録媒体ＨＭに対し信号光と参照光の照射を行ってホログラムの記録を行うものである。
このとき、上記信号光と上記参照光との干渉縞としてのホログラムを記録するためには、記録層３２における記録材料の反応時間を或る程度要するものとなる。
このために、ホログラム記録媒体ＨＭについて回転記録を行うシステムにおいては、信号光と参照光との照射位置をホログラム記録媒体ＨＭ上の一定位置で一定時間にわたって静止させるために、レーザビームをスキャンするようにされている。具体的には、ホログラム記録媒体ＨＭの回転速度（スピンドルモータ１８の回転速度）と同期した速度でレーザビームの出射角度を変化させることで、信号光・参照光の照射スポットがホログラム記録媒体ＨＭ上の一定位置に一定時間留まるようにするものである。

ガルバノミラー３は、制御部２５による制御に基づき、入射した光の反射光の出射角度を変化させる。

上記ガルバノミラー３からの出射光は、ミラー４にて反射されてＳＬＭ（空間光変調器）５に導かれる。
ＳＬＭ５は、入射光に対する空間光変調として、例えば空間光強度変調を施す。この場合、ＳＬＭ５としては反射型とされ、例えばＤＭＤ（Digital Micromirror Device：登録商標）や反射型液晶パネルなどの空間光変調器が採用される。
このＳＬＭ５は、図示する記録変調部１６から供給される駆動信号に基づき各強度変調素子で光強度を変化させることで、入射光に対し画素単位で空間光強度変調を施す。

記録変調部１６は、上記ＳＬＭ５に対する駆動制御を行うことで、記録時には信号光と参照光を、また再生時には参照光のみを生成させる。
具体的に、記録時において上記記録変調部１６は、例えば上記ＳＬＭ５の中心部分を含む所定範囲（信号光エリア）の画素は、供給される記録データに応じたオン／オフパターンとし、上記信号光エリアよりも外周側の所定範囲（参照光エリアと呼ばれる）の画素は予め定められた所定のオン／オフパターンとし、且つそれ以外の画素はすべてオフとするための駆動信号を生成し、これをＳＬＭ５に供給する。この駆動信号に基づきＳＬＭ５による空間光強度変調が行われることで、上記信号光と上記参照光とが生成される。
また、再生時において上記記録変調部１６は、上記参照光エリア内の画素を上記所定のオン／オフパターンとし、それ以外の画素は全てオフとする駆動信号によりＳＬＭ５を駆動制御し、これによって上記参照光のみを生成させる。

なお、記録時において上記記録変調部１６は、入力される記録データの所定単位ごとに上記信号光エリア内のオン／オフパターンを生成し、これによって上記記録データ列の所定単位ごとのデータを格納した信号光が順次生成されるように動作する。これにより、ホログラム記録媒体ＨＭに対しホログラムページ単位によるデータの記録が順次行われるようになっている。

上記ＳＬＭ５にて空間光変調が施された光は、偏光ビームスプリッタ６を透過した後、ダイクロイックミラー７に入射する。
ダイクロイックミラー７は、第１レーザ光を透過し、また第２レーザ光（第２レーザ１０を光源とする光）は反射するように構成されている。このため、上記偏光ビームスプリッタ６を透過した第１レーザ光は、当該ダイクロイックミラー７を透過し、図示するようにしてミラー８で反射されて１／４波長板９を介した後、２軸機構１１に保持された対物レンズ１０を介してホログラム記録媒体ＨＭに照射される。

２軸機構１１は、上記対物レンズ１０を、ホログラム記録媒体ＨＭに対して接離する方向（フォーカス方向）及び、ホログラム記録媒体ＨＭの半径方向（上記フォーカス方向と直交する方向：トラッキング方向）に対して変位可能に保持する。また、対物レンズ１０を上記フォーカス方向に駆動するためのフォーカスコイル及び、上記トラッキング方向に駆動するためのトラッキングコイルを備えている。

ここで、上記のようにしてＳＬＭ５を介した第１レーザ光は対物レンズ１０を介してホログラム記録媒体ＨＭに対して照射されることになるが、上述したＳＬＭ５による記録時の空間光変調によっては、第１レーザ光に基づく信号光と参照光とが生成されることになり、従って記録時においてホログラム記録媒体ＨＭには、信号光と参照光とが照射される。このように信号光と参照光とがホログラム記録媒体ＨＭに対して照射されることで、記録層３２にこれらの光の干渉縞によって回折格子（ホログラム）が形成され、データの記録が行われる。

また、再生時には、ＳＬＭ５によって参照光のみが生成され、これが上記により説明した光路によってホログラム記録媒体ＨＭに対して照射されることになる。このようにホログラム記録媒体ＨＭに対して参照光が照射されることに応じては、上記干渉縞に応じた回折光（再生光）が得られる。このようにして得られた再生光は、ホログラム記録媒体ＨＭの反射膜３３からの反射光として装置側に戻るようにされる。
上記再生光は、対物レンズ１０を介して平行光となるようにされて、１／４波長板９を介してミラー８で反射された後、ダイクロイックミラー７を透過して偏光ビームスプリッタ６に入射する。
偏光ビームスプリッタ６では、入射された上記再生光を反射するようにされる。偏光ビームスプリッタ６による反射光は、図示するようにしてイメージセンサ１５に入射する。

イメージセンサ１５は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどとされ、上記のようにして導かれるホログラム記録媒体ＨＭからの再生光を受光し、これを電気信号に変換して画像信号を得る。このようにして得られた画像信号は、記録時に信号光に対して与えた「０」「１」データパターン（つまり光のON/OFFパターン）を反映したものとなる。すなわち、このようにしてイメージセンサ１５で検出される画像信号が、ホログラム記録媒体ＨＭに対して記録されたデータの読み出し信号に相当する。

データ再生部１７は、上記イメージセンサ１５によって検出された画像信号中に含まれるＳＬＭ５の画素単位の値ごとに、「０」「１」のデータ識別を行って、ホログラム記録媒体ＨＭに記録されたデータを再生する。

また、この図１に示す記録再生装置においては、上述のようにして第１レーザ光を用いて行われるホログラムの記録／再生動作について、その記録／再生位置の制御を行うための光学系が設けられる。具体的には、図中の第２レーザ１２、偏光ビームスプリッタ１３、フォトディテクタ１４である。

上記第２レーザ１２は、第１レーザ光とは異なる波長によるレーザ光を照射するように構成される。具体的には、先に述べた波長６５０nm程度のレーザ光を出力する。
なお、この場合の第１レーザ１と第２レーザ１２の波長差はおよそ２５０nm程度である。このように充分な波長差が与えられていることで、第２レーザ１２を光源とするレーザ光（第２レーザ光）は、ホログラム記録媒体ＨＭの記録層３２に対する感度がほぼ無いに等しいものとなる。

上記第２レーザ１２から出射された第２レーザ光は、偏光ビームスプリッタ１３を透過した後、ダイクロイックミラー７にて反射され、ミラー８側に導かれる。このようにミラー８側に導かれた第２レーザ光としても、先の第１レーザ光の場合と同様の経路でホログラム記録媒体ＨＭに対して照射される。
なお、このことからも理解されるように、上記ダイクロイックミラー７としては、第１レーザ光と第２レーザ光との光軸を一致させるようにしてホログラム記録媒体ＨＭに照射させる機能を有するものとなる。

先の図２において説明したように、ホログラム記録媒体ＨＭでは、このように照射された第２レーザ光が反射膜３３を透過し、その下層の反射膜３５で反射される。つまり、これによって反射膜３５上の凹凸断面形状（ピット列）を反映した反射光が得られる。
上記反射膜３５からの反射光についても、先の第１レーザ光の場合と同様に、対物レンズ１０→１／４波長板９→ミラー８を介してダイクロイックミラー７に入射する。

ダイクロイックミラー７では、このような第２レーザ光についてのホログラム記録媒体ＨＭからの反射光が反射され、この反射光は偏光ビームスプリッタ１３側に導かれる。偏光ビームスプリッタ１３では上記ホログラム記録媒体ＨＭからの反射光が反射されて、該反射光はフォトディテクタ１４側に導かれる。

フォトディテクタ１４は、複数の受光素子を備え、上記のようにして導かれたホログラム記録媒体ＨＭからの反射光を受光し、電気信号に変換してマトリクス回路２２に対して供給する。

マトリクス回路２２は、上記フォトディテクタ１４としての複数の受光素子からの出力信号に対するマトリクス演算・増幅回路等を備え、マトリクス演算処理により必要な信号を生成する。
例えば、ホログラム記録媒体ＨＭに形成されたピット列についての再生信号に相当する信号（再生信号ＲＦ）、サーボ制御のためのフォーカスエラー信号ＦＥ、トラッキングエラー信号ＴＥなどを生成する。

マトリクス回路２２から出力される再生信号ＲＦはアドレス検出・クロック生成回路２３に供給される。また、上記フォーカスエラー信号ＦＥ及びトラッキングエラー信号ＴＥはサーボ回路２４に供給される。

アドレス検出・クロック生成回路２３は、再生信号ＲＦに基づきアドレス情報の検出を行うと共に、クロックの生成動作を行う。
アドレス情報の検出（再生）については、先に説明したトラック番号情報、及びセクター番号情報の検出を行う。
また、クロック生成動作としては、上記再生信号ＲＦに基づくＰＬＬ処理を行って再生クロックを生成する動作を行う。
アドレス検出・クロック生成回路２３にて検出（再生）されたアドレス情報は、制御部２５に対して供給される。また、図示は省略したが、クロック情報は必要な各部の動作クロックとして供給されることになる。

スピンドル制御回路１９は、スピンドルモータ１８の回転制御を行う。本例の場合、スピンドルモータ１８の回転制御（ホログラム記録媒体ＨＭの回転制御）の方式としては、ＣＡＶ方式が採用され、スピンドル制御回路１９は、スピンドルモータ１８を一定回転速度で回転駆動するように構成されている。

上記スライド機構２０は、図中の光学ユニットＵＮをトラッキング方向（ホログラム記録媒体ＨＭの半径方向）にスライド移動可能に保持する。この場合、先に説明した第１レーザ１、シャッター２、ガルバノミラー３、ミラー４、ＳＬＭ５、偏光ビームスプリッタ６、ダイクロイックミラー７、ミラー８、１／４波長板９、対物レンズ１０、２軸機構１１、第２レーザ１２、偏光ビームスプリッタ１３、フォトディテクタ１４、イメージセンサ１５は、１つの光学ユニットＵＮ内に形成されており、スライド機構２０は、該光学ユニットＵＮをホログラム記録媒体ＨＭの半径方向にスライド移動可能に保持するようにして設けられている。
また、スライド駆動部２１は、上記スライド機構２０を駆動するためのモータを備え、上記スライド機構２０は、上記モータによる駆動力に基づき上記光学ユニットＵＮをスライド移動させるように構成されている。

サーボ回路２４は、上述したマトリクス回路２２からのフォーカスエラー信号ＦＥ、トラッキングエラー信号ＴＥに基づき、フォーカス、トラッキング、スレッドの各種サーボ信号を生成しサーボ動作を行う。
即ちフォーカスエラー信号ＦＥ、トラッキングエラー信号ＴＥに応じてフォーカスサーボ信号、トラッキングサーボ信号を生成し、これらを２軸機構１１のドライブ信号（フォーカスドライブ信号、トラッキングドライブ信号）として供給することで、２軸機構１１のフォーカスコイル、トラッキングコイルを上記各サーボ信号に応じたドライブ信号により駆動制御する。これによって、フォトディテクタ１４、マトリクス回路２２、サーボ回路２４、２軸機構１１によるトラッキングサーボループ及びフォーカスサーボループが形成される。
またサーボ回路２４は、制御部２５からのトラックジャンプ指令に応じて、トラッキングサーボループをオフとし、上記トラッキングドライブ信号としてジャンプパルスを出力することで、トラックジャンプ動作を実行させる。

またサーボ回路２４は、トラッキングエラー信号ＴＥの低域成分として得られるスレッドエラー信号や、制御部２５からのシーク動作制御などに基づき、スライド駆動部２１によりスライド機構２０をスライド駆動させ、光学ユニットＵＮ全体をスライド移動させる。

また、サーボ回路２４は、制御部２５からの指示に基づき、スピンドルモータ１８の起動、停止についての制御も行う。

上記のようなサーボ系の各種動作は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えたマイクロコンピュータで構成された制御部２５により制御される。
この制御部２５は、例えば図中のメモリ２６に格納されたプログラムに基づく各演算処理・制御処理を実行することで、記録再生装置の全体制御を行う。

例えば、この制御部２５は、上述したサーボ系の動作を制御することで、ホログラムの記録／再生位置の制御を行う。
具体的に、ホログラム記録媒体ＨＭに記録されている或るデータの再生を行うべき状態となったことに応じては、先ず、目標アドレスを指定してシーク動作制御を行う。即ちサーボ回路２４に対して目標アドレスを指示し、当該アドレスをターゲットとするアクセス動作を実行させる。ここで、先の説明によれば、ホログラム記録媒体ＨＭに記録されたデータ（ホログラム）の再生時には、第１レーザ光に基づく参照光が照射される必要がある。このため再生時には、上記シーク動作制御と共に、記録変調部１６により先に説明した再生時に対応したＳＬＭ５の駆動制御動作を実行させて、ＳＬＭ５にて参照光が生成されるようにする。

また、例えばホログラム記録媒体ＨＭ上の或る位置にデータを記録するとした場合は、目標アドレスをサーボ回路２４に指示して当該目標アドレスへのアクセス動作を実行させると共に、記録変調部１６に対し、記録データに応じたＳＬＭ５の駆動制御を開始するように指示を行う。

また、記録時においては、先に説明したシャッター２の開閉制御も行う。さらには、イメージスタビライズ機能としてレーザビームのスキャンが行われるように、ガルバノミラー３に対する駆動制御も行う。
ガルバノミラー３に対する制御としては、予め定められた所定の速度でレーザビームの出射角が所定方向（ディスク回転方向と一致する方向）に変化されるようにミラーの角度を変化させ、その後、ミラーを逆方向に戻す、という制御を繰り返し行う。一方、シャッター２に対する制御としては、上記所定速度でのビームの出射角制御期間（つまり媒体上でスポットが静止する期間：１つのホログラムページについての記録が行われる記録期間）にシャッター２が開き、それ以外の期間はシャッター２が閉じるように制御を行う。
なお、確認のために述べておくと、上記制御によると、各ホログラムの記録期間の間にはビームが非照射となる期間が設けられることになるが、このことで、ホログラム記録媒体ＨＭ上に記録される各ホログラムの間に、不要な反応部分が形成されてしまうことの防止が図られる。

［実施の形態としての記録動作］

ここで、先にも述べたように、ホログラム記録再生システムとしては未だ商品化された例が無く、その記録フォーマットも未だ策定されていない状況にある。
これまでの説明からも理解されるように、本例で挙げているホログラム記録再生システムとしては、例えばＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの従来の光ディスクと同様に、ディスク状の記録媒体を回転させながら記録／再生を行うものであり、従って記録フォーマットとしては、従来の光ディスクで採用されていたものを踏襲することが考えられる。

しかしながら、先の図１６にも示した通り、従来の光ディスクで採用されていたＣＡＶ方式、ＣＬＶ方式、ＭＺ−ＣＡＶ（ＭＺ：Multi Zone）方式の各方式は、何れも一長一短であり、理想的なフォーマットとは言えないものとなる。
ここで、どのような記録フォーマットが理想的なフォーマットであるかについては、上記による従来の光ディスクの記録フォーマットでは為し得なかった、

・記録密度が最大（高記録密度）
・ランダムアクセスが容易
・データ転送レートが一定
・回転制御系の回路構成が容易

の４条件を全て満たすものが、理想的な記録フォーマットであることは明らかである。

本実施の形態は、従来の光ディスクについての記録再生システムとホログラム記録再生システムとの相違点、具体的にはＳＮＲの決定要素の違いに着目し、ホログラム記録再生システムについて、上記の４条件を全て満たす理想的な記録フォーマットを提供するものである。

ここで、上記４条件のうち、

・ランダムアクセスが容易
・データ転送レートが一定
・回転制御系の回路構成が容易

の３条件を満たすにあたっては、ＣＡＶ方式を採用すればよいことは明らかである。従って本実施の形態では、上述もしたようにＣＡＶ方式を採用するものとしている。

ここで、残る「記録密度が最大」をホログラム記録再生システムにおいて達成するための要件を導き出すために、ＣＬＶ方式によって従来の光ディスクで「記録密度が最大」が達成されることについて考察してみる。
先ず、従来の光ディスクの場合、基本的にトラックピッチは一定であることが前提となる。これは、記録時に照射されるビームの幅が一定なので、形成されるトラック幅も一定になり、トラックピッチはトラック幅よりも少し大きな必要最小限の一定の値にしなければ、記録密度が減少するだけであるからである。

そして、従来の光ディスクでは、トラック幅ｔwに応じて必要最小限のＳＮＲが得られる最短マーク長（最短記録波長）λが決定する。また、線記録密度は、最短マーク長λに反比例する。換言すれば、線記録密度は１／λに比例する。
さらに、面記録密度ｄは、線記録密度とトラックピッチとによって決定する。簡単のためにトラックピッチがトラック幅と一致している場合を仮定すると、面記録密度ｄは、1／(λ・t)に比例する。すなわち、ｄ∝1／(λ・t) である。
最短マーク長がλのとき、線速度ｖとデータレートνは、ｖ＝λνという関係になる。ここで、角速度ａと線速度ｖの関係は、半径位置ｒに応じてｖ＝２πｒ・ａになる。

以上より、従来の光ディスクの場合は、半径位置ｒに反比例して角速度ａ（回転数）を変えるＣＬＶ方式を用いることで、線速度ｖ、データレートν、最短マーク長λがそれぞれ一定の条件の下で、面記録密度ｄを最大にできることが分かる。

一方で、ホログラム記録再生システムは、これまでの説明からも理解されるように、
・複数のビット値が配列された２次元画像としてのホログラムを記録していくものである
・ホログラムを線方向にシフト多重記録する
・ホログラムの多重記録は、線方向のみでなく半径方向にも行われる
という点で、従来の光ディスクの場合と大きく異なる。
このような２次元方向で多重記録を行うホログラム記録再生システムの場合、面記録密度ｄは、ｃ＝ホログラムページ内のデータ容量、ｐａ＝ホログラムの線方向記録間隔、ｐｔ＝半径方向におけるホログラムの記録間隔としたとき、

ｃ／（ｐａ・ｐｔ）

に比例するものとなる。
ホログラム記録再生システムにおいては、２次元的な多重記録を行うことに伴い、ｐａのみでなくｐｔも面記録密度（ひいてはＳＮＲ）決定にあたっての調整可能なパラメータとなる。この点から、或る一定のＳＮＲが得られるように面記録密度を設定するとしたときは、ｐａとｐｔの積が一定であるとの条件の下で、ｐａ、ｐｔの値を自由に選択できるということになる。

ここで、本実施の形態では、上述もしたように回転制御方式としてＣＡＶ方式を採用する。ＣＡＶ方式の場合、通常通り一定角度間隔で（つまり一定のデータレートで）各ホログラムを線方向にシフト多重記録していくと、必然的に、内周側ほど線方向記録密度が高い傾向となり、外周側ほど線方向記録密度が低い傾向となる。
このような線方向記録密度についての特徴を考慮すると、面記録密度を或る一定の値としようとする場合には、半径方向におけるホログラムの記録間隔を、逆に内周側ほど低く外周側ほど高くすればよいということになる。すなわち、ＣＡＶ方式を採用することに伴って、
線方向記録密度 ：内→外＝高→低
となることに対しては、
半径方向記録密度：内→外＝低→高
となるようにすれば、面記録密度は一定にできる。

ところで、上記のようにして「半径方向記録密度：内→外＝低→高」とするにあたっての具体的な手法としては、記録媒体上に形成される案内トラック（トラックＴＲ）のピッチを、外周側となるに従って徐々に狭めていくように形成することが考えられる。つまりこのような構造の記録媒体を用いれば、トラックＴＲに沿った記録を行うことで、自動的に「半径方向記録密度：内→外＝低→高」とする記録を行うことができる。

しかしながら、このようにして外周側ほどトラックピッチを狭くするように案内トラックを形成することは、現実問題として、トラックＴＲ形成時の制御が複雑になるなど、記録媒体の製造にあたっての困難性を有する。また、この困難性から、記録媒体の製造コストの増加を招く虞がある。

そこで本実施の形態では、先の図３、図４にて説明したように、半径方向においてそれぞれが一定の間隔で配置されるように各トラックＴＲを形成したホログラム記録媒体ＨＭを用いることとしている。
その上で本実施の形態では、このような等間隔トラックピッチによるホログラム記録媒体ＨＭに対し、一定の回転速度による回転駆動を行い、且つ、各トラックＴＲのうちから、統計的に外周側ほどホログラムの半径方向記録間隔が狭まるようにホログラムを記録するためのトラックＴＲを選択し、該選択したトラックＴＲに沿ってホログラムを記録するという手法を採る。

図５は、上記のような本実施の形態としての記録手法について説明するための図として、ホログラム記録媒体ＨＭ上に形成される各トラックＴＲと、トラックＴＲに沿って記録されたホログラムとの関係を模式的に示した図である。この図５では、ホログラム記録媒体ＨＭの一部のみを抽出して示している。
なお、ここでは図示の都合上、図中の丸印によって、記録されたホログラムの中心部のみを表しているが、ホログラム全体としては、先の図１５に示した如く、線方向・半径方向においてそれぞれ多重されて記録されるものである。

この図５に示されるようにして、上記により説明した本実施の形態としての記録手法によれば、半径方向におけるホログラムの記録間隔は、内周側で広く、外周側で狭くなる傾向となる。

ここで、上記もしているように本実施の形態ではＣＡＶ方式を採用する。すなわち、ホログラム記録媒体ＨＭを一定の回転速度で回転駆動し、一定の間隔（時間間隔）でホログラムを記録するものである。
確認のために述べておくと、このようにＣＡＶ方式により記録が行われる場合、図中に示されるようにして各トラックＴＲ間でホログラムが記録される位置（角度）は、それぞれ同角度となるようにされる。つまり、ディスク全体で見れば、ホログラムは放射状に記録されることになる。

ところで、上記による本実施の形態としての記録手法によれば、ホログラム記録媒体ＨＭ上に形成されるトラックＴＲのうちから、記録を行うべきトラックＴＲを選択し、選択したトラックＴＲを対象としてホログラムの記録を行っていくという手順を踏むことになる。
ここで、以下では混乱を避けるため、ホログラム記録媒体ＨＭに形成されている各トラックＴＲについては、「形成トラック」と称する。また一方で、各形成トラックのうちから選択され、実際にホログラムの記録対象とされるトラックＴＲについては、「記録対象トラック」と称する。

また、先の説明からも理解されるように、本実施の形態の記録手法では、「統計的に外周側ほどホログラムの半径方向記録間隔が狭まる」ようにして、「記録対象トラック」を選択することが重要となる。
このように「統計的に外周側ほどホログラムの半径方向記録間隔が狭まる」ようにするにあたっては、選択する記録対象トラック間の形成トラックの本数が、半径位置に対して統計的に反比例するようにすればよい。

「統計的に外周側ほどホログラムの半径方向記録間隔が狭まる」ようにして記録対象トラックを選定するにあたっての具体的な手法について以下で説明しておく。
〜第１の手法〜
先ず、各記録トラックの選定にあたっては、各ホログラムの半径方向記録間隔が半径位置に反比例する関係となるときの、各ホログラムの記録半径位置の値（ホログラムが記録される位置までの半径の値）を求めることから始める。
ここでは、計算に用いるパラメータとして以下の各値を設定する。

ｒ₀ ： 最内周記録ホログラム半径位置 ・・・ ２０mm
Ｐ₀ ： 最内周ホログラム間隔 ・・・ １５μm
ｇｐ：形成トラックピッチ ・・・ １μm

上記最内周記録ホログラム半径位置ｒ₀は、最内周のトラックＴＲに記録されるホログラムまでの半径の値（すなわち最内周のトラックＴＲの半径位置）である。
また、上記最内周ホログラム間隔Ｐ₀は、上記最内周のトラックＴＲ（に記録されるホログラム）と、該最内周のトラックＴＲの次にホログラムの記録が行われるトラックＴＲ（に記録されるホログラム）との間隔となる。換言すれば、１番目の記録対象トラックと２番目の記録対象トラックとの間隔を表すものである。
また、上記形成トラックピッチｇｐは、ホログラム記録媒体ＨＭ上に形成される各トラックＴＲの間隔（トラックピッチ）を指すものである。

なお、上記各パラメータの具体的な数値はあくまで一例である。ここで重要なのは、以下で説明する手法によって各ホログラムの半径位置の値を求めるにあたっては、上記の各パラメータが予め定められている必要があるという点である。

各ホログラムの半径方向記録間隔が半径に対して反比例する関係となるときの、各ホログラムの半径位置の値は、以下のようにして求まる。
すなわち、ｉ番目のホログラムの半径位置ｒ_iは、下記[式１]で求まる。

この［式１］により、２番目のホログラムの半径位置から順に各ホログラムの半径位置を求めていく。

その上で、第１の手法としては、ｉ−１番目のホログラムとｉ番目のホログラムとの間のトラックＴＲの本数Ｔｎ（つまり各記録対象トラック間のトラックピッチ）を、次の[式２]に従って求める。

但し、Round[]は最も近い整数を返す関数である（四捨五入）。
この第１の手法は、隣接するホログラムの間隔を丸めることで、各記録対象トラックを選出する手法であると捉えることができる。

図６は、上記[式２]に従って各記録対象トラック間のトラックピッチ（形成トラックの本数）を計算した結果を示した図である。この図６では横軸を半径、縦軸をトラックピッチ（本数）として、半径位置と、計算により求めた実際のトラックピッチとの関係を図中の実線により示している。
なお、図６では参考として、理想トラックピッチを一点鎖線で示している。この理想トラックピッチは、先の[式１]に従って求めた各ホログラムの半径位置の情報に基づくトラックピッチ（本数）の値を、整数化せずにそのまま表したものである。

この図６からも明らかなように、上記第１の手法によれば、計算により求めた実際のトラックピッチが、理想トラックピッチに対し統計的に一致したものとなっており、従って統計的に外周側ほどホログラムの半径方向記録間隔が狭まるようにして、各記録対象トラックを選出できることが理解できる。

〜第２の手法〜
第２の手法は、ホログラムの半径位置を丸める手法である。
この場合も先の［式１］に従って各ホログラムの半径位置の情報を求める点については第１の手法の場合と共通となる。
第２の手法では、このように各ホログラムの半径位置を求めた上で、ｉ−１番目のホログラムとｉ番目のホログラムとの間のトラックＴＲの本数Ｔｎを、次の[式３]に従って求める。

図７（ａ）は、上記[式３]に従って各記録対象トラック間のトラックピッチ（本数）を計算した結果を示した図である。この図７（ａ）としても横軸を半径、縦軸をトラックピッチとして、半径位置と計算により求めた実際のトラックピッチとの関係を図中の実線により示している。
また、図７（ｂ）には、図７（ａ）における一部（半径位置４２mm〜４４mmの結果）を拡大して示している。
なお、この図７においても、図中の一点鎖線で示す理想トラックピッチは、先の図６で説明したものと同様の手法で求めたものである。

この図７の結果（特に図７（ａ））からも明らかなように、上記第２の手法によっても、計算により求めた実際のトラックピッチが理想トラックピッチに対し統計的に一致し、従って統計的に外周側ほどホログラムの半径方向記録間隔が狭まるようにして、各記録対象トラックを選出できることが理解できる。

上記の何れかの手法により各記録対象トラック間のトラックピッチの値（本数）を求めることで、ホログラム記録媒体ＨＭ上に形成される各トラックＴＲ（各形成トラック）のうちから、記録対象トラックとなるべきトラックＴＲを選出することができる。

なお確認のために述べておくと、実際の記録フォーマットの策定時には、このようにして半径に対し統計的に反比例する関係となるように各記録対象トラックを選出した上で（つまり半径方向記録密度が定まった上で）、線方向記録密度を設定することになる。具体的には、例えばＳＮＲとの兼ね合いで決定された所定の面記録密度が得られるようにして、上記半径方向記録密度に応じた線方向記録密度（ディスク回転速度、データ転送レート）を設定するものである。

上記のようにして記録対象トラックが選出されれば、その情報に従って記録再生装置が記録対象トラックを選択してホログラムの記録を行うことで、本実施の形態としての記録動作が実現されることになる。
図１に示した記録再生装置には、このように記録対象トラックを選択するための情報として、メモリ２６内に予めトラック番号変換テーブル２６ａが格納されている。
このトラック番号変換テーブル２６ａは、ホログラム記録媒体ＨＭ上に形成される各トラックＴＲのうち何れのトラックＴＲが記録対象トラックであるかを特定するための情報であり、具体的には、各記録対象トラックのトラック番号と、ホログラム記録媒体ＨＭ上に形成されるトラックＴＲのトラック番号との対応関係が示された情報となる。

図８、図９は、上記トラック番号変換テーブル２６ａの情報内容を例示した図である。
図８は先の第１の手法により各記録対象トラックを選出した場合の情報内容を示し、図９は第２の手法により各記録対象トラックを選出した場合の情報内容を示している。
なお、これら図８、図９ではトラック番号変換テーブル２６ａの全情報内容のうちの一部の情報内容のみを抽出して示している。

これら図８、図９に示されるように、トラック番号変換テーブル２６ａとしては、記録対象トラックのトラック番号（記録対象トラックを内周から順に数えたときの番号：以下、記録対象トラック番号と称する）と、形成トラックのトラック番号（つまり先に説明したトラックＴＲごとのトラック番号情報：以下、形成トラック番号と称する）とが対応づけられたものとなる。
さらに、本例の場合、このトラック番号変換テーブル２６ａには、記録対象トラックのピッチ（トラック本数）の情報も対応づけられている。図示するようにこの記録対象トラックのピッチの情報は、記録対象トラックの情報に対して１対１の関係で対応づけられている。この記録対象トラックのピッチの情報は、それが対応づけられる記録対象トラックと次の記録対象トラックとの間の形成トラック本数を表す情報となる。
該記録対象トラックのピッチの情報は、記録対象トラック間のトラックジャンプ時において、ジャンプすべき形成トラックの本数を表す情報として用いることができる。

このトラック番号変換テーブル２６ａの情報に基づき、図１に示した制御部２５が、記録対象トラックを対象としたホログラムの記録が行われるように記録動作の制御を行う。このことで、ホログラム記録媒体ＨＭに対し、統計的に外周側ほどホログラムの半径方向記録間隔が狭まるようにホログラムを記録することができる。

[処理手順]

続いて、本実施の形態としての記録動作を実現するために記録再生装置にて実行されるべき処理の手順について、図１０のフローチャートを用いて説明する。
なお、この図１０では実施の形態としての記録動作を実現するための処理の手順を、図１に示した制御部２５がメモリ２６内に格納されるプログラム（図示は省略）に基づき実行する処理の手順として示している。

先ず、ステップＳ１０１では、記録範囲の設定が行われる。
ここで、ホログラム記録媒体ＨＭに対してデータ記録が行われる場合には、ホログラム記録媒体ＨＭにおけるデータの記録状況や記録データの容量などの情報から、データを記録すべき範囲の情報が設定されることになる。このステップＳ１０１は、ホログラム記録媒体ＨＭに対し或るデータの記録を開始すべき状態となったことに応じて、このような記録範囲の設定を行う処理となる。
具体的に、記録範囲の情報としては、図中に示されているように、
・START記録対象トラック番号ｎ
・STRATセクター番号α
・END記録対象トラック番号ｍ
・ENDセクター番号β
の設定を行う。
なお、上記START記録対象トラック番号ｎは、記録を開始すべき記録対象トラックを特定するための記録対象トラック番号の情報であり、STRATセクター番号αは、START記録対象トラック上の記録を開始すべきセクターを特定するためのセクター番号情報である。同様に、上記END記録対象トラック番号ｍは記録を終了すべき記録対象トラックを特定するための記録対象トラック番号の情報であり、ENDセクター番号βはEND記録対象トラック上の記録を終了すべきセクターを特定するためのセクター番号情報である。

上記ステップＳ１０１による記録範囲の設定処理を行うと、続くステップＳ１０２において、テーブルからｎ〜ｍの各記録対象トラックに該当する形成トラック番号を取得する。
すなわち、先の図８、又は図９に示したトラック番号変換テーブル２６ａから、START記録対象トラック番号ｎからEND記録対象トラック番号ｍまでの間の各記録対象トラックに該当する形成トラックのトラック番号情報をそれぞれ取得するものである。

次のステップＳ１０３では、STARTトラック(ｎ)に該当する形成トラックのSTARTセクター(α)からの記録を開始するための処理を行う。すなわち、START記録対象トラック番号ｎの記録対象トラック上におけるSTARTセクター番号αのセクターからの記録が開始されるように制御を行うものである。
具体的には、上記ステップＳ１０２にて取得したSTART記録対象トラック(ｎ)に該当する形成トラック番号情報と、上記STARTセクター番号αの情報とを目標アドレスの情報としてサーボ回路２４に指示して当該目標アドレスへのアクセス動作を実行させると共に、記録変調部１６に対し、記録データに応じたＳＬＭ５の駆動制御を開始するように指示を行う。またこれと共に、先に説明したシャッター２の開閉制御、及びガルバノミラー３に対する駆動制御も開始する。

続くステップＳ１０４では、現在のトラックがトラック(ｍ)であるか否かを判別する。すなわち、現在の記録対象トラックの記録対象トラック番号がEND記録対象トラック番号ｍと一致するか否かを判別するものである。
このステップＳ１０４において、現在のトラックがトラック(ｍ)ではないとして否定結果が得られた場合は、ステップＳ１０５に処理を進める。

ステップＳ１０５では、トラック内の最終セクターへの記録が完了するまで待機する処理を行う。例えばこの場合の１トラックのセクター数は１６８であるので、ステップＳ１０４としては、トラック上の最終セクターであるセクター番号１６８によるセクターへの記録が完了するまで待機する処理となる。

そして、上記最終セクターへの記録が完了した場合には、ステップＳ１０６において、記録動作を一時停止するための処理を実行する。すなわち、記録変調部１６によるＳＬＭ５の駆動停止指示、及びシャッター２の遮断制御を行って記録動作を一時停止させる。

続くステップＳ１０７では、次の記録対象トラックに該当する形成トラックの先頭セクターからの記録を再開するための処理を実行する。つまり、次の記録対象トラックに該当する形成トラック番号と、該次の記録対象トラックの先頭セクターのセクター番号情報（例えばセクター番号(１)）とを目標アドレスの情報としてサーボ回路２４に指示してアクセス動作を実行させ、またこれと共に、記録変調部１６による記録データに応じたＳＬＭ５の駆動制御の開始指示を行い、さらにシャッター２の開閉制御・ガルバノミラー３に対する駆動制御を再開する。

このステップＳ１０７の処理を実行すると、上述したステップＳ１０４の判別処理に戻るようにされる。
これまでのステップＳ１０４→Ｓ１０５→Ｓ１０６→Ｓ１０７→Ｓ１０４の一連の処理が繰り返されることで、記録範囲内の各記録対象トラックへのホログラムの記録が行われるようになっている。

そして、上記ステップＳ１０４において、現在のトラックがトラック(ｍ)であるとして肯定結果が得られた場合は、ステップＳ１０８に進み、セクター(β)への記録が完了するまで待機する処理を実行する。すなわち、上述したENDセクター番号βのセクターへの記録が完了するまで待機するものである。
セクター(β)への記録が完了した場合は、この図に示される処理動作は終了となる。

この図１０で説明したような記録制御が行われることで、ホログラム記録媒体ＨＭに対し、統計的に外周側ほどホログラムの半径方向記録間隔が狭まるようにホログラムを記録することができる。
つまり、このような記録制御により、本実施の形態の場合のようにＣＡＶ方式によって一定回転速度・一定データレート（一定記録間隔）の条件の下でホログラム記録を行う場合において、ホログラムの面記録密度を一定とすることができ、この結果、記録密度を最大とすることのできる記録フォーマットを実現できる。
そして、上記もしているように本実施の形態の記録再生装置ではＣＡＶ方式を採用するので、その結果、

・記録密度が最大（高記録密度）
・ランダムアクセスが容易
・データ転送レートが一定
・回転制御系の回路構成が容易

の４条件を全て満たす、理想的な記録フォーマットを実現できる。

また、本実施の形態は、ホログラム記録媒体ＨＭとして、等間隔ピッチでトラックＴＲが形成されたものを用いるものである。このため、トラックＴＲを形成するための工程は従来と同様とすることができ、記録媒体の製造が容易であり、またコストアップの増加も防止することができる。

＜変形例＞

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明としてはこれまでに説明した具体例に限定されるべきものではない。
例えばこれまでの説明では、記録対象トラックの選択（選出）を、トラック番号変換テーブル２６ａとしてのテーブル情報に基づき行う場合を例示したが、記録対象トラックは、計算により求めて選択することもできる。
その場合、例えばメモリ２６に予めトラックＴＲ（形成トラック）のトラックピッチの情報、スピンドルモータ１８の回転速度の情報、データ転送レート（線方向におけるホログラムの間隔）の情報を格納しておき、これらのパラーメタを用いて目標とする面記録密度が得られるように各記録対象トラックを計算すればよい。

また、これまでの説明では、アドレス情報の記録機能と、ホログラムの記録位置の案内機能とを１本のピット列によるトラックに同時に担わせるものとしたが、例えば次の図１１に示すようにして、アドレス情報記録のためのトラックと、ホログラム記録位置の案内のためのトラックとをそれぞれ別々に形成することもできる。
この図１１の例では、アドレス情報を記録したピット列によるトラックに加え、各ピット列によるトラック間に別途、記録位置の案内のための３本のＤＣグルーブ（連続溝）を形成するものとしている。つまりこの場合、ピット列によるトラックと他の３本のＤＣグルーブとにより１組を形成していると見なすことができる。

この図１１に示す例は、位置制御のための赤色レーザ光を、図のように３ビームに分割して照射する場合を想定した例である。この場合、中心に位置するメインビームスポットにより、ピット列に記録されたアドレス情報の読み出しを行うようにされる。また、一方のサイドビームスポット（第１サイドビームスポット）が、３本のＤＣグルーブに基づくトラッキングサーボ、及びフォーカスサーボ用に利用される。
この場合、メインビームスポットと第１サイドビームスポットとの半径方向における離間距離は、図のように第１サイドビームスポットが３本のＤＣグルーブの中間のＤＣグルーブ上をトレースするときにメインビームスポットがピット列上をトレースする関係となるように調整されている。このことで、第１サイドビームスポットによるトラッキングサーボが行われることによってメインビームスポットがピット列上をトレースするようになっている。
なおこの場合、もう一方のサイドビームスポット（第２サイドビームスポット）は不使用とされる。
ホログラムの記録再生のための青紫色レーザ光の光軸は、メインビームスポットと一致するようにされている。従ってこの図１１の例の場合、ホログラムはピット列上に形成されていくことになる。

ここで、この図１１の例では、ＤＣグルーブに基づくトラッキングサーボに伴い、メインビームスポットの位置が定まり、このメインビームスポットと同じ位置に対しホログラムの記録が行われることになる。この点からすると、ホログラムの記録位置を案内するための案内トラックは、この場合はＤＣグルーブによるトラックとなる。
つまりこの場合は、案内トラックとしてのＤＣグルーブが半径方向において一定間隔で形成され、且つ該ＤＣグルーブと所定の間隔（第１サイドビームスポット〜メインビームスポットの間隔）を保つようにピット列が併走するようにして形成されていれば、ピット列上のアドレス情報に従った位置にホログラムを記録することができる。
この条件を満たすにあたって、この図１１の例では、ピット列・ＤＣグルーブの各トラックをそれぞれ等間隔で配置されるように形成している。

なお、上記説明からも理解されるように、この図１１の例の場合、案内トラック上へのホログラムの記録は行われないことになる。但し、案内トラックに沿った位置にホログラムの記録が行われることに変わりはなく、上記のようにして案内トラックとしてのＤＣグルーブが半径方向において一定間隔で形成されていれば、先に説明した実施の形態としての手法による記録動作が行われることで、面記録密度を一定にする効果を同様に得ることができる。

また、次の図１２に示す例は、図１１の例と同様にピット列によるトラックとＤＣグルーブによるトラックとが形成される例であるが、この場合は第１サイドビームスポットによりピット列上のアドレス情報を読み出し、メインビームスポットによりトラッキングサーボ・フォーカスサーボを行う点が異なる。
先に述べたようにホログラムはメインビームスポットと同じ位置に記録されるので、この場合は、ＤＣグルーブ上にホログラムの記録が行われることになる。また、この場合もトラッキングサーボはＤＣグルーブに基づき行われるので、ホログラムの記録位置を案内するトラックは、ＤＣグルーブによるトラックとなる。
この場合も案内トラック上に対しホログラムの記録が行われることから、案内トラックとしてのＤＣグルーブが半径方向において一定間隔で形成されていれば、先に説明した実施の形態としての手法による記録動作が行われることで同様の効果を得ることができる。

また、図１３の例は、図１１、図１２に示した構造によるホログラム記録媒体に対し、１ビームスポットで位置制御を行う場合の例を示している。つまりこの場合は、先の図１の記録再生装置の場合と同様に、ピット列のアドレス情報の読み出し、及びピット列によるトラックに基づくトラッキングサーボ・フォーカスサーボを１ビームスポットで行うことになる。

また、これまでの説明では、アドレス情報はピット列で記録するものとしたが、グルーブの幅を周期的に変えて、その周期情報によってアドレス情報を記録することもできる。
或いは、グルーブ（溝）の深さに差を与え、該溝深さの差の情報によってアドレス情報を記録することもできる。
何れの場合も、グルーブのみでアドレス情報の記録ができるので、図１２の場合のようなピット列の併走は不要とすることができる。

また、これまでの説明では、ホログラムの記録（再生）と位置制御とをそれぞれ波長の異なる別々のレーザ光源を用いて行う場合を例示したが、ホログラムの記録のためのレーザ光源のみを用いて、ホログラムの記録と位置制御とを行うようにすることもできる。
図１４は、その場合のホログラム記録媒体（ホログラム記録媒体ｎ−ＨＭとする）の断面構造を例示した図である。
このホログラム記録媒体ｎ−ＨＭとしては、先の図２に示したホログラム記録媒体ＨＭと比較して、反射膜３３、及び中間層３４が省略された点が異なる。その上で、この場合の基板３６上の反射膜としては、ホログラムの記録再生のためのレーザ光を反射するように構成された反射膜４０が用いられ、該反射膜４０上に記録層３２が形成されることになる。

ここで、ホログラムの記録のためのレーザ光源のみを用いてホログラムの記録再生と位置制御とを行う場合、記録再生装置としては、ホログラム記録媒体ｎ−ＨＭからの反射光がイメージセンサ１５側とフォトディテクタ１４側との双方に導かれるように光学系の構成を変更すればよい。
なお、ピット列によるトラック上に対してホログラムの記録を行ってしまうと、記録されたホログラムの再生時において、ホログラムの再生光にピット列の凹凸に応じた変化が生じてしまい、ホログラムの再生光の検出精度が低下する虞がある。そこで、先の図１１、図１２の例のようにビームを分割し、サイドビームによってピット列によるトラックに記録されたアドレス情報の読み出し及びトラッキングサーボを行い、メインビームによりホログラムの記録再生を行うようにすることで、この問題を回避することができる。つまりこのような手法を採ることで、ホログラムは、ピット列から所定距離（サイドビームスポット〜メインビームスポット間の距離）だけ離間された位置で記録・再生されるので、ピット列による影響を受けずにホログラムの再生を行うことが可能となる。

また、これまでの説明では、反射膜を備える反射型のホログラム記録媒体に対して記録再生を行う場合のみを例示したが、反射膜を備えない透過型のホログラム記録媒体に対する記録を行う場合にも本発明は好適に適用できる。
透過型のホログラム記録媒体を用いる場合、記録再生装置としては、照射した参照光に応じて反射光として得られる再生像をイメージセンサ１５側に導くための偏光ビームスプリッタ６（及び１／４波長板９）は不要とすることができる。また、トラックが形成される層からの反射光（位置制御用の反射光）をフォトディテクタ１４側に導くための偏光ビームスプリッタ１３も不要とすることができる。
この場合、参照光の照射に応じて得られる再生光はホログラム記録媒体自体を透過することになるので、レーザ光の出射点側から見てホログラム記録媒体の反対側にさらに対物レンズを設けておき、上記透過光としての再生光を当該対物レンズを介してイメージセンサ１５側に導くように構成すればよい。同様に、トラック形成層を透過した位置制御用のレーザ光の再生光としてもホログラム記録媒体自体を透過することになるので、該透過光としての再生光を上記対物レンズを介してフォトディテクタ１４側に導くように構成すればよい。

また、これまでの説明では、参照光と信号光とを同一軸上に配置して記録を行うコアキシャル方式が採用される場合に本発明が適用される場合を例示したが、本発明としては、記録時に信号光と参照光とを別々に照射するいわゆる２光束方式が採用される場合にも好適に適用できる。
その場合、記録再生装置としては、記録時に信号光を生成するための光源とＳＬＭの組と、参照光を生成するための光源とＳＬＭの組とを別々に設け、さらにそれぞれで生成される信号光・参照光を別々の角度でホログラム記録媒体に導くように光学系の構成を変更すればよい。

本発明の実施の形態としての記録装置の内部構成について示したブロック図である。 実施の形態で用いるホログラム記録媒体の断面構造を示した図である。 トラックがスパイラル状に形成される場合の例を示した図である。 トラックが同心円状に形成される場合の例を示した図である。 本実施の形態としての記録手法について説明するための図として、ホログラム記録媒体上に形成される各トラックと、トラックに沿って記録されたホログラムとの関係を模式的に示した図である。 第１の手法により各記録対象トラック間のトラックピッチ（形成トラックの本数）を計算した結果を示す図である。 第２の手法により各記録対象トラック間のトラックピッチ（形成トラックの本数）を計算した結果を示す図である。 トラック番号変換テーブルの情報内容（第１の手法の場合）を例示した図である。 トラック番号変換テーブルの情報内容（第２の手法の場合）を例示した図である。 実施の形態としての記録動作を実現するために実行されるべき処理の手順を示したフローチャートである。 アドレス情報を記録したトラックとホログラムの記録位置を案内するためのトラックとを別々に設ける変形例について説明するための図である。 アドレス情報を記録したトラックとホログラムの記録位置を案内するためのトラックとを別々に設ける他の変形例について説明するための図である。 他の変形例について説明するための図である。 変形例としてのホログラム記録媒体の断面構造を示した図である。 ホログラムの多重記録について説明するための図である。 ＣＡＶ、ＣＬＶ、ＭＺ−ＣＡＶの各方式ごとの優劣を表にして示した図である。

符号の説明

１ 第１レーザ、２ シャッター、３ ガルバノミラー、４,８ ミラー、５ ＳＬＭ（空間光変調器）、６,１３ 偏光ビームスプリッタ、７ ダイクロイックミラー、９ １／４波長板、１０ 対物レンズ、１１ ２軸機構、１２ 第２レーザ、１４ フォトディテクタ、１５ イメージセンサ、１６ 記録変調部、１７ データ再生部、１８ スピンドルモータ、１９ スピンドル制御回路、２０ スライド機構、２１ スライド駆動部、２２ マトリクス回路、２３ アドレス検出・クロック生成回路、２４ サーボ回路、２５ 制御部、２６ メモリ、２６ａ トラック番号変換テーブル、３０ 反射防止膜、３１ カバー層、３２ 記録層、３３,３５ 反射膜、３４ 中間層、３６ 基板、ＨＭ ホログラム記録媒体、ＴＲ トラック

Claims (5)

1. 記録データに応じた空間光変調を受けて生成された信号光と共に参照光が照射されることに応じて上記信号光と上記参照光との干渉縞が形成されることで上記信号光に応じたホログラムの記録が行われる記録層と、上記記録層に対する上記ホログラムの記録位置を案内するための案内トラックが半径方向において等間隔に形成されているトラック形成層とを備えたホログラム記録媒体を回転駆動する回転駆動手段と、
   光源からの光に対し記録データに応じた空間光変調を施すことで上記信号光を生成する信号光生成手段と、
   光源からの光に対し所定パターンによる空間光変調を施すことで上記参照光を生成する参照光生成手段と、
   上記信号光生成手段により生成された上記信号光と、上記参照光生成手段により生成された上記参照光とを上記ホログラム記録媒体に照射して、上記ホログラム記録媒体に上記信号光に応じたホログラムを記録する記録手段と、
   上記ホログラム記録媒体が一定の回転速度で回転駆動されるように上記回転駆動手段による回転動作を制御する回転制御手段と、
   上記ホログラム記録媒体に形成される各案内トラックのうちから、外周側ほど上記ホログラムの半径方向記録間隔が半径位置に対して反比例して狭まるようにホログラムを記録するための案内トラックを選択し、該選択した案内トラックに沿ってホログラムが記録されるように上記記録手段を制御する記録制御手段と
   を備える記録装置。
2. 請求項１に記載の記録装置において、
   上記ホログラム記録媒体に形成される各案内トラックのうちから、外周側ほど上記ホログラムの半径方向記録間隔が半径位置に対して反比例して狭まるようにホログラムを記録するために上記ホログラムの記録が行われるべき案内トラックを定めた記録対象トラック特定情報が記憶された記憶手段をさらに備え、
   上記記録制御手段は、
   上記記録対象トラック特定情報に基づき、ホログラムを記録すべき案内トラックを選択する。
3. 請求項２に記載の記録装置において、
   上記ホログラム記録媒体における上記案内トラックは、アドレス情報を記録したピット列によって形成されており、
   上記ピット列としての案内トラックに記録された上記アドレス情報の再生を行うアドレス情報再生手段をさらに備える。
4. 請求項２に記載の記録装置において、
   上記ホログラム記録媒体における上記案内トラックは連続溝で形成されていると共に、上記連続溝による案内トラックと併走するようにしてアドレス情報を記録したピット列が形成されており、
   上記連続溝としての案内トラックに基づき上記信号光と上記参照光との照射位置が当該案内トラック上をトレースするように制御を行う位置制御手段と、
   上記ピット列によって記録された上記アドレス情報の再生を行うアドレス情報再生手段とをさらに備える。
5. 記録データに応じた空間光変調を受けて生成された信号光と共に参照光が照射されることに応じて上記信号光と上記参照光との干渉縞が形成されることで上記信号光に応じたホログラムの記録が行われる記録層と、上記記録層に対する上記ホログラムの記録位置を案内するための案内トラックが半径方向において等間隔に形成されているトラック形成層とを備えたホログラム記録媒体を一定の回転速度で回転駆動する回転駆動ステップと、
   光源からの光に対し記録データに応じた空間光変調を施すことで上記信号光を生成する信号光生成ステップと、
   光源からの光に対し所定パターンによる空間光変調を施すことで上記参照光を生成する参照光生成ステップと、
   上記ホログラム記録媒体に形成される各案内トラックのうちから、外周側ほど上記ホログラムの半径方向記録間隔が半径位置に対して反比例して狭まるようにホログラムを記録するための案内トラックを選択し、該選択した案内トラックに沿ってホログラムが記録されるように、上記信号光生成ステップにより生成した上記信号光と上記参照光生成ステップにより生成した上記参照光とを上記ホログラム記録媒体に照射してホログラムの記録を行う記録ステップと
   を有する記録方法。

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