JP4631473B2 - ホログラム記録再生装置およびホログラム記録再生方法 - Google Patents

Description

本発明は、ホログラム技術を用いて記録と再生を行うホログラム記録再生装置およびホログラム記録再生方法に関する。

ホログラフィを使ってデータを記録するホログラム記録再生装置の開発が進められている。ホログラム記録再生装置では、変調された（データが重畳された）信号光、変調されない参照光の２つをレーザ光から生成し、これらをホログラム記録媒体の同一場所に照射する。その結果、ホログラム記録媒体上で信号光と参照光が干渉して照射点に回折格子（ホログラム）が形成され、ホログラム記録媒体にデータが記録される。

記録済みのホログラム記録媒体に参照光を照射することで、記録時に形成された回折格子から回折光（再生光）が発生する。この再生光は記録時の信号光に重畳されたデータを含んでいるので、これを受光素子で受光して記録した信号を再生できる。

ホログラム記録媒体に多くの情報を記録するために、ホログラム記録媒体に多数のホログラムを形成する場合がある。この場合、ホログラム記録媒体上の異なる箇所にホログラムを形成するとは限らず、ホログラム記録媒体の同一箇所（または、互いに重なり合う領域）にホログラムを形成することも可能である。これが、いわゆる多重記録であり、角度多重方式、波長多重方式、回転多重方式、シフト多重方式、種々の方式が提案されている。
また、現在の光ディスクの光学系を踏襲するかたちの光学系としてコリニア方式が重要視されている。本方式では反射型光学系を用いているため現在の光ディスクのサーボ系を用いることが出来、さらに相関シフト多重を用いているためにディスクの回転のみで多重記録が可能である。

たとえば、角度多重方式では、ホログラム記録媒体の同一箇所に参照光の入射角度を変化（シフト）させてホログラムを形成する。再生時に記録時と同様の参照光を用いることで、同一箇所に形成された複数のホログラムそれぞれに対応する再生光、ひいてはデータを得ることができる。

また、シフト多重方式は、ホログラム記録媒体上の光の照射位置を、このホログラム記録媒体上で形成されるホログラムパターンのサイズよりも小さいピッチでシフト（横ずらし）させてホログラムを記録する方法である。

コリニア方式は、中央に信号光のパターンを、その周りを囲むような形で参照光のパターンを配置することで、全ての方向から信号光と参照光とが干渉してホログラムを記録する方式である。

角度多重方式に比べ、シフト多重方式・コリニア方式は、ディスク状のホログラム記録媒体の回転のみでホログラムを多重記録することが可能であるため、光学系を簡略化できること、また、現在普及しているＣＤ、ＤＶＤなどの現在の光ディスクドライブ用のものと類似した光学系を利用できるため既存のサーボ技術を使いこなすことができるなど、様々な利点を有する。

しかしながら、シフト多重方式では、トラック間のシフトピッチをつめると、トラック間でのクロストークノイズが発生しやすくなり、信頼性が低下する。この点からシフト多重方式での記録密度の向上は困難であった。また、この問題はコリニア方式においても同様であった。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、記録密度の向上および信頼性の向上を図ることのできるホログラム記録再生装置およびホログラム記録再生方法を提供することにある。

本発明に係るホログラム記録再生装置は、複数のトラックを有するディスク状のホログラム記録媒体の前記トラックに沿って記録または再生が行われるホログラム記録再生装置であって、レーザ光を出射する、発振波長を変えることのできるレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を信号光と参照光に分岐する光分岐素子と、前記光分岐素子で分岐された信号光を変調する光変調素子と、前記光変調素子で変調された信号光および前記光分岐素子で分岐された参照光を前記ホログラム記録媒体の略同一箇所に集光する光学系と、前記ホログラム記録媒体からの再生光を検出する光検出素子と、前記ホログラム記録媒体上で記録または再生が行われる前記トラックの位置に応じて前記レーザ光源の発振波長を切り替える制御手段とを具備することを特徴とする。

制御手段は、より具体的には、波長情報取得手段により取得された波長の情報に基づいて、レーザ光源の発振波長を記録位置または再生位置に応じて切り替えるものである。

この発明では、ホログラム記録媒体上で記録または再生が行われるトラックの位置に応じてレーザ光源の発振波長を切り替えることによって、ホログラム記録媒体上でのトラックを横断する方向でのシフト選択性を高めることができるとともに、隣り合うトラック間でのクロストークの影響を抑えることができる。

また、本発明のホログラム記録再生装置は、ホログラム記録媒体に予め記録されている、位置に対応する波長の情報を取得する波長情報取得手段をさらに具備し、制御手段は、波長情報取得手段により取得された波長の情報に基づいて、レーザ光源の発振波長を切り替えるものとしてもよい。

ホログラム記録媒体に予め記録されている位置に対応する波長の情報に基づいてレーザ光源の発振波長を切り替えることで、ホログラム記録媒体ごとに最適な発振波長の切り替えが可能になる。

さらに、本発明のホログラム記録再生装置は、波長情報取得手段により取得された波長の情報に基づいて、再生時に受光素子の位置を補正する位置補正手段をさらに具備するものであってよい。これにより、再生時に、波長を変えることによって回折光の角度ずれが生じることに起因する受光素子の平面方向やフォーカス方向の位置ずれを解消することができる。

ホログラム記録媒体に予め記録されている波長の情報は、各々のトラックの位置に１対１に対応するものであってもよいが、連続する所定数のトラックの位置を１つのグループとして複数のグループに分け、このグループ内で順位付けられる共通の位置ごとに異なる波長を割り当てることによって、ホログラム記録媒体に記録される波長の情報量を大幅に減らすことができ、波長の情報によるメモリの消費量を減らすことができる。

以上のように、本発明によれば、記録密度の向上および信頼性の向上を図ることのできるホログラム記録再生装置およびホログラム記録再生方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、本発明の実施形態にかかるホログラム記録再生装置の多重方式を示す図である。同図に示すように、この実施形態では、ディスク状のホログラム記録媒体（以下、単に「ディスク」と記述）１のトラック２に沿って、光の照射位置３をホログラムパターンのサイズよりも小さいピッチでシフトさせるシフト多重方式に、トラック２に応じてレーザ光源の発振波長を切り替える波長多重方式を併用したものである。また、ディスク１のたとえば最内周には、このディスク１の各々のトラック２に対する波長の情報を含むヘッダ情報が記録されたヘッダ情報記録領域４が設けられている。

シフト多重方式では、参照光をレンズで絞ってディスクに入射させることによって、この入射した光は球面波の１部として扱われる。この球面波である参照光と、情報をもった光(信号光）との干渉によってディスクにホログラムが記録される。再生時には、図２に示すように、参照光５のみを照射することで、ディスク１に記録されたホログラムからの回折光（再生光）６が得られる。

ホログラムの記録された位置から参照光５の照射位置を、参照光と信号光の２光波の入射平面に対して平行な方向（ディスク１のトラック２に沿った方向）にずらすと、ホログラムに対して参照光５の入射角が変化したことと同等となり、ホログラムサイズよりも十分に小さいシフト量でも回折光が得られなくなる。したがって、参照光５として球面波を用いることによって、非常に細かいピッチでホログラム記録を行うことが可能となり、多重数を上げることができる。

２光波の入射平面に対して平行な方向（ディスク１のトラック２に沿った方向）はブラッグの条件が適応される方向であるため非常に高いシフト選択性を持つが、２光波の入射平面に対して垂直な方向（ディスク１のトラック２を横断する方向）は、２光波の入射平面に対して平行な方向よりもシフト選択性が劣る。

そこで、２光波の入射平面に対して垂直な方向にシフトするときに波長を変えることによって、２光波の入射平面に対して垂直な方向のシフト選択性を改善することができ、トラック間のピッチをより縮小することができるとともに、トラック間のクロストークノイズを抑えることも可能になる。

図３は、あるトラックの記録に用いた波長を中心に再生用の波長を前後にシフトさせて回折効率を測定した結果を示すグラフである。

このグラフに示されるように、あるトラックの記録に用いた波長（４０７ｎｍ）から約０．７ｎｍシフトさせた波長で回折効率が０となっている。したがって、これ以上波長をシフトさせれば、再生するトラック以外のトラックからの回折光による影響を抑えることができる。

また、トラック間でのクロストークを抑えるためには、必ずしも、上記の回折効率が０となるような波長のシフト量は必要なく、そのクロストークの度合いやトラック間距離などの様々な要素を考慮して、最適な波長のシフト量を決める必要がある。

シフトさせる波長の範囲を式で示す。透過型ホログラムにおける記録に用いる波長をλ_０、参照光の入射角をθ、メディア厚みをＬ、メディアの屈折率をｎとすると、透過型ホログラム、反射型ホログラム各々について回折光が最初に０に達するまでの波長シフト幅Δλは以下のように表される。

この波長シフト幅Δλだけ波長をシフトさせることによって、同一箇所に書かれたホログラムに対して回折光は発生しなくなって望みのホログラムのみを再生することができる。しかし、波長シフト幅Δλが大きくなるとホログラムからの回折光が角度ずれを起こすため、できるだけ波長シフト幅Δλに近い波長シフト量にする必要がある。

ここで、波長シフト量をΔλ、記録された回折格子間隔をΛ、元の読み出し角度（ブラッグの回折条件と合った時の角度）をθ_Ｂとすると、ディスク外での回折光の角度ずれθ_outsideは以下のようになる。

フーリエ光学系において、この角度ずれは実像面（ＣＣＤ上）での位置ずれとなるので、この位置ずれを補正可能なように、ＣＣＤ位置を再生波長に応じてシフトさせるような機構にしておくか、あるいは波長がずれてもイメージエリアが十分にディテクトできるようなマージンを有するＣＣＤが必要となる。

次に、ヘッダ情報について説明する。

図１に示したディスク１のヘッダ情報記録領域４には、ディスクの半径（Ｒ）方向の各位置（各トラック）ごとの記録再生用の波長の情報が記述される。各々のトラックごとに異なる波長を割り当ててもよいが、波長可変光源の可変領域の制約から、ディスクにおいて連続する所定数のトラックを１つのグループとして、すべてのトラックを複数のグループに分け、グループ内で順位付けられる各々のトラックごとに異なる波長を割り当てるようにしてもよい。たとえば、図４に示すように、連続するトラックＴ0〜Ｔ5をグループＧ1、次の連続するトラックＴ6〜Ｔ11をグループＧ2とし、各々のグループＧ1，Ｇ2内で順位付けられる共通のトラック（Ｔ0とＴ6、Ｔ10とＴ7、Ｔ2とＴ8、Ｔ3とＴ9、Ｔ4とＴ10、Ｔ5とＴ11）ごとに異なる波長を割り当てる。

全体の波長可変領域をΔλtotal、隣のトラックとの波長可変量をΔλとすると、グループの中のトラック数ＮはΔλtotal／Δλとなる。すなわち、図４の例では、１つのグループのトラック数は６とされ、各々のグループの各トラックに、６種類の波長か同じ順番に共通に割り当てられている。これにより、グループの何番目のトラックであるかという情報を取得するだけで、記録再生用の波長を知ることができ、全てのトラックの波長情報をヘッダ情報として記録しておく必要がなくなるという利点が生じる。

図５はディスクの各トラックをグループ分けしない場合（Ａ）とグループ分けした場合（Ｂ）のヘッダ情報の情報量の違いを示す図である。図５（Ａ）に示すように、グループ分けしない場合には、たとえば、トラック位置情報と波長情報を８ｂｉｔとすれば、（８ｂｉｔ×トラック数）分の情報量となるのに対し、図５（Ｂ）に示すように、グループ分けした場合には、（８ｂｉｔ×グループ内での波長分割数）分の情報量で済み、大幅なヘッダ情報量の減少が見込まれる。

次に、本発明を適用したホログラム記録再生装置のより具体的な実施形態について説明する。

図６は本実施形態のシフト多重方式のホログラム記録再生装置の光学系の構成を示す図である。

同図において、１１はホログラム記録媒体としてのディスクである。このディスク１は、光が入射される側より、図示せぬ反射防止膜、一方の保護層としてのプラスチック基板１２、記録層１３、トラックグルーブ・アドレスグルーブ１４、および他方の保護層としてのプラスチック基板１５で構成される。

上記の記録層１３は、信号光と参照光とによる干渉縞を屈折率（あるいは、透過率）の変化として記録するものである。記録層１３は、光の強度に応じて屈折率（あるいは、透過率）の変化が行われる材料であれば、有機材料、無機材料の別を問うことなく利用可能である。無機材料として、例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）のような電気光学効果によって露光量に応じ屈折率が変化するフォトリフラクティブ材料を用いることができる。有機材料として、例えば、光重合型フォトポリマを用いることができる。光重合型フォトポリマーは、その初期状態では、モノマーがマトリクスポリマーに均一に分散している。これに光が照射されると、露光部でモノマーが重合する。また、ポリマー化するにつれて周囲からモノマーが拡散移動してモノマーの濃度が場所によって変化することで、屈折率（あるいは透過率）が変化する。この原理により、記録層１３には、参照光と信号光との干渉によって生じる干渉縞が屈折率（あるいは透過率）の変化として記録される。

トラックグルーブ・アドレスグルーブ１４は、ディスク１へのトラッキング、フォーカス等のサーボ制御や、アドレス情報の読み取りを行うために設けられる。ディスク１には、このトラックグルーブ・アドレスグルーブ１４がトラックに沿って形成されている。なお、アドレス情報はグループの周波数の値などに変調されている。

１００はホログラム記録再生装置の光学ユニットである。この光学ユニット１００は、波長可変レーザ光源２１、コリメートレンズ２２、アイソレ−タ２３、１／２波長板２４、メカニカルシャッター２５、偏光ビームスプリッタ２６、波長板２７、偏光ビームスプリッタ２８、１／２波長板２９、偏光ビームスプリッタ３０、１／２波長板３１、リレ−レンズ３２、ピンホ−ル３３、ダイクロイックミラー３４、対物レンズ３５、サーボ用駆動ユニット３６、参照光用の１／２波長板３７、参照光用のピンホール３８、ガルバノミラー３９、レンズ４０、反射型液晶４１、倍率調整用レンズ４２、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）４３、サーボ用光源４４、コリメートレンズ４５、グレーティング４６、ビームスプリッタ４７、集光用レンズ４８、シリンドリカルレンズ４９、受光素子５０を有する。

波長可変レーザ光源２１は、出射光の波長を可変することのできるレーザ光源であり、レーザ素子としては、たとえば、波長４０５ｎｍのＬＤや、波長５３２ｎｍのＮｄ−ＹＡＧレーザを用いることができる。

コリメートレンズ２２は、波長可変レーザ光源２１から照射されたレーザ光を平行光に変換する光学素子である。

アイソレ−タ２３は、戻り光を防ぐための光学素子である。

１／２波長板２４は、ｐ偏光とｓ偏光の割合を調節する光学素子である。

メカニカルシャッター２５は、波長可変レーザ光源２１より出射された光の開閉を行う手段である。

偏光ビームスプリッタ２６は、メカニカルシャッター２５を通過した光をｐ波の信号光ライン５１とｓ波の参照光ライン５２とに分割する光学素子である。

波長板２７は、光の強度を調節する光学素子である。

偏光ビームスプリッタ２８は、波長板２７を通過した光のｐ偏光成分のみを空間光変調器としての反射型液晶４１に入射し、反射型液晶４１からの戻り光を反射する光学素子である。

１／２波長板２９は、偏光ビームスプリッタ２８を反射した光をｐ偏光に戻すための光学素子である。

偏光ビームスプリッタ３０は、１／２波長板２９から入射した光を透過し、ディスク１で反射されて１／２波長板３１から戻ってきた光（再生光）を反射するための光学素子である。

１／２波長板３１は、記録時に偏光ビームスプリッタ３０より入射した光をそのまま通し、再生時にホログラム記録媒体１からの戻り光の偏光方向を９０度回してｐ偏光からｓ偏光にするための光学素子である。

リレ−レンズ３２は、１／２波長板３１を通過した信号光をピンホ−ル３３に伝播するための光学素子である。

ピンホ−ル３３は、信号光のビーム径を絞って液晶からの高次の回折光をカットするための光学素子である。

ダイクロイックミラー３４は、記録再生に用いる光（波長可変レーザ光源２１からのレーザ光）とサーボに用いる光（サーボ用光源４４からのレーザ光）とを同一の光路にするための光学素子である。ダイクロイックミラー３４は、波長可変レーザ光源２１とサーボ用光源４４とでレーザ光の波長が異なることに対応して、波長可変レーザ光源２１からの記録再生光を透過し、サーボ用光源４４からのサーボ光を反射する。

対物レンズ３５は、信号光およびサーボ用の光をディスク１の所定の層位置に集光するための光学素子である。

サーボ駆動ユニット３６は、受光素子５０からのトラッキングエラー信号およびフォ−カスエラー信号により対物レンズ３５を２軸方向に駆動することによって、トラッキング制御およびフォ−カス制御を行うための駆動機構であり、各々の軸方向に対物レンズ３５を駆動するためのコイル３６Ａ、３６Ｂを有する。

ミラー３９は、ディスク１への参照光の入射角度を変調するためのミラーである。

レンズ４０は、ガルバノミラー３９からの参照光を集光してディスク１の所定の層位置へ入射する光学素子である。

反射型液晶４１は、信号光を空間的に（ここでは、２次元的に）変調して、デ−タを重畳する空間光変調器である。空間光変調器としては、反射型液晶のほか、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ Ｍｉｒｒｏｒ）や、透過型の素子である透過型液晶素子を用いることができる。

倍率調整用レンズ４２は、偏光ビームスプリッタ３０で反射して入射した再生光の倍率を調整するための光学素子である。

ＣＣＤ４３は、再生光の画像を入力するための受光素子である。この受光素子はＣＭＯＳであってもよい。

サーボ用光源４４は、トラッキングサーボ、フォーカスサーボ等のサーボ制御を行うための光源であり、波長可変レーザ光源２１とは波長の異なるレーザ光を出射する。

コリメートレンズ４５は、サーボ用光源４４から照射されたレーザ光を平行光に変換する光学素子である。

グレーティング４６は、コリメートレンズ４５から出射されたレーザ光を３つのビームに分割するための光学素子であり、２枚の素子から構成される。サーボ制御のためにレーザ光の分割が行われる。

ビームスプリッタ４７は、グレーティング４６から出射されたレーザ光を透過し、ディスク１から反射されて戻ってきた戻り光を反射するための光学素子である。

集光用レンズ４８は、ビームスプリッタ４７からの戻り光を受光素子５０に集光するための光学素子である。

シリンドリカルレンズ４９は、集光用レンズ４８から出射されたレーザ光のビーム形状を円形から楕円形に変換するための光学素子である。

受光素子５０は、戻り光を受光し、トラッキングサーボ制御のためのトラッキングエラー信号とフォーカスサーボ制御のためのフォーカスエラー信号を出力するための素子、たとえばＣＣＤである。

ディスク１は、図示しないスピンドルモ−タで回転される。ディスク１が移動することから、ディスク１への記録・再生は移動方向に形成されたトラックに沿って行われる。

次に、このホログラム記録再生装置の動作を説明する。

波長可変レーザ光源２１より出射した光は、コリメートレンズ２２によって平行光になり、戻り光を防ぐためにアイソレ−タ２３を通す。その後、１／２波長板２４によってｐ偏光とｓ偏光の割合を調節され、偏光ビームスプリッタ２６によってｐ波の信号光ライン５１とｓ波の参照光ライン５２とに分割される。

信号光は波長板２７によって強度が調節され、偏光ビームスプリッタ２８を通じてｐ偏光成分のみが空間光変調器としての反射型液晶４１に入射される。反射型液晶４１によって変調された光は、偏光が９０°回転するために偏光ビームスプリッタ２８にて反射する。偏光ビームスプリッタ２８を反射した光は、１／２波長板２９によって再びｐ偏光に戻され、偏光ビームスプリッタ３０を透過して１／２波長板３１に入る。この１／２波長板３１は偏光方向を変えないような回転角になっており、入射してきたｐ偏光をそのまま透過する。その後、信号光はリレ−レンズ３２を伝播される。このときピンホ−ル３３により、液晶からの高次の回折光がカットされる。

続いて、信号光はダイクロイックミラー３４を通過する。ダイクロイックミラー３４を通過した光は、対物レンズ３５によって集光されてディスク１に入射する。

一方、偏光ビームスプリッタ２６によって分離された参照光は、１／２波長板３７によってｐ偏光に戻され、ピンホ−ル３８によってビーム径を調節され、ガルバノミラー３９によって角度が変調された後、レンズ４０によって集光されて、信号光と干渉するようにディスク１の同一個所に入射される。その結果、ディスク１に干渉縞が形成される。この際、反射型液晶４０によって空間変調された情報がディスク１にホログラムとして記録される。

記録時の光の開閉はメカニカルシャッター２５を開閉して行われる。ただし、メカニカルシャッター２５を開閉に代えて反射型液晶４１のオン・オフによって行うようにしてもよい。あるいは、波長可変レーザ光源２１の出射光のオン・オフによって行ってもよい。 シフト多重で記録を行う場合、ディスク１をホログラムサイズより小さい量シフト（回転）させてから、信号光と参照光をディスク１に照射する。

ディスク１の一つのトラックへの多重記録が終了して次のトラックへの記録に移行する際、波長可変レーザ光源２１の出射光の波長を、ヘッダ情報により指定された波長に切り替えて、次のトラックへの記録へと移行する。

再生時には、反射型液晶４１上で、参照光に相当するパタ−ンのみを表示させ、その参照光成分のみをディスク１に入射する。これにより、ディスク１に記録されたホログラムから回折光（再生光）が発生する。この再生光は信号光と逆の光路をたどり、対物レンズ３５を通り、ダイクロイックミラー３４を透過してリレ−レンズ３２を通る。リレ−レンズ３２を通る途中でピンホ−ル３３によってノイズがカットされる。その後、波長板３１は偏光方向が９０度回転するように設定されているため、再生光は１／２波長板３１によってｓ偏光になり、偏光ビームスプリッタ３０で反射されて、倍率調整用レンズ４２にて倍率が調整され、ＣＣＤ４３で、反射型液晶４１での空間的な２次元デ−タに対応する電気信号に変換される。ＣＣＤ４３からの出力は、図示しない信号処理部によって２値化され、時系列２値化デ−タに変換される。

一方、サーボ用光源４４より出射された光は、コリメートレンズ４５によって平行光に変換され、グレーティング４６にて３つのビームに分割される。グレーティング４６から出射されたレ−ザ光は、ビームスプリッタ４７、偏光ビームスプリッタ４８、ハーフミラー４９を透過してダイクロイックミラー３４に達し、ダイクロイックミラー３４にて記録再生用の光と同一の光路に乗せられ、対物レンズ３５によりディスク１に入射される。

ディスク１から反射したサーボ光は、対物レンズ３５を通してダイクロイックミラー３４に戻り、ここで反射されて、ビームスプリッタ４７に戻る。戻りサーボ光はビームスプリッタ４７で反射されて集光用レンズ４８に入射し、ここで集光された後、シリンドリカルレンズ４９にてビーム形状が円形から楕円形に変換されて受光素子５０にて受光される。受光素子５０からは、戻り光に対してトラッキングサーボ制御のためのトラッキングエラー信号、フォ−カスサーボ制御のためのフォ−カスエラー信号などが出力される。

次に、本実施形態のホログラム記録再生装置の制御系の構成について説明する。

図７は、このホログラム記録再生装置の電気的な構成を示す図である。

同図に示すように、このホログラム記録再生装置は、ディスク１を駆動するスピンドルモータ６０、スピンドルモータ６０を制御するスピンドルモータ制御部６１、受光素子５０の出力に基づきトラッキングおよびフォーカシングのサーボのための演算処理を行うサーボ制御部６３、サーボ制御部６３からの制御信号に基づいてサーボ駆動ユニット３６を制御するサーボメカ制御部６４、ＣＣＤ４３の再生信号を処理する再生信号処理部６５、メカニカルシャッター２５の開閉を制御するシャッター制御部６６、反射型液晶４１を制御するＳＬＭ制御部６７、ＣＣＤ４３の平面方向およびフォーカス方向の位置を制御するＣＣＤステージ制御部６８、波長可変レーザ光源２１の発振波長を制御する発振波長制御部６９、および、このホログラム記録再生装置を全体的に制御する制御コンピュータ７０を備えている。

制御コンピュータ７０は、ディスク１の図１に示したヘッダ情報記録領域４から読み込んだヘッダ情報である波長情報を格納するメモリ７０ａと、演算処理ユニット７０ｂとを有している。
演算処理ユニット７０ｂは、メモリ７０ａに格納された波長情報とこれから記録または再生を行うトラックの情報に基づき、波長可変レーザ光源２１の発振波長を発振波長制御部６９を通じて切り替える制御を行う。また、演算処理ユニット７０ｂは、再生時に、波長を変えることによって回折光の角度ずれが生じることに起因するＣＣＤ４３の平面方向やフォーカス方向の位置ずれを補正するように、メモリ７０ａに格納された波長情報に基づいて、ＣＣＤ４３の位置をＣＣＤステージ制御部６８を通じて制御する。この制御は具体的には、予め波長ごとのＣＣＤ４３の出力画像のずれ量と、これが０となるようなＣＣＤ４３の位置補正量を算出し、このＣＣＤ４３の位置補正量をメモリ７０ａなどに波長情報と対応付けて格納しておき、このメモリ７０ａから波長情報に対応するＣＣＤ４３の位置補正量を読み出してＣＣＤステージ制御部６８に制御量として供給することによって行われる。さらに、演算処理ユニット７０ｂは、多重記録のために決められたシフト量をスピンドルモータ制御部６１に供給して、ディスク１をそのシフト量だけ回転させるように制御したり、シャッター制御部６６を通じて、決められた記録スケジューリングに従ってメカニカルシャッター２５を開閉させる制御などを行う。

次に、このホログラム記録再生装置における波長の切り替え制御について説明する。

図８は記録・再生時の波長切り替え制御の流れを示すフローチャートである。

まず、制御コンピュータ７０の演算処理ユニット７０ａは、ディスク１の図１に示したヘッダ情報記録領域４からヘッダ情報を再生するように制御を行い、再生されたヘッダ情報を制御コンピュータ７０のメモリ７０ａに格納する（ステップＳ１）。

演算処理ユニット７０ａは、これから記録または再生が行われるトラックの位置情報を取得し（ステップＳ２）、このトラックに対応する波長情報をメモリ７０ａに格納されているヘッダ情報を参照して取得する（ステップＳ３）。

次に、演算処理ユニット７０ａは、ヘッダ情報から取得した波長で波長可変レーザ光源２１を発振させるように発振波長制御部６９に制御信号を出力する（ステップＳ４）。これにより、波長可変レーザ光源２１の発振波長がトラックに対して決められた波長に設定され、この波長でホログラムの記録または再生が行われる。

ディスク１の１つのトラックへの多重記録または再生が終了して次のトラックへの記録または再生に移行する際、上記と同様に、波長可変レーザ光源２１の出射光の波長をヘッダ情報から取得した波長に切り替えて、次のトラックの記録または再生へと移行する。

以上説明した本実施形態のホログラム記録再生装置によれば、ディスク１上のトラック位置に応じて波長可変レーザ光源２１の発振波長を切り替えることによって、トラックを横切る方向でのシフト選択性を高めることができるとともに、隣り合うトラック間でのクロストークの影響を抑えることができる。

また、ディスク１１のヘッダ情報として予め記録されている波長の情報に基づいて波長可変レーザ光源２１の発振波長を切り替えることで、ディスク１ごとに最適な発振波長の切り替えが可能になる。

さらに、本実施形態のホログラム記録再生装置によれば、メモリ７０ａに格納された波長情報に基づいてＣＣＤ４３の位置を補正することで、再生時に、波長を変えることによって回折光の角度ずれが生じることに起因するＣＣＤ４３の平面方向やフォーカス方向の位置ずれを解消できる。

以上、シフト多重方式に本発明を適用した実施形態を説明したが、本発明はコリニア方式に適用した場合でも有効である。

図９に示すように、コリニア方式では、信号光７１の周りを囲むように参照光７２のパターンが配置されることで、全ての方向から信号光７１と参照光７２とが干渉してホログラムがホログラム記録媒体であるディスク１に記録される。このコリニア方式では、参照光７２にスペックルパターンを与えることによって全ての方向に対して急峻な選択性が得られる。しかし、記録トラック数が増えて行くと、スペックルパターンの一致などの原因で、トラック間でのクロストークが発生するおそれがある。したがって、コリニア方式においても、トラックごとに波長を変えて記録・再生を行うことによって、クロストークを抑えることが可能となる。

本発明の実施形態にかかるホログラム記録再生装置の多重方式を示す図である。 シフト多重方式を示す図である。 あるトラックの記録に用いた波長を中心に再生用の波長を前後にシフトさせて回折効率を測定した結果を示すグラフである。 各トラックへの波長の割り当て方法を示す図である。 各トラックをグループ分けしない場合とグループ分けした場合のヘッダ情報の情報量の違いを示す図である。 本実施形態のシフト多重方式のホログラム記録再生装置の光学系の構成を示す図である。 図６のホログラム記録再生装置の電気的な構成を示す図である。 図６のホログラム記録再生装置での記録・再生時の波長切り替え制御の流れを示すフローチャートである。 本発明を適用可能なコリニア方式を説明するための図である。

符号の説明

１ ホログラム記録媒体（ディスク）
２ トラック
４ ヘッダ情報記録領域
２１ 波長可変レーザ光源
２５ メカニカルシャッター
４１ 反射型液晶
４３ ＣＣＤ
６１ スピンドルモータ制御部
６６ シャッター制御部
６７ ＳＬＭ制御部
６８ ＣＣＤステージ制御部
６９ 発振波長制御部
７０ 制御コンピュータ
７０ａ メモリ
７０ｂ 演算処理ユニット
１００ 光学ユニット

Claims (7)

1. 複数のトラックを有するディスク状のホログラム記録媒体の前記トラックに沿って記録または再生が行われるホログラム記録再生装置であって、
   レーザ光を出射する、発振波長を変えることのできるレーザ光源と、
   前記レーザ光源から出射されたレーザ光を信号光と参照光に分岐する光分岐素子と、
   前記光分岐素子で分岐された信号光を変調する光変調素子と、
   前記光変調素子で変調された信号光および前記光分岐素子で分岐された参照光を前記ホログラム記録媒体の略同一箇所に集光する光学系と、
   前記ホログラム記録媒体からの再生光を検出する光検出素子と、
   前記ホログラム記録媒体上で記録または再生が行われる前記トラックの位置に応じて前記レーザ光源の発振波長を切り替える制御手段と
   を具備することを特徴とするホログラム記録再生装置。
2. 前記ホログラム記録媒体に予め記録されている、前記位置に対応する波長の情報を取得する波長情報取得手段をさらに具備し、
   前記制御手段は、前記波長情報取得手段により取得された波長の情報に基づいて、前記レーザ光源の発振波長を切り替え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装置。
3. 前記制御手段は、前記波長情報取得手段により取得された波長の情報に基づいて、前記レーザ光源の発振波長を記録または再生が行われるトラックの位置に応じて切り替え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装置。
4. 前記波長情報取得手段により取得された波長の情報に基づいて、再生時に前記受光素子の位置を補正する位置補正手段をさらに具備す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装置。
5. 前記ホログラム記録媒体に予め記録されている波長の情報が、各々の前記トラックの位置に１対１に対応する情報であ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装置。
6. 各々の前記トラックの位置が、連続する所定数の位置を１つのグループとして複数のグループに分けられ、このグループ内で順位付けられる共通の位置ごとに異なる波長が割り当てられてい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装置。
7. ディスク状のホログラム記録媒体上で記録または再生が行われるトラックの位置に応じて、信号光および参照光の波長を切り替えることを特徴とするホログラム記録再生方法。

Images