JP4768820B2

JP4768820B2 - ホログラム記録担体およびホログラム装置

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Publication number: JP4768820B2
Application number: JP2008538533A
Authority: JP
Inventors: 昌和小笠原
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2006-10-11
Filing date: 2006-10-11
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2026-10-11
Also published as: US20090268267A1; JPWO2008044295A1; WO2008044295A1

Description

本発明は光ディスク、光カードなど光ビームの照射により情報の記録又は再生可能なホログラム記録層を有するホログラム記録担体およびホログラム装置に関する。

高密度情報記録のために、２次元データを高密度記録できるホログラムが注目されている。このホログラムの特徴は、記録情報を担持する光の波面を、フォトリフラクティブ材料などの光感応材料からなる記録媒体に体積的に屈折率の変化として記録することにある。ホログラム記録担体に多重記録を行うことによって記録容量を飛躍的に増大させることができる。多重記録には、角度多重や位相符号化多重などがあり、重畳したホログラム領域でも、干渉する光波の入射角度や位相を変えることにより、情報を多重記録することが可能である。

一方、ホログラム記録担体をディスクとして利用し、情報を超高密度で記録する光情報記録装置が開発されている。ホログラムの干渉縞パターンを記録するには記録媒体と書き込み光との相対的静止状態での適度な露光の時間とエネルギが必要であるので、かかる従来技術は、移動する記録媒体の記録位置に、正確に露光し続ける方法を提供している。

かかる従来のホログラム記録担体には、その表面に位置情報としてのマーカを配置したものがある（特許文献１参照）。しかしながら、特許文献１には、具体的な位置決めマークの形状については示されていない。

さらに、従来のホログラム記録担体には、その内部に位置決めマークを有したものや（特許文献２参照）、半径方向にホログラム記録光束が移動するための領域を有したものがある（特許文献３参照）。しかしながら、特許文献２、３には、トラックやアドレス領域と位置決めマークの形状については明確に示されていない。
特開２００５−３０２１４９特開２００５−２２８４１６特開２００５−２０３０７０

従来のホログラム記録担体においてトラック上の光スポットの直径は、光の波長と対物レンズの開口数(numerical aperture：NA)により決まる値 (いわゆる回折限界で、例えば０．８２λ/NAである（λ＝波長）)まで、微細に絞り込まれるように設定される。従来例はサーボ光束が回折限界に集光された状況で設定されているのでアドレスや位置情報マーカの形状には制限がある。

従来、複数回のホログラム記録又は再生を行う場合に、１回のホログラム記録工程で書き込まれるデータの単位ビット量が大きくなるため、データの記録済み部分を探すためにホログラム毎で検索を行うなど制御が複雑であることに加え、微細な光スポットの位置制御に複雑なサーボ検出系を必要としていた。

そこで、本発明の解決しようとする課題には、複数回のホログラム記録を速やかに行えるとともに安定的に記録又は再生を簡易に行うことを可能にするホログラム記録担体およびホログラム装置を提供することが一例として挙げられる。

請求項１記載のホログラム記録担体は、光照射により情報の記録又は再生が行われるホログラム記録担体であって、
可干渉性のホログラム記録光束による光学干渉パターンをホログラムとして内部に保存するホログラム記録層と、前記ホログラム記録層の膜厚方向に積層されかつ複数のマークがあらかじめ記録されているサーボ層を有し、前記マークは前記ホログラム記録担体に対し照射された前記ホログラム記録光束の光スポットの相対的な移動方向に平行な方向に列をなしマーク列として複数延在していることを特徴とする。これにより、角度多重方式のホログラム記録担体において角度多重ホログラム群（ブック）のアドレスを規定すると同時にブックを記録する領域を決定するためのマークをホログラム記録担体に設けることができ、マーク列により、簡単なサーボ検出系で精度の良い位置決めが可能である。

前記マークの各々は前記光スポットの相対的な移動方向に平行な方向よりも前記移動方向に垂直な方向において長い形状を有していることが好ましい。例えば、半径方向に長いマークとしたことでディスク形状のホログラム記録担体を用いた場合、ディスクに偏芯などが生じた場合にもマークの検出ができる。

前記光スポットの相対的な移動方向に平行な方向における前記マーク列の間に、前記ホログラムの記録間隔と等しい間隔で、上記マークとは異なる形状を有する位置決めマークを配置したことが好ましい。例えば、マークのアドレス領域と位置決めマークでマークの形状が異なるので判別が簡単である。

前記光スポットの相対的な移動方向に垂直な方向における隣接する前記マーク列の間隔は、前記ホログラムの記録間隔と等しい間隔であることが好ましい。

前記光スポットの相対的な移動方向に垂直な方向における隣接する前記マーク列の間において、前記光スポットが相対的に移動する前記垂直な方向に列をなした複数のマークからなるマーク列が配置されていることが好ましい。

前記マーク列の間における前記垂直な方向に列をなした複数のマークからなる前記マーク列の端部に判定マークが配置されていることが好ましい。例えば、半径移動領域を示すマークがあるので正確に半径方向の移動ができる。

請求項７記載のホログラム装置は、可干渉性のホログラム記録光束による光学干渉パターンをホログラムとして内部に保存するホログラム記録層と、前記ホログラム記録層の膜厚方向に積層されかつ複数のマークがあらかじめ記録されているサーボ層を有し、前記マークは前記ホログラム記録担体に対し照射された前記ホログラム記録光束の光スポットの相対的な移動方向に平行な方向に列をなしマーク列として複数延在し、光照射によりホログラムの情報の記録又は再生が行われるホログラム記録担体のホログラム装置であって、
前記光スポットを前記サーボ層の前記マークに集光してその戻り光から前記マークの情報を読み取ることにより、前記ホログラム記録担体の動きに前記光スポットを追従させるサーボ制御を行うとともに、前記ホログラム記録担体と前記光スポットの相対的位置関係を制御することを特徴とする。

前記サーボ層上における前記光スポットは、前記光スポットの相対的な移動方向に平行な方向よりも前記移動方向に垂直な方向において長い形状を有しているが好ましい。例えば、半径方向に長い光スポットとしたことでディスク形状のホログラム記録担体を用いた場合、ディスクに偏芯などが生じた場合にもアドレスマークや位置決めマークの検出ができる。

発明を実施するための形態

以下に本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

＜ホログラム記録担体＞
図１は、本実施形態の一例である光照射により情報の記録又は再生が行われるディスク形状のホログラム記録担体２を示す。ホログラムＨＧとして内部に保存するホログラム記録担体２には、複数のマークＭがあらかじめ記録されて列をなしてマーク列として同心円として複数延在している。

図２に示すように、ホログラム記録担体２は、基板３上に積層された、ホログラム記録層７、サーボ層５、および保護層８からなる。ホログラム記録担体２は、可干渉性の参照光および信号光のホログラム記録光束による光学干渉パターンをホログラム（回折格子）として内部に保存するホログラム記録層７と、その膜厚方向に積層されたサーボ層５とを備えている。また、図３に示すように保護層８を省略したホログラム記録担体２としてもよい。

ホログラム記録層７には、ホログラム記録光束（参照光および信号光）の波長に対し感応する光感応材料、フォトリフラクティブ材料や、ホールバーニング材料、フォトクロミック材料などが用いられる。ホログラム記録層７材料にはサーボ光束ＳＢの波長に対しては感応しない材料から選択される。

基板３は、その材料として特に限定されるものではなく、例えば、ガラス、或いはポリカーボネート、アモルファスポリオレフィン、ポリイミド、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＥＳなどのプラスチック、紫外線硬化型アクリル樹脂などからなる。

保護層８は光透過性材料からなり、積層構造の平坦化や、ホログラム記録層などの保護の機能を担う。

ホログラム記録層７の膜厚方向に積層されたサーボ層５に複数のマークＭがあらかじめ記録されている。マークＭはホログラム記録光束ではほとんど感応しない材料で形成されている。例えば、マークＭはサーボ光束ＳＢの波長にのみ反射率を有する波長選択性反射膜などである。図４に示すようにマークＭは照射されたホログラム記録光束の信号光ＧＢ光スポットの相対的な移動方向に平行な方向に列をなし、マーク列ＭＲＷとして複数延在している。サーボ層５に離れて交わることなく延在する複数のマーク列ＭＲＷは印刷などで形成できる。

ホログラム（ブック）を記録すべき記録領域とマーク列ＭＲＷとは、ホログラム記録担体２の平面内でも異なった位置で互いに配置されている。よって、図４に示すように、サーボ光束ＳＢの光スポットが信号光ＧＢの光軸とずらした位置に形成されるように、サーボ光束ＳＢの光軸が信号光ＧＢの光軸から所定距離Hapで離れている。

マーク列ＭＲＷは高い反射率のマークＭとそれらの間の非マークｎＭ（平坦部）との交互の配列からなる。マーク列ＭＲＷにおけるマークＭの各々は照射されるサーボ光スポットの相対的な移動方向に平行な方向よりも移動方向に垂直な方向において長い形状を有している。マーク列ＭＲＷで反射された光を光検出器で検知する際に、サーボ光スポットがバーコード状のマークＭを横切るように移動するので、マーク列ＭＲＷすなわちマークコードの白黒または明暗によって反射光光量が変化するので、この反射光光量の変化を電気信号に変換し取得することができる。

図４に示すように、マーク列ＭＲＷはマークコードとしてマークＭの両端にある余白の部分（マージン）を設けた、キャラクタ／データ／チェックデジット／ストップキャラクタの順のフォーマットとすることができる。

マージンが十分でないと読み取りが不安定になる場合がある。初めと終わりの位置を特定することが難しいからである。スタートキャラクタおよびストップキャラクタはデータの始まりおよび終わりを表わす文字であり、例えば、"＊"や"ａ"，"ｂ"，"ｃ"，"ｄ"などがある。データは情報として表されている文字（数字、アルファベットなど）のマークパターンが読み取り側から順に並べられる。たとえば順番に並べることで、「０１２３」というアドレスデータを表すことができる。チェックデジットは読み誤りがないかチェックするために、算出された数値で、マークコードデータの直後に付加される。このように、マーク列ＭＲＷすなわちマークコードの長さは、両端のマージンを含んだ長さとすることが好ましい。マークコードの幅はディスク偏芯などが生じた場合、半径方向へ移動するので半径方向へ長くを確保することが望ましい。マークコードの幅が狭いと、サーボ光束がマークコードから外れてしまい、安定して読み取りできない場合がある。マークコードの長さの１５％以上を確保することが好ましい。次に、マークコードを構成する最小単位であるマークと非マークのサーボ光スポットの相対的な移動方向に平行な方向の太さについて、マークコードは、太さごとに、例えば、細および太のマークＮＢ、ＷＢと細および太の非マークＮＳ、ＷＳの組合せで構成できる。そこで、それらの太さの割合を、ＮＢ：ＷＢ＝ＮＳ：ＷＳ＝１：２〜１：３と設定できる。

マーク列ＭＲＷのデータとしては、ホログラム記録層のホログラム記録すべき部分のアドレスを示すアドレスマーク、それらに関係する種々の情報（圧縮方法情報、材料情報、レーザーパワーや記録波長などの情報）を示す関係マークが挙げられる。

マーク列ＭＲＷは、光ビーム照射用の対物レンズの少なくともトラッキングサーボのサーボ制御にも用いられる。基板３が円板の場合、トラッキングサーボ制御を行うため、マーク列ＭＲＷは基板の中心に関してその上に同心円状の他に、螺旋状、或いは複数の分断された螺旋弧状に形成され得る。

マーク列ＭＲＷとしてホログラム記録層のホログラム記録すべき部分のアドレスを示すアドレスマークをあらかじめ記録したディスク形状のホログラム記録担体（図１）の例を説明する。

（実施例１）
マーク列からなるマークコード領域ＭＣＲにはブックのアドレスを示す情報が担持されている。ホログラム記録層７とは別のサーボ層５には図６に示すように、アドレスマークＡＤＭ（マークコード領域ＭＣＲ）および位置決めマークＰＡＭがあらかじめ記録されている。

アドレスマークＡＤＭはホログラム記録光束（信号光ＧＢ）が透過しない位置に配置され、１つのマークコード領域ＭＣＲと引接する１つの位置決めマークＰＡＭが１対となっている。

位置決めマークＰＡＭはサーボ光束ＳＢでサーボ層５のマーク列をトレースした場合に半径方向および接線方向の位置が検出できるような形状になっている。例えば図６に示す正方形形状を正方形で４等分した明暗からなる位置決めマークＰＡＭにおいてサーボ光束ＳＢが位置決めマークＰＡＭの中央に存在するときに光スポットの対角象限位置に暗分が配置された形状とする。

一方、アドレスマークＡＤＭはホログラム記録担体の半径方向に接線方向より長いマークＭとして形成されている。マークＭの長さＡｔ（半径方向）はホログラム記録担体の偏芯が生じてもサーボ光束ＳＢの光スポットが中央に存在するときにアドレスマークＡＤＭからはみ出ない大きさとする。

マークＭの半径方向長さＡｔはディスクの場合、次のように決定される。扁芯量Ｄｃを有するログラム記録担体において、マーク列ＭＲＷを形成すべき再生半径ｒのディスク円周上で、サーボ光束ＳＢが接線方向の１つのブック記録間隔Ｈｒｐで移動したとき、再生半径ｒからずれるマークＭ上の摂動扁芯量をΔＤｃと想定すると、摂動扁芯量ΔＤｃは、ΔＤｃ＝Ｄｃ／（２＊π＊ｒ／Ｈｒｐ）で表されるので、マークＭの半径方向長さＡｔは再生半径ｒのディスク円周上の内外側を考慮すると、Ａｔ≧２＊ΔＤｃ＋（サーボ光束ＳＢの半径方向長さ：Ｒ）と表される。よって、Ａｔ≧２＊Ｄｃ／（２＊π＊ｒ／Ｈｒｐ）＋Ｒ＝Ｄｃ＊Ｈｒｐ／π＊ｒ＋Ｒを満たす長さのマークＭを設定することが好ましい。

対となるマークコード領域ＭＣＲと位置決めマークＰＡＭの合計の長さは図６に示すように、ホログラム記録担体の接線方向（光ディスク回転方向）のブック記録間隔Ｈｒｐと一致している。また、半径方向には、接線方向に延在するアドレスマークＡＤＭと位置決めマークＰＡＭの組がやはりブック記録間隔Ｈｔｐと一致して配置されている。

このように、ホログラム記録担体の接線方向の隣接する２つの位置決めマークＰＡＭはブック記録間隔Ｈｒｐと同一の間隔で形成されている。アドレスマークＡＤＭおよび位置決めマークＰＡＭの組の列はホログラム記録担体の半径方向にも光ディスクのトラックのように形成されている。よって、トラックピッチは、これらマーク列の半径方向の隣接するもの同士の間隔は半径方向のブック記録間隔Ｈｒｐと一致している。これらのマーク列のアドレスマークＡＤＭはホログラム記録光束ＦＢが透過しないように間隔および幅が決められている。よって、記録再生光束にノイズなどを与えることがない。また、もし何らかの原因でホログラム記録光束ＦＢがアドレスマークＡＤＭにかかってしまった場合でも、サーボ光束ＳＢのみに感応する材料で形成されているため問題は無い。なお、接線方向および半径方向のブック記録間隔ＨｒｐおよびＨｒｐが等しい場合の他に、ＨｒｐおよびＨｒｐを等しくしない場合もある。

ホログラム記録担体が光ディスク形状の場合、光ディスクに偏芯が生じる場合がある。マークコード領域ＭＣＲの半径方向の幅Ａｔはホログラム記録担体が偏芯したとしてもサーボ光束ＳＢの光スポットがはみ出ないだけ広く設定されている。

＜ホログラム装置＞
図７は本発明を適用したホログラム記録担体の情報を記録又は再生する角度多重型のホログラム装置の概略構成の例を示す。

図７のホログラム装置は、参照光ミラー駆動回路ＭＤ、ホログラム記録担体２のディスクをターンテーブルを介して回転させるスピンドルモータ２２、ホログラム記録担体２から光ビームによって信号を読み出すピックアップ２３、該ピックアップを保持し半径方向に移動させるピックアップ粗動駆動部２４、第１光源駆動回路２５ａ、第２光源駆動回路２５ｂ、空間光変調器駆動回路２６、再生光信号検出回路２７、サーボ信号処理回路２８、ピックアップ粗動駆動部２４に接続されピックアップの位置信号を検出するピックアップ位置検出回路３１、ピックアップ粗動駆動部２４に接続されこれに所定信号を供給するスライダサーボ回路３２、スピンドルモータ２２に接続されスピンドルモータの回転数信号を検出する回転数検出部３３、該回転数検出部に接続されホログラム記録担体２の回転位置信号を生成する回転位置検出回路３４、並びにスピンドルモータ２２に接続されこれに所定信号を供給するスピンドルサーボ回路３５を備えている。

ホログラムホログラム装置は制御回路３７を有しており、制御回路３７は、参照光ミラー駆動回路ＭＤ、第１光源駆動回路２５ａ、第２光源駆動回路２５ｂ、空間光変調器駆動回路２６、再生光信号検出回路２７、サーボ信号処理回路２８、ピックアップ位置検出回路３１、スライダサーボ回路３２、回転数検出部３３、回転位置検出回路３４、並びにスピンドルサーボ回路３５に接続されている。制御回路３７は所定信号に基づいて、これら駆動回路を介してピックアップに関する粗動および微動のサーボ制御、再生位置（半径および接線方向の位置）の制御などを行う。制御回路３７は、各種メモリを搭載したマイクロコンピュータからなり装置全体の制御をなすものであり、操作部（図示せず）からの使用者による操作入力および現在の装置の動作状況に応じて各種の制御信号を生成するとともに、使用者に動作状況などを表示する表示部（図示せず）に接続されている。

また、制御回路３７は外部から入力されたホログラム記録すべきデータの符号化などの処理を実行し、所定信号を空間光変調器駆動回路２６に供給してホログラムの記録シーケンスを制御する。制御回路３７は、再生光信号検出回路２７からの信号に基づいて復調および誤り訂正処理をなすことにより、ホログラム記録担体に記録されていたデータを復元する。更に、制御回路３７は、復元したデータに対して復号処理を施すことにより、情報データの再生を行い、これを再生情報データとして出力する。

更にまた、制御回路３７は、記録すべきホログラムデータから得られた内容情報（例えば画像データ）のサムネイル情報や、ホログラム記録時の圧縮法、符号化復号化法、レーザーパワー、記録波長などのホログラムデータに関係するデータの符号化などの処理を実行する。そして、制御回路３７は、サーボ信号処理回路２８から供給される信号に基づいて、ホログラム記録担体のサーボ層に記録されていたマーク列ＭＲＷの情報を用いてホログラム記録を実行する。

（ピックアップ）
図８は、当該ホログラム装置のピックアップ２３の概略構成に示す。かかるピックアップは一般的な角度多重方式ホログラム装置のピックアップにマーク列ＭＲＷの情報の検出用の光学系例えばサーボ光学系を付加した構成である。

ピックアップ２３は、大きく分けてホログラム記録再生光学系と、サーボ光学系と、共通系と、からなる。

ホログラム記録再生光学系は、ホログラムの記録および再生用の第１光源駆動回路２５ａに接続された第１レーザ光源ＬＤ１、第１コリメータレンズＣＬ１、ハーフミラープリズムＨＰ、空間光変調器ＳＬＭ、対物レンズＯＢＡ、対物レンズＯＢＢ、荷結合装置（ＣＣＤ）や相補型金属酸化膜半導体装置（ＣＭＯＳ）などのアレイからなる再生光信号検出回路２７に接続された像センサＩＳを含む再生光信号検出部、アパーチャーＡＰＰ、ガルバノミラーＧＭ、４ｆ光学系の照射レンズＩＬＢおよびＩＬＡからなる。一対の対物レンズＯＢＡ、ＯＢＢは互いの焦点が一致するように直線上に配置され両端の商店位置には空間光変調器ＳＬＭおよび像センサＩＳが共役に配置されている。一対の対物レンズＯＢＡ、ＯＢＢの共通焦点を外して、ホログラム記録担体２が配置される。空間光変調器ＳＬＭは、マトリクス状に分割された複数の画素電極を有する透過型の液晶パネルなどで電気的に入射光を画素ごとに透過又は遮光状態とする機能を有する。この空間光変調器ＳＬＭは空間光変調器駆動回路２６に接続され、空間光変調器駆動回路２６からの記録すべきページデータ（平面上の明暗ドットパターンなどの２次元データの情報パターン）に基づいた分布を有するように光ビームを変調して、信号光を生成する。

サーボ光学系は、ホログラム記録担体２に対するサーボ光束の位置（ピックアップ位置）をサーボ制御（半径方向、接線方向、フォーカシング方向の移動）するため、第２レーザ光源ＬＤ２、第２コリメータレンズＣＬ２、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、集光レンズＣＢＬ、１／４波長板１／４λ、検出レンズＡＳ、および光検出器ＰＤを含むサーボ信号検出部からなる。また、サーボ光学系は、サーボ層５からのマーク列ＭＲＷの情報の再生にも用いられる。

サーボ光学系の第２レーザ光源ＬＤ２の波長は記録系の第１レーザ光源ＬＤ１の波長と異なる波長に設定されている。サーボ光束ＳＢは信号光ＧＢを集光している対物レンズＯＢＡでサーボ層５のアドレスマークＡＤＭに集光するように信号光ＧＢの光軸からずらした位置に設定されている。サーボ層５で反射されたサーボ光束ＳＢの反射光はサーボ光学系の対物レンズＯＢＡを介して光検出器ＰＤで検出される。位置決めマークＰＡＭの検出用の光検出器は４分割された受光素子により構成されている。

ダイクロイックプリズムＤＰおよび対物レンズＯＢＡは共通系である。

更に、ピックアップ２３には、その筐体ごと、対物レンズＯＢを自身の光軸に平行な方向（フォーカシング方向）、マーク列ＭＲＷに平行方向（接線方向）および垂直な方向（半径方向）に移動させるピックアップ微動駆動部３６が備えられている。

サーボ信号検出部の光検出器ＰＤは、サーボ信号処理回路２８に接続され、例えば、サーボ光束のフォーカス、半径および接線方向の移動制御用にそれぞれに受光素子を有する。光検出器ＰＤからのマーク信号ＲＦ、フォーカスエラー信号やトラッキングエラー信号などの出力信号はサーボ信号処理回路２８に供給される。

サーボ信号処理回路２８においては、これらエラー信号から駆動信号が生成され、これが制御回路３７を介してピックアップ微動駆動部３６に供給される。ピックアップ微動駆動部３６はピックアップ位置を微調整するように動作する。ピックアップは半径、接線方向およびフォーカシング方向の駆動信号による駆動電流に応じた分だけ微細に駆動され、ホログラム記録担体に照射される光スポットの位置が変位する。これにより、記録時の運動しているホログラム記録担体に対する光スポットの相対位置を一定としてホログラムの形成時間を確保できる。

制御回路３７は、操作部又はピックアップ位置検出回路３１からの位置信号およびサーボ信号処理回路２８からの半径方向移動エラー信号に基づいてスライダ駆動信号を生成し、これをスライダサーボ回路３２に供給する。スライダサーボ回路３２はピックアップ粗動駆動部２４を介して、そのスライダ駆動信号による駆動電流に応じピックアップ２３をディスク半径方向に移送せしめる。

回転数検出部３３は、ホログラム記録担体２をターンテーブルで回転させるスピンドルモータ２２の現回転周波数を示す周波数信号を検出し、これに対応するスピンドル回転数を示す回転数信号を生成し、回転位置検出回路３４に供給する。回転位置検出回路３４は回転数位置信号を生成し、それを制御回路３７に供給する。制御回路３７はスピンドル駆動信号を生成し、それをスピンドルサーボ回路３５に供給し、スピンドルモータ２２を制御して、ホログラム記録担体２を回転駆動する。

ホログラム記録光学系の動作は次のとおりである。

第１レーザ光源ＬＤ１から出射された発散光は第１コリメータレンズＣＬ１で平行光束に変換されハーフミラープリズムＨＰにて２つの光路に分離される。

ハーフミラープリズムＨＰでミラープリズムＭＰへ分岐した光はここで反射され、空間変調器ＳＬＭに入射し、ここでページデータに応じて空間的に変調され信号光ＧＢとなる。信号光ＧＢはサーボ光学系と合成されるダイクロイックプリズムＤＰを透過し物レンズＯＢＡに入射しホログラム記録担体２に入射する。

一方、参照光ＲＢはアパーチャーＡＰＰにて開口制限され、適度な光束径に変換される。ガルバノミラーＧＭにより反射される。反射された参照光ＲＢは照射レンズＩＬＢおよびＩＬＡで組まれた４ｆ光学系に入射しホログラム記録担体２中の信号光ＧＢと交差する。ガルバノミラーＧＭを低所定角度ごと回転させ固定することで信号光ＧＢと参照光ＲＢが交差したある一点を中心に参照光ＲＢが回転して停止することでホログラム記録担体２中にホログラムＨＧ（回折格子）が角度多重され複数のホログラム（ブック）が記録される。あるブックを記録し終わった後にホログラム記録担体２を移動させ別の領域に再びブックを記録する。ガルバノミラーＧＭは、その回転軸を回動するアクチュエータを制御する参照光ミラー駆動回路ＭＤによって、駆動される。

角度多重方式では、記録時のホログラム記録担体内において、信号光に対する参照光の角度を僅かずつ変更することによって、同一エリアに角度ごとに異なる記録情報を多重記録できる。一般に、角度多重方式のホログラム装置では、ホログラム記録担体へ照射する参照光の角度を変更する機構として、いわゆる４ｆ光学系およびガルバノミラーが用いられ、図８に示すように、４ｆ光学系光路に複数の４ｆレンズの焦点が一致するように並べられ、一方端のレンズ焦点にガルバノミラーＧＭの回転軸が配置され他方端（共役位置）のレンズ焦点にホログラム記録担体２の記録層が配置される。

ホログラムの再生時においては、空間光変調器ＳＬＭを遮光状態とすることによって信号光ＧＢ照射を止め、参照光ＲＢのみを所定角度でホログラム記録担体２へ入射して、ホログラムから信号光が再構築され、像センサＩＳにてページデータへ光電変換される。

サーボ光学系の動作は次のとおりである。

ホログラム記録光束ＦＢとは異なる波長の第２レーザ光源ＬＤ２から出射された発散光は、第２コリメータレンズＣＬ２により平行光束に変換されサーボ光束ＳＢとして偏光ビームスプリッタＰＢＳ、集光レンズＣＢＬを透過してダイクロイックプリズムＤＰでホログラム記録光学系と合成される。サーボ光学系の集光レンズＣＢＬは、サーボ光束ＳＢを、対物レンズＯＢＡと組み合わせてホログラム記録担体２のサーボ層５にある程度の光スポット径となるように集光させるようになっている。この光スポットは必ずしも回折限界まで集光されている必要はない。ブックの記録領域とアドレスマークＡＤＭのマークコード領域ＭＣＲはホログラム記録担体２平面内でも異なっているため、サーボ光束ＳＢの光スポットは信号光ＧＢの光軸とずらした位置に形成されるように光軸がずらされている。

サーボ層５から反射された光は、サーボ光学系の偏光ビームスプリッタＰＢＳおよび検出レンズＡＳを経て、光検出器ＰＤで検出される。ブックの記録毎にホログラム記録担体２を接線方向に移動（回転）させる。この移動によりマークコード領域ＭＣＲの信号を検出することができ、記録しようとするブックアドレスを知ることができる。次に記録するブックの場所を知るためには位置決めマークＰＡＭを利用する。位置決めマークＰＡＭはブック間間隔と等しい間隔で配置されており、サーボ光束ＳＢで読み取ることで位置の判別が可能な形状になっている。

例えば、光検出器ＰＤは、図９に示すようにサーボ光束ＳＢ受光用の半径方向と線方向とに沿って４等分割の受光面を有した受光素子Ａ１〜Ａ４から構成される。４分割線の方向はディスク半径方向とマーク列ＭＲＷ（接線方向）に対応している。光検出器ＰＤは、サーボ光束ＳＢ合焦時の反射光スポットが受光素子Ａ１〜Ａ４の分割交差中心を中心とする円形となるように設定されている。

光検出器ＰＤの受光素子Ａ１〜Ａ４の各出力信号に応じて、サーボ信号処理回路２８は種々の信号を生成する。

図１０に位置決めマークＰＡＭを検出する方法を示す。エラー検出には図９に示す光検出器ＰＤを用いる。接線方向に相対移動するサーボ光束ＳＢの光スポットが位置決めマークＰＡＭにさしかかると光検出器の一つの象限の受光素子Ａ２で戻り光が検出される（タイミング２）。さらに進むとＡ１，Ａ２の光検出器で検出されマーク位置ではＡ１、Ａ３の受光素子で検出される（タイミング３）。サーボ光束ＳＢの光スポットがマークから遠ざかるとちょうど逆の受光素子で戻り光が検出される（タイミング４）。よって、受光素子Ａ１〜Ａ４の出力をＡ１〜Ａ４とすると、Ｐｅ＝（Ａ１＋Ａ２）−（Ａ３＋Ａ４）の演算を行うことで位置決めマークＰＡＭとの差を示すポジションエラー信号Ｐｅが得られる。このポジションエラー信号Ｐｅを元にホログラム記録担体２もしくはピックアップをホログラム記録担体２の接線方向に移動し、ブックを記録する適正な位置（位置決めマークＰＡＭの位置）でホログラムの記録を行うことができる。

（実施例１の変形例）
マークコード領域ＭＣＲと位置決めマークＰＡＭの区別を行うため、実施例１のように、マークコード領域ＭＣＲと位置決めマークＰＡＭの間にブランク（マージン）を設ける以外の、アドレスマークＡＤＭおよび位置決めマークＰＡＭの形状変形例を示す。

図１１に示すように、位置決めマークＰＡＭ１を接線方向に半径方向により長く設定する。これにより、光検出器の受光素子Ａ１，Ａ２の出力のみが検出されるとマークが近いと判断することができる。

図１２に示すように、マークコード領域ＭＣＲをブック間各毎に交互に半径方向にずらす。これにより、光検出器の受光素子Ａ１，Ａ２の出力からＡ３，Ａ４の検出に変化するとマークが近いと判断することができる。

図１３の１、２、３、４、５に示すように、位置決めマークＰＡＭは半径方向および接線方向に対称な分割された明暗形状であればよい。

（実施例２）
図１４に実施例２のピックアップ２３の概略構成に示す。当該ピックアップ２３は、サーボ光束ＳＢをホログラム記録担体２の半径方向に長くなるように、光束形状を整形する非点収差発生手段（例えばシリンドリカルレンズ）１００をサーボ光学系の第１レーザ光源ＬＤ１と第１コリメータレンズＣＬ１の間に配置した以外、ホログラム記録光学系は図８の実施例１と同様である。非点収差を発生させる光学素子によって、図１５に示すように、サーボ光束ＳＢ２をホログラム記録担体２の半径方向に長くできるので、ホログラム記録担体２が接線方向に移動する際にサーボ光束ＳＢ２の適正位置（図１５の２）から半径方向に微少に移動してしまう（光ディスク形状の場合は偏芯）場合でも（図１５の１又は３）、サーボ光束ＳＢがマークコード領域ＭＣＲ、位置決めマークＰＡＭからはみ出てしまうことがない。その結果、ホログラム記録担体２のばらつきやホログラム記録担体２を移動するメカニズムに誤差が生じても良好な位置決めを行うことができるため、正確な間隔でブックを記録することができる。

（実施例３）
図１５は、実施例３のホログラム記録担体の概略構成、特にサーボ層に形成されている複数のマークからなるマーク列の構成を示す。実施例３は、半径方向に伸びるマーク列ＭＲＷ２を追加した以外、図６に示す実施例１のマークコード領域ＭＣＲおよび位置決めマークＰＡＭのパターンと同様である。さらに、半径に伸びるマーク列ＭＲＷ２（アドレスマークＡＤＭ）と接線方向に伸びるマーク列ＭＲＷの交差する位置には接線方向に伸びる位置決めマークＰＡＭとは異なる形状の第２位置決めマークＰＡＭ２を配置することもできる。例えば、図１６に示すように、交差するポイントの第２位置決めマークＰＡＭ４は、先の位置決めマークＰＡＭのマーク形状がネガポジ反転した形状とする。この構成により、半径方向および接線方向のホログラム記録の位置が検出できる。

半径方向および接線方向のマーク列ＭＲＷは接線方向の位置決めマークＰＡＭの位置で交差するように配置されているので、サーボ光束ＳＢはホログラム記録担体２の接線方向の位置決めを完了後、半径方向に移動することで、マーク列ＭＲＷ２から半径方向のアドレスを読み取ることができる。半径方向の移動は接線方向への移動と同様のアルゴリズムで行われる。

よって図１５及び図１６の構成で、サーボ光束ＳＢで検出した信号を処理することで接線方向から半径方向への移動が実現できる。また、半径方向アドレスはホログラム記録担体２の特定の場所のみにあってもよい。し、ある一定の間隔毎にあってもよい。

また、上記実施形態においては、記録媒体としホログラム記録担体ディスク２を例に説明したが、ホログラム記録担体の形状は円盤状に限定されるものではなく、他に例えば、プラスチックなどからなる矩形状平行平板の光カード２０ａのホログラム記録担体であってもよい。かかる光カードにおいて、マーク列ＭＲＷは基板の例えば重心に関してその上に螺旋状もしくは螺旋弧状又は同心円状に形成されもよいし、マーク列ＭＲＷが基板上に平行に複数並設されていてもよい。

本発明による実施形態のホログラム記録担体を示す平面図である。本発明による実施形態のホログラム記録担体を示す概略部分断面図である。本発明による他の実施形態のホログラム記録担体を示す概略部分断面図である。本発明による実施形態のホログラム記録担体のマーク列の一部を示す拡大部分平面図である。本発明による実施形態のホログラム記録担体のマーク列の一部を示す拡大部分平面図である。本発明による実施形態のホログラム記録担体のマーク列の一部を示す拡大部分平面図である。本発明による実施形態のホログラム記録担体の情報を記録又は再生するホログラム装置の概略構成を示すブロック図である。本発明による実施形態のホログラム記録担体の情報を記録再生するホログラム装置のピックアップの概略を示す概略斜視図である。本発明による実施形態のホログラム記録担体の情報を記録再生するホログラム装置のピックアップにおける光検出器を示す平面図である。本発明による実施形態のホログラム記録担体の位置決めマークを検出するためのポジションエラー信号を説明するグラフである。本発明による他の実施形態のホログラム記録担体のマーク列の一部を示す拡大部分平面図である。本発明による他の実施形態のホログラム記録担体のマーク列の一部を示す拡大部分平面図である。本発明による他の実施形態のホログラム記録担体のマーク列の一部を示す平面である。本発明による他の実施形態のホログラム記録担体の情報を記録再生するホログラム装置のピックアップの概略を示す概略斜視図である。本発明による他の実施形態のホログラム記録担体のマーク列の一部を示す拡大部分平面図である。本発明による他の実施形態のホログラム記録担体のマーク列の一部を示す拡大部分平面図である。本発明による他の実施形態のホログラム記録担体のマーク列の一部を示す拡大部分平面図である。

符号の説明

２…ホログラム記録担体
３…基板
５…サーボ層
７…ホログラム記録層
８…保護層
２２…スピンドルモータ
２３…ピックアップ
２４…ピックアップ粗動駆動部
２５ａ…第１光源駆動回路
２５ｂ…第２光源駆動回路
２６…空間光変調器駆動回路
２７…再生光信号検出回路
２８…サーボ信号処理回路
３１…ピックアップ位置検出回路
３２…スライダサーボ回路
３３…回転数検出部
３４…回転位置検出回路
３５…スピンドルサーボ回路
３６…ピックアップ微動駆動部
３７…制御回路
ＨＧ…ホログラム
ＭＲＷ…マーク列
ＦＢ…ホログラム記録光束
ＳＢ…第２光ビーム、サーボ光束
Ｍ…マーク
ＬＤ１…第１レーザ光源
ＣＬ１…第１コリメータレンズ
ＨＰ…ハーフミラープリズム
ＳＬＭ…空間光変調器
ＩＳ…像センサ
ＬＤ２…第２レーザ光源
ＣＬ２…第２コリメータレンズ
ＰＢＳ…偏光ビームスプリッタ
１／４λ…１／４波長板
ＡＳ…検出レンズ
ＰＤ…光検出器
ＤＰ…ダイクロイックプリズム
ＯＢＡ、ＯＢＢ…対物レンズ

Claims

光照射により情報の記録又は再生が行われるホログラム記録担体であって、
可干渉性のホログラム記録光束による光学干渉パターンをホログラムとして内部に保存するホログラム記録層と、前記ホログラム記録層の膜厚方向に積層されかつ複数のマークがあらかじめ記録されているサーボ層を有し、前記マークは前記ホログラム記録担体に対し照射された前記ホログラム記録光束の光スポットの相対的な移動方向に平行な方向に列をなしマーク列として複数延在していること、
前記光スポットの相対的な移動方向に平行な方向における前記マーク列の間に、前記ホログラムの記録間隔と等しい間隔で、上記マークとは異なる形状を有する位置決めマークを配置したこと、
前記ホログラムの記録間隔は角度多重ホログラム群の記録間隔に等しいこと、並びに、
前記マーク列はアドレスマークを含むこと、を特徴とするホログラム記録担体。
前記マークの各々は前記光スポットの相対的な移動方向に平行な方向よりも前記移動方向に垂直な方向において長い形状を有し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担体。
前記光スポットの相対的な移動方向に垂直な方向における隣接する前記マーク列の間隔は、前記ホログラムの記録間隔と等しい間隔であることを特徴とする請求項１又は２に記載のホログラム記録担体。
前記光スポットの相対的な移動方向に垂直な方向における隣接する前記マーク列の間において、前記光スポットが相対的に移動する前記垂直な方向に列をなした複数のマークからなるマーク列が配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載のホログラム記録担体。
前記マーク列の間における前記垂直な方向に列をなした複数のマークからなる前記マーク列の端部に判定マークが配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載のホログラム記録担体。
可干渉性のホログラム記録光束による光学干渉パターンをホログラムとして内部に保存するホログラム記録層と、前記ホログラム記録層の膜厚方向に積層されかつ複数のマークがあらかじめ記録されているサーボ層を有し、前記マークは前記ホログラム記録担体に対し照射された前記ホログラム記録光束の光スポットの相対的な移動方向に平行な方向に列をなしマーク列として複数延在し、光照射によりホログラムの情報の記録又は再生が行われるホログラム記録担体のホログラム装置であって、
前記光スポットを前記サーボ層の前記マークに集光してその戻り光から前記マークの情報を読み取ることにより、前記ホログラム記録担体の動きに前記光スポットを追従させるサーボ制御を行うとともに、前記ホログラム記録担体と前記光スポットの相対的位置関係を制御すること、
前記光スポットの相対的な移動方向に平行な方向における前記マーク列の間に、前記ホログラムの記録間隔と等しい間隔で、上記マークとは異なる形状を有する位置決めマークを配置したこと、
前記ホログラムの記録間隔は角度多重ホログラム群の記録間隔と等しいこと、並びに、
前記マーク列はアドレスマークを含むこと、を特徴とするホログラム装置。
前記サーボ層上における前記光スポットは、前記光スポットの相対的な移動方向に平行な方向よりも前記移動方向に垂直な方向において長い形状を有していることを特徴とする請求項６記載のホログラム装置。