WO2007111139A1

WO2007111139A1 - 記録再生方法、記録媒体及び記録再生装置

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Publication number: WO2007111139A1
Application number: PCT/JP2007/055127
Authority: WO
Inventors: Masakazu Ogasawara
Original assignee: Pioneer Corporation
Priority date: 2006-03-28
Filing date: 2007-03-14
Publication date: 2007-10-04
Also published as: JPWO2007111139A1; EP2006844A2; EP2006844A9; US7944797B2; EP2006844A4; JP4521055B2; US20100232278A1

Abstract

　記録方法は、位置決めマーク及びデータ領域を含む２次元データの記録を記録媒体に対して光学的に行う記録方法であって、２次元データの所定記録回数ごとに位置決めマークの状態を第１状態からこれとは異なる少なくとも１つの第２状態へ変更する。

Description

明細書

記録再生方法、記録媒体及び記録再生装置

技術分野

[0001] 本発明は、光学的に情報記録又は情報再生を行う方法に関し、特に、光学的に情報記録又は情報再生が行われる記録媒体に関し、さらに、力かる記録媒体に 2次元データを記録 Z再生できる記録再生システムに関する。

背景技術

[0002] 光ディスクは光束の照射により信号の光学的に記録又は再生可能な記録媒体として知られている力一般に、光束の照射及び反射光の検出により、トラックに沿って一方向だけに並ぶピット列から 1次元データを逐次読み取り、記録信号の復元を行つている。

[0003] 縦横 2方向に情報を持つ 2次元データは、記録できる情報量を飛躍的に増加させるので、例えば、画像として 2次元コードが利用され、これを 2次元のイメージセンサで読み取り、記録データの復元することが広く行われている。

[0004] 一方、 2次元データを高密度記録できる記録媒体としてホログラムが注目されて、る。ホログラムの特徴は、情報を担持する光の波面を光感応材料からなる記録媒体に体積的に屈折率の変化 (ホログラム）として記録することにある。ホログラム記録媒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。例えば、図 27に示すように、角度多重方式ではホログラム記録媒体に対して、参照光と信号光の相対角度を変更することでホログラム記録媒体 2の同一エリアに複数のホログラム (例えば。入射角 A及び B参照光と信号光とのホログラム）を記録できる。

[0005] ホログラム記録媒体において記録再生を行うホログラム装置は、例えば、可干渉性の光を発生するレーザ光源と、 2次元データに応じて可干渉性光を空間的に変調して信号光を生成する空間変調器と、可干渉性光の参照光及び信号光を記録媒体へ向けて対物レンズを通して照射して、記録媒体の内部にホログラムを形成する光学系と、参照光を照射し対物レンズを通過して結像される 2次元データの像を受光して検出するイメージセンサを有する光学系と、を含んでいる。イメージセンサは CCD (電荷結合素子)や CMOS (相補型金属酸化膜半導体装置)などのアレイ力なる光電変換素子である。

[0006] 記録した 2次元データから記録データを復元する場合、読み取り画像すなわち 2次元データの品質は重要である。そのために、 2次元データには位置決めマークが含まれ、位置決めマークの形状 Z位置は固定で同一形状、同一箇所に表示されている。例えば、矩形の 2次元データ中の隅などに 1ケ所以上の特定同一シンボルを表示している。

[0007] ホログラム装置内において、ホログラム記録媒体から読み取った 2次元データの像における位置決めマークを基にして、受光する対物レンズの開口領域の中心と該 2 次元データとの間の位置偏倚量を求めて、 2次元データの中心が対物レンズの開口領域の中心に一致するようにそれらの位置を補正することが、行われている。基準位置マークのパターン (位置決めマーク）には、例えば対物レンズ開口に内接する大きさの矩形の縁部上に複数の十字模様を並べたものがある。（特許文献 1段落 (0055) 、参照）

2次元データにおける位置決めマークは常に同じ位置、同じ形状で表示されているため、ホログラム記録媒体に記録再生を行う場合、ホログラム装置の光源光出力は、ホログラム記録媒体の感度にもよる力かなり大きいので、対物レンズなど光学部品（特に結像位置にあるイメージセンサも含む）に位置決めマークの焼き付き現象が発生する。この焼き付き現象は装置の各光学部品の表面コートゃ部材そのものが光ェネルギーを吸収することで発生し、その部分の透過率などが通常の状態より変質してしまうものである。この焼き付きが発生するとイメージセンサ上に再生され結像された位置決めマークの像と焼き付きによる位置決めマークの像が混在することになる。その結果、再生された位置決めマークの読み取りが困難になり、再生データの読み出しが困難になる。

特許文献 1：特開 2005— 227704号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0008] そこで、本発明の解決しょうとする課題には、これらの焼き付きを防止し、安定的に記録又は再生を行うことを可能にする記録再生方法、記録媒体及び記録再生装置を提供することが一例として挙げられる。

課題を解決するための手段

[0009] 本発明の記録方法は、位置決めマーク及びデータ領域を含む 2次元データの記録を記録媒体に対して光学的に行う記録方法であって、前記 2次元データの所定記録回数ごとに前記位置決めマークの状態を第 1状態力前記第 1状態とは異なる少なくとも 1つの第 2状態へ変更することを特徴とする。

[0010] 本発明の再生方法は、記録媒体から位置決めマーク及びデータ領域を含む 2次元データの再生を光学的に行う再生方法であって、前記 2次元データの前記所定記録回数に一致する再生回数ごとに前記位置決めマークの状態を第 1状態力前記第 1 状態とは異なる少なくとも 1つの第 2状態へ変更することを特徴とする。

[0011] 本発明の記録装置は、位置決めマーク及びデータ領域を含む 2次元データの記録を記録媒体に対して光学的に行う記録装置であって、前記 2次元データの所定記録回数ごとに前記位置決めマークの状態を第 1状態力前記第 1状態とは異なる少なくとも 1つの第 2状態へ変更する記録手段と、前記記録手段を制御する記録制御手段と、を含むことを特徴とする。

[0012] 本発明の再生装置は、記録媒体から位置決めマーク及びデータ領域を含む 2次元データの再生を光学的に行う再生装置であって、前記 2次元データの前記所定記録回数に一致する再生回数ごとに前記位置決めマークの状態を第 1状態力前記第 1 状態とは異なる少なくとも 1つの第 2状態へ変更する再生手段と、前記再生手段を制御する再生制御手段と、を含むことを特徴とする。

[0013] 本発明の記録媒体は、位置決めマーク及びデータ領域を含む 2次元データの記録又は再生が光学的に行われる記録媒体であって、前記 2次元データの記録又は前記所定記録回数に一致する再生回数ごとに前記位置決めマークの状態が第 1状態から前記第 1状態とは異なる少なくとも 1つの第 2状態へ変更される旨を含む識別データが記録されたことを特徴とする記録媒体。

[0014] 上記構成によれば、位置決めマークが特定の位置、形状について固定的にならないように、識別データに基づいて位置決めマークの規則的な時間間隔、位置又は形状の少なくとも一方を変更する。

図面の簡単な説明

[図 1]本発明による実施形態の 2次元データをホログラムとして記録する記録装置における空間光変調器の光軸から見た正面図である。

[図 2]本発明による実施形態の 2次元データをホログラムとして記録する記録装置における空間光変調器の光軸から見た正面図である。

[図 3]本発明による実施形態の空間光変調器の位置決めマークの変更タイミングごとの形状の列を示して識別データを説明する線図である。

[図 4]本発明による他の実施形態の空間光変調器の位置決めマークの変更タイミングごとの形状の列を示して識別データを説明する線図である。

[図 5]本発明による他の実施形態の空間光変調器の位置決めマークの拡大正面図である。

[図 6]本発明による他の実施形態の空間光変調器の位置決めマークの拡大正面図である。

[図 7]本発明による他の実施形態の空間光変調器の位置決めマークの拡大正面図である。

[図 8]本発明による他の実施形態の空間光変調器の位置決めマークの拡大正面図である。

[図 9]本発明による他の実施形態の空間光変調器の位置決めマークの拡大正面図である。

[図 10]本発明による他の実施形態の空間光変調器の位置決めマークの拡大正面図である。

[図 11]本発明による他の実施形態の空間光変調器の位置決めマークの拡大正面図である。

[図 12]本発明による他の実施形態の空間光変調器の位置決めマークの拡大正面図である。

[図 13]本発明による他の実施形態の空間光変調器の位置決めマークの拡大正面図である。圆 14]本発明による他の実施形態の空間光変調器の位置決めマークの拡大正面図である。

圆 15]本発明による他の実施形態の空間光変調器の位置決めマークの拡大正面図である。

圆 16]本発明による他の実施形態の空間光変調器の位置決めマークの拡大正面図である。

圆 17]本発明による他の実施形態の空間光変調器の位置決めマークの拡大正面図である。

圆 18]本発明による他の実施形態の空間光変調器の位置決めマークの拡大正面図である。

圆 19]本発明による他の実施形態の空間光変調器の位置決めマークの拡大正面図である。

圆 20]本発明による他の実施形態の空間光変調器の位置決めマークの拡大正面図である。

圆 21]本発明による実施形態のホログラム装置の概略構成を示すブロック図である。圆 22]本発明による他の実施形態のホログラム記録媒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構成図である。

圆 23]本発明による他の実施形態のホログラム記録媒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ホログラム記録媒体及び対物レンズモジュールを示す概略断面図である。

圆 24]本発明による他の実施形態のホログラム記録媒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ホログラム記録媒体及び対物レンズモジュールを示す概略断面図である。

[図 25]本発明による他の実施形態のホログラムの記録ステップを示すフローチャートである。

[図 26]本発明による他の実施形態のホログラムの再生ステップを示すフローチャートである。

[図 27]角度多重方式ホログラム装置におけるホログラム記録媒体の断面図である。符号の説明

2·· 'ホログラム記録媒体

3·· '基板

5·· •反射層

6·· '分離層

7·· 'ホログラム記録層

8·· '保護層

20b…光カード

22· '··スピンドノレモータ

23· '··ピックアップ

24' '··ピックアップ駆動部

25' …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

29· ··フォーカスサーボ回路

30· ••xy方向移動サーボ回路

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· ··対物レンズ駆動部

37· ··制御回路

LCP…偏光液晶パネル

PLCCR…中央偏光領域

PLCPR…環状偏光領域

SLM…空間光変調器 LCCR…中央領域

LCPR…環状領域

OBM…対物レンズモジュール

CR…中央領域

PR…環状領域

ΐΖ4 λ…四分の一波長板

AS…カップリングレンズ

CL1…コリメータレンズ

IS…イメージセンサ

CODD…信号検出用複合光検出装置

DOE…回折光学素子

HG…ホログラム

LD1,レーザ光源

LD2' · ·サーボレーザ光源光源

ML…結像レンズ

OB…対物レンズ

PBS…偏光ビームスプリッタ

PD…光検出器

RB…参照光

SB…信号光

SLM…空間光変調器

発明を実施するための形態

[0017] 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。

[0018] <記録方法〉

まず、記録媒体へ 2次元データの記録を光学的に行う記録装置における記録方法を説明する。 2次元データは、再生される 2次元データの位置決めに用いるデータ（位置決めマーク）と、ユーザなどに望まれる任意の記録すべき情報を示すデータ (データ領域)を含む。位置決めマークは、ユーザの任意データとは異なり、記録装置及び記録媒体における記録再生規格で定めるべきものである。よって、位置決めマーク自体は記録媒体へ記録されるが、位置決めマークに基づく所定のアルゴリズムのデータは予め記録装置及び記録媒体の少なくとも一方に記録され、位置決めマークによって、記録が行われる。

[0019] 図 1及び図 2は、力かる 2次元データをホログラムとして記録する記録装置における空間光変調器 SLMを示す。明暗ドットパターンは各セルのオン（明）オフ（暗)電圧印加で表示され、透過、非透過のパターンとなる。 1回の記録ステップの空間光変調器 SLMにおいて、位置決めマークを特定の時間間隔 (所定回数ごと例えば、 1回、 2回、 3回、 4回…）で位置決めマークの状態（例えば位置決めマークの形状又はパターン)を第 1状態 PSfc力もこれは異なる第 2状態 PSscへ交互に変更して表示する。データ領域 DRにおいては、記録回ごと毎回、任意データが表示される。透過型の空間光変調器 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検光子付きの液晶パネルなどで電気的に入射光の一部を画素毎に遮光する機能、又はすベて透過して無変調状態とする機能を有し、空間光変調器駆動回路 (図示せず)に接続され、これ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束を変調かつ透過して、信号光を生成する。空間光変調器の例として透過型のもの他に反射型の液晶パネルや DM Dを用、ることもできる。

[0020] 記録ステップにおいて、所定回数ごと記録媒体から再生される位置決めマーク PSf c、 PSscと、装置のメモリに記憶されている位置決めマークと、がー致する (パターンマッチ)ことにより同期が取られ、記録再生が実行される。装置のメモリには、位置決めマークの種類、形状、及び位置、並びに変更タイミングの組み合わせがあら力じめ記憶されている。

[0021] 記録再生の、ずれにお、ても、所定回数ごと再生される位置決めマーク PSfc、 PS scと、予め記録媒体力読み取られ装置に記録されている位置決めマークと、がー致することにより、記録再生が実行される。この場合、 2次元データの所定記録回数ごとに位置決めマークの状態を第 1状態力第 2状態へ変更した旨を含む識別データを例えばアドレスデータに含ませて記録媒体にも記録する。これにより、次回以降のステップにお、てパターンマッチが確保される。識別データはデータ領域 DRにも含ませてもよ!/ヽ。識別データの記録は記録媒体以外にも記録媒体に付加されたメモリゃ装置のメモリなどに行ってもよい。

[0022] 上記の例では位置決めマークの状態を第 1状態から第 2状態へ交互に変更する場合を示したが、 2つの状態の位置決めマークに限定されることなぐ記録媒体及び装置に記録されている識別データは、図 3に示すように、位置決めマーク PSfc、 PSsc が現れる変更タイミングの所定回数を等間隔（図では左から 3回ごと 9回までの記録回数）に示すタイミングデータを含むようにすることができる。タイミングごとの記録回数は等間隔でなくとも例えば、 PSfcを 2回、 PSscを 3回と規則正しく表示すればよい

[0023] また、記録媒体及び装置に記録されている識別データは、図 4に示すように、 2以上の位置決めマーク PSfc、 PSsc, PSsc2が現れる所定回数をそのマークの数に合わせて示すタイミングデータ及び形態データを含むように（図では左から 1回ごと異なる 3パターンを 1組として 9回までの記録回数)することができる。さらに、位置決めマークの状態は規則を決めて全てが異なる複数の状態とすることができる。

[0024] さらに、識別データは、位置決めマークの第 1及び第 2状態を示す形態データを含むとともに、図 4に示すように、位置決めマークの第 1及び第 2状態における経時的に平均輝度が同一（記録回数分の各セルのオンオフの合計を全ての等しくする）となるような所定記録回数を示すタイミングデータ及び形態データを含むようにすることができる。これにより、焼き付き防止の効果が向上する。

[0025] 位置決めマークの第 1及び第 2状態の変更について、例をあげると、図 5及び図 6 に示すように所定記録回数ごとに位置決めマーク PSfc、 PSscをネガポジ反転する。さらに図 7及び図 8に示すようにネガポジ反転に加えて、第 1及び第 2状態における平均輝度が同一（PSfc、 PSscの各セルのオンオフの合計を全ての等しくする）とすることもできる。これにより、焼き付き防止の効果が向上する。

[0026] 図 9及び図 10に示すように、位置決めマーク PSfc、 PSscが互いに異なる形状であるが、第 1及び第 2状態における平均輝度が同一とすることで、さら〖こ、焼き付きをより抑帘 Uすることができる。 [0027] 図 11及び図 12に示すように、位置決めマークの第 1及び第 2状態が互いに相似であり大きさにおヽて異なるようにすることもできる。

[0028] 図 13及び図 14に示すように、空間光変調器 SLMすなわち 2次元データにおいて位置決めマークの第 1及び第 2状態 PSfc、PSscは互い異なる位置に存在するようにすることもできる。ここで、位置決めマークの第 1及び第 2状態 PSfc、 PSscは互いに形状が同一とすることもできるが、第 1及び第 2状態 PSfc、 PSscが異なっていてもよい。

[0029] 図 15及び図 16に示すように、以上の何れの実施形態においても、データ領域 DR 及び位置決めマーク PSfc、 PSscにおける平均輝度が同一とすることもできる。これにより、焼き付き防止の効果が向上する。

[0030] 図 17〜図 20に示すように、位置決めマーク PSfc、 PSs3、 PSs4、 PSs5を同一数だけ規則的に所定回数ごと変更することにより、経時的に平均輝度が同一とすることもできる。これにより、焼き付き防止の効果が向上する。

[0031] <再生方法 >

このように記録されたホログラム記録媒体から、 2次元イメージセンサにおいてホログラム再生信号を復調する場合、位置決めマークが他の所望データととも含まれて!/ヽる 2次元データは、ホログラム記録時に空間光変調器 SLMで表示されてホログラム記録媒体に記録される。本実施形態ではこの位置決めマークを或る一定時間間隔で位置決めマークの形状を変えたり、表示する場所を変更する。位置決めマークの形状、位置の変更は、あら力じめ装置のメモリに蓄えられた位置決めマークの表示パターンもしくは位置 (識別データ)から時間間隔に応じて選択される。すなわち、再生方法では、 2次元データの所定記録回数に一致する再生回数ごとに位置決めマークの状態を第 1状態力第 1状態とは異なる少なくとも 1つの第 2状態へ変更するのである。

[0032] 本実施形態にお！、ては、力かる識別データは、例えば、ホログラム記録媒体にアドレスデータの一部としてあら力じめ記録され、これを読み出し、装置のメモリに蓄えられてこれを選択することによって行うこともできる。すなわち、識別データを記録媒体から読み取り、識別データに応じて、 2次元データの再生の所定回数ごとに位置決めマークの状態を第 1状態力第 1状態とは異なる少なくとも 1つの第 2状態へ変更する

[0033] ホログラム記録媒体 2にあら力じめ記録されているプリピットの情報よりアドレスデータを再生しそのアドレスデータに基づいてあらかじめ装置のメモリ内に蓄えられた位置決めマークの表示パターンもしくは位置力位置決めマークの形状、位置の変更を行う。ホログラム再生時にもアドレスデータを読み込んだ後、そのアドレスデータに基づいて位置決めマーク、位置のデータを装置のメモリ内よりロードして、位置決めマークのパターンマッチングなどに用いる。

[0034] <ホログラム装置 >

実施形態としてディスク形状のホログラム記録媒体の情報を記録及び再生するホログラム記録再生システムとしてホログラム装置を説明する。ただし、本実施形態はこのホログラム装置構成に縛られることなぐどのホログラム記録形態においても使用することが可能である。

[0035] 図 21はホログラム装置の一例のブロック図である。

[0036] ホログラム装置は、ホログラム記録媒体 2のディスクをターンテーブルで回転させるスピンドルモータ 22、ホログラム記録媒体 2から光束によって信号を読み出すピックァップ 23、該ピックアップを保持し半径方向（X方向）に移動させるピックアップ駆動部 2 4、光源駆動回路 25、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、フォーカスサーボ回路 29、 xy方向移動サーボ回路 30、ピックアツプ駆動部 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媒体 2の回転位置信号を生成する回転位置検出回路 34、偏光液晶駆動回路 LCPD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

[0037] ホログラム装置は制御回路 37を有しており、制御回路 37は光源駆動回路 25、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、フォ一カスサーボ回路 29、 xy方向移動サーボ回路 30、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、偏光液晶駆動回路 LCPD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はこれら回路からの信号に基づいて、これら駆動回路を介してピックアップに関するフォーカスサーボ制御、 X及び y方向移動サーボ制御、再生位置 (X及び y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力も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及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。

[0038] ホログラム記録再生用レーザ光源 LD1に接続された光源駆動回路 25は、射出する両光束の強度をホログラム記録時には強く再生時には弱くするように、レーザ光源 LD1の出力調整を行う。

[0039] また、制御回路 37は外部力入力されたホログラム記録すべきデータの符号ィ匕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、イメージセンサ ISに接続された再生光信号検出回路 27からの信号に基づいて復調及び誤り訂正処理をなすことにより、ホログラム記録媒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、 2次元データの再生を行い、これを再生 2次元データとして出力する。

[0040] 更にまた、制御回路 37は、記録すべきホログラムを所定間隔（多重間隔)で記録できるようにホログラムを所定間隔で形成するように制御する。

[0041] サーボ信号処理回路 28においては、フォーカスエラー信号からフォーカシング駆動信号が生成され、これが制御回路 37を介してフォーカスサーボ回路 29に供給される。フォーカスサーボ回路 29は駆動信号に応じて、ピックアップ 23に搭載されている対物レンズ駆動部 36 (図 23参照）のフォーカシング部分を駆動し、そのフォーカシング部分はホログラム記録媒体に照射される光スポットの焦点位置を調整するように動作する。

[0042] 更に、サーボ信号処理回路 28においては、 X及び y方向移動駆動信号が発生され、これらが xy方向移動サーボ回路 30に供給される。 xy方向移動サーボ回路 30は、 X及び y方向移動駆動信号に応じてピックアップ 23に搭載されている対物レンズ駆動部 36 (図 23参照）を駆動する。よって、対物レンズは x、 y及び z方向の駆動信号による駆動電流に応じた分だけ駆動され、ホログラム記録媒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媒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。

[0043] 制御回路 37は、操作部又はピックアップ位置検出回路 31からの位置信号及びサーボ信号処理回路 28からの X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はピックァップ駆動部 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。

[0044] 回転数検出部 33は、ホログラム記録媒体 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、ホログラム記録媒体 2を回転駆動する。

[0045] <光ピックアップ >

図 22はピックアップ 23の概略構成を示す。ただし本実施形態はこれらのピックアツプ構成に縛られることなくどのホログラム記録形態においても使用することが可能である。

[0046] ピックアップ 23は、ホログラム記録光学系、ホログラム再生光学系、サーボ制御系を含む。これらの系は対物レンズモジュール OBM及びその駆動系を除いて筐体内（図示せず）に配置されている。ホログラム記録再生用レーザ光源 LD1、コリメータレンズ CL1、空間光変調器 SLM、偏光ビームスプリッタ PBS、 4fレンズ fd及び fe及びィメージセンサ ISが直線上に配置され、ミラー MR、四分の一波長板 1Z4え、 4fレンズ f c、偏光ビームスプリッタ PBS、偏光液晶パネル LCP、対物レンズモジュール OBMが直線上に配置され、これら直線状配列部品は偏光ビームスプリッタ PBSで直交して配列されている。

[0047] <ホログラム記録光学系 >

ホログラム記録光学系は、ホログラム記録再生用レーザ光源 LD1、コリメータレンズ CL1、透過型の空間光変調器 SLM、偏光ビームスプリッタ PBS、偏光液晶パネル L CP、 4fレンズ fc、ミラー MR、四分の一波長板 1Z4え、並びに、対物レンズモジユール OBMを含む。

[0048] レーザ光源 LD1の射出光がコリメータレンズ CL1により平行光に変換され、これが空間光変調器 SLM、偏光ビームスプリッタ PBSに順に入射する。平行光の偏光方向は紙面垂直（図 22の中黒波線丸)な方向とする。記録した!/、ページデータを中央領域に表示する空間光変調器 SLMは、光軸を含む中央領域を透過する光束を無変調の参照光 RBとし、この周囲の環状光束を信号光 SBとする。偏光ビームスプリツタ PBSは、入射する空間的に分離された参照光 RBと信号光 SBをともその偏光膜により反射して、 4fレンズ fcに入射するように、配置されている。この 4fレンズ fcは、対物レンズ OBの焦点位置 (光軸上の焦点距離 fob)に像を結像させるためのレンズである。空間光変調器 SLMを対物レンズ OBの焦点位置に配置するのが困難であるため、空間光変調器 SLMカゝら 4fレンズ fcまでの距離はこの 4fレンズ fcの焦点距離とする。 4fレンズ fcは、これに入射した光束が四分の一波長板 ΐΖ4 λを透過し円偏光（図 2 2の反時計周り矢印）に変換された後、ミラー MRで反射し再び四分の一波長板 1Z 4えに入射するように、配置されている。その結果、四分の一波長板 ΐΖ4 λ力の参照光 RBと信号光 SBは、偏光方向が紙面平行（図 22の双方向矢印）となり再び偏光ビームスプリッタ PBSに入射する力偏光方向が紙面水平になっているので、偏光ビ一ムスプリッタ PBSを透過する。参照光 RB及び信号光 SBは 4fレンズ fcの焦点位置に再び結像し、この結像位置に空間光変調器 SLMが存在するのと等価となる。この焦点位置に、偏光液晶パネル LCPを配置し、さらに対物レンズモジュール OBMの対物レンズ OBの焦点位置を一致させる。偏光液晶パネル LCPは偏光液晶パネル L CPの配向方向は TN型になっている。

[0049] 図 23に示すように、光軸 OX上の対物レンズモジュール OBMにおいて、凹レンズ光学素子 CCVが参照光 RBにのみ凹レンズ作用が働くように配置されており、参照光 RBが対物レンズ OBの作用と組み合わせて本来の対物レンズ OBの焦点よりも遠方に焦点を結び、かつ信号光 SBがレンズ作用を受けず対物レンズ OBの焦点に集光するように設定されて、る。信号光 SBの対物レンズ OBの焦点がホログラム記録媒体 2の波長選択性反射膜 5上に位置するように、ホログラム記録媒体 2に対する対物レンズモジュール OBMの相対位置が制御される。

[0050] <ホログラム再生光学系 >

ホログラム再生光学系は、図 22に示すように、ホログラム記録再生用レーザ光源 L Dl、コリメータレンズ CL1、空間光変調器 SLM、偏光ビームスプリッタ PBS、偏光液晶パネル LCP、対物レンズモジュール OBM、 4fレンズ fc、 fd及び fe、ミラー MR、四分の一波長板 1Z4え、並びにイメージセンサ ISを含む。この光学系において、 4fレンズ fd及び fe並びにイメージセンサ ISを除く光学部品は上記ホログラム記録光学系と共通である。

[0051] 図 22に示すように、ホログラム再生光学系の 4fレンズ fdは偏光ビームスプリッタ PB Sを介して対物レンズ OBの焦点位置にその焦点が一致する位置に配置されている。さらに 4fレンズ fdからその焦点の 2倍の距離の光軸上位置に、 4fレンズ fdと同様の焦点距離を有する 4fレンズ feが配置され、これらは、いわゆる 4f系光学系を構成している。ホログラム記録媒体 2からの再生光による再生像が結像する対物レンズ OBの焦点の位置にイメージセンサ ISを配置することが困難なため、再生光を受光するィメージセンサ ISは、その受光面が 4fレンズ feの焦点に位置するように配置され、再生像がイメージセンサ _ISの受光面で結像して、再生信号が得られる。これを再生することで記録信号を再生することができる。

[0052] <ホログラム記録媒体 >

ホログラム記録媒体 2は、図 23に示すように、参照光の入射側から見て保護層 8、ホログラム記録層 7、分離層 6、波長選択性反射膜 5、第 2分離層 4、サーボ層 9及びアドレスやトラック構造が転写された基板 3からなる。この波長選択性反射膜 5は、サーボビーム SVBを透過しかつ参照光及び信号光の波長を含む反射波長帯域のみ反射する誘電体積層体などからなる。サーボ層 9には、離れて交わることなく延在する複数のトラックなどのサーボマーク Tとしてサーボ用グループ又はピットが形成されている。また、サーボ層 9のサーボマーク Tのピッチ Px (いわゆるトラックピッチ）は、信号光及び参照光のスポット上方に記録されるホログラム HGの多重度力決まる所定距離として設定される。サーボマーク Tの幅は、サーボビーム SVBの光スポットからの反射光を受光する光検出器の出力、例えばプッシュプル信号に応じて適宜設定される。図 23に示すホログラム記録媒体 2のサーボ層 9のサーボマーク T上へのサーボビーム SVBの追従によって、ホログラム記録再生を行うためのホログラム記録媒体 2上の位置決め（フォーカスサーボ、 xy方向サーボ）を行う。フォーカスサーボや予め記録されたグループやピットなどのガイドトラック信号を再生することでトラッキングサーボなどを行うことができる。

[0053] <サーボ制御系 >

サーボ制御系はホログラム記録媒体 2に対する対物レンズモジュール OBMの位置をサーボ制御（xyz方向移動）するためのもので、図 22に示すように、サーボビーム S VBを発するサーボレーザ光源光源 LD2、調節レンズ CL2、ハーフミラー MR、ダイクロイックプリズム DP、偏光ビームスプリッタ PBS、対物レンズモジュール OBM、カップリングレンズ AS、並びに光検出器 PDを含む。

[0054] サーボレーザ光源光源 LD2は記録再生レーザの波長とは異なる波長（サーボビーム SVB)とする。サーボビーム SVBは、信号光及び参照光の感応波長帯域以外のホログラム記録層 7に非感応な波長の光である。

[0055] サーボ制御系は、 4f系光学系中の 4fレンズ fc、 fe間に配置したダイクロイツクプリズム DPによりホログラム再生光学系に結合される。すなわち、サーボレーザ光源光源 L D2からのサーボビーム SVBがハーフミラー MRにより反射され、ダイクロイツクプリズム DPにより反射されて、再生光学系の光束に合成されるように、サーボレーザ光源光源 LD2、調節レンズ CL2、ハーフミラー MR、ダイクロイツクプリズム DPは配置されて、る。調節レンズ CL2は検出系 4fレンズ 4fdと合成することでサーボビーム SVBが対物レンズモジュール OBM前には平行光となるように、設定されている。

[0056] 図 23に示すように、対物レンズモジュール OBMにおいて、サーボビーム SVBの径

(da)は参照光 RBの光束の径 (db)径以下に設定されている。したがって、信号光 S Bの外径（dc)及び内径（dd)とこれらの径の関係は >dd>db≥ daとなる。ここで記録間隔 (多重間隔)やトラックピッチなど記録ガイドとなる構造が通常の光ディスクのそれらよりも広い（大きい)構成とした場合、サーボビーム SVBの収差や、サーボビーム SVBの光束径は小さくなり開口数 NAが低くなることは、読み取りにあまり影響を及ぼさない。

[0057] 図 22に示すように、サーボビーム SVBの偏光方向は紙面垂直に設定されているため、サーボビーム SVBは偏光液晶パネル LCPの作用を受けることなく対物レンズモジュール OBMに入射する。

[0058] 図 23〖こ示すよう〖こ、対物レンズモジュール OBMは、凹レンズ光学素子 CCV及び対物レンズ OBと組み合わせてサーボビーム SVBがホログラム記録媒体 2の波長選択性反射膜 5よりも遠方に集光、すなわち、波長選択性反射膜 5を透過しサーボマ一ク Tを形成したサーボ層 9に集光するように、ホログラム記録媒体 2とともに、設定されている。ここで、凹レンズ光学素子 CCVは、対物レンズ OBと組み合わせてサーボビーム SVBがその波長で収差無ぐサーボ層 9上に焦点を結ぶように、設定されている

[0059] サーボビーム SVBは波長選択性反射膜 5を透過し、サーボ層 9に到達して、サーボ層 9により反射される。

[0060] サーボ層 9で反射され対物レンズモジュール OBMを介して戻るサーボビーム SVB の反射光は、 34に示すように、偏光ビームスプリッタ PBS力ダイクロイツクプリズム D Pへと往路と同一の光路によりハーフミラー MRに到達し、サーボ信号生成光学系を経て光検出器 PDに入射する。

[0061] 光検出器 PDにおいては例えばシリンドリカルレンズなどによる非点収差法によりフオーカスサーボ信号を得ることができ、またサーボ層 9上に形成されたサーボマーク T を読み取ることによってプッシュプル方式のトラッキングエラー信号などを得ることもできる。また、ピット列などで形成されたアドレスデータなども読み取ることができる。このアドレスデータに基づ、て位置決めマークのパターン、位置を決定する。

[0062] このように、サーボ制御は、対物レンズモジュール OBMを介して、サーボビーム SV Bをサーボ層 9上のトラックに光スポットとして集光させ、かつ、その反射光を光検出器 PDへ導き、そこで検出された信号に応じて対物レンズモジュール OBMを対物レンズ駆動部 36のァクチユエータで駆動することにより、行われる。

[0063] 図 23に示すように、波長選択性反射膜 5がサーボ層 9よりも対物レンズ OB側 (光照射側）にあるため信号光及び参照光が反射されるので、サーボ層 9のサーボ構造 (サーボマーク T)による信号光及び参照光の回折光が生じないため、これにより回折光の影響が低減され、 SNのよ、ホログラム再生が可能である。

[0064] 図 22の本実施形態の記録再生の各回ごとの動作は以下のとおりである。

[0065] レーザ光源 LD1の射出光がコリメータレンズ CL1により平行光に変換され、これが空間光変調器 SLM、偏光ビームスプリッタ PBSに順に入射する。記録時には環状領域で記録すべきページデータを表示し中央領域で無変調とした空間光変調器 SL Mで分割され参照光 RB及び信号光 SBとなった平行光は、それぞれ偏光ビームスプリツタ PBSで反射され四分の一波長板 1Z4 λ及びミラー MRで反射され、再び偏光ビームスプリッタ PBSに戻りこれを透過する。透過した参照光 RB及び信号光 SBは偏光液晶パネル LCPへ入射する。

[0066] 記録時には、図 23に示す偏光液晶パネル LCPの中央偏光領域 PLCCR及び環状偏光領域 PLCPの透明電極に同一電圧を印加することで、オン状態とする。よって偏光液晶パネル LCPでの偏光作用が発生せず、透過する信号光 SB及び参照光 R Bは偏光作用を受けず、それらの偏光方向（紙面平行）は変わらない。

[0067] 偏光液晶パネル LCPを透過した信号光 SB及び参照光 RBは互いに偏光方向が同一のまま対物レンズモジュール OBMに入射する。信号光 SBは凹レンズ光学素子 C CVの作用を受けないために本来の対物レンズ OBの焦点に集光し、参照光 RBは凹レンズ作用を受け当該焦点より更に遠方に集光する。

[0068] ホログラム記録媒体 2の波長選択性反射膜 5は記録再生用レーザの波長の光線を反射するように設定されているので、信号光 SBは波長選択性反射膜 5上に集光して反射される。一方、参照光 RBはデフォーカスした状態にて波長選択性反射膜 5で反射される。信号光 SBと入射する参照光 RBとで重なる領域が生じ、この領域で参照光 RBと信号光 SBの干渉が発生する。この領域 (信号光 SBの焦点より対物レンズ側でかつ、入射する参照光 RBと信号光 SBとがオーバーラップしている領域）にホロダラム記録層 7を配置することで、ホログラム記録層 7にホログラムが記録される。 [0069] 再生時には図 24に示すように、レーザ光源 LD1の射出光を、空間光変調器 SLM の環状領域で遮光し中央領域で光軸を含む光束のみ無変調で透過させ、参照光 R Bを生成する。記録時と同様の光路をたどって参照光 RBを偏光液晶パネル LCPの中央偏光領域 PLCCRに到達せしめる。ここで偏光液晶パネル LCPの環状偏光領域 PLCPRをオフ状態 (電圧印加をしなヽ）とし、中央偏光領域 PLCCをオン状態のままにする。参照光 RBは偏光方向が紙面平行のままホログラム記録層 7に入射するので、再生される再生光 ReSBも記録時の信号光と同じ発散及び収束する光束でかつ紙面平行の偏光方向となる。よって、再生光は偏光液晶パネル LCPの環状偏光領域 PLCPRを透過するため偏光作用を受け偏光方向が紙面垂直となる。一方、参照光 RBは紙面平行のまま波長選択性反射膜 5で反射されるが液晶での偏光作用がないので再生光とは偏光方向が異なることになる。よって再生された再生光は紙面垂直なため偏光ビームスプリッタ PBSで反射される力信号光 SBはこれを透過される。分離された再生光は検出系の 4fレンズ fd及び feを介してイメージセンサ ISの受光面で結像して、再生像が得られ、イメージセンサ ISが再生信号を出力する。

[0070] 以上のように、再生時に波長選択性反射膜 5で反射する参照光 RBと再生される再生光の偏光方向が異なるため偏光ビームスプリッタ PBSなどで分離することが可能となり、再生光を受光する検出器上に参照光 RBが入射しないため再生 SN比が向上する。

[0071] このように、先行技術ではホログラム記録用の参照光は平行光束であるが、本実施形態では、特定の対物レンズモジュールにより信号光及び参照光をそれら焦点位置を異ならすように発散又は収束光とするとともに、偏光液晶パネルなどの特定の偏光面回転装置を用いて記録時と再生時に行う偏光状態の切り替える構成として、る。また、この対物レンズモジュールにお!/、ては対物レンズとの組み合わせる特定光学素子により、記録再生のレーザ波長とは異なる波長を用いるサーボビームにおいて、ホログラム記録媒体のサーボ層上で収差無く集光するように設定されて、る。

[0072] <記録ステップ >

例えば、ホログラムの記録ステップは図 25に示すフローチャートに従って行われる [0073] 先ず、ホログラム記録媒体が装置に装填された後、フォーカス Zトラッキング (zx方向）サーボ及びスピンドルサーボを動作せしめて、対物レンズの焦点がホログラム記録媒体の所定のサーボマーク位置情報を取得して (ステップ S1)、位置に合うように記録エリアへピックアップを移動せしめる（ステップ S 2)。

[0074] 次に、ポジションサーボ (y方向）を動作せしめて、光ビームと記録層 7とを相対的に静止した状態とする (ステップ S3)。

[0075] 次に、サーボビームにてアドレスデータを検出する（ステップ S4)。

[0076] 次に、記録すべき変調データをデータ領域に表示するとともに位置決めマークを所定位置に追加して、 2次元データを空間光変調器に表示する (ステップ S5)。

[0077] そして、レーザ光の出力を上昇させて信号光及び参照光をホログラム記録媒体に照射してホログラム記録を開始する (ステップ S6)。

[0078] 次に、 2次元データの記録継続又は終了を判別して (ステップ S7)、継続 yesであればステップ S2へ戻り、記録終了 noであれば終了する。

[0079] <再生ステップ >

ホログラムの再生は図 26に示すフローチャートに従って行われる。

[0080] 先ず、ホログラム記録媒体が装置に装填された後、フォーカス Zトラッキング (zx方向）サーボ及びスピンドルサーボを動作せしめて、対物レンズの焦点がホログラム記録媒体の所定のサーボマーク位置情報を取得して (ステップ S11)、位置に合うように再生エリアへピックアップを移動せしめる（ステップ S 12)。

[0081] 次に、ポジションサーボ (y方向）を動作せしめて、光ビームと記録層 7とを相対的に静止した状態とする (ステップ S 13)。

[0082] 次に、サーボビームにてアドレスデータを検出する（ステップ S14)。

[0083] 次に、パターンマッチングのためにアドレスデータ (識別データ）に基づ、て対応する位置決めマークをメモリから選択する (ステップ S 15)。

[0084] 次に、レーザ光の出力を上昇させて参照光のみをホログラム記録媒体に照射してホログラム再生を開始する (ステップ S 16)。

[0085] 次に、 2次元データの再生継続又は終了を判別して (ステップ S17)、継続 yesであればステップ S 12へ戻り、再生終了 noであれば終了する。 <角度多重方式の場合 >

本発明は角度多重方式のホログラム装置にも応用できる。例えば、図 27に示した角度多重方式のホログラム装置に装着されたホログラム記録媒体に対して、参照光と信号光の相対角度を変更することでホログラム記録媒体 2の同一エリアに複数のホログラムを記録できる。例えば、入射角度 A参照光 ARB及び入射角度 B参照光 BRBと信号光とのホログラム SBのホログラムを記録できる。本実施形態の角度多重方式の位置決めマークの変更は、上記実施形態の場合の識別データに加えて、参照光の角度によって位置決めマークの形状 Z位置を変更するデータを用いる場合と、ホログラム記録エリアによって位置決めマークの形状 Z位置を変更するデータを用いる場合、これらを組み合わせる場合がある。角度多重方式の場合でも上記の実施形態の作用、効果は同一である。

Claims

請求の範囲

[I] 位置決めマーク及びデータ領域を含む 2次元データの記録を記録媒体に対して光学的に行う記録方法であって、前記 2次元データの所定記録回数ごとに前記位置決めマークの状態を第 1状態から前記第 1状態とは異なる少なくとも 1つの第 2状態へ変更することを特徴とする記録方法。

[2] 前記 2次元データの前記所定記録回数ごとに前記位置決めマークの状態を前記第 1状態力前記第 2状態へ変更した旨を含む識別データを記録することを特徴とする請求項 1記載の記録方法。

[3] 前記識別データを前記記録媒体へ記録することを特徴とする請求項 1又は 2記載の記録方法。

[4] 前記位置決めマークの前記第 1及び第 2状態の変更がネガポジ反転であることを特徴とする請求項 1〜3のいずれかに記載の記録方法。

[5] 前記位置決めマークの前記第 1及び第 2状態が互いに異なる形状であることを特徴とする請求項 1〜3のいずれかに記載の記録方法。

[6] 前記位置決めマークの前記第 1及び第 2状態における平均輝度が同一であることを特徴とする請求項 1〜5のいずれかに記載の記録方法。

[7] 前記位置決めマークの前記第 1及び第 2状態が互いに相似であり大きさにおいて異なることを特徴とする請求項 1〜3のいずれかに記載の記録方法。

[8] 前記位置決めマークの前記第 1及び第 2状態は互い異なる位置に存在することを特徴とする請求項 1〜7のいずれかに記載の記録方法。

[9] 前記位置決めマークの前記第 1及び第 2状態は互いに形状が同一でありかつ互い異なる位置に存在することを特徴とする請求項 1〜3又は 6記載の記録方法。

[10] 前記データ領域及び前記位置決めマークにおける平均輝度が同一であることを特徴とする請求項 1〜9のいずれかに記載の記録方法。

[II] 前記識別データは、前記所定回数を示すタイミングデータを含むことを特徴とする請求項 2〜10のいずれかに記載の記録方法。

[12] 前記識別データは、前記位置決めマークの前記第 1及び第 2状態を示す形態データを含むことを特徴とする請求項 2〜 11のいずれかに記載の記録方法。

[13] 前記識別データは、前記位置決めマークの前記第 1及び第 2状態を示す形態データを含むとともに、前記位置決めマークの前記第 1及び第 2状態における平均輝度が同一となるような前記所定回数を示すタイミングデータを含むことを特徴とする請求項 2〜 12のいずれかに記載の記録方法。

[14] 請求項 1〜13のいずれかに記載の記録方法によって記録された記録媒体力位置決めマーク及びデータ領域を含む 2次元データの再生を光学的に行う再生方法であって、前記 2次元データの前記所定記録回数に一致する再生回数ごとに前記位置決めマークの状態を第 1状態から前記第 1状態とは異なる少なくとも 1つの第 2状態へ変更することを特徴とする再生方法。

[15] 前記 2次元データの所定記録回数ごとに前記位置決めマークの状態を第 1状態から前記第 1状態とは異なる少なくとも 1つの第 2状態へ変更した旨を含む識別データを読み取り、前記識別データに応じて、前記 2次元データの再生の前記所定回数ごとに前記位置決めマークの状態を第 1状態から前記第 1状態とは異なる少なくとも 1 つの第 2状態へ変更することを特徴とする請求項 14記載の再生方法。

[16] 請求項 1〜13のいずれかに記載の記録方法を実行する、位置決めマーク及びデータ領域を含む 2次元データの記録を記録媒体に対して光学的に行う記録装置であつて、前記 2次元データの所定記録回数ごとに前記位置決めマークの状態を第 1状態から前記第 1状態とは異なる少なくとも 1つの第 2状態へ変更する記録手段と、前記記録手段を制御する記録制御手段と、を含むことを特徴とする記録装置。

[17] 前記記録手段は、前記 2次元データの前記所定記録回数ごとに前記位置決めマークの状態を前記第 1状態から前記第 2状態へ変更した旨を含む識別データを記録することを特徴とする請求項 16記載の記録装置。

[18] 請求項 14又は 15のいずれかに記載の再生方法を実行する、記録媒体から位置決めマーク及びデータ領域を含む 2次元データの再生を光学的に行う再生装置であつて、前記 2次元データの前記所定記録回数に一致する再生回数ごとに前記位置決めマークの状態を第 1状態から前記第 1状態とは異なる少なくとも 1つの第 2状態へ変更する再生手段と、前記再生手段を制御する再生制御手段と、を含むことを特徴とする再生装置。

[19] 前記再生手段は、前記 2次元データの所定記録回数ごとに前記位置決めマークの状態を第 1状態から前記第 1状態とは異なる少なくとも 1つの第 2状態へ変更した旨を含む識別データを読み取り、前記識別データに応じて、前記 2次元データの再生の前記所定回数ごとに前記位置決めマークの状態を第 1状態から前記第 1状態とは異なる少なくとも 1つの第 2状態へ変更することを特徴とする請求項 18記載の再生装置

[20] 請求項 1〜13のいずれかに記載の記録方法によって記録され、位置決めマーク及びデータ領域を含む 2次元データの記録又は再生が光学的に行われる記録媒体であって、前記 2次元データの記録又は前記所定記録回数に一致する再生回数ごとに第 1状態から前記第 1状態とは異なる少なくとも 1つの第 2状態へ変わる前記位置決めマークが記録されたことを特徴とする記録媒体。

[21] 前記 2次元データの前記所定記録回数ごとに前記位置決めマークの状態を前記第 1状態力前記第 2状態へ変更した旨を含む識別データが記録されたことを特徴とする請求項 20記載の記録媒体。

[22] 情報を担持する光の波面を体積的に屈折率の変化として記録する光感応材料からなることを特徴とする請求項 20又は 21記載の記録媒体。