JP4209106B2 - 光ディスク記録媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、周方向に所定の間隔で複数のサーボ領域及び各サーボ領域間にホログラム記録領域を有する光ディスク記録媒体に関し、特にホログラフィを利用して情報を超高密度で連続的に記録・再生するための光ディスク記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ホログラムによって光ディスク記録媒体に情報を超高密度で記録するホログラフィック記録方式が知られている。このホログラフィック記録方式では、イメージ情報を担持する情報光と記録用参照光とを光ディスク記録媒体の内部で重ね合わせて干渉縞パターンを生成し、この干渉縞パターンを光ディスク記録媒体中に記録することによってイメージ情報の書き込みが行われる。記録された干渉縞パターンから情報を再生する場合には、その光ディスク記録媒体中に記録された干渉縞パターンに書込時と同様の再生用参照光を照射し、干渉縞パターンによって回折を生じさせてイメージ情報を再生する。
【０００３】
近年では、光ディスク記録媒体の記録層の厚み方向も利用して、干渉縞パターンを３次元的に書き込むことにより、記録密度を更に増加させるようにしたボリュームホログラフィの開発が注目されている。このボリュームホログラフィによる記録方式を利用し、更に多重記録を行うことによって情報の記録容量を飛躍的に増大させることができる。
【０００４】
このようなボリュームホログラフィによる光ディスク記録媒体への情報記録及び再生に係る装置及びその方法が、国際公開番号ＷＯ９９／４４１９５号に開示されている。本発明を理解するために、同公開公報に記載のボリュームホログラフィを利用した記録再生装置の構成について簡単に説明する。図１９に示すように、光ディスク記録媒体１０１は、円形の透明基板１０１ａ，１０１ｂの間にホログラム記録層１０１ｃを設けると共に、透明基板１０１ｂの記録層１０１ｃとは反対側の面に反射膜１０１ｄを形成し、これらを基板１０１ｅと貼り合わせて構成され、反射膜１０１ｄには、光ディスク記録媒体１０１の半径方向に複数のアドレスサーボ領域が所定の角度間隔で配列され、周方向に並ぶこれらアドレスサーボ領域間には、情報記録領域が設けられている。アドレスサーボ領域には、フォーカスサーボ制御やトラッキングサーボ制御を行うための情報及び情報記録領域に対するアドレス情報とが、予めエンボスピットによって記録してある。トラッキングサーボ制御を行うための情報としては、例えばウォブルピットを使用することができる。
【０００５】
光ディスク記録媒体の具体的な構成としては、透明基板１０１ａ，１０１ｂが、例えば０．６ｍｍ以下の適宜の厚みを有し、ホログラム記録層１０１ｃが、例えば１０μｍ以上の適宜の厚みを有している。ホログラム記録層１０１ｃは、レーザ光で所定時間照射されたときに、レーザ光の強度に応じて屈折率、誘電率及び反射率等の光学特性が変化するホログラム記録材料によって形成されており、例えばデュポン（Dupont）社製のフォトポリマ（Photopolymers）ＨＲＦ−６００（製品名）等が使用される。
【０００６】
ボリュームホログラフィによるホログラム記録層への記録の一例としては、図示のように、記録すべき情報を担持する情報光１１１と記録用参照光１１２とがホログラム記録層１０１ｃ内において、厚み方向の干渉縞を生成するように、透明基板１０１ａ側から情報光１１１と記録用参照光１１２とを同時に所定時間照射して、ホログラム記録層１０１ｃ内に干渉縞パターンを立体的に定着させることにより情報を立体的なホログラムとして記録する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、円板状の光ディスク記録媒体に情報を光学的に記録する一般的な記録装置を用いて高密度記録を実現するためには、光ディスク記録媒体の情報記録領域のトラックピッチを狭めることで高密度化を図ることができるが、ホログラム記録の場合は、トラックピッチ（例えば０．８μｍ）に対して、ホログラム記録層におけるホログラムの干渉領域（ホログラム記録スポット）の面積（例えばφ５００μｍ）が大きいため、高密度化を図るためには、上述したような多重記録を行う必要がある。通常は、図１９に示すように、光ディスク記録媒体１０１に対してホログラム記録スポットを、隣接スポットに一部重なるように、水平方向に少しずつずらして記録することがなされる。このような多重記録においては、ホログラム記録スポットの直径をＤ、ホログラム記録スポット間のピッチをＰとすると、多重数ｍはｍ＝Ｄ／Ｐとなる。
【０００８】
しかしながら、上述した多重記録においては、ホログラムの多重数ｍの２乗に比例して回折効率（再生光強度）が低下するため、記録密度の向上と再生光強度の確保とを勘案し、予め最適な多重数を求めてそれに基づく記録層へのホログラム記録スポットのピッチを決定する必要がある。この場合でも、決定したホログラム記録スポットのピッチ（Ｐ）自体は、光ディスク記録媒体の情報記録領域のトラックピッチに対して大きくなる（例えば２０μｍ）。このため、そのまま決定したホログラム記録スポットのピッチＰでホログラムをホログラム記録層１０１ｃに連続書き込みすると、あるトラックでは記録できたが他のトラックでは記録できなくなるというようなバースト的な記録が行われることとなる。このようにしてバースト的な記録が行われたホログラムは、連続的に再生することも困難である。
【０００９】
この発明は、このような事情を鑑みてなされたもので、ホログラムを超高密度で連続的に記録・再生することができる光ディスク記録媒体を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るディスク記録媒体は、周方向に所定の間隔で光ヘッドのトラッキングサーボ、フォーカスサーボ及びクロック生成のためのサーボ領域が離散的に形成され、各サーボ領域の間には、前記光ヘッドから出射される情報光と記録用参照光との干渉による干渉パターンがホログラム記録スポットとして記録されたホログラム記録領域が形成され、前記サーボ領域で規定されるトラックピッチＴＰが前記ホログラム記録スポットの記録ピッチＰよりも小さく、前記ホログラム記録領域では、前記ホログラム記録スポットが、記録ピッチＰで且つトラックを一つずつずらしながら記録されていることを特徴とする。
【００１２】
この発明の一実施形態では、前記ホログラム記録領域は、１つのトラック上に記録されるホログラム記録スポットと、これに隣接するトラック上に記録されるホログラム記録スポットとが、周方向の異なる位置に記録され、且つ隣接するホログラム記録スポット間のピッチＰが、前記ホログラム記録スポットの直径をＤ、予め設定されたホログラム記録スポットの多重数をｍとすると、Ｐ＝Ｄ／ｍとなるように前記ホログラムが記録されている。
【００１３】
この発明の光ディスク記録媒体によれば、ホログラム記録領域に、１つのトラック上に記録されるホログラム記録スポットと、これに隣接するトラック上に記録されるホログラム記録スポットとが、周方向の異なる位置に記録されることにより、各トラックには少なくとも１つのホログラム記録スポットが形成されることになるので、ホログラムの記録動作及び再生動作がバースト的にならず、連続的な処理となる。特に、隣接するホログラム記録スポットは、それらの間のピッチＰがＰ＝Ｄ／ｍとなるように記録されていると、光ディスク記録媒体のホログラム記録領域に高密度に効率良くホログラムを記録することが可能となる。
【００１４】
なお、サーボ領域には、クロック生成のためのピットと、トラッキングサーボのためのピットとが形成され、クロック生成のためのピットは、ＭＴＦ（Modulation Transfer Function：変調度）が０となる空間周波数で径方向に配列されていることが好ましい。これにより、どのトラックにトラッキングしても確実にクロックを生成することができる。
【００１５】
また、一部の隣接するサーボ領域間には、アクセス位置を示すアドレス情報が記録されたアドレス領域が形成されていることが好ましく、この場合、周方向に複数のフレームに分割され、各フレームには１つのアドレス領域が設けられ、アドレス情報は、フレーム番号とトラック番号を特定する情報であり、トラック番号が奇数であるときには奇数フレームだけに記録され、トラック番号が偶数であるときには偶数フレームだけに記録されるものであることが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る光ディスク記録媒体を説明するための図、図２Ａ及び図２Ｂは、図１の一部拡大図である。
図１に示すように、円板状の光ディスク記録媒体１は、周方向に分割された複数のフレーム２（この例では、フレーム＃００〜＃９７）を備え、これら各フレーム２は、更に周方向に分割された複数のセグメント３（この例では、セグメント＃００〜＃１３）から構成されている。各セグメント３は、サーボ領域６と、一部の隣接するサーボ領域６間を除いてはホログラム記録領域７とを備え、一部の隣接するサーボ領域６間（この例では、セグメント＃００のサーボ領域６とセグメント＃０１のサーボ領域６間）には、アクセス位置を示すアドレス情報が記録されたアドレス領域８が形成されている。
【００１７】
図２Ａ，２Ｂに示すように、各サーボ領域６には、光ディスク記録・再生装置における各種の動作のタイミングの基準となるサーボクロックピットＳＣＫ１，２，３と、例えばサンプルド・サーボ方式によってフォーカスサーボ及びトラッキングサーボを行うためのサーボピットＡ，Ｂ，Ｃとが予めエンボスピット等により記録されている。アドレス領域８は、プリ・アンブル８ａ、同期マーク８ｂ、アドレスパート８ｃ、エンドアドレスマーク８ｄ、ポスト同期マーク８ｅ及びポスト・アンブル８ｆから構成されている。
【００１８】
アドレスパート８ｃには、ホログラム記録領域７を識別するためのアドレス情報が１トラックおきに記録されており、ホログラムの記録の際には、このアドレス領域８に記録されている情報を利用して、各ホログラム記録領域７の情報記録位置に対する光ヘッドからの情報光、記録用参照光及び再生用参照光の照射位置の位置合わせを行う。光ディスク記録・再生装置は、サーボ領域６に記録されているサーボクロックピットＳＣＫ１〜３及びサーボピットＡ，Ｂ，Ｃを利用してフォーカシングやトラッキングを行うと共に、アドレス領域８に記録されているアドレス情報を検出して各ホログラム記録領域７における情報光、記録用参照光及び再生用参照光の照射位置を合わせている。ホログラム記録領域７は、エンボスビットによる物理フォーマットが施されていないミラー領域である。
【００１９】
図３は、この光ディスク記録媒体１の拡大した部分断面図である。
光ディスク記録媒体１は、円形の透明基板１ａ，１ｂの間にホログラム記録層１ｃを設けると共に、透明基板１ｂの記録層１ｃとは反対側の面に反射膜１ｄを形成し、これらを基板１ｅと貼り合わせて構成される。反射膜１ｄには、セグメント＃００では、サーボ領域６及びアドレス領域８のエンボスピットが物理フォーマットとしてプリフォーマットされ、セグメント＃０１〜＃１３では、サーボ領域６のエンボスピットのみが物理フォーマットとしてプリフォーマットされている。このように１４個のセグメントのうちの１つのセグメントのみをアドレス情報の物理フォーマットのために使用することにより、ホログラムの記録に利用できるミラー領域の面積を極力大きく確保することができる。ホログラム記録領域７では、直径Ｄのホログラム記録スポットＨＳＰが隣接スポットＨＳＰと一部重なるように水平方向にピッチＰずつずらして記録され、これにより多重記録を実現する。
【００２０】
光ディスク記録媒体の具体的な構成としては、透明基板１ａ，１ｂの厚みｔ１，ｔ３が、例えば０．６ｍｍ以下で、ホログラム記録層１ｃの厚みｔ２が、例えば１０μｍ以上に設定されている。ホログラム記録層１ｃは、レーザ光で所定時間照射されたときに、レーザ光の強度に応じて屈折率、誘電率及び反射率等の光学特性が変化するホログラム記録材料によって形成されており、例えばデュポン（Dupont）社製のフォトポリマ（Photopolymers）ＨＲＦ−６００（製品名）等が使用される。
【００２１】
次に、サーボ領域６及びアドレス領域８の物理フォーマットについて詳細に説明する。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、サーボクロックピットは、サーボピットＡ，Ｂ，Ｃ形成領域の両端部に形成されており、一方の端部に形成されるサーボクロックピットＳＣＫ１はトラック方向に１つ、他方の端部に形成されるサーボクロックピットＳＣＫ２，ＳＣＫ３はトラック方向に連続して２つ形成されている。これは、トラック方向への双方向読み出しを可能にするために、方向性を決定付けるようサーボクロックピットＳＣＫ１とＳＣＫ２，ＳＣＫ３の形成数を異ならせたものである。このようにサーボクロックピットＳＣＫ１，ＳＣＫ２，ＳＣＫ３を形成することにより、読み出す方向の違いによるサーボクロック情報が異なるため、読み出し方向を識別することができる。これは、後述する追跡サーボ処理を実行する上で必要な機能となる。
【００２２】
この実施形態の光ディスク記録媒体１では、これらエンボスピットの間にトラックを形成する。サーボクロックピットＳＣＫ１〜３の径方向の配列ピッチは、トラックピッチ（例えば０．８μｍ）に等しく、これは図４に示すＭＴＦ＝０の空間周波数（λ／２ＮＡ）となるように設定されている。これにより、サーボクロックピットは、径方向に関して光学的に１本の溝に見え、トラッキング開始時に光ビームがどのような位置にあっても、これを検出することができる。なお、この点は、アドレス領域８のプリ・アンブル８ａ、同期マーク８ｂ、エンドアドレスマーク８ｄ、ポスト同期マーク８ｅ及びポスト・アンブル８ｆについても同様である。
【００２３】
サーボピットＡ，Ｂ，Ｃは、サンプルド・サーボを実現するものである。即ち、図５に示すような、オントラック位置に形成されたサーボピットＡ′と、トラックの進行方向左右に配置されたサーボピットＢ′，Ｃ′とによりサンプルド・サーボを行おうとすると、ピットＡ′，Ｂ′，Ｃ′を１／２トラックピッチ（ＴＰ）で形成しなくてはならず、製造コストが上昇するのに対し、本実施例の方式は、図６（ａ）に示すように、全てのピットがトラックとトラックの間に形成されており、２つの隣接するピットのペアで、オントラック位置の検出を行っているので、ピットの形成精度はトラックピッチ（ＴＰ）であり、その分、製造コストを低減することができる。
【００２４】
同図（ａ）において、光ビームスポットＳＰがＡトラック（Ａ−Ｔｒ）にオントラックしているときには、光ビームスポットＳＰは、まず最初に２つのピットＡを検出し、次にピットＢ，Ｃをそれぞれ１つずつ検出するので、同図（ｂ）に示すように、最初の検出信号ＲＦＡが最大、続く２番目と３番目の検出信号ＲＦＢ，ＲＦＣがＲＦＡよりも小さい振幅でほぼ等しい振幅となる。したがって、この場合には、小さい振幅の検出信号ＲＦＢ，ＲＦＣのピーク値をサンプルホールドとして両者を減算することにより、トラッキングエラー信号ＴＥが得られる。
【００２５】
次に、アドレスパート８ｃについて説明する。
アドレスパート８ｃには、アドレス情報が１トラックおきに記録されている。図７には、各トラック及び各フレームとアドレス情報との配置関係が示されている。この図に示すように、アドレス情報は、奇数トラック（正確には奇数トラックの外側）の場合、奇数フレームに記録され、偶数トラック（正確には偶数トラックの外側）の場合、偶数フレームに記録される。アドレス情報は、例えば２バイトのトラック番号情報と、１バイトのフレーム番号情報とからなる。奇数トラックのアクセス中には、奇数フレームのアドレス領域８からトラック情報とフレーム情報を参照するが、偶数フレームのアドレス情報８からはフレーム情報のみを参照して、トラック情報は参照しない。同様に、偶数トラックのアクセス中には、偶数フレームのアドレス領域８からトラック情報とフレーム情報を参照するが、奇数フレームのアドレス情報８からはフレーム情報のみを参照して、トラック情報は参照しない。このようなアドレス参照を行うことにより、トラック密度がＭＴＦ＝０の空間周波数に達していても、径方向の空間周波数を低下させることができ、アドレス参照を支障無く行うことが可能になる。
【００２６】
次に、ホログラム記録領域７へのホログラム記録フォーマット（論理フォーマット）について説明する。図８は、ホログラム記録フォーマットを説明するための図である。なお、図に示す円は、説明の便宜上、ホログラム記録スポットの記録位置の中心部を示したもので、ホログラム記録スポットを表したものではない点に注意を要する。図３にも示したように、ホログラム記録スポットＨＳＰの直径Ｄは、トラックピッチＴＰ（この例では０．８μｍ）に比べて非常に大きい。いま、ホログラム記録スポットＨＳＰの直径Ｄを５００μｍとし、多重数ｍを２５とすると、ホログラム記録スポットＨＳＰの記録ピッチＰは、Ｄ／ｍ＝２０μｍとなる。したがって、１つのトラックに２０μｍピッチで連続的にホログラム記録スポットＨＳＰを形成すると、次に記録可能なトラックは、２５トラック先のトラックとなる。この場合には、連続的な記録・再生が不可能になる。
【００２７】
そこで、この実施形態では、１つのトラックにホログラム記録スポットＨＳＰを形成したら、次のトラックでは、ピッチＰ（＝２０μｍ）だけトラック方向にずれた位置にホログラム記録スポットＨＳＰを記録する。これを順次繰り返し、ｍ（＝２５）トラック先のトラックで、最初のトラックと同じ径方向位置にホログラム記録スポットＨＳＰを形成する。これにより、各トラックでは、必ず少なくとも１つのホログラム記録スポットの記録又は再生が行われるので、連続的な処理が可能になる。
【００２８】
図９は、記録時のタイミングを与える記録パルスを示している。サーボ領域６のサーボクロックピットＳＣＫ１から再生されたサーボクロックＣＫを基準とし、トラック＃００，＃０１，…，＃ｎでそれぞれ書込タイミングをずらすようにする。このずれ量は、ピッチＰに相当する。
【００２９】
図１０は、ホログラム記録フォーマットの他の実施形態を示す図である。この実施形態では、半径方向に隣接するホログラム記録スポット列を約Ｐ／２だけずらして配置している。このように配置することにより、ホログラム記録スポットの更に高密度な配置が可能になる。
【００３０】
なお、図１１に示すように、光ディスク記録媒体１は、例えば半径方向に複数のゾーンＺＡ，ＺＢ，ＺＣが形成され、各ゾーンＺＡ，ＺＢ，ＺＣで記録されるホログラム記録スポットＨＳＰの数を、外周ほど多くなるように、ｎ１，ｎ２，ｎ３（但し、ｎ１＜ｎ２＜ｎ３）のように変えるようにしても良い。このような配置を行うことにより、更に記録密度が向上する。
【００３１】
図１２は、この発明の一実施形態に係る光ディスク記録媒体の記録・再生装置の構成を概略的に示すブロック図である。
光ディスク記録・再生装置１０は、光ディスク記録媒体１が取り付けられるスピンドル４１と、このスピンドル４１を回転させるスピンドルモータ４２と、光ディスク記録媒体１の回転数を所定の値に保つようにスピンドルモータ４２を制御するスピンドルサーボ回路４３とを備えている。また、光ディスク記録・再生装置１０は、光ディスク記録媒体１に対して情報光と記録用参照光とを照射してホログラム記録領域７にホログラムを記録すると共に、ホログラムが記録された光ディスク記録媒体１に対して再生用参照光を照射し再生光を検出して、光ディスク記録媒体１のホログラム記録領域７に記録されているホログラムから元の情報を再生するための光ヘッド４０と、この光ヘッド４０を光ディスク記録媒体１の半径方向に駆動する駆動装置４４とを備えている。
【００３２】
光ディスク記録・再生装置１０は、光ヘッド４０の出力信号からフォーカスエラー信号ＦＥと、トラッキングエラー信号ＴＥと、追跡エラー信号ＣＥと、再生信号ＲＦとを検出するための検出回路４５と、この検出回路４５により検出されるフォーカスエラー信号ＦＥ及びコントローラ５０からのコマンドに基づいて光ヘッド４０がサーボ領域６を通過する間、後述する光ヘッド本体を光ディスク記録媒体１の板面に対して垂直方向に移動させフォーカスサーボ制御を行うフォーカスサーボ回路４６とを備えている。また、検出回路４５により検出されるトラッキングエラー信号ＴＥ及びコントローラ５０からのコマンドに基づいて光ヘッド４０がサーボ領域６を通過する間、光ヘッド本体を光ディスク記録媒体１の半径方向に移動させてトラッキングサーボ制御を行うトラッキングサーボ回路４７と、検出回路４５により検出される追跡エラー信号ＣＥ及びコントローラ５０からのコマンドに基づいて光ヘッド４０がホログラム記録領域７を通過する間、光ヘッド本体を光ディスク記録媒体１の移動方向に移動させてホログラム記録領域７の情報記録位置を情報光及び記録用参照光の照射位置が所定時間ずれることなく追従するように追跡サーボ制御を行う追跡サーボ回路５５とを備えている。更に、トラッキングエラー信号ＴＥ及びコントローラ５０からのコマンドに基づいて駆動装置４４を制御して光ヘッド４０を光ディスク記録媒体１の半径方向に移動させるスライドサーボ制御を行うスライドサーボ回路４８と、コントローラ５０からのコマンドに基づいて光ヘッド４０がサーボ領域６を通過する間、光ヘッド４０を所望の情報記録位置へ追従させる追従制御回路５４とを備えている。
【００３３】
また、光ディスク記録・再生装置１０は、光ヘッド４０内の後述するＣＣＤアレイの出力データをデコードして光ディスク記録媒体１のホログラム記録領域７の各情報記録位置に記録されたホログラムを再生したり、検出回路４５からの再生信号ＲＦにより基本クロックを再生してコントローラ５０にクロック信号を供給したり、アドレス領域８のアドレス情報を判別したりする信号処理回路４９と、光ディスク記録・再生装置１０の全体の動作を制御するコントローラ５０と、このコントローラ５０に対して様々な指示を与えるための操作部５１とを備えている。
【００３４】
更に、光ディスク記録・再生装置１０は、信号処理回路４９の出力信号に基づいて光ディスク記録媒体１と光ヘッド本体との相対的な傾きを検出する傾き検出回路５２と、この傾き検出回路５２の出力信号に基づいて光ディスク記録媒体１の板面に対する光ヘッド本体の傾きが変化する方向に光ヘッド本体の位置を変化させ、光ディスク記録媒体１と光ヘッド本体との相対的な傾きを補正する傾き補正回路５３とを備えている。
【００３５】
信号処理回路４９のうち、トラッキングエラー検出回路に関する部分は、例えば図１３に示すように構成されている。サーボクロックＣＫを基準として検出回路４５からのＲＦ信号のＡ，Ｂ，Ｃの時点でのピーク値をサンプル／ホールドして得られた値ＲＦＡ，ＲＦＢ，ＲＦＣの互いの差分をそれぞれ差動増幅器６１ａ，６１ｂ，６１ｃで求める。これら差動増幅器６１ａ，６１ｂ，６１ｃの各出力ＴＰＡ，ＴＰＢ，ＴＰＣをマルチプレクサ６２で選択してトラックキングエラー信号ＴＥを出力する。差動増幅器６１ａ，６１ｂ，６１ｃの各出力の極性をそれぞれコンパレータ６３ａ，６３ｂ，６３ｃで検出し、これらコンパレータ６３ａ，６３ｂ，６３ｃの各出力ＰＡ，ＰＢ，ＰＣに基づいて、論理演算回路６４がマルチプレクサ６２を切替制御する。これにより、図６（ｂ）に示した、小さい２つのピーク値の差分がトラッキングエラー信号ＴＥとして出力される。なお、これらのトラッキングエラー信号ＴＲＡ，ＴＲＢ，ＴＲＣのダイナミックレンジは、図２Ａに示すように、２つのサーボピット６５での回折によるものであり、従来の光ディスクに比べて大きな値とすることができ、換言するとＳ／Ｎ比（信号対雑音比）が良好なトラッキングエラー信号ＴＥを得ることができる。
【００３６】
光ディスク記録再生装置１０では、ホログラムの記録時において、光ヘッド４０がサーボ領域６を通過する間、光ヘッド本体をほぼトラックに沿う方向に移動させることによって、所定の時間、移動するホログラム記録領域７の１つの情報記録位置を情報光及び記録用参照光の照射位置が追従するように、情報光及び記録用参照光の照射位置を制御する追従制御回路５４を備えているが、本実施形態では、情報光及び記録用参照光の照射位置が情報記録位置を更に精密且つ正確に追跡するように追跡サーボ制御を行うために、検出回路４５によってホログラム記録領域７の各情報記録位置と情報光及び記録用参照光の照射位置との光ディスク記録媒体１の移動方向における位置ずれを、サーボクロックピットＳＣＫ１〜３を追跡サーボ用のレーザビームで照射して追跡エラー信号ＣＥとして検出し、この追跡エラー信号ＣＥに基づいてホログラム記録領域７内であっても光ヘッド本体を光ディスク記録媒体１の移動方向において移動させて、追跡サーボを行うための追跡サーボ回路５５が設けられている。
【００３７】
コントローラ５０は、信号処理回路４９より出力されるサーボクロックＣＫやアドレス情報を入力すると共に、光ヘッド４０、スピンドルサーボ回路４３、スライドサーボ回路４８、フォーカスサーボ回路４６、トラッキングサーボ回路４７、追跡サーボ回路５５及び追従制御回路５４等を制御するようになっている。スピンドルサーボ回路４３には、信号処理回路４９より出力される基本クロックが入力される。コントローラ５０は、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）及びＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）を有し、ＣＰＵが、ＲＡＭを作業領域として、ＲＯＭに格納されたプログラムを実行することによって、コントローラ５０の機能を実現するようになっている。
【００３８】
次に、図１４を参照して、本実施形態に係る光ディスク記録媒体の記録・再生装置の光ヘッド４０の光学系１１の一例について説明する。
光ディスク記録媒体１へのホログラム記録は、レーザ源２５から発射される発散レーザ光をレンズ２４によって集束してレーザビームを形成し、このレーザビームをハーフミラー３０ａを用いて二本のレーザビームに分割して、一方を記録情報によって変調された情報光に、他方を干渉パターンを形成するための記録用参照光として利用する。即ち、ホログラムの記録は、ホログラム記録層１ｃ内に情報光と記録用参照光との干渉による３次元的干渉縞パターンを形成せしめるように、情報光と記録用参照光とを光ディスク記録媒体１のホログラム記録層１ｃに所定の時間照射することによって行われる。情報光と記録用参照光とを光ディスク記録媒体１のホログラム記録層１ｃの情報記録位置の一つを所定の時間照射するためには、光ディスク記録媒体１の移動と光ヘッド４０による照射位置の移動とを所定の時間同期させる。
【００３９】
即ち、露光に必要な時間正確に同期して移動させることが必要である。そのため、本実施形態では、サーボ領域６にサーボクロックピットＳＣＫ１〜３を設け、このサーボクロックピットＳＣＫ１〜３を、ホログラム記録のためのレーザビームの波長とは異なる波長の追跡レーザビームで照射することによって、情報記録位置と情報光と記録用参照光の照射位置との位置ずれを検出し、ホログラムの記録時に、ホログラム記録領域７の情報記録位置と情報光と記録用参照光の照射位置とを所定の時間正確に位置合わせして移動させるための追跡サーボ制御を行っている。また、記録されたホログラムの再生は、干渉パターンを形成するための記録用参照光に替えて再生用参照光をホログラム記録層１ｃに照射することによって行われる。
【００４０】
更に、図１４に示す光学系の一例は、本実施形態の光ディスク記録媒体の記録・再生装置に使用する光ヘッドの光学部分の原理を示す概略図であって、この例における記録再生光学系即ち光ヘッド１１は、光ディスク記録媒体１に対向する対物レンズ１２と、この対物レンズ１２を光ディスク記録媒体１の厚み方向及び半径方向に移動するためのアクチュエータ１３と、対物レンズ１２の光源側には、対物レンズ１２から順に２分割旋光板１４及びプリズムブロック１５が配置され、２分割旋光板１４は、光軸の左側部分に配置された旋光板１４Ｌと、同光軸の右側部分に配置された旋光板１４Ｒとから成り立っている。旋光板１４Ｌは、レーザビームの偏光方向を＋４５°旋光させ、旋光板１４Ｒは、レーザビームの偏光方向を−４５°旋光させる。プリズムブロック１５は、２分割旋光板１４側から順にハーフミラー１５ａと全反射ミラー１５ｂとを有している。これらハーフミラー１５ａと全反射ミラー１５ｂとは共にその法線方向が対物レンズ１２の光軸に対して同一方向に４５°傾けて配置されている。
【００４１】
プリズムブロック１５の側方には、更に、別のプリズムブロック１９が平行に配置され、プリズムブロック１５のハーフミラー１５ａに対向して、プリズムブロック１９の全反射ミラー１９ａが平行に配置される。同様に、プリズムブロック１５の全反射ミラー１５ｂに対向して、プリズムブロック１９のハーフミラー１９ｂが平行に配置されている。プリズムブロック１９の側方には、更に、ハーフミラー２３ａを有するプリズムブロック２３及びハーフミラー３０ａを有するプリズムブロック３０がそれぞれ配置される。
【００４２】
プリズムブロック１５のハーフミラー１５ａとプリズムブロック１９の全反射ミラー１９ａとの間には、凸レンズ１６と位相空間光変調器１７が配置され、プリズムブロック１５の全反射ミラー１５ｂとプリズムブロック１９のハーフミラー１９ｂとの間には、空間光変調器１８が配置されている。位相空間光変調器１７は、格子状に配列された多数の微小区画を有し、各微小区画毎に通過するレーザビームの位相を変化させ、通過するレーザビームの位相を空間的に変調できる構成となっており、ホログラム形成時或いはホログラム読取時の参照光を生成するもので、液晶素子を使用することにより容易に実現することができる。
【００４３】
一方、空間光変調器１８は、情報光生成手段として機能し、その構造は、光変調器１７と同じく格子状に配列された多数の微小区画からなり、各微小区画毎にレーザビームの通過状態と遮断状態とを記録する情報に応じて選択することによって、レーザビームの強度を空間的に変調し、情報を担持した情報光を生成することができるようになっている。この空間光変調器１８にも位相空間光変調器１７と同様に液晶素子を採用することができる。
【００４４】
光ヘッド１１の光源は、ホログラム記録再生用のレーザ光源２５並びに追跡サーボ用のレーザ光源３３、及びレーザ光源２５，３３からのコヒーレントな発散レーザ光を平行光束に収束してレーザビームを形成するコリメータレンズ２４，３２をそれぞれ備え、プリズムブロック２３，３０にそれぞれ設けられたハーフミラー２３ａ，３０ａは、その法線方向がコリメータレンズ２４，３２の光軸に対して４５°傾けられている。このハーフミラー２３ａ，３０ａを通過するレーザ光源２５，３３からの投射光の一部は、フォトディテクタ２６，３１に指向され、フォトディテクタ２６，３１の出力は光源２５，３３からの光出力を自動調整する。
【００４５】
光ディスク記録媒体１からの戻りビームは、ハーフミラー２３ａによって反射され、フォトディテクタ２６とは反対の側に設けられた凸レンズ２７、シリンドリカルレンズ２８を経て、４分割フォトディテクタ２９に達し、光ヘッド４０がアドレスサーボ領域６を通過する間に、フォーカスエラー信号ＦＥ、トラッキングエラー信号ＴＥがそれぞれ検出されると共に、再生信号ＲＦが導出される。検出されたフォーカスエラー信号ＦＥは、光ヘッド４０のフォーカス・サーボ制御のために使用され、トラッキングエラー信号ＴＥは、光ヘッド４０のトラッキングサーボ制御を行うために使用される。
【００４６】
本実施形態では、光ヘッド４０がホログラム記録領域７を通過する際に、追跡エラー信号ＣＥを検出して、光ヘッド４０の追跡サーボ制御を行うために、サーボクロックピットに対する追跡サーボ用のレーザビームの照射位置は、追跡サーボ用のレーザ光源の出射位置を、ホログラムの記録態様に応じて、コリメータレンズ３２の光軸から変位させることによって移動させることができる。従って、追跡サーボ用のレーザビームでサーボクロックピットＳＣＫ１〜３上を照射して追跡エラー信号ＣＥを検出し、追跡サーボ制御を行いながら、ホログラム記録用のレーザビームで情報記録位置を照射して、ホログラムの記録が行えるように構成されている。
【００４７】
次に、ホログラムを記録する際の動作の概略を説明する。図１４において、ホログラム記録時には、空間光変調器１８は、記録する情報に応じて各画素毎に透過状態（以下、「オン」ともいう。）と遮断状態（以下、「オフ」ともいう。）を選択して、通過するレーザビームを空間的に変調し、情報光を生成する。本発明の実施態様では、２画素で１ビットの情報を表現し、必ず、１ビットの情報に対応する２画素のうちの一方をオン、他方をオフとする。
【００４８】
また、位相空間光変調器１７は、通過するレーザビームに対して、所定の変調パターンに従って、画素毎に、所定の位相を基準にして位相差０（ｒａｄ）かπ（ｒａｄ）を選択的に付与することによって、レーザビームの位相を空間的に変調して、レーザビームの位相が空間的に変調された記録用参照光を生成する。コントローラ５０は、所定の条件に従って自らが選択した変調パターン又は操作部５１によって選択された変調パターンの情報を位相空間光変調器１７に与え、位相空間光変調器１７は、コントローラ５０により与えられた、又は操作部５１によって選択された変調パターンの情報に従って、通過するレーザビームの位相を空間的に変調する。
【００４９】
レーザ光源２５から出力されるレーザビームは、パルス状の記録用高出力にされる。なお、コントローラ５０は、再生信号ＲＦより再生された基本クロックに基づいて、対物レンズ１２の出射レーザビームがホログラム記録領域７を通過するタイミングを予測し、対物レンズ１２の出射光がホログラム記録領域７を通過する間、上記設定のままとする。更に、対物レンズ１２からのレーザビームがホログラム記録領域７を通過する間は、フォーカスサーボ制御及びトラッキングサーボ制御は行われず追跡サーボ制御のみが行われる。また、以下の説明では、レーザ光源２５がＰ偏光の光を出射するものとする。
【００５０】
図１４に示したように、レーザ光源２５から出射されたＰ偏光のレーザ光は、コリメータレンズ２４によって平行光束のレーザビームとされ、ビームスプリッタ３０を通過してビームスプリッタ２３に入射し、光量の一部がハーフミラー２３ａを透過し、プリズムブロック１９に入射する。プリズムブロック１９に入射したレーザビームは、光量の一部がハーフミラー１９ｂを透過して空間光変調器１８を通過し、その際に、記録する情報に従って、空間的に変調されて、情報光となる。
【００５１】
この情報光は、プリズムブロック１５の全反射面１５ｂで反射され、光量の一部がハーフミラー１５ａを透過して、２分割旋光板１４を通過する。ここで、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｌを通過したレーザビームは偏光方向が＋４５°回転されてＡ偏光のレーザビームとなり、旋光板１４Ｒを通過した光は偏光方向が−４５°回転されてＢ偏光のレーザビームとなる。２分割旋光板１４を通過したＡ偏光及びＢ偏光の情報光は、光ディスク記録媒体１のホログラム記録層１ｃと基板４の境界面、即ち、反射膜１ｄ上で収束するように、対物レンズ１２によって光ディスク記録媒体１に照射される。
【００５２】
一方、プリズムブロック１９のハーフミラー１９ｂで反射されたレーザビームは、全反射ミラー１９ａで反射され、位相空間光変調器１７を通過し、その際に、所定の変調パターンに従って、光の位相が空間的に変調されて記録用参照光となる。この記録用参照光は、凸レンズ１６を通過して収束され、その光量の一部がプリズムブロック１５のハーフミラー１５ａで反射され、２分割旋光板１４を通過する。
【００５３】
ここで、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｌを通過したレーザビームは偏光方向が＋４５°回転されてＡ偏光のレーザビームとなり、旋光板１４Ｒを通過したレーザビームは偏光方向が−４５°回転されてＢ偏光のレーザビームとなる２分割旋光板１４を通過したＡ偏光及びＢ偏光の記録用参照光は、光ディスク記録媒体１に照射され、ホログラム記録層１ｃと基板４との境界面よりも手前で対物レンズ１２によって一旦収束された後、発散しながらホログラム記録層１ｃ内を通過する。
【００５４】
ここで理解を容易にするために、光の偏光について簡単に説明しておくと、Ａ偏光とは、Ｓ偏光を−４５°回転させるか、或いはＰ偏光を＋４５°回転させた直線偏光であり、Ｂ偏光とは、Ｓ偏光を＋４５°回転させるか、或いはＰ偏光を−４５°回転させた直線偏光である。従って、Ａ偏光とＢ偏光とは互いに偏光方向が直交している。
【００５５】
図１５及び図１６は記録時におけるレーザビームの状態を示す説明図である。図において、符号８１で示した記号はＰ偏光を表し、符号８３で示した記号はＡ偏光を表し、符号８４で示した記号はＢ偏光を表している。図１５において、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｌを通過した情報光７１Ｌは、Ａ偏光の光となり、対物レンズ１２によって光ディスク記録媒体１に照射され、ホログラム記録層１ｃ内を通過し、反射膜１ｄ上に収束すると共に反射膜１ｄで反射されて、再度ホログラム記録層１ｃ内を逆行する。
【００５６】
また、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｌを通過した記録用参照光７２Ｌは、Ａ偏光の光となり、対物レンズ１２によって光ディスク記録媒体１に照射され、ホログラム記録層１ｃへの入射面上で一旦収束した後、発散しながらホログラム記録層１ｃ内を通過する。そして、ホログラム記録層１ｃ内において、反射膜１ｄで反射されたＡ偏光の情報光７１Ｌと反射膜１ｄに向かって進むＡ偏光の記録用参照光７２Ｌとが干渉して干渉パターンをホログラム記録層内に３次元的に形成する。従って、レーザ光源２５の出射光の出力が高出力になったとき、その干渉パターンがホログラム記録層１ｃ内に立体的に記録されることになる。
【００５７】
また、図１６に示したように、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｒを通過した情報光７１Ｒは、Ｂ偏光の光となり、対物レンズ１２によって光ディスク記録媒体１に照射され、ホログラム記録層１ｃ内を通過し、反射膜１ｄ上に収束すると共に反射膜１ｄで反射されて、再度ホログラム記録層１ｃ内を逆方向に進行する。また、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｒを通過した記録用参照光７２Ｒは、Ｂ偏光の光となり、対物レンズ１２によって光ディスク記録媒体１に照射され、ホログラム記録層１ｃの入射面上で一旦収束した後、発散しながらホログラム記録層１ｃ内を通過する。そして、ホログラム記録層１ｃ内において、反射膜１ｄで反射されたＢ偏光の情報光７１Ｒと反射膜１ｄに向かって進むＢ偏光の記録用参照光７２Ｒとが干渉して３次元干渉パターンを形成し、レーザ光源２５の出射光の出力が高出力になったとき、その干渉パターンがホログラム記録層１ｃ内に立体的に記録される。
【００５８】
図１５及び図１６に示した、本発明の光ディスク記録媒体へのホログラム記録態様では、情報光の光軸と記録用参照光の光軸が同一線上に配置されるように、情報光と記録用参照光とがホログラム記録層１ｃに対して同一面側より照射される。また、情報記録領域の同一記録位置のホログラム記録層１ｃに、記録用参照光の変調パターンを変えて複数回の記録動作を行うことで、位相符号化多重により、情報を多重記録することが可能である。
【００５９】
このようにして、本発明の光ディスク記録媒体にホログラムを記録するための記録装置では、ホログラム記録層１ｃ内に反射型（リップマン型）のホログラムが形成される。なお、Ａ偏光の情報光７１ＬとＢ偏光の記録用参照光７２Ｒとは、偏光方向が直交するため干渉せず、同様に、Ｂ偏光の情報光７１ＲとＡ偏光の記録用参照光７２Ｌとは、偏光方向が直交するため干渉しない。即ち、ホログラムの記録に際して、余分な干渉縞の発生が防止され、ＳＮ（信号対雑音）比の低下を防止することができる利点がある。
【００６０】
更に、上記記録装置では、情報光は、上述のように、光ディスク記録媒体１におけるホログラム記録層１ｃと基板１ｅの境界面で収束するように照射され、光ディスク記録媒体１の反射膜１ｄで反射されて対物レンズ１２側に戻ってくる。この戻り光は、サーボ時と同様にして、４分割フォトディテクタ２９に入射する。従って、この４分割フォトディテクタ２９に入射する情報光を利用して、記録時にも、アドレスサーボ領域６において、フォーカスサーボを行うことが可能である。
【００６１】
なお、記録用参照光の方は、光ディスク記録媒体１におけるホログラム記録層１ｃの入射面上で収束してサーボ領域６のエンボスピットには発散光が照射されるため、光ディスク記録媒体１の反射膜１ｄで反射されて対物レンズ１２側に戻ってきても４分割フォトディテクタ２９上では結像しないため、フォーカスサーボに利用することはできない。
【００６２】
なお、上記記録装置では、凸レンズ１６を前後に動かしたり、その倍率を変更したりすることで、ホログラム記録層１ｃにおいて情報光と参照光による一つの干渉パターンが立体的に記録される領域（ホログラム形成領域）の大きさを任意に選ぶこともできる。
【００６３】
次に、記録情報再生時の作用について再度図１４を参照して説明する。再生時には、空間光変調器１８の全画素がオンにされる。また、コントローラ５０は、再生しようとする情報の記録時における記録用参照光の変調パターンと同じ情報を位相空間光変調器１７に与え、位相空間光変調器１７は、コントローラ５０により与えられた情報記録時の変調パターンと同じ情報に従って、通過するレーザビームの位相を空間的に変調して、レーザビームの位相が空間的に変調され、再生用参照光が生成される。
【００６４】
レーザ光源２５から発射されるレーザ光の出力は、再生用の低出力に切り替えられ、コントローラ５０は、再生信号ＲＦより再生されたサーボクロックＣＫに基づいて、対物レンズ１２を通過したレーザビームがホログラム記録領域７を通過するタイミングを予測し、対物レンズ１２からのレーザビームがホログラム記録領域７を通過する間、上記の再生時の設定とする。従って、対物レンズ１２からのレーザビームがホログラム記録領域７を通過する間は、フォーカスサーボ制御及びトラッキングサーボ制御は行われず、追跡サーボ制御のみ行われる。
【００６５】
図１４に示したように、レーザ光源２５から出射されたＰ偏光のレーザビームは、コリメータレンズ２４によって平行光束のレーザビームとされ、ビームスプリッタ３０を透過してビームスプリッタ２３に入射し、光量の一部はハーフミラー２３ａによって反射されてフォトディテクタ２６に入射して自動光量調節が行われ、ハーフミラー２３ａを通過したレーザビームはプリズムブロック１９に入射する。プリズムブロック１９に入射した光の一部がハーフミラー１９ｂで反射され、この反射された光は、全反射ミラー１９ａで反射され、位相空間光変調器１７を通過し、その際に、所定の変調パターンに従って、光の位相が空間的に変調されて、再生用参照光となる。
【００６６】
この再生用参照光は、凸レンズ１６を通過して収束する光となる。この再生用参照光は、一部がプリズムブロック１５のハーフミラー１５ａで反射され、２分割旋光板１４を通過する。ここで、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｌを通過した光は偏光方向が＋４５°回転されて、Ａ偏光の光となり、また、旋光板１４Ｒを通過した光は偏光方向が−４５°回転されて、Ｂ偏光の光となる。２分割旋光板１４を通過した再生用参照光は、対物レンズ１２を経て光ディスク記録媒体１に照射され、ホログラム記録層１ｃの手前で収束した後、発散しながらホログラム記録層１ｃ内を通過する。
【００６７】
図１７及び図１８において、符号８１で示した記号はＰ偏光を表し、符号８２で示した記号はＳ偏光を表し、符号８３で示した記号はＡ偏光を表し、符号８４で示した記号はＢ偏光を表している。図１７において、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｌを通過した再生用参照光７３ＬはＡ偏光の光となり、対物レンズ１２によって光ディスク記録媒体１に照射され、ホログラム記録層１ｃの手前側収束した後、発散しながらホログラム記録層１ｃ内を通過する。その結果、ホログラム記録層１ｃより、記録時における情報光７１Ｌに対応する再生光７４Ｌが発生する。この再生光７４Ｌは、対物レンズ１２側に進み、対物レンズ１２で平行光束のレーザビームとされ、再度２分割旋光板１４を通過してＳ偏光の光となる。
【００６８】
また、図１８に示したように、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｒを通過した再生用参照光７３ＲはＢ偏光の光となり、対物レンズ１２によって光ディスク記録媒体１に照射され、ホログラム記録層１ｃの手前側で収束した後、発散しながらホログラム記録層１ｃ内を通過する。その結果、ホログラム記録層１ｃより、記録時における情報光７１Ｒに対応する再生光７４Ｒが発生する。この再生光７４Ｒは、対物レンズ１２に向かって進み、対物レンズ１２で平行光束のレーザビームとされ、再度２分割旋光板１４を通過してＳ偏光の光となる。
【００６９】
２分割旋光板１４を通過した再生光は、プリズムブロック１５に入射し、その一部がハーフミラー１５ａを透過する。ハーフミラー１５ａを透過した再生光は、全反射ミラー１５ｂで反射され、全画素がオンにされた空間光変調器１８を通過し、光量の一部がプリズムブロック１９のハーフミラー１９ｂで反射されて、ＣＣＤアレイ２０に入射し、ＣＣＤアレイ２０上には、記録時における空間光変調器１８によるオン、オフのパターンが結像され、このパターンを検出することで、光ディスク記録媒体１に記録されていた情報が再生される。
【００７０】
なお、記録用参照光の変調パターンを変えて、ホログラム記録層１ｃに複数の情報が多重記録されている場合には、複数の情報のうち、記録用参照光の変調パターンと同じ変調パターンの再生用参照光によって読み取られた情報のみが再生される。図１７及び図１８では、再生用参照光の光軸と再生光の光軸が同一線上に配置され、再生用参照光の照射と再生光の収集とが、ホログラム記録層１ｃの同一側より行われている例である。
【００７１】
更に、再生光の一部は、記録時のサーボ時における戻り光と同様に、４分割フォトディテクタ２９に入射する。従って、この４分割フォトディテクタ２９に入射する光を用いて、再生時にもサーボ領域６においてフォーカスサーボを行うことが可能である。なお、再生用参照光の方は、光ディスク記録媒体１におけるホログラム記録層１ｃの手前側で一旦収束してホログラム記録層１ｃ内で発散光となるため、光ディスク記録媒体１の反射膜１ｄで反射されて対物レンズ１２側に戻ってきても４分割フォトディテクタ２９上では結像しない。
【００７２】
本発明を実施するにあたっては、光ヘッドから光ディスク記録媒体１を照射するレーザビームとして、レーザ光源２５から発射されるホログラム形成用の波長λ2のレーザビームと、移動する光ディスク記録媒体１の情報記録位置をホログラム形成用のレーザビームの照射位置が、露光に必要な時間、位置ずれなく追従するように、光ヘッドに対して追跡サーボ制御を行うために、サーボ領域６に設けたサーボクロックピットＳＣＫ１〜３を追跡レーザビームで照射して、情報記録位置とホログラム形成用のレーザビームの照射位置との光ディスク記録媒体の移動方向における位置ずれを検出する、レーザ光源３３から発射される波長λ1の追跡レーザビームとを必要とすることから、本発明の光ディスク記録媒体１に対する光ヘッド１１は、例えば、波長λ1、波長λ2の複数波長のコヒーレントなレーザビームを出射できるよう構成されている。
【００７３】
波長λ1、波長λ2の複数波長の組み合わせとしては、λ1＝７８０nm、λ2＝５３２nmの組み合わせ、λ1＝７８０nm、λ2＝６５０nmの組み合わせ、λ1＝６５０nm、λ2＝５２５nmの組み合わせ、λ1＝６５０nm、λ2＝４０５nmの組み合わせ、λ1＝７８０nm、λ2＝３９０nmの組み合わせ等がある。図１４の装置では、波長の異なる２つのレーザ光源２５，３３を設けた装置を例示したが、かかる２種レーザ光源に替えて、単一レーザ光源と、プリズム又は回折格子等による波長選択素子との組み合わせからなる複数波長のレーザビームが出射可能な波長可変レーザ光源装置、或いは、レーザビーム源及び該レーザビーム源からの出射光の波長を交換する非線形光学系を使用した波長可変レーザ光源装置等を使用することもできる。
【００７４】
光ディスク記録媒体１のホログラム記録領域７の情報記録位置に順次ホログラムを記録するにあたって、ホログラム形成用のレーザビームで、光ディスク記録媒体１が距離にして少なくとも２００μｍ移動する間、位置ずれを起こすことなく情報記録位置を追従せしめ、照射し続けることによってホログラム記録層にホログラムを定着させることが必要である。
【００７５】
そして、光ディスク記録媒体１が２００μｍ移動し、ホログラムの記録が完了した時点で、光ヘッドは、光ディスク記録媒体１の移動方向とは逆の方向に２００μｍ−α（但し、αは隣接する情報記録位置間の距離）急激に戻され、同様の記録態様で新たなホログラムを光記録媒体の次の情報記録位置に記録するために、ホログラム形成用のレーザビームで次の情報記録位置への照射を開始し、光ディスク記録媒体１が２００μｍ移動する間、当該情報記録位置をホログラム形成用のレーザビームで追従しながら情報記録位置へ正確なホログラム記録を行う。
【００７６】
このようなホログラム記録動作が、次のサーボ領域に達するまで順次繰り返される。光ヘッドがサーボ領域６を通過する間は、前述の如くフォーカスサーボ制御及びトラッキングサーボ制御が行われ次セクタの情報記録領域に移ると、追跡サーボ制御を行いながら上記と同様のホログラムの記録動作を繰り返し、次セクタの情報記録領域の情報記録位置にホログラムが順次記録されていく。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ホログラム記録領域にホログラムを記録するに際して、ホログラム記録領域の１つのトラック上に記録されるホログラム記録スポットと、これに隣接するトラック上に記録されるホログラム記録スポットとが、周方向の異なる位置に記録されるので、各トラックには少なくとも１つのホログラム記録スポットが形成されることになり、ホログラムの記録動作及び再生動作がバースト的にならず、連続的な処理となる。しかも、本発明の記録方法によれば、ホログラム記録スポットの直径をＤとし、ホログラム記録スポットの多重数をｍとした場合に隣接するホログラム記録スポット間のピッチＰがＰ＝Ｄ／ｍとなるように記録する。このため、光ディスク記録媒体のホログラム記録領域に高密度に効率良くホログラムを記録することができ、ホログラム記録容量の高密度化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施形態に係る光ディスク記録媒体を説明するための図である。
【図２Ａ】 図１の一部拡大図である。
【図２Ｂ】 図１の一部拡大図である。
【図３】 同光ディスク記録媒体の拡大した部分断面図である。
【図４】 ピットの空間周波数と伝達関数（ＭＴＦ）との関係を示すグラフである。
【図５】 従来のサーボピットを説明するための図である。
【図６】 同光ディスク記録媒体に形成されたサーボピットを説明するための図である。
【図７】 同光ディスク記録媒体の各トラック及び各フレームとアドレス情報との配置関係を示す図である。
【図８】 ホログラム記録フォーマットを説明するための図である。
【図９】 記録時のタイミングを与える記録パルスを示すタイミングチャートである。
【図１０】 ホログラム記録フォーマットの他の実施形態を説明するための図である。
【図１１】 同光ディスク記録媒体に形成されたゾーンを示す図である。
【図１２】 この発明の一実施形態に係る光ディスク記録媒体の記録・再生装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図１３】 同装置の信号処理回路のうちのトラッキングエラー検出回路に関する部分の構成を示す図である。
【図１４】 同装置の光ヘッドの光学系の一例を示すと共に同装置に使用する光ヘッドの光学部分の原理を示す概略図である。
【図１５】 記録時におけるレーザビームの状態を示す説明図である。
【図１６】 記録時におけるレーザビームの状態を示す説明図である。
【図１７】 再生時におけるレーザビームの状態を示す説明図である。
【図１８】 再生時におけるレーザビームの状態を示す説明図である。
【図１９】 従来のボリュームホログラフィを利用した光ディスク記録媒体の一部を拡大した部分断面図である。
【符号の説明】
１…光ディスク記録媒体、１ａ，１ｂ…透明基板、１ｃ…記録層、１ｄ…反射膜、１ｅ…基板、２…フレーム、３…セグメント、４…、５…、６…サーボ領域、７…ホログラム記録領域、８…アドレス領域、８ａ…プリ・アンブル、８ｂ…同期マーク、８ｃ…アドレスパート、８ｄ…エンドアドレスマーク、８ｅ…ポスト同期マーク、８ｆ…ポスト・アンブル、１０…光ディスク記録・再生装置、１１…光ヘッド、１２…対物レンズ、１３…アクチュエータ、１４…２分割旋光板、１５，１９，２３，３０…プリズムブロック、１５ａ，１９ｂ，２３ａ，３０ａ…ハーフミラー、１５ｂ，１９ａ…全反射ミラー、１６，２７…凸レンズ、１７…位相空間光変調器、１８…空間光変調器、２４，３２…コリメータレンズ、２５，３３…レーザ光源、２６，３１…フォトディテクタ、２８…シリンドリカルレンズ、２９…４分割フォトディテクタ、３０ａ…ハーフミラー、４０…光ヘッド、４１…スピンドル、４２…スピンドルモータ、４３…スピンドルサーボ回路、４４…駆動装置、４５…検出回路、４６…フォーカスサーボ回路、４７…トラッキングサーボ回路、４８…スライドサーボ回路、４９…信号処理回路、５０…コントローラ、５１…操作部、５２…傾き検出回路、５３…傾き補正回路、５４…追従制御回路、５５…追跡サーボ回路、６１…差動増幅器、６２…マルチプレクサ、６３…コンパレータ、６４…論理演算回路。
【発明の属する技術分野】
この発明は、周方向に所定の間隔で複数のサーボ領域及び各サーボ領域間にホログラム記録領域を有する光ディスク記録媒体に関し、特にホログラフィを利用して情報を超高密度で連続的に記録・再生するための光ディスク記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ホログラムによって光ディスク記録媒体に情報を超高密度で記録するホログラフィック記録方式が知られている。このホログラフィック記録方式では、イメージ情報を担持する情報光と記録用参照光とを光ディスク記録媒体の内部で重ね合わせて干渉縞パターンを生成し、この干渉縞パターンを光ディスク記録媒体中に記録することによってイメージ情報の書き込みが行われる。記録された干渉縞パターンから情報を再生する場合には、その光ディスク記録媒体中に記録された干渉縞パターンに書込時と同様の再生用参照光を照射し、干渉縞パターンによって回折を生じさせてイメージ情報を再生する。
【０００３】
近年では、光ディスク記録媒体の記録層の厚み方向も利用して、干渉縞パターンを３次元的に書き込むことにより、記録密度を更に増加させるようにしたボリュームホログラフィの開発が注目されている。このボリュームホログラフィによる記録方式を利用し、更に多重記録を行うことによって情報の記録容量を飛躍的に増大させることができる。
【０００４】
このようなボリュームホログラフィによる光ディスク記録媒体への情報記録及び再生に係る装置及びその方法が、国際公開番号ＷＯ９９／４４１９５号に開示されている。本発明を理解するために、同公開公報に記載のボリュームホログラフィを利用した記録再生装置の構成について簡単に説明する。図１９に示すように、光ディスク記録媒体１０１は、円形の透明基板１０１ａ，１０１ｂの間にホログラム記録層１０１ｃを設けると共に、透明基板１０１ｂの記録層１０１ｃとは反対側の面に反射膜１０１ｄを形成し、これらを基板１０１ｅと貼り合わせて構成され、反射膜１０１ｄには、光ディスク記録媒体１０１の半径方向に複数のアドレスサーボ領域が所定の角度間隔で配列され、周方向に並ぶこれらアドレスサーボ領域間には、情報記録領域が設けられている。アドレスサーボ領域には、フォーカスサーボ制御やトラッキングサーボ制御を行うための情報及び情報記録領域に対するアドレス情報とが、予めエンボスピットによって記録してある。トラッキングサーボ制御を行うための情報としては、例えばウォブルピットを使用することができる。
【０００５】
光ディスク記録媒体の具体的な構成としては、透明基板１０１ａ，１０１ｂが、例えば０．６ｍｍ以下の適宜の厚みを有し、ホログラム記録層１０１ｃが、例えば１０μｍ以上の適宜の厚みを有している。ホログラム記録層１０１ｃは、レーザ光で所定時間照射されたときに、レーザ光の強度に応じて屈折率、誘電率及び反射率等の光学特性が変化するホログラム記録材料によって形成されており、例えばデュポン（Dupont）社製のフォトポリマ（Photopolymers）ＨＲＦ−６００（製品名）等が使用される。
【０００６】
ボリュームホログラフィによるホログラム記録層への記録の一例としては、図示のように、記録すべき情報を担持する情報光１１１と記録用参照光１１２とがホログラム記録層１０１ｃ内において、厚み方向の干渉縞を生成するように、透明基板１０１ａ側から情報光１１１と記録用参照光１１２とを同時に所定時間照射して、ホログラム記録層１０１ｃ内に干渉縞パターンを立体的に定着させることにより情報を立体的なホログラムとして記録する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、円板状の光ディスク記録媒体に情報を光学的に記録する一般的な記録装置を用いて高密度記録を実現するためには、光ディスク記録媒体の情報記録領域のトラックピッチを狭めることで高密度化を図ることができるが、ホログラム記録の場合は、トラックピッチ（例えば０．８μｍ）に対して、ホログラム記録層におけるホログラムの干渉領域（ホログラム記録スポット）の面積（例えばφ５００μｍ）が大きいため、高密度化を図るためには、上述したような多重記録を行う必要がある。通常は、図１９に示すように、光ディスク記録媒体１０１に対してホログラム記録スポットを、隣接スポットに一部重なるように、水平方向に少しずつずらして記録することがなされる。このような多重記録においては、ホログラム記録スポットの直径をＤ、ホログラム記録スポット間のピッチをＰとすると、多重数ｍはｍ＝Ｄ／Ｐとなる。
【０００８】
しかしながら、上述した多重記録においては、ホログラムの多重数ｍの２乗に比例して回折効率（再生光強度）が低下するため、記録密度の向上と再生光強度の確保とを勘案し、予め最適な多重数を求めてそれに基づく記録層へのホログラム記録スポットのピッチを決定する必要がある。この場合でも、決定したホログラム記録スポットのピッチ（Ｐ）自体は、光ディスク記録媒体の情報記録領域のトラックピッチに対して大きくなる（例えば２０μｍ）。このため、そのまま決定したホログラム記録スポットのピッチＰでホログラムをホログラム記録層１０１ｃに連続書き込みすると、あるトラックでは記録できたが他のトラックでは記録できなくなるというようなバースト的な記録が行われることとなる。このようにしてバースト的な記録が行われたホログラムは、連続的に再生することも困難である。
【０００９】
この発明は、このような事情を鑑みてなされたもので、ホログラムを超高密度で連続的に記録・再生することができる光ディスク記録媒体を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るディスク記録媒体は、周方向に所定の間隔で光ヘッドのトラッキングサーボ、フォーカスサーボ及びクロック生成のためのサーボ領域が離散的に形成され、各サーボ領域の間には、前記光ヘッドから出射される情報光と記録用参照光との干渉による干渉パターンがホログラム記録スポットとして記録されたホログラム記録領域が形成され、前記サーボ領域で規定されるトラックピッチＴＰが前記ホログラム記録スポットの記録ピッチＰよりも小さく、前記ホログラム記録領域では、前記ホログラム記録スポットが、記録ピッチＰで且つトラックを一つずつずらしながら記録されていることを特徴とする。
【００１２】
この発明の一実施形態では、前記ホログラム記録領域は、１つのトラック上に記録されるホログラム記録スポットと、これに隣接するトラック上に記録されるホログラム記録スポットとが、周方向の異なる位置に記録され、且つ隣接するホログラム記録スポット間のピッチＰが、前記ホログラム記録スポットの直径をＤ、予め設定されたホログラム記録スポットの多重数をｍとすると、Ｐ＝Ｄ／ｍとなるように前記ホログラムが記録されている。
【００１３】
この発明の光ディスク記録媒体によれば、ホログラム記録領域に、１つのトラック上に記録されるホログラム記録スポットと、これに隣接するトラック上に記録されるホログラム記録スポットとが、周方向の異なる位置に記録されることにより、各トラックには少なくとも１つのホログラム記録スポットが形成されることになるので、ホログラムの記録動作及び再生動作がバースト的にならず、連続的な処理となる。特に、隣接するホログラム記録スポットは、それらの間のピッチＰがＰ＝Ｄ／ｍとなるように記録されていると、光ディスク記録媒体のホログラム記録領域に高密度に効率良くホログラムを記録することが可能となる。
【００１４】
なお、サーボ領域には、クロック生成のためのピットと、トラッキングサーボのためのピットとが形成され、クロック生成のためのピットは、ＭＴＦ（Modulation Transfer Function：変調度）が０となる空間周波数で径方向に配列されていることが好ましい。これにより、どのトラックにトラッキングしても確実にクロックを生成することができる。
【００１５】
また、一部の隣接するサーボ領域間には、アクセス位置を示すアドレス情報が記録されたアドレス領域が形成されていることが好ましく、この場合、周方向に複数のフレームに分割され、各フレームには１つのアドレス領域が設けられ、アドレス情報は、フレーム番号とトラック番号を特定する情報であり、トラック番号が奇数であるときには奇数フレームだけに記録され、トラック番号が偶数であるときには偶数フレームだけに記録されるものであることが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る光ディスク記録媒体を説明するための図、図２Ａ及び図２Ｂは、図１の一部拡大図である。
図１に示すように、円板状の光ディスク記録媒体１は、周方向に分割された複数のフレーム２（この例では、フレーム＃００〜＃９７）を備え、これら各フレーム２は、更に周方向に分割された複数のセグメント３（この例では、セグメント＃００〜＃１３）から構成されている。各セグメント３は、サーボ領域６と、一部の隣接するサーボ領域６間を除いてはホログラム記録領域７とを備え、一部の隣接するサーボ領域６間（この例では、セグメント＃００のサーボ領域６とセグメント＃０１のサーボ領域６間）には、アクセス位置を示すアドレス情報が記録されたアドレス領域８が形成されている。
【００１７】
図２Ａ，２Ｂに示すように、各サーボ領域６には、光ディスク記録・再生装置における各種の動作のタイミングの基準となるサーボクロックピットＳＣＫ１，２，３と、例えばサンプルド・サーボ方式によってフォーカスサーボ及びトラッキングサーボを行うためのサーボピットＡ，Ｂ，Ｃとが予めエンボスピット等により記録されている。アドレス領域８は、プリ・アンブル８ａ、同期マーク８ｂ、アドレスパート８ｃ、エンドアドレスマーク８ｄ、ポスト同期マーク８ｅ及びポスト・アンブル８ｆから構成されている。
【００１８】
アドレスパート８ｃには、ホログラム記録領域７を識別するためのアドレス情報が１トラックおきに記録されており、ホログラムの記録の際には、このアドレス領域８に記録されている情報を利用して、各ホログラム記録領域７の情報記録位置に対する光ヘッドからの情報光、記録用参照光及び再生用参照光の照射位置の位置合わせを行う。光ディスク記録・再生装置は、サーボ領域６に記録されているサーボクロックピットＳＣＫ１〜３及びサーボピットＡ，Ｂ，Ｃを利用してフォーカシングやトラッキングを行うと共に、アドレス領域８に記録されているアドレス情報を検出して各ホログラム記録領域７における情報光、記録用参照光及び再生用参照光の照射位置を合わせている。ホログラム記録領域７は、エンボスビットによる物理フォーマットが施されていないミラー領域である。
【００１９】
図３は、この光ディスク記録媒体１の拡大した部分断面図である。
光ディスク記録媒体１は、円形の透明基板１ａ，１ｂの間にホログラム記録層１ｃを設けると共に、透明基板１ｂの記録層１ｃとは反対側の面に反射膜１ｄを形成し、これらを基板１ｅと貼り合わせて構成される。反射膜１ｄには、セグメント＃００では、サーボ領域６及びアドレス領域８のエンボスピットが物理フォーマットとしてプリフォーマットされ、セグメント＃０１〜＃１３では、サーボ領域６のエンボスピットのみが物理フォーマットとしてプリフォーマットされている。このように１４個のセグメントのうちの１つのセグメントのみをアドレス情報の物理フォーマットのために使用することにより、ホログラムの記録に利用できるミラー領域の面積を極力大きく確保することができる。ホログラム記録領域７では、直径Ｄのホログラム記録スポットＨＳＰが隣接スポットＨＳＰと一部重なるように水平方向にピッチＰずつずらして記録され、これにより多重記録を実現する。
【００２０】
光ディスク記録媒体の具体的な構成としては、透明基板１ａ，１ｂの厚みｔ１，ｔ３が、例えば０．６ｍｍ以下で、ホログラム記録層１ｃの厚みｔ２が、例えば１０μｍ以上に設定されている。ホログラム記録層１ｃは、レーザ光で所定時間照射されたときに、レーザ光の強度に応じて屈折率、誘電率及び反射率等の光学特性が変化するホログラム記録材料によって形成されており、例えばデュポン（Dupont）社製のフォトポリマ（Photopolymers）ＨＲＦ−６００（製品名）等が使用される。
【００２１】
次に、サーボ領域６及びアドレス領域８の物理フォーマットについて詳細に説明する。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、サーボクロックピットは、サーボピットＡ，Ｂ，Ｃ形成領域の両端部に形成されており、一方の端部に形成されるサーボクロックピットＳＣＫ１はトラック方向に１つ、他方の端部に形成されるサーボクロックピットＳＣＫ２，ＳＣＫ３はトラック方向に連続して２つ形成されている。これは、トラック方向への双方向読み出しを可能にするために、方向性を決定付けるようサーボクロックピットＳＣＫ１とＳＣＫ２，ＳＣＫ３の形成数を異ならせたものである。このようにサーボクロックピットＳＣＫ１，ＳＣＫ２，ＳＣＫ３を形成することにより、読み出す方向の違いによるサーボクロック情報が異なるため、読み出し方向を識別することができる。これは、後述する追跡サーボ処理を実行する上で必要な機能となる。
【００２２】
この実施形態の光ディスク記録媒体１では、これらエンボスピットの間にトラックを形成する。サーボクロックピットＳＣＫ１〜３の径方向の配列ピッチは、トラックピッチ（例えば０．８μｍ）に等しく、これは図４に示すＭＴＦ＝０の空間周波数（λ／２ＮＡ）となるように設定されている。これにより、サーボクロックピットは、径方向に関して光学的に１本の溝に見え、トラッキング開始時に光ビームがどのような位置にあっても、これを検出することができる。なお、この点は、アドレス領域８のプリ・アンブル８ａ、同期マーク８ｂ、エンドアドレスマーク８ｄ、ポスト同期マーク８ｅ及びポスト・アンブル８ｆについても同様である。
【００２３】
サーボピットＡ，Ｂ，Ｃは、サンプルド・サーボを実現するものである。即ち、図５に示すような、オントラック位置に形成されたサーボピットＡ′と、トラックの進行方向左右に配置されたサーボピットＢ′，Ｃ′とによりサンプルド・サーボを行おうとすると、ピットＡ′，Ｂ′，Ｃ′を１／２トラックピッチ（ＴＰ）で形成しなくてはならず、製造コストが上昇するのに対し、本実施例の方式は、図６（ａ）に示すように、全てのピットがトラックとトラックの間に形成されており、２つの隣接するピットのペアで、オントラック位置の検出を行っているので、ピットの形成精度はトラックピッチ（ＴＰ）であり、その分、製造コストを低減することができる。
【００２４】
同図（ａ）において、光ビームスポットＳＰがＡトラック（Ａ−Ｔｒ）にオントラックしているときには、光ビームスポットＳＰは、まず最初に２つのピットＡを検出し、次にピットＢ，Ｃをそれぞれ１つずつ検出するので、同図（ｂ）に示すように、最初の検出信号ＲＦＡが最大、続く２番目と３番目の検出信号ＲＦＢ，ＲＦＣがＲＦＡよりも小さい振幅でほぼ等しい振幅となる。したがって、この場合には、小さい振幅の検出信号ＲＦＢ，ＲＦＣのピーク値をサンプルホールドとして両者を減算することにより、トラッキングエラー信号ＴＥが得られる。
【００２５】
次に、アドレスパート８ｃについて説明する。
アドレスパート８ｃには、アドレス情報が１トラックおきに記録されている。図７には、各トラック及び各フレームとアドレス情報との配置関係が示されている。この図に示すように、アドレス情報は、奇数トラック（正確には奇数トラックの外側）の場合、奇数フレームに記録され、偶数トラック（正確には偶数トラックの外側）の場合、偶数フレームに記録される。アドレス情報は、例えば２バイトのトラック番号情報と、１バイトのフレーム番号情報とからなる。奇数トラックのアクセス中には、奇数フレームのアドレス領域８からトラック情報とフレーム情報を参照するが、偶数フレームのアドレス情報８からはフレーム情報のみを参照して、トラック情報は参照しない。同様に、偶数トラックのアクセス中には、偶数フレームのアドレス領域８からトラック情報とフレーム情報を参照するが、奇数フレームのアドレス情報８からはフレーム情報のみを参照して、トラック情報は参照しない。このようなアドレス参照を行うことにより、トラック密度がＭＴＦ＝０の空間周波数に達していても、径方向の空間周波数を低下させることができ、アドレス参照を支障無く行うことが可能になる。
【００２６】
次に、ホログラム記録領域７へのホログラム記録フォーマット（論理フォーマット）について説明する。図８は、ホログラム記録フォーマットを説明するための図である。なお、図に示す円は、説明の便宜上、ホログラム記録スポットの記録位置の中心部を示したもので、ホログラム記録スポットを表したものではない点に注意を要する。図３にも示したように、ホログラム記録スポットＨＳＰの直径Ｄは、トラックピッチＴＰ（この例では０．８μｍ）に比べて非常に大きい。いま、ホログラム記録スポットＨＳＰの直径Ｄを５００μｍとし、多重数ｍを２５とすると、ホログラム記録スポットＨＳＰの記録ピッチＰは、Ｄ／ｍ＝２０μｍとなる。したがって、１つのトラックに２０μｍピッチで連続的にホログラム記録スポットＨＳＰを形成すると、次に記録可能なトラックは、２５トラック先のトラックとなる。この場合には、連続的な記録・再生が不可能になる。
【００２７】
そこで、この実施形態では、１つのトラックにホログラム記録スポットＨＳＰを形成したら、次のトラックでは、ピッチＰ（＝２０μｍ）だけトラック方向にずれた位置にホログラム記録スポットＨＳＰを記録する。これを順次繰り返し、ｍ（＝２５）トラック先のトラックで、最初のトラックと同じ径方向位置にホログラム記録スポットＨＳＰを形成する。これにより、各トラックでは、必ず少なくとも１つのホログラム記録スポットの記録又は再生が行われるので、連続的な処理が可能になる。
【００２８】
図９は、記録時のタイミングを与える記録パルスを示している。サーボ領域６のサーボクロックピットＳＣＫ１から再生されたサーボクロックＣＫを基準とし、トラック＃００，＃０１，…，＃ｎでそれぞれ書込タイミングをずらすようにする。このずれ量は、ピッチＰに相当する。
【００２９】
図１０は、ホログラム記録フォーマットの他の実施形態を示す図である。この実施形態では、半径方向に隣接するホログラム記録スポット列を約Ｐ／２だけずらして配置している。このように配置することにより、ホログラム記録スポットの更に高密度な配置が可能になる。
【００３０】
なお、図１１に示すように、光ディスク記録媒体１は、例えば半径方向に複数のゾーンＺＡ，ＺＢ，ＺＣが形成され、各ゾーンＺＡ，ＺＢ，ＺＣで記録されるホログラム記録スポットＨＳＰの数を、外周ほど多くなるように、ｎ１，ｎ２，ｎ３（但し、ｎ１＜ｎ２＜ｎ３）のように変えるようにしても良い。このような配置を行うことにより、更に記録密度が向上する。
【００３１】
図１２は、この発明の一実施形態に係る光ディスク記録媒体の記録・再生装置の構成を概略的に示すブロック図である。
光ディスク記録・再生装置１０は、光ディスク記録媒体１が取り付けられるスピンドル４１と、このスピンドル４１を回転させるスピンドルモータ４２と、光ディスク記録媒体１の回転数を所定の値に保つようにスピンドルモータ４２を制御するスピンドルサーボ回路４３とを備えている。また、光ディスク記録・再生装置１０は、光ディスク記録媒体１に対して情報光と記録用参照光とを照射してホログラム記録領域７にホログラムを記録すると共に、ホログラムが記録された光ディスク記録媒体１に対して再生用参照光を照射し再生光を検出して、光ディスク記録媒体１のホログラム記録領域７に記録されているホログラムから元の情報を再生するための光ヘッド４０と、この光ヘッド４０を光ディスク記録媒体１の半径方向に駆動する駆動装置４４とを備えている。
【００３２】
光ディスク記録・再生装置１０は、光ヘッド４０の出力信号からフォーカスエラー信号ＦＥと、トラッキングエラー信号ＴＥと、追跡エラー信号ＣＥと、再生信号ＲＦとを検出するための検出回路４５と、この検出回路４５により検出されるフォーカスエラー信号ＦＥ及びコントローラ５０からのコマンドに基づいて光ヘッド４０がサーボ領域６を通過する間、後述する光ヘッド本体を光ディスク記録媒体１の板面に対して垂直方向に移動させフォーカスサーボ制御を行うフォーカスサーボ回路４６とを備えている。また、検出回路４５により検出されるトラッキングエラー信号ＴＥ及びコントローラ５０からのコマンドに基づいて光ヘッド４０がサーボ領域６を通過する間、光ヘッド本体を光ディスク記録媒体１の半径方向に移動させてトラッキングサーボ制御を行うトラッキングサーボ回路４７と、検出回路４５により検出される追跡エラー信号ＣＥ及びコントローラ５０からのコマンドに基づいて光ヘッド４０がホログラム記録領域７を通過する間、光ヘッド本体を光ディスク記録媒体１の移動方向に移動させてホログラム記録領域７の情報記録位置を情報光及び記録用参照光の照射位置が所定時間ずれることなく追従するように追跡サーボ制御を行う追跡サーボ回路５５とを備えている。更に、トラッキングエラー信号ＴＥ及びコントローラ５０からのコマンドに基づいて駆動装置４４を制御して光ヘッド４０を光ディスク記録媒体１の半径方向に移動させるスライドサーボ制御を行うスライドサーボ回路４８と、コントローラ５０からのコマンドに基づいて光ヘッド４０がサーボ領域６を通過する間、光ヘッド４０を所望の情報記録位置へ追従させる追従制御回路５４とを備えている。
【００３３】
また、光ディスク記録・再生装置１０は、光ヘッド４０内の後述するＣＣＤアレイの出力データをデコードして光ディスク記録媒体１のホログラム記録領域７の各情報記録位置に記録されたホログラムを再生したり、検出回路４５からの再生信号ＲＦにより基本クロックを再生してコントローラ５０にクロック信号を供給したり、アドレス領域８のアドレス情報を判別したりする信号処理回路４９と、光ディスク記録・再生装置１０の全体の動作を制御するコントローラ５０と、このコントローラ５０に対して様々な指示を与えるための操作部５１とを備えている。
【００３４】
更に、光ディスク記録・再生装置１０は、信号処理回路４９の出力信号に基づいて光ディスク記録媒体１と光ヘッド本体との相対的な傾きを検出する傾き検出回路５２と、この傾き検出回路５２の出力信号に基づいて光ディスク記録媒体１の板面に対する光ヘッド本体の傾きが変化する方向に光ヘッド本体の位置を変化させ、光ディスク記録媒体１と光ヘッド本体との相対的な傾きを補正する傾き補正回路５３とを備えている。
【００３５】
信号処理回路４９のうち、トラッキングエラー検出回路に関する部分は、例えば図１３に示すように構成されている。サーボクロックＣＫを基準として検出回路４５からのＲＦ信号のＡ，Ｂ，Ｃの時点でのピーク値をサンプル／ホールドして得られた値ＲＦＡ，ＲＦＢ，ＲＦＣの互いの差分をそれぞれ差動増幅器６１ａ，６１ｂ，６１ｃで求める。これら差動増幅器６１ａ，６１ｂ，６１ｃの各出力ＴＰＡ，ＴＰＢ，ＴＰＣをマルチプレクサ６２で選択してトラックキングエラー信号ＴＥを出力する。差動増幅器６１ａ，６１ｂ，６１ｃの各出力の極性をそれぞれコンパレータ６３ａ，６３ｂ，６３ｃで検出し、これらコンパレータ６３ａ，６３ｂ，６３ｃの各出力ＰＡ，ＰＢ，ＰＣに基づいて、論理演算回路６４がマルチプレクサ６２を切替制御する。これにより、図６（ｂ）に示した、小さい２つのピーク値の差分がトラッキングエラー信号ＴＥとして出力される。なお、これらのトラッキングエラー信号ＴＲＡ，ＴＲＢ，ＴＲＣのダイナミックレンジは、図２Ａに示すように、２つのサーボピット６５での回折によるものであり、従来の光ディスクに比べて大きな値とすることができ、換言するとＳ／Ｎ比（信号対雑音比）が良好なトラッキングエラー信号ＴＥを得ることができる。
【００３６】
光ディスク記録再生装置１０では、ホログラムの記録時において、光ヘッド４０がサーボ領域６を通過する間、光ヘッド本体をほぼトラックに沿う方向に移動させることによって、所定の時間、移動するホログラム記録領域７の１つの情報記録位置を情報光及び記録用参照光の照射位置が追従するように、情報光及び記録用参照光の照射位置を制御する追従制御回路５４を備えているが、本実施形態では、情報光及び記録用参照光の照射位置が情報記録位置を更に精密且つ正確に追跡するように追跡サーボ制御を行うために、検出回路４５によってホログラム記録領域７の各情報記録位置と情報光及び記録用参照光の照射位置との光ディスク記録媒体１の移動方向における位置ずれを、サーボクロックピットＳＣＫ１〜３を追跡サーボ用のレーザビームで照射して追跡エラー信号ＣＥとして検出し、この追跡エラー信号ＣＥに基づいてホログラム記録領域７内であっても光ヘッド本体を光ディスク記録媒体１の移動方向において移動させて、追跡サーボを行うための追跡サーボ回路５５が設けられている。
【００３７】
コントローラ５０は、信号処理回路４９より出力されるサーボクロックＣＫやアドレス情報を入力すると共に、光ヘッド４０、スピンドルサーボ回路４３、スライドサーボ回路４８、フォーカスサーボ回路４６、トラッキングサーボ回路４７、追跡サーボ回路５５及び追従制御回路５４等を制御するようになっている。スピンドルサーボ回路４３には、信号処理回路４９より出力される基本クロックが入力される。コントローラ５０は、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）及びＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）を有し、ＣＰＵが、ＲＡＭを作業領域として、ＲＯＭに格納されたプログラムを実行することによって、コントローラ５０の機能を実現するようになっている。
【００３８】
次に、図１４を参照して、本実施形態に係る光ディスク記録媒体の記録・再生装置の光ヘッド４０の光学系１１の一例について説明する。
光ディスク記録媒体１へのホログラム記録は、レーザ源２５から発射される発散レーザ光をレンズ２４によって集束してレーザビームを形成し、このレーザビームをハーフミラー３０ａを用いて二本のレーザビームに分割して、一方を記録情報によって変調された情報光に、他方を干渉パターンを形成するための記録用参照光として利用する。即ち、ホログラムの記録は、ホログラム記録層１ｃ内に情報光と記録用参照光との干渉による３次元的干渉縞パターンを形成せしめるように、情報光と記録用参照光とを光ディスク記録媒体１のホログラム記録層１ｃに所定の時間照射することによって行われる。情報光と記録用参照光とを光ディスク記録媒体１のホログラム記録層１ｃの情報記録位置の一つを所定の時間照射するためには、光ディスク記録媒体１の移動と光ヘッド４０による照射位置の移動とを所定の時間同期させる。
【００３９】
即ち、露光に必要な時間正確に同期して移動させることが必要である。そのため、本実施形態では、サーボ領域６にサーボクロックピットＳＣＫ１〜３を設け、このサーボクロックピットＳＣＫ１〜３を、ホログラム記録のためのレーザビームの波長とは異なる波長の追跡レーザビームで照射することによって、情報記録位置と情報光と記録用参照光の照射位置との位置ずれを検出し、ホログラムの記録時に、ホログラム記録領域７の情報記録位置と情報光と記録用参照光の照射位置とを所定の時間正確に位置合わせして移動させるための追跡サーボ制御を行っている。また、記録されたホログラムの再生は、干渉パターンを形成するための記録用参照光に替えて再生用参照光をホログラム記録層１ｃに照射することによって行われる。
【００４０】
更に、図１４に示す光学系の一例は、本実施形態の光ディスク記録媒体の記録・再生装置に使用する光ヘッドの光学部分の原理を示す概略図であって、この例における記録再生光学系即ち光ヘッド１１は、光ディスク記録媒体１に対向する対物レンズ１２と、この対物レンズ１２を光ディスク記録媒体１の厚み方向及び半径方向に移動するためのアクチュエータ１３と、対物レンズ１２の光源側には、対物レンズ１２から順に２分割旋光板１４及びプリズムブロック１５が配置され、２分割旋光板１４は、光軸の左側部分に配置された旋光板１４Ｌと、同光軸の右側部分に配置された旋光板１４Ｒとから成り立っている。旋光板１４Ｌは、レーザビームの偏光方向を＋４５°旋光させ、旋光板１４Ｒは、レーザビームの偏光方向を−４５°旋光させる。プリズムブロック１５は、２分割旋光板１４側から順にハーフミラー１５ａと全反射ミラー１５ｂとを有している。これらハーフミラー１５ａと全反射ミラー１５ｂとは共にその法線方向が対物レンズ１２の光軸に対して同一方向に４５°傾けて配置されている。
【００４１】
プリズムブロック１５の側方には、更に、別のプリズムブロック１９が平行に配置され、プリズムブロック１５のハーフミラー１５ａに対向して、プリズムブロック１９の全反射ミラー１９ａが平行に配置される。同様に、プリズムブロック１５の全反射ミラー１５ｂに対向して、プリズムブロック１９のハーフミラー１９ｂが平行に配置されている。プリズムブロック１９の側方には、更に、ハーフミラー２３ａを有するプリズムブロック２３及びハーフミラー３０ａを有するプリズムブロック３０がそれぞれ配置される。
【００４２】
プリズムブロック１５のハーフミラー１５ａとプリズムブロック１９の全反射ミラー１９ａとの間には、凸レンズ１６と位相空間光変調器１７が配置され、プリズムブロック１５の全反射ミラー１５ｂとプリズムブロック１９のハーフミラー１９ｂとの間には、空間光変調器１８が配置されている。位相空間光変調器１７は、格子状に配列された多数の微小区画を有し、各微小区画毎に通過するレーザビームの位相を変化させ、通過するレーザビームの位相を空間的に変調できる構成となっており、ホログラム形成時或いはホログラム読取時の参照光を生成するもので、液晶素子を使用することにより容易に実現することができる。
【００４３】
一方、空間光変調器１８は、情報光生成手段として機能し、その構造は、光変調器１７と同じく格子状に配列された多数の微小区画からなり、各微小区画毎にレーザビームの通過状態と遮断状態とを記録する情報に応じて選択することによって、レーザビームの強度を空間的に変調し、情報を担持した情報光を生成することができるようになっている。この空間光変調器１８にも位相空間光変調器１７と同様に液晶素子を採用することができる。
【００４４】
光ヘッド１１の光源は、ホログラム記録再生用のレーザ光源２５並びに追跡サーボ用のレーザ光源３３、及びレーザ光源２５，３３からのコヒーレントな発散レーザ光を平行光束に収束してレーザビームを形成するコリメータレンズ２４，３２をそれぞれ備え、プリズムブロック２３，３０にそれぞれ設けられたハーフミラー２３ａ，３０ａは、その法線方向がコリメータレンズ２４，３２の光軸に対して４５°傾けられている。このハーフミラー２３ａ，３０ａを通過するレーザ光源２５，３３からの投射光の一部は、フォトディテクタ２６，３１に指向され、フォトディテクタ２６，３１の出力は光源２５，３３からの光出力を自動調整する。
【００４５】
光ディスク記録媒体１からの戻りビームは、ハーフミラー２３ａによって反射され、フォトディテクタ２６とは反対の側に設けられた凸レンズ２７、シリンドリカルレンズ２８を経て、４分割フォトディテクタ２９に達し、光ヘッド４０がアドレスサーボ領域６を通過する間に、フォーカスエラー信号ＦＥ、トラッキングエラー信号ＴＥがそれぞれ検出されると共に、再生信号ＲＦが導出される。検出されたフォーカスエラー信号ＦＥは、光ヘッド４０のフォーカス・サーボ制御のために使用され、トラッキングエラー信号ＴＥは、光ヘッド４０のトラッキングサーボ制御を行うために使用される。
【００４６】
本実施形態では、光ヘッド４０がホログラム記録領域７を通過する際に、追跡エラー信号ＣＥを検出して、光ヘッド４０の追跡サーボ制御を行うために、サーボクロックピットに対する追跡サーボ用のレーザビームの照射位置は、追跡サーボ用のレーザ光源の出射位置を、ホログラムの記録態様に応じて、コリメータレンズ３２の光軸から変位させることによって移動させることができる。従って、追跡サーボ用のレーザビームでサーボクロックピットＳＣＫ１〜３上を照射して追跡エラー信号ＣＥを検出し、追跡サーボ制御を行いながら、ホログラム記録用のレーザビームで情報記録位置を照射して、ホログラムの記録が行えるように構成されている。
【００４７】
次に、ホログラムを記録する際の動作の概略を説明する。図１４において、ホログラム記録時には、空間光変調器１８は、記録する情報に応じて各画素毎に透過状態（以下、「オン」ともいう。）と遮断状態（以下、「オフ」ともいう。）を選択して、通過するレーザビームを空間的に変調し、情報光を生成する。本発明の実施態様では、２画素で１ビットの情報を表現し、必ず、１ビットの情報に対応する２画素のうちの一方をオン、他方をオフとする。
【００４８】
また、位相空間光変調器１７は、通過するレーザビームに対して、所定の変調パターンに従って、画素毎に、所定の位相を基準にして位相差０（ｒａｄ）かπ（ｒａｄ）を選択的に付与することによって、レーザビームの位相を空間的に変調して、レーザビームの位相が空間的に変調された記録用参照光を生成する。コントローラ５０は、所定の条件に従って自らが選択した変調パターン又は操作部５１によって選択された変調パターンの情報を位相空間光変調器１７に与え、位相空間光変調器１７は、コントローラ５０により与えられた、又は操作部５１によって選択された変調パターンの情報に従って、通過するレーザビームの位相を空間的に変調する。
【００４９】
レーザ光源２５から出力されるレーザビームは、パルス状の記録用高出力にされる。なお、コントローラ５０は、再生信号ＲＦより再生された基本クロックに基づいて、対物レンズ１２の出射レーザビームがホログラム記録領域７を通過するタイミングを予測し、対物レンズ１２の出射光がホログラム記録領域７を通過する間、上記設定のままとする。更に、対物レンズ１２からのレーザビームがホログラム記録領域７を通過する間は、フォーカスサーボ制御及びトラッキングサーボ制御は行われず追跡サーボ制御のみが行われる。また、以下の説明では、レーザ光源２５がＰ偏光の光を出射するものとする。
【００５０】
図１４に示したように、レーザ光源２５から出射されたＰ偏光のレーザ光は、コリメータレンズ２４によって平行光束のレーザビームとされ、ビームスプリッタ３０を通過してビームスプリッタ２３に入射し、光量の一部がハーフミラー２３ａを透過し、プリズムブロック１９に入射する。プリズムブロック１９に入射したレーザビームは、光量の一部がハーフミラー１９ｂを透過して空間光変調器１８を通過し、その際に、記録する情報に従って、空間的に変調されて、情報光となる。
【００５１】
この情報光は、プリズムブロック１５の全反射面１５ｂで反射され、光量の一部がハーフミラー１５ａを透過して、２分割旋光板１４を通過する。ここで、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｌを通過したレーザビームは偏光方向が＋４５°回転されてＡ偏光のレーザビームとなり、旋光板１４Ｒを通過した光は偏光方向が−４５°回転されてＢ偏光のレーザビームとなる。２分割旋光板１４を通過したＡ偏光及びＢ偏光の情報光は、光ディスク記録媒体１のホログラム記録層１ｃと基板４の境界面、即ち、反射膜１ｄ上で収束するように、対物レンズ１２によって光ディスク記録媒体１に照射される。
【００５２】
一方、プリズムブロック１９のハーフミラー１９ｂで反射されたレーザビームは、全反射ミラー１９ａで反射され、位相空間光変調器１７を通過し、その際に、所定の変調パターンに従って、光の位相が空間的に変調されて記録用参照光となる。この記録用参照光は、凸レンズ１６を通過して収束され、その光量の一部がプリズムブロック１５のハーフミラー１５ａで反射され、２分割旋光板１４を通過する。
【００５３】
ここで、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｌを通過したレーザビームは偏光方向が＋４５°回転されてＡ偏光のレーザビームとなり、旋光板１４Ｒを通過したレーザビームは偏光方向が−４５°回転されてＢ偏光のレーザビームとなる２分割旋光板１４を通過したＡ偏光及びＢ偏光の記録用参照光は、光ディスク記録媒体１に照射され、ホログラム記録層１ｃと基板４との境界面よりも手前で対物レンズ１２によって一旦収束された後、発散しながらホログラム記録層１ｃ内を通過する。
【００５４】
ここで理解を容易にするために、光の偏光について簡単に説明しておくと、Ａ偏光とは、Ｓ偏光を−４５°回転させるか、或いはＰ偏光を＋４５°回転させた直線偏光であり、Ｂ偏光とは、Ｓ偏光を＋４５°回転させるか、或いはＰ偏光を−４５°回転させた直線偏光である。従って、Ａ偏光とＢ偏光とは互いに偏光方向が直交している。
【００５５】
図１５及び図１６は記録時におけるレーザビームの状態を示す説明図である。図において、符号８１で示した記号はＰ偏光を表し、符号８３で示した記号はＡ偏光を表し、符号８４で示した記号はＢ偏光を表している。図１５において、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｌを通過した情報光７１Ｌは、Ａ偏光の光となり、対物レンズ１２によって光ディスク記録媒体１に照射され、ホログラム記録層１ｃ内を通過し、反射膜１ｄ上に収束すると共に反射膜１ｄで反射されて、再度ホログラム記録層１ｃ内を逆行する。
【００５６】
また、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｌを通過した記録用参照光７２Ｌは、Ａ偏光の光となり、対物レンズ１２によって光ディスク記録媒体１に照射され、ホログラム記録層１ｃへの入射面上で一旦収束した後、発散しながらホログラム記録層１ｃ内を通過する。そして、ホログラム記録層１ｃ内において、反射膜１ｄで反射されたＡ偏光の情報光７１Ｌと反射膜１ｄに向かって進むＡ偏光の記録用参照光７２Ｌとが干渉して干渉パターンをホログラム記録層内に３次元的に形成する。従って、レーザ光源２５の出射光の出力が高出力になったとき、その干渉パターンがホログラム記録層１ｃ内に立体的に記録されることになる。
【００５７】
また、図１６に示したように、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｒを通過した情報光７１Ｒは、Ｂ偏光の光となり、対物レンズ１２によって光ディスク記録媒体１に照射され、ホログラム記録層１ｃ内を通過し、反射膜１ｄ上に収束すると共に反射膜１ｄで反射されて、再度ホログラム記録層１ｃ内を逆方向に進行する。また、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｒを通過した記録用参照光７２Ｒは、Ｂ偏光の光となり、対物レンズ１２によって光ディスク記録媒体１に照射され、ホログラム記録層１ｃの入射面上で一旦収束した後、発散しながらホログラム記録層１ｃ内を通過する。そして、ホログラム記録層１ｃ内において、反射膜１ｄで反射されたＢ偏光の情報光７１Ｒと反射膜１ｄに向かって進むＢ偏光の記録用参照光７２Ｒとが干渉して３次元干渉パターンを形成し、レーザ光源２５の出射光の出力が高出力になったとき、その干渉パターンがホログラム記録層１ｃ内に立体的に記録される。
【００５８】
図１５及び図１６に示した、本発明の光ディスク記録媒体へのホログラム記録態様では、情報光の光軸と記録用参照光の光軸が同一線上に配置されるように、情報光と記録用参照光とがホログラム記録層１ｃに対して同一面側より照射される。また、情報記録領域の同一記録位置のホログラム記録層１ｃに、記録用参照光の変調パターンを変えて複数回の記録動作を行うことで、位相符号化多重により、情報を多重記録することが可能である。
【００５９】
このようにして、本発明の光ディスク記録媒体にホログラムを記録するための記録装置では、ホログラム記録層１ｃ内に反射型（リップマン型）のホログラムが形成される。なお、Ａ偏光の情報光７１ＬとＢ偏光の記録用参照光７２Ｒとは、偏光方向が直交するため干渉せず、同様に、Ｂ偏光の情報光７１ＲとＡ偏光の記録用参照光７２Ｌとは、偏光方向が直交するため干渉しない。即ち、ホログラムの記録に際して、余分な干渉縞の発生が防止され、ＳＮ（信号対雑音）比の低下を防止することができる利点がある。
【００６０】
更に、上記記録装置では、情報光は、上述のように、光ディスク記録媒体１におけるホログラム記録層１ｃと基板１ｅの境界面で収束するように照射され、光ディスク記録媒体１の反射膜１ｄで反射されて対物レンズ１２側に戻ってくる。この戻り光は、サーボ時と同様にして、４分割フォトディテクタ２９に入射する。従って、この４分割フォトディテクタ２９に入射する情報光を利用して、記録時にも、アドレスサーボ領域６において、フォーカスサーボを行うことが可能である。
【００６１】
なお、記録用参照光の方は、光ディスク記録媒体１におけるホログラム記録層１ｃの入射面上で収束してサーボ領域６のエンボスピットには発散光が照射されるため、光ディスク記録媒体１の反射膜１ｄで反射されて対物レンズ１２側に戻ってきても４分割フォトディテクタ２９上では結像しないため、フォーカスサーボに利用することはできない。
【００６２】
なお、上記記録装置では、凸レンズ１６を前後に動かしたり、その倍率を変更したりすることで、ホログラム記録層１ｃにおいて情報光と参照光による一つの干渉パターンが立体的に記録される領域（ホログラム形成領域）の大きさを任意に選ぶこともできる。
【００６３】
次に、記録情報再生時の作用について再度図１４を参照して説明する。再生時には、空間光変調器１８の全画素がオンにされる。また、コントローラ５０は、再生しようとする情報の記録時における記録用参照光の変調パターンと同じ情報を位相空間光変調器１７に与え、位相空間光変調器１７は、コントローラ５０により与えられた情報記録時の変調パターンと同じ情報に従って、通過するレーザビームの位相を空間的に変調して、レーザビームの位相が空間的に変調され、再生用参照光が生成される。
【００６４】
レーザ光源２５から発射されるレーザ光の出力は、再生用の低出力に切り替えられ、コントローラ５０は、再生信号ＲＦより再生されたサーボクロックＣＫに基づいて、対物レンズ１２を通過したレーザビームがホログラム記録領域７を通過するタイミングを予測し、対物レンズ１２からのレーザビームがホログラム記録領域７を通過する間、上記の再生時の設定とする。従って、対物レンズ１２からのレーザビームがホログラム記録領域７を通過する間は、フォーカスサーボ制御及びトラッキングサーボ制御は行われず、追跡サーボ制御のみ行われる。
【００６５】
図１４に示したように、レーザ光源２５から出射されたＰ偏光のレーザビームは、コリメータレンズ２４によって平行光束のレーザビームとされ、ビームスプリッタ３０を透過してビームスプリッタ２３に入射し、光量の一部はハーフミラー２３ａによって反射されてフォトディテクタ２６に入射して自動光量調節が行われ、ハーフミラー２３ａを通過したレーザビームはプリズムブロック１９に入射する。プリズムブロック１９に入射した光の一部がハーフミラー１９ｂで反射され、この反射された光は、全反射ミラー１９ａで反射され、位相空間光変調器１７を通過し、その際に、所定の変調パターンに従って、光の位相が空間的に変調されて、再生用参照光となる。
【００６６】
この再生用参照光は、凸レンズ１６を通過して収束する光となる。この再生用参照光は、一部がプリズムブロック１５のハーフミラー１５ａで反射され、２分割旋光板１４を通過する。ここで、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｌを通過した光は偏光方向が＋４５°回転されて、Ａ偏光の光となり、また、旋光板１４Ｒを通過した光は偏光方向が−４５°回転されて、Ｂ偏光の光となる。２分割旋光板１４を通過した再生用参照光は、対物レンズ１２を経て光ディスク記録媒体１に照射され、ホログラム記録層１ｃの手前で収束した後、発散しながらホログラム記録層１ｃ内を通過する。
【００６７】
図１７及び図１８において、符号８１で示した記号はＰ偏光を表し、符号８２で示した記号はＳ偏光を表し、符号８３で示した記号はＡ偏光を表し、符号８４で示した記号はＢ偏光を表している。図１７において、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｌを通過した再生用参照光７３ＬはＡ偏光の光となり、対物レンズ１２によって光ディスク記録媒体１に照射され、ホログラム記録層１ｃの手前側収束した後、発散しながらホログラム記録層１ｃ内を通過する。その結果、ホログラム記録層１ｃより、記録時における情報光７１Ｌに対応する再生光７４Ｌが発生する。この再生光７４Ｌは、対物レンズ１２側に進み、対物レンズ１２で平行光束のレーザビームとされ、再度２分割旋光板１４を通過してＳ偏光の光となる。
【００６８】
また、図１８に示したように、２分割旋光板１４の旋光板１４Ｒを通過した再生用参照光７３ＲはＢ偏光の光となり、対物レンズ１２によって光ディスク記録媒体１に照射され、ホログラム記録層１ｃの手前側で収束した後、発散しながらホログラム記録層１ｃ内を通過する。その結果、ホログラム記録層１ｃより、記録時における情報光７１Ｒに対応する再生光７４Ｒが発生する。この再生光７４Ｒは、対物レンズ１２に向かって進み、対物レンズ１２で平行光束のレーザビームとされ、再度２分割旋光板１４を通過してＳ偏光の光となる。
【００６９】
２分割旋光板１４を通過した再生光は、プリズムブロック１５に入射し、その一部がハーフミラー１５ａを透過する。ハーフミラー１５ａを透過した再生光は、全反射ミラー１５ｂで反射され、全画素がオンにされた空間光変調器１８を通過し、光量の一部がプリズムブロック１９のハーフミラー１９ｂで反射されて、ＣＣＤアレイ２０に入射し、ＣＣＤアレイ２０上には、記録時における空間光変調器１８によるオン、オフのパターンが結像され、このパターンを検出することで、光ディスク記録媒体１に記録されていた情報が再生される。
【００７０】
なお、記録用参照光の変調パターンを変えて、ホログラム記録層１ｃに複数の情報が多重記録されている場合には、複数の情報のうち、記録用参照光の変調パターンと同じ変調パターンの再生用参照光によって読み取られた情報のみが再生される。図１７及び図１８では、再生用参照光の光軸と再生光の光軸が同一線上に配置され、再生用参照光の照射と再生光の収集とが、ホログラム記録層１ｃの同一側より行われている例である。
【００７１】
更に、再生光の一部は、記録時のサーボ時における戻り光と同様に、４分割フォトディテクタ２９に入射する。従って、この４分割フォトディテクタ２９に入射する光を用いて、再生時にもサーボ領域６においてフォーカスサーボを行うことが可能である。なお、再生用参照光の方は、光ディスク記録媒体１におけるホログラム記録層１ｃの手前側で一旦収束してホログラム記録層１ｃ内で発散光となるため、光ディスク記録媒体１の反射膜１ｄで反射されて対物レンズ１２側に戻ってきても４分割フォトディテクタ２９上では結像しない。
【００７２】
本発明を実施するにあたっては、光ヘッドから光ディスク記録媒体１を照射するレーザビームとして、レーザ光源２５から発射されるホログラム形成用の波長λ2のレーザビームと、移動する光ディスク記録媒体１の情報記録位置をホログラム形成用のレーザビームの照射位置が、露光に必要な時間、位置ずれなく追従するように、光ヘッドに対して追跡サーボ制御を行うために、サーボ領域６に設けたサーボクロックピットＳＣＫ１〜３を追跡レーザビームで照射して、情報記録位置とホログラム形成用のレーザビームの照射位置との光ディスク記録媒体の移動方向における位置ずれを検出する、レーザ光源３３から発射される波長λ1の追跡レーザビームとを必要とすることから、本発明の光ディスク記録媒体１に対する光ヘッド１１は、例えば、波長λ1、波長λ2の複数波長のコヒーレントなレーザビームを出射できるよう構成されている。
【００７３】
波長λ1、波長λ2の複数波長の組み合わせとしては、λ1＝７８０nm、λ2＝５３２nmの組み合わせ、λ1＝７８０nm、λ2＝６５０nmの組み合わせ、λ1＝６５０nm、λ2＝５２５nmの組み合わせ、λ1＝６５０nm、λ2＝４０５nmの組み合わせ、λ1＝７８０nm、λ2＝３９０nmの組み合わせ等がある。図１４の装置では、波長の異なる２つのレーザ光源２５，３３を設けた装置を例示したが、かかる２種レーザ光源に替えて、単一レーザ光源と、プリズム又は回折格子等による波長選択素子との組み合わせからなる複数波長のレーザビームが出射可能な波長可変レーザ光源装置、或いは、レーザビーム源及び該レーザビーム源からの出射光の波長を交換する非線形光学系を使用した波長可変レーザ光源装置等を使用することもできる。
【００７４】
光ディスク記録媒体１のホログラム記録領域７の情報記録位置に順次ホログラムを記録するにあたって、ホログラム形成用のレーザビームで、光ディスク記録媒体１が距離にして少なくとも２００μｍ移動する間、位置ずれを起こすことなく情報記録位置を追従せしめ、照射し続けることによってホログラム記録層にホログラムを定着させることが必要である。
【００７５】
そして、光ディスク記録媒体１が２００μｍ移動し、ホログラムの記録が完了した時点で、光ヘッドは、光ディスク記録媒体１の移動方向とは逆の方向に２００μｍ−α（但し、αは隣接する情報記録位置間の距離）急激に戻され、同様の記録態様で新たなホログラムを光記録媒体の次の情報記録位置に記録するために、ホログラム形成用のレーザビームで次の情報記録位置への照射を開始し、光ディスク記録媒体１が２００μｍ移動する間、当該情報記録位置をホログラム形成用のレーザビームで追従しながら情報記録位置へ正確なホログラム記録を行う。
【００７６】
このようなホログラム記録動作が、次のサーボ領域に達するまで順次繰り返される。光ヘッドがサーボ領域６を通過する間は、前述の如くフォーカスサーボ制御及びトラッキングサーボ制御が行われ次セクタの情報記録領域に移ると、追跡サーボ制御を行いながら上記と同様のホログラムの記録動作を繰り返し、次セクタの情報記録領域の情報記録位置にホログラムが順次記録されていく。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ホログラム記録領域にホログラムを記録するに際して、ホログラム記録領域の１つのトラック上に記録されるホログラム記録スポットと、これに隣接するトラック上に記録されるホログラム記録スポットとが、周方向の異なる位置に記録されるので、各トラックには少なくとも１つのホログラム記録スポットが形成されることになり、ホログラムの記録動作及び再生動作がバースト的にならず、連続的な処理となる。しかも、本発明の記録方法によれば、ホログラム記録スポットの直径をＤとし、ホログラム記録スポットの多重数をｍとした場合に隣接するホログラム記録スポット間のピッチＰがＰ＝Ｄ／ｍとなるように記録する。このため、光ディスク記録媒体のホログラム記録領域に高密度に効率良くホログラムを記録することができ、ホログラム記録容量の高密度化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施形態に係る光ディスク記録媒体を説明するための図である。
【図２Ａ】 図１の一部拡大図である。
【図２Ｂ】 図１の一部拡大図である。
【図３】 同光ディスク記録媒体の拡大した部分断面図である。
【図４】 ピットの空間周波数と伝達関数（ＭＴＦ）との関係を示すグラフである。
【図５】 従来のサーボピットを説明するための図である。
【図６】 同光ディスク記録媒体に形成されたサーボピットを説明するための図である。
【図７】 同光ディスク記録媒体の各トラック及び各フレームとアドレス情報との配置関係を示す図である。
【図８】 ホログラム記録フォーマットを説明するための図である。
【図９】 記録時のタイミングを与える記録パルスを示すタイミングチャートである。
【図１０】 ホログラム記録フォーマットの他の実施形態を説明するための図である。
【図１１】 同光ディスク記録媒体に形成されたゾーンを示す図である。
【図１２】 この発明の一実施形態に係る光ディスク記録媒体の記録・再生装置の構成を概略的に示すブロック図である。
【図１３】 同装置の信号処理回路のうちのトラッキングエラー検出回路に関する部分の構成を示す図である。
【図１４】 同装置の光ヘッドの光学系の一例を示すと共に同装置に使用する光ヘッドの光学部分の原理を示す概略図である。
【図１５】 記録時におけるレーザビームの状態を示す説明図である。
【図１６】 記録時におけるレーザビームの状態を示す説明図である。
【図１７】 再生時におけるレーザビームの状態を示す説明図である。
【図１８】 再生時におけるレーザビームの状態を示す説明図である。
【図１９】 従来のボリュームホログラフィを利用した光ディスク記録媒体の一部を拡大した部分断面図である。
【符号の説明】
１…光ディスク記録媒体、１ａ，１ｂ…透明基板、１ｃ…記録層、１ｄ…反射膜、１ｅ…基板、２…フレーム、３…セグメント、４…、５…、６…サーボ領域、７…ホログラム記録領域、８…アドレス領域、８ａ…プリ・アンブル、８ｂ…同期マーク、８ｃ…アドレスパート、８ｄ…エンドアドレスマーク、８ｅ…ポスト同期マーク、８ｆ…ポスト・アンブル、１０…光ディスク記録・再生装置、１１…光ヘッド、１２…対物レンズ、１３…アクチュエータ、１４…２分割旋光板、１５，１９，２３，３０…プリズムブロック、１５ａ，１９ｂ，２３ａ，３０ａ…ハーフミラー、１５ｂ，１９ａ…全反射ミラー、１６，２７…凸レンズ、１７…位相空間光変調器、１８…空間光変調器、２４，３２…コリメータレンズ、２５，３３…レーザ光源、２６，３１…フォトディテクタ、２８…シリンドリカルレンズ、２９…４分割フォトディテクタ、３０ａ…ハーフミラー、４０…光ヘッド、４１…スピンドル、４２…スピンドルモータ、４３…スピンドルサーボ回路、４４…駆動装置、４５…検出回路、４６…フォーカスサーボ回路、４７…トラッキングサーボ回路、４８…スライドサーボ回路、４９…信号処理回路、５０…コントローラ、５１…操作部、５２…傾き検出回路、５３…傾き補正回路、５４…追従制御回路、５５…追跡サーボ回路、６１…差動増幅器、６２…マルチプレクサ、６３…コンパレータ、６４…論理演算回路。
Claims (5)
- 周方向に所定の間隔で光ヘッドのトラッキングサーボ、フォーカスサーボ及びクロック生成のためのサーボ領域が離散的に形成され、各サーボ領域の間には、前記光ヘッドから出射される情報光と記録用参照光との干渉による干渉パターンがホログラム記録スポットとして記録されたホログラム記録領域が形成され、
前記サーボ領域で規定されるトラックピッチＴＰが前記ホログラム記録スポットの記録ピッチＰよりも小さく、
前記ホログラム記録領域では、前記ホログラム記録スポットが、記録ピッチＰで且つトラックを一つずつずらしながら記録されている
ことを特徴とする光ディスク記録媒体。 - 前記ホログラム記録領域は、１つのトラック上に記録されるホログラム記録スポットと、これに隣接するトラック上に記録されるホログラム記録スポットとが、周方向の異なる位置に記録され、且つ隣接するホログラム記録スポット間のピッチＰが、前記ホログラム記録スポットの直径をＤ、予め設定されたホログラム記録スポットの多重数をｍとすると、Ｐ＝Ｄ／ｍとなるように前記ホログラムが記録されている
ことを特徴とする請求項１記載の光ディスク記録媒体。 - 前記サーボ領域には、クロック生成のためのピットと、トラッキングサーボのためのピットが形成され、
前記クロック生成のためのピットは、ＭＴＦ（変調度）が０となる空間周波数で径方向に配列されている
ことを特徴とする請求項２記載の光ディスク記録媒体。 - 一部の隣接する前記サーボ領域間には、アクセス位置を示すアドレス情報が記録されたアドレス領域が形成されている
ことを特徴とする請求項２又は３記載の光ディスク記録媒体。 - 周方向に複数のフレームに分割され、各フレームには１つ前記アドレス領域が設けられ、
前記アドレス情報は、フレーム番号とトラック番号とを特定する情報であり、トラック番号が奇数であるときには奇数フレームだけに記録され、トラック番号が偶数であるときには偶数フレームだけに記録されるものである
ことを特徴とする請求項４記載の光ディスク記録媒体。
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