JP4439512B2 - ホログラム記録担体 - Google Patents

Description

本発明は光ディスク、光カードなどの光学的に情報記録又は情報再生が行われる記録担体に関し、特に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。例えば、反射膜を積層したホログラム記録担体をディスク状として利用したホログラム記録システムが開発されている（特開平１１−３１１９３７号公報参照）。
かかるホログラム記録システムでは、参照光をホログラム記録層を通過させ反射膜上でスポットとして収束させて、反射膜により反射した参照光が発散して記録層を通過するようになすと同時に、記録すべき情報を担持する情報光ビームを記録層に通過させる。これにより、記録層内にて、反射した参照光と情報光とが干渉して干渉パターンを形成し、記録層内に体積的にホログラムを記録する。干渉パターンのホログラムは記録層に隣り合って順次重なるように記録され、また、参照光を照射してホログラムの各々から再構築された再生光を検出、復調して、記録情報が再生される。
参照光及び情報光が同じ側から同軸で入射するようなホログラム記録システムでは、情報の再生時において、反射膜で反射する参照光とホログラムからの再生光との分離が困難である。そのため再生信号の読み取り性能が劣化してしまう。
この問題を解決するために、特開平１１−３１１９３７号公報に示されるホログラム記録システムでは、対物レンズの直前に瞳を２分割し、その各々の領域において互いに旋光方向が９０°異なる２分割された旋光子（２分割旋光板）を配置し参照光が光検出器に入射することを防いでいる。

しかしながら、従来方法では、記録再生時に、２分割旋光板及び対物レンズと一体に駆動しなければならない。また、２分割旋光板の分割境界付近に対応する再生光からの記録特性が劣化してしまうことが問題であった。
このような反射型ホログラム記録担体にホログラムを記録する場合、入射する参照光と信号光と反射する参照光と信号光の４光ビームの干渉によって４つのホログラムが記録されてしまうためにホログラム記録層の性能を無用に使用していた。
さらに、情報の再生時において、参照光がホログラム記録担体の反射膜で参照光が反射してしまうため、再現されたホログラムからの回折光との分離が困難である。そのため再生信号の読み取り性能が劣化してしまう。また、反射像のホログラムが記録されてしまうため、再生信号が劣化していた。
そこで、本発明の解決しようとする課題には、安定的に記録又は再生を行うことを可能にするホログラム記録担体並びに記録再生方法及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。
本発明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、
可干渉性の参照光及び信号光の成分による光学干渉パターンを回折格子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光入射側の反対側に積層された反射層と、
前記反射層に前記回折格子の記録間隔に等しく配置された複数の非反射部と、
を有することを特徴とする。

図１は、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。
図２は、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。
図３は、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斜視図である。
図４は、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。
図５は、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。
図６は、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構成図である。
図７は、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対物レンズのための３軸アクチュエータの概略を示す概略斜視図である。
図８及び図９は、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構成図である。
図１０は、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の一部を示す平面図である。
図１１は、本発明による実施形態のホログラム記録担体の記録再生を説明する概略部分断面図である。
図１２は、本発明による実施形態のホログラム記録担体の記録工程を説明する概略部分断面図である。
図１３は、本発明による実施形態のホログラム記録担体の再生工程を説明する概略部分断面図である。
図１４は、本発明による他の実施形態のホログラム装置を示す構成図である。
図１５〜図２０は、本発明による他の実施形態のホログラム記録担体のトラック構造を示す平面図である。
図２１は、本発明による実施形態のホログラム記録担体を示す斜視図である。
図２２は、本発明による他の実施形態のホログラム光カードを示す斜視図を示す斜視図である。

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＞
ホログラムの記録再生には、同一波長のレーザ光の第１光ビームを用い参照光と信号光の干渉によるホログラム記録を行い、同時に、ホログラム記録担体とピックアップ特に対物レンズの位置関係をサーボ制御（フォーカス、トラッキング）するために第１光ビームとは異なる波長のレーザ光のサーボビームを使用する場合を例に説明する。
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。
ホログラム記録担体２は、光照射側の反対側から、トラックなどが転写された基板３上に積層された、反射層５、分離層６、ホログラム記録層７、及び保護層８からなる。このようにホログラム記録担体への光照射側とは反対側の基板３上に反射層５を配置する。この反射層５にはホログラムの多重間隔Ｐｘと同一間隔で配置された非反射部としてのマークＭが形成されている。ホログラム記録は、記録用の第１光ビームＦＢとほぼ共軸なサーボ用のレーザ光（サーボビームＳＢ）をマークＭに一致させて行う。このマークは参照光または空間光変調器で変調されていない（０次光）光線を透過させるピンホールＰＨ（図１）であってもよいし、０次光光線を光軸に戻さないような形状のピットのような構造（図２）であってもよい。このピンホールＰＨはアルミニウムなど金属反射膜又は誘電体多層膜からなる反射層５に物理的にあいている穴であってもよいし、ホログラム記録に用いる波長において反射率の低い円形な領域であってもよい。ピンホールＰＨなどの非反射部の直径は参照光または空間光変調器で変調されていない（０次光）光線を透過させる程度とする。一般的には、ホログラム記録に用いる対物レンズの開口数と波長で決まるフーリエ結像面上でのスポットの大きさが目安とする。このように、本実施形態では、反射層５にホログラム記録又は再生用の参照光成分をホログラム記録担体２の背面側（対物レンズ側に戻らないように）に透過させるピンホールＰＨなどの非反射部を形成してある。よって対物レンズ側に第１光ビームＦＢが戻らないように、非反射部は、反射層５の透過率より高い特性値の透過率を有する領域か、或いは、反射層５の吸収率より高い特性値の吸収率を有する領域であってもよい。非反射部の反射率、透過率、吸収率の特性値は、可干渉性の参照光及び信号光の有する波長におけるものであればよく、例えば、サーボビームＳＢの波長において前記非反射部が反射層５の透過率より低い透過率を有してもよい。反射層５のピンホールＰＨに沿ってホログラム記録が逐次実行される方向をｙ方向とし、ｙ方向に垂直な方向をｘ方向とし、ピンホールＰＨはピッチＰｙ及びピッチＰｘで配列されている。
ホログラム記録層７は、可干渉性の参照光及び信号光の成分を含む第１光ビームＦＢによる光学干渉パターンを回折格子（ホログラム）として内部に保存する。なお、第１光ビームＦＢは、記録時にはホログラム記録用として参照光及び信号光の成分を含むように用い、一方、再生に用いる場合は、信号光の成分を含まない参照光成分のみからなる。また、位相符号化多重の再生の場合、第１光ビームＦＢは、信号光の成分を含まないが、位相変調パターン及び参照光の成分のみを含む。光学干渉パターンを保存するホログラム記録層７を構成する光感応材料として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。
反射層５には、例えば、金属膜の他、相変化膜、色素膜など或いはこれらの組合わせが使用され、ホログラム記録を行う波長の第１光ビームＦＢを反射するように設定されている。サーボビームＳＢの照射及び反射の検出によって、ホログラム記録を行うためのホログラム記録担体２上の位置決め（フォーカスサーボ、ｘ、ｙ方向サーボ）を行う。
基板３は、その材料として、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が用いられ、その主面に離れて交わることなく延在する複数のトラックＴとしてグルーブが形成されている。反射層５はガイド層としても機能する。分離層６及び保護層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。
サーボビームＳＢは基板３上に形成されたサーボ用のトラックやピットを読み取るために集光される。このピンホールＰＨには、第１光ビームＦＢの参照光成分（０次光）を透過する特性を有する材料が充填されていてもよい。
図３に示すように、ピンホールＰＨのマーク列（非反射部列）の間にホログラム記録間隔に等しくしたトラックＴを設けてもよい。トラックＴは一般的な光ディスクで用いられているグループ形状であってもよいし反射率の異なる領域であってもよい。基板上のトラックＴは少なくともトラッキングサーボのサーボ制御を行うため設けられる。ホログラムＨＧはトラックＴ間上方のホログラム記録層７に体積的に記録される。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、トラックＴは基板の中心に関してその上に螺旋状又は同心円状、或いは複数の分断された螺旋弧状に形成され得る。
サーボ制御は、光ビームを射出する光源、光ビームを反射層５上のトラックに光スポットとして集光させ、その反射光を光検出器へ導く対物レンズを含む光学系などを備えたピックアップを用いて、検出された信号に応じて対物レンズをアクチュエータで駆動することにより、行われる。反射層５上の光スポットの直径は、光ビーム波長と対物レンズの開口数（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）が、収差が波長に比較して十分小さい場合は、光ビームの波長と開口数だけで決定される）まで、絞り込まれるように設定される。すなわち、対物レンズから照射される光ビームは、そのビームウエストの位置に反射層５が位置するときに合焦となるように、使用される。グルーブの幅は、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。
なお、上記実施形態では、反射層５とホログラム記録層７とが分離層を介して積層された構造のホログラム記録担体を示したが、分離層を省略することもできる。また、基板３のホログラム記録層７が積層された反対側に反射層５が積層され、基板が分離層として機能するように、ホログラム記録層７と反射層５の間に基板３を配置することもできる。
＜ホログラム装置＞
図４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ホログラム装置の概略構成の例を示す。
図４のホログラム装置は、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（ｘ方向）に移動させるピックアップ駆動部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、フォーカスサーボ回路２９、ｘ方向移動サーボ回路３０ｘ、ｙ方向移動サーボ回路３０ｙ、ピックアップ駆動部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、フォーカスサーボ回路２９、ｘ方向移動サーボ回路３０ｘ、ｙ方向移動サーボ回路３０ｙ、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。
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及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。
図５及び図６は当該ホログラム装置のピックアップの概略構成に示す。
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、サーボ系と、共通系と、からなり、これらの系は対物レンズＯＢを除いてほぼ共通の平面上に配置されている。
ホログラム記録再生光学系は、ホログラムの記録及び再生用の第１レーザ光源ＬＤ１、第１コリメータレンズＣＬ１、第１ハーフミラープリズムＨＰ１、第２ハーフミラープリズムＨＰ２、偏光空間光変調器ＳＬＭ、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像検出センサＩＳを含む再生光信号検出部、第３ハーフミラープリズムＨＰ３及び、第４ハーフミラープリズムＨＰ４、からなる。
サーボ系は、ホログラム記録担体２に対する光ビームの位置をサーボ制御（ｘｙｚ方向移動）するための第２レーザ光源ＬＤ２、第２コリメータレンズＣＬ２、サーボビームＳＢのためのマルチビームを生成するグレーティングなど回折光学素子ＧＲ、偏光ビームスプリッタＰＢＳ、１／４波長板１／４λ、カップリングレンズＡＳ、及び光検出器ＰＤを含むサーボ信号検出部からなる。
ダイクロイックプリズムＤＰ及び対物レンズＯＢは共通系である。
図５及び図６に示すように、第１、第３及び第４ハーフミラープリズムＨＰ１、ＨＰ３、ＨＰ４のハーフミラー面は平行となるように配置されるとともに、これらハーフミラー面の法線方向において第２ハーフミラープリズムＨＰ２、ダイクロイックプリズムＤＰ及び偏光ビームスプリッタＰＢＳのハーフミラー面、分離面が平行となるように配置されている。これら光学部品は、第１及び第２レーザ光源ＬＤ１、ＬＤ２からの光ビームの光軸（一点鎖線）がそれぞれ記録及び再生光学系並びにサーボ系に延在し、共通系でほぼ一致するように配置されている。
第１レーザ光源ＬＤ１は第１光源駆動回路２５ａに接続され、射出する第１光ビームＦＢ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、同回路によりその出力調整がされる。第２レーザ光源ＬＤ２は第２光源駆動回路２５ｂに接続されている。
反射型の偏光空間光変調器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液晶パネルなどで電気的に入射光の一部を反射する機能、又はすべて透過して無反射状態とする機能を有する。この偏光空間光変調器ＳＬＭは第１光源駆動回路２５ａ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かつ反射して、信号光を生成する。なお、偏光空間光変調器ＳＬＭに代え、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液晶パネルを空間光変調器として用いる場合、第１及び第２ハーフミラープリズムＨＰ１、ＨＰ２間に配置される。
像検出センサＩＳを含む再生光信号検出部は再生光信号検出回路２７に接続されている。
更に、ピックアップ２３には、対物レンズＯＢを自身の光軸に平行な方向（ｚ方向）、トラックに平行方向（ｙ方向）及び垂直な方向（ｘ方向）に移動させる対物レンズ駆動部３６が備えられている。
光検出器ＰＤは、サーボ信号処理回路２８に接続され、例えば、フォーカスサーボ用並びにｘ及びｙ方向移動サーボ用にそれぞれに受光素子を有する。光検出器ＰＤからの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、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担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。
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ｘ方向移動サーボ回路３０ｘ及びｙ方向移動サーボ回路３０ｙにそれぞれ供給される。ｘ方向移動サーボ回路３０ｘ及びｙ方向移動サーボ回路３０ｙ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はピックアップ駆動部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。
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。
図７に本実施形態のホログラムホログラム装置用のピックアップの対物レンズ駆動部３６を示す。
対物レンズ駆動部３６は、ピックアップボディ（図示せず）に固設された支持部３８に結合したピエゾ素子３９によってｙ方向に振動自在なアクチュエータベース４２を有している。ピックアップボディ内にはレーザ光源からの光ビームを直角に反射して対物レンズＯＢに導く立ち上げプリズム４５など、ピックアップを形成するための上記した所要の光学部品が設けられている。なお、該光ビームは開口４２ｃ、対物レンズＯＢを経ることにより、ターンテーブル上の媒体の情報記録面にスポット光として集束照射される。
図７に示すように、対物レンズＯＢは筒状に形成されて該対物レンズと共に可動光学系を構成するレンズホルダ４８の上端突出部に取り付けられている。レンズホルダ４８の外周にはコイル中心軸が対物レンズＯＢの光軸と平行となるようにフォーカシングコイル５０が巻装されている。フォーカシングコイル５０の外側にはコイル中心軸が対物レンズＯＢの光軸に対して直角となるように例えば４つのトラッキングコイル５１が取り付けられている。各トラッキングコイル５１は、予め各々環状に巻回されたものをフォーカシングコイル５０上に貼付してなる。対物レンズＯＢ及びレンズホルダ４８からなる可動光学系は、互いに対物レンズＯＢの光軸方向において離隔して配置されかつ該光軸方向に対して直角なｙ方向に延在する２対、合計４本の長手支持部材５３の一端部により支持されている。但し、図７には支持部材５３は３本のみが示されている。各支持部材５３は、アクチュエータベース４２上に固着された張出部４２ａに、その他端部において、片持梁状に取り付けられている。各支持部材５３はコイル材料などからなり可撓性を有している。４本の長手支持部材５３と上記ピエゾ素子３９によって対物レンズＯＢ及びレンズホルダ４８からなる可動光学系は、ｘｙｚ方向において移動自在となっている。
レンズホルダ４８は一対の磁気回路に離間しつつ挟まれている。各磁気回路はレンズホルダ４８に面する磁石５５とこれを支持する金属プレート５６からなり、アクチュエータベース４２上に固着されている。レンズホルダ４８には一対の貫通孔が形成され、一対の貫通孔は長手支持部材５３の伸長方向におけるレンズホルダ４８のフォーカシングコイル５０の内側にはコイル中心軸及び対物レンズＯＢの光軸と平行となり対物レンズＯＢを挟む位置にある。各貫通孔内に磁気回路の金属プレート５６から伸長するヨーク５７が非接触で挿入されている。よって、フォーカシングコイル５０及びトラッキングコイル５１は、磁石５５及びヨーク５７からなる磁気回路の磁気ギャップ内に位置している。
フォーカシングコイル５０、トラッキングコイル５１及びピエゾ素子３９がそれぞれフォーカスサーボ回路２９、ｘ方向移動サーボ回路３０ｘ及びｙ方向移動サーボ回路３０ｙによって、制御されている。磁気ギャップには該各コイルと直角に鎖交する平行磁束が発生し得るので、該各コイルに所定電流を供給することによりｘｚ方向の駆動力が発生して該各方向に上記の可動光学系を駆動することができる。
このように、対物レンズＯＢのｘ及びｙ方向の駆動はボイスコイルモータを使用したものであり、ｙ方向の駆動はピエゾ素子などを用いてアクチュエータベースごと駆動するようにする。なお、駆動部はこの構造の他に、すべての軸についてボイスコイルモータを使用することもできる。
上記ホログラムホログラム装置を用いた、ホログラム記録担体に光ビームを照射して情報を記録又は再生する記録再生方法を説明する。
＜ホログラム記録及び再生の概要＞
ホログラム記録時には、図８に示すように、第１レーザ光源ＬＤ１からの所定強度のコヒーレント光は第１ハーフミラープリズムＨＰ１により、参照光ビームと信号光ビームに分離される（両ビームは破線で示し、光路説明のために図６の光軸からずらして示してある）。
信号光ビームは第２ハーフミラープリズムＨＰ２を透過し、偏光空間光変調器ＳＬＭの反射面の法線に沿って入射する。偏光空間光変調器ＳＬＭで所定変調され反射された信号光は、再び第２ハーフミラープリズムＨＰ２に入射し反射して、第４ハーフミラープリズムＨＰ４へ向かう。
参照光ビームは第３ハーフミラープリズムＨＰ３で反射され、第４ハーフミラープリズムＨＰ４へ向かう。
参照光と信号光は第４ハーフミラープリズムＨＰ４にて略共軸となるように合流され第１光ビームＦＢとなる。第１光ビームＦＢはダイクロイックプリズムＤＰを通過し、対物レンズＯＢによってホログラム記録担体２に集光されホログラムが記録される。
一方、再生時には、図９に示すように、記録時と同様に光は第１ハーフミラープリズムＨＰ１により参照光ビームと信号光ビームに分離されるが、ホログラムの再生は参照光ビームのみで行う。偏光空間光変調器ＳＬＭを無反射状態（透過状態）にすることで、第３ハーフミラープリズムＨＰ３からの参照光だけが第１光ビームＦＢとして、ダイクロイックプリズムＤＰ及び対物レンズＯＢを通過し、ホログラム記録担体２に入射される。
ホログラム記録担体２から発生する再生光（二点鎖線）は、対物レンズＯＢ、ダイクロイックプリズムＤＰ、第４ハーフミラープリズムＨＰ４及び第３ハーフミラープリズムＨＰ３を透過し、像検出センサＩＳに入射する。像検出センサＩＳはその出力を再生光信号検出回路２７に送出して、そこで生成した再生信号を制御回路３７に供給して記録されていたページデータを再生する。なお、第３ハーフミラープリズムＨＰ３及び像検出センサＩＳ間に結像レンズを設けることもできる。
ここで、ホログラムの記録及び再生時ともに、サーボビームによりホログラムディスク２との位置決めサーボ制御を行う。位置決めサーボ制御によって、光検出器ＰＤの出力に基づいて演算されて得たエラー信号にて、ｘ、ｙ及びｚ方向の３軸に対物レンズを駆動できる３軸アクチュエータ（対物レンズ駆動部３６）を駆動する。
図８及び図９に示すように、サーボ制御のための第２レーザ光源ＬＤ２は第１レーザ光源ＬＤ１とは異なる波長のサーボビームＳＢを射出する。サーボビームＳＢ（細実線）は、Ｐ偏光（紙面平行を示す双方向矢印）として、第２コリメータレンズＣＬ２、回折光学素子ＧＲ、偏光ビームスプリッタＰＢＳ及び１／４波長板１／４λのサーボ検出用光路に導かれ、対物レンズＯＢの直前でダイクロイックプリズムＤＰにより第１光ビームＦＢ（信号光及び参照光）と略共軸に合流される。サーボビームＳＢはダイクロイックプリズムＤＰで反射された後、対物レンズＯＢで集光されホログラム記録担体２に入射する。ホログラム記録担体２からの反射光（対物レンズＯＢへの戻り光）は１／４波長板１／４λを通過してＳ偏光（紙面垂直を示す中黒波線丸）となり、偏光ビームスプリッタＰＢＳ及びカップリングレンズＡＳを経て、サーボ用光検出器ＰＤの受光面の法線に沿って入射する。
また、ｚ方向のサーボ（フォーカスサーボ）制御は通常の光ピックアップで用いられている非点収差法、３ビーム法、スポットサイズ法、プッシュプル法など、また、それらの混在して用いた方法も用い得る。
例えば非点収差法を用いた場合、光検出器ＰＤの中央の１つは、図１０に示すようにビーム受光用の４等分割の受光面を有した受光素子１ａ〜１ｄから構成される。４分割線の方向はディスク半径方向とトラック接線方向に対応している。光検出器ＰＤは、合焦時の光スポットが受光素子１ａ〜１ｄ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１ａ〜１ｄ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。受光素子１ａ〜１ｄの各出力信号をその順にＡａ〜Ａｄとすると、フォーカスエラー信号ＦＥは、ＦＥ＝（Ａａ＋Ａｃ）−（Ａｂ＋Ａｄ）と算出され、トラッキングエラー信号ＴＥは、ＴＥ＝（Ａａ＋Ａｄ）−（Ａｂ＋Ａｃ）と算出される。これら信号は制御回路３７に供給される。
＜記録再生の詳細＞
本実施形態では、サーボビームＳＢによりホログラム記録担体２との位置決めサーボ制御を常に行い、同時にホログラム再生は第１光ビームＦＢ（参照光）で、記録は第１光ビームＦＢ（参照光及び信号光）で行う。
図１１に示すように、反射層５のトラック上でサーボビームＳＢのスポット及び第１光ビームＦＢのスポットは、記録及び再生中、ほぼ一致して配置される。
ホログラムの記録は第１光ビームＦＢの参照光及び信号光の成分をホログラム記録層７内で干渉させて記録を行う。空間光変調器ＳＬＭで変調された変調信号（信号光の成分）は１次以上の回折光成分であるため集光スポット近傍（フーリエ面）ではある程度の広がりをもつ。そのため反射層５上ではほとんどの光線が反射される。一方、参照光（又は０次光の成分）は無変調のＤＣ光であるため対物レンズＯＢの開口数と波長で決まるスポットサイズを有しており、穿孔されたピンホールＰＨがスポットサイズよりある程度大きければ参照光はピンホールＰＨより透過する。
図１２に示すように、ホログラムを記録する際、参照光はピンホールＰＨで透過するためホログラム記録層７内では、入射する参照光ｒと入射する信号光Ｓの干渉と、入射する参照光ｒと反射する信号光ＲＳの干渉とが発生し、それぞれの干渉に基づいてホログラムＡ、Ｂが形成される。参照光ｒはそのままホログラム記録担体２の背面側に透過するため反射する参照光でホログラムはできない。
図１３に示すように、ホログラムを再生する場合にも再生用の参照光をピンホールＰＨに一致させる。この操作を行うことで参照光はピンホールＰＨによりホログラム記録担体２の背面側に透過する。参照光が対物レンズＯＢ側に戻ることがないので、像検出センサＩＳ上に参照光が戻って入射することがない。記録したホログラムの再生は、ホログラム記録担体２に入射する参照光によってホログラムＢからは対物レンズＯＢ側に再生信号Ｂが発生する。またホログラムＡからは対物レンズＯＢと反対側に再生信号Ａが発生する。再生信号Ａは反射層５で反射し対物レンズＯＢ側に戻る。この再生信号ＡとＢは同一のもので、受光素子上で重なりあうため特に問題になることはない。
＜他の実施形態のホログラム装置＞
図１４では、ホログラムの記録再生には参照光と信号光とを分けて使用しない形態のホログラム記録を行い、ホログラム記録担体とピックアップの関係（フォーカス、トラッキング）を制御するために別波長のレーザ光源を使用する場合を例に説明する。
図１４のホログラム装置は、記録光学系の第１、第２及び第３ハーフミラープリズムＨＰ１、ＨＰ２を省略し、像検出センサＩＳの位置に第１レーザ光源ＬＤ１及び第１コリメータレンズＣＬ１を並びに第２ハーフミラープリズムＨＰ２の位置に像検出センサＩＳを配置して、反射型の空間光変調器に代えて、透過型の空間光変調器ＳＬＭを第４ハーフミラープリズムＨＰ４及び第１コリメータレンズＣＬ１間に挿入して、第４ハーフミラープリズムＨＰ４によって担体から対物レンズＯＢを介して戻ってくる再生波を分岐するようにした以外、図６に示す構成と同一である。第１レーザ光源ＬＤ１からののレーザ光はコリメータレンズＣＬ１により平行光ビームに変換された後、透過型の空間光変調器ＳＬＭに入射する。この空間光変調器ＳＬＭはマトリックス状に分割された電極をもつ液晶パネルなどで電気的に入射光の一部を空間的に変調する働きを有する。この空間光変調器ＳＬＭを用いて、ページデータを信号光ビーム中の強度分布として変調する。空間光変調器ＳＬＭからでた光線は、１次以上の回折光（信号光成分）と無変調の０次光（参照光成分）からなる第１光ビームＦＢとなる。信号光と参照光の第１光ビームＦＢは対物レンズＯＢによってホログラム記録担体２に集光されホログラムが記録される。すなわち、ホログラム再生システムは、記録光学系の主要部以外の、ホログラム記録担体を装着自在に保持する支持部と、可干渉性の参照光ビームを発生する光源と、記録情報に応じてホログラム記録担体の記録層の内部に形成された回折格子の領域に参照光ビームを照射して再生波を生ぜしめる干渉部と、参照光ビームの反射層から反射して干渉部へ戻る戻り光と再生波とを分離する分離部と、再生波により結像された記録情報を検出する検出部と、を有している。
この再生動作において、透過型の空間光変調器ＳＬＭで無変調のレーザ光すなわち０次光（参照光成分）のみからなる第１光ビームＦＢが対物レンズＯＢを介してホログラム記録担体２に集光されると、再生波が再構築され対物レンズＯＢを介してピックアップに戻る。第４ハーフミラープリズムＨＰ４で反射された成分が像検出センサＩＳに入射する。像検出センサＩＳは再生光で結像された像に対応する出力を再生信号検出処理回路２７に送出して、そこで生成した再生信号を制御回路５０に供給して記録されていたページデータを再生する。サーボビームＳＢに関する構成（サーボ制御）は図６に示す構成と同一である。

図１５に示すように、反射層５のピンホールＰＨのピッチＰｘ、Ｐｙは、第１光ビームＦＢのスポット上方に記録されるホログラムＨＧの多重度から決まる所定距離として設定される。実際のシフト多重記録方式ホログラムシステムにおける最大多重度、すなわち記録媒体中の同一体積中に最大で幾つの独立したホログラムが記録可能であるかを示す値（回数）は、上記のように媒体や装置構成で決定される。最小のピッチＰｘ（すなわち最小シフト距離）は、記録されるホログラム領域の差し渡しを最大多重度で除したもので設定される。ピッチＰｘは、最小シフト距離以上で設定される。
サーボビームＳＢによりホログラム記録担体２との位置決めサーボ制御を常に行い、同時にホログラム記録は第１光ビームＦＢで行う。隣接ピンホールＰＨに複数のサーボビームを照射してサーボ制御することもできる。

図１６に示すように、ピンホールＰＨのマーク列（非反射部列）の間にホログラム記録間隔（Ｐｙ）に等しくしたトラックＴを設けた場合、サーボビームＳＢをグレーティングなどの回折光学素子により３ビームとし２つのサイドビームでｘｙサーボを行いかつメインビームで記録を行うこともできる。すなわち、直線上に並ぶ３つのサーボビームＳＢの光スポットの中央に第１光ビームＦＢが位置するように、第１光ビームＦＢの光軸を配置して、トラッキングサーボ制御し、隣接トラック間の鏡面部の上方のホログラム記録層７にてホログラム記録を実行する。

図１７に示すように、ｘ方向のホログラム多重間隔Ｐｘに設定しホログラム多重方向のｙ方向に伸びるトラックＴとｙ方向の多重間隔Ｐｙと一致したマークＹをディスクフォーマットとして設けることができる。反射層５のトラックＴもピッチＰｘとして、第１光ビームＦＢのスポット上方に記録されるホログラムＨＧの多重度から決まる所定距離として設定される。図に示すように、記録時において、サーボビームＳＢがグレーティングにより３ビームに分割されている。サーボビームＳＢ中央のメインビームはトラックＴ間に配置されるようにサイドビームはトラックＴ上に配置されている。サイドビームの検出信号からプッシプル法などを用いてトラックＴに対物レンズＯＢを追従させるトラッキングサーボ制御を行う。ホログラム記録担体２をｙ方向に間隔Ｐｙだけ移動させ第１光ビームＦＢのスポットをピンホールＰＨに一致させる。
サーボビームＳＢについては、実施例１同様のトラッキングサーボ制御に加えて、同時にｙ方向のマークＹを利用してｙ方向にも対物レンズＯＢを追従させる時間軸サーボ制御を行う。サーボビームＳＢによるサーボ制御については、実施例１と同様である。

図１７に示す実施例３のトラックＴに伸長方向のホログラム記録間隔と等しいマークＹはグループが一部とぎれる形状であったが、図１８に示すように、他の形態のマークにおいては、マークＹ１をトラック一部がふくらんでいるような形状としたり、マークＹ２をトラック一部が切欠けるような形状とすることができる。

図１９に示すように、ｙ方向に並ぶピンホールＰＨの列を挟み込むようにｘ方向にて隣接するトラックＴ１、Ｔ２をそれぞれ配置することもできる。トラックＴ１の欠落部（マークＹ）はホログラム記録間隔と等しく設定されている。トラックＴ２は図１６の実施例２と同様である。同一種類のトラック間隔（Ｐｘ）はホログラム記録間隔と等しく設定されている。

図２０に示すように、ｙ方向に並ぶピンホールＰＨの列を挟み込むようにｘ方向にて隣接するトラックＴ１、Ｔ２をそれぞれ配置することもできる。トラックＴ２はピット列もしくはマーク列でありアドレス情報他、様々な情報があらかじめ記録されている。トラックＴ１は図１９の実施例２と同様である。同一種類のトラック間隔（Ｐｘ）はホログラム記録間隔と等しく設定されている。
以上、本実施形態によれば、常に参照光が反射層のピンホールＰＨなどの非反射部で戻ることが防止されるため、再現されたホログラムからの回折光が分離可能となる。ホログラム記録時の参照光のみを効果的に非反射としているため反射像などの余分なホログラムが記録されない。その結果、ホログラム記録層を必要以上に劣化させることがない。また、再生時に参照光が検出器側に戻らないために信号再生に必要なホログラムからの回折光のみを受光することができる。その結果、再生ＳＮが向上し安定な再生を行うことができる。
また、上記実施形態においては、記録媒体として図２１に示すような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の他に、例えば、図２２に示すような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であっても良い。かかる光カードにおいても、トラック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、トラックが基板上に平行に形成されていてもよい。
さらにまた、上記実施形態においては、第１及び第２レーザ光源ＬＤ１、ＬＤ２からの互いに異なる波長の第１ビームＦＢ及びサーボビームＳＢ（第２ビーム）を用いて、ホログラムの記録及びマークの記録並びに光ビームのサーボ制御を実行した場合を説明したが、第１及び第２レーザ光源ＬＤ１、ＬＤ２は同一波長のレーザ光を射出するものを用いてもよい。この場合、例えば、サーボビームＳＢの光強度をホログラム記録に至らないレベルに抑えてサーボ制御を実行しつつ、ホログラム記録を要する時間帯のみ第１ビームＦＢをオンとする。

Claims (9)

1. 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、
   可干渉性の参照光及び信号光の成分による光学干渉パターンを回折格子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光入射側の反対側に積層された反射層と、
   前記反射層に前記回折格子の記録間隔に等しく配置された複数の非反射部と、
   を有することを特徴とするホログラム記録担体。
2. 前記非反射部はピンホールであることを特徴とする請求項１記載のホログラム記録担体。
3. 前記非反射部は、前記反射層の透過率より高い特性値の透過率を有することを特徴とする請求項１記載のホログラム記録担体。
4. 前記非反射部は、前記反射層の吸収率より高い特性値の吸収率を有することを特徴とする請求項１記載のホログラム記録担体。
5. 前記非反射部は、前記反射層の反射率より低い特性値の反射率を有することを特徴とする請求項１記載のホログラム記録担体。
6. 前記非反射部の前記特性値は、前記可干渉性の参照光及び信号光の有する波長におけるものであることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載のホログラム記録担体。
7. 前記反射層は、対物レンズから前記ホログラム記録層及び前記反射層を通過して合焦される光ビームのスポットを追従させるための各々が離れて交わることなく延在するトラックを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のホログラム記録担体。
8. 前記トラックは螺旋状もしくは螺旋弧状又は同心円状に形成されていることを特徴とする請求項７記載のホログラム記録担体。
9. 前記トラックは平行に形成されていることを特徴とする請求項７又は８記載のホログラム記録担体。

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