JP5450649B2 - 情報格納装置 - Google Patents

Description

本発明は、情報格納装置に関する。

高密度画像等の容量の大きなデータを記録可能な情報格納装置として、例えば、ホログラフィックストレージ装置がある。ホログラフィックストレージ装置は、情報をホログラムとしてホログラフィックストレージ媒体に記録し、ホログラフィックストレージ媒体は、大容量の記録が可能なことから、次世代の記録媒体として注目されている。

このようなホログラフィックストレージ装置においては、情報記録時及び情報再生時には、ホログラフィックストレージ媒体の３次元位置及び姿勢（角度）を厳格に制御する必要がある。媒体の姿勢を制御する装置の一例として、特許文献１には、光源から単一のレーザ光線をホログラフィックストレージ媒体へ照射し、その反射光ビームを検出することによって媒体の角度を検知するホログラフィックストレージ装置が開示されている。さらに、このホログラフィックストレージ装置は、ホログラフィックストレージ媒体に振動検知用のホログラムパターンを予め記録しておき、２つの光源から光ビームをホログラフィックストレージ媒体に照射して再生される回折パターンの干渉縞を回折パターン検出器で検出して媒体の振動を検出している。

米国特許出願公開第２００６／０２７９８２４号明細書

しかしながら、特許文献１に開示されるホログラフィックストレージ媒体の角度を検知する技術は、一般的なレーザ又はＬＥＤ光線を用いた角度センサをホログラフィックストレージ媒体に適用しただけである。従って、特許文献１に記載の角度センサからは、複数の制御軸位置の誤差情報を得ることはできない。また、ホログラフィックストレージ媒体に振動検知用のホログラムパターンを予め記録する技術においては、媒体の振動を検出することはできるが、３次元の位置制御に利用することはできない。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、情報記録媒体の３次元的な位置情報を検出し、その位置情報に基づいて情報記録媒体の位置を制御することで、高精度な３次元位置制御が可能な情報格納装置を提供することを目的とする。

本発明の情報格納装置は、
情報記録媒体と、
第１のレーザ光線を発生する第１の光源と、
前記第１のレーザ光線を分岐して第１及び第２の光ビームを生成し、当該第１及び第２の光ビームを異なる方向から前記情報記録媒体内の略同一位置に照射する照射部と、
前記第１及び第２の光ビームが前記情報記録媒体によって反射された反射光ビームを検出して検出信号を出力する光検出部と、
前記情報記録媒体から前記光検出部に至る前記反射光ビームの光路上に配置され、前記反射光ビームを偏向させて前記光検出部へ導く光偏向部と、
前記検出信号に基づいて、目標位置及び姿勢に対する前記情報記録媒体の相対位置及び姿勢を示す位置誤差情報を算出する演算部と、
前記位置誤差情報に基づいて前記情報記録媒体の位置を変位させる駆動部と、
を具備することを特徴とする。

本発明によれば、情報記録媒体の３次元的な位置を高精度に制御することができる。

第１の実施の形態に係る情報格納装置であって、情報記録動作時における光ビームの軌跡を示すブロック図である。 図１Ａに示した情報記録媒体に関連する光ビームの軌跡を示すブロック図である。 図１Ａに示した情報格納装置において、情報再生動作時における光ビームの軌跡を示すブロック図である。 図２Ａに示した情報記録媒体に関連する光ビームの軌跡を示すブロック図である。 図１Ａに示した情報記録媒体の構造を概略的に示す断面図である。 図３に示した情報記録媒体内に形成されているサーボマークによって反射された反射光ビームの軌跡を示す模式図である。 図４に示した反射光ビームを検出する光学系において、光偏向素子としてプリズムを配置した例を示す模式図である。 図４に示した光偏向素子の他の例である回折素子を示す模式図である。 図１に示した情報記録媒体がｘ方向に変位した場合に光検出器で検出される反射スポット像を示す図である。 図１に示される情報記録媒体が初期位置からｘ方向に沿って変位した変位量とｘ方向の位置誤差情報の演算結果との関係を示すグラフである。 図１に示した情報記録媒体がｙ方向に変位した場合に光検出器で検出される反射スポット像を示す図である。 図１に示される情報記録媒体が初期位置からｙ方向に沿って変位した変位量とｙ方向の位置誤差情報の演算結果との関係を示すグラフである。 図１に示した情報記録媒体がｙ方向に変位した場合に光検出器で検出される反射スポット像を示す図である。 図１に示される情報記録媒体が初期位置からｚ方向に沿って変位した変位量とｚ方向の位置誤差情報の演算結果との関係を示すグラフである。 図１に示した情報記録媒体がθｙ方向に回転した場合に光検出器で検出される反射スポット像を示す図である。 図１に示される情報記録媒体が初期位置からθｙ方向に回転した角度とθｙ方向の位置誤差情報の演算結果との関係を示すグラフである。 第２の実施の形態に係る情報格納装置であって、情報再生時に利用される光学系を示すブロック図である。

以下、必要に応じて図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る情報格納装置を説明する。

（第１の実施の形態）
図１Ａは、第１の実施の形態に係る情報格納装置における、情報記録動作時に利用される光学系を概略的に示し、図１Ｂは、図１Ａに示される情報記録媒体２００に関連する光ビームの軌跡を示している。この情報格納装置は、図１Ａに示されるように、情報記録媒体２００としてのホログラフィックストレージ媒体を備え、このホログラフィックストレージ媒体は、例えば、ディスク状に形成されている。情報記録媒体２００は、３次元方向に移動可能及び回転可能（例えば、ｙ軸周りに）に駆動装置１８０によって支持されており、後に説明されるように、演算回路（演算部ともいう）１７０からの位置誤差情報に従って、目標となる３次元位置及び姿勢（角度）に変位される。

図１Ａに示される情報格納装置は、干渉性の光ビームを発生する光源１０を備え、この光源１０から発生された光ビームは、コリメートレンズ２０に向けられる。本実施の形態では、光源１０は、レーザ光線を発生する外部共振型半導体レーザ(ＥＣＬＤ)である。光源１０から発生されたレーザ光線は、コリメートレンズによって平行光線に整形され（コリメートされ）、λ／２板（ＨＷＰ）３０を経由して偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ１）４０に入射される。λ／２板３０は、入射されたレーザ光線の偏光方向を調整する。偏光ビームスプリッタ４０は、入射されたレーザ光線を情報光ビーム及び参照光ビームに分岐する。より具体的には、λ／２板３０を通過したレーザ光線のＳ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ４０の反射面で反射され、情報光ビームとして偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ２）５０に向けられ、このレーザ光線のＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ４０を透過し、参照光ビームとしてハーフミラー１４０に向けられる。

偏光ビームスプリッタ４０からの情報光ビームは、偏光ビームスプリッタ５０の反射面で反射され、λ／４板６０を経由して空間光変調器（ＳＬＭ）７０に入射される。空間光変調器７０は、入射された情報光ビームを情報記録媒体２００に記録するページデータに変調するとともに、λ／４板６０に向けて反射する。λ／４板６０を通過した変調情報光ビームは、偏光ビームスプリッタ５０への入射時とは直交する偏光を有する情報光ビームとなり、その結果、偏光ビームスプリッタ５０を透過する。偏光ビームスプリッタ５０を透過した変調情報光ビームは、レンズ８０、開口９０、ミラー１００、レンズ１１０、立ち上げミラー１２０を経由して対物レンズ１３０に入射される。レンズ８０は、偏光ビームスプリッタ５０を透過した情報光ビームを集光する。開口９０は、集光された情報光ビームの焦点付近での通過光サイズを制限することによって、情報記録媒体２００上での情報光ビームのスポットサイズを制御する。開口９０を通過した情報光ビームは、ミラー１００によってレンズ１１０へ向けて反射され、レンズ１１０により平行光線にされ、立上げミラー１２０によって対物レンズ１３０に導かれる。対物レンズ１３０は、情報記録媒体２００内の記録位置に焦点を合わせて情報光ビームを照射する。

一方、偏光ビームスプリッタ４０を透過した参照光ビームは、ハーフミラー１４０によって一定比率で分岐される。ハーフミラー１４０で反射された参照光ビームは、第１の参照光ビームとして情報記録媒体２００の前記情報光ビームと同じ位置に照射される。また、ハーフミラー１４０を透過した参照光ビームは、ミラー１５０によって反射されて、第２の参照光ビームとして情報記録媒体２００の前記情報光ビームと同じ位置に照射される。ハーフミラー１４０及びミラー１５０は、入射された光ビームを分割して２つの光ビームを生成し、生成した２つの光ビームを情報記録媒体２００に導く照射部１４５として機能する。照射部１４５と情報記録媒体２００との間にはシャッター１９０が設けられ、このシャッター１９０は、情報記録及び情報再生動作時において第１及び第２の参照光ビームのいずれか一方を選択的に遮光する。

さらに、本実施の形態では、情報記録媒体２００で反射された第１及び第２の参照光ビーム（反射光ビーム）は、光偏向素子１５５（ＤＦＬ）によりその光路が偏向され、光検出器（ＣＣＤ１）１６０よって検出される。光検出器１６０としては、例えば、ＣＣＤイメージセンサ及びＣＭＯＳイメージセンサ等がある。光検出器（光検出部ともいう）１６０は、反射光ビームを検出し、検出信号として画像情報を演算回路１７０に送信する。光検出器１６０が出力する検出信号は、前記光検出部の光検出面における反射光ビームの座標情報（例えば、後に説明されるｓｔ平面での２次元座標）を含むことができる。演算回路１７０は、光検出器１６０からの画像情報に基づいて情報記録媒体２００の位置誤差情報を算出する。位置誤差情報は、後に説明されるように、目標位置及び姿勢に対する情報記録媒体２００の相対位置及び姿勢を示す。算出された位置誤差情報は、駆動装置（駆動部ともいう）１８０に送信される。駆動装置１８０は、この位置誤差情報に基づいて情報記録媒体２００を駆動して、正しい位置及び姿勢に補正する。

次に、情報記録媒体２００に情報を記録する動作を説明する。

図１Ａに示されるように、光源１０から放射されたレーザ光線は、コリメートレンズ２０に入射されてコリメートされる。光源１０は、例えば、波長４０５ｎｍの青紫色波長帯を有する外部共振器付き半導体レーザ（ＥＣＬＤ）である。コリメートされたレーザ光線は、λ／２板３０を透過し、偏光ビームスプリッタ４０に入射される。この偏光ビームスプリッタ４０に入射したレーザ光線は、２系統に分岐(Ｐ偏光成分は透過、Ｓ偏光成分は反射)される。

偏光ビームスプリッタ４０によって反射されたＳ偏光成分は、情報記録媒体２００の記録に用いる情報光ビームとなる。また、偏光ビームスプリッタ４０を透過したＰ偏光成分は、情報記録媒体２００の記録に用いる参照光ビームとなる。この情報光ビームと参照光ビームとの光量比は、λ／２板３０の回転角により調整することができる。

偏光ビームスプリッタ４０で反射された情報光ビーム（図１Ａにおいて、下方向に分岐した光束）は、第２の偏光ビームスプリッタ５０に入射される。偏光ビームスプリッタ５０によって反射された情報光ビームは、λ／４板６０を透過し、空間光変調器７０に照射される。空間光変調器７０は、入射された情報光ビームの波面に対して、情報記録媒体２００に記録するページデータに対応した変調を施した上で、この情報光ビームを反射する。一例として、空間光変調器７０は、マトリックス状に配列された複数の画素を有する反射型空間光変調器である。この例では、図示しない処理装置において情報記録媒体２００に記録すべきデータが符号化処理等によって２次元の画像データであるページデータパターンに変換され、このページデータパターンが空間光変調器７０に入力されて表示される。空間光変調器７０は、画素毎に反射光ビームの方向を変えることにより、或いは、画素毎に反射光ビームの偏光方向を変えることにより情報光を空間的に変調する。このように、空間光変調器７０において、情報光ビームには、記録すべき情報が２次元パターンとして付与される。

空間光変調器７０で変調された情報光ビームは、λ／４板６０を介して偏光ビームスプリッタ５０へ戻される。この変調情報光ビームは、再びλ／４板６０を透過することで、偏光ビームスプリッタ５０への入射時とは直交する偏光を有することとなり、その結果、偏光ビームスプリッタ５０を透過する。偏光ビームスプリッタ５０を透過した情報光ビームは、レンズ８０によって集光され、その焦点付近に配置された開口９０及び反射ミラー１００を介してレンズ１１０に入射される。このレンズ１１０によって、情報光ビームは、再び平行光線にされる。開口９０は、情報光ビームの情報記録媒体２００上でのスポットサイズを制限するための素子である。レンズ１１０を通過した情報光ビームは、立上げミラー１２０によって、図１Ａにおいて紙面垂直方向を上方として斜め上方に向けて、即ち、対物レンズ１３０に向けて反射される。対物レンズ１３０は、情報記録媒体２００内の記録層（図３に示される）に焦点を結ぶように情報光ビームを照射する。

一方、偏光ビームスプリッタ４０を透過した参照光ビームは、ハーフミラー１４０を透過する第２の参照光ビームと、ハーフミラー１４０で反射される第１の参照光ビームとに分岐される。ハーフミラー１４０を透過した第２の参照光ビームは、さらにミラー１５０で反射される。シャッター１９０は、第１及び第２の参照光ビームのいずれか一方を遮光する。シャッター１９０によって遮光されない方の参照光ビームは、情報記録媒体２００内の情報光ビームと略同一位置に照射される。従って、第１及び第２の参照光ビームは、各々異なる角度を持って、情報光ビームが焦点を結ぶ情報記録媒体２００内の略同一位置に照射される。

さらに詳述すると、情報記録媒体２００への情報の記録時には、第１及び第２の参照光ビームのいずれか一方は、シャッター１９０によって常に遮光される。従って、情報記録媒体２００内では、第１の参照光ビーム及び情報光ビーム、或いは、第２の参照光ビーム及び情報光ビームが同時に照射される。これにより、情報記録媒体２００には、情報光ビームと第１の参照光ビームとの干渉パターン又は情報光ビームと第２の参照光ビームとの干渉パターンに応じた屈折率変化がページデータとして記録される。図１Ａに示される情報格納装置においては、第１及び第２の参照光ビームを２つの光路を通って異なる角度で情報記録媒体２００に照射することにより、この２つの角度で情報記録媒体２００内の略同一位置にページデータを多重記録することができる。なお、これとは別に、情報記録媒体２００を図１Ａに示されるｙ軸周りに回転(θｙ回転)させることにより、角度多重記録することもできる。さらに、情報記録媒体２００を図１Ａに示されるｘ及びｙ軸方向に並進移動させてページデータを記録する、シフト多重記録を行なうこともできる。このようにして、情報記録媒体２００内の所定位置に情報が記録される。

さらに、本実施の形態では、これら第１及び第２の参照光ビームを利用して情報記録媒体２００の三次元位置及び回転（例えば、ｙ軸周りの回転）が制御される。即ち、情報記録媒体２００の一部から反射された第１及び第２の参照光ビームの反射光ビームは、図１Ｂに示されるように、光偏向素子（光偏向部ともいう）１５５によりその光路が偏向され、対物レンズ１３０付近に配置された光検出器１６０に照射される構成となっている。光検出器１６０は、第１及び第２の参照光ビームの反射光像の画像情報を図１Ａに示される演算回路１７０に送信する。

演算回路１７０は、光検出器１６０から受け取った画像情報に基づいて情報記録媒体２００の位置誤差情報を算出する。演算回路１７０により算出された位置誤差情報は、駆動装置１８０へ出力される。この駆動装置１８０は、情報記録媒体２００の三次元位置及び回転制御が可能なように、情報記録媒体２００に物理的に接続されている。駆動装置１８０は、位置誤差情報から駆動信号を生成する。この代わりに、演算回路１７０は、算出した位置誤差情報に応じて駆動信号を生成し、この駆動信号を駆動装置１８０へ出力してもよい。駆動装置１８０は、駆動信号に従って情報記録媒体２００の３次元的な位置及び傾きを変位させ、情報記録媒体２００を所望の位置に位置決めする。演算回路１７０が光検出器１６０からの画像情報に基づいて情報記録媒体２００の位置誤差情報を算出する仕組みについては後述する。

なお、情報記録媒体２００の位置誤差情報の算出時には、シャッター１９０が第１及び第２の参照光ビームのいずれも遮光しない状態、即ち、第１及び第２の参照光ビームが情報記録媒体２００に同時に照射されてもよく、或いは、情報の記録時と同様に第１及び第２の参照光ビームいずれか一方をシャッター１９０で常に遮光してもよい。ただし、遮光する場合には、演算回路１７０は、第１及び第２の参照光ビームの光検出器１６０上での反射光像から得られる位置情報を、その内部のメモリ（図示せず）に記憶しておき、位置誤差情報の算出時に使用する。

図１Ｂは、ハーフミラー１４０及びミラー１５０で反射された第１及び第２の参照光ビームが情報記録媒体２００に入射し、情報記録媒体２００で反射された反射光ビームが光偏向素子１５５により偏向されて光検出器１６０に入射する様子を示している。図１Ｂに示されるように、情報記録媒体２００で反射された第１及び第２の参照光ビームは、情報光ビームとは異なる光路を通って光検出器１６０に入射されることになる。ここで、図１Ｂでは、第１及び第２の参照光ビームは、重なって表示されている。

本実施の形態では、光偏向素子１５５が情報記録媒体２００から光検出器１６０に至る反射光ビームの光路上に配置され、これにより、光検出器１６０のセンサ面への反射光ビームの入射角θ_２が光偏向素子１５５の入射面への反射光ビームの入射角θ_１より小さくなっている。即ち、θ_１＞θ_２となっている。ここで、光偏向素子１５５の入射面への反射光ビームの入射角θ_１は、光偏向素子１５５の入射面に対して垂直な軸と反射光ビームとがなす角度（０°＜θ_１＜９０°）を指し、光検出器１６０のセンサ面への反射光ビームの入射角θ_２は、光検出器１６０のセンサ面に対して垂直な軸と反射光ビームとがなす角度（０°＜θ_２＜９０°）を指す。光検出器１６０のセンサ面への反射光ビームの入射角θ_２が低下されると、光検出器１６０で検出される反射光ビームの断面径が小さくなる。この結果、光検出器１６０で検出される反射光ビームの中心位置（以下で説明されるセンサ面での座標）を特定することが容易になる。さらに、光検出器１６０に入射される反射光ビームのエネルギー密度が向上されることから、反射光ビームの検出精度が向上する。

また、光検出器１６０のセンサ面への反射光ビームの入射角θ_２が大きい場合、光検出器１６０によっては構造的制約で反射光ビームを検出できないことがあり、光検出器１６０には、大きな入射角を有して入射する光ビームを検出することができることが必要とされる。そこで、本実施の形態では、情報記録媒体２００からの反射光ビームを光偏向素子１５５でその光路を偏向することで、光検出器１６０のセンサ面への反射光ビームの入射角θ_２が小さくなるように設定されている。これにより、汎用のＣＣＤイメージセンサ等の光検出器１６０においても、反射光ビームを確実に検出することができる。

次に、図２Ａ及び２Ｂを参照して、情報記録媒体２００から情報を再生する動作を説明する。

図２Ａは、本実施の形態に係る情報格納装置であって、情報再生動作時に利用される光学系を概略的に示し、図２Ｂは、図２Ａに示した情報記録媒体２００に関連する光ビームの軌跡を示している。図２Ａ及び２Ｂにおいて、図１Ａ及び１Ｂに示した符号と同様の符号を同一部分、同一箇所に付してその説明を省略する。図２Ａに示される情報格納装置は、図１Ａに示される要素に加えて、情報再生用として、シャッター２５０、光検出器２６０、λ／４板２７０、再生用ミラー２９０、λ／４板２８０、及び再生用ミラー２９５をさらに備えている。シャッター２５０は、偏光ビームスプリッタ４０からの情報光ビームを遮光する。光検出器２６０は、偏光ビームスプリッタ５０で反射される再生信号としての再生光ビームを検出する。この光検出器２６０は、例えば、ＣＣＤイメージセンサ及びＣＭＯＳイメージセンサ等である。λ／４板２７０及び再生用ミラー２９０は、図２Ｂに示されるように、一体的に形成され、情報記録媒体２００を透過した第１の参照光ビームを反射して情報記録媒体２００に導くように配置される。同様に、λ／４板２８０及び再生用ミラー２９５は、一体的に形成され、情報記録媒体２００を透過した第２の参照光ビームを反射して情報記録媒体２００に導くように配置される。

図２Ａに示されるように、光源１０からのレーザ光線は、偏光ビームスプリッタ４０によって２系統に分岐される。再生動作では、偏光ビームスプリッタ４０で反射された情報光ビームは、使用されないため、シャッター２５０によって遮光される。

一方、偏光ビームスプリッタ４０を透過した参照光ビームは、記録動作と同様にして、情報再生用光ビームとして第１及び第２の参照光ビームに分岐される。ハーフミラー１４０で反射された第１の参照光ビームは、図２Ｂに示されるように、情報記録媒体２００を透過し、λ／４板２７０をさらに透過して再生用ミラー２９０で反射される。再生用ミラー２９０で反射された第１の情報光ビームは、再度λ／４板２７０を逆方向に透過し、読み出し対象の情報が記録された情報記録媒体２００内の所定位置に照射される。同様に、ミラー１５０で反射された第２の参照光ビームは、情報記録媒体２００を透過し、λ／４板２８０をさらに透過して再生用ミラー２９５で反射され、再度λ／４板２８０を逆方向に透過し、読み出し対象の情報が記録された情報記録媒体２００内の所定位置に照射される。位置誤差情報生成に使用される第１及び第２の参照光ビームの光路は、図１Ｂを参照して説明した記録時と全く同じである。

本実施の形態は、いわゆる位相共役再生方式を利用したホログラフィックストレージ装置である。図２Ｂに示されるように、再生用ミラー２９０又は再生用ミラー２９５で反射された反射光ビームが情報記録媒体２００に照射される。これにより、情報記録媒体２００に記録された情報に基づく情報光ビーム（以下、再生光ビームと称する）が読み出されて、対物レンズ１３０へ入射される。具体的には、情報記録媒体２００に記録された干渉パターンに参照光ビーム（第１の参照光ビーム又は第２の参照光ビーム）が照射され、干渉パターンからの回折像が再生光ビームとして取り出される。対物レンズ１３０を透過した再生光ビームは、立上げミラー１２０を記録時とは逆方向に反射され、図２Ａに示されるように、レンズ１１０、ミラー１００、開口９０、レンズ８０を順に通過する。レンズ８０を透過して平行光線となった再生光ビームは、偏光ビームスプリッタ５０で反射され、光検出器２６０に照射される。光検出器２６０は、情報記録媒体２００から読み出された再生光ビームからページデータを再生する。

なお、情報再生動作時には、第１及び第２の参照光ビームのいずれか一方がシャッター１９０によって常に遮光される。情報記録媒体２００上では、第１の参照光ビーム又は第２の参照光ビームが読み出し対象の情報が記録された情報記録媒体２００内の位置に照射される。即ち、第１の参照光ビームの照射により、第１の参照光ビーム及び情報光ビームによって記録されたページデータが再生され、第２の参照光ビームの照射により、第２の参照光ビーム及び情報光ビームによって記録されたページデータが再生される。

本実施の形態では、２つの異なる方向から情報記録媒体２００内の略同一位置にレーザ光線を照射し、その反射光ビームを検出することで、情報記録媒体の３次元位置及び姿勢を検出することができる。さらに、位置誤差情報に従って情報記録媒体２００の位置及び姿勢を調整することで、高精度な３次元位置及び回転制御が可能となる。

上述した実施の形態では、２つの光束を異なる方向から情報記録媒体２００に照射し、情報記録媒体２００のいずれかの位置、例えば表面からの反射光ビームを光検出器１６０で検出することができることを前提に説明している。しかしながら、光検出器１６０で検出される光束が情報記録媒体２００のどの位置からの反射光ビームであるかを特定することができず、また、情報記録媒体２００の表面からの反射光ビームでは光量が微弱であるといった問題がある。これらの問題を解決するために、本実施の形態に係る情報記録媒体２００内には、第１及び第２の参照光ビームを反射するサーボマークが形成されている。

図３は、サーボマークが形成されている情報記録媒体２００の断面図である。情報記録媒体２００は、図３に示されるように、情報を記録する記録媒体（記録層ともいう）４００を、透明基板４１０及び透明基板４２０で上下より挟んだ構成となっている。それぞれの部分の厚さは、特に制限されるものではないが、例えば、透明基板４１０及び透明基板４２０の厚さは、０．５ｍｍであり、記録媒体４００の厚さは、１．０ｍｍである。記録媒体４００側の透明基板４２０の表面、即ち、記録媒体４００及び透明基板４２０の境界面には、サーボマーク層４３０が形成されている。このサーボマーク層４３０には、第１及び第２の参照光ビームを反射する複数のサーボマーク４３１が形成されている。情報記録媒体２００の平面形状、即ち、図３の矢印Ａ方向から見た情報記録媒体２００の形状は、図１及び図２に示したような、例えば、直径１２ｃｍの円形である。

なお、サーボマーク層４３０は、透明基板４１０及び記録媒体４００の境界面に形成されてもよく、この場合にも、同一の効果を得ることができる。また、情報記録媒体は、図１Ａ及び２Ａに示されるような円形状に限らず、正方形、長方形、楕円、その他多角形等の任意の形状に形成されてもよい。

図４は、情報記録媒体２００内のサーボマークによって反射された反射光ビームの軌跡を示している。本実施の形態では、第１及び第２の参照光ビームは、図４に示されるように、下側の透明基板４１０の表面より入射され、記録媒体４００を透過し、サーボマーク層４３０の略同一位置に照射される。そして、照射された光ビーム（第１及び第２の参照光ビームの少なくとも一方）の一部がサーボマーク層４３０に形成されているサーボマーク４３１において反射される。その反射光ビームは、記録媒体４００、透明基板４１０の順に透過し、光偏向素子１５５に入射される。光偏向素子１５５によってその光路が偏向された反射光ビームは、光検出器１６０のセンサ面に入射される。サーボマーク４３１は、例えば、アルミニウム薄膜又は銀合金薄膜によって構成される微小なマークが一定間隔で記録されたものである。サーボマーク４３１は、第１及び第２の参照光ビームを、例えば、反射率８０％以上で反射する材料で形成される。

図４の例では、円形のサーボマーク４３１がｘ軸方向に沿って一定間隔で配列されている。サーボマーク４３１の直径は、例えば、５０μｍであり、一定間隔ｄは、例えば、１．０ｍｍである。第１及び第２の参照光ビームの各々は、略同一の断面径を有し、サーボマーク層４３０においてサーボマーク４３１を照射光束中に捕捉する。例えば、第１及び第２の参照光ビームが同時に２個のサーボマーク４３１をその照射光束中に捕捉した場合、サーボマーク４３１からの反射光ビームは、第１の参照光ビームから２個、第２の参照光ビームから２個、合わせて４個の反射光ビームとなり、光検出器１６０のセンサ面に入射されることになる。

［３次元的位置誤差情報の算出］
次に、情報記録媒体２００内に形成されているサーボマーク４３１からの反射光ビームを使用して、３次元的位置誤差情報を算出する方法を具体的に説明する。

図５は、三角柱状に形成されたプリズム１５５を光偏向素子として備える、反射光ビームを検出する光学系を示している。図５では、説明を簡単にするために、情報記録媒体２００を簡略化して示している。情報記録媒体２００には、図５に示されるように、座標軸ｘ，ｙ，ｚが設定されている。即ち、特定のサーボマークが位置されるべき基準位置を原点として、媒体延伸方向（即ち、面内方向）をｘ軸及びｙ軸とし、媒体２００の厚さ方向をｚ軸とする。情報記録媒体２００は、ｙ軸周りの回転（θｙ）方向に角度多重記録され、さらにｘ軸方向およびｙ軸方向にシフト多重記録されるホログラフィックストレージ媒体である。図５では、説明を簡単にするために、２つのサーボマーク４３１ａ及び４３１ｂが夫々原点及び原点からｘ方向に既知の一定間隔ｄだけ離れた点にある場合を示している。

位置誤差情報とは、特定のサーボマーク（例えば、サーボマーク４３１ａ）の基準位置（即ち、ｘｙｚ座標系の原点）からのずれ量を示す。本実施の形態では、演算回路１７０で算出された位置誤差情報に従って、特定のサーボマークを基準位置に近づけるように情報記録媒体２００の位置及び姿勢が調整される。

本実施の形態では、プリズム１５５の入射面（斜面）を含む平面をｕｖ平面とする。入射面であるｕｖ平面は、情報記録媒体２００のｘｙ平面がｚ軸方向に一定距離ｄｚだけ平行移動し、その後、ｙ軸周りに一定角度αｙだけ回転した平面に一致する。ここでは、ｙ軸周りの回転に関しては、右ねじの進む方向にｙ軸の正方向を採り、右ねじの回転する方向を「正」とする。

本実施の形態では、ｚ軸方向の移動量ｄｚを１２ｍｍ、ｙ軸周りの回転角αｙを−１０度とする。また、プリズム１５５は、その頂角βが２０度になるように形成されている。一方、プリズムの出射面(底面)と光検出器１６０のセンサ面とは、平行に配置され、出射面及びセンサ面間の距離を６．０ｍｍとする。さらに、光検出器１６０のセンサ面を含む平面を、ｓ軸及びｔ軸を有するｓｔ平面に設定する。また、図５では簡単のため情報記録媒体２００は、図３の透明基板４１０及び記録媒体４００を一体化させたものとし、その厚さは、１．５ｍｍとする。図５においては、透明基板４２０の表示を省略している。さらに、第１及び第２の参照光ビームの入射角度に関しては、ｙ軸周りの回転角を５１．６度とし、ｚ軸周りの回転角を−３７．５度(第１の参照光ビーム)とし、３７．５度（第２の参照光ビーム）としている。

なお、光偏向素子１５５は、図５に示されるような光束を透過して偏向するプリズムの例に限定されず、他の光偏向手段、例えば、光を回折する回折素子であってもよい。光偏向素子１５５としての回折素子は、図６に示されるように、例えば直方体の基板上に回折格子パターンが刻まれたものである。

次に、図７Ａ乃至図１０Ｂを参照して、３次元的位置誤差情報の演算処理、及び算出された位置誤差情報に応じた情報記録媒体２００の位置決め駆動制御について説明する。

本実施の形態では、サーボマーク４３１ａがｘｙｚ座標の原点（基準位置）にあり、かつ情報記録媒体２００がｙ軸周りに１０度だけ傾いた状態を、情報記録媒体２００の初期位置とする。前述したようなプリズム１５５の入射面がθｙ＝−１０度に設定される場合、初期位置の情報記録媒体２００とプリズム１５５の入射面とがなす相対角度は、２０度となる。本実施の形態における位置誤差情報の演算処理は、サーボマーク４３１ａ、４３１ｂからの反射スポット像の中心位置の光検出器１６０のセンサ面上での座標位置を検出し、複数の反射スポット像の座標位置から情報記録媒体２００を初期位置に移動するための変位及び回転量を演算により算出するものである。

［ｘ方向の位置誤差情報の算出］
まず、図７Ａ及び７Ｂを参照してｘ方向の位置誤差情報の算出方法を説明する。

図７Ａは、情報記録媒体２００が初期位置からｘ方向に変位した場合におけるサーボマーク４３１a及び４３１ｂからの反射スポット像の中心位置を示している。また、図７Ｂは、情報記録媒体２００のｘ方向変位量（横軸）と、後述の式（１）から算出されるｘ方向の位置誤差情報演算値（縦軸）との関係をプロットしたグラフである。

図７Ａには、情報記録媒体２００が初期位置に配置される場合におけるサーボマーク４３１ａ及び４３１ｂからの反射スポット像の中心位置（楕円で囲まれている）と、情報記録媒体２００が初期位置からｘ方向に２．５ｍｍ変位した場合におけるサーボマーク４３１ａ及び４３１ｂからの反射スポット像の中心位置とが示されている。図７Ｂは、情報記録媒体２００を初期位置からｘ方向に±２．５ｍｍの範囲で変位させて得られた位置誤差情報演算値を示している。図７Ａ及び７Ｂにおいては、前述した情報記録媒体２００の厚み及び角度等の機械的条件、並びに入射光の入射条件に基づいて、入射及び反射光の幾何光学シミュレーションを実行した結果を示している。以下、図８Ａ〜図１０Ｂにおいても同様である。

第１の参照光ビームによるサーボマーク４３１ａからの反射スポット像の座標を（ｓ１，ｔ１）とする。ここで、反射スポット像の座標とは、光検出器１６０のセンサ面（即ち、ｓｔ平面）上におけるサーボマークからの反射光像の中心位置を示す。また、第２の参照光ビームによるサーボマーク４３１ａからの反射スポット像の座標を（ｓ２，ｔ２）とする。さらに、第１の参照光ビームによるサーボマーク４３１ａからの反射スポット像の初期座標を（ｓｏ１，ｔｏ１）する。ここで、反射スポット像の初期座標とは、情報記録媒体２００が初期位置に配置される場合における、基準位置（原点）に位置されるサーボマークからの反射スポット像の座標を示す。また、第２の参照光ビームによるサーボマーク４３１ａからの反射スポット像の初期座標を（ｓｏ２，ｔｏ２）とする。さらに、第１の参照光ビームによるサーボマーク４３１ａ及び４３１ｂからの反射スポット像の座標間の距離の、その初期座標間の距離に対する増加量をΔｓ１（ｓ方向）、Δｔ１（ｔ方向）とする。さらにまた、第２の参照光ビームによるサーボマーク４３１ａ及び４３１ｂからの反射スポット像の座標間の距離の、その初期座標間の距離に対する増加量をΔｓ２（ｓ方向）、Δｔ２（ｔ方向）とする。このとき、サーボマーク４３１ａのｘ方向の変位ｘは、下記式（１）の演算により求めることができる。

ｘ＝Ａ｛（ｓ１−ｓｏ１＋ｓ２−ｓｏ２）−Ｂ(ｔｏ１−ｔ１＋ｔ２−ｔｏ２)−Ｃ（Δｓ１＋Δｓ２＋Δｔ１＋Δｔ２）｝ ‥式（１）
ここで、Ａ，Ｂ，Ｃは、定数である。発明者が先述したシミュレーションを実施した結果、Ａ＝０．４５２、Ｂ＝１．６６７、Ｃ＝３．７１８の値に設定することにより、情報記録媒体２００のｘ方向変位と式（１）の演算結果とが図７Ｂに示す特性を持つことが確認された。即ち、パラメータＡ、Ｂ及びＣを適切に設定することにより、情報記録媒体２００のｘ方向の実際の変位量と式（１）の演算値とが比例定数ｋ＝１の実質的な比例関係を有する。

図７Ｂから明らかなように、式（１）による位置誤差情報の演算結果は、情報記録媒体２００のｘ方向変位を精度良く再現していることが分かる。従って、この位置誤差情報の演算結果に基づいて、演算結果ｘ＝０になるように情報記録媒体２００をｘ方向に移動させることで、情報記録媒体２００内のサーボマーク４３１ａを基準位置へ精度良く導くことができる。即ち、演算回路１７０で式（１）に示す演算が実行され、算出された位置誤差情報の演算結果は、駆動装置１８０に供給される。駆動装置１８０は、サーボマーク４３１ａを基準位置へ導くように情報記録媒体２００を移動制御する。

［ｙ方向の位置誤差情報の算出］
次に、図８Ａ及び図８Ｂを参照してｙ方向の位置誤差情報の算出を説明する。

図８Ａは、情報記録媒体２００が初期位置からｙ方向に変位した場合におけるサーボマーク４３１a及び４３１ｂからの反射スポット像の中心位置を示している。また、図８Ｂは、情報記録媒体２００のｙ方向変位量（横軸）と、後述の式（２）から算出されるｙ方向の位置誤差情報演算値（縦軸）との関係をプロットしたグラフである。

図８Ａには、情報記録媒体２００が初期位置に配置される場合におけるサーボマーク４３１ａ及び４３１ｂからの反射スポット像の中心位置（楕円で囲まれている）と、情報記録媒体２００が初期位置からｙ方向に２．５ｍｍ変位した場合におけるサーボマーク４３１ａ及び４３１ｂからの反射スポット像の中心位置とが示されている。図８Ｂは、情報記録媒体２００を初期位置からｙ方向に±２．５ｍｍの範囲で変位させて得られた位置誤差情報演算値を示している。

図８Ａにおいて、第１の参照光ビームによるサーボマーク４３１ａからの反射スポット像の座標を（ｓ１，ｔ１）とする。また、第２の参照光ビームによるサーボマーク４３１ａからの反射スポット像の座標を（ｓ２，ｔ２）とする。さらに、第１の参照光ビームによるサーボマーク４３１ａからの反射スポット像の初期座標を（ｓｏ１，ｔｏ１）する。また、第２の参照光ビームによるサーボマーク４３１ａからの反射スポット像の初期座標を（ｓｏ２，ｔｏ２）とする。このとき、サーボマーク４３１ａのｙ方向の変位ｙは、下記式（２）の演算により求めることができる。

ｙ＝Ｄ｛（ｔ１―ｔｏ１＋ｔ２−ｔｏ２）＋Ｅ（ｓ１−ｓｏ１−ｓ２＋ｓｏ２）｝ ‥式（２）
ここで、Ｄ及びＥは、定数である。同様に、先述したシミュレーションを実施した結果、Ｄ＝０．５０、Ｅ＝１．０９の値に設定することにより、ｙ方向変位と式（２）の演算結果が、図８Ｂに示す特性を持つことが確認された。即ち、パラメータＤ及びＥを適切に設定することにより、情報記録媒体２００のｙ方向の実際の変位量と式（２）の演算値とが比例定数ｋ＝１の実質的な比例関係を有する。

図８Ｂから明らかなように、式（２）による位置誤差情報の演算結果は、情報記録媒体２００のｙ方向変位を精度良く再現していることが分かる。従って、この位置誤差情報の演算結果に基づいて、演算結果ｙ＝０となるように情報記録媒体２００をｙ方向に移動させることで、情報記録媒体２００上のサーボマーク４３１ａを基準位置へ精度良く導くことができる。同様に、演算回路１７０で式（２）に示す演算が実行され、算出された位置誤差情報の演算結果は、駆動装置１８０に供給される。駆動装置１８０は、サーボマーク４３１ａを基準位置へ導くように情報記録媒体２００を移動制御する。

［ｚ方向の位置誤差情報の算出］
次に、図９Ａ及び図９Ｂを参照してｚ方向の位置誤差情報の算出方法を説明する。

図９Ａは、情報記録媒体２００が初期位置からｚ方向に変位した場合におけるサーボマーク４３１a及び４３１ｂからの反射スポット像の中心位置を示している。また、図９Ｂは、情報記録媒体２００のｙ方向変位量（横軸）と、後述の式（３）から算出されるｚ方向の位置誤差情報演算値（縦軸）との関係をプロットしたグラフである。

図９Ａには、情報記録媒体２００が初期位置に配置される場合におけるサーボマーク４３１ａ及び４３１ｂからの反射スポット像の中心位置（楕円で囲まれている）と、情報記録媒体２００が初期位置からｚ方向に０．５ｍｍ変位した場合におけるサーボマーク４３１ａ及び４３１ｂからの反射スポット像の中心位置とが示されている。図９Ｂは、情報記録媒体２００を初期位置からｚ方向に±０．５ｍｍの範囲で変位させて得られた位置誤差情報演算値を示している。

図９Ａにおいて、第１の参照光ビームによるサーボマーク４３１ａからの反射スポット像の座標を（ｓ１，ｔ１）とする。また、第２の参照光ビームによるサーボマーク４３１ａからの反射スポット像の座標を（ｓ２，ｔ２）とする。さらに、第１の参照光ビームによるサーボマーク４３１ａからの反射スポット像の初期座標を（ｓｏ１，ｔｏ１）する。また、第２の参照光ビームによるサーボマーク４３１ａからの反射スポット像の初期座標を（ｓｏ２，ｔｏ２）とする。このとき、サーボマーク４３１ａのｚ方向の変位ｚは、下記式（３）の演算により求めることができる。

ｚ＝Ｆ｛（ｓ１−ｓｏ１＋ｓ２−ｓｏ２）−Ｇ（ｔｏ１−ｔ１＋ｔ２−ｔｏ２）｝ ‥式（３）
ここで、Ｆ及びＧは、定数である。同様に、先述したシミュレーションを実施した結果、Ｆ＝０．７２、Ｇ＝２．１の値に設定することにより、ｚ方向変位と式（３）の演算結果が、図９Ｂに示す特性を持つことが確認された。即ち、パラメータＦ及びＧを適切に設定することにより、情報記録媒体２００のｚ方向の実際の変位量と式（３）の演算値とが比例定数ｋ＝１の実質的な比例関係を有する。

図９Ｂから明らかなように、式（３）による位置誤差情報の演算結果は、情報記録媒体２００のｚ方向変位を精度良く再現していることが分かる。従って、この位置誤差情報の演算結果に基づいて、演算結果ｚ＝０となるように情報記録媒体２００をｚ方向に移動させることで、情報記録媒体２００上のサーボマーク４３１ａを基準位置へ精度良く導くことができる。同様に、演算回路１７０で式（３）に示す演算が実行され、算出された位置誤差情報の演算結果は、駆動装置１８０に供給される。駆動装置１８０は、サーボマーク４３１ａを基準位置へ導くように情報記録媒体２００を移動制御する。

［θｙ方向の位置誤差情報の算出］
次に、図１０Ａ及び図１０Ｂを参照してθｙ方向の位置誤差情報の算出方法を説明する。

図１０Ａは、情報記録媒体２００が初期位置からθｙ方向に回転した場合におけるサーボマーク４３１a及び４３１ｂからの反射スポット像の中心位置を示している。また、図１０Ｂは、情報記録媒体２００のθｙ方向回転量（横軸）と、後述の式（４）から算出されるθｙ方向の位置誤差情報演算値（縦軸）との関係をプロットしたグラフである。

図１０Ａには、情報記録媒体２００が初期位置に配置される場合におけるサーボマーク４３１ａ及び４３１ｂからの反射スポット像の中心位置（楕円で囲まれている）と、情報記録媒体２００が初期位置からθｙ方向に０．５度回転した場合におけるサーボマーク４３１ａ及び４３１ｂからの反射スポット像の中心位置とが示されている。図１０Ｂは、情報記録媒体２００を初期位置からθｙ方向に±０．５度の範囲で回転させて得られた位置誤差情報演算値を示している。

図１０Ａにおいて、第１の参照光ビームによるサーボマーク４３１ａからの反射スポット像の座標を（ｓ１，ｔ１）とする。また、第２の参照光ビームによるサーボマーク４３１ａからの反射スポット像の座標を（ｓ２，ｔ２）とする。さらに、第１の参照光ビームによるサーボマーク４３１ａからの反射スポット像の初期座標を（ｓｏ１，ｔｏ１）する。また、第２の参照光ビームによるサーボマーク４３１ａからの反射スポット像の初期座標を（ｓｏ２，ｔｏ２）とする。このとき、サーボマーク４３１ａのθｙ方向の変位θｙは、下記式（４）の演算により求めることができる。

θｙ＝Ｈ｛（ｓ１−ｓｏ１＋ｓ２−ｓｏ２）−Ｉ(ｔｏ１−ｔ１+ｔ２−ｔｏ２)} ‥式（４）
ここで、Ｈ及びＩは、定数である。同様に、先述したシミュレーションを実施した結果、Ｈ＝０．４４、Ｇ＝１．６６７の値に設定することにより、θｙ方向変位と式（４）の演算結果が、図１０Ｂに示す特性を持つことが確認された。即ち、パラメータＨ及びＩを適切に設定することにより、情報記録媒体２００のθｙ方向の実際の変位量と式（４）の演算値とが比例定数ｋ＝１の実質的な比例関係を有する。

図１０Ｂから明らかなように、式（４）による位置誤差情報の演算結果は、情報記録媒体２００のθｙ方向回転を精度良く再現していることが分かる。従って、この位置誤差情報の演算結果に基づいて、演算結果θｙ＝０となるように情報記録媒体２００をθｙ方向に回転させることで、情報記録媒体２００上のサーボマーク４３１ａを基準位置へ精度良く導くことができる。同様に、演算回路１７０で式（４）に示す演算が実行され、算出された位置誤差情報の演算結果は、駆動装置１８０に供給される。駆動装置１８０は、サーボマーク４３１ａを基準位置へ導くように情報記録媒体２００を回転制御する。

本実施の形態では、情報記録媒体２００は、上述された３軸方向の位置及び１軸の回転制御を組み合わせて、所望の位置及び姿勢に調整される。

なお、上述の位置誤差情報の算出方法では、２つのサーボマークからの反射光ビームを検出する例が説明されているが、これに限定されず、１つ又は２より多くのサーボマークからの反射光ビームを使用して位置誤差情報が算出されてもよい。例えば、第１及び第２の参照光ビームが夫々１つのサーボマークをその光束中に捕捉する場合、光検出器１６０では合計２つの反射スポット像が検出される。第１及び第２の参照光ビームが夫々１つのサーボマークをその光束中に捕捉する例では、式（１）においてΔｓ１＝Δｓ２＝Δｔ１＝Δｔ２＝０とすればよく、精度が低下するが演算処理が容易になる。ホログラフィックストレージ装置のように、厳格な位置制御が必要とされる場合には、位置情報の精度の点から、複数のサーボマークからの反射光ビームを使用して位置誤差情報を算出する方が好ましい。

以上のように、本実施の形態に係る情報格納装置においては、２つの異なる方向から情報記録媒体の略同一位置にレーザ光線を照射し、その反射光ビームを検出することで、情報記録媒体の３次元的な位置情報を検出することができる。さらに、この位置情報に基づいて情報記録媒体の３次元位置を調節することで、高精度な３次元位置及び回転制御が可能となる。

（第２の実施の形態）
図１１は、第２の実施の形態に係る情報格納装置であって、情報記録動作時に利用される光学系を示している。図１１において、図１Ａに示した符号と同様の符号を同一部分、同一箇所に付してその説明を省略する。本実施の形態の情報格納装置は、図１１に示されるように、２つの光源、即ち、情報記録媒体２００の位置誤差情報の生成に係る第１の光ビーム（サーボ専用光ビーム）を発生する光源（第１の光源）３００、並びに情報の記録及び再生に使用される第２の光ビームを発生する第２の光源１０を備えている。第１の光源３００は、例えば、第２の光源１０から発生される第２の光ビームとは異なる波長のレーザ光線を照射する半導体レーザ（ＬＤ）である。

図１１に示される情報格納装置は、第１の光源３００からのレーザ光線をコリメートするコリメートレンズ３１０をさらに備えている。また、図１１に示される情報格納装置には、図１Ａに示される偏光ビームスプリッタ４０に代えて、ダイクロイック偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）３２０が設けられている。

図１１は、一例として、情報記録媒体２００に情報を記録する動作時の構成を示している。情報記録媒体２００からの情報の再生時においては、以下に説明される位置誤差情報の生成に係るレーザ光線の経路、要素、演算動作、及び駆動動作は、情報記録時と同様である。

図１１に示される第２の光源（ＥＣＬＤ）１０から出射された第２のレーザ光線、例えば、中心波長４０５ｎｍのレーザ光線は、コリメートレンズ２０及びλ／２板３０を介してダイクロイック偏光ビームスプリッタ３２０に入射される。一方、第２の光源１０とは異なる波長を有する、第１の光源３００からの第１のレーザ光線は、コリメートレンズ３１０によってコリメートされる。コリメートされた第１のレーザ光線は、ダイクロイック偏光ビームスプリッタ３２０に入射される。ここでは、第１の光源３００は、例えば６５０ｎｍの赤色波長帯に属する波長を発光する。

ダイクロイック偏光ビームスプリッタ３２０の内部の光分岐面（斜面）は、第１の光源３００からの６５０ｎｍ波長帯の第１のレーザ光線を常に反射する。また、ダイクロイック偏光ビームスプリッタ３２０は、光源１０からの４０５ｎｍ波長帯の第１のレーザ光線のうち、Ｐ偏光成分は透過し、Ｓ偏光成分は反射する性質を有する。従って、第１の光源３００からの第１のレーザ光線は、ダイクロイック偏光ビームスプリッタ３２０によって反射され、ハーフミラー１４０へ向けられる。また、第２の光源１０からの第２のレーザ光線は、ダイクロイック偏光ビームスプリッタ３２０によって２系統に分岐（Ｐ偏光成分は透過、Ｓ偏光成分は反射）される。そして、Ｓ偏光成分は、情報光ビームとなり、Ｐ偏光成分は、第１及び第２の参照光ビームとなる。情報光ビーム、並びに第１及び第２の参照光ビームのこれ以降の光経路は、第１の実施の形態と同一であるため、その説明は省略する。

一方、第１の光源３００からの第１のレーザ光線は、ハーフミラー１４０によって反射される第１のサーボ用光ビームと、ハーフミラー１４０を透過する第２のサーボ用光ビームとに分割される。第１のサーボ用光ビームは、第１の参照光ビームと同一の光路を通る。また、第２のサーボ用光ビームは、第２の参照光ビームと同一の光路を通る。従って、第１及び第２のサーボ用光ビームは、夫々異なる角度を持って、情報記録媒体２００内の情報光ビームが焦点を結ぶ略同一位置に照射される。情報記録媒体２００への情報の記録は、第１及び第２の参照光ビーム並びに情報光ビームにより実現され、第１及び第２のサーボ用光ビームは、情報記録媒体２００への情報の記録（及び再生）に寄与しない。

次に、本実施の形態における三次元位置及び回転制御について説明する。三次元位置及び回転制御のために、第１及び第２のサーボ用光ビームは、情報記録媒体２００で少なくとも空間的な一部が反射され、その反射光ビームは、光偏向素子１５５（ＤＦＬ）によりその光路が偏向され、対物レンズ１３０の近くに配置された光検出器１６０によって検出される。光検出器１６０は、例えば、マトリックス状に配列された複数の固体撮像素子を有するＣＣＤセンサである。

光検出器１６０は、第１及び第２のサーボ用光ビームの反射光像の画像情報を演算回路１７０へ送信する。演算回路１７０は、この画像情報に基づいて情報記録媒体の位置誤差情報を算出して駆動装置１８０へ出力する。駆動装置１８０は、情報記録媒体２００の三次元位置、及び回転制御可能に情報記録媒体２００に物理的に接続されている。さらに、駆動装置１８０は、位置誤差情報から生成された駆動信号に基づいて、情報記録媒体２００の３次元的な位置及び傾きを変位させ、情報記録媒体２００を所望の位置へ位置決めする。

なお、情報記録媒体２００の位置誤差情報の算出時には、シャッター１９０によって第１及び第２のサーボ用光ビームのいずれも遮光せず、同時に情報記録媒体２００に反射されるようにしてもよい。或いは、第１及び第２のサーボ用光ビームのいずれか一方を、シャッター１９０によって常に遮光してもよい。ただし、遮光する場合、第１及び第２のサーボ用光ビームによる反射光像の位置情報が光検出器１６０で検出されて、演算回路１７０の内部メモリに記憶される。その後、記憶された位置情報が位置誤差情報の算出に使用される。

また、シャッター１９０は、第１及び第２のサーボ用光ビームの波長を透過し、かつ第１及び第２の参照光ビームの波長を反射又は吸収する材料で形成されてもよい。この場合、シャッター１９０による参照光ビームの遮光の有無に関わらず、第１及び第２のサーボ用光ビームは、常に同時に情報記録媒体２００に照射されることになり、反射光像の光検出器１６０上での位置情報を演算回路１７０の内部メモリに特別に保存しておく必要はなくなる。

本実施の形態においては、記録及び再生に使用する波長とは異なる波長の光ビームをサーボ用光ビームとして使用することで、サーボ用光ビームによる情報記録媒体２００へのムダ露光を回避することができる。この場合、ムダ露光とは、情報記録媒体２００への情報の記録に寄与しない光照射により、媒体が反応し、情報記録媒体２００の記録ダイナミックレンジを消費してしまうことを意味する。

第２の実施の形態の情報記録媒体２００の構成は、図３に示したものと同じであるので、その説明は省略する。ただし、図３のサーボマーク層４３０には、第１及び第２のサーボ用光ビームを反射するサーボマーク４３１が形成されることになる。

また、第２の実施の形態におけるサーボマークと反射光ビームとの関係は、第１の実施の形態と同様に図４及び図５に示される。この場合、図４及び図５に示される第１及び第２の参照光ビームは、夫々第１及び第２のサーボ用光ビームに置き換えられる。第２の実施の形態では、図４において、第１及び第２のサーボ用光ビームは、夫々、下側の透明基板４１０の表面より入射され、記録媒体４００を透過し、サーボマーク層４３０の略同一位置に照射される。そして、照射された光束のうちの一部がサーボマーク層４３０に形成されたサーボマーク４３１において反射される。その反射光ビームは、記録媒体４００、透明基板４１０の順に透過し、光偏向素子１５５を経由して光検出器１６０のセンサ面に入射される。

第２の実施の形態では、サーボマーク層４３０には、サーボマーク４３１として、例えば青紫色波長帯を透過し、赤色波長帯を反射する誘電体反射膜が形成される。この場合、サーボマーク４３１は、第１及び第２のサーボ用光ビームを、例えば、反射率８０パーセント以上で反射するとともに、第１及び第２の参照光ビームを、例えば、透過率９５パーセント以上で透過させる。即ち、このようにサーボ用光ビームのみを反射し、参照光ビームを透過させる材料でサーボマーク４３１を形成することにより、情報再生に影響を与えずサーボマークを情報記録媒体２００内の任意の位置に配置することが可能となる。当然のことながら、サーボマーク４３１を青紫色波長帯及び赤色波長帯のいずれも反射するように構成してもよい。この場合、サーボマークの直下には情報を記録しないことで、情報再生に与える影響を回避することもできる。

第２の実施の形態における３次元的位置誤差情報の算出は、図７Ａ乃至図１０Ｂをそのまま適用することができる。

本実施の形態では、第１のサーボ用光ビームによるサーボマーク４３１ａからの反射スポット像の座標を（ｓ１，ｔ１）とする。また、第２のサーボ用光ビームによるサーボマーク４３１ａからの反射スポット像の座標を（ｓ２，ｔ２）とする。さらに、第１のサーボ用光ビームによるサーボマーク４３１ａからの反射スポット像の初期座標を（ｓｏ１，ｔｏ１）する。さらにまた、第２のサーボ用光ビームによるサーボマーク４３１ａからの反射スポット像の初期座標を（ｓｏ２，ｔｏ２）とする。さらに、第１のサーボ用光ビームによるサーボマーク４３１ａ及び４３１ｂからの反射スポット像の座標間の距離の、その初期座標間の距離に対する増加量をΔｓ１（ｓ方向）、Δｔ１（ｔ方向）とする。さらにまた、第２のサーボ用光ビームによるサーボマーク４３１ａ及び４３１ｂからの反射スポット像の座標間の距離の、その初期座標間の距離に対する増加量をΔｓ２（ｓ方向）、Δｔ２（ｔ方向）とする。

［ｘ方向の位置誤差情報の算出］
サーボマーク４３１ａのｘ軸に沿った方向への変位量ｘは、上述の式（１）から求めることができる。この位置誤差情報の演算結果に基づいて、演算結果ｘ＝０になるように情報記録媒体２００をｘ方向に移動させることで、情報記録媒体２００内のサーボマーク４３１ａを基準位置へ精度良く導くことが可能となる。

［ｙ方向の位置誤差情報の算出］
サーボマーク４３１ａのｙ軸に沿った方向への変位量ｙは、上述の式（２）から求めることができる。この位置誤差情報の演算結果に基づいて、演算結果ｙ＝０となるように情報記録媒体２００をｙ方向に移動させることで、情報記録媒体２００内のサーボマーク４３１ａを基準位置へ精度良く導くことが可能となる。

［ｚ方向の位置誤差情報の算出］
サーボマーク４３１ａのｚ軸に沿った方向への変位量ｚは、上述の式（３）から求めることができる。この位置誤差情報の演算結果に基づいて、演算結果ｚ＝０となるように情報記録媒体２００をｚ方向に移動させることで、情報記録媒体２００内のサーボマーク４３１ａを基準位置へ精度良く導くことが可能となる。

［θｙ方向の位置誤差情報の算出］
サーボマーク４３１ａのｙ軸周りの回転角θｙは、上述の式（４）から求めることができる。この位置誤差情報の演算結果に基づいて、演算結果θｙ＝０となるように情報記録媒体２００をθｙ方向に回転させることで、情報記録媒体２００内のサーボマーク４３１ａを基準位置へ精度良く導くことが可能となる。

なお、本実施の形態の２つのサーボ用光ビームが１つの光源からの光ビームを分岐して生成される例を示したが、これに限定されず、略同一波長を有する２つの光源からそれぞれ１つずつのサーボ用光ビームを生成してもよい。２つの光源の各々からサーボ用光ビームを照射する場合においても、上述と同じ効果が期待できる。

以上のように、第２の実施の形態に係る情報格納装置においては、記録及び再生に使用する光ビームと異なる波長の光ビームをサーボ用光ビームとして使用することで、サーボ用光ビームによる情報記録媒体への不要な露光を回避することができる。さらに、サーボ用光ビームのみを反射し、参照光ビームを透過させる材料でサーボマークを形成することにより、情報再生に影響を与えずに、サーボマークを情報記録媒体の任意の位置に配置することができる。

なお、本発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明は、３次元位置の制御が必要な装置、例えばホログラフィックストレージ装置に利用することができる。

１０，３００…光源、２０，３１０…コリメートレンズ、３０…λ／２板、４０，５０…偏光ビームスプリッタ、６０，２７０，２８０…λ／４板、７０…空間光変調器、８０，１１０…レンズ、９０…開口、１００，１５０…ミラー、１２０…立上げミラー、１３０…対物レンズ、１４０…ハーフミラー、１５５…プリズム、１５６…回折素子、１６０，２６０…光検出器、１７０…演算回路、１８０…駆動装置、１９０，２５０…シャッター、２００…情報記録媒体、２９０，２９５…再生用ミラー、３００…光源、３２０…ダイクロイック偏光ビームスプリッタ、４００…記録媒体、４１０，４２０…透明基板、４３０…サーボマーク層、４３１…サーボマーク

Claims (8)

1. 光ビームを反射する複数のサーボマークを備える情報記録媒体と、
   第１のレーザ光線を発生する第１の光源と、
   前記第１のレーザ光線を分岐して第１及び第２の光ビームを生成し、当該第１及び第２の光ビームを異なる方向から前記情報記録媒体内の略同一位置に同時に照射する照射部と、
   前記第１及び第２の光ビームが前記複数のサーボマークのうちの少なくとも１つによって反射された少なくとも一対の反射光ビームを同時に検出して画像信号を出力する共通の光検出部と、
   前記情報記録媒体から前記光検出部に至る前記反射光ビームの光路上に配置され、前記反射光ビームを偏向させて前記光検出部へ導く光偏向部と、
   前記画像信号における前記少なくとも一対の反射光ビームそれぞれの中心位置を示す座標情報と、前記情報記録媒体が目標位置及び姿勢に配置される場合における前記少なくとも一対の反射光ビームそれぞれの中心位置を示す座標情報と、に基づいて、前記目標位置及び姿勢に対する前記情報記録媒体の相対位置及び姿勢を示す位置誤差情報を算出する演算部と、
   前記位置誤差情報に基づいて前記情報記録媒体の位置を変位させる駆動部と、
   を具備することを特徴とする情報格納装置。
2. 前記情報記録媒体は、２光束方式のホログラフィックストレージ媒体であり、
   前記第１及び第２の光ビームは、前記ホログラフィックストレージ媒体の記録及び再生に使用される参照光ビームであることを特徴とする請求項１に記載の情報格納装置。
3. 前記第１のレーザ光線と異なる波長を有する第２のレーザ光線を発生する第２の光源をさらに具備し、
   前記情報記録媒体は、２光束方式のホログラフィックストレージ媒体であり、
   前記第２のレーザ光線は、前記ホログラフィックストレージ媒体の記録及び再生に利用される参照光ビームであって、前記照射部に入射されて第３及び第４の光ビームに分岐され、当該第３及び第４の光ビームは、夫々前記第１及び第２の光ビームと同一光路に沿って前記情報記録媒体に照射されることを特徴とする請求項１に記載の情報格納装置。
4. 前記複数のサーボマークは、前記情報記録媒体のシフト多重方向に沿って形成されていることを特徴とする請求項１に記載の情報格納装置。
5. 前記複数のサーボマークは、前記情報記録媒体のシフト多重方向に沿って一定間隔で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の情報格納装置。
6. 前記光偏向部は、プリズムであり、前記少なくとも一対の反射光ビームは、当該プリズムを透過することを特徴とする請求項１に記載の情報格納装置。
7. 前記光偏向部は、回折素子であり、前記少なくとも一対の反射光ビームは、当該回折素子によって回折されることを特徴とする請求項１に記載の情報格納装置。
8. 前記光偏向部への前記少なくとも一対の反射光ビームの入射角は、前記光検出部への前記少なくとも一対の反射光ビームの入射角より大きいことを特徴とする請求項１に記載の情報格納装置。

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