JP2008242075A - 光情報記録媒体、光情報記録再生装置および位置決め制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】照射光が集光する焦点とホログラフィック光ディスクとの位置決め制御を的確に行って正確な多重記録を実現すること。
【解決手段】ホログラフィック光ディスク１００であって、情報を担持する情報光と参照光との干渉によって生じる干渉縞によって、情報をホログラムとして記録可能なホログラム記録層１０２と、ホログラム記録層１０２に積層され、情報光および参照光を透過可能なピンホール１０５を有する薄膜層１０４とを備えた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、情報をホログラムとして記録した光情報記録媒体、このような光情報記録媒体に情報をホログラムとして記録再生する光情報記録媒体、光情報記録再生装置および位置決め制御方法に関する。

ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）等に代表される光情報記録媒体は、これまで主としてレーザ光の短波長化および対物レンズの開口数（ＮＡ）の増大により記録密度の増加に対応してきた。しかしながらそのいずれもが技術的な理由などにより限界に近づいているといわれており、その他の手段・方式による記録密度の増大が要望されている。

種々の提案の中で、近年、ホログラフィを用いた体積記録型の高密度光ディスク（以下、「ホログラフィック光ディスク」という。）およびホログラフィック光ディスクの記録再生装置の開発が実用化に向けて行われている。ホログラフィック光ディスクの記録方式は、液晶素子やデジタル・マイクロミラー・デバイス等の空間変調器によってレーザ光を空間的に変調して情報を担持する情報光と記録用の参照光を、記録媒体中の同一個所に照射し、その際に情報光と参照光とによってできる光の干渉縞を記録媒体中に記録するものである（例えば、非特許文献１参照）。

そして、ホログラフィック光ディスクの再生の際には、参照光のみを照射することにより、記録時の情報光が再現され、記録時に変調した情報を取得することができる。ＤＶＤなどのように記録面上に記録マークを記録する、いわゆる面記録方式に対して、ホログラフィック光ディスクは、情報記録層の厚み方向への記録が可能な体積記録方式であるため、ＤＶＤなどに比べて大きな記録密度を獲得できる。

また、ＤＶＤなどの場合、記録マークは一般にＯＮ／ＯＦＦのビットデータを表すが、ホログラフィック光ディスクの場合、情報光は、比較的大量の情報により一括して変調されて干渉縞として記録される。この一組の情報は、記録媒体に保持する情報光のパターンで、白黒のドットで構成された２次元バーコード状の記録再生の最小単位であり、ページデータという。

ホログラフィック光ディスクの記録密度を増大させる方法の一つに、多重記録方式がある。この多重記録方式は、ホログラフィック光ディスクの同一場所に複数のページデータを記録する方式であり、レーザ光の照射角度をずらす角度多重記録、レーザ光の照射位置をわずかにずらすシフト多重記録など種々の方式が考案されている（例えば、非特許文献１参照）。

いずれの多重記録方式の場合も、レーザ光とホログラフィック光ディスクとの相対位置や相対角度を変化させることにより多重記録を実現するが、角度多重記録方式では、シフト多重記録方式と組み合わせる場合においても、レーザ光ではなくホログラフィック記録媒体を回転させて多重記録を行っている（例えば、特許文献１参照）。これにより、レンズなどの光学系に多重記録のための可動部を設ける必要がないため装置構成が簡便なものとなる。

ホログラフィック光ディスクが移動あるいは回転する場合に、レーザ光との相対位置を検知し位置制御するための位置検出技術としては、ホログラフィック光ディスクに位置制御のためのサーボ用ピットを設け、サーボ用ピットからの反射光により位置検出を行う技術が知られている（例えば、特許文献２、３および４参照）。

H. J. Coufal et al., "Holographic Data Storage", Springer, 2000. 米国特許第５，４８３，３６５号公報 特開２００３−１７８４８４号公報 特開２００４−２６５４７２号公報 特開２００４−３２６８９７号公報

しかしながら、このような従来技術では、ホログラフィック光ディスクのレーザ光に対する角度を変化させて多重記録を行う場合、反射光が入射光と大きく異なる光路を通過することになり、反射光を検出することが困難になり、この結果、レーザ光が集光する焦点とホログラフィック光ディスクとの相対位置や相対角度を変化させる位置決め制御を適切に行うことができないという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、照射光が集光する焦点とホログラフィック光ディスクとの位置決め制御を的確に行って正確な多重記録を実現することができる光情報記録媒体、光情報記録再生装置および位置決め制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、光情報記録媒体であって、情報を担持する情報光と参照光との干渉によって生じる干渉縞によって、前記情報をホログラムとして記録可能な情報記録層と、前記情報記録層に積層され、前記情報光および前記参照光を透過可能な透過孔を有する薄膜層と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明は、光情報記録再生装置であって、照射光を出射する光源と、前記照射光を、情報を担持する情報光と参照光に変換する空間光変調器と、情報を担持する情報光と参照光との干渉によって生じる干渉縞によって、前記情報をホログラムとして記録可能な情報記録層と、前記情報記録層に積層され、前記情報光および前記参照光を透過可能な透過孔を有する薄膜層とを備えた光情報記録媒体に前記情報光および前記参照光を集光させる集光部と、前記透過孔を通過した前記情報光および前記参照光を検出する光検出器と、前記光記録媒体または前記集光部を移動する駆動部と、前記光検出器によって検出された前記情報光の強度に基づいて、前記駆動部を制御し、前記情報光および前記参照光が集光する焦点と前記光情報記録媒体との位置を決定する位置決め制御を行う位置決め制御部と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明は、上記装置で実行される位置決め制御方法である。

本発明によれば、照射光が集光する焦点とホログラフィック光ディスクとの間の位置決め制御を的確に行って正確な多重記録を実現することができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる光情報記録媒体、光情報記録再生装置および位置決め制御方法の最良な実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態１）
まず、実施の形態１にかかる光情報記録媒体であるホログラフィック光ディスクについて説明する。ホログラフィック光ディスクは、情報光と参照光の干渉によって生成される光の明暗からなる干渉縞パターンをホログラムとして記録可能な記録媒体である。図１は、実施の形態１にかかるホログラフィック光ディスクの断面図である。

本実施の形態のホログラフィック光ディスクは、図１に示すように、対向する一対の基板１０１，１０３によって情報記録層が狭持された構造となっている。そして、一方の基板１０３には、レーザ光を透過する透過孔部１０５（以下、「ピンホール１０５」という）が複数個形成された薄膜層１０４が設けられる。

基板１０１、１０３は、ガラス、ポリカーボネート、アクリル樹脂等の光透過性を有する材質で形成されている。ただし、基板１０１，１０３の材質はこれらに限定されるものではない。例えば、全波長のレーザ光に対して透過性を有する必要はなく、使用するレーザ光に対する透過性を有する材質で形成するように構成すればよい。

ホログラム記録層１０２は、レーザ光の情報光と参照光とを干渉させてホログラムが形成される層である。ホログラム記録層１０２の材料としては、一般にはフォトポリマーと呼ばれるラジカル重合型の材質で形成され、ラジカル重合性化合物、光ラジカル重合開始剤、マトリックス材料等が含まれる。ただし、ホログラム記録層１０２としては、これらに限定されるものでなく、ホログラム記録が可能な材料であれば、ラジカル重合性化合物、光ラジカル重合開始剤、マトリックス材料等以外の材料で形成してもよい。また、ホログラム記録層の膜厚は、信号再生に十分な回折効率を得るために数１００μｍ程度とする。

ホログラム記録層１０２へのホログラム記録は、次のように行われる。まず、情報光と参照光をホログラム記録媒体中で重ね合わせて干渉縞を形成する。この時、フォトポリマー中の光重合開始剤がフォトンを吸収して活性化し、干渉縞明部のモノマーの重合を発動・促進させる。モノマーの重合が進行して干渉縞明部に存在するモノマーが消費されると、干渉縞暗部から明部にモノマーが移動供給され、結果、干渉縞パターンの明部と暗部に密度差が生じる。これにより、干渉縞パターンの強度分布に応じた屈折率変調が形成されホログラム記録が行われる。

薄膜層１０４は、レーザ光の透過側の基板１０３に積層されて、その全面に亘り、ピンホール１０５が設けられている。このピンホール１０５は、情報光を透過する孔部となっている。

図２は、ホログラム光ディスクを薄膜層１０４側からみた状態を示す模式図である。なお、図２では、説明の都合上、ピンホール１０５の数を少数で、かつ直径を大きく示している。図２に示すように、ピンホール１０５は、円形状で、ホログラム記録層１０２の全面を被覆した薄膜層１０４の全面にわたって、すなわちホログラム記録層１０２の記録位置に対応して形成されている。

なお、ピンホール１０５のサイズや間隔は、図２に示す形態に限定されるものではなく、記録方式や光学系によって任意に設定することができる。ただし、ピンホール１０５の形状は図２に示したように円形状であることが好ましい。また、ピンホール１０５の直径をＤ、ピンホール中心間の距離をＰとすると、直径Ｄは情報光のビームウエストよりも大きく、距離Ｐは隣接する記録位置間の距離に等しい必要があり、次式の関係式を充足するように構成することが好ましい。

Ｐ＞１．５×Ｄ
本実施の形態にかかるピンホール１０５の形成方法としては、スパッタ等により吸収層を成膜したのちにエッチング等によりピンホールを形成したり、印刷によりインク等を塗布したりすることがあげられる。

薄膜層１０４のピンホール１０５以外の領域については、反射によるホログラム記録層１０２の露光を防止するために、光吸収性を有する材料で形成されている。

なお、薄膜層１０４は、ホログラム記録層１０２の全面を被覆して形成されているが、ホログラム記録層１０２の全面を被覆する必要はなく、またホログラム記録層１０２のすべての記録位置に対応してピンホール１０５を形成する必要はない。

また、本実施の形態では、薄膜層１０４は、基板１０３の表面に積層した構造となっているが、これに限定されるものではなく、基板１０３中に埋め込んで構成してもよい。

また、さらに薄膜層１０４の上に光透過性を有するコーティングや保護材で保護するように構成してもよい。

また、薄膜層１０４の材料として、いわゆるフォトクロミック材料などを用い、記録再生装置が出射するレーザ光をピンホール位置に照射してピンホールを新たに開口するように構成することができる。

また、薄膜層１０４の材料として、液晶やエレクトロクロミック材料などを用い、記録再生の際に必要なピンホールのみを開口したりすることも可能である。このように構成することにより、ホログラム記録開始前の不用意な露光を防止する機能も有することができ、特に、薄膜層１０４の材料として液晶やエレクトロクロミック材料を用いた場合には、ホログラム記録時に必要なピンホールのみを開口することによりいわゆる迷光で不必要な露光が生じるを防止したり、再生時に必要なピンホールのみを開口することで隣接する記録位置からの再生光が本来必要な再生光に混入してしまういわゆるクロストークを防止したり、液晶モニタのような情報表示装置としての機能を備えることが可能となる。

次に、実施の形態１にかかるホログラフィック光ディスクの記録再生装置について説明する。本実施の形態にかかる光ディスク記録再生装置は、図１および２に示した構造のホログラフィック光ディスクの記録再生を行うものであり、ホログラム記録の方式として、情報光と参照光を同軸上に配置した同軸コリニア方式を採用している。図３は、実施の形態１にかかるホログラフィック光ディスク記録再生装置の光学系の構成を示す模式図である。

実施の形態１にかかる光ディスク記録再生装置は、その光学系として図３に示すように、レーザ光を出射する半導体レーザ２０１と、コリメータレンズ２０２，２０８，２１０，２１１と、ミラー２０９、空間光変調器２０２と、空間フィルタ２０４と、対物レンズ２０６と、光検出器２１２とを備えた構成となっている。なお、図３では、サーボ機構の一部として、対物レンズ２０６を移動させるアクチュエータ２０５とホログラフィック光ディスク１００を回転駆動するアクチュエータ２０７も図示している。

半導体レーザ２０１は、波長４０５ｎｍ帯の青紫色レーザ光を記録再生用のレーザ光として出射するものである。半導体レーザ２０１から出射した直線偏光のレーザ光はコリメータレンズ２０２により発散光束から平行光束に変換される。出射されたレーザ光は空間光変調器２０３に入射し、空間光変調器２０３によって光強度変調を受けて参照光と情報光に変換されて出射される。空間光変調器２０３としては液晶素子を用いる他、デジタル・マイクロミラー・デバイスや、応答速度が数１０μｓ等のように応答速度が速い強誘電性液晶等を用いることも可能である。

情報光は、記録すべき情報をデジタル符号化してエラー訂正符号を織り込んだ２値化パターンの情報（データページ）を担持する光である。情報光領域のデータ量は、空間光変調器、受光撮像素子の画素数や符号化方式に依存するが、１フレーム当たり約１０〜２０ｋｂｉｔ程度である。なお、本実施の形態では、記録すべき情報として、「０」，「１」の２値パターンを想定しているが、この他、多値パターンとすることもできる。この場合には、１フレーム当たりのデータ量を飛躍的に向上させることができる。

空間フィルタ２０４は、レンズ２枚と虹彩絞りで構成されており、空間光変調器２０３から出射した参照光と情報光を入射して、入射した参照光と情報光から不要な高次回折光を除去して出射する。

空間フィルタ２０４により不要な高次回折光が除去されて出射された情報光と参照光は、対物レンズ２０６によりホログラフィック光ディスク１００に収束して照射される。この際、情報光と参照光は、ホログラフィック光ディスク１００の薄膜層１０４に形成されたピンホール１０５を通過する。図４は、情報光がピンホール１０５を通過する状態を示した模式図である。なお、図４では、説明の都合上、参照光およびホログラフィック光ディスク１００から光検出器２１２までの間の光学系を省略して図示してある。

図４に示すように、ホログラフィック光ディスク１００を透過した情報光と参照光は、コリメータレンズ２０８で平行光束となりミラー２０９で進行方向を９０度変更されて、コリメータレンズ２１０、２１１を通り、光検出器２１２により２次元イメージとして受光される。

この光検出器２１２は、受光した情報光の光信号を電気信号に変換して位置決め制御部５０１に送出する。そして、情報光の光強度に基づいて、レーザ光とホログラフィック光ディスク１００との照射位置の位置決め制御が行われる。かかる位置決め制御の詳細については後述する。

次に、実施の形態１にかかる光ディスク記録再生装置のサーボ機構について説明する。図５は、実施の形態１にかかる光ディスク記録再生装置のサーボ機構を主体的に示した構成図である。実施の形態１にかかる光ディスク記録再生装置のサーボ機構は、図５に示すように、ホログラフィック光ディスク１００を移動させるアクチュエータ２０７と、対物レンズ２０６を移動させるアクチュエータ２０５と、位置決め制御部５０１と、システムコントローラ５０２とを主に備えた構成となっている。

アクチュエータ２０５は、システムコントローラ５０２からの指令により、対物レンズ２０６をディスク径方向およびトラック方向（図１の左右方向）、ディスク径方向と垂直な方向（図１の上下方向）に移動させるものである。

システムコントローラ５０２は、位置決め制御部５０１からの指令によりアクチュエータ２０５，２０７に各種指令を与えるものである。

位置決め制御部５０１は、光検出器２１２で受光した情報光の光強度に基づいてレーザ光（情報光と参照光）とホログラフィック光ディスク１００との相対位置や相対角度の決定を行う位置決め制御を行う。具体的には、位置決め制御部５０１は、光検出器２１２によって検出された情報光の強度が最大になる位置を、情報光および参照光が集光する焦点位置である規定位置として決定し、当該規定位置に情報光および参照光が集光するように、アクチュエータ２０５、アクチュエータ２０７を駆動する指令をシステムコントローラ５０２に送出する。

次に、位置決め制御部５０１による位置決め制御について詳述する。ホログラム記録時に、ホログラフィック光ディスク１００に照射される情報光は収束光であるため、図４に示すように、情報光の直径が最小であるビームウェストの位置で情報光がピンホール１０５を通過した場合を考える。

図６は、情報光の強度と焦点位置との関係を示すグラフである。図６に示すように、ビームウェストの位置で情報光がピンホール１０５を通過した場合、ピンホール１０５を透過した情報光を光検出器２１２で受光すると、情報光の光強度は最大となる。このため、位置決め制御部５０１は、光検出器２１２で受光した情報光のビームスポットから得られる電気信号の電圧が最大となる、すなわち情報光の光強度が最大となる位置を規定位置として、かかる規定位置にホログラフィック光ディスク１００または対物レンズ２０６を移動する指令をシステムコントローラ５０２に送出することにより、ホログラフィック光ディスク１００の焦点位置および横方向の位置決め制御を行っている。

また、ホログラフィック光ディスク１００が傾斜している場合には、光検出器２１２に達する情報光の位置にずれが生じる。このため、位置決め制御部５０１により、かかる位置ずれを検出することにより、ホログラフィック光ディスク１００の傾き量を取得して、傾き量を補正するようにホログラフィック光ディスク１００を移動するよう位置決め制御している。なお、傾き量の補正は、他の方式で行うよう構成してもよい。

また、ホログラフィック光ディスク１００の再生時には、同軸コリニア方式の場合にはホログラフィック光ディスク１００に参照光のみが照射されるが、参照光のビームウエスト位置は情報光のビームウエスト位置と同一であるため、記録時と同様に、位置決め制御部５０１は、参照光の光強度に基づいて位置決め制御を行っている。

なお、再生時には、同軸コリニア方式を採用しているか否かにかかわらず、記録時にホログラフィック光ディスク１００透過する情報光と同等の再生光が得られるため、光検出器２１２で受光した画像を用いて、いわゆるピンぼけが少なく、かつ、規定の画像位置からのずれのないように位置調整を行うことにより位置決めを行うこともできる。このような構成により、ホログラフィック光ディスクの焦点位置、傾き、横方向のずれをそれぞれ分離して取得することも可能である。

次に、以上のように構成された本実施の形態にかかるホログラフィック光ディスク記録再生装置による位置決め処理について説明する。図７は、情報記録時における位置決め制御処理の手順を示すフローチャートである。

位置決め制御部５０１は、まず、目標ピンホール１０５の位置に情報光が照射されるようにホログラフィック光ディスク１００または対物レンズ２０６を粗移動する（ステップＳ１１）。具体的には、かかる指令をシステムコントローラ５０２に送出する。そして、半導体レーザ２０１からレーザ光を照射する（ステップＳ１２）。

かかるレーザ光の照射により、光検出器２１２では情報光が受光されるので、位置決め制御部５０１は、光検出器２１２で受光された情報光の強度を検出する（ステップＳ１３）。そして、位置決め制御部５０１は、検出した情報光の強度が最大であるか否かを判断することにより、位置ずれを検出する（ステップＳ１４）。具体的には、位置決め制御部５０１は、受光した情報光から得られる電圧が最大値であるか否かを検出する。

そして、情報光の強度が最大となる位置にホログラフィック光ディスク１００または対物レンズ２０６を移動させて微調整することにより、検出した位置ずれを補正する（ステップＳ１５）。そして、かかる位置調整が完了するまで、ステップＳ１３からＳ１５までの処理を繰り返す。位置調整が完了したら、ホログラム記録層１０２への情報（データページ）の記録処理を実行する（ステップＳ１７）。このような処理によって、データページの多重記録を正確に実現することができる。

次に、このように記録されたホログラフィック光ディスク１００の再生時における位置決め制御処理について説明する。図８は、情報再生時における位置決め制御処理の手順を示すフローチャートである。

位置決め制御部５０１は、まず、目標ピンホール１０５の位置に参照光が照射されるようにホログラフィック光ディスク１００または対物レンズ２０６を粗移動する（ステップＳ２１）。そして、半導体レーザ２０１からレーザ光（参照光）を照射する（ステップＳ２２）。

かかるレーザ光の照射により、光検出器２１２では参照光が受光されるので、位置決め制御部５０１は、光検出器２１２で受光された参照光の強度を検出する（ステップＳ２３）。そして、位置決め制御部５０１は、検出した参照光の強度が最大であるか否かを判断することにより、位置ずれを検出する（ステップＳ２４）。

そして、参照光の強度が最大となる位置にホログラフィック光ディスク１００または対物レンズ２０６を移動させて微調整することにより、検出した位置ずれを補正する（ステップＳ２５）。そして、かかる位置調整が完了するまで、ステップＳ２３からＳ２５までの処理を繰り返す。位置調整が完了したら、ホログラム記録層１０２からの情報（データページ）の再生処理を実行する（ステップＳ２７）。

このように実施の形態１にかかるホログラフィック光ディスク１００では、情報光および参照光を透過するピンホール１０５が設けられた薄膜層１０４がホログラム記録層１０２に積層されて設けられ、ホログラフィック光ディスク記録再生装置では、ピンホール１０５を透過して受光された情報光または参照光の強度に基づいて位置決め制御を行っているので、照射光が集光する焦点とホログラフィック光ディスクとの間の位置決め制御を的確に行って正確な多重記録を実現することができる。

（変形例）
上述したホログラフィック光ディスク記録再生装置では、その光学系に同軸コリニア方式を採用していたが、この他の方式、例えば、二光束方式を採用した場合にも適用することができる。図９は、二光束方式の光学系の構成を示す模式図である。

二光束方式では、図９に示すように、コリメータレンズ２０２で平行光束となったレーザ光は１／２波長板９１１を経て偏光ビームスプリッタ９０２により、透過光と反射光に分割される。反射光は、ミラー９０３で反射された後、実施の形態１と同様に、空間光変調器２０３により情報光と参照光となり、空間フィルタ２０４を経て、対物レンズ２０６によりホログラフィック光ディスク１００に集光される。一方、偏光ビームスプリッタ９０２の透過光は、対物レンズ９０４、ミラー９０５、対物レンズ９０６、ミラー９０７、ミラー９０８を経てホログラフィック光ディスク１００に照射される。

かかる二光束方式においても、情報光と参照光は、図４に示すように、ピンホール１０５を通過するので、その光強度によって位置決め制御が可能である。

（実施の形態２）
実施の形態１にかかるホログラフィック光ディスク記録再生装置では、情報光の強度のみによって、レーザ光とホログラフィック光ディスク１００との位置決め制御を行っていたが、この実施の形態２では、さらにピンホール１０５を通過するサーボ光を用いて位置決め制御を行っている。

実施の形態２にかかるホログラフィック光ディスク１００の構造は実施の形態１と同様である。また、実施の形態２のホログラフィック光ディスク記録再生装置のサーボ機構の構成は実施の形態１と同様である。

図１０は、実施の形態２にかかるホログラフィック光ディスク記録再生装置の光学系の構成を示す模式図である。本実施の形態では、図３に示した光学系の構成において、空間フィルタ２０４と対物レンズ２０６との間に回折格子１００１を設けている点が実施の形態１と異なっており、その他の光学系の構成は実施の形態１と同様である。

空間光変調器２０３は、情報光以外の画素の一定の面積をサーボ用ビームを生じるように調整する。

本実施の形態では、記録用光ビームの情報光とサーボ用光ビームがピンホール１０５に照射される。図１１は、記録用光ビームの情報光とサーボ用光ビームがピンホール１０５を通過する状態を示した模式図である。なお、図４では、説明の都合上、参照光およびホログラフィック光ディスク１００から光検出器２１２までの間の光学系を省略して図示してある。

本実施の形態では、空間光変調器２０３に対して情報光に必要な直径以上の大きさのレーザ光を照射し、空間光変調器２０３により記録用光ビームとサーボ用光ビームとに分割する。

なお、サーボ用光ビームは、空間光変調器２０３の画素を調整して作製する以外の方法として、空間光変調器２０３の外側に、反射型の変調器の場合には反射面を、透過型の変調器の場合には透過面をあらかじめ設けるように構成してもよい。また、空間光変調器２０３以外の経路により作成するように構成してもよい。

また、サーボ用光ビームとして、情報光とは異なる波長のレーザ光を用いてもよいが、同一のレーザ光を用いる方が光学系の構成が簡易になるため好ましい。

また、サーボ用光ビームは単一でもよいが、情報光に対して対称の位置にある２つか、もしくはそれ以上である方が好ましい。本実施の形態では、空間光変調器２０３によって２つのサーボ用光ビームを生成している。

サーボ用光ビームは、回折格子１００１および対物レンズ２０６を通過した後、ホログラフィック光ディスク１００に入射し、光検出器２１２により受光される。このとき、記録用光ビーム（情報光）は、回折格子１００１の影響を受けずに対物レンズ２０６によってピンホール１０５に対して集光する。一方、サーボ用光ビームは回折格子１００１により光路が変更された後、対物レンズ２０６を通過してホログラフィック光ディスク１００に入射する。このとき、ホログラフィック光ディスク１００がレーザ光の焦点位置が正確となるような規定位置に位置決めされている場合には、サーボ用ビーム光の中心がピンホールの周縁位置となるように照射される。

同一ピンホールに照射される２つのサーボ用ビーム１１０２，１１０３は、図１１に示すように、入射角度が互いに異なったものとなる。サーボ用光ビーム１１０２，１１０３を受光する光検出器２１２は、情報光１１０４（記録用光ビーム）を受光する光検出器２１２と同一とし、情報光１１０４とサーボ用光ビーム１１０２，１１０３が光検出器２１２の同一の部位に入射しないようなサーボ用光ビームの入射角度や光学系を構成している。具体的には、本実施の形態では、回折格子１００１を対物レンズ２０６より手前に設けることにより、情報光１１０４とサーボ用光ビーム１１０２，１１０３が光検出器２１２の同一の部位に入射しないように構成している。ただし、これに限定されるものではなく、情報光１１０４とサーボ用光ビーム１１０２，１１０３が光検出器２１２の同一の部位に入射しないような構成であれば、回折格子１００１を他の部位に設けても良く、また対物レンズ２０６の表面に設けてもよい。さらに、回折格子１００１を使用せず、対物レンズ２０６の中央部と周辺部とで屈折率や表面の曲率を変えることにより同様の機能を発現させても構わない。

また、サーボ用光ビーム１１０２，１１０３の光強度は情報光１１０１に比べて微弱で、かつ、光検出器２１２により充分に検知できるものであることが好ましい。また、サーボ用光ビーム１１０２，１１０３は、対物レンズ２０６の通過後に概略平行光となってホログラフィック光ディスク１００に入射することが好ましく、その直径はすべてのサーボ用光ビーム１１０２，１１０３が同等であることが好ましい。

次に、本実施の形態による位置決め制御について説明する。図１２は、サーボ用光ビーム１１０２，１１０３の光強度がホログラフィック光ディスク１００の焦点位置ずれに対して変化する状態を示すグラフである。

図１２に示すように、レーザ光の焦点位置が上述した規定位置よりも近い場合には、サーボ用光ビーム１１０２のより多くの光束がピンホール１０５を透過するために光強度が増加する。一方、レーザ光の焦点位置が上述した規定位置より遠い場合には、サーボ用光ビーム１１０３の光強度が増加する。したがって、焦点位置の変化に対する２つのサーボ用光ビーム１１０２，１１０３の光強度の変化がわかれば、焦点位置が規定位置よりも近いか遠いかを判断することができる。このため、位置決め制御部５０１は、２つのサーボ用光ビーム１１０２，１１０３の強度を検知して、焦点位置の規定位置に対する遠近関係を求める。さらに、位置決め制御部５０１は、実施の形態１と同様に、情報光１１０１の強度に基づいた位置決め制御を実行して、求めた遠近関係に基づいた移動方向に対物レンズ２０６またはホログラフィック光ディスク１００を移動して規定位置に位置決めする制御を行っている。

図１３は、サーボ用光ビーム１１０２，１１０３の光検出器２１２における光強度がホログラフィック光ディスク１００の横方向（径方向）の位置ずれに対して変化する状態を示すグラフである。

レーザ光の焦点位置のホログラフィック光ディスク１００の横方向（径方向）の位置ずれに対しては、サーボ用光ビーム１１０２，１１０３の光強度は、図１３に示すように、同様に変化する。このため、位置決め制御部５０１は、ホログラフィック光ディスクが左右どちら側に位置ずれを起こしているかを判断し、さらに、実施の形態１と同様に、情報光１１０１の強度に基づいた位置決め制御を実行して、横方向位置の調整を行っている。

次に、以上のように構成された本実施の形態にかかるホログラフィック光ディスク記録再生装置による位置決め処理について説明する。図１４は、情報記録時における位置決め制御処理の手順を示すフローチャートである。

位置決め制御部５０１は、まず、目標ピンホール１０５の位置に情報光が照射されるようにホログラフィック光ディスク１００または対物レンズ２０６を粗移動する（ステップＳ３１）。そして、半導体レーザ２０１からレーザ光を照射する（ステップＳ３２）。

かかるレーザ光の照射により、光検出器２１２では情報光１１０１、サーボ用光ビーム１１０２，１１０３が受光されるので、位置決め制御部５０１は、光検出器２１２で受光された情報光１１０１、サーボ用光ビーム１１０２，１１０３の強度を検出する（ステップＳ３３）。そして、位置決め制御部５０１は、情報光１１０１とサーボ用光ビーム１１０２，１１０３の強度から位置ずれを検出する（ステップＳ３４）。具体的には、上述したように、位置決め制御部５０１は、サーボ用光ビーム１１０２，１１０３の強度から図１２、図１３に基づき、焦点位置の規定位置に対する遠近関係および横方向の位置ずれを検出する。

そして、検出した焦点位置と規定位置との遠近関係および横方向の位置ずれから移動方向を求めて、情報光１１０１の強度を用いて実施の形態１と同様にホログラフィック光ディスク１００または対物レンズ２０６を移動させて微調整することにより、検出した位置ずれを補正する（ステップＳ３５）。そして、かかる位置調整が完了するまで、ステップＳ３３からＳ３５までの処理を繰り返す（ステップS３６）。位置調整が完了したら、ホログラム記録層１０２への情報（データページ）の記録処理を実行する（ステップＳ３７）。このような処理によって、データページの多重記録を正確に実現することができる。

図１５は、情報再生時における位置決め制御処理の手順を示すフローチャートである。位置決め制御部５０１は、まず、目標ピンホール１０５の位置に情報光が照射されるようにホログラフィック光ディスク１００または対物レンズ２０６を粗移動する（ステップＳ４１）。そして、半導体レーザ２０１からレーザ光を照射する（ステップＳ４２）。

かかるレーザ光の照射により、光検出器２１２では参照光、サーボ用光ビーム１１０２，１１０３が受光されるので、位置決め制御部５０１は、光検出器２１２で受光された参照光１１０１、サーボ用光ビーム１１０２，１１０３の強度を検出する（ステップＳ４３）。そして、位置決め制御部５０１は、参照光とサーボ用光ビーム１１０２，１１０３の強度から位置ずれを検出する（ステップＳ４４）。具体的な検出手法については情報記録時の位置決め制御と同様である。

そして、検出した焦点位置と規定位置との遠近関係および横方向の位置ずれから移動方向を求めて、情報光１１０１の強度を用いて実施の形態１と同様にホログラフィック光ディスク１００または対物レンズ２０６を移動させて微調整することにより、検出した位置ずれを補正する（ステップＳ４５）。そして、かかる位置調整が完了するまで、ステップＳ４３からＳ４５までの処理を繰り返す（ステップＳ４６）。位置調整が完了したら、ホログラム記録層１０２からの情報再生処理を実行する（ステップＳ４７）。

このように実施の形態２にかかるホログラフィック光ディスク１００では、情報光および参照光の他、サーボ用光ビームをピンホール１０５を通過させてサーボ用光ビームの強度を用いて位置決め制御を行っているので、照射光が集光する焦点位置とホログラフィック光ディスクとの間の位置決め制御を的確に行ってより正確な多重記録を実現することができる。

（変形例）
上記実施の形態２では、二つのサーボ用光ビームを用いて位置決め制御を行っていたが、３つ以上のサーボ用光ビームを用いて位置決め制御を行うように構成してもよい。

例えば、３つのサーボ用光ビームＡ，Ｂ，Ｃを用い、２つのサーボ用ビームＡ，Ｂをホログラフィック光ディスク１００のピンホール１０５の同一周縁位置に照射し、一つのサーボ用光ビームＣを、サーボ用ビームＡ，Ｂの照射位置と異なる周縁位置に照射するように構成することができる。図１６は、サーボ用ビームＡ，Ｂ、Ｃのピンホール１０５の照射位置の関係を示す模式図である。図１７は、サーボ用光ビームＡ，Ｂ，Ｃの光強度がホログラフィック光ディスク１００のＸ方向位置ずれに対して変化する状態を示すグラフである。図１８は、サーボ用光ビームＡ，Ｂ，Ｃの光検出器２１２における光強度がホログラフィック光ディスク１００のＹ方向の位置ずれに対して変化する状態を示すグラフである。

図１７、１８に示すように、３つのサーボ用光ビームのうち、２つは同一位置に照射されるので光強度は他のサーボ用光ビームＣの強度よりも相対的に大きく現れる。このため、かかる強度の大きさを用いることにより、２つの方向（ＸＹ方向）における焦点位置の位置ずれを検出することができる。従って、位置決め制御部５０１は、位置ずれの方向を検出して移動方向を求め、実施の形態１と同様に情報光の強度に基づいた位置決め制御を行えばよい。

また、例えば、４つのサーボ用光ビームＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを用い、２つのサーボ用ビームＡ，Ｂをホログラフィック光ディスク１００のピンホール１０５の同一周縁位置に照射し、サーボ用光ビームＣ、Ｄをそれぞれ、１２０度の角度の周縁位置に照射するように構成することができる。図１９は、サーボ用ビームＡ，Ｂ、Ｃ、Ｄのピンホール１０５の照射位置の関係を示す模式図である。図２０は、サーボ用光ビームＡ，Ｂ，Ｃの光強度がホログラフィック光ディスク１００のＸ方向位置ずれに対して変化する状態を示すグラフである。図２１は、サーボ用光ビームＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの光検出器２１２における光強度がホログラフィック光ディスク１００のＹ方向の位置ずれに対して変化する状態を示すグラフである。

図２０、２１に示すように、４つのサーボ用光ビームのうち、サーボ用光ビームＡ，Ｂと、サーボ用光ビームＣと、サーボ用光ビームＤの３つの光強度は、焦点位置の位置ずれによりそれぞれ異なった変化を示す。

このため、３つの強度が等しくなる位置が規定位置となり、焦点位置の位置ずれを検出することができる。従って、位置決め制御部５０１は、位置ずれの方向を検出して移動方向を求め、３つの強度が等しくなる規定位置に対物レンズ２０６またはホログラフィック光ディスク１００を移動するように位置決め制御を行えばよい。

（実施の形態３）
実施の形態２にかかるホログラフィック光ディスク記録再生装置では、サーボ用光ビームを情報光および参照光が通過するピンホールと同一のピンホールに照射していたが、この実施の形態３にかかるホログラフィック光ディスク記録再生装置は、サーボ用光ビームを情報光および参照光が通過するピンホールと異なるピンホールに照射するものである。

実施の形態３にかかるホログラフィック光ディスク記録再生装置の光学系の構成は、実サーボ用光ビームを受光する光検出器が情報光および参照光のための光検出器２１２とは別個に設けられている点が実施の形態２と異なり、他の構成は実施の形態２と同様である。

また、実施の形態３にかかるホログラフィック光ディスク記録再生装置のサーボ機構の構成は実施の形態１および２と同様である。

図２２は、サーボ用光ビームがピンホール１０５を通過する状態を示した模式図である。なお、図２２では、説明の都合上、参照光およびホログラフィック光ディスク１００から光検出器２１２までの間の光学系を省略して図示してある。

本実施の形態では、サーボ用光ビーム２１０２，２１０３は、情報光２１０４の照射位置とは異なるピンホール１０５に対して照射しており、より具体的には、ホログラフィック光ディスク１００の周縁部付近のピンホール１０５に照射している。本実施の形態にかかる位置決め制御については実施の形態２と同様に行われる。

このように実施の形態３にかかるホログラフィック光ディスク記録再生装置では、サーボ用光ビーム２１０２，２１０３は、情報光２１０４の照射位置とは異なるピンホール１０５に対して照射してその強度に基づいて位置決め制御を行うので、ピンホール１０５の直径が情報光２１０４のビームウエスト以上でる必要もなく、情報光とレーザ光や光学系を共有することにより生じる設計上や要素部品上の負担を軽減しつつ、照射光が集光する焦点位置とホログラフィック光ディスクとの間の位置決め制御を的確に行ってより正確な多重記録を実現することができる。

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することができる。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、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素からいく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良い。

実施の形態１にかかるホログラフィック光ディスクの断面図である。 ホログラム光ディスクを薄膜層１０４側からみた状態を示す模式図である。 実施の形態１にかかるホログラフィック光ディスク記録再生装置の光学系の構成を示す模式図である。 情報光がピンホール１０５を通過する状態を示した模式図である。 実施の形態１にかかる光ディスク記録再生装置のサーボ機構を主体的に示した構成図である。 情報光の強度と焦点位置との関係を示すグラフである。 情報記録時における位置決め制御処理の手順を示すフローチャートである。 情報再生時における位置決め制御処理の手順を示すフローチャートである。 二光束方式の光学系の構成を示す模式図である。 実施の形態２にかかるホログラフィック光ディスク記録再生装置の光学系の構成を示す模式図である。 記録用光ビームの情報光とサーボ用光ビームがピンホール１０５を通過する状態を示した模式図である。 サーボ用光ビーム１１０２，１１０３の光強度がホログラフィック光ディスク１００の焦点位置ずれに対して変化する状態を示すグラフである。 サーボ用光ビーム１１０２，１１０３の光検出器２１２における光強度がホログラフィック光ディスク１００の横方向（径方向）の位置ずれに対して変化する状態を示すグラフである。 情報記録時における位置決め制御処理の手順を示すフローチャートである。 情報再生時における位置決め制御処理の手順を示すフローチャートである。 サーボ用ビームＡ，Ｂ、Ｃのピンホール１０５の照射位置の関係を示す模式図である。 サーボ用光ビームＡ，Ｂ，Ｃの光強度がホログラフィック光ディスク１００のＸ方向位置ずれに対して変化する状態を示すグラフである。 サーボ用光ビームＡ，Ｂ，Ｃの光検出器２１２における光強度がホログラフィック光ディスク１００のＹ方向の位置ずれに対して変化する状態を示すグラフである。 サーボ用ビームＡ，Ｂ、Ｃ、Ｄのピンホール１０５の照射位置の関係を示す模式図である。 サーボ用光ビームＡ，Ｂ，Ｃの光強度がホログラフィック光ディスク１００のＸ方向位置ずれに対して変化する状態を示すグラフである。 サーボ用光ビームＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの光検出器２１２における光強度がホログラフィック光ディスク１００のＹ方向の位置ずれに対して変化する状態を示すグラフである。 サーボ用光ビームがピンホール１０５を通過する状態を示した模式図である。

符号の説明

１００ ホログラフィック光ディスク
１０１，１０３ 基板
１０２ ホログラム記録層
１０４ 薄膜層
１０５ 透過孔部（ピンホール）
２０１ 半導体レーザ
２０３ 空間光変調器
２０５，２０７ アクチュエータ
２０６ 対物レンズ
２０８，２１０，２１１ コリメータレンズ
２０９ ミラー
１１０１ 情報光
１１０２，１１０３，２１０２，２１０３ サーボ用光ビーム

Claims (13)

1. 光情報記録媒体であって、
   情報を担持する情報光と参照光との干渉によって生じる干渉縞によって、前記情報をホログラムとして記録可能な情報記録層と、
   前記情報記録層に積層され、前記情報光および前記参照光を透過可能な透過孔を有する薄膜層と、
   を備えたことを特徴とする光情報記録媒体。
2. 前記透過孔は、サーボ用光を透過することを特徴とする請求項１に記載の光情報記録媒体。
3. 前記透過孔は、複数のサーボ用光を透過することを特徴とする請求項１に記載の光情報記録媒体。
4. 前記透過孔は、前記情報光および前記参照光の照射位置とは異なる位置に設けられ、前記複数のサーボ用光を透過することを特徴とする請求項１に記載の光情報記録媒体。
5. 照射光を出射する光源と、
   前記照射光を、情報を担持する情報光と参照光に変換する空間光変調器と、
   情報を担持する情報光と参照光との干渉によって生じる干渉縞によって、前記情報をホログラムとして記録可能な情報記録層と、前記情報記録層に積層され、前記情報光および前記参照光を透過可能な透過孔を有する薄膜層とを備えた光情報記録媒体に前記情報光および前記参照光を集光させる集光部と、
   前記透過孔を通過した前記情報光および前記参照光を検出する光検出器と、
   前記光記録媒体または前記集光部を移動する駆動部と、
   前記光検出器によって検出された前記情報光の強度に基づいて、前記駆動部を制御し、前記情報光および前記参照光が集光する焦点と前記光情報記録媒体との位置を決定する位置決め制御を行う位置決め制御部と、
   を備えたことを特徴とする光情報記録再生装置。
6. 前記位置決め制御部は、前記光検出器によって検出された前記情報光の強度が最大になる位置を、前記情報の記録または再生の規定位置として前記位置決め制御を行うことを特徴とする請求項５に記載の光情報記録再生装置。
7. 前記透過孔は、複数のサーボ用光を透過し、
   前記光検出器は、さらに、前記透過孔を透過した前記複数のサーボ用光を検出し、
   前記位置決め制御部は、さらに、前記光検出器によって検出された前記複数のサーボ用光の強度に基づいて、前記位置決め制御を行うことを特徴とする請求項５に記載の光情報記録再生装置。
8. 前記位置決め制御部は、前記複数のサーボ光の強度に基づいて、前記情報の記録または再生の規定位置からの位置ずれの方向を検出し、検出した位置ずれの方向に基づいて前記位置決め制御を行うことを特徴とする請求項７に記載の光情報記録再生装置。
9. 前記集光部は、前記複数のサーボ用光を、前記ピンホールの周縁部に等角度間隔で照射し、
   前記位置決め制御部は、前記複数のサーボ光の強度が同一となる位置を前記規定位置として、前記位置決め制御を行うことを特徴とする請求項７に記載の光情報記録再生装置。
10. 前記透過孔は、前記情報光および前記参照光の照射位置とは異なる位置に設けられ、複数のサーボ用光を透過し、
    前記位置決め制御部は、前記光検出器によって検出された前記複数のサーボ用光の強度に基づいて、前記位置決め制御を行うことを特徴とする請求項５に記載の光情報記録再生装置。
11. 前記位置決め制御部は、前記複数のサーボ光の強度に基づいて、前記情報の記録または再生の規定位置からの位置ずれの方向を検出し、検出した位置ずれの方向に基づいて、前記位置決め制御を行うことを特徴とする請求項１０に記載の光情報記録再生装置。
12. 前記位置決め制御部は、前記光検出器によって検出された前記複数のサーボ光の強度が等しくなる位置を、前記情報の記録または再生の規定位置として前記位置決め制御を行うことを特徴とする請求項１０に記載の光情報記録再生装置。
13. 照射光を出射する工程と、
    前記照射光を、情報を担持する情報光と参照光に変換する工程と、
    情報を担持する情報光と参照光との干渉によって生じる干渉縞によって、前記情報をホログラムとして記録可能な情報記録層と、前記情報記録層に積層され、前記情報光および前記参照光を透過可能な透過孔を有する薄膜層とを備えた光情報記録媒体に、集光部によって前記情報光および前記参照光を集光させる工程と、
    光検出器によって、前記透過孔を通過した前記情報光および前記参照光を検出する工程と、
    前記光記録媒体または前記集光部を移動する駆動部と、
    前記光検出気によって検出された前記情報光の強度に基づいて、前記駆動部を制御し、前記情報光および前記参照光が集光する焦点と前記光情報記録媒体との間の位置を決定する位置決め制御を行う工程と、
    を含むことを特徴とする位置決め制御方法。

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