(57)【要約】【課題】コアキシャル法に適したホログラム記録媒体のチルトを検出する技術を提供し、チルト補正の技術を提供し、チルト検出を容易とするホログラム記録媒体を提供する。【解決手段】制御部４０は、空間変調器１４を制御することによって、第１チルト基準参照光画素と、第１チルト基準信号光画素と、第１チルト基準参照光画素と第１チルト基準信号光画素を結ぶ線上とは異なる線上に、第２チルト基準参照光画素と第２チルト基準信号光画素と、を表示する。第１チルト基準参照光画素と第１チルト基準信号光画素とで第１チルト基準ホログラムを記録し、第１チルト基準ホログラムを記録したと同一の領域に、第２チルト基準参照光画素と第２チルト基準信号光画素とで第２チルト基準ホログラムを記録する。【選択図】図１
2010044831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラム記録媒体に対して光ビームを照射するための光学部と、前記光学部を制御する制御部と、を備え、
前記光学部は、
光ビームを出射するレーザ光源と、
前記光ビームに変調を施す空間変調器と、を具備し、
前記制御部は、
前記空間変調器を制御することによって、第１チルト基準参照光画素と、第１チルト基準信号光画素と、
前記第１チルト基準参照光画素と前記第１チルト基準信号光画素を結ぶ線上とは異なる線上に、第２チルト基準参照光画素と第２チルト基準信号光画素と、を表示して、
前記第１チルト基準参照光画素と前記第１チルト基準信号光画素とで第１チルト基準ホログラムを記録し、
前記第１チルト基準ホログラムを記録したと同一の領域に、前記第２チルト基準参照光画素と前記第２チルト基準信号光画素とで第２チルト基準ホログラムを記録する、ホログラム記録再生装置。
【請求項２】
さらに、前記光ビームの入射方向を変化させることができる像倍率変更器と、
前記ホログラム記録媒体の記録面が、前記光学部の取り付け基準面に対して有するチルト量を制御するチルト制御機構と、
前記ホログラム記録媒体からの回折光を受光する撮像器と、を具備し、
前記制御部は、
前記空間変調器を制御することによって、前記第１チルト基準参照光画素と前記第２チルト基準参照光画素とを表示し、
前記撮像器から、前記第１チルト基準ホログラムからの第１回折光、前記第２チルト基準ホログラムからの第２回折光の各々の回折光強度を検出し、
前記像倍率変更器を制御することによって、光ビームの入射方向を変化させて、前記第１回折光強度が最大となる前記光ビームの入射方向の変化量である第１入射方向変化量と、前記第２回折光強度が最大となる光ビームの入射方向の変化量である第２入射方向変化量との各々を検出し、
前記第１入射方向変化量および前記第２入所方向変化量に対応する補正チルト量に基づき前記チルト制御機構を制御する、請求項１に記載のホログラム記録再生装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記空間変調器を制御することによって、前記第１チルト基準参照光画素と前記第１チルト基準信号光画素との線上に、点対称となるように第３チルト基準参照光画素と第３チルト基準信号光画素とを表示し、
前記第２チルト基準参照光画素と前記第２チルト基準信号光画素との線上に、点対称となるように第４チルト基準参照光画素と第４チルト基準信号光画素とを表示し、
前記第１チルト基準ホログラムを記録したと同一の領域に、前記第３チルト基準参照光画素と前記第３チルト基準信号光画素とで第３チルト基準ホログラムを記録し、
前記第１チルト基準ホログラムを記録したと同一の領域に、前記第４チルト基準参照光画素と前記第４チルト基準信号光画素とで第４チルト基準ホログラムを記録する、請求項１に記載のホログラム記録再生装置。
【請求項４】
さらに、前記空間変調器からの光ビームの入射方向を変化させることができる像倍率変更器と、
前記ホログラム記録媒体の記録面が、前記光学部の取り付け基準面に対して有するチルト量を制御するチルト制御機構と、
前記ホログラム記録媒体からの回折光を受光する撮像器と、を具備し、
前記制御部は、
前記空間変調器を制御することによって、前記第１チルト基準参照光画素と前記第２チルト基準参照光画素と前記第３チルト基準参照光画素と前記第４チルト基準参照光画素とを表示し、
前記撮像器から、前記第１チルト基準ホログラムからの第１回折光、前記第２チルト基準ホログラムからの第２回折光、前記第３チルト基準ホログラムからの第３回折光、前記第４チルト基準ホログラムからの第４回折光の各々の回折光強度を検出し、
前記像倍率変更器を制御することによって、光ビームの入射方向を変化させて、前記第１回折光強度が最大となる前記光ビームの入射方向である第１入射方向と、前記第２回折光強度が最大となる光ビームの入射方向である第２入射方向と、前記第３回折光強度が最大となる前記光ビームの入射方向である第３入射方向と、前記第４回折光強度が最大となる光ビームの入射方向である第４入射方向との各々を検出し、
前記第１入射方向と前記第３入所方向との中間に該当する入射方向に対応する補正チルト量と、前記第２入射方向と前記第４入所方向との中間に該当する入射方向に対応する補正チルト量とに基づき前記チルト制御機構を制御する、請求項３に記載のホログラム記録再生装置。
【請求項５】
ホログラム記録媒体に対して光ビームを照射するための光学部と、機構部と、前記光学部および前記機構部を制御する制御部と、を備え、
前記光学部は、
前記光ビームに変調を施す空間変調器と、
前記空間変調器からの光ビームの入射方向を変化させることができる像倍率変更器と、
前記ホログラム記録媒体からの回折光を受光する撮像器と、を具備し、
前記機構部は、
前記ホログラム記録媒体の記録面が、前記光学部の取り付け基準面に対して有するチルト量を制御するチルト制御機構を具備し、
前記制御部は、
前記空間変調器を制御することによって、チルト基準参照光画素と、
前記チルト基準参照光画素を囲むようにドーナツ状に配置されるチルト基準信号光画素と、を表示して、
前記チルト基準参照光画素と前記チルト基準参照光画素とでチルト基準ホログラムを記録し、
前記空間変調器を制御することによって、前記チルト基準参照光画素を表示し、
前記像倍率変更器を制御して、前記撮像器で受光する同心円上の点対称なる２点の回折光の強度が等しくなるようにし、
前記撮像器の回折光を受光した画素の位置から、前記ホログラム記録媒体の記録面が、前記光学部の取り付け基準面に対して有するチルトの大きさであるチルト角度と、チルトが生じた方向であるチルト方向とを演算によって求め、
前記チルト角度と、前記チルト方向とに応じて前記チルト制御機構を制御する、ホログラム記録再生装置。
【請求項６】
レーザ光源が光ビームを出射し、
空間変調器が前記光ビームに変調を施し、
前記空間変調器を制御することによって、第１チルト基準参照光画素と、第１チルト基準信号光画素と、
前記第１チルト基準参照光画素と前記第１チルト基準信号光画素を結ぶ線上とは異なる線上に、第２チルト基準参照光画素と第２チルト基準信号光画素と、を表示して、
前記第１チルト基準参照光画素と前記第１チルト基準信号光画素とで第１チルト基準ホログラムを記録し、
前記第１チルト基準ホログラムを記録したと同一の領域に、前記第２チルト基準参照光画素と前記第２チルト基準信号光画素とで第２チルト基準ホログラムを記録する、ホログラム記録再生方法。
【請求項７】
レーザ光源が光ビームを出射し、
空間変調器が前記光ビームに変調を施し、
前記空間変調器を制御することによって、第１チルト基準参照光画素と、第１チルト基準信号光画素と、
前記第１チルト基準参照光画素と前記第１チルト基準信号光画素を結ぶ線上とは異なる線上に、第２チルト基準参照光画素と第２チルト基準信号光画素と、を表示して、
前記第１チルト基準参照光画素と前記第１チルト基準信号光画素とで第１チルト基準ホログラムが記録され、
前記第１チルト基準ホログラムを記録したと同一の領域に、前記第２チルト基準参照光画素と前記第２チルト基準信号光画素とで第２チルト基準ホログラムが記録されている、ホログラム記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラム記録再生装置、ホログラム記録再生方法およびホログラム記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年ホログラム記録媒体をメモリとして用いるホログラムメモリが大容量の記録媒体として注目されている。ホログラムメモリでは、記録時と再生時とで、例えば、ホログラム記録媒体のチルト量が0.05°異なると、回折像の明るさが非一様となるうえに、回折効率が67％に減衰する。エラーレートの悪化を起こさないためのチルト許容度はさらに狭く、例えば、0.01°程度である。従来の光ディスク、例えば、ＤＶＤディスクのチルト許容量に対して、この値は数十分の1であり、極端に狭い。ここで、記録時と再生時とで、チルト量が異なるとは、記録時と再生時の両時点におけるチルト量の異なりを意味するのであり、記録時のチルトが0.数°程度であっても、再生時のチルトがそれに対して、例えば、0.01°内であれば再生が可能である。つまり、ホログラムメモリの場合、記録時と再生時の相対的なチルト量の差が問題となる。
【０００３】
このため、ホログラムメモリを用いるホログラム記録再生装置（ホログラムメモリシステム）では、チルト量を検出して、チルト量を小さくするようにチルト補正を行う必要がある。このような技術としては、例えば、対物レンズに入射する記録用光、再生用光の光線束を平行移動させる技術が提案されている（特許文献１を参照）。また、２光束法を採用する場合において、ラジアル方向、タンジェンシャル方向に再生光を移動させ、ＳＮＲが最も良好なる状態で再生を行う技術が提案されている（特許文献２を参照）。また、２光束法とコアキシャル法とはホログラムを記録再生する基本技術として知られている。
【特許文献１】特開２００５−３２３０９号公報
【特許文献２】特開２００７−１４１４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１には、チルト量をどのように検出するかについては、具体的に記載がされていない。また、特許文献２には、２光束法を前提とする技術が記載されており、コアキシャル法には採用し難い。また、繰り返して再生をすることがこの技術の特徴であるために、結果として、転送レートが低下するという問題も生じる。
【０００５】
本発明は、上述した課題を解決して、コアキシャル法に適したホログラム記録媒体のチルトを検出する技術を提供し、チルト補正の技術を提供し、チルト検出を容易とするホログラム記録媒体を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のホログラム記録再生装置は、ホログラム記録媒体に対して光ビームを照射するための光学部と、前記光学部を制御する制御部と、を備え、前記光学部は、光ビームを出射するレーザ光源と、前記光ビームに変調を施す空間変調器と、を具備し、前記制御部は、前記空間変調器を制御することによって、第１チルト基準参照光画素と、第１チルト基準信号光画素と、前記第１チルト基準参照光画素と前記第１チルト基準信号光画素を結ぶ線上とは異なる線上に、第２チルト基準参照光画素と第２チルト基準信号光画素と、を表示して、前記第１チルト基準参照光画素と前記第１チルト基準信号光画素とで第１チルト基準ホログラムを記録し、前記第１チルト基準ホログラムを記録したと同一の領域に、前記第２チルト基準参照光画素と前記第２チルト基準信号光画素とで第２チルト基準ホログラムを記録する。
【０００７】
本発明のホログラム記録再生装置では、制御部は、空間変調器を制御することによって、第１チルト基準参照光画素と、第１チルト基準信号光画素と、第１チルト基準参照光画素と第１チルト基準信号光画素を結ぶ線上とは異なる線上に、第２チルト基準参照光画素と第２チルト基準信号光画素と、を表示する。また、第１チルト基準参照光画素と第１チルト基準信号光画素とで第１チルト基準ホログラムを記録し、第１チルト基準ホログラムを記録したと同一の領域に、第２チルト基準参照光画素と第２チルト基準信号光画素とで第２チルト基準ホログラムを記録する。この第１チルト基準ホログラムと第２チルト基準ホログラムとを用いて良好な記録再生特性を得ることができる。
【０００８】
本発明の別のホログラム記録再生装置は、ホログラム記録媒体に対して光ビームを照射するための光学部と、機構部と、前記光学部および前記機構部を制御する制御部と、を備え、前記光学部は、前記光ビームに変調を施す空間変調器と、前記空間変調器からの光ビームの入射方向を変化させることができる像倍率変更器と、前記ホログラム記録媒体からの回折光を受光する撮像器と、を具備し、前記機構部は、前記ホログラム記録媒体の記録面が、前記光学部の取り付け基準面に対して有するチルト量を制御するチルト制御機構を具備し、前記制御部は、前記空間変調器を制御することによって、チルト基準参照光画素と、前記チルト基準参照光画素を囲むようにドーナツ状に配置されるチルト基準信号光画素と、を表示して、前記チルト基準参照光画素と前記チルト基準参照光画素とでチルト基準ホログラムを記録し、前記空間変調器を制御することによって、前記チルト基準参照光画素を表示し、前記像倍率変更器を制御して、前記撮像器で受光する同心円上の点対称なる２点の回折光の強度が等しくなるようにし、前記撮像器の回折光を受光した画素の位置から、前記ホログラム記録媒体の記録面が、前記光学部の取り付け基準面に対して有するチルトの大きさであるチルト角度と、チルトが生じた方向であるチルト方向とを演算によって求め、前記チルト角度と、前記チルト方向とに応じて前記チルト制御機構を制御する。
【０００９】
本発明の別のホログラム記録再生装置では、光学部は、空間変調器と、空間変調器からの光ビームの入射方向を変化させることができる像倍率変更器と、ホログラム記録媒体からの回折光を受光する撮像器と、を具備する。また、機構部は、ホログラム記録媒体の記録面が、光学部の取り付け基準面に対して有するチルト量を制御するチルト制御機構を具備する。また、制御部は、空間変調器を制御することによって、チルト基準参照光画素と、チルト基準参照光画素を囲むようにドーナツ状に配置されるチルト基準信号光画素と、を表示して、チルト基準ホログラムを記録する。また、再生に際しては、空間変調器を制御することによって、チルト基準参照光画素を表示し、像倍率変更器を制御して、撮像器で受光する同心円上の点対称なる２点の回折光の強度が等しくなるようにする。そして、撮像器の回折光を受光した画素の位置から、ホログラム記録媒体の記録面が、光学部の取り付け基準面に対して有するチルトの大きさであるチルト角度と、チルトが生じた方向であるチルト方向とを演算によって求め、チルト角度と、チルト方向とに応じてチルト制御機構を制御する。このチルト基準ホログラムを用いて良好な記録再特性を得ることができる。
【００１０】
本発明のホログラム記録再生方法は、レーザ光源が光ビームを出射し、空間変調器が前記光ビームに変調を施し、前記空間変調器を制御することによって、第１チルト基準参照光画素と、第１チルト基準信号光画素と、前記第１チルト基準参照光画素と前記第１チルト基準信号光画素を結ぶ線上とは異なる線上に、第２チルト基準参照光画素と第２チルト基準信号光画素と、を表示して、前記第１チルト基準参照光画素と前記第１チルト基準信号光画素とで第１チルト基準ホログラムを記録し、前記第１チルト基準ホログラムを記録したと同一の領域に、前記第２チルト基準参照光画素と前記第２チルト基準信号光画素とで第２チルト基準ホログラムを記録する。
【００１１】
本発明のホログラム記録再生方法では、空間変調器を制御することによって、第１チルト基準参照光画素と、第１チルト基準信号光画素と、第１チルト基準参照光画素と第１チルト基準信号光画素を結ぶ線上とは異なる線上に、第２チルト基準参照光画素と第２チルト基準信号光画素と、を表示する。そして、第１チルト基準参照光画素と第１チルト基準信号光画素とで第１チルト基準ホログラムを記録し、第１チルト基準ホログラムを記録したと同一の領域に、第２チルト基準参照光画素と第２チルト基準信号光画素とで第２チルト基準ホログラムを記録する。この第１チルト基準ホログラムと第２チルト基準ホログラムとを用いて良好な記録再特性を得ることができる。
【００１２】
本発明のホログラム記録媒体は、レーザ光源が光ビームを出射し、空間変調器が前記光ビームに変調を施し、前記空間変調器を制御することによって、第１チルト基準参照光画素と、第１チルト基準信号光画素と、前記第１チルト基準参照光画素と前記第１チルト基準信号光画素を結ぶ線上とは異なる線上に、第２チルト基準参照光画素と第２チルト基準信号光画素と、を表示して、前記第１チルト基準参照光画素と前記第１チルト基準信号光画素とで第１チルト基準ホログラムが記録され、前記第１チルト基準ホログラムを記録したと同一の領域に、前記第２チルト基準参照光画素と前記第２チルト基準信号光画素とで第２チルト基準ホログラムが記録されている。
【００１３】
本発明のホログラム記録媒体では、空間変調器を制御することによって、第１チルト基準参照光画素と、第１チルト基準信号光画素と、第１チルト基準参照光画素と第１チルト基準信号光画素を結ぶ線上とは異なる線上に、第２チルト基準参照光画素と第２チルト基準信号光画素と、を表示する。そして、第１チルト基準参照光画素と第１チルト基準信号光画素とで第１チルト基準ホログラムが記録され、第１チルト基準ホログラムを記録したと同一の領域に、第２チルト基準参照光画素と第２チルト基準信号光画素とで第２チルト基準ホログラムが記録される。この第１チルト基準ホログラムと第２チルト基準ホログラムとが記録されたホログラム記録媒体を用いて良好な記録再特性を得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、チルト基準ホログラムの記録再生をおこない、記録時におけるチルト量と再生時におけるチルト量との差を検出して、チルト量を補正する技術を提供する。また、チルト基準ホログラムが記録されたホログラム記録媒体を提供する。そして、ホログラム記録再生の特性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（実施形態のチルト検出原理の概要）
実施形態のチルト検出原理について以下に説明をする。実施形態のチルトを検出する技術では、チルト検出をおこなうための特殊な情報を記録したホログラム記録媒体を用いる。このホログラム記録媒体は、ホログラムを記録するホログラム記録層については従来の一般的なホログラム記録層が用いられている。また、ホログラム記録媒体の形状としては、円盤状、または、四方形のカード状の形状とされ、ホログラム記録媒体の一般的な形状が採用される。しかしながら、このホログラム記録媒体が製造された後、ホログラム記録媒体の出荷前に、専用のホログラム記録再生装置によってチルトの基準となるチルト基準情報の記録がおこなわれる。
【００１６】
以下、どのようにして、チルト基準情報の記録をおこない、どのようにして、チルト基準情報を再生するかについて説明する。それに先立ち、ホログラム記録媒体にホログラムを記録し、ホログラム記録媒体に記録されたホログラムを再生するホログラム記録再生装置の概要を簡単に説明する。
【００１７】
（実施形態のホログラム記録再生装置の概要）
図１は、実施形態のホログラム記録再生装置１の概要を示す図である。ここで、ホログラム記録再生装置１は、ホログラムを記録するホログラム記録装置としての機能と、ホログラムを再生するホログラム再生装置としての機能との両方を有するものである。以下においては、ホログラム記録再生装置の用語は、ホログラム記録装置と、ホログラム再生装置と、ホログラム記録装置および再生装置と、を総称するものとして用いるものである。また、ホログラム記録再生方法の用語は、ホログラム記録方法と、ホログラム再生方法と、ホログラム記録方法および再生方法と、を総称するものとして用いるものである。
【００１８】
図１に示すホログラム記録再生装置１は、以下の光学部品を有して構成されている。外部共振型ダイオードレーザ（ECDL）１０は、レーザ光である光ビームの波長が変えられるレーザ光源であり、青色の光ビームを発光する。アイソレータ１１は、外部共振型ダイオードレーザ１０にレーザ光が戻るのを防止する光学素子である。シャッタ１２はアイソレータ１１からの光ビームの透過と遮断とを制御する素子である。ガルバノミラー１３は回動するミラーによって光ビームの方向を制御する光学素子である。偏光ビームスプリッタ(PBS)１７は光ビームの偏光方向に応じて透過、反射をする光学部材である。空間変調器１４は強誘電体液晶等によって形成され、光ビームに変調を施す光学部材である。位相マスク１５は空間変調器１４に接近して配され、光ビームがホログラム記録媒体の特定の位置に集中することを防止するものである。また、偏光ビームスプリッタ(PBS)２１、レンズ２２、レンズ２３を備えている。また、波長選択膜を有するダイクロイックプリズム２５、１／４波長板（λ／４板）２６、対物レンズ２７を備えている。また、レンズ３５、ミラー３６、レンズ３７、シーモスカメラ（CMOSカメラ）３８を備えている。
【００１９】
実施形態のホログラム記録再生装置１は、特徴有る光学部材として、像倍率変更器２を備えている。像倍率変更器２は、レンズ１８ａとレンズ１８ｂとからなる第１群レンズとレンズ２０ａとレンズ２０ｂとからなる第２群レンズとを有している。第１群レンズと第２群レンズとの間には、ピンホール１９が配されている。第１群レンズのレンズ１８ａとレンズ１８ｂと間の離間距離を調整することによって空間変調器１４によって発生される像を拡大縮小することができるようになされている。この拡大、縮小は、光軸を中心として、光軸から放射状に延びる線上において生じさせられる。レンズ１８ａとレンズ１８ｂと間の離間距離の調整は、図示しないアクチュエータ（倍率変更アクチュエータ）によってなされ、制御部４０がこのアクチュエータを制御して像を拡大縮小することができるようになされている。
【００２０】
また、サーボのための光学部材として、ビームスプリッタ２８、フォトディテクタ（PD）２９、グレーティング３０、赤色の光ビームを発光する、赤のLD（赤のレーザダイオード）３１を備えている。
【００２１】
図１には、円盤状のホログラム記録媒体であるディスク６０を平板側から見た図が上方に記載され、ディスク６０を断面側から見た図が下方に記載されているが、この両者は同一物である。上方に記載されたディスク６０は、ホログラム記録再生装置１を構成する光学部との関係を明示するために記載されており、下方に記載されたディスク６０は、サーボのための機構部材との関係を明示するために記載されている。
【００２２】
ホログラム記録再生装置１を構成する機構部材としては、従来のホログラム記録再生装置と同様な、以下のものを備えている。ディスク６０を回転させるスピンドルモータ４１を備えている。ディスク６０のホログラム記録層（図４を参照）と対物レンズ２７とのフォーカス方向の離間距離を制御するピエゾ素子４２を備えている。ディスク６０のホログラム記録層と対物レンズ２７とのトラッキング方向の大きな離間距離を制御するスライドモータ４３、トラッキング方向の小さな離間距離を制御するトラッキングアクチュエータ４４を備えている。その他、スピンドルモータ４１の回転軸とディスク６０の回転中心とを一致させるようにして、回転軸に対してディスク６０を着脱するチャッキング機構を備えているが、その記載は省略されている。このチャッキング機構は、ＤＶＤディスクを着脱するチャッキング機構と同様の構造を有している。
【００２３】
また、実施形態の特徴的な機構部材として、直交する２方向について角度を変えられる２段のゴニオステージと、このゴニオステージの角度を変えるモータとをチルト制御機構部材として備えている。ゴニオステージとしては、Ｘ軸ステージ４５とＹ軸ステージ４７とを備えている。Ｘ軸ステージ４５はＸ軸方向（紙面の左右方向）へ自由に滑らかに傾くようになされ、Ｙ軸ステージ４７はＹ軸方向（紙面の手前奥方向）へ自由に滑らかに傾くようになされている。Ｘ軸ステージ４５はＸ軸モータ４６によって傾きの駆動力を与えられ、Ｙ軸ステージ４７はＹ軸モータ４８によって傾きの駆動力を与えられる。
【００２４】
また、Ｘ軸モータ４６の対面にはＸ軸軸受け（図示せず）が配され、Ｘ軸モータ４６の外囲部とＸ軸軸受けの外囲部とは、Ｙ軸ステージ４７に固着されている。また、Ｙ軸モータ４８の対面にはＹ軸軸受け４９が配され、Ｙ軸モータ４８の外囲部とＹ軸軸受け４９の外囲部とは、スライド可動部５１に固着されている。スライド可動部５１に設けられたラックとスライドモータ４３の回転軸に設けられたピニオンとは噛み合うようになされている。また、スライドモータ４３の外囲部とスライド軸受け５０の外囲部とは、ホログラム記録再生装置１の基準面に固着されている。
【００２５】
また、上述した光学部材は、すべて、ホログラム記録再生装置１の基準面に固着されている。このような、チルト制御機構部材を備えることによって、ディスク６０の、光学部材に対するチルト量を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に独立して制御することができる。
【００２６】
制御部４０は、図示しない、中央演算装置（CPU）、ラム（RAM）、ロム（ROM）、アナログデジタル（A/D）変換器、デジタルアナログ（D/A）変換器、インターフェイス回路を有している。また、制御部４０は、外部共振型ダイオードレーザ１０、シャッタ１２、ガルバノミラー１３、空間変調器１４、赤のLD３１、スピンドルモータ４１、ピエゾ素子４２、スライドモータ４３、トラッキングアクチュエータ４４、像倍率変更器２のアクチュエータ（倍率変更アクチュエータ）を駆動する。そのために、制御部４０はこれらの構成部品を駆動するためのドライバーを有している。また、制御部４０は、CMOSカメラ３８からの信号を処理して外部装置に出力するための信号処理回路を有している。また、制御部４０はPD２９から検出される信号によってサーボの動作をおこなうためのサーボ処理回路を有している。また、制御部４０は外部装置からの指令によって、ホログラム記録再生装置１の全体の動作を制御するコントロール部を有している。
【００２７】
さらに、制御部４０は、チルト制御機構部材である、Ｘ軸モータ４６、Ｙ軸モータ４８を制御する。そして、直交する２方向である、Ｘ軸方向のチルトとＹ軸方向のチルトとを制御して、結果として、ホログラム記録再生装置１の基準面に対して、２次元面における、ディスク６０の全方向のチルト量を制御することができる。
【００２８】
（記録の動作について）
ディスク６０にホログラムを記録する場合の記録の動作の説明をおこなう。以下の説明においては、チルト検出してチルトを補正する原理についてのより詳細な説明も同時におこなう。
【００２９】
記録の動作をおこなうに際しては、青色の光ビームが、ホログラム記録層（図４のホログラム記録層６２を参照）の所定位置に、光スポットを形成するようにサーボ系を動作させる必要がある。サーボ系の動作についての詳細な説明は省略をするが、赤色の光ビームを用いてサーボ系は動作するようになされている。例えば、フォーカスサーボに関しては、アスティグマ法、トラッキングサーボに関しては、プッシュプル法が用いられている。また、基板（図４の基板６４を参照）には、ピットまたはグルーブ（図示せず）が形成されており、ディスク６０の位置を特定するアドレス情報がピットまたはグルーブから得られる。赤色の光ビームを用いてサーボ系を動作させ、青色の光ビームを用いて記録、再生系を動作させることは、ホログラム記録再生装置では、慣用技術である。
【００３０】
記録に際しては、ディスク６０のホログラム記録再生装置１の基準面に対する全方向のチルト量が、0°（度）となる状態において記録をおこなうのが基本である（変形例として、0°ではない例についても後述する）。したがって、記録に際しては、例えば、定盤の上に、上述した各光学部材を配置し、スライド可動部５１の上に直接にピエゾ素子４２を配置することによって、このような記録が可能である。すなわち、チルト制御機構部材は再生の動作のために設けられている。ただし、後述するような記録時において積極的にチルト量を制御する方式では、記録時にもチルト制御機構が用いられる。ここで、ホログラム記録再生装置１では、チルト制御機構部材を備えているので、制御部４０は、記録時においては、全方向のチルト量が、0°と、自らが、判断する状態に、Ｘ軸モータ４６とＹ軸モータ４８とを制御する。また、記録時における、外部共振型ダイオードレーザ１０からの光ビームの波長は405nm(ナノメートル)であるとして説明をする。外部共振型ダイオードレーザ１０からの光ビームの波長は制御部４０からの制御信号によって制御することができる。
【００３１】
また、記録再生に際しては、上述したように、赤のLD３１を発光させ、赤色の光ビームのディスク６０からの戻り光をPD２９で受光することによって、フォーカスサーボ、トラッキングサーボ、スライドサーボを各々動作させる。なお、赤色の光ビームによっては、ホログラム記録層（図４を参照）にホログラムが形成されることはないので、記録されているホログラムに影響を与えることなく、常時、安定して、サーボ系を動作させることができる。
【００３２】
図２は、空間変調器１４の画素（ピクセル）領域を示す概念図である。画素は、例えば、1000画素×1000画素とされている。通常の記録データを記録再生する場合には、参照光領域１４ａが参照光を発生させる画素であり、信号光領域１４ｂが信号光を発生させる画素である。
【００３３】
図３は、チルト検出のための記録（チルト基準記録）をおこなう場合の、参照光と信号光とを発生させる空間変調器１４に表示されるパターンを示す図である。図３に示す破線は、図２に示す通常の記録再生における参照光領域１４ａ、信号光領域１４ｂとの関係が分かるように示すものである。最内周の破線の内部が信号光領域１４ｂであり、最内周から次の円周の間は、画素にパターンを表示しない部分であり、次の円周から最外周の間は、参照光領域１４ａである。
【００３４】
図３において、参照光を発生する画素が画素RA（第１チルト基準参照光画素）、画素RB（第２チルト基準参照光画素）であり、信号光を発生する画素が画素SA（第１チルト基準信号光画素）、画素SB（第２チルト基準信号光画素）である。画素RAと画素SAとを結ぶ直線と、画素RBと画素SBとを結ぶ直線とは、重なることなく、平行することもなく、交わるようになされている。この実施形態では、２本の線は直交するようになされている。
【００３５】
図４は、図３に示すような画素のパターンを空間変調器１４に表示する場合にホログラムがどのように記録されるかを模式的に示す図である。図４は、画素SA、画素RAを通過する光ビームの断面を模式的に示す図である。画素SA、画素RAからの１本の線は、代表する１本の光線を示すものである。画素RAからの光ビーム（第１チルト基準参照光）と画素SAからの光ビーム（第１チルト基準信号光）とにより１点鎖線で表す干渉縞がホログラム（第１チルト基準ホログラム）としてホログラム記録層６２に記録される。また、画素RBからの光ビーム（第２チルト基準参照光）と画素SBからの光ビーム（第２チルト基準信号光）とによる干渉縞がホログラム（第２チルト基準ホログラム）として、同様にディスク６０のホログラム記録層６２に記録される。２つのホログラムはホログラム記録層６２の同一領域に記録される。
【００３６】
記録後、再生を繰り返すことによって、ノイズが増加しないように、ホログラム形成領域のモノマーを消費してしまうための後露光をおこなう。チルト基準記録は、理想的にはディスク６０の複数個所においておこなうのが望ましい。
【００３７】
上述した説明は、チルト基準ホログラムをどの様にしてホログラム記録媒体に記録するかについての説明であった。このようにして、チルト基準ホログラムが記録されたホログラム記録媒体は、そのまま、市場にて拡販することができる。この場合には、以後の記録再生の動作は、チルト基準ホログラムを再生することによっておこなわれ、チルト補正を採用することによって記録再生の性能を向上させることができる。この場合のホログラム記録再生装置は、専ら、チルト基準ホログラムを記録する機能を有するものとされる。
【００３８】
しかしながら、ホログラム記録再生装置はチルト基準ホログラムのみを記録するのではなく、記録データを記録するようにしても良い。ホログラム記録媒体に基準ホログラムを記録するとともに、外部装置からの記録データをホログラム記録媒体に記録する場合にもチルト基準ホログラムを記録した効果が得られる。すなわち、後に、そのホログラム記録媒体に記録された記録データを再生するに際しては、チルト基準ホログラムからチルト検出信号を得て、そのチルト検出信号に応じて、チルト制御機構を制御することによって、当該データの記録をおこなったホログラム記録再生装置、他のホログラム記録再生装置で記録データを再生する場合において、記録データの良好なる再生が可能とできる。
【００３９】
ここで、図４に示されるホログラム記録媒体であるディスク６０の構造を、簡単に説明する。ホログラム記録層６２は透明な基板６１と基板６４とに挟まれて形成されている。反射膜６３は、波長選択膜とされ、青色の光ビームは反射し、赤色の光ビームは透過する。波長選択膜を透過した赤色の光ビームは基板６４に配されたピットまたはグルーブ（いずれも図示せず）で反射されサーボに必要な情報、ホログラム記録層の位置情報を持ち帰るようになされている。
【００４０】
（再生の動作について）
このようにして、予め、チルト基準ホログラムが記録されたディスク６０をユーザーが購入し、あるいは、他のホログラム記録再生装置でチルト基準ホログラムとともに記録データに応じた記録データホログラムが記録されたディスク６０をホログラム記録再生装置１で再生する場合における動作について説明をする。
【００４１】
（チルト検出の原理について）
ホログラム記録再生装置１では、画素RA、画素RBを明（画素が光ビームを反射する状態）、画素SA、画素SBを暗（画素が光ビームを反射しない状態）として、ディスク６０のチルト基準ホログラムに405nmの光ビームを照射する。このとき、記録時と再生時との相対的なチルト量が0であれば、画素RAと画素SAとの干渉縞（第１チルト基準ホログラム）、画素RBと画素SBとの干渉縞（第２チルト基準ホログラム）の２種類の干渉縞のいずれもがブラッグ条件を満たすので、CMOSカメラ３８の空間変調器１４の画素SAに対応する画素と、画素SBに対応する画素との各々に回折光が受光される。
【００４２】
図５は、ディスク６０が角度ΔΓだけチルトしていた場合にホログラムがどのように再生されるかを模式的に示す図である。図５に示す断面図は、図４に示す断面図と同じ面の断面図である。この場合には、405nmの光ビームを照射しても、画素RAと画素SAとの干渉縞はブラッグ条件を満たさないので、回折光を生じない。そこで、空間変調器１４の画素RAからの光ビームの入射方向を変化させると、光ビームの入射方向がΓ＋ΔΓとなったときに回折光が生じる。
【００４３】
ここで、光ビームの入射方向の変更は、制御部４０が像倍率変更器２の倍率変更アクチュエータを制御することによっておこなわれる。すなわち、像倍率変更器２の倍率変更アクチュエータを制御することによって、画素RAからの光ビームの入射位置が矢印方向に変化する。この結果、像が拡大する場合には、対物レンズ２７のより外周方向より光ビームは入射するようになり、像が縮小する場合には、対物レンズ２７のより内周方向より光ビームは入射するようになり、入射方向の変更がおこなわれる。
【００４４】
図６は入射方向に対する回折光の強度である回折光強度を示すものである。図６の破線で示すグラフは、記録時と再生時とでディスクのチルト量に差がない場合を示すものである。例えば、記録時と再生時とのいずれにおいても、光学系基準面に対するホログラム記録層６２のチルト量が0°である場合を示すものである。この場合においては、光ビームの入射方向がΓである場合に回折光は生じる。図６の実線で示すグラフは、記録時と再生時とでホログラム記録層６２のチルト量に差がある場合を示すものである。記録時における、光学系基準面に対するホログラム記録層６２のチルト量が、例えば、0°で、再生時におけるホログラム記録層６２のチルト量が記録時とは異なる場合を示すものである。この場合においては、光ビームの入射方向がΓ＋ΔΓである場合に回折光は生じる。
【００４５】
図６に示すような現象が発生する理由は次のように説明できる。回折格子の周期をdとすると、回折光を生じる入射角Γと波長λの関係は数式（１）で表される。ここで入射方向Γは、記録時におけるチルト量を0°としたときの値である。
【００４６】
【数１】
2010044831.tif 000003
【００４７】
図４に示すようにしてチルト基準参照光とチルト基準信号光とを発生させてホログラムを記録し、これを再生する場合には、画素RAからの光ビームの入射方向が数式(１)を満たす入射方向Γである場合に回折光を生じる。ディスク６０が図５に示すようにΔΓ傾いた場合は、入射角もΔΓ傾けば、数式(１)が成りたつ。つまり回折光を生じる入射方向を測定すれば、画素RA、画素SAを通過する断面方向におけるディスク６０のチルト量（正確には、記録時と再生時とで温度が同一である場合のホログラム記録層６２の面と光学系の基準面との相対的なチルト量）がわかるのである。画素RB、画素SBに対応する方向も同様であり、異なる２方向のチルト情報があれば、ディスク６０のチルト量を決定できる。例えば、画素RA、画素SAを用いて、Ｘ軸方向のチルト量を検出するようにして、画素RB、画素SBを用いて、Ｙ軸方向のチルト量を検出するようにする。ここで、上述したように、画素RA、画素SAを結ぶ線と、画素RB、画素SBを結ぶ線とは直交するので、Ｘ軸とＹ軸とは直交するものとなる。
【００４８】
ここで、入射方向の変化量は、像倍率変更器２に配置されたレンズ１８ａとレンズ１８ｂとの離間距離、または、移動させるレンズの移動量を図示しないマグネスケール等で測定して、この量を入射方向の変化量に換算して得ることができる。なお、チルト量を測定する際に、参照光を発生させる画素は、必ずしも画素RA、画素RBである必要はなく、画素SA、画素SBを、参照光を発生する画素（チルト基準参照光画素）として用いても良い。
【００４９】
以下に、どのようにしてチルト補正をおこなうかについて説明をする。
【００５０】
（１）制御部４０は、像倍率変更器２の倍率変更アクチュエータを制御して、記録時における入射方向を基準するレンズ１８ａとレンズ１８ｂとの離間距離を、スイープの開始点に設定する。
（２）制御部４０は、CMOSカメラ３８の、画素CSA（空間変調器１４の画素SAに対応する）から得られる回折光（第１回折光）のレベル（回折光強度）と、画素CSB（空間変調器１４の画素SBに対応する）から得られる回折光（第２回折光）のレベル（回折光強度）と、を検出する。
（３）制御部４０は、ラムに第１回折光のレベルと第２回折光のレベルとを記憶する。
（４）制御部４０は、像倍率変更器２の倍率変更アクチュエータを制御して、入射方向を微少量変化させる。微少量増加および減少の両方が処理では採用される。
（５）制御部４０は、以上の（２）から（４）までの処理を、入射方向のスイープの終了点（予め定める離間距離最大、予め定める離間距離最小）となるまで繰り返して、制御部４０は、入射方向と回折光強度との関係をラムに記憶する。
（６）制御部４０は、第１回折光のレベルが最大となる入射方向の記録時からの変化量（第１入射方向変化量）と第２回折光のレベルが最大となる入射方向の記録時からの変化量（第２入射方向変化量）との各々を求める。
（７）制御部４０は、直接に入射方向変化量を求めることは困難であるので、像倍率変更器２のレンズ１８ａとレンズ１８ｂとの離間距離が記録時からどの程度変化したかを検出して、ラムのテーブルから第１入射方向変化量を求める。
（８）制御部４０は、第１入射方向変化量に対応するチルト量を求める。この対応表は、予め、制御部４０のラムにテーブルとして記憶されているので、これを参照して、チルト量の所望の角度を得ることができる。
（９）制御部４０は、所望の角度にＸ軸ステージ４５が傾くようにＸ軸モータ４６を制御する。以上によってＸ軸方向のチルト補正の動作は完了する。
（１０）制御部４０は、第２入射方向変化量に対応するチルト量を求める。この対応表は、予め、制御部４０のラムにテーブルとして記憶されているので、これを参照して、チルト量の所望の角度を得ることができる。
（１１）制御部４０は、第２入射方向変化量に対応するチルト量を求める。この対応表は、予め、制御部４０のラムにテーブルとして記憶されているので、これを参照して、チルト量の所望の角度を得ることができる。
（１２）制御部４０は、所望の角度にＹ軸ステージ４７が傾くようにＹ軸モータ４８を制御する。以上によってＹ軸方向のチルト補正の動作は完了する。
【００５１】
（記録時と再生時とで温度が異なる場合のチルト検出の技術について）
上述した実施形態では、記録時におけるチルト量を0°であるとして、参照光と再生光の入射方向が同じになる場合について述べ、記録時と再生時とでの温度変化には言及しなかった。ホログラム記録層６２が、例えば、リチウムナイオベート(LN)の結晶である場合には、上述した、画素SA、画素SB、画素RA、画素RBを用いるチルト基準補正を採用することは何ら問題が生じなかった。つまり、リチウムナイオベートは硬いので、基板は不要である。この結果、基板を有する場合のように、基板とホログラム記録層との間での熱収縮、熱膨張の差が生じることなく、記録時と再生時との温度が異なる場合でもこのことを問題にする必要はなかった。
【００５２】
しかしながら、ホログラム記録層６２をフォトポリマー等で形成する場合には、基板６１、基板６４を備えることとなる。このために、基板６１、基板６４と、ホログラム記録層６２とで、熱収縮率、熱膨張率の違いがホログラム記録層６２の熱変形を生じさせる。記録時においては、記録直後にホログラム記録層が収縮し、また、記録時と再生時との温度変化に伴って熱収縮、熱膨張が生じる。このような場合には、記録時と再生時とのチルト量の差が0であったとしても、記録時と再生時とで温度が異なれば、記録時と同一の入射方向から参照光が入射しても回折光が発生しない事態が生じ得る。以下において、記録時と再生時との温度変化に対応する技術について説明をする。
【００５３】
図７は、空間変調器１４に表示されるチルト基準記録のための、別のパターンである。画素RA（第１チルト基準参照光画素）、画素RB（第２チルト基準参照光画素）、画素RC（第３チルト基準参照光画素）、画素RD（第４チルト基準参照光画素）は、その各々が、チルト基準参照光を発生させ、画素SA（第１チルト基準信号光画素）、画素SB（第２チルト基準信号光画素）、画素SC（第３チルト基準信号光画素）、画素SD（第４チルト基準信号光画素）は、その各々が、チルト基準信号光を発生させる画素とされている。画素RA、画素RB、画素RC、画素RD、画素SA、画素SB、画素SC、画素SDが配置される領域は、記録データを記録する場合の、参照光領域内であるか信号光領域内であるか、その中間領域内であるかについては、特に限定されるものではない。
【００５４】
画素RAと画素SAの組と、画素RCと画素SCの組とは、画素RAと画素RBの中間点（中心点）に関して対称に、一直線上に配置されている。つまり、中心点から画素RAまでの距離と、中心点から画素RCまでの距離は、等しくされ、中心点から画素SAまでの距離と、中心点から画素SCまでの距離は、等しくされている。また、同様に、画素RBと画素SBの組と、画素RDと画素SDの組とは、中心点に対して対称に、一直線上に配置されている。つまり、中心点から画素RBまでの距離と、中心点から画素RDまでの距離は、等しくされ、中心点から画素SBまでの距離と、中心点から画素SDまでの距離は、等しくされている。ここで、画素RAと画素SAの組と、画素RCと画素SCの組とが対称に配置され、画素RBと画素SBの組と、画素RDと画素SDの組とが対称に配置されていることによって、記録時と再生時とで温度が異なる場合でも良好にチルト量の変化を検出できるようにされている。
【００５５】
また、画素RAと画素SAと画素RCと画素SCとを結ぶ直線と、画素RBと画素SBと画素RDと画素SDとを結ぶ直線とは、直交するようになされている。画素RAと画素SAの組と、画素RCと画素SCの組とは、Ｘ軸方向のチルト量を検出するために用いられ、画素RBと画素SBの組と、画素RDと画素SDの組とは、Ｙ軸方向のチルト量を検出するために用いられる。
【００５６】
記録においては、まず画素RAと画素SAとを用いて干渉縞（第１チルト基準ホログラム）を記録し、次に画素RBと画素SBとを用いて干渉縞（第２チルト基準ホログラム）を記録し、さらに、画素RCと画素SCとを用いて干渉縞（第３チルト基準ホログラム）を記録し、最後に、画素RDと画素SDとを用いて干渉縞（第４チルト基準ホログラム）を記録する。このように、上述した順番で、ホログラム記録層６２の同一の領域に多重記録をする。
【００５７】
図８は、画素RAと画素SAの組と、画素RCと画素SCの組との、２組みの、チルト基準参照光画素とチルト基準信号光画素とを用いて記録する場合を模式的に示す図である。図８では、ホログラム記録層６２の面と光学系の基準面とのなす角度が0°ではない状態で記録をおこなう場合を模式的に示すものである。ここで、一点鎖線で示すホログラムは、画素RAと画素SAの組とを用いて記録されたホログラム（第１チルト基準ホログラム）を示し、破線で示すホログラムは、画素RCと画素SCの組とを用いて記録されたホログラム（第３チルト基準ホログラム）を示すものである。
【００５８】
図８では、再生時における、画素RAと画素SAの組とを用いて記録されたチルト基準ホログラムへの最適なる（回折効率が最良となる）光ビームの入射方向を（Γ'+ΔΓ）で表している。ここで、再生時と記録時とのチルト量に異なりが生じたことによる光ビームの入射方向の変化量をΔΓで表し、再生時の温度における最適な光ビームの入射方向をΓ'で表している。なお、記録時の温度における最適な光ビームの入射方向ではΓである。
【００５９】
図９は、光ビームの入射方向に対する回折光強度を示す図である。グラフSAは、空間変調器１４の画素SAに対応するCMOSカメラ３８の画素（図示しない画素CSA）から得られる回折光強度を表し、グラフSCは、空間変調器１４の画素SCに対応するCMOSカメラ３８の画素（図示しない画素CSC）から得られる回折光強度を表すものである。図９から見て取れるように、画素CSAに回折光を生じるためには画素RAの入射方向を、(Γ'+ΔΓ)と大きくする必要があり、画素CSCに回折光を生じるためには画素RCの入射方向を、(Γ'-ΔΓ)と小さくする必要がある。つまり、グラフSAとグラフSCの各ピーク点の差の1/2に応じたチルト量を有するように再生時にチルト量を制御すれば良いこととなる。ここで、画素RA、画素SA、画素RC、画素SCによって形成されるホログラムによって、Ｘ軸方向の最適なチルト量が検出されるように、光学系の各光学部材が配置されている。
【００６０】
再生時において、どのようにして最適なチルト量を有するように制御をおこなうかについて具体的に説明をする。まずＸ軸方向のチルト補正について説明をする。
【００６１】
（１）制御部４０は、像倍率変更器２の倍率変更アクチュエータを制御して、入射方向のスイープの開始点に、レンズ１８ａとレンズ１８ｂとの離間距離を設定する。スイープの開始点は、予め定める離間距離最大の点、または、予め定める離間距離最小の点とされる。
（２）制御部４０は、CMOSカメラ３８の、画素CSA（空間変調器１４の画素SAに対応する）から得られる回折光（第１回折光）のレベル（回折光強度）と、画素CSC（空間変調器１４の画素SCに対応する）から得られる回折光（第３回折光）のレベル（回折光強度）と、を検出する。
（３）制御部４０は、ラムに第１回折光のレベルと第３回折光のレベルとを記憶する。
（４）制御部４０は、像倍率変更器２の倍率変更アクチュエータを制御して、入射方向を微少量増加または減少させる。スイープの開始点が、予め定める離間距離最小点である場合には微少量増加とされる。または、スイープの開始点が、予め定める離間距離最大点である場合には微少量減少とされる。
（５）制御部４０は、以上の（２）から（４）までの処理を、入射方向のスイープの終了点となるまで繰り返して、制御部４０は、図９に示すような、入射方向と回折光強度との関係をラムに記憶する。
（６）制御部４０は、第１回折光のレベルが最大となる入射方向（第１入射方向）と第３回折光のレベルが最大となる入射方向（第２入射方向）との各々を求める。
（７）制御部４０は、第１入射方向と第３入射方向との中間点に該当する光ビームの入射方向の値である所望入射方向を演算する。
（８）制御部４０は、所望入射方向に対応するチルト量を求める。この対応表は、予め、制御部４０のラムにテーブルとして記憶されているので、これを参照して、チルト量の所望の角度を得ることができる。
（９）制御部４０は、所望の角度にＸ軸ステージ４５が傾くようにＸ軸モータ４６を制御する。
以上によってＸ軸方向のチルト補正の動作は完了する。
【００６２】
上述の説明は、Ｘ軸方向に関するチルト量の制御の説明であったが、次に、Ｙ軸方向に関するチルト量の制御について説明をする。
（１）制御部４０は、像倍率変更器２の倍率変更アクチュエータを制御して、入射方向のスイープの開始点に、レンズ１８ａとレンズ１８ｂとの離間距離を設定する。
（２）制御部４０は、CMOSカメラ３８の、画素CSB（空間変調器１４の画素SBに対応する）から得られる回折光（第２回折光）のレベル（回折光強度）と、画素CSD（空間変調器１４の画素SDに対応する）から得られる回折光（第４回折光）のレベル（回折光強度）と、を検出する。
（３）制御部４０は、ラムに第２回折光のレベルと第４回折光のレベルとを記憶する。
（４）制御部４０は、像倍率変更器２の倍率変更アクチュエータを制御して、入射方向を微少量増加または減少させる。スイープの開始点が、予め定める離間距離最小点である場合には微少量増加とされる。または、スイープの開始点が、予め定める離間距離最大点である場合には微少量減少とされる。
（５）制御部４０は、以上の（２）から（４）までの処理を、入射方向のスイープの終了点となるまで繰り返して、制御部４０は、図９に示すような、入射方向と回折光強度との関係をラムに記憶する。
（６）制御部４０は、第３回折光のレベルが最大となる入射方向（第３入射方向）と第４回折光のレベルが最大となる入射方向（第４入射方向）との各々を求める。
（７）制御部４０は、第３入射方向と第４入射方向との中間点に該当する光ビームの入射方向の値である所望入射方向を演算する。
（８）制御部４０は、所望入射方向に対応するチルト量を求める。この対応表は、予め、制御部４０のラムにテーブルとして記憶されているので、これを参照して、チルト量の所望の角度を得ることができる。
（９）制御部４０は、所望の角度にＹ軸ステージ４７が傾くようにＹ軸モータ４８を制御する。
以上によってＹ軸方向のチルト補正の動作は完了する。
【００６３】
上述した、画素RA、画素RB、画素RC、画素RD、画素SA、画素SB、画素SC、画素SDの各々は、一個の画素で構成されている必要はなく、複数の画素（画素群）で構成されるようにしても良い。また、画素群は正方形や長方形に配置する必要もない。例えば、図１０に示すように、十字形を形成する画素群を画素RA、画素RB、画素RC、画素RD、画素SA、画素SB、画素SC、画素SDを空間変調器１４のパターンとして配置するようにしても良い。
【００６４】
また、前述した画素は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向の２方向、あるいは、Ｘ軸の正方向、Ｘ軸の負方向、Ｙ軸の正方向、Ｙ軸の負方向の４方向に配置されていたが、６方向、８方向等の任意の数の方向に配置されていても良い。画素を多方向に配置する場合の利点は以下である。４方向の場合、例えば、チルト方向が画素SAの方向と画素SBの方向の中間の方向であり、かつ記録した回折格子が薄い場合（S/Nの大きい回折光が得られるような良好な干渉縞が形成されないとき）、CMOSカメラ３８の画素SAと画素SBに対応する位置の画素における回折光の受光量が小さくて、チルト量を検知できない場合がある。しかしながら、６方向、８方向に画素が配置されている場合には、このような場合でもチルト量の検出が可能である。
【００６５】
図１１は、画素を８方向に配置する場合の空間変調器１４のパターンの図である。図１１では、さらに、画素RE〜画素RHと、画素SE〜画素SHとが表示されている。このように空間変調器１４の８方向に画素を配置することによってより正確にチルト量が検出できることとなる。例えば、画素SAの方向と画素SBの方向の中間方向に対応する画素REと画素SEの画素があれば、それによって、チルト方向が画素SAの方向と画素SBの方向の中間の方向である場合においてもチルト検出が可能になる。つまり、回折光が生じたのが画素SEだけであればチルト方向はその方向だとすれば良いのである。また、画素SEと画素SAの両方に回折光が生じているときには、回折光の強度に応じて重みづけした方向にチルトが生じていると判断すれば良いのである。
【００６６】
図１２は、方向を増やすことの極限として、画素群で形成される画素Rと画素Sとをドーナツ状にする場合の空間変調器１４のパターンの図である。通常は一個の画素が正方形なので、段差を有するドーナツ形状となるが、図１２では形状の概略を示している。
【００６７】
図１３は、図１２に示すドーナツ状の形状を放射状に分割して、その分割の一部のみを用いるようなパターンを空間変調器１４に表示する場合を示す図である。つまり、画素Rを画素R1と画素R2と画素R3と画素R4とに分割し、画素Sを画素S1と画素S2と画素S3と画素S4とに分割するものである。このように、画素の空間変調器１４における配置、画素の形状は様々な変形例が考えられる。さらに、これらの変形例を様々に組みあわせることも可能である。基本的な考え方は、チルトが検出できるように、チルト基準参照光を発生させる参照光画素と、チルト基準信号光を発生させる信号光画素とを対応させることである。
【００６８】
（チルト基準量を0°とはしない場合の例）
上述した、種々の実施形態では、記録時におけるチルト基準量を0°として、種々の態様のチルト基準参照光画素とチルト基準信号光画素を用いて、干渉縞（ホログラム）の記録をおこなった、その後、再生時においては、このようにして記録された干渉縞からの回折光からチルト検出信号を得て、再生時におけるチルト量を0とするようにした。しかしながら、光学系の基準面とディスク６０とのなす角度（チルト角度）の大きさは、ホログラム記録再生装置の装置間における、ばらつきに大きく左右される。さらに、ホログラム記録再生装置とディスクの組み合わせによって生じるばらつきによっても大きく左右される。このようにして、チルト量がさらに大きくなる場合には、記録時におけるチルト基準量を0°だけでなく、-0.2°、-0.1°、0.1°、0.2°等の複数で記録することが有効である。
【００６９】
図１４は、チルト基準量が0°以外に対応する画素を含む場合の、チルト基準参照光画素とチルト基準信号光画素とを空間変調器１４に表示するパターンを示す図である。例えば、記録時において、チルト基準量が、-0.2°の場合の信号光を発生させる画素を、画素SA1、画素SB1、画素SC1、画素SD1として記録をおこなう。また、チルト基準量が、-0.1°の場合の信号光を発生させる画素を、画素SA2、画素SB2、画素SC2、画素SD2として記録をおこなう。また、チルト基準量が、0°の場合の信号光を発生させる画素を、画素SA3、画素SB3、画素SC3、画素SD3として記録をおこなう。また、チルト基準量が、0.1°の場合の信号光を発生させる画素を、画素SA4、画素SB4、画素SC4、画素SD4として記録をおこなう。また、チルト基準量が、0.2°の場合の信号光を発生させる画素を、画素SA5、画素SB5、画素SC5、画素SD5として記録をおこなう。
【００７０】
このようにして、-0.1°、0°、0.1°、0.2°の５種類の干渉縞を多重記録（例えば、シフト多重記録）しておき、再生時に最も良好なる回折光が得られる画素の位置から、再生時におけるチルト基準量を求めるようにすることができる。例えば、チルト基準量が0.2°によって記録された干渉縞からの回折光の量が最も大きく、それに対して0.03°ずれていることを検出したら、実際のチルト量は0.23°だから、-0.23°補正すれば、チルトを0°にできる。ここで、再生時における最適なチルト角度の大きさは、上述したようにして、CMOSカメラ３８の回折光を検出する画素の位置として得ることができる。
【００７１】
（チルト基準量を0°とする場合と、0°としない場合とを組み合わせる例）
複数のチルト基準量で記録した干渉縞からの回折光によって、再生時におけるチルト量を検出する技術と、チルト基準量を0°として記録した干渉縞からの回折光を、再生時に光ビームの入射方向を変化させて、チルト量を検出する技術とを組み合わせて、チルト補正をするようにしても当然に良いものである。
【００７２】
（チルト量を0にする、別のチルト補正の技術）
空間変調器１４に図７に示すような、画素RA、画素RB、画素RC、画素RD、画素SA、画素SB、画素SC、画素SDのパターンが表示される場合の別のチルト補正の技術について説明をする。以下の説明では、Ｘ軸方向のチルト補正のみについて説明をするが、Ｙ軸についても同様の制御ができる。
【００７３】
図１５は、CMOSカメラ３８の、画素CSA（空間変調器１４の画素SAに対応する）、画素CSC（空間変調器１４の画素SCに対応する）における入射方向と回折光強度との関係を示す図である。図１５に示すように、チルト量が小さく、画素CSAから得られる回折光に対するグラフSAと画素CSCから得られる回折光に対するグラフSCとが重なる場合に良好なる特性を有するチルト補正の技術を以下に説明をする。
【００７４】
この場合は、フィードバック制御系の作用によって、チルト補正をおこなうことができる。数式(２)、数式(３)で表される数式に基づいてチルト補正はおこなわれる。ここで、AはグラフSAのピーク値、BはグラフSCのピーク値を各々示すものである。
【００７５】
【数２】
2010044831.tif 000004
【数３】
2010044831.tif 000005
【００７６】
チルト量の補正は、以下のようにおこなわれる。
【００７７】
まず、T1が0となるように入射方向を変える。具体的には、グラフSAとグラフSCとの裾が重なっている範囲で以下のフィードバック制御をおこなうこととなる。制御部４０は、CMOSカメラ３８の画素CSAからの回折光のレベルから画素CSCからの回折光のレベルを引き算する演算をおこなう。この引き算の結果である入射方向制御信号を像倍率変更器２の倍率変更アクチュエータに対してフィードバックする。フィードバック制御の作用によって、グラフSAのピーク値Aと、グラフSCのピーク値Cとを等しくして、最終的に、グラフSAのピーク点とグラフSCのピーク点との中間点に光ビームの入射方向がなるように制御がおこなわれる。このような入射方向となった後、像倍率変更器２のレンズ１８ａとレンズ１８ｂとの離間距離をこのままに保って、以下の制御をおこなう。
【００７８】
次に、T2(あるいはピーク値A、またはピーク値Bのいずれか)が最大になるようにチルト量を調整する。具体的には、Ｘ軸モータ４６を微少量動かして（つまり、Ｘ軸ステージ４５のチルト量を微少量動かして）、その時のT2(あるいはA、またはBのいずれか)が増加しているか否かを判断して、増加している場合には、同方向に、再び、Ｘ軸モータ４６を微少量動かす。この操作は、山登り法と呼ばれる、一種のフィードバック制御法である。同様にして、Ｙ軸方向についても、Ｙ軸モータ４８を微少量動かして、T2(あるいはA、またはBのいずれか)の最大となる点を見つけ出す。以上のようにして、フィードバック制御系の作用により、チルト角度の最適点（再生時において、回折効率が最大となる点）を見つけ出すことができる。このような、フィードバック制御の作用によって、最終的に、グラフAのピーク値Aと、グラフBのピーク値Bとを両方とも最大とすることができる。
【００７９】
上述したようにして、T1を0として、T2を最大とするようフィードバック制御をおこなった後、Ｘ軸ステージの位置、Ｙ軸ステージの位置を固定する。そして、再生の動作をすることによって、記録時と再生時におけるチルト量の差を0にすることができる。ここで、上述した２つのフィードバック系の動作と非動作の切替は例えば、以下のようにしておこなう。再生を開始する時点でフィードバック系を動作させ、ピーク値Aとピーク値Bとが略等しくなり、値Aまたは値Bが略ピーク値となったときにフィードバック系を停止させて、その状態を維持する。その後、再生信号のエラーレートが所定範囲以下である場合には、そのままの状態で再生を続行する。再生信号のエラーレートが所定範囲以上となった場合には、再び、フィードバック系を動作させて、最適なチルト角度を見つけ出す。
【００８０】
（チルト量を0とする場合の、また、別のチルト補正の技術）
チルト角度θとチルト方向角度φとを直接に検出する技術について説明をする。説明に先立ち、チルト角度θとチルト方向角度φとについて説明をする。
【００８１】
図１６は、チルト角度θの定義を図によって表すものである。図１６では、Ｘ軸、Ｙ軸、Z軸の３方向の軸を模式的に示す。Ｘ軸、Ｙ軸は光学系の基準面に含まれ、Z軸は、光学系の基準面に直交する軸である。チルト角度（θで表す）は、ホログラム記録層６２のなす平面が、光学系の基準面となす角度である。なお、図１６では、チルト角度が0の場合が示されている。
【００８２】
図１７は、チルト方向角度φの定義を図によって表すものである。チルト方向角度は、例えば、Ｘ軸方向の角度を0°として表される。すなわち、図１７に示すチルト角度（θで表す）はチルト量（チルト角度）の大きさを示し、図１７に示すチルト方向角度（φで表す）は、チルトが生じている方向を、Ｘ軸を基準として示すものである。
【００８３】
チルト角度θとチルト方向角度φとが検出された後においては、フィードフォワードによってこの両者を補正することができる。ここで、チルト角度θの大きさは、Ｘ軸ステージ４５の傾き角度とＹ軸ステージ４７の傾き角度のベクトル和として得られる。また、チルト方向角度φの大きさは、Ｘ軸ステージ４５の傾き角度とＹ軸ステージ４７の傾き角度との比として得られる。このようにすれば、制御部４０は、記録時と再生時におけるチルト角度の差であるチルト角度θと、記録時と再生時におけるチルト方向角度の差であるチルト方向角度φを検出して、フィードフォワード制御によって容易に、これらの差を0とすることができる。また、例えば、Ｘ軸ステージ４５の傾き角度とＹ軸ステージ４７の傾き角度の各々をセンサ（図示せず）によって検出するようにしておく。この場合には、制御部４０は、センサからの信号を見ながら、フィードバック制御によって、これらの差を0とすることもできる。
【００８４】
以上述べた原理を、以下において具体的に説明をする。ここで、ディスク６０の光学系基準面に対するチルト角度（チルト量）が0°のとき、Ｘ軸はディスク６０の半径方向、Ｙ軸はディスク６０の回転する方向、Ｚ軸はディスク６０のホログラム記録層６２の面に垂直な方向であるとして説明を進める。ディスク法線の単位ベクトルをnとおくと、数式(４)が得られる。
【００８５】
【数４】
2010044831.tif 000006
【００８６】
nがＺ軸からＸ軸方向へ倒れた角をεx、Ｙ軸方向へ倒れた角をεyとおくと、数式(５)、数式(６)が得られる。
【００８７】
【数５】
2010044831.tif 000007
【００８８】
【数６】
2010044831.tif 000008
【００８９】
εx <<1、εy <<1、θ <<1の関係を用いて、近似式として、数式(７)、数式(８)を得ることができる。
【００９０】
【数７】
2010044831.tif 000009
【００９１】
【数８】
2010044831.tif 000010
【００９２】
図１８は、CMOSカメラ３８の受光面を照射する回折光によって得られる像を示す図である。具体的には、チルト角度θとチルト方向角度φとは次のようにして決定できる。
【００９３】
制御部４０は、像倍率変更器２の倍率変更アクチュエータを制御して、入射方向をスイープする。入射方向を変化させるに従って、図１８に示すようにCMOSカメラ３８に回折光が生じる。CMOSカメラ３８の画素CSAと画素CSBとで、同時に回折光を受光するのではなく、入射方向のスイープに従って、ドーナツ状の画素（画素CSA、画素CSBも含まれる）に照射される回折光の強度は、種々に変化する。ディスク６０がチルトしている方向については、入射方向のスイープによって入射角が完全にブラッグ条件を満たすときがあるので、他の方向より回折光強度が強くなるときがある。
【００９４】
制御部４０は、回折光を受けた画素の位置を光量で重みづけして平均し、回折光を受光している画素CSAと画素CSBとを特定する。そして、制御部４０は、画素CSAと画素CSをB結ぶ線分とＸ軸との角度を演算してチルト方向角度φを求める。このようにして求めたチルト角度θとチルト方向角度φとから数式(７)と数式(８)とによってεxとεyとを計算し、Ｘ軸ステージ４５とＹ軸ステージ４７（ゴニオメータ）を傾けてチルト量を0にすることができる。
【００９５】
次に、実施形態のホログラム記録媒体について説明をする。以上述べたように、チルト基準参照光画素とチルト基準信号光画素とを空間変調器に表示して、チルト基準ホログラムが記録されたホログラム記録媒体を用いることによって、記録時と再生時とにおけるチルト量の差を原理的に0とすることができる。ここで、通常の記録再生は、記録データを記録再生するための参照光領域（通常の参照光領域の画素）と、記録データを記録するための、信号光領域（通常の信号光領域の画素）とを用いて干渉縞（記録データホログラム）を形成しておこなわれる。一方、チルト量の検出は、チルト基準参照光画素とチルト基準信号光画素とを用いて干渉縞（チルト基準ホログラム）を形成しておこなわれる。ここで、良好なチルト検出信号を得るためには、チルト基準参照光画素とチルト基準信号光画素との位置関係に制約が課される。つまり、チルト基準参照光画素とチルト基準信号光画素とは、空間変調器の全面の最も適切な位置に配置される。
【００９６】
このために、記録データホログラムとチルト基準ホログラムとの両方を記録するホログラム記録媒体は、従来のホログラム記録媒体とは異なる特徴を有するものとなる。ここで、考慮すべき事項は２つある。第１は、チルト基準ホログラムと記録データホログラムとが同一領域に形成されている場合には、精度が良いチルト検出信号を得ることが困難となる点である。第２は、このようなホログラム記録媒体を再生する場合においては、撮像器としてのCMOSカメラで回折光を受光する領域が、記録データホログラムを再生する場合と、チルト検出信号を検出する場合とは異なる点である。
【００９７】
上述した第１の点から生ずる問題を処理するために、実施形態のホログラム記録媒体では、記録データホログラムが形成されるホログラム記録層の位置とチルト基準ホログラムが形成されるホログラム記録層の位置とを明確に分離して、同一の領域には、いずれか一方のホログラムしか形成されないようになされている。また、上述した第２の点から生ずる問題を処理するために、実施形態のホログラム記録媒体では、チルト基準ホログラムが形成されるホログラム記録層の位置を特定している。逆に記録データホログラムが形成されるホログラム記録層の位置を特定するようにしても良いが、チルト基準ホログラムの形成領域の方が、記憶容量において、より少ないので、特定が楽である。このホログラム位置の特定は、基板に形成されるピット、グルーブに含まれる情報に基づいておこなわれる。
【００９８】
すなわち、実施形態のホログラム記録媒体は、予め設けられたチルト基準ホログラムの形成領域に、チルト基準ホログラムが形成されていることを特徴とするものである。ここで、チルト基準ホログラムは、記録時におけるチルト量を0°として記録するものでも良く、記録時におけるチルト量を0°以外の所定量として記録するものでも良いものである。
【００９９】
このような、実施形態のホログラム記録媒体を用いることによって、記録時と再生時とのチルト量が異なる場合においても、実施形態のホログラム記録再生装置、ホログラム記録再生方法を用い、良好なる記録再生特性を得ることができる。また、実施形態のホログラム記録媒体を用いることによって、記録時と再生時の温度が異なる場合においても、実施形態のホログラム記録再生装置、ホログラム記録再生方法を用い、良好なる記録再生特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】実施形態のホログラム記録再生装置の概要を示す図である。
【図２】空間変調器の画素領域を示す概念図である。
【図３】チルト検出のための記録をおこなう場合の、チルト基準参照光とチルト基準信号光とを発生させる空間変調器の各画素を示す図である。
【図４】ホログラムがどのように記録されるかを模式的に示す図である。
【図５】ディスクがチルトしていた場合にホログラムがどのように再生されるかを模式的に示す図である。
【図６】入射方向に対する回折光の強度を示す図である。
【図７】空間変調器に表示される、チルト基準参照光画素とチルト基準信号光画素の別のパターンである。
【図８】２組みの、チルト基準参照光画素とチルト基準信号光画素とを用いて記録する場合を模式的に示す図である。
【図９】光ビームの入射方向に対する回折光強度を示す図である。
【図１０】ホログラムを記録するためのチルト基準参照光画素、チルト基準信号光画素が各々十字の形態で形成される場合の空間変調器の表示のパターンを示す図である。
【図１１】ホログラムを記録するためのチルト基準参照光画素とチルト基準信号光画素とを８方向に配置する場合の空間変調器の表示のパターンを示す図である。
【図１２】ホログラムを記録するためのチルト基準参照光画素の領域とチルト基準信号光画素の領域をドーナツ状とする場合の空間変調器の表示のパターンを示す図である。
【図１３】ドーナツ状の形状を放射状に分割して、その分割の一部のみを用いるようなパターンを空間変調器に表示する場合を示す図である。
【図１４】異なるチルト基準量に対応するチルト基準信号光画素を空間変調器に表示するパターンを示す図である。
【図１５】CMOSカメラの画素における入射方向と回折光強度との関係を示す図である。
【図１６】チルト角度θの定義を図によって表すものである。
【図１７】チルト方向角度φの定義を図によって表すものである。
【図１８】CMOSカメラの受光面を照射する回折光によって得られる像を示す図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１  ホログラム記録再生装置、  ２  像倍率変更器、  １０  外部共振型ダイオードレーザ、  １１  アイソレータ、  １２  シャッタ、  １３  ガルバノミラー、１４  空間変調器、  １４ａ  参照光領域、  １４ｂ  信号光領域、  １５  位相マスク、  １８ａ、１８ｂ、２０ａ、２０ｂ、２２、２３、３５、３７  レンズ、  ２５  ダイクロイックプリズム、  ２６  １／４波長板、  ２７  対物レンズ、  ２８  偏光ビームスプリッタ、  ３０  グレーティング、  ３６  ミラー、  ３８  CMOSカメラ（撮像器）、  ４０  制御部、  ４１  スピンドルモータ、  ４２  ピエゾ素子、  ４３  スライドモータ、  ４４  トラッキングアクチュエータ、  ４５  Ｘ軸ステージ、  ４６  Ｘ軸モータ、  ４７  Ｙ軸ステージ、  ４８  Ｙ軸モータ、  ５１  スライド可動部、  ６０  ディスク（ホログラム記録媒体）、  ６１、６４  基板、  ６２  ホログラム記録層、  ６３  反射膜
【図１】
2010044831.tif 000011
【図２】
2010044831.tif 000012
【図３】
2010044831.tif 000013
【図４】
2010044831.tif 000014
【図５】
2010044831.tif 000015
【図６】
2010044831.tif 000016
【図７】
2010044831.tif 000017
【図８】
2010044831.tif 000018
【図９】
2010044831.tif 000019
【図１０】
2010044831.tif 000020
【図１１】
2010044831.tif 000021
【図１２】
2010044831.tif 000022
【図１３】
2010044831.tif 000023
【図１４】
2010044831.tif 000024
【図１５】
2010044831.tif 000025
【図１６】
2010044831.tif 000026
【図１７】
2010044831.tif 000027
【図１８】
2010044831.tif 000028