(57)【要約】      （修正有）【課題】単一レーザ光のみの照射で記録再生とその位置制御との双方ができるようにし、構成の簡略化・低コスト化を図る。【解決手段】信号光と参照光との干渉縞により上記信号光に応じたホログラムが形成されてデータの記録が行われる記録層と、該記録層よりも下層側に形成され所要の周期による周期構造が与えられた周期構造付与層とを備えるホログラム記録媒体について記録再生を行う条件として、上記周期構造の周期Ｐ、記録再生装置の対物レンズにおける上記信号光についての開口数ＮＡｏ、上記参照光についての開口数ＮＡr、及び記録再生波長λとしたとき、Ｐ≦λ／ＮＡo＋ＮＡrによる条件で記録再生を行う。この条件を満たすことで、検出すべき０次光としての再生像に１次以上の回折光がノイズ光として重畳されないようにでき再生性能悪化を防止できる。【選択図】図９
2010027131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号光と参照光との干渉縞により上記信号光に応じたホログラムが形成されてデータの記録が行われる記録層と、
上記記録層よりも下層側に形成され、所要の周期による周期構造が与えられた周期構造付与層とを備えると共に、
上記周期構造付与層における上記周期構造の周期Ｐが、次式を満たすように設定されているホログラム記録媒体。
【数１】
2010027131.tif 000015
ただし上式において、
ＮＡoは、上記信号光と上記参照光とを対物レンズを介して同一光軸上に集光して上記記録層への記録を行い、上記参照光を上記対物レンズを介して上記記録層に照射することで該記録層に記録されたホログラムに応じた再生像を得る記録再生装置の、上記対物レンズにおける上記信号光についての開口数であり、
ＮＡrは、上記対物レンズにおける上記参照光についての開口数であり、
λは記録再生波長である。
【請求項２】
請求項１に記載のホログラム記録媒体において、
上記周期構造は、スパイラル状又は同心円状にピット列が形成されて与えられたものであり、
上記周期Ｐは、上記ピット列によるトラックの半径方向ピッチ、及び上記ピット列の線方向ピッチである。
【請求項３】
請求項１に記載のホログラム記録媒体において、
上記周期構造は、スパイラル状又は同心円状にマーク列が形成されて与えられたものであり、
上記周期Ｐは、上記マーク列によるトラックの半径方向ピッチ、及び上記マーク列の線方向ピッチである。
【請求項４】
請求項１に記載のホログラム記録媒体において、
上記周期構造は、スパイラル状又は同心円状に連続溝が形成されて与えられたものであり、
上記周期Ｐは、上記連続溝によるトラックの半径方向ピッチである。
【請求項５】
請求項１に記載のホログラム記録媒体において、
上記周期構造付与層は、
凹凸断面形状が与えられた基板上に反射膜が成膜されて形成されたものである。
【請求項６】
信号光と参照光との干渉縞により上記信号光に応じたホログラムが形成されてデータの記録が行われる記録層と、上記記録層よりも下層側に形成され、所要の周期による周期構造が与えられた周期構造付与層とを備えるホログラム記録媒体について、上記信号光と上記参照光とを対物レンズを介して同一光軸上に集光して上記記録層への記録を行い、上記参照光を上記対物レンズを介して上記記録層に照射することで該記録層に記録されたホログラムに応じた再生像を得る記録再生装置により記録再生を行う記録再生方法であって、
次式による条件で記録再生を行う記録再生方法。
【数２】
2010027131.tif 000016
ただし上式において、
Ｐは、上記周期構造付与層における上記周期構造の周期であり、
ＮＡoは、上記対物レンズにおける上記信号光についての開口数であり、
ＮＡrは、上記対物レンズにおける上記参照光についての開口数であり、
λは記録再生波長である。
【請求項７】
信号光と参照光との干渉縞により上記信号光に応じたホログラムが形成されてデータの記録が行われる記録層と、上記記録層よりも下層側に形成され、所要の周期による周期構造が与えられた周期構造付与層とを備えるホログラム記録媒体について記録再生を行う記録再生装置であって、
光源と、
上記光源より発せられた光に対し画素単位で空間光変調を行う空間光変調手段と、
上記空間光変調手段において上記信号光を生成するための領域として予め定められた信号光エリアと、上記参照光を生成するための領域として予め定められた参照光エリアとについて、記録時には、上記信号光エリア内にて記録データに応じた空間光変調が施され且つ上記参照光エリア内にて所定パターンの空間光変調が施されるようにして上記空間光変調手段を制御することで上記信号光と上記参照光とを生成させ、再生時には、上記参照光エリア内にて上記所定パターンの空間光変調が施されるようにして上記空間光変調手段を制御することで上記参照光を生成させる変調制御手段と、
上記空間光変調手段からの出射光を対物レンズを介して上記ホログラム記録媒体に導く光学系と、
再生時に生成された上記参照光が上記光学系を介して上記ホログラム記録媒体に照射されることに応じて得られる、上記記録層に記録されたホログラムに応じた再生像を画素単位で受光して、上記再生像に応じた画像信号を得るホログラム再生画像取得手段と、
上記ホログラム再生画像取得手段により得られた上記画像信号に基づき、上記記録層に記録されたデータを再生するホログラム再生手段と、
上記信号光及び／又は上記参照光が上記光学系を介して上記ホログラム記録媒体に照射されることに応じて得られる上記周期構造付与層における上記周期構造を反映した光の受光結果に基づき、上記記録層におけるホログラムの記録／再生位置についての制御を行う位置制御手段と
を備える記録再生装置。
【請求項８】
請求項７に記載の記録再生装置において、
上記対物レンズにおける上記信号光についての開口数ＮＡo、上記参照光についての開口数ＮＡr、及び上記光源の波長としての記録再生波長λが、上記ホログラム記録媒体における上記周期構造の周期をＰとしたとき、次式に示す条件を満たすように設定されている。
【数３】
2010027131.tif 000017
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号光と参照光との干渉縞により上記信号光に応じたホログラムが形成されてデータの記録が行われるホログラム記録媒体に関する。また、ホログラム記録媒体についての記録再生方法、及び記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２００７−７９４３８号公報
【０００３】
例えば上記特許文献１にあるように、信号光と参照光との干渉縞によりホログラムを形成してデータ記録を行うホログラム記録再生方式が知られている。このホログラム記録再生方式において、記録時には、記録データに応じた空間光変調（例えば光強度変調）を与えた信号光と、この信号光とは別の参照光とをホログラム記録媒体に対して照射し、それらの干渉縞（ホログラム）を記録媒体に形成することでデータ記録を行う。
また再生時には、記録媒体に対して参照光を照射する。このように参照光が照射されることで、上記のようにして形成された干渉縞に応じた回折光が得られる。すなわち、これによって記録データに応じた再生像（再生信号光）が得られる。このようにして得られた再生像を例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどのイメージセンサで検出することで、記録データの再生を行うようにされる。
【０００４】
図１２、図１３は、ホログラム記録再生方式について説明するための図として、図１２は記録手法、図１３は再生手法について模式的に示している。
なお、これら図１２、図１３は、信号光と参照光とを同一光軸上に配置して記録を行ういわゆるコアキシャル方式が採用される場合の記録／再生手法について示している。また、これらの図では、反射膜を備える反射型のホログラム記録媒体１００が用いられる場合を例示している。
【０００５】
先ず、これら図１２、図１３に示されるようにして、ホログラム記録再生方式においては、記録時において信号光と参照光、再生時において参照光を生成するために、ＳＬＭ（空間光変調器）１０１が設けられる。このＳＬＭ１０１としては入射光に対し画素単位で空間光強度変調（単に強度変調とも称する）を行う強度変調器を備える。この強度変調器としては、例えば液晶パネルなどで構成することができる。
【０００６】
先ず、図１２に示す記録時には、ＳＬＭ１０１の強度変調により、記録データに応じた強度パターンを与えた信号光と、予め定められた所定の強度パターンを与えた参照光とを生成する。コアキシャル方式では、図のように信号光と参照光とが同一光軸上に配置されるようにして入射光に対する空間光変調を行う。このとき、図のように信号光は内側、参照光はその外側に配置するのが一般的とされている。
【０００７】
ＳＬＭ１０１にて生成された信号光・参照光は、対物レンズ１０２を介してホログラム記録媒体１００に照射される。これによりホログラム記録媒体１００には、上記信号光と上記参照光との干渉縞により、記録データを反映したホログラムが形成される。つまり、このホログラムの形成によりデータの記録が行われる。
【０００８】
一方、再生時においては、図１３（ａ）に示されるようにして、ＳＬＭ１０１にて参照光を生成する。そして、この参照光を対物レンズ１０２を介してホログラム記録媒体１００に照射する。
【０００９】
このように参照光がホログラム記録媒体１００に照射されることに応じては、図１３（ｂ）に示すようにして、ホログラム記録媒体１００に形成されたホログラムに応じた回折光が得られ、これによって記録されたデータについての再生像が得られる。この場合、再生像はホログラム記録媒体１００からの反射光として、図示するように対物レンズ１００を介してイメージセンサ１０３に対して導かれる。
【００１０】
イメージセンサ１０３は、上記のようにして導かれた再生像を画素単位で受光し、画素ごとに受光光量に応じた電気信号を得ることで、上記再生像についての検出画像を得る。このようにイメージセンサ１０３にて検出された画像信号が、記録されたデータの読み出し信号となる。
【００１１】
なお、確認のために述べておくと、図１２、図１３の説明からも理解されるように、ホログラム記録再生方式では、記録データを信号光の単位で記録／再生するようにされている。つまり、ホログラム記録再生方式では、信号光と参照光との１度の干渉により形成される１枚のホログラム（ホログラムページと呼ばれる）が、記録／再生の最小単位とされるものである。
【００１２】
ここで、ホログラム記録媒体１００に対して上記ホログラムページ単位で順次データを記録していくことを考えてみる。
従来のＣＤ（Compact Disc）やＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などでは、記録媒体を円盤状（ディスク状）とし、これを回転駆動しながらマークを形成していくことで、データの記録を行うようにされている。このとき、記録媒体にはスパイラル状又は同心円状に案内溝（トラック）が形成され、このトラック上をトレースするようにビームスポット位置を制御しながらマークを形成していくことで、記録媒体上の所定の位置にデータを記録するようにされている。
【００１３】
これに倣い、ホログラム記録再生方式においても、円盤状のホログラム記録媒体１００にスパイラル状や同心円状にトラックを形成しておき、回転駆動されるホログラム記録媒体１００に順次信号光・参照光の照射によるホログラムの形成を行っていくことで、トラックに沿ってホログラムページを形成していく手法を採ることが考えられている。
【００１４】
このようにトラックに沿った位置にホログラムページを形成していく手法を採るとした場合、ビームスポットをトラック上にトレースさせるためのトラッキングサーボや、所定アドレスへのアクセス制御など、記録／再生位置の制御が行われる必要がある。
従来の手法では、このような記録／再生位置の制御を行うにあたって、専用のレーザ光を照射するようにされている。すなわち、ホログラムの記録／再生のためのレーザ光（信号光・参照光を照射するためのレーザ光：記録再生用のレーザ光）と、ホログラムの記録／再生位置の制御を行うためのレーザ光（位置制御用のレーザ光）とをそれぞれ別々に照射するという手法が採られているものである。
このように位置制御用のレーザ光を別途照射する手法に対応するべく、従来では、次の図１４に示すような構造を有するホログラム記録媒体１００を用いるものとされていた。
【００１５】
この図１４に示されるように、従来のホログラム記録媒体１００としては、ホログラムの記録が行われる記録層１０７と、基板１１１上の凹凸断面構造により位置制御のためのアドレス情報等が記録された位置制御情報記録層とがそれぞれ別々に形成されたものとなっている。
具体的に、このホログラム記録媒体１００には、上層から順に反射防止膜１０５、カバー層１０６、記録層１０７、反射膜１０８、中間層１０９、反射膜１１０、基板１１１が形成されている。
上記反射防止膜１０５は、ＡＲ（Anti Refrection）コーティングが施されることで形成される。
【００１６】
また、カバー層１０６は、例えばプラスチック基板やガラス板などで構成され、記録層１０７の保護のために設けられている。
記録層１０７は、その材料として例えばフォトポリマーが選定され、上述した記録再生用のレーザ光によるホログラムの記録／再生が行われることになる。
【００１７】
反射膜１０８は、再生時において上記記録再生用のレーザ光による参照光が照射され、上記記録層１０７に記録されたホログラムに応じた再生像が得られた際に、これを反射光として装置側に戻すために設けられる。
【００１８】
基板１１１と反射膜１１０は、記録／再生位置制御のために設けられたものとなる。
基板１１１には、スパイラル状又は同心円状に、上記記録層１０７におけるホログラムの記録／再生位置を案内するためのトラックが形成されている。例えばトラックは、ピット列によるアドレス情報等の情報記録が行われることにより形成される。
基板１１１における上記トラックが形成された面（表面）に対しては、反射膜１１０が、例えばスパッタリングや蒸着などによって成膜される。この反射膜１１０と上述した反射膜１０８との間に形成される中間層１０９は、例えばレジンなどの接着材料とされる。
【００１９】
ここで、上記のような断面構造を有するホログラム記録媒体１００について、位置制御用のレーザ光の反射光に基づき適正に位置制御が行われるようにするためには、該位置制御用のレーザ光が、凹凸断面形状が与えられた反射膜１１０まで到達しなければならい。すなわちこの点からすると、位置制御用のレーザ光は、上記反射膜１１０よりも上層に形成される反射膜１０８を透過しなければならいことになる。
一方で、反射膜１０８としては、記録層１０７に記録されたホログラムに応じた再生像が反射光として装置側に戻されるべく、記録再生のためのレーザ光を反射する必要がある。
【００２０】
この点を考慮し、従来のホログラム記録再生システムでは、位置制御用のレーザ光として、ホログラムの記録再生用のレーザ光とは異なる波長を有するレーザ光を用いるものとしている。例えばホログラム記録再生用のレーザ光としては波長λ＝４０５nm程度の青紫色レーザ光を用い、これに対し位置制御用のレーザ光としては例えば波長λ＝６５０nm程度の赤色レーザ光を用いるようにされている。
その上で、記録層１０７と位置制御情報の記録が行われた反射膜１１０との間に形成される反射膜１０８として、上記記録再生用の青紫色レーザ光は反射し、位置制御用の赤色レーザ光は透過するという、波長選択性を有する反射膜を用いるようにしている。
このような構成とすることで、記録／再生時には、位置制御用のレーザ光が適正に反射膜１１０に到達して位置制御のための反射光情報が装置側にて適正に検出されると共に、記録層１０７に記録されたホログラムの再生像が装置側で適正に検出されるようにすることができる。
【００２１】
図１５は、上記により説明した構造を有するホログラム記録媒体１００に対応して記録再生を行う従来の記録再生装置の構成を簡略的に（主に光学系のみ）示した図である。
先ず、記録再生装置には、ホログラムの記録再生のための信号光、参照光を照射するための光学系として、第１レーザ１１５、コリメータレンズ１１６、ＳＬＭ１０１、偏光ビームスプリッタ１１７、１／４波長板１１９、対物レンズ１０２、及びイメージセンサ１０３が設けられる。
第１レーザ１１５は、ホログラムの記録再生のためのレーザ光として、例えば上述した波長λ＝４０５nm程度の青紫色レーザ光を出力する。この第１レーザ１１５から出射されたレーザ光は、コリメータレンズ１１６を介してＳＬＭ１０１に入射する。
先にも述べたように、ＳＬＭ１０１は、入射光に対する空間光変調を施すことで、記録時には信号光と参照光を、また再生時には参照光を生成する。
【００２２】
ＳＬＭ１０１にて空間光変調が施された記録再生用レーザ光は、偏光ビームスプリッタ１１７を透過した後、さらに後述するダイクロイックミラー１１８を透過するようにされる。そして、ダイクロイックミラー１１８を透過した記録再生用レーザ光は、１／４波長板１１９を介した後、対物レンズ１０２により集光されるようにしてホログラム記録媒体１００（記録層１０７）に照射される。
これにより、記録時には信号光と参照光との干渉縞（ホログラム）が記録層１０７に形成されてデータ記録が行われる。
【００２３】
そして、再生時には、参照光の照射により、記録層１０７に記録されたホログラムに応じた再生像が反射膜１０８からの反射光として得られ、該反射光としての再生像は対物レンズ１０２→１／４波長板１１９→ダイクロイックミラー１１８を介して、偏光ビームスプリッタ１１７に入射する。偏光ビームスプリッタ１１７は、このようにホログラム記録媒体１００からの反射光として得られた再生像を反射し、イメージセンサ１０３側に導く。
このようにして再生時には、ホログラム記録媒体１００からの再生像がイメージセンサ１０３により検出されることになる。
【００２４】
また、この場合の記録再生装置には、位置制御用のレーザ光の照射、及び該位置制御用のレーザ光の反射光検出を行うための光学系も設けられる。具体的には、第２レーザ１２０、コリメータレンズ１２１、偏光ビームスプリッタ１２２、ダイクロイックミラー１１８、及びフォトディテクタ１２３である。
【００２５】
第２レーザ１２０は位置制御用のレーザ光として、例えば上述した波長λ＝６５０nm程度の赤色レーザ光を出力する。この第２レーザ１２０からの出射光はコリメータレンズ１２１→偏光ビームスプリッタ１２２を介してダイクロイックミラー１１８に入射する。
ダイクロイックミラー１１８は、第１レーザ１１５からの記録再生用レーザ光は透過し、第２レーザ１２０からの位置制御用レーザ光は反射するという、波長選択性を有するように構成されている。従って、上記偏光ビームスプリッタ１２２を透過した位置制御用レーザ光はダイクロイックミラー１１８にて反射され、１／４波長板１１９側に導かれる。
１／４波長板１１９を介した位置制御用レーザ光は、対物レンズ１０２によってホログラム記録媒体１００に形成された反射膜１１０上に集光するようにして照射される。
【００２６】
なお、確認のために述べておくと、上記のようなダイクロイックミラー１１８が設けられることで、位置制御用のレーザ光と記録再生用のレーザ光とが同一光軸上で合成され、且つこの合成光が共通の対物レンズ１０２を介してホログラム記録媒体１００に照射されるようになっている。
つまりこのことで、位置制御用のレーザ光のビームスポットと記録再生用のビームスポットとが同じ位置に形成されるように図られているものであり、この結果、以下で説明するような位置制御用レーザ光に基づく位置制御動作が行われることで、自動的にホログラムの記録再生位置が制御されるものである。
【００２７】
上記のように位置制御用のレーザ光が反射膜１１０上に照射されることで、反射膜１１０上の記録情報に応じた反射光が得られ、該反射光は対物レンズ１０２→１／４波長板１１９→ダイクロイックミラー１１８を介して、偏光ビームスプリッタ１２２に導かれる。偏光ビームスプリッタ１２２は、このようにしてダイクロイックミラー１１８を介して得られた位置制御用レーザ光の反射光を反射し、これをフォトディテクタ１２３に導く。
【００２８】
フォトディテクタ１２３は、上記のようにして導かれた位置制御用のレーザ光についての反射光を受光し、電気信号に変換してマトリクス回路１２４に供給する。
【００２９】
マトリクス回路１２４は、上記フォトディテクタ１２３としての、複数の受光素子からの出力信号に対するマトリクス演算・増幅回路等を備え、マトリクス演算処理により必要な信号を生成する。具体的には、反射膜１１０上に形成されたピット列についての再生信号に相当する信号（再生信号ＲＦ）、サーボ制御のためのフォーカスエラー信号ＦＥ、トラッキングエラー信号ＴＥなどを生成する。
【００３０】
図示は省略したが、記録再生装置には、上記再生信号ＲＦに基づきアドレス情報の検出やクロックの生成を行うためのアドレス検出回路、クロック生成回路が設けられる。
また、上記アドレス情報や上記トラッキングエラー信号ＴＥに基づき対物レンズ１０２などの位置制御を行うことによって、位置制御用のレーザ光のビームスポット位置の制御を行うサーボ回路が設けられる。このサーボ回路による上記位置制御用レーザ光のビームスポット位置の制御が行われることで、ホログラムの記録再生用のレーザ光のビームスポット位置を、所要のアドレスに移動させたり、またトラックに追従させるなどといったことができるようになっている。すなわち、これによりホログラムの記録／再生位置についての制御が行われるものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３１】
上記のようにして従来のホログラム記録再生システムでは、ホログラムの記録／再生とその位置制御とを、それぞれ波長の異なる２種のレーザ光を用いて別々に行うようにされている。
ここで、従来において、記録再生位置の制御のために波長の異なる別途のレーザ光を用いるようにされているのは、次のような理由による。すなわち、ホログラム記録媒体１００の記録材料としては、上述したフォトポリマーなどが有力視されているが、現状においてホログラムの記録材料には記録パワーについての明確な閾値は存在しないものとなっている。このために、従来の光ディスクの場合のように、記録時以外は低パワーによるレーザ光照射を行ったとしても、モノマーがポリマーに変化してしまい、その部分の記録特性を悪化させるものとなってしまう。つまりこのために、従来の光ディスクと同様に記録再生用のレーザ光のみで位置制御用も併せて行うといったことが避けられてきた。
【００３２】
しかしながら、低パワーによるレーザ光照射を行うようにすれば、記録材料は反応するものの、その程度は微少で済ませることができる。このとき、記録特性の悪化分は、例えば再生時の信号処理などによってカバーするものとすれば、実用に足る充分な再生性能を確保することも可能である。
また、例えば今後の開発により、記録パワーについての閾値の存在する新たな記録材料が実現されることも大いに想定され得る。
例えばこれらの点から、ホログラム記録再生システムにおいても、記録再生のための単一のレーザ光の照射のみで位置制御も併せて行う構成を採ることが考えられる。
【００３３】
ここで、記録再生用のレーザ光の照射のみで位置制御も併せて行うとした場合には、当然のことながら記録再生用のレーザ光の反射光に基づいて位置制御を行うことになるが、そのために、この場合のホログラム記録媒体においては、位置制御のための凹凸断面形状が与えられた層を、記録再生用のレーザ光を反射する反射膜上や、或いはホログラムの記録層と上記反射膜との間に対して設ける必要がある。具体的には、例えば図１に示されるような媒体構造を採ることになる。
【００３４】
しかしながら、このようにホログラムの記録再生用のレーザ光についての反射膜上や記録層と反射膜との間に位置制御のための凹凸断面形状（周期構造）を与えた場合には、ホログラムの記録再生光について、回折光が生じてしまうことになる。
つまり、従来のホログラム記録媒体１００の場合、記録層１０７と反射膜１０８との間に位置制御のための周期構造が与えられていないため、ホログラムの記録再生光について回折光は生じないものとなっていたが、ホログラムの記録再生用のレーザ光の照射により記録再生と位置制御との双方を行うとした場合には、上記のように反射膜上、或いは記録層と反射膜との間に与えられた周期構造の影響により、ホログラムの記録再生光についての回折光が生じてしまう。
【００３５】
このようにホログラムの記録再生光についての回折光が生じた場合、特に再生時においては、検出されるべき０次光としての再生像に対しノイズ光が重畳してしまう可能性がある。
図１６は、その様子を模式的に示している。なおこの図１６では、再生時の実像面（物体面）において得られる再生像・参照光を模式的に示している。またこの図１６ではｍ次（ｍ≠０）の回折光として±１次光のみを例示している。
この図１６に示されるように、ホログラムの記録再生光についての回折光が生じた場合には、実像面（イメージセンサ１０３の結像面と同様の像が得られる面）にて、０次光としての再生像に対してｍ次（ｍ≠０）の回折光としての再生像、参照光が重なってしまう可能性がある。
【００３６】
このようにして、検出されるべき再生像にｍ≠０の１次以上の回折光としての再生像、参照光が重畳してしまった場合には、当然のことながらイメージセンサ１０３にて適正な読み出し信号を得ることができず、再生性能の悪化を招くものとなってしまう。
【００３７】
以上の点からも理解されるように、ホログラム記録再生システムにおいて、単一のレーザ光により記録再生とその位置制御との双方を行うとした場合には、位置制御のための周期構造の影響で生じるホログラムの記録再生光についての回折光がノイズ光として再生像に重畳してしまう可能性があり、結果として、データ再生を正しく行うことができなくなってしまう虞がある。
【課題を解決するための手段】
【００３８】
そこで、本発明では以上のような問題点に鑑み、ホログラム記録媒体として以下のように構成することとした。
つまり、本発明のホログラム記録媒体は、信号光と参照光との干渉縞により上記信号光に応じたホログラムが形成されてデータの記録が行われる記録層と、上記記録層よりも下層側に形成され、所要の周期による周期構造が与えられた周期構造付与層とを備える。
そして、上記周期構造付与層における上記周期構造の周期Ｐが、次式を満たすように設定されているものである。
【数１】
2010027131.tif 000003
ただし上式において、
ＮＡoは、上記信号光と上記参照光とを対物レンズを介して同一光軸上に集光して上記記録層への記録を行い、上記参照光を上記対物レンズを介して上記記録層に照射することで該記録層に記録されたホログラムに応じた再生像を得る記録再生装置の、上記対物レンズにおける上記信号光についての開口数であり、
ＮＡrは、上記対物レンズにおける上記参照光についての開口数であり、
λは記録再生波長である。
【００３９】
また、本発明では記録再生方法として以下のようにすることとした。
つまり、本発明の記録再生方法は、信号光と参照光との干渉縞により上記信号光に応じたホログラムが形成されてデータの記録が行われる記録層と、上記記録層よりも下層側に形成され、所要の周期による周期構造が与えられた周期構造付与層とを備えるホログラム記録媒体について、上記信号光と上記参照光とを対物レンズを介して同一光軸上に集光して上記記録層への記録を行い、上記参照光を上記対物レンズを介して上記記録層に照射することで該記録層に記録されたホログラムに応じた再生像を得る記録再生装置により記録再生を行う記録再生方法であって、次式による条件で記録再生を行うものである。
【数２】
2010027131.tif 000004
ただし上式において、
Ｐは、上記周期構造付与層における上記周期構造の周期であり、
ＮＡoは、上記対物レンズにおける上記信号光についての開口数であり、
ＮＡrは、上記対物レンズにおける上記参照光についての開口数であり、
λは記録再生波長である。
【００４０】
上記のようにして本発明では、記録再生装置の対物レンズにおける上記信号光についての開口数をＮＡo、上記対物レンズにおける上記参照光についての開口数をＮＡr、記録再生波長をλ、ホログラム記録媒体に形成される上記周期構造の周期をＰとしたとき、「Ｐ≦λ／ＮＡo＋ＮＡr」の条件で記録／再生が行われる。
この条件が満たされることで、後述するようにして実像面（物体面）における０次光としての再生像に対しｍ次（ｍ≠０）の回折光としての参照光及び再生像が重ならないようにすることができる。つまり、これによって再生像に対しノイズ光が重畳されてしまうことの防止が図られる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、ホログラムの記録再生光のみの照射で記録再生位置の制御も併せて行うとした場合における、再生像に対するノイズ光の重畳の防止が図られ、上記ノイズ光に起因する再生性能の悪化を防止することができる。
つまり、このような本発明によれば、ホログラムの記録再生光のみの照射で記録／再生位置の制御も併せて行う場合に問題となっていた再生性能の悪化の問題を解決することができ、この結果、本発明によれば、ホログラムの記録再生光のみの照射で記録／再生位置制御も併せて行うシステムの実現化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、発明を実施するための最良の形態（以下実施の形態とする）について説明していく。
[ホログラム記録媒体の構成]
図１は、本発明の一実施形態としてのホログラム記録媒体ＨＭの断面構造について示した図である。
この図１に示されるように、本実施の形態のホログラム記録媒体ＨＭは、上層から順に反射防止膜Ｒ-1、カバー層Ｒ-2、記録層Ｒ-3、反射膜Ｒ-4、基板Ｒ-5が形成されている。
先ず、反射防止膜Ｒ-1は、ＡＲ（Anti Refrection）コーティングが施されることで形成され、不要な光の反射を防止する機能を有する。また、カバー層Ｒ-2は、例えばプラスチック基板やガラス板などで構成され、記録層Ｒ-3の保護のために設けられている。
【００４３】
記録層Ｒ-3は、その材料として例えばフォトポリマーなどが選定され、後の図５に示すレーザダイオード２を光源とするレーザ光による記録／再生が行われることになる。
また、反射膜Ｒ-4は、再生時において上記レーザ光による参照光が照射されたことに応じ、上記記録層Ｒ-3に記録された干渉縞（ホログラム）に応じた再生像が得られた際に、これを反射光として記録再生装置側に戻すために設けられる。
【００４４】
ここで、上記反射膜Ｒ-4の下層には、基板Ｒ-5が設けられている。この基板Ｒ-5に対しては、スパイラル状、又は同心円状に、上記記録層Ｒ-3におけるホログラムの記録／再生位置を案内するためのトラックＴＲが形成されている。この場合、トラックＴＲは、後述するようにしてピット列によるアドレス情報等の情報記録が行われることにより形成されたものとなる。
【００４５】
この基板Ｒ-5における上記トラックＴＲが形成された面（表面）に対し、上記反射膜Ｒ-4が例えばスパッタリングや蒸着などによって成膜される。このことで反射膜Ｒ-4には、上記基板Ｒ-5上に形成されたトラックＴＲを反映した凹凸断面形状が与えられている。
【００４６】
図２、図３は、ホログラム記録媒体ＨＭの平面図である。なお、これら図２、図３では、ホログラム記録媒体ＨＭの反射膜Ｒ-4よりも上層側を剥離した状態での断面を示している。
先ず、これら図２、図３を参照して分かるように、本実施の形態のホログラム記録媒体ＨＭは、円盤状（ディスク状）とされるものである。
【００４７】
そして、このホログラム記録媒体ＨＭにおいて、トラックＴＲは、例えば図２に示されるようにしてスパイラル状に形成される。
或いは、図３に示されるように、トラックＴＲとしては同心円状に複数本形成することもできる。
【００４８】
なお確認のために述べておくと、スパイラル状の場合、トラックＴＲは連続した１本と見ることもできるが、半径方向で見れば、同心円状の場合と同様に、トラックＴＲは複数本形成されていると見ることができる。スパイラル状の場合、連続する１本のトラックには各周回ごとに記録開始位置（回転角）が定められており、該回転角を境に「各トラック」が区切られることになる。
【００４９】
ここで、トラックＴＲは、アドレス情報等を記録したピット列によって形成されている。
例えば、ピット列により記録されるアドレス情報（位置情報）としては、トラック番号情報、及びセクター番号情報を挙げることができる。
この場合のホログラム記録媒体ＨＭでは、例えば形成される全トラックＴＲにそれぞれ通し番号が付されており、その番号情報がトラック番号情報となる。
また本例の場合、記録／再生の単位として所定長のセクターが定められており、ホログラム記録媒体ＨＭは複数のセクターで分割されている。このセクターについても通し番号が付されており、その番号情報が上記セクター番号情報である。
【００５０】
上記トラック番号情報は、各セクターにおいて、例えばその先頭位置に格納されている。また、セクター番号情報は、各セクターにおいて、例えば上記トラック番号情報に続く位置に対して格納されている。
【００５１】
また、本例の場合、トラックＴＲは、半径方向におけるピッチがディスク全面にわたり一定となるようにして形成されている。すなわち、半径方向におけるトラックＴＲの形成間隔（ピッチ）は一定である。
【００５２】
[ホログラム記録再生装置の構成]
続いて、上記ホログラム記録媒体ＨＭに対応してデータの記録再生を行う、実施の形態としての記録再生装置（記録再生装置１とする）の内部構成について、次の図４のブロック図を参照して説明する。
【００５３】
先ず、本実施の形態では、ホログラム記録再生方式として、いわゆるコアキシャル方式を採用するものとしている。すなわち、信号光と参照光とを同一軸上に配置し、それらを共に所定位置にセットされたホログラム記録媒体ＨＭに照射して干渉縞によるホログラムの形成を行ってデータ記録を行い、また再生時には参照光をホログラム記録媒体ＨＭに対して照射することでホログラムの再生像（再生信号光）を得て記録されたデータの再生を行うものである。
【００５４】
図４において、記録再生装置１内には、ホログラム記録媒体ＨＭを保持する媒体保持部（図示せず）が設けられ、記録再生装置内にホログラム記録媒体ＨＭが装填されると、当該媒体保持部によりホログラム記録媒体ＨＭがスピンドルモータ２３によって回転駆動可能に保持される。記録再生装置１では、このように回転駆動されるホログラム記録媒体ＨＭに対し、レーザダイオード（ＬＤ）２を光源とするレーザ光が照射されることによってホログラムページの記録／再生が行われる。
【００５５】
レーザダイオード２は、例えば外部共振器付きレーザダイオードとされ、例えば波長λ＝４０５nm程度のいわゆる青紫色レーザ光を出力する。
レーザダイオード２から出射されたレーザ光は、コリメータレンズ３を介した後、図のようにミラー４→ミラー５を介してＳＬＭ（空間光変調器）６に導かれる。
【００５６】
ＳＬＭ６は、入射光に対する空間光変調として、例えば空間光強度変調（単に強度変調とも言う）を施す。この場合、ＳＬＭ６としては反射型とされ、例えばＤＭＤ（Digital Micromirror Device：登録商標）や反射型液晶パネルなどの空間光変調器が採用される。
このＳＬＭ６は、図示する変調制御部２１から供給される駆動信号に基づき各強度変調素子で光強度を変化させることで、入射光に対し画素単位で強度変調を施す。
【００５７】
ここで、先に述べたように本実施の形態ではホログラム記録再生方式としてコアキシャル方式を採用する。コアキシャル方式が採用される場合、ＳＬＭ６においては、信号光と参照光とを同一光軸上に配置するために、次の図５に示すような各エリアが設定されることになる。
この図５に示されるようにして、ＳＬＭ６においては、その中心を含む略円形の所定範囲のエリアが、信号光エリアＡ２として設定される。そして、この信号光エリアＡ２の外側には、ギャップエリアＡ３を隔てて、略輪状の参照光エリアＡ１が設定されている。
これら信号光エリアＡ２、参照光エリアＡ１の設定により、信号光と参照光とを同一光軸上に配置するようにして照射することができる。
なお、上記ギャップエリアＡ３は、上記参照光エリアＡ１にて生成される参照光が信号光エリアＡ２に漏れ込んで信号光に対するノイズになることを避けるための領域として定められている。
【００５８】
図４において、変調制御部２１は、上記ＳＬＭ６に対する駆動制御を行うことで、記録時には信号光と参照光を、また再生時には参照光のみを生成させる。
具体的に、記録時において上記変調制御部２１は、上記ＳＬＭ６における信号光エリアＡ２の画素は供給される記録データに応じたオン／オフパターンとし、参照光エリアＡ１の画素は予め定められた所定のオン／オフパターンとし、且つそれ以外の画素はすべてオフとするための駆動信号を生成し、これをＳＬＭ６に供給する。この駆動信号に基づきＳＬＭ６による強度変調が行われることで、ＳＬＭ６からの出射光として、それぞれが同一光軸を有するように配置された信号光と参照光とが得られる。
また、再生時において上記変調制御部２１は、上記参照光エリアＡ１内の画素を上記所定のオン／オフパターンとし、それ以外の画素は全てオフとする駆動信号によりＳＬＭ６を駆動制御し、これによって上記参照光のみを生成させる。
【００５９】
なお、記録時において上記変調制御部２１は、入力される記録データの所定単位ごとに上記信号光エリア内のオン／オフパターンを生成し、これによって上記記録データ列の所定単位ごとのデータを格納した信号光が順次生成されるように動作する。これにより、ホログラム記録媒体ＨＭに対しホログラムページ単位（信号光と参照光の１度の干渉縞の形成により記録することのできるデータ単位）によるデータの記録が順次行われるようになっている。
【００６０】
上記ＳＬＭ６にて空間光変調が施された光は、リレーレンズ７→リレーレンズ８によるリレーレンズ系を介した後、偏光ビームスプリッタ９に入射する。偏光ビームスプリッタ９は上記リレーレンズ系を介したレーザ光を透過する。
【００６１】
偏光ビームスプリッタ９を透過したレーザ光は、１／４波長板１０を介した後、ミラー１１にて反射されることで、２軸機構１３に保持された対物レンズ１２を介してホログラム記録媒体ＨＭに照射される。
【００６２】
２軸機構１３は、上記対物レンズ１２をホログラム記録媒体ＨＭに対して接離する方向（フォーカス方向）及び、ホログラム記録媒体ＨＭの半径方向（上記フォーカス方向と直交する方向：トラッキング方向）に対して変位可能に保持する。また、対物レンズ１２を上記フォーカス方向に駆動するためのフォーカスコイル及び、上記トラッキング方向に駆動するためのトラッキングコイルを備えている。
【００６３】
ここで、上記により説明した光路によると、ＳＬＭ６にて空間光変調を受けたレーザ光は、対物レンズ１２を介してホログラム記録媒体ＨＭに対して照射されることになるが、上述したＳＬＭ６による記録時の空間光変調によっては、信号光と参照光とが生成される。従って記録時においてホログラム記録媒体ＨＭには、上記信号光と上記参照光とが照射され、この結果、記録層Ｒ-3にこれらの光の干渉縞によってホログラムが形成され、データの記録が行われる。
【００６４】
また、再生時には、ＳＬＭ６によって参照光のみが生成され、これが上記により説明した光路によってホログラム記録媒体ＨＭに対して照射されることになる。このようにホログラム記録媒体ＨＭに対して参照光が照射されることに応じては、記録層Ｒ-3に記録されたホログラムに応じた回折光（再生像）が得られる。このようにして得られた再生像は、ホログラム記録媒体ＨＭの反射膜Ｒ-4からの反射光として装置側に戻るようにされる。
【００６５】
上記再生像は、対物レンズ１２→ミラー１１→１／４波長板１０を介した後、偏光ビームスプリッタ９に入射する。偏光ビームスプリッタ９は、このようにして１／４波長板１０を介して入射された上記再生像を反射するようにされる。
【００６６】
偏光ビームスプリッタ９による反射光は、図示するようにしてリレーレンズ１４→ミラー１５→リレーレンズ１６によるリレーレンズ系を介して、ハーフミラー１７に入射する。
このハーフミラー１７による一方の透過光は、イメージセンサ１８に対して入射する。
【００６７】
イメージセンサ１８は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどとされ、上記のようにして入射したホログラム記録媒体ＨＭからの再生像を受光し、これを電気信号に変換して画像信号を得る。このようにして得られた画像信号は、記録時に信号光に対して与えたオン／オフパターン（つまり「０」「１」のデータパターン）を反映したものとなっている。すなわち、このようにしてイメージセンサ１８で検出される画像信号が、ホログラム記録媒体ＨＭに対して記録されたデータの読み出し信号に相当する。
【００６８】
データ再生部２２は、上記イメージセンサ１８によって検出された画像信号中に含まれるＳＬＭ６の画素単位の値ごとに、「０」「１」のデータ識別、及び必要に応じて記録変調符号の復調処理等を行って、記録データを再生する。
【００６９】
また、この図４に示す本実施の形態としての記録再生装置１においては、上記ハーフミラー１７によるもう一方の透過光を利用して、ホログラム記録媒体ＨＭの反射膜Ｒ-4上に形成されたピット列からの反射光情報を検出するための構成が設けられている。
具体的に、上記ハーフミラー１７によるもう一方の透過光は、集光レンズ１９を介してフォトディテクタ（ＰＤ）２０に導かれる。
【００７０】
フォトディテクタ２０は、複数の受光素子を備え、上記のようにハーフミラー１７を介して導かれたホログラム記録媒体ＨＭからの反射光を受光し、これを電気信号に変換する。つまり、これによって反射膜Ｒ-4に形成されたピット列からの反射光情報が検出される。
このフォトディテクタ２０により検出された反射光情報（反射光信号）は、マトリクス回路２５に対して供給される。
【００７１】
マトリクス回路２５は、上記フォトディテクタ２０からの反射光信号としての、上記複数の受光素子による出力信号に対するマトリクス演算・増幅回路等を備え、マトリクス演算処理により必要な信号を生成する。
例えば、ホログラム記録媒体ＨＭに形成されたピット列についての再生信号に相当する信号（再生信号ＲＦ）、及びサーボ制御のためのフォーカスエラー信号ＦＥ、トラッキングエラー信号ＴＥなどを生成する。
【００７２】
マトリクス回路２５から出力される再生信号ＲＦはアドレス検出・クロック生成回路２６に供給される。また、上記フォーカスエラー信号ＦＥ及びトラッキングエラー信号ＴＥはサーボ回路２９に供給される。
【００７３】
アドレス検出・クロック生成回路２６は、再生信号ＲＦに基づきアドレス情報の検出を行うと共に、クロックの生成動作を行う。
アドレス情報の検出（再生）については、先に説明したトラック番号情報、及びセクター番号情報の検出を行う。
また、クロック生成動作としては、上記再生信号ＲＦに基づくＰＬＬ処理を行って再生クロックを生成する動作を行う。
アドレス検出・クロック生成回路２６にて検出（再生）されたアドレス情報は、制御部３０に対して供給される。また、図示は省略したが、クロック情報は必要な各部の動作クロックとして供給されることになる。
【００７４】
スピンドル制御回路２４は、スピンドルモータ２３の回転制御を行う。スピンドルモータ２３の回転制御（ホログラム記録媒体ＨＭの回転制御）方式としては、例えばＣＡＶ(Constant Angular Verlocity：角速度一定）方式、又はＣＬＶ(Constant Linear Verlocity)方式を採用することができる。
確認のために述べておくと、ＣＬＶ方式が採用される場合、スピンドル制御回路２４は、上述したアドレス検出・クロック生成回路２６が出力する再生クロックの情報を回転制御情報として入力し、該再生クロックの周期が所定の一定周期となるようにしてスピンドルモータ２３の回転制御を行うことになる。
【００７５】
スライド機構２７は、図中の光学ユニットＵＮをトラッキング方向（ホログラム記録媒体ＨＭの半径方向）にスライド移動可能に保持する。図示するように光学ユニットＵＮとしては、レーザダイオード２、コリメータレンズ３、ミラー４,５、ＳＬＭ６、リレーレンズ７,８、偏光ビームスプリッタ９、１／４波長板１０、ミラー１１、対物レンズ１２、２軸機構１３、リレーレンズ１４,１６、ミラー１５、ハーフミラー１７、イメージセンサ１８、集光レンズ１９、フォトディテクタ２０を含む。
また、スライド駆動部２８は、上記スライド機構２７を駆動するためのモータを備え、上記スライド機構２７は、上記モータによる駆動力に基づき上記光学ユニットＵＮをスライド移動させるように構成されている。
【００７６】
サーボ回路２９は、上述したマトリクス回路２５からのフォーカスエラー信号ＦＥ、トラッキングエラー信号ＴＥに基づき、フォーカス、トラッキング、スレッドの各種サーボ信号を生成しサーボ動作を行う。
即ちフォーカスエラー信号ＦＥ、トラッキングエラー信号ＴＥに応じてフォーカスサーボ信号、トラッキングサーボ信号を生成し、これらを２軸機構１３のドライブ信号（フォーカスドライブ信号、トラッキングドライブ信号）として供給することで、２軸機構１３のフォーカスコイル、トラッキングコイルを上記各サーボ信号に応じたドライブ信号により駆動制御する。これによって、フォトディテクタ２０、マトリクス回路２５、サーボ回路２９、２軸機構１３によるトラッキングサーボループ及びフォーカスサーボループが形成される。
またサーボ回路２９は、制御部３０からの指示に応じてトラッキングサーボループをオフとし、上記トラッキングドライブ信号としてジャンプパルスを出力することで、トラックジャンプ動作を実行させる。
【００７７】
またサーボ回路２９は、トラッキングエラー信号ＴＥの低域成分として得られるスレッドエラー信号や、制御部３０からのシーク動作制御などに基づき、スライド駆動部２８によりスライド機構２７をスライド駆動させ、光学ユニットＵＮ全体をスライド移動させる。
【００７８】
また、サーボ回路２９は、制御部３０からの指示に基づき、スピンドルモータ２３の起動、停止などについての制御も行う。
【００７９】
上記のようなサーボ系の各種動作は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを備えたマイクロコンピュータで構成された制御部３０により制御される。
この制御部３０は、例えば上記ＲＯＭ等の所要のメモリに格納されたプログラムに基づく各演算処理・制御処理を実行することで、記録再生装置１の全体制御を行う。
【００８０】
例えば、制御部３０は、上述したサーボ系の動作を制御することで、ホログラムの記録／再生位置の制御を行う。
具体的に、ホログラム記録媒体ＨＭに記録されている或るデータの再生を行うべき状態となったことに応じては、先ず、目標アドレスへのシーク動作制御を行う。即ちサーボ回路２９に対して指示を行って、上記目標アドレスをターゲットとするアクセス動作を実行させる。ここで、先の説明によれば、ホログラム記録媒体ＨＭに記録されたデータ（ホログラム）の再生時には、参照光が照射される必要がある。このため再生時には、上記シーク動作制御と共に、変調制御部２１により先に説明した再生時に対応したＳＬＭ６の駆動制御動作を実行させて、ＳＬＭ６に参照光を生成させる。
【００８１】
また、例えばホログラム記録媒体ＨＭ上の或る位置にデータを記録するとした場合は、サーボ回路２９に対する指示を行って目標アドレスへのアクセス動作を実行させると共に、変調制御部２１に対し、記録データに応じたＳＬＭ６の駆動制御を開始するように指示を行うことで、参照光と共に、信号光を生成させる。
【００８２】
[本実施の形態の記録フォーマット]
上記による説明からも理解されるように、本実施の形態の記録再生装置１は、レーザダイオード２を光源とする単一のレーザ光の照射により、ホログラム記録媒体ＨＭに対するデータの記録／再生と、記録／再生位置の制御との双方を行うように構成されている。
そして、このことに応じホログラム記録媒体ＨＭとしては、先の図１の断面構造図に示したように、ホログラムの記録再生のためのレーザ光を反射する反射膜Ｒ-4において、ピット列によるトラックＴＲが形成されるようにしている。
【００８３】
しかしながら、上記のようなピット列（凹凸断面形状）などにより周期構造が与えられた反射膜Ｒ-4にてレーザ光を反射させる場合は、ホログラムの記録再生光についての回折光が生じ、先の図１６に示したようにして、実像面（物体面）における０次光としての再生像（検出されるべき再生像）に対し、ｍ次（ｍ≠０）の回折光としての参照光、再生像が重なってしまう可能性があり、その結果、再生性能を著しく悪化させてしまう虞がある。
【００８４】
そこで、本実施の形態では、単一のレーザ光の照射によりホログラムの記録再生とその位置制御との双方を行うことに伴い上記のようにホログラムの記録再生光を周期構造の与えられた反射膜Ｒ-4にて反射させる場合において、上記回折光による再生性能の悪化の防止を図り、これによって単一のレーザ光の照射でホログラムの記録再生とその位置制御との双方を適正に行うことのできる記録再生システムを提供することを目的とする。
【００８５】
ここで、上記のような回折光による再生性能の悪化の防止が図られるようにするためには、次の図６に示されるようにして、実像面における０次光としての再生像に対し、ｍ次（ｍ≠０）の回折光としての参照光が重ならないという条件が満たされるようにすればよい。なお、この図６で図示の都合上、ｍ≠０、即ち１次以上の回折光として±１次光のみを例示している。
このような１次以上の回折光についての条件が満たされるようにするためには、記録再生波長（レーザダイオード２の波長λ）、対物レンズ１２における信号光についてのＮＡ（開口数）及び参照光についてのＮＡ、反射膜Ｒ-4上に形成された凹凸（周期構造）の周期Ｐの値を、それぞれ適切に設定すればよい。
【００８６】
ここで、本実施の形態の場合、反射膜Ｒ-4上に形成された凹凸断面形状の周期Ｐとしては、図７に示すように、ピット列の半径方向ピッチ（トラックＴＲのピッチ）Ｐ1と、ピット列の線方向におけるピッチＰ2とを指すものとなる。
本実施の形態の場合、ホログラム記録媒体ＨＭに形成されるトラックＴＲのピッチは一定であるので、半径方向ピッチＰ1については一定の値となる。
一方、上記線方向におけるピッチＰ2については、記録情報に応じて様々な長さのピット／スペースが形成される関係から、その値を一定のものとして扱うことができない。
この場合、線方向におけるピッチＰ2については、次の考えに基づき、形成されるピット（スペース）のうち最大長のものについてのピッチをその代表値とする。
ここで、回折格子の性質を考えてみると、周期構造の周期Ｐは、その値が大であるほど、１次以上の回折光の回折角は小（つまり実像面における０次光との離間距離は小）となる。換言すれば、周期Ｐは、その値が小であれば、実像面における０次光と１次以上の回折光との離間距離を大とすることができるものであり、従って、上述のように１次以上の回折光が０次光に対して重ならないようにするにあたっては、Ｐの値を所定値よりも小となるように設定すればよい。つまり、このことからも理解されるように、周期Ｐについては、そのうちで最大のものが上記所定値以下であればよく、この点から上記線方向におけるピッチＰ2については、形成されるピット（スペース）のうち最大長のものについてのピッチをその代表値とすればよいものである。
例えば、最大ランレングスが６Ｔとされる場合には、６Ｔ＋６Ｔ＝１２Ｔ分の長さを上記ピッチＰ2の代表値として据えることになる。
【００８７】
また、上述した信号光についてのＮＡ（ＮＡoとする）、上記参照光についてのＮＡ（ＮＡrとする）としては、次の図８に示されるように、それぞれその最外周部までのＮＡを指すものである。
なお確認のために述べておくと、再生時における参照光の照射に応じては、再生像が対物レンズ１２を介して導かれることになるが、このときの再生像は、図８に示されるように、その光軸が信号光の光軸と一致する状態で得られるものとなる。
【００８８】
以上の前提を踏まえた上で、０次光としての再生像に対しｍ次（ｍ≠０）の回折光としての参照光が重ならないようにするためには、上記波長λ、上記信号光についてのＮＡ（ＮＡo）及び参照光についてのＮＡ（ＮＡr）、上記反射膜Ｒ-4上に形成された凹凸断面形状（周期構造）の周期Ｐ（Ｐ1,Ｐ2）について、下記の[式１]を満足する関係が得られるようにすればよい。
【数３】
2010027131.tif 000005
【００８９】
ここで、上記[式１]が満足されることで、０次光としての再生像に１次以上の回折光としての参照光が重ならないようにできる点について、次の図９を用いて説明する。
図９は、上記[式１]の導出手法について説明するための図として、対物レンズ１２の瞳面、ホログラム記録媒体ＨＭ（この場合は反射膜Ｒ-4）上に形成された周期構造（凹凸断面形状）、及び実像面における信号光（再生像）・参照光とそれらの回折光（この場合も±１次光のみ）の関係を示している。
【００９０】
先ず、周期Ｐによる周期構造を有する回折格子に対して、波長λによる光が入射されたことを想定してみる。この場合、ｍ次の回折光の回折角θは、次の[式２]により表されるものとなる。
【数４】
2010027131.tif 000006
この[式２]によると、回折角θは、回折次数が小であるほど小となることが分かる。従って、本例のように０次光にｍ次（ｍ≠０）の回折光が重ならない条件を導出するにあたっては、最も回折角θが小となる±１次光についてのみ考慮すればよいことになる。
また、＋１次光、−１次光について、[式２]によれば、それぞれの回折角θの絶対値は同じとなることが分かる。従って以下では、＋１次光のみについて考えるものとする。なお以下、＋１次光については単に１次光と記す。
【００９１】
図９に示すように、１次光の回折角θをφとおく。この場合、ｍ＝１であるので、[式２]は次の[式３]とおくことができる。
【数５】
2010027131.tif 000007
【００９２】
また、対物レンズ１２の焦点距離ｆ、開口数ＮＡ、瞳面上での光入射領域半径Ｒの関係は、次の[式４]で表すことができる。
【数６】
2010027131.tif 000008
同様に、瞳面上の任意の位置ｘと対物レンズ１２から出射される光線角度αとの関係は、次の[式５]で表される。
【数７】
2010027131.tif 000009
【００９３】
ここで、[式１]〜「式５」における全てのパラメータを対物レンズ１２における焦点距離（この場合はｆ＝１）で正規化すれば、瞳面上（実像面）における０次光に対する１次光のオフセット量（各光の光軸間の距離）は、[式１][式５]より、
【数８】
2010027131.tif 000010
とおくことができる。
また、瞳面上での信号光（再生像）入射領域の半径は、[式４]より、
【数９】
2010027131.tif 000011
とおくことができる。
同様に、瞳面上での参照光入射領域の半径（光軸中心から参照光最外周部までの距離）は、
【数１０】
2010027131.tif 000012
とおくことができる。
【００９４】
ここで、以上の前提を図９に照らし合わせてみると、瞳面上における１次光の参照光の最外周部の位置は、０次光の光軸中心から先の[式３]のオフセット量（λ／Ｐ）分離れた位置を起点として、この位置から上述の参照光入射領域の半径ＮＡrだけ戻った位置となる。従ってこのことより、０次光としての再生像に１次光としての参照光（ひいては１次以上の回折光としての参照光）が重ならない条件としては、
【数１１】
2010027131.tif 000013
となる。これを変形すれば、
【数１２】
2010027131.tif 000014
となり、先の[式１]が導出されることが理解できる。
【００９５】
本実施の形態のホログラム記録媒体ＨＭは、反射膜Ｒ-4上に形成されるピット列（周囲構造）について、その半径方向のピッチＰ（Ｐ1）及び線方向のピッチＰ（Ｐ2）がそれぞれ上記[式１]を満足するようにして設定されている。
また、本実施の形態の記録再生装置１は、対物レンズ１２における信号光についての開口数ＮＡo（上述した瞳面上での信号光（再生像）入射領域についての開口数）、及び参照光についての開口数ＮＡr（光軸中心から瞳面上での参照光入射領域の外周部までの領域についての開口数）、及び記録再生波長（レーザダイオード２の波長）が、ホログラム記録媒体ＨＭにおける上記半径方向のピッチＰ（Ｐ1）及び線方向のピッチＰ（Ｐ2）の何れに対しても、[式１]を満足するようにして設定されている。
このことで、本実施の形態のホログラム記録媒体ＨＭ、記録再生装置１によれば、実像面において、０次光としての再生像にｍ次（ｍ≠０）光としての参照光（及び再生像）が重ならないようにすることができる。
【００９６】
以上のようにして本実施の形態によれば、実像面において、再生像に対しｍ次（ｍ≠０）の回折光がノイズ光として重畳してしまうことが防止され、再生性能の悪化を防止することができる。つまり、このような本実施の形態によれば、単一のレーザ光によりホログラムの記録／再生と記録／再生位置の制御との双方を行う場合における再生性能の悪化の問題点が解決されるものであり、結果、本実施の形態によれば、単一のレーザ光によりホログラムの記録／再生と記録／再生位置の制御との双方を適正に行うことのできるホログラム記録再生システムを提供することができる。
【００９７】
また、このように単一のレーザ光の照射によりホログラムの記録／再生と記録／再生位置の制御との双方が可能なシステムを実現できることで、記録再生装置１の構成は簡略化することができる。
つまり、従来例としての、位置制御用レーザ光を別途用いる構成においては、位置制御用レーザ光を記録再生用レーザ光と同一光軸上に合成して照射するための光学系（図１５における第２レーザ１２０、コリメータレンズ１２１、偏光ビームスプリッタ１２２、ダイクロイックミラー１１８など）を設ける必要があったが、本実施の形態では、これら位置制御用レーザ光を別途照射するための構成は不要とすることができ、その分、装置構成を簡略化することができる。
このように装置構成の簡略化が図られることで、装置サイズの小型化、及び装置製造コストの削減を図ることができる。
【００９８】
また、本実施の形態によれば、記録媒体の構成も簡略化することができる。
具体的に、先の図１４に示した従来のホログラム記録媒体１００では、位置制御用レーザ光を反射させるための反射膜１１０を別途形成する必要があったが、本実施の形態ではこの反射膜１１０は省略することができる。
また、従来のホログラム記録媒体１１０において、ホログラムの記録再生光を反射するための反射膜１０８としては波長選択性を有するが必要であったが、本実施の形態のホログラム記録媒体ＨＭにおいて、ホログラムの記録再生光を反射するために用いる反射膜Ｒ-4は、特に波長選択性を有する必要はないものとできる。
このようにして本実施の形態によれば、ホログラム記録媒体の構成を簡略化することができ、これによって媒体製造コストの削減を図ることができる。
【００９９】
また、従来の位置制御用レーザ光を用いる構成とする場合には、以下のような問題点もあった。
すなわち、従来の位置制御用レーザ光を用いる手法は、予め工場出荷時などに２つのレーザ光の光軸が一致するようにして光学系を調整しておくことで、位置制御用レーザ光の照射に基づく位置制御によってホログラムの記録再生位置の制御が適正に行われるようにしていたが、２つのレーザ光の光軸は、記録／再生中の熱による影響や経時変化などによって徐々にずれていってしまう可能性があった。これに伴い、従来の構成では、ホログラムの記録層における適正な位置を対象としてデータ記録／再生を行うことができなくなってしまう可能性があり、その結果、記録／再生性能が悪化してしまう虞があった。
【０１００】
これに対し、単一レーザ光の照射でホログラムの記録／再生、及び記録／再生位置の制御の双方を行うことのできる本実施の形態によれば、このように位置制御用のレーザ光を別途照射する場合における記録／再生性能の悪化は生じないものとすることができ、この意味で、従来よりも安定した記録／再生性能を確保することができる。
【０１０１】
[変形例]
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明としてはこれまでに説明した具体例に限定されるべきものではない。
例えばこれまでの説明では、ホログラム記録媒体ＨＭには、ピット列によるトラックＴＲが形成される場合を例示したが、トラックＴＲとしては、次の図１０に示されるようにして、連続溝（グルーブ）で形成されたものであってもよい。
この図１０では、直線のグルーブによりトラックＴＲが形成された場合を例示しているが、グルーブを周期的に蛇行させるように形成することで、該蛇行の周期情報により位置情報の記録を行うようにすることもできる。その場合、記録再生装置１側では、ホログラム記録媒体ＨＭ上に形成されたグルーブの蛇行周期の情報を検出した結果に基づき位置情報（アドレス情報）・クロックを再生することになる。
ここで、このようにグルーブによるトラックＴＲのみが形成される場合、[式１]を満たすにあたって設定されるべき周期Ｐは、半径方向におけるトラックＴＲのピッチＰ1のみとなる。
【０１０２】
また、位置情報の記録は、ピット列や上述のグルーブの蛇行周期の情報のみでなく、例えば次の図１１に示されるようにして、マーク列の形成により行うこともできる。
この場合、[式１]における周期Ｐについては、ピット列の場合と同様に半径方向のピッチＰ1と線方向のピッチＰ2（この場合も形成されるマーク／スペースのうち最大長のもののピッチとする）となる。
【０１０３】
ここで、マーク列の形成により位置情報の記録を行う場合、ホログラム記録媒体ＨＭの構造は２種が想定される。
例えば、反射膜Ｒ-4に直接的にマークを形成することができ、その場合、ホログラム記録媒体ＨＭの断面構造は、例えば先の図１に示したものと同様に、反射防止膜Ｒ-1→カバー層Ｒ-2→記録層Ｒ-3→反射膜Ｒ-4→基板Ｒ-5の順で各層が形成されることになる。確認のために述べておくと、この場合の基板Ｒ-5に対しては凹凸断面形状は与えられないものとなる。
【０１０４】
また、ホログラムの記録層Ｒ-3と反射膜Ｒ-4との間に、例えば有機（又は無機）色素材料や相変化膜などによるマーク記録層を別途挿入するものとし、該マーク記録層へのマークの形成により位置情報の記録を行うこともできる。
なお、確認のために述べておくと、このように反射膜Ｒ-4自体ではなく反射膜Ｒ-4の上層に周期構造が与えられた場合としても、ホログラムの記録再生光についての回折光が生じることになる。従ってこの場合も、周期構造（この場合はマーク列）の周期Ｐ、各開口数ＮＡ、記録再生波長λについて[式１]の条件が満たされることで、再生像に対するノイズ光の重畳による再生性能の悪化の防止を図ることができる。
【０１０５】
なお、マークによる周期構造を形成する場合としても、マークを線方向に断続的に形成するのではなく、先の図１０に示したグルーブのように連続的に形成することもできる。
この場合、[式１]における周期Ｐは半径方向のピッチＰ1のみとなる。
【０１０６】
ここで、確認のために述べておくと、本発明において「周期構造」とは、例えばこれまでに例示したピットやマーク、グルーブなどのように、入射光に対して与えられる変化が他の部分とは異なるように構成された部分が所要の周期で形成された構造を指す。
また、この説明からも理解されるように、「周期構造の周期」とは、上記「入射光に対して与えられる変化が他の部分とは異なるように構成された部分」の形成周期を意味するものである。
【０１０７】
また、これまでの説明では、本発明のホログラム記録媒体が反射膜を有する反射型媒体とされる場合を例示したが、本発明のホログラム記録媒体としては反射膜を有さない透過型媒体とされる場合も有り得る。
透過型のホログラム記録媒体としては、ホログラムの記録層Ｒ-3の下層に、「周期構造」が与えられて位置情報の記録が行われた周期構造付与層が形成される。
透過型のホログラム記録媒体の場合、記録層Ｒ-3からの再生像（及び記録層Ｒ-3を透過した参照光）は、ホログラム記録媒体全体を透過して、レーザ光の入射面（図１の場合では反射防止膜Ｒ-1側の面）とは反対側の面から出力されることになる。従ってこの場合の記録再生装置としては、このように透過光として得られる再生像を検出できるように、光学系の構成が変更されることになる。具体的に、この場合の記録再生装置では、反射光として得られる再生像をイメージセンサ１８に導くための偏光ビームスプリッタ９（及び１／４波長板１０）は省略される。この場合の記録再生装置では、上述のようにレーザ光の入射面とは逆側の面から出力される透過光（信号光又は再生像、及び参照光）を集光するための集光レンズ、及び該集光レンズを介して得られる上記透過光をイメージセンサ１８・フォトディテクタ２０に導くための光学系を設けるようにする。これにより、透過型のホログラム記録媒体に対応してホログラムの記録再生、及び記録再生位置の制御を行うことのできる記録再生装置を実現することができる。
【０１０８】
なお確認のために述べておくと、透過型媒体とされる場合も、ホログラムの記録再生光についての回折光が生じ、反射型の場合と同様の問題が生じる可能性があり、従ってこの場合も、[式１]を満たす周期Ｐ、開口数ＮＡo、開口数ＮＡr、記録再生波長λが設定されることで、同様に再生性能の悪化の防止を図ることができる。
ここで、上記により説明した記録再生装置の構成からも理解されるように、この場合、開口数ＮＡo、ＮＡrについては、ホログラム記録媒体に照射するレーザ光の出力端となる対物レンズ（１２）についてのＮＡo、ＮＡrと、ホログラム記録媒体の透過光を集光する集光レンズ（対物レンズ）についてのＮＡo、ＮＡrの双方が該当することになる。
【０１０９】
また、これまでに説明したホログラム記録媒体の構造はあくまで一例を示したものに過ぎず、本発明のホログラム記録媒体としては、少なくともその断面構造として、「信号光と参照光との干渉縞により上記信号光に応じたホログラムが形成されてデータの記録が行われる記録層」と、「上記記録層よりも下層側に形成され、所要の周期による周期構造が与えられた周期構造付与層」とが備えられたものであればよい。このようにホログラムの記録層とその下層側に周期構造付与層が設けられた構造とされた場合、再生像、参照光についての回折光が生じるので、この場合に[式１]を満たす条件が設定されることで、回折光による再生性能の悪化の問題を解決することができる。
なお確認のために述べておくと、ここで言う「下層側」とは、記録／再生のための光が入射される面を上面、該上面とは逆側の面を下面として、上面→下面の方向を指すものである。
【０１１０】
また、これまでの説明では、記録再生装置において、再生像の検出を行うイメージセンサ１８とは別に、位置制御用の光情報検出を行うフォトディテクタ２０を設ける場合を例示したが、このようなフォトディテクタ２０は省略し、イメージセンサ１８の受光信号に基づき記録／再生位置の制御を行うように構成することもできる。
【０１１１】
また、これまでの説明では、信号光エリアＡ２が円形となるように設定され、またこれに伴い参照光エリアＡ１が輪状となるように設定される場合を例示したが、参照光エリアＡ１、信号光エリアＡ２の形状はこれらに限定されるべきものでなく、例えば矩形状など他の形状となるように設定することもでき、その場合にも、本発明は好適に適用することができる。
【０１１２】
また、これまでの説明では、記録再生装置として、[式１]の条件を満たす開口数ＮＡo,ＮＡr、及び記録再生波長λが設定される場合のみを例示したが、本発明の記録再生装置は、ホログラムの記録再生のための単一のレーザ光の照射によりホログラムの記録／再生及び記録／再生位置の制御の双方を行うように構成されたものである。
このような構成によれば、先に述べた、別途位置制御用のレーザ光を用いるとする場合の問題の解決を図ることのできる記録再生装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】実施の形態としてのホログラム記録媒体の断面構造を示した図である。
【図２】ホログラム記録媒体に与えられた周期構造の一例を示した図である。
【図３】ホログラム記録媒体に与えられた周期構造の他の例を示した図である。
【図４】実施の形態としての記録再生装置の内部構成を示したブロック図である。
【図５】空間光変調器に設定される信号光エリア、参照光エリア、ギャップエリアの各エリアについて説明するための図である。
【図６】実像面における０次光としての再生像・参照光と±１次光としての再生像・参照光とを例示した図である。
【図７】ピット列によるトラックが形成される場合の周期Ｐについて説明するための図である。
【図８】対物レンズにおける信号光についての開口数（ＮＡo）及び参照光についての開口数（ＮＡr）について説明するための図である。
【図９】実施の形態としての記録再生条件の導出手法について説明するための図である。
【図１０】周期構造についての変形例について説明するための図である。
【図１１】周期構造についての他の変形例について説明するための図である。
【図１２】ホログラム記録媒体に対するデータの記録手法について説明するための図である。
【図１３】ホログラム記録媒体に記録されたデータの再生手法について説明するための図である。
【図１４】従来例としてのホログラム記録媒体の断面構造を示した図である。
【図１５】従来例としての記録再生装置の内部構成を示した図である。
【図１６】従来の問題点について説明するための図として、実像面にて得られる再生像・参照光の様子を示した図である。
【符号の説明】
【０１１４】
ＨＭ  ホログラム記録媒体、Ｒ-1  反射防止膜、Ｒ-2  カバー層、Ｒ-3  記録層、Ｒ-4  反射膜、Ｒ-5  基板、１  記録再生装置、２  レーザダイオード、３  コリメータレンズ、４,５,１１,１５  ミラー、６  ＳＬＭ、７,８,１４,１６  リレーレンズ、９  偏光ビームスプリッタ、１０  １／４波長板、１２  対物レンズ、１３  ２軸機構、１７  ハーフミラー、１８  イメージセンサ、１９  集光レンズ、２０  フォトディテクタ、２１  変調制御部、２２  データ再生部、２３  スピンドルモータ、２４  スピンドル制御回路、２５  マトリクス回路、２６  アドレス検出・クロック生成回路、２７  スライド機構、２８  スライド駆動部、２９  サーボ回路、３０  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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