(57)【要約】【課題】良好なホログラム記録再生特性を損なうことなく、トラッキングおよびシーク時トラックカウントの安定性がよく、フォーマット効率が高く、かつＤＶＤやＣＤとの互換性に優れた連続トラッキングサーボを適用できるホログラム記録媒体を提供する。【解決手段】記録ビームおよび参照ビームが入射される光入射面と反対の面が、ヘッダ部とデータ部を含むサーボ面となっている透明基板と、透明基板のサーボ面に形成された反射層と、透明基板の光入射面に設けられたホログラム記録層とを具備し、サーボ面のデータ部に連続したトラッキンググルーブが形成され、トラッキンググルーブの幅が、データを記録する位置で記録ビームおよび参照ビームのｅ−２径以上に調整され、かつデータを記録しない位置で参照ビームのｅ−２径未満に調整されているホログラム記録媒体。【選択図】    図８
2004335010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボビーム、記録ビームおよび参照ビームが入射される光入射面と反対の面が、ヘッダ部とデータ部を含むサーボ面となっている透明基板と、前記透明基板のサーボ面に形成された反射層と、前記透明基板の光入射面に設けられたホログラム記録層とを具備し、前記サーボ面のデータ部に連続したトラッキンググルーブが形成され、前記トラッキンググルーブの幅が、サーボビームのｅ−２径未満、かつ記録ビームおよび参照ビームのｅ−２径以上に調整されていることを特徴とするホログラム記録媒体。
【請求項２】
記録ビームおよび参照ビームが入射される光入射面と反対の面が、ヘッダ部とデータ部を含むサーボ面となっている透明基板と、前記透明基板のサーボ面に形成された反射層と、前記透明基板の光入射面に設けられたホログラム記録層とを具備し、前記サーボ面のデータ部に連続したトラッキンググルーブが形成され、前記トラッキンググルーブの幅が、データを記録する位置で記録ビームおよび参照ビームのｅ−２径以上に調整され、かつデータを記録しない位置で参照ビームのｅ−２径未満に調整されていることを特徴とするホログラム記録媒体。
【請求項３】
記録ビームおよび参照ビームが入射される光入射面と反対の面がヘッダ部とデータ部を含むサーボ面となっている透明基板と、前記透明基板のサーボ面に形成された反射層と、前記透明基板の光入射面に設けられたホログラム記録層とを具備し、前記サーボ面のデータ部に連続したトラッキンググルーブが形成され、前記トラッキンググルーブの深さが消光条件に設定されており、前記トラッキンググルーブの幅が記録ビームおよび参照ビームのｅ−２径の４０％以下、２０％以上に設定されていることを特徴とするホログラム記録媒体。
【請求項４】
サーボビーム、記録ビームおよび参照ビームが入射される光入射面と反対の面が、ヘッダ部とデータ部を含むサーボ面となっている透明基板と、前記透明基板のサーボ面に形成された反射層と、前記透明基板の光入射面に設けられたホログラム記録層とを具備し、前記サーボ面のデータ部に連続したトラッキンググルーブが形成され、前記トラッキンググルーブの幅が、サーボビームのｅ−２径未満、かつ記録ビームおよび参照ビームのｅ−２径以上に調整されているホログラム記録媒体の記録再生方法であって、
サーボビームを出射するサーボ光源と、記録再生光源と、サーボ光源および記録再生光源とホログラム記録媒体との間に設けられた光学系とを用意し、前記記録再生光源から出射される光を二つに分割して記録ビームおよび参照ビームとし、記録ビームおよび参照ビームの両方を直線偏光にしてそれらの偏光面を互いに直交させ、記録ビームおよび参照ビームが前記ホログラム記録層に入射する前にそれらの偏光面を揃えるように調整し、
前記サーボビームを、焦点位置を前記サーボ面に合わせて照射し、反射されたサーボビームを利用してトラッキングサーボを行い、
前記記録ビームおよび参照ビームの両方を、焦点位置を前記サーボ面に合わせ、記録位置で同時に照射することによりホログラム記録層への記録を行い、
前記参照ビームのみを、焦点位置を前記サーボ面に合わせ、記録位置で照射することによりホログラム記録層の再生を行う
ことを特徴とするホログラム記録再生方法。
【請求項５】
記録ビームおよび参照ビームが入射される光入射面と反対の面が、ヘッダ部とデータ部を含むサーボ面となっている透明基板と、前記透明基板のサーボ面に形成された反射層と、前記透明基板の光入射面に設けられたホログラム記録層とを具備し、前記サーボ面のデータ部に連続したトラッキンググルーブが形成され、前記トラッキンググルーブの幅が、データを記録する位置で記録ビームおよび参照ビームのｅ−２径以上に調整され、かつデータを記録しない位置で参照ビームのｅ−２径未満に調整されているホログラム記録媒体の記録再生方法であって、
記録再生光源と、記録再生光源とホログラム記録媒体との間に設けられた光学系とを用意し、前記記録再生光源から出射される光を二つに分割して記録ビームおよび参照ビームとし、記録ビームおよび参照ビームの両方を直線偏光にしてそれらの偏光面を互いに直交させ、記録ビームおよび参照ビームが前記ホログラム記録層に入射する前にそれらの偏光面を揃えるように調整し、
前記参照ビームのみを、焦点位置を前記サーボ面に合わせ、データを記録しない位置で照射し、反射された参照ビームを利用してトラッキングサーボを行い、
前記記録ビームおよび参照ビームの両方を、焦点位置を前記サーボ面に合わせ、記録位置で同時に照射することによりホログラム記録層への記録を行い、
前記参照ビームのみを、焦点位置を前記サーボ面に合わせ、記録位置で照射することによりホログラム記録層の再生を行う
ことを特徴とするホログラム記録再生方法。
【請求項６】
記録ビームおよび参照ビームが入射される光入射面と反対の面がヘッダ部とデータ部を含むサーボ面となっている透明基板と、前記透明基板のサーボ面に形成された反射層と、前記透明基板の光入射面に設けられたホログラム記録層とを具備し、前記サーボ面のデータ部に連続したトラッキンググルーブが形成され、前記トラッキンググルーブの深さが消光条件に設定されており、前記トラッキンググルーブの幅が記録ビームおよび参照ビームのｅ−２径の４０％以下、２０％以上に設定されているホログラム記録媒体の記録再生方法であって、
記録再生光源と、記録再生光源とホログラム記録媒体との間に設けられた光学系とを用意し、前記記録再生光源から出射される光を二つに分割して記録ビームおよび参照ビームとし、記録ビームおよび参照ビームの両方を直線偏光にしてそれらの偏光面を互いに直交させ、記録ビームおよび参照ビームが前記ホログラム記録層に入射する前にそれらの偏光面を揃えるように調整し、
前記参照ビームのみを、焦点位置を前記サーボ面に合わせ、データを記録しない位置で照射し、反射された参照ビームを利用してトラッキングサーボを行い、
前記記録ビームおよび参照ビームの両方を、焦点位置を前記サーボ面に合わせ、記録位置で同時に照射することによりホログラム記録層への記録を行い、
前記参照ビームのみを、焦点位置を前記サーボ面に合わせ、記録位置で照射することによりホログラム記録層の再生を行う
ことを特徴とするホログラム記録再生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラム記録媒体およびホログラム記録再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光ビームを照射して情報の再生または記録再生を行う光記録媒体と光記録装置は、ＨＤＤと比較して媒体互換性および長期保存性という利点を有し、テープと比較して高速アクセス性という利点を有するため、コンピューターのバックアップ用記憶デバイス、家庭用の画像再生または記録再生記憶デバイス、車載用ナビケータ、ハンディカムやパーソナルディジタルアシスト機器用の記憶デバイス、医療、放送、映画などプロ用記憶デバイスなど、幅広い分野で普及し、または採用が検討され始めている。
【０００３】
光記憶デバイスをより一層普及させ、その応用分野を広げる上では、記憶容量とデータ転送速度の更なる向上が要求されている。従来から、光記憶デバイスの主流をなすのは、円盤状の形状を有する記録媒体である光ディスクであるが、これはディスク状という形態特有の高速アクセス性と使い勝手のよさが好まれているためである。
【０００４】
光ディスクとしては、再生専用型のＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−ＲＯＭ、追記型のＷＯＲＭ，ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ、書換え型のＣＤ−ＲＷ，ＤＶＤ−ＲＡＭ，ＤＶＤ±ＲＷ，ＭＯが幅広く普及している。これらの光ディスクは全て、光ビームを対物レンズによって回折限界近くまで絞り込み、媒体の記録面に焦点を合わせて照射し、情報の再生または記録再生を行っている。このため、記憶容量を増加させる上では、原理的には、光の波長を短くするかまたは対物レンズの開口数を大きくすることが唯一の対策といってよい。これは、短波長化、高開口数化以外にも、マークエッジ記録、ランド・グルーブ記録、ＰＲＭＬに代表される変復調技術、異なる焦点位置に複数の記録面を配する片面多層記録技術、超解像再生技術などが提案されているが、全て記録面に焦点を合わせる方式を採用しているため、実質的に光源の短波長化と対物レンズの高開口数化が記憶容量を決定するためである。
【０００５】
上述した従来の光ディスクとは全く異なる原理を用いる光記録方式として、ホログラム記録が提案されている。ホログラム記録では、記録媒体に回折限界まで絞り込んだビームは照射しない。ホログラム記録では従来の光ディスクの１０００倍程度の厚みに設定された記録媒体を用い、媒体中に厚み方向も含めて三次元的に記録を行う。このとき液晶シャッタまたはデジタルミラーアレーを用いて、情報をフレームまたはページごと一括して記録する。記録原理は、記録ビーム（情報変調された平面波または球面波）と参照ビーム（情報変調されていない平面波または球面波）を媒体に同時に照射して、記録ビームと参照ビームが干渉して光強度を強め合った部分に光学変化を形成することにある。この光学変化は情報信号に従った干渉パターンとして、媒体中に三次元的に記録される。また、ホログラム記録層の同一場所または重なり合う場所に、角度多重またはシフト多重で異なる干渉パターンを記録することができる。再生は、参照ビームのみを媒体に照射して媒体中に記録された干渉パターンに応じて散乱された光または透過した光を利用し、フレームまたはページごと一括して行う。角度多重記録した場合には、参照ビームを媒体の同一の場所に角度を変えながら照射することにより、異なる干渉パターンを多重再生できる。シフト多重記録した場合には、参照ビームを１０μｍ程度シフトさせて照射することにより、重なり合う干渉パターンを多重再生できる。
【０００６】
このようにホログラム記録は、一回の光照射でフレームごとまたはページごとのデータを一括して記録再生できること、媒体の同一の場所または重なり合う場所に異なる情報を記録再生できることから、従来のビットバイビット記録方式（一回の光の照射で１ビットのみを記録再生する方式）の光記録に比べて、格段の大容量化、高転送速度化が期待できる方式である。
【０００７】
ホログラム記録に関しては従来から多数の提案がなされているが、そのほとんどは透過型角度多重記録方式を採用するものである（例えば、特許文献１参照）。これは、数１００μｍ程度の厚みのホログラム記録層に記録ビームと参照ビームを同時照射して干渉パターンを記録する際に、記録ビームと参照ビームの相対的な入射角度を変えながら、同一の場所に異なる干渉パターンを記録する方式である。再生は、参照ビームのみを記録した位置に角度を変えながら照射し、媒体の透過光を検出することにより行う。この透過型角度多重方式は、極めて高い記憶容量を得やすいという利点を持つ。一方、この方式は、角度ズレに対する許容度が少ないこと、入射光学系と透過再生光学系の位置合わせ精度に対する許容度が少ないことなどが欠点として挙げられ、システムの小型化、低価格化が困難であった。
【０００８】
近年、上記した透過型角度多重記録方式の課題を解決する目的で、反射型コリニア記録再生方式が提案されている（例えば、特許文献２〜５参照）。この方式では、透明基板の光入射面と反対の面に反射層を形成し、透明基板の光入射面にホログラム記録層を形成した媒体を用いる。記録ビームおよび参照ビームを媒体のホログラム記録層へ同軸入射して焦点位置を反射面に合わせ、ホログラム記録層中で入射した参照ビームまたは記録ビームと反射面で反射された記録ビームまたは参照ビームとを干渉させて干渉パターンを記録する。特許文献２〜５などの方式では、記録ビームと参照ビームを互いに直交する直線偏光とし、媒体入射面に最も近接して対物レンズを設ける。この対物レンズの光入射側に、偏光面を＋４５°回転させるジャイレータと−４５°回転させるジャイレータ（２分割ジャイレータ）を設ける。記録ビームと参照ビームは、ジャイレータ入射前にはその偏光面が直交しており、記録ビームはジャイレータで＋４５°（または−４５°）回転され、参照ビームはもう一方のジャイレータで−４５°（または＋４５°）回転される。このようにすると記録ビームと参照ビームの偏光面が一致し、これら二つのビームを、対物レンズを介して媒体に入射すると、ホログラム記録層中で記録ビームと参照ビームが干渉し、記録ビームに載せた情報に応じた干渉パターンが形成される。再生は、媒体に参照ビームのみを照射し、記録済みの干渉パターンを、記録時と同様に反射型で読み出すことにより行う。ジャイレータ入射前は記録ビームと参照ビームは偏光面が直交するため、入射光学系では干渉を起こさない。このため、ホログラム記録層において、きれいな干渉パターンが記録され、それを確実に再生することができる。
【０００９】
反射型コリニア記録再生方式においてはシフト多重が用いられる。例えば、一つのデータ部の長さが数１００μｍである場合（この長さは基板厚、記録層厚に依存する）、１０μｍ程度シフトさせて異なる干渉パターンを記録再生する。角度多重の場合と同様に、物理的には同一の場所に複数の干渉パターンを独立に形成し、かつ独立に再生できる。この反射型コリニア記録再生方式では、光学系は一つでよく、入射光学系と検出光学系が同一の構成で済むため、透過型のような光学系の位置合わせの課題がないという利点がある。さらに、焦点位置を中心とした同心円状の波面で記録再生するためシフト量の許容量が大きい、現行のＤＶＤ，ＣＤとの互換性に優れている、といった利点を有する。
【００１０】
ところで、従来の反射型コリニア方式のホログラム記録媒体においてはサンプルサーボを用いていた。この理由は、トラッキングガイドグルーブ（溝）を設けて連続サーボを実施しようとすると、記録ビームまたは参照ビームがトラッキンググルーブで乱反射されて所望の記録が不可能になるとされていたためであった。しかし、サンプルサーボ方式は、サーボの安定性に劣る、シーク時のトラックカウントミスを発生しやすい、フォーマット効率が低い、という基本的課題を有する。また、連続サーボ方式を採用している現行の記録型ＤＶＤ，ＣＤとの互換性を考慮すると、サンプルサーボを用いた反射型コリニア・ホログラム記録方式では互換性をとるのが困難になる。このことは、ホログラム記録媒体を民生品として展開する上で非常に重大な問題になる。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００２−４０９０８号公報
【００１２】
【特許文献２】
特開平１１−３１１９３７号公報
【００１３】
【特許文献３】
特開２００２−１２３９４９号公報
【００１４】
【特許文献４】
特開２００２−１２３９４８号公報
【００１５】
【特許文献５】
特開２００２−１８３９７５号公報
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、良好なホログラム記録再生特性を損なうことなく、トラッキングおよびシーク時トラックカウントの安定性がよく、フォーマット効率が高く、かつＤＶＤやＣＤとの互換性に優れた連続トラッキングサーボを適用できるホログラム記録媒体およびホログラム記録方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の態様に係るホログラム記録媒体は、サーボビーム、記録ビームおよび参照ビームが入射される光入射面と反対の面が、ヘッダ部とデータ部を含むサーボ面となっている透明基板と、前記透明基板のサーボ面に形成された反射層と、前記透明基板の光入射面に設けられたホログラム記録層とを具備し、前記サーボ面のデータ部に連続したトラッキンググルーブが形成され、前記トラッキンググルーブの幅が、サーボビームのｅ−２径未満、かつ記録ビームおよび参照ビームのｅ−２径以上に調整されていることを特徴とする。
【００１８】
本発明の第２の態様に係るホログラム記録媒体は、記録ビームおよび参照ビームが入射される光入射面と反対の面が、ヘッダ部とデータ部を含むサーボ面となっている透明基板と、前記透明基板のサーボ面に形成された反射層と、前記透明基板の光入射面に設けられたホログラム記録層とを具備し、前記サーボ面のデータ部に連続したトラッキンググルーブが形成され、前記トラッキンググルーブの幅が、データを記録する位置で記録ビームおよび参照ビームのｅ−２径以上に調整され、かつデータを記録しない位置で参照ビームのｅ−２径未満に調整されていることを特徴とする。
【００１９】
本発明の第３の態様に係るホログラム記録媒体は、記録ビームおよび参照ビームが入射される光入射面と反対の面がヘッダ部とデータ部を含むサーボ面となっている透明基板と、前記透明基板のサーボ面に形成された反射層と、前記透明基板の光入射面に設けられたホログラム記録層とを具備し、前記サーボ面のデータ部に連続したトラッキンググルーブが形成され、前記トラッキンググルーブの深さが消光条件に設定されており、前記トラッキンググルーブの幅が記録ビームおよび参照ビームのｅ−２径の４０％以下、２０％以上に設定されていることを特徴とする。
【００２０】
本発明の第１の態様に係るホログラム記録媒体に対するホログラム記録再生方法は、サーボビーム、記録ビームおよび参照ビームが入射される光入射面と反対の面が、ヘッダ部とデータ部を含むサーボ面となっている透明基板と、前記透明基板のサーボ面に形成された反射層と、前記透明基板の光入射面に設けられたホログラム記録層とを具備し、前記サーボ面のデータ部に連続したトラッキンググルーブが形成され、前記トラッキンググルーブの幅が、サーボビームのｅ−２径未満、かつ記録ビームおよび参照ビームのｅ−２径以上に調整されているホログラム記録媒体の記録再生方法であって；サーボビームを出射するサーボ光源と、記録再生光源と、サーボ光源および記録再生光源とホログラム記録媒体との間に設けられた光学系とを用意し、前記記録再生光源から出射される光を二つに分割して記録ビームおよび参照ビームとし、記録ビームおよび参照ビームの両方を直線偏光にしてそれらの偏光面を互いに直交させ、記録ビームおよび参照ビームが前記ホログラム記録層に入射する前にそれらの偏光面を揃えるように調整し；前記サーボビームを、焦点位置を前記サーボ面に合わせて照射し、反射されたサーボビームを利用してトラッキングサーボを行い；前記記録ビームおよび参照ビームの両方を、焦点位置を前記サーボ面に合わせ、記録位置で同時に照射することによりホログラム記録層への記録を行い；前記参照ビームのみを、焦点位置を前記サーボ面に合わせ、記録位置で照射することによりホログラム記録層の再生を行うことを特徴とする。
【００２１】
本発明の第２の態様に係るホログラム記録媒体に対するホログラム記録再生方法は、記録ビームおよび参照ビームが入射される光入射面と反対の面が、ヘッダ部とデータ部を含むサーボ面となっている透明基板と、前記透明基板のサーボ面に形成された反射層と、前記透明基板の光入射面に設けられたホログラム記録層とを具備し、前記サーボ面のデータ部に連続したトラッキンググルーブが形成され、前記トラッキンググルーブの幅が、データを記録する位置で記録ビームおよび参照ビームのｅ−２径以上に調整され、かつデータを記録しない位置で参照ビームのｅ−２径未満に調整されているホログラム記録媒体の記録再生方法であって；記録再生光源と、記録再生光源とホログラム記録媒体との間に設けられた光学系とを用意し、前記記録再生光源から出射される光を二つに分割して記録ビームおよび参照ビームとし、記録ビームおよび参照ビームの両方を直線偏光にしてそれらの偏光面を互いに直交させ、記録ビームおよび参照ビームが前記ホログラム記録層に入射する前にそれらの偏光面を揃えるように調整し；前記参照ビームのみを、焦点位置を前記サーボ面に合わせ、データを記録しない位置で照射し、反射された参照ビームを利用してトラッキングサーボを行い；前記記録ビームおよび参照ビームの両方を、焦点位置を前記サーボ面に合わせ、記録位置で同時に照射することによりホログラム記録層への記録を行い；前記参照ビームのみを、焦点位置を前記サーボ面に合わせ、記録位置で照射することによりホログラム記録層の再生を行うことを特徴とする。
【００２２】
本発明の第３の態様に係るホログラム記録媒体に対するホログラム記録再生方法は、記録ビームおよび参照ビームが入射される光入射面と反対の面がヘッダ部とデータ部を含むサーボ面となっている透明基板と、前記透明基板のサーボ面に形成された反射層と、前記透明基板の光入射面に設けられたホログラム記録層とを具備し、前記サーボ面のデータ部に連続したトラッキンググルーブが形成され、前記トラッキンググルーブの深さが消光条件に設定されており、前記トラッキンググルーブの幅が記録ビームおよび参照ビームのｅ−２径の４０％以下、２０％以上に設定されているホログラム記録媒体の記録再生方法であって；記録再生光源と、記録再生光源とホログラム記録媒体との間に設けられた光学系とを用意し、前記記録再生光源から出射される光を二つに分割して記録ビームおよび参照ビームとし、記録ビームおよび参照ビームの両方を直線偏光にしてそれらの偏光面を互いに直交させ、記録ビームおよび参照ビームが前記ホログラム記録層に入射する前にそれらの偏光面を揃えるように調整し；前記参照ビームのみを、焦点位置を前記サーボ面に合わせ、データを記録しない位置で照射し、反射された参照ビームを利用してトラッキングサーボを行い；前記記録ビームおよび参照ビームの両方を、焦点位置を前記サーボ面に合わせ、記録位置で同時に照射することによりホログラム記録層への記録を行い；前記参照ビームのみを、焦点位置を前記サーボ面に合わせ、記録位置で照射することによりホログラム記録層の再生を行うことを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るホログラム記録媒体およびホログラム記録再生方法をより詳細に説明する。
【００２４】
（記録原理）
図１は本発明の実施形態における反射型コリニア方式のホログラム記録媒体の記録原理を示す概略図である。この図には、ホログラム記録媒体１０と記録再生光学系２０の一部を図示している。図１に示すホログラム記録媒体１０は、透明基板１１の下面に反射層１２が形成され、透明基板１１の上面にホログラム記録層１４および保護層１５が形成される構造を有する。この図に示すように、透明基板１１の上面が光入射面となっており、光入射面と反対の面である下面がサーボ面として用いられる。本発明の実施形態に係るホログラム記録媒体では、後に詳細に説明するように、サーボ面にヘッダ部およびデータ部が規定されるとともに、データ部に連続したトラッキングガイドグルーブが形成されている。
【００２５】
図１において、実線（この図ではＳ偏光）は記録ビームを、破線（この図ではＰ偏光）は参照ビームを示す。このように記録ビームと参照ビームとで線種を変えて図示したのは、理解を容易にするためであり、実際には記録ビームも参照ビームも同一の光源から発せられた同一波長の光ビームである。
【００２６】
記録ビームの入射系にはシャッタ２１と空間変調器（ＳＬＭ）２２が設けられている。ＳＬＭ２２を情報信号で駆動することにより、記録ビームに情報信号を載せる。Ｓ偏光の記録ビームは偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２３に入射し、ホログラム記録媒体１０の方向へ９０°曲げられた後、２分割ジャイレータ２４を通過する。図１の例では、２分割ジャイレータ２４の右側が＋４５°の回転に設定され、左側が−４５°の回転に設定されている。Ｓ偏光の記録ビームのうち、ジャイレータ２４の右側を通過したビームは偏光面がＳ＋４５°に回転され、左側を通過したビームは偏光面がＳ−４５°に回転された後、対物レンズ２５を通過してホログラム記録媒体１０に集光照射される。
【００２７】
一方、Ｐ偏光の参照ビームはＰＢＳ２３の上側から入射してＰＢＳ２３を直進する。参照ビームのうち、ジャイレータ２４の右側を通過したビームは偏光面がＰ＋４５°に回転され、左側を通過したビームは偏光面がＰ−４５°に回転された後、対物レンズ２５を通してホログラム記録媒体１０に集光照射される。
【００２８】
ここで、例えばＳ＋４５°の偏光面を有する記録ビームとＰ−４５°の偏光面を有する参照ビームは互いに偏光面が一致しているため、図１に示した通り、ホログラム記録層１４中に情報信号に応じた干渉パターン１６を形成する。図１では、Ｓ＋４５°の偏光面を有する記録ビームとＰ−４５°の偏光面を有する参照ビームによる干渉パターンのみを示しているが、Ｓ−４５°の偏光面を有する記録ビームとＰ＋４５°の偏光面を有する参照ビームも互いに偏光面が一致しているため、ホログラム記録層１４中に情報信号に応じた干渉パターンを形成する。また、図１では、Ｓ＋４５°の入射記録ビームとＰ−４５°の反射参照ビームとが、ホログラム記録層１４の右側で干渉する態様のみを図示しているが、Ｓ＋４５°の反射記録ビームとＰ−４５°の入射参照ビームとが、ホログラム記録層１４の左側で干渉する態様もある。従って、ホログラム記録層１４中には、ＳＬＭ２２の信号が二重に記録されることになる。ホログラム記録層１４と基板１１とを合わせた厚みは一般的には数１００μｍから１ｍｍ程度に設定されるので、記録ビームと参照ビームの光路差はほとんどなく、ホログラム記録層１４のほぼ同一の場所に、図１の構成ではＳＬＭ２２の上部（ジャイレータ２４の右側に入射）と下部（ジャイレータ２４の左側に入射）の情報信号が、ホログラム記録層１４の左右に二重に記録される。ＳＬＭ２２の上部と下部では情報パターンが異なるため二重書きになるが、ＳＬＭ２２の上部および下部ともホログラム記録層１４の左右に二回ずつ同一の干渉パターンを形成するため、透過型角度多重再生に比較して信号品質が劣ることはない。
【００２９】
（再生原理）
図２は本発明の実施形態における反射型コリニア方式のホログラム記録媒体の再生原理を示す概略図である。この図には、図１と同じ構成部材を図示している。再生時には記録ビームの入射系にあるシャッタ２１を閉じる。シャッタ２１は、再生時に記録媒体１０側へ記録ビームが入射するのを防止する機能を持てば十分なので、液晶シャッタ、Ｓ偏光反射板、全反射板などを用いることができる。再生時には、Ｐ偏光の参照ビームのみを用いる。ここで、ＰＢＳ２３の左側から入射する再生用の参照ビームに着目する。入射Ｐ偏光はジャイレータ２４の左側を通過し偏光面をＰ−４５°に回転され、対物レンズ２５を通して干渉パターン１６が記録された記録媒体１０に入射する。図２では、図１に対応させて、Ｐ−４５°の反射参照ビームが干渉パターン１６により回折される様子を図示している。この例では、記録済みの干渉パターン１６はＳ＋４５°の記録ビームとＰ−４５°の参照ビームによって形成されたものなので、ここにＰ−４５°の再生用参照ビームが入射すると、干渉パターン１６に従って回折され、対物レンズ２５側へ戻る。対物レンズ２５を通過した回折光は、入射時とは逆側の方向からジャイレータ２４を通過するので、＋４５°だけ回転される。従って、結果的にＰ−４５°＋４５°＝Ｐに戻り、ＰＢＳ２３を直進して再生光学系（図２には図示せず）に入力される。
【００３０】
干渉パターン１６で回折されなかった反射参照ビームの一部は直進して対物レンズ２５の右側を通過する。このビームはジャイレータ２４の右側を下側から通過するので、Ｐ−４５°−４５°＝Ｓとなり、ＰＢＳ２３を直進できずにＳＬＭ２２側へ９０°曲げられる。したがって、このビームが再生光学系に入力されることはなく、全くノイズ源にはならない。
【００３１】
また、Ｐ−４５°の入射参照ビームの一部は、反射層１２に入射する前にホログラム記録層１４の左側に書き込まれた同一干渉パターンによっても回折を受けて信号に寄与する。すなわち、再生信号は、図２に図示した反射参照ビームの回折と、入射参照ビームの回折が加わったものであるため、信号品質が向上する。ＰＢＳ２３の右側から入射した再生用参照ビーム（図２では破線で表示）についても、Ｐ＋４５°で媒体１０に入射すること以外は、Ｐ−４５°で媒体１０に入射する再生用参照ビームと同様に振舞う。
【００３２】
（記録再生光学系の基本構成）
図３は本発明の実施形態における、サーボ光学系を含むホログラム記録再生光学系の基本構成を示す図である。記述の図１および図２は、図３の光学系の一部とホログラム記録媒体１０を図示したものである。
【００３３】
記録再生光源３１には、ホログラム記録に適したコヒーレント長の長いレーザ光源が用いられる。現在、ホログラム記録に用いられている最も一般的な光源は波長５３２ｎｍの固体レーザであるが、Ｋｒ＋ガスレーザまたは外部共振器付き半導体レーザ（波長は青色から近赤外まで自由に選択でき、典型的には４０５ｎｍ，６５０ｎｍ，７８０ｎｍなどである）を用いることもできる。また、将来的には、後述するＤＦＢ，ＤＢＲ，ＶＣＳＥＬなど、外部共振器がなくてもコヒーレント長の長い半導体レーザ素子（ＬＤ）が安価に入手可能になり、記録再生光源３１として用いることができることが期待される。
【００３４】
記録再生光源３１を発した光は、録再光源用レンズ３２で平行光にされた後、λ／２板３３で記録ビームと参照ビームの強度調整がなされる（使用する光源に依存するが、記録再生光源３１と録再光源用レンズ３２の間にビーム成形プリズムなどを設けてもよい）。強度調整はλ／２板３３を回転させることで実施できる。後述するように、記録時に記録媒体１０へ入射するＳ偏光の記録ビームとＰ偏光の参照ビームの強度を一致させることが好ましい。記録・参照ビームはλ／２板３３を通過した後、光源側ＰＢＳ３４へ入射され、Ｓ偏光の記録ビーム（図３で光源側ＰＢＳ３４の下側へ進行する光）とＰ偏光の参照ビーム（図３で光源側ＰＢＳ３４の左側へ進行する光）に分割される。
【００３５】
記録ビームは、シャッタ（図３には図示せず）、ＳＬＭ２２を通して、第１ハーフミラー（第１ＨＭ）３５に入射される。記録ビームの一部は光検出器（記録ビームＰＤ）３６へ入射され、その強度が検出される。また、第１ＨＭ３５で光路を９０°曲げられた他の一部の記録ビームは、媒体側のＰＢＳ２３へ入射され、ここで再び光路を９０°曲げられてホログラム記録媒体１０へ入射される。なお、記録ビームＰＤによる記録ビーム強度検出を行わない場合には、第１ＨＭ３５の代わりにＳ偏光に対して全反射のＰＢＳを設けて、記録ビームの利用効率を高めるようにしてもよい。
【００３６】
一方、Ｐ偏光の参照ビームは光源側ＰＢＳ３４を直線的に通過し、第２ＨＭ３７に入射される。参照ビームの一部は光検出器（参照ビームＰＤ）３８へ入射され、その強度が検出される。また、第２ＨＭ３７で光路を９０°曲げられた他の一部の参照ビームは、媒体側のＰＢＳ２３を通過してホログラム記録媒体１０へ入射される。
【００３７】
上記のように、記録ビームＰＤ３６によって記録ビーム強度を検出し、参照ビームＰＤ３８によって参照ビーム強度を検出し、ホログラム記録媒体１０へ入射する記録ビームと参照ビームの強度が一致するように、λ／２板３３にフィードバックすることが好ましい。
【００３８】
その後は、前述の図１および図２を参照して詳述した通りの記録再生原理に従って、記録再生動作が行われる。ここで、再生光学系について説明を補足する。図２で説明した通り、再生に寄与する回折光はＰ偏光に戻り、ＰＢＳ２３を直進し、更に第２ＨＭ３７を直進（一部は光源側ＰＢＳ３４に反射し光源側に戻る）して、結像レンズ３９（必ずしも設ける必要はない）によって集光され、ＣＣＤ検出器４０へ入射される。干渉パターンはＣＣＤ検出器４０によって一括して再生され、電気信号に変換されて検出される。再生光の一部は第２ＨＭ３７によって光源３１側へ戻るが、必要に応じて光源３１のフロントエンドまたはバックエンドにモニターを設け、高周波重畳などして光源３１を駆動すれば、光源３１を出射する光の安定性を保持できる。
【００３９】
図３に示すように、記録再生光源３１と独立して、オプションでサーボにのみ使用するサーボ光源５１を設けてもよい。２つの光源の波長を変化させる、具体的にはサーボ光源５１の波長を記録再生光源３１の波長より長波長に設定するのが一般的である。例えば、記録再生光源３１の波長を４０５ｎｍとする場合、サーボ光源５１の波長を５３２ｎｍ，６５０ｎｍ，７８０ｎｍなどにする。また、記録再生光源３１の波長を５３２ｎｍとする場合、サーボ光源５１の波長を６５０ｎｍ，７８０ｎｍなどとする。この場合、サーボビームはサーボ光源用レンズ５２、光源側ＰＢＳ３４、第１ＨＭ３５、媒体側ＰＢＳ２３を経由する光路を通してホログラム記録媒体１０へ入射される。ただし、ＰＢＳの設計に依存して、サーボビームの光路を変えてもよい。
【００４０】
本発明の実施形態においては、サーボビーム（または参照ビーム）をホログラム記録媒体１０に入射し、サーボ面からの反射ビームを利用してフォーカシング、トラッキング、アドレシングを行う。参照ビームをサーボビームの代わりに用いる場合には、サーボ光源を設ける必要はない。
【００４１】
図３では、ホログラム記録媒体１０のサーボ面で反射されたサーボビーム（または参照ビーム）は、媒体側ＰＢＳ２３で光路を９０°曲げられ、第１ＨＭ３５へ入射されて直進し、サーボ用レンズ４１を通してフォーカシングおよびトラッキングのための４分割ＰＤを含むサーボ検出系４２へ入射されるようになっている。なお、サーボ面から反射してきたサーボビーム（または参照ビーム）を、多段に設けられたハーフミラーを通して検出し、フォーカシング、トラッキング、アドレシングを各々独立に行ってもよい。こうしたサーボビーム検出系には、基本的に従来のＤＶＤやＣＤと同様な構成を採用することができる。フォーカシング、トラッキング、アドレシング制御は、検出したサーボビーム（または参照ビーム）を電気信号に変換してコントローラに入力し、コントローラからボイスコイルモータ（ＶＣＭ）２６へ制御信号を送って対物レンズ２５をメカニカルに駆動させて行う。
【００４２】
（媒体構造）
図４は本発明の実施形態に係るホログラム記録媒体の基本構造の一例を示す断面図である。図４に示すように、透明基板１１の下面（光入射面と反対の面）がサーボ面１１ｓとなっており、このサーボ面１１ｓに反射層１２が形成されている。透明基板１１の上面（光入射面）には中間層１３、ホログラム記録層１４および保護層１５が形成されている。
【００４３】
透明基板１１としては、数１００μｍから１ｍｍ程度の厚みの透明材料を用いるのが一般的である。基板材料には、ガラスのほか、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、非晶質ポリオレフィンなどに代表される透明樹脂を用いることができる。
【００４４】
基板は数μｍから１００μｍ程度の厚みにしてもよい。この場合、基板材料として透明な熱硬化性樹脂膜、ＵＶ硬化型樹脂膜などを用いるのが好ましく、例えばホログラム記録層をキャスティング法などで形成した後に必要に応じて中間層を形成し、その上に基板材料を塗布して形成する方法が用いられる。
【００４５】
基板は数１０ｎｍから１μｍ程度の厚みにしてもよい。この場合、基板材料として、ＳｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ４，ＡｌＮ，Ａｌ２Ｏ３，ＢＮ，ＴｉＯ２，ＭｇＦ２，ＣａＦ２，Ｙ２Ｏ３，ＩＴＯ，Ｉｎ２Ｏ３，ＺｎＯ，ＺｒＯ２，Ｎｂ２Ｏ５，ＳｎＯ２，ＴｅＯ，ＤＬＣ，Ｃ−Ｈ系重合膜、Ｃ−Ｆ系重合膜などの透明材料を用いるのが好ましく、例えばスパッタ法、蒸着法、プラズマ重合などに代表される薄膜形成法が用いられる。
【００４６】
上記のように基板の材料は広い範囲から選択できる。ただし、サーボ面の形成を考慮すると、基板にガラスを用いてフォトポリマープロセス（ＰＰ）でレジストからなるサーボパターンを設けるか、または基板にポリカーボネートを代表とする透明樹脂を用いて射出成形法によりサーボパターンを設けるのがより好ましい。
【００４７】
反射層１２には動作波長に対して全反射型の薄膜材料を用いるのが好ましい。具体的には、４００ｎｍ〜７８０ｎｍの波長に対してはＡｌ合金、Ａｇ合金が好ましく、６５０ｎｍ以上の波長に対してはＡｌ合金、Ａｇ合金に加えてＡｕ，Ｃｕ合金，ＴｉＮなどを用いることができる。反射層１２の厚さは全反射となるように、５０ｎｍ以上が好ましく、１００ｎｍ以上がより好ましい。
【００４８】
中間層１３は必須ではないが、基板１１に樹脂を用いる場合には樹脂基板と有機系ホログラム記録層との間での相互拡散を防止する上で、透明な中間層１３を設けることが好ましい。中間層材料としては、ＳｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ４，ＡｌＮ，Ａｌ２Ｏ３，ＢＮ，ＴｉＯ２，ＭｇＦ２，ＣａＦ２，Ｙ２Ｏ３，ＩＴＯ，Ｉｎ２Ｏ３，ＺｎＯ，ＺｒＯ２，Ｎｂ２Ｏ５，ＳｎＯ２，ＴｅＯ，ＤＬＣ，Ｃ−Ｈ系重合膜、Ｃ−Ｆ系重合膜などの透明材料を用いることができるほか、熱硬化性樹脂膜、ＵＶ硬化型樹脂膜なども用いることができる
ホログラム記録層１４は基本的に有機材料を用いて形成される。追記型（一回記録・多数回再生型）ホログラム記録層には、フォトポリマー、フォトアドレサブルポリマーなどが好適に用いられる。書換え型ホログラム記録層には、フォトリフラクティブポリマーが好適に用いられる。ホログラム記録層１４の典型的な膜厚は上述した通り数１００μｍ程度であるが、目標とする記憶容量およびデータ転送速度に応じて、数１０μｍから数ｍｍまでの広い範囲で設定することができる。例えばフォトポリマーは、基本成分としてモノマー、イニシエータ（光重合開始剤または光電荷発生剤など）およびマトリクス（ポリマーまたはオリゴマーなど）を含む。ホログラム記録層１４へ記録ビームと参照ビームを同時に照射することによって、マトリクス中でイニシエータが機能し、モノマーが光重合して干渉パターン通りの屈折率分布が生じる。この結果、ホログラム記録がなされる。
【００４９】
保護層１５は必須ではないが、ホログラム記録層１４の機械的保護のためには設けることが好ましい。保護層１５はバルクのガラス材料、透明樹脂材料でもよいし、上述した中間層１３と同様の透明薄膜材料でもよい。また、高感度のフォトブリーチ機能を有する膜、フォトクロミック機能を有する膜を保護層として用いれば、自然光によるホログラム記録層の劣化を防止でき、シェルフライフの向上に繋がるので好ましい。なお、記録前の記録層はモノマーを分散した準安定状態なので自然光劣化が課題となるが、記録後の記録層は干渉パターンに応じてモノマーの重合が完了した安定状態にあるので、保護層がなくてもアーカイバルライフは問題とならない。
【００５０】
図４に示したような、本発明の実施形態に係るホログラム記録媒体を製造するには種々の方法を用いることができる。例えば、（１）反射層１２の設けられた基板１１上に、直接または中間層１３を介して、ホログラム記録層１４および必要に応じて保護層１５を形成する方法、（２）基板１１上に、直接または中間層１３を介して、ホログラム記録層１４および必要に応じて保護層１５を形成した後、反射層１２を形成する方法、（３）基板１１に反射層１２および必要に応じて中間層１３を形成し、一方で独立にキャスト法などでホログラム記録層１４および必要に応じて保護層１５を形成し、続いて基板１１または中間層１３とホログラム記録層１４を透明樹脂などで貼り合せる方法、などが挙げられる。
【００５１】
（サーボ面の構造）
本発明の実施形態に係るホログラム記録媒体では、サーボ面の構造が重要である。サーボ面１１ｓは透明基板１１の下面（光入射側と反対の面）に形成され、サーボ面にサーボビーム（または参照ビーム）の焦点が合わされ、その反射ビームに基づいてフォーカシング、トラッキング、アドレシングなどのサーボが行われる。
【００５２】
以下においては、まず従来のホログラム記録媒体におけるサーボ面を説明し、次いでこれと対比して、本発明の実施形態に係るホログラム記録媒体におけるサーボ面を説明する。
【００５３】
従来例のホログラム記録媒体におけるサーボ面の構造
図５は従来のホログラム記録媒体におけるサーボ面の構造の一例を示す平面図である。この図は、透明基板の光入射面からサーボ面を見込んだものである。後述するように、ディスク状のホログラム記録媒体を用いる場合、サーボ面は一般的に、ディスクラジアル方向にトラック分割され、タンジェンシャル方向にセクター分割される。図５に示すように、トラック方向に沿ってヘッダ部６１とデータ部６５が交互に形成されている。ヘッダ部６１はトラッキングピット列６２、ミラー面からなるセクターマーク６３、およびアドレス情報、制御情報を載せたアドレスピットパターン６４を含み、ユーザデータが記録されるデータ部６５はミラー面となっている。
【００５４】
すなわち、従来のホログラム記録媒体では、サンプルサーボによりトラッキングを行っていた。この最大の理由は、データ部６５にトラッキンググルーブを設けると、その凹凸部で記録ビーム、参照ビームが散乱を受け、所望の干渉パターンを記録再生するのが困難になるとされていたためである。しかし、前述した通り、サンプルサーボは、トラッキングの安定性が悪く、シーク時にトラックカウントミスを起こしやすく、フォーマット効率が低く、また、現行のＣＤ，ＤＶＤとの互換性の取りにくい手法である。
【００５５】
本発明の実施形態に係るホログラム記録媒体におけるサーボ面の構造
以下、本発明の実施形態に係る反射型コリニア・シフト多重記録方式のホログラム記録媒体におけるサーボ面の構造について説明する。本発明の実施形態に係るホログラム記録媒体は連続サーボを可能にするものであり、従来のホログラム記録媒体において用いられていたサンプルサーボの有する課題を全て解決することができる。
【００５６】
本発明の実施形態に係るサーボ方式は以下の３通りに分類される。
［１］サーボ面（焦点位置）上での記録・参照ビームのスポットサイズとサーボビームのスポットサイズとの違いを利用して連続サーボをとる方法。
［２］記録・参照ビームをサーボビームとして兼用し、シフト多重の記録位置を連続サーボパターンで特定しつつ、記録位置以外では参照ビームのみを照射して連続サーボをとる方法。
［３］記録・参照ビームをサーボビームとして兼用し、トラッキンググルーブの深さを消光条件にするとともに、グルーブ幅を狭くしてグルーブ両端の鏡面反射光により記録再生を行いつつ、幅狭のグルーブから連続サーボをとる方法。
【００５７】
図６を参照して、本発明の実施形態に係るホログラム記録媒体のサーボ面の基本的な構造を説明する。図６においては、ラジアル方向に並んだ２つのトラッキンググルーブ１００によって規定される２つのトラックを図示している。例えばこの図の下側をディスク内周側として、下側のトラックをＭ番目のトラック、上側のトラックを（Ｍ＋１）番目のトラックとする。グルーブはスパイラルでもコンセントリックでも構わないが、現行ＣＤ，ＤＶＤとの互換性を考慮するとスパイラルグルーブを用いるのが好ましい。ラジアル方向のトラックピッチＰｔは概ねシフト量に等しく設定される。このシフト量は前述した通り１０μｍ程度であり、むしろ現行のＣＤ，ＤＶＤよりも粗いため、マスタリングが容易である。
【００５８】
図６に示す本発明の実施形態では、図５に示す従来技術と異なり、データ部７５において実質的に連続なグルーブ１００が設けられている。実質的という意味はデータ部７５内で完全に連続になっていなくてもよく、途中にグルーブのない領域が含まれていてもよいことを意味する。図６に示す本発明の実施形態ではヘッダ部７１はアドレス情報、制御情報を載せたアドレスピットパターンを有していればよく、図５に示す従来技術のようなトラッキングピット列は不要なので、その分フォーマット効率が高い。また、従来技術のサンプルサーボではデータ長を長くとるとトラッキングが外れやすいが、本発明ではデータ長を長くとってもトラッキングが可能であり、この点からもフォーマット効率が格段に高いことが明らかである。また、従来のサンプルサーボではシーク時にサーボビームがヘッダ部のピット列を鎖交しないとトラックカウントミスしてしまうのに対して、本発明の実施形態ではサーボビームがヘッダ部およびデータ部のいずれを鎖交してもトラックカウントできる。本発明の実施形態に係るセクター構造は、現行のＣＤ，ＤＶＤ（ＲＯＭ，Ｒ，ＲＷ，ＲＡＭ）のものと類似なので、互換性も取りやすいことは自明である。
【００５９】
以下、上記で概略的に説明した３通りの方法の各々についてより詳細に説明する。
【００６０】
実施形態［１］
図７に本発明の第１の実施形態に係るホログラム記録媒体のサーボ面の構造を示す。第１の実施形態では、トラッキンググルーブ１１０の幅を、サーボビームのｅ−２径より狭く、かつ記録・参照ビームのｅ−２径より広く設定する。例えば、記録再生光源として波長４０５ｎｍの外部共振器付きＬＤ、サーボ光源として波長７８０ｎｍのＬＤ、対物レンズとして開口数（ＮＡ）０．４５のものを用いた場合、サーボ面でのｅ−２径は、波長４０５ｎｍの記録・参照ビームに対して約７５０ｎｍ、波長７８０ｎｍのサーボビームに対して約１４４０ｎｍとなる。ここで、焦点位置におけるガウス型スポットのｅ−２径とはいわゆるスポットサイズである。ただし、記録再生ビームのｅ−２径より外側の部分での乱反射も考慮すると、ｅ−２径（スポットサイズ）に代わる有効径として、ｅ−２径の約１．２倍（約８９０ｎｍ）、さらにｅ−２径の約１．５倍（約１１２０ｎｍ）を用いることが好ましい。また、良好なトラッキング特性を取る上では、グルーブ幅をサーボビームのｅ−２径の２０％〜８０％程度の範囲、好ましくは３０％〜８０％にするのがよく、この例では約２９０ｎｍ〜１１５０ｎｍ、好ましくは約４３０ｎｍ〜１１５０ｎｍとなる。従って、両者の共通集合を選ぶと、トラッキンググルーブ幅を、約７５０ｎｍ〜１１５０ｎｍ、より好ましくは８９０ｎｍ〜１１５０ｎｍ、更に好ましくは１１２０ｎｍ〜１１５０ｎｍに設定するのがよい。
【００６１】
上述したように、トラッキンググルーブ１１０の幅と、サーボビームのｅ−２径および記録・参照ビームのｅ−２径との関係を図７に示したように設定すれば、記録・参照ビームはトラッキンググルーブ面から実質的に鏡面反射するので乱反射なしに所望の干渉パターンをホログラム記録層中に記録できるとともに、サーボビームによって安定な連続トラッキングサーボを行うことが可能となる。
【００６２】
実施形態［２］
図８に本発明の第２の実施形態に係るホログラム記録媒体のサーボ面の構造を示す。第２の実施形態では、トラッキンググルーブ１２０の幅が、データを記録する位置Ｄで記録・参照ビームのｅ−２径以上に調整され、かつデータを記録しない位置Ｔで参照ビームのｅ−２径未満に調整されている。ただし、記録再生ビームのｅ−２径より外側の部分での乱反射も考慮すると、ｅ−２径に代わる有効径として、ｅ−２径の約１．２倍（約８９０ｎｍ）、さらにｅ−２径の約１．５倍（約１１２０ｎｍ）を用いることが好ましい。例えば、記録再生光源として波長４０５ｎｍの外部共振器付きＬＤ、対物レンズとしてＮＡ０．４５のものを用いた場合、データを記録する位置でトラッキンググルーブ幅を約７５０ｎｍ以上、好ましくは８９０ｎｍ以上、より好ましくは１１２０ｎｍ以上とする。また、データを記録しない位置（上記記録位置以外）では、トラッキンググルーブ幅を参照ビームのｅ−２径の２０％〜８０％程度の範囲、好ましくは３０％〜８０％にするのがよく、トラッキンググルーブ幅を約１５０ｎｍ〜６００ｎｍ、好ましくは２２０ｎｍ〜６００ｎｍとする。
【００６３】
上述したように、トラッキンググルーブの記録位置および記録位置以外での幅と、記録・参照ビームのｅ−２径との関係を図８に示したように設定すれば、記録・参照ビームはトラッキンググルーブ面の記録位置から実質的に鏡面反射するので、乱反射なしに所望の干渉パターンをホログラム記録層中に記録できるとともに、記録位置以外の部分では参照ビームによって安定な連続トラッキングサーボを行うことが可能となる。この実施形態では、連続的なトラッキンググルーブ自体で記録位置が特定できるため、サーボを掛けながら記録位置を特定できるという利点がある。
【００６４】
実施形態［３］
図９に本発明の第３の実施形態に係るホログラム記録媒体のサーボ面の構造を示す。第３の実施形態では、トラッキンググルーブ１３０の深さを消光条件であるλ／（４ｎ）に設定する。ここで、ｎは基板の屈折率である。
【００６５】
このようにトラッキンググルーブ１３０の深さを消光条件に設定することによって、トラッキンググルーブ１３０からは反射光が戻ってこず、トラッキンググルーブ１３０両側の鏡面からの反射光によって所望の干渉パターンをホログラム記録層中に形成できる。また、参照ビームを用いて連続サーボを行うことが可能である。この場合、十分なトラッキング信号が得られるように、トラッキンググルーブ１３０の幅（下限）を参照ビームのｅ−２径の２０％以上とする。この実施形態ではグルーブ両側の鏡面反射光を干渉パターンの形成に用いるので、トラッキンググルーブ１３０の幅は狭ければ狭い程よいが、参照ビームのｅ−２径の４０％程度までなら許容できることが発明者らの実験で明らかとなった。たとえば、記録・参照ビームの波長を４０５ｎｍ、対物レンズのＮＡを０．４５とする場合、トラッキンググルーブ１３０の幅は約１５０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲に設定される。記録再生位置はシフト多重なのでやはり特定されるが、実施形態［２］よりもグルーブ形状が単純なのでマスタリングしやすいという利点がある。
【００６６】
上述したように、トラッキンググルーブの深さを消光条件に設定し、トラッキンググルーブの幅を記録・参照ビームのｅ−２径の４０％以下、２０％以上に設定すれば、記録・参照ビームは記録位置においてトラッキンググルーブ１３０両側の鏡面部から実質的に鏡面反射するので、乱反射せずに所望の干渉パターンをホログラム記録層中に記録できるとともに、記録位置以外では参照ビームによって安定に連続トラッキングサーボを行うことが可能となる。
【００６７】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【００６８】
（実施例１）
本実施例では、実施形態［１］に係るホログラム記録媒体を比較例と対比して説明する。
ホログラム記録媒体として図４に示す積層構造を有するものを以下のようにして製造した。直径１２０ｍｍ径、０．６ｍｍ厚のポリカーボネート製ディスク基板１１を、図６および図７図示のサーボ面が形成されるように射出成形した。トラッキンググルーブ１１０の幅は５００ｎｍ〜１５００ｎｍの間で変化させた。トラックピッチは１０μｍ一定とした。マスタリングには波長４１３ｎｍのＫｒ＋レーザ光源を用い、グルーブ幅を制御するために焦点位置制御、マスタリングパワー制御を実施した。ヘッダ部には、アドレス信号と記録開始位置制御信号をプリピット列として形成した。
【００６９】
次に、このサーボ面上に反射層１２として膜厚１５０ｎｍのＡｇ合金をスパッタ形成した後、Ａｇ合金が傷つかないようにＵＶ樹脂をコートし、ＵＶ照射して硬化しモールドした。次に、基板１１の光入射側の面（サーボ面と反対側の面）に中間層１３として厚み５０ｎｍのＳｉＯ２をスパッタ形成した。この中間層１３上に、以下のようにキャスティングによりホログラム記録層１４を形成した。まず、フォトポリマー、イニシエータ、マトリクスの原材料（全て液状）をよく混ぜた後、最内周と最外周に２００μｍ厚の細いテフロン製リングを配した、基板と同一径のテフロン製の型に所定量流し込み、上部からテフロン板を押し当てて、型とテフロン板をジグで止め、真空脱泡後、６０℃にて１２時間放置しマトリクスを熱硬化した。テフロンを型に用いた理由はホログラム記録層を硬化させた後に、型から剥離しやすくするためである。上部のテフロン板を剥離し、前記ＳｉＯ２中間層１３上に熱硬化型透明接着層をスピンコートした後、硬化したホログラム記録層を型ごと接着層上に乗せて軽く真空脱泡処理し、６０℃にて２時間放置して硬化した。次に、テフロンリングと型を剥離し、最後にホログラム記録層１４上に保護層１５として厚さ１００ｎｍのＳｉＯ２をスパッタ形成し、図４のホログラム記録媒体を得た。記録に関与するフォトポリマーとイニシエータの感度は４０５ｎｍで大きく、６５０ｎｍ以上ではほとんど零になるように調整した。
【００７０】
次に、得られたホログラム記録媒体を図３に示す記録再生装置の実験系にセットした。記録再生光源３１として波長４０５ｎｍの外部共振器付きＬＤを用い、サーボ光源５１として波長７８０ｎｍのＬＤを用いた。
【００７１】
まず、ホログラム記録媒体１０をスピンドルモータ（図３には図示せず）にセットし、線速１ｍ／ｓで回転させた。次に、サーボ光源５１を点灯し、フォーカシングサーボとトラッキングサーボを取った。本実施例におけるホログラム記録媒体１０は、図６および図７のサーボ面を有しているため、グルーブ幅が５００ｎｍ〜１１５０ｎｍの範囲でトラッキングが取れた。ただし、１１５０ｎｍ以上ではトラッキング外れが多かった。したがって、良好なトラッキング特性を得る上では、トラッキンググルーブ１１０の幅をサーボビームのｅ−２径の８０％以下に設定することが好ましいことが確認された。
【００７２】
得られたホログラム記録媒体のうちトラッキングが取れたものを用いて記録動作を試みた。記録は、記録ビームおよび参照ビームをディスク最内周のリードイン領域に照射し、記録ビームＰＤ３６と参照ビームＰＤ３８の出力をモニターしながら、媒体１０に照射される記録ビーム強度と参照ビーム強度が概ね一致するようにλ／２板３３を回転させることによって行った。次に、図３には図示していないが、図１および図２に示したシャッタ２１（図３の光源側ＰＢＳ３４とＳＬＭ２２との間に配置）を閉じて参照ビームのみをデータ部に照射してトラッキングを行い、参照ビームが媒体１０上で１０μｍの距離を移動するたびに、シャッタを開けて記録動作を行った。
【００７３】
次に再生動作を行った。まず、サーボ光源５１のみを点灯してサーボビームを照射し、ヘッダ部のアドレス情報を読み取って記録されたセクターを検出し、次に記録再生光源３１を点灯して記録ビームの光路にあるシャッタを閉じたまま、さらに参照ビームのみをデータ部に連続照射する。未記録位置には干渉パターンは形成されていないので、回折光はなく、サーボ面１１ｓで反射された参照ビームはジャイレータ２４を通過した後、Ｓ偏光に変換されＰＢＳ２３で９０°曲げられて第１ＨＭ３５へ入射する。記録位置では、参照ビームは記録済みの干渉パターンで回折を受け、この回折光はジャイレータ２４でＰ偏光に戻り、ＰＢＳ２３、第２ＨＭ３７を通過してＣＣＤ４０に入力され、電気信号に変換される。ＣＣＤ４０のパターンと記録時のＳＬＭ２２のパターンとを比較することにより、記録がうまく行われたかどうか確認できる。
【００７４】
本実施例では、トラッキンググルーブ１１０の幅が７５０ｎｍ未満では、両方のパターンの差が大きく、記録がうまく行われなかったことが確認できた。従って、トラッキンググルーブ１１０の幅は、サーボ面における記録・参照ビームのｅ−２径よりも広く設定すべきであることが確認された。
【００７５】
また、トラッキンググルーブの幅が７５０ｎｍのときのエラー率は１０Ｅ−４程度でありかろうじて実用できる値であったが、グルーブ幅８９０ｎｍ以上ではエラー率は１０Ｅ−５以下、１１２０ｎｍ以上ではエラー率は約１０Ｅ−６の値を示した。これらの結果から、好ましいグルーブ幅は記録・参照ビームのｅ−２径の１．２倍以上、さらに１．５倍以上であることが確認された。
【００７６】
また、本実施例の媒体では、データ部の長さを可能な限り長くしても、記録再生が実施可能であった。例えばデータ部の長さを約３ｍｍにした場合、フォーマット効率は現行ＤＶＤ同様に７５％以上の高い値に設定できることが判った。また、シーク動作を１０Ｅ４回試みたが、一回もミスなく所定のトラックに光ビームをシークすることができた。更に、同一の記録再生系で、波長６５０ｎｍのＬＤ（図３には図示せず）を用いてＤＶＤの記録再生を試みたところ、記録型、再生専用型ともに問題なく動作した（実用化にあたっては、図３の構成に加えて現行ＤＶＤと類似の光学系の一部を付加する必要があることはもちろんである）。また、サーボビームを用いて現行のＣＤを動作したところ、記録型、再生専用型ともに問題なく動作した。
【００７７】
（比較例）
比較例として、図５に示すような従来のサンプルサーボパターンを有する基板をマスタリングし、上記と同様に試験した。従来技術ではデータ部がミラー面なので、データ部の長さが例えば０．３ｍｍ以下と短い場合には、トラッキングがきちんと取れた上で記録再生動作に問題なく、エラー率は１０Ｅ−６程度の値を示した。しかし、データ部の長さを０．５ｍｍ以上にすると、トラッキング外れが多発し、有意な記録再生動作が困難となった。ただし、データ部の長さが０．３ｍｍのときにはフォーマット効率は４０％未満と低い値に止まった。
【００７８】
また、シーク動作を１０Ｅ４回試みた。その結果、データ部の長さが０．３ｍｍの場合においても数回のトラックカウントミス、データ部の長さが０．５ｍｍ以上では１０回以上のトラックカウントミスを生じ、所定のトラックにビームを迅速に送ることが困難なことが確認された。
【００７９】
ここで、図３の連続サーボに適したトラッキングサーボ検出系を用いた場合において、従来のサンプルサーボパターンを有するホログラム媒体を記録再生できたのは、ホログラム記録においてはトラックピッチが１０μｍ程度と幅広いためであると考えられる。サンプルサーボに適したトラッキングサーボ検出系を採用した場合には、従来のサンプルサーボ型のホログラム媒体でも、データ長を長くすることは可能であると考えられる。ただし、連続サーボに適したトラッキングサーボ検出系と、サンプルサーボに適したトラッキングサーボ検出系とでは、構成が異なる。このため、もし従来のサンプルサーボを用いたホログラム記録媒体でかつデータ部の長さが長いものと、現行のＤＶＤ，ＣＤ（トラックピッチがサブミクロンからミクロン程度の連続グルーブ：記録型、または連続ピット列：再生専用型）との互換性を取ろうとした場合、連続サーボに適したトラッキングサーボ検出系とサンプルサーボに適したトラッキングサーボ検出系の両方が必要になり、光学系、電気系、制御系の構成が複雑化し、価格も高くなってしまう。
【００８０】
（実施例２）
本実施例では、実施形態［２］に係るホログラム記録媒体を説明する。
ホログラム記録媒体として図４に示す積層構造を有するものを以下のようにして製造した。直径１２０ｍｍ径、０．６ｍｍ厚のポリカーボネート製ディスク基板１１を、図８図示のサーボ面が形成されるように射出成形した。記録位置以外でのトラッキンググルーブ１２０の幅Ｓは、実施例１の結果を参考にして、最もトラッキングが安定する参照ビーム（この実施例ではサーボビームを兼ねる）のｅ−２径の６６％の４９０ｎｍとした。図８に示すように、適切なシフト量に相当する１０μｍの間隔を隔てて記録位置Ｒを形成した。記録位置Ｒの直径は実施例１の結果を参考にして、記録・参照ビームの乱反射の影響がほとんどない１２００ｎｍとした。また、トラックピッチは１０μｍ一定とした。マスタリングには波長４１３ｎｍのＫｒ＋レーザ光源を用い、記録位置とそれ以外の位置でグルーブパターンの形状を制御するために、焦点位置制御、マスタリングパワー制御を実施した。ヘッダ部には、アドレス信号と記録開始位置制御信号をプリピット列として形成した。
【００８１】
次に、このサーボ面上に反射層１２として膜厚１２０ｎｍのＡｌ合金をスパッタ形成した後、Ａｌ合金が傷つかないようにＵＶ樹脂をコートし、ＵＶ照射して硬化しモールドした。次に、基板１１の光入射側の面（サーボ面と反対側の面）に中間層１３として厚み１０ｎｍのＡｌＮをスパッタ形成した。この中間層１３上に、以下のようにキャスティングによりホログラム記録層１４を形成した。まず、フォトポリマー、イニシエータ、マトリクスの原材料（全て液状）をよく混ぜた後、最内周と最外周に２００μｍ厚の細いテフロン製リングを配した、基板と同一径のテフロン製の型に所定量流し込み、上部からテフロン板を押し当てて、型とテフロン板をジグで止め、真空脱泡後、６０℃にて１２時間放置しマトリクスを熱硬化した。テフロンを型に用いた理由はホログラム記録層を硬化させた後に、型から剥離しやすくするためである。上部のテフロン板を剥離し、前記ＡｌＮ中間層１３上に熱硬化型透明接着層をスピンコートした後、硬化したホログラム記録層を型ごと接着層上に乗せて軽く真空脱泡処理し、６０℃にて２時間放置して硬化した。次に、テフロンリングと型を剥離し、最後にホログラム記録層１４上に保護層１５として厚さ１００ｎｍのＳｉＯ２をスパッタ形成して、図４のホログラム記録媒体を得た。記録に関与するフォトポリマーとイニシエータの感度は４０５ｎｍで大きく、６５０ｎｍ以上ではほとんど零になるように調整した。
【００８２】
次に、得られたホログラム記録媒体を図３と同様な記録再生装置の実験系にセットした。記録再生光源３１として波長４０５ｎｍの外部共振器付きＬＤを用いた。本実施例においては、記録再生光源３１をサーボ光源と兼用するので、サーボ光源を省いている。
【００８３】
まず、ホログラム記録媒体１０をスピンドルモータ（図３には図示せず）にセットし、線速１ｍ／ｓで回転させた。次に、記録再生光源３１を点灯し、記録ビーム入射系のシャッタを閉じて、参照ビームのみを用いてフォーカシングサーボとトラッキングサーボを取った。本実施例におけるホログラム記録媒体１０は、図８のサーボ面を有しているため、良好なトラッキングが取れる。すなわち、未記録部では参照ビームは図３のＰＢＳ２３で右側に曲げられ第１ＨＭ３５を介してサーボ検出系４２に入射される。このため、図３と同等の光学系で参照ビームをサーボ検出に使用することができる。
【００８４】
次に、記録動作を試みた。記録は、記録ビームおよび参照ビームをディスク最内周のリードイン領域に照射し、記録ビームＰＤ３６と参照ビームＰＤ３８の出力をモニターしながら、媒体１０に照射される記録ビーム強度と参照ビーム強度が概ね一致するようにλ／２板３３を回転させることによって行った。次に、図３には図示していないが、図１および図２に示したシャッタ２１（図３の光源側ＰＢＳ３４とＳＬＭ２２との間に配置）を閉じて参照ビームのみをデータ部に照射してトラッキングを行い、トラッキング信号がなくなるタイミング、すなわち参照ビームが図８の記録位置Ｒに達した瞬間に、シャッタを開けて記録動作を行った。図８の記録位置Ｒをビームが通過している間は、参照ビームによるトラッキング動作はなされない。しかし、記録位置Ｒの長さは高々１．２μｍであり、前述した比較例のサンプルサーボでもデータ部の長さ（従来例ではトラッキングフリーで走行する長さ）が０．３ｍｍまでは比較的安定してトラッキングが取れていたことから考えて、全く問題にならない。
【００８５】
次に再生動作を行った。まず参照ビームのみを照射して記録したセクターのヘッダ部のアドレス情報を読み取り、記録ビームの光路にあるシャッタを閉じたまま、参照ビームのみを媒体に連続照射した。未記録位置には干渉パターンは形成されていないので、回折光はなく、サーボ面１１ｓで反射された参照ビームはジャイレータ２４を通過した後、Ｓ偏光に変換されＰＢＳ２３で９０°曲げられて第１ＨＭ３５へ入射しサーボ検出系４２に入力される。したがって、未記録位置からはサーボ信号のみが得られ、ＣＣＤ４０へ情報光が入射することはない。記録位置では、参照ビームは記録済みの干渉パターンで回折を受け、この回折光はジャイレータ２４でＰ偏光に戻り、ＰＢＳ２３、第２ＨＭ３７を通過してＣＣＤ４０に入力され、電気信号に変換される。ＣＣＤ４０のパターンと記録時のＳＬＭ２２のパターンとを比較することにより、記録がうまく行われたかどうか確認できる。この場合エラー率は１０Ｅ−６程度の値を示し、良好な干渉パターンの形成と安定したトラッキングの両立が可能であることが確認された。
【００８６】
また、本実施例の媒体では、データ部の長さを可能な限り長くしても、記録再生が実施可能であった。フォーマット効率は現行ＤＶＤ同様に７５％以上の高い値に設定できることが判った。
【００８７】
また、シーク動作を１０Ｅ４回試みたが、一回もミスなく所定のトラックに光ビームをシークすることができた。
【００８８】
更に、同一の記録再生系で、波長６５０ｎｍのＬＤ（図３には図示せず）を用いてＤＶＤの記録再生を試みたところ、記録型、再生専用型ともに問題なく動作した（実用化にあたっては、図３の構成に加えて現行ＤＶＤと類似の光学系の一部を付加する必要があることはもちろんである）。また、サーボビームを用いて現行のＣＤの記録再生を試みたところ、記録型、再生専用型ともに問題なく動作した。
【００８９】
（実施例３）
本実施例では、実施形態［３］に係るホログラム記録媒体を説明する。
ホログラム記録媒体として図４に示す積層構造を有するものを以下のようにして製造した。直径１２０ｍｍ径、０．６ｍｍ厚のポリカーボネート製ディスク基板１１を、図９図示のサーボ面が形成されるように射出成形した。トラッキンググルーブ１３０の幅は、実施例１の結果を参考にして、最もトラッキングが安定する参照ビーム（この実施例ではサーボビームを兼ねる）のｅ−２径の２０〜８０％とする。すなわち、λ：４０５ｎｍ，ＮＡ：０．４５に対して約１５０ｎｍ〜６００ｎｍである。ただし、本実施例の基本的な考え方は、トラッキンググルーブ１３０の深さを消光条件とし、グルーブ両側のミラー面からの反射光を用いて、干渉パターンを記録するものなので、グルーブ幅が広すぎるとミラー面が少なくなって所望の干渉パターンを記録するのが困難になる。上述したように、グルーブ幅を１５０ｎｍ〜６００ｎｍの間で変えてサーボ面を試作したのは、グルーブ幅の上限を見出すためである。トラックピッチはシフト量に相当する１０μｍとした。また、グルーブの深さは消光条件となるように、λ／（４ｎ）とした。ここでｎは基板の屈折率であり、ポリカーボネート基板を用いる場合は約１．５である。従って本実施例では、グルーブの深さを概ね６８ｎｍとした。また、トラック方向（タンジェンシャル方向）の記録位置は概ね１０μｍピッチとした。マスタリングには波長４１３ｎｍのＫｒ＋レーザ光源を用い、ヘッダ部のプリピットパターンとデータ部のグルーブパターンの形状を制御するために、焦点位置制御、マスタリングパワー制御を実施した。ヘッダ部には、アドレス信号と記録開始位置制御信号をプリピット列として形成した。
【００９０】
次に、このサーボ面上に反射層１２として膜厚１００ｎｍのＡｌ合金をスパッタ形成した後、Ａｌ合金が傷つかないようにＵＶ樹脂をコートしてＵＶ照射して硬化しモールドした。次に、基板１１の光入射側の面（サーボ面と反対側の面）に中間層１３として厚み３０ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ２（１：１）をスパッタ形成した。この中間層１３上に、以下のようにキャスティングによりホログラム記録層１４を形成した。まず、フォトポリマー、イニシエータ、マトリクスの原材料（全て液状）をよく混ぜた後、最内周と最外周に２００μｍ厚の細いテフロン製リングを配した、基板と同一径のテフロン製の型に所定量流し込み、上部からテフロン板を押し当てて、型とテフロン板をジグで止め、真空脱泡後、６０℃にて１２時間放置しマトリクスを熱硬化した。テフロンを型に用いた理由はホログラム記録層が硬化させた後に、型から剥離しやすくするためである。上部のテフロン板を剥離し、前記ＺｎＳ−ＳｉＯ２中間層１３上に熱硬化型透明接着層をスピンコートした後、硬化したホログラム記録層を型ごと接着層上に乗せて軽く真空脱泡処理し、６０℃にて２時間放置して硬化した。次に、テフロンリングと型を剥離し、最後にホログラム記録層１４上に保護層１５として厚さ２００ｎｍのＳｉＯ２をスパッタ形成して、図４のホログラム記録媒体を得た。記録に関与するフォトポリマーとイニシエータの感度は４０５ｎｍで大きく、６５０ｎｍ以上ではほとんど零になるように調整した。
【００９１】
次に、得られたホログラム記録媒体を図３と同様な記録再生装置の実験系にセットした。記録再生光源３１として波長４０５ｎｍの外部共振器付きＬＤを用いた。本実施例においては、記録再生光源３１をサーボ光源と兼用するので、サーボ光源を省いている。
【００９２】
まず、ホログラム記録媒体１０をスピンドルモータ（図３には図示せず）にセットし、線速１ｍ／ｓで回転させた。次に、記録再生光源３１を点灯し、記録ビーム入射系のシャッタを閉じて、参照ビームのみを用いてフォーカシングサーボとトラッキングサーボを取った。本実施例におけるホログラム記録媒体１０は、図９のサーボ面を有しているため、グルーブ幅が１５０ｎｍ〜６００ｎｍの全範囲で、良好なトラッキングが取れた。本実施例でも、未記録部では参照ビームは図３のＰＢＳ２３で右側に曲げられ第１ＨＭ３５を介してサーボ検出系４２に入射されるため、図３と同等の光学系で参照ビームをサーボ検出に使用することができる。
【００９３】
次に、記録動作を試みた。記録は、記録ビームおよび参照ビームをディスク最内周のリードイン領域に照射し、記録ビームＰＤ３６と参照ビームＰＤ３８の出力をモニターしながら、媒体１０に照射される記録ビーム強度と参照ビーム強度が概ね一致するようにλ／２板３３を回転させることによって行った。次に、図３には図示していないが、図１および図２に示したシャッタ２１（図３の光源側ＰＢＳ３４とＳＬＭ２２との間に配置）を閉じて参照ビームのみをデータ部に照射してトラッキングを行い、参照ビームが１０μｍピッチのシフト多重記録となるように設定された記録位置（図９には特に図示していない）に達した瞬間に、シャッタを開けて記録動作を行った。
【００９４】
次に再生動作を行った。まず、記録ビームの光路にあるシャッタを閉じたまま参照ビームのみを照射して、ヘッダ部のアドレス情報を読み取って記録されたセクターを検出し、さらに参照ビームのみをデータ部に連続照射する。未記録位置には干渉パターンは形成されていないので、回折光はなく、サーボ面１１ｓで反射された参照ビームはジャイレータ２４を通過した後、Ｓ偏光に変換されＰＢＳ２３で９０°曲げられて第１ＨＭ３５へ入射しサーボ検出系４２に入力される。したがって、未記録位置からはサーボ信号のみが得られ、ＣＣＤ４０へ情報光が入射することはない。記録位置では、参照ビームは記録済みの干渉パターンで回折を受け、この回折光はジャイレータ２４でＰ偏光に戻り、ＰＢＳ２３、第２ＨＭ３７を通過してＣＣＤ４０に入力され、電気信号に変換される。ＣＣＤ４０のパターンと記録時のＳＬＭ２２のパターンとを比較することにより、記録がうまく行われたかどうか確認できる。
【００９５】
本実施例では、エラー率はグルーブ幅が１５０ｎｍでは１０Ｅ−５であったが、グルーブ幅の増加に従って緩やかにエラー率は増加し、グルーブ幅３００ｎｍではかろうじてシステム要求を満たす１０Ｅ−４になった。それ以上のグルーブ幅では実用的なエラー率を得ることは困難となった。したがって、第３の実施形態に係る本実施例では、グルーブ幅を記録ビームおよび参照ビームの焦点位置におけるｅ−２径の４０％以下（良好な干渉パターンを形成可能な上限）、２０％以上（良好なトラッキングを得るための下限）に設定することが好ましいことが確認された。グルーブ幅がこの範囲であれば、良好な干渉パターンの形成と安定したトラッキングの両立が可能になる。
【００９６】
また、本実施例の媒体では、データ部の長さを可能な限り長くしても、記録再生が実施可能であった。フォーマット効率は現行ＤＶＤ同様に７５％以上の高い値に設定できることが判った。
【００９７】
また、シーク動作を１０Ｅ４回試みたが、一回もミスなく所定のトラックに光ビームをシークすることができた。
【００９８】
更に、同一の記録再生系で、波長６５０ｎｍのＬＤ（図３には図示せず）を用いてＤＶＤの記録再生を試みたところ、記録型、再生専用型ともに問題なく動作した（実用化にあたっては、図３の構成に加えて現行ＤＶＤと類似の光学系の一部を付加する必要があることはもちろんである）。また、サーボビームを用いて現行のＣＤの記録再生を試みたところ、記録型、再生専用型ともに問題なく動作した。
【００９９】
（システム構成例）
上記の実施例１〜３では、ホログラム記録媒体の構成、特にサーボ面の構成、およびピックアップの構成を主として説明した。以下においては、全ての実施例に適用可能なシステム構成例について簡単に説明する。
【０１００】
図１０は本発明の実施形態に係るホログラム光記録再生装置のシステム構成例を示す模式図である。ディスク状のホログラム記録媒体１０はスピンドルモータ１５０に装着されて回転される。このホログラム記録媒体１０に対して、例えば図３に示したような光学系２０から記録ビームおよび参照ビームを照射することにより記録・再生が行われる。これらの機器はコントローラ２０１により制御される。コントローラ２０１はインターフェースを介してＰＣやＡＶ機器と接続される。インターフェースからの入力信号に従って、コントローラ２０１からは各機器への出力制御信号が出力される。コントローラ２０１からの出力制御信号の一つは、スピンドルモータ１５０の駆動回路（スピンドルサーボ）２０２に入力され、モータの回転数を制御する。コントローラ２０１からの出力制御信号の他の一つは、光学系２０に含まれるＳＬＭを駆動する記録信号出力である。コントローラ２０１からの出力制御信号のさらに他の一つは、スライドサーボ２０３（シフト量制御、記録位置制御）、フォーカスサーボ２０４、トラッキングサーボ２０５などのメカニカル制御信号である。これらのメカニカル制御信号は全て光学系２０で得られる光検出信号に基づいてフィードバック制御を行うためのものである。光学系２０における光検出信号としては、記録ビーム（情報光）強度、参照ビーム強度、フォーカシング及びトラッキング検出光強度、ヘッダ部再生信号（実施例１、３における記録位置制御のために用いられるが、実施例２ではヘッダ部に記録位置信号がなくてもよい）などである。これらの光検出信号を検出回路２０６で電気的に処理し、コントローラ２０１にフィードバックして、所定のフォーカシング、トラッキング、記録位置決めを安定して行う。再生素子としては、典型的には実施例１〜３で説明した通りＣＣＤが用いられるが、他のイメージセンサーアレーを用いてもよい。再生信号は検出回路２０６で電気的に処理された後、信号処理回路２０７でデータ系列に変換される（例えばパラレル−シリアル変換など）。信号処理回路２０７の出力は、基本的にはコントローラ２０１にフィードバックされ、インターフェースを介してＰＣまたはＡＶ機器側に出力される。ただし、コントローラ２０１を介さずに直接、ディスプレー機器に映像を送信することも可能である。
【０１０１】
（変形例）
上記の実施例１〜３では、記録・参照ビームの波長として４０５ｎｍ、実施例１ではサーボビームの波長として７８０ｎｍ（実施例２，３では波長４０５ｎｍの参照ビームをサーボビームとして兼用している）、対物レンズのＮＡとして０．４５を用いた場合について説明した。しかし、本発明では、その主旨を逸脱しない範囲で、特に波長やＮＡの制限を受けないのは自明である。
【０１０２】
例えば実施例１においては、サーボビームのスポットサイズ（ｅ−２径）の２０％〜８０％の範囲、すなわち安定してトラッキングサーボが取れる範囲よりも、記録・参照ビームのスポットサイズ（ｅ−２径）を小さく選択できればよい。一般的には、光ビームのｅ−２径は波長をλ、開口数をＮＡとしたとき、概ね０．８３×（λ／ＮＡ）という式で表されるので、実施例１の態様においては、上記の共通集合の範囲でλとＮＡを自由に選択することができる。
【０１０３】
また、実施例２，３は参照ビームでトラッキングサーボを取る例を記載したが、波長の異なるサーボビームを付加しても構わない。ただし、光学系を簡素化する上では、参照ビームでサーボを取るのが好ましい。参照ビームでサーボを取る態様でも、記録・参照ビームの波長は４０５ｎｍに限定されず、自由に選択できることは自明である。実施例２では、波長に応じて、グルーブの幅と記録位置のサイズを変更すればよい。実施例３では、波長に応じて、グルーブの幅を変更すればよい。
【０１０４】
また、実施例２における記録位置の形状は、記録層の感度に応じて、タンジェンシャル方向に長くしてもよい。感度が高い場合は記録位置の形状は真円形でよいが、感度が低い場合は記録位置の形状をタンジェンシャル方向に長くして記録時間を長く取るのが好ましい。
【０１０５】
（光源について）
最後に光源について、将来の見通しを含めて説明する。ホログラム記録にはコヒーレント長の長いレーザが必要不可欠である。本発明の実施例では、記録再生光源として波長４０５ｎｍの外部共振器付きＬＤを使用しているが、外部共振器付きＬＤは現時点では高価格である。ただし将来的には、低価格のコヒーレント長の長いＬＤが実現されるものと考えられる。実際に近赤外波長領域では、ＤＦＢ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ−Ｆｅｅｄ−Ｂａｃｋ）−ＬＤが実用化され、主に通信用途に使われている。短波長のＤＦＢは現在まだ開発されていないが、将来的には実用化されるものと考えられる。ＤＦＢは通常のＬＤの活性層とクラッド層の界面に回折格子をパターニングすればよく、エッチングプロセスが一つ増えるだけなので、量産すれば低価格のＬＤになり得る。また、ＤＦＢ以外にも、ＤＢＲ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ−Ｂｒａｇｇ−Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）−ＬＤ、ＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ−Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ−Ｌａｓｅｒ）なども将来のホログラム用記録光源として有望である。
【０１０６】
なお、本発明は上記実施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、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【０１０７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、反射型コリニア・シフト多重方式のホログラム記録媒体であって、良好な干渉パターンの形成（記録）と読み出し（再生）、および安定性に優れたトラッキングサーボ、安定したシーク時のトラックカウント特性、フォーマット効率の向上、現行ＣＤ，ＤＶＤとの互換性の確保の全てを同時に満たすことができる低価格のホログラム記録媒体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における反射型コリニア方式のホログラム記録媒体の記録原理を示す概略図。
【図２】本発明の実施形態における反射型コリニア方式のホログラム記録媒体の再生原理を示す概略図。
【図３】本発明の実施形態におけるホログラム記録再生光学系の基本構成を示す図。
【図４】本発明の実施形態に係るホログラム記録媒体の一例を示す断面図。
【図５】従来のホログラム記録媒体におけるサーボ面の構造の一例を示す平面図。
【図６】本発明の実施形態に係るホログラム記録媒体のサーボ面の基本的な構造を示す平面図。
【図７】本発明の第１の実施形態に係るホログラム記録媒体のサーボ面の構造を示す平面図。
【図８】本発明の第２の実施形態に係るホログラム記録媒体のサーボ面の構造を示す平面図。
【図９】本発明の第３の実施形態に係るホログラム記録媒体のサーボ面の構造を示す平面図。
【図１０】本発明の実施形態に係るホログラム光記録再生装置のシステム構成例を示す模式図。
【符号の説明】
１０…ホログラム記録媒体、１１…透明基板、１１ｓ…サーボ面、１２…反射層、１３…中間層、１４…ホログラム記録層、１５…保護層、１６…干渉パターン、２０…記録再生光学系、２１…シャッタ、２２…空間変調器（ＳＬＭ）、２３…偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）、２４…ジャイレータ、２５…対物レンズ、２６…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、３１…記録再生光源、３２…録再光源用レンズ、３３…λ／２板、３４…光源側ＰＢＳ、３５…第１ＨＭ、３６…記録ビームＰＤ、３７…第２ＨＭ、３８…参照ビームＰＤ、３９…結像レンズ、４０…ＣＣＤ検出器、４１…サーボ用レンズ、４２…サーボ検出系、５１…サーボ光源、５２…サーボ光源用レンズ、７１…ヘッダ部、７５…データ部、１００、１１０、１２０、１３０…トラッキンググルーブ、１５０…スピンドルモータ、２０１…コントローラ、２０２…スピンドルサーボ、２０３…スライドサーボ、２０４…フォーカスサーボ、２０５…トラッキングサーボ、２０６…検出回路、２０７…信号処理回路。
【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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