(57)【要約】【課題】情報記録および再生のいずれの場合でも、サーボ情報の検出を簡易な構成で的確に行って、正確な多重記録を実現すること。【解決手段】ホログラム記録層１３とホログラム記録層１３に設けられた回折格子１５とを有するホログラフィックメモリ記録媒体１０に情報光および参照光を集光させるとともに、サーボ用レーザ光Ａを回折格子１５に導入して透過させる光学系と、回折格子１５により回折透過した回折透過光Ａ１，Ａ３を検出する受光器１，３と、ホログラフィックメモリ記録媒体１０を移動するアクチュエータ２４２と、受光器１，３によって検出された回折透過光Ａ１，Ａ３の強度に基づいてアクチュエータ２４２を制御し、ホログラフィックメモリ記録媒体１０の位置調整または角度調整を行う調整部２４０とを備えた。【選択図】        図１
2009080906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録再生用照射光を出射する第１光源と、
サーボ用照射光を出射する第２光源と、
前記記録再生用照射光を、参照光と情報を担持する情報光に変換する変換部と、
前記情報光と前記参照光との干渉によって生じる干渉縞によって、回折格子と前記情報をホログラムとして記録可能な情報記録層とを有する光情報記録媒体に前記情報光および前記参照光を集光させるとともに、前記サーボ用照射光を前記回折格子に導入して透過させる光学機構と、
前記回折格子により回折透過した回折光を検出する光検出器と、
前記光検出器によって検出された前記回折光の強度に基づいて、駆動部を制御し、前記光情報記録媒体と前記光学機構との位置調整または角度調整を行う調整部と、
を備えたことを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項２】
前記第２光源は、単一の前記サーボ用照射光を出射し、
前記回折格子は、前記単一のサーボ用照射光を複数の回折光に回折透過することを特徴とする請求項１に記載の光情報記録再生装置。
【請求項３】
前記複数の回折光は、前記サーボ用照射光と異なる第１方向に回折透過した第１回折光と、前記サーボ用照射光と同一方向に回折透過した第２回折光と、前記サーボ用照射光と異なる第２方向に回折透過した第３回折光とを含み、
前記第１回折光と前記第２回折光で形成される面と、前記第２回折光と第３回折光で形成される面とは直交し、
前記光検出器は、前記第１回折光を受光する第１受光器と、前記第１受光器と異なる位置で前記第１回折光を受光する第２受光器と、前記第３回折光を受光する第３受光器とを含むことを特徴とする請求項２に記載の光情報記録再生装置。
【請求項４】
前記調整部は、前記第１受光器で受光した前記第１回折光の強度に基づいて、前記情報記録媒体と水平方向における前記情報記録媒体の位置調整を行うことを特徴とする請求項３に記載の光情報記録再生装置。
【請求項５】
前記第１受光器は、前記第１回折光を受光する受光面が複数に分割され、
前記調整部は、前記第１受光器で受光した前記第１回折光の分割された受光面における強度の和が最大になるように、前記情報記録媒体と水平方向における前記情報記録媒体の位置調整を行うことを特徴とする請求項４に記載の光情報記録再生装置。
【請求項６】
前記調整部は、さらに、前記第１受光器で受光した前記第１回折光の強度、前記第２受光器で受光した前記第１回折光の強度と、前記第３受光器で受光した前記第３回折光の強度とに基づいて、前記情報記録媒体と垂直方向における前記情報記録媒体の位置調整および角度調整を行うことを特徴とする請求項３に記載の光情報記録再生装置。
【請求項７】
前記第２受光器は、前記第１回折光を受光する受光面が複数に分割され、
前記第３受光器は、前記第３回折光を受光する受光面が複数に分割され、
前記調整部は、前記第２受光器の分割された受光面における前記第１回折光の上下方向の強度の差および左右方向の強度の差と、前記第３受光器の分割された受光面における前記第３回折光の上下方向の強度の差および左右方向の強度の差とに基づいて、前記情報記録媒体と垂直方向における前記情報記録媒体の位置調整および角度調整を行うことを特徴とする請求項６に記載の光情報記録再生装置。
【請求項８】
前記光検出器は、前記第１回折光を受光する複数の画素として検知する画像センサを含み、
前記調整部は、前記画像センサにより検知した前記複数の画像の形状に基づいて前記情報記録媒体と水平方向における前記情報記録媒体の位置調整または角度調整を行うことを特徴とする請求項３に記載の光情報記録再生装置。
【請求項９】
前記光検出器は、前記第２回折光を受光する受光面が複数分割された第４受光器を更に備え、
前記調整部は、前記第４受光器の分割された受光面における前記第２回折光の強度の和に基づいて、前記情報記録媒体と水平方向における前記情報記録媒体の位置調整を行うことを特徴とする請求項３に記載の光情報記録再生装置。
【請求項１０】
前記光検出器は、前記第２回折光を受光する受光面が複数分割された第４受光器を更に備え、
前記調整部は、前記第４受光器の分割された受光面における前記第２回折光の上下方向の強度の差および左右方向の強度の差とに基づいて、前記情報記録媒体と水平方向における前記情報記録媒体の位置調整を行うことを特徴とする請求項３に記載の光情報記録再生装置。
【請求項１１】
前記第１受光器は、前記第１回折光を受光する受光面が複数に分割されており、
前記第３受光器は、前記第３回折光を受光する受光面が複数に分割されており、
前記調整部は、前記第１受光器の分割された受光面における前記第１回折光の上下方向の強度の差および左右方向の強度の差と、前記第３受光器の分割された受光面における前記第３回折光上下方向の強度の差および左右方向の強度の差とに基づいて、前記情報記録媒体と垂直方向における前記情報記録媒体の位置調整および角度調整を行うことを特徴とする請求項３に記載の光情報記録再生装置。
【請求項１２】
前記第１受光器は、前記第１回折光を受光する受光面が複数に分割されており、
前記第４受光器は、前記第２回折光を受光する受光面が複数に分割されており、
前記調整部は、前記第１受光器の分割された受光面における前記第１回折光の上下方向の強度の差および左右方向の強度の差と、前記第４受光器の分割された受光面における前記第４回折光の上下方向の強度の差および左右方向の強度の差とに基づいて、前記情報記録媒体と垂直方向における前記情報記録媒体の位置調整および角度調整を行うことを特徴とする請求項３に記載の光情報記録再生装置。
【請求項１３】
前記第２光源は、複数のサーボ用照射光を出射し、
前記回折格子は、前記複数のサーボ用照射光のそれぞれを複数の回折光に回折透過することを特徴とする請求項１に記載の光情報記録再生装置。
【請求項１４】
前記回折格子は、前記複数のサーボ用照射光のうち第１サーボ用照射光を前記第１サーボ用照射光の照射方向と異なる方向である第１方向の第１回折光と前記第１サーボ用照射光の照射方向と同一方向である第２方向の第２回折光に回折し、前記複数のサーボ用照射光のうち前記第２方向に照射される第２サーボ用照射光を前記第２方向の第３回折光と前記第１方向の第４回折光に回折透過し、
前記光検出器は、前記第１回折光および前記第４回折光を受光する受光面が複数分割された第１受光器と、前記第２回折光および前記第３回折光を受光する受光面が複数分割された第２受光器とを含み、
前記調整部は、前記第１受光器の分割された受光面における前記第１回折光の上下方向の強度の差および左右方向の強度の差と、前記第２受光器の分割された受光面における前記第４回折光の上下方向の強度の差および左右方向の強度の差と、前記第１受光器の分割された受光面における前記第１回折光の強度の和と、前記第２受光器の分割された受光面における前記第４回折光の強度の和とに基づいて、前記情報記録媒体と水平方向における前記情報記録媒体の位置調整を行うことを特徴とする請求項１３に記載の光情報記録再生装置。
【請求項１５】
前記調整部は、さらに、前記第１受光器の分割された受光面における前記第１回折光の上下方向の強度の差および左右方向の強度の差と、前記第２受光器の分割された受光面における前記第４回折光の上下方向の強度の差および左右方向の強度の差とに基づいて、前記情報記録媒体と垂直方向における前記情報記録媒体の位置調整および角度調整を行うことを特徴とする請求項１４に記載の光情報記録再生装置。
【請求項１６】
前記光学機構は、前記情報光と前記参照光とによって、前記情報記録層に前記回折格子を形成することを特徴とする請求項１に記載の光情報記録再生装置。
【請求項１７】
回折格子生成用照射光を出射する光源と、
前記回折格子生成用照射光を、分割する変換部と、
前記情報をホログラムとして記録可能な情報記録層を有する光情報記録媒体の前記情報記録層に、分割された前記回折格子生成用照射光のうち少なくとも２つの干渉によって生じる干渉縞として回折格子を形成する光学機構と、
を備えたことを特徴とする回折格子作製装置。
【請求項１８】
基板と、
前記基板上に積層され、参照光と情報を担持する情報光との干渉によって生じる干渉縞によって、前記情報をホログラムとして記録可能な情報記録層と、
サーボ用回折光を回折透過させる回折格子と、
を備えたことを特徴とする光情報記録媒体。
【請求項１９】
前記回折格子は、前記情報記録層の内部に設けられていることを特徴とする請求項１８に記載の光情報記録媒体。
【請求項２０】
第１光源から出射された記録再生用照射光を、参照光と情報を担持する情報光に変換する工程と、
光学機構が、回折格子と前記情報光と前記参照光との干渉によって生じる干渉縞によって、前記情報をホログラムとして記録可能な情報記録層とを有する光情報記録媒体に前記情報光および前記参照光を集光させるとともに、第２光源から出射されたサーボ用照射光を前記回折格子に導入して透過させる工程と、
光検出器が、前記回折格子により回折透過した回折光を検出する工程と、
前記光検出器によって検出された前記回折光の強度に基づいて、駆動部を制御し、前記光情報記録媒体と前記光学機構との位置調整または角度調整を行う工程と、
を含むことを特徴とする位置決め制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報をホログラムとして記録した光情報記録媒体に情報をホログラムとして記録再生する光情報記録再生装置、回折格子作製装置、光情報記録媒体および位置決め制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｋ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）、ＨＤ  ＤＶＤ（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）等に代表される光情報記録媒体は、これまで主としてレーザ光の短波長化および対物レンズの開口数（ＮＡ）の増大により記録密度の増加に対応してきた。しかしながらそのいずれもが技術的な理由などにより限界に近づいているといわれており、その他の手段・方式による記録密度の増大が要望されている。
【０００３】
種々の提案の中で、近年、ホログラフィを用いた体積記録型の高密度光記録（以下、「ホログラフィックメモリ」という。）およびホログラフィックメモリの記録再生装置の開発が実用化に向けて行われている。ホログラフィックメモリの記録方式は、液晶素子やデジタル・マイクロミラー・デバイス等の空間変調器によってレーザ光を空間的に変調して情報を担持する情報光と、情報光と同一波長で一般的には情報光と同一光源から生成される参照光を、記録媒体中の同一個所に照射し、その際に情報光と参照光とによってできる光の干渉縞を記録媒体中に記録するものである。
【０００４】
そして、ホログラフィックメモリの再生の際には、参照光のみを照射することにより、記録時の情報光が再現され、記録時に変調した情報を取得することができる。ＤＶＤなどのように記録面上に記録マークを記録する、いわゆる面記録方式に対して、ホログラフィック光ディスクは、情報記録層の厚み方向への記録が可能な体積記録方式であるため、ＤＶＤなどに比べて大きな記録密度の獲得が期待できる。
【０００５】
また、ＤＶＤなどの場合、記録マークは一般にＯＮ／ＯＦＦのビットデータを表すが、ホログラフィックメモリの場合、情報光は、比較的大量の情報により一括して変調されて干渉縞として記録される。この一組の情報は、記録媒体に保持する情報光のパターンで、白黒のドットで構成された２次元バーコード状の記録再生の最小単位であり、ページデータという。
【０００６】
ホログラフィックメモリの記録密度を増大させる方法の一つに、多重記録方式がある。この多重記録方式は、ホログラフィックメモリの同一場所に複数のページデータを記録する方式であり、レーザ光の照射角度をずらす角度多重記録、レーザ光の照射位置をわずかにずらすシフト多重記録が代表的である。
【０００７】
角度多重記録方式やシフト多重記録方式は、レーザ光とホログラフィックメモリ記録媒体との相対位置や相対角度を変化させることにより多重記録を実現する。特に角度多重記録方式は従来のＣＤやＤＶＤなどには見られなかった方式であり、シフト多重記録方式と組み合わせる場合においても、レーザ光ではなく媒体を回転させて多重記録を行う技術（例えば、特許文献１参照）と、レーザ光を媒体周りに回転させて多重記録を行う技術（たとえば、特許文献２）等の、代表的な２種類の方法が考えられている。
【０００８】
特許文献１の従来技術では、レンズなどの光学系に多重記録のための可動部を設ける必要がないため装置構成が簡便なものとできる特長があるが、ＣＤやＤＶＤなどのような回転円盤ディスクへの適用が難しい。特許文献２の従来技術では、これと逆に、ＣＤやＤＶＤなどのような回転円盤ディスクへの適用が容易である反面、装置構造が過大になるという特徴を有している。
【０００９】
いずれの従来技術もホログラフィックメモリにとって多重記録は必須技術であり、そのためにレーザ光とホログラフィックメモリ記録媒体との相対位置や相対角度というサーボ情報の検出技術の確立が必要と考えられ、実用化にあたっての重要課題となっており、すでにいくつかの技術が開発されている。
【００１０】
例えば、ホログラフィックメモリ記録媒体に位置制御のためのサーボ用ピットを設け、サーボ用ピットからの反射光により位置検出を行う技術が知られている（例えば、特許文献３、４、５および６参照）。または、ホログラフィックメモリ記録媒体と後方の撮像器との間に絞りを設け、ピンホールによってカットされた光を検出して情報再生時の媒体のずれを検出、調整する方法が知られている（たとえば、特許文献７、８参照）。
【００１１】
【特許文献１】米国特許第５，４８３，３６５号公報
【特許文献２】米国特許出願第２００４／０１７９２５１号公報
【特許文献３】特開２００３−１７８４８４号公報
【特許文献４】特開２００３−２２８８４９号公報
【特許文献５】特開２００４−２６５４７２号公報
【特許文献６】特開２００４−３２６８９７号公報
【特許文献７】特開２００６−１７１５８９号公報
【特許文献８】特開２００６−１７１５９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、このような特許文献３〜８の従来技術では、反射型のホログラフィックメモリ記録媒体を前提としていたり、ホログラフィックメモリ記録媒体へのレーザ光の入射角度が大きい場合に適用が困難な場合がある。また。これらの従来技術では、サーボ用レーザ光を分離するためのフィルタ層がホログラフィックメモリ記録媒体に必要であったり、再生時の検出に限定されていたり、情報光と参照光のずれを検出することが困難であるという問題がある。
【００１３】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、透過型で情報記録層以外にサーボ制御のための層を有さない光情報記録媒体に対して情報記録および再生のいずれの場合でも、サーボ情報の検出を簡易な構成で的確に行って、正確な多重記録を実現することができる光情報記録再生装置、回折格子作製装置、光情報記録媒体および位置決め制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる光情報記録再生装置は、記録再生用照射光を出射する第１光源と、サーボ用照射光を出射する第２光源と、前記記録再生用照射光を、参照光と情報を担持する情報光に変換する変換部と、前記情報光と前記参照光との干渉によって生じる干渉縞によって、回折格子と前記情報をホログラムとして記録可能な情報記録層とを有する光情報記録媒体に前記情報光および前記参照光を集光させるとともに、前記サーボ用照射光を前記回折格子に導入して透過させる光学機構と、前記回折格子により回折透過した回折光を検出する光検出器と、前記光検出器によって検出された前記回折光の強度に基づいて、駆動部を制御し、前記光情報記録媒体と前記光学機構との位置調整または角度調整を行う調整部と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明にかかる回折格子作製装置は、回折格子生成用照射光を出射する光源と、前記回折格子生成用照射光を、分割する変換部と、前記情報をホログラムとして記録可能な情報記録層を有する光情報記録媒体の前記情報記録層に、分割された前記回折格子生成用照射光のうち少なくとも２つの干渉によって生じる干渉縞として回折格子を形成する光学機構と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明にかかる光情報記録媒体は、基板と、前記基板上に積層され、参照光と情報を担持する情報光との干渉によって生じる干渉縞によって、前記情報をホログラムとして記録可能な情報記録層と、サーボ用回折光を回折透過させる回折格子と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明は、上記光情報記録再生装置で実行される位置決め制御方法である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、透過型で情報記録層以外にサーボ制御のための層を有さない光情報記録媒体に対して情報記録および再生のいずれの場合でも、サーボ情報の検出を簡易な構成で的確に行って、正確な多重記録を実現することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる光情報記録再生装置、回折格子作製装置、光情報記録媒体および位置決め制御方法の最良な実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
（ホログラフィックメモリ記録媒体の構造）
まず、本実施の形態にかかるホログラフィックメモリ記録再生装置で記録再生の対象となるホログラフィックメモリ記録媒体について説明する。
【００２０】
図１は、実施の形態１のホログラフィックメモリ記録媒体の構造を示す模式図である。本実施の形態にかかるホログラフィックメモリ記録媒体は、透過型の記録媒体であり、図１に示すように、対向する２つの基板１２ａ，１２ｂと、２つの基板１２ａ、１２ｂとの間に挟持されて基板１２ｂ上に積層されたホログラム記録層１３とを含んでいる。そして、ホログラム記録層１３の内部には、サーボ用レーザ光を照射して回折透過させる回折格子１５が形成されている。
【００２１】
回折格子１５の位置は、図１に示すように、情報光と参照光の干渉によって情報が記録されるホログラム記録層１３の中心位置であるが、これに限定されるものではない。例えば、回折格子１５は、ホログラム記録層１３の中心位置からずれていてもよく、例えば、サーボ用レーザ光を情報光あるいは参照光の対物レンズに斜め方向から入射させて、回折格子１５の位置と、情報光と参照光の干渉による情報の記録位置がずれる場合には、当該ずれに応じた位置に回折格子１５を設けてもよい。また、回折格子１５を、ホログラム記録層１３の内部ではなく、基板１２ａ，１２ｂの表面や基板１２ａ，１２ｂの内部に設けるように構成してもよい。
【００２２】
また、図１では、単一の回折格子１５が形成されているが、複数の回折格子１５をホログラム記録層１３に形成するように構成してもよい。
【００２３】
基板１２ａ，１２ｂは、ガラス、ポリカーボネート、アクリル樹脂等の光透過性を有する材質で形成される。ただし、基板１２ａ，１２ｂの材質は、これらに限定されるものではなく、例えば、全波長のレーザ光に対して透過性を有する必要はなく、使用するレーザ光の波長に対する透過性を有する材質で形成されていればよい。
【００２４】
ホログラム記録層１３は、ホログラム記録材料から形成されている。ホログラム記録材料は、レーザ光の情報光と参照光とを干渉させてホログラムが形成される材料である。ホログラム記録材料としては、一般にはフォトポリマーと呼ばれるラジカル重合形の材質で形成され、ラジカル重合性化合物、光ラジカル重合開始剤、マトリックス材料等が含まれる。なお、ホログラム記録材料は、これらの材料に限定されるものではなく、ホログラム記録が可能な材料であれば、いずれの材料を用いても良い。
【００２５】
図２は、ホログラフィックメモリ記録媒体に対するサーボ用レーザ光の照射状態を示す模式図である。なお、図２において、詳細な光学系は省略して示している。
【００２６】
実施の形態１では、単一のサーボ用レーザ光Ａをホログラフィックメモリ記録媒体１０に照射して、ホログラフィックメモリ記録媒体１０の位置調整および角度調整を行っている。サーボ用レーザ光Ａは、記録再生用レーザ光の情報光と同軸に情報光の照射方向と同一方向から照射されるものとする。
【００２７】
サーボ用レーザ光Ａがホログラフィックメモリ記録媒体１０の回折格子１５に照射されると、回折格子１５によりサーボ用レーザ光Ａは回折して透過する回折透過光Ａ１、Ａ３と、回折格子１５を透過してサーボ用レーザ光Ａの入射方向と同一方向に直進する回折透過光Ａ２とに分岐される。ここで、回折透過光Ａ１，Ａ３はサーボ用レーザ光Ａが回折格子１５により回折されて透過した回折透過光であり、回折透過光Ａ２はサーボ用レーザ光Ａが回折格子１５により回折されず、回折格子１５を透過した透過光であるが、便宜上、いずれも回折透過光と称する。
【００２８】
なお、以降の説明においてすべての回折透過光は、ホログラフィックメモリ記録媒体１０を通過して記録媒体の反対側に出射するものとするが、回折格子１５で反射して媒体の同じ側に出射するように構成してもよい。本実施の形態では、サーボ用レーザ光Ａはホログラフィックメモリ記録媒体１０に直角に入射し、座標系は原点を回折格子の中心として、情報光の照射方向と同一方向であるサーボ用レーザ光Ａの直進方向にＺ軸を、サーボ用レーザ光Ａと直交する面内にＸ軸およびＹ軸をとり、回折透過光Ａ１はＸＺ面内に、回折透過光Ａ３はＹＺ面内にあるものとする。
【００２９】
ここで、Ｘ、Ｙ軸方向は、ホログラフィックメモリ記録媒体１０と平行方向となり、Ｚ軸方向は、ホログラフィックメモリ記録媒体１０と垂直な方向となる。
【００３０】
また、サーボ用レーザ光Ａを固定としてホログラフィックメモリ記録媒体１０の移動、回転を考えるものとする。ただし、これに限定されるものではなく、例えば、サーボ用レーザ光Ａは、ホログラフィックメモリ記録媒体１０に斜めに入射するように構成したり、座標系を上記以外に採用することは任意である。
【００３１】
回折格子１５の直径は、回折透過光の光量が充分に得られる範囲であって、かつ参照光のビーム径よりも小さくしている。これにより、後述する位置調整および角度調整の精度を向上させることができ、さらに情報の記録再生に及ぼすノイズ等の悪影響を小さくすることができる。ただし、これに限定されるものではない。
【００３２】
また、本実施の形態では、サーボ用レーザ光Ａは、情報光あるいは参照光と別個のレーザ光を用いている。サーボ用レーザ光Ａのビーム径は、回折格子１５の直径と略同一であり、情報光および参照光のビーム径より相当程度小さくなるように構成されている。なお、サーボ用レーザ光Ａのビーム径は、より小さい方が回折格子１５と同様に精度やノイズ発生防止等の点で好ましい。
【００３３】
また、サーボ用レーザ光Ａの波長は、情報光や参照光の波長と異なる波長であり、かつホログラム記録層１３のホログラム記録材料に感度を有さない波長である。このため、サーボ用レーザ光Ａは、ホログラム記録材料を不必要に感光させないようになっている。さらに、本実施の形態では、サーボ用レーザ光Ａおよび回折透過光Ａ１、Ａ２、Ａ３は、平行光束であり、サーボ用レーザ光Ａおよび回折格子１５の断面形状は、円形状となっている。
【００３４】
ただし、これらの構成に限定されるものではなく、サーボ用レーザ光Ａは、情報光あるいは参照光と兼用するように構成してもよい。また、サーボ用レーザ光Ａの光強度が充分に弱い、照射期間が充分に短いなどの場合には、情報光や参照光の波長と同一波長のサーボ用レーザ光Ａを用いてもよい。さらに、サーボ用レーザ光Ａは、平行光束でなくてもよく、適宜レンズ、ミラー等を挿入してもよい。また、サーボ用レーザ光Ａや回折格子１５の断面形状は、円形状以外の形状、例えば楕円形状や四角形状等に構成してもよい。
【００３５】
回折透過光Ａ１は、回折格子１５からの光路距離の異なる受光器１および受光器２により受光される。また、回折透過光Ａ２は受光器４により受光され、回折透過光Ａ３は受光器３により受光される。
【００３６】
サーボ用レーザ光Ａとホログラフィックメモリ記録媒体１０との間にずれがなく、相対的位置、角度が所望のとおりであるときに、各回折透過光が中央に照射されるように各受光器が設置される。回折透過光Ａ１が受光器１および受光器２の双方に受光されるように、受光器２を半透明としても良いし、受光器２の手前にビームスプリッターやハーフミラー等を設置して、ビームスプリッターやハーフミラー等により回折透過光Ａ１が分割されたビームが受光器１に受光されるようにしても良い。図２では、受光器１．２．３の受光面は、いずれも４分割されている。ただし、これに限定されるものではなく、受光面の分割数を、必要に応じて増減させてもよい。本実施の形態では、説明の便宜上、図２に示すように、受光器１、３、４は、回折格子１５からの光路距離が等しいものとして扱うが、回折格子１５からの光路距離をそれぞれ異なるよう構成してもよい。
【００３７】
（光学系の構造）
次に、本実施の形態にかかるホログラフィックメモリ記録再生装置の光学系について説明する。図３は、実施の形態１にかかるホログラフィックメモリ記録再生装置の光学系の構造についての模式図である。
【００３８】
本実施の形態では、情報光と参照光は、別々の対物レンズ等を経てホログラム記録層１３において重なるようにホログラフィックメモリ記録媒体１０に入射させる方式である二光束方式の光学系を採用している。ただし、光学系は、二光束方式に限定されるものではなく、情報光と参照光を同一の対物レンズ等を経て同一方向から同一の中心軸を共有するようにホログラフィックメモリ記録媒体１０に入射させる同軸方式（コリニア方式）を光学系として採用してもよい。なお、図３において、煩雑さを避けるために、レーザ光を整形するためのコリメータレンズ等は省略して図示している。
【００３９】
記録再生用レーザ光源２０１は、記録再生用のレーザ光を出射する光源である。記録再生用レーザ光源２１０は、一般には緑色や青紫色の半導体レーザおよび波長を安定させるための外部共振器（付図示）を組み合わせて用いている。なお、記録再生用レーザ光源２０１として、その他の波長や、いわゆるＤＦＢレーザ、ＳＨＧレーザ、固体レーザ、気体レーザなどのレーザ光を出射するように構成してもよい。
【００４０】
記録再生用レーザ光源２０１から出射されたレーザ光は、１／４波長板２０２を通過し、偏光ビームスプリッタ２０３によって２つの光束に分割される。２つの光束のうち偏光ビームスプリッタ２０３によって反射された第１の光束は、ミラー２０５で反射されて空間光変調器２０４に入射し、空間光変調器２０４によって変調される。ここで、空間光変調器２０４としては、液晶素子やデジタル・マイクロミラー・デバイス等を用いることができる。
【００４１】
そして、この第１の光束は、レンズ２０６、２０７により径の調整が行われて、波長板２０９（例えば１／４波長板）および偏光ビームスプリッタ２１０を透過して、集光レンズ２１１により収束光となり、情報光として媒体付近に集光する。なお、このときシャッター２０８は開状態となり、情報光としての第１の光束を遮断することはない。
【００４２】
偏光ビームスプリッタ２０３によって分割された２つの光束のうち偏光ビームスプリッタ２０３を透過した第２の光束は、レンズ２１５，２１６により直径が調整される。その後、この第２の光束は、ミラー２２０、２２１で反射して、ホログラフィックメモリ記録媒体１０に参照光として入射する。
【００４３】
このような光学系により、ホログラム記録層１３へのホログラム記録は、次のように行われる。まず、情報光と参照光をホログラム記録層１３中で重ね合わせて干渉縞を形成する。この時、フォトポリマー中の光重合開始剤がフォトンを吸収して活性化し、干渉縞明部のモノマーの重合を発動・促進させる。モノマーの重合が進行して干渉縞明部に存在するモノマーが消費されると、干渉縞暗部から明部にモノマーが移動供給され、結果、干渉縞パターンの明部と暗部に密度差が生じる。これにより、干渉縞パターンの強度分布に応じた屈折率変調が形成されホログラム記録が行われる。
【００４４】
ここで、ホログラフィックメモリ記録媒体１０の再生時は、シャッター２０８を閉状態として情報光を遮断し、参照光のみをホログラフィックメモリ記録媒体１０に入射させ、ホログラフィックメモリ記録媒体１０のから出射される再生像を撮像器２１４により取得する。ここで、撮像器２１４には、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの２次元イメージセンサを用いることができる。ただし、これに限定されるものではなく、撮像器２１４として１次元のリニアイメージセンサを走査して用いたり、撮像管を用いるように構成することもできる。
【００４５】
なお、情報光と参照光のホログラフィックメモリ記録媒体１０にいたるまでの光路長は同一であることが好ましいが、レーザ光源２０１のいわゆるコヒーレント長で許容される範囲であれば、当該光路長は異なっていてもよい。
【００４６】
サーボ用レーザ光源２３０は、サーボ用のレーザ光を出射する光源である。サーボ用レーザ光源２３０は、赤色や赤外色の半導体レーザを出射するように構成している。ただし、これに限定されるものではなく、サーボ用レーザ光源２３０として、他の波長や、いわゆるＤＦＢレーザ、ＳＨＧレーザ、固体レーザ、気体レーザなどのレーザ光を出射するように構成してもよい。
【００４７】
サーボ用レーザ光源２３０から出射されたサーボ用レーザ光Ａはミラー２３４，２３５でそれぞれ反射して、レンズ２３６で集光光束となり、偏光ビームスプリッタ２１０で反射して、情報光と同軸となる。そして、サーボ用レーザ光Ａは、レンズ２１１で回折格子１５の径とほぼ等しいビーム径の平行光束となってホログラフィックメモリ記録媒体１０の回折格子１５に照射される。
【００４８】
本実施の形態では、このように、サーボ用レーザ光Ａを情報光と同軸でホログラフィックメモリ記録媒体１０に照射しているので、対物レンズ２１１をサーボ用レーザ光Ａと情報光とで共有することになり、このため、情報光と参照光の位置調整にもサーボ用レーザ光Ａを利用することができる。
【００４９】
なお、本実施の形態では、サーボ用レーザ光Ａを、情報光と同軸でホログラフィックメモリ記録媒体１０に照射しているが、サーボ用レーザ光源２３０から出射したサーボ用レーザ光Ａをミラー、偏光ビームスプリッタ等の光学系を更に設け、参照光と同軸にして、ホログラフィックメモリ記録媒体１０に照射するように構成してもよい。この場合には、ホログラフィックメモリ記録媒体１０に記録された情報の再生時にもサーボ用レーザ光Ａを利用して位置調整および角度調整を行える。また、情報光と参照光がホログラム記録層１３にて正確に重なり合うように調整が行えるという利点がある。
【００５０】
ホログラフィックメモリ記録媒体１０から出射される回折透過光は、受光器１〜４で受光されて電気信号に変換される。なお、図３においては、受光器１および受光器４のみを示し、受光器２および受光器３については図示を省略している。
【００５１】
アクチュエータ２４２は、調整部２４０からの指令を受けて、ホログラフィックメモリ記録媒体１０の上記Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の移動および上記Ｘ，Ｙ，Ｚ軸周りの回転駆動を行うものである。アクチュエータ２４１は、対物レンズ２１１の移動を行うものである。アクチュエータ２４３は、ミラー２２１の移動を行うものである。なお、アクチュエータ２４１，２４３を設けない構成とすることもできる。
【００５２】
調整部２４０は、受光器１〜４で受光し電気信号に変換されたサーボ用レーザ光Ａの回折透過光の強度に基づいてホログラフィックメモリ記録媒体１０の位置調整および角度調整を行い、アクチュエータ２４２，２４１の駆動を制御するものであり、各種演算回路が設けられている。
【００５３】
ここで、情報光と同軸のサーボ用レーザ光Ａについて、ホログラフィックメモリ記録媒体１０を直進する回折透過光Ａ２が撮像器２１４に入射してしまう恐れがある。また、情報光や参照光の迷光が受光器１〜４に入射してしまう恐れもある。このため、本実施の形態では、記録再生と位置調整および角度調整を同時に行うために、上述のように、記録再生用レーザ光とサーボ用レーザ光Ａの波長を異なる波長とし、ホログラフィックメモリ記録媒体１０と受光器１との間にダイクロイックミラー２１２を設置することにより、上記問題を回避してもよい。
【００５４】
この他、ホログラフィックメモリ記録媒体１０と撮像器２１４との間にダイクロイックミラーを設置したり、情報光や参照光とサーボ用レーザ光Ａが直交する偏光であることを利用して、ホログラフィックメモリ記録媒体１０と撮像器２１４との間やホログラフィックメモリ記録媒体１０と受光器１の間に偏光ビームスプリッタ等を設置するように構成してもよい。あるいは、撮像器２１４と受光器１〜４を不要光の波長を検出しない構成としてもよい。
（位置調整および角度調整）
次に、調整部２４０によるホログラフィックメモリ記録媒体１０の位置調整および角度調整の詳細について説明する。
【００５５】
ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向のホログラフィックメモリ記録媒体１０の相対的位置ずれを補正することを位置調整という。また、Ｘ軸周りの回転をθx方向の回転、Ｙ軸周りの回転をθy方向の回転、Ｚ軸周りの回転をθz方向の回転といい、θx、θy、θz方向のホログラフィックメモリ記録媒体１０の回転による角度ずれを補正することを角度調整という。
【００５６】
サーボ用レーザ光Ａとホログラフィックメモリ記録媒体１０との相対的な位置または角度にずれが生じた場合、回折透過光Ａ１、Ａ２、Ａ３の位置、角度、光強度、光強度分布が変化する。
【００５７】
図４は、ホログラフィックメモリ記録媒体１０のずれ方向に対する各受光器上の受光パターンの変化を示す説明図である。図４では、便宜上、ホログラフィックメモリ記録媒体１０がＸ軸方向にずれた場合に、回折透過光Ａ１の欠けが受光器１および受光器２の上下方向に生じ、回折透過光Ａ２の強度分布の不均衡が左右方向に生じ、回折透過光Ａ３の欠けが受光器３の左右方向に生じ、さらに、サーボ用レーザ光Ａと回折格子との間にＹ軸方向のずれがあった場合には、それぞれ直交方向に生じるものとして説明する。
【００５８】
なお、図４における受光パターンの濃淡や移動量は、本実施の形態の説明に必要な範囲で区別されて示されているに過ぎず、実際の回折格子の回折効率やホログラフィックメモリ記録媒体１０の透過率、回折格子からの距離や角度等により多少の変化を生じるため、図４に限定されるものではない。
【００５９】
ホログラフィックメモリ記録媒体１０のずれによる受光パターンの変化は、次のようにして生じる。ホログラフィックメモリ記録媒体１０がＸ軸正方向にずれると、サーボ用レーザ光Ａは回折格子のうちＸ軸負方向の一部にのみ照射されるようになり、サーボ用レーザ光ＡのＸ軸負方向の一部は回折格子に照射されずにホログラフィックメモリ記録媒体１０を透過する。この結果、図４に示すように、回折透過光Ａ１、Ａ３の受光パターンは、木の葉状になり、回折透過光Ａ２の受光パターンはＸ軸負方向の一部が三日月状に強い光強度を有し、その他の部分が弱い光強度を有するようになる。ホログラフィックメモリ記録媒体１０がＸ軸負方向にずれた場合には、この逆の受光パターンとなり、Ｙ軸方向にずれた場合には９０度回転した受光パターンとなる。
【００６０】
ホログラフィックメモリ記録媒体１０がＺ軸正方向にずれると、回折透過光Ａ１、Ａ３はＺ軸正方向に平行移動するが、回折透過光Ａ２に変化はない。ホログラフィックメモリ記録媒体１０がθx方向に回転して角度ずれを起こすと、回折透過光Ａ１、Ａ２、Ａ３はそれぞれＸ軸を中心に回転するが、受光器２は回折格子からの距離が受光器１よりも短いために受光パターンの移動量も小さくなる。ホログラフィックメモリ記録媒体１０がθy方向に回転した場合も同様である。ホログラフィックメモリ記録媒体１０がθz方向に回転して角度ずれが生じると、回折透過光Ａ１、Ａ３はＺ軸を中心に回転するが、回折透過光Ａ２に変化はない。
【００６１】
調整部２４０は、このような受光パターンの変化を検出することにより、ホログラフィックメモリ記録媒体１０の位置ずれ、角度ずれというサーボ情報を検出している。検出精度については、例えば、サーボ用レーザ光Ａの波長を６５０ｎｍ、回折透過光Ａ１と回折透過光Ａ２との間の角度を３０度、回折格子と受光器１との間の距離を５０ｍｍとした場合の、θy方向のホログラフィックメモリ記録媒体１０の回転に対して受光器１上に投影される回折透過光Ａ１のずれる距離を求めると、図５に示される。
【００６２】
図５は、ホログラフィックメモリ記録媒体１０のθy方向の回転のよる角度ずれと、受光器１上におけるずれ量との関係を示すグラフである。図５において、横軸は、ホログラフィックメモリ記録媒体１０のθy方向の回転角度［ｄｅｇ］、縦軸は、受光器１上におけるずれ量［ｍｍ］である。図５からわかるように、ホログラフィックメモリ記録媒体１０の回転０．１度当たり約２０ミクロンのずれが得られることになり、回折透過光Ａ１の直径を仮に１００ミクロンとすると２０％のずれに相当し、検出精度として充分と考えられる。
【００６３】
図６は、ホログラフィックメモリ記録媒体１０のずれの検出手法を説明するための模式図である。図６に示すように、受光器１、２，３のそれぞれは受光面が４分割されている。ただし、これに限定されるものではなく、例えば、受光面を分割せずに構成することもできる。
【００６４】
受光器１には、受光した透過回折光Ａ１の光強度を検出するため、調整部２４０の４個の加算回路５１１〜５１４と接続されている。加算回路５１１は４分割された受光面の上側２個の受光素子の出力の和を演算して出力する。加算回路５１２は左側２個の受光素子の出力の和を演算して出力する。加算回路５１３は下側２個の受光素子の出力の和を演算して出力する。加算回路５１４は右側２個の受光素子の出力の和を演算して出力する。
【００６５】
また、調整部２４０には、これらの演算回路と接続された加算回路５１６、差分回路５１５，５１７が設けられている。加算回路５１６は、加算回路５１１の出力と加算回路５１３の出力とを加算して演算出力Ａ１として出力するものである。差分回路５１７は、加算回路５１１の出力と加算回路５１３の出力との差分（すなわち、受光面の上下方向の光強度の差分）を演算して演算出力Ｕ１として出力するものである。差分回路５１５は、加算回路５１４の出力と加算回路５１２の出力との差分（すなわち、受光面の左右方向の光強度の差分）を演算して演算出力Ｒ１として出力するものである。
【００６６】
受光器２には、受光した透過回折光Ａ１の光強度を検出するため、調整部２４０の２個の加算回路５２１，５２２と接続されている。加算回路５２１は４分割された受光面の上側２個の受光素子の出力の和を演算して出力する。加算回路５２２は下側２個の受光素子の出力の和を演算して出力する。
【００６７】
また、調整部２４０には、これらの演算回路と接続された差分回路５２３が設けられている。差分回路５２３は、加算回路５２１の出力と加算回路５２２の出力との差分（すなわち、受光面の上下方向の光強度の差分）を演算して演算出力Ｕ２として出力するものである。
【００６８】
受光器３には、受光した透過回折光Ａ３の光強度を検出するため、調整部２４０の４個の加算回路５３１〜５３４と接続されている。加算回路５３１は４分割された受光面の上側２個の受光素子の出力の和を演算して出力する。加算回路５３２は左側２個の受光素子の出力の和を演算して出力する。加算回路５３３は下側２個の受光素子の出力の和を演算して出力する。加算回路５３４は右側２個の受光素子の出力の和を演算して出力する。
【００６９】
また、調整部２４０には、これらの演算回路と接続された差分回路５３５，５３６が設けられている。差分回路５３５は、加算回路５３１の出力と加算回路５３３の出力との差分（すなわち、受光面の上下方向の光強度の差分）を演算して演算出力Ｕ３として出力するものである。差分回路５１６は、加算回路５３４の出力と加算回路５３２の出力との差分（すなわち、受光面の左右方向の光強度の差分）を演算して演算出力Ｒ３として出力するものである。
【００７０】
まず、Ｘ、Ｙ軸方向のずれの検出方法、すなわちホログラフィックメモリ記録媒体１０と水平方向のホログラフィックメモリ記録媒体１０の位置ずれの検出および調整について説明する。Ｘ、Ｙ軸方向のずれの検出には、受光器１で受光した回折透過光Ａ１の光強度のみを用いる。このため、Ｘ、Ｙ軸方向のずれの検出において、回折透過光Ａ２、Ａ３は不要であり、回折格子１５からは回折透過光Ａ１のみが回折されればよい。このため、Ｘ、Ｙ軸方向のずれの検出のみを行うのであれば、受光器２、３，４を設けない構成としてもよい。なお、受光器１が回折透過光Ａ１ではなく回折透過光Ａ３を受光するように構成してもよい。
【００７１】
Ｘ、Ｙ軸方向のずれは演算出力Ａ１の変化として検出される。調整部２４０は、この演算出力Ａ１が最大となる位置に、ホログラフィックメモリ記録媒体１０をＸ、Ｙ軸方向に移動する指令をアクチュエータ２４２に送出し、アクチュエータ２４２は指令に従ってホログラフィックメモリ記録媒体１０を移動し、これによりずれ量は０となる。
【００７２】
この場合の移動方向は、ホログラフィックメモリ記録媒体１０をＸ、Ｙ軸方向に微動させて演算出力Ａ１の変化から判断してもよいし、過去のホログラフィックメモリ記録媒体１０の移動と演算出力Ａ１の変化を履歴データとしてメモリ等に記録しておき、この履歴データから判断してもよい。
【００７３】
次に、Ｚ軸方向のずれの検出および調整、θx、θy、θz方向の回転による角度ずれ検出および調整について説明する。Ｚ軸方向のずれの検出、θx、θy、θz方向の回転による角度ずれ検出には、受光器１で受光した回折透過光Ａ１の光強度、受光器２で受光した回折透過光Ａ１の光強度、受光器３で受光した回折透過光Ａ３の光強度を用いる。
【００７４】
なお、図６では、受光器２は回折透過光Ａ１を受光するように示されているが、回折透過光Ａ３を受光するようにしてもよい。このため、Ｚ軸方向のずれの検出および調整、θx、θy、θz方向の回転による角度ずれ検出および調整には、回折透過光Ａ２は不要である。このため、Ｚ軸方向のずれの検出および調整、θx、θy、θz方向の回転による角度ずれ検出および調整のみを行うのであれば、受光器４を設けない構成としてもよい。また、Ｚ軸方向のずれの検出および調整、θx、θy、θz方向の回転による角度ずれ検出には、演算出力Ｒ１とＲ３のいずれか一方も不要である。このため、Ｚ軸方向のずれの検出および調整、θx、θy、θz方向の回転による角度ずれ検出および調整のみを行うのであれば、差分回路５１５、加算回路５１２，５１４を設けない構成とすることもできる。
【００７５】
Ｚ軸方向のずれの検出、θx、θy、θz方向の回転による角度ずれ検出には、調整部２４０は、（１−１）〜（１−４）式に基づいて検出を行う。
【００７６】
Ｚ＝−Ｕ２    ・・・（１−１）
θx＝−Ｕ３    ・・・（１−２）
θy＝Ｕ１      ・・・（１−３）
θz＝−Ｒ１  または  −Ｒ３    ・・・（１−４）
【００７７】
すなわち、例えば、ホログラフィックメモリ記録媒体１０がＺ軸正方向にずれている場合は演算出力Ｕ２が負、式（１−１）におけるＺが正となって検出される。式（１−１）におけるＺが０となるようにホログラフィックメモリ記録媒体１０をＺ軸負方向に移動させればホログラフィックメモリ記録媒体１０の位置調整を行うことができる。θx、θy、θz方向についても同様に、（１−２）〜（１−４）式の左辺が０になるようにホログラフィックメモリ記録媒体１０回転駆動すればよい。従って、調整部２４０は、（１−１）〜（１−４）式の左辺の値が０になるような位置に、ホログラフィックメモリ記録媒体１０をＺ軸方向、θx、θy、θz方向に移動または回転駆動る指令をアクチュエータ２４２に送出し、アクチュエータ２４２は指令に従ってホログラフィックメモリ記録媒体１０を移動または回転駆動し、これによりずれ量は０となる。
【００７８】
調整部２４０によるホログラフィックメモリ記録媒体１０の位置角度ずれの検出および調整は上記のＸ、Ｙ軸方向とＺ、θx、θy、θz方向とを組み合わせて行う。
【００７９】
次に、このように構成された本実施の形態にかかるホログラフィックメモリ記録再生装置による位置角度調整処理について説明する。図７は、位置角度調整処理の手順を示すフローチャートである。
【００８０】
まず、調整部２４０は、ホログラフィックメモリ記録媒体１０の概略所望の位置および回転角度をアクチュエータ２４２に指令し、アクチュエータ２４２は、ホログラフィックメモリ記録媒体１０が概略所望の位置および回転角度にホログラフィックメモリ記録媒体１０を移動、回転させる（ステップＳ１１）。これにより、サーボ用レーザ光Ａが回折格子の少なくとも一部分に照射されるようになる。この状態では、受光器１、２、３によって回折透過光Ａ１およびＡ３が各受光器からはみ出すことなくそれぞれ受光されるようになるが、位置や角度の精度はアクチュエータ２４２の移動回転機構の機械的な精度にとどまる状態である。
【００８１】
次に、調整部２４０は、サーボ用レーザ光Ａが回折格子１５と一致する位置をアクチュエータ２４２に指令して、アクチュエータ２４２はサーボ用レーザ光Ａが回折格子１５と一致するようにＸ、Ｙ軸方向にホログラフィックメモリ記録媒体１０を移動させる（ステップＳ１２）。具体的には、上述のとおり、調整部２４０は、アクチュエータ２４２に指令を行って、演算出力Ａ１が最大となるようにホログラフィックメモリ記録媒体１０をＸ、Ｙ軸方向に移動させる。
【００８２】
次に、調整部２４０は、（１−１）〜（１−４）式がすべて０となるようにアクチュエータ２４２に指令して、ホログラフィックメモリ記録媒体１０をＺ軸、θx、θy、θz方向に移動させる（ステップＳ１３）。具体的には上述のとおり、（１−１）〜（１−４）式による検出結果に基づき、反対方向にホログラフィックメモリ記録媒体１０を移動、回転させる。軸ごとに順次調整する場合は、（１−１）〜（１−４）式がすべて０となるまでステップＳ１３の処理を繰り返す（ステップＳ１４）。そして、位置、角度の調整が完了するまでステップＳ１２からＳ１４までの処理を繰り返す（ステップＳ１５）。以上のようなホログラフィックメモリ記録媒体１０の位置角度調整が完了したら、情報の記録再生を開始する。
【００８３】
ホログラフィックメモリ記録媒体１０の移動、回転の精度に応じて、情報の記録再生の合間に適宜この位置角度調整処理を実行し、精度を向上させることもできるが、精度が充分に高い場合には、記録再生の開始前の一度だけの位置角度調整処理を実行するだけでもよい。
【００８４】
なお、情報の記録再生を行う期間には上記の位置角度調整処理は一時的に休止されていることが好ましいが、記録の期間内の、位置角度調整によるホログラフィックメモリ記録媒体１０の移動、回転量が参照光の波長に比べて無視できるほど小さな場合にはこの限りではなく、位置角度調整処理と記録再生処理とを同時に実行してもよい。また、再生の期間内の移動、回転量が小さく、再生像の移動や劣化が無視できる程度である場合にも同様である。但し、情報の記録再生とサーボ情報の検出を同時に行う場合には、サーボ用レーザ光Ａからの回折透過光や迷光などが再生光に混入してしまい、再生像の良好な取得を妨害したり、逆に情報光や参照光、あるいはこれらの迷光が受光器に投影されて検出精度を悪化させたりする恐れがある。この問題を回避するためには、サーボ用レーザ光Ａの波長を情報光や参照光の波長と異なるものにして、ダイクロイックフィルターなどの波長分離素子で分離したり、サーボ用レーザ光Ａの偏光と情報光や参照光の偏光とを直交させて、偏光ビームスプリッタなどの偏光素子で分離したりする必要がある。さらには、サーボ用レーザ光Ａの波長を情報光や参照光の波長と異なるものにして、再生像を取得する撮像器がサーボ用レーザ光Ａの波長に感度をほとんど有さず、受光器が情報光や参照光の波長にほとんど感度を有さない場合には、これらの光学素子を使用しなくても回避可能である。
【００８５】
Ｚ軸、θx、θy、θz方向の検出について、ある１点のみの検出ではなくて複数の点、角度において検出が必要な場合には、光線の軸ずれ等を考慮して回折透過光が投影されるべき位置に受光器を移動させたり、受光器の中心が一致するように多分割した受光器を利用して切り替えればよい。すなわち、光線の軸ずれに関して説明すると、例えば、θyについてθy＝０度（ホログラフィックメモリ記録媒体１０がサーボ用レーザ光Ａと直角の状態）とθy＝５度での検出が必要な場合、仮に、ホログラフィックメモリ記録媒体１０の厚さを１．２ｍｍ、屈折率を１．５均一として、回折透過光Ａ１の軸ずれはθy＝０度と５度との間では約３５ミクロンとなる。そこで、受光器１、２をこの軸ずれと同じ約３５ミクロン移動させたり、受光器１、２を上下方向にこの軸ずれと同じ約３５ミクロンで分割し、演算出力Ｕ１、Ｕ２の上下方向の加算領域をθy＝０度と５度の場合で切り替えたりして、軸ずれをキャンセルできるようにすればよい。
【００８６】
（回折格子作製処理）
次に本実施の形態にかかるホログラフィックメモリ記録再生装置による回折格子の作製処理について説明する。図８は、回折格子の作製処理の手順を示すフローチャートである。
【００８７】
まず、アクチュエータ２４２は、調整部２４０の指令を受けて、ホログラフィックメモリ記録媒体１０を概略所望の位置、角度となるように移動、回転させる（ステップＳ２１）。この際、あらかじめ作製あるいはホログラフィックメモリ記録媒体１０に設置された回折格子１５等が形成されていれば、その回折格子１５等を基準にして、ホログラフィックメモリ記録媒体１０を移動、回転させればよい。
【００８８】
次に、ホログラフィックメモリ記録媒体１０に対して情報光と参照光を照射して情報の記録を行う（ステップＳ２２）。そして、さらにホログラフィックメモリ記録媒体１０に対してサーボ用レーザ光Ａを照射して、ホログラム記録層１３に回折格子１５を作製する（ステップＳ２３）。
【００８９】
次に、アクチュエータ２４２は、調整部２４０からの指令を受けて、ホログラフィックメモリ記録媒体１０を次の記録位置、角度となるように移動、回転させる（ステップＳ２４）。その後、ステップＳ２２と同様に、ホログラフィックメモリ記録媒体１０に対して情報光と参照光を照射して情報の記録を行う（ステップＳ２５）。さらに、ステップＳ２３と同様に、ホログラフィックメモリ記録媒体１０に対してサーボ用レーザ光Ａを照射して、ホログラム記録層１３に回折格子１５を作製する（ステップＳ２６）。
【００９０】
そして、このよいうなステップＳ２４からＳ２６までの処理を、情報の記録が終了するまで繰り返す（ステップＳ２７）。情報の再生の際には、記録時に作製した回折格子から得られるサーボ情報を基準として、位置、角度の精度を高く維持すればよい。
【００９１】
なお、情報の記録処理（ステップＳ２２，２５）と回折格子の作製処理（ステップＳ２３、Ｓ２６）は同時に実行しても所定時間間隔をおいて実行してもよい。また、回折格子１５の作製を毎回行う必要がなければ情報の記録のみを行うように構成してもよい。また、回折格子の作成には、情報光と参照光との光軸を略一致させて（同軸で）照射する、または後述するように複数のサーボ用レーザ光を照射することができる。
【００９２】
このように実施の形態１にかかるホログラフィックメモリ記録再生装置では、ホログラフィックメモリ記録媒体１０のホログラム記録層１３に回折格子１５を有し、回折格子１５にサーボ用光ビームＡを照射して、回折格子１５により回折透過した回折透過光の受光強度の分布に基づいて、ホログラフィックメモリ記録媒体１０の位置ずれ、角度ずれを調整しているので、透過型でホログラム記録層１３以外にサーボ制御のための層を有さないホログラフィックメモリ記録媒体１０に対して情報記録および再生のいずれの場合でも、サーボ情報の検出を簡易な構成で的確に行って、正確な多重記録を実現することができる。
【００９３】
（変形例１）
実施の形態１にかかるホログラフィックメモリ記録再生装置および位置角度調整の変形例を以下に説明する。
【００９４】
図９は、変形例１の位置調整を説明するための模式図である。変形例１は、ホログラフィックメモリ記録媒体１０のＸ，Ｙ軸方向の位置ずれ調整の変形例である。実施の形態１では、回折透過光Ａ１を受光器１で受光していたが、変形例１では、イメージセンサ９０１を用いて回折透過光Ａ１を受光するイメージセンサ９０１は、回折透過光Ａ１を多画素の画像として受光する。そして、調整部２４０は、受光パターンの形状、例えば、受光パターンの長軸と短軸の長さの比や長軸の傾き角度を画像処理により検出して、その形状からずれ量の大きさやＸ、Ｙ軸方向のずれ量の比を求め、これらの値に基づいてずれ量を補正してホログラフィックメモリ記録媒体１０を移動、回転するようにアクチュエータ２４２に指令を送出する。なお、この変形例１では、イメージセンサ９０１は回折透過光Ａ１を受光しているが、回折透過光Ａ３を受光するように構成してもよい。
【００９５】
（変形例２）
図１０は、変形例２の位置調整を説明するための模式図である。変形例２は、回折透過光Ａ２の受光強度からホログラフィックメモリ記録媒体１０のＸ，Ｙ軸方向の位置ずれ調整を行っている。
【００９６】
本変形例では、受光器４は、その受光面が４分割されている。また、受光器４は、受光した透過回折光Ａ２の光強度を検出するため、調整部２４０の２個の加算回路１００１，１００２と接続されている。加算回路１００１は４分割された受光面の上側２個の受光素子の出力の和を演算して出力する。加算回路１００２は下側２個の受光素子の出力の和を演算して出力する。
【００９７】
また、調整部２４０には、これらの加算回路１００１，１００２と接続された差分回路１００３が設けられている。差分回路１００３は、加算回路１００１の出力と加算回路１００２の出力との差分を演算して演算出力Ａ０として出力するものである。
【００９８】
回折透過光Ａ２はサーボ用レーザ光Ａと回折格子１５が一致してずれのない場合にもっとも弱い光強度となる。このため、位置角度調整処理のステップＳ１２において、調整部２４０は、アクチュエータ２４２に指令を行って、受光器４の受光素子の出力の和である演算出力Ａ０が最小となるようにホログラフィックメモリ記録媒体１０をＸ、Ｙ軸方向に移動させる。
【００９９】
なお、図１０では、受光器４の受光面は４分割されているが、分割されていない構成としてもよい。
【０１００】
（変形例３）
図１１は、変形例３の位置調整を説明するための模式図である。変形例３は、回折透過光Ａ２の受光強度の差分からホログラフィックメモリ記録媒体１０のＸ，Ｙ軸方向の位置ずれ調整を行っている。
【０１０１】
本変形例では、受光器４はその受光面が４分割されている。また、受光器４は、受光した透過回折光Ａ２の光強度を検出するため、調整部２４０の４個の加算回路１１０１〜１１０４と接続されている。加算回路１１０１は４分割された受光面の上側２個の受光素子の出力の和を演算して出力する。加算回路１１０２は左側２個の受光素子の出力の和を演算して出力する。加算回路１１０３は下側２個の受光素子の出力の和を演算して出力する。加算回路１１０４は右側２個の受光素子の出力の和を演算して出力する。
【０１０２】
また、調整部２４０には、これらの加算回路と接続された差分回路１１０５，１１０６が設けられている。差分回路１１０５は、加算回路１１０２の出力と加算回路１１０４の出力との差分（すなわち、受光面の左右方向の光強度の差分）を演算して演算出力Ｒ０として出力するものである。差分回路１１０６は、加算回路１１０１の出力と加算回路１１０３の出力との差分（すなわち、受光面の上下方向の光強度の差分）を演算して演算出力Ｕ０として出力するものである。
【０１０３】
受光器４における受光パターンは、図３に示したとおり、ホログラフィックメモリ記録媒体１０がＸ軸正方向にずれた場合に左半分の強度が強くなり、Ｙ軸正方向にずれた場合に上半分の強度が強くなる。したがって、（２−１）〜（２−２）式によって、各差分Ｕ０．Ｒ０の値からＸ，Ｙ軸方向の位置ずれの検出が可能となる。
【０１０４】
Ｘ＝−Ｒ０  ・・・（２−１）
Ｙ＝Ｕ０    ・・・（２−２）
【０１０５】
すなわち、位置角度調整処理のステップＳ１２において、調整部２４０は、アクチュエータ２４２に指令を行って、（２−１）、（２−２）式の左辺（すなわち、差分Ｕ０，Ｒ０）が０となるようにホログラフィックメモリ記録媒体１０をＸ、Ｙ軸方向に移動させる。
【０１０６】
なお、回折透過光Ａ２はホログラフィックメモリ記録媒体の回転に伴う軸ずれが小さいため、回転によって受光器４での受光パターンがほとんどずれないという特徴があり、Ｘ、Ｙ軸方向の検出がホログラフィックメモリ記録媒体回転の影響を受けにくい。仮に、ホログラフィックメモリ記録媒体厚さを１．２ｍｍ、屈折率を１．５均一とした場合に、ホログラフィックメモリ記録媒体がサーボ用レーザ光Ａと直角の状態から０．０１度傾いたとすると、回折透過光Ａ２のずれは約７０ナノメートルとなる。サーボ用レーザ光Ａの直径を１００ミクロンとすると０．０７％であり、非常に小さい。このずれが問題となる場合には、図６における位置角度調整処理において、ステップＳ１３のＺ軸、θx、θy、θz方向の調整後に再度ステップＳ１２のＸ、Ｙ軸方向の位置調整を実行するか、あるいは、ステップＳ１２のＸ、Ｙ軸方向の位置調整とステップＳ１３のＺ軸、θx、θy、θz方向の調整を同時に実行するように構成すればよい。あるいは、受光器４の代わりに変形例１のイメージセンサを設置して、三日月状のパターンを画像処理により検出すれば、変形例１の場合と同様にずれ量の大きさやＸ、Ｙ軸方向のずれ量の比を求めることができ、これに基づいてホログラフィックメモリ記録媒体１０の位置調整を行うことができる。
【０１０７】
（変形例４）
図１２は、変形例４の位置調整を説明するための模式図である。変形例４は、回折透過光Ａ１、Ａ３の受光強度からホログラフィックメモリ記録媒体１０のＺ軸方向の位置ずれ調整およびθx、θy、θz方向の角度ずれ調整を行っている。
【０１０８】
本変形例では、受光器１はその受光面が４分割されている。また、受光器１は、受光した透過回折光Ａ１の光強度を検出するため、調整部２４０の４個の加算回路１２０１〜１２０４と接続されている。加算回路１２０１は４分割された受光面の上側２個の受光素子の出力の和を演算して出力する。加算回路１２０２は左側２個の受光素子の出力の和を演算して出力する。加算回路１２０３は下側２個の受光素子の出力の和を演算して出力する。加算回路１２０４は右側２個の受光素子の出力の和を演算して出力する。
【０１０９】
また、調整部２４０には、これらの加算回路と接続された差分回路１２０５，１２０６が設けられている。差分回路１２０５は、加算回路１２０１の出力と加算回路１２０３の出力との差分（すなわち、受光面の上下方向の光強度の差分）を演算して演算出力Ｕ１として出力するものである。差分回路１２０６は、加算回路１２０２の出力と加算回路１２０４の出力との差分（すなわち、受光面の左右方向の光強度の差分）を演算して演算出力Ｒ１として出力するものである。
【０１１０】
また、受光器３はその受光面が４分割されている。また、受光器３は、受光した透過回折光Ａ３の光強度を検出するため、調整部２４０の４個の加算回路１２３１〜１２３４と接続されている。加算回路１２３１は４分割された受光面の上側２個の受光素子の出力の和を演算して出力する。加算回路１２３２は左側２個の受光素子の出力の和を演算して出力する。加算回路１２３３は下側２個の受光素子の出力の和を演算して出力する。加算回路１２３４は右側２個の受光素子の出力の和を演算して出力する。
【０１１１】
また、調整部２４０には、これらの加算回路と接続された差分回路１２３５，１２３６が設けられている。差分回路１２３５は、加算回路１２３１の出力と加算回路１２３３の出力との差分（すなわち、上下方向の光強度の差分）を演算して演算出力Ｕ１として出力するものである。差分回路１２３６は、加算回路１２３２の出力と加算回路１２３４の出力との差分（すなわち、受光面の左右方向の光強度の差分）を演算して演算出力Ｒ１として出力するものである。
【０１１２】
ホログラフィックメモリ記録媒体１０のＺ軸の位置ずれまたは角度ずれは（３−１）〜（３−４）式あるいは（４−１）〜（４−４）式によって検出する。（３−１）〜（３−４）式の方よれば簡便に検出でき、（４−１）〜（４−４）式によればより各軸を分離して検出することができる。
【０１１３】
Ｚ＝−Ｕ１＋Ｒ３  ・・・（３−１）
θx＝Ｒ１−Ｕ３    ・・・（３−２）
θy＝Ｕ１＋Ｒ３    ・・・（３−３）
θz＝−Ｒ１−Ｒ３  ・・・（３−４）
【０１１４】
Ｚ＝−Ｕ１−Ｒ１−Ｕ３＋Ｒ３  ・・・（４−１）
θx＝Ｕ１＋Ｒ１−Ｕ３−Ｒ３    ・・・（４−２）
θy＝Ｕ１−Ｒ１−Ｕ３＋Ｒ３    ・・・（４−３）
θy＝Ｕ１−Ｒ１−Ｕ３−Ｒ３    ・・・（４−１）
【０１１５】
すなわち、位置角度調整処理のステップＳ１３において、調整部２４０は、アクチュエータ２４２に指令を行って、（３−１）〜（３−４）式または（４−１）〜（４−４）式の左辺が０となるようにホログラフィックメモリ記録媒体１０をＺ軸に移動、またはθx、θy、θz方向に回転させる。
【０１１６】
（変形例５）
図１３は、変形例５の位置調整を説明するための模式図である。変形例５は、回折透過光Ａ１、Ａ２の受光強度からホログラフィックメモリ記録媒体１０のＺ軸方向の位置ずれ調整およびθx、θy、θz方向の角度ずれ調整を行っている。このため、回折透過光Ａ３および受光器２、３は不要であり、回折格子１５はサーボ用レーザ光Ａを一つの方向に回折させるものであればよい。
【０１１７】
本変形例では、受光器１はその受光面が４分割されており、調整部２４０は受光器１に対し変形例３と同様の構成で、加算回路１２０１，１２０２，１２０３，１２０４を備え、また差分回路１２０５，１２０６を備えている。そして、変形例４と同様に、受光器１で受光した回折透過光Ａ１により、差分回路１２０５から受光面の上下方向の光強度の差分である演算出力Ｕ１が出力され、差分回路１２０６から受光面の左右方向の光強度の差分である演算出力Ｒ１が出力される。
【０１１８】
また、本変形例では、受光器４はその受光面が４分割されており、調整部２４０は受光器４に対し変形例３と同様の構成で、加算回路１１０１，１１０２，１１０３，１１０４を備え、また差分回路１１０５，１１０６を備えている。そして、変形例３と同様に、受光器４で受光した回折透過光Ａ２により、差分回路１１０６から受光面の上下方向の光強度の差分である演算出力Ｕ０が出力され、差分回路１１０５から受光面の左右方向の光強度の差分である演算出力Ｒ０が出力される。
【０１１９】
ホログラフィックメモリ記録媒体１０のＺ軸の位置ずれ、角度ずれは、式（５−１）〜（５−４）式によって検出することができる。
【０１２０】
Ｚ＝Ｒ０−Ｕ１  ・・・（５−１）
θx＝Ｕ０        ・・・（５−２）
θy＝Ｒ０          ・・・（５−３）
θz＝−Ｕ０−Ｒ１  ・・・（５−４）
【０１２１】
すなわち、位置角度調整処理のステップＳ１３において、調整部２４０は、アクチュエータ２４２に指令を行って、（５−１）〜（５−４）の左辺が０となるようにホログラフィックメモリ記録媒体１０をＺ軸に移動、またはθx、θy、θz方向に回転させる。
【０１２２】
この変形例の場合、は回折透過光を一つしか使用しないため非常に簡便ではあるが、上述のとおり回折透過光Ａ２はホログラフィックメモリ記録媒体の回転に伴う軸ずれが小さいため、受光器４やこれに付随する加算回路や差分回路における検出精度を、他の変形例より高くする必要がある。このため、例えば、サーボ用レーザ光Ａや回折格子１５の直径を小さくし、さらに加えて回折透過光Ａ２の光強度を強くするように構成すればよい。
【０１２３】
以上説明した変形例１〜５によれば、実施の形態１のホログラフィックメモリ記録再生装置と同様に、透過型でホログラム記録層１３以外にサーボ制御のための層を有さないホログラフィックメモリ記録媒体１０に対して情報記録および再生のいずれの場合でも、サーボ情報の検出を簡易な構成で的確に行って、正確な多重記録を実現することができる。
【０１２４】
（実施の形態２）
実施の形態１およびその変形例１〜５では、単一のサーボ用レーザ光Ａを用いてホログラフィックメモリ記録媒体１０の位置調整および角度調整を行っていたが、この実施の形態２では、複数のサーボ用レーザ光を用いてホログラフィックメモリ記録媒体１０の位置調整および角度調整を行っている。
【０１２５】
図１４は、実施の形態４にかかるホログラフィックメモリ記録再生装置の光学系の構造についての模式図である。本実施の形態においても実施の形態１と同様に、二光束方式の光学系を採用しているが、これに限定されるものではない。また、図１４において、煩雑さを避けるために、レーザ光を整形するためのコリメータレンズ等は省略して図示している。
【０１２６】
記録再生用レーザ光源２０１から出射されたレーザ光が２光束に分離されて、それぞれ情報光と参照光としてホログラフィックメモリ記録媒体１０に照射されるまでの光路については実施の形態１とほぼ同様である。ただし、本実施の形態では、偏光ビームスプリッタ２０３を透過した参照光がレンズ２１５，２１６で径を調整された後、偏光ビームスプリッタ２１７を透過してミラー２２０で反射される点が実施の形態１と異なっている。
【０１２７】
本実施の形態では、２つのサーボ用レーザ光Ａ，Ｂをホログラフィックメモリ記録媒体１０に照射するため、サーボ用レーザ光源２３０から出射されたサーボ用レーザ光の光路が異なっている。なお、記録再生用レーザ光、サーボ用レーザ光の波長等については実施の形態１と同様である。
【０１２８】
図１４に示すように、サーボ用レーザ光源２３０から出射されたサーボ用レーザ光は、１／２波長板２３１を透過して偏光ビームスプリッタ２３７に入射し、偏光ビームスプリッタ２３７によって２光束に分離される。偏光ビームスプリッタ２３７を透過した第１光束であるサーボ用ビーム光Ａは、１／４波長板２３９を透過し、その後は実施の形態１と同様に情報光と同軸となって、ホログラフィックメモリ記録媒体１０の回折格子１５に照射される。
【０１２９】
一方、偏光ビームスプリッタ２３７を反射した第２光束であるサーボ用レーザ光Ｂは、ミラー２３３で反射して、レンズ２２２，２３８で径の調整が行われ、さらにミラー２１９，２１８で反射して偏光ビームスプリッタ２１７に入射する。そして、サーボ用レーザ光Ｂは、偏光ビームスプリッタ２１７で反射して参照光と同軸となり、参照光と同様に、ミラー２２０、２２１で反射して、ホログラフィックメモリ記録媒体１０に参照光と同軸で参照光と同一方向から入射する。
【０１３０】
ここで、サーボ用レーザ光ＡおよびＢのホログラフィックメモリ記録媒体１０に至るまでの光路長は同一であることが好ましいが、サーボ用レーザ光源２３０のいわゆるコヒーレント長で許容される範囲であれば同一の光路長でなくてもよい。
【０１３１】
次に、実施の形態２の調整部２４０によるホログラフィックメモリ記録媒体１０の位置角度調整について説明する。図１５は、実施の形態２のホログラフィックメモリ記録媒体１０の位置角度調整を説明するための模式図である。
【０１３２】
サーボ用レーザ光Ａがホログラフィックメモリ記録媒体１０の回折格子１５に照射されると、回折格子１５により、サーボ用レーザ光Ａはサーボ用レーザ光Ｂの入射方向と同一方向に回折して透過する回折透過光Ａ１と、回折格子を透過してサーボ用レーザ光Ａの入射方向と同一方向に直進する回折透過光Ａ２に分岐される。
【０１３３】
また、サーボ用レーザ光Ｂがホログラフィックメモリ記録媒体１０の回折格子１５に照射されると、サーボ用レーザ光Ｂは、回折格子１５を透過してサーボ用レーザ光Ｂの入射方向と同一方向に直進する回折透過光Ｂ１と、回折格子１５によりサーボ用レーザ光Ａの入射方向と同一方向に回折して透過する回折透過光Ｂ２に分岐される。そして、回折透過光Ａ１，Ｂ１は、受光器１で受光され、回折透過光Ａ２，Ｂ２は、受光器４で受光される。
【０１３４】
ここで、回折透過光Ａ２，Ｂ１は、回折格子１５により回折されず、回折格子１５を透過した透過光であるが、便宜上、いずれも回折透過光と称する。
【０１３５】
図１６は、実施の形態２におけるホログラフィックメモリ記録媒体１０のずれ方向に対する各受光器上の受光パターンの変化を示す説明図である。図１６において、Ａ２−４が回折透過光Ａ２の受光器４における受光パターンを示し、Ａ１−１が回折透過光Ａ１の受光器１における受光パターンを示す。また、図１６において、Ｂ２−４が回折透過光Ｂ２の受光器４における受光パターンを示し、Ｂ１−１が回折透過光Ｂ１の受光器１における受光パターンを示す。
【０１３６】
調整部２４０は、このような受光パターンの変化を検出することにより、ホログラフィックメモリ記録媒体１０の位置ずれ、角度ずれというサーボ情報を検出している。
【０１３７】
図１５に示すように、受光器１、４のそれぞれは受光面が４分割されている。ただし、これに限定されるものではなく、例えば、受光面を分割せずに構成することもできる。
【０１３８】
受光器１には、受光した透過回折光Ａ１，Ｂ１の光強度を検出するため、調整部２４０の４個の加算回路１５０１〜１５０４と接続されている。加算回路１５０１は４分割された受光面の上側２個の受光素子の出力の和を演算して出力する。加算回路１５０２は左側２個の受光素子の出力の和を演算して出力する。加算回路１５０３は下側２個の受光素子の出力の和を演算して出力する。加算回路１５０４は右側２個の受光素子の出力の和を演算して出力する。
【０１３９】
また、調整部２４０には、これらの演算回路と接続された加算回路１５０７、差分回路１５０５，１５０６が設けられている。加算回路１５０７は、加算回路１５０２の出力と加算回路１５０４の出力とを加算して演算出力Ａ１として出力するものである。差分回路１５０５は、加算回路１５０１の出力と加算回路１５０３の出力との差分（すなわち、受光面の上下方向の光強度の差分）を演算して演算出力Ｕ１として出力するものである。差分回路１５０６は、加算回路１５０４の出力と加算回路１５０２の出力との差分（すなわち、受光面の左右方向の光強度の差分）を演算して演算出力Ｒ１として出力するものである。
【０１４０】
ここで、本実施の形態では、受光器１で回折透過光Ａ１の光強度を検出している。すなわち、回折透過光Ａ１に対する受光器１の上下方向の光強度の差分を演算出力Ｕ１で検出し、左右方向の光強度の差分を演算出力Ｒ１で検出している。また、回折透過光Ａ１に対する受光器１の分割された各受光面の光強度の和を演算出力Ａ１で検出する。
【０１４１】
一方、受光器４には、受光した透過回折光Ａ２，Ｂ２の光強度を検出するため、調整部２４０の４個の加算回路１５４１〜１５４４と接続されている。加算回路１５４１は４分割された受光面の上側２個の受光素子の出力の和を演算して出力する。加算回路１５４２は左側２個の受光素子の出力の和を演算して出力する。加算回路１５４３は下側２個の受光素子の出力の和を演算して出力する。加算回路１５４４は右側２個の受光素子の出力の和を演算して出力する。
【０１４２】
また、調整部２４０には、これらの演算回路と接続された加算回路１５４７、差分回路１５４５，１５４６が設けられている。加算回路１５４７は、加算回路１５４２の出力と加算回路１５４４の出力とを加算して演算出力Ａ１として出力するものである。差分回路１５４５は、加算回路１５４１の出力と加算回路１５４３の出力との差分（すなわち、受光面の上下方向の光強度の差分）を演算して演算出力Ｕ１として出力するものである。差分回路１５４６は、加算回路１５４４の出力と加算回路１５４２の出力との差分（すなわち、受光面の左右方向の光強度の差分）を演算して演算出力Ｒ１として出力するものである。
【０１４３】
ここで、本実施の形態では、受光器４で回折透過光Ｂ２の光強度を検出するものとしている。すなわち、回折透過光Ｂ２に対する受光器４の上下方向の光強度の差分を演算出力Ｕ０で検出し、左右方向の光強度の差分を演算出力Ｒ０で検出している。また、回折透過光Ｂ２に対する受光器４の分割された各受光面の光強度の和を演算出力Ａ０で検出する。
【０１４４】
ここで、図１５のような構成の場合、回折透過光Ａ１と回折透過光Ｂ１、回折透過光Ａ２と回折透過Ｂ２の方向が一致するため、受光器１および受光器４において双方の回折透過光が受光されて位置角度調整の障害となる場合がある。これを防止するため、サーボ用レーザ光Ａとサーボ用レーザ光Ｂの照射タイミングをずらしたり、サーボ用レーザ光Ａとサーボ用レーザ光Ｂの偏光を直交させて受光器４や受光器１の手前で所望の回折透過光のみを通過させるような偏光素子を配置したりする等の構成を採用すればよい。
【０１４５】
Ｘ、Ｙ軸方向のずれの検出方法、すなわちホログラフィックメモリ記録媒体１０と水平方向のホログラフィックメモリ記録媒体１０の位置ずれの検出および調整について説明する。Ｘ、Ｙ軸方向のずれは演算出力Ａ１およびＡ０の変化として検出される。実施の形態１で説明した位置角度調整処理のステップＳ１２において、調整部２４０は、この演算出力Ａ１、Ａ０が最大となる位置に、ホログラフィックメモリ記録媒体１０をＸ、Ｙ軸方向に移動する指令をアクチュエータ２４２に送出し、アクチュエータ２４２は指令に従ってホログラフィックメモリ記録媒体１０を移動し、これによりずれ量は０となる。
【０１４６】
また、本実施の形態では、サーボ用レーザ光Ａが情報光と同一の対物レンズ等の光学系を共有し、サーボ用レーザ光Ｂが参照光と同一の対物レンズ等の光学系を共有してそれぞれの光軸を一致させているので、情報光と参照光の光軸調整をサーボ用レーザ光を用いて行うことができる。すなわち、回折透過光Ａ１の光強度が最大となるようにホログラフィックメモリ記録媒体１０をＸ、Ｙ軸方向に調整し、その後に回折透過光Ａ０の光強度が最大となるようにサーボ用レーザ光Ｂの光軸を調整することにより、同時に情報光と参照光の光軸調整も行うことができる。
【０１４７】
ただし、記録を必要としない再生専用の装置の場合やいわゆる同軸方式の光学系を採用した場合には、情報光が不要だったり情報光と参照光が同軸であったりするためこの利点はなく、実施の形態１のようにサーボ用レーザ光を単一とする構成の方が簡便となる。
【０１４８】
ホログラフィックメモリ記録媒体１０のＺ軸の位置ずれ、角度ずれは、式（６−１）〜（６−４）式によって検出することができる。
【０１４９】
Ｚ＝−Ｕ１＋Ｒ０  ・・・（６−１）
θx＝Ｒ１＋Ｕ０    ・・・（６−２）
θy＝Ｕ１＋Ｒ０    ・・・（６−３）
θz＝−Ｒ１＋Ｕ０  ・・・（６−４）
【０１５０】
すなわち、位置角度調整処理のステップＳ１３において、調整部２４０は、アクチュエータ２４２に指令を行って、（６−１）〜（６−４）の左辺が０となるようにホログラフィックメモリ記録媒体１０をＺ軸に移動、またはθx、θy、θz方向に回転させる。
【０１５１】
このように実施の形態２のホログラフィック記録再生装置では、ホログラフィックメモリ記録媒体１０のホログラム記録層１３に回折格子１５を有し、回折格子１５に２つのサーボ用光レーザ光Ａとサーボ用レーザ光Ｂとを照射して、回折格子１５により回折透過した回折透過光の受光強度に基づいて、ホログラフィックメモリ記録媒体１０の位置ずれ、角度ずれを調整しているので、透過型でホログラム記録層１３以外にサーボ制御のための層を有さないホログラフィックメモリ記録媒体１０に対して情報記録および再生のいずれの場合でも、サーボ情報の検出を簡易な構成で的確に行って、正確な多重記録を実現することができる。
【０１５２】
また、本実施の形態では、情報光と同軸のサーボ用光レーザ光Ａと参照光と同軸のサーボ用レーザ光Ｂを用いてホログラフィックメモリ記録媒体１０の位置調整および角度調整を行っているので、情報光と参照光の光軸調整をサーボ用レーザ光を用いて行うことができる。
【０１５３】
また、本実施の形態では、情報の記録と同時もしくは情報の記録前後にサーボ用レーザ光Ａ、Ｂを同時に照射し、新たな回折格子をホログラフィックメモリ記録媒体１０に作製するように構成してもよい。すなわち、ホログラフィックメモリ記録媒体１０を、サーボ用レーザ光の波長に対して記録感度を有するか、あるいはホログラム記録層１３が情報光や参照光の波長に記録感度を有する層と、サーボ用レーザ光Ａ，Ｂの波長に記録感度を有する層とを有するように構成する。そして、多重記録ごとに必要に応じてサーボ用レーザ光Ａ、Ｂを照射して、一種のマーカやアドレス情報として回折格子１５を埋め込むように構成することができる。このようにして埋め込まれた回折格子１５は、情報の記録位置、角度を正確に保存するものであり、この回折格子１５を用いることにより、より精度よくサーボ情報を検出することができる。なお、サーボ用レーザ光の波長に対して記録感度を持つホログラム記録材料は、光ラジカル重合開始剤の調整や、増感色素の添加などによって容易に実現できる。
【０１５４】
すなわち、シフト多重や角度多重ではホログラフィックメモリ記録媒体１０をある決められたステップで移動、回転させながら記録、再生を順次進めて行くが、情報の記録と回折格子１５の作製を同じホログラフィックメモリ記録再生装置１０で実現すれば、記録の際の移動、回転はアクチュエータ２４２の精度で実行しつつ、回折格子１５を作製し、再生の際の移動、回転では記録時に作製した回折格子１５を利用して駆動精度を高く維持することができる。これが有効なのは、記録の際に要求される位置、角度精度が再生の際の要求に比べて低いためであり、記録時の位置、角度に理想からのずれが若干生じる場合であっても、再生の際の位置、角度を記録時の位置、角度に精度よく一致させることができれば、比較的良好な記録、再生を行うことができるという、ホログラフィックメモリ記録媒体１０の特徴に基づくものである。サーボ用レーザ光の一部または全部が情報光および参照光と同軸、あるいは、光学部品を共有する場合にはさらに好ましい。
【０１５５】
（実施の形態３）
実施の形態３は回折格子を作製する回折格子作製装置である。実施の形態１では、ホログラフィックメモリ記録媒体１０に回折格子１５をレーザ光の照射により作製している。回折格子１５は通常、光学的、あるいは、機械的などの手段によりマスクを作成し、このマスクをもとに複製するなどの方法により作製されるが、本実施の形態によればホログラフィックメモリ記録媒体１０中に直接的に回折格子１５を作製することができる。
【０１５６】
本実施の形態にかかる回折格子作製装置の光学機構は、実施の形態２の光学機構と同様であるが、本実施の形態では、３つの回折格子作製用レーザ光を用いるため、実施の形態２で分離されたレーザ光をさらに分離する偏光ビームスプリッタと、一の回折格子作製用レーザ光を他の２つの回折格子作製用レーザ光と異なる方向からホログラフィックメモリ記録媒体１０に入射させるためのミラーやレンズなどの光学部品がさらに付加された構成となっている。
【０１５７】
図１７は、回折格子作製用レーザ光のホログラフィックメモリ記録媒体１０への入射状態を示す模式図である。３つの回折格子作製用レーザ光Ａ、回折格子作製用レーザ光Ｂ、および回折格子作製用レーザ光Ｃをホログラフィックメモリ記録媒体１０に入射させることにより、３つのレーザ光による干渉縞が回折格子１５の位置に形成される。３つの回折格子作製用レーザ光Ａ，Ｂ，Ｃは、同一光源から得られるレーザ光であり、偏光も一致し、ホログラム記録層１３において３つの回折格子作製用レーザ光Ａ，Ｂ，Ｃによる干渉縞の形成される条件であることが好ましい。
【０１５８】
ただし、３つの回折格子作製用レーザ光Ａ，Ｂ，Ｃを同時に照射する必要はない。たとえば、回折格子作製用レーザ光ＡとＢ、回折格子作製用レーザ光ＡとＣの照射を所定時間だけずらして行うように構成してもよい。また、回折格子作製用レーザ光Ａ，Ｂ，Ｃの波長はホログラム記録層１３を形成するホログラフィック材料に記録可能な波長であり、情報の記録再生を行う際に用いられる記録再生用レーザ光の波長とは異なることが好ましい。ただし、情報光や参照光をサーボ用レーザ光と兼用する場合にはこの限りでない。
【０１５９】
回折格子作製用レーザ光Ａ，Ｂ，Ｃの光軸は、実施の形態１における回折透過光Ａ２、Ａ１、Ａ３と同様に、回折格子作製用レーザ光Ａと回折格子作製用レーザ光Ｂのそれぞれの光軸を含む面と、回折格子作製用レーザ光Ａと回折格子作製用レーザ光Ｃのそれぞれの光軸を含む面が直交するように照射することが好ましい。
【０１６０】
本実施の形態では、回折格子作製用レーザ光Ａ，Ｂ，Ｃは、すべて平行光束である。このため、光学系の設計が容易となる。ただし、すべて平行光束であることに限定されるものではなく、例えば、回折格子作製用レーザ光Ａ等一部のレーザ光が収束光束で構成することもできる。
【０１６１】
回折格子作製用レーザＢ、Ｃの照射範囲は、回折格子１５を作製する領域全体が含まれていればよく、ホログラフィックメモリ記録媒体１０の全面を照射しても、回折格子の部分のみを照射してもよい。
【０１６２】
回折格子作製用レーザ光Ａは、図１７では単一であるが、回折格子１５がホログラフィックメモリ記録媒体１０の全体に配置されるように複数照射してもよい。
【０１６３】
また、回折格子作製用レーザ光Ａの照射を、ホログラフィックメモリ記録媒体１０を回折格子回りに回転させながら複数回行うことにより回折格子１５を作製することもできる。また、回折格子作製用レーザ光Ａの照射を、一つの回転角度のみに対し一回のみ行っても良い。
【０１６４】
ただし、記録再生に必要な位置や回転角度の精度に対してホログラフィックメモリ記録媒体１０の移動や回転の精度が充分であれば、回折格子作製用レーザ光Ａの数や照射回数は少ない方が好ましく、記録再生時のノイズや光学部品の数や調整項目、あるいは記録に必要な全体的な時間を少なくす短縮することができる。
【０１６５】
回折格子作製用レーザ光Ａの照射位置は、情報の記録再生位置と一致するホログラム記録層の位置であることが好ましいが、多少ずれていてもよい。
【０１６６】
回折格子作製用レーザ光Ａの回折格子の位置におけるビーム径は、回折光量が充分に得られる範囲であれば参照光の直径よりも小さければ小さいほど好ましい。これにより、位置調整の精度を高く維持することができるばかりでなく情報の記録再生に及ぼす悪影響を低減することができる。ただし、これに限定されるものではなく、回折格子作製用レーザ光Ａはサーボ用レーザ光Ａに相当するものであるため、作製される回折格子の直径が所望の大きさ、つまりはサーボ用レーザ光Ａと同じ大きさとなるように調整された径である必要がある。
【０１６７】
図１８は、回折格子作製用レーザ光を用いた回折格子の作製処理の他の例を示す模式図である。図１８に示すように、回折格子作製用レーザ光Ａ、Ｂ、Ｃが回折格子の位置で一致するように回折格子作製用レーザ光の断面積や形状を調整し、さらに、ホログラフィックメモリ記録媒体１０を移動、回転させながら回折格子１５を複数作製するように構成してもよい。この場合、回折格子作製用レーザ光Ａ、Ｂ、Ｃが回折格子の位置で重なるようにあらかじめ調整しておく必要があるが、これにより、回折格子の位置以外の領域における感光を防止することができる。また、これにより、回折格子作製用レーザ光Ｂ、Ｃの全光量を、図１７に示す例に比べて小さくすることができるという利点がある。
【０１６８】
なお、回折格子作製用レーザ光Ａ、Ｂ、Ｃのいずれか１つが、図１７に示すようにレーザ光の断面積を大きく構成してもよい。
【０１６９】
図１７および図１８で示した例は、実施の形態１と組み合わせた場合、情報の記録と回折格子の作製を同一のホログラフィックメモリ記録再生装置で実現することもできる。これにより、記録の際の移動、回転はアクチュエータ２４２の精度で実行しつつ、回折格子１５を作製し、再生の際の移動、回転では記録時に作製した回折格子１５を利用して駆動精度を高く維持することができる。この場合、回折格子作製用レーザ光Ａ，Ｂ，Ｃの一部または全部を実施の形態１で示したサーボ用レーザ光として兼用することもできる。
【０１７０】
この場合は、ホログラフィックメモリ記録媒体１０に内包されるホログラム記録材料が、情報光および参照光の波長とは異なる少なくとも１つの波長に記録感度を有し、情報光と参照光の干渉による記録と回折格子作製との双方を１つの材料でできるように構成する。  また、図１９に示すように、ホログラフィックメモリ記録媒体１０を、ホログラム記録層１３が情報光および参照光の波長に記録感度を有する層１９０２と、当該波長とは異なる少なくとも１つの波長に記録感度を有する回折格子作製のための層１９０１との少なくとも２層によって形成されるように構成することもできる。この回折格子作製のための層１９０１は、光ラジカル重合開始剤の調整や、増感色素の添加などによって実現することができる。これにより、情報光および参照光の波長とは異なる波長の回折格子作製用レーザ光Ａ，Ｂ，Ｃを照射することにより回折格子を作製することができる。
【０１７１】
図１９の構造の例において、回折格子作製用レーザ光の波長に記録感度を有する層１９０１は、ホログラム記録層１３の厚さ方向中央に位置することが好ましい。また、情報光および参照光の波長に記録感度を有する層１９０２は回折格子作製用レーザ光Ａ，Ｂ，Ｃの波長に感度を有さず、一方、層１９０１は情報光および参照光の波長に感度を有さないことが好ましい。
【０１７２】
（実施の形態４）
次に、ホログラフィックメモリ記録媒体１０の製造方法について説明する。ホログラフィックメモリ記録媒体１０は、実施の形態１〜３で説明したように、ホログラム記録層１３のホログラム記録材料にレーザ光を照射して干渉縞を形成し、この干渉縞により回折格子を作製する方法の他、次の二つの方法がある。
【０１７３】
第１の方法は、シート状の薄板に回折格子１５を作製し、この薄板をホログラム記録材料の間に挟持させて、回折格子が形成されたホログラフィックメモリ記録媒体１０を作製する方法である。第２の方法は、基板１２ａ，１２ｂに回折格子１５を内包させ、この基板でホログラフィックメモリ記録媒体１０を作製する方法である。
【０１７４】
第１の方法では、一般的な回折格子作製方法が応用でき、既に多数提案され、実用化されているものも多い。例えば、所望の回折光が得られるように表面の凹凸形状を光学的に設計し、表面を機械的あるいはレジストを用いて光学的、化学的に加工したり、これを母材として成型したりする等である。近年では、ナノインプリントという技術の発達が著しく、非常に微細な加工が可能となっている。その他の方法としては、たとえばフォトニック結晶と呼ばれる屈折率が周期的に変化するナノ構造体を回折格子とするものがある。また、典型的な凹凸形状としては、２方向の回折透過光を生成するために、ブレーズと呼ばれるノコギリ波状の凹凸形状を直角に組み合わせたものが考えられる。
【０１７５】
これらの方法により、シート状の薄板に回折格子１５をあらかじめ作製しておく。そして、図２０に示すように、この薄板２００１をホログラム記録層１３のホログラム記録材料１９０２の内部に挟み込む。これにより、回折格子１５が形成されたホログラフィックメモリ記録媒体１０を作製することができる。
【０１７６】
薄板２００１の材料としては、ガラス、ポリカーボネート、アクリル樹脂等の光透過性を有する材質を用いることができる。ただし、これらに限定されるものではなない。例えば、全波長のレーザ光に対して透過性を有する必要はなく、使用するレーザ光の波長に対する透過性を有する材料であれよい。
【０１７７】
ただし、薄板２００１の表面に回折格子を作製しホログラム記録材料１９０２の内部に設ける場合、ホログラム記録材料１９０２の屈折率と薄板１９０１の材料の屈折率の差が大きい方が好ましい。また、薄板２００１の大きさは、ホログラフィックメモリ記録媒体１０の全面に及ぶものであっても、ホログラフィックメモリ記録媒体１０の一部のみに相当するものであってもよい。また、回折格子１５の数も、ホログラフィックメモリ記録媒体１０の全面に多数配置したり、単一のみが配置されるように構成してもよい。ただし、位置角度調整の精度を向上させるため、ホログラフィックメモリ記録媒体１０の全面に及ぶ薄板１９０１に多数の回折格子が等間隔に配置されていることが好ましい。
【０１７８】
第２の方法では、ホログラム記録層１３を挟持する基板１２ａ，１２ｂの一方に、回折格子１５をあらかじめ作製しておく。回折格子の作製方法には、上記第１の方法で説明した回折格子作製方法を用いることができ、あるいは、基板１２ａ，１２ｂの内部にホログラム記録材料１９０２を配し、実施の形態１〜３と同様の方法で作製することもできる。なお、回折格子１５は基板１２ａ，１２ｂの内部に作製する他、基板１２ａ，１２ｂの表面に作製するように構成してもよい。
【０１７９】
なお、本発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１８０】
【図１】実施の形態１のホログラフィックメモリ記録媒体の構造を示す模式図である。
【図２】ホログラフィックメモリ記録媒体に対するサーボ用レーザ光の照射状態を示す模式図である。
【図３】実施の形態１にかかるホログラフィックメモリ記録再生装置の光学系の構造についての模式図である。
【図４】ホログラフィックメモリ記録媒体１０のずれ方向に対する各受光器上の受光パターンの変化を示す説明図である。
【図５】ホログラフィックメモリ記録媒体１０のθy方向の回転のよる角度ずれと、受光器１上におけるずれ量との関係を示すグラフである。
【図６】ホログラフィックメモリ記録媒体１０のずれの検出手法を説明するための模式図である。
【図７】位置角度調整処理の手順を示すフローチャートである。
【図８】回折格子の作製処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】変形例１の位置調整を説明するための模式図である。
【図１０】変形例２の位置調整を説明するための模式図である。
【図１１】変形例３の位置調整を説明するための模式図である。
【図１２】変形例４の位置調整を説明するための模式図である。
【図１３】変形例５の位置調整を説明するための模式図である。
【図１４】実施の形態４にかかるホログラフィックメモリ記録再生装置の光学系の構造についての模式図である。
【図１５】実施の形態２のホログラフィックメモリ記録媒体１０の位置角度調整を説明するための模式図である。
【図１６】実施の形態２におけるホログラフィックメモリ記録媒体１０のずれ方向に対する各受光器上の受光パターンの変化を示す説明図である。
【図１７】回折格子作製用レーザ光のホログラフィックメモリ記録媒体１０への入射状態を示す模式図である。
【図１８】回折格子作製用レーザ光を用いた回折格子の作製処理の他の例を示す模式図である。
【図１９】ホログラム記録層が２層が設けられている例を示す模式図である。
【図２０】実施の形態４のホログラフィックメモリ記録媒体の構造を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１８１】
１０  ホログラフィックメモリ記録媒体
１２ａ、１２ｂ  基板
１３  ホログラム記録層
１５  回折格子
２０１  記録再生用レーザ光源
２３０  サーボ用レーザ光源
２０８  シャッター
２１０  記録再生用レーザ光源
２０３，２１０，２１７  偏光ビームスプリッタ
２１１  対物レンズ
２１９，２１８，２３３，２３４，２３５  ミラー
２３７  偏光ビームスプリッタ
２４１，２４２，２４３，２４４  アクチュエータ
１９０２  ホログラム記録材料
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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