ホログラフィック記録方法、ホログラフィック記録装置およびホログラフィック記録媒体
【課題】ビット記録型のホログラフィック記録方法において、光の利用効率を高めて光束かつ高密度な記録を可能にする。
【解決手段】反射層７２と記録層７３とを有するホログラフィック記録媒体７０に対し、情報光ＩＢおよび参照光ＲＢを照射して干渉縞Ｓを形成し、情報を記録するホログラフィック記録方法である。この記録の際には情報光ＩＢの明滅により情報光ＩＢに情報を入力し、情報光ＩＢおよび参照光ＲＢを反射層７２よりも記録層７３側から照射し、情報光ＩＢおよび参照光ＲＢの一方を反射層７２により反射させ、情報光ＩＢと参照光ＲＢを記録層７３の同じ深さ位置で対向させつつ集束させて干渉縞Ｓを形成し、情報を記録する。
【解決手段】反射層７２と記録層７３とを有するホログラフィック記録媒体７０に対し、情報光ＩＢおよび参照光ＲＢを照射して干渉縞Ｓを形成し、情報を記録するホログラフィック記録方法である。この記録の際には情報光ＩＢの明滅により情報光ＩＢに情報を入力し、情報光ＩＢおよび参照光ＲＢを反射層７２よりも記録層７３側から照射し、情報光ＩＢおよび参照光ＲＢの一方を反射層７２により反射させ、情報光ＩＢと参照光ＲＢを記録層７３の同じ深さ位置で対向させつつ集束させて干渉縞Ｓを形成し、情報を記録する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラフィック記録方法、ホログラフィック記録装置およびホログラフィック記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報を高密度に記録する技術として、ホログラフィを利用した光情報記録装置（ホログラフィック記録装置）が開発されている。ホログラフィック記録は、情報が入力された情報光と、この情報光と同じ波長の参照光とを記録媒体中の記録層で重ね合わせ、そのときにできる干渉縞を記録することによって行われる。記録された情報を再生するときには、記録時の参照光と同じ波長の光を同じ角度で干渉縞に照射することで、干渉縞において情報光と同等の光を反射させる。
【０００３】
ホログラフィック記録を行う際に情報光に情報を入力する方法としては、情報を平面上に画像として配置した２次元空間変調素子（ＳＬＭ）を使い、情報光をこのＳＬＭを通過させることで、情報光の断面に画像として情報を入力する方法がある（例えば非特許文献１参照）。この方法によれば、一度の記録で大量の情報を記録できるというメリットがあるが、ＳＬＭの応答が遅いことから、データ転送が低速になるという問題がある。
【０００４】
また、ＳＬＭを用いずに、ＣＤ−Ｒなどと同様に、光源を明滅させて情報光に情報を入力し、画像としてまとめた情報ではなく１ビットずつ記録する方法（以下、「ビット記録」という）がある（例えば、非特許文献２参照）。このビット記録の方法によれば、ＳＬＭを用いる方法に比べ、情報光に情報を高速に入力できる。
【０００５】
【非特許文献１】コリニア記録技術，「日経エレクトロニクス」，日経ＢＰ，２００５年１月１７日号
【非特許文献２】Kimihiro Saito and Seiji Kobayashi, Analysis of Micro-Reflector 3-Doptical disk recording, ODS2006-WA4
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、非特許文献２においては、ビット記録を行う際に、情報光と参照光を僅かにずらすとともに、双方を反射層の反射面に集束させている。そのため、情報光または参照光が集束する反射面付近からは、所定距離離れた位置で干渉縞が形成される。
【０００７】
しかしながら、このような方法によると、情報光および参照光が最も集束する部分で干渉縞を形成していないので、記録媒体や光の利用効率が悪いという問題がある。
例えば、情報光および参照光が最も集束する反射層付近では、干渉縞が形成されないにもかかわらず、光が集まることから、記録層の反応が多少進んでしまうおそれがある。また、干渉縞は、光が集束していない部分で形成されるので、干渉縞が明確に形成されないおそれがある。このように、干渉縞を小さく明確に記録できないことは、ホログラフィック記録媒体の高記録密度化の阻害要因となる。
【０００８】
本発明は、以上のような背景に鑑みてなされたものであり、ビット記録型のホログラフィック記録方法または記録装置において、光の利用効率を高めて高速かつ高密度な記録を可能にすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記した課題を解決するための本発明は、少なくとも反射層と記録層とを有するホログラフィック記録媒体に対し、情報光および参照光を照射して干渉縞を形成し、情報を記録するホログラフィック記録方法であって、少なくとも前記情報光の明滅により前記情報光に情報を入力し、前記情報光および前記参照光を前記反射層よりも前記記録層側から照射し、前記情報光および前記参照光のうち一方を前記反射層により反射させ、前記情報光と前記参照光を前記記録層の同じ深さ位置で対向させつつ集束させて干渉縞を形成し、情報を記録することを特徴とする。
【００１０】
このようなホログラフィック記録方法によれば、情報光と参照光がともに最も集束した位置で両者が重なり合い、干渉縞が記録される。干渉縞が絞られた強い光で記録されることにより、干渉縞のスポット径を小さくでき、また、高速で記録できる。さらに、干渉縞のスポット径を小さくできることで、高密度に情報を記録することができる。
【００１１】
前記した記録方法においては、前記記録層における複数の異なる深さ位置で、情報を記録するのが望ましい。
【００１２】
このように、記録層における複数の異なる深さ位置で情報を記録することで、媒体に記録できる情報の量を増やすことができる。
【００１３】
前記した記録方法においては、前記情報光および前記参照光を複数組同時に照射し、各組の情報光および参照光の前記記録層における集束位置の深さを異ならせることで、情報の記録を多層に同時に行うこともできる。
【００１４】
すなわち、多層記録を同時に行うことで、高速記録、高速でのデータ転送が可能となる。
【００１５】
前記した記録方法においては、前記参照光を常時点灯させ、前記情報光のみを明滅させることができ、また、前記参照光および前記情報光の双方を同時に明滅させることもできる。
【００１６】
また、前記した記録方法においては、前記参照光および前記情報光の前記記録層における集束位置までの光路長に応じ、前記参照光および前記情報光の露光量を調整することができる。
【００１７】
前記した課題を解決した本発明の装置は、反射層と記録層とを有するホログラフィック記録媒体に対し、情報光および参照光を照射して干渉縞を形成し、情報を記録するホログラフィック記録装置であって、前記情報光および前記参照光を出射するレーザ装置と、少なくとも前記情報光を明滅させて前記情報光に情報を入力する光情報入力手段と、前記情報光および前記参照光を前記反射層よりも前記記録層側から入射させ、前記記録層中で集束させる光学系と、前記光学系を制御して、前記情報光および参照光の集束位置を調整する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記情報光および前記参照光の一方を前記反射層により反射させ、前記情報光と前記参照光を前記記録層の同じ深さ位置で対向させつつ集束させることを特徴とする。
【００１８】
このようなホログラフィック記録装置によれば、情報光と参照光がともに最も集束した位置で両者が重なり合い、干渉縞が記録される。干渉縞が絞られた強い光で記録されることにより、干渉縞のスポット径を小さくでき、また、高速で記録できる。さらに、干渉縞のスポット径を小さくできることで、高密度に情報を記録することができる。
【００１９】
前記したホログラフィック記録装置においては、前記制御装置は、前記記録層における複数の異なる深さ位置で前記情報光と前記参照光を対向させつつ集束させ、情報を記録することが望ましい。
【００２０】
このようなホログラフィック記録装置によれば、多層に情報を記録することで、媒体に記憶できる情報の量を増やすことができる。
【００２１】
前記したホログラフィック記録装置においては、前記情報光および前記参照光を複数組同時に照射し、各組の情報光および参照光の前記記録層における集束位置の深さを変えるため、前記光学系は、前記情報光および前記参照光の各組に対応して複数設けられているのが望ましい。
【００２２】
このように、情報光および参照光を複数組同時に照射することで、媒体に対し高速に情報を記録することができる。
【００２３】
前記したホログラフィック記録装置においては、前記参照光および前記情報光の少なくとも一方の光量を調整する光量調整フィルタを備え、前記制御装置は、前記光量調整フィルタを制御して、前記記録層における集束位置までの光路長に応じ、前記参照光および前記情報光の露光量を調整してもよい。
【００２４】
また、本発明の他の観点からは、本発明は、前記したホログラフィック記録方法により記録された記録媒体である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のホログラフィック記録方法、記録装置および記録媒体によれば、ホログラフィック記録において、情報光と参照光を効率よく利用して、高速かつ高密度な記録を可能にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
［第１実施形態］
次に、本発明のホログラフィック記録装置および記録方法について図面を参照しながら説明する。参照する図において、図１は、本発明の第１実施形態に係るホログラフィック記録装置の構成を示す図であり、図２は、ホログラフィック記録装置の記録部分の拡大図であり、（ａ）は第１実施形態での記録時、（ｂ）は第１実施形態での再生時、（ｃ）は従来例での記録時を示す。
【００２７】
図１に示すように、第１実施形態に係るホログラフィック記録装置１は、ホログラフィック記録媒体７０（以下、単に「記録媒体７０」とする）にホログラフィック記録により情報を記録する装置である。
まず、記録媒体７０の構成について簡単に説明する。
記録媒体７０は、樹脂製の基板７１上に反射層７２が設けられ、反射層７２の上に、厚さ０．１〜１ｍｍ程度の記録層７３が設けられている。記録層７３の更に上には、記録または再生などに用いるレーザ光を実質的に透過可能な保護層７４が設けられている。記録媒体７０の構成は、反射層７２および記録層７３が設けられていれば、この構成に限られるものではなく、これらの層の他に、トラッキングサーボのためのサーボ層や、レーザ光の波長により選択的に透過する選択反射層などを任意に設けてもよい。
記録層７３は、例えば、（１）光照射で重合反応が起こり高分子化するフォトポリマー、（２）フォトリフラクティブ効果（光照射で空間電荷分布が生じて屈折率が変調する）を示すフォトリフラクティブ材料、（３）光照射で分子の異性化が起こり屈折率が変調するフォトクロミック材料、（４）ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム等の無機材料、（５）カルコゲン材料、などからなり、照射されたレーザ光の強度や、干渉縞による光の干渉に応じて、屈折率などの光学特性が変化するようになっている。
【００２８】
ホログラフィック記録装置１は、レーザ装置１１から出射されたレーザ光ＬＢをハーフミラー１３ａにより情報光ＩＢと参照光ＲＢとに分け、これらを記録媒体７０に集束させて、記録層７３に干渉縞Ｓを形成して情報を記録するものである。
【００２９】
具体的にホログラフィック記録装置１の構成を説明すると、レーザ装置１１の光路上には、コリメートレンズ１２、ハーフミラー１３ａが順に配置されている。
レーザ装置１１は、公知のレーザを出射する装置を用いることができ、高記録密度で記録媒体７０に情報を記録するためには、短波長のレーザ、例えば波長４０５ｎｍの青紫色レーザを用いるとよい。レーザ装置１１は、光の明滅により情報を出力するようにパルス信号を出力する情報変換装置（情報入力手段）に接続され、入力された情報に応じて明滅するようになっている。すなわち、本実施形態のホログラフィック記録装置１は、一つの干渉縞Ｓにより、一つの０、１の情報を記録するビット記録型の記録装置である。
【００３０】
コリメートレンズ１２は、レーザ光ＬＢを平行光に収束するレンズである。
【００３１】
ハーフミラー１３ａは、例えば、２つのプリズムを僅かな隙間を介して向かい合わせて構成したもので、レーザ光ＬＢを直進する情報光ＩＢと、直角に反射されて曲げられた参照光ＲＢとに分けるものである。なお、本実施形態では、情報光ＩＢと参照光ＲＢとを双方同時に明滅させるので、情報光ＩＢと参照光ＲＢの区別はなく、ハーフミラー１３ａで分けられたレーザ光ＬＢのどちらを情報光ＩＢと呼んでも良いが、ここでは、図１に示したように、直進したレーザ光ＬＢを情報光ＩＢとする。
【００３２】
直進した情報光ＩＢの光路上には、もう一つのハーフミラー１３ｂが配置され、参照光ＲＢを情報光ＩＢの光路上に戻している。
分岐した参照光ＲＢの光路上には、ミラー１４ａ、１４ｂが設けられて、参照光ＲＢをハーフミラー１３ｂに戻すように構成されているとともに、ミラー１４ｂの後（本明細書において、前後は光の進んで行く方向を後とする）に、参照光ＲＢの収束位置を調整する調整レンズ１５が配置されている。調整レンズ１５により、参照光ＲＢは、僅かに集束され、情報光ＩＢよりも手前側に焦点が結ばれるようになっている。
【００３３】
ハーフミラー１３ｂの後には、情報光ＩＢおよび参照光ＲＢを集束する対物レンズ１６が配置されている。対物レンズ１６により、情報光ＩＢおよび参照光ＲＢは、記録層７３内で焦点を結んで干渉縞Ｓを形成するようになっている。
もっとも、参照光ＲＢは、調整レンズ１５により僅かに集束させられているので、反射層７２に至る前に記録層７３内で焦点を結ぶ。一方、情報光ＩＢは、調整レンズ１５を通ことなく対物レンズ１６により集束されているので、焦点を結ぶ前に反射層７２により反射され、反射された情報光ＩＢが参照光ＲＢと同じ位置で焦点を結んでいる。
【００３４】
なお、当然のことであるが情報光ＩＢと参照光ＲＢは、完全に同じ位置で焦点を結ばなければならないものではなく、干渉縞の形成のされ方を調整してＳ／Ｎ比を上げるためなどのため、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で焦点の位置を若干ずらしても構わない。
【００３５】
調整レンズ１５および対物レンズ１６は、図示はしないが、アクチュエータにより光軸方向に移動可能に構成されている。図示しない制御装置は、各アクチュエータを駆動して、情報光ＩＢおよび参照光ＲＢの焦点の位置を調整するようになっている。
【００３６】
このようなホログラフィック記録装置１によれば、レーザ装置１１から出射されたレーザ光ＬＢは、ハーフミラー１３ａにより情報光ＩＢと参照光ＲＢとに分けられ、参照光ＲＢは、ミラー１４ａ，１４ｂで反射された後、調整レンズ１５により僅かに集束される。参照光ＲＢは、さらにハーフミラー１３ｂにより情報光ＩＢの光軸上に戻され、情報光ＩＢおよび参照光ＲＢは、対物レンズ１６により集束されて記録層７３の中で焦点を結ぶ。このとき、図２（ａ）に示すように、情報光ＩＢは、反射層７２により反射された後、焦点を結び、参照光ＲＢは、反射層７２に至る前に同じ位置で情報光ＩＢに対向しつつ焦点を結ぶ。
このように、情報光ＩＢと参照光ＲＢとがともに焦点を結んだ位置で出会い、干渉縞Ｓを形成するので、情報光ＩＢと参照光ＲＢの利用効率がよい。そのため、迅速に記録層の反応が進み、迅速に記録が終了できるとともに、干渉縞Ｓのスポット径も小さくできるので、記録媒体７０に高密度で情報を記録することができる。
【００３７】
そして、記録媒体７０から情報を読み出すときには、図２（ｂ）に示すように、読出光ＯＢを参照光ＲＢと同じ波長、同じ焦点位置になるように干渉縞Ｓに対し照射する。これにより、干渉縞Ｓにおいて、あたかも情報光ＩＢが出射されるかのように読出光ＯＢが回折して反射される。この反射により生じた情報光ＩＢを図示しない光センサで検知することにより、情報を読み出すことができる。
【００３８】
参考までに、従来の記録方法を図２（ｃ）で示して、本実施形態と比較すると、従来の記録方法では、情報光ＩＢと参照光ＲＢを記録層７３の平面方向にずらして照射し、同じ深さ、例えば反射層７２上に焦点を結ぶようにしていたので、情報光ＩＢおよび参照光ＲＢの焦点ＦＩ，ＦＲから深さ方向にずれた位置で干渉縞Ｓが形成されていた。そのため、情報光ＩＢと参照光ＲＢの双方ともエネルギー密度が低い位置で干渉縞Ｓを形成していたことになり、これらの光の利用効率が低かった。
これに対し、本実施形態では情報光ＩＢと参照光ＲＢの焦点同士で干渉縞Ｓを形成するため、高効率な記録が可能であり、結果として高速かつ高密度な記録が可能となっている。
【００３９】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。参照する図において、図３は、本発明の第２実施形態に係るホログラフィック記録装置の構成を示す図であり、図４は、第２実施形態に係る装置により多層記録をした場合の説明図である。なお、以下の説明において、説明を分かりやすくするため、第１実施形態と同じ機能の要素には、配置が異なっていても同じ符号で示し、説明を適宜省略する。
【００４０】
図３に示すホログラフィック記録装置２は、情報光ＩＢの焦点位置を参照光ＲＢとは独立に変えることができるとともに、対物レンズ１６のフォーカシング用のサーボ光ＳＢを利用した形態の装置である。
ホログラフィック記録装置２は、レーザ装置１１の後にコリメートレンズ１２が配置され、コリメートレンズ１２の後にハーフミラー１３ａが配置され、ハーフミラー１３ａで分けられた情報光ＩＢと参照光ＲＢのうち、情報光ＩＢは直進し、参照光ＲＢは反射により９０度進行方向を変えられる。この点は、第１実施形態と同様である。参照光ＲＢは、ミラー１４ａによりレーザ光ＬＢの進行方向に９０度向きを変えられるとともに、情報光ＩＢも、ミラー１４ｂにより参照光ＲＢの方へ向きを変えられる。そして参照光ＲＢと情報光ＩＢが出会う位置にハーフミラー１３ｂが配置され、情報光ＩＢの光軸が、参照光ＲＢの光軸に合わされるようになっている。このような光路の配置になっていることにより、情報光ＩＢと参照光ＲＢの光路長が同じになり、可干渉長さが短いレーザでも干渉効果を得やすくなる。
光軸が合わされた情報光ＩＢと参照光ＲＢは、第１実施形態と同様にして、記録媒体７０の記録層７３中の同じ位置で対向しつつ焦点を結ぶようになっている。
【００４１】
参照光ＲＢの光路上には、第１実施形態と同様に、参照光ＲＢの焦点の位置を調整する調整レンズ１５が設けられている。本実施形態では、さらに、情報光ＩＢの光路上に情報光ＩＢの焦点の位置を調整する調整レンズ１７が設けられている。すなわち、調整レンズ１５と調整レンズ１７を別々に制御することで、情報光ＩＢと参照光ＲＢを任意の位置に集束させることができるようになっている。
図示しない制御装置は、調整レンズ１５，１７を制御することで、情報光ＩＢと参照光ＲＢの焦点の位置を変え、複数の異なる深さ位置で情報光ＩＢと参照光ＲＢを対向させつつ集束させることを繰り返すことで、異なる深さ位置で干渉縞Ｓを形成するように構成されている。
【００４２】
参照光ＲＢの光路上には、ハーフミラー２３ａが配置され、このハーフミラー２３ａには、レーザ装置１１とは別の波長のレーザ光（「サーボ光ＳＢ」とする）を出射するサーボ用レーザ装置２１によりサーボ光ＳＢが入射される。サーボ光ＳＢは、コリメートレンズ２２により平行光束に変換された後、ハーフミラー２３ａに入射される。サーボ光ＳＢは、ハーフミラー２３ａにより参照光ＲＢの光路上に入ったあとは、参照光ＲＢと同じ経路により記録媒体７０に入り、反射層７２により反射される。そして、同じ経路を戻ってコリメートレンズ２２の手前まで戻るようになっている。コリメートレンズ２２の後（サーボ用レーザ装置２１から見て）には、ハーフミラー２３ｂが設けられ、反射層７２で反射して戻ってきたサーボ光ＳＢを分離している。分離されたサーボ光ＳＢは、シリンドリカルレンズ２４により集束された上で光検出器２５に入射される。
光検出器２５に入射された光は、非点収差法により演算され、サーボ光ＳＢのフォーカスの位置が検出される。図示しない制御装置は、このフォーカスの位置に応じて、対物レンズ１６を駆動し、必要に応じ調整レンズ１５，１７を駆動する。
【００４３】
記録されるべき情報、つまり入力される信号は、第１実施形態と同様に、レーザ光ＬＢの明滅として情報変換装置によりレーザ装置１１にパルス信号として入力される。
【００４４】
このような構成のホログラフィック記録装置２によれば、サーボ光ＳＢを光検出器２５で検出しながら対物レンズ１６を動かすことで情報光ＩＢおよび参照光ＲＢの焦点を合わせ、かつ、記録層７３中の記録しようとする深さに応じて調整レンズ１５および調整レンズ１７を別々に駆動する。これにより、図４に示すように最も反射層７２に近い位置で記録しようとする場合には、参照光ＲＢの焦点を記録層７３のうち、反射層７２に近い位置に集束させ、情報光ＩＢも、反射層７２で反射させ、参照光ＲＢと同じ深さ位置で参照光ＲＢに対向させつつ集束させる。これにより、反射層７２に近い位置で干渉縞Ｓ１が形成され、記録層７３に記録される。
【００４５】
また、記録層７３の中で、反射層７２から多少離れた位置で干渉縞Ｓ２を形成させるときには、参照光ＲＢを、干渉縞Ｓ１を形成したときよりも浅い、つまり反射層７２から離れた位置で集束させ、これに合わせて情報光ＩＢを反射層７２で反射させ、参照光ＲＢと同じ深さ位置で対向させつつ、集束させる。これにより、情報光ＩＢと参照光ＲＢとが反射層７２から多少離れた位置で出会い、干渉縞Ｓ２が形成され、記録される。
同様にして、干渉縞Ｓ２よりも反射層７２からさらに離れた位置で干渉縞Ｓ３を記録することもできる。
なお、図４においては、便宜上、情報光ＩＢの位置と参照光ＲＢの位置をずらして示しているが、干渉縞Ｓ１〜Ｓ３を同時に記録する場合には、各情報光ＩＢと各参照光ＲＢを、同じ位置で、焦点の深さのみ異ならせて集束させる。
【００４６】
このようにして、本実施形態によれば、記録層７３中の異なる複数の深さ位置で情報光ＩＢと参照光ＲＢを出会わせることで、記録層７３中に多層に干渉縞Ｓ１〜Ｓ３を形成することができる。そのため、単層で干渉縞Ｓを作る場合よりも多くの情報を記録媒体７０に記録することができる。
【００４７】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。参照する図面において、図５は、第３実施形態に係るホログラフィック記録装置の構成を説明する図である。なお、以下の説明において、説明を分かりやすくするため、第２実施形態と同じ機能の要素には、配置が異なっていても同じ符号で示し、説明を適宜省略する。
【００４８】
図５に示すように、ホログラフィック記録装置３は、第２実施形態のホログラフィック記録装置２に対してミラー１４ａをハーフミラー１３ｃに変えており、このハーフミラー１３ｃに、図における左側から第２の記録装置部１３２からの情報光ＩＢ２および参照光ＲＢ２が入射されている。また、調整レンズ１７の前には、高速で情報光ＩＢの透過率を変更可能な情報入力手段としての光量フィルタ１８が配置されている。光量フィルタ１８は、例えば、液晶フィルタを利用することができる。
第２の記録装置部１３２には、記録媒体７０における多層記録を一時に行うために、上半分の第１の記録装置部１３１（第２実施形態と同等の部分）と同様の光学系が設けられている。
【００４９】
すなわち、第２の記録装置部１３２には、レーザ装置１１と同様のレーザ装置２１１、コリメートレンズ１２と同様のコリメートレンズ２１２、レーザ装置２１１からのレーザ光ＬＢ２を情報光ＩＢ２と参照光ＲＢ２とに分けるハーフミラー２１３ａ、情報光ＩＢ２と参照光ＲＢ２とを同じ光軸上に戻すハーフミラー２１３ｂ、情報光ＩＢ２および参照光ＲＢ２の光路の向きをそれぞれ変更するミラー２１４ａ，２１４ｂ、参照光ＲＢ２の焦点の位置を調整する調整レンズ２１５、情報光ＩＢ２の焦点の位置を調整する調整レンズ２１７、情報光ＩＢ２の透過率を高速で変更可能な情報入力手段としての光量フィルタ２１８が設けられている。
【００５０】
そして、各調整レンズ１５，１７，２１５，２１７は、図示しないアクチュエータおよびこれを制御する制御装置により光軸方向に移動が可能である。このような調整レンズ１５，１７，２１５，２１７の制御により、第１の記録装置部１３１は、記録層７３中における反射層７２に比較的近い層で情報光ＩＢと参照光ＲＢを出会わせて干渉縞Ｓ１を記録し、第２の記録装置部１３２は、記録層７３中における反射層７２から多少離れた層で情報光ＩＢ２と参照光ＲＢ２を出会わせて干渉縞Ｓ２を記録するようになっている。また、制御装置は、記録すべき情報が入力され、この情報を光量フィルタ１８，２１８にパルス信号として送ることで、光量フィルタ１８，２１８の透過率を高速で変更し、情報光ＩＢ，ＩＢ２を明滅させるようになっている。
【００５１】
このようなホログラフィック記録装置３によれば、第１の記録装置部１３１と第２の記録装置部１３２を同時に動作させることで、多層記録を一時に行うことができる。すなわち、第１の記録装置部１３１からの情報光ＩＢと参照光ＲＢを比較的反射層７２に近い層で干渉させつつ、第２の記録装置部１３２からの情報光ＩＢ２と参照光ＲＢとを反射層７２から多少離れた層で干渉させることで、２層の記録を同時に行うことができる。
このような構成を応用して、第３、第４の記録装置部を設け、これらから光を対物レンズ１６に入射することで、より多くの層の記録を同時に行い、記録媒体７０への高速な情報の記録を行うことが可能となる。
【００５２】
また、ホログラフィック記録装置３を若干変更することで、情報光ＩＢと参照光ＲＢの光量および情報光ＩＢ２と参照光ＲＢ２の光量を調整してホログラフィック記録を行うことも可能である。
たとえば、制御装置による記録すべき情報の入力を、光量フィルタ１８，２１８に対して行うのではなく、レーザ装置１１，２１１に対して行い、レーザ光ＬＢ，ＬＢ２の明滅として入力する。そして、情報光ＩＢ，ＩＢ２を、前記した図５の例とは異なり反射層７２より手前で集束させ、参照光ＲＢ，ＲＢ２を反射層７２で反射させた上で、それぞれ情報光ＩＢ，ＩＢ２に出会わせるように各調整レンズ１５，１７，２１５，２１７を制御する。このようにすると、参照光ＲＢ，ＲＢ２は、記録層７３中で焦点を結ぶまでに情報光ＩＢ，ＩＢ２よりも光学的に長い距離を進むことになるので、焦点における光量が情報光ＩＢ，ＩＢ２よりも少なくなる。そこで、その光量を合わせるために、光量フィルタ１８，２１８の透過率を制御装置で制御することで、情報光ＩＢと参照光ＲＢの光量および情報光ＩＢ２と参照光ＲＢ２の光量を同じにすることが可能となる。
【００５３】
以上に本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されることなく適宜変更して実施することが可能である
たとえば、前記実施形態においては、情報光ＩＢと参照光ＲＢとをハーフミラー１３ａで分離していたが、必ずしもハーフミラー１３ａで分離する必要はない。
図６（ａ）および（ｂ）は、ハーフミラーを使用しない場合の光学系の例である。
図６（ａ）に示すように、対物レンズ１６の前に、情報光ＩＢと参照光ＲＢとを分離する凸レンズ３１を設け、この凸レンズ３１の内周部３１ａと外周部３１ｂとの焦点距離を変えるように構成する。たとえば、内周部３１ａの焦点距離を短くして反射層７２より手前側に焦点を結ばせ、外周部３１ｂの焦点距離を長くして反射層７２で反射させた上で焦点を結ばせるようにすることができる。
【００５４】
また、図６（ｂ）に示すように、対物レンズ１６の前に、情報光ＩＢと参照光ＲＢとを分離する凸レンズ３２を設け、この凸レンズ３２の図における上半分３２ａと下半分３２ｂとの焦点距離を変えるように構成する。たとえば、下半分３２ｂの焦点距離を短くして反射層７２より手前側に焦点を結ばせ、上半分３２ａの焦点距離を長くして反射層７２で反射させた上で焦点を結ばせるようにすることができる。
【００５５】
前記した実施形態における情報光の明滅は、必ずしも明るさが１と０の明滅である必要はなく、読取時に識別が可能で有れば完全に暗くせずに１と０．２の明るさで明滅させることもできる。さらに、多階調の明るさ、例えば一つの干渉縞のスポットで４段階の明るさで情報を入力してもよい。
【００５６】
前記した実施形態においては、調整レンズ１５，１７，２１５，２１７は、光を集束するレンズを例示したが、調整レンズ１５，１７，２１５，２１７は、焦点の位置を調節できればよいので、焦点を遠くにするように光束を広げるレンズであっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１実施形態に係るホログラフィック記録装置の構成を示す図である。
【図２】ホログラフィック記録装置の記録部分の拡大図であり、（ａ）は第１実施形態での記録時、（ｂ）は第１実施形態での再生時、（ｃ）は従来例での記録時を示す。
【図３】本発明の第２実施形態に係るホログラフィック記録装置の構成を示す図である。
【図４】第２実施形態に係る装置により多層記録をした場合の説明図である。
【図５】第３実施形態に係るホログラフィック記録装置の構成を説明する図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は、ハーフミラーを使用しない光学系の例である。
【符号の説明】
【００５８】
１ ホログラフィック記録装置
１１ レーザ装置
１５ 調整レンズ
１６ 対物レンズ
１７ 調整レンズ
１８ 光量フィルタ
２１ サーボ用レーザ装置
７０ ホログラフィック記録媒体
７１ 基板
７２ 反射層
７３ 記録層
７４ 保護層
ＩＢ 情報光
ＬＢ レーザ光
ＯＢ 読出光
ＲＢ 参照光
Ｓ 干渉縞
ＳＢ サーボ光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラフィック記録方法、ホログラフィック記録装置およびホログラフィック記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報を高密度に記録する技術として、ホログラフィを利用した光情報記録装置（ホログラフィック記録装置）が開発されている。ホログラフィック記録は、情報が入力された情報光と、この情報光と同じ波長の参照光とを記録媒体中の記録層で重ね合わせ、そのときにできる干渉縞を記録することによって行われる。記録された情報を再生するときには、記録時の参照光と同じ波長の光を同じ角度で干渉縞に照射することで、干渉縞において情報光と同等の光を反射させる。
【０００３】
ホログラフィック記録を行う際に情報光に情報を入力する方法としては、情報を平面上に画像として配置した２次元空間変調素子（ＳＬＭ）を使い、情報光をこのＳＬＭを通過させることで、情報光の断面に画像として情報を入力する方法がある（例えば非特許文献１参照）。この方法によれば、一度の記録で大量の情報を記録できるというメリットがあるが、ＳＬＭの応答が遅いことから、データ転送が低速になるという問題がある。
【０００４】
また、ＳＬＭを用いずに、ＣＤ−Ｒなどと同様に、光源を明滅させて情報光に情報を入力し、画像としてまとめた情報ではなく１ビットずつ記録する方法（以下、「ビット記録」という）がある（例えば、非特許文献２参照）。このビット記録の方法によれば、ＳＬＭを用いる方法に比べ、情報光に情報を高速に入力できる。
【０００５】
【非特許文献１】コリニア記録技術，「日経エレクトロニクス」，日経ＢＰ，２００５年１月１７日号
【非特許文献２】Kimihiro Saito and Seiji Kobayashi, Analysis of Micro-Reflector 3-Doptical disk recording, ODS2006-WA4
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、非特許文献２においては、ビット記録を行う際に、情報光と参照光を僅かにずらすとともに、双方を反射層の反射面に集束させている。そのため、情報光または参照光が集束する反射面付近からは、所定距離離れた位置で干渉縞が形成される。
【０００７】
しかしながら、このような方法によると、情報光および参照光が最も集束する部分で干渉縞を形成していないので、記録媒体や光の利用効率が悪いという問題がある。
例えば、情報光および参照光が最も集束する反射層付近では、干渉縞が形成されないにもかかわらず、光が集まることから、記録層の反応が多少進んでしまうおそれがある。また、干渉縞は、光が集束していない部分で形成されるので、干渉縞が明確に形成されないおそれがある。このように、干渉縞を小さく明確に記録できないことは、ホログラフィック記録媒体の高記録密度化の阻害要因となる。
【０００８】
本発明は、以上のような背景に鑑みてなされたものであり、ビット記録型のホログラフィック記録方法または記録装置において、光の利用効率を高めて高速かつ高密度な記録を可能にすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記した課題を解決するための本発明は、少なくとも反射層と記録層とを有するホログラフィック記録媒体に対し、情報光および参照光を照射して干渉縞を形成し、情報を記録するホログラフィック記録方法であって、少なくとも前記情報光の明滅により前記情報光に情報を入力し、前記情報光および前記参照光を前記反射層よりも前記記録層側から照射し、前記情報光および前記参照光のうち一方を前記反射層により反射させ、前記情報光と前記参照光を前記記録層の同じ深さ位置で対向させつつ集束させて干渉縞を形成し、情報を記録することを特徴とする。
【００１０】
このようなホログラフィック記録方法によれば、情報光と参照光がともに最も集束した位置で両者が重なり合い、干渉縞が記録される。干渉縞が絞られた強い光で記録されることにより、干渉縞のスポット径を小さくでき、また、高速で記録できる。さらに、干渉縞のスポット径を小さくできることで、高密度に情報を記録することができる。
【００１１】
前記した記録方法においては、前記記録層における複数の異なる深さ位置で、情報を記録するのが望ましい。
【００１２】
このように、記録層における複数の異なる深さ位置で情報を記録することで、媒体に記録できる情報の量を増やすことができる。
【００１３】
前記した記録方法においては、前記情報光および前記参照光を複数組同時に照射し、各組の情報光および参照光の前記記録層における集束位置の深さを異ならせることで、情報の記録を多層に同時に行うこともできる。
【００１４】
すなわち、多層記録を同時に行うことで、高速記録、高速でのデータ転送が可能となる。
【００１５】
前記した記録方法においては、前記参照光を常時点灯させ、前記情報光のみを明滅させることができ、また、前記参照光および前記情報光の双方を同時に明滅させることもできる。
【００１６】
また、前記した記録方法においては、前記参照光および前記情報光の前記記録層における集束位置までの光路長に応じ、前記参照光および前記情報光の露光量を調整することができる。
【００１７】
前記した課題を解決した本発明の装置は、反射層と記録層とを有するホログラフィック記録媒体に対し、情報光および参照光を照射して干渉縞を形成し、情報を記録するホログラフィック記録装置であって、前記情報光および前記参照光を出射するレーザ装置と、少なくとも前記情報光を明滅させて前記情報光に情報を入力する光情報入力手段と、前記情報光および前記参照光を前記反射層よりも前記記録層側から入射させ、前記記録層中で集束させる光学系と、前記光学系を制御して、前記情報光および参照光の集束位置を調整する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記情報光および前記参照光の一方を前記反射層により反射させ、前記情報光と前記参照光を前記記録層の同じ深さ位置で対向させつつ集束させることを特徴とする。
【００１８】
このようなホログラフィック記録装置によれば、情報光と参照光がともに最も集束した位置で両者が重なり合い、干渉縞が記録される。干渉縞が絞られた強い光で記録されることにより、干渉縞のスポット径を小さくでき、また、高速で記録できる。さらに、干渉縞のスポット径を小さくできることで、高密度に情報を記録することができる。
【００１９】
前記したホログラフィック記録装置においては、前記制御装置は、前記記録層における複数の異なる深さ位置で前記情報光と前記参照光を対向させつつ集束させ、情報を記録することが望ましい。
【００２０】
このようなホログラフィック記録装置によれば、多層に情報を記録することで、媒体に記憶できる情報の量を増やすことができる。
【００２１】
前記したホログラフィック記録装置においては、前記情報光および前記参照光を複数組同時に照射し、各組の情報光および参照光の前記記録層における集束位置の深さを変えるため、前記光学系は、前記情報光および前記参照光の各組に対応して複数設けられているのが望ましい。
【００２２】
このように、情報光および参照光を複数組同時に照射することで、媒体に対し高速に情報を記録することができる。
【００２３】
前記したホログラフィック記録装置においては、前記参照光および前記情報光の少なくとも一方の光量を調整する光量調整フィルタを備え、前記制御装置は、前記光量調整フィルタを制御して、前記記録層における集束位置までの光路長に応じ、前記参照光および前記情報光の露光量を調整してもよい。
【００２４】
また、本発明の他の観点からは、本発明は、前記したホログラフィック記録方法により記録された記録媒体である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のホログラフィック記録方法、記録装置および記録媒体によれば、ホログラフィック記録において、情報光と参照光を効率よく利用して、高速かつ高密度な記録を可能にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
［第１実施形態］
次に、本発明のホログラフィック記録装置および記録方法について図面を参照しながら説明する。参照する図において、図１は、本発明の第１実施形態に係るホログラフィック記録装置の構成を示す図であり、図２は、ホログラフィック記録装置の記録部分の拡大図であり、（ａ）は第１実施形態での記録時、（ｂ）は第１実施形態での再生時、（ｃ）は従来例での記録時を示す。
【００２７】
図１に示すように、第１実施形態に係るホログラフィック記録装置１は、ホログラフィック記録媒体７０（以下、単に「記録媒体７０」とする）にホログラフィック記録により情報を記録する装置である。
まず、記録媒体７０の構成について簡単に説明する。
記録媒体７０は、樹脂製の基板７１上に反射層７２が設けられ、反射層７２の上に、厚さ０．１〜１ｍｍ程度の記録層７３が設けられている。記録層７３の更に上には、記録または再生などに用いるレーザ光を実質的に透過可能な保護層７４が設けられている。記録媒体７０の構成は、反射層７２および記録層７３が設けられていれば、この構成に限られるものではなく、これらの層の他に、トラッキングサーボのためのサーボ層や、レーザ光の波長により選択的に透過する選択反射層などを任意に設けてもよい。
記録層７３は、例えば、（１）光照射で重合反応が起こり高分子化するフォトポリマー、（２）フォトリフラクティブ効果（光照射で空間電荷分布が生じて屈折率が変調する）を示すフォトリフラクティブ材料、（３）光照射で分子の異性化が起こり屈折率が変調するフォトクロミック材料、（４）ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム等の無機材料、（５）カルコゲン材料、などからなり、照射されたレーザ光の強度や、干渉縞による光の干渉に応じて、屈折率などの光学特性が変化するようになっている。
【００２８】
ホログラフィック記録装置１は、レーザ装置１１から出射されたレーザ光ＬＢをハーフミラー１３ａにより情報光ＩＢと参照光ＲＢとに分け、これらを記録媒体７０に集束させて、記録層７３に干渉縞Ｓを形成して情報を記録するものである。
【００２９】
具体的にホログラフィック記録装置１の構成を説明すると、レーザ装置１１の光路上には、コリメートレンズ１２、ハーフミラー１３ａが順に配置されている。
レーザ装置１１は、公知のレーザを出射する装置を用いることができ、高記録密度で記録媒体７０に情報を記録するためには、短波長のレーザ、例えば波長４０５ｎｍの青紫色レーザを用いるとよい。レーザ装置１１は、光の明滅により情報を出力するようにパルス信号を出力する情報変換装置（情報入力手段）に接続され、入力された情報に応じて明滅するようになっている。すなわち、本実施形態のホログラフィック記録装置１は、一つの干渉縞Ｓにより、一つの０、１の情報を記録するビット記録型の記録装置である。
【００３０】
コリメートレンズ１２は、レーザ光ＬＢを平行光に収束するレンズである。
【００３１】
ハーフミラー１３ａは、例えば、２つのプリズムを僅かな隙間を介して向かい合わせて構成したもので、レーザ光ＬＢを直進する情報光ＩＢと、直角に反射されて曲げられた参照光ＲＢとに分けるものである。なお、本実施形態では、情報光ＩＢと参照光ＲＢとを双方同時に明滅させるので、情報光ＩＢと参照光ＲＢの区別はなく、ハーフミラー１３ａで分けられたレーザ光ＬＢのどちらを情報光ＩＢと呼んでも良いが、ここでは、図１に示したように、直進したレーザ光ＬＢを情報光ＩＢとする。
【００３２】
直進した情報光ＩＢの光路上には、もう一つのハーフミラー１３ｂが配置され、参照光ＲＢを情報光ＩＢの光路上に戻している。
分岐した参照光ＲＢの光路上には、ミラー１４ａ、１４ｂが設けられて、参照光ＲＢをハーフミラー１３ｂに戻すように構成されているとともに、ミラー１４ｂの後（本明細書において、前後は光の進んで行く方向を後とする）に、参照光ＲＢの収束位置を調整する調整レンズ１５が配置されている。調整レンズ１５により、参照光ＲＢは、僅かに集束され、情報光ＩＢよりも手前側に焦点が結ばれるようになっている。
【００３３】
ハーフミラー１３ｂの後には、情報光ＩＢおよび参照光ＲＢを集束する対物レンズ１６が配置されている。対物レンズ１６により、情報光ＩＢおよび参照光ＲＢは、記録層７３内で焦点を結んで干渉縞Ｓを形成するようになっている。
もっとも、参照光ＲＢは、調整レンズ１５により僅かに集束させられているので、反射層７２に至る前に記録層７３内で焦点を結ぶ。一方、情報光ＩＢは、調整レンズ１５を通ことなく対物レンズ１６により集束されているので、焦点を結ぶ前に反射層７２により反射され、反射された情報光ＩＢが参照光ＲＢと同じ位置で焦点を結んでいる。
【００３４】
なお、当然のことであるが情報光ＩＢと参照光ＲＢは、完全に同じ位置で焦点を結ばなければならないものではなく、干渉縞の形成のされ方を調整してＳ／Ｎ比を上げるためなどのため、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で焦点の位置を若干ずらしても構わない。
【００３５】
調整レンズ１５および対物レンズ１６は、図示はしないが、アクチュエータにより光軸方向に移動可能に構成されている。図示しない制御装置は、各アクチュエータを駆動して、情報光ＩＢおよび参照光ＲＢの焦点の位置を調整するようになっている。
【００３６】
このようなホログラフィック記録装置１によれば、レーザ装置１１から出射されたレーザ光ＬＢは、ハーフミラー１３ａにより情報光ＩＢと参照光ＲＢとに分けられ、参照光ＲＢは、ミラー１４ａ，１４ｂで反射された後、調整レンズ１５により僅かに集束される。参照光ＲＢは、さらにハーフミラー１３ｂにより情報光ＩＢの光軸上に戻され、情報光ＩＢおよび参照光ＲＢは、対物レンズ１６により集束されて記録層７３の中で焦点を結ぶ。このとき、図２（ａ）に示すように、情報光ＩＢは、反射層７２により反射された後、焦点を結び、参照光ＲＢは、反射層７２に至る前に同じ位置で情報光ＩＢに対向しつつ焦点を結ぶ。
このように、情報光ＩＢと参照光ＲＢとがともに焦点を結んだ位置で出会い、干渉縞Ｓを形成するので、情報光ＩＢと参照光ＲＢの利用効率がよい。そのため、迅速に記録層の反応が進み、迅速に記録が終了できるとともに、干渉縞Ｓのスポット径も小さくできるので、記録媒体７０に高密度で情報を記録することができる。
【００３７】
そして、記録媒体７０から情報を読み出すときには、図２（ｂ）に示すように、読出光ＯＢを参照光ＲＢと同じ波長、同じ焦点位置になるように干渉縞Ｓに対し照射する。これにより、干渉縞Ｓにおいて、あたかも情報光ＩＢが出射されるかのように読出光ＯＢが回折して反射される。この反射により生じた情報光ＩＢを図示しない光センサで検知することにより、情報を読み出すことができる。
【００３８】
参考までに、従来の記録方法を図２（ｃ）で示して、本実施形態と比較すると、従来の記録方法では、情報光ＩＢと参照光ＲＢを記録層７３の平面方向にずらして照射し、同じ深さ、例えば反射層７２上に焦点を結ぶようにしていたので、情報光ＩＢおよび参照光ＲＢの焦点ＦＩ，ＦＲから深さ方向にずれた位置で干渉縞Ｓが形成されていた。そのため、情報光ＩＢと参照光ＲＢの双方ともエネルギー密度が低い位置で干渉縞Ｓを形成していたことになり、これらの光の利用効率が低かった。
これに対し、本実施形態では情報光ＩＢと参照光ＲＢの焦点同士で干渉縞Ｓを形成するため、高効率な記録が可能であり、結果として高速かつ高密度な記録が可能となっている。
【００３９】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。参照する図において、図３は、本発明の第２実施形態に係るホログラフィック記録装置の構成を示す図であり、図４は、第２実施形態に係る装置により多層記録をした場合の説明図である。なお、以下の説明において、説明を分かりやすくするため、第１実施形態と同じ機能の要素には、配置が異なっていても同じ符号で示し、説明を適宜省略する。
【００４０】
図３に示すホログラフィック記録装置２は、情報光ＩＢの焦点位置を参照光ＲＢとは独立に変えることができるとともに、対物レンズ１６のフォーカシング用のサーボ光ＳＢを利用した形態の装置である。
ホログラフィック記録装置２は、レーザ装置１１の後にコリメートレンズ１２が配置され、コリメートレンズ１２の後にハーフミラー１３ａが配置され、ハーフミラー１３ａで分けられた情報光ＩＢと参照光ＲＢのうち、情報光ＩＢは直進し、参照光ＲＢは反射により９０度進行方向を変えられる。この点は、第１実施形態と同様である。参照光ＲＢは、ミラー１４ａによりレーザ光ＬＢの進行方向に９０度向きを変えられるとともに、情報光ＩＢも、ミラー１４ｂにより参照光ＲＢの方へ向きを変えられる。そして参照光ＲＢと情報光ＩＢが出会う位置にハーフミラー１３ｂが配置され、情報光ＩＢの光軸が、参照光ＲＢの光軸に合わされるようになっている。このような光路の配置になっていることにより、情報光ＩＢと参照光ＲＢの光路長が同じになり、可干渉長さが短いレーザでも干渉効果を得やすくなる。
光軸が合わされた情報光ＩＢと参照光ＲＢは、第１実施形態と同様にして、記録媒体７０の記録層７３中の同じ位置で対向しつつ焦点を結ぶようになっている。
【００４１】
参照光ＲＢの光路上には、第１実施形態と同様に、参照光ＲＢの焦点の位置を調整する調整レンズ１５が設けられている。本実施形態では、さらに、情報光ＩＢの光路上に情報光ＩＢの焦点の位置を調整する調整レンズ１７が設けられている。すなわち、調整レンズ１５と調整レンズ１７を別々に制御することで、情報光ＩＢと参照光ＲＢを任意の位置に集束させることができるようになっている。
図示しない制御装置は、調整レンズ１５，１７を制御することで、情報光ＩＢと参照光ＲＢの焦点の位置を変え、複数の異なる深さ位置で情報光ＩＢと参照光ＲＢを対向させつつ集束させることを繰り返すことで、異なる深さ位置で干渉縞Ｓを形成するように構成されている。
【００４２】
参照光ＲＢの光路上には、ハーフミラー２３ａが配置され、このハーフミラー２３ａには、レーザ装置１１とは別の波長のレーザ光（「サーボ光ＳＢ」とする）を出射するサーボ用レーザ装置２１によりサーボ光ＳＢが入射される。サーボ光ＳＢは、コリメートレンズ２２により平行光束に変換された後、ハーフミラー２３ａに入射される。サーボ光ＳＢは、ハーフミラー２３ａにより参照光ＲＢの光路上に入ったあとは、参照光ＲＢと同じ経路により記録媒体７０に入り、反射層７２により反射される。そして、同じ経路を戻ってコリメートレンズ２２の手前まで戻るようになっている。コリメートレンズ２２の後（サーボ用レーザ装置２１から見て）には、ハーフミラー２３ｂが設けられ、反射層７２で反射して戻ってきたサーボ光ＳＢを分離している。分離されたサーボ光ＳＢは、シリンドリカルレンズ２４により集束された上で光検出器２５に入射される。
光検出器２５に入射された光は、非点収差法により演算され、サーボ光ＳＢのフォーカスの位置が検出される。図示しない制御装置は、このフォーカスの位置に応じて、対物レンズ１６を駆動し、必要に応じ調整レンズ１５，１７を駆動する。
【００４３】
記録されるべき情報、つまり入力される信号は、第１実施形態と同様に、レーザ光ＬＢの明滅として情報変換装置によりレーザ装置１１にパルス信号として入力される。
【００４４】
このような構成のホログラフィック記録装置２によれば、サーボ光ＳＢを光検出器２５で検出しながら対物レンズ１６を動かすことで情報光ＩＢおよび参照光ＲＢの焦点を合わせ、かつ、記録層７３中の記録しようとする深さに応じて調整レンズ１５および調整レンズ１７を別々に駆動する。これにより、図４に示すように最も反射層７２に近い位置で記録しようとする場合には、参照光ＲＢの焦点を記録層７３のうち、反射層７２に近い位置に集束させ、情報光ＩＢも、反射層７２で反射させ、参照光ＲＢと同じ深さ位置で参照光ＲＢに対向させつつ集束させる。これにより、反射層７２に近い位置で干渉縞Ｓ１が形成され、記録層７３に記録される。
【００４５】
また、記録層７３の中で、反射層７２から多少離れた位置で干渉縞Ｓ２を形成させるときには、参照光ＲＢを、干渉縞Ｓ１を形成したときよりも浅い、つまり反射層７２から離れた位置で集束させ、これに合わせて情報光ＩＢを反射層７２で反射させ、参照光ＲＢと同じ深さ位置で対向させつつ、集束させる。これにより、情報光ＩＢと参照光ＲＢとが反射層７２から多少離れた位置で出会い、干渉縞Ｓ２が形成され、記録される。
同様にして、干渉縞Ｓ２よりも反射層７２からさらに離れた位置で干渉縞Ｓ３を記録することもできる。
なお、図４においては、便宜上、情報光ＩＢの位置と参照光ＲＢの位置をずらして示しているが、干渉縞Ｓ１〜Ｓ３を同時に記録する場合には、各情報光ＩＢと各参照光ＲＢを、同じ位置で、焦点の深さのみ異ならせて集束させる。
【００４６】
このようにして、本実施形態によれば、記録層７３中の異なる複数の深さ位置で情報光ＩＢと参照光ＲＢを出会わせることで、記録層７３中に多層に干渉縞Ｓ１〜Ｓ３を形成することができる。そのため、単層で干渉縞Ｓを作る場合よりも多くの情報を記録媒体７０に記録することができる。
【００４７】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。参照する図面において、図５は、第３実施形態に係るホログラフィック記録装置の構成を説明する図である。なお、以下の説明において、説明を分かりやすくするため、第２実施形態と同じ機能の要素には、配置が異なっていても同じ符号で示し、説明を適宜省略する。
【００４８】
図５に示すように、ホログラフィック記録装置３は、第２実施形態のホログラフィック記録装置２に対してミラー１４ａをハーフミラー１３ｃに変えており、このハーフミラー１３ｃに、図における左側から第２の記録装置部１３２からの情報光ＩＢ２および参照光ＲＢ２が入射されている。また、調整レンズ１７の前には、高速で情報光ＩＢの透過率を変更可能な情報入力手段としての光量フィルタ１８が配置されている。光量フィルタ１８は、例えば、液晶フィルタを利用することができる。
第２の記録装置部１３２には、記録媒体７０における多層記録を一時に行うために、上半分の第１の記録装置部１３１（第２実施形態と同等の部分）と同様の光学系が設けられている。
【００４９】
すなわち、第２の記録装置部１３２には、レーザ装置１１と同様のレーザ装置２１１、コリメートレンズ１２と同様のコリメートレンズ２１２、レーザ装置２１１からのレーザ光ＬＢ２を情報光ＩＢ２と参照光ＲＢ２とに分けるハーフミラー２１３ａ、情報光ＩＢ２と参照光ＲＢ２とを同じ光軸上に戻すハーフミラー２１３ｂ、情報光ＩＢ２および参照光ＲＢ２の光路の向きをそれぞれ変更するミラー２１４ａ，２１４ｂ、参照光ＲＢ２の焦点の位置を調整する調整レンズ２１５、情報光ＩＢ２の焦点の位置を調整する調整レンズ２１７、情報光ＩＢ２の透過率を高速で変更可能な情報入力手段としての光量フィルタ２１８が設けられている。
【００５０】
そして、各調整レンズ１５，１７，２１５，２１７は、図示しないアクチュエータおよびこれを制御する制御装置により光軸方向に移動が可能である。このような調整レンズ１５，１７，２１５，２１７の制御により、第１の記録装置部１３１は、記録層７３中における反射層７２に比較的近い層で情報光ＩＢと参照光ＲＢを出会わせて干渉縞Ｓ１を記録し、第２の記録装置部１３２は、記録層７３中における反射層７２から多少離れた層で情報光ＩＢ２と参照光ＲＢ２を出会わせて干渉縞Ｓ２を記録するようになっている。また、制御装置は、記録すべき情報が入力され、この情報を光量フィルタ１８，２１８にパルス信号として送ることで、光量フィルタ１８，２１８の透過率を高速で変更し、情報光ＩＢ，ＩＢ２を明滅させるようになっている。
【００５１】
このようなホログラフィック記録装置３によれば、第１の記録装置部１３１と第２の記録装置部１３２を同時に動作させることで、多層記録を一時に行うことができる。すなわち、第１の記録装置部１３１からの情報光ＩＢと参照光ＲＢを比較的反射層７２に近い層で干渉させつつ、第２の記録装置部１３２からの情報光ＩＢ２と参照光ＲＢとを反射層７２から多少離れた層で干渉させることで、２層の記録を同時に行うことができる。
このような構成を応用して、第３、第４の記録装置部を設け、これらから光を対物レンズ１６に入射することで、より多くの層の記録を同時に行い、記録媒体７０への高速な情報の記録を行うことが可能となる。
【００５２】
また、ホログラフィック記録装置３を若干変更することで、情報光ＩＢと参照光ＲＢの光量および情報光ＩＢ２と参照光ＲＢ２の光量を調整してホログラフィック記録を行うことも可能である。
たとえば、制御装置による記録すべき情報の入力を、光量フィルタ１８，２１８に対して行うのではなく、レーザ装置１１，２１１に対して行い、レーザ光ＬＢ，ＬＢ２の明滅として入力する。そして、情報光ＩＢ，ＩＢ２を、前記した図５の例とは異なり反射層７２より手前で集束させ、参照光ＲＢ，ＲＢ２を反射層７２で反射させた上で、それぞれ情報光ＩＢ，ＩＢ２に出会わせるように各調整レンズ１５，１７，２１５，２１７を制御する。このようにすると、参照光ＲＢ，ＲＢ２は、記録層７３中で焦点を結ぶまでに情報光ＩＢ，ＩＢ２よりも光学的に長い距離を進むことになるので、焦点における光量が情報光ＩＢ，ＩＢ２よりも少なくなる。そこで、その光量を合わせるために、光量フィルタ１８，２１８の透過率を制御装置で制御することで、情報光ＩＢと参照光ＲＢの光量および情報光ＩＢ２と参照光ＲＢ２の光量を同じにすることが可能となる。
【００５３】
以上に本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されることなく適宜変更して実施することが可能である
たとえば、前記実施形態においては、情報光ＩＢと参照光ＲＢとをハーフミラー１３ａで分離していたが、必ずしもハーフミラー１３ａで分離する必要はない。
図６（ａ）および（ｂ）は、ハーフミラーを使用しない場合の光学系の例である。
図６（ａ）に示すように、対物レンズ１６の前に、情報光ＩＢと参照光ＲＢとを分離する凸レンズ３１を設け、この凸レンズ３１の内周部３１ａと外周部３１ｂとの焦点距離を変えるように構成する。たとえば、内周部３１ａの焦点距離を短くして反射層７２より手前側に焦点を結ばせ、外周部３１ｂの焦点距離を長くして反射層７２で反射させた上で焦点を結ばせるようにすることができる。
【００５４】
また、図６（ｂ）に示すように、対物レンズ１６の前に、情報光ＩＢと参照光ＲＢとを分離する凸レンズ３２を設け、この凸レンズ３２の図における上半分３２ａと下半分３２ｂとの焦点距離を変えるように構成する。たとえば、下半分３２ｂの焦点距離を短くして反射層７２より手前側に焦点を結ばせ、上半分３２ａの焦点距離を長くして反射層７２で反射させた上で焦点を結ばせるようにすることができる。
【００５５】
前記した実施形態における情報光の明滅は、必ずしも明るさが１と０の明滅である必要はなく、読取時に識別が可能で有れば完全に暗くせずに１と０．２の明るさで明滅させることもできる。さらに、多階調の明るさ、例えば一つの干渉縞のスポットで４段階の明るさで情報を入力してもよい。
【００５６】
前記した実施形態においては、調整レンズ１５，１７，２１５，２１７は、光を集束するレンズを例示したが、調整レンズ１５，１７，２１５，２１７は、焦点の位置を調節できればよいので、焦点を遠くにするように光束を広げるレンズであっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１実施形態に係るホログラフィック記録装置の構成を示す図である。
【図２】ホログラフィック記録装置の記録部分の拡大図であり、（ａ）は第１実施形態での記録時、（ｂ）は第１実施形態での再生時、（ｃ）は従来例での記録時を示す。
【図３】本発明の第２実施形態に係るホログラフィック記録装置の構成を示す図である。
【図４】第２実施形態に係る装置により多層記録をした場合の説明図である。
【図５】第３実施形態に係るホログラフィック記録装置の構成を説明する図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は、ハーフミラーを使用しない光学系の例である。
【符号の説明】
【００５８】
１ ホログラフィック記録装置
１１ レーザ装置
１５ 調整レンズ
１６ 対物レンズ
１７ 調整レンズ
１８ 光量フィルタ
２１ サーボ用レーザ装置
７０ ホログラフィック記録媒体
７１ 基板
７２ 反射層
７３ 記録層
７４ 保護層
ＩＢ 情報光
ＬＢ レーザ光
ＯＢ 読出光
ＲＢ 参照光
Ｓ 干渉縞
ＳＢ サーボ光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも反射層と記録層とを有するホログラフィック記録媒体に対し、情報光および参照光を照射して干渉縞を形成し、情報を記録するホログラフィック記録方法であって、
少なくとも前記情報光の明滅により前記情報光に情報を入力し、
前記情報光および前記参照光を前記反射層よりも前記記録層側から照射し、
前記情報光および前記参照光のうち一方を前記反射層により反射させ、
前記情報光と前記参照光を前記記録層の同じ深さ位置で対向させつつ集束させて干渉縞を形成し、情報を記録することを特徴とするホログラフィック記録方法。
【請求項２】
前記記録層における複数の異なる深さ位置で、情報を記録することを特徴とする請求項１に記載のホログラフィック記録方法。
【請求項３】
前記情報光および前記参照光を複数組同時に照射し、各組の情報光および参照光の前記記録層における集束位置の深さを異ならせることで、情報の記録を多層に同時に行うことを特徴とする請求項２に記載のホログラフィック記録方法。
【請求項４】
前記参照光を常時点灯させ、前記情報光のみを明滅させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のホログラフィック記録方法。
【請求項５】
前記参照光および前記情報光の双方を同時に明滅させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のホログラフィック記録方法。
【請求項６】
前記参照光および前記情報光の前記記録層における集束位置までの光路長に応じ、前記参照光および前記情報光の露光量を調整することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のホログラフィック記録方法。
【請求項７】
反射層と記録層とを有するホログラフィック記録媒体に対し、情報光および参照光を照射して干渉縞を形成し、情報を記録するホログラフィック記録装置であって、
前記情報光および前記参照光を出射するレーザ装置と、
少なくとも前記情報光を明滅させて前記情報光に情報を入力する光情報入力手段と、
前記情報光および前記参照光を前記反射層よりも前記記録層側から入射させ、前記記録層中で集束させる光学系と、
前記光学系を制御して、前記情報光および参照光の集束位置を調整する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記情報光および前記参照光の一方を前記反射層により反射させ、前記情報光と前記参照光を前記記録層の同じ深さ位置で対向させつつ集束させることを特徴とするホログラフィック記録装置。
【請求項８】
前記制御装置は、前記記録層における複数の異なる深さ位置で前記情報光と前記参照光を対向させつつ集束させ、情報を記録することを特徴とすることを特徴とする請求項７に記載のホログラフィック記録装置。
【請求項９】
前記情報光および前記参照光を複数組同時に照射し、各組の情報光および参照光の前記記録層における集束位置の深さを変えるため、前記光学系は、前記情報光および前記参照光の各組に対応して複数設けられていることを特徴とする請求項８に記載のホログラフィック記録装置。
【請求項１０】
前記参照光および前記情報光の少なくとも一方の光量を調整する光量調整フィルタを備え、
前記制御装置は、前記光量調整フィルタを制御して、前記記録層における集束位置までの光路長に応じ、前記参照光および前記情報光の露光量を調整することを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載のホログラフィック記録装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項６のいずれか１項のホログラフィック記録方法により、情報が記録されたホログラフィック記録媒体。
【請求項１】
少なくとも反射層と記録層とを有するホログラフィック記録媒体に対し、情報光および参照光を照射して干渉縞を形成し、情報を記録するホログラフィック記録方法であって、
少なくとも前記情報光の明滅により前記情報光に情報を入力し、
前記情報光および前記参照光を前記反射層よりも前記記録層側から照射し、
前記情報光および前記参照光のうち一方を前記反射層により反射させ、
前記情報光と前記参照光を前記記録層の同じ深さ位置で対向させつつ集束させて干渉縞を形成し、情報を記録することを特徴とするホログラフィック記録方法。
【請求項２】
前記記録層における複数の異なる深さ位置で、情報を記録することを特徴とする請求項１に記載のホログラフィック記録方法。
【請求項３】
前記情報光および前記参照光を複数組同時に照射し、各組の情報光および参照光の前記記録層における集束位置の深さを異ならせることで、情報の記録を多層に同時に行うことを特徴とする請求項２に記載のホログラフィック記録方法。
【請求項４】
前記参照光を常時点灯させ、前記情報光のみを明滅させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のホログラフィック記録方法。
【請求項５】
前記参照光および前記情報光の双方を同時に明滅させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のホログラフィック記録方法。
【請求項６】
前記参照光および前記情報光の前記記録層における集束位置までの光路長に応じ、前記参照光および前記情報光の露光量を調整することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のホログラフィック記録方法。
【請求項７】
反射層と記録層とを有するホログラフィック記録媒体に対し、情報光および参照光を照射して干渉縞を形成し、情報を記録するホログラフィック記録装置であって、
前記情報光および前記参照光を出射するレーザ装置と、
少なくとも前記情報光を明滅させて前記情報光に情報を入力する光情報入力手段と、
前記情報光および前記参照光を前記反射層よりも前記記録層側から入射させ、前記記録層中で集束させる光学系と、
前記光学系を制御して、前記情報光および参照光の集束位置を調整する制御装置とを備え、
前記制御装置は、前記情報光および前記参照光の一方を前記反射層により反射させ、前記情報光と前記参照光を前記記録層の同じ深さ位置で対向させつつ集束させることを特徴とするホログラフィック記録装置。
【請求項８】
前記制御装置は、前記記録層における複数の異なる深さ位置で前記情報光と前記参照光を対向させつつ集束させ、情報を記録することを特徴とすることを特徴とする請求項７に記載のホログラフィック記録装置。
【請求項９】
前記情報光および前記参照光を複数組同時に照射し、各組の情報光および参照光の前記記録層における集束位置の深さを変えるため、前記光学系は、前記情報光および前記参照光の各組に対応して複数設けられていることを特徴とする請求項８に記載のホログラフィック記録装置。
【請求項１０】
前記参照光および前記情報光の少なくとも一方の光量を調整する光量調整フィルタを備え、
前記制御装置は、前記光量調整フィルタを制御して、前記記録層における集束位置までの光路長に応じ、前記参照光および前記情報光の露光量を調整することを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載のホログラフィック記録装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項６のいずれか１項のホログラフィック記録方法により、情報が記録されたホログラフィック記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−１７１４７４（Ｐ２００８−１７１４７４Ａ）
【公開日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１３１３（Ｐ２００７−１３１３）
【出願日】平成１９年１月９日（２００７．１．９）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月９日（２００７．１．９）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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