(57)【要約】      （修正有）【課題】ホログラム記録情報を良好に再生することができる光情報再生方法、光情報再生装置、及び光情報記録媒体を提供する。【解決手段】情報光と参照光との干渉に対応したパターンとして記録された主情報が記録された記録媒体から前記記録時における前記参照光の波長に関する情報を取得する工程と、前記記録時における前記参照光の波長と再生時における参照光の波長との差に基づいて、前記パターンの再生に適した前記記録媒体の温度である照準温度を決定する工程と、前記パターンの再生に適した前記再生時における前記参照光の入射角である照準入射角を決定する工程と、前記記録媒体の温度が前記照準温度と略同一になるように前記記録媒体の温度を制御する工程と、前記再生時における前記参照光の入射角が前記照準入射角と略同一になるように前記再生時における前記参照光の入射角を制御する工程と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報光と参照光との干渉に対応したパターンとして記録された主情報と、記録時における前記参照光の波長に関する情報と、が記録された記録媒体から前記記録時における前記参照光の波長に関する情報を取得する工程と、
前記記録時における前記参照光の波長と再生時における参照光の波長との差に基づいて、前記パターンの再生に適した前記記録媒体の温度である照準温度を決定する工程と、
前記記録時における前記参照光の波長と前記再生時における前記参照光の波長との差に基づいて、前記パターンの再生に適した前記再生時における前記参照光の入射角である照準入射角を決定する工程と、
前記記録媒体の温度が前記照準温度と略同一になるように前記記録媒体の温度を制御する工程と、
前記再生時における前記参照光の入射角が前記照準入射角と略同一になるように前記再生時における前記参照光の入射角を制御する工程と、
を備えたことを特徴とする光情報再生方法。
【請求項２】
主情報記録部により情報光と参照光との干渉に対応したパターンとして記録された主情報と、波長情報記録部により記録された、記録時における前記参照光の波長に関する情報と、が記録された記録媒体から前記記録時における前記参照光の波長に関する情報を取得する情報取得部と、
前記記録媒体に記録された前記主情報を再生時における参照光を照射することにより取得する主情報再生部と、
前記記録時における前記参照光の波長と前記再生時における前記参照光の波長との差に基づいて、前記パターンの再生に適した前記記録媒体の温度である照準温度を決定する温度決定部と、
前記記録時における前記参照光の波長と前記再生時における前記参照光の波長との差に基づいて、前記パターンの再生に適した前記再生時における前記参照光の入射角である照準入射角を決定する入射角決定部と、
前記記録媒体の温度が前記照準温度と略同一になるように前記記録媒体の温度を制御する温度制御部と、
前記再生時における前記参照光の入射角が前記照準入射角と略同一になるように前記再生時における前記参照光の入射角を制御する入射角制御部と、
を備えたことを特徴とする光情報再生装置。
【請求項３】
前記記録時における前記参照光の波長を検知する波長検知部をさらに備えたことを特徴とする請求項２記載の光情報再生装置。
【請求項４】
記録時における前記記録媒体の温度に関する情報を前記記録媒体に記録する温度情報記録部をさらに備えたことを特徴とする請求項２または３に記載の光情報再生装置。
【請求項５】
前記再生時における前記参照光の波長を検知する波長検知手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の光情報再生装置。
【請求項６】
再生時における前記記録媒体の温度である再生温度の情報を取得する手段をさらに備え、
前記温度決定部は、前記再生温度をさらに用いて前記照準温度を決定することを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つに記載の光情報再生装置。
【請求項７】
情報光と参照光との干渉に対応したパターンとして記録された主情報と、
前記主情報の記録時における前記参照光の波長に関する情報と、
が記録されたことを特徴とする光情報記録媒体。
【請求項８】
前記記録時における前記参照光の波長に関する情報は、前記記録媒体のリードイン領域及びヘッダ領域の少なくともいずれかに記録されたことを特徴とする請求項７記載の光情報記録媒体。
【請求項９】
記録時における前記記録媒体の温度に関する情報が記録されたことを特徴とする請求項７または８に記載の光情報記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光情報再生方法、光情報再生装置、及び光情報記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
光を照射して情報の記録や再生を行うための光ディスクなどの光記録媒体は、ＨＤＤ（hard disc drive）に比べ携帯性に優れ安価であるなどの利点を有し、また磁気テープに比べ高速アクセスが可能であるという利点を有する。このため、コンピュータのバックアップ、家庭用の画像記録・再生、車載用ナビゲータなどにおける記録媒体として広く用いられている。
【０００３】
光ディスクは、１９８２年に初めてＣＤ（Compact Disc）が製造・販売されて以降、レーザの短波長化と対物レンズの高開口数化を主な開発指針として大容量化を遂げてきた。そして、波長４０５ｎｍ帯の青紫色半導体レーザと開口数０．８５の対物レンズを用いるＢＤ（Blu-ray Disc）が開発されるに至っている。このＢＤにより、上記開発指針に基づく方式はほぼ限界に近づきつつあると考えられている。その主な理由としては、波長が４００ｎｍ以下になるとディスク基板における光の吸収が顕著になり、光の透過率が低下することや、対物レンズの開口数が物理限界の１に近いことが挙げられる。
【０００４】
そのため、ＣＤ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、及びＢＤの後継を担う第４世代大容量光ストレージ（記憶装置）の実現に向けて、従来方式の限界を打破する新機軸の記録再生方式を確立することが求められている。
【０００５】
かかる状況の中、「ホログラム記録再生方式」が有望候補の一つとして注目されている。  
ホログラム記録再生方式の記録原理は、レーザ光源から分波したコヒーレントな情報光と参照光とを記録媒体中で干渉させることで、情報を微細な波紋（干渉パターン）として３次元的に記録することである。この方式では、記録媒体の同一場所や一部が重なり合う場所に複数の波紋を多重記録することができる。例えば、光の入射角度を変えることにより多重記録する「角度多重記録」や、記録場所を僅かに（例えば、数μｍ〜１０μｍ程度）移動させることにより多重記録する「シフト多重記録」が可能になる。
【０００６】
一方、再生は、再生照明光（例えば、参照光と同じ光）を記録媒体に照射して、記録された干渉パターンに応じて回折された光を利用して行う。角度多重記録した場合は、再生照明光を記録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って異なる干渉パターンを再生でき、シフト多重記録した場合は、再生照明光を例えば１０μｍ程度シフトさせて照射することによって重なり合う干渉パターンを再生できる。  
このように、ホログラム記録再生方式は、ピットやマークにより平面に情報を記録する現行光ディスクの２次元記録方式に比べ、格段の大容量化を実現することが可能である。
【０００７】
ホログラム記録再生方式は、ノーベル賞受賞となった１９４８年のDennis Gaborによるホログラフィ発明から程なくして、大容量光ストレージへの応用が示唆された。しかし、システム構築に必要なキーコンポーネントの未成熟や、記録媒体の感度・ダイナミックレンジ不足などのために製品化は進まなかった。
【０００８】
しかしながら、近年、空間光変調器や２次元撮像素子などのキーコンポーネントの技術水準が飛躍的に高まり、加えて、従来光ディスクに従事していた光技術者の多くが、ホログラフィックストレージに参入しフィジビリティー検証を推進している。このため、解決すべき課題もあるものの、ホログラム記録再生装置・記録媒体の市場投入とそれに続く本格普及が現実味を帯びてきている。
【０００９】
ホログラム記録に適用できる記録媒体としては、現在のところ、感度に優れ且つ安価であるなどの利点を有するフォトポリマーが代表格であり、フォトポリマーを用いて高感度化・多重性能の向上を目指した開発が進められている。
【００１０】
ここで、フォトポリマーは、線膨張係数が大きいことに起因して、記録時の温度と異なる温度でホログラムを再生する場合、再生画像が劣化してしまうという問題を有する。このことは、例えば非特許文献１で指摘されている。
【００１１】
この問題に対し、特許文献１では次の技術が提案されている。すなわち、ホログラム記録媒体への記録時に、温度検知ユニットにより検知された温度の情報をホログラム記録媒体へヘッダ情報として記録する。再生時には、ホログラム記録媒体のヘッダ情報から温度の情報を取得するとともに、温度検知ユニットにより検知された温度を取得し、取得した各温度の差に基づいて、ホログラム記録媒体の記録時と再生時との間でのディメンジョン変化による影響を打ち消すための再生波長のシフト量を決定して、波長可変レーザの発振波長をシフトさせる。これにより、温度変化などによるホログラム記録媒体のディメンジョン変化による再生への影響を解消することのできるホログラム記録再生装置が提供されるとしている。このように、特許文献１ではレーザの波長を調節することにより温度変動に伴う問題の解消を図っている。
【００１２】
しかしながら、記録情報を適切に再生するには、再生照明光の波長を数ナノメートルの広範囲で調節する必要がある。この場合、一般に機構や制御が複雑になる。例えば、特許文献１で開示されたように外部共振器型レーザを用いた場合は、回折格子の角度を僅かに変えるという高度な制御が必要となる。このため、再生時に任意の波長の再生照明光を用いたときに良好に記録情報を再生する技術が求められる。
【００１３】
一方、記録時と再生時との間の波長変動に伴う問題については、特許文献２において次のホログラム記録再生装置が提案されており、これにより再生時における波長が記録時の波長と異なっても、確実に「戻り光」（再生時に参照光を照射したときに、ホログラム記録媒体から戻ってくる光）を検出して記録情報を再生することができるとしている。すなわち、この装置は、参照光のホログラム記録媒体に対する入射角を変化させうる可動光学素子と、ホログラム記録媒体にホログラムを記録する際、参照光の入射角が所定角α、β、γとなるように可動光学素子を動作させる一方、ホログラムに基づく記録情報を再生する際、上記所定角α、β、γを含む所定の角度範囲θ内において参照光の入射角が連続的に変化するように可動光学素子を動作させる可動光学素子制御手段と、参照光の入射角が連続的に変化する間、光検出器から戻り光の強度に応じた受光信号を取り込むとともに、当該強度が所定レベル以上あるいは最大になった時点の受光信号に基づいて記録情報を再生する再生手段とを備えている。  
しかし、特許文献２では前述した温度変動に伴う問題については記載がない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００６−２６７５５４号公報
【特許文献２】特開２００６−２７７８７３号公報
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】Lisa Dhar, Melinda G. Schnoes, Theresa L. Wysocki, Harvey Bair, Marcia Schilling, and Carol Boyd,“Temperature-induced changes in photopolymer volume holograms”, Appl. Phys. Lett., Vol. 73, No. 10, 7 September 1998, pp1337-1339
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、ホログラム記録情報を良好に再生することができる光情報再生方法、光情報再生装置、及び光情報記録媒体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の一態様によれば、情報光と参照光との干渉に対応したパターンとして記録された主情報と、記録時における前記参照光の波長に関する情報と、が記録された記録媒体から前記記録時における前記参照光の波長に関する情報を取得する工程と、前記記録時における前記参照光の波長と再生時における参照光の波長との差に基づいて、前記パターンの再生に適した前記記録媒体の温度である照準温度を決定する工程と、前記記録時における前記参照光の波長と前記再生時における前記参照光の波長との差に基づいて、前記パターンの再生に適した前記再生時における前記参照光の入射角である照準入射角を決定する工程と、前記記録媒体の温度が前記照準温度と略同一になるように前記記録媒体の温度を制御する工程と、前記再生時における前記参照光の入射角が前記照準入射角と略同一になるように前記再生時における前記参照光の入射角を制御する工程と、を備えたことを特徴とする光情報再生方法が提供される。
【００１８】
本発明の他の一態様によれば、主情報記録部により情報光と参照光との干渉に対応したパターンとして記録された主情報と、波長情報記録部により記録された、記録時における前記参照光の波長に関する情報と、が記録された記録媒体から前記記録時における前記参照光の波長に関する情報を取得する情報取得部と、前記記録媒体に記録された前記主情報を再生時における参照光を照射することにより取得する主情報再生部と、前記記録時における前記参照光の波長と前記再生時における前記参照光の波長との差に基づいて、前記パターンの再生に適した前記記録媒体の温度である照準温度を決定する温度決定部と、前記記録時における前記参照光の波長と前記再生時における前記参照光の波長との差に基づいて、前記パターンの再生に適した前記再生時における前記参照光の入射角である照準入射角を決定する入射角決定部と、前記記録媒体の温度が前記照準温度と略同一になるように前記記録媒体の温度を制御する温度制御部と、前記再生時における前記参照光の入射角が前記照準入射角と略同一になるように前記再生時における前記参照光の入射角を制御する入射角制御部と、を備えたことを特徴とする光情報再生装置が提供される。
【００１９】
本発明の他の一態様によれば、情報光と参照光との干渉に対応したパターンとして記録された主情報と、前記主情報の記録時における前記参照光の波長に関する情報と、が記録されたことを特徴とする光情報記録媒体が提供される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ホログラム記録情報を良好に再生することができる光情報再生方法、光情報再生装置、及び光情報記録媒体が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る記録再生が可能なホログラム装置２の記録時の動作を例示する模式断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る記録再生が可能なホログラム装置２の再生時の動作を例示する模式断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る記録メディア（記録媒体）１を例示する模式図である。
【図４】本発明の実施形態に係る記録メディア（記録媒体）１を例示する模式図である。
【図５】本実施形態に係る記録再生が可能なホログラム方法の説明のために用いる座標系を例示する模式斜視図である。
【図６】記録が可能なホログラム装置３の制御態様を例示するブロック図である。
【図７】記録が可能なホログラム装置３の動作を例示する流れ図である。
【図８】再生が可能なホログラム装置４の制御態様を例示するブロック図である。
【図９】再生が可能なホログラム装置４の動作を例示する流れ図である。
【図１０】温度差ΔＴ及び角度差Δθｙの算出方法に用いられるパラメータを説明するための模式断面図である。
【図１１】本実施形態に係る再生が可能なホログラム方法（劣化再生画像補償法）を概念的に説明するための模式グラフ図である。
【図１２】本解析例で用いた光学系を表す模式断面図である。
【図１３】本実施形態と対比される比較例に係る記録再生が可能なホログラム装置７の記録時の動作を例示する模式断面図である。
【図１４】比較例に係る記録再生が可能なホログラム装置７の再生時の動作を例示する模式断面図である。
【図１５】比較例に係る記録再生が可能なホログラム装置７（記録装置８及び再生装置９）を用いた場合の再生画像の解析結果を表す模式図である。
【図１６】比較例及び実施例における解析結果を表す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。  
図１は、本発明の実施形態に係る記録再生が可能なホログラム装置（以下、ホログラム記録再生装置）２の記録時の動作を例示する模式断面図である。すなわち、図１は、ホログラム記録再生装置２に含まれる、記録が可能なホログラム装置（以下、ホログラム記録装置）３の動作を例示している。
【００２３】
図２は、本発明の実施形態に係るホログラム記録再生装置２の再生時の動作を例示する模式断面図である。すなわち、図２は、ホログラム記録再生装置２に含まれる再生が可能なホログラム装置（以下、ホログラム再生装置）４の動作を例示している。
【００２４】
図３及び図４は、本発明の実施形態に係る記録メディア（記録媒体）１を例示する模式図である。図３（ａ）及び図４（ａ）は記録メディア１の模式斜視図、図３（ｂ）及び図４（ｂ）はそれぞれ図３（ａ）及び図４（ａ）に表した記録メディア１の模式断面図、図３（ｃ）及び図４（ｃ）はそれぞれ図３（ａ）及び図４（ａ）に表した記録メディア１の一部を拡大した模式平面図である。
【００２５】
ホログラム情報（光情報）が記録された記録メディアを再生するときには、記録時とは異なる装置が用いられることがある。この場合、記録時に用いた参照光（以下、単に「参照光」という）の波長と再生時に用いる参照光（以下、「再生照明光」という）の波長とが異なることがある。この波長変動により、再生画像が劣化することがある。そこで、本実施形態では、参照光の波長及び再生照明光の波長などを用いて再生時の記録メディアの温度や再生照明光の入射角を調節し、もって記録情報を適切に再生することを図らんとしている。
【００２６】
（記録メディア）
まず、ホログラム記録装置３（以下、「記録装置３」という）及びホログラム再生装置４（以下、「再生装置４」という）の説明に入る前に、記録メディア１について図３及び図４を参照しつつ説明する。
【００２７】
図３及び図４に表したように、記録メディア１は、記録層１０１と、記録層１０１を挟持する基板１０２と、を有する。記録層１０１には、例えば、光に感応して屈折率を変化させるフォトポリマーを用いることができる。フォトポリマーは、重合性化合物（モノマー）の光重合を利用した感光材料であり、モノマーと、光重合開始剤と、記録前後での体積保持の役割を担う多孔質構造を持つマトリクスと、を含むゲル状材料とすることができる。フォトポリマーについては、現在、高感度化及び多重性能の向上を目指して開発が進められている。基板１０２には、例えばポリカーボネート、アモルファスポリオレフィン、ガラス等を用いることができる。基板１０２は、記録層１０１がゲル状材質である場合に記録層１０１を一定の形状に保持したり、記録層１０１を傷や埃から保護する役割を担う。
【００２８】
記録メディア１の形状としては、例えば図３に表した円形形状や図４に表した矩形形状とすることができる。円形形状の場合は、記録や再生に回転駆動を用いることができ、制御が容易となる。また矩形形状の場合は、辺の長さが円形形状の径と同じ場合に円形形状よりも面積が大きくなり、より多くの情報を記録することができる。
【００２９】
また、図３（ａ）及び図４（ａ）に表したように、記録メディア１にはリードイン領域１０５を配置してもよい。「リードイン領域」とは、一般に記録メディアの内側領域に配置され、記録メディアの判別情報（記録形式、仕様等）などを格納する領域である。この場合、データ本体を格納するデータ領域１０６は、リードイン領域１０５の外側に配置することができる。データ本体（以下、「主情報」ということがある）には、情報光３０１と参照光３０２との干渉に対応したパターンが含まれる（図１参照）。また、データが幾つかの塊、すなわちトラック１１０に分かれて記録されている場合には、ヘッダ領域１１１を設けてもよい。「ヘッダ領域」とは、各トラック１１０の先頭部分などに配置され、当該トラック１１０の総括的情報などを格納する領域である。
【００３０】
このようにリードイン領域１０５やヘッダ領域１１１を設けることにより、再生装置４はまずリードイン領域１０５やヘッダ領域１１１から記録メディア１の再生に必要な情報などを取得し、その後円滑に記録メディア１の処理を行うことができる。
【００３１】
なお、リードイン領域１０５、ヘッダ領域１１１、データ領域１０６などの配置はこれに限られず、それぞれの機能が発現し得る限りにおいて他の任意の配置にしてもよい。また、図３及び図４では、リードアウト領域など本実施形態の説明に不要な部分は省略した。
【００３２】
ここで、記録メディア１には、記録時における参照光３０２の波長の情報（以下、「波長情報」ということがある）が記録されている。これにより、後述するように再生装置４は記録メディア１から波長情報を取得し、これを用いて適切に主情報を再生することができる。
【００３３】
また、記録メディア１には、記録時における記録メディア１の温度の情報（以下、「温度情報」ということがある）がさらに記録されてもよい。これにより、後述するように再生装置４は記録メディア１から温度情報を取得し、波長情報と温度情報とを用いて適切に主情報を再生することができる。温度情報の書込みは、例えばホログラム記録方式において記録時の温度が規格化されておらず、様々な温度で記録がなされ得る場合などに行うことができる。逆に、記録温度が規格化されているなどの場合には、温度情報を書き込む必要はない。
【００３４】
波長情報や温度情報は、記録メディア１のリードイン領域１０５及び／またはヘッダ領域１１１に記録することができる。
【００３５】
また、波長情報や温度情報は、主情報が再生され得る条件よりも広い範囲の条件で再生され得るようにすることができる。すなわち、波長情報や温度情報は、主情報よりもロバスト（強靱）に書き込んでもよい。例えば、入射角θＲを振って同じ情報をいくつか記録することでロバスト性を向上させてもよく、あるいは、温度Ｔ１を振って同じ情報をいくつか記録することでロバスト性を向上させてもよく、あるいは、記録する画素数を減らし対物レンズの開口数を実効的に小さくして記録することでロバスト性を向上させてもよい。これにより、再生装置４は容易にこれら情報を取得することができる。
【００３６】
（ホログラム記録再生装置及びホログラム記録再生方法）
次に、本実施形態に係るホログラム記録再生装置及びホログラム記録再生方法について、図１、図２、図５〜図１０を参照しつつ説明する。
【００３７】
ホログラムの記録再生方式としては、例えば情報光と参照光とを同軸に配置するコアキシャル方式（コリニア方式）や、情報光と参照光とを別光路に配置する２光束方式（２光束干渉方式）が挙げられる。以下、本実施形態の一例として２光束干渉方式を用いる場合について説明する。２光束干渉方式は、コリニア方式に比べ高記録密度を実現できるなどの利点を有する。
【００３８】
図５は、本実施形態に係るホログラム記録再生方法の説明のために用いる座標系を例示する模式斜視図である。  
図５に表したように、この座標系では、ディスク形状を有する記録メディア１の平面上、より詳細には、記録層１０１の２つの表面の中間に位置する平面上に、ｘ軸及びｙ軸が位置付けられている。ｘ軸とｙ軸とは、互いに直交する。また、ｘ軸及びｙ軸に対して垂直な方向にｚ軸が位置付けられている。ｚ軸は、記録メディア１を基準として情報光や参照光などが入射する側を負側とし、その逆側を正側とする。情報光や参照光などは、ｚ軸の負側から正側に向かって進行する。
【００３９】
記録時には、これら３軸が交わる交点Ｏ及びその近傍に情報光３０１と参照光３０２とを照射し、記録層１０１に干渉パターンを記録する。情報光３０１及び参照光３０２は、いずれもｘｚ面上を進むものとする。ここで、記録メディア１に対する参照光３０２の空気中での入射角を「θＲ」とする。なお、本願明細書においては、入射角等の角度は、ｚ軸負側を基準としてｘ軸負側に向かう方向を正の方向とし、ｘ軸正側に向かう方向を負の方向とする。すなわち、ｙ軸正側から見て、ｚ軸負側を基準として左回りの方向を正の方向とし、右回りの方向を負の方向とする。例えば、「入射角：１０度」という場合は、ｚ軸の負側からｘ軸負側に向かって１０度という意味であり、「入射角：−１０度」という場合は、ｚ軸の負側からｘ軸正側に向かって１０度という意味である。また、「入射角」という場合は、特に断りのない限り空気中における入射角をいうものとする。
【００４０】
本実施形態では、参照光３０２の入射角θＲを変化させながら記録メディア１の同一場所に干渉パターンを記録する角度多重記録や、記録場所を僅かにずらして干渉パターンを記録するシフト多重記録を行うことができ、またこれらを組み合わせることもできる。
【００４１】
再生時には、後述するように、記録メディア１に対する再生照明光４０２の入射角θＰが「照準入射角θＡ」と略同一になるように制御して、記録メディア１に再生照明光４０２を照射する。照準入射角θＡは、参照光３０２の入射角θＲに対して所定の補償を行った値である。すなわち、「θＡ＝θＲ＋Δθｙ」である。θＲやθＡはｙ軸を回転軸とした回転角とみなすことができるため、補償角の添え字に「ｙ」を用いた。
【００４２】
（記録時）
以下、本実施形態に係るホログラム記録装置及びホログラム記録方法について、図１、図６、及び図７を参照しつつ説明する。  
図６は、記録装置３の制御態様を例示するブロック図である。  
図７は、記録装置３の動作を例示する流れ図である。
【００４３】
図６に表したように、記録装置３は、記録メディア１に情報光３０１と参照光３０２とを入射させ情報光３０１と参照光３０２との干渉に対応したパターンを形成することにより主情報３０ａを記録メディア１に記録する主情報記録手段３０を備える。主情報記録手段３０には、例えば、図１に表した空間光変調器３１０、対物レンズ３１１等の情報光３０１を照射する構成要素、及びガルバノミラー２２２、リレーレンズ２２３等の参照光３０２を照射する構成要素などが含まれる。
【００４４】
また、図６に表したように、記録装置３は、参照光３０２の波長の情報（波長情報３１ａ）を記録メディア１に記録する波長情報記録手段３１を備える。波長情報３１ａがホログラム情報として記録される場合には、波長情報記録手段３１には、例えば上述した情報光３０１を照射する構成要素及び参照光３０２を照射する構成要素などが含まれる。つまり、主情報記録手段３０と波長情報記録手段３１とは、互いに完全に独立した要素であるとは限らず、互いの構成要素の一部を共有したものであってもよい。また、図１に表したように、記録装置３は、参照光３０２の波長λ１を検知する波長検知手段２３０をさらに備えてもよい。
【００４５】
また、図６に表したように、記録装置３は、記録時における記録メディア１の温度の情報（温度情報３２ａ）を記録メディア１に記録する温度情報記録手段３２をさらに備えてもよい。温度情報３２ａがホログラム情報として記録される場合には、温度情報記録手段３２には、例えば上述した情報光３０１を照射する構成要素及び参照光３０２を照射する構成要素などが含まれる。つまり、主情報記録手段３０と温度情報記録手段３２とは、互いに完全に独立した要素であるとは限らず、互いの構成要素の一部を共有したものであってもよい。また、図１に表したように、記録装置３は、記録メディア１の温度Ｔ１を検知する温度センサ（温度検知手段）２４０をさらに備えてもよい。
【００４６】
このように記録メディア１に波長情報３１ａ、及び必要に応じ温度情報３２ａを記録することにより、再生装置４は記録メディア１からこれら情報を取得して適切に記録メディア１の再生を行うことができる。
【００４７】
次に、記録動作について詳細に説明する。  
まず、図１及び図７のステップＳ３１で示すように、記録メディア１を記録装置３の所定の場所に設置する。
【００４８】
その後、図７のステップＳ３２で示すように、記録メディア１が一定の温度、例えば標準的な温度（２５℃など）、になるように温度制御を行うことができる。記録メディア１の温度を一定にすることにより、再生時の記録メディア１の温度制御が容易となる。
【００４９】
記録メディア１の温度制御は、例えば図１に表した温度センサ２４０と、記録メディア１の温度を制御し、温度制御回路２４１及び温度調節手段２４２を有する温度制御手段と、を用いて行うことができる。
【００５０】
温度センサ２４０には、例えば赤外放射温度計などの非接触型温度測定器を用いることができる。赤外放射温度計は、対象物からの赤外線を検知して当該対象物の温度を測定する装置であり、測定箇所を判別させるためのレーザなどを用いたポインタ機能を有してもよい。シフト多重記録を行う場合は、記録メディア１を回転させるなどして移動しながら記録・再生を行うため、非接触型の温度測定器を好適に用いることができる。温度調節手段２４２は、記録メディア１の温度を調節し、例えばヒータとペルチェ素子とを有する加温・冷却手段とすることができる。
【００５１】
図１に表したように、温度センサ２４０は記録メディア１の温度を測定し、矢印Ｌで示すように温度情報３２ａを温度制御回路２４１に伝送する。そして、矢印Ｍで示すように、温度制御回路２４１は、記録メディア１の実際の温度と目標となる温度とに基づいて温度調節手段２４２を制御する。これにより、記録メディア１の温度が一定になるようにフィードバック制御を行うことができる。この場合、コントローラ２６０を用いて記録メディア１の温度を制御する構成にしてもよい。すなわち、矢印Ｎで示すように、コントローラ２６０は温度制御回路２４１に対し、記録メディア１の温度が所定の温度と略同一になるように制御する旨の指示情報２２ａを伝送する。そして、温度制御回路２４１は、指示情報２２ａに基づき、矢印Ｌ、Ｍで示すように温度センサ２４０及び温度調節手段２４２を用いて記録メディア１の温度をフィードバック制御する。このようにして、記録メディア１の温度を任意に調節することができる。
【００５２】
その後、図７のステップＳ３３で示すように、記録装置３は参照光３０２の波長の情報（波長情報３１ａ）を取得する。参照光３０２の波長λ１は、図１に表した波長検知手段２３０を用いて次の要領で検知することができる。波長検知手段２３０には、例えば既存の波長計を用いることができる。
【００５３】
図１の矢印Ｃで示すように、レーザなどのコヒーレントな光３０３ｂをビームスプリッタ（光線分割器）２２１で分割する。分割光の１つは、矢印Ｄで示すように参照光３０２の生成に用いることができ、分割光の他の１つは、矢印Ｅで示すように波長検知手段２３０に入射させ、参照光３０２の波長λ１を取得するのに用いることができる。光３０３ｂの波長は参照光３０２の波長と同じであるため、光３０３ｂの波長を取得することにより参照光３０２の波長λ１を取得することができる。
【００５４】
なお、光３０３ｂの波長が変動せず別の手法により光３０３ｂの波長を取得することができる場合には、波長検知手段２３０を設ける必要はない。これに伴い、ビームスプリッタ２２１を設ける必要もなく、光３０３ｂは全て参照光３０２の生成に用いることができる。
【００５５】
その後、図７のステップＳ３４で示すように、記録装置３は波長情報３１ａを記録メディア１に記録する。波長情報３１ａは、ホログラム情報として記録することができ、あるいは他の形式で記録してもよい。ホログラム情報として記録する場合には、次の要領で記録することができる。
【００５６】
図１の矢印Ａで示すように、レーザなどのコヒーレントな光３０３ａを空間光変調器３１０に入射させる。空間光変調器３１０には、例えば液晶やデジタルマイクロミラーを用いた空間光変調器を用いることができ、具体的には例えば米国Displaytech社製の強誘電液晶ＦＬＣＯＳ（Ferroelectric Liquid Crystal On Silicon）や、米国Texas Instruments社製ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）などを用いることができる。
【００５７】
また、矢印Ｈで示すように、波長検知手段２３０で取得した波長情報３１ａをエンコーダ３３１に伝送する。エンコーダ３３１は、波長情報３１ａを２値データにエンコードし、矢印Ｊで示すようにこの２値データを空間光変調器３１０に入力する。
【００５８】
そして、空間光変調器３１０は、この入力信号を基に光３０３ａを空間的に変調させる。例えば、明点暗点の２値パターンとして強度変調する。これにより、記録メディア１に記録すべき波長情報３１ａを担持させた情報光３０１を生成することができる。
【００５９】
また、温度情報３２ａを記録メディア１に記録する場合は、温度センサ２４０で取得した温度情報３２ａを同様の要領で情報光３０１に担持させることができる。なお、記録時の温度が規格などで決められているなどの場合は、温度情報３２ａを記録メディア１に記録する必要はない。
【００６０】
その後、対物レンズ３１１を用いて、矢印Ｂで示すように情報光３０１を記録メディア１の所定場所、例えばリードイン領域１０５やヘッダ領域１１１、に収束照射する。記録動作中に参照光３０２の波長λ１や記録メディア１の温度Ｔ１が変動する場合には、波長情報３１ａや温度情報３２ａはヘッダ領域１１１に記録することができる。
【００６１】
対物レンズの一例として、３群３枚構成の対物レンズ３１１を図１に示した。記録装置３と再生装置４とを組み合わせたホログラム記録再生装置を構築する場合には、図示したように記録メディア１を挟んで２個の対物レンズ３１１、４１１を対向させて配置する、いわゆるタンデム配置とすることができる。なお、高開口数の対物レンズを使用する場合は、像面湾曲の低減や作動距離の確保を目的として多群レンズにすることが必要である。図１には３群３枚構成を示したが、結像性能が確保されるならば他の構成でも勿論よい。
【００６２】
一方、図１の矢印Ｄで示す光３０３ｂをガルバノミラー２２２で反射させて、参照光３０２を生成する。そして、矢印Ｆ、Ｇで示すように参照光３０２を記録メディア１の所定場所、すなわち情報光３０１が照射される場所と同じ場所、に照射する。
【００６３】
参照光３０２は、矢印Ｉ及びＸで示すように、入射角制御回路２５１を用いてガルバノミラー２２２を回転駆動して入射角を変えながら記録メディア１へ照射することができる。これにより、記録メディア１の同一場所に角度多重記録を行うことができる。この場合、コントローラ２６０を用いてガルバノミラー２２２の動作を制御する構成にしてもよい。すなわち、矢印Ｙで示すように、コントローラ２６０は入射角制御回路２５１に対し、参照光３０２の入射角θＲが所定の角度と略同一になるように制御する旨の指示情報２２ｂを伝送する。そして、入射角制御回路２５１は、指示情報２２ｂに基づき、矢印Ｉ、Ｘで示すようにガルバノミラー２２２を駆動して参照光３０２の入射角θＲが所定の角度と略同一になるように制御する。このようにして、参照光３０２の入射角θＲを任意に調節することができる。
【００６４】
参照光３０２は、図１に表したようにリレーレンズ２２３を介して記録メディア１に入射する構成にすることができる。ガルバノミラー２２２、リレーレンズ２２３、及び記録メディア１は、リレーレンズ２２３の焦点距離ｆを考慮に入れて配置することができる。例えば、ガルバノミラー２２２と第１のリレーレンズ２２３ａとの距離をｆ、第１のリレーレンズ２２３ａと第２のリレーレンズ２２３ｂとの距離を２ｆ、第２のリレーレンズ２２３ｂと記録メディア１との距離をｆとする、４ｆ光学配置にすることができる。これにより、ガルバノミラー２２２を回転駆動させて参照光３０２の入射角θＲを変えても、破線ｆで示すように記録メディア１の同一場所に参照光３０２が照射されるようにすることができる。
【００６５】
このようにして、記録メディア１（より詳細には記録層１０１）において情報光３０１と参照光３０２とを入射させ、情報光３０１と参照光３０２との干渉に対応したパターンを記録メディア１に記録することができる。これにより、情報光３０１に含まれる波長情報３１ａ、及び必要に応じ温度情報３２ａ、を干渉パターンとして記録メディア１に記録することができる。
【００６６】
波長情報３１ａや温度情報３２ａは、主情報３０ａが再生され得る条件よりも広い範囲の条件で再生され得るように記録してもよい。例えば、入射角θＲを振って同じ情報をいくつか記録することでロバスト性を向上させてもよく、あるいは、温度Ｔ１を振って同じ情報をいくつか記録することでロバスト性を向上させてもよく、あるいは、記録する画素数を減らし対物レンズの開口数を実効的に小さくして記録することでロバスト性を向上させてもよい。
【００６７】
次に、図７のステップＳ３５で示すように、記録装置３は主情報３０ａを記録メディア１に記録する。  
主情報３０ａは、ステップＳ３４に関して前述した波長情報３１ａの記録方法と同様の方法で記録メディア１に記録することができる。
【００６８】
まず、図１の矢印Ａで示すように、レーザからのコヒーレントな光３０３ａを空間光変調器３１０に入射させる。空間光変調器３１０は、記録メディア１に記録すべき主情報３０ａを基に光３０３ａを空間的に変調させる。例えば、明点暗点の２値パターンとして強度変調する。すなわち、記録すべき情報をデジタル符号化し、かつ、エラー訂正コードを埋め込んだ２値パターンとする。これにより、主情報３０ａを担持させた情報光３０１を生成することができる。  
その後、対物レンズ３１１を用いて、矢印Ｂで示すように情報光３０１を記録メディア１の所定場所、例えばデータ領域１０６、に収束照射する。
【００６９】
一方、図１の矢印Ｄで示す光３０３ｂをガルバノミラー２２２で反射させて、参照光３０２を生成する。そして、矢印Ｆ、Ｇで示すように参照光３０２を記録メディア１の所定場所、すなわち情報光３０１が照射される場所と同じ場所、に照射する。ここで、ステップＳ３４に関して前述した要領で、ガルバノミラー２２２を回転駆動して角度多重記録を行うことができる。また、ステップＳ３４に関して前述したように、参照光３０２は、リレーレンズ２２３を介して記録メディア１に入射する構成にすることができる。
【００７０】
このようにして、記録メディア１（より詳細には記録層１０１）において情報光３０１と参照光３０２とを入射させ、情報光３０１と参照光３０２との干渉に対応したパターンを記録メディア１に記録することができる。これにより、情報光３０１に含まれる主情報３０ａを干渉パターンとして記録メディア１に記録することができる。
【００７１】
記録メディア１に記録する情報を複数のトラック１１０に分け、ヘッダ領域１１１に波長情報３１ａや温度情報３２ａを記録する場合には、ステップＳ３２〜Ｓ３５またはステップＳ３３〜Ｓ３５を繰り返し実行することができる。
【００７２】
なお、記録装置３は、他の記録時の条件を記録メディア１に記録してもよい。例えば、情報光３０１や参照光３０２の入射角、記録層１０１の線膨張係数、記録層１０１の屈折率などである。後述するように、これらの記録条件も再生時の温度及び再生照明光４０２の入射角を決定する際に用いられるパラメータとなるため、これらが規格化されておらず変動する場合などにはこれら記録条件を記録メディア１に記録してもよい。
【００７３】
（再生時）
次に、本実施形態に係るホログラム再生装置及びホログラム再生方法について、図２、図８〜図１０を参照しつつ説明する。  
図８は、再生装置４の制御態様を例示するブロック図である。  
図９は、再生装置４の動作を例示する流れ図である。
【００７４】
記録メディア１の記録に用いた記録装置３と、記録メディア１の再生に用いる再生装置４とは、一般に光学環境が同一ではなく、記録時の参照光３０２の波長λ１と再生時の再生照明光４０２の波長λ２とは一般に異なる。これは、記録装置３と再生装置４とが同一仕様のホログラム記録再生装置２であったとしても当てはまることである。このように記録時と再生時とで波長が変動すると、記録時に満たされたブラッグの条件が再生時に満たされず、再生画像が劣化することがある。  
そこで、本実施形態では、記録メディア１の温度と再生照明光４０２の入射角との２つのパラメータを用いて再生画像を補償することとしている。
【００７５】
図８に表したように、再生装置４は、主情報記録手段３０などにより情報光３０１と参照光３０２との干渉に対応したパターンとして記録された主情報３０ａと、波長情報記録手段３１などにより記録された、記録時における参照光３０２の波長の情報（波長情報３１ａ）と、が記録された記録メディア１から波長情報３１ａを取得する記録情報取得手段４０を備える。記録情報取得手段４０には、例えば、図２に表した対物レンズ４１１、撮像素子４１０等の記録情報を再生する構成要素などが含まれる。
【００７６】
また、再生装置４は、記録メディア１に記録された主情報３０ａを再生照明光を照射することにより取得する主情報再生手段（図８において図示せず）を備える。主情報再生手段には、例えば、図２に表した対物レンズ４１１、撮像素子４１０等の記録情報を再生する構成要素などが含まれる。
【００７７】
また、図８に表したように、再生装置４は、記録情報取得手段４０から取得した波長情報３１ａを用いて記録メディア１の温度と再生用の照明光（再生照明光４０２）の入射角とを制御する制御部４４を備える。制御部４４は、温度決定手段４４Ａと、入射角決定手段４４Ｂと、を有する。温度決定手段４４Ａは、参照光３０２の波長λ１と再生照明光４０２の波長λ２との差に基づいて、干渉パターンの再生に適した記録メディア１の温度である「照準温度ＴＡ」を決定する。また、入射角決定手段４４Ｂは、参照光３０２の波長λ１と再生照明光４０２の波長λ２との差に基づいて、干渉パターンの再生に適した再生照明光４０２の入射角である「照準入射角θＡ」を決定する。なお、温度決定手段４４Ａ及び入射角決定手段４４Ｂは一体化した構成にしてもよい。
【００７８】
なお、図２に表したように、再生装置４は、再生照明光４０２の波長λ２を検知する波長検知手段２３０をさらに備えてもよい。  
制御部４４は、例えば図２に表したコントローラ２６０とすることができる。コントローラ２６０については、後に詳述する。
【００７９】
また、図８に表したように、再生装置４は、制御部４４から温度に関する指示情報４４ａを取得して記録メディア１の温度を制御する温度制御手段４５を備える。温度制御手段４５には、例えば図２に表した温度制御回路２４１及び温度調節手段２４２が含まれる。そして、温度制御手段４５は、記録メディア１の温度が照準温度ＴＡと略同一になるように記録メディア１の温度を制御する。また、再生装置４は、記録メディア１の温度を検知する温度センサ２４０をさらに備えてもよい。
【００８０】
また、図８に表したように、再生装置４は、制御部４４から入射角に関する指示情報４４ｂを取得して再生照明光４０２の入射角を制御する入射角制御手段４６を備える。入射角制御手段４６には、例えば図２に表した入射角制御回路２５１及びガルバノミラー２２２が含まれる。そして、入射角制御手段４６は、再生照明光４０２の入射角が照準入射角θＡと略同一になるように再生照明光４０２の入射角を制御する。
【００８１】
また、図８に表したように、記録情報取得手段４０は、記録時における記録メディア１の温度Ｔ１の情報（温度情報３２ａ）がさらに記録された記録メディア１から温度情報３２ａを取得してもよい。この場合、温度決定手段４４Ａは、記録温度Ｔ１をさらに用いて照準温度ＴＡを決定することができる。
【００８２】
そして、再生装置４は、記録メディア１の温度及び再生照明光４０２の入射角について前述した制御を行いつつ、再生照明光４０２を記録メディア１に照射して、干渉パターンから回折された再生光４０４を生成する。この再生光４０４を処理することにより、主情報３０ａが取得される。
【００８３】
このように、再生装置４は波長情報３１ａ、及び必要に応じ温度情報３２ａを記録メディア１から取得し、これら情報を用いて適切に記録メディア１の再生を行うことができる。
【００８４】
次に、再生動作について詳細に説明する。  
まず、図２及び図９のステップＳ４１で示すように、干渉パターンとして記録された主情報３０ａと、波長情報３１ａと、が記録された記録メディア１を再生装置４の所定の場所に設置する。記録メディア１への記録及び記録メディア１の再生は、記録時と再生時とで同じ装置（記録機能及び再生機能を併有する装置）を用いて行ってもよく、異なる装置を用いて行ってもよい。
【００８５】
その後、図９のステップＳ４２で示すように、再生装置４は、記録メディア１のリードイン領域１０５、ヘッダ領域１１１などから参照光３０２の波長λ１の情報（波長情報３１ａ）を取得する。波長情報３１ａがホログラム情報として記録されている場合は、次の方法で波長情報３１ａを取得することができる。
【００８６】
まず、図２の矢印Ｑで示すように、レーザからのコヒーレントな光４０３ｂをビームスプリッタ２２１で分割する。分割光の１つは、矢印Ｒで示すように再生照明光４０２の生成に用いることができ、分割光の他の１つは、矢印Ｓで示すように波長検知手段２３０に入射させ、再生照明光４０２の波長λ２を取得するのに用いることができる。
【００８７】
その後、図１に関して前述した参照光３０２の生成及び照射方法と同様の方法により、再生照明光４０２を生成し記録メディア１に照射する。  
すなわち、図２の矢印Ｒで示す光４０３ｂをガルバノミラー２２２で反射させて、再生照明光４０２を生成する。そして、矢印Ｔ、Ｕで示すように再生照明光４０２を記録メディア１の所定場所、例えばリードイン領域１０５、ヘッダ領域１１１など、に照射し、当該領域に記録された干渉パターンにより回折された再生光４０４を生成する。
【００８８】
再生照明光４０２は、矢印Ｉ及びＸで示すように、入射角制御回路２５１を用いてガルバノミラー２２２を回転駆動するなどして入射角を変えながら記録メディア１へ照射することができる。これにより、波長情報３１ａを確実に取得することができる。なお、図１に関して前述したように、コントローラ２６０から入射角制御回路２５１に指示情報２２ｂを伝送し、入射角制御回路２５１は指示情報２２ｂに基づきガルバノミラー２２２の駆動を制御する構成にしてもよい。また、再生照明光４０２は、リレーレンズ２２３を介して記録メディア１に入射する構成にすることができる。
【００８９】
また、波長情報３１ａを取得する際に記録メディア１の温度が所定の温度、例えば波長情報３１ａを取得し易い標準的な温度（２５℃など）、になるように調節してもよい。この温度調節は、図１に関して前述したように、コントローラ２６０、温度制御回路２４１、温度センサ２４０、及び温度調節手段２４２を用いて行うことができる。
【００９０】
その後、図２の矢印Ｖ、Ｗで示すように、再生光４０４を対物レンズ４１１で略平行光とする。そして、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）あるいはＣＣＤ（Charge Coupled Device）の撮像素子４１０は、再生光４０４を２次元画像として受光する。その後、この２次元画像をデコーダ（図示せず）によりデコードして波長情報３１ａを取得する。このようにして、記録時に用いられた参照光３０２の波長λ１を取得する。
【００９１】
記録メディア１に温度情報３２ａや他の記録条件（情報光３０１や参照光３０２の入射角、記録層１０１の線膨張係数、記録層１０１の屈折率など）がホログラム情報として記録されている場合は、同様の要領でこれら情報を取得することができる。なお、記録時の温度などが規格で定められているなどの場合は、温度情報３２ａなどを取得する必要はない。  
その後、図２の矢印Ｐで示すように、波長情報３１ａ、及び必要に応じ温度情報３２ａなどをコントローラ２６０に伝送する。
【００９２】
その後、図９のステップＳ４３で示すように、再生装置４は再生照明光４０２の波長λ２の情報を取得する。例えば、図２の矢印Ｓで示すように、ビームスプリッタ２２１で分割された光４０３ｂの１つを波長検知手段２３０に入射させ、再生照明光４０２の波長λ２を取得することができる。光４０３ｂの波長は再生照明光４０２の波長と同じであるため、波長検知手段２３０で光４０３ｂの波長を取得することにより再生照明光４０２の波長λ２を取得することができる。
【００９３】
なお、光４０３ｂの波長が変動せず別の手法により光４０３ｂの波長を取得することができる場合には、波長検知手段２３０を設ける必要はない。これに伴い、ビームスプリッタ２２１を設ける必要もなく、光４０３ｂは全て再生照明光４０２の生成に用いることができる。
【００９４】
その後、図２の矢印Ｋで示すように、再生照明光４０２の波長λ２の情報をコントローラ２６０に伝送する。  
このように、コントローラ２６０は、参照光３０２の波長λ１の情報と、再生照明光４０２の波長λ２の情報と、を取得する。
【００９５】
その後、図９のステップＳ４４で示すように、再生装置４は、参照光３０２の波長λ１と再生照明光４０２の波長λ２との差Δλに基づいて、照準温度ＴＡと記録時の記録メディア１の温度との差（温度差ΔＴ）と、照準入射角θＡと記録時の参照光３０２の入射角θＲとの差（角度差Δθｙ）と、を決定する。
【００９６】
温度差ΔＴ及び角度差Δθｙ、並びに後述する照準温度ＴＡ及び照準入射角θＡの決定は、図２に表したコントローラ２６０を用いて行うことができる。ここで、コントローラ２６０は、コンピュータプログラムを格納し、決定動作はこのコンピュータプログラムを用いて行ってもよい。コントローラ２６０は、内部にＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）等からなる演算部、ＲＯＭ（Read-Only Memory：読取専用記億装置）及びＲＡＭ（Random Access Memory：ランダムアクセス記憶装置）等からなる主記憶装置、ハードディスク等からなる補助記憶装置、並びに入出力インターフェース等が設けられ、バス等を介してこれらが相互に接続される構成にすることができる。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されているプログラムまたは補助記憶装置からＲＡＭにロードされたプログラムに従って、情報処理を行う。
【００９７】
以下、温度差ΔＴ及び角度差Δθｙの決定方法について説明する。  
図１０は、温度差ΔＴ及び角度差Δθｙの決定方法に用いられるパラメータを説明するための模式断面図である。
【００９８】
まず、温度差ΔＴは、次の式１を用いて算出する。
2010225245.tif 000003
式１において、「γｘ」は記録層１０１の、ｘｙ面内の線膨張係数である。また、「γｚ」は記録層１０１の、ｚ方向の線膨張係数である。このような記録層１０１の物性値は、あらかじめコントローラ２６０などに内設されたメモリに記憶させることができる。
【００９９】
また、式１における「Ｕ」は、次の式２で与えられる。
2010225245.tif 000004
式２において「ΘＲ」は、図１０に表したように記録層１０１における参照光３０２の入射角である。また、「ΘＳ、ｉｎ」は、記録層１０１における情報光３０１の最内光線の入射角である。また、「ΘＳ、ｏｕｔ」は、記録層１０１における情報光３０１の最外光線の入射角である。情報光３０１は対物レンズ３１１で集光するため、光線の場所によりこのように入射角が異なる。
【０１００】
また、角度差Δθｙは、次の式３を用いて算出する。
2010225245.tif 000005
式３において「θＲ」は、図１０に表したように空気中における参照光３０２の入射角である。また、「ｎ」は記録層１０１の屈折率である。屈折率ｎも、線膨張係数γｘ、γｚと同様にあらかじめコントローラ２６０などに内設されたメモリに記憶させることができる。
【０１０１】
また、式３における「Ｖ」は、次の式４で与えられる。
2010225245.tif 000006
ここで、式１及び式３は、記録層１０１の物性値、及び対物レンズ３１１の開口数や入射角などの光学配置で決まる定数α及びβを用いて、それぞれ次の式５及び式６で表すことができる。
ΔＴ＝α・Δλ  （式５）
Δθｙ＝β・ΔＴ＝αβ・Δλ  （式６）
すなわち、再生画像の補償に用いられる制御パラメータである温度差ΔＴと角度差Δθｙとは、いずれも波長差Δλの線形式で記述できる。このため、簡素な制御により本実施形態の効果を発現することができる。
【０１０２】
その後、図９のステップＳ４５に示すように、再生装置４は、照準温度ＴＡ、すなわち「記録時における記録メディア１の温度Ｔ１＋温度差ΔＴ」と、照準入射角θＡ、すなわち「参照光３０２の入射角θＲ＋角度差Δθｙ」と、を決定する。  
記録時における記録メディア１の温度Ｔ１や参照光３０２の入射角θＲは、これらが規格などで定められている場合はその数値を用いることができ、あるいはこれらが記録メディア１に記録されている場合は記録メディア１から取得することができる。
【０１０３】
なお、再生装置４は、必要に応じ、一度決定した照準温度ＴＡや照準入射角θＡをフィードバックしながら照準温度ＴＡや照準入射角θＡを決定してもよい。すなわち、再生装置４は、一旦決定した照準温度ＴＡや照準入射角θＡを用いて画像の再生を行い、画像が適切に再生されているかについて検証を行う。そして、必要に応じ、これら一旦決定した照準温度ＴＡや照準入射角θＡを補正する。このようなフィードバック制御を行い、照準温度ＴＡや照準入射角θＡを精緻に決定することにより、画像をさらに良好に再生することができる。なお、照準温度ＴＡを決定する際には、温度センサ２４０が検出した温度に関する情報を用いてもよい。
【０１０４】
その後、図９のステップＳ４６に示すように、再生装置４は、次の要領で照準温度ＴＡ及び照準入射角θＡを用いて温度及び入射角の制御を行いつつ、再生照明光４０２を記録メディア１に照射する。
【０１０５】
図２の矢印Ｎで示すように、コントローラ２６０は温度制御回路２４１に対し、記録メディア１の温度が照準温度ＴＡと略同一になるように制御する旨の指示情報４４ａを伝送する。温度制御回路２４１は、指示情報４４ａに基づき、矢印Ｌ、Ｍで示すように温度センサ２４０及び温度調節手段２４２を用いて記録メディア１の温度が照準温度ＴＡと略同一になるように制御する。
【０１０６】
また、図２の矢印Ｙで示すように、コントローラ２６０は入射角制御回路２５１に対し、再生照明光４０２の入射角が照準入射角θＡと略同一になるように制御する旨の指示情報４４ｂを伝送する。入射角制御回路２５１は、指示情報４４ｂに基づき、矢印Ｉ、Ｘで示すようにガルバノミラー２２２を駆動して再生照明光４０２の入射角が照準入射角θＡと略同一になるように制御する。
【０１０７】
なお、記録メディア１の温度の制御と、再生照明光４０２の入射角の制御とは、同時に行ってもよく、別々の時間に行ってもよい。後者の場合、これら制御の順序は問わない。すなわち、記録メディア１の温度制御を先に行ってもよく、逆に再生照明光４０２の入射角制御を先に行ってもよい。  
そして、このような制御を行いつつ、図２の矢印Ｔ、Ｕで示すように再生照明光４０２を記録メディア１の所定場所、例えばデータ領域１０６、に照射し、回折された再生光４０４を生成する。
【０１０８】
その後、図９のステップＳ４７に示すように、画像、すなわち干渉パターンとして記録された主情報３０ａの再生を行う。この再生は、図９のステップＳ４２に関して前述した方法と同様の方法により行うことができる。
【０１０９】
すなわち、図２の矢印Ｖ、Ｗで示すように、再生光４０４を対物レンズ４１１で略平行光とする。そして、撮像素子４１０は、再生光４０４を２次元画像として受光する。その後、この２次元画像をデコーダ（図示せず）によりデコードして主情報３０ａを取得する。  
以上のようにして、主情報３０ａを再生することができる。
【０１１０】
（ホログラム記録再生装置）
本実施形態に係る記録装置３及び再生装置４は、図１及び図２に表したように組み合わせてもよい。すなわち、本実施形態に係るホログラム記録再生装置２は、第１の記録メディア１に第１の情報光３０１と第１の参照光３０２とを入射させ第１の情報光３０１と第１の参照光３０２との干渉に対応した第１のパターンとして、第１の主情報３０ａを第１の記録メディア１に記録する主情報記録手段３０と、第１の参照光３０２の波長に関する情報を第１の記録メディア１に記録する波長情報記録手段３１と、を備える。  
また、ホログラム記録再生装置２は、主情報記録手段３０などにより第２の情報光３０１と第２の参照光３０２との干渉に対応した第２のパターンとして記録された第２の主情報３０ａと、波長情報記録手段３１などにより記録された、記録時における第２の参照光３０２の波長に関する情報と、が記録された第２の記録メディア１から第２の参照光３０２の波長に関する情報を取得する手段と、第２の記録メディア１に記録された主情報３０ａを再生照明光４０２を照射することにより取得する主情報再生手段と、第２の参照光３０２の波長と再生照明光４０２の波長との差に基づいて、第２のパターンの再生に適した第２の記録メディア１の温度（照準温度ＴＡ）を決定する温度決定手段４４Ａと、第２の参照光３０２の波長と再生照明光４０２の波長との差を用いて、第２のパターンの再生に適した再生照明光４０２の入射角（照準入射角θＡ）を決定する入射角決定手段４４Ｂと、第２の記録メディア１の温度を制御する温度制御手段４５と、再生照明光４０２の入射角を制御する入射角制御手段４６と、を備える。そして、温度制御手段４５は、第２の記録メディア１の温度が照準温度ＴＡと略同一になるように第２の記録メディア１の温度を制御し、入射角制御手段４６は、再生照明光４０２の入射角が照準入射角θＡと略同一になるように再生照明光４０２の入射角を制御する。
【０１１１】
上記で、第１の記録メディア１と第２の記録メディア１とは、同じでもよく、異なってもよい。これらが同じ場合、第１の情報光３０１と第２の情報光３０１とは同じであり、第１の参照光３０２と第２の参照光３０２とは同じであり、第１のパターンと第２のパターンとは同じであり、第１の主情報と第２の主情報とは同じである。逆に、第１の記録メディア１と第２の記録メディア１とが異なる場合は、これらはそれぞれ一般に異なる。
【０１１２】
ホログラム記録再生装置２の構成要素の詳細、並びに記録動作及び再生動作の詳細については、図１及び図２などに関して前述した通りである。
【０１１３】
（本実施形態の効果）
次に、本実施形態の効果について、比較例及び実施例を用いて図１１〜図１６を参照しつつ説明する。
【０１１４】
（再生画像強度マップ）
まず、本実施形態の効果について図１１を参照しつつ概念的に説明する。  
図１１は、本実施形態に係るホログラム再生方法（劣化再生画像補償法）を概念的に説明するための模式グラフ図である。
【０１１５】
図１１において、横軸には参照光３０２の波長λ１と再生照明光４０２の波長λ２の波長差Δλ（＝λ２−λ１）をとり、縦軸には参照光３０２の入射角θＲと再生照明光４０２の入射角θＰとの差Δθｙ（＝θＰ−θＲ）をとる。図１１のグラフは、これら２つのパラメータΔλ及びΔθｙに対する再生画像強度を表している。すなわち、「再生画像強度マップ」と呼ぶことができる。
【０１１６】
図１１の斜線領域は、再生画像強度が大きくなる領域を表している。これを、「最適領域５００」と呼ぶこととする。また、黒丸の点は、再生時にとりうるΔλ及びΔθｙの組合せを表している。これを、「再生時ポイント５０１」と呼ぶこととする。
【０１１７】
図１１（ａ）は、参照光３０２の波長λ１と再生照明光４０２の波長λ２とが同じ値である場合の再生画像強度マップを表している。このように記録時と再生時とで波長差がない場合は、補償を行わなくても、すなわち再生時ポイント５０１が「Δλ＝０」且つ「Δθｙ＝０」の位置にあるときでも、再生時ポイント５０１は最適領域５００内に存在する。すなわち、再生画像の強度は適切に確保され、全面再生が可能である。
【０１１８】
一方、図１１（ｂ）は、参照光３０２の波長λ１と再生照明光４０２の波長λ２とが異なる場合の再生画像強度マップを表している。ここでは、Δλが負の場合を示した。このように記録時と再生時とで波長差がある場合は、再生時ポイント５０１が最適領域５００内に存在せず、再生画像の強度が適切に確保されないことがある。この場合、矢印５０２で示すように再生時ポイント５０１を縦軸方向に動かし、Δθｙの値を調節することができる。すなわち、再生照明光４０２の入射角θＰを参照光３０２の入射角θＲから変えることができる。しかしながら、図示したように、このようなΔθｙの調節だけでは再生時ポイント５０１は最適領域５００内に移動できず、全面再生できないことがある。  
そこで、本実施形態では、さらに別のパラメータである温度を用いて補償を行うこととしている。
【０１１９】
図１１（ｃ）は、記録時と再生時とで記録メディア１の温度を変えた場合の再生画像強度マップを表している。図示したように、記録メディア１の温度を変えると、最適領域５００を移動させることができる。図では、最適領域５００は横軸方向及び縦軸方向ともに負側に移動している。従って、矢印５０３で示すように再生時ポイント５０１を縦軸方向に動かし、再生時ポイント５０１が最適領域５００内に存在するようにすることができる。すなわち、温度変化ΔＴと角度変化Δθｙとを適切に選択することにより、全面再生が可能となる。
【０１２０】
（解析例）
以下、比較例及び実施例における再生画像の解析例について説明する。  
本解析例の前提条件は、次の通りである。  
本解析例では、２つの異なる記録再生装置を用いた。比較例では記録再生装置７Ａ、７Ｂを用い、実施例では記録再生装置２Ａ、２Ｂを用いた。記録再生装置７Ａ及び記録再生装置２Ａについては、レーザ波長（参照光３０２及び再生照明光４０２の波長）は４０５ｎｍであり、記録再生装置７Ｂ及び記録再生装置２Ｂについては、レーザ波長（参照光３０２及び再生照明光４０２の波長）は４０４ｎｍである。なお、波長可変レーザは光学的調整及び波長制御が容易ではなく、また、波長を大きく可変できないなどの困難を伴うため、使用しないものとする。
【０１２１】
装置温度は、記録時・再生時ともに２５℃に一定に制御されているものとする。これにより、記録再生装置７Ａ、７Ｂに載置された記録メディア６の温度、及び記録再生装置２Ａ、２Ｂに載置された記録メディア１の温度も２５℃に制御されている。
【０１２２】
次に、図１２は、本解析例で用いた光学系を表す模式断面図である。  
図１２に表したように、光学系に係るそれぞれの角度は、次の通りである。空気中の情報光３０１の入射角θＳ：−２０度、空気中の参照光３０２の入射角θＲ：４０度、記録層１０１における情報光３０１の最内光線の入射角ΘＳ、ｉｎ：１３．１度、記録層１０１における情報光３０１の最外光線の入射角ΘＳ、ｏｕｔ：−３４．２度、記録層１０１における参照光３０２の入射角ΘＲ：２４．５度。また、対物レンズ３１１の開口数（ＮＡ）は０．６５とし、像面湾曲の低減及び作動距離の確保のため多群レンズを用いている。
【０１２３】
記録メディア６及び記録メディア１については、記録層１０１にはフォトポリマーを用い、基板１０２にはポリカーボネートを用いることとする。記録層１０１の物性値は、次の通りである。線膨張係数γｘ：７．０×１０−４、線膨張係数γｚ：２．０×１０−４、屈折率ｎ：１．５５。また、記録メディア６及び記録メディア１の厚さは、ともに１ｍｍとする。
【０１２４】
記録データについては、記録時にはデータを２次元２値データにエンコードし、記録メディア６または記録メディア１に記録する。再生時には、この２次元２値データを撮像素子４１０で取得し、取得した画像をデコードして元のデータを復元する。  
以上の前提条件の下で、比較例及び実施例について解析を行った。
【０１２５】
（比較例）
図１３は、本実施形態と対比される比較例に係るホログラム記録再生装置７の記録時の動作を例示する模式断面図である。すなわち、図１３は、ホログラム記録再生装置７に含まれるホログラム記録装置８の動作を例示している。  
図１４は、比較例に係るホログラム記録再生装置７の再生時の動作を例示する模式断面図である。すなわち、図１４は、ホログラム記録再生装置７に含まれるホログラム再生装置９の動作を例示している。
【０１２６】
図１３に表したように、比較例に係る記録装置８は記録メディア６に参照光３０２の波長の情報を書き込む手段、例えば図１に表した波長検知手段２３０及びエンコーダ３３１、を備えていない。  
また、図１４に表したように、比較例に係る再生装置９は記録メディア６から参照光３０２の波長の情報を取得し、この情報を用いて記録メディア６の温度及び再生照明光４０２の入射角を制御する手段、例えば図１に表したコントローラ２６０、温度制御回路２４１、温度センサ２４０、温度調節手段２４２、及び入射角制御回路２５１、を備えていない。
【０１２７】
従って、図１３及び図１４に表したように、比較例においては、記録時において記録メディア６に参照光３０２の波長の情報が記録されず、また再生時においてこの情報を基に記録メディア６の温度や再生照明光４０２の入射角が制御されることがない。
【０１２８】
以下、比較例における解析結果について、図１５を参照しつつ説明する。  
図１５は、比較例に係る記録再生装置７（記録装置８及び再生装置９）を用いた場合の再生画像の解析結果を表す模式図である。図示したように、画像は明点及び暗点の２値パターンとしている。
【０１２９】
図１５（ａ）は、記録再生装置７Ａを用いてホログラム情報を記録し、同じ記録再生装置７Ａを用いてホログラム情報を再生した画像を表している。この場合、画像は良好に再生されている。これは、記録時の参照光３０２の波長と再生時の再生照明光４０２の波長とが同一であり、また記録メディア６の温度が一定に保たれているためであると考えられる。
【０１３０】
次に、記録再生装置７Ａで記録した記録メディア６を記録再生装置７Ｂで再生する。この場合、記録時と再生時とで温度が大きく変化しないように温度制御することにより、画像の劣化が抑制されると考えられる。しかしながら、温度を一定に維持したとしても、装置ごとに光学的な環境、例えばレーザ波長、が異なれば、画像が劣化することがあり得る。本解析例では、記録再生装置７Ａと記録再生装置７Ｂとでレーザ波長が異なり、画像が劣化する可能性がある。
【０１３１】
図１５（ｂ）は、記録再生装置７Ａを用いて記録した記録メディア６を記録再生装置７Ｂに移動して、画像補償を一切行わずに再生した画像を表している。この場合、画像が劣化していることがわかる。これは、記録時と再生時とで温度は一定であるが、記録時の参照光３０２の波長（４０５ｎｍ）と再生時の再生照明光４０２の波長（４０４ｎｍ）とが異なり、このために記録時に満たしたブラッグ条件が再生時に満たされず、これにより画像劣化が生じたと考えられる。
【０１３２】
図１５（ｂ）に表したような劣化画像は、再生照明光４０２の入射角を参照光３０２の入射角から微小変化させることで改善されることが知られている（例えば、特許文献２）。  
図１５（ｃ）は、再生照明光４０２の入射角θＰを参照光３０２の入射角θＲから変化させて、すなわち「θＰ＝θＲ＋Δθｙ」として、画像強度が最大となるように最適化した画像を表している。具体的には、Δθｙ＝０．１度とした。この場合、一定の改善効果は見られるものの、画像にむらがある。特に、右側の部分において画像が適切に再生されていない。このようなむらは、情報光３０１は対物レンズ３１１で収束させることから光線の場所により入射角が異なるため、再生照明光４０２の角度を適宜調節しても初期のブラッグ条件が満たされる領域と満たされない領域とが並存するためと考えられる。このため、全面再生するにはさらなる補償を行う必要があると考えられる。
【０１３３】
（実施例）
次に、本実施形態に係る実施例における解析結果について、図１６を参照しつつ説明する。  
図１６は、比較例及び実施例における解析結果を表す模式図である。図１６（ａ）〜（ｃ）は、比較のために図示した比較例における解析結果であり、図１５（ａ）〜（ｃ）と同じ図である。図１６（ｄ）〜（ｇ）は、本実施形態に係る記録再生装置２（記録装置３及び再生装置４）を用いた場合の再生画像の解析結果を表す模式図である。図示したように、いずれも画像は明点及び暗点の２値パターンとしている。
【０１３４】
図１６（ｄ）は、記録再生装置２Ａを用いてホログラム情報を記録し、同じ記録再生装置２Ａを用いてホログラム情報を再生した画像を表している。この場合、画像は良好に再生されている。これは、図１５（ａ）に関して前述したように、記録時と再生時とで波長や温度が同一であることに起因していると考えられる。
【０１３５】
図１６（ｅ）は、記録再生装置２Ａを用いて記録した記録メディア１を記録再生装置２Ｂに移動して、画像補償を一切行わずに再生した画像を表している。この場合、図１６（ｂ）に表した比較例に係る画像と同様に、画像が劣化していることがわかる。これは、図１５（ｂ）に関して前述したように、記録時と再生時とで温度は一定であるが、記録時の参照光３０２の波長（４０５ｎｍ）と再生時の再生照明光４０２の波長（４０４ｎｍ）とが異なるためであると考えられる。
【０１３６】
図１６（ｅ）に表したような劣化画像は、前述したように再生照明光４０２の入射角を参照光３０２の入射角から微小変化させることで改善することができる。  
図１６（ｆ）は、再生照明光４０２の入射角θＰを参照光３０２の入射角θＲから変化させて、すなわち「θＰ＝θＲ＋Δθｙ」として、画像強度が最大となるように最適化した画像を表している。具体的には、Δθｙ＝０．１度とした。この場合、図１６（ｃ）に表した比較例に係る画像と同様に、一定の改善効果は見られるものの、画像にむらがあり、前面再生が実現していない。
【０１３７】
一方、図１６（ｇ）は、本実施形態による制御を行った場合の画像を表している。すなわち、参照光３０２の波長λ１と再生照明光４０２の波長λ２との差Δλ（＝λ２−λ１）を基に温度差ΔＴ及び角度差Δθｙを決定し、これら数値を用いて補償を行った場合の画像を表している。温度差ΔＴは３．４℃（再生時の温度Ｔ２は２８．４℃）であり、角度差Δθｙは−０．１２度（再生時の再生照明光４０２の入射角は３９．８８度）である。これらの値は、十分実現可能な値である。この場合、図示したように画像が全面再生できており、図１６（ｄ）に表した画像と同等に良好に再生できていることが分かる。このように、本実施形態を用いることにより、記録情報を適切に再生することができる。
【０１３８】
なお、本実施例では記録時の温度と再生時の温度とが同一であるとしているが、使用環境によっては温度が変動することも考えられる。かかる場合は、記録メディア１に参照光３０２の波長λ１の他、前述したように記録時の記録メディア１の温度Ｔ１も所定領域に書き込んでおき、再生時にこれら２つのデータを取得する構成とすることにより、さらにロバストなホログラム記録再生装置を構築することができる。
【０１３９】
以上説明したように、本実施形態によれば、ホログラム記録情報を良好に再生することが可能となる。また、記録・再生に際し、機構系や信号処理系に過重の負担をかけることなくこの効果を発現することができる。
【０１４０】
本実施形態に係る記録装置３、再生装置４、及びホログラム記録再生装置２は、民生品の他、放送機関・医療機関・政府機関・金融機関などのアーカイブシステムに好適に用いることができる。後者のような公的機関等で用いる場合には、例えば広い場所を必要とする精度の高い温度制御機構を導入するができ、これにより情報をさらに良好に記録・再生することができる。なお、記録情報には、文書データ、画像データ等様々な情報を用いることができる。
【０１４１】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズ、動作などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
【０１４２】
例えば、図７及び図９に表した流れ図において、本実施形態の趣旨の範囲内でステップの順番を入れ替えてもよい。例えば、図７において、参照光３０２の波長を取得するステップＳ３３や参照光３０２の波長の情報を記録メディア１に記録するステップＳ３４は、主情報を記録メディア１に記録するステップＳ３５の後に行ってもよい。あるいは、図９において、参照光３０２の波長λ１の情報を取得するステップＳ４２は、再生照明光４０２の波長λ２の情報を取得するステップＳ４３の後に行ってもよい。  
また、記録情報は２値データに限られず、多値など様々なデータを用いることができる。
【０１４３】
さらに、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【０１４４】
１  記録メディア
２  記録再生装置
３  記録装置
４  再生装置
６  記録メディア
７  記録再生装置
８  記録装置
９  再生装置
２２ａ  指示情報
２２ｂ  指示情報
３０  主情報記録手段
３０ａ  主情報
３１  波長情報記録手段
３１ａ  波長情報
３２  温度情報記録手段
３２ａ  温度情報
４０  記録情報取得手段
４４  制御部
４４Ａ  温度決定手段
４４ａ  指示情報
４４Ｂ  入射角決定手段
４４ｂ  指示情報
４５  温度制御手段
４６  入射角制御手段
１０１  記録層
１０２  基板
１０５  リードイン領域
１０６  データ領域
１１０  トラック
１１１  ヘッダ領域
２２１  ビームスプリッタ
２２２  ガルバノミラー
２２３、２２３ａ、２２３ｂ  リレーレンズ
２３０  波長検知手段
２４０  温度センサ
２４１  温度制御回路
２４２  温度調節手段
２５１  入射角制御回路
２６０  コントローラ
３０１  情報光
３０２  参照光
３０３ａ、３０３ｂ  光
３１０  空間光変調器
３１１  対物レンズ
３３１  エンコーダ
４０２  再生照明光
４０３ｂ  光
４０４  再生光
４１０  撮像素子
４１１  対物レンズ
５００  最適領域
５０１  再生時ポイント
５０２  矢印
５０３  矢印
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ  矢印
ｆ  破線
Ｇ  矢印
ｇ  破線
Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｎ  矢印
Ｏ  原点
Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓ，Ｔ，Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ  矢印
Δθｙ  角度差（空気中）
θＡ  照準入射角（空気中）
θＰ  再生照明光４０２の入射角（空気中）
ΘＲ  参照光３０２の入射角（記録層１０１中）
θＲ  参照光３０２の入射角（空気中）
θＳ  情報光３０１の入射角（空気中）
ΘＳ、ｉｎ  情報光３０１の最内光線の入射角（記録層１０１中）
ΘＳ、ｏｕｔ  情報光３０１の最外光線の入射角（記録層１０１中）
【図１】
2010225245.tif 000007
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010225245.tif 000011
【図６】
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【図７】
2010225245.tif 000013
【図８】
2010225245.tif 000014
【図９】
2010225245.tif 000015
【図１０】
2010225245.tif 000016
【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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