(57)【要約】【課題】ホログラム記録層の形状（体積）が温度に依存して異なるホログラム記録再生媒体を用いる場合に記録データを高速度で再生できるような記録をする。【解決手段】記録データに応じて変調された信号光１４と参照光１５とを波長可変のレーザ光源１１からの光ビームによって発生させる。記録データを変更することなく、信号光１４と参照光１５とを干渉させて、ホログラム記録再生媒体２０のホログラム記録層の同一領域に異なる記録条件の下で複数個のホログラムを記録するようにした。【選択図】図１
2010008504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録データに応じて変調された信号光と前記信号光とレーザ光源を同一とする参照光とを干渉させて、前記記録データを変更することなく、ホログラム記録再生媒体のホログラム記録層の同一領域に異なる記録条件の下で複数個のホログラムを記録するホログラム記録再生装置。
【請求項２】
前記参照光を前記ホログラム記録層の前記同一領域に照射して発生する回折光から前記記録データを再生する請求項１に記載のホログラム記録再生装置。
【請求項３】
前記レーザ光源からの光ビームの波長を前記複数個のホログラムの各々に対応して変化させる請求項１に記載のホログラム記録再生装置。
【請求項４】
前記光ビームの波長が±１０ｎｍの範囲で変化させられる請求項３に記載のホログラム記録再生装置。
【請求項５】
前記レーザ光源は、複数個の波長の光ビームを同時に出射して前記複数個のホログラムを同時に記録する請求項１に記載のホログラム記録再生装置。
【請求項６】
前記信号光の領域および前記参照光の領域を前記複数個のホログラムの各々に対応して縮小、または、拡大する請求項１に記載のホログラム記録再生装置。
【請求項７】
前記信号光の領域および前記参照光の領域が、基準となる領域の大きさの０．９倍から１．１倍の範囲で縮小、または、拡大する請求項６に記載のホログラム記録再生装置。
【請求項８】
前記ホログラム記録再生媒体の温度を前記複数個のホログラムの各々に対応して変化させる請求項１に記載のホログラム記録再生装置。
【請求項９】
前記ホログラム記録再生媒体の温度を、基準となる温度に対して±２０℃の範囲で変化させる請求項８に記載のホログラム記録再生装置。
【請求項１０】
前記レーザ光源からの光ビームの波長、または、前記信号光の領域および前記参照光の領域の大きさ、または、前記ホログラム記録再生媒体の温度の、少なくとも２つを同時に、前記複数個のホログラムの各々に対応して変化させる請求項１に記載のホログラム記録再生装置。
【請求項１１】
記録データに応じて変調された信号光と前記信号光とレーザ光源を同一とする参照光とを干渉させて、前記記録データを変更することなく、ホログラム記録再生媒体のホログラム記録層の同一領域に異なる記録条件の下で複数個のホログラムを記録するホログラム記録再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラム記録再生装置およびホログラム記録再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高記録密度を達成するとともに、高転送速度で記録データを記録再生することが可能なホログラ記録再生技術が注目を集めている。このようなホログラ記録再生技術では、ホログラム記録再生媒体の厚み方向も活用して記録をおこなうものである。記録に際しては、記録データを２次元の情報であるデータページ情報（１ページの情報）に変換して、データページ情報に応じて参照光と信号光との干渉縞を発生させる。そして、この干渉縞に応じたホログラムをホログラム記録再生媒体の中に形成して、３次元的に、データページ情報を記録するものである。また、再生に際しては、このようにして形成されたホログラムに参照光を照射して回折光を発生させる。そして回折光をイメージセンサにおいて２次元の像（出力像）として得て、データページ情報を再生して、さらに、記録データを再生する。
【０００３】
また、ホログラム記録再生の方式としては、コアキシャル方式と二光束方式とが、代表例として知られている。記録時においては、データページ情報に応じて空間光変調器でレーザ光源からの光ビームを変調して信号光を得るとともに同一のレーザ光源からの光ビームを参照光として得ている。ここで、コアキシャル方式では、このような信号光と参照光とを、同軸状（コアキシャル）に配置して、最終的には、同一の対物レンズを通過させて、ホログラム記録再生媒体に照射されるようにする。そして、信号光と参照光との干渉縞がホログラム記録再生媒体に記録されるようにするものである。また、コアキシャル方式では、再生時においては、レーザ光源からの参照光を、ホログラム記録再生媒体に照射して、参照光と同軸状となる位置関係でホログラム記録再生媒体から回折する回折光（再生光）を得ている。そして、この再生光から、データページ情報を再生して、さらに、記録データが再生されるようにするものである（非特許文献１を参照）。一方、二光束方式とは、記録時においては、信号光と参照光とを別の光路を通過させて両者の各々を独立にホログラム記録再生媒体に照射し、再生時においては、参照光と回折光（再生光）とを別の光路を通過させる方式である。
【０００４】
ホログラム記録再生媒体のホログラムを形成するホログラム記録層の媒質として、例えば、フォトポリマーが採用されている（特許文献１を参照）。しかしながら、このような媒質を用いるホログラム記録層では、温度変化に応じた媒質の収縮・膨張が生じて、３次元的に形成されるホログラム（回折格子）の形状変化（体積変化）が生じてしまう。上述した体積変化が生じると以下の現象が発生する。例えば、記録に用いられた参照光をそのまま照射するとホログラム回折効率の低下、出力像の歪みが起きて、再生される信号データの品質が低下する。この問題に対処するための従来技術として、再生時において、参照光の入射角度、波長などの条件を適切に設定することにより、媒体温度変化による再生像品質の低下を補償する手法が知られている（特許文献２を参照）。特許文献２には、参照パターンの大きさ（参照パターン倍率）を変化させて、参照光の入射条件を変化させる技術が記載されている。また、特許文献３には、レーザ波長を変化することができる波長可変レーザが記載されている。
【０００５】
上述したように温度等が記録時と再生時とでは異なる場合における、従来の温度変化の補償方法においては、より具体的には、例えば、以下のようにしていた。すなわち、データ再生時において、ホログラム記録再生媒体の温度変化量に応じて、再生波長シフト量、参照パターン倍率の最適値を１ページの情報ごとに逐一求めて、最適値を求めた後に再生をおこなっていた。
【特許文献１】特開２００４−２２６８２１号公報
【特許文献２】特開２００７−２４０８２０号公報
【特許文献３】特開２００７−１７８７８０号公報
【特許文献４】特開２００６−２７６３７３号公報
【特許文献５】特開２００６−１１３２９６号公報
【非特許文献１】日経エレクトロニクス２００５年１月１７日号１０６頁〜１１４頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、背景技術のように、再生時において、１ページごとに再生条件の最適化を図る再生方式を採用する場合には、再生完了までの時間に遅延が生じてしまい高速度に記録データを再生することが困難となり、データ転送レートの低下原因となっていた。
【０００７】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑み、ホログラム記録層の形状（体積）、さらには、形成されたホログラムの形状が温度に依存して異なるホログラム記録再生媒体を用いる場合に記録データを高速度で再生することができるようにするホログラム記録再生の技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のホログラム記録再生装置は、記録データに応じて変調された信号光と前記信号光とレーザ光源を同一とする参照光とを干渉させて、前記記録データを変更することなく、ホログラム記録再生媒体のホログラム記録層の同一領域に異なる記録条件の下に複数個のホログラムを記録する。
【０００９】
本発明のホログラム記録再生方法は、記録データに応じて変調された信号光と前記信号光とレーザ光源を同一とする参照光とを干渉させて、前記記録データを変更することなく、ホログラム記録再生媒体のホログラム記録層の同一領域に異なる記録条件の下で複数個のホログラムを記録する。
【００１０】
このホログラム記録再生技術では、記録データに応じて変調された信号光を発生する。また、信号光とレーザ光源を同一とする参照光を発生する。信号光と参照光とを干渉させて、記録データを変更することなく、ホログラム記録再生媒体のホログラム記録層の同一領域に異なる記録条件の下で複数個のホログラムを記録する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のホログラム記録再生技術によれば、記録時において、同一情報を異なる記録条件の下で複数回、多重記録することによって、再生時においては、高速度で再生することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を説明するが、説明に先立ち、以下で用いる用語の説明をする。ホログラム記録再生装置の用語には、ホログラム記録再生媒体にホログラムを記録する機能を有するホログラム記録装置と、ホログラム記録再生媒体に記録されたホログラムから記録データを再生する機能を有するホログラム再生装置と、が含まれる。また、ホログラム記録再生装置の用語には、ホログラム記録再生媒体にホログラムを記録するとともに、記録された記録データを再生する機能を有するホログラム記録および再生装置が含まれる。また、ホログラム記録再生方法の用語には、ホログラムを記録する方法と、ホログラムを再生する方法と、ホログラムを記録および再生する方法とが含まれる。また、ホログラム記録再生技術の用語には、ホログラム記録再生装置とホログラム記録再生方法とが含まれる。
【００１３】
（実施形態のコアキシャル方式のホログラム記録再生装置）。
コアキシャル方式のホログラム記録再生装置は、後述する信号光と参照光との各々について、光ビームの光路を共有することによって、光学系の簡略化ができることを特徴とするホログラム記録再生装置である。
【００１４】
図１に、コアキシャル方式のホログラム記録再生装置の一実施形態を示す。図１では、光学部材からなるコアキシャル光学系を中心としてホログラム記録再生装置１が模式的に示されている。
【００１５】
まず、ホログラムの記録をおこなうホログラム記録装置に関する部分について説明をする。コアキシャル光学系では、ホログラム記録再生媒体２０に対する記録の動作に寄与する以下の光学部材を具備する。レーザ光源１１、コリメートレンズ１２、透過型液晶等で構成される空間光変調器１３、リレーレンズ１６、位相変調素子１７、倍率調整用の倍率調整用リレーレンズ１８、対物レンズ１９が主要なる光学部品である。さらに、これらの光学部品のいくつかを制御する制御部３０を備えており、制御部３０は外部装置に接続されている。
【００１６】
レーザ光源１１からの光ビームは、コリメートレンズ１２で平行光とされ、空間光変調器１３を透過する。空間光変調器１３は、アレイ状に空間分割された領域（ピクセル）ごとに光ビームの透過と遮蔽を制御することができる素子である。そして、制御部３０は空間光変調器１３のアレイ状の各ピクセルを制御して、記録データに応じた信号光パターンと参照光パターンとを空間光変調器１３に表示する。
【００１７】
図２は、空間光変調器１３に表示される信号光パターン１３ａと参照光パターン１３ｂとの一例を模式的に示すものである。このパターンでは、より中心にちかい部分が信号光パターン１３ａ、その周りを参照光パターン１３ｂで囲っているというパターンを採用している。
【００１８】
空間光変調器１３を通過した光ビームは、信号光１４と、参照光１５とに領域分割されて強度変調された光ビームとなる。この強度変調された光ビームは、リレーレンズ１６を通過して共役像を結像する。そして、リレーレンズ１６によって形成される結像面の位置に位相変調素子１７が配設されている。位相変調素子１７は、対物レンズ１９を経てホログラム記録再生媒体２０に集光される光スポットの位置を拡散させて、狭い領域にのみホログラムが形成されるのを防止する機能を有するものである（特許文献４を参照）。また、対物レンズアクチュエータ２５は、対物レンズ１９をフォーカス方向（ホログラム記録再生媒体２０の厚さ方向）、ラジアル方向（ホログラム記録再生媒体２０が円盤状である場合には内外周方向）に移動させて、記録されるホログラムの位置を特定する。図１おいては、図示されていないが、ホログラム記録再生媒体２０を回転等させて、タンジェンシャル方向の位置決めをおこなうためのアクチュエータも具備されている。
【００１９】
位相変調素子１７を通過した光ビームは、倍率調整用リレーレンズ１８を通過し、対物レンズ１９によって、ホログラム記録再生媒体２０の内部のホログラム記録層において集光される。このとき信号光１４と参照光１５とが交差することにより、干渉縞を形成する。この干渉縞によってホログラムが形成される。以上がコアキシャル方式ホログラムにおける信号記録の過程である。なお、ホログラム記録再生媒体２０は温度制御槽２１の内部に設置されており、常にその温度が制御されている状態にある。温度制御槽２１の温度は温度検出器３１で検出され、制御部３０で検出された温度に応じてペルチェ素子３２を制御して所望の温度とされる。倍率調整用リレーレンズ１８については、別に後述する。
【００２０】
次に、ホログラム記録再生媒体２０から記録データの再生をおこなうホログラム再生装置に関する部分について説明をする。コアキシャル光学系では、ホログラム記録再生媒体２０に記録されたホログラムから記録データを再生する作用に寄与する以下の光学部材を具備する。レーザ光源１１、コリメートレンズ１２、空間光変調器１３、リレーレンズ１６、位相変調素子１７、倍率調整用リレーレンズ１８、対物レンズ１９、集光レンズ２２、アレイ型光検出器２３が主要なる光学部材である。アレイ型光検出器２３としては、シーシーデー（CCD）やシーモス（CMOS）などの撮像素子が使われる。
【００２１】
レーザ光源１１を出射し、コリメートレンズ１２を通過した光ビームが空間光変調器１３に入射する。再生の場合には、制御部３０は、信号光パターン１３ａのピクセルをすべて不透過部とするように制御する。これによって、信号光１４の領域は遮蔽され光量ゼロとなり、強度変調された参照光１５のみが発生する。参照光１５は、リレーレンズ１６、位相変調素子１７、倍率調整用リレーレンズ１８、対物レンズ９を通過し、ホログラム記録再生媒体２０のホログラム記録層に形成されたホログラムに集光される。そして、ホログラムでの回折光が集光レンズ２２を通過して、ホログラムの形状に応じた光強度パターンとして、アレイ型光検出器２３の撮像面に結像する。また、集光レンズアクチュエータ２６は、集光レンズ２２をフォーカス方向、ラジアル方向に移動させて、回折光をホログラム記録層のどの領域から得るかを特定する。
【００２２】
上述した記録再生の過程が一般的な記録再生過程であるが、実施形態のホログラム記録再生装置１では、以下のパラメータを変化させることができるようになされている。レーザ光源１１は波長可変レーザ光源として形成されおり、出射する光ビームの波長を変化させることができる。また、倍率調整用リレーレンズ１８は、生成される強度/位相変調パターンの共役像の倍率を変化させることができる。また、温度制御槽２１は、ホログラム記録再生媒体２０の温度を変化させることができる。
【００２３】
（実施形態の要部）。
実施形態のホログラム記録再生の技術の要部は、記録に際しては、記録条件を種々に変化させて、異なる記録条件の下で、同一の記録データ、すなわち、同一のデータページ情報を複数回多重記録する点である。これによって、ホログラム記録再生媒体のホログラム記録層の同一の領域に複数個の同一情報を有するホログラムが形成されるのである。一方、再生に際しては、ホログラム記録再生装置にとって好適なる所定の再生条件によって再生をおこなうものである。このようにして、種々の記録条件の下で多重記録した場合においては、再生の条件を、一定の条件に固定したとしても、多数のホログラムの中には良好なる再生特性を得ることができるものもある。その結果、再生時における試行錯誤が必要なく、再生時の転送レートが向上する。上述した実施形態の要部の内容を以下により詳しく説明する。
【００２４】
通常の記録再生の過程における初期的な、ばらつきについて、まず説明をする。ホログラム記録再生媒体２０をリムーバブル媒体として使用する場合には、ホログラム記録再生装置が有する個体ごとの個体差に応じてホログラムの形状（体積）に差異が生じる。また、ホログラム記録再生媒体２０の記録時点における温度に応じて、ホログラム記録層の体積の異なりが生じる。すなわち、温度に応じて、記録前のホログラム記録層の膨張・収縮の度合いが異なり、その結果、形成されたホログラムの形状にも差異が生じることとなる。また、経時的なばらつきについては、ホログラム記録再生媒体２０の記録時における温度と再生時における温度との温度差に応じてホログラムの形状変化（体積変化）が生じる。この点については、上述した特許文献２にも記載されている。
【００２５】
良好なる再生特性を得るためには、再生時に、ホログラム記録再生媒体２０が記録された時点における種々の記録条件（例えば、温度等）を考慮して再生をおこなうのが通常用いられる手法である。しかしながら、一般的には記録条件をホログラムの記録後に知ることは困難であるために、再生時において、複数回の試行錯誤を繰り返して、最も再生特性が良好となる条件を探すのである。このように繰り返して再生することによって、再生時において、記録データが再生されるまでの時間の遅延は大きくなり、高速なる再生の動作が妨げられることとなる。つまり、データ転送レートが低下するのである。
【００２６】
実施形態のホログラム記録再生の技術では、記録条件を変化させて複数回の多重記録（複数回多重記録）をおこなう。そして、再生時には、例えば、１回の少ない回数の再生の動作によって、複数回多重記録された記録データの中で回折効率が最も高いホログラムからの回折光によって良好なる再生をすることができる。そして、データ転送レートの高い、高速なる再生の動作がおこなえる。
【００２７】
ここで、実施形態では、ホログラム記録再生媒体２０の温度、レーザ光源１１からの光ビームの波長、記録光参照光の入射角度を記録条件として、これらの記録条件を変化させて多重記録する方式を採用している。以下に順にこれらについて具体的な技術内容を説明する。
【００２８】
（レーザの波長を異ならせて複数のホログラムを記録する技術）。
レーザの波長を順次変化（波長シフト）させて、ホログラムをホログラム記録層に重ね書きすることでホログラム記録再生媒体２０の温度変化に対する耐性を改善できる。すなわち、ホログラム記録再生媒体２０のホログラム記録層にホログラムを記録した後に温度変化が生じて、再生時に異なる温度となっても、１回の再生で良好なる再生特性を得ることができる。具体的には以下のようにしてホログラムを記録する。第１レーザ波長のレーザ光をレーザ光源１１から出射して第１ホログラムを記録後に、ホログラム記録層の同一領域に、第１レーザ波長と異なるレーザ波長によって第２ホログラムを記録する。ホログラムの多重の数は２個に限られず、それまでに、同一領域における記録に用いた波長とは異なる波長のレーザ光を用いて、第３ホログラム、第４ホログラムと任意の複数個のホログラムを同一領域に形成できる。
【００２９】
このとき、例えば、波長シフトの方向は以下のように設定する。
（１）媒体温度の上昇に対する耐性を向上させる場合は記録波長を順次、長波長側にシフトして、各ホログラムを記録する。
（２）媒体温度の下降に対する耐性を向上させる場合は記録波長を順次、短波長側にシフトして、各ホログラムを記録する。
【００３０】
図３は、可変波長レーザであるレーザ光源１１の一実施例としての外部共振型レーザを模式的に示す図である。このような外部共振型レーザについては、特許文献３に詳しく説明がなされているので、詳細な説明は省略する。半導体レーザ１１１からの光ビームはコリメートレンズ１１２を通過して、グレーテイング１１４で屈折して出力される。ここで、レーザ光源１１からの光ビームに対するグレーテイング１１４の角度は、制御部３０からの信号に応じてモータ１４１によって制御され、グレーテイング１１４の角度に応じて、出射するレーザ光の波長は変化する。このようなレーザ光源１１を用いることによって、所望の波長のレーザ光が得られる。なお、このような外部共振型レーザからの光ビームが平行光として得られる場合には、図１に示すコリメートレンズ１２は必ずしも必要とはされない。
【００３１】
以下に、いくつかの計算例と測定例（実験例）を示しながら、本方式の有効性について説明をする。 
【００３２】
実施形態の説明に先立ち、まず、１個のホログラムの記録再生特性について図４を参照して説明する。図４は、ホログラム記録再生媒体２０の温度が変化した場合の、レーザ波長に対する回折効率の計算例を示すものである。図４は１個のホログラムのみが記録される場合の記録再生特性であり、レーザ波長を４１０ｎｍ（ナノメータ）とし、基準温度において記録したホログラムを基準温度の±３０℃の範囲の温度下において再生する場合における回折効率を示すものである。ここで、基準温度（δT＝０℃）は２５℃である。この計算例の結果は、実験結果とも一致している。
【００３３】
図４に実線で示すグラフは基準温度と同じ温度下で再生する場合におけるレーザ波長に対する回折効率を示すものである。また、太い破線で示すグラフは基準温度よりも１０℃高い温度下で再生する場合におけるレーザ波長に対する回折効率を示すものである。また、太い一点鎖線で示すグラフは基準温度よりも２０℃高い温度下で再生する場合におけるレーザ波長に対する回折効率を示すものである。また、太い二点鎖線で示すグラフは基準温度よりも３０℃高い温度下で再生する場合におけるレーザ波長に対する回折効率を示すものである。図４に示すように、再生時の温度が上昇するに従って、回折効率を最大とするレーザ波長が長くなるとともに、回折効率は低下する。
【００３４】
また、細い破線で示すグラフは基準温度よりも１０℃低い温度下で再生する場合におけるレーザ波長に対する回折効率を示すものである。また、細い一点鎖線で示すグラフは基準温度よりも２０℃低い温度下で再生する場合におけるレーザ波長に対する回折効率を示すものである。また、細い二点鎖線で示すグラフは基準温度よりも３０℃低い温度下で再生する場合におけるレーザ波長に対する回折効率を示すものである。図４に示すように、再生時の温度が低下するに従って、回折効率を最大とするレーザ波長が短くなるとともに、回折効率は全体として低下する。
【００３５】
図４の各グラフから見て取れるように、記録時と再生時とでホログラム記録再生媒体の温度が異なる場合には、両者の温度差が１０℃程度であっても、再生時におけるレーザ波長を変更しなければ良好なる回折効率が得られない。図４に示すグラフは、ホログラムを記録する記録層がある特定の媒質における例であり、ホログラム記録層を形成する媒質が異なると異なるグラフが得られる。例えば、波長半値幅がより狭い媒質を用いる場合には、１０℃よりも小さい温度差でも再生時におけるレーザ波長を変更しなければ良好なる回折効率が得られない。また、波長半値幅がより広い媒質を用いる場合には、10℃よりも大きい温度差でも再生時におけるレーザ波長を変更しなくても良好なる回折効率が得られる。
【００３６】
上述したように、波長半値幅を広くすることによって大きい温度差でも再生時におけるレーザ波長を変更することなく良好なる回折効率が得られることが明らかとなった。実施形態では、ホログラム記録層を形成する媒質ではなく、記録方法を工夫することによって波長半値幅を広くしている。以下、どのようにして、波長半値幅を広くするかについて説明をする。
【００３７】
図５は、実施形態の多重記録を採用する場合のレーザ波長に対する回折効率を示す図である。図５の実線で示すグラフは、２個のホログラムを多重記録した場合における、レーザ波長に対する回折効率の計算例を示すものである。多重記録は、波長λ１を用いて第１ホログラムを記録し、波長λ１よりもより長い波長である波長λ２を用いて第２ホログラムを記録することによっておこなわれている。図５の破線で示すグラフは、第１ホログラムのみを記録した場合のレーザ波長に対する回折効率である。また、図５の一点鎖線で示すグラフは、第２ホログラムのみを記録した場合のレーザ波長に対する回折効率である。ここで、波長λ１は、例えば、４０５ｎｍである。ここで、回折効率については、第１ホログラムまたは第２ホログラムのみを記録し、再生する場合の最大回折効率を１とする正規化がおこなわれている。
【００３８】
第１ホログラムのみを記録した場合には、回折効率が最大となるレーザ波長は、波長λ１であり、回折効率が０になる長波長側のレーザ波長（第１ヌル点）は波長λ３である。また、第２ホログラムのみを記録した場合には、回折効率が最大となるレーザ波長は、波長λ２であり、回折効率が０になる短波長側のレーザ波長（第２ヌル点）は波長λ４である。ここで、波長λ２＝（波長λ１＋波長λ３）/２の関係が成立するように選定している。
【００３９】
ここで、記録データを再生する能力は、回折効率に大きく関係をしている。すなわち、回折効率が高いほど記録データ（生の記録データ）を再生する場合の誤り率は小さなものとなる。しかしながら、最終的には、制御部３０において、生の記録データを誤り訂正回路によって誤り訂正する処理がおこなわれるので、ある範囲では、生の記録データの誤り率の悪化が直ちに記録データの誤りを引き起こすものではない。
【００４０】
実験結果によれば、ある誤り訂正方式（誤り訂正符号、誤り訂正ストラテジー）の一例では、正規化された回折効率の値が０．８以上である場合にデータ誤りが生じないことが確認された。勿論、この０．８という値は、制御部３０に配された誤り訂正回路の訂正能力にも依存するものである。例えば、より、効果の高い誤り訂正方式を採用する場合には、より小さな回折効率、例えば、正規化された回折効率が０．６程度であってもデータ誤りを生じることなく、記録データを再生できることとなる。
【００４１】
図５の実線で示す結果から、このようにして、波長λ１と波長λ２とを用いる場合には以下の効果があることが分かる。波長λ１で１回だけ記録する場合に、正規化された回折効率が０．８以上を確保できる波長幅はΔ１(図５を参照)である。また、波長λ２波長で１回だけ記録する場合に、正規化された回折効率が０．８以上を確保できる波長幅はΔ２(図５を参照)である。一方、波長λ１と波長λ２の２つの波長で多重記録する場合には、正規化された回折効率が０．８以上を確保できる波長幅は（Δ１＋Δ２）と拡大している。ここで、Δ１とΔ２とは、略等しいので、２つの波長で同一の情報を多重記録する場合には、波長幅が２倍に拡大したことと等しいものとなっている。
【００４２】
基本的には、波長λ１と波長λ２との波長間隔を大きくするほど波長幅が拡大して温度耐性を広げられると予想される。しかしながら、波長λ１で記録した場合のグラフと波長λ２で記録した場合のグラフとの重なりが小さくなるため、二つのホログラムからの回折光の重ね合わせの結果としては回折効率が低くなる場合もある。
【００４３】
図６は、２個のホログラムを多重記録した場合における、レーザ波長に対する回折効率の計算例を示すものであるが、図５とは異なる波長の設定を示す図である。図６の実線で示すグラフは、２個のホログラムを多重記録した場合における、レーザ波長に対する回折効率の計算例を示すものである。図６の破線で示すグラフは、波長λ５で第１ホログラムのみを記録した場合のレーザ波長に対する回折効率である。また、図５の一点鎖線で示すグラフは、波長λ６で第２ホログラムのみを記録した場合のレーザ波長に対する回折効率である。ここで、図６に示す各グラフは、波長λ６＝２×（波長λ５＋波長λ７）/３の関係が成立するように、波長λ５と波長λ６とを設定する場合における、レーザ波長に対する回折効率のグラフである。波長λ７は、回折効率が０になる長波長側のレーザ波長（第１ヌル点）である。
【００４４】
図６に示すように、このように、波長λ５と波長λ６とを設定する場合には、多重記録をすることによって回折効率は、却って、低下している。これは、複数のホログラムを多重記録した後の回折効率は、単純に各ホログラムの回折効率の強度和というわけではないからである。図６は、再生される回折信号光の位相変化も考慮して、波長λ５と波長λ６とを設定する必要があることを示している。
【００４５】
図６の実線で示す結果から、このように、波長λ５と波長λ６とを設定する場合には以下の効果があることが分かる。波長λ５で１回だけ記録する場合に、正規化された回折効率が０．８における波長幅はΔ３(図６を参照)である。また、波長λ６波長で１回だけ記録する場合に、正規化された回折効率が０．８における波長幅はΔ４(図６を参照)である。一方、波長λ５と波長λ６の２つの波長で多重記録する場合には、正規化された回折効率が０．８以上を確保できる波長幅は０である。つまり、正規化された回折効率が０．８以上でないと誤り訂正が適切にできない場合には、再生された記録データが誤りを生じることとなる。一方、多重記録において、正規化された回折効率が０．６における波長幅は、図５に実線で示すグラフにおけるものよりも拡大している。つまり、誤り訂正能力がより高く、回折効率が０．６以上であれば誤り訂正が可能な場合には、図６に示すように、図５に示すよりも、より広い波長幅の範囲で記録データが誤りなく再生可能であることを示している。
【００４６】
以上においては、２つのレーザ波長を用いて２回の多重記録をする場合について説明をしたが、２回ではなく、３回、４回、さらに、多くの数の複数回の同一情報の多重記録においても、同様な作用効果を生じさせることができる。一般的には、同一情報を多重記録する回数が増加するほど、１枚のホログラム記録再生媒体２０に記録できる情報量の総量は減少するものの、多重記録の回数が多いほど再生可能な波長幅は加算的に拡大されて、良好なる再生特性を得ることができる。実施形態では、レーザ波長の変化幅が±１０ｎｍの範囲内で多重記録をおこなっている。
【００４７】
上述した記録を、ホログラム記録再生装置１においてどのようにしておこなうかについて簡単に説明をする。
（１）制御部３０は、レーザ光源１１を制御して、波長λ１の光ビームを出射する。
（２）制御部３０は、空間光変調器１３を制御して記録データに応じたパターン（信号光パターンおよび参照光パターン）を空間光変調器１３に表示する。
（３）制御部３０は、対物レンズアクチュエータ２５を制御して、ホログラム記録再生媒体２０のホログラム記録層の所定位置に光スポットを集光して、参照光と信号光との干渉縞を生じさせて、第１ホログラムを形成する。なお、光スポットを所定位置に集光する方法は、周知技術である各種サーボ方式を用いることができるのでその説明は省略する。
（４）制御部３０は、レーザ光源１１を制御して、レーザ波長を波長λ２に変更して、上述した、（１）〜（３）までの処理を繰り返す。これによって、第２ホログラムが形成できる。この場合において、記録データは同一のデータであるので、空間光変調器１３に表示するパターンに変更はない。
（５）以上は、レーザ波長が２波の場合であるが、レーザ波長が３波以上についても同様にして、多重記録をすることができる。
【００４８】
このようにして多重記録されたホログラムを、予め定める所定のレーザ波長を有する参照光によって再生する。これによって、ホログラム記録再生媒体の記録時における温度、レーザ波長、後述する記録参照光入射角度分布が、再生時と異なる場合においても良好なる再生特性が得られる。
【００４９】
（記録参照光入射角度分布を異ならせて複数のホログラムを記録する技術）。
ホログラム記録再生媒体２０の温度変化によってホログラムの形状（体積）は変化するのであるが、この場合において、予め、記録光と参照光との入射角度分布をシフト（変化）させて多重記録をしておくことによって良好なる再生特性を得ることができる。
【００５０】
図７は、倍率調整用リレーレンズの機能を模式的に説明する図である。図７を参照して、どのようにして、記録光と参照光との入射角度分布をシフト（変化）させるかについて説明をする。倍率調整用リレーレンズ１８は、第１レンズ群１８１を形成する第１凸レンズ１８１ａ、第２凸レンズ１８１ｂと、第２レンズ群１８２を形成する第３凸レンズ１８２ａ、第４凸レンズ１８２ｂとからなっている。第２凸レンズ１８１ｂと第３凸レンズ１８２ａとの各々を、図７（Ａ）に示す矢印の方向に移動させることによって、倍率調整用リレーレンズ１８の出口側では、参照光１５と信号光１４との各々の領域は拡大する。これとは反対に、第２凸レンズ１８１ｂと第３凸レンズ１８２ａとの各々を、図７（Ｂ）に示す矢印の方向に移動させることによって、倍率調整用リレーレンズ１８の出口側では、参照光１５と信号光１４との各々の領域は縮小する。実施形態では、基準のパターンサイズに対して縮小は０．９から拡大は１．１までの範囲でパターンサイズを変化させている。
【００５１】
図８は、参照光１５と信号光１４とが対物レンズ１９によってどのように集光されるかを示すとともに、より拡大された参照光１５’と信号光１４’とが対物レンズ１９によってどのように集光されるかを示す図である。図８に示すように、参照光１５と信号光１４との各入射角度（記録参照光入射角度分布）は、参照光１５’と信号光１４’との各入射角度（記録参照光入射角度分布）よりも小さなものとなる。すなわち、倍率調整用リレーレンズ１８を用いて、参照光と信号光とのズームパターン（拡大縮小される領域）を変化させることによって、各入射角度を変化させている。ここで、各入射角度（記録参照光入射角度分布）とは、各々の光線と対物レンズ１９の中心を通過する光軸とのなす角度である。
【００５２】
ここで、温度とホログラムの形状と回折効率との関係について述べる。温度が変化することによって、形成されたホログラムの形状（体積）は変化して、この体積変化に応じて、回折効率が最大となる記録参照光入射角度の最適値も変化することとなる。よって、記録参照光入射角度を異ならせて、同一の記録データに応じた、複数のホログラムを多重記録しておけば、再生時に予め定める所定の記録参照光入射角度を有する参照光を照射して、１回の再生で良好なる再生特性を得ることができる。
【００５３】
上述した記録をどのようにしておこなうかについて簡単に説明をする。
（１）制御部３０は、第２凸レンズ１８１ｂと第３凸レンズ１８２ａとを制御して、第１記録参照光入射角度分布に設定する。
（２）制御部３０は、空間光変調器１３を制御して記録データに応じたパターンを空間光変調器１３に表示する。
（３）制御部３０は、対物レンズアクチュエータ２５を制御して、ホログラム記録再生媒体２０のホログラム記録層の所定位置に光スポットを集光して、参照光と信号光との干渉縞を生じさせて、第１ホログラムを形成する。
（４）制御部３０は、第２凸レンズ１８１ｂと第３凸レンズ１８２ａとを制御して第１記録参照光入射角度分布を第２記録参照光入射角度分布に変更して、上述した、（１）〜（３）までの処理を繰り返す。これによって、第２ホログラムが形成できる。この場合において、記録データは同一のデータであるので、空間光変調器１３に表示するパターンに変更はない。
（５）以上は、記録参照光入射角度分布が２の場合であるが、記録参照光入射角度分布が３以上についても同様にして、多重記録をすることができる。
【００５４】
このようにして多重記録されたホログラムを、予め定める所定の参照光入射角度分布を有する参照光によって再生する。これによって、ホログラム記録再生媒体の記録時における温度、レーザ波長、記録参照光入射角度分布が、再生時と異なる場合においても良好なる再生特性が得られる。
【００５５】
（ホログラム記録再生媒体の温度を異ならせて複数のホログラムを記録する技術）。
温度変化を生じさせることによって、記録前のホログラム記録層の形状（体積）を変化させて、異なる温度ごとにホログラムを記録して、再生時においては、所定温度で再生することによっても良好なる再生特性を得ることができる。実施形態では、温度変化の変化幅が±２０℃の範囲内で多重記録をおこなっている。
【００５６】
具体的には、以下のようにして記録をする。
（１）制御部３０は、ホログラム記録再生媒体２０の温度を温度検出器３１で検出して、温度制御槽２１の内部のペルチェ素子３２等の温度制御手段を用いてホログラム記録再生媒体２０の温度を第１温度に設定する。
（２）制御部３０は、空間光変調器１３を制御して記録データに応じたパターンを空間光変調器１３に表示する。
（３）制御部３０は、対物レンズアクチュエータ２５を制御して、ホログラム記録再生媒体２０のホログラム記録層の所定位置に光スポットを集光して、参照光と信号光との干渉縞を生じさせて、第１ホログラムを形成する。
（４）制御部３０は、ホログラム記録再生媒体２０の温度を温度検出器３１で検出して、温度制御槽２１の内部のペルチェ素子３２を用いてホログラム記録再生媒体２０の温度を第２温度に変更して、上述した、（１）〜（３）までの処理を繰り返す。これによって、第２ホログラムが形成できる。この場合において、記録データは同一のデータであるので、空間光変調器１３に表示するパターンに変更はない。
（５）以上は、温度が２の場合であるが、温度が３以上についても同様にして、多重記録をすることができる。
【００５７】
（実施形態の種々の変形例）。
上述した、実施形態の種々の変形例について説明をする。
【００５８】
レーザの波長を異ならせて複数のホログラムを記録する技術の変形例について以下に説明をする。図９に示すホログラム記録再生装置は、別の実施形態のホログラム記録再生装置である。図９に示すホログラム記録再生装置２を用いれば、レーザ波長を変更するごとにホログラムを形成するのではなく、複数の波長を同時に発振できるレーザ光源を用いて、複数個のホログラムの多重記録を同時におこなうことができる。ホログラム記録再生装置２がホログラム記録再生装置１と異なる点は、ホログラム記録再生装置２では、２個のレーザ光源である、レーザ光源１１ａとレーザ光源１１ｂとを有する点である。また、レーザ光源１１ａに対するコリメートレンズ１２ａとレーザ光源１１ｂに対するコリメートレンズ１２ｂとビームスプリッタ２８とを有する点においても異なっている。図１に示すホログラム記録再生装置１におけると同一の符号を付した部分については、同一の構成物であるので、それらの説明については省略をする。
【００５９】
レーザ光源１１ａから出射される光ビームの波長とレーザ光源１１ｂから出射される光ビームの波長とは異なる波長とされている。例えば、レーザ光源１１ａから出射される光ビームの波長は波長λ１とされ、レーザ光源１１ｂから出射される光ビームの波長は波長λ２とされている。コリメートレンズ１２ａとコリメートレンズ１２ｂとによって各々のレーザ光源からの光ビームは平行光とされ、ビームスプリッタ２８で混合される。そして、ビームスプリッタ２８で混合された波長λ１の光ビームと波長λ２の光ビームとは、共に空間光変調器１３に入射する。これによって、波長λ１の光ビームによる第１ホログラムと波長λ２の光ビームによる第２ホログラムとが、同時にホログラム記録層に形成されて多重記録がおこなわれる。
【００６０】
上述したようにして、異なるレーザ波長を有する２以上のレーザ光を空間光変調器１３に照射して、同時に多重記録する方法（同時記録方法）は、順次、レーザ波長を変化させて多重記録する方法（順次記録方法）に較べて以下の利点を有する。
【００６１】
順次記録方法では、ホログラムの多重の数が増えるほど、媒体の持つ屈折率変化量の消費が多くなり、一つのホログラム当たりの回折効率が低下する。そのために、再生における信号対ノイズ比が低下して良好なる再生が困難となる。このために、できるだけ記録媒体の屈折率変化量の消費を少なくすることが望まれるが、順次記録方法ではこの目的を達成し難い。
【００６２】
一方、同時記録方法においては、同一情報を持つ複数データページを重ねて記録するに際して、共にコヒーレント性を有する異なる波長の記録光で同時刻に記録することにより、多重記録による回折効率の低下を抑制できる点において優れている。すなわち、同時に形成される各々のホログラムの形状は、他のホログラムの存在によって影響を受け難いものとなっている。
【００６３】
次に、記録参照光入射角度分布を異ならせて複数のホログラムを記録する技術の変形例について説明をする。記録光パターン倍率の変更手段として、倍率調整用リレーレンズ１８を用いる技術に替えて、空間光変調器１３に表示するパターンを変更する技術を用いることもできる。すなわち、空間光変調器１３に表示する信号光パターン１３ａと参照光パターン１３ｂとを、同心円の中心点を起点として、拡大または縮小（特許文献２を参照）しても同様な効果を得ることができる。この場合には、上述した、（４）に記載した繰り返しのステップにおいて、同一の記録データで変調される信号光パターン１３ａと参照光パターン１３ｂとを変化させることとなる。また、液体レンズ等を用いて、記録用対物レンズのＮＡ(Numerical Aperture)をホログラムの記録ごとに変える技術などが採用できる。
【００６４】
上述したすべての技術のいずれかを２つ以上を組み合わせた技術によって、さらに、良好なる再生特性が得られる。温度変化が大きい場合、いずれか一つの技術のみでは、回折効率の低下とデータページ内の光量分布の不均一化が起こり、再生特性が劣化することがあるが、２つ以上の技術を組み合わせて、より広い温度範囲での良好な再生特性が得られる。このとき、波長を変更すると入射角度分布も変更されるように設計された光学素子、例えば、色収差補正レンズ（特許文献５を参照）、プリズムを用い、ズーム倍率変更の必要をなくせば、多重化する場合の各ホログラムの記録条件設定を簡素化できる。
【００６５】
また、上述した実施形態では、透過型のホログラム記録再生媒体を用いる場合の温度耐性改善手段についてのみ記述したが、同様の技術思想は反射型のホログラム記録再生媒体に対しても適用できる。
【００６６】
さらに、上述した技術思想を用いることによって、コアキシャル方式のみならず、２光束の位相多重方式にも適用できる。さらに、角度多重方式にも適用できる。角度多重方式の場合は参照光に角度分布はないので、参照光の倍率変更ではなく、参照光の入射角度を変更して複数のホログラムを重ね書きすれば良い。このとき、角度変更範囲はホログラムのブラッグ条件で決まる角度選択性の範囲内であれば良い。
【００６７】
また、体積変化は温度変化によって起こるとして説明をしたが、上述した技術は、他の要因による体積変化が生じる場合にも適用できる。例えば、記録時の重合反応によるメディア材料の収縮、メディアを構成する樹脂材料の吸湿による膨張収縮によって生じる体積変化に対しても応用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】コアキシャル方式のホログラム記録再生装置の一実施形態を示す図である。
【図２】空間光変調器に表示される信号光パターンと参照光パターンとの一例を模式的に示す図である。
【図３】レーザ光源の一実施例としての外部共振型レーザを模式的に示す図である。
【図４】１個のホログラムのみが記録される場合の記録再生特性を示す図である。
【図５】実施形態の多重記録を採用する場合のレーザ波長に対する回折効率を示す図である。
【図６】実施形態の多重記録を採用する場合の別のレーザ波長に対する回折効率を示す図である。
【図７】倍率調整用リレーレンズの機能を模式的に説明する図である。
【図８】参照光と信号光とが対物レンズによってどのように集光されるかを示す図である。
【図９】別の実施形態のホログラム記録再生装置を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１、２  ホログラム記録再生装置、  ９  対物レンズ、  １１、１１ａ、１１ｂ  レーザ光源、  １２、１２ａ、１２ｂ、１１２  コリメートレンズ、  １３  空間光変調器、  １３ｂ  参照光パターン、  １３ａ  信号光パターン、  １４  信号光、  １５  参照光、  １６  リレーレンズ、  １７  位相変調素子、  １８  倍率調整用リレーレンズ、  １９  対物レンズ、  ２０  ホログラム記録再生媒体、  ２１  温度制御槽、  ２２  集光レンズ、  ２３  アレイ型光検出器、  ２５  対物レンズアクチュエータ、  ２６  集光レンズアクチュエータ、  ２８  ビームスプリッタ、  ３０  制御部、  ３１  温度検出器、  ３２  ペルチェ素子、  １１１  半導体レーザ、  １１４  グレーテイング、  １４１  モータ、  １８１、１８２  レンズ群、  １８１ａ、１８１ｂ、１８２ａ、１８２ｂ  凸レンズ
【図１】
2010008504.tif 000003
【図２】
2010008504.tif 000004
【図３】
2010008504.tif 000005
【図４】
2010008504.tif 000006
【図５】
2010008504.tif 000007
【図６】
2010008504.tif 000008
【図７】
2010008504.tif 000009
【図８】
2010008504.tif 000010
【図９】
2010008504.tif 000011