(57)【要約】【課題】  ホログラフィック記録再生において、再生用参照光の波長の制限を緩和して汎用性及び応用性を高めた光情報再生方法、光情報記録再生方法及び光情報記録再生装置を提供すること。【解決手段】  情報光２１及び記録用参照光２２の波長λ１と異なる波長λ２の光を使用して再生用参照光２３を生成し、記録用参照光を照射した対物レンズ１４の焦点距離ｆ１に対して、波長λ１と波長λ２の比に応じた焦点距離ｆ２の対物レンズ１８によって再生用参照光をホログラム記録層２に照射して、ホログラム記録層に記録された干渉縞２ａから再生光２４を発生させる。【選択図】      図１
2006309899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報光及び記録用参照光を対物レンズを介して照射することによって形成された前記情報光及び前記記録用参照光の干渉縞が記録されたホログラム記録層から情報を再生する光情報再生方法であって、
前記情報光及び前記記録用参照光の波長λ１と異なる波長λ２の光を使用して再生用参照光を生成し、
前記記録用参照光を照射した対物レンズの焦点距離に対して、前記波長λ１と前記波長λ２の比に応じた焦点距離の対物レンズによって前記再生用参照光を前記ホログラム記録層に照射して、前記ホログラム記録層に記録された前記干渉縞から再生光を発生させることを特徴とする光情報再生方法。
【請求項２】
前記記録用参照光が空間的に変調されており、
前記記録用参照光を空間的に変調した時の空間変調パターンに対して、前記波長λ１と前記波長λ２の比に応じた倍率の空間変調パターンによって、前記波長λ２の光を空間的に変調して再生用参照光を生成することを特徴とする請求項１に記載の光情報再生方法。
【請求項３】
前記記録用参照光の空間変調パターンにおける隣接する画素の中心間の間隔をｐ１、前記再生用参照光の空間変調パターンおける隣接する画素の中心間の間隔をｐ２、前記記録用参照光を照射した対物レンズの焦点距離をｆ１、前記再生用参照光を照射する対物レンズの焦点距離をｆ２とし、前記ホログラム記録層に記録された干渉縞を有効に再生できる波長差の範囲をΔλとしたときに、
（λ１−Δλ）／λ２≦ｐ１／ｐ２≦（λ１＋Δλ）／λ２
（λ１−Δλ）／λ２≦ｆ１／ｆ２≦（λ１＋Δλ）／λ２
の関係式を満たすことを特徴とする請求項２に記載の光情報再生方法。
【請求項４】
前記波長λ２は、前記ホログラム記録層が感光しない波長であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光情報再生方法。
【請求項５】
前記ホログラム記録層は、定着処理が行われていないことを特徴とする請求項４に記載の光情報再生方法。
【請求項６】
光源と、
前記光源から射出された光を空間変調パターンによって空間的に変調して再生用参照光を生成する再生用参照光生成手段と、
前記再生用参照光を記録媒体のホログラム記録層に照射する対物レンズと
前記再生用参照光によって前記ホログラム記録層から再生された再生光を検出する光検出手段とを有し、
前記再生用参照光生成手段は、空間変調パターンの隣接する画素の中心間の間隔を変更可能な空間光変調器であり、
前記対物レンズは焦点距離を変更できるレンズであることを特徴とする光情報再生装置。
【請求項７】
波長λ１の光から情報光及び記録用参照光を生成し、
前記情報光及び前記記録用参照光を対物レンズを介して記録媒体のホログラム記録層に照射して、前記情報光及び前記記録用参照光の干渉縞を記録し、
前記波長λ１と異なる波長λ２の光を使用して再生用参照光を生成し、
前記記録用参照光を照射した対物レンズの焦点距離に対して、前記波長λ１と前記波長λ２の比に応じた焦点距離の対物レンズによって前記再生用参照光を前記ホログラム記録層に照射して、前記ホログラム記録層に記録された前記干渉縞から再生光を発生させることを特徴とする光情報記録再生方法。
【請求項８】
前記記録用参照光が空間変調パターンによって空間的に変調されており、
前記記録用参照光を空間的に変調した時の空間変調パターンに対して、前記波長λ１と前記波長λ２の比に応じた倍率の空間変調パターンによって、前記波長λ２の光を空間的に変調して再生用参照光を生成することを特徴とする請求項７に記載の光情報記録再生方法。
【請求項９】
前記記録用参照光の空間変調パターンにおける隣接する画素の中心間の間隔をｐ１、前記再生用参照光の空間変調パターンにおける隣接する画素の中心間の間隔をｐ２、前記記録用参照光を照射する対物レンズの焦点距離をｆ１、前記再生用参照光を照射する対物レンズの焦点距離をｆ２とし、前記ホログラム記録層に記録された干渉縞を有効に再生できる波長差の範囲をΔλとしたときに、
（λ１−Δλ）／λ２≦ｐ１／ｐ２≦（λ１＋Δλ）／λ２
（λ１−Δλ）／λ２≦ｆ１／ｆ２≦（λ１＋Δλ）／λ２
の関係式を満たすことを特徴とする請求項８に記載の光情報記録再生方法。
【請求項１０】
前記波長λ２は、前記ホログラム記録層が感光しない波長であることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか１項に記載の光情報記録再生方法。
【請求項１１】
前記ホログラム記録層に干渉縞を記録した後に、定着処理を行わずに再生することを特徴とする請求項１０に記載の光情報記録再生方法。
【請求項１２】
波長λ１の光を射出する光源と、
波長λ２の光を射出する光源と、
前記波長λ１の光から情報光を生成する情報光生成手段と、
前記波長λ１の光を第一の空間変調パターンによって空間的に変調して記録用参照光を生成する記録用参照光生成手段と、
前記波長λ２の光を第二の空間変調パターンによって空間的に変調して再生用参照光を生成する再生用参照光生成手段と、
前記記録用参照光をホログラム記録層に照射する第一の焦点距離を有する対物レンズと、
前記再生用参照光をホログラム記録層に照射する第二の焦点距離を有する対物レンズと、
前記再生用参照光によって前記ホログラム記録層から再生された再生光を検出する光検出手段とを有することを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項１３】
前記第一の焦点距離を有する対物レンズ及び前記第二の焦点距離を有する対物レンズは、焦点距離を変更できるレンズであることを特徴とする請求項１２に記載の光情報記録再生装置。
【請求項１４】
前記記録用参照光生成手段及び前記再生用参照光生成手段は、隣接する画素の中心間の間隔を変更可能な空間光変調器であることを特徴とする請求項１２または１３に記載の光情報記録再生装置。
【請求項１５】
前記波長λ１の光を射出する光源、前記情報光生成手段、前記記録用参照光生成手段及び前記第一の焦点距離を有する対物レンズは、第一のピックアップに搭載されており、
前記波長λ２の光を射出する光源、前記再生用参照光生成手段、前記第二の焦点距離を有する対物レンズと及び前記光検出手段は、第二のピックアップに搭載されていることを特徴とする請求項１２に記載の光情報記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報を担持した情報光及び記録用参照光を対物レンズによって記録媒体に照射して、記録媒体のホログラム記録層において干渉させ、当該干渉縞を記録したホログラム記録層から情報を再生する光情報再生方法、光情報再生装置、並びに情報光と記録用参照光の干渉縞を記録し、当該干渉縞を再生する光情報記録再生方法及び光情報記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホログラフィを利用して記録媒体に情報を記録するホログラフィック記録は、一般的に、イメージ情報を持った情報光と参照光とを記録媒体の内部で重ね合わせ、そのときにできる干渉縞を記録媒体に書き込むことによって行われる。記録された情報の再生時には、その記録媒体に参照光を照射することにより、干渉縞による回折によりイメージ情報が再生される。
【０００３】
近年、ホログラフィック記録において、超高密度のデータ密度とするために、ボリュームホログラフィ、特にデジタルボリュームホログラフィが実用域で開発され注目を集めている。ボリュームホログラフィとは、記録媒体の厚み方向も積極的に活用して、３次元的に干渉縞を書き込む方式であり、デジタルボリュームホログラフィとは、ボリュームホログラフィと同様の記録媒体と記録方式を用いつつも、記録するイメージ情報は２値化したデジタルパターンに限定した、コンピュータ指向のホログラフィック記録方式である。このデジタルボリュームホログラフィにおいては、例えばアナログ的な絵のような画像情報も、一旦デジタル化して、２次元デジタルパターン情報に展開し、これをイメージ情報として記録する。再生時は、このデジタルパターン情報を読み出してデコードすることで、元の画像情報に戻して表示する。これにより、再生時にＳＮ比（信号対雑音比）が多少悪くても、微分検出を行ったり、２値化データをコード化しエラー訂正を行ったりすることで、極めて忠実に元の情報を再現することが可能になる。
【０００４】
ボリュームホログラフィによるホログラム記録層への記録の一例は、記録すべき情報を担持する情報光と記録用参照光とがホログラム記録層内において厚み方向の干渉縞を生じるように透明基板側から同時に所定時間照射し、ホログラム記録層内に干渉縞パターンを立体的に定着せしめることによって情報を立体的なホログラムとして記録している（特許文献１および特許文献２）。
【０００５】
また、光情報記録方法としては、情報光と記録用参照光とを異なる角度の光軸上に配置して記録する方法と、同軸上に配置して記録する方法がある。
【０００６】
前記のようなボリュームホログラフィにより適しているものとして情報光と記録用参照光とを同軸上に配置した記録方法が注目されている（たとえば、特許文献３参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−３１１９３８号公報
【特許文献２】特開２００３−９９９５２号公報
【特許文献３】特開平１０−１２４８７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ホログラム記録層の厚さが干渉縞の間隔に比べて十分大きなものは、厚いホログラムと呼ばれ、回折格子と同様の性質を有する薄いホログラムと区別されている。厚いホログラムでは、原則として記録された時に用いた記録用参照光と同じ波長の光を記録時と同じ方向から入射させないと再生することができない。つまり、再生するためには、基本的に記録時の記録用参照光と全く同じ再生用参照光を再生時に照射する必要があった。
【０００９】
ボリュームホログラフィによって記録された干渉縞は、厚いホログラムとして記録されるので、記録した情報を再生するためには、記録用参照光と同じ波長の再生用参照光を記録時と同じ状態で照射しなければならなかった。
【００１０】
特許文献３には、情報光も記録用参照光も２次元パターン情報によって空間的に変調して、対物レンズによって記録媒体に対して情報光と記録用参照光とを同軸的に照射することで形成された干渉縞をホログラム記録層に記録することが開示されている。従来、このホログラム記録層から情報を再生するためには、再生用参照光は、記録用参照光と同じ波長で、同じ２次元パターン情報によって空間的に変調され、同じ位置に配置された同じ焦点距離の対物レンズによって照射されなければならなかった。
【００１１】
図８は、ホログラム記録層に記録された干渉縞の再生光強度の波長依存性を示すものである。図８において、縦軸は、記録用参照光と同じ波長の再生用参照光を用いて再生した時の再生光に対する強度比であり、横軸は、再生用参照光の波長λ２と記録用参照光の波長λ１の差（λ２−λ１）である。つまり、図８において、横軸が０の時、再生用参照光の波長が記録用参照光と同じであり、縦軸は１となる。また、図８のグラフ８１は、特許文献３に示すような情報光と記録用参照光とを同軸的に照射して記録された干渉縞を再生する場合であり、グラフ８２は、情報光に対して一定の角度を持つ記録用参照光を用いた記録方法、いわゆる、二光束干渉法によって記録された干渉縞を再生する場合である。図８から明らかなように、再生用参照光の波長λ２が記録用参照光と同じ波長λ１の時（λ２−λ１＝０）に再生光の強度が最大になる。グラフ８１の方がグラフ８２よりも広い波長範囲において再生可能であるが、それでも、波長が３ｎｍずれるだけで、再生強度は半分になってしまう。グラフ８２においては、波長が１ｎｍずれるだけで、再生強度は半分以下になる。
【００１２】
このように、従来のホログラフィック記録再生においては、ホログラム記録層に記録された干渉縞を再生できる再生用参照光の波長範囲は非常に狭かった。例えば、図８における強度比０．５までの再生光を検出手段によって検出できる場合であれば、有効に再生できる再生用参照光の波長差の範囲Δλは、グラフ８１では３ｎｍであり、グラフ８２では０．８５ｎｍである。なお、有効に再生できる再生光の強度は、再生用参照光の強度や検出手段の感度等によって変化するので、強度比０．５に特定されるものではない。
【００１３】
図８においては、横軸である波長の差を正の範囲でしか記載していないが、負の範囲においても同じグラフが描かれる。よって、再生用参照光の波長λ２は、記録用参照光の波長λ１に対して、±Δλのずれが許容されるだけなのである。
【００１４】
本発明の目的の一つは、ホログラフィック記録再生において、再生用参照光の波長の制限を緩和して汎用性及び応用性を高めた光情報再生方法、光情報再生装置、光情報記録再生方法及び光情報記録再生装置を提供することにある。
【００１５】
また、従来のホログラフィック記録再生では、再生用参照光が記録用参照光とほぼ同じ波長の光であったため、再生時にホログラム記録層の感光性が残っていると、再生用参照光によってホログラム記録層が感光してしまう。
【００１６】
本来、ホログラム記録層中には、情報光及び記録用参照光によって形成された干渉縞が記録されるべきであるが、再生用参照光によって感光してしまうと、ホログラム記録層の感光材料を消費してしまうので、ホログラム記録層の同一位置に記録できるホログラムの数、すなわち多重度が減少してしまう。更に、再生用参照光が散乱すること等によって形成された不要な干渉縞がノイズとして記録されることで、再生効率が低下する。
【００１７】
このような不都合を防止するため、従来のホログラフィック記録再生では、再生する前に、紫外光等を照射してホログラム記録層の感光性を無くし、記録した干渉縞を安定化させる定着処理が行われていた。
【００１８】
しかしながら、記録媒体の一部しか記録が終わっていない状態で定着処理を行うと、残りの記録容量が無駄になってしまうし、他方で記録媒体の記録容量を全部使うためそれまで定着処理を行わないと、再生効率を犠牲としなければ再生することができず不便であった。特に、ホログラムには大容量の情報が記録されるので、正確に情報が記録されているのかを確認するため、記録した干渉縞を再生する検証作業が重要である。そして検証作業によって正確に情報が記録されていないことが確認された場合は、再び情報を記録する必要があった。このため、検証作業を行うときは、再生効率を犠牲にして定着処理を行わずに再生するか、検証箇所に部分的な定着処理を行って再生していた。部分的な定着処理を行う場合でも、前述した記録容量の無駄が生じるし、検証作業に時間がかかるという問題もあった。
【００１９】
なお、図９は、ホログラム記録材料の吸収スペクトルの一例であり、縦軸は吸収率を横軸は波長を示している。図９から、ホログラム記録層は１００ｎｍ以上の広い波長範囲において感光性を有することがわかる。図８に示されているように、干渉縞を有効に再生できる再生用参照光の波長範囲は狭いので、ホログラム記録層の感光材料を感光しない波長の再生用参照光によって再生することは従来行われていなかった。
【００２０】
本発明の目的の他の一つは、再生用参照光の照射による不具合を軽減しつつ、感光性を有するホログラム記録層から情報を再生する光情報再生方法、光情報再生装置、光情報記録再生方法及び光情報記録再生装置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】
【００２１】
前記目的を達成するために本発明の光情報再生方法は、情報光及び記録用参照光を対物レンズを介して照射することによって形成された前記情報光及び前記記録用参照光の干渉縞が記録されたホログラム記録層から情報を再生する情報再生方法であって、前記情報光及び前記記録用参照光の波長λ１と異なる波長λ２の光を使用して再生用参照光を生成し、前記記録用参照光を照射した対物レンズの焦点距離に対して、前記波長λ１と前記波長λ２の比に応じた焦点距離の対物レンズによって前記再生用参照光を前記ホログラム記録層に照射して、前記ホログラム記録層に記録された前記干渉縞から再生光を発生させることを特徴とする。
【００２２】
更に、本発明の光情報再生方法において、前記記録用参照光が空間的に変調されており、前記記録用参照光を空間的に変調した時の空間変調パターンに対して、前記波長λ１と前記波長λ２の比に応じた倍率の空間変調パターンによって、前記波長λ２の光を空間的に変調して再生用参照光を生成することが好ましい。
【００２３】
更に、本発明の光情報再生方法において、前記記録用参照光の空間変調パターンにおける隣接する画素の中心間の間隔をｐ１、前記再生用参照光の空間変調パターンにおける隣接する画素の中心間の間隔をｐ２、前記記録用参照光を照射した対物レンズの焦点距離をｆ１、前記再生用参照光を照射する対物レンズの焦点距離をｆ２とし、前記ホログラム記録層に記録された干渉縞を有効に再生できる波長差の範囲をΔλとしたときに、
（λ１−Δλ）／λ２≦ｐ１／ｐ２≦（λ１＋Δλ）／λ２
（λ１−Δλ）／λ２≦ｆ１／ｆ２≦（λ１＋Δλ）／λ２
の関係式を満たすことが好ましい。
【００２４】
更に、本発明の光情報再生方法において、前記波長λ２は、前記ホログラム記録層が感光しない波長であることが好ましい。この場合、前記ホログラム記録層は、定着処理が行われていなくてもよい。
【００２５】
また、本発明の光情報再生装置は、光源と、前記光源から射出された光を空間変調パターンによって空間的に変調して再生用参照光を生成する再生用参照光生成手段と、前記再生用参照光を記録媒体のホログラム記録層に照射する対物レンズと前記再生用参照光によって前記ホログラム記録層から再生された再生光を検出する光検出手段とを有し、前記再生用参照光生成手段は、空間変調パターンの隣接する画素の中心間の間隔を変更可能な空間光変調器であり、前記対物レンズは焦点距離を変更できるレンズであることを特徴とする。
【００２６】
また、本発明の光情報記録再生方法は、波長λ１の光から情報光及び記録用参照光を生成し、前記情報光及び前記記録用参照光を対物レンズを介して記録媒体のホログラム記録層に照射して、前記情報光及び前記記録用参照光の干渉縞を記録し、前記波長λ１と異なる波長λ２の光を使用して再生用参照光を生成し、前記記録用参照光を照射した対物レンズの焦点距離に対して、前記波長λ１と前記波長λ２の比に応じた焦点距離の対物レンズによって前記再生用参照光を前記ホログラム記録層に照射して、前記ホログラム記録層に記録された前記干渉縞から再生光を発生させることを特徴とする。
【００２７】
更に、本発明の光情報記録再生方法において、前記記録用参照光が空間変調パターンによって空間的に変調されており、前記記録用参照光を空間的に変調した時の空間変調パターンに対して、前記波長λ１と前記波長λ２の比に応じた倍率の空間変調パターンによって、前記波長λ２の光を空間的に変調して再生用参照光を生成することが好ましい。
【００２８】
更に、本発明の光情報記録再生方法において、前記記録用参照光の空間変調パターンにおける隣接する画素の中心間の間隔をｐ１、前記再生用参照光の空間変調パターンにおける隣接する画素の中心間の間隔をｐ２、前記記録用参照光を照射する対物レンズの焦点距離をｆ１、前記再生用参照光を照射する対物レンズの焦点距離をｆ２とし、前記ホログラム記録層に記録された干渉縞を有効に再生できる波長差の範囲をΔλとしたときに、
（λ１−Δλ）／λ２≦ｐ１／ｐ２≦（λ１＋Δλ）／λ２
（λ１−Δλ）／λ２≦ｆ１／ｆ２≦（λ１＋Δλ）／λ２
の関係式を満たすことが好ましい。
【００２９】
更に、本発明の光情報記録再生方法において、前記波長λ２は、前記ホログラム記録層が感光しない波長であることが好ましい。この場合、前記ホログラム記録層に干渉縞を記録した後に、定着処理を行わずに再生してもよい。
【００３０】
また、本発明の光情報記録再生装置は、波長λ１の光を射出する光源と、波長λ２の光を射出する光源と、前記波長λ１の光から情報光を生成する情報光生成手段と、前記波長λ１の光を第一の空間変調パターンによって空間的に変調して記録用参照光を生成する記録用参照光生成手段と、前記波長λ２の光を第二の空間変調パターンによって空間的に変調して再生用参照光を生成する再生用参照光生成手段と、前記記録用参照光をホログラム記録層に照射する第一の焦点距離を有する対物レンズと、前記再生用参照光をホログラム記録層に照射する第二の焦点距離を有する対物レンズと、前記再生用参照光によって前記ホログラム記録層から再生された再生光を検出する光検出手段とを有することを特徴とする。
【００３１】
更に、本発明の光情報記録再生装置において、前記第一の焦点距離を有する対物レンズ及び前記第二の焦点距離を有する対物レンズは、焦点距離を変更できるレンズであることが好ましい。
【００３２】
更に、本発明の光情報記録再生装置において、前記記録用参照光生成手段及び前記再生用参照光生成手段は、画素ピッチを変更可能な空間光変調器であることが好ましい。
【００３３】
また、本発明の光情報記録再生装置において、前記波長λ１の光を射出する光源、前記情報光生成手段、前記記録用参照光生成手段及び前記第一の焦点距離を有する対物レンズは、第一のピックアップに搭載されており、前記波長λ２の光を射出する光源、前記再生用参照光生成手段、前記第二の焦点距離を有する対物レンズと及び前記光検出手段は、第二のピックアップに搭載されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の光情報再生方法、光情報再生装置、光情報記録再生方法及び光情報記録再生装置によれば、ホログラフィック記録再生において、記録用参照光と異なる波長の再生用参照光によって干渉縞を再生することができ、汎用性及び応用性を飛躍的に高めることができる。更に、従来に比べて、波長のバラツキによる再生強度のバラツキも抑えることが可能であり、信頼性が向上する。
【００３５】
また、再生用参照光の波長が、ホログラム記録層が感光しない波長を用いれば、
ホログラム記録層中の感光材料を消費しないため多重度が減少することもなく、再生用参照光の散乱等による干渉縞がノイズとして記録されることもないため再生効率の低下を防止できる。このため、再生前にホログラム記録層に定着処理を行わずに再生したとしても、再生用参照光の照射による不具合を軽減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図７を用いて説明する。
【００３７】
図１は本発明の光情報記録再生方法の概略を説明するための図である。図１（Ａ）は記録時の（Ｂ）は再生時の様子を示す。図１において、記録媒体１にはホログラム記録層２、ギャップ層３、反射層４、基板５及び保護層６が設けられている。
【００３８】
図１（Ａ）において、空間変調パターン１２によって、図示しない光源から射出された波長λ１の光を空間的に変調して情報光２１及び記録用参照光２２が生成される。情報光２１及び記録用参照光２２は、対物レンズ１４によって記録媒体１のホログラム記録層２に照射され、形成された情報光２１及び記録用参照光２２の干渉縞２ａがホログラム記録層２に記録される。
【００３９】
空間変調パターン１２は、光線束の断面の強度や位相の空間的な分布を変調させるものである。情報光２１の空間変調パターン１２ｂは、記録すべき情報を変換して得られるものであり、記録すべき情報に応じて空間変調パターンも変更される。このような空間変調パターン１２ｂを形成するものとしては、２次元に配置された画素の属性を変更することにより、表示する空間変調パターンを変更できる空間光変調器を使用することができる。
【００４０】
記録用参照光２２の空間変調パターン１２ａは、一定の空間変調パターンでもいいし、ホログラムを再生する際の鍵となる情報として、記録すべき情報に応じて空間変調パターンを変更してもよい。空間変調パターン１２ａを形成するものとして、上述した空間光変調器を使用することができる。また、空間変調パターン１２ａが一定の空間変調パターンの場合であれば、一定の空間変調パターンのマスクを使用して記録用参照光２２を生成してもよい。
【００４１】
図１（Ａ）においては、中心に情報光２１が配置され、その周囲に記録用参照光２２が同軸的に配置されているが、情報光２１と記録用参照光２２の配置は中心に記録用参照光２２を配置して、その周囲に情報光２１を配置してもよい。
【００４２】
対物レンズ１４は、焦点距離がｆ１であり、記録媒体１のホログラム記録層２において情報光２１及び記録用参照光２２の干渉による干渉縞２ａが形成されるように照射する。情報光２１及び記録用参照光２２の焦点近傍においては、情報光２１及び記録用参照光２２が集中して干渉縞の強度が大きくなるので、ホログラム記録層２中の感光材料を多量に消費してしまい多重度（同一箇所に書き込める干渉縞の数）を減少させてしまう。更に、ホログラム記録層２に強度の大きい干渉縞が記録されてしまうと、他の干渉縞に対するノイズとなるおそれがあった。このため、ホログラム記録層２以外の位置に情報光２１及び記録用参照光２２の焦点を合わせることが好ましい。図１（Ａ）では、ホログラム記録層２と反射層４との間にギャップ層３を設け、反射層４の表面に焦点を合わせることで、焦点近傍の強度の大きい干渉縞をホログラム記録層２に記録しないようにしている。また、対物レンズ１４の焦点の位置によって、ホログラム記録層２における干渉縞のサイズを変更することができ、反射層４の表面に焦点を合わせると干渉縞のサイズを小さくすることができる。
【００４３】
図１（Ａ）において、情報光２１及び記録用参照光２２は、空間変調パターン１２から対物レンズ１４に向かう平行光束として記載されているが、実際には、図１０（Ａ）に示すように、空間変調パターン１２の画素１２ｃによって回折され、各画素１２ｃに対応する光２１ａ、２２ａは拡散光となっている（拡散光の広がりは波長λ１と画素１２ｃのピッチｐ１によって決まる）。対物レンズ１４によって情報光２１及び記録用参照光２２は全体としては図１に示すような収束光となるが、各画素に対応する光２１ａ、２２ａは平行光となる。このため、情報光２１及び記録用参照光２２が同軸に配置され、対物レンズ１４によって同一の焦点に照射されても、各画素に対応する情報光２１ａ及び各画素に対応する記録用参照光２２ａはθ１の角度で交差し、情報光２１と記録用参照光２２の干渉縞２ａが形成される。干渉縞２ａの間隔δ１は、δ１＝ｓｉｎθ１／λ１で求められる。なお、θ１は、各画素に対応する情報光２１ａと各画素に対応する記録用参照光２２ａの組み合わせによって異なってくる。
【００４４】
なお、対物レンズ１４による情報光２１の焦点の位置と記録用参照光２２の焦点の位置を異なる位置とすることによっても、情報光２１と記録用参照光２２とが交差するので、情報光２１と記録用参照光２２の干渉縞２ａを形成することはできる。
【００４５】
図１（Ｂ）において、空間変調パターン１６ａによって、図示しない光源から射出された波長λ２の光を空間的に変調して再生用参照光２３が生成される。再生用参照光２３は、対物レンズ１８によって記録媒体１のホログラム記録層２に照射され、記録された干渉縞２ａから再生光２４を発生させる。発生した再生光２４は、対物レンズ１８によって結像されて図示しない検出手段によって検出される。
【００４６】
再生用参照光２３の空間変調パターン１６ｂは、光線束の断面の強度や位相の空間的な分布を変調させるものであり、記録用参照光２２の空間変調パターン１２ａと相似形である。ここで、再生用参照光２３の空間変調パターン１６ａは、記録用参照光２２の空間変調パターン１２ａに対して、波長λ１と波長λ２の比に応じた倍率である。
【００４７】
記録用参照光２２の空間変調パターン１２ａにおける隣接する画素の中心間の間隔ｐ１及び再生用参照光２３の空間変調パターン１６ａにおける隣接する画素の中心間の間隔ｐ２と、波長λ１及び波長λ２との関係は、波長λ１で記録した干渉縞を有効に再生できる波長差の範囲Δλ（図８参照）を用いて（λ１−Δλ）／λ２≦ｐ１／ｐ２≦（λ１＋Δλ）／λ２とすることが好ましく、特にλ１／λ２＝ｐ１／ｐ２であることが好ましい。波長差の範囲Δλは、再生用参照光の強度及び検出手段の感度を一定として、記録用参照光と同じ空間変調パターンで変調された再生用参照光を記録用参照光と同じ条件で照射した場合における波長依存性から求められる。
【００４８】
再生用参照光２３の空間変調パターン１６ａを形成するものとして、空間光変調器を使用する場合は、記録用参照光２２の空間変調パターン１２ａを生成した空間光変調器に比べて、隣接する画素の中心間の間隔が波長λ１と波長λ２の比に応じた倍率の間隔の空間光変調器を使用することができる。また、記録用参照光２２の空間変調パターン１２ａを生成した空間光変調器を使用した場合であっても、空間変調パターン１６ａの１画素の表示に使用する空間光変調器の画素の数を変更することで、空間変調パターンの倍率を変更できる。例えば、記録用参照光２２の空間変調パターン１２ａを生成する場合には、２画素×２画素によって空間変調パターン１２ａの１画素を表示し、再生用参照光２３の空間変調パターン１６ａを生成する場合には、３画素×３画素によって空間変調パターン１６ａの１画素を表示すれば、記録用参照光２２に比べて再生用参照光の空間変調パターンは１．５倍となる。
【００４９】
また、記録用参照光２２が一定の空間変調パターンの場合は、再生用参照光２３を形成するものとして、一定の空間変調パターンの相似形のマスクを使用することもできる。
【００５０】
対物レンズ１８は、焦点距離がｆ２であり、記録用参照光２２と同じ位置に再生用参照光２３の焦点が位置するように照射する。対物レンズ１８の焦点距離ｆ２は、記録用参照光２２を照射した対物レンズ１４の焦点距離ｆ１に対して、波長λ１と波長λ２の比に応じた焦点距離である。
【００５１】
対物レンズ１４，１８の焦点距離ｆ１、ｆ２と波長λ１と波長λ２の関係は、波長λ１で記録した干渉縞を有効に再生できる波長差の範囲Δλ（図８参照）を用いて（λ１−Δλ）／λ２≦ｆ１／ｆ２≦（λ１＋Δλ）／λ２とすることが好ましく、特にλ１／λ２＝ｆ１／ｆ２であることが好ましい。なお、焦点距離ｆ１、ｆ２の関係が上記不等式の範囲から僅かに外れていたとしても、前述した空間変調パターンの画素の間隔ｐ１、ｐ２の関係を調節することで、干渉縞を再生することが可能である。特に、倍率の調節は、焦点距離倍率を変更できるレンズによって容易に行うことが可能である。
【００５２】
以上のような条件とすることにより、波長λ２の再生用参照光２３は、記録媒体１のホログラム記録層２に記録された波長λ１の情報光２１及び記録用参照光２２により形成された干渉縞２ａと干渉し、再生光２４を発生させることができる。再生用参照光２３は、図１０（Ｂ）に示すように、空間変調パターン１６ａの画素１６ｃによって回折され、各画素１６ｃに対応する光２３ａは拡散光となっている（拡散光の広がりは波長λ２と画素１６ｃのピッチｐ２によって決まる）。対物レンズ１８によって再生用参照光２３は全体としては図１に示すような収束光となるが、各画素に対応する再生用参照光２３ａは平行光となる。再生用参照光２３は、ホログラム記録層２に記録された干渉縞２ａと干渉することによって、各画素の情報光２１ａに対応する再生光２４ａを発生する。このため、各画素に対応する再生用参照光２３ａと各画素の情報光２１ａに対応する再生光２４ａとは角度θ２で交差することになる。ホログラム記録層に記録された干渉縞２ａの間隔δ１は、情報光及び記録用参照光の波長１と各画素の情報光と各画素の記録用参照光との交差角θ１によって、δ１＝ｓｉｎθ１／λ１で表わされるが、この干渉縞２ａを再生するためには、再生用参照光λ２と各画素の再生用参照光と各画素の再生光との傾きθ２がδ１＝ｓｉｎθ２／λ２となればよい。
【００５３】
対物レンズ１８によって結像された再生光２４の空間変調パターン１６ｂの幅は、記録時に用いた情報光２１の空間変調パターン１２ｂの幅に比べて、波長λ１と波長λ２の比に応じた倍率となる。このため、再生光２４を検出するための検出手段としては、再生光２４の空間変調パターン１６ｂを検出できるものを採用する。例えば、検出手段として、再生光２４の空間変調パターン１６ｂの幅に合った画素ピッチの光検出器や、再生光２４の空間変調パターン１６ｂの倍率を変更するズームレンズ及び変更された倍率の空間変調パターンを検出できる光検出器等を使用することができる。
【００５４】
特に、再生用参照光２３の波長λ２は、ホログラム記録層２が感光しない波長を用いることが好ましい。この場合、波長λ２の再生用参照光２３によってホログラム記録層２は感光しないので、ホログラム記録層２中の感光材料を消費しないため多重度が減少することもなく、再生用参照光２３の散乱等による干渉縞がノイズとして記録されることもないため再生効率の低下を防止できる。
【００５５】
更に、再生用参照光２３の波長λ２が、ホログラム記録層２が感光しない波長である場合には、ホログラム記録層２の定着処理を行わない状態で再生してもよい。前述したとおり、波長λ２の再生用参照光２３によってホログラム記録層２は感光しないので、記録媒体１の一部しか記録が終わっていない状態で再生する場合でも、再生効率を低下させずに再生することができる。よって、定着処理で記録容量を無駄にすることなく記録媒体１を使用できる。更に、記録した干渉縞を再生する検証作業も短時間で行うことができる。
【００５６】
例えば、情報光及び記録用参照光の波長λ１として４０５ｎｍ、再生用参照光の波長λ２として６５０ｎｍの組み合わせ、波長λ１として４０５ｎｍ、波長λ２として５３２ｎｍの組み合わせ、波長λ１として５３２ｎｍ、波長λ２として６５０ｎｍの組み合わせ等を使用することができる。また、逆に情報光及び記録用参照光の波長λ１として６５０ｎｍ、再生用参照光の波長λ２として４０５ｎｍの組み合わせ、波長λ１として５３２ｎｍ、波長λ２として４０５ｎｍの組み合わせ、波長λ１として６５０ｎｍ、波長λ２として５３２ｎｍの組み合わせ等を使用することもできる
次に、本発明の光情報記録再生装置３０について、図２を用いて説明する。
【００５７】
図２に示すように、光情報記録再生装置３０は、ピックアップ３１の中に、第一の光源３２、第二の光源３３、情報光及び記録用参照光生成手段３６、再生用参照光生成手段３７、第一の対物レンズ４３、第二の対物レンズ４４及び光検出手段４５を有している。更に、図２の光情報記録再生装置３０においては、ピックアップ３１の中に、コリメータレンズ３４、偏光ビームスプリッタ３５、一対のリレーレンズ３８，３９、ダイクロイックミラー４１、四分の一波長板４２を有している。また、図２において、記録媒体１は、ホログラム記録層２、ギャップ層３、反射層４、基板５及び保護層６に加えて波長選択反射層７を有しており、反射層４には記録媒体１に関する情報や位置決め用の情報（以下「媒体情報」とよぶ。）が記録されている。そして、図２の光情報記録再生装置３０のピックアップ３１には、媒体情報読み取り用素子５１及び媒体情報読み取り光用コリメータレンズ５２が設けられている。
【００５８】
ピックアップ３１は、記録媒体１の特定の記録位置に情報を記録するための情報光及び記録用参照光を照射したり、記録媒体１の特定の再生位置から情報を再生するための再生用参照光を照射したりするものである。ピックアップ３１は、記録媒体１に対して移動可能に設けることで、記録位置又は再生位置へのアクセスが容易となるため好ましい。図２においては、記録用の光学系も再生用の光学系も一つのピックアップ３１に設けたが、記録用のピックアップと再生用のピックアップを別々に設けてもよい。
【００５９】
第一の光源３２は、波長λ１の光を射出するものであり、第二の光源３３は、波長λ２の光を射出するものである。図２においては、第一の光源３２及び第二の光源３３を切替え手段５３によって切替える構成となっているが、波長λ１の光及び波長λ２の光を射出可能な光源を一つ設ける構成でもよい。切替え手段５３としては、物理的に光源３２，３３を移動させて交換したり、光学系を変更することで切替えてもよい。光学系の変更として、例えば、光源３２からの光路と光源３３からの光路を設け、シャッタ等により、記録時には光源３２からの光路を選択し、再生時には光源３３からの光路を選択すればよい。
【００６０】
情報光生成手段３６は、空間変調パターンによって光線束の断面の強度や位相の空間的な分布を変調させて、情報光を生成するものである。情報光生成手段３６としては、２次元に配置された画素の属性を変更することにより、表示する空間変調パターンを変更できる空間光変調器を使用することができる。図２においては、記録用参照光生成手段も兼用する空間光変調器の一部に情報光の空間変調パターンを表示して情報光を生成しているが、記録用参照光生成手段とは別に情報光生成手段を設けてもよい。
【００６１】
記録用参照光生成手段３６は、空間変調パターンによって光線束の断面の強度や位相の空間的な分布を変調させて、記録用参照光を生成するものである。記録用参照光生成手段３６としては、２次元に配置された画素の属性を変更することにより、表示する空間変調パターンを変更できる空間光変調器や空間変調パターンの開口が形成されたマスクを使用することができる。図２においては、記録用参照光生成手段３６として、情報光生成手段と兼用する空間光変調器を使用して、空間光変調器の一部に記録用参照光の空間変調パターンを表示して記録用参照光を生成している。情報光生成手段とは別に記録用参照光生成手段を設けてもよい。
【００６２】
図３（Ａ）は、情報光及び記録用参照光生成手段３６における情報光の空間変調パターン及び記録用参照光の空間変調パターンの表示の一例である。図３（Ａ）に示すように、情報光及び記録用参照光生成手段３６である空間光変調器の中央付近に情報光を生成するための領域３６ａを配置し、その周囲に記録用参照光を生成するための領域３６ｂを配置することが好ましい。また、情報光を生成するための領域３６ａと記録用参照光を生成するための領域３６ｂは、中心を同一となるように配置して情報光の光軸と記録用参照光の光軸とが同一とすることが好ましい。
【００６３】
再生用参照光生成手段３７は、空間変調パターンによって光線束の断面の強度や位相の空間的な分布を変調させて、再生用参照光を生成するものである。再生用参照光生成手段としては、２次元に配置された画素の属性を変更することにより、表示する空間変調パターンを変更できる空間光変調器や空間変調パターンの開口が形成されたマスクを使用することができる。図２においては、情報光及び記録用参照光生成手段３６である空間光変調器と切替え手段５４によって切替え可能に設けられた空間光変調器に再生用参照光の空間変調パターンを表示して再生用参照光を生成している。切替え手段５４としては、物理的に記録用参照光生成手段３６と再生用参照光生成手段３７を移動させて交換したり、光学系を変更することで切替えてもよい。
【００６４】
再生用参照光の空間変調パターンは、記録用参照光の空間変調パターンに対して、記録用参照光の波長λ１と再生用参照光の波長λ２の比に応じた倍率の空間変調パターンとする。記録用参照光の空間変調パターンにおける隣接する画素の中心間の間隔ｐ１及び再生用参照光の空間変調パターンにおける隣接する画素の中心間の間隔ｐ２と波長λ１及び波長λ２との関係は、波長λ１で記録した干渉縞を有効に再生できる波長差の範囲Δλ（図８参照）を用いて（λ１−Δλ）／λ２≦ｐ１／ｐ２≦（λ１＋Δλ）／λ２とすることが好ましい。なお、パターンの幅ｐ１、ｐ２の関係が上記不等式の範囲から僅かに外れていたとしても、後述する第一及び第二のリレーレンズ３８，３９の焦点距離ｆ１１、ｆ２２の関係を調節することで、干渉縞を再生することが可能である。特に、レーザ光源の製品間のばらつきや射出パルス毎のばらつきによって、λ１と異なる波長のλ２で再生することになる場合のように、λ１とλ２の差が僅かである場合には、ｐ１＝ｐ２の同じ空間変調パターンを使用して、リレーレンズ３８，３９の焦点距離ｆ１１、ｆ２２の関係を調節することで再生することもできる。
【００６５】
このように、記録用参照光と再生用参照光とでは空間変調パターンにおける隣接する画素の中心間の間隔を変える必要があるので、再生用参照光生成手段３７として空間光変調器を使用する場合、図３（Ｂ）に示すように、記録用参照光生成手段３６である空間光変調器の画素の寸法ｄ１と異なる寸法ｄ２の画素の空間光変調器を使用してもよい。図３（Ｂ）の再生用参照光生成手段３７において、再生用参照光の空間変調パターンを表示する領域３７ｂは、記録用参照光を生成するための領域３６ｂと相似形である。再生用参照光生成手段３７の画素の寸法２は、記録用参照光生成手段３６の画素の寸法ｄ１に比べて、波長λ１と波長λ２の比に応じた倍率とする。
【００６６】
また、図２においては、記録用参照光生成手段３６である空間光変調器とは別の空間光変調器を再生用参照光生成手段３７として使用したが、記録用参照光生成手段を再生用参照光生成手段と兼用すること、すなわち、記録用参照光を生成する空間光変調器によって再生用参照光を生成することも可能である。
【００６７】
その一つは、空間光変調器に空間変調パターンを表示する際に倍率を変える方法である。例えば、図４（Ａ）では、寸法ｄ１の画素の空間光変調器３６の表示領域３６ｂにおいて、上下左右の４カ所に正方形を配置した空間変調パターンを表示する場合に、各正方形を４画素×４画素で表示しているが、図４（Ｂ）では、寸法ｄ１の画素の空間光変調器３６において各正方形を２画素×２画素で表示して０．５倍の相似形の空間変調パターンを表示している。なお、図４（Ｂ）では表示領域３６ｃそれ自体も０．５倍の相似形となっている。
【００６８】
また、画素の寸法を変更可能な空間光変調器を使用すれば、記録用参照光を生成する空間光変調器によって再生用参照光を生成することができる。画素の寸法を変更可能な空間光変調器としては、液晶空間光位相変調器(例えば，浜松ホトニクス製ＰＡＬ−ＳＬＭ）を使用することができる。
【００６９】
なお、再生用参照光生成手段として一定の空間変調パターンにしか空間的に変調できないマスクを使用する場合は、記録用参照光の空間変調パターンの相似形の開口とする。
【００７０】
第一の対物レンズ４３は、第一の焦点距離ｆ１を有し、情報光及び記録用参照光をホログラム記録層２に照射し、第二の対物レンズ４４は、第二の焦点距離ｆ２を有し、再生用参照光をホログラム記録層２に照射する。第二の対物レンズ４４の焦点距離ｆ２は、記録用参照光を照射する第一の対物レンズ４３の焦点距離ｆ１に対して、波長λ１と波長λ２の比に応じた焦点距離である。対物レンズ４３、４４の焦点距離ｆ１、ｆ２と波長λ１と波長λ２の関係は、波長λ１で記録した干渉縞を有効に再生できる波長差の範囲Δλ（図８参照）を用いて（λ１−Δλ）／λ２≦ｆ１／ｆ２≦（λ１＋Δλ）／λ２とすることが好ましい。なお、焦点距離ｆ１、ｆ２の関係が上記不等式の範囲から僅かに外れていたとしても、前述した記録時と再生時において空間変調パターンの画素の間隔ｐ１、ｐ２の関係を調節することで、干渉縞を再生することが可能である。
【００７１】
図２においては、第一の対物レンズ４３及び第二の対物レンズ４４を切替え手段５５によって切替える構成となっているが、焦点距離を変更できるレンズによって第一及び第二の対物レンズを構成してもよい。切替え手段５５としては、物理的に第一の対物レンズ４３及び第二の対物レンズ４４を移動させて交換したり、光学系を変更することで切替えてもよい。焦点距離を変更できるレンズの場合、焦点距離を調節するのが容易であるため、レーザ光源の製品間のばらつきや射出パルス毎のばらつきによる波長の差の影響を焦点距離の調節によって緩和することができる。（λ１−Δλ）／λ２≦ｐ１／ｐ２≦（λ１＋Δλ）／λ２とすることが好ましい。また、後述する第一及び第二のリレーレンズ３８，３９の焦点距離ｆ１１、ｆ２２の関係を調節することでも、干渉縞を再生することが可能である。
【００７２】
光検出手段４５は、格子状に配列された多数の画素を有し、各画素毎に受光した光の強度を検出できるようになっている。光検出手段４５としては、ＣＣＤ型固体撮像素子やＭＯＳ型固体撮像素子を用いることができる。また、光検出手段４５として、ＭＯＳ型固体撮像素子と信号処理回路とが１チップ上に集積されたスマート光センサ（例えば、文献「Ｏ ｐｌｕｓ Ｅ，１９９６年９月，Ｎｏ．２０２，第９３〜９９ページ」参照。）を用いてもよい。このスマート光センサは、転送レートが大きく、高速な演算機能を有するので、このスマート光センサを用いることにより、高速な再生が可能となり、例えば、Ｇ（ギガ）ビット／秒オーダの転送レートで再生を行うことが可能となる。
【００７３】
なお、対物レンズ４４によって結像された再生光の空間変調パターンの画素の間隔は、記録時に用いた情報光の空間変調パターンの画素の間隔に比べて、波長λ１と波長λ２の比に応じた倍率となる。このため、再生光を検出するための検出手段４５としては、再生光の空間変調パターンを検出できるものを採用する。例えば、検出手段４５として、再生光の空間変調パターンの画素の間隔に合った画素の画素の間隔を有する光検出器や、再生光の空間変調パターンの倍率を変更するズームレンズ及び変更された倍率の空間変調パターンを検出できる光検出器等を使用することができる。
【００７４】
更に、図２の光情報記録再生装置３０においては、以下の部材を有する。コリメータレンズ３４は、光源３２及び３３からの発散光線束をほぼ平行光線とする。光源３２及び３３からの光線束がほぼ平行光線である場合は不要である。
【００７５】
偏光ビームスプリッタ３５は、直線偏光（例えばＰ偏光）を反射または透過し、当該偏光に垂直な直線偏光（例えばＳ偏光）を透過または反射するような半反射面を有する。図２においては、偏光ビームスプリッタ３５は、光源３２及び３３から射出された光線束を空間光変調器３６又は３７に向けて反射し、空間光変調器３６又は３７で偏光方向が９０度回転された情報光および記録用参照光又は再生用参照光を透過する。更に、偏光ビームスプリッタ３５は、再生時においては再生用参照光によって記録媒体１のホログラム記録層２から発生した再生光（四分の一波長板４２によって偏光方向が９０度回転されている）を光検出手段４５に向けて反射する。
【００７６】
一対のリレーレンズ３８，３９は、情報光及び記録用参照光生成手段３６又は再生用参照光生成手段３７から対物レンズ４３又は４４までの間に配置されており、情報光及び記録用参照光生成手段３６又は再生用参照光生成手段３７に表示された空間変調パターンを対物レンズ４３又は４４の入射瞳面に結像するように配置されている。すなわち、情報光及び記録用参照光生成手段３６又は再生用参照光生成手段３７から第一のリレーレンズ３８までの距離が第一のリレーレンズ３８の焦点距離ｆ１１となり、第二のリレーレンズ３９から対物レンズ４３又は４４の入射瞳面４３ａ又は４４ａ（図６参照）までの距離が第二のリレーレンズ３９の焦点距離ｆ２２となり、第一および第二のリレーレンズ３８、３９間の距離が第一のリレーレンズ３８の焦点距離ｆ１１と第二のリレーレンズ３９の焦点距離ｆ２２の和となるように配置されている。なお、再生時において、再生用参照光とホログラム記録層に記録された干渉縞との干渉が弱い場合には、リレーレンズ３８，３９の焦点距離ｆ１１、ｆ２２の関係を調節することによって、干渉を強め、再生光の強度を大きくすることもできる。
【００７７】
また、一対のリレーレンズ３８，３９は、再生時においては再生用参照光によって記録媒体１のホログラム記録層２から発生した第二の対物レンズ４４における像を再び実像として結像するように配置されている。
【００７８】
ダイクロイックミラー４１は、媒体情報読み取り用素子５１からの媒体情報読み取り光を記録用又は再生用の光と同じ位置に照射するために配置される。すなわち、波長λ１の情報光及び記録用参照光と波長λ２の再生用参照光はダイクロイックミラー４１の反射面によって反射され、波長λ３の媒体情報読み取り光は、ダイクロイックミラー４１の反射面を透過する。この場合、記録媒体１においても、波長λ１の情報光及び記録用参照光と波長λ２の再生用参照光を反射し、波長λ３の媒体情報読み取り光を透過する波長選択反射層７を設けることにより、記録再生領域に重畳して媒体情報を記録することができ、記録又は再生中も位置決めを行うことが可能となる。媒体情報読み取り用素子５１等を設けなかった場合、ダイクロイックミラー４１は不要である。
【００７９】
四分の一波長板４２は、互いに垂直な方向に振動する偏光の光路差を４分の１波長変化させる位相板である。４分の１波長板によってＰ偏光（Ｓ偏光）の光は円偏光に変化され、さらに、記録媒体１によって反射された円偏光の光が４分の１波長板を通過するとＳ偏光（Ｐ偏光）に変化されることになる。四分の一波長板４２によって戻り光の偏光を変化させることで、再生時に発生した再生光を偏光ビームスプリッタ３５によって反射させて検出手段４５に向けることができる。
【００８０】
また、図２において、記録媒体１の反射層４には、媒体情報として、記録容量、記録再生方式、トラック幅等の記録媒体１に関する情報や、アドレス情報、トラッキングサーボ情報、フォーカスサーボ情報等の位置決め用の情報が記録されている。媒体情報は、図２に示すように、反射層４の表面の凹凸形状によるピットによって記録してもいいし、その他の方法、例えば反射率の異なるピットによって記録してもよい。
【００８１】
更に、波長選択反射層７は、波長λ１の情報光及び記録用参照光と波長λ２の再生用参照光を反射し、波長λ３の媒体情報読み取り光を透過するものであり、波長λ１の情報光及び記録用参照光と波長λ２の再生用参照光に対しては反射層として機能する。情報光、記録用参照光、再生用参照光又は再生光が反射層４まで到達すると、反射層４に記録された媒体情報によって変調若しくは散乱され、記録又は再生のノイズとなることがあるが、波長選択反射層７によってこのノイズを低減することができる。
【００８２】
なお、記録媒体１として、ディスク状の記録媒体を使用し、回転させつつ記録再生を行う方式の場合は、ＣＤドライブやＤＶＤドライブにおいて使用されているディスク駆動機構を使用することができ、更には、ＣＤドライブやＤＶＤドライブとの互換性を持たせることも容易になるので好ましい。
【００８３】
媒体情報読み取り用素子５１は、記録媒体１の反射層４に記録された媒体情報を再生するものであり、媒体情報読み取り光を発生させる光源、例えば半導体レーザと、記録媒体１から帰ってきた光を受光する光検出器とを備えている。媒体情報読み取り用素子５１の光源は、記録媒体１のホログラム記録層２に影響を与えないことが好ましく、第一の光源３２の波長λ１と異なる波長λ３であることが好ましい。更に好ましくは、媒体情報読み取り光の波長λ３は、第二の光源３３の波長λ２とも異なることが好ましい。
【００８４】
例えば、情報光及び記録用参照光の波長λ１、再生用参照光の波長λ２及び媒体情報読み取り光の波長λ３の組み合わせとして、波長λ１＝４０５ｎｍ、波長λ２＝６５０ｎｍ及び読み取り光＝７８０ｎｍの組み合わせや波長λ１＝４０５ｎｍ、波長λ２＝５３２ｎｍ及び読み取り光＝６５０ｎｍの組み合わせを使用することができる。また、波長λ１、波長λ２及び波長λ３の組み合わせとして、波長λ１＝６５０ｎｍ、波長λ２＝４０５ｎｍ及び読み取り光＝７８０ｎｍの組み合わせや波長λ１＝５３２ｎｍ、波長λ２＝４０５ｎｍ及び読み取り光＝６５０ｎｍの組み合わせを使用することもできる。
【００８５】
媒体情報読み取り光用コリメータレンズ５２は、媒体情報読み取り用素子５１から射出された発散光線束をほぼ平行光線とするものであるが、対物レンズ４３，４４によって反射層４に焦点が位置するような光束とすることがより好ましい。
【００８６】
このような光情報記録再生装置３０の動作について以下説明する。図５は、媒体情報を読み取る時の動作を説明する図である。図５においては、媒体情報読み取り光のみを示しているが、媒体情報を読み取りながら、ホログラム記録層に干渉縞を記録したり、ホログラム記録層の干渉縞から情報を再生してもよい。
【００８７】
媒体情報読み取り用素子５１から射出された媒体情報読み取り光は、媒体情報読み取り光用コリメータレンズ５２を経て、ダイクロイックミラー４１及び四分の一波長板４２を通過し、第一の対物レンズ４３によって記録媒体１に照射される。ここで、媒体情報読み取り光用コリメータレンズ５２及び第一の対物レンズ４３によって、媒体情報読み取り光を記録媒体１の反射層４に収束するように照射することが好ましい。記録媒体１に照射された媒体情報読み取り光は、記録媒体１の保護層６、ホログラム記録層２、ギャップ層３及び波長選択反射層７を通過して、反射層４によって反射される。反射された媒体情報読み取り光は、反射層４に記録された媒体情報によって変調され、媒体情報を担持する。そして、媒体情報読み取り光は、記録媒体１の波長選択反射層７、ギャップ層３、ホログラム記録層２及び保護層６を通過し、第一の対物レンズ４３、四分の一波長板４２、ダイクロイックミラー４１及び体情報読み取り光用コリメータレンズ５２を経て、媒体情報読み取り用素子５１の光検出器によって検出され、媒体情報が再生される。
【００８８】
媒体情報は、図示しない制御手段に送られ、制御手段によって、記録媒体の条件に応じた記録、再生条件を設定したり、ピックアップ３１を特定の記録位置や再生位置に移動させて位置決めする。なお、図５においては、第一の対物レンズ４３を使用したが、第二の対物レンズ４４であっても同様の経路を経て媒体情報を再生する。
【００８９】
次に、ホログラム記録層に干渉縞を記録する時の動作を図２を用いて説明する。第一の光源３２から射出された波長λ１の光は、コリメータレンズ３４によってほぼ平行光線にされ、偏光ビームスプリッタ３５で反射して、情報光及び記録用参照光生成手段３６に入射し、情報光及び記録用参照光が生成される。情報光及び記録用参照光は、偏光ビームスプリッタ３５を通過し、一対のリレーレンズ３８，３９を経て、ダイクロイックミラー４１によって反射され、四分の一波長板４２を経て、第一の対物レンズ４３によって記録媒体１に照射される。ここで、前述したとおり、ホログラム記録層２以外の位置に情報光及び記録用参照光の焦点を合わせることが好ましい。
【００９０】
記録媒体１に照射された情報光及び記録用参照光は、記録媒体１の保護層６を通過して、ホログラム記録層２において情報光と記録用参照光との干渉縞が記録され、ギャップ層３を経て、波長選択反射層７によって反射される。反射された情報光及び記録用参照光は、ギャップ層３を通過して、ホログラム記録層２において反射された情報光と反射された記録用参照光との干渉縞が記録され、保護層６を通過して記録媒体１から射出される。
【００９１】
更に、ホログラム記録層に記録された干渉縞を再生する時の動作を図６を用いて説明する。図６の光情報記録再生装置３０のピックアップ３１においては、切替え手段５３によって第一の光源３２と第二の光源３３が切替えられ、切替え手段５４によって情報光及び記録用参照光生成手段３６と再生用参照光生成手段３７が切替えられ、切替え手段５５によって第一の対物レンズ４３と第二の対物レンズ４４が切替えられている。更に、第二の対物レンズの焦点距離ｆ２に合わせて、ピックアップ３１と記録媒体１との距離が調節される。
【００９２】
第二の光源３３から射出された波長λ２の光は、コリメータレンズ３４によってほぼ平行光線にされ、偏光ビームスプリッタ３５で反射して、再生用参照光生成手段３７に入射し、記録用参照光の波長λ１と再生用参照光の波長λ２の比に応じた倍率の空間変調パターンによって空間的に変調されて再生用参照光が生成される。再生用参照光は、偏光ビームスプリッタ３５を通過し、一対のリレーレンズ３８，３９を経て、ダイクロイックミラー４１によって反射され、四分の一波長板４２を経て、第二の対物レンズ４４によって記録媒体１に照射される。ここで、前述したとおり、再生用参照光は、記録用参照光の焦点と同じ位置に焦点が位置するように照射される。
【００９３】
記録媒体１に照射された再生用参照光は、記録媒体１の保護層６を通過して、ホログラム記録層２に記録された干渉縞と干渉して再生光を発生させる。その後、再生用参照光は、ギャップ層３を経て、波長選択反射層７によって反射される。反射された再生用参照光は、ギャップ層３を通過して、ホログラム記録層２において、再び干渉縞と干渉して再生光を発生させる。再生光は、記録媒体１を射出して、第二の対物レンズ４４を経て、四分の一波長板４２によって偏光が変化され、ダイクロイックミラー４１によって反射され、一対のリレーレンズ３８，３９を経て、偏光ビームスプリッタ３５によって反射される。反射された再生光は光検出手段４５によって検出され、再生光の情報が再生される。
【００９４】
図７は、本発明の光情報記録再生装置７０の変形例である。図７においては、記録用のピックアップ７１及び再生用のピックアップ７２を設けている。記録用のピックアップ７１には、第一の光源３２、情報光及び記録用参照光生成手段３６、第一の対物レンズ４３が配置され、再生用のピックアップ７２には、第二の光源３３、再生用参照光生成手段３７、第二の対物レンズ４４及び光検出手段４５が配置されている。更に、図７においては、記録用のピックアップ７１及び再生用のピックアップ７２のそれぞれに、コリメータレンズ３４、偏光ビームスプリッタ３５、一対のリレーレンズ３８，３９、ダイクロイックミラー４１、四分の一波長板４２を設け、更に、媒体情報読み取り用素子５１及び媒体情報読み取り光用コリメータレンズ５２を設けた。各構成の説明は、図２乃至図６における説明を準用する。
【００９５】
図７の光情報記録再生装置７０においては、切替え手段が不要であり、光学系の信頼を高め、記録再生の信頼性を高めることができる。更に、記録用のピックアップ７１及び再生用のピックアップ７２によって、記録動作と再生動作を同時に行うことができる。
【００９６】
また、光源と、空間変調パターンの隣接する画素の中心間の間隔を変更可能な空間光変調器からなる再生用参照光生成手段と、焦点距離を変更できる対物レンズとを有する光情報再生装置は、空間変調パターンの隣接する画素の中心間の間隔及び焦点距離を調節することができるので、種々の波長の情報光及び記録用参照光によって記録された干渉縞を再生することが可能である。例えば、記録媒体の媒体情報として、記録時に使用された情報光及び記録用参照光の波長を記録しておくことが好ましい。この場合、光情報再生装置に設けた媒体情報読み取り用素子５１によって、媒体情報を再生して記録時に使用された情報光及び記録用参照光の波長を把握し、記録時に使用された情報光及び記録用参照光の波長と光情報再生装置の光源から射出される光の波長の情報を用いて、前述した関係式にあてはめて再生用参照光生成手段における空間変調パターンの隣接する画素の中心間の間隔及び対物レンズの焦点距離を調節すれば、記録媒体に記録された干渉縞を再生することができる。
【００９７】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、必要に応じて変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の光情報記録再生方法の概略説明図
【図２】本発明の光情報記録再生装置の一実施形態を示す概略構成図
【図３】（Ａ）は情報光及び記録用参照光生成手段を説明する図、（Ｂ）は再生用参照光生成手段を説明する図
【図４】（Ａ）は情報光及び記録用参照光生成手段を説明する図、（Ｂ）は再生用参照光生成手段を説明する図
【図５】本発明の光情報記録再生装置の一実施形態における媒体情報読み取る時の動作を説明する概略構成図
【図６】本発明の光情報記録再生装置の一実施形態における再生時の動作を説明する概略構成図
【図７】本発明の光情報記録再生装置の他の実施形態を示す概略構成図
【図８】ホログラム記録層に記録された干渉縞の再生光強度の波長依存性を示す図
【図９】ホログラム記録材料の吸収スペクトルを示す図
【図１０】本発明の光情報記録再生方法の概略説明図
【符号の説明】
【００９９】
２  ホログラム記録層
２ａ  干渉縞
１４、１８  対物レンズ
２１  情報光
２２  記録用参照光
２３  再生用参照光
２４  再生光
【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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