(57)【要約】【課題】再生時における回折効率を予め考慮して、記録時の温度が異なる場合にも良好なる形態のホログラムを記録する。【解決手段】信号光パターンを表示する信号光空間光変調部と、参照光を発生させるための参照光パターンを表示する参照光空間光変調部とを有する空間光変調器２２と信号光空間光変調部および参照光空間光変調部に表示する信号光パターンの態様および参照光パターンの態様を制御し、信号光と信号光との光エネルギーを制御する制御部６０と、ホログラム記録媒体５０の温度を検出する温度検出器７０と、を備え、制御部６０は、記録後のホログラムに参照光を照射したときに発生する回折光の回折効率が一定の値となるように、記録時点におけるホログラム記録媒体の温度に応じて、予め設定された時間だけ参照光と信号光とをホログラム記録媒体５０に照射するようにした。【選択図】図１８
2008097704.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光源を同一とする参照光とを干渉させてホログラム記録媒体の記録層にホログラムを記録するホログラム記録装置であって、
前記信号光を発生させるための信号光パターンを表示する信号光空間光変調部と、
前記参照光を発生させるための参照光パターンを表示する参照光空間光変調部と、
前記信号光空間光変調部に表示する信号光パターンの態様および前記参照光空間光変調部に表示する参照光パターンの態様を制御するとともに前記信号光と前記参照光との光エネルギーを制御する制御部と、
前記ホログラム記録媒体の温度を検出する温度検出器と、を備え、
前記制御部は、
記録後の前記ホログラムに前記参照光を照射したときに発生する回折光の回折効率が所定の値となるように、記録時点における前記ホログラム記録媒体の温度に応じて、予め設定された光エネルギーを前記ホログラム記録媒体に照射することを特徴とするホログラム記録装置。
【請求項２】
前記回折効率が一定の値とされることを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録装置。
【請求項３】
前記光エネルギーの制御は、前記信号光および前記参照光の出射時間を変化させることによっておこなうことを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録装置。
【請求項４】
前記光エネルギーの制御は、前記信号光および／または前記参照光の光強度を変化させることによっておこなうことを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録装置。
【請求項５】
前記ホログラムは前記記録層の同一領域を共有して形成される複数のホログラムであり、
前記制御部は、前記同一領域に形成されたホログラムの量を表す消費量エム・ナンバーを前記ホログラム記録媒体または前記制御部の記憶領域に記録するように制御することを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録装置。
【請求項６】
記録の前段階の処理である前処理の時間をホログラム記録媒体の温度に応じて変化させることを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録装置。
【請求項７】
記録データに応じて変調された信号光と前記信号光と光源を同一とする参照光とを干渉させて記録層にホログラムが記録されるホログラム記録媒体であって、
前記ホログラムを記録する時点におけるホログラム記録媒体の温度に対し、回折効率を所定の値とするための記録エネルギーの情報が、所定の領域に予め記録されていることを特徴とするホログラム記録媒体。
【請求項８】
前記記録エネルギーの情報は、記録に用いる信号光および参照光の強度を特定した場合の、前記信号光および前記参照光の出射時間として記録されていることを特徴とする請求項７に記載のホログラム記録媒体。
【請求項９】
記録データに応じて変調された信号光と前記信号光と光源を同一とする参照光とを干渉させてホログラム記録媒体の記録層にホログラムを記録するホログラム記録方法であって、
前記ホログラム記録媒体の温度を検出し、
記録後の前記ホログラムに前記参照光を照射したときに発生する回折光の回折効率が所定の値となるように、記録時点における前記ホログラム記録媒体の温度に応じて、予め設定された前記光エネルギーを前記ホログラム記録媒体に照射することを特徴とするホログラム記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラム記録装置、ホログラム記録媒体およびホログラム記録方法に関する。
【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記録再生装置であるホログラフィックメモリが注目を集めている。ホログラフィックメモリでは、記録媒体の厚み方向も活用し、記録に際しては、２次元の情報を１ページ単位として記録データに応じたページデータに基づき参照光と信号光との干渉縞をホログラム記録媒体の中にホログラム（回折格子）の形態で形成して３次元的に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発生する回折光を得て記録データを再生する（特許文献１、非特許文献１を参照）。
【０００３】
また、ホログラムの記録再生をおこなう場合に、ホログラム記録媒体上のホログラムが形成される領域を少しずつずらしながら、各々のホログラムの一部が重複して記録される、多重記録方式が採用される場合がある。このようにして、ホログラム記録媒体に記録される記録データの容量を増大するようにしている（非特許文献１を参照）。
【０００４】
ホログラム記録再生をおこなうためのホログラム記録媒体としては、フォトポリマを用いることが提案されているが、フォトポリマは、温度変化に対してその記録および再生の特性が非常に敏感であることが知られている。具体的には、フォトポリマの熱膨張係数が非常に大きいために、記録した時点でのフォトポリマの温度と、再生する時点でのフォトポリマの温度とが異なる場合には、この温度の変化によって、熱膨張あるいは熱収縮が発生し、フォトポリマに形成された回折格子の回転や、回折格子間隔の変化、そして屈折率変化の変化が、生じて、記録再生特性に悪影響を及ぼした。そこで記録時と再生時とにおける温度変化（温度差）を考慮して、再生時に入射光の角度と波長とを変化させる（補償する）するといった再生方式が提案されてきた。
【特許文献１】特開２００４−２２６８２１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】
【０００５】
しかし、記録時に温度が変わるときには、熱膨張などを起因とする上述した不具合の他に、多重化における特性も変化することが知られている。特にフォトポリマをホログラム記録媒体の記録層に用い、化学的な反応を利用してホログラムを形成する場合には、その温度によって記録感度等が大きく異なるために、記録後に再生する場合においては、回折効率が大きく異なるものとなる。この結果として、低温のときには十分な回折効率が得られない。また、高温のときには、回折効率が高すぎて無駄なエムナンバー（エムナンバーについては後述する）を消費し、後に記録するホログラムからの十分な回折光が得られない。
【０００６】
さらに、多重化をする場合には、より長い時間を必要とするので、この点を考慮すること無く記録をおこなう場合には、良好なる記録特性を有することができない。すなわち、良好なる形態のホログラムをフォトポリマに形成することができない。このために、再生時においては、上述したように、入射光の角度と波長とを補償したとしても、もはや、良好なる再生特性、すなわち、記録されたホログラムから、良質なる回折光を得て、誤りなく記録データを再生することが困難となる。
【０００７】
そこで、本発明は、再生時におけるホログラム記録媒体に参照光を照射して得られる回折光の回折効率を予め考慮して、記録時の温度が異なる場合、すなわち、高温や低温の条件で記録した場合、または記録中に温度が変わったときでも、良好なる形態のホログラムを記録するホログラム記録装置、および、ホログラム記録方法の提供し、さらに、このような目的に用いるに好適なるホログラム記録媒体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】
【０００８】
本発明のホログラム記録置は、記録データに応じて変調された信号光と前記信号光と光源を同一とする参照光とを干渉させてホログラム記録媒体の記録層にホログラムを記録するホログラム記録装置であって、前記信号光を発生させるための信号光パターンを表示する信号光空間光変調部と、前記参照光を発生させるための参照光パターンを表示する参照光空間光変調部と、前記信号光空間光変調部に表示する信号光パターンの態様および前記参照光空間光変調部に表示する参照光パターンの態様を制御するとともに前記信号光と前記参照光との光エネルギーを制御する制御部と、前記ホログラム記録媒体の温度を検出する温度検出器と、を備え、前記制御部は、記録後の前記ホログラムに前記参照光を照射したときに発生する回折光の回折効率が所定の値となるように、記録時点における前記ホログラム記録媒体の温度に応じて、予め設定された光エネルギーを前記ホログラム記録媒体に照射するものである。
【０００９】
このホログラム記録置では、温度検出器を備えているのでホログラム記録媒体の温度を検出することができる。そして、制御部は、記録後のホログラムに前記参照光を照射したときに発生する回折光の回折効率が所定の値となるように、記録時点におけるホログラム記録媒体の温度に応じて、予め設定された光エネルギーをホログラム記録媒体に照射する。
【００１０】
本発明のホログラム記録媒体は、記録データに応じて変調された信号光と前記信号光と光源を同一とする参照光とを干渉させて記録層にホログラムを記録するホログラム記録媒体であって、前記ホログラムを記録する時点におけるホログラム記録媒体の温度に対し、回折効率を所定の値とするための記録エネルギーの情報が、所定の領域に予め記録されているものである。
【００１１】
このホログラム記録媒体では、ホログラムを記録する時点におけるホログラム記録媒体の温度に対し、回折効率を所定の値とするための記録エネルギーの情報が、所定の領域に予め記録されている。したがって、この記録エネルギーの情報に基づいてホログラム記録装置が動作をする場合には、このホログラム記録媒体から所定回折効率の回折光を得ることができる。
【００１２】
本発明のホログラム記録方法は、記録データに応じて変調された信号光と前記信号光と光源を同一とする参照光とを干渉させてホログラム記録媒体の記録層にホログラムを記録するホログラム記録方法であって、前記ホログラム記録媒体の温度を検出し、記録後の前記ホログラムに前記参照光を照射したときに発生する回折光の回折効率が所定の値となるように、記録時点における前記ホログラム記録媒体の温度に応じて、予め設定された前記光エネルギーを前記ホログラム記録媒体に照射するものである。
【００１３】
このホログラム記録方法では、ホログラム記録媒体の温度を検出し、記録後のホログラムに参照光を照射したときに発生する回折光の回折効率が所定の値となるように、記録時点におけるホログラム記録媒体の温度に応じて、予め設定された光エネルギーを前記ホログラム記録媒体に照射して記録データを記録するので、再生時点においては所定の回折効率を得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、高温や低温の条件で多重化記録をした場合、または記録中に温度が変わったときでも、良好なる形態のホログラムを記録するホログラム記録装置の提供、および、ホログラム記録方法の提供、さらに、このような目的に用いるに適したホログラム記録媒体を提供、をすることができる。そして、このようなホログラム記録装置、このようなホログラム記録方法によって記録されたホログラム記録媒体から記録データを再生する場合には、良好なる回折効率を得ることができ、誤りのない記録データを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】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明の実施の形態は、装置については記録に係る部分、方法については記録方法に係る部分に特徴を有するものである。実施形態を説明するに際しては、どの様にしてホログラムを記録し、どの様にしてホログラムを再生するかについての理解が前提となるので、ホログラム記録再生装置の要部である光学部についての一例として、コアキシャル光学系について説明し、その後、このようなコアキシャル光学系を有してなるコアキシャル方式のホログラム記録再生装置について簡単に説明し、その後、実施形態の特徴部の説明をおこなう。
【００１６】
（コアキシャル方式の光学系を用いるホログラム記録再生装置）
コアキシャル方式の光学系を用いるホログラム記録装置（以下、コアキシャル方式のホログラム記録装置と称する）では、後述する信号光と参照光との各々について、光ビームの光路の一部を共有することによって、同一の対物レンズを用いて、記録再生を行うことができるため、光学系の簡略化ができる。さらに従来のＣＤ、ＤＶＤなどの光ディスクと互換性が比較的に容易であるために、将来の記録再生装置として注目を集めている。
【００１７】
図１にコアキシャル方式のホログラム記録装置におけるコアキシャル光学系１０の概念図を示す。コアキシャル光学系１０は、レーザ光源２０、コリメートレンズ２１、透過型液晶等で構成された空間光変調器２２、ビームスプリッタ２３、対物レンズ２４を主要なる光学部品として備える。
【００１８】
レーザ光源２０から出た光ビームは、コリメートレンズ２１で平行光とされ、空間光変調器２２を透過する。そして、空間光変調器２２は、記録データに基づく信号光パターンを表示する信号光空間光変調部４６（図２を参照）と参照光パターンを表示する参照光空間光変調部４７（図２を参照）との２つの光ビームの透過領域を有している。これらの２つに領域が分けられた空間光変調器２２の各々の領域を通過する光ビームは、同じ中心線を有して同軸状に配置される信号光４０および参照光４１として、ビームスプリッタ２３および対物レンズ２４の共通の光学部品を通過し、すなわち、光路を信号光４０および参照光４１が共通として、ホログラム記録媒体５０の記録層５０ａ（図４を参照）に入射される。そして、信号光空間光変調部４６によって生じる信号光４０と参照光空間光変調部４７によって生じる参照光４１とは記録層５０ａにおいて干渉する。そして、この干渉の態様に応じて記録層５０ａの微小領域における屈折率が変化をして、屈折率パターンに応じた回折格子（ホログラム）として記録データが記録される。
【００１９】
図２に空間光変調器２２に表示される信号光パターンおよび参照光パターンの一例を示す。このパターンでは、より中心にちかい部分である信号光空間光変調部４６には信号光パターンが表示され、その周りの参照光空間光変調部４７には参照光パターンが表示されるという形になっている。図２において、黒い部分（黒部）は光ビームを遮る部分であり、紙面の色の部分（白部）は光ビームが透過する部分であり、黒部と白部との配置に応じて信号光および参照光が変化するものである。
【００２０】
ここで、記録データ用参照光パターンの一例としては、図２に示すスポーク状（同心円状に伸びる線で、白部と黒部とが区分される態様）のパターンのみならず、例えば、予め、乱数を発生させてランダムに白部と黒部とが空間的に配置されるパターンであるランダムパターンであっても良い。
【００２１】
図３に、コアキシャル方式のホログラム再生装置に用いるコアキシャル光学系１１の概念図を示す。コアキシャル方式のホログラム再生装置では、上述した、レーザ光源２０、コリメートレンズ２１、空間光変調器２２、ビームスプリッタ２３および対物レンズ２４に加えて、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）等で構成されたイメージセンサ２５を備える。
【００２２】
再生においては、空間光変調器２２の参照光空間光変調部４７に参照光パターンのみを表示させ、信号光空間光変調部４６は全黒のパターン（光ビームの透過を阻止する黒のみのパターン）とする。この参照光空間光変調部４７からの参照光４１をビームスプリッタ２３および対物レンズ２４を通過させ、ホログラム記録媒体５０の記録層５０ａに形成されたホログラムに入射させることによって記録データを再生する。ここで、この参照光によってホログラムに応じた回折光４２が生じ、この回折光４２は、ビームスプリッタ２３によって光ビームとしての回折光４２の進行方向を変化させ、再生光４３としてイメージセンサ２５を照射する。そして、このイメージセンサ２５からの電気信号はホログラムの形状、すなわち、記録データに応じた信号であるので、図示しない再生信号処理部において、この電気信号から記録データが再生できる。
【００２３】
ここで、ホログラム記録再生装置（記録および再生の両方が行える装置）においては、コアキシャル光学系１０とコアキシャル光学系１１の両方の構成を備えるもの、すなわち、コアキシャル光学系１１と同様の構成を有して、空間光変調器２２には、記録時においては、信号光空間光変調部４６およびその周りの参照光空間光変調部４７に図２に示すような信号光パターンおよび参照光パターンの表示をし、再生時においては、参照光空間光変調部４７に参照光パターンの表示をし、信号光空間光変調部４６に対応する領域は光ビームを透過することがない上述した全黒のパターンを表示できるようにして、記録および再生ができるようになされている。この空間光変調器２２における表示パターンの内容（態様）の制御は、図示しない記録信号処理部からの制御信号によっておこなわれる。
【００２４】
（ホログラム記録媒体の構造）
図４は、上述した、ホログラム記録媒体５０の断面積方向に切断した構造を模式的に示し、さらに、信号光４０（破線の内側を通過し、空間光変調器２２（図１を参照）から記録層５０ａに至る光ビーム）および回折光４２（信号光４０と同様に破線の内側を通過し、記録層５０ａからビームスプリッタ２３（図３を参照）に至る光ビーム）、参照光４１（実線と破線の間を通過し、空間光変調器２２（図１を参照）から記録層５０ａに至る光ビーム）およびサーボ用の光ビーム（一点鎖線の内側を通過する光ビーム）がどのように対物レンズ２４に入射するかを模式的に示す図である。ホログラム記録媒体５０は記録層５０ａ、記録再生用の光ビームの反射膜５０ｂ、アドレスグルーブ５０ｃを有するものである。
【００２５】
記録時においては、記録層５０ａには、信号光４０と参照光４１との干渉によって生じる干渉縞の形状に応じてホログラムが形成され。再生時においては、このホログラムに参照光４１のみが照射されることによって、記録時における信号光４０と略同一の領域に、ホログラムに応じた回折光４２が反射膜５０ｂで反射されて、対物レンズ２４を通過してイメージセンサ２５に像を生じる。一方、サーボ用の光ビームは、波長選択特性を有する反射膜５０ｂを透過して、アドレスグルーブ５０ｃが形成されたアルミ反射膜で反射して、ＣＤ、ＤＶＤにおけると同様の原理によって、サーボ用光学系のフォトディテクタから検出した電気信号に基づいて、制御部で、上述した、フォーカスサーボ、ラジアルサーボ、スピンドルサーボの処理のために必要とされる各々のサーボのためのエラー信号、さらには、ホログラム記録媒体５０における光ビームが照射されるホログラム記録媒体５０の記録層５０ａの位置の特定のためのアドレス信号が得られる。
【００２６】
記録再生用の光ビームは、例えば、青色のレーザダイオードからの光ビーム（青色光ビーム）であり、サーボ用の光ビームは、例えば、赤色のレーザダイオードからの光ビームの光ビーム（赤色光ビーム）であり、両方の光ビームが通過する光路の相互の位置関係は、光学部品の配置を特定することによって、予め、特定されている。この結果、赤色光ビームを用いてサーボをおこなうことによって、青色ビーム（信号光４０および参照光４１）によってホログラムを形成する位置がこのサーボの作用によって特定され、青色光ビーム（参照光４１、回折光４２および再生光４３）によって、ホログラムから記録データを再生する位置がこのサーボの作用によって特定され、ホログラム記録再生をホログラム記録媒体５０の記録層５０ａの所定の位置とすることができる。
【００２７】
本実施形態では、ホログラム記録媒体における多重化の能力を表す用語として、Ｍ／＃（エム・ナンバー）を用いる。Ｍ／＃とは、ホログラム記録媒体における重ね書きの指標であり、Ｍ／＃の値が大きいほど、記録層の同一領域における重ね書きの回数を大きくすることができるものである。Ｍ／＃は式（１）で定義される。ここで、Ｎｎは、ｎ番目に多重化されたホログラムからの回折効率を表すものである。
【００２８】
Ｍ／＃＝Σ（Ｎｎ）1/2・・・・・（１）
【００２９】
式（１）が示すように、Ｍ／＃の値が大きい程、多重化した場合の多重の回数を増加させても回折効率が低下すること無く、良好なる回折光を得られることを示すものである。このＭ／＃の値は、記録時のホログラム記録媒体５０の温度に依存することが知られている。以下において、温度と、Ｍ／＃との関係を説明する。
【００３０】
図５は、角度多重方式を用いて、ホログラム記録媒体の温度が、２８℃、３５℃、４５℃および６０℃とする場合における、記録エネルギー（単位：ｍＪ／ｃｍ2）に対するＭ／＃の特性を示す図である。ここで、多重の回数は１００回としている。また、記録条件としては、全てのホログラムは同一の記録光強度で、全て1秒間光ビーム照射して記録されている。
【００３１】
図６は、図５において丸で囲んだ部分の拡大図であり、Ｍ／＃の立ち上がりの特性を示すものである。図６に示す拡大図を見ると、温度６０℃では３個目のホログラムから回折光が発生しているのに対して、温度２８℃で記録した時には１０個目のホログラムでもまだ回折光が発生していない。ここで、回折光が発生しているか否かの判断は、Ｍ／＃が最大のある一定以上の値（例えば最大値の１％程度）に達しているときに回折光が発生しているとした。最初に記録されたホログラムからの回折光が発生しないのは、光照射によって発生したラジカルが、メディア内部に存在する酸素と反応してしまい、記録する時に必要なポリマ化と反応が生じないためである。これを一般的に酸素による重合阻害と呼ぶ。高温度では、この重合阻害を克服して回折光が発生するのは、光照射によるラジカルの発生率がよくなるためと考えられる。
【００３２】
このような酸素による阻害をなくすために、予めレーザでの記録前にレーザダイオードからの光ビームをメディアに照射することによって、この記録できない領域を取り除くといった処理（前処理）を行う。例えば、ホログラム記録媒体の温度が温度２８℃と温度６０℃で記録する時に同じ前処理の条件を用いていては、温度６０℃では最初に記録したホログラムから回折効率が発生しても、温度２８℃では回折光は発生しないといった不具合が生じる。参考のため、図７には、実施形態において使用したホログラム記録媒体の前処理に必要なエネルギーをグラフとして示す。このグラフから各温度で必要な前処理条件は温度によって異なることがわかる。
【００３３】
図８は、ホログラム記録媒体の記録時の温度が種々の値を取る場合において、最適なスケジューリングを用いたときのＭ／＃の特性を示す。ここで、スケジューリングとは、記録におけるホログラム記録方法の手順（ホログラム記録装置では装置の動作の手順）であって、所定の手順を所定の時間経過に沿っておこなうことをいうものである。また、最適なスケジューリングとは、ある評価基準にしたがって上述したスケジューリングをおこなうことをいうものであり、評価基準に従ったスケジューリングが複数ある場合には、特定の評価関数を最大または最小にすることによって決められた手順をいうものである。実施形態における最適なスケジューリングについては、詳細に後述する。図８に示すＭ／＃の特性からわかるように、記録エネルギーが同じでも温度によって回折効率が全く異なることがわかる。
【００３４】
ホログラム記録媒体のメデイア感度（単位：ｃｍ／ｍＪ）を式（２）で表すものとして以下の説明では用いる。ここで、Ｉは記録時のレーザの光パワー（光強度）を示し、ｔは記録時の光ビーム照射時間、Ｌはホログラム記録媒体の記録層の厚み（例えば、図４に示す記録層５０ａを参照）である。
【００３５】
メデイア感度＝（０．８×Ｍ／＃）／（Ｉ×ｔ×Ｌ）・・・・・（２）
【００３６】
図９は、図８で示すと同じ結果を、横軸を温度、縦軸をメデイア感度として示すものである。図９が示すように、温度２８℃と温度６０℃とでは数倍のメデイア感度の差があることがわかる。つまり記録時において、ホログラム記録媒体の温度が異なる場合に、同じスケジューリングを用いて記録をおこない、このようにして記録されたホログラムに参照光を照射して回折光を得る場合における回折効率が全く異なってしまうことがわかる。
【００３７】
（ホログラム記録媒体の温度がＭ／＃へ与える影響を補償する方法(前処理)）
上述したように、前処理がおこなわれている場合と前処理がおこなわれていない場合とで記録特性が異なるものとなる。また、前処理をおこなうことによって、回折効率が向上するので、前処理をおこなう方が望ましい。ここで、前処理に必要な光エネルギーはホログラム記録媒体の温度によって異なるため、それを補償して、最も望ましい前処理をおこなう方法について説明をする。
【００３８】
図７で示したように記録温度に対する必要な前処理のための必要記録エネルギー、光ビームのパワーが既知である場合には、必要な前処理時間はある程度見積もれる。よって、記録時のホログラム記録媒体またはホログラム記録媒体が配された場所の環境の温度を検出して、その温度に応じた前処理時間を用いることによって、その温度に応じて前処理を適切な時間で行うことができる。前処理時間がこの適切な時間よりも短ければ、時間的に最初に記録されるホログラムからの再生光（回折光）は発生しない。また前処理時間がこの適切な時間よりも長ければ、回折光が発生する程度にホログラムが形成され、Ｍ／＃が消費されてしまうために、記録可能な多重回数が減ってしまう。
【００３９】
上述したような前処理に要する時間は、温度のみならず、ホログラム記録媒体の特性に依存する。このために、ホログラム記録媒体に予め図９に示すメデイア感度を記録しておき、この情報に基づいて、前処理をおこなうことが望ましい。このメディア感度に関する情報は、例えば、ホログラム記録媒体における所定の領域にヘッダ情報として記録しておくことができる。また、式（２）に示すように、メディア感度は時間の関数であるので、ヘッダ情報としては、メディア感度を直接記録しておくのみならず、前処理に必要な時間をテーブル化して記録する物であっても良い。ヘッダ情報は、ホログラム記録媒体を製造後に、そのホログラム記録媒体の製造業者が、例えば、ホログラム記録媒体の最内周部分にホログラムとして記録するものとする。また、ホログラム記録媒体の製造者が限られている場合には、ホログラム記録再生装置の側にメディア感度の情報を有するようにしても良いものである。前処理は、ホログラム記録媒体の記録層に光ビームを照射すれば良く、例えば、信号光空間光変調部４６および参照光空間光変調部４７を白部として光ビームを記録層に照射するのが効率的である。
【００４０】
そしてホログラム記録装置は、このホログラム記録媒体にホログラムの記録をおこなう前にこのヘッダ情報等を読み出して前処理をおこない、その後にホログラムを記録することによって、良好なる記録特性を得ることができる。具体的には、ホログラム記録装置に通電した後に、最初にこのヘッダ情報を読み込み、このヘッダ情報をホログラム記録装置のメモリに格納し、記録時の温度に対して適宜その温度での記録の所定の態様（記録スケジューリング）を読み出して、この記録スケジュールに沿ってホログラムの記録をおこなう。記録スケジューリングについては、以下により詳細に後述する。
【００４１】
（ホログラム記録媒体の温度がＭ／＃へ与える影響を補償する方法(記録スケジューリング)）
図１０には、記録温度が４５℃において異なるスケジューリングを用いて１００回多重したときの記録エネルギーに対するＭ／＃を示す。Ｔ＝４５℃を付したグラフは、１００回多重したときの各々のホログラムからの回折効率が一定となるようなスケジューリングを用いて記録した場合における記録エネルギーに対するＭ／＃を示し、Ｔ＝４５℃（Ｒｅｃ＝１ｓ）を付したグラフは、１００回多重する際の記録時間を各々１秒として記録した場合における記録エネルギーに対するＭ／＃を示すものである。このように記録スケジュールが異なるにもかかわらず累積的な記録エネルギーに対する最終的に得られるＭ／＃は、ほぼ等しいことがわかる。
【００４２】
一方、図８において示したようにホログラム記録媒体の温度によって、累積的記録エネルギーに対するＭ／＃は異なる。よって、予め、各々の温度における記録エネルギーに対するＭ／＃のグラフを取っておけば、その後、いかなるスケジューリングを用いても、同じ温度であればこのグラフに示すような各累積エネルギーに対するＭ／＃が等しくなり、結局各記録におけるホログラムからの回折効率特性が等しくなることがわかる。
【００４３】
ステップ１：所望の回折効率から後述する最大消費Ｍ／＃を求める。
ステップ２：多重化をおこなう回数で割ることによって一回の記録あたりのＭ／＃の消費量を求める。
ステップ３:求められたＣから１度に記録する時の時間スケジュールを見積もる。
【００４４】
上述したステップ１からステップ３までの手順（スケジューリングの手順）を図１１ないし図１４を用いて説明する。
【００４５】
図１１は、各々の温度における記録エネルギーに対するＭ／＃を示すものである。横軸は記録エネルギーを示し、縦軸はＭ／＃を示すものである。Ｍ＃60と記されたグラフはホログラム記録媒体の温度が温度６０℃における特性、Ｍ＃40と記されたグラフはホログラム記録媒体の温度が温度４０℃における特性、Ｍ＃20と記されたグラフはホログラム記録媒体の温度が温度２０℃における特性の各々を示すものである。この図１１に示すグラフから最大消費Ｍ／＃を求める(ステップ１)。この最大消費Ｍ／＃の見積もりについて補足すると、図８に示したように温度によって実際に消費可能なＭ／＃の値は異なるために、最大消費Ｍ／＃（図１１の破線で示す）は想定される温度範囲内での最大のＭ／＃よりも低い値でなくてはならない。すなわち、最大消費Ｍ／＃とは、許容温度範囲では、予め定める所定の回折効率を有するようにして予め定める所定回数の多重化を行った場合に、いかなる場合においても、それ（最大消費Ｍ／＃）以上のＭ／＃が得られるようなＭ／＃の値である。最大消費Ｍ／＃を低めに設定する場合には、再生時における問題は生じないが、多重の回数が減って記憶容量が減ることになり、一方、最大消費Ｍ／＃を高めに設定する場合には、記憶容量は増加するが、再生時における再生不能の問題が生じる虞がある。
【００４６】
図１２は、ステップ２とステップ３とにおける手順を示す図である。ホログラム記録媒体の温度が、例えば、温度４０℃において、最大消費Ｍ／＃（図１２の破線で示す）を予め定めた多重化の回数で割ることによって一回の記録あたりのＭ／＃の消費量（図１２で符号Ａ1を付して示す）を求める(ステップ２)。このときの多重化の回数は回折効率から算出され、回折効率が記録データの再生に十分なものであるようにされている。ステップ２で求めた一回の記録あたりのＭ／＃の消費量から一回の記録あたりの記録エネルギー（図１２で符号Ｂ1を付して示す）の値を求める(ステップ３)。この演算は、一回の記録あたりのＭ／＃の消費量を図１２の縦軸の値から読み取り、それに対応する一回の記録あたりの記録エネルギーの値を図１２の横軸から読み取ることによっておこなわれる。同様にして、温度４０℃以外の他の温度においても、一回の記録あたりのＭ／＃の消費量を図１２の縦軸の値から読み取り、それに対応する一回の記録あたりの記録エネルギーの値を図１２の横軸から読み取ることができる。
【００４７】
次に、記録中に温度が変わったときについて、図１３および図１４に沿って説明する。図１３に示すように、ホログラム記録媒体の温度が温度４０℃において累積記録エネルギーが記録エネルギーＥ１となるまで記録して、その後にホログラム記録媒体の温度が温度６０℃に変わったことを想定する。このときのホログラム記録媒体の温度が温度４０℃におけるＭ／＃の消費量を消費量Ｍ／＃40(Ｅ１)とする。このときの温度６０℃におけるＭ／＃の消費量を、図１４に示す消費量Ｍ／＃60(Ｅｎ)として、Ｅｎの値を求め、一回の記録あたりのＭ／＃の消費量の値（符号Ａ2で示す）に対する一回の記録あたりの記録エネルギーの値ΔＥを読み取る（符号Ｂ2示す）。なお、符号Ａ2で示す一回の記録あたりのＭ／＃の消費量の値は、与えられる記録時の温度が６０℃における記録によって得られる回折効率が十分なものであるようにして予め、定められているものである。
【００４８】
このようにして、例えば、温度が変化した場合に、符号Ａ1で示す一回の記録あたりのＭ／＃の消費量の値に応じた回折効率と符号Ａ2で示す一回の記録あたりのＭ／＃の消費量の値に応じた回折効率とを等しいものとして、記録を続けることによって、許容温度範囲内であれば、多重化の回数を確保しながら、十分な回折効率を得るような記録が可能となる。より、一般的には、温度が変化する毎に任意の回折効率が得られるように、式（３）によって計算して、所望の回折効率が得られる一回の記録あたりの記録エネルギーの値を求めるようにしても良い。また、計算をすること無く最初から表としてホログラム記録媒体のヘッダ情報あるいは、ホログラム記録装置の制御部に配されたメモリの情報として保存されていても良い。
【００４９】
ηT＝（ｄＭ／＃T（Ｅ）／ｄＥ）2・・・・・・（３）
【００５０】
そして、各々の温度Ｔにおいて、回折効率を一定にする場合には、式（４）に示すような関係が成り立つように一回の記録あたりのＭ／＃の消費量の値を定めることとなる。
【００５１】
ηT1＝ηT2＝・・・＝ηTn・・・・・・（４）
【００５２】
図１４は、式（３）、式（４）で表される概念を図で示すものである。ここで、図１４の温度毎の各々のグラフに示すように、Ｍ／＃の値は、ホログラム記録媒体の温度と記録エネルギーＥに応じて変化する非線形関数となっているので、式（３）もこれに応じて非線形関数を微分したものとなり、値ΔＥの値は、ホログラム記録媒体の温度と記録エネルギーＥに応じて変化するものとなる。例えば、図１４に示すように、多重化の回数が増加するにしたがって、式（３）に示すように微分係数が小さくなり、回折効率を一定とする記録方法を採用するときには、多重化の回数が大きくなるに従い値ΔＥはより大きなものとなり、また、式（４）にしたがって、ホログラム記録媒体の温度に依存せず、回折効率を一定とする場合には、ホログラム記録媒体の温度が高くなるに従い値ΔＥはより小さなものとなる。
【００５３】
すなわち、この実施形態では、スケジューリングをおこなうための評価基準としては、多重化される各々のホログラムについて、再生時における回折効率が、記録時と同一の温度で再生したならば、一定の値となるようなものとしている。また、実施形態における最適なスケジューリングとは、上述した回折効率を一定の値とするための記録エネルギーによって、ホログラム記録媒体に記録するためにおこなう一連の手順をいうものである。本実施形態に示す一実施形態では、最適なスケジューリングとは、回折効率を一定の値とするための記録エネルギーの調整に際して、光レーザパワーを一定の値として、ホログラム記録媒体の温度に応じて照射時間を制御する場合の照射時間をどのように設定するかという手順である。上述したスケジューリングは一実施形態であり、上述した最適の概念も一実施形態であり、例えば、別のスケジューリングの例としては、光ビームの照射時間を温度によらずに一定とし、別の最適の概念の例としては、予め定めた一定の温度（例えば、温度２５℃）で一定の回折効率が得られるように、スケジューリングをおこなうものであっても良い。
【００５４】
図１５は、上述したようにして、記録時のホログラム記録媒体の温度が温度３０℃、温度４０℃、温度５０℃の各々において、１００回、多重化した場合の記録時間と多重化の回数との関係を示す。温度５０℃における記録時間は、温度３０℃における記録時間に比べて平均すると約１／３程度の記録時間となっている。すなわち、温度５０℃においては、より少ない記録エネルギーで、すなわち、より短時間に、ホログラム記録媒体に良好な回折効率を有するホログラムを記録できることを示している。
【００５５】
図１６は、ホログラム記録媒体の温度が温度３０℃、温度４０℃、温度５０℃の各々において、各々のホログラムを形成するための一回の記録あたりの記録エネルギーを一定にして１００回の多重記録を行った場合の各々の回における回折効率を示すものである。すなわち、各々のホログラムを形成するための記録エネルギーの値ΔＥを一定にするために、１００回のすべてにおいて、光ビームの照射時間は１Ｓｅｃ（秒）の一定の時間とした。
【００５６】
図１７は、ホログラム記録媒体の温度が温度３０℃、温度４０℃、温度５０℃の各々において、各々のホログラムを形成するための一回の記録あたりの記録エネルギーを変化させて１００回の多重記録を行った場合の各々の回における回折効率を示すものである。ここで、記録エネルギーは式（３）で表される式で、回折効率ηTが一定となるように、各々のホログラムを形成するための記録エネルギーの値ΔＥを変化させた。また、値ΔＥの大きさを変化させるために、光ビームのパワーを一定として、光ビームの照射時間を調整するようにした。なお、光ビームの照射時間を多重化の記録回数に応じて変化させるのみならず、多重化の記録回数に応じて光ビームのパワーを変化させることによっても、図１７と同様な結果を得ることができる。
【００５７】
図１６と図１７とを比較すると明らかなように、スケジューリングを全く用いない時には記録温度によって回折効率はバラバラであるが、スケジューリングを用いることによってこのバラツキが低減されていることがわかる。
【００５８】
上述したスケジューリングが、図１に概念図として示されるコアキシャル光学系を採用するホログラム記録装置においてどの様に実行されるかについて説明する。
【００５９】
図１８は、ホログラム記録装置の一実施形態としての光学部を中心として示した本実施形態のホログラム記録再生装置１００の模式図である。これまでの説明において引用した部分と同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。なお、本実施形態の要部は、ホログラム記録再生装置１００の記録に係る構成部であり、ホログラム記録装置として説明すれば足るものであるが、ホログラム記録装置の動作の理解を容易とするために、再生に係る部分についても以下に説明を加える。ホログラム記録再生装置１００において、再生の機能に関する部分、例えば、イメージセンサ２５を備えず、再生の機能がない装置として本実施形態のホログラム記録装置を構成しても良いものである。
【００６０】
ホログラム記録再生装置１００には、サーボ用光学系３０が配されている。サーボ用光学系３０を構成する主要な光学部品にのみ符号を付して簡単に説明する。サーボ用光源２８はサーボ用の光ビームを射出する。サーボ用の光ビームは、記録再生のためのレーザ光源２０からの光ビームの波長とは異なり、より長波長の光ビーム（例えば、赤色レーザからの光ビーム）として、サーボ用の光ビームと記録再生用の光ビームとが分離可能とできるようにされている。また、フォトポリマは赤色光ビームに反応することがないので、赤色光ビームで記録層５０ａ（図４を参照）が影響を受けることはない。
【００６１】
ビームスプリッタ２７は、ホログラム記録媒体５０からの戻り光をフォトディテクタ２９に導くためのものであり、フォトディテクタ２９は、例えば、フォーカスサーボ（図１８の符号Ｆで示す方向の位置制御）については、アスティグマ法、ラジアル（トラッキング）サーボ（図１８の符号Ｔで示す方向の位置制御）については、プッシュプル法に対応するようにディテクタを複数に分割した構成を有している。また、ダイクロイックミラー３４は、サーボ用光学系３０と記録再生用光学系とに共通する光学部品であり、サーボ用の光ビームと記録再生用の光ビームとを分離する波長分離素子である。また、反射ミラー５６は、サーボ用の光ビームおよび記録再生用光ビームの進行方向を変化させて、対物レンズ２４へ導き、ホログラム記録媒体５０のアドレスグルーブ５０ｃ（図５を参照）およびホログラムからの各々の回折光の進行方向を変化させて、サーボ用光学系３０および記録再生用光学系へ導くものである。この反射ミラー５６は、上述したように角度多重をおこなうための機構部としても機能する。
【００６２】
また、スピンドルモータ５１は、従来のＣＤ、ＤＶＤなどの光ディスクと同様な外形形状を有するホログラム記録媒体５０の円盤形状の幾何学的中心を中心として回転させるものであり、制御部６０からの制御信号によってホログラム記録媒体５０の回転位置が制御されている。また、温度検出器７０がホログラム記録媒体５０に熱的伝導度が低くなるように接して、あるいは、ホログラム記録媒体５０の近傍に、配置され、ホログラム記録媒体５０の温度を検出して制御部６０に知らせるようになされている。
【００６３】
ホログラム記録再生装置１００の記録時の動作を制御部６０の順次おこなう処理として説明する。
【００６４】
（記録準備ステップ）
ホログラム記録媒体５０の温度を検出する。
サーボ用光学系３０を用いてサーボをおこない、さらに、サーボ用の赤色光ビームを用いてホログラム記録媒体の最内周のヘッダに記録されているメディア感度に関する情報を読み取り、ヘッダに記録された、累積的に消費Ｍ／＃である消費量Ｍ／＃の値を読み取る（ホログラム記録装置の制御部６０に記憶されている情報を用いても良い）。
メデイア感度と消費量Ｍ／＃と現在の温度から、再生時において、回折効率を所定値とするための１回の記録当たりの（１ページの書き込みのための）記録エネルギーを計算し、さらに、青色光ビームの照射時間を計算する。
書き込みをおこなう領域にサーボ用光学系３０を用いて、サーボ用の赤色ビームを位置させる。さらに、反射ミラーの角度を所定の角度とする。このようにして、青色ビームを発光させた場合にも青色ビームの位置は記録位置に適切に配置されるようになる。
空間光変調器２２を制御する。すなわち、ホログラム記録媒体５０に記録を行うために、記録データに基づき、信号光空間光変調部４６に信号光を発生させるための信号光パターンを表示し、参照光空間光変調部４７に参照光を発生させるための参照光パターンを発生する。
以上の処理によって、ホログラム記録媒体５０に記録データを書き込む準備は完了する。
【００６５】
（記録ステップ）
レーザ光源２０を光らせる。レーザ光源２０を光らせる時間は、上述のステップで計算された青色光ビームの照射時間とする。
この結果、信号光および参照光の各々は、ビームスプリッタ２３、ダイクロイックミラー３４を通過して、反射ミラー５６で反射され、対物レンズ２４で記録再生に適したビームサイズに絞られてホログラム記録媒体５０に照射され、ホログラム記録媒体５０の記録層５０ａで信号光と参照光とが重なり合いホログラムを形成することによって記録データが記録される。
【００６６】
上述した準備ステップと記録ステップとを交互繰り返し、記録をおこなうことができる。ここで、準備ステップと記録ステップとの組み合わせは１ページの記録毎におこなうようにしても良く、また、１ページ毎とすることなく、準備ステップの後に、複数のページを連続して記録するようにしても良いものである。例えば、記録データの所定の区切り毎としても良く、所定の時間毎としても良く、温度検出器７０で検出される温度の変化量が一定量を超えた場合に準備ステップをおこなうようにしても良いものである。
【００６７】
また、ホログラム記録媒体の所定領域であるヘッダ領域を書き込み可能な領域、例えば、ホログラムとして記録可能な領域とすることによって、累積的に増加する消費量Ｍ／＃を順次書きこんでおき、この消費量Ｍ／＃を書き込みの動作をおこなうに際してチェックすることによって最大消費Ｍ／＃を超えない範囲で書き込みをおこなうようにすることもできる。また、消費量Ｍ／＃をホログラム記録媒体に記録することなく、上述したように制御部に配されたランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）に記憶させるようにしても同様な効果を得ることができる。
【００６８】
回折効率を所定の値とする記録エネルギーの制御方法としては、レーザ光源２０からの光ビームの照射時間またはレーザ光源２０からの光ビームの強度を制御するものの他、光路中のいずれの場所かにシャッターを配置して、このシャッターの開閉によって光ビーム（信号光と参照光）の照射時間を調整するようにしても良く、また、波長板とポラライズドビームスプリッタ（ＰＢＳ）とによって記録光パワー（参照光または信号光のいずれかの強度、さらには、参照光および信号光の両方の強度）を可変としても良ものである。
【００６９】
上述したようにして、ホログラム記録媒体の温度が場合にも、再生時において回折効率が所定値となるような記録をおこなうことができる。また、記録中に温度が変わったときでも、回折効率が所定値となるような記録をおこなうことができる。
【００７０】
上述した実施形態は、いずれも、本発明の一実施形態に過ぎず、上述の実施形態に本発明が限定されるものではない。例えば、上述の説明では、信号光と参照光とを同軸状に配するコアキシャル方式について説明したが、信号光と参照光とを異なる光学部品を介してホログラム記録媒体に入射させる二光束方式においても同一の技術思想に基づき実施が可能なものである。また、例えば、空間光変調器に関しても、透過型、反射型を問わず、いずれを用いても実施が可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】ホログラム記録装置におけるコアキシャル光学系の概念を示す図である。
【図２】空間光変調器に表示される信号光パターンおよび参照光パターンの一例を示すものである。
【図３】ホログラム再生装置におけるコアキシャル光学系の概念を示す図である。
【図４】ホログラム記録媒体の断面積方向に切断した構造を模式的に示すものである。
【図５】角度多重方式を用いる場合の記録エネルギーに対するＭ／＃の特性を示す図である。
【図６】図５の一部拡大図である。
【図７】前処理に必要なエネルギーを示す図である。
【図８】ホログラム記録媒体の記録時の温度が種々の値を取る場合において、最適なスケジューリングを用いたときのＭ／＃の特性を示す図である。
【図９】横軸を温度、縦軸をメデイア感度として示す図である。
【図１０】記録温度が４５℃において異なるスケジューリングを用いて１００回多重したときの記録エネルギーに対するＭ／＃を示す図である。
【図１１】各々の温度における記録エネルギーに対するＭ／＃を示す図である。
【図１２】スケジューリングの手順を説明するための図である。
【図１３】スケジューリングの手順を説明するための図である。
【図１４】スケジューリングの手順を説明するための図である。
【図１５】多重化した場合の記録時間と多重化の回数との関係を示す図である。
【図１６】記録エネルギーを一定にして多重記録を行った場合の各々の回における回折効率を示す図である。
【図１７】実施形態のスケジューリングによって多重記録を行った場合の各々の回における回折効率を示す図である。
【図１８】光学部を中心として示す実施形態のホログラム記録再生装置の模式図である。
【符号の説明】
【００７２】
１０、１１  コアキシャル光学系、２０  レーザ光源、２１  コリメートレンズ、２２  空間光変調器、２３  ビームスプリッタ、２４  対物レンズ、２５  イメージセンサ、２７  ビームスプリッタ、２８  サーボ用光源、２９  フォトディテクタ、３０  サーボ用光学系、３４  ダイクロイックミラー、４０  信号光、４１  参照光、４２  回折光、４３  再生光、４６  信号光空間光変調部、４７  参照光空間光変調部、５０  ホログラム記録媒体、５０ｃ  アドレスグルーブ、５０ａ  記録層、５０ｂ  反射膜、５１  スピンドルモータ、５６  反射ミラー、６０  制御部、７０  温度検出器、１００  ホログラム記録再生装置
【図１】
2008097704.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2008097704.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2008097704.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年10月12日(2006.10.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１４】
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