(57)【要約】【課題】シフト多重方式によるホログラムの多重記録を行う場合に、回転ステップ角又は回転速度を一定として、良好なＳ／Ｎで記録・再生を行うことができる光記録媒体を提供する。【解決手段】光記録媒体３５の中心部に行くほど、記録層１４の膜厚Ｌを大きくする。これにより、回折光が消失する走査接線方向のシフト量を、記録位置によらず略等しい回転ステップ角に対応させることができる。したがって、記録再生時のディスク回転ステップ角又は回転速度を、記録位置によらず一定とすることが可能となり、簡易な制御により良好なＳ／Ｎでホログラムの記録又は再生を実現することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
球面参照波によるシフト多重方式でホログラムを多重記録可能で且つ膜厚がホログラムの記録位置に応じて変化する記録層を備えたディスク状の光記録媒体。
【請求項２】
前記記録層に記録されたホログラムから得られる回折光が消失するディスク回転角が略等しくなるように、前記記録層の膜厚を変化させた請求項１記載の光記録媒体。
【請求項３】
球面参照波によるシフト多重方式でホログラムを多重記録可能で且つ膜厚がディスク半径方向外側に向って減少する記録層を備えたディスク状の光記録媒体。
【請求項４】
前記記録層の膜厚を、ディスク半径方向外側に向って連続的に減少させた請求項３に記載の光記録媒体。
【請求項５】
前記記録層の膜厚を、ディスク半径方向外側に向って段階的に減少させた請求項３に記載の光記録媒体。
【請求項６】
前記記録層の膜厚Ｌとホログラム記録位置とディスク中心との距離ｒとが下記式で表される関係を満たすように、前記記録層の膜厚をディスク半径方向外側に向って減少させた請求項３又は４に記載の光記録媒体。
【数１】
2004287266.tif 000010
上記式中、φはディスク回転ステップ角、λ０は記録・再生光の真空中での波長、ｚａは球面参照波の焦点と記録層の厚さ中心との距離、ｎ０は記録媒体の屈折率、Ｌは記録層の膜厚、θ’ｓは信号光と参照光との媒体中での交差角、ＮＡは球面参照波を形成するレンズの開口数である。
【請求項７】
請求項３乃至６の何れか１項に記載の光記録媒体を用いて、該光記録媒体にホログラムを記録又は該光記録媒体に記録されたホログラムを再生する光記録再生方法であって、前記光記録媒体を一定のディスク回転ステップ角又は一定の回転速度で回転させて、ホログラムを記録又は再生する光記録再生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光記録媒体及び光記録再生方法に関し、特に、シフト多重方式でホログラムを多重記録する光記録媒体と、該光記録媒体にホログラムを記録又は該光記録媒体に記録されたホログラムを再生する光記録再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
次世代の光記録媒体として、３次元的記録による大容量性と２次元読み出しによる高速性とを兼ね備えたホログラフィックメモリが注目されている。ホログラフィックメモリの多重記録方式としては、球面参照波によるシフト多重方式がある（特許文献１、非特許文献１、及び非特許文献２参照）。これは、参照光を球面波とし、光記録媒体を光記録ヘッドに対し相対的に移動させることにより、既に記録されたホログラムのブラッグ条件から外れた条件で、別のホログラムを記録するものである。
【０００３】
【特許文献１】
米国特許第５６７１０７３号明細書
【非特許文献１】
Ｄ．Ｐｓａｌｔｉｓ，  Ｍ．Ｌｅｖｅｎｅ，  Ａ．Ｐｕ，Ｇ．Ｂａｒｂａｓｔａｔｈｉｓ  ａｎｄ  Ｋ．Ｃｕｒｔｉｓ  ；  ＯＰＴＩＣＳ  ＬＥＴＴＥＲＳ  Ｖｏｌ．２０，  Ｎｏ．７  （１９９５）  ｐ７８２
【非特許文献２】
Ｇ．  Ｂａｒｂａｓｔａｔｈｉｓ，  Ｍ．  Ｌｅｖｅｎｅ，  ａｎｄ  Ｄ．  Ｐｓａｌｔｉｓ，  ”Ｓｈｉｆｔ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ  ｗｉｔｈ  ｓｐｈｅｒｉｃａｌ  ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｗａｖｅｓ”，  Ａｐｐｌ．  Ｏｐｔ．  Ｖｏｌ．３５，  （１９９６）  ｐ２４０３
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
球面参照波シフト多重方式において、光記録媒体のシフト量δ（角度多重方式では参照光の入射角度Δθ）に対する回折光強度は、図７に示すようにｓｉｎｃ関数の二乗に比例し、ブラッグ条件からのずれに対して周期的に回折光が現れる。したがって、多重したホログラムをクロストークなしに再生するためには、最初に回折光が消失するシフト量（図７中の“ａ”）、あるいはその整数倍のシフト量で多重記録することが望まれる。
【０００５】
回折光が消失するシフト量は記録層の膜厚に依存するため、従来の記録層膜厚が一定である光記録媒体ではその値は一定となる。したがって、ディスク状の光記録媒体でこの条件を実現するためには、ディスクの内外周差に伴い回転ステップ角又は回転速度を可変にするという複雑な制御が要求され、装置のコストアップを招いてしまう、という問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、本発明の目的は、シフト多重方式によるホログラムの多重記録を行う場合に、多重記録されたホログラム間のクロストークを減らし、良好なＳ／Ｎで再生を行うことができる光記録媒体を提供することにある。本発明の他の目的は、ディスクの回転ステップ角又は回転速度を一定として、複雑な制御を行うことなくホログラムの記録又は再生を行うことができる光記録再生方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の光記録媒体は、球面参照波によるシフト多重方式でホログラムを多重記録可能で且つ膜厚がホログラムの記録位置に応じて変化する記録層を備えたことを特徴とする。記録層に、情報に応じて振幅、位相、及び偏光状態の少なくとも１つが空間的に変調された信号光と、該信号光とコヒーレントな参照光とを交差させ場合に生じる振幅分布及び偏光分布の少なくとも一方を記録することで、ホログラムが記録される。
【０００８】
本発明の光記録媒体では、記録層の膜厚をホログラムの記録位置に応じて変化させることで、回折光が消失する走査接線方向のシフト量を制御することができる。例えば、記録層に記録されたホログラムから得られる回折光が消失するディスク回転角が略等しくなるように、記録層の膜厚を変化させる。これにより、多重記録されたホログラム間のクロストークを減らし、良好なＳ／Ｎで記録再生を行うことができる。
【０００９】
本発明の光記録媒体を、ディスク状の光記録媒体とする場合には、球面参照波によるシフト多重方式でホログラムを多重記録可能で且つ膜厚がディスク半径方向外側に向って減少する記録層を備えるように構成する。この場合には、ディスク半径方向外側に向って記録層の膜厚を減少させることで、回折光が消失する走査接線方向のシフト量を、記録位置によらず略等しい回転ステップ角に対応させることができる。これにより、簡易な制御により良好なＳ／Ｎで記録再生を行うことができる。
【００１０】
上記の光記録媒体では、記録層の膜厚をディスク半径方向外側に向って連続的又は段階的に減少させることができる。また、記録層の膜厚Ｌとホログラム記録位置とディスク中心との距離ｒとが下記式で表される関係を満たすように、前記記録層の膜厚をディスク半径方向外側に向って減少させることができる。
【００１１】
【数２】
2004287266.tif 000003
【００１２】
上記式中、φはディスク回転ステップ角、λ０は記録・再生光の真空中での波長、ｚａは球面参照波の焦点と記録層の厚さ中心との距離、ｎ０は記録媒体の屈折率、Ｌは記録層の膜厚、θ’ｓは信号光と参照光との媒体中での交差角、ＮＡは球面参照波を形成するレンズの開口数である。
【００１３】
上記目的を達成するために本発明の光記録再生方法は、本発明の光記録媒体を用いて、該光記録媒体にホログラムを記録又は該光記録媒体に記録されたホログラムを再生する光記録再生方法であって、光記録媒体を一定のディスク回転ステップ角又は一定の回転速度で回転させて、ホログラムを記録又は再生することを特徴とする。
【００１４】
本発明の光記録再生方法では、記録再生時のディスク回転ステップ角又は回転速度を、記録位置によらず一定とすることで、簡易な制御によりホログラムの記録又は再生を実現することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
（シフト多重方式）
シフト多重方式では、図１に示すように、信号光３１と同時に光記録媒体３５に照射する参照光３２として球面波を用いるとともに、ディスク状の光記録媒体３５の回転によって同じ領域に複数のホログラムを重ね書きする。例えば、記録・再生光の真空中での波長を５３２ｎｍ、球面参照波の焦点と記録層の厚さ中心との距離を２ｍｍ、記録媒体の屈折率を１．５、記録層の膜厚を１ｍｍ、信号光と参照光との媒体中での交差角を４０°、球面参照波を形成するレンズの開口数を０．５とすると、光記録媒体３５を１．７μｍ移動させるだけで、略同じ領域に別のホログラムを記録することができる。これは、参照光３２が球面波であるため、ディスク３５の移動によって参照光３２の角度が変化したのと等価になることを利用したものである。なお、光記録媒体３５は、図示しない駆動手段を用いて、所定の回転ステップ角φで順次回転させる。
（光記録媒体の構成）
図２に示すように、本発明の光記録媒体３５は、中心部にセンターホール１０が形成されたディスク状の記録媒体である。また、本発明の光記録媒体３５は、図３に示すように、均一な厚さの透明基板１２、周辺部から中心部に向って膜厚が増加する記録層１４、及び記録層１４を保護すると共に表面を平坦化する保護層１６がこの順に積層されて構成されている。
【００１６】
透明基板１２としては、石英基板、ガラス基板、及びプラスチック基板を用いることができる。ここで「透明」とは、記録光及び再生光に対して透明であることを意味する。プラスチック基板の材料としては、例えば、ポリカーボネート；ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂；ポリ塩化ビニル、塩化ビニル共重合体等の塩化ビニル系樹脂；エポキシ樹脂；アモルファスポリオレフィン、およびポリエステルなどを挙げることができる。耐湿性、寸法安定性および価格などの点から、ポリカーボネートが特に好ましい。透明基板１２の厚さは、特に限定されるものではないが、ディスク形状を保持するために０．１〜２ｍｍとすることが好ましい。また、透明基板１２には、トラッキング用の案内溝またはアドレス信号等の情報を表わす凹凸（プリグルーブ）が形成されていてもよい。
【００１７】
記録層１４は、屈折率または吸収率が変化してホログラムを記録することが可能であり、変化した屈折率または吸収率が常温で保持される材料であれば、どのような材料で構成されていてもよい。好適な材料としては、光誘起複屈折性を示す光感応性の材料が挙げられる。光誘起複屈折性を示す材料は、入射する光の偏光状態に感応し、入射光の偏光方向を記録することができる。なお、偏光分布に対応した光誘起複屈折によるホログラムを記録することができる光記録媒体を、偏光感応型の光記録媒体と称する。
【００１８】
光誘起複屈折性を示す材料としては、側鎖に光異性化する基を有する高分子または高分子液晶、または光異性化する分子を分散させた高分子が特に好適である。また、光異性化する基または分子としては、例えば、アゾベンゼン骨格を含むものが好適である。
【００１９】
ここで、アゾベンゼンを例に光誘起複屈折の原理について説明する。アゾベンゼンは、下記化学式に示すように、光の照射によってトランス−シスの光異性化を示す。光記録層に光照射する前は、光記録層にはトランス体のアゾベンゼンが多く存在する。これらの分子はランダムに配向しており、マクロに見て等方的である。光記録層に矢印で示す所定方向から直線偏光を照射すると、その偏光方位と同じ方位に吸収軸を持つトランス１体は選択的にシス体に光異性化される。偏光方位と直交した吸収軸を持つトランス２体に緩和した分子は、もはや光を吸収せずその状態に固定される。結果として、マクロに見て吸収係数及び屈折率の異方性、つまり二色性と複屈折が誘起される。一般に、これらの性質は、光誘起複屈折性、光誘起２色性、または光誘起異方性と呼ばれている。また、円偏光または無偏光の光を照射することによって、これら励起された異方性を消去することができる。
【００２０】
【化１】
2004287266.tif 000004
【００２１】
このような光異性化基を含む高分子は、光異性化により高分子自身の配向も変化し大きな複屈折を誘起することができる。このように誘起された複屈折は高分子のガラス転移温度以下で安定であり、ホログラムの記録に好適である。
【００２２】
記録層１４を構成する材料の好適な例として、下記一般式（１）で表される側鎖にアゾベンゼンを有するポリエステル（以下、「アゾポリマー」と称する）を挙げることができる。このポリエステルは、側鎖のアゾベンゼンの光異性化による光誘起異方性に起因して、信号光の強度及び偏光方向をホログラムとして記録できる。アゾポリマーの中でも、側鎖にシアノアゾベンゼンを有するポリエステルが特に好ましい（”Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ  ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ  ａｎｄ  ｒｅｔｒｉｅｖａｌ  ｏｆ  ｐｏｌａｒｉｚｅｄ  ｌｉｇｈｔ  ｂｙ  ｕｓｅ  ｏｆ  ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ  ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  ｃｙａｎｏａｚｏｂｅｎｚｅｎｅ  ｕｎｉｔｓ  ｉｎ  ｔｈｅ  ｓｉｄｅ  ｃｈａｉｎ”，  Ｋ．Ｋａｗａｎｏ，  Ｔ．  Ｉｓｈｉｉ，  Ｊ．  Ｍｉｎａｂｅ，  Ｔ．  Ｎｉｉｔｓｕ，  Ｙ．  Ｎｉｓｈｉｋａｔａ  ａｎｄ  Ｋ．  Ｂａｂａ，  Ｏｐｔ．  Ｌｅｔｔ．  Ｖｏｌ．  ２４  （１９９９）  ｐｐ．  １２６９−１２７１）。
【００２３】
【化２】
2004287266.tif 000005
【００２４】
上記の式中、Ｘはシアノ基、メチル基、メトキシ基、またはニトロ基を表し、Ｙはエーテル結合、ケトン結合、またはスルホン結合による２価の連結基を表す。また、ｌ及びｍは２から１８の整数、より好ましくは４から１０の整数を表し、ｎは５から５００の整数、より好ましくは１０から１００の整数を表す。
【００２５】
上記の記録層１４は、例えば、記録層の材料を溶剤に溶解させて透明基板１２上にスピンコート又はキャストすることによって形成することができる。また、ホットプレスにより形成してもよい。なお、記録層１４の膜厚については後述する。
【００２６】
保護層１６は、光記録媒体の耐傷性、耐湿性を高める等の理由から設けられる。この保護層に使用される材料としては、例えば、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＭｇＦ２、ＳｎＯ２、Ｓｉ３Ｎ４等の無機物質、及び熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、そして光硬化性樹脂等の有機物質を挙げることができる。上記保護層は、例えば、プラスチックの押出加工で得られたフィルムを接着剤を介して光反射層上にラミネートすることにより形成することができる。あるいは真空蒸着、スパッタリング、塗布等の方法により設けられてもよい。また、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂の場合には、これらを適当な溶剤に溶解して塗布液を調製したのち、この塗布液を塗布し、乾燥することによっても形成することができる。光硬化性樹脂の場合には、そのままもしくは適当な溶剤に溶解して塗布液を調製したのちこの塗布液を塗布し、ＵＶ光を照射して硬化させることによっても形成することができる。これらの塗布液中には、更に帯電防止剤、酸化防止剤、ＵＶ吸収剤等の各種添加剤を目的に応じて添加してもよい。また、保護層１６の厚さは、透明基板１２と同様に特に限定されるものではないが、０．１μｍ〜２ｍｍとすることが好ましい。
（記録層の膜厚変化）
次に、記録層の膜厚変化について説明する。
【００２７】
文献（Ｇ．  Ｂａｒｂａｓｔａｔｈｉｓ，  Ｍ．  Ｌｅｖｅｎｅ，  ａｎｄ  Ｄ．  Ｐｓａｌｔｉｓ，  ”Ｓｈｉｆｔ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ  ｗｉｔｈ  ｓｐｈｅｒｉｃａｌ  ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ  ｗａｖｅｓ”，  Ａｐｐｌ．  Ｏｐｔ．  ３５，  ２４０３−２４１７  （１９９６）．）によれば、球面参照波によるシフト多重記録の移動距離、すなわち互いのホログラムを独立に分離でき且つ回折光が変動が防止される距離（シフト量）δは、下記式（１）で表される。
【００２８】
【数３】
2004287266.tif 000006
【００２９】
ここで、λ０は記録・再生光の真空中での波長、ｚａは球面参照波の焦点と記録層の厚さ中心との距離、ｎ０は記録媒体の屈折率、Ｌは記録層の膜厚、θ’ｓは信号光と参照光との媒体中での交差角、ＮＡは球面参照波を形成するレンズの開口数である。
【００３０】
上記式（１）から、記録媒体の膜厚Ｌが大きいほど、シフト量δが小さくなることが分かる。この式（１）を膜厚（Ｌ）について解くと、下記式（２）が得られる。
【００３１】
【数４】
2004287266.tif 000007
【００３２】
ディスク状の記録媒体では、ｒを記録位置とディスク中心との距離、φを回転ステップ角とすると、φが十分小さいときには以下の関係が成立する。
δ≒ｒφ
これを式（２）に代入すると、下記式（３）が得られる。
【００３３】
【数５】
2004287266.tif 000008
【００３４】
従って、上記式（３）に従い、記録位置とディスク中心との距離ｒの大きさに応じて、記録層１４の膜厚Ｌを変化させる。即ち、光記録媒体３５の中心部に行くほど、記録層１４の膜厚Ｌを大きくする。これにより、回折光が消失する走査接線方向のシフト量を、記録位置によらず略等しい回転ステップ角に対応させることができる。例えば、下記表１に示すように各パラメータを設定した場合の膜厚Ｌの距離ｒに対する変化を図４に示す。
【００３５】
【表１】
2004287266.tif 000009
【００３６】
以上説明した通り、光記録媒体の中心部に行くほど、記録層の膜厚を大きくすることで、回折光が消失する走査接線方向のシフト量を、記録位置によらず等しい回転ステップ角に対応させることができる。これにより、記録再生時の回転ステップ角又は回転速度を、記録位置によらず一定とすることが可能となり、簡易な制御により記録再生を実現することができる。
（変形例）
なお、上記の実施の形態では、均一な厚さの透明基板を備える例について説明したが、図５に示すように、周辺部から中心部に向って膜厚が減少する透明基板１２を用いて、透明基板側及び保護基板側の両側で記録層１４の膜厚を周辺部から中心部に向って増加させてもよい。
【００３７】
また、上記の実施の形態では、記録層の膜厚が徐々に変化する例について説明したが、記録層の膜厚を階段状に変化させてもよい。この場合は、同じ膜厚の部分が記録トラックを形成することになる。トラックピッチは、１つのホログラムを記録する記録スポットサイズにより定めるのが好ましい。例えば、トラックピッチを４ｍｍとし、表１に示したパラメータ値としたときの膜厚Ｌの距離ｒに対する変化を図６に示す。各トラックの膜厚は、トラック中央部での距離ｒを用いて式（３）より求めた値である。このような構成の光記録媒体では、トラック間の段差を光学的にセンシングすることで精度の高いトラッキングも可能となる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明のディスク状の光記録媒体によれば、シフト多重方式によるホログラムの多重記録を行う場合に、回折光が消失するシフト量を制御することができ、これにより、多重記録されたホログラム間のクロストークを減らし、良好なＳ／Ｎで記録再生を行うことができる、という効果がある。
【００３９】
また、本発明の光記録再生方法によれば、ディスクの回転ステップ角又は回転速度を一定として、複雑な制御を行うことなくホログラムの記録又は再生を行うことができる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】シフト多重方式を説明するための模式図である。
【図２】本発明の光記録媒体の外観を示す斜視図である。
【図３】本発明の光記録媒体の層構成の１例を示す断面図である。
【図４】記録層膜厚Ｌと距離ｒとの関係の１例を示すグラフである。
【図５】本発明の光記録媒体の層構成の他の例を示す断面図である。
【図６】記録層膜厚Ｌと距離ｒとの関係の他の例を示すグラフである。
【図７】回折光強度と光記録媒体のシフト量δ（参照光の入射角Δθ）との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１０  センターホール
１２  透明基板
１４  記録層
１６  保護層
３１  信号光
３２  参照光
３５  光記録媒体
【図１】
2004287266.tif 000011
【図２】
2004287266.tif 000012
【図３】
2004287266.tif 000013
【図４】
2004287266.tif 000014
【図５】
2004287266.tif 000015
【図６】
2004287266.tif 000016
【図７】
2004287266.tif 000017