(57)【要約】【課題】射型のホログラフィック記録媒体を使用するホログラフィック記録技術において、再生時に高いＳＮ比を実現すること。【解決手段】本発明では、反射層の記録層との対向面にフォーカスさせる記録用参照光と、その対向面から記録層側に離間した位置にフォーカスさせる情報光との同時照射によって情報を記録したホログラフィック記録媒体６から情報を再生する際、光源１が放出する光を再生用参照光として上記対向面にフォーカスさせるとともに、これにより記録媒体６から出力される位相共役再生光と通常再生光とをイメージセンサ４へと導いて、イメージセンサ４の受光面上に、位相共役再生光に対応した第１再生画像と、通常再生光に対応するとともに第１再生画像と比較してより小さく且つ光強度がより強い第２再生画像とを形成し、第１再生画像の第２再生画像との非重複部に対応したイメージセンサ４の出力から情報を再生する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向した記録層及び反射層を備えるとともに、前記反射層の前記記録層との対向面にフォーカスさせる記録用参照光と、前記対向面から前記記録層側に離間した位置にフォーカスさせる情報光との同時照射によって情報を記録したホログラフィック記録媒体から前記情報を再生する再生装置であって、
光源と、
イメージセンサと、
前記光源が放出する光を再生用参照光として前記対向面にフォーカスさせるともに、これにより前記記録媒体から出力される位相共役再生光と通常再生光とを前記イメージセンサへと導いて、前記イメージセンサの受光面上に、前記位相共役再生光に対応した第１再生画像と、前記通常再生光に対応するとともに前記第１再生画像と比較してより小さく且つ光強度がより強い第２再生画像とを形成する光学系と、
前記第１再生画像の前記第２再生画像との非重複部に対応した前記イメージセンサの出力から前記情報を再生処理する情報再生処理部とを具備したことを特徴とする再生装置。
【請求項２】
前記情報再生処理部は、前記第２再生画像をタイミング信号として用いて、前記非重複部に対応した前記出力を得ることを特徴とする請求項１に記載の再生装置。
【請求項３】
前記光学系は、前記記録層に対向し且つ前記再生用参照光を前記反射層の前記記録層との前記対向面にフォーカスさせる対物レンズを具備し、
前記再生装置は、前記対物レンズと前記ホログラフィック記録媒体とを前記ホログラフィック記録媒体の記録トラックに平行な第１方向と、前記ホログラフィック記録媒体の主面に平行であり且つ前記第１方向と交差する第２方向と、前記ホログラフィック記録媒体の前記主面と交差する第３方向とに相対移動させる駆動機構をさらに具備し、
前記情報再生処理部は、前記イメージセンサの前記第２再生画像に対応した出力に基づいて前記駆動機構の前記第１乃至第３方向の少なくとも１つの方向への動作を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の再生装置。
【請求項４】
互いに対向した記録層及び反射層を備えたホログラフィック記録媒体への情報の記録及び前記情報の再生を行う記録再生装置であって、
光源と、
イメージセンサと、
記録時には、前記光源が放出する光の一部を記録用参照光として前記反射層の前記記録層との対向面にフォーカスさせるとともに、前記光源が放出する光の他の一部に記録すべき情報に対応した光学特性の二次元分布を与えてなる情報光を前記対向面から前記記録層側に離間した位置にフォーカスさせ、再生時には、前記光源が放出する光の一部を再生用参照光として前記対向面にフォーカスさせるともに、これにより前記記録媒体から出力される位相共役再生光と通常再生光とを前記イメージセンサへと導いて、前記イメージセンサの受光面上に、前記位相共役再生光に対応した第１再生画像と、前記通常再生光に対応するとともに前記第１再生画像と比較してより小さく且つ光強度がより強い第２再生画像とを形成する光学系と、
前記第１再生画像の前記第２再生画像との非重複部に対応した前記イメージセンサの出力から前記情報を再生処理する情報再生処理部とを具備したことを特徴とする記録再生装置。
【請求項５】
前記光学系は、
前記光源が放出する光を電界ベクトルの振動方向が互いに直交する第１及び第２直線偏光に分割する第１偏光ビームスプリッタと、
記録すべき情報に対応した光学特性の二次元分布を前記第２直線偏光に与えて前記情報光を生成する空間光変調器と、
前記第１直線偏光が前記記録用参照光及び前記再生用参照光として入射する第１主面と、前記情報光が入射するとともに前記位相共役再生光と前記通常再生光とが出射する第２主面と、前記記録用参照光と前記再生用参照光と前記情報光とが出射するとともに前記位相共役再生光と前記通常再生光とが入射する第３主面とを含んだ第２偏光ビームスプリッタと、
前記空間光変調器と前記第２主面との間に配置された集束レンズと、
前記第３主面から出射した前記記録用参照光及び前記再生用参照光を右円偏光に変換するとともに前記第３主面から出射した前記情報光を左円偏光に変換する第１部分と、前記第３主面から出射した前記記録用参照光及び前記再生用参照光を左円偏光に変換するとともに前記第３主面から出射した前記情報光を右円偏光に変換する第２部分とを含んだ二分割旋光用光学素子と、
前記二分割旋光用光学素子と前記記録媒体との間に配置された対物レンズとを具備したことを特徴とする請求項４に記載の記録再生装置。
【請求項６】
前記集束レンズは、前記第２主面と前記イメージセンサとの間に配置されたことを特徴とする請求項５に記載の記録再生装置。
【請求項７】
互いに対向した記録層及び反射層を備えるとともに、前記反射層の前記記録層との対向面にフォーカスさせる記録用参照光と、前記対向面から前記記録層側に離間した位置にフォーカスさせる情報光との同時照射によって情報を記録したホログラフィック記録媒体から前記情報を再生する再生方法であって、
光源が放出する光を再生用参照光として前記対向面にフォーカスさせるとともに、これにより前記記録媒体から出力される位相共役再生光と通常再生光とをイメージセンサへと導いて、前記イメージセンサの受光面上に、前記位相共役再生光に対応した第１再生画像と、前記通常再生光に対応するとともに前記第１再生画像と比較してより小さく且つ光強度がより強い第２再生画像とを形成し、
前記第１再生画像の前記第２再生画像との非重複部に対応した前記イメージセンサの出力から前記情報を再生することを特徴とする再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、再生装置、記録再生装置及び再生方法に係り、特には、反射型のホログラフィック記録媒体に記録された情報を再生する再生装置、記録再生装置及び再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
データ記録の分野では、安価な大容量ファイルを実現可能な記録方式として、光学記録方式についての研究が進められている。一般的な光学記録方式では、１つの記録マークを１ビットの情報に対応させ、各記録マークを互いから離間させている。このような方式では、例えば、波長の短い記録光を用いて記録マークの寸法を小さくすることにより記録密度を高めることができる。しかしながら、そのような手法による記録密度向上は限界に近づいており、さらなる大容量化は困難である。
【０００３】
ホログラフィック記録方式では、他の光学記録方式とは異なり、情報を三次元的に記録することができる。また、ホログラフィック記録方式では、通常、記録層の材料として、露光量に応じて光学特性が連続的に変化するものを使用する。そのため、１つの記録マークを２ビット以上の情報に対応させることや、複数の記録マークを部分的に重ね合わせることも可能である。したがって、ホログラフィック記録方式は、さらなる大容量化を実現する光学記録方式として期待されている。
【０００４】
以下の特許文献１には、反射型のホログラフィック記録媒体を搭載する記録再生装置が開示されている。この記録再生装置では、記録用の光学系と再生用の光学系とは、記録媒体に対して同じ側に配置し、多くの部分を共用させている。そのため、この記録再生装置は、小型化の点で有利であり、また、光学系の調整が比較的容易である。
【０００５】
ところで、反射型のホログラフィック記録媒体を搭載する記録再生装置では、互いに点対称の関係にある２種類の画像が再生される。これら再生画像は、再生用イメージセンサの受光面上で重なり合う。そのため、これら再生画像が同一でない限り、一方の再生画像は、他方の再生画像に対するノイズとして作用する。このため、反射型のホログラフィック記録媒体を搭載する記録再生装置では、再生時に高いＳＮ（Signal-to-Noise）比を実現することが難しい。
【特許文献１】特開平１１−３１１９３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、反射型のホログラフィック記録媒体を使用するホログラフィック記録技術において、再生時に高いＳＮ比を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１側面によると、互いに対向した記録層及び反射層を備えるとともに、前記反射層の前記記録層との対向面にフォーカスさせる記録用参照光と、前記対向面から前記記録層側に離間した位置にフォーカスさせる情報光との同時照射によって情報を記録したホログラフィック記録媒体から前記情報を再生する再生装置であって、光源と、イメージセンサと、前記光源が放出する光を再生用参照光として前記対向面にフォーカスさせるともに、これにより前記記録媒体から出力される位相共役再生光と通常再生光とを前記イメージセンサへと導いて、前記イメージセンサの受光面上に、前記位相共役再生光に対応した第１再生画像と、前記通常再生光に対応するとともに前記第１再生画像と比較してより小さく且つ光強度がより強い第２再生画像とを形成する光学系と、前記第１再生画像の前記第２再生画像との非重複部に対応した前記イメージセンサの出力から前記情報を再生処理する情報再生処理部とを具備したことを特徴とする再生装置が提供される。
【０００８】
本発明の第２側面によると、互いに対向した記録層及び反射層を備えたホログラフィック記録媒体への情報の記録及び前記情報の再生を行う記録再生装置であって、光源と、イメージセンサと、記録時には、前記光源が放出する光の一部を記録用参照光として前記反射層の前記記録層との対向面にフォーカスさせるとともに、前記光源が放出する光の他の一部に記録すべき情報に対応した光学特性の二次元分布を与えてなる情報光を前記対向面から前記記録層側に離間した位置にフォーカスさせ、再生時には、前記光源が放出する光の一部を再生用参照光として前記対向面にフォーカスさせるとともに、これにより前記記録媒体から出力される位相共役再生光と通常再生光とを前記イメージセンサへと導いて、前記イメージセンサの受光面上に、前記位相共役再生光に対応した第１再生画像と、前記通常再生光に対応するとともに前記第１再生画像と比較してより小さく且つ光強度がより強い第２再生画像とを形成する光学系と、前記第１再生画像の前記第２再生画像との非重複部に対応した前記イメージセンサの出力から前記情報を再生処理する情報再生処理部とを具備したことを特徴とする記録再生装置が提供される。
【０００９】
本発明の第３側面によると、互いに対向した記録層及び反射層を備えるとともに、前記反射層の前記記録層との対向面にフォーカスさせる記録用参照光と、前記対向面から前記記録層側に離間した位置にフォーカスさせる情報光との同時照射によって情報を記録したホログラフィック記録媒体から前記情報を再生する再生方法であって、光源が放出する光を再生用参照光として前記対向面にフォーカスさせるとともに、これにより前記記録媒体から出力される位相共役再生光と通常再生光とをイメージセンサへと導いて、前記イメージセンサの受光面上に、前記位相共役再生光に対応した第１再生画像と、前記通常再生光に対応するとともに前記第１再生画像と比較してより小さく且つ光強度がより強い第２再生画像とを形成し、前記第１再生画像の前記第２再生画像との非重複部に対応した前記イメージセンサの出力から前記情報を再生することを特徴とする再生方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、反射型のホログラフィック記録媒体を使用するホログラフィック記録技術において、記録密度を犠牲にすることなく、再生時に高いＳＮ比を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の態様について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において、同様または類似する機能を有する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１２】
図１は、本発明の第１態様に係る記録再生装置を概略的に示す図である。  
この記録再生装置１００は、光源１と、光学系２と、駆動機構３と、イメージセンサ４と、情報処理部５とを含んでいる。記録再生装置１００は、反射型のホログラフィック記録媒体６を着脱可能に搭載する。
【００１３】
光源１は、情報光、記録用参照光及び再生用参照光として利用可能な光を放出する。光源１としては、コヒーレントな直線偏光を出力するレーザを使用することが望ましい。レーザとしては、例えば、半導体レーザ、Ｈｅ−Ｎｅレーザ、アルゴンレーザ、ＹＡＧレーザなどを使用することができる。
【００１４】
光学系２は、記録時には、光源１が放出する光の一部を記録用参照光として記録媒体６へと導き、光源１が放出する光の他の一部を情報光として記録媒体６へと導く。記録用参照光は、典型的には、ほぼ一様な光学特性分布を有している。記録用参照光は記録媒体６の反射層表面にフォーカスさせる。他方、情報光は、記録すべき情報に対応して光学特性の二次元分布が与えられている。情報光は、記録用参照光と同軸に照射し、記録媒体６の反射層表面よりも手前にフォーカスさせる。
【００１５】
光学系２は、再生時には、光源１が放出する光の一部を再生用参照光として記録媒体６へと導き、これにより記録媒体６から出力される位相共役再生光と通常再生光とをイメージセンサ４へと導く。再生用参照光は、典型的には、ほぼ一様な光学特性分布を有している。再生用参照光は、記録用参照光と同様、記録媒体６の反射層表面にフォーカスさせる。
【００１６】
位相共役再生光は、情報光と同一の光路を情報光とは逆向きに進行する光である。位相共役再生光は、記録層に記録された情報に対応した光学特性の二次元分布を有しており、イメージセンサ４の受光面上に第１再生画像を形成する。他方、通常再生光は、情報光と同一の光路を情報光と同じ向きに進行する光である。通常再生光は、記録層に記録された情報に対応した光学特性の二次元分布を有しており、イメージセンサ４の受光面上に、第１再生画像に対し、その中心を対称の中心とした点対称の関係にある第２再生画像を形成する。なお、第１再生画像は、第２画像と比較して、より大きく且つ光強度がより弱い。
【００１７】
光学系２は、この例では、ビームエキスパンダ２０と、旋光用光学素子２１と、偏光ビームスプリッタ２２と、透過型空間光変調器２３と、ビームスプリッタ２４と、集束レンズ２５と、偏光ビームスプリッタ２６と、二分割旋光用光学素子２７と、対物レンズ２８と、ビームスプリッタ２９とを含んでいる。
【００１８】
ビームエキスパンダ２０は、光源１が出力する光ビームのビーム径を増加させ、これを平行光として出射させる。
【００１９】
旋光用光学素子２１は、先の光ビームの偏波面を回転させるか、或いは、先の光ビームを円偏光または楕円偏光とすることにより、電界ベクトルの振動方向が互いに直交するＰ偏光成分とＳ偏光成分とを出力する。旋光用光学素子１３としては、例えば、λ／２波長板やλ／４波長板を使用することができる。
【００２０】
偏光ビームスプリッタ２２は、旋光用光学素子２１を出射した光ビームのうち、Ｓ偏光成分を反射し、Ｐ偏光成分を透過させる。このＰ偏光成分は、記録用参照光または再生用参照光として利用する。
【００２１】
透過型空間光変調器２３は、例えば透過型液晶表示装置のようにマトリクス状に配列した多数の画素を有しており、それを出射する光をＰ偏光成分とＳ偏光成分との間で画素毎に切り替えることができる。このようにして、透過型空間光変調器２３は、記録すべき情報に対応して二次元的な偏波面分布が与えられた情報光を出力する。また、この透過型空間光変調器２３は、再生時には、全ての画素がＰ偏光成分を出射するように駆動する。なお、この例では、空間光変調器として透過型空間光変調器２３を用いているが、透過型空間光変調器２３の代わりに、例えばディジタルミラーアレイなどの反射型空間光変調器を使用することもできる。
【００２２】
ビームスプリッタ２４は、情報光の一部を反射し、集束レンズ２５に向けて出射させる。また、ビームスプリッタ２４は、位相共役再生光及び通常再生光の一部を透過させ、イメージセンサ４に向けて出射させる。
【００２３】
集束レンズ２５は、平行光として入射した情報光を集束光として出射させる。集束レンズ２５は、情報光の光路上であって、記録用参照光及び再生用参照光の光路から離間して配置される。ここでは、情報光の光路上であり且つ位相共役再生光及び通常再生光の光路上であって、記録用参照光及び再生用参照光の光路から離間して配置している。
【００２４】
偏光ビームスプリッタ２６は、Ｓ偏光成分を反射し、Ｐ偏光成分を透過させる。すなわち、偏光ビームスプリッタ２６は、記録時には、集束光として入射した情報光のうち、Ｓ偏光成分のみを、集束光として、二分割旋光用光学素子２７に向けて出射させ、平行光として入射した記録用参照光は二分割旋光用光学素子２７に向けて出射させる。また、再生時には、偏光ビームスプリッタ２６は、透過型空間光変調器２３から集束レンズ２５を介して入射する光の全てを二分割旋光用光学素子２７に向けて出射させることなく、平行光として入射した再生用参照光を二分割旋光用光学素子２７に向けて出射させる。
【００２５】
二分割旋光用光学素子２７は、図中、右側の部分と左側の部分との間で光学特性が互いに異なっている。例えば、二分割旋光用光学素子２７の右側部分に入射したＳ偏光成分は右円偏光として出射し、左側部分に入射したＳ偏光成分は左円偏光として出射する。この場合、二分割旋光用光学素子２７の各部分には、例えば、λ／４波長板を用いることができる。
【００２６】
図２は、二分割旋光用光学素子２７の一例を概略的に示す平面図である。この二分割旋光用光学素子２７は、それぞれ半円形の形状を有する左側部分２７Ｌと右側部分２７Ｒとを含んでいる。左側部分２７Ｌ及び右側部分２７Ｒは何れもλ／４波長板であり、両矢印で示す左側部分２７Ｌ及び右側部分２７Ｒの光学軸は９０°の角度を為している。また、典型的には、左側部分２７Ｌ及び右側部分２７Ｒの光学軸は、それらの境界に対して±４５°の角度を為す。この二分割旋光用光学素子２７は、左側部分２７Ｌ及び右側部分２７Ｒの光学軸が、偏光ビームスプリッタ２６を出射するＰ偏光成分及びＳ偏光成分の偏波面に対して±４５°の角度を為すように配置する。
【００２７】
対物レンズ２８は、平行光として入射した記録用参照光或いは再生用参照光と、集束光として入射した情報光とを、集束光として出射させる。  
ビームスプリッタ２９は、記録用参照光及び再生用参照光の一部を反射し、偏光ビームスプリッタ２６に向けて出射させる。
【００２８】
駆動機構３は、対物レンズ２８と記録媒体６とを相対移動させる。具体的には、駆動機構３は、記録媒体６の記録トラックに沿った第１方向と、記録媒体６の主面に平行であり且つ第１方向と交差する第２方向と、記録媒体６の主面と交差する方向であって典型的には記録媒体６の主面に略垂直な第３方向とに、対物レンズ２８と記録媒体６とを相対移動させる。駆動機構３は、この例では、モータ３１とアクチュエータ３０とを含んでいる。モータ３１のスピンドルは、記録媒体６を回転可能に及び着脱可能に支持している。また、アクチュエータ３０は、例えばピエゾアクチュエータであり、対物レンズ２８を、図中、横方向及び縦方向に移動させる。
【００２９】
イメージセンサ４は、再生信号読み出し用の二次元イメージセンサであって、その受光面に行方向と列方向とに配列した複数の画素を有している。イメージセンサ４は、各画素毎に光強度を検出する。再生時には、イメージセンサ４の受光面には、位相共役再生光に対応した第１再生画像と、通常再生光に対応するとともに第１再生画像と比較してより小さく且つ光強度がより強い第２再生画像とが形成される。
【００３０】
情報処理部５は、第１再生画像の第２再生画像との非重複部に対応したイメージセンサ４の出力から情報を再生する情報再生処理部としての機能を有している。この非重複部の特定には、例えば、第１再生画像と第２再生画像との大きさ及び光強度の相違を利用することができる。
【００３１】
また、情報処理部５は、イメージセンサ４の第２再生画像に対応した出力に基づいて、或る記録マークに対応した第１再生画像と他の記録マークに対応した第１再生画像とを分離する。第２再生画像は、第１再生画像よりも小さく且つ光強度が強い。そのため、或る記録マークに対応した第２再生画像と、この記録マークに対してトラック方向に隣り合う記録マークに対応した第２再生画像とは、容易に分離可能である。また、第１再生画像と第２再生画像との相対位置は一定である。したがって、イメージセンサ４の第２再生画像に対応した出力に基づいて、或る記録マークに対応した第１再生画像と他の記録マークに対応した第１再生画像とを分離することができる。
【００３２】
情報処理部５は、イメージセンサ４の第２再生画像に対応した出力に基づいて駆動機構３の動作を制御する。例えば、情報処理部５は、イメージセンサ４の第２再生画像に対応した出力に基づいて、記録トラックに沿った第１方向についての対物レンズ２８と記録媒体６との相対移動速度や、第１方向と交差する第２方向についての対物レンズ２８と記録媒体６との相対位置の制御を行う。
【００３３】
図３は、図１の記録再生装置１００に搭載可能なホログラフィック記録媒体の一例を概略的に示す断面図である。  
このホログラフィック記録媒体６は、カバーシート６０と、記録層６１と、第１保護層（透明基板）６２と、反射層６３と、第２保護層６４とを含んでいる。ホログラフィック記録媒体６の形状に特に制限はないが、典型的には、円盤状またはカード状である。第１保護層６２と反射層６３との界面には、位置決め領域として、例えば、それぞれ帯状の形状を有する複数のアドレス・サーボエリアを放射状に設けることができる。これらアドレス・サーボエリアには、サンプルドサーボ方式によってフォーカスサーボ及びトラッキングサーボを行うための情報とアドレス情報とを、エンボスピットなどにより予め記録しておく。また、アドレス・サーボエリアに挟まれた領域であるデータエリアは、例えば、平坦面とするか、或いは、図４に示すグルーブを設けることができる。
【００３４】
図４は、図３のホログラフィック記録媒体６に採用可能な構造の一例を概略的に示す平面図である。図４ではデータエリアを描いており、このデータエリアには、略円形の凹部６５ａとその径よりも幅が狭い溝部６５ｂとを交互に繋げた形状のグルーブ６５が設けられている。記録媒体６が円盤状である場合、通常、グルーブ６５は、渦巻線状或いは同心円状とする。
【００３５】
図３及び図４の記録媒体６において、カバーシート６０としては、例えばポリカーボネートやＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）などの透明材料からなる透明基板を使用することができる。
【００３６】
記録層６１は、屈折率や透過率などの光学特性が照射光の強度に応じて変化するホログラム材料を含有している。ホログラム材料としては、例えば、Ｄｕｐｏｎｔ社製のフォトポリマーであるＨＲＦ−７００などを使用することができる。記録層６１の厚さは、例えば、十分なＭ／＃を得るために１００μｍ以上としてもよい。なお、Ｍ／＃については、後で説明する。
【００３７】
第１保護層（透明基板）６２は、記録層６１と反射層６３とを互いから離間させる役割を果たす。第１保護層６２の材料としては、例えば、ポリカーボネートやＰＭＭＡなどの透明プラスチック、ガラス、ＺｎＳやＳｉＯ2やこれらの混合物などの透明誘電体、及びそれらの積層体等の透明材料を使用することができる。第１保護層６２の厚さは、例えば、１００μｍ以上とすることができる。
【００３８】
反射層６３の材料としては、例えば、ＡｌやＡｇなどの金属や、それらを含有した合金を使用することができる。反射層６３の厚さは、記録光が透過しない程度，例えば５０μｍ以上，としてもよい。
【００３９】
第２保護層６４の材料としては、例えば、ＺｎＳやＳｉＯ2やこれらの混合物などの誘電体、ポリカーボネートやＰＭＭＡなどの透明プラスチック及びガラスなどを使用することができる。第２保護層６４は、設けなくてもよい。第２保護層６４として、それ自体を単独で取り扱うことが可能な基板を使用する場合、第２保護層６４と反射層６３との間には紫外線硬化樹脂などを含有した接着剤層を介在させてもよい。
【００４０】
第２保護層６４を設けない場合、このホログラフィック記録媒体６は、以下の方法により製造することができる。例えば、カバーシート６０上に、記録層６１、第１保護層６２及び反射層６３を順次積層する。或いは、一主面上に反射層６３を設けた第１保護層６２と、一主面に記録層６１を設けたカバーシート６０とを、記録層６１が第１保護層６２に対向するように貼り合わせる。或いは、一主面上に反射層６３を設けるとともに他方の主面に記録層６１を設けた第１保護層６２と、カバーシート６０とを、記録層６１とカバーシート６０とが向き合うように貼り合わせる。
【００４１】
第２保護層６４を設ける場合、このホログラフィック記録媒体６は、以下の方法により製造することができる。例えば、上述した何れかの段階で、反射層６３を第２保護層６４で被覆する。或いは、一主面上に反射層６３と第１保護層６２とを順次積層した第２保護層６４と、一主面上に記録層６１を設けたカバーシート６０とを、第１保護層６２と記録層６１とが向き合うように貼り合わせる。或いは、一主面上に反射層６３と第１保護層６２と記録層６１とを順次積層した第２保護層６４と、カバーシート６０とを、記録層６１がカバーシート６０に対向するように貼り合わせる。
【００４２】
この記録再生装置１００を用いた情報の記録及び再生は、例えば、以下の方法により行うことができる。まず、記録方法について説明する。
【００４３】
光源１は、コヒーレントな直線偏光を出力する。ビームエキスパンダ２０は、光源１が放射する光ビームのビーム径を増加させ、平行光として旋光用光学素子２１に入射させる。
【００４４】
旋光用光学素子２１に入射した光ビームは、偏波面を回転させて出射するか、或いは、円偏光または楕円偏光として出射する。すなわち、旋光用光学素子２１は、直線偏光を、偏波面が紙面に平行なＰ偏光成分と偏波面が紙面に垂直なＳ偏光成分とを有する光へと変換する。
【００４５】
旋光用光学素子２１を出射した光ビームのうち、Ｓ偏光成分は偏光ビームスプリッタ２２により反射され、透過型空間光変調器２３に入射する。また、Ｐ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ２２を透過する。このＰ偏光成分は、記録用の参照光として利用する。
【００４６】
透過型空間光変調器２３は、それを出射する光をＰ偏光成分とＳ偏光成分との間で画素毎に切り替えることができる。記録時には、透過型空間光変調器２３を適宜駆動することにより、透過型空間光変調器２３に入射したＳ偏光成分を、記録すべき情報に対応して二次元的な偏波面分布が与えられた情報光として出射させる。
【００４７】
透過型空間光変調器２３を出射した情報光の一部は、ビームスプリッタ２４によって反射され、平行光として集束レンズ２５に入射する。集束レンズ２５に入射した情報光は、集束光として出射し、偏光ビームスプリッタ２６に入射する。
【００４８】
偏光ビームスプリッタ２６は、先の情報光のうち、Ｓ偏光成分のみを反射し、Ｐ偏光成分は透過する。偏光ビームスプリッタ２６により反射されたＳ偏光成分は、二次元的な強度分布が与えられた情報光として二分割旋光用光学素子２７に入射する。
【００４９】
二分割旋光用光学素子２７の右側部分２７Ｒに入射したＳ偏光成分は、右円偏光として出射する。他方、二分割旋光用光学素子２７の左側部分２７Ｌに入射したＳ偏光成分は、左円偏光として出射する。
【００５０】
二分割旋光用光学素子２７を出射した右円偏光及び左円偏光は、対物レンズ２８により、反射層６３から記録層６１側に離間した位置，典型的には第１保護層６２の内部，にフォーカスさせる。なお、記録媒体６は、カバーシート６０を対物レンズ２８に対向させて配置されている。
【００５１】
他方、偏光ビームスプリッタ２２を透過したＰ偏光成分（参照光）の一部は、ビームスプリッタ２９で反射され、偏光ビームスプリッタ２６を透過する。偏光ビームスプリッタ２６を透過した参照光は、次いで、二分割旋光用光学素子２７に入射し、その右側部分２７Ｒに入射した光成分は左円偏光として出射し、左側部分２７Ｌに入射した光成分は右円偏光として出射する。それら左円偏光及び右円偏光は、対物レンズ２８により記録媒体６の反射層６３上にフォーカスさせる。
【００５２】
このように、二分割旋光用光学素子２７の右側部分２７Ｒからは、右円偏光である情報光と左円偏光である参照光とが出射する。他方、二分割旋光用光学素子２７の左側部分２７Ｌからは、左円偏光である情報光と右円偏光である参照光とが出射する。また、情報光と参照光とは、同軸に照射される。
【００５３】
そのため、情報光と参照光との干渉は、カバーシート６０を介して記録層６２に直接入射した直接光としての情報光と反射層６３で反射された反射光としての参照光との間、及び、直接光としての参照光と反射光としての情報光との間のみで生じる。すなわち、直接光としての情報光と反射光としての情報光との干渉や、直接光としての参照光と反射光としての参照光との干渉は生じない。したがって、図１に示す記録再生装置１００によると、記録層６１の内部に情報光に対応した光学特性の分布を生じさせることができる。
【００５４】
ここで、参照光及び情報光の光路について、より詳しく説明する。  
図５は、参照光の光路を概略的に示す断面図である。図６は、情報光の光路を概略的に示す断面図である。なお、図中、破線で示す光路は右円偏光の光路であり、実線で示す光路は左円偏光の光路である。
【００５５】
図５に示すように、参照光は、反射層６３の記録層６１との対向面にフォーカスさせている。そのため、直接光と反射光とは、同一の光路を逆向きに進行する。
【００５６】
他方、情報光は、図６に示すように、反射層６３の記録層６１との対向面から記録層６１側に離間した位置，ここでは第１保護層６２の内部，にフォーカスさせている。そのため、直接光の光路と反射光の光路とは同一とはならない。したがって、対物レンズ２８を出射した直後における反射光のビーム径の増加率は、対物レンズ２８に入射する前における直接光のビーム径の減少率と比較してより小さくなる。
【００５７】
以下に説明する再生方法では、これらの相違が位相共役再生光及び通常再生光のビーム径の増加率に反映されるのを利用して、位相共役再生光と通常再生光との分離などを行う。
【００５８】
上述した方法により記録した情報は、以下のようにして再生することができる。すなわち、透過型空間光変調器２３を、その全ての画素がＰ偏光成分を出力するように駆動すること以外は、記録時と同様の操作を行う。或いは、偏光ビームスプリッタ２２とビームスプリッタ２４との間に電磁シャッタを配置しておき、再生時には電磁シャッタを閉じること以外は、上記の記録時と同様の操作を行う。なお、この電磁シャッタは、記録時には開いておく。こうすると、再生時には、Ｐ偏光成分である再生用の参照光のみが二分割旋光用光学素子２７に到達する。
【００５９】
この再生用の参照光は、次いで、二分割旋光用光学素子２７に入射し、その右側部分２７Ｒに入射した光成分は左円偏光として出射し、左側部分２７Ｌに入射した光成分は右円偏光として出射する。それら左円偏光及び右円偏光は、対物レンズ２８により記録媒体６の反射層６３上にフォーカスさせる。
【００６０】
記録媒体６の記録層６１には、上記の方法により光学特性分布が形成されている。したがって、記録媒体６０に入射した左円偏光及び右円偏光の一部は、記録層６１内に形成された光学特性分布により回折され、再生光として記録媒体６を出射する。
【００６１】
記録媒体６を出射した再生光としての左円偏光及び右円偏光は、対物レンズ２８を介して、二分割旋光用光学素子２７に到達する。二分割旋光用光学素子２７の右側部分２７Ｒに入射した右円偏光はＳ偏光成分として出射する。また、二分割旋光用光学素子２７の左側部分２７Ｌに入射した左円偏光はＳ偏光成分として出射する。このようにして、Ｓ偏光成分としての再生光が得られる。
【００６２】
その後、この再生光は、偏光ビームスプリッタ２６に入射する。この再生光は、Ｓ偏光成分であるので、偏光ビームスプリッタ２６により反射され、集束レンズ２５を透過する。集束レンズ２５を透過した再生光の一部は、ビームスプリッタ２４を透過し、イメージセンサ４の受光面に到達する。イメージセンサ４は、再生光がその受光面に形成する再生画像の光強度分布を検出する。
【００６３】
ここで、再生光の光路について、より詳しく説明する。  
図７乃至図１０は、二分割旋光用光学素子２７の右側部分２７Ｒに入射した情報光によって記録層６１内に形成された光学特性分布と再生光との関係を概略的に示す図である。なお、図中、参照符号Ｌrecはこれら光学特性分布の形成に利用した情報光の光路を示しており、一点鎖線は対物レンズ２８の光軸を示している。また、ここでは、二分割旋光用光学素子２７の右側部分２７Ｒに入射した情報光によって記録層６１内に形成された光学特性分布と再生光との関係を説明するが、二分割旋光用光学素子２７の左側部分２７Ｌに入射した情報光によって記録層６１内に形成された光学特性分布と再生光との関係もこれと同様である。
【００６４】
図７及び図８に示す光学特性分布６１ａは、二分割旋光用光学素子２７の右側部分２７Ｒから出射し、反射層６３で反射される前の情報光，すなわち直接光，によって形成されたものである。再生用の参照光Ｌrefのうち分割旋光用光学素子２７の右側部分２７Ｒから出射した左円偏光は、光学特性分布６１ａによって回折され、図７に示す位相共役再生光Ｌpcを右円偏光として生じる。この位相共役再生光Ｌpcは、二分割旋光用光学素子２７の右側部分２７Ｒから出射した情報光Ｌrecの光路を情報光Ｌrecとは逆向きに進行するとともに、二分割旋光用光学素子２７の右側部分２７Ｒを透過することにより右円偏光からＳ偏光成分へと変換される。
【００６５】
他方、再生用の参照光Ｌrefのうち分割旋光用光学素子２７の左側部分２７Ｌから出射した右円偏光は、反射層６３で反射されて左円偏光となり、その後、光学特性分布６１ａによって回折されて、図８に示す通常再生光Ｌordを生じる。この通常再生光Ｌordは、二分割旋光用光学素子２７の右側部分２７Ｒから出射した情報光Ｌrecの光路を、情報光Ｌrecと同じ向きに進行する。この通常再生光Ｌordは、反射層６３で反射されて左円偏光となり、次いで、分割旋光用光学素子２７の左側部分２７Ｌを透過することにより左円偏光からＳ偏光成分へと変換される。その後、この通常再生光Ｌordは、図７の位相共役再生光Ｌpcが形成する再生画像に対し、その中心を対称の中心とした点対称の関係にある再生画像を形成する。
【００６６】
図９及び図１０に示す光学特性分布６１ｂは、二分割旋光用光学素子２７の右側部分２７Ｒから出射し、反射層６３で反射された後の情報光，すなわち反射光，によって形成されたものである。再生用の参照光Ｌrefのうち、分割旋光用光学素子２７の右側部分２７Ｒから出射した左円偏光は、反射層６３で反射されて右円偏光となり、その後、光学特性分布６１ｂによって回折され、図９に示す位相共役再生光Ｌpcを生じる。この位相共役再生光Ｌpcは、図７の位相共役再生光Ｌpcと等価である。
【００６７】
他方、再生用の参照光Ｌrefのうち分割旋光用光学素子２７の左側部分２７Ｌから出射した右円偏光は、光学特性分布６１ａによって回折され、図１０に示す通常再生光Ｌordを生じる。この通常再生光Ｌordは、図８の通常再生光Ｌordと等価である。
【００６８】
このように、この記録再生装置１００では、再生時に、２種類の再生光，すなわち位相共役再生光Ｌpc及び通常再生光Ｌord，を生じる。また、位相共役再生光Ｌpcは情報光Ｌrecの光路をそれとは逆向きに進行するのに対し、通常再生光Ｌordは情報光Ｌrecの光路をそれと同じ向きに進行する。
【００６９】
図６を参照して説明したように、逆方向に進行する情報光Ｌrecの対物レンズ２８を出射した直後におけるビーム径の増加率は、順方向に進行する情報光Ｌrecの対物レンズ２８に入射する直前におけるビーム径の減少率と比較してより小さい。そのため、通常再生光Ｌordの対物レンズ２８を出射した直後におけるビーム径の増加率は、位相共役再生光Ｌpcの対物レンズ２８を出射した直後におけるビーム径の増加率と比較してより小さくなる。
【００７０】
順方向に進行する情報光Ｌrecは、集束レンズ２５に入射する直前では平行光である。それゆえ、発散光として集束レンズ２５に入射した位相共役再生光Ｌpcは、平行光として集束レンズ２５を出射する。他方、通常再生光Ｌordは、位相共役再生光Ｌpcよりもビーム径の増加率が小さいので、集束レンズ２５を透過することにより集束光となる。したがって、位相共役再生光Ｌpcは、より大きな第１再生画像をイメージセンサ４の受光面に形成し、通常再生光Ｌordは、第１再生画像と比較してより小さく且つ光強度がより強い第２再生画像を第１再生画像の略中央に形成する。
【００７１】
このとき、第１再生画像をイメージセンサ４上で結像させるためには、集束レンズ２５とイメージセンサ４との距離が、空間変調器２３と集束レンズ２５との距離に等しい必要がある。また、この距離は集束レンズ２５の焦点距離に近いことが好ましい。
【００７２】
図１１は、図１の記録再生装置１００で使用可能なイメージセンサ４の一例を概略的に示す平面図である。図１１に示すように、イメージセンサ４の受光面は、マトリクス状に配置された複数の画素４１を含んでいる。
【００７３】
位相共役再生光Ｌpcがイメージセンサ４の受光面上に形成する第１再生画像は、イメージセンサの受光面よりも小さな領域，例えば略円形の領域，Ａ１内に形成される。第１再生画像は、情報光Ｌrecの偏波面分布または光強度分布に対応した光強度分布を有している。この光強度分布を構成している単位領域は、透過型空間光変調器２３の画素に対応している。イメージセンサ４の各画素４１は、この単位領域の大きさと等しいか、或いは、それよりも小さな寸法を有している。
【００７４】
通常再生光Ｌordがイメージセンサ４の受光面上に形成する第２再生画像は、第１再生画像が形成される領域Ａ１よりも小さく且つ領域Ａ１のほぼ中央に位置した領域，例えば略円形の領域，Ａ２内に形成される。第２再生画像は、第１再生画像に対し、その中心を対称の中心とした点対称の関係にある。
【００７５】
なお、第１再生画像と第２再生画像との寸法比，すなわち領域Ａ１と領域Ａ２との寸法比，は、例えば、集束レンズ２５の焦点距離や集束レンズ２５からイメージセンサ４までの距離に応じて変更可能である。また、この寸法比は、例えば、ビームスプリッタ２４とイメージセンサ４との間にレンズを配置することでも変更可能である。上記の寸法比を大きくすると、第２再生画像の第１再生画像に対する光強度の比が大きくなる。第１再生画像に対する第２再生画像の寸法比，すなわち領域Ａ１に対する領域Ａ２の寸法比，は、通常、０．００１乃至０．３の範囲内とする。より好ましくは、０．００１乃至０．１の範囲内とする。
【００７６】
このように、イメージセンサ４の受光面には、より大きな第１再生画像とより小さな第２再生画像とが形成される。第１再生画像の一部は第２再生画像と重なっているため、それらの重複部からは高いＳＮ比で情報を再生することができない。すなわち、イメージセンサ４の第１再生画像に対応した全出力を情報の再生に利用した場合、高いＳＮ比で情報を再生することが困難となる。
【００７７】
これに対し、本方法では、情報処理部５において、第１再生画像の第２再生画像との非重複部に対応したイメージセンサ４の出力，すなわち、領域Ａ１内であって領域Ａ２の外側に位置した画素４１の出力，から情報の再生を行う。そのため、この方法によれば、再生時に高いＳＮ比を実現することができる。なお、第１再生画像の第２再生画像との重複部に対応した情報は再生しないので、記録時には、再生すべき情報が先の非重複部にのみ対応するように、空間光変調器２３を駆動する。
【００７８】
ところで、上記の非重複部に対応したイメージセンサ４の出力を得るためには、例えば、第１再生画像を構成している各単位領域，すなわち、空間光変調器２３の各画素に対応した領域，と、イメージセンサ４の各画素４１とを正確に一致させることに加え、それらが一致した時点で上記の非重複部に対応したイメージセンサ４の出力を読み出す必要がある。通常、空間光変調器２３の各画素の寸法は数１０μｍ程度であり、第１再生画像を構成している各単位領域の寸法もこれとほぼ等しい。そのため、再生時に記録媒体６を対物レンズ２８に対して高速に相対移動させる場合、トラッキングや読み出しタイミングの制御に高い精度が要求される。したがって、上記の非重複部に対応したイメージセンサ４の出力を得るためには、例えば、相変化光記録技術などの既存の光記録技術で行っているのと同様の位置調整と比較して、より高精度な位置調整及び高精度なタイミング制御が必要となる。
【００７９】
図１２は、図１の記録再生装置１００で使用可能なイメージセンサ４の他の例を概略的に示す平面図である。このイメージセンサ４は、その受光面内に第２再生画像とほぼ等しい寸法の受光部（或いは画素）４２を有するタイミング信号検出用の光検出器を内蔵していること以外は、図１１のイメージセンサ４とほぼ同様である。このイメージセンサ４は、再生時に記録媒体６が対物レンズ２８に対してトラック方向に相対移動するのに伴い、第２再生画像が受光部４２上を通過するように配置されている。また、画素４１を配置した領域に対する受光部４２の相対位置は、図１１に示した領域Ａ１に対する領域Ａ２の相対位置と同一である。
【００８０】
図１３は、図１２のイメージセンサ４が内蔵するタイミング信号検出用光検出器の出力の例を示すグラフである。図中、横軸は時間を示し、縦軸は光検出器の出力である検出強度を示している。
【００８１】
上記の通り、第２再生画像は、第１再生画像と比較して光強度がより強い。そのため、再生時に、記録層６１内に光学特性分布として形成された記録マークが対物レンズ２８の正面を通過すると、タイミング信号検出用光検出器の出力は、図１３に示すように時間とともに変化し、記録マークが対物レンズ２８の真正面に位置したときに最大となる。
【００８２】
先に説明した通り、このイメージセンサ４は、再生時に記録媒体６が対物レンズ２８に対してトラック方向に相対移動するのに伴い、第２再生画像が受光部４２上を通過するように配置されている。また、画素４１を配置した領域に対する受光部４２の相対位置は、第１再生画像に対する第２再生画像の相対位置と同一である。さらに、全ての記録マークについて、第１再生画像に対する第２再生画像の相対位置は一定である。
【００８３】
そのため、精度よくトラッキングが行われていれば、タイミング信号検出用光検出器の出力が最大となった時点において、第１再生画像の第２再生画像との非重複部は、画素４１が配置された領域と一致する。したがって、この時点で各画素４１からの出力を読み出すことにより、上記の非重複部に対応したイメージセンサ４の出力を得ることができる。すなわち、第２再生画像をタイミング信号として用いて、上記の非重複部に対応したイメージセンサ４の出力を得ることができる。
【００８４】
なお、この記録再生装置１００では、記録層６１中の光学特性分布によって回折されずに反射層６３で反射された再生用参照光は、二分割旋光用光学素子２７を透過することによりＰ偏光成分となる。そのため、この反射された再生用参照光は、偏光ビームスプリッタ２６を透過し、イメージセンサ４の受光面にビームスポットを形成することはない。したがって、回折効率が小さい場合でも、反射された再生用参照光の影響を受けずに情報の再生が可能である。
【００８５】
上記の非重複部に対応したイメージセンサ４の出力は、他の方法で得ることも可能である。  
図１４は、図１の記録再生装置１００で使用可能なイメージセンサ４のさらに他の例を概略的に示す平面図である。このイメージセンサ４は、受光部４２が第１受光部（或いは画素）４２ａと第２受光部（或いは画素）４２ｂとに分割されていること以外は、図１２のイメージセンサ４と同様の構造を有している。第１受光部４２ａと第２受光部４２ｂとは、面積が等しい。また、第１受光部４２ａと第２受光部４２ｂとは、第２再生画像の受光部４２に対する移動方向に沿って配列している。このイメージセンサ４が内蔵するタイミング信号検出用光検出器は、第１受光部４２ａの出力と第２受光部４２ｂの出力との差を出力する。或いは、情報処理部５が、第１受光部４２ａの出力と第２受光部４２ｂの出力との差を求める。
【００８６】
図１５は、図１４に示すイメージセンサ４が内蔵するタイミング信号検出用光検出器の第１受光部４２ａと第２受光部４２ｂとの出力差の例を示すグラフである。図中、横軸は時間を示し、縦軸は第１受光部４２ａの出力と第２受光部４２ｂの出力との差，すなわち差分検出強度，を示している。
【００８７】
再生時に記録媒体６が対物レンズ２８に対してトラック方向に相対移動するのに伴い、第２再生画像が第２受光部４２ｂ及び第１受光部４２ａ上を順次通過すると、例えば、図１５に示すように差分検出強度が変化する。記録マークが対物レンズ２８の真正面に位置したときに差分検出強度はゼロになるので、この時点における各画素４１からの出力を読み出すことにより、第１再生画像の第２再生画像との非重複部に対応したイメージセンサ４の出力を得ることができる。すなわち、第２再生画像をタイミング信号として用いて、上記の非重複部に対応したイメージセンサ４の出力を得ることができる。
【００８８】
図１４のイメージセンサ４では、第１受光部４２ａと第２受光部４２ｂとを、第２再生画像の受光部４２に対する移動方向に沿って配列させたが、それらは、先の移動方向に垂直な方向に沿って配列させてもよい。
【００８９】
図１６は、図１の記録再生装置１００で使用可能なイメージセンサ４のさらに他の例を概略的に示す平面図である。このイメージセンサ４は、第１受光部４２ａと第２受光部４２ｂとが、第２再生画像の受光部４２に対する移動方向に垂直な方向に沿って配列していること以外は、図１４のイメージセンサ４と同様である。
【００９０】
図１６のイメージセンサ４を使用する場合、第１再生画像の第２再生画像との非重複部に対応したイメージセンサ４の出力は、第１受光部４２ａの出力と第２受光部４２ｂの出力とを用いること以外は、図１２及び図１３を参照して説明したのと同様の方法により得ることができる。すなわち、情報処理部５において、第１受光部４２ａの出力と第２受光部４２ｂの出力との和を求め、この和が最大となった時点で、各画素４１からの出力を読み出す。これにより、第１再生画像の第２再生画像との非重複部に対応したイメージセンサ４の出力が得られる。
【００９１】
また、図１６のイメージセンサ４を用いると、第２再生画像を利用したトラッキングが可能となる。  
図１７は、図１６に示すイメージセンサ４が内蔵するタイミング信号検出用光検出器の第１受光部４２ａと第２受光部４２ｂとの出力差の例を示すグラフである。図中、横軸は記録トラックの中心線と対物レンズ２８の光軸とのずれ量を示し、縦軸は第１受光部４２ａの出力と第２受光部４２ｂの出力との差，すなわち差分検出強度，を示している。
【００９２】
記録マークが対物レンズ２８の略正面に位置している場合に対物レンズ２８を記録媒体６に対してトラック方向と直交する方向に相対移動させると、例えば、図１７に示すように差分検出強度が変化する。すなわち、記録トラックの中心線が対物レンズ２８の真正面に位置したときに差分検出強度はゼロになる。また、記録トラックの中心線が対物レンズ２８の光軸からずれると、そのずれ量に応じて差分検出強度が変化する。さらに、記録トラックの中心線が対物レンズ２８の光軸からずれた方向に応じて、差分検出強度は正の値または負の値の何れかになる。
【００９３】
それゆえ、情報処理部５によって、先の差分検出強度がほぼゼロとなるようにアクチュエータ３０の動作を制御することにより、記録トラックの中心線上に対物レンズ２８の光軸を位置させることができる。すなわち、先の差分検出強度を位置誤差信号として用いたトラッキングが可能となる。
【００９４】
第１再生画像の第２再生画像との非重複部に対応したイメージセンサ４の出力は、イメージセンサ４に他の構造を採用した場合にも得ることができる。
【００９５】
図１８は、図１の記録再生装置１００で使用可能なイメージセンサ４のさらに他の例を概略的に示す平面図である。このイメージセンサ４は、その受光面にマトリクス状に配置された第１画素４１ａ及び第２画素４１ｂを含んでいる。第１画素４１ａは、第１再生画像とほぼ等しいか或いはそれよりも大きな領域内で、行方向と列方向とに配列している。各第１画素４１ａは、第１再生画像の光強度分布を構成している単位領域の大きさと等しいか、或いは、それよりも小さな寸法を有している。他方、第２画素４１ｂは、第２再生画像よりも僅かに大きな領域Ａ３内で、行方向と列方向とに配列している。通常、第２画素４１ｂは、第１画素４１ａと比較して低感度とする。なお、図１８において、参照符号Ａ４は、イメージセンサ４の受光面のうち、領域Ａ３の中心と第２再生画像の中心とを一致させたときに第１再生画像が形成される領域である。
【００９６】
図１９は、第２画素４１ｂの出力の和の例を示すグラフである。図中、横軸は時間を示し、縦軸は第２画素４１ｂの出力の和である検出強度を示している。
【００９７】
記録マークが対物レンズ２８の略正面を通過すると、第２画素４１ｂの出力の和は、例えば図１９に示すように変化する。すなわち、記録マークが対物レンズ２８の略正面に位置したときに検出強度はほぼ最大となる。但し、第２画素４１ｂは第２再生画像よりも僅かに大きな領域内に配置されている。そのため、先のタイミング信号や位置誤差信号を、第２画素４１ｂの出力の和のみから精度よく求めることは難しい。そこで、例えば、第２画素４１ｂの出力の和から上記のタイミング信号及び位置誤差信号を概略的に求めるのに並行して、或いは、それら信号を概略的に求めた後に、情報処理部５において以下の処理を行ってもよい。
【００９８】
すなわち、予め、第２画素４１ｂの出力の和について基準値を設定しておく。この基準値は、記録マークが対物レンズ２８の略正面に位置した場合にのみ、第２画素４１ｂの出力の和がこの基準値を超えるように、十分に大きな値とする。例えば、図１９に破線で示すように、第２画素４１ｂの出力の和，すなわち検出強度，についての基準値を設定する。
【００９９】
第２画素４１ｂの出力の和が基準値を超えた場合、第２画素４１ｂの各出力から、第２再生画像の光強度分布を求める。次いで、この光強度分布から、その時点における、第２再生画像の中心のイメージセンサ４の受光面に対する相対位置を求める。
【０１００】
この相対位置は、例えば、イメージセンサ４の受光面上における第２再生画像の移動方向と、これと直交する方向とを軸としたデカルト座標（Ｘ，Ｙ）で記述することができる。例えば、第２画素４１ｂが配置された領域の中心を座標（０，０）とした場合、Ｘは、タイミング信号の誤差に相当する。それゆえ、Ｘを用いてタイミング信号を補正することができる。また、第２画素４１ｂが配置された領域の中心を座標（０，０）とした場合、Ｙを位置誤差信号として利用することができる。
【０１０１】
したがって、Ｙを位置誤差信号として用いたトラッキングを行うとともに、Ｘを用いてタイミング信号を補正することにより、第２再生画像の中心と第２画素４１ｂが配置された領域の中心とを一致させることができ、また、その時点で第１画素４１ａからの出力を読み出すことができる。すなわち、第１再生画像の第２再生画像との非重複部に対応したイメージセンサ４の出力を得ることができる。
【０１０２】
図１８及び図１９を参照して説明した方法では、第１再生画像に現れる影をトラッキングに利用してもよい。
【０１０３】
図２０は、位相共役再生光がイメージセンサ４の受光面に形成する再生画像の例を概略的に示す平面図である。図２０において、参照符号Ｉ１は第１再生画像を示し、参照符号Ｉ２は第２再生画像を示している。また、図２０において、参照符号ＢＰは第１再生画像Ｉ１の明部を示し、参照符号ＤＰは第１再生画像Ｉ１の暗部を示している。なお、図２０では、第１再生画像Ｉ１の周囲の領域は描いていないが、通常、或る第１再生画像Ｉ１と次の第１再生画像Ｉ１との間の領域は暗部である。
【０１０４】
二分割旋光用光学素子２７を使用した場合、通常、図２０に示すように、第１再生画像Ｉ１の中心を通る帯状の影ＳＰが生じる。この影ＳＰは、記録用参照光と再生用参照光との光路が波長オーダで一致し且つ記録前後での記録層６１の体積変化が皆無である場合には生じない。しかしながら、現実的には、そのようなことはなく、第１再生画像Ｉ１中に帯状の影ＳＰが現れる。
【０１０５】
イメージセンサ４の受光面に対する影ＳＰの相対位置は、対物レンズ２８の光軸が記録トラックの中心線からずれるのに応じて変化する。また、この相対位置が変化する方向は、右側部分２７Ｒと左側部分２７Ｌとの境界線が記録トラックと平行になるように二分割旋光用光学素子２７を配置すれば、影ＳＰの幅方向と一致させることができる。したがって、第１画素４１ａの出力から、第２画素４１ｂが配置された領域の中心に対する影ＳＰの幅方向へのずれ量を求め、このずれ量に基づいてトラッキングを行ってもよい。或いは、このようにして求めたずれ量は、図１８及び図１９を参照して説明したトラッキングで補助的に利用してもよい。
【０１０６】
例えば、影ＳＰに平行な方向に一列に並んだ複数の画素４１ａで画素群を構成し、各画素群について、それに含まれる画素４１ａからの出力の和を求める。第１再生画像の中心は、この和が最小の画素群上を通過する。したがって、先の和が最小の画素群を特定することにより、第１再生画像の中心を決定することができる。
【０１０７】
第１再生画像の第２再生画像との非重複部に対応したイメージセンサ４の出力は、イメージセンサ４に他の構造を採用した場合にも得ることができる。
【０１０８】
図２１は、図１の記録再生装置１００で使用可能なイメージセンサ４のさらに他の例を概略的に示す平面図である。このイメージセンサ４は、その受光面にマトリクス状に配置された画素４１ｃを含んでいる。これら画素４１ｃは、感度を変更可能である。
【０１０９】
このイメージセンサ４を用いると、例えば、以下の方法により、第１再生画像の第２再生画像との非重複部に対応したイメージセンサ４の出力が得られる。すなわち、非重複部に対応した出力を得るのに先立ち、各画素４１ｃを低感度に設定し、帯状の領域Ａ５内に含まれる全画素４１ｃからの出力の和を検出する。
【０１１０】
記録マークが対物レンズ２８の略正面を通過すると、領域Ａ５内に含まれる全画素４１ｃからの出力の和は、例えば図１９に示すように変化する。すなわち、記録マークが対物レンズ２８の略正面及び／またはその近傍に位置したときに検出強度はほぼ最大となる。この出力の和についても、図１８及び図１９を参照しながら説明した方法と同様、予め、基準値を設定しておく。
【０１１１】
領域Ａ５内に含まれる全画素４１ｃからの出力の和が先の基準値を越えた場合、領域Ａ５内に含まれる画素４１ｃの各出力から、第２再生画像の光強度分布を求める。次いで、この光強度分布から、その時点における、第２再生画像の中心のイメージセンサ４の受光面に対する相対位置を求める。
【０１１２】
この相対位置から、図１８及び図１９を参照しながら説明したのと同様の方法により、タイミング信号と位置誤差信号とを得る。この位置誤差信号を用いてトラッキングを行う。また、これとともに、先のタイミング信号を利用して、例えば、第２再生画像の中心と領域Ａ５の中心とが一致した時点で、第１再生画像の第２再生画像との非重複部に対応した画素４１ｃからの出力を読み出す。すなわち、領域Ａ１内であって領域Ａ２の外側に位置した画素４１ｃからの出力を読み出す。このとき、これら画素４１ｃは高感度にしておく。このようにして、第１再生画像の第２再生画像との非重複部に対応したイメージセンサ４の出力を得ることができる。
【０１１３】
なお、領域Ａ５の幅が上述した影ＳＰの幅よりも広い場合には、領域Ａ５に含まれる画素４１ｃのうち通常再生光が照射されないものは高感度にしておいてもよい。こうすると、図２０を参照しながら説明したのと同様に、影ＳＰを上記のトラッキングで補助的に利用することができる。
【０１１４】
第２再生画像Ｉ２を複数の画素で検出する場合、情報処理部５に第２再生画像Ｉ２の設計寸法を記憶させておき、この設計寸法とイメージセンサ４の出力から得られる第２再生画像Ｉ２の実測寸法との差がほぼゼロとなるように、対物レンズ２８を記録媒体６の主面に対して垂直な方向に移動させてもよい。これにより、フォーカスのずれを補正することができる。
【０１１５】
以上説明したように、本態様では、情報光を反射層６３の表面よりも手前にフォーカスさせて記録を行い、これにより、位相共役再生光の光路と通常再生光の光路とを異ならしめる。情報光をフォーカスさせる位置は、反射層６３の表面よりも手前であれば特に制限はないが、情報光を反射層６３の近傍にフォーカスさせると、記録密度の観点で有利である。これについて、以下に説明する。
【０１１６】
例えば、情報光を記録層６１よりも手前にフォーカスさせると、情報光は、まず、発散光として記録層６１に入射し、次いで、反射層６３で反射され、その後、発散光として記録層６１に再度入射する。記録層６１内における反射光としての情報光のビーム径は、記録層６１内における直接光としての情報光のビーム径と比較して著しく大きくなる。そのため、反射光としての情報光と直接光としての参照光とはその光強度が大きく異なるため、干渉縞の形成が難しい。すなわち、反射光としての情報光と直接光としての参照光の多くを、記録マークの形成に寄与させることができない。記録マークの形成に寄与しない記録光は、記録層６１の材料に対して影響を与えない訳ではなく、不可逆的な反応を生じさせる。
【０１１７】
ところで、ホログラフィック記録方式では、記録マークを部分的に重ね合わせる多重記録が可能であり、この多重度を高めることにより記録密度を向上させることができる。この多重度は、記録層６１についてのＭ／＃から見積もることができる。なお、Ｍ／＃は、以下の式（１）により得られる。下記式（１）において、ηiはｉ番目の記録マークの回折効率である。
【数１】
2005243116.tif 000003
【０１１８】
各記録マークに要求される回折効率が一定の場合には、Ｍ／＃が大きい記録層６１を使用することにより、高い多重度を実現することができる。しかしながら、例え、Ｍ／＃が大きい記録層６１を使用しても、上記のように記録光の多くを記録マークの形成に寄与させることができない場合、高い多重度を実現することはできない。すなわち、情報光を記録層６１よりも手前にフォーカスさせた場合、高い多重度を実現することができない。
【０１１９】
これに対し、例えば、情報光を第１保護層６２内にフォーカスさせた場合、記録層６１内における反射光としての情報光のビーム径を、記録層６１内における直接光としての情報光のビーム径とほぼ等しくすることができる。そのため、反射光としての情報光の多くを、記録層６１内で記録用参照光と干渉させることができる。すなわち、情報光を反射層６３の近傍にフォーカスさせると、直接光としての情報光に加え、反射光としての情報光の多くを、記録マークの形成に寄与させることができる。したがって、高い多重度を実現することが可能となる。
【０１２０】
これについて、以下により詳細に説明する。  
情報光のビーム径は、例えば、ＡＢＣＤ法を用いて求めることができる。集束レンズ２５から対物レンズ２８までの光路長ｄ1と、対物レンズ２８からその光軸上の或る位置までの光路長ｘと、先の位置における情報光のビーム径ｒと、ビーム径ｒの光路長ｘに関する微分ｒ’と、偏光ビームスプリッタ２２を出射した直後の直線偏光のビーム径ｒ0とは、以下の式（２）に示す関係を有している。
【数２】
2005243116.tif 000004
【０１２１】
上記式（２）において、例えば、ｄ1＝１２ｍｍ、ｆ1＝１００ｍｍ、ｆ2＝２ｍｍとし、対物レンズ２８の厚さを無視し、対物レンズ２８から反射層６３までの距離を焦点距離ｆ2と一致させた場合を考える。この場合、情報光のビーム径ｒは、対物レンズ２８への入射面（ｘ＝０ｍｍ）では０．８８×ｒ0であり、反射層６３の表面（ｘ＝ｆ2）では−０．０２×ｒ0である。また、反射層６３で反射された情報光の対物レンズ２８への入射面（ｘ＝２×ｆ2）におけるビーム径ｒは、−０．９２×ｒ0である。なお、ビーム径ｒに付した負の符号は、その情報光が光軸に対して反転されたことを示している。
【０１２２】
このように、対物レンズ２８から反射層６３までの距離を焦点距離ｆ2と一致させた場合、つまり、平行光として対物レンズ２８に入射した参照光を反射層６３の表面に集光した場合、対物レンズ２８の位置における直接光としての情報光のビーム径と、対物レンズ２８の位置における反射光としての情報光のビーム径とはほぼ等しい。また、記録用参照光の対物レンズ２８の位置におけるビーム径は、直接光であるか反射光であるかに拘らずｒ0である。すなわち、この場合、直接光としての情報光に加え、反射光としての情報光の多くを、記録マークの形成に寄与させることができる。したがって、高い多重度を実現することが可能となる。
【０１２３】
このときの反射層６３から情報光がフォーカスしている位置までの光路長ｄ0は、以下の式（３）から求めることができる。すなわち、下記式（３）において、上記と同様、ｄ1＝１２ｍｍ、ｆ1＝１００ｍｍ、ｆ2＝２ｍｍとすると、ｄ0＝４４μｍとなる。
【数３】
2005243116.tif 000005
【０１２４】
これら式（２）及び（３）を用い、集束レンズ２５の焦点距離ｆ1と集束レンズ２５から対物レンズ２８までの光路長ｄ1とをパラメータとして各種値を算出した。なお、対物レンズ２８の焦点距離ｆ2は２ｍｍとした。その結果を、図２２乃至図２４に示す。
【０１２５】
図２２は、対物レンズ２８の位置における直接光としての情報光のビーム径ｒinと反射光としての情報光とのビーム径ｒoutとの平均の偏光ビームスプリッタ２２を出射した直後の直線偏光のビーム径ｒ0に対する比（ｒin＋ｒout）／（２×ｒ0）を示すグラフである。図２３は、反射層６３から情報光がフォーカスしている位置までの光路長ｄ0を示すグラフである。図２４は、対物レンズ２８の位置における直接光としての情報光のビーム径ｒinと反射光としての情報光とのビーム径ｒoutとの比ｒin／ｒoutの常用対数の絶対値を示すグラフである。
【０１２６】
図２２乃至図２４において、横軸は集束レンズ２５の焦点距離ｆ1を示し、縦軸は集束レンズ２５から対物レンズ２８までの光路長ｄ1と焦点距離ｆ1との比ｄ1／ｆ1を示している。また、図２２において各曲線に付した数字は比（ｒin＋ｒout）／（２×ｒ0）を示し、図２３において各曲線に付した数字は光路長ｄ0の絶対値（μｍ）を示し、図２４において各曲線に付した数字は比ｒin／ｒoutの常用対数の絶対値を示している。
【０１２７】
図２２及び図２３から明らかなように、光路長ｄ0を長くすると、比（ｒin＋ｒout）／（２×ｒ0）が小さくなる。また、図２３及び図２４から明らかなように、光路長ｄ0が長い場合、偏光ビームスプリッタ２２を出射した直後の直線偏光のビーム径ｒ0がどのような値をとろうと、比ｒin／ｒoutの常用対数の絶対値は大きい。すなわち、光路長ｄ0が長いと、情報光の多くを記録マークの形成に寄与させることができなくなる。したがって、情報光の多くを記録マークの形成に寄与させるためには、光路長ｄ0を短くすることが望ましい。
【０１２８】
なお、ｄ1＝９０ｍｍ、ｆ1＝１００ｍｍ、ｆ2＝２ｍｍとした場合、式（２）から、ｒin及びｒoutを算出すると、ｒin＝０．１×ｒ0、ｒout＝−０．１４×ｒ0が得られる。また、式（３）からｄ0を算出すると、ｄ0＝３３３μｍが得られる。このように、反射層６３から情報光がフォーカスしている位置までの光路長ｄ0が長い場合には、情報光の多くを記録マークの形成に寄与させることができない。
【０１２９】
以上の説明から明らかなように、情報光の多くを記録マークの形成に寄与させるためには、反射層６３から情報光がフォーカスしている位置までの光路長ｄ0は短いことが望ましい。但し、光路長ｄ0が余りに短い場合には、第１再生画像Ｉ１に対する第２再生画像Ｉ２の寸法比，すなわち領域Ａ１に対する領域Ａ２の寸法比，を十分に小さくするために、集束レンズ２５からイメージセンサ４までの光路長を十分に長く設定する必要がある。
【０１３０】
対物レンズ２８から反射層６３までの光路長をｄ2（＝ｆ2）、集束レンズ２５からイメージセンサ４までの光路長をｄ3とし、イメージセンサ４の受光面における第２再生画像Ｉ２の寸法，すなわち通常再生光のビーム径，をｒdetとすると、以下の式（４）が成り立つ。
【数４】
2005243116.tif 000006
【０１３１】
例えば、上記式（４）において、ｄ1＝１２ｍｍ、ｄ3＝４５ｍｍ、ｆ1＝１００ｍｍ、ｆ2＝２ｍｍとすると、ｒdet＝０．０１×ｒ0となる。イメージセンサ４の受光面における第１再生画像Ｉ１の寸法，すなわち位相共役再生光のビーム径，はｒ0と等しい。したがって、上記のように、集束レンズ２５とイメージセンサ４とを互いから十分に離間させれば、第１再生画像Ｉ１に対する第２再生画像Ｉ２の寸法比，すなわち領域Ａ１に対する領域Ａ２の寸法比，を十分に小さくすることができる。
【０１３２】
先に説明した通り、Ｍ／＃が大きい記録層６１を使用した場合、情報光を反射層６３の近傍にフォーカスさせることにより、高い多重度を実現することができる。このＭ／＃は、記録層６１の厚さに比例する値である。したがって、高い多重度を実現するうえでは、記録層６１を厚くすることが有利である。しかしながら、記録層６１を厚くすると、以下に説明するように、記録層６１の対物レンズ２８との対向面における情報光の強度は、記録層６１の反射層６３との対向面における情報光の強度と比較して著しく弱くなる。
【０１３３】
光吸収を無視し、集束レンズ２５を設けずに情報光を反射層６３の表面に集光させた場合を考える。反射層６３の表面からの距離をｚ、対物レンズ２８の焦点深度をｚ0、情報光の波長をλ、その波数ベクトルをｋ、最小ビーム径をＷ0、反射層６３の表面から距離ｚだけ離間した位置における光強度をＩ（ｚ）とすると、以下の式（５）及び式（６）が成り立つ。
【数５】
2005243116.tif 000007
【数６】
2005243116.tif 000008
【０１３４】
例えば、第１保護層６２の厚さを５０μｍとし、第１保護層６２と記録層６１との界面における情報光の光強度Ｉ（ｚ）をＩ（ｚ＝ｄbase）とすると、上記式（５）及び式（６）から、図２５に示す関係が得られる。
【０１３５】
図２５は、反射層６３の表面からの距離ｚと、反射層６３の表面から距離ｚだけ離間した位置における光強度Ｉ（ｚ）との関係の一例を示すグラフである。図中、横軸は距離ｚを示し、縦軸は、比Ｉ（ｚ）／Ｉ（ｚ＝ｄbase）を示している。
【０１３６】
図２５に示すように、距離ｚが約１００μｍ未満の場合、比Ｉ（ｚ）／Ｉ（ｚ＝ｄbase）は非常に大きく、距離ｚが約１００μｍ乃至約３００μｍの範囲内では、比Ｉ（ｚ）／Ｉ（ｚ＝ｄbase）は十分に大きい。但し、図２５に示すように、距離ｚが３００μｍを超えると、比Ｉ（ｚ）／Ｉ（ｚ＝ｄbase）は著しく小さくなる。すなわち、記録層６１の厚さを３００μｍよりも厚くした場合、その対物レンズ２８側の領域内では、光照射によって光学特性を十分に変化させることができないか、或いは、光学特性を十分に変化させるために非常に長い時間に亘って光照射を行うかまたはパワー密度の高い光を照射する必要がある。
【０１３７】
光照射時間を長くした場合、情報を高速に書き込むことが難しくなる。また、フォトポリマーにパワー密度の高い光を照射すると、反応が予想通りに進まず、特異な振る舞いを示すことがある。すなわち、記録層６１の厚さが約３００μｍ以上の範囲内では、記録層６１の厚さを増加させても、Ｍ／＃は殆んど増加させることができない。それゆえ、記録層６１の厚さは、例えば、約３００μｍ以下としてもよい。
【０１３８】
但し、図２５に示す距離ｚと比Ｉ（ｚ）／Ｉ（ｚ＝ｄbase）との関係は、第１保護層６２の厚さに応じて変化する。これについて、図２６を参照しながら説明する。
【０１３９】
図２６は、反射層６３の表面からの距離ｚと、反射層６３の表面から距離ｚだけ離間した位置における光強度Ｉ（ｚ）との関係の他の例を示すグラフである。図中、横軸は距離ｚと反射層６３から第１保護層６２及び記録層６１間の界面までの距離ｄbaseとの差ｚ−ｄbaseを示し、縦軸は比Ｉ（ｚ）／Ｉ（ｚ＝ｄbase）を示している。また、図２６において、実線は距離ｄbaseが１０μｍである場合のデータを示し、破線は距離ｄbaseが２５０μｍである場合のデータを示し、点線は距離ｄbaseが５００μｍである場合のデータを示している。
【０１４０】
図２６に示すように、距離ｄbaseを長くする，すなわち第１保護層６２を厚くする，と、比Ｉ（ｚ）／Ｉ（ｚ＝ｄbase）の差ｚ−ｄbaseに対する変化率が減少する。すなわち、第１保護層６２を厚くすると、記録層６１を厚くした場合であっても、その反射層６３との対向面における情報光の強度と、その対物レンズ２８との対向面における情報光の強度との差を小さくすることができる。例えば、第１保護層６２を記録層６１とほぼ等しいか或いはそれよりも厚くすると、記録層６１の両主面における情報光の強度をほぼ等しくすることができる。
【０１４１】
上記の通り、反射層６３から情報光がフォーカスしている位置までの光路長ｄ0は短いことが望ましい。また、第１保護層６２は厚いことが望ましい。そのため、典型的には、情報光は第１保護層６２内でフォーカスさせることとなる。
【０１４２】
以上説明した記録再生装置１００では、二分割旋光用光学素子２７の右側部分２７Ｒ及び左側部分２７Ｌにλ／４波長板を使用しているが、それらにはλ／２波長板を使用することもできる。但し、二分割旋光用光学素子２７の右側部分２７Ｒ及び左側部分２７Ｌにλ／２波長板を使用した場合、位相共役再生光及び通常再生光は偏光ビームスプリッタ２６を透過する。そのため、この場合、例えば、ビームスプリッタ２９を透過した位相共役再生光及び通常再生光を受光するようにイメージセンサ４を配置するとともに、集束レンズ２５の他に、ビームスプリッタ２９とイメージセンサ４との間に集束レンズを配置しなければならない。すなわち、この場合、集束レンズ２５に加え、他の集束レンズがさらに必要となる。そのため、レンズの位置調整が煩雑化する。
【０１４３】
また、この記録再生装置１００では、イメージセンサ４を用いて通常再生光を検出しているが、通常再生光は、イメージセンサ４とは別に設けた光検出器で検出してもよい。例えば、ビームスプリッタ２４とイメージセンサ４との間にビームスプリッタを配置し、このビームスプリッタを透過した位相共役再生光をイメージセンサ４で検出するとともに、このビームスプリッタで反射された通常再生光を受光するように光検出器を配置してもよい。但し、この場合、イメージセンサ４と光検出器とを正確に位置合わせする必要がある。
【０１４４】
次に、本発明の第２態様について説明する。  
図２７は、本発明の第２態様に係る記録再生装置を概略的に示す図である。  
この記録再生装置１００は、集束レンズ２５を、ビームスプリッタ２４と偏光ビームスプリッタ２６との間に配置する代わりに、空間光変調器２３とビームスプリッタ２４との間に配置したこと以外は図１の記録再生装置１００とほぼ同様の構造を有している。このような構造を採用した場合も、第１態様で説明したのとほぼ同様の方法により情報の記録及び再生並びに各種制御を行うことができる。
【０１４５】
本態様では、図２７に示すように、ビームスプリッタ２４とイメージセンサ４との間に集束レンズ２５’を配置することが望ましい。例えば、集束レンズ２５と集束レンズ２５’との焦点距離を等しくし、それらのビームスプリッタ２４の反射面からの光路長を互いに等しくすると、発散光として集束レンズ２５’に入射する通常再生光を平行光として出射させることができる。
【０１４６】
また、第１再生像をイメージセンサ４上で結像させるためには、集束レンズ２５’とイメージセンサ４との距離を空間変調器２３と集束レンズ２５との距離に等しくする必要がある。
【０１４７】
本態様でも、第１態様で説明したのと同様の方法により、各種数値を算出することができる。例えば、ｄ1＝２４ｍｍ、ｄ2＝ｆ2、ｄ3＝４６ｍｍ、ｆ1＝１２０ｍｍ、ｆ2＝１．８ｍｍとする。但し、ここでは、ｄ3は、集束レンズ２５’からイメージセンサ４までの光路長である。また、ここでは、集束レンズ２５と集束レンズ２５’との焦点距離を等しくし、それらのビームスプリッタ２４の反射面からの光路長を互いに等しくする。
【０１４８】
こうすると、上記式（２）から、ｒin＝０．８×ｒ0、ｒout＝−０．８３×ｒ0が得られる。すなわち、この場合、直接光としての情報光に加え、反射光としての情報光の多くを、記録マークの形成に寄与させることができる。したがって、高い多重度を実現することが可能となる。
【０１４９】
また、この場合、上記式（３）から、ｄ0＝３３μｍが得られる。第１保護層６２を例えば２００μｍとすると、情報光は、第１保護層６２内にフォーカスされることとなる。
【０１５０】
さらに、上記式（４）から、ｒdet＝−０．００５×ｒ0が得られる。第１再生画像Ｉ１の寸法はｒ0であるので、この場合、第１再生画像Ｉ１に対する第２再生画像Ｉ２の寸法比，すなわち領域Ａ１に対する領域Ａ２の寸法比，を十分に小さくすることができる。
【０１５１】
次に、本発明の第３態様について説明する。  
図２８は、本発明の第３態様に係る記録再生装置を概略的に示す図である。  
この記録再生装置１００は、ビームエキスパンダ２０’を、偏光ビームスプリッタ２２と空間光変調器２３との間に配置したこと以外は図１の記録再生装置１００とほぼ同様の構造を有している。このような構造を採用した場合も、第１態様で説明したのとほぼ同様の方法により情報の記録及び再生並びに各種制御を行うことができる。
【０１５２】
また、本態様では、偏光ビームスプリッタ２２と空間光変調器２３との間にビームエキスパンダ２０’を配置しているので、集束レンズ２５に入射する情報光のビーム径を、偏光ビームスプリッタ２６に入射する記録用参照光及び再生用参照光のビーム径ｒ0と比較して、より大きくすることができる。そのため、記録層６１内で、記録用参照光が照射される領域と情報光が照射される領域との重なりを大きくすることができる。
【０１５３】
本態様でも、第１態様で説明したのと同様の方法により、各種数値を算出することができる。例えば、ビームエキスパンダ２０’は、ビーム径を１．２倍に拡大することとする。また、ｄ1＝１６ｍｍ、ｄ2＝ｆ2、ｄ3＝３２ｍｍ、ｆ1＝８０ｍｍ、ｆ2＝２ｍｍとする。
【０１５４】
こうすると、上記式（２）から、ｒin＝０．９６×ｒ0、ｒout＝−１．０２×ｒ0が得られる。すなわち、この場合、直接光としての情報光に加え、反射光としての情報光の多くを、記録マークの形成に寄与させることができる。したがって、高い多重度を実現することが可能となる。
【０１５５】
また、この場合、上記式（３）から、ｄ0＝６１μｍが得られる。第１保護層６２を例えば２００μｍとすると、情報光は、第１保護層６２内にフォーカスされることとなる。
【０１５６】
さらに、上記式（４）から、ｒdet＝−０．０１×（１．２×ｒ0）が得られる。第１再生画像Ｉ１の寸法は１．２×ｒ0であるので、この場合、第１再生画像Ｉ１に対する第２再生画像Ｉ２の寸法比，すなわち領域Ａ１に対する領域Ａ２の寸法比，を十分に小さくすることができる。
【０１５７】
次に、本発明の第４態様について説明する。  
図２９は、本発明の第４態様に係る記録再生装置を概略的に示す図である。  
この記録再生装置１００は、ビームエキスパンダ２０’を、偏光ビームスプリッタ２２と空間光変調器２３との間に配置したこと以外は図２７の記録再生装置１００とほぼ同様の構造を有している。このような構造を採用した場合も、第２態様で説明したのとほぼ同様の方法により情報の記録及び再生並びに各種制御を行うことができる。
【０１５８】
また、本態様では、偏光ビームスプリッタ２２と空間光変調器２３との間にビームエキスパンダ２０’を配置しているので、集束レンズ２５に入射する情報光のビーム径を、偏光ビームスプリッタ２６に入射する記録用参照光及び再生用参照光のビーム径ｒ0と比較して、より大きくすることができる。そのため、記録層６１内で、記録用参照光が照射される領域と情報光が照射される領域との重なりを大きくすることができる。
【０１５９】
本態様でも、第１態様で説明したのと同様の方法により、各種数値を算出することができる。例えば、ビームエキスパンダ２０’は、ビーム径を１．５倍に拡大することとし、ｄ1＝３０ｍｍ、ｄ2＝ｆ2、ｄ3＝１８ｍｍ、ｆ1＝８０ｍｍ、ｆ2＝２ｍｍとする。但し、ここでは、ｄ3は、集束レンズ２５’からイメージセンサ４までの光路長である。また、ここでは、集束レンズ２５と集束レンズ２５’との焦点距離を等しくし、それらのビームスプリッタ２４の反射面からの光路長を互いに等しくする。
【０１６０】
こうすると、上記式（２）から、ｒin＝０．９４×ｒ0、ｒout＝−１．０１×ｒ0が得られる。すなわち、この場合、直接光としての情報光に加え、反射光としての情報光の多くを、記録マークの形成に寄与させることができる。したがって、高い多重度を実現することが可能となる。
【０１６１】
また、この場合、上記式（３）から、ｄ0＝７７μｍが得られる。第１保護層６２を例えば２００μｍとすると、情報光は、第１保護層６２内にフォーカスされることとなる。
【０１６２】
さらに、上記式（４）から、ｒdet＝−０．００７×（１．５×ｒ0）が得られる。第１再生画像Ｉ１の寸法は１．５×ｒ0であるので、この場合、第１再生画像Ｉ１に対する第２再生画像Ｉ２の寸法比，すなわち領域Ａ１に対する領域Ａ２の寸法比，を十分に小さくすることができる。
【０１６３】
記録再生装置１００に第３及び第４態様で説明したビームエキスパンダ２０’を設けた場合、以下に説明するように、記録再生装置１００に既存の光記録システムとの互換性を与えるうえで有利である。
【０１６４】
例えば、現在のＤＶＤ（Digital Versatile Disk）ドライブが搭載している対物レンズは約３ｍｍ径である。そのため、記録再生装置１００にＤＶＤシステムとの互換性を与える場合、対物レンズ２８は約３ｍｍ径とすることとなる。
【０１６５】
しかしながら、空間光変調器２３は多数の画素を含んでおり、また、各画素の寸法は数１０μｍ程度である。すなわち、空間光変調器２３を出射した直後において、通常、情報光のビーム径は、対物レンズ２８の径と比較して大きい。この場合、空間光変調器２３の画素を有効に利用することができない。
【０１６６】
偏光ビームスプリッタ２２と空間光変調器２３との間にビームエキスパンダ２０’を配置するとともに、空間光変調器２３と偏光ビームスプリッタ２６との間に集束レンズ２５を配置すると、十分にビーム径の大きな光を空間光変調器２３に入射させること、及び、十分にビーム径の小さな情報光を対物レンズ２８に入射させることが可能となる。したがって、対物レンズ２８の径を変更しなくても、空間光変調器２３の画素を有効に利用することが可能となる。
【０１６７】
例えば、第４態様で説明したように、ビームエキスパンダ２０’がビーム径を１．５倍に拡大する場合、空間光変調器２３に入射する光ビームの断面積は１．５2倍となる。したがって、この場合、ビームエキスパンダ２０’を設けない場合と比較して、記録に利用可能な空間光変調器２３の画素数が約２倍に増加したとすると、転送レートも約２倍となる。
【実施例】
【０１６８】
（実施例１）
図１の記録再生装置１００について、再生時に高いＳＮ比を実現可能であることを、以下の方法により確認した。
【０１６９】
まず、以下の方法により、図３の記録媒体６を製造した。すなわち、厚さ０．６ｍｍのポリカーボネート基板６２上に、スパッタリング法により、厚さ１００ｎｍのＡｌ合金層６３及び厚さ２００ｎｍのＺｎＳ：ＳｉＯ2層６４を順次成膜した。なお、ポリカーボネート基板６２としては、そのＡｌ合金層６３を形成した面に、図４に示すグルーブ６５が渦巻線状に設けられたものを使用した。このポリカーボネート基板６２と厚さ４００μｍのカバーシート６０との間に、Ｄｕｐｏｎｔ社製のフォトポリマーであるＨＲＦ−７００からなる厚さ２００μｍの記録層６１を介在させた。
【０１７０】
この記録媒体６を図１の記録再生装置１００に搭載し、情報の記録及び記録した情報の再生を行った。この例では、光源１として、パワーが約１００ｍＷの半導体レーザを外部共振器を設けて使用した。空間光変調器２３としては画素数が８００×６００個の透過型液晶表示装置を使用し、イメージセンサ４には図１８の構造を採用した。さらに、ここでは、ｄ1＝１２ｍｍ、ｄ2＝ｆ2、ｄ3＝４５ｍｍ、ｆ1＝１００ｍｍ、ｆ2＝２ｍｍとした。この場合、ｒin＝０．８８×ｒ0、ｒout＝−０．９２×ｒ0、ｄ0＝４４μｍ、ｒdet＝０．０１×ｒ0である。
【０１７１】
記録時には、記録媒体６を０．１ｍ／ｓの線速度で回転させた。情報の書き込みは、対物レンズ２８の光軸上にグルーブ６５の凹部６５ａの中心が位置したときに記録媒体６の回転を止めて行った。この際、反射層６３で反射され、ビームスプリッタ２９を透過した記録用参照光を、図示しない分割光検出器で検出し、ＤＶＤと同様の方法を用いてフォーカシング及びトラッキング並びに書き込みのタイミング制御を行った。
【０１７２】
再生時には、記録媒体６を０．１ｍ／ｓの線速度で回転させた。フォーカシング及びトラッキング並びに読み出しのタイミング制御は、図１８及び図１９を参照しながら説明した方法により行った。このような条件のもと、第１画素４１ａのうち領域Ａ４内に位置したものの出力を読み出し、この出力から情報を再生した。その結果、再生時のＳＮ比は３．１ｄＢであった。ここで、ＳＮ比は、第１画素４１ａのうち、明部ＢＰに対応する画素の出力の平均μON及び分散σON、暗部ＤＰに対する画素の出力の平均μOFF及び分散σOFFを用いた場合に次式で定義される量である。
【数７】
2005243116.tif 000009
【０１７３】
（実施例２）
図３１は、本発明の実施例２に係る記録再生装置を概略的に示す図である。図３１の記録再生装置１００は、集束レンズ２５の代わりに、ビームスプリッタ２４と偏光ビームスプリッタ２６との間に一対の凸レンズ２５ａ及び２５ｂを配置したこと以外は、図１の記録再生装置１００と同様の構造を有している。この記録再生装置１００について、再生時に高いＳＮ比を実現可能であることを、以下の方法により確認した。
【０１７４】
実施例１と同様に作製した記録媒体６を図３１の記録再生装置１００に搭載し、情報の記録及び記録した情報の再生を行った。この例では、光源１として、パワーが約１００ｍＷの半導体レーザを外部共振器を設けて使用した。空間光変調器２３としては画素数が８００×６００個の透過型液晶表示装置を使用し、イメージセンサ４には図１８の構造を採用した。ここで、凸レンズ２５ａ及び２５ｂの焦点距離をそれぞれｆ1a及びｆ1b、対物レンズ２８の焦点距離をｆ2、凸レンズ２５ａｋら凸レンズ２５ｂまでの距離をｌ1、凸レンズ２５から対物レンズ２８までの距離をｌ2、対物レンズ２８から記録媒体６の反射面までの距離をｌ3、対物レンズ２５からイメージセンサ４までの距離をｌ4としたとき、ｌ1＝３５ｍｍ、ｌ2＝１４ｍｍ、ｌ3＝ｆ2、ｌ4＝１７ｍｍ、ｆ1a＝１５ｍｍ、ｆ1b＝１５ｍｍ、ｆ2＝２ｍｍとした。このように、ｌ1＞ｆ1a＋ｆ1bに示す関係を満たすときには、凸レンズ２５ｂを透過した光は集束する光となるので、実施例１と同様に情報光は記録媒体６の反射面より手前に集光される。この場合、式（２）乃至式（４）を参照しながら説明したのと同様の計算を行うと、ｒin＝−１．０２×ｒ0、ｒout＝１．１１×ｒ0、ｄ0＝８４μｍ、ｒdet＝−０．０９×ｒ0となる。但し、この場合にも第１再生画像をイメージセンサ４上で結像させるために、空間変調器２３から凸レンズ２５までの距離はｌ4と等しくしている。
【０１７５】
記録時には、記録媒体６を０．１ｍ／ｓの線速度で回転させ、情報の書き込みは、対物レンズ２８の光軸上にグルーブ６５の凹部６５ａの中心が位置したときに記録媒体６の回転を止めて行った。この際、反射層６３で反射され、ビームスプリッタ２９を透過した記録用参照光を、図示しない分割光検出器で検出し、ＤＶＤと同様の方法を用いてフォーカシング及びトラッキング並びに書き込みのタイミング制御を行った。
【０１７６】
再生時には、記録媒体６を０．１ｍ／ｓの線速度で回転させた。フォーカシング及びトラッキング並びに読み出しのタイミング制御は、図１８及び図１９を参照しながら説明した方法により行った。このような条件のもと、第１画素４１ａのうち領域Ａ４内に位置したものの出力を読み出し、この出力から情報を再生した。その結果、再生時のＳＮ比は３．８ｄＢであった。
【０１７７】
（比較例）
図３０は、比較例に係る記録再生装置を概略的に示す図である。  
この記録再生装置１００は、以下の構造を採用したこと以外は図２７の記録再生装置１００と同様の構造を有している。
【０１７８】
すなわち、図３０の記録再生装置１００では、イメージセンサ４に図１１の構造を採用し、このイメージセンサ４はビームスプリッタ２９の上方に配置している。集束レンズ２５’は、イメージセンサ４とビームスプリッタ２９との間に配置している。二分割旋光用光学素子２７の右側部分及び左側部分には、λ／２波長板を使用している。これらλ／２波長板は、それらの境界線に対して光学軸が±４５°の角度を為している。また、ビームスプリッタ２４の右側には、集束レンズ２５”及び四分割光検出器７が配置されている。この四分割光検出器７は、情報処理部５に接続されている。なお、光学系２は、記録用参照光及び再生用参照光が反射層６上にフォーカスし、情報光が反射層６よりも手前にフォーカスするように設計されている。
【０１７９】
この記録再生装置１００では、二分割旋光用光学素子２７の右側部分に入射したＳ偏光成分は、偏波面を＋４５°回転させた直線偏光（以下、Ａ偏光成分という）として出射し、左側部分に入射したＳ偏光成分は、偏波面を−４５°回転させた直線偏光（以下、Ｂ偏光成分という）として出射する。他方、二分割旋光用光学素子２７の右側部分に入射したＰ偏光成分はＢ偏光成分として出射し、左側部分に入射したＰ偏光成分はＡ偏光成分として出射する。また、二分割旋光用光学素子２７の右側部分に入射したＡ偏光成分及びＢ偏光成分はそれぞれＳ偏光成分及びＰ偏光成分として出射し、左側部分に入射したＡ偏光成分及びＢ偏光成分はそれぞれＰ偏光成分及びＳ偏光成分として出射する。
【０１８０】
したがって、図３０の記録再生装置１００では、反射層６３で反射された記録用参照光は、二分割旋光用光学素子２７を透過することによりＳ偏光成分となり、偏光ビームスプリッタ２６によって反射される。記録時には、この反射光を四分割光検出器７で検出し、情報処理部５は、これにより得られる各種信号に基づいてフォーカシング及びトラッキング並びに書き込みのタイミング制御を行う。
【０１８１】
同様に、反射層６３で反射された再生用参照光は、二分割旋光用光学素子２７を透過することによりＳ偏光成分となり、偏光ビームスプリッタ２６によって反射される。再生時には、この反射光を四分割光検出器７で検出し、情報処理部５は、これにより得られる各種信号に基づいてフォーカシング及びトラッキング並びに読み出しのタイミング制御を行う。
【０１８２】
また、図３０の記録再生装置１００では、二分割旋光用光学素子２７の右側部分に入射した再生用参照光によって生じる位相共役再生光及び通常再生光は、二分割旋光板２７を透過することでＰ偏光成分となり、偏光ビームスプリッタ２６を透過する。偏光ビームスプリッタ２６を透過した位相共役再生光及び通常再生光は、それぞれ、イメージセンサ４の受光面に第１再生画像及び第２再生画像を形成する。情報処理部５は、第１再生画像に対応した領域，すなわち、図１１に示す領域Ａ１，内に位置した全ての画素４１の出力から情報を再生する。
【０１８３】
本例では、上記実施例で製造したのと同様の記録媒体６を図３０の記録再生装置１００に搭載し、情報の記録及び記録した情報の再生を行った。この例では、光源１及び空間光変調器２３としては、上記実施例で使用したのと同じものを使用した。また、ここでは、ｄ1＝９０ｍｍ、ｄ2＝ｆ2、ｄ3＝９０ｍｍ、ｆ1＝１００ｍｍ、ｆ2＝２ｍｍとした。この場合、ｒin＝０．１×ｒ0、ｒout＝−０．１４×ｒ0、ｄ0＝３３３μｍ、ｒdet＝０．９×ｒ0である。
【０１８４】
この記録再生装置１００で、上記実施例と同様の条件のもと、情報の記録及び再生を行った。その結果、再生時のＳＮ比は１．０ｄＢであり、上記実施例より劣っていた。
【図面の簡単な説明】
【０１８５】
【図１】本発明の第１態様に係る記録再生装置を概略的に示す図。
【図２】二分割旋光用光学素子の一例を概略的に示す平面図。
【図３】図１の記録再生装置に搭載可能なホログラフィック記録媒体の一例を概略的に示す断面図。
【図４】図３のホログラフィック記録媒体に採用可能な構造の一例を概略的に示す平面図。
【図５】参照光の光路を概略的に示す断面図。
【図６】情報光の光路を概略的に示す断面図。
【図７】二分割旋光用光学素子の右側部分に入射した情報光によって記録層内に形成された光学特性分布と再生光との関係を概略的に示す図。
【図８】二分割旋光用光学素子の右側部分に入射した情報光によって記録層内に形成された光学特性分布と再生光との関係を概略的に示す図。
【図９】二分割旋光用光学素子の右側部分に入射した情報光によって記録層内に形成された光学特性分布と再生光との関係を概略的に示す図。
【図１０】二分割旋光用光学素子の右側部分に入射した情報光によって記録層内に形成された光学特性分布と再生光との関係を概略的に示す図。
【図１１】図１の記録再生装置で使用可能なイメージセンサの一例を概略的に示す平面図。
【図１２】図１の記録再生装置で使用可能なイメージセンサの他の例を概略的に示す平面図。
【図１３】図１２のイメージセンサが内蔵するタイミング信号検出用光検出器の出力の例を示すグラフ。
【図１４】図１の記録再生装置で使用可能なイメージセンサのさらに他の例を概略的に示す平面図。
【図１５】図１４に示すイメージセンサが内蔵するタイミング信号検出用光検出器の第１受光部と第２受光部との出力差の例を示すグラフ。
【図１６】図１の記録再生装置で使用可能なイメージセンサのさらに他の例を概略的に示す平面図。
【図１７】図１６に示すイメージセンサが内蔵するタイミング信号検出用光検出器の第１受光部と第２受光部との出力差の例を示すグラフ。
【図１８】図１の記録再生装置で使用可能なイメージセンサのさらに他の例を概略的に示す平面図。
【図１９】第２画素の出力の和の例を示すグラフ。
【図２０】位相共役再生光がイメージセンサの受光面に形成する再生画像の例を概略的に示す平面図。
【図２１】図１の記録再生装置で使用可能なイメージセンサのさらに他の例を概略的に示す平面図。
【図２２】対物レンズの位置における直接光としての情報光のビーム径と反射光としての情報光とのビーム径との平均の偏光ビームスプリッタを出射した直後の直線偏光のビーム径に対する比を示すグラフ。
【図２３】反射層から情報光がフォーカスしている位置までの光路長を示すグラフ。
【図２４】対物レンズの位置における直接光としての情報光のビーム径と反射光としての情報光とのビーム径との比の常用対数の絶対値を示すグラフ。
【図２５】反射層の表面からの距離と光強度との関係の一例を示すグラフ。
【図２６】反射層の表面からの距離と光強度との関係の他の例を示すグラフ。
【図２７】本発明の第２態様に係る記録再生装置を概略的に示す図。
【図２８】本発明の第３態様に係る記録再生装置を概略的に示す図。
【図２９】本発明の第４態様に係る記録再生装置を概略的に示す図。
【図３０】比較例に係る記録再生装置を概略的に示す図。
【図３１】本発明の実施例２に係る記録再生装置を概略的に示す図。
【符号の説明】
【０１８６】
１…光源、２…光学系、３…駆動機構、４…イメージセンサ、５…情報処理部、６…ホログラフィック記録媒体、７…四分割光検出器、２０…ビームエキスパンダ、２０’…ビームエキスパンダ、２１…旋光用光学素子、２２…偏光ビームスプリッタ、２３…空間光変調器、２４…ビームスプリッタ、２５…集束レンズ、２５’…集束レンズ、２５”…集束レンズ、２５ａ…凸レンズ、２５ｂ…凸レンズ、２６…偏光ビームスプリッタ、２７…二分割旋光用光学素子、２７Ｌ…左側部分、２７Ｒ…右側部分、２８…対物レンズ、２９…ビームスプリッタ、４１…画素、４１ａ…第１画素、４１ｂ…第２画素、４１ｃ…画素、４２…受光部、４２ａ…第１受光部、４２ｂ…第２受光部、６０…カバーシート、６１…記録層、６２…第１保護層、６３…反射層、６４…第２保護層、６５…グルーブ、６５ａ…凹部、６５ｂ…溝部、１００…記録再生装置、Ｌrec…情報光、Ｌref…再生用参照光、Ｌpc…位相共役再生光、Ｌord…通常再生光、Ａ１…領域、Ａ２…領域、Ａ３…領域、Ａ４…領域、Ａ５…領域、Ｉ１…第１再生画像、Ｉ２…第２再生画像、ＢＰ…明部、ＤＰ…暗部、ＳＰ…影。
【図１】
2005243116.tif 000010
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005243116.tif 000014
【図６】
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【図７】
2005243116.tif 000016
【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】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2005243116.tif 000025
【図１７】
2005243116.tif 000026
【図１８】
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【図１９】
2005243116.tif 000028
【図２０】
2005243116.tif 000029
【図２１】
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【図２２】
2005243116.tif 000031
【図２３】
2005243116.tif 000032
【図２４】
2005243116.tif 000033
【図２５】
2005243116.tif 000034
【図２６】
2005243116.tif 000035
【図２７】
2005243116.tif 000036
【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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