(57)【要約】【課題】簡単な構造でサーボ動作用基準信号とホログラム情報の両方を記録し、かつホログラム記録再生装置の光学系を簡略化する。【解決手段】基板１２上にサーボ動作用基準信号用の凹凸とホログラム記録用の回折格子を兼ねる凹凸パターン２０が設けられ、凹凸パターン上にサーボ用レーザ光は反射してホログラム記録用レーザ光は透過する波長選択性を有する膜（波長選択膜）１４が形成され、さらに波長選択膜の上にはホログラム記録層１６が形成され、さらにホログラム記録層の上には保護層１９が形成される。【選択図】図１
2007101703.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の波長を有する第１の光を用いて位置を特定するための基準信号が得られるとともに、前記所定の波長と異なる波長を有する第２の光を用いてホログラム情報が記録されるホログラム記録媒体であって、
一方の面に照射される前記第１の光及び前記第２の光を透過させる基板と、
前記基板の他方の面に形成され、前記サーボ動作用基準信号が記録された凹凸と、前記第２の光から次数の異なる複数の回折光を発生させるとともに前記複数の回折光により干渉縞を発生させる回折格子とを兼用する凹凸パターンと、
前記凹凸パターンの上面に形成され、前記基板側から入射した前記第１の光を反射するとともに前記第２の光を透過する波長選択膜と、
前記波長選択膜の上面に形成され、前記回折格子により発生し前記波長選択膜を透過した前記干渉縞をホログラム記録するホログラム記録層とを、
有するホログラム記録媒体。
【請求項２】
所定の波長を有するとともに位置を特定する基準信号を得るための第１の光と前記所定の波長と異なる波長を有するとともにホログラム情報を記録するための第２の光とが一方の面に照射されるとともに前記第１の光及び前記第２の光を透過させる基板と、前記基板の他方の面に形成され、前記サーボ動作用基準信号が記録された凹凸と前記第２の光から次数の異なる複数の回折光を発生させるとともに前記複数の回折光により干渉縞を発生させる回折格子とを兼用する凹凸パターンと、前記凹凸パターンの上面に形成され前記基板側から入射した前記第１の光を反射するとともに前記第２の光を透過する波長選択膜と、前記波長選択膜の上面に形成され、前記回折格子により発生し前記波長選択膜を透過した前記干渉縞をホログラム記録するホログラム記録層とを有するホログラム記録媒体に対して、
前記サーボ動作用基準信号を再生するとともに、前記ホログラム情報を記録、再生するホログラム記録再生装置であって、
前記第１の光を発生する第１の光源と、
前記第２の光を発生する第２の光源と、
前記第２の光源が発生した前記第２の光を記録信号に基づいて変調する空間光変調器と、
前記第１の光源が発生した前記第１の光及び前記空間光変調器が変調した前記第２の光の一方を反射し他方を透過して、前記ホログラム記録媒体の前記基板側に照射する手段とを、
有するホログラム記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラム技術を利用して情報の記録再生を行うことが可能なホログラム記録媒体及びホログラム記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＤやＤＶＤに代表される現行の光記録媒体は、一般に１bit（ビット）ごとに記録媒体に対してピットなどが平面的に記録される。この方式による記録密度は、光の回折限界、すなわち、光をどれだけ小さく絞ることができるか、という点によって制限を受ける。これに対しホログラム技術を用いた光記録媒体では、複数ビットから成るページデータを立体的な体積ホログラム層に記録するようになっている。しかも、それぞれのページデータは、重なり合いながら存在が可能なため、多重記録が可能である。
【０００３】
このため、ホログラム技術を使用した記録媒体、すなわちホログラム記録媒体では、従来の１bitごとの記録方式に対して、飛躍的に高密度、大容量な記録が可能である。また、従来の方式では、一度に１bitしかデータ転送ができないのに対し、ホログラム技術を使用した方式では、一度に複数ビットから成る１ページ分のデータを読み書きできるため、データ転送速度も大幅に向上する。このため、ホログラム技術を使用した光記録技術は各所で実用化に向けた研究開発が精力的に行われている。
【０００４】
ところで、ページデータを有する信号光と、同じ波長を有する参照光とを記録媒体に照射し、これら２つの光から形成される干渉縞を信号情報として記録媒体に記録する方法では、記録中は信号光と、参照光と、記録媒体との位置関係が、振動などの原因によって光の波長のオーダーでずれることは許されない。また、再生時において、所望のページにアクセスするためには、記録したときと同じ場所に正確に参照光を照射する必要がある。このため、記録媒体面には位置を特定するための何らかのアドレス情報、フォーマット信号が必要となる。そこで、下記の特許文献１には、量産性、コストの面から、成型によって基板にサーボ用の凹凸を追加して設ける方法が提案されている。
【０００５】
図４は、特許文献１における従来のホログラム記録媒体の記録再生装置の光学系を示す模式図である。図４において、ＬＤ１はホログラム記録再生時に記録用レーザ光を出力するホログラム用半導体レーザであり、このレーザ光の波長は例えば５３０ｎｍである。ＬＤ２はトラッキング操作やフォーカシング操作などのサーボ動作を行うためのサーボ用レーザ光を出力するサーボ用半導体レーザであり、このレーザ光の波長は例えば６８０ｎｍである。Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４は凸レンズ、Ｐは偏光板、Ｍ１、Ｍ２はミラー、ＰＢＳ１、ＰＢＳ２は偏光ビームスプリッタ、ＳＬＭは液晶などを用いた空間変調器、Ｇは旋光板、１０はホログラム記録媒体である。
【０００６】
まず、ホログラム記録時のレーザ光の経路について説明する。半導体レーザ素子ＬＤ１から発生したレーザ光は凸レンズＬ１を通って平行光となり、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１によって偏光方向が互いに９０度ずれた２つの光として２方向へ分けられる。この内の一方の光は空間変調器ＳＬＭを通る。このとき空間変調器ＳＬＭには記録されるべき１ページ分のデジタル情報が記録信号として入力されており、空間光変調器ＳＬＭを通過した光は、記録信号に応じた２次元の明暗のパターンから成る信号光Ｓ１として変換される。そしてミラーＭ１で反射された後、他方の偏光ビームスプリッタＰＢＳ２を通過する。
【０００７】
一方、偏光ビームスプリッタＰＢＳ１によって分けられた他方の光は、参照光Ｓ２として作用させるものであり、ミラーＭ２で反射し、凸レンズＬ３を通過した後、偏光ビームスプリッタＰＢＳ２で反射されて信号光Ｓ１と合成される。凸レンズＬ３は、信号光Ｓ１と参照光Ｓ２の焦点位置を光の進行方向に対してずらす目的で挿入されている。このとき、合成された信号光Ｓ１と参照光Ｓ２とは、各偏光ビームスプリッタＰＢＳ１、ＰＢＳ２の作用によって偏光面が９０度ずれているので互いに干渉しあうことはない。上述のように合成された光は、旋光板Ｇ及び凸レンズＬ４を通過してホログラム記録媒体１０に達する。このとき旋光板Ｇは、例えば上半分と下半分に分割されており、例えば上半分を通過した光は右４５度、下半分を通過した光は左４５度に偏光面が回転するようになっている。
【０００８】
他方の半導体レーザ素子ＬＤ２から発生したレーザ光は凸レンズＬ２、偏光板Ｐを通って平行光となり、次いで偏光ビームスプリッタＰＢＳ１とミラーＭ２により順次反射され、次いで凸レンズＬ３により集光されて偏光ビームスプリッタＰＢＳ２により反射され、次いで旋光板Ｇ及び凸レンズＬ４を通過してホログラム記録媒体１０に達する。
【０００９】
しかしながら、図４にて示した従来のホログラム光学系は、信号光と参照光の両方を用いるので、多数の光学部品を導入して構成され、このため、ホログラム記録再生光学系が複雑化、大型化している。そこで、下記の特許文献２には、このような従来の光学系の問題点を解決するため、記録媒体側に回折格子を設け、回折格子にて次数の異なる回折光を発生させ、これらの回折光の干渉を用いて干渉縞をホログラム記録することにより、信号光と参照光の両方を用いないでホログラム記録再生光学系を簡略化する方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００５−７８６９１号公報（要約書、図３）
【特許文献２】特開２００５−１２８４７３号公報（要約書）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に示す従来技術では、サーボ用の凹凸を追加して設けるだけでは、ホログラム記録再生光学系が複雑化、大型化するという問題点がある。また、特許文献２に示す従来技術では、信号光と参照光の両方を用いないのでホログラム記録再生光学系を簡略化することができるが、サーボ用の凹凸が記録されていない。そこで、特許文献１、２を組み合わせる方法が考えられる。図５はその考えられる一例であって、記録媒体１０に回折格子１７を設け、そこで発生させた次数の異なる回折光同士を干渉させ、ホログラム記録することを可能にするホログラム記録媒体の一例を示す拡大断面図である。図５に示すように基板１２の表面にはサーボ用の凹凸１２Ａが形成されており、さらに凹凸１２Ａの上にはレーザ光を反射する反射膜１８が全面にわたって形成される。また、反射膜１８の上には、波長選択層１４と、ホログラム記録層１６と回折格子１７が順次形成される。
【００１１】
しかしながら、図５に示すような構造では、ホログラム記録再生用の回折格子１７とサーボ用の凹凸１２Ａが別個に設けられているため、記録媒体の構造が複雑であり、多層の膜を重ね合わせて作らなければならないため、製造に困難が伴い、歩留まりが低下するという問題点がある。
【００１２】
本発明は上記の問題点に鑑み、簡単な構造でサーボ動作用基準信号などの位置を特定するための基準信号とホログラム情報の両方を記録することができるとともに、ホログラム記録再生装置の光学系を簡略化することができるホログラム記録媒体を提供することを目的とする。
また本発明は、位置を特定するための基準信号とホログラム情報が記録されたホログラム記録媒体に対して、簡単な構造で位置を特定するための基準信号を再生することができるとともに、ホログラム情報を記録、再生することができるホログラム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】
【００１３】
本発明は上記目的を達成するために、所定の波長を有する第１の光を用いて位置を特定するための基準信号が得られるとともに、前記所定の波長と異なる波長を有する第２の光を用いてホログラム情報が記録されるホログラム記録媒体であって、
一方の面に照射される前記第１の光及び前記第２の光を透過させる基板と、
前記基板の他方の面に形成され、前記サーボ動作用基準信号が記録された凹凸と、前記第２の光から次数の異なる複数の回折光を発生させるとともに前記複数の回折光により干渉縞を発生させる回折格子とを兼用する凹凸パターンと、
前記凹凸パターンの上面に形成され、前記基板側から入射した前記第１の光を反射するとともに前記第２の光を透過する波長選択膜と、
前記波長選択膜の上面に形成され、前記回折格子により発生し前記波長選択膜を透過した前記干渉縞をホログラム記録するホログラム記録層とを、
有することを特徴とする。
【００１４】
また本発明は上記目的を達成するために、所定の波長を有するとともに位置を特定する基準信号を得るための第１の光と前記所定の波長と異なる波長を有するとともにホログラム情報を記録するための第２の光とが一方の面に照射されるとともに前記第１の光及び前記第２の光を透過させる基板と、前記基板の他方の面に形成され、前記サーボ動作用基準信号が記録された凹凸と前記第２の光から次数の異なる複数の回折光を発生させるとともに前記複数の回折光により干渉縞を発生させる回折格子とを兼用する凹凸パターンと、前記凹凸パターンの上面に形成され前記基板側から入射した前記第１の光を反射するとともに前記第２の光を透過する波長選択膜と、前記波長選択膜の上面に形成され、前記回折格子により発生し前記波長選択膜を透過した前記干渉縞をホログラム記録するホログラム記録層とを有するホログラム記録媒体に対して、
前記サーボ動作用基準信号を再生するとともに、前記ホログラム情報を記録、再生するホログラム記録再生装置であって、
前記第１の光を発生する第１の光源と、
前記第２の光を発生する第２の光源と、
前記第２の光源が発生した前記第２の光を記録信号に基づいて変調する空間光変調器と、
前記第１の光源が発生した前記第１の光及び前記空間光変調器が変調した前記第２の光の一方を反射し他方を透過して、前記ホログラム記録媒体の前記基板側に照射する手段とを、
有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、サーボ動作用基準信号を表す凹凸と、次数の異なる複数の次数の回折光を発生させて複数の次数の回折光により干渉縞を発生する回折格子を兼用する凹凸パターンが設けられているので、サーボ動作用基準信号専用の凹凸を別個に設ける必要がないため、情報信号を記録するエリアを大きくとれ、高記録密度化及び大容量化が可能になるばかりか、記録媒体の全面にわたってサーボ動作用基準信号が形成できるので、サーボ動作用基準信号が間欠的ではなく連続的に得られることになり、従って高精度で安定したサーボ動作を行うことができる。また、記録媒体内の層数を少なくすることが可能であり、記録媒体の構造も簡単になり、製造が容易になり、歩留りも向上する。さらに、ホログラム記録再生光学系を簡略化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明に係るホログラム記録媒体の一実施の形態を示す部分拡大断面図である。本発明は図１（及び図２）に示すように、互いに波長の異なるサーボ用レーザ光及びホログラム記録用レーザ光を用いて情報が記録されるホログラム記録媒体１００において、透明な円板状の基板１２上（図面の下方）にフォーマット信号用やサーボ動作用基準信号用の凹凸とホログラム記録用の回折格子を兼ねる凹凸パターン２０が設けられ、その凹凸パターン２０上には、サーボ動作用基準信号を検出するためのサーボ用レーザ光は反射してホログラム記録用レーザ光は透過する波長選択性を有する膜（以下、波長選択膜）１４が形成されている。さらに波長選択膜１４の上にはホログラム記録層１６が形成され、さらにホログラム記録層１６の上には保護層１９が形成されている。
【００１７】
このため、基板１２の上方からサーボ用レーザ光及びホログラム記録用レーザ光を照射した際、波長選択膜１４は、サーボ用レーザ光をサーボ動作用基準信号が記録された凹凸パターン２０からなる表面で反射するので、記録再生装置側でこの反射されたレーザ光をサーボ動作用基準信号として検出することができる。また、波長選択膜１４はホログラム記録用レーザ光を透過させるので、凹凸パターン２０による回折格子で発生した次数の異なる回折光同士を干渉させて発生した干渉縞をホログラム記録層１６にホログラム記録されるようになっている。
【００１８】
ここで、図２に示す第２の実施の形態は、サーボ動作用基準信号用の凹凸とホログラム記録用の回折格子を兼ねる凹凸パターン２０の断面形状がブレーズ型をしており、その他の層１２、１４、１６、１９の構造は図１の実施の形態と同じであるホログラム記録媒体を示している。
【００１９】
次に、各構成要素の役割などについて説明する。まず、基板１２は、この上面に設ける各層１４、１６、１９を支持する役割を有するとともに、サーボ動作用基準信号用の凹凸とホログラム記録用の回折格子を兼ねる凹凸パターン２０が形成されたものである。この基板１２の材質としては、ガラス系、ポリカーボネートに代表されるプラスチック系、若しくは、Ｎｉ系、Ａｇ系、Ａｌ系などの合金からなる金属系を用いることができる。
【００２０】
波長選択膜１４はサーボ用レーザ光を反射してホログラム記録用レーザ光を透過する。波長選択膜１４の具体例としては、サーボ用レーザ光と記録再生を行うホログラム記録用レーザ光との波長を異ならせた場合、波長λ１のサーボ用レーザ光をほぼ反射し、波長λ２のホログラム記録用レーザ光をほぼ透過するダイクロイックミラーの機能を持ったものが挙げられる。このような機能を有する波長選択膜１４は、屈折率が比較的小さい材料、例えばＭｇＦ2、ＳｉＯ2などと屈折率が比較的大きい材料、例えばＮｂ2Ｏ5、Ｔａ2Ｏ5、ＺｎＳ−ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、ＴｉＯ2などとを所定の膜厚で積層することにより得られる。
【００２１】
ホログラム記録層１６は干渉縞を記録し得るものであり、具体的にはフォトポリマー系、フォトリフラクディブ結晶系、カルコゲナイトガラス系などの材料から成る。干渉縞の種類としては、明暗の分布から成る振幅変調型、屈折率の変化から成る位相変調型がある。
【００２２】
以上が本発明のホログラム記録媒体において最低限必要な層の構成である。以上のように構成されたホログラム記録媒体１００によれば、凹凸パターン２０からサーボ動作用基準信号を得るため、図５に示すようなサーボ動作用基準信号専用の凹凸１２Ａを別個に設ける必要がないため、情報信号を記録するエリアを大きくとれ、高記録密度化及び大容量化が可能になるばかりか、記録媒体の全面にわたってフォーマット信号やサーボ動作用基準信号が形成できるので、フォーマット信号やサーボ動作用基準信号が間欠的ではなく連続的に得られることになり、従って高精度で安定したサーボ動作を行うことができる。また、ホログラム記録媒体１００内の層も少なくてすむので、ホログラム記録媒体１００の構造も簡単になり、製造が容易になり、歩留りも向上する。
【００２３】
次に、図３を参照して上記したホログラム記録媒体１００の記録再生装置の光学系について説明する。図３において、ＬＤ１はホログラム記録再生時に記録用レーザ光を出力するホログラム用半導体レーザであり、このレーザ光の波長は例えば５３０ｎｍである。ＬＤ２はトラッキング操作やフォーカシング操作などのサーボ動作を行うためのサーボ用レーザ光を出力するサーボ用半導体レーザ素子であり、このレーザ光の波長は、例えば６８０ｎｍである。Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は凸レンズ、Ｄはダイクロイックミラー、ＳＬＭは液晶などを用いた空間変調器、１００は上述のように形成されたホログラム記録媒体であり、図３において左側がホログラム記録層１６側、右側が基板１２側である。
【００２４】
まず、ホログラム記録時のレーザ光の経路について説明する。半導体レーザ素子ＬＤ１から発生したレーザ光は凸レンズＬ１を通って平行光となり、空間変調器ＳＬＭを通る。このとき空間変調器ＳＬＭには記録されるべき１ページ分のデジタル情報が記録信号として入力されており、空間光変調器ＳＬＭを通過した光は、記録信号に応じた２次元の明暗のパターンから成る信号光として変換される。ここで、ホログラム記録媒体１００の断面の構造は、図１、図２に示す構造になっており、波長選択膜１４はホログラム記録用レーザ光である５３０ｎｍの波長の光に対する透過率が８０％以上、サーボ用レーザ光である６８０ｎｍの波長の光に対する反射率が８０％以上の特性を有する。ホログラム記録媒体１００へ入射したホログラム記録用レーザ光は、回折格子を構成する凹凸パターン２０により０次回折光と他の次数の回折光が干渉を起こして干渉縞が形成され、この干渉縞が波長選択膜１４を透過してホログラム記録層１６にホログラム記録される。
【００２５】
次に、サーボ用レーザ光の経路について説明する。他方の半導体レーザ素子ＬＤ２から発生したレーザ光は凸レンズＬ２（及び偏光板Ｐ）を通って平行光となり、ダイクロイックミラーＤの表面で反射され、対物レンズである凸レンズＬ３を通ってホログラム記録媒体１００に達する。このとき、サーボ用レーザ光の波長は６８０ｎｍであるので、ホログラム記録媒体１００の内部では波長選択膜１４が８０％以上の反射率で反射する。このとき、サーボ用レーザ光が波長選択膜１４の位置で焦点を結ぶように凸レンズＬ２を調整する。波長選択膜１４で反射した以降の光路は図に示していないが、これを光センサまで導いてサーボ信号、すなわちトラッキング信号やフォーカス信号を得て、この信号に基づいて対物レンズである凸レンズＬ３のトラッキング制御、フォーカシング制御を行う。
【００２６】
次に、ホログラム記録層１６に記録した情報信号を再生する方法について説明する。情報信号を再生するには、記録したときに用いた波長５３０ｎｍのホログラム記録用レーザ光を記録したときと同じ条件でホログラム記録媒体１００に照射する。このホログラム記録媒体１００には、記録された情報信号に応じた干渉縞が記録されているので、ホログラム記録用レーザ光を照射することによって記録時と同じ回折光が得られる。これを、光検出器に導く。この光検出器は図示していないが、ＣＣＤアレイや撮像素子などを用いることができ、電気信号に変換することで、記録信号と同じ信号を再現することができる。なお、上記光学系は単に一例を示したに過ぎず、これに限定されないのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係るホログラム記録媒体の第１の実施の形態を示す部分拡大断面図である。
【図２】本発明に係るホログラム記録媒体の第２の実施の形態を示す部分拡大断面図である。
【図３】本発明に係るホログラム記録媒体の記録再生装置の光学系を示す構成図である。
【図４】従来のホログラム記録媒体の記録再生装置の光学系を示す構成図である。
【図５】本発明が解決しようとする課題を説明するためのホログラム記録媒体を示す部分拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１２  基板
１４  波長選択膜
１６  ホログラム記録層
１８  反射膜
１９  保護層
２０  凹凸パターン
１００  ホログラム記録媒体
【図１】
2007101703.tif 000003
【図２】
2007101703.tif 000004
【図３】
2007101703.tif 000005
【図４】
2007101703.tif 000006
【図５】
2007101703.tif 000007