(57)【要約】【課題】ホログラム記録媒体の温度に応じて、レーザ装置からのレーザ光の波長を変化させる。【解決手段】マルチモードで発振するレーザ・ダイオード１１と、１次回折光をレーザ・ダイオード１１に戻すグレーティング１３と、ミラー１４と、グレーティング表面１３ａとミラー表面１４ａとのなす角度を一定に保ちながら、グレーティング１３とミラー１４とを歯車機構４１ｂ、４１ｃとモータ４１ａとによって回転させ、所定波長のレーザ光２５を得る。そして、制御部３０は、ホログラム記録媒体の温度を検出する温度検出器からの温度に基づいてレーザ光２５の波長を制御する。【選択図】図１
2007178780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラム記録媒体に記録データを記録し、または、前記ホログラム記録媒体に記録された記録データを再生するホログラム記録再生装置に用いるレーザ装置であって、
マルチモードで発振する特性を有するレーザと、
前記レーザから出射されるレーザ光を受光して、回折光を前記レーザに戻すグレーティングと、
前記レーザに戻る回折光の波長を変化させる機構部と、
前記ホログラム記録媒体の温度に応じて前記機構部を制御する制御部と、
を備え、
前記レーザに戻る回折光の波長に応じた波長の記録または再生のための光ビームを所定方向に出射するレーザ装置。
【請求項２】
さらに、前記グレーティングで反射した光ビームを所定方向に反射するミラーを具備し、
前記機構部は、前記グレーティングの光ビーム照射面であるグレーティング表面と前記ミラーの光ビーム照射面であるミラー表面とのなす角度を一定に保ちながら、前記グレーティング表面と前記ミラー表面との延長線が交わる線を回転軸として、前記グレーティングと前記ミラーとを回転させる回転機構を有することを特徴とする請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記ミラーは、ミラー表面に照射される光ビームの一部が前記ミラーの背面に透過する透過型ミラーとして形成され、
前記制御部は、前記ミラーの背面を透過した光ビームを受光して、光ビームの波長に応じた電気信号を検出する２分割ディテクタを具備し、
前記ホログラム記録媒体の温度に応じた所定波長と、前記電気信号に基づき検出した前記ミラーの背面を透過した光ビームの波長とを一致させるように前記回転機構を制御することを特徴とする請求項２に記載のレーザ装置。
【請求項４】
ホログラム記録媒体に記録データを記録し、または、前記ホログラム記録媒体に記録された記録データを再生するホログラム記録再生装置であって、
マルチモードで発振する特性を有するレーザと、前記レーザから出射されるレーザ光を受光して、回折光を前記レーザに戻すグレーティングと、前記レーザに戻る回折光の波長を変化させる機構部と、前記機構部を制御する制御部と、を具備し、前記レーザに戻る回折光の波長に応じた波長の記録または再生のための光ビームを所定方向に出射するレーザ装置と、
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、
前記温度検出器で検出された前記温度に基づき前記レーザ装置の前記制御部を制御して、前記記録または再生に用いる光ビームの波長を所定波長とするコントローラと、
を備えるホログラム記録再生装置。
【請求項５】
前記温度検出器で検出された前記温度に基づき、前記コントローラに配されたテーブルを参照して、前記記録または再生に用いる光ビームの波長を所定波長とすることを特徴とする請求項４に記載のホログラム記録再生装置。
【請求項６】
前記ホログラム記録媒体を構成する基板の熱膨張率と、記録層の熱膨張率と、前記温度検出器で検出された前記温度と、に基づいて、前記記録または再生に用いる光ビームの波長を所定波長とすることを特徴とする請求項４に記載のホログラム記録再生装置。
【請求項７】
さらに、参照光の前記ホログラム記録媒体への入射角度を変化させる角度可変ミラーを備え、前記温度検出器で検出された前記温度に基づき、前記コントローラに配されたテーブルを参照して、前記入射角度を所定入射角度とすることを特徴とする請求項４に記載のホログラム記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、レーザ装置およびそれを用いるホログラム記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代の記録再生装置として、ホログラム記録媒体（ホログラムメモリ）に情報を記録し、ホログラム記録媒体から記録された情報を再生するホログラム記録再生装置（ホログラム記録装置またはホログラム再生装置並びにホログラム記録および再生装置）の開発が進んでいる。
【０００３】
ホログラム記録装置では、ページ単位に構成された記録すべき情報（記録データ）によって変調された信号光と、その信号光を生成する同一のレーザ光源からの参照光とを発生させ、ホログラム記録媒体に照射する。それによって、ホログラム記録媒体上で信号光と参照光とが干渉してホログラム記録媒体中に干渉縞が形成され、その干渉縞をホログラム記録媒体の屈折率または透過率の変化による回折格子（ホログラム）として形状化して記録データが記録される。
【０００４】
また、このようにして記録された回折格子（ホログラム）から記録データを再生するホログラム再生装置では、記録済みの記録媒体に形成された回折格子（ホログラム）に参照光を照射して発生された回折光(再生光)を受光素子で検出して記録データを再生できる。
【０００５】
このようなホログラム記録再生装置に用いるレーザ光源としては、シングルモードにちかいレーザ光源が望ましいところから、例えば、図１５に示すように、マルチモードで発振するレーザ・ダイオード（ＬＤ：Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）１０１をレンズ１０３で平行光として、グレーティング１０２に照射して、支点１０５を中心としてグレーティング１０２をねじ１０４によって回転させて、グレーティング１０２とレーザ・ダイオード１０１との相対角度を調整して、グレーティング１０２で回折してレーザ・ダイオード１０１に戻る１次光のレーザ波長と等しい特定の波長を選択して発振させ、０次光を得るリトロウ型レーザ装置についての提案もなされている（例えば、非特許文献１を参照）。図１５に記載されているレーザ・ダイオード１０１に戻らない１次光は、上述の特定の波長とは異なる波長のレーザビームである。また、別の構成としては、回折格子とレーザ・ダイオードとを固定し、ミラーを用いて回折光をレーザ・ダイオードに戻すリットマン型レーザ装置も知られている。
【０００６】
一方、ホログラム記録再生装置の温度の変化が生じた場合において、レーザの波長、参照光の入射角度を変化させることによって、記録再生特性を改善する手法が提案されている（非特許文献２を参照）。
【非特許文献１】Tomiji.Tanaka, et al. 「Littrow-type blue laser for holographic data storage」, Technical digest of Optical Data Storage 2004 p311
【非特許文献２】Mitsuru.Toishi, et al. 「Temperature tolerance improvement with wavelength tuning laser source in holographic data storage」, Technical digest of Optical Data Storage/International Symposium on Optical Memory 2005 ThE5（特許法第３０条第１項の適用を受けようとする刊行物）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ホログラム記録媒体の温度が変わったときに、ホログラム記録再生媒体に信号を記録する場合に、レーザの波長が一定である場合には、良好なる記録再生特性を得ることができなかった。
【０００８】
本発明は、上述の課題を解決し、ホログラム記録媒体の温度に応じて、波長を可変とするとともに、レーザ光の波長を変えても光ビームの出射方向が変化しないレーザ装置を提供し、さらに、このようなレーザ装置を用い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ものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のレーザ装置は、ホログラム記録媒体に記録データを記録し、または、前記ホログラム記録媒体に記録された記録データを再生するホログラム記録再生装置に用いるレーザ装置であって、ホログラム記録媒体に記録データを記録し、または、前記ホログラム記録媒体に記録された記録データを再生するホログラム記録再生装置に用いるレーザ装置であって、マルチモードで発振する特性を有するレーザと、前記レーザから出射されるレーザ光を受光して、回折光を前記レーザに戻すグレーティングと、前記レーザに戻る回折光の波長を変化させる機構部と、前記ホログラム記録媒体の温度に応じて前記機構部を制御する制御部と、を備え、前記レーザに戻る回折光の波長に応じた記録または再生のための光ビームを所定方向に出射するものである。
【００１０】
このレーザ装置では、ホログラム記録媒体に記録データを記録し、または、ホログラム記録媒体に記録された記録データを再生するホログラム記録再生装置に用いるレーザ装置であって、レーザと、グレーティングと、機構部と、制御部と、を備えるものである。レーザはマルチモードで発振する特性を有し、グレーティングはレーザから出射されるレーザ光を受光して、回折光をレーザに戻し、機構部はレーザに戻る回折光の波長を変化させ、制御部はホログラム記録媒体の温度に応じて機構部を制御する。このようにして、グレーティングからの回折光のうちから所定の波長の回折光をレーザに戻して、この回折光の波長に応じた波長の記録または再生のための光ビームを得て、所定方向に出射するものである。
【００１１】
本発明のホログラム記録再生装置は、ホログラム記録媒体に記録データを記録し、または、前記ホログラム記録媒体に記録された記録データを再生するホログラム記録再生装置であって、マルチモードで発振する特性を有するレーザと、前記レーザから出射されるレーザ光を受光して、回折光を前記レーザに戻すグレーティングと、前記レーザに戻る回折光の波長を変化させる機構部と、前記機構部を制御する制御部と、を具備し、前記レーザに戻る回折光の波長に応じた記録または再生のための光ビームを所定方向に出射するレーザ装置と、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、前記温度検出器で検出された前記温度に基づき前記レーザ装置の前記制御部を制御して、前記記録または再生に用いる光ビームの波長を所定波長とするコントローラと、を備えるものである。
【００１２】
このホログラム記録再生装置では、ホログラム記録媒体に記録データを記録し、または、ホログラム記録媒体に記録された記録データを再生するホログラム記録再生装置であって、レーザ装置と、温度検出器と、コントローラと、を備えるものである。レーザ装置は、レーザと、グレーティングと、機構部と、制御部と、を具備し、レーザはマルチモードで発振する特性を有し、グレーティングはレーザから出射されるレーザ光を受光して、回折光をレーザに戻し、機構部はレーザに戻る回折光の波長を変化させ、制御部は機構部を制御する。このようにして、グレーティングからの回折光のうちから所定の波長の回折光をレーザに戻して、回折光の波長に応じた波長の記録または再生のための光ビームを得て、所定方向に出射する。温度検出器は、ホログラム記録媒体の温度を検出し、コントローラは、温度検出器で検出された温度に基づきレーザ装置の制御部を制御して、記録または再生に用いる光ビームの波長を所定波長とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ホログラム記録媒体の温度に応じて、波長を可変とするとともに、レーザ光の波長を変えても光ビームの出射方向が変化しないレーザ装置を提供し、さらに、このようなレーザ装置を用いるホログラム記録再生装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
（レーザ装置）
図１を参照して、実施形態のレーザ装置１０について、説明する。レーザ装置１０は、マルチモードのレーザ・ダイオード１１、コリメートレンズ１２、グレーティング１３、ミラー１４、第１の波長検出ディテクタ１５、オプティカルウェッジ１６および第２の波長検出ディテクタ１７を備えるものである。
【００１５】
さらに、ミラー１４とグレーティング１３とは固着され、回転軸２７を中心に紙面内の矢印で示す方向に回転可能とされている。ここで、グレーティング表面とミラー表面との延長線が交わる線を回転軸２７としている。この回転軸２７を中心として回転をさせるために、回転機構が歯車機構４１ｂ、歯車機構４１ｃおよびモータ４１ａから構成されている。すなわち、歯車機構４１ｂがミラー１４とグレーティング１３とに固着され、この歯車機構４１ｂと噛み合うように、歯車機構４１ｃが配されており、歯車機構４１ｃはモータ４１ａの回転軸に連結されている。これによって、モータ４１ａの回転応じて、グレーティング表面１３ａとミラー表面１４ａとのなす角度を一定に、例えば、９０°の一定の角度に保ちながら、ミラー１４とグレーティング１３とを回転軸２７を中心として回転させることができる。また、モータ４１ａの制御をおこなうための制御部３０を備える。
【００１６】
制御部３０は、処理器３０ｃと第１の演算器３０ａを有する。処理器３０ｃは、ハードウエアとして、ＲＡＭ、ＲＯＭ、外部回路とのインターフェイス（例えば、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、電力増幅器）およびＣＰＵ、並びに、ＲＯＭに記憶され、ＣＰＵが処理する処理手順を記載したソフトウエアを有するマイコンで構成される。また、第１の演算器３０ａは差、和の演算をおこなう演算増幅器と割り算をおこなう割り算器とを有している。
【００１７】
図１に示すレーザ装置１０の作用を説明する。レーザ・ダイオード１１から出射された光ビーム２０はコリメートレンズ１２で平行光とされ、平行光とされた光ビーム２１はグレーティング１３で、波長ごとに異なった方向へ向かう回折光である１次光を発する。グレーティング１３は、その波長ごとに異なった方向へ回折するが、それらの１次光のうち、レーザ・ダイオード１１に戻る１次光もあり、レーザ・ダイオード１１に戻る方向の１次光が該当する波長が優勢となり、レーザ・ダイオード１１は、その波長でシングルモードの発振をおこなうこととなる。また大半の光はグレーティング１３がミラーであるかのように反射して０次光２２として、最終的には０次光２５として、出射されるので、この０次光２５として出射される光ビームを種々の機器、たとえばホログラム記録再生装置に使用することができる。
【００１８】
グレーティング１３のレーザ・ダイオード１１に対する角度を変えると、レーザ光の波長を変えることができるが、そうすると、０次光方向の出射方向も変わって、種々の機器に適用することは困難である。そこで、本実施形態のレーザ装置１０では、グレーティング１３と協調して動くミラー１４を採用している。グレーティング１３からの０次光２２はミラー１４でも反射することにより、０次光２４として、出射方向を変えることができる。
【００１９】
０次光２４は、さらにオプティカルウェッジ１６を通過して０次光２５が最終的に得られる。ここで、０次光２５の出射光方向を常に一定方向となすことができれば、種々の機器に、このレーザ装置１０を用いるに際して、好都合であるので、以下にどのようにして、０次光２５の出射光方向を常に一定方向となすかについて説明をする。ここで、ミラー１４は、ミラー表面１４ａに照射される光ビームの一部がミラー１４の背面に透過する透過型ミラーとされている。
【００２０】
０次光２５の出射光方向を常に一定方向となす条件は、ミラー１４を形成するミラー表面１４ａとグレーティング１３を形成するグレーティング表面１３ａの延長面の交点に回転軸２７を配置することである。すなわち、回転軸２７を中心にミラー１４およびグレーティング１３の相対関係を維持したままで、回転させることによって、所望の周波数で共振するレーザ、所謂、チューナブルレーザとして機能させることができることとなる。
【００２１】
所望の周波数でレーザを発振させる目的を達成するために、上述したように第１の波長検出ディテクタ１５、制御部３０、モータ４１ａ、歯車機構４１ｂおよび歯車機構４１ｃが配されている。すなわち、モータ４１ａおよび歯車機構４１ｂ、歯車機構４１ｃは、レーザ光の波長を変えるための回転機構として機能するものであり、第１の波長検出ディテクタ１５および制御部３０は、レーザ光の波長を検出する機能を有するものである。
【００２２】
まず、レーザ光の波長をこのような構成によってどのように検出するかについて説明する。グレーティング１３で反射した０次光２２のうちの５％ほどの光ビーム２３がミラー１４を透過して第１の波長検出ディテクタ１５を照射する。このとき、グレーティング１３およびミラー１４の回転によって第１の波長検出ディテクタ１５における光ビーム２３の照射位置が変わる。
【００２３】
第１の波長検出ディテクタ１５は、この照射位置の変化をとらえる方向に配置される２分割ディテクタとして構成されている。そして、この２つのディテクタ１５ａとディテクタ１５ｂとから検出される電気信号の各々の差の電気信号である第１の差信号を検出することによって、光ビーム２３の波長、すなわち、０次光２５の波長と、対応関係を有する第１の差信号が得られる。
【００２４】
図２に第１の差信号から後述するようにして求める第１の規格化差信号Ｓ１５ｄｎと、光ビーム２３の波長、すなわち、０次光２５の波長との関係を表す。
【００２５】
図２に示すグラフの横軸は、第１の規格化差信号Ｓ１５ｄｎを表す。第１の規格化差信号Ｓ１５ｄｎは以下のようにして求める。まず、第１の波長検出ディテクタ１５を構成するディテクタである、ディテクタ１５ａからの電気信号である電圧Ｖ１５ａおよびディテクタ１５ｂからの電気信号である電圧Ｖ１５ｂを求める。次に、この両者の差の信号である第１の差信号Ｓ１５ｄを求め、電圧Ｖ１５ａと電圧Ｖ１５ｂの和の信号である第１の和信号Ｓ１５ｓで割る。以下の式１は、第１の規格化差信号Ｓ１５ｄｎを表すものである。
【００２６】
Ｓ１５ｄｎ＝Ｓ１５ｄ／Ｓ１５ｓ
＝（Ｖ１５ａ―Ｖ１５ｂ）／（Ｖ１５ａ＋Ｖ１５ｂ）・・・（式１）
【００２７】
ここで、第１の規格化差信号Ｓ１５ｄｎは、第１の演算器３０ａにおいて得ることができ、これを用いることによって、光ビーム２３の強度によらず、波長のみに依存する信号を得ることができるものとなる。
【００２８】
一方、図２に示すグラフの縦軸は、オプティカル・スペクトラム・アナライザで測定した０次光２５の波長である。図２から明らかなように、このグラフで示される第１の規格化差信号Ｓ１５ｄｎと０次光２５の波長との関係は、単調減少（増加）関数であり、双方のいずれを変数とした場合も、一価関数であるので、後述するフィードバック制御におこなうに際して、フィードバック制御系が好適なる特性を有するものとできる。
【００２９】
図１に沿って、より具体的に、所望の共振周波数を得るためのレーザ装置１０のおこなう作用を説明する。
【００３０】
まず、演算器３０ａから第１の規格化差信号Ｓ１５ｄｎを得る。
次に、この第１の規格化差信号Ｓ１５ｄｎを制御部３０における処理器３０ｃに配されたＲＡＭの所定領域に格納された換算テーブルを参照してレーザ光の波長に換算する。ここで換算テーブルは、図２のグラフに基づいて作成されている。すなわち、上述した換算テーブルは、オプティカル・スペクトラム・アナライザで測定した０次光２５の波長と、第１の規格化差信号Ｓ１５ｄｎとの対応関係を関係づけるテーブルである。
【００３１】
次に、所望の光ビーム（０次光２５）のレーザ波長と、換算テーブルから参照した現在の光ビーム２３のレーザ波長との波長の誤差である誤差波長を演算する。
次に、誤差波長に対して、ゲインを掛け、周波数補正をおこない制御系の最適化をおこなう。この制御系の最適化は通常行う技術である。
さらに、Ｄ／Ａ変換器で処理器３０ｃからのデジタル信号をアナログ信号に変換した後、電力増幅をおこないモータ駆動信号Ｓｍｄを得る。
制御部３０からモータ４１ａに対してモータ駆動信号Ｓｍｄを出力する。
【００３２】
このように、フィードバックを構成し、誤差波長が零となるように、モータ４１ａを制御する。この結果、グレーティング１３およびミラー１４の位置は、所望の波長の０次光２５を常時、出射するように制御される。すなわち、このレーザ装置１０は、ミラー１４の背面に透過した光ビーム２３を受光して、光ビーム２３の波長に応じた電気信号を検出する２分割ディテクタとして構成される第１の波長検出ディテクタ１５を具備し、制御部は、ホログラム記録媒体の温度に応じた所望の波長（所定波長）と、電気信号である第１の規格化差信号Ｓ１５ｄｎから検出したミラー１４の背面を透過した光ビーム２３の波長（第１の規格化差信号Ｓ１５ｄｎに基づき換算テーブルから参照した現在の光ビーム２３のレーザ波長）とを一致させるように回転機構を制御するものである。ここで、ホログラム記録媒体の温度に応じた所望の波長（所定波長）は、コントローラ４０が制御部３０に対して出力するようにしても、制御部３０が直接に温度検出器（図１には図示しない、図４を参照）からの信号を受け取り、制御部３０の中で所定波長を演算するものであっても良い。
【００３３】
さらに、レーザ装置１０には、モードホップモニタも組み込まれている。モードホップモニタは光路中に置かれたオプティカルウェッジ１６と、第２の波長検出ディテクタ１７と、制御部３０の演算器３０ｂおよび処理器３０ｃと、を有して構成されるものである。
【００３４】
オプティカルウェッジ１６の表面、裏面で反射した光は第２の波長検出ディテクタ１７の受光面上で干渉縞を形成する。光ビーム２６の波長が変わるとき、言い換えるとモードホップが生じた場合には、この干渉縞が移動するので、それを検知することによってモードホップを検出できる。ここで、光ビーム２６の光強度（光量）は、例えば、０次光２４の光強度（光量）の１０％以下とされている。
【００３５】
第２の波長検出ディテクタ１７は、上述した干渉縞の変化をとらえる方向に２分割ディテクタとして構成されており、２つのディテクタ１７ａとディテクタ１７ｂとから検出される電気信号の各々の差の電気信号である第２の差信号を検出することによって、光ビーム２６の波長に応じた信号が得られる。
【００３６】
第２の差信号は、具体的には、ディテクタ１７ａからの電気信号である電圧Ｖ１７ａおよびディテクタ１７ｂからの電気信号である電圧Ｖ１７ｂとの差の信号である差信号Ｓ１７ｄを、電圧Ｖ１７ａと電圧Ｖ１７ｂの和の信号である第２の和信号Ｓ１７ｓで割り、規格化した第２の規格化差信号Ｓ１５ｄｎとして演算器３０ｂによって得られるものである。
【００３７】
図３は、第２の規格化差信号とダイオード電流との関係を示すものである。グラフの横軸は、レーザ・ダイオード１１に流れるダイオード電流Ｉｄを示し、図３に示すグラフの縦軸は、第２の規格化差信号Ｓ１７ｄｎを示すものである。図３に示すグラフの縦軸の第２の規格化差信号Ｓ１７ｄｎの急激な変化は、チップモードのモードホップを示すものであり、第２の規格化差信号Ｓ１７ｄｎの緩慢な階段状の変化は外部共振器モードのモードホップを示すものである。このような、光ビーム２６の波長の変化を検出することによって、外部共振器モードの小さなモードホップとチップモードの大きなモードホップを検出できるものである。
【００３８】
なお、このモードホップモニタは、レーザ装置１０におけるモードホップおよび、そのモードホップが、外部共振器モードのモードホップであるかチップモードのモードホップであるかを検出するために配されているものであって、チューナブルレーザとしての機能を確保するについては必須のものではない。
【００３９】
（ホログラム記録再生装置）
図４は、上述したレーザ装置１０を用いる本実施形態のホログラム記録再生装置５０の光学系を中心にした概念図である。
【００４０】
図４に示すのは、二光束方式の記録再生装置であり、光学系としては、レーザ装置１０、空間フィルタ５１、ビームスプリッタ５２、記録すべきデジタル情報を表示した液晶等によって構成され、空間的に光ビームに変調を施す空間光変調器５３、固定ミラー５４、比較的にＮＡの高い（０．６程度）の対物レンズ５５、角度可変ミラー５６、比較的にＮＡの低い対物レンズ５７およびアレイ型受光素子５８を有している。さらに、ホログラム記録媒体６０の温度を検出する温度検出器５９およびこの装置の全体の動作を制御するコントローラ４０を有している。
【００４１】
温度検出器５９は、例えば、サーミスタ、温度ホログラフィで構成され、ホログラム記録媒体の近傍に配置されて、ホログラム記録媒体の温度を直接的または間接的に検出するものである。
【００４２】
ホログラム記録再生装置５０は、コントローラ４０を介して他の装置である外部装置に接続されるようになされている。また、コントローラ４０は、ＣＰＵと、このＣＰＵおよび他のコントローラ構成部にバスラインで相互に接続されＲＡＭ、ＲＯＭおよびインターフェイス回路を具備するマイコンで構成されている。そして、コントローラ４０が、ホログラム記録再生装置５０における記録および再生の動作の全体を管理し、制御しており、管理の基準、制御の手順（ソフトウエア）は、コントローラ４０に配されたＲＯＭに記憶されている。
【００４３】
図４に示すホログラム記録再生装置５０の記録の動作について説明をする。上述したようにして、レーザ装置１０からは、レーザ光のうちから特定された所定波長のレーザ光（光ビーム）を得、空間フィルタ５１で、波面を均一化したレーザ光を得て、ビームスプリッタ５２で光ビームを二方向に分離し、一方向に分離された光ビームに空間光変調器５３で空間変調を施して、信号光を得て、この信号光を固定ミラー５４で反射させ、対物レンズ５５によって、ホログラム記録媒体６０の所定領域に信号光７１を集光する。
【００４４】
一方、ビームスプリッタ５２で他方向に分離された光ビームは、角度可変ミラー５６によって反射され、角度可変ミラー５６の反射面に入射する光ビームの角度に応じた所定角度で対物レンズ５７に参照光を入射させ、対物レンズ５７によってホログラム記録媒体６０の所定領域に参照光７０を集光する。ここで、角度可変ミラー５６の角度を変化させることによって参照光７０のホログラム記録媒体への入射角度を調整できる。
【００４５】
角度可変ミラー５６の角度の制御はコントローラ４０によっておこなわれる。角度可変ミラー５６には、図示しない角度制御機構、例えば、モータとラック・アンド・ピニオンおよび角度センサとを組み合わせた角度制御機構、が配されており、コントローラ４０からの制御信号に応じて角度可変ミラー５６で反射してホログラム記録媒体６０へ入射する光ビームの入射角度が設定できるようになされている。
【００４６】
参照光７０と信号光７１はホログラム記録媒体６０のフォトポリマー等で構成された記録層において干渉縞を形成し、これにより光の強い部分ではメディア内のモノマーがより多くポリマーとなり、屈折率の縞（ホログラム）が形成される。このようにして、空間光変調器５３に表示される記録データに応じて１ページ単位ごとにホログラムの形成という態様で記録がおこなわれる。ここで、角度多重方式による多重化をおこなう場合には、角度可変ミラー５６の角度を１ページごとに変化させ、参照光７０のホログラム記録媒体６０に対する入射角度を１ページごとに変化させる。
【００４７】
図４に示すホログラム記録再生装置５０の再生の動作について説明をする。再生においては、記録時の参照光とほぼ同じ方向から参照光７０を照射すると、記録されたホログラムによって回折した再生光７２を生じる。再生光７２の回折方向にＣＣＤ等のアレイ型受光素子５８を配置することによって、このアレイ型受光素子５８からの電気信号をコントローラ４０で処理して記録データを再生できる。
【００４８】
（記録再生特性）
以下、実施形態のホログラム記録再生装置５０における具体的な記録再生の特性について説明する。
【００４９】
図５を参照して、ホログラム記録媒体の温度の一例として、２５℃において、光ビームの波長として４０５ｎｍで記録した場合の記録再生特性について説明する。なお、ホログラム記録媒体６０を構成する基板がガラスの場合の計算結果を図５は示すものである。基板がポリカーボネイトの場合には、具体的に得られる数値は異なるが、定性的には、同様な結論が得られる。
【００５０】
ここで、信号光が対物レンズ５５に入射する方向はホログラム記録媒体６０の記録平面の法線に対して３０°に固定されているが、この信号光は、Ｎ．Ａが０．６の対物レンズで絞られているため、実際には３０°±３７°、つまり対物レンズの最外周部から入射する光線のホログラム記録媒体６０の記録面の法線を基準とする入射角度の限界の値は、−７°と６７°とになる。すなわち、信号光の入射角度は、−７°から６７°に分布している（図６を参照、符号Ｂ1を付した線が−７°の光線を表し、符号Ｂ2を付した線が６７°の光線を表す）。
【００５１】
なお、信号光を−７°から６７°に分布する細い光線の集合として捉える光線追跡の手法がわかりやすいので、これ以降の説明においては、信号光の角度という場合は、特に断らない場合には、その一本の光線の意味で使うものとする。また、入射角度は、ホログラム記録媒体の記録平面の法線に対する角度で表すものとする。
【００５２】
図５は、記録時における参照光の入射角度が-３０°として、再生時の参照光の波長は、記録時と同じ波長の４０５ｎｍで再生をおこなった場合を示すものである。図５の横軸は記録時の信号光の入射角であり、上述の−７°から６７°の間を計算した。縦軸は、記録時と同じ入射角度でホログラム記録媒体６０に参照光７０を入射させる場合において、回折光効率を最良とするための理想入射角からのずれ角度（ホログラム記録媒体における膨張収縮がなかった場合の回折光のブラッグ条件からのずれ角度）である。縦軸の０°は記録時の参照光と同じ角度、つまり−３０°を意味する。
【００５３】
温度が変化しない場合には（図５のΔＴ＝０℃を示す曲線を参照）、原理的には、曲線の縦軸の値は、０°となる筈であるが、０°から少しずれている。この理由は、記録時にメディアが０．１％前後収縮するからである。しかしながら、この記録時における収縮の特性に与える影響は少なく、大きな問題とはならない。一方、図５に示す＋１０℃ずれたときの特性の曲線（（図５のΔＴ＝＋１０℃で表す曲線）が示すように、記録時と再生時の温度が異なる場合には、理想入射角からのずれ角度が、＋０．１３°から−０．１°程度まで分布してしまい、記録再生特性に対して影響を与えてしまい問題となる。
【００５４】
理想入射角からのずれ角度が、＋０．１３°から−０．１°程度まで分布してしまう場合、すなわち、再生時の温度が記録時よりも１０℃高い場合（ΔＴ＝＋１０℃の場合）に再生できるのは信号光（上述した光線の意味である）の入射角が３０°付近のみであり、このような状態で、ホログラムとして記録されている記録データを再生する場合には、記録データが正しく再生できない。所謂、データの欠落を生じてしまう。その結果、メモリー装置としての機能を十分に果たすことができないものである。この理想入射角からの許容ずれ角度（再生時において、記録データの再生が可能である範囲の最大のずれ角度）は、０．０５°程度と小さいものであるからである。なお、この許容ずれ角度のおおきさは、ホログラム記録媒体の記録層の厚さ、誤り訂正を用いる場合には誤り訂正の方式にも依存するものであり、上述した０．０５°は一例である。
【００５５】
このように、記録時と再生時とでホログラム記録媒体の温度が異なると、記録時における再生光の入射角度と同じ入射角度で、再生時に参照光を入射させる場合において、回折効率が劣った再生光が得られるという再生特性の悪化の現象が起きる理由は、ガラス基板の熱膨張率と記録層の材料(例えば、フォトポリマー)の熱膨張率とが異なるためにホログラム記録媒体内に記録によって形成された回折格子（ホログラム）の角度および間隔が変化するためである。
【００５６】
図６を参照して、この現象を解析的に以下に説明する。すなわち、後述する図７、図８のグラフをどのようにして得たかを説明する。図６は、温度変化が生じた場合におけるホログラムの形状の変化を模式的に示しており、符号φ0、φ1は回折格子の角度、符号Λ0、Λ1の各々は回折格子間隔であり、φ0、Λ0のように添字０を付した符号が変化前（記録時）を表し、φ1、Λ1のように添字１を付した符号が変化後（再生時）を表す。なお、図６では、符号θsは、各々の角度で入射する光線の入射角度、符号θRは、参照光の入射角度を表すものである。
【００５７】
また、以下の式における符号ｎ0、ｎ1は屈折率、符号λ0、λ1の各々はレーザ波長を表し（いずれも図６には図示せず）、添字０を付した符号が変化前（記録時）を表し、添字１を付した符号が変化後（再生時）を表す。また紙面の右方向がｘ軸方向の正方向であり、紙面の下方向がｚ軸方向の正方向である。また。ホログラム記録媒体の記録面（ｘ軸方向でかつ紙面の表裏に伸びる面）の法線（ｚ軸方向）に対して紙面の左手方向が正の角度とし、紙面の右手方向が負の角度としている。また、図６に示した破線はホログラム記録媒体の温度に依存した変形を模式的に示すものであり、破線は変位後のｘ軸方向、ｚ軸方向の位置を各々表している。
【００５８】
図７、図８に示す結果を得るために、温度変化後の回折光効率を最良とするための理想入射角からのずれ角度（回折光のブラッグ条件からのずれ角度）ΔΘBとレーザ光の波長の変化量Δλとの関係を示す式１２を求める過程を順に示す。
【００５９】
記録時における回折格子の角度は、式２で表される。
φ0＝（θs+θR）/2・・・（式２）
格子間隔Λ0は、式３で表される。
Λ0＝（λ0/ｎ0）/2｜Sin（θR−θS）/2｜・・・（式３）
【００６０】
温度による線膨張率をＡとすると、温度変化後の膨張率Γは、ｘ軸方向、ｚ軸方向に、各々ΓX、ΓZとして、式４、式５で表される。ここで、ｘ軸方向の線膨張率AXは主として基板の熱膨張率に依存し、ｚ軸方向の線膨張率AZは主として記録層の熱膨張率に依存するものである。
ΓX＝AX×ΔT・・・（式４）
ΓZ＝AZ×ΔT+ΔW・・・（式５）
なお、式５における、第２項のΔWは記録時における収縮率であるが、第１項のAZ×ΔTに較べて小さい。
【００６１】
回折格子の角度φ0とφ1との関係は、最終的には、式６で表される。なお、式６は、ΓX＜＜１、Γz＜＜１の関係を用いて近似した近似式である。
φ1≒arctan{(1+ΓX-Γz)tanφ0}・・・（式６）
【００６２】
格子間隔Λ0とΛ1との関係は、式７、式８を用いて、CosΔΘ＝1、SinΔΘ＝0の近似式を代入して、最終的に近似式として式９を得る。ここで、L0は変化前（記録時）における格子間隔Λ0のｘ軸方向の距離、L1は変化後（再生時）における格子間隔Λ1のｘ軸方向の距離であり、Δφはφ0とφ1との差分である。
Λ0＝L0|Cosφ0|・・・（式７）
Λ1＝L1|Cosφ1|・・・（式８）
Λ1≒Λ0{１＋ΓX−(tanφ0) Δφ}・・・（式９）
【００６３】
回折格子に対するブラッグ角をΘBとすると、変化前と変化後とでは、各々、式１０、式１１で表される。
SinΘB0＝λ0/（2×ｎ0×Λ0)・・・（式１０）
SinΘB1＝λ1/（2×ｎ1×Λ1)・・・（式１１）
【００６４】
式１１の左辺にΘB1=ΘB0+ΔΘを代入して、展開し、さらに、CosΔΘB＝1、SinΔΘB＝0の近似式を代入して、最終的に近似式として式１２を得ることができる。ここで、ΔΘBはΘB1とΘB0との差分で微小な角度である。
ΔΘB≒tanΘB0(Δλ/λ0-Δｎ/ｎ0-ΔΛ/Λ1) ・・・（式１２）
【００６５】
図７に示すグラフは、２５℃において、光ビームの波長として４０５ｎｍで記録し、再生時には、それよりも１０℃高い３５℃で再生する場合において、再生のための参照光の波長を変化させる場合の上述の式１２に基づく、再生特性の計算結果である。図７の横軸は、信号光（信号光の各々の角度に該当する光線）の入射角度、縦軸は、理想的な特性が得られるとした場合（ブラッグ条件を満たす場合）の、記録時における参照光の入射角度に加算される角度である参照光の補正角である。
【００６６】
図７に示すグラフにおいて、符号ａを付した曲線は、記録時と同じ波長４０５ｎｍを示し、符号ｂを付した曲線は、波長４０４ｎｍを示し、符号ｃを付した曲線は、波長４０３ｎｍを示し、符号ｄを付した曲線は、波長４０２ｎｍの場合を各々示すものである。
【００６７】
図７に示す各々の曲線のうちで注目すべきは、符号ｃを付した４０３ｎｍの曲線が略平坦な形状となっていることである（数値計算の結果は、４０２．８ｎｍで最も平坦となる）。この場合の最適な参照光の方向、すなわち、参照光の補正角は０．１８°ずれる。なお、図７の参照光の補正角は、参照光の入射角として−３０°を基準とする場合における必要とされる補正角である。
【００６８】
ここで、角度多重のホログラムの記録再生を目的とする図４に示すような光学系は元々、参照光の入射角を変えられるのでその補正は容易である。一方、角度多重記録方式ではこの角度を１ページごとに変えるので、この１ページごとの角度変化がどのような影響を与えるかを図８に沿って説明する。図８において、符号ｅで示す曲線は、参照光が、０°で入射する場合であり、符号ｆで示す曲線は参照光が、−１０°で入射する場合であり、符号ｇで示す曲線は参照光が、−２０°で入射する場合であり、符号ｈで示す曲線は参照光が−３０°で入射する場合であり、符号ｉで示す曲線は参照光が、−４０°で入射する場合の各々を示すものである。
【００６９】
図８に示すのは、いずれも記録は４０５ｎｍの波長でおこない、再生は４０２．８ｎｍでおこなう場合における計算結果である。図８から、わかることは、参照光のホログラム記録媒体への入射角度に応じて参照光の補正角は異なるものの、再生時点における温度上昇の値が、記録時点におけるものに対して１０℃である場合には、いずれも同じ４０２．８ｎｍの波長において再生する場合に各々の曲線はフラットとなることである。
【００７０】
このようにして、数値解析と実験とを重ね、本特許出願の願書に記載の発明者ら（以下、本願発明者ら、と省略する）は、記録時と再生時においてホログラム記録媒体の温度が異なる場合において、記録時と再生時との温度差が一定の値である場合には、最適な再生のためのレーザ波長は、記録時の参照光の角度に依存せず、一定の波長となるということを見出した。
【００７１】
また、本願発明者らは、同様の計算をポリカーボネイト基板の場合についてもおこなって、基板の熱膨張率の異なりによって、上述した特定の波長である４０２．８ｎｍの波長とは異なる波長であるが、同様に、別の特定の波長において再生する場合に、各々の曲線はフラットとなるという計算結果を得た。そして、一般に、再生時における最適なる、上述した特定の波長は、ホログラム記録媒体の温度（記録時と再生時の温度差）、基板の熱膨張率および記録材の熱膨張率で決まるとの結論を導いた。
【００７２】
以上は、記録時におけるホログラム記録媒体の温度およびレーザ光の波長を固定とし、再生時において、記録時とは温度が異なった場合において、レーザ波長を変化させる場合の説明であるが、逆に、記録時に３５℃の環境(再生時の温度よりも１０℃高い場合、以下、ΔＴ=＋１０℃と表記する)において４０２．８ｎｍの波長のレーザ光で記録しておけば２５℃の環境(ΔＴ=０℃)においては４０５ｎｍの波長のレーザ光で再生する場合に最適な再生条件とすることができる。
【００７３】
さらに、本願発明者らは、この事実をさらに一般化して、式１２に基づき以下の結論を導いた。すなわち、ホログラム記録媒体が特定され、その時点における、ホログラム記録媒体の温度と入射角度とレーザ波長との間の相互の関係が、一の温度において定められると、他の温度における、この三者の関係は、別の値の、ホログラム記録媒体の温度と入射角度とレーザ波長との間の相互の関係として、一義的に定まるものである。
【００７４】
すなわち、記録時の温度（記録時温度）、記録時の参照光の入射角度（記録時入射角度）、記録時のレーザ波長（記録時レーザ波長）が特定されれば、この特定された条件の下で記録データが記録されたホログラム記録媒体からの記録データを最も誤りがなく読み出すための、再生時の参照光の入射角度（再生時入射角度）、再生時時のレーザ波長（再生時レーザ波長）は、再生時の温度（再生時温度）に対して一義的に特定される。ここで、記録時の温度に応じて、記録時に定める記録時レーザ波長、再生時入射角度は、ホログラム記録媒体の特性、記録再生装置の特性に応じて適宜定め得るものである。
【００７５】
ここで、上述したホログラム記録媒体の特性とは、基板の熱膨張率、 記録材の熱膨張率に関係したホログラム記録媒体の一般的性質に基づくものである。よって、本実施形態として説明する二光束光学系を用いて記録再生する場合に限らず、コリニア方式でも、上述の理論は適用でき、同様な結果を期待できるものである。
【００７６】
（ホログラム記録媒体における記録再生方法）
上述したレーザ装置１０、これを用いるホログラム記録再生装置５０、さらには、本願発明者らが見出した記録再生特性に関する知見に基づく、本実施形態のホログラム記録再生装置で採用するに好適なる記録再生方法について説明する。ここで、記録と再生の方法は、種々の組み合わせが可能であり、以下に挙げるのは代表的な例にすぎず、この他の組み合わせも可能である。なお、角度多重をおこなうことを前提として説明をするが、角度多重をおこなわない場合には、参照光の入射角度が、ひとつに限定される以外は以下の説明において相違する点はない。
【００７７】
（第１実施形態の記録再生方法）
図９、図１０は、第１実施形態の記録方法と再生方法とを、各々、フローチャートで示すものである。
【００７８】
図９に示すフローチャートを参照して、ホログラム記録媒体６０への記録データの記録方法をコントローラ４０におけるＣＰＵの処理として説明する。
【００７９】
コントローラ４０のＣＰＵは、以下の処理を順次おこなう。
まず、ホログラム記録媒体６０の近傍に配された温度検出器５９を介してホログラム記録媒体６０の現在の温度を取得する。また、多重化のための処理のループ回数である回数ｎを１に設定する（ステップＳＴ１００）。
【００８０】
次に、この現在の温度に基づき、コントローラ４０のＲＡＭの所定領域に配されたテーブルから、記録時における温度に対応した入射角度（以下のフローチャートでは、記録時入射角度と省略する）と、記録時における温度に対応したレーザ波長（以下のフローチャートでは、記録時レーザ波長と省略する）とを決定する（ステップＳＴ１０１）。
ここで、記録時入射角度は、予め定められた多重方式における基準となる入射角度に対して、記録時点での温度に応じた補正角度で補正がされた入射角度である。また、記録時レーザ波長は、予め定められた基準となるレーザ波長に対して、記録時の温度に応じて補正がされたレーザ波長である。
【００８１】
次に、レーザ装置１０の制御部３０に対して記録時レーザ波長に設定するように指令を送る（ステップＳＴ１０２）。
レーザ装置１０は上述したように、制御部３０を主要部としてフィードバック制御系を構成するので、この指令に基づいて記録時レーザ波長のレーザ光を出射する。なお、このときに、空間光変調器５３においては、レーザビームの透過を阻止するようなパターン（全面、黒のパターン）が表示されており、この段階で、ホログラム記録媒体６０に信号光７１が照射され記録がおこなわれることはない。
【００８２】
次に、角度可変ミラー５６に対して記録時入射角度に設定するように指令を送る（ステップＳＴ１０３）。
【００８３】
次に、制御部３０に構成された第２の波長検出ディテクタ１７およびモードホップモニタからの信号を取得する（ステップＳＴ１０４）。
次に、モードホップモニタからの信号に基づいて、記録可能モードであるか否かを検出する（ステップＳＴ１０５）。
ここで、記録可能モードとは、図３に示すモードホップのパターンのうち、外部共振器モードの小さなモードホップのモード（領域）を隣接領域とするモード（領域）を指し、チップモードの大きなモードホップの領域、および、チップモードの大きなモードホップの領域に隣接する領域を除外するものである。
その理由は、外部共振器モードの領域においては、安定した記録再生ができ、チップモードの領域では、記録再生特性が劣ることが知られているためである。
【００８４】
ステップＳＴ１０５における判断結果がＹｅｓ（肯定）である場合には、処理はステップＳＴ１０７に移り、ステップＳＴ１０５における判断結果がＮｏ（否定）である場合には、処理はステップＳＴ１０６に移る。
ステップＳＴ１０６では、記録を開始することが適当ではない旨の警告を発する。
ステップＳＴ１０７では、記録データを書き込む。
【００８５】
次に、ｎ＝Ｎか否か、すなわち、角度多重記録をおこなう場合において、所定の多重回数、ループが繰り返した否かを判断する（ステップＳＴ１０８）。ステップＳＴ１０８における判断がＹｅｓ（肯定）である場合には、多重化すべき回数の記録は終わっているので処理は、ここで終了する。
ステップＳＴ１０８における判断結果がＮｏ（否定）である場合には、処理はステップＳＴ１０９に移る。
ステップＳＴ１０９では、ｎ＝ｎ＋１に設定して、処理はステップＳＴ１０１に再び戻る。
【００８６】
ここで、上述のステップＳＴ１０１において参照したＲＡＭの所定領域に配されたテーブルについて説明をする。このテーブルは、各々の温度に対する、レーザ波長と、多重記録の多重化回数ｎの値対する参照光入射角度とを記憶したテーブルである。このテーブルは、基板の熱膨張率および記録材の熱膨張率に応じて上述した式２から式１２までの演算結果に基づいて構成されたものである。
【００８７】
テーブルの具体的な内容を説明する。多重回数ｎに対して、各々の温度に対する補正角度を加味した入射角度が記憶されている。また各々の温度に対するレーザ波長が記憶されている。例えば、温度２５℃では、多重回数１回目の欄を見ると、-３０°が記憶されており、温度３５°では、多重回数１回目の欄を見ると、-２８．８２°（-３０°＋０．１８°、図８を参照）が記憶されている。また、温度２５℃では、レーザ波長の欄を見ると、４０５ｎｍが記憶されており、温度３５℃では、レーザ波長の欄を見ると４０２．８ｎｍが記憶されている。このように記憶されているテーブルを参照して、記録時点での温度検出器から検出したホログラム記録媒体の記録時温度に応じて、記録時レーザ波長を決定し、さらに、記録時温度と多重回数に応じて、記録時入射角度が決定できる。
【００８８】
図１０は、図９のフローチャートに沿った処理によって記録がおこなわれたホログラム記録媒体から、記録データを再生する再生方法を示すものである。図１０に示すフローチャートを参照して、ホログラム記録媒体６０からの記録データの再生方法をコントローラ４０におけるＣＰＵの処理として説明する。
【００８９】
コントローラ４０のＣＰＵは、以下の処理を順次おこなう。
まず、多重化をおこなう場合の処理のループ回数である回数ｎを１に設定する（ステップＳＴ２００）。
【００９０】
次に、この現在の温度に基づき、コントローラ４０のＲＡＭの所定領域に配されたテーブルから、再生時における温度に対応した入射角度（以下のフローチャートでは、再生時入射角度と省略する）と、再生時における温度に対応したレーザ波長（以下のフローチャートでは、再生時レーザ波長と省略する）とを決定する（ステップＳＴ２０１）。
ホログラム記録媒体が同一であれば、このテーブルは記録時に用いたテーブルと同一のものであり、例えば、再生時温度２５℃では、多重回数１回目の欄を見ると、再生時入射角度として、-３０°が記憶されており、再生時温度３５°では、多重回数１回目の欄を見ると、再生時入射角度として、-２８．８２°（-３０°＋０．１８°、図８を参照）が記憶されている。また、再生時温度２５℃では、再生時レーザ波長の欄を見ると、４０５ｎｍが記憶されており、再生時温度３５℃では、再生時レーザ波長の欄を見ると４０２．８ｎｍが記憶されている。
【００９１】
次に、レーザ装置１０の制御部３０に対して、再生時レーザ波長に設定するように指令を送る（ステップＳＴ２０２）。
レーザ装置１０は上述したように、制御部３０を主要部としてフィードバック制御系を構成するので、この指令に基づいて再生時レーザ波長のレーザ光を出射する。
【００９２】
次に、コントローラ４０は、角度可変ミラー５６に対して、ステップＳＴ２０１でＲＡＭテーブルから読み出した再生時入射角度に設定するように指令を送る（ステップＳＴ２０３）。
【００９３】
次に、記録データを読み取る（ステップＳＴ２０４）。
次に、ｎ＝Ｎか否か、すなわち、多重化された記録データを所定の回数、角度を変えて読み取ったか否かを判断する（ステップＳＴ２０５）。角度多重記録をおこなわない場合には、Ｎの値が１であり、処理は、ここで終了する。
また、角度多重記録をおこなう場合であっても、ステップＳＴ２０５における判断がＹｅｓ（肯定）である場合には、多重化すべき回数の記録は終わっているので処理は、ここで終了する。
ステップＳＴ２０５における判断結果がＮｏ（否定）である場合には、処理はステップＳＴ２０６に移る。
ステップＳＴ２０６では、ｎ＝ｎ＋１に設定して、処理はステップＳＴ２０１に再び戻る。
【００９４】
上述した、第１実施形態の記録再生方法を採用する場合には、記録時におけるホログラム記録媒体の温度がどのような温度であったとしても、テーブルに該当する範囲である限りは、記録時においては、記録時の温度で補正した記録時入射角度と記録時レーザ波長を得、再生時においても同様にテーブルを参照して、再生時の温度で補正した再生時入射角度と再生時レーザ波長を得て、記録再生の互換性をたもつことができる。
【００９５】
（第２実施形態の記録再生方法）
実施形態の別の変形例として、第２実施形態について説明する。第２実施形態においては、ステップＳＴ１０１において、コントローラ４０のＲＡＭの所定領域に配されたテーブルから参照光の記録時入射角度を決定することなく、ホログラム記録媒体６０を構成する基板（例えば、ガラスまたはポリカーボネイト）の熱膨張率と記録層（例えば、フォトポリマー）の熱膨張率とを、式４、式５に代入して順次、コントローラ４０で演算し最終的に式１２で記録時入射角度を得て、この計算によって得られた、参照光の記録時入射角度を用いて記録をおこなうものである。
【００９６】
具体的には、以下のように計算する。記録時の温度と基準時温度（予め定める所定温度）の温度差であるΔＴ、参照光の入射角度θS、基板の熱膨張率と屈折率および記録材の熱膨張率と屈折率で定まる線膨張率AX、AZと、基準時温度におけるレーザ波長であるレーザ波長λ1とを既知数とし、記録時レーザ波長λ0を変数として、様々な角度で入射する信号光の各々の光線について、式２ないし式１２に示す演算をおこなって、一の記録時レーザ波長λ0についての信号光に対する参照光の補正角の曲線を得る。
【００９７】
次に、この一の記録時レーザ波長λ0で形成される曲線の平坦度を、例えば、最小二乗法を用いて演算する。このようにして、記録時レーザ波長λ0を変化させることによって得られる複数の曲線のうちで、最も曲線が平坦となる記録時レーザ波長λ0を求める。そして、この場合における参照光の記録時の補正角度を式１２から求めて、この補正角度で再生時入射角度に補正を加え記録時入射角度を得る。以上の過程を経て得られた、記録時レーザ波長λ0と参照光の記録時入射角度が、記録において用いられる。以上の演算は、ソフトウエアとして記載された処理手順に沿ってコントローラ４０においておこなわれる。
【００９８】
このようにコントローラ４０において、逐次計算をおこなう場合においては、ホログラム記録媒体を構成する基板の熱膨張率と記録層の熱膨張率とが分れば、如何なる基板と記録層の組み合わせであっても、第１実施形態におけるようなＲＡＭの所定領域に配されたテーブルを用いる場合に較べて、より広範な、記録時におけるホログラム記録媒体の温度変化に対応が可能となるという効果を生じるものである。また、上述した演算はコントローラ４０でおこなうのみでなく、制御部３０の処理器３１ｃでおこなうこともでき、さらには、コントローラ４０と処理機３１ｃとで分担しておこなうことができるものである。
【００９９】
このようにして記録された、ホログラム記録媒体は、再生時においては、再生時の温度を検出し、多重回数を設定して、記録におけると同様の演算をコントローラ４０においておこない（上述の記録時の演算の説明において、記録時レーザ波長λ0を再生時波長に読み替え、参照光の記録時入射角度を参照光の再生時入射角度に読み替える）、再生時レーザ波長、再生時入射角度を求め、これに基づいて再生をおこなうことができる。
【０１００】
第２実施形態では、計算によって、記録時レーザ波長、記録時入射角度、再生時レーザ波長、再生時入射角度を求めるので、ＲＡＭの所定領域に配されたテーブルからこれらを求める場合に較べて、汎用性を高くできるとともに、温度設定の範囲、多重回数を大きくできる。
【０１０１】
（レーザ装置の変形例）
上述した、実施形態のレーザ装置１０においては、所望の光ビーム（０次光２５）のレーザ波長と、換算テーブルから演算した現在の光ビーム２３のレーザ波長との誤差である誤差波長を演算し、フィードバック制御系を構成することによって、誤差波長が零となるように、モータ４１ａを制御し、グレーティング１３およびミラー１４の回転の位置は、所望の波長の０次光２５を常時、出射するように制御されるようにした。しかしながら、所望の波長を得るためには、以下に示すように、別のタイプのフィードバック系による構成としても良く、さらに、フィードフォワード構成としても良いものである。
【０１０２】
図１１に別のタイプのフィードバック系による構成を有するレーザ装置１０ａを示す。レーザ装置１０ａは、回転軸２７の回転角度を検出できる回転角度検出器（図示せず、例えば、ロータリーエンコーダ）を有しており、回転角度検出器から検出する回転軸の角度に応じた角度信号Ｓｄａと光ビーム（０次光２５）のレーザ波長との関係を予め求め、制御部３１の処理器３１ｃの有するＲＡＭ（図示せず）に、角度信号Ｓｄａの値に対する光ビーム（０次光２５）のレーザ波長を記憶している。光ビーム（０次光２５）の所定レーザ波長を決定後に、この決定された所定レーザ波長に対応する角度信号の値をＲＡＭから読み取り、現在の角度信号Ｓｄａの値が、この決定されたレーザ波長に対応する角度信号の値に一致するようにモータ４１ａを回転させる。
【０１０３】
ここで、上述したように、グレーティング１３の回折格子の設計によって、１次光の回折角度と波長との関係を定めることができるので、回転角度検出器を用いれば、第１の波長検出ディテクタ１５を用いることなく、光ビーム（０次光２５）のレーザ波長を所定の波長とすることができる。また、ミラー１４は透過性ミラーではなく、全反射のミラーとすることができ、光量の損失も生じないものとできる。
【０１０４】
さらに、歯車機構４１ｂに回転突起４１ｄを固着し、回転突起停止ピン４１ｅを回転軸２７が取り付けられた光学装置の基準面に取り付け、モータ４１ａをステッピングモータとして、フィードフォワード構成として、より簡単なレーザ装置を構成することもできる。
【０１０５】
モータ４１ａがステッピングモータである場合には、正確にモータ４１ａに印加されるステップ数に応じてモータ４１ａの回転角が定まるので、ステップ数に応じて正確に回転軸２７を中心として回転するグレーティング１３およびミラー１４の回転角度を定めることができる。このようにして、第１の波長検出ディテクタ１５および回転角度検出器のいずれをも設けることなく、これらに替えて回転突起４１ｄと回転突起停止ピン４１ｅとを設けることによって、レーザの波長を所定の値とすることができる。
【０１０６】
光ビーム（０次光２５）のレーザ波長の設定は以下の手順で行う。まず、最初に光ビーム（０次光２５）のレーザ波長を決定後に、この決定されたレーザ波長に対応する回転軸２７の、初期角度からの角度の値をＲＡＭから読み取る。次に、回転軸２７を中心として、回転突起４１ｄと、回転突起停止ピン４１ｅとが接触する位置まで図１１に示す矢印の反対方向に回転させる。この位置の回転軸２７の角度を初期角度として、制御部３１の処理器３１ｃに配されたＲＡＭから読み取った所定の角度となるまで、モータ４１ａに対してパルスを出力する。この場合に、回転軸２７の回転すべき初期角度からの変化分の角度（設定角度）とパルス数との対応関係は、処理器３１ｃにおいて計算するようになされており、モータ駆動信号Ｓｍｄは、所定数のパルス信号とされている。
【０１０７】
本実施形態のホログラム記録再生装置に用いるレーザ装置としては、上述したリトロウ型レーザ装置に限ることなく、リットマン型レーザ装置であっても良く、マルチモードで発振する特性を有するレーザと、レーザから出射されるレーザ光を受光して、回折光をレーザに戻すグレーティングと、レーザに戻る回折光の波長を変化させる機構部と、機構部を制御する制御部と、を具備し、レーザに戻る回折光の波長に応じた記録または再生のための光ビームを所定方向に出射するものであれば、他の構造を有するものであっても良い。
【０１０８】
図１２ないし図１４にいくつかの別の構成を有するレーザ装置を挙げる。図１２、図１３は、リットマン型レーザ装置で、図１４は、別の実施形態のリトロウ型レーザ装置である。図１２に示すリットマン型レーザ装置では、レーザ・ダイオード８１と、コリメートレンズ８２aおよびコリメートレンズ８２ｂと、レーザ・ダイオード８１との相対位置を固定された、グレーティング表面８３aを有するグレーティング８３と、回転軸２７aを中心として回転する、ミラー表面８４aを有するミラー８４と、を有しており、ミラー８４の回転角度に応じて波長が変化する記録再生に用いる光ビーム８５aを得ることができる。
【０１０９】
図１３に示すリットマン型レーザ装置では、レーザ・ダイオード１１と、コリメートレンズ１２と、グレーティング表面８６aを有するグレーティング８６と、回転軸２７ｂを中心として回転するミラー表面８７aを有するミラー８７と、を有しており、ミラー８７の回転角度に応じて波長が変化する記録再生に用いる光ビーム８５ｂを得ることができる。
【０１１０】
図１４に示すリトロウ型レーザ装置では、レーザ・ダイオード８１と、コリメートレンズ８２aおよびコリメートレンズ８２ｂと、回転軸２７ｃを中心として回転するグレーティング表面８８aを有するグレーティング８８と、を有しており、グレーティング８８の回転角度に応じて波長が変化する記録再生に用いる光ビーム８５ｃを得ることができる。
【０１１１】
なお、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、開示された技術的思想の範囲内におよぶものである。また実施形態についても、上述の実施形態に限られず、これらを様々に変形し、組み合わせた実施形態が実施可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】実施形態のレーザ装置の構成を説明する図である。
【図２】実施形態のレーザ装置における規格化差信号と光ビームの波長との関係を示す図である。
【図３】実施形態のレーザ装置における規格化差信号とダイオード電流との関係を示すグラフである。
【図４】本実施形態のホログラム記録再生装置の光学系を中心にした概念図である。
【図５】ホログラム記録媒体の温度が２５℃、光ビームの波長が４０５ｎｍにおいて記録し、ホログラム記録媒体の温度が２５℃または３５℃において再生するときの記録再生特性を示す図である。
【図６】温度変化が生じた場合におけるホログラムの形状の変化を模式的に示す図である。
【図７】ホログラム記録媒体の温度が２５℃、光ビームの波長が４０５ｎｍにおいて記録し、ホログラム記録媒体の温度３５℃において再生する場合において、参照光の波長を変化させるときの記録再生特性を示す図である。
【図８】光ビームの波長が４０５ｎｍにおいて、参照光の角度を変化させて記録し、光ビームの波長が４０２．８ｎｍにおいて再生するときの記録再生特性を示す図である。
【図９】ホログラム記録媒体への記録データの記録方法をコントローラにおけるＣＰＵの処理として説明するフローチャートである。
【図１０】ホログラム記録媒体からの記録データの再生方法をコントローラにおけるＣＰＵの処理として説明するフローチャートである。
【図１１】実施形態のレーザ装置の構成を説明する図である。
【図１２】実施形態のレーザ装置の構成を説明する図である。
【図１３】実施形態のレーザ装置の構成を説明する図である。
【図１４】実施形態のレーザ装置の構成を説明する図である。
【図１５】背景技術のレーザ装置の模式図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１０、１０ａ  レーザ装置、１１、８１  レーザ・ダイオード、１２、８２a  コリメートレンズ、１３、８３、８６、８８  グレーティング、１３ａ、８３a、８６a、８８a  グレーティング表面、１４、８４、８７  ミラー、１４ａ、８４a、８７a  ミラー表面、１５  第１の波長検出ディテクタ、１５ａ、１５ｂ  ディテクタ、１６  オプティカルウェッジ、１７  第２の波長検出ディテクタ、１７ａ、１７ｂ  ディテクタ、２５  ０次光、２７、２７a、２７ｂ、２７ｃ  回転軸、３０、３１  制御部、３０ａ、３０ｂ  演算器、３０ｃ、３１ｃ  処理器、４０  コントローラ、４１ａ  モータ、４１ｂ、４１ｃ  歯車機構、４１ｄ  回転突起、４１ｅ  回転突起停止ピン、５０  ホログラム記録再生装置、５１  空間フィルタ、５２  ビームスプリッタ、５３  空間光変調器、５４  固定ミラー、５５  対物レンズ、５６  角度可変ミラー、５７  対物レンズ、５８  アレイ型受光素子、５９  温度センサ、６０  ホログラム記録媒体、７０  参照光、７１  信号光、７２  再生光
【図１】
2007178780.tif 000003
【図２】
2007178780.tif 000004
【図３】
2007178780.tif 000005
【図４】
2007178780.tif 000006
【図５】
2007178780.tif 000007
【図６】
2007178780.tif 000008
【図７】
2007178780.tif 000009
【図８】
2007178780.tif 000010
【図９】
2007178780.tif 000011
【図１０】
2007178780.tif 000012
【図１１】
2007178780.tif 000013
【図１２】
2007178780.tif 000014
【図１３】
2007178780.tif 000015
【図１４】
2007178780.tif 000016
【図１５】
2007178780.tif 000017