(57)【要約】【課題】干渉縞を消去又は変化させてマーク記録を行う方式の記録媒体として良好な再生信号が得られる記録媒体の提供。【解決手段】記録媒体は、感光層と非感光層（中間層４）が順に積層された記録層形成領域１０を有し、感光層内に、記録媒体表面に平行に形成された干渉縞が、集光された光の照射部分において消去又は変化されることで情報が記録され、また集光された光の照射に対する反射光によって情報が再生される記録層３が形成されているようにする。特に記録層の厚みｄは、８ＰF≦ｄ≦３０ＰFとし、さらに好ましくは８ＰF≦ｄ≦２２ＰFとする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光層と非感光層が積層された記録層形成領域を有し、
上記感光層内に、記録媒体表面に平行に形成された干渉縞が、集光された光の照射部分において消去又は変化されることで情報が記録され、また集光された光の照射に対する反射光によって情報が再生される記録層が形成されている記録媒体。
【請求項２】
上記記録層の厚みｄは、８ＰF≦ｄ≦３０ＰFである請求項１に記載の記録媒体。但し、ＰFは上記干渉縞のピッチである。
【請求項３】
上記記録層の厚みｄは、８ＰF≦ｄ≦２２ＰFである請求項２に記載の記録媒体。
【請求項４】
上記感光層の厚み方向の全体が、上記干渉縞が形成された上記記録層とされている請求項２に記載の記録媒体。
【請求項５】
上記感光層内に、その厚み方向の一部に上記干渉縞が形成されて成る上記記録層が複数形成されている請求項２に記載の記録媒体。
【請求項６】
記録又は再生時の上記記録層に対する照射光のフォーカス又はトラッキング制御のための基準面が設けられている請求項２に記載の記録媒体。
【請求項７】
感光層と非感光層が積層された記録層形成領域を有し、上記感光層内に、記録媒体表面に平行に形成された干渉縞が、集光された光の照射部分において消去又は変化されることで情報が記録され、また集光された光の照射に対する反射光によって情報が再生される記録層が形成されている記録媒体に対する再生装置として、
上記記録層に対して光照射を行い、反射光を受光する光ピックアップと、
上記光ピックアップで受光した反射光の情報から上記記録層に記録されている情報を再生する信号処理部と、
を備えた再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録媒体表面に平行に形成された干渉縞が、集光された光の照射部分において消去又は変化されることで情報が記録され、また集光された光の照射に対する反射光によって情報が再生される記録層を備えた記録媒体、及びその記録媒体の再生装置に関する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００２】
【非特許文献１】R.R. Mcleod , A.J.Daiber , T.Honda , M.E.McDonald , T.L.Robertson , T.Slagle , S.L.Sochava , and L.Hesselink  "Three-dimensional optical disk data storage via the localized alteration of a format hologram," Appl. Opt., Vol. 47,(2008)  pp2696-2707
【非特許文献２】Y. Kawata, et. al.,”Fabrication of multilayered photochromic memory media using pressure-sensitive adhesives,”Appl. Opt.,Vol. 46,(2006) pp8424
【背景技術】
【０００３】
ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＢＤ（Blu-ray Disc（登録商標））のような光ディスクシステムは、顕微鏡の対物レンズのように非接触でディスクの片面に形成された微少な反射率変化を読み取っている。よく知られているようにディスク上の光スポットの大きさはおよそλ／ＮＡ（λ：照明光の波長、ＮＡ：開口数）で与えられ、解像度もこの値に比例する。例えばＢＤでは、直径１２ｃｍのディスクでおよそ２５ＧＢの容量を実現している。
また、記録層を複数重ねて１枚のディスクの容量を上げることも知られている。
【０００４】
一方、定在波を記録する方式も提案されている。
照射された光強度によって屈折率が変化する光ディスク等の記録媒体中に、一旦光を集光し、その後、記録媒体の裏面に設けられた反射装置を用いてもう一度逆方向から光を同一焦点位置に集光する。これにより光スポットサイズの小さなホログラムを形成することにより、情報を記録する。
再生時には、同じようにディスク表面から照射した光の反射光を読み取ることにより情報を判別する。また、光記録媒体中に層状に情報を記録することで多層記録を行うことも可能である。
しかしながらこの方式では、光ディスク等の記録媒体の上面側と下面側の両面に光学系を配置する必要があり、光学系全体あるいはドライブシステムが大きく複雑になるという問題点があった。
【０００５】
また、上記非特許文献１では、一旦、光ディスク中全面に干渉縞を記録しておき（プリフォーマット）、マークの記録はその干渉縞に一部分を消去／変化させる事で行う方法が提案されている。
また上記非特許文献２には、干渉縞を作らず、記録層材料の屈折率変化によりマーク記録を行う方式が示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献１、２に記載されたようなマーク記録方式は、記録再生用のピックアップにディスク両面の光路を配置する必要がなくなる点で有用である。
しかしながらこれら方式において、常に良好な再生信号が得られるわけではない。
そこで本技術では、記録媒体に形成された干渉縞を消去又は変化させてマーク記録を行う方式において、十分な変調度の良好な再生信号が得られるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本技術の記録媒体は、感光層と非感光層が積層された記録層形成領域を有し、上記感光層内に、記録媒体表面に平行に形成された干渉縞が、集光された光の照射部分において消去又は変化されることで情報が記録され、また集光された光の照射に対する反射光によって情報が再生される記録層が形成されている。
特に上記記録層の厚みｄは、８ＰF≦ｄ≦３０ＰF（但し、ＰFは上記干渉縞のピッチ）とする。より好ましくは８ＰF≦ｄ≦２２ＰFとする。
【０００８】
また本技術の再生装置は、上記記録媒体の上記記録層に対して光照射を行い、反射光を受光する光ピックアップと、上記光ピックアップで受光した反射光の情報から上記記録層に記録されている情報を再生する信号処理部とを備える。
【０００９】
上記の本技術の記録媒体では、感光層と非感光層を交互に積層していき、例えば１つの感光層を１つの記録層として干渉縞を形成する。これにより多数の記録層を備えた多層記録媒体を形成できる。また或いは１つの感光層に複数の記録層（干渉縞形成部分）が形成されるようにしてもよい。
この構成により干渉縞の形成部分である記録層を複数備えた記録媒体を容易に形成できる。その上で、さらに、記録層の厚みを上記の範囲とすることで、記録層から良好な再生信号が得られるようになる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、干渉縞を消去又は変化させてマーク記録を行う方式において、再生時に適切な信号レベルや変調度となる再生信号が得られるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施の形態のホログラムディスクの説明図である。
【図２】第１の実施の形態の平面波による初期化の説明図である。
【図３】媒体の厚みと回折効率の関係の説明図である。
【図４】実施の形態のホログラムディスクへの記録の説明図である。
【図５】実施の形態の記録層の厚みと記録マークの説明図である。
【図６】第１の実施の形態のホログラムディスクに対する初期化装置の説明図である。
【図７】実施の形態の再生装置のブロック図である。
【図８】実施の形態の再生装置の光学系のブロック図である。
【図９】第１の実施の形態のＩ１，Ｉ２レベルの測定結果の説明図である。
【図１０】実施の形態の測定時の再生系の説明図である。
【図１１】第２の実施の形態の再生信号振幅の測定結果の説明図である。
【図１２】第２の実施の形態のＩ１，Ｉ２レベルの測定結果の説明図である。
【図１３】第３の実施の形態のホログラムディスクの説明図である。
【図１４】第３の実施の形態のホログラムディスクに対する初期化装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施の形態を次の順序で説明する。
＜１．第１の実施の形態のホログラムディスク＞
＜２．記録再生装置＞
＜３．記録層の厚み＞
＜４．第２の実施の形態のホログラムディスク＞
＜５．第３の実施の形態のホログラムディスク＞
【００１３】
＜１．第１の実施の形態のホログラムディスク＞
図１に、本技術の記録媒体の第１の実施の形態となるホログラムディスク１の構成を示している。
【００１４】
図１（ａ）に示すように、ホログラムディスク１は、例えばＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤのように所定の厚みを持った円形のディスクメディアとされている。
図１（ｂ）は、このホログラムディスク１の厚み方向の断面構成を模式的に示している。
ホログラムディスク１は、ディスク基板６上に層構造が形成されて成る。即ち、ディスク基板６上に、中間層４と記録層３が交互に積層された記録層形成領域１０が設けられている。そして記録層形成領域１０の上面側にカバー層２が形成される。カバー層２側が、記録再生時のレーザ光入射面側となる。
【００１５】
記録層形成領域１０では、図示のように記録層３と中間層４が交互に積層されている。
記録層３は、例えばフォトポリマーによる感光層とされ、後述する初期化処理で干渉縞が形成されたものである。中間層４は、透明樹脂材料などで形成される非感光層である。即ちこのホログラムディスク１は、ディスク製造時に、ディスク基板６上に、感光層と非感光層が交互に積層され、さらにカバー層２が形成される。その後、初期化処理により、感光層に干渉縞が形成されて、その感光層が記録層３となる。
【００１６】
この第１の実施の形態の場合、各感光層は、その厚み方向の全体に干渉縞が形成されることで、１つの感光層が１つの記録層３となる。
感光層と非感光層（中間層４）が交互に積層された後、感光層に干渉縞が形成されることで、図のように多数の記録層３（レイヤＬ０〜Ｌｎ）が形成される。例えば記録層３が２０個の２０層ディスクや、記録層３が３０個の３０層ディスクなどが形成できる。
【００１７】
また、この例ではディスク基板６には、例えばスパイラル状のグルーブや凹凸ピット列による凹凸パターンが形成された基準面５が設けられている。この基準面５は、記録再生時に各記録層３（レイヤーＬ０〜Ｌｎ）へのレーザ光のフォーカスサーボ制御の基準となったり、トラッキングサーボ制御の基準となる。
また基準面５の凹凸パターンが、アドレス情報に基づいてウォブリングされたウォブリンググルーブであったり、アドレス情報に基づくピット列とされていることで、記録再生時のディスク上のアドレス読出にも用いることができる。
なお、所定の凹凸パターンによる基準面５は、例えばカバー層２と記録層形成領域１０の間など、他の位置に形成されていても良い。
【００１８】
カバー層２は、例えば５０μｍ程度の厚みとされる。
中間層４（非感光層）の厚みは５〜１５μｍ程度とされる。
記録層３（感光層）の厚みは「ｄ」とする。この厚みｄについては後述するが、干渉縞のピッチをＰFとしたときに、８ＰF≦ｄ≦３０ＰF、さらに好ましくは８ＰF≦ｄ≦２２ＰFの範囲とされる。
【００１９】
このように実施の形態のホログラムディスク１は、感光層と非感光層が順に積層された記録層形成領域１０を有する。そして感光層内に、記録媒体表面に平行に形成された干渉縞が、集光された光の照射部分において消去又は変化されることで情報が記録され、また集光された光の照射に対する反射光によって情報が再生される記録層３が形成されているものである。
特に第１の実施の形態では、感光層の厚み方向の全体に干渉縞が形成されて、１つの感光層が１つの記録層３とされている。そして記録層３の厚みｄ（この場合、感光層の厚みでもある）は上記範囲内に設定される。
【００２０】
上記のように、このホログラムディスク１は、初期化処理（プリフォーマット）として感光層に干渉縞を形成することで、記録層３が形成される。
そのホログラムディスク１に対する情報の記録時には、片面側から光を集光して照射することにより、干渉縞を消去又は変化させてマーク記録を行う。
【００２１】
ここで初期化処理について説明する。
まず初期化処理を行うための初期化装置３０の構成例を図６で説明する。
レーザ光源３１は、波長λｆの初期化光を出力する。例えば波長λｆはホログラムディスク１に対する再生光の波長λｒと同じとされる。例えばλｆ＝λｒ＝４０５ｎｍとされる。
【００２２】
この初期化光は、レンズ３２，３３によるエキスパンダにより光径が拡大される。エキスパンダを構成するレンズ３２，３３の焦点面位置には空間フィルタ３４が配置されている。
さらに初期化光は、レンズ３５，３６により光径が拡大される。そしてレンズ３６から得られる平面波の平行光がホログラムディスク１の一方の面側から一様に照射される。
さらに、この平面波の初期化光は、ホログラムディスク１を通過した後、ミラー３７で反射される。これによって、ホログラムディスク１の他方の面（反対面）側からも同時に平面波が照射される構成とされている。
従ってこの初期化装置３０は、波長λｆの平面波の初期化光を、ホログラムディスク１の各記録層３に対して一方の面から垂直に照射する第１の照射光学系（レーザ光源３１からレンズ３６）と、波長λｆの平面波の初期化光を、ホログラムディスク１の記録層３に対して他方の面から照射する第２の照射光学系（レーザ光源３１からミラー３７）とを備える。
なお、この初期化装置３０の構成は一例であり、他の構成もあり得る。例えば第２の照射光学系を第１の照射光学系とは独立した光路で形成することもできる。
【００２３】
このような初期化装置１０によるプリフォーマット動作を図２に示す。
図２（ａ）は、例えば上記のような初期化装置３０により、ホログラムディスク１の一方の面及び他方の面から、波長λｆの平面波の初期化光が一様に照射されている様子を模式的に示している。
このようにホログラムディスク１の上下から波長λｆの平面波を入射することで、ホログラムディスク１の各記録層３として、図２（ｂ）のようにピッチＰF＝λｆ／２Ｎの平面状の干渉縞を一様に形成する。なおＮは記録層材料の屈折率である。
即ち、ホログラムディスク１の各記録層３（図１のレイヤーＬ０〜Ｌｎ）として、厚み方向に屈折率分布が変化するグレーティングが形成される。（ベースとなる屈折率をＮ、屈折率変化分をΔＮとするグレーティング）
なお、中間層４は非感光層であることで、干渉縞は形成されない。従って、単にホログラムディスク１の上下両面側から平面波を入射することで、全ての感光層に干渉縞が形成される。つまり多数の記録層３が一度の初期化光の照射で形成されるものとなる。
【００２４】
記録時には、このように干渉縞が形成されたホログラムディスク１の記録層３に対して、片面から集光した光を照射することによりマークを形成する。
図４（ａ）はホログラムディスク１の深さ方向（＝厚み方向）にピッチＰFの干渉縞が形成された記録層３に対して光を照射してマーク記録を行った様子を示している。
ホログラムディスク１内の或る記録層３に合焦するように記録光を集光して照射することで、その部分で干渉縞が消失又は変化（膨張又は収縮）して、図示のようにマークが形成される。この図４（ａ）は、レーザ光の集光部分で干渉縞が膨張して、記録後の干渉縞ピッチＰMが元のピッチＰFより広がった例を示している。
【００２５】
なお、記録時にどのようなマークが形成されるかは、図４（ｂ）（ｃ）（ｄ）のような例が想定される。
図４（ｂ）は、記録層３の干渉縞の元のピッチＰFに対して、記録後のピッチＰMが広がってマークが形成される膨張型を示している。
図４（ｃ）は、記録層３の干渉縞の元のピッチＰFに対して、記録後のピッチＰMが縮まってマークが形成される収縮型を示している。
図４（ｄ）は、記録層３の干渉縞が消失することでマークが形成される消失型を示している。
記録マークとしてはこのような種類が想定されるが、この膨張型、収縮型、消失型のいずれとするかは、記録レーザ光のパワーや記録層３の材料の設定で決めることができる。
【００２６】
また、記録層３の厚みｄが各種場合における記録マークの形成例を図５に示す。ここでは膨張型のマークとして、記録層３の厚みｄを、５ＰF、１０ＰF、２０ＰF、３０ＰFとした各場合の記録マークを示している。
【００２７】
このように、記録層３には記録レーザ光照射によりマークを形成することができ、情報をマーク列により記録できる。
再生時には、再生光を、このマーク列が形成された記録層３に合わせてフォーカスし、照射していく。すると、マーク部分（干渉縞の変形又は消失部分）と、元の干渉縞のままの部分での屈折率の違いによって、再生光の反射光を検出した際に、マーク列に応じた再生信号が得られる。
【００２８】
このような本実施の形態のホログラムディスク１は、次の利点を有する。
まず、ホログラムディスク１は感光層と非感光層を交互に積層していき、１つの感光層を１つの記録層として干渉縞を形成する。これにより多数の記録層３を備えた多層記録媒体を容易に形成できる。特に初期化で干渉縞を形成する際には、上記図２のような初期化光の照射により、各感光層部分のみに干渉縞が形成され、これによって複数の記録層を有する多層記録媒体とできるためである。
【００２９】
また、このような積層構造であることで、記録層３の厚みは積層工程で容易に制御できる。記録層３の厚みは、良好な再生信号を得るために重要となる。
【００３０】
ここで仮に、干渉縞を有さない記録層に屈折率が変化するマークを形成する方式を考える。例えば図１（ｂ）のような層構造において、記録層が干渉縞を有さず、記録層の屈折率が、記録前はＮ１、記録後にＮ１＋ΔＮとなるものを想定する。
例えばＮ１＝１．６、ΔＮ＝０．０１、カバー層や中間層に相当する部分の屈折率Ｎ０＝１．５５とする。
この場合、記録前の反射率は０．０２５％、記録後の反射率は０．０３６％となり、マーク記録部分の反射率変化は０．０１１％であって非常に小さい。これは再生信号としてＳ／Ｎが不十分であり、良好な再生が困難である。
【００３１】
これに対し本例のホログラムディスク１は、各記録層３をホログラム記録媒体材料としグレーティングを形成する。グレーティングを形成することによって反射率を上げることができる。
回折効率ηは、
η＝ｔａｎｈ2（π・ΔＮ・ｄ／λ）
で与えられることは公知である。図３に、縦軸を回折効率、横軸に媒体の厚みｄをとったグラフを示す。
つまり記録層３の厚みを適切に設定することで、十分な反射率が得られ、再生信号としてＳ／Ｎの良好な信号を得ることができるようになる。
本実施の形態では、記録層３（感光層）の厚みｄは、干渉縞のピッチをＰFとしたときに、８ＰF≦ｄ≦３０ＰF、好ましくは８ＰF≦ｄ≦２２ＰFの範囲とすることで、良好な再生信号が得られるようにする。
なお、この厚みｄの範囲の根拠については後述する。
【００３２】
＜２．記録再生装置＞
本例のホログラムディスク１に対して記録再生を行う実施の形態の記録再生装置の構成を図７，図８で説明する。
図７に実施の形態の記録再生装置６０の全体構成を示す。この記録再生装置６０は、干渉縞が形成された記録層３を有するホログラムディスク１に対し、一般のユーザが家庭等において情報を記録し、また当該ホログラムディスク１から情報を再生する際に利用されることが想定されている。
【００３３】
図７に示すように、記録再生装置６０は制御部６１、駆動制御部６２、信号処理部６３、スピンドルモータ６４、スレッドモータ６５、光ピックアップ６６を備える。
【００３４】
制御部６１は、記録再生装置６０の全体を統括制御する。
この制御部６１は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）を中心に構成されており、図示しないＲＯＭ（Read Only Memory）から基本プログラムや情報記録プログラム等の各種プログラムを読み出し、これらを図示しないＲＡＭ（Random Access Memory）に展開することにより、情報記録処理等の各種処理を実行する。
【００３５】
駆動制御部６２は、供給される信号に対する処理や、後述するアクチュエータに供給すべき供給信号の生成等を行う。
また駆動制御部６２は、各種の駆動制御処理を実行する。
信号処理部６３は、符号化処理や復号化処理、或いは変調処理や復調処理等の種々の信号処理を行う。
【００３６】
スピンドルモータ６４は、駆動制御部６２の制御に基づきホログラムディスク１を回転駆動する。
光ピックアップ６６は、駆動制御部６２から供給される記録信号に基づいてレーザ出力を行い、ホログラムディスク１に対して記録を行う。また再生時にはレーザ光のホログラムディスク１からの反射光情報を検出する。
光ピックアップ６６は、スレッドモータ６５によって移動軸６５上でスライド移動される。即ち光ピックアップ６６は、ホログラムディスク１の半径方向に移動可能とされる。
【００３７】
また光ピックアップ６６は、駆動制御部６２の制御に基づいてフォーカス制御及びトラッキング制御等の位置制御を行うことにより、レーザ光を所望の位置に集光し得るように構成されている。
なおフォーカス方向とは、ホログラムディスク１に対し近接又は離隔する方向を表し、トラッキング方向とはホログラムディスク１の径方向（すなわち内周側又は外周側へ向かう方向）を表している。
【００３８】
記録時には、例えば制御部６１は、ホログラムディスク１が装填された状態で、図示しない外部機器等から情報記録命令、記録すべき情報及び当該情報を記録すべきアドレスを受け付けると、情報記録プログラム等に従い駆動命令を駆動制御部６２へ供給する。
駆動制御部６２は、駆動命令に従ってスピンドルモータ６４を駆動制御することにより、ホログラムディスク１を例えば線速度一定とするよう回転させる。また駆動制御部６２は、駆動命令に従ってスレッドモータ６５を駆動制御することにより、光ピックアップ６６を移動軸６５に沿って移動させる。
信号処理部６３は、記録すべき情報に対して所定の符号化処理や変調処理等を施すことにより、例えば値「０」及び「１」の符号で表される記録信号を生成する。駆動制御部６２は、信号処理部６３から供給される記録信号を基にレーザ駆動信号を生成し、これを光ピックアップ６６へ供給する。
光ピックアップ６６は、後述するフォーカス制御及びトラッキング制御を行いながら、ホログラムディスク１の一面側から記録信号に基づいた光ビームを照射し、記録信号に基づいたマーク列を形成していくことで情報を記録する。
【００３９】
再生時には、例えば制御部６１は、ホログラムディスク１が装填された状態で、図示しない外部機器等から情報再生命令、再生すべきアドレスを受け付けると、情報再生プログラム等に従い駆動命令を駆動制御部６２へ供給する。
駆動制御部６２は、駆動命令に従ってスピンドルモータ６４を駆動制御することにより、ホログラムディスク１を例えば線速度一定とするよう回転させる。また駆動制御部６２は、駆動命令に従ってスレッドモータ６５を駆動制御することにより、光ピックアップ６６を移動軸６５に沿って移動させる。
また駆動制御部６２は光ピックアップ６６に、フォーカス制御及びトラッキング制御を行いながら、ホログラムディスク１の一面側から光ビームを照射させる。この反射光の検出情報は信号処理部６３に供給されて２値化処理、デコード処理、エラー訂正処理等が行われ、ホログラムディスク１に記録されていたデータが再生される。
【００４０】
このように記録再生装置６０は、フォーカス制御及びトラッキング制御等の位置制御を行いながら、初期化済みのホログラムディスク１に対して情報を記録し、また情報が記録されたホログラムディスク１から情報を再生するように構成されている。
【００４１】
光ピックアップ６６の構成について説明する。光ピックアップ６６は、図８に模式的に示すように、ホログラムディスク１の一方の面から光ビーム（記録再生光）を照射する。
【００４２】
なお、ホログラムディスク１は、上述した初期化処理により干渉縞が形成された記録層３を有する。
またここでは、サーボ制御の基準を得るための基準面５を破線で示している。基準面５はフォーカスサーボ基準面となると共に、トラッキングガイドとしてのスパイラル状又は同心円状のグルーブ（又はピット列）が形成されている。
【００４３】
光ピックアップ６６は、大きく分けてサーボ光学系７０及び記録再生光学系８０により構成されている。
サーボ光学系７０は、ホログラムディスク１に対してサーボ光ＬＺ１を照射し、またホログラムディスク１により当該サーボ光ＬＺ１が反射されて得られる反射サーボ光ＬＺ２を受光する構成とされている。
【００４４】
サーボ光学系７０のサーボ用レーザ２１は、例えば半導体レーザでなる。サーボ用レーザ２１は、図７の制御部６１の制御に基づいて発散光でなる所定光量のサーボ光ＬＺ１を出射する。サーボ光ＬＺ１はコリメータレンズ２２で発散光から平行光に変換されてビームスプリッタ２３へ入射される。
ビームスプリッタ２３は、光ビームの波長により反射率が異なる波長選択性（ダイクロイック性）を有しており、例えば波長＝λｓのサーボ光をほぼ１００％の割合で反射する。なお、後述する記録再生用レーザ８１が出力する記録再生光ＬＺ１１は、波長λｒとすると、ビームスプリッタ２３は波長λｒの光はほぼ１００％の割合で透過するものとされている。
サーボ光ＬＺ１の波長λｓは、記録再生光ＬＺ１１の波長λｒより長波長とされる。一例として、サーボ光ＬＺ１の波長λｓ＝６５０ｎｍ、記録再生光ＬＺ１１の波長λｒ＝４０５ｎｍなどとされる。
【００４５】
ビームスプリッタ２３で反射されたサーボ光ＬＺ１は、次のビームスプリッタ２４へ入射する。ビームスプリッタ２４は、サーボ光ＬＺ１を約５０％の割合で透過すると共にその残りを反射する。
ビームスプリッタ２４を透過したサーボ光ＬＺ１は対物レンズ２５によって集光され、ホログラムディスク１の一方の面に照射される。このときサーボ光ＬＺ１は、ホログラムディスク１の基準面５に合焦され、この基準面５で反射される。
基準面５で反射された反射サーボ光ＬＺ２は、サーボ光ＬＺ１が収束光であったために発散光となり、対物レンズ２５により平行光に変換され、ビームスプリッタ２４へ入射される。そしてビームスプリッタ２４により約５０％の割合で反射され、集光レンズ２６へ入射される。
集光レンズ２６は、反射サーボ光ＬＺ２を収束させ、フォトディテクタ２７へ照射する。
フォトディテクタ２７には、例えば非点収差方式でのフォーカスエラー信号や、プッシュプル方式でのトラッキングエラー信号などを得るために必要な検出領域を有し、それらの検出領域の光電変換信号をサーボ制御回路２９に供給する。
【００４６】
サーボ制御回路２９は、フォトディテクタ２７からの光電変換信号を用いてフォーカスエラー信号、トラッキングエラー信号を生成し、これらに基づいてアクチュエータ２８にフォーカスサーボ駆動信号、トラッキングサーボ駆動信号を供給する。
【００４７】
アクチュエータ２８は、対物レンズ２５を保持するレンズホルダ（図示せず）と光ピックアップ１６との間に設けられており、フォーカス駆動信号に基づき、対物レンズ２５をフォーカス方向へ駆動する。
またアクチュエータ２８は、トラッキング駆動信号に従い対物レンズ２５をトラッキング方向へ駆動する。
これによりサーボ光ＬＺ１がホログラムディスク１の基準面５におけるグルーブ（基準目標トラック）に合焦するよう、対物レンズ２５がフィードバック制御される。
【００４８】
なお、基準面５におけるグルーブがアドレス情報に基づいてウォブリングされていたり、或いはピット列等としてアドレス情報が記録されている場合、サーボ制御回路２９は、反射サーボ光ＬＺ２の検出情報からアドレス情報を抽出し、図７の制御部６１等に供給することができる。例えば記録時には、このアドレス情報を用いて記録動作を実行制御可能となる。
なお、再生時には、この基準面５からのアドレス情報だけでなく、記録層３に形成されたマーク列から記録データとともに読み出されるアドレス情報も制御に用いることができる。
【００４９】
記録再生光学系８０は、記録再生光ＬＺ１１をホログラムディスク１の一方の面に照射し、また反射記録再生光ＬＺ１２を検出する構成とされている。
記録再生光学系８０の記録再生用レーザ８１は、例えば半導体レーザでなり、波長λｒのレーザ光を出射する。ホログラムディスク１に情報を記録する場合、記録再生用レーザ８１は、制御部６１（図７）の制御に基づき、発散光でなる記録再生光ＬＺ１１を比較的高い強度で出射し、コリメータレンズ８２へ入射させる。
【００５０】
コリメータレンズ８２は、記録再生光ＬＺ１１を発散光から平行光に変換し、ビームスプリッタ８３へ入射させる。ビームスプリッタ８３は、記録再生光ＬＺ１１を所定の割合で透過し、リレーレンズ８４へ入射させる。
リレーレンズ８４は、可動レンズ８４Ａにより記録再生光ＬＺ１１を平行光から収束光又は発散光に変換し、さらに固定レンズ８４Ｂにより当該記録再生光ＬＺ１１の収束状態を変化させて、ビームスプリッタ２３へ入射させる。
【００５１】
ビームスプリッタ２３は、上述のように波長λｒの記録再生光ＬＺ１１を透過し、ビームスプリッタ２４へ入射させる。ビームスプリッタ２４は、記録再生光ＬＺ１１を所定の割合で透過し、対物レンズ２５へ入射させる。対物レンズ２５は、記録再生光ＬＺ１１を集光し、ホログラムディスク１へ照射する。
【００５２】
ここで記録再生光ＬＺ１１の焦点位置は、リレーレンズ８４の固定レンズ８４Ｂから出射される際の収束状態により定められることになる。すなわち記録再生光ＬＺ１１の焦点は、制御部６１の制御の下で、可動レンズ８４Ａの位置に応じて或る記録層３（例えば図１のレイヤＬ０〜Ｌｎのいずれか）の深さ位置となる。
つまりサーボ光ＬＺ１が基準面５に合焦するように対物レンズ２５がフォーカス制御されている状態において、サーボ光ＬＺ１よりも所定のオフセット分だけホログラムディスク１の深さ方向の位置に、記録再生光ＬＺ１１が合焦される。
従って、可動レンズ８４Ａの制御により、記録再生光ＬＺ１１は、複数の記録層３のうちの任意の記録層３にフォーカス制御できることとなる。
【００５３】
記録時においては、或る記録層３に記録再生光ＬＺ１１が合焦されることで、マーク記録が行われる。即ち記録再生光ＬＺ１１の光エネルギー及び熱エネルギー等が焦点位置に収束されることで、その焦点位置近傍において干渉縞が熱的若しくは光化学反応的に破壊又は変化され、局所的にホログラムとしての性質を失った（或いは変質した）記録マークが形成される。
従って、記録再生装置６０は、記録すべき情報に対して信号処理部６３により所定の変調処理等を施した記録信号に基づいて変調された記録再生光ＬＺ１１を出力することで、記録信号に基づいたマーク列を形成することができる。
なお、未だマーク列が形成されていない記録時においては、先に述べた反射サーボ光ＬＺ２によるトラッキング制御が行われる。従って、記録層３に形成されるマーク列は、平面的に見れば、基準面５に形成されたスパイラル状又は同心円状のグルーブ（又はピット列）に沿った、スパイラル状又は同心円状とすることができる。
【００５４】
また、上記のように記録再生光ＬＺ１１の合焦位置は可動レンズ８４Ａにより制御できる。従って、合焦位置となる深さ位置を変化させていくことで、レイヤＬ０〜Ｌｎとしての各記録層３にマーク列を形成できる。つまり多層的なマーク記録が可能である。
【００５５】
一方、ホログラムディスク１から情報を再生する場合、制御部６１は、記録再生用レーザ８１から記録再生光ＬＺ１１を比較的低い強度で出射させる。
また可動レンズ８４Ａの制御により、記録再生光ＬＺ１１の合焦位置を、再生目的とする所定の記録層３に相当する深さ位置とする。
これにより記録再生光ＬＺ１１は、再生目的の記録層３に照射される。このとき当該記録層３からの反射光として、マーク有無に応じた反射光成分を有する反射記録再生光ＬＺ１２が得られる。
【００５６】
反射記録再生光ＬＺ１２は、記録再生光ＬＺ１１の光路を反対方向へ辿る。即ち対物レンズ２５、ビームスプリッタ２４、ビームスプリッタ２３及びリレーレンズ８４を順次介し、ビームスプリッタ８３へ入射される。
ビームスプリッタ８３は、反射記録再生光ＬＺ１２の一部を反射することにより集光レンズ８６へ入射させる。集光レンズ８６は、反射記録再生光ＬＺ１２を収束させ、フォトディテクタ８７へ照射する。
【００５７】
フォトディテクタ８７は、反射記録再生光ＬＺ１１を受光して検出した光量に応じた電気信号（再生信号）を発生させる。これを図７に示した信号処理部６３へ送出する。
信号処理部６３は、フォトディテクタ８７からの再生信号に対し２値化、デコード処理、エラー訂正処理等を施すことにより、ホログラムディスク１に記録されている情報を再生し、これを制御部６１へ供給する。
これに応じて制御部６１は、再生された情報を外部機器へ送出する。
【００５８】
このように記録再生装置６０は、ホログラムディスク１に情報を記録する際には、記録すべき情報に応じて初期ホログラムを破壊（変化）又は維持する。またホログラムディスク１から情報を再生する際には、記録再生光ＬＺ１１のマーク列からの反射光（反射記録再生光ＬＺ１２）を検出して、その検出結果を基に情報を再生する。
なお、ここでは記録再生装置６０について説明したが、記録機能を持たない再生専用装置も、略同様の構成で実現可能である。
【００５９】
＜３．記録層の厚み＞
先に、記録層３の厚みｄは、干渉縞のピッチをＰFとしたときに、８ＰF≦ｄ≦３０ＰF、好ましくは８ＰF≦ｄ≦２２ＰFの範囲とすると述べた。これについて説明する。
最適な記録層３の厚みを判定するために、各種の厚みとしたホログラムディスク１を用いて再生信号レベルを計算した。
【００６０】
なお検討の際の検出系は、図１０に模式的に示すように、ピンホール２０１を通した後で行い、ピンホール２０１の大きさ（直径Ｄ）は集光系２００のＮＡに対して、直径４・λ／ＮＡとした。集光系２００とは、例えば上記図８のような記録再生装置６０における反射記録再生光ＬＺ１２の光学系を表しており、ピンホール２０１を通した後にフォトディテクタ８７で検出していると考えればよい。
またホログラムディスク１には、ＲＬＬ（１−７）変調（ＲＬＬ；Run Length Limited）による記録信号に基づき、１Ｔ＝１１２ｎｍのマーク列が、トラックピッチＴｐ＝０．３６μｍで形成されているものとした。
対物レンズ２５のＮＡは０．８５、再生光波長λｒ＝４０５ｎｍとした。
【００６１】
図９（ａ）は、記録層３について各種の厚みとした場合の再生信号レベル（ボトムレベルＩ１、ピークレベルＩ２）を示している。
ボトムレベルＩ１とピークレベルＩ２は、例えば図９（ｂ）に示すような再生信号波形におけるボトムレベルとピークレベルの値である。
再生信号にはＤＣ成分が加わることから、ボトムレベルＩ１はほぼＤＣ成分のレベルと考えることができ、ピークレベルＩ２−ボトムレベルＩ１が変調度となる。
図９（ａ）の縦軸は、ピークレベルＩ２とボトムレベルＩ１を示す信号レベルである。
横軸は、記録層３の厚みとしている。ここでは横軸の数値は、厚みｄ×λｆ／Ｎの値としている。なお、この第１の実施の形態では、初期化光の波長λｆは再生光波長λｒと同じ４０５ｎｍである。
【００６２】
また測定では、膨張型、収縮型、消失型の各場合のマーク形成において行った。例えばＩ１（１．１）、Ｉ２（１．１）として示す測定結果について、（１．１）とは、マーク形成後の干渉縞ピッチＰMと初期の干渉縞ピッチＰFについて、ＰM／ＰFの値である。従って、（１．１）或いは（１．２）を付したピークレベルＩ２とボトムレベルＩ１の測定結果は、干渉縞が膨張してマークが形成された膨張型のものである。
また（０．９１）、（０．８３）を付した測定結果は、干渉縞が収縮してマークが形成された収縮型のものである。
さらに、（ｕｎｉ．）を付した測定結果は、干渉縞が消失してマークが形成された消失型のものである。
【００６３】
なお、初期化光の波長λｆに対し、初期化処理で形成される干渉縞のピッチＰFは、ＰF＝λｆ／２Ｎである。（Ｎは記録層３の材料の屈折率）
従って、図９（ａ）の横軸の数値ｘを干渉縞のピッチＰFを用いて示す場合、（ｘ・λ／Ｎ）／（λ／２Ｎ）の値を用いればよい。例えば横軸の厚みの値「５」は１０ＰF、「１５」は３０ＰFとなる。
【００６４】
この図９（ａ）の結果からは、膨張型、収縮型、消失型のいずれの場合でも、記録層３の厚みが増すにつれて、信号レベルは高くなることがわかる。そしてピークレベルＩ２とボトムレベルＩ１は、膨張型、収縮型、消失型のいずれの場合でも、大きな差はない。
【００６５】
ここで、ボトムレベルＩ１はＤＣレベルに相当すること、及び変調度（Ｉ２−Ｉ１）が十分得られるようにしたいということから、適切な厚みの範囲が決められる。
まず大まかにいえば、記録層３の厚みが薄いほど、変調度（Ｉ２−Ｉ１）は小さくなる。特に横軸「４」未満で、変調度が低下する。
一方、記録層３の厚みが厚くなるほど、ＤＣ成分（ボトムレベルＩ１）に対する変調度（Ｉ２−Ｉ１）の割合が小さくなっていく。つまり記録層３の厚みが厚くなるほど、Ｓ／Ｎが悪くなると言える。
【００６６】
このことから、記録層３の厚みｄとして適切な範囲は、範囲Ａ１で示す「４」〜「１５」、つまり８ＰF≦ｄ≦３０ＰFであるとすることができる。
つまり、まず８ＰF≦ｄであれば、変調度はほとんど低下しない。
またｄ≦３０ＰFは、（Ｉ２−Ｉ１）／｛（Ｉ２＋Ｉ１）／２｝＞０．５となる範囲である。これは、再生信号の振幅平均レベルに対し、変調度が半分以上となる範囲といういみで、良好なＳ／Ｎの１つの指標である。
これらのことから、記録層３の厚みｄは８ＰF≦ｄ≦３０ＰFであるとすることが適切である。
【００６７】
またさらに、記録層３の厚みｄとして、より適切な範囲は、範囲Ａ２で示す「４」〜「１１」、つまり８ＰF≦ｄ≦２２ＰFであるとすることができる。
まず、８ＰF≦ｄについては上記同様、変調度が低下しない範囲である。
ｄ≦２２ＰFとするのは、（Ｉ２−Ｉ１）≧Ｉ１という条件による。つまり変調分がＤＣレベル以上という条件である。この条件により、Ｓ／Ｎの点でよりよい再生信号が得られる。
さらにいえば、この２２ＰF以下という厚みは、形成されるマークに対する記録層３の厚み効率が適切となるという意味もある。
図５に、各種厚みの場合に形成されるマークを示したが、厚みｄ＝３０ＰFの場合、記録マークの縦の長さに対して、干渉縞が形成された記録層３が余分に厚くなっていることが見てとれる。つまり、１つの記録層３として厚みが余分であるといえる。一方、厚みｄ＝２０ＰFの場合、さほどの無駄はない。厚みの無駄は、例えば全体で所定の厚みとされるホログラムディスク１における形成可能な記録層数にも関わる。従って、厚みの無駄は少ない方がよい。
この点と、上記の（Ｉ２−Ｉ１）≧Ｉ１という条件を加味すればｄ≦２２ＰFとすることがより適切であるといえる。
【００６８】
以上のように、本実施の形態では、上記範囲で記録層３の厚みを設定することで品質の良い再生信号が得られるようになる。
【００６９】
＜４．第２の実施の形態のホログラムディスク＞
続いて第２の実施の形態のホログラムディスク１について説明する。なお、第２の実施の形態のホログラムディスク１は、その構造は図１と同様であるが、記録されるマークのホログラムピッチが一定になるものである。
【００７０】
上述の第１の実施の形態では、初期化光波長λｆ＝再生光波長λｒであり、初期化状態の干渉縞のピッチλｆ／２Ｎは、再生光波長λｒからみてのλｒ／２Ｎであって。従って、再生時にはマークが形成されていない部分（初期干渉縞のままの部分）ではブラッグマッチ、マーク部分でブラッグミスマッチとなり、その結果、再生光照射時にマーク部分と非マーク部分で異なる再生信号が得られる。
これ以外にも、再生光に対し、マーク部分がブラッグマッチ、非マーク部分がブラッグミスマッチとなるようにしてもよい。このようにするのが第２の実施の形態であり、このために初期化の際の初期化光波長λｆを、再生光波長λｒとは異なる波長とする。そしてマーク部分の干渉縞ピッチＰMが、λｒ／２Ｎとなるようにするものである。
【００７１】
図１１（ａ）は、初期化光波長λｆを、再生光波長λr×０．９１とした場合、λr×０．８３とした場合、λr×０．７７とした場合のそれぞれについて、記録層３の厚みに応じた信号振幅レベルを示している。
縦軸の信号振幅レベルは、図１１（ｂ）に示すようにピークレベルからボトムレベルまでの振幅レベルである。
なお、この第２の実施の形態の場合、非マーク部分でブラッグミスマッチとなるため、ＤＣ光成分はほとんど無い。従って、信号振幅レベルは、変調度とほぼ等価と考えることができる。
図１１（ａ）の横軸の値は、上述した図９（ａ）と同様、記録層３の厚みｄ×λｆ／Ｎの値としている。また、検出系は図１０で説明したものと同様としている。
さらに図１２は、図１１（ａ）に対応して、ピークレベルＩ２、ボトムレベルＩ１を示している。
【００７２】
この図１１（ａ）、図１２の結果から、初期化光波長λｆを、再生光波長λｒとは異なる波長とする場合でも、記録層３の厚みは、範囲Ａ１で示す「４」〜「１５」、つまり８ＰF≦ｄ≦３０ＰFの範囲、さらには「４」〜「１１」、つまり８ＰF≦ｄ≦２２ＰFの範囲であれば、或る程度の変調度が得られ、適切であるといえる。
【００７３】
＜５．第３の実施の形態のホログラムディスク＞
第３の実施の形態のホログラムディスク１を図１３で説明する。
図１３（ａ）は、ホログラムディスク１の初期化前の状態、図１３（ｂ）は初期化後の状態を示している。
この第３の実施の形態のホログラムディスク１は、感光層と非感光層が積層された記録層形成領域１０を有することは、第１，第２の実施の形態と同様であるが、１つの感光層内に、その厚み方向の一部に干渉縞が形成されて成る記録層が、複数形成されている例である。
【００７４】
ホログラムディスク１は図１３（ａ）のように、ディスク基板６上に、非感光層（中間層４）と感光層７が交互に積層された記録層形成領域１０を有する。そして記録再生時にレーザ光が入射される側はカバー層２とされる。
ここでカバー層２は、例えば５０μｍ程度の厚みとされる。
中間層４（非感光層）の厚みは５〜１５μｍ程度とされる。
感光層７（初期化前で記録層未形成）の厚みは例えば３０μｍとされる。
【００７５】
そして、このようなホログラムディスク１では、初期化により、図１３（ｂ）に示すように、各感光層７内に、２つの記録層３が形成される。つまり、各感光層７内では、部分的に干渉縞が形成され、その干渉縞部分が記録層３となる。
例えば感光層７において上方の非感光層（中間層４やカバー層２）と接する部分と、下方の非感光層と接する部分とに、それぞれ干渉縞領域が形成され、記録層３とされる。
図１３（ｃ）は、記録動作によって記録層３内の干渉縞が変形して形成されるマークの例を示しているが、この場合も、記録層３としての干渉縞の膨張・収縮・消失によりマークが形成されるものとなる。
記録層３の厚みｄは、上述の第１の実施の形態と同様、干渉縞のピッチをＰFとしたときに、８ＰF≦ｄ≦３０ＰF、さらに好ましくは８ＰF≦ｄ≦２２ＰFの範囲とされる。
【００７６】
このようなホログラムディスク１では、第１の実施の形態と同様にＳ／Ｎの良い再生信号を得ることができる。
さらに、第１の実施の形態では１つの感光層＝１つの記録層３となったが、この第３の実施の形態では１つの感光層７内に複数の記録層３が形成される。このため、積層時に１つの感光層７の厚みは厚くなるものの、結局、所望の記録層数を得るための積層構造として、積層数を少なくできる。このためディスク製造工程の効率化が可能となる。
また積層数を少なくできることは記録層３と中間層４の界面での不要反射を減らすことができるという利点もある。
【００７７】
なお、この図１３（ｂ）のように感光層７内に部分的に干渉縞領域（＝記録層３）を形成する初期化は、例えば図１４のような初期化装置で実行できる。
【００７８】
レーザ光源４１は、波長λｆ（例えば４０５ｎｍ）の初期化光を出力する。レーザのコヒーレンシーは１０μｍ以下である。
この初期化光は、レンズ４２、空間フィルタ４４、レンズ４３を介してビームスプリッタ４５に達する。ビームスプリッタ４５で分光された一方の光成分は、偏光ビームスプリッタ４６→１／４波長板４７→調整ミラー４８→１／４波長板→偏光ビームスプリッタ４６→レンズ５３という光路をとり、レンズ５３、５４で光径が拡大される。そしてレンズ５４から得られる平面波の平行光がホログラムディスク１の一方の面側から照射される。
【００７９】
またビームスプリッタ４５で分光された他方の光成分は、１／２波長板４９→ミラー５０→ミラー５１という経路をたどり、レンズ５２、５５で光径が拡大される。そしてレンズ５５から得られる平面波の平行光がホログラムディスク１の他方の面側から照射される。
【００８０】
このような構成において、調整ミラー４８は光軸方向に移動可能とされており、調整ミラー４８の位置を変えることで、干渉縞が形成される深さ位置を変えることができる。
従って、図１３（ａ）の各感光層７内での各記録層３の形成位置に合わせて調整ミラー４８を制御しながら、順次、干渉縞形成を行っていくことで、図１３（ｂ）のような本例のホログラムディスク１を製造できる。
【００８１】
なお、この第３の実施の形態のホログラムディスク１は、図７，図８で上述した記録再生装置で情報の記録及び再生が可能である。
【００８２】
以上、実施の形態について説明してきたが、本技術は実施の形態の例に限らず、多様な変形例が考えられる。
記録媒体の層構造は、図１，図１３に限定されない。少なくとも感光層と非感光層が積層された記録層形成領域を有し、感光層内に形成された干渉縞で記録層が形成されている記録媒体であればよい。
また、本技術のホログラムディスク１等の記録媒体は、マーク部分と非マーク部分（初期状態部分）との屈折率の差に応じた光量変化で再生するものとしたが、いわゆるホモダイン検出として記録された情報を再生することも可能である。例えば干渉縞が膨張してマークとなることにより、再生光照射時の反射光に、マーク部分と非マーク部分で位相差が生じる。この位相差を検出することで再生情報を得るようにすることもできる。
【符号の説明】
【００８３】
１  ホログラムディスク、２  カバー層、３  記録層、４  中間層、５  基準面、６  ディスク基板、７  感光層、１０  記録層形成領域、２５  対物レンズ、６０  記録再生装置、６１  制御部、６６  光ピックアップ、８１  記録再生用レーザ
【図１】
2012150340.tif 000003
【図３】
2012150340.tif 000004
【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】
2012150340.tif 000009
【図１１】
2012150340.tif 000010
【図１２】
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【図１４】
2012150340.tif 000012
【図２】
2012150340.tif 000013
【図４】
2012150340.tif 000014
【図５】
2012150340.tif 000015
【図１３】
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