JP2009059413A

JP2009059413A - ホログラフィック記録再生装置及びホログラフィック記録再生方法

Info

Publication number: JP2009059413A
Application number: JP2007225407A
Authority: JP
Inventors: Toshio Ando; 敏男安藤
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2007-08-31
Filing date: 2007-08-31
Publication date: 2009-03-19

Abstract

【課題】反射層を有するホログラフィック記録媒体を位相共役再生するホログラフィック記録再生装置の光学系を簡単化し装置を小型化する。
【解決手段】入射される記録光を用いてホログラフィにより情報を記録するホログラフィック記録層を備えるホログラフィック記録媒体１に情報を記録し、再生するホログラフィック記録再生装置は、第１の光発生部と第２の光発生部と第３の光発生部と回転部を備える。第１の光発生部は記録光の一部として情報を有する第１の光を発生させる。第２の光発生部は第１の光と共に記録光の他の一部として情報をホログラフィック記録層に記録するための第２の光を発生させる。第３の光発生部は、情報をホログラフィック記録層から再生するための第３の光を発生させる。回転部は、情報が記録された位置の中心における記録光が入射する入射面に対する法線Ｌｃを回転軸として、ホログラフィック記録媒体を１８０度回転させる。
【選択図】図４

Description

本発明は、ホログラフィを利用して情報を記録再生するホログラフィック記録再生装置及びホログラフィック記録再生方法に関する。

反射層を備え、反射光を利用して情報が記録再生される反射型のホログラフィック記録媒体は、記録再生のための光学系を媒体の光の入射面側に集めて設けることができるため、記録再生装置の小型化を実現できる。更に、ホログラフィック記録を光ディスクへ応用する際に必要となる、トラッキングサーボやフォーカスサーボに用いるサーボ光の検出を容易とすることができる。
特許文献１（特開２００５−２４３１１６号公報）には、カバーシート（基板）上にホログラフィック記録層と反射膜とが順次積層された反射型のホログラフィック記録媒体が記載されている。
特開２００５−２４３１１６号公報

図１６に、反射型のホログラフィック記録媒体Ｄに記録し、位相共役再生する方法を示す。図１６（Ａ）は、反射型のホログラフィック記録媒体Ｄに情報を記録する方法を示し、図１６（Ｂ）は、反射型のホログラフィック記録媒体Ｄより情報を位相共役再生する方法を示す。図１６（Ａ）に示す記録時は、媒体Ｄの入射面の法線Ｌｎに対して入射角θ_Ｒで記録参照光Ｌ１０を照射し、法線Ｌｎに対して入射角θ_Ｓで記録信号光Ｌ１１を照射する。図１６（Ｂ）に示す再生時は、媒体Ｄの入射面の法線Ｌｎに対して入射角−θ_Ｒで再生参照光Ｌ１２を照射する。再生信号光Ｌ１３は、法線Ｌｎに対して角度θ_Ｓで射出される。
図１６より、記録参照光Ｌ１０と再生参照光Ｌ１２の法線Ｌｎに対する入射角度はθ_Ｒと−θ_Ｒであり、法線Ｌｎに対して対称である。また、再生信号光Ｌ１３は記録信号光Ｌ１１の位相共役光となる。
ホログラフィック記録媒体の再生は、位相共役再生が好ましい。位相共役再生は、レンズ系の収差に代表される光学系に起因する歪の多くが再生時にキャンセルされるため、Ｓ／Ｎが良好で歪の少ないイメージ情報を再生できる有効な再生方法である。

しかしながら、上記したように位相共役再生を行う場合、記録媒体Ｄの法線軸Ｌｎに対する再生参照光Ｌ１２の入射角度は、記録参照光Ｌ１０の入射角度と対称の関係（θ_Ｒと−θ_Ｒ）であることが必要である。従って、記録参照光Ｌ１０用の光学系と再生参照光Ｌ１２用の光学系の入射角度を精度良く制御することが必要となり、これは記録再生装置の複雑化、コスト高に繋がる。また、記録参照光Ｌ１０用の光学系と再生参照光Ｌ１２用の光学系とを備えることは、記録再生装置の小型化を妨げる。

本発明は、反射層を有するホログラフィック記録媒体に、情報を記録し位相共役再生するホログラフィック記録再生装置を、光学系を簡単化でき小型化できるホログラフィック記録再生装置及びホログラフィック記録再生方法を提供する。

上記した課題を解決するために本発明は、次の（ａ）〜（ｅ）を提供するものである。
（ａ）入射される記録光Ｌ１、Ｌ２を用いてホログラフィにより情報を記録するホログラフィック記録層７を備えるホログラフィック記録媒体１に情報を記録し、再生するホログラフィック記録再生方法において、前記ホログラフィック記録層に前記記録光を照射することによって情報を記録する記録ステップと、前記情報が記録された位置の中心における前記記録光の入射する入射面８Ａに対する法線Ｌｃを回転軸として、前記ホログラフィック記録媒体を１８０度回転させる回転ステップと、前記回転ステップにて１８０度回転された前記ホログラフィック記録媒体に光を照射することによって前記記録ステップにて記録された前記情報を再生する再生ステップとを含むことを特徴とするホログラフィック記録再生方法。
（ｂ）前記ホログラフィック記録媒体は前記記録光が前記ホログラフィック記録層から射出する側に設けられ、光によって第１の状態の反射率から前記第１の状態より反射率が高い第２の状態の反射率へと可逆的にあるいは非可逆的に変化する光反射部を備え、前記ホログラフィック記録再生方法は前記記録ステップの前に前記光反射部を前記第１の状態の反射率に設定する第１の反射率設定ステップと、前記再生ステップの前に前記光反射部を前記第２の状態の反射率に設定する第２の反射率設定ステップとを含むことを特徴とする（ａ）記載のホログラフィック記録再生方法。
（ｃ）前記第１の反射率設定ステップは、前記光反射部の反射率を前記第１の状態とするための設定光Ｌ３を用いて前記光反射部の反射率を設定し、前記第２の反射率設定ステップは、前記光反射部の反射率を前記第１の状態から前記第２の状態へと変化させるための設定光Ｌ３を用いて前記光反射部の反射率を設定することを特徴とする（ｂ）記載のホログラフィック記録再生方法。
（ｄ）入射される記録光Ｌ１、Ｌ２を用いてホログラフィにより情報を記録するホログラフィック記録層７を備えるホログラフィック記録媒体１に情報を記録し、再生するホログラフィック記録再生装置１００、２００において、前記記録光の一部として前記情報を有する第１の光Ｌ１を発生させる第１の光発生部３１と、前記第１の光と共に前記記録光の他の一部として前記情報を前記ホログラフィック記録層に記録するための第２の光Ｌ２を発生させる第２の光発生部３２と、前記情報を前記ホログラフィック記録層から再生するための第３の光Ｌ４を発生させる第３の光発生部３４と、前記情報が記録された位置の中心における前記記録光が入射する入射面８Ａに対する法線Ｌｃを回転軸として、前記ホログラフィック記録媒体を１８０度回転させる回転部とを備えることを特徴とするホログラフィック記録再生装置。
（ｅ）前記ホログラフィック記録媒体は前記記録光が前記ホログラフィック記録層から射出する側に設けられ、光によって第１の状態の反射率から前記第１の状態より反射率が高い第２の状態の反射率へと可逆的にあるいは非可逆的に変化する光反射部を備え、前記ホログラフィック記録再生装置は更に前記光反射部を前記第１の状態の反射率に設定する第４の光Ｌ３を発生させる第４の光発生部３３と、前記光反射部の反射率を前記第１の状態から前記第２の状態に設定する第５の光Ｌ３を発生させる第５の光発生部３３とを備えることを特徴とする（ｄ）記載のホログラフィック記録再生装置。

本発明によれば、反射層を有するホログラフィック記録媒体を位相共役再生するホログラフィック記録再生装置の光学系を簡単化し装置を小型化できる。

図１は、本発明の一実施形態であるホログラフィック記録媒体１の断面図を示す図である。図１に示すようにホログラフィック記録媒体１は、基板２上に反射層３と、第１誘電体層４と、２状態変化層５と、第２誘電体層６と、ホログラフィック記録層７と、透明基板８とが順次積層された構成を有する。
後述する記録信号光、記録参照光、再生参照光等は、透明基板８の入射面８Ａ側から入射される。

基板２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もしくはＮｉ系、Ａｇ系、Ａｌ系などの合金からなる金属材料からなる。基板２の形状は、カード状でも円板（ディスク）状でもよい。ディスク状の場合には、記録または再生を制御するためのフォーマット信号が凹凸形状で記録されていることが好ましい。
反射層３は、ＡｌやＡｇまたは、ＡｌもしくはＡｇを主成分とする合金の薄膜や、誘電体が多層に積層された誘電体ミラーなどの材料からなる。

第１誘電体層４、第２誘電体層６の材料としては、無機系の透明材料、例えば、Ｚｎ−Ｓ、Ｓｉ−Ｎ、Ｓｉ−Ｏ、Ａｌ−Ｏ、Ｉｎ−Ｏ、Ｚｎ−Ｏ、Ｓｎ−Ｏ、Ｇａ−Ｎ、Ｂ−Ｎ、Ａｌ−Ｎ、及びこれらの混合物、例えば、ＺｎＳ−ＳｉＯ_２、Ｉｎ_２Ｏ_３−ＳｎＯ_２、Ｉｎ_２Ｏ_３−ＺｎＯなどが好ましい。あるいは、有機系透明樹脂、例えばポリオレフィン系樹脂、石油樹脂などを用いることもできる。
誘電体層４、６の層数は、光学特性、記録再生特性、耐環境特性等を向上させるよう適宜設定すればよい。所望の特性を示すように、上記した材料のなかから異なる材料を用いて各層を形成し、組み合わせればよい。

２状態変化層５は、所定の波長を有する光もしくは熱に対して光学定数（屈折率ｎと消衰係数ｋ）が２つの値を取り得て、光学定数が光もしくは熱によって可逆的にあるいは非可逆的に変化する材料により形成されている。
２状態変化層５の材料は、光学定数が照射光量や温度変化によって変化する相変化材料と無機材料と有機色素材料のいずれかである。これらの材料のうち光に対して、図１に示す反射層３から第２誘電体層６までの層を含む光反射部の反射率が低い状態においては５％以下の反射率を有し、高い状態においては少なくとも１０％以上の反射率を有する材料が好ましい。相変化材料は、光学定数が熱により可逆的に変化可能であり、無機材料あるいは有機色素材料は光学定数が熱により非可逆で変化する。

２状態変化層５に相変化材料を用いる場合には、アモルファス状態と結晶状態とで異なる光学定数（２状態）を有し、結晶状態の際の光反射部の反射率がアモルファス状態の際の光反射部の反射率より高い相変化材料が好ましい。例えば、Ｓｅ、Ｔｅ等のカルコゲン元素を含む化合物であるＳｂ−Ｔｅ、Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅ、Ａｇ−Ｉｎ−Ｓｂ−Ｔｅ等、またはこれら化合物をベースに他の添加元素を含有させた材料、Ｔｅ−Ｏ−Ｐｄに代表されるＴｅを含有する酸化物等である。カルコゲン元素を含む化合物を用いると、２状態変化層５がアモルファス状態の光反射部の反射率は５％以下であり、２状態変化層５が結晶状態の光反射部の反射率が２０％以上であり、反射率の差が大きく好ましい。
また相変化材料は、組成によって共晶系と化合物系とに結晶状態における構造上分類されるが、いずれも使用することができる。

２状態変化層５に非可逆で光学定数が変化する無機材料を用いる場合には、無機材料として、Ａｇ−Ｏ等の酸化物材料、Ｓｉ−Ｃｕ合金、Ｇｅ−Ｂｉ−Ｎ等が用いられる。
Ａｇ−Ｏ等の酸化物材料が用いられる場合には、光の照射により物理的な変形を生じることによって光反射部を高反射率状態とすることができる。Ｓｉ−Ｃｕ合金が用いられる場合は、Ｓｉ層とＣｕ合金層とを積層させたものを用いて光反射部を低反射率状態とし、光の照射によってＳｉ層とＣｕ合金層とをＳｉ−Ｃｕ合金化することで光反射部を高反射率状態とすることができる。Ｇｅ−Ｂｉ−Ｎが用いられる場合は、Ｂｉ−ＮとＧｅ−Ｎとを混在させた状態で光反射部を低反射率状態とし、光の照射によってＮ（窒素）を分解し、窒素ガスの微細な空隙が分散することで光反射部を高反射率状態とすることができる。

２状態変化層５に非可逆で光学定数が変化する有機色素材料を用いる場合には、有機色素材料として、光の照射により屈折率が変化するシアニン色素、フタロシアニン色素、アゾ色素等が用いられる。

相変化材料を用いて２状態変化層５を形成した場合、相変化材料のアモルファス状態と結晶状態における光反射部の反射率の差がより大きくなるよう、第１誘電体層４、２状態変化層５及び第２誘電体層６の各材料及び各膜厚を適宜設定することが好ましい。アモルファス状態と結晶状態とにおいて異なる２状態変化層５の屈折率ｎと消衰係数ｋと、各誘電体層に用いた材料の屈折率ｎと消衰係数ｋとが相互作用し、２状態変化層５がアモルファス状態と結晶状態とである際の光反射部の反射率の差が大きくなるような材料を及び膜厚をそれぞれ選択する。
有機色素材料を用いて２状態変化層５を形成した場合、第１誘電体層４を設けない媒体構成としてもよい。その際にも、光反射部の反射率が低い状態と高い状態との反射率の差が大きくなるように、第２誘電体層６と２状態変化層５の各材料の屈折率と各膜厚とを調整すればよい。

ホログラフィック記録層７は、後述する記録信号光と記録参照光とが互いに弱め合う部分と強め合う部分とで屈折率、反射率、吸収率等の光学定数が変調される材料を用いて形成する。例えば、フォトポリマー、カルコゲナイト化合物、色素、色素を添加したサーモプラスチック、フォトリフラクティブ結晶等の材料である。
なお、ホログラフィック記録層７は、書き換え可能なタイプと、１回のみ書き込み可能なライトワンスのタイプに大別される。

書き換え可能なホログラフィック記録層７を用いる場合には、２状態変化層５として光学定数が可逆的に変化する反射率可変層を用いることが、書き換え可能なホログラフィック記録媒体を実現するのに好ましい。
一方、ライトワンスのホログラフィック記録層７を用いる場合には、２状態変化層５は、光学定数が低い状態と高い状態との間で可逆的に変化する反射率可変層、もしくは、光学定数が低い状態から高い状態へと非可逆で変化する反射率可変層のいずれを使用することも可能である。

ここで、ホログラフィック記録層７が、基板としての機能を兼ね備えるに十分な厚みと強度を有するもの、例えば、既述した材料のうちフォトポリマーや色素添加のサーモプラスチック、フォトリフラクティブ結晶等であれば、ホログラフィック記録媒体１の構成を基板２を備えない構成としてもよい。この場合、ホログラフィック記録層７上に上記したような第１誘電体層４、第２誘電体層６、２状態変化層５及び反射層３等を適宜形成すればよい。

以上のように構成されたホログラフィック記録媒体１に対して情報を記録する方法について説明する。
図２は、ホログラフィック記録媒体１への記録方法を模式的に示す図である。図２に示すように、ホログラフィック記録媒体１に対して透明基板８側から、第１の光発生部３１より発生させられた記録信号光Ｌ１と、第２の光発生部３２より発生させられた記録参照光Ｌ２を同時に照射する。
記録信号光Ｌ１は、情報が変調信号により変調された光であり、ホログラフィック記録媒体１に対して入射角θ_Ｓで照射される。記録参照光Ｌ２は、記録信号光Ｌ１と共に情報をホログラフィック記録層７に記録するための光であり、入射角θ_Ｒで照射される。
入射角θ_Ｓとθ_Ｒは、ホログラフィック記録媒体１における光の入射面８Ａの法線Ｌｎからの傾斜角度であり、これらは同じでも異なっていてもよい。記録信号光Ｌ１と記録参照光Ｌ２とは、ホログラフィック記録層７に情報を後述する干渉縞７１を形成して記録するための記録光である。なお、記録信号光Ｌ１、記録参照光Ｌ２及び後述する再生参照光Ｌ４は、反射層３と第１誘電体層４と２状態変化層５と第２誘電体層６とのそれぞれで、反射され透過されるが、図示は省略した。
このように照射した記録信号光Ｌ１と記録参照光Ｌ２とをホログラフィック記録層７において干渉させ、ホログラフィック記録層７中に干渉縞７１を生じさせて情報を記録する。干渉縞７１は、記録信号光Ｌ１の中心と記録参照光Ｌ２の中心との交点を中心に形成される。本実施形態では記録信号光Ｌ１と記録参照光Ｌ２とは、４０５ｎｍ、５１４．５ｎｍあるいは５３２ｎｍいずれかの波長を有するレーザ光を用いる。

ホログラフィック記録層７に情報を記録する際、光反射部が記録信号光Ｌ１及び記録参照光Ｌ２に対して反射率の低い状態となるよう２状態変化層５の光学定数を設定している。光反射部の反射率は、ホログラフィック記録媒体１の出荷段階で予め低い状態に設定してもよいし、記録の前に光反射部の反射率を低い状態に設定してもよい。
これは、光反射部で反射された記録信号光Ｌ１と記録参照光Ｌ２とが再度ホログラフィック記録層７に入射して不必要な干渉縞７１を形成することを防止し、かつ反射された光によるホログラフィック記録層７の不必要な露光を低下させるためである。このようにすることで、ホログラフィック記録層７において同じ箇所に繰り返し記録（多重記録）できる回数（記録多重度）の低下を防ぐことができる。

ここで、光反射部の反射率の設定を、記録信号光Ｌ１及び記録参照光Ｌ２に対して反射率が低い状態から、後述する再生参照光Ｌ４に対して反射率が高い状態へと変化（移行）させる反射率設定工程について説明する。ホログラフィック記録層７から情報を再生する際、光反射部の反射率が再生参照光Ｌ４に対して高い状態に設定されていると良好な再生が行える。２状態変化層５に相変化材料を用いた場合、既述したようにアモルファス状態が反射率の低い状態であり、結晶状態が反射率の高い状態である。
光反射部の反射率状態の設定を低い状態から高い状態へと変更するには、ホログラフィック記録層７に記録を終えた後、図２に示すように透明基板８側から２状態変化層５の材料に適した条件のレーザ光（設定光）Ｌ３を所望の領域に照射して行う。設定光Ｌ３は第３の光発生部３３より発生させる。上記したように、本実施形態で２状態変化層５に用いた材料はいずれも、熱を加えられ温度が上昇することで反射率が変化する。２状態変化層５に相変化材料を用いた場合には、結晶化温度以上に昇温するよう設定光Ｌ３を照射した後冷却し、反射率の状態を移行させる。なお、既述した光反射部の反射率を低い状態へと設定変更する場合も、設定光Ｌ３を用いて変更すればよい。

設定光Ｌ３は、２状態変化層５に用いる材料にあわせて以下の（１）〜（４）に示す条件を適宜組み合わせて照射すればよい。（１）波長：３００ｎｍ〜１５００ｎｍ、パワー：２００ｍＷ〜２０００ｍＷ。（２）レーザ光Ｌ３のビームスポット径：０．３μｍ〜１００μｍ。（３）ホログラフィック記録媒体１に対する相対速度（走査速度）：３ｍ／秒〜５０ｍ／秒。（４）トラック送りピッチ：３μｍ〜５０μｍ。
ホログラフィック記録媒体１がディスク形状である場合には、ホログラフィック記録媒体１を載置部Ｔに載置して（３）の条件を満たすように回転させながら、設定光Ｌ３の照射を行う。

上記したように、設定光３を照射し、光反射部の反射率を低い状態から高い状態へ変化させる設定工程は、情報を記録する記録工程と情報を再生する再生工程との間に行えばよい。
あるいは、ホログラフィック記録層７に干渉縞７１を形成する際に、記録信号光Ｌ１あるいは記録参照光Ｌ２を２状態変化層５に達するまで照射し、設定工程を同時に行っても良い。すなわち記録信号光Ｌ１もしくは記録参照光Ｌ２を２状態変化層５に集光させ、ホログラフィック記録層７に記録すると同時に、２状態変化層５の光学定数を変化させ、光反射部の反射率を高い状態にする。

２状態変化層５の材料のうち、カルコゲン元素を含む相変化材料は、温度が上昇した後の冷却過程で結晶化する。従ってカルコゲン元素を含む相変化材料を用いると、ホログラフィック記録層７への記録が完了し２状態変化層５が結晶化するまで時間があるため、記録の最中に反射率が変化することがなく、良好に記録でき好ましい。
ホログラフィック記録層７をフォトポリマーで形成した場合、記録後にモノマーの重合を完結させるためにホログラフィック記録層７を全面にわたって定着露光する必要がある。この場合に２状態変化層５を相変化材料で形成すると、上記した設定工程も必要となる。ここで、設定工程に用いる光の波長をホログラフィック記録層７におけるモノマーが感光する波長に一致させれば、２状態変化層５を結晶状態に変化させる処理とモノマーの定着露光とを同時に行うことができ、記録再生装置を簡略化できる。

図３にホログラフィック記録媒体１の再生方法を模式的に示す。まず初めに、ホログラフィック記録媒体１を干渉縞７１の中心（記録中心）おける入射面８Ａに対する法線Ｌｃ（図４参照）を軸として１８０度、回転させる。
図４に、本実施形態の記録媒体の回転方法を示す。図４では、ホログラフィック記録媒体１の干渉縞７１の部分を拡大して示した。記録時に形成された干渉縞７１の中心における入射面８Ａに対する法線Ｌｃを回転軸として、再生に際してホログラフィック記録媒体１を１８０度回転させる。干渉縞７１が形成された際の記録媒体１の回転角をφとし、再生時には記録媒体１の回転角がφ＋１８０°となるよう、法線Ｌｃを回転軸として記録媒体１を回転させる。

ホログラフィック記録媒体１の回転は、ＸＹステージ上にホログラフィック記録媒体１を載置した載置部Ｔ（図３参照）を載せて、記録中心における入射面８Ａに対する法線Ｌｃを軸として行う。載置部Ｔは、回転ステージ等であり、ＸＹステージと載置部Ｔとを記録媒体の回転部とする。回転はあるいは、ホログラフィック記録媒体１の基板２に位置情報を形成し、位置情報に基づいてホログラフィック記録媒体１を回転させてもよいし、ホログラフィック記録媒体１の記録層７に位置情報を記録し、位置情報に基づいてホログラフィック記録媒体１を回転させてもよい。
図３に戻り、続いて再生参照光Ｌ４を、図２に示した記録参照光Ｌ２の入射角θ_Ｒと法線Ｌｎに対して同じ角度θ_Ｒ（方向）からホログラフィック記録層７に対して照射する。再生参照光Ｌ４は、第４の光発生部３４より発生させる。
この場合、光反射部で反射された再生参照光Ｌ４は、位相共役参照光Ｌ６となる。再生参照光Ｌ４（位相共役参照光Ｌ６）はホログラフィック記録層７で回折され、再生光Ｌ５は法線Ｌｎに対して角度−θ_Ｓの方向に射出される。

ホログラフィック記録媒体１を１８０度回転させることで、図３に示すように干渉縞７１の入射面８Ａに対する傾斜角度が図２に示す記録時のものと反転する。そのため、再生参照光Ｌ４を記録参照光Ｌ２と同じ入射角度θ_Ｒで照射しても位相共役再生を行うことができる。従来の位相共役再生の方法を示す図１６（Ｂ）のように、ホログラフィック記録媒体Ｄを回転させずに干渉縞に対して入射角度−θ_Ｒで再生参照光Ｌ１２を照射する場合と、図３に示す干渉縞７１の入射面８Ａに対する傾斜角度と再生参照光Ｌ４との関係が同じになるためである。

光反射部で反射された光が位相共役参照光Ｌ６となるような角度で再生参照光Ｌ４をホログラフィック記録層７に対して入射させると、図３に示すように再生光Ｌ５は角度−θ_Ｓで射出される。これは、図２に示す記録信号光Ｌ１の入射角θ_Ｓと法線Ｌｎに対して対称の角度である。
本実施形態のように、ホログラフィック記録媒体１から情報を再生する際に、記録中心おける入射面８Ａに対する法線Ｌｃを軸として記録媒体１を１８０度回転させることで、位相共役再生を簡単に行うことができる。本実施形態の記録再生方法であれば、記録時と再生時とで光学系を共有でき、記録再生装置を小型化できる。更に記録光学系、例えば集光レンズに収差があっても大部分が再生時に打ち消され、画像歪み、ノイズの少ない再生画像が得られ、Ｓ／Ｎ（信号／ノイズ）の良好な再生ができる。

＜第１実施形態＞
図５及び図６は、本発明の一実施形態である記録再生方法を実現するためのホログラフィック記録再生装置の第１実施形態を示すブロック図である。図５は記録における光路、図６は再生における光路を示したものである。
第１実施形態のホログラフィック記録再生装置１００を構成する各部及びホログラフィック記録媒体１に情報を記録するときの光路を、図５を用いて説明する。
光源５０は、半導体レーザ、ＹＡＧレーザ等の固体レーザ、ＡｒイオンレーザやＨｅ−Ｎｅレーザ等のガスレーザのいずれかである。コリメータ５１は光源５０から射出された光を拡大し、平行光を射出する。コリメータ５１は、２枚以上の焦点距離の異なるレンズを備える。コリメータ５１は更に、レンズ間の焦点位置にピンホールを有する部材を設け、空間フィルタの構成としてもよい。
λ／２板５２は、コリメータ５１から射出された光の偏光面を回転させ、記録信号光Ｌ１と記録参照光Ｌ２の光パワーの比率を調整する。ただし、記録信号光Ｌ１と記録参照光Ｌ２との光パワーが所望の比率となるように予め光源５０の偏光面を設定しておけば、λ／２板５２を省略してもよい。

偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）５３は、入射した光をＰ偏光とＳ偏光とに分離する。ＰＢＳ５３に入射した光のうち、ＰＢＳ５３で９０度反射された光はＳ偏光として射出され、空間光変調器（ＳＬＭ）５４に入射する。Ｓ偏光は記録信号光Ｌ１として用いられる。記録信号光Ｌ１を二点鎖線で示す。
一方、ＰＢＳ５３を透過する光はＰ偏光として射出され、記録参照光Ｌ２または後述する再生参照光Ｌ４として入射角制御部５６に入射する。記録参照光Ｌ２を破線で示す。

ＳＬＭ５４は、記録する情報に応じて駆動電圧がかけられ、入力された光を変調する。ＳＬＭ５４で変調された光は、記録する情報に応じた２次元の明暗ドットから成る画像の情報を有する記録信号光Ｌ１となる。ＳＬＭ５４は、透過型または反射型の液晶を用いた液晶型や、マイクロミラーを用いたマイクロミラー型があり、光を透過または反射させる。
液晶型のＳＬＭ５４を用いた場合、光の偏光面を９０度回転させる作用があるため記録信号光Ｌ１は記録参照光Ｌ２と同一のＰ偏光となり、ホログラフィック記録を行うのに都合が良い。マイクロミラー型のＳＬＭ５４を用いた場合、光を反射しても光の偏光面は変化しないので、記録信号光Ｌ１もしくは記録参照光Ｌ２の光路中にλ／２板を挿入するなどして、記録信号光Ｌ１と記録参照光Ｌ２の偏光面を一致させる必要がある。

ＳＬＭ５４に入射して反射された光（記録信号光Ｌ１）は、再びＰＢＳ５３に入射したのちレンズ５５に入射する。レンズ５５は、ＳＬＭ５４から射出された記録信号光Ｌ１を、ホログラフィック記録媒体１の記録層７で集光させる。記録信号光Ｌ１はホログラフィック記録媒体１の入射面８Ａの法線Ｌｎ（以下、記録媒体１の法線Ｌｎともいう）に対してθ_Ｓの角度で入射する。

入射角制御部５６はミラー５６１を備え、回転駆動及びリニア駆動を組み合わせて図５に示すようにミラー５６１を駆動させることで、記録媒体１に入射する記録参照光Ｌ２及び後述する再生参照光Ｌ４の入射角を変化させる。記録参照光Ｌ２（再生参照光Ｌ４）は、ミラー５６１で反射され、ホログラフィック記録媒体１の法線Ｌｎに対してθ_Ｒの角度で入射する。
入射角制御部５６は、ホログラフィック記録媒体１の記録方法として記録参照光Ｌ２の入射角度を順次変化させる角度多重方式を用いる場合に好ましい。他には、図示しない回転ミラー（ガルバノミラー）とリレーレンズを組み合わせて動作させることで、入射角を変化させてもよい。また例えば、他の記録方法である記録参照光Ｌ２の位相を変化させる位相相関多重を用いる場合は、入射角制御部５６の代わりに位相変調素子や拡散板などを設けて、記録参照光Ｌ２を位相変調させればよい。

なお、図２に示した第１の光発生部３１は、光源５０、ＰＢＳ５３、ＳＬＭ５４及びレンズ５５を備える。第２の光発生部３２は、光源５０、ＰＢＳ５３、入射角制御部５６を備える。

続いて、ホログラフィック記録媒体１より情報を再生するときの光路について、図６を使って説明する。初めに図４に示すように、ホログラフィック記録媒体１を記録中心における入射面８Ａに対する法線Ｌｃを回転軸として、１８０度回転させる。回転は、図示していないが、既述した回転機構を設ければよい。
光源５０から射出された光は、コリメータ５１、λ／２板５２を経てＰＢＳ５３へ入射する。ＰＢＳ５３へ入射し、ＰＢＳ５３で反射されずに直進した光（Ｐ偏光）は、入射角制御部５６のミラー５６１で反射され、ホログラフィック記録媒体１に集光する。これが再生参照光Ｌ４である。再生参照光Ｌ４を破線で示す。
再生参照光Ｌ４はホログラフィック記録媒体１の法線Ｌｎに対してθ_Ｒの角度で入射する。第４の光発生部３４は第２の光発生部３２と同様に、光源５０、ＰＢＳ５３、入射角制御部５６を備える。なお、λ／２板５２は再生時には必要に応じて外してもよい。

ホログラフィック記録媒体１の光反射部で反射され、ホログラフィック記録層７で回折された再生参照光Ｌ４は、再生光Ｌ５として射出される。再生光Ｌ５を二点鎖線で示す。再生光Ｌ５は、法線Ｌｎに対して角度−θ_Ｓの方向に射出される。
レンズ５７は、再生光Ｌ５をイメージセンサ５８上で結像させる。
イメージセンサ５８は入力された光を電気信号に変換し、出力された電気信号が再生画像となる。イメージセンサ５８は、電荷結合素子（ＣＣＤ）あるいはＣＭＯＳを用いる。
ここで、記録信号光Ｌ１と再生光Ｌ５の光軸は、図５、図６に示すように、記録媒体１の入射面８Ａの法線Ｌｎに対して対称にθ_Ｓだけ傾いた位置関係とする。

レンズ５５とレンズ５７とに同じ仕様のレンズを用いる場合は、記録媒体１からレンズ５５までの距離と記録媒体１からレンズ５７までの距離、及びＳＬＭ５４からレンズ５５までの距離とイメージセンサ５８からレンズ５７までの距離とを等しくすることで、イメージセンサ５８上に再生画像が結像される。
レンズ５５とレンズ５７とが異なる仕様のレンズである場合は、仕様に応じてイメージセンサ５８上に再生画像が結像される条件になるように配置位置を選ぶ。
また、記録信号光Ｌ１が記録媒体１の入射面８Ａに対して垂直入射、つまり、θ_Ｓ＝０で入射する場合は、レンズ５５とレンズ５７とを１つのレンズで共用させることができる。
また必要に応じて、ＳＬＭ５４とレンズ５５の間、及びイメージセンサ５８とレンズ５７の間にリレーレンズを挿入しても良い。この場合も、θ_S＝０とすると、レンズ５５とレンズ５７とリレーレンズを含めた光学系を記録と再生とで共用させることができる。これは光学系を簡素化するとともに、光学系に収差などの歪があっても、記録と再生とでキャンセルされ、画像歪の少ない再生画像が得られて好ましい。

第１実施形態の記録再生装置１００を用いると、記録参照光Ｌ２と再生参照光Ｌ４を共通の機構、光学系で照射できるため、記録再生装置が小型化できる。また、反射層を有するホログラフィック記録媒体１に対して、位相共役再生が簡単に行え、歪の少ない再生画像を得られる。更に、記録信号光Ｌ１の法線Ｌｎに対する入射角度θ_Ｓを０度（垂直入射）とすると、再生光Ｌ５の射出角も０度と記録信号光Ｌ１の入射角と同じ角度となり、光学系を共有できるため記録再生装置を小型化できる。

次に、本実施形態の記録再生方法でホログラフィック記録媒体１及び比較用のホログラフィック記録媒体１１に情報を記録し、再生した情報について検討した。
ホログラフィック記録媒体１は以下の構成で作成した。硼珪酸ガラスを用いた厚さ０．６ｍｍの基板２上に、反射層３をＡｇを用いて厚み２００ｎｍで形成した。反射層３上に、第１誘電体層４をＺｎＳ−ＳｉＯ_２を用いて厚み７．５ｎｍ、２状態変化層５をＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅを用いて厚み１５ｎｍ、第２誘電体層６をＺｎＳ−ＳｉＯ_２を用いて厚み５０ｎｍとしてこの順に形成した。続けて第２誘電体層６上に、ホログラフィック記録層７をフォトポリマーを用いて厚さ０．８ｍｍ、透明基板８を硼珪酸ガラスを用いて厚さ０．４ｍｍとしてこの順に積層して、ホログラフィック記録媒体１とした。

比較用のホログラフィック記録媒体１１は、２状態変化層５の代わりにＡｌを用いたＡｌ層を１５ｎｍの厚みで形成した。その他の層構成は、上記したホログラフィック記録媒体１の層構成と同じとした。
ホログラフィック記録媒体１の２状態変化層５は、アモルファス状態であり、光反射部は記録信号光Ｌ１及び記録参照光Ｌ２に対して反射率が４％と低い状態である。ホログラフィック記録媒体１１のＡｌ層は、記録信号光Ｌ１及び記録参照光Ｌ２に対して反射率が８７％である。

ホログラフィック記録媒体１及びホログラフィック記録媒体１１への記録は、以下のように行った。記録及び後述する再生は、第１実施形態の記録再生装置１００を用いて行った。
記録信号光Ｌ１の法線Ｌｎに対する入射角θ_Ｓを０度（垂直入射）とし、記録参照光Ｌ２の法線Ｌｎに対する入射角θ_Ｒを４６．３度から６０．３度までの範囲で０．５度ずつ変化させホログラフィック記録層７に照射した。２−４変調した１ページデータ当たり１２２．５キロビットの記録信号を、入射角θ_Ｒを変化させることで２９多重記録した。記録した画像を図７に示す。
ここで形成された干渉縞７１の中心における入射面８Ａに対する法線Ｌｃを、ホログラフィック記録媒体１及びホログラフィック記録媒体１１の回転軸とする。記録を開始した位置での記録媒体１、１１の回転角をφ＝０°とし、φ＝０°からφ＝１７０°まで１０度毎に回転軸を中心にホログラフィック記録媒体１及びホログラフィック記録媒体１１を回転させる。このように回転させながら、各回転角φにおいて上記した２９多重記録を行った。従って各記録媒体１、１１には、２９×１７＝５２２の多重記録が行われた。

次に、上記したホログラフィック記録媒体１及びホログラフィック記録媒体１１を再生する。再生に際して、ホログラフィック記録媒体１の２状態変化層５に対して設定光Ｌ３を照射し、光反射部を再生参照光Ｌ４に対して反射率の高い状態に設定する。ここではＧｅ−Ｓｂ−Ｔｅを結晶化することで、２７％の反射率を有する高い反射率状態とした。
ホログラフィック記録媒体１及び１１を、回転角φ＝１８０°（０°＋１８０°）に回転させ、再生参照光Ｌ４を法線Ｌｎに対して入射角θ_Ｒから照射した。２状態変化層５で反射された再生参照光Ｌ４は、図３に示したように位相共役参照光Ｌ６となる。更に、再生参照光Ｌ４の入射角θ_Ｒを４６度から６１度まで連続的に変化させた。
このときに射出される再生光Ｌ５の強度を測定して回折効率を求めた。回折効率は、再生参照光Ｌ４の強度と再生光Ｌ５の強度の比（Ｌ５／Ｌ４）であり、それぞれの光の強度は光パワーメーターを用いて測定した。同様に、回転角φ＝１９０°からφ＝３５０°まで１０度毎にホログラフィック記録媒体１及びホログラフィック記録媒体１１を回転させ、同様に各回転角φにおける光の強度を測定して回折効率を求めた。

図８及び図９に各記録媒体１，１１における回折効率の一部を示す。図８はホログラフィック記録媒体１、図９はホログラフィック記録媒体１１の回折効率である。いずれの図も、回転角φ＝２００°、２４０°、３４０°におけるデータを示す。記録媒体１，１１共にそれぞれの回転角φで、再生参照光Ｌ４の入射角θ_Ｒが４６．３度から６０．３度までの範囲において２９個のピークを有する。これより、記録した情報が全て再生できたことが分かる。
図８に示す２状態可変層５を用いた本実施形態のホログラフィック記録媒体１の場合は、各入射角θ_Ｒにおける波形のピークレベルが全ての回転角φで均一であり、ノイズレベルが低い。更に、単一でシャープな波形であり、良好な再生光Ｌ５が得られた。一方、図９に示すＡｌ反射層を用いたホログラフィック記録媒体１１の場合は、各入射角θ_Ｒにおける波形のピークレベルが全ての回転角φで一様でなく、各波形の形状も複数のピークを有するなど複雑である。

次に、各記録媒体１，１１のＳ／Ｎについて以下のように調べた。再生光Ｌ５により再生された画像における各記録ビットに対応した位置の信号強度を、２５６階調の信号レベルに振り分けた。振り分けた記録ビットを更に、“０”か“１”かで振り分けてそれぞれのヒストグラムを作成した。このときの“０”の平均値及び分散をそれぞれμ_０、σ_０ ^２とし、“１”の平均値及び分散をそれぞれμ_１、σ_１ ^２とするとき、再生光のＳ／Ｎは下記（１）式で表される。（１）式に示すように、再生光のＳ／Ｎは、“０”と“１”の分布の山が離れているほど、また分布のバラツキが少ないほど低ノイズであることを示す。
Ｓ／Ｎ＝（μ_１−μ_０）／（σ_１ ^２＋σ_０ ^２）^１／２…（１）

図１０は本実施形態のホログラフィック記録媒体１及び比較用ホログラフィック記録媒体１１を再生した各画像を示し、図１０（Ａ）は、２状態変化層５を有する本実施形態のホログラフィック記録媒体１において、５２２多重された記録情報のうち３９２多重目の情報を再生した画像であり、Ｓ／Ｎは３．８である。図１０（Ｂ）は、２状態変化層５の代わりにＡｌ層を用いた比較用ホログラフィック記録媒体１１において、３８５多重目の情報を再生した画像であり、Ｓ／Ｎは１．７である。図１０より、２状態変化層５を用いた方がＡｌ層を用いた場合よりも、図７に示す記録した画像により近い再生画像であることが分かる。これより、ホログラフィック記録媒体１はホログラフィック記録媒体１１の多重度よりも多重度が大きくても、０を示す暗部と１を示す明部とが明瞭な画像が得られ、低ノイズである。更にＳ／Ｎも良好である。
なお、２状態変化層５に無機材料や有機色素材料を用いた場合も、上記した相変化材料を用いたホログラフィック記録媒体１と同様に良好な記録再生が行える。

本実施形態の記録再生方法において、ホログラフィック記録層７への記録の際には、２状態変化層５の光学定数を光あるいは熱によって変化させることで、光反射部の所定の波長を有する光に対する反射率を低く設定しているので、光反射部から反射されてホログラフィック記録層７に再入射して不必要な干渉縞７１の生成による不必要な回折格子の形成を防止でき、そのため多重記録度を大きくできる。更に、ホログラフィック記録層７に入射する記録信号光Ｌ１と記録参照光Ｌ２との干渉だけによる情報としての干渉縞７１を形成できるため、良好な記録を行うことができる。
また、上記したような干渉縞７１がホログラフィック記録層７に記録されているため、再生参照光Ｌ４を用いたホログラフィック記録層７の再生の際に、良好なＳ／Ｎを得ることができる。なお、本実施形態では反射層３、第１誘電体層４、２状態変化層５、第２誘電体層６を含む光反射部を有する記録媒体１を用いたが、光反射部は再生参照光Ｌ４等の入射した光を反射するものであればよく、その構成を限定するものではない。

＜第２実施形態＞
図１１及び図１２は、本発明の一実施形態である記録再生方法を実現するためのホログラフィック記録再生装置の第２実施形態を示すブロック図である。図１１は記録における光路、図１２は再生における光路を示したものである。第２実施形態のホログラフィック記録再生装置２００を構成する各部及びホログラフィック記録媒体１に情報を記録するときの光路を、図１１を用いて説明する、なお、第１実施形態のホログラフィック記録再生装置１００を構成する各部と同じものについては、詳細に説明しない。
光源６０は、光源５０と同様である。光源６０から射出された光は、レンズ６１に入射する。レンズ６２は、光軸方向に移動するレンズ保持部６２１に装着され、レンズ６１から射出された光を受け取る。レンズ駆動部６２２は、レンズ保持部６２１を光軸方向に駆動し、レンズ６２から射出される光の平行度を調整する。
λ／２板６３は、λ／２板５２と同様である。レンズ６２から射出された光の偏光面を回転させ、記録信号光Ｌ１と記録参照光Ｌ２との光パワーの比率を所望の比率となるよう調整する。なお、λ／２板６３は再生時には必要に応じて外してもよい。

偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）６４は、ＰＢＳ５３と同様に入射した光をＰ偏光とＳ偏光とに分離する。ＰＢＳ６４に入射した光のうち、ＰＢＳ６４で９０度反射された光はＳ偏光として射出され、空間光変調器（ＳＬＭ）６５に入射する。Ｓ偏光は記録信号光Ｌ１として用いられる。記録信号光Ｌ１を二点鎖線で示す。
ＳＬＭ６５に入射して反射された光（記録信号光Ｌ１）は、再びＰＢＳ６４に入射したのちレンズ６７に入射する。レンズ６７は、ＳＬＭ６５から射出された記録信号光Ｌ１を、ホログラフィック記録媒体１の記録層７で集光させる。記録信号光Ｌ１はホログラフィック記録媒体１の法線Ｌｎに対してθ_Ｓの角度で入射する。

一方、ＰＢＳ６４を直進する光はＰ偏光として射出され、記録参照光Ｌ２または後述する再生参照光Ｌ４として用いられる。ＰＢＳ６４から射出された記録参照光Ｌ２（再生参照光Ｌ４）は、ミラー６６を介してホログラフィック記録媒体１へと向かう。記録参照光Ｌ２を破線で示す。ミラー６６で反射された記録参照光Ｌ２は、ホログラフィック記録媒体１の法線Ｌｎに対してθ_Ｒの角度で入射する。ホログラフィック記録媒体１に多重記録する際には、既述したように記録を開始した位置での干渉縞７１の中心における入射面８Ａに対する法線Ｌｃを記録媒体１の回転軸とし、記録を開始した位置での回転角をφ＝０°として記録媒体１を回転させればよい。
第２実施形態の記録再生装置２００では、固定のミラー６６を用いたが、記録再生装置１００で用いた入射角制御部５６としてもよい。この場合、後述する平行度検出部７０と入射角制御部５６のミラー５６１の動きとを対応させればよい。

ＳＬＭ６５は、ＳＬＭ５４と同様、液晶型やマイクロミラー型がある。ＳＬＭ６５を透過または反射した光は明暗ドットから成る記録信号光Ｌ１となる。液晶型のＳＬＭ６５を用いた場合、記録信号光Ｌ１は記録参照光Ｌ２と同一のＰ偏光となり、ホログラフィック記録を行うのに都合が良い。マイクロミラー型のＳＬＭ６５を用いた場合、記録信号光Ｌ１もしくは記録参照光Ｌ２の光路中にλ／２板を挿入するなどして、記録信号光Ｌ１と記録参照光Ｌ２の偏光面を一致させる必要がある。

なお、図２に示した第１の光発生部３１は、光源６０、レンズ６１、レンズ６２、レンズ保持部６２１、レンズ駆動部６２２、ＰＢＳ６４、ＳＬＭ６５及びレンズ６７を備える。第２の光発生部３２は、光源６０、レンズ６１、レンズ６２、レンズ保持部６２１、レンズ駆動部６２２、ＰＢＳ６４及びミラー６６を備える。

次に、ホログラフィック記録媒体１より情報を再生するときの光路について、図１２を使って説明する。初めに図４に示すように、ホログラフィック記録媒体１を記録中心における入射面８Ａに対する法線Ｌｃを回転軸として、１８０度回転させる。回転は、図示していないが、既述した回転機構を設ければよい。
光源６０から射出された光は、レンズ６１、レンズ６２及びλ／２板６３を経てＰＢＳ６４へ入射する。ＰＢＳ６４へ入射し、ＰＢＳ６４で反射されずに直進した光は、ミラー６６で反射され、ホログラフィック記録媒体１に集光する。これが再生参照光Ｌ４である。再生参照光Ｌ４を破線で示す。再生参照光Ｌ４はホログラフィック記録媒体１の法線Ｌｎに対してθ_Ｒの角度で入射する。第４の光発生部３４は第２の光発生部３２と同様に、光源６０、レンズ６１、レンズ６２、レンズ保持部６２１、レンズ駆動部６２２、ＰＢＳ６４及びミラー６６を備える。

ホログラフィック記録媒体１の光反射部で反射され、ホログラフィック記録層７で回折された再生参照光Ｌ４は、再生光Ｌ５として射出される。再生光Ｌ５を二点鎖線で示す。再生光Ｌ５は、法線Ｌｎに対して角度−θ_Ｓの方向に射出される。また、光反射部で反射された再生参照光Ｌ４は、破線で示される反射光Ｌ７として平行度検出部７０に入射する。

レンズ６８は、ホログラフィック記録媒体１の再生光Ｌ５をイメージセンサ６９上で結像させる。イメージセンサ６９は、イメージセンサ５８と同様であり、２次元画像を電気信号に変換させ、出力された電気信号が再生信号となる。
ここで、記録信号光Ｌ１と再生光Ｌ５の光軸は、図１１、図１２に示すように、記録媒体１の入射面８Ａの法線Ｌｎに対して対称にθ_Ｓだけ傾いた位置関係とする。
反射光Ｌ７は、平行度検出部７０に入射する。平行度検出部７０は、光の平行度を検出するための検出器と、平行度エラー信号を発生させるための発生器と、メモリを備える。

本実施形態の平行度検出部７０の検出器はシェアリング干渉計で構成され、干渉縞の間隔もしくは傾き等で、平行度を検出する。発生器は、検出器で検出された平行度を示すデータを受け取り、メモリが保持している平行度と比較し、互いが異なる場合に平行度エラー信号を発生させる。平行度エラー信号が小さいほど、メモリが保持する平行度と検出器が検出した値とが近いものである。
メモリが保持する平行度は、予め入力されたものでもよく、記録時に記録参照光Ｌ２の平行度を検出器で検出して求めたものでもよい。なお、記録時に平行度を求める場合には、記録参照光Ｌ２の平行度を検出し、検出した値に基づいて記録参照光Ｌ２の位相共役光の平行度を算出した値を、平行度としてメモリに保持する。なお本実施形態では、検出器と発生器とメモリとを一つのユニットで備えた平行度検出部７０としたが、これらを別のユニットとして備えていても良い。

コントローラ７１は、平行度検出部７０から入力された平行度エラー信号に応じた制御信号に基づいて、レンズ駆動部６２２を制御する。コントローラ７１は平行度エラー信号が最小となるような制御信号を生成する。制御信号に基づいてレンズ駆動部６２２がレンズ６２を駆動し、所望の平行度を有する反射光Ｌ７が得られるような、再生参照光Ｌ４をホログラフィック記録媒体１に照射することができる。
ここでは、レンズ６２を平行度エラー信号に応じた制御信号に基づいて駆動することで、ホログラフィック記録媒体１から反射される光の平行度を調整したが、再生参照光Ｌ４の光路中に存在する他の要素を同様の方法で制御しても良い。

レンズ６７とレンズ６８とに同じ仕様のレンズを用いる場合は、記録媒体１からレンズ６７までの距離と記録媒体１からレンズ６８までの距離、及びＳＬＭ６５からレンズ６７までの距離とイメージセンサ６９からレンズ６８までの距離とを等しくすればよい。レンズ６７とレンズ６８とが異なる仕様のレンズである場合は、仕様に応じてイメージセンサ６９上に再生画像が結像される条件になるように配置位置を選べばよい。
また、記録信号光Ｌ１が記録媒体１の入射面８Ａに対して垂直入射、つまり、θ_Ｓ＝０で入射する場合は、レンズ６７とレンズ６８とを１つのレンズで共用させることができる。

ＳＬＭ６５とレンズ６７の間、及びイメージセンサ６９とレンズ６８の間にリレーレンズを挿入しても良い。この場合も、θ_S＝０とすると、レンズ６７とレンズ６８とリレーレンズを含めた光学系を記録と再生とで共用させることができる。これは光学系を簡素化するとともに、光学系に収差などの歪があっても、記録と再生とでキャンセルされ、画像歪の少ない再生画像が得られて好ましい。

第２実施形態の記録再生装置２００のように、反射光Ｌ７の平行度を平行度検出部７０で検出し、検出した結果に基づいてコントローラ７１がレンズ駆動部６２２を制御することで、反射光Ｌ７を所望の平行度で得られる。所望の平行度とは、既述したように平行度検出部７０のメモリが保持している平行度であり、歪みの少ない良好な再生画像及び高いＳ／Ｎを得られるものである。

次に、第２実施形態の記録再生装置２００を用いて、ホログラフィック記録媒体２１に情報を記録し、再生した情報について検討した。ホログラフィック記録媒体２１は、先に形成したホログラフィック記録媒体１と同じ構成である。ただし、基板２は反りを有している。また、ホログラフィック記録媒体１の２状態変化層５は、アモルファス状態であり、光反射部は記録信号光Ｌ１及び記録参照光Ｌ２に対して反射率が４％と低い状態である。
記録信号光Ｌ１の法線Ｌｎに対する入射角θ_Ｓを０度（垂直入射）とし、記録参照光Ｌ２の法線Ｌｎに対する入射角θ_Ｒを５０度として、ホログラフィック記録層７に照射した。記録参照光Ｌ２の平行度は最も平行な状態である。記録信号は、２−４変調した１ページデータ当たり１２２．５キロビットの信号である。記録した画像を図１３に示す。
ここで形成された干渉縞７１の中心における入射面８Ａに対する法線Ｌｃを、ホログラフィック記録媒体２１の回転軸とする。また、記録した際のホログラフィック記録媒体２１の回転角をφ＝０°とする。

続いて、ホログラフィック記録媒体２１の２状態変化層５に対して設定光Ｌ３を照射し、光反射部を再生参照光Ｌ４に対して反射率の高い状態に設定する。Ｇｅ−Ｓｂ−Ｔｅを結晶化することで、２７％の反射率を有する高い反射率状態とした。
ホログラフィック記録媒体２１を、回転軸を中心に回転角φ＝１８０°（０°＋１８０°）となるよう回転させる。再生参照光Ｌ４の法線Ｌｎに対する入射角θ_Ｒを５０度として、ホログラフィック記録層７に照射した。このとき、反射光Ｌ７の平行度を平行度検出部７０で検出し、反射光Ｌ７が最も平行となるようレンズ駆動部６２２を制御した。すなわちメモリが保持する平行度と、反射光Ｌ７の平行度とが同じになるように、再生参照光Ｌ４の照射を制御した。メモリに記録された平行度は、ホログラフィック記録媒体２１に照射する記録参照光Ｌ２の平行度に基づいて求めたものである。
このように再生された画像の１部を図１４に示す。図１４より、記録媒体２１の基板２が反っていても、図１３に示す記録画像に近い再生画像が得られたことが分かる。Ｓ／Ｎも６．０と良好であった。

一方で、ホログラフィック記録媒体２１に照射する再生参照光Ｌ４の平行度が最も平行となるように制御して、再生を行った。反射光Ｌ７の平行度は検出しないものとした。
このときのホログラフィック記録媒体２１の再生画像の一部を図１５に示す。図１４に示す本実施形態の再生方法で再生した画像と比較して、不明瞭であり、歪みを含んだ画像となっていることが分かる。またＳ／Ｎは２．７と低い値であった。

再生を良好に行うためには、再生参照光Ｌ４が光反射部で反射された反射光Ｌ７の平行度が、記録参照光Ｌ２に基づく平行度と一致することが必要となる。例えば、記録参照光Ｌ２が平面波（平行度０）である場合、再生参照光Ｌ４の反射光Ｌ７も平面波であることが必要である。
基板２が歪みを有する場合、上記したように再生参照光Ｌ４の平行度を記録参照光Ｌ２の平行度と一致させても、反射光Ｌ７の平行度が基板２の形状の歪みや反りにより変化してしまう。そのため、反射光Ｌ７の一部しか干渉縞７１で回折されず、再生光Ｌ５の強度の低下や、再生画像の歪みが生じる。また、ノイズの発生も多くなる。

第２実施形態の記録再生装置２００は、ホログラフィック記録媒体１が歪みを有していても、反射光Ｌ７の平行度を平行度検出部７０で検出し、記録参照光Ｌ２の平行度を基に算出した平行度と一致させることで、良好な再生画像を得ることができる。なお、本実施形態では反射層３、第１誘電体層４、２状態変化層５、第２誘電体層６を含む光反射部を有する記録媒体２１を用いたが、光反射部は再生参照光Ｌ４等の入射した光を反射するものであればよく、その構成を限定するものではない。

本発明の一実施形態であるホログラフィック記録媒体１の積層構造を示す断面図である。ホログラフィック記録媒体１の記録方法を模式的に示す図である。ホログラフィック記録媒体１の再生方法を模式的に示す図である。本発明の一実施形態である記録媒体１の回転方法を示す図である。本発明の第１実施形態のホログラフィック記録再生装置における記録光路を示すブロック図である。本発明の第１実施形態のホログラフィック記録再生装置における再生光路を示すブロック図である。ホログラフィック記録媒体１、１１に記録した画像を示す図である。ホログラフィック記録媒体１における回折効率の一部を示す図である。比較用ホログラフィック記録媒体１１における回折効率の一部を示す図である。ホログラフィック記録媒体１及び比較用ホログラフィック記録媒体１１を再生した画像を示す図である。本発明の第２実施形態のホログラフィック記録再生装置における記録光路を示すブロック図である。本発明の第２実施形態のホログラフィック記録再生装置における再生光路を示すブロック図である。ホログラフィック記録媒体２１に記録した画像を示す図である。ホログラフィック記録媒体２１を再生した画像を示す図である。ホログラフィック記録媒体２１を再生した画像を示す図である。反射型のホログラフィック記録媒体Ｄを記録し、位相共役再生する方法を示す図である。

符号の説明

１ホログラフィック記録媒体
７ホログラフィック記録層
３１第１の光発生部
３２第２の光発生部
３３第４の光発生部（第３の光発生部）
３４第３の光発生部（第４の光発生部）
３５第５の光発生部（第３の光発生部）
１００ホログラフィック記録再生装置
２００ホログラフィック記録再生装置

Claims

入射される記録光を用いてホログラフィにより情報を記録するホログラフィック記録層を備えるホログラフィック記録媒体に情報を記録し、再生するホログラフィック記録再生方法において、
前記ホログラフィック記録層に前記記録光を照射することによって情報を記録する記録ステップと、
前記情報が記録された位置の中心における前記記録光の入射する入射面に対する法線を回転軸として、前記ホログラフィック記録媒体を１８０度回転させる回転ステップと、
前記回転ステップにて１８０度回転された前記ホログラフィック記録媒体に光を照射することによって前記記録ステップにて記録された前記情報を再生する再生ステップと
を含むことを特徴とするホログラフィック記録再生方法。
前記ホログラフィック記録媒体は前記記録光が前記ホログラフィック記録層から射出する側に設けられ、光もしくは熱によって第１の状態の反射率から前記第１の状態より反射率が高い第２の状態の反射率へと可逆的にあるいは非可逆的に変化する光反射部を備え、
前記ホログラフィック記録再生方法は前記記録ステップの前に前記光反射部を前記第１の状態の反射率に設定する第１の反射率設定ステップと、
前記再生ステップの前に前記光反射部を前記第２の状態の反射率に設定する第２の反射率設定ステップと
を含むことを特徴とする請求項１記載のホログラフィック記録再生方法。
前記第１の反射率設定ステップは、前記光反射部の反射率を前記第１の状態とするための設定光を用いて前記光反射部の反射率を設定し、
前記第２の反射率設定ステップは、前記光反射部の反射率を前記第１の状態から前記第２の状態へと変化させるための設定光を用いて前記２状態変化層の反射率を設定する
ことを特徴とする請求項２記載のホログラフィック記録再生方法。
入射される記録光を用いてホログラフィにより情報を記録するホログラフィック記録層を備えるホログラフィック記録媒体に情報を記録し、再生するホログラフィック記録再生装置において、
前記記録光の一部として前記情報を有する第１の光を発生させる第１の光発生部と、
前記第１の光と共に前記記録光の他の一部として前記情報を前記ホログラフィック記録層に記録するための第２の光を発生させる第２の光発生部と、
前記情報を前記ホログラフィック記録層から再生するための第３の光を発生させる第３の光発生部と、
前記情報が記録された位置の中心における前記記録光が入射する入射面に対する法線を回転軸として、前記ホログラフィック記録媒体を１８０度回転させる回転部と
を備えることを特徴とするホログラフィック記録再生装置。
前記ホログラフィック記録媒体は前記記録光が前記ホログラフィック記録層から射出する側に設けられ、光によって第１の状態の反射率から前記第１の状態より反射率が高い第２の状態の反射率へと可逆的にあるいは非可逆的に変化する光反射部を備え、
前記ホログラフィック記録再生装置は更に前記光反射部を前記第１の状態の反射率に設定する第４の光を発生させる第４の光発生部と、
前記光反射部の反射率を前記第１の状態から前記第２の状態に設定する第５の光を発生させる第５の光発生部と
を備えることを特徴とする請求項４記載のホログラフィック記録再生装置。