JP2006349831A

JP2006349831A - ホログラム記録再生媒体、ホログラム記録装置、ホログラム再生装置、ホログラム記録再生媒体の記録方法およびホログラム記録再生媒体の再生方法

Info

Publication number: JP2006349831A
Application number: JP2005173768A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Toishi; 満外石
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2005-06-14
Filing date: 2005-06-14
Publication date: 2006-12-28

Abstract

【課題】ホログラム記録再生装置の信号再生の性能を向上する。
【解決手段】信号光と参照光とを干渉させてホログラム記録再生層にホログラムが記録されたホログラム記録再生媒体の再生装置において、レーザの波長を変化させる波長可変レーザ２１と、ホログラム記録再生層１記録時の温度を再生する再生信号処理部６５と、記録時の温度対応する再生条件を記憶したメモリ７１aと、波長可変レーザ２１、再生信号処理部６５およびメモリ７１aを制御するコンピュータ制御部７１と、を備えた。
【選択図】図１１

Description

本発明は、ホログラム記録再生媒体、ホログラム記録装置、ホログラム再生装置、ホログラム記録再生媒体の記録方法およびホログラム記録再生媒体の再生方法に関する。

近年、超高密度光記録再生のために、記録媒体の厚み方向も積極的に活用し、２次元の情報を１ページとするページデータの干渉パターン画像を、３次元的に一度に記録し、再生をする高記録密度・高転送速度が実現可能な方式であるホログラフィックメモリが注目を集めている。このようなホログラフィックメモリに用いるホログラムメディアとして、フォトポリマーは安価に作成できることや、その耐久性、高感度性などからホログラフィックメモリに用いる媒体の材料としての採用が検討されている。

ここで、フォトポリマーなどの媒質を記録再生層に用いた場合に、記録の際にモノマーがポリマーに変化する時に生ずる収縮や、温度の影響で、記録再生層が収縮・膨張したりするディメンジョン変化によって、３次元的に干渉パターン画像として形成される回折格子の角度や間隔が変化する。その回折格子の形状変化によって、実際に記録した時の角度と再生するときに回折効率のピークをむかえる角度が異なってしまうという現象がある。

一方、ホログラフィックメモリは、上述のように３次元的に干渉パターン画像を記録するので、このホログラムは重ね書き（多重記録）が可能である。この性質により，現行のほかの記録再生の方式、例えば、ＤＶＤ（ＤｉｇｉｔａｌＶｅｒｓａｔｉｌｅＤｉｓｋ）に比べて極めて高い記録密度にできる。多重記録の方法には、参照光の入射角度を少しずつ変えて重ねる「角度多重」、記録位置を平面方向にズラして重ねる「シフト多重」、波長を変える「波長多重」、位相を変える「位相多重」などがある（特許文献１、非特許文献１を参照）
特開平１１―２４２４２４号公報日経エレクトロニクス２００５年１月１７日号１０６頁〜１１４頁

ここで、角度多重方式とした場合には、特に、３次元的に干渉パターン画像として形成される回折格子の角度や間隔の変化、すなわち記録時と再生時の位置ずれが、再生における精度を悪化させる深刻な問題として生じていた。これは、ホログラム記録再生層の特性が媒質の性質によって区々であり、特に、記録条件と再生条件が異なる（例えば、記録時と再生時の温度の違い等）ことによって生じるものである。

この結果、再生される情報信号の品質は十分なものとならず。この改善策として、例えば、上述した１ページを１度に再生するのではなく、複数の部分に分割して再生することも行われているが、この場合には、転送速度の低下、再生における処理の複雑化が大きな問題となっていた。

そこで、本発明は、ホログラム記録再生層の特性が媒質の性質に応じて異なる場合、記録条件と再生条件とが異なった場合において、転送速度を低下させることなく、高精度に情報信号を再生することができるホログラム記録装置、ホログラム再生装置、ホログラム記録再生媒体の記録方法、ホログラム記録再生媒体の再生方法およびホログラム記録再生媒体を提供することを目的とする。

本発明のホログラム記録再生媒体は、情報信号に応じて変調された信号光と、信号光と光源を同一とする参照光と、を干渉させて、ホログラム記録再生層にホログラムが記録されるホログラム記録再生媒体において、ホログラム記録再生層の特性または記録時における記録条件の情報を記録するヘッダ領域を備える。

このホログラム記録再生媒体は、ヘッダ領域を備え、ホログラム記録再生層の特性または記録時における記録条件の情報が記録されている。

本発明のホログラム記録装置は、情報信号に応じて変調された信号光と、信号光と光源を同一とする参照光と、を干渉させて、ホログラム記録再生媒体のホログラム記録再生層にホログラムを記録するホログラム記録装置において、ホログラム記録再生層の温度を検出する温度検出手段と、光源から出射する光の光波長を変化させる波長制御手段と、ホログラム記録再生層の温度に対応する光波長の情報を記憶した記憶手段と、温度検出手段から検出された温度と記憶手段に記憶された情報とを用いて、波長制御手段を制御する制御手段と、を備える。

このホログラム記録装置は、温度検出手段がホログラム記録再生層の温度を検出する。波長制御手段が光源から出射する光の光波長を変化させる。また、記憶手段にはホログラム記録再生層の温度に対応する光波長が記憶されている。そして、制御手段が、温度検出手段から検出された温度と記憶手段に記憶された情報とを用いて、波長制御手段を制御する。

本発明のホログラム再生装置は、情報信号に応じて変調された信号光と、信号光と光源を同一とする参照光と、を干渉させてホログラム記録再生層にホログラムが記録されたホログラム記録再生媒体の再生装置において、参照光の波長を変化させる波長制御手段と、ホログラム記録再生媒体に記録されたホログラム記録再生層の特性または記録時の条件を含む情報を再生する再生信号制御手段と、ホログラム記録再生層の特性または記録時の条件に対応する再生条件を記憶した記憶手段と、前記再生信号制御手段から検出されたホログラム記録再生層の特性または記録時の条件を含む情報と前記記憶手段に記憶された再生条件の情報とを用いて、前記波長制御手段を制御する制御手段と、を備える。
を備える。

このホログラム再生装置は、波長制御手段が参照光の波長を変化させる、再生信号制御手段がホログラム記録再生媒体に記録されたホログラム記録再生層の特性または記録時の条件を含む情報を再生する。記憶手段にはホログラム記録再生層の特性または記録時の条件に対応する再生条件が記憶されている。そして、制御手段は、再生信号制御手段から検出されたホログラム記録再生層の特性または記録時の条件を含む情報と記憶手段に記憶された再生条件の情報とを用いて、前記波長制御手段を制御する。

本発明の記録再生媒体の記録方法は、情報信号に応じて変調された信号光と、信号光と光源を同一とする参照光と、を干渉させて、ホログラム記録再生層にホログラムを記録するホログラム記録再生媒体の記録方法において、ホログラム記録再生層の温度を検出し、ホログラム記録再生層の温度に応じた光波長を有する信号光と、ホログラム記録再生層の温度に応じた光波長およびホログラム記録再生層への入射角度を有する参照光と、を干渉させて、ホログラム記録再生層に記録をする。

この記録再生媒体の記録方法は、ホログラム記録再生層の温度を検出する。そして、このホログラム記録再生層の温度に応じた光波長を有する信号光と、ホログラム記録再生層の温度に応じた光波長およびホログラム記録再生層への入射角度を有する参照光と、を干渉させて形成されるホログラムをホログラム記録再生層に記録をする。

本発明の記録再生媒体の再生方法は、情報信号に応じて変調された信号光と、信号光と光源を同一とする参照光と、を干渉させて、ホログラム記録再生層にホログラムが記録されたホログラム記録再生媒体の再生方法において、ホログラム記録再生媒体に記録された情報信号の記録時の温度を再生し、ホログラム記録再生媒体の再生時の温度を検出し、記録時の温度と再生時の温度との差に基づいて、参照光の波長および／またはホログラム記録再生層への参照光の入射角度を変化させてホログラム記録再生媒体の再生を行う。

この記録再生媒体の再生方法は、ホログラム記録再生媒体に記録された情報信号の記録時の温度を再生する。また、ホログラム記録再生媒体の再生時の温度を検出する。そして、記録時の温度と再生時の温度との差に基づいて、参照光の波長および／またはホログラム記録再生層への参照光の入射角度を変化させてホログラム記録再生媒体の再生を行う。

本発明のホログラム記録再生媒体、ホログラム記録装置、ホログラム再生装置、ホログラム記録再生媒体の記録方法およびホログラム記録再生媒体の再生方法によれば、ホログラム記録再生層の特性が媒質の性質に応じて異なる場合、記録条件と再生条件が異なった場合において、転送速度を低下させることなく、高精度に情報信号を再生することができるホログラム記録装置、ホログラム再生装置、ホログラム記録再生媒体の記録方法、ホログラム記録再生媒体の再生方法およびホログラム記録再生媒体を提供できる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

説明は、以下の順序で行う。まず、簡単にホログラム記録再生の原理を説明し、その後、ブラッグ条件からの角度ずれ量が与える影響について説明する。そして、発明者が、鋭意検討の結果、完成するに至った、ブラッグ条件からの角度ずれ量を補償する新方式の概要について説明した後、具体的な実施形態の説明をする。

（ホログラム記録再生の原理）
図１はホログラム記録の原理を示す図である。図１に沿って、記録原理を説明する。情報信号に基づき空間光変調器３に変調情報を表示させ、これによって変調された光ビーム（信号光５）を対物レンズ４で集光し、ホログラム記録再生媒体１０に配された記録再生のためのホログラム記録再生層１（図１では、ホログラム記録再生媒体１０の下部に位置する）に照射する。このとき、ホログラム記録再生層１を照射する信号光５の照射位置とほぼ同一箇所に他の光ビーム（参照光６）が照射され、この参照光６と信号光５との干渉によりホログラム記録再生層１の中に３次元的にホログラム（回折格子）が記録される。

ここで、パターン画像ＰＭは、空間光変調器３に表示された変調情報の一例である。すなわち、上述の信号光５は、パターン画像ＰＭに応じて変調を受けており、このパターン画像ＰＭに表される２次元の情報がホログラム記録再生層１に記録されるべき情報である。

そして、参照光６のホログラム記録再生層１への入射角度を異ならせ、空間光変調器３にパターン画像ＰＭとは異なる別のパターン画像を表示して、この、別のパターン画像に応じて変調を受けた信号光５と、別の角度から入射する参照光６とを、干渉させることによりホログラム記録再生層１の中に３次元的に別のホログラム（回折格子）が記録される。この別のホログラムが記録される位置は、ホログラム記録再生媒体１０の上方（図１の上方）から見れば、２次元的には、最初のパターン画像ＰＭに対応するホログラムと同じ場所であり、参照光の入射角度を変化させて、多重記録されたこととなる。

次に再生の原理を説明する。上述の記録原理により回折格子が形成されたホログラム記録再生層１に参照光６を記録時におけると略等しい入射角度で入射させると、ホログラムで回折され、対物レンズ４で集光され、再生のパターン画像が、空間光変調器３の位置に生じるので、このパターン画像を検出して復号（デコード）すれば、記録された情報信号、例えば、２値データを再び得ることができる。

（回折格子の形状変化が再生に与える影響について）
ここで、ホログラム記録再生層１がどのような媒質で構成されているかによって、情報の記録および／または再生特性に大きく影響する。そこで、ホログラム記録再生層１として、フォトポリマーを用いる場合の特徴をまず説明する。

ホログラム記録再生層１として、上述のように、フォトポリマーを用いた場合には記録の際にモノマーがポリマーに変化する時に生ずる収縮や、記録時または再生時の温度によって回折格子の形状が変化する。回折格子の変化が再生特性にどのような変化を与えるかについて図２ないし図４を参照して順に説明をする。

図２はホログラム記録再生媒体（図２に図示せず、図１を参照）のホログラム記録再生層１としてフォトポリマーを用いた場合に記録再生層に形成される回折格子を模式的に示すものである。なお、図２は、ホログラム記録再生層１の断面を示す断面図であり、信号光５および参照光６は図面の上方向から照射されるものとする。

上述したように、信号光５と参照光６とによって生じる回折効果の結果、回折格子２は、ホログラム記録再生層１に３次元に形成される。図２において、回折格子は、実線と破線とで記載されている。符号２ｂを付した実線は、ホログラム記録再生層１の収縮前の回折格子を示すものであり、符号２ａを付した破線は、ホログラム記録再生層１の収縮後の回折格子を示すものである。ここで、収縮は、モノマーがポリマーに変化することに伴って生じるものである。実線で示す矢印は入射光を示し、破線で示す矢印は回折格子２で回折された出射光を示すものである。

さらに、回折格子の収縮や膨張は、ホログラム記録再生層１の温度変化によっても生じるものであり、記録時点におけるホログラム記録再生層１の温度と再生時点におけるホログラム記録再生層１の温度との温度差が大きい場合には、両時点における回折格子の形状は大きく異なるものとなる。

この結果、図３に示すように、記録時点の回折効率のピークむかえる角度と、再生時点の回折効率のピークむかえる角度との間にずれが生じてしまうこととなる。

図４に、回折格子角度と回折光のブラッグ条件からの角度ずれ量との関係を示す。図４に示すように、回折光の角度選択性のピーク位置は、回折格子の角度によって変化する。なお、回折格子の角度がメディアと完全に垂直であれば、原理的には厚み方向のディメンジョンが変化しても回折格子の角度は変化しないために影響は少ない。また、通常は、フォトポリマーにより形成されたホログラム記録再生層１の熱膨張係数は、このホログラム記録再生層１を支持する基板（図示せず）の熱膨張係数よりも１〜２桁大きいために温度変化などによるディメンジョン変化は、厚み方向に関してはポリマーの熱膨張率となり、水平方向に関しては基板の熱膨張係数に依存すると考えられる。

次に、図１の原理図に戻り、ホログラム記録再生層１の上述した特性が、再生特性にどのような影響を与えるかについて図５に沿って説明する。

上述した空間光変調器３の各位置から出射した信号光５の各線を追跡していくと、回折格子角度（基本的には参照光と信号光の２等分線の角度）は空間光変調器３の各場所からホログラム記録再生層１に入射する光ビームの軌跡に応じて異なることがわかる。つまり空間光変調器３の各場所からの光ビームによって、ディメンジョン変化（収縮）後のブラッグ条件からの角度ずれ量が異なることとなり、画像が一様に出力されなくなる。この現象を具体的に以下に説明する。

図５（Ａ）に示す、グラフＧ１ないしグラフＧ５は、再生におけるレーザ光波長をパラメータとした、波長ごとの回折格子角度とブラッグ条件を満たす角度からの角度ずれとの関係を示すものである。そして、図５（Ｂ）は、代表的な３つの再生波長に対応する再生時のパターン画像Ｐ２、パターン画像Ｐ４およびパターン画像Ｐ５を示す図である。グラフＧ１がレーザ光波長の最も長い場合を示し、グラフＧ５がレーザ光波長の最も短い場合を示すものであり、グラフＧ２、グラフＧ３、グラフＧ４と順にレーザ光波長の長さが短い場合を示すものである。ここで、グラフＧ４が記録時と同じ波長のレーザ光波長を用いる場合を示すものである。

ここで、図５（Ａ）のグラフＧ４で示す特性を呈するレーザ光波長をホログラム記録再生層１に照射することによって情報の再生を行う場合には、図５（Ｂ）に、再生時のパターン画像Ｐ４として示すような、中心部は正確に再生されるものの、両端が欠けたような再生時のパターン画像が得られる。なお、図５（Ｂ）は、再生時のパターン画像を模式的に示すもので、このように、中心部と外周部との境界とで、明確に１本の線で分けられるものではなく、だんだんと、端になるに従い、再生時のパターン画像Ｐ４のコントラストが低くなり、記録時のパターン画像と異なるものとなるものである。

また、図５（Ａ）のグラフＧ２で示す特性を呈するレーザ光波長、すなわち再生時のパターン画像Ｐ４を得たレーザ光波長よりも、より波長の長いレーザ光をホログラム記録再生層１に照射することによって情報の再生を行う場合には、図５（Ｂ）の再生時のパターン画像Ｐ２で示すような、左側（図面正面から見た場合）は正確に再生されるものの、右側（図面正面から見た場合）のコントラストが低くなった再生時のパターン画像Ｐ２が得られる。

また、図５（Ａ）のグラフＧ５で示す特性を呈するレーザ光波長、すなわち再生時のパターン画像Ｐ４を得たレーザ光波長よりも、より波長の短いレーザ光をホログラム記録再生層１に照射することによって情報の再生を行う場合には、図５（Ｂ）の再生時のパターン画像Ｐ５で示すような、右側は正確に再生されるものの、左側のコントラストが低くなった再生時のパターン画像Ｐ５が得られる。

このような現象が生じる結果として、本来、一度に記録されたパターン画像、例えば、パターン画像ＰＭを再生時のパターン画像として、一度に再生することが困難になっている。

このような、現象が発生する理由について、説明を加える。

図５（Ｂ）に示したように、記録時のレーザ光波長で再生したときには中心の角度のみが回折効率のピークを迎え、角度が中心から離れるにつれて回折効率は下がるために、再生画像についてもその中心でコントラストが最高となり、端になるにしたがって徐々にコントラストが低くなって行く。

そして、この画像の中心と端でのコントラストの差は主にレンズのＮＡで決まる。また、ブラッグの条件からの角度ずれが等しくても、その角度ずれに対する回折効率は主にホログラム記録再生層１の厚みによって決まる。一般的に、回折効率が０％になるまでのブラッグ条件を満たす角度からの角度ずれΔθは以下の（式１）で表される。ここで、ホログラム記録再生層１の厚みをＬ、ホログラム記録層の媒質の屈折率をｎ、ブラッグ条件を満たす角度をθｂ、レーザ光波長をλとした。

（式１）
Δθ＝λ／（２ｎＬｓｉｎθｂ）

ここで、レンズの両端での値（ブラッグ条件を満たす角度からの角度ずれ）が上記の角度範囲（Δθ以内）に収まっていれば問題ない（実際は回折効率が０に近いところではノイズに埋もれてしまうため回折効率が最大値の７０−８０％以上に収まっていなくてはならない。この場合、コントラストが下がり、ＳＮＲが下がってしまうのは避けられない）。しかし、ホログラム記録再生層１（図２参照）の厚みの大き過ぎが生じ、または、温度変化によってブラッグ条件からの角度ずれ幅が大きくなったときには、レンズの両端の値が上記の角度範囲を超えることが予想される。このような理由によって、記録画像を一度に再生することができなくなるものと考えられる。

図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示す特性から、再生の時点において、複数個のレーザ光波長を用い、同時に記録された情報（パターン画像ＰＭ）を読み出すことが、情報再生の一手法として考えられる。例えば、グラフＧ２で示す特性を呈するレーザ光波長を用い再生時のパターン画像Ｐ２を得、グラフＧ４で示す特性を呈するレーザ光波長を用い再生時のパターン画像Ｐ４を得、グラフＧ５で示す特性を呈するレーザ光波長を用い再生時のパターン画像Ｐ５を得、事後的な信号処理でパターン画像ＰＭを復調するものである。このような手法を波長スキャンと以下称する。そして、２つのレーザ光波長でスキャンする場合を２回波長スキャン、３つのレーザ光波長でスキャンする場合を３回波長スキャンと称する。なお、複数個のレーザ波長は、１個のレーザ光源から得ることができ、具体的な内容は後述する。

しかしながら、このような手法では、再生のための処理が複雑となり、また、再生時にレーザ光波長を複数回、切り替えて、同一領域を読み取らなければならないので、データ処理速度（転送レート）が低下してしまう。

上述のように、再生時において、記録時に記録したパターン画像を正確に読み出すことが困難となるが、これは、ホログラム記録再生層１の媒質の特性、特に温度特性が原因となっている。具体的には、媒質の一例として、フォトポリマーを用いる場合には、フォトポリマーの収縮、膨張特性、温度変化に応じて、屈折率および膨張率が変化することが直接的な原因となっている。

（回折格子の形状変化の影響を補償する新方式について）
以上の事実を踏まえ、発明者は鋭意研究を重ね、上述の回折格子の形状変化が再生に与える影響を補償する装置および方法の検討を行い、新たな知見に基づき、ホログラム記録再生媒体に対する新しい記録および再生の方式を完成するに至った。以下、新方式の原理を説明する。

まず再生のレーザ光波長をシフトした場合の回折格子角度に対するブラッグ条件からのずれ量を、計算によって求めた。ここで、図１に示すように、参照光６と信号光５が用いられるが、参照光６の入射角度は２０°（度）に固定し、信号光５は、対物レンズ４で絞られているので、様々な角度で入射するものとした場合（例えば信号光５も２０°で入射した場合には回折格子の角度は０°となる）について、温度変化が１０℃生じた時のブラッグのずれ量を計算した。また、ホログラム記録再生媒体１０の一部を構成し、ホログラム記録再生層１を支持する基板はガラスであるとして計算をした。

図６に計算結果をグラフとして示す。横軸は回折格子の角度を示し、縦軸は、ブラッグ条件からの角度ずれ量を示す。なお、各々のグラフの下に記載した（１）から（１３）に対応するレーザ光波長は、図６の右側に記載されており、記録時におけるレーザ光波長からの波長のずれ量で各々のレーザ光波長を表している。

波長をシフトさせないとき、すなわち、記録時におけるレーザ光波長と再生時におけるレーザ光波長が等しいとき（Δλ=０のとき）から、再生時におけるレーザ光波長を、より短波長側に再生光のレーザ光波長をシフトさせたときには回折格子角度差によるブラッグ条件からのずれの影響が小さくなっており、反対に、再生時におけるレーザ光波長を、より長波長側にずらしたときには回折格子角度差によるブラッグ条件からのずれの影響が大きくなっている。図６のグラフ中では波長を１ｎｍ（ナノメータ）シフトさせた時が最も各回折格子間での影響が小さくなっている。

特に注目すべき点は、波長を１ｎｍシフトさせるとブラッグ条件からの角度ずれが略一律に０．０４°となるということである。ブラッグ条件からの角度ずれが略一律になるということは、上述したように、再生特性を向上させるには極めて望ましいものである。しかしながら、角度ずれが律に０．０４°生じると、回折効率は減衰してしまう。そこで、これを改善する方法として、ホログラム記録再生層１、又は参照光６の入射角度を０．０４°シフトさせると、上記温度による影響の異なる回折格子からの再生光を一様に得ることが可能となる。

上述の計算は記録時の温度と再生時の温度とが、１０℃異なる場合の一例であり、記録時と再生時との温度差が他の値の場合には、ブラッグ条件からの角度ずれの幅が最小となるレーザ光波長の値および略一律の角度の値もことなったものとなる。そして、計算によって、あるいは、実測によって、温度差をパラメータとして、角度ずれの幅が最小となるレーザ光波長の値および略一律の角度の値を予め求めておき、これを用いることにより、精度のよい記録再生ができることとなる。例えば、ホログラム記録装置またはホログラム再生装置においては、複数の温度における、角度ずれの幅が最小となるレーザ光波長の値および略一律の角度の値が後述するメモリ７２ａに記憶され、ホログラム記録再生媒体においては、このようなデータがヘッダ情報としてホログラム記録再生媒体１０の所定の領域に記録されている。

つまり、上述のレーザ光波長による補償を行い、さらに、角度による補償を行うこととすれば、温度等によって特性が変化したホログラム記録再生層１から高精度な再生時のパターン画像が得られることとなる。再生時に、レーザ光波長を各角度で記録された回折格子のブラッグのシフト角からのずれ量の差がなくなる程度までシフトさせ、その結果生じたシフト角の分だけ角度をシフトさせるという方式（以下本方式と称する。また、本方式の用語には、方法と物（記録方法、再生方法、記録再生装置、記録装置、再生装置、記録再生媒体）のいずれもが含まれるものである。）を採用すると大きな補償効果があるものである。

図７に、本方式の原理を模式的に説明する。図７（Ａ）は、補償をまったく行わないときの、回折角度に対するブラッグ条件からの角度ずれを示すものである。図７（Ｂ）は、再生のレーザ光波長をシフトして、ブラッグ条件からの角度ずれの幅が最も小さくなる補償を行う場合を示すものである。図７（Ｃ）は、さらに、再生角度（例えば、参照光６の入射角度）をシフトする補償を行う場合である。図７（Ａ）ないし図７（Ｃ）に示すように、本方式を用いることによって、角度のみでの補償、波長のみでの補償に比べてはるかに広いトレランスを得ることが可能となることが明確に理解される。

図８に沿って、他の方式と比較したときの本方式の性能の評価結果を示す。図８の縦軸は温度変化許容範囲を示し、縦軸の上になるほど、ホログラム記録再生層１の温度変化が大きくても、情報の再生が可能であることを示すものである。また、横軸は再生時のパターン画像品質、すなわち、デコードされる情報信号の品質を示す。横軸は図面の右側ほど、再生されるパターン画像の品質、すなわち、デコードされる情報信号の品質が高いことを示すものであり、例えば、情報信号の誤り率が低いことを示すものである。

本方式と比較するのは、（１）補償がない場合、（２）参照光の入射角度を情報信号が最も品質高く読み取れる角度に調整する場合（角度補償のみを行う場合）、（３）再生時にレーザ光波長を情報信号が最も品質高く読み取れる波長に調整する場合（波長補償のみを行う場合）、（４）再生時にレーザ光波長を２回切り替えて異なる２つのレーザ光波長で同一記録領域から情報信号を読み出す場合（２回波長スキャンの場合）、（５）再生時にレーザ光波長を３回切り替えて異なる３つのレーザ光波長で同一記録領域から情報信号を読み出す場合（３回波長スキャンの場合）である。また、基板にガラスを用いる場合とＰＣ（ポリカーボネイト）を用いる場合について比較した。上述の（１）ないし（５）の場合および本方式を用いる場合での基板の違いによる、おおよその特性範囲を、図８では丸枠によって、各々囲った。また、基板にガラスを用いる場合を記号■で示し、ＰＣ（ポリカーボネイト）を用いる場合を記号▲で示した。

図８の内容を簡単に説明する。（１）補償がない場合は、温度変化許容範囲が小さく（約７℃前後）、かつ再生されるパターン画像の画像品質も最も悪いことを示している。（２）角度補償のみを行う場合は、補償がない場合に比べて、温度変化許容範囲にはあまり改善効果は見られないが、パターン画像の画像品質に相当の改善が見られる。（３）波長補償のみを行う場合は、角度補償のみを行う場合に比べて、温度変化許容範囲にはあまり改善効果は見られないが、パターン画像の画像品質に相当の改善が見られる。（４）２回波長スキャンの場合には、波長補償のみ（１回波長スキャン）を行う場合に比べて、温度変化許容範囲およびパターン画像の画像品質において、略２倍の改善（例えば、温度変化許容範囲は約２２℃に拡大）が見られる。（５）３回波長スキャンの場合には、波長補償のみ（１回波長スキャン）を行う場合に比べて、温度変化許容範囲およびパターン画像の画像品質において、略３倍の改善（例えば、温度変化許容範囲は約３３℃に拡大）が見られる。

一方、本方式の場合には、３回波長スキャンの場合に比べて、温度変化許容範囲については、略同様の改善効果（温度変化許容範囲は約３３℃）が見られ、パターン画像の画像品質はさらに大幅に改善をしている。

（本方式を用いた実施形態の説明）

（本実施形態のホログラム記録再生装置）
図９ないし図１５を参照して、本実施形態のホログラム記録再生装置の説明を行う。まず、図９に沿って、ホログラム記録再生装置の光学部１５（以下、光学部１５と省略する）の構成の概要を説明し、図１０に沿って光学部１５構成の一部である、波長可変レーザ２１について説明し、図１１に沿って、ホログラム記録再生装置１６の構成を、制御部を中心にして説明し、図１２ないし図１５のフローチャートに沿ってどのようにホログラム記録再生装置を動作させるかを説明する。

なお、以下の説明においては、ホログラム記録再生装置は、記録および再生ができる装置として説明されているが、情報の記録作用に寄与する部分のみを構成部分とする場合には、ホログラム記録装置として機能することになり、情報の再生作用に寄与する部分のみを構成部分とする場合には、ホログラム再生装置として機能することになる。よって、以下の説明においては、ホログラム記録再生装置、ホログラム記録装置、ホログラム再生装置を併せて説明する。

（ホログラム記録再生装置の説明）
（光学部の構成）
図９は、角度多重方式のホログラム記録再生装置の光学部１５の構成を示す図である。以下、図９に沿って説明する。

このホログラム記録再生装置の光学部１５は、波長可変レーザ２１、コリメートレンズ２２、アイソレータ２３、１／２波長板２４、メカニカルシャッター２５、偏光ビームスプリッタ２６、１／２波長板２７、偏光ビームスプリッタ２８、１／２波長板２９、偏光ビームスプリッタ３０、１／４波長板３１、リレーレンズ３２、ピンホール３３、ダイクロイックミラー３４、対物レンズ３５、サーボ駆動ユニット３６、参照光用の１／４波長板３７、参照光用のピンホール３８、ガルバノミラー３９、反射型液晶４０、倍率調整用レンズ４１、ＣＭＯＳセンサ４２、サーボ用光源４３、コリメートレンズ４４、グレーティング４５、ビームスプリッタ４６、集光用レンズ４７、シリンドリカルレンズ４８、受光素子４９およびリレーレンズ５３を備える。ガルバノミラー３９は、本実施形態では、ガルバノミラー制御部６４と併せて参照光入射角度制御手段の一例を構成する。

波長可変レーザ２１は、出射光の波長を可変することのできるレーザ光源であり、レーザ素子としては、例えば、波長４０５［ｎｍ］のレーザダイオード（ＬＤ）を用いることができる。波長可変レーザ２１については図１０を参照して後述する。

コリメートレンズ２２は、波長可変レーザ２１から照射されたレーザ光を平行光に変換する光学素子である。アイソレータ２３は、戻り光を防ぐための光学素子である。１／２波長板２４は、アイソレータ２３より入射したＰ偏光とＳ偏光との割合を調節する光学素子である。

メカニカルシャッター２５は、ホログラム記録再生層１に光ビームを照射するか否かをシャッターの開閉によって行う光学素子である。偏光ビームスプリッタ２６は、光をＰ波の信号光ビーム５１とＳ波の参照光ビーム５２とに分割する光学素子である。１／２波長板２７は、光の強度を調節する光学素子である。偏光ビームスプリッタ２８は、１／２波長板２７を通過した光のＰ偏光成分のみを空間光変調器としての反射型液晶４０に入射し、反射型液晶４０からの戻り光を反射する光学素子である。

１／２波長板２９は、偏光ビームスプリッタ２８を反射した光をＰ偏光に戻すための光学素子である。偏光ビームスプリッタ３０は、１／２波長板２９から入射した光を透過し、ホログラム記録再生媒体１０のホログラム記録再生層１（図１を参照、図９には図示せず）で反射されて、１／４波長板３１から戻ってきた光（再生光）を反射するための光学素子である。１／４波長板３１は、偏光ビームスプリッタ３０より入射した光をそのまま透過する光学素子である。リレーレンズ３２は、１／４波長板３１により円偏光とされた光をピンホール３３に伝播するための光学素子である。ピンホール３３は、信号光のビーム径を絞って液晶からの高次の回折光をカットするための光学素子である。

ダイクロイックミラー３４は、記録再生に用いる光（波長可変レーザ２１からのレーザ光）とサーボに用いる光（サーボ用光源４３からのレーザ光）とを同一の光路にするための光学素子である。ダイクロイックミラー３４は、波長可変レーザ２１とサーボ用光源４３とでレーザ光の波長が異なることに対応して、波長可変レーザ２１からの記録再生光を透過し、サーボ用光源４３からのサーボ光を反射するための光学素子である。対物レンズ３５は、信号光および参照光の双方をホログラム記録再生層１に集光するための光学素子である。

サーボ駆動ユニット３６は、受光素子４９からのトラッキングエラー信号およびフォーカスエラー信号により対物レンズ３５を２軸方向に駆動することによって、トラッキング制御およびフォーカス制御を行うための駆動機構であり、各々の軸方向に対物レンズ３５を駆動するためのコイル３６Ａ、３６Ｂを有する。

参照光用の１／４波長板３７は、偏光ビームスプリッタ２６によって分離された参照光をＰ偏光に戻すための光学素子である。参照光用のピンホール３８は、参照光用の１／４波長板３７によってＰ偏光に戻された参照光のビーム径を調節する光学素子である。ガルバノミラー３９は、ホログラム記録再生層１への参照光の入射角度を変調するためのミラーである。反射型液晶４０は、信号光を空間的に（ここでは、２次元的に）変調して、データを重畳する空間光変調器である。空間光変調器としては、反射型液晶のほか、ＤＭＤ（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏＭｉｒｒｏｒ）や、透過型の素子である透過型液晶素子を用いることができる。

倍率調整用レンズ４１は、偏光ビームスプリッタ３０で反射して入射した再生光の倍率を調整するための光学素子である。ＣＭＯＳセンサ４２は、再生光の画像を入力し、水平・垂直方向の任意のアドレスを指定して読み出すことができる素子である。

サーボ用光源４３は、トラッキングサーボ、フォーカスサーボ等のサーボ制御を行うための光源であり、波長可変レーザ２１とは波長の異なるレーザ光を出射する。サーボ用光源４３は、例えば、レーザダイオードであり、発振波長としてホログラム記録再生層１に対して感度が小さい、例えば、６５０［ｎｍ］の波長のものを使用する。コリメートレンズ４４は、サーボ用光源４３から照射されたレーザ光を平行光に変換する光学素子である。グレーティング４５は、コリメートレンズ４４から出射されたレーザ光を３つのビームに分割するための光学素子であり、２枚の素子から構成される。サーボ制御のためにレーザ光の分割が行われる。

ビームスプリッタ４６は、グレーティング４５から出射されたレーザ光を透過し、ホログラム記録再生媒体１０のグルーブから反射されて戻ってきた戻り光を反射するための光学素子である。集光用レンズ４７は、ビームスプリッタ４６からの戻り光を受光素子４９に集光するための光学素子である。シリンドリカルレンズ４８は、集光用レンズ４７から出射されたレーザ光のビーム形状を円形から楕円形に変換するための光学素子である。

受光素子４９は、戻り光を受光し、トラッキングサーボ制御のためのトラッキングエラー信号とフォーカスサーボ制御のためのフォーカスエラー信号を出力するための素子、例えば、４分割ディテクタである。

（波長可変レーザ）
図１０は波長可変レーザ２１の一例を示すものである。この波長可変レーザ２１は、本実施形態においては、波長制御部７０と併せて波長制御手段の一例を構成するものである。波長可変レーザ２１は、レーザダイオード１０１、コリメートレンズ１０２、回折格子１０３、偏光ビームスプリッタ１０４、アナモプリズム１０５及びアイソレータ１０６を備える。

レーザダイオード１０１は、マルチモードのレーザ光を発光する。例えば、４１０［ｎｍ］程度のブルーのレーザ光を発光するレーザダイオードである。コリメートレンズ１０２は、レーザダイオード１０１により発光されたレーザ光を平行光とする。回折格子１０３は、波長ごとに異なる方向へ１次光を発生し、そのうち特定波長（例えば４１０［ｎｍ］）の１次光がレーザダイオード１０１へ戻るようにレーザダイオード１０１との間の角度が設定されている。これにより、レーザダイオード１０１内でその波長成分だけが増大し、シングルモードとなるようになされている。

レーザダイオード１０１により発光されるレーザ光の大半は、１次光ではなく０次光であり、回折格子１０３でミラーのように反射する。つまり、この波長可変レーザ２１は、基本的にはＬｉｔｔｒｏｗ型外部共振器レーザである。偏光ビームスプリッタ１０４は、透明ガラス１０７の表面に偏光膜１０８を形成してなるものであり、回折格子１０３を反射した０次光を回折格子以外の所定の方向にミラーのように反射し、０次光の偏光方向とは９０°異なる偏光方向を有する光を透過する。アイソレータ１０６は、外部からのレーザ光（反射光）を内部に侵入することを防止するためのもので、ローテータ１１６と偏光ビームスプリッタ１１７とを有する。

このような構成を有する波長可変レーザ２１では、回折格子１０３を回転させることで、例えば４１０［ｎｍ］程度のレーザ光の波長を５〜１０［ｎｍ］程度可変することができるようになされている。なお、本発明に適用される波長可変レーザは、ここに示した波長可変レーザ２１に限定されず、その他各種の方式によるものを利用してもよい。

（ホログラム記録再生装置１６の構成）
図１１に沿って、ホログラム記録再生装置１６の構成を、制御部を中心にして説明する。ホログラム記録再生装置１６は、以下の構成部分を備える。

スピンドルモータ６０は、ホログラム記録再生媒体１０を駆動する。スピンドル制御部６１は、スピンドルモータ６０を制御する。サーボ信号検出部６２は、受光素子４９の出力に基づき演算処理を行ってトラッキングサーボおよびフォーカシングサーボのためのサーボ信号を検出する、なお演算処理の内容をある程度、制御部７２によって制御できるようになされている。サーボメカ制御部６３は、サーボ信号検出部６２から検出されたサーボ制御信号に基づいてサーボ駆動ユニット３６を制御する。

再生信号処理部６５は、ＣＭＯＳセンサ４２からの再生信号を処理する。シャッター制御部６６は、メカニカルシャッター２５の開閉を制御する。ＳＬＭ制御部６７は、反射型液晶４０を制御する。ＣＭＯＳステージ制御部６８は、ＣＭＯＳセンサ４２の光の入射方向に対して垂直な方向および水平な方向の位置を制御する。ＣＭＯＳ制御部６９は、ＣＭＯＳセンサ４２からの画像の読み込みを制御する。波長制御部７０は、波長可変レーザ２１の発振波長を制御する。この波長制御部７０は、波長可変レーザと併せて波長制御手段の一例を構成するものである。ガルバノミラー制御部６４は、ガルバノミラー３９を制御する。ガルバノミラー制御部６４は、本実施形態では、ガルバノミラー３９と併せて参照光入射角度制御手段の一例を構成する。

温度検出ユニット７１は、ホログラム記録再生層１（図１１には図示せず、図１を参照）の温度を検知する。温度検知方法としては、ドライブ内に温度センサを設置しても良いし、または、サーボ用の光ビームを用いてホログラム記録再生層１の温度変化に依存した屈折率の変化からホログラム記録再生層１の温度を観測するという方式を採用しても良い。温度検出ユニット７１は、本実施形態においては、温度検出手段の一例を構成するものである。

そして、制御コンピュータ７２を備えており、制御コンピュータ７２は、温度検出ユニット７１および再生信号処理部６５、からの検知信号に基づき、ＳＬＭ制御部６７、シャッター制御部６６、波長制御部７０、ＣＭＯＳ制御部６９、ＣＭＯＳステージ制御部６８、サーボ信号検出部６２、ガルバノミラー制御部６４、サーボ用光源４３およびスピンドル制御部６１を制御する。制御コンピュータ７２は、上記の各部をシーケンシャルに制御し、各種の演算処理を行う演算処理ユニット７２ｂと、演算処理ユニット７２ｂの演算結果などを一時的に格納するメモリ７２ａとを備えている。制御コンピュータ７２は、本実施形態では制御手段の一例を構成するものであり、メモリ７２ａは、ホログラム記録再生層の特性または記録時の条件に対応する再生条件または記録条件を記憶した記憶手段の一例を構成する。

（ホログラム記録再生装置の動作の説明）

ホログラム記録再生媒体１０は、スピンドルモータ６０（図１１参照）の回転軸の中心とホログラム記録再生媒体１０の回転中心とが装着装置（図示せず）で固着されているので、ホログラム記録再生媒体１０はスピンドルモータ６０の回転に応じて回転され、サーボ駆動ユニット３６で、対物レンズ３５の位置が移動され所望のホログラム記録再生層１（図１参照）の位置に記録再生が可能となるように、ホログラム記録再生媒体１０と対物レンズ３５との相対位置が定められる。

波長可変レーザ２１から出射した光は、コリメートレンズ２２によって平行光になり、戻り光を防ぐためにアイソレータ２３を通す。その後、１／２波長板２４によってＰ偏光とＳ偏光の割合が調節され、偏光ビームスプリッタ２６によってＰ波の信号光ビーム５１とＳ波の参照光ビーム５２とに分割される。

信号光は１／２波長板２７によって強度が調節され、偏光ビームスプリッタ２８を通じてＰ偏光成分のみが空間光変調器としての反射型液晶４０に入射される。反射型液晶４０には、情報信号が変調（エンコード）され、ＳＬＭ制御部６７によって反射型液晶４０にパターン画像が表示される。そして、反射型液晶４０によってパターン画像に応じて変調された光は、偏光が９０°回転するために偏光ビームスプリッタ２８にて反射する。偏光ビームスプリッタ２８を反射した光は、１／２波長板２９によって再びＰ偏光に戻され、偏光ビームスプリッタ３０を透過して１／２波長板３１に入る。この１／２波長板３１は偏光方向を変えないような回転角になっており、入射してきたＰ偏光をそのまま透過する。その後、リレーレンズ３２を通過する。このときピンホール３３により、液晶からの高次の回折光がカットされる。

さらに、信号光はダイクロイックミラー３４を通過する。ダイクロイックミラー３４を通過した信号光は、対物レンズ３５によって集光されてホログラム記録再生層１に入射する。一方、偏光ビームスプリッタ２６によって分離された参照光は、１／２波長板３７によってＰ偏光に戻され、ピンホール３８によってビーム径を調節され、ガルバノミラー３９によって角度が変調されて、リレーレンズ５３を介して、ホログラム記録再生層１の同一個所に入射される。その結果、反射型液晶４０によって空間変調された信号光と参照光とが干渉して干渉縞に応じた回折格子がホログラム記録再生層１に形成される。

ここで、角度多重を行う場合には、ガルバノミラー３９の角度を変えることによってホログラム記録再生層１への入射角度が変わり、角度多重記録を行うことが可能となる。

再生時には波長可変レーザ２１によって記録時に用いた波長から、所定のシフト量だけずらした波長の光を照射する。このとき信号光を遮断し、参照光のみをホログラム記録再生層１に入射させる。そして、参照光の入射角度を記録時と同じにすることにより、同様の角度で参照光が入射されたときにホログラム記録再生層１に記録されたパターン画像が再生される。また、ガルバノミラー３９の角度を変えることによって多重化されたパターン画像の再生が順次行われる。

パターン画像の再生は以下のように行われる。ホログラム記録再生層１に参照光が入射すると、ホログラム記録再生層１に記録されたホログラムから回折光（再生光）が発生する。再生光は信号光と逆の光路をたどり、対物レンズ３５を通り、ダイクロイックミラー３４を透過してリレーレンズ３２を通る。リレーレンズ３２を通る途中でピンホール３３によってノイズがカットされる。その後、再生光は１／２波長板３１に入る。１／２波長板３１は記録時とは異なり偏光方向を９０度回転させてＰ偏光をＳ偏光にする。Ｓ偏光は偏光ビームスプリッタ３０で反射されて、倍率調整用レンズ４１にて倍率が調整され、ＣＭＯＳセンサ４２で、反射型液晶４０での空間的なパターン画像に対応する電気信号に変換される。ＣＭＯＳセンサ４２からの出力は、図示しない信号処理部によって２値化され、情報信号がデコードされる。

（制御動作のフローについて）

（記録時のフローについて）
図１２のフローチャートに沿って、制御コンピュータ７２が行う記録時の制御の流れを説明する。

まず、ホログラム記録再生媒体１０の所定の領域に予め記録されている必要な情報を取得する（ステップＳＴ１１１）。この情報は、ベンダーユニーク情報と呼ばれるもので、一般的には、ホログラム記録再生媒体１０の供給者が提供する情報であり、ホログラム記録再生層１に記録されているものであっても、プリグルーブによってベンダーユニーク領域に記録されているものであっても良い。ホログラム記録再生層１に記録されている場合には、波長可変レーザ２１からの光ビームによって、これらの情報は取得され、プリグルーブに記録されている場合であれば、サーボ用光源４３より出射された光ビームによってこれらの情報を読み取る。

これらの情報は、記録スケジュール（どのようなレーザパワーで、どのくらいの時間（メカニカルシャッター２５の開放時間）、どのように照射するか等の所謂、記録ストラテジーを含むデータである）、シフトピッチ（角度多重におけるピッチ角度および多重数を含むデータである）、後処理までの待ち時間（１回の角度多重記録から次の角度多重記録までの処理の待ち時間データである）、さらには、記録時に用いるレーザ光波長等である。そして、これらの情報は、ホログラム記録再生媒体１０から読み取られ、制御コンピュータ７２のメモリ７２ａに記憶される。

また、このベンダーユニーク情報は、上述のものに限られるものではなく、ホログラム記録媒体の回折効率、屈折率変調度、回折光の立ち上がり時間、モノマーの拡散速度、ホログラム記録媒体のダイナミックレンジなどの、ホログラム記録再生層１の特徴であっても良く、これらのホログラム記録再生層１の特徴を示す情報に基づいて演算処理ユニット７２ｂにおける演算により、上述の記録スケジュール、シフトピッチ、後処理までの待ち時間等を制御コンピュータ７２が取得するようにしても良いものである。

次に、温度検出ユニット７１で現在のホログラム記録再生層１の温度を検出する（ステップＳＴ１１２）。

次に、ステップＳＴ１１２で検出した、ホログラム記録再生層１の温度を変調してＳＬＭ制御部６７に転送し、取得した温度情報をヘッダ情報としてホログラム記録再生層１に記録するように制御を行う（ステップＳＴ１１３）。ここで、ヘッダ情報を記録する領域は、（１）ホログラム記録再生媒体１０の最内周、最外周等に予め確保された領域であっても、（２）１回の角度多重のサイクルにおける、角度多重の回数数（１つの参照光角度で一度に記録される１つのパターン画像の個数）ごとの、例えば、その最初の１つのパターン画像に記録されるものであっても、（３）角度多重で、角度を変えるごとに、記録する情報の一部に含ませるものであっても良い。また、ヘッダ情報には、温度情報に加えて、例えば、記録に用いたレーザ光波長、さらに、記録時の参照光がどのように入射角度を変化させて角度多重記録がなされたかが書き込まれ、また、さらに、記録時におけるモノマーからポリマーに縮合反応することによって生じる収縮率、ポリマーメディアの熱膨張率が書き込まれる。また、ヘッダ情報を書きこむ頻度も、１パターン画像（１ページ）ごとに１回、同じ位置のホログラム記録再生層１における角度多重記録された複数個のページ（１ブロック）ごとに１回、ファイル名によって特定される１または複数のページごとに１回等、どのような頻度で書き込むものであっても良い。

次に、予め、指定されている記録アドレスに波長可変レーザ２１からの光ビームを照射して、情報信号を記録するために、スピンドル制御部６１に制御信号を送る（ステップＳＴ１１４）。これによって、スピンドルモータ６０はホログラム記録再生媒体１０を回転させて、記録位置が特定される。

次に、記録用の情報信号を２次元に展開したパターン画像に応じたＳＬＭデータをＳＬＭ制御部６７に転送する（ステップＳＴ１１５）。これにより、パターン画像が反射型液晶４０に表示される。

次に、ステップＳＴ１１１でホログラム記録再生媒体１０から取得したシフトピッチに基づき、ガルバノミラー３９を制御する制御信号をガルバノミラー制御部６４に送る（ステップＳＴ１１６）。これにより、所定の角度の参照光６（図１参照）をホログラム記録再生層１に照射することが可能となる。

次に、記録スケジュールの情報に基づいてメカニカルシャッター２５を開閉するための制御信号を、シャッター制御部６６に送る（ステップＳＴ１１７）。これにより、ホログラム記録再生層１にホログラム記録が行われる。

次に、メモリ７２ａの所定の領域に配された角度多重記録回数カウンタの値が、所定の回数であるＭであるか否かを判断する。すなわち、角度をＭ回変化させて、ホログラム記録再生層１に記録を行ったか否かを判断する（ステップＳＴ１１８）。回数がＭでなければ（ＮＯ）、ステップＳＴ１１５に戻る。そして、順次、上述の処理を繰り返し続ける。

一方、角度多重記録回数カウンタの値がＭであれば（ＹＥＳ）、角度多重記録回数カウンタの値を０に設定して、次のステップである、ステップＳＴ１１９に処理は移動する。

ステップＳＴ１１９では、情報信号の書込みが終了したか否かを判断し、書き込むべき情報信号がまだあり、情報信号の書込みが終了していないと判断する場合（ＮＯ）には、ステップＳＴ１１４に処理は戻る。そして、スピンドルモータ６０を制御して、書込み位置を移動させて、順次、上述の処理を繰り返し続ける。ここで、情報信号の書き込みが終了したか否かの判断は、ヘッダに書き込む同一の検出温度（ステップＳＴ１１１で検出した温度）が適用される範囲の情報信号についてであり、書き込むべきすべての情報信号について判断するものではない。一方、情報信号の書込みが終了したと判断する場合（ＹＥＳ）にはステップＳＴ１２０に処理は移動する。

ステップＳＴ１２０では、すべての記録すべき情報信号の書込みが終了したか否かを判断し、書き込むべき情報信号がまだあり、情報信号の書込みが終了していないと判断する場合（ＮＯ）には、ステップＳＴ１１２に処理は戻り、順次、その後の処理を行う。一方、すべての情報信号の書込みが終了していると判断する場合には、ステップＳＴ１２１に処理は移動する。

ステップＳＴ１２１の後処理工程では、インコヒーレント光をホログラム記録媒体全体に照射する処理を行う。フォトポリマーを用いたホログラム記録再生媒体においては、未反応モノマーがあると再生時の参照光の照射によって追加記録となり、ＳＮＲ（シグナルツーノイズレシオ）の低下の原因となるので、未反応モノマーをポリマーに変化させるためである。

図１２のフローにおいては、本方式は、上述のようにホログラム記録装置、ホログラム記録方法およびホログラム記録再生媒体に適用されている、すなわち、ホログラム記録方法においては、ステップＳＴ１１３の処理に本方式の特徴が表れており、ホログラム記録装置においては、このような処理のプログラムが書き込まれたメモリ７２ａ、温度検出ユニット７１、波長制御部７０およびガルバノミラー制御部６４を有する構成に本方式の特徴部分が実現化されており、また、ホログラム記録再生媒体においては、ステップＳＴ１１１において本方式に利用するための、予め記録された情報を有する点において本方式の特徴が表れている。

図１２のフローチャートに記載した記録のフローでは、記録時におけるレーザ光波長は、ベンダーユニーク情報として、ホログラム記録再生媒体の提供者により、望ましいレーザ光波長が推奨され、このレーザ光波長を用いて記録を行った。しかしながら、別の本方式を用いた記録方式が考えられる。図１３のフローチャートに沿って、制御コンピュータ７２が行う、別の記録時のフローを説明する。

図１３において、図１２に示した各々のステップと同一の処理内容のステップについては、同一の符号を付して説明を省略する。

図１３のフローと、図１２のフローとの相違点は、図１２におけるステップＳＴ１１１に替えて、ステップＳＴ１３１で示す処理が行われ、図１２におけるステップＳＴ１１３を図１３のフローでは有せず、図１３においては、図１２には示されていないステップＳＴ１３２およびステップＳＴ１３３の処理が追加されている点にある。これらの点を中心に以下説明する。

まず、制御コンピュータ７２は、ステップＳＴ１３１において、ホログラム記録再生媒体１０に記録されたベンダーユニーク情報をホログラム記録再生層１または、プリグルーブから取得する。ここで、このベンダーユニーク情報としては、図１２のステップ１１１で取得する情報に加え、さらに、ホログラム記録媒体の温度トレランスについての情報、すなわち、記録時のホログラム記録再生媒体１０の温度と再生時のホログラム記録再生媒体１０の温度との差がどの程度異なっても、記録再生における特性を補償可能かについての情報が含まれている。

また、記録時における望ましいレーザ光波長、すなわち、再生時にホログラム記録再生媒体１０が、所定の温度（１または複数の温度）で読まれると仮定した場合の最も望ましいレーザ光波長が記録されており、さらに、記録時における望ましい参照光の入射角度、すなわち、再生時において、ホログラム記録再生媒体１０の温度が上述の所定の温度で使用されると、仮定した場合の最も望ましい参照光の入射角度が記録されている。

次に、ステップＳＴ１１２の処理を行い現在の温度を取得し、その次に、現在の温度において記録を行った後に、所定の再生時の温度において再生を行う場合に、現在の温度が、上述のホログラム記録再生媒体１０の温度トレランスの範囲であるか否かを判断する（ステップＳＴ１３２）。そして、ホログラム記録再生媒体１０の温度トレランスの範囲である場合（ＹＥＳ）には、ステップＳＴ１１４に処理を移す。

温度トレランスの範囲であるか否かの判断は、例えば、一例としては、図８に示すデータに基づくものである。再生時の所定の温度が、例えば、２５℃であるとすれば、本方式を用いる場合には、温度トレランスは、２８℃から４０℃程度存在する。仮に、特定のホログラム記録再生媒体１０のフォトポリマーにおいて、４０℃程度の温度トレランスを有するとすれば、記録時の温度が−１５℃から６５℃の範囲であっても十分に情報信号が再生可能であるとして、ホログラム記録媒体の提供者によって推奨される規定のレーザ光波長および参照光の入射角度にて記録を行うものとする。

一方、ホログラム記録再生媒体１０の温度トレランスの範囲でない場合（ＮＯ）には、ホログラム記録再生媒体１０のベンダーユニーク情報から読み取った、現在の温度（記録時の温度）に対する望ましいレーザ光波長および望ましい参照光入射角度を決定する（ステップＳＴ１３３）。

上述の例で説明すれば、記録時の温度が−１５℃から６５℃の範囲を越える場合には、再生時の温度が２５℃である場合に、現在温度（記録時の温度）の下で最も品質の高い情報信号の再生が可能となるレーザ光波長および参照光の入射角度を予め求めておき、これを用いるものである。具体的にステップＳＴ１３３における処理の一例を示せば、再生時の温度をパラメータとして、記録時の温度をメモリ７２aのアドレスとし、そのアドレスに対応するメモリ７２ａに格納されたデータ（テーブル）として、レーザ光波長および参照光の入射角度を記憶しておくことにより処理は実行される。すなわち、レーザ光波長および参照光の入射角度をともに変化させるという本方式を記録時に適用するものである。

そして、その決定結果に基づく制御信号を波長制御部７０に送出し（ステップＳＴ１３４）、その決定結果に基づき、ガルバノミラー３９を制御する制御信号をガルバノミラー制御部６４に送出する（ステップＳＴ１３５）。これによって、再生時においては、予め定められたレーザ光波長、予め定められた参照光の入射角度で再生することによって、最適な再生条件が維持できる。ステップＳＴ１３４の処理が終了後においては、処理は、ステップＳＴ１１４に処理を移す。

その後の処理は図１２におけるフローと同一であるので、説明は省略する。このような図１３におけるフローの処理においては、記録時に温度補償を行い、再生時には、ホログラム記録再生媒体１０を所定の温度環境で再生することによって、なんら温度補償を行うことを要せず、ホログラム再生装置の簡略化が可能となる。

図１３のフローにおいては、本方式は、上述のようにホログラム記録装置、ホログラム記録方法およびホログラム記録再生媒体に適用されている。すなわち、ホログラム記録方法においては、ステップＳＴ１３３ないしステップ１３５の処理に本方式の特徴が表れており、ホログラム記録装置においては、このような処理のプログラムと記録時の温度をアドレスとし、そのアドレスに対応するデータからなるテーブルとが書き込まれたメモリ７２ａ、温度検出ユニット７１、波長制御部７０およびガルバノミラー制御部６４を有する構成に本方式の特徴部分が実現化されており、また、ホログラム記録再生媒体においては、ステップＳＴ１３１において本方式に利用するための、予め記録された情報を有する点において本方式の特徴が表れている。
（再生時のフローについて）
図１４のフローチャートに沿って、制御コンピュータ７２が行う再生時の制御の流れを説明する。

まず、ホログラム記録再生層１からヘッダ情報の一部として記録されている記録時における温度情報を読み込み、また、記録に用いたレーザ光波長を読み込み。さらに、記録時の参照光がどのように入射角度を変化させて角度多重記録がなされたかを読み込む（ステップＳＴ２１１）。ここで、ヘッダ情報は、ホログラム記録再生層１に記録されているものであって、（１）ホログラム記録再生媒体１０の最内周、最外周等に予め確保された領域であっても、（２）１回の角度多重のサイクルにおける、例えば、その最初の１つのパターン画像に記録されるものであっても、（３）角度多重で、角度を変えるごとに、記録する情報の一部に含ませるものであっても良い。

次に、温度検出ユニット７１から現在の温度（再生時の温度）を取得する（ステップＳＴ２１２）。

次に、ヘッダ情報から取得した記録時の温度と温度検出ユニット７１より取得した現在の温度（再生時の温度）とを比較して、両者の温度の差および記録時のレーザ光波長に基づいて、再生時にシフトすべきレーザ光波長のシフト量と参照光の入射角度を決定する（ステップＳＴ２１３）。ここで、この決定は、メモリ７２ａに記憶されたテーブルに基づいて行われる。すなわち、温度差をアドレスとして、シフトすべきレーザ光波長のシフト量（ブラッグ条件から角度ずれの幅が最小となるレーザ光波長のシフト量）と、再生時の参照光の入射角度（ブラッグ条件から角度ずれが最小となる入射度）とを、そのアドレスに対応するデータとする予め作成されたテーブルによるものである。すなわち、このテーブルは、本方式に基づいて作られたものである。

次に、スピンドル制御部６１にスピンドルモータ６０を回転させる制御信号を送出する（ステップＳＴ２１４）。これによって、スピンドルモータ６０がホログラム記録再生媒体１０を所定の角度だけ回転させ、所定のホログラム記録再生層１から記録された情報を読み取る用意ができることとなる。

次に、波長制御部７０に、メモリ７２ａに記憶されたテーブルによってステップＳＴ２１３によって特定された、レーザ光波長のシフト量だけ再生時のレーザ光波長をシフトするように、制御信号を送出する（ステップＳＴ２１５）。この信号を受信した波長制御部７０は、波長可変レーザ２１を制御して所定のシフト量のレーザ光の出射が可能とされる。

次に、ガルバノミラー制御部６４に、ステップＳＴ２１３によって特定された、参照光の入射角度に設定するように制御信号を送出する（ステップＳＴ２１６）。これにより、ガルバノミラー制御部６４はガルバノミラーを所定の角度に変位させる。

次に、ステップＳＴ２１３によって特定された、レーザ光波長のシフト量と、ステップＳＴ２１３によって特定された、参照光の入射角度とに基づき、ＣＭＯＳセンサ４２の位置が最適となるようにＣＭＯＳステージ制御部６８に制御信号を送出する（ステップＳＴ２１７）。これにより、ＣＭＯＳステージ制御部６８はＣＭＯＳセンサ４２のステージを移動させ、再生波長と参照光の角度を変えることによって生じる再生像の位置ずれを補正する。

次に、シャッター制御部６６にメカニカルシャッター２５を開閉させる制御信号を送出する（ステップＳＴ２１８）。これにより、参照光をホログラム記録再生媒体１０に照射して再生を行う。

次に、ＣＭＯＳ制御部６９にＣＭＯＳセンサ４２から再生画像を取り込むように制御信号を送出する（ステップＳＴ２１９）。これにより、ＣＭＯＳセンサ４２から取り込まれたパターン画像は再生信号処理部６５にてデコードされて、デコード後の信号は、制御コンピュータ７２に転送される。

次に、メモリ７２ａの所定の領域に配された、参照光の角度変更の回数を表す角度多重再生回数カウンタの値が、所定の回数であるＮであるか否かを判断する。すなわち、角度をＮ回変化させて、ホログラム記録再生層１から再生を行ったか否かを判断する（ステップＳＴ２２０）。角度多重再生回数カウンタの値がＮでない場合（ＮＯ）には、ステップＳＴ２１６に戻る。そして、順次、上述の処理を繰り返し続ける。

一方、角度多重再生回数カウンタの値がＮである場合（ＹＥＳ）には、角度多重再生回数カウンタの値を０に設定して、次のステップである、ステップＳＴ２２１に処理は移動する。

ステップＳＴ２２１では、同一の記録温度と同一の現在温度とを用いて再生すべきパターン画像の再生が終了したか否かを判断し、再生すべき情報がまだあり、同一の現在の温度検出の結果を用いて再生すべきパターン画像の再生が終了していないと判断する場合（ＮＯ）には、ステップＳＴ２１４に戻る。そして、順次、上述の処理を繰り返し続ける。

一方、同一の記録温度と同一の現在温度とを用いて再生すべきパターン画像の再生が終了していると判断する場合（ＹＥＳ）には、次のステップである、ステップＳＴ２２２に処理は移動する。

ステップＳＴ２２２では、再生すべきパターン画像の再生がすべて終了しているか否かを判断し、すべてのパターン画像の再生が終了していないと判断する場合（ＮＯ）には、ステップＳＴ２１１に戻る。そして、順次、上述の処理を繰り返し続ける。

一方、すべてのパターン画像の再生が終了していると判断する場合（ＹＥＳ）には、ホログラム再生は終了する。

（再生時のフローの変形例について）
上述した、再生フローは、本方式に基づくものであるが、その他のフローの変形例１を図１５のフローチャートに沿って、制御コンピュータ７２が行う再生時の制御の流れを説明する。

図１５で示すフローチャートと図１４で示すフローチャートとの違いは、図１４に示すステップＳＴ２１４の処理がステップＳＴ２１１とステップ２１２との間に挿入され、ステップＳＴ２２０において、ＮＯの場合に、ステップＳＴ２１６ではなく、ステップＳＴ２１２に処理が戻り、ステップＳＴ２２１の処理がないことである。

図１５のフローによれば、再生時に常に温度を検知し続け、その温度と記録された温度との差をとることによって、常に再生に用いるレーザ光波長を変化させるとともに、常に参照光の入射角度を変化させるので、より精度の高いパターン画像の再生が可能となる。

さらに、別の変形例としては、図１３に示した記録時のフローに対応するものが挙げられる。すなわち、再生時の温度を仮定しておき、図１４または図１５のステップＳＴ２１２を省略することができる。

このような、場合としては、ホログラム再生装置が恒温室で用いられる場合等であり、このような場合には、温度を測定する必要がないからである。また、このような場合には、ホログラム再生装置は温度検出ユニット７１を設ける必要がなく、装置のコストダウンを図ることができる。

このように、ホログラム再生装置が恒温室で用いられる場合等は、さらに、ホログラム再生装置を簡略化するために、ヘッダ情報として、再生時における最も望ましいレーザ光波長、最も望ましい参照光の入射角度を記録しておき、ホログラム再生装置において、ステップＳＴ２１２の処理のみならず、ステップＳＴ２１３の処理を省略することもできる。すなわち、直接に、ヘッダ情報に書かれた、レーザ光波長および参照光の入射角度を読み出し、ステップＳＴ２１５で波長制御部７０に制御信号を送出し、ステップＳＴ２１６でガルバノミラー制御部６４に制御信号を送出するものである。そして、この場合には、ホログラム再生装置は温度検出ユニット７１と上述のメモリ７２ａに記憶されたテーブルとを必要とせず、さらに装置のコストダウンが可能となる。

また、さらに、べつの変形例としては、フローチャートとして図示しないが、再生に用いるレーザ光波長を変化させるとともに、参照光の入射角度を変化させる本方式に加え、再生に用いるレーザ光波長のみを変化させる方式、参照光の入射角度のみを変化させる方式、２回波長スキャン方式、３回波長スキャン方式、それ以上の回数の波長スキャン方式のいずれかの任意の組み合わせを選択的に採用可能とする再生の方法を採用しても良い。このような、複数の再生方法のいずれかを選択するホログラム再生方法においては、再生の処理速度と信頼性との整合を図ることができるものとなる。また、このような、複数の再生方法のいずれかを選択するホログラム再生装置は、このような動作をさせるプログラムをメモリ７２ａに記憶させることによって実現できるものである。

複数の再生方法のいずれかを選択する方式を採用する場合には、以下に述べるように各種方式の利点を兼ね備えることとなる。すなわち、本方式（角度補償と波長補償の両方を併用する方式）を採用する場合には、テーブルを作成するための前処理が必要となるが、高速にかつ精度良くパターン画像を再生できるという画期的な利点があり、再生に用いるレーザ光波長のみを変化させる方式または参照光の入射角度のみを変化させる方式では、パターン画像の再生の精度は、低下するが、簡便であるという利点があり、波長スキャン方式では、処理の時間が長くなるが、パターン画像の再生の精度は、向上するという利点がある。

そして、上述の種々の方式の組み合わせは、制御コンピュータ７２が行うが、どの方式を選択すべきかの判断は、例えば、以下のような条件によって行う。

記録時と再生時との温度変化があまり大きくない場合（事実として温度変化が大きいことを言うものであって、必ずしも、実際に再生時または記録時の温度を測定する場合に限るものではない、以下も同様）には、波長または角度のみのシフトで再生を行い、温度変化が大きくなって再生像を一度に取り出せなくなる領域に達した時に上述の両方を用いて再生を行う（本方式）。この場合には、あるいは、波長スキャン方式を用いて再生を行っても良い。さらに、温度変化が大きい場合には、波長スキャン方式と本方式とを併用することもできる。

また、波長スキャン方式においては、あらかじめ温度に対するメディアの熱膨張率を計測しヘッダ情報として記録しておくことによって、その温度に応じた回数だけ波長スキャンまたは角度スキャンを行うようにしても良く、またパターン画像を検出するＣＭＯＳセンサ４２が、スキャンの回数などにはこだわらずに、高速でスキャンしていき、それらのすべての像を取り込み、それを積分するような形で再生することも可能である。

ホログラム記録再生の原理を示す図である。回折格子の形状変化を示す図である。回折格子の形状変化が生じた場合の記録角度と再生角度との回折効率を示すグラフである。回折格子角度と回折光のブラッグの条件からの角度ずれ量との関係を示すグラフである。再生時における波長を変化させたときの回折格子角度と、回折光のブラッグの条件からの角度ずれ量との関係を示すグラフおよび再生時における波長を変化させたときのパターン画像の模式図である。再生時における波長を変化させたときの、計算によって求めた回折格子角度と、回折光のブラッグの条件からの角度ずれ量との関係を示すグラフである。実施の形態に係る本方式の原理を示す図である。各種の再生本方式の特性を比較する図である。本実施形態の記録再生装置の光学部を示す図である。本実施形態の記録再生装置の波長可変レーザを示す図である。本実施形態の記録再生装置を示す図である。本実施形態の記録再生装置の制御コンピュータで行われる記録処理を示すフローチャートである。本実施形態の記録再生装置の制御コンピュータで行われる別の記録処理を示すフローチャートである。本実施形態の記録再生装置の制御コンピュータで行われる再生処理を示すフローチャートである。本実施形態の記録再生装置の制御コンピュータで行われる別の再生処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ホログラム記録再生層、２回折格子、３空間光変調器、４対物レンズ、
５信号光、６参照光、１０ホログラム記録再生媒体、１５光学部
１６ホログラム記録再生装置、２１波長可変レーザ、３９ガルバノミラー
４０反射型液晶、４３サーボ用光源、６４ガルバノミラー制御部
６５再生信号処理部、７０波長制御部、７１温度検出ユニット、７２ａメモリ
７２制御コンピュータ、

Claims

情報信号に応じて変調された信号光と、前記信号光と光源を同一とする参照光と、を干渉させて、ホログラム記録再生層にホログラムが記録されるホログラム記録再生媒体において、
前記ホログラム記録再生層の特性または記録時における記録条件の情報を記録するヘッダ領域を備えることを特徴とするホログラム記録再生媒体。
前記ヘッダ領域には、前記ホログラム記録再生層の温度膨張係数の情報が含まれることを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録再生媒体。
前記ホログラム記録再生媒体は、
前記信号光と前記参照光とのペアの相対的な光入射角度を異ならせて形成された複数のホログラムが前記ホログラム記録再生層の同一面内に角度多重で記録され、
前記ヘッダ情報には、記録時における、前記相対的な入射角度および前記信号光および前記参照光のレーザ光波長の情報が含まれることを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録再生媒体。
前記ヘッダ情報は、
前記角度多重で記録される複数のホログラムのうちの１のホログラムとして記録されていることを特徴とする請求項３に記載のホログラム記録再生媒体。
前記ホログラム記録再生媒体は、
円形形状の回転媒体であり、前記ヘッダ領域は、前記ホログラム記録再生媒体の最内周または最外周の近くに配されていることを特徴とする請求項１に記載の記録再生媒体。
前記ヘッダ情報は、
前記情報信号の一部に含まれていることを特徴とする請求項１に記載の記録再生媒体。
情報信号に応じて変調された信号光と、前記信号光と光源を同一とする参照光と、を干渉させて、ホログラム記録再生媒体のホログラム記録再生層にホログラムを記録するホログラム記録装置において、
前記ホログラム記録再生層の温度を検出する温度検出手段と、
前記光源から出射する光の光波長を変化させる波長制御手段と、
前記ホログラム記録再生層の温度に対応する前記光波長の情報を記憶した記憶手段と、
前記温度検出手段から検出された温度と前記記憶手段に記憶された情報とを用いて、前記波長制御手段を制御する制御手段と、を備えるホログラム記録装置。
前記ホログラム記録再生層に入射する前記参照光の入射角度を変化させる参照光入射角度制御手段をさらに備え、
前記記憶手段は、
さらに、前記ホログラム記録再生層の温度に対応する前記参照光の入射角度の情報を記憶するものであり、
前記制御手段は、
前記温度検出手段から検出された温度と前記記憶手段に記憶された情報とを用いて、前記波長制御手段と前記参照光入射角度制御手段とを制御することを特徴とする請求項７に記載のホログラム記録装置。
情報信号に応じて変調された信号光と、前記信号光と光源を同一とする参照光と、を干渉させてホログラム記録再生層にホログラムが記録されたホログラム記録再生媒体の再生装置において、
前記参照光の波長を変化させる波長制御手段と、
前記ホログラム記録再生媒体に記録されたホログラム記録再生層の特性または記録時の条件を含む情報を再生する再生信号制御手段と、
前記ホログラム記録再生層の特性または記録時の条件に対応する再生条件を記憶した記憶手段と、
前記再生信号制御手段から検出されたホログラム記録再生層の特性または記録時の条件を含む情報と前記記憶手段に記憶された再生条件の情報とを用いて、前記波長制御手段を制御する制御手段と、を備えるホログラム再生装置。
前記ホログラム記録再生層に入射する前記参照光の入射角度を変化させる参照光入射角度制御手段と、
再生時の前記ホログラム記録再生層の温度を検出する温度検出手段と、をさらに備え、
前記再生信号制御手段は、
前記情報信号の記録時の前記ホログラム記録再生層の温度を検出し、
前記記憶手段は、
前記記録時の前記ホログラム記録再生層の温度と前記再生時の前記ホログラム記録再生層の温度との差に対応する前記光源の光波長および前記入射角度の情報を記憶するものであり、
前記制御手段は、
前記再生信号制御手段から再生された記録時のホログラム記録再生層の温度と前記温度検出手段から検出された再生時のホログラム記録再生層の温度と前記記憶手段に記憶された前記光源の光波長および前記入射角度の情報とを用いて、前記波長制御手段と前記参照光入射角度制御手段とを制御することを特徴とする請求項９に記載のホログラム再生装置。
前記制御手段は、
前記波長制御手段もしくは前記参照光入射角度制御手段のいずれか一方、または、その両方を、選択して制御することを特徴とする請求項１０記載のホログラム再生装置。
情報信号に応じて変調された信号光と、前記信号光と光源を同一とする参照光と、を干渉させて、ホログラム記録再生層にホログラムを記録するホログラム記録再生媒体の記録方法において、
前記ホログラム記録再生層の温度を検出し、
前記ホログラム記録再生層の温度に応じた光波長を有する信号光と、前記ホログラム記録再生層の温度に応じた光波長および前記ホログラム記録再生層への入射角度を有する前記参照光と、を干渉させて、前記ホログラム記録再生層に記録をするホログラム記録再生媒体の記録方法。
情報信号に応じて変調された信号光と、前記信号光と光源を同一とする参照光と、を干渉させて、ホログラム記録再生層にホログラムが記録されたホログラム記録再生媒体の再生方法において、
前記ホログラム記録再生媒体に記録された情報信号の記録時の温度を再生し、
前記ホログラム記録再生媒体の再生時の温度を検出し、
前記記録時の温度と前記再生時の温度との差に基づいて、前記参照光の波長および／または前記ホログラム記録再生層への参照光の入射角度を変化させて前記ホログラム記録再生媒体の再生を行うホログラム記録再生媒体の再生方法。