JP2007333766A - ホログラム記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】製造やその管理が容易となるとともに記録再生光とサーボ信号光とを分離するのに好適な波長選択膜を備えるホログラム記録媒体を提供する。
【解決手段】基板１０上に、光の干渉縞により情報が記録される記録層６０と、該記録層６０における記録再生の位置決め情報をもつサーボ信号層（基板１０の凹凸形状を表面に反映した反射層２０）と、前記記録層６０とサーボ信号層との間に設けられ前記記録層６０の記録再生に関わる光（記録再生光）を反射し、サーボ信号に関わる光（サーボ信号光）を透過する波長選択層４０とを備え、前記波長選択層４０は、前記記録再生光に対応する波長範囲で屈折率が２．１より大であり前記サーボ信号光に対応する波長範囲で消光係数が１．１より小である高屈折率層Ａと、低屈折率層と高屈折率層Ｂとが交互に積層された積層膜とからなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、位置決め信号光（サーボ信号光）をホログラム記録、参照光（記録再生光）とは別な波長を用いるホログラム記録媒体に関し、特に記録再生光とサーボ信号光を分離する波長選択膜を備えるホログラム記録媒体に関するものである。

情報を記録メディアに３次元的に記録することで、大きな記録容量が達成可能とされるホログラムメモリー分野においては、従来から、角度多重、シフト多重、波長多重、位相変調多重など様々な記録再生方法が提案されている。中でもディスクに代表される回転媒体を用いたホログラムの記録再生には、シフト多重記録方式を採る場合がある。

このシフト多重方式でホログラム記録を行う従来の記録再生装置は、図１に示すような構成を有している。記録時、記録するデータページを空間光変調器（透過性の液晶表示装置）９８に表示させた後、レーザー光源９２から照射された干渉性を持つレーザー光はビームスプリッタ９４に入射し、記録光８００と参照光９００に分岐される。記録光８００はミラー９６を介して空間光変調器９８に入射される。記録光８００はデータペ−ジが表示された空間光変調器９８を通ることで、空間光変調（強度変調）される。変調された記録光８００はフーリエレンズ９ａによりホログラム記録メディア（ホログラム記録媒体）９ｃの記録エリアに集光される。

一方、参照光９００はミラー９ｄによりその進行方向を変えた後、フーリエレンズ９ｅにより記録光８００とホログラム記録メディア９ｃ中で一定の角度をもって交わる様に照射されて干渉縞を発生させる。この干渉縞の空間分布に従った屈折率分布として上記したデータページがホログラム記録メディア９ｃに記録される。

一枚のホログラムを記録した後は、ホログラム記録メディア９ｃを光学系に対して相対的に一定距離移動させ、次のホログラムを記録する。図１の場合は、一枚のホログラム記録メディア９ｃを記録する毎にスピンドルモータ９５によってディスク状ホログラム記録メディアを一定角度回転させる。ホログラム記録メディア９ｃが一周回転したら、半径方向に光学系、若しくはホログラム記録メディア９ｃを移動し、再びメディア周内方向の記録を行う。以上を繰り返して、ホログラム記録メディア９ｃの全面に亙って多数のホログラムを記録する。

このようにして記録したホログラムを再生する際は、そのホログラムを記録した時と同じ位置より、同じ波面の参照光（照明参照光）９００をホログラム記録メディア９ｃに対して照射する。これにより、ホログラム記録メディア９ｃの記録トラックに記録されている干渉縞に対応する回折光が発生し、この回折光が逆フーリエレンズ９９により撮像装置９ｂ内の撮像素子に集光されて受光され、得られた受光信号は解析されて元の画像データ（データページ）になる。

ここで、ホログラム記録メディア９ｃが記録する波長と比較して十分に厚い場合、各ホログラムが空間的に一部重なっていても、それぞれのホログラム間のシフト量がある一定値より大きければ、目的のホログラムのみが再生されることが知られている。このシフト量のある一定値は、参照光９００と記録光８００の交角や、各々のレンズのｆ値、及びホログラム記録メディア９ｃの厚さ等に依存するが、イントラック方向では数μｍから数十μｍ程度の値を実現することが可能である（例えば特許文献１参照）。なお、参照光として球面波を用いると、シフト選択性に異方性が生じ、クロストラック方向のシフト選択性は１ｍｍくらいとなる。

上記のようにホログラム記録メディアの記録場所を僅かずつ平行移動させて多重記録するシフト多重では、参照光９００として球面波を用いるので、シフト選択性に異方性があり、一方向にしか記録密度を上げることができないため、このシフト選択性を上げるために、参照光９００をディフューザに通してスペックル状にすることによりその波面を非常に複雑にして、参照光９００が僅かにシフトしただけで、元の参照光と移動した参照光との間で波面の不一致が起きるようにし、イントラック並びにクロストラックのいずれの方向に対してもシフト選択性を上げて、記録多重度を大幅に向上させることができる位相相関多重方式のホログラムストレージ方法が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。

このディフューザを用いた位相相関多重方式を用いた場合は、イントラック、並びにクロストラックのいずれの方向もシフト選択性が上がることから再生時においても正確な位置決め機構が必要となる。光ディスクにおける位置決め機構は、ＣＤ、ＭＯ、ＤＶＤに代表されるように溝形状、あるいはピット形状によりアドレス信号を基板上に埋め込みレーザーからの反射率変化を拾うことにより行なっている。このことはすなわち反射したレーザー光が変化することを意味しており、この光はホログラム記録の光としては用いることが出来ないばかりか、ホログラム再生の邪魔にもなる。そこで、サーボ信号用の光の波長はホログラム記録の光の波長とは変える必要がある。この時、サーボ信号光とホログラム記録再生光を分ける必要がある。解決策としては、まずサーボ信号用の光の入射とホログラム記録のための光の入射をメディアに対して対向する方法がある。このときは光学系が上下必要になる。ホログラム記録の光学系の複雑さに加え、より複雑な機構と部品数の増加から実際のドライブとしては、ビジネス上ペイしない。次に同軸上からサーボ信号光とホログラム記録光を入れる場合、メディア側に波長選択膜を設ける必要がある（例えば、特許文献２，３参照。）。

また、その波長選択膜の構造が提案されている（例えば、特許文献４参照。）。これによると、ＺｎＳ-ＳｉＯ_２(屈折率ｎ＝２．１５)，ＭｇＦ２(屈折率ｎ＝１．３６）を用いることで９層構造により波長分離が可能である旨、記述されている。ところが、ここで用いているＭｇＦ_２はスパッタリングによる膜形成速度が著しく遅く、基板温度もプラスチックの耐熱温度を超える１３０℃以上が必要であるため、製造が困難でありメディアのビジネスとしてはペイしない。また通常、波長選択膜は望む波長に対する反射率を９４％以上確保するために誘電体膜を１４層以上、望ましくは２０層以上設ける必要がある。このことから、通常の波長選択膜をメディアに施した場合、製造が困難であったりその管理も容易でなかったりすることからメディアのビジネスとしてペイしなくなる。

特開２０００−８９６４８号公報（第３頁、第１図） 特開２００４−２６５４７２号公報 特開２００５−７８６９１号公報 特開２００５−３３８３４０号公報

本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、製造やその管理が容易となるとともに記録再生光とサーボ信号光とを分離するのに好適な波長選択膜を備えるホログラム記録媒体を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために提供する本発明は、基板上に、光の干渉縞により情報が記録される記録層と、該記録層における記録再生の位置決め情報をもつサーボ信号層と、前記記録層とサーボ信号層との間に設けられ前記記録層の記録再生に関わる光（記録再生光）を反射し、サーボ信号に関わる光（サーボ信号光）を透過する波長選択層とを備えるホログラム記録媒体において、前記波長選択層は、前記記録再生光に対応する波長範囲で屈折率が２．１より大であり前記サーボ信号光に対応する波長範囲で消光係数が１．１より小である高屈折率層Ａと、低屈折率層と高屈折率層Ｂとが交互に積層された積層膜とからなることを特徴とするホログラム記録媒体である。

ここで、前記高屈折率層Ａは、ＳｉまたはＧｅからなることが好ましく、その膜厚は、５〜５０ｎｍであることが好ましい。

また、前記記録再生光に対応する波長範囲は３８０〜５６０ｎｍであり、前記サーボ信号光に対応する波長範囲は５８０〜１１２０ｎｍであることが好ましい。

また、前記波長選択層の積層数が７以下であることが好適である。

また、前記記録再生光が青色光であり、前記サーボ信号光が赤色光であるとよく、あるいは前記記録再生光が緑色光であり、前記サーボ信号光が赤外光であるとよい。

本発明によれば、積層数を少なくすることができるため、製造やその管理が容易となった記録再生光とサーボ信号光とを分離するのに好適な波長選択膜を備えるホログラム記録媒体を提供することが可能となる。

本発明のホログラム記録媒体は、基板上に、光の干渉縞により情報が記録される記録層と、該記録層における記録再生の位置決め情報をもつサーボ信号層と、前記記録層とサーボ信号層との間に設けられ前記記録層の記録再生に関わる光（記録再生光）を反射し、サーボ信号に関わる光（サーボ信号光）を透過する波長選択層とを備えるものであって、前記波長選択層が、前記記録再生光に対応する波長範囲で屈折率が２．１より大であり前記サーボ信号光に対応する波長範囲で消光係数が１．１より小である高屈折率層Ａと、低屈折率層と高屈折率層Ｂとが交互に積層された積層膜とからなることを特徴とするものである。

以下、本発明に係るホログラム記録媒体の具体的な実施の形態について説明する。
図２は、本発明に係るホログラム記録媒体の構成例を示す断面図である。
ホログラム記録媒体１００は、基板１０の上に、反射層２０、ギャップ層３０、波長選択層４０、ギャップ層５０、ホログラム記録層６０がこの順番で積層されており、さらにホログラム記録層６０の上に透明基板７０が配置された構成となっている。

ここで、基板１０は、その主面上にアドレス情報やサーボを取るためのエンボス状のサーボピット（あるいは案内溝）が形成された、ポリカーボネート等の透明な成形樹脂基板である。また、反射層２０は、基板１０のサーボピットが形成された面上に設けられたアルミ、金、白金などからなるコーティング層であり、前記サーボピットの凹凸形状をその表面に反映している。本発明でいうサーボ信号層とは、基板１０のサーボピットの凹凸形状をその表面に反映した反射層２０のことである。なお、反射層２０はスパッタリング法などのドライプロセスにより形成される。

ギャップ層３０は、反射層２０上に例えばＵＶ硬化型樹脂が塗布された後ＵＶ硬化されてなる透明膜であり、反射層２０を保護し基板表面を平滑化するものである。

波長選択層４０は、本発明の根幹を成すものであり、ホログラム記録媒体１００の記録・再生の際に照射される光のうち、ホログラム記録層６０の記録再生に関わる光（記録再生光）を反射し、サーボ信号に関わる光（サーボ信号光）を透過する機能を有する。例えば、記録再生光に対する反射率は９４％以上であり、サーボ信号光に対する透過率は８４％以上となっている。

波長選択層４０は、反射層２０側の第１層として設けられ、記録再生光の波長領域で高屈折率をもつ第１の高屈折率層（高屈折率層Ａ）４１と、低屈折率層４２と第２の高屈折率層（高屈折率層Ｂ）４３とが交互に積層された積層膜４４ａとから構成されている。

図３は、波長選択層４０の構成例を示す断面図であり、第１の高屈折率層４１と６層の積層膜４４ａとで計７層の光学多層膜となっている。また、図４は、波長選択層４０のその他の構成例を示す断面図であり、第１の高屈折率層４１と４層の積層膜４４ｂとで計５層の光学多層膜となっている。

第１の高屈折率層４１は、記録再生光に対応する波長範囲で屈折率が２．１より大となる薄膜である。またこの屈折率は２．５以上であることが好ましく、これにより波長選択層４０の積層数を７以下とすることができる。なお、記録再生光に対応する波長範囲とは、記録再生光として使用されうる光の波長範囲であり、例えば３８０〜５６０ｎｍである。

第１の高屈折率層４１は、サーボ信号光に対応する波長範囲で消光係数が１．１より小となる薄膜である。またこの消光係数は０．５以下であることが好ましく、これにより膜厚２０ｎｍにおいて透過率８５％以上が得られる。なお、サーボ信号光に対応する波長範囲とは、サーボ信号光として使用されうる光の波長範囲であり、例えば５８０〜１１２０ｎｍである。

前記のような屈折率及び消光係数を有し、第１の高屈折率層４１となる薄膜としては、例えばスパッタリング法などのドライプロセスにより成膜されるＳｉまたはＧｅからなる薄膜が挙げられる。ちなみに、Ｓｉからなる第１の高屈折率層４１の場合、例えば記録再生光に対応する波長範囲における屈折率ｎは３．５〜３．２であり、サーボ信号光に対応する波長範囲における消光係数ｋは０．４〜０．２である。また、Ｇｅからなる第１の高屈折率層４１の場合、例えば記録再生光に対応する波長範囲における屈折率ｎは４．０〜３．５であり、サーボ信号光に対応する波長範囲における消光係数ｋは０．５〜０．３である。

第１の高屈折率層４１の膜厚は、５〜５０ｎｍであり、１０〜４０ｎｍがより好ましい。

低屈折率層４２は、誘電体材料、例えばＳｉＯ_２、ＡｌＦ_３、ＣａＦ_２、ＭｇＦ_２、ＬｉＦ、ＳｉＯＣのいずれかからなり、例えばスパッタリング法を用いて成膜される低屈折率の光学膜である。

第２の高屈折率層４３は、誘電体材料、例えばＮｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２、ＳｉＮ、ＺｎＯ、ＺｒＯ_２、ＣｅＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５のいずれかからなり、例えばスパッタリング法を用いて成膜される高屈折率の光学膜である。

なお、波長選択層４０の各膜厚は、マトリクス法に基づいたシミュレーションにより光学薄膜が、記録再生光（例えば波長３８０〜５６０ｎｍの光）に対して高反射特性を有し、サーボ信号光（例えば波長５８０〜１１２０ｎｍの光）に対して高透過特性を有するように膜厚設計されている。ここでいうマトリクス法に基づいたシミュレーションとは、特開２００３−２７０７２５号公報に示されている手法であり、複数の異なる材料で構成され各層の境界で多重反射が生じる多層光学薄膜系に角度θ_０で光が入射した場合、用いる光源の種類及び波長と、各層の光学膜厚（屈折率と幾何学的膜厚との積）に依存して位相が揃い、反射光速は可干渉性を示す場合が生じ、互いに干渉しあうようになる原理に基づいた方程式を利用してシミュレーションを行い、所望の特性を有する各層の膜厚設計を行うものである。

本発明においては、第１の高屈折率層４１を設けることにより、低屈折率層４１、第２の高屈折率層４３の積層数を従来よりも格段に少なくすることができる。このとき、第１の高屈折率層４１は、スパッタ成膜条件で屈折率や消光係数は変動するため、実際に成膜した第１の高屈折率層４１の屈折率及び消光係数を測定し、その値に基づいて低屈折率層４１、第２の高屈折率層４３の積層数や膜厚を設定することが好ましい。また、低屈折率層４１、第２の高屈折率層４３の構成材料としてスパッタ成膜し易い材料を選択することが可能である。

なお、波長選択膜４０の各層の成膜にあたって、マグネトロンスパッタ、マグネトロン放電を用いない２極スパッタ、ＥＣＲスパッタ、バイアススパッタ等、種々の公知のスパッタ方式が適用可能である。

ギャップ層５０は、ホログラム記録層５を構成する記録材料から波長選択層４０を保護するためのものであり、記録材料と反応しないことが重要である。例えば、ＵＶ硬化樹脂塗料をスピンコートした後にＵＶ硬化させて形成したり、プラスチックフィルムを接着剤で装着したりすればよい。

ホログラム記録層６０は、従来公知のフォトポリマーなどのホログラム記録材料からなり、該ホログラム記録材料がギャップ層５０と透明基板７０とで挟まれて構成される。このホログラム記録材料は、光の干渉パターンによりデータ情報が記録されるものであり、記録再生光に感度を有するものである。例えば青色光や緑色光に感度を有する。

透明基板７０は、ホログラム記録媒体１００に照射される光、すなわち記録再生光及びサーボ信号光を透過する透明な基板であり、ガラスやポリカーボネートなどの透明樹脂からなる。光学的異方性の小さい材料からなることが好ましい。

以上の構成のホログラム記録媒体１００の形成方法としては、基板１０上に反射層２０、ギャップ層３０を順次形成し、ついでギャップ層３０上に波長選択層４０をスパッタリング法などにより形成する。つぎに波長選択層４０上にギャップ層５０が形成され、しかる後に、ホログラム記録層６０がギャップ層５０と透明基板７０の間に挟まれ形成される。あるいは、ギャップ層５０となるフィルム上に本発明に従って波長選択層４０が形成され、ギャップ層３０となる粘着樹脂層を介して波長選択層４０が反射層２０上に接合される。しかる後に、ホログラム記録層６０が透明基板７０とギャップ層５０の間に挟まれ形成されるようにしてもよい。いずれの場合も、波長選択膜４０は、少ない積層数であるとともにスパッタ成膜により速く容易に形成できる層で構成されているため、効率的にかつ信頼性よく製造することが可能となる。

このホログラム記録媒体１００が従来公知のホログラム記録再生装置に装着された後、つぎの記録が行われる。すなわち、図２に示すように、まずホログラム記録再生装置の光学系から特定波長のレーザー光である記録再生光Ｌ_Ｒ（この場合、記録用光としての信号光と参照光）が、ホログラム記録媒体１００のホログラム記録層６０内で干渉パターンを生成するように透明基板７０の入出射面Ａから照射される。入射した記録再生光Ｌ_Ｒの信号光と参照光は、ホログラム記録層６０で干渉しあって干渉パターンを生成し、これにより記録が行われる。なお、記録再生光Ｌ_Ｒはその後ホログラム記録層６０を通過し、波長選択層４０に入射するが、該波長選択層４０により反射され戻り光となる。

また、ホログラム記録媒体１００の再生に際しては、所定波長のレーザー光である記録再生光Ｌ_Ｒ（この場合、再生用光としての参照光）が、ホログラム記録再生装置の光学系からホログラム記録媒体１００のホログラム記録層６０に焦点が合わせられて透明基板７０の入出射面Ａから照射される。入射した記録再生光Ｌ_Ｒは、ホログラム記録層６０の干渉パターンに応じて回折光となり、再生光としてホログラム記録媒体１００表面から出射される。

なお、記録再生光とは波長の異なる所定波長のレーザー光がサーボ制御用のサーボ信号光Ｌ_Ｓとして、ホログラム記録再生装置の光学系から反射層２０上で焦点を結ぶように照射される。このとき、サーボ信号光Ｌ２１は透明基板７０、ホログラム記録層６０、ギャップ層５０、波長選択層４０、ギャップ層３０を透過して反射層２０で反射され、サーボピットに応じた情報を含んだ反射光（サーボ光）として再びギャップ層３０、波長選択層４０、ギャップ層５０、ホログラム記録層６０、透明基板７０を透過してホログラム記録媒体１００表面から出射される（図２）。

このホログラム記録媒体１００の記録再生に際しては、記録再生光Ｌ_Ｒの波長とサーボ信号光Ｌ_Ｓの波長との比が０．５〜０．６５となるようにそれぞれの波長を設定する。例えば、記録再生光Ｌ_Ｒが青色光であり、サーボ信号光Ｌ_Ｓが赤色光であることが好ましい。具体的には、記録再生光Ｌ_Ｒを波長３８０〜４３０ｎｍ、望ましくは３９０〜４２０ｎｍの範囲内にある光とし、サーボ信号光Ｌ_Ｓを波長５８０〜８６０ｎｍ、望ましくは６００〜８４０ｎｍの範囲内にある光とする。あるいは記録再生光Ｌ_Ｒが緑色光であり、サーボ信号光Ｌ_Ｓが赤外光であることが好ましい。具体的には、記録再生光Ｌ_Ｒを波長５００〜５６０ｎｍ、望ましくは５２０〜５４０ｎｍの範囲内にある光とし、サーボ信号光Ｌ_Ｓを波長７７０〜１１２０ｎｍ、望ましくは８００〜１０８０ｎｍの範囲内にある光とする。

波長選択層は、通常ディスプレイ等のデバイスに用いられ、該波長選択層を構成する誘電体膜の層数を４０層程度としている。ディスプレイ用途として必要とされる特性は、反射を必要とする波長では反射率９８％以上、透過率３％以下、透過を必要とする波長では反射率３％以下、透過率９７％以上であり、かつ反射から透過に移る波長幅を２０ｎｍ以下としている。ここで、ディスプレイ用途の波長選択層を構成する層には、反射、あるいは透過させたい波長域に吸収を持つような材料を用いることが出来ない。すなわち、一般に屈折率が大きいＳｉやＧｅなどを選ぶことにより波長選択層の層数を減らすことが出来るが、ディスプレイ用途では特に必要とされる波長の短い青色域で吸収が大きいため用いることができなかった。また、反射から透過に移る波長幅も狭いことが求められることから層数としては非常に多いものとなっていた。

これに対して、本発明における必要な特性は、反射を必要とする波長では反射率９４％以上、透過を必要とする波長では透過率８４％以上である。透過率としての必要な仕様が高くないことが、まず吸収を持つが屈折率の高いＳｉやＧｅを用いることが出来る理由である。ある程度吸収のない材料の積層構造に最初光を入射させ、反射させたい波長の光をある程度カットし最後に吸収を持つが屈折率の高い材料に入射させることで反射率を稼ぐことが可能になる。

また、ホログラム記録に用いるレーザー光の中心波長に対する波長の幅は±５ｎｍ以下であることから、目標とする波長に対してのみ反射率、透過率を達成することが出来れば良い。さらに、ホログラム記録媒体において、その他の波長に関しては反射、透過に関する仕様が無いといっても過言ではない。このことから、反射から透過に移る波長幅を広く取ることが可能となる。これが層数を7層以下、あるいは５層でも必要とする特性を満足することが可能な理由である。なお、必要とする層数を少なくするため、反射と透過を必要とする波長幅は広くないと機能しない。そのため記録再生に用いる光の波長に対する位置決めのための光の波長割合に限定が入っている。

以下、本発明について検証し、実施した例を示す。
（実施例１）
図２に示すホログラム記録媒体１００を作製した。ここで、波長選択層４０については、各層を以下の光学膜とし、図３に示す構成とした。
・第１の高屈折率層４１：Ｓｉ
・低屈折率層４２ ：ＳｉＯ_２
・第２の高屈折率層４３：Ｎｂ_２Ｏ_５
すなわち、第２の高屈折率層４３を記号Ｈ、低屈折率層４２を記号Ｌとすると、波長選択層４０はギャップ層５０側から（ＨＬＨＬＨＬ）Ｓｉ（（ＨＬ）_３Ｓｉ）という層構成としている。また、各層の厚さは、ギャップ層５０側から４５／４５／４５／４５／４５／４０／２６(ｎｍ)とした。

第１の高屈折率層４１、低屈折率層４２、第２の高屈折率層４３は、スパッタ装置（アネルバ製ＩＬＣ３１０３）を用いて形成した。この装置は、自公転が可能なパレットに８枚基板を載せることが可能な装置であり、ターゲットと基板の間の距離は１００ｍｍである。また、波長選択層４０の形成に当っては、ギャップ層５０に相当するものを基板として、該基板上に（ＨＬＨＬＨＬ）Ｓｉの順番で各層をスパッタ成膜した。各層のスパッタ成膜条件を以下に示す。

（第２の高屈折率層４３の成膜条件）
スパッタターゲットは、φ１５２．４ｍｍ、厚さ５ｍｍのＮｂ_２Ｏ_５からなるターゲットとした。なお、直流電源（ＤＣ）でスパッタリング可能にするため、ターゲットにはＮｂ金属を０．５ｗｔ％程度ドープしてある。また、スパッタリング条件は、到達圧力を４×１０^−４Ｐａ以下とし、ガス流量比Ａｒ／Ｏ_２＝５／１、圧力Ｐ＝０．６Ｐａ、投入電力を１ｋＷとした。さらに、スパッタリングの雰囲気中に１０％以上酸素を含有することから、念のためアーク対策としてパルス（３０ｋＨｚ、５μｓ）によるターゲット電位安定化をはかった。

（低屈折率層４２の成膜条件）
スパッタターゲットとして、φ１５２．４ｍｍ、厚さ５ｍｍのＳｉＯ_２からなるターゲットとした。また、スパッタリング条件は、到達圧力を４×１０^−４Ｐａ以下とし、ガス流量比Ａｒ／Ｏ_２＝５／１、圧力Ｐ＝０．８Ｐａ、投入電力を１．５ｋＷとして、高周波ＲＦ(１３．５６ＭＨｚ)でスパッタリングを行なった。

（第１の高屈折率層４１の成膜条件）
スパッタターゲットとして、φ１５２．４ｍｍ、厚さ６ｍｍのＳｉからなるターゲットとした。なお、直流電源（ＤＣ）でスパッタリング可能にするため、ターゲットにはＢを０．０１ｗｔ％程度ドープしてある。また、スパッタリング条件は、到達圧力を４×１０^−４Ｐａ以下とし、Ａｒ圧力＝０．５３Ｐａ、投入電力を１．２ｋＷとした。ここで、成膜したＳｉ膜の屈折率は３．５であり、消光係数は０．４（波長４０５ｎｍ）であった。

各層の成膜速度は、上記条件下において、第２の高屈折率層４３；４．６ｎｍ／ｍｉｎ、低屈折率層４２；５．４ｎｍ／ｍｉｎ、第１の高屈折率層４１；１２．８ｎｍ／ｍｉｎであった。したがって、本実施例における波長選択層４０の成膜にかかる時間は５８分程であった。

また、得られた波長選択層４０の反射特性、透過特性について、分光光度計（日本分光ＮＳ６００）を用いて測定を行った。その結果、膜面に対して垂直から５°傾けた入射角に対する光の波長４０５ｎｍにおいて反射率９５％、透過率１．９％、６８０ｎｍにおいて反射率４．６％、透過率８４％であり、必要とする特性を満足していることが分かった。また、本実施例の波長選択層４０を備えるホログラム記録媒体１００は、従来のホログラム記録再生装置において正常に記録再生できることを確認した。

（比較例１）
実施例１において、波長選択層について第１の高屈折率層４１の代わりに第２の高屈折率層４３とした。すなわち、第２の高屈折率層４３を記号Ｈ、低屈折率層４２を記号Ｌとすると、ギャップ層５０側から（ＨＬＨＬＨＬ）Ｈ（（ＨＬ）_３Ｈ）という層構成とし、各層の厚さを、ギャップ層５０側から４５／４５／４５／４５／４５／４５／４５(ｎｍ)とした。また、それ以外の条件は実施例１と同じとしてサンプルを作製した。なお、各層に必要な膜厚は時間により制御した。

上記層構成において成膜にかかる時間を計算すると６８分程であった。また、得られた波長選択層の反射特性、透過特性として、膜面に対して垂直から５°傾けた入射角に対する光の波長４０５ｎｍにおける反射率７６％、透過率１５％であり、波長６３０ｎｍにおける反射率１６％、透過率７４％であった。また層構成以外の条件について最適化を行なっても、波長４０５ｎｍにおける反射率を上げることは出来なかった。

（比較例２）
比較例１において、層構成を１４層に増やし（ＨＬ）_７という層構成にして膜形成を行なった。各層の厚さはすべて４５ｎｍとした。また、それ以外の条件は比較例１と同じとしてサンプルを作製した。なお、各層に必要な膜厚は時間により制御した。

上記層構成において成膜にかかる時間を計算すると１３５分程であった。また、得られた波長選択層の反射特性、透過特性として、膜面に対して垂直から５°傾けた入射角に対する光の波長４０５ｎｍにおける反射率９６％、透過率３．０％であり、波長６４０ｎｍにおける反射率４．０％、透過率８９％であった。層数を比較例１の倍程度に増やすことにより必要とする反射率、透過率を得ることが出来たが、成膜にかかる時間は倍以上必要であった。

（実施例２）
実施例１において、図４に示すような波長選択層４０を５層に減らした層構成とした。すなわち、第２の高屈折率層４３を記号Ｈ、低屈折率層４２を記号Ｌとすると、ギャップ層５０側から（ＨＬＨＬ）Ｓｉ（（ＨＬ）_２Ｓｉ）という層構成とし、各層の厚さを、ギャップ層５０側から４５／７０／４５／７０／１４(ｎｍ)とした。また、それ以外の条件は実施例１と同じとしてサンプルを作製した。なお、各層に必要な膜厚は時間により制御した。

上記層構成において成膜にかかる時間は４７分程であった。また、得られた波長選択層の反射特性、透過特性として、膜面に対して垂直から５°傾けた入射角に対する光の波長４０５ｎｍにおける反射率９２％、透過率６．０％、波長６３０ｎｍにおける反射率７．０％、透過率８５％であり、必要とする特性を満足していることが分かった。また、本実施例の波長選択層４０を備えるホログラム記録媒体１００は、従来のホログラム記録再生装置において正常に記録再生できることを確認した。

（実施例３）
実施例２において、第２の高屈折率層４３をＮｂ_２Ｏ_５に代えてＴｉＯ_２からなる誘電体膜とした。すなわち、第２の高屈折率層４３を記号Ｈ、低屈折率層４２を記号Ｌとすると、ギャップ層５０側から（ＨＬＨＬ）Ｓｉ（（ＨＬ）_２Ｓｉ）という層構成とし、各層の厚さを、ギャップ層５０側から３１／９１／３１／９１／１６(ｎｍ)とした。なお、第２の高屈折率層４３（ＴｉＯ_２）のスパッタ成膜条件は次の通りとした。また、それ以外の条件は実施例２と同じとしてサンプルを作製した。なお、各層に必要な膜厚は時間により制御した。

（第２の高屈折率層４３（ＴｉＯ_２）の成膜条件）
スパッタターゲットとして、φ１５２．４ｍｍ、厚さ５ｍｍのＴｉＯ_２からなるターゲットとした。また、スパッタリング条件は、到達圧力を４×１０^−４Ｐａ以下とし、ガス流量比Ａｒ／Ｏ_２＝５０／１、圧力Ｐ＝０．８Ｐａ、投入電力を２．０ｋＷとして、高周波ＲＦ(１３．５６ＭＨｚ)でスパッタリングを行なった。このときの膜形成速度は２．９３ｎｍ／ｍｉｎであった。

上記層構成において成膜にかかる時間は５５分程であった。また、得られた波長選択層の反射特性、透過特性として、膜面に対して垂直から５°傾けた入射角に対する光の波長４０５ｎｍにおける反射率９２％、透過率５．２％、波長６５０ｎｍにおける反射率３．７％、透過率９０％であり、必要とする特性を満足していることが分かった。また、本実施例の波長選択層４０を備えるホログラム記録媒体１００は、従来のホログラム記録再生装置において正常に記録再生できることを確認した。

（実施例４）
実施例３において、第１の高屈折率層４１をＳｉに代えてＧｅからなる薄膜とした。すなわち、第２の高屈折率層４３を記号Ｈ、低屈折率層４２を記号Ｌとすると、ギャップ層５０側から（ＨＬＨＬ）Ｇｅ（（ＨＬ）_２Ｇｅ）という層構成とし、各層の厚さを、ギャップ層５０側から３１／９１／３１／９１／１４(ｎｍ)とした。なお、第１の高屈折率層４１（Ｇｅ）のスパッタ成膜条件は次の通りとした。また、それ以外の条件は実施例３と同じとしてサンプルを作製した。なお、各層に必要な膜厚は時間により制御した。

（第１の高屈折率層４１（Ｇｅ）の成膜条件）
スパッタターゲットとして、φ１５２．４ｍｍ、厚さ５ｍｍのＧｅからなるターゲットとした。また、スパッタリング条件は、到達圧力を４×１０^−４Ｐａ以下とし、Ａｒ圧力＝０．８Ｐａ、投入電力を１．０ｋＷとして、直流電源（ＤＣ）でスパッタリングを行った。このときの膜形成速度は１０．０ｎｍ／ｍｉｎであり、成膜したＧｅ膜の屈折率は４．０であり、消光係数は０．５（波長４０５ｎｍ）であった。

上記層構成において成膜にかかる時間は５３分程であった。また、得られた波長選択層の反射特性、透過特性として、膜面に対して垂直から５°傾けた入射角に対する光の波長４０５ｎｍにおける反射率９０％、透過率４．５％、波長６５０ｎｍにおける反射率４．０％、透過率８６％であり、必要とする特性を満足していることが分かった。また、本実施例の波長選択層４０を備えるホログラム記録媒体１００は、従来のホログラム記録再生装置において正常に記録再生できることを確認した。

本発明は、上記実施の形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用、効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。例えば、本発明ではＳｉ、Ｇｅを１層しか用いていないが、必要な仕様によっては２層以上用いることも可能である。また、記録再生に用いる波長（すなわち反射を必要とする波長）を本発明では４０５ｎｍ近辺としたが、５３２ｎｍ近辺としても波長割合が変わらない限りにおいて誘電体、高屈折率材料の膜厚を波長に応じて設計しなおすことにより、実施可能である。

従来のホログラム記録／再生システムの構成を示す概略図である。 本発明に係るホログラム記録媒体の構成を示す断面図である。 本発明で波長選択層の構成例１を示す断面図である。 本発明で波長選択層の構成例２を示す断面図である。

符号の説明

１０・・・基板、２０・・・反射層、３０，５０・・・ギャップ層、４０・・・波長選択層、４１・・・第１の高屈折率層、４２・・・低屈折率層、４３・・・第２の高屈折率層、６０・・・ホログラム記録層、７０・・・透明基板、９２・・・レーザー光源、９４・・・ビームスプリッタ、９５・・・スピンドルモータ、９６，９ｄ・・・ミラー、９８・・・空間光変調器、９９・・・逆フーリエレンズ、９ａ，９ｅ・・・フーリエレンズ、９ｂ・・・撮像装置、９ｃ，１００・・・ホログラム記録媒体、８００・・・記録光、９００・・・参照光、Ａ・・・入出射面、Ｌ_Ｒ・・・記録再生光、Ｌ_Ｓ・・・サーボ信号光

Claims (6)

1. 基板上に、光の干渉縞により情報が記録される記録層と、該記録層における記録再生の位置決め情報をもつサーボ信号層と、前記記録層とサーボ信号層との間に設けられ前記記録層の記録再生に関わる光（記録再生光）を反射し、サーボ信号に関わる光（サーボ信号光）を透過する波長選択層とを備えるホログラム記録媒体において、
   前記波長選択層は、前記記録再生光に対応する波長範囲で屈折率が２．１より大であり前記サーボ信号光に対応する波長範囲で消光係数が１．１より小である高屈折率層Ａと、低屈折率層と高屈折率層Ｂとが交互に積層された積層膜とからなることを特徴とするホログラム記録媒体。
2. 前記高屈折率層Ａは、ＳｉまたはＧｅからなることを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録媒体。
3. 前記高屈折率層Ａの膜厚は、５〜５０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録媒体。
4. 前記記録再生光に対応する波長範囲は３８０〜５６０ｎｍであり、前記サーボ信号光に対応する波長範囲は５８０〜１１２０ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録媒体。
5. 前記波長選択層の積層数が７以下であることを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録媒体。
6. 前記記録再生光が青色光であり、前記サーボ信号光が赤色光であること、あるいは前記記録再生光が緑色光であり、前記サーボ信号光が赤外光であることを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録媒体。

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