JP4131959B2 - 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プログラム - Google Patents

Description

本発明は、シフト多重記録方式により、記録層に情報を記録する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プログラムに関するものである。

データ記録の分野においては、安価な大容量ファイルを実現可能な記録方式として、光学記録方式が知られている。

一般的な光学記録方式では、記録層に光を照射することにより、情報に対応する記録マークを形成する。１つの記録マークは、１ビットの情報に対応する。さらに、複数の記録マークを形成することにより複数の情報を記録することができる。この場合、各記録マークを互いから離間させる。

この方式においては、例えば、波長の短い記録光を用いて記録マークの寸法を小さくすることにより記録密度を高めることができる。しかしながら、そのような手法による記録密度向上は限界がある。近年では、かかる観点での記録密度の向上は限界に近付いており、さらなる大容量化は困難である。

ホログラフィック記録方式では、他の光学記録方式とは異なり、情報を三次元的に記録することができる。また、ホログラフィック記録方式では、通常、記録層の材料として、照射エネルギー量に応じて光学特性が連続的に変化するものを使用している。

このため、１つの記録スポットを２ビット以上の情報に対応させることが可能である。また、複数の記録スポットを部分的に重ね合わせる多重記録も可能である。このように、ホログラフィック記録方式では、さらなる大容量化が期待できる。

こうしたホログラフィック記録方式を採用した装置としては、反射型のホログラフィック記録媒体を搭載する記録再生装置が知られている（例えば「特許文献１」参照）。この記録再生装置においては、記録用の光学系と再生用の光学系とは、記録媒体に対して同じ側に配置されている。そして、記録用の光学系と再生用の光学系とは、多くの部分を共用する。そのため、この記録再生装置は、小型化の点で有利であり、また、光学系の調整が比較的容易である。また、この記録再生装置では、再生時のシークタイムを減少させるべく、連続する記録スポットをトラック方向および半径方向に対して僅かずつずらしながら配置している。

特開２００３−１７８４５７号公報

上述のように記録スポットをトラック方向および半径方向に対して僅かずつずらして記録する場合には、記録層の所定の領域に複数の記録スポットが多重されていく。この多重度が大きくなるにしたがって、記録に要する時間が長くなる、すなわち、平均記録転送レートが低いという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、記録転送レートを向上させることにより、平均記録転送レートを大きくすることを目的とする。

記録スポットの多重度が大きくなるにしたがい、記録に要する時間が長くなることがわかった。そこで、発明者らは、この原因を解明すべく検討を行った。その結果、すでに記録スポットが形成されている領域に光を照射した場合、これまでの照射により光重合反応の反応種が減少していることがわかった。すなわち、当該領域で反応を進行させるためには、より大きなパワーを与えなければならない。

以上の点から、発明者らは、以下の発明を想到するに至った。すなわち、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明はシフト多重記録方式により、記録層に情報を記録するホログラム記録装置であって、前記記録層の透過率を測定する透過率測定手段と、前記透過率測定手段によって測定された前記透過率に基づいて、前記記録層に既に記録されている前記情報の多重度を特定する多重度特定手段と、前記多重度特定手段によって特定された前記多重度に基づいて、前記記録層に前記情報を記録すべく照射する記録光の照射光強度と、予め定められた基準時間以下の照射時間とを決定する照射条件決定手段と、前記照射条件決定手段によって決定された前記照射光強度の前記記録光を、決定された前記照射時間だけ前記記録層に照射する記録光照射手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明の他の形態としては、シフト多重記録方式により、記録層に情報を記録するホログラム記録方法であって、前記記録層の透過率を測定する透過率測定ステップと、前記透過率測定ステップによって測定された前記透過率に基づいて、前記記録層に既に記録されている前記情報の多重度を特定する多重度特定ステップと、前記多重度特定ステップにおいて特定された前記多重度に基づいて、前記記録層に前記情報を記録すべく照射する記録光の照射光強度と、予め定められた基準時間以下の照射時間とを決定する照射条件決定ステップと、前記照射条件決定ステップにおいて決定された前記照射光強度の前記記録光を、決定された前記照射時間だけ前記記録層に照射する記録光照射ステップとを有することを特徴とする。

また、本発明の他の形態としては、シフト多重記録方式により、記録層に情報を記録するホログラム記録処理をコンピュータに実行させるホログラム記録プログラムであって、前記記録層の透過率を測定する透過率測定ステップと、前記透過率測定ステップによって測定された前記透過率に基づいて、前記記録層に既に記録されている前記情報の多重度を特定する多重度特定ステップと、前記多重度特定ステップにおいて特定された前記多重度に基づいて、前記記録層に前記情報を記録すべく照射する記録光の照射光強度と、予め定められた基準時間以下の照射時間とを決定する照射条件決定ステップと、有することを特徴とする。

本発明にかかるホログラム記録装置は、記録層に記録されている情報の多重度に応じて異なる照射エネルギー量の情報光を照射するので、平均記録転送レートを向上させることができるという効果を奏する。

以下に、本発明にかかる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プログラムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態にかかる記録再生装置が情報を記録する光記録媒体１０２の概略断面図である。図１に示す光記録媒体１０２は、第１保護層１２０と、第１保護層１２０に積層された記録層１４０と、記録層１４０にさらに積層されたカバーシート１５０と、第１保護層１２０の記録層１４０と反対側に積層された反射層１１０と、反射層１１０にさらに積層された第２保護層１６０とを有している。

ホログラフィック記録媒体１０２の形状は、特に制限はないが、円盤状またはカード状であるのが好ましい。

第１保護層１２０と反射層１１０との界面には、位置決め領域として、例えば、それぞれ帯状の形状を有する複数のアドレス・サーボエリアを放射状に設けてもよい。

アドレス・サーボエリアには、サンプルドサーボ方式によってフォーカスサーボ及びトラッキングサーボを行うための情報とアドレス情報とをエンボスピットなどにより予め記録しておく。

また、アドレス・サーボエリアに挟まれた領域であるデータエリアには、グルーブが設けられている。なお、他の例としては、データエリアは、平坦面としてもよい。

図２は、本実施の形態に特徴的な光記録方法の概略を説明するための図である。光源１は、記録層１４０における反射層１１０と反対側の面、すなわち光入射面１４０ａから、記録すべき情報に対応する記録光を照射する。光源１は、記録光を照射する毎に光入射面１４０ａの異なる位置に移動し、さらに記録光を照射する。このように、光源１は、連続して次々に異なる情報に対応する記録光を照射して、記録層１４０に情報を書き込んでいく。

はじめに、反射層１１０の第１照射位置２１１に第１記録光２０１を照射する。照射された第１記録光２０１により、記録層１４０には第１照射位置２１１を中心とする同心円状の第１干渉縞２２１が形成される。立体的には、円錐台状の第１照射済領域２４１が形成される。このように、本実施の形態にかかるホログラム記録装置は、反射型シフト多重記録方式を利用して、干渉縞として各記録光に対応する情報を記録することができる。

さらに、本実施の形態にかかるホログラム記録装置においては、光源１は、第１記録光２０１を照射した後、記録層１４０に対して相対的に移動方向４００に沿ってシフト移動する。そして、光源１は、第１記録光２０１に続いて、第２シフト照射位置２７１に第２記録光２６１を照射する。

ここで、光源１が相対的に移動するとは、光源１を静止させた状態で、記録層１４０を移動させてもよく、記録層１４０を静止させた状態で光源１を移動してもよく、また光源１および記録層１４０の両方が移動してもよい。かかる移動の機構については後述する。

図２に示す第１シフト照射位置２７１は、第１照射位置２１１とシフト距離４３０だけ離れている。シフト多重記録においては、既に形成されている照射済領域内の位置であって、当該照射済領域に対する照射位置と異なる照射位置に対して記録光を照射する。このように、照射位置を僅かにずらすことにより、既に照射済領域が形成されている領域に対して別個の情報に対応する照射済領域を重ねて形成することができる。したがって、大容量のデータを記録することができる。

さらに、本実施の形態においては、シフト多重の多重度が大きくなるにしたがい、よりパワーの大きい記録光を照射する。具体的には、半導体レーザーの注入電流を変化させる。

他の例としては、光源１に光強度を変調するＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタを配置し、ＮＤフィルタにより記録光の全照射エネルギーを調整してもよい。

ここで、記録光のパワー密度とフォトポリマーの反応との関係について説明する。フォトポリマーに光照射すると、開始剤がラジカルを生成し、このラジカルが光重合性モノマーの重合を開始させる。
Ｒ・＋ Ｍ → Ｍ・₁ （式１）
ここで、Ｒ・は開始剤により生成されたラジカルを表し、Ｍは光重合性モノマーを表す。Ｍに添えられた下付きの数字は重合されたモノマー数を表す。ＭおよびＲに添えられた上付きの点はその分子がラジカル状態にあることを示す。

同様にして光重合反応、および重合の完了は以下のように表すことができる。
Ｍ・_n+ Ｍ → Ｍ・_n+1 （式２）
Ｍ・_m+ Ｍ・_n →デットポリマー （式３）
Ｍ・_n+ Ｒ・→デットポリマー （式４）
ここで、デットポリマーとは、反応性のないポリマーのことである。

１回の開始剤の反応に対して、十分にフォトポリマーに変化を生じさせるためには、光重合反応が十分に生じた後、つまり（式２）の反応が進み重合数ｎが大きくなった後に、（式３）および（式４）で表される重合が完了するのが好ましい。

ラジカル密度が低い場合には、（式３）および（式４）の反応が生じにくい。このため（式２）で示した重合反応が進行しやすい。

しかし、ラジカルの密度が過大になると、（式３）および（式４）で表される反応が生じやすくなる。このため、光重合反応が十分に進行する前に反応が完了してしまう。

従って、十分な反応を生ぜしめるためには、ラジカルの密度を低く抑えるために、記録光のパワー密度を所定の値Ｄ₀以下に設定する必要がある。

一般に、記録層１４０の膜厚は１００μｍよりも大きい。したがって、光源１の波長を５００ｎｍ程度とし、さらに対物レンズ（後述）の開口数を０．４程度以上とした場合には、記録層１４０の膜厚は対物レンズの焦点深度よりもはるかに大きい。

すなわち、図３に示すように記録層１４０内部において、記録光のビーム径は反射層１１０表面からの距離に比例して大きくなる。ビーム径が変化する効果は吸収によって記録光が減衰する効果よりも大きい。

このため、記録層１４０の内部の領域であってかつ反射層１１０に近い領域においては、記録光のパワー密度は大きい。逆に記録層１４０の内部の領域であってかつ反射層１１０から遠い領域においては、記録光のパワー密度は小さい。そこで、記録層１４０のうち反射層１１０に近い領域において特に反応が進行する。

以下、記録層１４０に情報を記録する処理について、記録すべき領域近傍に全く情報が記録されていない場合と、記録すべき領域近傍に既に情報が記録されている場合とに分けて具体的に説明する。

記録層１４０の記録すべき領域近傍に全く情報が記録されていない場合には、前述のように、記録層１４０の内部のうち反射層１１０に近い領域においてパワー密度が高く、反射層１１０から離れるほどパワー密度が小さくなる。

図４−１は、記録光が記録される前の記録層１４０におけるパワー密度分布を模式的に示している。図４−１の状態では、記録層１４０のうち反射層１１０近傍の領域１４１ａにおいては、光重合反応は進行していない。

図５は、図４−１に示すように記録光が記録されていない記録層１４０に記録光を一定時間照射した場合の反応の進行度を示す図である。図５に示すグラフの横軸は、反射層１１０からの距離を示している。縦軸は、光重合反応の進行度を示している。図５のグラフにおける実線３００が示すように、記録光が記録されていない記録領域に記録光を照射した場合には、反射層１１０に近い領域ほど光重合反応が進行する。

そこで、記録光を照射していない記録層１４０において効率的に反応を進行させるためには、記録層１４０のうち反射層１１０に近い領域において記録光のパワー密度がＤ₀になるように記録光の光強度を設定するのが好ましい。

図４−２は、記録光が既に記録されている記録層１４０におけるパワー密度分布を模式的に示している。図４−２に示すように、記録層１４０のうち反射層１１０の近傍の領域１４１ｂでは、光重合反応はほぼ完了している。

図５における破線３０２は、既に情報が記録されている記録層１４０に記録光を照射した場合の反応の進行度を示している。破線３０２が示すように、反射層１１０から離れた領域において反応が最も進行する。反射層１１０に近い領域１４１ｂにおいては既に光重合反応が完了しており、反応が起こり難いためである。

そこで、この場合には、実際に反応が進行している領域１４２における記録光のパワー密度がＤ₀になるように記録光の光強度を設定するのが好ましい。

領域１４２における記録光のパワー密度をＤ₀とするためには、反射層１１０近傍の領域１４１ｂにおけるパワー密度がＤ₀よりも大きい記録光を照射するのが好ましい。すなわち、より大きい光強度の記録光を照射するのが好ましい。

このように、シフト多重においては、既に情報が記録されている領域に重ねて情報を記録する場合には、先に照射した記録光よりも大きいパワーの記録光を照射することにより、効率的に情報を記録することができる。

反射層１１０近傍の領域１４１ｂにおけるパワー密度がＤ₀よりも大きい記録光を照射した場合には、反射層１１０に近い領域１４１ｂにおける記録光のパワー密度はＤ₀よりも大きい値になる。しかし、領域１４１ｂでは反応がほぼ完了しているので、これ以上の光エネルギーを照射してもモノマーの重合は生じない。すなわち、記録層１４０のうち反応が既に完了している領域１４１ｂにおいて記録光のパワー密度がＤ₀を超えていても、反応が十分に進まないという問題は生じない。

逆に記録光の照射エネルギー量を、反射層１１０近傍の領域１４１ｂにおけるパワー密度がＤ₀になるように保った場合には、記録光のビーム径が大きくパワー密度が小さい領域１４２に必要なエネルギーを照射するためには、より多くの記録時間を必要とする。このため、記録転送レートが低下してしまい、好ましくない。

図６は、多重度と記録光の全パワーの関係を示す図である。図６に示すグラフにおいて、横軸はシフト多重における多重度を示している。縦軸は、照射すべき記録光の全パワーを示している。

図６の実線３１２で示すように記録光の全パワーを変化させた場合には、多重度によらず一定の記録時間で所望の回折効率を有する干渉縞を記録することができる。このように
多重度に応じて実際に照射する全パワーを大きくすることにより、効率的に情報を記録することができる。

図６の破線３１４は、各多重度において実際に照射する記録光の全パワーの別の例を示している。この場合には、実線３１２で示した場合とは異なり、多重度に応じて所望の回折効率を有する干渉縞を記録するのに必要な記録時間が異なる。

図６に示す記録光の全パワー３１４においては、多重度が２０になるまでは、多重度が５増加する毎に設定全パワーが増加する。その後、多重度が３５に増加するまでは、全パワーは増加せず、多重度が３５になったときに全パワーが増加する。

実線３１２に示すように、記録時間を一定にするための記録光の全パワーは、多重度と共に緩やかに増加するので、多重度ごとに記録光の全パワーを増加させなくても、問題となるほどの遅延は生じない。そこで、本実施の形態においては、多重度が比較的大きい場合には、多重度が１５以上変化したときに測定全パワーを変更するように設定した。すなわち、多重度が増加し、かつ情報を記録するために必要な記録光の全パワーが所定量以上変化している場合にのみ照射すべき記録光の全パワーの設定値を変更する。これにより、記録光全パワーの切替えの回数を減らすことができ、処理の効率化を図ることができる。

さらに、一般には、記録層１４０の膜厚と第１保護層１２０の膜厚の比が大きいほど全パワーの変化の程度が大きい。そこで、記録層１４０の膜厚と第１保護層１２０の膜厚の比が大きいほど全パワーの変化の程度を大きく設定するのが好ましい。

以下、記録媒体１０２に照射する記録光の全パワーを変調させてシフト多重記録を行う処理について、より具体的に説明する。

図７は、図１に示した記録媒体１０２の上部から見た記録層１４０を示している。記録層１４０は、円盤状のディスクである。図１において説明した移動方向４００はディスクにおける円周方向、すなわちトラック方向に相当する。記録媒体１０２には、円周方向に沿って複数のトラック領域５１０，５２０・・・が設けられている。本実施の形態においては、まず、記録層１４０全体に、互いに重ならないように一様に記録光を照射することにより情報を記録する。その後、シフト距離だけ移動させ、シフト多重により情報を記録する。

具体的には、まず記録媒体１０２の最も内側に設けられた第１トラック領域５１０の互いに重ならない位置に記録光を照射する。第１照射位置２１１を開始点として、移動距離４１０ずつ移動しつつ、記録光を照射する。そして、第１トラック領域５１０を１周し、光源１が第１トラック第１照射位置２１１に戻るとさらに、半径方向４２０を外周に向かって移動距離４１０だけ移動する。すなわち、第２トラック領域５２０に移動する。そして、第２トラック領域５２０において、第２トラック第１照射位置２３１を開始点として照射を開始する。移動距離４１０ずつ移動して連続的に記録光を照射する。そして、再び第２トラック第１照射位置２３１に戻ると、半径方向４２０を外周に向かって移動距離４１０だけ移動する。以上の処理を繰り返し、記録媒体１０２に対し情報を記録する。

図８は、移動距離４１０ずつ移動して情報を記録する処理を説明するための図である。第１記録光２０１を照射した後、光源１は、記録層１４０に対して相対的に移動方向４００に沿って移動する。そして、第１記録光２０１に続いて、第２照射位置２１２に第２記録光２０２を照射する。

第２照射位置２１２は、既に照射された第１記録光２０１によって形成される第１照射済領域２４１よりも移動方向４００に移動距離４１０だけ離れた位置であって、かつ第１照射済領域２４１と重ならない領域に第２照射済領域２４２を形成するような位置である。

具体的には、第１照射位置２１１と第２照射位置２１２とは、光入射面１４０ａにおいて、第１照射済領域２４１と第２照射済領域２４２とが重なり合わないように十分離れた位置であることが必要である。

より具体的には、第１照射位置２１１と第２照射位置２１２の間の距離である移動距離が、第１照射済領域２４１の光入射面１４０ａにおける光入射面１４０ａの面内方向における直径ｒ０以上の距離であることが望ましい。本実施の形態においては、第１照射位置２１１と第２照射位置２１２の間の移動距離４１０は、第１照射済領域２４１の光入射面１４０ａにおける直径とはほぼ等しく設定されている。

記録層１４０の面内方向における照射済領域の面積は、光入射面１４０ａにおいて最大となる。そこで、記録層１４０の光入射面１４０ａにおいて第１照射済領域２４１と第２照射済領域２４２が重なり合わなければ第１照射済領域２４１と第２照射済領域２４２とが重なり合うことはない。

本実施の形態においては、第１照射済領域２４１の直径とほぼ等しい距離を移動距離４１０とした。短時間に効率的に情報を記録する観点からは、このように、移動距離４１０はできるだけ短いことが好ましい。しかし、移動距離４１０は第１照射済領域２４１の直径よりも長い距離であればよく、実施の形態に限定されるものではない。

このように、本実施の形態においては、各記録光により形成される各照射済領域同士が互いに重なり合わないよう、距離を隔てて記録光を照射する。そして、記録層１４０に一様に記録光を照射した後に、既に記録光を照射した照射位置からシフト距離だけ移動させてシフト多重により情報を記録する。

光源１を高速に移動させ、光重合反応が完了していない領域に重ねて記録光を照射すると、光重合反応中の光重合モノマーが、照射した当該記録光の影響を受けて適切な位置から外れた位置に移動するという問題がある。そこで、本実施の形態においては、処理の高速化の観点から、上述のように連続して照射する照射位置を十分に離すこととした。このように連続して照射する２つの照射位置を十分に離すことにより、１番目の照射による光重合反応が完了する前に、２番目の照射を行うことができる。

したがって、すでに照射された記録光による光重合反応にかかるモノマーが次に照射される記録光の影響を受けるのを避けつつ、データ転送の高速化を図ることができる。

図９は、シフト多重により情報を記録する処理を説明するための図である。図７および図８を参照しつつ説明した処理においては、多重記録は行われておらず、記録媒体１０２全体に対して多重されない状態で情報が記録されている。

このように、重ならない状態で、記録層１４０に一様に情報を記録した後に多重シフトによる情報の記録を行う。すなわち、図９に示すように光源１を既に記録した領域からトラック方向にシフト距離だけ移動させる。さらに、半径方向のシフト距離だけ移動させる。トラック方向のシフト距離は、
ｍ・ｒ０／Ｐｔ（０≦ｍ≦Ｐ_t−１）
である。ここで、Ｐｔは、トラック方向における多重度である。

また、半径方向のシフト距離は、
ｎ・ｒ０／Ｐｒ（０≦ｎ≦Ｐ_r−１）
である。ここで、Ｐｒは、隣接するスポットの半径方向の幅を示す。

このように、所定の距離だけシフトさせた後の位置２６１を開始点として、１周目と同様に、２周目において照射すべき記録光によって形成される記録領域が互いに重ならないように一様に情報を記録する。以上の処理を繰り返すことにより、多重シフトによる情報の記録を行うことができる。

このように、記録層１４０のうち記録領域が重ならない位置に一様に記録光を照射した後に所定量だけシフトさせることにより、処理速度を低下させることなく、効率的に多重シフトによる情報の記録を行うことができる。

記録媒体１０２に設けられたトラックの本数が少ない場合には、上述のシフト量だけ移動するために、数トラック分ジャンプしてもよい。

また他の例としては、シフト量に対応して記録層１４０に比較的多くのトラックを設けておいてもよい。この場合、トラックの本数は、ほぼｒ０／Ｐｒに等しいことが好ましい。

また、本実施の形態においては、記録層１４０全面すなわち、記録層１４０に設けられた総てのトラックに記録光を照射した後に所定のシフト量だけ移動させたが、シフトさせるタイミングおよびシフト量はこれに限定されるものではない。

例えば、本実施の形態においては、トラック方向および半径方向の両方の方向に所定量だけシフトさせたが、これにかえて、いずれか一方向のみにシフトさせてもよい。

また、他の例としては、本実施の形態においては、記録層１４０に設けられた総てのトラックに記録光を照射した後にシフトさせたが、これにかえて、トラックを１周するごとにシフトさせてもよい。

図１０は、図１を参照しつつ説明したホログラフィック記録媒体１０２に採用可能な構造の一例を概略的に示す平面図である。図１０には、データエリア６００が示されている。データエリア６００には、複数のグルーブ６１０が形成されている。さらに、グルーブ６１０は、複数の略円形の凹部６１２と複数の溝部６１４とを有している。凹部６１２と溝部６１４とは、交互に接続されている。

溝部６１４の幅６１６は、凹部６１２の直径６１３よりも狭く設けられている。また、凹部６１２の直径６１３は、当該ホログラフィック記録媒体１０２に照射すべき記録光のビーム径よりも大きい。これにより、凹部６１２の境界領域に記録光が照射され、光が散乱するなどの不都合が生じるのを避けることができるので、精度よく情報を記録することができる。

ホログラフィック記録媒体１０２が円盤状である場合には、グルーブ６１０は、渦巻線状に形成されているのが好ましい。また他の例としては、グルーブ６１０は、同心円状に形成されていてもよい。

図１に示した記録媒体１０２に含まれるカバーシート１５０としては、例えばポリカーボネートやＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）などの透明材料からなる透明基板を使用するのが好ましい。

記録層１４０は、屈折率や透過率などの光学特性が照射光の強度に応じて変化するホログラム材料を含有している。ホログラム材料としては、例えば、Ｄｕｐｏｎｔ社製のフォトポリマーであるＨＲＦ−７００などを使用することができる。記録層１４０の厚さは、例えば、十分な容量を得るためには１００μｍ程度以上とするのが好ましい。

第１保護層１２０は、記録層１４０と反射層１１０とを互いから離間させる役割を果たす。第１保護層１２０の材料としては、例えば、ポリカーボネートやＰＭＭＡなどの透明プラスチック、ガラス、ＺｎＳやＳｉＯ2などの透明誘電体およびそれらの積層体等の透明材料を使用することができる。第１保護層１２０の厚さは、例えば、１００μｍ以上であるのが好ましい。

反射層１１０の材料としては、例えば、ＡｌやＡｇなどの金属や、それらを含有した合金を使用することができる。反射層１１０の厚さは、記録光が透過しない程度であるのが好ましく、具体的には例えば５０μｍ以上であるのが好ましい。

第２保護層１６０の材料としては、例えば、ＺｎＳやＳｉＯ2などの誘電体、ポリカーボネートやＰＭＭＡなどの透明プラスチック及びガラスなどを使用することができる。第２保護層１６０は、設けなくてもよい。第２保護層１６０として、それ自体を単独で取り扱うことが可能な基板を使用する場合、第２保護層１６０と反射層１１０との間には紫外線硬化樹脂などを含有した接着剤層を介在させてもよい。

第２保護層１６０を設けない場合、このホログラフィック記録媒体１０２は、以下の方法により製造することができる。すなわち、カバーシート１５０上に、記録層１４０、第１保護層１２０及び反射層１１０を順次積層する。

他の例としては、一主面上に反射層１１０を設けた第１保護層１２０と、一主面に記録層１４０を設けたカバーシート１５０とを、記録層１４０が第１保護層１２０に対向するように貼り合わせてもよい。

また他の例としては、一主面上に反射層１１０を設けるとともに他方の主面に記録層１４０を設けた第１保護層１２０と、カバーシート１５０とを、記録層１４０とカバーシート１５０とが向き合うように貼り合わせてもよい。

第２保護層１６０を設ける場合、このホログラフィック記録媒体１０２は、以下の方法により製造することができる。すなわち、上述した何れかの段階で、反射層１１０を第２保護層１６０で被覆する。

他の例としては、一主面上に反射層１１０と第１保護層１２０とを順次積層した第２保護層１６０と、一主面上に記録層１４０を設けたカバーシート１５０とを、第１保護層１２０と記録層１４０とが向き合うように貼り合わせてもよい。

また他の例としては、一主面上に反射層１１０と第１保護層１２０と記録層１４０とを順次積層した第２保護層１６０と、カバーシート１５０とを、記録層１４０がカバーシート１５０に対向するように貼り合わせてもよい。

図１１は、実施の形態１にかかる記録再生装置１００の概略構成を示すブロック図である。記録再生装置１００は、光源１と、光学系２と、駆動機構３と、検出系４１，４２と、情報処理部５と、メモリ６とを有する。記録再生装置１００は、反射型のホログラフィック記録媒体１０２を着脱可能に搭載する。

光源１は、記録光、記録用参照光及び再生用参照光として利用可能な光を放出する。光源１としては、コヒーレントな光を出力するレーザを使用することが望ましい。レーザとしては、例えば、半導体レーザ、Ｈｅ−Ｎｅレーザ、アルゴンレーザ、ＹＡＧレーザなどを使用することができる。

光学系２は、記録時には、光源１が放出する光の一部を記録用参照光として記録媒体１０２へと導き、光源１が放出する光の他の一部を記録光として記録媒体１０２へと導くとともに、記録媒体１０２からの反射光を検出器４２へと導く。記録用参照光は、典型的には、ほぼ一様な光学特性分布を有している。他方、記録光は、記録すべき情報に対応して光学特性の二次元分布が与えられている。記録用参照光及び記録光は記録媒体１０２の反射層表面にフォーカスさせる。

光学系２は、再生時には、光源１が放出する光の一部を再生用参照光として記録媒体１０２へと導き、これにより記録媒体１０２から出力される再生光をイメージセンサ４１へと導くとともに、記録媒体１０２からの反射光を検出器４２へと導く。再生用参照光は、典型的には、記録用参照光とほぼ同じ強度分布を有している。再生用参照光は、記録用参照光と同様、記録媒体１０２の反射層表面にフォーカスさせる。

光学系２は、ビームエキスパンダ２０と、旋光用光学素子２１と、偏光ビームスプリッタ２２と、透過型空間光変調器２３と、ビームスプリッタ２４と、偏光ビームスプリッタ２５と、二分割旋光用光学素子２６と、対物レンズ２７と、ビームスプリッタ２８、結像レンズ２９とを含んでいる。

ビームエキスパンダ２０は、光源１が出力する光ビームのビーム径を増加させ、これを平行光として出射させる。

旋光用光学素子２１は、先の光ビームの偏波面を回転させるか、或いは、先の光ビームを円偏光または楕円偏光とすることにより、電界ベクトルの振動方向が互いに直交するＰ偏光成分とＳ偏光成分とを出力する。旋光用光学素子２１としては、例えば、λ／２波長板やλ／４波長板を使用することができる。

偏光ビームスプリッタ２２は、旋光用光学素子２１を出射した光ビームのうち、Ｓ偏光成分を反射し、Ｐ偏光成分を透過させる。このＰ偏光成分は、記録用参照光または再生用参照光として利用する。

透過型空間光変調器２３は、例えば透過型液晶表示装置のようにマトリクス状に配列した多数の画素を有しており、それを出射する光をＰ偏光成分とＳ偏光成分との間で画素毎に切り替えることができる。このようにして、透過型空間光変調器２３は、記録すべき情報に対応して二次元的な偏波面分布が与えられた記録光を出力する。また、この透過型空間光変調器２３は、再生時には、全ての画素がＰ偏光成分を出射するように駆動する。なお、この例では、空間光変調器として透過型空間光変調器２３を用いているが、透過型空間光変調器２３の代わりに、例えばディジタルミラーアレイなどの反射型空間光変調器を使用し、記録すべき情報に対応して二次元的な強度分布が与えられた記録光を出力させることもできる。

ビームスプリッタ２４は、記録光の一部を反射し、偏光ビームスプリッタ２５に向けて出射させる。また、ビームスプリッタ２４は、再生光の一部を透過させ、イメージセンサ４１に向けて出射させる。

偏光ビームスプリッタ２５は、Ｓ偏光成分を反射し、Ｐ偏光成分を透過させる。すなわち、偏光ビームスプリッタ２５は、記録時には、記録用参照光と記録光のうちのＳ偏光成分のみを二分割旋光用光学素子２６に向けて出射させる。また、再生時には、偏光ビームスプリッタ２５は、透過型空間光変調器２３を介して入射する光の全てを二分割旋光用光学素子２６に向けて出射させることなく、再生用参照光を二分割旋光用光学素子２６に向けて出射させる。

二分割旋光用光学素子２６は、図中、右側の部分と左側の部分との間で光学特性が互いに異なっている。例えば、二分割旋光用光学素子２６の右側部分に入射したＰ偏光成分は右円偏光として出射し、左側部分に入射したＰ偏光成分は左円偏光として出射する。この場合、二分割旋光用光学素子２６の各部分には、例えば、λ／４波長板を用いることができる。

図１２は、二分割旋光用光学素子２６の一例を概略的に示す平面図である。この二分割旋光用光学素子２６は、それぞれ半円形の形状を有する左側部分２６Ｌと右側部分２６Ｒとを含んでいる。左側部分２６Ｌ及び右側部分２６Ｒは何れもλ／４波長板であり、両矢印で示す左側部分２６Ｌ及び右側部分２６Ｒの光学軸は９０°の角度を為している。また、典型的には、左側部分２６Ｌ及び右側部分２６Ｒの光学軸は、それらの境界に対して±４５°の角度を為す。この二分割旋光用光学素子２６は、左側部分２６Ｌ及び右側部分２６Ｒの光学軸が、偏光ビームスプリッタ２５を出射するＰ偏光成分及びＳ偏光成分の偏波面に対して±４５°の角度を為すように配置する。

対物レンズ２７は、記録時には記録光と記録用参照光を、再生時には再生用参照光を、集束光として出射させる。

ビームスプリッタ２８は、記録用参照光及び再生用参照光の一部を反射し、偏光ビームスプリッタ２５に向けて出射させる。また、ビームスプリッタ２８は、記録媒体１０２から反射された記録用参照光あるいは再生用参照光の一部を透過させ、検出器４２に向けて出射させる。結像レンズ２９はビームスプリッタ２４を透過した再生光をイメージセンサ４１上に結像させる。

駆動機構３は、対物レンズ２７と記録媒体１０２とを相対移動させる。具体的には、駆動機構３は、記録媒体１０２の記録トラックに沿った第１方向と、記録媒体１０２の主面に平行であり且つ第１方向と交差する第２方向と、記録媒体１０２の主面と交差する方向であって典型的には記録媒体１０２の主面に略垂直な第３方向とに、対物レンズ２７と記録媒体１０２とを相対移動させる。駆動機構３は、この例では、モータ３０とアクチュエータ３１とを含んでいる。モータ３０のスピンドルは、記録媒体１０２を回転可能及び着脱可能に支持している。また、アクチュエータ３１は、例えばピエゾアクチュエータであり、対物レンズ２７を、図中、横方向及び縦方向に移動させる。

検出系４１，４２は光記録媒体からの再生光、および光記録媒体で反射された光を検出する。検出系４１，４２はこの例では、イメージセンサ４１と検出器４２とからなる。イメージセンサ４１は、再生信号読み出し用の二次元イメージセンサであって、その受光面に行方向と列方向とに配列した複数の画素を有している。イメージセンサ４１は、各画素毎に光強度を検出する。

検出器４２は、光記録媒体で反射された光を検出する検出器であって、分割検出器としてもよい。検出器４２の出力は、必要に応じて、サーボ信号の取得や、多重度の判定に用いられる。検出器４２の前には必要に応じて集光レンズやシリンドリカルレンズを配置してもよい。

情報処理部５は、イメージセンサ４１の出力から情報を再生するとともに、必要に応じて、検出器４２の出力に応じて光源１の出力を調整したり、光学系２と記録媒体１０２との相対的な位置を調整する。メモリ６は、光源の出力にかかる情報を格納している。

図１３は、情報処理部５の機能構成を示すブロック図である。情報処理部５は、照射回数カウント部５０と、多重度特定部５１と、照射条件決定部５２とを有している。

照射回数カウント部５０は、光源１が実際に記録光を照射した照射回数をカウントする。多重度特定部５１は、照射回数カウント部５０のカウント数に基づいて、多重度を特定する。照射条件決定部５２は、メモリ６に記録されている情報と、多重度特定部５１によって特定された多重度とに基づいて、記録光を照射するときの照射条件を決定する。ここで、照射条件には、照射すべき記録光の全照射エネルギー量、すなわち、照射時間と光強度が含まれる。例えば、照射時間が予め設定されている場合には、照射条件として光強度のみを決定すればよく、また光強度が予め設定されている場合には、照射条件として照射時間のみを決定すればよい。また、光源１を移動させる移動距離も含まれる。

光源は、照射条件決定部５２によって決定された照射条件にしたがって記録光を照射する。また、駆動機構３は、照射条件決定部５２によって決定された照射条件にしたがって、光源１を移動する。

図１４は、メモリ６に記録されている照射条件決定テーブル６０を示している。このように、照射条件決定テーブル６０は、多重度と全パワーとを対応付けている。照射条件決定テーブル６０における多重度と全パワーとの関係は、図６において実線３１２で示した記録時間を一定にするための記録光の全パワーに対応している。

このように、照射条件決定テーブル６０は、多重度と全パワーとを対応付けているので、照射条件決定部５２は、照射条件決定テーブル６０を参照することにより、多重度に適した全照射エネルギーを決定することができる。

他の例としては、本実施の形態における照射条件決定テーブル６０は、図６の破線３１４で示したように、ある範囲の多重度で記録光の全パワーを一定としながら、この全パワーと照射時間とを対応づけてもよい。

また他の例としては、光強度および照射時間のいずれも変更する場合には、照射条件決定テーブル６０は、多重度と、光強度および照射時間とを対応づけてもよい。

この記録再生装置１００を用いた情報の記録及び再生は、例えば、以下の方法により行うことができる。まず、記録方法について説明する。

光源１は、コヒーレントな直線偏光を出力する。ビームエキスパンダ２０は、光源１が放射する光ビームのビーム径を増加させ、平行光として旋光用光学素子２１に入射させる。

旋光用光学素子２１に入射した光ビームは、偏波面を回転させて出射するか、或いは、円偏光または楕円偏光として出射する。すなわち、旋光用光学素子２１は、直線偏光を、偏波面が紙面に平行なＰ偏光成分と偏波面が紙面に垂直なＳ偏光成分とを有する光へと変換する。

旋光用光学素子２１を出射した光ビームのうち、Ｓ偏光成分は偏光ビームスプリッタ２２により反射され、透過型空間光変調器２３に入射する。また、Ｐ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ２２を透過する。このＰ偏光成分は、記録用の参照光として利用する。

透過型空間光変調器２３は、それを出射する光をＰ偏光成分とＳ偏光成分との間で画素毎に切り替えることができる。記録時には、透過型空間光変調器２３を適宜駆動することにより、透過型空間光変調器２３に入射したＳ偏光成分を、記録すべき情報に対応して二次元的な偏波面分布が与えられた記録光として出射させる。

透過型空間光変調器２３を出射した記録光の一部は、ビームスプリッタ２４によって反射され、偏光ビームスプリッタ２５に入射する。

偏光ビームスプリッタ２５は、先の記録光のうち、Ｓ偏光成分のみを反射し、Ｐ偏光成分は透過する。偏光ビームスプリッタ２５により反射されたＳ偏光成分は、二次元的な強度分布が与えられた記録光として二分割旋光用光学素子２６に入射する。

二分割旋光用光学素子２６の右側部分２６Ｒに入射したＳ偏光成分は、右円偏光として出射する。他方、二分割旋光用光学素子２６の左側部分２６Ｌに入射したＳ偏光成分は、左円偏光として出射する。

二分割旋光用光学素子２６を出射した右円偏光及び左円偏光は、対物レンズ２７により、反射層１１０上にフォーカスさせる。なお、記録媒体１０２は、カバーシート１５０を対物レンズ２７に対向させて配置されている。

他方、偏光ビームスプリッタ２２を透過したＰ偏光成分（参照光）の一部は、ビームスプリッタ２８で反射され、偏光ビームスプリッタ２５を透過する。偏光ビームスプリッタ２５を透過した参照光は、次いで、二分割旋光用光学素子２６に入射し、その右側部分２６Ｒに入射した光成分は左円偏光として出射し、左側部分２６Ｌに入射した光成分は右円偏光として出射する。それら左円偏光及び右円偏光は、対物レンズ２７により記録媒体１０２の反射層１１０上にフォーカスさせる。

このように、二分割旋光用光学素子２６の右側部分２６Ｒからは、右円偏光である記録光と左円偏光である参照光とが出射する。他方、二分割旋光用光学素子２６の左側部分２６Ｌからは、左円偏光である記録光と右円偏光である参照光とが出射する。また、記録光と参照光とは、同軸に照射される。

図１５に示すように、右側部分２６Ｒを透過した記録光と左側部分２６Ｌを透過した参照光とは、どちらも右円偏光の光として光記録媒体１０２に照射される。記録光の焦点位置が反射層１１０に近いときには、これらの光はほぼ対向して進行しているので干渉縞を形成し、これとは逆向きの左円偏光の光との干渉縞は形成しない。同様にして、左側部分２６Ｌを透過した記録光と右側部分２６Ｒを透過した参照光も干渉縞を形成する。

つまり、記録光と参照光との干渉は、カバーシート１５０を介して記録層１４０に直接入射した直接光としての記録光と反射層１１０で反射された反射光としての参照光との間、及び、直接光としての参照光と反射光としての記録光との間のみで生じる。すなわち、直接光としての記録光と反射光としての記録光との干渉や、直接光としての参照光と反射光としての参照光との干渉は生じない。したがって、図１２に示す記録再生装置１００によると、記録層１４０の内部に記録光に対応した光学特性の分布を生じさせることができる。

サーボは記録用参照光を利用して以下のようにして行うことができる。光強度が弱い記録用参照光のみが記録媒体に照射されるように、光源１からの出力光強度を低くし、かつ、空間光変調器２３をすべての画素がＰ偏光の光として出射するように設定する。光記録媒体１０２に入射し、反射層１１０で反射された記録用参照光は再びビームスプリッタ２８に入射し、一部はビームスプリッタ２８を透過する。この光を検出器４２で検出することにより、通常のＤＶＤと同様のフォーカシングおよびトラッキングを行うことができる。あるいは、予め別光源から出射される光の焦点位置と、光源１から出射される光の焦点位置との関係がわかっていれば、図示しない別光源からの光を用いてサーボを行うことも可能である。

前述したサーボ方式により、記録光の焦点位置を６１２で示される凹部に配置し、空間光変調器２３を記録したい情報に応じた状態に設定した後に、光源１の出力を、所定の記録時間にわたって所定の記録光強度にすることにより記録を行う。このとき、モータ３０およびアクチュエータ３１を固定して、光記録媒体１０２と光学系２との相対的な位置を固定してもよいし、あるいは、モータ３０を用いて光記録媒体１０２を回転させながら、光記録媒体１０２と光学系２との相対的な位置が固定されるようにアクチュエータを駆動してもよい。

多重して情報を記録するときには、光学系２とホログラフィック記録媒体１０２との相対的な位置を変えて、空間光変調器２３を記録したい情報に応じた状態にした後、同様にして、所定の記録光強度で所定の時間にわたり記録光を照射すればよい。

上述した方法により記録した情報は、以下のようにして再生することができる。すなわち、透過型空間光変調器２３を、その全ての画素がＰ偏光成分を出力するように駆動すること以外は、記録時と同様の操作を行う。或いは、偏光ビームスプリッタ２２とビームスプリッタ２４との間に電磁シャッタを配置しておき、再生時には電磁シャッタを閉じること以外は、上記の記録時と同様の操作を行う。なお、この電磁シャッタは、記録時には開いておく。こうすると、再生時には、Ｐ偏光成分である再生用参照光のみが二分割旋光用光学素子２６に到達する。

この再生用参照光は、次いで、二分割旋光用光学素子２６に入射し、その右側部分２６Ｒに入射した光成分は左円偏光として出射し、左側部分２６Ｌに入射した光成分は右円偏光として出射する。それら左円偏光及び右円偏光は、対物レンズ２７により記録媒体１０２の反射層１１０上にフォーカスさせる。

記録媒体１０２の記録層１４０には、上記の方法により光学特性分布が形成されている。したがって、記録媒体１０２に入射した左円偏光及び右円偏光の一部は、記録層１４０内に形成された光学特性分布により回折され、再生光として記録媒体１０２を出射する。

記録媒体１０２を出射した再生光としての左円偏光及び右円偏光は、対物レンズ２７を介して、二分割旋光用光学素子２６に到達する。図１６に示すように、二分割旋光用光学素子２６の左側部分２６Ｌに入射した左円偏光はＳ偏光成分として出射する。同様に、二分割旋光用光学素子２６の右側部分２６Ｒに入射した右円偏光はＳ偏光成分として出射する。このようにして、Ｓ偏光成分としての再生光が得られる。

その後、この再生光は、偏光ビームスプリッタ２５に入射する。この再生光は、Ｓ偏光成分であるので、偏光ビームスプリッタ２５により反射され、その一部は、ビームスプリッタ２４を透過し、結像レンズ２９でイメージセンサ４１上に結像される。イメージセンサ４１は、マトリクス状に配置された複数の画素を含み、再生光がその受光面に形成する再生画像の光強度分布を検出する。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることができる。

そうした第１の変更例としては、本実施の形態においては、照射回数カウント部５０によってカウントされた照射回数に基づいて多重度を特定したが、他の例としては、反射光強度に基づいて多重度を特定してもよい。ここでいう反射光とは、記録媒体１０２に入射した参照光が、記録膜１４０を透過し、反射層１１０表面で反射された後に、再び記録膜１４０を透過して、記録媒体１０２から出射したものを示す。

図１７は、第１の変更例にかかる記録再生装置１００の情報処理部５の機能構成を示すブロック図である。第１の変更例にかかる情報処理部５は、照射回数カウント部５０にかえて、反射光強度取得部５３を有している。

反射光強度取得部５３は、記録媒体１０２からの反射光の光強度を示す情報を取得する。なお、反射光強度は、検出器４２によって得られる。そして、多重度特定部５１は、反射光強度取得部５３による測定結果に基づいて多重度を特定する。

図１８は、多重度と反射光強度との関係を示す図である。図１９は、反射光強度と記録光全パワーとの関係を示すグラフである。

多重度が大きくなるにつれて、記録層１４０においては光重合反応が進行する。これにより、記録層１４０が透明になり、記録媒体１０２の反射率が増加する。すなわち、多重度と反射率とは相関を有する。そこで、記録媒体１０２からの反射光の光強度を測定することにより、測定値としての反射光強度に基づいて間接的に多重度を特定することができる。多重度の増加に伴って透過率が変化する波長は記録層１４０に用いる材料によって異なるが、フォトポリマーを記録層１４０に用いたときには、記録光の波長で透過率が増加することが多い。

具体的には、予め図１９に示すような反射光強度と多重度との関係を示す照射条件決定テーブルをメモリ６に格納しておく。そして、反射光強度に基づいて、照射光全パワーを決定する。

このように、本実施の形態において図６に示した多重度と記録光全パワーとの関係は、図１８に示す反射光強度と多重度との関係を利用して、図１９に示す反射光強度と記録光全パワーとの関係に置き換えることができるので、反射光強度に基づいて記録光全パワーを決定することができる。

また、第２の変更例としては、本実施の形態においては、照射条件決定テーブル６０は、記録再生装置１００のメモリ６に格納されていたが、これにかえて照射条件決定テーブル６０は、記録媒体１０２の記録層１４０に記録されていてもよい。この場合、記録再生装置１００は、記録層１４０に記録されている照射条件決定テーブル６０を読み出し、これに基づいて照射条件を決定する。

また、照射条件決定テーブル６０は、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）と同様に光記録媒体１の反射層１１０にピットで記録されるのが好ましい。また、ページデータとして記録されてもよい。一般には、記録媒体１０２の内周部よりに記録されているのが好ましい。

さらに、記録層１４０に記録されている照射条件決定テーブル６０に対応する標準光記録再生装置と、実施の形態にかかる光記録再生装置１００との間に特性の差があり、照射条件の差が生じることが予めわかっている場合には、記録再生装置１００は、照射条件決定テーブル６０と、当該特性の差に基づいて、設定すべき照射条件を決定してもよい。

（実施の形態２）
実施の形態２にかかる記録再生装置１００について説明する。実施の形態２にかかる記録再生装置１００は、記録媒体１０２に設けられた試し書き領域に実際に多重記録を行うことにより各多重度における照射条件を決定する。この点で、実施の形態１にかかる記録再生装置１００と異なっている。

図２０は、実施の形態２にかかる記録再生装置１００の情報処理部５の機能構成を示すブロック図である。実施の形態２にかかる情報処理部５は、実施の形態１にかかる情報処理部５の機能構成に加えて、回折効率取得部５５と、全パワー決定部５６と、照射条件決定テーブル作成部５７とをさらに有している。

回折効率取得部５５は、イメージセンサ４１によって測定された回折効率の値を取得する。全パワー決定部５６は、回折効率取得部５５が取得した記録層１４０における回折効率に基づいて、記録層１４０に照射すべき記録光の全パワーを決定する。照射条件決定テーブル作成部５７は、全パワー決定部５６によって決定された全パワーと、対応する回折効率が得られた記録層１４０の多重度とを対応付けた照射条件決定テーブル６０を作成する。そして、作成した照射条件決定テーブルをメモリ６に格納する。

図２１は、実施の形態２にかかる記録再生装置１００が光強度を決定する処理を示すフローチャートである。

まず、１ページ目における記録時間は、以下のようにして決定する。すなわち、記録光および参照光が記録層１４０の記録領域に集光するように、記録層１４０と光源１との相対的な位置を調整する（ステップＳ１００）。

次に、記録光の全パワーを予め設計された所定の値Ｉ（１）に設定する。そして、記録光と参照光とを記録層１４０に非常に短い時間照射する。すなわち、試し記録を行う（ステップＳ１０２）。これにより、１ページ目のホログラムが記録される。

さらに、光源１から出射される光の全パワーを再生時の小さい値にする。そして、参照光のみを照射する。このときの回折効率ηを後述のイメージセンサ４１を用いて求める（ステップＳ１０４）。回折効率が所定の値η０になるまで、以上の処理を繰り返す（ステップＳ１０６）。そして、記録光と参照光とを照射した全時間を１ページ目の照射時間ｔ（１）とする（ステップＳ１０８）。さらに、１ページ目の光強度を決定する（ステップＳ１１０）。

このとき、記録光として一様な強度分布を持つ光を照射してもよく、また他の例としては、面内に適当な強度分布を与える光を照射してもよい。

２ページ目以降の記録時間及び記録光の全パワーは以下のようにして設定する。すなわち、記録層１４０の円周方向であるトラック方向または記録層１４０の動径方向に所定のシフト量だけ離れた位置に参照光が照射されるように設定する。そして、ｎページ目を記録する。ここで、ｎは２以上の自然数である。

１ページ目の照射時間を決定したのと同様の方法で所定の回折効率が得られるのに必要な記録時間ｔ（ｎ）を求める。このとき、記録光の全パワーは、暫定的に（ｎ−１）ページ目を記録したときと同じパワーＩ（ｎ−１）とする。

ｔ（ｎ）が所定の値ｔ（ｕ）を超えない場合には、ｎページ目の記録光の全パワーＩ（ｎ）を
Ｉ（ｎ）＝Ｉ（ｎ−１）
とし、その照射時間をｔ（ｎ）とする。

記録時間が所定の値ｔ（ｕ）超えた場合には、
Ｉ（ｎ）＝Ｉ（ｎ−１）×ｔ（ｎ）／ｔ（１）
とする。すなわち、記録光の全パワーをｔ（ｎ）／ｔ（１）倍する。これにより、記録光の照射時間をｔ（１）とすることができる。

以上の処理をトラック方向および動径方向に予め定められた多重度に達するまで行う。これにより、多重度に応じた記録光の全パワー、および照射時間が決定される。これらの情報に基づいて照射条件決定テーブルが作成され、メモリ６に格納される。

光源の性能から全パワーの最大値Ｉｍａｘが定まる。そこで、上記演算処理により決定された全パワーが、最大値Ｉｍａｘよりも大きい値である場合には、当該値を設定することができない。

そこで、この場合には、全パワーをＩｍａｘとし、記録時間をｔ（ｕ）よりも大きい値に設定する。

以上の処理をトラック方向および動径方向に規定の多重度（それぞれＭ_tおよびＭ_rとする）に達するまで行い、多重度に応じた記録光の全パワー、および記録時間を光記録再生装置のメモリ６に格納する。さらに、パラメータＩ（１）、Ｍ_t、Ｍ_r、ｔ（ｕ）およびＩｍａｘをメモリ６に格納する。ここで、Ｉｍａｘは、記録光の全パワーの上限値である。すなわち、これを超えて記録光の全パワーを増大させることはできない。

実施の形態２にかかる記録再生装置１００のこれ以外の構成および動作は、実施の形態１にかかる記録再生装置１００の構成および動作と同様である。

また、実施の形態２にかかる記録再生装置１００の第１の変更例としては、本実施の形態においては、上述の情報は、メモリ６に格納されたが、これにかえて、光記録媒体中に書き込んでもよい。

例えば、記録光の全パワーおよび照射時間は、記録媒体１０２の例えばリードインエリアに書き込んでもよい。また、パラメータＩ（１）、Ｍ_t、Ｍ_r、ｔ（ｕ）およびＩｍａｘは、光記録媒体１０２の例えばプリフォーマットエリアに予め記録されていてもよい。

また、第２の変更例としては、本実施の形態においては、所定の照射時間ｔ（ｕ）を設定し、段階的に記録光の光強度を変更したが、これにかえて、連続的に照射時間を変更してもよい。

具体的には、記録光の全パワーを予め設計された所定の値Ｉｔｍｐに設定する。そして、所定の回折効率が得られるまでに必要な時間ｔ（１，ｔｍｐ）を求める。予め設定された記録時間をｔ₀とすると、1ページ目の記録光の全パワーを、次式のように決定する。
Ｉ（１）＝Ｉ_tmp×ｔ（１，ｔｍｐ）／ｔ₀

続いてｍページ目の記録光の全パワーＩ（ｍ）を決定する場合には、（ｍ−１）ページ目の記録光の全パワーＩ（ｍ−１）を用いて所定の回折効率を得るために必要な記録時間ｔ（ｍ，ｔｍｐ）を求める。そして、ｍページ目の記録光の全パワーを次式により決定する。
Ｉ（ｍ）＝Ｉ（ｍ−１）×ｔ（ｍ，ｔｍｐ）／ｔ₀
以上の処理を最大多重度Ｍまで行う。これにより、多重度に応じた記録光の全パワー、および照射時間が決定される。

図１１の記録再生装置１００について、平均記録転送レートが高くなることを以下の方法で確認した。

まず、以下の方法により、図１の記録媒体１０２を製造した。すなわち、厚さ１５０μｍｍのポリカーボネート基板１２０上に、スパッタリング法により、厚さ１００ｎｍのＡｌ合金層１１０及び厚さ２００ｎｍのＺｎＳ：ＳｉＯ２層１６０を順次成膜した。なお、ポリカーボネート基板１２０としては、そのＡｌ合金層１１０を形成した面に、図１０に示すグルーブ６１０が１００μｍ間隔で３本渦巻線状に設けられたものを使用した。グルーブ６１０には、１００μｍ間隔で凹部６１２が設けられている。このポリカーボネート基板１２０と厚さ０．６ｍｍのカバーシート１５０との間に、Ｄｕｐｏｎｔ社製のフォトポリマーであるＨＲＦ−７００からなる厚さ４００μｍの記録層１４０を介在させた。

この記録媒体１０２を図１１の記録再生装置１００に搭載し、情報の記録及び記録した情報の再生を行った。この例では、光源１として、パワーが約１００ｍＷの半導体レーザー励起固体レーザー（波長５３２ｎｍ）を使用した。用いた対物レンズの開口数は０．４としたので、ｒ₀はほぼ２９０μｍ程度であった。従って、全体の多重度はほぼ９である。サーボは、集光レンズおよびシリンドリカルレンズを分割検出器４２の前に配置し、ＤＶＤと同様の方法を用いて行った。また、記録光および記録用参照光は共に反射層１１０上に集光するようにした。

記録は図７で示したように、トラック方向にほぼｒ₀ずつ記録スポットを移動させながら、つまり、凹部６１２に３つ間隔で情報の記録を行った。また、予め３本のグルーブ６１２が設けられているので、記録媒体を一周すると、半径方向にほぼｒ₀シフトすることになる。記録媒体の内径３６ｍｍから３７．５ｍｍの領域に情報を記録した後、トラック方向および半径方向に僅かにシフトした位置から開始し、同様にして凹部６１２に３つ間隔で情報の記録を行った。この場合にも、記録媒体を一周すると、半径方向にほぼｒ₀シフトすることになる。その結果、図２２における記録順序は、８１から８９の順となり、この９スポットを最小単位としてトラック方向および半径方向に同じ順序で記録スポットが形成される。なお、このとき記録スポットのサイズｒ₀は、７０の破線で示したものとなる。なお、図２２では、図の見易さのためその寸法比は正しくない。ここで、各記録スポットに記録を行うときの光源１の出力および記録時間は表１のとおりとした。

続いて記録した信号を再生し、記録の条件に応じて回折効率がどのように変化するかを調べた。つまり、イメージセンサ４１の出力の和から再生光強度を求め、全再生光強度／再生用参照光強度で与えられる回折効率を求めた。その結果、各記録条件に対する平均の回折効率は表１に示すとおりとなった。従って、８％の回折効率を得るために、平均１．１ｍｓの記録時間を要したことになる。

比較例

実施例で作製した光記録媒体に実施例と同様に情報の記録を行った。ただし、ポリカーボネート基板１２０としては、実施例において使用したのと同様のものを使用し、トラック方向に隣接した記録スポット６１２に連続して記録を行った。つまり、図２３において記号９１から９９の順に記録を行った。ここで、Ｐ_rおよびＰ_tは実施例と同じになるようにした。

記録媒体１０２全面に記録後、実施例と同様の方法で平均の回折効率を測定した結果、表２に示すとおりとなった。従って、記録光強度を一定とした結果、８％の回折効率を得るために、平均２．４ｍｓの記録時間を要したことになる。つまり、実施例に比べて平均の記録転送レートが１／２になったといえる。

他の実施例としては、図２３に示すように、９１から９９の順に、９スポットを最少単位としてトラック方向および半径方向に同じ順序で記録スポットを形成してもよい。さらに、比較例として、同様に９１から９９の順に記録スポットに連続して記録を行った。この場合にも、同様に、実施例に比べて平均記録転送レートが１／２になった。

実施の形態１にかかる記録再生装置が情報を記録する光記録媒体１０２の概略断面図である。 実施の形態１に特徴的な光記録方法の概略を説明するための図である。 記録層１４０内部における、記録光のビーム径を示す図である。 記録光が記録される前の記録層１４０におけるパワー密度分布を模式的に示す図である。 記録光が既に記録されている記録層１４０におけるパワー密度分布を模式的に示す図である。 記録層１４０に記録光を一定時間照射した場合の反応の進行度を示す図である。 多重度と記録光の全パワーの関係を示す図である。 図１に示した記録媒体１０２の上部から見た記録層１４０を示す図である。 移動距離４１０ずつ移動して情報を記録する処理を説明するための図である。 シフト多重により情報を記録する処理を説明するための図である。 図１を参照しつつ説明したホログラフィック記録媒体１０２に採用可能な構造の一例を概略的に示す平面図である。 実施の形態１にかかる記録再生装置１００の概略構成を示す図である。 二分割旋光用光学素子２６の一例を概略的に示す平面図である。 情報処理部５の機能構成を示すブロック図である。 メモリ６に記録されている照射条件決定テーブル６０のデータ構成を示す図である。 二分割旋光用光学素子２６の右側部分２６Ｒを透過した記録光および左側部分２６Ｌを透過した参照光が、右円偏光の光として光記録媒体１０２に照射される様子を模式的に示す図である。 二分割旋光用光学素子２６の左側部分２６Ｌに入射した左円偏光の参照光からＳ偏光成分の光として再生信号が得られる様子を示す図である。 第１の変更例にかかる記録再生装置１００の情報処理部５の機能構成を示すブロック図である。 多重度と反射光強度との関係を示す図である。 反射光強度と記録光全パワーとの関係を示す図である。 実施の形態２にかかる記録再生装置１００の情報処理部５の機能構成を示すブロック図である。 実施の形態２にかかる記録再生装置１００が光強度を決定する処理を示すフローチャートである。 実施例および比較例にかかる記録順番を示す図である。 実施例および比較例にかかる記録順番の他の例を示す図である。

符号の説明

１ 光源
２ 光学系
３ 駆動機構
５ 情報処理部
６ メモリ
２０ ビームエキスパンダ
２１ 旋光用光学素子
２２ 偏光ビームスプリッタ
２３ 透過型空間光変調器
２４ ビームスプリッタ
２５ 偏光ビームスプリッタ
２６ 二分割旋光用光学素子
２７ 対物レンズ
２８ ビームスプリッタ
２９ 結像レンズ
３０ モータ
３１ アクチュエータ
４１ イメージセンサ
４２ 検出器
５０ 照射回数カウント部
５１ 多重度特定部
５２ 照射条件決定部
５３ 反射光強度取得部
５５ 回折効率取得部
５６ 全パワー決定部
５７ 照射条件決定テーブル作成部
６０ 照射条件決定テーブル
１００ 記録再生装置
１０２ 記録媒体
１１０ 反射層
１２０ 第１保護層
１４０ 記録層
１４０ａ 光入射面
１５０ カバーシート
１６０ 第２保護層
５１０，５２０ トラック領域
６００ データエリア
６１０ グルーブ
６１２ 凹部
６１４ 溝部

Claims (12)

1. シフト多重記録方式により、記録層に情報を記録するホログラム記録装置であって、
   前記記録層の透過率を測定する透過率測定手段と、
   前記透過率測定手段によって測定された前記透過率に基づいて、前記記録層に既に記録されている前記情報の多重度を特定する多重度特定手段と、
   前記多重度特定手段によって特定された前記多重度に基づいて、前記記録層に前記情報を記録すべく照射する記録光の照射光強度と、予め定められた基準時間以下の照射時間とを決定する照射条件決定手段と、
   前記照射条件決定手段によって決定された前記照射光強度の前記記録光を、決定された前記照射時間だけ前記記録層に照射する記録光照射手段と
   を備えたことを特徴とするホログラム記録装置。
2. 前記照射条件決定手段は、前記基準時間を前記照射時間として決定し、前記記録層に記録された前記情報の多重度が大きくなるにしたがって、より大きい値を前記照射光強度として決定することを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録装置。
3. 前記照射条件決定手段は、前記記録層に記録された前記情報の多重度が、予め定められた複数の多重度の範囲であって、前記範囲に含まれる多重度の大きさに応じて段階的に増加する予め定められた照射光強度が割り当てられた前記範囲のいずれに含まれるかを判定し、前記多重度が含まれる前記範囲に割り当てられた照射光強度を前記記録光の照射光強度として決定し、前記基準時間以下であって前記多重度に応じて予め定められた照射時間を、前記記録光の照射時間として決定することを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録装置。
4. 前記照射条件決定手段は、決定した前記照射光強度が、前記記録光照射手段に対し設定可能な最大光強度よりも大きい場合に、決定した前記照射光強度および前記照射時間に基づいて定まる照射エネルギー量と前記最大光強度とに基づいて前記照射時間を決定し、前記最大光強度を新たな前記照射光強度として決定すること、を特徴とする請求項１に記載のホログラム記録装置。
5. 前記多重度と前記照射光強度と前記照射時間とを対応付ける照射条件決定テーブルをさらに備え、
   前記照射条件決定手段は、前記照射条件決定テーブルにおいて、前記多重度特定手段によって特定された前記多重度に対応付けられている前記照射光強度および前記照射時間を前記記録光照射手段が前記記録光を照射するときの照射光強度および照射時間として決定することを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録装置。
6. 前記記録光照射手段が所定の多重度の記録層における回折効率を測定する回折効率測定手段と、
   前記回折効率測定手段により得られた前記回折効率に基づいて、当該記録層に記録光を記録するために必要な前記照射光強度と前記照射時間とを決定する照射エネルギー量決定手段と、
   前記照射エネルギー量決定手段によって決定された前記照射光強度と前記照射時間と、当該照射光強度と前記照射時間とが決定された記録層の多重度とを対応づけた前記照射条件決定テーブルを作成する照射条件決定テーブル作成手段をさらに備えたことを特徴とする請求項５に記載のホログラム記録装置。
7. 前記多重度と前記照射光強度とを対応付ける照射条件決定テーブルをさらに備え、
   前記照射条件決定手段は、前記照射条件決定テーブルにおいて、前記多重度特定手段によって特定された前記多重度に対応付けられている前記照射光強度を前記記録光照射手段が前記記録光を照射するときの照射光強度として決定し、前記基準時間を前記記録光を照射するときの照射時間として決定することを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録装置。
8. 前記記録層は、前記多重度と前記照射光強度と前記照射時間とを対応付ける照射条件決定テーブルを記録しており、
   前記照射条件決定テーブルを読み出す読出手段をさらに備え、
   前記照射条件決定手段は、前記読出手段によって読み出された前記照射条件決定テーブルにおいて、前記多重度特定手段によって特定された前記多重度に対応付けられている前記照射光強度および前記照射時間を、前記記録光照射手段が前記記録光を照射するときの照射光強度および照射時間として決定することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のホログラム記録装置。
9. 前記記録層のうち前記記録光が入射する入射面と反対の面に反射層が設けられており、
   当該反射層によって反射された反射光の光強度を測定する光強度測定手段をさらに備え、
   前記透過率測定手段は、前記光強度測定手段によって測定された前記光強度に基づいて、前記記録層の透過率を測定することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のホログラム記録装置。
10. シフト多重記録方式により、記録層に情報を記録するホログラム記録方法であって、
    前記記録層の透過率を測定する透過率測定ステップと、
    前記透過率測定ステップによって測定された前記透過率に基づいて、前記記録層に既に記録されている前記情報の多重度を特定する多重度特定ステップと、
    前記多重度特定ステップにおいて特定された前記多重度に基づいて、前記記録層に前記情報を記録すべく照射する記録光の照射光強度と、予め定められた基準時間以下の照射時間とを決定する照射条件決定ステップと、
    前記照射条件決定ステップにおいて決定された前記照射光強度の前記記録光を、決定された前記照射時間だけ前記記録層に照射する記録光照射ステップと
    を有することを特徴とするホログラム記録方法。
11. シフト多重記録方式により、記録層に情報を記録するホログラム記録処理をコンピュータに実行させるホログラム記録プログラムであって、
    前記記録層の透過率を測定する透過率測定ステップと、
    前記透過率測定ステップによって測定された前記透過率に基づいて、前記記録層に既に記録されている前記情報の多重度を特定する多重度特定ステップと、
    前記多重度特定ステップにおいて特定された前記多重度に基づいて、前記記録層に前記情報を記録すべく照射する記録光の照射光強度と、予め定められた基準時間以下の照射時間とを決定する照射条件決定ステップと、
    を有することを特徴とするホログラム記録プログラム。
12. 前記照射条件決定ステップにおいて決定された前記照射光強度の前記記録光を、決定された前記照射時間だけ前記記録層に照射すべく記録光照射手段を制御する制御ステップをさらに有することを特徴とする請求項１１に記載のホログラム記録プログラム。

Images