JP4200026B2 - 光情報記録媒体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラフィを利用して情報が記録される光情報記録媒体に関する。詳しくは、光情報記録媒体の基板に設けられた反射面に情報光や記録用／再生用参照光が照射された場合に、様々な弊害を発生させる、反射面からの拡散光を、発生させないようにする光情報記録媒体の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホログラフィを利用して記録媒体に情報を記録するホログラフィック記録は、一般的に、イメージ情報を持った光と参照光とを記録媒体の内部で重ね合わせ、そのときにできる干渉縞を記録媒体に書き込むことによって行われる。記録された情報の再生時には、その記録媒体に参照光を照射することにより、干渉縞による回折によりイメージ情報が再生される。
【０００３】
このホログラフィック記録に用いられる光情報記録媒体の１つの構造として、平成１１年１１月９日公開の公開特許公報「特開平１１−３１１９３６」で提案されている。この公開特許公報で提案されている光情報記録媒体は、図1に示されるように、プラスチック若しくはガラス基板１上にサーボピット３が設けられ、その上にアルミ等の膜を蒸着させることにより反射層２が形成され、この反射層の上に記録材料からなるホログラム記録層４、さらに基板５から構成されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３１１９３６
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１においては、サーボ用の光（赤）だけでなく、記録時に用いられる情報光および記録用参照光並びに再生時に用いられる再生用参照光（何れも緑）もディスクに照射されることによって反射層２に到達し、それによって反射されて戻り光として光の入出射面Ａから出射する。反射層２は完全にフラットではないので、反射層２で反射した光のうち一部は乱反射してしまう。この乱反射した光は、再生光にスキャッタリングのノイズとして乗ってしまい、しかもそのノイズを分離することは非常に困難なため、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤによってうまく再生像を検出することができないという問題点がある。なお、サーボ用光は赤光であるので、緑光の情報光・記録再生用参照光とは分離可能であるので、反射層２にからのスキャッタリングノイズが問題となるのは緑光を照射したときである。
【０００５】
また、記録時であっても情報光と記録用参照光が反射層２に到達して反射し、乱反射する光を生成してしまうことにより、この乱反射した光や照射した情報光・記録用参照光と共に別の干渉パターンを生成してしまう可能性がある。この干渉パターンは不要なものであり、再生時にノイズとなる可能性もあるとともに、記録媒体の本来の記録容量を達成することができなくなるという問題もある。なお、記録媒体が赤に感光しない材料である場合には、サーボ用光が反射層２によって少々乱反射を起こしたとしても記録媒体の記録容量には影響を与えるものではない。
【０００６】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、情報光や記録・再生用参照光による光情報記録媒体の反射層からの乱反射を防止し、再生像に乗ってしまうノイズの量を削減することが可能な光情報記録媒体の構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による光情報記録媒体は、ホログラフィを利用して情報を記録するための光情報記録媒体であって、透明基板と、干渉パターンによって情報が記録される記録層と、透明基板と記録層との間に設けられ、第一の波長の光を透過し、第二の波長の光を反射するフィルタ層とからなるようにしている。このフィルタ層は、第一の波長の光（例えば、赤色光）を透過させ、第二の波長の光（例えば、緑色光）を反射させる。これによって２種類の波長の光が分離される。
【０００８】
また、透明基板は、サーボピットパターンを有し、さらにそのパターン上に反射層が形成されている。この構成では、第二の波長の光は反射層に到達しないようにされる。
【０００９】
また、記録層とフィルタ層との間に、光の変更方向を偏光する偏光方向変更層、例えば、４分の１波長板からなる層が設けられている。これによって、光の偏光方向を変化させたり、反射型ホログラムによるゴースト映像が生成されることを防止される。
【００１０】
フィルタ層として、ダイクロイックミラーからなる層またはコレステリック液晶からなる層を用いることができる。特にコレステリック液晶からなる層をフィルタ層として用いる場合には、上述の４分の1波長板層との組み合わせが効果的である。コレステリック液晶は、所定方向の円偏光の光は反射し、それ以外の光は透過する性質を有するからである。
【００１１】
さらに、基板に設けられた反射面は、基本的に金属反射膜であるが、光を反射させると共に追記または消去可能な媒体面であってもよい。
【００１２】
なお、フィルタ層と反射面との間に、基板表面を平滑化するためのギャップ層が設けられている。このギャップ層は、基板表面を平滑化するほかに、記録層に記録されるホログラムサイズを調整する作用も有するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（第一の実施の形態）
図２は、第一の実施の形態における光情報記録媒体の構成を示す図である。第一の実施の形態に係る光情報記録媒体１０１では、ポリカーボネート又はガラス基板１にサーボピットが形成され、その上にアルミ、金や白金等でコーティングして反射層２が設けられている。図1と異なり、図２では基板全面にサーボピットが形成されているが、図１のように周期的に形成されていても良い。また、このサーボピットの高さは最大１７５０Åであり、基板を始め他の層の暑さに比べて充分に小さいものである。
【００１４】
また、反射層２つき基板１の上には赤色光透過フィルタ層６が設けられ、それと上基板５（ポリカーボネートやガラス等）によってホログラム記録層４たるホログラム記録材料を挟むことによって光情報記録媒体１００が構成される。
【００１５】
図１において、赤色光透過フィルター層６は、赤色光のみを透過し、それ以外の色の光を通さないものである。従って、情報光、記録・再生用参照光は緑色又は青色の光であるので、フィルター層６を透過せず、反射層２まで達することなく、戻り光となり、入出射面Ａから出射することになる。この赤色光透過フィルター層６は、例えばコレステリック液晶層であり、チッソ社製のＣＭ−３３等を用いることができる。なお、コレステリック液晶層を用いる場合には、光情報記録媒体１０１の中であって、フィルタ層（コレステリック液晶層）６と入出射面Ａとの間に４分の１波長板を光情報記録媒体の構成として入れるか、光情報記録媒体１０１の中でなくても後述のダイクロイックミラー１３と光情報記録媒体１０１との間に光学的な構成として４分の１波長板を配置するようにすればよい。この４分の１波長板は緑色の光に対してのみ４分の１波長分ずらすようにし、緑の光が入射すると円偏光の光になるが、それ以外（例えば、赤）の色の光が入射すると楕円偏光の光になるようにするものである。
【００１６】
本実施の形態における光情報記録媒体１０１は、ディスク形状でもいいし、カード形状であってもよい。カード形状の場合にはサーボピットは無くても良い。また、この光情報記録媒体１０１では、基板１は０．６ｍｍ、赤色光透過フィルタ６は２〜３μｍ、ホログラム記録層４は０．６ｍｍ、基板５は０．６ｍｍの厚さであって、合計ほぼ１．８ｍｍとなっている。
【００１７】
次に、図６を参照して、光情報記録媒体１０１周辺での光学的動作を説明する。まず、サーボ用レーザから出射した光（赤光）は、ダイクロイックミラー１３で１００％反射して、対物レンズ１２を通過する。対物レンズ１２によってサーボ用光は反射層２上で焦点を結ぶように光情報記録媒体１０１に対して照射される。つまり、ダイクロイックミラー１３は緑色や青色の波長の光を透過し、赤色の波長の光をほぼ１００％反射させるようになっている。光情報記録媒体１０１の光の入出射面Ａから入射したサーボ用光は、基板５、ホログラム記録層４および赤色透過フィルタ層６を通過し、反射層２で反射され、再度フィルタ層６、ホログラム記録層４および基板５を透過して入出射面Ａから出射する。出射した戻り光は、対物レンズ１２を通過し、ダイクロイックミラー１３で１００％反射して、図示しないサーボ情報検出器でサーボ情報が検出される。検出されたサーボ情報は、フォーカスサーボ、トラッキングサーボ、スライドサーボ等に用いられる。ホログラム記録層４を構成するホログラム材料は、赤色の光では感光しないようになっているので、サーボ用光がホログラム記録層４を通過したり、サーボ用光が反射層２で乱反射したとしても、ホログラム記録層４には影響を与えない。また、サーボ用光の反射層２による戻り光は、ダイクロイックミラー１３によってほぼ１００％反射するようになっているので、サーボ用光が再生像検出のためのＣＭＯＳセンサまたはＣＣＤ１４で検出されることはなく、再生光に対してノイズとなることも無い。
【００１８】
また、記録用／再生用レーザから生成された情報光および記録用参照光は、ダイクロイックミラー１３を透過し、対物レンズ１１によって情報光と記録用参照光がホログラム記録層４内で干渉パターンを生成するように光情報記録媒体１０１に照射される。情報光および記録用参照光は入出射面Ａから入射し、ホログラム記録層４で干渉し合って干渉パターンをそこに生成する。その後、情報光および記録用参照光はホログラム記録層４を通過し、赤色光透過フィルタ層６に入射するが、その層の底面までの間に反射されて戻り光となる。つまり、情報光と記録用参照光は反射層２までは到達しない。赤色光透過フィルタ層６は赤色光のみを透過する性質を有するからである。
【００１９】
（第二の実施の形態）
図３は、第二の実施の形態における光情報記録媒体の構成を示す図である。第二の実施の形態に係る光情報記録媒体１０２では、ポリカーボネート又はガラス基板１にサーボピットが形成され、その上にアルミ、金や白金等でコーティングして反射層２が設けられている。また、このサーボピットの高さは最大１７５０Åである点については、第一の実施の形態と同様である。
【００２０】
第二の実施の形態と第一の実施の形態の構造の差異は、第二の実施の形態に係る光情報記録媒体１０２では、ギャップ層８があること、光情報記録媒体１０１のフィルタ層６の代わりにダイクロイックミラー層９が設けられていること、さらに、ダイクロイックミラー層９とホログラム記録層４との間に４分の１波長板層７が設けられていること、である。
【００２１】
ギャップ層８は、ＵＶレジン等の材料を基板１の反射層２上にスピンコート等によって塗布して形成される。ギャップ層８は、反射層２を保護すると共に、ホログラム記録層４内に生成されるホログラムの大きさを調整するためにも有効である。つまり、ホログラム記録層４において記録用参照光と情報光の干渉領域をある程度の大きさに形成する必要がある。そのためにホログラム記録層４とサーボピットとの間にギャップを設けると有効なのである。
【００２２】
ダイクロイックミラー層９は、波長分離フィルターをギャップ層８上に誘電体多層膜コーティング（スパッタリング）することによって形成される。第二の実施の形態におけるダイクロイックミラーは、緑色の光を反射し、それ以外の光（例えば、赤色）を透過するような性質を有するものである。
【００２３】
４分の1波長板層７は、位相差を発生させるための材料、例えば、アゾベンゼンをダイクロイックミラー層９上にスピンコートさせることにより形成される。アゾベンゼンにより生成された膜は光異方性があり、照射される偏光に対して分子を垂直方向に配列する性質を有する。その他、いわゆるラビング処理を用いることによって４分の1波長板層７を生成することもできる。４分の１波長板は、Ｐ偏光やＳ偏光のような直線偏光の光が入射すると、その直線偏光の方向が４分の１波長板における結晶の光学軸に対してなす角度が４５度のとき、通過光を直線偏光から円偏光の光にし、逆に、円偏光の光が入射すれば直線偏光の光にする性質を有する。なお、本実施の形態では、４分の１波長板層７は、反射型ホログラム（Horizontal Fringe）によるゴーストを除去する作用を持つものであり，ゴーストの影響を無視しうる場合はこの層は無くてもかまわない。
【００２４】
また、光情報記録媒体１０２では、基板１は０．６ｍｍ、ギャップ層８は２〜３μｍ、ダイクロイックミラー層９は１μｍ以下、４分の１波長板層７は２０μｍ以下、ホログラム記録層４は０．６ｍｍ、基板５は０．６ｍｍの厚さであって、合計ほぼ１．８ｍｍとなっている。
【００２５】
情報の記録又は再生を行う場合、このような構造を有する光情報記録媒体１０２に対して、赤色のサーボ用光および緑色の情報光ならびに記録・再生用参照光が照射される。サーボ用光は、入出射面Ａから入射し、ホログラム記録層４、４分の１波長板層７、ダイクロイックミラー層９、およびギャップ層８を通過して反射層２で反射して戻り光となる。この戻り光は、再度ギャップ層８、ダイクロイックミラー層９、４分の１波長板層７、ホログラム記録層４および基板５をこの順序で通過して、入出射面Ａより出射する。出射した戻り光は、フォーカスサーボやトラッキングサーボ等に用いられる。ホログラム記録層４を構成するホログラム材料は、赤色の光では感光しないようになっているので、サーボ用光がホログラム記録層４を通過したり、サーボ用光が反射層２で乱反射したとしても、ホログラム記録層４には影響を与えない。緑色の情報光等は、入出射面Ａから入射し、ホログラム記録層４、４分の１波長板層７を通過して、ダイクロイックミラー層９で反射して戻り光となる。この戻り光は、再度４分の１波長板層７、ホログラム記録層４および基板５をこの順序で通過して、入出射面Ａより出射する。また、再生時についても再生用参照光はもちろん、再生用参照光をホログラム記録層４に照射することによって発生する再生光も反射層２に到達せずに入出射面Ａから出射する。なお、再生光に関しては、記録の仕方、つまり反射型ホログラムを記録するか、透過型ホログラムを記録するかによって、ダイクロイックミラー層９によって反射されるかが決まる。
なお、光情報記録媒体１０２周辺（図６における対物レンズ１２、ダイクロイックミラー１３、検出器たるＣＭＯＳセンサまたはＣＣＤ１４）での光学的動作は、第一の実施の形態（図６）と同様なので説明を省略する。
（第三の実施の形態）
図４は、第三の実施の形態における光情報記録媒体の構成を示す図である。第三の実施の形態に係る光情報記録媒体１０３では、第二の実施の形態におけるダイクロイックミラー層９の代わりにコレステリック液晶層１０が設けられている。その他の構成は第二の実施の形態と同じ構成である。
【００２６】
このコレステリック液晶層１０も１〜２μｍの厚さであり、光情報記録媒体全体としても他の実施の形態の構成と同様、ほぼ１．８ｍｍである。
【００２７】
コレステリック液晶層１０は、ギャップ層（平滑層）８を形成した後、例えばカイラルドーパントであるコレステリック液晶ＣＭ−３３（チッソ社製）を塗布し、スピンコートすることによって形成される。コレステリック液晶は、そこに所定の方向の円偏光の光が入射するとその光を反射し、それ以外の光、例えば逆方向の円偏光の光、直線偏光の光や楕円偏光の光が入射するとその光を透過する性質を有するものである。
【００２８】
第三の実施の形態では、４分の１波長板層７は、緑色の光に対してのみ４分の１波長ずらすような性質を有する。即ち、４分の１波長板層７では、直線偏光の緑色の光（情報光および参照光）が入射すれば円偏光の緑色の光に変更され、直線偏光の赤色の光（サーボ用光）が入射すれば楕円偏光の赤色の光に変更される。従って、４分の１波長板層７で直線偏光から円偏光に変更された緑色光の情報光および参照光は、コレステリック液晶層１０で反射され、反射層２には到達しない。また、４分の1波長板層７で直線偏光から楕円偏光に変更された赤色光のサーボ用光はコレステリック液晶層１０を透過して反射層２まで到達し、戻り光がフォーラスサーボやトラッキングサーボ等に用いられる。
（第四の実施の形態）
図５は、第四の実施の形態における光情報記録媒体の構成を示す図である。第四の実施の形態に係る光情報記録媒体１０４では、第三の実施の形態における反射層２をＡｌのような単なる金属反射膜ではなく、追記または書き換え可能な記録媒体、例えばフェイズチェンジフィルムを配したものであり、その他の構成は第三の実施の形態と同じ構成である。従って、コレステリック液晶層１０の作用は第三の実施の形態と同様であるので、その説明は省略する。
【００２９】
図1の構成を有する光情報記録媒体１００では、ホログラムを記録する際に光強度の高い情報光や参照光（緑色光）もこの反射面上に集光するため，反射層２にサーボ用光と同じ赤色光を用いた追記機能を持たせようとしても信頼性を確保するのに問題がある。また、これら追記または書き換え可能な膜の反射率はさほど高くないためホログラムの再生効率を低下させてしまうという問題もある。
【００３０】
しかし、本実施の形態による方式において緑色光は波長分離層であるコレステリック液晶層１０によって独立に反射率を設定できるため、サーボを取るための赤色光のための反射層１１は低反射率でも良いという利点がある。
（各実施の形態の効果）
各実施の形態によれば、２種類の波長の光を効率良く分離しているので、２種類の波長の光（赤色光と緑色光）をそれぞれの影響を受けずに別々の目的で用いることができる。
【００３１】
また、記録層とフィルタ層との間に、光の変更方向を偏光する偏光方向変更層、例えば、４分の１波長板からなる層が設けられている。これによって、光の偏光方向を変化させたり、反射型ホログラムによるゴースト映像が生成されることを防止することができる。
【００３２】
さらに、各実施の形態によれば、記録又は再生時に用いられる情報光および参照光、さらに再生光は、反射層２または１１に到達しないので、反射面上での乱反射による拡散光が発生することを防ぐことができる。従って、この拡散光によって生じるノイズが再生像に重畳されてＣＭＯＳセンサまたはＣＣＤ１４上で検出されることもなく、再生像が少なくともエラー訂正可能な程度に検出することができるようになる。拡散光によるノイズ成分はホログラムの多重度が大きくなればなるほど大きな問題となる。つまり、多重度が大きくなればなるほど、例えば１０００以上になると、１つのホログラムからの回折効率が極めて小さくなり、拡散ノイズがあると再生像の検出が非常に困難となるのである。本発明によれば、このような困難性は除去することができるので有効である。また、このように構成することにより、図1の従来の光情報記録媒体とは異なり、サーボピットはサンプルサーボに限らず、どのような形態のプリピット構造でも採ることができるようになる。さらに、ピットとピットとの間隔もホログラムサイズに依存せずに配置することができる。
【００３３】
また、実施の形態2乃至４では、４分の１波長板層７の入射光と出射光の偏光を直交させ、記録再生光学系で用いられる図示しない偏光ビームスプリッタにより、発生したほとんどの再生光を検出することができるため、光利用効率が高く、光学的に優れている。また、４分の1波長層７よりも図示しないレーザ光源側で発生した光学素子の表面反射など不要な迷光を除去する上でもこの組み合わせは非常に有効である。
【００３４】
さらに、サーボピットの配置とホログラム記録とは光学的に分離されるため，どのようなピットのフォーマットを採用したとしても記録密度の低下をきたしてしまうということが無い。そのため、サーボ制御信号に十分な周波数帯域を与えることができ、サーボの精度を従来の光ディスクと同等かそれ以上に高めることができるのである。
【００３５】
また、本発明によれば、サーボ用の反射膜の反射率を自由に選択でき、かつ反射膜の材料も自由に選ぶことが可能になる。よって、第四の実施の形態のように、反射層１１に追記または書き換え可能な記録媒体、例えば、DVD（ディジタル・ビデオ・ディスク）などを用い、ホログラムをどのエリアまで記録したかとかいつ書き換えたかとか、どの部分にエラーが存在し交替処理をどのように行ったかなどのディレクトリ情報などをホログラムに影響を与えずに追記およびないしは書き換えすることも可能となる。
【００３６】
なお、波長分離膜であるフィルタ層はミクロンオーダーと比較的薄く形成可能なので、フィルタ層６、９または１０による反射面と反射層２または１１による反射面のずれに起因する対物レンズの光学的な収差の影響は無視しうるものである。
【００３７】
以上、本発明の構成および動作をその原理と実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されず、発明の本旨を逸脱しない範囲において、様々な変形が可能である。特に、本発明においては、サーボ用光として赤色光、記録・再生用の光に緑色光を用いているが、これに限られず、他の波長の光の組み合わせも媒体の性質によって可能である。例えば、カルコゲナイド系材料を記録材料とする場合には、サーボ用に青色光、記録・再生用に赤色光が用いられる。この材料は赤色光に感度を有するからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図1は、従来の光情報記録媒体の構造を示す図である。
【図２】図２は、本発明による第一の実施の形態を示す図である。
【図３】図３は、本発明による第二の実施の形態を示す図である。
【図４】図４は、本発明による第三の実施の形態を示す図である。
【図５】図５は、本発明による第四の実施の形態を示す図である。
【図６】図６は、本発明による光情報記録媒体周辺の光学系を示す図である。
【符号の説明】
１ 下基板（サーボピット付）
２ 反射層
４ ホログラム記録層
５ 上基板
６ フィルター層
７ ４分の１波長板層
８ ギャップ層
９ ダイクロイックミラー層
１０ コレステリック液晶層
１１ フェイズチェンジ反射層
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラフィを利用して情報が記録される光情報記録媒体に関する。詳しくは、光情報記録媒体の基板に設けられた反射面に情報光や記録用／再生用参照光が照射された場合に、様々な弊害を発生させる、反射面からの拡散光を、発生させないようにする光情報記録媒体の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホログラフィを利用して記録媒体に情報を記録するホログラフィック記録は、一般的に、イメージ情報を持った光と参照光とを記録媒体の内部で重ね合わせ、そのときにできる干渉縞を記録媒体に書き込むことによって行われる。記録された情報の再生時には、その記録媒体に参照光を照射することにより、干渉縞による回折によりイメージ情報が再生される。
【０００３】
このホログラフィック記録に用いられる光情報記録媒体の１つの構造として、平成１１年１１月９日公開の公開特許公報「特開平１１−３１１９３６」で提案されている。この公開特許公報で提案されている光情報記録媒体は、図1に示されるように、プラスチック若しくはガラス基板１上にサーボピット３が設けられ、その上にアルミ等の膜を蒸着させることにより反射層２が形成され、この反射層の上に記録材料からなるホログラム記録層４、さらに基板５から構成されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−３１１９３６
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１においては、サーボ用の光（赤）だけでなく、記録時に用いられる情報光および記録用参照光並びに再生時に用いられる再生用参照光（何れも緑）もディスクに照射されることによって反射層２に到達し、それによって反射されて戻り光として光の入出射面Ａから出射する。反射層２は完全にフラットではないので、反射層２で反射した光のうち一部は乱反射してしまう。この乱反射した光は、再生光にスキャッタリングのノイズとして乗ってしまい、しかもそのノイズを分離することは非常に困難なため、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤによってうまく再生像を検出することができないという問題点がある。なお、サーボ用光は赤光であるので、緑光の情報光・記録再生用参照光とは分離可能であるので、反射層２にからのスキャッタリングノイズが問題となるのは緑光を照射したときである。
【０００５】
また、記録時であっても情報光と記録用参照光が反射層２に到達して反射し、乱反射する光を生成してしまうことにより、この乱反射した光や照射した情報光・記録用参照光と共に別の干渉パターンを生成してしまう可能性がある。この干渉パターンは不要なものであり、再生時にノイズとなる可能性もあるとともに、記録媒体の本来の記録容量を達成することができなくなるという問題もある。なお、記録媒体が赤に感光しない材料である場合には、サーボ用光が反射層２によって少々乱反射を起こしたとしても記録媒体の記録容量には影響を与えるものではない。
【０００６】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、情報光や記録・再生用参照光による光情報記録媒体の反射層からの乱反射を防止し、再生像に乗ってしまうノイズの量を削減することが可能な光情報記録媒体の構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による光情報記録媒体は、ホログラフィを利用して情報を記録するための光情報記録媒体であって、透明基板と、干渉パターンによって情報が記録される記録層と、透明基板と記録層との間に設けられ、第一の波長の光を透過し、第二の波長の光を反射するフィルタ層とからなるようにしている。このフィルタ層は、第一の波長の光（例えば、赤色光）を透過させ、第二の波長の光（例えば、緑色光）を反射させる。これによって２種類の波長の光が分離される。
【０００８】
また、透明基板は、サーボピットパターンを有し、さらにそのパターン上に反射層が形成されている。この構成では、第二の波長の光は反射層に到達しないようにされる。
【０００９】
また、記録層とフィルタ層との間に、光の変更方向を偏光する偏光方向変更層、例えば、４分の１波長板からなる層が設けられている。これによって、光の偏光方向を変化させたり、反射型ホログラムによるゴースト映像が生成されることを防止される。
【００１０】
フィルタ層として、ダイクロイックミラーからなる層またはコレステリック液晶からなる層を用いることができる。特にコレステリック液晶からなる層をフィルタ層として用いる場合には、上述の４分の1波長板層との組み合わせが効果的である。コレステリック液晶は、所定方向の円偏光の光は反射し、それ以外の光は透過する性質を有するからである。
【００１１】
さらに、基板に設けられた反射面は、基本的に金属反射膜であるが、光を反射させると共に追記または消去可能な媒体面であってもよい。
【００１２】
なお、フィルタ層と反射面との間に、基板表面を平滑化するためのギャップ層が設けられている。このギャップ層は、基板表面を平滑化するほかに、記録層に記録されるホログラムサイズを調整する作用も有するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（第一の実施の形態）
図２は、第一の実施の形態における光情報記録媒体の構成を示す図である。第一の実施の形態に係る光情報記録媒体１０１では、ポリカーボネート又はガラス基板１にサーボピットが形成され、その上にアルミ、金や白金等でコーティングして反射層２が設けられている。図1と異なり、図２では基板全面にサーボピットが形成されているが、図１のように周期的に形成されていても良い。また、このサーボピットの高さは最大１７５０Åであり、基板を始め他の層の暑さに比べて充分に小さいものである。
【００１４】
また、反射層２つき基板１の上には赤色光透過フィルタ層６が設けられ、それと上基板５（ポリカーボネートやガラス等）によってホログラム記録層４たるホログラム記録材料を挟むことによって光情報記録媒体１００が構成される。
【００１５】
図１において、赤色光透過フィルター層６は、赤色光のみを透過し、それ以外の色の光を通さないものである。従って、情報光、記録・再生用参照光は緑色又は青色の光であるので、フィルター層６を透過せず、反射層２まで達することなく、戻り光となり、入出射面Ａから出射することになる。この赤色光透過フィルター層６は、例えばコレステリック液晶層であり、チッソ社製のＣＭ−３３等を用いることができる。なお、コレステリック液晶層を用いる場合には、光情報記録媒体１０１の中であって、フィルタ層（コレステリック液晶層）６と入出射面Ａとの間に４分の１波長板を光情報記録媒体の構成として入れるか、光情報記録媒体１０１の中でなくても後述のダイクロイックミラー１３と光情報記録媒体１０１との間に光学的な構成として４分の１波長板を配置するようにすればよい。この４分の１波長板は緑色の光に対してのみ４分の１波長分ずらすようにし、緑の光が入射すると円偏光の光になるが、それ以外（例えば、赤）の色の光が入射すると楕円偏光の光になるようにするものである。
【００１６】
本実施の形態における光情報記録媒体１０１は、ディスク形状でもいいし、カード形状であってもよい。カード形状の場合にはサーボピットは無くても良い。また、この光情報記録媒体１０１では、基板１は０．６ｍｍ、赤色光透過フィルタ６は２〜３μｍ、ホログラム記録層４は０．６ｍｍ、基板５は０．６ｍｍの厚さであって、合計ほぼ１．８ｍｍとなっている。
【００１７】
次に、図６を参照して、光情報記録媒体１０１周辺での光学的動作を説明する。まず、サーボ用レーザから出射した光（赤光）は、ダイクロイックミラー１３で１００％反射して、対物レンズ１２を通過する。対物レンズ１２によってサーボ用光は反射層２上で焦点を結ぶように光情報記録媒体１０１に対して照射される。つまり、ダイクロイックミラー１３は緑色や青色の波長の光を透過し、赤色の波長の光をほぼ１００％反射させるようになっている。光情報記録媒体１０１の光の入出射面Ａから入射したサーボ用光は、基板５、ホログラム記録層４および赤色透過フィルタ層６を通過し、反射層２で反射され、再度フィルタ層６、ホログラム記録層４および基板５を透過して入出射面Ａから出射する。出射した戻り光は、対物レンズ１２を通過し、ダイクロイックミラー１３で１００％反射して、図示しないサーボ情報検出器でサーボ情報が検出される。検出されたサーボ情報は、フォーカスサーボ、トラッキングサーボ、スライドサーボ等に用いられる。ホログラム記録層４を構成するホログラム材料は、赤色の光では感光しないようになっているので、サーボ用光がホログラム記録層４を通過したり、サーボ用光が反射層２で乱反射したとしても、ホログラム記録層４には影響を与えない。また、サーボ用光の反射層２による戻り光は、ダイクロイックミラー１３によってほぼ１００％反射するようになっているので、サーボ用光が再生像検出のためのＣＭＯＳセンサまたはＣＣＤ１４で検出されることはなく、再生光に対してノイズとなることも無い。
【００１８】
また、記録用／再生用レーザから生成された情報光および記録用参照光は、ダイクロイックミラー１３を透過し、対物レンズ１１によって情報光と記録用参照光がホログラム記録層４内で干渉パターンを生成するように光情報記録媒体１０１に照射される。情報光および記録用参照光は入出射面Ａから入射し、ホログラム記録層４で干渉し合って干渉パターンをそこに生成する。その後、情報光および記録用参照光はホログラム記録層４を通過し、赤色光透過フィルタ層６に入射するが、その層の底面までの間に反射されて戻り光となる。つまり、情報光と記録用参照光は反射層２までは到達しない。赤色光透過フィルタ層６は赤色光のみを透過する性質を有するからである。
【００１９】
（第二の実施の形態）
図３は、第二の実施の形態における光情報記録媒体の構成を示す図である。第二の実施の形態に係る光情報記録媒体１０２では、ポリカーボネート又はガラス基板１にサーボピットが形成され、その上にアルミ、金や白金等でコーティングして反射層２が設けられている。また、このサーボピットの高さは最大１７５０Åである点については、第一の実施の形態と同様である。
【００２０】
第二の実施の形態と第一の実施の形態の構造の差異は、第二の実施の形態に係る光情報記録媒体１０２では、ギャップ層８があること、光情報記録媒体１０１のフィルタ層６の代わりにダイクロイックミラー層９が設けられていること、さらに、ダイクロイックミラー層９とホログラム記録層４との間に４分の１波長板層７が設けられていること、である。
【００２１】
ギャップ層８は、ＵＶレジン等の材料を基板１の反射層２上にスピンコート等によって塗布して形成される。ギャップ層８は、反射層２を保護すると共に、ホログラム記録層４内に生成されるホログラムの大きさを調整するためにも有効である。つまり、ホログラム記録層４において記録用参照光と情報光の干渉領域をある程度の大きさに形成する必要がある。そのためにホログラム記録層４とサーボピットとの間にギャップを設けると有効なのである。
【００２２】
ダイクロイックミラー層９は、波長分離フィルターをギャップ層８上に誘電体多層膜コーティング（スパッタリング）することによって形成される。第二の実施の形態におけるダイクロイックミラーは、緑色の光を反射し、それ以外の光（例えば、赤色）を透過するような性質を有するものである。
【００２３】
４分の1波長板層７は、位相差を発生させるための材料、例えば、アゾベンゼンをダイクロイックミラー層９上にスピンコートさせることにより形成される。アゾベンゼンにより生成された膜は光異方性があり、照射される偏光に対して分子を垂直方向に配列する性質を有する。その他、いわゆるラビング処理を用いることによって４分の1波長板層７を生成することもできる。４分の１波長板は、Ｐ偏光やＳ偏光のような直線偏光の光が入射すると、その直線偏光の方向が４分の１波長板における結晶の光学軸に対してなす角度が４５度のとき、通過光を直線偏光から円偏光の光にし、逆に、円偏光の光が入射すれば直線偏光の光にする性質を有する。なお、本実施の形態では、４分の１波長板層７は、反射型ホログラム（Horizontal Fringe）によるゴーストを除去する作用を持つものであり，ゴーストの影響を無視しうる場合はこの層は無くてもかまわない。
【００２４】
また、光情報記録媒体１０２では、基板１は０．６ｍｍ、ギャップ層８は２〜３μｍ、ダイクロイックミラー層９は１μｍ以下、４分の１波長板層７は２０μｍ以下、ホログラム記録層４は０．６ｍｍ、基板５は０．６ｍｍの厚さであって、合計ほぼ１．８ｍｍとなっている。
【００２５】
情報の記録又は再生を行う場合、このような構造を有する光情報記録媒体１０２に対して、赤色のサーボ用光および緑色の情報光ならびに記録・再生用参照光が照射される。サーボ用光は、入出射面Ａから入射し、ホログラム記録層４、４分の１波長板層７、ダイクロイックミラー層９、およびギャップ層８を通過して反射層２で反射して戻り光となる。この戻り光は、再度ギャップ層８、ダイクロイックミラー層９、４分の１波長板層７、ホログラム記録層４および基板５をこの順序で通過して、入出射面Ａより出射する。出射した戻り光は、フォーカスサーボやトラッキングサーボ等に用いられる。ホログラム記録層４を構成するホログラム材料は、赤色の光では感光しないようになっているので、サーボ用光がホログラム記録層４を通過したり、サーボ用光が反射層２で乱反射したとしても、ホログラム記録層４には影響を与えない。緑色の情報光等は、入出射面Ａから入射し、ホログラム記録層４、４分の１波長板層７を通過して、ダイクロイックミラー層９で反射して戻り光となる。この戻り光は、再度４分の１波長板層７、ホログラム記録層４および基板５をこの順序で通過して、入出射面Ａより出射する。また、再生時についても再生用参照光はもちろん、再生用参照光をホログラム記録層４に照射することによって発生する再生光も反射層２に到達せずに入出射面Ａから出射する。なお、再生光に関しては、記録の仕方、つまり反射型ホログラムを記録するか、透過型ホログラムを記録するかによって、ダイクロイックミラー層９によって反射されるかが決まる。
なお、光情報記録媒体１０２周辺（図６における対物レンズ１２、ダイクロイックミラー１３、検出器たるＣＭＯＳセンサまたはＣＣＤ１４）での光学的動作は、第一の実施の形態（図６）と同様なので説明を省略する。
（第三の実施の形態）
図４は、第三の実施の形態における光情報記録媒体の構成を示す図である。第三の実施の形態に係る光情報記録媒体１０３では、第二の実施の形態におけるダイクロイックミラー層９の代わりにコレステリック液晶層１０が設けられている。その他の構成は第二の実施の形態と同じ構成である。
【００２６】
このコレステリック液晶層１０も１〜２μｍの厚さであり、光情報記録媒体全体としても他の実施の形態の構成と同様、ほぼ１．８ｍｍである。
【００２７】
コレステリック液晶層１０は、ギャップ層（平滑層）８を形成した後、例えばカイラルドーパントであるコレステリック液晶ＣＭ−３３（チッソ社製）を塗布し、スピンコートすることによって形成される。コレステリック液晶は、そこに所定の方向の円偏光の光が入射するとその光を反射し、それ以外の光、例えば逆方向の円偏光の光、直線偏光の光や楕円偏光の光が入射するとその光を透過する性質を有するものである。
【００２８】
第三の実施の形態では、４分の１波長板層７は、緑色の光に対してのみ４分の１波長ずらすような性質を有する。即ち、４分の１波長板層７では、直線偏光の緑色の光（情報光および参照光）が入射すれば円偏光の緑色の光に変更され、直線偏光の赤色の光（サーボ用光）が入射すれば楕円偏光の赤色の光に変更される。従って、４分の１波長板層７で直線偏光から円偏光に変更された緑色光の情報光および参照光は、コレステリック液晶層１０で反射され、反射層２には到達しない。また、４分の1波長板層７で直線偏光から楕円偏光に変更された赤色光のサーボ用光はコレステリック液晶層１０を透過して反射層２まで到達し、戻り光がフォーラスサーボやトラッキングサーボ等に用いられる。
（第四の実施の形態）
図５は、第四の実施の形態における光情報記録媒体の構成を示す図である。第四の実施の形態に係る光情報記録媒体１０４では、第三の実施の形態における反射層２をＡｌのような単なる金属反射膜ではなく、追記または書き換え可能な記録媒体、例えばフェイズチェンジフィルムを配したものであり、その他の構成は第三の実施の形態と同じ構成である。従って、コレステリック液晶層１０の作用は第三の実施の形態と同様であるので、その説明は省略する。
【００２９】
図1の構成を有する光情報記録媒体１００では、ホログラムを記録する際に光強度の高い情報光や参照光（緑色光）もこの反射面上に集光するため，反射層２にサーボ用光と同じ赤色光を用いた追記機能を持たせようとしても信頼性を確保するのに問題がある。また、これら追記または書き換え可能な膜の反射率はさほど高くないためホログラムの再生効率を低下させてしまうという問題もある。
【００３０】
しかし、本実施の形態による方式において緑色光は波長分離層であるコレステリック液晶層１０によって独立に反射率を設定できるため、サーボを取るための赤色光のための反射層１１は低反射率でも良いという利点がある。
（各実施の形態の効果）
各実施の形態によれば、２種類の波長の光を効率良く分離しているので、２種類の波長の光（赤色光と緑色光）をそれぞれの影響を受けずに別々の目的で用いることができる。
【００３１】
また、記録層とフィルタ層との間に、光の変更方向を偏光する偏光方向変更層、例えば、４分の１波長板からなる層が設けられている。これによって、光の偏光方向を変化させたり、反射型ホログラムによるゴースト映像が生成されることを防止することができる。
【００３２】
さらに、各実施の形態によれば、記録又は再生時に用いられる情報光および参照光、さらに再生光は、反射層２または１１に到達しないので、反射面上での乱反射による拡散光が発生することを防ぐことができる。従って、この拡散光によって生じるノイズが再生像に重畳されてＣＭＯＳセンサまたはＣＣＤ１４上で検出されることもなく、再生像が少なくともエラー訂正可能な程度に検出することができるようになる。拡散光によるノイズ成分はホログラムの多重度が大きくなればなるほど大きな問題となる。つまり、多重度が大きくなればなるほど、例えば１０００以上になると、１つのホログラムからの回折効率が極めて小さくなり、拡散ノイズがあると再生像の検出が非常に困難となるのである。本発明によれば、このような困難性は除去することができるので有効である。また、このように構成することにより、図1の従来の光情報記録媒体とは異なり、サーボピットはサンプルサーボに限らず、どのような形態のプリピット構造でも採ることができるようになる。さらに、ピットとピットとの間隔もホログラムサイズに依存せずに配置することができる。
【００３３】
また、実施の形態2乃至４では、４分の１波長板層７の入射光と出射光の偏光を直交させ、記録再生光学系で用いられる図示しない偏光ビームスプリッタにより、発生したほとんどの再生光を検出することができるため、光利用効率が高く、光学的に優れている。また、４分の1波長層７よりも図示しないレーザ光源側で発生した光学素子の表面反射など不要な迷光を除去する上でもこの組み合わせは非常に有効である。
【００３４】
さらに、サーボピットの配置とホログラム記録とは光学的に分離されるため，どのようなピットのフォーマットを採用したとしても記録密度の低下をきたしてしまうということが無い。そのため、サーボ制御信号に十分な周波数帯域を与えることができ、サーボの精度を従来の光ディスクと同等かそれ以上に高めることができるのである。
【００３５】
また、本発明によれば、サーボ用の反射膜の反射率を自由に選択でき、かつ反射膜の材料も自由に選ぶことが可能になる。よって、第四の実施の形態のように、反射層１１に追記または書き換え可能な記録媒体、例えば、DVD（ディジタル・ビデオ・ディスク）などを用い、ホログラムをどのエリアまで記録したかとかいつ書き換えたかとか、どの部分にエラーが存在し交替処理をどのように行ったかなどのディレクトリ情報などをホログラムに影響を与えずに追記およびないしは書き換えすることも可能となる。
【００３６】
なお、波長分離膜であるフィルタ層はミクロンオーダーと比較的薄く形成可能なので、フィルタ層６、９または１０による反射面と反射層２または１１による反射面のずれに起因する対物レンズの光学的な収差の影響は無視しうるものである。
【００３７】
以上、本発明の構成および動作をその原理と実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されず、発明の本旨を逸脱しない範囲において、様々な変形が可能である。特に、本発明においては、サーボ用光として赤色光、記録・再生用の光に緑色光を用いているが、これに限られず、他の波長の光の組み合わせも媒体の性質によって可能である。例えば、カルコゲナイド系材料を記録材料とする場合には、サーボ用に青色光、記録・再生用に赤色光が用いられる。この材料は赤色光に感度を有するからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図1は、従来の光情報記録媒体の構造を示す図である。
【図２】図２は、本発明による第一の実施の形態を示す図である。
【図３】図３は、本発明による第二の実施の形態を示す図である。
【図４】図４は、本発明による第三の実施の形態を示す図である。
【図５】図５は、本発明による第四の実施の形態を示す図である。
【図６】図６は、本発明による光情報記録媒体周辺の光学系を示す図である。
【符号の説明】
１ 下基板（サーボピット付）
２ 反射層
４ ホログラム記録層
５ 上基板
６ フィルター層
７ ４分の１波長板層
８ ギャップ層
９ ダイクロイックミラー層
１０ コレステリック液晶層
１１ フェイズチェンジ反射層
Claims (5)
- ホログラフィを利用して情報を記録するための光情報記録媒体であって、
サーボピットパターンを有し、前記サーボピットパターン上にサーボ用の光を反射する反射面が形成されている透明基板と、
干渉パターンによって情報が記録される記録層と、
前記透明基板と前記記録層との間に設けられ、第一の波長の光を透過し、第二の波長の光を反射するフィルタ層と、
を備え、
前記第一の波長の光が前記サーボ用の光であり、前記第二の波長の光が情報光又は記録・再生用参照光であることを特徴とする光情報記録媒体。 - 前記フィルタ層は、ダイクロイックミラーからなる層であることを特徴とする請求項１記載の光情報記録媒体。
- 前記反射面は、金属反射膜であることを特徴とする請求項１記載の光情報記録媒体。
- 前記反射面は、光を反射させると共に追記または消去可能な媒体面とすることを特徴とする請求項１記載の光情報記録媒体。
- 前記フィルタ層と前記反射面との間に、前記基板表面を平滑化するためのギャップ層が設けられていることを特徴とする請求項１記載の光情報記録媒体。
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