JP4605078B2 - 光記録方法、光再生方法、及び光再生装置 - Google Patents
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Description
本発明は、光記録方法、光再生方法、及び光再生装置に係り、特に、二値のデジタルデータを明暗画像で表す信号光と参照光とを同一レンズでフーリエ変換し、フーリエ変換された信号光と参照光とを光記録媒体に同時に照射して、信号光をホログラムとして記録する光記録方法と、この光記録方法によりホログラムが記録された光記録媒体から信号光に保持された二値のデジタルデータを再生する光再生方法及び装置と、に関する。
ホログラフィック・データ・ストレージでは、二値のデジタルデータの「０，１」が明暗画像としてデジタル画像（信号光）化され、信号光はレンズによりフーリエ変換されて光記録媒体に照射される。そして、光記録媒体にはフーリエ変換像がホログラムとして記録される。このとき、信号光と参照光を同一のレンズに入射させ、光記録媒体中で両者のフーリエ変換パターンを干渉させてホログラムを記録する同軸型のホログラム記録方式が提案されている（特許文献１）。この記録方式によれば、信号光と参照光を別々の光路で光記録媒体に入射させ、光記録媒体中で交差させる記録方式と比較して、記録再生光学系の小型化を可能にすることができる。
しかしながら、同軸型のホログラム記録方式には、再生画像のＳ／Ｎ（シグナル−ノイズ比）が低いという問題がある。この原因としては、信号光の０次光と参照光の０次光が本質的に焦点以外において重ならないため、信号光の０次成分を効率的に記録することが困難になることが考えられる。
この問題を解決するために、信号光と参照光を記録媒体の厚み方向において異なる位置で収束させて、両者の０次光成分を効率的に干渉させる方法が提案されている（特許文献２）。
しかしながら、特許文献２に記載の方法では再生画像のＳ／Ｎが不十分であった。このため、高いＳ／Ｎを得るためにフーリエ変換パターンの直流成分を低減させる必要があり、信号光パターン及び参照光パターンに明部の比率（白率）の低い明暗画像（データパターン）を用いなければならず、光の利用効率が低下する、という問題があった。また、データページにより大量のデジタルデータを表現するうえでも制約となっていた。
本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、本発明の目的は、同軸型のホログラム記録方式を用いた場合にも、デジタルデータを高Ｓ／Ｎで再生することができる光記録方法、光再生方法、及び光再生装置を提供することにある。
上記目的を達成するために本発明の光記録方法は、光照射により屈折率格子と共に吸収格子を形成可能な記録層を備えた光記録媒体を用い、前記光記録媒体の前記記録層の外部で焦点を結ぶように、二値のデジタルデータを明暗画像で表す信号光と参照光とを同一レンズでフーリエ変換し、フーリエ変換された信号光と参照光とを前記光記録媒体に同時に且つ同じ方向から同軸で照射して、前記光記録媒体の前記記録層に、前記信号光の高次成分と前記参照光の０次成分との干渉縞に応じた第１の回折格子を形成して前記信号光の高次成分を第１のホログラムとして記録すると共に、前記信号光の０次成分と前記信号光の高次成分との干渉縞に応じた第２の回折格子を形成して前記信号光の０次成分を第２のホログラムとして記録することを特徴とする。
また、本発明の光再生方法は、光照射により屈折率格子と共に吸収格子を形成可能な記録層を備えた光記録媒体を用い、前記光記録媒体の前記記録層の外部で焦点を結ぶように、二値のデジタルデータを明暗画像で表す信号光と参照光とを同一レンズでフーリエ変換し、フーリエ変換された信号光と参照光とを前記光記録媒体に同時に且つ同じ方向から同軸で照射して、前記光記録媒体の前記記録層に、前記信号光の高次成分と前記参照光の０次成分との干渉縞に応じた第１の回折格子を形成して前記信号光の高次成分を第１のホログラムとして記録すると共に、前記信号光の０次成分と前記信号光の高次成分との干渉縞に応じた第２の回折格子を形成して前記信号光の０次成分を第２のホログラムとして記録する光記録方法により、前記前記信号光の高次成分が第１のホログラムとして記録され且つ前記信号光の０次成分が第２のホログラムとして記録された光記録媒体に、前記光記録媒体の前記記録層の外部で焦点を結ぶようにフーリエ変換された参照光を読出し光として照射して、前記光記録媒体に形成された回折格子から前記信号光の反転画像で表された回折光を生成し、前記回折光の光強度を画素ごとに検出して、前記反転画像の画像データを生成し、二値の符号が反転するように前記画像データを反転処理し、前記信号光に保持された二値のデジタルデータを再生することを特徴とする。
また、本発明の光再生装置は、光照射により屈折率格子と共に吸収格子を形成可能な記録層を備えた光記録媒体を用い、前記光記録媒体の前記記録層の外部で焦点を結ぶように、二値のデジタルデータを明暗画像で表す信号光と参照光とを同一レンズでフーリエ変換し、フーリエ変換された信号光と参照光とを前記光記録媒体に同時に且つ同じ方向から同軸で照射して、前記光記録媒体の前記記録層に、前記信号光の高次成分と前記参照光の０次成分との干渉縞に応じた第１の回折格子を形成して前記信号光の高次成分を第１のホログラムとして記録すると共に、前記信号光の０次成分と前記信号光の高次成分との干渉縞に応じた第２の回折格子を形成して前記信号光の０次成分を第２のホログラムとして記録する光記録方法により、前記前記信号光の高次成分が第１のホログラムとして記録され且つ前記信号光の０次成分が第２のホログラムとして記録された光記録媒体に、前記光記録媒体の前記記録層の外部で焦点を結ぶようにフーリエ変換された参照光を読出し光として照射して、前記光記録媒体に形成された回折格子から前記信号光の反転画像で表された回折光を生成する読出光学系と、前記読出手段で生成された前記回折光の光強度を画素ごとに検出して、前記反転画像の画像データを生成する光検出器と、二値の符号が反転するように前記画像データを反転処理し、前記信号光に保持された二値のデジタルデータを再生する反転処理手段と、を備えたことを特徴とする。
本発明では、光照射により屈折率格子と共に吸収格子を形成可能な光記録媒体を用い、光記録媒体の外部で焦点を結ぶようにフーリエ変換された信号光と参照光とを同時に照射することで、光記録媒体に信号光と参照光との干渉縞または信号光同士の干渉縞に応じた回折格子が形成され、信号光がホログラムとして記録される。
再生時には、信号光がホログラムとして記録された光記録媒体に、記録時と同様にフーリエ変換された参照光を読出し光として照射すると、光記録媒体に形成された回折格子から信号光の反転画像で表された回折光が生成する。この回折光の光強度を画素ごとに検出して、反転画像の画像データを生成する。そして、二値の符号が反転するように画像データを反転処理することで、信号光に保持された二値のデジタルデータを高いＳ／Ｎで再生することができる。
以上説明したように本発明によれば、同軸型のホログラム記録方式を用いた場合にも、デジタルデータを高Ｓ／Ｎで再生することができる、という効果がある。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
（同軸型のホログラム記録方式）
図１は、本発明の実施の形態に係るホログラム記録再生装置の概略構成を示す図である。このホログラム記録再生装置では、同軸型の記録方式によりホログラムが記録される。即ち、信号光と参照光とが同一レンズでフーリエ変換され、光記録媒体に同時に照射されてホログラムが記録される。
図１は、本発明の実施の形態に係るホログラム記録再生装置の概略構成を示す図である。このホログラム記録再生装置では、同軸型の記録方式によりホログラムが記録される。即ち、信号光と参照光とが同一レンズでフーリエ変換され、光記録媒体に同時に照射されてホログラムが記録される。
このホログラム記録再生装置には、コヒーレント光であるレーザ光を連続発振する光源１０が設けられている。光源１０のレーザ光照射側には、レーザ光を遮断するためのシャッター１２が、光路に対し挿入及び退避可能に配置されている。シャッター１２は、コンピュータ５０からの制御信号に基づいて駆動装置５４により駆動される。
シャッター１２の光透過側には、１／２波長板１４、偏光ビームスプリッタ１６、及び１／２波長板１８がこの順に配置されている。１／２波長板１８の光透過側には、レーザ光の光路を変更するためのミラー２０が配置されている。ミラー２０の光反射側には、入射されたビームを大径のビームにコリメートするためのビームエキスパンダ２２が配置されている。
ビームエキスパンダ２２の光透過側には、所定方向の偏光だけを透過する偏光ビームスプリッタ２４が配置されている。偏光ビームスプリッタ２４の光反射側には、反射型の空間光変調器２６が配置されている。空間光変調器２６は、パターン発生器５２を介してパーソナルコンピュータ５０に接続されている。
パターン発生器５２は、パーソナルコンピュータ５０から供給されたデジタルデータに応じて空間光変調器２６に表示するパターンを生成する。空間光変調器２６は、表示パターンに応じて入射したレーザ光を変調し、ページ毎のデジタル画像（信号光）と参照光とを生成する。生成された信号光と参照光とは、偏光ビームスプリッタ２４の方向に反射され、偏光ビームスプリッタ２４を透過する。
偏光ビームスプリッタ２４の光透過側には、リレーレンズ２８、３２が配置されている。レンズ３２の光透過側には、ステージ３８に保持された光記録媒体３６に信号光と参照光とを照射するフーリエ変換レンズ３４が配置されている。なお、光記録媒体３６は透過型の記録媒体であり、板状に形成されている。光記録媒体３６は、記録材料が板状に成型されたものでもよく、板状の透明基板上に記録材料からなる記録層が形成されたものでもよい。
光記録媒体３６の回折光射出側には、フーリエ変換レンズ４０、及びリレーレンズ４２、４４が配置されている。フーリエ変換レンズ４０の光透過側には、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサアレイ等の撮像素子で構成され、受光した回折光を電気信号に変換して出力する光検出器４８が配置されている。光検出器４８は、パーソナルコンピュータ５０に接続されている。
本実施の形態では、図２に示すように、光検出器４８は複数の画素からなる受光ユニットＡ１〜Ａｎから構成されており、各ユニットは空間光変調器２６の各画素に対応して設けられている。これにより、光検出器４８の各画素で検出された輝度値（画像データ）は、受光ユニット毎に区分されると共に、空間光変調器２６の各画素と対応付けられて、パーソナルコンピュータ５０に入力される。
次に、パーソナルコンピュータ５０によって実行される記録再生処理の処理ルーチンについて説明する。図３は記録再生処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。まず、ユーザは入力装置（図示せず）を操作して、記録処理か再生処理かを選択する。
ステップ１００で、記録処理が選択されたか、再生処理が選択されたかを判断し、記録処理が選択された場合には、ステップ１０２で、駆動装置５４によりシャッター１２を退避させて、レーザ光が通過できるようにする。次のステップ１０４で、光源１０からレーザ光を照射すると共にパーソナルコンピュータ５０からデジタルデータを所定のタイミングで出力し、ホログラムの記録処理を実行して、ルーチンを終了する。
ここで、ホログラムの記録処理について説明する。
光源１０から発振されたレーザ光は、１／２波長板１４と偏光ビームスプリッタ１６とにより光量が調整され、１／２波長板１８で所定方向の偏光（図１では紙面と垂直な方向の偏光：ｓ偏光）に調整されて、ミラー２０に照射される。ミラー２０で反射されたレーザ光はビームエキスパンダ２２に入射し、ビームエキスパンダ２２により大径のビームにコリメートされる。コリメートされたレーザ光は、偏光ビームスプリッタ２４に入射し、空間光変調器２６の方向に反射される。
光源１０から発振されたレーザ光は、１／２波長板１４と偏光ビームスプリッタ１６とにより光量が調整され、１／２波長板１８で所定方向の偏光（図１では紙面と垂直な方向の偏光：ｓ偏光）に調整されて、ミラー２０に照射される。ミラー２０で反射されたレーザ光はビームエキスパンダ２２に入射し、ビームエキスパンダ２２により大径のビームにコリメートされる。コリメートされたレーザ光は、偏光ビームスプリッタ２４に入射し、空間光変調器２６の方向に反射される。
パーソナルコンピュータ５０からデジタルデータが入力されると、パターン発生器５２において、供給されたデジタルデータに応じて信号光パターンが生成され、参照光パターンと合成されて、空間光変調器２６に表示される表示パターンが生成される。空間光変調器２６では、表示パターンに応じてレーザ光が偏光変調され、信号光と参照光とが生成される。例えば、図４に示すように、空間光変調器２６の中央部分をデータ表示用（信号光用）に使用すると共に、周辺部分を参照光用に使用する。
空間光変調器２６で偏光変調された信号光及び参照光は、偏光ビームスプリッタ２４に照射され、偏光ビームスプリッタ２４を透過して直線偏光の振幅分布に変換される。その後、レンズ２８、３２でリレーされ、レンズ３４によりフーリエ変換されて、光記録媒体３６に同時に且つ同軸で照射される。これによって、光記録媒体３６中で信号光と参照光とが干渉して、或いは信号光同士が干渉して、干渉パターンがホログラムとして記録される。
本実施の形態では、フーリエ変換レンズ３４の焦点位置が、光記録媒体３６の外部に位置するように、光記録媒体３６を配置する。以下、このように光記録媒体３６を焦点位置からずらして配置することを、デフォーカスと称する。なお、デフォーカスについては後述する。
図３のステップ１００で、再生処理が選択された場合には、ステップ１０６で、駆動装置５４によりシャッター１２を退避させて、レーザ光が通過できるようにする。次のステップ１０８で、再生画像の取得処理を開始する。即ち、光源１０からレーザ光を照射し、再生画像の取得処理を実行する。
ここで、再生画像の取得処理について説明する。
図５に示すように、空間光変調器２６の中央部分に遮光パターン（全部、黒画素）を表示し、空間光変調器２６の周辺部分には記録時と同じ参照光パターンを表示する。これにより、空間光変調器２６の周辺部分に入射したレーザ光だけが偏光変調されて参照光が生成され、偏光ビームスプリッタ２４を透過して振幅分布に変換された後、光記録媒体３６のホログラムが記録された領域に参照光だけが照射される。
図５に示すように、空間光変調器２６の中央部分に遮光パターン（全部、黒画素）を表示し、空間光変調器２６の周辺部分には記録時と同じ参照光パターンを表示する。これにより、空間光変調器２６の周辺部分に入射したレーザ光だけが偏光変調されて参照光が生成され、偏光ビームスプリッタ２４を透過して振幅分布に変換された後、光記録媒体３６のホログラムが記録された領域に参照光だけが照射される。
照射された参照光は、ホログラムによって回折され、回折光は光記録媒体３６から出射される。出射された回折光は、レンズ４０により逆フーリエ変換され、レンズ４２、４４でリレーされて、光検出器４８に入射する。レンズ４４の焦点面では再生像を観察することができる。本実施の形態では、アゾポリマーを有する光記録媒体を用い、デフォーカスさせてホログラムを記録することで、再生像として、信号光パターンとは明暗が反転した反転画像が検出される。なお、反転画像が得られる理由については後述する。
この再生像が光検出器４８によって検出される。検出されたアナログデータは光検出器４８によってＡ／Ｄ変換され、再生画像の画像データがパーソナルコンピュータ５０に入力され、ＲＡＭ（図示せず）に保持される。上述した通り、光検出器４８の各画素で検出された輝度値（画像データ）は、空間光変調器２６の各画素と対応付けられて、パーソナルコンピュータ５０に入力される。
図３のステップ１０８で、再生画像の取得処理が終了すると、次のステップ１１０に進み、ＲＡＭに保持された再生画像の画像データを読み出し、読み出した画像データの符号を反転させる反転処理を実行する。再生像が反転画像として得られるので、この反転処理を行うことで信号光パターンに応じた画像データが再生される。そして、次のステップ１１２で、反転データから元のデジタルデータを復号し、ルーチンを終了する。これにより、信号光に保持されたデジタルデータが精度よく復号される。
（反転画像の再生原理）
同軸型のホログラム記録方式では、信号光と参照光を同一のレンズでフーリエ変換するため、信号光の０次成分と参照光の０次成分とは焦点以外で重ならない。従って、デフォーカスにより信号光と参照光とが記録媒体の外部で焦点を結ぶようにすることで、参照光の０次成分と信号光の高次成分が形成する第１のホログラムと、信号光の高次成分と信号光の０次成分が形成する第２のホログラムとが記録される。再生時に読出し光として参照光を照射すると、第１のホログラムから信号光の高次成分が再生される。次に、再生された信号光の高次成分を読出し光として、第２のホログラムからは信号光の０次成分が再生される。
同軸型のホログラム記録方式では、信号光と参照光を同一のレンズでフーリエ変換するため、信号光の０次成分と参照光の０次成分とは焦点以外で重ならない。従って、デフォーカスにより信号光と参照光とが記録媒体の外部で焦点を結ぶようにすることで、参照光の０次成分と信号光の高次成分が形成する第１のホログラムと、信号光の高次成分と信号光の０次成分が形成する第２のホログラムとが記録される。再生時に読出し光として参照光を照射すると、第１のホログラムから信号光の高次成分が再生される。次に、再生された信号光の高次成分を読出し光として、第２のホログラムからは信号光の０次成分が再生される。
本発明では、信号光及び参照光の０次成分が集中する焦点近傍を記録しない。一般に、フーリエ変換面での高い光強度分布は、光記録材料のダイナミックレンジを不要に消費し、また、データ記録にとって本来重要である信号光の高次成分と大きな光強度の差を有するため、両者を効率よくホログラム記録することが困難である。本発明では、第１のホログラムと第２のホログラムとにより信号光の０次成分と高次成分とが効率よく記録されるため、再生される反転画像が極めて高いコントラストを有するものと考えられる。
なお、参照光の高次成分は、信号光の０次成分と第３のホログラムを信号光の高次成分と第４のホログラムを形成するが、参照光の高次成分は０次成分と比較して極めて弱いため、回折光強度を高くすることができない。例えば、０次光と高次光が形成する第１のホログラムと第３のホログラムの回折効率が等しいと仮定する。参照光の０次成分と高次成分の光強度比は大きく、例えば１００：１だとすると、第３のホログラムから得られる回折光強度は第１のホログラムからの光強度の１／１００ということになってしまう。
また、参照光の０次成分は信号光の０次成分と第５のホログラムを形成する。しかしながら、両者が重なる領域は焦点近傍のみとなるため、体積記録として光記録媒体の厚さ方向を有効に活用することができず（ホログラム形成領域は膜厚に依存しない。）、光記録媒体の膜厚に依存する信号光高次成分のホログラムとバランスを取ることが困難であり、結果として第５のホログラムを利用した記録再生では高品質な明暗画像を再生することが困難である。
各ホログラムの特徴を下記表１にまとめた。
本発明では、アゾポリマーを有する光記録媒体を用い、デフォーカスさせてホログラムを記録することで、再生像として、信号光パターンとは明暗が反転した反転画像が検出される。ここで、反転画像が得られるのは、第１のホログラムから再生された信号光の高次成分と、第２のホログラムから再生された信号光の０次成分とが、逆位相（π／２より大きい位相差）で干渉するためである。
第２のホログラムの再生時には、第１のホログラムから再生された信号光の高次成分を読出し光（「入射光」）として、信号光の０次成分が再生される（「回折光」）。上述した通り、これら入射光と回折光とが逆位相で干渉することが、反転画像を得るための条件である。本発明者らは鋭意検討の結果、アゾポリマーのように屈折率格子だけでなく吸収格子を生じる記録材料を用いてホログラムを記録することで、入射光と回折光とが逆位相で干渉するようになることを見出した。
記録材料にアゾポリマーを用いた光記録媒体では反転画像が得られるが、例えば、光重合開始剤と重合性モノマーを主成分とし、モノマー中の拡散によって光重合開始剤（色素）の吸収変化が固定化されないフォトポリマーを用いた光記録媒体では反転画像を得ることができない。
アゾポリマーを用いた光記録媒体では、ホログラムの記録時、屈折率格子（屈折率グレーティング）が形成されるだけでなく、光吸収による記録材料の構造変化や配向変化等が生じ、吸収格子（吸収グレーティング）が形成される。これに対し、上記フォトポリマーを用いた光記録媒体では、単に、屈折率格子（屈折率グレーティング）が形成されるだけである。理論的には、屈折率グレーティングは入射光と回折光にπ／２の位相差を与え、吸収グレーティングはπの位相差を与える。従って、光吸収により光記録媒体中に吸収グレーティングが形成されることで、位相差がπ／２より大きくなるものと考えられる。
（吸収格子を形成可能な記録材料）
屈折率格子と共に吸収格子を形成可能な記録材料としては、色素の構造変化や配向変化、消色・発色反応等により光照射で吸収変化を起こす材料を用いることができる。中でも、アゾベンゼンを側鎖に有する高分子材料（いわゆる「アゾポリマー」）を好適に用いることができる。
屈折率格子と共に吸収格子を形成可能な記録材料としては、色素の構造変化や配向変化、消色・発色反応等により光照射で吸収変化を起こす材料を用いることができる。中でも、アゾベンゼンを側鎖に有する高分子材料（いわゆる「アゾポリマー」）を好適に用いることができる。
アゾポリマーは、光照射によりアゾベンゼンが配向変化を起こし、配向変化に起因する屈折率グレーティングと吸収グレーティングの双方を形成することが可能である。アモルファス状アゾポリマー膜中のアゾベンゼンは、ランダムな配向状態をとる。アゾ基のπ−π＊遷移に帰属される吸収帯に相当する直線偏光の励起光をアゾポリマー膜に照射すると、トランス体のアゾベンゼンは遷移双極子モーメントが偏光方向に一致するほど高い確率で、すなわち選択的に励起されてシス体へ光異性化する。励起されたシス体は、光あるいは熱によって再びトランス体へ異性化する。このような偏光照射による角度選択的なトランス−シス−トランス異性化サイクルを経て、励起光に対して安定な方向、すなわち偏光方向に垂直な方向にアゾベンゼンの配向変化が生ずる。
アゾベンゼンは光学異方性を有するので、配向変化の結果として複屈折や二色性を示す。この光誘起異方性を利用することによって、屈折率グレーティングと吸収グレーティングの双方を形成することが可能である。回折格子の形成はポリマーの配向変化によるので長期間安定であり、円偏光照射や等方相への加熱によって消去することができ、繰り返し回折格子を形成すること（書き換え）も可能である。
屈折率格子と共に吸収格子を形成可能な記録材料は、アゾポリマーには限定されない。例えば、特開２００５−１１５３６１号公報に記載された固有複屈折を有する色素の配向変化により屈折率グレーティングと吸収グレーティングを形成し、重合反応を用いて固定化しうる材料系、特開２００５−３０９３５９号公報に記載された消色色素の消色反応により屈折率グレーティングと吸収グレーティングを形成可能な材料系、特開２００５−２７５２５８号公報に記載された発色反応または消色反応のいずれかと重合反応を併用して屈折率グレーティングと吸収グレーティングを形成可能な材料系、特開２００５−２７５１５８号公報に記載された重合性基を有する色素を含む材料系などを用いることができる。
具体的には、アゾポリマーも含め、下記一般式（１）で表される高分子化合物を含む記録材料を用いることができる。
一般式（１）中、Ｌ1は２価の連結基を表す。Ｌ1は好ましくは、単なる結合手、アルキレン基（好ましくは炭素原子数（以下、「Ｃ数」と称す場合がある）１〜２０、例えば置換しても良いメチレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ペンチレン、ヘキシレン、オクチレン、デシレン、ウンデシレン、−ＣＨ2ＰｈＣＨ2−（ｐ））、アルケニレン基（好ましくはＣ数が２〜２０の範囲内であり、例えばエテニレン、プロペニレン、ブタジエニレン等が挙げられる）、アルキニレン基（好ましくはＣ数が２〜２０の範囲内であり、例えばエチニレン、プロピニレン、ブタジイニレン等が挙げられる）、シクロアルキレン基（好ましくはＣ数が３〜２０の範囲内でありの範囲内であり、例えば１，３−シクロペンチレン、１，４−シクロヘキシレン等が挙げられる）、アリーレン基（好ましくはＣ数が６〜２６の範囲内であり、例えば置換しても良い１，２−フェニレン、１，３−フェニレン、１，４−フェニレン、１，４−ナフチレン、２，６−ナフチレン等が挙げられる）、ヘテリレン基（好ましくはＣ数が１〜２０の範囲内であり、例えば置換しても良いピリジン、ピリミジン、トリアジン、ピペラジン、ピロリジン、ピペリジン、ピロール、イミダゾール、トリアゾール、チオフェン、フラン、チアゾール、オキサゾール、チアジアゾール、オキサジアゾールから２個の水素原子を引き抜いて２価の基としたもの等が挙げられる）、アミド基、エステル基、スルホアミド基、スルホン酸エステル基、ウレイド基、スルホニル基、スルフィニル基、チオエーテル基、エーテル基、イミノ基、カルボニル基、を１つまたはそれ以上組み合わせて構成される炭素原子数が０〜１００の範囲内であり、好ましくは１〜２０の範囲内の連結基を表す。
一般式（１）中、Ｒ1は水素原子または置換基を表す。この置換基として好ましい具体例としては例えば、アルキル基（好ましくはＣ数が１〜２０の範囲内であり、例えば、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、ｎ−ペンチル、ベンジル、３−スルホプロピル、カルボキシメチル、トリフルオロメチル、クロロメチル等が挙げられる）、アルケニル基（好ましくはＣ数が２〜２０の範囲内であり、例えば、ビニル、アリル、２−ブテニル、１，３−ブタジエニル等が挙げられる）、シクロアルキル基（好ましくはＣ数が３〜２０の範囲内であり、例えばシクロペンチル、シクロヘキシル等が挙げられる）、アリール基（好ましくはＣ数が６〜２０の範囲内であり、例えば、フェニル、２−クロロフェニル、４−メトキシフェニル、３−メチルフェニル、１−ナフチル等が挙げられる）、ヘテロ環基（好ましくはＣ数が１〜２０の範囲内であり、例えば、ピリジル、ピリミジル、チエニル、フリル、チアゾリル、イミダゾリル、ピラゾリル、ピロリジノ、ピペリジノ、モルホリノ等が挙げられる）、アルキニル基（好ましくはＣ数が２〜２０の範囲内であり、例えば、エチニル、２−プロピニル、１，３−ブタジイニル、２−フェニルエチニル等が挙げられる）、ハロゲン原子（例えば、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ）、アミノ基（好ましくはＣ数が０〜２０の範囲内であり、例えば、アミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、ジブチルアミノ、アニリノ等が挙げられる）、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、カルボキシル基、スルホ基、ホスホン酸基、アシル基（好ましくはＣ数が１〜２０の範囲内であり、例えば、アセチル、ベンゾイル、サリチロイル、ピバロイル等が挙げられる）、アルコキシ基（好ましくはＣ数が１〜２０の範囲内であり、例えば、メトキシ、ブトキシ、シクロヘキシルオキシ等が挙げられる）、アリールオキシ基（好ましくはＣ数が６〜２６の範囲内であり、例えば、フェノキシ、１−ナフトキシ等が挙げられる）、アルキルチオ基（好ましくはＣ数が１〜２０の範囲内であり、例えば、メチルチオ、エチルチオ等が挙げられる）、アリールチオ基（好ましくはＣ数が６〜２０の範囲内であり、例えば、フェニルチオ、４−クロロフェニルチオ等が挙げられる）、アルキルスルホニル基（好ましくはＣ数が１〜２０の範囲内であり、例えば、メタンスルホニル、ブタンスルホニル等が挙げられる）、アリールスルホニル基（好ましくはＣ数が６〜２０の範囲内であり、例えば、ベンゼンスルホニル、パラトルエンンスルホニル等が挙げられる）、スルファモイル基（好ましくはＣ数が０〜２０の範囲内であり、例えばスルファモイル、Ｎ−メチルスルファモイル、Ｎ−フェニルスルファモイル等が挙げられる）、カルバモイル基（好ましくはＣ数が１〜２０の範囲内であり、例えば、カルバモイル、Ｎ−メチルカルバモイル、Ｎ、Ｎ−ジメチルカルバモイル、Ｎ−フェニルカルバモイル等が挙げられる）、アシルアミノ基（好ましくはＣ数が１〜２０の範囲内であり、例えばアセチルアミノ、ベンゾイルアミノ等が挙げられる）、イミノ基（好ましくはＣ数が２〜２０の範囲内であり、例えばフタルイミノ等が挙げられる）、アシルオキシ基（好ましくはＣ数が１〜２０の範囲内であり、例えばアセチルオキシ、ベンゾイルオキシ等が挙げられる）、アルコキシカルボニル基（好ましくはＣ数が２〜２０の範囲内であり、例えば、メトキシカルボニル、フェノキシカルボニル等が挙げられる）、カルバモイルアミノ基（好ましくはＣ数が１〜２０の範囲内であり、例えばカルバモイルアミノ、Ｎ−メチルカルバモイルアミノ、Ｎ−フェニルカルバモイルアミノ等が挙げられる）が挙げられる。
これらの中でもＲ1を表す置換基としてより好ましくは、水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ハロゲン原子、アミノ基、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルファモイル基、カルバモイル基、アシルアミノ基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニル基が挙げられる。また、Ｒ1はＬ1で挙げた２価の連結基を単独または複数含むことも好ましい。
一般式（１）中、Ｐ1はアゾベンゼン以外のフォトクロミック化合物部位を含む基を表す。但し、本発明において、「アゾベンゼン以外のフォトクロミック化合物」とは、〔１〕この化合物中にアゾベンゼン構造を含まず、〔２〕光によって引き起こされるスペクトル（色）の変化を伴う分子構造の変化で、且つ、生成物が光あるいは熱によって逆反応を起こし、元の物質に戻る化合物を意味する。なお、〔２〕項の条件については、必ずしも可視領域でのスペクトル変化を示さなくても良い。
本発明におけるフォトクロミック化合物部位としては、光を吸収して構造変化を起こすことができる化合物部位であることが好ましい。なお、「光を吸収して構造変化を起こす」とは、シス−トランス異性化、シン−アンチ異性化等、光を吸収する前後でこの化合物部位を構成する分子内の立体的構造が変化、および／または、分子を構成する原子同士の結合位置が変化することを意味する。また、フォトクロミック化合物部位が吸収する光としては波長２００〜１０００ｎｍの範囲内の紫外光、可視光または赤外光が好ましく、波長２００〜７００ｎｍの紫外光または可視光がより好ましい。
本発明におけるフォトクロミック化合物部位はモル吸光係数の異方性（２色性）を有する部位であることが好ましく、屈折率の異方性（固有複屈折率）を有する部位であることが好ましい。
Ｐ1はフォトクロミック化合物部位として、スチルベン、アゾメチン、スチルバゾリウム、桂皮酸（エステル）、カルコン、スピロピラン、スピロオキサジン、ジアリールエテン、フルギド、フルギミド、チオインジゴ、インジゴのいずれかを含む部位であることがより好ましく、スピロピラン、スピロオキサジン、ジアリールエテン、フルギド、フルギミド、のいずれかを含む部位であることがさらに好ましい。
Ｐ1が含むフォトクロミック化合物部位として好ましい具体例を以下に挙げるが本発明はこれに限定されるものではない。なお、結合手はＬ1への置換位置を示す。但し、「＊」印が付された置換基Ｒ（Ｒ22 *〜Ｒ25 *）を有する場合は、この部分がＬ1に連結可能な結合手を有していることを意味する。また、例示したフォトクロミック化合物部位に２つ以上の「＊」印が付された置換基Ｒが含まれている場合には、いずれか１つの置換基ＲがＬ1に連結可能な結合手を有していることを意味する。
ここで、Ｒ22、Ｒ23はそれぞれ独立に水素原子または置換基（好ましい置換基の例はＲ1に挙げた例に同じ）を表し、置換できる限り置換しても良い。Ｒ24、Ｒ25はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロ環基（以上好ましい置換基の例はＲ1に挙げた例に同じ）を表す。
一般式（１）中、ａ１およびａ２はモル比（ａ１＋ａ２＝１）を意味し、ａ１は０．０００１〜１を表し、より好ましくは０．００１〜０．５を表す。ａ２は０〜０．９９９９を表し、より好ましくは０．５〜０．９９９を表す。ｎ１は４〜２０００の整数を表し、より好ましくは１０〜２０００の整数を表す。
一般式（１）中、Ａ1、Ａ2は以下の一般式（２−１）〜（２−４）のいずれかを表す。なお、一般式（２−１）〜（２−４）中の「＊」印で表される結合手は、一般式（１）中の側鎖構造であるＬ1またはＲ1との結合手を意味し、その他の結合手は、主鎖構造を構成するための結合手を意味する。
一般式（２−１）中、Ｒ11〜Ｒ13はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、より好ましくは水素原子、アルキル基、アリール基、シアノ基を表し、より好ましくは水素原子またはメチル基を表し、さらに好ましくは水素原子を表す。
一般式（２−１）中、Ｌ11は−Ｏ−、−ＯＣ（Ｏ）−（右側（炭素原子側）の結合手がＬ1またはＲ1と連結する）、−ＣＯＮＲ19−（右側（窒素原子側）の結合手がＬ1またはＲ1と連結する）、−ＣＯＯ−（右側（酸素原子側）の結合手がＬ1またはＲ1と連結する）、置換しても良いアリーレン基（好ましくはＣ数が６〜２６の範囲内であり、例えば置換しても良い１，２−フェニレン、１，３−フェニレン、１，４−フェニレン、１，４−ナフチレン、２，６−ナフチレン）を表し、Ｒ19は水素原子、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロ環基（以上好ましい置換基の例はＲ1に挙げた例と同じ）のいずれかを表し、好ましくは水素原子またはアルキル基を表す。
一般式（２−２）中、Ｒ14〜Ｒ16はそれぞれ独立に水素原子または置換基を表し、好ましくは水素原子またはアルキル基を表し、より好ましくは水素原子またはメチル基を表す。
一般式（２−３）（２−４）中、Ａ3、Ａ4はそれぞれ独立に３価の連結基を表す。Ａ3、Ａ4の好ましい例については、以下が挙げられる。
なお、Ａ3、Ａ4の好ましい構造として挙げた３価の連結基の「＊」印で表される結合手は、一般式（１）中の側鎖構造であるＬ1またはＲ1との結合手を意味し、その他の結合手は、主鎖構造を構成するための結合手を意味する。但し、Ａ3、Ａ4の好ましい構造として、２価の連結基として示されている構造は、Ａ3、Ａ4の「＊」印で示される結合手にＲ1として水素原子が結合した状態を表している。ここで、Ｒ31はメチル基またはフェニル基を表し、ｎ３１は０〜２の整数を表し、ｎ３２は２〜１２の整数を表し、ｎ３３は２〜１２の整数を表し、ｎ３４は２〜８の整数を表す。
一般式（２−４）中、Ｒ17、Ｒ18はそれぞれ独立に水素原子、アルキル基、アルケニル基、シクロアルキル基、アリール基、ヘテロ環基（以上好ましい置換基の例はＲ1に挙げた例と同じ）のいずれかを表す。
Ａ1、Ａ2は一般式（２−１）または（２−３）にて表されることがより好ましく、一般式（２−３）で表されることがさらに好ましい。
さらには、一般式（１）で表される高分子化合物は下記一般式（３）で表されることがより好ましい。
一般式（３）中、Ｐ1、ｎ１は一般式（１）と同義である。
一般式（３）中、Ｒ21は水素原子または置換基を表し（好ましい置換基の例はＲ1に挙げた例に同じ）、より好ましくは、水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロ環基、ハロゲン原子、アミノ基、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルスルホニル基、アリールスルホニル基、スルファモイル基、カルバモイル基、アシルアミノ基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニル基である。また、Ｒ21はＬ1で挙げた２価の連結基を単独または複数含むことも好ましい。
Ｌ12〜Ｌ14はそれぞれ独立に２価の連結基を表し、好ましい例はＬ11に挙げた例と同じである。Ａ5は３価の連結基を表し、好ましい例はＡ4に挙げた例と同じである。
ａ３およびａ４はモル比（ａ３＋ａ４＝１）を表す。ここでａ３は０．０００１〜１を表し、より好ましくは０．００１〜１を表し、ａ４は０〜０．９９９９を表し、より好ましくは０〜０．９９９を表す。
一般式（１）で示される高分子化合物の重量平均分子量１０００以上１０００万以下が好ましく、１万以上１００万以下がより好ましい。
以下に一般式（１）で表される高分子化合物の具体例（Ｐ−１〜Ｐ−２１、一般式（４）〜（５））を示すが、本発明のホログラム記録材料に含まれる一般式（１）で表される高分子化合物はこれに限定されるわけではない。なお、Ｐ−１〜Ｐ−９、一般式（４）〜（５）中のｎは１以上の整数を表す。
但し、一般式（４）中、Ｐ51、Ｘ51で表される基、および、ｎ５１で表される整数の好ましい組み合わせとしては、下記表１に示される高分子化合物Ｐ−１０〜Ｐ１４が挙げられる。
但し、一般式（５）中、Ｐ51、Ｘ51で表される基の好ましい組み合わせとしては、下記表２に示される高分子化合物Ｐ−１５〜Ｐ２１が挙げられる。また、Ｘ，Ｙはモル比を意味し、ここで、Ｘ／（Ｘ＋Ｙ）は０を超え１以下の範囲内で、回折効率等、所望の特性が得られるように任意に選択することができる。
以上に説明したような一般式（１）に示す高分子化合物の合成は、特開２００１−２９４６５２号公報、特開２０００−２６４９６２号公報等に開示されている公知の合成法を参考に行うことができる。
−非アゾベンゼン系フォトクロミック化合物−
次に、本発明のホログラム記録材料に含まれる一般式（１）に示す高分子化合物のＰ1で示される部位に含まれるフォトクロミック化合物について、化学構造式や光学的特性等を具体例を挙げてより詳細に説明する。
ジアリールエテン類はスチルベン類の一種であり、そのフォトクロミズムは、フルギドなどと同じく変換が光のみで起こる６π電子環状反応である。ジアリールエテン類のフォトクロミズムはトランス−シス異性化であり、その特徴は熱安定性および繰返し耐久性が高いことである。下記に代表的なジアリールエテン類の化学構造式（異性化による２つの状態）を示す。
次に、本発明のホログラム記録材料に含まれる一般式（１）に示す高分子化合物のＰ1で示される部位に含まれるフォトクロミック化合物について、化学構造式や光学的特性等を具体例を挙げてより詳細に説明する。
ジアリールエテン類はスチルベン類の一種であり、そのフォトクロミズムは、フルギドなどと同じく変換が光のみで起こる６π電子環状反応である。ジアリールエテン類のフォトクロミズムはトランス−シス異性化であり、その特徴は熱安定性および繰返し耐久性が高いことである。下記に代表的なジアリールエテン類の化学構造式（異性化による２つの状態）を示す。
ジアリールエテンは、５００ｎｍ付近の光を照射すると無色になり、３６０ｎｍ付近の光を照射すると発色するためこの吸収の変化を利用してホログラム記録を行うことができる。
スピロピラン類は、研究報告が最も多いフォトクロミック化合物であり一部実用化されているものもあり、最も期待されている化合物の一つである。下記に代表的なスピロピラン類の化学構造式（異性化による２つの状態）を示す。
スピロピラン類は、紫外光で無色から先ねな発色をする、発色速度が速い、暗所に放置した時の消色は遅いなどの特徴があり、これらの特徴を利用してホログラム記録を行うことができる。
ウラニン、エリトロシンＢ、エオシンＹなどに代表されるキサンテン系色素の代表的な化学構造式（異性化による２つの状態）を以下に示す。
キサンテン系色素は可逆的な光異性化や、光退色が可能であり、ホログラム記録に際しては比較的低い光強度で記録することができる。
フルギド類の代表的な構造を化学構造式（異性化による２つの状態）を以下に示す。
フルキド類は、波長３６５ｎｍなどの紫外線により発色し、５１５ｎｍや５３２ｎｍなどのグリーンの光を照射することで異性化するため、これを利用してホログラム記録を行うことができる。
以上説明した通り、本発明では、光照射により屈折率格子と共に吸収格子を形成可能な光記録媒体を用い、光記録媒体の外部で焦点を結ぶようにフーリエ変換された信号光と参照光とを同時に照射することで、光記録媒体に信号光と参照光との干渉縞または信号光同士の干渉縞に応じた回折格子が形成され、信号光がホログラムとして記録される。
再生時には、信号光がホログラムとして記録された光記録媒体に、記録時と同様にフーリエ変換された参照光を読出し光として照射すると、光記録媒体に形成された回折格子から信号光の反転画像で表された回折光が生成する。この回折光の光強度を画素ごとに検出して、反転画像の画像データを生成する。そして、二値の符号が反転するように画像データを反転処理することで、信号光に保持された二値のデジタルデータを高いＳ／Ｎで再生することができる。
図１に示すホログラム記録再生装置と同じ構成の装置を用いて実験を行った。
光源１０としては、コヒレント社製の連続発振グリーンレーザ「Verdi」（波長：５３２ｎｍ）を用いた。反射型の空間光変調器２６としては、Holoeye Photonics AG社製のＬＣＤ空間光変調器「LCoS」（ピクセル：１０２４（横）×７６８（縦）、ピクセルピッチ：１９μｍ（リレーレンズによりフーリエ変換レンズの直前では１２．７μｍに縮小される。）、撮像面積：１９．６ｍｍ×１４．６ｍｍ）を用いた。光検出器４８としては、Lumenera社製のＣＭＯＳセンサアレイ（ピクセル：１２８０（横）×１０２４（縦）、ピクセルピッチ：６．７μｍ、撮像面積：８．６ｍｍ×６．９ｍｍ）を用いた。
光源１０としては、コヒレント社製の連続発振グリーンレーザ「Verdi」（波長：５３２ｎｍ）を用いた。反射型の空間光変調器２６としては、Holoeye Photonics AG社製のＬＣＤ空間光変調器「LCoS」（ピクセル：１０２４（横）×７６８（縦）、ピクセルピッチ：１９μｍ（リレーレンズによりフーリエ変換レンズの直前では１２．７μｍに縮小される。）、撮像面積：１９．６ｍｍ×１４．６ｍｍ）を用いた。光検出器４８としては、Lumenera社製のＣＭＯＳセンサアレイ（ピクセル：１２８０（横）×１０２４（縦）、ピクセルピッチ：６．７μｍ、撮像面積：８．６ｍｍ×６．９ｍｍ）を用いた。
フーリエ変換レンズ３４、４０としては、顕微鏡等に用いられる高ＮＡ（開口率）の対物レンズ（ＮＡ：０．６、焦点距離：１０ｍｍ）を用いた。リレーレンズ２８、３２の焦点距離の比率は１．５：１、リレーレンズ４２、４４の焦点距離の比率は１：１とした。屈折率格子と共に吸収格子を形成可能な光記録媒体３６としては、厚さ２５０μｍのシート状のアゾポリマーを用いた。使用したアゾポリマーの構造を下記に示す。
上記のアゾポリマーは、側鎖モノマーとして、５−｛６−［４−（４−メチルフェニルアゾ）フェノキシ］ヘキシルオキシ｝イソフタル酸ジエチルと、５−｛６−［４−（４−シアノフェニル）フェノキシ］ヘキシルオキシ｝イソフタル酸ジエチルを、主鎖部モノマーとして、６，６'−（４，４'−スルホニルジフェニレンジオキシ）ジヘキサノールを用い、溶融重縮合により、色素（メチルアゾベンゼン）を側鎖に有する高分子材料を合成した。なお、合成方法の詳細については、特開２００４−５９８９７号公報に記載されている。
空間光変調器２６の３×３画素をデジタルデータを構成する１画素とし、その２画素で１ビットを表現する微分コード法で表現した信号光パターンを、スポーク状（放射状）で表現した参照光パターンと共に空間光変調器２６に表示し（図６）、この空間光変調器２６に波長５３２ｎｍのレーザ光を照射して、信号光及び参照光のデジタルパターンを生成した。デジタルパターンを構成する画素の一辺の長さは５７μｍ（空間変調器の３画素分、リレーレンズによりフーリエ変換レンズの直前では３８μｍに縮小される。）である。この信号光と参照光とを、同じフーリエ変換レンズ３４を介して光記録媒体３６に照射し、フーリエ変換像をホログラムとして記録した。
次に、記録したホログラムに波長５３２ｎｍのレーザ光で参照光パターンのみを照射し、再生された回折光をフーリエ変換レンズ４４により逆フーリエ変換して、フーリエ変換レンズの焦点面に結像された再生画像を光検出器４８で検出した。図７に示すように、表示パターン（図６）の反転画像が再生された。
光検出器４８で検出された再生画像の画像データの符号を反転させ、元のデジタルデータを復号した。このときのＢＥＲ（ビットエラーレート）は４．２×１０-4、ＳＮＲは４．７１であった。例えば、巡回ハミング（７，４）符号等の既知のエラー補正方法を用いることにより、３２９Ｂｙｔｅ／ページのデータをエラー０で記録再生することができた。
更に、光記録媒体３６の位置を少しずつ変えながらホログラムの記録・再生を行った。結果を図８及び図９に示す。図８は、デフォーカス量に対するＢＥＲの変化を示す図であり、図９は、デフォーカス量に対するＳ／Ｎの変化を示す図である。デフォーカス量は、フーリエ変換レンズ４４の焦点位置の、光記録媒体３６の厚さ方向の中心位置からのずれ量を表す。図中、斜線を付した領域は、光記録媒体内に焦点位置が存在する領域を表している。
図８及び図９から分かるように、フーリエ変換レンズ４４の焦点位置が光記録媒体３６の内部に存在するときは、反転画像が得られないため、Ｓ／Ｎが極端に低下する。フーリエ変換レンズ４４の焦点位置が、光記録媒体３６の厚さ方向の中心位置から所定範囲（前後２ヶ所）に存在する場合に、ＢＥＲとＳＮＲの両方が向上することが分かる。
ここで、好適なデフォーカス量について説明する。デフォーカス方向は図８及び図９から分かるように、前後どちらにデフォーカスしてもよい。ここではデフォーカス方向を空間光変調器側にデフォーカスした場合について説明する。図１０は０次成分と高次成分の広がりの関係を示す図である。実線で示したように、信号光及び参照光のデータパターンは、フーリエ変換レンズの焦点面に結像される。データパターンは０次成分と高次成分とを含んでおり、０次成分はフーリエ変換レンズの焦点面に焦点を結ぶ。参照光を含むデータパターンのサイズをｌ、信号光及び参照光の波長をλ、フーリエ変換レンズの焦点距離をｆ、空間光変調器の画素サイズをｄとすると、フーリエパターンの広がりはλｆ／ｄとなる。
従って、０次成分の大きさがフーリエパターンの広がりと同じ大きさになるのは、焦点からλｆ2／ｄｌデフォーカスされた位置となる。デフォーカス量をλｆ2／ｄｌより大きくすると、不要な領域への０次光照射が増し、０次光強度も低下するためにＳ／Ｎが低下する。また、焦点位置が光記録層の内部に存在するときには、先に述べたように反転画像が得られずＳ／Ｎが低下する。従って、デフォーカス領域は、図中斜線を付した範囲、即ち、焦点からλｆ2／ｄｌの範囲を含み且つ焦点が光記録層に存在しない範囲が望ましい。なお、一点鎖線は光軸を表す。
光記録層の膜厚をｔとする。なお、本実施例では、光記録媒体３６は光記録層のみからなり全体が光記録材料で構成されているので、光記録媒体３６の厚さが光記録層の膜厚ｔに相当する。光記録媒体３６の中心線ｍ上に焦点があるときを原点として、デフォーカスに適した範囲ｘの下限は、図１１（Ａ）に示すように、ｔ／２となり、デフォーカスに適した範囲ｘの上限は、図１１（Ｂ）に示すように、λｆ2／ｄｌにｔ／２を加えた値となる。即ち、デフォーカスに適した範囲は以下の範囲となる。
ｔ／２ ≦ │ｘ│ ≦ λｆ2／ｄｌ ＋ ｔ／２
また、空間光変調器の複数画素を基本単位とした場合には、デジタルデータの一画素のサイズをｐ（実施例の場合はｐ＝３ｄ）としたとき、デフォーカスに適した範囲は以下の範囲となるのがより好ましい。
ｔ／２ ≦ │ｘ│ ≦ λｆ2／ｐｌ ＋ ｔ／２
なお、光記録層の膜厚ｔは、０次成分と高次成分とが交差する領域で必要なフーリエパターンの広がりを有効に記録するために、下記の条件を満たすことが好ましい。
t ≧ λｆ2／ｄｌ
本実施例では、デフォーカス量ｘは、１２５μｍ〜５５０μｍの範囲が好ましく、１２５μｍ〜２７０μｍの範囲がより好ましい。この範囲は、図８及び図９に示すＢＥＲとＳＮＲの両方が向上する実験結果と極めてよく一致している。
以上の結果から分かるように、本実施例では、屈折率グレーティングを形成するとともに、光記録材料の吸収変化に伴う吸収グレーティングを形成可能な光記録媒体を用い、信号光および参照光の０次光成分が光記録層内で重ならないように、光記録層の外部で焦点を結ぶ位置に光記録媒体を配置することによって、信号光パターンの反転画像を高いＳＮＲ（低いＢＥＲ）で再生することができる。
なお、アゾポリマーに代えて、特開２００５−１１５３６１号公報に記載された材料、特開２００５−３０９３５９号公報に記載された材料、特開２００５−２７５２５８号公報に記載された材料、特開２００５−２７５１５８号公報に記載された材料を用いた場合にも、アゾポリマーと同様に、光記録層の外部で焦点を結ぶ位置に光記録媒体を配置することによって、信号光パターンの反転画像を高いＳＮＲで再生することができた。
１０ 光源
１２ シャッター
１４ １／２波長板
１６ 偏光ビームスプリッタ
１８ １／２波長板
２０ ミラー
２２ ビームエキスパンダー
２４ 偏光ビームスプリッタ
２６ 空間光変調器
２８ レンズ
３２ レンズ
３４ フーリエ変換レンズ
３６ 光記録媒体
３８ ステージ
４０ レンズ
４２ レンズ
４４ フーリエ変換レンズ
４８ 光検出器
５０ コンピュータ
５０ パーソナルコンピュータ
５２ パターン発生器
５４ 駆動装置
１２ シャッター
１４ １／２波長板
１６ 偏光ビームスプリッタ
１８ １／２波長板
２０ ミラー
２２ ビームエキスパンダー
２４ 偏光ビームスプリッタ
２６ 空間光変調器
２８ レンズ
３２ レンズ
３４ フーリエ変換レンズ
３６ 光記録媒体
３８ ステージ
４０ レンズ
４２ レンズ
４４ フーリエ変換レンズ
４８ 光検出器
５０ コンピュータ
５０ パーソナルコンピュータ
５２ パターン発生器
５４ 駆動装置
Claims (6)
- 光照射により屈折率格子と共に吸収格子を形成可能な記録層を備えた光記録媒体を用い、
前記光記録媒体の前記記録層の外部で焦点を結ぶように、二値のデジタルデータを明暗画像で表す信号光と参照光とを同一レンズでフーリエ変換し、
フーリエ変換された信号光と参照光とを前記光記録媒体に同時に且つ同じ方向から同軸で照射して、
前記光記録媒体の前記記録層に、前記信号光の高次成分と前記参照光の０次成分との干渉縞に応じた第１の回折格子を形成して前記信号光の高次成分を第１のホログラムとして記録すると共に、前記信号光の０次成分と前記信号光の高次成分との干渉縞に応じた第２の回折格子を形成して前記信号光の０次成分を第２のホログラムとして記録する、
光記録方法。 - 前記光記録媒体がアゾ色素を側鎖に有する高分子材料を有する請求項１に記載の光記録方法。
- 前記第２の回折格子を形成する前記信号光の高次成分が、前記第１のホログラムで再生された信号光の高次成分である請求項１または請求項２に記載の光記録方法。
- フーリエ変換前の信号光及び参照光を表す明暗画像のパターンサイズをｌ、信号光及び参照光の波長をλ、フーリエ変換レンズの焦点距離をｆ、前記明暗画像の画素サイズをｄ、光記録媒体の記録層の厚さをｔとした場合に、フーリエ変換レンズの焦点位置の前記記録層の厚さ方向の中心位置からのずれ量を表すデフォーカス量ｘが下記式で表される範囲にある請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の光記録方法。
ｔ／２ ≦ │ｘ│ ≦ λｆ2／ｄｌ＋ｔ／２ - 光照射により屈折率格子と共に吸収格子を形成可能な記録層を備えた光記録媒体を用い、前記光記録媒体の前記記録層の外部で焦点を結ぶように、二値のデジタルデータを明暗画像で表す信号光と参照光とを同一レンズでフーリエ変換し、フーリエ変換された信号光と参照光とを前記光記録媒体に同時に且つ同じ方向から同軸で照射して、前記光記録媒体の前記記録層に、前記信号光の高次成分と前記参照光の０次成分との干渉縞に応じた第１の回折格子を形成して前記信号光の高次成分を第１のホログラムとして記録すると共に、前記信号光の０次成分と前記信号光の高次成分との干渉縞に応じた第２の回折格子を形成して前記信号光の０次成分を第２のホログラムとして記録する光記録方法により、前記前記信号光の高次成分が第１のホログラムとして記録され且つ前記信号光の０次成分が第２のホログラムとして記録された光記録媒体に、前記光記録媒体の前記記録層の外部で焦点を結ぶようにフーリエ変換された参照光を読出し光として照射して、前記光記録媒体に形成された回折格子から前記信号光の反転画像で表された回折光を生成し、
前記回折光の光強度を画素ごとに検出して、前記反転画像の画像データを生成し、
二値の符号が反転するように前記画像データを反転処理し、
前記信号光に保持された二値のデジタルデータを再生する光再生方法。 - 光照射により屈折率格子と共に吸収格子を形成可能な記録層を備えた光記録媒体を用い、前記光記録媒体の前記記録層の外部で焦点を結ぶように、二値のデジタルデータを明暗画像で表す信号光と参照光とを同一レンズでフーリエ変換し、フーリエ変換された信号光と参照光とを前記光記録媒体に同時に且つ同じ方向から同軸で照射して、前記光記録媒体の前記記録層に、前記信号光の高次成分と前記参照光の０次成分との干渉縞に応じた第１の回折格子を形成して前記信号光の高次成分を第１のホログラムとして記録すると共に、前記信号光の０次成分と前記信号光の高次成分との干渉縞に応じた第２の回折格子を形成して前記信号光の０次成分を第２のホログラムとして記録する光記録方法により、前記前記信号光の高次成分が第１のホログラムとして記録され且つ前記信号光の０次成分が第２のホログラムとして記録された光記録媒体に、前記光記録媒体の前記記録層の外部で焦点を結ぶようにフーリエ変換された参照光を読出し光として照射して、前記光記録媒体に形成された回折格子から前記信号光の反転画像で表された回折光を生成する読出光学系と、
前記読出手段で生成された前記回折光の光強度を画素ごとに検出して、前記反転画像の画像データを生成する光検出器と、
二値の符号が反転するように前記画像データを反転処理し、前記信号光に保持された二値のデジタルデータを再生する反転処理手段と、
を備えた光再生装置。
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| JP2006104562A JP4605078B2 (ja) | 2006-04-05 | 2006-04-05 | 光記録方法、光再生方法、及び光再生装置 |
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