JP2005338340A - ホログラフィック記録媒体及びホログラフィック記録媒体の記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 再生信号のＳ／Ｎの高い記録再生を行うことのできるホログラフィック記録媒体を提供する。
【解決手段】 基板５表面に形成されたフォーマット信号８上に反射層４、選択層２、ホログラフィック記録層１が順次積層され、レーザ光をホログラフィック記録層１上方から照射して、ホログラフィック記録層１を透過した透過光とホログラフィック記録層１を透過し、選択層２で反射された反射光との干渉により記録が行われるホログラフィック記録媒体１０Ａにおいて、ホログラフィック記録層１は、４００〜５００ｎｍの波長範囲のレーザ光のみに感度を有する材料からなり、選択層２は、ホログラフィック記録層１を透過したレーザ光のうち、４００〜５００ｎｍの波長のみを反射させる材料からなり、反射層４は、ホログラフィック記録層１及び選択層２を透過したレーザ光のうち、フォーマット信号８を検出する６５０ｎｍ以上の波長を反射させる材料からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ホログラフィーを利用して情報を記録するためのホログラフィック記録媒体及び、ホログラフィーを利用してホログラフィック記録媒体に情報を記録するホログラフィック媒体の記録装置に関する。

従来、光学的に情報を記録し再生するための媒体として、ＣＤ及びＤＶＤが広く普及している。そして、これらの媒体に光記録する方式においては、１ビットごとの情報が、記録媒体に対して平面的に記録される。この記録方式によると、媒体への情報の記録密度は、記録再生に使用する光の回折限界、すなわち、その光のスポットをどれだけ小さく絞れるかによって制限を受ける。

これに対し、ホログラフィー技術（以下、単にホログラフィーともいう）を用いる光記録においては、複数ビットから成る情報（デジタルのページデータである）を所定の厚さを有するホログラフィック記録層に立体的に記録する（体積ホログラム層が形成されるともいう）。しかも、複数のページデータを、その記録条件を変えることによって同一の記録領域に重畳して記録することが可能であリ、これを識別して再生することができる、すなわち情報の多重記録再生が可能である。

これにより、ホログラフィーを使用した光記録（再生）方式（以下、ホログラフィック記録（再生）方式又は方法ともいう）においては、ＣＤなどにおける１ビットごとの記録方式に対して、格段に高密度で大容量の記録が可能である。また、１ビットごとの記録方式では、一度に１ビットしかデータ転送ができないのに対し、ホログラフィック記録方式では、一度に複数ビットから成る１ページ分のデータを記録再生できることから、データ転送速度も飛躍的に大幅に向上する。

ホログラフィック記録再生方法においては、ページデータを有する信号光と、この信号光と同じ波長を有する参照光とを重畳して光情報記録媒体（以下、ホログラフィック記録媒体ともいう）に照射し、両光から形成される干渉縞が信号情報として光情報記録媒体に記録される。干渉縞を形成するには、記録中に、信号光、参照光及び媒体の相対位置関係が、厳密に保持されることが必要であり、これらの光の波長オーダーのズレも許されないが、振動等により、相対位置関係を保持することが極めて困難であり、ホログラフィック記録方法の実用化を阻害する大きな要因の１つになっていた。

この振動に対する弱さを克服することを目的として、以下に説明する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
ここでは、信号光と参照光とを光学系の同軸に配置することによって、振動に対しても位置関係がずれないように工夫してある。
以下、これについて添付図面を参照して説明する。
図１７は、従来例のホログラフィック記録再生方法を説明するための図である。
同図において、１００は光情報記録再生装置（ホログラフィック記録再生装置）を、１０１は光情報記録媒体（ホログラフィック記録媒体である）を、１０２は光源としての半導体レーザを、１０３、１０７、１１０は凸レンズを、１０５、１０６はミラーを１０４、１０５は偏光ビームスプリッタを、１１５は空間光変調器を、１０９は旋光板をそれぞれ示す。

この光情報記録再生装置１００による情報の記録方法について説明する。半導体レーザ１０２から出射した光１１２は、凸レンズ１０３を通って平行光となり、偏光ビームスプリッタ１０４に入射し、偏光膜１０４Ｒによって２つの光１１２Ｒ、１１２Ｔに分けられ、それぞれ偏光ビームスプリッタ１０４より出射される。
光１１２Ｒは空間光変調器１１５を通過する。このとき空間光変調器１１５には、記録されるべき１ページ分のディジタル情報が電気信号として入力されており、空間光変調器１１５を通過した光は、入力信号に応じた２次元の明暗パターンから成る信号光１１３として変換される。信号光１１３はミラー１０５で反射された後、偏光ビームスプリッタ１０８に入射し、偏光膜１０８Ｒを透過して偏光ビームスプリッタ１０８より出射される。

一方、偏光ビームスプリッタ１０４によって分けられた他方の光１１２Ｔは、参照光１１４として作用させるもので、ミラー１０６で反射されて凸レンズ１０７を通過した後、偏光ビームスプリッタ１０８に入射し、偏光膜１０８Ｒで反射され、信号光１１３と合成されて、偏光ビームスプリッタ１０８より出射される。凸レンズ１１０は信号光１１３と参照光１１４の焦点位置を光の進行方向に対してずらす目的で挿入する。このとき、合成された信号光１１３と参照光１１４とは、偏光ビームスプリッタ１０８の作用によって偏光面が９０゜互いにずれているので、干渉しあうことはない。

合成された信号光１１３と参照光１１４は、旋光板１０９及び凸レンズ１１０を通過して光情報記録媒体１０１に達し、後述する光情報記録媒体の背面（信号光１１３等の入射側とは反対側の面）に設けられた図示しない反射層で反射する。このとき旋光板１０９は、例えば上半分１０９Ｒと下半分１０９Ｌに分割されていて、上半分１０９Ｒを通過した光は右４５°、下半分１０９Ｌを通過した光は左４５°に偏光面が回転するようになっている。こうすることによって光情報記録媒体１０１の内部では、入射した参照光１１４と、光情報記録媒体１０１の背面で反射した信号光１１３とが選択的に干渉を起こし、干渉縞が形成され、ホログラフィック記録がなされるようになっている。なお、ここで、光情報記録媒体１０１に達した信号光１１３の明暗パターンは、空間光変調器１１５で変調された明暗のパターンが凸レンズ１１０の作用により、空間的にフーリエ変換されたパターンになっていて、元の明暗のパターンが崩れたパターンになっている。

次に、光情報記録媒体１０１に記録した情報信号（干渉縞）を再生する方法について説明する。情報を再生するには、情報を記録したときに用いた参照光１１４のみを記録したときと同じ条件で光情報記録媒体１０１に照射する。このとき、空間光変調器１１５を光１１２Ｒが透過しないように設定しておけばよい。光情報記録媒体１０１には記録信号に応じた干渉縞が記録されているので、参照光１１４を照射することによって記録光１１３と同じ回折光が得られる。この回折光に、記録するときと同様の方法で旋光板１０９を作用させ、参照光１１４と得られた回折光とが干渉し合わないように回折光を図示しない検出器に導く。検出器には、ＣＣＤアレイや撮像素子などを用い、これらにより回折光を電気信号に変換することで、記録信号と同じ信号が再現される。

ところで、ホログラフィック記録された信号を再生する際に、所望のページにアクセスするためには、記録したときと同じ場所に正確に参照光１１４を照射する必要がある。このため、光情報記録媒体１０１の面上には、位置を特定するための何らかのアドレス情報、フォーマット信号が必要となる。フォーマット信号の形成は、量産性、コストの面から、成型によって光情報記録媒体１０１を構成する基板に凹凸を設ける方法が一般的である。

次に、光情報記録媒体（ホログラフィック記録媒体）の例を図１８に示す。
図１８は、従来例の光情報記録媒体を示す構成図である。
光情報記録媒体１２０は、基板１２３上に、順次、反射層１２２及びホログラフィック記録層１２１を形成したものである。基板１２３の反射層１２２を形成する側の面上にはフォーマット信号（例えばアドレスを示す）を示す所定のピット１２４が予め形成されている。ピット１２４のある領域はフォーマット用エリア（フォーマットエリア）１２５となり、それ以外は信号記録用エリア（信号記録エリア）１２６となる。

ここで、ホログラムとして干渉縞を形成し、再生時に参照光を照射して所望の回折光を得るためには、反射層１２２の面が平滑である必要がある。フォーマット信号の凹凸があるサーボ用エリア１２５にホログラフィック記録をしようとすると、凹凸が影響して、乱反射、散乱などを起こし、適正なホログラフィック記録が為されない。つまり、基板１２３にフォーマット信号が形成された凹凸のあるエリア１２５には、信号を記録することができず、信号記録用エリア１２６とサーボ用エリア１２５とを兼用（オーバーラップ）させることができず、分けることが必要であった。
特開平１１−３１１９３８号公報

ところで、上述したようなデジタルホログラフィック記録においては、「１」と「０」から成るページデータは、空間光変調器などによって、「１」と「０」に応じて光の通る部分と通らない部分とから成る信号光に変換され、光情報記録媒体に照射される。一方、参照光の方は、信号に応じた分布を持たない均一な光として光情報記録媒体に照射される。このとき光情報記録媒体内では、信号光の通った部分のみに干渉縞が形成され、それ以外の部分には参照光のみが照射されるが、参照光のみが照射される部分は参照光によって感光してしまうため、再生時にＳ／Ｎを劣化させる原因になる。これを防ぐためには、参照光だけでは感光しないような光情報記録媒体特性及び記録再生光学系が要求され、システム設計におけるマージンが小さくなるという問題がある。

また、従来のホログラフィック記録再生方法においては、記録と再生に用いる光の波長は同一である。特に、特許文献１に示すようなフーリエ変換ホログラムにおいては、再生時には、記録するときに用いた参照光と同じ波長の光を、光情報記録媒体に対して記録時と同じ角度で照射しないと正しく再生できない。このとき、光情報記録媒体は記録光の波長に対して感度が高いので、同じ波長の光で再生した場合、再生過程で光情報記録媒体は感光してしまう。再生することによって、光情報記録媒体が感光されてしまうと、再生を繰り返す毎に再生信号のＳ／Ｎが低下し、ついには再生できなくなる。これを防止するには、再生時の参照光のパワーを落とすとか、記録後ダミー光を照射して光情報記録媒体が感光しなくなるまで安定化させるとか、記録後に光情報記録媒体の感光が完了するように記録条件をスケジューリングとかの処理が必要である。しかし、参照光のパワーを落としても光情報記録媒体の感光を完全に防止できないばかりか、パワーを落とすことで再生Ｓ／Ｎが低下する。また、記録後のダミー光照射は、後工程が増加し、かつダミー光照射によってＳ／Ｎが低下する危険性もある。また、記録後に感光が完了するように記録条件をスケジューリングするのは、記録条件を極めて制限することになる。つまり、記録の際の露光パワーが少しでも大きいと、記録が完了する前に感光が完了してしまい、多重の記録が行えない。また記録の際の露光パワーが少しでも小さいと、記録が完了しても光情報記録媒体の感光が完了せず、再生光で感光してＳ／Ｎが低下し、光情報記録媒体の記録容量が大きく、記録多重度が大きいほど、その低下を生じるという問題がある。

また従来のデジタルホログラフィック記録再生方法においては、同一光源から発射した光を、偏光ビームスプリッタやミラーなどの光学部品を配置して信号光と参照光とに分離する必要がある。このため、記録のための有効な光量の損失が大きい。特に、特許文献１に示される方式では、旋光板といった新たな光学部品が必要で、更に光量の損失が大きくなる。またこのような多数の光学部品を導入することは、記録再生光学系（装置）の複雑化、大型化を引き起こすことになり、好ましくないという問題がある。

一方、従来の光情報記録媒体においては、信号記録エリアとフォーマットエリアとを分離するので、フォーマットエリアを記録エリアとして使用できないため、信号を記録できるエリアが減少してしまい、大容量高密度の記録が行えなくなる。
一方、フォーマットエリアは記録エリア上には設けられないため、記録再生に必要な各種フォーマット信号は、間欠的にしか設けられないことになる。こうなると、安定したサーボが困難となる。特に、ホログラフィック記録再生においては、記録時と再生時で光照射位置を一致させる必要があり、わずかなトラッキング、アドレスのずれが再生時のＳ／Ｎを大きく劣化させることにつながる。つまり、記録エリアとフォーマットエリアとを分離させた場合、大容量化とサーボの安定化はトレードオフの関係にあり、両者を同時に満足させることはできないという問題がある。

そこで、本発明は、上記問題点を解決し、簡単な構成を有し、再生信号のＳ／Ｎの高い、大きな記録エリアを確保できて、情報の記録密度及び記録容量の大きいホログラフィック記録再生を行うことのできるホログラフィック記録媒体およびホログラフィック記録装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための手段として、第１の発明は、基板５表面に形成されたフォーマット信号８上に反射層４、選択層２、ホログラフィック記録層１が順次積層され、レーザ光をホログラフィック記録層１上方から照射して、ホログラフィック記録層１を透過した透過光とホログラフィック記録層１を透過し、選択層２で反射された反射光との干渉により記録が行われるホログラフィック記録媒体１０Ａにおいて、
ホログラフィック記録層１は、４００〜５００ｎｍの波長範囲のレーザ光のみに感度を有する材料からなり、選択層２は、ホログラフィック記録層１を透過したレーザ光のうち、４００〜５００ｎｍの波長のみを反射させる材料からなり、反射層４は、ホログラフィック記録層１及び選択層２を透過したレーザ光のうち、フォーマット信号８を検出する６５０ｎｍ以上の波長を反射させる材料からなることを特徴とするホログラフィック記録媒体である。
また、第２の発明は、少なくとも基板５上に光源から出射される記録用レーザ光（記録光１１ａ）を反射する選択層２、記録用レーザ光（記録光１１ａ）のみに感度を有するホログラフィック記録層１が順次形成されたホログラフィック記録媒体１０Ａを用いてホログラフィック記録層１に記録を行うホログラフィック記録媒体１０Ａの記録装置２０において、
記録用レーザ光（記録光１１ａ）を情報信号（記録信号１４）に応じて光変調する空間光変調器１３と、
空間光変調器１３で光変調された記録用レーザ光（記録光束１６）の光軸１６Ａに対して所定の角度で傾斜して設けられたホログラフィック記録媒体１０Ａと、からなり、
ホログラフィック記録媒体１０Ａのホログラフィック記録層１を透過した記録用レーザ光（記録光束１６）の透過光とホログラフィック記録媒体１０Ａの選択層２で反射された反射光との干渉によりホログラフィック記録層１に記録を行うことを特徴とするホログラフィック記録媒体の記録装置である。

本発明のホログラフィック記録媒体は、請求項１記載によれば、基板表面に形成されたフォーマット信号上に反射層、選択層、ホログラフィック記録層が順次積層され、レーザ光を前記ホログラフィック記録層上方から照射して、前記ホログラフィック記録層を透過した透過光と前記ホログラフィック記録層を透過し、前記選択層で反射された反射光との干渉により記録が行われるホログラフィック記録媒体において、
前記ホログラフィック記録層は、４００〜５００ｎｍの波長範囲のレーザ光のみに感度を有する材料からなり、前記選択層は、前記ホログラフィック記録層を透過したレーザ光のうち、４００〜５００ｎｍの波長のみを反射させる材料からなり、前記反射層は、前記ホログラフィック記録層及び前記選択層を透過したレーザ光のうち、前記フォーマット信号を検出する６５０ｎｍ以上の波長を反射させる材料からなることにより、記録光とその反射光とによる干渉縞を情報として記録でき、記録時に参照光を必要としないので、ホログラフィック記録媒体の記録光が照射しない部分には参照光を照射しないので、参照光によってホログラフィック記録媒体が不要な感光を起こすことがなく、再生信号のＳ／Ｎの高くでき、同一記録エリアに多重の情報を記録可能なので、情報の記録密度及び記録容量の大きいホログラフィック記録媒体を提供できるという効果がある。
また、本発明のホログラフィック記録媒体の記録装置は、請求項２記載によれば、少なくとも基板上に光源から出射される記録用レーザ光を反射する選択層、前記記録用レーザ光のみに感度を有するホログラフィック記録層が順次形成されたホログラフィック記録媒体を用いて前記ホログラフィック記録層に記録を行うホログラフィック記録媒体の記録装置において、前記記録用レーザ光を情報信号に応じて光変調する空間光変調器と、前記空間光変調器で光変調された記録用レーザ光の光軸に対して所定の角度で傾斜して設けられた前記ホログラフィック記録媒体と、からなり、前記ホログラフィック記録媒体の前記ホログラフィック記録層を透過した前記記録用レーザ光の透過光と前記ホログラフィック記録媒体の選択層で反射された反射光との干渉により前記ホログラフィック記録層に記録を行うことにより、記録時には参照光を必要としないので、ホログラフィック記録媒体の記録光が照射しない部分には参照光を照射しないので、参照光によってホログラフィック記録媒体が不要な感光を起こすことがなく、再生信号のＳ／Ｎの高くでき、同一記録エリアに多重の情報を記録可能なので、情報の記録密度及び記録容量の大きいホログラフィック記録再生装置を提供できるという効果がある。

以下、本発明の実施の形態につき、好ましい実施例により、図面を参照して説明する。
まず、本発明のホログラフィック記録媒体及びホログラフィック記録媒体の記録再生装置の基本構成について説明する。
図１は、本発明に係るホログラフィック記録媒体の基本構成を示す図である。
同図に示すように、ホログラフィック記録媒体１０は、最低限の構成として、ホログラフィック記録層１と、情報記録を行うための記録光を反射しかつ記録された情報を再生するための再生光を透過する選択層２とからなる。

ホログラフィック記録層１は、記録光とその反射光とが干渉して発生する干渉縞を記録しうるものである。ホログラフィック記録層１としては、光が照射されると透過率、反射率、屈折率等の光学的特性が変化するものであって、フォトポリマー系、フォトリフラクティブ結晶系、カルコゲナイドガラス系等の材料から構成される。干渉縞としては、明暗の分布から成る振幅変調型干渉縞及び屈折率の変化から成る位相変調型干渉縞がある。上記の構成材料において、記録光で感光し、再生光では感光しない材料であると一層好ましい。

選択層２は、情報記録を行うための記録光を反射し、記録された情報を再生するための再生光及び後述するフォーマット信号を検出するためのサーボ用の光とを透過する機能を有する。選択層２としては、波長選択性を有する反射層が用いられる。このような機能を有する反射層は、ダイクロイックフィルタもしくはダイクロイックミラーと呼ばれ、屈折率の異なる誘電体物質を交互に積層させることにより得られる。このとき、各層の厚さ、層数は所定の値にすることにより所望の特性を得ることができる。屈折率が大きい材料としては、例えばＮｂ₂Ｏ₅、Ｔａ₂Ｏ₅、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＴｉＯ₂などを、屈折率が小さい材料としては、例えばＭｇＦ₂、ＳｉＯ₂などを用いる。

ここで、選択層２は、Ｒ（λ_W）≧９０％、Ｔ（λ_R）≧９０％、Ｔ（λ_S）≧９０％なる光学特性を有している。但し、Ｒは反射率を、Ｔは透過率を示す。また、λ_W、λ_R、λ_Sは記録光、再生光、サーボ用の光の波長をそれぞれ示す。なお、λ_W＜λ_R＜λ_Sとする。これは、光のエネルギーは短波長ほど高いため、ホログラフィック記録層１を感光（記録）する波長（記録光）は、感光しない波長（再生光、サーボ用の光）より短くなるためである。

選択層２の構成例の（ケース１）として、高屈折率層Ｈの材料としてＺｎＳ−ＳｉＯ₂（屈折率ｎ＝２．１５）を、低屈折率Ｌの材料としてＭｇＦ₂、（ｎ＝１．３６）を用い、膜厚が５８ｎｍである高屈折率層Ｈと、膜厚が９２ｎｍである低屈折率層Ｌを、交互に４層づつ積層し、その上に膜厚が５８ｎｍである高屈折率層Ｈを形成し、全部で９層からなる選択層２がある。この（ケース１）の選択層２においては、記録光については波長λ_Wが４４０ｎｍ〜５７０ｎｍの範囲で、再生光については波長λ_Rが６４０ｎｍ〜６７０ｎｍの範囲で、サーボ用の光については波長λ_Sが７４０ｎｍ〜７８０ｎｍの範囲で、上述のＲ（λ_W）≧９０％、Ｔ（λ_R）≧９０％、Ｔ（λ_S）≧９０％の光学特性を示す。

さらに、選択層２の構成例の（ケース２）として、高屈折率層Ｈの材料としてＺｎＳ−ＳｉＯ₂（屈折率ｎ＝２．１５）を、低屈折率Ｌの材料としてＭｇＦ₂、（ｎ＝１．３６）を用い、膜厚が４７ｎｍである高屈折率層Ｈと、膜厚が７４ｎｍである低屈折率層Ｌを、交互に４層づつ積層し、その上に膜厚が４７ｎｍである高屈折率層Ｈを形成し、全部で９層からなる選択層２がある。この（ケース２）の選択層２においては、記録光については波長λ_Wが３６０ｎｍ〜４６０ｎｍの範囲で、再生光については波長λ_Rが５２０ｎｍ〜５４０ｎｍの範囲で、サーボ用の光については波長λ_Sが６８０ｎｍ〜７１５ｎｍの範囲で、上述のＲ（λ_W）≧９０％、Ｔ（λ_R）≧９０％、Ｔ（λ_S）≧９０％の光学特性を示す。

以上、ケース１及びケース２の選択層２を構成する各層の膜厚については、垂直入射の場合について示してあるが、垂直から角度θだけずらして入射する場合は、上記の膜厚に１／ｃｏｓθを乗じた値を膜厚とすればよいが、θが１０度以内であれば、誤差が小さいので、上記のケース１及びケース２に示した値を用いて十分である。
高屈折率膜、低屈折率膜及びその層数については、上記光学条件に合うようにほかの材料を適宜選択することが可能である。
例えば、高屈折率膜と低屈折率膜の屈折率の差を小さくすると、反射帯域を小さくできる。また層数を増やすことで、反射率Ｒおよび透過率Ｔを大きくすることができる。また適応波長は各層の膜厚を変えることによって制御でき、膜厚を厚くする程、適応波長は長波長側にシフトする。

図２は、本発明に係るホログラフィック記録媒体の第１の構成例を示す図である。
同図に示すように、第１の構成例のホログラフィック記録媒体１０Ａは、基板５とその上に順次形成された反射層４、分離層３、選択層２及びホログラフィック記録層１とから構成される。選択層２及びホログラフィック記録層１については、上述したものが用いられる。
基板５は、一方の面上に設ける各層を支持する役割を有するとともに、その面上に凹凸形状から成るフォーマット信号（信号ピット）が予め形成されたものである。基板５を構成する材料としては、ガラス系、ポリカーボネートに代表されるプラスチック系、もしくはＮｉ系、Ａｇ系、Ａｌ系などの合金から成る金属系の材料を用いることもできる。

反射層４は、フォーマット信号を検出するためのサーボ用の光を反射させるためのものであり、特に、基板５がガラスやプラスチックなどの反射率が低い材料より構成される場合に設けるものである。基板５が例えば金属系の材料から構成されていて、反射率が十分高い場合には省略することもできる。反射層４の材料としては、例えばＡｇ系もしくはＡｌ系の合金を用いる。もしくは、上述の選択層２と同様に、屈折率の異なる誘電体物質を交互に積層させた波長選択性の反射膜より構成すると、反射率が高くなって好適である。ただし、この場合には、サーボ用の光が反射するような構成になるようにする。いずれにしても、反射層４の表面は基板の凹凸が反映されたものとする。

なお、サーボ用の光は、ホログラフィック記録層１側から入射する。サーボ用の光は、ホログラフィック記録層１に与える影響の少ない波長の長い光である。
分離層３は、サーボ用の光を透過し、ホログラフィック記録再生光を反射し、かつフォーマット信号の凹凸の影響を受けない程度に表面が平滑な層である。このような機能を有する層であれば、単独で分離層３とすることができる。

ここで、図４に、本発明に係るホログラフィック記録媒体における、選択層の反射率と透過率及び、ホログラフィック記録層の光感度の光波長依存性のグラフの一例を示す。後述するが、記録光（例えば、波長５００ｎｍである）と、再生光（例えば、波長６５０ｎｍである）とは異なるが、選択層２は記録光を反射し、再生光を透過する。記録光は再生光より波長が短いので（高エネルギーである）、ホログラフィック記録層１は記録光に対し感度は高い（感光する）が、再生光に対しては感度は低い（感光し難い）。

次に、図３に示す、本発明に係るホログラフィック記録媒体の第２の構成例を説明する。
第２の構成例のホログラフィック記録媒体１０Ｂは、ホログラフィック記録媒体１０Ａにおいて、分離層３に代えて分離層３Ａとした以外は、ホログラフィック記録媒体１０Ａと同様に構成したものである。
ここで、分離層３Ａは、反射層４側に形成された平滑層７と、選択層２側に形成された第２選択層６の複合層である。第２選択層６と接する平滑層７の表面は平滑になるように構成されている。第２選択層６は、サーボ用の光を透過し、ホログラフィック記録再生用の光（記録光、再生光）を反射する。第２選択層６は、Ｒ（λ_R）≧９０％、Ｔ（λ_S）≧９０％なる光学特性を有している。

平滑層７としては、例えば初期状態では流動性があり、加熱、光や紫外線照射、或いは酸化することによって硬化し、かつ硬化後において、サーボ用の光をほぼ透過する光学特性を有する樹脂系材料を用いる。この平滑層７を形成するには、流動性を有する間に反射層４上に塗布し、塗布面を上にして水平に所定の時間保ちつつ硬化させる。つまり樹脂の持つ流動的な性質と重力との作用を利用して平滑な表面を得る。平滑層７としての必要な厚さとしては、樹脂が硬化した後の表面が、ホログラフィック記録を行うのに支障のない程度に平坦になる範囲で選べば良い。平滑層７が薄すぎると、平滑層７の反射層４側の反対側の面には、フォーマット信号の凹凸が残ってしまい、ホログラフィック記録の際に、フォーマット信号の凹凸が影響して、乱反射、散乱などを起こし、適正なホログラフィック記録が為されない。つまり、平滑層７の必要な厚さは、樹脂を塗布してから硬化中の流動度（粘度）とフォーマット信号の凹凸の深さとの兼ね合いで決定されるが、凹凸の溝を基準にして凹凸の深さのおよそ２倍以上であることが望ましい。またそのときの樹脂の粘度は、１ｃＰから１００００ｃＰの範囲であることが望ましい。

第２選択層６は上述した選択層２に対応して、構成される。
第２選択層６としては、サーボ用の光とホログラフィック記録再生光との波長を異ならせ、サーボ用の光（波長は最も長く、例えば７５０ｎｍである）をほぼ透過し、ホログラム再生光（波長は記録光より長くサーボ光より短い、例えば６５０ｎｍである）を反射するダイクロイックミラーの機能を持った材料が用いられる。このような機能を有するものとしては、選択層２と同様、屈折率の異なる誘電体物質を交互に積層して構成したものがある。

選択層２の構成例の（ケース１）に対応する、第２選択層６の構成例の（ケース１）は以下のようになる。
高屈折率層Ｈの材料としてＺｎＳ−ＳｉＯ₂を、低屈折率Ｌの材料としてＭｇＦ₂を用い、膜厚が６７ｎｍである高屈折率層Ｈと、膜厚が１０５ｎｍである低屈折率層Ｌを、交互に４層づつ積層し、その上に膜厚が６７ｎｍである高屈折率層Ｈを形成し、全部で９層からなる第２選択層６とする。この（ケース１）の第２選択層６においては、再生光については波長λ_Rが６４０ｎｍ〜６７０ｎｍの範囲で、サーボ用の光については波長λ_Sが７４０ｎｍ〜７８０ｎｍの範囲で、上述のＲ（λ_R）≧９０％、Ｔ（λ_S）≧９０％の光学特性を示す。

さらに、選択層２の構成例の（ケース２）に対応する、第２選択層６の構成例の（ケース２）は以下のようになる。
高屈折率層Ｈの材料としてＺｎＳ−ＳｉＯ₂を、低屈折率Ｌの材料としてＭｇＦ₂を用い、膜厚が６１ｎｍである高屈折率層Ｈと、膜厚が９６ｎｍである低屈折率層Ｌを、交互に４層づつ積層し、その上に膜厚が６１ｎｍである高屈折率層Ｈを形成し、全部で９層からなる第２選択層６とする。この（ケース２）の第２選択層６においては、再生光については波長λ_Rが５２０ｎｍ〜５４０ｎｍの範囲で、サーボ用の光については波長λ_Sが６８０ｎｍ〜７１５ｎｍの範囲で、上述のＲ（λ_R）≧９０％、Ｔ（λ_S）≧９０％の光学特性を示す。

以上、（ケース１）及び（ケース２）の第２選択層６を構成する各層の膜厚については、垂直入射の場合について示してあるが、垂直から角度θだけずらして入射する場合は、上記の膜厚に１／ｃｏｓθを乗じた値を膜厚とすればよいが、θが１０度以内であれば、誤差が小さいので、上記のケース１及びケース２に示した値を用いて十分である。
高屈折率膜、低屈折率膜及びその層数については、上記光学条件に合うようにほかの材料を適宜選択することが可能である。

図５に、本発明に係るホログラフィック記録媒体における、第２選択層の反射率と透過率の光波長依存性を示すグラフの一例を示す。
同図に示すように、第２選択層６は記録光（図示しない。再生光より波長は短い）、再生光を反射し、サーボ用の光を透過する。
以上は、ホログラフィック記録媒体に必要な構成要素であるが、基板５もしくは上記の各層表面に反射防止層を設けると、記録再生時に余計な反射光の影響を防止するのに有効である。更にホログラフィック記録層１を保護するための保護層を設けてもよい。

このように、本発明のホログラフィック記録媒体１０Ａ、１０Ｂは、フォーマット信号８に対応する凹凸の形成された基板５上に反射層４、分離層３、選択層２、ホログラフィック記録層１を順次形成してあり、ホログラフィック記録層１は記録光を透過するものであり、選択層２は記録光を反射し再生光を透過するものであり、分離層３は選択層２側の面が入射する光を乱反射しない程度に平坦であり、再生光を反射しサーボ用の光を透過するものであり、記録光、再生光、サーボ用の光の順にその波長が長くなっているので、後述するように、記録光とその反射光とで、ホログラフィック記録層１に干渉縞を記録するが、記録光は選択層２で反射されるのでフォーマット信号８の凹凸に影響されず記録が可能であり、再生光によってはホログラフィック記録層１が感光することが少なくダメージを受けず、また再生光は分離層３で反射するので、フォーマット信号８の凹凸に影響されず、再生が可能であり、さらに、基板５の全面に反射基板５にフォーマット信号８の凹凸が形成されていても、ここに到達するのはサーボ用の光のみなので、ファーマット信号８をいずれの位置に配置しても検出可能であるので、信号を記録する領域とファーマット信号８の領域とを分ける必要がなく、記録領域を大きくとれ、記録密度、記録容量を大きくできる。

次に、上述のホログラフィック記録媒体を用いたホログラフィック記録媒体の記録再生装置について説明する。
図６は、本発明に係るホログラフィック記録媒体の記録再生装置を示す構成図である。
同図に示すように、本発明に係わるホログラフィック記録再生装置２０は、光源１１と、光源１１から放射される放射光（ここでは記録光となる）１１ａの光軸１６Ａ上に順次、所定の間隔で配置されたコリメータレンズ（以下、ＣＬともいう）１２、空間光変調器１３、集光器１５、ホログラフィック記録媒体１０Ａ（または、１０Ｂ）を所定位置に配置するためのステージ（図示しない）と、光軸１６Ａとは所定角度方向に配置された再生時に記録エリア１８からの回折光を検出する受光アレイとより構成される。

光源１１は、放射光（以下、記録光ともいう）１１ａと放射光（以下、再生光ともいう）２１ａ（図９参照）の光源であり、異なる波長の光を発するレーザを使用する。上述したように、記録光は、再生光より短波長である。レーザの種類としては半導体レーザ（以下、単にＬＤ（レーザダイオード）ともいう）、ガスレーザ、若しくはＹＡＧレーザやＴｉサファイア・レーザに代表されるパルス発振レーザを用いることもできるが、記録再生装置の小型化の観点から、ＬＤを用いるのが好ましい。特に、１つのデバイス内に２つの異なる波長のレーザを有する２波長レーザや、それらを光学系に組み込んだ波長ピックアップを用いると一層好ましい。

ホログラフィック記録媒体１０Ａにおける選択層２は、上述のように、記録光１１ａでは反射し、再生光２１ａでは透過するような反射率と透過率の波長依存性を有する層とし、ホログラフィック記録層１としては、記録光１１ａでは感光し、再生光２１ａでは感光しない材料を使用する。

ホログラフィック記録媒体１０Ａは、図示しないステージに配置されている。ステージを調整して、ホログラフィック記録媒体１０Ａと記録光１１ａ（記録光束１６と光軸は一致する）との相対位置、角度を記録すべき所定の位置、角度に設定してある。すなわち、ホログラフィック記録媒体１０Ａの面の法線と記録光束１６の光軸１６Ａとの角度、及び記録光束１６がホログラフィック記録媒体１０Ａに照射されるべき位置（記録エリア１８のどの部分とするか）を設定する。

このステージ（配置を設定する手段方法）としては、ホログラフィック記録媒体１０Ａを図示しないＸＹステージ上に装着して所定の（ｘ，ｙ）座標に移動させる（図中、紙面の上下、及び紙面から紙背方向への移動を行う）方法や、図示しない回転ステージ上に装着して所定の角度に回転させる（光軸１６Ａに対してホログラフィック媒体を所定の角度に傾斜させる）方法や、図示しないモータと同軸の回転部分にホログラフィック記録媒体１０Ａを回転軸に対して媒体面の法線が一致するように装着して回転させる方法や、記録光束１６をホログラフィック記録媒体１０Ａの所定の場所に移動させる方法、及びこれらを組み合わせて移動させる方法を用いる。

光源１１から放射された記録光１１ａは、コリメータレンズ１２により並行光にされて、空間光変調器１３に入射する。なお、必要に応じて、空間光変調器１３の所定のエリアに所定の角度で記録光１１ａが照射するように、コリメータレンズ１２を用いて記録光１１ａのビームの大きさ、開き具合を調整する。
空間光変調器１３には、記録すべき１ページ分の電気信号である記録信号（ページデータ）１４が供給されており、空間光変調器１３は、電気信号として入力された記録信号１４で記録光１１ａを変調するためのもので、記録されるべき１ページ分のディジタル情報が電気信号として空間光変調器１３に入力されると、空間光変調器１３を通過（又は反射）した記録光１１ａは、入力信号に応じた２次元の明暗パターンから成る信号光（記録光束１６）に変換される（図６においては、分かり易さのため、１次元方向のみ図示してある）。なお、空間光変調器１３には、大別して液晶素子などを用いた透過型と、マイクロミラーなどを用いた反射型（ＤＭＤ）とがあり、どちらも使用可能であるが、図６には、透過型の例を示してある。

空間光変調器１３より出射された記録光束１６を、ホログラフィック記録媒体１０Ａのホログラフィック記録層１の側から照射する。このとき、空間光変調器１３から出射された記録光束１６をホログラフィック記録媒体１０Ａに直接照射しても良いが、必要に応じて、集光器１５を用いて、照射する照射エリア１８を調整する。
ところで、集光器１５としては、記録光束１６を、ホログラフィック記録媒体１０Ａの所望の位置で所望のビーム径になるように集光させる機能を有するものであればよく、凸レンズ、フレネルレンズ、ホログラムレンズ、あるいは反射型の凹面鏡などを用いることができる。

ただし、集光するビーム径が、集光前の明暗部分が分布した状態をホログラフィック記録媒体１０Ａの位置で保てる大きさになるように集光器１５を選択、配置することが必要である。ビーム径を小さくし過ぎると、空間光変調器１３による回折の影響が大きくなったり、記録光束１６がフーリエ変換されたりして、元の明暗の状態がくずれてしまうので好ましくない。

記録光束１６のビーム径をどこまで小さくできるかは、集光器１５に入射する直前の記録光束１６における明暗パターンの最小幅ｄと、集光器１５の焦点位置Ｆからホログラフィック記録媒体１０Ａホログラフィック記録層１の一部（記録エリア１８）までの距離ａとの関係で決まる。
これを、図７に示す。図７は、本発明に係るホログラフィック記録方法における集光器とホログラフィック記録媒体との位置関係を説明するための図である。
同図において、
ａ ＞ ｆ・λ／ｄ （１）
の関係を満たすような、集光器１５の焦点位置Ｆから集光器１５側に距離ａ離れた位置に、ホログラフィック記録媒体１０Ａのホログラフィック記録層１の厚み方向の一部（ホログラフィック記録層１の厚さ方向の所定の位置）がかかるように配置する。ここで、ｆは集光器１５からその焦点位置Ｆまでの距離、λは記録光束光１６の波長である。

式（１）書き直すと、
ｄ ＞ λ・ｆ／ａ （２）
となり、これは記録光束１６が回折される影響を少なくする条件も含んでいる。距離ａである位置は、焦点位置Ｆから集光器１５側と集光器１５の反対側の２ヶ所存在するが、これはどちらであっても良い。

集光器１５は、多重記録を行う場合にも重要な役割を果たす。つまり集光器１５を用いることによって、ホログラフィック記録媒体１０Ａの位置での記録光束１６が非平行光となり、記録の多重化が可能となる。これが平行光であると多重記録が行えない。つまり、あるページデータを記録した後、スポット径以下の範囲でホログラフィック記録媒体１０Ａの位置をずらせて次のページデータを記録する場合、平行光だと前ページと重なりあった部分が同じ干渉条件となってしまい、再生時にページの分離ができなくなる。これが非平行光であると重なりあった部分の干渉条件が異なるため、それぞれ個別の干渉縞が形成され、再生時に分離が可能になる。

さらに、このとき、後述するように、ホログラフィック記録媒体１０Ａ面と記録光束１６の光軸１６Ａとのなす角を、直角からずらした配置にすることにより、再生時に回折光（再生光）と反射光とを分離しやすくなり、良好な再生が可能となる。
ホログラフィック記録層１に記録光束１６を照射する時間は、ホログラフィック記録層１の感度、ダイナミックレンジ、記録光束１６のパワー、記録の多重度を考慮して定める。

空間光変調器１３からの記録光束１６は、記録信号１４に応じて明るい部分と暗い部分とが分布した（例えば明るい部分が「ｌ」、暗い部分が「０」）記録光束１６に変換され、ホログラフィック記録媒体１０Ａに達する。ホログラフィック記録媒体１０Ａにおいては、記録光束１６はホログラフィック記録層１を透過し、選択層２において反射し、再びホログラフィック記録層１に達する。そしてホログラフィック記録層の内部には、「１」の部分にのみ、入射光（記録光束１６）と反射光（同じ記録光束１６の反射光）による干渉光が照射され、干渉縞としてホログラフィック記録層１に記録される。このとき、ホログラフィック記録層１において、入射光束を構成するそれぞれのビームが通過する領域の少なくとも一部分を再び反射光が通過することが必要で、これによって媒体内で入射光と反射光が干渉を起こし、媒体内に干渉縞が記録されることになる。

以上のホログラフィック記録層における記録の様子を、図８に示す。
図８は、本発明に係るホログラフィック記録媒体の記録再生装置における記録媒体への記録を説明するための図である。
同図には、理解の容易のために、１次元の記録光束１６しか示していないが、記録光束１６は、実際には２次元である。記録光束１６は、ページデータのうち「１」を示す記録光束１６ａ，１６ｂ，１６ｃから構成される。ページデータのうち「０」を示すものは、記録光が空間光変調器１３で遮断されるので、光がない。記録光束１６は、ホログラフィック記録媒体１０Ａに対して所定の角度を有して入射するので、各記録光束１６ａ，１６ｂ，１６ｃはホログラフィック記録層１に入射した後、それぞれ選択層２で反射され、記録光束１６ａ，１６ｂ，１６ｃとはそれぞれ異なる方向への反射光１７ａ，１７ｂ，１７ｃとして出射される。このとき、記録光束１６ａ，１６ｂ，１６ｃと反射光１７ａ，１７ｂ，１７ｃとはそれぞれ干渉して、ホログラフィック記録層１の記録エリア１８に干渉縞１８ａ，１８ｂ，１８ｃを形成し、情報が記録される。

一方、「０」の部分には全く光が照射されないので、その部分のホログラフィック記録層１は感光することなく保持される。すなわち、従来のホログラフィック記録方法のように、参照光によってホログラフィック記録層１が感光してしまう危険性がなく、従って、後述するが、高いＳ／Ｎで再生可能であり、また記録多重度も多くすることができ、記録容量を増大することができる。
以上のように、ホログラフィック記録媒体１０Ａに信号（情報）を干渉縞として記録していく。

次に、記録された信号を再生する方法を、図９を用いて説明する。
図９は、本発明に係るホログラフィック記録媒体の記録再生装置における再生方法を説明するための図である。
同図に示すように、再生時には、上述したホログラフィック記録再生装置２０の動作が記録時とは、異なってくる。
すなわち、光源１１からは、記録光１１ａより波長の長い所定波長の放射光（再生光になる。再生光２６とも一致する）２１ａが出射される。ここで、再生光２１ａの光軸２６ａは光軸１６ａ（図６）と一致する。

ホログラフィック記録媒体１０Ａと再生光２１ａとの相対位置関係は、図示しないステージにより記録時と同一に調整されている。
光源１１から出射した放射光２１ａを、ホログラフィック記録媒体１０Ａに照射する。ただし、このとき、記録過程では使用した空間光変調器１３は、コリメータレンズ１２と集光器１５との間に挿入しないか、挿入する場合は、入射する光が全て透過（反射型の場合は全て反射）する再生光２６になるよう記録信号１４を入力する。

また、ホログラフィック記録媒体１０Ａのホログラフィック記録層１の記録エリア１８に形成された干渉縞１８ａ，１８ｂ，１８ｃからの回折光が正しく得られるよう、コリメータレンズ１２、集光器１５を選択、配置してある。具体的には、上述した、記録光束１６におけるそれぞれのビーム（記録光束１６ａ，１６ｂ，１６ｃ）に対して、
λｗ・ｃｏｓθｒ＝λｒ・ｃｏｓθｗ （３）
の関係を満たすようにする。ここで、λｗ、λｒはそれぞれ、上述した記録光束１６、再生光２６の波長、θｗ、θｒはそれぞれ、記録光束１６、再生光２６のホログラフィック記録媒体１０Ａの媒体面への入射角である。つまり、記録光１６と再生光２６とで波長が異なっていても、（３）式を満たすことで、ブラッグの条件が満たされるので、記録された干渉縞１８ａ，１８ｂ，１８ｃの記録パターンを回折光として再生できる。

再生光２６としてホログラフィック記録層１を感光させないものを選ぶ（記録光より長い波長の光）と、照射する再生光２６のパワーは、再生に都合がよい値に比較的大きな値を選ぶことができる。
このように、ホログラフィック記録層１にはすでに、記録光１６ａ，１６ｂ，１６ｃに応じた干渉縞１８ａ，１８ｂ，１８ｃが形成されているので、ホログラフィック記録層１を通過した再生光２６は、干渉縞１８ａ，１８ｂ，１８ｃが形成された部分でのみ回折光（再生光束）２７を発生する。つまりここで得られる再生光束２７は、記録過程における記録光束１６と同じパターンとして再生された光束である。

この再生の様子を、図１０に示す。
図１０は、本発明に係るホログラフィック記録再生装置における記録媒体からの再生を説明するための図である。
同図においては、理解の容易のため、１次元の再生光束２７しか示していないが、再生光束２７は、実際には２次元である。再生光２６がホログラフィック記録媒体１０Ａの記録エリア１８に対して所定の角度で照射されると、記録エリア１８に「１」の情報に対応して形成されている干渉縞１８ａ，１８ｂ，１８ｃから回折光２７ａ，２７ｂ，２７ｃがそれぞれ得られる。

そして、図９に示すように、得られた再生光束（回折光）２７をＣＣＤやＣ−ＭＯＳセンサといった受光アレイ２８に導いて検出し、記録信号１４（図６参照）と同じ電気信号として再生する。ここで、干渉縞の形成されていないホログラフィック記録層１の部分では再生光２６は透過するので、回折光２７を効率良く検出することができ、高いＳ／Ｎの再生信号を得ることができる。
また、上述のように、記録の際に、ホログラフィック記録媒体１０Ａの媒体面と記録光１６の光軸１６Ａとの成す角を、直角からずらしてあるので、再生の際に、回折光２７が入射側の光学系に戻ることがなく、再生するのに都合が良い。
以上のように、記録された信号を再生する。

このように本発明のホログラフィック記録媒体の記録装置（及び再生装置）では、記録時に参照光を照射しないようにしてあるので、ホログラフィック記録媒体の記録光が照射しない部分は不要な感光を起こすことがなく、再生時には、ホログラフィック記録媒体からの回折光のみを効率良く検出できるので、再生信号のＳ／Ｎを高くすることができ、エラーレートを低く抑えることができ、参照光だけでは感光しないような特性のホログラフィック記録媒体及び記録再生光学系が要求されることがなく、記録再生システム設計、特に記録パワー、多重度、記録時間といった記録におけるスケジューリングの設計マージンを大きく取れる。

さらに、記録時に参照光を用いないので、従来のホログラフィック記録のように、同一光源から発射した光を、偏光ビームスプリッタやミラーなどの光学部品を配置して記録光と参照光とに分離する必要がなくなるので、記録のための光量損失が少なく、効率がよい。このように、従来必要であった多数の光学部品が不要となることによって、ホログラフィック記録再生装置を簡素化、単純化、小型化できる。

更に、本発明のホログラフィック記録媒体１０Ａ、１０Ｂを用いれば、フォーマット信号８が形成されたエリアであっても、記録光は選択層２で反射し、再生光は分離層３、３Ａで反射するので、フォーマット信号の凹凸の影響を受けることはなく、ホログラフィック記録するための記録エリアを設けることができ、大容量化が可能である。また、フォーマット信号も記録エリアを気にすることなく、ホログラフィック記録媒体全面に設けることも可能であり、高精度で安定したサーボが可能となる。

すなわち、
（１）光学系がシンプルで、装置を構成する部品点数を大幅に削減できる。
（２）光源から発生する光の損失が少ない。
（３）記録再生時の振動に対して強い。
（４）記録再生システム設計、特に記録におけるスケジューリングの設計マージンを大きく取れる。
（５）装置を小型・軽量にできる。
（６）低コスト化できる。
（７）媒体内で記録エリアが大きくとれ、記録密度、容量を大きくできる。
（８）高精度で安定したサーボが実現できる。

本実施例１においては、ホログラフィック記録媒体として、図１１に示す構成のホログラフィック記録媒体１０Ｃを用いた。
同図に示すように、ホログラフィック記録媒体１０Ｃは、基板５Ａ上に、順次、選択層２及びホログラフィック記録層１を形成し、その上を、基板９で覆ったものである。
基板５Ａとしては、反射防止膜付きの所定サイズのガラスを使用する。
基板５Ａ上に選択層２として、次の構造の多層膜を形成した。まず、屈折率が２．１５であり、厚さ５８ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ₂を形成し、次いで屈折率が１．３６であり、厚さが９２ｎｍであるＭｇＦ₂を形成する。次いで、厚さ５８ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ₂を形成し、その上に、厚さが９２ｎｍであるＭｇＦ₂を形成し、その上に、同様の膜を２回繰り返して形成した後、最後に厚さ５８ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ₂を形成し、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂とＭｇＦ₂の合計９層から成る積層構造とする。

この選択層２における反射率と透過率の波長依存性を図１２に示す。図１２の（ａ）には反射率を、図１２の（ｂ）には透過率をそれぞれ示す。これより、波長５００ｎｍ（記録光）における反射率は９６．７％で、波長６５０ｎｍ（再生光）における透過率は９１．８％であり、５００ｎｍの波長の光を反射し、６５０ｎｍの波長の光を透過する選択層２が得られる。

その上にホログラフィック記録層１として、５００ｎｍ付近の波長の光が照射されると屈折率が変化する、厚さ２００μｍのフォトポリマーを形成する。なお、この材料は、形成時はモノマー状態で、５００ｎｍ付近の波長の光が照射されるとポリマー化し、屈折率が変化する。感度としては、２００ｍＪ／ｃｍ²の露光量に対してほぼポリマー化が完了するものである。またこの材料は６５０ｎｍ以上の波長の光では感光しない。
次に、ホログラフィック記録層１上に、基板５Ａと同様の基板９Ａをかぶせて、ホログラフィック記録媒体１０Ｃを得る。

次に、以下のように、ホログラフィック記録媒体１０Ｃに情報を記録し再生した。
記録再生装置としては、上述のホログラフィック記録再生装置２０（図６参照）と同様の構成のものを使用した。
光源１１としては、波長５００ｎｍの記録光と、波長６５０ｎｍの再生光を放射する２波長ＬＤを使用する。

まず、図６に示したように、上述したステージ（図示しない）上に装着したホログラフィック記録媒体１０Ｃを、記録光束１６のビームが記録すべき所定の位置にくるようにステージを設定する。このとき、記録光束１６の光軸１６Ａとホログラフィック記録媒体１０Ｃ媒体面の法線とのなす角を−７．５度とする。
次に、透過型の空間光変調器１３に記録すべき１ページ分の記録信号（電気信号）１４を入力し、また記録用光源１１からの放射光１１ａを空間光変調器１３に入射させる。このとき、空間光変調器１３の所定のエリアに平行光が照射するよう、コリメータレンズ１２の位置調整をする。空間光変調器１３から記録光束１６が出射されるが、記録光束１６における明暗幅の最小単位（図７におけるｄ）が１０μｍとなるように、空間光変調器１３のピクセル、電気信号の組み合わせを選ぶ。

次に、空間光変調器１３から出射された記録光束１６を、ホログラフィック記録媒体１０Ｃのホログラフィック記録層１の側から照射させる。このとき、集光器１５（再生の場合も同様である）としてｆ＝１００ｍｍの凸レンズを用いる。そして、ホログラフィック記録媒体１０Ｃの記録ポイントからこのレンズの焦点Ｆまでの距離（図７におけるa）を１０ｍｍとする。
この結果、
ｆ・λ／ｄ＝１００×５００×１０^-9／（１０×１０^-6）＝５ｍｍ
となり、上述の（１）式及び（２）式を満たしているので、空間光変調器１３による回折の影響が大きくなったり、記録光束１６がフーリエ変換されたりして、元の明暗の状態がくずれてしまうことはなく、空間光変調器１３で得られた記録信号１４に対応した明暗のパターンがそのままホログラフィック記録媒体１０Ｃの媒体面に投影される。

ホログラフィック記録層１での記録光束１６のパワー密度は５０ｍＷ／ｃｍ²とし、ホログラフィック記録層１に記録光束１６を照射するさせる時間は、１００ｍｓｅｃとする。
これによって、ホログラフィック記録層１内で入射光（記録光束１６）とその反射光が干渉を起こし、ホログラフィック記録層１内に干渉縞が記録される。

以上、３回繰り返し、ホログラフィック記録層１に記録していく。ただし、ホログラフィック記録媒体１０Ｃの媒体面に記録光束１６を照射する位置は変更せず、記録光束１６の光軸１６Ａと媒体面の法線とのなす角を、２回目は−２．５度、３回目は＋５度とした。これによって、ホログラフィック記録層１の同一スポット（エリア）に異なるページデータが３ページ分記録される。
このとき、１回あたりのホログラフィック記録層１への露光量は、５０×１００／１０００＝５ｍＪ／ｃｍ²であり、３回分合計しても１５ｍＪ／ｃｍ²であり、ポリマー化が完了する２００ｍＪ／ｃｍ²よりもはるかに小さい。

次に、記録された信号の再生について説明する。
まず、図９に示したように、図示しないステージ上に装着されたホログラフィック記録媒体１０Ｃを、再生光２６がホログラフィック記録層１の記録がなされた所定の位置にくるようにステージを設定する。このとき、再生光２６の光軸２６Ａとホログラフィック記録媒体１０Ｃの媒体面の法線とのなす角を一回目の記録時と同じ−７．５度とする。
次に、光源１１から出射する放射光２１ａ（再生光２６である）を、ホログラフィック記録媒体１０Ｃに照射する。ここで、再生光２６は記録光１６とは異なる波長を有する（波長６５０ｎｍ）ので、ホログラフィック記録層１に記録された干渉縞から回折光２７が得られるよう、コリメータレンズ２２、集光器２５を選択して配置してある。
具体的には、記録光束１６におけるそれぞれのビームに対応する媒体位置に対して、（３）式を満たすように、
ｃｏｓθｒ＝（λｒ／λｗ）・ｃｏｓθｗ＝１．３・ｃｏｓθｗ （４）
の関係を満たす光学系を組む。

再生光２６の波長では、ホログラフィック記録層１は感光しない（図１２参照）ので、再生光２６のパワーとして、１０ｍＷ／ｃｍ²という比較的大きな値を選ぶ。
ホログラフィック記録層１を通過した再生光２６は、干渉縞が形成された部分でのみ回折して回折光が発生する。つまり、ここで得られた再生光束（回折光）２７は、記録過程における記録光束１６と同じパターンとして再生された光束である。
再生された回折光２７をＣ−ＭＯＳセンサから成る受光アレイ２８に導いて検出し、記録信号１４と同じ電気信号として再生する。ここで、干渉縞の無い部分では、再生光１６は透過するので、ホログラフィック記録媒体１０Ｃの媒体面からの反射光の影響は比較的小さく、回折光２７を比較的効率良く検出することができ、高いＳ／Ｎの再生信号２９が得られる。

以上、３回繰り返して、ホログラフィック記録層１に記録した信号を再生していく。ただし、ホログラフィック記録媒体１０Ｃの媒体面に再生光２６を照射する位置は変更せず、再生光２６の光軸２６Ａとホログラフィック記録媒体１０Ｃの媒体面の法線とのなす角を、記録時と同様に、２回目は−２．５度、３回目は＋５度とする。これによって、ホログラフィック記録層１の同一スポット（記録エリア）に記録されている異なる３ページ分のページデータが再生される。
このとき、３ページ分の再生信号２９のＳ／Ｎは、後述する比較例に対する相対値で、+１２ｄＢである。１２ｄＢの内訳は、再生光２６のパワーを１０倍にできることで＋９ｄＢ、記録の際に参照光を照射しないことによる貢献が＋３dBである。
また、再生光２６ではホログラフィック記録層１は感光しないため、再生光２６を１時間照射しても再生信号２９のＳ／Ｎの劣化はない。

本実施例２においては、ホログラフィック記録媒体として、図１３に示す構成のホログラフィック記録媒体１０Ｄを用いた。
同図に示すように、ホログラフィック記録媒体１０Ｄは、基板５上の予め凹凸形状のフォーマット信号８が形成された面上に、順次形成した反射層４、分離層３Ａ、選択層２及びホログラフィック記録層１と、その上を覆った基板９より構成される。
基板５には、深さ１０ｎｍからから１００ｎｍの凹凸から成るフォーマット信号８が全面施された円盤状のポリカーボネートを使用する。
基板５のフォーマット信号８の形成された面上に、サーボ信号を読み取るためのＡｌから成る反射層４を形成する。

その上に、平滑層７として、厚さ１μｍである紫外線硬化樹脂層を設け、紫外線を照射して硬化させる。平滑層７の厚みはフォーマット信号の凹凸に比べて十分厚いので、硬化後、フォーマット信号の凹凸の影響のない平滑な表面が得られる。
平滑層７の上に、第２選択層６を形成する。第２選択層６として、次の構造の多層膜を形成した。まず、屈折率が２．１５であり、厚さ６７ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ₂を形成し、次いで屈折率が１．３６であり、厚さが１０５ｎｍであるＭｇＦ₂を形成する。次いで、厚さ６７ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ₂を形成し、その上に、厚さが１０５ｎｍであるＭｇＦ₂を形成し、その上に、同様の膜を２回繰り返して形成した後、最後に厚さ６７ｎｍのＺｎＳ−ＳｉＯ₂を形成し、ＺｎＳ−ＳｉＯ₂とＭｇＦ₂の合計９層から成る積層構造とする。

この第２選択層６における反射率と透過率の波長依存性を図１４に示す。図１４の（ａ）には反射率を、図１４の（ｂ）には透過率をそれぞれ示してある。同図に示すように、第２選択層６においては、波長６５０ｎｍにおける反射率は９１．８％であり、波長７５０ｎｍにおける透過率は９７．８８％である。すなわち、第２選択層６は、６５０ｎｍの波長の光を反射し、７５０ｎｍの波長の光を透過する。
この第２選択層６上に、選択層２として、実施例１の選択層２と同様の選択層を設ける。上述のように、選択層２は、５００ｎｍの波長の光を反射し、６５０ｎｍの波長の光を透過する。
選択層２の上に、実施例１におけると同様のホログラフィック記録層１を設け、最後にフォーマット信号の無い円盤状のポリカーボネートからなる基板９をかぶせて、ホログラフィック記録媒体１０Ｄを得る。

次に、以下のように、ホログラフィック記録媒体１０Ｄに情報を記録し再生した。
記録再生装置としては、上述のホログラフィック記録装置２０（図６参照、再生の説明では図９参照）と同様の構成のものを使用した。
光源１１としては、波長５００ｎｍの記録光と、波長６５０ｎｍの再生光を放射する２波長ＬＤを使用する。更にフォーマット信号８を検出するためのサーボ用の光の光源として波長７５０ｎｍの光を放射するＬＤを使用する。
まず、ステージとして図示しないスピンドルモータを用い、このスピンドルモータに装着されたホログラフィック記録媒体１０Ｄを、フォーマット信号８を参照しながら記録光束１６が記録すべき所定の位置にくるように光学系、モータを設定する。

それ以外は、実施例１と同様にしてホログラフィック記録媒体１０Ｄに情報を記録していく。
記録は３回にわたり行った。ただし、ホログラフィック記録媒体１０Ｄの媒体面の記録光束１６が照射する位置を、前回記録したスポットの１／３だけ移動させ、記録光束１６の光軸１６Ａとホログラフィック記録媒体１０Ｄの媒体面との角度関係（−７．５度である）は変更しない。これによって、ホログラフィック記録媒体１０Ｄの各点で３回ずつのシフト多重記録がなされることになる。

このとき、１回あたりのホログラフィック記録層１への露光量は、５０×１００／１０００＝５ｍＪ／ｃｍ²であり、３回分合計しても１５ｍＪ／ｃｍ²であり、ポリマー化が完了する２００ｍＪ／ｃｍ²よりもはるかに小さい。
次に、図９を参照して、再生について説明する。記録時と同様に、図示しないスピンドルモータにホログラフィック記録媒体１０Ｄを装着する。そして、ホログラフィック記録媒体１０Ｄをフォーマット信号８を参照しながら再生光２６が記録された所定の位置にくるように光学系、モータを設定する。
そして、実施例１と同様に再生を行った。

再生は、記録された位置を検出して３回繰り返して行った。
このとき、３ページ分の再生信号２９の平均Ｓ／Ｎは、後述する比較例に対する相対値で、+９ｄＢである。９ｄＢの内訳は、再生光２６のパワーを１０倍にできることで＋９ｄＢ、記録の際に参照光を照射させないことによる貢献が＋３ｄＢであるが、再生光２６が反射層４で反射する影響でノイズが増え、−３ｄＢである。
また、再生光２６ではホログラフィック記録層１は感光しないため、１時間照射しても、再生信号２９のＳ／Ｎの劣化はない。

＜比較例＞
比較例のホログラフィック記録媒体１０Ｅは、実施例１のホログラフィック記録媒体１０Ｃにおいて、選択層２を設けたのに代えて、選択層２を設けない以外は実施例１のホログラフィック記録媒体と同様に構成したものである。
すなわち、比較例のホログラフィック記録媒体１０Ｅは、反射防止膜つきのガラスからなる基板５Ａ上に、実施例１におけると同様のホログラフィック記録層１を形成し、この上に、実施例１におけると同様の基板９Ａをかぶせたものである。

次に、ホログラフィック記録媒体１０Ｅを用いたホログラフィック記録再生方法について説明する。ここでは、従来例と同様に、記録時に、記録光と参照光を同時に照射するものである。
図１５は、ホログラフィック記録媒体の記録再生装置の比較例を説明するための図である。
同図に示す比較例のホログラフィック記録再生装置４０は、光源３１と、光源３１から出射される波長５００ｎｍの放射光（記録光）３１ａの光路上に順次、所定の間隔で配置されたコリメータレンズ（以下、ＣＬともいう）３２、ハーフミラー５１、空間光変調器３３、集光器３５、ホログラフィック記録媒体１０Ｅを保持するステージ（図示しない）、受光アレイ４８と、ハーフミラー５１によって反射された光を反射するミラー５２、ミラー５２により反射された光を集光する集光器５３とから構成される。

光源３１から放射された放射光３１ａは、コリメータレンズ３２により平行光にされ、ハーフミラー５１に入射する。ハーフミラー５１で一部の放射光３１ａは反射されて光束３１ｃとなり、残りの放射光３１ａは透過されて光束３１ｂとなる。光束３１ｂは透過型の空間光変調器３３を通過することにより、ページデータ３４により変調され、集光器３５で収束されて、記録光束３６となり、ホログラフィック記録媒体１０Ｅの記録エリア３８に照射される。一方、ハーフミラー５１で反射された放射光３１ａの光束３１ｃはミラー５２で反射され集光器５３で集光されて参照光５４となり、記録エリア３８に照射される。

まず、記録エリア３８への情報の記録について述べる。
図示しないステージ上に装着されたホログラフィック記録媒体１０Ｅに、記録光束３６が記録すべき所定の位置にくるように、ステージを調整設定する。ここで、ステージはホログラフィック記録媒体１０Ｅの面の法線と記録光束３６の光軸３６Ａとの角度を任意に調整できるものである。このとき、記録光束３６の光軸３６Ａとホログラフィック記録媒体１０Ｅの媒体面の法線とのなす角を−７．５度とする。
次に、空間光変調器３３に、記録すべき１ページ分の電気信号である記録信号３４を入力し、また、光源３１からの光束３１ｂを空間光変調器３３に入射させる。このとき、コリメータレンズ３２により、空間光変調器３３の所定のエリアに平行な光束３１ｂが照射される。光束３１ｂは空間光変調器３３で変調され、記録光束３６として出射されるが、記録光束３６における明暗幅の最小単位（上述の図７におけるｄ）が１０μｍとなるように、空間光変調器３３のピクセル、電気信号３４の組み合わせで選ぶ。

次に、空間光変調器３３から出射された記録光束３６を、ホログラフィック記録媒体１０Ｅのホログラフィック記録層１の側から照射する。このとき、集光器３５として焦点距離ｆ＝１００ｍｍの凸レンズを用いる。そして、ホログラフィック記録媒体１０Ｅの記録ポイントから集光器３５の焦点までの距離（上述の図７におけるａ）を１０ｍｍとする。
この結果、ｆ・λ／ｄ＝１００×５００×１０^-9／（１０×１０^-6）＝５ｍｍとなり、（１）式、（２）式を満たしているので、空間光変調器３３による回折の影響が大きくなったり、記録光束３６がフーリエ変換されたりして、元の明暗の状態がくずれてしまうことはなく、空間光変調器３３で得られた明暗のパターンがそのまま、ホログラフィック記録層１の記録エリア３８に投影される。

一方、ハーフミラーで分割して得られた光束３１ｃを参照光５４としてミラー５２、集光器５３を介して、記録光束３６を照射する場所に、記録光束３６とは異なる角度から照射する。
ホログラフィック記録媒体１０Ｅの記録エリア３８位置での記録光束３６、参照光５４のパワー密度は、いずれも５０ｍＷ／ｃｍ²、記録光束３６を照射する時間は、１００ｍｓｅｃとする。
ホログラフィック記録媒体１０Ｅ内では、記録光束３６と参照光３６とが干渉を起こし、媒体１０Ｅ内に干渉縞が記録されることになる。

以上の記録を３回繰り返して、ホログラフィック記録媒体１０Ｅに記録していく。ただし、ホログラフィック記録媒体１０Ｅに記録光束３６を照射する位置は変更せず、記録光束３６の光軸３６Ａと媒体１０Ｅの面の法線とのなす角を、２回目は−２．５度、３回目は＋５度とする。これによって、媒体１０Ｅの同一の記録エリア３８に異なるページデータが３ページ分記録される。
このとき、１回あたりの記録層への露光量は、５０×１００／１０００＝５ｍＪ／ｃｍ²で、３回分合計しても１５ｍＪ／ｃｍ²で、ポリマー化が完了する２００ｍＪ／ｃｍ²よりもはるかに小さい。

次に、記録した信号の再生について説明する。
図１６は、ホログラフィック記録媒体の記録再生装置の比較例における再生を説明するための図である。
同図に示すように、再生時には、上述したホログラフィック記録再生装置５０の動作が記録時とは異なるものとなる。
まず、ハーフミラーが放射光３１ａの光路からは外れて、放射光３１ａのすべてが空間光変調器３３に入射する。空間光変調器３３には、入射した光をすべて透過して再生光４６として出射するべく記録信号３４が供給される。

ここで、図示しないステージ上に装着されたホログラフィック記録媒体１０Ｅを、再生光４６が記録エリア３８の所定の位置にくるようにステージを調整設定する。このとき、再生光４６の光軸とホログラフィック記録媒体１０Ｅの面の法線とのなす角を−７．５度とする。
次に、再生光４６をホログラフィック記録媒体１０Ｅに照射する。再生光４６の波長は記録光３６のそれと同じで、５００ｎｍであり、照射する再生光４６のパワー密度を、１ｍＷ／ｃｍ²とする。
これによって、記録エリア３８のホログラフィック記録層１を通過した再生光４６は、干渉縞が形成された部分でのみ回折して、回折光４７として透過する。ここで得られた回折光４７は、記録過程における記録光束３６と同じパターンとして再生された光束である。

再生された回折光４７をＣ−ＭＯＳセンサから成る受光アレイ４９に導いて検出し、記録時の記録信号３４と同じ電気信号（再生信号）４９として再生する。
以上、３回繰り返して、ホログラフィック記録媒体１０Ｅに記録した信号を再生していく。ただし、ホログラフィック記録媒体１０Ｅの面への再生光４６を照射する位置は変更せず、再生光４６の光軸と媒体１０Ｅの面の法線とのなす角を、記録時と同様２回目は−２．５度、３回目は＋５度とする。これによって、ホログラフィック記録媒体１０Ｅの同一記録エリア３８に記録された異なる３ページ分のページデータが再生される。

以上のようにして得られた３ページの再生信号４９の平均Ｓ／Ｎを０ｄＢとする。
再生光４６を照射し続けていると再生信号は次第に劣化していき、数分後には再生信号を検出できなくなった。これは、ホログラフィック記録媒体１０Ｅが再生光４６で感光してしまうためである。

本発明に係るホログラフィック記録媒体の基本構成を示す図である。 本発明に係るホログラフィック記録媒体の第１の構成例を示す図である。 本発明に係るホログラフィック記録媒体の第２の構成例を示す図である。 本発明に係るホログラフィック記録媒体における、選択層の反射率と透過率及び、ホログラフィック記録層の光感度の光波長依存性を示すグラフ図である。 本発明に係るホログラフィック記録媒体における、第２の選択層の反射率と透過率の光波長依存性を示すグラフ図である。 本発明に係るホログラフィック記録媒体の記録再生装置を示す構成図である。 本発明に係るホログラフィック記録方法における集光器とホログラフィック記録媒体との位置関係を説明するための図である。 本発明に係るホログラフィック記録媒体の記録再生装置における記録媒体への記録を説明するための図である。 本発明に係るホログラフィック記録媒体の記録再生装置における再生方法を説明するための図である。 本発明に係るホログラフィック記録媒体の記録再生装置における記録媒体からの再生を説明するための図である。 本発明のホログラフィック記録媒体の実施例１を示す構成図である。 本発明のホログラフィック記録媒体の実施例１における選択層の反射率と透過率の波長依存性示した図である。 本発明のホログラフィック記録媒体の実施例２を示す構成図である。 本発明のホログラフィック記録媒体の実施例２における第２の選択層の反射率と透過率の波長依存性示した図である。 ホログラフィック記録媒体の記録再生装置の比較例を説明するための図である。 ホログラフィック記録媒体の記録再生装置の比較例における再生を説明するための図である。 従来例のホログラフィック記録再生方法を説明するための図である。 従来例の光情報記録媒体を示す構成図である。

符号の説明

１…ホログラフィック記録層、２…選択層、３，３Ａ…分離層、４…反射層、５…基板、６…第２選択層、７…平滑層、８…フォーマット信号、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ…光情報記録媒体（ホログラフィック記録媒体）、１１…光源、１１ａ…放射光（記録光）、１２…コリメータレンズ、１３…空間光変調器、１４…記録信号（ページデータ）、１５…集光器、１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…記録光束、１６Ａ…光軸、１７，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ…反射光、１８…記録エリア、１８ａ，１８ｂ，１８ｃ…干渉縞、２０…ホログラフィック記録再生装置、２１ａ…放射光、２６…再生光、２６Ａ…光軸、２７，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ…回折光、２８…受光アレイ、２９…再生信号（ページデータ）、３１…光源、３１ａ…放射光、３１ｂ…光束、３１ｃ…光束、３２…コリメータレンズ、３３…空間光変調器、３４…記録信号（ページデータ）、３５…集光器、３６…記録光束、３６Ａ…光軸、１７，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ…反射光、３８…記録エリア、４０…ホログラフィック記録再生装置、４６…再生光、４６Ａ…光軸、４７…回折光、４８…受光アレイ、４９…再生信号（ページデータ）、５１…ハーフミラー、５２…ミラー、５３…集光器、５４…参照光、１００…光情報記録再生装置、１０１…光情報記録媒体、１０２…半導体レーザ、１０３…凸レンズ、１０４…偏光ビームスプリッタ、１０４Ｒ…偏光膜、１０５…ミラー、１０６…ミラー、１０７…凸レンズ、１０８…偏光ビームスプリッタ、１０８Ｒ…偏光膜、１０９…２分割旋光板、１０９Ｌ，１０９Ｒ…旋光板、１１０…凸レンズ、１１２…記録光（再生光）、１１３…信号光、１１４…参照光、１１５…空間光変調器、１２０…光情報記録媒体、１２１…ホログラフィック記録層、１２２…反射層、１２３…基板、１２４…ピット、１２５…フォーマット用エリア、１２６…記録信号用エリア、Ｆ…焦点位置。

Claims (2)

1. 基板表面に形成されたフォーマット信号上に反射層、選択層、ホログラフィック記録層が順次積層され、レーザ光を前記ホログラフィック記録層上方から照射して、前記ホログラフィック記録層を透過した透過光と前記ホログラフィック記録層を透過し、前記選択層で反射された反射光との干渉により記録が行われるホログラフィック記録媒体において、
   前記ホログラフィック記録層は、４００〜５００ｎｍの波長範囲のレーザ光のみに感度を有する材料からなり、前記選択層は、前記ホログラフィック記録層を透過したレーザ光のうち、４００〜５００ｎｍの波長のみを反射させる材料からなり、前記反射層は、前記ホログラフィック記録層及び前記選択層を透過したレーザ光のうち、前記フォーマット信号を検出する６５０ｎｍ以上の波長を反射させる材料からなることを特徴とするホログラフィック記録媒体。
2. 少なくとも基板上に光源から出射される記録用レーザ光を反射する選択層、前記記録用レーザ光のみに感度を有するホログラフィック記録層が順次形成されたホログラフィック記録媒体を用いて前記ホログラフィック記録層に記録を行うホログラフィック記録媒体の記録装置において、
   前記記録用レーザ光を情報信号に応じて光変調する空間光変調器と、
   前記空間光変調器で光変調された記録用レーザ光の光軸に対して所定の角度で傾斜して設けられた前記ホログラフィック記録媒体と、からなり、
   前記ホログラフィック記録媒体の前記ホログラフィック記録層を透過した前記記録用レーザ光の透過光と前記ホログラフィック記録媒体の選択層で反射された反射光との干渉により前記ホログラフィック記録層に記録を行うことを特徴とするホログラフィック記録媒体の記録装置。
   
   

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