JP2005234145A - ホログラム記録再生装置及びホログラム記録再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
多重記録の際にスケジュール記録を行うことができ、再生時に安定した信号を得ることができ、高速で記録・再生することが可能なホログラム記録再生装置及びホログラム記録再生方法を提供すること。
【解決手段】
ホログラム記録媒体Ｍに照射されるレーザ光の入射角と透光・遮光とを同期して制御することにより、ホログラム記録媒体Ｍにデータが記録されるタイミングを調節することができる。これにより、レーザ光源２から出射されるレーザ光の強度が一定のままでもスケジュール記録を行うことができる。加えて、このように記録されたデータを再生する際にも、安定した信号を得ることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ホログラム記録媒体にデータを記録しホログラム記録媒体に記録されたデータを再生するホログラム記録再生装置及びホログラム記録再生方法に関する。

ホログラム記録媒体にデータを記録する方法の一つに、多重記録という方法がある。ホログラム記録媒体に入射する参照レーザ光の入射角を可変にし、干渉縞のピッチや方向を変化させることで、一箇所に複数のホログラムデータを記録する。多重記録を行うホログラム記録装置として、例えば、一定出力・一定周期のパルス状のレーザ光を出射する光源を用いた装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。この装置によれば、ホログラム記録媒体に照射されるレーザ光の出力のオン・オフが光源で行われるので、メカニカルシャッタ等の遮光シャッタを用いなくてもよく、装置内の振動が抑えられ、高精度の記録を行うことができる。

一方、ホログラム記録媒体の材料としては、フォトポリマー等が用いられる。フォトポリマーを材料とするホログラム記録媒体に多重記録を行う際、各ホログラム記録時にレーザ出力を一定にしておくと、ポリマーの消費量が一定ではなくなり、回折効率が安定しなくなる。そこで、例えば記録回数が多くなるにつれて徐々にレーザ出力を大きくして記録することで、安定した回折効率を得るようにしている（スケジュール記録）。スケジュール記録を行うことにより、多重記録された全てのホログラムがほぼ同等の回折効率を有し、再生時に安定した信号を得ることができる。
特開２００２−２３６４４１号公報

しかしながら、一定出力・一定周期のパルス状のレーザ光源を用いたのでは、光源の出力を変化させることができず、照射時間を変化することもできない。従って、スケジュール記録を行うことができず、多重記録されたホログラムデータの回折効率にばらつきが生じてしまい、再生時に安定した信号が得られないという問題がある。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、多重記録の際にスケジュール記録を行うことができ、再生時に安定した信号を得ることができ、高速で記録・再生することが可能なホログラム記録再生装置及びホログラム記録再生方法を提供することにある。

本発明の主たる観点に係るホログラム記録再生装置は、ホログラム記録媒体にレーザ光を照射してデータの記録又は再生を行うホログラム記録再生装置であって、前記レーザ光の光路上に設けられ、前記ホログラム記録媒体に対して前記レーザ光を透光又は遮光することが可能な光学素子と、前記ホログラム記録媒体に参照光又は再生照明光として照射する前記レーザ光の入射角が可変であり、当該入射角に応じて信号を出力するように制御する第１の制御手段と、前記出力された信号に基づいて前記光学素子の透光及び遮光のタイミングを制御する第２の制御手段とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、ホログラム記録媒体に照射されるレーザ光の入射角と透光・遮光とを同期して制御することにより、ホログラム記録媒体にデータが記録されるタイミングを調節することができる。これにより、レーザ光源から出射されるレーザ光の強度が一定のままでもスケジュール記録を行うことができる。加えて、このように記録されたデータを再生する際にも、安定した信号を得ることができる。

本発明の一の形態によれば、前記光学素子は、音響光学素子であることを特徴とする。音響光学素子は遮光・透光の制御信号に対して迅速に反応するので、ホログラム記録媒体にデータが記録されるタイミングの調節をより精密かつ高速に行うことができる。

本発明の一の形態によれば、前記第１の制御手段は、予め前記参照レーザ光の入射角を所定の値に調節する手段を有することを特徴とする。ここで、「所定の値」とは、固定された初期値（ホログラム記録開始入射角度）をいう。ホログラム記録媒体には参照レーザ光の入射角を可変しながらデータを記録又は再生するので、参照入射角の大きさを正確に制御する必要がある。本発明では、記録又は再生を行う際、参照レーザ光の入射角を一度原点に合わせ、常にホログラム記録開始入射角度から可変させることで、入射角を正確に制御することができる。

本発明の一の観点によれば、前記第１の制御手段は、前記信号として、エンコーダパルス信号を出力することを特徴とする。可変する角度に応じてエンコーダパルス信号を出力するようにすれば、例えばエンコーダパルス信号のパルス数をカウントし、カウント値に基づいて光学素子を制御することができる。

本発明の一の形態によれば、前記第２の制御手段は、前記エンコーダパルス信号を受信する手段と、前記受信したエンコーダパルス信号のパルス数をカウントする手段と、前記パルス数が所定の値に達したときに、前記光学素子に制御信号を出力する手段とを有することを特徴とする。ここで、「所定の値」とは、例えば各ホログラムが記録されるのに要すると目されるエンコーダパルス信号のカウント数である。これにより、定量的に記録スケジュールを作成することができるので、高精度の記録が可能となる。

本発明の一の形態によれば、前記第２の制御手段は、前記光学素子が前記レーザ光を透光させる状態になっている時間を測定する手段と、前記時間が所定の値に達したときに、前記レーザ光を遮光させるように前記光学素子を制御する手段とを有することを特徴とする。「所定の値」については、ホログラム記録媒体の種類や性質等に応じて予め設定しておくことができる。これにより、ホログラム記録媒体にレーザ光を照射する照射時間を調節することができるので、スケジュール記録の態様に幅ができるとともに、精密なスケジュール記録が可能となる。

本発明の一の形態によれば、前記第２の制御手段は、前記エンコーダパルス信号を逓倍する手段を有することを特徴とする。これにより、エンコーダパルス信号のパルス数を高精度にカウントすることができる。

本発明の一の形態によれば、前記第２の制御手段は、前記光学素子を透光するレーザ光の強度を調節することが可能であることを特徴とする。これにより、ホログラム記録媒体に照射されるレーザ光のタイミングの他に、強度も制御することができるので、スケジュール記録の態様に幅ができる。

本発明の一の形態によれば、前記ホログラム記録媒体に記録されるデータの記録位置を記憶する記憶部を更に具備することを特徴とする。ホログラム記録媒体に記録されたデータの位置を把握することができるので、再生するデータにアクセスしやすくなり、高速かつ正確に再生を行うことができる。また、ホログラム記録媒体が収縮していても、補正することによりデータの位置を把握することができる。

本発明の一の形態によれば、前記ホログラム記録媒体を移動させ、前記レーザ光の照射位置を調節する手段を更に具備することを特徴とする。これにより、ホログラム記録媒体全体にわたってデータを記録することができるので、大容量のデータを記録することが可能となる。

本発明の別の観点に係るホログラム記録再生装置は、ホログラム記録媒体にレーザ光を照射してデータの記録又は再生を行うホログラム記録再生装置であって、前記データの記録又は再生を行うためのスケジュールを作成する作成手段と、前記ホログラム記録媒体に照射されるレーザ光の光路上に設けられ、前記レーザ光を透光又は遮光することが可能な音響光学素子と、前記作成手段により作成されたスケジュールに基づき、前記音響光学素子の透光及び遮光のタイミングを制御する制御手段とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、音響光学素子を用いて透光及び遮光を行うことができるので、レーザ光源から出射されるレーザ光の強度が一定のままでもスケジュール記録を行うことができる。また、音響光学素子により迅速に透光・遮光を切り替えることができるので、微小なタイミングで透光・遮光が切り替わるようなスケジュールであっても十分に調節が可能となる。これにより、精密なスケジュール記録が可能となり、大容量のデータを記録することができる。

本発明の別の観点に係るホログラム記録再生方法は、ホログラム記録媒体にレーザ光を照射してデータの記録又は再生を行うホログラム記録再生方法であって、（ａ）前記ホログラム記録媒体に参照光又は再生照明光として照射する前記レーザ光の入射角が可変であり、当該入射角に応じて信号を出力する工程と、（ｂ）前記出力された信号に基づき、タイミングを制御しながら前記レーザ光を前記ホログラム記録媒体に照射する工程とを具備することを特徴とする。

本発明によれば、信号のタイミングとホログラム記録媒体にレーザ光を照射するタイミングとを同期して制御することで、ホログラム記録媒体にデータが記録されるタイミングを調節することができ、記録したデータを正確に再生することができる。これにより、確実にスケジュール記録を行うことができ、このように記録されたデータを再生する際にも、安定した信号を得ることができる。

本発明の一の形態によれば、前記工程（ａ）及び前記工程（ｂ）は間欠的に行われることを特徴とする。これにより、大容量のデータであっても記録及び再生を効率よく行うことができるので、記録及び再生に要する時間を短く抑えることができ、振動や迷光等の外乱による悪影響を最小限に抑えることができる。

以上のように、本発明によれば、多重記録する際にスケジュール記録を行うことができ、再生時に安定した信号を得ることができる

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１は、本発明に係るホログラム記録再生装置１の構成について模式的に示した図である。ホログラム記録再生装置１は、光学系１ａと、光学系１ａを制御する制御系１ｂとを有する。

光学系１ａは、レーザ光源２、メカニカルシャッタ３、ビームエキスパンダ４、音響光学素子（ＡＯＭ：Ａｃｏｕｓｔｒｏ Ｏｐｔｉｃ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）５、ビームスプリッタ６、空間変調器（ＳＬＭ：Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）７、信号光シャッタ８、多重ミラー９、平凸レンズ１０、１１、１２、ＣＣＤカメラ１３を有する。

レーザ光源２は、レーザ光を出射する光源であり、例えばＬＤ励起ＹＡＧ２倍波長変換レーザ（波長５３２ｎｍ）等が用いられる。

メカニカルシャッタ３は、レーザ光源２から照射されたレーザ光を遮光する。記録・再生が行われる前後に開閉される。

ビームエキスパンダ４は、レーザ光のビーム径をＳＬＭ７に対応するように拡大する。平凹レンズ４ａと、シリンドリカルレンズ４ｂとが組み合わせて構成される。

ＡＯＭ５は、レーザ光の透過及び遮光を調節する。ＡＯＭ５の概略的な構成を図２に示す。ＡＯＭ５は、屈折率を変化させることでレーザ光の一部又は全部を回折する結晶部材５ａと、結晶部材５ａに接着された圧電素子５ｂとを有する。結晶部材５ａは、例えば二酸化テルル等から形成され、レーザ光の光路を遮るように配置される。圧電素子５ｂは、外部からの信号により電気的に振動し、結晶部材５ａの屈折率を変化させる。圧電素子５ｂの振動を制御することで、直進する（透過する）レーザ光の強度を制御できるようになっている。なお、ＡＯＭ５と半波長板（図示せず）とを組み合わせてレーザ光の強度を制御するように構成しても良い。

ビームスプリッタ６は、レーザ光を信号光Ｌ１及び参照光Ｌ２（再生時には再生照明光Ｌ３）に分岐する。

ＳＬＭ７は、信号光Ｌ１をデータ配列に変調する。ＳＬＭ７には、例えばデータが１次元に配列するように変調するＧＬＶ（Ｇｒａｔｉｎｇ Ｌｉｇｈｔ Ｖａｌｖｅ：Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｌｉｇｈｔ Ｍａｃｈｉｎｅ社製）が用いられる。ＳＬＭ７の概略的な構成を図３〜図５に示す。ＳＬＭ７には、レーザ光を回折する回折制御素子７ａがＹ方向に複数配列されている。回折制御素子７ａは、基板７ｂ上に、１本おきに上下に駆動する６本のリボン７ｃ、リボン７ｃと対向する絶縁膜７ｄおよび対向電極７ｅを有する。リボン７ｃと対向電極７ｅとの間に電圧を印加すると、静電力が発生し、リボン７ｃが対向電極７ｅの方に引き寄せられるようになっている（第１の状態：図４（ａ）、図５（ａ）参照）。また、リボン７ｃと対向電極７ｅとの間に印加された電圧を解除すると、弾性力によりリボン７ｃは元の状態に復帰するようになっている（第２の状態：図４（ｂ）、図５（ｂ）参照）。リボン７ｃは、例えば、幅が数μｍ、長さが１００μｍ程度、距離Ｄが数百ｎｍである。各リボン７ｃが第１又は第２の状態をとることにより、１次元に配列される回折光のパターンが決定されるようになっている。

信号光シャッタ８は、信号光Ｌ１の通過及び遮光を制御する。

多重ミラー９は、参照光Ｌ２又は再生照明光Ｌ３を反射し、照射角αでホログラム記録媒体Ｍに照射する。多重ミラー９の概略的な構成を図６に示す。多重ミラー９は、支持部９ａに支持され、θ方向に回動可能に設けられる。支持部９ａは、ボールネジ９ｃに螺合された可動部９ｂに固着される。ボールネジ９ｃは、一端がパルスモータ９ｄに固着されており、パルスモータ９ｄの駆動により回転するようになっている。ボールネジ９ｃの回転により、可動部９ｂがＹ方向に移動するようになっている。パルスモータ９ｄは、回転している間、エンコーダパルスを出力する。エンコーダパルスとして、例えばπ／２の位相差を有する２つのパルス信号（Ａ相及びＢ相）を用いることができる。また、可動部９ｂの移動範囲を定めるリミットセンサ９ｅ、９ｆ及び可動部９ｂの初期位置（原点）を定める原点センサ９ｇが、Ｙ方向に並ぶように設けられる。リミットセンサ９ｅ、９ｆ及び原点センサ９ｇは、例えば赤外線センサ等により可動部９ｂを認識するようになっている。多重ミラー９は回動可能に設けられる。

平凸レンズ１０、１１は、信号光Ｌ１及び参照光Ｌ２の焦点をホログラム記録媒体Ｍ上に合わせる。平凸レンズ１２は、再生光Ｌ４のビーム径をＣＣＤカメラ１３に対応するように拡大する。

ＣＣＤカメラ１３は、ホログラム記録媒体Ｍからの再生光Ｌ４を検出する。

ホログラム記録媒体Ｍは、光の干渉よる干渉縞を記録する記録媒体であり、例えばフォトポリマー等により形成される。ホログラム記録媒体Ｍは、図示しない支持部に支持される。また、ホログラム記録媒体Ｍの位置を調節するため、多重ミラー９に設けられたパルスモータ、可動部、センサ等と同様の機構が設けられている。

一方、制御系１ｂは、ＳＬＭコントローラ１４、ミラー位置決めコントローラ１５、メディア位置決めコントローラ１６、パルスカウンタ１７、パルス制御部１８、Ｄ／Ａコンバータ１９、ＡＯＭドライバ２０、モータコントローラ２１、フレームグラバ２２、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２３を有し、記録スケジュールに基づいた制御が行われる。記録スケジュールは、ホログラム記録媒体Ｍの種類・特性に応じて作成される。例えば、記録回数が多くなるにつれて照射レーザ光の強度を徐々に大きくしたり、小さくしたりするスケジュール等がある。以下、本実施形態では、記録回数が多くなるにつれて照射光の強度を徐々に大きくするスケジュールを例に挙げて説明する。この場合、レーザ光の強度を一定にして、照射時間を可変にするように照射する（記録スケジュール［１］）、レーザ光の強度を可変にして、照射時間を一定にするように照射する（記録スケジュール［２］）、レーザ光の強度を可変にして、照射時間を可変にするように照射する（記録スケジュール［３］）等の記録スケジュールが作成される。

ＳＬＭコントローラ１４は、ＳＬＭ７の動作を制御する。また、内部にＳＬＭ内部メモリを有している。ＳＬＭ内部メモリには、ＳＬＭ７の動作を制御するためのデータやホログラム記録媒体Ｍに記録する変調パターンのデータ等が記録される。

ミラー位置決めコントローラ１５は、多重ミラー９の位置及び角度を制御する。例えばリミットセンサ９ｅ、９ｆが可動部９ｂを認識したときにパルスモータ９ｄの回転を制御することで、可動部９ｂがリミットセンサ９ｅ、９ｆを越えて移動しないようになっている。また、原点センサ９ｇが可動部９ｂを認識したときに、パルスモータ９ｄの回転を停止させることで、可動部９ｂの位置を原点に合わせる（原点検出）ことができるようになっている。また、多重ミラー９の位置に合わせてθ方向の回動を制御するようになっている。

メディア位置決めコントローラ１６は、ホログラム記録媒体Ｍの位置を制御する。説明を省略するが、ミラー位置決めコントローラ１５と同様、リミットセンサ及び原点センサを用いてパルスモータを制御するようになっている。

パルスカウンタ１７は、パルスモータから出力されるエンコーダパルスを処理する。パルスカウンタ１７の概略的な構成を図７に示す。パルスカウンタ１７は、アップダウンカウンタ１７ａ、カウンタリードレジスタ１７ｂ、比較レジスタ１７ｃ、メモリ１７ｄ、制御レジスタ１７ｅを有する。アップダウンカウンタ１７ａは、出力されたエンコーダパルスをカウントする。カウンタリードレジスタ１７ｂは、エンコーダパルスのカウント値を保持する。比較レジスタ１７ｃには、エンコーダパルスのカウント値と比較するための比較値が格納される。ここで比較値とは、例えば各ホログラムが記録されるまでに必要となるパルス数である。比較値は、記録スケジュールに基づいて設定される。特に１番目の比較値は、記録に要するパルス数の他、パルスモータ９ｄが回転し始めてから一定の回転速度に達するまでに出力されるパルス数も考慮されるので、やや多めに設定される。メモリ１７ｄは、比較レジスタ１７ｃに格納するための数種類（例えばホログラム記録媒体Ｍに記録するホログラムの数と同数）の比較値を記憶する。制御レジスタ１７ｅは、カウント値と比較値とが一致した場合に、１ショットパルスのカウント一致信号を出力するよう制御する。また、パルスカウンタ１７は、例えば図示しない逓倍回路を有しており、この逓倍機能によりエンコーダパルス信号を自在にｎ倍し高精度にパルス数をカウントできるようになっている。

パルス制御部１８は、パルスカウンタ１７からの信号に応じて、パルス信号を出力する。また、パルス信号を出力するまでの時間を制御するための内部回路を有する。

Ｄ／Ａコンバータ１９は、ＡＯＭドライバ２０に向けられたデジタル信号をアナログ信号に変換し、ＤＣ電圧信号として出力する。この出力値は、記録スケジュールに基づいて、各ホログラムについて設定される。例えば、１番目の記録時の出力値（初期値）をもとに、２番目以降の出力値が徐々に増加するように一次式で近似して設定しても良い。

ＡＯＭドライバ２０は、Ｄ／Ａコンバータ１９からのＤＣ電圧信号の大きさに比例するようにＡＯＭ５の圧電素子５ｂの出力を調整し、結晶部材５ａの屈折率を制御する。

モータコントローラ２１は、ミラー位置決めコントローラ１５及びメディア位置決めコントローラ１６を制御する。

フレームグラバ２２は、ＣＣＤカメラ１３の動作を制御し、ＣＣＤカメラ１３で検出されたデータを受信する。

ＣＰＵ２３は、インターフェースＩ／Ｆを介して、ＳＬＭコントローラ１４、ミラー位置決めコントローラ１５、メディア位置決めコントローラ１６、パルスカウンタ１７、Ｄ／Ａコンバータ１９、モータコントローラ２１、フレームグラバ２２を総括的に制御する。必要に応じて、レーザ光源２、メカニカルシャッタ３等の光学系１ａの動作を制御できるようにしても構わない。また、ＣＰＵ２３は、ホログラム記録媒体Ｍの種類や特性に合わせた記録スケジュールを作成する。例えば、レーザ光の強度や多重回数、記録位置、記録速度等、記録時のパラメータをユーザに選択させ、このパラメータをもとに、ホログラム記録媒体Ｍの特性・種類に適合する最適条件を決定することで、スケジュール記録を作成するようにしてもよい。この場合、図示しないＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）やキーボード等によりユーザがパラメータを選択できるようにする。ホログラム記録媒体Ｍの特性・種類については、予め調査しておく。また、一度作成された記録スケジュールについて、ユーザが修正できるようにしても良いし、前回の記録データを用いて、同一条件で繰り返し記録できるようにしても良い。

ＣＰＵ２３は、記録スケジュールに基づいて、光学系１ａ及び制御系１ｂの動作に必要なパラメータを設定し、必要に応じてデータテーブルを作成する。ＣＰＵ２３には、ＣＰＵ内部メモリが設けられる。ＣＰＵ内部メモリには、ＣＰＵ２３が上記の制御・設定を行うためのデータやプログラム等が格納される。また、予め調査したホログラム記録媒体Ｍの特性・種類に関する情報やスケジュール記録を行うための情報が記録され、作成した記録スケジュールや設定したパラメータ、前回の記録時のパラメータ等も記録される。各ホログラムがホログラム記録媒体のどの部分に記録されたのかを再生時に把握するための位置情報として、各ホログラムについてカウントされたパルス数が記憶されるようにしてもよい。

次に、このように構成されたホログラム記録再生装置１により角度多重記録を行う際の動作について説明する。

図８は、ホログラム記録再生装置１の記録時の動作工程を示すフローチャートである。

記録時の動作工程は、ステップ８０１〜ステップ８０５の工程を有する。なお、記録の前には、ホログラム記録媒体Ｍにインコヒーレントな光を照射し、ホログラム記録媒体Ｍの光感度や回折効率を向上させておく（前露光）。

ステップ８０１は、ホログラム記録再生装置１を立ち上げる工程である。

ＣＰＵ２３は、レーザ光源２から出力されるレーザ光の出力パワーの設定をする。次に、モータコントローラ２１にアクセスしてホログラム記録媒体Ｍ及び多重ミラー９の原点検出を行わせる。次に、記録スケジュールを作成し、この記録スケジュールに基づいてホログラム記録媒体Ｍの記録位置・多重記録の回数等に関するパラメータの設定、Ｄ／Ａコンバータ１９からのＤＣ電圧の出力値の設定、比較レジスタ１７ｃの比較値の設定等を行う。設定したＤＣ電圧の各出力値のデータについては、データテーブルを作成する。次に、ＣＰＵ内部メモリの一部に、各ホログラムについてカウントされたパルス数を記憶するための領域を作成する。次に、ＳＬＭコントローラ１４にアクセスし、ＳＬＭ内部メモリに記録されたデータをＳＬＭ７に送信させる。この状態で、メカニカルシャッタ３を開放する。また、信号光シャッタ８を開放し、信号光Ｌ１が通過できるようにしておく。

ステップ８０２は、ホログラム記録媒体Ｍの位置を合わせる工程である。ＣＰＵ２３がモータコントローラ２１にアクセスすると、メディア位置決めコントローラ１６がパルスモータを回転させ、ホログラム記録媒体Ｍが目的とする記録位置に移動する。

ステップ８０３は、ホログラム記録媒体Ｍ上にホログラムを多重記録する工程である。図９に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。

ホログラム記録媒体Ｍの位置合わせが完了すると、ＣＰＵ２３は、再びモータコントローラ２１にアクセスする（ステップ８０３Ａ）。パルスモータ９ｄが回転し、多重ミラー９がＹ方向に移動する。パルスモータ９ｄからは、回転と同時に、エンコーダパルスが出力される。出力されたエンコーダパルスがパルスカウンタ１７に取り込まれ、そのパルス数がアップダウンカウンタ１７ａでカウントされる。制御レジスタ１７ｅは、このカウント数が比較値に達したか（カウント数が比較値と一致したか）どうかを判断し、一致した場合にはカウント一致信号を出力する。同時に、制御レジスタ１７ｅは、メモリ１７ｄにアクセスし、比較レジスタ１７ｃに格納される比較値を更新する。カウント一致信号は、インターフェースＩ／Ｆを介してＳＬＭコントローラ１４で検出される。ＳＬＭコントローラ１４はカウント一致信号を検出すると、ＳＬＭ内部メモリに記録されている変調データをＳＬＭ７に送信する。変調データを受信したＳＬＭ７では、その変調パターンに応じてリボン７ｃが対向電極７ｅの方に引き寄せられる。一方、カウント一致信号はパルス制御部１８でも検出される。パルス制御部１８は、カウント一致信号を検出してから任意の遅延時間が経過した後に、１ショットパルスの第１パルス信号を出力する。第１パルス信号は、Ｄ／Ａコンバータ１９にトリガ信号として入力される。

ＣＰＵ２３は、Ｄ／Ａコンバータ１９に第１パルス信号が入力されたかどうかを確認する（ステップ８０３Ｂ）。入力されたことを認識すると、ＡＯＭドライバ２０にアクセスする（ステップ８０３Ｃ）。アクセスを受けたＡＯＭドライバ２０は、記録スケジュールに基づきステップ８０１で作成したデータテーブルの中から出力データを選択し、選択した値で出力する（ステップ８０３Ｃ）。圧電素子５ｂが電気的に振動し、結晶部材５ａの屈折率が変化し、ＡＯＭ５が透光可能な状態（オンの状態）になる。

ＡＯＭ５がオンの状態になると、レーザ光は結晶部材５ａを透過し、ビームスプリッタ６で信号光Ｌ１と参照光Ｌ２とに分岐される。信号光Ｌ１は、ＳＬＭ７により変調され、開放されたメカニカルシャッタ３を通過してホログラム記録媒体Ｍ上の所定の位置にフォーカスされる。一方、参照光Ｌ２は、多重ミラー９により反射され、信号光Ｌ１と干渉するようにホログラム記録媒体Ｍ上の所定の位置にフォーカスされる。信号光Ｌ１と参照光Ｌ２とが干渉し、ホログラム記録媒体Ｍには干渉縞が記録される。

ＣＰＵ２３は、パルス制御部１８にアクセスする（ステップ８０３Ｄ）。アクセスを受けたパルス制御部１８は、記録スケジュールに基づいた所定の遅延時間が経過した後に、第２のパルス信号を出力する。第２パルス信号は、第１パルス信号と同様にＤ／Ａコンバータ１９にトリガ信号として入力される。

ＣＰＵ２３は、Ｄ／Ａコンバータ１９に第２パルス信号が入力されたかどうかを確認し（ステップ８０３Ｅ）、入力されたことを認識すると、ＡＯＭドライバ２０にアクセスして結晶部材５ａを遮光状態（オフの状態）にするよう命令する（ステップ８０３Ｆ）。ＡＯＭドライバ２０は、この命令により、圧電素子５ｂの振動を停止させ、ＡＯＭ５をオフの状態にする。こうして、ホログラム記録媒体Ｍには一つのホログラムが記録される。

一つのホログラムが記録されると、ＣＰＵ２３は、１箇所（１ページ）に多重記録されるホログラムが全て記録されたかどうかを判断する（ステップ８０３Ｇ）。１ページの多重記録が完了したとＣＰＵ２３が判断するまで、上記ステップ８０３Ａからステップ８０３Ｇの工程が繰り返し行われる。ステップ８０３Ａからステップ８０３Ｇまでは間欠的に行われるが、繰り返し工程が行われる際、ステップ８０３Ｇの工程の後に一旦多重ミラー９の動作を一旦停止させる。

ステップ８０４は、ホログラム記録媒体Ｍの全ページについてホログラムが記録されたかどうかを更に判断する工程である。全ページについて記録されていないと判断した場合には、上記ステップ８０２（位置合わせの工程）及びステップ８０３（多重記録の工程）が繰り返し行われる。

ステップ８０５は、ＣＰＵ２３がホログラム記録媒体Ｍの全ページについてホログラムが記録されたと判断した場合にメカニカルシャッタ３を閉じて記録を終了する工程である。

記録工程は以上である。

本記録工程で、例えば上記の記録スケジュール［１］、［２］及び［３］により記録を行った場合、信号のタイミング、強度はそれぞれ図１０、図１１及び図１２のようになる。各図、横軸は時間の経過を、縦軸は強度を示し、上から、（ａ）ミラー位置決めコントローラ１５からのエンコーダパルスの出力、（ｂ）パルスカウンタ１７からのカウント一致信号の出力、（ｃ）パルス制御部１８からの第１パルス信号の出力、（ｄ）第２パルス信号の出力、（ｅ）Ｄ／Ａコンバータ１９からのＤＣ電圧の出力、（ｆ）ＡＯＭにより変調されたレーザ光の出力を示す。また、（ｇ）ＳＬＭ７による信号光の制御のタイミングについて併せて示す。

各図を比較すると、（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の出力のタイミングについては差はない。（ｄ）の出力については、記録スケジュール［１］では各記録について等しいタイミング（Ｔ_ＥＸ）で出力され、記録スケジュール［２］及び［３］では時間的に後の記録ほど出力までのタイミングが長くなっている（Ｔ_１、Ｔ_２、Ｔ_３）。これは、記録スケジュール中のレーザ光の照射時間が反映されたものである。また、（ｅ）の出力については、記録スケジュール［２］では各記録について等しい出力電圧（Ｖ_ＥＸ）で出力され、記録スケジュール［１］及び［３］では時間的に後の記録ほど出力電圧が大きくなっている（Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３）。これは、記録スケジュール中のレーザ光の強度が反映されたものである。上記の場合には、記録スケジュール［１］、［２］及び［３］のいずれも、ＡＯＭ５を透過したレーザ光の出力は、後の記録ほど大きくなっている（Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３）。このことから、後の記録ほど照射光の強度を大きくしたい場合、レーザ光の強度を変化させて記録スケジュールを作成することも可能であり、照射時間を変化させて記録スケジュールを作成することも可能であることが分かる。従って、ホログラム記録媒体Ｍの種類、性質等に応じて柔軟に記録スケジュールを作成できることが分かる。

次に、ホログラム記録再生装置１によりホログラム記録媒体Ｍに記録されたデータの再生を行う際の動作について説明する。

図１３は、ホログラム記録再生装置１の再生時の動作工程を示すフローチャートである。

再生時の動作工程は、ステップ１３０１〜ステップ１３０６の工程を有する。なお、再生の前には、ホログラム記録媒体Ｍにインコヒーレントな光を照射し、記録不足の未反応モノマーをポリマーに変化させておく（後露光）。

ステップ１３０１はホログラム記録再生装置１を立ち上げる工程であり、ステップ１３０２はホログラム記録媒体Ｍの位置を合わせる工程である。ステップ１３０１及びステップ１３０２は記録工程のステップ８０１及びステップ８０２とほぼ同様であるため、説明を省略する。なお、先の記録工程でホログラム記録媒体Ｍに記録されたホログラムの位置情報がＣＰＵ内部メモリに記憶されている。これをもとにして、ホログラム記録媒体Ｍの位置決めをする際の位置を検出しても良い。ホログラム記録媒体Ｍが収縮している場合には、ＣＰＵ内部メモリに記録された位置情報をもとに、検出位置を補正してもよい。また、信号光Ｌ１がホログラム記録媒体Ｍに照射されないように、信号光シャッタ８は閉じておく。

ステップ１３０３は、ホログラム記録媒体Ｍ上に記録されたデータを読み出す工程である。図１４に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。

ホログラム記録媒体Ｍの位置合わせが完了すると、ＣＰＵ２３は、モータコントローラ２１にアクセスし（ステップ１３０３Ａ）、パルスモータ９ｄを回転させる。その後、記録工程の場合と同様に、エンコーダパルスが出力され、エンコーダパルスのパルス数がカウントされ、カウント数が比較値と一致したかどうかを判断され、一致したと判断した場合にカウント一致信号が出力される。また、比較レジスタ１７ｃに格納される比較値が更新される。カウント一致信号は、インターフェースＩ／Ｆを介してフレームグラバ２２で検出される。フレームグラバ２２はカウント一致信号を検出すると、ＣＣＤカメラ１３を起動するよう制御する。一方、記録工程の場合と同様に、カウント一致信号はパルス制御部１８でも検出され、パルス制御部１８からＤ／Ａコンバータ１９に第１パルス信号が出力される。

ＣＰＵ２３は、Ｄ／Ａコンバータ１９に第１パルス信号が入力されたかどうかを確認し（ステップ１３０３Ｂ）、入力されたことを認識すると、ＡＯＭドライバ２０にアクセスする（ステップ１３０３Ｃ）。圧電素子５ｂが振動し、ＡＯＭ５がオンの状態になる。

ＡＯＭ５がオンの状態になると、レーザ光は結晶部材５ａを透過し、ビームスプリッタ６で信号光Ｌ１と再生照明光Ｌ３とに分岐される。信号光Ｌ１は、信号光シャッタ８により遮光される。一方、再生照明光Ｌ３は、多重ミラー９により反射され、ホログラム記録媒体Ｍ上に照射される。再生照明光Ｌ３はホログラム記録媒体Ｍに照射されて回折し、再生光Ｌ４としてレンズ１１を介してＣＣＤカメラ１３に達し、ＣＣＤカメラ１３により再生データとして検出される。検出された再生データは、ＣＰＵ内部メモリに転送されて記録される。

ＣＰＵ２３は、ＣＣＤカメラ１３により再生データの取り込みの完了したかどうかを確認する（ステップ１３０３Ｄ）。データ取り込みが完了したら、パルス制御部１８にアクセスし（ステップ１３０３Ｅ）、記録工程の場合と同様に第２パルス信号が出力される。

ＣＰＵ２３は、Ｄ／Ａコンバータ１９に第２パルス信号が入力されたかどうかを確認し（ステップ１３０３Ｆ）、入力されたことを認識すると、ＡＯＭドライバ２０にアクセスし（ステップ１３０３Ｇ）、振動を停止させてＡＯＭ５をオフの状態にする。こうして、ホログラム記録媒体Ｍに記録された一つのホログラムについてのデータ再生が行われる。

ＣＰＵ２３は、ＣＰＵ内部メモリから次のホログラムの記録位置のデータを読み出し、パルスカウンタの比較レジスタに当該データを格納する（ステップ１３０３Ｈ）。

ＣＰＵ２３は、１ページに多重記録されたホログラムが全て再生されたかどうかを判断する（ステップ１３０３Ｉ）。全て再生されたとＣＰＵ２３が判断するまで、上記ステップ１３０３Ａからステップ１３０３Ｉの工程が繰り返し行われる。ステップ１３０３Ａからステップ１３０３Ｉまでは間欠的に行われるが、繰り返し工程が行われる際、ステップ１３０３Ｉの工程の後に一旦多重ミラー９の動作を一旦停止させる。

ステップ１３０４は、ホログラム記録媒体Ｍに記録された全ホログラムについて再生されたかどうかを判断する工程である。まだ記録されていないと判断した場合には、上記ステップ１３０２（位置合わせの工程）及びステップ１３０３（多重記録の工程）が繰り返し行われる。

ステップ１３０５は、ＣＰＵ２３がホログラム記録媒体Ｍの全ページについてホログラムが記録されたと判断した場合に、メカニカルシャッタ３を閉じて、メモリに格納した再生データの信号を処理する工程である。

ステップ１３０６は、ステップ１３０５の信号処理の結果を用いて、もとのデータに復元し、エラーレートの算出、復元したデータの表示等を行う工程である。
再生工程は以上である。

本再生工程では、図１５に示すような再生スケジュールで再生を行った。横軸は再生時間、縦軸は信号の強度を示す。図１５の（ａ）〜（ｆ）の欄は図１０乃至図１２と同様である。また、最下欄には（ｇ）ＣＣＤカメラ１３の取り込み（スキャン）及びデータの転送（パス転送）が示されている。各ホログラムの再生のインターバルを一定にして行うことが可能であることが分かる。

このように、本実施形態によれば、ホログラム記録媒体Ｍに照射されるレーザ光の入射角と透光・遮光とを同期して制御することにより、ホログラム記録媒体Ｍにデータが記録されるタイミングを調節することができる。これにより、レーザ光源２から出射されるレーザ光の強度が一定のままでもスケジュール記録を行うことができる。加えて、このように記録されたデータを再生する際にも、安定した信号を得ることができる。

本発明は、以上説明した実施形態には限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

例えば、本実施形態では、ＳＬＭ７としてＧＬＶを例にあげて説明したが、データが２次元に配列されるように変調する例えば液晶空間変調器等を用いても構わない。また、ＧＬＶのうち反射型のものを例にあげて説明したが、透過型のものを用いても良い。

また、本実施形態では、記録・再生の動作工程において角度多重による場合の説明を中心にしてきたが、ホログラム記録媒体Ｍ自体をシフトさせるシフト多重による場合であっても同様の工程で行うことができる。

また、本実施形態では、記録回数が多くなるほどレーザ光の出力を大きくするという記録スケジュールを例に挙げて説明したが、ホログラム記録媒体Ｍの種類によっては、逆に、記録回数の増加に伴いレーザ光の出力を小さくするような記録スケジュールで記録を行った方が良い場合もある。本発明は、どのようなスケジュール記録を行う場合であっても勿論適用することができる。

本発明の一実施形態に係るホログラム記録再生装置の全体構成を示す図である。 本実施形態に係る音響光学装置（ＡＯＭ）の外観を模式的に示す図である。 本実施形態に係る空間変調器（ＳＬＭ）の表面を模式的に示す図である。 本実施形態に係る空間変調器の一部を模式的に示す図である。 本実施形態に係る空間変調器の一部を模式的に示す図である。 本実施形態に係る多重ミラーの構成を模式的に示す平面図である。 本実施形態に係るパルスカウンタの構成を示す図である。 本実施形態に係るホログラム記録再生装置の記録工程を示すフローチャートである。 本実施形態に係るホログラム記録再生装置の記録工程を示すフローチャートである。 本実施形態に係るホログラム記録再生装置の記録スケジュールについて示す図である。 本実施形態に係るホログラム記録再生装置の記録スケジュールについて示す図である。 本実施形態に係るホログラム記録再生装置の記録スケジュールについて示す図である。 本実施形態に係るホログラム記録再生装置の再生工程を示すフローチャートである。 本実施形態に係るホログラム記録再生装置の再生工程を示すフローチャートである。 本実施形態に係るホログラム記録再生装置の再生スケジュールについて示す図である。

符号の説明

Ｍ…ホログラム記録媒体
１…ホログラム記録再生装置
２…レーザ光源
５…音響光学素子（ＡＯＭ）
６…ビームスプリッタ
７…空間変調器（ＳＬＭ）
９…多重ミラー
９ｂ…可動部
９ｄ…パルスモータ
９ｅ．９ｆ…リミットセンサ
９ｇ…原点センサ
１３…ＣＣＤカメラ
１４…ＳＬＭコントローラ
１５…ミラー位置決めコントローラ
１６…メディア位置決めコントローラ
１７…パルスカウンタ
１７ａ…アップダウンカウンタ
１７ｂ…カウンタリードレジスタ
１７ｃ…比較レジスタ
１７ｄ…メモリ
１７ｅ…制御レジスタ
１８…パルス制御部
２０…ＡＯＭドライバ
２１…モータコントローラ
２２…フレームグラバ
２３…ＣＰＵ

Claims (13)

1. ホログラム記録媒体にレーザ光を照射してデータの記録又は再生を行うホログラム記録再生装置であって、
   前記レーザ光の光路上に設けられ、前記ホログラム記録媒体に対して前記レーザ光を透光又は遮光することが可能な光学素子と、
   前記ホログラム記録媒体に参照光又は再生照明光として照射する前記レーザ光の入射角が可変であり、当該入射角に応じて信号を出力するように制御する第１の制御手段と、
   前記出力された信号に基づいて前記光学素子の透光及び遮光のタイミングを制御する第２の制御手段と
   を具備することを特徴とするホログラム記録再生装置。
2. 請求項１に記載のホログラム記録再生装置であって、
   前記光学素子は、音響光学素子であることを特徴とするホログラム記録再生装置。
3. 請求項１に記載のホログラム記録再生装置であって、
   前記第１の制御手段は、予め前記参照レーザ光の入射角を所定の値に調節する手段を有することを特徴とするホログラム記録再生装置。
4. 請求項１に記載のホログラム記録再生装置であって、
   前記第１の制御手段は、前記信号として、エンコーダパルス信号を出力することを特徴とするホログラム記録再生装置。
5. 請求項４に記載のホログラム記録再生装置であって、
   前記第２の制御手段は、
   前記エンコーダパルス信号を受信する手段と、
   前記受信したエンコーダパルス信号のパルス数をカウントする手段と、
   前記パルス数が所定の値に達したときに、前記レーザ光を透光させるように前記光学素子を制御する手段と
   を有することを特徴とするホログラム記録再生装置。
6. 請求項５に記載のホログラム記録再生装置であって、
   前記第２の制御手段は、
   前記光学素子が前記レーザ光を透光させる状態になっている時間を測定する手段と、
   前記時間が所定の値に達したときに、前記レーザ光を遮光させるように前記光学素子を制御する手段と
   を有することを特徴とするホログラム記録再生装置。
7. 請求項５に記載のホログラム記録再生装置であって、
   前記第２の制御手段は、
   前記エンコーダパルス信号を逓倍する手段を有することを特徴とするホログラム記録再生装置。
8. 請求項１に記載のホログラム記録再生装置であって、
   前記第２の制御手段は、前記光学素子を透光するレーザ光の強度を調節することが可能であることを特徴とするホログラム記録再生装置。
9. 請求項１に記載のホログラム記録再生装置であって、
   前記ホログラム記録媒体に記録されるデータの記録位置を記憶する記憶部を更に具備することを特徴とするホログラム記録再生装置。
10. 請求項１に記載のホログラム記録再生装置であって、
    前記ホログラム記録媒体を移動させ、前記レーザ光の照射位置を調節する手段を更に具備することを特徴とするホログラム記録再生装置。
11. ホログラム記録媒体にレーザ光を照射してデータの記録又は再生を行うホログラム記録再生装置であって、
    前記データの記録又は再生を行うためのスケジュールを作成する作成手段と、
    前記ホログラム記録媒体に照射されるレーザ光の光路上に設けられ、前記レーザ光を透光又は遮光することが可能な音響光学素子と、
    前記作成手段により作成されたスケジュールに基づき、前記音響光学素子の透光及び遮光のタイミングを制御する制御手段と
    を具備することを特徴とするホログラム記録再生装置。
12. ホログラム記録媒体にレーザ光を照射してデータの記録又は再生を行うホログラム記録再生方法であって、
    （ａ）前記ホログラム記録媒体に参照光又は再生照明光として照射する前記レーザ光の入射角が可変であり、当該入射角に応じて信号を出力する工程と、
    （ｂ）前記出力された信号に基づき、タイミングを制御しながら前記レーザ光を前記ホログラム記録媒体に照射する工程と
    を具備することを特徴とするホログラム記録再生方法。
13. 請求項１２に記載のホログラム記録再生方法出って、
    前記工程（ａ）及び前記工程（ｂ）は間欠的に行われることを特徴とするホログラム記録再生方法。

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