JP2005302189A - ホログラムメモリ媒体の情報記録方法およびホログラムメモリ媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 記録容量を高めつつ、簡易に、記録あるいは再生光学系の制御が可能なホログラムメモリ媒体の情報記録方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 複数のゾーンに分割された情報記録エリアを有するカード状のホログラムメモリ媒体に一定のルートに従って、各情報を所定の間隔を保ちつつ順次記録する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、情報を物体光と参照光とによる干渉縞としてホログラムメモリ媒体に記録するホログラムメモリ媒体の情報記録方法およびホログラムメモリ媒体に関する。

近年、情報の記録媒体として相変化型や光磁気型などの書き換え可能な光ディスクが、広く普及している。これらの光ディスクは、さらに記録密度を高めるためには、ビームスポット径を小さくして、隣接トラックまたは隣接ビットとの距離を短くするなどの技術が必要である。

このように、光ディスクの高密度化は年々進んでいるが、一方で、上記の光ディスクは面内にデータを記録するため、その記録密度は光の回折限界に制限され、高密度記録の物理的限界に近づいている。したがって、更なる大容量化のためには、奥行き方向を含めた３次元（体積型）の多重記録が必要となる。

そこで、次世代のコンピュータファイルメモリとして、３次元的多重記録領域に由来する大容量性と２次元一括記録再生方式に由来する高速性とを兼ね備えたホログラムメモリが注目されている。ホログラムメモリは、例えば、フォトポリマーなどを記録材料とする記録層を２枚のガラス板に挟み込んで形成した記録媒体に記録情報に対応する物体光と参照光とを照射し、双方の光により生成される干渉縞を記録材料の屈折率の変化として記録するものであり、情報の再生時には、記録された干渉縞に対し参照光のみを照射し、記録情報に対応する光学情報を抽出するものである。

また、ホログラムメモリには、キューブ型やカード型等様々な形態のものが提案されているが、例えば、カード型に関するものとしては、導波路を形成した記録層を多層化して、記録容量の増大を図ったホログラムメモリが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−６７２０４号公報

しかし、一般に、ホログラムメモリに情報の記録や再生を行う場合には、例えば、図１１に示すように、基準線に沿って横方向に情報を記録あるいは再生し、基準線の終端に達すると、一旦、記録あるいは再生動作を停止して、隣り合う次の基準線に移動し、先程と同様に、基準線に沿って横方向に情報の記録あるいは再生を実行する動作を繰り返し行うことになる。しかし、上記の記録、再生方法では、各基準線の終端に至るたびに、記録あるいは再生動作が一旦停止するために、記録あるいは再生動作の連続性が失われるとともに、記録あるいは再生光学系の制御が複雑になるといった問題があった。

そこで、本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、記録容量を高めつつ、簡易に、記録あるいは再生光学系の制御が可能なホログラムメモリ媒体の情報記録方法およびホログラムメモリ媒体を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、カード状のホログラムメモリ媒体の情報記録エリアを複数のゾーンに分割して、情報を記録することを特徴とするホログラムメモリ媒体の情報記録方法を提案している。
また、請求項１１に係る発明は、カード形状をなし、情報記録エリアが複数のゾーンに分割されていることを特徴とするホログラムメモリ媒体を提案している。

これらの発明によれば、ホログラムメモリ媒体の情報記録エリアが複数のゾーンに分割され、各ゾーンごとに情報の記録が行われるため、関連する情報ごとにゾーンを区別することにより、ファイル管理が容易となり必要な情報に簡単にアクセスすることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載されたホログラムメモリ媒体の情報記録方法について、前記各ゾーンにおいて、一定のルートに従って、前記情報を所定の間隔を保ちつつ順次記録することを特徴とするホログラムメモリ媒体の情報記録方法を提案している。

この発明によれば、複数のゾーンに一連の情報を途切れることなく、順次記録することができる。また、情報の再生においても、複数のゾーンから情報を読み取る光ピックアップ等の光学系に、無駄な動作をさせることなく、連続的に情報の再生を行うことができる。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載されたホログラムメモリ媒体の情報記録方法について、前記一定のルートがスパイラル状であることを特徴とするホログラムメモリ媒体の情報記録方法を提案している。

この発明によれば、記録ルートがスパイラル状であるため、カード状のホログラムメモリ媒体の情報記録エリアを可能な限り有効に利用できるとともに、一連の情報を途切れることなく、順次記録することができる。

請求項４に記載された発明は、請求項３に記載されたホログラムメモリ媒体の情報記録方法について、各ゾーンに記録される情報を、該ゾーンの中心部から外縁部に、あるいは外縁部から中心部に順次記録することを特徴とするホログラムメモリ媒体の情報記録方法を提案している。

この発明によれば、情報がゾーンの中心部から外縁部に、あるいは外縁部から中心部に記録される形態であるため、情報記録エリアを構成する各ゾーンを可能な限り有効に利用できるとともに、記録光学系に無駄な動作をさせることなく、連続的に情報を記録することができる。

請求項５に係る発明は、請求項２に記載されたホログラムメモリ媒体の情報記録方法について、前記一定のルートが互いに平行な複数の基準線を有し、１の基準線の終端と後続の基準線の始端とを互いに接続した形状であることを特徴とするホログラムメモリ媒体の情報記録方法を提案している。

この発明によれば、記録ルートが互いに平行な複数の基準線を有し、１の基準線の終端と後続の基準線の始端とを互いに接続した形状あるため、情報記録エリアを構成する各ゾーンを可能な限り有効に利用できるとともに、一連の情報を途切れることなく、順次記録することができる。

請求項６に係る発明は、請求項５に記載されたホログラムメモリ媒体の情報記録方法について、各ゾーンに記録される情報を、前記基準線のうち開放された端部を有する一方の基準線の該端部から、開放された端部を有する他方の基準線の該端部に順次記録することを特徴とするホログラムメモリ媒体の情報記録方法を提案している。

この発明によれば、記録ルートが基準線のうち開放された端部を有する一方の基準線の端部から、開放された端部を有する他方の基準線の端部に記録される形態であるため、情報記録エリアを構成する各ゾーンを可能な限り有効に利用できるとともに、記録光学系に無駄な動作をさせることなく、連続的に情報の記録を行うことができる。

請求項７に係る発明は、請求項２から請求項６のいずれかに記載されたホログラムメモリ媒体の情報記録方法について、前記情報の記録方向が変化する近傍間の記録形状が曲線形状であることを特徴とするホログラムメモリ媒体の情報記録方法を提案している。

この発明によれば、情報の記録方向が変化する近傍間の記録形状が曲線形状であることから、情報の記録方向が変化する部分に関しても、光ピックアップ等の光学系のサーボ追従性を十分に確保することができる。

請求項８に係る発明は、請求項２から請求項７のいずれかに記載されたホログラムメモリ媒体の情報記録方法について、前記情報が２次元シフト多重方式により記録されることを特徴とするホログラムメモリ媒体の情報記録方法を提案している。
この発明によれば、情報の記録方式として２次元シフト多重方式を用いることから、記録情報の大容量化を実現することができる。

請求項９に係る発明は、請求項８に記載されたホログラムメモリ媒体の情報記録方法について、前記スパイラル状を形成する互いに平行な複数の基準線の隣り合う間隔が、２次元シフト多重記録におけるシフト量に略等しいことを特徴とするホログラムメモリ媒体の情報記録方法を提案している。

この発明によれば、スパイラル状を形成する互いに平行な複数の基準線の隣り合う間隔が、２次元シフト多重記録方式におけるシフト量に略等しいことから、記録容量を高めつつ、記録光学系に無駄な動作をさせることなく、連続的に情報を記録することができる。

請求項１０に係る発明は、請求項８に記載されたホログラムメモリ媒体の情報記録方法について、前記互いに平行な複数の基準線の隣り合う間隔が、２次元シフト多重記録におけるシフト量に略等しいことを特徴とするホログラムメモリ媒体の情報記録方法を提案している。

この発明によれば、互いに平行な複数の基準線の隣り合う間隔が、２次元シフト多重記録方式におけるシフト量に略等しいことすることから、記録容量を高めつつ、記録光学系に無駄な動作をさせることなく、連続的に情報を記録することができる。

本発明によれば、記録容量を高めつつ、簡易に、記録あるいは再生光学系の制御ができるため、効率のよい情報の記録再生動作を実現できるという効果がある。また、関連する情報をゾーンごとに分けて記録することにより、ファイル管理が容易となり必要な情報に簡単にアクセスすることができるという効果がある。

以下、本発明の実施形態に係るホログラムメモリ媒体の情報記録方法について図１から図１１を参照して詳細に説明する。

図１から図６は本発明に係るホログラムメモリ媒体の情報記録方法により情報が記録されたホログラムメモリ媒体を示す図であり、図７は、一例として、ホログラムメモリ媒体の断面図および情報記録エリアを有する面と対向する面に設けられたサーボ情報（位置決め情報）を示している。

ここで、図１から図３には、ホログラムメモリ媒体の各ゾーンに記録される干渉縞がスパイラル状に形成されており、図４から図６には、ホログラムメモリ媒体の各ゾーンに記録される干渉縞が互いに平行な設けられた複数の基準線に対し、１の基準線の終端と後続の基準線の始端とが互いに接続した形状で形成されている。

図７に示すように、ホログラムメモリ媒体１は、基板２と、ホログラム記録層３と、全反射層４と、保護層５と、図示しないコート層、接着層と、ピットが形成された基板６と、ピット７とから構成されている。また、ホログラムメモリ媒体の情報記録エリアは、図１および図４に示すように、複数のゾーンに分割されている。ここで、基板２、６は、ホログラムメモリ媒体１のベースをなす部材である。ホログラム記録層３は、例えば、フォトポリマー等の感光材料により構成され、物体光と参照光とを同一箇所に照射することにより、物体光の情報を干渉縞として記録する。

全反射層４は、ホログラム記録層３に入射する物体光、参照光を反射する層であり、物体光、参照光が情報記録エリアを有する面と対向する面に透過するのを防止している。保護層５は、基板６に形成された、例えば、凹部状または凸部状のサーボ情報（ピット７）を外部から物理的に保護するものである。

ピット７は、情報の記録あるいは再生を行う光ピックアップ等の光学系のサーボ情報とを有している。したがって、基板６側からそのサーボ情報を光学的に読み込むことにより、記録再生光学系の位置を最適に制御することができる。

なお、ピット列の形態は、ホログラムメモリ媒体上、ゾーンに分割された情報記録エリアに記録される干渉縞の記録形態と対称の形態となっており、例えば、干渉縞の記録形態がスパイラル状に形成される場合には、これと対称のスパイラル状になっている。

また、図２および図５に示すように、互いに平行な複数の基準線の隣り合う間隔Ｗ_Ｓは、２次元シフト多重記録方式に適応させるため、２次元シフト多重記録方式におけるシフト量と略同一に設定されている。したがって、ピット列の上記間隔も同様に、Ｗ_Ｓとなるように構成されている。以上、説明した記録形態で、実際に干渉縞を２次元シフト多重方式により記録した場合の概念図を図３および図６に示す。

また、情報記録エリアの所定位置には、ＣＤにおけるＴＯＣ情報に相当する記録情報が記録されており、各ゾーンの所定位置にも各ゾーンにおけるＴＯＣ情報に相当する記録情報が記録されている。また、情報記録エリアに記録される情報には、実際の記録情報とともに、所定のデータ列ごとに記録される位置情報（アドレス情報）が含まれる。したがって、ＴＯＣ情報に相当する情報と、各データ列のアドレス情報とを用いることにより、所望のデータ列にアクセスを行うことができる。

次に、本発明に係るホログラムメモリ媒体の情報記録方法を実行するための情報記録装置は、図８に示すように、ホログラムメモリ媒体移動用モータ１０と、光ピックアップ１１と、フィードモータ１２と、信号処理ＩＣ１３と、ＣＰＵ（ＣＰＵ：Central Processing Unit）１４と、ドライバーＩＣ１５とから構成されている。

ホログラムメモリ媒体移動用モータ１０は、ホログラムメモリ媒体１内の基準線の終端において、この基準線と異なる方向にホログラムメモリ媒体１をシフト多重におけるシフト量に略等しい距離だけ移動させる。なお、ホログラムメモリ媒体移動用モータ１０の移動は、後述するドライバーＩＣ１５の出力によりコントロールされる。

光ピックアップ１１は、半導体レーザーによるレーザー光源や、コリメータレンズ、フォーカスアクチュエータあるいはトラッキングアクチュエータとによって駆動される対物レンズ、偏光ビームスプリッター等の光学部品、及び、受光素子等を備えている。

フィードモータ１２は、光ピックアップ１１をホログラムメモリ媒体１内の所望の位置に移動させるものであり、特に、サーチ動作においては、ドライバーＩＣ１５から供給される、例えば、ホログラムメモリ媒体１に記録されたアドレス情報等に基づいて得られた適切な駆動電圧により、光ピックアップ１１の位置を制御する。

信号処理ＩＣ１３は、受光素子に入射したホログラムメモリ媒体１からの戻り光量に基づいて、再生信号を生成するとともに、光ピックアップ１１における照射レーザーの焦点ずれを検出するフォーカスエラー信号（ＦＥ）を例えば、光ピックアップ１１内の受光素子により得られる戻り光量に基づいて非点収差法等によって生成し、さらに光ピックアップ１１における照射レーザーの基準線方向のずれを検出するトラックエラー信号（ＴＥ）を例えば、プッシュプル法等によって生成する。また、生成されたＦＥおよびＴＥに基づいて、フォーカス駆動信号（ＦＯＤＲＶ）、トラッキング駆動信号（ＴＲＤＲＶ）を生成する。

ＣＰＵ１４は、ＲＯＭ（ＲＯＭ：Read Only Memory）等に格納された制御プログラムに基づいて、装置全体の制御を行う。本発明においては、ホログラムメモリ媒体への情報の記録動作において、各種のサーボ動作を制御する。特に、サーチ動作においては、現在のアドレス情報と目標位置のアドレス情報から、光ピックアップ１１の移動するために必要なフィードモータ１２に対する駆動電圧を算出し、これを信号処理ＩＣ１３を介して、ドライバーＩＣ１５に供給する。

ドライバーＩＣ１５は、信号処理ＩＣ１３において生成されたフォーカス駆動信号（ＦＯＤＲＶ）あるいはトラッキング駆動信号（ＴＲＤＲＶ）を入力し、これを所望の大きさに増幅した後、フォーカスアクチュエータあるいはトラッキングアクチュエータ等に供給する。

なお、情報記録装置の光学系は、図９に示すように、ホログラムメモリ媒体１の情報記録エリアに情報を記録し、また、記録された情報を再生するデータ記録再生用光学系２０と、ホログラムメモリ媒体１への情報の記録、再生を行う際に、光ピックアップ１１の位置決め制御を行うための位置決め制御用光学系３０とにより構成されている。また、データ記録再生用光学系２０と位置決め制御用光学系３０とは、機構的に一体に構成されており、データ記録再生用光学系２０の移動に連動して、位置決め制御用光学系３０も移動する。

次に、図１０を用いて、本発明に係るホログラムメモリ媒体の情報記録方法について説明する。
まず、情報記録装置にホログラム記録媒体１が装着されると（ステップ１０１）、ＣＰＵ１４は、位置決め制御用光学系３０から得られるアドレス情報に基づいて、光ピックアップ１１の移動するために必要なフィードモータ１２に対する駆動電圧を算出し、これを信号処理ＩＣ１３を介して、ドライバーＩＣ１５に供給して、ホログラム記録媒体１内の記録情報が記録されているホームポジションに光ピックアップ１１を移動させる（ステップ１０２）。

次に、ＣＰＵ１４は、ホームポジション近傍に記録されているＴＯＣ情報に相当する情報を位置決め制御用光学系３０からの再生信号から読み出して、ホログラム記録媒体１にすでに情報が記録されているか否かを判断する（ステップ１０３）。判断の結果、ホログラム記録媒体１に何も記録されていない場合には、予め定められたゾーンの記録開始位置にデータ記録再生用光学系２０を移動させる（ステップ１０４）。

一方で、ホログラム記録媒体１に、すでに、情報が記録されている場合には、最後に記録されたゾーン内の記録情報アドレスに対して、シフト多重のシフト量に相当する量だけシフトしたアドレスに、データ記録再生用光学系２０を移動させる（ステップ１０５）。所定の位置にデータ記録再生用光学系２０が移動すると、データ記録再生用光学系２０から、ホログラム記録媒体１の情報記録エリアに物体光と参照光とが照射され、所望の情報が干渉縞として記録される（ステップ１０６）。以降、データ記録再生用光学系２０は、位置決め制御用光学系３０から得られる位置決め情報に基づいて、所定量づつシフトしながら記録動作を実行する。

したがって、本実施例に係るホログラムメモリ媒体の情報記録方法によれば、カード型ホログラムメモリ媒体の情報記録エリアを有効に利用できるとともに、一連の情報を連続的に記録し、再生することができる。また、２次元シフト多重記録方式にも極めて容易に対応することができる。さらに、関連する情報をゾーンごとに分けて記録することにより、ファイル管理が容易となり必要な情報に簡単にアクセスすることができる。

以上、図面を参照して本発明の実施例について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、本実施例においては、カード型ホログラムメモリ媒体について特に、明示しなかったが、本発明に係るホログラムメモリ媒体の情報記録方法をフォトポリマーによる追記型媒体、ＬｉＮｂ０３などによる書き換え型媒体、あるいは多層導波路型媒体等に幅広く適用することができる。

各ゾーンに情報をスパイラル状に記録した場合の概念図である。 隣接間隔を説明する図である。 スパイラル状に干渉縞の記録を行った場合の概念図である。 各ゾーンに情報を他の記録形態により記録した場合の概念図である。 隣接間隔を説明する図である。 他の記録形態により干渉縞の記録を行った場合の概念図である。 ホログラムメモリ媒体の構成を例示する図である。 情報記録装置の構成を例示する図である。 光学系の構成を示した図である。 本実施例における情報記録の処理フローである。 従来の記録方式を示した概念図である。

符号の説明

１・・・ホログラムメモリ媒体、２、６・・・基板、３・・・ホログラム記録層、４・・・全反射層、５・・・保護層、７・・・ピット、１０・・・ホログラムメモリ媒体移動用モータ、１１・・・光ピックアップ、１２・・・フィードモータ、１３・・・信号処理ＩＣ、１４・・・ＣＰＵ、１５・・・ドライバーＩＣ、２０・・・データ記録再生用光学系、３０・・・位置決め制御用光学系

Claims (11)

1. カード状のホログラムメモリ媒体の情報記録エリアを複数のゾーンに分割して、情報を記録することを特徴とするホログラムメモリ媒体の情報記録方法。
2. 前記各ゾーンにおいて、一定のルートに従って、前記情報を所定の間隔を保ちつつ順次記録することを特徴とする請求項１に記載されたホログラムメモリ媒体の情報記録方法。
3. 前記一定のルートがスパイラル状であることを特徴とする請求項２に記載されたホログラムメモリ媒体の情報記録方法。
4. 各ゾーンに記録される情報を、該ゾーンの中心部から外縁部に、あるいは外縁部から中心部に順次記録することを特徴とする請求項３に記載されたホログラムメモリ媒体の情報記録方法。
5. 前記一定のルートが互いに平行な複数の基準線を有し、１の基準線の終端と後続の基準線の始端とを互いに接続した形状であることを特徴とする請求項２に記載されたホログラムメモリ媒体の情報記録方法。
6. 各ゾーンに記録される情報を、前記基準線のうち開放された端部を有する一方の基準線の該端部から、開放された端部を有する他方の基準線の該端部に順次記録することを特徴とする請求項５に記載されたホログラムメモリ媒体の情報記録方法。
7. 前記情報の記録方向が変化する近傍間の記録形状が曲線形状であることを特徴とする請求項２から請求項６のいずれかに記載されたホログラムメモリ媒体の情報記録方法。
8. 前記情報が２次元シフト多重方式により記録されることを特徴とする請求項２から請求項７のいずれかに記載されたホログラムメモリ媒体の情報記録方法。
9. 前記スパイラル状を形成する互いに平行な複数の基準線の隣り合う間隔が、２次元シフト多重記録におけるシフト量に略等しいことを特徴とする請求項８に記載されたホログラムメモリ媒体の情報記録方法。
10. 前記互いに平行な複数の基準線の隣り合う間隔が、２次元シフト多重記録におけるシフト量に略等しいことを特徴とする請求項８に記載されたホログラムメモリ媒体の情報記録方法。
11. カード形状をなし、情報記録エリアが複数のゾーンに分割されていることを特徴とするホログラムメモリ媒体。
    
    
    

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