JP2006189720A

JP2006189720A - ホログラム記録再生装置

Info

Publication number: JP2006189720A
Application number: JP2005002842A
Authority: JP
Inventors: Toshitomo Kaneoka; 利知金岡
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2005-01-07
Filing date: 2005-01-07
Publication date: 2006-07-20

Abstract

【課題】この発明は、ホログラム記録再生装置に関し、ページデータの書き換え時における一時記憶用メモリの容量の削減とコストダウンを図ることを課題とする。
【解決手段】ホログラム記録媒体の記録領域に参照光を照射する参照光照射部と、ホログラム記録媒体に書き込むべきページデータに対応づけて変調された情報光を照射する情報光照射部と、前記媒体にすでに書き込まれていたページデータＡを書き換える処理を実行する書換制御部とを備え、前記書換制御部が、前記参照光を照射させ、前記書換要求されたページデータＡを読み出す読出部と、前記読み出されたページデータＡを記憶する記憶部と、前記記憶されたページデータＡに対して、指示された変換を行いページデータＡ'を生成するデータ変換部と、前記生成されたページデータＡ'を、ページデータＡが記録されていた記録領域とは異なる領域に書き込むように、前記参照光と情報光を照射させる書込部とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、ホログラム記録再生装置に関し、特に、参照光と情報光の２つの光束を用いてホログラム情報を記録し、参照光を用いてホログラム情報を再生するホログラム記録再生装置に関する。

情報を同じ位置に多重記録する方法としてホログラム記録方法が提案されている。ホログラム記録とは、記録媒体上の同じ位置に参照光と情報光を照射し、参照光の照射角度や波長を変化させることにより、異なる干渉を発生させ、媒体上の同じ位置に異なる情報を重ねて記録するものである（特許文献１参照）。

ホログラムの多重記録方法としては、次の４種類のものが知られている。
図７に、従来のホログラム多重記録の方法の概略説明図を示す。
図７においては、次の４つの方法を示している。
（ａ）角度多重記録
（ｂ）波長多重記録
（ｃ）位相コード多重記録
（ｄ）シフト多重記録

図７において、２次元データ１３が空間変調器５に与えられると、光強度分布が均一な情報光１８が２次元データに対応する光分布を持った変調情報光に変調される。変調情報光は対物レンズ７により集光され、ホログラム記録媒体２０の所望の位置に照射される。
また、この変調情報光が照射された位置と同じ位置に、同時に参照光１９が照射される。同じ位置に変調情報光と参照光１９とが照射されると、光の干渉作用により、与えられた多数の２次元データは、同じ位置に３次元的な情報として多重記録される。
また、ホログラム記録媒体に記録された情報は、記録時と同じ条件の参照光のみを照射することで再生することができる。ホログラム記録では、１つの２次元データが記録の一単位となり、この２次元データのそれぞれをページデータとも呼ぶ。

図７の（ａ）〜（ｄ）において、情報光１８の与え方は同じであるが、参照光１９の与え方が異なる。
図７（ａ）の角度多重記録では、参照光１９の入射角度を変更することで、２次元のページデータを多重記録する。
図７（ｂ）の波長多重記録では、参照光１９の波長を変更することで、ページデータを多重記録する。
図７（ｃ）の位相コード多重記録では、位相コード変調器１４を用い、これにより参照光１２の位相を変えることで、ページデータを多重記録する。
図７（ｄ）のシフト多重記録では、情報光１８と参照光１９の照射位置は固定しておき、ホログラム記録媒体２０を少しずつ回転させ、記録すべきページデータの一部分をオーバラップさせながら多重記録する。
特開２００４−１５８１１４号公報

このようなホログラム記録では、従来の光磁気記録媒体などに比べて、データの記録密度を大幅に向上させることができる。しかし、一度記録された情報を書き換える場合、ホログラム記録媒体では、同じ位置に多数のデータが多重化されて記録されているため、通常のハードディスクや光磁気ディスクのように、古いデータを記録した領域に、新しいデータを上書きすることはできない。また、多重化されたデータのうち一つのデータごとに消去することもできない。
ホログラム記録媒体に記録されたデータを書き換えるためには、ある領域に記録されたデータをすべて読み出してＲＡＭ等に一時記憶した後、その領域のデータをすべて消去し、読み出して一時記憶したデータに対して書き換えを実行し、その後、ＲＡＭの中の書き換えられたデータを記録媒体に多重記録するという一連の処理をする必要がある。

図８に、従来のホログラム記録媒体に対する記録処理と、書き換え処理の概略説明図を示す。
ここでは、３枚のページデータを角度多重記録する場合を示している。すなわち、同一の領域に、記録媒体に対する入射角度がそれぞれ異なる参照光Ａ，Ｂ，Ｃを照射して、３枚のページデータ（１，２，３）を多重記録する。
図８（ａ）において、たとえば、ページデータ１に対応する情報光に加えて参照光Ａが照射されると、ページデータ１が、ホログラム記録媒体の記録面に記録される。

同様に、参照光Ｂが照射されたときに、ページデータ２に対応する情報光が照射されると、ページデータ２が、同じ記録面に記録される。
また、ページデータ３に対応する情報光と参照光Ｃが照射されると、ページデータ３が、同じ記録面に記録される。このとき、３枚のページデータは、図８（ａ）に示すように、１つの記録面に重なった状態で記録される。

次に、図８（ａ）のような記録状態において、ページデータ１のみを書き換える要求があった場合について説明する。このとき、図８の（ｂ），（ｃ），（ｄ）の一連の処理が行われる。
まず、図８（ｂ）に示すように、参照光Ａ，Ｂ，Ｃのみを照射することにより、すでに記録されていたすべてのページデータ（１，２，３）を再生する。再生されたページデータ（１，２，３）は、ＲＡＭ等の記録装置に一時的に格納される。

次に、一時的に格納されたページデータのうち、ページデータ１「Ｃ」を、新しいページデータ１「Ｈ」に再符号化し、書き換える。
図８（ｃ）において、ページデータ（１，２，３）が書き込まれている記録面の消去を行う。このとき、ページデータ１のみを選択的に消去することはできず、すべてのページデータ（１，２，３）が消去される。

次に、図８（ｄ）において、３つのページデータの記録を行う。ここでは、記録装置に一時記憶されている新ページデータ１，ページデータ２，およびページデータ３を、それぞれ参照光Ａ，Ｂ，Ｃを用いて多重記録する。
以上の一連の処理により、多重記録された３つのページデータのうち、ページデータ１の書き換えが行われる。

ホログラム記録された１つのページデータには、たとえば数１００キロバイト程度の大量のデータが含まれている。１つのページデータの中で、１バイトだけが変更される場合でも、そのページデータ全体の書き換え処理が必要である。

また、ホログラム記録では、ページ単位ごとのデータの書き換えができないので、ある１つのページデータを書き換える場合でも、１つの領域内に多重化されたすべてのページデータを一時記憶することができる容量（たとえば、１００メガバイト程度）のメモリを備える必要がある。
したがって、大容量のデータを記録すればするほど、より大容量の一時的な記憶装置を必要とするため、装置コストが高くなる。
また、ごく少量のデータ書き換え要求であっても、上記した図８（ｂ），（ｃ），（ｄ）のような再生，消去，記録という一連の処理を伴うため、パソコンなどの上位装置から見たデータ転送速度が遅いという問題がある。

この発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであり、データの書き換えを行う対象のページデータのみを一時記録することにより、データ書き換えのために必要となる一時記録装置の容量を減らし、コスト削減と、データ書き換え時のデータ転送速度の向上を図ることのできるホログラム記録再生装置を提供することを課題とする。

この発明は、ホログラム記録媒体の同一の記録領域に多重記録された複数のページデータの中から特定のページデータを読み出すための参照光を、前記記録領域に照射する参照光照射部と、ホログラム記録媒体に書き込むべきページデータに対応づけて変調された情報光を、前記参照光を照射する記録領域と同一の領域に照射する情報光照射部と、ホログラム記録媒体にすでに書き込まれていたページデータＡを書き換える要求を受けて、そのページデータＡを書き換える処理を実行する書換制御部とを備え、前記書換制御部が、前記参照光照射部から前記参照光を照射させ、前記書換要求によって特定された前記ページデータＡを読み出す読出部と、前記読出部によって読み出されたページデータＡを記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶されたページデータＡに対して、前記書換要求によって指示された変換を行いページデータＡ'を生成するデータ変換部と、前記参照光照射部と情報光照射部を駆動して、前記データ変換部によって生成されたページデータＡ'を、前記ページデータＡが記録されていた記録領域とは異なる領域に書き込むように、前記参照光と情報光を照射させる書込部とを備えたことを特徴とするホログラム記録再生装置を提供するものである。
これによれば、書換要求のあった対象ページのデータのみを一時的に記憶して書換処理を実行するので、ページデータの書換えに利用する記憶部の容量を従来よりも削減でき、コストダウンを図ることができる。

また、この発明は、前記書換制御部が、前記書き換え後のページデータが記録された記録領域の位置を示した論理アドレスを管理するアドレス管理部を備え、前記アドレス管理部は、書換要求のあったページデータＡがページデータＡ'に書き換えられた後、前記ページデータＡの記録された位置を示す論理アドレスを、前記ページデータＡ'が記録された記録領域の位置を特定した物理アドレスに書き換えることを特徴とする。

さらに、前記書換制御部は、書換要求のあったページデータＡを前記ページデータＡ'に書き換えた後に、前記ページデータＡに対する再生要求があった場合は、前記アドレス管理部によって管理されているページデータＡの論理アドレスである前記ページデータＡ'が記録された記録領域の位置を特定した物理アドレスを参照して、ページデータＡ'を読み出す再生部を、さらに備えたことを特徴とする。
これにより、元のページデータＡに対するアクセス要求があった場合に、新たな記憶領域に書き換えられたページデータに対してアクセスすることができるようになる。

また、この発明は、前記ホログラム記録媒体が、基板上に複数の記録領域が積層された多層構造の媒体であり、前記書換制御部は、すでに記録されたページデータＡを書き換える要求があった場合には、前記ページデータＡが記録されていた層とは異なる層内の空き記録領域に、書き換え後のページデータＡ'を書込むことを特徴とする。
さらに、前記ホログラム記録媒体の同一の記録領域Ｂに多重記録されていた複数のページデータがすべて他層の空き領域に書き換えられた場合は、前記複数のページデータが多重記録されていた前記記録領域Ｂに対し、消去処理を行う消去部をさらに備えたことを特徴とする。
これによれば、消去された元の記録領域は、新たな書き換え用の記録領域として使用できる。

また、この発明は、前記書換要求によって特定されたページデータＡを含む記録領域に多重記憶された複数のページデータをすべて他層の記録領域に書き換える場合、前記書換制御部は、複数のページデータに対してページごとに、読出部による読出処理，記憶部への記憶処理，データ変換部によるデータ変換処理，および書込部による書込み処理を実行させ、逐次的にページデータの書き換えを行うことを特徴とする。

さらに、前記ホログラム記録媒体が２層の記録領域を持つ媒体であり、前記参照光照射部が、第１層の記録領域に合焦し、かつ第１層に記録されたページデータの読み出しおよび書込みに使用する第１参照光を照射する第１参照光照射部と、第２層の記録領域に合焦し、かつ第２層に記録されたページデータの読み出しおよび書込みに使用する第２参照光を照射する第２参照光照射部とからなり、前記書換制御部は、第１層の同一記録領域に多重記録された複数のページデータを、第２層の記録領域に書き換える場合には、前記読出部が前記第１参照光を利用して前記複数のページデータのうち特定のページデータＣを読み出す処理と、前記書込部が前記第２参照光を利用して前記特定のページデータＣと異なるページデータを第２層に書き込む処理とを並行して実行させることを特徴とする。
これによれば、２つの処理を並行して実行させるので書き換え時のデータ転送速度を向上させることができる。

この発明において、ホログラム記録媒体とは、基板上に形成された同一の記録領域に、２次元情報であるページデータを、複数個多重記録することのできる媒体である。
参照光とは、多重化されたページデータのうち、特定のページデータを読み出すために用いられる光であり、ページデータの書き込みの場合には、情報光と同時に照射して利用される光である。

情報光とは、ページデータの書き込みに用いられる光であり、書き込むべきページデータの内容に対応づけて変調された光である。媒体の特定の記録領域に、同時に、情報光と参照光とを照射することにより、情報光に対応づけられたページデータが記録領域に記録される。また、参照光の特性を変えることにより、同一記録領域に、複数のページデータが記録される。

参照光照射部および情報光照射部は、主として、レーザ光を発光する光源，対物レンズ，プリズムなどからなる光学素子，レンズの位置や角度を制御するフォーカスアクチュエータなどから構成される。
情報光照射部は、記録されるページデータに対応させて光を変調する空間光変調器を備える。

書換制御部は、上記したような読出部，記憶部，データ変換部，書込部，アドレス管理部，再生部を主として備えるが、この他に、読出時において媒体からの反射光である再生光を検出する部分（２次元撮像素子）や、誤り訂正のための符号化部および復号化部、光の変調部および復調部なども含む。この書換制御部は、後述する記録再生信号処理部に相当する部分であり、ＬＳＩ化されたＤＳＰとして実現される場合の他、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ／Ｏコントローラ，タイマーなどを含むマイクロコンピュータによって実現することもできる。

この発明によれば、１つの記録領域に記録された複数のページデータを逐次的に読み出して書き換え処理をするので、ページデータの書き換え時における一時記録のためのメモリ容量を従来よりも削減でき、コストダウンを図ることができる。
また、多層構造の記録媒体の場合は、書き換え要求のあったページデータのみを読み出して書き換え処理をするので、多重化された全ページデータの書き換えを実行する場合よりも、書き換え処理のデータ転送速度を向上できる。

以下、図面を使用して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の実施例の記載によって、この発明が限定されるものではない。
＜ホログラム記録再生装置の構成＞
図１に、この発明のホログラム記録再生装置の一実施例の構成ブロック図を示す。
図１において、この発明のホログラム記録再生装置は、主として、光源１，コリメータレンズ２，第１ビームスプリッタ４Ａ，第２ビームスプリッタ４Ｂ，空間光変調器５，２次元撮像素子６，記録光と再生光兼用の対物レンズ７，参照光用の対物レンズ８，プリズム９，反射ミラー１０，およびフォーカスアクチュエータ１１とから構成される。
また、記録再生されるデータ信号の処理を行う記録再生信号処理部３０，コントローラＩ／Ｆ３６および、記録すべきユーザデータを作成するパソコン等の上位装置３７とを備える。
パソコン３７から与えられたユーザデータは、コントローラＩ／Ｆ３６を介して、記録再生信号処理部３０の記憶部３５に記録される。記憶部３５は、ＲＡＭなどの高速アクセス可能な半導体素子を用いることが好ましい。

記録再生信号処理部３０は、主として、ユーザデータを一時記憶する記憶部３５、与えられたユーザデータを符号化し、誤り訂正符号を生成する誤り訂正符号化部３４、符号化されたユーザデータを空間光変調器５へ与える形式のデータに変換する変調部３３、２次元撮像素子６から得た再生データを復調する復調部３１、復調されたデータに対して誤り訂正復号化処理をする誤り訂正復号化部３２とから構成される。

また、ホログラムデータを記録する記録媒体２０は、基板２１上に、反射膜２２，ホログラム記録層２３，および保護膜２４をこの順に積層した媒体であり、保護膜２４側から情報記録光（以下、情報光とも呼ぶ）１８と、記録参照光（以下、参照光とも呼ぶ）１９とを照射する。ホログラム記録層２３の中に、複数個のページデータが多重記録される。

レーザ光源１は、たとえば半導体レーザ素子からなり、記録モードあるいは再生モードにおいて所定波長のレーザビームを出射するものである。このレーザ光源１からは、レーザビームがガウス分布状の光強度分布をもって出射される。レーザビームの光強度は、光束密度に比例する。

コリメータレンズ２は、レーザ光源１から出射したレーザビームを平行ビームに変換するものである。このコリメータレンズ２から平行ビームとして出射されるレーザビームもまた、ガウス分布状の光強度分布をもつ。
出射された平行ビームは、第１のビームスプリッタ４Ａに入射され、２つの方向に分離される。

第１のビームスプリッタ４Ａは、コリメータレンズ２１から出射されたレーザビームを受け、このレーザビームを空間光変調器５に向かうホログラム記録用の情報光１８と、これとは別の光路を経て対物レンズ８へと向かう参照光１９とに分離する。第２のビームスプリッタ４Ｂは、空間光変調器５から対物レンズ７へと情報光１８を透過させる一方、記録媒体２０から対物レンズ７を通して戻ってくる再生光を受け、この再生光を２次元撮像素子６へと導く。

空間光変調器５は、たとえば液晶表示装置あるいはＤＭＤ（Deformable Mirror Device）からなり、記録モード時にのみ使用される。この空間光変調器５は、第１のビームスプリッタ４Ａを経て導かれてくる光強度分布が均一な情報光を２次元的な情報を表す情報光（２次元情報光）１８に変調するものである。
また、この情報光１８は、記録再生信号処理部３０の変調部３３から与えられたユーザデータに対応する分布を持つ光である。

２次元撮像素子６は、たとえばＣＣＤエリアセンサあるいはＣＭＯＳエリアセンサからなり、主として再生モード時に使用される。この２次元撮像素子６は、受光した再生光をデジタル信号に変換することにより、記録媒体２０の記録層２３にホログラムとして記録された２次元的な情報を取り出す部分である。
取り出された２次元情報であるデジタル信号は、記録再生信号処理部３０の復調部３１へ送られる。

記録光・再生光兼用の対物レンズ７および参照光用の対物レンズ８およびプリズム９は、ヘッドユニット１２に一体化されており、参照光用の対物レンズ８は、記録光・再生光兼用の対物レンズ７に対して所定角度をなすように配置されている。この参照光用の対物レンズ８には、第１のビームスプリッタ４Ａから反射ミラー１０およびプリズム９を介して参照光１９が導かれてくる。
ヘッドユニット１２は、一方の対物レンズ７を通る記録光と他方の対物レンズ８を通る参照光とが記録媒体２０の記録層２３において互いに干渉するように、フォーカスアクチュエータ１１によって記録媒体の厚み方向に変位させられる。
フォーカスアクチュエータ１１は、電磁コイルなどで構成され、２つの光束（情報光１８，参照光１９）の干渉を調整する駆動手段である。
たとえば、角度多重の場合は、対物レンズ８を駆動し、媒体に対する参照光１９の入射角度を調整するものである。

記録モードの場合、光源１から出射したレーザビームは、コリメータレンズ２，第１のビームスプリッタ４Ａ，空間光変調器５，第２のビームスプリッタ４Ｂ，対物レンズ７を順次経ることにより、情報光１８として記録媒体２０に照射される。また、光源１から出射したレーザビームは、コリメータレンズ２，第１のビームスプリッタ４Ａ，反射ミラー１０，プリズム９，対物レンズ８を順次経ることにより、記録媒体２０の記録層２３で上記情報光１８と干渉するように参照光として照射される。記録層２３においては、空間光変調器５により２次元情報光として変調された情報光１８と参照光１９とが光学的に干渉する結果、２次元的な情報を含むホログラムが記録される。

一方、再生モード時、図２に示されているように、第１のビームスプリッタ４Ａから対物レンズ８を経て参照光のみが記録媒体２０の記録層２３に照射される。記録層２３の照射部位では、情報光および参照光の干渉によって記録されたホログラムに基づく再生光が生じ、この再生光が対物レンズ７および第２のビームスプリッタ４Ｂを通して２次元撮像素子６に受光される。これにより、媒体２０にホログラムとして記録された情報が再生される。

図２に、この発明の記録再生装置の他の実施例の構成ブロック図を示す。ここでは、２つのヘッドユニット（１２ａ，１２ｂ）を備える点が、図１と異なる。ヘッドユニット１２ａは、空間光変調器５と対物レンズ７１とを備え、ヘッドユニット１２ｂは、２次元撮像素子６と対物レンズ７２とを備える。対物レンズ７１からは情報光１８が出射され、対物レンズ７２を介して、基板２０からの反射光が受光される。
図示していないが、参照光２９を照射するための構成は図１と同様に必要となる。
この図２の装置においても、データの記録，再生および書き換え処理は図１と同様にして行うことができる。

次に、この発明のデータの書き換え処理の実施例について説明する。
〔実施例１〕
実施例１では、ホログラム記録層２３が、複数の層から構成されている場合を考える。
図３に、この発明の実施例１のホログラム記録媒体と、書き換え処理の概略説明図を示す。
ここでは、図３（ａ）に示すように、ホログラム記録層２３がｎ層からなるものとし、保護膜２４に最も近い記録層（１）に情報光１８と参照光１９とを照射して、複数のページデータを多重記録するものとする。
たとえば、書き込むべきページデータが５ページあるとすると、初めての記録時には、この５ページとも記録層（１）に記録される。ただし、ページごとに、参照光１９の入射角度は異ならせて照射される。

図３（ａ）の初期記録状態では、記録層（１）のみが使用されている。
この実施例１では、ホログラム記録層２３のうち、記録層（２）〜（ｎ）は、データの書き換え要求があった場合に、その書き換え後のデータを記録するのに用いられる。
すなわち、記録層（１）は１回目の多重記録用に用いられ、その他の記録層（２〜ｎ）は、データの書き換え用に用いられる。
たとえば、すでに記録されていた５ページのうち、３ページ目に含まれるデータＡのみに対して書き換え要求があった場合、記録層（１）にすでに記録された５ページ分のデータはそのままで、書き換え要求のあった３ページ目に対する書き換え後のページデータＡ′を記録層（２）に記録する。この書き換え処理の詳細を説明すると次のようになる。

図３（ｂ）において、書き換え要求のあったページに対するページデータＡのみを、記録層（１）から読み出す。たとえば、書き換え要求のあったページが３ページ目であったとすると、３ページ目を記録したときに照射した参照光１９のみを照射して、得られた再生光１５を２次元撮像素子６で受光し、３ページ目のみのデータＡを記憶部３５に一時記憶させる。このとき、他のページ（１，２，４，５）は、読み出さない。
次に、一時記憶されたデータＡを、書き換え要求で指示されたデータＡ′に変更し、書き換え後のページデータＡ′を生成する。これにより、新しい３ページ目のデータが生成される。
生成された書き換え後の３ページ目のページデータＡ′は、誤り訂正符号部３４および変調部３３に順次与えられる。そして最終的に空間光変調器５に与えられて、書き換え後の情報光１６が生成される。

一方、この書き換え後の情報光１６が照射されるとき、同時に、書き換え後の３ページ目のページデータＡ′を記録層（２）に記録するために、３ページ目に対応した参照光１９を照射する。この場合、フォーカスアクチュエータ１１は、照射する情報光１８と参照光１９とが記録層（２）において干渉し、この層内にページデータＡ′が記録されるようにヘッドユニットの対物レンズ等を調整する。
以上の処理により、最上位の記録層（１）のすべてのページデータは消去されずにそのまま残っているが、書き換えるべきページのページデータのみが、異なる記録層（２）に新たに記録される。
また、３ページ目が書き換えられたことや、書き換え後の３ページ目のデータが記録層（２）のどこに記録されたかを示す情報が、論理アドレスを管理する媒体上のデータファイル管理情報領域に格納される。この書き換え処理は、記録再生信号処理部３０の中の図示しないアドレス管理部に相当する部分で行われる。

一方、３ページ目のデータを再生する場合は、記録層（１）の元のデータを再生するのではなく、記録層（２）に新たに記録された３ページ目のデータを再生するようにする。
また、書き換えられたページがあるかどうか、あるいはどのページデータがどの記録層（１〜ｎ）に記録したかについての情報は、アドレス管理部によって、媒体上のデータファイル管理情報領域に記憶するようにすればよい。
以上のように、この実施例１では、書き換えるべきページのみを記憶部３５に一時記憶すればよいので、記憶部３５として備えておくべき容量を削減することができ、コストダウンを図ることができる。
また、書き換え要求のあったページのみデータの再生を行うので、多重化された全ページをすべて再生する方法に比べて、データ転送速度を向上させることができる。

また、フォトポリマー材料に代表される１回のみ記録可能な追記型媒体では、１回目の記録は最上の記録層（１）のみを使用し、その後書き換え要求のあったときは、その下層に記録するようにすればよい。ここで、ｎ個の記録層を持つ場合には、書き込み回数の上限を記録層の数（ｎ）とする。すなわち、ｎ層の記録層を持つ媒体は、ｎ回の書き込みが可能な記録媒体として販売することができる。ただし、媒体の記録容量は、１層の記録層の記録容量で規定される。

また、図３（ｂ）では、書き換え後のページデータは、書き換え前のページデータの下方の記録層に記録する例を示したが、直下の記録層に記録するのではなく、異なる層の中で書き換え前のページデータの位置の直下ではない位置に記録してもよい。あるいは、同じ記録層（１）の中であってまだ情報の記録されていない空き領域に記録してもよい。

また、フォトリフラクティブ材料に代表される書き換え可能な媒体では、複数のページデータが初期記録された１つの多重化領域に含まれていたすべてのページデータが、他の層に書き換えられた場合、この初期記録された多重化領域の元のページデータをすべて消去し、以後の書き換え要求時に、書き換え領域として使用してもよい。

また、多数の書き換えが発生し、しだいに書き換え可能領域が減少していくが、いくつかのページデータが書き換えられた初期記録領域でまだ使用されているページデータと、下層の記録層に記録された書き換え後のページデータとを集めて再多重化し、空き領域に記録するようにしてもよい。
この場合、再多重化前の初期記録領域のページデータを消去すれば、その初期記録領域は、書き換え領域として使用することができる。

〔実施例２〕
追記型ホログラム媒体における書き換え処理の実施例について説明する。
ここでは、追記型ホログラム媒体の書き換え回数をｍとし、１つの領域に対して多重化することのできる多重化限度数をｎ（＞ｍ）とする。また、初期記録時に利用する多重度を、ｎ／（ｍ＋１）とし、多重化されるページデータは、ｍページだけとばして記録する。書き換え要求が発生した場合は、初期記録されたページの間の空きページ部分に多重記録する。
たとえば、書き換え回数ｍを１とし、多重化限定数ｎを６とする。このとき、利用する多重度は６／（１＋１）＝３となる。１つの領域に６ページ分のページデータを記録することが可能であるが、初期の多重記録は、３ページまでとする。

また、多重化する３ページ分のデータは、１ページごとの間を開けて記録する。
角度多重の場合を考えると、参照角の入射角度を予め６つ用意し、そのうち３つを用いて初期記録をする。
たとえば、参照光１９の入射角度を、１０，４０，７０，１００，１３０，１６０度の６つを用いて多重化を可能とした場合、初期記録では、１０度，７０度および１３０度の３つの参照光１９を用いて、３ページ分のページデータを多重記録する。
この後、ページデータの書き換え要求があった場合には、まだ使用していない角度（４０度，１００度，１６０度）の参照光１９のいずれかを用いて書き換え後のページデータを記録する。書き換えがあった場合、初期記録で用いられたページ番号の論理アドレス情報を、書き換え後のページ番号に対応する論理アドレスに書き換えればよい。
この場合も、初期記録されたページデータは消去しなくてもよい。書き換えられたページデータを再生する場合は、書き換え後のページ番号に対応するページデータを読み出せばよい。

図４に、この発明の実施例２の書き換え処理の説明図を示す。
図４では、シフト多重記録の場合を示している。
図４（ａ）は、６つのページデータの多重記録が可能な例を示しており、２０μｍずつ位置をずらして６つのページデータを記録する場合を示している。
ここでも、ｎ＝６，ｍ＝１であるとすると、実際に利用する多重度は３となり、３ページ分だけ多重記録する。
図４（ｂ）は、初期記録するページ位置を示したものであり、３ページ分のデータは、それぞれページ位置１，３，５のところに記録される。すなわち、３ページ分のデータが４０μｍの間隔をあけて、奇数ページの位置に初期記録される。

一方、書き換え要求があった場合は、すでに書き込まれた奇数ページ位置のページデータはそのままで、図２（ｃ）の残りの偶数ページ位置２，４，６の位置に、書き換え後のデータを記録する。このとき、図２（ｃ）のように第１ページの左端を基準とし、２０μｍオフセットした位置を第２ページの記録位置として書き換えられた第２ページのデータを記録し、さらに、４０μｍ間隔を空けて、偶数ページ（４，６）の位置に、他の書き換えられたページデータを記録する。
この実施例２においても、書き換え要求のあったページデータのみの再生と一時記憶をすればよいので、一時記憶のための記録容量の削減とコストダウン、およびデータ転送速度の向上ができる。

〔実施例３〕
ここでは、同一平面内の他の領域へ、ページデータを移動させる書き換え処理について説明する。
すなわち、ある多重化領域に記録されたページデータの１つに書き換え要求があった場合、そのページデータを含むその多重化領域のすべてのページデータを、同一平面内の他の空き領域に移動する。
この実施例３では、１つの多重化領域Ｂにすでに書き込まれていたページデータを順次読み出して、一時記憶し、書き換え要求で指示されたデータに書き換えた後に他の空き領域に書き込むという処理の後に、元の多重化領域Ｂを消去するという処理を行う。
ただし、多重化領域Ｂのすべてのページデータを同時に一時記憶する必要はなく、順次一時記憶するようにすればよいので、一時記憶する記憶容量を節約することができる。

図５に、この実施例３における書き換え処理の説明図を示す。
図５（ａ）は、実施例３の初期記録状態を示している。
図は、記録媒体２０を上方から見た平面図であり、記録領域は、図の左右方向に長いトラックに分離され、１つのトラックは、正方形状の多数のデータブロックに分けられているとする。１つのデータブロックが、複数のページデータを多重記録できる多重化領域に対応する。
ここで、図５（ａ）に示すように、奇数トラックは初期記録用に用いられ、偶数トラックは、書き換え用の領域として確保するものとする。すなわち、初期記録時は、奇数トラックごとにその空き領域に対してページデータが多重記録されていき、偶数トラックは使用されない。

図５（ａ）の丸印で囲まれた１つの多重化領域Ｂ（データブロック）に、書き換え要求が発生したとすると、図５（ｂ）のようにページデータの読み出し，一時記憶，書き換え，記録処理が順次行われた後、図５（ｃ）のように、元の多重化領域Ｂの消去処理が実行される。
図５（ｂ）では、丸印で囲まれた領域Ｂに含まれるすべてのページデータが、すぐ下の偶数トラックの中で、その領域Ｂの右下のデータブロックに書き換え移動されることを示している。
ここで書き換え要求のないページデータはそのままの値が書き込まれ、書き換え要求のあったページデータのみについて、書き換え後のデータが書き込まれる。

また、図５（ｂ）の処理において、多重化されたすべてのページデータの読出し、一時記憶，再記録が行われるが、すべてのページデータに対して同時に一時記憶するのではなく、逐次的に行う。
たとえば、３ページ分のデータが多重化されているときに、３ページ目のみの書き換え要求があった場合、まず１ページ目のページデータのみ読み出して一時記憶し、そのまま偶数トラックの空き領域に書き込む。次に２ページ目のページデータのみを読み出して一時記憶し、そのまま偶数トラックの１ページ目を書き込んだ領域に多重記録する。
次に、３ページ目のページデータのみを読み出して一時記憶し、データを書き換えた後、１ページ目と同じ領域に多重記録する。このような逐次処理をすれば、一時記憶のための記録容量を節約できる。

図５（ｃ）では、元の奇数トラックの領域Ｂを消去する処理をすれば、元のすべてのページデータが消去され、空き領域となる。したがって、この空き領域Ｂは、その後の書き換え領域として使用することもできる。
この実施例３では、書き換え要求のあったページデータを含む多重化データの記録位置として設定されていた論理アドレスを、すべて、書き換え後の新しい領域に割り当てられている新しい物理アドレスに書き換える必要がある。
図５（ｃ）のように書き換えられた後に、書き換え要求があったページデータを再生する場合は、書き換え後の領域の位置を示す新しい論理アドレスを利用してそのページデータの再生を行えばよい。
追記型の媒体では、予め書き換え領域（図５（ａ）では偶数トラックのデータブロック）の数を定め、その数を書き換え可能回数とすればよい。
また、書き換え可能媒体では、書き換え後に生成される空き領域を次回の書き換え領域として用いればよい。

〔実施例４〕
ここでは、２層構造の記録層２３を持ち、データの書き換え要求があったときに、一方の記録層内の１つの多重化領域に記憶されていたページデータをすべて、他層の空き領域へ移動させる実施例について説明する。ただし、層の数は２つではなく、一般にｎ個（ｎ≧２）であればよい。
図６に、この実施例４の２層書き換え処理の説明図を示す。図６（ａ）は、記録媒体の断面図であり、初期記録状態を示している。
１つの記録層（１，２）はそれぞれ適当な大きさのデータブロックに区切られ、この１つのデータブロックごとに、多重化されたページデータが記録される。

図６（ａ）では、記録層１にページデータが記録された状態を示しているが、１つのデータブロックに５つのページデータが多重記録された場合を示している。また、多重化イメージを説明するために５ページ分のデータを階層的に記録されるように図示しているが、実際には、図１等で説明したように、同じ位置に５つのページデータが記録される。

この実施例４では、記録する層が２つあるので、記録層１にフォーカスする参照光群Ａと、記録層２にフォーカスする参照光群Ｂを照射する構成を有する。初期記録時および奇数回目の書き換え記録時は、参照光群Ａを用いて記録層１へ記録し、偶数回目の書き換え記録時は、参照光群Ｂを用いて記録層２へ記録する。
すでに記録されたページデータの再生と、書き換え後のページデータを他層に記録する処理とを同時に行うためには、参照光群ＡとＢとを照射する構成はそれぞれ独立に備えることが好ましい。ただし、参照光群を照射するために１組の構成を備え、参照光のフォーカス位置を記録層１と２に切り替えるような構成を備えてもよい。

図６（ａ）の初期記録状態では、記録層１のみにページデータが記録され、記憶層２はまだデータが記録されていない空き領域である。
この状態で、記録層１のあるデータブロックの中の特定のページデータに書き換え要求があったとする。このとき、書き換え要求のあった特定ページデータを含むデータブロックに含まれるすべてのページデータを逐次的に再生し、一時記憶した後、再符号化する処理を行い、空き領域のある記録層２に書き込む。
記憶層１の１つのデータブロックに５ページ分のデータが多重化されている場合で、その２ページ目に書き換え要求があった場合を考えると、参照光群Ａを用いて、まず、１ページ目のページデータが読み出され、一時記憶される。１ページ目は書き換え要求はないので、そのまま再符号化された後、参照光群Ｂを用いて、書き換え後の領域として指定された記録層２の所定のデータブロックに書き込む。

次に、参照光群Ａを用いて、２ページ目のページデータが読み出され、一時記憶される。ここで、参照光群Ａ，Ｂを照射する構成を別々に備えた場合は、１ページ目のページデータの記録層２への書込み処理と、２ページ目のページデータの記録層１からの読出し処理とは、用いる参照光群が異なるので、同時に並行して行うことができる。すなわち、データの書き換え処理において、ある１つのページデータに対する一連の処理の中の最後の書込み処理と、次のページデータに対する一連の処理の中の最初の読出し処理とを並行して行うことができるので、１つのデータブロック全体のデータの移動にかかる時間を短くすることができる。
２ページ目のページデータは、書き換え要求のあったページなので、一時記憶したページデータに対して書き換え処理を実行した後、その書き換え後のページデータを、記録層２の中の１ページ目を書込んだブロックと同じデータブロックに書込む。

３ページから５ページ目のページデータについては、書き換え要求がないので、１ページ目と同様にして、記録層２の中の同じデータブロックに対して、逐次的に書込み処理を行う。
以上の一連の処理により、図６（ｂ）に示すように書き換え要求のあったページデータを含むデータブロック内のすべてのデータが、他の記録層にコピーされる。
このとき、元のページデータがあった位置を示す論理アドレスは、書き換え後のデータブロックの位置を示す新論理アドレスに書き換えられる。後に、この書き換え後のデータブロックのページデータを再生するときは、新論理アドレスを用いて行われる。

最後に、図６（ｃ）に示されるように、記録層１に記録された元のページデータをすべて消去する。これにより、元のページデータが記録されていた位置のデータブロックは空き領域となり、次の書き換え領域として使用することができる。
図６（ｃ）において書き換えが終了すると、記録層１に記録されていたページデータがすべて、記録層２に移動されたことになる。この実施例では、１つのページデータの書き換え要求があると、１つのデータブロックに含まれる多重化ページデータをすべて移動することになるが、読み出し，一時記憶および書込みの処理は各ページデータごとに行われるので、一時記憶に必要なメモリ容量が節約でき、コストダウンできる。
また、異なる位置の層にアクセスするための参照光群ＡとＢを照射する構成を別々に備えた場合は、１つのページデータの書込み処理と、次のページデータの読み出し処理は同時に並行して行うことができるので、書き換え処理の全体としての速度を向上できる。
また、書き換え後に用いるデータブロックの位置は、書き換え前のデータブロックが属した層と異なる層の中の空き領域であればよく、書き換え前のデータブロックの直下でもよいが、図６（ｃ）のように直下でなくてもよい。

この発明の記憶再生装置の一実施例の構成ブロック図である。この発明の記憶再生装置の一実施例の構成ブロック図である。この発明の実施例１の書き換え処理の説明図である。この発明の実施例２の書き換え処理の説明図である。この発明の実施例３の書き換え処理の説明図である。この発明の実施例４の書き換え処理の説明図である。従来のホログラム多重記録の概略説明図である。従来のホログラム記録媒体に対する書き換え処理の概略説明図である。

符号の説明

１光源
２コリメータレンズ
４Ａビームスプリッタ
４Ｂビームスプリッタ
５空間光変調器
６２次元撮像素子
７対物レンズ
８対物レンズ
９プリズム
１０反射ミラー
１１フォーカスアクチュエータ
１２ヘッドユニット
１５再生情報光
１６書き換え情報光
１８情報光（情報記録光）
１９参照光
２０記録媒体
２１基板
２２反射膜
２３ホログラム記録層
２４保護膜
３０記録再生信号処理部
３１復調部
３２誤り訂正復号化部
３３変調部
３４誤り訂正符号化部
３５記憶部

Claims

ホログラム記録媒体の同一の記録領域に多重記録された複数のページデータの中から特定のページデータを読み出すための参照光を、前記記録領域に照射する参照光照射部と、
ホログラム記録媒体に書き込むべきページデータに対応づけて変調された情報光を、前記参照光を照射する記録領域と同一の領域に照射する情報光照射部と、
ホログラム記録媒体にすでに書き込まれていたページデータＡを書き換える要求を受けて、そのページデータＡを書き換える処理を実行する書換制御部とを備え、
前記書換制御部が、前記参照光照射部から前記参照光を照射させ、前記書換要求によって特定された前記ページデータＡを読み出す読出部と、
前記読出部によって読み出されたページデータＡを記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されたページデータＡに対して、前記書換要求によって指示された変換を行いページデータＡ'を生成するデータ変換部と、前記参照光照射部と情報光照射部を駆動して、前記データ変換部によって生成されたページデータＡ'を、前記ページデータＡが記録されていた記録領域とは異なる領域に書き込むように、前記参照光と情報光を照射させる書込部とを備えたことを特徴とするホログラム記録再生装置。
前記書換制御部が、前記書き換え後のページデータが記録された記録領域の位置を示した論理アドレスを管理するアドレス管理部を備え、前記アドレス管理部は、書換要求のあったページデータＡがページデータＡ'に書き換えられた後、前記ページデータＡの記録された位置を示す論理アドレスを、前記ページデータＡ'が記録された記録領域の位置を特定した物理アドレスに書き換えることを特徴とする請求項１のホログラム記録再生装置。
前記書換制御部は、書換要求のあったページデータＡを前記ページデータＡ'に書き換えた後に、前記ページデータＡに対する再生要求があった場合は、前記アドレス管理部によって管理されているページデータＡの論理アドレスである前記ページデータＡ'が記録された記録領域の位置を特定した物理アドレスを参照して、ページデータＡ'を読み出す再生部を、さらに備えたことを特徴とする請求項２のホログラム記録再生装置。
前記ホログラム記録媒体が、基板上に複数の記録領域が積層された多層構造の媒体であり、前記書換制御部は、すでに記録されたページデータＡを書き換える要求があった場合には、前記ページデータＡが記録されていた層とは異なる層内の空き記録領域に、書き換え後のページデータＡ'を書込むことを特徴とする請求項１のホログラム記録再生装置。
前記ホログラム記録媒体の同一の記録領域Ｂに多重記録されていた複数のページデータがすべて他層の空き領域に書き換えられた場合は、前記複数のページデータが多重記録されていた前記記録領域Ｂに対し、消去処理を行う消去部をさらに備えたことを特徴とする請求項４のホログラム記録再生装置。
前記書換要求によって特定されたページデータＡを含む記録領域に多重記録された複数のページデータをすべて他層の記録領域に書き換える場合、前記書換制御部は、複数のページデータに対してページごとに、前記読出部による読出処理，前記記憶部への記憶処理，前記データ変換部によるデータ変換処理，および前記書込部による書込み処理を実行させ、逐次的にページデータの書き換えを行うことを特徴とする請求項１のホログラム記録再生装置。
前記ホログラム記録媒体が２層の記録領域を持つ媒体であり、
前記参照光照射部が、第１層の記録領域に合焦し、かつ第１層に記録されたページデータの読み出しおよび書込みに使用する第１参照光を照射する第１参照光照射部と、第２層の記録領域に合焦し、かつ第２層に記録されたページデータの読み出しおよび書込みに使用する第２参照光を照射する第２参照光照射部とからなり、
前記書換制御部は、第１層の同一記録領域に多重記録された複数のページデータを、第２層の記録領域に書き換える場合には、前記読出部が前記第１参照光を利用して前記複数のページデータのうち特定のページデータＣを読み出す処理と、前記書込部が前記第２参照光を利用して前記特定のページデータＣと異なるページデータを第２層に書き込む処理とを並行して実行させることを特徴とする請求項１のホログラム記録再生装置。