JP2006267554A - ホログラム記録再生装置およびホログラム記録再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】温度変化などによるホログラム記録媒体のディメンジョン変化による再生への影響を解消することのできるホログラム記録再生装置を提供する。
【解決手段】 ホログラム記録媒体への記録時に、温度検知ユニットにより検知された温度の情報をホログラム記録媒体へヘッダ情報として記録する。再生時には、ホログラム記録媒体のヘッダ情報から温度の情報を取得するとともに、温度検知ユニットより検知された温度を取得し、取得した各温度の差に基づいて、ホログラム記録媒体の記録時と再生時との間でのディメンジョン変化による影響を打ち消すための再生波長のシフト量を決定して、波長可変レーザの発振波長をシフトさせる。
【選択図】図１８

Description

本発明は、ホログラムを用いて記録および再生を行うホログラム記録再生装置およびホログラム記録再生方法に関する。

ホログラフィを使ってデータを記録するホログラム記録装置の開発が進められている。 ホログラム記録装置では、変調された（データが重畳された）信号光、変調されない参照光の２つを1つのレーザ光から分割し、これらをホログラム記録媒体の同一場所に照射する。その結果、ホログラム記録媒体上で信号光と参照光が干渉して照射点に回折格子（ホログラム）が形成され、ホログラム記録媒体にデータが記録される。

記録済みのホログラム記録媒体に参照光を照射することで、記録時に形成された回折格子から回折光（再生光）が発生する。この再生光は記録時の信号光に重畳されたデータを含んでいるので、これを受光素子で受光して記録した信号を再生できる。

ホログラム記録媒体に多くの情報を記録するために、ホログラム記録媒体に多数のホログラムを形成する場合がある。この場合、ホログラム記録媒体上の異なる箇所にホログラムを形成するとは限らず、ホログラム記録媒体の同一箇所（または、互いに重なり合う領域）にホログラムを形成することも可能である。これが、いわゆる多重記録であり、角度多重方式、波長多重方式、回転多重方式、シフト多重方式など、種々の方式が提案されている。

たとえば、角度多重方式では、ホログラム記録媒体の同一箇所に参照光の入射角度を変化（シフト）させてホログラムを形成する。再生時に記録時と同様の参照光を用いることで、同一箇所に形成された複数のホログラムそれぞれに対応する再生光、ひいてはデータを得ることができる。

また、シフト多重方式は、ホログラム記録媒体上で形成されるホログラムパターンの大きさよりも少ない距離を光の照射位置をシフト（横ずらし）させてホログラムを記録する方法である。

コリニア方式は、中央に信号光のパターンを、その周りを囲むような形で参照光のパターンを同軸に配置することで、全ての方向から信号光と参照光とが干渉してホログラムを記録する方式である。

なお、多重記録の一種である位相相関多重を用いて記憶容量の増大を図ったホログラム記録装置の開発が進められている（たとえば、特許文献１参照。） 。
特開平１１−２４２４２４号公報

ホログラム用の記録媒体としてはフォトポリマーを用いたものが、製作コストが安価であり、かつ耐久性に優れ、高感度であるなどの点から注目されている。しかし、このようなフォトポリマーを用いたホログラム記録媒体では、記録時にモノマーがポリマーに変化することに伴う収縮や温度変化に伴うポリマーの収縮・膨張などのディメンジョンの変化によって、回折格子の角度や間隔などが変化するといった現象が現れる。この回折格子の形状変化によって、記録時と再生時に回折効率のピークを迎えるそれぞれの角度にずれが生じ、再生信頼性が落ちるおそれがある。

その対策としては、角度多重方式では、回折効率のピークを迎える点に角度をずらして再生するという方法が考えられる。しかし、記録時の角度と再生時の角度とが異なることは、記録・再生過程を複雑にする。

また、シフト多重方式の場合にも同様に、記録時と再生時とで回折効率のピークを迎える位置のずれが生じる。この場合も角度多重方式と同様に、回折効率のピークを迎える点に位置をシフトさせる方法が考えられる。しかし、ＤＶＤなどの光ディスクのように、記録位置を示すグルーブを設けた媒体の利用を想定した場合に、記録時にそのグルーブのピッチを頼りに記録しても、再生時にはそのピッチとずれたところで再生のピークが出てくるため、再生時のアクセスが煩雑になる。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、温度変化などによるホログラム記録媒体のディメンジョン変化による再生への影響を解消することのできるホログラム記録再生装置およびホログラム記録再生方法を提供することにある。

本発明に係るホログラム記録装置は、発振波長を可変できる光源と、温度を検知する温度検知手段と、ホログラム記録媒体への記録時に、温度検知手段により検知された温度の情報をホログラム記録媒体へ記録し、再生時には、ホログラム記録媒体から温度の情報を取得するとともに温度検知手段により検知された温度を取得し、これらの温度の差に基づいて、ホログラム記録媒体の記録時と再生時との間でのディメンジョン変化による影響を打ち消すための波長シフト量を決定して光源の発振波長を可変する制御手段とを具備することを特徴とする。

この発明によれば、再生時の波長を記録時の波長から変更するだけで、温度変化などによるホログラム記録媒体のディメンジョン変化による再生への影響を解消することができる。したがって、記録・再生過程が複雑になることもない。

また、本発明のホログラム記録装置において、制御手段は、ホログラム記録媒体に予め記録されている温度膨張係数を取得し、この温度膨張係数を加味して波長シフト量を求めるようにしてもよい。

波長シフト量の算出に、記録時と再生時の温度差に加え、ホログラム記録媒体の温度膨張係数を加味することによって、温度変化などによるホログラム記録媒体のディメンジョン変化による影響を打ち消すための波長シフト量をよく高い精度で求めることができる。 さらに、本発明のホログラム記録装置において、制御手段は、温度の差が閾値より小さい場合に、ホログラム記録媒体の記録時の収縮を見込んだ波長シフト量を求めて光源の発振波長を可変するように制御するものとしてもよい。

ホログラム記録媒体の熱膨張が再生に影響しない程度に小さい場合には、温度差に拠らずに、記録時にモノマーからポリマーに重合反応する際に生じる収縮の補正分だけ波長をシフトさせることによって、ホログラム記録媒体の記録時と再生時との間でのディメンジョン変化による再生への影響を解消する。

さらに、その際、制御手段は、ヘッダ情報としてホログラム記録媒体に予め記録されている、ホログラム記録媒体の記録時の収縮率の値を加味して波長シフト量を求めることで、より正確な波長シフト量が得られる。

また、本発明のホログラム記録装置において、制御手段は、ホログラム記録媒体に対するビームの入射角を加味して波長シフト量を求めるようにしてもよい。

波長のシフト量はビームの入射角にも依存するため、このビーム入射角の情報をヘッダ情報に加えておき、このビーム入射角を加味して波長のシフト量を算出することで、より適切な波長シフト量を得ることができる。

さらに、本発明のホログラム記録装置において、制御手段は、ホログラム記録媒体の領域を複数のブロックに区分しておき、記録時にブロックごとに温度検知手段により検知された温度の情報を記録し、再生時に、ブロックごとに波長シフト量を求めるようにしてもよい。

これにより、ホログラム記録媒体の温度が場所によって異なる場合でも、ホログラム記録媒体の記録時と再生時との間でのディメンジョン変化による影響を打ち消すための波長シフト量を高精度に求めることができ、より高い精度での補償が可能となる。

また、本発明のホログラム記録装置において、制御手段は、１つの画像を複数の領域に分割して、それぞれの領域ごとに異なる波長で再生するように制御を行うようにしてもよい。

これにより、温度変化が大きいために画像を一度に再生できない場合であっても、高コントラストの一様な再生画像が得られる。

さらに、本発明のホログラム記録装置において、制御手段は、温度の差に基づいて、画像を分割する領域の数およびそれぞれの領域ごとの波長を求めるようにしてもよい。

また、本発明のホログラム記録装置は、指定されたアドレスの再生画像を読み出すことが可能な機能ＣＭＯＳセンサをさらに具備し、制御手段は、１つの画像を複数の領域に分割してそれぞれ異なる波長で再生する場合、波長の変化に同期して、機能ＣＭＯＳセンサから各領域の再生画像を読み出すように制御を行うようにしてもよい。

これにより、無駄なく効率的に再生画像を読み出すことができる。

以上のように、本発明によれば、温度変化などによるホログラム記録媒体のディメンジョン変化による再生への影響を解消することのできるホログラム記録再生装置およびホログラム記録再生方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

［回折格子の形状変化による影響］

図１に示すように、フォトポリマーを用いたホログラム記録媒体１では、記録時にモノマーがポリマーに変化することに伴う収縮や温度変化に伴うポリマーの収縮・膨張などのディメンジョンの変化によって、回折格子２の角度や間隔などが変化する。同図にて、２ａは収縮前の回折格子、２ｂは収縮後の回折格子を示している。このような回折格子２の形状変化に起因して、図２に示すように、記録時と再生時との間で回折効率のピークをむかえる角度にずれが生じる。

図３は回折格子角度と回折光のブラッグの条件からの角度ずれ量との関係を示すグラフである。このグラフは、回折光の角度選択性のピークの位置が回折格子の角度によって変化することを示している。

図４は空間光変調器によって変調された光をホログラム記録媒体に照射する光学系を示す図である。同図において、３は空間光変調器であり、光に二次元のパターン情報７を重畳して信号光５を出射する。空間光変調器３より出射された信号光５はレンズ４によってホログラム記録媒体１に照射される。このとき、ホログラム記録媒体１上の信号光５の照射位置とほぼ同一箇所に参照光６が照射され、この参照光６と信号光５との干渉によりホログラム記録媒体１上にホログラムが記録される。

ここで、空間光変調器３の各位置から出射した信号光５の各線を追跡していくと、回折格子角度（基本的には参照光と信号光の２等分線の角度）は空間光変調器３の各場所によって異なることがわかる。つまり空間光変調器３の各場所によって、ディメンジョン変化（収縮）後のブラッグの条件からの角度ずれ量が異なることとなり、画像が一様（一度）に出力されなくなる。

［波長をシフトさせたときの影響］

図５は各波長ごとの、角度（メディア角度）と、回折光のブラッグの条件からの角度ずれ量との関係を示すグラフ、図６は図５から波長と回折光のブラッグの条件からの角度ずれ量との関係のみを抽出したグラフである。これらのグラフにおいて、Ｃは記録時と再生時の波長を同一とした場合（中心波長の場合）である。このＣからＢ、さらにＡへと波長を長い方向にシフトさせていくと、プラス側の角度へと回折光の角度選択性のピークが出る角度がずれて行き、逆にＣからＤ、さらにＥへと波長を短い方向にシフトさせていくと、マイナス側の角度へと回折光の角度選択性のピークが出る角度がずれて行く。このように、中心波長で再生したときには中心の角度のみが回折効率のピークを迎え、角度が中心から離れるにつれて回折効率は下がるために、再生画像についてもその中心でコントラストが最高となり、端になるにしたがって徐々にコントラストが低くなって行く。

この画像の中心と端でのコントラストの差は主にレンズのＮＡで決まる。また、ブラッグの条件からの角度ずれが等しくても、その角度ずれに対する回折効率は主にホログラム記録媒体の厚みによって決まる。一般的に回折効率が０％になるまでのブラッグ条件を満たす角度からの角度ずれΔθは以下の式で表される。

なお、上記の式で、ホログラム記録媒体の厚みをＬ、ホログラム記録媒体の屈折率をn,ブラッグ条件を満たす角度をθ_Ｂ、波長をλとした。

ここで、レンズの両端での値（ブラッグ条件を満たす角度からの角度ずれ）が上記の角度範囲（Δθ以内）に収まっていれば問題ない（実際は回折効率が０に近いところではノイズに埋もれてしまうため回折効率が最大値の７０−８０％以上に収まっていなくてはならない。この場合、コントラストが下がり、ＳＮＲが下がってしまうのは避けられない。）。しかし、ホログラム記録媒体の厚みが大きすぎたり、温度変化によってブラッグ条件からの角度ずれ幅が大きくなったときには、レンズの両端の値が上記の角度範囲を超えることが予想される。このときには記録画像を一度に再生することはできなくなる。

［波長スキャン再生について］

図７は各再生波長ごとの、回折格子角度とブラッグ条件を満たす角度からの角度ずれとの関係、ならびに各再生波長に対応する画像を示す図である。

ここで、ｃの中心の再生波長を用いた場合、ホログラム記録媒体が十分に厚く、角度選択性が急峻であると仮定すると、ｇのように両端が欠けたような像が再生される。再生波長を長い方へずらしてｂの線で示される範囲にすると、ｆのように右側が欠けたような像が再生される。また、再生波長を短い方へシフトさせてｄの線で示される範囲にすると、ｈのように左側が欠けたような像が再生される。

したがって、急峻な角度選択性をもったホログラム記録媒体や非常に高いＮＡのレンズを用いた場合、または温度変化が大きいために画像を一度に再生できない場合には、再生波長を変えて画像をいくつかに分けて再生することによって、記録画像の全体を再生することが可能となる。すなわち、図７の例では、たとえばｂ、ｃ、ｄの再生波長を順番に切り替えて、画像を左から右へスキャンするように再生（波長スキャン再生）することによって、高コントラストの一様な再生画像が得られる。

［機能ＣＭＯＳセンサについて］

上記の波長スキャン再生を行うためには、再生画像の取り込みに、読み出すアドレスを指定することが可能な機能ＣＭＯＳセンサを用いることが効率上有益である。

図８は、この機能ＣＭＯＳセンサの構成を示すブロック図である。同図に示すように、この機能ＣＭＯＳセンサ８は、二次元に配列されたディテクタ９の群と、このディテクタ９の群から読み出す水平方向のアドレスを指定する水平方向アドレス指定レジスタ１０と、ディテクタ９の群から読み出す垂直方向のアドレスを指定する垂直方向アドレス指定レジスタ１１と、水平方向アドレス指定レジスタ１０および垂直方向アドレス指定レジスタ１１により指定されたディテクタ９の信号を読み出す読み出し回路１２とを備えている。

この機能ＣＭＯＳセンサによれば、水平・垂直方向の任意のアドレスを指定してディテクタの信号を読み出すことができるので、１つの画像を複数の領域に分割してそれぞれ異なる波長で再生する場合に、再生波長の変化に同期してそれぞれの領域の再生画像を読み出すことが可能である。

なお、このような機能ＣＭＯＳセンサを用いなくても、高速なＣＭＯＳセンサを用いることによって、波長を高速にシフトさせながら各再生波長でそれぞれ全体の画像を取り込み、取り込んだ画像を積分するなどして１つの画像として再生することも可能である。

［ヘッダ情報について］

ディスク状のホログラム記録媒体のたとえば最内周に設けられたヘッダ情報記録領域には、記録時の温度の情報がヘッダ情報として記録される。この記録時の温度情報はホログラム記録媒体ごとに記録されてもよいが、ディスク状のホログラム記録媒体の全領域を同軸の複数のブロックに区切り、各々のブロックごとに記録時の温度情報を記録しておくことが精度的により望ましい。

ディスク状のホログラム記録媒体を作成する際にヘッダ情報として記録しておく情報としては、記録時にモノマーからポリマーに重合反応する際の収縮率、熱膨張係数などがある。また、波長のシフト量はビームの入射角にも依存するため、このビーム入射角の情報(フーリエホログラムではNAの情報)をヘッダ情報に加えておき、このビーム入射角を加味して波長のシフト量を算出するようにしてもよい。

再生時には、ホログラム記録媒体の全領域もしくはこの全領域を区分するブロックごとに、上記のヘッダ情報が読み込まれ、このヘッダ情報と再生時の温度に基づいて、再生波長のシフト量や、波長スキャン再生のためのスキャン回数と各々の回の波長が決められて、再生が行われる。また、記録時の温度と再生時の温度との差が、ある値より小さい場合（ホログラム記録媒体１の熱膨張が再生に影響しない程度に小さい場合）、記録時にモノマーからポリマーに重合反応する際に生じる収縮の補正分だけ波長をシフトさせる。

なお、最初から記録装置のある程度の条件を仮定しておいて、この仮定条件に基づいて波長シフト量、波長スキャン再生のためのスキャン回数と各々の回の波長を求めておき、これらをヘッダ情報として記録しておいてもよい。

あるいは、記録時と再生時の温度差に対する波長のシフト量や、波長スキャン再生のためのスキャン回数と各々の回の波長をあらかじめ決めておき、再生時に温度を検知し続け、その検知温度とヘッダ情報として記録されたホログラム記録時の温度との差に基づいて、再生波長を動的に変化させるようにしてもよい。

温度を検知する手段としては、温度センサのほか、サーボ用の光を用いてホログラム記録媒体の屈折率の変化から温度を算出する方法など、装置内の温度の情報を得ることができれば何でもよい。

［スキャン回数について］

波長スキャン再生のスキャン回数は、レンズのＮＡ、角度選択性の急峻さ（主にホログラム記録媒体の厚みによって決まる）などに応じて決められる。したがって、それらの情報をヘッダ情報に記録しておくことも、フォトポリマーを用いたホログラム記録媒体では避けることのできない記録時の収縮の影響を低減するために有益である。

ただし、その場合、温度特性の影響を無視できない。温度が上昇または下降すればするほどホログラム記録媒体のディメンジョンの変化は線形的に増加していくからである。そこで、あらかじめ、ホログラム記録媒体もしくはそのブロックごとに、ある温度とその温度に対するホログラム記録媒体の熱膨張係数を計測してヘッダ情報としてホログラム記録媒体に記録しておき、再生時にそのヘッダ情報と検知した温度とに基づいて最適なスキャン回数を算出するようにすればよい。

なお、ディテクタとして高速なＣＭＯＳセンサを用いることによって、波長を高速にシフトさせながら各再生波長でそれぞれ全体の画像を取り込み、取り込んだ画像を積分するなどして１つの画像として再生する場合には、上記のようなスキャン回数の管理は不要である。

［シフト多重方式への適用］

図９および図１０はシフト多重方式の概要図である。シフト多重方式では、参照光をレンズで絞ってホログラム記録媒体に入射させることによって、この入射した光は球面波の１部として扱われる。図９に示すように、シフト多重方式では、記録時に、上記の球面波である参照光１３と、二次元のパターン情報が重畳された光（信号光）１４との干渉によってホログラム記録媒体１にホログラムが記録される。再生時には、図１０に示すように、参照光１３のみを照射することで、ホログラム記録媒体１に記録されたホログラムから、二次元のパターン情報１６を持った回折光（再生光）１５が得られる。ホログラムの記録された位置から参照光１３の照射位置を、参照光１３と信号光１４の２光波の入射平面に対して平行な方向（ディスク１のトラック１７に沿った方向）にずらすと、ホログラムに対して参照光１３の入射角が変化したことと同等となり、ホログラムサイズよりも十分に小さいシフト量でも回折光１５が得られなくなる。したがって、参照光１３として球面波を用いることによって、非常に細かいピッチでホログラム記録を行うことが可能となり、多重数を上げることができる。

このシフト多重方式は、ホログラム記録媒体の回転のみでホログラムを多重記録することが可能であるため、光学系を簡略化できること、また、現在普及しているＣＤ、ＤＶＤなどの現在の光ディスクドライブ用のものと類似した光学系を利用できるため既存のサーボ技術を使いこなすことができるなど、様々な利点を有する。

このシフト多重方式においても、基本的には角度多重方式と同じ原理を用いているので、図１１に示すように、ホログラム記録媒体のディメンジョンの変化により記録位置（グルーブ）と再生位置との間でずれが生じ、再生時のデータアクセスが複雑になる。このシフト多重方式においても、ホログラム記録媒体をシフトさせながらスキャン（画像の取り込み）を行うことが可能であるが、角度多重とは異なり参照光の角度を振れる範囲はレンズのＮＡで決まっており、その角度を超えた分は再生できない。

そこで、このシフト多重方式でも、波長を変えて再生することは有益である。すなわち、記録位置と再生位置とのずれを補償できる程度に波長をシフトさせて再生すればよい。

また、シフト多重方式においても、記録時と再生時との温度差が大きい場合には画像を一度に再生できないことが考えられる。この場合には、再生波長を変えて何度かに分けて再生することによって、画像の全体を再生することが可能となる。

図１２はシフト多重方式により−１２５[micron]の位置から２５[micron]ピッチで１１回多重記録が行われたホログラム記録媒体を、記録時と再生時で波長を変えずに再生した場合（ａ）と波長を変えて再生した場合（ｂ）のそれぞれの回折効率を測定した結果を示すグラフである。これらのグラフから分かるように、波長をシフトさせない場合には記録位置と再生位置にずれが生じているが、記録から数ｎｍ波長をシフトさせた場合には、記録位置と再生位置がほぼ一致している。

［コリニア方式への適用］

図１３はコリニア方式の概要図である。コリニア方式においては、信号光１４の外周に参照光１３が配置される。このとき回折格子は中心から扇形に分布する。このため、温度膨張などのディメンジョン変化が生じた場合には、図１４に示すように、回折格子の角度が変化する。そこで、参照光１３を横ずらしすることによって、ある角度のホログラムに注目すると、参照光１３の入射角度が変化する。この入射角度のずれの方向は再生画像の左右で逆であるが、波長シフトによる補償では、これらの回折格子の角度ずれの方向を全て満たす方向のシフトになるために、一度に再生することが可能である。

［波長可変レーザ］

図１５は波長可変レーザの構成を示す図である。同図に示すように、この波長可変レーザ１００は、レーザダイオード１０１、コリメートレンズ１０２、回折格子１０３、偏光ビームスプリッタ１０４、アナモプリズム１０５及びアイソレータ１０６を備える。

レーザダイオード１０１は、マルチモードのレーザ光を発光する。より具体的には、４１０［ｎｍ］程度のブルーのレーザ光を発光するレーザダイオードである。コリメートレンズ１０２は、レーザダイオード１０１により発光されたレーザ光を平行光とする。回折格子１０３は、波長ごとに異なる方向へ１次光を発生し、そのうち特定波長（例えば４１０［ｎｍ］）の１次光がレーザダイオード１０１へ戻るようにレーザダイオード１０１との間の角度が設定されている。これにより、レーザダイオード１０１内でその波長成分だけが増大し、シングルモードとなる。レーザダイオード１０１により発光されるレーザ光の大半は、１次光ではなく０次光であり、回折格子１０３でミラーのように反射する。つまり、この波長可変レーザ１００は、基本的にはＬｉｔｔｒｏｗ型外部共振器レーザである。偏光ビームスプリッタ１０４は、透明ガラス１０７の表面に偏光膜１０８を形成してなるものであり、回折格子１０３を反射した０次光を回折格子以外の所定の方向にミラーのように反射し、０次光の偏光方向とは９０°異なる偏光方向を有する光を透過する。アイソレータ１０６は、外部からのレーザ光（反射光）を内部に侵入することを防止するためのもので、ローテータ１１６と偏光ビームスプリッタ１１７とを有する。

このような構成を有する波長可変レーザ１００では、回折格子１０３を回転させることで、例えば４１０［ｎｍ］程度のブルーのレーザ光の波長を５〜１０［ｎｍ］程度可変することができる。

なお、本発明に適用される波長可変レーザは、上記のものに限定されず、その他各種の諸々の方式のものを利用してもよい。

［角度多重方式のホログラム記録再生装置の実施例］

次に、本発明を角度多重方式のホログラム記録再生装置に適用した実施例を説明する。 図１６は、角度多重方式のホログラム記録再生装置の光学ユニットの構成を示す図である。

このホログラム記録再生装置の光学ユニット２００は、波長可変レーザ２１、コリメ−トレンズ２２、アイソレ−タ２３、1/2波長板２４、メカニカルシャッタ−２５、偏光ビ−ムスプリッタ２６、1/2波長板２７、偏光ビ−ムスプリッタ２８、１／２波長板２９、偏光ビ−ムスプリッタ３０、１／２波長板３１、リレ−レンズ３２、ピンホ−ル３３、ダイクロイックミラ−３４、対物レンズ３５、サーボ用駆動ユニット３６、参照光用の１／２波長板３７、参照光用のピンホ−ル３８、ガルバノミラ−３９、反射型液晶４０、倍率調整用レンズ４１、機能ＣＭＯＳセンサ４２、サーボ用光源４３、コリメ−トレンズ４４、グレ−ティング４５、ビ−ムスプリッタ４６、集光用レンズ４７、シリンドリカルレンズ４８、受光素子４９、リレーレンズ５３を備える。

波長可変レーザ２１は、出射光の波長を可変することのできるレーザ光源であり、レーザ素子としては、例えば、波長４０５［ｎｍ］のレーザダイオード（ＬＤ）や、波長５３２［ｎｍ］のＮｄ−ＹＡＧレーザを用いることができる。

コリメートレンズ２２は、波長可変レーザ２１から照射されたレーザ光を平行光に変換する光学素子である。

アイソレ−タ２３は、戻り光を防ぐためための光学素子である。

1/2波長板２４は、アイソレ−タ２３より入射したｐ偏光とｓ偏光との割合を調節する光学素子である。

メカニカルシャッタ−２５は、ビームの開閉を行う光学素子である。
偏光ビ−ムスプリッタ２６は、光をｐ波の信号光ライン５１とｓ波の参照光ライン５２とに分割する光学素子である。

1/2波長板２７は、光の強度を調節する光学素子である。

偏光ビ−ムスプリッタ２８は、1/2波長板２７を通過した光のｐ偏光成分のみを空間光変調器としての反射型液晶４０に入射し、反射型液晶４０からの戻り光を反射する光学素子である。

１／２波長板２９は、偏光ビ−ムスプリッタ２８を反射した光をｐ偏光に戻すための光学素子である。

偏光ビ−ムスプリッタ３０は、１／２波長板２９から入射した光を透過し、ホログラム記録媒体１で反射されて１／２波長板３１から戻ってきた光（再生光）を反射するための光学素子である。

１／２波長板３１は、偏光ビ−ムスプリッタ３０より入射した光をそのまま透過する光学素子である。

リレ−レンズ３２は、１／２波長板３１により円偏光とされた光をピンホ−ル３３に伝播するための光学素子である。

ピンホ−ル３３は、信号光のビーム径を絞って液晶からの高次の回折光をカットするための光学素子である。

ダイクロイックミラ−３４は、記録再生に用いる光（波長可変レーザ２１からのレーザ光）とサーボに用いる光（サーボ用光源４３からのレーザ光）とを同一の光路にするための光学素子である。ダイクロイックミラー３４は、波長可変レーザ２１とサーボ用光源４３とでレーザ光の波長が異なることに対応して、波長可変レーザ２１からの記録再生光を透過し、サーボ用光源４３からのサーボ光を反射する。

対物レンズ３５は、信号光および参照光の双方をホログラム記録媒体１に集光するための光学素子である。

サーボ駆動ユニット３６は、受光素子４９からのトラッキングエラ−信号およびフォ−カスエラ−信号により対物レンズ３５を２軸方向に駆動することによって、トラッキング制御およびフォ−カス制御を行うための駆動機構であり、各々の軸方向に対物レンズ３５を駆動するためのコイル３６Ａ、３６Ｂを有する。

参照光用の１／２波長板３７は、偏光ビ−ムスプリッタ２６によって分離された参照光をｐ偏光に戻すための光学素子である。

参照光用のピンホ−ル３８は、参照光用の１／２波長板３７によってｐ偏光に戻された参照光のビ−ム径を調節する光学素子である。

ガルバノミラ−３９は、ホログラム記録媒体１への参照光の入射角度を変調するためのミラーである。

反射型液晶４０は、信号光を空間的に（ここでは、２次元的に）変調して、デ−タを重畳する空間光変調器である。空間光変調器としては、反射型液晶のほか、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ Ｍｉｒｒｏｒ）や、透過型の素子である透過型液晶素子を用いることができる。

倍率調整用レンズ４１は、偏光ビ−ムスプリッタ３０で反射して入射した再生光の倍率を調整するための光学素子である。

機能ＣＭＯＳセンサ４２は、再生光の画像を入力し、水平・垂直方向の任意のアドレスを指定して読み出すことができる素子である。

サーボ用光源４３は、トラッキングサーボ、フォーカスサーボ等のサーボ制御を行うための光源であり、波長可変レーザ２１とは波長の異なるレーザ光を出射する。サーボ用光源４３は、例えば、レーザーダイオードであり、発振波長としてホログラム記録媒体１に対して感度が小さい、例えば、６５０［ｎｍ］の波長のものを使用する。コリメ−トレンズ４４は、サーボ用光源４３から照射されたレーザ光を平行光に変換する光学素子である。

グレ−ティング４５は、コリメートレンズ４４から出射されたレーザ光を３つのビームに分割するための光学素子であり、２枚の素子から構成される。サーボ制御のためにレーザ光の分割が行われる。

ビ−ムスプリッタ４６は、グレーティング４５から出射されたレーザ光を透過し、ホログラム記録媒体１から反射されて戻ってきた戻り光を反射するための光学素子である。

集光用レンズ４７は、ビームスプリッタ４６からの戻り光を受光素子４９に集光するための光学素子である。

シリンドリカルレンズ４８は、集光用レンズ４７から出射されたレーザ光のビーム形状を円形から楕円形に変換するための光学素子である。

受光素子４９は、戻り光を受光し、トラッキングサーボ制御のためのトラッキングエラー信号とフォーカスサーボ制御のためのフォーカスエラー信号を出力するための素子、例えば、4分割ディテクタである。

ホログラム記録媒体１は、図示しないスピンドルモ−タで回転される。ホログラム記録媒体１が移動することから、ホログラム記録媒体１上への記録・再生は移動方向に形成されたトラックに沿って行われる。

次に、この光学ユニット２００の動作を説明する。

波長可変レーザ２１から出射した光は、コリメ−トレンズ２２によって平行光になり、戻り光を防ぐためにアイソレ−タ２３を通す。その後、1/2波長板２４によってｐ偏光とｓ偏光の割合が調節され、偏光ビ−ムスプリッタ２６によってｐ波の信号光ライン５１とｓ波の参照光ライン５２とに分割される。

信号光は1/2波長板２７によって強度が調節され、偏光ビ−ムスプリッタ２８を通じてｐ偏光成分のみが空間光変調器としての反射型液晶４０に入射される。反射型液晶４０によって変調された光は、偏光が９０°回転するために偏光ビ−ムスプリッタ２８にて反射する。偏光ビ−ムスプリッタ２８を反射した光は、１／２波長板２９によって再びｐ偏光に戻され、偏光ビ−ムスプリッタ３０を透過して１／２波長板３１に入る。この１／２波長板３１は偏光方向を変えないような回転角になっており、入射してきたｐ偏光をそのまま透過する。その後リレ−レンズ３２を伝播される。このときピンホ−ル３３により、液晶からの高次の回折光がカットされる。

続いて、信号光はダイクロイックミラ−３４を通過する。ダイクロイックミラ−３４を通過した光は、対物レンズ３５によって集光されてホログラム記録媒体１に入射する。

一方、偏光ビ−ムスプリッタ２６によって分離された参照光は、１／２波長板３７によってｐ偏光に戻され、ピンホ−ル３８によってビ−ム径を調節され、ガルバノミラ−３９によって角度が変調されて、リレーレンズ５３を介して、信号光と干渉するようにホログラム記録媒体１の同一個所に入射される。その結果、ホログラム記録媒体１上に干渉縞が形成される。この際、反射型液晶４０によって空間変調された情報がホログラム記録媒体１上にホログラムとして記録される。

ここで、角度多重を行う場合には、ガルバノミラ−３９の角度を変えることによってホログラム記録媒体１への入射角度が変わり、角度多重記録を行うことが可能となる。

再生時には波長可変レーザ２１から、記録時に用いた波長から、ホログラム記録媒体１の記録時の収縮や温度変化などに起因するホログラム記録媒体１のディメンジョン変化を見込んで決められたシフト量だけずらした波長の光を照射する。このとき信号光を遮断し、参照光のみをホログラム記録媒体１に入射させる。このとき、参照光の入射角度を記録時と同じにすることにより、同様の角度で参照光が入射されたときにホログラム記録媒体１に記録された信号が再生される。

ホログラム記録媒体１に参照光が入射すると、ホログラム記録媒体１に記録されたホログラムから回折光（再生光）が発生する。再生光は信号光と逆の光路をたどり、対物レンズ３５を通り、ダイクロイックミラ−３４を透過してリレ−レンズ３２を通る。リレ−レンズ３２を通る途中でピンホ−ル３３によってノイズがカットされる。その後、再生光は１／２波長板３１に入る。１／２波長板３１は記録時とは異なり偏光方向を９０度回転させてｐ偏光をｓ偏光にする。ｓ偏光は偏光ビ−ムスプリッタ３０で反射されて、倍率調整用レンズ４１にて倍率が調整され、機能ＣＭＯＳセンサ４２で、反射型液晶４０での空間的な２次元デ−タに対応する電気信号に変換される。機能ＣＭＯＳセンサ４２からの出力は、図示しない信号処理部によって２値化され、時系列２値化デ−タに変換される。

［コリニア方式のホログラム記録再生装置の実施例］

図１７はコリニア方式のホログラム記録再生装置の光学ユニットの構成を示す図である。

このコリニア方式のホログラム記録装置の光学ユニット３００は、波長可変レーザ２１、コリメートレンズ２２、アイソレ−タ２３、メカニカルシャッタ−２５、1/2波長板２７、偏光ビームスプリッタ２８、１／２波長板２９、偏光ビームスプリッタ３０、１／４波長板３１ａ、リレ−レンズ３２、ピンホ−ル３３、ダイクロイックミラ−３４、対物レンズ３５、サーボ用駆動ユニット３６、ピンホ−ル５３、反射型液晶４０、倍率調整用レンズ４１、機能ＣＭＯＳセンサ４２、サーボ用光源４３、コリメートレンズ４４、グレーティング４５、ビームスプリッタ４６、集光用レンズ４７、シリンドリカルレンズ４８、受光素子４９を有する。

波長可変レーザ２１は、出射光の波長を可変することのできるレーザ光源であり、レーザ素子としては、たとえば、波長４０５ｎｍのレーザダイオード（ＬＤ）や、波長５３２ｎｍのＮｄ−ＹＡＧレーザを用いることができる。

コリメートレンズ２２は、波長可変レーザ２１から照射されたレーザ光を平行光に変換する光学素子である。

アイソレ−タ２３は、戻り光を防ぐためための光学素子である。

メカニカルシャッタ−２５は、ビームの開閉を行う光学素子である。

1/2波長板２７は、光の強度を調節する光学素子である。

偏光ビームスプリッタ２８は、1/2波長板２７を通過した光のｐ偏光成分のみを空間光変調器としての反射型液晶４０に入射し、反射型液晶４０からの戻り光を反射する光学素子である。

１／２波長板２９は、偏光ビームスプリッタ２８を反射した光をｐ偏光に戻すための光学素子である。

偏光ビームスプリッタ３０は、１／２波長板２９から入射した光を透過し、ホログラム記録媒体１で反射されて１／２波長板３１から戻ってきた光（再生光）を反射するための光学素子である。

１／４波長板３１ａは、偏光ビームスプリッタ３０より入射した光を円偏光にするための光学素子である。

リレ−レンズ３２は、１／４波長板３１ａにより円偏光とされた光をピンホ−ル３３に伝播するための光学素子である。

ピンホ−ル３３は、信号光のビーム径を絞って液晶からの高次の回折光をカットするための光学素子である。

ダイクロイックミラ−３４は、記録再生に用いる光（波長可変レーザ２１からのレーザ光）とサーボに用いる光（サーボ用光源４３からのレーザ光）とを同一の光路にするための光学素子である。ダイクロイックミラー３４は、波長可変レーザ２１とサーボ用光源４３とでレーザ光の波長が異なることに対応して、波長可変レーザ２１からの記録再生光を透過し、サーボ用光源４３からのサーボ光を反射する。

対物レンズ３５は、信号光および参照光、さらにはサーボ用の光をホログラム記録媒体１の所定の層位置に集光するための光学素子である。

サーボ駆動ユニット３６は、受光素子４９からのトラッキングエラ−信号およびフォ−カスエラ−信号により対物レンズ３５を２軸方向に駆動することによって、トラッキング制御およびフォ−カス制御を行うための駆動機構であり、各々の軸方向に対物レンズ３５を駆動するためのコイル３６Ａ、３６Ｂを有する。

反射型液晶４０は、信号光を空間的に（ここでは、２次元的に）変調して、デ−タを重畳する空間光変調器である。空間光変調器としては、反射型液晶のほか、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ Ｍｉｒｒｏｒ）や、透過型の素子である透過型液晶素子を用いることができる。

倍率調整用レンズ４１は、偏光ビームスプリッタ３０で反射して入射した再生光の倍率を調整するための光学素子である。

機能ＣＭＯＳセンサ４２は、再生光の画像を入力し、水平・垂直方向の任意のアドレスを指定してディテクタの信号を読み出すことができる素子である。

サーボ用光源４３は、トラッキングサーボ、フォーカスサーボ等のサーボ制御を行うための光源であり、波長可変レーザ２１とは波長の異なるレーザ光を出射する。また、このサーボ用光源４３の光は回折光検知用の光としても利用される。サーボ用光源４３は、たとえば、レーザーダイオードであり、発振波長としてホログラム記録媒体１に対して感度が小さいもしくは感度がない、たとえば６３３ｎｍの波長が使用される。

コリメートレンズ４４は、サーボ用光源４３から照射されたレーザ光を平行光に変換する光学素子である。

グレーティング４５は、コリメートレンズ４４から出射されたレーザ光を３つのビームに分割するための光学素子であり、２枚の素子から構成される。サーボ制御のためにレーザ光の分割が行われる。

ビームスプリッタ４６は、グレーティング４５から出射されたレーザ光を透過し、ホログラム記録媒体１から反射されて戻ってきた戻り光を反射するための光学素子である。

集光用レンズ４７は、ビームスプリッタ４６からの戻り光を受光素子４９に集光するための光学素子である。

シリンドリカルレンズ４８は、集光用レンズ４７から出射されたレーザ光のビーム形状を円形から楕円形に変換するための光学素子である。

受光素子４９は、戻り光を受光し、トラッキングサーボ制御のためのトラッキングエラー信号とフォーカスサーボ制御のためのフォーカスエラー信号を出力するための素子、たとえば4分割ディテクタである。

ホログラム記録媒体１は、図示しないスピンドルモ−タで回転される。ホログラム記録媒体１が移動することから、ホログラム記録媒体１上への記録・再生は移動方向に形成されたトラックに沿って行われる。

次に、このホログラム記録再生装置の光学ユニット３００での動作を説明する。

波長可変レーザ２１より出射した光は、コリメートレンズ２２によって平行光になり、戻り光を防ぐためにアイソレ−タ２３を通す。その後、1/2波長板２４によって強度が調節され、偏光ビームスプリッタ２８を通じてｐ偏光成分のみが空間光変調器としての反射型液晶４０に入射される。

ここで、反射型液晶４０には、参照光のデ−タ領域が信号光のデ−タ領域の回りを囲んだパタ−ンが投影される。この実施形態では、信号光と参照光とを同一光路を伝播させる場合を示しているが、逆に信号光のデ−タ領域が参照光のデ−タ領域の回りを囲んだパタ−ンであってもよい。また信号光のパタ−ンの両脇から参照光を入射するというパタ−ンでもかまわない。

反射型液晶４０によって変調された光は、偏光が９０°回転するために偏光ビームスプリッタ２８を反射する。偏光ビームスプリッタ２８を反射した光は、１／２波長板２９によって再びｐ偏光に戻され、偏光ビームスプリッタ３０を透過し、１／４波長板３１ａによって円偏光となって、リレ−レンズ３２を伝播される。このときピンホ−ル３３により、液晶からの高次の回折光がカットされる。

続いて、光はダイクロイックミラ−３４を通過する。ダイクロイックミラ−３４を通過した光は、対物レンズ３５によって集光されてホログラム記録媒体１に入射する。その結果、ホログラム記録媒体１上に干渉縞が形成される。この際、反射型液晶４０によって空間変調された情報がホログラム記録媒体１にホログラムとして記録される。

ここで参照光のパタ−ンは、ある強度に変調されたものであり、そのパタ−ンがホログラム記録媒体１内でスペックルを発生させ、そのスペックルの一致した部分のみから再生光が発生するために、スペックルサイズに依存した非常に細かいシフトピッチでの多重記録が可能となる。

再生時には波長可変レーザ２１から、記録時に用いた波長から、ホログラム記録媒体１の記録時の収縮や温度変化などに起因するホログラム記録媒体１のディメンジョン変化を見込んで決められたシフト量だけずらした波長の光を照射する。このとき反射型液晶４０上で、参照光に相当するパタ−ンのみを表示させ、その参照光成分のみをホログラム記録媒体１に入射する。これにより、ホログラム記録媒体１に記録されたホログラムから回折光（再生光）が発生する。この再生光は信号光と逆の光路をたどり、対物レンズ３５を通り、ダイクロイックミラ−３４を透過してリレ−レンズ３２を通る。リレ−レンズ３２を通る途中でピンホ−ル３３によってノイズがカットされる。その後、再生光は１／４波長板３１ａによってｓ偏光になり、偏光ビームスプリッタ３０で反射されて、倍率調整用レンズ４１にて倍率が調整され、機能ＣＭＯＳセンサ４２で、反射型液晶４０での空間的な２次元デ−タに対応する電気信号に変換される。機能ＣＭＯＳセンサ４２からの出力は、図示しない信号処理部によって２値化され、時系列２値化デ−タに変換される。

一方、サーボ用光源４３より出射された光は、コリメートレンズ４４によって平行光に変換され、グレーティング４５にて３つのビームに分割される。グレーティング４５から出射されたレ−ザ光は、ビームスプリッタ４６、偏光ビームスプリッタ４８、ハーフミラー４９を透過してダイクロイックミラ−３４に達し、ダイクロイックミラ−３４にて記録再生用の光と同一の光路に乗せられ、対物レンズ３５によりホログラム記録媒体１に入射される。

次に、上記角度多重方式およびコリニア方式のホログラム記録再生装置の制御系の構成を説明する。

図１８は、このホログラム記録再生装置の電気的な制御系な構成を示す図である。

同図に示すように、このホログラム記録再生装置は、ホログラム記録媒体１を駆動するスピンドルモータ６０、スピンドルモータ６０を制御するスピンドルモータ制御部６１、受光素子４９の出力に基づきトラッキングおよびフォーカシングのサーボのための演算処理を行うサーボ制御部６２、サーボ制御部６２からの制御信号に基づいてサーボ駆動ユニット３６を制御するサーボメカ制御部６３、機能ＣＭＯＳセンサ４２の再生信号を処理する再生信号処理部６５、メカニカルシャッタ−２５の開閉を制御するシャッター制御部６６、反射型液晶４０を制御するＳＬＭ制御部６７、機能ＣＭＯＳセンサ４２の光の入射方向に対して垂直な方向および水平な方向の位置を制御するＣＭＯＳステージ制御部６８、機能ＣＭＯＳセンサ４２からの画像の読み込みを制御する機能ＣＭＯＳ制御部６９と、波長可変レーザ２１の発振波長を制御する発振波長制御部７０と、温度を検知する温度検知ユニット７１と、このホログラム記録再生装置を全体的に制御する制御コンピュータ７２を備えている。

制御コンピュータ７２は、上記の各部を制御したり、各種の演算処理を行う演算処理ユニット７２ａと、演算処理ユニット７２ａの演算結果などを一時的に格納するメモリ７２ｂとを備えている。

次に、記録・再生時の制御動作を説明する。

図１９は記録時の制御の流れを示すフローチャートである。

まず、制御コンピュータ７２は、演算処理ユニット７２ａにて、記録スケジュール、シフトピッチ（多重数）、後処理までの待ち時間などの情報を取得してメモリ７２ｂに格納する（ステップＳ１）。これらのホログラム記録のための各種条件の最適値は、たとえばホログラム記録媒体の回折効率、屈折率変調度、回折光の立ち上がり時間、モノマーの拡散速度、ホログラム記録媒体のダイナミックレンジなどの、ホログラム記録媒体１の状態を検出し、これらの結果に基づいて計算により取得してもよいし、予め計算して記憶しておいた最適値を読み出して取得するようにしてもよい。

次に、制御コンピュータ７２は、温度検知ユニット７１による温度の検知を実行させて温度の情報を取得する（ステップＳ２）。

次に、制御コンピュータ７２は、温度情報を２値化してＳＬＭ制御部６７に転送するなどして、取得した温度情報をヘッダ情報としてホログラム記録媒体１に記録するように制御を行う（ステップＳ３）。

次に、制御コンピュータ７２は、メモリ７２ｂに読み込んでおいたシフトピッチ（多重数）の情報をスピンドルモータ制御部６１に転送する（ステップＳ４）。

スピンドルモータ制御部６１は、シフトピッチ（多重数）の情報に基づいてスピンドルモータ６０を回転させる。これによって、信号光および参照光の照射位置が最初の記録位置に設定される（ステップＳ５）。

この後、制御コンピュータ７２は、記録用の時系列情報を２次元に展開させたパターンを反射型液晶４０に表示させるために、ＳＬＭ制御部６７にＳＬＭデータを転送する（ステップＳ６）。

次に、制御コンピュータ７２は、メモリ７２ｂから記録スケジュールの情報を読み込み（ステップＳ７）、この記録スケジュールでメカニカルシャッター２５を開閉させるようにシャッター制御部６６に制御信号を出力する（ステップＳ８）。これにより、ホログラム記録媒体への実際の情報のホログラム記録が行われる。

次に、制御コンピュータ７２は、ホログラム記録媒体１の温度検知を行う一定領域での記録が終了したかを判断する（ステップＳ９）。ここで、温度検知を行う一定領域は、ホログラム記録媒体１の全領域を区分するブロックとする。

温度検知を行う一定領域での記録が終了していない場合には、ステップＳ４へ戻ってつぎの記録を行う。

終了したのであれば次に、制御コンピュータ７２は、ホログラム記録媒体１の全領域での多重記録が終了したかを判断する（ステップＳ１０）。全ての領域での多重記録が終了していない場合には、ステップＳ２に戻って再び温度検知を行い、次の記録を行う。

全ての領域での多重記録が終了した場合には、次に、制御コンピュータ７２は、メモリ７２ｂから後処理までの待ち時間の情報を読み込み（ステップＳ１１）、最後の記録完了から、当該待ち時間が経過するのを待って、後処理、つまりインコヒーレント光をホログラム記録媒体全体に照射する処理を行う（ステップＳ１２）。フォトポリマーを用いたホログラムホログラム記録媒体においては、未反応モノマーがあると再生時の参照光の照射によって追加記録となり、ＳＮＲの低下の原因となる。そこで、未反応モノマーをポリマーに変化させるために、インコヒーレント光をホログラム記録媒体全体に照射する後処理が行われる。

図２０は再生時の制御の流れを示すフローチャートである。

再生時にはまず、制御コンピュータ７２は、ホログラム記録媒体１からヘッダ情報の中の温度情報を読み込む（ステップＳ２１）。ここで、ホログラム記録媒体１の領域は複数のブロックに区分されており、ブロックごとにヘッダ情報が記録されているものとする。

次に、制御コンピュータ７２は、温度検知ユニット７１による温度の検知を実行させて温度の情報を取得する（ステップＳ２２）。

次に、制御コンピュータ７２は、ヘッダ情報から取得した温度情報（記録時の温度）と温度検知ユニット７１より取得した温度情報（再生時の温度）とを比較して、その差に基づいて、記録時の波長からのシフト量と波長スキャン再生のための各波長を算出する（ステップＳ２３）。ヘッダ情報に、温度に対してのホログラム記録媒体１の熱膨張係数の情報が含まれている場合には、この熱膨張係数を加味することによって、より適切な波長シフト量と波長スキャン再生のための各波長を算出することができる。次に、制御コンピュータ７２は、１つの画像を一度に再生可能かどうかを判断する（ステップＳ２４）。この判断は、たとえば、記録時と再生時との温度差について閾値を設けておき、算出された温度差が閾値以下の場合には１つの画像を一度に再生可能とし、閾値を超えている場合には再生不可とすることなどによって行われる。

１つの画像を一度に再生可能である場合から説明する。

この場合、制御コンピュータ７２は、まず、スピンドルモータ制御部６１を通じてスピンドルモータ６０を制御して、目的の再生位置が参照光の照射位置に来るようにホログラム記録媒体１を回転させる（ステップＳ２５）。続いて、制御コンピュータ７２は、デフォルトや現在の再生波長から、ステップＳ２３で算出したシフト量分シフトさせた波長の情報を発振波長制御部７０に転送する。発振波長制御部７０はこの波長情報に基づいて波長可変レーザ２１の発振波長を変更する（ステップＳ２６）。次に、制御コンピュータ７２は、上記の波長情報に基づき、機能ＣＭＯＳセンサ４２の位置が最適となるようにＣＭＯＳステージ制御部６８に制御情報を転送する。ＣＭＯＳステージ制御部６８はこの制御情報に基づいて機能ＣＭＯＳセンサ４２のステージをシフトさせる（ステップＳ２７）。これは、再生波長を変えることによって再生像の位置ずれが生じるので、この位置ずれを補正するためである。ステージとは、機能ＣＭＯＳセンサ４２を搭載して、２軸方向あるいは３軸方向に移動させることのできる機構である。

次に、制御コンピュータ７２は、記録スケジュールに従ってシャッター制御部６６に制御情報を転送してメカニカルシャッタ−２５を開閉させることで、参照光をホログラム記録媒体１に照射させ、再生を行う（ステップＳ２８）。続いて、制御コンピュータ７２は、機能ＣＭＯＳセンサ４２から再生画像を取り込むように機能ＣＭＯＳ制御部６９に制御情報を転送する。機能ＣＭＯＳセンサ４２から取り込まれた再生画像は再生信号処理部６５にて２値化され、時系列２値化デ−タに変換されて制御コンピュータ７２に転送される（ステップＳ２９）。

一方、１つの画像を一度に再生できない場合には波長スキャン再生が行われる。この場合、制御コンピュータ７２は、まず、スピンドルモータ制御部６１を通じてスピンドルモータ６０を制御して、目的の再生位置が参照光の照射位置に来るようにホログラム記録媒体１を回転させる（ステップＳ３０）。続いて、制御コンピュータ７２は、デフォルトや現在の再生波長から、ステップＳ２３で算出した波長スキャン再生のための最初の波長の情報を発振波長制御部７０に転送する。

発振波長制御部７０はこの波長情報に基づいて波長可変レーザ２１の発振波長を変更する（ステップＳ３１）。次に、制御コンピュータ７２は、上記の波長情報に基づき、機能ＣＭＯＳセンサ４２の位置が最適となるようにＣＭＯＳステージ制御部６８に制御情報を転送する。ＣＭＯＳステージ制御部６８はこの制御情報に基づいて機能ＣＭＯＳセンサ４２のステージをシフトさせる。また、制御コンピュータ７２は、一度に画像を取り込むことのできる領域の情報（位置とサイズ）を機能ＣＭＯＳ制御部６９に転送する（ステップＳ３２）。この一度に画像を取り込むことのできる領域の情報は、たとえば、記録時と再生時の温度差に基づいて算出される。あるいは、この温度差と、ヘッダ情報から取得されるホログラム記録媒体１の熱膨張係数とから算出してもよい。次に、制御コンピュータ７２は、記録スケジュールに従ってシャッター制御部６６に制御情報を転送してメカニカルシャッタ−２５を開閉させることで、参照光をホログラム記録媒体１に照射させ、再生を行う（ステップＳ３３）。

続いて、制御コンピュータ７２は、機能ＣＭＯＳセンサ４２から、一度に取り込み可能な再生画像を取り込むように機能ＣＭＯＳ制御部６９に制御情報を転送する（ステップＳ３４）。この後、制御コンピュータ７２は、１ページの画像の再生が終了したかどうかを判断する（ステップＳ３５）。１ページの画像の再生が終了していない場合にはステップＳ３０に戻る。ここでは、次の目的の再生位置が参照光の照射位置に来るようにホログラム記録媒体１を回転させた後、再生波長を波長スキャン再生のための次の波長に変化させて再生を行い、一度に画像を取り込むことのできる次の領域の画像の取り込みを同様に行う。このようにして、波長スキャン再生のための各波長を用いてすべての画像の取り込みを行う。

以上により１ページの画像の再生が終了すると、制御コンピュータ７２は、機能ＣＭＯＳセンサ４２から再生画像を取り込むように機能ＣＭＯＳ制御部６９に制御情報を転送する。機能ＣＭＯＳセンサ４２から取り込まれた再生画像は再生信号処理部６５にて２値化され、時系列２値化デ−タに変換されて制御コンピュータ７２に転送される（ステップＳ３６）。

１ページの画像のデータが制御コンピュータ７２に取り込まれると、次に制御コンピュータ７２は、今回のブロックのすべての画像の再生が終了したかどうかを判断する（ステップＳ３７）。終了していない場合は、ステップＳ２２に戻って再び温度検知ユニット７１からの温度を取得して、波長シフト量と波長スキャン再生のための各波長を算出し、次のページの画像の再生を同様に行う。今回のブロックのすべての画像の再生が終了した場合には、次に制御コンピュータ７２は、ホログラム記録媒体１の全てのブロックの再生が終了したかどうかを判断し（ステップＳ３８）、全てのブロックの再生が終了していない場合には、ステップＳ２１に戻って、次のブロックのヘッダ情報を取得して、次のブロックの再生を同様に繰り返す。以上が全てのブロックの再生が終了するまで繰り返される。

また、フローチャートでは示されていないが、ステップＳ２３では、記録時の温度と再生時の温度との差に基づいて、デフォルトや現在の再生波長からのシフト量と波長スキャン再生のための各波長を算出しているが、記録時の温度と再生時の温度との差が、ある値より小さい場合（ホログラム記録媒体１の熱膨張が再生に影響しない程度に小さい場合）、記録時にモノマーからポリマーに重合反応する際に生じる収縮の補正分だけ波長をシフトさせるものとしている。

ホログラム記録媒体のディメンジョン変化による回折格子の形状変化を示す図である。 回折格子の形状変化がある場合に、記録時と再生時との間で回折効率のピークをむかえる角度の違いを示す図である。 回折格子角度と回折光のブラッグの条件からの角度ずれ量との関係を示すグラフである。 空間光変調器によって変調された光をホログラム記録媒体に照射する光学系を示す図である。 各波長ごとの、角度（メディア角度）と、回折光のブラッグの条件からの角度ずれ量との関係を示すグラフである。 図５から波長と回折光のブラッグの条件からの角度ずれ量との関係のみを抽出したグラフである。 各再生波長ごとの、回折格子角度とブラッグ条件を満たす角度からの角度ずれとの関係、ならびに各再生波長に対応する画像を示す図である。 機能ＣＭＯＳセンサ８の構成を示すブロック図である。 シフト多重方式の概要図である。 シフト多重方式の再生時の概要図である。 ホログラム記録媒体のディメンジョンの変化により記録位置（グルーブ）と再生位置とのずれを示す図である。 シフト多重方式により多重記録が行われたホログラム記録媒体を、記録時と再生時で波長を変えずに再生した場合（ａ）と波長を変えて再生した場合（ｂ）のそれぞれの回折効率を測定した結果を示すグラフである。 コリニア方式の概要図である。 ホログラム記録媒体のディメンジョン変化が生じた場合の回折格子角度の変化を示す図である。 波長可変レーザの構成を示す図である。 角度多重方式のホログラム記録再生装置の光学ユニットの構成を示す図である。 コリニア方式のホログラム記録再生装置の光学ユニットの構成を示す図である。 角度多重方式およびコリニア方式のホログラム記録再生装置の制御系の構成を示す図である。 図１８の制御系の記録時の制御の流れを示すフローチャートである。 図１８の制御系の再生時の制御の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１ ホログラム記録媒体
２１ 波長可変レーザ
４２ 機能ＣＭＯＳセンサ
６１ スピンドルモータ制御部
６５ 再生信号処理部
６６ シャッター制御部
６７ ＳＬＭ制御部
６８ ＣＭＯＳステージ制御部
６９ 機能ＣＭＯＳ制御部
７０ 発振波長制御部
７１ 温度検知ユニット
７２ 制御コンピュータ
１００ 波長可変レーザ

Claims (10)

1. 発振波長を可変できる光源と、
   温度を検知する温度検知手段と、
   ホログラム記録媒体への記録時に、前記温度検知手段により検知された温度の情報を前記ホログラム記録媒体へ記録し、再生時には、前記ホログラム記録媒体から前記温度の情報を取得するとともに前記温度検知手段により検知された温度を取得し、これらの温度の差に基づいて、前記ホログラム記録媒体の記録時と再生時との間でのディメンジョン変化による影響を打ち消すための波長シフト量を決定して前記光源の発振波長を可変する制御手段と
   を具備することを特徴とするホログラム記録再生装置。
2. 前記制御手段は、前記ホログラム記録媒体に予め記録されている温度膨張係数を取得し、この温度膨張係数を加味して波長シフト量を求めることを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録再生装置。
3. 前記制御手段は、前記温度の差が閾値より小さい場合に、前記ホログラム記録媒体の記録時の収縮を見込んだ波長シフト量を求めて前記光源の発振波長を可変するように制御することを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録再生装置。
4. 前記制御手段は、前記ホログラム記録媒体に予め記録されている、前記ホログラム記録媒体の記録時の収縮率の値を加味して波長シフト量を求めることを特徴とする請求項３に記載のホログラム記録再生装置。
5. 前記制御手段は、前記ホログラム記録媒体に対するビームの入射角を加味して波長シフト量を求めることを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録再生装置。
6. 前記制御手段は、前記ホログラム記録媒体の領域を複数のブロックに区分しておき、記録時に前記ブロックごとに前記温度検知手段により検知された温度の情報を記録し、再生時に、前記ブロックごとに前記波長シフト量を求めることを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録再生装置。
7. 前記制御手段は、１つの画像を複数の領域に分割して、それぞれの領域ごとに異なる波長で再生するように制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録再生装置。
8. 前記制御手段は、前記温度の差に基づいて、前記画像を分割する領域の数およびそれぞれの領域ごとの波長を求めることを特徴とする請求項７に記載のホログラム記録再生装置。
9. 再生画像を入力して、指定されたアドレスの前記再生画像を読み出すことが可能な機能ＣＭＯＳセンサをさらに具備し、
   前記制御手段は、１つの画像を複数の領域に分割してそれぞれ異なる波長で再生する場合、波長の変化に同期して、前記機能ＣＭＯＳセンサから各領域の再生画像を読み出すように制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録再生装置。
10. ホログラム記録媒体への記録時に、温度検知手段により検知された温度の情報を前記ホログラム記録媒体へ記録するステップと、
    再生時に前記ホログラム記録媒体から前記温度の情報を取得するとともに前記温度検知手段により検知された温度を取得するステップと、
    前記取得した各温度の差に基づいて、前記ホログラム記録媒体の記録時と再生時との間でのディメンジョン変化による影響を打ち消すための再生波長のシフト量を決定するステップと
    を具備することを特徴とするホログラム記録再生方法。

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