JP2006267803A - ホログラム情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外部環境の影響などに拘わらず、記録媒体に多重されたデータを正確に再生することができるホログラム情報記録再生装置を提供すること。
【解決手段】記録時においては、情報記録用の光を分波した２つのコヒーレントな光を、記録媒体３の参照領域３１に照射して参照領域３１に参照情報を記録し、記録領域３２に２つのコヒーレントな光を照射して記録領域３２に情報を記録する。再生時においては、情報再生用の光を、記録媒体３に照射して得られる再生光に基づいて波長の変更を制御し、この制御に基づいて波長を変更しながら、情報再生用の光による記録領域３２で回折した再生光を用いて記録領域３２の情報を再生する。
【選択図】図１

Description

本発明はホログラム情報記録再生装置に関し、特に装置環境に関係なく確実に情報を再生することができるホログラム情報記録再生装置に関する。

現在、大量のデータを記録しておく媒体として、ＣＤ（コンパクトディスク）やＤＶＤ（ディジタルバーサタイルディスク）などの光記録媒体が広く利用されている。近年、高精細の動画像を記録したいという要望や、パーソナルコンピュータの発達によりさらに大量のデータを記録したいという要望があり、ＣＤやＤＶＤのような光記録媒体では、このような大量のデータを記録するために十分な高密度化を図ることができず、１枚のディスクにこれらの大量のデータを記録することができない。したがって、これらの大量のデータを記録するためには、複数のディスクを交換しながら記録しなければならない。近年、現在のＣＤやＤＶＤなどに比べてかなりの大量のデータを記録することができるホログラム記録媒体が注目されている。

ホログラム情報記録とは、ビーム光を互いにコヒーレントな２つの光に分波し、一方の光を空間光変調器でデータ変調して信号光とし、他方の光を参照光として記録媒体上で合波することにより、データを干渉縞として記録する方式である。そして、この記録媒体に記録時と同じ参照光を照射することにより、信号光を再生光として検出することができ、これによりデータを再生することができる。このホログラム情報記録再生においては、情報再生時の光の波長や照射角度が情報記録時の光の波長や照射角度と異なると信号光が再生されない。この性質を利用して、情報記録再生の光の波長や照射角度を変えて記録媒体の同じ領域にデータを多重して記録することが行われている。

特開２００２−２１６３５９号公報

しかしながら、記録媒体に光の波長や照射角度を変えて多重したデータを再生する場合、それぞれの波長やそれぞれの照射角度がデータと関連づけられているので、外部環境の影響などにより、情報再生時に情報記録時と異なる波長や照射角度の光が使用されると、記録媒体上に多重されたデータの再生ができなくなるという問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、外部環境の影響などに拘わらず、記録媒体に多重されたデータを正確に再生することができるホログラム情報記録再生装置を提供することを目的とする。

本発明のホログラム情報記録再生装置は、信号光及び参照光を出射する光源と、参照領域を有する記録媒体に前記信号光及び前記参照光を照射する光学系と、前記記録媒体に情報を多重して記録する際に多重パラメータを変更する多重パラメータ変更手段と、前記参照光が前記参照領域で回折して得られる再生光に基づいて前記多重パラメータ変更手段を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。

本発明のホログラム情報記録再生装置においては、前記制御手段は、前記再生光の強度に基づいて調整の要否を判定する判定手段と、前記再生光の強度の波形について微分処理を行う微分処理手段と、前記微分処理の結果に基づいて前記多重パラメータ変更手段の制御量を決定する決定手段と、を具備することが好ましい。

本発明のホログラム情報記録再生装置においては、前記参照領域は、多重パラメータ値に対応する参照情報が書き込まれた複数の第１領域と、前記第１領域の多重パラメータ値に対して所定量正負に偏差させた値により参照情報が書き込まれた第２領域とを有し、前記制御手段は、前記再生光の強度に基づいて調整の要否を判定する判定手段と、前記第２領域に書き込まれた参照情報から再生光の強度を比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果に基づいて前記多重パラメータ変更手段の制御量を決定する決定手段と、を具備することが好ましい。

本発明のホログラム情報記録再生装置においては、前記多重パラメータは、前記信号光又は前記参照光の波長又は前記信号光又は前記参照光を前記記録媒体に照射する角度であることが好ましい。

これらの構成によれば、情報再生用の多重パラメータをフィードバック制御して情報記録用の多重パラメータに合わせている。このため、情報記録時の参照光の多重パラメータと同じ多重パラメータの参照光で情報再生を行うことができる。その結果、外部環境の影響などによる再生不良などを確実に回避することが可能となる。

本発明のホログラム情報記録方法は、信号光及び参照光を、参照領域及び記録領域を有する記録媒体の前記参照領域に照射して前記参照領域に参照情報を記録する工程と、前記記録領域に前記信号光及び前記参照光を照射して前記記録領域に情報を記録する工程と、を具備することを特徴とする。

本発明のホログラム情報再生方法は、参照光を、参照領域及び記録領域を有する記録媒体の前記参照領域に照射して得られる再生光に基づいて多重パラメータの変更を制御する工程と、前記制御に基づいて多重パラメータを変更しながら、前記参照光による前記記録領域で回折した再生光を用いて前記記録領域の情報を再生する工程と、を具備することを特徴とする。

本発明のホログラム情報再生方法においては、前記多重パラメータの変更を制御する工程は、前記再生光の強度に基づいて調整の要否を判定する工程と、前記再生光の強度の波形について微分処理を行う工程と、前記微分処理の結果に基づいて前記多重パラメータ変更手段の制御量を決定する工程と、を具備することが好ましい。

本発明のホログラム情報再生方法においては、前記参照領域は、多重パラメータ値に対応する参照情報が書き込まれた複数の第１領域と、前記第１領域の多重パラメータ値に対して所定量正負に偏差させた値により参照情報が書き込まれた第２領域とを有しており、前記多重パラメータの変更を制御する工程は、前記再生光の強度に基づいて調整の要否を判定する工程と、前記第２領域に書き込まれた参照情報から再生光の強度を比較する工程と、前記比較の結果に基づいて前記多重パラメータ変更手段の制御量を決定する工程と、を具備することが好ましい。

これらの方法によれば、情報再生用の多重パラメータをフィードバック制御して情報記録用の多重パラメータに合わせている。このため、情報記録時の参照光の多重パラメータと同じ多重パラメータの参照光で情報再生を行うことができる。その結果、外部環境の影響などによる再生不良などを確実に回避することが可能となる。

本発明のホログラム記録媒体は、多重パラメータを変更しながら、信号光及び参照光を記録媒体に照射して記録を行うと共に、多重パラメータを変更しながら、前記参照光で回折した再生光を用いて情報を再生する記録媒体であって、情報を記録する記録領域と、多重パラメータ変更制御用の参照情報を記録する参照領域と、を具備することを特徴とする。

本発明のホログラム記録媒体においては、前記参照領域は、多重パラメータ値に対応する参照情報が書き込まれた複数の第１領域と、前記第１領域の多重パラメータ値に対して所定量正負に偏差させた値により参照情報が書き込まれた第２領域とを有することが好ましい。

本発明によれば、参照光を、記録媒体の参照領域に照射して得られる再生光に基づいて多重パラメータの変更を制御し、この制御に基づいて多重パラメータを変更しながら、参照光による記録領域で回折した再生光を用いて記録領域の情報を再生するので、情報記録時の参照光の多重パラメータと同じ多重パラメータの参照光で情報再生を行うことができる。その結果、外部環境の影響などによる再生不良などを確実に回避することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
（実施の形態１）
本実施の形態においては、多重パラメータが情報記録又は再生用の光の波長である場合について説明する。

図１は、本発明の実施の形態１に係るホログラム情報記録再生装置の概略構成を示す図である。図中１は、情報記録又は再生用の光を出射する光源を示す。光源１の後段（光路における光の進行方向上の先行する位置）には、光源１から出射された光を２つのコヒーレントな光に分波して、後段に位置する記録媒体３に照射する第１光学系２が配置されている。記録媒体３の後段には、再生信号を受光する第２光学系４が配置されている。受光系４の後段には、記録媒体に情報を多重して記録する際に多重パラメータを変更する多重パラメータ変更手段である光源制御部６を再生信号に基づいて制御する波長制御部５が配置されている。

光源１としては、所定の波長を有するレーザ光を出射する光源などのビーム状の光を出射する光源を用いることができる。例えば、光源１としては、半導体レーザなどを用いることができる。

第１光学系２は、図１に示すように、光源１から出射されたビーム光の光路を変える第１ミラー２１と、ビーム光のビーム径を拡大させるビームエキスパンダ２２と、ビーム光を互いにコヒーレントな２つの光に分波するビームスプリッタ２３と、分波された一方の光（参照光Ｂ）の光路を変える第２ミラー２４と、分波された他方の光（信号光Ａ）にデータ変調を行う空間光変調器２５と、データ変調された信号光を記録媒体３上に集光させるフーリエ変換レンズ２６とを有する。ビームエキスパンダ２２は、第１ミラー２１で光路を変えられたビーム光を拡散させる第１レンズ２２ａ及び拡散した光を平行光にする第２レンズ２２ｂを有する。空間光変調器２５は、例えば２次元配列空間ディジタルフィルタ（透過フィルタ）などで構成することができる。したがって、空間光変調器２５でデータ変調された信号光は、図３（ａ）に示すような２次元パターンを含む。

記録媒体３は、図３（ｂ）に示すように、複数のブック３３が配置されており、個々のブック３３には、図３（ａ）に示すように、多重パラメータ参照領域３１と、データ記録領域３２とを有する複数のページが多重されている。すなわち、各ページは多重パラメータ値に関連づけられており、略同じ領域に多重パラメータを変えて複数のページが多重されている。したがって、多重パラメータ値を特定することにより、その多重パラメータ値に関連づけられたページのデータを読み出すことができる。複数のページには、異なるデータを記録することが可能であるので、略同じ領域に複数のページ分のデータを記録することができる。その結果、記録媒体３上に大容量のデータを記録することが可能となる。なお、図３（ａ）の記録領域３２における白黒のパターンは、ディジタルデータの「０」、「１」のパターンに対応している。

多重パラメータ参照領域３１には、データ記録領域３２に記録されたデータを読み取る際に、再生の際の多重パラメータが再生に適しているかどうかを判定するための基準となる情報（多重パラメータ変更制御用の参照情報）が記録されている。この参照情報は、それぞれのページの多重パラメータ参照領域３１の個々のパラメータ対応領域３１ａに、それぞれのページに記録する際の多重パラメータでの情報記録用のビーム光を照射することにより記録することができる。例えば、ある多重パラメータ値Ｘで記録するページにおいては、多重パラメータ値Ｘのパラメータ対応領域３１ａに多重パラメータ値Ｘでの情報記録用のビーム光を照射して参照情報を記録する。なお、本実施の形態においては、多重パラメータは波長であり、参照情報はデータ記録領域３２に記録する際に使用したレーザ光の波長である。したがって、例えば、波長λ₁で記録するページにおいては、波長λ₁のパラメータ対応領域３１ａに波長λ₁での情報記録用の光を照射して参照情報を記録する。このように、参照領域３１に、記録に用いられた波長毎にパラメータ対応領域３１ａが設けられていることにより、情報再生の際に参照光を照射することにより、その参照光に対応するパラメータ対応領域３１ａが光るので、参照光の波長を確認することが可能となる。

記録媒体３には、ホログラムメモリ用の記録媒体を用いる。例えば、固定記録用ホログラム記録媒体の材料としては、銀塩感光材料、重クロム酸ゼラチン、フォトポリマーなどを用いることができ、書き換え用ホログラム記録媒体の材料としては、光誘起屈折材料、サーモプラスチックなどを用いることができる。

第２光学系４は、情報再生用の光が記録媒体３に照射されて生じる再生光を透過させるフーリエ変換レンズ４１と、フーリエ変換後の再生光を検出して再生信号を出力する光検出器４２とを有する。光検出器４２は、再生光の２次元パターンに対応する２次元の受光セルアレイを有しており、例えばＰＤアレイ、ＣＣＤ素子アレイ、ＣＭＯＳ素子アレイなどで構成することができる。

波長制御部５は、情報再生用の光が記録媒体３の参照領域３１で回折して得られる再生光に基づいて多重パラメータ変更手段である光源制御部６を制御する。この波長制御部５は、図２に示すように、多重パラメータである波長の調整が必要か否かを判定する調整要否判定部５１と、再生光の強度の波形の導関数を求める微分処理部５２と、光源制御部６に対して光源に与える電流値などの制御値の制御量を決定する制御量決定部５３とを有する。

調整要否判定部５１は、それぞれのページにおいて、光検出器４２からの再生信号である再生光の強度に基づいて調整（光源制御部６に対する波長の変更制御）の要否を判定する。すなわち、参照領域３１の特定の波長に対応するパラメータ対応領域３１ａで回折した再生光の強度が所定の強度に達しない場合に、その情報再生用の光が情報記録時の波長と異なっているので、その波長の調整が必要であると判定する。この場合、例えば再生光の強度に対してしきい値判定などを行って判定を行う。

このとき、まず、大きな波長の調整が必要か、波長の微調整が必要かを判定する。すなわち、再生光の強度に対してしきい値を設定する。そして、大きな波長の調整が必要であると判定された場合（しきい値に満たない場合）には、制御信号を制御量決定部５３に出力し、制御量決定部５３で、しきい値からのずれ量に基づいて制御量を決定し、その制御量を光源制御部６に出力する。一方、波長の微調整が必要であると判定された場合（しきい値を超えている場合）には、制御信号を微分処理部５２に出力する。微分処理部５２では、再生光の強度の波形の導関数を求める。図４（ａ）に示すように、再生光の波長λ₁にピークＰ₁があるとき（望ましい情報再生用の光の波長）には、その波形の導関数を求めると、図４（ｂ）に示すように、ピークＰ₂とピークＰ₃を結ぶ線が零点を通る（信号値が零をとる）。したがって、導関数を求めてピークＰ₂とピークＰ₃を結ぶ線が零点からどの程度ずれているかにより、ピークP₁が波長λ₁からどの程度ずれているかを求めることができる。微分処理部５２は、制御信号を制御量決定部５３に出力し、制御量決定部５３で、ピークＰ₂とピークＰ₃を結ぶ線の零点からのずれ量に基づいて制御量を決定し、その制御量を光源制御部６に出力する。

なお、本実施の形態においては、情報再生用の光の波長の調整の要否判定にしきい値判定を用いた場合について説明しているが、情報記録の際の光の波長と情報再生用の光の波長とがずれていることを判定できるのであればその他の方法で調整の要否判定をしても良い。また、しきい値からのずれ量や零点からのずれ量に基づいて制御量を決定する方法としては、通常のＰＩＤ制御などにより行うことができる。

光源制御部６は、記録媒体３に情報を多重して記録する際及び情報を再生する際に多重パラメータである波長を変更する。すなわち、情報を多重して記録する際及び情報を再生する際に、それぞれのページに対応する光源１から出射されるビーム光の波長を変更する。例えば、波長λ₁で記録又は再生するページに対して光源１の波長をλ₁に設定し、波長λ₂で記録又は再生するページに対して光源１の波長をλ₂に設定する。この波長の変更は、光源１に与える電流値を変更することにより行う。また、光源制御部６は、波長制御部５で決定された制御量にしたがって光源１の波長の変更を行う。このように、波長制御部５で決定された制御量で光源１の波長をフィードバック制御して、情報再生用の光の波長を情報記録用の光の波長に揃えることにより情報の読み出しを正確に行うことができる。なお、多重パラメータである波長の変更を電流値の制御で行っているが、電流値以外の制御量で多重パラメータである波長を変更しても良い。

次に、上記構成を有するホログラム情報記録再生装置による情報記録方法及び情報再生方法について説明する。
図１に示すホログラム情報記録再生装置は、基本的に、多重パラメータを変更しながら、情報記録用の光を分波した２つのコヒーレントな光を記録媒体に照射して記録を行うと共に、多重パラメータを変更しながら、情報再生用の光で回折した再生光を用いて情報を再生する。

まず、ホログラム情報記録について説明する。波長λ₁でページにデータを記録する場合、光源制御部６は光源１が波長λ₁のビーム光を出射するように電流値を設定する。これにより、光源１から波長λ₁のビーム光が出射される。このビーム光は、第１ミラー２１でその光路がビームエキスパンダ２２に向けられる。そして、ビーム光はビームエキスパンダ２２の第１レンズ２２ａで拡散され、さらに第２レンズ２２ｂで平行光に変えられる。この平行光はビームスプリッタ２３で互いにコヒーレントな２つの光に分波されて一方の光（参照光Ｂ）が第２ミラー２４に向けられ、他方の光（信号光Ａ）が空間光変調器２５に向けられる。

第２ミラー２４で反射された光は、記録媒体３上に送られる。分波された他方の光は、空間光変調器２５でデータ変調される。データ変調された光は、フーリエ変換レンズ２６で信号光Ａとして記録媒体３上に集光される。

記録媒体３上に信号光Ａと参照光Ｂとが合波されると、信号光Ａと参照光Ｂが干渉して、周期的に光の強度が変わる干渉縞が記録媒体３上に形成される。この干渉縞は、合波する２つの光の波面の形状で決まるので、記録媒体３上では、合波する２つの光の波面の形状が情報として記録される。すなわち、記録媒体３上には、データ変調された波面を形成する信号光とデータ変調されていない波面を形成する参照光との間の干渉縞が記録される。このようにして記録媒体３上にデータが記録される。

一つのページにデータを記録する場合、まず、波長λ₁を有する情報記録用の光を２つのコヒーレントな光に分波して、分波した光を記録媒体３の参照領域３１のパラメータ対応領域３１ａにおけるλ₁の部分で合波させる。これにより、λ₁のパラメータ対応領域３１ａに参照情報として波長λ₁の光による干渉縞が記録される。それと同時に、波長λ₁を有する情報記録用の光を２つのコヒーレントな光に分波して、一方の光を空間光変調器２５でデータ変調し、他方の光と記録媒体３の記録領域３２で合波させる。これにより、記録領域３２にデータを含む干渉縞が記録される。このようにして、このページのデータ記録を完了する。次いで、次のページにデータを記録する場合には、光源制御部６が光源１に与える電流値を変更して情報記録用の光の波長をλ₂にする。そして、上記と同じようにして、波長λ₂のパラメータ対応領域３１ａ及び記録領域３２への記録が行われる。その後、順次各ページにデータを多重記録していく。このようにして、一つのブック上に複数のページが多重された状態でデータが記録媒体３上に記録される。これらの一連の処理を全ブックに対して行う。

次に、ホログラム情報再生について説明する。波長λ₁でページからデータを再生する場合、光源制御部６は光源１が波長λ₁のビーム光を出射するように電流値を設定する。これにより、光源１から波長λ₁のビーム光が出射される。このビーム光は、第１ミラー２１でその光路がビームエキスパンダ２２に向けられ、ビームエキスパンダ２２の第１レンズ２２ａで拡散され、さらに第２レンズ２２ｂで平行光に変えられる。この平行光はビームスプリッタ２３で第２ミラー２４に向けられ、第２ミラー２４で反射されて参照光Ｂとして記録媒体３上に照射される。

記録媒体３に記録された干渉縞はブラッググレーティングとなっているので、参照光Ｂが照射されると、ブラッグ回折により信号光Ａと同じ再生光Ｃが得られる。情報再生用の光の波長と情報記録用の光の波長が略同じであれば、これによりそのページに記録されたデータを再生することができる。通常、情報再生用の光の波長と情報記録用の光の波長は外部環境の影響などによりずれてしまうことがあるので、このずれを修正して情報再生用の光の波長と情報記録用の光の波長を略同じにする必要がある。

ここでは、外部環境により波長λ₁が波長λ’₁にずれている場合について説明する。一つのページからデータを再生する場合、まず、波長λ’₁を有する情報再生用の光を記録媒体３（参照領域３１及び記録領域３２）に照射して、参照領域３１のパラメータ対応領域３１ａのどの部分から再生光が出ているかを確認する。このようにパラメータ対応領域３１ａのどの部分から再生光が出ているかを確認することにより波長を特定することができる。もし、いずれのパラメータ対応領域３１ａからも再生光が出ていなければ、所定量（例えば、記録に用いられている波長間隔の半分程度）だけ波長をずらしていずれかのパラメータ対応領域３１ａから再生光が検出されるようにする。所望でないパラメータ対応領域３１ａから再生光が検出された場合には、波長をずらして所望のパラメータ対応領域３１ａから再生光が検出されるように調整する。そして、所望のパラメータ対応領域３１ａから再生光が検出されたら十分な再生光が得られるように微調整を行う。例えば、波長λ’₁を有する情報再生用の光が記録媒体３に照射されると、パラメータ対応領域３１ａで再生光Ｃが得られる。この再生光Ｃは、フーリエ変換レンズ４１を通って光検出器４２で検出される。この光検出器４２で検出された再生光Ｃは、再生信号として波長制御部５の調整要否判定部５１に出力される。調整要否判定部５１では、再生光Ｃの強度を求め、この強度が所定の値に満たない場合には、制御量決定部５３において、再生光Ｃの強度とピーク値との差に応じて制御量を決定し、その制御量（ここでは電流値）を光源制御部６に出力する。光源制御部６は、決定された制御量に基づいて光源１に与える電流値を変更する。

このようなフィードバック制御（波長α分）を行って波長λ’₁を調整して得られた波長λ’₁±αを有する情報再生用の光を用いて上記と同様に再生光Ｃを得る。この再生光Ｃを用いて上記と同様に調整要否判定部５１においてさらなる調整要否の判定を行う。調整要否判定部５１では、再生光Ｃの強度が所定の値を超えた場合に、微分処理部５２において再生光Ｃの強度の波形について微分処理を行う、すなわち導関数を求める。また、微分処理部５２では、導関数のピークＰ₂とピークＰ₃を結ぶ線（図４（ｂ）参照）が零点からどの程度ずれているかを求め、その情報を制御量決定部５３に出力する。制御量決定部５３では、このずれ量に応じて制御量を決定し、その制御量（ここでは電流値）を光源制御部６に出力する。光源制御部６は、決定された制御量に基づいて光源１に与える電流値を変更する。調整要否の判定でいまだ再生光Ｃの強度が所定の値に満たない場合には、前記と同じようにフィードバック制御を行う。

このようなフィードバック制御（波長β分）を行って波長λ’₁±αを調整して得られた波長λ’₁±α±βを有する情報再生用の光を用いて上記と同様に再生光Ｃを得る。この再生光Ｃを用いて上記と同様に微分処理部５２で導関数のピークＰ₂とピークＰ₃を結ぶ線が零点と略一致するかどうかを判定する。そして、零点と一致しているならば、正確に情報再生ができるとしてデータ再生に移行する。一方、零点と一致していないならば、前記と同様にそのずれに応じてフィードバック制御を行う。

このようにフィードバック制御により、情報記録用の光の波長と情報再生用の光の波長とが略一致した後、情報再生用の光で記録媒体３の記録領域３２に記録されたデータを再生する。すなわち波長λ’₁±α±β＝λ₁を有する情報再生用の光を記録媒体３の記録領域３２に照射して再生光Ｃを得る。この再生光Ｃは、フーリエ変換レンズ４１を通って光検出器４２で検出される。光検出器４２では、記録媒体３に記録されたデータパターン（白黒パターン）が一括で検出される。

このようにして、このページのデータ再生を完了する。次いで、次のページにデータを再生する場合には、光源制御部６が光源１に与える電流値を変更して情報記録用の光の波長をλ₂にする。そして、上記と同じようにして、波長λ’₂±α±β＝λ₂の光を用いて、パラメータ対応領域３１ａ及び記録領域３２からの再生が行われる。その後、順次各ページからデータの再生を行う。このようにして、記録媒体３の一つのブック上にある複数のページからデータを再生する。これらの一連の処理を全ブックに対して行う。

上述したように、本実施の形態に係るホログラム情報記録再生装置においては、情報再生用の光の波長をフィードバック制御して情報記録用の光の波長に合わせている。このため、情報記録時の参照光の波長と同じ波長の参照光で情報再生を行うことができる。その結果、外部環境の影響などによる再生不良などを確実に回避することが可能となる。

（実施の形態２）
本実施の形態においても、多重パラメータが情報記録又は再生用の光の波長である場合について説明する。本実施の形態に係るホログラム情報記録再生装置は、図１における波長制御部５の構成が図５に示す構成であること及び記録媒体３の参照領域が図６（ｂ）に示す構成であること以外は図１に示すホログラム情報記録再生装置と同じである。

本実施の形態においては、記録媒体３の参照領域３１は、図６（ｂ）に示すように、波長順に複数の領域が並設されている。ここでは、紙面向かって左側が短波長側であり、紙面向かって右側が長波長側である。この複数の領域は、多重パラメータ値である波長（ページと関連づけられている波長）、すなわち記録に用いられた波長のパラメータ対応領域３１ａと、パラメータ対応領域３１ａ間の領域３１ｂとを有する。したがって、本実施の形態においては、パラメータ対応領域３１ａ及び領域３１ｂの回折特性は図６（ａ）に示すように重なっており、パラメータ対応領域３１ａの波長からずれた波長であっても必ずパラメータ対応領域間の領域３１ｂで再生光を検出できるようにしている。実施の形態１においては、参照光の波長が記録波長間、例えばλ₁とλ₂との間だった場合にいずれのパラメータ対応領域３１ａからも再生光が検出されず、長波長側又は短波長側に波長をずらして再度再生光を検出しなければならないが、本実施の形態においては、領域３１ｂを設けることにより、必ず再生光を検出することができるので、長波長側又は短波長側のどちらの側に波長をずらせばよいかを判断することができる。また、再生光の回折強度を十分にするための微調整を行う場合であっても、実施の形態１のように微分処理を行う必要がなく、目的の波長に対応するパラメータ対応領域３１ａとそのパラメータ対応領域３１ａから短波長側及び長波長側に一つずれた領域３１ｂとの間で回折強度を比較するだけで行うことができる。このように本実施の形態においては、パラメータ対応領域３１ａ及び領域３１ｂの回折強度に基づいて波長を短波長側又は長波長側のどちらにずらすかを判定することができる。

図５は、本発明の実施の形態２に係るホログラム情報記録再生装置の波長制御部の概略構成を示すブロック図である。波長制御部５は、情報再生用の光が記録媒体３の参照領域３１で回折して得られる再生光に基づいて多重パラメータ変更手段である光源制御部６を制御する。この波長制御部５は、図５に示すように、多重パラメータである波長の調整が必要か否かを判定する調整要否判定部５１と、パラメータ対応領域３１ａと領域３１ｂとで再生光の回折強度を比較する強度比較部５４と、この比較結果に基づいて波長のシフトを制御するシフト制御部５５と、光源制御部６に対して光源に与える電流値などの制御値の制御量を決定する制御量決定部５３とを有する。

調整要否判定部５１は、参照領域３１の特定の波長に対応するパラメータ対応領域３１ａで回折した再生光の強度が所定の強度に達しない場合に、その情報再生用の光が情報記録時の波長と異なっているので、その波長の調整が必要であると判定する。この場合、例えば再生光の強度に対してしきい値判定などを行って判定を行う。このとき、まず、大きな波長の調整が必要か、波長の微調整が必要かを判定する。すなわち、再生光の強度に対してしきい値を設定する。そして、大きな波長の調整が必要であると判定された場合（しきい値に満たない場合）には、制御信号を制御量決定部５３に出力し、制御量決定部５３で、しきい値からのずれ量に基づいて制御量を決定し、その制御量を光源制御部６に出力する。一方、波長の微調整が必要であると判定された場合（しきい値を超えている場合）には、制御信号を強度比較部５４に出力する。

強度比較部５４では、パラメータ対応領域３１ａと領域３１ｂとの間で再生光の回折強度を比較する。波長が多重パラメータ値からずれていると、パラメータ対応領域３１ａよりも領域３１ｂの方が再生光の回折強度が高くなるので、両領域３１ａ，３１ｂで再生光の回折強度を比較する。比較方法としては両者の差や商を求める方法が挙げられる。この比較結果はシフト制御部５５に出力される。シフト制御部５５では、比較結果に基づいてどれだけ波長をシフトさせるかを決定する。この情報は制御量決定部５３に出力される。制御量決定部５３では、シフト制御量に基づいて制御量（電流値）を決定し、その制御量を光源制御部６に出力する。

なお、本実施の形態においては、情報再生用の光の波長の調整の要否判定にしきい値判定を用いた場合について説明しているが、情報記録の際の光の波長と情報再生用の光の波長とがずれていることを判定できるのであればその他の方法で調整の要否判定をしても良い。また、しきい値からのずれ量やシフト量に基づいて制御量を決定する方法としては、通常のＰＩＤ制御などにより行うことができる。

次に、上記構成を有するホログラム情報記録再生装置による情報記録方法及び情報再生方法について説明する。
ホログラム情報記録においては、波長λ₁を有する情報記録用の光を用いて実施の形態１と同様にして記録媒体３の参照領域３１及び記録領域３２に記録を行う。また、波長λ₁のパラメータ対応領域３１ａ間の短波長側及び長波長側の領域３１ｂには、それぞれ波長λ₁の短波長側及び長波長側の波長の光で記録を行う。そして、上記と同じようにして、波長λ₂のパラメータ対応領域３１ａ及び領域３１ｂ並びに記録領域３２への記録が行われる。その後、順次各ページにデータを多重記録していく。このようにして、一つのブック上に複数のページが多重された状態でデータが記録媒体３上に記録される。これらの一連の処理を全ブックに対して行う。

次に、ホログラム情報再生について説明する。波長λ₁でページからデータを再生する場合、光源制御部６は光源１が波長λ₁のビーム光を出射するように電流値を設定する。これにより、光源１から波長λ₁のビーム光が出射される。情報再生用の光の波長と情報記録用の光の波長が略同じであれば、これによりそのページに記録されたデータを再生することができる。通常、情報再生用の光の波長と情報記録用の光の波長は外部環境の影響などによりずれてしまうことがあるので、このずれを修正して情報再生用の光の波長と情報記録用の光の波長を略同じにする必要がある。

ここでは、外部環境により波長λ₁が波長λ₁＋γにずれている場合について説明する。一つのページからデータを再生する場合、まず、波長λ₁＋γを有する情報再生用の光を記録媒体３の参照領域３１及び記録領域３２に照射する。このとき、図６（ａ）に示すように回折特性が重なっているので、波長λ₁＋γを中心として短波長側及び長波長側の領域で再生光Ｃが得られる。この再生光Ｃは、再生信号として波長制御部５の調整要否判定部５１に出力される。調整要否判定部５１では、波長λ₁のパラメータ対応領域３１ａとそれより長波長側の領域３１ｂでの再生光Ｃの回折強度を求め、波長λ₁のパラメータ対応領域３１ａの回折強度が所定の値に満たない場合には、制御量決定部５３において、制御量（変更波長量α）を決定し、その制御量（ここでは電流値）を光源制御部６に出力する。光源制御部６は、決定された制御量に基づいて光源１に与える電流値を変更する。このとき、波長λ₁のパラメータ対応領域３１ａより長波長側の領域３１ｂで回折強度が高いことが分かるので、短波長側に波長をシフトすれば良いことが容易に判定することができる。

このようなフィードバック制御（波長α分）を行って波長λ₁＋γを調整して得られた波長λ₁＋γ−αを有する情報再生用の光を用いて上記と同様に再生光Ｃを得る。この再生光Ｃを用いて上記と同様に調整要否判定部５１においてさらなる調整要否の判定を行う。調整要否判定部５１では、再生光Ｃの強度が所定の値を超えた場合に、強度比較部５４において波長λ₁のパラメータ対応領域３１ａの短波長側及び長波長側の領域３１ｂの波長の回折強度を比較する。そして、シフト制御部５５において、回折強度比較の結果に基づいて、シフト量を決定する。すなわち、波長λ₁のパラメータ対応領域３１ａの短波長側及び長波長側の領域３１ｂの波長の回折強度が略同じになれば波長λ₁に調整されたことになるので、短波長側及び長波長側の領域３１ｂの波長の回折強度が略同じになるようにシフト量を求める。シフト制御部５５は、そのシフト量の情報を制御量決定部５３に出力する。制御量決定部５３では、このシフト量に応じて制御量を決定し、その制御量（ここでは電流値）を光源制御部６に出力する。光源制御部６は、決定された制御量に基づいて光源１に与える電流値を変更する。

このようにフィードバック制御により、情報記録用の光の波長と情報再生用の光の波長とが略一致した後、情報再生用の光で記録媒体３の記録領域３２に記録されたデータを再生する。すなわち波長λ₁を有する情報再生用の光を記録媒体３に照射して再生光Ｃを得る。この再生光Ｃは、フーリエ変換レンズ４１を通って光検出器４２で検出される。光検出器４２では、記録媒体３に記録されたデータパターン（白黒パターン）が一括で検出される。

このようにして、このページのデータ再生を完了する。次いで、次のページにデータを再生する場合には、光源制御部６が光源１に与える電流値を変更して情報記録用の光の波長をλ₂にする。そして、上記と同じようにして、波長λ₂の光を用いて、パラメータ対応領域３１ａ，３１ｂ及び記録領域３２からの再生が行われる。その後、順次各ページからデータの再生を行う。このようにして、記録媒体３の一つのブック上にある複数のページからデータを再生する。これらの一連の処理を全ブックに対して行う。

上述したように、本実施の形態に係るホログラム情報記録再生装置においては、情報再生用の光の波長をフィードバック制御して情報記録用の光の波長に合わせている。このため、情報記録時の参照光の波長と同じ波長の参照光で情報再生を行うことができる。その結果、外部環境の影響などによる再生不良などを確実に回避することが可能となる。

上記実施の形態１，２においては、多重パラメータが波長である場合について説明しているが、本発明は、多重パラメータが照射角度である場合にも同様に適用することができる。例えば、図１に示すホログラム情報記録再生装置の多重パラメータ変更手段である光源制御部の代わりに第２ミラー２４の照射角度を制御するミラー制御部と、情報再生用の光が記録媒体の参照領域で回折して得られる再生光に基づいてミラー制御部を制御する角度制御部とを設けて、実施の形態１，２と同様にホログラム情報記録再生を行っても良い。この場合、記録媒体３の各ページは多重パラメータである照射角度と関連づけられる。

この場合、角度制御部の内部構成を図２又は図５にすることにより、実施の形態１，２と同様なフィードバック制御を行うことが可能となる。このように、多重パラメータが照射角度であっても、情報再生用の照射角度をフィードバック制御により情報記録用の照射角度に合わせることができ、情報記録時の参照光の照射角度と同じ照射角度の参照光で情報再生を行うことができる。その結果、外部環境の影響などによる再生不良などを確実に回避することが可能となる。

本発明は上記実施の形態１，２に限定されず、種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態１，２においては、各ページにおいて参照領域に記録した後に記録領域に記録を行う場合について説明しているが、本発明においては、各ページにおいて参照領域及び記録領域に一括で参照情報及びデータを記録するようにしても良く、各ページの参照領域に参照情報を記録し、その後に各ページの記録領域にデータを記録するようにしても良い。また、上記実施の形態１，２においては、多重パラメータα分のフィードバック制御及び多重パラメータβ分のフィードバック制御をいずれも行う場合について説明しているが、本発明においては、情報記録用の光の多重パラメータと情報再生用の光の多重パラメータが略一致しているときに両方又はいずれかのフィードバック制御を省略しても良い。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

本発明の実施の形態１に係るホログラム情報記録再生装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態１に係るホログラム情報記録再生装置の波長制御部の概略構成を示すブロック図である。 （ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る記録媒体を示す図である。 （ａ）はホログラム情報記録再生装置の再生光の強度を示す特性図であり、（ｂ）は（ａ）の特性曲線の導関数を示す図である。 本発明の実施の形態２に係るホログラム情報記録再生装置の波長制御部の概略構成を示すブロック図である。 （ａ）は図５に示すホログラム情報記録再生装置の再生光の強度を示す特性図であり、（ｂ）は図５に示すホログラム情報記録再生装置の記録媒体の参照領域を示す図である。

符号の説明

１ 光源
２ 第１光学系
３ 記録媒体
４ 第２光学系
５ 波長制御部
６ 光源制御部
２１ 第１ミラー
２２ ビームエキスパンダ
２３ ビームスプリッタ
２４ 第２ミラー
２５ 空間光変調器
２６，４１ フーリエ変換レンズ
３１ 参照領域
３１ａ パラメータ対応領域
３１ｂ 領域
３２ 記録領域
３３ ブック
４２ 光検出器
５１ 調整要否判定部
５２ 微分処理部
５３ 制御量決定部
５４ 強度比較部
５５ シフト制御部

Claims (10)

1. 信号光及び参照光を出射する光源と、参照領域を有する記録媒体に前記信号光及び前記参照光を照射する光学系と、前記記録媒体に情報を多重して記録する際に多重パラメータを変更する多重パラメータ変更手段と、前記参照光が前記参照領域で回折して得られる再生光に基づいて前記多重パラメータ変更手段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情報記録再生装置。
2. 前記制御手段は、前記再生光の強度に基づいて調整の要否を判定する判定手段と、前記再生光の強度の波形について微分処理を行う微分処理手段と、前記微分処理の結果に基づいて前記多重パラメータ変更手段の制御量を決定する決定手段と、を具備することを特徴とする請求項１記載のホログラム情報記録再生装置。
3. 前記参照領域は、多重パラメータ値に対応する参照情報が書き込まれた複数の第１領域と、前記第１領域の多重パラメータ値に対して所定量正負に偏差させた値により参照情報が書き込まれた第２領域とを有し、前記制御手段は、前記再生光の強度に基づいて調整の要否を判定する判定手段と、前記第２領域に書き込まれた参照情報から再生光の強度を比較する比較手段と、前記比較手段の比較結果に基づいて前記多重パラメータ変更手段の制御量を決定する決定手段と、を具備することを特徴とする請求項１記載のホログラム情報記録再生装置。
4. 前記多重パラメータは、前記信号光又は前記参照光の波長又は前記信号光又は前記参照光を前記記録媒体に照射する角度であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のホログラム情報記録再生装置。
5. 信号光及び参照光を、参照領域及び記録領域を有する記録媒体の前記参照領域に照射して前記参照領域に参照情報を記録する工程と、前記記録領域に前記信号光及び前記参照光を照射して前記記録領域に情報を記録する工程と、を具備することを特徴とするホログラム情報記録方法。
6. 参照光を、参照領域及び記録領域を有する記録媒体の前記参照領域に照射して得られる再生光に基づいて多重パラメータの変更を制御する工程と、前記制御に基づいて多重パラメータを変更しながら、前記参照光による前記記録領域で回折した再生光を用いて前記記録領域の情報を再生する工程と、を具備することを特徴とするホログラム情報再生方法。
7. 前記多重パラメータの変更を制御する工程は、前記再生光の強度に基づいて調整の要否を判定する工程と、前記再生光の強度の波形について微分処理を行う工程と、前記微分処理の結果に基づいて前記多重パラメータ変更手段の制御量を決定する工程と、を具備することを特徴とする請求項６記載のホログラム情報再生方法。
8. 前記参照領域は、多重パラメータ値に対応する参照情報が書き込まれた複数の第１領域と、前記第１領域の多重パラメータ値に対して所定量正負に偏差させた値により参照情報が書き込まれた第２領域とを有しており、前記多重パラメータの変更を制御する工程は、前記再生光の強度に基づいて調整の要否を判定する工程と、前記第２領域に書き込まれた参照情報から再生光の強度を比較する工程と、前記比較の結果に基づいて前記多重パラメータ変更手段の制御量を決定する工程と、を具備することを特徴とする請求項６記載のホログラム情報再生方法。
9. 多重パラメータを変更しながら、信号光及び参照光を記録媒体に照射して記録を行うと共に、多重パラメータを変更しながら、前記参照光で回折した再生光を用いて情報を再生する記録媒体であって、情報を記録する記録領域と、多重パラメータ変更制御用の参照情報を記録する参照領域と、を具備することを特徴とするホログラム記録媒体。
10. 前記参照領域は、多重パラメータ値に対応する参照情報が書き込まれた複数の第１領域と、前記第１領域の多重パラメータ値に対して所定量正負に偏差させた値により参照情報が書き込まれた第２領域とを有することを特徴とする請求項９記載のホログラム記録媒体。

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