JP2006344278A - ホログラム装置及びホログラム記録再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】書き込みエラーによりメディア全部を破棄するという事態を確実に避けることができ、且つ、追書き込み時のスケジューリングを一つにして円滑で迅速な追書き込みを行うこと。
【解決手段】角度多重方式のホログラム記録再生において、システム制御部３４は、ホログラム記録材料２４への入射角を変更するための角度可変ミラー３１の角度が例えば増加する期間に情報をホログラム記録材料２４上のブックに多重記録し、減少する期間に前記ブックから情報を読み出して再生する事を交互に行うと共に、撮像装置２９より得られる再生情報のエラーを検出し、エラーがあった場合は、対応する元の記録情報を再度新たなブックに記録する。
【選択図】図１

Description

本発明は、２光束の干渉縞をホログラム記録材料に記録すると共に、前記記録干渉縞により回折される回折光よりデータを再生するホログラム記録再生方法及びホログラム装置に関する。

近年、ホログラフィック技術は、次世代、次々世代光ディスクと競合する強力なストレージ候補として注目を集めているホログラフィックメモリの実用化に向けて、急速に開発が進められており、ホログラム技術を利用して大容量データの記録再生を行うホログラフィックデータストレージシステムの開発が提案されている。

従来のホログラム記録の記録方式では、ホログラム記録材料に対して、参照光と信号光の干渉縞を発生させその状態を記録することによって記録を行っている。このようなホログラム記録装置の実用化に向けての課題として、装置が露光時間中に振動すると参照光と信号光の光路が波長の十分の一程度変わったり、信号光と参照光の光路が揺らいだりして、干渉縞が変わってしまい記録がうまく行えない場合がある。そのため、現在、上記した振動に追随できるような高い周波数応答特性を持ったピックアップの位置決め制御（サーボ）の開発がなされているが、従来の光記録のような１ビットでの記録の場合と違い、２次元での記録となるホログラムでは、収差を抑えたまま位置制御を行うのは非常に難しいので、ホログラム記録の場合はピックアップの周波数応答特性を単に高くすれば解決するというものでない。

ところで、従来のＤＶＤやＢＤなどの光ディスクでは、一度エラーが出ても信号処理技術や誤り訂正技術で補正することが可能であるが、従来の光ディスクでも限界はあり、その想定の範囲外のエラーが発生した場合は、少なくとも該当するトラックが全部ＮＧとなってしまう。一般的なデータ保存用では１トラックのみの記録が通常であるから、このようなエラーの出たディスクは捨てるしかない。そのような場合は、多くの時間とメディアのコストを無駄にすることになる。

ホログラム記録も現在の光ディスクの延長線上にあり、上記のような信号処理技術や誤り訂正技術で補正することができないエラーが出た場合は、ホログラム記録メディアを同様の理由で捨てなければならない。しかし、既存の光ディスクと同様にホログラム記録も大記録容量化された場合、ホログラム記録メディアのコストが高くなることが十分に考えられ、高価なメディアを破棄するというような事態は避けたいところである。

ホログラム記録では、記録密度の向上のため多重記録という方法が用いられるが、その中の一つである角度多重方式のホログラム記録では、参照光のホログラム記録メディアへの入射角度をミラーで変えて一つのブックに多重記録がなされる（例えば特許文献１参照）。その場合、ミラーの角度を高速変化させて上記入射角度を決めて多重記録をしている。
特開２００３−３３７５２４号公報 （第１１頁、第５図）

図４はその場合のミラーの動きを示した図である。ミラーは理想的には図４（Ｂ）で示すような動きをさせたいが、現実には、ゼロに戻す部分がオーバーヘッドになるため、このような動きをさせることは実際問題として不可能になっている。そこで、図４（Ａ）に示すような動きをさせて、行き（図中ａの期間）と帰り（図中ｂの期間）で記録させるようにすることができる。しかし、角度多重の場合、角度を変える毎に、信号光と参照光の強度比を順次変えていくスケジューリングを行っているため、このスケジューリングを行きと帰りで逆にしなければならない点と、追書き込み時、正逆どちらのスケジューリングから始めないといけないのかといった点も考慮する必要があり、制御が複雑になったり、追書き込み時のスケジューリング選択に時間を取られ、立上がりが悪くなるなどの問題がある。

本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、書き込みエラーによりメディア全部を破棄するという事態を確実に避けることができ、且つ、追書き込み時のスケジューリングを一つにして円滑で迅速な追書き込みを行うことができるホログラム記録再生方法及びこの方法を用いたホログラム装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、信号光と参照光の干渉縞を情報としてホログラム記録材料に記録し、且つ、ホログラム記録材料の記録領域に参照光を照射して記録情報を再生するホログラム装置であって、前記情報を記録した後、直ちに記録した当該情報を再生する制御を交互に繰り返す記録再生制御手段を具備することを特徴とする。

また、本発明は、信号光と参照光の干渉縞を情報としてホログラム記録材料に記録し、且つ、ホログラム記録材料の記録領域に参照光を照射して記録情報を再生するホログラム記録再生方法であって、前記情報を記録すると、直ちに記録した当該情報を再生することを交互に繰り返す制御を行うことを特徴とする。

また、本発明は、前記ホログラムの記録再生を角度多重方式で行い、前記参照光の前記ホログラム記録材料への入射角を変更するためのミラーの角度が増加している期間と減少している期間によって、前記情報をブックに多重記録するか、前記ブックから情報を多重再生するかを交互に切り換える制御を行うことを特徴とする。

また、本発明は、前記再生された情報と、この再生情報に対応する記録情報とを比較してエラーを検出し、前記エラーが検出されると、前記対応する記録情報を新たなブックに記録することを特徴とする。

このように本発明では、ホログラム記録材料への入射角を変更するためのミラーの角度が例えば増加する期間に情報をブックに多重記録し、減少する期間に前記ブックから情報を読み出して再生する事を交互に行うと共に、再生情報のエラーを検出し、エラーがあった場合は、対応する元の記録情報を再度新たなブックに記録することにより、書き込みエラーによりメディア全部を破棄するという事態を確実に避けることができる。また、記録はミラーの角度が例えば増加する期間に行われるため、信号光と参照光の強度比を参照光の入射角度により変化させるスケジューリングが１個になり、追記の時も常にこのスケジューリングにしたがって記録すれば良くなるため、追書き込みを円滑で迅速に行うことができる。

本発明によれば、角度多重方式のホログラム記録再生において、ホログラム記録材料への入射角を変更するためのミラーの角度が例えば増加する期間に情報をブックに多重記録し、減少する期間に前記ブックから情報を読み出して再生する事を交互に行うと共に、再生情報のエラーを検出し、エラーがあった場合は、対応する元の記録情報を再度新たなブックに記録することにより、書き込みエラーによりメディア全部を破棄するという事態を確実に避けることができ、且つ、追書き込み時のスケジューリングを一つにして円滑で迅速な追書き込みを行うことができる。

角度多重方式のホログラム記録再生において、書き込みエラーによりメディア全部を破棄するという事態を確実に避けることができ、且つ、追書き込み時のスケジューリングを一つにして円滑で迅速な追書き込みを行う目的を、ホログラム記録材料への入射角を変更するためのミラーの角度が例えば増加する期間に情報をブックに多重記録し、減少する期間に前記ブックから情報を読み出して再生する事を交互に行うと共に、再生情報のエラーを検出し、エラーがあった場合は、対応する元の記録情報を再度新たなブックに記録することによって実現した。

図１は、本発明の一実施形態に係るホログラム装置の構成を示したブロック図である。ホログラム装置は、レーザ光源２０、偏向ビームスプリッター（ＰＢＳ）２１、空間変調器２２、信号光用レンズ２３、ホログラム記録材料２４、再生光用レンズ２５、２６、絞り２７、レンズ２８、撮像装置２９、進路変更用ミラー３０、角度可変ミラー３１、ホログラム記録材料２４を移動させるステージ３２、信号光の入射遮蔽を行うシャッター３３及び装置の動作を制御するシステム制御部３４を有して構成されている。

次に本実施形態の動作について説明する。記録時、システム制御部３４はシャッター３３を開いている。レーザ光源２０から出射されたレーザ光１０はＰＢＳ２１によってＰ波１１ａとＳ波１２ａに分けられる。レーザ光源２０は一般的に可視光近辺の波長を発生させるものが用いられる。Ｐ波１１ａはシャッター３３を通って空間変調器２２に入射し、空間変調器２２に表示されているデータページに応じて空間変調されて信号光１１ｂとなる。空間変調器２２は一般的には透過型のＬＣＤパネルや反射型のＬＣＤパネル、或いはＤＭＤ、ＧＬＶなどの画像表示装置に用いられるデバイスを用いる場合が多い。信号光１１ｂはレンズ２３によりホログラム記録材料２４の記録エリアに集光される。ここで、ホログラム記録材料２４は必ずしも信号光１１ｂの光軸と垂直に交わる必要はない。

また、Ｓ波１２ａはミラー３０にてその進路が変更され、それが参照光１２ｂとして角度可変ミラー３１に入射される。角度可変ミラー３１はシステム制御部３４によりその角度が可変制御され、参照光１２ｂのホログラム記録材料２４への入射角を設定する。入射角が設定された参照光１２ｂはホログラム記録材料２４上の信号光１１ａの照射範囲をカバーするように同ホログラム記録材料２４に照射される。信号光１１ｂと参照光１２ｂはホログラム記録材料２４の記録エリアで干渉を起こし、その干渉情報が同記録エリアに記録される。次に、空間変調器２２に次に記録するデータページが表示されると共に、角度可変ミラー３１により参照光の入射角が変化された後、次に記録するデータページの情報が干渉情報として上記と同様にして同一記録領域（ブック）に多重記録される。

再生時はシステム制御部３４によりシャッター３３が閉じられている。記録時と同一の参照光１２ｂのみを再生参照光１２ｂとしてホログラム記録材料２４の記録エリア（ブック）に照射すると、ホログラム記録材料２４に記録された干渉情報を反映した回折光が発生し、４ｆ系を形成するレンズ２５、２６を通って再生光１３ａとなり、絞り２７に集光される。回折光が発生する部分と絞り２７の集光部分は鏡像関係になっており、この絞り２７により０次光以外の光や隣接記録エリアからのクロストークによる光が除去され、再生情報を持っている光のみが通過し、これが更にレンズ２８により撮像装置２９に集光され、この撮像装置２９により光電変換されて再生データとなる。

ここで、本実施形態では、上記した記録と再生動作を角度可変ミラー３１の角度の変化方向により切り換えて交互に行う制御がシステム制御部３４によりなされる。角度可変ミラー３１の角度変化が図２に示すような場合、実線の期間（角度可変ミラー３１の角度増加期間）で記録し、破線の期間（角度可変ミラー３１の角度減少期間）で再生する動作を繰り返す。このような制御はシステム制御部３４で行われる。即ち、システム制御部３４は、実線の期間はシャッター３３を開け、その状態で、空間変調器２２の表示データパターンを切り替えると共に角度可変ミラー３１の角度可変動作を制御することにより、ホログラム記録材料２４の１個のブックに多重記録を行う。その後、システム制御部３４は、破線の期間になると、シャッター３３を閉じて、角度可変ミラー３１の角度可変動作を制御することによって参照光１２ｂのホログラム記録材料２４への入射角度を変えることで、直前に記録したブックから多重記録データを読み出す。以降、システム制御部３４は上記制御動作を繰り返す。

図３はシステム制御部３４の制御動作の詳細な流れを示したフローチャートである。まず、システム制御部３４は、ステップ１０１にて、ステージ３２を制御してホログラム記録材料２４を移動した後、ステップ１０２にて装置を記録モードに移行して所定の記録領域（ブック）にホログラム記録が行われるようにする。次に、図２の実線の期間、ステップ１０３にて角度可変ミラー３１の角度を動かすと共に、空間変調器２２の表示データパターンを切り替える制御を行う。その後、ステップ１０４にて、スケジューリングにしたがって信号光１００と参照光２００の強度比を変更して露光し、データの記録を行う。ステップ１０５にて角度可変ミラー３１の角度変更が最大角度まで行われたかを判断し、行われた場合はステップ１０６に進み、そうでない場合はステップ１０２の処理に戻る。これらステップ１０２からステップ１０４の処理を繰り返すことにより、１ブックに多重記録がなされる。

ステップ１０６では、装置を再生モードに移行してシャッター３３を閉じた後、図２の破線の期間、ステップ１０７にて角度可変ミラー３１の角度を動かして、ステップ１０８にて参照光２００のみを直前に記録したブックに照射してデータを再生し、エラーがあるかどうかを検査する。この再生動作をステップ１０９にて角度可変ミラー３１の角度がゼロになるまで繰り返し、当該ブックの多重データをすべて読み出してエラー検査を行う。次にステップ１１０このエラー検査で再生データの中にエラーがあるものがあったどうかを判定する。この再生データをあらかじめ記録したデータと照合することによって、この判定によってエラーがない場合はステップ１１１でこのホログラム記録材料２４に対するデータ記録が終了したかどうかを判定し、そうでない場合はステップ１０１に戻り、終了した場合は記録再生処理を終了する。一方、ステップ１１０で再生データの中にエラーがある場合は、ステップ１１２に進み、ここでステージ３２を制御してホログラム記録材料２４の記録位置を戻し、ここにＮＧ情報をステップ１１３で書き込んだ後、ステップ１０１の処理に戻って、ＮＧとなったデータを上記と同様に新たなブックに書き込む処理に入る。

本実施形態によれば、角度多重方式でホログラム記録する際に、参照光のホログラム記録材料への入射角度を変更する角度可変ミラー３１の回転動作の行き（図２の実線）でデータを記録し、帰り（図２の波線）で直前に記録したブックデータを読み出して、エラー検査をし、エラーがある場合は、該当のデータを直ちに新たなブックに記録することにより、記録がＮＧとなっても、１ブックだけの修復で済むために、振動などが厳しい環境下の書き込みエラーが発生しやすい環境で記録をしても、メディア全部を書き込みエラーにより破棄するという事態を確実に避けることができる。また、角度可変ミラー３１の角度が増加している期間に記録するため、追書き込み時のスケジューリングを一つにすることができるため、スケジューリングの選択などを考慮する必要が無くなり、円滑で迅速な追書き込みを行うことができる。

尚、本発明は上記実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用、効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。例えば、上記実施の形態では、図２の実線で記録を破線で再生を行ったが、これは逆でもよく、実線で再生を、破線で記録を行うようにしても同様の効果がある。

本発明の一実施形態に係るホログラム装置の構成を示したブロック図である。 図１に示した角度可変ミラーの角度変化を示した図である。 図１に示したシステム制御部の制御動作を示したフローチャートである。 従来のホログラム記録再生における角度可変ミラーの動きを示した図である。

符号の説明

２０……レーザ光源、２１……偏向ビームスプリッター（ＰＢＳ）、２２……空間変調器、２３……信号光用レンズ、２４……ホログラム記録材料、２５、２６……再生光用レンズ、２７……絞り、２８……レンズ、２９……撮像装置、３０……進路変更用ミラー、３１……角度可変ミラー、３２……ステージ、３３……シャッター、３４……システム制御部。

Claims (9)

1. 信号光と参照光の干渉縞を情報としてホログラム記録材料に記録し、且つ、ホログラム記録材料の記録領域に参照光を照射して記録情報を再生するホログラム装置であって、
   前記情報を記録した後、直ちに記録した当該情報を再生する制御を交互に繰り返す制御を行う記録再生制御手段を具備する、
   ことを特徴とするホログラム装置。
2. 前記ホログラム装置は、前記参照光の進路を変えるミラーの角度変化によって前記参照光の前記ホログラム記録材料への入射角度を変更することにより１ブックに情報を多重記録再生する多重記録再生手段を有し、
   前記記録再生制御手段は、前記ミラーの角度が増加している期間は前記情報を前記ブックに多重記録し、前記ミラーの角度が減少している期間は直前に情報記録したブックから情報を多重再生することを特徴とする請求項１記載のホログラム装置。
3. 前記ホログラム装置は、前記参照光の進路を変えるミラーの角度変化によって前記参照光の前記ホログラム記録材料への入射角度を変更することにより１ブックに情報を多重記録再生する多重記録再生手段を有し、
   前記記録再生制御手段は、前記ミラーの角度が減少している期間は前記情報を前記ブックに多重記録し、前記ミラーの角度が増加している期間は直前に情報記録したブックから情報を多重再生することを特徴とする請求項１記載のホログラム装置。
4. 前記記録再生制御手段により再生された情報と、この再生情報に対応する記録情報とを比較してエラーを検出するエラー検出手段を具備することを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載のホログラム装置。
5. 前記記録再生制御手段は、前記エラーが検出された後、前記対応する記録情報を新たなブックに記録することを特徴とする請求項４記載のホログラム装置。
6. 前記記録再生制御手段は、前記エラーが検出されると、当該エラー情報を所定の記録領域に記録することを特徴とする請求項４記載のホログラム装置。
7. 信号光と参照光の干渉縞を情報としてホログラム記録材料に記録し、且つ、ホログラム記録材料の記録領域に参照光を照射して記録情報を再生するホログラム記録再生方法であって、
   前記情報を記録すると、直ちに記録した当該情報を再生することを交互に繰り返す制御を行うことを特徴とするホログラム記録再生方法。
8. 前記ホログラムの記録再生を角度多重方式で行い、前記参照光の前記ホログラム記録材料への入射角を変更するためのミラーの角度が増加している期間と減少している期間によって、前記情報をブックに多重記録するか、前記ブックから情報を多重再生するかを交互に切り換える制御を行うことを特徴とする請求項７記載のホログラム記録再生方法。
9. 前記再生された情報と、この再生情報に対応する記録情報とを比較してエラーを検出し、前記エラーが検出されると、前記対応する記録情報を新たなブックに記録することを特徴とする請求項７または８記載のホログラム記録再生方法。
   

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