JP2007240581A - ホログラム記録装置 - Google Patents

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Abstract

【目的】再生速度の高速化といった効果をもたらすことができるホログラム記録装置を提供する。
【構成】ホログラム記録媒体Ｂの単位記録領域Ｔに対し、記録すべき情報に応じて変調された記録光Ｓとこれと同一波長からなる参照光Ｒとを照射するとともに、記録光Ｓおよび参照光Ｒのいずれか一方の入射角を所定の角度間隔α刻みに可変制御し、これにより入射角を複数の所定角度θ２０〜θ２４に合わせるごとにページ単位に異なるホログラムＨ２０〜Ｈ２４を多重記録するホログラム記録装置であって、複数の所定角度として少なくとも１つの基準角度θ２２が設定されており、入射角を可変制御して基準角度θ２２に合わせる際、記録光Ｓおよび参照光Ｒを照射させ続けた状態で、基準角度θ２２を含む所定の角度範囲Δθにおいて入射角を連続的に変化させる入射角可変制御手段を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、たとえば角度多重方式でホログラム記録媒体にホログラムを多重記録するためのホログラム記録装置に関する。
従来のホログラム記録装置としては、たとえば特許文献１に開示されたものがある。このホログラム記録装置は、いわゆる角度多重方式でホログラムを記録するように構成されている。角度多重方式では、基本的にホログラム記録媒体の単位記録領域に対し、記録すべき情報に応じて変調された記録光とこれと同一波長からなる参照光とを照射し、その際、参照光の入射角を複数の角度に可変制御する。単位記録領域には、参照光の入射角が所定角度になるごとに記録光が干渉するように照射され、これにより参照光の入射角に応じてページ単位に異なるホログラムが多重記録される。
再生時には、記録時の入射角と合うように参照光の入射角が可変制御され、単位記録領域に対して参照光のみが照射される。このとき、参照光の入射角が記録時のものと正確に合わなければ回折効率が著しく低下し、所望とする輝度の再生光を単位記録領域から得ることができない。そのため、上記特許文献１に開示された従来のホログラム記録装置では、単位記録領域にホログラムを記録する際、それに隣接するインデクス領域に入射角度情報を書き込んでおき、再生時に上記入射角度情報を読み取った上で、この入射角度情報に基づいて参照光の入射角を記録時のものに合わせている。
特開平４−９３８８１号公報
しかしながら、上記従来のホログラム記録装置では、記録光や参照光といったレーザ光の照射時に媒体収縮や波長変動などが起こりやすいことが知られており、これらによって記録時と再生時とで照射条件が異なってしまう。そのため、記録時に書き込まれた入射角度情報に基づいて再生時に参照光の入射角を合わせても、実際には入射角が一致せずにずれているおそれがあった。このような不都合を無くすには、参照光の入射角を微調整しながら再生光を受光すればよいが、これでは再生速度の高速化を図ることができない。
また、単位記録領域に記録可能なホログラムのページ数を多くして多重度をより大きくした場合には、ホログラムをページ単位に再生する際の回折効率の角度選択性が高まり、参照光の入射角を極めて狭い角度範囲で合わせなければ十分な輝度の再生光が得られない。そのため、高記録密度化に伴って再生条件が厳しくなり、ひいては再生速度を高速化し難くなるという難点もあった。この再生速度に関しては、角度多重方式に限らず、いわゆる波長多重方式やスペックル多重方式でも同様に改善する余地があった。
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、再生速度の高速化といった効果をもたらすことができるホログラム記録装置を提供することをその課題としている。
上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
本発明の第１の側面により提供されるホログラム記録装置は、ホログラム記録媒体の単位記録領域に対し、記録すべき情報に応じて変調された記録光とこれと同一波長からなる参照光とを照射するとともに、上記記録光および参照光のいずれか一方の入射角を所定の角度間隔刻みに可変制御し、これにより上記入射角を複数の所定角度に合わせるごとにページ単位に異なるホログラムを多重記録するホログラム記録装置であって、上記複数の所定角度として少なくとも１つの基準角度が設定されており、上記入射角を可変制御して上記基準角度に合わせる際、上記記録光および参照光を照射させ続けた状態で、上記基準角度を含む所定の角度範囲において上記入射角を連続的に変化させる入射角可変制御手段を備えていることを特徴としている。
好ましくは、上記所定の角度範囲は、上記所定の角度間隔よりも狭小に設定されている。
好ましくは、上記複数のページのそれぞれには、少なくともアクセス時に必要なアドレス情報がホログラムによって記録される。
本発明の第２の側面により提供されるホログラム記録装置は、ホログラム記録媒体の単位記録領域に対し、記録すべき情報に応じて変調された記録光とこれと同一波長からなる参照光とを照射するとともに、これらの光波長を所定の波長間隔刻みに可変制御し、これにより上記光波長を複数の所定波長に合わせるごとにページ単位に異なるホログラムを多重記録するホログラム記録装置であって、上記複数の所定波長として少なくとも１つの基準波長が設定されており、上記光波長を可変制御して上記基準波長に合わせる際、上記記録光および参照光を照射させ続けた状態で、上記基準波長を含む所定の波長範囲において上記光波長を連続的に変化させる光波長可変制御手段を備えていることを特徴としている。
本発明の第３の側面により提供されるホログラム記録装置は、ホログラム記録媒体の単位記録領域に対し、記録すべき情報に応じて変調された記録光とこれと同一波長でスペックル変調された参照光とを照射するとともに、上記参照光のスペックルサイズを所定の寸法間隔刻みに可変制御し、これにより上記スペックルサイズを複数の所定サイズに合わせるごとにページ単位に異なるホログラムを多重記録するホログラム記録装置であって、上記複数の所定サイズとして少なくとも１つの基準サイズが設定されており、上記スペックルサイズを可変制御して上記基準サイズに合わせる際、上記記録光および参照光を照射させ続けた状態で、上記基準サイズを含む所定のサイズ範囲において上記スペックルサイズを連続的に変化させるスペックルサイズ可変制御手段を備えていることを特徴としている。
本発明の第４の側面により提供されるものとしては、次のようなホログラム記録方法でもよい。すなわち、本発明の第４の側面に係るホログラム記録方法は、ホログラム記録媒体の単位記録領域に対し、記録すべき情報に応じて変調された記録光とこれと同一波長からなる参照光とを照射するとともに、上記記録光および参照光のいずれか一方の入射角を所定の角度間隔刻みに可変制御し、これにより上記入射角を複数の所定角度に合わせるごとにページ単位に異なるホログラムを多重記録するホログラム記録方法であって、上記複数の所定角度として少なくとも１つの基準角度を設定しておき、上記入射角を可変制御して上記基準角度に合わせる際、上記記録光および参照光を照射させ続けた状態で、上記基準角度を含む所定の角度範囲において上記入射角を連続的に変化させることを特徴としている。
本発明の第５の側面により提供されるものとしては、次のようなホログラム記録方法でもよい。すなわち、本発明の第５の側面に係るホログラム記録方法は、ホログラム記録媒体の単位記録領域に対し、記録すべき情報に応じて変調された記録光とこれと同一波長からなる参照光とを照射するとともに、これらの光波長を所定の波長間隔刻みに可変制御し、これにより上記光波長を複数の所定波長に合わせるごとにページ単位に異なるホログラムを多重記録するホログラム記録方法であって、上記複数の所定波長として少なくとも１つの基準波長を設定しておき、上記光波長を可変制御して上記基準波長に合わせる際、上記記録光および参照光を照射させ続けた状態で、上記基準波長を含む所定の波長範囲において上記光波長を連続的に変化させることを特徴としている。
本発明の第６の側面により提供されるものとしては、次のようなホログラム記録方法でもよい。すなわち、本発明の第６の側面に係るホログラム記録方法は、ホログラム記録媒体の単位記録領域に対し、記録すべき情報に応じて変調された記録光とこれと同一波長でスペックル変調された参照光とを照射するとともに、上記参照光のスペックルサイズを所定の寸法間隔刻みに可変制御し、これにより上記スペックルサイズを複数の所定サイズに合わせるごとにページ単位に異なるホログラムを多重記録するホログラム記録方法であって、上記複数の所定サイズとして少なくとも１つの基準サイズを設定しておき、上記スペックルサイズを可変制御して上記基準サイズに合わせる際、上記記録光および参照光を照射させ続けた状態で、上記基準サイズを含む所定のサイズ範囲において上記スペックルサイズを連続的に変化させることを特徴としている。
このような構成によれば、たとえば参照光の入射角を可変制御して多重記録を行う角度多重方式の場合、参照光の入射角を基準角度に合わせてホログラムを記録する際には、その入射角が所定の角度範囲で連続的に変化させられる。そのため、基準角度に対応するページには、略同一の干渉パターンからなるホログラムが密に記録された状態となる。この基準角度に対応するページのホログラムを再生する際には、ある程度参照光の入射角に誤差があっても必要十分な再生光がもたらされる。したがって、基準角度に対応するページを含む複数のページにわたってホログラムを再生する場合には、基準角度のページごとに参照光の入射角を大まかに合わせるように再生条件を緩和しても、十分な輝度の再生光を発現させることができ、基準角度のページをたどりながらページ単位に多重記録されたホログラムをより高速に読み出すことができる。すなわち、本発明の構成によれば、再生条件を緩和することで再生速度の高速化といった効果をもたらすことができるのである。
なお、上記したような効果は、たとえば記録光および参照光の光波長を可変制御して所定の波長間隔刻みに多重記録を行う波長多重方式においては、これらの光波長を特定の基準波長に合わせる際に所定の波長範囲で光波長を連続的に変化させることにより、同様に実現することができる。また、参照光のスペックルサイズを可変制御して所定の寸法間隔刻みに多重記録を行うスペックル多重方式においては、スペックルサイズを特定の基準サイズに合わせる際に所定のサイズ範囲でスペックルサイズを連続的に変化させることにより、同様に実現することができる。
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。図１〜８は、本発明に係るホログラム記録装置の一実施形態を示している。
図１に示すように、本実施形態のホログラム記録装置Ａは、いわゆる角度多重方式でホログラムを多重記録するように構成されたものであり、ホログラムを再生する機能も備えたものである。このホログラム記録装置Ａは、光学系を構成する要素として、光源１、コリメータレンズ２、第１のビームスプリッタ３、ビームエキスパンダ４Ａ，４Ｂ、空間光変調器５、第２のビームスプリッタ６、リレーレンズ７Ａ，７Ｂ、対物レンズ７、固定ミラー８Ａ，８Ｂ，８Ｃ、記録用のガルバノミラー９、記録用の集光レンズ１０Ａ，１０Ｂ、再生用のガルバノミラー１１、再生用の集光レンズ１２Ａ，１２Ｂ、およびフォトディテクタ１３を備えている。これらの光学系は、図示しないピックアップに搭載されている。空間光変調器５は、記録制御部２０により制御される。記録用および再生用のガルバノミラー９，１１は、入射角可変制御部３０により制御される。フォトディテクタ１３は、再生処理部４０に接続されている。図示しないその他の構成要素としては、ディスク状のホログラム記録媒体Ｂを回転させるための回転機構や、ホログラム記録媒体Ｂの径方向にピックアップユニットを移動させるためのトラッキングサーボ機構、さらには全体の動作を制御するマイクロコンピュータなどを備えている。記録制御部２０、入射角可変制御部３０、および再生処理部４０は、マイクロコンピュータに接続されている。
上記ホログラム記録装置Ａに用いられるホログラム記録媒体Ｂは、光透過性を有する２つの保護層９０Ａ，９０Ｂの間に記録層９１をもち、この記録層９１に対して両側から光を入射可能なものである。記録層９１においては、記録光Ｓと参照光Ｒとが所定の角度で交差しながら干渉することにより、その交差角に応じて異なる干渉縞パターンのホログラムが記録される。再生時には、一点鎖線で示すようにホログラム記録媒体Ｂに対して記録時とは反対側から参照光Ｒのみが照射される。これにより、ホログラムが記録済みの記録層９１においては、そのホログラムに参照光Ｒが干渉することで回折光が生じ、この回折光が再生光として対物レンズ７へと進行する。
光源１は、たとえば半導体レーザ素子からなり、記録時および再生時にコヒーレント光としてのレーザ光を出射する。コリメータレンズ２は、光源１から出射したレーザ光を平行光に変換する。コリメータレンズ２から出射した平行光は、第１のビームスプリッタ３へと導かれ、この第１のビームスプリッタ３は、入射した平行光を空間光変調器５に向かう記録光Ｓと、これとは別の光路を経て記録用や再生用のガルバノミラー９，１１へと向かう参照光Ｒとに分離する。これにより、記録時における参照光Ｒの波長は、記録光Ｓの波長と必ず一致する。ビームエキスパンダ４Ａ，４Ｂは、組み合わせレンズからなり、記録光Ｓの径を拡大しながらこの記録光Ｓを空間光変調器５へと導く。
空間光変調器５は、たとえば液晶表示装置からなり、記録時に入射した光を２次元的な空間変調パターン（図２に符号Ｓ２０〜Ｓ２４で示す画素パターン）の記録光Ｓに変調して出射する。記録制御部２０は、記録すべき情報に応じて異なる空間変調パターンＳ２０〜Ｓ２４が生じるように空間光変調器５を制御する。図３に一例として示すように、空間変調パターンＳ２０〜Ｓ２４は、画像やテキストなどの記録すべきデータやアドレス情報などを２次元の画素パターンに変換したものである。アドレス情報は、太枠で示す４つのＩＤエリアＡ０に割り当てられ、その他の記録情報は、ＩＤエリアＡ０以外のユーザエリアＡ１に割り当てられる。これら４つのＩＤエリアＡ０には、同一のアドレス情報が重複して割り当てられるため、アドレス情報の読み取りエラーをできる限りなくすことができる。なお、アドレス情報には、ホログラム記録媒体Ｂ上のトラック位置などといった物理的な位置を示すための情報（位置アドレス情報）が含まれるほか、後述する参照光Ｒの入射角に対応したページを特定するための情報（ページアドレス情報）が含まれる。たとえば、ページアドレス情報は、図２に示すように、ページ番号ｐ−１〜ｐ−６６で表される。また、特に図示しないが、ホログラム記録媒体Ｂには、どのページにどんなデータが記録されているといったデータ管理情報もホログラムによって記録される。
再び図１に示すように、空間光変調器５から出射した記録光Ｓは、第２のビームスプリッタ６を透過してリレーレンズ７Ａ，７Ｂおよび対物レンズ７に導かれ、最終的にホログラム記録媒体Ｂに照射される。このとき、第１のビームスプリッタ３から出射した参照光Ｒは、固定ミラー８Ａ，８Ｂを介して記録用のガルバノミラー９へと導かれ、このガルバノミラー９で反射した後、集光レンズ１０Ａ，１０Ｂを通って記録光Ｓと干渉するようにホログラム記録媒体Ｂに照射される。図２に示すように、記録光Ｓおよび参照光Ｒは、単位記録領域Ｔごとにこの単位記録領域Ｔにおいて交わるように照射される。このような単位記録領域Ｔは、一般にブックと称される。本実施形態では、単位記録領域Ｔが円周方向に沿って順次形成される。なお、互いに隣り合う単位記録領域Ｔは、クロストークが生じない範囲で重なり合ってもよい。
上記単位記録領域Ｔに対し、記録光Ｓは、略直角（入射角０）に照射される。その一方、参照光Ｒは、斜め上方から照射され、しかも、ガルバノミラー９の偏向動作によって参照光Ｒの入射角が所定の角度間隔α刻みに可変制御される。このとき、参照光Ｒの入射角が合わせられる複数の所定角度をθｎ（ｎは整数）とする。本実施形態では、上記所定の角度間隔αは、等間隔に設定されているが、この角度間隔αは不等ピッチでもよい。
具体的には、図２に一例として示すように、参照光Ｒの入射角は、所定の角度間隔α刻みで複数の所定角度θ２０〜θ２４に合わせられる。特に、所定角度θ２２は、基準角度として設定されている。すなわち、基準角度θ２２を含む所定角度θｎは、参照光Ｒの入射角に関する制御目標値として設定されている。なお、実際に制御する量は、ガルバノミラー９の偏向角である。記録時においては、参照光Ｒの入射角が例えば所定角度θ２０にちょうど合った状態になると、記録光Ｓおよび参照光Ｒが互いに交わるように照射される。その所定角度θ２０から次の所定角度θ２１に移行する間は、記録光Ｓおよび参照光Ｒは照射されない。参照光Ｒの入射角が所定角度θ２０から次の所定角度θ２１に変わると、記録光Ｓの空間変調パターンがＳ２０からＳ２１に切り替えられる。これにより、所定角度θ２０，θ２１に対応するｐ−２０，ｐ−２１の各ページには、異なる干渉縞パターンのホログラムＨ２０，Ｈ２１が記録される。このような基準角度（θ２２）以外の所定角度（θ２０，θ２１など）に対応するページは、以下においてユーザページと称する。
その一方、参照光Ｒの入射角を基準角度θ２２に合わせる際には、記録光Ｓおよび参照光Ｒを照射させ続けた状態で入射角可変制御部２０がガルバノミラー９を制御することにより、その基準角度θ２２を含む所定の角度範囲Δθで参照光Ｒの入射角が連続的に変化させられる。このとき、たとえば記録光Ｓの空間変調パターンＳ２２は、一定不変とされる。これにより、図２に一例として示すように、基準角度θ２２に対応するｐ−２２のページには、一定の干渉縞パターンからなるホログラムＨ２２が密に記録される。このような基準角度（θ２２など）に対応するページは、以下においてキーページと称する。
再生時には、固定ミラー８Ｃを介して再生用のガルバノミラー１１へと参照光Ｒ’が導かれる。再生用のガルバノミラー１１は、再生時に単位記録領域Ｔに対する参照光Ｒ’の入射角を変化させるものであり、このガルバノミラー１１は、ホログラム記録媒体Ｂに対して記録時とは反対側から単位記録領域Ｔに向けて参照光Ｒ’を進行させるように配置されている。再生用のガルバノミラー１１から出射した参照光Ｒ’は、記録時とは正反対の向きをなす共役光となり、この参照光Ｒ’が集光レンズ１２Ａ，１２Ｂを通って単位記録領域Ｔに照射される。このとき、空間光変調器５は、単位記録領域Ｔに対して記録光Ｓを照射しないように制御される。
図４に示すように、参照光Ｒ’が単位記録領域Ｔに照射されると、その入射角に対応するページのホログラムＨ２０〜Ｈ２４に応じて回折が生じ、その結果、各ホログラムＨ２０〜Ｈ２４に応じた再生光Ｐが発せられる。再生光Ｐは、記録光Ｓとは逆向きに進んで第２のビームスプリッタ６へと導かれ、この第２のビームスプリッタ６を介してフォトディテクタ１３に受光される（図１参照）。フォトディテクタ１３は、たとえばＣＭＯＳタイプのイメージセンサであり、各ホログラムＨ２０〜Ｈ２４に対応した再生光Ｐから画素パターンＰ２０〜Ｐ２４を検出する。このようなフォトディテクタ１３は、先述した空間変調パターンＳ２０〜Ｓ２４におけるＩＤエリアＡ０やユーザエリアＡ１の部分ごとにスキャンを行うことが可能である（ＣＭＯＳを撮像素子として用い、パーシャルスキャン機能を利用することで可能となる）。上記画素パターンＰ２０〜Ｐ２４は、誤りなく再生された場合、先述した記録時の空間変調パターンＳ２０〜Ｓ２４に一致する。再生処理部４０は、これらの画素パターンＰ２０〜Ｐ２４に基づいてホログラムＨ２０〜Ｈ２４に記録された情報を再生する。
上記ホログラムＨ２０〜Ｈ２４の光学的特性について考察すると、図５の（Ａ）に示すように、基準角度θ２２以外の所定角度θ２０，Ｓ２１，Ｓ２３，Ｓ２４に対応してユーザページに記録されたホログラムＨ２０，Ｈ２１，Ｈ２３，Ｈ２４については、角度偏差に対する回折効率が急峻な曲線で表される。これは、再生時における参照光Ｒ’の入射角が記録時と同じ入射角に正確に一致しなければ十分な輝度の再生光Ｐが発現しないことを意味している。一方、図５の（Ｂ）に示すように、基準角度θ２２でキーページに記録されたホログラムＨ２２については、角度偏差に対する回折効率が同図（Ａ）の場合よりもなだらかな曲線で表される。これは、このホログラムＨ２２が密に記録された状態にあるため、再生時に参照光Ｒ’の入射角がある程度ずれても適度な輝度の再生光Ｐが発現することを意味している。
ところで、記録時に参照光Ｒの入射角を可変制御する際の角度間隔αは、図５の（Ａ）に示すように、角度偏差が０から次第に大きくなるにつれて回折効率が２番目に極小となる値、具体的には０．０３°程度の値に設定されている。このような角度間隔αに対し、参照光Ｒの入射角を基準角度θ２２付近で連続的に変化させる際の値Δθは、上記角度間隔αよりも狭小な値、すなわちΔθ＜αとなるように設定されている。これによれば、基準角度θ２２に対応するｐ−２２のキーページについては、これに隣接するｐ−２１やｐ−２３のユーザページとの間でクロストークを生じさせないようにすることができる。なお、Δθ＞αとしてもよいが、そうした場合には、参照光の入射角が角度間隔αで等間隔に変化させられないものの、キーページを読み出す際の参照光の角度誤差に対して許容範囲が大きくなる（耐性が高くなる）といったメリットが得られる。
次に、上記ホログラム記録装置Ａの記録処理手順および再生処理手順を図６ないし図８のフローチャートを参照して説明する。
図６に示すように記録時においては、たとえば図示しない外部のホストコンピュータからＮページ分のデータを記録すべき要求がなされる（Ｓ１）。それに応じてホログラム記録装置Ａのマイクロコンピュータは、要求されたデータの記録場所を示す位置アドレス情報およびページアドレス情報をデータ管理情報に基づいて求める。
そして、マイクロコンピュータは、上記位置アドレス情報で指定された単位記録領域Ｔまでピックアップを移動させる（Ｓ２）。
この単位記録領域Ｔにデータ（ホログラム）が全く記録されていないことがデータ管理情報に基づいて確認された場合（Ｓ３：ＮＯ）、入射角可変制御部３０がガルバノミラー９の偏向角を制御することにより、参照光Ｒの入射角を初期角度θ１に設定する（Ｓ４）。このとき、参照光Ｒおよび記録光Ｓは、単位記録領域Ｔに対して照射されない。なお、本実施形態においては、初期角度θ１が基準角度となっている。
そうした後、入射角可変制御部３０は、ガルバノミラー９の偏向角を動的に変化させることにより、参照光Ｒの入射角について初期角度（基準角度）θ１を含むΔθの角度範囲で連続的に変化させる。参照光Ｒの入射角が変化させられる間、参照光Ｒおよび記録光Ｓは、単位記録領域Ｔに対して照射し続けられる。このとき、記録光Ｓは、空間光変調器５によってＩＤエリアＡ０にのみページアドレス情報を含むような空間変調パターンの光に変調される。これにより、単位記録領域Ｔには、基準角度θ１に対応するキーページがホログラムによって形成され、このキーページにページアドレス情報が記録される（Ｓ５）。なお、キーページを形成する際には、ユーザエリアに記録すべきデータを含むような空間変調パターンの記録光を生成し、ページアドレス情報とともにデータを記録するようにしてもよい。このようなキーページは、再生時における参照光の角度誤差に対する許容範囲が大きくなっているので、たとえば重要度の高いデータ（ファイルシステムにおけるインデックスファイル、冗長性をもたせるためにデータに付与される情報など）をキーページに記録することで、ユーザデータの保護性能を向上させることができる。
次に、入射角可変制御部３０は、ガルバノミラー９の偏向角を所定角度変化させることにより、参照光Ｒの入射角を所定の角度間隔αだけずらす（Ｓ６）。すなわち、参照光Ｒの入射角が所定角度θ２に設定される。
そして、参照光Ｒの入射角が所定角度θ２に維持された状態で、参照光Ｒおよび記録光Ｓが照射される。このとき、記録光Ｓは、空間光変調器５によってＩＤエリアＡ０にページアドレス情報を含むとともに、ユーザエリアＡ１に記録すべき１ページ分のデータを含むような空間変調パターンの光に変調される。これにより、単位記録領域Ｔには、所定角度θ２に対応するユーザページがホログラムによって形成され、このユーザページにページアドレス情報と１ページ分のデータが記録される（Ｓ７）。
Ｎページ分のデータの記録が完了した場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、マイクロコンピュータは、さらに次のページがキーページに相当するか否かをデータ管理情報などに基づいて参照光Ｒの入射角に基づいて判断する（Ｓ９）。
次のページがキーページの場合（Ｓ９：ＹＥＳ）、マイクロコンピュータは、Ｓ４およびＳ５と同様の処理を入射角可変制御部３０に実行させることにより、参照光Ｒの入射角を次の基準角度θ２２に設定させ、次のキーページにページアドレス情報を記録させる（Ｓ１０）。そうした後、マイクロコンピュータは、一連の記録処理を終える。
Ｓ９において、次のページがユーザページの場合（Ｓ９：ＮＯ）、マイクロコンピュータは、その次のユーザページを未記録ページとして残しまま記録処理を終える。
Ｓ８において、Ｎページ分のデータの記録が未だ終わっていない場合（Ｓ８：ＮＯ）、マイクロコンピュータは、さらに次のページがキーページに相当するか否かをデータ管理情報などに基づいて判断する（Ｓ１１）。
Ｓ１１において、次のページがユーザページの場合（Ｓ１１：ＮＯ）、マイクロコンピュータは、Ｓ６の処理に戻る。すなわち、参照光Ｒの入射角が所定の角度間隔αずらされ、次のユーザページにページアドレス情報と１ページ分のデータが記録される。
一方、次のページがキーページの場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、マイクロコンピュータは、Ｓ１０と同様の処理によって次のキーページにページアドレス情報を記録させる（Ｓ１２）。
その後、マイクロコンピュータは、データ管理情報などに基づいて現時点の単位記録領域Ｔに記録可能なユーザページが存在するか調べる（Ｓ１３）。
現時点の単位記録領域Ｔに記録可能なユーザページが存在する場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、マイクロコンピュータは、Ｓ６の処理に戻る。これにより、参照光Ｒの入射角が所定の角度間隔αずらされ、次のユーザページにページアドレス情報と１ページ分のデータが記録される。
その一方、記録可能なユーザページが存在しない場合（Ｓ１３：ＮＯ）、マイクロコンピュータは、データ管理情報に基づいて次の単位記録領域Ｔまでピックアップを移動させ（Ｓ１４）、その後Ｓ４に戻る。これにより、複数の単位記録領域Ｔにわたってデータが記録される。
Ｓ３において、現時点の単位記録領域Ｔにおける一部のユーザページにデータが記録済みであることがデータ管理情報に基づいて確認された場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、入射角可変制御部３０がガルバノミラー９の偏向角を制御することにより、未記録のユーザページに対応する所定角度となるように参照光Ｒの入射角を設定し（Ｓ１５）、その後Ｓ７の処理に移る。これにより、単位記録領域Ｔにおける全てのユーザページにデータを記録することができる。
以上のようにしてホログラム記録媒体Ｂに記録されたデータについては、次のような手順で再生することができる。
図７に示すように、再生時においては、外部のホストコンピュータからデータを再生すべき要求がなされる。それに応じてホログラム記録装置Ａのマイクロコンピュータは、要求されたデータの位置アドレス情報およびページアドレス情報をデータ管理情報に基づいて求める。そして、マイクロコンピュータは、フォトディテクタ１３のスキャンエリアをＩＤエリアＡ０と対応するように設定する（Ｓ２０）。
その後、マイクロコンピュータは、位置アドレス情報で指定された単位記録領域Ｔまでピックアップを移動させる（Ｓ２１）。
さらにその後、マイクロコンピュータは、ページアドレス情報に基づいて現時点の単位記録領域Ｔにおける先頭ページから読み出し開始ページまでの間に存在するキーページのページ数ｍをデータ管理情報に基づいて算出する（Ｓ２２）。
キーページのページ数ｍが算出されると、入射角可変制御部３０がガルバノミラー１１の偏向角を制御することにより、参照光Ｒ’の入射角を初期角度θ１−βに設定する（Ｓ２３）。このとき、参照光Ｒ’は、単位記録領域Ｔに対して未だ照射されていない。また、参照光Ｒ’の入射角をちょうど初期角度θ１とせずにθ１−βとするのは、レーザ光を照射する際の媒体収縮や波長変動、媒体の傾き具合、あるいはガルバノミラー１１の偏向角についての設定ずれなどにより、入射角に関して記録時とは多少の誤差が生じることが見込まれるためである。
上記したような各種の準備が整うと、参照光Ｒ’が単位記録領域Ｔに対して照射され、入射角可変制御部３０は、ガルバノミラー１１を高速度ｓｐ１で連続的に動作させる。このとき、単位記録領域Ｔにおいては、図５の（Ｂ）で説明したように、参照光Ｒ’の入射角が記録時の基準角度に対してある程度の範囲で合えば、キーページに対応した十分な輝度の再生光Ｐが生じる。これにより、フォトディテクタ１３は、キーページに対応した再生光ＰをＩＤエリアＡ０に対応したスキャンエリアで受光し、このフォトディテクタ１３からの受光信号に基づいて再生処理部４０は、キーページを検出する（Ｓ２４）。この際には、フォトディテクタ１３のスキャンエリアをＩＤエリアＡ０に限定することにより、フォトディテクタ１３のフレームレート（単位時間あたりに撮像されるページ数）を高めることができる。この場合、ユーザページについては、回折信号が得られる参照光Ｒ’の角度範囲が狭いため、高速度ｓｐ１で参照光Ｒ’の入射角を振りながら撮像を行うと、撮像素子の帯域不足で検出することは困難である。しかしながら、キーページは、再生可能な参照光Ｒ’の角度範囲が広いため、高速度ｓｐ１で参照光Ｒ’の入射角を振るようにしても検出することができる。
以上のようにして得られたキーページの検出回数がページ数ｍに一致すると（Ｓ２５：ＹＥＳ）、マイクロコンピュータは、参照光Ｒ’を単位記録領域Ｔに対して照射させ続けた状態とし、入射角可変制御部３０は、ガルバノミラー１１を高速度ｓｐ１から中速度ｓｐ２に落として動作させる。このとき、フォトディテクタ１３は、ユーザページに対応した再生光Ｐを受光するものの、その再生光がＩＤエリアＡ０に対応した一部のスキャンエリアで受光されるため、十分な輝度の再生光が得られる。これにより、再生処理部４０は、フォトディテクタ１３からの受光信号に基づいてＩＤエリアＡ０のページアドレス情報を読み出す（Ｓ２６）。
読み出したページアドレス情報に基づき、現時点でアクセスしているユーザページが読み出し開始ページに該当する場合（Ｓ２７：ＹＥＳ）、マイクロコンピュータは、フォトディテクタ１３のスキャンエリアをＩＤエリアＡ０およびユーザエリアＡ１と対応するように設定する（Ｓ２８）。
その後、マイクロコンピュータは、入射角可変制御部３０にガルバノミラー１１の偏向角を補正させる（Ｓ２９）。具体的にこれは、記録時におけるガルバノミラー９の偏向角と現時点におけるガルバノミラー１１の偏向角との差から補正値を求め、この補正値に基づいて再生時に受光量が最大となるガルバノミラー１１の偏向角を決定することを意味する。
すると、フォトディテクタ１３は、ユーザページに対応した再生光Ｐを受光し、それに応じた受光信号を出力する。これにより、再生処理部４０は、フォトディテクタ１３からの受光信号に基づいてユーザエリアＡ１の記録データを確実に再生することができる（Ｓ３０）。
その後、マイクロコンピュータは、取得したページアドレス情報に基づき、現時点でアクセスしているユーザページが再生すべき最後のユーザページか否かを判断し（Ｓ３１）、最後のユーザページの場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、マイクロコンピュータは、一連の再生処理を終える。
Ｓ３１において、再生すべきユーザページが残っている場合（Ｓ３１：ＮＯ）、図８に示すように、マイクロコンピュータは、現時点のユーザページが現時点の単位記録領域Ｔにおける最後のユーザページか否かを判断する（Ｓ３２）。
最後のユーザページでない場合（Ｓ３２：ＮＯ）、マイクロコンピュータは、フォトディテクタ１３のスキャンエリアを再びＩＤエリアＡ０と対応するように設定する（Ｓ３３）。
その後、入射角可変制御部３０は、ガルバノミラー１１を中速度ｓｐ２で参照光Ｒ’の入射角が所定間隔αずれるように動作させ、ガルバノミラー１１の偏向角が一定の角度になると、参照光Ｒ’が単位記録領域Ｔに対して再び照射される。これにより、フォトディテクタ１３は、ＩＤエリアＡ０に対応した一部のスキャンエリアでユーザページに対応した再生光Ｐを受光し、再生処理部４０は、フォトディテクタ１３からの受光信号に基づいてＩＤエリアＡ０のページアドレス情報を読み出す（Ｓ３４）。
読み出したページアドレス情報に基づき、現時点でアクセスしているユーザページが次に再生すべきユーザページに該当する場合（Ｓ３５：ＹＥＳ）、マイクロコンピュータは、フォトディテクタ１３のＩＤエリアＡ０に対応するスキャンエリアにおける受光量が最大となるように、ガルバノミラー１１を低速度ｓｐ３で動作させながら偏向角を微調整させる（Ｓ３６）。このとき、図５の（Ａ）で説明したように、参照光Ｒ’の入射角が記録時の所定角度に対して正確に一致しなければ、ユーザページに対応した十分な輝度の再生光Ｐが得られないが、ガルバノミラー１１の動作速度が最も低い低速度ｓｐ３とされるため、参照光Ｒ’の入射角をきめ細かく調整しながら正確に合わせることができる。
そして、マイクロコンピュータは、フォトディテクタ１３のスキャンエリアを再びＩＤエリアＡ０およびユーザエリアＡ１と対応するように設定する（Ｓ３７）。
その結果、フォトディテクタ１３は、ユーザページに対応した再生光Ｐを効率良く受光し、それに応じた受光信号を出力する。これにより、再生処理部４０は、フォトディテクタ１３からの受光信号に基づいてユーザエリアＡ１の記録データを正確に再生することができる（Ｓ３８）。その後、マイクロコンピュータは、Ｓ３１の処理に戻る。
Ｓ３５において、現時点でアクセスしているユーザページが次に再生すべきユーザページでない場合（Ｓ３５：ＮＯ）、マイクロコンピュータは、Ｓ３４の処理に戻って一連の動作を再実行させる。
Ｓ３２において、最後のユーザページに該当する場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、マイクロコンピュータは、Ｓ２０の処理に戻って一連の動作を再実行させる。
Ｓ２７において、現時点でアクセスしているユーザページが読み出し開始ページでない場合（Ｓ２７：ＮＯ）、マイクロコンピュータは、Ｓ２６の処理に戻る。
Ｓ２５において、キーページの検出回数がページ数ｍに満たない場合（Ｓ２５：ＮＯ）、マイクロコンピュータは、Ｓ２４の処理に戻る。
このような再生処理によれば、ガルバノミラー１１を比較的高速度で動作させながらスキャンを行ってもキーページを高速に検出することができ、ひいては目的とするユーザページに対して速やかにアクセスすることができる。
したがって、本実施形態のホログラム記録装置Ａによれば、再生時にキーページを基にしながら目的とする記録データを正確かつ迅速に読み出すことができ、再生条件を緩和することで再生速度の高速化といった効果をもたらすことができる。
上記実施形態のホログラム記録装置Ａは、参照光の入射角を可変制御することで多重記録を行うものである。これに対し、光学的には、レーザ光の波長を可変制御したり、あるいは参照光をスペックル光に変換した上でそのスペックルサイズを可変制御しても、入射角を可変制御するのと同様の光学的原理によって多重記録を行うことができる。そのため、他の実施形態としては、波長可変制御やスペックルサイズ可変制御による多重記録方式を採用したホログラム記録装置においても、上記実施形態と同様の記録処理や再生処理を適用することで同様の効果を得ることができる。
図９および図１０は、本発明に係るホログラム記録装置の他の実施形態を示している。なお、先述した実施形態によるものと同一または類似の構成要素については、同一符号を付し、以下の説明では特に異なる点についてのみ説明する。
図９に示すホログラム記録装置Ａ’は、レーザ光の波長を可変制御することで多重記録を行うように構成されたものであり、光波長可変制御部３０’を備えている。すなわち、光源１から発せられるレーザ光の光波長は、光波長可変制御部３０’によって可変制御される。なお、先述した実施形態では、参照光Ｒ，Ｒ’の入射角を可変制御するためにガルバノミラー９，１１を備えていたが、本実施形態のホログラム記録装置Ａ’では、これらに替えて固定ミラー９’，１１’が備えられている。
このような波長可変制御によって多重記録を行うホログラム記録装置Ａ’では、記録処理を行う場合、レーザ光の光波長を連続的に変化させながら記録光Ｓおよび参照光Ｒを照射することで単位記録領域Ｔにキーページが形成され、このキーページにページアドレス情報を記録することができる。キーページの回折効率は、波長偏差を横軸にとると図５の（Ｂ）と同様の曲線で表される。一方、レーザ光の光波長を所定の波長間隔ずらしながら一定とした上で記録光Ｓおよび参照光Ｒを照射すると、単位記録領域Ｔにユーザページが形成され、このユーザページに記録すべきデータやページアドレス情報を記録することができる。ユーザページの回折効率も、波長偏差を横軸にとると図５の（Ａ）と同様の曲線で表される。したがって、再生処理を行う際には、先述した実施形態と同様の手順とすることで再生速度の高速化を図ることができる。
図１０に示すホログラム記録装置Ａ”は、参照光Ｒ，Ｒ’をスペックル光に変換するとともに、そのスペックルサイズを可変制御することで多重記録を行うように構成されたものであり、スペックルサイズ可変制御部３０”を備えている。すなわち、固定ミラー９’，１１’から出射した参照光Ｒ，Ｒ’は、拡散板１０Ｃ，１２Ｃによってスペックル光に変換され、このスペックル光としての参照光Ｒ，Ｒ’が液晶フィルタ１０Ｄ，１２Ｄおよび対物レンズ１０Ｅ，１２Ｅを介して単位記録領域Ｔに照射される。スペックルサイズは、対物レンズ１０Ｅ，１２Ｅの開口数に依存するものである。そのため、スペックルサイズ可変制御部３０”が液晶フィルタ１０Ｄ，１２Ｄに印加する電圧を制御すると、対物レンズ１０Ｅ，１２Ｅの開口数が変わり、それに応じてスペックルサイズも変化する。これにより、スペックルサイズ可変制御部３０”は、スペックルサイズを可変制御することができる。
このようなスペックルサイズ可変制御によって多重記録を行うホログラム記録装置Ａ”では、記録処理を行う場合、スペックルサイズを連続的に変化させながら記録光Ｓおよび参照光Ｒを照射することで単位記録領域Ｔにキーページが形成され、このキーページにページアドレス情報を記録することができる。キーページの回折効率は、スペックルサイズの寸法偏差を横軸にとると図５の（Ｂ）と同様の曲線で表される。一方、スペックルサイズを所定の寸法間隔ずらしながら一定とした上で記録光Ｓおよび参照光Ｒを照射すると、単位記録領域Ｔにユーザページが形成され、このユーザページに記録すべきデータやページアドレス情報を記録することができる。ユーザページの回折効率も、スペックルサイズの寸法偏差を横軸にとると図５の（Ａ）と同様の曲線で表される。したがって、再生処理を行う際には、先述した実施形態と同様の手順とすることで再生速度の高速化を図ることができる。
上記実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
ホログラム記録媒体の単位記録領域に対し、記録すべき情報に応じて変調された記録光とこれと同一波長からなる参照光とを照射するとともに、上記記録光および参照光のいずれか一方の入射角を所定の角度間隔刻みに可変制御し、これにより上記入射角を複数の所定角度に合わせるごとにページ単位に異なるホログラムを多重記録するホログラム記録装置であって、
上記複数の所定角度として少なくとも１つの基準角度が設定されており、上記入射角を可変制御して上記基準角度に合わせる際、上記記録光および参照光を照射させ続けた状態で、上記基準角度を含む所定の角度範囲において上記入射角を連続的に変化させる入射角可変制御手段を備えていることを特徴とする、ホログラム記録装置。
（付記２）
上記所定の角度範囲は、上記所定の角度間隔よりも狭小に設定されている、付記１に記載のホログラム記録装置。
（付記３）
上記複数のページのそれぞれには、少なくともアクセス時に必要なアドレス情報がホログラムによって記録される、付記１または２に記載のホログラム記録装置。
（付記４）
ホログラム記録媒体の単位記録領域に対し、記録すべき情報に応じて変調された記録光とこれと同一波長からなる参照光とを照射するとともに、これらの光波長を所定の波長間隔刻みに可変制御し、これにより上記光波長を複数の所定波長に合わせるごとにページ単位に異なるホログラムを多重記録するホログラム記録装置であって、
上記複数の所定波長として少なくとも１つの基準波長が設定されており、上記光波長を可変制御して上記基準波長に合わせる際、上記記録光および参照光を照射させ続けた状態で、上記基準波長を含む所定の波長範囲において上記光波長を連続的に変化させる光波長可変制御手段を備えていることを特徴とする、ホログラム記録装置。
（付記５）
ホログラム記録媒体の単位記録領域に対し、記録すべき情報に応じて変調された記録光とこれと同一波長でスペックル変調された参照光とを照射するとともに、上記参照光のスペックルサイズを所定の寸法間隔刻みに可変制御し、これにより上記スペックルサイズを複数の所定サイズに合わせるごとにページ単位に異なるホログラムを多重記録するホログラム記録装置であって、
上記複数の所定サイズとして少なくとも１つの基準サイズが設定されており、上記スペックルサイズを可変制御して上記基準サイズに合わせる際、上記記録光および参照光を照射させ続けた状態で、上記基準サイズを含む所定のサイズ範囲において上記スペックルサイズを連続的に変化させるスペックルサイズ可変制御手段を備えていることを特徴とする、ホログラム記録装置。
（付記６）
ホログラム記録媒体の単位記録領域に対し、記録すべき情報に応じて変調された記録光とこれと同一波長からなる参照光とを照射するとともに、上記記録光および参照光のいずれか一方の入射角を所定の角度間隔刻みに可変制御し、これにより上記入射角を複数の所定角度に合わせるごとにページ単位に異なるホログラムを多重記録するホログラム記録方法であって、
上記複数の所定角度として少なくとも１つの基準角度を設定しておき、上記入射角を可変制御して上記基準角度に合わせる際、上記記録光および参照光を照射させ続けた状態で、上記基準角度を含む所定の角度範囲において上記入射角を連続的に変化させることを特徴とする、ホログラム記録方法。
（付記７）
ホログラム記録媒体の単位記録領域に対し、記録すべき情報に応じて変調された記録光とこれと同一波長からなる参照光とを照射するとともに、これらの光波長を所定の波長間隔刻みに可変制御し、これにより上記光波長を複数の所定波長に合わせるごとにページ単位に異なるホログラムを多重記録するホログラム記録方法であって、
上記複数の所定波長として少なくとも１つの基準波長を設定しておき、上記光波長を可変制御して上記基準波長に合わせる際、上記記録光および参照光を照射させ続けた状態で、上記基準波長を含む所定の波長範囲において上記光波長を連続的に変化させることを特徴とする、ホログラム記録方法。
（付記８）
ホログラム記録媒体の単位記録領域に対し、記録すべき情報に応じて変調された記録光とこれと同一波長でスペックル変調された参照光とを照射するとともに、上記参照光のスペックルサイズを所定の寸法間隔刻みに可変制御し、これにより上記スペックルサイズを複数の所定サイズに合わせるごとにページ単位に異なるホログラムを多重記録するホログラム記録方法であって、
上記複数の所定サイズとして少なくとも１つの基準サイズを設定しておき、上記スペックルサイズを可変制御して上記基準サイズに合わせる際、上記記録光および参照光を照射させ続けた状態で、上記基準サイズを含む所定のサイズ範囲において上記スペックルサイズを連続的に変化させることを特徴とする、ホログラム記録方法。
本発明に係るホログラム記録装置の一実施形態を示す全体構成図である。 図１に示すホログラム記録装置の記録動作を説明するための説明図である。 図２に示す空間変調パターンを説明するための説明図である。 図１に示すホログラム記録装置の再生動作を説明するための説明図である。 ホログラムの光学的特性を説明するための説明図である。 図１に示すホログラム記録装置の記録処理手順を示すフローチャートである。 図１に示すホログラム記録装置の再生処理手順を示すフローチャートである。 図７の続きを示すフローチャートである。 本発明に係るホログラム記録装置の他の実施形態を示す全体構成図である。 本発明に係るホログラム記録装置の他の実施形態を示す全体構成図である。
符号の説明
Ａ，Ａ’，Ａ” ホログラム記録再生装置
Ｂ ホログラム記録媒体
Ｓ 記録光
Ｒ，Ｒ’ 参照光
Ｔ 単位記録領域
１ 光源
５ 空間光変調器
９ 記録用のガルバノミラー
１１ 再生用のガルバノミラー
１３ フォトディテクタ
３０ 入射角可変制御部（入射角可変制御手段）
３０’ 光波長可変制御部（光波長可変制御手段）
３０” スペックルサイズ可変制御部（スペックルサイズ可変制御手段）

Claims (5)

  1. ホログラム記録媒体の単位記録領域に対し、記録すべき情報に応じて変調された記録光とこれと同一波長からなる参照光とを照射するとともに、上記記録光および参照光のいずれか一方の入射角を所定の角度間隔刻みに可変制御し、これにより上記入射角を複数の所定角度に合わせるごとにページ単位に異なるホログラムを多重記録するホログラム記録装置であって、
    上記複数の所定角度として少なくとも１つの基準角度が設定されており、上記入射角を可変制御して上記基準角度に合わせる際、上記記録光および参照光を照射させ続けた状態で、上記基準角度を含む所定の角度範囲において上記入射角を連続的に変化させる入射角可変制御手段を備えていることを特徴とする、ホログラム記録装置。
  2. 上記所定の角度範囲は、上記所定の角度間隔よりも狭小に設定されている、請求項１に記載のホログラム記録装置。
  3. 上記複数のページのそれぞれには、少なくともアクセス時に必要なアドレス情報がホログラムによって記録される、請求項１または２に記載のホログラム記録装置。
  4. ホログラム記録媒体の単位記録領域に対し、記録すべき情報に応じて変調された記録光とこれと同一波長からなる参照光とを照射するとともに、これらの光波長を所定の波長間隔刻みに可変制御し、これにより上記光波長を複数の所定波長に合わせるごとにページ単位に異なるホログラムを多重記録するホログラム記録装置であって、
    上記複数の所定波長として少なくとも１つの基準波長が設定されており、上記光波長を可変制御して上記基準波長に合わせる際、上記記録光および参照光を照射させ続けた状態で、上記基準波長を含む所定の波長範囲において上記光波長を連続的に変化させる光波長可変制御手段を備えていることを特徴とする、ホログラム記録装置。
  5. ホログラム記録媒体の単位記録領域に対し、記録すべき情報に応じて変調された記録光とこれと同一波長でスペックル変調された参照光とを照射するとともに、上記参照光のスペックルサイズを所定の寸法間隔刻みに可変制御し、これにより上記スペックルサイズを複数の所定サイズに合わせるごとにページ単位に異なるホログラムを多重記録するホログラム記録装置であって、
    上記複数の所定サイズとして少なくとも１つの基準サイズが設定されており、上記スペックルサイズを可変制御して上記基準サイズに合わせる際、上記記録光および参照光を照射させ続けた状態で、上記基準サイズを含む所定のサイズ範囲において上記スペックルサイズを連続的に変化させるスペックルサイズ可変制御手段を備えていることを特徴とする、ホログラム記録装置。
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