JP2015149106A - ホログラムメモリ多重記録／再生方法およびホログラムメモリ多重記録／再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】角度多重と回転多重の各操作手順を規定することにより、誤り率の良好性を保ちつつ、多重数および処理速度の向上を図り得る多重記録／再生方法および装置を提供する。
【解決手段】 記録媒体１１に情報を記録再生する際に、 １）記録再生光が記録媒体１１の記録可能領域内の記録再生位置に照射されるように、記録再生光を移動させ、 ２）移動させた位置において、記録媒体１１への記録再生光の入射角度を変えつつ、記録再生光を記録可能領域上に照射して角度多重記録再生を行い、 ３）記録可能領域内の記録再生処理を行う全位置においてステップ１）、２）を繰り返し行い、 ４）記録媒体１１を当該記録媒体１１の扁平面内において360/N（度）だけ回転させ（Ｎは多重数）、 ５）ステップ１）〜ステップ４）の処理を所定回数（最大Ｎ回）繰り返して行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、ホログラムメモリの多重記録／再生方法およびホログラムメモリの多重記録／再生装置に関し、詳しくは、角度多重のほかに他の多重手法を組み合わせて多重数を大幅に増加し得るホログラムメモリ多重記録／再生方法およびホログラムメモリ多重記録／再生装置に関するものである。

近年、大容量かつ高速な情報記録再生システムとしてホログラムメモリが注目されている。ホログラムメモリは、参照光・信号光と呼ばれる同一光源からの２つのコヒーレント光を干渉させ、生じた干渉縞を記録媒体に屈折率変化として記録・保持する。信号光は「ページデータ」と呼ばれる２次元データ画像により空間的に変調され、レンズを介して記録媒体へ照射される。参照光の条件（例えば記録媒体への入射角度、波長、あるいは波面等）を変化させながら、媒体の同一箇所に複数のページデータを多重して記録することもできるため高密度化・大容量化が可能である。多重の方法はこれまで様々なものが提案されており、そのうち照射光の入射角度を変えながら多重記録するものを角度多重方式と称する（例えば特許文献１を参照）。

角度多重方式においては、参照光の媒体への入射角度を、ガルバノミラーによって少しずつ変えながら複数のページデータをホログラムの形態で記録する。また再生時には、記録したときと同一条件の参照光を媒体へ照射すると、媒体内部のホログラムにより光が回折し、再生光が得られる。これをカメラ等で撮影し復号化することで元の情報を読み出すことが可能である。

ところで、角度多重においては参照光の媒体への入射角度に一定の範囲の制約がある。これは、信号光および参照光の媒体への入射時に物理的干渉が起きないようにする必要から生じるものである。

この制約を考慮すると、例えば参照光の媒体への入射角度が可変範囲10度で、角度多重のための角度間隔を1度きざみとした場合、11多重できることになる。媒体の同一箇所へ、より多くのホログラムを角度多重すれば記録密度および記録容量が向上できるが、角度多重数を大幅に向上させることは必ずしも容易ではない。

そこで、角度多重方式に別の多重方式を組み合わせて多重数増加を図る手法が提案されている。例えば、角度多重と回転多重（またはペリストロフィック多重とも呼ぶことがある）とを併用するホログラム記憶装置が特許文献２、３に提案されている。回転多重は扁平な媒体の面に垂直な軸を回転軸として媒体を回転（図１中でＰ方向に回転）させ、所定角度だけ回転させるたびに媒体の同じ記録可能領域に多重記録を行うものである。

特開２００６−１５４１６３号公報 特開２０００−３３８８４６号公報 特開２００４−３５４５６５号公報

ところで、上述したような従来技術においては、例えば、角度多重と回転多重を組み合わせることの提案はなされているものの、多重記録／再生の操作を行う場合における動作手順等についての具体的な検討がなされていないため、誤り率の良好性を保ちつつ、多重数および処理速度の向上を図ることが難しかった。

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、角度多重と回転多重の各操作についての手順等を規定することにより、誤り率の良好性を保ちつつ、多重数および処理速度の向上を図り得るホログラムメモリ多重記録／再生方法およびホログラムメモリ多重記録／再生装置を提供することを目的とするものである。

本発明のホログラムメモリの多重記録／再生方法は、
信号光の軸と参照光の主軸とにより形成される平面を、扁平状の記録媒体の扁平面に直交するように配して情報記録／情報再生を行なうホログラムメモリ多重記録／再生方法において、
前記記録媒体に情報を記録／再生する際に、
１）記録光／再生光が前記記録媒体の記録可能領域内の所望の記録／再生位置に照射されるように、前記記録光／再生光と前記記録媒体を相対的に移動させ、
２）該移動させた位置において、前記記録媒体への前記記録光／再生光の入射角度を変える度に、前記記録光／再生光を前記記録媒体上に照射して、角度多重記録／角度多重再生を行い、
３）前記記録可能領域内の記録／再生を行う全ての位置において、前記ステップ１）および前記ステップ２）の処理を繰り返して行い、
４）次に、前記記録光/再生光と前記記録媒体を当該記録媒体の扁平面内において所定方向に360/N（度）だけ相対的に回転させ、
５）この後、前記ステップ１）から前記ステップ４）までの処理を所定回数（最大Ｎ回）繰り返して行うことを特徴とするものである。

ここで、「ホログラムメモリ多重記録／再生方法」とは、「ホログラムメモリの多重記録方法」または「ホログラムメモリの多重再生方法」または「ホログラムメモリの多重記録再生方法」を指称するものとする。

また、本願明細書においても、「／」を用いるときは、その「／」の前後に位置する２つの用語の一方、または両方を意味するものとする。

また、上記「扁平面」とは、平板上の記録媒体の厚み方向に対向する表面または裏面を表すものとする。

また、前記ステップ４）における、前記記録媒体の回転操作は、
記録光／再生光による前記記録可能領域内の記録/再生位置とは異なる位置まで移動して行われることが好ましい。

また、前記ステップ４）における、前記記録媒体の回転操作は、
前記記録光／再生光が、シャッタにより前記記録可能領域に照射されないように処理されてから行われることが好ましい。

一方、本発明のホログラムメモリの多重記録／再生装置は、
信号光の軸と参照光の主軸とにより形成される平面に対し、扁平状の記録媒体の扁平面と直交するように配して情報記録／情報再生を行なうホログラムメモリ多重記録/再生装置において、
記録光／再生光を前記記録媒体の記録可能領域に照射する光源と、
前記記録光／再生光が前記記録可能領域内の所望の記録／再生位置に照射されるように、前記記録光／再生光と前記記録媒体を相対的に移動させる記録媒体直線移動手段と、
前記記録媒体直線移動手段により移動された位置において、前記記録媒体への前記記録光／再生光の入射角度を相対的に変えて、所望する角度多重数の角度多重記録／角度多重再生を可能ならしめる入射角度変更手段と、
前記記録光／再生光と前記記録媒体を当該記録媒体の扁平面内において、所定方向に360/N（度）だけ、相対的に、回転移動させる記録媒体回転移動手段と、
前記記録媒体を保持する記録媒体保持手段と、
前記記録媒体直線移動手段を駆動すべく第１の駆動信号を送出する第１の駆動信号送出部、前記入射角度変更手段を駆動すべく第２の駆動信号を送出する第２の駆動信号送出部、および前記記録媒体回転移動手段を駆動すべく第３の駆動信号を送出する第３の駆動信号送出部、とを有し、前記第１の駆動信号送出部からの前記第１の駆動信号と、前記第２の駆動信号送出部からの、前記所望する角度多重数に応じた前記第２の駆動信号と、が交互に繰り返し送出される信号送出制御を、前記第３の駆動信号送出部からの前記第３の駆動信号が送出される度に行うように構成されてなる記録/再生制御部を備えたことを特徴とするものである。

ここで、「ホログラムメモリの多重記録／再生装置」とは、「ホログラムメモリの多重記録装置」、「ホログラムメモリの多重再生装置」および「ホログラムメモリの多重記録再生装置」のいずれかを指称するものとする。

また、前記記録媒体を記録媒体回転移動手段により回転させるときに、360/N（度）ごとに前記記録媒体または該記録媒体の周囲の少なくとも一部を囲む記録媒体フレーム部材を、前記記録媒体保持手段により保持させる場合に、前記記録媒体または前記記録媒体フレーム部材を、前記記録媒体保持手段上で位置決めするための位置決め係合部が、前記記録媒体または前記記録媒体フレーム部材と前記記録媒体保持手段に各々形成されていることが好ましい。

また、前記位置決め係合部において、
前記記録媒体または前記記録媒体フレーム部材と、前記記録媒体保持手段との一方に、等角度間隔にＮ個の位置決め用凹部を設けるとともに、他方に前記位置決め用凹部と係合する位置決め用凸部を少なくとも２つ設けることが好ましい。

本発明のホログラムメモリの多重記録／再生方法およびホログラムメモリの多重記録／再生装置においては、光ディスク等とは異なり、回転多重のための回転が低速であることに着目し、多重記録／再生操作全体における記録媒体の回転操作の回数を最小限にすることで、多重記録／再生処理全体に要する時間の短縮化を図ることができるようにしている。

また、本発明の多重装置における具体的な構成は、各多重方式の各操作に要する時間などを考慮し、角度多重と回転多重の各操作を組み合わせた手順となるようにしているので、誤り率の良好性を保ちつつ、多重数および処理速度を向上させることができる。

角度多重操作のみにより多重記録/再生をおこなう従来技術と、角度多重操作と回転多重操作を組み合わせて多重記録/再生をおこなう本実施形態装置との概念的な相違を説明するための図である。 本発明の実施例１に係るホログラムメモリ多重記録再生方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施例１に係るホログラムメモリ多重記録再生装置を示す概略図である。 本発明の実施形態に係るホログラムメモリ多重記録再生装置においてなされる回転多重操作を説明するための図（（Ａ）は４多重の場合、（Ｂ）は６多重の場合）である。 本発明の実施例１に係るホログラムメモリ多重記録再生装置の全体構成（光学系を含む）を示す図である。 本発明の実施例２に係るホログラムメモリ多重記録再生装置を示す概略図である。 実施例２において、ホログラム記録媒体のローディング機構の動作例を示す概略図である。 本発明の実施形態に係るホログラムメモリ多重記録再生装置における位置決め機構の変更例を示す概略図である。 本発明の実施例１に係るホログラムメモリ多重記録再生装置により多重記録を行った場合の、各ホログラム記録媒体についてのBERを示すグラフである。 比較例に係るホログラムメモリ多重記録再生装置により多重記録（角度多重記録のみ）を行った場合の、各ホログラム記録媒体についてのBERを示すグラフである。 本発明の実施例２に係るホログラムメモリ多重記録再生装置における変更例を示す概略図である。

以下、本発明に係るホログラムメモリ多重記録再生方法およびホログラムメモリ多重記録再生装置を下記実施形態により、図面を参照しながら特許請求の範囲との関係において説明する。次に、実施例１、２により、上記装置及び方法について具体的に説明するが、実施例１は記録再生部に記録媒体を回転操作する機構があるタイプであり、また実施例２は記録再生部とは異なる位置に記録媒体を回転操作する機構があるタイプであり、両者共通するものについては実施例１において説明し、実施例２においては、その重複説明を省略する。

（実施形態）
従来は、図１（Ａ）に示すように、ホログラム記録媒体１１に対して参照光の入射角度をＲ方向へ少しずつ替える度に記録再生を行う角度多重が単独で用いられていたが、本実施形態においては、図１（Ｂ）で示すように、記録媒体１１の記録面（扁平面）に直交する軸を回転軸として記録媒体を所定角度だけ回転させる度に、角度多重による記録再生を行う角度回転多重を用いるようにしている。

本実施形態に係るホログラムメモリ多重記録再生方法は、以下のようなステップに基づき行われる。

１）記録または再生に必要な照射光を記録可能領域内の所定の記録再生位置に移動させ、
２）記録媒体への照射光入射角度を変えながら角度多重記録または角度多重再生を行い、
３）記録可能領域内の全ての位置において記録または再生が完了するまで１）、２）のステップを繰り返し、
４）記録媒体を扁平面内において360/N（度）回転させ、
５）この回転操作を行う度（N-1回）に、１）〜４）までのステップを繰り返す。

上記処理は図２のフローチャートにおけるS1〜S5に示すごとく表される（実施例１において詳しく説明する）。

なお、上記ステップ３）とステップ４）の間に、「記録または再生に必要な照射光が記録可能領域に照射されないよう、記録または再生に必要な照射光と記録媒体を相対的に移動させる」とのステップ３´）を挿入してもよい。このステップ３´）の構成を加えていない態様が実施例１に、このステップ３´）の構成を加えた態様が実施例２に記載されている。

このステップ３´）の構成を加えることにより、記録可能領域において不要な記録処理や再生処理が行われる虞がない。さらに、装置配置の自由度を向上させることができる。

なお、実施例１においては、記録媒体回転時に上記照射光が記録可能領域に照射されるのを確実に防止するために、照射光を、シャッタにより遮光したり、ミラーにより別方向に反射させることが好ましい。

また、本実施形態に係るホログラムメモリ多重記録再生装置は、例えば、図３（実施例１に係る装置１００を代表例として示す）に示すように、信号光の軸と参照光の主軸とにより形成される平面に対し、扁平状の記録媒体１１の扁平面が直交するように配して情報記録再生を行なうホログラムメモリ多重記録再生装置１００において、記録再生光を記録媒体１１の記録可能領域に照射する光源（図５においてはレーザ光源１で示される）と、記録再生光が前記記録媒体１１の記録可能領域内の所望の記録再生位置に照射されるように、記録再生光と記録媒体１１を、直交する２方向に相対的に移動させる記録媒体直線移動手段６１Ａ、Ｂと、この記録媒体直線移動手段６１Ａ、Ｂにより移動された位置において、記録媒体１１への記録再生光の入射角度を相対的に変えて（参照光をＲ方向に傾動させる）所望する角度多重数の角度多重記録／角度多重再生を可能ならしめる入射角度変更手段６４と、記録再生光と記録媒体１１をこの記録媒体１１の扁平面内において、所定方向（Ｐ方向）に360/N（度）だけ、相対的に、回転移動させる記録媒体回転移動手段６２と、記録媒体１１を保持する記録媒体保持手段６２Ｂと、記録媒体直線移動手段６１Ａ、Ｂを駆動すべく第１の駆動信号を送出する第１の駆動信号送出部６３Ａ、入射角度変更手段６４を駆動すべく第２の駆動信号を送出する第２の駆動信号送出部６３Ｂ、および記録媒体回転移動手段６２を駆動すべく第３の駆動信号を送出する第３の駆動信号送出部６３Ｃ、とを有し、第１の駆動信号送出部６３Ａからの第１の駆動信号と、第２の駆動信号送出部６３Ｂからの、前記所望する角度多重数に応じた第２の駆動信号と、が交互に繰り返し送出される信号送出制御を、第３の駆動信号送出部６３Ｃからの第３の駆動信号が送出される度に行うように構成されてなる記録再生制御手段６３を備えてなる。

また、記録媒体１１を記録媒体回転移動手段６２により回転させるときに、360/N（度）ごとに記録媒体１１または記録媒体１１を囲む記録媒体フレーム（図８において記録媒体用フレーム２１１Ａ）と、記録媒体保持手段６２Ｂを互いに位置決めするための位置決め係合部が、記録媒体１１と記録媒体保持手段６２Ｂに各々形成されていることが好ましい。

また、上記位置決め係合部（図８において２７１、２７２）において、記録媒体１１と記録媒体保持手段６２Ｂの一方に、等角度間隔にＮ個の位置決め用凹部２７１を設けるとともに、他方に位置決め用凹部２７１と係合する位置決め用凸部２７２を少なくとも２つ設けることが好ましい。

（実施例１）
図３に示すホログラムメモリ多重記録再生装置は、実施例１に係る態様を示すものである。なお、この図３の装置は、簡易的に表すために、位相共役タイプのものとして描かれてはいないが、図５に合わせて位相共役タイプのものとすることは勿論可能である。

このホログラムメモリ多重記録再生装置１００は、記録再生光学系３００からの信号光の軸と参照光の主軸とにより形成される平面に対し、記録媒体１１の表面（扁平面）が互いに直交するように配された状態で情報記録および情報再生を行なうものである。

なお、記録媒体保持手段６２Ｂの中央部には透孔（図示されていない）が穿設されており、この透孔を通して記録可能領域の下面にホログラムの記録再生がなされる。

ホログラムの記録再生が記録可能領域の所定の点について、参照光の、記録媒体１１に対する入射角を変化させることで、その点についての角度多重が行なわれる。全ての記録可能領域に亘って角度多重が終了すると、記録媒体回転移動手段６２により、360/N（度、本実施例では９０度）だけ、所定方向（Ｐ方向）に回転せしめられる。このような回転は、Ｎ回またはＮ−１回だけ行なわれる。

回転移動手段６２の上部回転部分は円柱形状をなしており（記録媒体回転移動手段６２の下部に、回転軸を回転駆動する回転駆動モータ６２Ａが設けられている）、その上部回転部分の側面が記録媒体保持手段６２Ｂの側面に対して当接状態となるように維持されており、記録媒体回転移動手段６２の回転軸の回転に応じて記録媒体保持手段６２Ｂが矢印Ｐ方向に回転するようになっている。

また、直線移動機構Ａ ６１Ａ、および直線移動機構Ｂ ６１Ｂは、直交する２軸方向の直線移動機構であって、その直線移動機構Ａ、Ｂ ６１Ａ、Ｂに載設固定された記録媒体回転移動手段６２を介して記録媒体保持手段６２Ｂ、ひいては記録媒体１１を、記録媒体１１の扁平面内の２軸方向に直線移動させる。

また、ホログラムメモリ多重記録再生装置１００には、記録再生制御手段６３が設けられており、第１の駆動信号送出部６３Ａからの第１の駆動信号と、第２の駆動信号送出部６３Ｂからの、設定された角度多重数に応じた第２の駆動信号と、が交互に繰り返し送出される信号送出制御を、第３の駆動信号送出部６３Ｃからの第３の駆動信号が送出される度に行うように構成されてなる。

なお、上記実施例に係る装置は、１つの装置によりホログラムの記録および再生の両者を行うことができるものであるが、これに替えて、１つの装置によりホログラムの記録および再生のうちの一方のみを行うことができるものとしても、本発明の装置として機能するものである。

また、上述した記録再生制御手段６３は、ＣＰＵやメモリ等のハードとプログラムソフトを組み合わせて構成されるものであり、各信号送出部もハードとソフトによって構成される、出力用ドライバからなるものである。

次に、上記ホログラムメモリ多重記録再生装置１００を用いて行われる本実施例に係るホログラム記録再生方法について図２を用いて説明する。

まず、記録再生光が照射される位置に、所望とする記録/再生位置が一致するように、記録媒体１１を移動させる（S1）。

本実施例においては、互いに直交する２つの直線移動機構Ａ、Ｂ ６１Ａ、Ｂを駆動して、これらの直線移動機構Ａ、Ｂ ６１Ａ、Ｂ上に載設されている記録媒体回転移動手段６２と一体的に移動する記録媒体保持手段６２Ｂを移動させるようになっているので、これにより記録媒体１１を、記録媒体１１の扁平面内において自在に移動させることができる。なお、記録媒体１１に替えて信号光/参照光の照射光学系を移動させるようにしてもよいが、装置の大型化や高コスト化につながらないように配慮する必要がある。

このステップ１(S1)においては、記録再生制御手段６３の第１駆動信号送出部６３Ａから直線移動機構Ａ、Ｂ ６１Ａ、Ｂに対して、第１の駆動信号が送出され、これに基づいて記録可能領域内の記録/再生位置を移動させることができる。

次に、照射光の入射角度を変えることにより、上記所望とする記録/再生位置に角度多重記録/再生を行う（S2）。

本実施例においては、角度多重記録/再生を行うことが前提とされており、ホログラム記録媒体１１への参照光の入射角度を、各ページデータの記録/再生を行う毎に、矢印Ｒ方向に所定角度ずつ変化させることによって、記録可能領域の各位置にページデータの多重記録を行うことができるとともに、記録可能領域の各位置にページデータが多重記録された場合において、逐次再生を行うことができる。

このステップ２においては、記録再生制御手段６３の第３駆動信号送出部６３Ｃから、後述するガルバノメータミラー１９に対して第３の駆動信号が送出され、これに基づいてガルバノメータミラー１９の傾動角度が調整され、記録媒体１１への照射光の入射角度が調整される。

次に、全ての記録/再生領域において、記録/再生が完了したか否かについて判定する（S3）。この判定の結果、完了していなければステップ１（S1）に戻り、完了していればステップ4（S4）に進む。

すなわち、この回転位置において、記録/再生領域の全体にわたる、上記ステップ３の処理が完了するまで、上記ステップ１、２（S1,S2）を繰り返し行うことになる。

次に、ステップ４（S4）においては、記録媒体１１を扁平面内において360/N（度）だけ回転させる。

これにより、回転多重の記録/再生を行うことができる。ところで、例えば、Ｎが４の場合は回転多重数が４で記録媒体１１における１回の回転角は９０度となり、Ｎが６の場合は回転多重数が６で記録媒体１１における１回の回転角は６０度となる。前者は図４（Ａ）において表されており、後者は図４（Ｂ）において表されている。

すなわち、図４（Ａ）においては、N=4となる記録可能領域の全ての位置について多重記録/再生が終了する（ａ）と、この記録媒体１１をＰ方向に９０度回転させ（ｂ）、その角度状態で記録可能領域の全ての位置について多重記録/再生を行う（ｃ）、というようにして、同一記録可能領域において、４回の多重記録/再生を行う。

一方、図４（Ｂ）に示すように、N=6となる記録媒体１１の全ての位置について多重記録/再生が終了する（ａ）と、この記録可能領域をＰ方向に６０度回転させ（ｂ）、その角度状態で記録可能領域の全ての位置について多重記録/再生を行う（ｃ）、というようにして、同一記録可能領域において、６回の多重記録/再生を行う。

なお、図４（Ａ）に記載の記録媒体１１は９０度ずつ回転することに応じた４角形状とされており、図４（Ｂ）に記載の記録媒体１１は６０度ずつ回転することに応じた６角形状とされているが、記録媒体１１の外形状は、必ずしも、回転角度に応じた形状とすることは要求されない。

次に、図２において、上記回転がN-1回行われたか否かが判定される（S5）。この判定の結果、未だN-1回行われていなければステップ１（S1）に戻り、N-1回行われていればフローを終了する。

すなわち、この記録/再生領域において、回転多重に係る所定回数の回転が行われたか否か、が判定される。例えば、回転多重が４であれば、９０度ずつ４回の回転操作を行えば、記録媒体１１は元の位置に戻ることになるが、９０度ずつ３回の回転操作を行うことによっても回転多重数を４とすることができる。したがって、所望の回転多重数がＮであれば、N-1回の回転操作を行えば、その位置における回転多重処理を行うことができるので、本実施例においては、回転操作の数をN-1としている。

ただし、記録媒体１１を元の位置に戻した方が、次に記録/再生する記録媒体１１への開始操作等をスムーズに行うことができると考えられるのであれば回転操作をＮ回とすることは差支えない。なお、記録すべき情報量が少ない等という事情を有しているのであれば、例えば、1回の回転角度は360/N（度）のままで、N-2回以下の回転操作とすることも可能である。

なお、上記ステップ４（S4）の処理が完了したと判定されるまで、上記ステップ１〜４を繰り返し行うことになる。

次に、図５を用いて、ホログラムメモリ多重記録再生装置１００をホログラム光学系３００を中心として説明しておく。

このホログラムメモリ多重記録再生装置１００は、ホログラムの記録機能および再生機能を備えた記録再生装置として構成されており、また、ホログラム記録媒体１１はフォトポリマーで構成され、位相共役型とされている。

記録時において、レーザ光源１から出射されたコヒーレントなレーザ光束は、シャッタ２を通過し、発散レンズおよびコリメートレンズからなるスペイシャルフィルタ３により光束径を拡大され、ミラー４により偏向され、半波長板５を透過した後、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ：以下単にＰＢＳと称する）６により２系の光束に分岐される。

ＰＢＳ６から図中左方に向かう光束（信号搬送用光）は、レンズ７、８およびシャッタ２２、ＰＢＳ９を透過して空間光変調器（ＳＬＭ：以下単にＳＬＭと称する）２３に照射され、該ＳＬＭ２３により空間的に変調されて、白、黒２値の画素が２次元配列されたデジタル画像からなるページデータ情報を担持した信号光とされる。ＳＬＭ２３から出射（反射）された信号光は、入射した状態とは偏光方向が変化しており、ＰＢＳ９において図中下方に反射され、レンズ（ＦＴＬ）１０によって光学的にフーリエ変換され、開口絞り１２およびリレーレンズ２４を介してホログラム記録媒体１１へ照射される。なお、開口絞り１２は、不要な高周波成分を除去するものである。

一方、ＰＢＳ６から図中下方に向かう光束は、参照光（記録時参照光）とされ、半波長板１４を通過し（記録時においては光束の外に抜去されている）、絞り１６を通過し、ＰＢＳ１７において図中下方に反射されて記録時参照光とされ、ミラー１８により反射された後、ガルバノメータミラー１９（入射角度変更手段６４の主要構成とされる）により角度制御され、リレーレンズ２０を介して記録媒体１１中の信号光が照射される場所へ、信号光とは別角度で照射され、これにより、記録媒体１１の記録材料中に干渉縞模様の光の強弱に応じた屈折率変化が誘起され、これがホログラム情報として保持される。

なお、本実施形態装置においては、角度多重記録が前提とされているので、互いに異なるページデータをＳＬＭ２３に表示させつつ、参照光の記録媒体への入射角度をガルバノメータミラー１９により少しずつ変化させることにより、互いに異なるページデータを記録媒体中の同一位置へ多重記録することが可能となり、さらに高密度な情報格納が可能となる。

他方、ホログラム記録媒体１１に記録されたページデータ情報を再生する場合には、半波長板１４を光束中に挿入することで、参照光の偏光方向を（縦偏光から横偏光に）変更して再生用参照光を形成する。これにより、ミラー１５、絞り１６を通過した再生用参照光は、ＰＢＳ１７を図中左方に透過し、ミラー３１により反射された後、ガルバノメータミラー３２により角度制御され、リレーレンズ３３を介して記録媒体１１中の信号光が照射される場所へ、その裏面側から信号光とは別角度で照射され、これにより、記録媒体１１中に干渉縞の形で記録されていた情報が再生される（位相共役タイプ）。

本実施例のように、再生時の参照光として、記録した際の参照光と位相共役なものを照射する手法は、位相共役再生と称される（特許文献２を参照）。位相共役再生の長所は、再生光のための光学系を記録時信号光の光学系で兼用できるため光学系の簡素化が可能なこと、また信号光が含んでいた光学系収差を打ち消すことができるため、高品質な再生信号が得られることにある。

また、角度多重記録に対応するため、角度制御再生時参照光の記録媒体１１への入射角度はガルバノメータミラー３２により所定のタイミングで変化せしめられ、同一の位置に多重記録された複数のページデータ情報から、所望するページデータ情報が順次読み出され、この読み出された再生光の情報は、リレーレンズ２４、開口絞り１２、レンズ（ＦＴＬ）１０およびＰＢＳ９を介してイメージセンサ（撮像素子）２１にて順次撮像される。この後、撮像された再生ページデータは補間処理、領域切出し処理、フィルタリング処理などの信号処理が加えられ、復調・エラー訂正されることで元データが復元される。

なお、上述したように、角度多重の記録および再生においては、上記ガルバノメータミラー１９、３２の角度および位置を少しずつ変化させることになるが、具体的には、例えば、入射角を35度〜55度の範囲（信号光および参照光を記録媒体１１に入射させる際に、光出射端構造および出射光が物理的に干渉（ケラレ）を起こさない範囲）内で0.2度ずつ変化させる度に該領域にページデータ情報の記録または再生が行なわれる。

（実施例２）
次に、図６に示すホログラムメモリ多重記録再生装置は、実施例２に係る態様を示すものである。なお、この図６の装置も図３に示す装置と同様に、簡易的に表すために、参照光が位相共役タイプのものとして描かれてはいないが、図３に合わせて位相共役タイプのものとすることは勿論可能である。

また、この実施例２の装置については、多くの部分が実施例１のものと共通しているが、回転多重の記録/再生時における、記録媒体１１１の回転位置において構成が大きく異なっているので、この相違部分について詳しく説明し、共通の部分については、原則として実施例１の装置の各部に付した数字に１００を加えた数字をもって表すものとする。なお、記録再生光学系としても実施例１の記録再生光学系を示す図５で表したものと同様であるので、実施例２の記録再生光学系としても図５で表したものにより代用するものとする。

この実施例２において、記録媒体１１１の記録/再生領域の全体にわたる、角度多重記録/再生が完了すると、矩形状の平板をなす記録媒体１１１を載設した記録媒体保持手段１６２Ｂは、直線移動機構Ｃ、Ｄ １６１Ａ、Ｂにより、記録媒体１１１が記録媒体回転移動手段１６２上に位置せしめられるように、扁平面内において直線移動せしめられる。そして、この位置において、記録媒体１１１は、記録媒体保持手段１６２Ｂの中央部に穿設された透孔を通して上方に突き上げられ、この後、記録媒体１１１は記録媒体回転移動手段１６２より所定角度だけ回転せしめられたのち、再び記録媒体保持手段１６２Ｂ上に降ろされて載設される。

この後、記録媒体１１１を載設した記録媒体保持手段１６２Ｂは、直線移動機構Ｃ、Ｄ
１６１Ａ、Ｂにより、記録媒体１１１が記録再生光学系４００による記録/再生位置に移動するように、扁平面内において直線移動せしめられる。

図７は、上記実施例２におけるローディング操作の手順を示す概略図である。

まず、記録媒体１１１を、記録媒体回転位置において記録媒体保持手段（トレー）１６２Ｂ上に載設する〈１〉。

次に、記録媒体１１１を載設した記録媒体保持手段１６２Ｂは、直線移動機構Ｃ、Ｄ １６１Ａ、Ｂにより、記録媒体１１１が記録再生光学系４００による記録/再生位置に移動するように、扁平面内において直線移動せしめられる〈２〉。

次に、記録媒体１１１の記録/再生領域の全体にわたり、記録媒体保持手段１６２Ｂの中央部に穿設された図示されない透孔を通して角度多重記録/再生がなされる〈３〉。

次に、記録媒体１１１を載設した記録媒体保持手段１６２Ｂは、直線移動機構Ｃ、Ｄ １６１Ａ、Ｂにより、記録媒体１１１が回転移動手段１６２の直上に位置するように、扁平面内において記録媒体回転位置まで直線移動せしめられる〈４〉。

次に、回転移動手段１６２の上部が上方に延出され、記録媒体１１１を上方に持ち上げる〈５〉。

回転移動手段１６２の上部は、記録媒体１１１を上方に持ち上げた状態で所定方向に所定角度（例えば、上方からみて反時計回りに９０度）回転させる〈６〉。

この後〈１〉に戻り、このサイクルを繰り返すことになる。

図８は、上記実施例２の装置の一部変更例において、記録媒体用フレーム（記録媒体）２１１Ａと記録媒体保持手段２６２とを組み合わせた際の位置決め機構について説明するものである。なお、記録媒体用フレーム２１１Ａは円板形状をなしており、矩形状の記録媒体２１１を中央部の矩形状の透孔２１１Ｂに嵌め込んで保持するものである。

すなわち、記録媒体用フレーム２１１Ａは、その下面において、２つの位置決め用凸部２７２を高精度に対角位置（１８０度離れた状態）に設けてなる。一方、記録媒体保持手段２６２の上面には、中央部に設けた矩形状の透孔２６２Ａの周りに、円周に沿って、高精度で９０度毎に位置決め用凹部２７１を設けてなる。

上記位置決め用凸部２７２と上記位置決め用凹部２７１とは、互いに嵌合し得るように形成されている。この嵌合されている状態から、図７で示されるように記録媒体回転移動手段１６２の上部が突出して記録媒体用フレーム（記録媒体）２１１Ａが上方に持ち上げられ、例えば上方からみて反時計回りに、９０度だけ回転させて、再び記録媒体用フレーム（記録媒体）２１１Ａを記録媒体保持手段２６２上に載設させるように操作される。このとき、２つの位置決め用凸部２７２を位置決め用凹部２７１に落とし込むように位置調整すれば、簡単に位置決めを行うことができ、簡易かつ高精度に９０度の回転を確保することができる。

なお、このように位置決めされた際において、記録用フレーム２１１Ａの透孔２１１Ｂに嵌合された記録媒体２１１と記録媒体保持手段２６２の透孔２６２Ａとは、丁度、互いの矩形形状が互いに重ね合わされるように調整されている。

図８に示す例においては、回転多重記録/再生を９０度毎に行うようにしているが、所望の回転多重数Ｎに応じて、適宜、360/N（度）毎に位置決め用凹部を形成することが可能である。例えば、所望の回転多重数が６であれば、６つの位置決め用凹部を６０度毎に設けるように構成すればよい。

また、位置決め用凸部は、記録媒体用フレーム２１１Ａを回転移動する度に上記位置決め用凹部と係合し得る位置に配されていればよく、またその数は３個以上とすることも可能である。

また、記録媒体用フレームに位置決め用凹部を設け、記録媒体保持手段に位置決め用凸部を設けるようにしてもよい。

また、位置決め機構については、記録媒体用フレーム２１１Ａに設けた第１係合部と、記録媒体保持手段２６２に設けた第２係合部とが互いに係合されることにより、位置決め機構と記録媒体用フレームとの間の位置決めが確実になされる、との効果が得られるものであれば、各係合部の形状について、一般的に位置決め機構として使用される種々の形状のものを採用可能である。

（評価）
本発明の実施例に係るサンプルと、比較例に係るサンプルについて、ビット誤り率の比較を行った。

ａ）実施例サンプル
角度多重の多重数を80、回転多重の多重数を４とし、合計320の多重記録をホログラム記録媒体の一箇所において行い、それについてのビット誤り率（BER）を測定した。その測定結果を図９に示す。この場合、平均のビット誤り率は1.59×10^-4であり、320もの多重記録を行ったにも拘らず、十分訂正可能なレベルの誤り率特性が得られた。

ｂ）比較例サンプル
回転多重を用いることなく、角度多重のみで320の多重記録をホログラム記録媒体の各位置において行い、それについてのビット誤り率（BER）を測定した。その測定結果を図１０に示す。平均のビット誤り率は約2×10^-１であり、訂正可能とはいえないレベルの誤り率特性が得られた。

図１１は、上記実施例２における記録媒体回転位置におけるチャッキング部分の変更例を示す概略図である。

この変更例においては、チャッキング部材として電磁石を用いており、記録媒体面（扁平面）を水平に配置して取り扱う場合の他、記録媒体面（扁平面）を垂直に配置して取り扱う際等に便宜な構成とされている。

すなわち、記録媒体回転位置から記録/再生位置までの移動時、記録/再生位置から記録媒体回転位置までの移動時、および記録/再生時においては、記録媒体保持用上板３６２Ｃの各電磁石（第１電磁石片３８１Ａ）のみが励磁され、記録媒体保持用下板３６２Ｄは非励磁とされる。そして、記録媒体用フレーム３１１Ａの各着磁素子３８２が記録媒体保持用上板３６２Ｃの各第１電磁石片３８１Ａに引き寄せられ、記録媒体用フレーム３１１Ａは記録媒体保持用上板３６２Ｃに位置決めされつつ保持される。

一方、記録媒体回転時においては、記録媒体保持用下板３６２Ｄの各電磁石（第２電磁石片３８１Ｂ）が励磁されるのに対し、記録媒体保持用上板３６２Ｃは非励磁とされる。そして、記録媒体用フレーム３１１Ａの各着磁素子３８２が記録媒体保持用下板３６２Ｄの各第２電磁石片３８１Ｂに引き寄せられ、記録媒体用フレーム３１１Ａが記録媒体保持用下板３６２Ｄに位置決めされつつ保持される。

各構成部分についてより具体的に説明すると、まず、中央部に光通過用の矩形状の透孔３９１が設けられた記録媒体保持用上板３６２Ｃの下面の４隅に、第１電磁石片３８１Ａが各々設けられており、また、記録媒体保持用下板３６２Ｄの上面の４隅に、第２電磁石片３８１Ｂが各々設けられている。

さらに、記録媒体保持用上板３６２Ｃと、記録媒体保持用下板３６２Ｄとの間に挟まれる、記録媒体３１１を中央の透孔３１１Ｂに嵌め込み可能とされた記録媒体用フレーム３１１Ａの上面、下面の各４隅に合計８個の着磁素子３８２が各々設けられている。第１電磁石片３８１Ａと、第２電磁石片３８１Ｂは各々着磁素子３８２と１対１に対応するように配置されている。

なお、着磁素子３８２は記録媒体用フレーム３１１Ａの表面から裏面まで貫通する４個の棒状のものを、記録媒体用フレーム３１１Ａに埋め込むことにより形成してもよい。

本発明のホログラムメモリ多重記録／再生方法およびホログラムメモリ多重記録／再生装置としては、上記実施形態のものに限られるものではなく、その他の種々の変更の態様が可能である。

例えば、上記実施形態においては、記録媒体の外形が、多重数Ｎに応じた多角形とされているが、記録媒体の外形は必ずしも多重数Ｎに応じた多角形とされていなくともよい。

記録可能領域についても、必ずしも多重数Ｎに応じた多角形とされていなくともよい。

また、記録媒体を回転移動せしめる記録媒体回転移動手段を、記録媒体の直下に配置して、その位置で記録/再生を行うとともに、回転移動を行うように構成することも可能である。

また、上記実施形態においては、ホログラム記録/再生光学系として、図５に示すものを用いているが、これに限られるものではなく、光学系において種々の態様の変更が可能である。例えば、図５に示すものは、位相共役タイプとされているが、これに替えて、記録時と再生時のいずれもが、記録媒体の同一方向から参照光が照射されるようなタイプに構成してもよい。

また、上記実施例１の装置においては、記録媒体の回転移動を行うときには、信号光/参照光の照射位置を記録可能領域外に退避させるようにしているが、このような構成に加え、回転移動時には、信号光/参照光に対して、シャッタを用いて遮光、あるいはミラーを用いて光反射を行うように構成し、記録可能領域への信号光/参照光の照射を確実に防止し得るような構成としてもよい。

１ レーザ光源
２、２２ シャッタ
３ スペイシャルフィルタ
４、１５、１８、３１ ミラー
５、１４ 半波長板
６、９、１７ 偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
７、８、１０、１１０ レンズ（ＦＴＬ）
１１、１１１、２１１、３１１ ホログラム記録媒体
１２ 開口絞り
１６ 絞り
１９、３２ ガルバノメータミラー
２０、２３、２４、３３ リレーレンズ
２１ イメージセンサ
２３ ＳＬＭ（空間変調器）
６１Ａ、６１Ｂ、１６１Ａ、１６１Ｂ、２６１、３６１ 直線移動機構
６２ 記録媒体回転移動手段
６２Ａ、１６２Ａ、３６２Ａ 回転駆動モータ
６２Ｂ、１６２Ｂ 記録媒体保持手段
６３、１６３ 記録再生制御手段
６３Ａ、６３Ｂ、６３Ｃ、１６３Ａ、１６３Ｂ、１６３Ｃ 駆動信号送出部
６４、１６４ 入射角度変更手段
１００、２００ ホログラムメモリ多重記録再生装置
２１１Ａ、３１１Ａ 記録媒体用フレーム
２１１Ｂ、２６２Ａ、３１１Ｂ、３９１ 透孔
２６２ 記録媒体保持手段
２７１ 位置決め用凹部
２７２ 位置決め用凸部
３００、４００ 記録再生光学系（ホログラム光学系）
３６２Ｃ 記録媒体用上板
３６２Ｄ 記録媒体用下板
３８１Ａ、３８１Ｂ 電磁石片
３８２ 着磁素子

Claims (6)

1. 信号光の軸と参照光の主軸とにより形成される平面を、扁平状の記録媒体の扁平面に直交するように配して情報記録／情報再生を行なうホログラムメモリ多重記録／再生方法において、
   前記記録媒体に情報を記録／再生する際に、
   １）記録光／再生光が前記記録媒体の記録可能領域内の所望の記録／再生位置に照射されるように、前記記録光／再生光と前記記録媒体を相対的に移動させ、
   ２）該移動させた位置において、前記記録媒体への前記記録光／再生光の入射角度を変える度に、前記記録光／再生光を前記記録媒体上に照射して、角度多重記録／角度多重再生を行い、
   ３）前記記録可能領域内の記録／再生を行う全ての位置において、前記ステップ１）および前記ステップ２）の処理を繰り返して行い、
   ４）次に、前記記録光/再生光と前記記録媒体を当該記録媒体の扁平面内において所定方向に360/N（度）だけ相対的に回転させ、
   ５）この後、前記ステップ１）から前記ステップ４）までの処理を所定回数（最大Ｎ回）繰り返して行うことを特徴とするホログラムメモリ多重記録／再生方法。
2. 前記ステップ４）における、前記記録媒体の回転操作は、
   記録光／再生光による前記記録可能領域内の記録/再生位置とは異なる位置まで移動して行われることを特徴とする請求項１記載のホログラムメモリ多重記録／再生方法。
3. 前記ステップ４）における、前記記録媒体の回転操作は、
   前記記録光／再生光が、シャッタにより前記記録可能領域に照射されないように処理されてから行われることを特徴とする請求項１または２記載のホログラムメモリ多重記録／再生方法。
4. 信号光の軸と参照光の主軸とにより形成される平面に対し、扁平状の記録媒体の扁平面と直交するように配して情報記録／情報再生を行なうホログラムメモリ多重記録/再生装置において、
   記録光／再生光を前記記録媒体の記録可能領域に照射する光源と、
   前記記録光／再生光が前記記録可能領域内の所望の記録／再生位置に照射されるように、前記記録光／再生光と前記記録媒体を相対的に移動させる記録媒体直線移動手段と、
   前記記録媒体直線移動手段により移動された位置において、前記記録媒体への前記記録光／再生光の入射角度を相対的に変えて、所望する角度多重数の角度多重記録／角度多重再生を可能ならしめる入射角度変更手段と、
   前記記録光／再生光と前記記録媒体を当該記録媒体の扁平面内において、所定方向に360/N（度）だけ、相対的に、回転移動させる記録媒体回転移動手段と、
   前記記録媒体を保持する記録媒体保持手段と、
   前記記録媒体直線移動手段を駆動すべく第１の駆動信号を送出する第１の駆動信号送出部、前記入射角度変更手段を駆動すべく第２の駆動信号を送出する第２の駆動信号送出部、および前記記録媒体回転移動手段を駆動すべく第３の駆動信号を送出する第３の駆動信号送出部、とを有し、前記第１の駆動信号送出部からの前記第１の駆動信号と、前記第２の駆動信号送出部からの、前記所望する角度多重数に応じた前記第２の駆動信号と、が交互に繰り返し送出される信号送出制御を、前記第３の駆動信号送出部からの前記第３の駆動信号が送出される度に行うように構成されてなる記録/再生制御部を備えたことを特徴とするホログラムメモリ多重記録／再生装置。
5. 前記記録媒体を記録媒体回転移動手段により回転させるときに、360/N（度）ごとに前記記録媒体または該記録媒体の周囲の少なくとも一部を囲む記録媒体フレーム部材を、前記記録媒体保持手段により保持させる場合に、前記記録媒体または前記記録媒体フレーム部材を、前記記録媒体保持手段上で位置決めするための位置決め係合部が、前記記録媒体または前記記録媒体フレーム部材と前記記録媒体保持手段に各々形成されていることを特徴とする請求項４記載のホログラムメモリ多重記録／再生装置。
6. 前記記録媒体または前記記録媒体フレーム部材と、前記記録媒体保持手段のうちの一方に、等角度間隔にＮ個の位置決め用凹部を設けるとともに、他方に前記位置決め用凹部と係合する位置決め用凸部を少なくとも２つ設けたことを特徴とする請求項５記載のホログラムメモリ多重記録／再生装置。