JP2016219087A - ホログラム記録再生方法およびホログラム記録再生装置 - Google Patents
ホログラム記録再生方法およびホログラム記録再生装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】記録媒体に対する情報の記録を効率的に行うことがでると共に記録媒体に記録される情報の高密度化を図ることができ、しかも記録媒体に対するアクセスの高速化を図ることができるホログラム記録再生方法およびホログラム記録再生装置を提供すること。【解決手段】本発明のホログラム記録再生方法は、信号光および球面参照光を照射する光学機構を記録媒体の表面に沿って相対的に一方向に移動させることによりシフト多重記録を行って第１シフト多重ホログラム列を記録した後、当該記録媒体を前記一方向を含む平面内において回動させた状態において、新たなシフト多重記録を行うことによって、第２シフト多重ホログラム列をその記録領域の一部が第１シフト多重ホログラム列の記録領域と重なる状態で多重記録することを特徴とする。【選択図】図７
Description
本発明は、ホログラム記録再生方法およびホログラム記録再生装置に関する。更に詳しくは、２次元化されたデジタルビットパターンを記録媒体にホログラムとして多重に記録することにより大容量光メモリを構成する上で、大容量化が可能なホログラム記録再生方法、および有効なホログラム記録再生装置に関する。
従来より、ホログラムを用いてデジタル情報を二次元的に記録再生するホログラム記録再生装置が提案されている。このホログラム記録再生装置においては、デジタル情報を記録する場合には、複数の画素よりなる空間光変調器で変調された、デジタル情報（データ情報）を担持した信号光と、当該信号光とコヒーレントな参照光とを記録媒体内で干渉させることによりホログラムを形成し、そのホログラムを前記デジタル情報として記録する。また、記録媒体に記録されたデジタル情報を再生する場合には、記録に用いた参照光をホログラムに照射することにより、回折光を発生させＣＣＤ（撮像素子）上に、ホログラムとして記録されているデジタル情報の画像を形成させる。
このようなホログラム記録再生方法において、具体的なホログラム記録法としては、角度多重記録方式、球面参照光シフト多重記録方式およびスペックル参照光多重記録方式などが挙げられる。
角度多重記録方式によるホログラム記録法は、記録媒体に対する参照光の照射角度を微小に変更させ、当該記録媒体における或る一領域にホログラムの多重記録を行う。記録媒体の厚みが厚い（具体的には、１ｍｍ以上）場合には、ブラッグ回折条件が角度的に厳しくなり、角度が０．１°程度でブラッグ回折角条件が外れて読み出しが不可能となる。この原理を利用して、記録媒体において、同一領域に数百個のホログラムを記録（多重記録）する。この角度多重記録方式においては、多重記録をブック単位で行う。すなわち、或る一領域においてホログラムの多重記録を行った後、光（信号光および参照光）の照射領域を変更し、当該一領域とは重ならない他の一領域において新たなホログラムの多重記録をブック単位で順次に行う。
スペックル参照光多重記録方式によるホログラム記録法は、参照光がスペックルパターンで変調されている。このスペックルパターンで変調された参照光と信号光とが記録媒体で干渉し、ホログラムが記録される。このため、記録媒体に記録されたホログラムを再生する際には、参照光が記録時と同様のスペックルパターンである場合のみ再生が可能となる。而して、記録媒体をわずかな距離（具体的には、１０μｍ程度）シフトさせると、スペックルパターンの一致（スペックルパターンの相関）が崩れてホログラムの再生が不可能となる。この原理を利用して、ホログラムの多重記録を、記録媒体をシフトさせて行う。すなわち、わずかに記録媒体をシフトさせるだけで新たなホログラムの記録が可能となってシフト多重記録を繰り返すことができる。
球面参照光シフト多重記録方式によるホログラム記録法は、参照光を球面波とすること以外は、前記のスペックル参照光多重記録方式と同様に、記録媒体をわずかにシフトさせて多重記録を行う。参照光を球面波とすることにより、スペックルパターンと同様な効果が発揮され、記録媒体をわずかな距離シフトさせるだけでホログラムが再生されず、新たなホログラムを記録することが可能となってシフト多重記録を繰り返すことができる。
従来より検討されていた角度多重記録方式においては、参照光の照射角度を０．０１〜０．０２°程度の精度で設定する必要がある。このような精度での角度調整は、わずかな環境温度の変化やドライブの振動によって簡単に影響を受ける範囲のものとなる。このため、実使用環境では、高度な角度制御技術が必要となる。また、レンズ系の開口数制限により角度変化の領域を拡張することは困難であり、記録密度の向上を図ることが困難になる、という問題がある。
また、従来より検討されていた球面参照光シフト多重記録方式においては、信号光の光軸と参照光の光軸とによって形成される平面内に沿った一軸方向に対しては、わずかなシフトで多重記録が可能であるが、その軸に垂直な方向にはシフト選択性が弱く、２次元での多重記録が困難である。そのため、球面参照光シフト多重記録方式のみによっては、記録情報の高密度化は難しい。
また、スペックル参照光多重記録方式においては、参照光をスペックルパターン（振幅あるいは位相パターン）がランダム化された形で変調を行う必要があるが、これらはノイズを多く発生させ信号対雑音比を低下させる、という問題がある。また、パターンの一致を厳しい精度で行う必要がることから、ドライブ・媒体互換性の確保が困難である、という問題もある。
また、従来より検討されていた球面参照光シフト多重記録方式においては、信号光の光軸と参照光の光軸とによって形成される平面内に沿った一軸方向に対しては、わずかなシフトで多重記録が可能であるが、その軸に垂直な方向にはシフト選択性が弱く、２次元での多重記録が困難である。そのため、球面参照光シフト多重記録方式のみによっては、記録情報の高密度化は難しい。
また、スペックル参照光多重記録方式においては、参照光をスペックルパターン（振幅あるいは位相パターン）がランダム化された形で変調を行う必要があるが、これらはノイズを多く発生させ信号対雑音比を低下させる、という問題がある。また、パターンの一致を厳しい精度で行う必要がることから、ドライブ・媒体互換性の確保が困難である、という問題もある。
一方、このようなホログラム記録再生方法を実施するための従来のホログラム記録再生装置は、比較的サイズが大きく重量もある高出力レーザ光源の他、２次元画像の伝送を歪なく実施するための無収差レンズ群および光学部品類、あるいは空間光変調器（ＳＬＭ）、ＣＣＤ等の撮像素子などから構成されるホログラムメモリ記録再生光学系を備えている。このホログラム記録再生装置においては、光ディスク記録再生装置と類似の発想で考えると、ホログラムメモリ記録再生光学系の構成部品を一体形成して小型化を図ることによって光ヘッドを構成し、さらに光ヘッドの移動による高速アクセスを実現することが考えられる。しかしながら、上述したような構成デバイス群では一体構成は難しく、光ヘッドとして高速アクセスを行うことは現状では困難である。
而して、その代替案として、光学系は動かさず、記録媒体（ディスク媒体）の直交する１次元軸方向のアクセスによる２次元アクセスと、記録媒体の回転とによって媒体面アクセスを行う方法が採用されている。しかしながら、ディスク媒体および移動・回転ステージが重いため、高速アクセスを阻害し、メモリ装置としての高速アクセス性能を大幅に制限することになる、という問題がある。
而して、その代替案として、光学系は動かさず、記録媒体（ディスク媒体）の直交する１次元軸方向のアクセスによる２次元アクセスと、記録媒体の回転とによって媒体面アクセスを行う方法が採用されている。しかしながら、ディスク媒体および移動・回転ステージが重いため、高速アクセスを阻害し、メモリ装置としての高速アクセス性能を大幅に制限することになる、という問題がある。
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、情報を効率的に記録することができると共に、記録媒体に記録される情報の高密度化を図ることができるホログラム記録再生方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、記録媒体における記録情報の高密度化を図ることができ、しかも、シフト多重記録を行うに際しての記録媒体の位置合わせを容易に行うことができて高速化を図ることができるホログラム記録再生装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、記録媒体における記録情報の高密度化を図ることができ、しかも、シフト多重記録を行うに際しての記録媒体の位置合わせを容易に行うことができて高速化を図ることができるホログラム記録再生装置を提供することにある。
本発明のホログラム記録再生方法は、データ情報を担持した信号光と参照光との干渉縞を記録媒体にホログラムとして記録すると共に、ホログラムが記録された記録媒体に参照光を照射することによりホログラムに記録されたデータ情報を再生するホログラム記録再生方法において、
参照光として球面波を用い、
記録再生光源からの光を信号光および参照光として記録媒体に照射する光学機構を当該記録媒体の表面に沿って相対的に一方向に移動させて当該記録媒体に一方向のみのシフト多重記録を行うことによって、第１シフト多重ホログラム列を記録した後、当該記録媒体を前記一方向を含む平面内において回動させた状態において、新たなシフト多重記録を行うことによって、第２シフト多重ホログラム列をその記録領域の一部が第１シフト多重ホログラム列の記録領域と重なる状態で多重記録することを特徴とする。
参照光として球面波を用い、
記録再生光源からの光を信号光および参照光として記録媒体に照射する光学機構を当該記録媒体の表面に沿って相対的に一方向に移動させて当該記録媒体に一方向のみのシフト多重記録を行うことによって、第１シフト多重ホログラム列を記録した後、当該記録媒体を前記一方向を含む平面内において回動させた状態において、新たなシフト多重記録を行うことによって、第２シフト多重ホログラム列をその記録領域の一部が第１シフト多重ホログラム列の記録領域と重なる状態で多重記録することを特徴とする。
本発明のホログラム記録再生方法においては、前記記録媒体の回動角度は、ブラッグヌルの次数をｍ、記録再生光源からの光の波長をλ〔ｍｍ〕、記録媒体の屈折率をｎ、記録媒体の厚みをＬ〔ｍｍ〕および下記の数式（２）で示される値をζ（ＮＡ）とするとき、下記の数式（１）によって算出される角度φB（ＮＡ）〔ｒａｄ〕以上であることが好ましい。
〔数式（２）において、θr は参照光の記録媒体内での入射角〔ｒａｄ〕、ｄは記録媒体中での参照光の半径〔ｍｍ〕、ＮＡは参照光を球面波とするための対物レンズの開口数、θs は信号光の媒体内での入射角〔ｒａｄ〕、ｆは対物レンズの作動距離〔ｍｍ〕である。〕
また、本発明のホログラム記録再生方法は、データ情報を担持した信号光と参照光との干渉縞を記録媒体にホログラムとして記録すると共に、ホログラムが記録された記録媒体に参照光を照射することによりホログラムに記録されたデータ情報を再生するホログラム記録再生方法において、
参照光として球面波を用い、
信号光および参照光を記録媒体に照射する光学機構を当該記録媒体の表面に沿って相対的に一方向に移動させて当該記録媒体に一方向のみのシフト多重記録を行うことによって、１次シフト多重ホログラム列を記録した後、当該１次シフト多重ホログラム列が記録された記録領域と同一の領域において、参照光を当該１次シフト多重ホログラム列の記録に用いた参照光とは異なる入射方向から照射して新たなシフト多重ホログラム列を多重記録するホログラム列多重記録過程を繰り返し行うことによって、複数のシフト多重ホログラム列が同一領域に多重記録された第１のマルチホログラム列を記録した後、
当該記録媒体を前記一方向を含む平面内において回動させた状態において、前記ホログラム列多重記録過程を繰り返し行うことによって、複数のシフト多重ホログラム列が同一領域に多重記録されてなる第２のマルチホログラム列をその記録領域の一部が第１のマルチホログラム列の記録領域と重なる状態で多重記録することを特徴とする。
参照光として球面波を用い、
信号光および参照光を記録媒体に照射する光学機構を当該記録媒体の表面に沿って相対的に一方向に移動させて当該記録媒体に一方向のみのシフト多重記録を行うことによって、１次シフト多重ホログラム列を記録した後、当該１次シフト多重ホログラム列が記録された記録領域と同一の領域において、参照光を当該１次シフト多重ホログラム列の記録に用いた参照光とは異なる入射方向から照射して新たなシフト多重ホログラム列を多重記録するホログラム列多重記録過程を繰り返し行うことによって、複数のシフト多重ホログラム列が同一領域に多重記録された第１のマルチホログラム列を記録した後、
当該記録媒体を前記一方向を含む平面内において回動させた状態において、前記ホログラム列多重記録過程を繰り返し行うことによって、複数のシフト多重ホログラム列が同一領域に多重記録されてなる第２のマルチホログラム列をその記録領域の一部が第１のマルチホログラム列の記録領域と重なる状態で多重記録することを特徴とする。
このようなホログラム記録再生方法においては、１次シフト多重ホログラムが記録された記録領域と同一領域に新たなシフト多重ホログラム列を多重記録するに際しては、前記光学機構の移動方向と信号光の記録媒体に対する入射方向とを含む仮想平面内において、信号光の入射光軸に接近する方向が１次シフト多重ホログラム列の記録に用いた参照光の光軸とは逆となる光軸に沿って参照光を照射することが好ましい。
さらにまた、本発明のホログラム記録再生方法は、データ情報を担持した信号光と参照光との干渉縞を記録媒体にホログラムとして記録すると共に、ホログラムが記録された記録媒体に参照光を照射することによりホログラムに記録されたデータ情報を再生するホログラム記録再生方法において、
参照光として球面波を用い、
信号光および参照光を記録媒体に照射する光学機構を当該記録媒体の表面に沿って相対的に一方向に移動させて当該記録媒体に一方向のみのシフト多重記録を行うことによって、１次シフト多重ホログラム列を記録した後、当該１次シフト多重ホログラム列が記録された記録領域と同一の領域において、当該１次シフト多重ホログラム列の記録に用いた参照光とは偏光方向の異なる参照光を照射して新たなシフト多重ホログラム列を記録するホログラム列多重記録過程を繰り返し行うことによって、複数のシフト多重ホログラム列が同一領域に多重記録された第１のマルチホログラム列を記録した後、
当該記録媒体を前記一方向を含む平面内において回動させた状態において、前記ホログラム列多重記録過程を繰り返し行うことによって、複数のシフト多重ホログラム列が同一領域に多重記録されてなる第２のマルチホログラム列をその記録領域の一部が第１のマルチホログラム列の記録領域と重なる状態で多重記録することを特徴とする。
参照光として球面波を用い、
信号光および参照光を記録媒体に照射する光学機構を当該記録媒体の表面に沿って相対的に一方向に移動させて当該記録媒体に一方向のみのシフト多重記録を行うことによって、１次シフト多重ホログラム列を記録した後、当該１次シフト多重ホログラム列が記録された記録領域と同一の領域において、当該１次シフト多重ホログラム列の記録に用いた参照光とは偏光方向の異なる参照光を照射して新たなシフト多重ホログラム列を記録するホログラム列多重記録過程を繰り返し行うことによって、複数のシフト多重ホログラム列が同一領域に多重記録された第１のマルチホログラム列を記録した後、
当該記録媒体を前記一方向を含む平面内において回動させた状態において、前記ホログラム列多重記録過程を繰り返し行うことによって、複数のシフト多重ホログラム列が同一領域に多重記録されてなる第２のマルチホログラム列をその記録領域の一部が第１のマルチホログラム列の記録領域と重なる状態で多重記録することを特徴とする。
さらにまた、本発明のホログラム記録再生方法は、データ情報を担持した信号光と参照光との干渉縞を記録媒体にホログラムとして記録すると共に、ホログラムが記録された記録媒体に参照光を照射することによりホログラムに記録されたデータ情報を再生するホログラム記録再生方法において、
参照光として球面波を用い、
互いに偏光方向の異なる第１の信号光および第２の信号光を記録媒体に同時に照射すると共に当該第１の信号光と同一の偏光方向の第１の参照光および当該第２の信号光と同一の偏光方向の第２の参照光を互いに異なる入射方向から当該記録媒体に同時に照射する光学機構を、当該記録媒体の表面に沿って相対的に一方向に移動させて、当該記録媒体に一方向のみのシフト多重記録を行うことによって、第１の信号光および第１の参照光による第１シフト多重ホログラム列、並びに、第２の信号光および第２の参照光による第２シフト多重ホログラム列が同一領域に多重記録されたマルチホログラム列を記録することを特徴とする。
参照光として球面波を用い、
互いに偏光方向の異なる第１の信号光および第２の信号光を記録媒体に同時に照射すると共に当該第１の信号光と同一の偏光方向の第１の参照光および当該第２の信号光と同一の偏光方向の第２の参照光を互いに異なる入射方向から当該記録媒体に同時に照射する光学機構を、当該記録媒体の表面に沿って相対的に一方向に移動させて、当該記録媒体に一方向のみのシフト多重記録を行うことによって、第１の信号光および第１の参照光による第１シフト多重ホログラム列、並びに、第２の信号光および第２の参照光による第２シフト多重ホログラム列が同一領域に多重記録されたマルチホログラム列を記録することを特徴とする。
このようなホログラム記録再生方法においては、前記光学機構の移動方向と信号光の記録媒体に対する入射方向とを含む仮想平面内において、信号光の入射光軸に接近する方向が第１の参照光の光軸とは逆となる光軸に沿って第２の参照光を照射することが好ましい。
また、第１シフト多重ホログラム列および第２シフト多重ホログラム列が多重記録された第１のマルチホログラム列を記録した後、
記録媒体を前記一方向を含む平面内において回動させた状態において、新たなシフト多重記録を行うことによって、第３のシフト多重ホログラム列および第４のシフト多重ホログラム列が多重記録された第２のマルチホログラム列を、その記録領域の一部が前記第１のマルチホログラム列の記録領域と重なる状態で、多重記録することが好ましい。
記録媒体を前記一方向を含む平面内において回動させた状態において、新たなシフト多重記録を行うことによって、第３のシフト多重ホログラム列および第４のシフト多重ホログラム列が多重記録された第２のマルチホログラム列を、その記録領域の一部が前記第１のマルチホログラム列の記録領域と重なる状態で、多重記録することが好ましい。
さらにまた、前記記録媒体におけるマルチホログラム列が記録された記録領域に対して、互いに偏光方向の異なる再生用の第１の参照光および再生用の第２の参照光を照射して、当該再生用の第１の参照光および再生用の第２の参照光と同一の参照光照射条件で同一箇所に記録された複数のホログラムの各々を再生し、各々のホログラムからの再生光を偏光分離手段によって分離することによって、当該複数のホログラムの各々に記録されたデータ情報を同時に並列再生することが好ましい。
以上の本発明のホログラム記録再生方法においては、前記記録媒体の表面における記録再生領域を複数のブロック単位に分割し、ブロック単位毎に、複数のシフト多重ホログラム列または複数のマルチホログラム列を多重記録することが好ましい。
もしくは、前記記録媒体の表面における記録再生領域を、記録媒体の回転中心軸を中心として周方向に並ぶ複数のブロック単位に分割し、当該記録媒体の回転中心に対して点対称な複数のブロック単位の各々に対して連続して、複数のシフト多重ホログラム列または複数のマルチホログラム列を多重記録することが好ましい。
もしくは、前記記録媒体の表面における記録再生領域を、記録媒体の回転中心から外周縁に向かって径方向に並ぶ複数の環状のブロック単位に分割し、回転中心側の環状ブロック単位において、複数のシフト多重ホログラム列または複数のマルチホログラム列を多重記録して固定した後、当該ブロック単位に隣接するブロック単位において複数のシフト多重ホログラム列または複数のマルチホログラム列の多重記録および多重記録されたシフト多重ホログラム列または多重記録されたマルチホログラム列の固定を繰り返して行うことが好ましい。
もしくは、前記記録媒体の表面における記録再生領域を、記録媒体の回転中心軸を中心として周方向に並ぶ複数のブロック単位に分割し、当該記録媒体の回転中心に対して点対称な複数のブロック単位の各々に対して連続して、複数のシフト多重ホログラム列または複数のマルチホログラム列を多重記録することが好ましい。
もしくは、前記記録媒体の表面における記録再生領域を、記録媒体の回転中心から外周縁に向かって径方向に並ぶ複数の環状のブロック単位に分割し、回転中心側の環状ブロック単位において、複数のシフト多重ホログラム列または複数のマルチホログラム列を多重記録して固定した後、当該ブロック単位に隣接するブロック単位において複数のシフト多重ホログラム列または複数のマルチホログラム列の多重記録および多重記録されたシフト多重ホログラム列または多重記録されたマルチホログラム列の固定を繰り返して行うことが好ましい。
本発明のホログラム記録再生装置は、データ情報を担持した信号光と参照光との干渉縞を記録媒体にホログラムとして記録すると共に、ホログラムが記録された記録媒体に参照光を照射することによりホログラムに記録されたデータ情報を再生するホログラム記録再生装置において、
記録再生光源と、当該記録再生光源からの光を信号光用の光と参照光用の光とに分割する光分離手段と、信号光用の光をデータ情報を担持した信号光として記録媒体に照射する信号光生成用光学系と、参照光用の光を球面波に変換して参照光として記録媒体に照射する球面参照光生成用光学系とを備えた光学機構と、
当該光学機構を記録媒体の表面に沿って相対的に一方向に移動させる光学機構移動機構と、
記録媒体を光学機構の移動方向を含む平面内において回動および平行移動させる記録媒体駆動機構と
を備えていることを特徴とする。
記録再生光源と、当該記録再生光源からの光を信号光用の光と参照光用の光とに分割する光分離手段と、信号光用の光をデータ情報を担持した信号光として記録媒体に照射する信号光生成用光学系と、参照光用の光を球面波に変換して参照光として記録媒体に照射する球面参照光生成用光学系とを備えた光学機構と、
当該光学機構を記録媒体の表面に沿って相対的に一方向に移動させる光学機構移動機構と、
記録媒体を光学機構の移動方向を含む平面内において回動および平行移動させる記録媒体駆動機構と
を備えていることを特徴とする。
本発明のホログラム記録再生装置においては、前記光学機構は、前記記録再生光源および前記光分離手段を備えた固定部と、前記信号光生成用光学系および前記参照光生成用光学系を備えた、当該固定部と相対的に駆動される可動部とよりなり、当該固定部から互いに同一方向に出射される前記信号光用の光と前記参照光用の光とが交わることなく当該可動部に入射される構成とされており、
前記光学機構移動機構によって、当該可動部が前記固定部から前記可動部に入射される信号用の光および参照光用の光の光軸方向に移動される構成とされていることが好ましい。
前記光学機構移動機構によって、当該可動部が前記固定部から前記可動部に入射される信号用の光および参照光用の光の光軸方向に移動される構成とされていることが好ましい。
また、本発明のホログラム記録再生装置においては、前記記録媒体が、ディスク状記録媒体またはカード状記録媒体よりなり、
前記可動部が前記記録媒体の表面に沿って相対的に一方向に移動されることにより、一方向のみのシフト多重記録が行われることが好ましい。
前記可動部が前記記録媒体の表面に沿って相対的に一方向に移動されることにより、一方向のみのシフト多重記録が行われることが好ましい。
さらにまた、本発明のホログラム記録再生装置においては、前記信号光生成用光学系は、信号光用の光が入射される空間光変調器と、空間光変調器から出射される光がリレーレンズおよび位相板を介して入射される偏光ビームスプリッタと、偏光ビームスプリッタからの光が１/４波長板を介して入射される可動ミラーと、可動ミラーと偏光ビームスプリッタとの間で繰り返し反射されることにより所定の偏光方向に偏光されて偏光ビームスプリッタから出射される光を信号光として記録媒体に照射する信号光集光用対物レンズとを備えており、
前記可動部は、前記可動部の移動方向および前記空間光変調器から前記可動ミラーに至る光路の延びる方向を含む平面において可動部の移動方向に垂直な方向に移動可能とされた二次可動部を有しており、当該二次可動部は、前記偏光ビームスプリッタ、前記１/４波長板、前記可動ミラーおよび前記信号光集光用対物レンズを備えており、当該可動ミラーは、二次可動部の移動方向に位置可変に配置されており、
二次可動部の移動に伴って可動ミラーの位置が当該二次可動部の移動方向に移動されることにより、前記信号光集光用対物レンズと、前記信号光生成用光学系を構成するリレーレンズとの間の光路長さが一定に保たれる構成とされていることが好ましい。
前記可動部は、前記可動部の移動方向および前記空間光変調器から前記可動ミラーに至る光路の延びる方向を含む平面において可動部の移動方向に垂直な方向に移動可能とされた二次可動部を有しており、当該二次可動部は、前記偏光ビームスプリッタ、前記１/４波長板、前記可動ミラーおよび前記信号光集光用対物レンズを備えており、当該可動ミラーは、二次可動部の移動方向に位置可変に配置されており、
二次可動部の移動に伴って可動ミラーの位置が当該二次可動部の移動方向に移動されることにより、前記信号光集光用対物レンズと、前記信号光生成用光学系を構成するリレーレンズとの間の光路長さが一定に保たれる構成とされていることが好ましい。
さらにまた、本発明のホログラム記録再生装置においては、前記球面参照光生成用光学系は、参照光用の光を球面波に変換する複数の参照光集光用対物レンズと、参考光用の光を選択された一の参照光集光用対物レンズに導く光路切り替え手段とを備えており、当該複数の参照光集光用対物レンズは、各々光軸が信号光の記録媒体に対する入射光軸に対して互いに異なる方向に延びるよう配置されていることが好ましい。
このような構成のものにおいては、前記球面参照光生成用光学系が、２つの参照光集光用対物レンズを備えたものである場合には、各々の参照光集光用対物レンズが、前記光学機構の移動方向と前記信号光の入射方向とを含む仮想平面内において、信号光の記録媒体に対する入射光軸を挟んだ両側に配置されていることが好ましい。
このような構成のものにおいては、前記球面参照光生成用光学系が、２つの参照光集光用対物レンズを備えたものである場合には、各々の参照光集光用対物レンズが、前記光学機構の移動方向と前記信号光の入射方向とを含む仮想平面内において、信号光の記録媒体に対する入射光軸を挟んだ両側に配置されていることが好ましい。
さらにまた、本発明のホログラム記録再生装置においては、前記球面参照光生成用光学系は、参照光用の光を球面波に変換する参照光集光用対物レンズと、前記参照光用の光の偏光方向を調整する偏光手段とを備えた構成とされていることが好ましい。
また、本発明のホログラム記録再生装置は、データ情報を担持した信号光と参照光との干渉縞を記録媒体にホログラムとして記録すると共に、ホログラムが記録された記録媒体に参照光を照射することによりホログラムに記録されたデータ情報を再生するホログラム記録再生装置において、
記録再生光源と、当該記録再生光源からの光を２つの信号光用の光および２つの参照光用の光に時間的に分割する複数の光分離手段と、信号光生成用光学系と、参照光生成用光学系とを備えた光学機構と、
当該光学機構を記録媒体の表面に沿って相対的に一方向に移動させる移動機構と
を備えており、
前記信号光生成用光学系は、時間的に分離された２つの信号光用の光を互いに異なるデータ情報を担持した互いに偏光方向の異なる第１の信号光および第２の信号光に変換する第１の光学系および第２の光学系を備えており、
前記球面参照光生成用光学系は、参照光用の光を球面波に変換する参照光集光用対物レンズを備えた、一方の参照光用の光を第１の信号光と同一の偏光方向の第１の参照光に変換する第３の光学系と、参照光用の光を球面波に変換する参照光集光用対物レンズを備えた、他方の参照光用の光を第２の信号光と同一の偏光方向の第２の参照光に変換する第４の光学系とを備えており、２つの参照光集光用対物レンズは、各々光軸が信号光の記録媒体に対する入射光軸に対して互いに異なる方向に延びるよう配置されていることを特徴とする。
記録再生光源と、当該記録再生光源からの光を２つの信号光用の光および２つの参照光用の光に時間的に分割する複数の光分離手段と、信号光生成用光学系と、参照光生成用光学系とを備えた光学機構と、
当該光学機構を記録媒体の表面に沿って相対的に一方向に移動させる移動機構と
を備えており、
前記信号光生成用光学系は、時間的に分離された２つの信号光用の光を互いに異なるデータ情報を担持した互いに偏光方向の異なる第１の信号光および第２の信号光に変換する第１の光学系および第２の光学系を備えており、
前記球面参照光生成用光学系は、参照光用の光を球面波に変換する参照光集光用対物レンズを備えた、一方の参照光用の光を第１の信号光と同一の偏光方向の第１の参照光に変換する第３の光学系と、参照光用の光を球面波に変換する参照光集光用対物レンズを備えた、他方の参照光用の光を第２の信号光と同一の偏光方向の第２の参照光に変換する第４の光学系とを備えており、２つの参照光集光用対物レンズは、各々光軸が信号光の記録媒体に対する入射光軸に対して互いに異なる方向に延びるよう配置されていることを特徴とする。
このような構成のものにおいては、前記２つの参照光集光用対物レンズは、前記光学機構の移動方向と信号光の入射方向とを含む仮想平面内において、記録媒体の表面に垂直な軸を挟んだ両側に配置された構成とされていることが好ましい。
また、偏光分離手段を備えた再生光検出用光学系を有しており、互いに偏光方向の異なる再生用の第１の参照光および再生用の第２の参照光が同時に照射されることにより当該再生用の第１の参照光および当該再生用の第２の参照光と同一の参照光照射条件で同一箇所に記録された複数のホログラムの各々から発せられる再生光が当該偏光分離手段によって分離されて当該複数のホログラムの各々に記録されたデータ情報が同時に並列再生される構成とされていることが好ましい。
さらにまた、記録媒体を光学機構の移動方向を含む平面内において回動および平行移動させる記録媒体駆動機構をさらに備えた構成とされていることが好ましい。
また、偏光分離手段を備えた再生光検出用光学系を有しており、互いに偏光方向の異なる再生用の第１の参照光および再生用の第２の参照光が同時に照射されることにより当該再生用の第１の参照光および当該再生用の第２の参照光と同一の参照光照射条件で同一箇所に記録された複数のホログラムの各々から発せられる再生光が当該偏光分離手段によって分離されて当該複数のホログラムの各々に記録されたデータ情報が同時に並列再生される構成とされていることが好ましい。
さらにまた、記録媒体を光学機構の移動方向を含む平面内において回動および平行移動させる記録媒体駆動機構をさらに備えた構成とされていることが好ましい。
本発明のホログラム記録再生方法によれば、参照光として球面波を用いたシフト多重記録方式によってホログラムの多重記録を行うものにおいて、記録媒体における同一箇所に、複数のシフト多重ホログラム列を独立して多重記録することができるので、記録媒体に記録される情報の高密度化を図ることができ、しかも、記録媒体の記録再生領域全体に対するホログラムの記録を単位記録領域（ブック）毎に行うことができるので、ホログラムを効率よく記録することができる。
また、上記のホログラム記録再生方法が行われる本発明のホログラム記録再生装置によれば、記録媒体に記録される情報の高密度化を図ることができ、しかも、記録媒体移動機構による１軸移動と記録媒体回動機構による回転によって記録媒体における単位記録領域（ブック）に対するアクセスが行われるので、シフト多重記録を行うに際しての記録媒体の位置合わせを容易に行うことができて高速化を図ることができる。
以下、本発明の実施の形態について説明する。
〔本発明の記録再生方法〕
本発明のホログラム記録再生方法は、参照光として球面波を用いたシフト多重記録（以下、「球面参照光シフト多重記録」という。）によって、ホログラムを記録媒体に多重記録する方法であって、記録媒体における同一領域において、複数のシフト多重ホログラム列を、各々のシフト多重ホログラム列が記録される領域の一部が互いに重なる状態で、記録するものである。すなわち、球面参照光シフト多重記録によって記録される複数のシフト多重ホログラム列を各々のシフト多重ホログラム列の記録領域の一部が互いに重なる状態で記録するクロスシフト多重記録を行うことによって、高密度化を図るものである。また、球面参照光をホログラムが記録された記録媒体に照射することによって同一の記録領域に記録されたホログラムの各々を独立して再生するものである。
記録媒体としては、例えば、光反応性モノマーよりなる記録層を備えたものが用いられる。光反応性モノマーは、光が照射されるとポリマーに変換され、その結果、屈折率が異なる領域が形成され、それがホログラムとなるものである。
本発明のホログラム記録再生方法は、参照光として球面波を用いたシフト多重記録（以下、「球面参照光シフト多重記録」という。）によって、ホログラムを記録媒体に多重記録する方法であって、記録媒体における同一領域において、複数のシフト多重ホログラム列を、各々のシフト多重ホログラム列が記録される領域の一部が互いに重なる状態で、記録するものである。すなわち、球面参照光シフト多重記録によって記録される複数のシフト多重ホログラム列を各々のシフト多重ホログラム列の記録領域の一部が互いに重なる状態で記録するクロスシフト多重記録を行うことによって、高密度化を図るものである。また、球面参照光をホログラムが記録された記録媒体に照射することによって同一の記録領域に記録されたホログラムの各々を独立して再生するものである。
記録媒体としては、例えば、光反応性モノマーよりなる記録層を備えたものが用いられる。光反応性モノマーは、光が照射されるとポリマーに変換され、その結果、屈折率が異なる領域が形成され、それがホログラムとなるものである。
本発明のホログラム記録再生方法においては、図１に示すように、記録媒体１０に向かって光路Ｌ２を進行し、参照光集光用対物レンズ４７によって球面波に変換された参照光（球面参照光）と、記録媒体１０に向かって光路Ｌ１を進行し、信号光集光用対物レンズ４５で集光された信号光とが記録媒体１０において干渉し、ホログラムが形成される。また、ホログラムが形成された記録媒体１０に参照光を照射することによって当該ホログラムから発せられる再生光を再生光用集光レンズ４６を介して撮像素子４１によって検出することにより当該ホログラムに記録されたデータ情報が再生される。
球面参照光シフト多重記録は、記録媒体における記録再生領域の所定の領域に、信号光と球面参照光との干渉縞をホログラムとして記録した後、光学機構を記録媒体の表面に沿って一方向に相対的に移動させた状態において、新たなホログラムをその記録領域の一部が既に記録されたホログラムの記録領域と重なる状態で記録する操作を、繰り返し行うことにより、行われる。これにより、図２に示すように、複数のホログラム１が互いに一部が重なる状態で一方向に並ぶよう記録されたシフト多重ホログラム列６が記録される。ここに、一のホログラム１は、平面視で略円形状であって、そのサイズは、例えば直径が５０μｍである。光学機構のシフト量は、例えば１０μｍ程度である。
このような一方向のみの球面参照光シフト多重記録は、信号光および参照光を照射する光学機構を記録媒体に対して移動させて行ってもよいし、光学機構を動かさずに記録媒体を移動させて行ってもよいが、光学機構を記録媒体に対して移動させて行うことが好ましい。
ここに、図３を用いて、球面参照光シフト多重記録の原理を説明する。
球面参照光は、平面波が複数存在するものと考えられる。従って、図３（ａ）に示すように、ホログラム１が記録された記録媒体１０を当該記録媒体１０の表面（図３（ａ）における上面）に沿って一方向（図３（ａ）における右方向）にわずかな距離シフトさせると、既に記録されたホログラム１の再生が不可となり、新たなホログラムをその記録領域の一部が既に記録されたホログラム１の記録領域と重なる状態で記録することが可能となる。記録媒体１０のシフト量は、通常、１０μｍ程度以上である。
再生可能な条件は、図３（ｂ）に示すように、信号光の波数ベクトルｋｓ、参照光の波数ベクトルｋｒおよびホログラムの波数ベクトル（格子ベクトル）ｋｇがブラッグの回折条件を満たす場合である。記録媒体１０をシフトさせると、図３（ｃ）に示すように、波数ベクトルの関係がブラッグの回折条件から外れ、ホログラム１の再生が不可となる。
ここに、図３（ｂ）は、図３（ａ）において一点破線で囲んだ領域αにおける、信号光の波数ベクトルｋｓと参照光の波数ベクトルｋｒとホログラムの波数ベクトル（格子ベクトル）ｋｇとの関係を示す説明図である。また、図３（ｃ）は、図３（ａ）において破線で囲んだ領域βにおける、信号光の波数ベクトルｋｓと参照光の波数ベクトルｋｒとホログラムの波数ベクトル（格子ベクトル）ｋｇとの関係を示す説明図である。
球面参照光は、平面波が複数存在するものと考えられる。従って、図３（ａ）に示すように、ホログラム１が記録された記録媒体１０を当該記録媒体１０の表面（図３（ａ）における上面）に沿って一方向（図３（ａ）における右方向）にわずかな距離シフトさせると、既に記録されたホログラム１の再生が不可となり、新たなホログラムをその記録領域の一部が既に記録されたホログラム１の記録領域と重なる状態で記録することが可能となる。記録媒体１０のシフト量は、通常、１０μｍ程度以上である。
再生可能な条件は、図３（ｂ）に示すように、信号光の波数ベクトルｋｓ、参照光の波数ベクトルｋｒおよびホログラムの波数ベクトル（格子ベクトル）ｋｇがブラッグの回折条件を満たす場合である。記録媒体１０をシフトさせると、図３（ｃ）に示すように、波数ベクトルの関係がブラッグの回折条件から外れ、ホログラム１の再生が不可となる。
ここに、図３（ｂ）は、図３（ａ）において一点破線で囲んだ領域αにおける、信号光の波数ベクトルｋｓと参照光の波数ベクトルｋｒとホログラムの波数ベクトル（格子ベクトル）ｋｇとの関係を示す説明図である。また、図３（ｃ）は、図３（ａ）において破線で囲んだ領域βにおける、信号光の波数ベクトルｋｓと参照光の波数ベクトルｋｒとホログラムの波数ベクトル（格子ベクトル）ｋｇとの関係を示す説明図である。
クロスシフト多重記録について、記録媒体における記録再生領域の一の単位記録領域（ブック）に着目して説明すると、図４（ａ）に示すように、球面参照光シフト多重記録によって第１のシフト多重ホログラム列が単位記録領域（ブック）Ｂに記録された記録媒体を、前記一方向（例えば光学機構の移動方向）を含む平面内において回動させる。ここに、記録媒体を回動させる方法としては、記録媒体をその中心位置（形状中心位置）を中心として回動させてもよいし、第１シフト多重ホログラム列が記録された領域内において設定された記録媒体の表面に垂直に延びる軸の周りに回動させてもよい。
この状態において、第１のシフト多重ホログラム列が記録された単位記録領域Ｂに対して、新たな球面参照光シフト多重記録を行うことによって、第２のシフト多重ホログラム列を、当該第２のシフト多重ホログラム列が記録される記録領域（図４（ａ）において実線で囲まれた領域）７ｂの一部が第１のシフト多重ホログラム列が記録された記録領域（図４（ａ）において破線で囲まれた領域）７ａと重なる状態で、多重記録する。クロスシフト多重記録によって、２つのシフト多重ホログラム列が多重記録された状態を図４（ｂ）に模式的に示す。図４（ｂ）における符号１は、１個のホログラムを示す。また、６ａは、先に記録されたシフト多重ホログラム列を示し、６ｂは新たに記録されたシフト多重ホログラム列を示す。
この状態において、第１のシフト多重ホログラム列が記録された単位記録領域Ｂに対して、新たな球面参照光シフト多重記録を行うことによって、第２のシフト多重ホログラム列を、当該第２のシフト多重ホログラム列が記録される記録領域（図４（ａ）において実線で囲まれた領域）７ｂの一部が第１のシフト多重ホログラム列が記録された記録領域（図４（ａ）において破線で囲まれた領域）７ａと重なる状態で、多重記録する。クロスシフト多重記録によって、２つのシフト多重ホログラム列が多重記録された状態を図４（ｂ）に模式的に示す。図４（ｂ）における符号１は、１個のホログラムを示す。また、６ａは、先に記録されたシフト多重ホログラム列を示し、６ｂは新たに記録されたシフト多重ホログラム列を示す。
図４に示す例では、一の単位記録領域Ｂは、所定の大きさのトラックピッチで並ぶ４つの直線状のトラックを有しており、先ず、トラック毎に球面参照光シフト多重記録を行うことにより第１のシフト多重ホログラム列を各トラック上に記録する。その後、記録媒体を所定の大きさの回転角度θ１で回動させると共に、記録媒体の表面に沿った平面内で平行移動させて当該単位記録領域Ｂを第１のシフト多重ホログラム列を記録したときの位置に位置させる。この状態において、新たな球面参照光シフト多重記録を順次に行うことによって第２のシフト多重ホログラム列を記録する。これにより、第１のシフト多重ホログラム列および第２のシフト多重ホログラム列が、各々のシフト多重ホログラム列の記録領域の一部が互いに重なる状態で、多重記録された状態を得ることができる。図４におけるＢ０は第１のシフト多重ホログラム列の記録時の単位記録領域を示す。
そして、本発明のホログラム記録再生方法において、記録媒体を回動させる角度、具体的には記録媒体の表面を含む平面内、すなわち球面参照光シフト多重記録を行う際に光学機構を記録媒体の表面に沿って相対的に移動させる一方向を含む平面内において回動（回転）させる角度は、以下の数式（１）を基準とし、その角度以上でクロスさせることが好ましい。すなわち、記録媒体の回動角度は、数式（１）によって算出される角度φB（ＮＡ）〔ｒａｄ〕以上であることが好ましい。ここに、角度φB（ＮＡ）〔ｒａｄ〕は、高次の記録媒体回折光量が零となる回転角度である。
数式（１）において、ｍはブラッグヌルの次数、λは記録再生光源からの光の波長〔ｍｍ〕、ｎは記録媒体の屈折率、Ｌは記録媒体の厚み〔ｍｍ〕、ζ（ＮＡ）は下記の数式（２）で示される値である。
数式（１）において、ｍはブラッグヌルの次数、λは記録再生光源からの光の波長〔ｍｍ〕、ｎは記録媒体の屈折率、Ｌは記録媒体の厚み〔ｍｍ〕、ζ（ＮＡ）は下記の数式（２）で示される値である。
ここに、数式（２）において、θr は参照光の記録媒体内での入射角〔ｒａｄ〕、ｄは記録媒体中での参照光の半径〔ｍｍ〕、ＮＡは参照光を球面波に変換するための対物レンズの開口数、θs は信号光の媒体内での入射角〔ｒａｄ〕、ｆは対物レンズの作動距離〔ｍｍ〕である。
具体的に、例えば、上記の数式（１）において、ｎ＝１．５、ｎＬ／λ＝３５００、θs ＝π／８〔ｒａｄ〕、θr ＝−π／８〔ｒａｄ〕、ｆ／ｄ＝３０とすると、角度φB〔ｒａｄ〕は、図５に示すようなグラフで計算される。なお、図５には、計算に用いた複数の曲線が示されている。
記録媒体を回動させる角度を、対物レンズの開口数ＮＡに対し、上記の数式（１）で決定される角度に従い、それ以上の角度範囲とすることにより、クロストークの発生も少なくなる。記録媒体を回動させる角度は、設計の余裕度を勘案すると、好ましくは上記の数式（１）によって算出される計算される角度φB（ＮＡ）〔ｒａｄ〕＋５°の角度であることが望ましい。
記録媒体を回動させる角度を、対物レンズの開口数ＮＡに対し、上記の数式（１）で決定される角度に従い、それ以上の角度範囲とすることにより、クロストークの発生も少なくなる。記録媒体を回動させる角度は、設計の余裕度を勘案すると、好ましくは上記の数式（１）によって算出される計算される角度φB（ＮＡ）〔ｒａｄ〕＋５°の角度であることが望ましい。
本発明のホログラム記録再生方法は、ディスク状およびカード状などのいずれの形状を有する記録媒体にも適用できるが、特に記録媒体としてディスク状の記録媒体を用いる場合には、記録媒体の表面における記録再生領域を、複数のブロック単位に分割し、各ブロック単位を単位記録領域として、ブロック単位毎に、複数のシフト多重ホログラム列をクロスシフト多重記録することが好ましい。
以下、本発明のホログラム記録再生方法による、ディスク状の記録媒体（ディスク状媒体）に対するクロスシフト多重記録の具体的な方法について説明する。
（第１のクロスシフト多重記録方法）
第１のクロスシフト多重記録方法は、ディスク状媒体の表面における記録再生領域を、記録媒体の周方向に並ぶ複数のブロック単位に分割し、各々のブロック単位を単位記録領域（ブック）として設定する。また、周方向に並ぶ複数のブロック単位の各々をさらにディスク状媒体の回転中心から外周縁に向かって径方向に並ぶ複数のブロック単位に分割し、各々のブロック単位を単位記録領域（ブック）として設定してもよい。
そして、ディスク状媒体の中心位置に対して点対称な位置に位置された２つの単位記録領域の各々に対する球面参照光シフト多重記録を連続して行った後、ディスク状媒体を回動させた状態において、当該２つの単位記録領域の各々に対する新たな球面参照光シフト多重記録を連続して行う手法である。
第１のクロスシフト多重記録方法は、ディスク状媒体の表面における記録再生領域を、記録媒体の周方向に並ぶ複数のブロック単位に分割し、各々のブロック単位を単位記録領域（ブック）として設定する。また、周方向に並ぶ複数のブロック単位の各々をさらにディスク状媒体の回転中心から外周縁に向かって径方向に並ぶ複数のブロック単位に分割し、各々のブロック単位を単位記録領域（ブック）として設定してもよい。
そして、ディスク状媒体の中心位置に対して点対称な位置に位置された２つの単位記録領域の各々に対する球面参照光シフト多重記録を連続して行った後、ディスク状媒体を回動させた状態において、当該２つの単位記録領域の各々に対する新たな球面参照光シフト多重記録を連続して行う手法である。
図６を用いて具体的に説明すると、この例では、ディスク状媒体１０ａの表面における記録再生領域を、ディスク状媒体１０ａの周方向に並ぶ複数の記録再生部分１０Ｐに分割し、さらに、各々の記録再生部分１０Ｐをディスク状媒体１０ａの回転中心Ｃから外周縁に向かって径方向に並ぶ複数のブロック単位に分割し、各々のブロック単位を単位記録領域（ブック）Ｂとして設定している。
先ず、図６（ａ）に示すように、複数の単位記録領域Ｂのうちのディスク状媒体１０ａの回転中心Ｃに対して点対称な位置に位置される２つの単位記録領域（ブック）Ｂ１，Ｂ２の各々において、連続して球面参照光シフト多重記録を行って、第１のシフト多重ホログラム列を記録する。
次いで、図６（ｂ）に示すように、ディスク状媒体１０ａを所定の回動角度で回動させた状態において、第１シフト多重ホログラム列が記録された２つの単位記録領域Ｂ１，Ｂ２の各々に、連続して新たな球面参照光シフト多重記録を行うことによって、第２シフト多重ホログラム列をその記録領域の一部が第１シフト多重ホログラム列の記録領域と重なる状態で多重記録する。
更に、図６（ｃ）に示すように、ディスク状媒体１０ａを所定の回動角度で回動させた状態において、第１シフト多重ホログラム列と第２シフト多重ホログラム列とが記録された単位記録領域Ｂ１，Ｂ２の各々に、連続して新たな球面参照光シフト多重記録を行うことによって第３シフト多重ホログラム列をその記録領域の一部が第１シフト多重ホログラム列の記録領域および第２の１シフト多重ホログラム列の記録領域と重なる状態で多重記録してもよい。
図６においては、光学機構の移動方向が両矢印で示されており、ディスク状媒体１０ａの回転方向が破線の矢印で示されている。
次いで、図６（ｂ）に示すように、ディスク状媒体１０ａを所定の回動角度で回動させた状態において、第１シフト多重ホログラム列が記録された２つの単位記録領域Ｂ１，Ｂ２の各々に、連続して新たな球面参照光シフト多重記録を行うことによって、第２シフト多重ホログラム列をその記録領域の一部が第１シフト多重ホログラム列の記録領域と重なる状態で多重記録する。
更に、図６（ｃ）に示すように、ディスク状媒体１０ａを所定の回動角度で回動させた状態において、第１シフト多重ホログラム列と第２シフト多重ホログラム列とが記録された単位記録領域Ｂ１，Ｂ２の各々に、連続して新たな球面参照光シフト多重記録を行うことによって第３シフト多重ホログラム列をその記録領域の一部が第１シフト多重ホログラム列の記録領域および第２の１シフト多重ホログラム列の記録領域と重なる状態で多重記録してもよい。
図６においては、光学機構の移動方向が両矢印で示されており、ディスク状媒体１０ａの回転方向が破線の矢印で示されている。
この第１のクロスシフト多重記録方法においては、各々の単位記録領域（ブック）Ｂへのアクセスは、光学機構の移動によるアクセスの他、ディスク状媒体１０ａの２軸移動と回転（回動）とによって行われる。
（第２のクロスシフト多重記録方法）
第２のクロスシフト多重記録方法は、ディスク状媒体の表面における記録再生領域を、ディスク状媒体の回転中心から外周縁に向かって径方向に並ぶ複数の略環状のブロック単位に分割し、各々のブロック単位を単位記録領域（ブック）として設定する。
そして、単位記録領域毎に、複数のシフト多重ホログラム列のクロスシフト多重記録および多重記録されたホログラムの固定（ポストキュア）を、最内側に位置される単位記録領域および最外側に位置される単位記録領域のいずれか一方または両方から径方向に順次に繰り返して行う手法である。
第２のクロスシフト多重記録方法は、ディスク状媒体の表面における記録再生領域を、ディスク状媒体の回転中心から外周縁に向かって径方向に並ぶ複数の略環状のブロック単位に分割し、各々のブロック単位を単位記録領域（ブック）として設定する。
そして、単位記録領域毎に、複数のシフト多重ホログラム列のクロスシフト多重記録および多重記録されたホログラムの固定（ポストキュア）を、最内側に位置される単位記録領域および最外側に位置される単位記録領域のいずれか一方または両方から径方向に順次に繰り返して行う手法である。
図７を用いて具体的に説明すると、先ず、例えば、ディスク状媒体１０ａにおける最内側に位置される単位記録領域Ｂ３において複数のシフト多重ホログラム列のクロスシフト多重記録を行う。この単位記録領域Ｂ３においては、ホログラムの多重記録数が飽和した時点で、ホログラムが固定すなわちポストキュア（定着）される。ホログラムの固定は、参照光をディスク状媒体１０ａにおける記録再生領域の全面に照射することにより行うことができる。
次いで、ホログラムが固定された単位記録領域Ｂ３に隣接する単位記録領域Ｂ４において複数のシフト多重ホログラム列のクロスシフト多重記録を行う。この単位記録領域Ｂ４に対する球面参照光シフト多重記録は、ポストキュアされた最内側に位置される単位記録領域Ｂ３をスキップして行うことになる。この単位記録領域Ｂ４におけるホログラムの多重記録数が飽和に達した場合は、当該単位記録領域Ｂ４に記録されたホログラムをポストキュアする。以下同様に、各々の単位記録領域に対するクロスシフト多重記録およびホログラムの固定をディスク状媒体１０ａの中心側から外周縁側に向かって順次に行い、ディスク状媒体１０ａの全面にホログラムの記録を行う。
図７においては、光学機構の移動方向が実線の両矢印で示されており、ディスク状媒体１０ａの移動方向が一点鎖線の両矢印で示されており、ディスク状媒体１０ａの回転方向が破線の矢印で示されている。
次いで、ホログラムが固定された単位記録領域Ｂ３に隣接する単位記録領域Ｂ４において複数のシフト多重ホログラム列のクロスシフト多重記録を行う。この単位記録領域Ｂ４に対する球面参照光シフト多重記録は、ポストキュアされた最内側に位置される単位記録領域Ｂ３をスキップして行うことになる。この単位記録領域Ｂ４におけるホログラムの多重記録数が飽和に達した場合は、当該単位記録領域Ｂ４に記録されたホログラムをポストキュアする。以下同様に、各々の単位記録領域に対するクロスシフト多重記録およびホログラムの固定をディスク状媒体１０ａの中心側から外周縁側に向かって順次に行い、ディスク状媒体１０ａの全面にホログラムの記録を行う。
図７においては、光学機構の移動方向が実線の両矢印で示されており、ディスク状媒体１０ａの移動方向が一点鎖線の両矢印で示されており、ディスク状媒体１０ａの回転方向が破線の矢印で示されている。
この第２のクロスシフト多重記録方法においては、各々の単位記録領域に対するクロスシフト多重記録およびホログラムの固定をディスク状媒体１０ａの外周縁側から中心側に向かって順次に行うことによって、ディスク状媒体１０ａの全面にホログラムの多重記録を行ってもよい。また、各々の単位記録領域に対するクロスシフト多重記録およびホログラムの固定を、ディスク状媒体１０ａの中心側および外周縁側の両方から順次に行うことによって、ディスク状媒体１０ａの全面にホログラムの多重記録を行ってもよい。
以上の本発明のホログラム記録再生方法によれば、参照光として球面波を用いたシフト多重記録方式によってホログラムの多重記録を行うものにおいて、記録媒体における同一箇所に、複数のシフト多重ホログラム列を独立して多重記録することができるので、記録媒体に記録される情報の高密度化を図ることができ、しかも、記録媒体の記録再生領域全体に対するホログラムの記録を単位記録領域（ブック）毎に行うことができるので、ホログラムを効率よく記録することができる。
本発明のホログラム記録再生方法においては、複数のマルチホログラム列を、記録領域の一部が互いに重なる状態で、クロスシフト多重記録してもよい。マルチホログラム列は、球面参照光シフト多重記録によって記録される複数のシフト多重ホログラム列が、同一の領域において記録領域が互いに重なる状態で、多重記録されてなるものである。
マルチホログラム列を記録する方法としては、（ａ）球面参照光の入射方向を変更する方法、（ｂ）球面参照光の偏光方向を変更する方法、および、（ｃ）互いに偏光方向の異なる２つの信号光と、各々の信号光と偏光方向が同一の２つの球面参照光とを同時に照射する方法のいずれかの方法を用いることができる。
上記方法（ａ）について具体的に説明すると、先ず、球面参照光シフト多重記録を行うことによって、１次シフト多重ホログラム列を記録する。その後、１次シフト多重ホログラム列が記録された記録領域と同一の領域上に、球面参照光を１次シフト多重ホログラム列の記録に用いた球面参照光とは異なる入射方向から照射して球面参照光シフト多重記録を行うことによって新たなシフト多重ホログラム列を記録する。これにより、２つのシフト多重ホログラム列が同一の領域に多重記録されたマルチホログラム列を得ることができる。また、マルチホログラム列は、既に記録されたシフト多重ホログラム列の記録に用いた球面参照光とは異なる入射方向から球面参照光を照射する球面参照光シフト多重記録を、必要に応じて複数回繰り返し行うことによって形成してもよい。
マルチホログラム列が例えば２つのシフト多重ホログラム列により構成されている場合における、各々のシフト多重ホログラム列に係る波数ベクトルの相互関係について図８を用いて説明すると、図８（ａ）に示すように、個々のシフト多重ホログラム列については、ホログラム１ａ，１ｂが記録された記録媒体１０を当該記録媒体１０の表面（図８（ａ）における上面）に沿ってわずかな距離シフトさせると、既に記録されたホログラム１ａ，１ｂの再生が不可となり、新たなホログラムをその記録領域の一部が既に記録されたホログラム１ａ，１ｂの記録領域と重なる状態で記録することが可能となる。
第１の球面参照光によるホログラム１ａの再生可能な条件は、図８（ｂ）に示すように、信号光の波数ベクトルｋｓ、第１の球面参照光の波数ベクトルｋｒ１およびホログラムの波数ベクトル（格子ベクトル）ｋｇ１がブラッグの回折条件を満たす場合である。記録媒体１０をシフトさせると、図８（ｃ）に示すように、波数ベクトルｋｇ１の関係がブラッグの回折条件から外れ、ホログラム１ａの再生が不可となる。第２の球面参照光によるホログラム１ｂの再生可能な条件についても同様である。すなわち、図８（ｄ）に示すように、信号光の波数ベクトルｋｓ、第２の球面参照光の波数ベクトルｋｒ２およびホログラムの波数ベクトル（格子ベクトル）ｋｇ２がブラッグの回折条件を満たす場合である。記録媒体１０をシフトさせると、図８（ｅ）に示すように、波数ベクトルｋｇ２の関係がブラッグの回折条件から外れ、ホログラム１ｂの再生が不可となる。
第１の球面参照光によるホログラム１ａの再生可能な条件は、図８（ｂ）に示すように、信号光の波数ベクトルｋｓ、第１の球面参照光の波数ベクトルｋｒ１およびホログラムの波数ベクトル（格子ベクトル）ｋｇ１がブラッグの回折条件を満たす場合である。記録媒体１０をシフトさせると、図８（ｃ）に示すように、波数ベクトルｋｇ１の関係がブラッグの回折条件から外れ、ホログラム１ａの再生が不可となる。第２の球面参照光によるホログラム１ｂの再生可能な条件についても同様である。すなわち、図８（ｄ）に示すように、信号光の波数ベクトルｋｓ、第２の球面参照光の波数ベクトルｋｒ２およびホログラムの波数ベクトル（格子ベクトル）ｋｇ２がブラッグの回折条件を満たす場合である。記録媒体１０をシフトさせると、図８（ｅ）に示すように、波数ベクトルｋｇ２の関係がブラッグの回折条件から外れ、ホログラム１ｂの再生が不可となる。
このように、同一の領域に多重記録された第１シフト多重ホログラム列および第２シフト多重ホログラム列の再生可能な条件においては、第１シフト多重ホログラム列を構成するホログラム１ａと第２シフト多重ホログラム列を構成するホログラム１ｂとは互いに波数ベクトルｋｇ１，ｋｇ２の方向が異なるため、クロストークが発生することを回避することができる。
以上において、２つのシフト多重ホログラム列により構成されたマルチホログラム列を記録する場合において、１次シフト多重ホログラム列が記録された記録領域と同一の領域に２次シフト多重ホログラム列を多重記録するに際しては、例えば、光学機構の移動方向と信号光の記録媒体に対する入射方向とを含む仮想平面内において、信号光の入射光軸に接近する方向が１次シフト多重ホログラム列の記録に用いた第１の参照光の光軸とは逆となる光軸に沿って第２の参照光を照射することが好ましい。これにより、再生時においてクロストークが発生することを確実に回避することができる。
上記方法（ｂ）について具体的に説明すると、先ず、球面参照光シフト多重記録を行うことによって、１次シフト多重ホログラム列を記録する。その後、１次シフト多重ホログラム列が記録された記録領域と同一の領域に、１次シフト多重ホログラム列の記録に用いた球面参照光とは偏光方向の異なる球面参照光を照射して球面参照光シフト多重記録を行うことによって、新たなシフト多重ホログラム列を記録する。これにより、２つのシフト多重ホログラム列が同一の記録領域に多重記録されたマルチホログラム列を得ることができる。このような方法によっても、再生時においてクロストークが発生することを確実に回避することができる。
上記方法（ｃ）について具体的に説明すると、同一の記録再生光源からの光を時間的に分割することによって得られた、互いに偏光方向の異なる第１の信号光および第２の信号光と、第１の信号光と同一の偏光方向の第１の球面参照光および第２の信号光と同一の偏光方向の第２の球面参照光とを記録媒体に同時に照射して球面参照光シフト多重記録を行う。これにより、第１の信号光および第１の球面参照光による第１シフト多重ホログラム列と第２の信号光および第２の球面参照光による第２シフト多重ホログラム列とを同一の領域に多重記録し、以って、マルチホログラム列を得ることができる。第１の球面参照光および第２の球面参照光は、互いに異なる入射方向から記録媒体に照射するが、例えば、光学機構の移動方向と信号光の記録媒体に対する入射方向とを含む仮想平面内において、信号光の入射光軸に接近する方向が第１の球面参照光の光軸とは逆となる光軸に沿って第２の球面参照光を照射することが好ましい。これにより、再生時においてクロストークが発生することを確実に回避することができる。
本発明のホログラム記録再生方法においては、再生用の球面参照光を照射することによって再生用の球面参照光と同一の参照光照射条件で記録されたホログラムに係るデータ情報が独立して再生される。
以上のような本発明のホログラム記録再生方法は、後述の本発明のホログラム記録再生装置によって容易に実施することができる。
以下、本発明のホログラム記録再生装置の具体例について図を用いて説明する。
（第１のホログラム記録再生装置）
図９は、本発明のホログラム記録再生装置の構成の一例を、記録媒体と共に示す説明用概略図である。この図９は、ホログラム記録再生装置の側面からの構成図である。
この第１のホログラム記録再生装置は、信号光および参照光を記録媒体に照射する光学機構と、光学機構を記録媒体１０の表面に沿って相対的に一方向に移動させる光学機構移動機構と、記録媒体１０を光学機構の移動方向を含む平面内において回動および平行移動させる記録媒体駆動機構とを備えている。この第１のホログラム記録再生装置においては、記録媒体１０として、透過型のディスク状媒体が用いられる。
図９は、本発明のホログラム記録再生装置の構成の一例を、記録媒体と共に示す説明用概略図である。この図９は、ホログラム記録再生装置の側面からの構成図である。
この第１のホログラム記録再生装置は、信号光および参照光を記録媒体に照射する光学機構と、光学機構を記録媒体１０の表面に沿って相対的に一方向に移動させる光学機構移動機構と、記録媒体１０を光学機構の移動方向を含む平面内において回動および平行移動させる記録媒体駆動機構とを備えている。この第１のホログラム記録再生装置においては、記録媒体１０として、透過型のディスク状媒体が用いられる。
光学機構は、記録再生光源と、記録再生光源からの光を信号光用の光と参照光用の光とに分割する光分離手段と、信号光用の光をデータ情報を担持した信号光として記録媒体１０に照射する信号光生成用光学系と、参照光用の光を球面波に変換して球面参照光として記録媒体１０に照射する球面参照光生成用光学系とを備えている。
光学機構は、固定部２１と、固定部２１と相対的に駆動される可動部２３とよりなり、可動部２３のみが光学機構移動機構によって移動される構成とされていることが好ましい。
固定部２１は、例えば青色レーザ光源よりなる記録再生光源３１と、記録再生光源３１からの光（レーザ光）がシャッタ３３、偏光板３４およびビーム整形用レンズ３５を介して入射される、例えばハーフミラープリズムよりなる光分離手段３２とを有している。信号光用の光および参照光用の光は、固定部２１から互いに同一方向に出射されて互いに交わることなく可動部２３に入射される構成とされている。具体的には、光分離手段３２からの信号光用の光は、リレーレンズ３６を介して固定部２１から出射される。また、光分離手段３２から信号光用の光とは異なる方向に進行する参照光用の光は、反射ミラー３９によって反射されて進行方向が信号光用の光と同一の方向に変更されてＮＤフィルタ３７および半波長板３８を介して固定部２１から出射される。すなわち、固定部２１と可動部２３との間には、互いに光軸が平行に延びる信号光用の光の光路Ｌ１と参照光用の光の光路Ｌ２が形成されている。
可動部２３は、信号光生成用光学系と、球面参照光生成用光学系と、再生光検出用光学系とを備えており、光学機構移動機構によって、固定部２１から可動部２３に入射される信号用の光および参照光用の光の光軸方向に移動される。
信号光生成用光学系は、記録媒体１０の表面側に位置されており、固定部２１からの信号光用の光が入射される偏光プリズムビームスプリッタ４０と、偏光プリズムビームスプリッタ４０を透過した信号光用の光が入射される空間光変調器（ＳＬＭ）４２と、空間光変調器４２からの光が偏光プリズムビームスプリッタ４０によって反射されてリレーレンズ４４および位相板４８を介して入射される信号光集光用対物レンズ４５とを備えている。４３は、リレーレンズ４４を構成する例えば２つのレンズ間に配置されたナイキストフィルタである。
球面参照光生成用光学系は、記録媒体１０の表面側に位置されており、固定部２１からの参照光用の光を球面波に変換して球面参照光として記録媒体１０に照射する参照光集光用対物レンズ４７を備えている。４９は、参照光用の光を参照光集光用対物レンズ４７に入射させるための反射ミラーである。
再生光検出用光学系は、記録媒体１０の裏面側に位置されており、例えばＣＣＤよりなる撮像素子４１と、記録媒体１０に記録されたホログラムからの再生光を集光して撮像素子４１に入射させる再生光用集光レンズ４６とを備えている。
記録媒体駆動機構は、記録媒体１０をその表面に沿った平面内で回動（回転）させる記録媒体回動機構と、記録媒体１０をその表面に沿った平面内で移動させる記録媒体移動機構とを備えている。記録媒体移動機構は、記録媒体１０の表面に沿った平面内において、記録媒体１０を光学機構の移動方向および光学機構の移動方向に垂直な方向に移動させる例えば２軸ステージにより構成することができる。
この第１のホログラム記録再生装置においては、記録再生光源３１から出射されたレーザ光は、光分離手段３２によって信号光用の光と参照光用の光に分割される。
参照光用の光は、半波長板３８で偏光面が９０°回転された後、参照光集光用対物レンズ４７によって球面波に変換されて球面参照光として記録媒体１０に照射される。
一方、信号光用の光は、リレーレンズ３６で拡大された後、偏光プリズムビームスプリッタ４０を透過して空間光変調器（ＳＬＭ）４２に照射される。この空間光変調器（ＳＬＭ）４２によって、信号光用の光は偏光面が９０°変更されたデータパターンに変調される。空間光変調器（ＳＬＭ）４２から出射された信号光用の光は、偏光面が９０°回転しているため、偏光プリズムビームスプリッタ４０によって反射されて進行方向が９０°変更される。偏光プリズムビームスプリッタ４０からの信号光用の光は、ナイキストフィルタ４３で空間周波数帯域が調整された後、位相板４８を透過する。位相板４８はランダム位相パターンであり、信号光をランダム位相で変調することにより、空間周波数分布のうち不要な直流成分を抑圧し、モノマーの消費を抑える働きがある。信号光用の光が位相板４８を透過することで生成された信号光は、信号光集光用対物レンズ４５よって集光されて記録媒体１０に照射される。
信号光および球面参照光が記録媒体１０に照射されることにより、記録媒体１０においては、信号光と球面参照光との干渉縞が形成され、この干渉縞がデータ情報を担持したホログラムとして記録媒体１０に記録される。
参照光用の光は、半波長板３８で偏光面が９０°回転された後、参照光集光用対物レンズ４７によって球面波に変換されて球面参照光として記録媒体１０に照射される。
一方、信号光用の光は、リレーレンズ３６で拡大された後、偏光プリズムビームスプリッタ４０を透過して空間光変調器（ＳＬＭ）４２に照射される。この空間光変調器（ＳＬＭ）４２によって、信号光用の光は偏光面が９０°変更されたデータパターンに変調される。空間光変調器（ＳＬＭ）４２から出射された信号光用の光は、偏光面が９０°回転しているため、偏光プリズムビームスプリッタ４０によって反射されて進行方向が９０°変更される。偏光プリズムビームスプリッタ４０からの信号光用の光は、ナイキストフィルタ４３で空間周波数帯域が調整された後、位相板４８を透過する。位相板４８はランダム位相パターンであり、信号光をランダム位相で変調することにより、空間周波数分布のうち不要な直流成分を抑圧し、モノマーの消費を抑える働きがある。信号光用の光が位相板４８を透過することで生成された信号光は、信号光集光用対物レンズ４５よって集光されて記録媒体１０に照射される。
信号光および球面参照光が記録媒体１０に照射されることにより、記録媒体１０においては、信号光と球面参照光との干渉縞が形成され、この干渉縞がデータ情報を担持したホログラムとして記録媒体１０に記録される。
そして、光学機構における可動部２３が光学機構移動機構によって記録媒体１０の径方向に移動されて球面参照光シフト多重記録が行われることによりシフト多重ホログラム列が記録される。その後、記録媒体１０を記録媒体回動機構によって所定の回動角度で回動させると共に、記録媒体移動機構によって記録媒体１０をその表面に沿った平面内で移動させることにより、ホログラムを記録すべき記録領域の位置を位置合わせする。この状態において、球面参照光シフト多重記録が行われることにより新たなシフト多重ホログラム列がその記録領域の少なくとも一部が既に記録されたシフト多重ホログラム列の記録領域と重なる状態で多重記録される。
単位記録領域（ブック）へのアクセスは、光学機構の移動によるアクセスの他、記録媒体１０の２軸移動と回転（回動）とによって行われる。
単位記録領域（ブック）へのアクセスは、光学機構の移動によるアクセスの他、記録媒体１０の２軸移動と回転（回動）とによって行われる。
記録媒体１０に記録されたホログラムに係るデータ情報の再生時には、光量を大幅に落とした再生用の球面参照光のみが記録媒体１０に照射される。これにより、再生用の球面参照光と同一の参照光照射条件で記録されたホログラムから再生光が発せられ、当該再生光が撮像素子（具体的には、例えばＣＣＤ）４１により検出されることにより、当該ホログラムに記録されたデータ情報が再生される。
（第２のホログラム記録再生装置）
図１０は、本発明のホログラム記録再生装置の構成の他の例を、記録媒体と共に示す説明用概略図である。この図１０は、ホログラム記録再生装置の側面からの構成図である。
この第２のホログラム記録再生装置は、記録媒体１０として、反射型のディスク状媒体、すなわち信号光および参照光が照射される表面の裏面側（図１０おける下面側）に反射層１１が設けられたものが用いられ、光学機構を構成する可動部２３において、再生光検出用光学系が記録媒体１０の表面側に位置された構成とされていることの他は、図９に示す第１のホログラム記録再生装置と同様の構成を有する。図１０においては、図９に示す第１のホログラム記録再生装置と同一の構成部材については同一の符号が付してある。
図１０は、本発明のホログラム記録再生装置の構成の他の例を、記録媒体と共に示す説明用概略図である。この図１０は、ホログラム記録再生装置の側面からの構成図である。
この第２のホログラム記録再生装置は、記録媒体１０として、反射型のディスク状媒体、すなわち信号光および参照光が照射される表面の裏面側（図１０おける下面側）に反射層１１が設けられたものが用いられ、光学機構を構成する可動部２３において、再生光検出用光学系が記録媒体１０の表面側に位置された構成とされていることの他は、図９に示す第１のホログラム記録再生装置と同様の構成を有する。図１０においては、図９に示す第１のホログラム記録再生装置と同一の構成部材については同一の符号が付してある。
この第２のホログラム記録再生装置の再生光検出用光学系においては、記録媒体１０の反射層１１で反射されたホログラムからの再生光は、偏光プリズムビームスプリッタ４０から記録媒体１０に向かって出射される信号光用の光の光路を逆進することとなる。従って、撮像素子４１は、ホログラムからの再生光が偏光プリズムビームスプリッタ４０を透過して入射される位置において、記録媒体１０の表面（図１０における上面）と対向して設けられている。
この第２のホログラム記録再生装置においては、上記の第１のホログラム記録再生装置と同様に、光学機構における可動部２３が光学機構移動機構によって記録媒体１０の径方向に移動されて球面参照光シフト多重記録が行われることによりシフト多重ホログラム列が記録される。その後、記録媒体１０を記録媒体回動機構によって所定の回動角度で回動させると共に、記録媒体移動機構によって記録媒体１０をその表面に沿った平面内で移動させることによりホログラムを記録すべき記録領域の位置を位置合わせする。この状態において、球面参照光シフト多重記録が行われることにより新たなシフト多重ホログラム列がその記録領域の少なくとも一部が既に記録されたシフト多重ホログラム列の記録領域と重なる状態で多重記録される。
単位記録領域（ブック）へのアクセスは、光学機構の移動によるアクセスの他、記録媒体１０の２軸移動と回転（回動）とによって行われる。
単位記録領域（ブック）へのアクセスは、光学機構の移動によるアクセスの他、記録媒体１０の２軸移動と回転（回動）とによって行われる。
記録媒体１０に記録されたホログラムに係るデータ情報の再生時には、光量を大幅に落とした再生用の球面参照光のみが記録媒体１０に照射される。これにより、再生用の球面参照光と同一の参照光照射条件で記録されたホログラムから再生光が発せられ、当該再生光は反射層１１で反射されて記録媒体１０の表面側から出射される。再生光は、偏光プリズムビームスプリッタ４０から記録媒体１０に向かう信号光用の光の光路を逆進して偏光プリズムビームスプリッタ４０に入射される。このとき、再生光は、再生用の球面参照光と同一の偏光面を有しており、従って、再生光の偏光面は信号光の偏光面に対して９０°回転されているため、偏光プリズムビームスプリッタ４０を透過して撮像素子４１に入射される。撮像素子４１によって再生光が検出されることにより、当該ホログラムに記録されたデータ情報が再生される。
（第３のホログラム記録再生装置）
図１１は、本発明のホログラム記録再生装置の構成の更に他の例を、記録媒体と共に示す説明用概略図である。（ａ）は、ホログラム記録再生装置における固定部および可動部の構成を示す説明用上面図であり、（ｂ）は、可動部における二次可動部の構成を示す説明用側面図である。
この第３のホログラム記録再生装置は、信号光および参照光を記録媒体に照射する光学機構を固定部と当該固定部と相対的に駆動される可動部とにより構成し、更に、可動部を分割することによって記録媒体に対する２次元アクセスが可能となるよう構成されたものである。この第３のホログラム記録再生装置においては、記録媒体１０として、透過型のディスク状媒体が用いられる。
図１１は、本発明のホログラム記録再生装置の構成の更に他の例を、記録媒体と共に示す説明用概略図である。（ａ）は、ホログラム記録再生装置における固定部および可動部の構成を示す説明用上面図であり、（ｂ）は、可動部における二次可動部の構成を示す説明用側面図である。
この第３のホログラム記録再生装置は、信号光および参照光を記録媒体に照射する光学機構を固定部と当該固定部と相対的に駆動される可動部とにより構成し、更に、可動部を分割することによって記録媒体に対する２次元アクセスが可能となるよう構成されたものである。この第３のホログラム記録再生装置においては、記録媒体１０として、透過型のディスク状媒体が用いられる。
この第３のホログラム記録再生装置の光学機構における固定部２１は、例えば青色レーザ光源よりなる記録再生光源３１と、記録再生光源３１からの光（レーザ光）がシャッタ３３、偏光板３４およびビーム整形用レンズ３５を介して入射される、例えばハーフミラープリズムよりなる光分離手段３２とを有している。信号光用の光および参照光用の光は、固定部２１から互いに同一方向に出射されて互いに交わることなく可動部２３に入射される構成とされている。具体的には、光分離手段３２からの信号光用の光は、ビームエクスパンダ５１を介して固定部２１から出射される。また、光分離手段３２から信号光用の光とは異なる方向に進行する参照光用の光は、ＮＤフィルタ３７および半波長板３８を介して反射ミラー３９に入射され、反射ミラー３９によって反射されることで進行方向が信号光用の光と同一の方向に変更されて固定部２１から出射される。すなわち、固定部２１と可動部２３との間には、互いに光軸が平行に延びる信号光用の光の光路Ｌ１と参照光用の光の光路Ｌ２が形成されている。
可動部２３は、信号光用の光をデータ情報を担持した信号光として記録媒体１０に照射する信号光生成用光学系と、参照光用の光を球面波に変換して球面参照光として記録媒体１０に照射する球面参照光生成用光学系と、ホログラムからの再生光を検出する再生光検出用光学系とを備えている。
信号光生成用光学系は、記録媒体１０の表面（図１１（ｂ）において下面）側に位置されており、固定部２１からの信号光用の光が入射される第１の偏光プリズムビームスプリッタ４０ａと、第１の偏光プリズムビームスプリッタ４０ａによって反射された信号光用の光が入射される空間光変調器（ＳＬＭ）４２と、空間光変調器４２から出射される光が第１の偏光プリズムビームスプリッタ４０ａを透過してリレーレンズ４４および位相板４８を介して入射される第２の偏光プリズムビームスプリッタ５２と、第２の偏光プリズムビームスプリッタ５２を透過した光が１／４波長板５３を介して入射される可動ミラー５５と、可動ミラー５５と第２の偏光プリズムビームスプリッタ５２との間で繰り返し反射されることにより所定の偏光方向に偏光されて第２の偏光プリズムビームスプリッタ５２によって反射された光を信号光として記録媒体１０に照射する信号光集光用対物レンズ４５とを備えている。４３は、リレーレンズ４４を構成する例えば２つのレンズ間に配置されたナイキストフィルタである。
参照光生成用光学系は、記録媒体１０の表面側に位置されており、固定部２１からの参照光用の光を反射してその進行方向を信号光用の光と同一方向に変更する第１の反射ミラー４９ａと、第１の反射ミラー４９ａからの参照光用の光を反射して参照光集光用対物レンズ４７に入射させる第２の反射ミラー５６と、参照光用の光を球面波に変換して球面参照光として記録媒体１０に照射する参照光集光用対物レンズ４７とを備えている。
再生光検出用光学系は、記録媒体１０の裏面（図１１（ｂ）において上面）側に位置されており、例えばＣＣＤよりなる撮像素子４１と、記録媒体１０に記録されたホログラムからの再生光を集光して撮像素子４１に入射させる再生光用集光レンズ４６とを備えている。
可動部２３は、当該可動部２３の移動方向、および、空間光変調器４２から可動ミラー５５に至る光路Ｌ１ａの延びる方向を含む平面（記録媒体１０の表面に沿った平面）内で、可動部２３の移動方向に垂直な方向に移動可能とされた二次可動部５０を有している。
二次可動部５０は、信号光生成用光学系を構成する第２の偏光プリズムビームスプリッタ５２、１／４波長板５３、可動ミラー５５および信号光集光用対物レンズ４５と、参照光生成用光学系を構成する第２の反射ミラー５６および参照光集光用対物レンズ４７と、再生光検出用光学系を構成する撮像素子４１および再生光用集光レンズ４６とを備えている。
可動ミラー５５は、二次可動部５０の移動方向に位置可変に配置されており、二次可動部５０の移動に伴って可動ミラー５５の位置が二次可動部５０の移動方向に移動されることによって、信号光集光用対物レンズ４５とリレーレンズ４４（具体的には、リレーレンズ４４を構成する出射側レンズ４４ａ）との間の光路長さが一定に保たれる。
二次可動部５０は、信号光生成用光学系を構成する第２の偏光プリズムビームスプリッタ５２、１／４波長板５３、可動ミラー５５および信号光集光用対物レンズ４５と、参照光生成用光学系を構成する第２の反射ミラー５６および参照光集光用対物レンズ４７と、再生光検出用光学系を構成する撮像素子４１および再生光用集光レンズ４６とを備えている。
可動ミラー５５は、二次可動部５０の移動方向に位置可変に配置されており、二次可動部５０の移動に伴って可動ミラー５５の位置が二次可動部５０の移動方向に移動されることによって、信号光集光用対物レンズ４５とリレーレンズ４４（具体的には、リレーレンズ４４を構成する出射側レンズ４４ａ）との間の光路長さが一定に保たれる。
この第３のホログラム記録再生装置は、光学機構における可動部２３全体を記録媒体１０の表面に沿って相対的に一方向に移動させると共に二次可動部５０のみを可動部２３全体の移動方向に直交する方向に移動させる光学機構移動機構を備えている。光学機構移動機構は、例えば２軸ステージにより構成することができる。
また、この第３のホログラム記録再生装置は、記録媒体１０をその中心位置（形状中心位置）を通る記録媒体１０の表面に垂直に延びる回転中心軸を中心として回動（回転）させる記録媒体回動機構１５を備えている。
また、この第３のホログラム記録再生装置は、記録媒体１０をその中心位置（形状中心位置）を通る記録媒体１０の表面に垂直に延びる回転中心軸を中心として回動（回転）させる記録媒体回動機構１５を備えている。
第３のホログラム記録再生装置においては、記録再生光源３１から出射されたレーザ光は、光分離手段３２によって信号光用の光と参照光用の光に分割される。
参照光用の光は、半波長板３８で偏光面が９０°回転されて固定部２１から出射された後、可動部２３において、参照光集光用対物レンズ４７によって球面波に変換されて球面参照光として記録媒体１０に照射される。
一方、信号光用の光は、ビームエクスパンダ５１で拡大されて固定部２１から出射された後、可動部２３における第１の偏光プリズムビームスプリッタ４０ａによって反射されて空間光変調器（ＳＬＭ）４２に照射される。この空間光変調器（ＳＬＭ）４２によって、信号光用の光は偏光面が９０°変更されたデータパターンに変調される。空間光変調器（ＳＬＭ）４２から出射された信号光用の光は、偏光面が９０°回転しているため、第１の偏光プリズムビームスプリッタ４０ａを透過する。第１の偏光プリズムビームスプリッタ４０ａを透過した光は、リレーレンズ４４を介して位相板４８に入射される。このとき、信号光用の光の空間周波数帯域がナイキストフィルタ４３で調整される。位相板４８はランダム位相パターンであり、信号光をランダム位相で変調することにより、空間周波数分布のうち不要な直流成分を抑圧し、モノマーの消費を抑える働きがある。位相板４８を透過した光は、第２の偏光プリズムビームスプリッタ５２を透過して１／４波長板５３を介して可動ミラー５５に入射される。偏光プリズムビームスプリッタ５２と可動ミラー５５と間の光路を複数回往復（この例では２往復）することによって偏光面が所定の方向に変更された光は、第２の偏光プリズムビームスプリッタ５２によって反射されて信号光集光用対物レンズ４５に入射され、信号光集光用対物レンズ４５よって集光されて信号光として記録媒体１０に照射される。
信号光および球面参照光が記録媒体１０に照射されることにより、記録媒体１０においては、信号光と球面参照光との干渉縞が形成され、この干渉縞がデータ情報を担持したホログラムとして記録媒体１０に記録される。
参照光用の光は、半波長板３８で偏光面が９０°回転されて固定部２１から出射された後、可動部２３において、参照光集光用対物レンズ４７によって球面波に変換されて球面参照光として記録媒体１０に照射される。
一方、信号光用の光は、ビームエクスパンダ５１で拡大されて固定部２１から出射された後、可動部２３における第１の偏光プリズムビームスプリッタ４０ａによって反射されて空間光変調器（ＳＬＭ）４２に照射される。この空間光変調器（ＳＬＭ）４２によって、信号光用の光は偏光面が９０°変更されたデータパターンに変調される。空間光変調器（ＳＬＭ）４２から出射された信号光用の光は、偏光面が９０°回転しているため、第１の偏光プリズムビームスプリッタ４０ａを透過する。第１の偏光プリズムビームスプリッタ４０ａを透過した光は、リレーレンズ４４を介して位相板４８に入射される。このとき、信号光用の光の空間周波数帯域がナイキストフィルタ４３で調整される。位相板４８はランダム位相パターンであり、信号光をランダム位相で変調することにより、空間周波数分布のうち不要な直流成分を抑圧し、モノマーの消費を抑える働きがある。位相板４８を透過した光は、第２の偏光プリズムビームスプリッタ５２を透過して１／４波長板５３を介して可動ミラー５５に入射される。偏光プリズムビームスプリッタ５２と可動ミラー５５と間の光路を複数回往復（この例では２往復）することによって偏光面が所定の方向に変更された光は、第２の偏光プリズムビームスプリッタ５２によって反射されて信号光集光用対物レンズ４５に入射され、信号光集光用対物レンズ４５よって集光されて信号光として記録媒体１０に照射される。
信号光および球面参照光が記録媒体１０に照射されることにより、記録媒体１０においては、信号光と球面参照光との干渉縞が形成され、この干渉縞がデータ情報を担持したホログラムとして記録媒体１０に記録される。
そして、光学機構における可動部２３全体が光学機構移動機構によって記録媒体１０の径方向に移動されて球面参照光シフト多重記録が行われることによりシフト多重ホログラム列が記録される。その後、記録媒体１０を記録媒体回動機構１５によって所定の回動角度で回動させると共に、記録媒体移動機構によって記録媒体１０をその表面に沿った平面内で移動させることにより、ホログラムを記録すべき記録領域の位置を位置合わせする。この状態において、球面参照光シフト多重記録が行われることにより新たなシフト多重ホログラム列がその記録領域の少なくとも一部が既に記録されたシフト多重ホログラム列の記録領域と重なる状態で多重記録される。
この第３のホログラム記録再生装置において、記録媒体１０への球面参照光シフト多重記録は、可動部２３を移動させることによって行われる。そして、記録媒体１０における各々の単位記録領域（ブック）へのアクセスは、可動部２３全体の移動および二次可動部５０のみの移動によるアクセスの他、記録媒体１０の回転（回動）によって行われる。
而して、ホログラム記録再生装置においては、フーリエ変換ホログラムを形成するために、信号光集光用対物レンズ４５とリレーレンズ４４（具体的には出射側レンズ４４ａ）との距離（光路長）が常に一定の距離に保たれる必要がある。然るに、上記の第３のホログラム記録再生装置においては、リレーレンズ４４（具体的には出射側レンズ４４ａ）からの光は、第２の偏光プリズムビームスプリッタ５２から可動ミラー５５に至る光路Ｌ１ｂを複数回往復されることにより所定の偏光方向に変更されて信号光集光用対物レンズ４５に入射される構成とされると共に、可動ミラー５５が二次可動部５０の移動方向に位置可変に設けられている。このため、二次可動部５０の移動に伴って可動ミラー５５を移動させることによって信号光集光用対物レンズ４５とリレーレンズ４４との距離を調整して常に一定の距離に保つことができる。
このように、第３のホログラム記録再生装置においては、記録媒体１０に対する、固定部２１からの光の進行方向（図１１（ａ）における上下方向）および当該光の進行方向に垂直な方向（図１１（ａ）における左右方向）からの可動部２３の２次元アクセスが可能となる。
図１１（ａ）においては、可動部２３の移動可能方向が両矢印で示されており、図１１（ｂ）においては、二次可動部５０の移動可能方向が両矢印で示されている。
而して、ホログラム記録再生装置においては、フーリエ変換ホログラムを形成するために、信号光集光用対物レンズ４５とリレーレンズ４４（具体的には出射側レンズ４４ａ）との距離（光路長）が常に一定の距離に保たれる必要がある。然るに、上記の第３のホログラム記録再生装置においては、リレーレンズ４４（具体的には出射側レンズ４４ａ）からの光は、第２の偏光プリズムビームスプリッタ５２から可動ミラー５５に至る光路Ｌ１ｂを複数回往復されることにより所定の偏光方向に変更されて信号光集光用対物レンズ４５に入射される構成とされると共に、可動ミラー５５が二次可動部５０の移動方向に位置可変に設けられている。このため、二次可動部５０の移動に伴って可動ミラー５５を移動させることによって信号光集光用対物レンズ４５とリレーレンズ４４との距離を調整して常に一定の距離に保つことができる。
このように、第３のホログラム記録再生装置においては、記録媒体１０に対する、固定部２１からの光の進行方向（図１１（ａ）における上下方向）および当該光の進行方向に垂直な方向（図１１（ａ）における左右方向）からの可動部２３の２次元アクセスが可能となる。
図１１（ａ）においては、可動部２３の移動可能方向が両矢印で示されており、図１１（ｂ）においては、二次可動部５０の移動可能方向が両矢印で示されている。
第３のホログラム記録再生装置において、記録媒体１０に記録されたホログラムに係るデータ情報の再生時には、光量を大幅に落とした再生用の球面参照光のみが記録媒体１０に照射される。これにより、再生用の球面参照光と同一の参照光照射条件で記録されたホログラムから再生光が発せられ、当該再生光が撮像素子４１により検出されることにより、当該ホログラムに記録されたデータ情報が再生される。
以上の本発明のホログラム記録再生装置によれば、記録媒体に記録される情報の高密度化を図ることができ、しかも、記録媒体移動機構による１軸移動と記録媒体回動機構による回転によって記録媒体における単位記録領域（ブック）に対するアクセスが行われるので、シフト多重記録を行うに際しての記録媒体の位置合わせを容易に行うことができて高速化を図ることができる。
特に、第３のホログラム記録再生装置においては、光学機構の記録媒体に対する２次元的なアクセスが可能となり、ホログラムの記録および再生を効率的に行うことができる。
特に、第３のホログラム記録再生装置においては、光学機構の記録媒体に対する２次元的なアクセスが可能となり、ホログラムの記録および再生を効率的に行うことができる。
以下においては、複数のマルチ多重ホログラム列を、各々のマルチ多重ホログラム列の記録領域の一部が互いに重なる状態で、クロスシフト多重記録するホログラム記録再生方法を実施するためのホログラム再生装置について説明する。マルチ多重ホログラム列は、上述したように、各々球面参照光シフト多重記録によって得られる複数のシフト多重ホログラム列が同一領域に多重記録されてなるものである。
図１２は、本発明のホログラム記録再生装置のさらに他の例における光学機構の構成を示す説明図である。
このホログラム記録再生装置における光学機構は、記録再生光源と、記録再生光源からの光を信号光用の光と参照光用の光とに分割する光分離手段と、信号光用の光をデータ情報を担持した信号光として記録媒体１０に照射する信号光生成用光学系と、参照光用の光を球面波に変換して球面参照光として記録媒体１０に照射する球面参照光生成用光学系とを備えている。
このホログラム記録再生装置における光学機構は、記録再生光源と、記録再生光源からの光を信号光用の光と参照光用の光とに分割する光分離手段と、信号光用の光をデータ情報を担持した信号光として記録媒体１０に照射する信号光生成用光学系と、参照光用の光を球面波に変換して球面参照光として記録媒体１０に照射する球面参照光生成用光学系とを備えている。
光学機構は、固定部２１と、固定部２１と相対的に駆動される可動部２３とよりなり、可動部２３のみが光学機構移動機構によって移動される構成とされていることが好ましい。
固定部２１は、例えば青色レーザ光源よりなる記録再生光源３１と、記録再生光源３１からの光（レーザ光）がシャッタ３３、偏光板３４およびビーム整形用レンズ３５を介して入射される、例えば偏光プリズムビームスプリッタ（ＰＢＳ）よりなる光分離手段３２とを有している。信号光用の光および参照光用の光は、固定部２１から互いに同一方向に出射されて互いに交わることなく可動部２３に入射される構成とされている。具体的には、光分離手段３２からの信号光用の光は、ビームエクスパンダ５１を介して固定部２１から出射される。また、光分離手段３２から信号光用の光とは異なる方向に進行する参照光用の光は、ＮＤフィルタ３７および半波長板３８を介して反射ミラー３９に入射され、反射ミラー３９によって反射されることで進行方向が信号光用の光と同一の方向に変更されて固定部２１から出射される。すなわち、固定部２１と可動部２３との間には、互いに光軸が平行に延びる信号光用の光の光路Ｌ１と参照光用の光の光路Ｌ２が形成されている。
可動部２３は、信号光生成用光学系と、球面参照光生成用光学系と、再生光検出用光学系とを備えており、光学機構移動機構によって、固定部２１から可動部２３に入射される信号用の光および参照光用の光の光軸方向に移動される。図１２においては、可動部２３の移動可能方向を白抜きの両矢印で示してある。
信号光生成用光学系は、記録媒体１０の表面側に位置されており、固定部２１からの信号光用の光が入射される偏光プリズムビームスプリッタ４０と、偏光プリズムビームスプリッタ４０によって反射された信号光用の光が入射される空間光変調器（ＳＬＭ）４２と、空間光変調器４２からの光が偏光プリズムビームスプリッタ４０を透過してリレーレンズ４４および位相板４８を介して入射される信号光集光用対物レンズ４５とを備えている。４３は、リレーレンズ４４を構成する例えば２つのレンズ間に配置されたナイキストフィルタである。
参照光生成用光学系は、記録媒体１０の表面側に位置されており、参照光用の光を球面波に変換して球面参照光として記録媒体１０に照射する複数の参照光集光用対物レンズと、固定部２１からの参考光用の光を選択された一の参照光集光用対物レンズに導く光路切り替え手段とを備えている。
複数の参照光集光用対物レンズは、各々光軸が信号光の記録媒体１０に対する入射光軸に対して互いに異なる方向に延びるよう配置されていることが好ましい。図１２に示すように、参照光生成用光学系が、例えば２つの参照光集光用対物レンズ４７ａ，４７ｂを備えた構成とされている場合には、各々の参照光集光用対物レンズ４７ａ，４７ｂは、光学機構の移動方向（図１２において塗りつぶした両矢印で示す。）と信号光の入射方向とを含む仮想平面内において、信号光の記録媒体１０に対する入射光軸を挟んだ両側に配置されていることが好ましい。２つの参照光集光用対物レンズ４７ａ，４７ｂがこのような位置関係で配置されていることにより、ホログラムの再生時においてクロストークが生ずることを確実に回避することができる。
光路切り替え手段は、例えば固定部２１から入射される参照光用の光の光路に対して挿脱可能に配置された光路切り替えミラー６０により構成されている。この例においては、光路切り替えミラー６０が当該光路上に挿入された状態においては、参照光用の光が光路切り替えミラー６０によって反射され、さらに第１の反射ミラー６１ａによって反射されて第１の参照光集光用対物レンズ４７ａに入射される。一方、光路切り替えミラー６０が退避された状態においては、参照光用の光が第２の反射ミラー６１ｂによって反射されて第２の参照光集光用対物レンズ４７ｂに入射される。
再生光検出用光学系は、記録媒体１０の裏面側に位置されており、例えばＣＣＤよりなる撮像素子４１と、記録媒体１０に記録されたホログラムからの再生光を集光して撮像素子４１に入射させる再生光用集光レンズ４６とを備えている。
この例のホログラム記録再生装置においては、記録再生光源３１から出射されたレーザ光は、光分離手段３２によって信号光用の光と参照光用の光に分割される。
参照光用の光は、半波長板３８で偏光面が９０°回転された後、固定部２１から出射される。固定部２１からの参照光用の光は、例えば光路切り替えミラー６０によって反射されて第１の反射ミラー６１ａを介して第１の参照光集光用対物レンズ４７ａに入射される。これにより、参照光用の光は、第１の参照光集光用対物レンズ４７ａによって、球面波に変換されて球面参照光として記録媒体１０に照射される。
一方、信号光用の光は、ビームエクスパンダ５１で拡大された後、偏光プリズムビームスプリッタ４０によって反射されて空間光変調器（ＳＬＭ）４２に照射される。この空間光変調器（ＳＬＭ）４２によって、信号光用の光は偏光面が９０°変更されたデータパターンに変調される。空間光変調器（ＳＬＭ）４２から出射された信号光用の光は、偏光面が９０°回転しているため、偏光プリズムビームスプリッタ４０を透過する。偏光プリズムビームスプリッタ４０からの信号光用の光は、ナイキストフィルタ４３で空間周波数帯域が調整された後、位相板４８を透過する。位相板４８はランダム位相パターンであり、信号光をランダム位相で変調することにより、空間周波数分布のうち不要な直流成分を抑圧し、モノマーの消費を抑える働きがある。信号光用の光が位相板４８を透過することで生成された信号光は、信号光集光用対物レンズ４５よって集光されて記録媒体１０に照射される。
信号光および球面参照光が記録媒体１０に照射されることにより、記録媒体１０においては、信号光と球面参照光との干渉縞が形成され、この干渉縞がデータ情報を担持したホログラムとして記録媒体１０に記録される。
参照光用の光は、半波長板３８で偏光面が９０°回転された後、固定部２１から出射される。固定部２１からの参照光用の光は、例えば光路切り替えミラー６０によって反射されて第１の反射ミラー６１ａを介して第１の参照光集光用対物レンズ４７ａに入射される。これにより、参照光用の光は、第１の参照光集光用対物レンズ４７ａによって、球面波に変換されて球面参照光として記録媒体１０に照射される。
一方、信号光用の光は、ビームエクスパンダ５１で拡大された後、偏光プリズムビームスプリッタ４０によって反射されて空間光変調器（ＳＬＭ）４２に照射される。この空間光変調器（ＳＬＭ）４２によって、信号光用の光は偏光面が９０°変更されたデータパターンに変調される。空間光変調器（ＳＬＭ）４２から出射された信号光用の光は、偏光面が９０°回転しているため、偏光プリズムビームスプリッタ４０を透過する。偏光プリズムビームスプリッタ４０からの信号光用の光は、ナイキストフィルタ４３で空間周波数帯域が調整された後、位相板４８を透過する。位相板４８はランダム位相パターンであり、信号光をランダム位相で変調することにより、空間周波数分布のうち不要な直流成分を抑圧し、モノマーの消費を抑える働きがある。信号光用の光が位相板４８を透過することで生成された信号光は、信号光集光用対物レンズ４５よって集光されて記録媒体１０に照射される。
信号光および球面参照光が記録媒体１０に照射されることにより、記録媒体１０においては、信号光と球面参照光との干渉縞が形成され、この干渉縞がデータ情報を担持したホログラムとして記録媒体１０に記録される。
そして、光学機構における可動部２３が光学機構移動機構によって記録媒体１０の径方向に移動されて球面参照光シフト多重記録が行われることにより１次シフト多重ホログラム列が記録される。次いで、光路切り替えミラー６０を退避させて参照光用の光の光路を切り替えた状態、すなわち、参照光用の光が第２の反射ミラー６１ｂによって反射されて第２の参照光集光用対物レンズ４７ｂに入射される状態において、１次シフト多重ホログラム列が記録された記録領域と同一の領域に、球面参照光を１次シフト多重ホログラム列の記録に用いた球面参照光とは異なる入射方向から照射して球面参照光シフト多重記録が行われる。これにより、新たなシフト多重ホログラム列が１次シフト多重ホログラム列と同一の領域に多重記録され、以って、マルチホログラム列が得られる。
その後、記録媒体１０を記録媒体回動機構によって所定の回動角度で回動させると共に、記録媒体移動機構によって記録媒体１０をその表面に沿った平面内で移動させることにより、ホログラムを記録すべき記録領域の位置を位置合わせする。この状態において、上記のマルチホログラム列を得る球面参照光シフト多重記録が行われることにより新たなマルチホログラム列がその記録領域の少なくとも一部が既に記録されたマルチホログラム列の記録領域と重なる状態で多重記録される。
このホログラム記録再生装置は、記録媒体１０をその表面に沿った平面内で回動（回転）させる記録媒体回動機構と、記録媒体１０をその表面に沿った平面内で移動させる記録媒体移動機構とを備えており、単位記録領域（ブック）へのアクセスは、光学機構の移動によるアクセスの他、記録媒体１０の２軸移動と回転（回動）とによって行われる。
その後、記録媒体１０を記録媒体回動機構によって所定の回動角度で回動させると共に、記録媒体移動機構によって記録媒体１０をその表面に沿った平面内で移動させることにより、ホログラムを記録すべき記録領域の位置を位置合わせする。この状態において、上記のマルチホログラム列を得る球面参照光シフト多重記録が行われることにより新たなマルチホログラム列がその記録領域の少なくとも一部が既に記録されたマルチホログラム列の記録領域と重なる状態で多重記録される。
このホログラム記録再生装置は、記録媒体１０をその表面に沿った平面内で回動（回転）させる記録媒体回動機構と、記録媒体１０をその表面に沿った平面内で移動させる記録媒体移動機構とを備えており、単位記録領域（ブック）へのアクセスは、光学機構の移動によるアクセスの他、記録媒体１０の２軸移動と回転（回動）とによって行われる。
記録媒体１０に記録されたホログラムに係るデータ情報の再生時には、光量を大幅に落とした、再生用の第１の球面参照光または再生用の第２の球面参照光が記録媒体１０に照射される。これにより、再生用の球面参照光と同一の参照光照射条件で記録されたホログラムから再生光が発せられ、当該再生光が撮像素子（具体的には、例えばＣＣＤ）４１により検出されることにより、当該ホログラムに記録されたデータ情報が再生される。
図１３は、本発明のホログラム記録再生装置のさらに他の例における光学機構の構成を示す説明図である。
このホログラム記録再生装置は、記録媒体に既に記録された１次シフト多重ホログラム列の記録領域と同一の領域に、１次シフト多重ホログラム列の記録時に用いた球面参照光とは偏光方向の異なる球面参照光を照射することにより新たなシフト多重ホログラム列を多重記録してマルチホログラム列を得るものである。
この例における光学機構は、可動部２３を構成する参照光生成用光学系の構成が異なることの他は、図１２に示す光学機構と同一の構成を有する。図１２に示す光学機構と同一の構成部材については同一の符号を付し、説明を省略することとする。
このホログラム記録再生装置は、記録媒体に既に記録された１次シフト多重ホログラム列の記録領域と同一の領域に、１次シフト多重ホログラム列の記録時に用いた球面参照光とは偏光方向の異なる球面参照光を照射することにより新たなシフト多重ホログラム列を多重記録してマルチホログラム列を得るものである。
この例における光学機構は、可動部２３を構成する参照光生成用光学系の構成が異なることの他は、図１２に示す光学機構と同一の構成を有する。図１２に示す光学機構と同一の構成部材については同一の符号を付し、説明を省略することとする。
この例における参照光生成用光学系は、参照光用の光を球面波に変換する参照光集光用対物レンズ４７と、参照光用の光を参照光集光用対物レンズ４７に入射させる反射ミラー４９と、参照光集光用対物レンズ４７に入射される参照光用の光の偏光方向を調整する偏光手段６３とを備えている。偏光手段６３は、例えば半波長板により構成することができる。偏光手段６３は、固定部２１から入射された参照光用の光の参照光集光用対物レンズ４７に至る光路に対して挿脱可能に設けられた構成とされていても、参照光集光用対物レンズ４７に至る光路上に回転可能に設けられた構成とされていてもよい。
この例のホログラム記録再生装置においては、信号光と所定の偏光方向の球面参照光との干渉縞がデータ情報を担持したホログラムとして記録媒体１０に記録される。そして、光学機構における可動部２３が光学機構移動機構によって記録媒体１０の径方向に移動されて球面参照光シフト多重記録が行われることにより１次シフト多重ホログラム列が記録される。
次いで、１次シフト多重ホログラム列が記録された記録領域と同一の領域に、偏光手段６３によって１次シフト多重ホログラム列の記録に用いた球面参照光（例えばｐ偏光光）とは異なる偏光方向に調整された球面参照光（例えばｓ偏光光）が照射されて球面参照光シフト多重記録が行われる。これにより、新たなシフト多重ホログラム列が１次シフト多重ホログラム列が記録された記録領域と同一の領域に多重記録され、以って、マルチホログラム列が得られる。
その後、記録媒体１０を記録媒体回動機構によって所定の回動角度で回動させると共に、記録媒体移動機構によって記録媒体１０をその表面に沿った平面内で移動させることにより位置合わせした状態において、上記のマルチホログラム列を得る球面参照光シフト多重記録が行われることにより新たなマルチホログラム列がその記録領域の少なくとも一部が既に記録されたマルチホログラム列の記録領域と重なる状態で多重記録される。
単位記録領域（ブック）へのアクセスは、光学機構の移動によるアクセスの他、記録媒体１０の２軸移動と回転（回動）とによって行われる。
次いで、１次シフト多重ホログラム列が記録された記録領域と同一の領域に、偏光手段６３によって１次シフト多重ホログラム列の記録に用いた球面参照光（例えばｐ偏光光）とは異なる偏光方向に調整された球面参照光（例えばｓ偏光光）が照射されて球面参照光シフト多重記録が行われる。これにより、新たなシフト多重ホログラム列が１次シフト多重ホログラム列が記録された記録領域と同一の領域に多重記録され、以って、マルチホログラム列が得られる。
その後、記録媒体１０を記録媒体回動機構によって所定の回動角度で回動させると共に、記録媒体移動機構によって記録媒体１０をその表面に沿った平面内で移動させることにより位置合わせした状態において、上記のマルチホログラム列を得る球面参照光シフト多重記録が行われることにより新たなマルチホログラム列がその記録領域の少なくとも一部が既に記録されたマルチホログラム列の記録領域と重なる状態で多重記録される。
単位記録領域（ブック）へのアクセスは、光学機構の移動によるアクセスの他、記録媒体１０の２軸移動と回転（回動）とによって行われる。
記録媒体１０に記録されたホログラムに係るデータ情報の再生時には、光量を大幅に落とした、偏光手段６３によって偏光方向が調整された再生用の球面参照光または偏光手段６３によって偏光方向が調整されていない再生用の球面参照光が記録媒体１０に照射される。これにより、再生用の球面参照光と同一の参照光照射条件で記録されたホログラムから再生光が発せられ、当該再生光が撮像素子（具体的には、例えばＣＣＤ）４１により検出されることにより、当該ホログラムに記録されたデータ情報が再生される。
図１４は、本発明のホログラム記録再生装置のさらに他の例における光学機構の構成を示す説明図である。
このホログラム記録再生装置における光学機構は、記録再生光源と、記録再生光源からの光を２つの信号光用の光および２つの参照光用の光に時間的に分割する複数の光分離手段と、信号光用の光をデータ情報を担持した信号光として記録媒体１０に照射する信号光生成用光学系と、参照光用の光を球面波に変換して参照光として記録媒体１０に照射する球面参照光生成用光学系とを備えている。
このホログラム記録再生装置における光学機構は、記録再生光源と、記録再生光源からの光を２つの信号光用の光および２つの参照光用の光に時間的に分割する複数の光分離手段と、信号光用の光をデータ情報を担持した信号光として記録媒体１０に照射する信号光生成用光学系と、参照光用の光を球面波に変換して参照光として記録媒体１０に照射する球面参照光生成用光学系とを備えている。
光学機構は、固定部２１と、固定部２１と相対的に駆動される可動部２３とよりなり、可動部２３のみが光学機構移動機構によって移動される構成とされていることが好ましい。
固定部２１は、例えば青色レーザ光源よりなる記録再生光源３１と、記録再生光源３１からシャッタ３３およびビーム整形用レンズ３５を介して入射されるレーザ光を分割する第１の光分離手段６５ａおよび第２の光分離手段６５ｂとを有している。第１の光分離手段６５ａおよび第２の光分離手段６５ｂはそれぞれ例えばハーフミラープリズムにより構成されている。この例においては、第１の光分離手段６５ａによって反射された記録再生光源３１からのレーザ光の一部の光が第１の信号光用の光とされる。また、第１の光分離手段６５ａを透過した他の全部の光のうち第２の光分離手段６５ｂによって反射された一部の光が第２の信号光用の光とされ、第２の光分離手段６５ｂを透過した他の全部の光が参照光用の光とされる。
２つの信号光用の光および参照光用の光は、固定部２１から互いに同一方向に出射されて互いに交わることなく可動部２３に入射される構成とされている。具体的には、第一の信号光用の光および第２の信号光用の光はそれぞれビームエクスパンダ５１を介して固定部２１から出射される。また、第２の光分離手段６５ｂを透過して信号光用の光とは異なる方向に進行する参照光用の光は、ＮＤフィルタ３７を介して反射ミラー３９に入射され、反射ミラー３９によって反射されることで進行方向が第１の信号光用の光および第２の信号光用の光と同一の方向に変更されて固定部２１から出射される。すなわち、固定部２１と可動部２３との間には、互いに光軸が平行に延びる第１の信号光用の光の光路Ｌ１ａ、第２の信号光用の光の光路Ｌ１ｂおよび参照光用の光の光路Ｌ２が形成されている。
可動部２３は、信号光生成用光学系と、球面参照光生成用光学系と、再生光検出用光学系とを備えており、光学機構移動機構によって、固定部２１から可動部２３に入射される信号用の光および参照光用の光の光軸方向に移動される。
信号光生成用光学系は、時間的に分離された２つの信号光用の光を互いに異なるデータ情報を担持した互いに偏光方向の異なる第１の信号光および第２の信号光に変換する第１の光学系および第２の光学系を備えている。
第１の光学系は、固定部２１から入射される第１の信号光用の光（例えばｐ偏光光）が入射される第１の偏光プリズムビームスプリッタ４０ａと、第１の偏光プリズムビームスプリッタ４０ａによって反射された第１の信号光用の光が入射される第１の空間光変調器（ＳＬＭ）４２ａと、第１の空間光変調器４２ａからの光（例えばｓ偏光光）が第１の偏光プリズムビームスプリッタ４０ａを透過してリレーレンズ４４および位相板４８を介して入射される第３の偏光プリズムビームスプリッタ４０ｃと、第３の偏光プリズムビームスプリッタ４０ｃを透過した第１の信号光用の光（例えばｐ偏光光）がナイキストフィルタ４３を介して入射される信号光集光用対物レンズ４５とを備えている。
第２の光学系は、固定部２１からの第２の信号光用の光（例えばｓ偏光光）が例えば半波長板よりなる偏光手段６４を介して入射される第２の偏光プリズムビームスプリッタ４０ｂと、第２の偏光プリズムビームスプリッタ４０ｂによって反射された第２の信号光用の光が入射される第２の空間光変調器（ＳＬＭ）４２ｂと、第２の空間光変調器４２ｂからの光（例えばｐ偏光光）が第２の偏光プリズムビームスプリッタ４２ｂを透過してリレーレンズ４４および位相板４８を介して入射される第３の偏光プリズムビームスプリッタ４０ｃと、第３の偏光プリズムビームスプリッタ４０ｃによって反射された第２の信号光用の光（例えばｓ偏光光）がナイキストフィルタ４３を介して入射される信号光集光用対物レンズ４５とを備えている。ここに、第３の偏光プリズムビームスプリッタ４０ｃから信号光集光用対物レンズ４５に至る光路は第１の光学系と第２の光学系とで共通である。６６は、位相板４８を透過した第２の信号光用の光を第３の偏光プリズムビームスプリッタ４０ｃに入射させるための反射ミラーである。
参照光生成用光学系は、固定部２１からの参考光用の光を第１の参照光用の光および第２の参照光用の光に分割する第３の光分離手段６５ｃと、第１の参照光用の光を球面波に変換して球面参照光として記録媒体１０に照射する第１の参照光集光用対物レンズ４７ａを備えた第３の光学系と、第２の参照光用の光を球面波に変換して球面参照光として記録媒体１０に照射する第２の参照光集光用対物レンズ４７ｂを備えた第４の光学系とを備えている。
第１の参照光集光用対物レンズ４７ａおよび第２の参照光集光用対物レンズ４７ｂは、各々光軸が信号光の記録媒体１０に対する入射光軸に対して互いに異なる方向に延びるよう配置されている。具体的には、第１の参照光集光用対物レンズ４７ａおよび第２の参照光集光用対物レンズ４７ｂは、光学機構の移動方向（図１４において白抜きの両矢印で示す。）と信号光の入射方向とを含む仮想平面内において、信号光の記録媒体１０に対する入射光軸を挟んだ両側に配置されていることが好ましい。２つの参照光集光用対物レンズ４７ａ，４７ｂがこのような位置関係で配置されていることにより、ホログラムの再生時においてクロストークが生ずることを確実に回避することができる。
第３の光分離手段６５ｃは、例えばハーフミラープリズムにより構成されており、第３の光分離手段６５ｃによって反射された一部の光が第１の参照光用の光として第１の参照光集光用対物レンズ４７ａに入射されると共に、第３の光分離手段６５ｃを透過した他の全部の光が第２の参照光用の光として第２の参照光集光用対物レンズ４７ｂに入射される。第３の光分離手段６５ｃから第２の参照光集光用対物レンズ４７ｂに至る光路上には、例えば半波長板よりなる偏光手段６３が設けられており、第１の参照光集光用対物レンズ４７ａに入射される第１の参照光用の光（例えばｐ偏光光）とは異なる偏光方向が異なる第２の参照光用の光（例えばｓ偏光光）が第２の参照光集光用対物レンズ４７ｂに入射される。
再生光検出用光学系は、記録媒体１０の同一箇所に記録された、第１の信号光と第１の球面参照光とによる第１のホログラムおよび第１の信号光とは偏光方向の異なる第２の信号光と第１の球面参照光とは偏光方向の異なる第２の球面参照光とによる第２のホログラムの各々から発せられる互いに偏光方向の異なる再生光を分離する偏光分離手段６８と、偏光分離手段６８によって分離された第１のホログラムに係る再生光および第２のホログラムに係る再生光がそれぞれ入射される第１の撮像素子４１ａおよび第２の撮像素子４１ｂとを備えている。第１の撮像素子４１ａおよび第２の撮像素子４１ｂは、例えばＣＣＤにより構成されている。４６は、再生光を集光して偏光分離手段に入射させる再生光用集光レンズである。
この例のホログラム記録再生装置においては、固定部２１からの第１の信号光用の光は、第１の空間光変調器（ＳＬＭ）４２ａに入射されてデータパターンに変調される。第１の空間光変調器（ＳＬＭ）４２ａから出射された第１の信号光用の光は、位相板４８および第３の偏光プリズムビームスプリッタ４０ｃを介してナイキストフィルタ４３に入射される。そして、ナイキストフィルタ４３で空間周波数帯域が調整されることにより生成された、所定の偏光方向の第１の信号光が、信号光集光用対物レンズ４５よって集光されて記録媒体１０に照射される。また、固定部２１からの第２の信号光用の光は、偏光手段６４を介して第２の空間光変調器（ＳＬＭ）４２ｂに入射されて、第１の信号光用の光とは互いに異なるデータパターンに変調される。第２の空間光変調器（ＳＬＭ）４２ｂから出射された第２の信号光用の光は、位相板４８および第３の偏光プリズムビームスプリッタ４０ｃを介してナイキストフィルタ４３に入射される。そして、ナイキストフィルタ４３で空間周波数帯域が調整されることにより生成された、第１の信号光と偏光方向の異なる第２の信号光が、信号光集光用対物レンズ４５よって集光されて記録媒体１０に照射される。
一方、固定部２１から入射された参照光用の光から第３の光分離手段６５ｃによって分離された第１の参照光用の光は、第１の参照光集光用対物レンズ４７ａによって、球面波に変換されて第１の信号光と同一の偏光方向の第１の球面参照光として記録媒体１０に照射される。また、固定部２１から入射された参照光用の光から第３の光分離手段６５ｃによって分離された第２の参照光用の光は、偏光手段６３を介して第２の参照光集光用対物レンズ４７ｂに入射される。第２の参照光用の光は、第２の参照光集光用対物レンズ４７ｂによって、球面波に変換されて第２の信号光と同一の偏光方向、すなわち第１の球面参照光とは偏光方向の異なる第２の球面参照光として記録媒体１０に第１の球面参照光とは異なる入射方向から照射される。
このように、互いに偏光方向の異なる２つの信号光が同時に記録媒体１０に照射されると共に互いに異なる偏光方向の２つの球面参照光が互いに異なる入射方向から同時に記録媒体１０に照射されることにより、記録媒体１０においては、第１の信号光と第１の球面参照光との干渉縞および第２の信号光と第２の球面参照光との干渉縞が形成され、これらの干渉縞がデータ情報を担持したホログラムとして記録媒体１０に同時に記録される。
そして、光学機構における可動部２３が光学機構移動機構によって記録媒体１０の径方向に移動されて球面参照光シフト多重記録が行われることにより、２つのシフト多重ホログラム列が同一の領域に多重記録されたマルチホログラム列が得られる。
その後、記録媒体１０を記録媒体回動機構によって所定の回動角度で回動させると共に、記録媒体移動機構によって記録媒体１０をその表面に沿った平面内で移動させることにより、ホログラムを記録すべき記録領域の位置を位置合わせする。この状態において、上記の球面参照光シフト多重記録が行われることにより新たなマルチホログラム列がその記録領域の少なくとも一部が既に記録されたマルチホログラム列の記録領域と重なる状態で多重記録される。
その後、記録媒体１０を記録媒体回動機構によって所定の回動角度で回動させると共に、記録媒体移動機構によって記録媒体１０をその表面に沿った平面内で移動させることにより、ホログラムを記録すべき記録領域の位置を位置合わせする。この状態において、上記の球面参照光シフト多重記録が行われることにより新たなマルチホログラム列がその記録領域の少なくとも一部が既に記録されたマルチホログラム列の記録領域と重なる状態で多重記録される。
単位記録領域（ブック）へのアクセスは、光学機構の移動によるアクセスの他、記録媒体１０の２軸移動と回転（回動）とによって行われる。
記録媒体１０に記録されたホログラムに係るデータ情報の再生時には、光量を大幅に落とした再生用の第１の球面参照光および再生用の第２の球面参照光が記録媒体１０に照射される。これにより、再生用の第１の球面参照光および再生用の第２の球面参照光の各々と同一の参照光照射条件で同一箇所に記録された２つのホログラムから互いに偏光方向の異なる再生光が同時に発せられる。これらの再生光は偏光分離手段６８によって一方のホログラムに係る再生光および他方のホログラムに係る再生光に分離され、それぞれ第１の撮像素子４１ａおよび第２の撮像素子４１ｂに入射される。そして、各々の撮像素子（具体的には、例えばＣＣＤ）４１によって再生光が検出されることにより、当該２つのホログラムに記録されたデータ情報が同時に並列再生される。
以上のようなホログラム記録再生装置によれば、基本的には、図９〜図１１に示すホログラム記録再生装置と同様の効果を得ることができると共に、記録媒体における記録情報の更なる高密度化を図ることができる。
また、特に、図１４に示すホログラム記録再生装置によれば、同一箇所に記録された２つのホログラムを同時に並列再生することができるので、更なる高速化を図ることができる。
また、特に、図１４に示すホログラム記録再生装置によれば、同一箇所に記録された２つのホログラムを同時に並列再生することができるので、更なる高速化を図ることができる。
本発明の記録再生方法およびホログラム記録再生装置においては、上記の実施の形態に限定されず、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、本発明の記録再生方法は、本発明のホログラム記録再生装置以外のホログラム記録再生装置によっても実施することができる。
また、本発明のホログラム記録再生装置は、本発明の記録再生方法以外の記録再生方法にも用いることができる。
例えば、本発明の記録再生方法は、本発明のホログラム記録再生装置以外のホログラム記録再生装置によっても実施することができる。
また、本発明のホログラム記録再生装置は、本発明の記録再生方法以外の記録再生方法にも用いることができる。
１ ホログラム
１ａ ホログラム
１ｂ ホログラム
６ シフト多重ホログラム列
６ａ シフト多重ホログラム列
６ｂ シフト多重ホログラム列
７ａ 記録領域
７ｂ 記録領域
１０ 記録媒体
１０ａ ディスク状媒体
１０Ｐ 記録再生部分
Ｂ 単位記録領域（ブック）
Ｂ０ 単位記録領域（ブック）
Ｂ１ 単位記録領域（ブック）
Ｂ２ 単位記録領域（ブック）
Ｂ３ 単位記録領域（ブック）
Ｂ４ 単位記録領域（ブック）
Ｃ 記録媒体の回転中心
１１ 反射層
１５ 記録媒体回動機構
２１ 固定部
２３ 可動部
３１ 記録再生光源（青色レーザ光源）
３２ 光分離手段（ハーフミラープリズム）
３３ シャッタ
３４ 偏光板
３５ ビーム整形用レンズ
３６ リレーレンズ
３７ ＮＤフィルタ
３８ 半波長板
３９ 反射ミラー
４０ 偏光プリズムビームスプリッタ
４０ａ 第１の偏光プリズムビームスプリッタ
４０ｂ 第２の偏光プリズムビームスプリッタ
４０ｃ 第３の偏光プリズムビームスプリッタ
４１ 撮像素子
４１ａ 第１の撮像素子
４１ｂ 第２の撮像素子
４２ 空間光変調器（ＳＬＭ）
４２ａ 第１の空間光変調器
４２ｂ 第２の空間光変調器
４３ ナイキストフィルタ
４４ リレーレンズ
４４ａ 出射側レンズ
４５ 信号光集光用対物レンズ
４６ 再生光用集光レンズ
４７ 参照光集光用対物レンズ
４７ａ 第１の参照光集光用対物レンズ
４７ｂ 第２の参照光集光用対物レンズ
４８ 位相板
４９ 反射ミラー
４９ａ 第１の反射ミラー
５０ 二次可動部
５１ ビームエクスパンダ
５２ 第２の偏光プリズムビームスプリッタ
５３ １／４波長板
５５ 可動ミラー
５６ 第２の反射ミラー
６０ 光路切り替えミラー
６１ａ 第１の反射ミラー
６１ｂ 第２の反射ミラー
６３ 偏光手段
６４ 偏光手段
６５ａ 第１の光分離手段
６５ｂ 第２の光分離手段
６５ｃ 第３の光分離手段
６６ 反射ミラー
６８ 偏光分離手段
１ａ ホログラム
１ｂ ホログラム
６ シフト多重ホログラム列
６ａ シフト多重ホログラム列
６ｂ シフト多重ホログラム列
７ａ 記録領域
７ｂ 記録領域
１０ 記録媒体
１０ａ ディスク状媒体
１０Ｐ 記録再生部分
Ｂ 単位記録領域（ブック）
Ｂ０ 単位記録領域（ブック）
Ｂ１ 単位記録領域（ブック）
Ｂ２ 単位記録領域（ブック）
Ｂ３ 単位記録領域（ブック）
Ｂ４ 単位記録領域（ブック）
Ｃ 記録媒体の回転中心
１１ 反射層
１５ 記録媒体回動機構
２１ 固定部
２３ 可動部
３１ 記録再生光源（青色レーザ光源）
３２ 光分離手段（ハーフミラープリズム）
３３ シャッタ
３４ 偏光板
３５ ビーム整形用レンズ
３６ リレーレンズ
３７ ＮＤフィルタ
３８ 半波長板
３９ 反射ミラー
４０ 偏光プリズムビームスプリッタ
４０ａ 第１の偏光プリズムビームスプリッタ
４０ｂ 第２の偏光プリズムビームスプリッタ
４０ｃ 第３の偏光プリズムビームスプリッタ
４１ 撮像素子
４１ａ 第１の撮像素子
４１ｂ 第２の撮像素子
４２ 空間光変調器（ＳＬＭ）
４２ａ 第１の空間光変調器
４２ｂ 第２の空間光変調器
４３ ナイキストフィルタ
４４ リレーレンズ
４４ａ 出射側レンズ
４５ 信号光集光用対物レンズ
４６ 再生光用集光レンズ
４７ 参照光集光用対物レンズ
４７ａ 第１の参照光集光用対物レンズ
４７ｂ 第２の参照光集光用対物レンズ
４８ 位相板
４９ 反射ミラー
４９ａ 第１の反射ミラー
５０ 二次可動部
５１ ビームエクスパンダ
５２ 第２の偏光プリズムビームスプリッタ
５３ １／４波長板
５５ 可動ミラー
５６ 第２の反射ミラー
６０ 光路切り替えミラー
６１ａ 第１の反射ミラー
６１ｂ 第２の反射ミラー
６３ 偏光手段
６４ 偏光手段
６５ａ 第１の光分離手段
６５ｂ 第２の光分離手段
６５ｃ 第３の光分離手段
６６ 反射ミラー
６８ 偏光分離手段
Claims (23)
- データ情報を担持した信号光と参照光との干渉縞を記録媒体にホログラムとして記録すると共に、ホログラムが記録された記録媒体に参照光を照射することによりホログラムに記録されたデータ情報を再生するホログラム記録再生方法において、
参照光として球面波を用い、
記録再生光源からの光を信号光および参照光として記録媒体に照射する光学機構を当該記録媒体の表面に沿って相対的に一方向に移動させて当該記録媒体に一方向のみのシフト多重記録を行うことによって、第１シフト多重ホログラム列を記録した後、当該記録媒体を前記一方向を含む平面内において回動させた状態において、新たなシフト多重記録を行うことによって、第２シフト多重ホログラム列をその記録領域の一部が第１シフト多重ホログラム列の記録領域と重なる状態で多重記録することを特徴とするホログラム記録再生方法。 - 前記記録媒体の回動角度は、ブラッグヌルの次数をｍ、記録再生光源からの光の波長をλ〔ｍｍ〕、記録媒体の屈折率をｎ、記録媒体の厚みをＬ〔ｍｍ〕および下記の数式（２）で示される値をζ（ＮＡ）とするとき、下記の数式（１）によって算出される角度φB（ＮＡ）〔ｒａｄ〕以上であ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方法。
- データ情報を担持した信号光と参照光との干渉縞を記録媒体にホログラムとして記録すると共に、ホログラムが記録された記録媒体に参照光を照射することによりホログラムに記録されたデータ情報を再生するホログラム記録再生方法において、
参照光として球面波を用い、
信号光および参照光を記録媒体に照射する光学機構を当該記録媒体の表面に沿って相対的に一方向に移動させて当該記録媒体に一方向のみのシフト多重記録を行うことによって、１次シフト多重ホログラム列を記録した後、当該１次シフト多重ホログラム列が記録された記録領域と同一の領域において、参照光を当該１次シフト多重ホログラム列の記録に用いた参照光とは異なる入射方向から照射して新たなシフト多重ホログラム列を多重記録するホログラム列多重記録過程を繰り返し行うことによって、複数のシフト多重ホログラム列が同一領域に多重記録された第１のマルチホログラム列を記録した後、
当該記録媒体を前記一方向を含む平面内において回動させた状態において、前記ホログラム列多重記録過程を繰り返し行うことによって、複数のシフト多重ホログラム列が同一領域に多重記録されてなる第２のマルチホログラム列をその記録領域の一部が第１のマルチホログラム列の記録領域と重なる状態で多重記録することを特徴とするホログラム記録再生方法。 - １次シフト多重ホログラムが記録された記録領域と同一領域に新たなシフト多重ホログラム列を多重記録するに際しては、前記光学機構の移動方向と信号光の記録媒体に対する入射方向とを含む仮想平面内において、信号光の入射光軸に接近する方向が１次シフト多重ホログラム列の記録に用いた参照光の光軸とは逆となる光軸に沿って参照光を照射す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方法。
- データ情報を担持した信号光と参照光との干渉縞を記録媒体にホログラムとして記録すると共に、ホログラムが記録された記録媒体に参照光を照射することによりホログラムに記録されたデータ情報を再生するホログラム記録再生方法において、
参照光として球面波を用い、
信号光および参照光を記録媒体に照射する光学機構を当該記録媒体の表面に沿って相対的に一方向に移動させて当該記録媒体に一方向のみのシフト多重記録を行うことによって、１次シフト多重ホログラム列を記録した後、当該１次シフト多重ホログラム列が記録された記録領域と同一の領域において、当該１次シフト多重ホログラム列の記録に用いた参照光とは偏光方向の異なる参照光を照射して新たなシフト多重ホログラム列を記録するホログラム列多重記録過程を繰り返し行うことによって、複数のシフト多重ホログラム列が同一領域に多重記録された第１のマルチホログラム列を記録した後、
当該記録媒体を前記一方向を含む平面内において回動させた状態において、前記ホログラム列多重記録過程を繰り返し行うことによって、複数のシフト多重ホログラム列が同一領域に多重記録されてなる第２のマルチホログラム列をその記録領域の一部が第１のマルチホログラム列の記録領域と重なる状態で多重記録することを特徴とするホログラム記録再生方法。 - データ情報を担持した信号光と参照光との干渉縞を記録媒体にホログラムとして記録すると共に、ホログラムが記録された記録媒体に参照光を照射することによりホログラムに記録されたデータ情報を再生するホログラム記録再生方法において、
参照光として球面波を用い、
互いに偏光方向の異なる第１の信号光および第２の信号光を記録媒体に同時に照射すると共に当該第１の信号光と同一の偏光方向の第１の参照光および当該第２の信号光と同一の偏光方向の第２の参照光を互いに異なる入射方向から当該記録媒体に同時に照射する光学機構を、当該記録媒体の表面に沿って相対的に一方向に移動させて、当該記録媒体に一方向のみのシフト多重記録を行うことによって、第１の信号光および第１の参照光による第１シフト多重ホログラム列、並びに、第２の信号光および第２の参照光による第２シフト多重ホログラム列が同一領域に多重記録されたマルチホログラム列を記録することを特徴とするホログラム記録再生方法。 - 前記光学機構の移動方向と信号光の記録媒体に対する入射方向とを含む仮想平面内において、信号光の入射光軸に接近する方向が第１の参照光の光軸とは逆となる光軸に沿って第２の参照光を照射することを特徴とする請求項６に記載のホログラム記録再生方法。
- 第１シフト多重ホログラム列および第２シフト多重ホログラム列が多重記録された第１のマルチホログラム列を記録した後、
記録媒体を前記一方向を含む平面内において回動させた状態において、新たなシフト多重記録を行うことによって、第３のシフト多重ホログラム列および第４のシフト多重ホログラム列が多重記録された第２のマルチホログラム列をその記録領域の一部が前記第１のマルチホログラム列の記録領域と重なる状態で、多重記録することを特徴とする請求項６または請求項７に記載のホログラム記録再生方法。 - 前記記録媒体におけるマルチホログラム列が記録された記録領域に対して、互いに偏光方向の異なる再生用の第１の参照光および再生用の第２の参照光を照射して、当該再生用の第１の参照光および再生用の第２の参照光と同一の参照光照射条件で同一箇所に記録された複数のホログラムの各々を再生し、各々のホログラムからの再生光を偏光分離手段によって分離することによって、当該複数のホログラムの各々に記録されたデータ情報を同時に並列再生することを特徴とする請求項６〜請求項８のいずれかに記載のホログラム記録再生方法。
- 前記記録媒体の表面における記録再生領域を複数のブロック単位に分割し、ブロック単位毎に、複数のシフト多重ホログラム列または複数のマルチホログラム列を多重記録することを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載のホログラム記録再生方法。
- 前記記録媒体の表面における記録再生領域を、記録媒体の回転中心軸を中心として周方向に並ぶ複数のブロック単位に分割し、当該記録媒体の回転中心に対して点対称な複数のブロック単位の各々に対して連続して、複数のシフト多重ホログラム列または複数のマルチホログラム列を多重記録することを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載のホログラム記録再生方法。
- 前記記録媒体の表面における記録再生領域を、記録媒体の回転中心から外周縁に向かって径方向に並ぶ複数の環状のブロック単位に分割し、回転中心側の環状ブロック単位において、複数のシフト多重ホログラム列または複数のマルチホログラム列を多重記録して固定した後、当該ブロック単位に隣接するブロック単位において複数のシフト多重ホログラム列または複数のマルチホログラム列の多重記録および多重記録されたシフト多重ホログラム列または多重記録されたマルチホログラム列の固定を繰り返して行うことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載のホログラム記録再生方法。
- データ情報を担持した信号光と参照光との干渉縞を記録媒体にホログラムとして記録すると共に、ホログラムが記録された記録媒体に参照光を照射することによりホログラムに記録されたデータ情報を再生するホログラム記録再生装置において、
記録再生光源と、当該記録再生光源からの光を信号光用の光と参照光用の光とに分割する光分離手段と、信号光用の光をデータ情報を担持した信号光として記録媒体に照射する信号光生成用光学系と、参照光用の光を球面波に変換して参照光として記録媒体に照射する球面参照光生成用光学系とを備えた光学機構と、
当該光学機構を記録媒体の表面に沿って相対的に一方向に移動させる光学機構移動機構と、
記録媒体を光学機構の移動方向を含む平面内において回動および平行移動させる記録媒体駆動機構と
を備えていることを特徴とするホログラム記録再生装置。 - 前記光学機構は、前記記録再生光源および前記光分離手段を備えた固定部と、前記信号光生成用光学系および前記参照光生成用光学系を備えた、当該固定部と相対的に駆動される可動部とよりなり、当該固定部から互いに同一方向に出射される前記信号光用の光と前記参照光用の光とが交わることなく当該可動部に入射される構成とされており、
前記光学機構移動機構によって、当該可動部が前記固定部から前記可動部に入射される信号用の光および参照光用の光の光軸方向に移動されることを特徴とする請求項１３に記載のホログラム記録再生装置。 - 前記記録媒体が、ディスク状記録媒体またはカード状記録媒体よりなり、
前記可動部が前記記録媒体の表面に沿って相対的に一方向に移動されることにより、一方向のみのシフト多重記録が行われることを特徴とする請求項１４に記載のホログラム記録再生装置。 - 前記信号光生成用光学系は、信号光用の光が入射される空間光変調器と、空間光変調器から出射される光がリレーレンズおよび位相板を介して入射される偏光ビームスプリッタと、偏光ビームスプリッタからの光が１/４波長板を介して入射される可動ミラーと、可動ミラーと偏光ビームスプリッタとの間で繰り返し反射されることにより所定の偏光方向に偏光されて偏光ビームスプリッタから出射される光を信号光として記録媒体に照射する信号光集光用対物レンズとを備えており、
前記可動部は、前記可動部の移動方向および前記空間光変調器から前記可動ミラーに至る光路の延びる方向を含む平面において可動部の移動方向に垂直な方向に移動可能とされた二次可動部を有しており、当該二次可動部は、前記偏光ビームスプリッタ、前記１/４波長板、前記可動ミラーおよび前記信号光集光用対物レンズを備えており、当該可動ミラーは、二次可動部の移動方向に位置可変に配置されており、
二次可動部の移動に伴って可動ミラーの位置が当該二次可動部の移動方向に移動されることにより、前記信号光集光用対物レンズと、前記信号光生成用光学系を構成するリレーレンズとの間の光路長さが一定に保たれることを特徴とする請求項１５に記載のホログラム記録再生装置。 - 前記球面参照光生成用光学系は、参照光用の光を球面波に変換する複数の参照光集光用対物レンズと、参考光用の光を選択された一の参照光集光用対物レンズに導く光路切り替え手段とを備えており、当該複数の参照光集光用対物レンズは、各々光軸が信号光の記録媒体に対する入射光軸に対して互いに異なる方向に延びるよう配置されていることを特徴とする請求項１３〜請求項１５のいずれかに記載のホログラム記録再生装置。
- 前記球面参照光生成用光学系は、２つの参照光集光用対物レンズを備えており、
各々の参照光集光用対物レンズが、前記光学機構の移動方向と前記信号光の入射方向とを含む仮想平面内において、信号光の記録媒体に対する入射光軸を挟んだ両側に配置されていることを特徴とする請求項１７に記載のホログラム記録再生装置。 - 前記球面参照光生成用光学系は、参照光用の光を球面波に変換する参照光集光用対物レンズと、前記参照光用の光の偏光方向を調整する偏光手段とを備えていることを特徴とする請求項１３〜請求項１５のいずれかに記載のホログラム記録再生装置。
- データ情報を担持した信号光と参照光との干渉縞を記録媒体にホログラムとして記録すると共に、ホログラムが記録された記録媒体に参照光を照射することによりホログラムに記録されたデータ情報を再生するホログラム記録再生装置において、
記録再生光源と、当該記録再生光源からの光を２つの信号光用の光および２つの参照光用の光に時間的に分割する複数の光分離手段と、信号光生成用光学系と、球面参照光生成用光学系とを備えた光学機構と、
当該光学機構を記録媒体の表面に沿って相対的に一方向に移動させる移動機構と
を備えており、
前記信号光生成用光学系は、時間的に分離された２つの信号光用の光を互いに異なるデータ情報を担持した互いに偏光方向の異なる第１の信号光および第２の信号光に変換する第１の光学系および第２の光学系を備えており、
前記球面参照光生成用光学系は、参照光用の光を球面波に変換する参照光集光用対物レンズを備えた、一方の参照光用の光を第１の信号光と同一の偏光方向の第１の参照光に変換する第３の光学系と、参照光用の光を球面波に変換する参照光集光用対物レンズを備えた、他方の参照光用の光を第２の信号光と同一の偏光方向の第２の参照光に変換する第４の光学系とを備えており、２つの参照光集光用対物レンズは、各々光軸が信号光の記録媒体に対する入射光軸に対して互いに異なる方向に延びるよう配置されていることを特徴とするホログラム記録再生装置。 - 前記２つの参照光集光用対物レンズは、前記光学機構の移動方向と信号光の入射方向とを含む仮想平面内において、記録媒体の表面に垂直な軸を挟んだ両側に配置されていることを特徴とする請求項２０に記載のホログラム記録再生装置。
- 偏光分離手段を備えた再生光検出用光学系を有しており、
互いに偏光方向の異なる再生用の第１の参照光および再生用の第２の参照光が同時に照射されることにより当該再生用の第１の参照光および当該再生用の第２の参照光と同一の参照光照射条件で同一箇所に記録された複数のホログラムの各々から発せられる再生光が当該偏光分離手段によって分離されて当該複数のホログラムの各々に記録されたデータ情報が同時に並列再生されることを特徴とする請求項２０または請求項２１に記載のホログラム記録再生装置。 - 記録媒体を光学機構の移動方向を含む平面内において回動および平行移動させる記録媒体駆動機構をさらに備えていることを特徴とする請求項２０〜請求項２２のいずれかに記載のホログラム記録再生装置。
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