JP3812625B2 - 光記録方法、光記録媒体、光読取方法および光読取装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、データ情報をホログラムとして記録する方法、およびホログラムとして記録されているデータ情報を検索または再生する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
相変化型や光磁気型など、書き換え可能な光ディスクは、すでに広く普及しているが、これらの光ディスクで、さらに密度密度を高めるためには、ビームスポット径を小さくして、隣接トラックまたは隣接ビットとの距離を短くするなどの必要がある。
【０００３】
このような技術の開発によって実用化されたものに、ＤＶＤがある。読み出し専用のＤＶＤ−ＲＯＭは、直径１２ｃｍのディスクに片面で４．７ＧＢｙｔｅのデータを記録することができる。また、書き込み・消去が可能なＤＶＤ−ＲＡＭは、相変化方式によって、直径１２ｃｍのディスクに両面で５．２ＧＢｙｔｅの高密度記録が可能である。
【０００４】
このように光ディスクの高密度化は年々進んでいるが、一方で、上記の光ディスクは面内にデータを記録するため、その記録密度は光の回折限界に制限され、高密度記録の物理的限界と言われる５Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ2に近づいている。したがって、更なる大容量化のためには、奥行き方向を含めた３次元（体積型）の記録が必要となる。
【０００５】
そこで、次世代のコンピュータファイルメモリとして、３次元的記録領域に由来する大容量性と２次元一括記録再生方式に由来する高速性とを兼ね備えたホログラムメモリが注目されている。
【０００６】
ホログラムメモリでは、同一体積内に多重させて複数のデータページを記録することができ、かつ各ページごとにデータを一括して読み出すことができる。アナログ画像ではなく、２値のデジタルデータ「０，１」を「明、暗」としてデジタル画像化し、ホログラムとして記録再生することによって、デジタルデータの記録再生も可能となる。最近では、このデジタルホログラムメモリシステムの具体的な光学系や、体積多重記録方式に基づくＳＮ比やビット誤り率の評価、または２次元符号化についての提案がなされ、光学系の収差の影響など、より光学的な観点からの研究も進展している。
【０００７】
さらに、ホログラムメモリでは、２次元的にデータの記録再生ができることから、高速のデータ検索やデータ相関検出が可能である。具体的に、特開平３−１４９６６０号では、以下のようなデータ検索方法が提案されている。
【０００８】
図６は、その検索方法を示す。この方法では、レーザ１０１からのレーザ光によって光メモリ１００から、これにホログラムとして記録されている２次元の被検索データを再生し、その再生像を光アドレス型の空間光変調器１０２に書き込むとともに、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）構成の電気アドレス型の空間光変調器１０３に２次元の検索用データを書き込む。
【０００９】
そして、別のレーザ１０４からのレーザ光を読み出し光１０５として、検光子１０６を通じてＬＣＤ構成の電気アドレス型の空間光変調器１０３に照射して、その偏光状態を検索用データに応じて変え、その透過光をハーフミラープリズム１０７で反射させて、光アドレス型の空間光変調器１０２の再生面に結像させる。
【００１０】
したがって、空間光変調器１０２において画素ごとに被検索データに応じて再生光の偏光状態が変えられ、その再生光を検光子１０８を通じて光検出器アレイ１０９に入射させて、光検出器アレイ１０９で複数の画素からの再生光の有無を一括して検知することによって、被検索データと検索用データとの間の複数ビットの一致・不一致を一括して検出することができる。
【００１１】
また、「Ａ．Ｋｕｔａｎｏｖ ａｎｄ Ｙ．Ｉｃｈｉｏｋａ：Ｃｏｎｊｕｇａｔｅ Ｉｍａｇｅ Ｐｌａｎｅ Ｃｏｒｒｅｌａｔｏｒ ｗｉｔｈ Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ｄｉｓｋ Ｍｅｍｏｒｙ，ＯＰＴＩＣＡＬ ＲＥＶＩＥＷ Ｖｏｌ．３，Ｎｏ．４（１９９６）２５８−２６３」には、以下のようなデータ記録方法およびデータ相関検出方法が記載されている。
【００１２】
図７は、その記録方法および相関検出方法を示す。この方法では、記録時には、記録しようとする２次元データをＬＣＤ構成の電気アドレス型の空間光変調器１１１に表示し、空間光変調器１１１を通過した２次元の振幅分布を有する信号光１１２を、フーリエ変換レンズ１１３によってフーリエ変換面Ｐ１にフーリエ変換して光メモリ１１０に照射し、同時に参照光１１４を光メモリ１１０に照射して、光メモリ１１０に２次元データをフーリエ変換ホログラムとして記録する。
【００１３】
相関を検出する場合には、ＬＣＤ構成の電気アドレス型の空間光変調器１１１に２次元の検索用データを表示するとともに、記録時の参照光１１４と共役な関係にある読み出し光１１５を光メモリ１１０に照射して、光メモリ１１０から２次元の被検索データのホログラムを再生し、その再生されたホログラムを、フーリエ変換レンズ１１３によって逆フーリエ変換面Ｐ２に逆フーリエ変換して空間光変調器１１１に入射させる。
【００１４】
したがって、空間光変調器１１１の透過光は、検索用データと被検索データとの光学的積となり、検索用データと被検索データが一致した場合には、フーリエ変換レンズ１１６のフーリエ変換面Ｐ３に強い相関ピークが現れ、これを検出することによって２次元画像などの相関を知ることができる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、大容量性と高速性を兼ね備えることからホログラムメモリが注目され、図６に示したような検索方法および図７に示したような相関検出方法も提案されている。
【００１６】
しかし、従来のホログラムメモリでは、１）ＣＣＤなどの光検出器のノイズ、２）ホログラムページ間でのクロストーク、３）同一ホログラムページ内での画素間クロストーク、４）記録媒体や光学系の不完全さに起因する回折効率のページ間およびページ内の揺らぎ、などの要因のために、記録再生時のＢＥＲ（ビットエラーレート）が低下する。
【００１７】
このような問題を解決するため、以下のような符号化方法が提案されている。一つは、［明、暗］が［０，１］に対応する２次元データをホログラム多重記録する場合には、データによって記録時の信号光の全光強度が一定に保たれないため、回折効率の揺らぎに起因するクロストークを生じる。この問題を回避するために、［暗、明］を［０］、［明、暗］を［１］に対応させる差分コーディング法が用いられる。しかし、この方法だけでは、ＢＥＲの低下を防止するには不十分であり、光記録や磁気記録などで用いられる、誤り訂正符号の付加などの高度な符号化が必要になる。
【００１８】
また、記録される情報が画像情報である場合には、さらに別の符号化が関わってくる。すなわち、同一の画像（パターン）であっても、画像のフォーマット形式（例えば、ＴＩＦＦ形式、ＢＭＰ形式、ＧＩＦ形式など）によって、２値データの画像ファイルは異なる２値データの配列となる。さらに、現在では、各種の圧縮形式を含むフォーマット形式が存在し、圧縮符号化と組み合わされることが多い。
【００１９】
このように実際に記録媒体に記録される２次元データは、単純な符号化ではなく、各種の符号化が組み合わされたものとなる。このようなデータ情報に対して、図６に示したような検索方法、または図７に示したような相関検出方法を適用しようとしても、検索データそのものの情報と、記録されている被検索データに含まれる情報が同じでも、検索データと被検索データは、符号化による影響のため異なる２値データ配列となり、検索精度が低下するという問題がある。これを回避するためには、記録されている被検索データを一旦、復号化してから、検索データによる検索を行う必要があるが、この方法では、復号化に時間がかかるため、ホログラムメモリの高速性という特長が失われてしまう。
【００２０】
そこで、この発明は、記録されたデータ情報を高いＢＥＲで再生することができるとともに、記録されたデータ情報を高精度かつ高速に検索することができるようにしたものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
この発明の光記録方法では、
空間強度分布により第１のデータ情報を保持する第１の信号光と、その第１のデータ情報に符号化処理を施した状態の第２のデータ情報を空間強度分布により保持する第２の信号光とを、互いに参照光または信号光の偏光角を変えて、それぞれホログラムとして光記録媒体の同一領域に記録する。
【００２２】
データ検索についての、この発明の光読取方法では、
空間強度分布により第１のデータ情報を保持する第１の信号光と、その第１のデータ情報に符号化処理を施した状態の第２のデータ情報を空間強度分布により保持する第２の信号光とが、互いに参照光または信号光の偏光角が変えられて、それぞれホログラムとして同一領域に記録されている光記録媒体に、空間強度分布により検索データ情報を保持する第３の信号光を読み出し光として照射して、前記第１の信号光が記録されたホログラムから、前記第１のデータ情報と前記検索データ情報との相関を示す回折光を読み出し、その回折光を光検出器によって検出する。
【００２３】
データ再生についての、この発明の光読取方法では、
空間強度分布により第１のデータ情報を保持する第１の信号光と、その第１のデータ情報に符号化処理を施した状態の第２のデータ情報を空間強度分布により保持する第２の信号光とが、互いに参照光または信号光の偏光角が変えられて、それぞれホログラムとして同一領域に記録されている光記録媒体に、参照光を読み出し光として照射して、前記第２の信号光が記録されたホログラムから回折光を読み出し、その回折光を光検出器によって検出する。
【００２４】
【作用】
光誘起複屈折性（光誘起異方性、光誘起２色性）を示す材料は、これに入射する光の偏光状態に感応し、入射光の偏光角（偏光方向）を記録することができる。例えば、側鎖に光異性化する基を有する高分子または高分子液晶、または光異性化する分子を分散させた高分子は、直線偏光を照射すると、光異性化が誘起されて、直線偏光の方向に応じて屈折率の異方性を生じ、偏光方向を記録し、保存することができる。このとき、同時に参照光を照射すれば、信号光の偏光角をホログラムとして記録することができる。
【００２５】
通常のホログラムは、信号光（物体光）と参照光の偏光方向を同一（平行）にして記録する。このように記録される、または記録されたホログラムを、この明細書では平行ホログラムと称する。
【００２６】
これに対して、上記の光誘起複屈折性を示す材料は、信号光と参照光の偏光方向を直交させて、信号光をホログラムとして記録することができる。このように記録される、または記録されたホログラムを、この明細書では直交ホログラムと称する。ただし、直交ホログラムも、平行ホログラムと同様に、２次元データ情報に応じて空間的に強度変調されたものとすることができる。
【００２７】
例えば、Ｐ偏光の信号光を、Ｐ偏光の参照光によって、平行ホログラムとして記録することができるとともに、Ｓ偏光の参照光によって、直交ホログラムとして記録することができる。平行ホログラムとして記録されたＰ偏光の信号光は、Ｐ偏光の読み出し光によって、Ｐ偏光の回折光として再生することができるとともに、Ｓ偏光の読み出し光によって、Ｓ偏光の回折光として再生することができる。直交ホログラムとして記録されたＰ偏光の信号光は、Ｓ偏光の読み出し光によって、Ｐ偏光の回折光として再生することができるとともに、Ｐ偏光の読み出し光によって、Ｓ偏光の回折光として再生することができる。記録時、参照光の偏光角を変える代わりに、信号光の偏光角を変えるようにしてもよい。
【００２８】
これを利用して、この発明の光記録方法では、上述したように、空間強度分布により第１のデータ情報を保持する第１の信号光と、その第１のデータ情報に符号化処理を施した状態の第２のデータ情報を空間強度分布により保持する第２の信号光とを、互いに参照光または信号光の偏光角を変えて、それぞれホログラムとして光記録媒体の同一領域に記録する。
【００２９】
第１のデータ情報は、データ検索用（被検索データ情報）で、検索データ情報によって高精度かつ高速の検索ができるように、誤り訂正符号を付加する符号化を行わないなど、複数の符号化を行わないものとする。第２のデータ情報は、データ再生用で、符号化について特に制約しないで、データ情報を高いＢＥＲで再生できるような、誤り訂正符号を付加するなどの符号化を行ったものとする。
【００３０】
信号光の記録順序は、いずれを先にしてもよく、信号光および参照光の偏光角も、信号光と参照光の偏光角の関係を第１の信号光の記録時と第２の信号光の記録時とで変えればよいが、一例として、最初に、検索用の第１の信号光を平行ホログラムとして、光記録媒体に記録し、次に、再生用の第２の信号光を直交ホログラムとして、光記録媒体の第１の信号光を平行ホログラムとして記録した領域に、平行ホログラムに多重させて記録する。
【００３１】
このように光記録媒体の第１および第２の信号光が平行ホログラムおよび直交ホログラムとして多重記録されている領域に、空間強度分布により検索データ情報を保持する第３の信号光を読み出し光として照射することによって、光記録媒体に記録されている平行ホログラムおよび直交ホログラムはマッチトフィルタとして機能して、参照光の光路上には、平行ホログラムからの、平行ホログラムに記録された第１の信号光の第１のデータ情報と読み出し光の検索データ情報との相関を示す回折光と、直交ホログラムからの、直交ホログラムに記録された第２の信号光の第２のデータ情報と読み出し光の検索データ情報との相関を示す回折光とが、互いに偏光方向が直交する回折光として同時に得られる。
【００３２】
例えば、平行ホログラムが、Ｐ偏光の第１の信号光がＰ偏光の参照光によって記録されたものであり、直交ホログラムが、Ｐ偏光の第２の信号光がＳ偏光の参照光によって記録されたものであるときには、読み出し光の第３の信号光としてＰ偏光を照射することによって、平行ホログラムからはＰ偏光の回折光が、直交ホログラムからはＳ偏光の回折光が、それぞれ得られる。
【００３３】
このとき、検索用の第１の信号光が記録された平行ホログラムからの回折光、すなわち第１のデータ情報と検索データ情報との相関を示すＰ偏光の回折光を、偏光子などによって抽出し、検索用の光検出器によって検出して、第１のデータ情報と検索データ情報との一致・不一致を判断する。
【００３４】
この場合、第１のデータ情報は複数の符号化が行われていないので、記録されたデータ情報を高精度かつ高速に検索することができる。また、第２のデータ情報が、圧縮形式のフォーマットを含んで、どのような画像フォーマットのものであっても、この第１のデータ情報の検索には影響しない。
【００３５】
このように検索後、光記録媒体の平行ホログラムおよび直交ホログラムが多重記録されている領域に、第３の信号光に変えて参照光を読み出し光として照射することによって、信号光の光路上には、平行ホログラムからの回折光と、直交ホログラムからの回折光とが、互いに偏光方向が直交する回折光として同時に得られる。
【００３６】
例えば、上記のように、平行ホログラムが、Ｐ偏光の第１の信号光がＰ偏光の参照光によって記録されたものであり、直交ホログラムが、Ｐ偏光の第２の信号光がＳ偏光の参照光によって記録されたものであるときには、読み出し光の参照光としてＰ偏光を照射することによって、平行ホログラムからはＰ偏光の回折光が、直交ホログラムからはＳ偏光の回折光が、それぞれ得られる。
【００３７】
このとき、再生用の第２の信号光が記録された直交ホログラムからの回折光、すなわちＳ偏光の回折光を、偏光子などによって抽出し、再生用の光検出器によって検出して、第２のデータ情報を読み取る。
【００３８】
この場合、第２のデータ情報は誤り訂正符号を付加するなどの符号化を行ったものであるので、記録されたデータ情報を高いＢＥＲで再生することができる。
【００３９】
以上のように、この発明によれば、記録されたデータ情報を、高精度かつ高速に検索することができるとともに、高いＢＥＲで再生することができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
〔光記録媒体の例〕
図１は、この発明の方法に用いる光記録媒体の一例を示し、ガラス基板などの透明基板１１の一面側に偏光感応層１２を形成したものである。
【００４１】
偏光感応層１２は、光誘起複屈折性を示し、偏光情報をホログラムとして記録できる材料であれば、どのようなものでもよいが、好ましい例として、側鎖に光異性化する基を有する高分子または高分子液晶、または光異性化する分子を分散させた高分子を用いることができる。また、その光異性化する基または分子としては、例えば、アゾベンゼン骨格を含むものが好適である。
【００４２】
偏光感応層１２の好ましい例の一つとして、図２に示す化学式で表される、側鎖にシアノアゾベンゼンを有するポリエステルを用いることができる。この材料は、特開平１０−３４０４７９号に詳細に記載されているように、側鎖のシアノアゾベンゼンの光異性化による光誘起異方性によって、偏光情報を有するホログラムの記録、再生、消去が可能である。
【００４３】
ホログラムを体積的（３次元）に記録するには、偏光感応層１２の厚みは、少なくとも１０μｍ程度必要であり、厚みを大きくするほど、記憶容量を大きくすることができる。なお、光記録媒体１０全体を光誘起複屈折性を示す偏光感応層として形成することもできる。
【００４４】
〔装置の一例と、記録、検索、再生の方法〕
図３は、この発明の光読取装置の一例を示し、光記録装置を兼ねる場合である。
【００４５】
光学ヘッド２０の光源２１としては、光記録媒体１０の偏光感応層１２に感度のあるコヒーレント光を発するものを用いる。例えば、偏光感応層１２として、図２に示した側鎖にシアノアゾベンゼンを有するポリエステルを用いる場合には、これに感度のある波長５１５ｎｍのアルゴンイオンレーザを用いる。
【００４６】
光源２１からの光１の偏光は、例えば紙面に垂直なＰ偏光で、このＰ偏光の光１を、空間フィルタ２２を通過させて波面の乱れを除去した後、レンズ２３によって平行光とし、さらにビームスプリッタ２４によって２光束に分割する。
【００４７】
（記録）
記録時には、シャッタ２５を開けて、ビームスプリッタ２４を透過したＰ偏光の光２を、信号光形成用の空間光変調器２６に入射させる。図では省略した制御回路によって、空間光変調器２６には２値の２次元データ画像を表示する。これによって、空間光変調器２６を透過した光４は、２次元データ画像の各画素の値に応じて空間的に強度変調されて、空間強度分布により２次元データ情報を保持するＰ偏光の信号光となる。このような空間光変調器２６としては、液晶パネルなどを用いることができる。
【００４８】
この空間光変調器２６からのＰ偏光の信号光４を、レンズ２７によってフーリエ変換し、その変換後のＰ偏光の信号光５を、光記録媒体１０に照射する。
【００４９】
また、記録時には、シャッタ２８を開けて、ビームスプリッタ２４で反射したＰ偏光の光３を偏光回転素子２９に入射させ、図では省略した制御回路からの制御信号に応じて、偏光回転素子２９を透過する光の偏光角を回転させる。このように透過光の偏光角を回転させることができる偏光回転素子２９としては、液晶バルブ、ポッケルス素子、ファラデー素子、１／２波長板などを用いることができる。
【００５０】
記録時には、この偏光回転素子２９を透過した光６として、Ｐ偏光またはＳ偏光の参照光を得る。そして、記録時には、そのＰ偏光またはＳ偏光の参照光６を、ミラー３１で反射させ、レンズ３２および３３によってビーム径を小さくした平行光とし、さらにミラー３４，３５および３６で反射させて、光記録媒体１０の信号光５が照射される領域に、信号光５と同時に照射する。
【００５１】
これによって、光記録媒体１０中に、Ｐ偏光の信号光５の空間強度分布が、参照光６がＰ偏光のときには平行ホログラムとして、参照光６がＳ偏光のときには直交ホログラムとして、それぞれ記録される。
【００５２】
記録方法としては、最初に、空間光変調器２６に検索用の２次元データの画像を表示し、参照光６をＰ偏光として、空間強度分布により検索用の２次元データ情報を保持するＰ偏光の信号光を、平行ホログラムとして光記録媒体１０に記録し、次に、空間光変調器２６に再生用の２次元データの画像を表示し、参照光６をＳ偏光として、空間強度分布により再生用の２次元データ情報を保持するＰ偏光の信号光を、直交ホログラムとして光記録媒体１０の平行ホログラムを記録した領域に、平行ホログラムに多重させて記録する。
【００５３】
検索用の２次元データは、これを検索データによって高精度かつ高速に検索できるように、誤り訂正符号を付加する符号化を行わないなど、複数の符号化を行わないものとする。また、画像フォーマットによる２値データとしての相違をなくすため、画像データは画像パターンとして記録し、画像フォーマットによる符号化は取り除いておく。これに対して、再生用の２次元データは、データ情報を高いＢＥＲで再生できるような、誤り訂正符号を付加するなどの符号化を行ったものとする。
【００５４】
ただし、逆に、検索用の２次元データ情報を保持するＰ偏光の信号光を、Ｓ偏光の参照光によって直交ホログラムとして記録し、再生用の２次元データ情報を保持するＰ偏光の信号光を、Ｐ偏光の参照光によって平行ホログラムとして記録してもよい。
【００５５】
モータ６０により光記録媒体１０を、図４の矢印１９で示すように回転させることによって、光記録媒体１０の周方向に場所を変えて、それぞれ平行ホログラムおよび直交ホログラムからなる複数組のホログラムを記録することができる。さらに、ヘッド移動機構７０により光学ヘッド２０を、図４の矢印７１で示すように光記録媒体１０の径方向に移動させることによって、光記録媒体１０中に同心円状の記録トラックを形成するように平行ホログラムおよび直交ホログラムを記録することができる。
【００５６】
（検索）
検索時には、シャッタ２８を閉じて、参照光６を遮断し、シャッタ２５を開けて、ビームスプリッタ２４を透過したＰ偏光の光２を空間光変調器２６に入射させ、空間光変調器２６に２次元データ画像として検索データ画像を表示する。これによって、空間光変調器２６を透過した光４は、検索データ画像の各画素の値に応じて空間的に強度変調されて、空間強度分布により検索データ情報を保持するＰ偏光の信号光となる。検索データ情報の符号化は、上述した検索用データ情報の符号化と同じにする。
【００５７】
この空間光変調器２６からのＰ偏光の信号光４を、レンズ２７によってフーリエ変換し、その変換後のＰ偏光の信号光５を、読み出し光として、光記録媒体１０の平行ホログラムおよび直交ホログラムが多重記録されている領域に照射する。
【００５８】
このとき、光記録媒体１０に記録されている平行ホログラムおよび直交ホログラムはマッチトフィルタとして機能して、参照光６の光路上に回折光７として、平行ホログラムからの、平行ホログラムに記録された検索用データ情報と検索データ情報との相関を示すＰ偏光の回折光成分と、直交ホログラムからの、直交ホログラムに記録された再生用データ情報と検索データ情報との相関を示すＳ偏光の回折光成分とが、同時に得られる。
【００５９】
この回折光７を、ミラー４１で反射させ、さらに偏光子４２によって、回折光７中のＰ偏光成分７Ｐを抽出して、そのＰ偏光成分７Ｐを、２次元アレイ状の光検出器４３上に結像させる。
【００６０】
したがって、光検出器４３によって、平行ホログラムに記録された検索用データ情報と検索データ情報との一致・不一致を検出することができる。この場合、検索用データ情報は複数の符号化が行われていないので、記録されたデータ情報を高精度かつ高速に検索することができる。再生用データ情報が記録された直交ホログラムからのＳ偏光の回折光成分は、偏光子４２によって遮断されるので、検索に影響しない。
【００６１】
モータ６０により光記録媒体１０を回転させることによって、光記録媒体１０の周方向に異なる場所に記録されている平行ホログラムから検索用データ情報を検索することができる。さらに、ヘッド移動機構７０により光学ヘッド２０を光記録媒体１０の径方向に移動させることによって、光記録媒体１０の同心円状の記録トラックに記録されている平行ホログラムから検索用データ情報を検索することができる。
【００６２】
（再生）
再生時には、シャッタ２５を閉じて、信号光５を遮断し、シャッタ２８を開けて、偏光回転素子２９を透過した光６として、Ｐ偏光の読み出し光（参照光）を得て、これを光記録媒体１０の平行ホログラムおよび直交ホログラムが多重記録されている領域に照射する。
【００６３】
照射された読み出し光６は、平行ホログラムおよび直交ホログラムによって回折され、信号光５の光路上に回折光８として、平行ホログラムからのＰ偏光の回折光成分と、直交ホログラムからのＳ偏光の回折光成分とが、同時に得られる。
【００６４】
この回折光８を、レンズ５１によって逆フーリエ変換し、さらに偏光子５２によって、逆フーリエ変換後の回折光中のＳ偏光成分８Ｓを抽出して、そのＳ偏光成分８Ｓを、２次元アレイ状の光検出器５３上に結像させる。
【００６５】
したがって、光検出器５３によって、直交ホログラムに記録された再生用データ情報を読み取ることができる。この場合、再生用データ情報は誤り訂正符号を付加するなどの符号化を行ったものであるので、記録されたデータ情報を高いＢＥＲで再生することができる。検索用データ情報が記録された平行ホログラムからのＰ偏光の回折光成分は、偏光子５２によって遮断されるので、データ再生に影響しない。
【００６６】
再生時、読み出し光６としてＳ偏光を照射してもよく、その場合には、回折光８として、平行ホログラムからのＳ偏光成分と直交ホログラムからのＰ偏光成分とが得られるので、平行ホログラムからのＳ偏光成分を、偏光子５２によって抽出し、光検出器５３によって検出すればよい。
【００６７】
モータ６０により光記録媒体１０を回転させることによって、光記録媒体１０の周方向に異なる場所に記録されている直交ホログラムから再生用データ情報を再生することができる。さらに、ヘッド移動機構７０により光学ヘッド２０を光記録媒体１０の径方向に移動させることによって、光記録媒体１０の同心円状の記録トラックに記録されている直交ホログラムから再生用データ情報を再生することができる。
【００６８】
〔実験による検証〕
上述した方法および装置で、実際に２次元データ情報の記録、検索および再生を試みた。光記録媒体１０としては、偏光感応層１２として側鎖にシアノアゾベンゼンを有するポリエステルを形成したものを用い、光源２１としては、上述した波長５１５ｎｍのアルゴンイオンレーザを用いた。記録時の信号光および参照光は、約０．５Ｗ／ｃｍ2、検索時の信号光（読み出し光）および再生時の読み出し光は、０．１５Ｗ／ｃｍ2とした。空間光変調器２６としては、一画素の大きさが４２μｍ×４２μｍで、６４０×４８０画素のプロジェクタ用液晶パネルを用いた。
【００６９】
最初に、図５（Ａ）に示すような文字、図形、パターンを含む２値画像のデータ情報を検索用データ情報として保持するＰ偏光の信号光を、Ｐ偏光の参照光によって、平行ホログラムとして、光記録媒体１０に記録した。
【００７０】
ただし、このような画像の場合には、画像内容が変わるとページ全体の光量が変化してしまうので、ページ内の明部分と暗部分の比率が一定になるように、文字、図形、パターンの量を調整した。また、文字、図形、パターンを構成する、点の大きさ、および線の幅および長さは、最低でも空間光変調器２６の数画素で表されるようにした。これによって、誤り訂正符号を付加しないことによるＢＥＲの低下を生じても、検索精度の低下は無視することができる。
【００７１】
次に、図５（Ｂ）に示すようなチェッカーボードパターンに、ＢＥＲが向上するような誤り訂正符号を付加し、さらに上述した差分コーディング法による符号化を組み合わせたデータ情報を、再生用データ情報として保持するＰ偏光の信号光を、Ｓ偏光の参照光によって、直交ホログラムとして、光記録媒体１０の上記の平行ホログラムを記録した領域に記録した。
【００７２】
検索のために、光記録媒体１０の上記のように平行ホログラムおよび直交ホログラムを多重記録した領域に、図５（Ａ）に示した２値画像中の文字「Ａ」を示す２値画像のデータ情報を検索データ情報として保持するＰ偏光の信号光を、読み出し光として照射した。その結果、光検出器４３では、図５（Ａ）に示した２値画像中の文字「Ａ」に相当する位置で輝点が検出された。
【００７３】
次に、光記録媒体１０の同じ領域にＰ偏光の参照光を読み出し光として照射し、光検出器５３で読み取られたデータを復号化した。その結果、ＢＥＲは上記の符号化を施さない場合に対して約１０-3となり、２桁以上改善されることが確かめられた。
【００７４】
【発明の効果】
上述したように、この発明によれば、記録されたデータ情報を、高精度かつ高速に検索することができるとともに、高いＢＥＲで再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の方法に用いる光記録媒体の一例を示す図である。
【図２】光記録媒体の偏光感応層の材料の一例の化学式を示す図である。
【図３】この発明の光読取装置の一例を示す図である。
【図４】光記録媒体の回転と光学ヘッドの移動を示す図である。
【図５】実験に用いた２次元データを示す図である。
【図６】従来の検索方法を示す図である。
【図７】従来の相関検出方法を示す図である。
【符号の説明】
４，５…信号光
６…参照光
７，８…回折光
１０…光記録媒体
１２…偏光感応層
２０…光学ヘッド
２１…光源
２４…ビームスプリッタ
２５，２８…シャッタ
２６…空間光変調器
２９…偏光回転素子
４２，５２…偏光子
４３，５３…光検出器
６０…モータ
７０…ヘッド移動機構
【発明の属する技術分野】
この発明は、データ情報をホログラムとして記録する方法、およびホログラムとして記録されているデータ情報を検索または再生する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
相変化型や光磁気型など、書き換え可能な光ディスクは、すでに広く普及しているが、これらの光ディスクで、さらに密度密度を高めるためには、ビームスポット径を小さくして、隣接トラックまたは隣接ビットとの距離を短くするなどの必要がある。
【０００３】
このような技術の開発によって実用化されたものに、ＤＶＤがある。読み出し専用のＤＶＤ−ＲＯＭは、直径１２ｃｍのディスクに片面で４．７ＧＢｙｔｅのデータを記録することができる。また、書き込み・消去が可能なＤＶＤ−ＲＡＭは、相変化方式によって、直径１２ｃｍのディスクに両面で５．２ＧＢｙｔｅの高密度記録が可能である。
【０００４】
このように光ディスクの高密度化は年々進んでいるが、一方で、上記の光ディスクは面内にデータを記録するため、その記録密度は光の回折限界に制限され、高密度記録の物理的限界と言われる５Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ2に近づいている。したがって、更なる大容量化のためには、奥行き方向を含めた３次元（体積型）の記録が必要となる。
【０００５】
そこで、次世代のコンピュータファイルメモリとして、３次元的記録領域に由来する大容量性と２次元一括記録再生方式に由来する高速性とを兼ね備えたホログラムメモリが注目されている。
【０００６】
ホログラムメモリでは、同一体積内に多重させて複数のデータページを記録することができ、かつ各ページごとにデータを一括して読み出すことができる。アナログ画像ではなく、２値のデジタルデータ「０，１」を「明、暗」としてデジタル画像化し、ホログラムとして記録再生することによって、デジタルデータの記録再生も可能となる。最近では、このデジタルホログラムメモリシステムの具体的な光学系や、体積多重記録方式に基づくＳＮ比やビット誤り率の評価、または２次元符号化についての提案がなされ、光学系の収差の影響など、より光学的な観点からの研究も進展している。
【０００７】
さらに、ホログラムメモリでは、２次元的にデータの記録再生ができることから、高速のデータ検索やデータ相関検出が可能である。具体的に、特開平３−１４９６６０号では、以下のようなデータ検索方法が提案されている。
【０００８】
図６は、その検索方法を示す。この方法では、レーザ１０１からのレーザ光によって光メモリ１００から、これにホログラムとして記録されている２次元の被検索データを再生し、その再生像を光アドレス型の空間光変調器１０２に書き込むとともに、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）構成の電気アドレス型の空間光変調器１０３に２次元の検索用データを書き込む。
【０００９】
そして、別のレーザ１０４からのレーザ光を読み出し光１０５として、検光子１０６を通じてＬＣＤ構成の電気アドレス型の空間光変調器１０３に照射して、その偏光状態を検索用データに応じて変え、その透過光をハーフミラープリズム１０７で反射させて、光アドレス型の空間光変調器１０２の再生面に結像させる。
【００１０】
したがって、空間光変調器１０２において画素ごとに被検索データに応じて再生光の偏光状態が変えられ、その再生光を検光子１０８を通じて光検出器アレイ１０９に入射させて、光検出器アレイ１０９で複数の画素からの再生光の有無を一括して検知することによって、被検索データと検索用データとの間の複数ビットの一致・不一致を一括して検出することができる。
【００１１】
また、「Ａ．Ｋｕｔａｎｏｖ ａｎｄ Ｙ．Ｉｃｈｉｏｋａ：Ｃｏｎｊｕｇａｔｅ Ｉｍａｇｅ Ｐｌａｎｅ Ｃｏｒｒｅｌａｔｏｒ ｗｉｔｈ Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ｄｉｓｋ Ｍｅｍｏｒｙ，ＯＰＴＩＣＡＬ ＲＥＶＩＥＷ Ｖｏｌ．３，Ｎｏ．４（１９９６）２５８−２６３」には、以下のようなデータ記録方法およびデータ相関検出方法が記載されている。
【００１２】
図７は、その記録方法および相関検出方法を示す。この方法では、記録時には、記録しようとする２次元データをＬＣＤ構成の電気アドレス型の空間光変調器１１１に表示し、空間光変調器１１１を通過した２次元の振幅分布を有する信号光１１２を、フーリエ変換レンズ１１３によってフーリエ変換面Ｐ１にフーリエ変換して光メモリ１１０に照射し、同時に参照光１１４を光メモリ１１０に照射して、光メモリ１１０に２次元データをフーリエ変換ホログラムとして記録する。
【００１３】
相関を検出する場合には、ＬＣＤ構成の電気アドレス型の空間光変調器１１１に２次元の検索用データを表示するとともに、記録時の参照光１１４と共役な関係にある読み出し光１１５を光メモリ１１０に照射して、光メモリ１１０から２次元の被検索データのホログラムを再生し、その再生されたホログラムを、フーリエ変換レンズ１１３によって逆フーリエ変換面Ｐ２に逆フーリエ変換して空間光変調器１１１に入射させる。
【００１４】
したがって、空間光変調器１１１の透過光は、検索用データと被検索データとの光学的積となり、検索用データと被検索データが一致した場合には、フーリエ変換レンズ１１６のフーリエ変換面Ｐ３に強い相関ピークが現れ、これを検出することによって２次元画像などの相関を知ることができる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、大容量性と高速性を兼ね備えることからホログラムメモリが注目され、図６に示したような検索方法および図７に示したような相関検出方法も提案されている。
【００１６】
しかし、従来のホログラムメモリでは、１）ＣＣＤなどの光検出器のノイズ、２）ホログラムページ間でのクロストーク、３）同一ホログラムページ内での画素間クロストーク、４）記録媒体や光学系の不完全さに起因する回折効率のページ間およびページ内の揺らぎ、などの要因のために、記録再生時のＢＥＲ（ビットエラーレート）が低下する。
【００１７】
このような問題を解決するため、以下のような符号化方法が提案されている。一つは、［明、暗］が［０，１］に対応する２次元データをホログラム多重記録する場合には、データによって記録時の信号光の全光強度が一定に保たれないため、回折効率の揺らぎに起因するクロストークを生じる。この問題を回避するために、［暗、明］を［０］、［明、暗］を［１］に対応させる差分コーディング法が用いられる。しかし、この方法だけでは、ＢＥＲの低下を防止するには不十分であり、光記録や磁気記録などで用いられる、誤り訂正符号の付加などの高度な符号化が必要になる。
【００１８】
また、記録される情報が画像情報である場合には、さらに別の符号化が関わってくる。すなわち、同一の画像（パターン）であっても、画像のフォーマット形式（例えば、ＴＩＦＦ形式、ＢＭＰ形式、ＧＩＦ形式など）によって、２値データの画像ファイルは異なる２値データの配列となる。さらに、現在では、各種の圧縮形式を含むフォーマット形式が存在し、圧縮符号化と組み合わされることが多い。
【００１９】
このように実際に記録媒体に記録される２次元データは、単純な符号化ではなく、各種の符号化が組み合わされたものとなる。このようなデータ情報に対して、図６に示したような検索方法、または図７に示したような相関検出方法を適用しようとしても、検索データそのものの情報と、記録されている被検索データに含まれる情報が同じでも、検索データと被検索データは、符号化による影響のため異なる２値データ配列となり、検索精度が低下するという問題がある。これを回避するためには、記録されている被検索データを一旦、復号化してから、検索データによる検索を行う必要があるが、この方法では、復号化に時間がかかるため、ホログラムメモリの高速性という特長が失われてしまう。
【００２０】
そこで、この発明は、記録されたデータ情報を高いＢＥＲで再生することができるとともに、記録されたデータ情報を高精度かつ高速に検索することができるようにしたものである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
この発明の光記録方法では、
空間強度分布により第１のデータ情報を保持する第１の信号光と、その第１のデータ情報に符号化処理を施した状態の第２のデータ情報を空間強度分布により保持する第２の信号光とを、互いに参照光または信号光の偏光角を変えて、それぞれホログラムとして光記録媒体の同一領域に記録する。
【００２２】
データ検索についての、この発明の光読取方法では、
空間強度分布により第１のデータ情報を保持する第１の信号光と、その第１のデータ情報に符号化処理を施した状態の第２のデータ情報を空間強度分布により保持する第２の信号光とが、互いに参照光または信号光の偏光角が変えられて、それぞれホログラムとして同一領域に記録されている光記録媒体に、空間強度分布により検索データ情報を保持する第３の信号光を読み出し光として照射して、前記第１の信号光が記録されたホログラムから、前記第１のデータ情報と前記検索データ情報との相関を示す回折光を読み出し、その回折光を光検出器によって検出する。
【００２３】
データ再生についての、この発明の光読取方法では、
空間強度分布により第１のデータ情報を保持する第１の信号光と、その第１のデータ情報に符号化処理を施した状態の第２のデータ情報を空間強度分布により保持する第２の信号光とが、互いに参照光または信号光の偏光角が変えられて、それぞれホログラムとして同一領域に記録されている光記録媒体に、参照光を読み出し光として照射して、前記第２の信号光が記録されたホログラムから回折光を読み出し、その回折光を光検出器によって検出する。
【００２４】
【作用】
光誘起複屈折性（光誘起異方性、光誘起２色性）を示す材料は、これに入射する光の偏光状態に感応し、入射光の偏光角（偏光方向）を記録することができる。例えば、側鎖に光異性化する基を有する高分子または高分子液晶、または光異性化する分子を分散させた高分子は、直線偏光を照射すると、光異性化が誘起されて、直線偏光の方向に応じて屈折率の異方性を生じ、偏光方向を記録し、保存することができる。このとき、同時に参照光を照射すれば、信号光の偏光角をホログラムとして記録することができる。
【００２５】
通常のホログラムは、信号光（物体光）と参照光の偏光方向を同一（平行）にして記録する。このように記録される、または記録されたホログラムを、この明細書では平行ホログラムと称する。
【００２６】
これに対して、上記の光誘起複屈折性を示す材料は、信号光と参照光の偏光方向を直交させて、信号光をホログラムとして記録することができる。このように記録される、または記録されたホログラムを、この明細書では直交ホログラムと称する。ただし、直交ホログラムも、平行ホログラムと同様に、２次元データ情報に応じて空間的に強度変調されたものとすることができる。
【００２７】
例えば、Ｐ偏光の信号光を、Ｐ偏光の参照光によって、平行ホログラムとして記録することができるとともに、Ｓ偏光の参照光によって、直交ホログラムとして記録することができる。平行ホログラムとして記録されたＰ偏光の信号光は、Ｐ偏光の読み出し光によって、Ｐ偏光の回折光として再生することができるとともに、Ｓ偏光の読み出し光によって、Ｓ偏光の回折光として再生することができる。直交ホログラムとして記録されたＰ偏光の信号光は、Ｓ偏光の読み出し光によって、Ｐ偏光の回折光として再生することができるとともに、Ｐ偏光の読み出し光によって、Ｓ偏光の回折光として再生することができる。記録時、参照光の偏光角を変える代わりに、信号光の偏光角を変えるようにしてもよい。
【００２８】
これを利用して、この発明の光記録方法では、上述したように、空間強度分布により第１のデータ情報を保持する第１の信号光と、その第１のデータ情報に符号化処理を施した状態の第２のデータ情報を空間強度分布により保持する第２の信号光とを、互いに参照光または信号光の偏光角を変えて、それぞれホログラムとして光記録媒体の同一領域に記録する。
【００２９】
第１のデータ情報は、データ検索用（被検索データ情報）で、検索データ情報によって高精度かつ高速の検索ができるように、誤り訂正符号を付加する符号化を行わないなど、複数の符号化を行わないものとする。第２のデータ情報は、データ再生用で、符号化について特に制約しないで、データ情報を高いＢＥＲで再生できるような、誤り訂正符号を付加するなどの符号化を行ったものとする。
【００３０】
信号光の記録順序は、いずれを先にしてもよく、信号光および参照光の偏光角も、信号光と参照光の偏光角の関係を第１の信号光の記録時と第２の信号光の記録時とで変えればよいが、一例として、最初に、検索用の第１の信号光を平行ホログラムとして、光記録媒体に記録し、次に、再生用の第２の信号光を直交ホログラムとして、光記録媒体の第１の信号光を平行ホログラムとして記録した領域に、平行ホログラムに多重させて記録する。
【００３１】
このように光記録媒体の第１および第２の信号光が平行ホログラムおよび直交ホログラムとして多重記録されている領域に、空間強度分布により検索データ情報を保持する第３の信号光を読み出し光として照射することによって、光記録媒体に記録されている平行ホログラムおよび直交ホログラムはマッチトフィルタとして機能して、参照光の光路上には、平行ホログラムからの、平行ホログラムに記録された第１の信号光の第１のデータ情報と読み出し光の検索データ情報との相関を示す回折光と、直交ホログラムからの、直交ホログラムに記録された第２の信号光の第２のデータ情報と読み出し光の検索データ情報との相関を示す回折光とが、互いに偏光方向が直交する回折光として同時に得られる。
【００３２】
例えば、平行ホログラムが、Ｐ偏光の第１の信号光がＰ偏光の参照光によって記録されたものであり、直交ホログラムが、Ｐ偏光の第２の信号光がＳ偏光の参照光によって記録されたものであるときには、読み出し光の第３の信号光としてＰ偏光を照射することによって、平行ホログラムからはＰ偏光の回折光が、直交ホログラムからはＳ偏光の回折光が、それぞれ得られる。
【００３３】
このとき、検索用の第１の信号光が記録された平行ホログラムからの回折光、すなわち第１のデータ情報と検索データ情報との相関を示すＰ偏光の回折光を、偏光子などによって抽出し、検索用の光検出器によって検出して、第１のデータ情報と検索データ情報との一致・不一致を判断する。
【００３４】
この場合、第１のデータ情報は複数の符号化が行われていないので、記録されたデータ情報を高精度かつ高速に検索することができる。また、第２のデータ情報が、圧縮形式のフォーマットを含んで、どのような画像フォーマットのものであっても、この第１のデータ情報の検索には影響しない。
【００３５】
このように検索後、光記録媒体の平行ホログラムおよび直交ホログラムが多重記録されている領域に、第３の信号光に変えて参照光を読み出し光として照射することによって、信号光の光路上には、平行ホログラムからの回折光と、直交ホログラムからの回折光とが、互いに偏光方向が直交する回折光として同時に得られる。
【００３６】
例えば、上記のように、平行ホログラムが、Ｐ偏光の第１の信号光がＰ偏光の参照光によって記録されたものであり、直交ホログラムが、Ｐ偏光の第２の信号光がＳ偏光の参照光によって記録されたものであるときには、読み出し光の参照光としてＰ偏光を照射することによって、平行ホログラムからはＰ偏光の回折光が、直交ホログラムからはＳ偏光の回折光が、それぞれ得られる。
【００３７】
このとき、再生用の第２の信号光が記録された直交ホログラムからの回折光、すなわちＳ偏光の回折光を、偏光子などによって抽出し、再生用の光検出器によって検出して、第２のデータ情報を読み取る。
【００３８】
この場合、第２のデータ情報は誤り訂正符号を付加するなどの符号化を行ったものであるので、記録されたデータ情報を高いＢＥＲで再生することができる。
【００３９】
以上のように、この発明によれば、記録されたデータ情報を、高精度かつ高速に検索することができるとともに、高いＢＥＲで再生することができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
〔光記録媒体の例〕
図１は、この発明の方法に用いる光記録媒体の一例を示し、ガラス基板などの透明基板１１の一面側に偏光感応層１２を形成したものである。
【００４１】
偏光感応層１２は、光誘起複屈折性を示し、偏光情報をホログラムとして記録できる材料であれば、どのようなものでもよいが、好ましい例として、側鎖に光異性化する基を有する高分子または高分子液晶、または光異性化する分子を分散させた高分子を用いることができる。また、その光異性化する基または分子としては、例えば、アゾベンゼン骨格を含むものが好適である。
【００４２】
偏光感応層１２の好ましい例の一つとして、図２に示す化学式で表される、側鎖にシアノアゾベンゼンを有するポリエステルを用いることができる。この材料は、特開平１０−３４０４７９号に詳細に記載されているように、側鎖のシアノアゾベンゼンの光異性化による光誘起異方性によって、偏光情報を有するホログラムの記録、再生、消去が可能である。
【００４３】
ホログラムを体積的（３次元）に記録するには、偏光感応層１２の厚みは、少なくとも１０μｍ程度必要であり、厚みを大きくするほど、記憶容量を大きくすることができる。なお、光記録媒体１０全体を光誘起複屈折性を示す偏光感応層として形成することもできる。
【００４４】
〔装置の一例と、記録、検索、再生の方法〕
図３は、この発明の光読取装置の一例を示し、光記録装置を兼ねる場合である。
【００４５】
光学ヘッド２０の光源２１としては、光記録媒体１０の偏光感応層１２に感度のあるコヒーレント光を発するものを用いる。例えば、偏光感応層１２として、図２に示した側鎖にシアノアゾベンゼンを有するポリエステルを用いる場合には、これに感度のある波長５１５ｎｍのアルゴンイオンレーザを用いる。
【００４６】
光源２１からの光１の偏光は、例えば紙面に垂直なＰ偏光で、このＰ偏光の光１を、空間フィルタ２２を通過させて波面の乱れを除去した後、レンズ２３によって平行光とし、さらにビームスプリッタ２４によって２光束に分割する。
【００４７】
（記録）
記録時には、シャッタ２５を開けて、ビームスプリッタ２４を透過したＰ偏光の光２を、信号光形成用の空間光変調器２６に入射させる。図では省略した制御回路によって、空間光変調器２６には２値の２次元データ画像を表示する。これによって、空間光変調器２６を透過した光４は、２次元データ画像の各画素の値に応じて空間的に強度変調されて、空間強度分布により２次元データ情報を保持するＰ偏光の信号光となる。このような空間光変調器２６としては、液晶パネルなどを用いることができる。
【００４８】
この空間光変調器２６からのＰ偏光の信号光４を、レンズ２７によってフーリエ変換し、その変換後のＰ偏光の信号光５を、光記録媒体１０に照射する。
【００４９】
また、記録時には、シャッタ２８を開けて、ビームスプリッタ２４で反射したＰ偏光の光３を偏光回転素子２９に入射させ、図では省略した制御回路からの制御信号に応じて、偏光回転素子２９を透過する光の偏光角を回転させる。このように透過光の偏光角を回転させることができる偏光回転素子２９としては、液晶バルブ、ポッケルス素子、ファラデー素子、１／２波長板などを用いることができる。
【００５０】
記録時には、この偏光回転素子２９を透過した光６として、Ｐ偏光またはＳ偏光の参照光を得る。そして、記録時には、そのＰ偏光またはＳ偏光の参照光６を、ミラー３１で反射させ、レンズ３２および３３によってビーム径を小さくした平行光とし、さらにミラー３４，３５および３６で反射させて、光記録媒体１０の信号光５が照射される領域に、信号光５と同時に照射する。
【００５１】
これによって、光記録媒体１０中に、Ｐ偏光の信号光５の空間強度分布が、参照光６がＰ偏光のときには平行ホログラムとして、参照光６がＳ偏光のときには直交ホログラムとして、それぞれ記録される。
【００５２】
記録方法としては、最初に、空間光変調器２６に検索用の２次元データの画像を表示し、参照光６をＰ偏光として、空間強度分布により検索用の２次元データ情報を保持するＰ偏光の信号光を、平行ホログラムとして光記録媒体１０に記録し、次に、空間光変調器２６に再生用の２次元データの画像を表示し、参照光６をＳ偏光として、空間強度分布により再生用の２次元データ情報を保持するＰ偏光の信号光を、直交ホログラムとして光記録媒体１０の平行ホログラムを記録した領域に、平行ホログラムに多重させて記録する。
【００５３】
検索用の２次元データは、これを検索データによって高精度かつ高速に検索できるように、誤り訂正符号を付加する符号化を行わないなど、複数の符号化を行わないものとする。また、画像フォーマットによる２値データとしての相違をなくすため、画像データは画像パターンとして記録し、画像フォーマットによる符号化は取り除いておく。これに対して、再生用の２次元データは、データ情報を高いＢＥＲで再生できるような、誤り訂正符号を付加するなどの符号化を行ったものとする。
【００５４】
ただし、逆に、検索用の２次元データ情報を保持するＰ偏光の信号光を、Ｓ偏光の参照光によって直交ホログラムとして記録し、再生用の２次元データ情報を保持するＰ偏光の信号光を、Ｐ偏光の参照光によって平行ホログラムとして記録してもよい。
【００５５】
モータ６０により光記録媒体１０を、図４の矢印１９で示すように回転させることによって、光記録媒体１０の周方向に場所を変えて、それぞれ平行ホログラムおよび直交ホログラムからなる複数組のホログラムを記録することができる。さらに、ヘッド移動機構７０により光学ヘッド２０を、図４の矢印７１で示すように光記録媒体１０の径方向に移動させることによって、光記録媒体１０中に同心円状の記録トラックを形成するように平行ホログラムおよび直交ホログラムを記録することができる。
【００５６】
（検索）
検索時には、シャッタ２８を閉じて、参照光６を遮断し、シャッタ２５を開けて、ビームスプリッタ２４を透過したＰ偏光の光２を空間光変調器２６に入射させ、空間光変調器２６に２次元データ画像として検索データ画像を表示する。これによって、空間光変調器２６を透過した光４は、検索データ画像の各画素の値に応じて空間的に強度変調されて、空間強度分布により検索データ情報を保持するＰ偏光の信号光となる。検索データ情報の符号化は、上述した検索用データ情報の符号化と同じにする。
【００５７】
この空間光変調器２６からのＰ偏光の信号光４を、レンズ２７によってフーリエ変換し、その変換後のＰ偏光の信号光５を、読み出し光として、光記録媒体１０の平行ホログラムおよび直交ホログラムが多重記録されている領域に照射する。
【００５８】
このとき、光記録媒体１０に記録されている平行ホログラムおよび直交ホログラムはマッチトフィルタとして機能して、参照光６の光路上に回折光７として、平行ホログラムからの、平行ホログラムに記録された検索用データ情報と検索データ情報との相関を示すＰ偏光の回折光成分と、直交ホログラムからの、直交ホログラムに記録された再生用データ情報と検索データ情報との相関を示すＳ偏光の回折光成分とが、同時に得られる。
【００５９】
この回折光７を、ミラー４１で反射させ、さらに偏光子４２によって、回折光７中のＰ偏光成分７Ｐを抽出して、そのＰ偏光成分７Ｐを、２次元アレイ状の光検出器４３上に結像させる。
【００６０】
したがって、光検出器４３によって、平行ホログラムに記録された検索用データ情報と検索データ情報との一致・不一致を検出することができる。この場合、検索用データ情報は複数の符号化が行われていないので、記録されたデータ情報を高精度かつ高速に検索することができる。再生用データ情報が記録された直交ホログラムからのＳ偏光の回折光成分は、偏光子４２によって遮断されるので、検索に影響しない。
【００６１】
モータ６０により光記録媒体１０を回転させることによって、光記録媒体１０の周方向に異なる場所に記録されている平行ホログラムから検索用データ情報を検索することができる。さらに、ヘッド移動機構７０により光学ヘッド２０を光記録媒体１０の径方向に移動させることによって、光記録媒体１０の同心円状の記録トラックに記録されている平行ホログラムから検索用データ情報を検索することができる。
【００６２】
（再生）
再生時には、シャッタ２５を閉じて、信号光５を遮断し、シャッタ２８を開けて、偏光回転素子２９を透過した光６として、Ｐ偏光の読み出し光（参照光）を得て、これを光記録媒体１０の平行ホログラムおよび直交ホログラムが多重記録されている領域に照射する。
【００６３】
照射された読み出し光６は、平行ホログラムおよび直交ホログラムによって回折され、信号光５の光路上に回折光８として、平行ホログラムからのＰ偏光の回折光成分と、直交ホログラムからのＳ偏光の回折光成分とが、同時に得られる。
【００６４】
この回折光８を、レンズ５１によって逆フーリエ変換し、さらに偏光子５２によって、逆フーリエ変換後の回折光中のＳ偏光成分８Ｓを抽出して、そのＳ偏光成分８Ｓを、２次元アレイ状の光検出器５３上に結像させる。
【００６５】
したがって、光検出器５３によって、直交ホログラムに記録された再生用データ情報を読み取ることができる。この場合、再生用データ情報は誤り訂正符号を付加するなどの符号化を行ったものであるので、記録されたデータ情報を高いＢＥＲで再生することができる。検索用データ情報が記録された平行ホログラムからのＰ偏光の回折光成分は、偏光子５２によって遮断されるので、データ再生に影響しない。
【００６６】
再生時、読み出し光６としてＳ偏光を照射してもよく、その場合には、回折光８として、平行ホログラムからのＳ偏光成分と直交ホログラムからのＰ偏光成分とが得られるので、平行ホログラムからのＳ偏光成分を、偏光子５２によって抽出し、光検出器５３によって検出すればよい。
【００６７】
モータ６０により光記録媒体１０を回転させることによって、光記録媒体１０の周方向に異なる場所に記録されている直交ホログラムから再生用データ情報を再生することができる。さらに、ヘッド移動機構７０により光学ヘッド２０を光記録媒体１０の径方向に移動させることによって、光記録媒体１０の同心円状の記録トラックに記録されている直交ホログラムから再生用データ情報を再生することができる。
【００６８】
〔実験による検証〕
上述した方法および装置で、実際に２次元データ情報の記録、検索および再生を試みた。光記録媒体１０としては、偏光感応層１２として側鎖にシアノアゾベンゼンを有するポリエステルを形成したものを用い、光源２１としては、上述した波長５１５ｎｍのアルゴンイオンレーザを用いた。記録時の信号光および参照光は、約０．５Ｗ／ｃｍ2、検索時の信号光（読み出し光）および再生時の読み出し光は、０．１５Ｗ／ｃｍ2とした。空間光変調器２６としては、一画素の大きさが４２μｍ×４２μｍで、６４０×４８０画素のプロジェクタ用液晶パネルを用いた。
【００６９】
最初に、図５（Ａ）に示すような文字、図形、パターンを含む２値画像のデータ情報を検索用データ情報として保持するＰ偏光の信号光を、Ｐ偏光の参照光によって、平行ホログラムとして、光記録媒体１０に記録した。
【００７０】
ただし、このような画像の場合には、画像内容が変わるとページ全体の光量が変化してしまうので、ページ内の明部分と暗部分の比率が一定になるように、文字、図形、パターンの量を調整した。また、文字、図形、パターンを構成する、点の大きさ、および線の幅および長さは、最低でも空間光変調器２６の数画素で表されるようにした。これによって、誤り訂正符号を付加しないことによるＢＥＲの低下を生じても、検索精度の低下は無視することができる。
【００７１】
次に、図５（Ｂ）に示すようなチェッカーボードパターンに、ＢＥＲが向上するような誤り訂正符号を付加し、さらに上述した差分コーディング法による符号化を組み合わせたデータ情報を、再生用データ情報として保持するＰ偏光の信号光を、Ｓ偏光の参照光によって、直交ホログラムとして、光記録媒体１０の上記の平行ホログラムを記録した領域に記録した。
【００７２】
検索のために、光記録媒体１０の上記のように平行ホログラムおよび直交ホログラムを多重記録した領域に、図５（Ａ）に示した２値画像中の文字「Ａ」を示す２値画像のデータ情報を検索データ情報として保持するＰ偏光の信号光を、読み出し光として照射した。その結果、光検出器４３では、図５（Ａ）に示した２値画像中の文字「Ａ」に相当する位置で輝点が検出された。
【００７３】
次に、光記録媒体１０の同じ領域にＰ偏光の参照光を読み出し光として照射し、光検出器５３で読み取られたデータを復号化した。その結果、ＢＥＲは上記の符号化を施さない場合に対して約１０-3となり、２桁以上改善されることが確かめられた。
【００７４】
【発明の効果】
上述したように、この発明によれば、記録されたデータ情報を、高精度かつ高速に検索することができるとともに、高いＢＥＲで再生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の方法に用いる光記録媒体の一例を示す図である。
【図２】光記録媒体の偏光感応層の材料の一例の化学式を示す図である。
【図３】この発明の光読取装置の一例を示す図である。
【図４】光記録媒体の回転と光学ヘッドの移動を示す図である。
【図５】実験に用いた２次元データを示す図である。
【図６】従来の検索方法を示す図である。
【図７】従来の相関検出方法を示す図である。
【符号の説明】
４，５…信号光
６…参照光
７，８…回折光
１０…光記録媒体
１２…偏光感応層
２０…光学ヘッド
２１…光源
２４…ビームスプリッタ
２５，２８…シャッタ
２６…空間光変調器
２９…偏光回転素子
４２，５２…偏光子
４３，５３…光検出器
６０…モータ
７０…ヘッド移動機構
Claims (8)
- 空間強度分布により第１のデータ情報を保持する第１の信号光と、その第１のデータ情報に符号化処理を施した状態の第２のデータ情報を空間強度分布により保持する第２の信号光とを、互いに参照光または信号光の偏光角を変えて、それぞれホログラムとして光記録媒体の同一領域に記録する光記録方法。
- 請求項１の光記録方法において、
前記第１のデータ情報は複数の符号化処理を施さないものとする光記録方法。 - 空間強度分布により第１のデータ情報を保持する第１の信号光と、その第１のデータ情報に符号化処理を施した状態の第２のデータ情報を空間強度分布により保持する第２の信号光とが、互いに参照光または信号光の偏光角が変えられて、それぞれホログラムとして同一領域に記録された光記録媒体。
- 空間強度分布により第１のデータ情報を保持する第１の信号光と、その第１のデータ情報に符号化処理を施した状態の第２のデータ情報を空間強度分布により保持する第２の信号光とが、互いに参照光または信号光の偏光角が変えられて、それぞれホログラムとして同一領域に記録されている光記録媒体に、空間強度分布により検索データ情報を保持する第３の信号光を読み出し光として照射して、前記第１の信号光が記録されたホログラムから、前記第１のデータ情報と前記検索データ情報との相関を示す回折光を読み出し、その回折光を光検出器によって検出する光読取方法。
- 空間強度分布により第１のデータ情報を保持する第１の信号光と、その第１のデータ情報に符号化処理を施した状態の第２のデータ情報を空間強度分布により保持する第２の信号光とが、互いに参照光または信号光の偏光角が変えられて、それぞれホログラムとして同一領域に記録されている光記録媒体に、参照光を読み出し光として照射して、前記第２の信号光が記録されたホログラムから回折光を読み出し、その回折光を光検出器によって検出する光読取方法。
- 空間強度分布により第１のデータ情報を保持する第１の信号光と、その第１のデータ情報に符号化処理を施した状態の第２のデータ情報を空間強度分布により保持する第２の信号光とが、互いに参照光または信号光の偏光角が変えられて、それぞれホログラムとして同一領域に記録されている光記録媒体に、空間強度分布により検索データ情報を保持する第３の信号光を読み出し光として照射する読出光光学系と、
前記読み出し光によって読み出された回折光から、前記第１のデータ情報と前記検索データ情報との相関を示す偏光成分を抽出する回折光光学系と、
その抽出された偏光成分を検出する光検出器と、
を備える光読取装置。 - 空間強度分布により第１のデータ情報を保持する第１の信号光と、その第１のデータ情報に符号化処理を施した状態の第２のデータ情報を空間強度分布により保持する第２の信号光とが、互いに参照光または信号光の偏光角が変えられて、それぞれホログラムとして同一領域に記録されている光記録媒体に、参照光を読み出し光として照射する読出光光学系と、
前記読み出し光によって読み出された回折光から、前記第２のデータ情報を示す偏光成分を抽出する回折光光学系と、
その抽出された偏光成分を検出する光検出器と、
を備える光読取装置。 - 請求項６または７の光読取装置において、
前記光記録媒体がディスク形状であり、当該光読取装置が、その光記録媒体を回転させる媒体駆動機構と、前記読出光光学系、回折光光学系および光検出器を含む光学ヘッドを前記光記録媒体の径方向に移動させるヘッド移動機構とを備える光読取装置。
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