JP4459721B2 - ホログラム記録媒体及びその書込み方法 - Google Patents

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Description

本発明はホログラム記憶装置により書込み及び読込みされるホログラム記録媒体及びその書込み方法に関する。
従来からコンピュータ等に用いられる記憶装置としては、磁気や光によって情報を記録媒体に対して２次元的に書込み、読込みを行うものが広く用いられている。磁気を用いた記録媒体としては、ハードディスクなどが知られており、光を用いた記憶装置としては、ＣＤやＤＶＤなどが知られている。これら記憶装置は、大容量化の要求に応えるため、これまでに記録密度に関して著しい進歩を果たしてきたものである。そして、さらなる大容量化のための手段として、ホログラムの原理を用いた記憶装置の開発が進められている。
ホログラム記憶装置は、記録媒体上にページ単位でホログラムとして記録された情報を読み込んで再生するものである。記録媒体上には符号化されたページ単位の情報が屈折率変化等のパターンとして書き込まれている。このパターンは、記憶装置において物体光と参照光の干渉により形成されたホログラムであり、情報を記録媒体から読み込むには、参照光のみを記録媒体に入射させ、ホログラムのパターンで回折させてＣＣＤやＣＭＯＳ等の光電変換素子によって受光することにより、書き込まれた情報を再生することができる。このようなホログラム記憶装置は、例えば特許文献１に記載されているものがある。
特開２００３−４３９０４号公報
しかしながら、書込み時と読込み時でホログラム記録媒体に対する参照光の入射角が異なる場合、参照光はホログラムのパターンで回折しないので、書込み時の物体光の波面が再現されないことから書込まれた情報を読出すことができない。このため、ホログラム記録媒体に記録されている情報を読出す場合、ホログラム記録媒体に入射する参照光の入射角度は極めて高い精度が要求されホログラム記憶装置のコストが嵩んでしまう問題点がある。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、ホログラム記録媒体に入射する参照光の入射角度がずれた場合でも所望の情報を読込むことができるホログラム記録媒体を提供することを目的とする。
本発明に係るホログラム記録媒体は、物体光と参照光との干渉により記録層にホログラムが形成されて情報が書込まれたホログラム記録媒体において、
上記記録層には上記ホログラムが複数集合してなるホログラム群が複数形成され、該ホログラム群内のホログラムはそれぞれ同一の情報を有すると共に、隣接するホログラムとは一部が重複し、他のホログラム群内のホログラムとは離隔するように配置され、
上記ホログラム群内のひとつのホログラムは、周囲を同一の情報を有する同一群内の他の複数のホログラムで囲まれていることを特徴とする。
また、本発明に係るホログラム記録媒体は、上記ホログラム群は上記物体光と参照光とが所定の角度をなすようにして形成したホログラムと、該ホログラムを形成した上記物体光と参照光との角度とは異なる角度で形成した同一の情報を有する複数のサブホログラムとからなることを特徴とする。
さらに、本発明に係るホログラム記録媒体は、上記ホログラム群内のホログラムは、互いに周期的構造をなして配置されることを特徴とする。
さらにまた、本発明に係るホログラム記録媒体の書込み方法は、物体光と参照光との干渉により記録層に符号化された情報を有するホログラムを形成するホログラム記録媒体の書込み方法において、
上記記録層に上記物体光と参照光とが所定の角度をなすようにしてホログラムを形成し、その後に上記参照光の入射角度を順次変化させて上記ホログラムと同一の情報を有するサブホログラムを複数形成して、互いに一部が重複し、且つひとつのホログラムの周囲を同一の情報を有する他の複数のホログラムで囲むよう配置される複数のホログラムからなるホログラム群を形成することを特徴とする。
本発明に係るホログラム記録媒体によれば、ホログラムが複数集合してなるホログラム群が複数形成され、ホログラム群内のホログラムはそれぞれ同一の情報を有すると共に、隣接するホログラムとは一部が重複し、他のホログラム群内のホログラムとは離隔するように配置されているため、参照光の入射角度がずれた場合でも、参照光はホログラム群内のいずれかのホログラムにおいて回折することができる。
また、本発明に係るホログラム記録媒体によれば、ホログラム群は物体光と参照光とが所定の角度をなすようにして形成したホログラムと、このホログラムを形成した物体光と参照光との角度とは異なる角度で形成した同一の情報を有する複数のサブホログラムとからなるため、参照光の入射角度が書込み時と異なる場合でも、参照光は読込み時と同じ入射角度で形成されたサブホログラムにおいて回折することができる。
さらに、本発明に係るホログラム記録媒体によれば、ホログラム群のホログラムは周期的構造をなして配置されているので参照光がどの方向にずれを生じても読込みが可能であり、入射角度のずれの方向による読込みのばらつきをなくすことができる。
本発明の実施形態について、図面に沿って詳細に説明する。図１はホログラム記憶装置の概略図、図２は本実施形態におけるホログラム記録媒体の概略図、図３は参照光の入射角度と回折光の回折光強度の関係を示す図、図４は本実施形態におけるホログラム記録媒体の書込み方法の概略図である。
本発明の実施形態におけるホログラム記録媒体１０は、符号化されたページ単位の情報を有する物体光２２と参照光２３とを入射させ、この物体光２２と参照光２３との干渉縞をホログラムとして形成することで情報を書込むことができるもので、ホログラム記憶装置１によりこの情報を読込むことができる。
ホログラム記憶装置１は、図１に示すように、参照光２３を出射するレーザ光光源２０と、参照光２３がホログラム記録媒体１０において回折した回折光２４を検出し情報を読込む受光部３０とを有し、レーザ光光源２０は出射したレーザ光を平行光にするレンズ２１を備え、受光部３０は回折光を結像するレンズ３１を備える。
ホログラム記録媒体１０に記録されている情報を読込む場合、ホログラム１１を形成するのに用いた参照光２３の波長の光を、書込み時と同じ角度でホログラム記録媒体１０に入射する。入射された参照光２３はホログラム記録媒体１０に形成されているホログラム１１において回折し、この回折光２４を受光部３０により受光することで書込まれた情報を読込むことができる。
本発明の実施形態におけるホログラム記録媒体１０には、図２に示すように、複数のホログラム１１が集合してなるホログラム群１３が複数形成されている。また、ホログラム群１３内のホログラム１１は、互いに一部が重複すると共に、周期的構造をなすように配置され、他のホログラム群１３内のホログラム１１とは離隔するように配置されている。ホログラム群１３はホログラム１１と複数のサブホログラム１２とからなり、同一の情報を有している。ホログラム１１は、符号化した情報を有する物体光２２と、参照光２３とが所定の角度をなすようにして形成したものであり、サブホログラム１２は、ホログラム１１を形成したときの物体光２２に対して、参照光２３の入射角度をそれぞれわずかに変化させて形成したものである。
ここで、参照光２３の入射角度が書込み時とずれを生じた場合について説明する。ホログラム記憶装置１に対する外部からの衝撃や、ホログラム記録媒体１０配置時の配置誤差、あるいは埃の介入等によって、ホログラム記録媒体１０の位置が所定の位置より微妙にずれる場合がある。図３は、参照光２３の波長を一定としたときの入射角度とそのときのホログラム１１における回折光強度の関係を示した図である。ここで、ホログラム群のホログラムを形成したときの参照光２３の入射角度をθとし、サブホログラムを形成したときの参照光の入射角度をθ1〜θ6とする。
参照光２３が入射角度θで形成されたホログラム１１において、読込み時の参照光２３の入射角度がθである場合、図３に示すように、回折された回折光２４の強度はIとなり十分な回折光強度を得ることができる。しかし、参照光２３の入射角度がθ1となり、θに対しずれてしまった場合、ホログラム１１により回折される回折光２４の強度はＩ1であり、十分な回折光強度が得られないので、書込まれた情報を読込むことができない。しかし、入射角度θ1の参照光２３は、入射角度θ1で形成されたサブホログラム１２によって回折光強度Ｉを得ることができる。同様に、参照光２３の入射角度がθ2〜θ6となる場合には、θ2〜θ6で形成されたサブホログラム１２によって回折光強度Ｉを得ることができる。また、参照光２３の入射角度が中間の角度θdとなった場合、θdに最も近い入射角度で形成されたサブホログラム１２によって回折し、回折光強度ＩdはＩより弱くなるが、十分な強度を得ることができる。
従来、ホログラム記録媒体１０に記録されている情報を読込む際、参照光２３の入射角度は高い精度を要求されていたが、本発明におけるホログラム記録媒体１０を用いることで、参照光２３の入射角度がずれた場合でもホログラム群１３のいずれかのサブホログラム１１によって情報を読込める。また、参照光２３の入射角度は高い精度を要求されるため、記録されている情報の読込みエラーが増大し、多くのエラー訂正コードが必要とされていた。しかし、本発明におけるホログラム記録媒体１０を用いることで、読込みエラーを抑えることができエラー訂正コードを少なくすることができる。
また、ホログラム群１３は他のホログラム群１３と離隔するように配置されているので、参照光２３が他のホログラム群１３のホログラム１１を回折するといった読込みエラーを防止することができる。さらに、ホログラム群１３内のホログラムはそれぞれ周期的構造をなして配置されている。このため参照光２３はどの方向にずれを生じても、ホログラム群１３内のいずれかのホログラム１１によって回折することができる。よって、入射角度のずれの方向による読込みのばらつきをなくすことができ、安定した読込みができるようになる。
さらに、参照光がホログラム記録媒体に入射した際に、ホログラム記録媒体に形成されているホログラムにおいて回折するための参照光の波長λと入射角度θの関係は、

(数１)
ｎλ＝２ｄｓｉｎθ （ｎは正の整数、ｄは格子面の間隔） ・・・（１）

と表される。すなわち参照光２３の波長λと入射角度θは等価の関係である。このため、レーザの環境温度等による参照光２３の波長ずれに対しても、参照光２３はホログラム群１３内のいずれかのホログラム１１又はサブホログラム１２によって上記（１）式を満たして回折するため、十分な回折光強度を得ることができる。したがって、安価なレーザ光光源を使用することができる。
次に、本発明の実施形態におけるホログラム記録媒体１０の書込み方法について説明する。まず、図４に示すように、符号化した情報を有する物体光２２と参照光２３とを所定の角度θをなすようにホログラム記録媒体１０に入射させ、ホログラム記録媒体１０の記録層にホログラム１１を形成しこの情報を書き込む。
次に、同一の情報について参照光２３の入射角度をθ1にずらし、このホログラム１１と一部重複する位置にサブホログラム１２を形成させる。さらに、サブホログラム１２が周期的構造をなすように参照光２３の入射角度をθ2〜θ6に変化させ、サブホログラム１２を順次形成することで、図２に示すように、同一の情報を有し互いに一部が重複して配置される複数のホログラム１１からなるホログラム群１３が形成される。
さらに、他のホログラム群１３のホログラム１１を、当該ホログラム群１３のホログラム１１と離隔するように順次形成することにより、記録層にそれぞれ同一の情報を有する複数のホログラム１１からなるホログラム群１３が複数形成されているホログラム記録媒体１０を得ることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の適用はこの実施形態には限られず、その技術的思想の範囲内において様々に適用されうるものである。例えば、ホログラム群１３を構成するサブホログラム１２の数は本実施形態には限られず、より多くてもよいし、より少なくてもよい。また、ホログラム１１とサブホログラム１２の配置は図２に示すものに限られず、他の構造を有するようにしてもよい。
本実施形態におけるホログラム記憶装置の概略図である。 本実施形態におけるホログラム記録媒体の概略図である。 参照光の入射角度と回折光の回折光強度との関係を示す図である。 本実施形態におけるホログラム記録媒体の書込み方法の概略図である。
符号の説明
１ ホログラム記憶装置
１０ ホログラム記録媒体
１１ ホログラム
１２ サブホログラム
１３ ホログラム群
２０ レーザ光源
２１ レンズ
２２ 物体光
２３ 参照光
２４ 回析光
３０ 受光部
３１ レンズ

Claims (4)

  1. 物体光と参照光との干渉により記録層にホログラムが形成されて情報が書込まれたホログラム記録媒体において、
    上記記録層には上記ホログラムが複数集合してなるホログラム群が複数形成され、該ホログラム群内のホログラムはそれぞれ同一の情報を有すると共に、隣接するホログラムとは一部が重複し、他のホログラム群内のホログラムとは離隔するように配置され、
    上記ホログラム群内のひとつのホログラムは、周囲を同一の情報を有する同一群内の他の複数のホログラムで囲まれていることを特徴とするホログラム記録媒体。
  2. 上記ホログラム群は上記物体光と参照光とが所定の角度をなすようにして形成したホログラムと、該ホログラムを形成した上記物体光と参照光との角度とは異なる角度で形成した同一の情報を有する複数のサブホログラムとからなることを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録媒体。
  3. 上記ホログラム群内のホログラムは、互いに周期的構造をなして配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載のホログラム記録媒体。
  4. 物体光と参照光との干渉により記録層に符号化された情報を有するホログラムを形成するホログラム記録媒体の書込み方法において、
    上記記録層に上記物体光と参照光とが所定の角度をなすようにしてホログラムを形成し、その後に上記参照光の入射角度を順次変化させて上記ホログラムと同一の情報を有するサブホログラムを複数形成して、互いに一部が重複して、且つひとつのホログラムの周囲を同一の情報を有する他の複数のホログラムで囲むよう配置される複数のホログラムからなるホログラム群を形成することを特徴とするホログラム記録媒体の書込み方法。
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