JP4485819B2 - ホログラムメモリ用媒体および情報記録再生方法 - Google Patents

Description

本発明は、情報を物体光と参照光とによる干渉縞として記録するホログラムメモリ用媒体および情報記録再生方法に関する。

近年、情報の記録媒体として相変化型や光磁気型などの書き換え可能な光ディスクが、広く普及している。これらの光ディスクは、さらに記録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技術が必要である。

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）の多重記録が必要となる。

そこで、次世代のコンピュータファイルメモリとして、３次元的多重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。ホログラムメモリは、例えば、フォトポリマーなどを記録材料とする記録層を２枚のガラス板に挟み込んで形成した記録媒体に記録情報に対応する物体光と参照光とを照射し、双方の光により生成される干渉縞を記録材料の屈折率の変化として記録するものであり、情報の再生時には、記録された干渉縞に対し参照光のみを照射し、記録情報に対応する光学情報を抽出するものである。

このホログラムメモリは、同一の領域に複数の２次元データを多重記録することが可能であるから、ＣＤ等と同形状でありながら、膨大な記録容量をもつテラバイトメモリとして注目されている。また、ホログラム記録媒体に関しては、位置決め用信号をデータ信号とは別にホログラム情報として書き込む技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２０００−２６８３８０号公報

しかし、特許文献１に記載された技術によれば、ホログラム記録媒体の全面に情報を記録することが可能であるが、互換性を考慮すると、異なる記録再生装置間で情報の再生を行う場合、記録再生装置のスピンドルの偏芯面振れ量や記録媒体挿入時のチャッキングずれ量などが記録再生装置毎に異なるため、正確な位置決め制御が極めて難しくなるという問題があった。

そこで、本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、簡易な構成により、情報を記録するための光スポットを記録媒体に対して、正確に位置決め制御し、かつ、記録媒体のタンジェンシャル方向とラジアル方向に２次元的な位置決め制御を行いながら、シフト多重記録を行えるホログラムメモリ用媒体および情報記録再生方法を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、一方の面に情報を記録する記録層を有し、他方の面に光学的な位置決め制御用の層を有するホログラム記録媒体であって、物理的な基準位置を示す位置検出用マークを少なくとも１つ以上備えたことを特徴とするホログラムメモリ媒体を提案している。
この発明によれば、情報の記録再生を行うために必要不可欠な光スポットの位置決め制御が可能な記録媒体を提供できる。

請求項２に係る発明は、少なくとも第１の基板と第２の基板との間に、記録層と反射層とを形成し、反射層に隣接した基板に光学的な位置決め制御用の凸部または凹部が連続的、もしくは間欠的に設けられ、該基板の反射層側の形状が略平面であり、
物理的な基準位置を示す位置検出用マークを前記第１の基板に少なくとも１つ以上備えたことを特徴とするホログラムメモリ媒体を提案している。

この発明によれば、情報の記録再生を行うために必要不可欠な光スポットの位置決め制御が可能な記録媒体を提供できる。また、情報を記録再生するための記録層が平坦な構成であるため、情報を記録するためのエリア全面を用いて記録再生を行うことができる。

請求項３に記載された発明は、請求項１または請求項２のいずれかに記載されたホログラムメモリ媒体について、前記位置検出用マークがデータエリアの内側または外側若しくは、その両方の任意の位置に形成されていることを特徴とするホログラムメモリ媒体を提案している。

この発明によれば、ユーザデータを記録するためのエリアを犠牲にすることなく、ホログラム記録媒体上の基準位置を検出することができる。

請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載されたホログラムメモリ媒体について、前記位置検出用マークにアドレス情報が含まれていることを特徴とするホログラムメモリ媒体を提案している。

この発明によれば、位置検出用マークにアドレス情報が含まれていることから、位置決め制御用光学系で位置検出用マークを検出することにより、アドレス情報を得ることができる。

請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載されたホログラムメモリ媒体について、前記位置検出用マークが、任意のプリフォーマットデータで形成されていることを特徴とするホログラムメモリ媒体を提案している。
この発明によれば、極めて簡単な構成で位置検出用マークを備えたホログラム記録媒体を提供することができる。

請求項６に係る発明は、請求項２から請求項５のいずれかに記載されたホログラムメモリ媒体について、前記位置決め制御用の凸部または凹部の幅が、情報をシフト多重により記録する場合の光スポットのシフト量の略Ｎ倍（Ｎは１以上の整数）になるように構成されていることを特徴とするホログラムメモリ媒体を提案している。

この発明によれば、極めて簡単な構成で、記録媒体上への２次元シフト多重による高密度の情報記録、再生が可能なホログラムメモリ用媒体を提供することができる。

請求項７に係る発明は、請求項２から請求項５のいずれかに記載されたホログラムメモリについて、前記位置決め制御用の凸部または凹部における凸部と凹部とを合わせた幅が、情報をシフト多重により記録する場合の光スポットのシフト量の略Ｎ倍（Ｎは１以上の整数）になるよう構成されていることを特徴とするホログラムメモリ媒体を提案している。

この発明によれば、極めて簡単な構成で、記録媒体上への２次元シフト多重による高密度の情報記録、再生が可能なホログラムメモリ用媒体を提供することができる。

請求項８に係る発明は、請求項１から請求項７のいずれかに記載されたホログラムメモリ媒体について、形状がディスク状であることを特徴とするホログラムメモリ媒体を提案している。

この発明によれば、形状がディスク状であるため、極めて簡単な構成で、情報の記録再生を行うために必要不可欠な光スポットの位置決め制御が可能となる。また、情報を記録再生するために必要な層が平坦であるため、２次元的なシフト多重による情報の記録再生も可能となる。また、ホログラム記録媒体の下側に位置決め制御用光学系を配置すれば、位置決め制御用光学系とホログラム記録媒体との絶対位置情報やホログラム記録媒体に情報を記録し、再生する記録再生用光学系と位置決め制御用光学系との相対位置情報が得られるため、ホログラム記録媒体と記録再生用光学系との絶対位置情報を知ることができる。さらに、ホログラム記録媒体および記録再生装置間の互換性を容易に確保することができる。

請求項９に係る発明は、請求項１から請求項７のいずれかに記載されたホログラムメモリ媒体について、形状がカード状であることを特徴とするホログラムメモリ媒体を提案している。

この発明によれば、形状がカード状であるため、極めて簡単な構成で、情報の記録再生を行うために必要不可欠な光スポットの位置決め制御が可能となる。また、情報を記録再生するために必要な層が平坦であるため、２次元的なシフト多重による情報の記録再生も可能となる。また、ホログラム記録媒体の下側に位置決め制御用光学系を配置すれば、位置決め制御用光学系とホログラム記録媒体との絶対位置情報やホログラム記録媒体に情報を記録し、再生する記録再生用光学系と位置決め制御用光学系との相対位置情報が得られるため、ホログラム記録媒体と記録再生用光学系との絶対位置情報を知ることができる。さらに、ホログラム記録媒体および記録再生装置間の互換性を容易に確保することができる。

請求項１０に係る発明は、一方の面に情報を記録する記録層を有し、他方の面に光学的な位置決め制御用の層を有するとともに、該ホログラムメモリ媒体上の基準位置を示す位置検出用マークを少なくとも１つ以上備えたことを特徴とするホログラムメモリ媒体の前記記録層側から情報記録再生光学系により情報の記録再生を行い、前記位置決め制御用の層側から、位置決め制御光学系により、情報の記録再生時の位置決め検出および制御を行う情報記録再生方法であって、前記ホログラムメモリ媒体に形成された基準位置を示す位置検出用マークを前記情報記録再生光学系により検出する第１のステップと、前記位置決め制御光学系により、凹部または凸部で形成された位置決め制御情報からアドレス情報を検出する第２のステップと、該検出されたアドレス情報に基づき、前記情報記録再生光学系と前記位置決め制御光学系との相対位置を検出する第３のステップと、該検出した相対位置に基づいて、前記情報記録再生光学系の位置を制御する第４のステップとを有することを特徴とする情報記録再生方法を提案している。

この発明によれば、ホログラム記録媒体の下側に配置された位置決め制御用光学系とホログラム記録媒体との絶対位置情報やホログラム記録媒体に情報を記録し、再生する記録再生用光学系と位置決め制御用光学系との相対位置情報が得られるため、ホログラム記録媒体と記録再生用光学系との絶対位置情報を知ることができる。さらに、ホログラム記録媒体および記録再生装置間の互換性を容易に確保することができる。

本発明によれば、簡易な構成により、情報を記録するための光スポットを記録媒体に対して、正確に位置決め制御し、かつ、記録媒体のタンジェンシャル方向とラジアル方向に２次元的に位置決め制御を行いながら、シフト多重記録を行えるという効果がある。

以下、本発明の実施形態に係るホログラムメモリ用媒体について図１から図８を参照して詳細に説明する。

図１は本発明に係るホログラムメモリ媒体の基本構成を示す図である。
図１に示すように、本発明に係るホログラムメモリ媒体は、上から順に、基板１ａ、記録層２、反射層３、基板１ｂ、カバー層４とから構成されている。このホログラムメモリ媒体に情報を記録、再生する場合には、基板１ａの上側に情報記録再生用光学系を配置し、基板１ａの上側からのみ、情報を記録、再生するための光スポット（物体光、参照光）を照射し、記録層に物体光と参照光とにより形成される干渉縞を記録する。

なお、反射層３よりも下層の基板１ｂおよびカバー層４は、情報の記録再生には用いられない。また、カバー層４は、基板１ｂに形成された凹部または凸部を外部から物理的に保護するものである。さらに、基板１ａ側には、位置検出用のマークが任意の指定位置にプリフォーマットされている。位置検出用マークの形成位置としては、ホログラム記録媒体が図１のようなディスク状である場合には、情報を記録再生するためのデータエリアの内周側、外周側、若しくはその両方の任意の指定位置である。位置検出用マークは、ホログラム記録媒体の同心円上の１周にわたり形成すれば確実に検出することができるが、システムとして検出可能であれば、特に１周すべてにわたって配置する必要はなく、１周のうちの一部分のみでもよい。

基板１ｂには、反射層と反対側に凹部または凸部が形成されている。代表的な凹部または凸部列の構成は、例えば、記録媒体がディスク状である場合には、光ディスクでいうトラック溝と同様に、連続的な溝が記録媒体上にスパイラル状に配置される例が挙げられる。なお、溝は連続的でも間欠的でも、またスパイラル状でも同心円状であってもよい。

また、基板１ｂに形成された凹部または凸部にカバー層４側から位置決め制御用の光学系を配置して、この凹部または凸部に位置決め検出用の光スポットを照射することにより、位置決め検出や位置決め制御を簡易に行うことができる。さらに、基板１ｂに形成される凹部または凸部にアドレス情報を含める構成とすれば、位置決め制御用光学系の絶対位置まで検出することができるため、アクセス動作も容易となる。なお、図１（ｂ）のように、反射層３の下に中間層を設け、その下に位置制御用の凹部または凸部を形成した基板１ｂを配置してもよい。ただし、図１（a）,（ｂ）の形態は、１例であり、記録層と位置制御のための層を対向させた構成であれば、他の構成であってもよい。

また、情報記録再生用光学系と位置決め制御用光学系とを連動させて構成し、位置決め制御用光学系を的確に制御することにより、情報記録再生用光学系の位置決め制御を簡易な構成で実現することができる。
この構成を図２に示す。図２においては、情報記録再生用光学系と位置決め制御用光学系とが物理的に連動したかたちで示されているが、例えば、物理的には独立した構成で、位置決め制御用光学系から得られる制御信号を情報記録再生用光学系と位置決め制御用光学系との両方にフィードバックすることにより、双方の位置決め制御を行ってもよく、いずれの方式を用いるのかは、システム設計上の都合やコストに応じて、随時選択することができる。

次に、図７および図８を用いて、基板１ｂに形成される凹凸の幅について説明する。
本発明に係るホログラムメモリ媒体は、位置決め制御が可能であり、しかも、情報の記録再生に関する基板１ａ、記録層２および反射層３が凹凸のない平面で構成されている点に特徴を有している。したがって、シフト多重記録を行う場合、記録媒体のタンジェンシャル方向のみならず、ラジアル方向に関しても正確な記録再生動作が可能となる。すなわち、位置決め制御を行いながら、２次元方向のシフト多重記録を行うことが可能となる。

実際には、基板１ｂに形成された凹部または凸部に基づいて、位置決め制御を行うわけであるが、この凹部または凸部の幅（ここで、凹部または凸部のいずれかの幅をＧｗ、凹部と凸部の幅を足し合わせた幅をＰｗとする。）を、シフト多重記録における情報を記録再生する際の光スポットのラジアル方向のシフト量として設定することにより、位置決め制御用光学系に連動して位置決め制御される情報記録再生用光学系が、自動的にラジアル方向にシフトしながら情報の記録再生を実現できる。

一般的には、凹部もしくは凸部のどちらか一方に位置決め制御を行うことにより、Ｐｗ＝ラジアル方向のシフト量（Ｘｓ）として設定すればよいが、例えば、凹部と凸部とを順次切り替えて位置決め制御を行うシステムの場合には、Ｇｗ＝ラジアル方向のシフト量（Ｘｓ）と設定してもよい。

また、タンジェンシャル方向のシフト量としては、一般的には、概略ラジアル方向のシフト量Ｘｓ程度に設定されるが、これを記録媒体の回転制御と情報記録のための制御系などで簡単に実現することもできる。ここで、位置決め制御のためのサーボ信号生成方法としては、例えば、ＣＤやＤＶＤなどに一般的に用いられるプッシュプル法などをそのまま適用することができる。

図８に、記録媒体のタンジェンシャル方向およびラジアル方向に２次元的にシフト多重によるデータの記録再生を行った場合の様子を示す。なお、この記録方式は、記録媒体がディスク状である場合はもちろんのこと、記録媒体がカード状である場合にも適用することができる。

次に、図５および図６を用いて、データの記録再生方法について説明する。
ホログラム記録媒体は、実際には、製造誤差等により、１枚毎に、基板１ａと基板１ｂとの絶対位置が異なる。また、記録再生装置においても、１台毎に、情報記録再生用光学系と位置決め制御用光学系との組み付け誤差等により、その位置関係が異なり、結果として、ホログラム記録媒体と記録再生装置との互換性が大きく損なわれる。そこで、本発明においては、ホログラム記録媒体上に形成された位置検出用マークを用いることにより、ホログラム記録媒体と記録再生装置との互換性を維持できる構成になっている。

図５を用いて、実際の処理フローについて説明する。
まず、記録再生装置にホログラム記録媒体が装着されると（ステップ１０１）、情報記録再生光学系により、位置検出用マークを検出する（ステップ１０２）。このとき、位置決め制御用光学系により、このときのアドレス情報を検出する（ステップ１０３）。つまり、ホログラム記録媒体の指定された位置に形成される位置検出用マークとアドレス情報とを同時に検出することにより、ホログラム記録媒体の上側に配置された情報記録再生光学系と下側に配置された位置決め制御用光学系との相対位置情報を得ることができる。

例えば、位置検出用マークとデータ記録エリアとの位置関係（距離）は任意に決められていることから、位置決め制御用光学系をどこのアドレスまで移動するとデータ記録エリアに到達するかなどの情報を容易に取得することができる。したがって、ホログラム記録媒体の下側に配置された位置決め制御用光学系とホログラム記録媒体の絶対位置情報や位置決め制御用光学系と情報記録再生光学系との相対位置情報が得られるため、情報記録再生光学系と記録媒体との絶対位置情報を得ることができる。そのため、ホログラム記録媒体と記録再生装置との互換性を容易に確保することができる。

以上、図面を参照して本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本実施例におけるホログラムメモリ媒体の基本構成図である。 位置検出用マークを外周部に配置した場合のホログラムメモリ用媒体の基本構成図である。 位置検出用マークを内周部および外周部に配置した場合のホログラムメモリ用媒体の基本構成図である。 位置検出用マークを内周部の一部分に配置した場合のホログラムメモリ用媒体の基本構成図である。 位置検出のフローチャート図である。 ホログラムメモリ媒体と記録再生光学系および位置制御用光学系との位置関係を示した図である。 本実施例における位置決め検出用の凹部または凸部の幅の関係を示した図である。 ２次元シフト多重方式による情報記録の様子を示した図である。

符号の説明

１ａ、１ｂ・・・基板、２・・・記録層、３・・・反射層、４・・・カバー層、

Claims (6)

1. 少なくとも第１の基板と第２の基板との間に、記録層と反射層とを形成し、反射層に隣接した第２の基板に光学的な位置決め制御用の凸部または凹部が連続的、もしくは間欠的に設けられ、該第２の基板の反射層側の形状が略平面であり、
   物理的な基準位置を示す位置検出用マークを前記第１の基板に少なくとも１つ以上備えたことを特徴とするホログラムメモリ媒体。
2. 前記位置検出用マークがデータエリアの内側または外側若しくは、その両方の任意の位置に形成されていることを特徴とする請求項１に記載されたホログラムメモリ媒体。
3. 前記位置決め制御用の凸部または凹部の幅が、情報をシフト多重により記録する場合の光スポットのシフト量の略Ｎ倍（Ｎは１以上の整数）になるように構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載されたホログラムメモリ媒体。
4. 前記位置決め制御用の凸部または凹部における凸部と凹部とを合わせた幅が、情報をシフト多重により記録する場合の光スポットのシフト量の略Ｎ倍（Ｎは１以上の整数）になるよう構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載されたホログラムメモリ媒体。
5. 形状がディスク状であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載されたホログラムメモリ媒体。
6. 形状がカード状であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載されたホログラムメモリ媒体。

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