WO2006092956A1 - ホログラム情報記録媒体及びホログラム情報記録再生装置 - Google Patents

ホログラム情報記録媒体及びホログラム情報記録再生装置 Download PDF

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WO2006092956A1
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Naoyuki Tokuchi
Yoshihiro Someno
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Alps Electric Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a hologram information recording medium and a hologram information recording / reproducing apparatus for recording / reproducing hologram information on a recording medium by causing signal light and reference light to interfere with each other.
  • optical recording media such as CD (compact disc) and DVD (digital versatile disc) are widely used as media for recording a large amount of data.
  • CDs and DVDs require such a large amount of data. It is impossible to increase the density sufficiently to record data, and it is not possible to record a large amount of these data on a single disc. Therefore, in order to record such a large amount of data, it is necessary to record while exchanging multiple discs.
  • hologram recording media that can record a considerably large amount of data compared to current CDs and DVDs have attracted attention.
  • hologram information recording beam light is demultiplexed into two coherent lights, one light is modulated by a spatial light modulator to be signal light, and the other light is used as reference light on a recording medium.
  • data is recorded as interference fringes by combining the signals.
  • the signal light is not reproduced if the wavelength or irradiation angle of light during information reproduction differs from the wavelength or irradiation angle of light during information recording. Utilizing this property, data is multiplexed and recorded in the same area of the recording medium by changing the wavelength and irradiation angle of information recording / reproducing light.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-216359
  • the information recording medium since the information recording medium is usually made of a synthetic resin, it expands or contracts when the external environment, particularly temperature, changes.
  • each wavelength and each irradiation angle is associated with the data, so that the information recording medium expands due to temperature changes as described above. If the tension or shrinkage occurs, information is reproduced under conditions different from those at the time of information recording, and there is a problem that data multiplexed on the information recording medium cannot be reproduced.
  • the present invention has been made in view of the strong point, and a hologram information recording medium and hologram information capable of accurately reproducing data multiplexed on the recording medium regardless of the influence of the external environment, etc.
  • An object is to provide a recording / reproducing apparatus. Means for solving the problem
  • the hologram information recording medium of the present invention performs recording by irradiating the recording medium with signal light and reference light while changing the multiplex parameter, and diffracted with the reference light while changing the multiplex parameter.
  • a hologram information recording medium that reproduces information using reproduction light, and the multiple parameter is changed, and a plurality of one information group is recorded in substantially the same region.
  • the hologram information recording / reproducing apparatus of the present invention includes a light source that emits signal light and reference light, an optical system that irradiates the information recording medium with the signal light and reference light, and information multiplexed on the information recording medium. And multiple parameter control means for controlling multiple parameters so that a plurality of information groups are recorded in substantially the same area of the information recording medium.
  • the configuration of the hologram information reproducing apparatus can be simplified and can be configured at a low cost.
  • temperature detecting means for detecting the temperature in the vicinity of the information recording medium, and multiple parameters at the time of information reproduction based on the temperature detected by the temperature detecting means. It is preferable to include correction means for correcting the control.
  • the temperature in the vicinity of the information recording medium is measured to correct the relationship between the temperature and the multiplex parameter, so that an accurate wavelength at the time of information reproduction can be determined in a short time.
  • wavelength control during information reproduction can be performed quickly.
  • the multiplex parameter is a wavelength of the signal light or the reference light, or an angle at which the signal light or the reference light is applied to the recording medium. preferable.
  • the hologram information recording method of the present invention includes a step of preparing an information recording medium, and a plurality of one information group in substantially the same area of the information recording medium while changing the multiplexing parameter of the signal light and the reference light. And a step of recording times.
  • the hologram information recording medium of the present invention changes multiple parameters and records a plurality of information groups in substantially the same area. Therefore, the data multiplexed on the recording medium regardless of the influence of the external environment, etc. Can be reproduced accurately.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a hologram information recording / reproducing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • reference numeral 1 denotes a light source that emits light for information recording or reproduction.
  • the subsequent stage of light source 1 the preceding position in the light traveling direction in the optical path
  • the light emitted from light source 1 is demultiplexed into two coherent lights and irradiated to recording medium 3 positioned at the subsequent stage.
  • Optical system 2 is arranged.
  • a second optical system 4 for receiving a reproduction signal is disposed at the subsequent stage of the recording medium 3.
  • a wavelength controller 5 which is a multiplex parameter changing means for changing multiplex parameters when information is multiplexed and recorded on a recording medium.
  • a light source that emits beam-like light such as a light source that emits laser light having a predetermined wavelength can be used.
  • a semiconductor laser or the like can be used as the light source 1.
  • the first optical system 2 includes a first mirror 21 that changes the optical path of the beam light emitted from the light source 1, a beam expander 22 that expands the beam diameter of the beam light, and a beam Data modulation is performed on the beam splitter 23 that splits the light into two coherent lights, the second mirror 24 that changes the optical path of one of the split lights, and the light whose optical path has been changed by the second mirror 24.
  • the spatial light modulator 25, the Flier conversion lens 26 that condenses the data-modulated signal light on the recording medium 3, and the other light demultiplexed by the beam splitter 23 is condensed on the recording medium 3.
  • a condenser lens 27 is condensed on the recording medium 3.
  • the beam expander 22 includes a first lens 22a for diffusing the beam light whose optical path has been changed by the first mirror 21 and a second lens 22b for converting the diffused light into parallel light.
  • the spatial light modulator 25 can be constituted by, for example, a two-dimensional array spatial digital filter (transmission filter). Therefore, the signal light data-modulated by the spatial light modulator 25 includes a two-dimensional pattern.
  • the recording medium 3 has a recording area 31, and data is multiplexed in this recording area 31. That is, each data is associated with a multiplex parameter value, and a plurality of data 31a and 31b are multiplexed by changing the multiplex parameter in substantially the same region. Therefore, by specifying the multiple parameter value, the data associated with the multiple parameter value can be read out. Thus, since different data can be recorded in substantially the same area, a large amount of data can be recorded on the recording medium 3.
  • it may be overlapped in the same area, or may be overlapped in a slightly shifted state. Considering the recording efficiency, it is desirable to record on the same area as much as possible.
  • a recording medium for hologram memory is used.
  • a recording medium for hologram memory For example, fixed recording holo
  • a silver salt photosensitive material, dichromated gelatin, a photopolymer, or the like can be used.
  • a material of the holographic recording medium for rewriting a photoinduced bending material, a thermoplastic, or the like can be used. it can.
  • the recording medium 3 Since the recording medium 3 uses the material as described above, it expands and contracts depending on the temperature. Due to this expansion and contraction, as shown in FIG. 3, the wavelength of the light source 1 necessary for reproducing the recorded data deviates. As can be seen from FIG. 3, when the temperature increases, the recording medium 3 expands and the corresponding wavelength becomes longer, and when the temperature decreases, the recording medium 3 contracts and the corresponding wavelength becomes shorter. Therefore, when the recording medium 3 expands and contracts, reproduction is not performed at a wavelength of the reproduction light different from the wavelength of the recording light, that is, when the recording medium 3 expands, reproduction is performed at a wavelength longer than that of the recording light. When contracted, the recorded data cannot be accurately reproduced unless it is reproduced at a wavelength shorter than that of the recording light.
  • the relationship between temperature and wavelength shown in FIG. 3 is individual depending on the material constituting the recording medium 3.
  • wavelength difference in this case, lnm
  • the number of data belonging to a group, and the number of data groups are not limited to this, and can be changed as appropriate. It is desirable to determine the number of data belonging to the group according to the variable range of the laser wavelength. Further, the number of data groups is preferably determined within a range in which expansion / contraction can be allowed according to the expansion / contraction magnitude of the recording medium 3.
  • the second optical system 4 diffuses reproduction light generated by irradiating the recording medium 3 with light for information reproduction.
  • the photodetector 42 has a two-dimensional light receiving cell array corresponding to a two-dimensional pattern of reproduction light, and can be constituted by, for example, a PD array, a CCD element array, a CMOS element array, or the like.
  • the wavelength control unit 5 changes the wavelength that is a multiplexing parameter when information is multiplexed and recorded on the recording medium 3 and when information is reproduced. That is, when information is multiplexed and recorded and when information is reproduced, the wavelength of the beam light emitted from the light source 1 corresponding to each data is changed. For example, for the data to be recorded or reproduced at the wavelength ⁇ , the light source 1 wave
  • This wavelength change is performed by changing the current value applied to the light source 1.
  • the wavelength that is the multiplex parameter may be changed with a control amount other than the force s and the control value other than the current value for changing the wavelength that is the multiplex parameter.
  • the light source 1 is a laser and the wavelength is controlled as a multiplex parameter, that is, the current value given to the laser is controlled.
  • the present invention is not limited to this, and parameters other than the current value applied to the laser may be controlled as long as the multiplex parameter (wavelength) can be controlled.
  • the hologram information recording / reproducing apparatus shown in FIG. 1 basically performs recording by irradiating the recording medium with two coherent lights obtained by demultiplexing the information recording light while changing the multiplex parameter. At the same time, the information is reproduced using the reproduction light diffracted by the information reproduction light while changing the multiplex parameter.
  • the light source controller 6 sets the current value so that the light source 1 emits a beam light having a wavelength of 680 nm. As a result, a light beam having a wavelength of 680 nm is emitted from the light source 1.
  • the light path of the beam light is directed to the beam expander 22 by the first mirror 21.
  • the beam light is diffused by the first lens 22a of the beam expander 22 and further converted into parallel light by the second lens 22b. This parallel light is split into two coherent lights by the beam splitter 23. Then, one light is directed to the second mirror 24 and the other light is directed to the condenser lens 27.
  • the light reflected by the second mirror 24 is data-modulated by the spatial light modulator 25.
  • the data-modulated light is condensed on the recording medium 3 as signal light X by the Fourier transform lens 26.
  • the other light demultiplexed by the beam splitter 23 is condensed on the recording medium 3 as the reference light Y by the condenser lens 27.
  • the signal light X and the reference light Y interfere with each other, and interference fringes whose light intensity changes periodically are recorded on the recording medium 3. Formed. Since this interference fringe is determined by the shape of the wavefront of the two lights to be combined, the shape of the wavefront of the two lights to be combined is recorded as information on the recording medium 3. That is, on the recording medium 3, interference fringes are recorded between the signal light that forms the data-modulated wavefront and the reference light that is data-modulated and forms the wavefront. In this way, data is recorded on the recording medium 3.
  • the light source controller 6 sets the current value so that the light source 1 emits beam light having a wavelength of 681 nm, and records data B in substantially the same area of the recording medium 3 as described above.
  • the light source control unit 6 sets the current value so that the light source 1 emits a beam light having a wavelength of 682 nm, and records the data C in substantially the same area of the recording medium 3 as described above. Then light
  • the source controller 6 sets the current value so that the light source 1 emits beam light having a wavelength of 683 nm, and records data D in substantially the same area of the recording medium 3 as described above. In this way
  • a group G is recorded in substantially the same area of the recording medium 3.
  • Here belongs to a group
  • the number of data is 4 (A to D), which is the variable range of the laser wavelength of one laser.
  • data group G and data group G are substantially the same as recording medium 3.
  • the light source controller 6 sets a current value so that the light source 1 emits a beam light having a wavelength of 680 nm.
  • a light beam having a wavelength of 680 nm is emitted from the light source 1.
  • the light path of the beam light is directed to the beam expander 22 by the first mirror 21, diffused by the first lens 22 a of the beam expander 22, and further converted into parallel light by the second lens 22 b.
  • the parallel light passes through the beam splitter 23 and is condensed on the recording medium 3 as the reference light Y by the condenser lens 27. Record Since the interference fringes recorded on the recording medium 3 become a Bragg grating, when the reference light Y is irradiated, the same reproduction light Z as the signal light X is obtained by Bragg diffraction.
  • the data is placed on the short wavelength side of the wavelength range of data A to D (G).
  • G data D (wavelength 680 nm)
  • data group G data A (wavelength 681 nm)
  • Data G of data group G (wavelength 682nm), data C of data group G (wavelength 683 ⁇ )
  • the data groups A to D related to the temperature of the outside world can be accurately reproduced, and it is possible to reliably avoid a reproduction failure due to the influence of the external environment.
  • the data A to D (G) is in the long wavelength side of the wavelength range.
  • Data groups A to D related to the temperature of the field can be accurately reproduced, so that it is possible to reliably avoid reproduction failures due to the influence of the external environment.
  • the data multiplexed on the recording medium 3 can be accurately reproduced regardless of the influence of the external environment.
  • the configuration of the hologram information reproducing apparatus can be simplified and can be configured at low cost.
  • the wavelength control unit 5 uses the reproduction signal from the photodetector 42 for recording and recording.
  • the laser wavelength is controlled based on index information (recorded data address (or page number), recording wavelength, recording temperature) included in the data recorded on the medium 3.
  • index information recorded data address (or page number), recording wavelength, recording temperature
  • the recording medium 3 is expanded when attempting to reproduce data A recorded at a wavelength of 680 nm.
  • Loop D data D can be played.
  • This data D contains index information (
  • Data D data address, recording wavelength, recording temperature, etc.
  • the length control unit 5 analyzes the index information of the data D, and
  • Unit 5 reproduces data A by controlling the wavelength of the laser beam to the long wavelength side based on this information.
  • FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of the hologram information recording / reproducing apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. 4, parts that are the same as those in FIG. 1 are given the same reference numerals as in FIG. 1, and detailed descriptions thereof are omitted.
  • the hologram information recording / reproducing apparatus shown in FIG. 4 has a temperature sensor 6 for measuring the temperature of the recording medium 3 and / or the vicinity thereof, and a control amount of the laser wavelength based on the temperature detected by the temperature sensor 6. And a correction unit 7 for calculating a correction amount.
  • the correction unit 7 is shown in Fig. 3. A table showing the relationship between temperature and wavelength in the recording medium 3 is provided.
  • the correction unit 7 refers to the above table and uses the temperature information sent and the index information (recorded data address, recording wavelength, recording temperature) included in the data recorded on the recording medium 3 to determine the temperature. And correct the relationship between the wavelength.
  • This correction is sent to the wavelength controller 5.
  • the wavelength controller 5 controls the laser wavelength (current value here) based on the corrected temperature and wavelength relationship.
  • Hologram information recording is the same as in Embodiment 1, and data groups A to D are recorded as data groups G to G in substantially the same area of the recording medium 3.
  • the correction unit 7 creates in advance a table showing the relationship between the temperature and wavelength of the characteristics shown in FIG. 3 in an initial state such as when the power is turned off or when information reproduction is started. For example, from Fig. 3, data A in data group G is
  • the wavelength is 678 nm
  • the external temperature is 25 ° C
  • the wavelength is 681 nm
  • the external temperature is 35 ° C
  • the wavelength is 684 nm.
  • the ambient temperature is 15 ° C and the wavelength is 67
  • the wavelength is 679 nm at an ambient temperature of 25 ° C, and the wavelength is 682 nm at an ambient temperature of 35 ° C.
  • the correction unit 7 creates such a temperature-wavelength characteristic table in an initial state.
  • Data group data is also created as a table.
  • Data A is reproduced using laser light with a wavelength of 680 nm for information reproduction at an ambient temperature of 30 ° C.
  • the correction unit 7 applies an external temperature of 15 ° C for data A of data group G.
  • Data group G data B, such that the wavelength is 678 nm, the ambient temperature is 25 ° C, the wavelength is 681 nm, the ambient temperature is 35 ° C, and the wavelength is 684 nm.
  • Data group G data D has a wavelength of 677 ⁇ at an ambient temperature of 15 ° C, such as 679nm, an ambient temperature of 25 ° C, a wavelength of 682nm, an ambient temperature of 35 ° C, and a wavelength of 685nm.
  • the ambient temperature is 25 ° C
  • the wavelength is 680nm
  • the ambient temperature is 35 ° C
  • the wavelength is 683nm.
  • the temperature is calculated by a method such as an interpolation method based on the relationship between the temperature and the wavelength.
  • the correction information whose table has been updated in this way is sent to the wavelength controller 5.
  • the wavelength control unit 5 controls the wavelength of the laser beam based on the corrected temperature-wavelength relationship and stores data A.
  • the correction unit 7 has a table indicating the relationship between the temperature and the wavelength, and the power for explaining the case where the table is updated.
  • the correction unit 7 includes the temperature and the index. It has information (data address, recording wavelength, recording temperature, etc.), and temperature and index information may be updated.
  • the present invention is not limited to Embodiments 1 and 2 described above, and can be implemented with various modifications.
  • the laser wavelength, the number of data, and the number of groups in the first and second embodiments are not limited to this, and can be changed as appropriate.
  • various modifications can be made without departing from the scope of the object of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a hologram information recording / reproducing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a recording area on a recording medium.
  • FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between temperature and laser wavelength in a recording medium.
  • FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a hologram information recording / reproducing apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.

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Abstract

【課題】外部環境の影響などに拘わらず、記録媒体に多重されたデータを正確に再生することができるホログラム情報記録媒体及びホログラム情報記録再生装置を提供すること。 【解決手段】記録媒体３の一つの記録領域３１には、記録媒体３の膨張・収縮を考慮して、多重パラメータが変更されて、略同じ領域に一つの情報群が複数記録されている。すなわち、この記録媒体３の一つの記録領域３１には、レーザ波長λを変えてデータ群Ａ～Ｄが複数記録されている。具体的には、データ群Ａ～Ｄは、データＡ1，データＢ1，データＣ1，データＤ1のデータグループＧ1と、データＡ2，データＢ2，データＣ2，データＤ2のデータグループＧ2と、データＡ3，データＢ3，データＣ3，データＤ3のデータグループＧ3との３グループとして一つの記録領域に記録される。

Description

明 細 書
ホログラム情報記録媒体及びホログラム情報記録再生装置
技術分野
[0001] 本発明は信号光及び参照光を干渉させて記録媒体にホログラム情報を記録/再 生するホログラム情報記録媒体及びホログラム情報記録再生装置に関する。
背景技術
[0002] 現在、大量のデータを記録しておく媒体として、 CD (コンパクトディスク）や DVD (デ イジタルバーサタイルディスク）などの光記録媒体が広く利用されている。近年、高精 細の動画像を記録したいという要望や、パーソナルコンピュータの発達によりさらに大 量のデータを記録したいという要望があり、 CDや DVDのような光記録媒体では、こ のような大量のデータを記録するために十分な高密度化を図ることができず、 1枚の ディスクにこれらの大量のデータを記録することができない。したがって、これらの大 量のデータを記録するためには、複数のディスクを交換しながら記録しなければなら なレ、。近年、現在の CDや DVDなどに比べてかなりの大量のデータを記録することが できるホログラム記録媒体が注目されてレ、る。
[0003] ホログラム情報記録として、ビーム光を互いにコヒーレントな 2つの光に分波し、一方 の光を空間光変調器でデータ変調して信号光とし、他方の光を参照光として記録媒 体上で合波することにより、データを干渉縞として記録する方式がある。そして、この 記録媒体に記録時と同じ参照光を照射することにより、信号光を再生光として検出す ること力 Sでき、これによりデータを再生することができる。このホログラム情報記録再生 においては、情報再生時の光の波長や照射角度が情報記録時の光の波長や照射 角度と異なると信号光が再生されない。この性質を利用して、情報記録再生の光の 波長や照射角度を変えて記録媒体の同じ領域にデータを多重して記録することが行 われている。
[0004] 特許文献 1 :特開 2002— 216359号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題 [0005] し力しながら、情報記録媒体は通常合成樹脂で構成されてレ、るので、外部環境、特 に温度が変わると膨張又は収縮を起こす。情報記録媒体に光の波長や照射角度を 変えて多重したデータを再生する場合、それぞれの波長やそれぞれの照射角度が データと関連づけられているので、上記のように温度変化による情報記録媒体が膨 張又は収縮すると、情報記録時と異なる条件で情報再生が行われることになり、情報 記録媒体上に多重されたデータの再生ができなくなるという問題がある。
[0006] 本発明は力かる点に鑑みてなされたものであり、外部環境の影響などに拘わらず、 記録媒体に多重されたデータを正確に再生することができるホログラム情報記録媒 体及びホログラム情報記録再生装置を提供することを目的とする。 課題を解決するための手段
[0007] 本発明のホログラム情報記録媒体は、多重パラメータを変更しながら、信号光及び 参照光を記録媒体に照射して記録を行うと共に、多重パラメータを変更しながら、前 記参照光で回折した再生光を用いて情報を再生するホログラム情報記録媒体であつ て、多重パラメータが変更されて、略同じ領域に一つの情報群が複数記録されてい ることを特 ί数とする。
[0008] この構成によれば、情報記録媒体の温度上昇や下降による膨張 *収縮が発生した 場合、情報記録時の情報群そのものを読み出すことはできないが、他の情報群を読 み出すことができる。情報群は同じものであるので、結果として、外界の温度に関係 なぐ情報群を正確に再生することができ、外部環境の影響などによる再生不良など を確実に回避することが可能となる。
[0009] 本発明のホログラム情報記録再生装置は、信号光及び参照光を出射する光源と、 前記信号光及び参照光を情報記録媒体に照射する光学系と、前記情報記録媒体に 情報を多重して記録する際に、前記情報記録媒体の略同じ領域に一つの情報群が 複数記録されるように多重パラメータを制御する多重パラメータ制御手段と、を具備 することを特徴とする。
[0010] この構成によれば、情報記録媒体に複数の情報群を記録しておくことにより、外部 環境の影響などに拘わらず、情報記録媒体に多重された情報を正確に再生すること ができる。また、この構成によれば、同じ情報群を複数記録して、情報記録媒体の膨 張'収縮に対応しているので、レーザ光のダイナミックレンジを大きく変える必要がな レ、。このため、一つのレーザで再生を行うことが可能である。このため、ホログラム情 報再生装置の構成を簡易にすることができると共に、安価に構成することが可能とな る。
[0011] 本発明のホログラム情報記録再生装置においては、前記情報記録媒体近傍の温 度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段で検出された温度に基づいて情 報再生時の多重パラメータの制御に対する補正を行う補正手段と、を具備することが 好ましい。
[0012] この構成によれば、情報記録媒体近傍の温度を測定して温度一多重パラメータの 関係を補正するので、情報再生時の正確な波長を短時間で決定することができる。 この結果、情報再生の際の波長制御を迅速に行うことができる。
[0013] 本発明のホログラム情報記録再生装置においては、前記多重パラメータは、前記 信号光若しくは前記参照光の波長、又は前記信号光若しくは前記参照光を前記記 録媒体に照射する角度であることが好ましい。
[0014] 本発明のホログラム情報記録方法は、情報記録媒体を準備する工程と、信号光及 び参照光を、多重パラメータを変更しながら、情報記録媒体の略同じ領域に一つの 情報群を複数回記録する工程と、を具備することを特徴とする。
発明の効果
[0015] 本発明のホログラム情報記録媒体は、多重パラメータを変更して、略同じ領域に一 つの情報群を複数記録するので、外部環境の影響などに拘わらず、記録媒体に多 重されたデータを正確に再生することができる。
発明を実施するための最良の形態
[0016] 以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
(実施の形態 1)
図 1は、本発明の実施の形態 1に係るホログラム情報記録再生装置の概略構成を 示す図である。図中 1は、情報記録又は再生用の光を出射する光源を示す。光源 1 の後段（光路における光の進行方向上の先行する位置）には、光源 1から出射された 光を 2つのコヒーレントな光に分波して、後段に位置する記録媒体 3に照射する第 1 光学系 2が配置されている。記録媒体 3の後段には、再生信号を受光する第 2光学 系 4が配置されている。受光系 4の後段には、記録媒体に情報を多重して記録する 際に多重パラメータを変更する多重パラメータ変更手段である波長制御部 5が配置さ れている。
[0017] 光源 1としては、所定の波長を有するレーザ光を出射する光源などのビーム状の光 を出射する光源を用いることができる。例えば、光源 1としては、半導体レーザなどを 用いることができる。
[0018] 第 1光学系 2は、図 1に示すように、光源 1から出射されたビーム光の光路を変える 第 1ミラー 21と、ビーム光のビーム径を拡大させるビームエキスパンダ 22と、ビーム光 を互いにコヒーレントな 2つの光に分波するビームスプリッタ 23と、分波された一方の 光の光路を変える第 2ミラー 24と、第 2ミラー 24で光路が変えられた光にデータ変調 を行う空間光変調器 25と、データ変調された信号光を記録媒体 3上に集光させるフ 一リエ変換レンズ 26と、ビームスプリッタ 23で分波された他方の光を記録媒体 3上に 集光させる集光レンズ 27とを有する。ビームエキスパンダ 22は、第 1ミラー 21で光路 を変えられたビーム光を拡散させる第 1レンズ 22a及び拡散した光を平行光にする第 2レンズ 22bを有する。空間光変調器 25は、例えば 2次元配列空間ディジタルフィノレ タ (透過フィルタ)などで構成することができる。したがって、空間光変調器 25でデー タ変調された信号光は 2次元パターンを含む。
[0019] 記録媒体 3は、図 2に示すように、記録領域 31を有しており、この記録領域 31にデ ータが多重されている。すなわち、各データは多重パラメータ値に関連づけられてお り、略同じ領域に多重パラメータを変えて複数のデータ 31a, 31bが多重されている。 したがって、多重パラメータ値を特定することにより、その多重パラメータ値に関連づ けられたデータを読み出すことができる。このように、略同じ領域に異なるデータを記 録することが可能であるので、記録媒体 3上に大容量のデータを記録することが可能 となる。なお、記録領域 31に多重する場合、同じ領域に重ねられていても良ぐ少し ずれた状態で重ねられていても良い。記録効率を考慮すると、できるだけ同じ領域に 重ねて記録されることが望ましレ、。
[0020] 記録媒体 3には、ホログラムメモリ用の記録媒体を用いる。例えば、固定記録用ホロ グラム記録媒体の材料としては、銀塩感光材料、重クロム酸ゼラチン、フォトポリマー などを用いることができ、書き換え用ホログラム記録媒体の材料としては、光誘起屈 折材料、サーモプラスチックなどを用いることができる。
[0021] 記録媒体 3は、上記のような材料を用いるので、温度により膨張 ·収縮を起こす。こ の膨張収縮により、図 3に示すように、記録されたデータを再生するために必要な光 源 1の波長はずれてしまう。図 3から分かるように、温度が高くなると記録媒体 3が膨張 して対応する波長が長くなり、温度が低くなると記録媒体 3が収縮して対応する波長 が短くなる。したがって、記録媒体 3が膨張'収縮すると、記録光の波長と異なる再生 光の波長で再生を行わないと、すなわち記録媒体 3が膨張したときには記録光よりも 長い波長で再生し、記録媒体 3が収縮したときには記録光よりも短い波長で再生しな いと、記録されたデータを正確に再生することができない。なお、図 3に示す温度と波 長との関係は、記録媒体 3を構成する材料により個別のものである。
[0022] したがって、この記録媒体 3の一つの記録領域 31には、記録媒体 3の膨張'収縮を 考慮して、多重パラメータが変更されて、略同じ領域に一つの情報群が複数記録さ れている。すなわち、この記録媒体 3の一つの記録領域 31には、多重パラメータ（こ こではレーザ波長え )を変えてデータ群 (情報群) A〜Dが複数記録されてレ、る。具 体的には、データ群 A〜Dは、データ A ( λ = 680nm) ,データ Β ( λ = 681nm) ,
1 1
データ C ( λ = 682nm) ,データ D ( λ = 683nm)のデータグループ Gと、データ A
1 1 1
( λ =676nm) ,データ B (え =677nm) ,データ C ( λ = 678nm) ,データ D ( λ
2 2 2 2
= 679nm)のデータグループ Gと、データ A ( λ = 684nm) ,データ Β ( λ =685n
2 3 3
m) ,データ C (え =686nm) ,データ D ( λ = 687nm)のデータグループ Gとの 3グ
3 3 3 ループとして一つの記録領域に記録される。なお、データに対応させる波長の差 (こ こでは lnm)、グループに属するデータの数、データのグループ数についてはこれに 限定されず、適宜変更することができる。グループに属するデータの数は、レーザ波 長の可変範囲に応じて決定することが望ましい。また、データのグループ数について は、記録媒体 3の膨張'収縮の大きさに応じてその膨張 ·収縮を許容できる範囲で決 定することが望ましい。
[0023] 第 2光学系 4は、情報再生用の光が記録媒体 3に照射されて生じる再生光を拡散 するフーリエ変換レンズ 41と、フーリエ変換後の再生光を検出して再生信号を出力 する光検出器 42とを有する。光検出器 42は、再生光の 2次元パターンに対応する 2 次元の受光セルアレイを有しており、例えば PDアレイ、 CCD素子アレイ、 CMOS素 子アレイなどで構成することができる。
[0024] 波長制御部 5は、記録媒体 3に情報を多重して記録する際及び情報を再生する際 に多重パラメータである波長を変更する。すなわち、情報を多重して記録する際及び 情報を再生する際に、それぞれのデータに対応する光源 1から出射されるビーム光 の波長を変更する。例えば、波長 λ で記録又は再生するデータに対して光源 1の波
1
長を; I に設定し、波長; I で記録又は再生するデータに対して光源 1の波長を λ に
1 2 2 設定する。この波長の変更は、光源 1に与える電流値を変更することにより行う。なお
、多重パラメータである波長の変更を電流値の制御で行っている力 s、電流値以外の 制御量で多重パラメータである波長を変更しても良い。
[0025] 次に、上記構成を有するホログラム情報記録再生装置による情報記録方法及び情 報再生方法について説明する。ここでは、光源 1がレーザであり、多重パラメータとし て波長を制御する、すなわちレーザに与える電流値を制御する場合にっレ、て説明す る。なお、本発明はこれに限定されず、多重パラメータ（波長）を制御できれば、レー ザに与える電流値以外のパラメータを制御しても良い。
[0026] 図 1に示すホログラム情報記録再生装置は、基本的に、多重パラメータを変更しな がら、情報記録用の光を分波した 2つのコヒーレントな光を記録媒体に照射して記録 を行うと共に、多重パラメータを変更しながら、情報再生用の光で回折した再生光を 用いて情報を再生する。
[0027] まず、ホログラム情報記録について説明する。ここでは、外界温度が 25°Cで記録が 行われた場合について説明する。例えば、波長 680nmでデータ Aを記録する場合
1
、光源制御部 6は光源 1が波長 680nmのビーム光を出射するように電流値を設定す る。これにより、光源 1から波長 680nmのビーム光が出射される。このビーム光は、第 1ミラー 21でその光路がビームエキスパンダ 22に向けられる。そして、ビーム光はビ ームエキスパンダ 22の第 1レンズ 22aで拡散され、さらに第 2レンズ 22bで平行光に 変えられる。この平行光はビームスプリッタ 23で互いにコヒーレントな 2つの光に分波 されて一方の光が第 2ミラー 24に向けられ、他方の光が集光レンズ 27に向けられる。
[0028] 第 2ミラー 24で反射された光は、空間光変調器 25でデータ変調される。データ変 調された光は、フーリエ変換レンズ 26で信号光 Xとして記録媒体 3上に集光される。 一方、ビームスプリッタ 23で分波された他方の光は、集光レンズ 27で参照光 Yとして 記録媒体 3上に集光される。
[0029] 記録媒体 3上に信号光 Xと参照光 Yとが合波されると、信号光 Xと参照光 Yが干渉し て、周期的に光の強度が変わる干渉縞が記録媒体 3上に形成される。この干渉縞は 、合波する 2つの光の波面の形状で決まるので、記録媒体 3上では、合波する 2つの 光の波面の形状が情報として記録される。すなわち、記録媒体 3上には、データ変調 された波面を形成する信号光とデータ変調されてレ、なレ、波面を形成する参照光との 間の干渉縞が記録される。このようにして記録媒体 3上にデータが記録される。
[0030] 次いで、光源制御部 6は光源 1が波長 681nmのビーム光を出射するように電流値 を設定して、上記のようにして記録媒体 3の略同じ領域にデータ Bを記録する。次い
1
で、光源制御部 6は光源 1が波長 682nmのビーム光を出射するように電流値を設定 して、上記のようにして記録媒体 3の略同じ領域にデータ Cを記録する。次いで、光
1
源制御部 6は光源 1が波長 683nmのビーム光を出射するように電流値を設定して、 上記のようにして記録媒体 3の略同じ領域にデータ Dを記録する。このようにしてデ
1
一タグループ Gを記録媒体 3の略同じ領域に記録する。ここでは、グループに属する
1
データの数は、一つのレーザのレーザ波長の可変範囲である 4つ（A〜D)としてレ、る 。さらに同様にして、データグループ G及びデータグループ Gを記録媒体 3の略同
2 3
じ領域に記録する。このようにして温度変化により記録媒体 3の膨張 ·収縮が起こって も再生が可能な範囲にデータ記録を行う。
[0031] 次に、ホログラム情報再生につい波長 680nmでデータを再生する場合、光源制御 部 6は光源 1が波長 680nmのビーム光を出射するように電流値を設定する。これによ り、光源 1から波長 680nmのビーム光が出射される。このビーム光は、第 1ミラー 21 でその光路がビームエキスパンダ 22に向けられ、ビームエキスパンダ 22の第 1レンズ 22aで拡散され、さらに第 2レンズ 22bで平行光に変えられる。この平行光はビームス プリッタ 23を通って、集光レンズ 27で参照光 Yとして記録媒体 3上に集光される。記 録媒体 3に記録された干渉縞はブラッググレーティングとなってレ、るので、参照光 Yが 照射されると、ブラッグ回折により信号光 Xと同じ再生光 Zが得られる。
[0032] 上述したように、外界の温度により記録媒体 3の膨張 ·収縮が起こるので、この膨張 •収縮を考慮して再生を行う必要がある。例えば、外界温度が 30°Cと記録時の 25°C よりも高くなると、図 3に示すように、一つのレーザのレーザ可変範囲である波長 680 nm〜683nmの再生光でデータ A〜D (G )を再生することはできなレ、。しかしなが
1 1 1
ら、本実施の形態においては、データ A〜D (G )の波長範囲の短波長側にデータ
1 1 1
A〜D (G )を記録しているので、データ A〜D (G )及びデータ A〜D (G )を用
2 2 2 1 1 1 2 2 2 いてデータの再生を行うことができる。すなわち、一つのレーザのレーザ可変範囲で ある波長 680nm〜683nmの範囲では、記録媒体 3の温度上昇による膨張のために 、データグループ Gのデータ A〜Dを読み出すことはできないが、データグループ
1 1 1
Gのデータ D (波長 680nm)、データグループ Gのデータ A (波長 681nm)、デー
2 2 1 1
タグループ Gのデータ B (波長 682nm)、データグループ Gのデータ C (波長 683η
1 1 1 1 m)を読み出すことができる。データ Dとデータ Dとは同じものであるので、結果とし
2 1
て、外界の温度に関係なぐデータ群 A〜Dを正確に再生することができ、外部環境 の影響などによる再生不良などを確実に回避することが可能となる。
[0033] 同様に、外界温度が 10°Cと記録時の 25°Cよりも低くなると、図 3に示すように、波長 680nm〜683nmの再生光でデータ A〜D (G )を再生することはできない。しかし
1 1 1
ながら、本実施の形態においては、データ A〜D (G )の波長範囲の長波長側にデ
1 1 1
ータ A〜D (G )を記録しているので、データ A〜D (G )及びデータ A〜D (G )を
3 3 3 1 1 1 3 3 3 用いてデータの再生を行うことができる。すなわち、レーザ可変範囲である波長 680η m〜683nmの範囲では、記録媒体 3の温度下降による収縮のために、データグルー プ Gのデータ A〜Dを読み出すことはできなレ、が、データグループ Gのデータ A (
1 1 1 3 3 波長 680nm)、データグループ Gのデータ B (波長 681nm)、データグループ Gの
3 3 3 データ C (波長 682nm)、データグループ Gのデータ D (波長 683nm)を読み出す
3 3 3
こと力 Sできる。データ A〜Dとデータ A〜Dとは同じものであるので、結果として、外
1 1 3 3
界の温度に関係なぐデータ群 A〜Dを正確に再生することができ、外部環境の影響 などによる再生不良などを確実に回避することが可能となる。 [0034] このように記録媒体 3に複数のデータ群を記録しておくことにより、外部環境の影響 などに拘わらず、記録媒体 3に多重されたデータを正確に再生することができる。ま た、この構成においては、同じデータ群を複数記録して、記録媒体 3の膨張'収縮に 対応しているので、レーザ光のダイナミックレンジを大きく変える必要がなレ、。このた め、一つのレーザで再生を行うことが可能である。このため、ホログラム情報再生装置 の構成を簡易にすることができると共に、安価に構成することが可能となる。
[0035] なお、上記の情報再生方法において、 目的のデータを再生するために、レーザ波 長を制御する場合は、波長制御部 5で、光検出器 42からの再生信号を用レ、、記録媒 体 3に記録したデータに含まれるインデックス情報 (記録したデータ番地 (又はページ ナンバー）、記録波長、記録温度）などに基づいてレーザ波長を制御する。例えば、 上記の例において、外界温度が 30°Cで情報再生を行う場合、波長 680nmで記録し たデータ Aを再生しょうとするとき、記録媒体 3が膨張しているために、波長 680nm
1
のレーザ光を情報再生に用いると、データ Aは再生することができないが、データグ
1
ループ Gのデータ Dを再生することができる。このデータ Dには、インデックス情報（
2 2 2
データ Dについてのデータ番地、記録波長、記録温度など）が含まれているので、波
2
長制御部 5において、データ Dのインデックス情報を解析して、再生しょうとするデー
2
タが長波長側にあるのか短波長側にあるの力を判断する。ここでは、データ Dが再
2 生されたので、再生しょうとするデータ Aが長波長側にあることが分かる。波長制御
1
部 5は、この情報に基づいてレーザ光の波長を長波長側に制御してデータ Aを再生
1 する。このようにして目的とする情報を再生することができる。
[0036] (実施の形態 2)
本実施の形態においては、記録媒体 3近傍の温度に基づいてレーザ波長を補正し てデータ再生を行う場合について説明する。図 4は、本発明の実施の形態 2に係るホ ログラム情報記録再生装置の概略構成を示す図である。図 4において、図 1と同じ部 分については、図 1と同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
[0037] 図 4に示すホログラム情報記録再生装置は、記録媒体 3及び/又はその近傍の温 度を測定する温度センサ 6と、温度センサ 6により検出された温度に基づいてレーザ 波長の制御量に対する補正量を算出する補正部 7とを有する。補正部 7は、図 3に示 すような記録媒体 3における温度と波長との関係を示すテーブルを有する。このホロ グラム情報記録再生装置においては、温度センサ 6で検出された温度情報が補正部 7に送られる。補正部 7においては、上記テーブルを参照して、送られた温度情報と 記録媒体 3に記録したデータに含まれるインデックス情報 (記録したデータ番地、記 録波長、記録温度）とを用いて、温度と波長との関係を補正する。この補正は波長制 御部 5に送られる。波長制御部 5では、補正した温度と波長との関係に基づいてレー ザ波長（ここでは電流値）を制御する。
[0038] ホログラム情報記録については実施の形態 1と同様であり、データ群 A〜Dをデー タグループ G〜データグループ Gとして記録媒体 3の略同じ領域に記録する。ホロ
1 3
グラム情報再生において、外界温度 30°Cにおいて波長 680nmで記録したデータ A
1 を再生しょうとするとする。この場合、温度センサ 6で記録媒体 3近傍の温度を測定す る。この温度情報が補正部 7に送られる。補正部 7においては、電源投下時や情報再 生開始時などの初期状態で図 3に示す特性の温度と波長との関係を示すテーブル を予め作成する。例えば、図 3より、データグループ Gのデータ Aについては、外界
1 1
温度 15°Cで波長 677nmであり、外界温度 25°Cで波長 680nmであり、外界温度 35 °Cで波長 683nmである。データグループ Gのデータ Bについては、外界温度 15°C
1 1
で波長 678nmであり、外界温度 25°Cで波長 681nmであり、外界温度 35°Cで波長 6 84nmである。データグループ Gのデータ Dについては、外界温度 15°Cで波長 67
2 2
6nmであり、外界温度 25°Cで波長 679nmであり、外界温度 35°Cで波長 682nmで ある。補正部 7は、このような温度一波長特性のテーブルを初期状態で作成する。な お、ここでは、テーブルのデータとしてデータ A , B , Dを説明している力 その他の
1 1 2
データグループのデータもテーブルとして作成する。
[0039] 外界温度 30°Cで、波長 680nmのレーザ光を情報再生に用いてデータ Aを再生し
1 ようとすると、記録媒体 3が温度上昇により膨張しているために、記録媒体 3が膨張し ているために、データ Aは再生されないが、データグループ Gのデータ Dが再生さ
1 2 2 れる。このとき、補正部 7は、データグループ Gのデータ Aについて、外界温度 15°C
1 1
で波長 678nmであり、外界温度 25°Cで波長 681nmであり、外界温度 35°Cで波長 6 84nmであるように、データグループ Gのデータ Bについて、外界温度 15°Cで波長 679nmであり、外界温度 25°Cで波長 682nmであり、外界温度 35°Cで波長 685nm であるように、データグループ Gのデータ Dについて、外界温度 15°Cで波長 677η
2 2
mであり、外界温度 25°Cで波長 680nmであり、外界温度 35°Cで波長 683nmである ようにテーブルを更新する。なお、外界温度がテーブルに挙げられている温度以外 の温度の場合には、温度と波長との関係に基づいて補間法などの方法で計算により 算出する。
[0040] このようにテーブルを更新した補正情報は、波長制御部 5に送られる。波長制御部 5では、補正後の温度一波長関係に基づいてレーザ光の波長を制御してデータ Aを
1 再生する。このようにして目的とする情報を再生することができる。このように記録媒 体 3近傍の温度を測定して温度一波長の関係を補正するので、情報再生時の正確 な波長を短時間で決定することができる。この結果、情報再生の際の波長制御を迅 速に行うことができる。
[0041] なお、情報再生時の波長で目的とする情報が再生できた場合には、テーブルの更 新は行わない。また、本実施の形態では、補正部 7が温度一波長の関係を示すテー ブルを有し、そのテーブルを更新する場合について説明している力 本発明におい ては、補正部 7が温度とインデックス情報 (データ番地、記録波長、記録温度など）を 有し、温度とインデックス情報を更新するようにしても良い。
[0042] 上記実施の形態 1, 2においては、記録媒体 3の略同じ領域に、一つのデータ群を 複数記録する場合に、波長多重により多重記録した場合について説明しているが、 本発明においては、記録媒体 3の略同じ領域に、一つのデータ群を複数記録する場 合に、角度多重により多重記録を行っても良い。この場合においては、波長多重の 場合と異なり、一つのデータ群に対して 1グループ分の記録領域を使用するので、記 録領域を有効に使用することができる。
[0043] 本発明は上記実施の形態 1 , 2に限定されず、種々変更して実施することが可能で ある。例えば、上記実施の形態 1， 2におけるレーザ波長、データ数、グループ数に ついては、これに限定されず、適宜変更することができる。その他、本発明の目的の 範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
図面の簡単な説明 [0044] [図 1]本発明の実施の形態 1に係るホログラム情報記録再生装置の概略構成を示す 図である。
[図 2]記録媒体上の記録領域を示す図である。
[図 3]記録媒体における温度とレーザ波長との関係を示す特性図である。
[図 4]本発明の実施の形態 2に係るホログラム情報記録再生装置の概略構成を示す 図である。
符号の説明
[0045] 1 光源
2 第 1光学系
3 記録媒体
4 第 2光学系
5 波長制御部
6 温度センサ
7 補正部
21 第 1ミラー
22 ビームエキスパンダ
23 ビームスプリッタ
24 第 2ミラー
25 空間光変調器
26, 41 フーリエ変換レンズ
27 集光レンズ
31 記録領域
42 光検出器

Claims

請求の範囲
[1] 多重パラメータを変更しながら、信号光及び参照光を記録媒体に照射して記録を 行うと共に、多重パラメータを変更しながら、前記参照光で回折した再生光を用いて 情報を再生するホログラム情報記録媒体であって、多重パラメータが変更されて、略 同じ領域に一つの情報群が複数記録されていることを特徴とするホログラム情報記 録媒体。
[2] 信号光及び参照光を出射する光源と、前記信号光及び参照光を情報記録媒体に 照射する光学系と、前記情報記録媒体に情報を多重して記録する際に、前記情報 記録媒体の略同じ領域に一つの情報群が複数記録されるように多重パラメータを制 御する多重パラメータ制御手段と、を具備することを特徴とするホログラム情報記録 再生装置。
[3] 前記情報記録媒体近傍の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段で 検出された温度に基づいて情報再生時の多重パラメータの制御に対する補正を行う 補正手段と、を具備することを特徴とする請求項 2記載のホログラム情報記録再生装 置。
[4] 前記多重パラメータは、前記信号光若しくは前記参照光の波長、又は前記信号光 若しくは前記参照光を前記記録媒体に照射する角度であることを特徴とする請求項
2又は請求項 3記載のホログラム情報記録再生装置。
[5] 情報記録媒体を準備する工程と、信号光及び参照光を、多重パラメータを変更しな がら、情報記録媒体の略同じ領域に一つの情報群を複数回記録する工程と、を具備 することを特徴とするホログラム情報記録方法。
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