JP4482036B2 - ホログラフィック記録装置 - Google Patents

Description

本発明は、ホログラフィックメモリに情報を記録するホログラフィック記録装置に関する。

従来より、ＣＤやＤＶＤなどに代表される可搬型の記録媒体に情報を記録する情報記録装置が知られており、デジタル技術や情報技術における近年の発達に伴って、そのような可搬型の記録媒体における記録容量の向上が重要な課題となってきている。

可搬型の記録媒体で大きな記録容量を実現するための技術の１つに、ホログラムの技術を用いて媒体（ホログラフィックメモリ）に情報を記録するホログラフィック記録装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。このホログラフィック記録装置によれば、情報光と参照光とを媒体上で干渉させてその干渉状態を媒体に記録することで例えば２００ＧＢという非常に大容量の記録が１つの記録媒体で実現可能と考えられている。
特開２０００−８９６５０号公報

このようなホログラフィック記録装置で大容量の記録を実現するためには、情報記録に用いられる参照光として、入射角度や波長や位相が異なる複数種類の参照光が用いられ、その複数種類の参照光によって情報が媒体上の同一箇所に多重に記録されることが必要となる。媒体の容量は記録面積と多重数とで決まり、記録媒体の使用に際しては、予め規格で定められた多重数の仕様（仕様多重数と称する）に従って使用することが必要となる。

しかし、従来のＣＤやＤＶＤなどといった記録媒体においても、規格の仕様を満足しない規格外品が製造販売され流通することが多く、ホログラフィックメモリについてもそのような規格外品が流通するおそれがあると考えられる。また、製造時には規格の仕様を満足していた媒体であっても、販売後に不意の感光などによって規格の仕様を満足しなくなるおそれもある。

これらの仕様不足のホログラフィックメモリが従来のホログラフィック記録装置で用いられると、データの記録ミスが生じて信頼性が低下するという問題や、既存のデータが多重記録によって破壊されてしまうという問題が生じる。このような問題は、ホログラフィックメモリが特に大容量であることと相まって非常に重大な問題である。

本発明は、上記事情に鑑み、仕様不足の媒体が使用された場合であっても、データ記録の確実性や既存データの安全性が実現されるホログラフィック記録装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明のホログラフィック記録装置は、
ホログラフィックメモリに情報を多重に記録するホログラフィック記録装置であって、
実際に情報の記録対象となるホログラフィックメモリについて、情報が安全に記録される実際の多重数を検査する多重数検査部と、
上記多重数検査部による検査で確認された多重数の範囲内で上記ホログラフィックメモリに情報を記録する記録部とを備えたことを特徴とする。

本発明のホログラフィック記録装置によれば、多重数検査部による検査で確認された多重数の範囲内で情報が記録されるので、上述したような、多重数の仕様を満たさない媒体が使用された場合であっても、その媒体で使用可能な多重数内で確実に情報が記録され、既存データの安全も保証される。

本発明のホログラフィック記録装置は、上記記録部が、上記ホログラフィックメモリに情報を記録するとともに、その情報の記録における多重数もそのホログラフィックメモリに記録するものであることが好適である。

このように多重数がホログラフィックメモリに記録されることにより、そのホログラフィックメモリの再生時や次の記録時に、その記録された多重数が参照されて、無駄な再生動作や無駄な多重数検査が回避される。

本発明のホログラフィック記録装置は、
「上記記録部が、上記ホログラフィックメモリに参照光を、上記多重数以下の数の角度それぞれで照射することによって情報を多重に記録するもの」
であってもよく、あるいは
「 上記記録部が、上記ホログラフィックメモリに、上記多重数以下の数の位相状態それぞれを有する複数の参照光それぞれを照射することによって情報を多重に記録するもの」
であってもよく、さらにあるいは
「 上記記録部が、上記ホログラフィックメモリに非平行光束の参照光を照射し、その参照光の照射範囲を、一部重複させながら、上記多重数に応じた量だけシフトさせていくことによって情報を多重に記録するもの」
であってもよい。

以上説明したように、本発明のホログラフィック記録装置によれば、仕様不足の媒体が使用された場合であっても、データ記録の確実性や既存データの安全性が実現される。

ホログラフィックメモリに対する多重記録の原理を表す図である。 情報記録の多重数を説明するグラフである。 許容ＳＮＲが低下した状態を表すグラフである。 本発明のホログラフィック記録装置の第１実施形態を示す図である。 第１実施形態のホログラフィック記録装置で用いられるホログラフィックメモリの構造図である。 第１実施形態のホログラフィック記録装置の機能ブロック図である。 確認動作を表すフローチャートである。 実多重数の検査方法を説明する図である。 本発明のホログラフィック記録装置の第２実施形態を示す図である。 第２実施形態のホログラフィック記録装置で用いられるホログラフィックメモリの構造図である。 情報を多重に記録する記録方式のバリエーションを表す図である。 本発明のホログラフィック記録装置の第３実施形態を示す図である。 本発明のホログラフィック記録装置の第４実施形態を示す図である。 複数の位相状態の例を示す図である。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明するが、具体的な実施形態を説明する前に、まず、ホログラフィックメモリにおける多重記録の原理について説明する。

図１は、ホログラフィックメモリにおける多重記録の原理を示す図である。

光源１から発せられるレーザ光はコリメートレンズ２で平行光束に変換され、空間光変調器（ＳＬＭ）３を通過する。空間光変調器（ＳＬＭ）３は、例えば液晶などで構成されており、複数ページＡ，Ｂ，Ｃ，…の情報を表す記録ページデータＤｉｎの入力を受けて各ページＡ，Ｂ，Ｃ，…を表す２次元パターンを透過／不透過の２値で順次に形成するものである。このような２次元パターンをレーザ光が通過することで、光強度の強弱パターンによって情報を担った、複数ページＡ，Ｂ，Ｃ，…それぞれに対応する複数の記録情報光Ｌ１が時間的に順次に得られ、それら複数の記録情報光Ｌ１が対物レンズ４によってホログラフィックメモリ５上の共通の記録領域に照射される。その記録領域には、上記光源１と同様の光源から発せられた、上記の複数ページＡ，Ｂ，Ｃ，…それぞれに対応した複数の参照光Ｌ２も照射されており、これら複数の参照光Ｌ２の相互間では、照射角度、波長、あるいは位相パターンが互いに相違している。各ページ用の参照光Ｌ２は、その各ページの記録情報光Ｌ１とタイミングを合わせて記録領域に照射され、参照光Ｌ２と記録情報光Ｌ１との複数ページ分の干渉パターンが記録領域に多重に記録される。

このように多重に干渉パターンが記録された記録領域に対し、再生が所望されるページの参照光Ｌ２が照射されると、そのページの干渉パターンによって参照光Ｌ２に回折と干渉が生じて、そのページの記録情報光Ｌ１と同等な再生情報光Ｌ３が生成される。このように生成された再生情報光Ｌ３は対物レンズ６で平行光に変換され、２次元アレイディテクタ７によって強弱パターンが読み取られて、上述した複数ページＡ，Ｂ，Ｃ，…の情報を表す再生ページデータＤｏｕｔが得られることとなる。

ホログラフィックメモリでは、上述したように、照射角度などが相互間で相違した参照光Ｌ２が用いられることによって情報の多重記録が可能であるため、きわめて大きな記憶容量を有する記録媒体が実現される。

図２は、情報記録の多重数を説明するためのグラフである。

このグラフの横軸は、参照光Ｌ２および記録情報光Ｌ１の光量の大きさと照射時間の長さとの双方に依存した記録エネルギーを表し、縦軸は、その記録エネルギーによって記録されたデータの信号ノイズ比（Ｓｉｇｎａｌ Ｎｏｉｓｅ Ｒａｔｉｏ；ＳＮＲ）を表している。

ホログラフィックメモリに記録されたデータが正常に再生されるためには、必要ＳＮＲ以上のＳＮＲが得られるようにデータが記録されなければならない。グラフには必要ＳＮＲに相当する値「Ｒ０」が示されている。また、データが多重に記録されても各データが正常に再生されるためには、データ記録が多重化されるたびに記録エネルギーが増加されて、必要ＳＮＲ以上の上乗せ量が上乗せされた高いＳＮＲで記録されていくことも必要となる。しかし、ホログラフィックメモリで実現可能なＳＮＲには上限（許容ＳＮＲ）が存在し、いくら大きな記録エネルギーで記録してもこの許容ＳＮＲを超えることは困難である。このため、許容ＳＮＲを必要ＳＮＲで除して得られる多重数が、ホログラフィックメモリに多重にデータを記録できる上限ということになる。

ホログラフィックメモリの商品化などに際しては、記録容量などを規格化するために許容ＳＮＲなどに関して仕様が定められることとなるが、現実に流通するホログラフィックメモリには、製造段階で許容ＳＮＲの仕様を満たさない粗悪品や、製造後の保存環境などで許容ＳＮＲが低下してしまった劣化品などが混在するおそれがある。

図３は、許容ＳＮＲが低下した状態を表すグラフである。

この図３のグラフも、横軸が記録エネルギーを表し縦軸が信号ノイズ比を表している。

このグラフには、規格で定められた許容ＳＮＲの仕様値「Ｒ１」を満たす本来のホログラフィックメモリにおける特性カーブが点線で示されており、これに対し、規格の仕様を満たさない粗悪品や劣化品における特性カーブが実線で示されている。粗悪品や劣化品では、記録エネルギーの増加に対するＳＮＲの頭打ちが本来のホログラフィックメモリよりも早く生じ、仕様値「Ｒ１」よりも低い許容ＳＮＲの値「Ｒ２」を有することがわかる。このようにＳＮＲが早く頭打ちする粗悪品や劣化品に対して高い記録エネルギーでデータを記録した場合には、単に所望の多重数が得られないというだけでなく、同一の記録領域に既に低い記録エネルギーで記録されているデータが破壊されてしまう恐れがある。このデータ破壊は、ホログラフィックメモリが極めて大きな記憶容量を有する記録媒体であるために重要な問題である。一方で、情報破壊の回避を目的として、粗悪品や劣化品に対する情報記録がすべて禁止されてしまうと、ホログラフィックメモリの記憶容量に対するユーザの大きな期待を損なうこととなるので、粗悪品や劣化品における許容ＳＮＲの範囲内で可能な多重数による情報記録が望まれる。以下の説明では、仕様上の多重数を仕様多重数と称し、この仕様多重数に対して現実のホログラフィックメモリで実現される多重数を実多重数と称して区別する。

図４は、本発明のホログラフィック記録装置の第１実施形態を示す図である。但し、この図には、ホログラフィック記録装置の光学系が主に示されている。

この第１実施形態のホログラフィック記録装置１００は、反射型のホログラフィックメモリ２００に、角度多重方式でデータを記録するものである。また、ホログラフィックメモリ２００はいわゆる可搬型の媒体であり、ホログラフィック記録装置１００のユーザが購入したものなどが装置内に装填されて使用される。

ここに示すホログラフィック記録装置１００は、記録情報光と参照光との共通の光源１０１を有しており、この光源１０１は、拡散光束のレーザ光を発するレーザダイオードからなる。光源１０１から発せられたレーザ光はコリメートレンズ１０２によって平行光束に変換され、第１ビームスプリッタ１０３によって記録情報光用と参照光用とに分割される。

第１ビームスプリッタ１０３からこの図の下方へと向かう記録情報光用のレーザ光は、モノクロの液晶ディスプレイと同様の原理で透過／不透過の２次元パターンを作る空間光変調器１０４を透過することで、光強度の強弱パターンによって情報を担った記録情報光となる。この記録情報光は、記録時に開いて再生時は閉じる切り替えシャッタ１０５、および、記録時の光路と再生時の光路とを分割する第２ビームスプリッタ１０６を経て対物レンズ１０８に入射し、対物レンズ１０８により集光されてホログラフィックメモリ２００上の記録領域に照射される。対物レンズ１０８は、レンズサーボ１０９によって位置決めされており、このレンズサーボ１０９は、ホログラフィックメモリ２００に対して接近乖離する方向に対物レンズ１０８を位置決めするフォーカスサーボと、ホログラフィックメモリ２００表面に沿う方向に対物レンズ１０８を位置決めするトラッキングサーボとの双方を有している。

上述した第１ビームスプリッタ１０３からこの図の右方へと向かう参照光用のレーザ光は、２つのミラー１１０，１１１を経てガルバノミラー１１２に到達し、反射角度が調節可能なガルバノミラー１１２によって反射され、角度が調整された参照光となる。そしてどの角度の参照光も、１対のリレーレンズ１１３，１１４を経ることで、上述した記録領域に照射される。

空間光変調器１０４は、複数ページ分の記録情報を表した記録データの入力を受けて、各ページの情報を担った複数の記録情報光を生成し、これら複数の記録情報光は、ホログラフィックメモリ２００で許容される多重数までは同一の記録領域に重ねて照射される。また、ガルバノミラー１１２は、その多重数と同じ数の角度種類それぞれでレーザ光を反射することにより、角度が互いに異なる、多重数と同じ数の参照光を生成する。

本実施形態で用いられるホログラフィックメモリ２００は反射型であるので、記録情報光と参照光はホログラフィックメモリ２００の同じ側から照射される。

図５は、第１実施形態のホログラフィック記録装置で用いられるホログラフィックメモリの構造図である。

このホログラフィックメモリ２００では、基板２０４の上に反射膜２０３が設けられており、その反射膜２０３上にホログラフィック記録層２０２と保護膜２０１が形成されている。このように反射膜２０３を備えたホログラフィックメモリ２００に対する情報の記録時には、この図の上側から記録情報光と参照光が照射されてホログラフィック記録層２０２に干渉パターンが記録される。また、情報の再生時には、この図の上側から参照光が照射されることで、ホログラフィック記録層２０２の干渉パターンによる回折と干渉が生じて、図の上側へと伝播する再生情報光が生成される。

ホログラフィックメモリ２００の形状としては、ディスク状やカード状などといった形態が適用可能であり、本実施形態ではディスク状のホログラフィックメモリ２００が採用されているが、光ディスクや磁気ディスクなどとは異なり、ディスクは回転せず、１つの記録領域に複数ページの情報が多重に記録されていく間や、そのような複数ページの情報が再生される間にはホログラフィックメモリ２００は静止している。１つの記録領域に対する情報の記録再生が終了して次の記録領域に移動する時には、ホログラフィックメモリ２００が一時的に動くとともに、図４に示すレンズサーボ１０９によって対物レンズ１０８が位置決めされる。

図４に戻って説明を続ける。

情報再生時には、切り替えシャッタ１０５が閉じて、参照光のみがホログラフィックメモリ２００上に照射される。このときの参照光の角度は、記録時に用いられた複数の角度のうちのいずれかの角度に調整されており、その参照光の照射を受けたホログラフィックメモリ２００から、その角度に対応したページの再生情報を担った再生情報光が発生する。この再生情報光は、あたかも記録情報光がホログラフィックメモリ２００で反射されて戻ってきたかのように再現された光であり、光強度の強弱パターンによって情報を担っている。

この再生情報光は、対物レンズ１０８で集められ、第２ビームスプリッタ１０６で反射されて２次元撮像素子１０７へと導かれる。この２次元撮像素子１０７は、再生情報光の光強度の強弱パターンを読み取ることで再生データを出力する。

図６は、第１実施形態のホログラフィック記録装置の機能ブロック図である。

ホログラフィック記録装置１００は、図４で詳述した光学系１２０の他に、信号処理系１３０を備えており、パーソナルコンピュータなどといったホスト装置３００と接続されて、そのホスト装置３００から記録情報の入力を受け、そのホスト装置３００に再生情報を出力する。

ホログラフィック記録装置１００の信号処理系１３０には、ホログラフィック記録装置１００全体の動作を制御するコントローラ１３１と、ホスト装置３００との情報のやりとりを担うインタフェース１３２と、記録データ及び再生データの処理を行う処理部１３３と、ガルバノミラー１１２を制御することで情報の多重化を制御する多重記録再生制御器１３４と、上述したレンズサーボが有するフォーカスサーボおよびトラッキングサーボそれぞれを制御するサーボ制御器１３５と、ホログラフィックメモリに対する試しの記録再生を制御する試し記録再生制御部１３６が備えられている。この信号処理系１３０における基本動作についてまず説明する。

コントローラ１３１は、インタフェース１３２を介してホスト装置３００から、情報記録の命令や情報再生の命令を受け、情報記録の際には、切り替えシャッタ１０５を開かせるとともに、処理部１３３を制御して記録情報を受け取らせる。処理部１３３には、ホスト装置３００からインタフェース１３２経由で記録情報が入力され、誤り訂正符号・復号器１３３ａで誤り訂正符号が付与され、２次元変調器１３３ｂで２次元パターン化されることで記録データが生成される。この記録データは空間光変調器１０４に入力され、図４で説明したように記録情報光が生成される。また、コントローラ１３１は、多重記録再生制御器１３４に指示を与えて、記録データが表す２次元パターンのページに対応した参照光が得られるようにガルバノミラー１１２を制御させ、サーボ制御器１３５に指示を与えて、所定の記録領域に記録情報光と参照光が照射されるようにレンズサーボ１０９を制御させる。

一方、情報再生の際には、コントローラ１３１は切り替えシャッタ１０５を閉じさせ、サーボ制御器１３５に指示を与えて、再生対象の記録領域に参照光が照射されるようにレンズサーボ１０９を制御させ、多重記録再生制御器１３４に指示を与えて、再生対象のページに対応した参照光が得られるようにガルバノミラー１１２を制御させる。この結果、２次元撮像素子１０７から、所望のページの情報に相当する２次元パターンを表した再生データが出力され、フィルタ１３３ｃと２次元復調器１３３ｄを経ることで、そのページの情報が誤り訂正符号付きで得られる。その後、誤り訂正符号・復号器１３３ａで誤り訂正符号が復号されることで誤りが訂正されて正しい再生情報が得られ、その再生情報がインタフェース１３２経由でホスト装置３００へと送られる。

このような基本動作に対し、本実施形態のホログラフィック記録装置１００では、上述した実多重数を確認して、多重数の上限を決める上限決定動作も実行される。この上限決定動作は、ホログラフィック記録装置１００に新たなホログラフィックメモリが装填された時などに適宜開始され、試し記録再生制御部１３６による制御の下で実行される。

図７は、上限決定動作を表すフローチャートである。このフローチャートの説明に際しては、図６に示す要素を、特に図番を断らずに参照する。

この上限決定動作では、まず、試し記録再生制御部１３６によってテストデータが生成され、そのテストデータが用いられて、以下説明するように実多重数が検査される（ステップＳ１）。

図８は、実多重数の検査方法を説明する図である。

本実施形態における実多重数の検査では、ホログラフィックメモリ上の所定のテスト領域内で、多重数を１から仕様上の多重数まで順次に変えた試し記録が行われ、各多重数で試し記録された情報が再生されて、各記録情報と各再生情報とに基づいてエラーレートが計測される。エラーレートの具体的な計測方法としては従来から周知の各種の方法が採用可能であるのでここでは詳細説明は省略する。

図８のグラフには、このような試し記録の多重数が横軸に示され、そのときのエラーレートが縦軸に示されている。

仕様上の多重数を満たさないホログラフィックメモリであっても、一般に、多重数が少ないときには情報の記録再生は正常に行われてエラーレートは許容値を下回るが、多重数が実多重数を超えるとエラーレートは急激に上昇して許容値を超過する。この図８では多重数が「１０」になるとエラーレートが急上昇している。このようなエラーレートの急上昇が確認されることで、その急上昇の前の多重数（この例では「９」）が、ホログラフィックメモリの実多重数として確認されることとなる。

このように、本実施形態における検査方法では実際に各多重数でテストデータの試し記録が行われてエラーレートが確認されるので実多重数が正確に求められる。これに対し、本発明では、仕様多重数のみによる試し記録を行い、記録した情報を再生してＳＮＲを測定し、そのＳＮＲに基づいて、上述した必要ＳＮＲが得られる最大の多重数を推定する検査方法も適用可能である。最大の多重数の推定には、多重数増加とＳＮＲ減少との一般的な対応関係が用いられ、この対応関係は正常なホログラフィックメモリなどで予め実験的に求められている。従って、この検査方法では、検査時に実行される試し記録が少なくて済むという利点がある。

なお、試し記録に用いられるテストデータは、再生時にＳＮＲやエラーレートの測定が容易な検査パターンを表したデータであることが望ましい。このような検査パターンは、空間光変調器によって画素（ピクセル）のオンオフの２次元配置として作成できることも必要であり、例えば、ピクセル間での干渉を生じない孤立パターンが２次元的に複数配置されたパターンや、ＯＮピクセルとＯＦＦピクセルの各個数の比が整数比となるようにＯＮピクセルとＯＦＦピクセルが配置されたパターンなどがある。また、多重に記録される各ページのパターンには、各パターンをフーリエ変換したときの成分が互いに異なるものが用いられる。

図７に戻って説明を続ける。

ステップＳ１で実多重数が検査されると、その実多重数が仕様多重数と比較され（ステップＳ２）、実多重数が仕様多重数以上である場合には（ステップＳ２；ＹＥＳ）検査結果がＯＫであることが試し記録再生制御部１３６からインタフェース１３２経由でホスト装置３００へと通知される（ステップＳ３）。ホスト装置３００は、この通知を受けることで、仕様上の記憶容量まで利用可能であることを認識する。また、検査されたホログラフィックメモリについては、所定の管理領域内に、仕様多重数と、検査済みであることを表す情報とが記録され（ステップＳ４）、コントローラ１３１には、上述した基本動作に際して仕様多重数まで用いることが許可される（ステップＳ５）。

一方、実多重数が仕様多重数未満である場合には（ステップＳ２；ＮＯ）検査結果がＮＧであることが試し記録再生制御部１３６からインタフェース１３２経由でホスト装置３００へと通知され（ステップＳ６）、さらに多重数をホログラフィックメモリの実多重数に制限することも通知され、その実多重数がホログラフィックメモリの管理領域内に記録される（ステップＳ７）。そして、コントローラ１３１には、実多重数に制限された基本動作を行うことが指示される（ステップＳ８）。このような指示を受けたコントローラ１３１は、多重記録再生制御器１３４に指示を出して、参照光の角度のバリエーションを実多重数と同じ数に制御させる。具体的には、本実施形態では、参照光相互間における角度の変更間隔は常に一定で角度範囲が制限されることによって多重数の上限が制御される。これに対し、本発明では、角度範囲はほぼ一定で、角度の変更間隔が拡大されることで多重数の上限が制御される方式が適用されてもよい。このように多重数が実多重数に制限されることにより、仕様不足の粗悪品や劣化品であっても情報の安全が保たれ、記録容量もある程度確保される。従って、ユーザは、情報破壊を恐れることなく利用することが出来るし、ホログラフィックメモリに期待する大きな記憶容量をある程度までは享受することが出来る。

以上で本発明の第１実施形態の説明を終了し、以下では、本発明の他の実施形態について説明する。なお、他の実施形態の説明に際しては、第１実施形態の構成要素と同様の構成要素については同一の符号を付すことで重複説明を省略する。

図９は、本発明のホログラフィック記録装置の第２実施形態を示す図である。

この第２実施形態のホログラフィック記録装置４００では、透過型のホログラフィックメモリ２１０が用いられており、ガルバノミラー１１５と１対のリレーレンズ１１６，１１７によって参照光が、記録情報光とは逆の側からホログラフィックメモリ２１０に照射される。また、対物レンズ１０８用のレンズサーボ１０９とは別に、リレーレンズ１１７用のレンズサーボ１１８も備えられている。

ガルバノミラー１１５によって反射角度が調整されることにより、互いに進行角度が異なる複数の参照光が生成され、それら複数の参照光が１対のリレーレンズ１１６，１１７によって共通の記録領域に照射されて情報が多重に記録される。

図１０は、第２実施形態のホログラフィック記録装置で用いられるホログラフィックメモリの構造図である。

このホログラフィックメモリ２１０では、透明な基板２１３の上にホログラフィック記録層２１２と保護膜２１１が形成されており、情報記録時には、この図の上下それぞれから記録情報光と参照光が照射されることでホログラフィック記録層２１２に干渉パターンが記録される。また、情報の再生時には、この図の下側から参照光が照射されることで、ホログラフィック記録層２１２の干渉パターンによる回折と干渉が生じて、第１実施形態と同様に図の上側へと伝播する再生情報光が生成される。このように、図９に示すホログラフィック記録装置４００は、透過型のホログラフィックメモリに対して情報の記録再生が可能である。

第２実施形態のホログラフィック記録装置４００でも、第１実施形態での多重数制御と全く同様の多重数制御が行われており、多重数の仕様不足の粗悪品や劣化品が用いられた場合には多重数が制限される。この結果、情報の安全や情報記録の確実性が保たれている。

この第２実施形態のホログラフィック記録装置４００における参照光の照射方向は、第１実施形態における参照光の照射方向とは逆であるが、照射角度が異なる複数の参照光によって多重化が実現される記録方式が採用されているという点では第１実施形態と第２実施形態は共通している。

ここで、ホログラフィック記録装置における記録方式のバリエーションについて説明する。

図１１は、情報を多重に記録する記録方式のバリエーションを表す図である。

この図１１では、図１で多重記録の原理について説明した時に用いた要素と同じ要素には図１の符号と同様の符号が付されている。

この図１１には記録方式のバリエーションが４方式示されているが、どの方式についても記録情報光は同等であり、空間光変調器３で生成され対物レンズ４によってホログラフィックメモリ５に照射される。これに対し、参照光は各方式で異なったものが用いられる。

図１１のパート（ａ）には、上述した第１実施形態及び第２実施形態で採用されている角度多重方式が示されている。上述したように、この角度多重方式では、互いに照射角度が異なる複数の参照光Ｌ２が用いられて情報が多重に記録される。

図１１のパート（ｂ）には、波長多重方式が示されており、この波長多重方式では、互いに波長が異なる複数の情報光及び参照光Ｌ４が用いられて情報が多重に記録される。このような波長が異なる複数の情報光及び参照光Ｌ４は、複数のレーザダイオードなどによって生成されるものであり、この波長多重方式によるホログラフィック記録装置は構造が複雑化する。

図１１のパート（ｃ）には、シフト多重方式が示されており、このシフト多重方式では、参照光用の対物レンズ８によって、拡散光束を有する参照光Ｌ５が生成されて記録再生に用いられる。また、各参照光が照射される記録領域は完全には一致せず、記録領域が互いに重なりつつ少しずつずれていくようにホログラフィックメモリ５がシフトされていく。ここで、このシフト多重方式が採用された第３実施形態について説明する。

図１２は、本発明のホログラフィック記録装置の第３実施形態を示す図である。

この第３実施形態のホログラフィック記録装置５００では、参照光用のレーザ光は２つのミラー１１０，１１１によって反射された後、さらに固定のミラー１２１で反射され、参照光用の対物レンズ１２２によって拡散光束の参照光が生成され、この共通の参照光が記録再生に用いられる。また、この第３実施形態では、第１実施形態で用いられているホログラフィックメモリと同じホログラフィックメモリ２００が用いられているが、第１実施形態とは異なり、ホログラフィックメモリ２００はモータ１２３で回転される。１ページ分の情報の記録再生は、ある程度強い記録情報光や参照光が用いられることでホログラフィックメモリ２００の回転が無視できる程度に瞬時に行われ、ホログラフィックメモリ２００の回転によって１ページ分だけ記録領域がシフトしたところで次のページの記録再生が行われる。拡散光束の参照光に対してこのようなシフトが行われると、記録領域が重複していても参照光の局所的な進行方向はページ毎に異なることとなり、局所的には角度多重方式と同様に情報が多重化されることとなる。

この第３実施形態で用いられているシフト多重方式では、参照光が共通でよいため光学系の構造が簡素な構造となる。また、多重数の制御は、ページ毎のシフト量制御によって実現され、粗悪品や劣化品ではシフト量が大きめに制御されることで多重数が制限される。このシフト量の制御は、図６に示す多重記録再生制御器１３４によって行われる。

図１１に戻って記録方式の他のバリエーションについて説明する。

図１１のパート（ｄ）には、位相コード多重方式が示されており、この位相コード多重方式では、光束の断面内における２次元的な位相分布を表す位相コードが互いに異なる複数の参照光Ｌ６が用いられて情報が多重に記録される。このような位相コードが異なる複数の参照光Ｌ６は、位相コード変調器９によって生成され、参照光用の対物レンズ９を介してホログラフィックメモリ５に照射される。ここで、この位相コード多重方式が採用された第４実施形態について説明する。

図１３は、本発明のホログラフィック記録装置の第４実施形態を示す図である。

この第４実施形態のホログラフィック記録装置６００では、参照光用のレーザ光が２つの反射ミラー１１０，１２４で反射された後、位相コード変調器１２５を通過して、互いに位相コードが異なる複数の参照光が生成される。この位相コード変調器１２５は、液晶ディスプレイで液晶層を挟んでいる偏光板を取り除いたのと同様な構造を有しており、液晶層に対して所定の２次元パターンで電圧が印加されると、その２次元パターンに応じた位相コードが通過光に与えられて、以下に示すような複数の位相状態が得られる。この電圧の制御は、図６に示す多重記録再生制御器１３４によって行われる。

図１４は、複数の位相状態の例を示す図である。

この図１４には、位相コード変調器１２５を光の通過方向に見たときの状態が示されており、光は４つの領域１２５ａ，１２５ｂ，１２５ｃ，１２５ｄそれぞれを通過する。これら４つの領域１２５ａ，…，１２５ｄに入射する光は、光束の断面内で位相が均一に揃ったレーザ光であるが、位相コード変調器１２５の各領域１２５ａ，…，１２５ｄの液晶層に電圧が印加開放されることで、通過後の光の位相状態は、入射時の位相状態と同じ位相状態「０」と、入射時の位相状態から１８０度位相がずれた位相状態「π」とからなる２次元的な位相分布状態（位相コード）となる。この図１４には４つの位相コードｍｕｘ−０，ｍｕｘ−１，ｍｕｘ−２，ｍｕｘ−３が例示されており、図の左側から順に、（０，０，０，０）、（０，０，π，π）、（０，π，π，０）、（０，π，０，π）という位相コードとなっている。このような複数の位相コードそれぞれを有する複数の参照光が情報のページに合わせて用いられると、各参照光で生じる干渉パターンは互いに区別可能となり、情報が多重に記録されることとなる。

図１３に戻って説明を続ける。

位相コード変調器１２５によって生成される参照光は、ビームスプリッタが転用された光路合成素子１２６によって記録情報光の光路と同じ光路に導かれてホログラフィックメモリ２００に照射される。

一方、ホログラフィックメモリ２００から得られる再生情報光は、光路合成素子１２６を直進し、第２ビームスプリッタ１０６を経て２次元撮像素子１０７に導かれる。

この第４実施形態では、位相コード変調器１２５で用いられる位相コードの数が制限されることによって多重数が制限される。

上記説明したどの記録方式であっても、情報の多重数に対して、ホログラフィックメモリの実多重数に応じた制限が行われることで、データ記録の確実性や既存データの安全性が実現される。

Claims (5)

1. ホログラフィックメモリに情報を多重に記録するホログラフィック記録装置であって、
   実際に情報の記録対象となるホログラフィックメモリについて、情報が安全に記録される実際の多重数を検査する多重数検査部と、
   前記多重数検査部による検査で確認された多重数内で前記ホログラフィックメモリに情報を記録する記録部とを備えたことを特徴とするホログラフィック記録装置。
2. 前記記録部が、前記ホログラフィックメモリに情報を記録するとともに、その情報の記録における多重数も該ホログラフィックメモリに記録するものであることを特徴とする請求項１記載のホログラフィック記録装置。
3. 前記記録部が、前記ホログラフィックメモリに参照光を、前記多重数以下の数の角度それぞれで照射することによって情報を多重に記録するものであることを特徴とする請求項１記載のホログラフィック記録装置。
4. 前記記録部が、前記ホログラフィックメモリに、前記多重数以下の数の位相状態それぞれを有する複数の参照光それぞれを照射することによって情報を多重に記録するものであることを特徴とする請求項１記載のホログラフィック記録装置。
5. 前記記録部が、前記ホログラフィックメモリに非平行光束の参照光を照射し、その参照光の照射範囲を、一部重複させながら、前記多重数に応じた量だけシフトさせていくことによって情報を多重に記録するものであることを特徴とする請求項１記載のホログラフィック記録装置。

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