(57)【要約】 【課題】光路の屈折率変化を抑えてホログラム記録媒体の温度を記録時と再生時に同一にすることによって、記録情報を抽出できる品質をもった再生像を得ること。【解決手段】システム制御部１４は、ホログラム記録媒体５０の記録領域または再生領域とは異なる領域を、加熱冷却装置１１で加熱または冷却して記録領域または再生領域を同一の温度（所定温度）にする。これにより、ホログラム記録媒体５０の収縮膨張を抑えて、再生画像の劣化または再生不能を回避することができる。その際、記録領域または再生領域とは異なる領域を加熱または冷却するため、記録領域または再生領域に近接した空気の温度を余り変ないで済むため、信号光１００及びまたは参照光２００の光路の屈折率変化を抑えることができ、情報の記録再生を正常に行うことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号光と参照光の干渉縞を情報としてホログラム記録媒体に記録するホログラム装置であって、
前記ホログラム記録媒体の一部分で且つ前記情報の記録領域とは異なる領域の温度を変化させて、記録を行う部位が記録場所に到達した時点で、前記記録領域を所定温度にする温度調整手段を具備する、
ことを特徴とするホログラム装置。
【請求項２】
前記記録領域が前記所定温度になっている間のみ前記情報の記録を行うことを特徴とする請求項１記載のホログラム装置。
【請求項３】
ホログラム記録媒体の再生領域に参照光を照射して再生情報を得るホログラム装置であって、
前記ホログラム記録媒体の一部分で且つ前記再生領域とは異なる領域の温度を変化させて、記録を行う部位が記録場所に到達した時点で、前記再生領域を所定温度にする温度調整手段を具備する、
ことを特徴とするホログラム装置。
【請求項４】
前記再生領域が前記所定温度になっている間のみ前記情報の再生を行うことを特徴とする請求項３記載のホログラム装置。
【請求項５】
前記温度調整手段は、前記異なる領域に近接して当該領域を加熱する加熱手段と、
前記記録領域の温度を検出する温度検出手段と、
前記検出された温度に基づいて前記記録領域が所定温度になるように前記加熱手段の出力を制御する制御手段と、前記記録媒体が記録を行う場所に到達した時点で所望の温度になるように移動させる移動手段とそのための移動指令を行う制御手段と、
を具備することを特徴とする請求項１または３記載のホログラム装置。
【請求項６】
前記加熱手段は、前記加熱のための熱源を、装置を構成する発熱部品や回路基板を利用して形成することを特徴とする請求項５記載のホログラム装置。
【請求項７】
前記温度調整手段は、前記異なる領域に近接してこの領域を冷却する冷却手段と、
前記記録領域の温度を検出する温度検出手段と、
前記検出された温度に基づいて前記記録領域が所定温度になるように前記冷却手段の出力を制御する制御手段と、前記記録媒体が記録を行う場所に到達した時点で所望の温度になるように移動させる移動手段とそのための移動指令を行う制御手段と、
を具備することを特徴とする請求項１または３記載のホログラム装置。  
【請求項８】
前記温度調整手段は、前記異なる領域に近接してこの領域を加熱または冷却する加熱冷却手段と、
前記記録領域の温度を検出する温度検出手段と、
前記検出された温度に基づいて前記記録領域が所定温度になるように前記加熱冷却手段の出力を制御する制御手段と、前記記録媒体が記録を行う場所に到達した時点で所望の温度になるように移動させる移動手段とそのための移動指令を行う制御手段と、
を具備することを特徴とする請求項１または３記載のホログラム装置。
【請求項９】
ホログラム記録媒体の再生領域に参照光を照射して再生情報を得るホログラム装置であって、
前記ホログラム記録媒体の一部分で且つ前記再生領域とは異なる領域の温度を変化させて前記再生領域を所定温度にする温度調整手段と、
前記再生情報から前記ホログラム記録媒体の正常サイズからの変化度合いを検出し、この検出結果から前記ホログラム記録媒体を正常サイズ或いはそれに近接したサイズに補正するための前記再生領域の温度を推定する温度推定手段を具備し、
前記温度調整手段は前記所定温度を前記推定される温度に設定して、前記異なる領域の温度を変化させることを特徴とするホログラム装置。
【請求項１０】
前記温度調整手段は、前記異なる領域に近接して当該領域を加熱または冷却する加熱冷却手段と、
前記記録領域の温度を検出する温度検出手段と、
前記検出された温度に基づいて前記記録領域が所定温度になるように前記加熱冷却手段の出力を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする請求項９記載のホログラム装置。
【請求項１１】
信号光と参照光の干渉縞を情報としてホログラム記録媒体に記録するホログラム記録方法であって、
前記ホログラム記録媒体の一部分で且つ前記情報の記録領域とは異なる領域の温度を変化させて前記記録領域を所定温度にした後、前記情報を記録することを特徴とするホログラム記録方法。
【請求項１２】
ホログラム記録媒体の再生領域に参照光を照射して再生情報を得るホログラム再生方法であって、
前記ホログラム記録媒体の一部分で且つ前記再生領域とは異なる領域の温度を変化させて前記再生領域を所定温度にした後、前記情報を再生することを特徴とするホログラム再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号光と参照光の干渉縞をホログラム記録媒体に記録再生するホログラム装置及びホログラム記録再生方法に係り、特にホログラム記録媒体の温度管理に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来よりホログラムデータストレージの記録時には、信号光と参照光の２光束が干渉する領域にホログラム記録媒体を配置して、前記２光束の干渉縞をホログラム記録媒体に記録するものである。その際に、ホログラム記録媒体への記録密度を向上させるため、角度多重方式をはじめ、シフト多重方式、スペックル多重方式及び位相コード多重方式などの各種多重方式によるホログラムの多重記録が行われている。
【０００３】
例えば角度多重方式によるホログラム記録装置では、信号光と参照光の２光束をホログラム記録媒体に照射するが、信号光を空間変調器（ＳＬＭ）に表示されるデータページで空間変調（強度変調）する毎に、参照光のホログラム記録媒体への入射角（記録角度）を変化させて同一記録領域に異なる記録情報を多重記録するものである。
【０００４】
この角度多重方式のホログラム記録装置では、参照光の記録角度の変化ピッチを例えば約０．０１度刻みで最大数度の範囲で変更して（例えば８８度〜９２度の間で僅かずつ変更して）、同一記録エリアの異なる記録情報（データページ）を順次多重記録すると、同一の記録エリアに例えば５０多重といった複数の異なる記録情報を記録することができる。他方、このようなホログラム記録装置と対をなすホログラム再生装置は、再生参照光に対するホログラム記録媒体の表面の角度を僅かずつ変更することによって、同一記録エリアに多重記録された記録情報を再生するように構成されている。
【０００５】
ここで、ホログラム記録装置、及び再生装置を実現可能なものにするための大きな課題の一つとして、ホログラム記録装置はホログラムの干渉縞を記録しているが、記録時と再生時に温度の違いがあると、ホログラム記録媒体の熱膨張や熱収縮により、干渉縞の間隔が変わってしまい、再生像が得られないという問題点がある。また、ホログラム記録媒体自体も上記の記録時と再生時の温度差とは無関係に記録時にある程度収縮してしまう傾向がある。それ故、材料開発の課題として収縮を押さえるような開発を行っているが、現在は収縮を完全に押さえることは困難であり、温度変化と同様に、再生像が得られないという問題点が発生する。
【０００６】
ホログラム記録媒体の記録時と再生時で温度差がない場合、図４に示すような記録情報が抽出できる再生像が得られるが、温度差がある、若しくは記録媒体の収縮が大きい場合には図５のような劣化した再生像となってしまい、このような再生像から記録情報の抽出は困難である。
【０００７】
そこで、上記のような問題を回避するために、ホログラム記録媒体を加熱する手段を設け、この加熱手段によりホログラム記録媒体の温度を記録時と再生時で同一して、記録再生を行うことが公知となっている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−２６１６４２号公報  （第３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ホログラム記録媒体を加熱してホログラム記録媒体の温度を記録時と再生時で同一にしようとし、記録媒体の加熱と記録再生を同一の部分で行うと、ホログラム記録媒体の加熱と同時にこのホログラム記録媒体の記録再生部分近傍の空気の温度が上がるために、信号光及び参照光光路の屈折率変化が起こり、光路が揺らいで記録、再生がうまく行かないという問題が生じる。これを回避するために、ホログラム記録媒体と光学系が収納されている装置内のブロック全体の温度を記録時と再生時で同一にすれば良いが、これでは温度を一定にするまでに時間が掛かり、装置の立ち上がりが悪くなると共に、温度を一定にする範囲が広いため電力が余計に必要で省エネではないという問題がある。
【０００９】
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、光路の屈折率変化を抑えてホログラム記録媒体の温度を記録時と再生時に同一にすることによって、記録情報を抽出できる品質をもった再生像を得ることができるホログラム記録再生方法及びこの方法を用いたホログラム装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記目的を達成するため、信号光と参照光の干渉縞を情報としてホログラム記録媒体に記録するホログラム装置であって、前記ホログラム記録媒体の一部分で且つ前記情報の記録領域とは異なる領域の温度を変化させて前記記録領域を所定温度にする温度調整手段を具備することを特徴とする。
【００１１】
一般的には、光記録媒体は移動手段を用いて、連続的であったり、動いたり停まったりして記録、再生部位を変化させている。この場合、加熱部分と記録部分は常に移動している。温度検出手段を用いて、記録もしくは再生部位の温度が所望になるように、前記移動手段への出力情報を加味し、温度調整手段への出力を制御する。
【００１２】
また、本発明は、ホログラム記録媒体の再生領域に参照光を照射して再生情報を得るホログラム装置であって、前記ホログラム記録媒体の一部分で且つ前記再生領域とは異なる領域の温度を変化させて前記再生領域を所定温度にする温度調整手段を具備することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、ホログラム記録媒体の再生領域に参照光を照射して再生情報を得るホログラム装置であって、前記ホログラム記録媒体の一部分で且つ前記再生領域とは異なる領域の温度を変化させて前記再生領域を所定温度にする温度調整手段と、前記再生情報から前記ホログラム記録媒体の正常サイズからの変化度合いを検出し、この検出結果から前記ホログラム記録媒体を正常サイズ或いはそれに近接したサイズに補正するための前記再生領域の温度を推定する温度推定手段を具備し、前記温度調整手段は前記所定温度を前記推定される温度に設定して、前記異なる領域の温度を変化させることを特徴とする。
【００１４】
このように本発明では、ホログラム記録媒体の記録領域または再生領域とは異なる領域を加熱または冷却して、記録媒体が記録、再生を行う場所に移動した時点で、記録領域または再生領域を同一の温度（所定温度）にすることにより、ホログラム記録媒体の収縮膨張を抑えて、この収縮膨張による再生画像の劣化または再生不能を回避することができ、記録情報を抽出できる品質をもった再生像を得ることができる。その際、記録領域または再生領域とは異なる領域を加熱または冷却するため、記録領域または再生領域に近接した空気の温度を余り替えないで済むため、信号光及びまたは参照光の光路の屈折率変化を抑えることができ、情報の記録再生を正常に行うことができる。
【００１５】
また、再生時、再生画像情報からホログラム記録媒体の収縮膨張の程度を検出し、この検出結果からホログラム記録媒体の収縮膨張を是正する温度を推定し、ホログラム記録媒体の記録領域または再生領域がこの推定温度になるようにホログラム記録媒体の記録領域または再生領域とは異なる領域を加熱または冷却し、所望の記録部位が再生を行う場所に移動した時点で所望の温度になるように制御することで、ホログラム記録媒体の記録時の温度差及び情報記録によるホログラム記録媒体の収縮膨張を一括して是正することができる。この場合は、ホログラム記録媒体の記録時の温度を意識すること無く、劣化のない再生画像を得ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ホログラム記録媒体の記録領域または再生領域とは異なる領域を加熱または冷却して、記録領域または再生領域を同一の温度（所定温度）にすることにより、光路の屈折率変化を抑えることができ、それ故、記録情報を抽出できる品質をもった再生画像を得ることができる。これにより、ホログラム記録、再生時での温度の違いによる再生不良が無くなり、ホログラム記録再生装置の実用化が可能になる。
また、再生時、再生画像情報からホログラム記録媒体の収縮膨張の程度を検出し、この検出結果からホログラム記録媒体の収縮膨張を是正する温度を推定し、ホログラム記録媒体の記録領域または再生領域がこの推定温度になるようにホログラム記録媒体の記録領域または再生領域とは異なる領域を加熱または冷却することによって、ホログラム記録媒体の記録時の温度差及び情報記録によるホログラム記録媒体の収縮膨張を一括して是正することができると共に、ホログラム記録媒体の記録時の温度を意識すること無く、劣化のない再生画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
光路の屈折率変化を抑えてホログラム記録媒体の温度を記録時と再生時に同一にすることによって、記録情報を抽出できる品質をもった再生像を得る目的を、ホログラム記録媒体の記録領域または再生領域とは異なる領域を加熱または冷却して、記録領域または再生領域を同一の温度（所定温度）にすることにより、ホログラム記録媒体の収縮膨張を抑えていることによって、記録情報を抽出できる品質の再生像を得ることができる。
【実施例１】
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係るホログラム装置の構成を示したブロック図である。  ホログラム装置は、レーザ光源１、レーザ光を分岐する偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）２、信号光を空間変調する空間変調器（ＳＬＭ）３、信号光１００の進路を変更するミラー４、信号光光学系のレンズ５、参照光２００のホログラム記録媒体５０への入射角度を変更する回転ミラー６、回転ミラー６を回転させるミラー回転機構７、参照光光学系のレンズ８、再生光光学系のレンズ９、再生光を光電変換して再生データを得る撮像装置１０、ホログラム記録媒体５０の一部を加熱冷却するペルチェ素子などを用いた加熱冷却装置１１、ホログラム記録媒体５０の特定部分の温度を測定する赤外線温度センサー１２、ディスク状のホログラム記録媒体５０を回転させてその位置を変えるディスク回転機構１３、空間変調器３、ミラー回転機構７、ディスク回転機構１３、加熱冷却装置１１の制御及び温度センサー１２、撮像装置１０のデータ処理、各種制御及び装置全体の制御を行うシステム制御部１４を有して構成されている。
【００１９】
次に本実施形態の動作について説明する。レーザ光源１から出射されたレーザ光はＰＢＳ２により信号光１００と参照光２００に分岐される。信号光１００はデータページが表示されている空間変調器３を通ることにより空間変調され、変調された信号光１００は固定ミラー４によりその進路を変更された後、レンズ５によりホログラム記録媒体５０の記録領域に集光される。一方、参照光２００は回転ミラー６によりその進路を変更され、レンズ８によりホログラム記録媒体５０の記録領域を照射する。その際、空間変調器３のデータページの変更と共に、ミラー回転機構７により回転ミラー６の角度を僅かずつ変える事で、参照光２００のホログラム記録媒体５０への入射角を変更してデータをブックに多重記録する。こうして、一つのブックの多重記録が終了すると、ディスク回転機構１３によりホログラム記録媒体５０が回転されて、新たな記録領域に信号光１００と参照光２００が照射されるようにして、新たなブックが形成される。再生時、ＳＬＭ３を全閉にすることにより、参照光２００のみをホログラム記録媒体５０の再生領域に照射して再生光を発生させ、これをレンズ９で撮像装置１０に結像させて再生像を得、この再生像を処理することにより再生画像データを得ることができる。
【００２０】
ところで、本実施形態のホログラム記録媒体５０の記録領域または再生領域は、上記した記録再生時に所定の温度に保持される。即ち、温度センサー１２は図２に示すホログラム記録媒体５０の記録領域１４１ａの温度を検出してシステム制御部１４に送る。システム制御部１４は、この温度が予め決められた所定の温度になるように、加熱冷却装置１１を制御して記録領域１４１ａより離れた加熱冷却領域１４１ｂを加熱若しくは冷却する。この場合、加熱冷却領域１４１ｂはディスク状のホログラム記録媒体５０が回転すること
により記録領域（再生時は再生領域となるがここではいずれも記録領域と称する）１４１ａのところに来る。その間に温度が変化して温度差が生じるが、この分を考慮して記録領域１４１ａの温度が所定の温度になるような制御がなされる。即ち、加熱冷却領域１４１ｂはこれから記録を行う部位であり、これがディスク状のホログラム記録媒体５０の回転により移動して記録場所に到着すると、記録領域１４１aになるということである。
また、加熱冷却装置１１にもっとも近い加熱冷却領域１４１ｂから記録領域１４１ａまでの間に距離を取っている理由は、加熱冷却装置１１により、記録領域１４１ａを直接暖めた場合、或いはホログラム記録媒体５０全体を暖めた場合、記録領域１４１ａの近傍の空気を暖めてしまい、これによる信号光及び参照光の光路での屈折率変化や揺らぎが生じてしまうので、これを防止するためである。システム制御部１４は記録領域１４１ａが所定の温度になるまで、記録または再生を行わず、記録領域１４１ａが所定の温度から外れた場合は記録または再生動作を停止する。
【００２１】
尚、記録領域１４１ａと加熱冷却領域１４１ｂとの温度差は、ホログラム記録媒体５０の回転数、回転速度などに依存する。そこで、システム制御部１４はこれらのパラメータを用いて時定数を計算し、加熱冷却領域１４１ｂの温度を最終決定する。また、システム制御部１４は温度センサー１２により測定される記録領域１４１ａが予め設定されている所定温度範囲外では記録再生を行わないようにする。
【００２２】
本実施形態によれば、ホログラム記録媒体５０の加熱冷却装置１１による加熱冷却部分１４１ｂと、記録領域１４１ａの部分が異なり、その間にホログラム記録媒体５０の半周分の距離があるため、記録領域１４１ａの近傍の空気をそれ程暖めることなく、この領域１４１ａの温度を所定温度にすることができる。それ故、信号光１００及び参照光２００の光路での屈折率変化や揺らぎ（再生時は参照光の光路での屈折率変化や揺らぎ）は実用上問題がない程度に抑えることができるため、データの記録再生を正常に行うことができる。これと共に、記録時と再生時のホログラム記録媒体５０の温度差がないため、ホログラム記録媒体５０の収縮膨張の度合いを非常に少なくすることができるため再生データの劣化を抑えて、品質の劣化がないデータを正常に再生することができる。
【００２３】
また、ホログラム記録媒体５０の一部を加熱、冷却しているため、加熱、冷却に必要とする電力が少なくて済み、省エネであると共に、記録領域１４１ａを所定の温度にするのに時間が掛からないため、装置の立ち上がりを速くすることができる。
【００２４】
尚、再生時に、システム制御部１４は撮像装置１０から得られる再生画像の状態（干渉縞の間隔）からホログラム記録媒体５０の収縮膨張（これはデータの記録により生じるため、記録と再生時の温度を同一にしても生じる場合がある。）の程度を検出し、この収縮膨張を補正するように、再生時の記録領域１４１ａの温度を記録時のそれとは異なる温度とすることによって、ホログラム記録媒体５０のデータの記録による収縮膨張もある程度補正することもでき、より品質の良い再生画像を得ることができる。この場合、記録時のホログラム記録媒体５０の温度は敢えて制御しなくとも、再生画像の状態から干渉縞の間隔の変化を検出し、その変化を是正するような温度を求め、ホログラム記録媒体５０の記録領域を、加熱冷却装置１１を制御してこの求まった温度にすれば、記録時と再生時のホログラム記録媒体５０の温度差による収縮膨張、更にデータ記録による収縮膨張の両方が原因のホログラム記録媒体５０のサイズの変化による干渉縞の変形の影響を取り除くことができる。そのため、記録時のホログラム記録媒体５０の温度を意識すること無く、再生時のみホログラム記録媒体５０の温度管理をするだけで、正常で高品質の再生画像を得ることができる。また、記録と再生が別装置である場合、記録側の装置にはこの温度管理機能を搭載する必要がないなどのメリットがある。
【００２５】
また、本発明は上記実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用、効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。例えば、上記実施形態では、加熱冷却装置１１を加熱冷却領域１４１ｂに近接させて加熱冷却させたが、図３に示すように、加熱冷却熱交換器１５０により空気１５３を所定の温度にし、この空気を、パイプ１５１を通して加熱冷却領域１４１ｂに吹き付けて、この部分の温度を変化するようにしても良い。この場合、空気を吹き付けるパイプ１５１のスペースがあれば、ホログラム記録媒体５０の所定の部分を加熱または冷却することができ、スペース性を良好に保持することができる。更に、この場合、レーザ光源１やガルバノスキャナミラーなどの部品や回路基板から出る熱をヒートパイプなどで加熱冷却熱交換器１５０に送って利用することにより、エネルギーの有効利用を図ることができる。また、部品や回路基板から出る熱をヒートパイプなどで直接ホログラム記録媒体５０の所定の部分に送ってこの部分を加熱する構成を取ることもできる。更に、本発明は多重方式の違いなどによらず、各種のホログラム記録再生方式に適応して同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係るホログラム装置の構成を示したブロック図である。
【図２】図１に示したホログラム記録媒体上の加熱冷却領域と記録領域の位置関係を示した図である。
【図３】図１に示したホログラム記録媒体の加熱領域を加熱する他の手段を示した図である。
【図４】ホログラム記録媒体の記録時と再生時で温度差がない場合の再生画像例を示した図である。
【図５】ホログラム記録媒体の記録時と再生時で温度差があって記録媒体の収縮が大きい場合の再生画像例を示した図である。
【符号の説明】
【００２７】
１……レーザ光源、２……偏光ビームスプリッター（ＰＢＳ）、３……空間変調器、４……ミラー、５……信号光光学系のレンズ、６……回転ミラー、７……ミラー回転機構、８……参照光光学系のレンズ、９……再生光光学系のレンズ、１０……撮像装置、１１……加熱冷却装置、１２……赤外線温度センサー、１３……ディスク回転機構、１４……システム制御部、５０……ホログラム記録媒体、１５０……加熱冷却熱交換器、１５１……パイプ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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