(57)【要約】【要約書】  ホログラフィック記録媒体の温度情報を利用してホログラフィック記録媒体にデータを記録して再生する方法及び装置が開示される。該記録装置は、ホログラフィック記録媒体にデータを記録したりホログラフィック記録媒体からデータを読み出す光処理部と、ホログラフィック記録媒体の温度または周辺温度によって決定された記録波長を利用してホログラフィック記録媒体にデータを記録するように光処理部を制御する制御部と、を備える。
2010519670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラフィック記録媒体にホログラフィックの形態でデータを記録する装置において、
信号光と参照光とを利用して前記ホログラフィック記録媒体にデータを記録する光処理部と、
前記光処理部を制御し、前記ホログラフィック記録媒体の温度情報によって前記参照光の記録波長を計算する制御部と、を備えることを特徴とする記録装置。
【請求項２】
前記光処理部は、前記参照光を生成するための光源を含み、
前記制御部は、
前記ホログラフィック記録媒体の温度または周辺温度を測定する温度測定部と、
前記ホログラフィック記録媒体の温度または周辺温度を利用して前記記録波長を計算する記録波長計算部と、
前記計算された記録波長によって、前記光源により生成される参照光の波長を設定する光源制御部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記温度情報及び前記記録波長のうち少なくとも一つを前記ホログラフィック記録媒体の一領域に記録するように、前記光処理部をさらに制御することを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
【請求項４】
ホログラフィック記録媒体にホログラムで保存されたデータを再生する装置において、
前記ホログラフィック記録媒体から参照情報を読み出し、前記ホログラフィック記録媒体からデータを読み出す光処理部と、
前記参照情報を利用して参照波長を計算し、前記参照波長を持つ再生参照光を生成することによって、前記データを読み出すように前記光処理部を制御する制御部と、を備え、
前記参照情報は、前記ホログラフィック記録媒体の温度に関する温度情報と、前記ホログラムを記録するのに使われる参照光の波長に関する波長情報とのうち少なくとも一つを備えることを特徴とする再生装置。
【請求項５】
ホログラフィック記録媒体にホログラムの形態でデータを記録する方法において、
前記ホログラフィック記録媒体に関する温度情報を感知するステップと、
前記温度情報によって設定された記録波長を持つ参照光を利用して、前記ホログラフィック記録媒体に前記データを記録するステップと、を含むことを特徴とする記録方法。
【請求項６】
前記温度情報を感知するステップは、
前記ホログラフィック記録媒体の温度及び周辺温度のうち少なくとも一つを測定するステップと、
前記温度情報を利用して前記記録波長を計算するステップと、を含むことを特徴とする請求項５に記載の記録方法。
【請求項７】
前記ホログラフィック記録媒体の所定領域に前記温度情報を記録するステップをさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の記録方法。
【請求項８】
ホログラフィック記録媒体にホログラムで記録されたデータを再生する方法において、
前記ホログラフィック記録媒体から温度情報または記録波長情報を読み出すステップと、
前記温度情報または記録波長情報を利用して再生波長を決定するステップと、
前記再生波長を持つ再生参照光を利用して、前記ホログラフィック記録媒体からデータを読み出すステップと、を含むことを特徴とする再生方法。
【請求項９】
前記温度情報は、前記データが記録された時の前記ホログラフィック記録媒体の温度または周辺温度を含むことを特徴とする請求項１に記載の記録装置。
【請求項１０】
前記温度情報は、前記データが記録された時の前記ホログラフィック記録媒体の温度または周辺温度を含むことを特徴とする請求項４に記載の再生装置。
【請求項１１】
あらゆるホログラムに対して一定の再生温度範囲を生成するために、前記記録波長は、それぞれの記録されるホログラムに対する温度情報によって多様なことを特徴とする請求項５に記載の記録方法。
【請求項１２】
前記温度情報は、前記データが記録された時の前記ホログラフィック記録媒体の温度または周辺温度を含むことを特徴とする請求項８に記載の再生方法。
【請求項１３】
ホログラフィック記録媒体に／からホログラムの形態でデータを記録／再生する装置において、
信号光と参照光とを利用して、前記ホログラフィック記録媒体にデータを記録し、前記ホログラフィック記録媒体から参照情報を読み出し、前記ホログラフィック記録媒体からデータを再生する光処理部と、
前記光処理部を制御し、前記ホログラフィック記録媒体の温度情報によって前記参照光の記録波長を計算し、前記参照情報を利用して参照波長を計算し、前記参照波長を持つ再生参照光を生成することによって、前記データを読み出すように前記光処理部を制御する制御部と、を備えることを特徴とする装置。
【請求項１４】
前記制御部は、前記温度情報及び前記記録波長のうち、少なくとも一つを前記ホログラフィック記録媒体の一領域に記録するように前記光処理部をさらに制御することを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記温度情報は、前記データが記録された時の前記ホログラフィック記録媒体の温度または周辺温度を含むことを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラフィック記録媒体に係り、特に、記録／再生方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学ホログラフィーでデータは、記録媒体の表面ではなくボリュームを通じて保存される。信号を含めている光は、記録媒体内で参照光と干渉を起こして、データページと呼ぶ干渉グレーティングを生成する。複数のグレーティングが参照光の光学特性を変化させることによって重畳される。これらのプロセスを多重化と呼ぶ。データ読み出し時には、単一の参照光がデータ記録に使われた条件と同じ条件下で記録媒体に入射されて、保存されたデータページを表す回折光を生成する。回折光は、検出アレイにより検出され、この検出アレイは、測定された強度パターンから保存されたデータビットを抽出する。データページは多くのデータビットまたはピクセルを収めている。これらの複数のデータページを同じボリュームに重畳させることによって、データ保存容量も大きくなりうる。
【０００３】
ホログラムは、データを含む信号光と参照光とを利用して記録される。記録時に、図１Ａに示したように、参照光Ｒと信号光Ｓとは干渉パターンを生成するために互いに干渉して、これらの干渉パターンが媒体に伝達される。再生時に、図１Ｂに示したように、媒体に記録されたホログラムにオリジナル参照光Ｒを照射すれば、これが記録されたホログラムの回折現象を起こして出力信号光Ｓを生成する。この時、参照光が記録時に使われた元来の光と差が出れば、再生光の光量や方向が元来記録された光から変わる。一般的に、これらの差が大きくなれば、光量がｓｉｎｃ関数の形態で減少する。
【０００４】
図２Ａは、２つの平面波により記録された光学ホログラフィーグレーティングを示したものである。図２Ｂは、再生時の参照光が条件を満たすことができずに、再生光の角度変化と回折効率減少とが生じることを示す。図２Ａ及び図２Ｂを参照するに、
【０００５】
【数１】
2010519670.tif 000003
は、それぞれ信号光と参照光とのウェーブベクトルであり、
【０００６】
【数２】
2010519670.tif 000004
は、２つの光の干渉により形成されたグレーティングのベクトルである。Ｌは、媒体の厚さを表し、
【０００７】
【数３】
2010519670.tif 000005
は、媒体に垂直な方向の単位ベクトルを表す。
【０００８】
図２Ｂで点線は記録時、実線は再生時の光を表す。一般的に回折効率は、図２Ｂの式のように、各ベクトルがＢｒａｇｇ条件（２ｄｓｉｎθ＝ｎλ）を満足できずに外れることによって低減する態様を示す。Ｂｒａｇｇ条件とは、特定の参照光で記録されたホログラムが同じ参照光で再生される時、強い回折効率を提供する条件をいう。読み出し時の参照光のウェーブベクトルが実質的に異なる時、回折効率は顕著に小さくなる。参照光のウェーブベクトルは、参照光の入射角や波長を変化させることによって変化される。
【０００９】
図３に示したように、前記現象を利用して、ホログラフィック記録媒体では媒体の同じ体積に複数ページの信号を重畳して記録する。重畳記録時に各ページの参照光はいずれも異なって記録される。このように記録された複数のページは、再生時に入射する参照光によって相異なる強度で再生される。したがって、参照光の条件を調節して複数のページをそれぞれ区別して再生できる。
【００１０】
一方、データ記録時のホログラフィック記録媒体の温度と、データ再生時のホログラフィック記録媒体の温度とが異なれば、媒体は体積の膨脹や屈折率の変化を示す。これらの変化は、記録されたグレーティングベクトルの大きさと方向を変化させる。したがって、これらの変化により再生条件を満足できず、再生が正常になされない場合が発生する。
【００１１】
すなわち、従来のようにホログラフィック記録媒体にデータ記録時に一定の波長で記録する場合には、データ記録時の媒体の温度によって、データを再生できる適した温度が変わってしまう。例えば、光源の可変範囲が±４ｎｍほどならば、１０℃で記録すれば、−１０〜３０℃で再生でき、４０℃で記録すれば、２０〜６０℃で再生できる。したがって、データ再生に適した作動温度が一定でなくなるという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、前記のような問題点を解決して、ホログラフィック記録媒体からのデータ再生時に、再生温度を一定の範囲にして再生信頼性を向上させることができる記録再生方法及び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】
【００１３】
前記のような課題を解決するための本発明の一つの特徴は、ホログラフィック記録媒体にホログラフィックの形態でデータを記録する装置において、信号光と参照光とを利用して前記ホログラフィック記録媒体にデータを記録する光処理部と、前記光処理部を制御し、前記ホログラフィック記録媒体の温度情報によって前記参照光の記録波長を計算する制御部と、を備えることである。
【００１４】
前記光処理部は、前記参照光を生成するための光源を含み、前記制御部は、前記ホログラフィック記録媒体の温度または周辺温度を測定する温度測定部と、前記ホログラフィック記録媒体の温度または周辺温度を利用して前記記録波長を計算する記録波長計算部と、前記計算された記録波長によって、前記光源により生成される参照光の波長を設定する光源制御部と、を備えることが望ましい。
【００１５】
前記制御部は、前記温度情報及び前記記録波長のうち少なくとも一つを前記ホログラフィック記録媒体の一領域に記録するように、前記光処理部をさらに制御することが望ましい。
【００１６】
本発明の他の特徴は、ホログラフィック記録媒体にホログラムで保存されたデータを再生する装置において、前記ホログラフィック記録媒体から参照情報を読み出し、前記ホログラフィック記録媒体からデータを読み出す光処理部と、前記参照情報を利用して参照波長を計算し、前記参照波長を持つ再生参照光を生成することによって、前記データを読み出すように前記光処理部を制御する制御部と、を備え、前記参照情報は、前記ホログラフィック記録媒体の温度に関する温度情報と、前記ホログラムを記録するのに使われる参照光の波長に関する波長情報とのうち少なくとも一つを備えることである。
【００１７】
本発明のさらに他の特徴は、ホログラフィック記録媒体にホログラムの形態でデータを記録する方法において、前記ホログラフィック記録媒体に関する温度情報を感知するステップと、前記温度情報によって設定された記録波長を持つ参照光を利用して、前記ホログラフィック記録媒体に前記データを記録するステップと、を含むことである。
【００１８】
前記温度情報を感知するステップは、前記ホログラフィック記録媒体の温度及び周辺温度のうち少なくとも一つを測定するステップと、前記温度情報を利用して前記記録波長を計算するステップと、を含むことが望ましい。
【００１９】
前記ホログラフィック記録媒体の所定領域に前記温度情報を記録するステップをさらに含むことが望ましい。
【００２０】
前記記録方法、前記ホログラフィック記録媒体の所定領域に前記温度情報を記録するステップをさらに含む。
【００２１】
本発明のさらに他の特徴は、ホログラフィック記録媒体にホログラムで記録されたデータを再生する方法において、前記ホログラフィック記録媒体から温度情報または記録波長情報を読み出すステップと、前記温度情報または記録波長情報を利用して再生波長を決定するステップと、前記再生波長を持つ再生参照光を利用して前記ホログラフィック記録媒体からデータを読み出すステップとを含むことである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ホログラフィック記録媒体からデータ再生時、記録温度に関係なく再生温度範囲を一定に維持できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１Ａ】光学ホログラフィック記録及び再生を説明するための参考図である。
【図１Ｂ】光学ホログラフィック記録及び再生を説明するための参考図である。
【図２Ａ】２つの平面波により記録されたグレーティングを説明するための参考図である。
【図２Ｂ】再生時の参照光が条件を満たすことができなくて生じた再生光の角度変化と回折効率減少とを説明するための参考図である。
【図３】複数の重畳したデータページを示す図である。
【図４】本発明の一例による記録再生装置の概略図である。
【図５】データ記録時に図４に図示された制御部の細部構成図である。
【図６】本発明によってホログラフィック記録媒体にデータを記録する過程を示すフローチャートである。
【図７】本発明によってホログラフィック記録媒体からデータを再生する過程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付した図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【００２５】
ホログラムは、参照光と信号光とを利用してホログラフィック記録媒体に記録される。参照光と信号光との干渉は複数のグレーティングを生成し、これは各ホログラムを構成する。
【００２６】
ホログラフィック記録媒体の温度が変化すれば、記録されたグレーティングの屈折属性（屈折方向と大きさ）が変わる。したがって、参照光がグレーティングに向かう時に生成される信号光の大きさが温度変化によって縮小する。信号光の大きさ変化はＢｒａｇｇ条件を利用して予測できる。
【００２７】
信号光の大きさ縮小を補償するためには、参照光の角度や波長を変更して前記の条件を再び満足させればよい。すなわち、条件から外れているベクトルの角度と大きさを条件に合わせて変更するのである。但し、実際適用に際しては、信号光を作る方法による問題が発生する。
【００２８】
信号光は色々な角度を持っている光の集合である。信号光は、多様な角度と大きさを持つグレーティングから生成されるためである。グレーティングの屈折属性は、ホログラフィック記録媒体の温度変化により変更される。各グレーティングが変更される量は、その大きさと方向によって多様である。したがって、補償のための値を選択し難くなる。したがって、再生時に一部分は条件を満足し、他の一部は条件を満足しない場合が発生し、単に波長や角度のみを単独で変化させては、ページの一部分しか再生できない。
【００２９】
最適の再生条件を満足するためには、次のような式が成立せねばならない。
【００３０】
【数４】
2010519670.tif 000006
ここでＫｇは、記録されたグレーティングの大きさであり、φは、グレーティングの方向、θは、参照光の角度を表す。この式は、波長や角度が初期値から若干変化する場合には１次元に近似が可能である。したがって、グレーティングがあれば、最適の再生のための波長と角度とは線形的な関係を持つようになる。この関係式の形態は、記録されたグレーティングの大きさと角度によって変わる。
【００３１】
全体ページを再生するためには、記録時の信号光の角度、すなわち、それぞれのグレーティングによって関係式を求め、あらゆるグレーティングが再生される波長と角度を探して再生すればよい。この時、前記の関係によれば、温度変化によって最適の再生波長は約０．２ｎｍ／℃ずつ変わる。もちろん、この値は、温度による媒体の膨脹率と屈折率変化によって変化する。
【００３２】
したがって、一般的に記録温度で±（波長の可変範囲／０．２）℃ほどの温度変化に対する補償が可能である。波長可変範囲が±４ｎｍならば、温度としては±２０℃になる。
【００３３】
これを補完するために、記録時の温度を測定して波長を可変して記録することによって、再生温度範囲を一定にすることができる。すなわち、温度が１０℃である時と４０℃である時、それぞれ記録波長を異ならせて光源の波長可変範囲で再生可能な温度範囲を一定の領域にするのである。
【００３４】
図４は、本発明の一実施形態によるホログラフィック記録再生装置の概略的なブロック図である。図４を参照するに、本発明の一実施形態によるホログラム記録再生装置は、ホログラフィック記録媒体４００が挿入された光処理部４１０及び、ホログラフィック記録媒体４００に／からデータを記録／再生するように光処理部４１０を制御する制御部５００を備える。光処理部４１０は、レーザー光源４１１、ビームスプリッタ４１２、第１反射鏡４１３、空間光変調器（Ｓｐａｔｉａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ：ＳＬＭ）４１４、第１レンズ４１５、第２反射鏡４１６、第２レンズ４１７、第３レンズ４１８及び検出部４１９を備える。
【００３５】
制御部５００は光処理部４１０を制御し、また記録データを含むデータページを生成して光処理部４１０に伝送し、光処理部４１０から再生された信号をデータ処理する。特に、本発明による制御部５００は、前記ホログラフィック記録媒体４００の温度または前記媒体の周辺温度によって決定された記録波長を利用して、前記ホログラフィック記録媒体４００にデータを記録するように前記光処理部４１０の光源４１１を制御する。光源４１１はレーザー光源でありうる。
【００３６】
制御部５００は、記録時に利用されたホログラフィック記録媒体４００の温度情報や記録波長についての情報をホログラフィック記録媒体４００に記録しておくこともできる。このように記録時に利用された温度や波長情報を記録しておけば、その後、ホログラフィック記録媒体４００からのデータ再生時に再生信号の性能がよくない場合、これらの情報を確認して、再生時に光源の波長をさらに信頼性のあるように設定するときに利用されることもある。
【００３７】
ホログラフィック記録媒体４００へのデータ記録時、レーザー光源４１１から出力されるレーザー光は、前記ホログラフィック記録媒体４００の温度または前記媒体の周辺温度によって決定された記録波長を持つように設定され、これらのレーザー光はビームスプリッタ４１２に入射され、参照光と信号光とに分離される。信号光はＳＬＭ  ４１４に入射され、記録データを表示するＳＬＭ
４１４に入射された信号光は空間光変調（振幅変調）される。変調された信号光は、第１レンズ４１５によってホログラフィック記録媒体４００に集光される。一方、参照光は、第２反射鏡４１６により反射されて、第２レンズ４１７によりホログラフィック記録媒体４００に照射される。したがって、信号光と参照光が重なって形成される干渉紋が、ホログラフィック記録媒体４００に微細な疎密パターンとして記録される。
【００３８】
図５を参照して、記録時の制御部５００の構成をさらに具体的に説明する。制御部５００は、温度測定部５１０と、記録波長計算部５２０と、光源制御部５３０とを備える。温度測定部５１０は、ホログラフィック記録媒体４００に関する温度情報を測定する。温度情報は、前記ホログラフィック記録媒体４００の温度または周辺温度を含むことができる。ここで周辺温度は、ホログラフィック記録媒体の周囲環境の温度やホログラフィック記録媒体に直接隣接した環境の温度をいう。記録波長計算部５２０は、前記測定された温度に合う記録波長を計算する。光源制御部５３０は、前記計算された記録波長によって参照光を生成するために前記光処理部４１０の光源４１１を制御する。
【００３９】
ホログラフィック記録媒体４００に記録されたデータを再生するためには、再生しようとするデータページを記録する時に利用された参照光と同じ照明光をホログラフィック記録媒体４００に入射させて、ホログラフィック記録媒体４００に記録されている干渉紋に対応する回折光としてデータが再生され、この回折光が第３レンズ４１８によりＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）で構成される検出部４１９に集光される。検出部４１９から出力される再生信号は制御部５００に伝達される。
【００４０】
特に、本発明によって制御部５００は、ホログラフィック記録媒体４００の所定領域から、前記媒体にデータ記録時の前記ホログラフィック記録媒体の温度、または前記媒体の周辺温度に関する情報、または前記媒体のデータ記録時記録波長に関する情報を読み出すように前記光処理部４１０を制御し、前記読み出した情報を利用して再生波長を決定し、前記決定された再生波長を利用して前記ホログラフィック記録媒体からデータを読み出すように、前記光処理部４１０の光源４１１を制御する。
【００４１】
図６は、本発明によってホログラフィック記録媒体にホログラム形態のデータを記録する過程を示すフローチャートを示す。図６を参照するに、まずホログラフィック記録媒体の温度情報が測定される（ステップ６１０）。温度情報は、ホログラフィック記録媒体の温度及び／またはその周辺温度を含むことができる。測定された温度情報によって記録波長を計算する（ステップ６２０）。次いで、計算された記録波長を利用して光源を制御し、媒体にデータを記録する（ステップ６３０）。また、測定された温度に関する情報及び／または計算された記録波長に関する情報を媒体に記録する（ステップ６４０）。ステップ６１０ないしステップ６３０は、ホログラフィック記録媒体に保存される各ホログラムに対して反復するか、所定の時間周期で反復することができる。
【００４２】
図７は、本発明によってホログラフィック記録媒体からデータを再生する過程を示すフローチャートである。図７を参照するに、ホログラフィック記録媒体から温度情報及び／または記録波長情報が読み出される（ステップ７１０）。そして、読み出された情報を利用して参照光を生成するように光源が制御され、この参照光を利用して媒体からデータが再生される（ステップ７２０）。
【００４３】
以上説明したような記録再生方法はまた、コンピュータで読み取り可能な記録媒体にコンピュータで読み取り可能なコードとして具現することができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体は、コンピュータシステムによって読み取られるデータが保存されるあらゆる種類の記録装置を含む。コンピュータで読み取り可能な記録媒体の例には、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ−Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピー（登録商標）ディスク、光データ保存装置などがあり、またキャリアウェーブ（例えば、インターネットを通じた伝送）の形態で具現されるものも含む。またコンピュータで読み取り可能な記録媒体は、ネットワークに連結されたコンピュータシステムに分散されて、分散方式でコンピュータで読み取り可能なコードが保存されて実行される。そして、前記記録再生方法を具現するための機能的なプログラム、コード及びコードセグメントは、本発明が属する技術分野のプログラマーにより容易に推論できるであろう。
【００４４】
これまで本発明についてその望ましい実施形態を中心に説明した。当業者ならば、本発明が本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲で変形された形態で具現できるということを理解できるであろう。したがって、開示された実施形態は限定的な観点ではなく説明的な観点で考慮されねばならない。本発明の範囲は、前述した説明ではなく特許請求の範囲に現れており、それと同等な範囲内にあるあらゆる差異点は本発明に含まれていると解釈されねばならない。
【図１Ａ】
2010519670.tif 000007
【図１Ｂ】
2010519670.tif 000008
【図２Ａ】
2010519670.tif 000009
【図２Ｂ】
2010519670.tif 000010
【図３】
2010519670.tif 000011
【図４】
2010519670.tif 000012
【図５】
2010519670.tif 000013
【図６】
2010519670.tif 000014
【図７】
2010519670.tif 000015
【国際調査報告】
2010519670.tif 000016
2010519670.tif 000017