(57)【要約】 【課題】波面が乱れた参照光を用いてデータを多重記録する際に、装置の安定性を損なうことなく、データを高記録密度で多重記録すること。【解決手段】スピンドルモータ２４を動作させて、ホログラム記録メディア１２の記録エリアを僅かずつ平行移動させ、記録光１００とスペックル状の参照光２００との干渉縞であるデータをランダム位相シフト多重記録する際に、ランダム位相物体１６を回転にさせることにより、前記参照光２００の波面を変化させて移動先の同一記録エリアにデータの多重記録を行う。これにより、ランダム位相シフト多重記録時のシフト選択性を鈍感にして装置の安定性を向上させた時に落ちるデータの多重度を、ランダム位相物体１６を回転にさせることによるデータの多重記録を併用して補うことにより、装置の安定性と高密度記録を両立させることができる。【選択図】図１
2005084401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録データによって空間光変調された第１の光ビームを第２の光ビームと干渉させることにより生じる干渉縞をホログラム記録媒体の記録エリアに記録するホログラム記録装置であって、
前記第２の光ビームの波面をランダムに乱すランダム位相体と、
前記ランダム位相体を回転させる毎に、前記第１の光ビームと前記第２の光ビームの干渉縞を前記ホログラム記録媒体の同一の記録エリアに記録する多重記録制御手段と、
を具備することを特徴とするホログラム記録装置。
【請求項２】
記録データによって空間光変調された第１の光ビームを第２の光ビームと干渉させることにより生じる干渉縞をホログラム記録媒体の記録エリアに記録するホログラム記録装置であって、
前記第２の光ビームの波面をランダムに乱すランダム位相体と、
前記記録エリアを所定距離移動させて新たな記録エリアに移動する移動手段と、
前記移動先の記録エリアに、前記ランダム位相体を所定角度回転させる毎に前記第１の光ビームと前記第２の光ビームの干渉縞を多重記録する多重記録制御手段と、
を具備することを特徴とするホログラム記録装置。
【請求項３】
記録データによって空間光変調された第１の光ビームを第２の光ビームと干渉させることにより生じる干渉縞をホログラム記録媒体の記録エリアに記録するホログラム記録装置であって、
前記第２の光ビームの波面をランダムに乱すランダム位相体と、
前記記録エリアを所定距離移動させる毎に、前記第１の光ビームと前記第２の光ビームの干渉縞を移動先の記録エリアに記録するランダム位相多重手段と、
前記ランダム位相多重手段により前記干渉縞を前記ホログラム記録媒体の全ての記録エリアに記録した後、前記ランダム位相体を所定角度回転させてから、再度、前記ランダム位相多重手段により前記ホログラム記録媒体の前記記録エリアに前記干渉縞を記録する多重記録制御手段と、
を具備することを特徴とするホログラム記録装置。
【請求項４】
前記第２の光ビームが照射された前記記録エリア上のスペックルパターンの自己相関長をσとし、前記記録エリアを移動させる所定距離をδとすると、δ＞σであることを特徴とする請求項２、３記載のホログラム記録装置。
【請求項５】
前記第２の光ビームが照射された前記記録エリア上のスペックルパターンの自己相関長をσとし、前記ホログラム記録媒体上での前記第２の光ビームの光軸の中心から、この光ビームのエッジまでの距離をｒとし、且つ前記所定角度をθとすると、θ＞２σ／ｒを満足することを特徴とする請求項２、３記載のホログラム記録装置。
【請求項６】
前記σを１００μｍ以上とすることを特徴とする請求項４、５記載のホログラム記録装置。
【請求項７】
記録データによって空間光変調された第１の光ビームを第２の光ビームと干渉させることにより生じる干渉縞をホログラム記録媒体の記録エリアに記録するホログラム記録方法であって、
前記第２の光ビームの波面をランダムに乱すランダム位相体を設け、
前記ランダム位相体の回転角度を変化させて異なる波面を持った少なくとも２種類以上の第２の光ビームを生成し、これら複数の第２の光ビームと前記第１の光ビームとにより生成される複数の干渉縞を前記ホログラム記録媒体の同一記録エリアに多重記録することを特徴とするホログラム記録方法。
【請求項８】
記録データによって空間光変調された第１の光ビームを第２の光ビームと干渉させることにより生じる干渉縞をホログラム記録媒体の記録エリアに記録するホログラム記録方法であって、
前記第２の光ビームの波面をランダムに乱すランダム位相体を設け、
前記ランダム位相体を所定角度回転させるステップと、
前記ランダム位相体を所定角度回転させる毎に、前記第１の光ビームと前記第２の光ビームの干渉縞を前記ホログラム記録媒体の同一記録エリアに記録するステップと、
を有することを特徴とするホログラム記録方法。
【請求項９】
記録データによって空間光変調された第１の光ビームを第２の光ビームと干渉させることにより生じる干渉縞をホログラム記録媒体の記録エリアに記録するホログラム記録方法であって、
前記第２の光ビームの波面をランダムに乱すランダム位相体を設け、
前記記録エリアを所定距離移動させて新たな記録エリアに移動するステップと、
前記移動先の記録エリアに、前記ランダム位相体を所定角度回転させる毎に前記第１の光ビームと前記第２の光ビームの干渉縞を記録するステップと、
を有することを特徴とするホログラム記録方法。
【請求項１０】
記録データによって空間光変調された第１の光ビームを第２の光ビームと干渉させることにより生じる干渉縞をホログラム記録媒体の記録エリアに記録するホログラム記録方法であって、
前記第２の光ビームの波面をランダムに乱すランダム位相体と、
前記記録エリアを所定距離移動させる毎に、前記第１の光ビームと前記第２の光ビームの干渉縞を前記移動先の記録エリアにランダム位相シフト多重記録するステップと、
前記ランダム位相シフト多重記録により前記ホログラム記録媒体に前記干渉縞を全て記録した後、前記ランダム位相体を所定角度回転させてから、再度、前記ランダム位相シフト多重記録により前記ホログラム記録媒体に前記干渉縞を記録するステップと、
を具備することを特徴とするホログラム記録方法。
【請求項１１】
前記第２の光ビームが照射された前記記録エリア上のスペックルパターンの自己相関長をσとし、前記記録エリアを移動させる所定距離をδとすると、δ＞σであることを特徴とする請求項９、１０記載のホログラム記録方法。
【請求項１２】
前記第２の光ビームが照射された前記記録エリア上のスペックルパターンの自己相関長をσとし、前記ホログラム記録媒体上での前記第２の光ビームの光軸の中心から、この光ビームのエッジまでの距離をｒとし、且つ前記所定角度をθとすると、θ＞２σ／ｒを満足することを特徴とする請求項９、１０記載のホログラム記録方法。
【請求項１３】
前記σを１００μｍ以上とすることを特徴とする請求項１１、１２記載のホログラム記録方法。
【請求項１４】
干渉縞が記録されているホログラム記録媒体の記録エリアにランダム位相体により生成される波面をランダムに乱された光ビームを照射することにより発生する回折光を光電変換することによりデータを再生するホログラム再生装置であって、
再生したいデータを記録した時と同一の角度に前記ランダム位相体を回転させた後、このランダム位相体により生成される光ビームを前記記録エリアに照射してデータを再生する再生制御手段
を具備することを特徴とするホログラム再生装置。
【請求項１５】
前記再生制御手段は、ある回転角度のランダム位相体で生成した光ビームを用いて、前記ホログラム記録媒体を所定距離ずつ移動さることにより前記ホログラム記録媒体上の各記録エリアから順番にひとつずつデータを再生し、前記ホログラム記録媒体上の全ての記録エリアからひとつずつデータを再生し終わると、前記ランダム位相体を所定角度回転させて生成した光ビームを用いて、前記ホログラム記録媒体を所定距離ずつ移動さることにより前記ホログラム記録媒体上の各記録エリアから順番にひとつずつデータを再生し、前記ホログラム記録媒体上の全ての記録エリアからひとつずつデータを再生し終わると、前記ランダム位相体を更に所定角度回転させて上記の動作を繰り替えすることにより、前記ホログラム記録媒体から連続してデータを読み出すことを特徴とする請求項１４記載のホログラム再生装置。
【請求項１６】
前記再生制御手段は、ホログラム記録媒体のひとつの記録エリアに多重記録されているデータを、ランダム位相体を所定角度ずつ回転させて生成した光ビームを用いて順番に読み出すことによりこの記録エリアに多重記録されているデータを全て読み出すと、ホログラム記録媒体を所定距離移動させて次の記録エリアに移り、この記録エリアに多重記録されているデータを、ランダム位相体を所定角度ずつ回転させて生成した光ビームを用いて順番に全て読み出すと、更に次の記録エリアに移って上記動作を繰り返すことにより、連続的にデータを読み出すことを特徴とする請求項１４記載のホログラム再生装置。
【請求項１７】
干渉縞が記録されているホログラム記録媒体の記録エリアにランダム位相体により生成される波面をランダムに乱された光ビームを照射することにより発生する回折光を光電変換することによりデータを再生するホログラム再生方法であって、
再生したいデータを記録した時と同一の角度に前記ランダム位相体を回転させるステップと、
前記回転させたランダム位相体により生成される光ビームを前記記録エリアに照射してデータを再生するステップと、
を具備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、空間的に振幅変調を受けた記録光と不規則なスペックルパターンを有するスペックル参照光を干渉させてホログラム記録を行うホログラム記録再生装置及びホログラム記録再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ホログラフィック技術は、次世代、次々世代光ディスクと競合する強力なストレージの候補として注目を集めているホログラフィックメモリの実用化へ向けて、急速に開発が進められており、ホログラム技術を利用して大容量データの記録再生を行なうホログラム記録再生システムが提案されている。
【０００３】
このホログラムストレージの記録再生システムでは、干渉性を持つレーザー光を、記録光と参照光に分岐し、記録光は空間光変調器（ＳＬＭ）により記録データに応じて振幅変調される。変調された記録光はホログラム記録メディア（ホログラム記録媒体）に集光されるが、その時、参照光もホログラム記録メディアに照射されるため、この記録光と参照光が干渉し、その結果形成される干渉縞がホログラム記録メディアに微細な疎密パターンとして記録される。
【０００４】
ホログラム記録メディアに記録されたデータを再生するには、参照光と同一の照明光をホログラム記録メディアに参照光と同一角度で入射させることにより、ホログラム記録メディアに記録されている干渉縞に対応する回析光としてデータが再生され、この回析光をＣＣＤやＣＭＯＳなどの撮像素子で受光し、得られた受光信号を解析してデータを再生する。
【０００５】
ホログラムストレージの記憶容量は、光ディスクの記憶容量が面記録密度で決められるのに対して体積記録密度で決められる。データをホログラフィックに記録する場合、ホログラム記録メディアには記録データが直接記録されるのではなく、記録光と参照光の干渉縞が記録される。ホログラムストレージでは、ホログラム記録メディアへの体積記録による高ダイナミックレンジと、ブラック解析による選択性を利用して、このデータの多重記録が可能で、この多重記録を繰り返すことにより数１００Ｇバイトを上回る大容量を実現できることになる。代表的な多重方式としては、角度多重、シフト多重、波長多重、位相変調多重などがある。
【０００６】
上記ホログラム記録の多重方式の中でシフト多重は、ホログラム記録メディアの記録場所を僅かずつ平行移動させて多重記録する方法である。しかし、参照光として球面波を用いるため、異方性があり、一方向にしか記録密度を上げることができなかった。即ち、参照光と記録光それぞれの光軸が張る面内方向にはシフト選択性が５〜１０μｍくらいとれ、それと垂直方向のシフト選択性は１ｍｍ程度になってしまう。したがって、ディスク状の記録媒体の場合、記録トラックの周方向のシフト選択性を５〜１０μｍくらいとしてこの方向での記録密度を上げると、記録トラックと垂直方向のシフト選択性は１ｍｍくらいとなり、記録トラックピッチが広くなって記録密度を上げられないことになる。
【０００７】
そこで、図６に示すようなスペックルパターンを有するスペックル参照光を用いて、ホログラム記録メディアの記録場所を僅かずつ平行移動させて多重記録を行なうランダム位相多重方式が用いられる。この場合のようにスペックルパターンを持った参照光の波面は乱れているため、シフト選択性に相当するものはスペックルパターンの自己相関長であるが、それはシャープで且つ異方性がない。それ故、記録媒体がディスク形状であると、記録トラックの周方向とそれに垂直な方向のスペックルパターンの自己相関長はいずれも数μｍくらいとれるため、トラックピッチを狭くして記録密度を上げることができる（非特許文献１参照）。
【非特許文献１】Vladimir B.Markov,James E.Millerd,and James D.Trolinger,  “Multilayer holographic data multiplexing with random encoded reference beam”Part of the Joint International Symposium on Optical Memory and Optical Data Storage 1999・Koloa,Hawaii・July 1999：100-102
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら上記のようなランダム位相多重方式を用いた場合、シフト選択性がシャープなため、光学系が振動した場合や、ホログラム記録メディアが揺動した場合、及びホログラム記録メディアを交換した場合等に、参照光と照明光の波面が合わなくなって再生像が得られなくなり、ホログラム記録再生装置の安定性が損なわれるという問題があった。
【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、波面がランダムに乱れた参照光を用いてデータを多重記録する際に、装置の安定性を損なうことなく、データを高記録密度で多重記録することができるホログラム記録再生装置及びホログラム記録再生方法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、記録データによって空間光変調された第１の光ビームを第２の光ビームと干渉させることにより生じる干渉縞をホログラム記録媒体の記録エリアに記録するホログラム記録装置であって、前記第２の光ビームの波面をランダムに乱すランダム位相体と、前記ランダム位相体を回転させる毎に、前記第１の光ビームと前記第２の光ビームの干渉縞を前記ホログラム記録媒体の同一の記録エリアに記録する多重記録制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１１】
このように本発明のホログラム記録装置では、ランダム位相体を例えば第２の光ビーム（参照光）の光軸と垂直な面内で回転させると、その回転角度によって第２の光ビームの波面も回転され、事実上異なる波面と見なすことが可能となる。したがって、ランダム位相体を回転させる毎に、第１の光ビーム（記録光）と前記第２の光ビームの干渉縞を前記ホログラム記録媒体の同一の記録エリアに記録しておけば、再生時の照明光の波面が、データを記録した時の第２の光ビームの波面と同一の場合のみ、前記エリアから当該データが再生され、記録した時の波面が異なる他のデータは再生されないため、ランダム位相体を回転させることにより、同一記録エリアにデータを多重記録することができる。
【００１２】
また、本発明は、記録データによって空間光変調された第１の光ビームを第２の光ビームと干渉させることにより生じる干渉縞をホログラム記録媒体の記録エリアに記録するホログラム記録装置であって、前記第２の光ビームの波面をランダムに乱すランダム位相体と、前記記録エリアを所定距離移動させて新たな記録エリアに移動する移動手段と、前記移動先の記録エリアに、前記ランダム位相体を所定角度回転させる毎に前記第１の光ビームと前記第２の光ビームの干渉縞を多重記録する多重記録制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１３】
このように本発明のホログラム記録装置では、ホログラム記録媒体の記録エリアを僅かずつ平行移動させて第１の光ビームと第２の光ビームとの干渉縞であるデータをランダム位相シフト多重記録するが、その際に、移動先の記録エリアで上記したランダム位相体を回転させることによるデータの多重記録を併用することにより、データの多重度を飛躍的に増大させることができる。したがって、ランダム位相多重のシフト選択性を鈍感にして装置の安定性を向上させた時にランダム位相多重の多重度は落ちるが、その分を併用するランダム位相体を回転にさせることによるデータの多重記録により補って、装置の安定性を向上させると共に高密度記録を達成することができる。
【００１４】
また、本発明は、記録データによって空間光変調された第１の光ビームを第２の光ビームと干渉させることにより生じる干渉縞をホログラム記録媒体の記録エリアに記録するホログラム記録装置であって、前記第２の光ビームの波面をランダムに乱すランダム位相体と、前記記録エリアを所定距離移動させる毎に、前記第１の光ビームと前記第２の光ビームの干渉縞を移動先の記録エリアに記録するランダム位相多重手段と、前記ランダム位相多重手段により前記干渉縞を前記ホログラム記録媒体の全ての記録エリアに記録した後、前記ランダム位相体を所定角度回転させてから、再度、前記ランダム位相多重手段により前記ホログラム記録媒体の前記記録エリアに前記干渉縞を記録する多重記録制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１５】
このように本発明のホログラム記録装置では、ホログラム記録媒体の記録エリアを僅かずつ平行移動させて第１の光ビームとランダム位相体により生成された第２の光ビームとの干渉縞であるデータをランダム位相シフト多重記録することにより、ホログラム記録媒体の全ての記録エリアにデータを多重記録してしまった後、前記ランダム位相体を所定角度回転させて第２の光ビームの波面を変化させてから、再度、前記ランダム位相シフト多重記録によりホログラム記録媒体の全ての記録エリアにデータを多重記録した後、前記ランダム位相体を更に所定角度回転させてランダム位相シフト多重記録を繰り返すことにより、結局、ひとつのエリアにランダム位相体を回転にさせることによるデータの多重記録が行われ、これにより、ランダム位相シフト多重記録とランダム位相体を回転にさせることによるデータの多重記録を併用することができ、装置の安定性を向上させると共に高密度記録を達成することができる。
【００１６】
また、本発明は、記録データによって空間光変調された第１の光ビームを第２の光ビームと干渉させることにより生じる干渉縞をホログラム記録媒体の記録エリアに記録するホログラム記録方法であって、前記第２の光ビームの波面をランダムに乱すランダム位相体を設け、前記ランダム位相体の回転角度を変化させて異なる波面を持った少なくとも２種類以上の第２の光ビームを生成し、これら複数の第２の光ビームと前記第１の光ビームとにより生成される複数の干渉縞を前記ホログラム記録媒体の同一記録エリアに多重記録することを特徴とする。
【００１７】
このように本発明のホログラム記録方法では、ランダム位相体を第２の光ビーム（参照光）の光軸と垂直な面内で回転させると、その回転角度によって第２の光ビームの波面が異なることになる。したがって、ランダム位相体を回転させて、少なくとも異なる波面を持った少なくとも２種類以上の第２の光ビームと第１の光ビームとにより生成される複数の干渉縞（データ）を一か所の記録エリアに記録しておけば、再生時の照明光がデータを記録した時の波面を有する第２の光ビームと同一の場合のみ、前記エリアから目的のデータが再生され、記録した時の波面が異なる他のデータは再生されないため、ランダム位相体を回転させることにより、同一記録エリアにデータを多重記録することができる。
【００１８】
また、本発明は、記録データによって空間光変調された第１の光ビームを第２の光ビームと干渉させることにより生じる干渉縞をホログラム記録媒体の記録エリアに記録するホログラム記録方法であって、前記第２の光ビームの波面をランダムに乱すランダム位相体を設け、前記ランダム位相体を所定角度回転させるステップと、前記ランダム位相体を所定角度回転させる毎に、前記第１の光ビームと前記第２の光ビームの干渉縞を前記ホログラム記録媒体の同一記録エリアに記録するステップとを有することを特徴とする。
【００１９】
このように本発明のホログラム記録方法では、ランダム位相体を例えば第２の光ビーム（参照光）の光軸と垂直な面内で回転させると、その回転角度によって第２の光ビームの波面も回転され、事実上異なる波面と見なすことが可能となる。したがって、ランダム位相体を回転させる毎に、第１の光ビーム（記録光）と前記第２の光ビームの干渉縞を前記ホログラム記録媒体の同一の記録エリアに記録しておけば、再生時の照明光の波面が、データを記録した時の第２の光ビームの波面と同一の場合のみ、前記エリアから当該データが再生され、記録した時の波面が異なる他のデータは再生されないため、ランダム位相体を回転させることにより、同一記録エリアにデータを多重記録することができる。
【００２０】
また、本発明は、記録データによって空間光変調された第１の光ビームを第２の光ビームと干渉させることにより生じる干渉縞をホログラム記録媒体の記録エリアに記録するホログラム記録方法であって、前記第２の光ビームの波面をランダムに乱すランダム位相体を設け、前記記録エリアを所定距離移動させて新たな記録エリアに移動するステップと、前記移動先の記録エリアに、前記ランダム位相体を所定角度回転させる毎に前記第１の光ビームと前記第２の光ビームの干渉縞を記録するステップとを有することを特徴とする。
【００２１】
このように本発明のホログラム記録方法では、ホログラム記録媒体の記録エリアを僅かずつ平行移動させて第１の光ビームと第２の光ビームとの干渉縞であるデータをランダム位相シフト多重記録するが、その際に、移動先の記録エリアで上記したランダム位相体を回転させることによるデータの多重記録を併用することにより、データの多重度を飛躍的に増大させることができる。したがって、ランダム位相多重のシフト選択性を鈍感にして装置の安定性を向上させた時にランダム位相多重の多重度が落ちるが、その分を併用するランダム位相体を回転にさせることによるデータの多重記録により補って、装置の安定性を向上させると共に高密度記録を達成することができる。
【００２２】
また、本発明は、記録データによって空間光変調された第１の光ビームを第２の光ビームと干渉させることにより生じる干渉縞をホログラム記録媒体の記録エリアに記録するホログラム記録方法であって、前記第２の光ビームの波面をランダムに乱すランダム位相体と、前記記録エリアを所定距離移動させる毎に、前記第１の光ビームと前記第２の光ビームの干渉縞を前記移動先の記録エリアにランダム位相シフト多重記録するステップと、前記ランダム位相シフト多重記録により前記ホログラム記録媒体に前記干渉縞を全て記録した後、前記ランダム位相体を所定角度回転させてから、再度、前記ランダム位相シフト多重記録により前記ホログラム記録媒体に前記干渉縞を記録するステップとを具備することを特徴とする。
【００２３】
このように本発明のホログラム記録方法では、ホログラム記録媒体の記録エリアを僅かずつ平行移動させて第１の光ビームとランダム位相体により生成された第２の光ビームとの干渉縞であるデータをランダム位相シフト多重記録することにより、ホログラム記録媒体の全ての記録エリアにデータを多重記録してしまった後、前記ランダム位相体を所定角度回転させて第２の光ビームの波面を変化させてから、再度、前記ランダム位相シフト多重記録によりホログラム記録媒体の全ての記録エリアにデータを多重記録した後、前記ランダム位相体を更に所定角度回転させてランダム位相シフト多重記録を繰り返すことにより、結局、ひとつのエリアにランダム位相体を回転にさせることによるデータの多重記録が行われ、これにより、ランダム位相多重とランダム位相体を回転にさせることによるデータの多重記録を併用することができ、装置の安定性を向上させると共に高密度記録を達成することができる。
【００２４】
また、本発明は、干渉縞が記録されているホログラム記録媒体の記録エリアにランダム位相体により生成される波面をランダムに乱された光ビームを照射することにより発生する回折光を光電変換することによりデータを再生するホログラム再生装置であって、前記ランダム位相体を再生したいデータを記録した時と同一の角度に前記ランダム位相体を回転させた後、このランダム位相体により生成される光ビームを前記記録エリアに照射してデータを再生する再生制御手段を具備することを特徴とする。
【００２５】
このように本発明のホログラム再生装置では、ホログラム記録媒体の記録エリアに、データの記録時と同一の波面を有する光ビームを照射することにより、この記録エリアからデータを再生するが、前記光ビームをランダム位相体により生成する際に、ランダム位相体の回転角によりその波面が異なってしまうため、再生したいデータを記録した時と同一の角度にランダム位相体を回転した時に生成する光ビームを照射した場合のみ、目的のデータを他の多重記録されたデータと区別して再生することができる。
【００２６】
また、本発明は、干渉縞が記録されているホログラム記録媒体の記録エリアにランダム位相体により生成される波面を乱された光ビームを照射することにより発生する回折光を光電変換することによりデータを再生するホログラム再生方法であって、再生したいデータを記録した時と同一の角度に前記ランダム位相体を回転させるステップと、前記回転させたランダム位相体により生成される光ビームを前記記録エリアに照射してデータを再生するステップとを具備することを特徴とする。
【００２７】
このように本発明のホログラム再生方法では、ホログラム記録媒体の記録エリアに、データの記録時と同一の波面を有する光ビームを照射することにより、この記録エリアからデータを再生するが、前記光ビームをランダム位相体により生成する際に、ランダム位相体の回転角によりその波面が異なってしまうため、再生したいデータを記録した時と同一の角度にランダム位相体を回転した時に生成する光ビームを照射した場合のみ、目的のデータを他の多重記録されたデータと区別して再生することができる。
【発明の効果】
【００２８】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、ランダム位相体により前記第２の光ビームの波面をランダム乱して参照光とする際に、前記ランダム位相体の回転角度を変化させて異なる波面を持った少なくとも２種類以上の第２の光ビームを生成し、これら複数の第２の光ビームと記録光である第１の光ビームとにより生成される複数の干渉縞を同一の前記記録エリアに記録しておけば、再生時、データを記録した時の第２の光ビームと同一の波面を有する照明光を照射した場合のみ、前記記録エリアから目的のデータを他の記録データと区別して再生することができるため、ランダム位相体を回転させて光ビーム（参照光）の波面の乱れを変化させることにより、ホログラム記録媒体の同一記録エリアにデータを多重記録することができる。
また、ランダム位相シフト多重記録と上記したランダム位相体の回転による多重記録を併用することにより、ランダム位相シフト多重記録のシフト選択性を鈍感にして装置の安定性を向上させた時にランダム位相シフト多重記録の多重度が落ちる分を、ランダム位相体を回転にさせることによるデータの多重記録により補うことによって、ランダム位相により生成される波面がランダムに乱れた参照光を用いてデータを多重記録する際に、装置の安定性を損なうことなく、データを高記録密度で多重記録することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
波面がランダムに乱れた参照光を用いてデータを多重記録する際に、装置の安定性を損なうことなく、データを高記録密度で多重記録する目的を、ホログラム記録媒体の記録エリアを僅かずつ平行移動させてデータをランダム位相シフト多重記録する際に、移動先の記録エリアでランダム位相体を回転にさせることによるデータの多重記録を併用して行うことによって実現した。
【実施例１】
【００３０】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るホログラム記録再生装置の構成を示した概略図である。ホログラム記録再生装置は、レーザー光源２、シャッター３、ビームスプリッター４、ミラー６、空間光変調器８、レンズ１０、ディスク状のホログラム記録メディア（フォトポリマ材等）１２、ミラー１４、例えばすり硝子のようなランダム位相物体１６、レンズ１８、レンズ２０、ディテクター２２、スピンドルモータ２４及び制御部２６を有している。
【００３１】
但し、特許請求の範囲のホログラム記録媒体はホログラム記録メディア１２に相当し、ランダム位相体はランダム位相物体１６に相当し、多重記録制御手段、ランダム位相多重手段は制御部２６に相当する。
【００３２】
次に本実施の形態の動作について説明する。図１にて、ホログラム記録メディア１２にデータを記録する場合、制御部２６はシャッター３が閉まった状態で、記録するデータページを空間光変調器（透過性の液晶表示装置）８に表示させると共に、スピンドルモータ２４を回転させてホログラム記録メディア１２の記録場所（記録エリア）を決めた後、シャッター３を開ける。
【００３３】
これにより、レーザー光源２から出射された干渉性を持つレーザー光はシャッター３を通してビームスプリッター４に入射し、記録光１００と参照光２００に分岐される。記録光１００はミラー６を介して空間光変調器８に入射され、記録光１００はデータページが表示された空間光変調器８を通ることで、空間光変調（振幅変調）される。変調された記録光はレンズ１０によりホログラム記録メディア１２の上記記録エリアに集光される。
【００３４】
一方、参照光２００はミラー１４を介してランダム位相物体１６に入射されることによりて波面がランダムに乱れた参照光となり、その後レンズ１８によりホログラム記録メディア１２の記録光１００と同一の集光点に集光される。その結果、図２に示すようなホログラム記録メディア１２内において、この記録光（実線）１００と参照光（実線）２００の集光点（記録スポツト）で両光線が重ね合わされて、その結果形成される干渉縞がホログラム記録メディア１２に微細な疎密パターンとして記録される。その後、制御部２６はシャッター３を閉じる。
【００３５】
次に、制御部２６は空間光変調器８に次に記録するデータページを表示すると共に、スピンドルモータ２４を僅かに回転させて、ホログラム記録メディア１２をδだけ動かすと、図２に示すように、記録光１００と参照光２００が集光される部分が相対的にδ動くことになる。この状態で、制御部２６がシャッター３を開くと、次に記録するデータページがホログラム記録メディア１２の記録光（波線）１００と参照光（波線）２００の集光領域（記録エリア）にランダム位相シフト多重記録によってホログラム記録される。
【００３６】
ここで、本実施の形態では、上記したランダム位相シフト多重記録を行う際の参照光２００が照射される記録エリア上のスペックルパターンの自己相関長σが１００μｍ〜３００μｍとなるようなランダム位相物体１６を用いている。このため、δ＞σを満足する距離となる。
【００３７】
また、本実施の形態では、上記したランダム位相シフト多重記録に加えて、ランダム位相物体１６を回転させて参照光２００の波面を変えることによりホログラム記録メディア１２上の同一記録エリアにデータを多重記録する方法を用いている。
【００３８】
即ち、上記したホログラム記録メディア１２上での参照光２００の光軸から、この参照光のエッジまでの距離をｒとし、ランダム位相物体１６の回転角をθとおくと、参照光エッジにおけるランダム位相物体１６の回転によるスペックル移動量はｒθとなる。従って少なくともｒθ／２＞σの時、即ちθ＞２σ／ｒの時、θ＝０に記録したホログラムの再生光強度の低下が始まると考えて良い。つまり、ランダム位相物体１６をΔθ＝２σ／ｒずつ回転させながら、それぞれの角度において干渉縞（データ）を同一エリアに記録する多重方法が実現できることになる。
【００３９】
制御部２６は、上記したランダム位相多重でホログラム記録メディア１２の全ての記録
トラックにデータを記録してしまうと、ランダム位相物体１６を図３（Ａ）の状態から図３（Ｂ）の状態になるように参照光２００の光軸３０を中心としてΔθだけ回転させる。その後、スピンドルモータ２４を回転させて例えば最初に記録を始めた記録トラック上の記録エリアを選択し、更に、空間光変調器８に次に記録するデータページを表示する。
【００４０】
この状態で、制御部２６がシャッター３を開くと、記録光１００と参照光２００がホログラム記録メディア１２の上記選択された場所に集光され、次に記録するデータページが多重記録される。
【００４１】
以降、この図３（Ｂ）の状態に回転させたランダム位相物体１６を用いて、ランダム位相多重によりホログラム記録メディア１２の残りの全ての記録エリアに記録を行う。
【００４２】
こうして、図３（Ｂ）の状態に回転させたランダム位相物体１６を用いてホログラム記録メディア１２の全ての記録トラックにデータを記録し終わると、ランダム位相物体１６を図３（Ｂ）の状態から図３（Ｃ）の状態になるように参照光２００の光軸３０を中心としてΔθだけ回転させる。
【００４３】
その後、スピンドルモータ２４を回転させて最初に記録を始めた記録トラック上の記録エリアを選択し、更に、空間光変調器８に次に記録するデータページを表示して、図３（Ｃ）の状態のランダム位相物体１６を用いたランダム位相多重を行う。
【００４４】
以降、同様で、更にΔθ回転させて図３（Ｄ）の状態にしたランダム位相物体１６を用いてホログラム記録メディア１２の全ての記録トラックにランダム位相多重を行う。データを記録し終わると、更にΔθ回転させたランダム位相物体１６を用いてホログラム記録メディア１２の全ての記録トラックにランダム位相多重を行うことを続ける。
【００４５】
結局、図３（Ａ）に示したランダム位相物体１６に戻るひとつ前の回転状態のランダム位相物体１６を用いてホログラム記録メディア１２の全ての記録トラックにランダム位相多重を行なって、このホログラム記録メディア１２のデータ記録が終了する。
【００４６】
ここで、装置の安定性を考慮して、ホログラム記録メディア（ディスクメディア）１２の回転方向及び半径方向の両者とも３００μｍ毎にデータページをランダム位相多重で記録すると仮定した場合、２ｍｍ×２ｍｍの同一記録エリアに記録されるデータページの枚数は、２ｍｍ×２ｍｍ／３００μｍ／３００μｍ＝４４枚となる。
【００４７】
そこで、１枚のデータページが１Ｍビットの情報量を有し、直径１２ｃｍのディスク上の半径２５ｍｍ〜半径５９ｍｍに亙って記録がなされると仮定した場合の記録容量は、π（５９ｍｍ2 −２５ｍｍ2 ）／（２ｍｍ×２ｍｍ）×４４枚×１Ｍｂｉｔ＝９８．７Ｇｂｉｔ＝１２．３ＧＢとなる。
【００４８】
次にランダム位相物体１６を回転させてデータページを多重記録する場合、ｒ＝１．４ｍｍとし、上記の様にσ＝３００μｍの場合を考えると、Δθ＝０．４２８ｒａｄ＝２４．５度となる。従ってランダム位相物体一回転中に１４回のデータの多重記録が可能となる。
【００４９】
ところで、本実施の形態では上記ランダム位相物体１６を回転させるホログラム多重記録方法と、先に述べたメディアと光学系の相対位置を移動して多重するランダム位相多重する記録方法を互いに組み合わせて使用しているため、上記のσ＝３００μｍのランダム位相物体１６を使用し、１２ｃｍディスクの半径２５ｍｍから５９ｍｍにホログラムを記録する場合、記録容量は１２．３ＧＢ×１４＝１７２ＧＢとなる。
【００５０】
次に上記の如くデータページを記録したホログラムメディア１２からデータを再生する動作について説明する。まず、制御部２６はビームスプリッター４とミラー６の間にある図示されないシャッターを閉じた後、例えばランダム位相物体１６を図３（Ａ）に示した状態にしてから参照光２００と同一の照明光をビームスプリッター４、ミラー１４、ランダム位相物体１６、レンズ１８を通してホログラム記録メディア１２の記録トラックに集光する。これにより、ホログラム記録メディア１２の記録トラックに記録されている干渉縞に対応する回折光が発生し、この回折光がレンズ２０によりディテクター２２内の撮像素子に集光されて受光され、得られた受光信号は解析されて元の画像データ（データページ）になる。
【００５１】
その後、制御部２６がスピンドルモータ２４を回転させてホログラム記録メディア１２の記録トラックを周方向にδ動かして、この部分に上記照明光を照射すれば、ランダム位相物体１６を図３（Ａ）に示した状態で記録した別のデータページが再生される。即ち、ランダム位相物体１６を図３（Ａ）の状態にして発生させた照明光を用いた場合は、このランダム位相物体１６を図３（Ａ）に示した回転状態でランダム位相記録したホログラム記録メディア１２内の全てのデータを再生することができる。
【００５２】
次に、ランダム位相物体１６をΔθ回転させて図３（Ｂ）に示した状態にし、上記と同様のことをすれば、ランダム位相物体１６が図３（Ｂ）に示した回転状態でランダム位相記録したホログラム記録メディア１２内の全てのデータを再生することができる。
【００５３】
したがって、ホログラム記録メディア１２内の特定のデータページを再生したい場合は、そのデータページが記録されたホログラム記録メディア１２の記録トラック上の記録エリアに、目的のデータが記録された時と同じ回転角度状態のランダム位相物体１６を通して得た波面がランダムに乱れた照明光を照射すれば、前記特定のデータページを再生することができる。
【００５４】
本実施の形態によれば、スペックルパターンの自己相関長σを３００μｍとしてホログラム記録再生時のシフト選択性を鈍感にしているため、光学系の振動やホログラム記録メディア１２の揺動が多少あっても、またホログラム記録メディア１２を交換した場合等にも参照光２００と照明光が合わなくなることがなくなるため、記録データを安定に読み出すことができ、ホログラム記録再生装置の安定性を向上させることができる。
【００５５】
また、シフト選択性を鈍感にした分、ランダム位相多重方式による記録密度が例えば上記の例であると、１２．３ＧＢ／ディスクとなって低下してしまうが、本実施の形態ではランダム位相シフト多重記録方法に加えてランダム位相物体１６を回転させることによる多重記録方法を組合わせることにより、記録容量を例えば１７２ＧＢ／ディスクとすることができ、１００ＧＢを楽に達成することができる。したがって、本実施の形態のホログラム記録再生装置は安定性を損なうことなく、高記録密度を達成することができる。
【実施例２】
【００５６】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係るホログラム記録方法を説明する概略図である。但し、第１の実施の形態と同様の部分には同一符号を付して説明する。
【００５７】
本実施の形態も、第１の実施の形態と同様にデータページを表示した空間光変調器（図示せず）により振幅変調された記録光１００がレンズ１０によりホログラム記録メディア１２の記録エリアに集光され、これと同時に、参照光２００の光軸３０と垂直な面内における回転角度が図５（Ａ）に示した状態のランダム位相物体１６に通ってその波面が乱れた参照光２００がレンズ１８によりホログラム記録メディア１２の上記記録エリアに集光され、両光線の干渉縞がこの記録エリアに記録される。
【００５８】
次に、ランダム位相物体１６をΔθ回転させて図５（Ｂ）に示した状態とし、これにより生成される参照光２００と、次に記録するデータページにより振幅変調された記録光１００用いてホログラム記録メディア１２の上記と同一の記録エリアにデータを多重記録する。但し、参照光２００が照射された記録エリア上のスペックルパターンの自己相関長をσとすると、Δθ＝２σ／ｒを満たすものとする。
【００５９】
以降同様で、ランダム位相物体１６をΔθずつ回転させて図５（Ｃ）、図５（Ｄ）、…、の状態とし、ランダム位相物体１６が１回転するまで、上記と同一の記録エリアにデータを多重記録する。こうして、同一の記録エリアにランダム位相物体１６が１回転するまでのデータを多重記録をしてしまうと、ホログラム記録メディア１２をδ（δ＞σ）だけ平行に移動させて、移動先の記録エリアに上記したランダム位相物体１６をΔθずつ回転させるデータ多重記録を行うことを繰り返す。
【００６０】
こうして、ランダム位相物体１６の回転によるデータ多重を行ってしまうと、ホログラム記録メディア１２を更にδだけ平行に移動させ、この移動先の記録エリアに対するランダム位相物体１６の回転によるデータ多重記録を行い、このようなランダム位相物体１６の回転とホログラム記録メディア１２のシフトを繰り返して、ホログラム記録メディア１２の全ての記録トラックにデータをランダム位相シフト多重記録すると共に、ランダム位相物体１６の回転によるデータ多重記録を行う。
【００６１】
本実施の形態によれば、ホログラム記録メディア１２の記録エリアで、ランダム位相物体１６の回転によるデータ多重を行った後、記録エリアをδだけ平行移動して次の記録エリアに移動し、移動先の記録エリアでランダム位相物体１６の回転によるデータ多重記録を行った後、記録エリアを更にδだけ平行移動して次の記録エリアに移る動作を繰り返して、ホログラム記録メディア１２にランダム位相シフト多重記録とランダム位相物体１６の回転によるデータ多重記録を組み合わせた多重記録を行うことにより、シフト選択性を鈍感にしてホログラム記録再生装置の安定性を向上させることができると共に、ホログラム記録メディア１２の記録密度を向上させることができる。
【００６２】
尚、本実施の形態と第１の実施の形態の違いはランダム位相シフト多重記録とランダム位相物体１６の回転によるデータ多重記録の記録順序が逆なだけで、記録後のホログラム記録メディア１２の各記録エリアにおけるデータ多重記録の態様は全く同じになるため、このホログラム記録メディア１２からのデータの再生方法は第１の実施の形態と同様で、再生したいデータを記録した時と同一の角度にランダム位相物体１６を回転した時に生成する照明光をホログラム記録メディア１２の目的のデータが記録されている記録エリアに照射することにより、目的のデータを他の多重記録されたデータと区別して再生することができる。
【００６３】
また、ホログラム記録メディア１２に本実施の形態の記録方法で記録されている場合は、ホログラム記録メディア１２のひとつの記録エリアに多重記録されているデータをランダム位相物体１６をΔθずつ回転させて生成した照明光を照射して順番に読み出し、この記録エリアに多重記録されているデータを全て読み出すと、ホログラム記録メディア１２をδ移動させて次の記録エリアに移り、この記録エリアに多重記録されているデータを全て読み出して、更に次の記録エリアに移る動作を繰り返すことにより、連続的にデータを読み出すことができる。
【００６４】
ここで、上記した第２の実施の形態では、記録エリアを平行移動する距離はδで且つδは前記自己相関長σ以上にすることによりランダム位相多重を行っていたが、δを前記σに比べてずっと大きくすることによって、各記録エリアが重ならないようにし、ランダム位相シフト多重記録を行わない場合でも、各記録エリアでランダム位相物体１６の回転によるデータの多重記録を行うことができ、これにより、多重を行わない場合に比べてホログラム記録メディア１２の記録密度を向上させることができる。
【００６５】
尚、本発明は上記実施の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。例えば上記実施の形態ではランダム位相物体１６としてすり硝子を想定したが、透明な硝子に半透明のテープを貼り付けて構成することもでき、同様の効果を得ることができる。
【００６６】
また、上記実施の形態ではホログラム記録メディア１２としてディスク型のものを想定したが、他の形状のホログラム記録メディアに対して本発明を適用しても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るホログラム記録再生装置の構成を示した概略図である。
【図２】図１に示したホログラム記録再生装置におけるデータの記録方法を説明する図である。
【図３】図１に示したランダム位相物体の回転状態例を示した図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るホログラム記録方法を説明する概略図である。
【図５】図４に示したランダム位相物体の回転状態例を示した図である。
【図６】ランダム位相物体を通して波面を乱した参照光が有するスペックルパターン例を示した図である。
【符号の説明】
【００６８】
２……レーザー光源、３……シャッター、４……ビームスプリッター、６、１４……ミラー、８……空間光変調器、１０、１８、２０……レンズ、１２……ホログラム記録メディア、１６……ランダム位相物体、２２……ディテクター、２４……スピンドルモータ、２６……制御部。
【図１】
2005084401.tif 000003
【図２】
2005084401.tif 000004
【図３】
2005084401.tif 000005
【図４】
2005084401.tif 000006
【図５】
2005084401.tif 000007
【図６】
2005084401.tif 000008