(57)【要約】【課題】他のデータを劣化させることなく、所望のデータだけを選択的に書き換え又は消去することができるホログラム記録方法及びホログラム記録装置を提供する。【解決手段】ファイル毎にホログラムが多重記録され、同一ファイルのページデータ同士は多重記録されるが、異なるファイルのページデータは多重記録されない。従って、他のファイルを劣化させることなく、所望のファイルだけを選択的に書き換え又は消去することができる。【選択図】図６
2005043692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号光と参照光との成す角度を変化させながら信号光と参照光とを同時に光記録媒体に照射することにより記録角度を変化させて、該信号光の情報を複数ページのホログラムとして該光記録媒体に記録するホログラム記録方法であって、
ページデータを所定単位毎に多重記録するホログラム記録方法。
【請求項２】
信号光と参照光との成す角度を一定にし、信号光及び参照光と光記録媒体との少なくとも一方を相対移動させながら信号光と参照光とを同時に光記録媒体に照射することにより記録位置を変化させて、該信号光の情報を複数ページのホログラムとして該光記録媒体に記録するホログラム記録方法であって、
ページデータを所定単位毎に多重記録するホログラム記録方法。
【請求項３】
信号光と参照光との成す角度を一定にし、参照光及び信号光の波長を変化させながら信号光と参照光とを同時に光記録媒体に照射し、該信号光の情報を複数ページのホログラムとして該光記録媒体に記録するホログラム記録方法であって、
ページデータを所定単位毎に多重記録するホログラム記録方法。
【請求項４】
信号光と参照光との成す角度を一定にし、参照光の位相を変化させながら信号光と参照光とを同時に光記録媒体に照射し、該信号光の情報を複数ページのホログラムとして該光記録媒体に記録するホログラム記録方法であって、
ページデータを所定単位毎に多重記録するホログラム記録方法。
【請求項５】
前記所定単位のページデータは、同一ファイルを構成するページデータである請求項１乃至４のいずれか１項に記載のホログラム記録方法。
【請求項６】
１つのファイルに含まれるページデータを複数のブロックに分割して記録する場合には、前記所定単位のページデータは、同一ブロックを構成するページデータである請求項１乃至４のいずれか１項に記載のホログラム記録方法。
【請求項７】
前記信号光の偏光方向と前記参照光の偏光方向とを平行にした請求項１乃至６のいずれか１項に記載のホログラム記録方法。
【請求項８】
前記信号光の偏光方向と前記参照光の偏光方向とを異ならせた請求項１乃至６のいずれか１項に記載のホログラム記録方法。
【請求項９】
前記信号光の偏光方向と前記参照光の偏光方向とを直交させた請求項１乃至６のいずれか１項に記載のホログラム記録方法。
【請求項１０】
前記ファイルと該ファイルを記録した記録領域とを対応付ける情報を、前記光記録媒体に記録する請求項５乃至９のいずれか１項に記載のホログラム記録方法。
【請求項１１】
前記ファイルの先頭ページにヘッド情報を表すページデータを付加する請求項５乃至１０のいずれか１項に記載のホログラム記録方法。
【請求項１２】
前記ファイルを複数のブロックに分割して記録する場合に、各ブロックの末尾に次に読み出すブロックを記録した記録領域の情報を表すページデータを付加する請求項６乃至１０のいずれか１項に記載のホログラム記録方法。
【請求項１３】
前記ファイルが複数のブロックに分割されて記録されている場合に、前記ファイルがより少ないブロックに再分割されるように前記ファイルを再配置する請求項６乃至１０のいずれか１項に記載のホログラム記録方法。
【請求項１４】
前記光記録媒体がフォトリフラクティブ材料を有する請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のホログラム記録方法。
【請求項１５】
前記光記録媒体が偏光感応材料を有する請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のホログラム記録方法。
【請求項１６】
前記光記録媒体がポリエステル群から選ばれた少なくとも一種の重合体を有する請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のホログラム記録方法。
【請求項１７】
前記重合体が側鎖にアゾベンゼン骨格を有する請求項１６に記載のホログラム記録方法。
【請求項１８】
請求項１乃至１７のいずれか１項に記載のホログラム記録方法を使用して、信号光の情報を複数ページのホログラムとして光記録媒体に記録するホログラム記録装置。
【請求項１９】
コヒーレント光を照射する光源と、
光記録媒体を回転または移動させるステージと、
前記コヒーレント光を参照光用の光と信号光用の光に分離した後、参照光と信号光とが同時に光記録媒体に照射されるように光路を変更する光分離光路変更手段と、
前記信号光用の光の光路中に配置され、供給された各ページ毎の記録信号に応じて前記信号光用の光を変調し、ホログラムの各ページを記録するための信号光を生成する空間変調素子と、
ページデータが所定単位毎に多重記録されるように、前記各ページ毎の記録信号を前記空間変調素子に供給する信号供給手段と、
を含むホログラム記録装置。
【請求項２０】
前記光記録媒体に記録されたホログラムの各ページからの回折光の所定偏光方向の成分を透過させる検光子と、
前記検光子を透過した透過光の強度を検出する検出器と、
を更に備えた請求項１８又は１９に記載のホログラム記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラム記録方法及びホログラム記録装置に係り、特に、書き換え可能な記録媒体にデータをホログラムとして多重記録するホログラム記録方法及びホログラム記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代のコンピュータファイルメモリとして、３次元的記録領域に由来する大容量性と２次元一括記録再生方式に由来する高速性とを兼ね備えたホログラフィックメモリが注目されている。ホログラフィックメモリでは、同一体積内に多重させて複数のデータページを記録することができ、且つページ毎にデータを一括して読み出すことができる。アナログ画像ではなく、二値のデジタルデータ「０，１」を「明、暗」としてデジタル化し、ホログラムとして記録・再生することによって、デジタルデータの記録・再生も可能となる。最近では、このデジタルホログラフィックメモリシステムの具体的な光学系や体積多重記録方式に基づくＳ／Ｎやビット誤り率評価、または２次元符号化についての提案がなされ、光学系の収差の影響など、より光学的な観点からの研究も進展している。
【０００３】
図１１は、体積多重記録方法の１つである角度多重記録方法を説明する図である。この角度多重記録方法の場合、デジタルデータページ（信号光）２をレンズ４で集光し、ホログラム記録媒体６の同じ体積内に参照光を同時に照射することでホログラムを記録する。多重記録する場合は、参照光の入射角度を変更して信号光を記録する。データ読み出し時（再生時）には、記録に用いた参照光でアドレッシングすることで目的のホログラムにアクセスし、データページを再生することができる。
【０００４】
図１２（Ａ）、（Ｂ）は、シフト多重記録方法を説明する図である。この方法では、参照光として、球面波やスペックルパターン等、急峻に波面が変化する光波を用いる。このような参照光を用いた場合には、記録メディアの位置を記録スポットからシフト量δ（図１２（Ｂ））だけ僅かにずらすだけで、再生のためのブラッグ条件を外すことができ、そこに新たなホログラムを記録することができる。即ち、僅かに記録メディアを移動させながら記録することで略同じ体積中にホログラムを多重記録することができる。
【０００５】
以上のように、デジタルホログラフィックストレージでは、二次元一括記録再生による高速転送と体積記録による大容量化が同時に実現できる。
【０００６】
ホログラフィックメモリのメディア材料としては、フォトポリマー材料、フォトリフラクティブ材料、アゾポリマー材料などが盛んに研究されている。この中でも、フォトリフラクティブ材料又はアゾポリマー材料を用いた記録メディアは、記録データを消去して、新たなデータを記録することが可能である。これら書き換え型の記録メディアは繰り返し記録が可能であることから、大容量の情報蓄積に加えて、ハードディスクなどのバックアップメモリとしての利用も大いに期待されている。
【０００７】
従来、書き換え型の記録メディアからデータを消去する場合、記録領域全体に均一に光を照射することで記録されたホログラムを全部破壊してデータを消去するのが最も一般的であった。また、フォトリフラクティブ材料やアゾポリマー材料を用いた記録メディアでは、記録メディアを昇温して高温に保持することでホログラムを一括消去することもできる（非特許文献１）。
【非特許文献１】Appl.Phys.Lett.60,4-5(1992)
【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、従来の多重記録方法では、複数ファイルに対応したホログラムを記録する場合でも、ファイルの異同に関係なく多重記録しているため、１つのファイルを書き換え又は消去しようとすると、書き換えや消去をする必要のない他のファイルに対応するホログラムまでもが部分的に破壊されてしまう、という問題がある。このように、ホログラムが部分的に破壊されると、そのホログラムの回折効率が低下し、記録されたデータが劣化することになる。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたものであり、本発明の目的は、他のデータを劣化させることなく、所望のデータだけを選択的に書き換え又は消去することができるホログラム記録方法及びホログラム記録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】
上記目的を達成するために本発明の第１のホログラム記録方法は、信号光と参照光との成す角度を変化させながら信号光と参照光とを同時に光記録媒体に照射することにより記録角度を変化させて、該信号光の情報を複数ページのホログラムとして該光記録媒体に記録するホログラム記録方法であって、ページデータを所定単位毎に多重記録することを特徴としている。
【００１１】
本発明の第２のホログラム記録方法は、信号光と参照光との成す角度を一定にし、信号光及び参照光と光記録媒体との少なくとも一方を相対移動させながら信号光と参照光とを同時に光記録媒体に照射することにより記録位置を変化させて、該信号光の情報を複数ページのホログラムとして該光記録媒体に記録するホログラム記録方法であって、ページデータを所定単位毎に多重記録することを特徴としている。
【００１２】
本発明の第３のホログラム記録方法は、信号光と参照光との成す角度を一定にし、参照光及び信号光の波長を変化させながら信号光と参照光とを同時に光記録媒体に照射し、該信号光の情報を複数ページのホログラムとして該光記録媒体に記録するホログラム記録方法であって、ページデータを所定単位毎に多重記録することを特徴としている。
【００１３】
本発明の第４のホログラム記録方法は、信号光と参照光との成す角度を一定にし、参照光の位相を変化させながら信号光と参照光とを同時に光記録媒体に照射し、該信号光の情報を複数ページのホログラムとして該光記録媒体に記録するホログラム記録方法であって、ページデータを所定単位毎に多重記録することを特徴としている。
【００１４】
上記の第１乃至第４のホログラム記録方法では、ページデータを所定単位毎に多重記録するので、他のデータを劣化させることなく、所望のデータだけを選択的に書き換え又は消去することができる。ここで、所定単位のページデータは、例えば、同一ファイルを構成するページデータである。また、１つのファイルに含まれるページデータを複数のブロックに分割して記録する場合には、所定単位のページデータは、同一ブロックを構成するページデータである。
【００１５】
上記の各発明では、信号光の偏光方向と参照光の偏光方向とを平行にすることにより、干渉光の強度分布をホログラムとして記録することができる。また、信号光の偏光方向と参照光の偏光方向とを異ならせることもできる。例えば、信号光の偏光方向と参照光の偏光方向とを直交させることにより、合成波の偏光分布をホログラムとして記録することができる。
【００１６】
上記の各発明において、ファイル毎に情報を記録する場合には、ファイルとそのファイルを記録した記録領域とを対応付ける情報（例えば、ＦＡＴ）を光記録媒体に記録しておくことが好ましい。この情報を参照することにより、記録領域の使用状況を把握することができる。また、ファイルの先頭ページには、ヘッド情報を表すページデータを付加することが好ましい。ヘッド情報には、ファイルのページデータが存在する記録媒体上の領域を特定するための情報が含まれている。再生時には、ＦＡＴとこの情報とを照合することによって、所望のファイルのページデータを見つけることができる。更に、ファイルを複数のブロックに分割して記録する場合には、各ブロックの末尾に次に読み出すブロックを記録した記録領域の情報を表すページデータを付加することが好ましい。ＦＡＴとヘッド情報とにより各ブロックを所定の順序で読み出すこともできるが、これらの情報を付加することで、エラーの発生を検出し、低減することができる。
【００１７】
上記の各発明において、ファイルが複数のブロックに分割されて記録されている場合には、ファイルがより少ないブロックに再分割されるようにファイルを再配置する、いわゆるデフラグを実行することが好ましい。デフラグを実行してフラグメンテーションを解消することで、ファイル検索速度が低下するのを防止することができる。
【００１８】
光記録媒体は、フォトリフラクティブ材料を有するもの、偏光感応材料を有するものを使用することができる。偏光感応材料は、ポリエステル群から選ばれた少なくとも一種の重合体であって、側鎖にアゾベンゼン骨格を有するのが好ましい。
【００１９】
本発明のホログラム記録装置は、上記のホログラム記録方法を使用して、信号光の情報を複数ページのホログラムとして光記録媒体に記録するようにしたものである。例えば、シフト多重記録方法を適用したホログラム記録装置は、コヒーレント光を照射する光源と、光記録媒体を回転または移動させるステージと、前記コヒーレント光を参照光用の光と信号光用の光に分離した後、参照光と信号光とが同時に光記録媒体に照射されるように光路を変更する光分離光路変更手段と、前記信号光用の光の光路中に配置され、供給された各ページ毎の記録信号に応じて前記信号光用の光を変調し、ホログラムの各ページを記録するための信号光を生成する空間変調素子と、ページデータが所定単位毎に多重記録されるように、前記各ページ毎の記録信号を前記空間変調素子に供給する信号供給手段と、を含んで構成することができる。
【００２０】
このホログラム記録装置には、前記光記録媒体に記録されたホログラムの各ページからの回折光の所定偏光方向の成分を透過させる検光子と、前記検光子を透過した透過光の強度を検出する検出器と、を更に設けることができる。このように検光子を設けることにより、必要な成分を選択して再生することができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように本発明によれば、他のデータを劣化させることなく、所望のデータだけを選択的に書き換え又は消去することができる、という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係るホログラム記録再生装置について詳細に説明する。本実施の形態のホログラム記録再生装置は、本発明のホログラム記録方法をシフト多重記録方法に適用したものである。
【００２３】
図１に示すように、本実施の形態のホログラム記録再生装置には、例えばＮｄ:ＹＶＯ4結晶を用いたレーザ発振器１０が設けられている。レーザ発振器１０からは、コヒーレント光である波長５３２ｎｍのレーザ光が発振され、照射される。レーザ発振器１０のレーザ光照射側には、Ｐ偏光を透過しかつＳ偏光を反射することにより、レーザ光を参照光用の光と信号光用の光との２つの光に分離する偏光ビームスプリッタ１６が配置されている。
【００２４】
偏光ビームスプリッタ１６の光反射側には、参照光用のレーザ光を反射して光路をホログラム記録媒体方向に変更する反射ミラー１８、及び参照光用のレーザ光を集光して球面参照波からなる参照光を生成する対物レンズ２０が順に配置されている。この対物レンズ２０のレーザ光集光側には、ｚ面内でディスク状に形成されたホログラム記録媒体２４を回転させるステッピングモータを備えたｘ−ｚステージ２２が設けられている。対物レンズ２０は、ホログラム記録媒体２４に球面参照波であるＳ偏光を参照光として照射する。
【００２５】
偏光ビームスプリッタ１６の光透過側には、偏光ビームスプリッタ１６を透過したＰ偏光を遮断するためのシャッター１２及び偏光面を９０度回転する旋光子２６の各々が、各々別々に光路中に挿入及び光路から退避可能に配置されている。旋光子２６の光透過側には、信号光用のレーザ光を４５°の反射角で反射して光路をホログラム記録媒体方向に変更する反射ミラー２８、レンズ３０、３２、３４で構成されたレンズ系が順に配置されている。レンズ３２とレンズ３４との間には、液晶表示素子等で構成され、供給された各ページ毎の記録信号に応じて信号光用のレーザ光を変調し、ホログラムの各ページを記録するための信号光を生成する透過型の空間変調素子３６が配置されている。
【００２６】
レンズ３０、３２は、レーザ光を大径のビームにコリメートして空間変調素子３６に照射し、レンズ３４は空間変調素子３６で変調されて透過したＰ偏光を信号光としてホログラム記録媒体２４上に集光させる。このとき、信号光の集光スポットが、参照光の集光スポットより小さくなるように集光され、信号光と参照光とが同時にホログラム記録媒体２４に照射される。また、Ｐ偏光を信号光としＳ偏光を参照光としているため、ホログラムの各ページを記録する際の信号光の偏光方向と参照光の偏光方向とは直交している。Ｓ偏光の参照光を用いる場合には、旋光子２６はなくてもよい。それ以外の偏光状態を有する参照光を用いる場合には、旋光子２６が必要になる。なお、Ｓ偏光を信号光としＰ偏光を参照光としてもよく、偏光面が平行な信号光と参照光とを用いてもよく、異なる方向に回転する円偏光を各々信号光と参照光として用いてもよい。
【００２７】
ホログラム記録媒体２４の再生光透過側には、レンズ３８、再生光から所定偏光方向の光（例えば、０°偏光成分、４５°偏光成分、または９０°偏光成分）を選択して透過させる検光子４４、及びＣＣＤ等の撮像素子で構成され、受光した再生光を電気信号に変換して出力する検出器４０が配置されている。検出器４０は、パーソナルコンピュータ４２に接続されている。
【００２８】
パーソナルコンピュータ４２は、パーソナルコンピュータから所定のタイミングで供給された記録信号に応じてパターンを発生するパターン発生器４６を介して空間変調素子３６に接続されている。また、パーソナルコンピュータ４２には、シャッター１２及び旋光子２６を各々別々に光路中に挿入するように駆動すると共に、光路中に挿入されているシャッター１２または旋光子２６を光路から別々に退避させる駆動装置４８が接続されている。また、パーソナルコンピュータ４２には、ｘ−ｚステージ２２を駆動する駆動装置５０が接続されている。
【００２９】
図２に、ホログラム記録媒体（光記録媒体）２４の構成を示す。なお、本実施の形態のホログラム記録媒体は、ディスク状に形成されているが、図では、矩形に切出した一部分を示した。図２（Ａ）に示すように、ホログラム記録媒体２４は、例えば１００μｍ厚以上の厚膜状に成型された光記録層２３で構成されている。光記録層担体では強度が不十分の場合は、図２（Ｂ）または（Ｃ）に示すように片面あるいは両面に石英やプラスチック等の板状の透明な媒質で構成された基板２５を設けることができる。
【００３０】
光記録層２３、すなわち光感応層は、光誘起屈折率変化あるいは光誘起二色性を示し、光誘起屈折率変化あるいは光誘起二色性が常温で保持されるフォトリフラクティブ材料や偏光感応材料であればどのような材料も使用することができるが、側鎖に光異性化する基を有する高分子、例えば、ポリエステル群から選ばれた少なくとも一種の重合体であって、その側鎖に光異性化する基、例えば、アゾベンゼン骨格を有する材料が好適である。
【００３１】
ここで、アゾベンゼンを例に光誘起複屈折の原理について説明する。アゾベンゼンは、光の照射によってトランス−シス−トランスの異性化サイクルを繰り返す。光照射前は、光記録層にはトランス体のアゾベンゼン分子が多く存在する。これらの分子はランダムに配向しており、マクロに見て等方的である。直線偏光を照射すると、偏光方向と同じ方位に吸収軸を持つアゾベンゼン分子は選択的にトランス−シス異性化される。偏光方向と直交した吸収軸を持つトランス体に緩和した分子は、もはや光を吸収せずその状態に固定される。結果として、マクロに見て吸収係数及び屈折率の異方性、つまり二色性と複屈折が誘起される。このような光異性化基を含む高分子は、光異性化により高分子自身の配向も変化し大きな複屈折を誘起することができる。このように誘起された複屈折は高分子のガラス転移温度以下で安定であり、ホログラムの各ページの記録に好適である。
【００３２】
下記の化学式で示される側鎖にシアノアゾベンゼンを有するポリエステル（特開平１０−３４０４７９号公報参照）は、上述した機構によってホログラムを記録する材料として好適である。このポリエステルは、側鎖のシアノアゾベンゼンの光異性化による光誘起異方性に起因して、信号光の偏光方向をホログラムとして記録することができる。また、室温でホログラムを記録可能であり、記録されたホログラムは半永久的に保持される。
【００３３】
【化１】
2005043692.tif 000003
【００３４】
また、ディスク状のホログラム記録媒体２４では、光記録層２３に複数の記録トラックが同心円状に配置され、この記録トラックは、図３に示すように、多数の記録領域ａ1〜ａnに分割されている。記録領域ａ1〜ａn各々の容量は等しく、分割された記録領域単位でデータの記録又は再生が行われる。
【００３５】
多数の記録領域の一部は、記録されたデータのファイル名、更新日時、ファイルサイズ、記録領域等のディレクトリ情報を記録するために使用される。また、多数の記録領域の他の一部は、記録されるファイルとこのファイルを記録した記録領域とを対応付けるファイル配置表（ＦＡＴ；File Allocation Table）を記録するために使用される。これらディレクトリ情報とＦＡＴを参照して得られるアロケーション情報とから、記録領域の使用状況を把握することができる。
【００３６】
次に、図４を参照して、パーソナルコンピュータ４２によって実行される記録再生処理ルーチンについて説明する。まず、操作者は、図示しない操作装置を操作して、ホログラムの各ページの記録処理か、ホログラムの再生処理かを選択する。記録処理を行う場合には、複数のページデータを含むファイルを予めパーソナルコンピュータに入力しておく。
【００３７】
ステップ１００では、ホログラムの各ページの記録処理が選択されたか、ホログラムの再生処理が選択されたかを判断し、ホログラムの各ページの記録処理が選択された場合には、ステップ１０２においてＦＡＴを参照して空いている記録領域を検索する。次に、ステップ１０４で、入力されたファイルの容量と記録領域の容量とを比較し、入力されたファイルを１つの記録領域に格納することが可能か否かを判断する。
【００３８】
１つの記録領域に格納可能な場合は、ステップ１０６においてファイルの先頭ページにヘッド情報を表すページデータを付加し、ステップ１０８でファイルの最終ページに次に読み出す情報が無い旨の情報を表すページデータを付加する。再生時には、先頭ページから最終ページまでホログラムが順に読み出される。最終ページの情報を参照することで、ファイルの読み出しが完了したと判断することができる。そして、ステップ１１０で、先頭ページ及び最終ページを含むファイルの全ページについて、各ページ毎に記録信号を生成する。
【００３９】
次に、ステップ１１２において駆動装置４８を駆動し、シャッター１２及び旋光子２６を光路から退避させてレーザ光が通過できるようにすると共に、駆動装置５０によりｘ−ｚステージ２２のステッピングモータを駆動して、ホログラム記録媒体を所定の回転速度で回転させる。そして、ステップ１１４でレーザ光を照射すると共にパーソナルコンピュータ４２から各ページ毎の記録信号を記録開始位置から所定のタイミングで出力し、ホログラム記録媒体へのホログラムのシフト多重記録処理を実行する。
【００４０】
以上の処理により、ファイル毎に複数ページのホログラムが多重記録される。図５に示すように、例えば、ファイルが６ページのホログラム６２1〜６２6として記録される場合は、先頭ページのホログラム６４及び最終ページのホログラム６６を含めて全部で８ページのホログラムが多重記録される。
【００４１】
また、図６（Ａ）に示すように、単一の記録領域には単一のファイルのみを格納するようにしてもよく、図６（Ｂ）に示すように、単一の記録領域に複数のファイルを格納するようにしてもよい。いずれの場合であっても、ファイル毎にホログラムが多重記録され、同一ファイルのページデータ同士は多重記録されるが、異なるファイルのページデータは多重記録されない。従って、他のファイルを劣化させることなく、所望のファイルだけを選択的に書き換え又は消去することができる。
【００４２】
なお、単一の記録領域に複数のファイルを格納する場合は、記録領域に既に他のファイルが格納されている場合があるので、ステップ１０４で、入力されたファイルの容量と記録領域の残容量（記録領域の未記録部分の容量）とを比較し、入力されたファイルを１つの記録領域に格納することが可能か否かを判断する。
【００４３】
一方、ステップ１０４において入力されたファイルを１つの記録領域に格納することができない場合には、ステップ１１６で、ファイルに含まれるページデータを記録領域の空き状況に応じて複数のブロックに分割する。このとき、ファイル検索速度の低下を防止するため、シークタイムが短くなる位置に存在する記録領域が使用されるようにファイルを分割する。
【００４４】
例えば、図７に示すように、光記録層に２０個の記録領域ａ1〜ａ20が順に配列されており、空き領域が分散して存在している場合について説明する。図７では、白い部分が空き領域であり、グレー部分が記録済み領域である。ここでは、個々の記録領域はホログラム６ページ分の記録容量を備えており、記録領域ａ2にはホログラム２ページ分、記録領域ａ18にはホログラム１ページ分の残容量がある。
【００４５】
この記録領域の使用状況下で１１ページ分のページデータで構成されたファイルを記録しようとすると、後述する付加ページも考慮する必要があるので、図８に示すように、記録領域ａ1、ａ2、ａ3、ａ8を使用し、記録領域ａ1には４ページ分、記録領域ａ2には１ページ分、記録領域ａ3には５ページ分、記録領域ａ8には１ページ分とファイルを４分割して記録することになる。即ち、いわゆるフラグメンテーションの状態になる。なお、この例では、単一の記録領域に複数のファイルを格納するようにした。
【００４６】
次に、ステップ１１８において先頭ブロックの先頭ページにヘッド情報を表すページデータを付加し、ステップ１２０において各ブロックの最終ページに次に読み出すブロックが記録された記録領域を表すページデータを付加する。但し、末尾ブロックの最終ページには、次に読み出すブロックが無い旨の情報を表すページデータを付加する。そして、ステップ１２２で、先頭ページ及び最終ページを含む各ブロックの全ページについて、各ページ毎に記録信号を生成する。
【００４７】
再生時には、まず、先頭ブロックの先頭ページから最終ページまでホログラムが順に読み出される。次に、先頭ブロックの最終ページの情報を参照することで、先頭ブロックに続く次のブロックが読み出される。同様に最終ページを参照して、連続するブロックが次々に読み出される。そして、末尾ブロックの最終ページを参照することで、ファイルの読み出しが完了したと判断することができる。
【００４８】
次に、ステップ１２４において、ステップ１２２と同様にホログラム記録媒体を回転させ、ステップ１２６でレーザ光を照射すると共にパーソナルコンピュータ４２から各ページ毎の記録信号を記録開始位置から所定のタイミングで出力し、分割されたブロック毎にホログラム記録媒体へのホログラムのシフト多重記録処理を実行する。
【００４９】
以上の処理により、分割されたブロック毎に複数ページのホログラムが多重記録される。図８に示すように、例えば、記録領域ａ1には、第１のブロックを構成する４ページのホログラム６２1〜６２4、先頭ページのホログラム６４、及び第１のブロックの最終ページのホログラム６６1の６ページ分のホログラムが多重記録される。また、記録領域ａ2には、第２のブロックを構成する１ページのホログラム６２5及び第２のブロックの最終ページのホログラム６６2の２ページ分のホログラムが多重記録される。これらのホログラムは記録領域ａ2に既に記録されていた他のファイルのデータとは多重化されない。
【００５０】
更に、記録領域ａ3には、第３のブロックを構成する５ページのホログラム６２6〜６２10及び第３のブロックの最終ページのホログラム６６3の６ページ分のホログラムが多重記録され、記録領域ａ8には、第４のブロックを構成する１ページのホログラム６２11及び第４のブロックの最終ページのホログラム６６4の２ページ分のホログラムが多重記録される。
【００５１】
いずれの記録領域においても、分割されたブロック毎にホログラムが多重記録され、同一ファイルのページデータ同士は多重記録されるが、異なるファイルのページデータは多重記録されない。従って、他のファイルを劣化させることなく、所望のファイルだけを選択的に書き換え又は消去することができる。
【００５２】
本実施の形態のシフト多重記録方法では、参照光として球面波を用い、ホログラム記録材料をディスク状とし、ディスク状のホログラム記録媒体（ディスク）を回転させることによりシフト多重記録を行っている。このシフト多重記録方法では、ディスクの回転によって同じ領域に複数ページのホログラムを重ねて記録することができる。レーザ光の波長や記録メディアの膜厚、対物レンズのNAなどを適切に設定すると、次のページのホログラムを記録するために記録位置が数十μｍ移動するようにディスクを回転するだけで、ディスクの略同じ領域に次のページのホログラムを既に記録されているページとクロストーク無く記録し再生することができる。これは、参照光が球面波であるため、ディスク状のホログラム記録媒体のシフト（数十μｍの移動）によって参照光の角度が変化したのと等価になることを利用したものである。
【００５３】
球面参照波を用いたシフト多重記録のディスク状ホログラム記録媒体のシフト量を定める距離、すなわち、互いのホログラムが独立に分離できる距離δsphericalは下記（１）式で与えられる。
【００５４】
【数１】
2005043692.tif 000004
【００５５】
ここで、λはレーザ光の波長、z0は球面参照波を生成する対物レンズとホログラム記録媒体の距離、Lはホログラム記録媒体の膜厚、ＮＡは対物レンズの開口数、θsは信号光と参照光との角度である。上記（１）式より、ホログラム記録媒体の厚さＬが大きいほど、互いのホログラムが独立に分離できる距離に応じて定まるシフト量δは小さくなり、したがって多重度を増加することができ、記録容量を増大させることができる。
【００５６】
パーソナルコンピュータでは、ホログラム記録媒体を回転させた状態で、ホログラムの各ページが記録開始位置からシフト量δの間隔で記録されるように定められたタイミングで各ページの記録信号を空間変調素子に供給する。
【００５７】
本実施の形態では、通常のデジタルホログラフィックストレージと同様に、信号光をレンズによりフーリエ変換して記録メディアであるホログラム記録媒体に照射する。レンズを用いることにより、比較的強い光強度をホログラム記録媒体面で得ることができる。このとき、フーリエ変換レンズとホログラム記録媒体との距離とレンズの焦点距離とを等しくすると、フーリエ変換ホログラムが記録される。一般的には、記録面上で信号光の０次回折光の強度を抑える目的でレンズのフォーカス位置から記録メディアを若干ずらしてホログラム記録を行う。
【００５８】
図９は、デフォーカス位置でのホログラム記録時の様子を模式的に描いた図である。ホログラム記録媒体面上では、信号光はレンズによってある程度集光され、かつ、データページの回折パターンが現れる。この回折パターンは、デジタルデータページのパターン（周期性）に対応しており、デジタルデータページがランダムパターンのときに一番の広がりを持っている。
【００５９】
一方、参照光は信号光の全ての回折パターンをカバーするように、信号光の回折パターンの照射領域と比較して広い領域に照射される。信号光と参照光の干渉により光が強めあうところでは屈折率あるいは吸収変化が生じ、弱めあうところではこれらの変化が少ない。この現象で各ページのホログラム記録が行われる。
【００６０】
次に、ホログラムの再生処理について説明する。図４のステップ１００でホログラムの再生処理が選択されたと判断された場合には、ステップ１２８においてシャッタ１２が光路中に挿入される。これにより、ステップ１３０で再生処理が実施される。即ち、偏光ビームスプリッタ１６を透過したレーザ光がシャッタ１２で遮光されるため、参照光のみがホログラムを記録したホログラム記録媒体２４に照射される。ホログラム記録媒体２４で回折した再生光は、レンズ３８を透過し、検光子４４により所定偏光成分の再生光のみが選択して透過される。そして、検出器４０に受光された再生光が検出器４０により電気信号に変換されてパーソナルコンピュータ４２に入力され、パーソナルコンピュータ４２に接続された図示しないディスプレイに表示される。
【００６１】
上記の再生処理を行った後に、再生したファイルの全ページ（先頭ページ及び最終ページを含む）について、同じデータを上書き（同じホログラムを再記録）するようにしてもよい。再生したホログラムが記録されていた記録領域と同じ記録領域に上書きされてもよく、新たな記録領域に上書きされてもよい。記録されたホログラムは再生時の参照光照射により劣化するが、再生の度に上書きすることでデータの劣化が防止される。
【００６２】
また、ファイルを複数のブロックに分割して記録した場合には、待機時間等にデフラグを実行することが好ましい。各ブロックには次に読み出すブロックが記録された記録領域を表すページデータが付加されているので、フラグメンテーションの状態でもファイルの読み出しは可能であるが、再生時にヘッド若しくは記録媒体の移動量が多くなり、ファイル検索速度が低下する。このため、デフラグを実行してフラグメンテーションを可能な範囲で解消する。
【００６３】
例えば、図８に示すように、１つのファイルを４つの記録領域ａ1、ａ2、ａ3、ａ8に分散させて記録した場合であっても、その後、図１０に示すように、記録領域ａ2の他のファイルが削除される等、記録領域の使用状況が変化すれば、それに応じてファイルを再配置する。この例では、記録領域ａ2の他のファイルが削除されたことで、１１ページ分のページデータで構成されたファイルは、連続する３つの記録領域ａ1、ａ2、ａ3を使用し、記録領域ａ1には４ページ分、記録領域ａ2には５ページ分、記録領域ａ3には２ページ分とファイルを３分割して記録することが可能になり、フラグメンテーションが解消される。
【００６４】
なお、上記では、ホログラム記録媒体を回転させてシフト多重記録する例について説明したが、ホログラム記録媒体を直線状に移動させてシフト多重記録するようにしてもよく、ホログラム記録媒体を回転または直線状に移動する代わりに、信号光及び参照光をホログラム記録媒体上に走査するようにしてもよい。
【００６５】
上記では、シフト多重記録方法を適用した実施の形態について説明したが、角度多重記録方法、波長多重記録方法、又は位相多重記録方法にも本発明を適用することができる。
【００６６】
角度多重記録方法に適用する場合は、ホログラム記録時には、図１１に示すように、信号光に対する参照光の成す角度を所定角度θずつ変化させながら信号光と参照光とを同時に光記録媒体に照射することにより記録角度を変化させて、信号光の情報を複数ページのホログラムとしてホログラム記録媒体に記録する。なお、上記では参照光の角度を変化させて多重記録する例について説明したが、参照光に対する信号光の角度を変化させて多重記録するようにしてもよい。
【００６７】
また、波長多重記録方法に適用する場合は、ホログラム記録時には、信号光と参照光との成す角度を一定にし、信号光と参照光の波長を所定波長Δλずつ変化させながら信号光と参照光とを同時に光記録媒体に照射し、信号光の情報を複数ページのホログラムとしてホログラム光記録媒体に記録する。
【００６８】
更に、位相多重記録方法に適用する場合は、ホログラム記録時には、信号光と参照光との成す角度を一定にし、参照光の位相を変化させながら信号光と参照光とを同時に光記録媒体に照射し、信号光の情報を複数ページのホログラムとしてホログラム光記録媒体に記録する。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本実施の形態のホログラム記録再生装置の概略図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）は、ホログラム記録媒体の構成を示す概略図である。
【図３】ホログラム記録媒体の光記録層に配置された記録領域を示す概略図である。
【図４】本実施の形態のホログラム記録再生処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】多重記録されたホログラムの記録状態を示す図である。
【図６】（Ａ）は、単一の記録領域に単一のファイルのみを格納する場合のホログラムの記録状態を示す図であり、（Ｂ）は、単一の記録領域に複数のファイルを格納する場合のホログラムの記録状態を示す図である。
【図７】空き領域が分散して存在している記録領域の使用状況を示す概念図である。
【図８】１つのファイルが複数のブロックに分割されて記録された状態を示す概念図である。
【図９】信号光照射領域と参照光照射領域との関係を示す概略図である。
【図１０】デフラグ後にファイルが再配置された状態を示す概念図である。
【図１１】ホログラム多重記録方法の一つである角度多重記録方法を説明する図である。
【図１２】（Ａ）及び（Ｂ）は、シフト多重記録方法を説明する図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０  レーザ発振器
１２  シャッター
１６  偏光ビームスプリッタ
１８  反射ミラー
２０  対物レンズ
２２  ｘ−ｚステージ
２３  光記録層
２４  ホログラム記録媒体
２６  旋光子
２８  反射ミラー
３０、３２、３４、３８  レンズ
３６  空間変調素子
４０  検出器
４２  パーソナルコンピュータ
４４  検光子
４６  パターン発生器
４８、５０  駆動装置
ａ1〜ａn 記録領域
６２1〜６２11 ファイルのデータページのホログラム
６４  先頭ページのホログラム
６６、６６1〜６６4 最終ページのホログラム
【図１】
2005043692.tif 000005
【図２】
2005043692.tif 000006
【図３】
2005043692.tif 000007
【図４】
2005043692.tif 000008
【図５】
2005043692.tif 000009
【図６】
2005043692.tif 000010
【図７】
2005043692.tif 000011
【図８】
2005043692.tif 000012
【図９】
2005043692.tif 000013
【図１０】
2005043692.tif 000014
【図１１】
2005043692.tif 000015
【図１２】
2005043692.tif 000016