(57)【要約】【課題】記録媒体へのアドレス情報、及びクロック情報の記録を光ディスクマスタリングプロセスを適用することなく行えるホログラム記録装置、ホログラム記録方法、ホログラム再生装置、ホログラム再生方法、およびホログラム記録媒体を提供する。【解決手段】回転されているホログラム記録媒体上の相対的な位置に対応するアドレス情報に基づき信号光を空間的に変調し、回転されているホログラム記録媒体にホログラムとして記録する。アドレス情報をホログラムとして記録するため、光ディスクマスタリングプロセスを適用することなくホログラム記録媒体へのアドレス情報の記録を行える。【選択図】  図１
2005018880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光を信号光と参照光に分割する光分割手段と、
ホログラム記録媒体を回転させる媒体回転手段と、
前記媒体回転手段で回転されるホログラム記録媒体上の相対的な位置に対応するアドレス情報を出力するアドレス情報出力手段と、
前記アドレス情報出力手段から出力されたアドレス情報に対応して、前記光分割手段で分割された信号光を空間的に変調する空間変調器と、
前記空間変調器で変調された信号光を前記媒体回転手段で回転されるホログラム記録媒体に集光する第１の集光手段と、
前記光分割手段で分割された参照光を前記第１の集光手段で信号光が集光された箇所と略同一の箇所に集光する第２の集光手段と、
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】
前記アドレス情報に対応して空間的に変調される空間変調器が明状態または暗状態のいずれかの状態をとる複数の画素から構成され、かつ前記複数の画素の総数に対する明状態の個数の比が第１の所定の範囲である
ことを特徴とする請求項１記載のホログラム記録装置。
【請求項３】
ホログラム記録装置が、前記媒体回転手段で回転されるホログラム記録媒体の回転速度に対応するクロック情報を出力するクロック情報出力手段を具備し、
前記アドレス情報出力手段から出力されたアドレス情報および前記クロック情報出力手段から出力されたクロック情報により、前記空間変調器が前記信号光を空間的に変調する
ことを特徴とする請求項１記載のホログラム記録装置。
【請求項４】
前記クロック情報に対応して空間的に変調されている空間変調器が明状態または暗状態のいずれかの状態をとる複数の画素から構成され、かつ前記複数の画素の総数に対する明状態の個数の比が第２の所定の範囲である
ことを特徴とする請求項３記載のホログラム記録装置。
【請求項５】
レーザ光を信号光と参照光に分割する光分割ステップと、
回転するホログラム記録媒体上の相対的な位置に対応するアドレス情報に対応して、前記光分割手段で分割された信号光を空間的に変調する空間変調ステップと、
前記空間変調ステップで変調された信号光を前記回転するホログラム記録媒体に集光する第１の集光ステップと、
前記光分割ステップで分割された参照光を前記第１の集光ステップで信号光が集光された箇所と略同一の箇所に集光する第２の集光ステップと、
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６】
レーザ光を出射するレーザ光源と、
ホログラム記録媒体を移動する媒体移動手段と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光を媒体移動手段で移動されているホログラム記録媒体に集光する第１の集光手段と、
前記ホログラム記録媒体へのレーザ光の集光に対応して前記ホログラム記録媒体から出射された再生光を集光する第２の集光手段と、
前記第２の集光手段で集光した再生光を受光する受光素子と、
前記受光素子からの出力に基づいて、前記再生光のホログラムに含まれる情報がアドレス情報か否かを判別する判別手段と、
前記判別手段によって判別されたアドレス情報に基づいて、前記媒体移動手段によるホログラム記録媒体の移動を制御する移動制御手段と
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７】
前記判別手段が、前記受光素子からの出力に基づいて、前記再生光で再生されているホログラムに含まれる情報がアドレス情報、クロック情報か否かを判別し、
前記移動制御手段によるホログラム記録媒体の移動の制御が前記判別手段によって判別されたクロック情報に基づいて行われる
ことを特徴とする請求項６記載のホログラム再生装置。
【請求項８】
前記判別手段によるアドレス情報か否かの判別が、前記受光素子で受光された受光量の積算に基づいて行われる
ことを特徴とする請求項６記載のホログラム再生装置。
【請求項９】
前記受光素子が複数の画素を有する
ことを特徴とする請求項８記載のホログラム再生装置。
【請求項１０】
移動されているホログラム記録媒体にレーザ光を集光する第１の集光ステップと、
前記第１の集光ステップでの前記ホログラム記録媒体へのレーザ光の集光に対応して、前記ホログラム記録媒体から出射された再生光を集光する第２の集光ステップと、
前記第２の集光ステップで集光した再生光を受光素子が受光する受光ステップと、
前記受光ステップで再生光を受光した受光素子からの出力に基づいて、前記再生光で再生されているホログラムに含まれる情報がアドレス情報か否かを判別する判別ステップと、
前記判別ステップで判別されたアドレス情報に基づいて、ホログラム記録媒体の移動を制御する移動制御ステップと
を具備することを特徴とするホログラム再生方法。
【請求項１１】
前記判別ステップで、前記受光素子からの出力に基づいて、前記再生光で再生されているホログラムに含まれる情報がアドレス情報、クロック情報か否かを判別し、
前記移動制御ステップでのホログラム記録媒体の移動の制御が前記判別ステップで判別されたクロック情報に基づいて行われる
ことを特徴とする請求項１０記載のホログラム再生方法。
【請求項１２】
アドレス情報を表す第１のホログラムが記録されている
ことを特徴とするホログラム記録媒体。
【請求項１３】
前記第１のホログラムが明状態または暗状態のいずれかの状態をとる複数の画素から構成され、かつ前記複数の画素の総数に対する明状態の個数の比が第１の所定の範囲である
ことを特徴とする請求項１２記載のホログラム記録媒体。
【請求項１４】
クロック情報を表す第２のホログラムがさらに記録されている
ことを特徴とする請求項１２記載のホログラム記録媒体。
【請求項１５】
前記第２のホログラムが明状態または暗状態のいずれかの状態をとる複数の画素から構成され、かつ前記複数の画素の総数に対する明状態の個数の比が第２の所定の範囲である
ことを特徴とする請求項１４記載のホログラム記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラムを記録または再生するホログラム記録装置、ホログラム記録方法、ホログラム再生装置、ホログラム再生方法、およびホログラム記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ホログラム記録媒体にデータを記録するホログラム記録装置が開発されている。ホログラム記録媒体として体積ホログラム記録媒体（ボリュームホログラフィックメモリー）を用いることで、ホログラム記録媒体の体積全体を用いた３次元的な情報の記録を行える。この結果、記録媒体（メディア）の表面への２次元的な情報の記録を行う従来の光ディスクメモリーと比較して、ホログラム記録媒体の記録密度及び記録容量の飛躍的な増大が可能性となる。
体積ホログラム記録媒体の形態としては、キューブ型、カード型、ディスク型等様々なものが考えられるが、取り扱い、保管、長年蓄積された光ディスク技術の適用の容易さから、ディスク型の記録媒体の利用が有力視されている。
【０００３】
ところで、ホログラム記録媒体へのユーザーデータの記録再生が正確に行われる為には、ホログラム記録媒体上にアドレス情報や、回転を制御するクロック情報が記録されていることが望ましい。
ディスク型の体積ホログラム記録媒体へのアドレス情報、クロック情報の記録方式として所謂プリピット方式（ピットと呼ばれる微小な凹凸を記録媒体上に予め記録しておく方式）が検討されている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
米国特許第５９１７７９８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、プリピット方式では光ディスクマスタリングプロセスを導入し、クリーンルーム内でリソグラフィーや射出成型等を行う必要がある。この光ディスクマスタリングプロセスは、高価な設備、広い設置面積、および運用・保守での独自のノウハウを必要とするため、記録媒体の製造に多くの労力、費用を要する。
上記に鑑み、本発明は記録媒体へのアドレス情報、及びクロック情報の記録を光ディスクマスタリングプロセスを適用することなく行えるホログラム記録装置、ホログラム記録方法、ホログラム再生装置、ホログラム再生方法、およびホログラム記録媒体を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
Ａ．上記に鑑み本発明に係るホログラム再生装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を信号光と参照光に分割する光分割手段と、ホログラム記録媒体を回転させる媒体回転手段と、前記媒体回転手段で回転されるホログラム記録媒体上の相対的な位置に対応するアドレス情報を出力するアドレス情報出力手段と、前記アドレス情報出力手段から出力されたアドレス情報に対応して、前記光分割手段で分割された信号光を空間的に変調する空間変調器と、前記空間変調器で変調された信号光を前記媒体回転手段で回転されるホログラム記録媒体に集光する第１の集光手段と、前記光分割手段で分割された参照光を前記第１の集光手段で信号光が集光された箇所と略同一の箇所に集光する第２の集光手段と、を具備することを特徴とする。
【０００７】
回転されているホログラム記録媒体上の相対的な位置に対応するアドレス情報に基づき信号光を空間的に変調し、回転されているホログラム記録媒体にホログラムとして記録する。アドレス情報をホログラムとして記録するため、光ディスクマスタリングプロセスを適用することなくホログラム記録媒体へのアドレス情報の記録を行える。
【０００８】
ここで、前記アドレス情報に対応して空間的に変調される空間変調器が明状態または暗状態のいずれかの状態をとる複数の画素から構成され、かつ前記複数の画素の総数に対する明状態の個数の比が第１の所定の範囲としてもよい。
アドレス情報を明状態または暗状態のいずれかの状態をとる複数の画素の集まりとして表現し、この画素の集まりの総数に対する明状態の個数の比を第１の所定の範囲とすることで、アドレス情報か否かの判別を容易に行える。
【０００９】
ホログラム記録装置が、前記媒体回転手段で回転されるホログラム記録媒体の回転速度に対応するクロック情報を出力するクロック情報出力手段を具備し、前記アドレス情報出力手段から出力されたアドレス情報および前記クロック情報出力手段から出力されたクロック情報により、前記空間変調器が前記信号光を空間的に変調してもよい。
アドレス情報に加えてクロック情報をもホログラムとして記録するため、光ディスクマスタリングプロセスを適用することなくホログラム記録媒体へのクロック情報の記録を行える。
【００１０】
ここで、前記クロック情報に対応して空間的に変調されている空間変調器が明状態または暗状態のいずれかの状態をとる複数の画素から構成され、かつ前記複数の画素の総数に対する明状態の個数の比が第２の所定の範囲としてもよい。
クロック情報を明状態または暗状態のいずれかの状態をとる複数の画素の集まりとして表現し、この画素の集まりの総数に対する明状態の個数の比を第２の所定の範囲とすることで、クロック情報か否かの判別を行える。
【００１１】
Ｂ．本発明に係るホログラム記録方法は、レーザ光を信号光と参照光に分割する光分割ステップと、回転するホログラム記録媒体上の相対的な位置に対応するアドレス情報に対応して、前記光分割手段で分割された信号光を空間的に変調する空間変調ステップと、前記空間変調ステップで変調された信号光を前記回転するホログラム記録媒体に集光する第１の集光ステップと、前記光分割ステップで分割された参照光を前記第１の集光ステップで信号光が集光された箇所と略同一の箇所に集光する第２の集光ステップと、を具備することを特徴とする。
【００１２】
回転されているホログラム記録媒体上の相対的な位置に対応するアドレス情報を生成し、生成されたアドレス情報に基づき信号光を空間的に変調し、回転されているホログラム記録媒体にホログラムとして記録する。アドレス情報をホログラムとして記録するため、光ディスクマスタリングプロセスを適用することなくホログラム記録媒体へのアドレス情報の記録を行える。
【００１３】
Ｃ．上記に鑑み本発明に係るホログラム再生装置は、レーザ光を出射するレーザ光源と、ホログラム記録媒体を移動する媒体移動手段と、前記レーザ光源から出射されたレーザ光を媒体移動手段で移動されているホログラム記録媒体に集光する第１の集光手段と、前記ホログラム記録媒体へのレーザ光の集光に対応して前記ホログラム記録媒体から出射された再生光を集光する第２の集光手段と、前記第２の集光手段で集光した再生光を受光する受光素子と、前記受光素子からの出力に基づいて、前記再生光のホログラムに含まれる情報がアドレス情報か否かを判別する判別手段と、前記判別手段によって判別されたアドレス情報に基づいて、前記媒体移動手段によるホログラム記録媒体の移動を制御する移動制御手段とを具備することを特徴とする。
【００１４】
このホログラム再生装置では、再生光を受光した受光素子の出力に基づいて、前記再生光で再生されているホログラムに含まれる情報がアドレス情報か否かを判別し、判別されたアドレス情報に基づいて、ホログラム記録媒体の移動を行う。このため、ホログラムとして記録されたアドレス情報に基づいて、ホログラム記録媒体からのデータの再生を容易に行える。
【００１５】
（１）前記判別手段が、前記受光素子からの出力に基づいて、前記再生光で再生されているホログラムに含まれる情報がアドレス情報、クロック情報か否かを判別し、前記移動制御手段によるホログラム記録媒体の移動の制御が前記判別手段によって判別されたクロック情報に基づいて行ってもよい。
ホログラム記録媒体にホログラムとして記録されたクロック情報に基づいて、ホログラム記録媒体からのデータの再生を行える。
【００１６】
（２）前記判別手段によるアドレス情報か否かの判別が、前記受光素子で受光された受光量の積算に基づいて行われてもよい。
受光量によって簡便にアドレス情報か否かの判別を行える。
なお、前記受光素子が複数の画素を有すれば、受光量の積算が正確かつ容易に行える。
【００１７】
Ｄ．本発明に係るホログラム再生方法は、移動されているホログラム記録媒体にレーザ光を集光する第１の集光ステップと、前記第１の集光ステップでの前記ホログラム記録媒体へのレーザ光の集光に対応して、前記ホログラム記録媒体から出射された再生光を集光する第２の集光ステップと、前記第２の集光ステップで集光した再生光を受光素子が受光する受光ステップと、前記受光ステップで再生光を受光した受光素子からの出力に基づいて、前記再生光で再生されているホログラムに含まれる情報がアドレス情報か否かを判別する判別ステップと、前記判別ステップで判別されたアドレス情報に基づいて、ホログラム記録媒体の移動を制御する移動制御ステップとを具備することを特徴とする。
【００１８】
再生光を受光した受光素子の出力に基づいて、前記再生光で再生されているホログラムに含まれる情報がアドレス情報か否かを判別し、判別されたアドレス情報に基づいて、ホログラム記録媒体の移動を行う。このため、ホログラム記録媒体にホログラムとして記録されたアドレス情報に基づいて、ホログラム記録媒体からのデータの再生を行える。
【００１９】
Ｅ．本発明に係るホログラム記録媒体は、アドレス情報を表す第１のホログラムが記録されていることを特徴とする。
アドレス情報をホログラムとして記録するため、光ディスクマスタリングプロセスを適用することなくホログラム記録媒体へのアドレス情報の記録を行える
【００２０】
ここで、前記第１のホログラムが明状態または暗状態のいずれかの状態をとる複数の画素から構成され、かつ前記複数の画素の総数に対する明状態の個数の比が第１の所定の範囲であってもよい。
アドレス情報を明状態または暗状態のいずれかの状態をとる複数の画素の集まりとして表現し、この画素の集まりの総数に対する明状態の個数の比を第１の所定の範囲とすることで、アドレス情報か否かの判別を行える。
【００２１】
クロック情報を表す第２のホログラムがホログラム記録媒体にさらに記録されていてもよい。
アドレス情報に加えてクロック情報をもホログラムとして記録するため、光ディスクマスタリングプロセスを適用することなくホログラム記録媒体へのクロック情報の記録を行える。
【００２２】
前記第２のホログラムが明状態または暗状態のいずれかの状態をとる複数の画素から構成され、かつ前記複数の画素の総数に対する明状態の個数の比が第２の所定の範囲であってもよい。
クロック情報を明状態または暗状態のいずれかの状態をとる複数の画素の集まりとして表現し、この画素の集まりの総数に対する明状態の個数の比を第２の所定の範囲とすることで、クロック情報か否かの判別を行える。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るホログラム記録再生装置１００を表す模式図である。本図に示すようにホログラム記録再生装置１００は、レーザ光源１１、ビームエキスパンダ１２、ビームスプリッタ１３，空間変調器２０、光シャッター３１，３２，ミラー４１，４２，集光レンズ５１〜５３、媒体回転・並進運動手段６０，検出器７０、制御装置８０とを有し、ホログラム記録媒体Ｍへの記録および再生を行う。
【００２４】
以下、図１を参照しながらホログラム記録再生装置１００の詳細を説明する。
レーザ光源１１は、レーザ光を出射する光源である。レーザ光源１１には、ガスレーザ、固体レーザ、半導体レーザ等、信号光（「記録光」ともいう）と参照光の干渉性が保証されるならどの様なレーザでも使用可能である。レーザ光源１１から出射されるレーザ光の波長としては、一般的にホログラム記録媒体Ｍが感度を有する４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視域が選択される。
ビームエキスパンダ１２は、レーザ光源１１より発せられたレーザ光を空間変調器２０の変調領域をカバーできるビーム径へと拡大するための光学素子である。
ビームスプリッタ１３は、レーザ光を信号光と参照光に分離する光学素子であり、光分割手段として機能する。
【００２５】
空間変調器２０は、信号光の光路中に挿入され、信号光の光振幅（強度）を空間的に変調する変調器である。図２は、空間変調器２０の空間変調パターンを表す斜視図である。空間変調器２０には、例えば液晶ディスプレーを用い、多数の画素の透過率を独立に変化させることにより、図２に示す様な空間変調パターンを作り出す。
【００２６】
光シャッター３１，３２は、それぞれ参照光と信号光との両光路中に挿入され、信号光と参照光の照射を制御する光学素子である。ホログラム記録媒体Ｍを再生する時は光シャッター３２を閉じ、ホログラム記録媒体Ｍのホログラムが記録された位置に参照光のみを照射する。
ミラー４１，４２は、それぞれ参照光と信号光とを反射し、その進行方向を変える光学素子である。
集光レンズ５１，５２は、それぞれ参照光と信号光をホログラム記録媒体Ｍの略同一箇所に照射するための光学素子である。照射された参照光と信号光は、ホログラム記録媒体Ｍ中で干渉し、その結果発生した干渉縞の強度分布がホログラムとしてホログラム記録媒体Ｍ中に記録される。
集光レンズ５３は、ホログラム記録媒体Ｍに記録されたホログラムに再生のための参照光が照射されたときに生じる再生光を検出器７０上に結像する光学素子である。
【００２７】
媒体回転・並進運動手段６０は，ホログラム記録媒体Ｍを回転、並進運動させる手段である。
検出器（ディテクタ）７０は、ホログラム記録媒体Ｍに記録されたホログラムに再生のための参照光が照射された時に生じる再生光を検出する受光器である。検出器７０には、複数の画素が２次元的に配列されたＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサを用いることができる。検出器７０の各画素に入射する光強度を解析することで、図２の様な変調パターンのデコードを行える。
【００２８】
（制御装置８０）
制御装置８０は、ホログラム記録再生装置１００全体をコントロールする制御装置であり、情報の再生時には検出器７０からの出力に基づくアドレス情報、クロック情報、ユーザデータの識別を、情報の記録時には空間変調器２０の制御を行う。なお、アドレス情報、クロック情報、ユーザデータの識別は、後述するように検出器７０からの全画素出力の総和に基づいて行われる。
図１に示すように、制御装置８０は画素出力加算器８１，加算値判別器８２，ＰＬＬ回路８３，アドレス情報デコーダ回路８４，データデコーダ回路８５，データ記憶部８６，空間変調器制御部８７を有する。
【００２９】
画素出力加算器８１は、検出器７０全画素出力の総和を算出する。
加算値判別器８２は、画素出力加算器８１で算出された検出器７０全画素出力の総和に基づき、このときに再生されるデータがアドレス情報、クロック情報、ユーザデータのいずれであるかを判別して出力する。加算値判別器８２は、この判別のための条件を図示しないテーブルに記憶している。検出器７０全画素数に対する明状態の画素数の比Ｒ（「明状態比Ｒ」という）によって、例えば、次のようにアドレス情報、ユーザデータ、クロック情報のいずれであるかを判別できる。
・０．０≦Ｒ＜０．２、０．８＜Ｒ≦１．０        →アドレス情報
・０．２≦Ｒ＜０．４、０．６＜Ｒ≦０．８        →クロック情報
・０．４≦Ｒ≦０．６                            →ユーザデータ
なお、この詳細は後述する。
【００３０】
ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ−Ｌｏｃｋｅｄ  Ｌｏｏｐ）回路８３は，内部発振器を有し、その周波数，位相を加算値判別器８２から出力されるクロック情報に同期させるループ回路である。ＰＬＬ回路８３から出力される発振周波数に基づいて、媒体回転・並進運動手段６０によるホログラム記録媒体Ｍの回転が制御される。その結果、媒体回転・並進運動手段６０によるホログラム記録媒体Ｍの移動（回転を含む）がクロック情報に対応して行われ、ホログラム記録媒体Ｍへのデータの記録、再生の速度を一定に保つことができる。
【００３１】
アドレス情報デコーダ回路８４は，加算値判別器８２から出力されるアドレス情報をデコードする。アドレス情報デコーダ回路８４から出力されるデコードされたアドレス情報により、現在再生中のユーザデータのアドレスを知ることができる。また、アドレス情報デコーダ回路８４からの出力は所望のアドレスへの記録、再生のための媒体回転・並進運動手段６０によるホログラム記録媒体Ｍの移動の際にも用いられる。
データデコーダ回路８５は，加算値判別器８２から出力されるユーザデータをデコードする。
【００３２】
データ記憶部８６は，ホログラム記録媒体Ｍに記録させるユーザデータを記憶する記憶部である。
空間変調器制御部８７は、データ記憶部８６に記憶されたユーザデータに基づき空間変調器２０の動作を制御し、ホログラム記録媒体Ｍへのユーザデータの記録を行う。
【００３３】
（ホログラム記録媒体Ｍ）
ホログラム記録媒体Ｍは、集光レンズ５１，５２からの出射光による干渉縞を屈折率の変化として記録する記録媒体である。ホログラム記録媒体Ｍの屈折率が露光量に応じて変化することで、参照光と信号光との干渉によって生じる干渉縞を屈折率の変化としてホログラム記録媒体Ｍに記録できる。
【００３４】
ホログラム記録媒体Ｍの構成材料として、光の強度に応じて屈折率の変化が行われる材料であれば、有機材料、無機材料の別を問うことなく利用可能である
無機材料として、例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）のような電気光学効果によって露光量に応じ屈折率が変化するフォトリフラクティブ材料を用いることができる。
有機材料として、例えば、光重合型フォトポリマを用いることができる。光重合型フォトポリマは、その初期状態では、モノマがマトリクスポリマに均一に分散している。これに光が照射されると、露光部でモノマが重合する。そして、ポリマ化するにつれて周囲からモノマが移動してモノマの濃度が場所によって変化する。
【００３５】
ホログラム記録媒体Ｍには、アドレス情報、およびクロック情報が記録される。アドレス情報は、ホログラム記録媒体Ｍの記録、再生時にホログラム記録媒体Ｍのどの部分に参照光が照射されているかを把握する為に用いられる。クロック情報は、ホログラム記録媒体Ｍの回転を正確に制御する為に用いられる。。
【００３６】
ホログラム記録媒体Ｍへのアドレス情報、およびクロック情報の記録は、ホログラム記録媒体Ｍにユーザーデータを記録する以前に、ホログラム記録媒体Ｍの必要部分（一般的にはホログラム記録媒体Ｍ全面）にホログラムを記録することで行われる。
【００３７】
図３は、ホログラム記録媒体Ｍに記憶されたアドレス情報およびクロック情報を表す模式図である。黒丸、白丸がそれぞれアドレス情報、クロック情報を表す。アドレス情報は５ビットの情報で、クロック情報はその前後の１ビットの情報で表される（白丸、黒丸それぞれがホログラムが記録された”１”に相当し、黒丸の間隔が開いている箇所がホログラムが記録されない”０”に相当する）。いずれもホログラム記録媒体Ｍ上の所定の回転角度位置、及び半径位置にホログラムとして記録され、ホログラム記録媒体Ｍの回転に伴って順次読み取られる。
【００３８】
アドレス情報、クロック情報のいずれも基本的に同様の記録方法を適用可能なので、以下はアドレス情報を記録する場合について説明する。
図４は、図３に示されたアドレス情報の記録された箇所を拡大して表す模式図である。アドレス情報は、ホログラム記録媒体Ｍ上の回転方向（トラック方向）に距離δ毎に記録された複数のホログラムより成る”アドレスホログラム列”により表現される。これら複数のホログラムは、ホログラムが記録されている状態を”１”、記録されていない状態を”０”（或いはその逆でも良い）に対応させることで、５ビットのアドレスを表している。
【００３９】
図４に示したのは、１枚のホログラムが１ビットの情報を有する場合であったが、１個のホログラムが２ビット以上の情報を有しても差し支えない。また、何個のホログラムでアドレス情報を表すかも適宜行える。単一、複数いずれのホログラムでアドレス情報を表してもよい。
【００４０】
ホログラム記録再生装置１００では、ユーザーデータ、アドレス情報いずれからの再生光の受光も検出器７０を用いて行われる。従って、ある時点で検出器７０が受光している再生光がユーザーデータであるのか、或いはアドレス情報であるのかを判別する必要がある。
検出器７０の全画素出力の総和をとり、その総和がユーザーデータとアドレス情報との間で異なる様に各々を変調しておくことにより、この判別を行える。
【００４１】
空間変調器２０の１画素がｏｎ（光透過）の場合をＨ、ｏｆｆ（光遮断）の場合をＬとする。ユーザーデータに基づき変調を行う場合、変調パターンはＨとＬとがランダムに分布した図２の様なものになる。ここで、１枚のホログラム中では、ＨとＬを示す画素が、各々必ず一定数ずつ存在するという条件の下で変調を行える。この場合、検出器７０の全画素出力の総和も常に一定となる。
最も簡単な例として、ＨとＬとがそれぞれディテクタ全画素数の半数ずつ存在する様な変調を行う場合がある。ユーザーデータを変調する上での制約から、ＨとＬとを同数ずつ存在させることが出来ない場合も在り得るが、この場合もＨ、Ｌそれぞれの総数が１ホログラム中では必ず一定値となる様にすることができる。
【００４２】
アドレス情報では、１枚のホログラム中のＨとＬの存在比率を、ユーザーデータのそれと異なる値に適宜設定することができる。このようにすることで、検出器７０の全画素出力の総和がユーザーデータを受光した場合とアドレス情報を受光した場合とで異なる値となる。その結果、読み取り中のホログラムがユーザーデータであるのか、アドレス情報であるのかを判別することが可能となる。
例えば検出器７０及び空間変調器２０それぞれの画素数を共にＮとし、検出器７０の１画素に光が入射した場合にＩの出力が発生するものとする。また、検出器７０の画素に光が入射していない時の出力オフセットは無視して考える。即ち、Ｌ状態に対する１画素出力は０とする。
【００４３】
図５は、アドレス情報のホログラムの一例をユーザデータのホログラムとを対比して表す模式図である。図５の（Ａ）、（Ｂ）がそれぞれ”１”（図３，４の黒丸の箇所）、”０”  （図３，４の黒丸の抜けた箇所）の状態のアドレス情報のホログラムで、（Ｃ）がユーザデータのホログラムを表す。ここで、アドレス情報では、”１”の状態は全画素Ｈ、”０”の状態は全画素Ｌとなっているものとする（図５（Ａ），（Ｂ））。また、ユーザーデータのホログラムはＨとＬを同数ずつ含んでいるものとする（図５（Ｃ））。
以上のように設定すると、アドレス情報”１”が再生されているときには、検出器７０の全画素出力の総和はＮ・Ｉとなる。また、、アドレス情報”０”が再生されている時には、検出器７０の全画素出力の総和は０となる。更にユーザーデータが再生されている時には、検出器７０の全画素出力の総和はＮ・Ｉ／２となる。従って、検出器７０の全画素出力の総和が、ユーザーデータ再生時とアドレス情報再生時とで異なる為、再生中のホログラムがユーザーデータであるのか、アドレス情報であるのか識別することができる。
【００４４】
図６は、アドレス情報のホログラムの他の例をユーザデータのホログラムとを対比して表す模式図である。図６の（Ａ）がアドレス情報のホログラムで、（Ｂ）がユーザデータのホログラムを表す。
ここでは、１枚のホログラムが２ビット以上の情報を有し、１枚若しくは数枚のホログラムでアドレス情報を表す。また、１枚のホログラム中に情報として使用しない領域（未使用領域Ａ１）を設け、この部分を構成する画素を全てＨ、若しくは全てＬに変調している。また、残りの情報を持つ領域（情報領域Ａ２）ではＨとＬが半数ずつ存在する様にしている。例えば空間変調器２０、及び検出器７０画素数Ｎの１／３を未使用領域として全てＨに変調し、残りのＮ・２／３画素を同数ずつのＨとＬで変調すると、アドレス情報再生時の検出器７０の全画素出力の総和はＮ・Ｉ・２／３となる。
この値は、ユーザーデータ再生時の検出器７０全画素出力の総和であるＮＩ／２とは異なる為、再生中のホログラムがユーザーデータであるのか、アドレス情報であるのか識別することが可能となる。
【００４５】
以上、アドレス情報を記録する場合について説明したが、アドレス情報とクロック情報の両者を記録する場合は、その両者も識別可能とする必要がある。
例えば、例えばクロック情報を有するホログラム１枚中のＨとＬの数を、アドレス情報、及びユーザーデータのときと異なる値とすることにより、クロック情報、アドレス情報、及びユーザーデータの判別（情報種別の判別）が可能となる。
【００４６】
図６のように領域が区分された場合には、情報領域Ａ２でのＨとＬの数をクロック情報、アドレス情報、及びユーザーデータのどれかであるかに拠らず一定としておき、未使用領域Ａ１、情報領域Ａ２の面積比をクロック情報等で異ならせることで、情報種別の判別が可能となる。結果として、ホログラム１枚中のＨとＬの数が、情報の種別によって異なる値となる。
【００４７】
（ホログラム記録再生装置１００の動作）
Ａ．ホログラム記録媒体Ｍへのアドレス情報、クロック情報の記録
まず、ホログラム記録媒体Ｍにアドレス情報、クロック情報を記録する場合について説明する。
このときには、データ記憶部８６に、ホログラム記録媒体Ｍに記録させるアドレス情報、クロック情報が記録させる順序も含めて記憶されているものとする。なお、アドレス情報、クロック情報を予め記憶することなく、その場で適宜に生成することも可能である。
ホログラム記録媒体ＭはＰＬＬ回路８３からの発振周波数に基づいて回転および並進運動され、ホログラム記録媒体Ｍへ例えば螺旋状にデータの記録が行われるものとする。このホログラム記録媒体Ｍの移動はアドレス情報、クロック情報が記録される順序に対応して行われる。
【００４８】
レーザ光源１１から出射されたレーザ光はビームエキスパンダ１２によってビーム径が拡大された後に、ビームスプリッタ１３によって２つの光（参照光、信号光）に区分される。
参照光は、ミラー４１によって方向を変えられた後，集光レンズ５１を通過してホログラム記録媒体Ｍに集光される。
信号光は、ミラー４２によって方向を変えられた後，空間変調器２０に入射する。データ記憶部８６に記憶されたアドレス情報、クロック情報に対応して空間変調器２０が制御され、空間変調器２０の画素それぞれが独立に明、暗２つの透過状態をとる。
【００４９】
空間変調器２０を通過した信号光は、集光レンズ５２を経由してホログラム記録媒体Ｍに集光される。このときに参照光と信号光がホログラム記録媒体Ｍの略同一箇所に集光されることから、ホログラム記録媒体Ｍに干渉縞が形成され、干渉縞に対応してホログラム記録媒体Ｍの屈折率が変化し、ホログラム記録媒体Ｍへのアドレス情報、クロック情報の記録が行われる。
【００５０】
Ｂ．ホログラム記録媒体Ｍへのユーザデータの記録
アドレス情報、クロック情報が記録されたホログラム記録媒体Ｍにユーザデータを記録する場合につき説明する。
このときには、データ記憶部８６に、ホログラム記録媒体Ｍに記録させるユーザデータが記憶されているものとする。
ホログラム記録媒体ＭはＰＬＬ回路８３からの発信周波数に基づいて回転および並進運動され、ホログラム記録媒体Ｍにデータの記録が行われるが、この際にホログラム記録媒体Ｍから再生されるアドレス情報、クロック情報によってホログラム記録媒体Ｍの移動が制御される。即ち、ホログラム記録媒体Ｍへユーザデータの記録を行う場合には、ホログラム記録媒体Ｍへのデータの記録に先立ってアドレス情報、クロック情報の再生が行われる。この記録、再生の切換は、光シャッター３１，３２による信号光の通過／遮断によって行われる。
【００５１】
上述のアドレス情報、クロック情報の再生とユーザデータの記録を以下に区分して説明する。
（１）ホログラム記録媒体Ｍからのアドレス情報、クロック情報の再生
ホログラム記録媒体Ｍからのアドレス情報、クロック情報の再生につき説明する。
レーザ光源１１から出射されたレーザ光はビームエキスパンダ１２によってビーム径が拡大された後に、ビームスプリッタ１３によって２つの光（参照光、信号光）に区分される。
【００５２】
ホログラム記録媒体Ｍからアドレス情報、クロック情報の再生を行うには、レーザ光源１１から出射され、ビームスプリッタ１３によって区分された２つの光（参照光、信号光）の内、光シャッター３２によって信号光を遮断し、参照光のみを集光レンズ５１によってホログラム記録媒体Ｍに集光される。
【００５３】
ホログラム記録媒体Ｍに入射した参照光はホログラム記録媒体Ｍ内の屈折率分布によって回折され、再生光が発生する。発生した再生光は、ホログラム記録媒体Ｍへの記録の際に信号光が入射してきた記録用の信号光の進行方向延長上から出射する。この再生光を集光レンズ５３で収束して検出器７０に入射させる。検出器７０それぞれの画素が受光した光の強度として、ホログラム記録媒体Ｍ内に記録されたデータを再生することができる。
【００５４】
既述のように、検出器７０の全画素を画素出力加算器８１で積算し、この積算値を加算値判別器８２に入力することで、アドレス情報、クロック情報を分離することができる。アドレス情報、クロック情報はホログラム記録媒体Ｍの移動を制御するのに用いられる。クロック情報によってホログラム記録媒体Ｍへのデータの記録の速度を調節し、アドレス情報によってホログラム記録媒体Ｍのどの箇所へ（どのアドレスへ）ユーザデータを記録するかが決定される。
【００５５】
（２）ホログラム記録媒体Ｍへのユーザデータの記録
データを記録すべきアドレスにレーザ光の集光箇所が設定されたら、ホログラム記録媒体Ｍへのユーザデータの記録が行われる。
ユーザデータの記録を行うには光シャッター３２による信号光の遮断を解除し、信号光を通過させる。信号光は、ミラー４２によって方向を変えられた後，空間変調器２０に入射する。このとき空間変調器２０は、データ記憶部８６に記憶されたユーザデータに対応して制御される。
【００５６】
空間変調器２０を通過した信号光は、集光レンズ５２を経由してホログラム記録媒体Ｍに集光される。このときに参照光と信号光がホログラム記録媒体Ｍの略同一箇所に集光されることから、ホログラム記録媒体Ｍに干渉縞が形成され、干渉縞に対応してホログラム記録媒体Ｍの屈折率が変化し、ホログラム記録媒体Ｍへのユーザデータの記録が行われる。
【００５７】
（３）所定のアドレスへのユーザデータの記録が行われたら、その次に記録を行うアドレスを確認するため、（１）に示したアドレス情報、クロック情報の再生が行われ、その後（２）に示したアドレスデータの記録が行われる。このように、光シャッター３２によって信号光を断続的に通過させることで、（１）、（２）の再生、記録が交互に行われ、所望のアドレスへのユーザデータの記録が行われる。
【００５８】
Ｃ．ホログラム記録媒体Ｍからのユーザデータの再生
アドレス情報、クロック情報、およびユーザデータが記録されたホログラム記録媒体Ｍからユーザデータを再生する場合につき説明する。
基本的にＢ．（１）に示した手順で、アドレス情報、クロック情報、ユーザデータの再生が行われる。このときには、ホログラム記録媒体ＭはＰＬＬ回路８３からの発信周波数に基づいて回転および並進運動され、ホログラム記録媒体Ｍにデータの記録が行われるが、この際にホログラム記録媒体Ｍから再生されるアドレス情報、クロック情報によってホログラム記録媒体Ｍの移動が制御される。
この場合には、記録を行わないことから、光シャッター３２によって信号光は遮断された状態となる。
【００５９】
以上のように、ホログラム記録媒体Ｍにユーザーデータを記録する以前に、アドレス情報やクロック情報をホログラムとして記録しておくことで、ホログラム記録媒体Ｍへのデータの記録、再生を安定に行うことが可能となる。このアドレス情報、クロック情報の記録は、ユーザデータと同様に、ホログラムを用いて行うため、プリピット方式のホログラム記録媒体Ｍの作製においては必須であったプロセス設備が不要となり、ホログラム記録媒体Ｍのコストを大幅に抑えることが可能となる。
【００６０】
また、ホログラム記録媒体Ｍに情報を記録する際に、アドレス情報、クロック情報、及びユーザーデータの間でホログラム再生光強度の空間的積分量が異なる様に信号光を空間変調することで、アドレス情報、クロック情報、及びユーザーデータを判別することが可能となる。
【００６１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば記録媒体へのアドレス情報、及びクロック情報の記録を光ディスクマスタリングプロセスを適用することなく行えるホログラム記録装置、ホログラム記録方法、ホログラム再生装置、ホログラム再生方法、およびホログラム記録媒体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るホログラム記録再生装置を表す模式図である。
【図２】空間変調器２０の空間変調パターンを表す斜視図である。
【図３】ホログラム記録媒体に記憶されたアドレス情報およびクロック情報を表す模式図である。
【図４】図３に示されたアドレス情報の記録された箇所を拡大して表す模式図である。
【図５】アドレス情報のホログラムの一例をユーザデータのホログラムと対比して表す模式図である。
【図６】アドレス情報のホログラムの他の例をユーザデータのホログラムと対比して表す模式図である。
【符号の説明】
１００      ホログラム記録再生装置
１１      レーザ光源
１２      ビームエキスパンダ
１３      ビームスプリッタ
２０      空間変調器
３１，３２      光シャッター
４１，４２      ミラー
５１〜５３      集光レンズ
６０      媒体回転・並進運動手段
７０      検出器
８０      制御装置
８１      画素出力加算器
８２      加算値判別器
８３      ＰＬＬ回路
８４      アドレス情報デコーダ回路
８５      データデコーダ回路
８６      データ記憶部
８７      空間変調器制御部
【図１】
2005018880.tif 000003
【図２】
2005018880.tif 000004
【図３】
2005018880.tif 000005
【図４】
2005018880.tif 000006
【図５】
2005018880.tif 000007
【図６】
2005018880.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成16年9月29日(2004.9.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射するレーザ光源と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光を信号光と参照光に分割する光分割手段と、
ホログラム記録媒体を回転させる媒体回転手段と、
前記媒体回転手段で回転されるホログラム記録媒体上の相対的な位置に対応するアドレス情報を出力するアドレス情報出力手段と、
前記アドレス情報出力手段から出力されたアドレス情報に対応して、前記光分割手段で分割された信号光を空間的に変調する空間変調器と、
前記空間変調器で変調された信号光を前記媒体回転手段で回転されるホログラム記録媒体に集光する第１の集光手段と、
前記光分割手段で分割された参照光を前記第１の集光手段で信号光が集光された箇所と略同一の箇所に集光する第２の集光手段と、
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】
前記アドレス情報に対応して空間的に変調される空間変調器が明状態または暗状態のいずれかの状態をとる複数の画素から構成され、かつ前記複数の画素の総数に対する明状態の個数の比が第１の所定の範囲である
ことを特徴とする請求項１記載のホログラム記録装置。
【請求項３】
ホログラム記録装置が、前記媒体回転手段で回転されるホログラム記録媒体の回転速度に対応するクロック情報を出力するクロック情報出力手段を具備し、
前記アドレス情報出力手段から出力されたアドレス情報および前記クロック情報出力手段から出力されたクロック情報により、前記空間変調器が前記信号光を空間的に変調する
ことを特徴とする請求項１記載のホログラム記録装置。
【請求項４】
前記クロック情報に対応して空間的に変調されている空間変調器が明状態または暗状態のいずれかの状態をとる複数の画素から構成され、かつ前記複数の画素の総数に対する明状態の個数の比が第２の所定の範囲である
ことを特徴とする請求項３記載のホログラム記録装置。
【請求項５】
レーザ光を信号光と参照光に分割する光分割ステップと、
回転するホログラム記録媒体上の相対的な位置に対応するアドレス情報に対応して、前記光分割ステップで分割された信号光を空間的に変調する空間変調ステップと、
前記空間変調ステップで変調された信号光を前記回転するホログラム記録媒体に集光する第１の集光ステップと、
前記光分割ステップで分割された参照光を前記第１の集光ステップで信号光が集光された箇所と略同一の箇所に集光する第２の集光ステップと、
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６】
レーザ光を出射するレーザ光源と、
ホログラム記録媒体を移動する媒体移動手段と、
前記レーザ光源から出射されたレーザ光を媒体移動手段で移動されているホログラム記録媒体に集光する第１の集光手段と、
前記ホログラム記録媒体へのレーザ光の集光に対応して前記ホログラム記録媒体から出射された再生光を集光する第２の集光手段と、
前記第２の集光手段で集光した再生光を受光する受光素子と、
前記受光素子からの出力に基づいて、前記再生光のホログラムに含まれる情報がアドレス情報か否かを判別する判別手段と、
前記判別手段によって判別されたアドレス情報に基づいて、前記媒体移動手段によるホログラム記録媒体の移動を制御する移動制御手段と
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７】
前記判別手段が、前記受光素子からの出力に基づいて、前記再生光で再生されているホログラムに含まれる情報がアドレス情報、クロック情報か否かを判別し、
前記移動制御手段によるホログラム記録媒体の移動の制御が前記判別手段によって判別されたクロック情報に基づいて行われる
ことを特徴とする請求項６記載のホログラム再生装置。
【請求項８】
前記判別手段によるアドレス情報か否かの判別が、前記受光素子で受光された受光量の積算に基づいて行われる
ことを特徴とする請求項６記載のホログラム再生装置。
【請求項９】
前記受光素子が複数の画素を有する
ことを特徴とする請求項８記載のホログラム再生装置。
【請求項１０】
移動されているホログラム記録媒体にレーザ光を集光する第１の集光ステップと、
前記第１の集光ステップでの前記ホログラム記録媒体へのレーザ光の集光に対応して、前記ホログラム記録媒体から出射された再生光を集光する第２の集光ステップと、
前記第２の集光ステップで集光した再生光を受光素子が受光する受光ステップと、
前記受光ステップで再生光を受光した受光素子からの出力に基づいて、前記再生光で再生されているホログラムに含まれる情報がアドレス情報か否かを判別する判別ステップと、
前記判別ステップで判別されたアドレス情報に基づいて、ホログラム記録媒体の移動を制御する移動制御ステップと
を具備することを特徴とするホログラム再生方法。
【請求項１１】
前記判別ステップで、前記受光素子からの出力に基づいて、前記再生光で再生されているホログラムに含まれる情報がアドレス情報、クロック情報か否かを判別し、
前記移動制御ステップでのホログラム記録媒体の移動の制御が前記判別ステップで判別されたクロック情報に基づいて行われる
ことを特徴とする請求項１０記載のホログラム再生方法。
【請求項１２】
アドレス情報を表す第１のホログラムが記録されている
ことを特徴とするホログラム記録媒体。
【請求項１３】
前記第１のホログラムが明状態または暗状態のいずれかの状態をとる複数の画素から構成され、かつ前記複数の画素の総数に対する明状態の個数の比が第１の所定の範囲である
ことを特徴とする請求項１２記載のホログラム記録媒体。
【請求項１４】
クロック情報を表す第２のホログラムがさらに記録されている
ことを特徴とする請求項１２記載のホログラム記録媒体。
【請求項１５】
前記第２のホログラムが明状態または暗状態のいずれかの状態をとる複数の画素から構成され、かつ前記複数の画素の総数に対する明状態の個数の比が第２の所定の範囲である
ことを特徴とする請求項１４記載のホログラム記録媒体。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
Ｂ．本発明に係るホログラム記録方法は、レーザ光を信号光と参照光に分割する光分割ステップと、回転するホログラム記録媒体上の相対的な位置に対応するアドレス情報に対応して、前記光分割ステップで分割された信号光を空間的に変調する空間変調ステップと、前記空間変調ステップで変調された信号光を前記回転するホログラム記録媒体に集光する第１の集光ステップと、前記光分割ステップで分割された参照光を前記第１の集光ステップで信号光が集光された箇所と略同一の箇所に集光する第２の集光ステップと、を具備することを特徴とする。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るホログラム記録再生装置１００を表す模式図である。本図に示すようにホログラム記録再生装置１００は、レーザ光源１１、ビームエキスパンダ１２、ビームスプリッタ１３，空間変調器２０、光シャッター３１，３２，ミラー４１，４２，集光レンズ５１〜５３、媒体回転・並進運動手段６０，検出器７０、制御装置８０とを有し、ホログラム記録媒体Ｍへの記録および再生を行う。