(57)【要約】  情報記録再生装置は、任意の二次元情報を含む信号光及びこの信号光と同一光源から発せられた参照光をホログラム記録媒体の任意の領域に照射して第１のホログラムを記録し、第１のホログラムが記録された後、ホログラム記録媒体に対する信号光の入射角度を変化させ、入射角度が変化された信号光及び第１のホログラムの記録時とほぼ同一の参照光を照射することにより、第１のホログラムを記録した領域と同一領域に第１のホログラムと異なる第２のホログラムを多重記録すると同時に、第１のホログラムからの回折光の少なくとも一部を取得する。
2007114011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の二次元情報を含む信号光を形成する空間光変調器と、
ホログラム記録媒体に対する前記信号光の入射角度を変更する光軸変更部を含み、前記ホログラム記録媒体の任意の領域に前記信号光を照射する信号光照射光学系と、
前記ホログラム記録媒体の前記信号光が照射される領域に、前記信号光と同一光源から発せられた参照光を照射する参照光照射光学系と、
前記ホログラム記録媒体からの回折光を取得する回折光取得部とを備え、
前記信号光照射光学系及び前記参照光照射光学系は、前記信号光及び前記参照光を前記ホログラム記録媒体の任意の領域に照射して第１のホログラムを記録し、
前記第１のホログラムが記録された後、前記光軸変更部は、前記ホログラム記録媒体に対する前記信号光の入射角度を変更し、前記信号光照射光学系及び前記参照光照射光学系は、前記入射角度が変更された信号光及び前記第１のホログラムの記録時とほぼ同一の参照光を照射することにより、前記第１のホログラムを記録した領域と同一領域に前記第１のホログラムと異なる第２のホログラムを多重記録すると同時に、前記回折光取得部は、前記第１のホログラムからの回折光の少なくとも一部を取得することを特徴とする情報記録再生装置。
【請求項２】
前記回折光取得部は、再生光学系と、二次元画像取得部とを含み、
前記再生光学系は、前記第１のホログラムからの回折光を前記二次元画像取得部に結像させ、前記二次元画像取得部は、結像された回折光から二次元情報を取得することを特徴とする請求項１に記載の情報記録再生装置。
【請求項３】
前記再生光学系の数は、前記二次元画像取得部の数よりも少ないことを特徴とする請求項２に記載の情報記録再生装置。
【請求項４】
前記二次元画像取得部の受光面は、各領域に一のホログラムからの回折光が結像される複数の領域に分割されていることを特徴とする請求項２又は３記載の情報記録再生装置。
【請求項５】
前記再生光学系は、一組の結像光学系からなり、前記二次元画像取得部は、複数の二次元画像取得部を含み、
前記再生光学系は、前記第２のホログラムの記録と同時に、前記第１のホログラムとして既に記録されている複数のホログラムからの複数の回折光を前記複数の二次元画像取得部の受光面上に結像させ、前記複数の二次元画像取得部は、結像された複数の回折光から複数の二次元情報を取得することを特徴とする請求項２に記載の情報記録再生装置。
【請求項６】
前記複数の二次元画像取得部の各受光面は、前記結像光学系の後焦点面内に配置されていることを特徴とする請求項５記載の情報記録再生装置。
【請求項７】
前記再生光学系は、複数の再生光学系を含み、前記二次元画像取得部は、複数の二次元画像取得部を含み、
前記複数の再生光学系は、前記第２のホログラムの記録と同時に、前記第１のホログラムとして既に記録されている複数のホログラムからの複数の回折光を前記複数の二次元画像取得部の受光面上に結像させ、前記複数の二次元画像取得部は、結像された複数の回折光から複数の二次元情報を取得することを特徴とする請求項２に記載の情報記録再生装置。
【請求項８】
前記複数の二次元画像取得部の各受光面は、前記信号光の光軸と前記参照光の光軸との交点からほぼ等距離にあり、且つ、前記複数のホログラムからの各回折光の光軸に対してほぼ垂直に配置されていることを特徴とする請求項７記載の情報記録再生装置。
【請求項９】
前記回折光による各再生像は、前記二次元画像取得部の受光面上で互いに重ならないことを特徴とする請求項２〜８のいずれかに記載の情報記録再生装置。
【請求項１０】
前記信号光照射光学系は、複数の信号光照射光学系を含み、
前記光軸変更部は、前記複数の信号光照射光学系から少なくとも一の信号光照射光学系を選択することにより、前記ホログラム記録媒体に対する前記信号光の入射角度を変更する信号光選択部を含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の情報記録再生装置。
【請求項１１】
前記光軸変更部は、前記信号光の光軸と前記参照光の光軸とにより形成される平面が前記信号光の光軸と前記参照光の光軸との交点を通る任意の軸を回転軸として回転するように、少なくとも前記信号光を回転させる光軸平面回転部を含み、
前記光軸平面回転部により少なくとも前記信号光を回転させながら、前記ホログラム記録媒体の任意の同一領域に複数のホログラムを多重記録することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の情報記録再生装置。
【請求項１２】
前記第１のホログラムとして記録される記録情報を一次的に記憶する記録情報蓄積部と、
前記記録情報蓄積部に記憶されている記録情報と、前記回折光取得部により取得された前記第１のホログラムからの回折光を基に生成した再生情報とを照合する照合部とをさらに備えることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の情報記録再生装置。
【請求項１３】
前記回折光取得部は、前記第1のホログラムからの回折光の光量を検出する光量検出部を含み、
前記光量検出部により検出された回折光の光量を基に前記ホログラム記録媒体の記録感度を算出する記録感度算出部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の情報記録再生装置。
【請求項１４】
前記信号光照射光学系は、複数の信号光を用いて複数のホログラムを同時多重記録するための複数の信号光照射光学系を含み、
前記光軸変更部は、前記同時多重記録中に、複数のホログラムを順次多重記録させる非同時多重記録を実行するために、前記複数の信号光照射光学系から一の信号光照射光学系を順次選択する信号光選択部を含み、
前記光量検出部は、前記非同時多重記録時に前記信号光選択部により選択されていない信号光照射光学系を用いて既に記録されたホログラムから回折光の光量を検出し、前記記録感度算出部は、前記光量検出部により検出された回折光の光量を基に前記同時多重記録中の記録感度を算出することを特徴とする請求項１３に記載の情報記録再生装置。
【請求項１５】
任意の二次元情報を含む信号光及び前記信号光と同一光源から発せられた参照光をホログラム記録媒体の任意の領域に照射して第１のホログラムを記録し、
前記第１のホログラムが記録された後、前記ホログラム記録媒体に対する前記信号光の入射角度を変化させ、前記入射角度が変化された信号光及び前記第１のホログラムの記録時とほぼ同一の参照光を照射することにより、前記第１のホログラムを記録した領域と同一領域に前記第１のホログラムと異なる第２のホログラムを多重記録すると同時に、前記第１のホログラムからの回折光の少なくとも一部を取得することを特徴とするホログラムの記録再生方法。
【請求項１６】
前記ホログラム記録媒体に対する前記信号光の入射角度を順次変化させることにより、前記ホログラム記録媒体の任意の記録領域に複数のホログラムを角度多重記録することを特徴とする請求項１５に記載のホログラムの記録再生方法。
【請求項１７】
前記信号光の光軸と前記参照光の光軸とにより形成される平面が前記信号光の光軸と前記参照光の光軸との交点を通る任意の軸を回転軸として回転するように、少なくとも前記信号光を回転させることにより、前記ホログラム記録媒体の任意の記録領域に複数のホログラムを多重記録することを特徴とする請求項１５又は１６に記載のホログラムの記録再生方法。
【請求項１８】
前記第１のホログラムからの回折光を結像させ、結像された回折光から二次元情報を取得することを特徴とする請求項１５〜１７のいずれかに記載のホログラムの記録再生方法。
【請求項１９】
前記信号光は、複数の信号光照射光学系を介して前記ホログラム記録媒体を照射可能に構成され、
前記複数の信号光照射光学系から少なくとも一の信号光照射光学系を選択し、選択した信号光照射光学系による信号光を用いて複数のホログラムを多重記録することを特徴とする請求項１５〜１８のいずれかに記載のホログラムの記録再生方法。
【請求項２０】
前記第１のホログラムとして記録される記録情報を一次的に記憶し、記憶されている記録情報と、前記第１のホログラムからの回折光を基に生成した再生情報とを照合することを特徴とする請求項１５〜１９のいずれかに記載のホログラムの記録再生方法。
【請求項２１】
前記ホログラム記録媒体の同一領域に既に多重記録されている複数のホログラムに対して再生用参照光を照射し、前記複数のホログラムからの複数の回折光を同時に再生することを特徴とする請求項１５〜２０のいずれかに記載のホログラムの記録再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラム記録媒体の任意の領域に複数のホログラムを多重記録して再生する情報記録再生装置及びホログラムの記録再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報のデジタル化を始めとする情報技術の急速な発展に伴い、映像や音声のような様々なコンテンツ情報が高品位のまま高速で配信され、ユーザが活用するといったスタイルが浸透してきている。ユーザ側では、上記の配信データを例えばハードディスク等に一時的に保存し、長期的に保管したい情報を選択及び編集しながら、別の記録媒体に情報を蓄積するという情報活用形態が多く見られるようになってきた。このような高品位の情報における情報量の爆発的な増大と情報活用スタイルの変化とに対応するため、超高速記録再生と超大容量とを実現可能なシステムが望まれている。【０００３】
上記の要求を満たす有望な手段の一つとして、フォトンモード光情報記録を利用したホログラム光情報記録再生装置（ホログラムメモリ、ホログラフィックメモリとも言う）が提案されている。ホログラム記録再生方式は、記録すべきデータに応じて変調された信号光と参照光とをホログラム記録媒体中に干渉縞として記録し、データが記録されたホログラム記録媒体に対して参照光と同等の読み出し光（再生用参照光）を入射することにより、上記ホログラム記録媒体に記録されたデータを再生する方式である。【０００４】
上記のホログラムメモリ光情報記録システムとして、例えばＰｓａｌｔｉｓらによって提案されたシフト多重記録方式のホログラムメモリ光学系がある。このシフト多重記録方式のホログラムメモリ光学系においては、レーザ光源からの光は、ビームエキスパンダでビーム径を拡大された後、ハーフミラーによって分割される。分割された一方のビームは、空間光変調器を通過し、フーリエ変換レンズによってホログラム記録媒体上に集光されて信号光となる。他方のビームは、ホログラム記録媒体上の信号光と同一位置を照射する参照光となる。ホログラム記録媒体には、２枚のガラス基板間にフォトポリマーなどのホログラム媒質が封止されており、信号光と参照光との干渉縞が記録される。【０００５】
上記の空間光変調器は、二次元に配列された光スイッチ列からなり、記録される入力信号に対応してそれぞれの光スイッチが独立にオンオフされる。例えば、１０２４セル×１０２４セルの空間光変調器を用いた場合には、１Ｍビットの情報を同時に表示することができる。信号光が空間光変調器を通過する際に、空間光変調器に表示される１Ｍビットの情報は、二次元の光ビーム列に変換され、ホログラム記録媒体上に干渉縞として記録される。記録された信号を再生する際には、ホログラム記録媒体に参照光のみを照射し、ホログラムからの回折光（再生光とも言う）がＣＣＤ素子等の二次元画像取得部によって受光される。【０００６】
上述のホログラムメモリ光情報記録システムの特徴は、ホログラム媒質の厚みが約１ｍｍ程度と厚く、干渉縞が厚いグレーティング、いわゆるブラッググレーティングとして情報が記録されるため、多重記録が可能となり、大容量の光記録システムが実現されることである。本システムでは、参照光の入射角変化に変えて、球面波参照光の照射位置をシフトすることで角度多重を実現している。すなわちディスク状のメディア（ホログラム記録媒体）をわずかに回転させて記録位置をシフトした際に、媒体各部が感じる参照光の入射角がわずかに変化することを利用している。【０００７】
ホログラム媒質の厚みが１ｍｍの場合には、再生信号強度で規定される波長選択性は、半値全幅０．０１４度となり、参照光のＮＡを０．５、ホログラムサイズを２ｍｍφのとき、約２０ミクロン間隔でホログラムを多重記録すると、このとき実現される記録密度は、６００Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ２となり、１２ｃｍディスク容量に換算して７３０ＧＢが実現される。【０００８】
他の多重記録方式として、例えば、一つの二次元情報をホログラム記録する毎に参照光の入射角度や参照光の位相分布を変えるなどの手段により、ホログラム記録媒体の一つの記録領域に対して複数のホログラムを多重記録することも可能である。これらの多重記録方式により、非常に高密度にデータを記録することができ、従来の光ディスク（コンパクトディスク：ＣＤ、ディジタルバーサタイルディスク：ＤＶＤなど）に比べて飛躍的に記録容量を向上することができるという特長を有している。また、本方式により、上記空間光変調器に表示された二次元情報を一度に記録再生することが可能となるため、ＣＤやＤＶＤに比べ、非常に高速なデータアクセスを実現できる。【０００９】
ホログラム記録媒体としては、フォトポリマーなどの有機材料やフォトリフラクティブ結晶と呼ばれる無機材料など多種の材料が提案されており、記録感度、記録容量、情報の保持性能などの材料基本特性から、製造方法、コスト等の観点も含めて、様々な研究開発が進められている。【００１０】
ホログラム記録再生方式は、光のフォトンモードを用いた情報記録再生方式であるため、ホログラム記録媒体は、記録方式の性格上、いわゆる感光体であり、可視光領域以下の波長の光に対して感度を有する。このため、記録媒体の未記録領域が記録時以前に感光すると、記録可能容量の低下など、致命的な特性劣化となる。実際には、ホログラム記録媒体等のフォトンモード光情報記録メディアは、その取り扱いを易にするため、反応抑制剤が含まれているので、感光特性に非線形性を有しており、低パワー光照射下では感光しない。【００１１】
また、ホログラム記録再生方式における最大の特長の一つである多重記録再生方式の開発も精力的に進められており、例えば、特許文献１に示されるように、参照光及び信号光の一方又は両方のホログラム記録媒体への入射角度を変化させて同一領域に多重記録及び再生を行う角度多重方式や、特許文献２に示されるように、参照光及び信号光の入射方向をホログラム記録媒体の法線に対して回転させて多重記録するペリストロフィック多重方式などが挙げられる。上述の角度多重方式においては、ガルバノミラーなどの機械的手段や、音響光学素子又は電気光学素子による偏向器などの電気的手段により、上記の入射角度の変化が実現される。【００１２】
また、特許文献３では、別の多重記録方式として、同時に再生される、隣接して多重化された複数のホログラムに対して開口等によりフィルタリングし、実質的に１つのホログラムによる再現光のみを取り出すことを特徴とするポリトピック多重方式が提案されている。また、特許文献４に示されるように、楔形プリズムと、それを回転させる回転操作手段とから光束偏向手段及び偏向制御手段を構成し、角度多重方式とペリストロフィック多重方式とを組み合わせて行う方式なども提案されている。【００１３】
上記の多重方式の提案を含むホログラム記録再生方法への提案は、主としてホログラム記録媒体における多重度の増加による記録容量の向上を実現するためのもの、又は多重記録によるホログラムの消去等の回折効率の低下要因を除去するためのものであり、ホログラム記録媒体への多重記録原理を提供するものである。【００１４】
ところで、ＣＤやＤＶＤなどの光ディスクと同様に、ホログラム記録再生方式による情報記録再生においても、記録したデータ（二次元情報）が果たして所望のものであるかという照合（ベリファイ：Ｖｅｒｉｆｙともいう）を行う必要がある。これに対し、特許文献５においては、ダイレクト・リード・アフター・ライト（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｒｅａｄ  Ａｆｔｅｒ  Ｗｒｉｔｅ、以下、ＤＲＡＷと略す）機能が提案されている。これは、ホログラム記録媒体に干渉パターンが記録され始めると、記録用参照光が再生用参照光の役割を果たすことに起因して、現在記録されている干渉縞による回折光（すなわち再生像）が得られることを利用している。特許文献５では、この再生像をＣＣＤ等で取り込むことにより、記録と同時又は直後に現在記録している情報の再生や照合を行うことができるとされている。【００１５】
しかしながら、フォトンモード記録を行うホログラム記録再生方式において、一般的に広く用いられている追記型（Ｗｒｉｔｅ  Ｏｎｃｅ  Ｒｅａｄ  Ｍａｎｙ：ＷＯ又はＷＯＲＭと略す）のホログラム記録材料であるフォトポリマー等の有機材料を用いる場合には、例えば、モノマーからポリマーへの重合による屈折率変化を利用して光記録が行われる。このとき、最終的に得られるべき屈折率分布がホログラム記録媒体内に形成されるまでには、光照射後の一定の時間をかけて分子が移動していく時間帯（暗反応と呼ばれる）が存在する。従って、情報の再生には暗反応の完了（一定時間の経過）が必要になるため、情報の記録と同時又は記録直後に再生・ベリファイを行うことによる高転送レート情報記録を実現することは、実質的に困難であるという課題がある。これはホログラム記録材料の振る舞いという本質的な物理現象である暗反応に基づく課題であり、上記の特許文献５に示される提案で解決することは困難である。【００１６】
また、暗反応の時間を見越して記録後に情報の再生及び照合を行う場合には、再生用参照光の照射が必要となるため、ホログラム記録媒体の任意の領域における多重度が所望の目標値（可能な最大多重度）に達していない状態で、ホログラム記録媒体の記録可能容量を劣化させずに、記録情報の再生及び照合を行うことは難しい。従って、この記録容量の劣化を避けるためには、記録情報の照合は、少なくとも多重記録を行う任意の領域において可能な最大多重度まで記録が終了した後に行われなければならない。例えば、装置内にバッファメモリを備えて一時的に記録情報を保存して照合するといったシーケンスを採用する場合には、ホログラム記録媒体の性能として多重度を増して記録容量を増やすほど、保存すべきデータ量が大きくなり、大きなバッファメモリが必要になるという課題があった。また、バッファメモリを備えない場合には、記録情報を再度読み込んで照合を行う必要があり、照合に必要な時間が長くなるという問題点があった。【００１７】
また、これまでに、本願発明者らが検討に用いたホログラム記録材料において、多重記録の進行（多重度数の増大）とともに記録材料感度が変化するという現象が見られているが、これまでに記録進行中の記録感度の変化を把握するための手法が無かった。従って、特定の記録スケジューリング（例えば、多重記録のうちのＮ番目のホログラムを記録するときの露光時間や、記録インターバルに対する取り決め）に対して、使用するホログラム記録媒体がどのような記録感度特性を示すかを、実際に使用するホログラム記録媒体の一部を消費する形で確認して予め把握しなければならないという課題があった。【００１８】
また、ホログラム記録媒体の面内特性のバラツキや、光源や記録光学系の特性変化による記録状態の変化があった場合には、記録感度の変化に応じて記録スケジューリングの補正を行うことにより、記録するホログラムの特性を確保する必要があるが、多重記録領域におけるホログラム記録材料の記録感度が把握できないため、上記の補正が困難であるという課題もあった。さらに、材料サンプル毎の記録感度のバラツキや記録感度特性の経時変化に対しても、上記と同様に、記録感度を把握するための試し記録を行って確認しなければならなかった。
【特許文献１】特開２００３−４３９０４号公報
【特許文献２】米国特許第５４８３３６５号明細書
【特許文献３】特開２００４−２７２２６８号公報
【特許文献４】特開２０００−３３８８４６号公報
【特許文献５】特許第３６５２３３８号公報
【発明の開示】
【００１９】
本発明の目的は、ホログラム記録媒体の記録可能容量の劣化を防止しながら、ホログラム記録媒体に記録されている情報を高速に再生及び照合することができる情報記録再生装置及びホログラムの記録再生方法を提供することである。
【００２０】
本発明の一局面に従う情報記録再生装置は、任意の二次元情報を含む信号光を形成する空間光変調器と、ホログラム記録媒体の任意の領域に前記信号光を照射する信号光照射光学系と、前記ホログラム記録媒体の前記信号光が照射される領域に、前記信号光と同一光源から発せられた参照光を照射する参照光照射光学系と、前記ホログラム記録媒体からの回折光を取得する回折光取得部と、前記ホログラム記録媒体に対する前記信号光の入射角度を変更する光軸変更部とを備え、前記信号光照射光学系及び前記参照光照射光学系は、前記信号光及び前記参照光を前記ホログラム記録媒体の任意の領域に照射して第１のホログラムを記録し、前記第１のホログラムが記録された後、前記光軸変更部は、前記ホログラム記録媒体に対する前記信号光の入射角度を変更し、前記信号光照射光学系及び前記参照光照射光学系は、前記入射角度が変更された信号光及び前記第１のホログラムの記録時とほぼ同一の参照光を照射することにより、前記第１のホログラムを記録した領域と同一領域に前記第１のホログラムと異なる第２のホログラムを多重記録すると同時に、前記回折光取得部は、前記第１のホログラムからの回折光の少なくとも一部を取得する。
【００２１】
また、本発明の他の局面に従うホログラムの記録再生方法は、任意の二次元情報を含む信号光及び前記信号光と同一光源から発せられた参照光をホログラム記録媒体の任意の領域に照射して第１のホログラムを記録し、前記第１のホログラムが記録された後、前記ホログラム記録媒体に対する前記信号光の入射角度を変化させ、前記入射角度が変化された信号光及び前記第１のホログラムの記録時とほぼ同一の参照光を照射することにより、前記第１のホログラムを記録した領域と同一領域に前記第１のホログラムと異なる第２のホログラムを多重記録すると同時に、前記第１のホログラムからの回折光の少なくとも一部を取得する。
【００２２】
上記の構成により、ホログラム記録媒体の任意の領域に複数のホログラムを多重記録して再生するときに、任意の第２のホログラムを記録すると同時に、既に記録されている別の第１のホログラムの再生を行うことにより、第２のホログラムの記録に使用する参照光を第１のホログラムの再生にも用いることができるので、再生用参照光の照射が不要となり、ホログラム記録媒体の記録可能容量の劣化を防止しながら、ホログラム記録媒体に記録されている情報を高速に再生することができ、再生した情報の照合も高速に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態１による情報記録再生装置の構成を示す概略図である。
【図２】（ａ）は、実施の形態１によるホログラム記録再生方法の一例として、ホログラム記録媒体の任意の領域にホログラムＡを記録する構成を示す概略図であり、（ｂ）は、実施の形態１によりホログラムＡを記録した領域と同一領域に異なるホログラムＢを記録すると同時に、ホログラムＡを再生する構成の一例を示す概略図である。
【図３】実施の形態１による角度多重記録において、任意のホログラムを記録しながら、複数ある他のホログラムを再生する際の構成の一例を示す概略図である。
【図４】実施の形態１におけるホログラムの多重記録再生方法のシーケンスの一例を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態１によるホログラムの他の多重記録再生方法のシーケンスの一例を示すフローチャートである。
【図６】（ａ）は、実施の形態１によるホログラム記録再生方法の一例として、参照光の入射角度を変化させてホログラム記録媒体の任意の領域にホログラムＡ群を多重記録する構成を示す概略図であり、（ｂ）は、実施の形態１によりホログラムＢ群を記録するのと同時に、同一領域に既に記録されているホログラムＡ群を再生する構成の一例を示す概略図である。
【図７】多重記録時の積算露光エネルギーと記録感度との関係の一例を示す図である。
【図８】記録感度をモニターしない場合における多重記録時のホログラム毎の回折効率の一例を示す図である。
【図９】実施の形態１により記録感度をモニターした場合における多重記録時のホログラム毎の回折効率の一例を示す図である。
【図１０】再生光学系及び二次元画像部の位置関係を維持したまま、再生光学系及び二次元画像部を平行移動した状態を示す概略図である。
【図１１】実施の形態１に採用可能な空間光変調器、信号光照射光学系、再生光学系及び二次元画像部の構成の一例を模式的に示す概略図である。
【図１２】実施の形態１に採用可能な光軸変更部の一例を示す概略図である。
【図１３】実施の形態１に採用可能な光軸変更部の他の一例を示す概略図である。
【図１４】実施の形態１に採用可能な光軸変更部のさらに他の一例を示す概略図である。
【図１５】一般的なペリストロフィック多重方式の光学配置及び構成を示す概略図である。
【図１６】本発明の実施の形態２によりホログラム記録媒体の任意の領域にホログラムを記録するのと同時に、同一領域に記録された異なるホログラムを再生する構成の一例を示す概略図である。
【図１７】本発明の実施の形態３の複数の信号光照射光学系を有する光学系の構成及び配置の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。【００２５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による情報記録再生装置の構成を示す概略図である。図１に示す情報記録再生装置は、レーザ光源１、ビームエキスパンダ２、偏光ビームスプリッタ３、ミラー４、空間光変調器５、フーリエ変換レンズ６、可動ミラー７、駆動部８、参照光照射光学系９、二次元画像取得部１０、再生光学系１１、駆動部１２、データ出力部１３、データ蓄積部１４、照合部１５、データ再生部１６、レーザ駆動回路１７、光量検出部１８、記録感度算出部１９、駆動部２０及びコントローラ２１を備える。なお、図１では、図示を容易にするためにコントローラ２１と他の回路ブロックとの接続ラインの図示を省略し、また、２分の１波長板等の光学部品の図示も適宜省略している。【００２６】
レーザ光源１から出射される光ビームは、その径がビームエキスパンダ２によって拡大される。拡大された光は、偏光ビームスプリッタ３によって信号光Ｓ１と参照光Ｒ１とに分離される。信号光Ｓ１は、ミラー４によって反射されて空間光変調器５へ入射される。データ出力部１３は、記録すべきデータをエンコードして二次元情報（二次元画像情報）を空間光変調器５へ出力する。空間光変調器５は、二次元情報を含む信号光を形成してフーリエ変換レンズ６へ導く。フーリエ変換レンズ６及び可動ミラー７等から信号光照射光学系が構成され、フーリエ変換レンズ６及び可動ミラー７は、ホログラム記録媒体ＨＭの所望の領域に信号光Ｓ１を照射する。照射光学系９は、駆動部２０によって駆動され、参照光Ｒ１をホログラム記録媒体ＨＭ（以下、略して記録媒体ＨＭと称する）の所望の領域（信号光Ｓ１が照射されている領域）に照射する。このようにして、例えば、ホログラムＡが記録媒体ＨＭに記録される。【００２７】
可動ミラー７は、駆動部８によって駆動され、信号光の入射角度を変化可能に構成されている。例えば、上記のホログラムＡの記録後、可動ミラー７は、駆動部８によって駆動され、信号光Ｓ１の入射角度を変化させ、フーリエ変換レンズ６及び可動ミラー７は、ホログラムＡ記録時と異なる入射角度で信号光を照射し、照射光学系９は、ホログラムＡ記録時と同じ入射角度で参照光Ｒ１を照射する。この結果、ホログラムＡを記録したホログラム記録媒体ＨＭの領域と同一領域にホログラムＡと異なるホログラムＢが多重記録される。なお、光軸変更部である可動ミラー７としては、ガルバノミラーなどの機械的光軸変更部を用いることができ、また、光軸変更部としては、この例に特に限定されず、音響光学素子又は電気光学素子による偏向器などの電気的光軸変更部を用いてもよい。この点に関して、後述する光軸変更部も同様である。【００２８】
二次元画像取得部１０及び再生光学系１１は、駆動部１２によって一体に駆動され、種々のホログラムによる回折光（再生光とも称す）を受光可能に構成されている。例えば、上記のホログラムＢの記録と同時に、再生光学系１１は、ホログラムＡからの回折光Ｄ１を二次元画像取得部１０に結像させ、二次元画像取得部１０は、結像された回折光Ｄ１からホログラムＡの二次元情報を取得する。データ再生部１６は、二次元画像取得部１０から二次元情報を受け、この二次元情報をデコードしてデータを復元する。【００２９】
データ蓄積部１４は、記録される二次元情報が表すデータをデータ出力部１３から取得して一次的に記憶する。照合部１５は、データ蓄積部１４に記憶されているデータと、データ再生部１６によって再生されたデータとを比較して照合し、照合結果をコントローラ２１へ出力する。【００３０】
光量検出部１８は、二次元画像取得部１０から二次元情報を表す出力電圧を受け、二次元画像取得部１０の受光面積及び出力電圧値を用いて所定の演算により回折光の強度を算出することにより、ホログラム記録媒体ＨＭに記録されたホログラムＡからの回折光Ｄ１の光量を検出する。記録感度算出部１９は、光量検出部１８により検出された回折光の光量を基にホログラム記録媒体ＨＭの現在の記録感度を算出する。レーザ駆動回路１７は、算出された記録感度に適した露光エネルギー量（すなわち照射光量と照射時間）となるようにレーザ光源１の出力を制御する。コントローラ２１は、上記の各動作が実行されるように各部を制御する。【００３１】
次に、上記の実施の形態１に関わるホログラムの記録再生方法及び情報記録再生装置について、任意のホログラムＢの記録と同時に、既に記録されている別のホログラムＡの再生が可能になった点と、これによりホログラムＡの記録データの照合が可能になった点について説明する。【００３２】
図２は、図１に示す情報記録再生装置によるホログラム記録再生方法の一例を示す概略図であり、図２（ａ）は、ホログラム記録媒体の任意の領域に任意の二次元情報を有するホログラムＡを記録する際の概略図であり、図２（ｂ）は、上記領域にホログラムＡと異なる二次元情報を有するホログラムＢを記録する際の概略図である。なお、図２では、記録原理及び再生原理を簡略に説明するために、可動ミラー７等の図示を省略して空間光変調器５及びフーリエ変換レンズ６から信号光が記録媒体ＨＭに照射される様子を示すとともに、フーリエ変換レンズ６を信号光照射光学系として説明する。後述する他の図も同様である。【００３３】
図２（ａ）及び図２（ｂ）において、ＨＭはホログラム記録を行う記録媒体、５は記録すべき二次元情報を形成する空間光変調器、Ｓ１ａは空間光変調器５において形成された二次元情報を含む信号光、６は信号光Ｓ１ａを記録媒体ＨＭの所望の領域に照射するための信号光照射光学系、Ｒ１は信号光Ｓ１ａと同一光源から発せられた参照光、９は参照光Ｒ１を記録媒体ＨＭの所望の領域に照射するための参照光照射光学系、Ｒ２は記録媒体ＨＭを透過する参照光、Ｓ２ａは記録媒体ＨＭを透過する信号光、Ｄ１は参照光Ｒ１を記録媒体ＨＭに照射することにより記録媒体ＨＭ中に既に記録されているホログラムＡによって回折された再生光、１０は再生光Ｄ１を検出して取得するためのＣＣＤからなる二次元画像取得部、１１は再生光Ｄ１を二次元画像取得部１０の受光面上に結像するための再生光学系を示す。【００３４】
なお、図２（ａ）及び図２（ｂ）において、記録媒体ＨＭに照射される信号光Ｓ１ａが収束光として示されているが、本発明は、例えば信号光Ｓ１ａが平行光又は発散光である場合にも適用可能であり、同様の効果が得られる。また、本実施の形態においては、ホログラム記録方式として角度多重記録を例に取り説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。また、二次元画像取得部１０としては、ＣＭＯＳセンサなども利用可能である。【００３５】
以下に、上記構成における機能について説明する。ここで、ホログラム記録再生には通常コヒーレント光が用いられるので、本実施の形態においても特に注釈がない限り、光はコヒーレント光であるとする。【００３６】
まず、図２（ａ）において、光源から発せられた光は、例えばビームスプリッタやハーフミラー等の光学部品により容易に２分割される（図示省略）。この分割された光の一方は、空間光変調器５によって変調され、所望の二次元情報を有する信号光Ｓ１ａを生成することができる。また、分割された他方の光は、ホログラム記録における参照光Ｒ１とされる。信号光Ｓ１ａが、信号光照射光学系６によって記録媒体ＨＭ上の任意の領域に照射され、また、参照光Ｒ１が、参照光照射光学系９により上記信号光Ｓ１ａの照射領域と重なる（記録すべき二次元情報の欠損を防止するために、望ましくは信号光Ｓ１ａの照射領域すべてを含む）ように記録媒体ＨＭに照射される。【００３７】
上記の信号光Ｓ１ａと参照光Ｒ１との重なりによって形成される空間的光強度分布（干渉パターン）により、記録媒体ＨＭを構成する材料の物理的又は化学的変化を発生させ、記録媒体ＨＭの内部に上記干渉パターンを反映した屈折率分布が形成される。この工程がいわゆるホログラム記録と呼ばれるものである。なお、このとき、信号光Ｓ１ａの一部及び参照光Ｒ１の一部は、光エネルギーとして記録媒体ＨＭを構成する材料に吸収され、上記物理的又は化学的変化のエネルギー源となり、吸収されない信号光Ｓ１ａの残部及び参照光Ｒ１の残部は、図２（ａ）に示すように記録媒体ＨＭを透過する（信号光Ｓ２ａ及び参照光Ｒ２）。このとき、記録されたホログラムをホログラムＡとする。【００３８】
次に、図２（ｂ）に示すようにして、ホログラムＡを記録した領域に、さらに別のホログラムＢを記録する。図２（ｂ）においては、上記と同様の方法（但し、記録すべき二次元情報は、空間光変調器２により所望の変調を行うことで変更されていても良い）を用いて記録媒体ＨＭに信号光Ｓ１ｂ及び参照光Ｒ１が照射される。このとき、信号光Ｓ１ｂの記録媒体ＨＭに対する入射角度を、ホログラムＡを記録した際の信号光Ｓ１ａの入射角度と異なるようにすることにより、多重記録を行うことが可能である。【００３９】
このとき、参照光Ｒ１の記録媒体ＨＭに対する入射角度を、ホログラムＡを記録した際の入射角度と同じにすることにより、参照光Ｒ１は、ホログラムＢの記録用参照光としての役割を担うとともに、ホログラムＡの再生用参照光として作用させることができる。これは、ホログラムＡ及びホログラムＢの記録において、記録用参照光（本実施の形態では参照光Ｒ１）の記録媒体ＨＭに対する入射条件及び光の特性（面内位相分布や波長など）がほぼ同一のものであることにより実現される。【００４０】
例えば、ホログラムＡのみ記録した多重記録されていない記録媒体に対して、ホログラムＡに記録された情報の再生を行うには、一般的な単色ホログラム（単色光により記録されたホログラム）の再生と同様に、記録用参照光（図２（ａ）における参照光Ｒ１）と同等の再生用参照光のみを記録領域に照射すれば良い。このとき、例えば、ホログラム材料によっては、ホログラム記録過程において体積収縮を伴うものが考えられ、その場合には記録時と再生時とにおいて参照光の最適入射角度が異なる恐れが生じるが、材料特性を把握することにより、容易に入射角度補正を行うことができる。再生用参照光は、記録されているホログラムにより回折され、記録時に記録媒体を透過した信号光の記録媒体に対する出射角度と同じ角度で再生光として出てくる。【００４１】
ここで、干渉縞が厚いグレーティング、いわゆるブラッググレーティングとして記録されるホログラムの再生は、参照光の入射角度に対する制限（角度選択性という）があり、特に記録媒体ＨＭの厚みが増すほど、角度選択性が高くなる（すなわち、記録用参照光の入射角度と再生用参照光の入射角度（上述の入射角度補正が必要な場合には、補正した入射角度）がほぼ一致しないと再生されない）。これが、多重記録再生をする際に多重化された二次元情報を分離して取り出せる原理である。【００４２】
従って、角度多重方式やポリトピック方式と呼ばれる方式を用いたホログラム多重記録においては、同一領域へ複数のホログラムを記録する際に記録用参照光（本実施の形態では図２（ａ）及び図２（ｂ）中の参照光Ｒ１に相当）の記録媒体ＨＭへの入射角度を変化させて記録する。また、再生の際には、再生用参照光の入射角度を、記録時の入射角度に対応させて変化させ、所望のホログラムの再生を行うことができる。【００４３】
上述したように、ホログラムＡの再生にはホログラムＡを記録した際と同等の再生用参照光を照射することが必要である。また、ホログラムＢの記録用参照光は、記録の際にその一部のみが記録に寄与し、残りは透過するということも述べてきた。従って、ホログラムＢの記録に寄与しない参照光Ｒ１の光エネルギーは、再生用参照光としてホログラムＡに入射され、ホログラムＡにより回折され、再生光Ｄ１となって記録媒体ＨＭから出てくる。この再生光Ｄ１を再生光学系１１により二次元画像取得部１０の光検出面（受光面ともいう）上に結像させ、二次元画像取得部１０にて二次元情報として取得することができる。【００４４】
なお、本実施の形態では、信号光の移動方向として、矢印ＳＤ１に示すように、信号光Ｓ１ａの光軸と参照光Ｒ１の光軸とにより形成される平面内で且つ信号光Ｓ１ａの光軸と参照光Ｒ１の光軸との交点を中心として、信号光の光軸を円弧状に回転させているが、この例に特に限定されず、図２（ｂ）において一転鎖線で示すように、信号光Ｓ１ａの光軸と参照光Ｒ１の光軸とにより形成される平面と交わる方向である矢印ＳＤ２の方向（例えば、図２（ｂ）の紙面と直交する方向）へ移動させるようにしてもよい。この場合、移動範囲を大きく取ることができるので、ホログラム記録媒体の同一領域に多数のホログラムを記録することができ、多重度を増加させることができる。また、参照光及び再生光の移動方向についても上記と同様である。【００４５】
ここで、本発明のポイントを纏めると以下のようになる。第１のポイントは、同一領域に複数のホログラムを多重記録する際に、従来提案されている角度多重方式と同様に記録媒体ＨＭに対する参照光Ｒ１の入射角度を変化させることにより、異なる二次元情報に対応するホログラム多重記録を行うとともに、参照光Ｒ１ではなく、信号光の条件（本実施の形態においては、記録媒体ＨＭに対する信号光Ｓ１ａ、Ｓ１ｂの入射角度）を変化させることにより、ホログラム多重記録の一部を実現するホログラムの記録再生方法である点である。第２のポイントは、ホログラムＢを記録している最中に、記録媒体ＨＭを透過してくる信号光Ｓ２ｂ又はホログラムＢの再生光を取得するのではなく、参照光Ｒ１により再生される別のホログラムＡ（ホログラムＢの記録以前に記録媒体ＨＭに記録されているホログラム）の再生光Ｄ１を再生光学系１１と二次元画像取得部１０とにより取得する点である。【００４６】
次に、本発明と、上記の特許文献５（特許第３６５２３３８号公報）において、ホログラム記録と同時又は直後に再生した二次元情報を用いて、記録すべき情報との照合（以下、ベリファイともいう）を行うための手段として提案されているＤＲＡＷ機能との方式及び効果の明確な違いを述べる。ＤＲＡＷ機能は、任意のホログラムの記録中に、記録に用いる参照光を再生用参照光として用い、まさに記録しているホログラム自身からの再生光を取得する方式である。【００４７】
ここで、特許文献５（特許第３６５２３３８号公報）にあるＤＲＡＷ機能に関する記述見ると、「干渉パターンがホログラム層内に記録され始めると、記録用参照光によって干渉パターンが記録された箇所より再生光が発生する」とあり、「この再生光をＣＣＤアレイに入射して検出することにより、記録された情報の再生を行うことができる」とされている。また、「再生光をＣＣＤの出力レベルとして観測すると、情報の記録開始後、記録媒体における干渉パターンの記録の度合いに応じて次第に再生光の強度が大きくなり、ある時刻において最大値に達し、その後、次第に小さくなるのが分かり、この結果、所望のＣＣＤ出力が得られた時点で記録を停止することで所望の回折効率を有する干渉パターンの形成（すなわちホログラムの記録）が行える」と記載されている。【００４８】
一方、本実施の形態によるホログラムの記録再生方法は、記録中のホログラム（例えば、ホログラムＢ）からの再生光を得るのではなく、任意のホログラム（例えば、ホログラムＢ）を記録するための参照光を利用して、ホログラム記録と同時又はホログラム記録のための光照射時間内に、同一領域に記録されている他のホログラム（例えば、ホログラムＡ）の再生を行うものである。【００４９】
ここで定義されるホログラムの再生とは、上述の例において示したように、ホログラムＢを記録するための信号光Ｓ１ｂ及び参照光Ｒ１を記録媒体ＨＭに照射する際に、既に記録媒体ＨＭに記録されているホログラムＡによって回折され、回折光Ｄ１となって記録媒体ＨＭから出てくる再生光（透過光Ｓ２ｂと異なる出射角度で記録媒体ＨＭから出射される光）を、再生光学系１１により、例えばＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の二次元画像取得部１０の光検出面上に結像させ、二次元画像取得部１０にて二次元情報として取得することである。【００５０】
ところで、一般的なホログラム材料として、例えばフォトポリマー材料を用いたホログラム記録においては、光照射によりモノマーが重合して形成されるポリマーと、マトリックス材料又はバインダーと呼ばれる材料との屈折率差を利用してホログラム記録がなされると考えられる。【００５１】
また、これらを記録媒体として用いる際には、わずかな不要光（例えば迷光など）により反応が開始しないように、反応抑制剤と呼ばれる物質や、記録用の光波長に対する感度を上げるための色素等が含まれている。従って、実際には、干渉パターン情報を含む光エネルギーが記録媒体に照射されてから、光の吸収→重合→分散及び定着といったプロセスを辿る。この一連の化学的又は構造的変化による干渉パターン形成（以下、ホログラム形成とも記述する）が終了するまでには、一定の時間を要することが知られている。【００５２】
また、採用する材料成分によっては、例えばホログラムを記録するための信号光及び参照光の照射が終了した後に、上記の干渉パターン形成過程が進行する場合もある（一般に暗反応と呼ばれる）。暗反応の有無又は大小を含めた干渉パターン形成時間は、目論見とする記録媒体の基本性能を考慮した上記材料成分の配分比率等に起因するため、材料感度や分散速度を上げる等の材料設計プロセスにより、形成時間を短縮することは可能であるが、大容量ストレージを目標とする多重記録可能な記録媒体の他の特性（収縮の発生を抑制する、ホログラム毎の回折効率の制御性をよくする等）を考慮する必要がある。【００５３】
従来示されているホログラム記録材料においては、上記の干渉パターン形成時間の短縮には限界があり、干渉パターン形成時間には、記録用参照光及び信号光の照射時間に比べて長い時間が必要と言える。また、別のホログラム記録材料として研究及び開発が進められている有機フォトリフラクティブ材料や強誘電液晶材料等においても、参照光及び信号光の照射による化学的又は構造的変化を利用して干渉パターン形成（すなわちホログラム記録）をするため干渉パターン形成時間が光照射時間より長い材料が多い。【００５４】
また、上記のフォトポリマー等のホログラム記録材料においては、エムナンバー（以後、Ｍ／＃と表記する）と呼ばれる性能示数が用いられる。Ｍ／＃は、回折効率（百分率表記ではなく、入射光に対する回折光の比で表した値）の平方根に比例し、屈折率変化に比例する量である。Ｍ／＃が大きい程、トータルの回折効率が大きくなる。このＭ／＃を、再生時に必要な最小の回折効率で割った値が材料性能として可能な多重度数になる。従って、記録材料に依存する多重度数限界により、可能な多重度数すなわち記録容量が決定される。【００５５】
このような記録媒体に対しては、従来のＤＲＡＷ機能を用いてホログラムの記録中に再生してベリファイを行うことは、困難であると考えられる。すなわち、ＤＲＡＷ機能を用いて記録中又は直後にホログラム再生を行う場合には、徐々に増大してくる回折効率が所望の値になったときに再生像が得られる。ところが、記録光照射とホログラム形成との間には、上述した暗反応に起因する時間差が生じるため、所望の再生像を得るために、例えば参照光及び信号光を照射する工程と、信号光を遮断して参照光のみを照射する工程というように、本来、所望の回折効率を有するホログラムの記録に必要な光エネルギー（＝照射強度×時間）よりも大きなエネルギーを照射する形を取らざるを得ない。【００５６】
これにより、例えば上述したフォトポリマー材料を記録媒体として用いた場合には、記録媒体の任意の領域で複数のホログラムを多重記録するために用いられるべきモノマーを消費してしまう結果となる。具体的には、記録光として、参照光と信号光との強度比を１対１とし、回折効率０．１％（すなわち入射光強度に対して回折光強度が０．００１）のホログラムを複数個多重記録し、上記のＤＲＡＷ機能を用いて各ホログラムの記録直後に再生及びベリファイを行う場合を考える。このとき、記録媒体には、回折効率０．１％のホログラムを１０００多重可能な記録可能容量（Ｍ／＃＝１０００×ｓｑｒｔ（０．００１）＝３１．６２２７８）があるものとする。【００５７】
ここで、情報が正しく記録されているかどうかを照合するベリファイのためには、再生信号として十分な光量が必要である。例えばＣＣＤで光量を検出する際に、上述のようにホログラム記録時の回折効率が徐々に大きくなってくる時間帯で取得すると、光量が弱い（回折光が少ない）ため、取得した再生光パターンのシグナルノイズ比（ＳＮＲと略す）が悪く、データの照合には不十分である。従って、ベリファイのために十分なＳＮＲが得られる再生光強度を取得しようとする場合には、回折効率が０．１％となる時間帯において、ＣＣＤの検出が行える積算時間以上の参照光照射が必要となる。上記必要条件を考慮すると、少なくとも記録のための参照光及び信号光の照射光エネルギーに比べ、大きな光エネルギーの照射が必須となる。【００５８】
このとき、回折効率は、照射光エネルギー増大率の２乗に比例して大きくなるため、例えば、記録のための参照光及び信号光の照射終了時に信号光のみを遮断するなどして、本来記録に必要な光エネルギーの１．１倍の光エネルギーを照射して再生光を得る場合には、１つのホログラムあたりの回折効率は（１．１）２＝１．２１倍となる。上記例では、回折効率が０．１２１％（入射光強度に対して回折光強度が０．００１２１）となり、Ｍ／＃＝３１．６２２７８を｛ｓｑｒｔ（０．００１２１）｝で割ると、約９０９多重と試算できる。すなわち、同一領域に記録可能な多重数が１０００回から約９０９回に減少し、ホログラム記録媒体の記憶可能容量を約一割も低下させることになる。【００５９】
一方、本実施の形態に示す方法によれば、ホログラムの再生は、他のホログラムの記録と同時に行われるため、記録プロセス自体が再生プロセスを兼ねている。この再生プロセスにおける再生光を取得してベリファイを行うため、不要なモノマー消費を行うことがないという利点がある。【００６０】
また、例えば上述してきたようなフォトポリマー材料などの暗反応を有する記録媒体に対しても、本発明の記録再生方法を用いることができ、上記の不要なモノマー消費を防止してベリファイを行うために非常に有効である。同一領域におけるホログラムの多重記録は連続して行う必要が無く、例えば、記録媒体の複数の領域へ１つずつホログラム記録を行った後（例えば、最初に記録用参照光及び信号光を照射した領域でホログラムの形成が行われる時間の後）、最初の記録領域から再度２つ目のホログラム記録と同時に１つ目のホログラムの再生を行っていくこともできる。すなわち、本発明のホログラム記録再生方法を採用することにより、暗反応等が存在するホログラム材料に対して多重記録を行う場合であっても、記録からベリファイまでの待機時間を減らして効率よく記録データの照合を行うことができるという効果がある。【００６１】
具体的には、上記構成に加えて図１に示す照合部１５等を用いることにより、記録情報の照合が可能である。例えば、記録すべき情報（又は別途エンコーダを備えておいて、空間光変調器５に送られる変調パターンに符号化された情報でも良い）を蓄積するバッファメモリとなるデータ蓄積部１４と、再生光の取得によって得られた二次元画像取得部１０の出力（別途デコーダを備えておいて復号された情報でも良い）を蓄積するバッファメモリとなるデータ再生部１６と、両データを比較して比較結果を出力する情報比較部となる照合部１５とにより構成することができる。例えば、比較結果を装置制御部となるコントローラ２１に出力することにより、エラー訂正や記録続行等の装置動作を制御することが可能となる。【００６２】
また、本実施の形態では、２個のホログラム（ホログラムＡ及びホログラムＢ）の順次記録、及びホログラムＢの記録と同時にホログラムＡを再生することを例に取り、機能及び効果を説明してきたが、二次元画像取得部の配置として、例えば、駆動部１２がコントローラ２１から記録媒体ＨＭに対する記録用信号光の入射角度の情報を得ることにより、駆動部１２が二次元画像取得部１０の配置を制御することも可能である。【００６３】
例えば、図３は、ホログラムＣを記録しながらホログラムＡを再生する場合を示している。図３に示すような構成を取ることにより、ホログラムＡ、Ｂ、Ｃの３つのホログラムをＡ→Ｂ→Ｃの順序で記録するとした場合、ホログラムＣの記録時に２個前のホログラムＡの再生光の出射方向に二次元画像取得部１０を配置して再生することもできる。【００６４】
図３において、ＨＭはホログラム記録を行う記録媒体、５は記録すべき二次元情報を形成する空間光変調器、Ｓ１ｃは空間光変調器５において形成された二次元情報を含む信号光、６は信号光Ｓ１ｃを記録媒体ＨＭの所望の領域に照射するための信号光照射光学系、Ｒ１は信号光と同一光源から発せられた参照光、９は参照光Ｒ１を記録媒体ＨＭの所望の領域に照射するための参照光照射光学系、Ｒ２は記録媒体ＨＭを透過する参照光、Ｓ２ｃは記録媒体ＨＭを透過する信号光、Ｄ１ａ、Ｄ１ｂは参照光Ｒ１を記録媒体ＨＭに照射することにより記録媒体ＨＭ中に既に記録されているホログラムＡ、ホログラムＢのそれぞれによって回折された再生光、１０は再生光Ｄ１ａ、Ｄ１ｂのいずれかを検出して取得するための二次元画像取得部、１１は再生光Ｄ１ａ、Ｄ１ｂのいずれかを二次元画像取得部１０に結像するための再生光学系を示す。【００６５】
本構成における基本的な機能は、図１及び図２を用いて説明したものと同様であるが、例えば、参照光Ｒ１に対する記録用信号光Ｓ１ｃの角度をθｒｓとし、ホログラムＡ及びホログラムＢの記録時におけるθｒｓ又はホログラム毎のθｒｓの差（Δθｒｓ）を検知又は予め決定しておき、駆動部１２が二次元画像取得部１０及び再生光学系１１を機械的移動によって所望の位置に配置すると、ホログラムＡ及びホログラムＢのうち任意のホログラムからの二次元情報の再生及び再生情報を用いたデータのベリファイが可能である。具体的には、駆動部１２は、ステッピングモータ等の回転機構から構成され、信号光の光軸と参照光の光軸との交点Ｚを回転中心として二次元画像取得部１０及び再生光学系１１を一体に回動させる。この回転移動により、二次元画像取得部１０及び再生光学系１１を所望の位置に配置させ、データのベリファイを行うことができる。【００６６】
なお、本例では３つのホログラムに関して例示したが、さらに多くのホログラムを多重記録する場合においても同様の効果が得られる。また、複数の再生光学系及び二次元画像取得部を用意し、再生される複数のホログラムそれぞれに対応するように配置しておけば、ホログラムＣへの記録時にホログラムＡ、Ｂを同時再生することも可能である。また、再生光学系と二次元画像取得部とを複数個配置することにより、例えば全ての多重記録及びベリファイが終了した後に、一つの参照光により複数のホログラム再生ができ、高転送レートでの情報再生を実現できるという効果がある。【００６７】
なお、本実施の形態においては、本発明の理解を簡単にするため、複数のホログラム記録に際して、記録媒体ＨＭに対する参照光の入射角度を固定し、信号光の入射角度を変化させることにより、任意のホログラムの記録と同時に他のホログラムの再生を行う方法について述べてきた。しかしながら、例えば、図４に示すように、上記方法にて参照光の入射角度をθｒＮとした状態で記録媒体ＨＭに対する信号光の入射角度を変化させることにより、複数個のホログラム記録及び再生を行った後、記録媒体ＨＭに対する参照光の入射角度をΔθｒだけ変化させてθｒ（Ｎ＋１）に固定し、同一領域においてさらに信号光の入射角度を変化させ、上記方法を行うことができる。【００６８】
具体的には、図４に示すように、まず、参照光の入射角度をθｒＮに固定し（ステップＳ１１）、信号光及び参照光の照射によりＮ番目のホログラムを記録する（ステップＳ１２）。次に、信号光の入射角度θｓ（信号光と参照光とのなす角θｒｓ）をΔθｓ（Δθｒｓ）だけ変化させた後（ステップＳ１３）、信号光及び参照光の照射により（Ｎ＋１）番目のホログラムを記録し、同時にＮ番目までのホログラムのうち任意のホログラムを再生する（ステップＳ１４）。【００６９】
次に、信号光の入射角度の変化が終了したか否かを判断し（ステップＳ１５）、信号光の入射角度の変化が終了していない場合はステップＳ１３、Ｓ１４の処理を繰り返し、信号光の入射角度の変化が終了した場合はステップＳ１６へ処理を移行する。【００７０】
信号光の入射角度の変化が終了した場合、参照光の入射角度をΔθｒだけ変化させて参照光の入射角度をθｒ（Ｎ＋１）に固定し（ステップＳ１６）、その後、参照光の入射角度の変化が終了したか否かを判断し（ステップＳ１７）、参照光の入射角度の変化が終了していない場合はステップＳ１２以降の処理を繰り返し、参照光の入射角度の変化が終了した場合は多重記録を終了する。【００７１】
なお、参照光の入射角度は、駆動部２０によって変更され、駆動部２０としては、参照光の入射角度を変更する公知の移動機構を用いることができ、例えば、信号光の入射角度の変更と同様に、可動ミラー及び駆動回路等を用いて実現することができる。【００７２】
上述したように、参照光照射によるホログラム再生における角度選択性を用いることにより、参照光の入射角度変化量（θｒ（Ｎ＋１）−θｒＮ）を適当に選択することにより、θｒＮの参照光で記録されたホログラムはθｒ（Ｎ＋１）の参照光により再生されない。これを繰り返し行うことにより、記録媒体の任意の領域において数１００〜数１０００多重のホログラム記録が可能となり、大容量の情報記録装置を実現できる。この場合にも、任意のホログラムを記録すると同時に、記録用参照光と同一の参照光にて記録された他のホログラムの再生及び再生情報を用いたデータのベリファイを行うことができ、高転送レートの情報記録再生を実現できるという効果が得られる。【００７３】
また、図５に示すように、任意の信号光の入射角度θｓ１に対して参照光の入射角度をθｒＮからθｒＮ＋ｍ×Δθ（ｍは自然数）まで変化させて複数のホログラムＡ群を記録し、その後、信号光の入射角度をθｓ２（＝θｓ１＋Δθｓ）に変化させた後、参照光の入射角度を同様に変化させて別の複数のホログラムＢ群を記録することもできる。【００７４】
図５に示すように、まず、信号光の入射角度をθｓ１に固定し（ステップＳ２１）、信号光及び参照光の照射によりＮ番目のホログラムを記録する（ステップＳ２２）。次に、参照光の入射角度θｒＮ（信号光と参照光とのなす角θｒｓ）をΔθ（Δθｒｓ）だけ変化させた後（ステップＳ２３）、信号光及び参照光の照射により（Ｎ＋１）番目のホログラムを記録する（ステップＳ２６の信号光の入射角度の変化が行われている場合は、同時にＮ番目までのホログラムのうち任意のホログラムを再生する）（ステップＳ２４）。【００７５】
次に、参照光の入射角度の変化が終了したか否かを判断し（ステップＳ２５）、参照光の入射角度の変化が終了していない場合はステップＳ２３、Ｓ２４の処理を繰り返し、参照光の入射角度の変化が終了した場合はステップＳ２６へ処理を移行する。【００７６】
参照光の入射角度の変化が終了した場合、信号光の入射角度をΔθｓだけ変化させて信号光の入射角度をθｓ（Ｎ＋１）に固定し（ステップＳ２６）、その後、信号光の入射角度の変化が終了したか否かを判断し（ステップＳ２７）、信号光の入射角度の変化が終了していない場合はステップＳ２２以降の処理を繰り返し、信号光の入射角度の変化が終了した場合は多重記録を終了する。【００７７】
図５において、例えば、ステップＳ２５においてＮＯと判断されてステップＳ２３へ戻るループ１は、ホログラムＡ群の記録プロセスに対応し、ステップＳ２７においてＮＯと判断されてステップＳ２２へ戻るループ２は、ホログラムＢ群の記録を行うと同時にホログラムＡ群の再生を行うプロセスに対応する。【００７８】
このときの光学系配置と記録動作の概要を図６に示す。図６（ａ）は、信号光の入射角度θｓ１において参照光の照射角度を変化させて複数のホログラムＡ群を記録する場合を示す概略図であり、図６（ｂ）は、信号光の入射角度をθｓ１と異なるθｓ２に変化させた上で参照光の照射角度を変化させて複数のホログラムＢ群を記録する場合を示す概略図である。【００７９】
図６（ａ）に示すように、信号光の入射角度θｓ１において参照光の照射角度を変化させて複数のホログラムＡ群を記録した後、図６（ｂ）に示すように、ホログラムＡ群を記録するときの参照光の入射角度とホログラムＢ群を記録するときの参照光の入射角度とを変化量も含めて同一に設定することにより、ホログラムＢ群の記録と同時にホログラムＡ群からの再生光を取得することができる。【００８０】
なお、本実施の形態においては、ホログラムＢの記録と同時に既に記録されているホログラムＡの再生を行うことを例に取り説明してきたが、再生光を、二次元画像情報を有する光としてではなく、ホログラムによる回折光として捉え、回折光の強度を取得することで別の効果を得ることができる。【００８１】
本実施の形態で説明してきた構成のように、再生光学系とＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等からなる二次元画像取得部１０を用いた場合、回折光を光強度として取得することは容易である。一般に、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等のイメージングデバイスは、各画素に入射されたフォトン数を電気変換して二次元画像情報とするデバイスであるため、受光面積と出力の電圧値又は電流値とを用いた簡単な演算により、二次元画像情報から回折光の強度への換算を容易に行うことができる。なお、回折光の強度の取得方法は、上記の例に特に限定されず、ホログラムＢの記録と同時にホログラムＡにより回折される光を光強度として取得するために、例えば、パワーメータやフォトディテクター（ＰＤ）などの光検出デバイスを配置し、この光検出デバイスにより回折光の一部又は全部を取り込むようにしてもよい。【００８２】
上記のいずれかの方法に限らず、ホログラムＡの回折光の強度を取得することにより、ホログラムＡを記録した際の記録媒体ＨＭの記録感度を算出することができる。記録感度（ここではＸとする）は、ホログラムＡを記録完了するまでの積算記録エネルギー（積算露光エネルギー密度：Ｄ）とホログラムＡの回折効率η（＝回折光パワー÷入射参照光パワー、無次元数）から得られる値であり、一般に、下記式（ここで、√は平方根を表す）で表される。【００８３】
Ｘ＝√（η）÷Ｄ    （単位：ｃｍ２／ｍＪ）【００８４】
または、記録媒質の厚みＴで規格化して、下記式で表される。【００８５】
Ｘ＝√（η）÷（Ｄ×Ｔ）  （単位：ｃｍ／ｍＪ）【００８６】
一方、上述してきたように、ホログラム記録媒体の記録感度が多重記録の進行とともに変化するような場合には、記録媒体の記録感度に応じた露光エネルギー量（すなわち照射光量と照射時間）の制御が必要となる。【００８７】
また、ホログラムの記録再生においてホログラム毎に回折効率が変化すると、それぞれのホログラムに対して再生に必要な時間が変わったり、得られた二次元画像情報毎に品質（信号対ノイズ比：ＳＮＲ）が大きく異なったりする不都合が生じる。【００８８】
一例として、我々がこれまでに検討してきた記録媒体における、ホログラム多重記録の際の積算露光エネルギーと記録感度の変化の関係を図７に示す。図７から、積算露光エネルギーが増加すると、記録感度が低下していくことがわかる。また、多重記録途中の記録感度変化を反映せずに多重記録を行った場合の多重ホログラムの回折効率のバラツキを図８に示す。図８から、多重記録途中の記録感度変化を反映せずに多重記録を行った場合、多重ホログラムの回折効率が大きくばらつくことがわかる。【００８９】
図８に示されるようなホログラム毎の回折効率変化を抑えるには、均一化のためのホログラム記録条件制御（露光エネルギーと照射時間）をできるだけ記録直前の記録感度に基づいて行う必要がある。このため、本実施の形態では、光量検出部１８は、二次元画像取得部１０から二次元情報を表す電圧を受け、二次元画像取得部１０の受光面積と出力の電圧値を用いて数個前に記録されたホログラムからの回折光の光量を検出し、記録感度算出部１９は、光量検出部１８により検出された回折光の光量からホログラム記録媒体ＨＭの現在の記録感度を算出し、レーザ駆動回路１７は、最適記録条件の設定やスケジューリングの補正を行うために、算出された記録感度を基に所望の回折効率を得るために必要な記録エネルギー量を算出してレーザ光源１の出力を制御する。この結果、多重記録途中の記録感度変化を反映して多重記録を行うことができ、図９に示すように、多重ホログラムの回折効率のバラツキをほぼなくすことができた。【００９０】
このように、本発明のポイントは、上述した方法により多重記録の途中段階で記録領域の記録感度を容易に得ることができ、これを元に次に記録するホログラムが所望の回折効率を得るために必要な記録エネルギー量を算出して最適記録条件の設定やスケジューリングの補正が容易に可能となる点にある。すなわち、本発明によれば、記録媒体の任意の記録領域において多重記録の途中段階で、数個前に記録したホログラムからの回折光を取得することにより、記録感度の変化を追跡及び把握可能な準リアルタイム記録感度モニターを実現でき、多重記録ホログラムの記録再生に対して情報記録の安定性及び信頼性を大きく向上させることができるという利点がある。【００９１】
なお、任意のホログラムを再生する場合、又は複数のホログラムを同時に再生する場合において、例えば、図１０に示すように、再生光学系及び二次元画像部の位置関係を維持したまま再生光学系及び二次元画像部を配置した場合、複数の再生光学系１１ａ〜１１ｃ及び二次元画像取得部１０ａ〜１０ｃを記録媒体ＨＭとほぼ平行に配置する必要があり、ホログラムから再生光学系までの距離と再生光学系に対する再生光の入射角度が変化する。このため、二次元画像取得部１０ａ〜１０ｃの受光面上において、取得すべき像の大きさが変化したり、歪みが発生したりするといった不都合が生じる。従って、再生光学系と二次元画像取得部との位置関係を調整して歪みを補正する必要が生じる。また、出射角度が大きい再生光サイズに合わせるように再生光学系のサイズ及び二次元画像取得部の受光面積を大きく取らなければならない。なお、図１０では、上記構成において出射角度の異なる再生光を取得するために必要な再生光学系のサイズと二次元画像取得部のサイズの違いを模式的に示している。【００９２】
このような不都合を回避及び防止するために、本実施の形態として、図３に示すように、二次元画像取得部１０の受光面が、信号光の光軸と参照光の光軸との交点Ｚからほぼ等距離にあり、且つ、二次元画像取得部１０に結像される各ホログラムの再生光Ｄ１ａ、Ｄ１ｂの光軸に対してほぼ垂直になるように配置されるように、交点Ｚを中心として二次元画像取得部１０及び再生光学系１１を円弧状に移動させることが有効である。これにより、各ホログラムから対応する二次元画像取得部１０までの光学的位置関係が維持され、像の変形及び歪みがほぼ無くなるという効果が得られる。【００９３】
従って、再生光の取得に必要且つ十分な大きさの受光面積を有する一つの二次元画像取得部１０と、上記受光面に結像可能な口径及び開口率を有する一つ（一組）の再生光学系１１とを用いて、全てのホログラム再生光の取得に対応できる。また、上記再生光学系１１と二次元画像取得部１０との位置関係が一定であるため、これらを一体化したモジュールとして配置することができ、機械的移動により上記の信号光の光軸と参照光の光軸との交点からほぼ等距離、且つ、それぞれの二次元画像取得部に結像されるホログラムの再生光の光軸に対してほぼ垂直となる関係を容易に実現することができる。【００９４】
なお、二次元画像取得部及び再生光学系の構成は、上記の例に特に限定されず、二次元画像取得部及び再生光学系を移動することなく、図３に示す２箇所の位置に、２個の二次元画像取得部１０及び再生光学系１１をそれぞれ固定配置し、２個のホログラムからの再生光を同時に取得したり、さらに、再生可能なすべての位置に複数の二次元画像取得部及び再生光学系を各ホログラムの再生位置に固定して配置し、すなわち、複数の二次元画像取得部の各受光面を、信号光の光軸と参照光の光軸との交点からほぼ等距離にあり、且つ、複数のホログラムからの各回折光の光軸に対してほぼ垂直に配置し、一又は複数のホログラムを順次又は同時に再生するようにしてもよい。【００９５】
また、再生光学系として、例えば、開口率の大きなレンズや口径の大きなレンズを用いることにより、ホログラム記録媒体から異なる出射角で出射される複数のホログラムの再生光を取得することができる。図１１に、再生光学系として口径の大きなレンズを用いて本発明の効果を実現する場合の構成を示す。なお、図１１は、ホログラム記録時の空間光変調器及び信号光と、ホログラム再生時の再生光及び二次元画像取得部との関係を模式的に表したものであり、ホログラム記録時及び再生時の参照光、参照光を記録媒体の所望の領域に照射するための参照光照射光学系、記録媒体を透過する参照光の図示は省略している。【００９６】
図１１において、ＨＭはホログラム記録を行う記録媒体、５ａは記録すべき二次元情報を形成する３個の空間光変調器、Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ１ｃは空間光変調器５ａにおいて形成された二次元情報を含む信号光、６ａは信号光Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ１ｃを記録媒体ＨＭの所望の領域に照射するための信号光照射光学系を構成するレンズ、Ｄ１ａ、Ｄ１ｂ、Ｄ１ｃは信号光Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ１ｃと参照光（図示省略）とを記録媒体ＨＭに照射することにより記録媒体ＨＭ中に記録されたホログラムＡ、ホログラムＢ、ホログラムＣのそれぞれの再生光、１０ａは再生光Ｄ１ａ、Ｄ１ｂ、Ｄ１ｃのいずれかを検出して取得するための３個の二次元画像取得部であるＣＣＤ、１１ａは再生光Ｄ１ａ、Ｄ１ｂ、Ｄ１ｃをＣＣＤ１０ａに結像するための結像光学系である再生光学系を構成するレンズを示す。【００９７】
なお、図１１中に示すｆ１及びｆ２は、それぞれレンズ６ａ及びレンズ１１ａの焦点距離を示し、図示している通り、レンズ６ａ及びレンズ１１ａそれぞれにおいて、前焦点距離と後焦点距離とが等しく、レンズ６ａの前焦点面上に３個の空間光変調器５ａが配置され、レンズ１１ａの後焦点面上に３個のＣＣＤ１０ａの受光面が配置されている。また、レンズ６ａの後焦点位置とレンズ１１ａの前焦点位置とは一致しており、レンズ６ａ及びレンズ１１ａの主面は、互いに平行であるものとする。【００９８】
また、本実施の形態においては、上記のレンズ６ａの後焦点位置（＝レンズ１１ａの前焦点位置）に記録媒体ＨＭの厚み方向の中心面が配置されている。なお、ｆ１＝ｆ２であっても良く、この関係を満たす場合には、空間光変調器５ａの出射光の面積とＣＣＤ１０ａの受光面上での入射光の面積とが等しくなる（すなわちｆ１とｆ２との比は、空間光変調器５ａの出射光の面積とＣＣＤ１０ａの受光面上での入射光の面積との拡大率となる）。【００９９】
また、図５中の位置α、β、γは、それぞれ信号光Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ１ｃを形成する時の３個の空間光変調器５ａの配置を示しており、３個の空間光変調器５ａを位置α、β、γに固定して配置しておき、各空間光変調器５ａに信号光形成のための光を切り替えて入射させることにより、信号光Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ１ｃを形成する。なお、空間光変調器の構成は、上記の例に特に限定されず、一つの空間光変調器５ａを図中矢印の方向に機械的に移動するなどして任意の位置に配置することも可能である。【０１００】
また、同様に図５中の位置α’、β’、γ’は、再生光Ｄ１ａ、Ｄ１ｂ、Ｄ１ｃのいずれかを検出する時のＣＣＤ１０ａの配置を示しており、３個のＣＣＤ１０ａを位置α’、β’、γ’に固定して配置しておき、再生用参照光（図示省略）の照射により、それぞれの位置に対応する再生光を同時に取得したり、所望の二次元情報を再生することができる。なお、二次元画像取得部の構成は、上記の例に特に限定されず、一つのＣＣＤ１０ａを図中矢印の方向に機械的に移動するなどして任意の位置に配置することも可能である。【０１０１】
まず、本例において、空間光変調器５ａが位置αにある時のホログラム記録について述べる。空間光変調器５ａには、ほぼ平行な光が入射され、二次元情報を含む信号光Ｓ１ａが形成される。信号光Ｓ１ａは、レンズ６ａにより記録媒体ＨＭに照射され、記録媒体ＨＭの上記信号光Ｓ１ａが照射された領域と同一の領域に、参照光照射光学系（図示省略）により記録用参照光（図示省略）が照射されることにより、記録媒体ＨＭ内にホログラム（ホログラムＡとする）が記録される。【０１０２】
ここで、これまで述べてきたように、信号光の入射角度を変更して別のホログラムの記録を行うことにより、記録と同時にホログラムＡを再生することができる。まず、信号光の入射角度（すなわち信号光の光軸）を変更する方法として、空間光変調器５ａのシフト（直線平行移動）を採用した場合について説明する。【０１０３】
図１１に示すように、空間光変調器５ａを位置αから位置βへシフトさせると、レンズ６ａへの信号光の入射位置が変わり、結果として記録媒体ＨＭへの入射角度が変わる。このように、空間光変調器５ａのシフトをレンズ６ａの前焦点面内で平行に移動させることにより、レンズ６ａへの入射前において平行ビームである信号光Ｓ１ｂの照射位置は、レンズ６ａの後焦点面において信号光Ｓ１ａの照射位置に一致する。従って、入射角度が固定された参照光と、それぞれの信号光とにより形成されるホログラムは、同一領域に角度多重記録されることになる。信号光Ｓ１ｂと記録用参照光とにより形成されるホログラムをホログラムＢとする。同様にして、空間光変調器５ａをさらにシフトさせて位置γに配置し、同一記録領域にさらに別のホログラム（ホログラムＣとする）を多重記録することができる。【０１０４】
ホログラムＢの記録の際にはホログラムＡの再生光Ｄ１ａが同時に出射されるため、これをＣＣＤ１０ａで検出して再生する。ここで、再生光Ｄ１ａをＣＣＤ１０ａに結像するため、レンズ１１ａを用いる。このとき、信号光照射光学系として用いたレンズ６ａに対する空間光変調器５ａの配置と同様に、再生光学系であるレンズ１１ａの後焦点面内においてＣＣＤ１０ａの受光面を位置α’に配置する。これにより、再生光Ｄ１ａは、レンズ１１ａにより常に平行ビームとなり、ＣＣＤ１０ａの受光面に入射されて検出される。同様に、ホログラムＣの記録の際にはホログラムＡ及びホログラムＢの再生光Ｄ１ａ及び再生光Ｄ１ｂが同時に出射されるため、ＣＣＤ１０ａを位置α’、β’のいずれかに配置することにより、所望のホログラム再生光を再生することが可能である。【０１０５】
また、ＣＣＤ１０ａのシフト（直線平行移動）を採用した場合、空間光変調器５ａ及びＣＣＤ１０ａの移動方向を、互いに平行な面内とすることができるため、空間光変調器５ａ及びＣＣＤ１０ａの位置制御が容易になるという利点がある。【０１０６】
なお、全ての記録が終了後にも、上記記録用参照光と同じ入射条件及び特性（波長、位相分布）を有する再生用参照光を照射することにより、複数のホログラム再生光が出射されるため、３個のＣＣＤ１０ａを位置α’、β’、γ’に配置することにより、再生光Ｄ１ａ、Ｄ１ｂ、Ｄ１ｃを同時に取得し、高転送レートの再生を実現することができる。このようにして、二次元画像取得部の数よりも再生光学系の数を少なくすることができ、また、図１１に示したように信号光照射光学系と再生光学系とが一対一に対応するように、信号光照射光学系と再生光学系とが固定される構成をとることができる。【０１０７】
なお、上記の例では、二次元画像取得部を複数配置又は複数位置に移動し、複数のホログラム再生光を取得して再生又は照合を行う方法について説明したが、この例に特に限定されず、一つの二次元画像取得部の受光面を領域分割することにより、一つの二次元画像取得部を実質的に複数の二次元画像取得部として構成してもよい。【０１０８】
例えば、図１１の下部に示すように、３個のＣＣＤ１０ａに代えて、複数の再生光Ｄ１ａ、Ｄ１ｂ、Ｄ１ｃを同時に受光可能な大きな受光面ＬＡを有する一つのＣＣＤ１０ｂを用い、再生光Ｄ１ａが結像される領域Ｌ１を第１の領域、再生光Ｄ１ｂが結像される領域Ｌ２を第２の領域、再生光Ｄ１ｃが結像される領域Ｌ３を第３の領域として受光面を領域分割し、各領域Ｌ１〜Ｌ３を用いて各再生光Ｄ１ａ、Ｄ１ｂ、Ｄ１ｃを検出して取得するようにしてもよく、この場合にも同様の効果が得られる。【０１０９】
次に、図１に示す可動ミラー７から構成される光軸変更部の具体的な構成について詳細に説明する。図１２乃至図１５に、本実施の形態で述べてきた記録再生方法及び記録再生装置において、記録媒体に対して信号光の照射角度を変化させるための光軸変更部の一例を示す。【０１１０】
図１２において、信号光照射光学系７１ａがフーリエ変換レンズ６及びミラー７ａにより構成されている。空間光変調器５によって二次元情報を含む信号光Ｓ１が形成された後、信号光がフーリエ変換レンズ６により記録媒体ＨＭに照射される。このとき、光軸変更部としてミラー７ａをフーリエ変換レンズ６と記録媒体ＨＭとの中間の所望の位置に配置し、ミラー７ａを回転させることにより、信号光の光軸角度、すなわち記録媒体ＨＭに対する信号光の照射角度を変化させることができる。【０１１１】
なお、図１２のように、ミラー７ａに回転機構のみを備えた場合には、光軸角度の変化と共に記録媒体ＨＭへの照射位置が変わってしまい、例えば、図１２中のＸ１、Ｘ２で示す点は、それぞれ別のミラー角度の時の信号光の焦点位置であり、記録媒体ＨＭ中においてその位置が異なっている。このため、同一記録領域へのホログラム多重記録には、例えば記録媒体ＨＭの移動が必要となり、記録媒体ＨＭの移動機構（図示省略）をさらに備える必要がある。【０１１２】
これを改善する手法として、図１３のように、信号光照射光学系７１ｂをフーリエ変換レンズ６及びミラー７ｂから構成し、ミラー７ｂに光軸変更部として回転及びシフトを与える機構を備えることが有効である。シフト機構を設けることにより、ミラー７ｂの回転により生じた照射位置のずれを補正し、同一記録領域への信号光の照射を行うことが容易に実現できる。例えば、図１３中のＹ１、Ｙ２で示す点は、ミラー７ｂの角度が別のミラー角度７２ａ、７２ｂにある時の信号光の焦点位置であり、ミラー７ｂを回転及びシフトさせることにより、記録媒体ＨＭ中において両者の位置を一致させることができる。【０１１３】
なお、光軸変更部の構成は、上記の例に特に限定されず、空間光変調器及び信号光照射光学系を一体化（但しミラーは回転可能とする）しておき、空間光変調器及び信号光照射光学系を一体の状態でシフトさせることにより、参照光の光軸（図示省略）と信号光の光軸と間隔を変更し、信号光の焦点位置を一致させる光軸隔変更部（図示省略）を光軸変更部として設けることも可能である。この場合には、光軸間隔変更部を用いて信号光の記録媒体ＨＭへの照射位置を制御することができるため、図１３に示すようなミラーのシフト機構は不要となる。【０１１４】
また、光軸変更部の他の例として、図１４においては、信号光照射光学系７１ｃが、フーリエ変換レンズ６、ミラー７ｃ、及び一般に４ｆ系レンズ群と呼ばれる光学系７ｄにより構成されている。空間光変調器５により二次元情報を含む信号光Ｓ１が形成された後、フーリエ変換レンズ６によりミラー７ｃ上に信号光のフーリエ変換像が照射される。上記ミラー７ｃ上の信号光の照射点と記録媒体ＨＭ中の所望の点とが、４ｆ系レンズ群７ｄにより一対一に対応する結像関係になっており、ミラー７ｃ及び４ｆ系レンズ群７ｄにより光軸変更部が構成されている。【０１１５】
この場合、ミラー７ｃの回転により、ミラー７ｃに対する信号光の照射角度、及び記録媒体ＨＭに対する信号光の照射角度すなわち信号光の光軸を変化させることができる。このとき、４ｆ系レンズ群７ｄを用いることにより、記録媒体ＨＭの照射位置を変えることなく、信号光の記録媒体ＨＭに対する照射角度を変化させることができるという効果がある。【０１１６】
（実施の形態２）
上記の実施の形態１においては、角度多重方式によるホログラム多重記録再生を例に取り、任意のホログラムを記録するための参照光を利用して、ホログラム記録と同時又はホログラム記録のための光照射時間内に、同一領域に記録されている他のホログラムの再生を行う方法及び装置構成について説明した。本実施の形態では、ペリストロフィック多重方式において同様の考え方により任意のホログラムの記録中に他のホログラムの再生を行うことができる点について説明する。図１５に、従来提案されているペリストロフィック多重方式を行う際の構成を模式的に示す。【０１１７】
まず、一つ目のホログラム記録の際には、図１５中の参照光Ｒ１と信号光Ｓ１とを記録媒体ＨＭに照射する。このとき、記録媒体ＨＭの表面又は記録媒体ＨＭの内部のある面において、信号光Ｓ１の照射領域と参照光Ｒ１の照射領域とが重なるようになっている。さらに、同一領域にホログラムを多重記録するため、例えば、参照光の光軸と信号光の光軸とのなす角度を維持したまま、任意の軸（例えば、図１５中では信号光Ｓ１の光軸）を中心に参照光を回転させてから、図１５中の信号光Ｓ１及び参照光Ｒ２を照射する。このようにして、信号光（例えば、図１５中の参照光Ｒ１、Ｒ２）の入射方向は、信号光Ｓ１の光軸（照射角度が記録媒体ＨＭに対してほぼ垂直）を中心に円形配置（例えば、図１５中の実線で示す円Ｔ１上の位置）となる。【０１１８】
このように、信号光の光軸と参照光の光軸とにより形成される平面（わかりやすさのため、例えば、この平面を切り取った図１５中にＳで示される領域）を、信号光の光軸と参照光の光軸との交点Ｚを通る軸（図１５中では信号光Ｓ１の光軸）を中心に回転させ、記録媒体ＨＭに対する参照光の入射角度を変更する。これにより、記録媒体ＨＭに対して異なる入射方向からの参照光を得ることができるため、同一領域へのホログラム多重記録が可能となる。【０１１９】
ホログラムの再生時には、記録時に用いた参照光の内、所望の照射角度（すなわち記録媒体ＨＭに対する照射角度）の参照光を選択することにより、再生されるホログラムを選択することができ、この再生光を二次元画像取得部（例えばＣＣＤ）により検出して再生可能である。また、これに加えて、さらに信号光の光軸と参照光の光軸とのなす角度（図１５中のθｒｓ）を変化させ、角度多重方式とペリストロフィック多重方式とを組み合わせることにより、多重度を増すことも可能である。なお、記録時の参照光の照射角度は、任意に変更可能であるが、照射角度が近接した参照光を用いると再生光へのクロストークが大きくなり、再生信号のＳＮＲが大きくなるという問題が生じる。【０１２０】
上記ペリストロフィック多重方式においても、本発明の方法及び装置を用いることによりホログラム記録と同時に他のホログラムの再生を行うことが可能となる。図１６に、本実施の形態による情報記録再生装置の主要な構成を模式的に表す。なお、図１６では、本実施の形態の特徴的な構成のみを図示し、図１に示す情報記録再生装置と同様な構成については図示を省略している。【０１２１】
まず、一つ目のホログラム記録の際には、図１６中の参照光Ｒ１と信号光Ｓ１とを記録媒体ＨＭに照射する。このとき、記録媒体ＨＭの表面又は記録媒体ＨＭの内部のある面において、信号光Ｓ１の照射領域と参照光Ｒ１の照射領域とが重なるようになっている。さらに、同一領域にホログラムを多重記録するため、例えば、参照光の光軸と信号光の光軸のなす角度を維持したまま、任意の軸（例えば、図１６中では参照光Ｒ１の光軸）を中心に参照光及び信号光を回転させてから、図１６中の信号光Ｓ２及び参照光Ｒ１を照射する。【０１２２】
具体的には、光軸平面回転部２２は、ステッピングモータ等の回転機構から構成され、空間光変調器５、信号光照射光学系６及び参照光照射光学系９の位置関係を保持した状態で、参照光Ｒ１の光軸を回転中心として、空間光変調器５及び信号光照射光学系６を一体に回転させる。このようにして、信号光（例えば、図１６中の信号光Ｓ１、Ｓ２）の入射方向は、参照光Ｒ１の光軸（照射角度が記録媒体ＨＭに対してほぼ垂直）を中心に円形配置（例えば、図１６中の破線で示す円Ｔ２上の位置）となる。【０１２３】
このように、信号光の光軸と参照光の光軸とにより形成される平面（わかりやすさのため、例えば、この平面を切り取った図１６中のＳで示される領域）を、信号光の光軸と参照光の光軸との交点Ｚを通る軸（図１６中では参照光Ｒ１の光軸）を中心に回転させ、記録媒体ＨＭに対して参照光の入射角度を固定した状態で、記録媒体ＨＭに対する信号光の入射角度を変更して複数のホログラムを記録する。これにより、異なる照射角度を有する信号光を得ることができるため、同一領域へのホログラム多重記録が可能となる。【０１２４】
上記のように、記録時に用いる参照光の記録媒体ＨＭに対する照射角度を変えないことにより、任意のホログラムを記録する過程において、積極的に他のホログラムの再生光を発生させる。このとき、再生光学系１１を用いて、再生光を二次元画像取得部１０（例えばＣＣＤ）に結像して二次元画像取得部１０により検出することで、二次元情報を再生する。また、これに加えて、さらに信号光の光軸と参照光の光軸とのなす角度を変化させ（例えば、図１６中のθｒｓ１→θｒｓ２）、角度多重方式とペリストロフィック多重方式とを組み合わせることにより、多重度を増すことも可能である。【０１２５】
また、本方法により多重記録されたホログラムの再生においては、複数のホログラムを同時に再生できるという利点がある。これは、ペリストロフィック角度多重方式によって記録したホログラムが、参照光と信号光とのなす角度（例えば、図１６中のθｒｓ１）を維持したまま記録媒体ＨＭに対する信号光及び参照光の偏光方向を実質的に変えることによって記録されているため、再生時には参照光の偏光成分により、同じθｒｓ１で記録された複数の再生光が同時に発生されることに起因する。【０１２６】
本実施の形態のホログラムの記録再生方法は、図１５に示すような従来提案されているペリストロフィック多重方法（記録媒体ＨＭに対して信号光Ｓ１の照射角度を固定して信号光Ｓ１の光軸に対して参照光を回転させて参照光の照射角度を変更する方法）ではなく、参照光Ｒ１の照射角度を固定して参照光Ｒ１の光軸に対して信号光を回転させて記録と再生とを同時に行う方法である。すなわち、実施の形態１において述べたのと同様に、あるホログラムを記録するための参照光を、既に記録された別のホログラムの再生用参照光として利用することがポイントである。【０１２７】
なお、記録されているホログラムによって回折されて得られる再生光（例えば、図１６中の再生光Ｄ１、Ｄ２、又は再生光Ｄ３）の出射方向は、参照光の光軸（照射角度が記録媒体ＨＭに対してほぼ垂直）を中心に円形配置（例えば、図１６中の破線で示す円Ｃ１、Ｃ２上の位置）となる。従って、高転送レート再生には、再生光学系１１及び二次元画像取得部１０を複数個用意し、上記回転軸を中心とする同心円状の配置とすることが望ましい。また、少数の再生光学系及び二次元画像取得部を用いる場合には、実施の形態１と同様に、再生光学系及び二次元画像取得部を移動させて取得する再生光を選択可能とすることが望ましい。【０１２８】
また、参照光と信号光とのなす角度が小さいとき（例えば、図１６中のθｒｓ１の場合）には、ペリストロフィック多重の移動角度量（回転軸（参照光の光軸）と第１の信号光の光軸とより形成される平面と、回転軸（参照光の光軸）と第１の信号光に隣接する第２の信号光の光軸とより形成される平面との間の角度（例えば、図１６中のθｐ）：ペリストロフィック角という）を大とし、参照光と信号光とのなす角度が大きいとき（例えば、図１６中のθｒｓ２の場合）には、ペリストロフィック角を小とするというように、隣接する信号光間の間隔を制御することにより、再生光が重ならない（すなわちクロストークをなくす）配置を選択して有効な多重度と高いＳＮＲを実現できるという効果が得られる。【０１２９】
なお、本実施の形態に示したペリストロフィック多重方式を応用した方式においても、実施の形態１に示した角度多重方式における本発明の記録再生方法ならびに装置構成は適用でき、同様の効果が得られる。【０１３０】
（実施の形態３）
上記の実施の形態１においては、角度多重方式によるホログラム多重記録再生を例に取り、具体的な信号光照射光学系の配置として一つの信号光照射光学系を機械的に移動させることにより、記録媒体に対する信号光の入射角度を変化させる場合について示してきた。本実施の形態では、同様の効果をもたらす信号光光学系の構成及び配置として、複数の信号光光学系を有する場合の構成及び利点について図を用いて説明する。【０１３１】
図１７は、２つの信号光照射光学系を有する情報記録再生装置の光学系配置を模式的に示す図である。なお、図１７では、本実施の形態の特徴的な構成のみを図示し、図１に示す情報記録再生装置と同様な構成については図示を省略しているが、本実施の形態でも、第１の実施の形態と同様に、レーザ光源１、レーザ駆動回路１７、光量検出部１８及び記録感度算出部１９等を備えている。【０１３２】
図１７において、５ａ及び５ｂは２個の空間光変調器、６ａ及び６ｂは２個の信号光照射光学系、ＨＭは記録媒体、９ａは参照光照射光学系、１０は再生光を検出して取得するための二次元画像取得部であるＣＣＤ、１１は再生光をＣＣＤ１０の受光面上に結像するための再生光学系、２３は空間光変調器５ａ及び信号光照射光学系６ａと、空間光変調器５ｂ及び信号光照射光学系６ｂとのいずれか一方を選択する信号光選択部を示す。【０１３３】
以下に、上記構成による情報記録再生装置の機能について説明する。図１７において、光源から発せられた光は、例えば、ビームスプリッタやハーフミラー等の光学部品により容易に２分割される（図示省略）。この分割された光の一方が信号光選択部２３によって空間光変調器５ａ及び空間光変調器５ｂの一方に導かれ、この光を空間光変調器５ａ又は５ｂによって変調し、所望の二次元情報を有する信号光Ｓ１ａ又は信号光Ｓ１ｂを生成することができる。ここで、信号光選択部２３は、例えば、ミラーデバイス（図示省略）等から構成され、信号光として信号光Ｓ１ａ及び信号光Ｓ１ｂのいずれを用いるかは、このミラーデバイス等を用いて光路を選択することにより実現される。また、分割された他方の光は、参照光照射光学系９ａへ導かれ、ホログラム記録における参照光となる。【０１３４】
信号光Ｓ１ａ又は信号光Ｓ１ｂを信号光照射光学系６ａ又は６ｂによって記録媒体ＨＭ上の任意の領域に照射し、また、参照光を参照光照射光学系９ａによって上記信号光Ｓ１ａ又は信号光Ｓ１ｂの照射領域と重なる（記録すべき二次元情報の欠損を防止するために、望ましくは信号光の照射領域すべてを含む）ように記録媒体ＨＭに照射することによりホログラム記録がなされる。【０１３５】
なお、図１７に示すように、参照光の照射角度は、照射角度変更部（図示省略）により容易に変化させることができ、例えば、信号光Ｓ１ａに対して複数の参照光の入射角度が実現されることにより、同一記録領域へのホログラム多重記録を行うことができる。【０１３６】
また、参照光の入射角度を、例えば、決まった複数の値θ１、θ２、…、θＮ（それぞれの角度の時の参照光を参照光Ｒ１、参照光Ｒ２、…、参照光ＲＮとする）とし、信号光Ｓ１ａと参照光Ｒ１〜参照光ＲＮによりＮ個のホログラム多重記録（ホログラムＡ群とする）を行った後、信号光の経路を切り替えて信号光Ｓ１ｂと参照光Ｒ１〜参照光ＲＮにより同一領域にＮ個のホログラム多重記録（ホログラムＢ群）を行うことができる。ホログラムＢ群の記録の際にホログラムＡ群の記録に用いた参照光の入射角度と同じ入射角度の参照光を用いることにより、ホログラムＡ群からの回折光（再生光）を得ることができる。【０１３７】
このようにして、例えば、ホログラムＡ群を記録した時の信号光Ｓ１ａが記録媒体ＨＭを透過して伝搬する位置に再生光学系１１及びＣＣＤ１０を配置することにより、再生光を適切にＣＣＤ１０の受光面上に結像させ、二次元画像情報の再生を行うことができる。また、例えば、ホログラムＡ群によって得られる回折光を光強度として取得することにより、多重記録の途中段階でホログラムＡ群を記録した際の記録感度をモニターすることができる。【０１３８】
また、本実施の形態に示した構成を取ることにより、別の効果が発現する。効果の一つは、複数の信号光の照射経路を有することにより、高転送レートのホログラム記録が可能になる点である。複数の空間光変調器及び複数の信号光照射光学系を同時に使用し、例えば一つの参照光に対して複数の信号光を同時照射することにより、複数のホログラムが記録可能となる。例えば、信号光選択部２３が、空間光変調器５ａ及び信号光照射光学系６ａと、空間光変調器５ｂ及び信号光照射光学系６ｂとの両方に信号光を導き、信号光Ｓ１ａ及び信号光Ｓ１ｂを用いて複数のホログラムを同時に記録する。この場合、複数のホログラムを同時に記録されるので、高転送レートでホログラム記録が可能になる。また、複数のホログラムを同時記録する場合には、ホログラムを個別に複数記録する場合に比べてＭ／＃の消費が少ないため、大容量化が可能となるという効果もある。【０１３９】
なお、複数ホログラムの同時多重記録を行う場合には、上述した記録感度モニターや、記録の途中段階での信号の再生を行うため、例えば、何回かに一度の割合で非同時多重記録を行う。具体的には、複数ホログラムの同時多重記録時には、信号光選択部２３は、信号光を空間光変調器５ａ及び空間光変調器５ｂへ導き、空間光変調器５ａ及び信号光照射光学系６ａと、空間光変調器５ｂ及び信号光照射光学系６ｂとにより、異なる二次元情報を異なるホログラムとして記録媒体ＨＭの同一領域に同時に記録する。この同時多重記録を数十回連続して繰り返した後、非同時多重記録として、信号光選択部２３は、信号光Ｓ１ａのみを空間光変調器５ａへ導き、ホログラムＡを記録した後、信号光Ｓ１ｂのみを空間光変調器５ｂへ導き、ホログラムＢの記録と同時にホログラムＡを再生する。このとき、第１の実施の形態と同様にして、光量検出部１８は、ホログラムＢからの回折光の光量を検出し、記録感度算出部１９は、検出された回折光の光量を基に同時多重記録中の記録感度を算出し、この記録感度を基にレーザ駆動回路１７がレーザ光源１の出力を制御する。【０１４０】
上記の非同時多重記録を行えば、上述したように信号光Ｓ１ａによって記録されたホログラムＡからの回折光を信号光Ｓ１ｂによって記録している最中に取得可能である。この回折光から同時多重記録中の記録感度を算出し、記録感度の変化を多重記録の途中段階で準リアルタイム情報として知ることができるようになり、記録スケジューリングの補正を容易に行うことができる。従って、高転送レートで大容量化のホログラム記録が可能になるとともに、多重ホログラムの回折効率のバラツキをなくして多重記録ホログラムの記録再生に対する情報記録の安定性及び信頼性を大きく向上させることができる。なお、記録感度の変化は、回折効率の小さいホログラム（いわゆる弱いホログラム）を多重記録していく中では、比較的緩やかであるので、全てのホログラムを記録したときの記録感度を把握する必要はない。【０１４１】
上記の各実施の形態から本発明について要約すると、以下のようになる。すなわち、本発明に係る情報記録再生装置は、任意の二次元情報を含む信号光を形成する空間光変調器と、ホログラム記録媒体の任意の領域に前記信号光を照射する信号光照射光学系と、前記ホログラム記録媒体の前記信号光が照射される領域に、前記信号光と同一光源から発せられた参照光を照射する参照光照射光学系と、前記ホログラム記録媒体からの回折光を取得する回折光取得部と、前記ホログラム記録媒体に対する前記信号光の入射角度を変更する光軸変更部とを備え、前記信号光照射光学系及び前記参照光照射光学系は、前記信号光及び前記参照光を前記ホログラム記録媒体の任意の領域に照射して第１のホログラムを記録し、前記第１のホログラムが記録された後、前記光軸変更部は、前記ホログラム記録媒体に対する前記信号光の入射角度を変更し、前記信号光照射光学系及び前記参照光照射光学系は、前記入射角度が変更された信号光及び前記第１のホログラムの記録時とほぼ同一の参照光を照射することにより、前記第１のホログラムを記録した領域と同一領域に前記第１のホログラムと異なる第２のホログラムを多重記録すると同時に、前記回折光取得部は、前記第１のホログラムからの回折光の少なくとも一部を取得する。【０１４２】
この情報記録再生装置においては、ホログラム記録媒体の任意の領域に複数のホログラムを多重記録して再生するときに、任意の第２のホログラムを記録すると同時に、既に記録されている別の第１のホログラムの再生を行うことにより、第２のホログラムの記録に使用する参照光を第１のホログラムの再生に用いることができるので、再生用参照光の照射が不要となり、ホログラム記録媒体の記録可能容量の劣化を防止しながら、ホログラム記録媒体に記録されている情報を再生することができ、再生した情報の照合をも行うことが可能となる。【０１４３】
前記回折光取得部は、再生光学系と、二次元画像取得部とを含み、前記再生光学系は、前記第１のホログラムからの回折光を前記二次元画像取得部に結像させ、前記二次元画像取得部は、結像された回折光から二次元情報を取得することが好ましい。【０１４４】
この場合、回折光から二次元情報を取得することができ、大容量のデータを短時間で読み出すことができる。【０１４５】
前記再生光学系の数は、前記二次元画像取得部の数よりも少ないことが好ましい。【０１４６】
この場合、再生光学系の数を減少させて装置の低コスト化を図ることができる。【０１４７】
前記二次元画像取得部の受光面は、各領域に一のホログラムからの回折光が結像される複数の領域に分割されていることが好ましい。【０１４８】
この場合、一つの二次元画像取得部を用いて複数のホログラムを同時に再生することができるので、高転送レートで大容量のデータを再生することができるともに、装置の低コスト化を図ることができる。【０１４９】
前記再生光学系は、一組の結像光学系からなり、前記二次元画像取得部は、複数の二次元画像取得部を含み、前記再生光学系は、前記第２のホログラムの記録と同時に、前記第１のホログラムとして既に記録されている複数のホログラムからの複数の回折光を前記複数の二次元画像取得部の受光面上に結像させ、前記複数の二次元画像取得部は、結像された複数の回折光から複数の二次元情報を取得することが好ましい。【０１５０】
この場合、一組の結像光学系を用いて複数のホログラムを同時に再生することができるので、高転送レートで大容量のデータを再生することができるともに、装置の低コスト化を図ることができる。【０１５１】
前記複数の二次元画像取得部の各受光面は、前記結像光学系の後焦点面内に配置されていることが好ましい。【０１５２】
この場合、複数の二次元画像取得部の各受光面に結像される像の変形及び歪みをほぼ無くすことができ、良好な複数の再生像を同時に得ることができる。【０１５３】
前記再生光学系は、複数の再生光学系を含み、前記二次元画像取得部は、複数の二次元画像取得部を含み、前記複数の再生光学系は、前記第２のホログラムの記録と同時に、前記第１のホログラムとして既に記録されている複数のホログラムからの複数の回折光を前記複数の二次元画像取得部の受光面上に結像させ、前記複数の二次元画像取得部は、結像された複数の回折光から複数の二次元情報を取得することが好ましい。【０１５４】
この場合、複数のホログラムを同時に再生することができるので、高転送レートで大容量のデータを再生することができる。【０１５５】
前記複数の二次元画像取得部の各受光面は、前記信号光の光軸と前記参照光の光軸との交点からほぼ等距離にあり、且つ、前記複数のホログラムからの各回折光の光軸に対してほぼ垂直に配置されていることが好ましい。【０１５６】
この場合、各ホログラムから対応する二次元画像取得部までの光学的位置関係が維持されるので、二次元画像取得部の受光面に結像される像の変形及び歪みをほぼ無くすことができ、良好な複数の再生像を同時に得ることができる。【０１５７】
前記回折光による各再生像は、前記二次元画像取得部の受光面上で互いに重ならないことが好ましい。【０１５８】
この場合、各再生像が二次元画像取得部の受光面上で互いに重ならないので、隣接する再生像からのクロストークを低減してシグナルノイズ比を向上することができる。【０１５９】
前記信号光照射光学系は、複数の信号光照射光学系を含み、前記光軸変更部は、前記複数の信号光照射光学系から少なくとも一の信号光照射光学系を選択することにより、前記ホログラム記録媒体に対する前記信号光の入射角度を変更する信号光選択部を含むことが好ましい。【０１６０】
この場合、複数の信号光照射光学系から少なくとも一の信号光照射光学系を選択してホログラム記録媒体に対する信号光の入射角度を変更し、ホログラムを多重記録することができる。【０１６１】
前記光軸変更部は、前記信号光の光軸と前記参照光の光軸とにより形成される平面が前記信号光の光軸と前記参照光の光軸との交点を通る任意の軸を回転軸として回転するように、少なくとも前記信号光を回転させる光軸平面回転部を含み、前記光軸平面回転部により少なくとも前記信号光を回転させながら、前記ホログラム記録媒体の任意の同一領域に複数のホログラムを多重記録することが好ましい。【０１６２】
この場合、異なる照射角度を有する信号光を得ることができるため、同一領域へのホログラム多重記録が可能となるとともに、回転機構を用いることができるので、光軸平面回転部の構成を簡略化することができる。【０１６３】
前記第１のホログラムとして記録される記録情報を一次的に記憶する記録情報蓄積部と、前記記録情報蓄積部に記憶されている記録情報と、前記回折光取得部により取得された前記第１のホログラムからの回折光を基に生成した再生情報とを照合する照合部とをさらに備えることが好ましい。【０１６４】
この場合、任意の領域に対する可能な最大多重度まで記録を待たずに記録情報の照合が可能となるため、装置に備える記録情報蓄積部の容量を抑えて高速に記録情報の照合が可能となる。また、照合のために記録済みデータを再度読み込むという工程が不要になり、高転送レートで二次元情報を記録することができる。【０１６５】
前記回折光取得部は、前記第1のホログラムからの回折光の光量を検出する光量検出部を含み、前記光量検出部により検出された回折光の光量を基に前記ホログラム記録媒体の記録感度を算出する記録感度算出部をさらに備えることが好ましい。【０１６６】
この場合、第２のホログラムを多重記録すると同時に、既に記録されている第１のホログラムからの回折光を取得することにより、第１のホログラムを記録した際のホログラム記録材料の記録感度を算出することができるので、任意の記録領域における記録感度の変化を、多重記録の途中段階で準リアルタイム情報として知ることができるようになり、記録スケジューリングの補正を容易に行うことができる。【０１６７】
前記信号光照射光学系は、複数の信号光を用いて複数のホログラムを同時多重記録するための複数の信号光照射光学系を含み、前記同時多重記録中に、複数のホログラムを順次多重記録させる非同時多重記録を実行するために、前記複数の信号光照射光学系から一の信号光照射光学系を順次選択する信号光選択部をさらに備え、前記光量検出部は、前記非同時多重記録時に前記信号光選択部により選択されていない信号光照射光学系を用いて既に記録されたホログラムから回折光の光量を検出し、前記記録感度算出部は、前記光量検出部により検出された回折光の光量を基に前記同時多重記録中の記録感度を算出することが好ましい。【０１６８】
この場合、複数回の同時多重記録中に所定頻度で非同時多重記録を実行して同時多重記録中の記録感度を算出することができるので、記録感度の変化を多重記録の途中段階で準リアルタイム情報として知ることができ、記録スケジューリングの補正を容易に行うことができる。この結果、高転送レートで大容量化のホログラム記録が可能になるとともに、多重ホログラムの回折効率のバラツキをなくして多重記録ホログラムの記録再生に対する情報記録の安定性及び信頼性を大きく向上させることができる。また、非同時多重記録時以外は複数のホログラムが同時記録されるので、エムナンバーの消費が少なくなり、大容量化が可能となる。【０１６９】
また、本発明に係るホログラムの記録再生方法は、任意の二次元情報を含む信号光及び前記信号光と同一光源から発せられた参照光をホログラム記録媒体の任意の領域に照射して第１のホログラムを記録し、前記第１のホログラムが記録された後、前記ホログラム記録媒体に対する前記信号光の入射角度を変化させ、前記入射角度が変化された信号光及び前記第１のホログラムの記録時とほぼ同一の参照光を照射することにより、前記第１のホログラムを記録した領域と同一領域に前記第１のホログラムと異なる第２のホログラムを多重記録すると同時に、前記第１のホログラムからの回折光の少なくとも一部を取得するものである。【０１７０】
このホログラムの記録再生方法においては、ホログラム記録媒体の任意の領域に複数のホログラムを多重記録して再生するときに、任意の第２のホログラムを記録すると同時に、既に記録されている別の第１のホログラムの再生を行うことにより、第２のホログラムの記録に使用する参照光を第１のホログラムの再生に用いることができるので、再生用参照光の照射が不要となり、ホログラム記録媒体の記録可能容量の劣化を防止しながら、ホログラム記録媒体に記録されている情報を再生することができ、再生した情報の照合をも行うことが可能となる。【０１７１】
前記ホログラム記録媒体に対する前記信号光の入射角度を順次変化させることにより、前記ホログラム記録媒体の任意の記録領域に複数のホログラムを角度多重記録することが好ましい。【０１７２】
この場合、信号光の入射角度を順次変化させることにより角度多重記録が実行されるので、参照光が一定の場合には、記録直後のホログラムから回折光を取得することができるので、多重記録の途中段階で準リアルタイムに再生した情報を照合することができる。【０１７３】
前記信号光の光軸と前記参照光の光軸とにより形成される平面が前記信号光の光軸と前記参照光の光軸との交点を通る任意の軸を回転軸として回転するように、少なくとも前記信号光を回転させることにより、前記ホログラム記録媒体の任意の記録領域に複数のホログラムを多重記録することが好ましい。【０１７４】
この場合、異なる照射角度を有する信号光を得ることができるため、同一領域へのホログラム多重記録が可能となるとともに、信号光の移動に回転機構を用いることができるので該機構の構成を簡略化することができる。【０１７５】
前記第１のホログラムからの回折光を結像させ、結像された回折光から二次元情報を取得することが好ましい。【０１７６】
この場合、回折光から二次元情報を取得することができ、大容量のデータを短時間で読み出すことができる。【０１７７】
前記信号光は、複数の信号光照射光学系を介して前記ホログラム記録媒体を照射可能に構成され、前記複数の信号光照射光学系から少なくとも一の信号光照射光学系を選択し、選択した信号光照射光学系による信号光を用いて複数のホログラムを多重記録することが好ましい。【０１７８】
この場合、複数の信号光照射光学系から少なくとも一の信号光照射光学系を選択してホログラム記録媒体に対する信号光の入射角度を変更し、ホログラムを多重記録することができる。【０１７９】
前記第１のホログラムとして記録される記録情報を一次的に記憶し、記憶されている記録情報と、前記第１のホログラムからの回折光を基に生成した再生情報とを照合することが好ましい。【０１８０】
この場合、任意の領域に対する可能な最大多重度まで記録を待たずに記録情報の照合が可能となるため、バッファメモリの容量を抑えて高速に記録情報の照合が可能となる。また、照合のために記録済みデータを再度読み込むという工程が不要になり、高転送レートで二次元情報を記録することができる。【０１８１】
前記ホログラム記録媒体の同一領域に既に多重記録されている複数のホログラムに対して再生用参照光を照射し、前記複数のホログラムからの複数の回折光を同時に再生することが好ましい。【０１８２】
この場合、複数のホログラムを同時に再生することができるので、高転送レートで大容量のデータを再生することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１８３】
本発明にかかるホログラムの記録再生方法は、記録媒体の記録可能容量の劣化を防止しながら、記録データ再生及び照合が可能になる、装置に備えるバッファメモリの容量を抑えて高速に記録データの照合が可能となる、高転送レートでの二次元情報記録を実現できるという効果を有し、高転送レートのホログラム記録再生方法として有用である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2007114011.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年9月4日(2008.9.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の二次元情報を含む信号光を形成する空間光変調器と、
ホログラム記録媒体に対する前記信号光の入射角度を変更する光軸変更部を含み、前記ホログラム記録媒体の任意の領域に前記信号光を照射する信号光照射光学系と、
前記ホログラム記録媒体の前記信号光が照射される領域に、前記信号光と同一光源から発せられた参照光を照射する参照光照射光学系と、
前記ホログラム記録媒体からの回折光を取得する回折光取得部とを備え、
前記信号光照射光学系及び前記参照光照射光学系は、前記信号光及び前記参照光を前記ホログラム記録媒体の任意の領域に照射して第１のホログラムを記録し、
前記第１のホログラムが記録された後、前記光軸変更部は、前記ホログラム記録媒体に対する前記信号光の入射角度を変更し、前記信号光照射光学系及び前記参照光照射光学系は、前記入射角度が変更された信号光及び前記第１のホログラムの記録時とほぼ同一の参照光を照射することにより、前記第１のホログラムを記録した領域と同一領域に前記第１のホログラムと異なる第２のホログラムを多重記録すると同時に、前記回折光取得部は、前記第１のホログラムからの回折光の少なくとも一部を取得することを特徴とする情報記録再生装置。
【請求項２】
前記回折光取得部は、再生光学系と、二次元画像取得部とを含み、
前記再生光学系は、前記第１のホログラムからの回折光を前記二次元画像取得部に結像させ、前記二次元画像取得部は、結像された回折光から二次元情報を取得することを特徴とする請求項１に記載の情報記録再生装置。
【請求項３】
前記再生光学系の数は、前記二次元画像取得部の数よりも少ないことを特徴とする請求項２に記載の情報記録再生装置。
【請求項４】
前記二次元画像取得部の受光面は、各領域に一のホログラムからの回折光が結像される複数の領域に分割されていることを特徴とする請求項２又は３記載の情報記録再生装置。
【請求項５】
前記再生光学系は、一組の結像光学系からなり、前記二次元画像取得部は、複数の二次元画像取得部を含み、
前記再生光学系は、前記第２のホログラムの記録と同時に、前記第１のホログラムとして既に記録されている複数のホログラムからの複数の回折光を前記複数の二次元画像取得部の受光面上に結像させ、前記複数の二次元画像取得部は、結像された複数の回折光から複数の二次元情報を取得することを特徴とする請求項２に記載の情報記録再生装置。
【請求項６】
前記複数の二次元画像取得部の各受光面は、前記結像光学系の後焦点面内に配置されていることを特徴とする請求項５記載の情報記録再生装置。
【請求項７】
前記再生光学系は、複数の再生光学系を含み、前記二次元画像取得部は、複数の二次元画像取得部を含み、
前記複数の再生光学系は、前記第２のホログラムの記録と同時に、前記第１のホログラムとして既に記録されている複数のホログラムからの複数の回折光を前記複数の二次元画像取得部の受光面上に結像させ、前記複数の二次元画像取得部は、結像された複数の回折光から複数の二次元情報を取得することを特徴とする請求項２に記載の情報記録再生装置。
【請求項８】
前記複数の二次元画像取得部の各受光面は、前記信号光の光軸と前記参照光の光軸との交点からほぼ等距離にあり、且つ、前記複数のホログラムからの各回折光の光軸に対してほぼ垂直に配置されていることを特徴とする請求項７記載の情報記録再生装置。
【請求項９】
前記回折光による各再生像は、前記二次元画像取得部の受光面上で互いに重ならないことを特徴とする請求項２〜８のいずれかに記載の情報記録再生装置。
【請求項１０】
前記信号光照射光学系は、複数の信号光照射光学系を含み、
前記光軸変更部は、前記複数の信号光照射光学系から少なくとも一の信号光照射光学系を選択することにより、前記ホログラム記録媒体に対する前記信号光の入射角度を変更する信号光選択部を含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の情報記録再生装置。
【請求項１１】
前記光軸変更部は、前記信号光の光軸と前記参照光の光軸とにより形成される平面が前記信号光の光軸と前記参照光の光軸との交点を通る任意の軸を回転軸として回転するように、少なくとも前記信号光を回転させる光軸平面回転部を含み、
前記光軸平面回転部により少なくとも前記信号光を回転させながら、前記ホログラム記録媒体の任意の同一領域に複数のホログラムを多重記録することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の情報記録再生装置。
【請求項１２】
前記第１のホログラムとして記録される記録情報を一次的に記憶する記録情報蓄積部と、
前記記録情報蓄積部に記憶されている記録情報と、前記回折光取得部により取得された前記第１のホログラムからの回折光を基に生成した再生情報とを照合する照合部とをさらに備えることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の情報記録再生装置。
【請求項１３】
前記回折光取得部は、前記第1のホログラムからの回折光の光量を検出する光量検出部を含み、
前記光量検出部により検出された回折光の光量を基に前記ホログラム記録媒体の記録感度を算出する記録感度算出部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の情報記録再生装置。
【請求項１４】
前記信号光照射光学系は、複数の信号光を用いて複数のホログラムを同時多重記録するための複数の信号光照射光学系を含み、
前記光軸変更部は、前記同時多重記録中に、複数のホログラムを順次多重記録させる非同時多重記録を実行するために、前記複数の信号光照射光学系から一の信号光照射光学系を順次選択する信号光選択部を含み、
前記光量検出部は、前記非同時多重記録時に前記信号光選択部により選択されていない信号光照射光学系を用いて既に記録されたホログラムから回折光の光量を検出し、前記記録感度算出部は、前記光量検出部により検出された回折光の光量を基に前記同時多重記録中の記録感度を算出することを特徴とする請求項１３に記載の情報記録再生装置。
【請求項１５】
任意の二次元情報を含む信号光及び前記信号光と同一光源から発せられた参照光をホログラム記録媒体の任意の領域に照射して第１のホログラムを記録し、
前記第１のホログラムが記録された後、前記ホログラム記録媒体に対する前記信号光の入射角度を変化させ、前記入射角度が変化された信号光及び前記第１のホログラムの記録時とほぼ同一の参照光を照射することにより、前記第１のホログラムを記録した領域と同一領域に前記第１のホログラムと異なる第２のホログラムを多重記録すると同時に、前記第１のホログラムからの回折光の少なくとも一部を取得することを特徴とするホログラムの記録再生方法。
【請求項１６】
前記ホログラム記録媒体に対する前記信号光の入射角度を順次変化させることにより、前記ホログラム記録媒体の任意の記録領域に複数のホログラムを角度多重記録することを特徴とする請求項１５に記載のホログラムの記録再生方法。
【請求項１７】
前記信号光の光軸と前記参照光の光軸とにより形成される平面が前記信号光の光軸と前記参照光の光軸との交点を通る任意の軸を回転軸として回転するように、少なくとも前記信号光を回転させることにより、前記ホログラム記録媒体の任意の記録領域に複数のホログラムを多重記録することを特徴とする請求項１５又は１６に記載のホログラムの記録再生方法。
【請求項１８】
前記第１のホログラムからの回折光を結像させ、結像された回折光から二次元情報を取得することを特徴とする請求項１５〜１７のいずれかに記載のホログラムの記録再生方法。
【請求項１９】
前記信号光は、複数の信号光照射光学系を介して前記ホログラム記録媒体を照射可能に構成され、
前記複数の信号光照射光学系から少なくとも一の信号光照射光学系を選択し、選択した信号光照射光学系による信号光を用いて複数のホログラムを多重記録することを特徴とする請求項１５〜１８のいずれかに記載のホログラムの記録再生方法。
【請求項２０】
前記第１のホログラムとして記録される記録情報を一次的に記憶し、記憶されている記録情報と、前記第１のホログラムからの回折光を基に生成した再生情報とを照合することを特徴とする請求項１５〜１９のいずれかに記載のホログラムの記録再生方法。
【請求項２１】
前記ホログラム記録媒体の同一領域に既に多重記録されている複数のホログラムに対して再生用参照光を照射し、前記複数のホログラムからの複数の回折光を同時に再生することを特徴とする請求項１５〜２０のいずれかに記載のホログラムの記録再生方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラム記録媒体の任意の領域に複数のホログラムを多重記録して再生する情報記録再生装置及びホログラムの記録再生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報のデジタル化を始めとする情報技術の急速な発展に伴い、映像や音声のような様々なコンテンツ情報が高品位のまま高速で配信され、ユーザが活用するといったスタイルが浸透してきている。ユーザ側では、上記の配信データを例えばハードディスク等に一時的に保存し、長期的に保管したい情報を選択及び編集しながら、別の記録媒体に情報を蓄積するという情報活用形態が多く見られるようになってきた。このような高品位の情報における情報量の爆発的な増大と情報活用スタイルの変化とに対応するため、超高速記録再生と超大容量とを実現可能なシステムが望まれている。
【０００３】
上記の要求を満たす有望な手段の一つとして、フォトンモード光情報記録を利用したホログラム光情報記録再生装置（ホログラムメモリ、ホログラフィックメモリとも言う）が提案されている。ホログラム記録再生方式は、記録すべきデータに応じて変調された信号光と参照光とをホログラム記録媒体中に干渉縞として記録し、データが記録されたホログラム記録媒体に対して参照光と同等の読み出し光（再生用参照光）を入射することにより、上記ホログラム記録媒体に記録されたデータを再生する方式である。
【０００４】
上記のホログラムメモリ光情報記録システムとして、例えばＰｓａｌｔｉｓらによって提案されたシフト多重記録方式のホログラムメモリ光学系がある。このシフト多重記録方式のホログラムメモリ光学系においては、レーザ光源からの光は、ビームエキスパンダでビーム径を拡大された後、ハーフミラーによって分割される。分割された一方のビームは、空間光変調器を通過し、フーリエ変換レンズによってホログラム記録媒体上に集光されて信号光となる。他方のビームは、ホログラム記録媒体上の信号光と同一位置を照射する参照光となる。ホログラム記録媒体には、２枚のガラス基板間にフォトポリマーなどのホログラム媒質が封止されており、信号光と参照光との干渉縞が記録される。
【０００５】
上記の空間光変調器は、二次元に配列された光スイッチ列からなり、記録される入力信号に対応してそれぞれの光スイッチが独立にオンオフされる。例えば、１０２４セル×１０２４セルの空間光変調器を用いた場合には、１Ｍビットの情報を同時に表示することができる。信号光が空間光変調器を通過する際に、空間光変調器に表示される１Ｍビットの情報は、二次元の光ビーム列に変換され、ホログラム記録媒体上に干渉縞として記録される。記録された信号を再生する際には、ホログラム記録媒体に参照光のみを照射し、ホログラムからの回折光（再生光とも言う）がＣＣＤ素子等の二次元画像取得部によって受光される。
【０００６】
上述のホログラムメモリ光情報記録システムの特徴は、ホログラム媒質の厚みが約１ｍｍ程度と厚く、干渉縞が厚いグレーティング、いわゆるブラッググレーティングとして情報が記録されるため、多重記録が可能となり、大容量の光記録システムが実現されることである。本システムでは、参照光の入射角変化に変えて、球面波参照光の照射位置をシフトすることで角度多重を実現している。すなわちディスク状のメディア（ホログラム記録媒体）をわずかに回転させて記録位置をシフトした際に、媒体各部が感じる参照光の入射角がわずかに変化することを利用している。
【０００７】
ホログラム媒質の厚みが１ｍｍの場合には、再生信号強度で規定される波長選択性は、半値全幅０．０１４度となり、参照光のＮＡを０．５、ホログラムサイズを２ｍｍφのとき、約２０ミクロン間隔でホログラムを多重記録すると、このとき実現される記録密度は、６００Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ２となり、１２ｃｍディスク容量に換算して７３０ＧＢが実現される。
【０００８】
他の多重記録方式として、例えば、一つの二次元情報をホログラム記録する毎に参照光の入射角度や参照光の位相分布を変えるなどの手段により、ホログラム記録媒体の一つの記録領域に対して複数のホログラムを多重記録することも可能である。これらの多重記録方式により、非常に高密度にデータを記録することができ、従来の光ディスク（コンパクトディスク：ＣＤ、ディジタルバーサタイルディスク：ＤＶＤなど）に比べて飛躍的に記録容量を向上することができるという特長を有している。また、本方式により、上記空間光変調器に表示された二次元情報を一度に記録再生することが可能となるため、ＣＤやＤＶＤに比べ、非常に高速なデータアクセスを実現できる。
【０００９】
ホログラム記録媒体としては、フォトポリマーなどの有機材料やフォトリフラクティブ結晶と呼ばれる無機材料など多種の材料が提案されており、記録感度、記録容量、情報の保持性能などの材料基本特性から、製造方法、コスト等の観点も含めて、様々な研究開発が進められている。
【００１０】
ホログラム記録再生方式は、光のフォトンモードを用いた情報記録再生方式であるため、ホログラム記録媒体は、記録方式の性格上、いわゆる感光体であり、可視光領域以下の波長の光に対して感度を有する。このため、記録媒体の未記録領域が記録時以前に感光すると、記録可能容量の低下など、致命的な特性劣化となる。実際には、ホログラム記録媒体等のフォトンモード光情報記録メディアは、その取り扱いを易にするため、反応抑制剤が含まれているので、感光特性に非線形性を有しており、低パワー光照射下では感光しない。
【００１１】
また、ホログラム記録再生方式における最大の特長の一つである多重記録再生方式の開発も精力的に進められており、例えば、特許文献１に示されるように、参照光及び信号光の一方又は両方のホログラム記録媒体への入射角度を変化させて同一領域に多重記録及び再生を行う角度多重方式や、特許文献２に示されるように、参照光及び信号光の入射方向をホログラム記録媒体の法線に対して回転させて多重記録するペリストロフィック多重方式などが挙げられる。上述の角度多重方式においては、ガルバノミラーなどの機械的手段や、音響光学素子又は電気光学素子による偏向器などの電気的手段により、上記の入射角度の変化が実現される。
【００１２】
また、特許文献３では、別の多重記録方式として、同時に再生される、隣接して多重化された複数のホログラムに対して開口等によりフィルタリングし、実質的に１つのホログラムによる再現光のみを取り出すことを特徴とするポリトピック多重方式が提案されている。また、特許文献４に示されるように、楔形プリズムと、それを回転させる回転操作手段とから光束偏向手段及び偏向制御手段を構成し、角度多重方式とペリストロフィック多重方式とを組み合わせて行う方式なども提案されている。
【００１３】
上記の多重方式の提案を含むホログラム記録再生方法への提案は、主としてホログラム記録媒体における多重度の増加による記録容量の向上を実現するためのもの、又は多重記録によるホログラムの消去等の回折効率の低下要因を除去するためのものであり、ホログラム記録媒体への多重記録原理を提供するものである。
【００１４】
ところで、ＣＤやＤＶＤなどの光ディスクと同様に、ホログラム記録再生方式による情報記録再生においても、記録したデータ（二次元情報）が果たして所望のものであるかという照合（ベリファイ：Ｖｅｒｉｆｙともいう）を行う必要がある。これに対し、特許文献５においては、ダイレクト・リード・アフター・ライト（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｒｅａｄ  Ａｆｔｅｒ  Ｗｒｉｔｅ、以下、ＤＲＡＷと略す）機能が提案されている。これは、ホログラム記録媒体に干渉パターンが記録され始めると、記録用参照光が再生用参照光の役割を果たすことに起因して、現在記録されている干渉縞による回折光（すなわち再生像）が得られることを利用している。特許文献５では、この再生像をＣＣＤ等で取り込むことにより、記録と同時又は直後に現在記録している情報の再生や照合を行うことができるとされている。
【特許文献１】特開２００３−４３９０４号公報
【特許文献２】米国特許第５４８３３６５号明細書
【特許文献３】特開２００４−２７２２６８号公報
【特許文献４】特開２０００−３３８８４６号公報
【特許文献５】特許第３６５２３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、フォトンモード記録を行うホログラム記録再生方式において、一般的に広く用いられている追記型（Ｗｒｉｔｅ  Ｏｎｃｅ  Ｒｅａｄ  Ｍａｎｙ：ＷＯ又はＷＯＲＭと略す）のホログラム記録材料であるフォトポリマー等の有機材料を用いる場合には、例えば、モノマーからポリマーへの重合による屈折率変化を利用して光記録が行われる。このとき、最終的に得られるべき屈折率分布がホログラム記録媒体内に形成されるまでには、光照射後の一定の時間をかけて分子が移動していく時間帯（暗反応と呼ばれる）が存在する。従って、情報の再生には暗反応の完了（一定時間の経過）が必要になるため、情報の記録と同時又は記録直後に再生・ベリファイを行うことによる高転送レート情報記録を実現することは、実質的に困難であるという課題がある。これはホログラム記録材料の振る舞いという本質的な物理現象である暗反応に基づく課題であり、上記の特許文献５に示される提案で解決することは困難である。
【００１６】
また、暗反応の時間を見越して記録後に情報の再生及び照合を行う場合には、再生用参照光の照射が必要となるため、ホログラム記録媒体の任意の領域における多重度が所望の目標値（可能な最大多重度）に達していない状態で、ホログラム記録媒体の記録可能容量を劣化させずに、記録情報の再生及び照合を行うことは難しい。従って、この記録容量の劣化を避けるためには、記録情報の照合は、少なくとも多重記録を行う任意の領域において可能な最大多重度まで記録が終了した後に行われなければならない。例えば、装置内にバッファメモリを備えて一時的に記録情報を保存して照合するといったシーケンスを採用する場合には、ホログラム記録媒体の性能として多重度を増して記録容量を増やすほど、保存すべきデータ量が大きくなり、大きなバッファメモリが必要になるという課題があった。また、バッファメモリを備えない場合には、記録情報を再度読み込んで照合を行う必要があり、照合に必要な時間が長くなるという問題点があった。
【００１７】
また、これまでに、本願発明者らが検討に用いたホログラム記録材料において、多重記録の進行（多重度数の増大）とともに記録材料感度が変化するという現象が見られているが、これまでに記録進行中の記録感度の変化を把握するための手法が無かった。従って、特定の記録スケジューリング（例えば、多重記録のうちのＮ番目のホログラムを記録するときの露光時間や、記録インターバルに対する取り決め）に対して、使用するホログラム記録媒体がどのような記録感度特性を示すかを、実際に使用するホログラム記録媒体の一部を消費する形で確認して予め把握しなければならないという課題があった。
【００１８】
また、ホログラム記録媒体の面内特性のバラツキや、光源や記録光学系の特性変化による記録状態の変化があった場合には、記録感度の変化に応じて記録スケジューリングの補正を行うことにより、記録するホログラムの特性を確保する必要があるが、多重記録領域におけるホログラム記録材料の記録感度が把握できないため、上記の補正が困難であるという課題もあった。さらに、材料サンプル毎の記録感度のバラツキや記録感度特性の経時変化に対しても、上記と同様に、記録感度を把握するための試し記録を行って確認しなければならなかった。
【００１９】
本発明の目的は、ホログラム記録媒体の記録可能容量の劣化を防止しながら、ホログラム記録媒体に記録されている情報を高速に再生及び照合することができる情報記録再生装置及びホログラムの記録再生方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の一局面に従う情報記録再生装置は、任意の二次元情報を含む信号光を形成する空間光変調器と、ホログラム記録媒体の任意の領域に前記信号光を照射する信号光照射光学系と、前記ホログラム記録媒体の前記信号光が照射される領域に、前記信号光と同一光源から発せられた参照光を照射する参照光照射光学系と、前記ホログラム記録媒体からの回折光を取得する回折光取得部と、前記ホログラム記録媒体に対する前記信号光の入射角度を変更する光軸変更部とを備え、前記信号光照射光学系及び前記参照光照射光学系は、前記信号光及び前記参照光を前記ホログラム記録媒体の任意の領域に照射して第１のホログラムを記録し、前記第１のホログラムが記録された後、前記光軸変更部は、前記ホログラム記録媒体に対する前記信号光の入射角度を変更し、前記信号光照射光学系及び前記参照光照射光学系は、前記入射角度が変更された信号光及び前記第１のホログラムの記録時とほぼ同一の参照光を照射することにより、前記第１のホログラムを記録した領域と同一領域に前記第１のホログラムと異なる第２のホログラムを多重記録すると同時に、前記回折光取得部は、前記第１のホログラムからの回折光の少なくとも一部を取得する。
【００２１】
また、本発明の他の局面に従うホログラムの記録再生方法は、任意の二次元情報を含む信号光及び前記信号光と同一光源から発せられた参照光をホログラム記録媒体の任意の領域に照射して第１のホログラムを記録し、前記第１のホログラムが記録された後、前記ホログラム記録媒体に対する前記信号光の入射角度を変化させ、前記入射角度が変化された信号光及び前記第１のホログラムの記録時とほぼ同一の参照光を照射することにより、前記第１のホログラムを記録した領域と同一領域に前記第１のホログラムと異なる第２のホログラムを多重記録すると同時に、前記第１のホログラムからの回折光の少なくとも一部を取得する。
【発明の効果】
【００２２】
上記の構成により、ホログラム記録媒体の任意の領域に複数のホログラムを多重記録して再生するときに、任意の第２のホログラムを記録すると同時に、既に記録されている別の第１のホログラムの再生を行うことにより、第２のホログラムの記録に使用する参照光を第１のホログラムの再生にも用いることができるので、再生用参照光の照射が不要となり、ホログラム記録媒体の記録可能容量の劣化を防止しながら、ホログラム記録媒体に記録されている情報を高速に再生することができ、再生した情報の照合も高速に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による情報記録再生装置の構成を示す概略図である。図１に示す情報記録再生装置は、レーザ光源１、ビームエキスパンダ２、偏光ビームスプリッタ３、ミラー４、空間光変調器５、フーリエ変換レンズ６、可動ミラー７、駆動部８、参照光照射光学系９、二次元画像取得部１０、再生光学系１１、駆動部１２、データ出力部１３、データ蓄積部１４、照合部１５、データ再生部１６、レーザ駆動回路１７、光量検出部１８、記録感度算出部１９、駆動部２０及びコントローラ２１を備える。なお、図１では、図示を容易にするためにコントローラ２１と他の回路ブロックとの接続ラインの図示を省略し、また、２分の１波長板等の光学部品の図示も適宜省略している。
【００２５】
レーザ光源１から出射される光ビームは、その径がビームエキスパンダ２によって拡大される。拡大された光は、偏光ビームスプリッタ３によって信号光Ｓ１と参照光Ｒ１とに分離される。信号光Ｓ１は、ミラー４によって反射されて空間光変調器５へ入射される。データ出力部１３は、記録すべきデータをエンコードして二次元情報（二次元画像情報）を空間光変調器５へ出力する。空間光変調器５は、二次元情報を含む信号光を形成してフーリエ変換レンズ６へ導く。フーリエ変換レンズ６及び可動ミラー７等から信号光照射光学系が構成され、フーリエ変換レンズ６及び可動ミラー７は、ホログラム記録媒体ＨＭの所望の領域に信号光Ｓ１を照射する。照射光学系９は、駆動部２０によって駆動され、参照光Ｒ１をホログラム記録媒体ＨＭ（以下、略して記録媒体ＨＭと称する）の所望の領域（信号光Ｓ１が照射されている領域）に照射する。このようにして、例えば、ホログラムＡが記録媒体ＨＭに記録される。
【００２６】
可動ミラー７は、駆動部８によって駆動され、信号光の入射角度を変化可能に構成されている。例えば、上記のホログラムＡの記録後、可動ミラー７は、駆動部８によって駆動され、信号光Ｓ１の入射角度を変化させ、フーリエ変換レンズ６及び可動ミラー７は、ホログラムＡ記録時と異なる入射角度で信号光を照射し、照射光学系９は、ホログラムＡ記録時と同じ入射角度で参照光Ｒ１を照射する。この結果、ホログラムＡを記録したホログラム記録媒体ＨＭの領域と同一領域にホログラムＡと異なるホログラムＢが多重記録される。なお、光軸変更部である可動ミラー７としては、ガルバノミラーなどの機械的光軸変更部を用いることができ、また、光軸変更部としては、この例に特に限定されず、音響光学素子又は電気光学素子による偏向器などの電気的光軸変更部を用いてもよい。この点に関して、後述する光軸変更部も同様である。
【００２７】
二次元画像取得部１０及び再生光学系１１は、駆動部１２によって一体に駆動され、種々のホログラムによる回折光（再生光とも称す）を受光可能に構成されている。例えば、上記のホログラムＢの記録と同時に、再生光学系１１は、ホログラムＡからの回折光Ｄ１を二次元画像取得部１０に結像させ、二次元画像取得部１０は、結像された回折光Ｄ１からホログラムＡの二次元情報を取得する。データ再生部１６は、二次元画像取得部１０から二次元情報を受け、この二次元情報をデコードしてデータを復元する。
【００２８】
データ蓄積部１４は、記録される二次元情報が表すデータをデータ出力部１３から取得して一次的に記憶する。照合部１５は、データ蓄積部１４に記憶されているデータと、データ再生部１６によって再生されたデータとを比較して照合し、照合結果をコントローラ２１へ出力する。
【００２９】
光量検出部１８は、二次元画像取得部１０から二次元情報を表す出力電圧を受け、二次元画像取得部１０の受光面積及び出力電圧値を用いて所定の演算により回折光の強度を算出することにより、ホログラム記録媒体ＨＭに記録されたホログラムＡからの回折光Ｄ１の光量を検出する。記録感度算出部１９は、光量検出部１８により検出された回折光の光量を基にホログラム記録媒体ＨＭの現在の記録感度を算出する。レーザ駆動回路１７は、算出された記録感度に適した露光エネルギー量（すなわち照射光量と照射時間）となるようにレーザ光源１の出力を制御する。コントローラ２１は、上記の各動作が実行されるように各部を制御する。
【００３０】
次に、上記の実施の形態１に関わるホログラムの記録再生方法及び情報記録再生装置について、任意のホログラムＢの記録と同時に、既に記録されている別のホログラムＡの再生が可能になった点と、これによりホログラムＡの記録データの照合が可能になった点について説明する。
【００３１】
図２は、図１に示す情報記録再生装置によるホログラム記録再生方法の一例を示す概略図であり、図２（ａ）は、ホログラム記録媒体の任意の領域に任意の二次元情報を有するホログラムＡを記録する際の概略図であり、図２（ｂ）は、上記領域にホログラムＡと異なる二次元情報を有するホログラムＢを記録する際の概略図である。なお、図２では、記録原理及び再生原理を簡略に説明するために、可動ミラー７等の図示を省略して空間光変調器５及びフーリエ変換レンズ６から信号光が記録媒体ＨＭに照射される様子を示すとともに、フーリエ変換レンズ６を信号光照射光学系として説明する。後述する他の図も同様である。
【００３２】
図２（ａ）及び図２（ｂ）において、ＨＭはホログラム記録を行う記録媒体、５は記録すべき二次元情報を形成する空間光変調器、Ｓ１ａは空間光変調器５において形成された二次元情報を含む信号光、６は信号光Ｓ１ａを記録媒体ＨＭの所望の領域に照射するための信号光照射光学系、Ｒ１は信号光Ｓ１ａと同一光源から発せられた参照光、９は参照光Ｒ１を記録媒体ＨＭの所望の領域に照射するための参照光照射光学系、Ｒ２は記録媒体ＨＭを透過する参照光、Ｓ２ａは記録媒体ＨＭを透過する信号光、Ｄ１は参照光Ｒ１を記録媒体ＨＭに照射することにより記録媒体ＨＭ中に既に記録されているホログラムＡによって回折された再生光、１０は再生光Ｄ１を検出して取得するためのＣＣＤからなる二次元画像取得部、１１は再生光Ｄ１を二次元画像取得部１０の受光面上に結像するための再生光学系を示す。
【００３３】
なお、図２（ａ）及び図２（ｂ）において、記録媒体ＨＭに照射される信号光Ｓ１ａが収束光として示されているが、本発明は、例えば信号光Ｓ１ａが平行光又は発散光である場合にも適用可能であり、同様の効果が得られる。また、本実施の形態においては、ホログラム記録方式として角度多重記録を例に取り説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。また、二次元画像取得部１０としては、ＣＭＯＳセンサなども利用可能である。
【００３４】
以下に、上記構成における機能について説明する。ここで、ホログラム記録再生には通常コヒーレント光が用いられるので、本実施の形態においても特に注釈がない限り、光はコヒーレント光であるとする。
【００３５】
まず、図２（ａ）において、光源から発せられた光は、例えばビームスプリッタやハーフミラー等の光学部品により容易に２分割される（図示省略）。この分割された光の一方は、空間光変調器５によって変調され、所望の二次元情報を有する信号光Ｓ１ａを生成することができる。また、分割された他方の光は、ホログラム記録における参照光Ｒ１とされる。信号光Ｓ１ａが、信号光照射光学系６によって記録媒体ＨＭ上の任意の領域に照射され、また、参照光Ｒ１が、参照光照射光学系９により上記信号光Ｓ１ａの照射領域と重なる（記録すべき二次元情報の欠損を防止するために、望ましくは信号光Ｓ１ａの照射領域すべてを含む）ように記録媒体ＨＭに照射される。
【００３６】
上記の信号光Ｓ１ａと参照光Ｒ１との重なりによって形成される空間的光強度分布（干渉パターン）により、記録媒体ＨＭを構成する材料の物理的又は化学的変化を発生させ、記録媒体ＨＭの内部に上記干渉パターンを反映した屈折率分布が形成される。この工程がいわゆるホログラム記録と呼ばれるものである。なお、このとき、信号光Ｓ１ａの一部及び参照光Ｒ１の一部は、光エネルギーとして記録媒体ＨＭを構成する材料に吸収され、上記物理的又は化学的変化のエネルギー源となり、吸収されない信号光Ｓ１ａの残部及び参照光Ｒ１の残部は、図２（ａ）に示すように記録媒体ＨＭを透過する（信号光Ｓ２ａ及び参照光Ｒ２）。このとき、記録されたホログラムをホログラムＡとする。
【００３７】
次に、図２（ｂ）に示すようにして、ホログラムＡを記録した領域に、さらに別のホログラムＢを記録する。図２（ｂ）においては、上記と同様の方法（但し、記録すべき二次元情報は、空間光変調器５により所望の変調を行うことで変更されていても良い）を用いて記録媒体ＨＭに信号光Ｓ１ｂ及び参照光Ｒ１が照射される。このとき、信号光Ｓ１ｂの記録媒体ＨＭに対する入射角度を、ホログラムＡを記録した際の信号光Ｓ１ａの入射角度と異なるようにすることにより、多重記録を行うことが可能である。
【００３８】
このとき、参照光Ｒ１の記録媒体ＨＭに対する入射角度を、ホログラムＡを記録した際の入射角度と同じにすることにより、参照光Ｒ１は、ホログラムＢの記録用参照光としての役割を担うとともに、ホログラムＡの再生用参照光として作用させることができる。これは、ホログラムＡ及びホログラムＢの記録において、記録用参照光（本実施の形態では参照光Ｒ１）の記録媒体ＨＭに対する入射条件及び光の特性（面内位相分布や波長など）がほぼ同一のものであることにより実現される。
【００３９】
例えば、ホログラムＡのみ記録した多重記録されていない記録媒体に対して、ホログラムＡに記録された情報の再生を行うには、一般的な単色ホログラム（単色光により記録されたホログラム）の再生と同様に、記録用参照光（図２（ａ）における参照光Ｒ１）と同等の再生用参照光のみを記録領域に照射すれば良い。このとき、例えば、ホログラム材料によっては、ホログラム記録過程において体積収縮を伴うものが考えられ、その場合には記録時と再生時とにおいて参照光の最適入射角度が異なる恐れが生じるが、材料特性を把握することにより、容易に入射角度補正を行うことができる。再生用参照光は、記録されているホログラムにより回折され、記録時に記録媒体を透過した信号光の記録媒体に対する出射角度と同じ角度で再生光として出てくる。
【００４０】
ここで、干渉縞が厚いグレーティング、いわゆるブラッググレーティングとして記録されるホログラムの再生は、参照光の入射角度に対する制限（角度選択性という）があり、特に記録媒体ＨＭの厚みが増すほど、角度選択性が高くなる（すなわち、記録用参照光の入射角度と再生用参照光の入射角度（上述の入射角度補正が必要な場合には、補正した入射角度）がほぼ一致しないと再生されない）。これが、多重記録再生をする際に多重化された二次元情報を分離して取り出せる原理である。
【００４１】
従って、角度多重方式やポリトピック方式と呼ばれる方式を用いたホログラム多重記録においては、同一領域へ複数のホログラムを記録する際に記録用参照光（本実施の形態では図２（ａ）及び図２（ｂ）中の参照光Ｒ１に相当）の記録媒体ＨＭへの入射角度を変化させて記録する。また、再生の際には、再生用参照光の入射角度を、記録時の入射角度に対応させて変化させ、所望のホログラムの再生を行うことができる。
【００４２】
上述したように、ホログラムＡの再生にはホログラムＡを記録した際と同等の再生用参照光を照射することが必要である。また、ホログラムＢの記録用参照光は、記録の際にその一部のみが記録に寄与し、残りは透過するということも述べてきた。従って、ホログラムＢの記録に寄与しない参照光Ｒ１の光エネルギーは、再生用参照光としてホログラムＡに入射され、ホログラムＡにより回折され、再生光Ｄ１となって記録媒体ＨＭから出てくる。この再生光Ｄ１を再生光学系１１により二次元画像取得部１０の光検出面（受光面ともいう）上に結像させ、二次元画像取得部１０にて二次元情報として取得することができる。
【００４３】
なお、本実施の形態では、信号光の移動方向として、矢印ＳＤ１に示すように、信号光Ｓ１ａの光軸と参照光Ｒ１の光軸とにより形成される平面内で且つ信号光Ｓ１ａの光軸と参照光Ｒ１の光軸との交点を中心として、信号光の光軸を円弧状に回転させているが、この例に特に限定されず、図２（ｂ）において一転鎖線で示すように、信号光Ｓ１ａの光軸と参照光Ｒ１の光軸とにより形成される平面と交わる方向である矢印ＳＤ２の方向（例えば、図２（ｂ）の紙面と直交する方向）へ移動させるようにしてもよい。この場合、移動範囲を大きく取ることができるので、ホログラム記録媒体の同一領域に多数のホログラムを記録することができ、多重度を増加させることができる。また、参照光及び再生光の移動方向についても上記と同様である。
【００４４】
ここで、本発明のポイントを纏めると以下のようになる。第１のポイントは、同一領域に複数のホログラムを多重記録する際に、従来提案されている角度多重方式と同様に記録媒体ＨＭに対する参照光Ｒ１の入射角度を変化させることにより、異なる二次元情報に対応するホログラム多重記録を行うとともに、参照光Ｒ１ではなく、信号光の条件（本実施の形態においては、記録媒体ＨＭに対する信号光Ｓ１ａ、Ｓ１ｂの入射角度）を変化させることにより、ホログラム多重記録の一部を実現するホログラムの記録再生方法である点である。第２のポイントは、ホログラムＢを記録している最中に、記録媒体ＨＭを透過してくる信号光Ｓ２ｂ又はホログラムＢの再生光を取得するのではなく、参照光Ｒ１により再生される別のホログラムＡ（ホログラムＢの記録以前に記録媒体ＨＭに記録されているホログラム）の再生光Ｄ１を再生光学系１１と二次元画像取得部１０とにより取得する点である。
【００４５】
次に、本発明と、上記の特許文献５（特許第３６５２３３８号公報）において、ホログラム記録と同時又は直後に再生した二次元情報を用いて、記録すべき情報との照合（以下、ベリファイともいう）を行うための手段として提案されているＤＲＡＷ機能との方式及び効果の明確な違いを述べる。ＤＲＡＷ機能は、任意のホログラムの記録中に、記録に用いる参照光を再生用参照光として用い、まさに記録しているホログラム自身からの再生光を取得する方式である。
【００４６】
ここで、特許文献５（特許第３６５２３３８号公報）にあるＤＲＡＷ機能に関する記述見ると、「干渉パターンがホログラム層内に記録され始めると、記録用参照光によって干渉パターンが記録された箇所より再生光が発生する」とあり、「この再生光をＣＣＤアレイに入射して検出することにより、記録された情報の再生を行うことができる」とされている。また、「再生光をＣＣＤの出力レベルとして観測すると、情報の記録開始後、記録媒体における干渉パターンの記録の度合いに応じて次第に再生光の強度が大きくなり、ある時刻において最大値に達し、その後、次第に小さくなるのが分かり、この結果、所望のＣＣＤ出力が得られた時点で記録を停止することで所望の回折効率を有する干渉パターンの形成（すなわちホログラムの記録）が行える」と記載されている。
【００４７】
一方、本実施の形態によるホログラムの記録再生方法は、記録中のホログラム（例えば、ホログラムＢ）からの再生光を得るのではなく、任意のホログラム（例えば、ホログラムＢ）を記録するための参照光を利用して、ホログラム記録と同時又はホログラム記録のための光照射時間内に、同一領域に記録されている他のホログラム（例えば、ホログラムＡ）の再生を行うものである。
【００４８】
ここで定義されるホログラムの再生とは、上述の例において示したように、ホログラムＢを記録するための信号光Ｓ１ｂ及び参照光Ｒ１を記録媒体ＨＭに照射する際に、既に記録媒体ＨＭに記録されているホログラムＡによって回折され、回折光Ｄ１となって記録媒体ＨＭから出てくる再生光（透過光Ｓ２ｂと異なる出射角度で記録媒体ＨＭから出射される光）を、再生光学系１１により、例えばＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の二次元画像取得部１０の光検出面上に結像させ、二次元画像取得部１０にて二次元情報として取得することである。
【００４９】
ところで、一般的なホログラム材料として、例えばフォトポリマー材料を用いたホログラム記録においては、光照射によりモノマーが重合して形成されるポリマーと、マトリックス材料又はバインダーと呼ばれる材料との屈折率差を利用してホログラム記録がなされると考えられる。
【００５０】
また、これらを記録媒体として用いる際には、わずかな不要光（例えば迷光など）により反応が開始しないように、反応抑制剤と呼ばれる物質や、記録用の光波長に対する感度を上げるための色素等が含まれている。従って、実際には、干渉パターン情報を含む光エネルギーが記録媒体に照射されてから、光の吸収→重合→分散及び定着といったプロセスを辿る。この一連の化学的又は構造的変化による干渉パターン形成（以下、ホログラム形成とも記述する）が終了するまでには、一定の時間を要することが知られている。
【００５１】
また、採用する材料成分によっては、例えばホログラムを記録するための信号光及び参照光の照射が終了した後に、上記の干渉パターン形成過程が進行する場合もある（一般に暗反応と呼ばれる）。暗反応の有無又は大小を含めた干渉パターン形成時間は、目論見とする記録媒体の基本性能を考慮した上記材料成分の配分比率等に起因するため、材料感度や分散速度を上げる等の材料設計プロセスにより、形成時間を短縮することは可能であるが、大容量ストレージを目標とする多重記録可能な記録媒体の他の特性（収縮の発生を抑制する、ホログラム毎の回折効率の制御性をよくする等）を考慮する必要がある。
【００５２】
従来示されているホログラム記録材料においては、上記の干渉パターン形成時間の短縮には限界があり、干渉パターン形成時間には、記録用参照光及び信号光の照射時間に比べて長い時間が必要と言える。また、別のホログラム記録材料として研究及び開発が進められている有機フォトリフラクティブ材料や強誘電液晶材料等においても、参照光及び信号光の照射による化学的又は構造的変化を利用して干渉パターン形成（すなわちホログラム記録）をするため干渉パターン形成時間が光照射時間より長い材料が多い。
【００５３】
また、上記のフォトポリマー等のホログラム記録材料においては、エムナンバー（以後、Ｍ／＃と表記する）と呼ばれる性能示数が用いられる。Ｍ／＃は、回折効率（百分率表記ではなく、入射光に対する回折光の比で表した値）の平方根に比例し、屈折率変化に比例する量である。Ｍ／＃が大きい程、トータルの回折効率が大きくなる。このＭ／＃を、再生時に必要な最小の回折効率で割った値が材料性能として可能な多重度数になる。従って、記録材料に依存する多重度数限界により、可能な多重度数すなわち記録容量が決定される。
【００５４】
このような記録媒体に対しては、従来のＤＲＡＷ機能を用いてホログラムの記録中に再生してベリファイを行うことは、困難であると考えられる。すなわち、ＤＲＡＷ機能を用いて記録中又は直後にホログラム再生を行う場合には、徐々に増大してくる回折効率が所望の値になったときに再生像が得られる。ところが、記録光照射とホログラム形成との間には、上述した暗反応に起因する時間差が生じるため、所望の再生像を得るために、例えば参照光及び信号光を照射する工程と、信号光を遮断して参照光のみを照射する工程というように、本来、所望の回折効率を有するホログラムの記録に必要な光エネルギー（＝照射強度×時間）よりも大きなエネルギーを照射する形を取らざるを得ない。
【００５５】
これにより、例えば上述したフォトポリマー材料を記録媒体として用いた場合には、記録媒体の任意の領域で複数のホログラムを多重記録するために用いられるべきモノマーを消費してしまう結果となる。具体的には、記録光として、参照光と信号光との強度比を１対１とし、回折効率０．１％（すなわち入射光強度に対して回折光強度が０．００１）のホログラムを複数個多重記録し、上記のＤＲＡＷ機能を用いて各ホログラムの記録直後に再生及びベリファイを行う場合を考える。このとき、記録媒体には、回折効率０．１％のホログラムを１０００多重可能な記録可能容量（Ｍ／＃＝１０００×ｓｑｒｔ（０．００１）＝３１．６２２７８）があるものとする。
【００５６】
ここで、情報が正しく記録されているかどうかを照合するベリファイのためには、再生信号として十分な光量が必要である。例えばＣＣＤで光量を検出する際に、上述のようにホログラム記録時の回折効率が徐々に大きくなってくる時間帯で取得すると、光量が弱い（回折光が少ない）ため、取得した再生光パターンのシグナルノイズ比（ＳＮＲと略す）が悪く、データの照合には不十分である。従って、ベリファイのために十分なＳＮＲが得られる再生光強度を取得しようとする場合には、回折効率が０．１％となる時間帯において、ＣＣＤの検出が行える積算時間以上の参照光照射が必要となる。上記必要条件を考慮すると、少なくとも記録のための参照光及び信号光の照射光エネルギーに比べ、大きな光エネルギーの照射が必須となる。
【００５７】
このとき、回折効率は、照射光エネルギー増大率の２乗に比例して大きくなるため、例えば、記録のための参照光及び信号光の照射終了時に信号光のみを遮断するなどして、本来記録に必要な光エネルギーの１．１倍の光エネルギーを照射して再生光を得る場合には、１つのホログラムあたりの回折効率は（１．１）２＝１．２１倍となる。上記例では、回折効率が０．１２１％（入射光強度に対して回折光強度が０．００１２１）となり、Ｍ／＃＝３１．６２２７８を｛ｓｑｒｔ（０．００１２１）｝で割ると、約９０９多重と試算できる。すなわち、同一領域に記録可能な多重数が１０００回から約９０９回に減少し、ホログラム記録媒体の記憶可能容量を約一割も低下させることになる。
【００５８】
一方、本実施の形態に示す方法によれば、ホログラムの再生は、他のホログラムの記録と同時に行われるため、記録プロセス自体が再生プロセスを兼ねている。この再生プロセスにおける再生光を取得してベリファイを行うため、不要なモノマー消費を行うことがないという利点がある。
【００５９】
また、例えば上述してきたようなフォトポリマー材料などの暗反応を有する記録媒体に対しても、本発明の記録再生方法を用いることができ、上記の不要なモノマー消費を防止してベリファイを行うために非常に有効である。同一領域におけるホログラムの多重記録は連続して行う必要が無く、例えば、記録媒体の複数の領域へ１つずつホログラム記録を行った後（例えば、最初に記録用参照光及び信号光を照射した領域でホログラムの形成が行われる時間の後）、最初の記録領域から再度２つ目のホログラム記録と同時に１つ目のホログラムの再生を行っていくこともできる。すなわち、本発明のホログラム記録再生方法を採用することにより、暗反応等が存在するホログラム材料に対して多重記録を行う場合であっても、記録からベリファイまでの待機時間を減らして効率よく記録データの照合を行うことができるという効果がある。
【００６０】
具体的には、上記構成に加えて図１に示す照合部１５等を用いることにより、記録情報の照合が可能である。例えば、記録すべき情報（又は別途エンコーダを備えておいて、空間光変調器５に送られる変調パターンに符号化された情報でも良い）を蓄積するバッファメモリとなるデータ蓄積部１４と、再生光の取得によって得られた二次元画像取得部１０の出力（別途デコーダを備えておいて復号された情報でも良い）を蓄積するバッファメモリとなるデータ再生部１６と、両データを比較して比較結果を出力する情報比較部となる照合部１５とにより構成することができる。例えば、比較結果を装置制御部となるコントローラ２１に出力することにより、エラー訂正や記録続行等の装置動作を制御することが可能となる。
【００６１】
また、本実施の形態では、２個のホログラム（ホログラムＡ及びホログラムＢ）の順次記録、及びホログラムＢの記録と同時にホログラムＡを再生することを例に取り、機能及び効果を説明してきたが、二次元画像取得部の配置として、例えば、駆動部１２がコントローラ２１から記録媒体ＨＭに対する記録用信号光の入射角度の情報を得ることにより、駆動部１２が二次元画像取得部１０の配置を制御することも可能である。
【００６２】
例えば、図３は、ホログラムＣを記録しながらホログラムＡを再生する場合を示している。図３に示すような構成を取ることにより、ホログラムＡ、Ｂ、Ｃの３つのホログラムをＡ→Ｂ→Ｃの順序で記録するとした場合、ホログラムＣの記録時に２個前のホログラムＡの再生光の出射方向に二次元画像取得部１０を配置して再生することもできる。
【００６３】
図３において、ＨＭはホログラム記録を行う記録媒体、５は記録すべき二次元情報を形成する空間光変調器、Ｓ１ｃは空間光変調器５において形成された二次元情報を含む信号光、６は信号光Ｓ１ｃを記録媒体ＨＭの所望の領域に照射するための信号光照射光学系、Ｒ１は信号光と同一光源から発せられた参照光、９は参照光Ｒ１を記録媒体ＨＭの所望の領域に照射するための参照光照射光学系、Ｒ２は記録媒体ＨＭを透過する参照光、Ｓ２ｃは記録媒体ＨＭを透過する信号光、Ｄ１ａ、Ｄ１ｂは参照光Ｒ１を記録媒体ＨＭに照射することにより記録媒体ＨＭ中に既に記録されているホログラムＡ、ホログラムＢのそれぞれによって回折された再生光、１０は再生光Ｄ１ａ、Ｄ１ｂのいずれかを検出して取得するための二次元画像取得部、１１は再生光Ｄ１ａ、Ｄ１ｂのいずれかを二次元画像取得部１０に結像するための再生光学系を示す。
【００６４】
本構成における基本的な機能は、図１及び図２を用いて説明したものと同様であるが、例えば、参照光Ｒ１に対する記録用信号光Ｓ１ｃの角度をθｒｓとし、ホログラムＡ及びホログラムＢの記録時におけるθｒｓ又はホログラム毎のθｒｓの差（Δθｒｓ）を検知又は予め決定しておき、駆動部１２が二次元画像取得部１０及び再生光学系１１を機械的移動によって所望の位置に配置すると、ホログラムＡ及びホログラムＢのうち任意のホログラムからの二次元情報の再生及び再生情報を用いたデータのベリファイが可能である。具体的には、駆動部１２は、ステッピングモータ等の回転機構から構成され、信号光の光軸と参照光の光軸との交点Ｚを回転中心として二次元画像取得部１０及び再生光学系１１を一体に回動させる。この回転移動により、二次元画像取得部１０及び再生光学系１１を所望の位置に配置させ、データのベリファイを行うことができる。
【００６５】
なお、本例では３つのホログラムに関して例示したが、さらに多くのホログラムを多重記録する場合においても同様の効果が得られる。また、複数の再生光学系及び二次元画像取得部を用意し、再生される複数のホログラムそれぞれに対応するように配置しておけば、ホログラムＣへの記録時にホログラムＡ、Ｂを同時再生することも可能である。また、再生光学系と二次元画像取得部とを複数個配置することにより、例えば全ての多重記録及びベリファイが終了した後に、一つの参照光により複数のホログラム再生ができ、高転送レートでの情報再生を実現できるという効果がある。
【００６６】
なお、本実施の形態においては、本発明の理解を簡単にするため、複数のホログラム記録に際して、記録媒体ＨＭに対する参照光の入射角度を固定し、信号光の入射角度を変化させることにより、任意のホログラムの記録と同時に他のホログラムの再生を行う方法について述べてきた。しかしながら、例えば、図４に示すように、上記方法にて参照光の入射角度をθｒＮとした状態で記録媒体ＨＭに対する信号光の入射角度を変化させることにより、複数個のホログラム記録及び再生を行った後、記録媒体ＨＭに対する参照光の入射角度をΔθｒだけ変化させてθｒ（Ｎ＋１）に固定し、同一領域においてさらに信号光の入射角度を変化させ、上記方法を行うことができる。
【００６７】
具体的には、図４に示すように、まず、参照光の入射角度をθｒＮに固定し（ステップＳ１１）、信号光及び参照光の照射によりＮ番目のホログラムを記録する（ステップＳ１２）。次に、信号光の入射角度θｓ（信号光と参照光とのなす角θｒｓ）をΔθｓ（Δθｒｓ）だけ変化させた後（ステップＳ１３）、信号光及び参照光の照射により（Ｎ＋１）番目のホログラムを記録し、同時にＮ番目までのホログラムのうち任意のホログラムを再生する（ステップＳ１４）。
【００６８】
次に、信号光の入射角度の変化が終了したか否かを判断し（ステップＳ１５）、信号光の入射角度の変化が終了していない場合はステップＳ１３、Ｓ１４の処理を繰り返し、信号光の入射角度の変化が終了した場合はステップＳ１６へ処理を移行する。
【００６９】
信号光の入射角度の変化が終了した場合、参照光の入射角度をΔθｒだけ変化させて参照光の入射角度をθｒ（Ｎ＋１）に固定し（ステップＳ１６）、その後、参照光の入射角度の変化が終了したか否かを判断し（ステップＳ１７）、参照光の入射角度の変化が終了していない場合はステップＳ１２以降の処理を繰り返し、参照光の入射角度の変化が終了した場合は多重記録を終了する。
【００７０】
なお、参照光の入射角度は、駆動部２０によって変更され、駆動部２０としては、参照光の入射角度を変更する公知の移動機構を用いることができ、例えば、信号光の入射角度の変更と同様に、可動ミラー及び駆動回路等を用いて実現することができる。
【００７１】
上述したように、参照光照射によるホログラム再生における角度選択性を用いることにより、参照光の入射角度変化量（θｒ（Ｎ＋１）−θｒＮ）を適当に選択することにより、θｒＮの参照光で記録されたホログラムはθｒ（Ｎ＋１）の参照光により再生されない。これを繰り返し行うことにより、記録媒体の任意の領域において数１００〜数１０００多重のホログラム記録が可能となり、大容量の情報記録装置を実現できる。この場合にも、任意のホログラムを記録すると同時に、記録用参照光と同一の参照光にて記録された他のホログラムの再生及び再生情報を用いたデータのベリファイを行うことができ、高転送レートの情報記録再生を実現できるという効果が得られる。
【００７２】
また、図５に示すように、任意の信号光の入射角度θｓ１に対して参照光の入射角度をθｒＮからθｒＮ＋ｍ×Δθ（ｍは自然数）まで変化させて複数のホログラムＡ群を記録し、その後、信号光の入射角度をθｓ２（＝θｓ１＋Δθｓ）に変化させた後、参照光の入射角度を同様に変化させて別の複数のホログラムＢ群を記録することもできる。
【００７３】
図５に示すように、まず、信号光の入射角度をθｓ１に固定し（ステップＳ２１）、信号光及び参照光の照射によりＮ番目のホログラムを記録する（ステップＳ２２）。次に、参照光の入射角度θｒＮ（信号光と参照光とのなす角θｒｓ）をΔθ（Δθｒｓ）だけ変化させた後（ステップＳ２３）、信号光及び参照光の照射により（Ｎ＋１）番目のホログラムを記録する（ステップＳ２６の信号光の入射角度の変化が行われている場合は、同時にＮ番目までのホログラムのうち任意のホログラムを再生する）（ステップＳ２４）。
【００７４】
次に、参照光の入射角度の変化が終了したか否かを判断し（ステップＳ２５）、参照光の入射角度の変化が終了していない場合はステップＳ２３、Ｓ２４の処理を繰り返し、参照光の入射角度の変化が終了した場合はステップＳ２６へ処理を移行する。
【００７５】
参照光の入射角度の変化が終了した場合、信号光の入射角度をΔθｓだけ変化させて信号光の入射角度をθｓ（Ｎ＋１）に固定し（ステップＳ２６）、その後、信号光の入射角度の変化が終了したか否かを判断し（ステップＳ２７）、信号光の入射角度の変化が終了していない場合はステップＳ２２以降の処理を繰り返し、信号光の入射角度の変化が終了した場合は多重記録を終了する。
【００７６】
図５において、例えば、ステップＳ２５においてＮＯと判断されてステップＳ２３へ戻るループ１は、ホログラムＡ群の記録プロセスに対応し、ステップＳ２７においてＮＯと判断されてステップＳ２２へ戻るループ２は、ホログラムＢ群の記録を行うと同時にホログラムＡ群の再生を行うプロセスに対応する。
【００７７】
このときの光学系配置と記録動作の概要を図６に示す。図６（ａ）は、信号光の入射角度θｓ１において参照光の照射角度を変化させて複数のホログラムＡ群を記録する場合を示す概略図であり、図６（ｂ）は、信号光の入射角度をθｓ１と異なるθｓ２に変化させた上で参照光の照射角度を変化させて複数のホログラムＢ群を記録する場合を示す概略図である。
【００７８】
図６（ａ）に示すように、信号光の入射角度θｓ１において参照光の照射角度を変化させて複数のホログラムＡ群を記録した後、図６（ｂ）に示すように、ホログラムＡ群を記録するときの参照光の入射角度とホログラムＢ群を記録するときの参照光の入射角度とを変化量も含めて同一に設定することにより、ホログラムＢ群の記録と同時にホログラムＡ群からの再生光を取得することができる。
【００７９】
なお、本実施の形態においては、ホログラムＢの記録と同時に既に記録されているホログラムＡの再生を行うことを例に取り説明してきたが、再生光を、二次元画像情報を有する光としてではなく、ホログラムによる回折光として捉え、回折光の強度を取得することで別の効果を得ることができる。
【００８０】
本実施の形態で説明してきた構成のように、再生光学系とＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等からなる二次元画像取得部１０を用いた場合、回折光を光強度として取得することは容易である。一般に、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等のイメージングデバイスは、各画素に入射されたフォトン数を電気変換して二次元画像情報とするデバイスであるため、受光面積と出力の電圧値又は電流値とを用いた簡単な演算により、二次元画像情報から回折光の強度への換算を容易に行うことができる。なお、回折光の強度の取得方法は、上記の例に特に限定されず、ホログラムＢの記録と同時にホログラムＡにより回折される光を光強度として取得するために、例えば、パワーメータやフォトディテクター（ＰＤ）などの光検出デバイスを配置し、この光検出デバイスにより回折光の一部又は全部を取り込むようにしてもよい。
【００８１】
上記のいずれかの方法に限らず、ホログラムＡの回折光の強度を取得することにより、ホログラムＡを記録した際の記録媒体ＨＭの記録感度を算出することができる。記録感度（ここではＸとする）は、ホログラムＡを記録完了するまでの積算記録エネルギー（積算露光エネルギー密度：Ｄ）とホログラムＡの回折効率η（＝回折光パワー÷入射参照光パワー、無次元数）から得られる値であり、一般に、下記式（ここで、√は平方根を表す）で表される。
【００８２】
Ｘ＝√（η）÷Ｄ    （単位：ｃｍ２／ｍＪ）
【００８３】
または、記録媒質の厚みＴで規格化して、下記式で表される。
【００８４】
Ｘ＝√（η）÷（Ｄ×Ｔ）  （単位：ｃｍ／ｍＪ）
【００８５】
一方、上述してきたように、ホログラム記録媒体の記録感度が多重記録の進行とともに変化するような場合には、記録媒体の記録感度に応じた露光エネルギー量（すなわち照射光量と照射時間）の制御が必要となる。
【００８６】
また、ホログラムの記録再生においてホログラム毎に回折効率が変化すると、それぞれのホログラムに対して再生に必要な時間が変わったり、得られた二次元画像情報毎に品質（信号対ノイズ比：ＳＮＲ）が大きく異なったりする不都合が生じる。
【００８７】
一例として、我々がこれまでに検討してきた記録媒体における、ホログラム多重記録の際の積算露光エネルギーと記録感度の変化の関係を図７に示す。図７から、積算露光エネルギーが増加すると、記録感度が低下していくことがわかる。また、多重記録途中の記録感度変化を反映せずに多重記録を行った場合の多重ホログラムの回折効率のバラツキを図８に示す。図８から、多重記録途中の記録感度変化を反映せずに多重記録を行った場合、多重ホログラムの回折効率が大きくばらつくことがわかる。
【００８８】
図８に示されるようなホログラム毎の回折効率変化を抑えるには、均一化のためのホログラム記録条件制御（露光エネルギーと照射時間）をできるだけ記録直前の記録感度に基づいて行う必要がある。このため、本実施の形態では、光量検出部１８は、二次元画像取得部１０から二次元情報を表す電圧を受け、二次元画像取得部１０の受光面積と出力の電圧値を用いて数個前に記録されたホログラムからの回折光の光量を検出し、記録感度算出部１９は、光量検出部１８により検出された回折光の光量からホログラム記録媒体ＨＭの現在の記録感度を算出し、レーザ駆動回路１７は、最適記録条件の設定やスケジューリングの補正を行うために、算出された記録感度を基に所望の回折効率を得るために必要な記録エネルギー量を算出してレーザ光源１の出力を制御する。この結果、多重記録途中の記録感度変化を反映して多重記録を行うことができ、図９に示すように、多重ホログラムの回折効率のバラツキをほぼなくすことができた。
【００８９】
このように、本発明のポイントは、上述した方法により多重記録の途中段階で記録領域の記録感度を容易に得ることができ、これを元に次に記録するホログラムが所望の回折効率を得るために必要な記録エネルギー量を算出して最適記録条件の設定やスケジューリングの補正が容易に可能となる点にある。すなわち、本発明によれば、記録媒体の任意の記録領域において多重記録の途中段階で、数個前に記録したホログラムからの回折光を取得することにより、記録感度の変化を追跡及び把握可能な準リアルタイム記録感度モニターを実現でき、多重記録ホログラムの記録再生に対して情報記録の安定性及び信頼性を大きく向上させることができるという利点がある。
【００９０】
なお、任意のホログラムを再生する場合、又は複数のホログラムを同時に再生する場合において、例えば、図１０に示すように、再生光学系及び二次元画像取得部の位置関係を維持したまま再生光学系及び二次元画像取得部を配置した場合、複数の再生光学系１１ａ〜１１ｃ及び二次元画像取得部１０ａ〜１０ｃを記録媒体ＨＭとほぼ平行に配置する必要があり、ホログラムから再生光学系までの距離と再生光学系に対する再生光の入射角度が変化する。このため、二次元画像取得部１０ａ〜１０ｃの受光面上において、取得すべき像の大きさが変化したり、歪みが発生したりするといった不都合が生じる。従って、再生光学系と二次元画像取得部との位置関係を調整して歪みを補正する必要が生じる。また、出射角度が大きい再生光サイズに合わせるように再生光学系のサイズ及び二次元画像取得部の受光面積を大きく取らなければならない。なお、図１０では、上記構成において出射角度の異なる再生光を取得するために必要な再生光学系のサイズと二次元画像取得部のサイズの違いを模式的に示している。
【００９１】
このような不都合を回避及び防止するために、本実施の形態として、図３に示すように、二次元画像取得部１０の受光面が、信号光の光軸と参照光の光軸との交点Ｚからほぼ等距離にあり、且つ、二次元画像取得部１０に結像される各ホログラムの再生光Ｄ１ａ、Ｄ１ｂの光軸に対してほぼ垂直になるように配置されるように、交点Ｚを中心として二次元画像取得部１０及び再生光学系１１を円弧状に移動させることが有効である。これにより、各ホログラムから対応する二次元画像取得部１０までの光学的位置関係が維持され、像の変形及び歪みがほぼ無くなるという効果が得られる。
【００９２】
従って、再生光の取得に必要且つ十分な大きさの受光面積を有する一つの二次元画像取得部１０と、上記受光面に結像可能な口径及び開口率を有する一つ（一組）の再生光学系１１とを用いて、全てのホログラム再生光の取得に対応できる。また、上記再生光学系１１と二次元画像取得部１０との位置関係が一定であるため、これらを一体化したモジュールとして配置することができ、機械的移動により上記の信号光の光軸と参照光の光軸との交点からほぼ等距離、且つ、それぞれの二次元画像取得部に結像されるホログラムの再生光の光軸に対してほぼ垂直となる関係を容易に実現することができる。
【００９３】
なお、二次元画像取得部及び再生光学系の構成は、上記の例に特に限定されず、二次元画像取得部及び再生光学系を移動することなく、図３に示す２箇所の位置に、２個の二次元画像取得部１０及び再生光学系１１をそれぞれ固定配置し、２個のホログラムからの再生光を同時に取得したり、さらに、再生可能なすべての位置に複数の二次元画像取得部及び再生光学系を各ホログラムの再生位置に固定して配置し、すなわち、複数の二次元画像取得部の各受光面を、信号光の光軸と参照光の光軸との交点からほぼ等距離にあり、且つ、複数のホログラムからの各回折光の光軸に対してほぼ垂直に配置し、一又は複数のホログラムを順次又は同時に再生するようにしてもよい。
【００９４】
また、再生光学系として、例えば、開口率の大きなレンズや口径の大きなレンズを用いることにより、ホログラム記録媒体から異なる出射角で出射される複数のホログラムの再生光を取得することができる。図１１に、再生光学系として口径の大きなレンズを用いて本発明の効果を実現する場合の構成を示す。なお、図１１は、ホログラム記録時の空間光変調器及び信号光と、ホログラム再生時の再生光及び二次元画像取得部との関係を模式的に表したものであり、ホログラム記録時及び再生時の参照光、参照光を記録媒体の所望の領域に照射するための参照光照射光学系、記録媒体を透過する参照光の図示は省略している。
【００９５】
図１１において、ＨＭはホログラム記録を行う記録媒体、５ａは記録すべき二次元情報を形成する３個の空間光変調器、Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ１ｃは空間光変調器５ａにおいて形成された二次元情報を含む信号光、６ａは信号光Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ１ｃを記録媒体ＨＭの所望の領域に照射するための信号光照射光学系を構成するレンズ、Ｄ１ａ、Ｄ１ｂ、Ｄ１ｃは信号光Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ１ｃと参照光（図示省略）とを記録媒体ＨＭに照射することにより記録媒体ＨＭ中に記録されたホログラムＡ、ホログラムＢ、ホログラムＣのそれぞれの再生光、１０ａは再生光Ｄ１ａ、Ｄ１ｂ、Ｄ１ｃのいずれかを検出して取得するための３個の二次元画像取得部であるＣＣＤ、１１ａは再生光Ｄ１ａ、Ｄ１ｂ、Ｄ１ｃをＣＣＤ１０ａに結像するための結像光学系である再生光学系を構成するレンズを示す。
【００９６】
なお、図１１中に示すｆ１及びｆ２は、それぞれレンズ６ａ及びレンズ１１ａの焦点距離を示し、図示している通り、レンズ６ａ及びレンズ１１ａそれぞれにおいて、前焦点距離と後焦点距離とが等しく、レンズ６ａの前焦点面上に３個の空間光変調器５ａが配置され、レンズ１１ａの後焦点面上に３個のＣＣＤ１０ａの受光面が配置されている。また、レンズ６ａの後焦点位置とレンズ１１ａの前焦点位置とは一致しており、レンズ６ａ及びレンズ１１ａの主面は、互いに平行であるものとする。
【００９７】
また、本実施の形態においては、上記のレンズ６ａの後焦点位置（＝レンズ１１ａの前焦点位置）に記録媒体ＨＭの厚み方向の中心面が配置されている。なお、ｆ１＝ｆ２であっても良く、この関係を満たす場合には、空間光変調器５ａの出射光の面積とＣＣＤ１０ａの受光面上での入射光の面積とが等しくなる（すなわちｆ１とｆ２との比は、空間光変調器５ａの出射光の面積とＣＣＤ１０ａの受光面上での入射光の面積との拡大率となる）。
【００９８】
また、図１１中の位置α、β、γは、それぞれ信号光Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ１ｃを形成する時の３個の空間光変調器５ａの配置を示しており、３個の空間光変調器５ａを位置α、β、γに固定して配置しておき、各空間光変調器５ａに信号光形成のための光を切り替えて入射させることにより、信号光Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ１ｃを形成する。なお、空間光変調器の構成は、上記の例に特に限定されず、一つの空間光変調器５ａを図中矢印の方向に機械的に移動するなどして任意の位置に配置することも可能である。
【００９９】
また、同様に図１１中の位置α’、β’、γ’は、再生光Ｄ１ａ、Ｄ１ｂ、Ｄ１ｃのいずれかを検出する時のＣＣＤ１０ａの配置を示しており、３個のＣＣＤ１０ａを位置α’、β’、γ’に固定して配置しておき、再生用参照光（図示省略）の照射により、それぞれの位置に対応する再生光を同時に取得したり、所望の二次元情報を再生することができる。なお、二次元画像取得部の構成は、上記の例に特に限定されず、一つのＣＣＤ１０ａを図中矢印の方向に機械的に移動するなどして任意の位置に配置することも可能である。
【０１００】
まず、本例において、空間光変調器５ａが位置αにある時のホログラム記録について述べる。空間光変調器５ａには、ほぼ平行な光が入射され、二次元情報を含む信号光Ｓ１ａが形成される。信号光Ｓ１ａは、レンズ６ａにより記録媒体ＨＭに照射され、記録媒体ＨＭの上記信号光Ｓ１ａが照射された領域と同一の領域に、参照光照射光学系（図示省略）により記録用参照光（図示省略）が照射されることにより、記録媒体ＨＭ内にホログラム（ホログラムＡとする）が記録される。
【０１０１】
ここで、これまで述べてきたように、信号光の入射角度を変更して別のホログラムの記録を行うことにより、記録と同時にホログラムＡを再生することができる。まず、信号光の入射角度（すなわち信号光の光軸）を変更する方法として、空間光変調器５ａのシフト（直線平行移動）を採用した場合について説明する。
【０１０２】
図１１に示すように、空間光変調器５ａを位置αから位置βへシフトさせると、レンズ６ａへの信号光の入射位置が変わり、結果として記録媒体ＨＭへの入射角度が変わる。このように、空間光変調器５ａのシフトをレンズ６ａの前焦点面内で平行に移動させることにより、レンズ６ａへの入射前において平行ビームである信号光Ｓ１ｂの照射位置は、レンズ６ａの後焦点面において信号光Ｓ１ａの照射位置に一致する。従って、入射角度が固定された参照光と、それぞれの信号光とにより形成されるホログラムは、同一領域に角度多重記録されることになる。信号光Ｓ１ｂと記録用参照光とにより形成されるホログラムをホログラムＢとする。同様にして、空間光変調器５ａをさらにシフトさせて位置γに配置し、同一記録領域にさらに別のホログラム（ホログラムＣとする）を多重記録することができる。
【０１０３】
ホログラムＢの記録の際にはホログラムＡの再生光Ｄ１ａが同時に出射されるため、これをＣＣＤ１０ａで検出して再生する。ここで、再生光Ｄ１ａをＣＣＤ１０ａに結像するため、レンズ１１ａを用いる。このとき、信号光照射光学系として用いたレンズ６ａに対する空間光変調器５ａの配置と同様に、再生光学系であるレンズ１１ａの後焦点面内においてＣＣＤ１０ａの受光面を位置α’に配置する。これにより、再生光Ｄ１ａは、レンズ１１ａにより常に平行ビームとなり、ＣＣＤ１０ａの受光面に入射されて検出される。同様に、ホログラムＣの記録の際にはホログラムＡ及びホログラムＢの再生光Ｄ１ａ及び再生光Ｄ１ｂが同時に出射されるため、ＣＣＤ１０ａを位置α’、β’のいずれかに配置することにより、所望のホログラム再生光を再生することが可能である。
【０１０４】
また、ＣＣＤ１０ａのシフト（直線平行移動）を採用した場合、空間光変調器５ａ及びＣＣＤ１０ａの移動方向を、互いに平行な面内とすることができるため、空間光変調器５ａ及びＣＣＤ１０ａの位置制御が容易になるという利点がある。
【０１０５】
なお、全ての記録が終了後にも、上記記録用参照光と同じ入射条件及び特性（波長、位相分布）を有する再生用参照光を照射することにより、複数のホログラム再生光が出射されるため、３個のＣＣＤ１０ａを位置α’、β’、γ’に配置することにより、再生光Ｄ１ａ、Ｄ１ｂ、Ｄ１ｃを同時に取得し、高転送レートの再生を実現することができる。このようにして、二次元画像取得部の数よりも再生光学系の数を少なくすることができ、また、図１１に示したように信号光照射光学系と再生光学系とが一対一に対応するように、信号光照射光学系と再生光学系とが固定される構成をとることができる。
【０１０６】
なお、上記の例では、二次元画像取得部を複数配置又は複数位置に移動し、複数のホログラム再生光を取得して再生又は照合を行う方法について説明したが、この例に特に限定されず、一つの二次元画像取得部の受光面を領域分割することにより、一つの二次元画像取得部を実質的に複数の二次元画像取得部として構成してもよい。
【０１０７】
例えば、図１１の下部に示すように、３個のＣＣＤ１０ａに代えて、複数の再生光Ｄ１ａ、Ｄ１ｂ、Ｄ１ｃを同時に受光可能な大きな受光面ＬＡを有する一つのＣＣＤ１０ｂを用い、再生光Ｄ１ａが結像される領域Ｌ１を第１の領域、再生光Ｄ１ｂが結像される領域Ｌ２を第２の領域、再生光Ｄ１ｃが結像される領域Ｌ３を第３の領域として受光面を領域分割し、各領域Ｌ１〜Ｌ３を用いて各再生光Ｄ１ａ、Ｄ１ｂ、Ｄ１ｃを検出して取得するようにしてもよく、この場合にも同様の効果が得られる。
【０１０８】
次に、図１に示す可動ミラー７から構成される光軸変更部の具体的な構成について詳細に説明する。図１２乃至図１５に、本実施の形態で述べてきた記録再生方法及び記録再生装置において、記録媒体に対して信号光の照射角度を変化させるための光軸変更部の一例を示す。
【０１０９】
図１２において、信号光照射光学系７１ａがフーリエ変換レンズ６及びミラー７ａにより構成されている。空間光変調器５によって二次元情報を含む信号光Ｓ１が形成された後、信号光がフーリエ変換レンズ６により記録媒体ＨＭに照射される。このとき、光軸変更部としてミラー７ａをフーリエ変換レンズ６と記録媒体ＨＭとの中間の所望の位置に配置し、ミラー７ａを回転させることにより、信号光の光軸角度、すなわち記録媒体ＨＭに対する信号光の照射角度を変化させることができる。
【０１１０】
なお、図１２のように、ミラー７ａに回転機構のみを備えた場合には、光軸角度の変化と共に記録媒体ＨＭへの照射位置が変わってしまい、例えば、図１２中のＸ１、Ｘ２で示す点は、それぞれ別のミラー角度の時の信号光の焦点位置であり、記録媒体ＨＭ中においてその位置が異なっている。このため、同一記録領域へのホログラム多重記録には、例えば記録媒体ＨＭの移動が必要となり、記録媒体ＨＭの移動機構（図示省略）をさらに備える必要がある。
【０１１１】
これを改善する手法として、図１３のように、信号光照射光学系７１ｂをフーリエ変換レンズ６及びミラー７ｂから構成し、ミラー７ｂに光軸変更部として回転及びシフトを与える機構を備えることが有効である。シフト機構を設けることにより、ミラー７ｂの回転により生じた照射位置のずれを補正し、同一記録領域への信号光の照射を行うことが容易に実現できる。例えば、図１３中のＹ１、Ｙ２で示す点は、ミラー７ｂの角度が別のミラー角度７２ａ、７２ｂにある時の信号光の焦点位置であり、ミラー７ｂを回転及びシフトさせることにより、記録媒体ＨＭ中において両者の位置を一致させることができる。
【０１１２】
なお、光軸変更部の構成は、上記の例に特に限定されず、空間光変調器及び信号光照射光学系を一体化（但しミラーは回転可能とする）しておき、空間光変調器及び信号光照射光学系を一体の状態でシフトさせることにより、参照光の光軸（図示省略）と信号光の光軸と間隔を変更し、信号光の焦点位置を一致させる光軸間隔変更部（図示省略）を光軸変更部として設けることも可能である。この場合には、光軸間隔変更部を用いて信号光の記録媒体ＨＭへの照射位置を制御することができるため、図１３に示すようなミラーのシフト機構は不要となる。
【０１１３】
また、光軸変更部の他の例として、図１４においては、信号光照射光学系７１ｃが、フーリエ変換レンズ６、ミラー７ｃ、及び一般に４ｆ系レンズ群と呼ばれる光学系７ｄにより構成されている。空間光変調器５により二次元情報を含む信号光Ｓ１が形成された後、フーリエ変換レンズ６によりミラー７ｃ上に信号光のフーリエ変換像が照射される。上記ミラー７ｃ上の信号光の照射点と記録媒体ＨＭ中の所望の点とが、４ｆ系レンズ群７ｄにより一対一に対応する結像関係になっており、ミラー７ｃ及び４ｆ系レンズ群７ｄにより光軸変更部が構成されている。
【０１１４】
この場合、ミラー７ｃの回転により、ミラー７ｃに対する信号光の照射角度、及び記録媒体ＨＭに対する信号光の照射角度すなわち信号光の光軸を変化させることができる。このとき、４ｆ系レンズ群７ｄを用いることにより、記録媒体ＨＭの照射位置を変えることなく、信号光の記録媒体ＨＭに対する照射角度を変化させることができるという効果がある。
【０１１５】
（実施の形態２）
上記の実施の形態１においては、角度多重方式によるホログラム多重記録再生を例に取り、任意のホログラムを記録するための参照光を利用して、ホログラム記録と同時又はホログラム記録のための光照射時間内に、同一領域に記録されている他のホログラムの再生を行う方法及び装置構成について説明した。本実施の形態では、ペリストロフィック多重方式において同様の考え方により任意のホログラムの記録中に他のホログラムの再生を行うことができる点について説明する。図１５に、従来提案されているペリストロフィック多重方式を行う際の構成を模式的に示す。
【０１１６】
まず、一つ目のホログラム記録の際には、図１５中の参照光Ｒ１と信号光Ｓ１とを記録媒体ＨＭに照射する。このとき、記録媒体ＨＭの表面又は記録媒体ＨＭの内部のある面において、信号光Ｓ１の照射領域と参照光Ｒ１の照射領域とが重なるようになっている。さらに、同一領域にホログラムを多重記録するため、例えば、参照光の光軸と信号光の光軸とのなす角度を維持したまま、任意の軸（例えば、図１５中では信号光Ｓ１の光軸）を中心に参照光を回転させてから、図１５中の信号光Ｓ１及び参照光Ｒ２を照射する。このようにして、信号光（例えば、図１５中の参照光Ｒ１、Ｒ２）の入射方向は、信号光Ｓ１の光軸（照射角度が記録媒体ＨＭに対してほぼ垂直）を中心に円形配置（例えば、図１５中の実線で示す円Ｔ１上の位置）となる。
【０１１７】
このように、信号光の光軸と参照光の光軸とにより形成される平面（わかりやすさのため、例えば、この平面を切り取った図１５中にＳで示される領域）を、信号光の光軸と参照光の光軸との交点Ｚを通る軸（図１５中では信号光Ｓ１の光軸）を中心に回転させ、記録媒体ＨＭに対する参照光の入射角度を変更する。これにより、記録媒体ＨＭに対して異なる入射方向からの参照光を得ることができるため、同一領域へのホログラム多重記録が可能となる。
【０１１８】
ホログラムの再生時には、記録時に用いた参照光の内、所望の照射角度（すなわち記録媒体ＨＭに対する照射角度）の参照光を選択することにより、再生されるホログラムを選択することができ、この再生光を二次元画像取得部（例えばＣＣＤ）により検出して再生可能である。また、これに加えて、さらに信号光の光軸と参照光の光軸とのなす角度（図１５中のθｒｓ）を変化させ、角度多重方式とペリストロフィック多重方式とを組み合わせることにより、多重度を増すことも可能である。なお、記録時の参照光の照射角度は、任意に変更可能であるが、照射角度が近接した参照光を用いると再生光へのクロストークが大きくなり、再生信号のＳＮＲが大きくなるという問題が生じる。
【０１１９】
上記ペリストロフィック多重方式においても、本発明の方法及び装置を用いることによりホログラム記録と同時に他のホログラムの再生を行うことが可能となる。図１６に、本実施の形態による情報記録再生装置の主要な構成を模式的に表す。なお、図１６では、本実施の形態の特徴的な構成のみを図示し、図１に示す情報記録再生装置と同様な構成については図示を省略している。
【０１２０】
まず、一つ目のホログラム記録の際には、図１６中の参照光Ｒ１と信号光Ｓ１とを記録媒体ＨＭに照射する。このとき、記録媒体ＨＭの表面又は記録媒体ＨＭの内部のある面において、信号光Ｓ１の照射領域と参照光Ｒ１の照射領域とが重なるようになっている。さらに、同一領域にホログラムを多重記録するため、例えば、参照光の光軸と信号光の光軸のなす角度を維持したまま、任意の軸（例えば、図１６中では参照光Ｒ１の光軸）を中心に参照光及び信号光を回転させてから、図１６中の信号光Ｓ２及び参照光Ｒ１を照射する。
【０１２１】
具体的には、光軸平面回転部２２は、ステッピングモータ等の回転機構から構成され、空間光変調器５、信号光照射光学系６及び参照光照射光学系９の位置関係を保持した状態で、参照光Ｒ１の光軸を回転中心として、空間光変調器５及び信号光照射光学系６を一体に回転させる。このようにして、信号光（例えば、図１６中の信号光Ｓ１、Ｓ２）の入射方向は、参照光Ｒ１の光軸（照射角度が記録媒体ＨＭに対してほぼ垂直）を中心に円形配置（例えば、図１６中の破線で示す円Ｔ２上の位置）となる。
【０１２２】
このように、信号光の光軸と参照光の光軸とにより形成される平面（わかりやすさのため、例えば、この平面を切り取った図１６中のＳで示される領域）を、信号光の光軸と参照光の光軸との交点Ｚを通る軸（図１６中では参照光Ｒ１の光軸）を中心に回転させ、記録媒体ＨＭに対して参照光の入射角度を固定した状態で、記録媒体ＨＭに対する信号光の入射角度を変更して複数のホログラムを記録する。これにより、異なる照射角度を有する信号光を得ることができるため、同一領域へのホログラム多重記録が可能となる。
【０１２３】
上記のように、記録時に用いる参照光の記録媒体ＨＭに対する照射角度を変えないことにより、任意のホログラムを記録する過程において、積極的に他のホログラムの再生光を発生させる。このとき、再生光学系１１を用いて、再生光を二次元画像取得部１０（例えばＣＣＤ）に結像して二次元画像取得部１０により検出することで、二次元情報を再生する。また、これに加えて、さらに信号光の光軸と参照光の光軸とのなす角度を変化させ（例えば、図１６中のθｒｓ１→θｒｓ２）、角度多重方式とペリストロフィック多重方式とを組み合わせることにより、多重度を増すことも可能である。
【０１２４】
また、本方法により多重記録されたホログラムの再生においては、複数のホログラムを同時に再生できるという利点がある。これは、ペリストロフィック角度多重方式によって記録したホログラムが、参照光と信号光とのなす角度（例えば、図１６中のθｒｓ１）を維持したまま記録媒体ＨＭに対する信号光及び参照光の偏光方向を実質的に変えることによって記録されているため、再生時には参照光の偏光成分により、同じθｒｓ１で記録された複数の再生光が同時に発生されることに起因する。
【０１２５】
本実施の形態のホログラムの記録再生方法は、図１５に示すような従来提案されているペリストロフィック多重方法（記録媒体ＨＭに対して信号光Ｓ１の照射角度を固定して信号光Ｓ１の光軸に対して参照光を回転させて参照光の照射角度を変更する方法）ではなく、参照光Ｒ１の照射角度を固定して参照光Ｒ１の光軸に対して信号光を回転させて記録と再生とを同時に行う方法である。すなわち、実施の形態１において述べたのと同様に、あるホログラムを記録するための参照光を、既に記録された別のホログラムの再生用参照光として利用することがポイントである。
【０１２６】
なお、記録されているホログラムによって回折されて得られる再生光（例えば、図１６中の再生光Ｄ１、Ｄ２、又は再生光Ｄ３）の出射方向は、参照光の光軸（照射角度が記録媒体ＨＭに対してほぼ垂直）を中心に円形配置（例えば、図１６中の破線で示す円Ｃ１、Ｃ２上の位置）となる。従って、高転送レート再生には、再生光学系１１及び二次元画像取得部１０を複数個用意し、上記回転軸を中心とする同心円状の配置とすることが望ましい。また、少数の再生光学系及び二次元画像取得部を用いる場合には、実施の形態１と同様に、再生光学系及び二次元画像取得部を移動させて取得する再生光を選択可能とすることが望ましい。
【０１２７】
また、参照光と信号光とのなす角度が小さいとき（例えば、図１６中のθｒｓ１の場合）には、ペリストロフィック多重の移動角度量（回転軸（参照光の光軸）と第１の信号光の光軸とより形成される平面と、回転軸（参照光の光軸）と第１の信号光に隣接する第２の信号光の光軸とより形成される平面との間の角度（例えば、図１６中のθｐ）：ペリストロフィック角という）を大とし、参照光と信号光とのなす角度が大きいとき（例えば、図１６中のθｒｓ２の場合）には、ペリストロフィック角を小とするというように、隣接する信号光間の間隔を制御することにより、再生光が重ならない（すなわちクロストークをなくす）配置を選択して有効な多重度と高いＳＮＲを実現できるという効果が得られる。
【０１２８】
なお、本実施の形態に示したペリストロフィック多重方式を応用した方式においても、実施の形態１に示した角度多重方式における本発明の記録再生方法ならびに装置構成は適用でき、同様の効果が得られる。
【０１２９】
（実施の形態３）
上記の実施の形態１においては、角度多重方式によるホログラム多重記録再生を例に取り、具体的な信号光照射光学系の配置として一つの信号光照射光学系を機械的に移動させることにより、記録媒体に対する信号光の入射角度を変化させる場合について示してきた。本実施の形態では、同様の効果をもたらす信号光光学系の構成及び配置として、複数の信号光光学系を有する場合の構成及び利点について図を用いて説明する。
【０１３０】
図１７は、２つの信号光照射光学系を有する情報記録再生装置の光学系配置を模式的に示す図である。なお、図１７では、本実施の形態の特徴的な構成のみを図示し、図１に示す情報記録再生装置と同様な構成については図示を省略しているが、本実施の形態でも、第１の実施の形態と同様に、レーザ光源１、レーザ駆動回路１７、光量検出部１８及び記録感度算出部１９等を備えている。
【０１３１】
図１７において、５ａ及び５ｂは２個の空間光変調器、６ａ及び６ｂは２個の信号光照射光学系、ＨＭは記録媒体、９ａは参照光照射光学系、１０は再生光を検出して取得するための二次元画像取得部であるＣＣＤ、１１は再生光をＣＣＤ１０の受光面上に結像するための再生光学系、２３は空間光変調器５ａ及び信号光照射光学系６ａと、空間光変調器５ｂ及び信号光照射光学系６ｂとのいずれか一方を選択する信号光選択部を示す。
【０１３２】
以下に、上記構成による情報記録再生装置の機能について説明する。図１７において、光源から発せられた光は、例えば、ビームスプリッタやハーフミラー等の光学部品により容易に２分割される（図示省略）。この分割された光の一方が信号光選択部２３によって空間光変調器５ａ及び空間光変調器５ｂの一方に導かれ、この光を空間光変調器５ａ又は５ｂによって変調し、所望の二次元情報を有する信号光Ｓ１ａ又は信号光Ｓ１ｂを生成することができる。ここで、信号光選択部２３は、例えば、ミラーデバイス（図示省略）等から構成され、信号光として信号光Ｓ１ａ及び信号光Ｓ１ｂのいずれを用いるかは、このミラーデバイス等を用いて光路を選択することにより実現される。また、分割された他方の光は、参照光照射光学系９ａへ導かれ、ホログラム記録における参照光となる。
【０１３３】
信号光Ｓ１ａ又は信号光Ｓ１ｂを信号光照射光学系６ａ又は６ｂによって記録媒体ＨＭ上の任意の領域に照射し、また、参照光を参照光照射光学系９ａによって上記信号光Ｓ１ａ又は信号光Ｓ１ｂの照射領域と重なる（記録すべき二次元情報の欠損を防止するために、望ましくは信号光の照射領域すべてを含む）ように記録媒体ＨＭに照射することによりホログラム記録がなされる。
【０１３４】
なお、図１７に示すように、参照光の照射角度は、照射角度変更部（図示省略）により容易に変化させることができ、例えば、信号光Ｓ１ａに対して複数の参照光の入射角度が実現されることにより、同一記録領域へのホログラム多重記録を行うことができる。
【０１３５】
また、参照光の入射角度を、例えば、決まった複数の値θ１、θ２、…、θＮ（それぞれの角度の時の参照光を参照光Ｒ１、参照光Ｒ２、…、参照光ＲＮとする）とし、信号光Ｓ１ａと参照光Ｒ１〜参照光ＲＮによりＮ個のホログラム多重記録（ホログラムＡ群とする）を行った後、信号光の経路を切り替えて信号光Ｓ１ｂと参照光Ｒ１〜参照光ＲＮにより同一領域にＮ個のホログラム多重記録（ホログラムＢ群）を行うことができる。ホログラムＢ群の記録の際にホログラムＡ群の記録に用いた参照光の入射角度と同じ入射角度の参照光を用いることにより、ホログラムＡ群からの回折光（再生光）を得ることができる。
【０１３６】
このようにして、例えば、ホログラムＡ群を記録した時の信号光Ｓ１ａが記録媒体ＨＭを透過して伝搬する位置に再生光学系１１及びＣＣＤ１０を配置することにより、再生光を適切にＣＣＤ１０の受光面上に結像させ、二次元画像情報の再生を行うことができる。また、例えば、ホログラムＡ群によって得られる回折光を光強度として取得することにより、多重記録の途中段階でホログラムＡ群を記録した際の記録感度をモニターすることができる。
【０１３７】
また、本実施の形態に示した構成を取ることにより、別の効果が発現する。効果の一つは、複数の信号光の照射経路を有することにより、高転送レートのホログラム記録が可能になる点である。複数の空間光変調器及び複数の信号光照射光学系を同時に使用し、例えば一つの参照光に対して複数の信号光を同時照射することにより、複数のホログラムが記録可能となる。例えば、信号光選択部２３が、空間光変調器５ａ及び信号光照射光学系６ａと、空間光変調器５ｂ及び信号光照射光学系６ｂとの両方に信号光を導き、信号光Ｓ１ａ及び信号光Ｓ１ｂを用いて複数のホログラムを同時に記録する。この場合、複数のホログラムを同時に記録されるので、高転送レートでホログラム記録が可能になる。また、複数のホログラムを同時記録する場合には、ホログラムを個別に複数記録する場合に比べてＭ／＃の消費が少ないため、大容量化が可能となるという効果もある。
【０１３８】
なお、複数ホログラムの同時多重記録を行う場合には、上述した記録感度モニターや、記録の途中段階での信号の再生を行うため、例えば、何回かに一度の割合で非同時多重記録を行う。具体的には、複数ホログラムの同時多重記録時には、信号光選択部２３は、信号光を空間光変調器５ａ及び空間光変調器５ｂへ導き、空間光変調器５ａ及び信号光照射光学系６ａと、空間光変調器５ｂ及び信号光照射光学系６ｂとにより、異なる二次元情報を異なるホログラムとして記録媒体ＨＭの同一領域に同時に記録する。この同時多重記録を数十回連続して繰り返した後、非同時多重記録として、信号光選択部２３は、信号光Ｓ１ａのみを空間光変調器５ａへ導き、ホログラムＡを記録した後、信号光Ｓ１ｂのみを空間光変調器５ｂへ導き、ホログラムＢの記録と同時にホログラムＡを再生する。このとき、第１の実施の形態と同様にして、光量検出部１８は、ホログラムＡからの回折光の光量を検出し、記録感度算出部１９は、検出された回折光の光量を基に同時多重記録中の記録感度を算出し、この記録感度を基にレーザ駆動回路１７がレーザ光源１の出力を制御する。
【０１３９】
上記の非同時多重記録を行えば、上述したように信号光Ｓ１ａによって記録されたホログラムＡからの回折光を信号光Ｓ１ｂによって記録している最中に取得可能である。この回折光から同時多重記録中の記録感度を算出し、記録感度の変化を多重記録の途中段階で準リアルタイム情報として知ることができるようになり、記録スケジューリングの補正を容易に行うことができる。従って、高転送レートで大容量化のホログラム記録が可能になるとともに、多重ホログラムの回折効率のバラツキをなくして多重記録ホログラムの記録再生に対する情報記録の安定性及び信頼性を大きく向上させることができる。なお、記録感度の変化は、回折効率の小さいホログラム（いわゆる弱いホログラム）を多重記録していく中では、比較的緩やかであるので、全てのホログラムを記録したときの記録感度を把握する必要はない。
【０１４０】
上記の各実施の形態から本発明について要約すると、以下のようになる。すなわち、本発明に係る情報記録再生装置は、任意の二次元情報を含む信号光を形成する空間光変調器と、ホログラム記録媒体の任意の領域に前記信号光を照射する信号光照射光学系と、前記ホログラム記録媒体の前記信号光が照射される領域に、前記信号光と同一光源から発せられた参照光を照射する参照光照射光学系と、前記ホログラム記録媒体からの回折光を取得する回折光取得部と、前記ホログラム記録媒体に対する前記信号光の入射角度を変更する光軸変更部とを備え、前記信号光照射光学系及び前記参照光照射光学系は、前記信号光及び前記参照光を前記ホログラム記録媒体の任意の領域に照射して第１のホログラムを記録し、前記第１のホログラムが記録された後、前記光軸変更部は、前記ホログラム記録媒体に対する前記信号光の入射角度を変更し、前記信号光照射光学系及び前記参照光照射光学系は、前記入射角度が変更された信号光及び前記第１のホログラムの記録時とほぼ同一の参照光を照射することにより、前記第１のホログラムを記録した領域と同一領域に前記第１のホログラムと異なる第２のホログラムを多重記録すると同時に、前記回折光取得部は、前記第１のホログラムからの回折光の少なくとも一部を取得する。
【０１４１】
この情報記録再生装置においては、ホログラム記録媒体の任意の領域に複数のホログラムを多重記録して再生するときに、任意の第２のホログラムを記録すると同時に、既に記録されている別の第１のホログラムの再生を行うことにより、第２のホログラムの記録に使用する参照光を第１のホログラムの再生に用いることができるので、再生用参照光の照射が不要となり、ホログラム記録媒体の記録可能容量の劣化を防止しながら、ホログラム記録媒体に記録されている情報を再生することができ、再生した情報の照合をも行うことが可能となる。
【０１４２】
前記回折光取得部は、再生光学系と、二次元画像取得部とを含み、前記再生光学系は、前記第１のホログラムからの回折光を前記二次元画像取得部に結像させ、前記二次元画像取得部は、結像された回折光から二次元情報を取得することが好ましい。
【０１４３】
この場合、回折光から二次元情報を取得することができ、大容量のデータを短時間で読み出すことができる。
【０１４４】
前記再生光学系の数は、前記二次元画像取得部の数よりも少ないことが好ましい。
【０１４５】
この場合、再生光学系の数を減少させて装置の低コスト化を図ることができる。
【０１４６】
前記二次元画像取得部の受光面は、各領域に一のホログラムからの回折光が結像される複数の領域に分割されていることが好ましい。
【０１４７】
この場合、一つの二次元画像取得部を用いて複数のホログラムを同時に再生することができるので、高転送レートで大容量のデータを再生することができるともに、装置の低コスト化を図ることができる。
【０１４８】
前記再生光学系は、一組の結像光学系からなり、前記二次元画像取得部は、複数の二次元画像取得部を含み、前記再生光学系は、前記第２のホログラムの記録と同時に、前記第１のホログラムとして既に記録されている複数のホログラムからの複数の回折光を前記複数の二次元画像取得部の受光面上に結像させ、前記複数の二次元画像取得部は、結像された複数の回折光から複数の二次元情報を取得することが好ましい。
【０１４９】
この場合、一組の結像光学系を用いて複数のホログラムを同時に再生することができるので、高転送レートで大容量のデータを再生することができるともに、装置の低コスト化を図ることができる。
【０１５０】
前記複数の二次元画像取得部の各受光面は、前記結像光学系の後焦点面内に配置されていることが好ましい。
【０１５１】
この場合、複数の二次元画像取得部の各受光面に結像される像の変形及び歪みをほぼ無くすことができ、良好な複数の再生像を同時に得ることができる。
【０１５２】
前記再生光学系は、複数の再生光学系を含み、前記二次元画像取得部は、複数の二次元画像取得部を含み、前記複数の再生光学系は、前記第２のホログラムの記録と同時に、前記第１のホログラムとして既に記録されている複数のホログラムからの複数の回折光を前記複数の二次元画像取得部の受光面上に結像させ、前記複数の二次元画像取得部は、結像された複数の回折光から複数の二次元情報を取得することが好ましい。
【０１５３】
この場合、複数のホログラムを同時に再生することができるので、高転送レートで大容量のデータを再生することができる。
【０１５４】
前記複数の二次元画像取得部の各受光面は、前記信号光の光軸と前記参照光の光軸との交点からほぼ等距離にあり、且つ、前記複数のホログラムからの各回折光の光軸に対してほぼ垂直に配置されていることが好ましい。
【０１５５】
この場合、各ホログラムから対応する二次元画像取得部までの光学的位置関係が維持されるので、二次元画像取得部の受光面に結像される像の変形及び歪みをほぼ無くすことができ、良好な複数の再生像を同時に得ることができる。
【０１５６】
前記回折光による各再生像は、前記二次元画像取得部の受光面上で互いに重ならないことが好ましい。
【０１５７】
この場合、各再生像が二次元画像取得部の受光面上で互いに重ならないので、隣接する再生像からのクロストークを低減してシグナルノイズ比を向上することができる。
【０１５８】
前記信号光照射光学系は、複数の信号光照射光学系を含み、前記光軸変更部は、前記複数の信号光照射光学系から少なくとも一の信号光照射光学系を選択することにより、前記ホログラム記録媒体に対する前記信号光の入射角度を変更する信号光選択部を含むことが好ましい。
【０１５９】
この場合、複数の信号光照射光学系から少なくとも一の信号光照射光学系を選択してホログラム記録媒体に対する信号光の入射角度を変更し、ホログラムを多重記録することができる。
【０１６０】
前記光軸変更部は、前記信号光の光軸と前記参照光の光軸とにより形成される平面が前記信号光の光軸と前記参照光の光軸との交点を通る任意の軸を回転軸として回転するように、少なくとも前記信号光を回転させる光軸平面回転部を含み、前記光軸平面回転部により少なくとも前記信号光を回転させながら、前記ホログラム記録媒体の任意の同一領域に複数のホログラムを多重記録することが好ましい。
【０１６１】
この場合、異なる照射角度を有する信号光を得ることができるため、同一領域へのホログラム多重記録が可能となるとともに、回転機構を用いることができるので、光軸平面回転部の構成を簡略化することができる。
【０１６２】
前記第１のホログラムとして記録される記録情報を一次的に記憶する記録情報蓄積部と、前記記録情報蓄積部に記憶されている記録情報と、前記回折光取得部により取得された前記第１のホログラムからの回折光を基に生成した再生情報とを照合する照合部とをさらに備えることが好ましい。
【０１６３】
この場合、任意の領域に対する可能な最大多重度まで記録を待たずに記録情報の照合が可能となるため、装置に備える記録情報蓄積部の容量を抑えて高速に記録情報の照合が可能となる。また、照合のために記録済みデータを再度読み込むという工程が不要になり、高転送レートで二次元情報を記録することができる。
【０１６４】
前記回折光取得部は、前記第1のホログラムからの回折光の光量を検出する光量検出部を含み、前記光量検出部により検出された回折光の光量を基に前記ホログラム記録媒体の記録感度を算出する記録感度算出部をさらに備えることが好ましい。
【０１６５】
この場合、第２のホログラムを多重記録すると同時に、既に記録されている第１のホログラムからの回折光を取得することにより、第１のホログラムを記録した際のホログラム記録材料の記録感度を算出することができるので、任意の記録領域における記録感度の変化を、多重記録の途中段階で準リアルタイム情報として知ることができるようになり、記録スケジューリングの補正を容易に行うことができる。
【０１６６】
前記信号光照射光学系は、複数の信号光を用いて複数のホログラムを同時多重記録するための複数の信号光照射光学系を含み、前記同時多重記録中に、複数のホログラムを順次多重記録させる非同時多重記録を実行するために、前記複数の信号光照射光学系から一の信号光照射光学系を順次選択する信号光選択部をさらに備え、前記光量検出部は、前記非同時多重記録時に前記信号光選択部により選択されていない信号光照射光学系を用いて既に記録されたホログラムから回折光の光量を検出し、前記記録感度算出部は、前記光量検出部により検出された回折光の光量を基に前記同時多重記録中の記録感度を算出することが好ましい。
【０１６７】
この場合、複数回の同時多重記録中に所定頻度で非同時多重記録を実行して同時多重記録中の記録感度を算出することができるので、記録感度の変化を多重記録の途中段階で準リアルタイム情報として知ることができ、記録スケジューリングの補正を容易に行うことができる。この結果、高転送レートで大容量化のホログラム記録が可能になるとともに、多重ホログラムの回折効率のバラツキをなくして多重記録ホログラムの記録再生に対する情報記録の安定性及び信頼性を大きく向上させることができる。また、非同時多重記録時以外は複数のホログラムが同時記録されるので、エムナンバーの消費が少なくなり、大容量化が可能となる。
【０１６８】
また、本発明に係るホログラムの記録再生方法は、任意の二次元情報を含む信号光及び前記信号光と同一光源から発せられた参照光をホログラム記録媒体の任意の領域に照射して第１のホログラムを記録し、前記第１のホログラムが記録された後、前記ホログラム記録媒体に対する前記信号光の入射角度を変化させ、前記入射角度が変化された信号光及び前記第１のホログラムの記録時とほぼ同一の参照光を照射することにより、前記第１のホログラムを記録した領域と同一領域に前記第１のホログラムと異なる第２のホログラムを多重記録すると同時に、前記第１のホログラムからの回折光の少なくとも一部を取得するものである。
【０１６９】
このホログラムの記録再生方法においては、ホログラム記録媒体の任意の領域に複数のホログラムを多重記録して再生するときに、任意の第２のホログラムを記録すると同時に、既に記録されている別の第１のホログラムの再生を行うことにより、第２のホログラムの記録に使用する参照光を第１のホログラムの再生に用いることができるので、再生用参照光の照射が不要となり、ホログラム記録媒体の記録可能容量の劣化を防止しながら、ホログラム記録媒体に記録されている情報を再生することができ、再生した情報の照合をも行うことが可能となる。
【０１７０】
前記ホログラム記録媒体に対する前記信号光の入射角度を順次変化させることにより、前記ホログラム記録媒体の任意の記録領域に複数のホログラムを角度多重記録することが好ましい。
【０１７１】
この場合、信号光の入射角度を順次変化させることにより角度多重記録が実行されるので、参照光が一定の場合には、記録直後のホログラムから回折光を取得することができるので、多重記録の途中段階で準リアルタイムに再生した情報を照合することができる。
【０１７２】
前記信号光の光軸と前記参照光の光軸とにより形成される平面が前記信号光の光軸と前記参照光の光軸との交点を通る任意の軸を回転軸として回転するように、少なくとも前記信号光を回転させることにより、前記ホログラム記録媒体の任意の記録領域に複数のホログラムを多重記録することが好ましい。
【０１７３】
この場合、異なる照射角度を有する信号光を得ることができるため、同一領域へのホログラム多重記録が可能となるとともに、信号光の移動に回転機構を用いることができるので該機構の構成を簡略化することができる。
【０１７４】
前記第１のホログラムからの回折光を結像させ、結像された回折光から二次元情報を取得することが好ましい。
【０１７５】
この場合、回折光から二次元情報を取得することができ、大容量のデータを短時間で読み出すことができる。
【０１７６】
前記信号光は、複数の信号光照射光学系を介して前記ホログラム記録媒体を照射可能に構成され、前記複数の信号光照射光学系から少なくとも一の信号光照射光学系を選択し、選択した信号光照射光学系による信号光を用いて複数のホログラムを多重記録することが好ましい。
【０１７７】
この場合、複数の信号光照射光学系から少なくとも一の信号光照射光学系を選択してホログラム記録媒体に対する信号光の入射角度を変更し、ホログラムを多重記録することができる。
【０１７８】
前記第１のホログラムとして記録される記録情報を一次的に記憶し、記憶されている記録情報と、前記第１のホログラムからの回折光を基に生成した再生情報とを照合することが好ましい。
【０１７９】
この場合、任意の領域に対する可能な最大多重度まで記録を待たずに記録情報の照合が可能となるため、バッファメモリの容量を抑えて高速に記録情報の照合が可能となる。また、照合のために記録済みデータを再度読み込むという工程が不要になり、高転送レートで二次元情報を記録することができる。
【０１８０】
前記ホログラム記録媒体の同一領域に既に多重記録されている複数のホログラムに対して再生用参照光を照射し、前記複数のホログラムからの複数の回折光を同時に再生することが好ましい。
【０１８１】
この場合、複数のホログラムを同時に再生することができるので、高転送レートで大容量のデータを再生することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１８２】
本発明にかかるホログラムの記録再生方法は、記録媒体の記録可能容量の劣化を防止しながら、記録データ再生及び照合が可能になる、装置に備えるバッファメモリの容量を抑えて高速に記録データの照合が可能となる、高転送レートでの二次元情報記録を実現できるという効果を有し、高転送レートのホログラム記録再生方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１８３】
【図１】本発明の実施の形態１による情報記録再生装置の構成を示す概略図である。
【図２】（ａ）は、実施の形態１によるホログラム記録再生方法の一例として、ホログラム記録媒体の任意の領域にホログラムＡを記録する構成を示す概略図であり、（ｂ）は、実施の形態１によりホログラムＡを記録した領域と同一領域に異なるホログラムＢを記録すると同時に、ホログラムＡを再生する構成の一例を示す概略図である。
【図３】実施の形態１による角度多重記録において、任意のホログラムを記録しながら、複数ある他のホログラムを再生する際の構成の一例を示す概略図である。
【図４】実施の形態１におけるホログラムの多重記録再生方法のシーケンスの一例を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態１によるホログラムの他の多重記録再生方法のシーケンスの一例を示すフローチャートである。
【図６】（ａ）は、実施の形態１によるホログラム記録再生方法の一例として、参照光の入射角度を変化させてホログラム記録媒体の任意の領域にホログラムＡ群を多重記録する構成を示す概略図であり、（ｂ）は、実施の形態１によりホログラムＢ群を記録するのと同時に、同一領域に既に記録されているホログラムＡ群を再生する構成の一例を示す概略図である。
【図７】多重記録時の積算露光エネルギーと記録感度との関係の一例を示す図である。
【図８】記録感度をモニターしない場合における多重記録時のホログラム毎の回折効率の一例を示す図である。
【図９】実施の形態１により記録感度をモニターした場合における多重記録時のホログラム毎の回折効率の一例を示す図である。
【図１０】再生光学系及び二次元画像取得部の位置関係を維持したまま、再生光学系及び二次元画像取得部を平行移動した状態を示す概略図である。
【図１１】実施の形態１に採用可能な空間光変調器、信号光照射光学系、再生光学系及び二次元画像取得部の構成の一例を模式的に示す概略図である。
【図１２】実施の形態１に採用可能な光軸変更部の一例を示す概略図である。
【図１３】実施の形態１に採用可能な光軸変更部の他の一例を示す概略図である。
【図１４】実施の形態１に採用可能な光軸変更部のさらに他の一例を示す概略図である。
【図１５】一般的なペリストロフィック多重方式の光学配置及び構成を示す概略図である。
【図１６】本発明の実施の形態２によりホログラム記録媒体の任意の領域にホログラムを記録するのと同時に、同一領域に記録された異なるホログラムを再生する構成の一例を示す概略図である。
【図１７】本発明の実施の形態３の複数の信号光照射光学系を有する光学系の構成及び配置の一例を示す概略図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2007114011.tif 000020
【図２】
2007114011.tif 000021
【図３】
2007114011.tif 000022
【図４】
2007114011.tif 000023
【図５】
2007114011.tif 000024
【図６】
2007114011.tif 000025
【図７】
2007114011.tif 000026
【図８】
2007114011.tif 000027
【図９】
2007114011.tif 000028
【図１０】
2007114011.tif 000029
【図１１】
2007114011.tif 000030
【図１２】
2007114011.tif 000031
【図１３】
2007114011.tif 000032
【図１４】
2007114011.tif 000033
【図１５】
2007114011.tif 000034
【図１６】
2007114011.tif 000035
【図１７】
2007114011.tif 000036
【国際調査報告】
2007114011.tif 000037
2007114011.tif 000038
2007114011.tif 000039
2007114011.tif 000040
2007114011.tif 000041
2007114011.tif 000042