(57)【要約】【課題】外部共振器構造を持つ波長可変レーザを光源とするホログラム記録再生装置において、媒体の記録、および温度変化による膨張、収縮での記録、再生波長の変更に対して、安定した記録、再生品質を確保する。【解決手段】波長可変レーザの出力波長を所定の目標波長に変更する際に、レーザ発光スペクトラムの所定の発光パワー以上の波長帯域が前記目標波長を含むように、前記波長可変レーザのレーザ発光部分の温度を温度制御素子により制御する。【選択図】  図１
2016062631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
情報が重畳された信号光と、参照光とをホログラム媒体に照射して前記情報をホログラムとして記録するホログラム記録再生装置であって、
前記ホログラム記録再生装置の内部動作を制御する動作制御部と、
レーザ光の波長を所定の範囲で変更可能な前記信号光および前記参照光の光源である波長可変レーザ光源と、
前記波長可変レーザ光源のレーザ発光部分の温度を制御する温度制御素子と、
を備え、
前記信号光および参照光の波長を変化させる際に、
前記温度制御素子により前記波長可変レーザ光源のレーザ発光部分の温度を変化させる
ホログラム記録再生装置。
【請求項２】
前記ホログラム媒体の温度を計測する温度計測手段を具備し、
前記温度計測手段により計測された前記ホログラム媒体の温度を基に
前記温度制御素子により前記波長可変レーザ光源のレーザ発光部分の温度を変化させる
ことを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録再生装置。
【請求項３】
前記波長可変レーザ光源の制御中心波長に対して、
設定される波長可変レーザ光源のレーザ出力の中心波長との差分が所定値以上において
前記温度制御素子により前記波長可変レーザ光源のレーザ発光部分の温度を変化させる
ことを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録再生装置。
【請求項４】
前記ホログラム記録再生装置の内部の少なくとも1箇所以上の温度を計測する温度計測手段を具備し、
前記温度計測手段により計測された温度を基に
前記温度制御素子により前記波長可変レーザ光源のレーザ発光部分の温度を変化させる
ことを特徴とする請求項１に記載のホログラム記録再生装置。
【請求項５】
前記動作制御部は
前記温度制御素子への温度指令値が第一のしきい値以上、もしくは第二のしきい値以下
であるときに、前記ホログラム記録再生装置の記録または再生処理を中断させる
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のホログラム記録再生装置。
【請求項６】
情報を重畳した信号光と参照光とをホログラム媒体に照射して前記情報をホログラムとして記録するホログラム記録方法であって、
前記信号光及び前記参照光の光源である波長可変レーザ光源のレーザ発光部分の温度を、温度制御素子により変化させて、前記信号光および参照光の波長を変化させるステップと、
変化した波長の前記信号光及び参照光を用いて情報の記録を行うステップと、を有するホログラム記録方法。
【請求項７】
前記ホログラム媒体の温度変化を計測するステップと、
前記計測結果に基づいて前記温度制御素子により前記波長可変レーザ光源のレーザ発光部分の温度を変化させるステップと
を有することを特徴とする請求項６に記載のホログラム記録方法。
【請求項８】
前記波長可変レーザ光源の制御中心波長と、設定される波長可変レーザ光源のレーザ出力の中心波長との差分を検出するステップと、
前記差分が所定値以上の場合に
前記温度制御素子により前記波長可変レーザ光源のレーザ発光部分の温度を変化させるステップと
を有することを特徴とする請求項６に記載のホログラム記録方法。
【請求項９】
前記ホログラム媒体に前記情報をホログラムとして記録し再生するためのホログラム記録再生装置の内部の少なくとも1箇所以上の温度を計測するステップと、
前記計測された温度を基に前記波長可変レーザ光源のレーザ発光部分の温度を変化させるステップと
を有することを特徴とする請求項６に記載のホログラム記録方法。
【請求項１０】
前記温度制御素子への温度指令値が所定の第一のしきい値以上、もしくは所定の第二のしきい値以下であることを判別するステップと、
前記温度制御素子への温度指令値が所定の第一のしきい値以上、もしくは所定の第二のしきい値以下であるときに、前記ホログラム記録再生装置の記録、再生処理を中断させるステップと
を有することを特徴とする請求項６から９のいずれかに記載のホログラム記録方法。
【請求項１１】
情報が記録されたホログラム媒体に参照光を照射して前記情報を再生するホログラム再生方法であって、
前記参照光の光源である波長可変レーザ光源のレーザ発光部分の温度を、温度制御素子により変化させて、前記参照光の波長を変化させるステップと、
変化した波長の前記参照光を用いて情報の再生を行うステップと、
を有するホログラム再生方法。
【請求項１２】
前記ホログラム媒体の温度変化を計測するステップと、
前記計測結果に基づいて前記温度制御素子により前記波長可変レーザ光源のレーザ発光部分の温度を変化させるステップと
を有することを特徴とする請求項１１に記載のホログラム再生方法。
【請求項１３】
前記波長可変レーザ光源の制御中心波長と、設定される波長可変レーザ光源のレーザ出力の中心波長との差分を検出するステップと、
前記差分が所定値以上の場合に、
前記温度制御素子により前記波長可変レーザ光源のレーザ発光部分の温度を変化させるステップと
を有することを特徴とする請求項１１に記載のホログラム再生方法。
【請求項１４】
前記ホログラム媒体に前記情報をホログラムとして記録し再生するためのホログラム記録再生装置の内部の少なくとも1箇所以上の温度を計測するステップと、
前記計測された温度を基に前記温度制御素子により前記波長可変レーザ光源のレーザ発光部分の温度を変化させるステップと
を有することを特徴とする請求項１１に記載のホログラム再生方法。
【請求項１５】
前記温度制御素子への温度指令値が所定の第一のしきい値以上、もしくは所定の第二のしきい値以下であることを判別するステップと、
前記温度指令値が所定の第一のしきい値以上、もしくは所定の第二のしきい値以下であるときに、前記ホログラム記録再生装置の再生処理を中断させるステップと
を有することを特徴とする請求項１１から１４のいずれかに記載のホログラム再生方法。
【請求項１６】
データアーカイブシステムであって、
ホログラム媒体と、前記ホログラム媒体に情報の記録再生を行うホログラム記録再生装置と、を備えたライブラリ装置と、
前記ライブラリ装置を制御する制御装置を備え、
前記ホログラム記録再生装置は、
ホログラム記録再生装置の動作を制御する動作制御部と、
前記動作制御部からの信号により出力するレーザ光の波長を所定の範囲で変更可能な前記信号光および前記参照光の光源である波長可変レーザ光源と、
前記動作制御部からの信号により前記波長可変レーザ光源のレーザ発光部分の温度を制御する温度制御素子と、を備え、
前記動作制御部は
前記温度制御素子への温度指令値が所定の第一のしきい値以上、もしくは所定の第二のしきい値以下
であるときに、前記ホログラム記録再生装置の記録、再生処理を中止させ、
前記ホログラム記録再生装置は記録、再生処理の中断をライブラリ装置に通知し、
前記ライブラリ装置の通知に基づいて前記ライブラリ装置に関する状態管理情報を更新するデータアーカイブシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はホログラム記録再生装置、ホログラム記録方法およびデータアーカイブシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
空間的な変調により情報を重畳した信号光と参照光とを媒体に照射してホログラムを記録するホログラム記録媒体では、情報記録後の媒体の収縮、および温度変化により媒体の膨張、収縮が発生する。そのため、ホログラム記録媒体に情報を記録するホログラム記録再生装置では、情報記録時、および再生時に光源の波長、および参照光の照射角度を変化させて、前記媒体の膨張、収縮を補償する技術が知られている。
【０００３】
特許文献１には、「前記第１の誤差により前記参照光の前記情報記録媒体に対する相対的な照射角度と、並びに前記第２の誤差により前記参照光の波長および再生温度の少なくともいずれか一方と、のうち少なくともいずれか一方を制御する制御部を備えたことを特徴とする情報再生装置」が記載されている。
【０００４】
また、前記光源の波長を変更可能な素子として波長可変レーザ（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ：ＥＣＬＤ）が知られている。特許文献２にはリトロー型の外部共振器構造を用いた前述のＥＣＬＤの構成が記載されている。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２０１１／０１８８３６公報
【特許文献２】特開２０１１−７７５２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
外部共振器構造のＥＣＬＤでは光源となる半導体レーザの端面をＡＲコート（Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｒｅｃｔｉｖｅ Ｃｏａｔｉｎｇ）処理し、レーザ外部に設置した回折格子との外部共振でレーザ光を発振する。この回折格子とこれに入射するレーザ光の角度を変更することで、ＥＣＬＤ外部に出力されるレーザ光の波長を変化させる。一方、光源となる半導体レーザはスペクトラム特性を持つ。これにより、ＥＣＬＤ外部に出力されるレーザ光の波長可変範囲は、前記半導体レーザのスペクトラム特性に依存することとなる。一般的に半導体レーザのスペクトラム特性の波長範囲は狭いため、ＥＣＬＤの出力レーザ光の波長可変範囲も狭くなり、情報を記録、再生するホログラム装置内で発生するホログラム媒体の記録による収縮、および温度変化による膨張、収縮が大きくなった場合において、安定した情報の記録再生を実施することが困難であった。
【０００７】
以上を鑑みて、本発明の課題は、ホログラム記録再生装置において、媒体の記録および温度変化による膨張、収縮に対して、安定した記録再生性能品質を確保することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明では一例として特許請求の範囲に記載の構成を用いる。より具体的には、情報が重畳された信号光と、参照光とをホログラム媒体に照射して前記情報をホログラムとして記録するホログラム記録再生装置であって、前記ホログラム記録再生装置の内部動作を制御する動作制御部と、レーザ光の波長を所定の範囲で変更可能な前記信号光および前記参照光の光源である波長可変レーザ光源と、前記波長可変レーザ光源のレーザ発光部分の温度を制御する温度制御素子と、を備え、前記信号光および参照光の波長を変化させる際に、前記温度制御素子により前記波長可変レーザ光源のレーザ発光部分の温度を変化させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ホログラム記録再生装置において媒体の記録および温度変化による膨張、収縮に対して、安定した記録再生性能品質を確保することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施例における可変波長レーザの制御フローチャート
【図２】第１の実施例におけるホログラム記録再生装置のブロック図
【図３】第１の実施例におけるホログラム記録再生装置の記録光学系のブロック図
【図４】第１の実施例における波長可変レーザの内部構成図。
【図５】第１の実施例における媒体温度  対  最適記録波長設定の関係を示す模式図
【図６】第１の実施例における可変波長レーザの波長制御を示す模式図
【図７】第１の実施例におけるホログラム記録方法のフローチャート
【図８】第２の実施例におけるホログラム記録再生装置の再生光学系のブロック図
【図９】第２の実施例における媒体温度  対  最適再生波長設定の関係を示す模式図
【図１０】第２の実施例におけるホログラム再生方法のフローチャート
【図１１】第３の実施例における可変波長レーザの波長設定値と波長可変範囲の関係を示す模式図
【図１２】第４の実施例におけるホログラム記録再生装置のブロック図
【図１３】第４の実施例におけるホログラム記録再生装置の装置温度、媒体温度、レーザ温度の変化を示す模式図
【図１４】第４の実施例におけるホログラム記録再生装置の媒体記録波長、レーザ発振波長の制御を示す模式図
【図１５】第４の実施例におけるホログラム記録再生装置のブロック図
【図１６】第４の実施例におけるホログラム記録再生装置のレーザ温度制御方法のフローチャート
【図１７】第５の実施例におけるホログラム再生方法フローチャート
【図１８】第６の実施例におけるデータアーカイブシステムのブロック図
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１１】
本発明の第１の実施例として、記録時の媒体温度変化に対するレーザ温度制御について、ホログラム記録再生装置の構成ならびに動作を、図面を参照しながら詳述する。
【００１２】
図２は本発明の第１の実施例におけるホログラム記録再生装置１０のブロック図である。本実施例のホログラム記録再生装置１０は、ホログラム媒体３０の着脱が可能であり、ドライブ制御部１１と、ホログラム記録再生光学系１２と、キュア光学系１３と、光学系制御部１４と、アクセス機構１５と、アクセス制御部１６と、記録情報処理部１７と、再生情報処理部１８と、入出力部１９とを有する。
【００１３】
ホログラム記録再生装置１０は、入出力部１９を介して上位装置５０と接続され、上位装置５０から記録コマンドや再生コマンドなどの各種コマンドとホログラム媒体３０に記録するデータを受信し、上位装置５０にコマンドの実行結果とホログラム媒体３０から再生したデータを送信する。
【００１４】
ドライブ制御部１１は、ホログラム記録再生装置１０の動作全般を制御し、受信した各種コマンドに応じてホログラム記録再生装置１０を動作させる。即ち、アクセス制御部１６を介してアクセス機構１５を動作させてホログラム媒体３０を所定の位置に位置づけ、記録情報処理部１７を介して受信したデータをエンコードして２次元データに変換し、光学系制御部１４を介してホログラム記録再生光学系１２およびキュア光学系１３を動作させてホログラム媒体３０に２次元データをホログラムとして記録する。また、ホログラム記録再生光学系１２を動作させてホログラム媒体３０にホログラムとして記録されている２次元データを取得し、再生情報処理部１８を介して２次元データをデコードしてデータを再生する。
【００１５】
アクセス機構１５は、装着されたホログラム媒体３０の任意の領域をホログラム記録再生光学系１２およびキュア光学系１３に対して所定の位置に位置づけるようにホログラム媒体３０を移動させる。本実施例におけるホログラム媒体３０は円板状であり、アクセス機構１５はホログラム媒体３０を円板の中心軸周りに回転させるスピンドルモータと、円板の所定の半径方向に移動させるスライド機構を備えている。また、ホログラム媒体３０の回転角度を検出するホログラム媒体回転角度検出部を備え、ホログラム媒体３０の回転角度に応じた信号を出力する。
【００１６】
アクセス制御部１６は、アクセス機構１５を制御してドライブ制御部１１が指定する位置にホログラム媒体３０を位置づける。ホログラム媒体回転角度検出部の出力信号に基づいてスピンドルモータを駆動してホログラム媒体３０の回転角度を制御し、また、スライド機構を駆動してホログラム媒体３０の半径方向位置を制御する。
【００１７】
ホログラム記録再生光学系１２は、干渉性の高い４０５ｎｍ帯の波長可変なレーザ光源１０１を備え、空間光変調素子１１０により２次元データで空間変調された信号光と参照光をホログラム媒体３０に照射してホログラムを形成することで２次元データを記録する。また、ホログラム媒体３０に記録されているホログラムに記録時とは反対の方向から参照光を照射することで２次元データを２次元光検出素子１２０で検出して再生する。なお、本実施例におけるホログラム記録再生光学系１２の詳細な構成と動作については後述する。
【００１８】
キュア光学系１３は、ホログラム媒体３０に干渉性の低い光束を照射してプリキュアおよびポストキュアを行う。プリキュアとは、信号光と参照光を照射してホログラムを記録する領域を予め感光しやすくする目的で行うホログラム記録処理の前工程である。一方、ポストキュアとは、意図しない感光により記録したホログラムの品質が劣化しないようにホログラムを記録した領域を不活化する目的で行うホログラム記録処理の後工程である。
【００１９】
光学系制御部１４は、ホログラム記録再生光学系１２とキュア光学系１３に搭載されている各デバイスを制御する。ホログラム媒体３０の所定の位置にホログラムを多重して記録再生するために、ホログラム記録再生光学系１２のレーザ光源１０１を所定の光量で発光するように駆動し、各アクチュエータを駆動して記録モードと再生モードの切り替えおよびホログラム媒体３０に照射する参照光入射角度の制御を行う。また、プリキュアおよびポストキュアとして適切なエネルギーをホログラム媒体３０に照射するように、キュア光学系１３に搭載されている光源を駆動する。
【００２０】
更に、光学系制御部１４は、レーザパワー制御部１５１、レーザ波長制御部１５２、レーザ温度制御部１５３を備えており、ホログラム記録再生光学系１２における波長可変レーザ１０１を制御するが、詳細については後述する。
【００２１】
なお、以降は、ホログラム媒体３０の所定の領域に所定の参照光入射角度で記録した各ホログラムをページと呼び、所定の領域に複数の参照光入射角度で複数のページを多重記録したホログラム群をブックと呼ぶことにする。
【００２２】
記録情報処理部１７は、上位装置５０から受信したデータを空間光変調素子１１０に表示する２次元データに変換する。受信したデータを複数のデータ列に分割後、ＣＲＣ（巡回冗長検査）用のパリティ付加、スクランブル処理、誤り訂正符号の付加を行う。このデータ列をサブページ分の２次元データに変換し、複数のサブページを集めて１ページ分の２次元データを構成し、マーカーを付加して空間光変調素子１１０に転送する。
【００２３】
再生情報処理部１８は、２次元光検出素子１１６で検出した画像からデータを再生する。受信した画像データのマーカーを基準に画像位置を検出して画像の歪みを補正し、２値化処理を行い、マーカーを除去して１ページ分の２次元データを取得する。サブページ毎の複数のデータ列に変換し、誤り訂正処理、スクランブル解除、ＣＲＣを行い、データを取得する。
【００２４】
次にホログラム記録再生光学系１２の詳細について説明する。図３は本発明の第１の実施例におけるホログラム記録再生光学系１２のブロック図であり、ホログラム記録時の状態を示している。
【００２５】
４０５ｎｍ帯の所定の波長に調整可能なレーザ光源１０１を出射した干渉性の高い光束を、コリメートレンズ１０２を透過して平行光束に変換し、シャッタ部１０３を介して１／２波長板１０４に導く。
【００２６】
１／２波長板１０４はアクチュエータに搭載して光軸周りに回転可能に構成し、所定の角度に回転させることで、入射した光束をＰ偏光成分とＳ偏光成分が所定の光量比となる光束に変換し、続く偏光素子１０５でＰ偏光とＳ偏光に分離する。
【００２７】
偏光素子１０５を透過したＰ偏光の光束を信号光とし、ビームエキスパンダ１０６で光束径を拡大した後、位相マスク１０７、リレーレンズ１０８、偏光素子１０９を透過させて空間光変調器１１０に入射させる。所定の２次元データを表示した空間光変調器１１０を反射させることで信号光を空間的に変調すると共に偏光方向をＳ偏光に変換する。２次元データが重畳された信号光を偏光素子１０９で反射し、リレーレンズ１１１および空間フィルタ１１２を透過させて、対物レンズ１１３によりホログラム媒体３０に集光する。
【００２８】
一方、偏光素子１０５を反射したＳ偏光の光束を参照光とし、１／２波長板１１４で所定の偏光方向に変換し、全反射ミラー１１５、全反射ミラー１１６およびガルバノミラー１１７を反射させて、スキャナーレンズ１１９によりホログラム媒体３０に照射する。ガルバノミラー１１７はアクチュエータにより反射角度の変更が可能な構成とし、ガルバノミラー１１７の反射角度を制御することで、ホログラム媒体３０に照射する参照光の入射角度を所定の角度とする。
【００２９】
信号光と参照光とが互いに重なるようにホログラム媒体３０に照射し、ホログラム媒体３０に干渉によるホログラムを形成し、信号光に重畳した２次元データを記録する。また、異なる入射角度で参照光を照射することにより１つのブックに複数のページを多重して記録する。
【００３０】
以下に波長可変レーザ１０１、およびそれを制御する光学系制御部の各制御ブロックの動作について詳述する。図４は本発明の第１の実施例におけるリトロー型の波長可変レーザ１０１の内部構成を示している。３０１はＧａＡｓなどを用いた青色半導体レーザであり、そこから射出されたレーザ光３０３は透過型回折格子３０２で回折される。このとき回折格子３０２についたモータ３１４をレーザ波長制御部１５４からの指令値により回転させ、レーザ入射光３０３と回折格子３０２との相対角度を変化させることで半導体レーザへの戻り光を制御し、干渉条件を変化させることで波長可変レーザ１０１から出力されるレーザ光３０４の波長を変化させることができる。出力レーザ光３０４の波長の確認は回折格子３０２の角度設定値をモニタする機構、本実施例ではレーザ３１０からの回折格子３０２の端面に照射したレーザ光の反射を位置検出センサ３１１で検出する機構により実施し、結果がレーザ波長制御部に入力される。
【００３１】
レーザパワーはレーザパワー制御部１５１からの指令値が電流、電圧に変化されてレーザ３０１の端子に入力されることで制御される。出力レーザ光３０４のパワーの確認は、回折格子３０２から得られる回折光３０５をハーフミラー３０６を介してディテクタ３０９に入力することで確認し、結果がレーザパワー制御部１５１に入力される。
【００３２】
温度制御素子３１２はペルチェ機構などを用いて構成され、レーザ温度制御部１５３の指令値によって制御される。レーザの温度は温度センサ３１３により直接的、もしくは温度制御素子３１２の温度として取得し、レーザ温度制御部１５３に入力される。
【００３３】
次にホログラム媒体の記録時の温度変化に対する波長制御について説明する。図５は媒体温度の変化と記録されたホログラムの変化を示す模式図である。ホログラム媒体５０１は基準温度に対して媒体温度が上昇した場合は５０２に示すように膨張し、媒体温度が低下した場合は５０３に示すように収縮する。そのため、記録時の温度変化による媒体の膨張、収縮を補正し、常に基準温度で基準レーザ波長、基準参照光角度で記録された場合と同様のホログラムが記録されるように記録する。具体的には、媒体の温度が上昇した場合はレーザ波長を短くし、参照光角度を増加させて記録を行う。媒体の温度が低下した場合はレーザ波長を長くし、参照光角度を減少させて記録を行う。これにより媒体には常に基準温度、基準レーザ波長、基準参照光角度で記録された場合と同様のホログラムが記録される。
以上の制御における媒体温度と記録時レーザ波長の関係を５０４に示す。
【００３４】
ここでレーザ波長をλ１からλ２に変化させる場合を考える。図６は本実施例の半導体レーザ波長と出射パワーの関係を示している。６０１はレーザ温度ｔ１での発振スペクトラムを示す。前述の回折格子３０２を変更してレーザ波長をλ１からλ２に変化させると、同一電流条件でのレーザ出射パワーは６０２から６０３に低下する。この結果、ホログラム記録に必要なレーザパワー値６０４を下回ると、記録転送レートを確保するための所定の露光時間による記録が困難となる。また、発振スペクトラムの裾部分ではレーザの縦モード安定性が劣化し、安定したホログラム記録が困難になる。これらの課題を補償する方法として、図４の温度制御素子３１２によりレーザ３０１を加温してレーザ温度をｔ２に変化させ、レーザの発振スペクトラムを６０１から６０５に変化させる。これにより、レーザを波長λ２で発振させた場合においても、６０６に示す十分な出射パワーを得ることができる。
【００３５】
上記内容を取り込んだ、本実施例の波長可変レーザにおけるレーザ波長、温度設定処理のフローチャートを図１に示す。
【００３６】
処理Ｓ１００でレーザ波長処理を開始すると、処理Ｓ１０１においてドライブ制御部から設定波長λset、設定出力パワーＰsetの値を受信する。次に処理Ｓ１０２においてレーザ温度を取得し、処理Ｓ１０３において予め装置内に登録されている当該温度のレーザ発振スペクトラムデータから、波長λsetでの出力パワーＰｍ_λを算出する。処理Ｓ１０４において、算出されたＰｍ_λと設定出力パワーＰsetを比較し、処理Ｓ１０５においてＰｍ_λが大きければ回折格子を変更して波長可変レーザの出力波長をλsetに設定、レーザパワーＰsetに相当する電流値を設定する。処理Ｓ１０４において、Ｐｍ_λがＰsetよりも小さければ、図６で示したようにレーザ発振スペクトラムがλsetでピークとなるレーザ温度制御量Δtを算出する。処理Ｓ１１２においてΔtがレーザ許容温度可変範囲ｔｍａｘを超える場合は処理Ｓ１１３で異常終了とし、装置の記録再生の停止などの処理を要求する。処理Ｓ１１２でΔｔがｔｍａｘ以下と判定されれば、処理Ｓ１０７においてレーザ温度を変更し、上記の処理Ｓ１０５同様に出力波長、レーザ電流を設定する。設定が完了した後、処理Ｓ１０８にて出力波長、パワーをモニタで確認し、処理Ｓ１０９において設定値λset、Ｐsetとのずれ量を確認する。処理Ｓ１１０においてずれ量が予め決めた所定値以下であれば処理を終了する。ずれ量が所定値以上であれば、モードホップによる縦モードの不安定が発生している可能性があるため、処理Ｓ１１１において回折格子、レーザ電流により波長、パワーを微調整し、再度処理Ｓ１０８に戻る。
【００３７】
さらに上記のレーザ処理を適用したホログラム記録方法フローチャートを図７に示す。同図を用いてホログラム記録時の処理を説明する。
【００３８】
Ｓ７００の記録処理開始後、Ｓ７０１においてホログラム記録再生光学系１２の各アクチュエータを駆動して記録モードに設定し、レーザ光源１０１を記録用の基準波長、基準パワーの設定で発光する。
Ｓ７０２において、装着されたホログラム媒体３０に対して記録準備処理を行う。一例として、媒体の記録可否のチェック、媒体の偏心やチルトの補正処理、管理情報を取得してホログラム媒体３０に適合した設定にホログラム記録再生光学系１２の各設定値の調整や、ホログラム媒体３０に対して記録領域の割り当て等が本処理に含まれる。
【００３９】
Ｓ７０３において、キュア光学系１３によりホログラム媒体３０の記録領域にプリキュアを行う。
Ｓ７０４において、上位装置５０から記録データを受信し、Ｓ７０５において記録情報処理部１７により記録データのエンコード処理を行う。
Ｓ７０６において、ホログラム記録再生光学系１２がブックを記録する位置にホログラム媒体３０を位置づける。
【００４０】
Ｓ７０７において、ホログラム媒体３０の記録領域の温度を測定し、Ｓ７０８において前回記録時との温度差分などから、レーザ制御要否の判断を行う。
【００４１】
Ｓ７０８でレーザ制御が必要なしと判断された場合は、Ｓ７１３においてホログラム媒体３０にホログラムを記録する。本実施例ではガルバノミラー１１７をシャッタ部１０３の遮断期間に所定の反射角度に変更し、透過期間には反射角度を維持することで、所定のブックにページを多重記録する。
【００４２】
Ｓ７０８でレーザ制御が必要と判断された場合は、Ｓ７０９において記録に必要なレーザ波長、パワー目標値を算出し、Ｓ７０９において、前記の図１で説明したレーザ波長、パワー制御を実施した後、上記同様にＳ７１３においてホログラム媒体３０にホログラムを記録する。
【００４３】
Ｓ７１４において、上位装置５０が記録指定するデータを全て記録したか否かを判断し、未記録のデータが残っていればＳ７０４に戻って記録処理を続行する。また、全てのデータの記録が完了した場合には、Ｓ７１５において記録領域にポストキュアを行い、Ｓ７１６において上位装置５０に記録完了を通知して、Ｓ７１７で記録処理を終了する。
【００４４】
以上述べたように、本実施例の記録方法では媒体の記録収縮、および温度変化による膨張収縮により記録波長の変更が必要な場合において、波長可変レーザの光源のレーザ温度を適切に制御することにより、記録波長に対してレーザの発振スペクトラムを最適な発振範囲に制御し、ホログラム記録に必要なレーザパワー、縦モード安定性を確保することが可能となる。これにより、媒体の温度変動に対して安定したホログラム記録を実現できる。
【００４５】
なお、本実施例においては、レーザ光源は青色半導体レーザとしたが、本内容に限定されるものではない。また、回折格子の角度検出、および出力レーザ光のコヒーレンス性、パワー検出方法についても本実施例に内容に限定されるものではない。
【実施例２】
【００４６】
本発明の第２の実施例として、再生時の媒体温度変化に対するレーザ温度制御について、ホログラム記録再生装置の構成ならびに動作を、図面を参照しながら詳述する。
図８は本発明の第１の実施例におけるホログラム記録再生光学系１２のブロック図であり、ホログラム再生時の状態を示している。同図において、図３と同様の機能を持つブロック、部品については同様の番号を付してある。
【００４７】
再生モードでは、１／２波長板１０４を出射光のＰ偏光成分が最大となる角度に回転させて、ホログラム媒体３０に参照光を照射する。ホログラム媒体３０を透過した参照光を角度調整が可能なガルバノミラー１１９で所定の反射角度で反射し、再生用参照光として再びホログラム媒体３０に入射させる。再生用参照光はホログラム媒体３０に記録したホログラムで回折し、再生光として対物レンズ１１３、リレーレンズ１１１、空間フィルタ１１２、偏光素子１０９を透過し、２次元光検出素子１２０に入射する。２次元光検出素子１２０は各セルに入射した再生光の光強度に応じた信号を出力する。ガルバノミラー１１７とガルバノミラー１１９を各ページに対応した角度に設定し、所定のブックの所定のページを再生する。
【００４８】
次にホログラム媒体の再生時の温度変化に対する波長制御について説明する。図９はホログラムが記録された媒体の、温度の変化による記録されたホログラムの変化を示す模式図である。基準温度における基準波長、基準参照光角度で記録されたホログラム媒体９０１は媒体温度が上昇すると９０２に示すように膨張し、媒体温度が低下した場合は９０３に示すように収縮する。これらの媒体から適切に情報を再生するため、媒体の温度が上昇した場合はレーザ波長を短くし、参照光角度を増加させて再生を行う。媒体の温度が低下した場合はレーザ波長を長くし、参照光角度を減少させて再生を行う。本実施例の制御における媒体温度と記録時レーザ波長の関係を９０４に示す。
【００４９】
再生時におけるレーザ波長の切り替えについても、前述の記録時と同様にレーザの発振スペクトラムの裾部分の特性を用いると、レーザパワーが十分に得られなくなる。この結果、記録されたホログムラに対して十分なパワーの参照光が照射されず、再生光量が不足して再生信号品質、ＳＮＲ（Ｓｉｇｎａｌ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）が低下する。そのため、前述したように図４の温度制御素子３１２によりレーザ３０１を加温してレーザ温度をｔ２に変化させ、図６に示すようにレーザの発振スペクトラムを６０１から６０５に変化させる。これにより、レーザ波長を変化させて発振させた場合においても、十分な出射パワーを得ることができる。
【００５０】
図１０に上記のレーザ処理を適用したホログラム再生方法フローチャートを示す。同図を用いてホログラム再生時の処理を説明する。
Ｓ１０００の再生処理開始後、Ｓ１００１においてホログラム記録再生光学系１２の各アクチュエータを駆動して再生モードの設定とする。レーザ光源１０１を再生用の基準波長、基準パワーの設定で発光し、シャッタ部１０３を開放する。
【００５１】
Ｓ１００２においてホログラム記録再生光学系１２が管理情報を読み出せる位置にホログラム媒体３０を位置づけし、Ｓ１００４においてホログラム記録再生光学系１２の各設定値を再生用に調整し、Ｓ１００４において媒体温度を取得し、その結果から１００５において管理情報を読み出すためのレーザ制御要否を確認する。
【００５２】
Ｓ１００５でレーザ制御が必要なしと判断された場合は、Ｓ１００８において管理情報を読み出す。
Ｓ１００５でレーザ制御が必要と判断された場合は、Ｓ１００６において記録に必要なレーザ波長、パワー目標値を算出し、Ｓ１００７において、前記の第１の実施例の図１で説明したレーザ波長、パワー制御を実施した後、上記同様にＳ１００８において管理情報を読み出す。
Ｓ１００８において読み出した管理情報に基づいてＳ１００９により再生するブックの位置にホログラム媒体３０を移動する。
【００５３】
Ｓ１０１９で媒体温度を取得し、その結果からＳ１０１２においてブックのデータを再生するためのレーザ制御要否を確認する。
【００５４】
Ｓ１００７の判断からＳ１０１３のホログラム再生までの処理は、前述の処理Ｓ１００５からＳ１００８までの処理と同一であるので、ここでは説明を省略する。
【００５５】
Ｓ１０１３では再生するページに参照光を照射して再生光を２次元光検出素子１２０で検出し、Ｓ１０１４において検出信号から再生情報処理部１８でデータをデコードし、Ｓ１０１５において上位装置５０に再生データを送信する。
【００５６】
Ｓ１０１６において、上位装置５０が記録指定するデータを全て再生したか否かを判断し、未再生のデータが残っていればＳ１００９に戻って再生処理を続行する。全てのデータの再生が完了すると、Ｓ１０１７において上位装置５０に再生完了を通知して、再生処理を終了（Ｓ１０１８）とする。
【００５７】
以上述べたように、本実施例の再生方法では媒体の記録収縮、および温度変化による膨張収縮により再生波長の変更が必要な場合において、波長可変レーザの光源のレーザ温度を適切に制御することにより、再生波長に対してレーザの発振スペクトラムを最適な発振範囲に制御し、ホログラム記録に必要なレーザパワー、縦モード安定性を確保することが可能となる。これにより、媒体の温度変動に対して安定したホログラム再生を実現できる。
【実施例３】
【００５８】
本発明の第３の実施例として、波長可変レーザの波長指令値とレーザ温度制御、出力レーザ波長の関係を、図面を参照しながら詳述する。
【００５９】
図１１は、波長可変レーザにおける回折格子設定指令値と回折格子選択波長との関係、出力レーザの波長と出射パワーの関係を示した模式図である。波長可変レーザの構成は本発明の第1の実施例の図４と同様である。
【００６０】
図１１の下のグラフの１１０１に示すように、回折格子３０２により半導体レーザ３０１への戻り光を選択する回折格子選択波長の範囲をλ１からλ２とする。この波長範囲は回折格子の格子面の形状により決定される。一方、上のグラフの１１０２に示すように、半導体レーザの発振スペクトラムの幅（以降スペクトラム線幅と呼ぶ）は半導体の物性に依存し、一般的に回折格子の選択波長範囲より狭くなる。さらにホログラムの記録、再生においては、所定値以上の出射パワー、縦モード安定性を必要とするため、実際に使用可能なスペクトラム幅は、例えば出射パワーのしきい値１１０３以上となるλ３からλ４の範囲１１０４となる。そこで、図４の温度制御素子３１２により半導体レーザ３０１の温度を変化させて波長可変範囲を拡大する。具体的には、波長可変範囲の上限値を拡大したい場合は、半導体レーザ３１２を加温することにより発振スペクトラムを１１０５に示すように波長の増加する方向にシフトさせる。同様に波長可変範囲の下限値を拡大したい場合は、半導体レーザ３１２を冷却することにより発振スペクトラムを１１０６に示す波長の減少する方向にシフトさせる。これにより、前記の所定値以上の出射パワー、縦モード安定性を確保可能な波長可変領域を、従来のλ３からλ４の範囲１１０４から、λ５からλ６の範囲１１０７へ拡大することが可能となる。
【００６１】
上記方法では、波長可変レーザの出力波長を決定する回折格子は半導体レーザの温度影響を受けないため、半導体レーザの発振スペクトラムの制御とは独立で制御でき、出力レーザ波長の精度を確保しつつ波長可変範囲を拡大することが可能となる。
【実施例４】
【００６２】
ホログラム記録媒体は、記録材料であるポリマの剛性が低いことから、図１５に示すように一般的にガラス、樹脂などの基板１５０１、１５０２で記録材料１５０３を上面、下面から保持する構造としている。一方、ホログラム媒体の温度を取得する場合は、記録再生への影響から非接触での測定が必要となる。非接触での温度方法としては、赤外線を用いたＩＲセンサによる温度取得などがあるが、いずれも媒体表面の基板の温度を取得することとなり、記録材料自体の温度を精度よく測定することは難しいという課題がある。
また、波長可変レーザにおいてレーザの温度を精度よく取得することも難しい。
【００６３】
以上を鑑みて、本発明の第４の実施例としてホログラム記録時の装置温度変化を取得してレーザ温度を制御する手法を説明する。具体的には記録時の装置温度変化による媒体温度変化とレーザ温度変化の乖離の補償制御を行う。
【００６４】
上記について、ホログラム記録再生装置の構成ならびに動作を、図面を参照しながら詳述する。
図１２は本発明の第４の実施例におけるホログラム記録再生装置１０のブロック図である。同図において、図２と同様の機能を持つブロック、部品については同様の番号を付してある。図２との相違は装置温度取得分１２０１を設けた点である。装置構成、および波長可変レーザの構成は、それぞれ図２、図３、および図４と同様とする。
【００６５】
装置の温度が上昇する場合、それに伴って記録媒体、波長可変レーザ内部の半導体レーザの温度が上昇する。図１３は半導体レーザの温度上昇に対する出射レーザ波長の相対変化を１３０１に、媒体温度に対する最適記録波長の相対変化を１３０２に示す。１３０１と１３０２の変化の極性が逆転していることから、装置温度の変化に対して波長可変レーザ内部の半導体レーザの温度変化の極性が逆転するように制御することが必要となる。
【００６６】
上記の制御の具体例を図１４を使って説明する。青色レーザを使ったホログラム記録装置１０において、装置温度が１０℃上昇した場合を考える。波長４０５ｎｍの青色レーザの一般的な温度波長特性は０．０５ｎｍ／℃であるため、温度変化前のレーザ発振スペクトラム１４０２の中心波長をλ７とすると、装置温度１０℃変化後の発振スペクトラム１４０３の中心波長は０．５ｎｍ大きくなる（図のλ８）。一方、装置温度上昇により媒体温度も上昇するため、温度変化前の最適記録波長λ７と同様のホログラムを記録するには、記録レーザ波長をλ７からλ９に短くする必要がある。このため、波長可変レーザの温度制御素子３１２により半導体レーザを冷却することが必要となる。冷却温度幅は、装置温度上昇分とレーザ発振スペクトラムの中心波長をλ７からλ９に変化させる温度となる。この温度は、レーザの温度波長特性を予め取得しておけば設定可能である。装置温度が低下した場合は、上記と逆の制御を行う。
【００６７】
図１６に上記処理を適用したホログラム記録時のレーザ光源制御のフローチャートを示す。同図において第１の実施例の図７との相違は、Ｓ７０７の媒体温度測定処理の代わりに装置温度測定処理Ｓ１６０１とした点である。また、図７のレーザ波長制御処理Ｓ７０９、Ｓ７１０は、上記で説明したように装置温度からレーザ温度制御量を直接算出するため、第１の実施例とは異なる。そのため、処理Ｓ１６０２、処理１６０３として区別している。
【００６８】
以上述べたように、本実施例の記録方法では第１の実施例と比較して装置温度取得のみから波長可変レーザのレーザ波長、パワー制御量を算出できるため、ホログラム記録時のレーザの最適記録波長、記録パワーを高精度に制御することができ、安定した記録品質を確保することができる。
【実施例５】
【００６９】
本発明の第５の実施例として、上記第４の実施例で説明したレーザ波長制御方法をホログラム媒体からの情報再生時に適用した例を説明する。装置構成、および波長可変レーザの構成は第４の実施例と同様であり、説明を省略する。
【００７０】
図１７に本実施例におけるホログラム再生方法フローチャートを示す。同図における図１０との相違点は、媒体温度取得処理Ｓ１００４，Ｓ１０１９の代わりに、装置温度取得処理Ｓ１７０１，Ｓ１７０２とした点である。また、図１０のレーザ波長制御処理Ｓ１００６、Ｓ１００７、Ｓ１０１０、Ｓ１０１１は、前記第４の実施例で説明したように装置温度からレーザ温度制御量を直接算出するため、第２の実施例とは異なる。そのため、処理Ｓ１７０３から処理１７０６として区別している。
【００７１】
以上述べたように、本実施例の再生方法では第２の実施例と比較して装置温度取得のみから波長可変レーザのレーザ波長、パワー制御量を算出できるため、ホログラム再生時のレーザの最適記録波長、記録パワーを高精度に制御することができ、安定した再生品質を確保することができる。
【実施例６】
【００７２】
図１８は本発明の第６の実施例におけるデータアーカイブシステムのブロック図である。本実施例のデータアーカイブシステムは、ネットワーク９０に接続されたシステム制御サーバ６０と、システム制御サーバ６０に接続されたライブラリ装置７０およびディスクアレイ８０とで構成される。
ライブラリ装置７０は、ライブラリ制御部７１と、ホログラム媒体搬送機構７３と、ホログラム媒体収納部７２と、ホログラム媒体収納部７２に収納された複数のホログラム媒体３０と、ホストインタフェース７５と、ドライブインタフェース７４と、１台以上のホログラム記録再生装置１０と、で構成される。
【００７３】
ライブラリ装置７０は、ホストインタフェース７５を介してシステム制御サーバ６０と接続され、各種コマンドとホログラム媒体３０に記録するデータを受信し、コマンドの実行結果とホログラム媒体３０から再生したデータを送信する。ライブラリ制御部７１はライブラリ装置７０の動作全般を制御する機能を備えている。ドライブインタフェース７４を介してホログラム記録再生装置１０に接続されており、所定のホログラム記録再生装置１０に対して記録コマンドや再生コマンドなどの各種コマンドとホログラム媒体３０に記録するデータを送信し、コマンドの実行結果とホログラム記録媒体３０から再生したデータを受信する。即ち、第１の実施例における上位装置５０に相当する。また、ホログラム媒体搬送機構７３を動作させて、ホログラム媒体収納部７２から所定のホログラム媒体３０を取り出し、ホログラム記録再生装置１０まで搬送して挿入する。あるいは逆に、所定のホログラム記録再生装置１０にホログラム媒体３０を排出するコマンドを送信し、排出されたホログラム媒体３０をホログラム媒体収納部７２まで搬送して収納する。
【００７４】
システム制御サーバ６０はディスクアレイ８０とライブラリ装置７０を制御する。システム制御サーバ６０はファイルインタフェースを備えており、ネットワーク９０を介して外部システムから受信したファイルをディスクアレイ８０に保存する。また、ディスクアレイ８０に保存したファイルを所定のポリシーに従ってライブラリ装置７０に移行する機能を備えており、システム制御サーバ６０とディスクアレイ８０とライブラリ装置７０とにより階層ストレージを構成している。また、ディスクアレイ８０はライブラリ装置７０のバッファメモリとして機能している。システム制御サーバ６０はライブラリ装置７０の状態を管理するライブラリ状態管理部６２を備え、ライブラリ装置７０の各種動作履歴をデータベース６１で管理している。
【００７５】
ディスクアレイ８０は複数のハードディスクドライブあるいはソリッドステートドライブを搭載する外部記憶装置である。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、１台以上のハードディスクドライブあるいはソリッドステートドライブをシステム制御サーバ６０に内蔵する構成も可能である。
【００７６】
本実施例におけるホログラム記録再生装置１０とホログラム記録方法は第１の実施例と同様である。図１のＳ１１２において、レーザの温度制御量Δｔがレーザ許容温度可変範囲ｔｍａｘを超えてＳ１１３の異常終了となった場合は、ホログラム記録再生装置１０が上位装置５０、即ち、ライブラリ制御部７１に記録、再生処理の停止を通知する。これにより、ライブラリ制御部７１は当該のホログラム記録再生装置１０の記録、再生処理を禁止し、記録、再生指示を出さないようにする。また、システム制御サーバ６０に、当該のホログラム記録再生装置１０の状態が記録、再生禁止であることを通知する。この通知に基づいて、ライブラリ状態管理部６２では上記ライブラリ装置に関する状態管理情報を更新する。  
以上に述べたように、本実施例によれば、ホログラム記録再生装置を用いて、データアーカイブシステムの記録、再生動作の信頼性と、温度変化への耐環境性能を両立することができる。
【００７７】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであって、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００７８】
また、上記の各構成は、それらの一部又は全部が、ハードウェアで構成されても、プロセッサでプログラムが実行されることにより実現されるように構成されてもよい。また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてよい。
【符号の説明】
【００７９】
１０・・・ホログラム記録再生装置、１１・・・ドライブ制御部、３０・・・ホログラム媒体、６０・・・システム制御サーバ、７０・・・ライブラリ装置、１０１・・・レーザ光源、１３１・・・液晶素子、１３４・・・偏光素子、１３６・・・光検出素子、１３７・・・温度検出素子、１３８・・・光検出素子、
【図１】
2016062631.tif 000003
【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】
2016062631.tif 000016
【図１５】
2016062631.tif 000017
【図１６】
2016062631.tif 000018
【図１７】
2016062631.tif 000019
【図１８】
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