(57)【要約】【課題】    対象とする記録媒体に記録するホログラムの回折効率を制御し、効率的に媒体ダイナミックレンジを引き出すための記録再生装置及び記録再生方法を提供すること。【解決手段】  ホログラフィを利用して情報を光情報記録媒体に記録する光情報記録再生装置において情報を記録するためのビームを出射する光源部と、前記ビームが光情報記録媒体に照射される位置を変更するための記録位置移動機構と、空間的移動を伴わずホログラムの多重記録を実現するための多重記録機構と、を備え、空間的移動を伴わず再生することが可能な複数のホログラムを多重記録する際に、同一位置に記録する複数のホログラムを２つ以上のホログラムで構成される単位（ブロック）に分け、前記ブロックを時間分割して記録することを特徴とする光情報記録再生装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラフィを利用して光情報記録媒体に信号光と参照光との干渉パターンをホログラムとして記録する光情報記録再生装置において
前記光情報記録再生装置全体を制御する制御部と、
情報を記録するためのビームを出射する光源部と、
前記ビームを参照光と信号光に分離する光学素子と、
を備え、
前記参照光角度に対応した前記ホログラムをページとし、前記ページの集合をブックとし、前記ブックを分割し２以上の前記ページで構成されたものをブロックとした場合、
前記制御部は、前記光情報記録媒体の特性の情報に基づき、前記ブロックを構成する前記ページ数及び各前記ブロック間の時間間隔及び前記ブロックに関わるエネルギ量を決定し、
前記時間間隔毎に前記ブロックを記録することを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光情報記録再生装置であって、
各前記ブロック間の時間間隔は、
先行して記録する前記ブロックを構成する前記ページ間記録時間間隔の略最大値よりも長い時間間隔であることを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光情報記録再生装置であって、
前記制御部は、光情報記録媒体に情報を記録する前に、前記情報を記録する第１の領域とは異なる第２の領域に前記情報を記録及び再生することにより、光情報記録媒体の記録材料特性に適した前記ブロックを構成する前記ページ数又は各前記ブロックを記録する間の時間間隔を算出し、前記第２の領域に前記情報を記録する際、算出した結果を適用することを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光情報記録再生装置であって、
光情報記録媒体の記録材料特性に応じた前記ブロックを構成する前記ページ数又は前記各ブロックを記録する間の時間間隔を算出した時の温度が変動した場合に、前記制御部は再び前記第２の領域に前記情報を記録及び再生することにより、温度に応じた前記ブロック内のホログラム数又は前記各ブロック間の時間間隔を算出することを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項５】
請求項１に記載の光情報記録再生装置であって、
前記光情報記録媒体に前記光情報記録媒体の特性に関わる情報が予め記録されている場合、前記制御部は前記光情報記録媒体の特性に関わる情報に基づいて前記ブロックに関わるエネルギ量及び前記各ブロック間の時間間隔を決定することを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項６】
請求項１に記載の光情報記録再生装置であって、
前記ページが第１のブロックに含まれる場合、前記ページに隣接するページは前記第1のブロックとは異なる第２のブロックに含まれることを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項７】
請求項１に記載の光情報記録再生装置であって、
前記制御部は、第１のブックに関わる前記ブロックを記録した後、前記第１の前記ブロック間の時間間隔中に、第２のブックに関わる前記ブロックを記録することを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項８】
請求項７に記載の光情報記録再生装置であって、
前記制御部は、前記第１のブックを記録するビームと記録媒体上で重ならない範囲で前記第２のブックを記録するビームを照射することを特徴とする光情報記録再生装置。
【請求項９】
ホログラフィを利用して光情報記録媒体に信号光と参照光との干渉パターンをホログラムとして記録する光情報記録再生方法において
前記光情報記録再生装置全体を制御し、
情報を記録するためのビームを出射し、
前記レーザ光を参照光と信号光に分離し、
前記参照光角度に対応した前記ホログラムをページとし、前記ページの集合をブックとし、前記ブックを分割し２以上の前記ページで構成されたものをブロックとした場合、
前記光情報記録媒体の特性の情報に基づき、前記ブロックを構成する前記ページ数及び各前記ブロック間の時間間隔及び前記ブロックに関わるエネルギ量を決定し、
前記時間間隔毎に前記ブロックを記録することを特徴とする光情報記録再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホログラフィを用いて情報を記録再生する装置、方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、青紫色半導体レーザを用いた、Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ（ＴＭ）規格により、民生用においても５０ＧＢ程度の記録容量を持つ光ディスクの商品化が可能となってきた。今後は、光ディスクでも１００ＧＢ〜１ＴＢというＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）容量と同程度まで大容量化が望まれる。ホログラフィの原理を用いた記録では、角度多重やシフト多重等の各種多重記録技術を用いることで、光情報記録媒体の同一箇所に複数の信号を記録することができるため高密度且つ大容量記録を実現可能である。 
記録媒体の同一箇所に記録可能な記録密度は、記録媒体の材料に依存する部分が多く、記録材料の組成によってダイナミックレンジが決まる。
【０００３】
特許文献１には、記録媒体にデータを複数記録する際に、記録位置を少しずつずらしながらエネルギ集中部を移動させることで、限られた媒体のダイナミックレンジを効率良く利用するための記録方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＵＳ７５８９８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
高密度記録を達成するためには、同一空間上で、全てのホログラムが十分に再生できるだけの回折効率を確保した上で多重記録を重ねる必要がある。したがって、限られた媒体のダイナミックレンジの中でできるだけ高密度な記録を実現したい場合は、再生可能な必要最低限の回折効率のホログラムを、記録媒体のダイナミックレンジが尽きるまで多重記録することとなり、前記必要最低限の回折効率を実現するエネルギでホログラムを複数記録すれば良いと考えられていた。
【０００６】
しかしながら、同一のダイナミックレンジを有する記録媒体であっても、記録条件によっては前記必要最低限の回折効率となるエネルギを投入した場合において、生成されるホログラムの回折効率が変化することが実験により明らかになった。
【０００７】
本結果は、記録媒体に投入したエネルギに対しホログラムの回折効率に寄与しにくい条件があることを示しており、記録条件によっては記録媒体のダイナミックレンジを生かしきれない場合があることを問題として示している。
本問題は、特許文献１に示すような空間的に記録位置をずらす処理を実施しても、同様に発生する問題であり本質的に回避できる問題ではない。
本発明は、前記問題を解決するものであり、対象とする記録媒体に記録するホログラムの回折効率を制御し、効率的に媒体ダイナミックレンジを引き出すための記録再生装置及び記録再生方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では特許請求の範囲に記載の構成を用いる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、記録媒体のダイナミックレンジを効率的に引き出す記録ができる。また、記録したホログラムの記録品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の基本概念を示す概略図
【図２】記録媒体の媒体ダイナミックレンジ曲線と媒体感度曲線の一例
【図３】記録インターバルの違いによる媒体感度の違いを示した一例
【図４】生長ラジカル濃度変動とポリマ連鎖長の違い
【図５】ホログラム記録媒体の記録再生装置を示すブロック図
【図６】ホログラム記録再生用ピックアップブロック図と記録概要図
【図７】記録再生用ピックアップブロック図と再生概要図
【図８ａ】一度に照射するエネルギ量の最大値を測定する一例
【図８ｂ】複数回に分割してエネルギを照射する間の最短時間間隔を測定する一例
【図９ａ】ブロック単位で複数ページを記録する際のページ配置の一例
【図９ｂ】ブロック単位で複数ページを記録する際のページ配置の工夫例
【図１０】実施例１に示すホログラム記録方法のフローチャート
【図１１】実施例３における複数ブック記録概要図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
媒体ダイナミックレンジを引き出すための記録時の課題について説明する。
まず、媒体のダイナミックレンジについて説明する。媒体ダイナミックレンジは、媒体に照射するエネルギに対して生成されるホログラムの回折効率を測定することによって測定が可能である。
【００１２】
図２を用いて記録媒体のダイナミックレンジを測定する方法の一例を示す。２０１は、空間的移動を伴わない、つまり媒体及び光源を動かすことなく記録可能な位置に対して角度を変えてホログラムを多重記録していき、ホログラムが記録できない、即ちエネルギを照射し記録したはずの角度から回折効率が得られなくなるまで多重記録した時の全ホログラムの回折効率の平方根の総和を示したものである。横軸にホログラムを記録する際に照射したエネルギの総和を示し、縦軸にエネルギに対する回折効率の平方根の総和を示す。２０１で測定した媒体のダイナミックレンジは、たとえば縦軸がサチュレーションを起こす値、たとえばサチュレーションを起こす値の８割の値等で規定することができる。
【００１３】
前記手法で媒体のダイナミックレンジを測定する場合には、一般的な手順として、ホログラムを一つ記録した後に別の角度にホログラムを記録するための準備を行い又次のホログラムを記録する要領で多重記録を積み重ねていく。そして、最後に記録したホログラムを安定に媒体に定着させるためのポストキュア処理を実施し、その後全てのホログラムを再生する。又、別の手法としては、ホログラムを１つ記録する毎に、ホログラムの生成に寄与しない別の波長のレーザで回折効率を測定し、その後に次のホログラムを記録し測定する手順を取る手法もある。何れにしても、一回の記録のために照射するエネルギは一つのホログラムを生成するための少量のエネルギ量であり、次のホログラムを記録するまでに準備及び測定のために時間を要する場合が多い。以降、２０１で取得した曲線を媒体ダイナミックレンジ曲線と呼ぶ。２０２は、媒体ダイナミックレンジ曲線２０１を微分したものである。こちらは、記録媒体に照射したエネルギ累積量に対して生成されるホログラム回折効率を示し、照射した累積エネルギに対する感度を示したものとなる。以降２０２で取得した曲線を媒体感度曲線と呼ぶ。
【００１４】
次に、２０２で取得した媒体感度曲線と発明者が実験により取得した媒体感度曲線とを比較した結果の一例を図３に示す。発明者は、媒体ダイナミックレンジ曲線２０１を測定する時間より十分短い時間間隔（約１／１００倍〜１／１０００倍の時間間隔）でホログラムの多重記録を重ねている。
点線で示した３０１は、図２の媒体感度曲線２０２から得られる、累積照射エネルギに対する期待媒体感度を示した曲線であり期待値は常に１００％である。これに対し実測により測定した媒体感度を期待媒体感度に対する比率でプロットした曲線が３０２である。
【００１５】
図３から、媒体ダイナミックレンジ曲線２０１及び媒体感度曲線２０２を測定した結果に対し、十分短い時間間隔で多重記録した結果の方が、照射エネルギに対する媒体感度が低下していることがわかる。即ち、照射エネルギの累積値が同一である場合に、短時間で媒体に照射し記録した方が、生成されたホログラムの回折効率が低いことが示しており、照射エネルギに対する感度特性が低くなることが問題となる。以下、前記現象のメカニズムについて説明する。
【００１６】
本発明が解決すべき問題の発生メカニズムを述べる。メカニズムの説明の一例として記録媒体の記録材料に光重合型フォトポリマーを使用した例で説明する。
まずは記録媒体にホログラムが生成される原理と、記録エネルギによりホログラムの回折効率を制御する原理を簡単に説明する。
記録媒体にホログラムを記録するということは、可干渉性の高いビームを干渉させた干渉縞分布を記録媒体に保存することである。前記干渉縞分布は記録材料中の分子の濃度勾配による屈折率分布を作ることで記録媒体に保存される原理である。
【００１７】
記録材料内には、重合開始剤及びモノマが存在し、干渉縞が記録材料中に照射されると、干渉縞明部において重合開始剤に作用し、重合開始剤からラジカルが生成される。ラジカルが生成されるとモノマと結びつき、電子的に不安定になったラジカル付きのモノマは近場のモノマと重合する。以降重合反応中のラジカルとモノマの重合体を生長ラジカルと呼ぶ。重合が進むと生長ラジカルはポリマ化して重合反応は停止する。重合反応の停止は、生長ラジカル同士が出会うことで電子的に安定する再結合と不均化によるものが主となる。その後、ポリマ化した領域のモノマの濃度勾配を解消するために干渉縞暗部よりモノマが拡散し、屈折率分布を生み出す。即ち前記屈折率分布がホログラムとなる。
【００１８】
この際、記録媒体に照射するエネルギ量によって、重合開始剤が反応する数が変動する、即ち生成されるラジカル量が変動する。生成されるラジカル量によって重合反応が起こる確率が変動するため、重合反応が多く起こった方が、ポリマ化するモノマの量が多くなり、その結果モノマ拡散による屈折率分布差が大きくなるため、ホログラムの回折効率も高くなる。従って、記録媒体への照射エネルギ量を制御することでホログラムの回折効率を制御することができる。
【００１９】
ところで、同一のエネルギを記録媒体に照射した場合においても、エネルギを照射した時の時間的要因により生成されるホログラムの回折効率が変動したことを図３で説明した。
本現象を端的に述べると、記録材料中の同一空間に発生するラジカル発生量が閾値を上回ると、重合反応の停止速度が相対的に上昇し生長ラジカルの連鎖長が短くなるため回折効率が低下した現象と言える。以下図４を使って説明する。
【００２０】
図４は、記録媒体に照射したエネルギに対して生成される生長ラジカルのイメージを示した図である。記録媒体に照射したエネルギが低い場合は、記録材料中の重合開始剤が反応する確率が低いため、ラジカル発生量が少ない。従って、重合反応が起こる確率が低下するため、生長ラジカルの個数は少なくなる。逆に、記録媒体に照射したエネルギが高い場合には、ラジカル発生量が多くなるため、重合反応が起こる確率が上昇し生長ラジカルの個数は多くなる。以上より、記録材料中のモノマ量に対し、ラジカル発生量がある一定量におさまっている間は、生長ラジカルの個数が多い方が生成されるホログラムの回折効率が高くなると考えられる。しかし、照射エネルギをさらに高くした場合に、ラジカル発生量が記録材料中のモノマに対して、ある一定量を超えて多く発生した場合には、生長ラジカルの個数が多くなることが逆に作用し、十分に生長ラジカルの連鎖長が伸びる前に別の生長ラジカルと遭遇し重合反応が停止する確率が上昇する。そのため、一度に記録媒体に照射するエネルギが高い場合は、生長ラジカルの個数は多くなれども、生長ラジカルの連鎖長が短くなる。連鎖長が短いということは、連鎖長が長い場合と比較しポリマ化するモノマの総量が減少したこととなるため、媒体材料中における屈折率分布は、生長ラジカル発生数の割には相対的に低い屈折率分布となる。従って、媒体感度曲線を測定した結果を期待値とした場合に、記録媒体に照射したエネルギ量に対して、期待する回折効率が得ることができない結果となる。
本メカニズムを鑑みると、記録媒体に照射したエネルギに対して期待するホログラムの回折効率を得るためには、媒体材料中の生長ラジカル濃度を制御することにより実現できることがわかる。具体的には、生長ラジカル濃度を制御するために、対象とする記録媒体において、ラジカル生成から重合反応が停止する時間間隔の関係を予め掌握しておき、記録媒体に対して、エネルギを照射するエネルギ量と、エネルギを照射するタイミングと、をコントロールすることで実現する。以下、本発明の実施例について、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２１】
本実施例の概要について図１を使って説明する。図１は、記録媒体の同一空間においてホログラムの多重記録を実施する際において、媒体のダイナミックレンジを引き出す記録方法の一例を示した図である。縦軸に生長ラジカル濃度、横軸に時間を示しており、同一空間においてホログラムを記録している間は、前記同一空間内に存在する生長ラジカル濃度を規定値より下回るように記録制御することを示している。
生長ラジカル濃度を規定値より下回るようにするには、対象とする媒体に対し、一度に照射するエネルギ量を制限することで発生させるラジカル数を制限する。さらには、生長ラジカルの重合反応が停止し、十分に生長ラジカル濃度が減少してから、次のエネルギ照射を実施する。このように、制限したエネルギ量を１単位とし、時間分割してエネルギを照射することで、照射したエネルギに対し、期待する回折効率のホログラムを記録することができる。以降、制限したエネルギ量で記録する多重ホログラム群を１ブロックと呼ぶ。
【００２２】
たとえば、記録媒体の同一空間上にホログラムを３００多重したい場合を例にあげる。１ブロックのエネルギ量の規定値が、ホログラム１００多重相当のエネルギ量であった場合、１回に照射可能なエネルギは最大で１００多重相当のエネルギであるため、３ブロック以上に分けて記録することとなる。図１は、１ブロックを１００多重相当のエネルギとし、３ブロックに区切って記録した例である。１ブロック分のエネルギを照射する時間をｔとする。生長ラジカル濃度規定値１０１を点線で表す。最初に１ブロック目のエネルギ照射を時刻Ｔ１で実施すると１０２に示すように、時間ｔの間、記録材料中で重合開始剤からラジカルが発生しラジカルが増加し続ける。その後は、生長ラジカル濃度が一定量で安定する。生長ラジカル濃度が一定の間は生長ラジカルが重合し連鎖長を伸ばしている期間である。その後生長ラジカルの重合が停止し、徐々に生長ラジカル濃度が減少していく。２ブロック目の記録は、１ブロック目の生長ラジカル濃度曲線１０２と２ブロック目の生長ラジカル濃度曲線１０３の生長ラジカル濃度総和が生長ラジカル濃度規定値１０１を下回るような時刻Ｔ２以降で実施すれば良い。同様に２ブロック目の生長ラジカル濃度が減少したら時刻Ｔ３以降で３ブロック目の記録を実施する。本例では、記録媒体上の同一空間に記録するブロック数を３つにした例を示したが、２つ以上のブロックに分割すればいくつに分割してもかまわない。
【００２３】
以上のように本発明を適用すれば、同一空間で多重記録を実現する際に、規定したエネルギ量を下回るエネルギで記録多重数を分割し、さらに時間分割して記録することで、媒体ダイナミックレンジを引き出す記録をすることができ、課題を解決することができる。
本発明を適用するには、記録媒体にデータを記録する前に予め対象とする記録媒体の特性を測定する必要があり、一度に照射するエネルギ量の最大値と、複数回に分割してエネルギを照射する間の最短時間間隔を測定する必要がある。図８を使って測定方法の一例を示す。
【００２４】
図８ａを使って、一度に照射可能なエネルギ量の最大値を測定する方法、すなわち１ブロックにおけるラジカル濃度飽和を起こさない照射エネルギ量の最大値を測定する方法について一例を述べる。図８ａはエネルギ照射時間ｔを略一定とした条件下において、記録エネルギを変動した場合における期待する媒体感度との乖離を測定した例である。本例では、記録媒体の同一空間上で、多重記録する全てのホログラムの記録エネルギを一定値Ｅとし、多重数を変更し記録した時のホログラムの回折効率を測定する。なお、ブロックの記録多重数をN１,N2,N3…とする。前述した図２の媒体感度曲線２０２から、多重記録した際に期待する媒体感度が予めわかるため、それぞれの多重記録数における期待媒体感度に対し、実際に測定した時に得られた媒体感度が期待値どおりであるかを測定し、期待値に対する感度比率をプロットした曲線が曲線８０２となる。点線で示した８０１が期待媒体感度であるため、期待媒体感度比率が８０１よりも低下した多重数では、生長ラジカル濃度が規定値を超えた状態となることがわかる。図８ａでは、エネルギ照射時間ｔで且つ単一ホログラムの記録エネルギがＥである条件下において、記録多重数Ｎ２以下であれば生長ラジカル濃度規定値を満足する記録条件であることがわかる。すなわち記録多重数Ｎ２に単一ホログラム記録エネルギＥを乗じた値が一度に照射するエネルギ量の最大値となり、時間分割記録における１ブロックでのエネルギ量の最大値及び記録多重数を測定することができる。
【００２５】
図８ｂを使って、複数回に分割してエネルギを照射する間の最短時間間隔を測定する方法、すなわちラジカル濃度飽和を起こさないためのブロック間インターバルの最短時間を測定する方法について一例を述べる。なおブロック間インターバルとは、ブロック記録を終了してから次のブロック記録を開始するまでの、ブロック記録間のインターバルのことである。図８ｂでは、図８ａで測定した１ブロック記録時のエネルギ量の最大値を、本測定での１ブロックの記録エネルギ量とし、記録媒体の同一空間上で、ブロック記録間のインターバルを変動させながら２ブロック記録し、２ブロック目に記録したホログラムの回折効率を測定した例である。ここでは、ブロック間インターバルの時間をTI1,TI2,TI3…とする。本例においても予め期待媒体感度比率がわかるため、ブロック間インターバルを変動させて記録し、期待媒体感度８０３に対して測定した媒体感度比率をプロットしていけば曲線８０４が得られる。曲線８０４から、ブロック間インターバルとして時間ＴＩ２以上の時間を確保すれば、記録材料内における生長ラジカル濃度が規定値以下になることとなり、ブロック間インターバルの最短時間間隔を測定することができる。
【００２６】
更にブロック間インターバルを設定するための方法として次のような方法があげられる。
ブロック記録中はブロックを構成する複数のホログラム（ページ）を記録することになるが、前記ブロック間インターバルは、ブロック内におけるページ記録間の各インターバルと比べてを長く設定する。これにより、より確実に生長ラジカル濃度規定値を満足させるブロック間インターバルの時間間隔を確保することができる。
記録媒体に情報を記録する前に、前述した測定方法を少なくとも１回実施しておけば、本発明の効果を得るための条件を把握することができる。
【００２７】
好ましくは、記録媒体に対して情報を記録する直前に本測定が実施できると温度環境によって特性が変動しやすい記録媒体に対し、記録時の環境に最適な条件を得ることができるため良い。たとえば、記録媒体に情報を記録する直前に、情報を記録する記録媒体の領域とは別の領域を使って、前述した方法で試し記録をし、前述した測定を実施することで常に最適な条件で情報を記録する準備を整えることができる。
記録直前に常に測定すると試し記録のために記録媒体の領域を消耗することになるため、温度環境によって特性が変わる記録媒体であれば、温度環境を監視し温度が一定量変わったタイミングで実施すれば良い。
記録直前に測定することは、既知の記録媒体でない、特性不明の記録媒体に情報を記録するような場合においても、記録媒体の特性を測定することができるため有用であり、最適な条件を測定することができるため、良好な記録が期待できる。
前述した測定例は一例であり、別の方法を用いて１ブロックの記録エネルギ量及びブロック間インターバルを測定しても良い。
【００２８】
さらには、記録媒体に予め１ブロックの記録エネルギ量及びブロック間インターバルが推定できる情報を埋め込んでおけば、記録媒体から前記情報を取得した時点で、実際に測定することなく適正な記録エネルギ量及びブロック間インターバルを確認することができる。１ブロックの記録エネルギ量が推定できる情報の一例としては、たとえば対象とする記録媒体の単位体積中の開始剤濃度に関係する情報や、対象とする記録媒体の感度特性に関係する情報などがあげられる。ブロック間インターバルが推定できる情報の一例として、規定したエネルギ量を照射して記録したホログラムの回折効率が、安定した回折効率に到達するまでの時間、つまりは生長ラジカルが停止反応を起こすまでの時間に関係する情報などがあげられる。
【００２９】
前記情報を記録媒体へ埋め込む例としては、記録媒体メーカが媒体製造の過程で記録媒体に対してホログラムとして直接書き込んでおいても良いし、記録媒体の表面等にホログラムを再生する用途とは別の光源及び手段等により情報を取り出せる仕掛けで埋め込んでも良い。一例として、バーコードやＲＦＩＤチップなどが挙げられる。前述した例以外でもどのような方法でも対象とする記録媒体と前記情報を関連付ける仕組みが施されていれば良い。
【００３０】
次に、図５、図６、図７を用いて本実施例を適用した、具体的なホログラム記録再生装置の構成例を示す。
図５はホログラフィを利用してディジタルデータを記録または再生する、ホログラム記録再生装置を示すブロック図である。
ホログラム記録再生装置１０は、入出力制御回路９０を介して外部制御装置９１と接続されている。記録媒体１に情報を記録する場合には、ホログラム記録再生装置１０は外部制御装置９１から、記録する情報信号を入出力制御回路９０により受信する。記録媒体１から情報を再生する場合には、ホログラム記録再生装置１０は再生した情報信号を入出力制御回路９０により外部制御装置９１に送信する。
【００３１】
記録媒体１は、形状は特に拘る必要はないが、本実施例における記録媒体１は一例として円盤状であり、記録媒体１の回転角度を検出するための角度検出用マークを有しているものとする。
ホログラム記録再生装置１０は、ピックアップ１１、再生用参照光光学系１２、キュア光学系１３、回転角度検出センサ１４、半径位置検出センサ１５、及びスピンドルモータ５０、半径方向搬送部５１、Ｚステージ５２を備えている。
スピンドルモータ５０は、その回転軸に対してホログラム記録媒体１を着脱可能な媒体着脱部（図示しない）を有しており、記録媒体１はスピンドルモータ５０によって回転可能な構成となっている。同時に記録媒体１は半径方向搬送部５１によって、ピックアップ１１の位置を基準として、半径方向に移動可能な構成となっている。更に記録媒体１はＺステージ５２によって、ピックアップ１１の位置を基準として、回転軸に平行な方向（以下、フォーカス方向）に移動可能な構成となっている。
【００３２】
ピックアップ１１は、記録媒体１に情報を記録する場合と、記録媒体１に記録されている情報を再生する場合に用いられる。記録媒体１に情報を記録する場合は、参照光と信号光を記録媒体１に照射してホログラフィを利用してディジタルデータを記録媒体に記録する。この際、記録する情報信号はコントローラ８０によって信号生成回路８１を介してピックアップ１１内の後述する空間光変調器６１２に送られ、信号光は空間光変調器６１２によって変調される。
記録媒体１に記録した情報を再生する場合は、ピックアップ１１から出射された参照光を記録時とは逆の向きにホログラム記録媒体１に入射させる光波を再生用参照光光学系１２にて生成する。再生用参照光によって再生される回折光をピックアップ１１内の後述する光検出器６２６によって検出し、信号処理回路８２によって信号を再生する。
【００３３】
記録媒体１に照射する参照光と信号光の照射時間の調整は、コントローラ８０がシャッタ制御回路８４に信号を送信し、シャッタ制御回路８４が、コントローラ８０から送信された信号を用いてシャッタ６０３を開閉する制御により行う。
キュア光学系１３は、記録媒体１のプリキュア及びポストキュアに用いるビームを生成する役割を果たす。プリキュアとは、記録媒体１内の所望の位置に情報を記録する際、所望位置に参照光と信号光を照射する前に予め所定のビームを照射する前工程である。ポストキュアとは、記録媒体１内の所望の位置に情報を記録した後、該所望の位置に追記不可能とするために所定のビームを照射する後工程である。プリキュア及びポストキュアに用いるビームは、インコヒーレントな光、即ち可干渉性（コヒーレンス）の低い光である必要があることが好ましい。
光源駆動回路８３は、コントローラ８０の指示により所定の光源駆動電流をピックアップ１１内、キュア光学系１３内の光源に供給する。ピックアップ１１内、キュア光学系１３内の光源の光源は、所定の光量でビームを発光する。
【００３４】
ここで、ピックアップ１１、再生用参照光光学系１２、キュア光学系１３は、いくつかの光学系構成または全ての光学系構成をひとつに纏めて簡素化しても構わない。
ここでピックアップ１１、再生用参照光光学系１２の構成について、図６、図７を用いて説明する。
【００３５】
図６は、ホログラム記録再生装置１０におけるピックアップ１１及び再生用参照光光学系１２の、基本的な光学系構成の一例における記録原理を示したものである。再生用参照光光学系１２は、アクチュエータ６２４とガルバノミラー６２５を含む。
光源６０１を出射したビームはコリメートレンズ６０２を透過し、シャッタ６０３に入射する。シャッタ６０３が開いている時は、ビームはシャッタ６０３を通過した後、例えば２分の１波長板などで構成される光学素子６０４によってｐ偏光とｓ偏光の光量比が所望の比になるようになど偏光方向が制御された後、ＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）プリズム６０５に入射する。
ＰＢＳプリズム６０５を透過したビームは、信号光６０６として働き、ビームエキスパンダ６０８によってビーム径が拡大された後、ランダム位相マスク６２７、リレーレンズ６１０、ＰＢＳプリズム６１１を透過して空間光変調器６１２に入射する。
【００３６】
空間光変調器６１２によって情報が付加された信号光６０６は、ＰＢＳプリズム６１１を反射し、リレーレンズ６１３ならびに開口部６１４を伝播する。開口部６１４は空間フィルタとして機能する。その後、信号光は対物レンズ６１５によって記録媒体１に集光する。
ランダム位相マスク６２７は、対物レンズ６１５の集光点におけるエネルギ集中を緩和させるための素子であり、信号光透過後の位相を拡散させるための素子である。角度多重記録中には、ランダム位相マスクを駆動させ、位相マスクを透過した信号光の波面が、各記録角度で同一波面にならないようさらに位相を拡散させる。
【００３７】
ＰＢＳプリズム６０５を反射したビームは参照光６０７として働き、偏光方向変換素子６１６によって記録時または再生時に応じて所定の偏光方向に設定された後、ミラー６１７ならびにガルバノミラー６１８を経由してガルバノミラー６２０に入射する。ガルバノミラー６２０はアクチュエータ６２１によって紙面内における角度を調整可能であり、レンズ６２２とレンズ６２３を通過した後に記録媒体１に入射する参照光の入射角度を、所望の角度に設定することができる。なお、参照光の入射角度を設定するために、ガルバノミラーに代えて、参照光の波面を変換する素子を用いても構わない。
さらに、ガルバノミラー６１８はアクチュエータ６１９によってＸ軸方向における角度を調整可能であり、レンズ６２２とレンズ６２３を通過した後に記録媒体１に入射する参照光の紙面垂直方向の入射角度を、所望の角度に設定することができる。
【００３８】
このように信号光６０６と参照光６０７を記録媒体１において、互いに重ね合うように入射させることで、記録媒体１内には干渉縞パターンが形成され、このパターンを記録媒体１に書き込むことで情報を記録する。また、ガルバノミラー６２０によって記録媒体１に入射する参照光の入射角度を変化させることができるため、記録媒体１の同一空間上において角度多重記録方式によるホログラムの多重記録が可能である。
以降、記録媒体の同一空間上に参照光の入射角度を変えて記録されたホログラムにおいて、１つ１つの入射角度に対応したホログラムをページと呼び、同領域に角度多重されたページの集合をブックと呼ぶことにする。
【００３９】
図７は、ホログラム記録再生装置１０におけるピックアップ１１及び再生用参照光光学系１２の、基本的な光学系構成の一例における再生原理を示したものである。記録した情報を再生する場合は、前述したように参照光６０７を記録媒体１に入射し、記録媒体１を透過したビームを、アクチュエータ６２４によって角度調整可能なガルバノミラー６２５にて反射させることで、その再生用参照光を生成する。
この再生用参照光によって再生された回折光は、対物レンズ６１５、リレーレンズ６１３ならびに開口部６１４を伝播する。その後、回折光はＰＢＳプリズム６１１を透過して光検出器６２６に入射し、記録した信号を再生することができる。
【００４０】
光検出器６２６としては例えばＣＭＯＳイメージセンサーやＣＣＤイメージセンサーなどの撮像素子を用いることができるが、ページデータを再生可能であれば、どのような素子であっても構わない。
【００４１】
図５で示す通り、本実施例において、信号光または参照光が照射される照射位置はピックアップ１１の位置によって決まり、装置に固定された位置である。そしてスピンドルモータ５０及び半径方向搬送部５１及びＺステージ５２が、信号光または参照光が照射される記録媒体１上の位置を変更する手段として機能する。
回転角度検出センサ１４は、記録媒体１に設けられた角度検出用マーク（図示しない）を用いて、記録媒体１の回転角度を検出する。スピンドルエラー信号生成回路２０はコントローラ８０の出力する回転角度の目標値Ｔｇｔθと回転角度検出センサ１４で検出された値ｄｅｔθとの差分をスピンドルエラー信号ＳＥＳとして出力する。信号光または参照光の照射される回転角度を変更する場合には、スピンドル制御回路２１がＳＥＳに基づいて駆動信号を生成し、スピンドル駆動回路２２を介してスピンドルモータ５０を駆動する。これにより、記録媒体１が回転し、信号光または参照光の照射される回転角度を制御する事が出来る。この制御のことを、スピンドル制御と称する。
【００４２】
また、半径方向搬送部５１の可動部には、所定パターンを有するスケール１６が固定されている。半径位置検出センサ１５は、スケール１６を用いて半径方向搬送部５１の可動部の位置を検出する。半径エラー信号生成回路２３はコントローラ８０の出力する半径の目標値ＴｇｔＲと半径位置検出センサ１５で検出された値ｄｅｔＲとの差分を半径エラー信号ＲＥＳとして出力する。信号光または参照光の照射される半径位置を変更する場合は、半径方向搬送制御回路２４がＲＥＳに基づいて駆動信号を生成し、半径方向搬送駆動回路２５を介して半径方向搬送部５１を駆動する。これにより、記録媒体１が半径方向に搬送され、信号光または参照光の照射される半径位置を制御する事が出来る。この制御のことを、半径位置制御と称する。
【００４３】
更に、フォーカス検出センサ１７は、記録媒体１の表面に光を照射し、その反射光を検出することで記録媒体１までの距離、即ちフォーカス位置を計測する。フォーカスエラー信号生成回路２６は所定の値とフォーカス検出センサ１７で検出された値ｄｅｔＺとの差分をフォーカスエラー信号ＦＥＳとして出力する。フォーカス制御回路２７はＦＥＳに基づいて駆動信号を生成し、フォーカス駆動回路２８を介してＺステージ５２を駆動する。これにより、記録媒体１がフォーカス方向に搬送され、信号光または参照光の照射されるフォーカス位置を制御する事が出来る。この制御のことを、フォーカス制御と称する。
また、スピンドル制御回路２１及び半径方向搬送制御回路２４及びフォーカス制御回路２７は、それぞれの駆動が完了したか否かの情報を、コントローラ８０に返す。
【００４４】
入射角度制御回路７０は、入射角度駆動回路７１を介してピックアップ１１内のアクチュエータ６２１及び再生用参照光光学系１２内のアクチュエータ６２４の角度を制御する。入射角度制御回路７０はコントローラ８０からの目標角度Ｔｇｔφと、アクチュエータ６２１に備え付けられた角度検出センサ（図示しない）の出力信号と、アクチュエータ６２４に備え付けられた角度検出センサの出力信号を入力とする。
アクチュエータ６２１に備え付けられた角度検出センサの出力信号を用いれば、ガルバノミラー６２０を反射した参照光がホログラム記録媒体１に入射する入射角度を演算可能であるため、その入射角度がＴｇｔφとなるように制御可能である。アクチュエータ６２４に関しても同様である。
【００４５】
このようにアクチュエータ６２１及びアクチュエータ６２４を駆動することで、記録媒体１に入射する参照光の入射角度が制御される。なお、アクチュエータ６２１及びアクチュエータ６２４及びアクチュエータ６１９に備え付けられた角度検出センサは、例えば、光学式エンコーダを用いることができる。
ところで、ホログラフィの角度多重の原理を利用した記録技術は、参照光の入射角度のずれに対する許容誤差が極めて小さくなる傾向がある。そのため、アクチュエータ６２１に備え付けられた角度検出センサを用いずに、ピックアップ１１内に参照光の入射角度のずれ量を検出する機構を別に設けて、入射角度制御回路６０が該機構の出力信号を入力として参照光の入射角度の制御に用いるための信号を生成する構成としても構わない。
【００４６】
以上の構成において記録媒体１に対するホログラムの記録方法の一例を説明する。
まず、記録媒体１に対して、記録媒体１の同一空間上で多重記録をする場合、すなわち１ブックの記録を実施する場合について図１０のフローチャートを用いて説明する。
記録媒体１に情報をホログラムとして記録する際、記録を実施する記録媒体１の記録媒体特性取得処理１００１を実施する。記録媒体特性とは、前述した一度に照射するエネルギ量の最大値と、複数回に分割してエネルギを照射する間の最短時間間隔のことである。手段はどのような手段でも構わない。たとえば、記録媒体１の特定領域に前記エネルギ量の最大値と、複数回に分割してエネルギを照射する間の最短時間間隔がホログラムとして記録媒体１に記録されている例である場合には、コントローラ８０が、スピンドル制御、半径位置制御、フォーカス制御を駆使し、記録媒体１の前記情報が記録されている領域に位置づけ、前記情報が記録されている角度に参照光６０７が照射されるようピックアップ１１を制御し前記情報を再生する。再生された情報はピックアップ１１から信号処理回路８２で復号され、コントラーラ８０の図示しないメモリ領域にデータとして保存されることで媒体特性を取得する。
【００４７】
別の例としては、記録媒体の情報を記録する領域とは別の領域を利用して試し記録した領域を再生することによって記録媒体特性を取得しても良い。さらには、予め実験的に測定しておいた特性を外部制御装置９１が所持しており、記録媒体１に合った記録媒体特性を選択しても良い。
【００４８】
次に、記録媒体特性取得処理（Ｓ１００１）を受けて、コントローラ８０は１ブック記録時における分割ブロック数・ブロック間インターバル決定処理（Ｓ１００２）を実施する。本処理は、記録するブロック数及び記録するブロック間のインターバルを決定する処理であり、他にも各ブロックにおける記録ページ数や記録ページ角度や記録ページ間インターバル等の記録媒体１に情報を記録するために必要な記録条件を決定する。コントローラ８０は、前述の記録媒体特性取得処理（Ｓ１００１）にて取得した情報から、記録時に最適な記録条件を算出しその後の処理である、１ブロック記録処理（Ｓ１００４）のためのパラメータを設定する。
【００４９】
次に、記録媒体１の情報を記録したい領域に信号光６０６及び参照光６０７が照射されるよう、コントローラ８０が、スピンドル制御、半径位置制御、フォーカス制御を駆使し、記録位置位置づけ処理（Ｓ１００３）を実施する。
その後、ブロック毎に分割した１ブロック記録処理（Ｓ１００４）を実施する。１ブロック記録処理（Ｓ１００４）では、分割ブロック数・ブロック間インターバル決定処理１００２で決定した条件に従い、コントローラ８０が、信号処理回路８２、ピックアップ１１及びシャッタ制御回路８４を制御し、複数ページに割り振られた情報を参照光角度を変えながら記録する角度多重記録を実施する。１ブロック記録処理（Ｓ１００４）が終了してから、コントローラ８０は、分割ブロック数・ブロック間インターバル決定処理（Ｓ１００２）で決められたブロック数を全て記録したか判断する残記録ブロック確認処理（Ｓ１００５）を実施する、記録すべきブロックが残っていた場合はインターバル待ち処理（Ｓ１００６）を実施する。インターバル待ち処理（Ｓ１００６）では、分割ブロック数・ブロック間インターバル決定処理（Ｓ１００２）で決められたインターバル時間中に、当該ブックの記録領域に信号光６０６及び参照光６０７が照射されないようにする。たとえば、コントローラ８０がシャッタ制御回路８４を制御し、当該ブックの記録領域にビームが照射されないようにする。インターバル待ち処理１００６の後には、１ブック内で記録すべき残りのブロックを全て記録するまで、１ブロック記録処理（Ｓ１００４）と残記録ブロック確認処理（Ｓ１００５）とインターバル待ち処理（Ｓ１００６）を繰り返し実施する。
残記録ブロック確認処理（Ｓ１００５）で残記録ブロックが無い状態すなわち全てのブロックの記録が確認されたら１ブロックの記録処理は終了する。
【００５０】
このように、記録媒体特性に応じてブロック間インターバル、各ブロックにおける記録ページ数、各ブロック間のエネルギ量等を決定することで、媒体材料中の生長ラジカル濃度を考慮した記録媒体のダイナミックレンジを効率的に引き出す記録が可能となる。
【実施例２】
【００５１】
ところで、１ブックにおけるページ群を効果的にブロック単位にすることで、更なる効果を産む例を実施例２で示す。図９は、角度多重記録時におけるブロック記録のパターンを２パターン示したものである。縦軸に、角度多重記録時におけるページ記録した参照光角度を示し、横軸にブロック番号を示している。本例は、２パターンとも、１ブック中に４ブロックの記録を実施する例である。図９aでは参照光角度が近いページを１群としてブロック化し、９０１、９０２、９０３、９０４とブロック分割しているが、図９ｂでは、１ブロック内において隣り合う角度のページを含まないように、９０５、９０６、９０７、９０８と４分割している。どちらの記録を実施しても、ブック内におけるページが記録される角度は同じであるが、記録品質の観点で、図９ｂで記録した方が有利になる場合がある。本例について、説明する。
【００５２】
角度多重記録した場合に、角度間隔が狭くなるにつれ、隣接ページからの漏れこみによるノイズで、記録したページの品質が悪化する現象が発生する。再生しようとするページに参照光を照射し再生光を光検出器６２６にて検出する際に、近隣に記録した別のページからも再生光が照射され光検出器にて同時に検出されることで、再生しようとするページの品質が悪化するというメカニズムである。
これをページ間クロストークと呼ぶ。ページ間クロストークは、隣接に記録されたページの位相情報によってその影響が変化する。具体的には、位相が同位相であった場合、すなわち位相差が無い場合が最も隣接のページによる漏れこみが大きく見え、再生対象とするページの品質が悪化する。
本現象を踏まえると、隣接ページの位相差を増加させる、もしくは位相相関を無くすような記録をすることにより、ページ間クロストークによる影響を緩和することができる。
【００５３】
一例として、記録時にランダム位相マスク６２７を駆動させている条件であれば、図９ｂにおけるブロック配置にして記録を行うことで、ページ間クロストークを緩和することが可能となる。
照射するビーム位置に対して、ランダム位相マスク６２７の位置をアナログ的に駆動させ記録する場合は、ページ記録露光時間に応じて所定量の速度で動作させるが、その移動速度は遅く、照射ビーム位置に対する移動量は少ないことが一般的である。そのため、連続してページを記録する際は、それぞれのページ記録した時の照射ビームがランダム位相マスク６２７に照射される位置は完全に別の位置に照射されるわけではなく、少なからず照射ビームが照射される位置が重なる部分が出てくる。この場合、連続記録したページの位相情報は相関が高い状態となる。連続記録したページ同士が隣接に配置された場合においてはページ間クロストークの影響は位相差がつきにくいため比較的大きくなる。そこで、図９ｂのように、隣接するページを連続に記録しないよう別ブロックに配置することにより、隣接するページをそれぞれ別々のタイミングで記録することができ、記録時における照射ビームがランダム位相マスク６２７に照射される位置を変えることができる。これにより、ランダム位相マスク６２７の素子模様による相関が無い状態で記録することができる。すなわち、記録された隣接するページは互いに位相相関が低い状態であるため、ページ間クロストークの影響を低減することが可能となる。
【実施例３】
【００５４】
前述した例は、ブック記録時における例を挙げたが、記録媒体１にブックを敷き詰めて記録する場合について、本発明を効果的に利用する例を実施例３で示す。本発明は、生長ラジカル濃度を制御することにより媒体のダイナミックレンジを引き出すことを目的としているが、生長ラジカル濃度の制御には、記録媒体１の特性による所が大きく、生長ラジカルの濃度が低下するまでの時間が掛かる場合がある。本例では、ブックを複数記録する際に、生長ラジカル濃度低下を待つまでの時間を有効利用する例である。
【００５５】
図１１に複数ブックを記録するときの例を示す。ここではブックを３つ記録する例を示し、それぞれのブックは３つのブロックに分割されて記録する例である。記録時における各処理を時間軸に並べた様子を示しており、ブロック記録処理に要する時間を斜め線でハッチングした模様で示し、ブロック間インターバルに要する時間をハッチングなしで示し、ブック間の移動に伴う時間を波線でハッチングした模様で示す。
【００５６】
図１１(a)は、前述してきた例をそのまま複数ブック記録に適用した例であり、最初にブック１のブロック１を記録１１０１し、その後生長ラジカル濃度を制御するためのブロック間インターバルを空け、ブック１のブロック２を記録１１０２する。ブック１のブロック２を記録１１０２した後は、再びブロック間インターバルを空け、ブック１のブロック３を記録１１０３する。その後、ブロック間インターバルを空け、次に記録すべきブック２への位置づけ処理を実施する。同様の要領でブック２及びブック３を記録する。これに対し、本実施例である図１１(ｂ)では、ブロック記録をした後に、次のブック記録位置への位置づけ処理に移行し、別のブックのブロックを記録する。図１１(ｂ)に示すように、最初にブック１のブロック１を記録１１０１し、その後ブック２への位置づけ処理及びブック２のブロック１を記録１１０４する。次に、ブック３への位置づけ処理を実施し、ブック３のブロック１を記録１１０７する。その後、再びブック１への位置づけ処理を実施し、ブック１のブロック２を記録１１０２する。これにより、ブック１のブロック１を記録１１０１してから、ブック１のブロック２を記録１１０２するまでの時間は、ブロック間インターバル以上の時間が空いているため、ブック１内での、生長ラジカル濃度の飽和は回避しつつ記録することが可能である。このような記録を繰り返すことで、生長ラジカル濃度を制御しつつ且つ複数ブック記録時における時間短縮を図ることができる。
【００５７】
本例では、ブックが３つ、ブロックが３つの場合を一例としてあげたが、ブック数・ブロック数が２つ以上であれば適用可能である。又、ブックの配置としては、次に記録するブックは、前に記録するブックを記録した時の参照光又は信号光のビームが照射されない位置に配置し、次のブックの記録の前に前のブックのビームによりラジカル発生を起こさせない方が制御がし易く好ましい配置である。ブックの配置は、前のブック記録時のビームが次のブック位置に照射されない位置であれば、どのような配置をしても構わない。
【００５８】
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り、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、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、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、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
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もよい。
【符号の説明】
【００５９】
１・・・記録媒体、１０・・・ホログラム記録再生装置、１１・・・ピックアップ、
１２・・・再生用参照光光学系、６０１・・・光源、６１１・・・ＰＢＳプリズム、
６１２・・・空間光変調器、６１５・・・対物レンズ、６２５・・・ガルバノミラー、
６２７・・・ランダム位相マスク
【図１】
2017107627.tif 000003
【図２】
2017107627.tif 000004
【図３】
2017107627.tif 000005
【図４】
2017107627.tif 000006
【図５】
2017107627.tif 000007
【図６】
2017107627.tif 000008
【図７】
2017107627.tif 000009
【図８ａ】
2017107627.tif 000010
【図８ｂ】
2017107627.tif 000011
【図９ａ】
2017107627.tif 000012
【図９ｂ】
2017107627.tif 000013
【図１０】
2017107627.tif 000014
【図１１】
2017107627.tif 000015