JP2015162259A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶素子と偏光素子を組合せた液晶シャッタを搭載したホログラム記録再生装置において、温度変化および液晶素子と偏光素子の相対位置ずれに対する液晶シャッタの透過率特性を改善し、高速記録と高密度記録を両立すること。【解決手段】偏光素子を出射した光束の一部の光量を検出し、液晶素子の温度を検出し、光量の検出結果と温度の検出結果に基づいて液晶素子の駆動電圧を決定し、決定した駆動電圧を印加して液晶素子を駆動する。【選択図】 図１

Description

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。

背景技術としては、例えば、特許文献１がある。

特開２００７−２３４１５７号公報

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再生装置において、強誘電性液晶を用いた液晶素子と偏光素子を組み合わせてシャッタを構成し、媒体への信号光および参照光の照射と遮断を高速に切り替えることでホログラムを高速記録する技術が知られている。

液晶素子の光学特性は温度依存性が高いため、温度特性を補償する技術として、例えば特許文献１に記載の技術がある。特許文献１には、「液晶素子制御部９による液晶素子１９の駆動電圧の制御」方法として、「駆動電圧取得手段３０は、光検出器２２からの電気信号を受信し、」「駆動電圧取得手段３０は、液晶素子１９の応答時間を得ると、得られた応答時間とメモリ２９に記憶される第２の情報とから液晶素子１９の周囲の実温度を求め、更にメモリ２９に記憶される第１の情報からその実温度の場合に、再生信号が最適となる、液晶素子１９に印加すべき駆動電圧を取得する」ことが記載されている。

ホログラム記録再生装置における液晶素子の駆動電圧に対する透過率特性は、温度に依存するだけではなく、液晶素子における強誘電液晶の配向方向と偏光素子の偏光軸との相対ずれ、即ち、液晶素子の製造誤差やホログラム記録再生装置への取り付け誤差、あるいは経年変化による位置ずれによっても変化し、従来技術の温度補償だけではシャッタの遮光時透過率を十分に抑制することが困難な場合があった。その結果、媒体の同一領域に多重して記録可能なホログラム数が減少し、安定して情報を高密度に記録することが困難であった。

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高速記録と高密度記録を両立することである。

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。

本発明によれば、ホログラム記録再生装置において高速記録と高密度記録を両立することが可能となる。

第１の実施例におけるホログラム記録再生光学系のホログラム記録時のブロック図 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 第１の実施例における液晶素子の駆動電圧波形と液晶シャッタの出力光波形および光検出素子の出力信号波形の関係図 第１の実施例における液晶素子の動作原理および液晶素子と偏光素子の相対ずれの概念図 第１の実施例における液晶シャッタの出力光の温度依存性の概念図 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 第１の実施例における液晶素子の駆動電圧の参照テーブル 第１の実施例における液晶素子の駆動電圧の補正テーブル 第１の実施例におけるホログラム記録再生光学系のホログラム再生時のブロック図 第１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 第２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 第３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

本発明の第１の実施例としての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とで構成される。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

更に、光学系制御部１４は、光検出信号処理部１４１、液晶素子駆動部１４２、温度検出信号処理部１４３を備えており、ホログラム記録再生光学系１２における液晶シャッタ部１３０の液晶素子１３１を制御するが、詳細については後述する。

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。

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。

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。

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１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。

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、偏光素子１３５で反射させて液晶シャッタ部１３０に導く。レーザ光源１０１の出射光は略直線偏光であり、本実施例においては偏光方向が入射面（紙面）に対して垂直なＳ偏光になるよう配置し、一方、偏光素子１３５は入射面（紙面）に対して平行なＰ偏光を略１００％透過し、Ｓ偏光を略１００％反射するように配置する。

液晶シャッタ部１３０は、強誘電液晶を用いた液晶素子１３１と１／２波長板１３２を搭載する液晶シャッタスライダ１３３と、偏光素子１３４と、光検出素子１３６と 温度検出素子１３７を備える。液晶シャッタスライダ１３３は、液晶素子１３１と１／２波長板１３２を排他的に光路中に挿抜可能な機構である。

記録モードでは、液晶シャッタスライダ１３３を駆動して液晶素子１３１を光路中に配置し、液晶素子１３１と偏光素子１３４を組み合わせて入射する光束の透過と遮断を切り替えるシャッタを構成する。Ｓ偏光の直線偏光として液晶素子１３１に入射した光束は、液晶素子駆動部１４２が液晶素子１３１に印加する電圧の極性に応じて偏光方向が切り替わり、Ｐ偏光で液晶素子１３１を透過すると偏光素子１３４を略１００％透過し、Ｓ偏光で液晶素子１３１を透過すると偏光素子１３４を略１００％反射して遮断される。偏光素子１３４を透過した光束は１／２波長板１０４に向かい、一方、反射した光束の一部を光検出素子１３６で受光する。光検出素子１３６は受光した光量に応じた信号を光検出信号処理部１４１に出力する。光信号処理部１４１は、レーザ光源１０１の出射光量を検出する光検出素子１３８とも接続されており、光検出素子１３６および光検出素子１３８の出力電圧を数値化する。また、温度検出素子１３７は液晶素子１３１の周囲温度に応じた信号を出力し、温度検出信号処理部１４３で数値化する。本実施例における液晶シャッタ部１３０の詳細な駆動方法については後述する。

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。

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。

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。

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。

以下に液晶シャッタ部１３０の駆動方法を詳述する。図３は本発明の第１の実施例における液晶素子１３１の駆動電圧波形と液晶シャッタ１３０の出力光波形および光検出素子１３６の出力信号波形の関係を示している。

上段の波形は、液晶素子駆動部１４２により液晶素子１３１に印加する駆動電圧の波形であり、透過期間には正の極性の電圧を印加し、遮断期間には負の極性の電圧を印加する。液晶素子１３１は、対向する透明電極の間に強誘電液晶を封入して所定の方向に配向した構造を有しており、印加する電圧の極性に応じて強誘電液晶の分極方向が切り替わる。更に、分極方向に応じた複屈折が生じ、透過光の偏光方向が切り替わる。所定の方向に分極を維持するために透過期間においては＋Ｖａの電圧を印加し、遮断期間においては−Ｖａの電圧を印加する。また、分極方向の切り替えの応答時間を短縮するため、透過期間の開始時には＋Ｖａよりも振幅の大きな＋Ｖｂの電圧を印加し、遮断期間の開始時には−Ｖａよりも振幅の大きな−Ｖｂの電圧を印加する。なお、本実施例においては液晶素子１３１に印加する平均電圧を０にする目的で正負の電圧を同一とする例を示したが、電圧波形は本実施例に限定されるものではなく、正負で異なる電圧および時間を採用することも可能である。

中段の波形は、偏光素子１３４を透過して１／２波長板１０４に向かう液晶シャッタ部１３０の出力光の光量変化を示している。透過期間においては液晶素子１３１の分極方向が切り替わる一定の応答時間後にＰｏｎの光量の光が透過し、同じく遮断期間においては一定の応答時間後にＰｏｆｆの光量の光が透過する。ＰｏｎとＰｏｆｆの比をコントラスト比と呼ぶことにすると、コントラスト比が大きいほどシャッタとしての性能が良い。遮光時の透過光がホログラム媒体３０に照射されると、意図せずに照射された光量に応じてホログラム媒体３０の記録材料が無駄に消費されてしまい、所定のブックに多重できるページ数が減少する。その結果、ホログラムを高密度に記録することが困難になる。また、意図しないホログラムが記録されてノイズとなり２次元データが記録されたホログラムの記録品質を劣化させてしまう。なお、光の応答波形は前述の＋Ｖｂおよび−Ｖｂの大きさと印加時間で変化し、不適切な条件で駆動すると応答波形の乱れや応答時間延長の原因となる。

下段の波形は、偏光素子１３４を反射した光束の一部を検出した光検出素子１３６の出力電圧波形である。偏光素子１３４の透過光と反射光の和には一定の関係があるため、中段の波形における光量レベルの大小関係が反転した波形であり、透過期間においては一定の応答時間後にＶｏｎの電圧が出力され、遮断期間においては一定の応答時間後にＶｏｆｆの電圧が出力される。即ち、光量レベルの小さいＰｏｆｆに対応して信号レベルの大きいＶｏｆｆが出力される。Ｖｏｆｆを検出することにより、Ｓ／Ｎが良好な条件で精度よく液晶シャッタ部１３０の遮断時の透過光量を測定することが可能である。

ここで改めて液晶素子１３１の動作原理を説明する。図４は本発明の第１の実施例における液晶素子１３１の動作原理および液晶素子１３１と偏光素子１３４の相対ずれの概念図である。

液晶素子１３１に封入されている強誘電液晶は電圧を印加しない中立状態でＰ０の方向に配向しており、正の電圧＋Ｖａを印加することでＰ０からθだけ回転したＰ２の方向に分極し、負の電圧−Ｖａを印加することでＰ０から反対方向にθだけ回転したＰ１の方向に分極する。液晶素子１３１にＰ１と一致する方向の直線偏光を入射すると、液晶素子１３１は分極方向が光学軸となる複屈折が発生するため、分極方向がＰ１の場合には偏光方向が維持されて透過し、分極方向がＰ２の場合にはＰ１とＰ２の角度差に応じた位相差で偏光が変化する。特に、液晶素子１３１が所定の厚さでＰ１とＰ２の角度差が４５°の場合には、液晶素子１３１に入射した直線偏光は偏光方向が９０°回転して透過する。ここでＰ１と一致する方向がＳ偏光となるように偏光素子１３４を配置すると、偏光素子１３４にてＳ偏光は反射して遮断され、偏光方向が９０°回転したＰ偏光は透過する。

ところが強誘電液晶は温度に依存して所定の印加電圧に対するθが変化するため、同じ＋Ｖａまたは−Ｖａの電圧を印加した場合であっても、温度によってＰ１およびＰ２の方向が変化する。その結果、液晶素子１３１に入射する直線偏光の偏光方向との間に角度差を生じ、液晶素子１３１を透過する光束の偏光状態が各々理想状態からずれてＳ偏光とＰ偏光が混在するため、透過時の光量Ｐｏｎが低下し、遮断時の光量Ｐｏｆｆが増加してシャッタとしての性能が低下する。

一方、液晶素子１３１を透過する光束の偏光方向がＰ１と一致していても、液晶素子１３１に対する偏光素子１３４の光軸回りの角度が相対的にφずれると、φに応じたＰ偏光成分またはＳ偏光成分が偏光素子１３４に入射することになる。即ち、液晶素子１３１と偏光素子１３４の相対的な角度ずれによっても、液晶シャッタ部１３０は透過時の光量Ｐｏｎが低下し、遮断時の光量Ｐｏｆｆが増加してシャッタとしての性能が低下する。

図５は本発明の第１の実施例における液晶シャッタ部１３０の出力光の温度依存性の概念図である。横軸は液晶素子１３１の温度を示し、縦軸は遮断期間における液晶シャッタ部１３０の出力光量Ｐｏｆｆを示している。左側の２本の特性曲線は液晶素子１３１に−Ｖ１の電圧を印加した状態の特性を示し、右側の２本の特性曲線は−Ｖ２の電圧を印加した状態の特性を示している。また、実線は液晶素子１３１と偏光素子１３４の相対的な角度ずれφが０の状態であり、破線はφ１の角度ずれφがある状態を示している。Ｐｔｈは所定のページ数を多重して記録するための限界光量の閾値を示している。

角度ずれφがない場合には、従来の温度補償は有効である。即ち、温度を検出し、または算出し、−Ｖ１の電圧を印加している液晶素子１３１の温度が上昇してＴｃｈ０となった時点で印加電圧を−Ｖ２に切り替えることで、遮断時の光量Ｐｏｆｆを閾値Ｐｔｈ以下に制御できる。

しかしながら、角度ずれφがある場合には、Ｔｃｈ０で印加電圧を切り替える前に遮断時の光量Ｐｏｆｆが閾値Ｐｔｈを超過してしまうため、従来の温度補償だけでは遮断時の光量Ｐｏｆｆを閾値Ｐｔｈ以下に抑制することができない。本実施例においては、角度ずれφがある場合に対応し、温度がＴｃｈφ１にて印加電圧を切り替える。

図６は本発明の第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である。

ホログラム記録再生装置１０にホログラム媒体３０が装着されていない状態で、Ｓ１００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する。レーザ光源１０１を記録用の設定で発光し、また、光路中に液晶素子１３１を配置する。

Ｓ１０１において、温度検出素子１３７により液晶素子１３１の温度を測定し、ドライブ制御部１１は温度検出信号処理部１４３を介して温度の測定結果を取得する。

Ｓ１０２において、ドライブ制御部１１は、ホログラム記録再生装置１０に備えたメモリに予め保存しておいた図７に示す参照テーブルＴ１と図８に示す補正テーブルＴ２を参照し、Ｓ１０１において取得した温度に対応した駆動電圧を液晶素子駆動部１４２から出力するように設定し、液晶素子１３１を動作させる。なお、本発明における参照テーブルＴ１は、所定の温度範囲毎に、少なくとも液晶素子駆動部１４２が液晶素子１３１に駆動電圧＋Ｖａおよび−Ｖａと駆動電圧＋Ｖｂおよび−Ｖｂを印加するための設定値と液晶シャッタ部１３０の透過期間の設定値を保持している。また、補正テーブルＴ２は上記各設定値の補正値を保持しており、参照テーブルＴ１の設定値に補正テーブルＴ２の補正値を加算した値を実際の設定値とする。

Ｓ１０３において、ドライブ制御部１１は、光検出素子１３６により偏光素子１３４の反射光量を測定し、光検出信号処理部１４１にてサンプリング処理を行い、間接的に液晶シャッタ部１３０の遮断時の透過光量をＶｏｆｆとして取得する。また、光検出素子１３８によりレーザ光源１０１の出射光量を測定し、光検出信号処理部１４１を介して取得し、Ｖｏｆｆをレーザ光源１０１の出射光量で除算して規格化する。レーザ光源１０１の出射光量が変動した際に液晶シャッタ部１３０の遮断時の透過光量を不適切に評価することを回避できる。

Ｓ１０４において、ドライブ制御部１１は、規格化したＶｏｆｆを所定の閾値と比較し、液晶素子１３１の駆動電圧を変更する必要があるか否かを判断する。図５に示したように、液晶素子１３１と偏光素子１３４との相対的な角度ずれあると、温度特性が変化し、液晶シャッタ部１３０の遮断時の透過光量が所定の閾値を超過する場合がある。

変更が必要と判断すると、Ｓ１０５において、液晶素子１３１の劣化状態を判断する。Ｓ１０６における液晶素子１３１の駆動電圧変更を所定の回数行っても遮断時の透過光量が閾値以下で動作しない場合には劣化と判断し、Ｓ１０７において、上位装置５０に液晶素子１３１が劣化していることを通知し、記録処理を停止する。

劣化と判断しない場合には、Ｓ１０６において、液晶素子１３１の駆動電圧＋Ｖａおよび−Ｖａを変更するために補正テーブルＴ２を更新する。補正値は、Ｓ１０３において測定した液晶シャッタ部１３０の遮断時の透過光量の履歴から、所定のアルゴリズムに基づいて決定する。そして再びＳ１０２に戻って液晶素子１３１を動作させる。

ところで、本実施例においては、駆動電圧＋Ｖｂおよび−Ｖｂを液晶素子１３１に印加することで液晶シャッタ部１３０の出力光量の応答波形を制御するが、応答波形については、温度の影響で大きく変化するものの、液晶素子１３１と偏光素子１３４の相対的な角度ずれによる変化は小さい。そこで、＋Ｖｂおよび−Ｖｂに対しては補正テーブルＴ２の更新を行わない構成とした。換言すると、液晶素子１３１の温度および液晶シャッタ部１３０の遮断時の透過光量に基づいて駆動電圧＋Ｖａと−Ｖａを決定し、液晶素子１３１の温度に基づいて駆動電圧＋Ｖｂと−Ｖｂを決定する構成である。

しかしながら、本発明はこれに限るものではなく、光検出信号処理部１４１が光検出素子１３６で検出した波形の応答速度を算出し、その結果に基づいて駆動電圧＋Ｖｂと−Ｖｂを決定する構成としてもよい。その場合には、応答特性についても高精度に制御することができる。

Ｓ１０４における判断の結果、変更が不要と判断すると、即ち、現時点の温度における適正な液晶素子１３１の駆動電圧＋Ｖａおよび−Ｖａが求まったことになるので、Ｓ１０８において補正テーブルＴ２を確定する。あるいは、参照テーブルＴ１に補正テーブルＴ２の補正値を反映して更新する。

Ｓ１０９において、ホログラム媒体３０を装着し、装着されたホログラム媒体３０がホログラム記録再生装置１０で対応可能かのチェック、ホログラム媒体３０の偏心やチルトの補正処理を行う。

Ｓ１１０において、記録準備処理を行う。一例として、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を行う。

Ｓ１１１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。

Ｓ１１２において、上位装置５０から記録データを受信し、Ｓ１１３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。

Ｓ１１３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。

Ｓ１１５において、Ｓ１０１と同様に液晶素子１３１の温度を測定する。

Ｓ１１６において、液晶素子駆動部１４２による液晶素子１３１の駆動電圧設定がＳ１１５で取得した温度に対応した設定となっているかを確認し、異なっている場合には、Ｓ１１７において、参照テーブルＴ１および補正テーブルＴ２を参照して、Ｓ１１５で取得した温度に対応した設定に変更する。

Ｓ１１８において、液晶シャッタ部１３０を動作させてホログラム媒体３０にホログラムを記録する。ガルバノミラー１１７を液晶シャッタ部１３０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。

Ｓ１１９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Ｓ１１２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、Ｓ１２０において記録領域にポストキュアを行い、Ｓ１２１において上位装置５０に記録完了を通知して、記録処理を終了する。

以上述べたように、本実施例の記録方法は、Ｓ１００からＳ１０８までの液晶素子１３１の駆動電圧を決定する学習処理と、Ｓ１０９からＳ１２１が学習した駆動電圧で液晶素子１３１を駆動してホログラム媒体３０にホログラムを記録する記録処理に大別できる。学習処理については、ホログラム媒体３０にホログラムを記録する度に実施する必要はなく、ホログラム記録再生装置１０の起動時や、所定の動作時間経過を契機として、あるいは所定枚数のホログラム媒体３０を記録すると実施するように構成可能である。

ところで、本実施例においては、液晶シャッタ部１３０の遮断時の透過光量を抑制することを優先するため、液晶素子１３１と偏光素子１３４の相対的な角度ずれがある場合には前述の液晶の分極方向θが２２.５°からずれて透過時の透過光量が低下する。ホログラムの記録品質を維持するために、補正テーブルＴ２に透過時間Ｔｗの補正値を持たせて、Ｔｗを延長することによりホログラム媒体３０に照射する信号光および参照光のエネルギーを補償する構成とした。あるいは、レーザ光源１０１の出射光量を増大させて補償するように構成することも可能であり、その場合には、透過時間を延長する場合と比べて短い時間でホログラムを記録可能である。

なお、本実施例においては、光検出素子１３６は偏光素子１３４を反射した光束の一部を受光するように配置する構成を示したが、本発明はそれに限るものではなく、偏光素子１３４を透過した光束の一部を受光するように配置してもよい。その場合、液晶シャッタ部１３０の遮断時の透過光量を直接検出することができる。

図９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。

再生モードでは、液晶シャッタスライダ１３３を駆動して１／２波長板１３２を光路中に配置する。本実施例の液晶素子１３１はレーザ光を長時間照射することで液晶分子の劣化が進行して故障に至る特性を有する。そこで、本実施例においては、ホログラム媒体３０に参照光を連続照射する再生時には、レーザ光が照射されないように液晶素子１３１を光路から除外する。また、液晶素子１３１は強誘電液晶の性質上、印加する平均電圧を０にすることが望ましく、液晶素子駆動部１４２による液晶素子１３１への電圧の印加を停止して非動作状態とする。

偏光素子１３５を出射したＳ偏光の光束を１／２波長板１３２でＰ偏光に変換し、偏光素子１３４を透過させる。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。

図１０は本発明の第１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である。

Ｓ１３０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を再生用の設定で発光し、また、光路中に１／２波長板１３２を配置し、液晶素子１３１を非動作状態とする。

Ｓ１０９においてホログラム媒体３０を装着し、Ｓ１３１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、Ｓ１３２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、Ｓ１３３において管理情報を読み出す。

Ｓ１３４において読み出した管理情報に基づいて再生するブックの位置にホログラム媒体３０を移動し、Ｓ１３５において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、Ｓ１３６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、Ｓ１３７において上位装置５０に再生データを送信する。

Ｓ１３８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Ｓ１３４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、Ｓ１３９において上位装置５０に再生完了を通知して、再生処理を終了する。

以上に述べたように、本実施例によれば、液晶素子における強誘電液晶の配向方向と偏光素子の偏光軸との相対ずれがあったとしても、温度依存性を有する液晶シャッタの遮光時透過率を十分に抑制することが可能であり、ホログラム記録再生装置における高速記録と高密度記録を両立することができる。

図１１は本発明の第２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である。なお、本実施例におけるホログラム記録再生装置１０の構成と動作は、第１の実施例と同様であり、説明を省略する。

第１の実施例におけるホログラム記録方法との違いは、ホログラム媒体３０にホログラムを記録する処理において、液晶シャッタ部１３０の遮断時の透過光量を検出して液晶素子１３１の駆動電圧を動的に制御する点である。

Ｓ１００において第１実施例と同様にホログラム記録再生光学系１２を記録モードの設定とする。

続くＳ１０９からＳ１１４までは第１実施例と同様である。即ち、Ｓ１０９においてホログラム媒体３０を装着し、Ｓ１１０において記録準備処理を行い、Ｓ１１１においてプリキュアを行い、Ｓ１１２において記録データを受信し、Ｓ１１３においてデータをエンコードし、Ｓ１１４においてホログラム媒体３０をブックの記録位置に移動する。

次いで、Ｓ１１８において第１実施例と同様に、液晶シャッタ部１３０を動作させてホログラム媒体３０の所定のブックに複数のページを多重して記録する。本実施例においては、ドライブ制御部１１は参照テーブルＴ１を参照して液晶素子駆動部１４２により液晶素子１３１に印加する電圧を決定する。

Ｓ１０３において、ドライブ制御部１１は、光検出素子１３６によりＳ１１８における液晶シャッタ１３０の動作中の偏光素子１３４の反射光量を測定し、光検出信号処理部１４１にてサンプリング処理を行い、間接的に液晶シャッタ部１３０の遮断時の透過光量をＶｏｆｆとして取得する。また、光検出素子１３８によりレーザ光源１０１の出射光量を測定し、光検出信号処理部１４１を介して取得し、Ｖｏｆｆをレーザ光源１０１の出射光量で除算して規格化する。

Ｓ１１９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、全てのデータの記録が完了した場合には、第１実施例と同様に、Ｓ１２０において記録領域にポストキュアを行い、Ｓ１２１において上位装置５０に記録完了を通知して、記録処理を終了する。

未記録のデータが残っている場合には、Ｓ１０４において、ドライブ制御部１１は、規格化したＶｏｆｆを所定の閾値と比較し、液晶素子１３１の駆動電圧を変更する必要があるか否かを判断する。

変更が不要と判断すると、Ｓ１１２に戻って記録処理を続行する。

変更が必要と判断すると、Ｓ１０１において、液晶素子１３１の温度を測定し、Ｓ１２２において液晶素子１３１に印加する駆動電圧を決定する。駆動電圧＋Ｖｂおよび−Ｖｂについては、参照テーブルＴ１を参照してＳ１０１で検出した温度に対応する電圧とする。一方、駆動電圧＋Ｖａおよび−Ｖａについては、現状の駆動電圧＋Ｖａおよび−Ｖａから変化させる量をＳ１０３で検出した透過光量に基づいて決定し、電圧を増加させるか減少させるかをＳ１０１で検出した温度が上昇傾向か下降傾向かに対応して決定する。また、決定した駆動電圧に対応させて参照テーブルＴ１の当該温度範囲の設定値を更新する。

Ｓ１１７において決定した駆動電圧を出力するように液晶素子駆動部１４２を設定し、Ｓ１１２に戻って記録処理を続行する。

以上に述べたように、本実施例によれば、記録動作中に液晶素子における強誘電液晶の配向方向と偏光素子の偏光軸との相対ずれが発生したとしても、温度依存性を有する液晶シャッタの遮光時透過率を十分に抑制することが可能であり、ホログラム記録再生装置における高速記録と高密度記録を両立することができる。

図１２は本発明の第３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。

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。

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。

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。

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６のＳ１０７において、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に劣化を通知すると、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を記録禁止として記録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の状態が記録禁止であることと液晶素子１３１に障害が発生したことを通知する。システム制御サーバ６０はネットワーク９０を介してユーザまたは保守システムにメンテナンスを要求する。

前述したように液晶素子１３１はレーザ光を長時間照射することで劣化する特性を有するため、本実施例においては、液晶素子１３１は保守交換部品である。液晶素子１３１の交換後に、第１の実施例の記録方法における液晶素子１３１の駆動電圧を決定する学習処理を実行することで、液晶素子１３１の取り付け誤差を補償する。システムの可用性を確保する上で保守交換時間の短縮は重要だが、本実施例によれば、液晶素子１３１の製造誤差精度およびホログラム記録再生装置１０への取り付け精度を緩和し、液晶素子１３１の保守交換時間を短縮できる。

以上に述べたように、本実施例によれば、本発明の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高速記録と高密度記録を両立することができる。

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。

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。

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、１４２・・・液晶素子駆動部、

Claims (13)

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、
   制御部と、
   前記信号光および前記参照光の光源であるレーザ光源と、
   前記レーザ光源から出射した光束が入射して偏光方向を切り替え可能な液晶素子と、
   前記液晶素子を透過した光束が入射して偏光方向に応じて入射した光束を透過または遮断する偏光素子と、
   前記偏光素子を出射した光束の一部を受光する光検出部と、
   前記液晶素子の温度を検出する温度検出部と、
   前記液晶素子に電圧を印加して駆動する液晶素子駆動部と、を備え、
   前記制御部は、前記液晶素子駆動部が前記液晶素子を駆動する電圧を、前記光検出部による光量の検出結果および前記温度検出部による温度の検出結果に基づいて決定するように、制御することを特徴とするホログラム記録再生装置。
2. 前記制御部は、前記偏光素子にて前記光束が遮断される状態における前記光検出部による光量の検出結果を所定の閾値と比較して、前記偏光素子にて前記光束が遮断される状態において遮断されずに透過する光量が所定の光量よりも小さくなるように、前記液晶素子駆動部が前記液晶素子を駆動する電圧を決定す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。
3. 前記光検出部は、前記偏光素子にて遮断された前記光束の一部を受光し、
   前記制御部は、前記偏光素子にて前記光束が遮断される状態における前記光検出部による光量の検出結果が所定の閾値より大きくなるように、前記液晶素子駆動部が前記液晶素子を駆動する電圧を決定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のホログラム記録再生装置。
4. 前記レーザ光源の出射光量を検出する第２の光検出部を備え、
   前記制御部は、前記光検出部で検出した光量を前記第２の光検出部で検出した前記レーザ光源の出射光量で規格化して検出結果を取得することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のホログラム記録再生装置。
5. 前記液晶素子駆動部が、
   前記液晶素子に第１の時間幅で第１の電圧を印加し、第２の時間幅で前記第１の電圧よりも振幅の小さい第２の電圧を印加して、前記偏光素子にて前記光束が透過される状態に前記液晶素子を駆動し、
   また、前記液晶素子に第３の時間幅で第３の電圧を印加し、第４の時間幅で前記第４の電圧よりも振幅の小さい第２の電圧を印加して、前記偏光素子にて前記光束が遮断される状態に前記液晶素子を駆動し、
   前記制御部は、
   前記第１の電圧と前記第３の電圧を前記温度検出部による温度の検出結果に基づいて決定し、
   前記第２の電圧と前記第４の電圧を前記光検出部による光量の検出結果に基づいて決定するように、制御することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のホログラム記録再生装置。
6. 前記制御部は、
   前記偏光素子にて前記光束が透過される状態における前記光検出部による光量の検出結果に基づいて、
   前記信号光と前記参照光とが所定のエネルギーで前記ホログラム媒体に照射するように調整し、
   前記情報を前記ホログラム媒体にホログラムとして記録するように制御することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のホログラム記録再生装置。
7. レーザ光源と、前記レーザ光源から出射した光束が入射して偏光方向を切り替え可能な液晶素子と、 前記液晶素子を透過した光束が入射して偏光方向に応じて入射した光束を透過または遮断する偏光素子と、を備えるホログラム記録再生装置の、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、
   前記偏光素子を出射した光束の一部の光量を検出し、
   前記液晶素子の温度を検出し、
   前記光量の検出結果と前記温度の検出結果に基づいて前記液晶素子の駆動電圧を決定し、
   前記駆動電圧を印加して前記液晶素子を駆動することを特徴とするホログラム記録方法。
8. 前記偏光素子にて光束が遮断される状態における前記光量の検出結果を所定の閾値と比較して、前記偏光素子にて光束が遮断される状態において遮断されずに透過する光量が所定の光量よりも小さくなるように、前記液晶素子の駆動電圧を決定することを特徴とする請求項７に記載のホログラム記録方法。
9. 前記偏光素子にて遮断された光束の一部を検出し、
   前記偏光素子にて光束が遮断される状態における前記光量の検出結果が所定の閾値より大きくなるように、前記液晶素子の駆動電圧を決定することを特徴とする請求項７または請求項８に記載のホログラム記録方法。
10. 前記レーザ光源の出射光量を検出し、
    前記レーザ光源の出射光量で規格化して前記光量の検出結果を取得することを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれかに記載のホログラム記録方法。
11. 前記液晶素子を、第１の時間幅で第１の電圧を印加し、第２の時間幅で前記第１の電圧よりも振幅の小さい第２の電圧を印加して、前記偏光素子にて前記光束が透過される状態に駆動し、
    また、第３の時間幅で第３の電圧を印加し、第４の時間幅で前記第４の電圧よりも振幅の小さい第２の電圧を印加して、前記偏光素子にて前記光束が遮断される状態に駆動し、
    前記第１の電圧と前記第３の電圧を前記温度の検出結果に基づいて決定し、
    前記第２の電圧と前記第４の電圧を前記光量の検出結果に基づいて決定することを特徴とする請求項７ないし請求項１０のいずれかに記載のホログラム記録方法。
12. 前記偏光素子にて光束が透過される状態における前記光量の検出結果に基づいて、
    前記信号光と前記参照光とが所定のエネルギーで前記ホログラム媒体に照射するように調整し、
    前記情報を前記ホログラム媒体にホログラムとして記録することを特徴とする請求項７ないし請求項１１のいずれかに記載のホログラム記録方法。
13. 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たデータアーカイブシステムであって、
    前記ホログラム記録再生装置は、
    制御部と、
    前記信号光および前記参照光の光源であるレーザ光源と、
    前記レーザ光源から出射した光束が入射して偏光方向を切り替え可能な液晶素子と、
    前記液晶素子を透過した光束が入射して偏光方向に応じて入射した光束を透過または遮断する偏光素子と、
    前記偏光素子を出射した光束の一部を受光する光検出部と、
    前記液晶素子の温度を検出する温度検出部と、
    前記液晶素子に電圧を印加して駆動する液晶素子駆動部と、を備え、
    前記制御部は、前記液晶素子駆動部が前記液晶素子を駆動する電圧を、前記光検出部による光量の検出結果および前記温度検出部による温度の検出結果に基づいて決定するように、制御し、
    前記光検出部による光量の検出結果に基づいて前記液晶素子の劣化を検出し、
    前記ライブラリ装置は、
    前記液晶素子の劣化が検出された前記ホログラム記録再生装置に対する記録指示を停止し、
    前記制御装置に前記ホログラム記録再生装置および前記液晶素子の故障を通知し、
    前記制御装置は、
    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ことを特徴とするデータアーカイブシステム。

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