专利名称：全息图多重记录装置及其方法和全息图再现装置及其方法
技术领域：
本发明涉及全息图(hologram)记录，特别涉及在全息图记录介质的任 意的记录区域多重记录多个全息图的全息图多重记录装置及其方法。
背景技术：
近几年来，伴随着以信息的数字化为首的信息技术的迅猛发展，"在保 持高品位的前提下高速发送(发布)以映像及声音为首的各种内容信息， 使用户能够充分利用"的理念正在深入人心。进而，"将上述发送数据例如 暂时保存到硬盘中，再从保存的数据中选择希望长期保管的信息，对选择 的信息加以编辑后，存储到别的记录介质中"的这种用户利用信息的形态， 也在与日俱增。因此，迫切需要能够同时实现记录再现的超高速化和超大 容量化的系统，该系统能够柔软地适应这种数据发送的理念及利用信息的 形态的变化，而且还能够适应伴随着信息的更加高品位化的信息量的爆发 性的增大。
作为有希望满足上述要求的手段之一，有人提出了全息图记录再现方 式的方案。在全息图记录方式中，相应要记录的数据而调制的信息光，与 参照光干涉，其干涉条纹(全息图)被全息图记录介质记录。在全息图再 现方式中，对于被全息图记录介质记录的全息图而言，读出光用与在记录 该全息图时使用的信号光或参照光中的某一个实质上相同的角度射入，根 据被该全息图衍射的光再现数据。
在全息图记录中，例如如图1所示，与应该记录的数据对应的二维的调制图案(以下称作"二维数据")1，被空间光调制器(例如液晶屏)2显 示，信号光3透过该空间光调制器2后被调制。被调制的信号光3，进而和
参照光4一起，照射全息图记录介质5的同一个记录区域6，与参照光4干 涉。在该记录区域6中，记录由信号光3和参照光4形成的干涉条纹(全 息图)。这样，被空间光调制器2显示的二维数据1，就作为全息图被全息 图记录介质5—同记录。
在全息图再现中，例如如图l所示，读出光7照射记录全息图的全息 图记录介质5的各记录区域6。在这里，读出光7对于记录区域6而言的射 入角度，被设定成为和用该记录区域6记录全息图时使用的信号光3或参 照光4的射入角度实质上相等。伴随着读出光7的照射，用该记录区域6 的全息图衍射的光(再现光)8，使摄像元件(例如CCD) 9再现二维数据 1。这样，被全息图记录介质5记录的二维数据1就被一同再现。
这样，在全息图记录再现方式中，因为对于全息图记录介质而言，二 维数据被一同读写，所以与现有技术的对于光盘(CD、 DVD等)而言的数 据的记录再现相比，可以使数据存取显著地高速化。
在全息图记录方式中，进而可以在全息图记录介质的一个记录区域记 录多个全息图，还能够重叠多个记录区域(以下将它们总称为"多重记录")。 例如按照每个二维数据，改变对于相同的记录区域而言的参照光的射入 角度，从而能够在一个记录区域多重记录多个全息图。在这里，除了射入 角度之外，还可以改变射入方向、波长或相位。同样，按照每个记录区域， 改变参照光的射入角度，从而能够在互相重叠的多个记录区域多重记录全 息图。这样，与现有技术的CD及DVD相比，全息图记录介质的记录密度 显著增高，所以使记录容量飞跃增大。
作为全息图记录介质的材料(全息图记录材料)，人们提出了光聚合物 等有机物及被称作"光折射结晶"的无机物等各种物质。对于从这些物质 中实际应该选择哪一个，人们正在一边考虑记录灵敏度、记录容量及全息 图的保持性能等基本特性以及制造方法和成本等， 一边进行着各种研发。
对于全息图多重记录再现方法，也正在全力以赴地进行着各种研发。
例如使对于同一个记录区域而言的参照光和信号光的各射入角度中 的某一个或两个变化的角度多重方式(例如参照专利文献1)，以及使对于 同一个记录区域而言的参照光和信号光的各射入方向在全息图记录介质的
绕法线方向旋转的绕周多重方式(peristrophicmultiplexing)(例如参照非专 利文献l)等，已经广为人知。在角度多重方式中，电流反射镜等机械性的 手段或使用了音响光学元件及电光学元件的偏向器等电气性的手段，改变 参照光或信号光的射入角度。特别是专利文献1公开的方式是角度多重方 式和绕周多重方式组合，使用楔形棱镜，使光束偏向，通过调节该楔形棱 镜的旋转角度，从而控制光束的偏向方向。
作为其它的多重记录再现方法，多主题(求]J卜匕。:y夕)多重方式(例 如参照专利文献2)已经广为人知。在该方法中，读出光同时照射邻接的多 个记录区域，用使用了开口等的滤波器，从各记录区域衍射的再现光中， 提取来自目标的记录区域的再现光。
专利文献1: JP特开2001 —147634号公报
专利文献2: JP特开2004—272268号公报
非专禾U文献1: Kevin Curitis et al. "Method for holographic storage using peristrophic multiplexing," 19，Opt.Lett.993 (1994)
现有技术中提出的全息图多重记录再现方法，如上所述，大多以进一 步增加全息图记录的多重度、进一步增加全息图记录介质的容量或者防止 衍射效率伴随着多重记录而下降(记录完毕的全息图被消去等)为主要目 的。而有关向实际全息图记录介质进行记录时的记录区域的选择顺序(记 录顺序)的方案却非常少。可是，正如以下所述，从记录/再现头等的査找 动作的效率化以及对于全息图记录介质及光源的特性的适合性等观点出 发，必须决定有效的记录/再现顺序。特别是迫切需要能够完全维持全息图 记录方式的主要优点——高速、高密度、大容量的记录/再现顺序。
在现有技术提出的全息图多重记录再现方法中，记录/再现头或全息图记录介质的查找动作，以所谓"停止&前进"的样态，被按照下列方式控制。 首先，头或内部的光学元件或全息图记录介质(以下简称为"头等")，在 目标的记录区域移动到可以存取的位置为止。然后，头等暂时停止在该位 置，对于目标的记录区域进行全息图记录展现。全息图记录/再现完毕后， 头等再次开始移动，对于下一个目标的记录区域而言，移动到可以存取的 位置。这样，按照对于一个记录区域而言的全息图记录/再现，头等反复进 行停止和移动。这种样态的查找动作，与在各记录区域进行的全息图记录/ 再现处理相比，相当迟缓。因此，为了进一步縮短整个记录/再现时间、进 一步提高传输速率，必须在记录/再现顺序上下功夫，以便对于整个记录时 间而言，縮短上述査找动作所需的时间(査找时间)。
在现有技术提出的全息图记录材料中，特别是使用光聚合物等有机材 料时，例如在全息图记录中利用折射率伴随着在光的作用下由单体变为聚 合体的重合化(光重合)而出现的变化。在这里，记录材料产生了光重合 的部分，在使折射率变化的同时收縮。这样，进行了全息图记录的记录区 域，就伴随着多重度的增大而收縮。如果在全息图记录介质的规定的范围 或整体所包含的记录区域之间，多重度出现过大的偏差，就会产生局部收 縮显著的区域。这时，由于在该区域及其周边，衍射效率受到影响，所以 再现光的图案就要产生非常大的失真。因此，为了进一步提高记录/再现品 质，必须在记录顺序上下功夫，从而在全息图记录介质的规定的范围或整 体所包含的记录区域之间，将多重度维持成为大致均匀的程度。
发明内容
本发明就是针对上述情况研制的，其目的在于提供在记录/再现顺序上 下功夫，从而可以同时实现进一步縮短记录/再现时间、进一步提高记录/ 再现品质的全息图多重记录再现装置及其方法。
本发明的全息图多重记录装置，在全息图记录介质设置的多个记录区 域的每一个中，多重记录全息图。特别是在全息图记录介质的规定的范围或整体所包含的记录区域的每一个中，逐一地多重记录一定数N次的全息 图后，进行对该范围或整体所包含的各记录区域进行第(N+l)次的全息 图记录。在这里，优选使不同的记录区域不相互重叠地在全息图记录介质 上配置记录区域。此外，各记录区域可以重叠多个别的记录区域。各记录
区域重叠n个(n=0、 1、 2、…)别的记录区域时，在全息图记录介质的上 述范围或整体中，记录区域之间的多重度之差，不超过一定数n+l。这样， 因为在该范围或整体中，记录区域收縮的程度基本均匀，所以能够抑制衍 射效率的下降及再现光的图案的失真，将再现品质维持在很高的程度。
本发明的全息图多重记录装置，优选采用角度多重方式。就是说，该 装置使参照光和信息光中的某一个或两个的路径变化，从而使参照光和信 息光中的至少一个对全息图记录介质而言的射入角度变化。特别是在各记 录区域中，记录多个全息图的每一个时使用的参照光等的射入角度之间的 差，是规定的下限以上。在这里，该下限取决于用全息图记录介质的角度 选择性决定的全息图记录的多重度的上限(以下称作"多重度数极限")和 用全息图记录/再现装置的各角度分辨率决定的多重度数极限。采用了角度 多重方式的本发明的上述装置，优选在邻接的记录区域之间也改变射入角 度。进而，在各记录区域中，重叠多个别的记录区域时，在互相重叠的记 录区域之间，也改变射入角度。这样，在全息图再现中，即使读出光同时 照射邻接或互相重叠的多个记录区域，也能够只从目标的记录区域产生再 现光。就是说，因为不产生记录区域之间的串扰，所以再现品质高。
在角度多重方式中，参照光等的射入角度的变更需要时间。采用本发 明的上述装置，优选在对一个记录区域进行第m次的全息图记录和第(m + 1)次的全息图记录期间，对别的记录区域进行全息图记录时，使所述射 入角度，按照全息图记录的顺序单调增加或单调减少。在这里，单调增加/ 减少包含将射入角度维持成为和刚才的射入角度相等的情况。这样，因为 至少在连续的2次全息图记录期间射入角度的变化较小，所以能够縮短射 入角度的变更所需的时间。其结果，因为能够縮短整个记录/再现时间，所 以传输速率很高。
本发明的上述全息图多重记录装置，优选结束向一个记录区域多重记 录一定数量的全息图后，将和与该一个记录区域重叠的记录区域都不同的 记录区域，选作下一个全息图记录的对象。这样，因为在全息图记录介质 的规定的范围或整体所包含的各记录区域中，多重度均等地增加，所以在 该范围或整体中，记录区域收縮的程度大致均匀。所以，能够抑制衍射效 率的下降，将记录/再现品质维持在很高的程度。进而，在角度多重方式中。 因为作为全息图记录的对象选择的记录区域，与在刚才的全息图记录中选 择的记录区域的距离较大，所以在这些全息图记录之间的参照光等的射入 角度之差，可以小于用多重度数极限决定的上述下限。因此，可以縮短全 息图记录之间的射入角度的变更需要时间。其结果，因为能够縮短整个记 录/再现时间，所以能够实现很高的传输速率。
全息图记录介质，是圆盘状时，采用本发明的上述全息图多重记录装 置，优选在一边使与全息图记录介质连接的信号光和参照光的光点，从全 息图记录介质的外周向内周移动， 一边反复进行全息图记录的情况下，从 第1记录区域组中选择目标记录区域；在一边使光点从内周向外周移动， 一边反复进行全息图记录的情况下，从不与第1记录区域组重复的第2记 录区域组中选择目标记录区域。在这里，第2记录区域组不与第1记录区 域组重复。采用本发明的该装置，能够在全息图记录介质的规定的范围或 整体中一边使多重度均等地增大， 一边縮短全息图记录介质的半径方向的 査找时间。
全息图记录介质，是圆盘状时，采用本发明的上述全息图多重记录装 置，优选对全息图记录介质的所述范围或整体所包含的记录介质中，位于 到该全息图记录介质的中心相同距离的每一个记录区域，各进行记录规定 次数以下的全息图多重记录后，使与全息图记录介质连接的信号光和参照 光的光点，向全息图记录介质的半径方向移动。这样，在位于到全息图记 录介质的中心相同距离的记录区域之间，因为多重度之差不超过规定数， 所以记录区域收縮的程度大致均匀。所以，能够抑制衍射效率的下降及再现光的图案失真，将再现品质维持在很高的程度。采用本发明的该装置， 进而能够在全息图记录介质的规定的范围或整体中一边使多重度均等地增 大， 一边縮短全息图记录介质的半径方向的査找时间。
本发明的上述全息图多重记录装置，优选向不与任何记录区域重叠的 全息图记录介质的区域或全息图记录介质的所述范围的交界处(以下称作 "非记录区域")，照射规定的信号光或参照光中的某一个或两个。在这里， 规定的信号光优选是不包含二维数据的光、即被空间光调制器一样调制的 光或未被调制的光。向非记录区域照射这种信号光或参照光后，能够抑制 在非记录区域和记录区域之间的伴随着光重合而产生的收縮的差异。这样， 能够防止记录区域起因于该差异的失真，能够抑制衍射效率的下降及再现 光的图案的失真，将再现品质维持到很高的程度。
本发明的全息图再现装置，从被采用本发明的上述全息图多重记录装 置记录了二维数据的全息图记录介质中读出该二维数据的全息图再现装 置。该全息图再现装置，特别按照采用本发明的上述记录装置接收了全息 图记录的记录区域的顺序，再现全息图。就是说，再现顺序被设定成和采 用本发明的上述记录装置的记录顺序相等。这样，和采用本发明的上述记 录装置同样，因为能够縮短整个再现时间，所以能够实现很高的传输速率。
本发明的全息图记录介质，包含可以进行全息图的多重记录的记录区 域。特别是在规定的范围或整体中，将全息图记录的多重度的最高值和最 低值之间的差，维持在一定数以下。这样，因为在该范围或整体中，记录 区域收縮的程度大致均匀，所以能够抑制衍射效率的下降及再现光的图案 失真，将再现品质维持在很高的程度。因此，采用本发明的该全息图记录 介质的记录品质很高。
本发明的全息图多重记录再现装置，如上所述，通过控制记录顺序， 从而在全息图记录介质的规定的范围或整体所包含的记录区域之间，将多 重度之差维持在一定数以下。这样，因为在该范围或整体中，记录区域收縮的程度大致均匀，所以能够抑制衍射效率的下降及再现光的图案失真， 将再现品质维持在很高的程度。进而，本发明被用于角度多重方式时，作 为全息图记录的对象选择的记录区域，与在刚才的全息图记录中选择的记 录区域的距离较大，所以在这些全息图记录之间的参照光等的射入角度之 差，可以小于用多重度数极限决定的下限。因此，可以縮短全息图记录之 间的射入角度的变更需要时间。其结果，因为能够縮短整个记录/再现时间， 所以能够实现很高的传输速率。而且，在角度多重方式中，用机械性的单 元变更参照光等对全息图记录介质而言的射入角度时，由于该机械性的单 元动作圆滑，所以其可靠性很高。
图1是表示全息图记录/再现的原理的示意图。
图2是表示采用本发明的实施方式的全息图多重记录再现装置的结构 的方框图。
图3A是示意性地表示采用本发明的第1实施方式的全息图多重记录方 法中，在全息图记录介质上配置的记录区域和记录顺序的一个例子的平面 图。
图3B是示意性地表示采用本发明的第1实施方式的全息图多重记录方 法中，在全息图记录介质上配置的记录区域和记录顺序的另一个例子的平 面图。
图4是示意性地表示采用角度多重方式的全息图多重记录方法中，信 息光和参照光对全息图记录介质而言的各射入方向的剖面图。
图5A是示意性地表示采用本发明的第1实施方式的变形的全息图多重 记录方法中，在全息图记录介质的各记录区域各追记一个全息图时，最初 写入的记录区域的平面图。
图5B是示意性地表示对于图5A所示的全息图记录介质，接着写入全 息图的记录区域的平面图。
图6A是示意性地表示采用本发明的第1实施方式的变形的全息图多重 记录方法中，在全息图记录介质上配置了记录区域和放大平面图。
图6B是示意性地表示对于图5A所示的全息图记录介质的非记录区域照射的光的放大平面图。
图7A是示意性地表示采用本发明的第1实施方式的变形的全息图多重 记录方法中，对在矩形的全息图记录介质上配置的记录区域而言的记录顺 序的一个例子的放大平面图。
图7B是示意性地表示采用本发明的第1实施方式的变形的全息图多重 记录方法中，对在矩形的全息图记录介质上配置的记录区域而言的记录顺 序的另一个例子的放大平面图。
图7C是示意性地表示采用本发明的第1实施方式的变形的全息图多重 记录方法中，对在矩形的全息图记录介质上配置的记录区域而言的记录顺 序的其它例子的放大平面图。
图8是表示按照采用本发明的第2实施方式的全息图多重记录方法， 对全息图记录介质的各记录区域多重记录的全息图而言的参照光的射入角 度的表格。
图9A是示意性地表示采用本发明的第3实施方式的全息图多重记录方 法中，在全息图记录介质上配置的记录区域和记录顺序的一个例子的平面 图。
图9B是示意性地表示采用本发明的第3实施方式的全息图多重记录方 法中，在全息图记录介质上配置的记录区域和记录顺序的另一个例子的平 面图。
具体实施方式
下面，参照附图，讲述本发明的最佳的实施方式。 (第1实施方式)
图2表示出采用本发明的实施方式的全息图多重记录再现装置的结构。 该再现装置的结构，可以分为记录介质的支承系统、记录系统及再现系统。 记录介质的支承系统(在图2中未绘出)，可以旋转地支承记录/再现对象的 全息图记录介质101,优选以规定的速度使全息图记录介质101在其中心轴 的周围旋转。记录系统，优选包含光源ll、快门12、固定反射镜13、放大 光学系统14、第一 1/2波长板15、光束分裂器16、空间光调制器17、透镜18、第二 1/2波长板19及可动反射镜20。它们优选进而作为记录头被一体 化，配置在可以移动到与记录对象的全息图记录介质101的一面离开规定 的距离的位置。记录系统进而包含快门控制单元12A、记录调度单元12B 及二维数据输入单元17A。再现系统优选与记录系统共有除了空间光调制 器17和透镜18以外的光学元件。再现系统进而在这些共有的部分基础上， 还包含再现光学系统21和摄像元件22。它们优选作为再现头被一体化，配 置在与再现对象的全息图记录介质101的一面离开规定的距离的位置，而 且可以移动到隔着全息图记录介质101与记录头相对的位置。再现系统进 而再现信号取得单元22A。
光源11是高输出的脉冲激光器，其脉冲宽度优选在10纳秒以下。快 门12，在快门控制单元12A的控制下，在规定的时刻遮挡光源11射出的 激光。在这里，该时刻被记录调度单元12B设定。固定反射镜13反射通过 快门12的来自光源11的激光，发送给放大光学系统14。放大光学系统14 由多个透镜组合而成，放大激光的范围，直到超过空间光调制器17显示的 二维数据的大小为止。第一 1/2波长板15，使激光的偏振光比在射入光束 分裂器16之前变化，从而调节用光束分裂器16分岔的两个激光3、 4的各 功率。光束分裂器16，将射入的激光分成不同的两个偏振光成分，将一个 (信号光3)向空间光调制器17射出，将另一个(参照光4)向第二 1/2 波长板19射出。
空间光调制器17，优选是液晶屏。在进行全息图记录时，空间光调制 器17显示二维的调制图案(二维数据)。信号光3透过空间光调制器2后， 被用该二维数据调制。在这里，二维数据被二维数据输入单元17A根据应 该记录的数据设定。透镜18，将调制后的信号光3的光点，与全息图记录 介质101上的目标区域连接。第二 1/2波长板19使参照光4的偏振光方向 旋转，使信号光3的偏振光方向一致。可动反射镜20，反射参照光4，照 射全息图记录介质101上的被连接的信号光3的光点。在这里，可动反射 镜20可以沿着反射前的参照光4的射入方向变位(参照图2所示的箭头P)， 而且可以使反射面在规定的轴的周围旋转。在可动反射镜20的变位/旋转的作用下，参照光4对于全息图记录介质101而言的射入角度被变更(参照
图2所示的箭头Q)。在全息图记录介质101上的被连接的信号光3的光点 处，由于信号光3和参照光4干涉，所以在全息图记录介质101上的该区 域，记录由信号光3和参照光4形成的干涉条纹(全息图)。
一般来说，所谓"全息图的多重记录"，是指在记录介质的同一个体积 区域形成多个全息图。在这里，各全息图形成的平面区域，既可以完全一 致，也可以相互错开。全息图的多重记录，可以通过使各全息图的记录/再 现使用的光的射入角度、波长或相位代码变化来实现。全息图多重记录方 法大多在多个全息图的分离中，利用了布喇格(Bragg)衍射的角度选择性。 例如在角度多重方式中，记录时使用的信号光或参照光对于某个记录介质 而言的射入角度，在相同的体积区域中，按照多重记录的全息图而异(参 照图4)。再现时，只有在读出光的射入角度基本上与记录目标的全息图时 的信号光或参照光的射入角度一致时，可以从该全息图获得再现光。这样， 调节读出光的射入角度后，能够从被同一个体积区域多重记录的多个全息 图中分离出所需的一个进行再现。在这里，如果使可以分离再现被同一个 体积区域多重记录的二个全息图的射入角度之差的下限(以下称作"角度 选择性的高度")为A 9 、信号光及参照光的射入角度的范围为e ，那么可 以被同一个体积区域多重的全息图的总数(多重度数极限)，在理论上就是
e/A e。可是，实际的多重度数极限，取决于记录/再现装置的角度分辨率
的限制和如下那种全息图记录材料的特性上的限制。在光聚合体等全息图
记录材料的性能评价上，使用M编号(以下记作"M/弁")。M賴与记录材料
的衍射效率的平方根成正比，与记录材料的伴随着光重合而产生的折射率
的变化率成正比。M併越大，衍射效率越高。再现时，用最低限度的必要的 衍射效率的值除膨#后的值，是该记录材料的特性上可以多重的全息图数 的上限。这样，在记录/再现装置固有的角度分辨率、波长分辨率或相位代 码数等的基础上，根据记录材料固有的上述的上限，决定实际的多重度数 极限，使用它决定整个记录介质的记录容量。
下面，使用图4，更详细地讲述角度多重记录方式的原理。在图4中，如图2所示的记录装置那样，在对于全息图记录介质101的一个记录区域
102，多重记录多个全息图的期间， 一方面将对于该记录区域102而言的信 号光3的射入角度维持成为一定，另一方面则如参照光4A、 4B、 4C那样， 按照各全息图记录，变更对于该记录区域102而言的参照光的射入角度。 这时，例如使用信号光3和参照光4A记录的全息图，被用和参照光4A的 射入角度大致相同的射入角度，向该记录区域102照射读出光后再现。在 这里，采用"大致相同的射入角度"的理由，是因为在记录区域102伴随 着记录时的光重合而出现的收縮及记录/再现的热态因素等的作用下，读出 光的最佳的射入角度可以从记录时的参照光4A的射入角度偏移的缘故。考 虑到该偏移，调节在相同的记录区域102多重记录的全息图之间的参照光 的射入角度之差的下限(角度选择性的高度)。其结果，在全息图再现时， 该记录区域102多重记录的多个全息图的每一个都能够切实分离。作为具 体的例子，假设角度选择性的高度是0.01° 、对于参照光的射入角度而言 的机械性的制约的上限(从记录介质IOI的法线方向)是60° ，那么在相 同的记录区域102就可以多重记录3000个全息图。
在现有技术提出的角度多重记录方法中，首先在记录介质101静止的 状态(例如图3A中用数字1表示的状态)下，对最初的记录区域102多重 记录接近多重度数极限的个数(例如100个)的全息图。接着，在记录介 质101旋转等后，信号光和参照光的光点移动到与最初的记录区域102邻 接(图3A中用数字2表示)的第2个记录区域102。于是，记录介质IOI 再次静止，对第2个记录区域102多重记录接近多重度数极限的个数(100 个)的全息图。以后，反复进行同样的操作，按照图3A所示的顺序，对记 录介质101上的各记录区域102 —一多重记录接近多重度数极限的个数 (IOO个)的全息图。这样，现有技术的角度多重记录方法，以所谓"停止 &前进"的样态进行，每当向各记录区域102记录全息图时，记录介质IOI 就反复停止和旋转。特别是因为只有在对一个记录区域102而言的多重记 录反复进行接近多重度数极限的次数后，才对下一个记录区域102进行多 重记录，所以需要在每个记录区域102中使参照光等的射入角度较大地变 化。这样，由于在使参照光等的光点在记录区域之间移动所需的时间的基础上，变更参照光等的射入角度所需的时间较长，所以对于整个记录时间 而言，査找时间所占的比例大。因此，难以提高单位时间传输的信息量(传 输速率)。特别是如图2所示的那种记录装置，使用反射镜器件等改变参照 光等的射入角度时，为了提高传输速率，必须使反射镜的角度变化进一步 高速化，以及在反射镜的角度刚达到目标值后就迅速开始全息图记录。可 是，在反射镜的旋转力矩的作用下，反射镜的角速度越高，反射镜制动所 需的时间就越长。该时间进而作为一种全息图记录的损耗时间，限制传输 速率。
在这里，对于现有技术的角度多重记录方法的记录时间，根据数值具 体讲述。例如使用高输出的脉冲激光器时，参照光等对于各记录区域102 而言的照射时间，是平均每个全息图10u秒左右。这样，例如在图3A中， 55个记录区域102全部一一多重记录100个全息图所需的激光的照射时间 就合计为55m秒。另一方面，例如假设各记录区域102的直径为2mm、光 点在记录区域之间的移动速度为lm/秒，那么参照光等的光点在相邻的记录 区域之间的移动就需要2m秒的时间。这样，例如在图3A中，为了使参照 光等的光点在55个记录区域102中都进行移动，至少需要108m秒的时间。 进而，如果使记录区域102的角度选择性的高度为0.05° ，那么为了在一 个记录区域102多重记录100个全息图，就需要使参照光的射入角度的最 大变化量为4.95° 。这时，如果使反射镜的角速度为O.l。 /秒，那么在各记 录区域，反射镜的旋转时间的合计就需要49.5m秒。进而，假设使反射镜 的缓和振动时间为100u秒时，反射镜振动所需的时间就与每个记录区域 102各9.9m秒的査找时间相加。以上的结果，在记录介质101包含的55 个记录区域102都各多重记录100个全息图时的记录时间，对于激光的照 射时间合计55m秒而言，查找时间合计需要3秒以上。这样，在现有技术 的全息图多重记录方法中，査找时间在整个记录时间中所占比例非常高。 而且，多重度越高，或者记录区域102的个数越多，则该比例就大幅度变 大。
采用本发明的第1实施方式的全息图多重记录方法，和上述那种现有技术的方法不同，采用以下讲述的记录顺序，从而在整个记录介质101中 使多重度均匀上升。例如在图3A中，首先使用相同的射入角度的参照光，
对55个记录区域102，都按照图3A所示的编号1 55的顺序，各记录一 个全息图。在进行这些记录的期间，特别是因为参照光的射入角度成为一 定，所以能够很容易地实现使记录介质101高速旋转的动作和使记录头朝 着记录介质101的半径方向移动的动作高速化。图2所示的记录装置，作 为光源使用脉冲宽度在IO纳秒以下的脉冲激光器时，进而在进行上述记录 期间，可以使记录介质101连续旋转，而且使记录头连续移动。这样，对 55个记录区域102都各记录一个全息图后，参照光的射入角度至少变更角 度选择性的高度。接着，使用变更了射入角度的参照光，再次对55个记录 区域102，都按照图3A所示的编号1 55的顺序，各记录一个全息图。这 种动作被反复进行到接近多重度数极限的次数(IOO次)。特别是在记录介质 101包含的记录区域102的每一个中，各多重记录N个(N^l)全息图后， 向各记录区域102进行第(N+l)次的全息图多重记录。这样，在记录区 域间的参照光等的光点的移动时间、反射镜的旋转时间以及伴随着反射镜 的缓和振动而产生的制动时间，分别在整个记录时间中所占的比例，与现 有技术的记录方法相比，得到大幅度减少。其结果，传输速率与现有技术 的记录方法相比，得到大幅度提高。例如使记录介质101以4000rpm 8000rpm旋转后，从记录介质101的最外周到最内周的任何一个圆周上，都 能够使参照光等的光点在周方向相邻的记录区域102之间的移动时间成为 10u秒左右。进而，整个全息图记录的反射镜的旋转时间的合计可以是 49.5m秒。这样，整个查找时间即使加上反射镜的制动时间9.9m秒，也能 成为60m秒左右。因此，在釆用本发明的第1实施方式的方法中，查找时 间伴随着多重度的增大及记录区域102的个数的增大而出现的增加，与现 有技术的记录方法相比，被大幅度抑制。这样，采用本发明的第1实施方 式的方法，能够实现传输速率更高的全息图多重记录。
作为记录介质101的记录材料，使用光聚合体材料。这时，在记录介 质101的被激光照射的部分，在由单体光重合而形成的聚合体和矩阵材料
或粘接剂之间，折射率产生差异，利用该差异，在该部分记录全息图。在这里，光重合导致的记录介质101的化学性的/结构性的变化，不仅使折射 率的变化，而且还伴随着体积的收縮。由于收縮的程度与聚合体的形成量 成正比，所以如果像现有技术的方法那样，对特定的记录区域102过剩地 反复照射激光，该记录区域就会产生过大的收縮。这时，在该记录区域及 其周边，再现光的图案就会产生失真，或者使衍射效率下降。此外，从与 该记录区域邻接的未记录区域，尚未聚合体化的单体，在与其浓度梯度对 应的分散力的作用下，容易移动。这时，由于未记录区域本来应该具有的
记录特性(M辨及灵敏度等)下降，所以整个记录介质101的特性容易劣化，
例如记录容量下降等。可是，在采用本发明的第1实施方式的方法中，因
为按照上述记录顺序，在整个记录介质101中使多重度大致均匀地上升， 所以作为记录介质101的记录材料，即使使用光聚合体材料，也能够抑制 记录材料伴随着光重合而出现的收縮的局部性的偏差。这样，使记录介质 101起因于该局部性的偏差的劣化得到减少。特别是在记录介质101包含的 记录区域102之间，多重记录的全息图的数量之差始终不超过l。这样，由 于在记录区域102之间收縮的程度基本上均匀地一致，所以再现时必要的 读出光的射入角度，基本上维持成和记录时使用的参照光的射入角度相同 的程度。进而，对于记录的所有的全息图，能够获得基本上均匀的衍射效 率。
在图3A中，对于在相同的圆周上邻接的记录区域，按照顺序号进行全 息图记录。此外，也可以如图3B所示的那样，对于配置在相同的圆周上记 录区域，隔开一个，或者以一个以上的间隔，进行全息图记录。这样，因 为在各圆周上，多重度更加均匀地上升，所以使伴随着光重合而产生的收 縮的程度更加均匀化。
在采用本发明的第1实施方式的上述全息图多重记录方法中，如图3A 所示的那样，将记录介质101包含的记录区域102互不重叠地配置。可是， 本发明的实施方式并不局限于这种配置。此外，例如还可以象图6A所示的 那样，在各记录区域102重叠多个别的记录区域102。这时，优选如下设定 记录顺序。首先，使用射入角度相等的参照光，如图5A所示的那样，对相互邻接但是互不重叠的记录区域102A的每一个，都按照和图3A或3B所 示的编号1 55同样的顺序，各记录一个全息图。接着，使参照光的射入 角度至少只变化角度选择性的高度。然后，如图5B所示的那样，对和最初 进行了全息图记录的记录区域102A的每一个重叠但是互不重叠的记录区 域组102B，按照和图3A所示的记录顺序同样的顺序，各记录一个全息图。 以后，将同样的动作反复进行到应该和各记录区域102A重叠的别的记录区 域102B的数量。这样，对记录介质101包含的所有的记录区域各记录一个 全息图。接着，和第1次同样，进行对各记录区域第2次的全息图多重记 录。将以上的动作，反复进行到接近多重度数极限的次数。特别是在记录 介质101包含的记录区域的每一个中，各多重记录N个(N^l)全息图后， 向各记录区域进行第(N+l)次的全息图多重记录。这样，即使各记录区 域102分别重叠n个(n=l、 2、…)别的记录区域时，在整个记录介质101 中，在记录区域102之间的多重度之差也不超过一定数n+l。这样，即使 是图6A所示的记录区域的配置，也能够和图3A所示的记录区域的配置同 样，在整个记录介质101中，使多重度大致均匀地上升。这样，传输速率 就比现有技术的方法高。进而，由于能够使记录区域之间的收縮的程度非 常均匀地一致，所以能够将记录介质101的再现品质维持在很高的程度。
在采用本发明的第1实施方式的上述全息图多重记录方法中，如图3A 所示的那样，在同心圆上配置多个记录区域102。可是，本发明的实施方式 并不局限于这种配置。此外，还可以螺旋状地配置多个记录区域。这时， 由于各记录区域和记录介质的中心之间的距离，在记录介质的半径方向上 逐渐变化，所以使参照光等的光点在记录区域之间移动时，能够减少记录 介质的半径方向上的移动量，而且能够使其均匀化。
在采用本发明的第1实施方式的上述全息图多重记录方法中，如图3A 所示的那样，在记录介质101上一样地配置多个记录区域102。可是，本发 明的实施方式并不局限于这种配置。此外，例如还可以象图6A所示的那样， 将记录介质101分割成在多个独立的区域(区段)104。在这里，区段104 之间的交界105，是不和任何一个记录区域102重叠的非记录区域，可以包含物理性的分隔。各区段104包含的记录区域102收縮，设定成为各区段 104的大小，以便使其它的区段104包含的记录区域102不失真。记录介质 IOI记录的数据，优选将区段104作为一个单位记录，或者消去或无效化。 这时，采用本发明的第1实施方式的全息图多重记录方法，在各区段104 中，独立地即与其它的区段104中的多重记录状态及多重度数无关地设定 记录顺序。特别是各区段104包含的记录区域102的每一个，多重记录N 个(N^l)全息图后，向该区段104包含的记录区域102进行第(N+l) 次的全息图多重记录。
进而，在互相邻接的区段104的每一个中，多重度增大某种程度时， 优选如用图6B的斜线部106所示的那样，可以向位于这些区段104之间的 交界的非记录区域105，照射规定的信号光或参照光中的某一个或两个。同 样的信号光或参照光的照射，还可以对各区段104内包含的、不与任何记 录区域重叠的区域进行。在这里，规定的信号光优选是不包含二维数据的 光、即被空间光调制器一样调制的光或未被调制的光。向非记录区域照射 这种信号光或参照光后，能够抑制在非记录区域105和各区段104内的记 录区域102之间的伴随着光重合而产生的收縮的差异。这样，能够防止记 录区域102起因于该差异的失真，能够抑制衍射效率的下降及再现光的图 案的失真，将再现品质维持到很高的程度。
采用本发明的第1实施方式的上述全息图多重记录方法，将圆盘状的 全息图记录介质作为对象。可是，本发明的实施方式并不局限于该形状的 全息图记录介质。此外，全息图记录介质101A,例如还可以象图7A、 7B、 7C所示的那样，是矩形状，特别是卡片状。这时，优选将多个记录介质101 配置成为阵列状。参照光等的光点，既可以如图7A的箭头A所示的那样， 在阵列的各行中，朝相同的方向移动，也可以如图7B的箭头B所示的那样， 在阵列的各行中，朝相反的方向移动。进而，还可以如图7C的箭头C所示 的那样，从阵列的外周向内周螺旋状地移动。无论是哪种记录顺序，都在 整个记录介质IOIA或各区段包含的记录区域102的每一个中，各多重记录 N个(N^l)全息图后，向整个记录介质101A或该区段包含的记录区域102进行第(N+l )次的全息图多重记录。这样，能够在整个记录介质101A 中使多重度大致均匀地上升。因此，能够提高传输速率。进而。因为能够 使记录区域之间的收縮的程度非常均匀地一致，所以能够将记录介质101 的记录品质维持在很高的程度。
在采用本发明的第1实施方式的上述全息图多重记录方法中，记录区 域102是圆形。可是，本发明的实施方式并不局限于这种形状。此外，记 录区域可以是矩形等任意的形状。
进而，采用本发明的第1实施方式的全息图多重记录方法，除了上述 角度多重方式以外，还可以采用波长多重方式、相位代码多重方式、绕周 多重方式、多主题多重方式等各种多重方式。 (第2实施方式)
采用本发明的第2实施方式的全息图多重记录方法，和采用第1实施 方式的方法，在各记录区域的参照光的射入角度的设定上不同。其它的特 征(例如全息图多重记录装置及全息图记录介质的结构等)相同，所以对 于这些同样的特征，援引上述第1实施方式的有关讲述。
在采用本发明的第2实施方式的全息图多重记录方法中，和采用第1 实施方式的方法一样，在记录介质101中，如图3A所示的那样，配置多个 记录区域102。在这里，关于全息图记录介质101的详细内容，援引第1实 施方式的讲述。特别是在记录介质101中包含55个记录区域102，在各记 录区域102中，用角度多重方式多重记录100个全息图。记录顺序和采用 第1实施方式的方法一样，用图3A的编号1 55表示。进而，角度选择性 的高度设定为0.05。。
在采用本发明的第2实施方式的全息图多重记录方法中，和采用第1 实施方式的方法不同，每当参照光的光点在记录区域之间移动时，就变更 参照光的射入角度。在图8的表中，对于图3A所示的55个记录区域102 的每一个，都按照全息图记录的不同次数，表示出参照光的射入角度。在这里，将参照光对于第k (k=l、 2、…、55)个记录区域102而言的射入角 度，记作0K。
采用本发明的第2实施方式的方法，按照图3A所示的记录顺序，在对 第k个记录区域进行第m次(m=l、 2、…、100)全息图记录和第(m+l) 次全息图记录的之间，向别的记录区域进行全息图记录。这时，进而将参 照光对这些别的记录区域而言的射入角度e, (1#K),设定成为对第k个记 录区域进行第m次全息图记录时的射入角度eK (m)和对第(m+l)次全
息图记录的射入角度0K (m+i)之间——eK (m)当eK (m+i)
或0K(m) ^e,^9K(m+l)。这时，优选使对于54个别的记录区域而
言的射入角度e,，按照全息图记录顺序，单调增加或单调减少。在这里，
单调增加/减少，包含将射入角度维持成为和刚才的射入角度相等的情况(此
外，将参照光对别的记录区域而言的射入角度e,，设定成为对第k个记录
区域进行第m次全息图记录时的射入角度0K (m)和第(m+l)次全息图 记录的射入角度0K (m+l)中的某一个时，相当于上述第1实施方式)。 进而，优选使对于54个别的记录区域而言的射入角度e,，每次增加或减少 对第k个记录区域进行第m次全息图记录时的射入角度eK (m)和第(m + 1)次全息图记录的射入角度eK (m+l)之间的差——1/55 (( eK (m+ 1) —eK (m)) /55)。在这里，将对第k个记录区域进行第m次全息图记 录时的参照光的射入角度0K (m)和第(m+l)次全息图记录的射入角度 eK (m+l)之间的差，设定成至少大于角度选择性的高度。另一方面，在 连续的2次全息图记录期间，射入角度的变化，远远小于角度选择性的高 度。其结果，由于縮短了射入角度的变更所需的时间，所以能够縮短整个 记录时间，提高传输速率。图2所示的记录装置，作为光源使用脉冲宽度 在10纳秒以下的脉冲激光器时，进而可以连续进行射入角度的变更，所以 能够进一步縮短射入角度的变更所需的时间，而且能够使进行该变更的驱 动系统的动作稳定化。
在图8所示的例子中，对于在图3A中用编号1表示的最初的记录区域 102而言，将参照光的射入角度0i (1)设定成一2.5。，使用该参照光记录一个全息图。接着，使参照光的射入角度增加o.oor 。与此同时，用高速
旋转记录介质101，使信号光和参照光的光点移动到在图3A中用编号2表 示的记录区域。这样，对于该记录区域，参照光就用一2.499。的射入角度 照射，记录一个全息图。以后进行同样的动作，每次使参照光的射入角度 增加O.OOl。，对下一个记录区域，各记录一个全息图。在图3A中用编号 55表示的记录区域，使用射入角度为一2.446。的参照光记录一个全息图后， 进而使参照光的射入角度增加0.001° ，使用射入角度为一2.445。的参照 光，对最初的记录区域多重记录第2个全息图。在这里，在最初的记录区 域，在第1次和第2次的全息图记录之间，参照光的射入角度相差0.055° ， 高于角度选择性的高度0.05° 。这样，读出时，在第1次记录的全息图和 第2次记录的全息图之间就不会产生串扰。
这样，在图8所示的例子中，参照光的射入角度，在各记录区域中， 而且在各全息图记录中，完全不同。特别是在各记录区域中，因为参照光 的射入角度在各全息图中分别相差高于角度选择性的高度0.05°的值—— 0.055° ,所以在多重记录的全息图之间不会产生串扰。进而，连续两次的
全息图记录之间的射入角度的变化是o.oor ，远远小于角度选择性的高度
0.05° 。这样，因为能够縮短射入角度的变更所需的时间，所以能够縮短整 个记录时间，提高传输速率。
采用本发明的第2实施方式的上述全息图多重记录方法，例如如图6A 所示的那样，即使在各记录区域102重叠多个别的记录区域102时，也同 样能够应用。进而，还可以螺旋状地配置多个记录区域。此外，还可以如 图6A所示的那样，将记录介质101分割成为多个独立区域(区段)104。 这时，在各区段104中，独立地设定记录顺序。而且，即使对于图7A、 7B、 7C所示的那种矩形的全息图记录介质101A，也可以应用采用本发明的第2 实施方式的全息图多重记录方法。
(第3实施方式)
采用本发明的第3实施方式的全息图多重记录方法，和采用第1实施方式的方法，在记录顺序上不同。其它的特征(例如全息图记录再现装置 及全息图记录介质的结构等)相同，所以对于这些同样的特征，援引上述 第1实施方式的有关讲述。
在采用本发明的第3实施方式的全息图多重记录方法中，在记录介质 101中，如图9A、 9B所示的那样，在同心圆上而且互相不重叠地配置多个 记录区域102。在这里，关于全息图记录介质101的详细内容，援引第1实 施方式的讲述。特别是在记录介质101中包含55个记录区域102，在各记 录区域102中，用角度多重方式多重记录100个全息图。进而，角度选择 性的高度设定为0.05。。
在图9A中，用编号1 55表示出采用本发明的第3实施方式的全息图 多重记录方法使用的记录顺序的一个例子。在该记录顺序中，在完成对一 个记录区域102而言的全息图记录后，将与该一个记录区域邻接的记录区 域不同的记录区域，选作下一个全息图记录的对象。就是说，在相同的圆 周上，隔开一个地选择记录区域。在这里，作为全息图记录的对象选择的 记录区域的间隔，也可以是两个以上。
在图9A中，例如对记录介质101包含的所有的记录区域102的每一个， 各进行第(m—l)次(m=l、 2、…)的全息图多重记录时，首先在最外周， 对用编号1表示的最初的记录区域102，进行第m次的全息图多重记录。 接着，对在圆周方向上到该记录区域为记录区域102的直径的别的记录区 域(用编号2表示)，进行第m次的全息图多重记录。同样，对在最外周排 列的记录区域，隔开一个地进行第m次的全息图多重记录。其结果，在记 录介质101的最外周上排列的记录区域，被分作进行了第m次的全息图多 重记录的记录区域1 13的组(第1记录区域组a )和只进行了第(m—1) 次的全息图多重记录的记录区域44 55的组(第2记录区域组e)。接着， 信号光和参照光的各光点，朝着记录介质101的内周移动，对比最外周排 列的记录区域处于一个内侧的记录区域，再次隔开一个地进行第m次的全 息图多重记录。反复进行这种动作，从而将从最外周到最内周的在各圆周上排列的记录区域，分作第1记录区域组a和第2记录区域组e 。然后， 对于最内周的第2记录区域组3，进行第m次的全息图多重记录，使在最 内周排列的所有的记录区域，多重度都一致为m。进而，参照光等的光点， 朝着记录介质101的外周移动，对比最内周排列的记录区域处于一个外侧 的第2记录区域组P，进行第m次的全息图多重记录。反复进行这种动作 后，从最内周到最外周的所有的记录区域，多重度都一致为m。
在图9A所示的记录顺序中，和采用图3A所示的第1实施方式的记录 顺序不同，采用在参照光等的光点从记录介质101的外周向内周移动时和 向反方向移动时的两者，反复进行全息图多重记录。就是说，由于和采用 第1实施方式的方法不同，能够一边进行全息图多重记录， 一边从内周返 回外周，所以能够縮短记录介质101的半径方向的査找时间。进而，光点 一边从记录介质101的外周向内周移动一边进行全息图多重记录时，从第1 记录区域组a中选择目标的记录区域；光点一边从内周向外周移动一边进 行全息图多重记录时，从第2记录区域组e中选择目标的记录区域。这样， 在整个记录介质101中，各记录区域的多重度都均等地增大。特别是在位 于到记录介质101的中心的距离相同的第1记录区域组a和第2记录区域 组P之间，多重度之差不超过l，所以记录区域的收縮的程度大致均匀。这 样，因为记录区域的收縮的程度大致均匀，所以能够抑制衍射效率的下降， 将记录/再现品质维持到很高的程度。
在图9B中，用编号1 55表示出采用本发明的第3实施方式的全息图 多重记录方法使用的记录顺序的另一个例子。在该记录顺序中，参照光等 的光点，从记录介质101的外周向内周移动时和向相反的方向移动时，将 在不同的圆周上排列的记录区域，选作全息图记录的对象。在图9B中，例 如对于最外周排列的记录区域，按照编号1 25的顺序，进行第m次的全 息图多重记录。接着，参照光等的光点，朝着记录介质101的内周移动， 对比最外周排列的记录区域处于二个内侧的记录区域(即最内周排列的记 录区域)，按照编号26 37的顺序，进行第m次的全息图多重记录。反复 进行这种动作后，圆周上排列的记录区域的列，从最外周到最内周，隔开一列，被分作第1记录区域组a和第2记录区域组P 。然后，对于从最靠 近最内周的圆周隔开一列排列的第2记录区域组P ，进行第m次的全息图 多重记录。反复进行这种动作后，从最内周到最外周的所有的记录区域， 多重度都一致为m。
在图9B所示的记录顺序中，和采用图3A所示的第1实施方式的记录 顺序不同，采用在参照光等的光点从记录介质101的外周向内周移动时和 向反方向移动时的两者，反复进行全息图多重记录。就是说，由于和采用 第1实施方式的方法不同，能够一边进行全息图多重记录， 一边从内周返 回外周，所以能够縮短记录介质101的半径方向的查找时间。进而，光点 一边从记录介质101的外周向内周移动一边反复进行全息图多重记录时， 从第1记录区域组a中选择目标的记录区域；光点一边从内周向外周移动 一边反复进行全息图多重记录时，从第2记录区域组P中选择目标的记录 区域。这样，在整个记录介质101中，各记录区域的多重度都均等地增大。 特别是在位于到记录介质101的中心的距离相同的第1记录区域组a和第2 记录区域组P之间，多重度分别相等，所以记录区域的收縮的程度大致均 匀。这样，因为记录区域的收縮的程度大致均匀，所以能够抑制衍射效率 的下降，将记录/再现品质维持到很高的程度。
图9A、 9B都可以和第1实施方式一样，在各记录区域进行第m次的 全息图记录的期间，将参照光的射入角度维持成一定。优选和第2实施方 式一样，在向第K个(K=l、 2、…、55)记录区域进行第m次全息图记录 和第(m+l)次全息图记录的期间进行的54个别的记录区域进行全息图记 录时，使参照光的射入角度e！ (l#k)，按照全息图记录顺序，单调增加或 单调减少。进而，优选使对于54个别的记录区域而言的射入角度e,，每次 增加或减少对第k个记录区域进行第m次全息图记录时的射入角度e K(m) 和第(m+l)次全息图记录的射入角度9 K (m+l)之间的差——1/55 (( 9 k (m+l) — eK (m)) /55)。在这里，将对第k个记录区域进行第m次全 息图记录时的参照光的射入角度0K (m)和第(m+l)次全息图记录的射 入角度9k (m+l)之间的差，设定成至少大于角度选择性的高度。另一方面，在连续的2次全息图记录期间，射入角度的变化，远远小于角度选择 性的高度。其结果，由于縮短了射入角度的变更所需的时间，所以能够縮 短整个记录时间，提高传输速率。图2所示的记录装置，作为光源使用脉 冲宽度在10纳秒以下的脉冲激光器时，进而可以连续进行射入角度的变更， 所以能够进一步縮短射入角度的变更所需的时间，而且能够使进行该变更 的驱动系统的动作稳定化。
在采用本发明的第3实施方式的上述全息图多重记录方法中，如图9A、 9B所示的那样，从最外周的记录区域开始第m次全息图记录。可是反之， 从最内周的记录区域开始也能够获得同样的效果。此外，还可以螺旋状地 配置多个记录区域。进而，还可以如图6A所示的那样，将记录区域101分 割成多个独立区域(区段)104。这时，在各区段104中独立地设定和图9A、 9B同样的记录顺序。
采用本发明的第3实施方式的上述全息图多重记录方法，将圆盘状的 全息图记录介质作为对象。可是，本发明的实施方式并不局限于该形状的 全息图记录介质。此外，全息图记录介质101A，例如还可以象图7A、 7B、 7C所示的那样，是矩形状，特别是卡片状。这时，优选将多个记录介质101 配置成为阵列状。参照光等的光点，既可以如图7A的箭头A所示的那样， 在阵列的各行中，朝相同的方向移动，也可以如图7B的箭头B所示的那样， 在阵列的各行中，朝相反的方向移动。进而，还可以如图7C的箭头C所示 的那样，从阵列的外周向内周螺旋状地移动。无论是哪种记录顺序，都可 以在最初的扫描中，对各记录区域，以一个以上的间隔，进行第m次的全 息图记录，在下一个扫描中，对其余的记录区域，进行第m次的全息图记 录。此外，还可以隔开阵列的一定数量的行，或隔开阵列的一定数量的列， 进行第m次的全息图记录。
在采用本发明的第3实施方式的上述全息图多重记录方法中，例如如 图6A所示的那样，在各记录区域重叠多个别的记录区域。这时，优选如下 设定记录顺序。首先，如图5A所示的那样，对相互邻接但是互不重叠的记录区域102A的每一个，都按照和图9A或9B所示的记录顺序，各记录一 个全息图。接着，如图5B所示的那样，对和最初进行了全息图记录的记录 区域102A的每一个重叠但是互不重叠的记录区域组102B，按照和图9A或 9B所示的记录顺序同样的顺序，各记录一个全息图。以后，将同样的动作 反复进行到应该和各记录区域102A重叠的别的记录区域102B的数量。这 样，记录介质101包含的所有的记录区域就各记录一个全息图。接着，和 第1次同样，进行对各记录区域第2次的全息图多重记录。将以上的动作， 反复进行到接近多重度数极限的次数。这样，即使各记录区域102分别重 叠n个(n=l、 2、…)别的记录区域时，在整个记录介质101中，在记录 区域102之间的多重度之差也不超过一定数n+l。这样，即使是图6A所 示的记录区域的配置，也能够和图3A所示的记录区域的配置同样，在整个 记录介质101中，使多重度大致均匀地上升。这样，传输速率就比现有技 术的方法高。进而，由于能够使记录区域之间的收縮的程度非常均匀地一 致，所以能够将记录介质101的再现品质维持在很高的程度。
在图9A所示的记录顺序中，在相同的圆周上排列的记录区域，被分作 大致相同数量的第1记录区域组a和第2记录区域组P 。在这里。在第1 记录区域组a和第2记录区域组3之间，即使各自包含的记录区域的数量 不均衡，两者也可以在相同的圆周上大致均等地分布。 (第4实施方式)
采用本发明的第4实施方式的全息图多重记录方法，与采用第1实施 方式的方法相比，多重度数极限非常大。其它的特征(例如全息图多重记 录装置及全息图记录介质的结构等)相同，所以对于这些同样的特征，援 引上述第1实施方式的有关讲述。
在采用本发明的第4实施方式的全息图多重记录方法中，在记录介质 101中，如图3A所示的那样，在同心圆上而且互相不重叠地配置多个记录 区域102。在这里，关于全息图记录介质101的详细内容，援引第1实施方 式的讲述。但是，与第1实施方式的记录介质101不同，在各记录区域102中，用角度多重方式各多重记录100个全息图。多重度数极限如此大时， 与采用第1实施方式的方法不同，即使将记录介质101包含的所有的记录
区域102之间的多重度之差，设定成为大于1时，也能够将记录区域102 之间的收縮之差控制在可以容许的程度。其理由如下。在M併相等的距离
介质中，多重度越大，多重记录的每个全息图的衍射效率就越低、即记录 区域内的折射率的变化较小。这样，由于每次全息图记录时所需的激光的 照射量较少，所以记录区域伴随着激光的照射而出现的收縮也较小。这样，
即使记录区域102之间的多重度之差达到超过1的程度，也能够将该差带 来的记录区域102之间的收縮之差控制在不损坏记录品质的程度。
我们根据试验，按照下述方法，决定了不影响记录介质101的特性的、 可以允许的多重度之差。使被记录介质101包含的各记录区域102多重记 录的全息图的最大数为a (a^lO)时，可以允许的多重度的下限是M^X 0.8。就是说，在各记录区域分别进行M次(M^8)多重记录全息图时， 可以对各记录区域分别重新进行N-MX0.25次(N^2)多重记录全息图后， 进行对各记录区域而言的(N+l)次的全息图记录。特别是多重度数极限 是1000次时，即使各记录区域102的多重度在800 1000之间产生离差， 记录介质101的特性也不变。这样，在对多个记录区域102而言的全息图 多重记录中，只要满足上述条件，就可以只利用速度比记录介质101的半 径方向的移动高的圆周方向的移动，进一步提高传输速率。
采用本发明的第4实施方式的上述全息图多重记录方法。例如如图6A 所示的那样，即使在各记录区域102重叠多个别的记录区域102时，也同 样能够应用。进而，还可以螺旋状地配置多个记录区域。此外，还可以如 图6A所示的那样，将记录介质101分割成为多个独立区域(区段)104。 而且，即使对于图7A、 7B、 7C所示的那种矩形的全息图记录介质101A， 也可以应用采用本发明的第4实施方式的全息图多重记录方法。 (第5实施方式)
采用本发明的第5实施方式的全息图再现方法，将采用上述第1 第4实施方式中的某一个全息图多重记录方法记录了全息图的记录介质，作为 对象。在这里，关于全息图记录再现装置及全息图记录介质的结构等，因 为和采用上述第1实施方式的全息图记录再现装置及全息图记录介质的结
构等(参照图2、 3A、 3B)相同，所以对于它们的详细内容，援引上述第1 实施方式的有关讲述。
在上述第1实施方式中，对于全息图记录介质101的各记录区域102， 按照在图3A或3B中用编号1 55所示的记录顺序，反复进行全息图多重 记录。这样，采用第5实施方式的全息图再现方法，将对于该记录介质101 的各记录区域102而言的记录顺序，和图3A或3B所示的记录顺序同等地 设定。从而能够用很高的传输速率读出数据。
例如图3A或3B所示的55个记录区域102的每一个，各多重记录100 个全息图。在采用第1实施方式的全息图多重记录方法中，参照光的射入 角度的种类，特别是在记录区域102之间是共同的。采用第5实施方式的 全息图再现方法，首先使读出光的射入角度，与记录时使用的参照光的射 入角度的一个大致一致，使用该射入角度的读出光，按照图3A所示的编号 1 55的顺序， 一个一个地再现信息。在再现这些数据的期间，特别是因为 读出光的射入角度一定，所以能够很容易地实现使记录介质101高速旋转 的动作和使再现头向记录介质101的半径方向移动的动作。图2所示的再 现装置，作为光源使用脉冲宽度在10纳秒以下的脉冲激光器时，进而在进 行上述再现的期间，可以使记录介质101连续旋转，而且使记录头连续移 动。这样，从55个记录区域102的每一个都各再现一个全息图后，读出光 的射入角度变更成为与记录时使用的参照光的别的射入角度大致一致。接 着，使用变更了射入角度的读出光，再次对55个记录区域102的每一个， 都按照图3A所示的编号1 55的顺序，各再现一个全息图。这种动作被反 复进行100次。特别是在从记录介质101包含的记录区域102的每一个中， 再现N个(N^l)全息图后，从各记录区域102再现第(N+l)个全息图。 这样，在记录区域间的读出光的光点的移动时间、反射镜的旋转时间以及 伴随着反射镜的缓和振动而产生的制动时间，分别在整个记录时间中所占的比例，与现有技术的记录方法相比，得到大幅度减少。其结果，传输速 率与现有技术的记录方法相比，得到大幅度提高。例如使记录介质101以
4000rpm 8000rpm旋转后，从记录介质101的最外周到最内周的任何一个 圆周上，都能够使读出光的光点在周方向相邻的记录区域102之间的移动 时间成为10u秒左右。进而，整个全息图再现的反射镜的旋转时间的合计 可以是49.5m秒。这样，整个査找时间即使加上反射镜的制动时间9.9m秒， 也能成为60m秒左右。因此，在采用本发明的第5实施方式的全息图再现 方法中，査找时间伴随着多重度的增大及记录区域102的个数的增大而出 现的增加，与现有技术的记录方法相比，被大幅度抑制。这样，采用本发 明的第5实施方式的全息图再现方法，能够实现以很高的传输速率再现来 自采用上述第1实施方式的全息图多重记录方法记录了全息图的记录介质 的全息图。此外，采用本发明的第5实施方式的全息图再现方法中，对于 采用上述第4实施方式的全息图多重记录方法记录了全息图的记录介质， 也同样适用。
利用采用本发明的第1实施方式的全息图多重记录方法，例如即使如 图6A所示的那样，在相互重叠的记录区域102的每一个中，多重记录IOO 个全息图时，也能够应用采用本发明的第5实施方式的全息图再现方法。 这时，将再现顺序设定成为和记录顺序相等。就是说首先，使用射入角度 相等的读出光，如图5A所示的那样，从相互邻接但是互不重叠的记录区域 102A的每一个，都按照和图3A或3B所示的编号1 55同样的顺序，各读 出一个全息图。接着，使读出光的射入角度变化，如图5B所示的那样，从 和最初进行了全息图再现的记录区域102A的每一个重叠但是互不重叠的 记录区域组102B，各再现一个全息图。以后，将同样的动作反复进行到应 该和各记录区域102A重叠的别的记录区域102B的数量。这样，对记录介 质101包含的所有的记录区域各再现一个全息图。接着，和第1次同样， 进行对各记录区域而言的第2次的全息图再现。将以上的动作，反复进行 100次。特别是从记录介质101包含的记录区域的每一个中，各再现N个 (N^l)全息图后，从各记录区域显示第(N+l)次的全息图。这样，能 够以很高的传输速率从图6A所示的记录区域的配置中再现全息图。
在采用本发明的第5实施方式的上述全息图再现方法中，多个记录区 域与图3A所示的同心圆的配置不同，还可以螺旋状地配置。这时，由于各 记录区域和记录介质的中心之间的距离，在记录介质的半径方向上逐渐变 化，所以使参照光等的光点在记录区域之间移动时，能够减少记录介质的 半径方向上的移动量，而且能够使其均匀化。
在采用本发明的第5实施方式的全息图再现方法中，还可以象图6A所 示的那样，将记录介质101分割成多个独立的区域(区段)104。这时，再 现顺序按照区段104设定，与在各区段104中独立地设定的记录顺序一致。
在采用本发明的第5实施方式的全息图再现方法中，全息图记录介质 IOIA，例如还可以如图7A、 7B、 7C所示的那样，是矩形状，特别是卡片 状。这时，优选将多个记录介质101配置成为阵列状。读出光的光点，与 记录顺序一致，既可以如图7A的箭头A所示的那样，在阵列的各行中， 朝相同的方向移动，也可以如图7B的箭头B所示的那样，在阵列的各行中， 朝相反的方向移动。进而，还可以如图7C的箭头C所示的那样，从阵列的 外周向内周螺旋状地移动。无论是哪种再现顺序，都能够提高传输速率。
此外，在采用本发明的第5实施方式的全息图再现方法中，记录区域 除了圆形之外，还可以是矩形等任意的形状。
按照在本发明的第2实施方式中使用的记录顺序，再现被各记录区域 多重记录的全息图时，进而通过下述方法，将再现顺序设定成为和记录顺 序相等后，能够以很高的传输速率再现数据。首先，按照图3A或3B所示 的编号1 55表示的顺序，在来自第k个记录区域的第m次(n^1、 2、、 100)全息图再现和第(m+l)次全息图再现的期间，进行来自别的记录区 域的全息图再现。这时，进而将读出光对这些别的记录区域而言的射入角 度e, (lik)，设定成为来自第k个记录区域的第m次全息图再现时的读出 光的射入角度6k (m)和第(m+l)次全息图再现的射入角度0K (m+l)
之间——eK (m) ■ eK (m+i)或9《(m) ^ eK (m+i)。这时，优选使对于54个别的记录区域而言的射入角度e,，按照全息图再现顺
序，单调增加或单调减少。在这里，单调增加/减少,包含将射入角度维持成
为和刚才的射入角度相等的情况。进而，优选使对于54个别的记录区域而 言的射入角度e ,，每次增加或减少对第k个记录区域进行第m次全息图再 现时的射入角度0K (m)和第(m+l)次全息图再现的射入角度9K (m+ 1)之间的差——1/55 ((eK (m+l) — eK (m)) /55)。在这里，将来自 第k个记录区域的第m次全息图再现时的读出光的射入角度eK (m)和第 (m+l)次全息图再现的射入角度eK (m+l)之间的差，设定成至少大 于角度选择性的高度。另一方面，在连续的2次全息图再现期间，射入角 度的变化，远远小于角度选择性的高度。其结果，由于縮短了射入角度的 变更所需的时间，所以能够縮短整个再现时间，提高传输速率。图2所示 的记录装置，作为光源使用脉冲宽度在10纳秒以下的脉冲激光器时，进而 可以连续进行射入角度的变更，所以能够进一步縮短射入角度的变更所需 的时间，而且能够使进行该变更的驱动系统的动作稳定化。
按照在本发明的第3实施方式中使用的图9A、 9B所示的记录顺序，再 现被各记录区域多重记录的全息图时，进而通过下述方法，将再现顺序设 定成为与其记录顺序相等后，能够以很高的传输速率再现数据。记录顺序 如图9A所示时，在再现顺序中，将在各圆周上排列的记录区域，隔开一个， 分作第1记录区域组a和第2记录区域组P 。记录顺序如图9B所示时，在 再现顺序中，将在各圆周上排列的记录区域的列，从最外周到从最内周， 隔开一列，分作第1记录区域组a和第2记录区域组P 。不论哪种情况， 都在读出光的光点从记录介质101的最外周向内周移动的期间，从第1记 录区域组a中再现全息图；光点向反方向移动的期间，从第2记录区域组 e中再现全息图。这样，因为能够与再现头在记录介质101的半径方向上 的移动方向无关，反复进行全息图再现，所以能够縮短记录介质101的半 径方向上的査找时间。
图9A、 9B都可以在对各记录区域进行第m次的全息图再现的期间， 将读出光的射入角度维持成一定。优选在来自第K个(K=l、 2、…、55)记录区域的第m次全息图再现和第(m+l)次全息图再现的期间进行的来 自54个别的记录区域的全息图再现时，使读出光的射入角度e, (1#K)， 按照全息图再现顺序，单调增加或单调减少。进而，优选使对于54个别的 记录区域而言的射入角度e ,，每次增加或减少对第k个记录区域进行第m 次全息图记录时的射入角度9K (m)和第(m+l)次全息图记录的射入角 度9k (m+l)之间的差——1/55 (( 6K (m+l) — eK (m)) /55)。在这 里，将来自第k个记录区域的第m次全息图再现时的参照光的射入角度6 K (m)和第(m+l)次全息图再现的射入角度0K (m+l)之间的差，设定 成至少大于角度选择性的高度。另一方面，在连续的2次全息图再现期间， 射入角度的变化，远远小于角度选择性的高度。其结果，由于縮短了射入 角度的变更所需的时间，所以能够縮短整个再现时间，提高传输速率。图2 所示的记录装置，作为光源使用脉冲宽度在IO纳秒以下的脉冲激光器时， 进而可以连续进行射入角度的变更，所以能够进一步縮短射入角度的变更 所需的时间，而且能够使进行该变更的驱动系统的动作稳定化。
采用本发明的第5实施方式的上述全息图再现方法，将采用上述第l 第4实施方式中的某一个全息图多重记录方法记录了全息图的记录介质， 作为对象。可是，采用本发明的第5实施方式的全息图再现方法的对象， 并不局限于这些。此外，例如还可以将现有技术的采用角度多重方式的全 息图多重记录再现方法记录的全息图记录介质，作为对象。这时，再现顺 序不是现有技术的记录顺序，例如设定成与在采用第1实施方式的全息图 多重记录方法中使用的记录顺序相等。就是说，每决定一个读出光的射入 角度，就利用该射入角度的读出光，从所有的记录区域各再现一个全息图。 在这里，由于再现的二维数据的顺序和记录时的顺序不同，所以需要对再 现的二维数据进行重新排列及结合等的后处理。可是，该处理与现有技术 的再现方法的查找时间相比，速度非常高，所以能够实现数据再现的高速 化。
本发明涉及全息图多重记录装置及全息图再现方法，如上所述，在记 录/再现顺序上下功夫后。能够提高传输速率。这样，本发明显然能够在产业上加以利用。
权利要求
1、一种全息图多重记录装置，在全息图记录介质中设置多个记录区域；在各记录区域中，多重记录全息图；在所述全息图记录介质的规定的范围或整体所包含的记录区域的每一个中，各多重记录一定数N次的全息图后，进行对所述范围或整体所包含的各记录区域进行第N+1次的全息图记录。
2、 如权利要求1所述的全息图多重记录装置，其特征在于各记录 区域，重叠多个别的记录区域。
3、 如权利要求1所述的全息图多重记录装置，其特征在于通过使 参照光和信息光中的某一个或两个的路径变化，从而使参照光和信息光中 的至少一个对所述全息图记录介质而言的射入角度产生变化。
4、 如权利要求3所述的全息图多重记录装置，其特征在于在对一 个记录区域进行第m次的全息图记录与第m+l次的全息图记录之间，对 别的记录区域进行全息图记录时，使所述射入角度，按照全息图记录的顺 序单调增加或单调减少。
5、 如权利要求4所述的全息图多重记录装置，其特征在于将不同 的多个记录区域选作所述别的记录区域时，使对各记录区域进行全息图记 录时利用的所述射入角度，按照全息图记录的顺序单调增加或单调减少。
6、 如权利要求5所述的全息图多重记录装置，其特征在于选择x 个所述不同的多个记录区域时，使对各记录区域进行全息图记录时利用的 所述射入角度，各增加或减少在对所述一个记录区域进行第m次的全息图 记录与第m+l次的全息图记录之间的所述射入角度之差的1/ (x+l)。
7、 如权利要求3所述的全息图多重记录装置，其特征在于在各记 录区域中，重叠多个别的记录区域；在互相重叠的记录区域之间，改变所 述射入角度。
8、 如权利要求1所述的全息图多重记录装置，其特征在于与别的 记录区域不重叠地配置各记录区域；结束向一个记录区域多重记录一定数的全息图后，将和与所述一个记录区域邻接的记录区域不同的记录区域， 选作下一个全息图记录的对象。
9、 如权利要求2所述的全息图多重记录装置，其特征在于结束向 一个记录区域多重记录一定数的全息图后，将和与所述一个记录区域重叠 的记录区域都不同的记录区域，选作下一个全息图记录的对象。
10、 如权利要求1所述的全息图多重记录装置，其特征在于所述全 息图记录介质，被分割成为多个独立区域时，将各独立区域设定成所述范 围。
11、 如权利要求l所述的全息图多重记录装置，其特征在于所述全 息图记录介质是圆盘状时，在一边使与所述全息图记录介质结合的信号光和参照光的光点，从所 述全息图记录介质的外周向内周移动， 一边反复进行全息图记录的情况 下，从第l记录区域组中选择目标记录区域；而在一边使所述光点从内周向外周移动， 一边反复进行全息图记录的 情况下，从与所述第1记录区域组不重复的第2记录区域组中选择目标记 录区域。
12、 如权利要求l所述的全息图多重记录装置，其特征在于所述全 息图记录介质是圆盘状时，对所述全息图记录介质的所述范围或整体所包 含的记录介质中、位于自所述全息图记录介质的中心起相同距离的每一个 记录区域，各进行规定次数以下的全息图多重记录后，使与所述全息图记 录介质结合的信号光和参照光的光点，沿所述全息图记录介质的半径方向 移动。
13、 如权利要求l所述的全息图多重记录装置，其特征在于向不与 任何记录区域重叠的所述全息图记录介质的区域或所述范围的交界处，照 射规定的信号光或参照光中的某一个或两个。
14、 一种全息图再现装置，从由权利要求l所述的全息图多重记录装 置记录了二维数据的全息图记录介质中读出所述二维数据，按照在所述全 息图多重记录装置作用下接受全息图记录的记录区域的顺序，再现全息 图。
15、 一种全息图多重记录方法，在全息图记录介质中，设置多个记录区域；在各记录区域中多重记录全息图；对所述全息图记录介质的规定的范围或整体所包含的记录区域的每 一个，各多重记录一定数N次的全息图后，对所述范围或整体所包含的各 记录区域进行第N+1次的全息图记录。
16、 如权利要求15所述的全息图多重记录方法，其特征在于各记 录区域，重叠多个别的记录区域。
17、 如权利要求15所述的全息图多重记录方法，其特征在于通过 使参照光和信号光中的某一个或两个的路径变化，从而使参照光和信号光 中的至少一个对于所述全息图记录介质而言的射入角度产生变化。
18、 如权利要求17所述的全息图多重记录方法，其特征在于在对一个记录区域进行第m次的全息图记录与第m+l次的全息图记录的之 间，对别的记录区域进行全息图记录时，使所述射入角度，按照全息图记 录的顺序单调增加或单调减少。
19、 如权利要求18所述的全息图多重记录方法，其特征在于将不 同的多个记录区域，选作所述别的记录区域时，使对各记录区域进行全息 图记录时利用的所述射入角度，按照全息图记录的顺序单调增加或单调减 少。
20、 如权利要求19所述的全息图多重记录方法，其特征在于选择x 个所述不同的多个记录区域时，使对各记录区域进行全息图记录时利用的 所述射入角度，各增加或减少在对所述一个记录区域进行第m次的全息图 记录与第m+l次的全息图记录之间的所述射入角度之差的1/ (x+l)。
21、 如权利要求17所述的全息图多重记录方法，其特征在于在各 记录区域中，重叠多个别的记录区域；在互相重叠的记录区域之间，改变 所述射入角度。
22、 如权利要求15所述的全息图多重记录方法，其特征在于与别 的记录区域不重叠地配置各记录区域；结束向一个记录区域多重记录一定数的全息图后，将和与所述一个记录区域邻接的记录区域不同的记录区 域，选作下一个全息图记录的对象。
23、 如权利要求16所述的全息图多重记录方法，其特征在于结束向一个记录区域多重记录一定数的全息图后，将和与所述一个记录区域重 叠的记录区域都不同的记录区域，选作下一个全息图记录的对象。
24、 如权利要求15所述的全息图多重记录方法，其特征在于所述全息图记录介质，被分割成为多个独立区域时，将各独立区域设定成所述 范围。
25、 如权利要求15所述的全息图多重记录方法，其特征在于所述全息图记录介质是圆盘状时，在一边使与所述全息图记录介质结合的信号光和参照光的光点，从所 述全息图记录介质的外周向内周移动， 一边反复进行全息图记录的情况下，从第1记录区域组中选择目标记录区域；而在一边使所述光点从内周向外周移动， 一边反复进行全息图记录的 情况下，从与所述第1记录区域组不重复的第2记录区域组中选择目标记 录区域。
26、 如权利要求15所述的全息图多重记录方法，其特征在于所述 全息图记录介质是圆盘状时，对所述全息图记录介质的所述范围或整体所 包含的记录介质中，位于到所述全息图记录介质的中心相同距离的每一个 记录区域，各进行记录规定次数以下的全息图多重记录后，使与所述全息 图记录介质结合的信号光和参照光的光点，沿所述全息图记录介质的半径 方向移动。
27、 如权利要求15所述的全息图多重记录方法，其特征在于向不 与任何记录区域重叠的所述全息图记录介质的区域或所述范围的交界处， 照射规定的信号光或参照光中的某一个或两个。
28、 一种全息图再现方法，其特征在于从采用权利要求15所述的全息图多重记录方法记录了二维数据的全息图记录介质中读出所述二维 数据，按照由所述全息图多重记录方法接受全息图记录的记录区域的顺 序，再现全息图。
29、 一种全息图记录介质，包含可以进行全息图的多重记录的多个记 录区域，在规定的范围或整体中，将全息图记录的多重度的最高值与最低 值之间的差维持在一定数值以下。
全文摘要
一种全息图多重记录装置，在全息图记录介质中设置的多个记录区域的各记录区域中多重记录全息图。尤其是在所述全息图记录介质的规定的范围或整体所包含的记录区域的每一个中，各多重记录一定数N次的全息图后，进行对所述范围或整体所包含的各记录区域进行第N+1次的全息图记录。因此，当在全息图记录介质上配置的各记录区域上各重叠有别的记录区域n个(n＝1、2……)时，在所述范围或整体中记录区域间的多重度之差不超过一定数n+1。
文档编号G11B7/0065GK101292202SQ200680038779
公开日2008年10月22日 申请日期2006年10月17日 优先权日2005年10月17日
发明者杉田知也, 笠澄研一 申请人:松下电器产业株式会社