JP2007293130A - Hologram recording apparatus and hologram recording method - Google Patents

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栄治 中川
Hiroshi Umehara
博 梅原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make a recording apparatus small in size/lightweight/inexpensive and to achieve high density recording in a recording medium. <P>SOLUTION: The light exiting from a light source 1 is partially reflected as reference light by an optical element 3 toward a hologram recording medium 4 while the rest of the light is transmitted. The light transmitted through the optical element is modulated according to recording signals by a spatial optical modulator 2 disposed on an opposite face of the optical element to the light source side; and the modulated light is reflected as signal light and transmitted through the optical element to exit toward the hologram recording medium. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ホログラフィー技術を利用したホログラム記録装置及びホログラム記録方法に関する。   The present invention relates to a hologram recording apparatus and a hologram recording method using holography technology.

CDやDVDに代表される現行の光記録では、1bit(ビット)ごとに記録媒体に対して平面的に記録される。この方式による記録密度は、光の回折限界、すなわち、光をどれだけ小さく絞れるかによって制限を受ける。これに対しホログラフィー技術を用いた光記録では、複数ビットから成るページデータを立体的な体積ホログラム層に記録する。しかもそれぞれのページデータは、重なり合いながら存在することが可能なため、多重記録が可能である。このため、ホログラムを使用した光記録では、従来の1bitごとの記録方式に対して、飛躍的に高密度、大容量な記録が可能である。また、従来の方式では、一度に1bitしかデータ転送ができないのに対し、ホログラム方式では、一度に複数ビットから成る1ページ分のデータを読み書きできるため、データ転送速度も大幅に向上する。このため、ホログラムを使用した光記録技術は各所で実用化に向けた研究開発が精力的に行われている。   In the current optical recording represented by CD and DVD, recording is performed in a plane on a recording medium every 1 bit. The recording density by this method is limited by the diffraction limit of light, that is, how much light can be reduced. On the other hand, in optical recording using the holographic technique, page data composed of a plurality of bits is recorded on a three-dimensional volume hologram layer. In addition, since each page data can exist while overlapping, multiple recording is possible. For this reason, in optical recording using a hologram, recording with dramatically high density and large capacity is possible compared with the conventional recording method for each 1 bit. In addition, in the conventional method, only 1 bit can be transferred at a time, whereas in the hologram method, data for one page consisting of a plurality of bits can be read and written at a time, so that the data transfer speed is greatly improved. For this reason, optical recording technology using holograms has been vigorously researched and developed for practical use in various places.

ホログラフィック記録では、ページデータを有する信号光と、同じ波長を有する参照光とを記録媒体に照射し、両光から形成される干渉縞が信号情報として媒体に記録される。干渉縞を記録情報とするため、記録中は信号光と、参照光と媒体の位置関係は、振動などの原因によって光の波長のオーダーでずれることは許されず、この不便さがホログラフィック記録の実用化を阻害する大きな要因の1つになっていた。   In holographic recording, signal light having page data and reference light having the same wavelength are irradiated onto a recording medium, and interference fringes formed from both lights are recorded on the medium as signal information. Since the interference fringes are used as recording information, the positional relationship between the signal light, the reference light, and the medium during recording is not allowed to deviate in the order of the wavelength of the light due to causes such as vibration. It was one of the major factors hindering practical use.

振動に対する弱さを克服することを目的として、信号光と参照光を同軸に配置することによって、振動に対して位置関係がずれないように工夫した方式が提案されている。この技術を使った記録系の例を図4に示す。図4中、LDは光源としての半導体レーザ、L1、L2、L3は凸レンズ、M1、M2はミラー、PBS(Polarizing Beam Splitter)1、PBS2は偏光ビームスプリッタ、SLM(Spatial Light Modulator)は空間光変調器、Gは旋光板、Hはホログラム媒体である。   In order to overcome the weakness against vibration, a method has been proposed in which signal light and reference light are arranged coaxially so that the positional relationship does not shift with respect to vibration. An example of a recording system using this technique is shown in FIG. In FIG. 4, LD is a semiconductor laser as a light source, L1, L2 and L3 are convex lenses, M1 and M2 are mirrors, PBS (Polarizing Beam Splitter) 1, PBS2 is a polarizing beam splitter, and SLM (Spatial Light Modulator) is spatial light modulation. , G is an optical rotation plate, and H is a hologram medium.

このシステムを用いた場合の記録の方法について説明する。半導体レーザLDから発生した光は、凸レンズL1を通って平行光となり、偏光ビームスプリッタPBS1によって2方向に分けられる。この内、一方の光は空間光変調器SLMを通る。このとき空間光変調器SLMには、記録されるべき1ページ分のディジタル情報が電気信号として入力されており、空間光変調器SLMを通過した光は、入力信号に応じた2次元の明暗パターンから成る信号光として変換される。そしてミラーM1で反射された後、偏光ビームスプリッタPBS2を通過する。   A recording method using this system will be described. The light generated from the semiconductor laser LD passes through the convex lens L1 and becomes parallel light, and is divided into two directions by the polarization beam splitter PBS1. One of the light passes through the spatial light modulator SLM. At this time, digital information for one page to be recorded is input as an electrical signal to the spatial light modulator SLM, and the light passing through the spatial light modulator SLM is a two-dimensional light-dark pattern corresponding to the input signal. Is converted as signal light. Then, after being reflected by the mirror M1, it passes through the polarization beam splitter PBS2.

一方、偏光ビームスプリッタPBSlによって分けられた他方の光は、参照光として作用させるもので、ミラーM2で反射されて凸レンズL2を通過した後、偏光ビームスプリッタPBS2で反射され、信号光と合成される。凸レンズL2は信号光と参照光の焦点位置を光の進行方向に対してずらす目的で挿入する。このとき、合成された信号光と参照光とは、偏光ビームスプリッタPBS2の作用によって偏光面が90゜ずれているので互いに干渉しあうことはない。合成された光は、旋光板G及び凸レンズL3を通過してホログラム媒体Hに達し、ホログラム媒体Hの背面に設けられた反射層で反射する。このとき旋光板Gは、例えば上半分と下半分に分割されていて、上半分を通過した光は右45°、下半分を通過した光は左45°に偏光面が回転するようになっている。こうすることによってホログラム媒体Hの内部では、入射した参照光と、ホログラムHの背面で反射した信号光とが選択的に干渉を起こし、ホログラフィック記録がなされるようになっている。   On the other hand, the other light divided by the polarization beam splitter PBSl acts as reference light, is reflected by the mirror M2, passes through the convex lens L2, is reflected by the polarization beam splitter PBS2, and is combined with the signal light. . The convex lens L2 is inserted for the purpose of shifting the focal positions of the signal light and the reference light with respect to the light traveling direction. At this time, the combined signal light and reference light do not interfere with each other because the polarization plane is shifted by 90 ° by the action of the polarization beam splitter PBS2. The synthesized light passes through the optical rotation plate G and the convex lens L3, reaches the hologram medium H, and is reflected by the reflection layer provided on the back surface of the hologram medium H. At this time, the optical rotation plate G is divided into, for example, an upper half and a lower half, and the polarization plane is rotated 45 ° to the right when the light passes through the upper half and 45 ° to the left when the light passes through the lower half. Yes. By doing so, inside the hologram medium H, the incident reference light and the signal light reflected by the back surface of the hologram H cause selective interference to perform holographic recording.

次に、ホログラム媒体Hに記録した信号を再生する方法について説明する。再生するには、記録したときに用いた参照光のみを記録したときと同じ条件でホログラム媒体Hに照射する。ホログラム媒体Hには記録信号に応じた干渉縞が記録されているので、参照光を照射することによって記録光と同じ回折光が得られる。これを、記録するときと同様の方法で旋光板Gを作用させ、参照光と得られた回折光とが干渉しあわないように干渉光を検出器に導く。検出器は図には示していないが、CCDアレイや撮像素子などを用い、電気信号に変換することで、記録信号と同じ信号が再現される。   Next, a method for reproducing a signal recorded on the hologram medium H will be described. For reproduction, the hologram medium H is irradiated under the same conditions as when recording only the reference light used for recording. Since the interference fringes corresponding to the recording signal are recorded on the hologram medium H, the same diffracted light as the recording light can be obtained by irradiating the reference light. The optical rotation plate G is operated in the same manner as when recording, and the interference light is guided to the detector so that the reference light and the obtained diffracted light do not interfere with each other. Although the detector is not shown in the figure, the same signal as the recording signal is reproduced by converting it into an electrical signal using a CCD array, an image sensor, or the like.

ところで、ディジタルホログラフィック記録においては、「1」と「0」から成るページデータは、空間光変調器(SLM)などによって、「1」と「0」に応じて光の通る部分と通らない部分とから成る信号光として変換され、ホログラム媒体Hに照射される。一方、参照光の方は、信号に応じた分布を持たない均一な光としてホログラム媒体Hに照射される。このときホログラム媒体H内には、信号光の光の通った部分のみに干渉縞が形成され、それ以外の部分には参照光のみが照射され、参照光によってホログラム媒体Hが感光してしまう危険性があり、再生時におけるS/Nを劣化させる原因になる。これを防ぐためには、参照光だけでは感光しないような媒体特性及び記録再生光学系が要求され、システム設計におけるマージンが小さくなる。   By the way, in digital holographic recording, page data composed of “1” and “0” is a portion through which light does not pass according to “1” and “0” by a spatial light modulator (SLM) or the like. Is converted into a signal light comprising: On the other hand, the reference light is applied to the hologram medium H as uniform light having no distribution according to the signal. At this time, in the hologram medium H, interference fringes are formed only on the part where the signal light passes, and only the reference light is irradiated on the other part, and the hologram medium H is exposed to the reference light. This causes the S / N to deteriorate during reproduction. In order to prevent this, medium characteristics and a recording / reproducing optical system that are not sensitized by only the reference light are required, and a margin in system design is reduced.

また従来のディジタルホログラフィック記録においては、共通の光源から射出された光をビームスプリッタやミラーなどの光学部品を配置して信号光用と参照光用とに分離する必要がある。このため、記録のための有効な光量の損失が大きい。またこのような多数の光学部品を導入することは、記録再生光学系を複雑化、大型化することにつながる。   In the conventional digital holographic recording, it is necessary to separate light emitted from a common light source into signal light and reference light by arranging optical components such as a beam splitter and a mirror. For this reason, the loss of the effective light quantity for recording is large. Introducing such a large number of optical components leads to a complicated and large recording / reproducing optical system.

そこで、このような問題点を解決するため、下記の特許文献1には、図5、図6(a)に示すように光源1の光を空間光変調器(SLM)2により記録信号に応じて変調し、この変調された光から、回折格子5により次数が異なる複数の回折光を発生させて1つの次数の回折光を信号光として、他の次数の回折光を参照光として作用させ、ホログラム記録媒体4に記録する方法が提案されている。また、回折格子5はホログラム記録媒体4との位置決めのために不図示の浮上ブロックに形成され、浮上ブロックは不図示の浮上スライダによりホログラム記録媒体4に対して位置決めされる。なお、図6(b)はホログラム記録媒体4の再生過程を示す。
特開2005−128473号(要約書、図3、段落0019)
Therefore, in order to solve such a problem, the following Patent Document 1 discloses that the light from the light source 1 is applied to the recording signal by the spatial light modulator (SLM) 2 as shown in FIGS. A plurality of diffracted lights having different orders are generated from the modulated light by the diffraction grating 5 so that one order of diffracted light acts as signal light, and the other orders of diffracted light act as reference light, A method of recording on the hologram recording medium 4 has been proposed. The diffraction grating 5 is formed in a floating block (not shown) for positioning with the hologram recording medium 4, and the floating block is positioned with respect to the hologram recording medium 4 by a floating slider (not shown). FIG. 6B shows the process of reproducing the hologram recording medium 4.
JP 2005-128473 A (Abstract, FIG. 3, Paragraph 0019)

しかしながら、上記従来例では、回折格子5を浮上スライダに設けているため、適度な浮上量を持つ浮上スライダの製作が困難である。また、ホログラム記録媒体4の表面と、浮上スライダとの浮上量を一定に保つ必要があるため、ホログラム記録媒体4の表面のディフェクト、突起などの管理を厳重にしなければならない。また、ホログラム記録媒体4と浮上スライダの吸着の問題にも注意を喚起しなければならず、記録装置の小型化・軽量化・低コスト化が困難となるといった欠点がある。   However, in the above conventional example, since the diffraction grating 5 is provided on the flying slider, it is difficult to manufacture a flying slider having an appropriate flying height. Further, since it is necessary to keep the flying height of the surface of the hologram recording medium 4 and the flying slider constant, it is necessary to strictly manage defects and protrusions on the surface of the hologram recording medium 4. In addition, attention must be paid to the problem of adsorption between the hologram recording medium 4 and the flying slider, which makes it difficult to reduce the size, weight, and cost of the recording apparatus.

また、図6(a)、図6(b)に示すように、記録光の回折光を参照光とするため、空間光変調器の画素が「暗」である場合は、回折光が生成されず、したがって、記録光と参照光の重なりも得られず、記録密度が低下して高密度記録化が困難である欠点もあった。   Further, as shown in FIGS. 6A and 6B, since the diffracted light of the recording light is used as the reference light, the diffracted light is generated when the pixel of the spatial light modulator is “dark”. Therefore, there is also a drawback that the recording light and the reference light are not overlapped, and the recording density is lowered and it is difficult to achieve high density recording.

本発明は上記従来例の問題点に鑑み、小型化・軽量化・低コスト化することができるとともに、高密度記録化することができるホログラム記録装置及びホログラム記録方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the conventional example, and an object thereof is to provide a hologram recording apparatus and a hologram recording method that can be reduced in size, weight, and cost and can be recorded at high density. .

本発明のホログラム記録装置は上記目的を達成するために、
ホログラム記録媒体に情報を記録するホログラム記録装置であって、
光源と、
前記光源から出射された光の一部を前記ホログラム記録媒体に向けて参照光として反射するとともに前記光の残りを内部に入射する第1の面と、前記内部に入射した光を外部に出射する第2の面とを有する光学素子と、
前記第2の面から出射した光を前記第2の面及び前記第1の面を透過させて前記ホログラム記録媒体に向けて信号光として反射する反射面を有する空間光変調器とを、
備えたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the hologram recording apparatus of the present invention
A hologram recording apparatus for recording information on a hologram recording medium,
A light source;
A part of the light emitted from the light source is reflected as reference light toward the hologram recording medium, and the first surface on which the remainder of the light is incident on the inside and the light incident on the inside are emitted to the outside. An optical element having a second surface;
A spatial light modulator having a reflecting surface that transmits the light emitted from the second surface through the second surface and the first surface and reflects it as signal light toward the hologram recording medium;
It is characterized by having.

また、本発明のホログラム記録方法は上記目的を達成するために、
ホログラム記録媒体に情報を記録するホログラム記録方法であって、
光源から光を出射し、
前記光源から出射された光を、光学素子により、その一部を前記ホログラム記録媒体に向けて参照光として反射させるとともに、残りを前記光学素子内部に入射させ、
前記光学素子内部に入射した光を、空間光変調器により、変調して前記ホログラム記録媒体に向けて信号光として反射させることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the hologram recording method of the present invention provides
A hologram recording method for recording information on a hologram recording medium,
Emit light from the light source,
The light emitted from the light source is reflected by the optical element as a reference light toward the hologram recording medium, and the remainder is incident on the optical element.
The light incident on the inside of the optical element is modulated by a spatial light modulator and reflected as signal light toward the hologram recording medium.

この構成及び方法により、ホログラム記録媒体中では記録信号に応じた光が到達した部分にのみ複数の回折光が照射されて干渉縞として記録されるということがなくなるので、ホログラフィック記録が可能な領域を多く確保することができ、したがって、高密度記録化することができる。   With this configuration and method, in the hologram recording medium, a plurality of diffracted lights are not irradiated only on a portion where light corresponding to a recording signal has arrived and recorded as interference fringes. Therefore, it is possible to ensure a high density recording.

本発明によれば、共通の光源から出射された光をビームスプリッタやミラーなどの光学部品を配置して信号光用と参照光用とに分離する必要がないので、小型化・軽量化・低コスト化することができ、また、記録のための光量の損失が少なく、効率がよい。また、特許文献1のように回折光を参照光としないので、高密度記録化することができ、また、再生時に回折格子を取り除かなくてもよい。   According to the present invention, it is not necessary to dispose light emitted from a common light source into signal light and reference light by arranging optical components such as a beam splitter and a mirror. The cost can be increased, and the loss of light amount for recording is small, and the efficiency is high. Further, since the diffracted light is not used as the reference light as in Patent Document 1, high-density recording can be achieved, and the diffraction grating need not be removed during reproduction.

すなわち、
(1)光学系がシンプルで、装置を構成する部品点数を大幅に削減できる。
(2)光源から発生する光の損失が少ない。
(3)記録再生時の振動に対して強い。
(4)記録再生システム設計、特に記録におけるスケジューリングの設計マージンを大きく取れる。
(5)浮上スライダを設計製作しなくてよいので、装置を小型化・軽量化・低コスト化できる。
(6)記録媒体表面形状の管理に多大な工数を割かなくてもよい。
(7)浮上スライダと記録媒体の間にあるギャップがなくなるため、干渉縞の領域が大きくなり、記録感度が向上する。
That is,
(1) The optical system is simple and the number of parts constituting the apparatus can be greatly reduced.
(2) There is little loss of light generated from the light source.
(3) Strong against vibration during recording and reproduction.
(4) The design margin for scheduling in recording / reproducing system design, particularly recording can be increased.
(5) Since the flying slider need not be designed and manufactured, the apparatus can be reduced in size, weight, and cost.
(6) It is not necessary to spend a great deal of man-hour for managing the surface shape of the recording medium.
(7) Since there is no gap between the flying slider and the recording medium, the interference fringe area is increased, and the recording sensitivity is improved.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は本発明に係るホログラム記録装置の基本構成を示したものであり、図2は、これを用いて実際に記録を行う場合の模式図、図3(a)、図3(b)はそれぞれ本発明に係るホログラム記録過程と再生過程を示す説明図である。以下に、各部の詳細について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a basic configuration of a hologram recording apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram when recording is actually performed using the hologram recording apparatus. FIGS. 3 (a) and 3 (b) are diagrams. It is explanatory drawing which shows the hologram recording process and reproduction | regeneration process which concern on this invention, respectively. Details of each part will be described below.

図1に示す光源1は記録再生に必要な光を発生させるもので、特定の波長の光を発生させることのできるレーザ光源であることが好ましい。レーザの種類としては半導体レーザ(LD:レーザダイオード)、ガスレーザ、若しくはYAGレーザやTiサファイア・レーザに代表されるパルス発振レーザを用いることもできるが、装置の小型化の観点からLDを用いることが望ましい。   The light source 1 shown in FIG. 1 generates light necessary for recording and reproduction, and is preferably a laser light source capable of generating light of a specific wavelength. As the type of laser, a semiconductor laser (LD: laser diode), a gas laser, or a pulsed laser represented by a YAG laser or a Ti sapphire laser can be used, but an LD is used from the viewpoint of downsizing the apparatus. desirable.

光学素子3は光源1側の面とは反対側の面に空間光変調器(SLM)2が設けられ、光源1から出射された光の一部を入射側の表面で反射して参照光としてホログラム記録媒体4へ入射させるとともに、残りを透過してSLM2へ入射させる。また、光学素子3はSLM2から反射された信号光を透過してホログラム記録媒体4へ入射させる。光学素子3としては、プリズムやハーフミラーを用いることができるが、干渉縞の形成を効率よく行うため光の位相を拡散させる機能を持たせるようにしてもよい。ここで、ホログラム記録媒体4の記録領域中に生成される参照光と信号光の領域は、空間的に重なり合うように形状寸法の設計及び反射層と透過層の光学的設計が成されている。   The optical element 3 is provided with a spatial light modulator (SLM) 2 on the surface opposite to the surface on the light source 1 side, and reflects a part of the light emitted from the light source 1 on the surface on the incident side as reference light. The light is incident on the hologram recording medium 4 and the remaining light is transmitted and incident on the SLM 2. Further, the optical element 3 transmits the signal light reflected from the SLM 2 and makes it incident on the hologram recording medium 4. As the optical element 3, a prism or a half mirror can be used, but a function of diffusing the phase of light may be provided in order to efficiently form interference fringes. Here, the reference light and signal light regions generated in the recording region of the hologram recording medium 4 are designed to have a shape dimension and an optical design of the reflective layer and the transmissive layer so as to overlap spatially.

SLM2は光学素子3の光源1側の面とは反対側の面に密着して設けられ、電気信号として入力された記録信号で光を変調するために用いる。SLM2に記録されるべき1ページ分のディジタル情報が電気信号として入力されると、SLM2を反射した光は、入力信号に応じた2次元の明暗パターンから成る信号光として変換される。なおSLM2は大別して液晶素子などを用いた透過型と、マイクロミラーなどを用いた反射型(DMD)とがあるが、本装置では、反射型を用いる。   The SLM 2 is provided in close contact with the surface of the optical element 3 opposite to the surface on the light source 1 side, and is used for modulating light with a recording signal input as an electric signal. When one page of digital information to be recorded on the SLM 2 is input as an electrical signal, the light reflected from the SLM 2 is converted into a signal light having a two-dimensional light / dark pattern corresponding to the input signal. The SLM 2 is roughly classified into a transmission type using a liquid crystal element or the like and a reflection type (DMD) using a micromirror or the like. In this apparatus, a reflection type is used.

以上が本装置を構成するための必要最小限のパーツであるが、必要に応じて光源1の光をコリメートするために、図2に示すようにコリメートレンズLlを光源1と光学素子3との間に挿入する。また必要に応じて、図2に示すように集光レンズL2を光学素子3とホログラム記録媒体4との間に挿入する。集光レンズL2は、記録光束がホログラム記録媒体4の位置で所望のビーム径になるように集光させる機能を有するものであればよく、凸レンズ、フレネルレンズ、ホログラムレンズ、あるいは反射型の凹面鏡などを用いることができる。   The above are the minimum necessary parts for configuring the present apparatus. In order to collimate the light from the light source 1 as necessary, the collimating lens L1 is connected to the light source 1 and the optical element 3 as shown in FIG. Insert between. If necessary, a condenser lens L2 is inserted between the optical element 3 and the hologram recording medium 4 as shown in FIG. The condensing lens L2 may be any lens having a function of condensing the recording light beam so as to have a desired beam diameter at the position of the hologram recording medium 4, such as a convex lens, a Fresnel lens, a hologram lens, or a reflective concave mirror. Can be used.

集光レンズL2はまた、多重記録を行う場合にも重要な役割を果たす。すなわち集光レンズL2を用いることによって、ホログラム記録媒体4の位置での記録光束が非平行光となり、記録の多重化が可能となる。ホログラム記録媒体4の位置での記録光束が平行光であると多重記録が行えない。すなわち、あるページデータを記録した後、スポット径以下の範囲でホログラム記録媒体4の位置をずらして次のページデータを記録する場合、平行光だと前ページと重なりあった部分が同じ干渉条件となってしまい、再生時にページの分離ができなくなる。これが非平行光であると重なりあった部分の干渉条件が異なるため、それぞれ個別の干渉縞が形成され、再生時に分離が可能になる。   The condenser lens L2 also plays an important role when performing multiple recording. That is, by using the condensing lens L2, the recording light beam at the position of the hologram recording medium 4 becomes non-parallel light, and the recording can be multiplexed. Multiple recording cannot be performed if the recording light beam at the position of the hologram recording medium 4 is parallel light. That is, after recording certain page data, when the next page data is recorded by shifting the position of the hologram recording medium 4 within a range equal to or less than the spot diameter, the portion overlapped with the previous page is the same interference condition in the case of parallel light. This makes it impossible to separate pages during playback. If this is non-parallel light, the interference conditions of the overlapped portions are different, so that individual interference fringes are formed, which can be separated during reproduction.

またホログラム記録装置内の光路を調整する目的で適宜、レンズ、ミラー類を挿入し、また、光をオン、オフする目的でシャッタを挿入してもよい。また、以上の説明では記録に必要な構成を示してあるが、再生するために必要な要素、例えばCCDアレイやC−MOSセンサといったイメージセンサを備えた記録、再生両方の機能を備えたものでもよい。   Further, lenses and mirrors may be inserted as appropriate for the purpose of adjusting the optical path in the hologram recording apparatus, and a shutter may be inserted for the purpose of turning light on and off. In the above description, the configuration necessary for recording is shown. However, elements having both recording and reproduction functions including an image sensor such as a CCD array and a C-MOS sensor may be used. Good.

また本ホログラム記録装置を使った記録再生に用いられるホログラム記録媒体4は、同一波長の光を2方向から照射して干渉させると、干渉縞として記録され得る材料が少なくとも設けられたものである。具体的な材料として、フォトポリマー系、フォトリフラクティブ結晶系、カルコゲナイトガラス系などの材料がある。干渉縞の種類として、明暗の分布から成る振幅変調型、屈折率の変化から成る位相変調型がある。   The hologram recording medium 4 used for recording / reproduction using the hologram recording apparatus is provided with at least a material that can be recorded as interference fringes when light of the same wavelength is irradiated from two directions to cause interference. Specific materials include materials such as a photopolymer system, a photorefractive crystal system, and a chalcogenite glass system. As types of interference fringes, there are an amplitude modulation type composed of a light and dark distribution and a phase modulation type composed of a change in refractive index.

次に、本ホログラム記録装置を用いてホログラム記録媒体4に記録する手順の例を図2、図3(a)に基づいて説明する。
過程1:ホログラム記録媒体4と記録光のビームとの相対位置を記録すべき所定の位置に移動させる。移動させる手段は、ホログラム記録媒体4をXYステージ上に装着して所定の(x、y)座標に移動させる方法や、ホログラム記録媒体4をモータと同軸の回転部分に装着して回転させる方法や、記録光のビームをホログラム記録媒体4の所定の場所に移動させる方法、及びこれらを組み合わせて移動させる方法を用いる。
過程2:SLM2に記録すべき1ページ分の電気信号を入力する。なお、過程1と過程2は同時、あるいは順序が逆であっても構わない。
Next, an example of a procedure for recording on the hologram recording medium 4 using the hologram recording apparatus will be described with reference to FIGS. 2 and 3A.
Process 1: The relative position between the hologram recording medium 4 and the beam of recording light is moved to a predetermined position to be recorded. The moving means includes a method of mounting the hologram recording medium 4 on an XY stage and moving the hologram recording medium 4 to a predetermined (x, y) coordinate, a method of rotating the hologram recording medium 4 by mounting it on a rotating part coaxial with the motor, A method of moving the beam of recording light to a predetermined location on the hologram recording medium 4 and a method of moving them in combination are used.
Process 2: An electric signal for one page to be recorded in the SLM 2 is input. Note that the process 1 and the process 2 may be performed simultaneously or in the reverse order.

過程3:光源1から出射した出射光をコリメートレンズL1に入射させてコリメートし、光学素子3の表面で一部を反射させ、集光レンズL2を介してホログラム記録媒体4に入射させる。一方、光学素子3の表面で反射されずに光学素子3を透過した平行光の残りをSLM2に入射させ、記録すべき1ページ分の電気信号をSLM2により光学的に記録光に変調して反射させ、この記録光を光学素子3を介してホログラム記録媒体4に入射させる。照射する時間は、ホログラム記録媒体4の感度、ダイナミックレンジ、記録光のパワー、記録の多重度を考慮して定める。本過程3によって、SLM2からの出力光は、記録信号に応じて明るい部分と暗い部分とが分布した(例えば明るい部分が「1」、暗い部分が「0」)記録光束に変換され、集光レンズL2を通して、ホログラム記録媒体4に達する。   Process 3: The emitted light emitted from the light source 1 is incident on the collimator lens L1, collimated, partially reflected on the surface of the optical element 3, and incident on the hologram recording medium 4 via the condenser lens L2. On the other hand, the remainder of the parallel light transmitted through the optical element 3 without being reflected by the surface of the optical element 3 is incident on the SLM 2, and an electrical signal for one page to be recorded is optically modulated by the SLM 2 and reflected by the SLM 2. The recording light is incident on the hologram recording medium 4 through the optical element 3. The irradiation time is determined in consideration of the sensitivity, dynamic range, recording light power, and recording multiplicity of the hologram recording medium 4. Through this process 3, the output light from the SLM 2 is converted into a recording light beam in which bright portions and dark portions are distributed according to the recording signal (for example, the bright portion is “1” and the dark portion is “0”). It reaches the hologram recording medium 4 through the lens L2.

以上、過程1から過程3を繰り返して、ホログラム記録媒体4に記録していく。このとき集光レンズL2の作用によってホログラム記録媒体4の位置での記録光束が非平行光であれば、過程1において次の記録位置に移動する場合、段落0023で述べた理由によって記録スポットをオーバーラップさせることが可能である。これによって多重記録が可能となる。   As described above, the process 1 to the process 3 are repeated to record on the hologram recording medium 4. At this time, if the recording light beam at the position of the hologram recording medium 4 is non-parallel light by the action of the condensing lens L2, the recording spot is exceeded for the reason described in paragraph 0023 when moving to the next recording position in the process 1. It is possible to wrap. As a result, multiple recording becomes possible.

次に、上記の手順で記録した信号を再生する手順の例を説明する。
過程11:ホログラム記録媒体4と記録光のビームとの相対位置を、記録したときと同じ位置に移動させる。移動させる手段は、ホログラム記録媒体4をXYステージ上に装着し、所定の(x、y)座標に移動させる方法や、記録光のビームをホログラム記録媒体4の所定の場所に移動させる方法、及びこれらを組み合わせて移動させる方法を用いる。
過程12:光源1から出射した散乱光を、記録したときと同じ条件でホログラム記録媒体4に照射させる。ただしこのとき、図3(a)に示す記録過程で使用したSLM2は使用しない。このとき、照射させる光のパワーは、再生に都合がよい値を選ぶことができる。図3(b)に示す再生過程におけるホログラム記録媒体4には既に、記録光に応じた干渉縞が形成されているので、本過程12によってホログラム記録媒体4を通過した光は、干渉縞が形成された部分でのみ回折光が発生する。すなわちここで得られた回折光は、図3(a)に示す記録過程における記録光と同じパターンとして再生された光である。これをCCDやC−MOSセンサといったイメージセンサで検出することによって、記録信号と同じ電気信号として再生される。
以上、過程11、12を繰り返して、記録された信号を順次再生していく。
Next, an example of a procedure for reproducing the signal recorded by the above procedure will be described.
Process 11: The relative position between the hologram recording medium 4 and the beam of recording light is moved to the same position as when recording. The moving means includes a method of mounting the hologram recording medium 4 on an XY stage and moving the hologram recording medium 4 to a predetermined (x, y) coordinate, a method of moving a recording light beam to a predetermined location of the hologram recording medium 4, and A method of moving these in combination is used.
Process 12: The hologram recording medium 4 is irradiated with the scattered light emitted from the light source 1 under the same conditions as when recording. However, at this time, the SLM 2 used in the recording process shown in FIG. At this time, a value convenient for reproduction can be selected as the power of the irradiated light. Since the hologram recording medium 4 in the reproducing process shown in FIG. 3B has already formed interference fringes corresponding to the recording light, the interference fringes are formed in the light passing through the hologram recording medium 4 in this process 12. Diffracted light is generated only at the portion where the light is applied. That is, the diffracted light obtained here is light reproduced as the same pattern as the recording light in the recording process shown in FIG. By detecting this with an image sensor such as a CCD or C-MOS sensor, it is reproduced as the same electrical signal as the recording signal.
As described above, the recorded signals are sequentially reproduced by repeating steps 11 and 12.

本発明に係るホログラム記録装置を示す基本構成図である。1 is a basic configuration diagram showing a hologram recording apparatus according to the present invention. 本発明に係るホログラム記録装置の一実施の形態を示す構成図である。It is a block diagram which shows one Embodiment of the hologram recording apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るホログラム記録装置のホログラム記録過程と再生過程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the hologram recording process and reproduction | regeneration process of the hologram recording apparatus which concerns on this invention. 従来のホログラム記録装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the conventional hologram recording device. 他の従来のホログラム記録媒体及びホログラム記録装置を示す構成図である。It is a block diagram which shows the other conventional hologram recording medium and hologram recording apparatus. 図5におけるホログラム記録装置のホログラム記録過程と再生過程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the hologram recording process and reproduction | regeneration process of the hologram recording apparatus in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 光源
2 空間光変調器(SLM:Spatial Light Modulator)
3 光学素子
4 ホログラム記録媒体
L1 コリメートレンズ
L2 集光レンズ
1 Light Source 2 Spatial Light Modulator (SLM)
3 Optical element 4 Hologram recording medium L1 Collimating lens L2 Condensing lens

Claims (2)

ホログラム記録媒体に情報を記録するホログラム記録装置であって、
光源と、
前記光源から出射された光の一部を前記ホログラム記録媒体に向けて参照光として反射するとともに前記光の残りを内部に入射する第1の面と、前記内部に入射した光を外部に出射する第2の面とを有する光学素子と、
前記第2の面から出射した光を前記第2の面及び前記第1の面を透過させて前記ホログラム記録媒体に向けて信号光として反射する反射面を有する空間光変調器とを、
備えたホログラム記録装置。
A hologram recording apparatus for recording information on a hologram recording medium,
A light source;
A part of the light emitted from the light source is reflected as reference light toward the hologram recording medium, and the first surface on which the remainder of the light is incident on the inside and the light incident on the inside are emitted to the outside. An optical element having a second surface;
A spatial light modulator having a reflecting surface that transmits the light emitted from the second surface through the second surface and the first surface and reflects it as signal light toward the hologram recording medium;
A hologram recording apparatus provided.
ホログラム記録媒体に情報を記録するホログラム記録方法であって、
光源から光を出射し、
前記光源から出射された光を、光学素子により、その一部を前記ホログラム記録媒体に向けて参照光として反射させるとともに、残りを前記光学素子内部に入射させ、
前記光学素子内部に入射した光を、空間光変調器により、変調して前記ホログラム記録媒体に向けて信号光として反射させるホログラム記録方法。
A hologram recording method for recording information on a hologram recording medium,
Emit light from the light source,
The light emitted from the light source is reflected by the optical element as a reference light toward the hologram recording medium, and the remainder is incident on the optical element.
A hologram recording method in which light incident inside the optical element is modulated by a spatial light modulator and reflected as signal light toward the hologram recording medium.
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KR102099395B1 (en) * 2018-10-31 2020-04-09 서울대학교산학협력단 Digital Holography Apparatus

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