JP2002297008A - ホログラム記録媒体、ホログラム記録再生方法及びホログラム記録再生装置 - Google Patents
ホログラム記録媒体、ホログラム記録再生方法及びホログラム記録再生装置Info
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- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 体積ホログラフィックメモリへ高密度で干渉
パターンを記録できるホログラム記録媒体を提供する。 【解決手段】 平行平板形状を有する一軸結晶のフォト
リフラクティブ結晶からなり、情報データに応じて変調
された第1波長の可干渉性信号光ビームと可干渉性参照
光の3次元的な光干渉パターンの一部に対応する屈折率
格子の領域を複数有するホログラム記録媒体であって、
各々の屈折率格子の領域は空間的に独立している柱形状
を有し、屈折率格子の領域が隣接して並設され、隣接す
る屈折率格子の領域における屈折率格子の格子ベクトル
が互いに異なる方向に存在している。
パターンを記録できるホログラム記録媒体を提供する。 【解決手段】 平行平板形状を有する一軸結晶のフォト
リフラクティブ結晶からなり、情報データに応じて変調
された第1波長の可干渉性信号光ビームと可干渉性参照
光の3次元的な光干渉パターンの一部に対応する屈折率
格子の領域を複数有するホログラム記録媒体であって、
各々の屈折率格子の領域は空間的に独立している柱形状
を有し、屈折率格子の領域が隣接して並設され、隣接す
る屈折率格子の領域における屈折率格子の格子ベクトル
が互いに異なる方向に存在している。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はフォトリフラクティ
ブ材料からなるホログラム記録媒体いわゆるホログラフ
ィックメモリに関し、特にホログラフィックメモリを利
用するホログラム記録再生方法及び光情報記録再生装置
に関する。
ブ材料からなるホログラム記録媒体いわゆるホログラフ
ィックメモリに関し、特にホログラフィックメモリを利
用するホログラム記録再生方法及び光情報記録再生装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】ホログラムの原理を利用したデジタル情
報記録システムとして、体積ホログラフィック記録シス
テムが知られている。このシステムの特徴は、情報信号
を記録媒体に屈折率の変化として記録することである。
記録媒体には、ニオブ酸リチウム単結晶などのフォトリ
フラクティブ材料が使用される。
報記録システムとして、体積ホログラフィック記録シス
テムが知られている。このシステムの特徴は、情報信号
を記録媒体に屈折率の変化として記録することである。
記録媒体には、ニオブ酸リチウム単結晶などのフォトリ
フラクティブ材料が使用される。
【0003】従来のホログラム記録再生法の1つにフー
リエ変換を用いて記録再生する方法がある。図1に示す
ように、従来の4f系ホログラム記録再生装置において
は、レーザ光源11から発せられたレーザ光12は、ビ
ームスプリッタ13において信号光12aと記録参照光
12bとに分割される。信号光12aは、ビームエキス
パンダBXでビーム径を拡大されて、平行光として、透
過型のTFT液晶表示装置(LCD)のパネルなどの空
間光変調器SLMに照射される。空間光変調器SLM
は、エンコーダーで信号変換された記録データを電気信
号として受け取って、平面上に明暗のドットパターンを
形成する。信号光12aは、空間光変調器SLMを透過
すると、光変調されて、データ信号成分を含む。ドット
パターン信号成分を含んだ信号光12aは、その焦点距
離fだけ離しておいたフーリエ変換レンズ16を通過し
てドットパターン信号成分をフーリエ変換されて、記録
媒体10内に集光される。一方、ビームスプリッタ13
において分割された記録参照光12bは、ミラー18、
19によって記録媒体10内に導かれて、信号光12a
の光路と記録媒体10の内部で交差して光干渉パターン
を形成し、光干渉パターン全体を屈折率の変化(屈折率
格子)として記録する。
リエ変換を用いて記録再生する方法がある。図1に示す
ように、従来の4f系ホログラム記録再生装置において
は、レーザ光源11から発せられたレーザ光12は、ビ
ームスプリッタ13において信号光12aと記録参照光
12bとに分割される。信号光12aは、ビームエキス
パンダBXでビーム径を拡大されて、平行光として、透
過型のTFT液晶表示装置(LCD)のパネルなどの空
間光変調器SLMに照射される。空間光変調器SLM
は、エンコーダーで信号変換された記録データを電気信
号として受け取って、平面上に明暗のドットパターンを
形成する。信号光12aは、空間光変調器SLMを透過
すると、光変調されて、データ信号成分を含む。ドット
パターン信号成分を含んだ信号光12aは、その焦点距
離fだけ離しておいたフーリエ変換レンズ16を通過し
てドットパターン信号成分をフーリエ変換されて、記録
媒体10内に集光される。一方、ビームスプリッタ13
において分割された記録参照光12bは、ミラー18、
19によって記録媒体10内に導かれて、信号光12a
の光路と記録媒体10の内部で交差して光干渉パターン
を形成し、光干渉パターン全体を屈折率の変化(屈折率
格子)として記録する。
【0004】このように、コヒーレントな平行光で照明
された画像データからの回折光をフーリエ変換レンズで
結像し、その焦点面すなわちフーリエ面上の分布に直し
てフーリエ変換の結果の分布をコヒーレントな参照光と
干渉させてその干渉縞を焦点近傍の記録媒体に記録す
る。1ページ目の記録が終了したら、回動ミラーを所定
量回転し、かつ、その位置を所定量平行移動させ記録媒
体10に対する記録参照光12bの入射角度を変化さ
せ、2ページ目を同じ手順で記録する。このように逐次
記録を行うことにより角度多重記録を行う。
された画像データからの回折光をフーリエ変換レンズで
結像し、その焦点面すなわちフーリエ面上の分布に直し
てフーリエ変換の結果の分布をコヒーレントな参照光と
干渉させてその干渉縞を焦点近傍の記録媒体に記録す
る。1ページ目の記録が終了したら、回動ミラーを所定
量回転し、かつ、その位置を所定量平行移動させ記録媒
体10に対する記録参照光12bの入射角度を変化さ
せ、2ページ目を同じ手順で記録する。このように逐次
記録を行うことにより角度多重記録を行う。
【0005】一方で、再生時には逆フーリエ変換を行い
ドットパターン像を再生する。情報再生においては、図
1に示すように、例えば、空間光変調器SLMによって
信号光12aの光路を遮断して、記録参照光12bのみ
を記録媒体10へ照射する。再生時には、再生するペー
ジを記録した時の記録参照光と同じ入射角度になるよう
に、ミラーの位置と角度をミラーの回動と直線移動を組
み合わせで変化させ制御する。記録参照光12bの照射
された記録媒体10の反対側には、記録された光干渉パ
ターンを再現した再生光が現れる。この再生光を逆フー
リエ変換レンズ16aに導いて、逆フーリエ変換すると
ドットパターン信号を再現することができる。さらに、
このドットパターン信号を焦点距離位置の電荷結合素子
CCDなどの光検出器20によって受光して、電気的な
デジタルデータ信号に再変換した後、デコーダに送る
と、元のデータが再生される。
ドットパターン像を再生する。情報再生においては、図
1に示すように、例えば、空間光変調器SLMによって
信号光12aの光路を遮断して、記録参照光12bのみ
を記録媒体10へ照射する。再生時には、再生するペー
ジを記録した時の記録参照光と同じ入射角度になるよう
に、ミラーの位置と角度をミラーの回動と直線移動を組
み合わせで変化させ制御する。記録参照光12bの照射
された記録媒体10の反対側には、記録された光干渉パ
ターンを再現した再生光が現れる。この再生光を逆フー
リエ変換レンズ16aに導いて、逆フーリエ変換すると
ドットパターン信号を再現することができる。さらに、
このドットパターン信号を焦点距離位置の電荷結合素子
CCDなどの光検出器20によって受光して、電気的な
デジタルデータ信号に再変換した後、デコーダに送る
と、元のデータが再生される。
【0006】このように、図2に示すように、従来は記
録媒体内のある体積中に情報を高密度で記録するために
角度多重や、波長多重を用いて数mm角程度の体積中に多
重記録を行なっていた。このため角度選択性や波長選択
性を確保するために、信号光と参照光の可干渉長を長く
かつ、広く取っていた。このため記録に用いる光単位あ
たりの強度が低下するので、記録媒体には高感度のもの
が要求された。また高密度記録のためには多重記録する
必要があるので消去時定数の大きい多重の行いやすいも
のが要求された。一般に消去時定数の大きな記録媒体は
記録感度も低く、システムとしての記録速度を制限して
いた。
録媒体内のある体積中に情報を高密度で記録するために
角度多重や、波長多重を用いて数mm角程度の体積中に多
重記録を行なっていた。このため角度選択性や波長選択
性を確保するために、信号光と参照光の可干渉長を長く
かつ、広く取っていた。このため記録に用いる光単位あ
たりの強度が低下するので、記録媒体には高感度のもの
が要求された。また高密度記録のためには多重記録する
必要があるので消去時定数の大きい多重の行いやすいも
のが要求された。一般に消去時定数の大きな記録媒体は
記録感度も低く、システムとしての記録速度を制限して
いた。
【0007】さらに、従来の装置では高性能のフーリエ
変換レンズ及び逆フーリエ変換レンズの2つが必要であ
り、さらに記録再生において参照光の制御に高精度のペ
ージング制御機構を設置する必要があり、システムの小
型化に不利であるといった問題があった。また、従来は
1箇所に多重記録するため、多重記録したことによる記
録媒体の屈折率変化が加算され、参照光の媒体透過後の
波面が徐々に変化してしまい、それを反射して再生参照
光とするには多重回数に制限があった。多重記録時に記
録感度の小さい方向の回折格子形成による影響の積み重
ねもなくすために反射光に遮光手段を設置する必要があ
った。
変換レンズ及び逆フーリエ変換レンズの2つが必要であ
り、さらに記録再生において参照光の制御に高精度のペ
ージング制御機構を設置する必要があり、システムの小
型化に不利であるといった問題があった。また、従来は
1箇所に多重記録するため、多重記録したことによる記
録媒体の屈折率変化が加算され、参照光の媒体透過後の
波面が徐々に変化してしまい、それを反射して再生参照
光とするには多重回数に制限があった。多重記録時に記
録感度の小さい方向の回折格子形成による影響の積み重
ねもなくすために反射光に遮光手段を設置する必要があ
った。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、さらなる高密度記録が可能でかつ小型化が可能なホ
ログラム記録媒体、ホログラム記録再生方法及びホログ
ラム記録再生装置を提供することにある。
は、さらなる高密度記録が可能でかつ小型化が可能なホ
ログラム記録媒体、ホログラム記録再生方法及びホログ
ラム記録再生装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明のホログラム記録
媒体は、平行平板形状を有する一軸結晶のフォトリフラ
クティブ結晶からなり、情報データに応じて変調された
第1波長の可干渉性信号光ビームと可干渉性参照光の3
次元的な光干渉パターンの一部に対応する屈折率格子の
領域を複数有するホログラム記録媒体であって、各々の
前記屈折率格子の領域は空間的に独立している柱形状を
有し、前記屈折率格子の領域が隣接して並設され、隣接
する前記屈折率格子の領域における前記屈折率格子の格
子ベクトルが互いに異なる方向に存在していることを特
徴とする。
媒体は、平行平板形状を有する一軸結晶のフォトリフラ
クティブ結晶からなり、情報データに応じて変調された
第1波長の可干渉性信号光ビームと可干渉性参照光の3
次元的な光干渉パターンの一部に対応する屈折率格子の
領域を複数有するホログラム記録媒体であって、各々の
前記屈折率格子の領域は空間的に独立している柱形状を
有し、前記屈折率格子の領域が隣接して並設され、隣接
する前記屈折率格子の領域における前記屈折率格子の格
子ベクトルが互いに異なる方向に存在していることを特
徴とする。
【0010】本発明のホログラム記録媒体においては、
前記第1波長の参照光及び信号光に加えて第2波長のゲ
ート光ビームが同時に照射されたときに前記第1波長に
おいて記録感度が増加する結晶であることを特徴とす
る。本発明のホログラム記録媒体においては、前記第1
波長の参照光及び信号光に加えて第2波長のゲート光ビ
ームが同時に照射されたときに前記第1波長において記
録感度が増加する結晶であることを特徴とする。
前記第1波長の参照光及び信号光に加えて第2波長のゲ
ート光ビームが同時に照射されたときに前記第1波長に
おいて記録感度が増加する結晶であることを特徴とす
る。本発明のホログラム記録媒体においては、前記第1
波長の参照光及び信号光に加えて第2波長のゲート光ビ
ームが同時に照射されたときに前記第1波長において記
録感度が増加する結晶であることを特徴とする。
【0011】本発明のホログラム記録媒体においては、
その光学結晶軸をその主面に略平行又は略垂直に備えて
いることを特徴とする。本発明のホログラム記録媒体に
おいては、前記屈折率格子の領域ごとに1画面の情報デ
ータが格納されていることを特徴とする。本発明のホロ
グラム記録媒体においては、柱形状の前記屈折率格子の
領域の各々はホログラム記録媒体の主面に略垂直に伸長
していることを特徴とする。
その光学結晶軸をその主面に略平行又は略垂直に備えて
いることを特徴とする。本発明のホログラム記録媒体に
おいては、前記屈折率格子の領域ごとに1画面の情報デ
ータが格納されていることを特徴とする。本発明のホロ
グラム記録媒体においては、柱形状の前記屈折率格子の
領域の各々はホログラム記録媒体の主面に略垂直に伸長
していることを特徴とする。
【0012】本発明のホログラム記録媒体においては、
柱形状の前記屈折率格子の領域の各々は略円柱形状であ
ることを特徴とする。本発明のホログラム記録媒体にお
いては、前記屈折率格子の領域の最大内径は、前記信号
光ビームの光強度分布の0次及び1次回折光のピーク間
距離よりも小さいことを特徴とする。
柱形状の前記屈折率格子の領域の各々は略円柱形状であ
ることを特徴とする。本発明のホログラム記録媒体にお
いては、前記屈折率格子の領域の最大内径は、前記信号
光ビームの光強度分布の0次及び1次回折光のピーク間
距離よりも小さいことを特徴とする。
【0013】本発明のホログラム記録方法は、平行平板
形状を有する一軸結晶のフォトリフラクティブ結晶から
なる記録媒体内において、情報データに応じて変調され
た第1波長の可干渉性信号光ビームと可干渉性参照光の
3次元的な光干渉パターンの一部に対応する屈折率格子
の領域を複数形成するホログラム記録方法であって、前
記記録媒体の内部にて前記信号光ビーム及び記録参照光
ビームを交差させると同時に、前記信号光ビーム及び記
録参照光ビームが交差する記録媒体の部位を通過しかつ
当該部位の体積よりも小なる体積を画定するように、前
記記録媒体の記録感度を発現させる第2波長を有するゲ
ート光ビームを前記記録媒体に照射し、前記屈折率格子
の領域毎に、隣接する前記屈折率格子の領域における前
記屈折率格子の格子ベクトルが互いに異なる方向に存在
するように、前記信号光ビームを異なる方向から前記ゲ
ート光ビームへ照射することを特徴とする。
形状を有する一軸結晶のフォトリフラクティブ結晶から
なる記録媒体内において、情報データに応じて変調され
た第1波長の可干渉性信号光ビームと可干渉性参照光の
3次元的な光干渉パターンの一部に対応する屈折率格子
の領域を複数形成するホログラム記録方法であって、前
記記録媒体の内部にて前記信号光ビーム及び記録参照光
ビームを交差させると同時に、前記信号光ビーム及び記
録参照光ビームが交差する記録媒体の部位を通過しかつ
当該部位の体積よりも小なる体積を画定するように、前
記記録媒体の記録感度を発現させる第2波長を有するゲ
ート光ビームを前記記録媒体に照射し、前記屈折率格子
の領域毎に、隣接する前記屈折率格子の領域における前
記屈折率格子の格子ベクトルが互いに異なる方向に存在
するように、前記信号光ビームを異なる方向から前記ゲ
ート光ビームへ照射することを特徴とする。
【0014】本発明のホログラム記録方法においては、
前記ゲート光ビームを収束せしめ、そのビームウエスト
及びその近傍に前記記録媒体を配置し、前記屈折率格子
の領域を柱形状となし、前記屈折率格子の領域を隣接し
て並設することを特徴とする。本発明のホログラム記録
方法においては、前記記録媒体はその光学結晶軸をその
主面に略平行又は略垂直に備えていることを特徴とす
る。
前記ゲート光ビームを収束せしめ、そのビームウエスト
及びその近傍に前記記録媒体を配置し、前記屈折率格子
の領域を柱形状となし、前記屈折率格子の領域を隣接し
て並設することを特徴とする。本発明のホログラム記録
方法においては、前記記録媒体はその光学結晶軸をその
主面に略平行又は略垂直に備えていることを特徴とす
る。
【0015】本発明のホログラム記録方法においては、
前記記録参照光ビーム及び前記ゲート光ビームを共軸に
おいて照射することを特徴とする。本発明のホログラム
記録方法においては、前記記録参照光ビームを収束せし
めることを特徴とする。本発明のホログラム記録方法に
おいては、前記記録参照光ビーム及び前記ゲート光ビー
ムを前記記録媒体の主面に略垂直に照射し、柱形状の前
記屈折率格子の領域を前記記録媒体の主面に略垂直に伸
長せしめることを特徴とする。
前記記録参照光ビーム及び前記ゲート光ビームを共軸に
おいて照射することを特徴とする。本発明のホログラム
記録方法においては、前記記録参照光ビームを収束せし
めることを特徴とする。本発明のホログラム記録方法に
おいては、前記記録参照光ビーム及び前記ゲート光ビー
ムを前記記録媒体の主面に略垂直に照射し、柱形状の前
記屈折率格子の領域を前記記録媒体の主面に略垂直に伸
長せしめることを特徴とする。
【0016】本発明のホログラム記録方法においては、
前記記録媒体の表面における前記ゲート光ビームの横断
面の面積が前記信号光ビームの横断面の面積より小であ
るように、それぞれ照射することを特徴とする。本発明
のホログラム記録方法においては、前記屈折率格子の領
域の最大内径は、前記信号光ビームの光強度分布の0次
及び1次回折光のピーク間距離よりも小さいことを特徴
とする。
前記記録媒体の表面における前記ゲート光ビームの横断
面の面積が前記信号光ビームの横断面の面積より小であ
るように、それぞれ照射することを特徴とする。本発明
のホログラム記録方法においては、前記屈折率格子の領
域の最大内径は、前記信号光ビームの光強度分布の0次
及び1次回折光のピーク間距離よりも小さいことを特徴
とする。
【0017】本発明のホログラム再生方法は、平行平板
形状を有する一軸結晶のフォトリフラクティブ結晶から
なり、各々が情報データに応じて変調された可干渉性信
号光ビームと可干渉性参照光の3次元的な光干渉パター
ンの一部に対応しかつ各々が空間的に独立した柱形状を
有しかつ隣接して並設された複数の屈折率格子の領域を
有し、各々隣接する前記屈折率格子の領域における前記
屈折率格子の格子ベクトルが互いに異なる方向に存在し
ているホログラム記録媒体から情報データを再生するホ
ログラム再生方法であって、前記ホログラム記録媒体の
前記屈折率格子の領域の各々へ、可干渉性参照光を所定
入射角度で入射して、少なくとも隣接する前記屈折率格
子の領域からは空間的に独立した異なる方向へ画像を結
像せしめることを特徴とする。
形状を有する一軸結晶のフォトリフラクティブ結晶から
なり、各々が情報データに応じて変調された可干渉性信
号光ビームと可干渉性参照光の3次元的な光干渉パター
ンの一部に対応しかつ各々が空間的に独立した柱形状を
有しかつ隣接して並設された複数の屈折率格子の領域を
有し、各々隣接する前記屈折率格子の領域における前記
屈折率格子の格子ベクトルが互いに異なる方向に存在し
ているホログラム記録媒体から情報データを再生するホ
ログラム再生方法であって、前記ホログラム記録媒体の
前記屈折率格子の領域の各々へ、可干渉性参照光を所定
入射角度で入射して、少なくとも隣接する前記屈折率格
子の領域からは空間的に独立した異なる方向へ画像を結
像せしめることを特徴とする。
【0018】本発明のホログラム再生方法においては、
前記参照光ビームを前記屈折率格子の領域の各々へ所定
入射角度で入射したとき、隣接する前記屈折率格子の領
域から異なる方向へ空間的に独立に結像した画像を受光
する前記検出手段の位置を切り替えることを特徴とす
る。本発明のホログラム記録再生装置は、平行平板形状
を有する一軸結晶のフォトリフラクティブ結晶からなる
記録媒体内において、情報データに応じて変調された第
1波長の可干渉性信号光ビームと可干渉性参照光の3次
元的な光干渉パターンの一部に対応する屈折率格子の領
域を複数形成するホログラム記録再生装置であって、平
行平板形状を有するフォトリフラクティブ結晶からなる
記録媒体を装着自在に保持する支持手段と、前記記録媒
体の主面に略垂直に、第1波長の可干渉性の記録参照光
ビームを入射する参照光手段と、1画面の情報データに
応じて変調された第1波長の可干渉性の信号光ビームを
前記記録媒体に入射し、その内部にて前記記録参照光ビ
ームと交差せしめかつ前記信号光ビーム及び記録参照光
ビームの光干渉パターンを生成する信号光手段と、前記
記録参照光ビームとともに前記記録媒体の主面に略垂直
に、前記記録媒体の記録感度を発現させる第2波長のゲ
ート光ビームを入射して、前記信号光ビーム及び記録参
照光ビームが交差する前記記録媒体の部位を通過しかつ
当該部位の体積よりも小なる体積を画定する前記光干渉
パターンの一部の屈折率格子を形成するゲート光手段
と、前記屈折率格子の領域毎に、隣接する前記屈折率格
子の領域における前記屈折率格子の格子ベクトルが互い
に異なる方向に存在するように、前記信号光ビームを、
異なる方向から前記記録媒体の部位の前記ゲート光ビー
ムへ照射する切り替え手段と、前記記録参照光ビームに
共軸で反対方向に伝搬する再生参照光ビームを前記記録
媒体の前記屈折率格子に照射して記信号光ビームに対し
て位相共役波を生ぜしめる位相共役波発生手段と、前記
位相共役波を前記信号光ビームの光路から分離する分離
手段と、前記位相共役波により結像された情報データを
検出する検出手段と、を有することを特徴とする。
前記参照光ビームを前記屈折率格子の領域の各々へ所定
入射角度で入射したとき、隣接する前記屈折率格子の領
域から異なる方向へ空間的に独立に結像した画像を受光
する前記検出手段の位置を切り替えることを特徴とす
る。本発明のホログラム記録再生装置は、平行平板形状
を有する一軸結晶のフォトリフラクティブ結晶からなる
記録媒体内において、情報データに応じて変調された第
1波長の可干渉性信号光ビームと可干渉性参照光の3次
元的な光干渉パターンの一部に対応する屈折率格子の領
域を複数形成するホログラム記録再生装置であって、平
行平板形状を有するフォトリフラクティブ結晶からなる
記録媒体を装着自在に保持する支持手段と、前記記録媒
体の主面に略垂直に、第1波長の可干渉性の記録参照光
ビームを入射する参照光手段と、1画面の情報データに
応じて変調された第1波長の可干渉性の信号光ビームを
前記記録媒体に入射し、その内部にて前記記録参照光ビ
ームと交差せしめかつ前記信号光ビーム及び記録参照光
ビームの光干渉パターンを生成する信号光手段と、前記
記録参照光ビームとともに前記記録媒体の主面に略垂直
に、前記記録媒体の記録感度を発現させる第2波長のゲ
ート光ビームを入射して、前記信号光ビーム及び記録参
照光ビームが交差する前記記録媒体の部位を通過しかつ
当該部位の体積よりも小なる体積を画定する前記光干渉
パターンの一部の屈折率格子を形成するゲート光手段
と、前記屈折率格子の領域毎に、隣接する前記屈折率格
子の領域における前記屈折率格子の格子ベクトルが互い
に異なる方向に存在するように、前記信号光ビームを、
異なる方向から前記記録媒体の部位の前記ゲート光ビー
ムへ照射する切り替え手段と、前記記録参照光ビームに
共軸で反対方向に伝搬する再生参照光ビームを前記記録
媒体の前記屈折率格子に照射して記信号光ビームに対し
て位相共役波を生ぜしめる位相共役波発生手段と、前記
位相共役波を前記信号光ビームの光路から分離する分離
手段と、前記位相共役波により結像された情報データを
検出する検出手段と、を有することを特徴とする。
【0019】本発明のホログラム記録再生装置において
は、前記参照光ビームを前記屈折率格子の領域の各々へ
所定入射角度で入射したとき、隣接する前記屈折率格子
の領域から異なる方向へ空間的に独立に結像した画像を
受光する前記検出手段の位置を切り替え手段を有するこ
とを特徴とする。本発明のホログラム記録再生装置にお
いては、前記検出手段は複数の光検出器アレイを備え、
記録媒体への入射方向が異なる複数の集光レンズを切り
替えて再生することを特徴とする。
は、前記参照光ビームを前記屈折率格子の領域の各々へ
所定入射角度で入射したとき、隣接する前記屈折率格子
の領域から異なる方向へ空間的に独立に結像した画像を
受光する前記検出手段の位置を切り替え手段を有するこ
とを特徴とする。本発明のホログラム記録再生装置にお
いては、前記検出手段は複数の光検出器アレイを備え、
記録媒体への入射方向が異なる複数の集光レンズを切り
替えて再生することを特徴とする。
【0020】本発明のホログラム記録再生装置において
は、前記信号光手段は複数の光変調器を備え、記録媒体
への入射方向が異なる複数の集光レンズを切り替えて記
録することを特徴とする。本発明のホログラム記録再生
装置においては、前記ゲート光ビームを収束せしめる手
段を有し、前記ゲート光ビームのビームウエスト及びそ
の近傍に前記記録媒体を配置し、前記屈折率格子の領域
を柱形状となし、前記屈折率格子の領域を隣接して並設
することを特徴とする。
は、前記信号光手段は複数の光変調器を備え、記録媒体
への入射方向が異なる複数の集光レンズを切り替えて記
録することを特徴とする。本発明のホログラム記録再生
装置においては、前記ゲート光ビームを収束せしめる手
段を有し、前記ゲート光ビームのビームウエスト及びそ
の近傍に前記記録媒体を配置し、前記屈折率格子の領域
を柱形状となし、前記屈折率格子の領域を隣接して並設
することを特徴とする。
【0021】本発明のホログラム記録再生装置において
は、前記記録参照光ビーム及び前記ゲート光ビームを共
軸において照射する手段を有することを特徴とする。本
発明のホログラム記録再生装置においては、前記記録参
照光ビームを収束せしめる手段を有することを特徴とす
る。本発明のホログラム記録再生装置においては、前記
記録参照光ビーム及び前記ゲート光ビームを前記記録媒
体の主面に略垂直に照射し、柱形状の前記屈折率格子の
領域を前記記録媒体の主面に略垂直に伸長せしめること
を特徴とする。
は、前記記録参照光ビーム及び前記ゲート光ビームを共
軸において照射する手段を有することを特徴とする。本
発明のホログラム記録再生装置においては、前記記録参
照光ビームを収束せしめる手段を有することを特徴とす
る。本発明のホログラム記録再生装置においては、前記
記録参照光ビーム及び前記ゲート光ビームを前記記録媒
体の主面に略垂直に照射し、柱形状の前記屈折率格子の
領域を前記記録媒体の主面に略垂直に伸長せしめること
を特徴とする。
【0022】本発明のホログラム記録再生装置において
は、前記記録媒体の表面における前記ゲート光ビームの
横断面の面積が前記信号光ビームの横断面の面積より小
であるように、それぞれ照射することを特徴とする。本
発明のホログラム記録再生装置においては、前記屈折率
格子の領域の最大内径は、前記信号光ビームの光強度分
布の0次及び1次回折光のピーク間距離よりも小さいこ
とを特徴とする。
は、前記記録媒体の表面における前記ゲート光ビームの
横断面の面積が前記信号光ビームの横断面の面積より小
であるように、それぞれ照射することを特徴とする。本
発明のホログラム記録再生装置においては、前記屈折率
格子の領域の最大内径は、前記信号光ビームの光強度分
布の0次及び1次回折光のピーク間距離よりも小さいこ
とを特徴とする。
【0023】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を添付図面
を参照しつつ説明する。ホログラムメモリシステムを小
型化する方法の1つに位相共役波による再生方法が考え
られる。この位相共役波による再生方法を実現するため
には、記録時の参照光(以下、記録参照光という)に対
して位相共役な参照光(以下、再生参照光という)を用
いる。すなわち、位相共役波再生方法では、記録時の方
法は従来と同じであるが、再生時に記録時の参照光と対
向する対称な性質を持つ位相共役な再生参照光を用いる
ことにより、信号光の位相共役光が信号光の入射してき
た方向に発生して、フーリエ変換レンズが逆フーリエ変
換レンズを兼ねることができ、また、位相共役光が記録
媒体やレンズを通ることにより、その波面の位相が乱さ
れても、再びその記録媒体やレンズを逆に通るときに、
位相の乱れが補償され元の状態に戻るという位相共役光
の性質により、レンズに高い性能を必要とせず簡便なレ
ンズで構成することができる。よって、小型化には非常
に有効な記録再生法である。
を参照しつつ説明する。ホログラムメモリシステムを小
型化する方法の1つに位相共役波による再生方法が考え
られる。この位相共役波による再生方法を実現するため
には、記録時の参照光(以下、記録参照光という)に対
して位相共役な参照光(以下、再生参照光という)を用
いる。すなわち、位相共役波再生方法では、記録時の方
法は従来と同じであるが、再生時に記録時の参照光と対
向する対称な性質を持つ位相共役な再生参照光を用いる
ことにより、信号光の位相共役光が信号光の入射してき
た方向に発生して、フーリエ変換レンズが逆フーリエ変
換レンズを兼ねることができ、また、位相共役光が記録
媒体やレンズを通ることにより、その波面の位相が乱さ
れても、再びその記録媒体やレンズを逆に通るときに、
位相の乱れが補償され元の状態に戻るという位相共役光
の性質により、レンズに高い性能を必要とせず簡便なレ
ンズで構成することができる。よって、小型化には非常
に有効な記録再生法である。
【0024】このように位相共役再生法においては、記
録参照光と再生参照光とを対称の性質にする必要があり
一般的には対称に対向する平面波を用いるが、集光させ
た参照光の集光点近傍でも平面波となるので、平面鏡で
垂直反射させることで実現する。本実施形態においては
記録光(記録参照光と信号光)を微小領域に集光するこ
とにより、少ない光量でも光パワー密度を高め高速な記
録を達成するものである。参照光を記録媒体の主面に垂
直に入射し、そのビームウエストに平面鏡を配置し、参
照光を垂直に反射させる。信号光は参照光に対し鋭角に
入射させる。ゲート光は参照光と同軸にかつ参照光と同
様の集光方法によりビーム整形し媒体に入射させる。
録参照光と再生参照光とを対称の性質にする必要があり
一般的には対称に対向する平面波を用いるが、集光させ
た参照光の集光点近傍でも平面波となるので、平面鏡で
垂直反射させることで実現する。本実施形態においては
記録光(記録参照光と信号光)を微小領域に集光するこ
とにより、少ない光量でも光パワー密度を高め高速な記
録を達成するものである。参照光を記録媒体の主面に垂
直に入射し、そのビームウエストに平面鏡を配置し、参
照光を垂直に反射させる。信号光は参照光に対し鋭角に
入射させる。ゲート光は参照光と同軸にかつ参照光と同
様の集光方法によりビーム整形し媒体に入射させる。
【0025】光径がある程度の大きさを持つ場合にはレ
ンズや絞りにより平行光の一部を制限して参照光を構成
しても回折現象の影響が少なく光径の変化割合がほとん
どない円柱状のセクタが形成でき、その参照光を任意の
位置で平面鏡にて垂直に反射させ、対向させることによ
り、再生参照光と記録参照光の波面を同じにすることが
できる。しかし、微小な(数十μm程度)領域に記録す
る場合は、絞り(ピンホール)による制限では回折現象
により円柱状の微小セクタは構成できない。そこで、本
実施形態においては焦点距離の長いレンズによりゆるや
かに集光する平面波に近い参照光により略円柱状のセク
タを、または、球面波の参照光により円錐台状の記録セ
クタを用いる。この時に記録参照光の反射を利用して再
生参照光を得るためには、記録参照光のビームウエスト
の位置に平面鏡を配置し、記録参照光を反射させ対向さ
せることによって、記録参照光と相似な再生参照光が得
られ両者の波面を同じにすることができる。
ンズや絞りにより平行光の一部を制限して参照光を構成
しても回折現象の影響が少なく光径の変化割合がほとん
どない円柱状のセクタが形成でき、その参照光を任意の
位置で平面鏡にて垂直に反射させ、対向させることによ
り、再生参照光と記録参照光の波面を同じにすることが
できる。しかし、微小な(数十μm程度)領域に記録す
る場合は、絞り(ピンホール)による制限では回折現象
により円柱状の微小セクタは構成できない。そこで、本
実施形態においては焦点距離の長いレンズによりゆるや
かに集光する平面波に近い参照光により略円柱状のセク
タを、または、球面波の参照光により円錐台状の記録セ
クタを用いる。この時に記録参照光の反射を利用して再
生参照光を得るためには、記録参照光のビームウエスト
の位置に平面鏡を配置し、記録参照光を反射させ対向さ
せることによって、記録参照光と相似な再生参照光が得
られ両者の波面を同じにすることができる。
【0026】図3に示すように、信号光及び参照光生成
用のレーザ光源11には、長い波長の第1波長の例えば
波長850nmのDBR(Distributed Bragg Reflecto
r )レーザを近赤外レーザ光源として用いる。レーザ光
源11から発せられるレーザ光12は、ビームスプリッ
タ13によって信号光12aと記録参照光12bとに分
割される。信号光12aの光路上には、シャッタSH
s、ビームエキスパンダBX、空間光変調器SLM、回
動ミラー14が配置されている。さらに回動ミラー14
の下流に第1の信号光経路SP1として、ハーフミラー
15、位相変調板17及びフーリエ変換レンズ16が直
線上に配置されている。
用のレーザ光源11には、長い波長の第1波長の例えば
波長850nmのDBR(Distributed Bragg Reflecto
r )レーザを近赤外レーザ光源として用いる。レーザ光
源11から発せられるレーザ光12は、ビームスプリッ
タ13によって信号光12aと記録参照光12bとに分
割される。信号光12aの光路上には、シャッタSH
s、ビームエキスパンダBX、空間光変調器SLM、回
動ミラー14が配置されている。さらに回動ミラー14
の下流に第1の信号光経路SP1として、ハーフミラー
15、位相変調板17及びフーリエ変換レンズ16が直
線上に配置されている。
【0027】一方、ビームスプリッタ13で分割された
記録参照光12bの光路上にはミラー18、シャッタS
Hr及びダイクロイックミラー19が設けられている。
記録時において、信号光12aと記録参照光12bは、
異なる光学経路を辿って、可動ステージ60に支持され
ている平行平板状の記録媒体10内の交差位置Pに照射
される。すなわち、シャッタSHs、SHrが開いたと
き、回動ミラー14によって第1の信号光経路SP1の
ハーフミラー15へ供給された信号光12aビームが記
録媒体の主面に所定入射角度θで斜めに、記録参照光1
2bビームがダイクロイックミラー19及び集光レンズ
Lを介して垂直入射ミラー23によって記録媒体の主面
に略垂直に、それぞれ照射され記録媒体10内で干渉す
る。
記録参照光12bの光路上にはミラー18、シャッタS
Hr及びダイクロイックミラー19が設けられている。
記録時において、信号光12aと記録参照光12bは、
異なる光学経路を辿って、可動ステージ60に支持され
ている平行平板状の記録媒体10内の交差位置Pに照射
される。すなわち、シャッタSHs、SHrが開いたと
き、回動ミラー14によって第1の信号光経路SP1の
ハーフミラー15へ供給された信号光12aビームが記
録媒体の主面に所定入射角度θで斜めに、記録参照光1
2bビームがダイクロイックミラー19及び集光レンズ
Lを介して垂直入射ミラー23によって記録媒体の主面
に略垂直に、それぞれ照射され記録媒体10内で干渉す
る。
【0028】記録媒体10として例えばテルビウム(T
b)を100ppm、鉄(Fe)を5ppm添加した定
比組成に近いニオブ酸リチウムを用いた場合、そのまま
では近赤外光に対して感度を有しないため、ゲート光を
同時に照射して記録感度を発現させる。信号光と参照光
の交差部位の内、ゲート光の通過する部分の記録媒体だ
けに記録感度が発現するので、ゲート光を集光レンズで
集光して記録媒体に入射すると、例えば円柱状の通過部
分のホログラムが記録される。さらに、記録参照光もゲ
ート光と同等のビーム径まで絞り込むことで、記録光強
度の密度を高めることができ、低い記録感度の記録媒体
や低出力の光源でも高速に記録することができる。この
ように、Tb添加のLiNbO3などのフォトリフラク
ティブ材料では、通常、無色透明であるが、紫外線など
を照射することで可視光吸収が発現し照射部が着色し、
この時、着色部に可視光を材料に照射すると近赤外線領
域に誘起吸収(記録感度)が発生し、一方、紫外線を照
射しないと近赤外光に対する記録感度が極端に低下する
ことから、紫外線をゲート光とし、近赤外線光を信号光
及び参照光とするホログラム記録を行うので、この記録
の形態を2色ホログラムと呼ぶ。
b)を100ppm、鉄(Fe)を5ppm添加した定
比組成に近いニオブ酸リチウムを用いた場合、そのまま
では近赤外光に対して感度を有しないため、ゲート光を
同時に照射して記録感度を発現させる。信号光と参照光
の交差部位の内、ゲート光の通過する部分の記録媒体だ
けに記録感度が発現するので、ゲート光を集光レンズで
集光して記録媒体に入射すると、例えば円柱状の通過部
分のホログラムが記録される。さらに、記録参照光もゲ
ート光と同等のビーム径まで絞り込むことで、記録光強
度の密度を高めることができ、低い記録感度の記録媒体
や低出力の光源でも高速に記録することができる。この
ように、Tb添加のLiNbO3などのフォトリフラク
ティブ材料では、通常、無色透明であるが、紫外線など
を照射することで可視光吸収が発現し照射部が着色し、
この時、着色部に可視光を材料に照射すると近赤外線領
域に誘起吸収(記録感度)が発生し、一方、紫外線を照
射しないと近赤外光に対する記録感度が極端に低下する
ことから、紫外線をゲート光とし、近赤外線光を信号光
及び参照光とするホログラム記録を行うので、この記録
の形態を2色ホログラムと呼ぶ。
【0029】ゲート光生成用の光源21には、紫外又は
短波長の可視光の帯域の第2波長の例えば波長325n
mのHe−Cdレーザを用いる。ゲート光生成用光源2
1は、その照射光により記録媒体10の光誘導吸収を発
現、即ち着色に十分なパワーを有する光源である。記録
時においてシャッタSHgが開いたとき、ゲート光生成
用光源21から発せられたゲート光22は、シャッタS
Hg及び集光レンズLを介して、垂直入射ミラー23で
反射されて、記録媒体10の主面に略垂直に照射され
る。したがって、ダイクロイックミラー19にて記録参
照光及びゲート光の両ビームは共軸とされ、同軸で照射
される。集光レンズLは両光ビーム12b、22を収束
せしめ、記録媒体10の内部の交差位置Pに柱形状の通
過領域を形成するように、ビーム径を絞ってスポット照
射する。ゲート光22のビームウエストの近傍に記録媒
体10が配置されている。シャッタSHs、SHr及び
SHgは、光ビーム12a、12b及び22の光路を開
閉するために設けられている。シャッタの各々の開閉
は、コントーローラ32によって送出される信号によっ
て、ドライバを介してそれぞれ駆動される。
短波長の可視光の帯域の第2波長の例えば波長325n
mのHe−Cdレーザを用いる。ゲート光生成用光源2
1は、その照射光により記録媒体10の光誘導吸収を発
現、即ち着色に十分なパワーを有する光源である。記録
時においてシャッタSHgが開いたとき、ゲート光生成
用光源21から発せられたゲート光22は、シャッタS
Hg及び集光レンズLを介して、垂直入射ミラー23で
反射されて、記録媒体10の主面に略垂直に照射され
る。したがって、ダイクロイックミラー19にて記録参
照光及びゲート光の両ビームは共軸とされ、同軸で照射
される。集光レンズLは両光ビーム12b、22を収束
せしめ、記録媒体10の内部の交差位置Pに柱形状の通
過領域を形成するように、ビーム径を絞ってスポット照
射する。ゲート光22のビームウエストの近傍に記録媒
体10が配置されている。シャッタSHs、SHr及び
SHgは、光ビーム12a、12b及び22の光路を開
閉するために設けられている。シャッタの各々の開閉
は、コントーローラ32によって送出される信号によっ
て、ドライバを介してそれぞれ駆動される。
【0030】図3に示すように、記録参照光12bの光
路上には、記録媒体10の反対側、記録媒体10の直近
に回動自在な平面鏡45が設けられている。平面鏡45
は、再生時に位相共役波を生成するために用いる。再生
時には、記録媒体10を通過した記録参照光12bと対
向するように、すなわち記録参照光12bが垂直入射す
るように固定される。よって、記録参照光12bのビー
ムウエストの位置に平面鏡45を置くことにより、記録
したホログラムから位相共役再生を行うのである。再生
時には、記録参照光12bを照射すると記録媒体10を
通過し、当該参照光が平面鏡45により正反射し再生参
照光12cとなり記録媒体10に再入射して、記録媒体
10より回折光(再生光としての位相共役光)が得られ
る。一方、記録時には、迷光を防ぐために、コントロー
ラ32の制御により平面鏡45を回動せしめ、記録参照
光12bを例えば完全黒体に近い炭の板などの光吸収体
50へ導くように固定される。また、信号光12aの光
路上には、信号光の迷光も低減させるために、記録媒体
透過光をレンズで所定のビーム径になるよう集光した
後、光吸収体50もしくは、別に設置した同種の光吸収
体へ導光する。
路上には、記録媒体10の反対側、記録媒体10の直近
に回動自在な平面鏡45が設けられている。平面鏡45
は、再生時に位相共役波を生成するために用いる。再生
時には、記録媒体10を通過した記録参照光12bと対
向するように、すなわち記録参照光12bが垂直入射す
るように固定される。よって、記録参照光12bのビー
ムウエストの位置に平面鏡45を置くことにより、記録
したホログラムから位相共役再生を行うのである。再生
時には、記録参照光12bを照射すると記録媒体10を
通過し、当該参照光が平面鏡45により正反射し再生参
照光12cとなり記録媒体10に再入射して、記録媒体
10より回折光(再生光としての位相共役光)が得られ
る。一方、記録時には、迷光を防ぐために、コントロー
ラ32の制御により平面鏡45を回動せしめ、記録参照
光12bを例えば完全黒体に近い炭の板などの光吸収体
50へ導くように固定される。また、信号光12aの光
路上には、信号光の迷光も低減させるために、記録媒体
透過光をレンズで所定のビーム径になるよう集光した
後、光吸収体50もしくは、別に設置した同種の光吸収
体へ導光する。
【0031】記録媒体に対して傾斜した信号光12aの
第1の信号光経路SP1の上流において、ビームエキス
パンダBXは、シャッタSHsを通過した信号光12a
のビーム径を拡大して、信号光12aを平行光線とし空
間光変調器SLMに垂直入射するように照射する。空間
光変調器SLMは、エンコーダ25より受けた2次元平
面ページに対応する単位ページ系列の電気的なデータを
受けて、明暗のドットマトリクス信号を表示する。信号
光12aは、空間光変調器SLMを通過すると光変調さ
れて、データをドットマトリクス成分として含む。変調
されたビームは第1の信号光経路SP1の回動ミラー1
4によりハーフミラー15へ送られ、フーリエ変換レン
ズ16が信号光12aをフーリエ変換するとともに、記
録媒体10の位置P又はその後方に焦点を結ぶように集
光する。ハーフミラー15は後述する位相共役波を、光
検出器アレイの撮像素子例えばCCDなどの光検出器2
0へ供給する。空間光変調器SLM及び光検出器20
は、フーリエ変換レンズ16の焦点距離に配置されてい
る。空間光変調器と記録媒体間に位相変調板17を配置
することで、このフーリエ変換レンズによる0次光の1
点への集光を緩和することができるので、変調信号成分
とのパワー比の不均衡も緩和できる。
第1の信号光経路SP1の上流において、ビームエキス
パンダBXは、シャッタSHsを通過した信号光12a
のビーム径を拡大して、信号光12aを平行光線とし空
間光変調器SLMに垂直入射するように照射する。空間
光変調器SLMは、エンコーダ25より受けた2次元平
面ページに対応する単位ページ系列の電気的なデータを
受けて、明暗のドットマトリクス信号を表示する。信号
光12aは、空間光変調器SLMを通過すると光変調さ
れて、データをドットマトリクス成分として含む。変調
されたビームは第1の信号光経路SP1の回動ミラー1
4によりハーフミラー15へ送られ、フーリエ変換レン
ズ16が信号光12aをフーリエ変換するとともに、記
録媒体10の位置P又はその後方に焦点を結ぶように集
光する。ハーフミラー15は後述する位相共役波を、光
検出器アレイの撮像素子例えばCCDなどの光検出器2
0へ供給する。空間光変調器SLM及び光検出器20
は、フーリエ変換レンズ16の焦点距離に配置されてい
る。空間光変調器と記録媒体間に位相変調板17を配置
することで、このフーリエ変換レンズによる0次光の1
点への集光を緩和することができるので、変調信号成分
とのパワー比の不均衡も緩和できる。
【0032】さらに、第1の信号光経路SP1には、ハ
ーフミラー15、位相変調板17及びフーリエ変換レン
ズ16に加え、ハーフミラー15から同一線上に分岐し
た光検出器20を備えている。ハーフミラー15は位相
共役波を光検出器20に送り得る位置に配置されてい
る。光検出器20にはデコーダ26が接続される。デコ
ーダ26はコントローラ32へ接続される。なお、コン
トーローラ32は、あらかじめ記録媒体10にフォトリ
フラクティブ結晶の種類に対応した標識を付しておき、
記録媒体10がこれを移動させる支持手段である可動ス
テージ60上に装着されると、適当なセンサにより自動
的にこの標識を読み取り、記録媒体の移動を制御するこ
とが可能である。
ーフミラー15、位相変調板17及びフーリエ変換レン
ズ16に加え、ハーフミラー15から同一線上に分岐し
た光検出器20を備えている。ハーフミラー15は位相
共役波を光検出器20に送り得る位置に配置されてい
る。光検出器20にはデコーダ26が接続される。デコ
ーダ26はコントローラ32へ接続される。なお、コン
トーローラ32は、あらかじめ記録媒体10にフォトリ
フラクティブ結晶の種類に対応した標識を付しておき、
記録媒体10がこれを移動させる支持手段である可動ス
テージ60上に装着されると、適当なセンサにより自動
的にこの標識を読み取り、記録媒体の移動を制御するこ
とが可能である。
【0033】また、実施例においては第1の信号光経路
SP1の他に第2の信号光経路SP2が設けられてい
る。第2の信号光経路SP2は、ハーフミラー15a、
光検出器20a、後述の位相変調板17a及び後述のフ
ーリエ変換レンズ16aからなる。図4、図5及びに図
6に示すように、記録媒体10を支持している可動ステ
ージ60の上方に第1の信号光経路SP1及び第2の信
号光経路SP2の2系統が備えられ、それぞれの経路に
回動ミラー14から信号光が供給される。第1及び第2
信号光経路SP1及びSP2は入射角度θで信号光を記
録媒体10への入射させるが、入射面を参照光及びゲー
ト光の光軸周りに、例えば90度回転させて、異なる方
向から入射させている。これにより、例えば各屈折率格
子の領域毎に、隣接する屈折率格子の領域における屈折
率格子の格子ベクトルが互いに異なる方向に存在するよ
うに、屈折率格子の領域を記録、形成できる。
SP1の他に第2の信号光経路SP2が設けられてい
る。第2の信号光経路SP2は、ハーフミラー15a、
光検出器20a、後述の位相変調板17a及び後述のフ
ーリエ変換レンズ16aからなる。図4、図5及びに図
6に示すように、記録媒体10を支持している可動ステ
ージ60の上方に第1の信号光経路SP1及び第2の信
号光経路SP2の2系統が備えられ、それぞれの経路に
回動ミラー14から信号光が供給される。第1及び第2
信号光経路SP1及びSP2は入射角度θで信号光を記
録媒体10への入射させるが、入射面を参照光及びゲー
ト光の光軸周りに、例えば90度回転させて、異なる方
向から入射させている。これにより、例えば各屈折率格
子の領域毎に、隣接する屈折率格子の領域における屈折
率格子の格子ベクトルが互いに異なる方向に存在するよ
うに、屈折率格子の領域を記録、形成できる。
【0034】図3に示すように、回動ミラー14により
信号光12aを2系統もしくはそれ以上の信号光経路へ
供給し、信号光と参照光及びゲート光とのなす角度θが
一定で、かつ記録媒体10への入射方向が異なるよう
に、コントローラ32により記録位置毎に切り替えて記
録する。。各記録時には信号光に同期して、参照光及び
参照光と同軸に調整されたゲート光を同時に照射してホ
ログラムを記録する2色ホログラム記録行程手順につい
て詳しく述べる。
信号光12aを2系統もしくはそれ以上の信号光経路へ
供給し、信号光と参照光及びゲート光とのなす角度θが
一定で、かつ記録媒体10への入射方向が異なるよう
に、コントローラ32により記録位置毎に切り替えて記
録する。。各記録時には信号光に同期して、参照光及び
参照光と同軸に調整されたゲート光を同時に照射してホ
ログラムを記録する2色ホログラム記録行程手順につい
て詳しく述べる。
【0035】まず、図7に示すように、平面鏡45を迷
光防止状態へ回動して、記録参照光12b及びゲート光
22が正反射すなわち記録媒体へ戻らないように固定す
る。次に、記録媒体10を保持しているn(n=1又は
2)軸可動ステージ60をコントローラ32で位置制御
して、対象としている記録媒体10を所定位置へに移動
する。次に、記録信号をエンコーダ25より空間光変調
器SLMへ送出し、所定パターンを表示する。次に、シ
ャッタSHgを開放し、ゲート光先行照射による既記録
部消去し、次に、ゲート光照射とともにシャッタSH
s,SHrを開放して記録を開始する。次に、コントロ
ーラ32により制御された所定時間記録し、すなわち干
渉させる。次に、シャッタSHg,SHr,SHsを閉
鎖する。次に、平面鏡45を正反射状態へ回動して戻し
て固定する。以上で記録を完了して、記録媒体10中で
参照光及び信号光の光干渉パターンを形成し、ゲート光
で記録媒体を部分的に励起することにより、屈折率の変
化として情報記録する。1ページ目の記録が終了した
ら、記録媒体10を所定量移動し記録媒体に対する記録
参照光12bの位置を変化させ、2ページ目を同じ手順
で記録する。この際、コントローラ32による回動ミラ
ー14の制御によって、第1の信号光経路SP1への信
号光供給を第2の信号光経路SP2へ切り替え、逐次記
録を行う。
光防止状態へ回動して、記録参照光12b及びゲート光
22が正反射すなわち記録媒体へ戻らないように固定す
る。次に、記録媒体10を保持しているn(n=1又は
2)軸可動ステージ60をコントローラ32で位置制御
して、対象としている記録媒体10を所定位置へに移動
する。次に、記録信号をエンコーダ25より空間光変調
器SLMへ送出し、所定パターンを表示する。次に、シ
ャッタSHgを開放し、ゲート光先行照射による既記録
部消去し、次に、ゲート光照射とともにシャッタSH
s,SHrを開放して記録を開始する。次に、コントロ
ーラ32により制御された所定時間記録し、すなわち干
渉させる。次に、シャッタSHg,SHr,SHsを閉
鎖する。次に、平面鏡45を正反射状態へ回動して戻し
て固定する。以上で記録を完了して、記録媒体10中で
参照光及び信号光の光干渉パターンを形成し、ゲート光
で記録媒体を部分的に励起することにより、屈折率の変
化として情報記録する。1ページ目の記録が終了した
ら、記録媒体10を所定量移動し記録媒体に対する記録
参照光12bの位置を変化させ、2ページ目を同じ手順
で記録する。この際、コントローラ32による回動ミラ
ー14の制御によって、第1の信号光経路SP1への信
号光供給を第2の信号光経路SP2へ切り替え、逐次記
録を行う。
【0036】図8は、記録媒体へのゲート光、記録参照
光及び信号光の入射状態例を示す。略円柱形状の屈折率
格子の領域RGの各々はホログラム記録媒体10の主面
に略垂直に伸長している。略垂直に入射している記録媒
体主面上の直径rのゲート光または記録参照光及びゲー
ト光と、同主面上の直径rsの信号光とは、例えばr=
30μm、rs=100μmのようにrs>rとなるよう
に入射させる。また、ほぼ円筒状に情報を記録するた
め、記録媒体10の厚みTに対して十分な長さ、例え
ば、T/r>2を持つことが好ましい。
光及び信号光の入射状態例を示す。略円柱形状の屈折率
格子の領域RGの各々はホログラム記録媒体10の主面
に略垂直に伸長している。略垂直に入射している記録媒
体主面上の直径rのゲート光または記録参照光及びゲー
ト光と、同主面上の直径rsの信号光とは、例えばr=
30μm、rs=100μmのようにrs>rとなるよう
に入射させる。また、ほぼ円筒状に情報を記録するた
め、記録媒体10の厚みTに対して十分な長さ、例え
ば、T/r>2を持つことが好ましい。
【0037】図9に示すように、屈折率格子の領域RG
において、まず、記録参照光12bと信号光12aによ
り空間回折格子(時間的には定常過程)ができる。記録
参照光12bの平面鏡45からの反射光があたかも記録
媒体を透過して位相共役光に変換されるとみなせるの
で、干渉して透過型回折格子が形成される。ここで記録
参照光12bの波数ベクトルをkr、信号光12aの波
数ベクトルをksとすると、得られた格子ベクトルKは
K=(kr−ks)で表わせる。ポッケルス効果材料
(フォトリフラクティブ材料)の場合、記録参照光12
bと信号光12aの光干渉分布に応じた、記録媒体内の
上下準位に関する原子数分布の格子(Population Gratin
g)ができ、これに比例した屈折率変化が生じることによ
り回折格子すなわち屈折率格子ができる。このときの空
間変調深さは光強度に依存する。従って、干渉縞である
屈折率格子面の拡がる方向は記録参照光12b進行方向
と信号光12a進行方向とのなす角を等分割する方向で
ある。なお、このときは、あたかも記録参照光1bが記
録媒体で反射され位相共役光に変換されるとみなせるの
で、反射型回折格子も形成される。
において、まず、記録参照光12bと信号光12aによ
り空間回折格子(時間的には定常過程)ができる。記録
参照光12bの平面鏡45からの反射光があたかも記録
媒体を透過して位相共役光に変換されるとみなせるの
で、干渉して透過型回折格子が形成される。ここで記録
参照光12bの波数ベクトルをkr、信号光12aの波
数ベクトルをksとすると、得られた格子ベクトルKは
K=(kr−ks)で表わせる。ポッケルス効果材料
(フォトリフラクティブ材料)の場合、記録参照光12
bと信号光12aの光干渉分布に応じた、記録媒体内の
上下準位に関する原子数分布の格子(Population Gratin
g)ができ、これに比例した屈折率変化が生じることによ
り回折格子すなわち屈折率格子ができる。このときの空
間変調深さは光強度に依存する。従って、干渉縞である
屈折率格子面の拡がる方向は記録参照光12b進行方向
と信号光12a進行方向とのなす角を等分割する方向で
ある。なお、このときは、あたかも記録参照光1bが記
録媒体で反射され位相共役光に変換されるとみなせるの
で、反射型回折格子も形成される。
【0038】いずれの回折格子の格子間隔は、Λ=2π
/|K|=λ[2Nsin(θ/2)]となる。ただ
し、θは記録媒体内で信号光12aが参照光12bとな
す角度、Nは記録媒体の屈折率である。θが微小なと
き、透過型の方が反射型よりも格子間隔が広くなる。透
過型及び反射型の格子ベクトルがほぼ直交しているか
ら、一方の回折格子が優勢に働けば、他方の寄与は相対
的に弱くなり、実際上は一方のみが強く働く。
/|K|=λ[2Nsin(θ/2)]となる。ただ
し、θは記録媒体内で信号光12aが参照光12bとな
す角度、Nは記録媒体の屈折率である。θが微小なと
き、透過型の方が反射型よりも格子間隔が広くなる。透
過型及び反射型の格子ベクトルがほぼ直交しているか
ら、一方の回折格子が優勢に働けば、他方の寄与は相対
的に弱くなり、実際上は一方のみが強く働く。
【0039】よって、本発明では、信号光と記録参照光
の干渉パターンのうちのゲート光により画定された一部
に対応する屈折率格子の領域を複数有する平行平板形状
の一軸結晶のフォトリフラクティブ結晶ホログラム記録
媒体では、各々の屈折率格子の領域は柱形状を有し、屈
折率格子の領域が隣接して並設されている。隣接して並
設された屈折率格子の領域RGにおける格子ベクトルK
が互いに異なる方向に存在している。これは、位相差顕
微鏡で確認できる。
の干渉パターンのうちのゲート光により画定された一部
に対応する屈折率格子の領域を複数有する平行平板形状
の一軸結晶のフォトリフラクティブ結晶ホログラム記録
媒体では、各々の屈折率格子の領域は柱形状を有し、屈
折率格子の領域が隣接して並設されている。隣接して並
設された屈折率格子の領域RGにおける格子ベクトルK
が互いに異なる方向に存在している。これは、位相差顕
微鏡で確認できる。
【0040】さらに、ゲート光により記録参照光及び信
号光の屈折率変化領域を制限する場合を考察してみる。
図10に示すように、フーリエ変換のホログラム記録に
おいて光空間変調器でフーリエ変換された信号光は、光
空間変調器の画素の繰り返し(ピッチaとする)による
1次回折光が最高周波数成分となる。信号光と参照光を
干渉させ記録媒体10内で記録をおこなう際、フーリエ
面に空間周波数スペクトル分布光強度が生じる。記録面
の空間周波数(1/a)、光の波長(λ)、フーリエ変
換レンズの焦点距離(f)を用いて、フーリエ面での0
次と1次フーリエスペクトルの間隔(d1)すなわち0
次及び1次回折光のピーク間距離はd1=(1/a)・
(λ)・(f)のように表すことができる。
号光の屈折率変化領域を制限する場合を考察してみる。
図10に示すように、フーリエ変換のホログラム記録に
おいて光空間変調器でフーリエ変換された信号光は、光
空間変調器の画素の繰り返し(ピッチaとする)による
1次回折光が最高周波数成分となる。信号光と参照光を
干渉させ記録媒体10内で記録をおこなう際、フーリエ
面に空間周波数スペクトル分布光強度が生じる。記録面
の空間周波数(1/a)、光の波長(λ)、フーリエ変
換レンズの焦点距離(f)を用いて、フーリエ面での0
次と1次フーリエスペクトルの間隔(d1)すなわち0
次及び1次回折光のピーク間距離はd1=(1/a)・
(λ)・(f)のように表すことができる。
【0041】例えば、記録媒体の屈折率が2で厚さが3
mmとして、実施例装置の光学系がTFT液晶の100
0×1000光空間変調器で画素ピッチaが10μm、
信号光波長530nm、焦点距離14mmである場合、
これに対応したフーリエスペクトル間隔(d1)は上式
によると750μm程度となる。したがって、信号光の
情報の大部分は光軸から約±750μmの範囲に存在す
ることになる。図10に示すように、この1次回折光と
0次光とで構成される田の字型の空間内に光空間変調器
に現れた2次元データが分散されていることになる。こ
のため記録に重要となる基本波成分の大部分は0次光の
周辺に集中するため、画素の1次回折光付近の高調波成
分の情報は相対的に重要でなくなる。
mmとして、実施例装置の光学系がTFT液晶の100
0×1000光空間変調器で画素ピッチaが10μm、
信号光波長530nm、焦点距離14mmである場合、
これに対応したフーリエスペクトル間隔(d1)は上式
によると750μm程度となる。したがって、信号光の
情報の大部分は光軸から約±750μmの範囲に存在す
ることになる。図10に示すように、この1次回折光と
0次光とで構成される田の字型の空間内に光空間変調器
に現れた2次元データが分散されていることになる。こ
のため記録に重要となる基本波成分の大部分は0次光の
周辺に集中するため、画素の1次回折光付近の高調波成
分の情報は相対的に重要でなくなる。
【0042】そこで、本発明においては、記録する際に
隣り合う信号光のフーリエスペクトル同士が重なって
も、ゲート光の直径(d2)をフーリエスペクトル間隔
(d1)に関してd1>d2となるように設定する。ま
た、ゲート光により制限されて記録される領域は重なら
ずに隣接するように、すなわちゲート光ピッチPGをP
G≧d2となるように設定する。このように周期的に空
間配置することで、最密充填で情報を多重記録すること
ができる。
隣り合う信号光のフーリエスペクトル同士が重なって
も、ゲート光の直径(d2)をフーリエスペクトル間隔
(d1)に関してd1>d2となるように設定する。ま
た、ゲート光により制限されて記録される領域は重なら
ずに隣接するように、すなわちゲート光ピッチPGをP
G≧d2となるように設定する。このように周期的に空
間配置することで、最密充填で情報を多重記録すること
ができる。
【0043】図3に示す記録媒体への入射角略ゼロの信
号光と入射角θの記録参照光のビームは、その同軸の光
軸に対してθ/2の角度で干渉縞を生成する。フォトリ
フラクティブ結晶では生成される回折格子の方向がその
光学結晶軸に垂直である方向において記録感度が高いの
で、光軸に対して90−θ/2の角度で伸長する光学結
晶軸を設定した記録媒体が好ましいが、信号光と入射角
θを小さくすれば、ピックアップ装置の小型化が可能と
なるので、ホログラム記録媒体では、光学結晶軸をその
主面に略平行に備えていることも好ましい。
号光と入射角θの記録参照光のビームは、その同軸の光
軸に対してθ/2の角度で干渉縞を生成する。フォトリ
フラクティブ結晶では生成される回折格子の方向がその
光学結晶軸に垂直である方向において記録感度が高いの
で、光軸に対して90−θ/2の角度で伸長する光学結
晶軸を設定した記録媒体が好ましいが、信号光と入射角
θを小さくすれば、ピックアップ装置の小型化が可能と
なるので、ホログラム記録媒体では、光学結晶軸をその
主面に略平行に備えていることも好ましい。
【0044】記録媒体の光学結晶軸はその平行平板の主
面方向に略平行とする。記録時には、記録参照光と信号
光のなす角の2等分線の方向に回折格子が形成される。
このとき、この回折格子の方向が記録媒体の光学結晶軸
に直交する場合に記録感度を最大に使える。直交からそ
れるに従い三角関数的に感度が減少する。つまり、記録
参照光と信号光により形成される回折格子は光学結晶軸
に直交する方向に近く透過型ホログラムが記録されやす
いが、平面鏡45により反射した参照光と信号光により
構成される回折格子(反射型ホログラム)は、記録媒体
の光学軸と平行に近くなり、記録感度は非常に小さく記
録されにくい。再生時には平面鏡45による反射光が再
生参照光として作用し記録媒体より回折光(再生共役
光)が得られる。当然、入射光による通常のホログラム
も再生されるが、回折方向が異なるので位相共役再生に
は影響しない。
面方向に略平行とする。記録時には、記録参照光と信号
光のなす角の2等分線の方向に回折格子が形成される。
このとき、この回折格子の方向が記録媒体の光学結晶軸
に直交する場合に記録感度を最大に使える。直交からそ
れるに従い三角関数的に感度が減少する。つまり、記録
参照光と信号光により形成される回折格子は光学結晶軸
に直交する方向に近く透過型ホログラムが記録されやす
いが、平面鏡45により反射した参照光と信号光により
構成される回折格子(反射型ホログラム)は、記録媒体
の光学軸と平行に近くなり、記録感度は非常に小さく記
録されにくい。再生時には平面鏡45による反射光が再
生参照光として作用し記録媒体より回折光(再生共役
光)が得られる。当然、入射光による通常のホログラム
も再生されるが、回折方向が異なるので位相共役再生に
は影響しない。
【0045】次に2色ホログラム再生の行程手順につい
て述べる。まず、図11に示すように、記録媒体10を
保持しているn軸可動ステージ60をコントローラ32
で位置制御して、対象としている記録媒体10を所定位
置へに移動する。次に、シャッタSHrをだけ開放し、
再生を開始する。次に、コントローラ32により制御さ
れた所定時間再生する。次に、シャッタSHrを閉鎖す
る。以上で再生を完了する。
て述べる。まず、図11に示すように、記録媒体10を
保持しているn軸可動ステージ60をコントローラ32
で位置制御して、対象としている記録媒体10を所定位
置へに移動する。次に、シャッタSHrをだけ開放し、
再生を開始する。次に、コントローラ32により制御さ
れた所定時間再生する。次に、シャッタSHrを閉鎖す
る。以上で再生を完了する。
【0046】図8に示すように、平面鏡45は、その反
射面が記録参照光12bのビームウエストに位置しかつ
その反射面の法線が記録参照光12bの入射光路に一致
するように配置されている。再生行程において、記録参
照光12bが記録媒体10を通過し、平面鏡45で正反
射し再生参照光12cとなり記録媒体10に再入射しす
ると、記録媒体10より回折光(再生光としての位相共
役光)が得られ、記録した屈折率格子から位相共役再生
が達成できる。光はビームウエストで収束する球面波か
ら平面波を経て発散する球面波となるので、ビームウエ
スト位置に当該平面波の波面に平行に平面鏡を配置すれ
ば、当該収束球面波と発散球面波は互いに相似でかつ同
軸上にて進行方向が逆の位相共役光が得られる。
射面が記録参照光12bのビームウエストに位置しかつ
その反射面の法線が記録参照光12bの入射光路に一致
するように配置されている。再生行程において、記録参
照光12bが記録媒体10を通過し、平面鏡45で正反
射し再生参照光12cとなり記録媒体10に再入射しす
ると、記録媒体10より回折光(再生光としての位相共
役光)が得られ、記録した屈折率格子から位相共役再生
が達成できる。光はビームウエストで収束する球面波か
ら平面波を経て発散する球面波となるので、ビームウエ
スト位置に当該平面波の波面に平行に平面鏡を配置すれ
ば、当該収束球面波と発散球面波は互いに相似でかつ同
軸上にて進行方向が逆の位相共役光が得られる。
【0047】再生時には、記録参照光12bにより通常
のホログラムも再生されるが再生検出系とは関与しない
反対方向のためシステムには影響を及ぼさない。記録参
照光12bと対向するように平面鏡45が配置されてい
るので、記録参照光12bが記録媒体10を透過し平面
鏡45により反射した光を再生参照光12cとする。記
録参照光12bと再生参照光12cはその都度、同一の
光路を通過する。このように、位相共役波による再生方
法においては記録参照光12bと、再生参照光12cを
対称の性質にする必要があり、両者に対称の対向する平
面波又は球面波が用いられる。
のホログラムも再生されるが再生検出系とは関与しない
反対方向のためシステムには影響を及ぼさない。記録参
照光12bと対向するように平面鏡45が配置されてい
るので、記録参照光12bが記録媒体10を透過し平面
鏡45により反射した光を再生参照光12cとする。記
録参照光12bと再生参照光12cはその都度、同一の
光路を通過する。このように、位相共役波による再生方
法においては記録参照光12bと、再生参照光12cを
対称の性質にする必要があり、両者に対称の対向する平
面波又は球面波が用いられる。
【0048】再生参照光ビーム12cは常に記録参照光
ビーム12bと共軸で反対方向に伝搬させて記録媒体1
0に入射し、円柱形状の屈折率格子から回折光(位相共
役波)を生ぜしめる。この回折光をフーリエ変換レンズ
16がハーフミラー15に導いて、このドットパターン
信号を光検出器20の受光器によって受光して、電気的
なデジタルデータ信号に再変換した後、デコーダ26に
送ると、元のデータが再生される。1ページ目の再生が
終了したら、記録媒体10を所定量移動し記録媒体に対
する記録参照光12bの位置を変化させ、2ページ目を
同じ手順で再生する。
ビーム12bと共軸で反対方向に伝搬させて記録媒体1
0に入射し、円柱形状の屈折率格子から回折光(位相共
役波)を生ぜしめる。この回折光をフーリエ変換レンズ
16がハーフミラー15に導いて、このドットパターン
信号を光検出器20の受光器によって受光して、電気的
なデジタルデータ信号に再変換した後、デコーダ26に
送ると、元のデータが再生される。1ページ目の再生が
終了したら、記録媒体10を所定量移動し記録媒体に対
する記録参照光12bの位置を変化させ、2ページ目を
同じ手順で再生する。
【0049】この際、光検出器20から光検出器20a
へ切り替え受光する。記録媒体の記録部分は、隣接間で
は回折格子(屈折率格子)が空間的に互いに独立して再
生されるため、クロストークを低減することができる。
また他の実施例として、上記手順で記録媒体に記録再生
することで、図12に示すように、参照光及びゲート光
の光軸周りで入射面を互いに120度回転させた3組の
フーリエ変換レンズを用いた、すなわち第1の信号光経
路SP1、第2の信号光経路SP2及び第3の信号光経
路SP3の場合、図13に示すように、1つの円柱形状
の屈折率格子の領域RGの径をrとすると、読み出し時
の参照光スポット径は最大2.46rまで許容すること
ができる。図13の各領域RG中に示す矢印は格子ベク
トルKの主面方向成分を示す。
へ切り替え受光する。記録媒体の記録部分は、隣接間で
は回折格子(屈折率格子)が空間的に互いに独立して再
生されるため、クロストークを低減することができる。
また他の実施例として、上記手順で記録媒体に記録再生
することで、図12に示すように、参照光及びゲート光
の光軸周りで入射面を互いに120度回転させた3組の
フーリエ変換レンズを用いた、すなわち第1の信号光経
路SP1、第2の信号光経路SP2及び第3の信号光経
路SP3の場合、図13に示すように、1つの円柱形状
の屈折率格子の領域RGの径をrとすると、読み出し時
の参照光スポット径は最大2.46rまで許容すること
ができる。図13の各領域RG中に示す矢印は格子ベク
トルKの主面方向成分を示す。
【0050】さらに、再生時には、参照光を記録媒体の
記録部へ入射させると、記録信号に応じた回折光が位相
共役光として記録時に通過したフーリエ変換レンズ、位
相変調板を透過して所定の光検出器アレイにて結像し、
光−電気変換して信号が復調されるが、このとき、それ
ぞれ信号光経路の光検出器20の出力の総和を観測し、
所望光検出器出力のみが最大値となり、かつ他の光検出
器出力が最小となるよう記録媒体位置をコントラーラ3
2により制御することで、再生時の参照光照射用のサー
ボ制御することができる。
記録部へ入射させると、記録信号に応じた回折光が位相
共役光として記録時に通過したフーリエ変換レンズ、位
相変調板を透過して所定の光検出器アレイにて結像し、
光−電気変換して信号が復調されるが、このとき、それ
ぞれ信号光経路の光検出器20の出力の総和を観測し、
所望光検出器出力のみが最大値となり、かつ他の光検出
器出力が最小となるよう記録媒体位置をコントラーラ3
2により制御することで、再生時の参照光照射用のサー
ボ制御することができる。
【0051】上記実施例においては、ビームエキスパン
ダBX及び空間光変調器SLMを1組共用で用いて回動
ミラー14で記録信号光の切り替えを行っているが、ビ
ームエキスパンダBX及び空間光変調器SLMをそれぞ
れの信号光経路に独立に設けて、光源からシャッタで分
岐した光をそれぞれの空間光変調器SLMに供給するよ
うな、複数の空間光変調器で構成することもできる。
ダBX及び空間光変調器SLMを1組共用で用いて回動
ミラー14で記録信号光の切り替えを行っているが、ビ
ームエキスパンダBX及び空間光変調器SLMをそれぞ
れの信号光経路に独立に設けて、光源からシャッタで分
岐した光をそれぞれの空間光変調器SLMに供給するよ
うな、複数の空間光変調器で構成することもできる。
【0052】さらに、上記実施例においては、信号光経
路毎に光検出器アレイを設け、複数の検出ラインを備え
た例を示したが、共通の光検出器アレイを1つで構成
し、読み取り対象の屈折率格子の領域から光検出器アレ
イへの入射光路をシャッタなどで選択することで構成す
ることもできる。また、上記実施例では透過型回折格子
でホログラム記録を用いていたが、反射型回折格子を用
いても同等の効果を発揮できる。このとき記録媒体の光
学軸は主面に略垂直であり、記録時に迷光防止のため回
動させていた図3の平面鏡45を固定したままで記録再
生をおこなう。このときも、記録時には記録参照光と信
号光の2等分角方向に回折格子が形成され、この方向が
記録媒体の光学軸に直交する場合記録感度が最大とな
り、直交からそれるに従い三角関数的に感度が減少す
る。つまり、前記の実施例とは記録と再生の参照光に逆
の減少がおこり、平面鏡45により反射した参照光と信
号光により構成される回折格子が記録媒体の光学軸と直
交に近くなり、大きな記録感度を持ち反射型ホログラム
が形成されるが、入射の参照光と信号光により構成され
る回折格子(透過型ホログラム)は、記録媒体の光学軸
と平行に近くなり記録感度は非常に小さく記録されにく
い。再生時には入射参照光が位相共役再生用の再生参照
光として作用し、媒体からの回折光(再生共役光)が得
られる。同じく反射光による通常のホログラムも再生さ
れるが、回折方向が異なるので位相共役再生には影響し
ない。
路毎に光検出器アレイを設け、複数の検出ラインを備え
た例を示したが、共通の光検出器アレイを1つで構成
し、読み取り対象の屈折率格子の領域から光検出器アレ
イへの入射光路をシャッタなどで選択することで構成す
ることもできる。また、上記実施例では透過型回折格子
でホログラム記録を用いていたが、反射型回折格子を用
いても同等の効果を発揮できる。このとき記録媒体の光
学軸は主面に略垂直であり、記録時に迷光防止のため回
動させていた図3の平面鏡45を固定したままで記録再
生をおこなう。このときも、記録時には記録参照光と信
号光の2等分角方向に回折格子が形成され、この方向が
記録媒体の光学軸に直交する場合記録感度が最大とな
り、直交からそれるに従い三角関数的に感度が減少す
る。つまり、前記の実施例とは記録と再生の参照光に逆
の減少がおこり、平面鏡45により反射した参照光と信
号光により構成される回折格子が記録媒体の光学軸と直
交に近くなり、大きな記録感度を持ち反射型ホログラム
が形成されるが、入射の参照光と信号光により構成され
る回折格子(透過型ホログラム)は、記録媒体の光学軸
と平行に近くなり記録感度は非常に小さく記録されにく
い。再生時には入射参照光が位相共役再生用の再生参照
光として作用し、媒体からの回折光(再生共役光)が得
られる。同じく反射光による通常のホログラムも再生さ
れるが、回折方向が異なるので位相共役再生には影響し
ない。
【0053】本実施例では直径を絞ったゲート光で2色
ホログラムを記録するので、記録媒体に形成される記録
部分が針状の細長い形状となるため効率良く空間多重記
録ができる。同様に記録の際に参照光を絞り込むことで
記録光強度の密度を向上させられるので、低い記録感度
の記録媒体や出力の低い光源でも高速に記録することが
できる。
ホログラムを記録するので、記録媒体に形成される記録
部分が針状の細長い形状となるため効率良く空間多重記
録ができる。同様に記録の際に参照光を絞り込むことで
記録光強度の密度を向上させられるので、低い記録感度
の記録媒体や出力の低い光源でも高速に記録することが
できる。
【0054】上記実施形態では、記録時のゲート光照射
領域が活性化され記録領域となるので、ゲート光を記録
参照光と同様の集光方法により形成しつつ、微小セクタ
を構成するゲート光を用いた再生劣化の無い2色ホログ
ラムを説明したが、記録時のゲート光照射を行わない場
合でも、少なくとも記録参照光で上記集光方法により微
小セクタを形成して、再生時には位相共役再生が行えば
小型のホログラムメモリシステムが達成できる。但し、
その場合には隣接記録部を消去しながらの記録となるの
で、スケジューリングが必要となる。
領域が活性化され記録領域となるので、ゲート光を記録
参照光と同様の集光方法により形成しつつ、微小セクタ
を構成するゲート光を用いた再生劣化の無い2色ホログ
ラムを説明したが、記録時のゲート光照射を行わない場
合でも、少なくとも記録参照光で上記集光方法により微
小セクタを形成して、再生時には位相共役再生が行えば
小型のホログラムメモリシステムが達成できる。但し、
その場合には隣接記録部を消去しながらの記録となるの
で、スケジューリングが必要となる。
【0055】さらに他の変形例では、記録媒体10及び
平面鏡45の間に1/4波長板を配置すれば、記録参照
光12bが記録媒体10を透過後に2回1/4波長板を
通過することにより記録媒体10に入射する再生参照光
12cの偏光方向を90度変化させることができるの
で、空間光変調器SLMからの信号光12aと光検出器
20への回折光(再生光としての位相共役光)を分離す
る光学系に偏光ビームスプリッタを使用することによ
り、信号光はすべて記録媒体10に、回折光はすべてC
CD側に導く分離光学系が構成でき、光量を有効に使う
ことができる。
平面鏡45の間に1/4波長板を配置すれば、記録参照
光12bが記録媒体10を透過後に2回1/4波長板を
通過することにより記録媒体10に入射する再生参照光
12cの偏光方向を90度変化させることができるの
で、空間光変調器SLMからの信号光12aと光検出器
20への回折光(再生光としての位相共役光)を分離す
る光学系に偏光ビームスプリッタを使用することによ
り、信号光はすべて記録媒体10に、回折光はすべてC
CD側に導く分離光学系が構成でき、光量を有効に使う
ことができる。
【0056】
【発明の効果】本発明においては、記録媒体の内部にて
信号光ビーム及び記録参照光ビームを交差させると同時
に、信号光ビーム及び記録参照光ビームが交差する記録
媒体の部位を通過しかつ当該部位の体積よりも小なる体
積を画定するように、記録媒体の記録感度を発現させる
ゲート光ビームを記録媒体に照射する構成にしたので、
記録領域を針状の細長い形状とし、効率よく空間多重記
録が行える。また、本発明によれば、記録媒体の屈折率
格子の領域からの再生像が、隣接する屈折率格子の領域
からの再生像と空間的に独立した位置に結像するよう構
成されているので、再生時の隣接屈折率格子の領域から
のクロストークが低減できる。また、記録時に1つ又は
複数の空間光変調器を用いて変調信号を生成し、記録媒
体への入射方向を制御することで屈折率格子の領域を形
成でき、信号光の入射方向を3種類以上形成することで
最密充填記録が可能となる。さらに、再生時にも複数又
は1つの光検出器アレイを配置することで、空間的に独
立した再生像を検出できる。本発明によれば、大型の光
源を用いなくても、記録光(記録参照光と信号光)を微
小領域に集光することによる高光パワー密度化による記
録時間の短縮と、柱状の記録領域の重ね合わせにより記
録媒体の記録可能容量を有効に利用し、高速記録、高記
録密度化が達成できる。さらに、記録と再生の光ビーム
ウエストにて反射させることにより、記録と再生の参照
光の波面を相似にした位相共役再生が実現できるので、
記録再生光学系が簡素になりメモリシステムの小型化が
達成できる。
信号光ビーム及び記録参照光ビームを交差させると同時
に、信号光ビーム及び記録参照光ビームが交差する記録
媒体の部位を通過しかつ当該部位の体積よりも小なる体
積を画定するように、記録媒体の記録感度を発現させる
ゲート光ビームを記録媒体に照射する構成にしたので、
記録領域を針状の細長い形状とし、効率よく空間多重記
録が行える。また、本発明によれば、記録媒体の屈折率
格子の領域からの再生像が、隣接する屈折率格子の領域
からの再生像と空間的に独立した位置に結像するよう構
成されているので、再生時の隣接屈折率格子の領域から
のクロストークが低減できる。また、記録時に1つ又は
複数の空間光変調器を用いて変調信号を生成し、記録媒
体への入射方向を制御することで屈折率格子の領域を形
成でき、信号光の入射方向を3種類以上形成することで
最密充填記録が可能となる。さらに、再生時にも複数又
は1つの光検出器アレイを配置することで、空間的に独
立した再生像を検出できる。本発明によれば、大型の光
源を用いなくても、記録光(記録参照光と信号光)を微
小領域に集光することによる高光パワー密度化による記
録時間の短縮と、柱状の記録領域の重ね合わせにより記
録媒体の記録可能容量を有効に利用し、高速記録、高記
録密度化が達成できる。さらに、記録と再生の光ビーム
ウエストにて反射させることにより、記録と再生の参照
光の波面を相似にした位相共役再生が実現できるので、
記録再生光学系が簡素になりメモリシステムの小型化が
達成できる。
【0057】本発明では、同じセクタに多重しないの
で、記録による媒体の屈折率変化が加算されず、記録媒
体透過光を参照光として用いても入射光との波面の違い
が少なく信号再生に有利である。また、記録媒体におけ
る記録感度の小さい方向の回折格子形成による影響の積
み重ねもなくなり、反射光の遮光手段がなくても再生に
大きな影響を与えない。
で、記録による媒体の屈折率変化が加算されず、記録媒
体透過光を参照光として用いても入射光との波面の違い
が少なく信号再生に有利である。また、記録媒体におけ
る記録感度の小さい方向の回折格子形成による影響の積
み重ねもなくなり、反射光の遮光手段がなくても再生に
大きな影響を与えない。
【図1】従来のホログラム記録システムを示す概略構成
図。
図。
【図2】ホログラム記録媒体を示す概略断面図。
【図3】本発明によるホログラム記録再生装置を説明す
る概略構成図。
る概略構成図。
【図4】本発明による実施形態のホログラム記録再生装
置を説明する概略平面図。
置を説明する概略平面図。
【図5】図4の矢印Aから眺めた概略側面図。
【図6】図4の矢印Bから眺めた概略側面図。
【図7】本発明による記録再生装置における記録行程を
説明する概略図。
説明する概略図。
【図8】本発明による実施形態のホログラム記録媒体を
示す概略斜視図。
示す概略斜視図。
【図9】本発明による実施形態のホログラム記録媒体の
屈折率格子の領域を示す概略斜視図。
屈折率格子の領域を示す概略斜視図。
【図10】本発明によるホログラム記録再生装置におけ
る記録行程を説明する概略図。
る記録行程を説明する概略図。
【図11】本発明によるホログラム記録再生装置におけ
る再生行程を説明する概略図。
る再生行程を説明する概略図。
【図12】本発明による他の実施形態のホログラム記録
再生装置を説明する概略平面図。
再生装置を説明する概略平面図。
【図13】本発明による他の実施形態のホログラム記録
媒体を説明する概略平面図。
媒体を説明する概略平面図。
10 記録媒体 11 レーザ光源 12a 信号光 12b 記録参照光 12c 再生参照光 13 ビームスプリッタ 15、15a、15c ハーフミラー 16 フーリエ変換レンズ 17 位相変調板 18、23、45 ミラー(平面鏡) 19 ダイクロイックミラー 20、20a、20c 光検出器 21 ゲート光生成用光源 22 ゲート光 25 エンコーダ 26 デコーダ 32 コントローラ 50 光吸収体 60 可動ステージ BX ビームエキスパンダ SLM 空間光変調器 SHs、SHr、SHg シャッタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 善尚 埼玉県鶴ケ島市富士見6丁目1番1号 パ イオニア株式会社総合研究所内 (72)発明者 松下 元 埼玉県鶴ケ島市富士見6丁目1番1号 パ イオニア株式会社総合研究所内 Fターム(参考) 2K008 AA08 BB03 BB04 CC01 CC03 DD23 FF07 FF08 FF17 FF21 HH01 HH03 HH06 HH18 HH19 HH24 HH26
Claims (28)
- 【請求項1】 平行平板形状を有する一軸結晶のフォト
リフラクティブ結晶からなり、情報データに応じて変調
された第1波長の可干渉性信号光ビームと可干渉性参照
光の3次元的な光干渉パターンの一部に対応する屈折率
格子の領域を複数有するホログラム記録媒体であって、
各々の前記屈折率格子の領域は空間的に独立している柱
形状を有し、前記屈折率格子の領域が隣接して並設さ
れ、隣接する前記屈折率格子の領域における前記屈折率
格子の格子ベクトルが互いに異なる方向に存在している
ことを特徴とするホログラム記録媒体。 - 【請求項2】 前記第1波長の参照光及び信号光に加え
て第2波長のゲート光ビームが同時に照射されたときに
前記第1波長において記録感度が増加する結晶であるこ
とを特徴とする請求項1記載のホログラム記録媒体。 - 【請求項3】 前記第1波長の参照光及び信号光に加え
て第2波長のゲート光ビームが同時に照射されたときに
前記第1波長において記録感度が増加する結晶であるこ
とを特徴とする請求項1記載のホログラム記録媒体。 - 【請求項4】 その光学結晶軸をその主面に略平行又は
略垂直に備えていることを特徴とする請求項1記載のホ
ログラム記録媒体。 - 【請求項5】 前記屈折率格子の領域ごとに1画面の情
報データが格納されていることを特徴とする請求項1記
載のホログラム記録媒体。 - 【請求項6】 柱形状の前記屈折率格子の領域の各々は
ホログラム記録媒体の主面に略垂直に伸長していること
を特徴とする請求項1記載のホログラム記録媒体。 - 【請求項7】 柱形状の前記屈折率格子の領域の各々は
略円柱形状であることを特徴とする請求項1記載のホロ
グラム記録媒体。 - 【請求項8】 前記屈折率格子の領域の最大内径は、前
記信号光ビームの光強度分布の0次及び1次回折光のピ
ーク間距離よりも小さいことを特徴とする請求項1記載
のホログラム記録媒体。 - 【請求項9】 平行平板形状を有する一軸結晶のフォト
リフラクティブ結晶からなる記録媒体内において、情報
データに応じて変調された第1波長の可干渉性信号光ビ
ームと可干渉性参照光の3次元的な光干渉パターンの一
部に対応する屈折率格子の領域を複数形成するホログラ
ム記録方法であって、前記記録媒体の内部にて前記信号
光ビーム及び記録参照光ビームを交差させると同時に、
前記信号光ビーム及び記録参照光ビームが交差する記録
媒体の部位を通過しかつ当該部位の体積よりも小なる体
積を画定するように、前記記録媒体の記録感度を発現さ
せる第2波長を有するゲート光ビームを前記記録媒体に
照射し、 前記屈折率格子の領域毎に、隣接する前記屈折率格子の
領域における前記屈折率格子の格子ベクトルが互いに異
なる方向に存在するように、前記信号光ビームを異なる
方向から前記ゲート光ビームへ照射することを特徴とす
るホログラム記録方法。 - 【請求項10】 前記ゲート光ビームを収束せしめ、そ
のビームウエスト及びその近傍に前記記録媒体を配置
し、前記屈折率格子の領域を柱形状となし、前記屈折率
格子の領域を隣接して並設することを特徴とする請求項
9記載のホログラム記録方法。 - 【請求項11】 前記記録媒体はその光学結晶軸をその
主面に略平行又は略垂直に備えていることを特徴とする
請求項9記載のホログラム記録方法。 - 【請求項12】 前記記録参照光ビーム及び前記ゲート
光ビームを共軸において照射することを特徴とする請求
項9記載のホログラム記録方法。 - 【請求項13】 前記記録参照光ビームを収束せしめる
ことを特徴とする請求項9記載のホログラム記録方法。 - 【請求項14】 前記記録参照光ビーム及び前記ゲート
光ビームを前記記録媒体の主面に略垂直に照射し、柱形
状の前記屈折率格子の領域を前記記録媒体の主面に略垂
直に伸長せしめることを特徴とする請求項9記載のホロ
グラム記録方法。 - 【請求項15】 前記記録媒体の表面における前記ゲー
ト光ビームの横断面の面積が前記信号光ビームの横断面
の面積より小であるように、それぞれ照射することを特
徴とする請求項9記載のホログラム記録方法。 - 【請求項16】 前記屈折率格子の領域の最大内径は、
前記信号光ビームの光強度分布の0次及び1次回折光の
ピーク間距離よりも小さいことを特徴とする請求項9記
載のホログラム記録方法。 - 【請求項17】 平行平板形状を有する一軸結晶のフォ
トリフラクティブ結晶からなり、各々が情報データに応
じて変調された可干渉性信号光ビームと可干渉性参照光
の3次元的な光干渉パターンの一部に対応しかつ各々が
空間的に独立した柱形状を有しかつ隣接して並設された
複数の屈折率格子の領域を有し、各々隣接する前記屈折
率格子の領域における前記屈折率格子の格子ベクトルが
互いに異なる方向に存在しているホログラム記録媒体か
ら情報データを再生するホログラム再生方法であって、
前記ホログラム記録媒体の前記屈折率格子の領域の各々
へ、可干渉性参照光を所定入射角度で入射して、少なく
とも隣接する前記屈折率格子の領域からは空間的に独立
した異なる方向へ画像を結像せしめることを特徴とする
ホログラム再生方法。 - 【請求項18】 前記参照光ビームを前記屈折率格子の
領域の各々へ所定入射角度で入射したとき、隣接する前
記屈折率格子の領域から異なる方向へ空間的に独立に結
像した画像を受光する前記検出手段の位置を切り替える
ことを特徴とする請求項17記載のホログラム再生方
法。 - 【請求項19】 平行平板形状を有する一軸結晶のフォ
トリフラクティブ結晶からなる記録媒体内において、情
報データに応じて変調された第1波長の可干渉性信号光
ビームと可干渉性参照光の3次元的な光干渉パターンの
一部に対応する屈折率格子の領域を複数形成するホログ
ラム記録再生装置であって、 平行平板形状を有するフォトリフラクティブ結晶からな
る記録媒体を装着自在に保持する支持手段と、 前記記録媒体の主面に略垂直に、第1波長の可干渉性の
記録参照光ビームを入射する参照光手段と、 1画面の情報データに応じて変調された第1波長の可干
渉性の信号光ビームを前記記録媒体に入射し、その内部
にて前記記録参照光ビームと交差せしめかつ前記信号光
ビーム及び記録参照光ビームの光干渉パターンを生成す
る信号光手段と、 前記記録参照光ビームとともに前記記録媒体の主面に略
垂直に、前記記録媒体の記録感度を発現させる第2波長
のゲート光ビームを入射して、前記信号光ビーム及び記
録参照光ビームが交差する前記記録媒体の部位を通過し
かつ当該部位の体積よりも小なる体積を画定する前記光
干渉パターンの一部の屈折率格子を形成するゲート光手
段と、 前記屈折率格子の領域毎に、隣接する前記屈折率格子の
領域における前記屈折率格子の格子ベクトルが互いに異
なる方向に存在するように、前記信号光ビームを、異な
る方向から前記記録媒体の部位の前記ゲート光ビームへ
照射する切り替え手段と、 前記記録参照光ビームに共軸で反対方向に伝搬する再生
参照光ビームを前記記録媒体の前記屈折率格子に照射し
て記信号光ビームに対して位相共役波を生ぜしめる位相
共役波発生手段と、 前記位相共役波を前記信号光ビームの光路から分離する
分離手段と、 前記位相共役波により結像された情報データを検出する
検出手段と、を有することを特徴とするホログラム記録
再生装置。 - 【請求項20】 前記参照光ビームを前記屈折率格子の
領域の各々へ所定入射角度で入射したとき、隣接する前
記屈折率格子の領域から異なる方向へ空間的に独立に結
像した画像を受光する前記検出手段の位置を切り替え手
段を有することを特徴とする請求項19記載のホログラ
ム記録再生装置。 - 【請求項21】 前記検出手段は複数の光検出器アレイ
を備え、記録媒体への入射方向が異なる複数の集光レン
ズを切り替えて再生することを特徴とする請求項19記
載のホログラム記録再生装置。 - 【請求項22】 前記信号光手段は複数の光変調器を備
え、記録媒体への入射方向が異なる複数の集光レンズを
切り替えて記録することを特徴とする請求項19記載の
ホログラム記録再生装置。 - 【請求項23】 前記ゲート光ビームを収束せしめる手
段を有し、前記ゲート光ビームのビームウエスト及びそ
の近傍に前記記録媒体を配置し、前記屈折率格子の領域
を柱形状となし、前記屈折率格子の領域を隣接して並設
することを特徴とする請求項19記載のホログラム記録
再生装置。 - 【請求項24】 前記記録参照光ビーム及び前記ゲート
光ビームを共軸において照射する手段を有することを特
徴とする請求項19記載のホログラム記録再生装置。 - 【請求項25】 前記記録参照光ビームを収束せしめる
手段を有することを特徴とする請求項19記載のホログ
ラム記録再生装置。 - 【請求項26】 前記記録参照光ビーム及び前記ゲート
光ビームを前記記録媒体の主面に略垂直に照射し、柱形
状の前記屈折率格子の領域を前記記録媒体の主面に略垂
直に伸長せしめることを特徴とする請求項19記載のホ
ログラム記録再生装置。 - 【請求項27】 前記記録媒体の表面における前記ゲー
ト光ビームの横断面の面積が前記信号光ビームの横断面
の面積より小であるように、それぞれ照射することを特
徴とする請求項19記載のホログラム記録再生装置。 - 【請求項28】 前記屈折率格子の領域の最大内径は、
前記信号光ビームの光強度分布の0次及び1次回折光の
ピーク間距離よりも小さいことを特徴とする請求項19
記載のホログラム記録再生装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001101890A JP2002297008A (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | ホログラム記録媒体、ホログラム記録再生方法及びホログラム記録再生装置 |
EP02006943A EP1246031A2 (en) | 2001-03-30 | 2002-03-26 | Hologram recording medium, hologram recording-reproducing method, and hologram recording-reproducing apparatus |
US10/106,867 US20020154589A1 (en) | 2001-03-30 | 2002-03-27 | Hologram recording medium, hologram recording-reproducing method, and horogram recording-reproducing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001101890A JP2002297008A (ja) | 2001-03-30 | 2001-03-30 | ホログラム記録媒体、ホログラム記録再生方法及びホログラム記録再生装置 |
Publications (1)
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