JP2003233908A - ホログラフィック・ディスク・レコーディング・システム - Google Patents
ホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムInfo
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- G—PHYSICS
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Abstract
ばらつきを抑えることのできる、ホログラフィック・デ
ィスク・レコーディング・システムを提供する。 【解決手段】 ソース・ディスク50上の情報をターゲ
ット・ディスク60上にホログラムの形で記録するため
のホログラフィック・ディスク・レコーディング・シス
テムにおいて、コニカル・ビーム・シェイパー70を用
いて、参照波ビーム26を、ビーム軸心を通りビーム軸
心に対して実質的に同一の傾斜角を成す直線に沿って進
行する光線から成る実質的に円筒対称性を有する円錐形
ビームに整形する。円錐形ビームのビーム軸心とターゲ
ット・ディスクの軸心とを実質的に一致させて円錐形ビ
ームをターゲット・ディスクに入射させることで、円錐
形ビームの実質的に全ての光線をターゲット・ディスク
に実質的に同一の入射角で入射させるようにした。
Description
・ディスク・レコーディング・システムに関し、より詳
しくは、透過型ソース・ディスク上の情報をホログラフ
ィック記録材料製のターゲット・ディスク上にホログラ
ムの形で記録するためのホログラフィック・ディスク・
レコーディング・システムに関する。
ログラムの形で記録するホログラフィック・レコーディ
ング技術においては、ホログラフィック記録媒体上の同
一記録位置に複数枚のホログラムを多重化して記録する
ということが行われている。情報を記録するためのホロ
グラムは、データ・ページと呼ばれることもあり、従っ
て複数枚のホログラムを多重化するということは、複数
枚のデータ・ページを多重化することである。複数枚の
データ・ページを多重化するには、個々のデータ・ペー
ジを記録する際に使用する参照波ビームの特性を、各デ
ータ・ページごとに異ならせるようにすればよく、例え
ば、参照波ビームが記録媒体に入射するときの入射角を
異ならせたり、参照波ビームの波長を異ならせたりする
などの方法が用いられている。
せるための手段としては、液晶ディスプレイなどで構成
した特別の光変調器(スペーシャル・ライト・モジュレ
ータ:SLM)が一般的に使用されている。また、多重
化して記録した複数枚のホログラムのうちの所望の1枚
のホログラム読出すには、そのホログラムを記録したと
きに使用した参照波ビームと同一特性の参照波ビームを
使用して、そのホログラムを再生し、そして、その再生
したホログラムによって表されているデータ・ページ
を、2次元デテクタ・アレイを使用して読取るようにし
ている。
概説した従来のホログラフィック・レコーディング技術
には、幾つかの短所が付随している。先ず、データ・ペ
ージ1枚当たりの記録密度は、使用しているSLM及び
2次元デテクタ・アレイが、どれほどまで小さなピクセ
ル・サイズ及びピクセル・ピッチを提供できるかによっ
て、その上限が決まってしまうため、より高い記録密度
を達成しようとすると、同一記録位置に膨大な枚数のホ
ログラムを多重化して記録しなければならなくなる。そ
の多重化の方法としてどのような方法を用いるかによっ
て、また、記録媒体上の隣り合う記録位置どうしの間の
重なり量の大きさによって、1枚のホログラムが占有す
る記録媒体の部分領域の形状が異なったものとなり、ま
た、記録媒体上の同一記録位置に多重化して記録するこ
とのできるホログラムの有効枚数も異なったものとな
る。そして、それらが異なることにより、その記録媒体
上に記録した複数枚のホログラムの間で再生強度がばら
ついたり、同じホログラム内のピクセルの間で再生強度
がばらついたりするおそれが生じる。これらの再生強度
のばらつきは、データ読出エラーの原因となるため、デ
ータ読出エラーの発生率を、所定レベル以下に抑えるた
めには、かなり複雑な再生強度補償技法を用いなくては
ならない。また、記録媒体上の隣り合う記録位置どうし
が重なり部分を持たないようにすると、記録位置どうし
の間の記録媒体材料が有効利用されないために、ダイナ
ミック・レンジが低下するという問題も発生する。
ディング技術を用いて製作したホログラフィック・メモ
リでは、その複製の製造(レプリケーション)を高速で
実行できるような適当な方法が存在していなかった。即
ち、そのようなホログラフィック・メモリをターゲット
・ディスク上にコピーするには、そのターゲット・ディ
スク上の各々の記録位置ごとに、その記録位置に多重化
して記録すべき複数のホログラムを1枚ずつ記録して行
く工程が必要とされていた。また、ターゲット・ディス
ク上の同一記録位置に多重化して記録する複数枚のホロ
グラムの間で再生強度を一様化するためには、各々の記
録位置ごとに、複雑な露光工程を反復して実行しなけれ
ばならなかった。
あり、本発明の目的は、簡明で安価な構成によって、上
述した従来のホログラフィック・レコーディング技術に
付随していた短所を克服できるようにした、ホログラフ
ィック・ディスク・レコーディング・システムを提供す
ることにある。
ログラフィック・ディスク・レコーディング・システム
において、ホログラフィック・レコーディングに用いる
参照波ビーム及び/または信号波ビームに対して、簡明
な手段で、そのビームの偏光状態や強度分布の調整を施
して、所望の露光特性が得られるようにし得るシステム
を提供することにある。
ログラフィック・ディスク・レコーディング・システム
において、簡明で安価な構成によって、参照波ビームの
入射角変更によるホログラム多重化を可能にし得るシス
テムを提供することにある。
ログラフィック・ディスク・レコーディング・システム
において、振幅変調記録方式で作製したソース・ディス
クのレプリケーションと、位相変調記録方式で作製した
ソース・ディスクのレプリケーションとのいずれにも対
応することのできる、汎用性を備えたシステムを提供す
ることにある。
め、本発明にかかるホログラフィック・ディスク・レコ
ーディング・システムは、透過型ソース・ディスク上の
情報をホログラフィック記録材料製のターゲット・ディ
スク上にホログラムの形で記録するためのホログラフィ
ック・ディスク・レコーディング・システムにおいて、
平行光束化したコヒーレント光から成る平面波ビームを
発生するビーム発生手段と、前記ビーム発生手段が射出
したビームを、信号波ビームとして用いる第1ビームと
参照波ビームとして用いる第2ビームとに分割するビー
ム・スプリッタと、前記第1ビームを、前記ソース・デ
ィスクを通過させて前記ターゲット・ディスクの一方の
面へ入射させるように導き、前記第2ビームを、前記ソ
ース・ディスクを通過させることなく前記ターゲット・
ディスクの他方の面へ入射させるように導く光学系とを
備え、前記光学系が、参照波ビームとして用いる前記第
2ビームを、ビーム軸心を通りビーム軸心に対して実質
的に同一の傾斜角を成す直線に沿って進行する光線から
成る実質的に円筒対称性を有する円錐形ビームに整形す
るコニカル・ビーム・シェイパーを含んでおり、前記光
学系が、前記円錐形ビームのビーム軸心と前記ターゲッ
ト・ディスクの軸心とを実質的に一致させて前記円錐形
ビームを前記ターゲット・ディスクに入射させること
で、前記円錐形ビームの実質的に全ての光線を前記ター
ゲット・ディスクに実質的に同一の入射角で入射させる
ように構成されていることを特徴とする。
ク・レコーディング・システムによれば、ターゲット・
ディスクの有効記録領域の全域において、入射する参照
波ビームのあらゆる光特性を高度に一様化することがで
きる。そのため、ワン・ステップのレコーディング・プ
ロセスによって、ターゲット・ディスクの有効記録領域
の全域にホログラムを記録することができ、また、記録
したホログラムを再生する際の、複数枚のホログラムの
間での再生強度のばらつき、並びに、同じホログラム内
のピクセルの間での再生強度のばらつきが発生するおそ
れを、非常に小さく抑えることができるため、複雑な再
生強度補償技術を用いる必要がない。
て、図面を参照しつつ説明して行く。図1は本発明の好
適な実施の形態にかかるホログラフィック・ディスク・
レコーディング・システムの模式図、図2はコニカル・
ビーム・シェイパーの第1の具体例である円錐形ミラー
を示した図、図3はコニカル・ビーム・シェイパーの第
2の具体例である円錐形プリズムを示した図、図4はコ
ニカル・ビーム・シェイパーの第3の具体例である逆円
錐形プリズムを示した図である。
ホログラフィック・ディスク・レコーディング・システ
ムの模式図である。このシステムは、平行光束化したコ
ヒーレント光から成る平面波ビームを発生するコヒーレ
ント光源10を備えており、このコヒーレント光源10
は、例えばレーザ装置等を用いて構成することができ
る。
は、ビーム・スプリッタ20によって2本のビーム2
3、26に分割され、一方のビーム23は信号波ビーム
として用いられ、他方のビーム26は参照波ビームとし
て用いられる。信号波ビーム23は、続いて信号波ビー
ム拡大用のビーム・エキスパンダ30によって、そのビ
ーム径が露光に適した大きさに拡大され、より詳しく
は、後述する透過型ソース・ディスク50の有効記録領
域の略々全域を通過して、後述するホログラフィック記
録材料製のターゲット・ディスク60の有効記録領域の
略々全域を照射できる大きさのビーム径に拡大される。
は、続いて信号波ビーム調整用光学部材40を通過す
る。信号波ビーム調整用光学部材40は、信号波ビーム
23の光特性に精密調整を施すことが必要な場合に設け
られるものであり、信号波ビーム調整用光学部材40と
しては、例えば、偏光板、フィルタ、減光板などが用い
られる。例えば、信号波ビーム23がターゲット・ディ
スク60に入射する際に、この信号波ビーム23の光が
ターゲット・ディスク60の径方向に偏光しているよう
にすることが望まれる場合には、信号波ビーム調整用光
学部材40として円対称偏光板を使用すればよい。ま
た、信号波ビーム23がターゲット・ディスク60に入
射する際に、この信号波ビーム23の光がターゲット・
ディスク60の有効記録領域の略々全域において略々一
様な光強度を有しているようにすることが望まれる場合
には、信号波ビーム調整用光学部材40として、通過す
る光ビームの強度分布を補正するように特別に設計した
ニュートラル・デンシティ・フィルタを使用して、信号
波ビーム23に光強度一様化のための減光を施すように
すればよい。
波ビーム23は、続いて透過型ソース・ディスク50を
通過する。信号波ビーム23は、このソース・ディスク
50を通過する際に、その振幅及び/または位相が変調
され、これによって、ターゲット・ディスク60に記録
すべき情報が信号波ビーム23に乗せられる。こうして
変調された信号波ビーム23が、最終的に、ホログラフ
ィック記録材料製のターゲット・ディスク60の一方の
面へ入射して、その有効記録領域の略々全域を照射する
ようにしてある。
フィック・ディスク・レコーディング・システムの光学
系に導かれて、ソース・ディスク50を通過することな
くターゲット・ディスク60の他方の面へ入射して、そ
の有効記録領域の略々全域を照射するようにしてある。
より詳しくは、このシステムは、ミラー光学系100に
よって、参照波ビーム26をターゲット・ディスク60
の裏側へ導いている。そして、ターゲット・ディスク6
0の裏側へ導かれた参照波ビーム26は、参照波ビーム
拡大用のビーム・エキスパンダ90によって、そのビー
ム径が露光に適した大きさに拡大され、より詳しくは、
最終的にターゲット・ディスク60の他方の面に入射し
たときに、ターゲット・ディスク60の有効記録領域の
略々全域を照射できる大きさのビーム径に拡大される。
は、続いて参照波ビーム調整用光学部材80を通過す
る。信号波ビーム23の場合と同様に、参照波ビーム調
整用光学部材80も、参照波ビーム26の光特性に精密
調整を施すことが必要な場合に設けられるものであり、
信号波ビーム調整用光学部材40と同様の光学部材など
が用いられる。
波ビーム26は、続いてコニカル・ビーム・シェイパー
70へ入射する。コニカル・ビーム・シェイパー70
は、入射してくる平行光束の参照波ビーム26を、ビー
ム軸心を通りビーム軸心に対して実質的に同一の傾斜角
を成す直線に沿って進行する光線から成る実質的に円筒
対称性を有する円錐形ビームに整形するためのものであ
る。
用いることのできる光学部材には、様々な種類のものが
ある。図2〜図4に、そのような光学部材の3つの好適
な具体例を示した。図2に示した具体例は、円錐形ミラ
ー120であり、その実際の3次元形状は円錐形である
が、図には側面図を示したため、三角形で表されてい
る。平行光束のビーム110をこの円錐形ミラー120
の軸心に平行に入射させると、この円錐形ミラー120
の表面で反射させられ、円錐形ミラー120の径方向の
全ての方向へ、円錐形ミラー120の軸心に対して同一
傾斜角を成す直線に沿って進行する光線から成る出射光
ビーム150Aが得られる。図3に示した具体例は、円
錐形プリズム130であり、図4に示した具体例は、逆
円錐形プリズム140である。これらプリズム130、
140でも、その寸法を適切に設計することによって、
それらを通過して出射する出射光ビーム150B、15
0Cを、円錐形ミラー120から出射する円錐形の出射
光ビーム150Aと同様に、ビーム軸心を通りビーム軸
心に対して実質的に同一の傾斜角を成す直線に沿って進
行する光線から成る実質的に円筒対称性を有する円錐形
ビームに整形することができる。
ビーム26を、この円錐形ビームの軸心とターゲット・
ディスク60の軸心とを実質的に一致させて、ターゲッ
ト・ディスク60に入射させるようにしており、それに
よって、その円錐形ビームの実質的に全ての光線を、タ
ーゲット・ディスク60に実質的に同一の入射角で入射
させるようにしている。
記録する際に使用する参照波ビームを、ビーム軸心を通
りビーム軸心に対して実質的に同一の傾斜角を成す直線
に沿って進行する光で形成された実質的に円筒対称性を
有する円錐形ビームに整形した上で、その円錐形ビーム
のビーム軸心とターゲット・ディスクの軸心とが実質的
に一致するようにして円錐形ビームをターゲット・ディ
スクに入射させることで、円錐形ビームの実質的に全て
の光線をターゲット・ディスクに実質的に同一の入射角
で入射させるようにしているのである。
ク60の有効記録領域の全面に参照波ビーム26を入射
させることができ、またその際に、参照波ビーム26の
あらゆる光特性を、ターゲット・ディスク60の有効記
録領域のどの部分においても高度に一様化することがで
きる。更に、参照波ビーム調整用光学部材80を使用し
て、その参照波ビーム26の偏光状態や光強度分布など
の光特性に微調整を施すことによって、光特性の一様化
を更に高度なものにすることができる。
ック・ディスク・レコーディング・システムは、振幅変
調記録方式で作製したソース・ディスクのレプリケーシ
ョンと、位相変調記録方式で作製したソース・ディスク
のレプリケーションとのいずれにも対応することのでき
る、汎用性を備えたシステムである。
・ディスク・レコーディング・システムの原理を説明す
るための模式図であるため、具体的な詳細構造について
は図示省略してある。ただし、以上に説明したシステム
において、コニカル・ビーム・シェイパー70を複数備
えるようにし、それら複数のコニカル・ビーム・シェイ
パーを、それらによって整形された円錐形ビームがター
ゲット・ディスク60へ入射する際の入射角が互いに異
なるようにしておき、更に、それら複数のコニカル・ビ
ーム・シェイパーのうちの1つを選択的に使用するため
のコニカル・ビーム・シェイパー選択機構を備えるよう
にすることが好ましく、そのようにすれば、簡明で安価
な構成によって、参照波ビームの入射角変更によるホロ
グラム多重化が可能となる。またその場合に、必要とあ
らば、コニカル・ビーム・シェイパーを交換したため
に、円錐形ビームの形状が変化するのに合わせて、参照
波ビーム調整用光学部材80をそれに適したものに交換
するような構成とするのもよい。
ィック・ディスク・レコーディング・システムの様々な
構成要素のレイアウトの1つの具体例を示しているが、
それら構成要素のレイアウトは図示したものに限定され
ない。例えば、ビーム・エキスパンダ30、90は、信
号波ビーム23及び参照波ビーム26のビーム径を露光
に適した大きさにするという目的を達成することができ
さえすれば、光路中のどの位置に配設してもよく、更
に、信号波ビーム調整用光学部材30や、参照波ビーム
調整用光学部材80についても、それら光学部材の目的
を達成することができさえすれば、配設位置をどの位置
へ変更しても構わない。
によれば、透過型ソース・ディスク上の情報をホログラ
フィック記録材料製のターゲット・ディスク上にホログ
ラムの形で記録するためのホログラフィック・ディスク
・レコーディング・システムにおいて、平行光束化した
コヒーレント光から成る平面波ビームを発生するビーム
発生手段と、前記ビーム発生手段が射出したビームを、
信号波ビームとして用いる第1ビームと参照波ビームと
して用いる第2ビームとに分割するビーム・スプリッタ
と、前記第1ビームを、前記ソース・ディスクを通過さ
せて前記ターゲット・ディスクの一方の面へ入射させる
ように導き、前記第2ビームを、前記ソース・ディスク
を通過させることなく前記ターゲット・ディスクの他方
の面へ入射させるように導く光学系とを備え、前記光学
系が、参照波ビームとして用いる前記第2ビームを、ビ
ーム軸心を通りビーム軸心に対して実質的に同一の傾斜
角を成す直線に沿って進行する光線から成る実質的に円
筒対称性を有する円錐形ビームに整形するコニカル・ビ
ーム・シェイパーを含んでおり、前記光学系が、前記円
錐形ビームのビーム軸心と前記ターゲット・ディスクの
軸心とを実質的に一致させて前記円錐形ビームを前記タ
ーゲット・ディスクに入射させることで、前記円錐形ビ
ームの実質的に全ての光線を前記ターゲット・ディスク
に実質的に同一の入射角で入射させる構成とした。
録領域の全域において、入射する参照波ビームのあらゆ
る光特性を高度に一様化することができことから、ワン
・ステップのレコーディング・プロセスによって、ター
ゲット・ディスクの有効記録領域の全域にホログラムを
記録することができる。また、記録したホログラムを再
生する際の、複数枚のホログラムの間での再生強度のば
らつき、並びに、同じホログラム内のピクセルの間での
再生強度のばらつきが発生するおそれを非常に小さく抑
えることができ、複雑な再生強度補償技法を用いる必要
がない。更に、参照波ビームを上記のような円錐形ビー
ムとしたため、ホログラムの読出しの際には、読出し用
の参照波ビームを一定の角度で固定したまま、ホログラ
フィック・ディスクを回転させることにより、局所的な
ホログラムの読出しを行うことができる。
ィック・ディスク・レコーディング・システムの模式図
である。
である円錐形ミラーを示した図である。
である円錐形プリズムを示した図である。
である逆円錐形プリズムを示した図である。
タ、23……信号波ビーム、26……参照波ビーム、3
0……ビーム・エキスパンダ、40……信号波ビーム調
整用光学部材、50……ソース・ディスク、60……タ
ーゲット・ディスク、70……コニカル・ビーム・シェ
イパー、80……参照波ビーム調整用光学部材、90…
…ビーム・エキスパンダ、100……ミラー光学系。
Claims (8)
- 【請求項1】 透過型ソース・ディスク上の情報をホロ
グラフィック記録材料製のターゲット・ディスク上にホ
ログラムの形で記録するためのホログラフィック・ディ
スク・レコーディング・システムにおいて、 平行光束化したコヒーレント光から成る平面波ビームを
発生するビーム発生手段と、 前記ビーム発生手段が射出したビームを、信号波ビーム
として用いる第1ビームと参照波ビームとして用いる第
2ビームとに分割するビーム・スプリッタと、 前記第1ビームを、前記ソース・ディスクを通過させて
前記ターゲット・ディスクの一方の面へ入射させるよう
に導き、前記第2ビームを、前記ソース・ディスクを通
過させることなく前記ターゲット・ディスクの他方の面
へ入射させるように導く光学系とを備え、 前記光学系が、参照波ビームとして用いる前記第2ビー
ムを、ビーム軸心を通りビーム軸心に対して実質的に同
一の傾斜角を成す直線に沿って進行する光線から成る実
質的に円筒対称性を有する円錐形ビームに整形するコニ
カル・ビーム・シェイパーを含んでおり、 前記光学系が、前記円錐形ビームのビーム軸心と前記タ
ーゲット・ディスクの軸心とを実質的に一致させて前記
円錐形ビームを前記ターゲット・ディスクに入射させる
ことで、前記円錐形ビームの実質的に全ての光線を前記
ターゲット・ディスクに実質的に同一の入射角で入射さ
せるように構成されている、 ことを特徴とするホログラフィック・ディスク・レコー
ディング・システム。 - 【請求項2】 前記光学系がビーム径拡大手段を備えて
おり、前記第1ビームが前記ソース・ディスクの有効記
録領域の略々全域を通過して前記ターゲット・ディスク
の有効記録領域の略々全域を照射し、且つ、前記第2ビ
ームが前記ターゲット・ディスクの有効記録領域の略々
全域を照射するようにしてあることを特徴とする請求項
1記載のホログラフィック・ディスク・レコーディング
・システム。 - 【請求項3】 前記コニカル・ビーム・シェイパーが円
錐形ミラーから成ることを特徴とする請求項1記載のホ
ログラフィック・ディスク・レコーディング・システ
ム。 - 【請求項4】 前記コニカル・ビーム・シェイパーが円
錐形プリズムから成ることを特徴とする請求項1記載の
ホログラフィック・ディスク・レコーディング・システ
ム。 - 【請求項5】 前記コニカル・ビーム・シェイパーが逆
円錐形プリズムから成ることを特徴とする請求項1記載
のホログラフィック・ディスク・レコーディング・シス
テム。 - 【請求項6】 前記第1ビーム及び/または前記第2ビ
ームを偏光させ、当該ビームが前記ターゲット・ディス
クに入射する際に当該ビームの光が前記ターゲット・デ
ィスクの径方向に偏光しているようにする偏光手段を更
に備えたことを特徴とする請求項1記載のホログラフィ
ック・ディスク・レコーディング・システム。 - 【請求項7】 前記第1ビーム及び/または前記第2ビ
ームに光強度一様化のための減光を施し、当該ビームが
前記ターゲット・ディスクに入射する際に、当該ビーム
の光が前記ターゲット・ディスクの有効記録領域の略々
全域において略々一様な光強度を有しているようにする
減光手段を更に備えたことを特徴とする請求項1記載の
ホログラフィック・ディスク・レコーディング・システ
ム。 - 【請求項8】 前記コニカル・ビーム・シェイパーを複
数備え、それら複数のコニカル・ビーム・シェイパー
は、それらによって整形された円錐形ビームが前記ター
ゲット・ディスクへ入射する際の入射角が互いに異なる
ようにしたものであり、更に、前記複数のコニカル・ビ
ーム・シェイパーのうちの1つを選択的に使用するため
のコニカル・ビーム・シェイパー選択機構を備えたこと
を特徴とする請求項1記載のホログラフィック・ディス
ク・レコーディング・システム。
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