JP2004069771A

JP2004069771A - ホログラムシステム

Info

Publication number: JP2004069771A
Application number: JP2002225054A
Authority: JP
Inventors: Yoshinao Ito; 伊藤　善尚; Satoru Tanaka; 田中　覚; Akihiro Tachibana; 橘　昭弘; Yoshihisa Kubota; 窪田　義久; Kazuo Kuroda; 黒田　和男; Satoshi Sugiura; 杉浦　聡
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2002-08-01
Filing date: 2002-08-01
Publication date: 2004-03-04
Also published as: US20060164705A1; EP1531461A1; WO2004019330A1; AU2003242310A1

Abstract

【課題】互換性あるホログラムシステムを提供する。
【解決手段】光感応材料からなる記録媒体を装着自在に支持する支持部と、所定データに応じて変調された可干渉性ビームを記録媒体に入射し、その内部にて３次元的な光干渉パターンを設けて回折格子を生成する信号発生部と、回折格子からの回折光による再生データを検出して、所定データに復調するデータ処理部と、を有するホログラムシステムにおいて、記録媒体は、基準データに応じて変調された可干渉性光ビームの３次元光干渉パターンに対応する基準回折格子を予め格納した基準データ領域と、セクタデータを記録するセクタデータ領域とユーザデータを記録するユーザデータ領域とを有する。ホログラムシステムは、基準データ領域に格納された基準回折格子から再生された基準データと、セクタ領域から再生されたセクタデータと、データ処理部の基準メモリ内に備えた基準データとに応じて、再生データを補正し、所定データに復調する。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラフィック記録媒体及びこれを利用する記録再生システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ホログラフィーの原理を応用したディジタル記録システムとして、ホログラフィックメモリシステムが知られている。ホログラフィックメモリシステムは、例えば、ニオブ酸リチウムなどのフォトリフラクティブ結晶の記録媒体に明暗のドットパターンデータを記録、再生するものである。ホログラフィックメモリシステムにおいては、２次元の平面ページ単位でデータを記録、再生することができ、かつ複数のページを利用して多重記録が可能である。フーリエ変換ホログラムの１種類である記録媒体では、２次元の画像ページ単位として記録媒体の３次元的な空間内に分散されて記録される。以下に、記録再生システムの概要を説明する。
【０００３】
図１において、エンコーダ２５は、記録媒体１に記録すべきデジタルデータを平面上に明暗のドットパターン画像として変換し、例えば縦４８０ビット×横６４０ビットのデータ配列に並べ替えて単位ページ系列データを生成する。このデータを例えば透過型のＴＦＴ液晶表示装置（Ｔｈｉｎ　Ｆｉｌｍ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）（以下、ＬＣＤともいう）のパネルなどの空間光変換器（ＳＬＭ：Ｓｐａｔｉａｌ　Ｌｉｇｈｔ　Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）１２に送出する。
【０００４】
空間光変換器１２は、単位ページに対応する縦４８０ピクセル×横６４０ピクセルの変調処理単位を有し、照射された信号光ビームをエンコーダ２５からの単位ページ系列データに応じて空間的な光のオンオフ信号に光変調し、変調された信号光をレンズ１３へ導く。より詳しくは、空間光変換器１２は電気信号である単位ページ系列データの論理値“１”に応答して信号光ビームを通過させ、論理値“０”に応答して信号光ビームを遮断することにより、単位ページデータにおける各ビット内容に従った電気−光学変換が達成され、単位ページ系列の信号光としての変調された信号光ビームが生成される。
【０００５】
信号光は、レンズ１３を介して記録媒体１に入射する。記録媒体１には、信号光の他に、信号光のビームの光軸に直交する所定の基準線から角度β（以下、「入射角β」と呼ぶ。）をもって参照光が入射する。
信号光と参照光とは、記録媒体１内で干渉し、この干渉縞が記録媒体１内に屈折率格子として記憶されることにより、データの記録が行われる。また、入射角βを変えて参照光を入射させて複数の２次元平面データを角度多重記録することにより、多くの情報量の記録が可能となる。
【０００６】
記録されたデータを記録媒体１から再生する場合には、記録媒体１に屈折率格子に記録時と同じ入射角βで参照光のみを記録媒体１に入射させる。即ち、記録時とは異なり、信号光は入射させない。これにより、記録媒体１内に記録されている屈折率格子からの回折光がレンズ２１を通してＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｄｅｖｉｃｅ）などの光検出器２２へ導かれる。光検出器２２は、入射光の明暗を電気信号の強弱に変換し、入射光の輝度に応じたレベルを有するアナログ電気信号をデコーダ２６へ出力する。デコーダ２６は、このアナログ信号を所定の振幅値（スライスレベル）と比較し、対応する“１”及び“０”のデータを再生する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
新規に記録媒体を取りつけた時に記録媒体により発生する空間光変調器から光検出器までの間の光学歪や信号像のずれ等を所定の規定値内に収めておかなければならなかった。また、或る記録再生システムで記録した記録媒体を他の記録再生システムで再生したとき、記録時と再生時での記録媒体からＣＣＤ撮像素子までの間の位置のばらつき等により再生画像が大きくずれるので、それに合わせてＣＣＤまたは記録媒体を厳密に調整してやる必要があり、互換性に問題があるという欠点が一例として挙げられる。
【０００８】
そこで、本発明の解決しようとする課題には、互換性あるホログラムシステムを提供することが一例として挙げられる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のホログラムシステムは、フォトリフラクティブポリマーやホルバーニング材料、フォトクロミック材料等の光感応材料からなる記録媒体を装着自在に支持する支持部と、所定データに応じて変調された可干渉性光ビームを前記記録媒体に入射しその内部にて３次元的な光干渉パターンを設け屈折率格子を生成する信号光生成部と、前記屈折率格子からの回折光による再生データを検出して所定データに復調するデータ処理部と、を有するホログラムシステムであって、
前記記録媒体が、基準データに応じて変調された可干渉性光ビームの３次元光干渉パターンに対応する基準屈折率格子を基準データ領域に予め有し、
前記基準データ領域の前記基準屈折率格子から再生された前記基準データと基準メモリ内に備えた基準データとに応じて、前記再生データを補正し所定データに復調することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
本実施形態のホログラムシステムにおいて、記録した元データと再生されたデータが異なる場合、ホログラム記録再生装置及び記録媒体にそれぞれ保持された基準データに基づいて、再生されたデータを、補正し、元データを復調する。記録した元データと再生されたデータが異なる場合とは、ページデータ量の違いなどの記録フォーマットの違いや、機器の個体差、記録媒体の性能誤差などの記録誤差や、再生光学系の個体差、外乱による変化などの再生誤差による再生情報の変化によって、両データが異なる場合である。
【００１１】
図２及び図３は、本発明による記録媒体とこれを用いるホログラム記録再生装置からなるホログラムシステムの一例を示す。
図３にフォトリフラクティブポリマーからなるカード状記録媒体１０を示す。カード状記録媒体１０においては、出荷時に記録媒体に基準データ３１１たとえばＲ２を予め記録しておく基準データ領域３０１、各セクタデータ３１２予め記録しておくセクタデータ領域３０２、並びに、ユーザデータ３１３を記録するユーザデータ領域３０３が並設されている。
【００１２】
本実施形態のホログラムシステムにおいては、各記録フォーマットごとに基準データを定義しておく。基準データは、たとえば、フロッピデスク１ＤＤ、２ＤＤ、２ＨＤの違いがあるように、記録媒体内の１ページの情報が、２５６×２５６＝６５５３６ビットの低密度記録媒体にはＲ１、５１２×５１２＝２５２１４４ビットの中密度記録媒体にはＲ２、１０２４×１０２４＝１０４８５６ビットの高密度記録にはＲ３のように、記録フォーマット毎の記録フォーマットデータとして定義される。その他の記録媒体フォーマット毎の様々な基準データ３１１を定義しておき、出荷時に記録媒体の基準データ領域３０１に記録しておく。
【００１３】
同様に、図２に示すホログラム記録再生装置にもデータ処理部１０３の基準メモリ１０１内に各基準データ１０２をあらかじめ記録しておく。
記録媒体１０がホログラム記録再生装置の支持部１９に装填されたら、出荷時にあらかじめ記録されている基準データ領域３０１の基準データ３１１を再生し、記録媒体１０の種類の判別を行い各動作に移る。
【００１４】
データ記録時には、ユーザデータ３１３を記録するとともに、記録媒体１０のユーザデータを記録するセクタに対応して決められたセクタデータ領域３０２に、その記録媒体フォーマットに定義される基準データ３１２（たとえばＲ２）を記録しておく。
データ再生時には、いずれかのホログラム記録再生装置（自己あるいは、他の）でセクタデータ領域３０２に記録された記録媒体フォーマットに定義される基準データ３１２（ここではＲ２）を再生し、再生された基準データとホログラム記録再生装置のメモリ内の基準データの差分が、この記録媒体を記録したホログラム記録再生装置の記録誤差と自己の再生誤差の合計Ｅ１となる。
【００１５】
この記録媒体に記録されているデータの再生に対して、差分Ｅ１を加味してデータの復調を行うことにより、再生されたデータが所定データと異なっても、正しく所定のデータが再現できる。セクタデータ領域３０２には、その他のセクタ情報たとえばデータインデックス、データ量、データ形式等をセクタデータとして記録することもできる。
【００１６】
記録時においては、レーザ１５から出射された光ビームをビームスプリッタ１６で直進する信号用光ビームと上方へ偏向する参照用光ビームの２つに分け、それぞれは信号及び参照光ビーム光学系の光路に導かれる。
ビームスプリッタ１６を通過した信号用光ビームは、シャッタ６ａ、光ビームエキスパンダ１４、空間光変調器１２及びフーリエ変換レンズ１３を通して記録媒体１０へ入射する。信号光ビームはコンントローラに制御される自動シャッタにより光ビームの記録媒体に照射する時間を制御され、ビームエキスパンダ１４により所定径の平行光に拡大される。空間光変換器１２は、例えば縦４８０×横６４０ピクセルの２次元平面のＬＣＤであり、エンコーダ２５から供給されるディジタル記録データに応じて、ビームエキスパンダ１４からの光ビームを信号光に変換する。空間光変調器１２により記録ページデータに応じて各画素毎の透過／非透過に例えば市松模様のような２次元ドットパターンにより空間変調された後、フーリエ変換レンズ１３によりフーリエ変換され、記録媒体１０に集光され、フーリエ面内に点像として結像される。円板形状の記録媒体１０は、レンズ１３によるフーリエ面が記録媒体１０の表面と平行となるように配置する。
【００１７】
一方、参照光ビーム光学系では参照光ビームがミラー１７及び１８により反射され、記録媒体１０へ入射させ、記録媒体内部の位置でレンズ１３からの信号光ビームと交差させて干渉せしめ３次元の干渉縞を作る。ここで、参照光と信号光がフーリエ面上ではなく、フーリエ面の手前又は奥で干渉するようにミラー１８、レンズ１３などの光学系を配置してもよい。
【００１８】
このように、データを記録するときには、信号光と参照光とを同時に記録媒体１０内の所定部位に照射し干渉パターンを屈折率が変化した屈折率格子として記録する。ホログラムの形成時間はレーザ光源装置の自動シャッタで制御される。記録媒体１０を例えば信号光光軸に垂直な平面に平行に載置する支持部１９は、駆動部（図示せず）により駆動される。駆動部は、コントローラ２０により制御される。コントローラ２０は、光検出器２２からの位置決めデータに対応する信号に応じて、支持部１９を駆動して記録媒体１０の位置を移動せしめ調整している。
【００１９】
一方、再生時においては、記録された記録媒体１０を記録時と同様に支持部１９上に配置し、コントローラ２０の制御によりシャッタ６ａの閉塞並びにレーザー光源装置の自動シャッタ制御を行いミラー１８からの参照光のみを入射させる。
記録媒体１０内に記録された干渉縞からの回折光が再生光として逆フーリエ変換レンズ２１を通って光検出器２２へ入射し、再生像を結像する。光検出器２２は、例えば空間光変換器１２と同様の縦４８０×横６４０ピクセルの２次元平面の受光面を有し、受光された再生光を電気信号に変換し、デコーダ２６へ出力する。デコーダ２６は、入力電気信号を所定のスライスレベルと比較し、２値のディジタルデータを出力する。
【００２０】
なお、上例ではカード状の記録媒体１０を用いているが、円板などの記録媒体を用いても同様な記録再生システムが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の記録再生システムの構成を示す線図。
【図２】本発明によるホログラムシステムの構成を示す側面図。
【図３】本発明によるホログラムシステムにおけるカード状記録媒体の構成を示す平面図。
【符号の説明】
１，１０　　記録媒
１３，２１　　フーリエ変換レンズ
１４　　ビームエキスパンダ
１５　　レーザ
１６　　ビームスプリッタ
１７　　ミラー
１８　　反射可動ミラー
１９　　支持部
２０　　コントローラ
２２　　ＣＣＤ
２５　　エンコーダ
２６　　デコーダ
１０１　　基準メモリ
１０２　　基準データ（装置）
１０３　　データ処理部
３０１　　基準データ領域
３０２　　セクタデータ領域
３０３　　ユーザデータ領域
３１１　　基準データ（基準回折格子）
３１２　　セクタデータ
３１３　　ユーザデータ

Claims

光感応材料からなる記録媒体を装着自在に支持する支持部と、所定データに応じて変調された可干渉性ビームを前記記録媒体に入射し、その内部にて３次元的な光干渉パターンを設けて回折格子を生成する信号発生部と、前記回折格子からの回折光による再生データを検出して、所定データに復調するデータ処理部と、を有するホログラムシステムであって、
前記記録媒体は、基準データに応じて変調された可干渉性光ビームの３次元光干渉パターンに対応する基準回折格子を予め格納した基準データ領域と、セクタデータを記録するセクタデータ領域とユーザデータを記録するユーザデータ領域とを有し、
前記基準データ領域に格納された前記基準回折格子から再生された前記基準データと、前記セクタ領域から再生された前記セクタデータと、前記データ処理部の基準メモリ内に備えた基準データとに応じて、前記再生データを補正し、所定データに復調することを特徴とするホログラムシステム。
前記信号光生成部は、前記可干渉性光ビームとしての第１波長の可干渉性参照光ビームを前記記録媒体に入射する参照光生成部を含み、前記可干渉性光ビームとしての第１波長の可干渉性信号光ビームを前記データに応じて変調して前記記録媒体に入射し、その内部にて前記参照光ビームと交差せしめかつ前記参照光との３次元的な光干渉パターンを生成することを特徴とする請求項１記載のホログラムシステム。
前記データ処理部の前記基準メモリ内の前記基準データには、各種記録媒体に応じた各種記録フォーマットデータを備えたことを特徴とする請求項１又は２記載のホログラムシステム。
前記記録媒体の前記基準データ領域に格納された前記基準回折格子のもつ基準データは、前記記録媒体の記録フォーマットデータを備えたことを特徴とする請求項１〜３いずれか１記載のホログラムシステム。
前記記録媒体の前記セクタデータ領域に記録するセクタデータは少なくとも前記記録媒体の記録フォーマットデータを備えたことを特徴とする請求項１〜４記載のホログラムシステム。