JP2005128479A - ホログラフィック記録媒体用角度多重化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 再生用参照ビームに対して再生用参照ビーム生成手段の平行移動のみで再生用参照ビームに対するホログラフィック記録媒体の角度多重化を実現するホログラフィック記録媒体用角度多重化装置を提供する。
【解決手段】 多数の位置に平行に移動し、前記多数の位置で、互いに平行に進行する多数の再生用参照ビームを生成する再生用参照ビーム生成手段と、前記多数の再生用参照ビームをそれぞれ反射させることにより、前記ホログラフィック記録媒体の再生位置に収斂する多数の反射ビームを生成するための多数の反射面を有するミラーアレイとを含む。
【選択図】 図２

Description

本発明はホログラフィック記録媒体用角度多重化装置に係り、より詳しくは平面波参照ビームと球面波参照ビームを含む再生用参照ビームを使用するホログラフィックロムシステムに使用可能なホログラフィック記録媒体用角度多重化装置に関するものである。

一般に、ホログラフィック記録媒体用角度多重化装置は、使用する再生用参照ビームによって、図１−Ａに示すように、平面波参照ビームを使用する場合と、図１−Ｂに示すように、球面波参照ビームを使用する場合とに区分される。

図１−Ａは平面波参照ビームを使用する従来のホログラフィック記録媒体用角度多重化装置を含むホログラフィックロムシステムを示す。同図に示すように、従来のホログラフィック記録媒体用角度多重化装置は、光源１から発生する平面波参照ビームが経路Ｓ１に沿って進行した後、第１及び第２ミラー２、４により反射され、第１及び第２レンズ５、６を透過してホログラフィック記録媒体８の再生位置Ｐに入射し、これにより、ホログラフィック記録媒体８内のホログラフィック干渉パターンにより回折して生成されたビームが検出器９により検出される。

第１及び第２レンズ５、６は、平面波参照ビームに対してホログラフィック記録媒体８の角度多重化を実現する役割を果たす。具体的に、第１及び第２レンズ５、６の焦点距離ｆが同一である場合、第２ミラー４から第１レンズ５までの距離、第１レンズ５から第２レンズ６までの距離、第２レンズ６からホログラフィック記録媒体８の再生位置Ｐまでの距離がそれぞれｆ、２ｆ、ｆとなるように、第２ミラー４、第１及び第２レンズ５、６及びホログラフィック記録媒体８を配置する。図１−Ａに点線で示すように、第２ミラー４を回転させることにより、平面波参照ビームに対する反射ビームの反射角が変わり、これにより、第１及び第２レンズ５、６を透過してホログラフィック記録媒体８に入射する平面波参照ビームの入射角が変わるので、ホログラフィック記録媒体に対する角度多重化が可能になる。

しかし、図１−Ａに示す角度多重化装置は、平面波参照ビームのみのためのもので、平面波参照ビームではない球面波参照ビームを使用する場合、ホログラフィック記録媒体の再生位置Ｐに焦点を形成し難い問題点があった。

図１−Ｂは球面波参照ビームを使用する従来のホログラフィック記録媒体用角度多重化装置を含むホログラフィックロムシステムを示す。このホログラフィックロムシステムは、光源１１から発生する平面波参照ビームが第１ミラー１２により反射された後、レンズ１３−１を透過することにより、球面波参照ビームに変換される。球面波参照ビームは経路Ｓ２に沿って進行し、第２ミラー１４−１により反射された後、ホログラフィック記録媒体１８の再生位置Ｐに入射し、これにより、ホログラフィック記録媒体１８内のホログラフィック干渉パターンにより回折して生成された、再生されたビームが検出器１９により検出される。

レンズ１３−１及び第２ミラー１４−１は、球面波参照ビームに対してホログラフィック記録媒体１８の角度多重化を実現する役割を果たす。具体的に、ホログラフィック記録媒体１８に対する球面波参照ビームの入射角を変えるためには、レンズ１３−１が球面波参照ビームの経路Ｓ２に沿って平行に移動し、第２ミラー１４−１が球面波参照ビームの経路Ｓ２に沿って平行に移動するとともに、一定傾斜角になるように回転する必要があり。これは、ホログラフィック記録媒体１８に対する球面波参照ビームの入射角を変えるためには、図１−Ｂに点線で示すように、ミラー１４−１が平行に移動しながらその傾斜角が回転することによりミラー１４−２、１４−３に変形されなければならないからである。また、ホログラフィック記録媒体１８の再生位置Ｐ上に正確に球面波参照ビームの焦点を形成するためには、図１−Ｂに点線で示すように、球面波参照ビームの生成位置であるレンズ１３−１からホログラフィック記録媒体１８の再生位置Ｐまでの経路距離が球面波参照ビームの焦点距離となるようにレンズ１３−１が平行に移動することにより、レンズ１３−２、１３−３を形成しなければならないからである。言い換えれば、球面波参照ビームの角度多重化を実現するためには、レンズ１３−１の平行移動とミラー１４−１の平行移動及び回転運動のような三つの自由度を相互連繋して制御しなければならない。

したがって、本発明は前述したような従来の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、平面波参照ビームと球面波参照ビームを含む再生用参照ビームに対して再生用参照ビーム生成手段の平行移動のみで再生用参照ビームに対するホログラフィック記録媒体の角度多重化を実現することができるホログラフィック記録媒体用角度多重化装置を提供することにある。

前記のような目的を達成するため、本発明は、ホログラフィック記録媒体の角度多重化装置であって、多数の位置に平行に移動し、前記多数の位置で、互いに平行に進行する多数の再生用参照ビームを生成する再生用参照ビーム生成手段と、前記多数の再生用参照ビームをそれぞれ反射させることにより、前記ホログラフィック記録媒体の再生位置に収斂する多数の反射ビームを生成するための多数の反射面を有するミラーアレイとを含んでなることを特徴とするホログラフィック記録媒体の角度多重化装置を提供する。

本発明は、平面波参照ビームは及び球面波参照ビームを含む再生用参照ビームを用いてホログラフィック記録媒体を再生する場合、本発明によるミラーアレイを使用してミラー及びレンズセットの平行移動のみで再生用参照ビームに対するホログラフィック記録媒体の角度多重化を実現することができる。

以下、添付図面に基づいて本発明の一実施例を詳細に説明する。

図２は本発明によるホログラフィック記録媒体用角度多重化装置を有するホログラフィックロムシステムを示すものである。同図に示すように、本発明のホログラフィックロムシステムは、光源２１、ミラー２２−１、レンズ２３−１、ミラーアレイ２５、ホログラフィック記録媒体２８、及び検出器２９を含む。

光源２１は、例えば半導体レーザであって、平面波の再生用参照ビームを生成する。再生用参照ビームがホログラフィック記録媒体に記録されたホログラフィック干渉パターンにより回折して再生されたビームを生成するためには、ホログラフィック干渉原理により、再生用参照ビームの波長がホログラフィック干渉パターンを形成するのに使用された参照ビームの波長と同一である必要がある。再生用参照ビームはミラー２２−１により反射された後、レンズ２３−１に進行する。レンズ２３−１は平面波を球面波に変換させる役割を果たすので、平面波である再生用参照ビームを球面波参照ビームに変換させる。本発明によるミラー２２−１及びレンズ２３−１は水平方向に沿って平行に移動するステージ（図示せず）に一体に装着され、ステージが第１ないし第４位置に平行に移動することにより、第１ないし第４球面波参照ビームＲ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４が生成される。したがって、第１ないし第４球面波参照ビームＲ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４は互いに平行である。本発明により、第１ないし第４球面波参照ビームＲ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４の経路とミラー２２−１及びレンズ２３−１セットの平行移動方向（矢印方向）は互いに垂直のものが好ましい。図２においては、ミラー２２−１及びレンズ２３−１セットが平行に移動することにより存在し得る３位置でのミラー２２−２、２２−３、２２−４及びレンズ２３−２、２３−３、２３−４セットを点線で示す。

球面波参照ビームは経路Ｓ３に沿ってミラーアレイ２５に進行する。本発明によるミラーアレイ２５は、多数の反射面２５−１、２５−２、２５−３、２５−４からなる階段形ミラーである。例えば、第１位置でのミラー２２−１及びレンズ２３−１セットにより変換されて生成された第１球面波参照ビームＲ_１はミラーアレイ２５の第１反射面２５−１により反射されて第１反射ビーム（Ｒ^＊ _１）を生成する。一方、第１位置でのミラー２２−１及びレンズ２３−１セットが平行に移動して、第２位置でのミラー２２−２及びレンズ２３−２セットを形成すると、第２球面波参照ビームＲ_２がミラーアレイ２５の第２反射面２５−２により反射されて第２反射ビームＲ^＊ _２を生成し、同一の原理により、第３位置でのミラー２２−３及びレンズ２３−３セットと第４位置でのミラー２２−４及びレンズ２３−４セットに対応して、それぞれ第３反射ビームＲ^＊ _３及び第４反射ビームＲ^＊ _４を生成する。本発明により、ホログラフィック記録媒体２８でのホログラムの角度多重化を実現するためには、第１ないし第４反射ビームＲ^＊ _１、Ｒ^＊ _２、Ｒ^＊ _３、Ｒ^＊ _４が全て前記ホログラフィック記録媒体２８の再生位置Ｐに収斂するように、第１ないし第４反射面２５−１、２５−２、２５−３、２５−４の傾斜角（φ）が相違しなければならない。

図３及び図４は、本発明により、第１ないし第４反射面２５−１、２５−２、２５−３、２５−４のように多数の反射面を有するミラーアレイ２５を製作するための数学的モデルを示す。ホログラフィック記録媒体の角度多重化原理により、多数の球面波参照ビームがホログラフィック記録媒体の再生位置Ｐに全て収斂するためには、多数の球面波参照ビームが生成されてホログラフィック記録媒体の再生位置Ｐに到達するまでの経路長さが全て同一でなければならない。説明の便宜上、図２に示すように、ホログラフィック記録媒体２８が水平を維持し、第１ないし第４位置でのミラー２２−１、２２−２、２２−３、２２−４及びレンズ２３−１、２３−２、２３−３、２３−４セットにより、互いに平行な第１ないし第４球面波参照ビームＲ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４が全て垂直下方に入射し、第１ないし第４球面波参照ビームＲ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、Ｒ_４がそれぞれ第１ないし第４反射面２５−１、２５−２、２５−３、２５−４により反射されて生成された第１ないし第４反射ビームＲ^＊ _１、Ｒ^＊ _２、Ｒ^＊ _３、Ｒ^＊ _４が全て前記ホログラフィック記録媒体２８の再生位置Ｐに収斂すると仮定する。このような場合、ホログラフィック記録媒体２８の再生位置Ｐから球面波参照ビームまでの垂直距離ｘ、再生位置Ｐを通る水平線と球面波参照ビームの交差点Ａから第１ないし第４反射面２５−１、２５−２、２５−３、２５−４のうち球面波参照ビームに対応する反射面の反射点Ｂまでの距離ｙ、第１ないし第４反射面２５−１、２５−２、２５−３、２５−４がそれぞれ水平線に対して傾く反射面の傾斜角φは下記の数学式のように計算される。

数学式１において、θは反射ビームＲ^＊ _１、Ｒ^＊ _２、Ｒ^＊ _３、Ｒ^＊ _４が再生位置Ｐに入射する入射角として反射ビームＲ^＊ _１、Ｒ^＊ _２、Ｒ^＊ _３、Ｒ^＊ _４が水平線に対してなす角度であり、定数ｃは交差点Ａから反射点Ｂまでの距離と反射点Ｂから再生位置Ｐまでの距離の合である。

ホログラフィック記録媒体２８の角度多重化を実現するためには、ホログラフィック記録媒体２８の再生位置Ｐにレンズ２３−１の焦点が形成されなければならないので、球面波参照ビームを生成するレンズ２３−１の位置が交差点Ａと一致する場合、定数ｃはレンズ２３−１の焦点距離に相当する。レンズ２３−１が交差点Ａから一定の距離だけ離れて位置する場合、定数ｃはレンズ２３−１の焦点距離から一定の距離を引いた値となり、反対にレンズ２３−１が交差点Ａから一定の距離だけミラーアレイ２５に近く位置する場合、定数ｃはレンズ２３−１の焦点距離から一定の離隔距離を加えた値となる。

本発明の一実施例においては、ミラー２２−１とレンズ２３−１を一体に構成したが、本発明はこれに限定されるものではない。図２において、ミラー２２−１を除去し、その位置に垂直下方に平面波の再生用参照ビームを生成する光源２１を設ける場合、光源２１とレンズ２３−１を一体に構成して、水平方向に平行に移動することもできる。また、本発明の一実施例においては、球面波参照ビームに対するホログラフィック記録媒体の角度多重化についてのみ説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばレンズ２３−１を除去することにより、平面波参照ビームに対するホログラフィック記録媒体の角度多重化を実現することもできる。

上記において、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明の請求範囲を逸脱することなく、当事業者は種々の改変をなし得るであろう。

平面波参照ビームを用いる従来のホログラフィック記録媒体用角度多重化装置を備えたホログラフィックロムシステムを示す概略図である。 球面波参照ビームを用いる従来のホログラフィック記録媒体用角度多重化装置を備えたホログラフィックロムシステムを示す概略図である。 本発明によるホログラフィック記録媒体用角度多重化装置を備えたホログラフィックロムシステムを示す概略図である。 図２に示すミラーアレイを製作するための数学的モデルを示す図である。 図２に示すミラーアレイを製作するための数学的モデルを示す図である。

符号の説明

２１ 光源
２２−１ ミラー
２３−１ レンズ
２５ ミラーアレイ
２８ ホログラフィック記録媒体
２９ 検出器

Claims (7)

1. ホログラフィック記録媒体の角度多重化装置であって、
   多数の位置に平行に移動し、前記多数の位置で、互いに平行に進行する多数の再生用参照ビームを生成する再生用参照ビーム生成手段と、
   前記多数の再生用参照ビームをそれぞれ反射させることにより、前記ホログラフィック記録媒体の再生位置に収斂する多数の反射ビームを生成するための多数の反射面を有するミラーアレイとを含むことを特徴とするホログラフィック記録媒体の角度多重化装置。
2. 前記再生用参照ビーム生成手段は、平面波参照ビームを球面波参照ビームに変換する手段を含み、
   前記多数の再生用参照ビームはそれぞれ前記球面波参照ビームであることを特徴とする請求項１に記載のホログラフィック記録媒体の角度多重化装置。
3. 前記手段がレンズであることを特徴とする請求項２に記載のホログラフィック記録媒体の角度多重化装置。
4. 前記レンズから前記再生位置までの前記球面波参照ビームの入射経路が前記レンズの焦点距離に相当することを特徴とする請求項３に記載のホログラフィック記録媒体の角度多重化装置。
5. 前記再生位置から前記球面波参照ビームまでの垂直距離ｘ、前記再生位置を通る水平線と前記球面波参照ビームの交差点から前記球面波参照ビームに対応する前記ミラーアレイの一反射面の反射点までの距離ｙ、水平線に対する前記反射面の傾斜角φが、下記の数学式
   

   

   により計算され、θは前記反射ビームが前記再生位置に入射される入射角であり前記反射ビームが水平線に対してなす角度、定数ｃは前記交差点から前記反射点までの距離と前記反射点から前記再生位置までの距離との合計距離であることを特徴とする請求項４に記載のホログラフィック記録媒体の角度多重化装置。
6. 前記レンズが前記交差点に位置する場合、前記定数ｃは前記レンズの焦点距離であることを特徴とする請求項５に記載のホログラフィック記録媒体の角度多重化装置。
7. 前記多数の再生用参照ビームの経路は前記再生用参照ビーム生成手段の平行移動方法に垂直であることを特徴とする請求項１に記載のホログラフィック記録媒体の角度多重化装置。
   

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