JP2005134762A - 多層ホログラフィック記録媒体、その製造方法、多層ホログラフィック記録再生方法、多層ホログラフィックメモリ再生装置及び多層ホログラフィック記録再生装置 - Google Patents

多層ホログラフィック記録媒体、その製造方法、多層ホログラフィック記録再生方法、多層ホログラフィックメモリ再生装置及び多層ホログラフィック記録再生装置 Download PDF

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Abstract

【課題】記録密度及びデータ転送レートを大幅に向上させた多層ホログラフィック記録媒体、その製造方法、多層ホログラフィック記録再生方法、多層ホログラフィックメモリ再生装置及び多層ホログラフィック記録再生装置を提供する。
【解決手段】多層ホログラフィックメモリ再生装置３６により情報を再生するための多層ホログラフィック記録媒体１０は、複数のホログラフィック記録層１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ・・・を積層してなり、その各々は、記録時における参照光が共通で、物体光がその入射角度を各ホログラフィック記録層毎に変調されていて、再生時には、記録時の参照光と同一条件の再生用レーザ光を照射することによって、各ホログラフィック記録層１４Ａ、１４Ｂ、・・・から各々、記録時の物体光の入射方向と同一方向に、同時に回折光が発生する。
【選択図】図７

Description

この発明は、物体光と参照光との照射により、各々に干渉縞が形成可能な多数のホログラフィック記録層を積層してなる多層ホログラフィック記録媒体、その製造方法、この多層ホログラフィック記録媒体に情報を記録し、再生する方法及び装置に関する。
従来、この種の多層ホログラフィック記録媒体に記録した情報を読み出すための情報読出し装置として、例えば特許文献１に記載されるように、光源と対物レンズを移動させて所望の記録層に光を入射させ、集光光学系、拡大光学系及び２次元光検出器を一体で上下させることにより、多層型ホログラムの各記録層を選択的に再生することができるようにしたものがある。
又、特許文献１には、集光光学系、拡大光学系及び２次元光検出器を上下させる必要がなく、補正光学系の上下動だけで各記録層を選択的に再生できるようにしたものが開示されている。
特開２０００−１４９３１８号公報
上記特許文献１記載の情報読出し装置の場合は、集光光学系、拡大光学系及び２次元光検出器を一体で上下動させるか、これらを上下動させることなく、補正光学系のみを上下動させるかのいずれかが必要であり、これらの上下動の精度、速度により、記録密度及びデータ転送レートの向上には限界があった。
この発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、記録密度及びデータ転送レートを更に向上させることができるようにした多層ホログラフィック記録媒体、その製造方法、多層ホログラフィック記録再生方法、多層ホログラフィックメモリ再生装置及び多層ホログラフィック記録再生装置を提供することを目的とする。
本発明者は、鋭意研究の結果、多数のホログラフィック記録層に、参照光及び物体光の一方の照射条件を一定にし、他方を各ホログラフィック記録層毎に変調して、異なるブラッグ条件を持つように情報を記録することによって、情報再生の際は、１つの物体光又は参照光により、各ホログラフィック記録層から同時に回折光を発生させて、この回折光から情報を同時又は個別に再生することによって、多層ホログラフィック記録媒体の記録密度及びデータ転送レートを大幅に向上させ得ることが分かった。
即ち、以下の本発明により上記目的を達成することができる。
（１）レーザ光を分岐した物体光と参照光との照射により、各々に干渉縞が形成可能な多数のホログラフィック記録層を積層してなる多層ホログラフィック記録媒体に情報をホログラフィック記録し、且つ、再生用レーザ光を照射して記録された情報を再生する方法であって、前記物体光と参照光の一方の照射条件を一定にし、他方を各ホログラフィック記録層ごとに変調して、各ホログラフィック記録層が異なるブラッグ条件を持つように情報を記録する過程と、前記照射条件を一定にされた物体光または参照光と同一照射条件で、再生用レーザ光を、前記積層されたホログラフィック記録層に照射して、上層のホログラフィック記録層に回折光を発生させるとともに透過した０次光を順次下層のホログラフィック記録層に照射し、各照射光による各ホログラフィック記録層での回折光から情報を同時又は個別に再生する過程と、を有してなる多層ホログラフィック記録再生方法。
（２）前記ホログラフィック記録時に、前記参照光の照射条件を一定にするとともに、前記物体光を各ホログラフィック記録層ごとに変調して情報を記録し、前記参照光と同一照射条件で、再生用レーザ光を、前記積層されたホログラフィック記録層に照射して、その照射光による各ホログラフィック記録層での回折光を、前記ホログラフィック記録層と同数の２次元光検出器により受光し、これらの受光信号により情報を再生することを特徴とする（１）に記載の多層ホログラフィック記録再生方法。
（３）前記情報は、ホログラフィック記録層ごとに、その全面にわたってシフト多重記録されることを特徴とする（１）又は（２）に記載の多層ホログラフィック記録再生方法。
（４）前記ホログラフィック記録時に、前記物体光と参照光の他方をホログラフィック記録層ごとに角度変調することを特徴とする（１）、（２）又は（３）に記載の多層ホログラフィック記録再生方法。
（５）前記情報の再生時に、前記再生用レーザ光のビーム径を拡大して、該再生用レーザ光の一部が前記拡大されたビーム径内の異なる位置から前記ホログラフィック記録層に入射するように、空間光変調することを特徴とする（４）に記載の多層ホログラフィック記録再生方法。
（６）前記情報の再生時に、前記再生用レーザ光を、回転ミラー及び凹面ミラーにより反射して前記ホログラフィック記録層に入射させることを特徴とする（４）に記載の多層ホログラフィック記録再生方法。
（７）前記情報のホログラフィック記録時に、前記物体光を、記録すべき情報に応じて強度変調し、前記参照光を、ホログラフィック記録層ごとに位相空間光変調して、ホログラフィック記録層ごとに、干渉縞が異なる位相コードパターンを持つように情報を記録し、前記情報の再生時に、前記再生用レーザ光を、情報を再生するホログラフィック記録層ごとに、対応する位相コードパターンを持つように、位相空間光変調して前記ホログラフィック記録層に照射することを特徴とする（１）に記載の多層ホログラフィック記録再生方法。
（８）レーザ光を分岐した物体光と参照光との照射により、各々に干渉縞が形成可能な多数のホログラフィック記録層を積層してなる多層ホログラフィック記録媒体に情報をホログラフィック記録し、且つ、記録された情報を再生する方法であって、前記物体光を、記録すべき情報に応じて強度変調しつつホログラフィック記録層ごとに入射角度を変調し、前記参照光を、付与するアドレスに応じて位相空間光変調し、ホログラフィック記録層がアドレスごとに異なる位相コードパターンを持つように情報を記録し、前記情報の再生時に、前記再生用レーザ光を、前記参照光と同一照射条件で、且つ、前記位相コードパターンを持つように位相空間光変調して前記ホログラフィック記録層に照射することを特徴とする多層ホログラフィック記録再生方法。
（９）レーザ光源からの物体光と参照光の照射により、各々に干渉縞が形成可能な多数のホログラフィック記録層を積層してなる多層ホログラフィック記録媒体に情報を記録し、且つ、再生用レーザ光を照射して、記録した情報を再生するホログラフィック記録再生装置であって、前記物体光及び参照光を前記多層ホログラフィック記録媒体に導く、物体光学系及び参照光学系と、再生用レーザ光を、前記積層されたホログラフィック記録層に照射する再生用レーザ光学系と、前記再生用レーザ光による各ホログラフィック記録層での回折光から情報を再生するための、該回折光と同数の２次元光検出器と、を有してなり、前記物体光学系及び参照光学系の一方は、レーザ光の照射条件が一定にされ、他方は、レーザ光の照射条件が、ホログラフィック記録層ごとに変調されて、各ホログラフィック記録層に異なるブラッグ条件を持って情報を記録するようにされ、且つ、前記再生用レーザ光学系は前記一定の照射条件と同一の照射条件とされたことを特徴とするホログラフィック記録再生装置。
（１０）前記参照光学系は、前記参照光の照射条件が一定となるように構成され、前記物体光学系は、前記物体光を各ホログラフィック記録層ごとに変調する物体光変調装置を有し、前記再生用レーザ光学系は、前記参照光と同一照射条件で、再生用レーザ光を前記積層されたホログラフィック記録層に照射するようにされ、前記２次元光検出器は、前記照射光による各ホログラフィック記録層での回折光を、別個に受光するようにされたことを特徴とする（９）に記載の多層ホログラフィック記録再生装置。
（１１）物体光学系及び参照光学系は、前記情報を、ホログラフィック記録層ごとに、その全面にわたってシフト多重記録するように構成されたことを特徴とする（９）又は（１０）に記載の多層ホログラフィック記録再生装置。
（１２）前記物体光学系及び参照光学系の他方は、前記ホログラフィック記録時に、前記物体光又は参照光の他方をホログラフィック記録層ごとに角度変調する角度変調装置を有することを特徴とする（９）又は（１０）に記載の多層ホログラフィック記録再生装置。
（１３）前記情報の再生時に、前記再生用レーザ光のビーム径を拡大するビームエキスパンダと、該再生用レーザ光の一部が前記拡大されたビーム径内の異なる位置から前記ホログラフィック記録層に入射するように、該拡大されたビーム径の再生用レーザ光を空間光変調する空間光変調器とを有することを特徴とする（１２）に記載の多層ホログラフィック記録再生装置。
（１４）前記情報の再生時に、前記再生用レーザ光を、回転ミラー及び凹面ミラーにより反射して前記ホログラフィック記録層に入射させる再生用レーザ光角度変調装置を有することを特徴とする（１２）に記載の多層ホログラフィック記録再生装置。
（１５）前記物体光学系は、前記情報のホログラフィック記録時に、前記物体光を記録すべき情報に応じて強度変調する振幅空間光変調器を有し、前記参照光学系は、前記参照光を、ホログラフィック記録層ごとに、干渉縞が異なる位相コードパターンを持つように、ホログラフィック記録層ごとに位相空間光変調する位相空間光変調器を有し、前記再生用レーザ光学系は、前記情報の再生時に、情報を再生するホログラフィック記録層ごとに、対応する位相コードパターンを持つように、前記再生用レーザ光を、位相空間光変調する再生用レーザ光位相空間光変調器と、を有することを特徴とする（９）に記載の多層ホログラフィック記録再生装置。
（１６）レーザ光源からの物体光と参照光の照射により、各々に干渉縞が形成可能な多数のホログラフィック記録層を積層してなる多層ホログラフィック記録媒体に情報を記録し、且つ、再生用レーザ光を照射して、記録した情報を再生するホログラフィック記録再生装置であって、前記物体光及び参照光を前記多層ホログラフィック記録媒体に導く、物体光学系及び参照光学系と、再生用レーザ光を、前記積層されたホログラフィック記録層に照射する再生用レーザ光学系と、前記再生用レーザ光による各ホログラフィック記録層での回折光から情報を再生するための、該回折光と同数の２次元光検出器と、を有してなり、前記物体光学系は、前記物体光を、記録すべき情報に応じて強度変調しつつホログラフィック記録層ごとに入射角度を変調する物体光角度変調器を有し、前記参照光学系は、ホログラフィック記録層がアドレスごとに異なる位相コードパターンを持つように、前記参照光を、付与するアドレスに応じて位相空間光変調する位相空間光変調器を有し、前記再生用レーザ光学系は、前記情報の再生時に、前記再生用レーザ光を、前記位相コードパターンを持つように位相空間光変調する再生用レーザ光位相空間光変調器を有することを特徴とする多層ホログラフィック記録再生装置。
（１７）多数のホログラフィック記録層を積層してなり、レーザ光源からの物体光と参照光の一方の照射条件が一定にされ、他方の照射条件が、ホログラフィック記録層ごとに変調されることにより、各ホログラフィック記録層に異なるブラッグ条件を持って情報が記録された多層ホログラフィック記録媒体に、再生用レーザ光学系からの再生用レーザ光を照射して、記録した情報を再生するホログラフィックメモリ再生装置であって、前記再生用レーザ光による各ホログラフィック記録層での回折光から情報を再生するための、該回折光と同数の２次元光検出器を有してなり、前記再生用レーザ光学系は前記一定の照射条件と同一の照射条件とされたことを特徴とするホログラフィックメモリ再生装置。
（１８）前記再生用レーザ光学系は、前記参照光と同一照射条件で、再生用レーザ光を前記積層されたホログラフィック記録層に照射するようにされ、前記２次元光検出器は、前記照射光による各ホログラフィック記録層での回折光を、別個に受光するようにされたことを特徴とする（１７）に記載の多層ホログラフィックメモリ再生装置。
（１９）前記情報は、前記ホログラフィック記録媒体におけるホログラフィック記録層ごとに、その全面にわたってシフト多重記録されていることを特徴とする（１７）又は（１８）に記載の多層ホログラフィックメモリ再生装置。
（２０）前記多層ホログラフィック記録媒体における情報が、前記物体光又は参照光の他方がホログラフィック記録層ごとに角度変調して、角度多重記録され、前記再生用レーザ光学系は、前記再生用レーザ光のビーム径を拡大するビームエキスパンダと、該再生用レーザ光の一部が前記拡大されたビーム径内の異なる位置から前記ホログラフィック記録層に入射するように、該拡大されたビーム径の再生用レーザ光を空間光変調する空間光変調器とを有することを特徴とする（１７）又は（１８）に記載の多層ホログラフィックメモリ再生装置。
（２１）前記再生用レーザ光を、回転ミラー及び凹面ミラーにより反射して前記ホログラフィック記録層に入射させる再生用レーザ光角度変調装置を有することを特徴とする（１７）又は（１８）の多層ホログラフィックメモリ再生装置。
（２２）前記多層ホログラフィック記録媒体には、前記参照光を、ホログラフィック記録層ごとに位相空間光変調して、干渉縞が異なる位相コードパターンを持って情報が記録されていて、前記再生用レーザ光学系は、前記情報の再生時に、情報を再生するホログラフィック記録層ごとに、対応する位相コードパターンを持つように、前記再生用レーザ光を位相空間光変調する再生用レーザ光位相空間光変調器を有することを特徴とする（１７）に記載の多層ホログラフィックメモリ再生装置。
（２３）レーザ光源からの物体光と参照光の照射により、各々に干渉縞が形成可能な多数のホログラフィック記録層を積層してなり、前記物体光は、記録すべき情報に応じて強度変調しつつホログラフィック記録層ごとに入射角度を変調され、前記参照光は、ホログラフィック記録層がアドレスごとに異なる位相コードパターンを持つように、付与するアドレスに応じて位相空間光変調して情報が記録された多層ホログラフィック記録媒体に、再生用レーザ光を照射して、記録した情報を再生するホログラフィックメモリ再生装置であって、前記再生用レーザ光を、前記積層されたホログラフィック記録層に照射する再生用レーザ光学系と、前記再生用レーザ光による各ホログラフィック記録層での回折光から情報を再生するための、該回折光と同数の２次元光検出器と、を有してなり、前記再生用レーザ光学系は、前記情報の再生時に、前記再生用レーザ光を、前記位相コードパターンを持つように位相空間光変調する再生用レーザ光位相空間光変調器を有することを特徴とする多層ホログラフィックメモリ再生装置。
（２４）物体光と参照光との照射による干渉縞が、各々に形成された多数のホログラフィック記録層を積層してなる多層ホログラフィック記録媒体であって、前記各ホログラフィック記録層には、物体光と参照光の一方の照射条件を一定にし、他方の照射条件を各ホログラフィック記録層ごとに変調して、異なるブラッグ条件を持って情報が記録されていることを特徴とするホログラフィック記録媒体。
（２５）前記情報が、ホログラフィック記録層ごとに、その全面にわたってシフト多重記録されることを特徴とする（２４）に記載の多層ホログラフィック記録媒体。
（２６）前記情報が、ホログラフィック記録層ごとに角度変調して角度多重記録されていることを特徴とする（２４）又は（２５）に記載の多層ホログラフィック記録媒体。
（２７）前記情報が、ホログラフィック記録層ごとに、干渉縞が異なる位相コードパターンを持って記録されていることを特長とする（２４）に記載の多層ホログラフィック記録媒体。
（２８）物体光と参照光との照射による干渉縞が、各々に形成された多数のホログラフィック記録層を積層してなる多層ホログラフィック記録媒体であって、前記各ホログラフィック記録層には、前記情報が、ホログラフィック記録層ごとに異なって角度多重記録され、且つ、同一のホログラフィック記録層ではアドレスごとに異なる位相コードパターンを持って記録されていることを特徴とする多層ホログラフィック記録媒体。
（２９）基板上にホログラフィック記録層を形成する工程と、このホログラフィック記録層に対して、物体光と参照光とを照射して、全面にわたりシフト多重記録をする工程と、前記ホログラフィック記録層上に次のホログラフィック記録層を形成する工程と、該次のホログラフィック記録層に対して、物体光と参照光とを照射して、全面にわたりシフト多重記録をする工程と、を順次繰り返して、シフト多重記録をした所定の数のホログラフィック記録層を積層する多層ホログラフィック記録媒体の製造方法であって、前記物体光と参照光は、一方の照射条件を一定にし、且つ、他方の照射条件を各ホログラフィック記録層ごとに変調して照射し、各ホログラフィック記録層が異なるブラッグ条件を持つように情報を記録したことを特徴とするホログラフィック記録媒体の製造方法。
（３０）前記ホログラフィック記録層にシフト多重記録をした後で、次のホログラフィック記録層を形成する前に、シフト多重記録をした前記ホログラフィック記録層をポスト露光して、残留感光成分を完全に消費させる工程を有することを特徴とする（２９）に記載のホログラフィック記録媒体の製造方法。
（３１）前記ホログラフィック記録層のポスト露光を、インコヒーレント光により行うことを特徴とする（３０）に記載のホログラフィック記録媒体の製造方法。
（３２）前記各ホログラフィック記録層の間に、各ホログラフィック記録層間の光学的干渉を抑制するとともに、各ホログラフィック記録層の平坦度、平行度及び機械的強度を補なうスペーサ層を形成する工程を有することを特徴とする（２９）、（３０）又は（３１）に記載のホログラフィック記録媒体の製造方法。
（３３）前記基板上にホログラフィック記録層を形成する工程と、このホログラフィック記録層に対して、参照光にアドレスごとに異なる位相コードパターンを付与して物体光と共に照射して、全面にわたりシフト多重記録をする工程と、前記ホログラフィック記録層上に次のホログラフィック記録層を形成する工程と、該次のホログラフィック記録層に対して、物体光の入射角度を変調して、且つ、参照光にアドレスごとに異なる位相コードパターンを付与して照射し、全面にわたりシフト多重記録をする工程と、を順次繰り返して、シフト多重及び位相コード多重記録をした所定の数のホログラフィック記録層を積層する（２９）乃至（３２）のいずれかに記載の多層ホログラフィック記録媒体の製造方法。
本発明においては、多層ホログラフィック記録媒体における各ホログラフィック記録層が異なるブラッグ条件を持ち、且つ共通の再生条件で、同時に回折光を形成できるので、結果として、ホログラフィック記録媒体の記録密度及びデータ転送レートを大幅に向上させることができる。
各々に干渉縞が形成可能な多数のホログラフィック記録層を積層してなる多層ホログラフィック記録媒体に対して、物体光の照射角度を、各ホログラフィック記録層毎に変えて、且つ参照光は共通として、ホログラフィック記録層毎にシフト多重記録をし、厚さ方向には角度多重記録をする。再生時には、前記参照光と同一照射条件の再生用レーザ光を多層ホログラフィック記録媒体に照射して、各ホログラフィック記録層から同時に異なる方向に回折光を形成させ、各回折光を別個の２次元光検出器によって検出することにより、同時に多数の（ホログラフィック記録層の数と等しい）情報を再生することにより上記目的を達成する。
以下本発明の実施例１について図面を参照して詳細に説明する。
まず、図１、図２を参照して、本発明の多層ホログラフィック記録再生方法の基本的原理について説明する。
図１に示される多層ホログラフィック記録媒体１０は、例えばガラスからなる一対の基板１２Ａ、１２Ｂの間に多数のホログラフィック記録層１４Ａ、１４Ｂ、・・・を積層してなる記録層１４が挟み込まれて形成されている。
この記録層１４における各ホログラフィック記録層１４Ａ、１４Ｂ、・・・には、各層の表面に沿った同一箇所において、共通の参照光Ｒｅ１と、各ホログラフィック記録層毎に異なる照射角度の物体光Ｏｂ1、Ｏｂ2、・・・との干渉縞が記録されている（図２（Ａ）、（Ｂ）参照）。
上記のような条件で干渉縞が形成されている各ホログラフィック記録層１４Ａ、１４Ｂを積層した多層ホログラフィック記録媒体１０に対して、図２（Ｃ）、（Ｄ）に示されるように、前記参照光Ｒｅ１と同一照射条件で、再生用レーザ光Ｒｐ1を照射すると、まず、図において再生用レーザ光Ｒｐの入射側のホログラフィック記録層１４Ｂにおいて回折光Ｄｉ2が発生し、更に、ホログラフィック記録層１４Ｂの０次光（透過光）が次のホログラフィック記録層１４Ａを照射し、これにより、回折光Ｄｉ1を形成する。このようにして、各ホログラフィック記録層１４Ａ、１４Ｂ、・・・において回折光Ｄｉ1、Ｄｉ2、・・・が発生する。
これらの回折光Ｄｉ1、Ｄｉ2、・・・は、その出射方向が、記録時の物体光Ｏｂ1、Ｏｂ2、・・・と同一である。即ち、ホログラフィック記録層１４Ａ、１４Ｂ、・・・からの回折光は、全てその出射方向が異なる。
図３（Ａ）に示されるように、回折光Ｄｉ1、Ｄｉ2、・・・をそれぞれ個別に受光する、例えばＣＣＤからなる２次元光検出器１６Ａ、１６Ｂ、・・・を設けておけば、各回折光を受光して、複数のホログラフィック記録層１４Ａ、１４Ｂ、・・・に記録された情報を同時に再生することができる。
又、上記ホログラフィック記録層１４Ａ、１４Ｂ、・・・に対してホログラフィック記録の際に、物体光を共通として、参照光による照射条件をホログラフィック記録層毎に変えれば、再生時には、図３（Ｂ）に示されるように、各参照光に対応した再生用レーザ光Ｌ１、Ｌ２の照射によって、記録時の物体光と同一方向に回折光を得て、１つの２次元光検出器１７により各ホログラフィック記録層に記録された情報を再生することができる。この場合、同時再生はできないので、順次再生となる。
上記のような、多層ホログラフィック記録媒体１０に、情報を記録しつつ製造する過程及び記録再生装置について説明する。
まず、図４（Ａ）に示されるように、基板１２Ａ上にホログラフィック記録層１４Ａを形成し、ここに、例えば該基板１２Ａ及びホログラフィック記録層１４Ａの表面と直交する方向から参照光を、又、この参照光に対してθ１の角度から物体光を、それぞれ照射して、両者の干渉縞を形成する。このとき、図５（Ａ）に示されるように、多層ホログラフィック記録装置２０により、ホログラフィック記録層１４Ａが形成された基板１２Ａをモータ２２により回転させながら物体光と参照光を照射することによってシフト多重記録を行なう。
次に、図４（Ｂ）に示されるように、ホログラフィック記録層１４Ａに対してポスト露光を行ない、残留感光成分を完全に消費する。このポスト露光（後工程でのポスト露光も含む）には、記録あるいは再生と同じ光源を用いてもよいが、一様に露光するという観点からは、よりインコヒーレントな光源（白色光、ＬＥＤ等）が好ましい。
これは、入射光、グレーティングによって回折・散乱された光、界面で反射した光等の間の干渉によって、不要な強度分布むらが記録されてしまうことを防止するためである。
次に、ポスト露光を終了したホログラフィック記録層１４Ａ上に、図４（Ｃ）に示されるように、次のホログラフィック記録層１４Ｂを形成する。このとき、ホログラフィック記録層１４Ａ、１４Ｂの間にスペーサ層を設けて、各記録層間の光学的な干渉を抑制したり、記録層の平坦度、平行度、光的強度特性を向上させるようにしてもよい。スペーサ層の形成は記録層１４Ａの記録の前又は後のいずれでもよい。
図４（Ｄ）に示されるように、前記ホログラフィック記録層１４Ｂに対して、参照光は前記図４（Ａ）と共通、且つ、図５（Ｂ）のように物体光の入射角をθ２として、ホログラフィック記録層１４Ａの干渉縞とは異なるブラッグ条件の下で、前記ホログラフィック記録層１４Ａと同様にシフト多重記録を行なう。従って、各ホログラフィック記録層毎にその全域に亘ってシフト多重記録されることになる。
なお、説明を簡単にするために、図４（Ａ）〜（Ｄ）においては平行光による平面上のグレーティング（干渉縞）が示されているが、シフト多重記録の場合、実際には球面波による曲面状のグレーティングとなる。
ホログラフィック記録層１４Ｂに情報が記録された後は、前記ホログラフィック記録層１４Ａの場合と同様に、図４（Ｅ）に示されるように、ポスト露光を行なう。
更に、このポスト露光終了後、ホログラフィック記録層１４Ｃに対して、前記ホログラフィック記録層１４Ａ、１４Ｂとは異なる入射角θ３（図６（Ｃ）参照）で物体光を照射し（参照光は共通）、干渉縞により情報をシフト多重記録する。
このようにして、必要な数だけホログラフィック記録層を重ね（この実施例では４層構造の場合を示す）、グレーティングを形成し、且つ、ポスト露光をしていく（図４（Ｆ）、（Ｇ）参照）。最後のホログラフィック記録層１４Ｄは、図６（Ｄ）に示される入射角θ４で物体光を照射する。ポスト露光後にホログラフィック記録層１４Ｄ上に保護層１８を形成し、更に必要であれば、反射防止層１９を、全体の両面に形成する。
次に、図５に示される、多層ホログラフィック記録装置２０について説明する。
この多層ホログラフィック記録装置２０は、レーザ光源２４と、このレーザ光源２４からのレーザ光の、振動面が直交する直線偏光の一方、例えばｐ偏光成分を透過し、且つｓ偏光成分を反射する偏光ビームスプリッタ２６と、前記偏光ビームスプリッタ２６を透過したｐ偏光成分を前記基板１２Ａ及びその上に積層されたホログラフィック記録層に導く参照光学系２８と、偏光ビームスプリッタ２６から反射されたｓ偏光成分を前記基板１２Ａ及びこれに積層されたホログラフィック記録層に導く物体光学系３０と、を備えて構成されている。なお、説明の都合上、図６（Ｃ）及び（Ｄ）では、前記偏光ビームスプリッタ２６を透過したｐ偏光成分を物体光、反射したｓ偏光成分を参照光としている。
前記参照光学系２８は、前記偏光ビームスプリッタ２６側から、ミラー２８Ａ、１／２波長板２８Ｂ、集光レンズ２８Ｃをこの順で備えて構成されている。又、前記物体光学系３０は、偏光ビームスプリッタ２６側から、ミラー３０Ａ、空間光変調器３０Ｂ、フーリエレンズ３０Ｃをこの順で備えて構成されている。
前記物体光学系３０は、全体が、ホログラフィック記録層に対する物体光の入射角度（参照光の光軸に対する角度）を変調可能な入射角度変調装置３２によって支持されている。又、ミラー３０Ａは反射角調整可能な状態で入射角度変調装置３２支持されている。
図５（Ａ）、（Ｂ）、図６（Ｃ）、（Ｄ）の符号３４は、レーザ光源２４のパルス発光を制御するためのパルス制御装置を示す。
次に、図７を参照して前記多層ホログラフィック記録媒体１０にホログラフィック記録された情報を再生するための多層ホログラフィックメモリ再生装置３６について説明する。
この多層ホログラフィックメモリ再生装置３６は、前記多層ホログラフィック記録装置２０におけるレーザ光源２４と同一の波長のレーザ光を出射するレーザ光源３８と、このレーザ光源３８から出射された再生用レーザ光を前記多層ホログラフィック記録装置２０における参照光学系２８での参照光と同一の照射条件（入射角度）で多層ホログラフィック記録媒体１０に導くための再生用レーザ光学系４０と、該多層ホログラフィック記録媒体１０を駆動（シフト）させるためのモータ（図示省略）と、前記多層ホログラフィック記録媒体１０への、再生用レーザ光の照射によって、各ホログラフィック記録層１４Ａ〜１４Ｄから発生した回折光を受光するための２次元光検出器１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄと、を備えて構成されている。
前記再生用レーザ光学系４０は、レーザ光源３８からの再生用レーザ光を多層ホログラフィック記録媒体１０方向に反射するためのミラー４０Ａと、このミラー４０Ａと多層ホログラフィック記録媒体１０との間に設けられた集光レンズ４０Ｂとを備えている。
又、前記多層ホログラフィック記録媒体１０から、２次元光検出器１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄへの回折光の光路上には、各々結像レンズ４４Ａ、４４Ｂ、４４Ｃ、４４Ｄが設けられている。図７の符号３９はレーザ光源３８を制御するためのパルス制御装置を示す。
この実施例において、再生用レーザ光は、集光レンズ４０Ｂによって収束光となり、多層ホログラフィック記録媒体１０に入射する。この再生用レーザ光は、前記記録時の参照光と同一波長であり、且つ多層ホログラフィック記録媒体１０への入射角度も前記参照光と同一であるので、ホログラフィック記録層１４Ｄにおいて前記図６（Ｄ）における物体光と同一方向の回折光を発生する。
この回折光は、結像レンズ４４Ｄを介して２次元光検出器１６Ｄに受光され、これによって、再生像が復号化されて、再生情報が得られることになる。
次に、ホログラフィック記録層１４Ｄを透過した再生用レーザ光（０次の回折光）は、次のホログラフィック記録層１４Ｃにおける再生用レーザ光となるので、ここでも、回折光が発生して、２次元光検出器１６Ｃに受光される。
このようにして、順次、ホログラフィック記録層１４Ｂ、１４Ａにおいても、その上層からの０次の回折光によって、対応する２次元光検出器１６Ｂ及び１６Ａに向けて回折光が発生される。
ここで、各ホログラフィック記録層１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ内では、独立に体積ホログラムの多重化記録（ここではシフト多重記録）が行なわれているため、ホログラム１枚当たりの回折効率は１０-4程度と低い。この実施例では説明の都合上ホログラフィック記録層を４層としたが、より多数の積層数であってもよく、例えば１００層のホログラフィック記録層を積層した場合でも、最下層へ到達する再生用レーザ光は、最初のホログラフィック記録層１４Ａに比べて、１０-4×１００＝０．０１、即ち約１％しか減少していないので、各ホログラフィック記録層１４Ａ、１４Ｂ、・・・から得られる回折光の強度がほとんど同一である。
上記のように、ホログラフィック記録層１４Ｄ〜１４Ａにおいて、順次回折光が発生するように説明したが、実際は、各ホログラフィック記録層において同時に回折光が発生するので、２次元光検出器１６Ａ〜１６Ｄによって得られる再生情報も、同時に得られることになる。従って、情報の転送レートが、順次再生する場合に比較して、格段に増大されることになる。
又、各ホログラフィック記録層に情報を記録し、且つ再生する際に、記録光学系や再生光学系を機械的に光軸方向に駆動する必要が無いので、分解能が機械的精度に影響されることなく、記録密度を大幅に向上させることができる。
次に図８、図９を参照して、実施例３に係る多層ホログラフィックメモリ再生装置５０について説明する。
上記実施例２の場合は、参照光を多層ホログラフィック記録媒体１０に対して垂直に入射するように固定し、物体光の入射角度を変調するようにしたものであり、これに対して、実施例３は、物体光を垂直に入射させ、且つ参照光の入射角度を変調してシフト多重記録（積層方向には角度多重記録）をした多層ホログラフィック記録媒体５１の情報を再生するものである。
この多層ホログラフィックメモリ再生装置５０の情報再生原理は、図８に示されるように、ホログラフィック記録層の層毎に異なる角度で再生用レーザ光Ｒｐ1、Ｒｐ2、Ｒｐ3、Ｒｐ4を入射し、且つ多層ホログラフィック記録媒体５１をシフト多重記録時と同様に駆動して、発生した回折光を２次元光検出器５２によって受光するものである。
具体的には、図９に示されるように、レーザ光源５４と、このレーザ光源５４からの再生用レーザ光を前記多層ホログラフィック記録媒体５１に照射するための再生用レーザ光学系５６と、前記２次元光検出器５２とを備えて構成されている。
前記再生用レーザ光学系５６は、レーザ光源５４から出射された再生用レーザ光のビーム径を拡大するビームエキスパンダ５６Ａと、該再生用レーザ光の一部が前記拡大されたビーム径内の異なる位置から前記多層ホログラフィック記録媒体５１におけるホログラフィック記録層に入射するように、該拡大されたビーム径の再生用レーザ光を空間光変調する空間光変調器５６Ｂと、この空間光変調器５６Ｂからの平行光を多層ホログラフィック記録媒体５１内に集光させる集光レンズ５６Ｃと、を含んで構成されている。
図８、図９の符号５８は、前記多層ホログラフィック記録媒体５１と２次元光検出器５２との間に配置された結像レンズである。
この実施例３の多層ホログラフィックメモリ再生装置５０は、空間光変調器５６Ｂにおいて、その一部が再生用レーザ光を透過し、且つ透過する部分が多層ホログラフィック記録媒体５１のホログラフィック記録層毎に、前記参照光に応じて変化するようにして、図８に示されるように、異なる入射角で多層ホログラフィック記録媒体５１に再生用レーザ光Ｒｐ1、Ｒｐ2、Ｒｐ3、Ｒｐ4として入射するようにされている。
従って、ホログラフィック記録層に応じた再生光を照射すると、この再生光に対応する再生像だけが現われ、各ホログラフィック記録層からの再生像が、同一位置、即ち前記２次元光検出器５２の位置に結像する。
この実施例３の場合、多層ホログラフィック記録媒体５１からの回折光を検出する検出光学系及び２次元光検出器５２は１組でよいので、装置を簡単に構成することができると共に、装置容積を小さくすることができる。
次に、図１０に示される実施例４に係るホログラフィックメモリ再生装置６０について説明する。
上記実施例３において、多層ホログラフィック記録媒体５１におけるホログラフィック記録層の積層数が多い場合は、空間光変調器５６Ｂにおいて遮断される再生用レーザ光の割合が大きくなり、該再生用レーザ光の利用効率が低下することが考えれる。
この実施例４に係るホログラフィックメモリ再生装置６０は、ホログラフィック記録層数が多い場合にも、再生用レーザ光の利用効率が低下しないようにしたものである。
このホログラフィックメモリ再生装置６０は、レーザ光源６２と、このレーザ光源６２から出射される再生用レーザ光を反射して前記多層ホログラフィック記録媒体５１におけるホログラフィック記録層に対応して角度を変えて入射させる再生用レーザ光角度変調装置６４と、前記図８、図９に示された多層ホログラフィックメモリ再生装置５０におけると同様の２次元光検出器５２及び結像レンズ５８とを備えて構成されている。
前記再生用レーザ光角度変調装置６４は、レーザ光源６２から出射されたレーザ光を反射するための回転ミラー６４Ａと、この回転ミラー６４Ａで反射された再生用レーザ光を、その入射角度に応じて反射光が前記多層ホログラフィック記録媒体５１内の所定位置に向けて反射されるように形成された凹面ミラー６４Ｂと、を備えて構成されている。
前記凹面ミラー６４Ｂの具体的な形状は、楕円筒の一部の内周面であり、楕円の２つの焦点と前記回転ミラー６４Ａの回転中心及び多層ホログラフィック記録媒体５１における再生用レーザ光の照射ポイントが一致するようにされている。
従って、楕円の一方の焦点位置にある回転ミラー６４に入射し、反射され、更に、凹面ミラー６４Ｂで反射された再生用レーザ光は必ず楕円の他の焦点、即ち多層ホログラフィック記録媒体５１の再生レーザ光照射位置に入射される。
この実施例４においては、回転ミラー６４Ａの回転角度を制御することによって、該回転ミラー６４Ａによって反射された再生用レーザ光の、凹面ミラー６４Ｂでの反射点の位置を変調し、これによって、多層ホログラフィック記録媒体５１への入射角度が、ホログラフィック記録層毎に調整される。
更に、前記凹面ミラー６４Ｂは、集光レンズの機能も有し、多層ホログラフィック記録媒体５１へ照射される再生用レーザ光は、曲面状の波面を有しているので、該多層ホログラフィック記録媒体５１を所定方向に駆動することによって、シフト多重記録が可能となる。
この実施例４の場合、再生用レーザ光の利用効率は図７に示される実施例２と同等であるが、実施例２では記録密度とデータ転送レートの両方が向上されているのに対して、実施例４では、記録密度だけが向上されている。その一方で、検出光学系が簡単な構成となるという利点がある。
次に、図１１〜図１３を参照して、本発明の実施例５に係る多層ホログラフィック記録再生装置７０について説明する。
この多層ホログラフィック記録再生装置７０は、多層ホログラフィック記録媒体７２の移動方向にはシフト多重記録、且つ、ホログラフィック記録層の積層方向には位相コード多重記録をし、且つ再生するものである。
多層ホログラフィック記録再生装置７０は、レーザ光源７４と、このレーザ光源７４から出射された再生用レーザ光を、振動面が直交する２つの直線偏光のうち、例えばｐ偏光を透過し、ｓ偏光を反射する偏光ビームスプリッタ７６と、この偏光ビームスプリッタ７６を透過したレーザ光を参照光として前記多層ホログラフィック記録媒体７２に導く参照光学系７８と、反射されたｓ偏光を多層ホログラフィック記録媒体７２に導く物体光学系８０と、多層ホログラフィック記録媒体７２に再生用レーザ光を照射したときに発生する回折光を検出するための検出光学系８２と、を備えて構成されている。
前記参照光学系７８は、前記偏光ビームスプリッタ７６側から、ミラー７８Ａ、１／２波長板７８Ｂ、位相空間光変調器７８Ｃ、フーリエレンズ７８Ｄを備えて構成されている。
前記物体光学系８０は、前記偏光ビームスプリッタ７６側から、空間光変調器８０Ａ、フーリエレンズ８０Ｂをこの順で備えて構成されている。
又、前記検出光学系８２は、２次元光検出器８２Ａと、この２次元光検出器８２Ａと前記多層ホログラフィック記録媒体７２との間に配置された結像レンズ８２Ｂと、を備えて構成されている。
前記参照光学系７８の位相空間光変調器７８Ｃは、通過する光の位相を画素毎に変調するデバイスである。ここでは、説明を簡単にするために、図１２（Ａ）に示されるような、１次元の８画素変調をする構成とする。具体的には、この位相空間光変調器７８Ｃは、前記８画素のうちの一部又は全部に位相差πを与えるものである。具体的には、例えば図１２（Ａ）〜（Ｄ）に示されるように、白色の画素Ｗと斜線で示した画素Ｇとの間に位相差πを与えるようにされている。
又、前記物体光学系８０における空間光変調器８０Ａは、記録すべきデータに応じて、物体光を強度変調するものである。
この多層ホログラフィック記録再生装置７０により、多層ホログラフィック記録媒体７２に情報を記録する過程について説明する。
レーザ光源７４から出射された再生用レーザ光は、偏光ビームスプリッタ７６においてｐ偏光が透過され、これが参照光学系７８に入射する。又、ｓ偏光は反射され、物体光学系８０に入射する。
前記参照光学系７８に入射したｐ偏光は、ミラー７８Ａで反射され、１／２波長板７８Ｂにおいてｓ偏光に変換され、前記位相空間光変調器７８Ｃに入射する。
この位相空間光変調器７８Ｃは、前記のように、通過するレーザ光の位相を、例えば図１２（Ａ）〜（Ｄ）に示されるような１次元の８画素変調をする。
位相変調された参照光は、フーリエレンズ７８Ｄにより多層ホログラフィック記録媒体７２近傍で集光されると共に、その強度分布がフーリエ変換され、該多層ホログラフィック記録媒体７２に照射される。
一方、前記偏光ビームスプリッタ７６において反射されたｓ偏光である物体光は、空間光変調器８０Ａにおいて強度変調の形でデータを付与された後、フーリエレンズ８０Ｂによって集光且つ強度分布のフーリエ変換を受けて、多層ホログラフィック記録媒体７２内で前記照射された参照光と交差する。
前記参照光及び物体光は共にｓ偏光であるので、両者の交差する領域で光学的干渉を生じ、これが回折格子として多層ホログラフィック媒体７２に記録される。このような記録を多層ホログラフィック記録媒体７２におけるホログラフィック記録層毎にシフト多重記録をしていく。
図１３に示されるように、前記多層ホログラフィック記録媒体７２におけるホログラフィック記録層の層数を、説明を簡単にするために４層とした場合、基板１２Ａ側から、第１〜第４のホログラフィック記録層７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ、７２Ｄに記録された干渉縞は、各層毎に、例えば図１２（Ａ）〜（Ｄ）にそれぞれ示されるような１次元８画素の位相コードパターンのいずれかを含んでいる。この位相コードパターンとしては、例えば１次元８成分のＷolsh Ｈadamard直交コードを利用する。
上記のように記録した多層ホログラフィック記録媒体７２の情報を再生する場合は、前記参照光学系７８から前記参照光と同一条件で再生用レーザ光を多層ホログラフィック記録媒体７２に照射する。
このとき、再生しようとする記録層に対応して、前記位相空間光変調器７８Ｃにおいて前記図１２（Ａ）〜（Ｄ）のいずれかの位相コードパターンで位相変調された再生用レーザ光を照射すれば、目的のホログラフィック記録層に記録された情報を再生することができる。
この実施例５の多層ホログラフィック記録再生装置７０は、記録及び再生の両方において、機械的な可動部を設ける必要がないので、記録密度及びデータ転送レートを向上させることができる。
なお、多層ホログラフィック記録媒体７２におけるホログラフィック記録層の積層数が少ない場合は、前記位相空間光変調器７８Ｃに代えて、位相コードマスクを用いてもよい。
この位相コードマスクは、再生用レーザ光の、記録再生帯域の波長に対して透明で、これを通過することによって、再生用レーザ光に固定位相パターンを与える板状の光学部品である。例えば、ＢＫ７材からなる平行平板にλ／ｎ（λ；再生用レーザ光の真空中での波長、ｎ；位相コードマスクの屈折率）の段差を設けてもよいし、図１２（Ａ）〜（Ｄ）に示されるように、画素毎に屈折率変化を与えたものでもよい。
次に、図１４、図１５を参照して、多層ホログラフィック記録媒体におけるホログラフィック記録層毎に位相コード記録をし、且つホログラフィック記録層の積層方向には物体光の入射角を変調して角度多重記録をするようにした多層ホログラフィック記録装置及びこれによって情報を記録した多層ホログラフィック記録媒体の情報を再生する装置について説明する。
この実施例６に係る多層ホログラフィック記録装置９０は、レーザ光源９２と、このレーザ光源９２から出射されたレーザ光のビーム径を拡大するビームエキスパンダ９４と、ビーム径が拡大された再生用レーザ光を、透過光と反射光に分岐するビームスプリッタ９６と、ビームスプリッタ９６で反射された再生用レーザ光を多層ホログラフィック記録媒体９８に導く参照光学系１００と、透過した再生用レーザ光を多層ホログラフィック記録媒体９８に導く物体光学系１０２とを備えて構成されている。
前記参照光学系１００は、ビームスプリッタ９６側から、位相空間光変調器１００Ａ、フーリエレンズ１００Ｂをこの順で備えて構成されている。又、前記物体光学系１０２はビームスプリッタ９６側から、ミラー１０２Ａ、空間光変調器１０２Ｂ、フーリエレンズ１０２Ｃをこの順で備えて構成されている。
更に、前記物体光学系１０２は、全体が入射角度変調装置１０１に取り付けられ、且つ、ミラー１０２Ａは、その反射角度が調節可能とされ、これによって、物体光学系１０２は、物体光の、多層ホログラフィック記録媒体９８への入射角度を、ホログラフィック記録層毎に変調できるようにされている。即ち、角度多重記録が可能とされている。
次に、この多層ホログラフィック記録装置９０により、多層ホログラフィック記録媒体９８に情報を記録する過程について説明する。
レーザ光源９２から出射されたレーザ光はビームエキスパンダ９４によってそのビーム径が拡大され、ビームスプリッタ９６に入射する。
ビームスプリッタ９６では、入射するレーザ光が透過光と反射光とに分岐され、反射光は参照光として参照光学系１００に入射する。又、透過光は物体光として物体光学系１０２に入射する。
参照光は、位相空間光変調器１００Ａにより２次元的に位相変調されることにより位相コードパターンが付与され、フーリエレンズ１００Ｂを通過した後に集光しながら多層ホログラフィック記録媒体９８に照射される。
一方、物体光は、ミラー１０２Ａで反射され、空間光変調器１０２Ｂに入射し、ここで、記録すべきデータ（情報）に応じて２次元的に振幅変調され、更にフーリエレンズ１０２Ｃによって集光されながら多層ホログラフィック記録媒体９８に照射される。このとき、前記２次元的振幅変調パターンは、フーリエレンズ１０２Ｃの後側焦点においてフーリエ変換される。
従って、多層ホログラフィック記録媒体９８には、物体光及び参照光がホログラフィック記録層の同一領域に照射されるので、この領域内で３次元的な干渉パターンが形成され、この干渉パターンが屈折率変化としてホログラフィック記録層に記録される。
前記位相コードは、各ホログラフィック記録層毎に複数種のセットで用いられる。即ち、１つの位相コードパターンセットは、各ホログラフィック記録層に、それぞれ１つ割り当てられることになる。
なお、位相コードパターンは、上記のように記録層毎に異なるようにしてもよいが、位相コードの変調効率や同時再生の機能を考慮すると、複数種類の位相コードのセットを各記録層毎に用いるのが好ましい。
上記のように、各ホログラフィック記録層毎に複数種類の位相コードのセットで記録し、これを各層毎に繰り返して、全部のホログラフィック記録層での記録を終了することにより、多層ホログラフィック記録媒体９８への情報の記録が終了する。
次に、図１５を参照して、前記多層ホログラフィック記録媒体９８に記録された情報を再生するための、多層ホログラフィックメモリ再生装置１０４について説明する。
この多層ホログラフィックメモリ再生装置１０４は、レーザ光源１０６と、このレーザ光源１０６からの再生用レーザ光を多層ホログラフィック記録媒体９８に導くための再生用レーザ光学系１０８と、該多層ホログラフィック記録媒体９８への再生用レーザ光の照射によって発生する回折光から情報を再生するための検出光学系１１０と、を備えて構成されている。
前記再生用レーザ光学系１０８は、レーザ光源１０６から出射された再生用レーザ光のビーム径を拡大するためのビームエキスパンダ１０８Ａと、このビームエキスパンダ１０８Ａを通った再生用レーザ光を直角に反射するミラー１０８Ｂと、ミラー１０８Ｂで反射した再生用レーザ光が入射する位相空間光変調器１０８Ｃと、位相空間光変調器１０８Ｃを通過した再生用レーザ光を多層ホログラフィック記録媒体９８内に集光させるフーリエレンズ１０８Ｄと、を備えて構成されている。
前記検出光学系１１０は、記録時の前記物体光の、各ホログラフィック記録層毎の入射光軸の延長上となる位置に、各々配置された２次元光検出器１１０Ａ〜１１０Ｄを備えている。又、これら２次元光検出器１１０Ａ〜１１０Ｄと前記多層ホログラフィック記録媒体９８との間には、結像レンズ１１１Ａ〜１１１Ｄが各々配置されている。
この多層ホログラフィックメモリ再生装置１０４においては、記録時の参照光と同様の再生用レーザ光を用い複数種類の位相コードのセットの中の任意の位相コードパターンを、位相空間光変調器１０８Ｃを経て照射すれば全ての記録層からの回折像（再生像）が同時に生成される。
体積ホログラムの原理によれば、回折像は、（レーザ光強度は別として）記録時の物体光を再現したものとなるので、同時に生成する再生像はそれぞれ異なった方向に出射することになる。この実施例では、記録時の物体光の光路の延長線上に２次元光検出器１１０Ａ〜１１０Ｄを設けると共に、結像レンズ１１１Ａ〜１１１Ｄを設け、この結像レンズ１１１Ａ〜１１１Ｄが、記録時のフーリエレンズと結像レンズ系を構成するようにしておけば、この結像レンズ系の結像面に記録時の空間光変調器が実像として現われることになる。従って、前記２次元光検出器１１０Ａ〜１１０Ｄを、前記結像面に配置することによって、複数の再生像を同時に検出することができる。
本発明の実施例１における多層ホログラフィック記録媒体を模式的に示す斜視図 同多層ホログラフィック記録媒体におけるホログラフィック記録層と参照光及び物体光との関係を模式的に示す拡大断面図 実施例１におけるホログラフィック記録層に対する再生用レーザ光照射時の回折光の状態を模式的に拡大して示す断面図 本発明の実施例２に係るホログラフィック記録媒体の製造方法を模式的に示す拡大断面図 同製造方法及びホログラフィック記録に用いる多層ホログラフィック記録装置を示す光学系統図 図５の多層ホログラフィック記録装置の変化した状態を示す光学系統図 上記製造方法及び多層ホログラフィック記録装置によって製造且つ記録されたホログラフィック記録媒体の情報を再生するための多層ホログラフィックメモリ再生装置を示す光学系統図 実施例３に係る多層ホログラフィックメモリ再生装置を示す略示斜視図 実施例３に係る多層ホログラフィックメモリ再生装置を詳細に示す光学系統図 実施例４に係る多層ホログラフィックメモリ再生装置を示す光学系統図 実施例５に係る多層ホログラフィック記録再生装置を示す光学系統図 同実施例５における位相コードパターンの例を示す拡大平面図 同実施例５の装置により干渉縞が形成された状態の多層ホログラフィック記録媒体を模式的に示す拡大断面図 実施例６に係る多層ホログラフィック記録装置を示す光学系統図 同実施例６に係る多層ホログラフィックメモリ再生装置を示す光学系統図
符号の説明
１０、５１、７２、９８…多層ホログラフィック記録媒体
１２Ａ、１２Ｂ…基板
１４…記録層
１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、１４Ｄ、７２Ａ〜７２Ｄ…ホログラフィック記録層
１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ、５２、８２Ａ、１１０Ａ〜１１０Ｄ…２次元光検出器
２０、９０…多層ホログラフィック記録装置
２４、３８、５４、６２、７４、９２、１０６…レーザ光源
２６、７６、９６…偏光ビームスプリッタ
２８、７８、１００…参照光学系
３０、８０、１０２…物体光学系
３０Ｂ、５６Ｂ、８０Ａ、１０２Ｂ…空間光変調器
３２、１０１…入射角度変調装置
３６、５０、６０、１０４…多層ホログラフィックメモリ再生装置
４０、５６、１０８…再生用レーザ光学系
６４…再生用レーザ光角度変調装置
６４Ａ…回転ミラー
６４Ｂ…凹面ミラー
７０…多層ホログラフィック記録再生装置
７８Ｃ、１００Ａ、１０８Ｃ…位相空間光変調器
８２、１１０…検出光学系

Claims (33)

  1. レーザ光を分岐した物体光と参照光との照射により、各々に干渉縞が形成可能な多数のホログラフィック記録層を積層してなる多層ホログラフィック記録媒体に情報をホログラフィック記録し、且つ、再生用レーザ光を照射して記録された情報を再生する方法であって、
    前記物体光と参照光の一方の照射条件を一定にし、他方を各ホログラフィック記録層ごとに変調して、各ホログラフィック記録層が異なるブラッグ条件を持つように情報を記録する過程と、
    前記照射条件を一定にされた物体光または参照光と同一照射条件で、再生用レーザ光を、前記積層されたホログラフィック記録層に照射して、上層のホログラフィック記録層に回折光を発生させるとともに透過した０次光を順次下層のホログラフィック記録層に照射し、各照射光による各ホログラフィック記録層での回折光から情報を同時又は個別に再生する過程と、
    を有してなる多層ホログラフィック記録再生方法。
  2. 請求項１において、
    前記ホログラフィック記録時に、
    前記参照光の照射条件を一定にするとともに、前記物体光を各ホログラフィック記録層ごとに変調して情報を記録し、
    前記参照光と同一照射条件で、再生用レーザ光を、前記積層されたホログラフィック記録層に照射して、その照射光による各ホログラフィック記録層での回折光を、前記ホログラフィック記録層と同数の２次元光検出器により受光し、これらの受光信号により情報を再生することを特徴とする多層ホログラフィック記録再生方法。
  3. 請求項１又は２において、
    前記情報は、ホログラフィック記録層ごとに、その全面にわたってシフト多重記録されることを特徴とする多層ホログラフィック記録再生方法。
  4. 請求項１、２又は３において、
    前記ホログラフィック記録時に、前記物体光と参照光の他方をホログラフィック記録層ごとに角度変調することを特徴とする多層ホログラフィック記録再生方法。
  5. 請求項４において、
    前記情報の再生時に、前記再生用レーザ光のビーム径を拡大して、該再生用レーザ光の一部が前記拡大されたビーム径内の異なる位置から前記ホログラフィック記録層に入射するように、空間光変調することを特徴とする多層ホログラフィック記録再生方法。
  6. 請求項４において、
    前記情報の再生時に、前記再生用レーザ光を、回転ミラー及び凹面ミラーにより反射して前記ホログラフィック記録層に入射させることを特徴とする多層ホログラフィック記録再生方法。
  7. 請求項１において、
    前記情報のホログラフィック記録時に、前記物体光を、記録すべき情報に応じて強度変調し、前記参照光を、ホログラフィック記録層ごとに位相空間光変調して、ホログラフィック記録層ごとに、干渉縞が異なる位相コードパターンを持つように情報を記録し、
    前記情報の再生時に、前記再生用レーザ光を、情報を再生するホログラフィック記録層ごとに、対応する位相コードパターンを持つように、位相空間光変調して前記ホログラフィック記録層に照射することを特徴とする多層ホログラフィック記録再生方法。
  8. レーザ光を分岐した物体光と参照光との照射により、各々に干渉縞が形成可能な多数のホログラフィック記録層を積層してなる多層ホログラフィック記録媒体に情報をホログラフィック記録し、且つ、記録された情報を再生する方法であって、
    前記物体光を、記録すべき情報に応じて強度変調しつつホログラフィック記録層ごとに入射角度を変調し、前記参照光を、付与するアドレスに応じて位相空間光変調し、ホログラフィック記録層がアドレスごとに異なる位相コードパターンを持つように情報を記録し、
    前記情報の再生時に、前記再生用レーザ光を、前記参照光と同一照射条件で、且つ、前記位相コードパターンを持つように位相空間光変調して前記ホログラフィック記録層に照射することを特徴とする多層ホログラフィック記録再生方法。
  9. レーザ光源からの物体光と参照光の照射により、各々に干渉縞が形成可能な多数のホログラフィック記録層を積層してなる多層ホログラフィック記録媒体に情報を記録し、且つ、再生用レーザ光を照射して、記録した情報を再生するホログラフィック記録再生装置であって、
    前記物体光及び参照光を前記多層ホログラフィック記録媒体に導く、物体光学系及び参照光学系と、
    再生用レーザ光を、前記積層されたホログラフィック記録層に照射する再生用レーザ光学系と、
    前記再生用レーザ光による各ホログラフィック記録層での回折光から情報を再生するための、該回折光と同数の２次元光検出器と、を有してなり、
    前記物体光学系及び参照光学系の一方は、レーザ光の照射条件が一定にされ、他方は、レーザ光の照射条件が、ホログラフィック記録層ごとに変調されて、各ホログラフィック記録層に異なるブラッグ条件を持って情報を記録するようにされ、且つ、前記再生用レーザ光学系は前記一定の照射条件と同一の照射条件とされたことを特徴とするホログラフィック記録再生装置。
  10. 請求項９において、
    前記参照光学系は、前記参照光の照射条件が一定となるように構成され、前記物体光学系は、前記物体光を各ホログラフィック記録層ごとに変調する物体光変調装置を有し、前記再生用レーザ光学系は、前記参照光と同一照射条件で、再生用レーザ光を前記積層されたホログラフィック記録層に照射するようにされ、前記２次元光検出器は、前記照射光による各ホログラフィック記録層での回折光を、別個に受光するようにされたことを特徴とする多層ホログラフィック記録再生装置。
  11. 請求項９又は１０において、
    物体光学系及び参照光学系は、前記情報を、ホログラフィック記録層ごとに、その全面にわたってシフト多重記録するように構成されたことを特徴とする多層ホログラフィック記録再生装置。
  12. 請求項９又は１０において、
    前記物体光学系及び参照光学系の他方は、前記ホログラフィック記録時に、前記物体光又は参照光の他方をホログラフィック記録層ごとに角度変調する角度変調装置を有することを特徴とする多層ホログラフィック記録再生装置。
  13. 請求項１２において、
    前記情報の再生時に、前記再生用レーザ光のビーム径を拡大するビームエキスパンダと、該再生用レーザ光の一部が前記拡大されたビーム径内の異なる位置から前記ホログラフィック記録層に入射するように、該拡大されたビーム径の再生用レーザ光を空間光変調する空間光変調器とを有することを特徴とする多層ホログラフィック記録再生装置。
  14. 請求項１２において、
    前記情報の再生時に、前記再生用レーザ光を、回転ミラー及び凹面ミラーにより反射して前記ホログラフィック記録層に入射させる再生用レーザ光角度変調装置を有することを特徴とする多層ホログラフィック記録再生装置。
  15. 請求項９において、
    前記物体光学系は、前記情報のホログラフィック記録時に、前記物体光を記録すべき情報に応じて強度変調する振幅空間光変調器を有し、前記参照光学系は、前記参照光を、ホログラフィック記録層ごとに、干渉縞が異なる位相コードパターンを持つように、ホログラフィック記録層ごとに位相空間光変調する位相空間光変調器を有し、
    前記再生用レーザ光学系は、前記情報の再生時に、情報を再生するホログラフィック記録層ごとに、対応する位相コードパターンを持つように、前記再生用レーザ光を、位相空間光変調する再生用レーザ光位相空間光変調器と、を有することを特徴とする多層ホログラフィック記録再生装置。
  16. レーザ光源からの物体光と参照光の照射により、各々に干渉縞が形成可能な多数のホログラフィック記録層を積層してなる多層ホログラフィック記録媒体に情報を記録し、且つ、再生用レーザ光を照射して、記録した情報を再生するホログラフィック記録再生装置であって、
    前記物体光及び参照光を前記多層ホログラフィック記録媒体に導く、物体光学系及び参照光学系と、
    再生用レーザ光を、前記積層されたホログラフィック記録層に照射する再生用レーザ光学系と、
    前記再生用レーザ光による各ホログラフィック記録層での回折光から情報を再生するための、該回折光と同数の２次元光検出器と、を有してなり、
    前記物体光学系は、前記物体光を、記録すべき情報に応じて強度変調しつつホログラフィック記録層ごとに入射角度を変調する物体光角度変調器を有し、前記参照光学系は、ホログラフィック記録層がアドレスごとに異なる位相コードパターンを持つように、前記参照光を、付与するアドレスに応じて位相空間光変調する位相空間光変調器を有し、前記再生用レーザ光学系は、前記情報の再生時に、前記再生用レーザ光を、前記位相コードパターンを持つように位相空間光変調する再生用レーザ光位相空間光変調器を有することを特徴とする多層ホログラフィック記録再生装置。
  17. 多数のホログラフィック記録層を積層してなり、レーザ光源からの物体光と参照光の一方の照射条件が一定にされ、他方の照射条件が、ホログラフィック記録層ごとに変調されることにより、各ホログラフィック記録層に異なるブラッグ条件を持って情報が記録された多層ホログラフィック記録媒体に、再生用レーザ光学系からの再生用レーザ光を照射して、記録した情報を再生するホログラフィックメモリ再生装置であって、
    前記再生用レーザ光による各ホログラフィック記録層での回折光から情報を再生するための、該回折光と同数の２次元光検出器を有してなり、
    前記再生用レーザ光学系は前記一定の照射条件と同一の照射条件とされたことを特徴とするホログラフィックメモリ再生装置。
  18. 請求項１７において、
    前記再生用レーザ光学系は、前記参照光と同一照射条件で、再生用レーザ光を前記積層されたホログラフィック記録層に照射するようにされ、前記２次元光検出器は、前記照射光による各ホログラフィック記録層での回折光を、別個に受光するようにされたことを特徴とする多層ホログラフィックメモリ再生装置。
  19. 請求項１７又は１８において、
    前記情報は、前記ホログラフィック記録媒体におけるホログラフィック記録層ごとに、その全面にわたってシフト多重記録されていることを特徴とする多層ホログラフィックメモリ再生装置。
  20. 請求項１７又は１８において、
    前記多層ホログラフィック記録媒体における情報が、前記物体光又は参照光の他方がホログラフィック記録層ごとに角度変調して、角度多重記録され、前記再生用レーザ光学系は、前記再生用レーザ光のビーム径を拡大するビームエキスパンダと、該再生用レーザ光の一部が前記拡大されたビーム径内の異なる位置から前記ホログラフィック記録層に入射するように、該拡大されたビーム径の再生用レーザ光を空間光変調する空間光変調器とを有することを特徴とする多層ホログラフィックメモリ再生装置。
  21. 請求項１７又は１８において、
    前記再生用レーザ光を、回転ミラー及び凹面ミラーにより反射して前記ホログラフィック記録層に入射させる再生用レーザ光角度変調装置を有することを特徴とする多層ホログラフィックメモリ再生装置。
  22. 請求項１７において、
    前記多層ホログラフィック記録媒体には、前記参照光を、ホログラフィック記録層ごとに位相空間光変調して、干渉縞が異なる位相コードパターンを持って情報が記録されていて、
    前記再生用レーザ光学系は、前記情報の再生時に、情報を再生するホログラフィック記録層ごとに、対応する位相コードパターンを持つように、前記再生用レーザ光を位相空間光変調する再生用レーザ光位相空間光変調器を有することを特徴とする多層ホログラフィックメモリ再生装置。
  23. レーザ光源からの物体光と参照光の照射により、各々に干渉縞が形成可能な多数のホログラフィック記録層を積層してなり、前記物体光は、記録すべき情報に応じて強度変調しつつホログラフィック記録層ごとに入射角度を変調され、前記参照光は、ホログラフィック記録層がアドレスごとに異なる位相コードパターンを持つように、付与するアドレスに応じて位相空間光変調して情報が記録された多層ホログラフィック記録媒体に、再生用レーザ光を照射して、記録した情報を再生するホログラフィックメモリ再生装置であって、
    前記再生用レーザ光を、前記積層されたホログラフィック記録層に照射する再生用レーザ光学系と、
    前記再生用レーザ光による各ホログラフィック記録層での回折光から情報を再生するための、該回折光と同数の２次元光検出器と、を有してなり、
    前記再生用レーザ光学系は、前記情報の再生時に、前記再生用レーザ光を、前記位相コードパターンを持つように位相空間光変調する再生用レーザ光位相空間光変調器を有することを特徴とする多層ホログラフィックメモリ再生装置。
  24. 物体光と参照光との照射による干渉縞が、各々に形成された多数のホログラフィック記録層を積層してなる多層ホログラフィック記録媒体であって、
    前記各ホログラフィック記録層には、物体光と参照光の一方の照射条件を一定にし、他方の照射条件を各ホログラフィック記録層ごとに変調して、異なるブラッグ条件を持って情報が記録されていることを特徴とするホログラフィック記録媒体。
  25. 請求項２４において、
    前記情報が、ホログラフィック記録層ごとに、その全面にわたってシフト多重記録されることを特徴とする多層ホログラフィック記録媒体。
  26. 請求項２４又は２５において、
    前記情報が、ホログラフィック記録層ごとに角度変調して角度多重記録されていることを特徴とする多層ホログラフィック記録媒体。
  27. 請求項２４において、
    前記情報が、ホログラフィック記録層ごとに、干渉縞が異なる位相コードパターンを持って記録されていることを特長とする多層ホログラフィック記録媒体。
  28. 物体光と参照光との照射による干渉縞が、各々に形成された多数のホログラフィック記録層を積層してなる多層ホログラフィック記録媒体であって、
    前記各ホログラフィック記録層には、前記情報が、ホログラフィック記録層ごとに異なって角度多重記録され、且つ、同一のホログラフィック記録層ではアドレスごとに異なる位相コードパターンを持って記録されていることを特徴とする多層ホログラフィック記録媒体。
  29. 基板上にホログラフィック記録層を形成する工程と、
    このホログラフィック記録層に対して、物体光と参照光とを照射して、全面にわたりシフト多重記録をする工程と、
    前記ホログラフィック記録層上に次のホログラフィック記録層を形成する工程と、
    該次のホログラフィック記録層に対して、物体光と参照光とを照射して、全面にわたりシフト多重記録をする工程と、
    を順次繰り返して、シフト多重記録をした所定の数のホログラフィック記録層を積層する多層ホログラフィック記録媒体の製造方法であって、
    前記物体光と参照光は、一方の照射条件を一定にし、且つ、他方の照射条件を各ホログラフィック記録層ごとに変調して照射し、各ホログラフィック記録層が異なるブラッグ条件を持つように情報を記録したことを特徴とするホログラフィック記録媒体の製造方法。
  30. 請求項２９において、
    前記ホログラフィック記録層にシフト多重記録をした後で、次のホログラフィック記録層を形成する前に、シフト多重記録をした前記ホログラフィック記録層をポスト露光して、残留感光成分を完全に消費させる工程を有することを特徴とするホログラフィック記録媒体の製造方法。
  31. 請求項３０において、
    前記ホログラフィック記録層のポスト露光を、インコヒーレント光により行うことを特徴とするホログラフィック記録媒体の製造方法。
  32. 請求項２９、３０又は３１において、
    前記各ホログラフィック記録層の間に、各ホログラフィック記録層間の光学的干渉を抑制するとともに、各ホログラフィック記録層の平坦度、平行度及び機械的強度を補なうスペーサ層を形成する工程を有することを特徴とするホログラフィック記録媒体の製造方法。
  33. 請求項２９乃至３２のいずれかにおいて、
    前記基板上にホログラフィック記録層を形成する工程と、
    このホログラフィック記録層に対して、参照光にアドレスごとに異なる位相コードパターンを付与して物体光と共に照射して、全面にわたりシフト多重記録をする工程と、
    前記ホログラフィック記録層上に次のホログラフィック記録層を形成する工程と、
    該次のホログラフィック記録層に対して、物体光の入射角度を変調して、且つ、参照光にアドレスごとに異なる位相コードパターンを付与して照射し、全面にわたりシフト多重記録をする工程と、
    を順次繰り返して、シフト多重及び位相コード多重記録をした所定の数のホログラフィック記録層を積層する多層ホログラフィック記録媒体の製造方法。
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