JP2005216373A - ホログラフィック・ディスク・レコーディング・システム及びホログラフィック・ディスクへのデータ記録方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ホログラムを記録するための円錐形のビーム形状を有する参照波ビームを、低コストの光学素子を使用して発生させる。
【解決手段】ホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムは、ディスク形状の記録媒体１０にホログラムを記録するための、円錐形のビーム形状を有する参照波ビームを、凸円筒レンズ３０を使用して発生させている。記録媒体の全面に亘ってホログラムを記録するには、参照波ビームを形成する複数の円筒波ビームを発生させて、それら円筒波ビームによってホログラムの全体を一度に記録するようにしてもよく、また、１本の円筒波ビームを使用してホログラムを一部分ずつ順次記録して行くようにしてもよい。マスクを使用して記録媒体上のビーム照射領域の範囲と光強度分布とを調節するようにしてもよい。このシステムは入射角多重方式と波長多重方式との両方に対応可能である。
【選択図】図２

Description

本発明は、ホログラフィック・ディスク・レコーディング・システム及びホログラフィック・ディスクへのデータ記録方法に関する。

ホログラフィック記録媒体にホログラムの形でデータを記録するホログラフィック・データ記録方式として、これまでに様々な方式が提案されているが、それらに共通しているのは、ホログラフィック記録媒体内の１つまたは複数の記録位置に多数のデータ・ページを記録するようにしていることである。複数のデータ・ページを多重化して１つの記録位置に記録するには、ホログラムを記録する際に使用する記録用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、具体的には、記録用参照波ビームの照射角や波長を異ならせるようにしている。また、記録しようとするデータを信号波ビームに乗せるための手段としては、通常、液晶ディスプレイ・パネルなどで構成した空間光変調器（spatial light modulator:SLM）が使用されている。ホログラフィック記録媒体に記録されているホログラムを読出すには、読出そうとする特定のホログラムを記録するときに使用した記録用参照波ビームと同一特性の読出用参照波ビームを使用して当該ホログラムを再生し、そのホログラムの再生像に表されているデータ・ページを、２次元デテクタ・アレイを用いて読取るようにする。また、２次元デテクタ・アレイとしては、例えばＣＣＤ（電荷結合デバイス）や、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）などが使用されている。

通常、ホログラフィック・メモリ・システムにおける１枚のデータ・ページのデータ容量は、約１メガバイト程度とされている。そのため、１枚のホログラフィック記録媒体のデータ容量を、例えば１００ギガバイトとするのであれば、それだけの容量のデータを記録するために、数百から数千ものホログラムを、そのホログラフィック記録媒体に順次記録しなければならなかった。１つのホログラムを記録するのに要する露光時間は、たかだか１ミリ秒程度のものであるが、露光時間以外にも、記録用参照波ビームの特性を変更したり、ホログラムの記録位置を変更したりする時間が必要とされるため、１枚のホログラフィック記録媒体にデータを記録するための合計所要時間は軽く１時間を超えてしまう。１時間以上という長さの時間は、ユーザがホログラムを自分で記録するホログラフィック・メモリ・システムであれば許容されるかも知れないが、大量生産するために高速レプリケーションを行わねばならないホログラフィック・リード・オンリー・メモリ・システム（ホログラフィックＲＯＭシステム）にとっては、これは余りにも長すぎる時間である。

記録プロセスの所要時間を大幅に短縮することのできるホログラフィック記録／読出方式として、本発明者は先に、ディスク形状のホログラフィック記録媒体にディスクの像を丸ごとホログラムとして記録するようにしたフル・ディスク・ホログラム方式を提案し、また、それを発展させて、円錐形光学素子を使用して、ディスク形状のホログラフィック記録媒体上の全ての位置を同一の径方向入射角で照射する円錐形の記録用参照波ビームを発生させるようにした、ホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムを提案した（特許文献１、特許文献２、特許文献３参照、特願２００２−２５４９９８）。
特開２００１−２３１６９号公報 特開２００２−２０７４１２号公報 特開２００３−２３３９０８号公報

図５及び図６は夫々、本発明者が既に提案したフル・ディスク・ホログラム方式のホログラフィック・ディスク記録システムの具体例と、同じくホログラフィック・ディスク再生システムの具体例とを示した図である。図５は、ホログラフィック・ディスク記録媒体にデータ・マスクのパターンを記録するプロセスを図示しており、データ・マスクを交換してこの記録プロセスを反復実行することによって、１枚のホログラフィック・ディスク記録媒体に、複数枚のデータ・マスクの夫々のパターンのコピーを、多重化して記録することができる。この記録プロセスにおいては、ホログラフィック・ディスク記録媒体に近接させて透過型データ・マスクを配置し、図中上方から平面波ビームをデータ・マスクに垂直に照射するとともに、ディスク記録媒体の反対側（図中下方）から円錐形のビーム形状を有右する記録用参照波ビームを照射し、それによって発生する回折パターンがディスク記録媒体に記録されることにより、反射型ホログラムの記録がなされる。記録用参照波ビームを円錐形としているのは、ディスク記録媒体上の全ての位置へ、同一の径方向入射角で、近似的に平面波と見なせる参照波ビームを入射させるようにするためである。ホログラムの再生時には、図６に示したように、ディスク記録媒体を回転させながら、ビーム径の小さな平面波の読出用参照波ビームを、一定の径方向入射角でディスク記録媒体上の目標位置へ局所的に照射すれば、ホログラムの全体のうちのその照射点の部分を局所的に読出すことができる。即ち、記録用参照波ビームの光線の伝播方向とは逆方向に光線が伝播する読出用参照波ビームを照射することによって、読出点（照射点）の近傍に、記録したデータ・マスクのパターンの実像を再生することができる。更に、従来の光ディスクの読出方式と同様に、結像用光学系を用いて、その再生実像の実像をデテクタ上に結像させる。データ・マスクのパターンを形成しているトラックからのデータ読出は、一度に１本のトラックだけから読出すようにしてもよく、また、データ・マスクのフォーマットを並列読出が可能なマルチ・トラック・フォーマットにしておけば、一度に２本以上のトラックから並列的に読出すようにすることもできる。複数枚のデータ・マスクを多重化して記録することによりデータ層を多重化する方法としては、１つのホログラムを記録するごとに円錐形ミラーを交換して記録用参照波ビームの入射角を変化させる入射角多重方式と、波長可変レーザを使用して記録用参照波ビームの波長を変化させる波長多重方式との、２通りの方法を利用することができる。

しかしながら、実際には、円錐形光学素子を高精度で製作することは甚だ困難である。そこで、本発明者は上述したシステムに更に変更を加えて、記録用参照波ビームとして、円錐形ビームに替えて球面波ビームを用い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・システムを提案した。ところが、このホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムでは、ホログラフィック・ディスク記録媒体からホログラムを読出す際に、ホログラフィック・ディスク記録媒体上の読出箇所の径方向位置に合わせて、読出用参照用ビームの入射角を変化させなければならなかった。本発明に係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、円錐形光学素子に替えて、ごくありふれた円筒レンズなどの円筒光学素子を使用して、円錐形のビーム形状を有する参照波ビームを発生させるようにしたものである。円筒光学素子は、円錐形光学素子と比べて、高精度のものをはるかに容易に製作することができ、また、円筒光学素子を使用した場合には、その円筒光学素子へ入射させるビームの傾き角を変化させるだけで、ホログラフィック・ディスク記録媒体へ入射する参照波ビームの入射角を変化させることができ、円錐形光学素子を使用したときのように、光学素子それ自体を交換することを要しない。

従って本発明の目的としては、次のようなものがある。
（ａ）製作が容易で低コストの円筒光学素子を使用して、ホログラフィック記録媒体上の全ての位置に、円錐形のビーム形状を有する参照波ビームを照射できるようにする。
（ｂ）円錐形のビーム形状を有する参照波ビームの円形対称性を維持したまま、フル・ディスク・ホログラム方式のホログラムを一部分ずつ順次ホログラフィック・ディスク記録媒体に記録できるようにする。
（ｃ）光学素子を交換することなく、円錐形のビーム形状を有する参照波ビームの円錐角を変化させて、入射角多重方式によるホログラムの多重化ができるようにする。

本発明は以上の目的に鑑みて成されたものであり、本発明に係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、（ａ）コヒーレント光ビームを発生させる手段と、（ｂ）ホログラフィック記録材料で形成したターゲット・ディスクと、（ｃ）前記ターゲット・ディスクに記録すべきデータを担持しており、前記ターゲット・ディスクに近接して該ターゲット・ディスクに対して平行に配置される透過型ソース・ディスクと、（ｄ）前記コヒーレント光ビームから、前記ソース・ディスクに垂直に入射して前記ソース・ディスクの略々全面を照射する略々平行化された平面波ビームから成る信号波ビームを発生させ、前記ソース・ディスクに入射した前記信号波ビームが前記ソース・ディスクによって回折させられて、その回折光が前記ターゲット・ディスクに入射するようにする、信号波ビーム発生手段と、（ｅ）前記コヒーレント光ビームから、前記ターゲット・ディスクの前記ソース・ディスクとは反対側の表面に所定入射角で入射して該ターゲット・ディスクを照射する円筒波ビームから成る複数の参照波ビームを発生させ、それら複数の参照波ビームを形成している夫々の円筒波ビームの夫々の焦線が前記ターゲット・ディスクのディスク軸心上に位置するようにし、且つ、それら複数の参照波ビームが全体として前記ターゲット・ディスクを照射する照射領域が、前記ターゲット・ディスクの全面を略々包含するようにする、参照波ビーム発生手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明に係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、（ａ）コヒーレント光ビームを発生させる手段と、（ｂ）ホログラフィック記録材料で形成したターゲット・ディスクと、（ｃ）前記ターゲット・ディスクに記録すべきデータを担持しており、前記ターゲット・ディスクに近接して該ターゲット・ディスクに対して平行に配置される透過型ソース・ディスクと、（ｄ）前記コヒーレント光ビームから、前記ソース・ディスクに垂直に入射して前記ソース・ディスクのデータ担持領域の最内径部から最外径部までの略々全径方向範囲を照射する略々平行化された平面波ビームから成る信号波ビームを発生させ、前記ソース・ディスクに入射した前記信号波ビームが前記ソース・ディスクによって回折させられて、その回折光が前記ターゲット・ディスクに入射するようにする、信号波ビーム発生手段と、（ｅ）前記コヒーレント光ビームから、前記ターゲット・ディスクの前記ソース・ディスクとは反対側の表面に所定入射角で入射して該ターゲット・ディスクを照射する円筒波ビームから成る参照波ビームを発生させ、その参照波ビームを形成している円筒波ビームの焦線が前記ターゲット・ディスクのディスク軸心上に位置するようにし、且つ、その参照波ビームが前記ターゲット・ディスクを照射する照射領域が、前記ソース・ディスクによって回折させられた光が前記ターゲット・ディスクを照射する照射領域を略々包含するようにする、少なくとも１つの参照波ビーム発生手段と、（ｆ）前記ソース・ディスクと前記ターゲット・ディスクとを共に回転させる手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明に係るデータ記録方法は、略々ディスク形状の記録媒体の略々全面に亘って１つの連続したホログラムの形でデータを記録するデータ記録方法において、（ａ）前記記録媒体を、記録すべきデータを担持しているソース・ディスクに近接させて該ソース・ディスクに対して平行に配置し、（ｂ）平面波ビームから成る信号波ビームを前記ソース・ディスクに垂直に入射させて前記ソース・ディスクの略々全面に照射し、入射した前記信号波ビームが前記ソース・ディスクによって回折させられて、その回折光が前記記録媒体に入射するようにし、（ｃ）略々ディスク形状の前記記録媒体のディスク軸心上に焦線が位置する円筒波ビームから成る複数の参照波ビームを、前記記録媒体の前記ソース・ディスクとは反対側の表面に同一の所定入射角で入射させて前記記録媒体の略々全面に照射し、それによって、前記記録媒体の略々全面に亘ってホログラムが記録されるようにすることを特徴とする。

また、本発明に係るデータ記録方法は、略々ディスク形状の記録媒体の略々全面に亘って１つの連続したホログラムの形でデータを記録するデータ記録方法において、（ａ）前記記録媒体を、記録すべきデータを担持しているソース・ディスクに近接させて該ソース・ディスクに対して平行に配置し、（ｂ）平面波ビームから成る信号波ビームを前記ソース・ディスクに垂直に入射させて前記ソース・ディスクの一部分に照射し、入射した前記信号波ビームが前記ソース・ディスクによって回折させられて、その回折光が前記記録媒体に入射するようにし、（ｃ）略々ディスク形状の前記記録媒体のディスク軸心上に焦線が位置する円筒波ビームから成る参照波ビームを、前記記録媒体の前記ソース・ディスクとは反対側の表面に所定入射角で入射させて、前記ソース・ディスクによって回折させられた光が前記記録媒体を照射する照射領域と同一の照射領域に照射し、それによって、ホログラムが記録されるようにし、（ｄ）前記ソース・ディスク及び前記記録媒体を、前記記録媒体のディスク軸心を中心として、前記ステップ（ｃ）で記録されたホログラムの中心角に対応した角度だけ回転させ、（ｅ）前記ステップ（ｂ）〜（ｄ）を反復して、前記記録媒体の全面に亘ってホログラムが記録されるようにすることを特徴とする。

本発明においては、ディスク形状の記録媒体にホログラムを記録するための、円錐形のビーム形状を有する参照波ビームを、円筒光学素子だけを使用して発生させている。記録媒体の全面に亘ってホログラムを記録するには、複数の円筒波ビームで参照波ビームを形成するようにし、それら円筒波ビームによってホログラムの全体を一度に記録するようにしてもよく、また、１本の円筒波ビームによってホログラムを一部分ずつ順次記録して行くことにより、そのホログラムの全体が記録媒体上に記録されるようにしてもよい。後者の場合には、マスクを使用して、記録媒体上のビーム照射領域の範囲と光強度分布とを調節するようにしてもよく、それによって、隣接するホログラム部分どうしのオーバーラップ量を制御し、ホログラムの全体を均一に記録することが可能となる。

以下に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１はホログラフィック・ディスクに円筒波ビームから成る参照波ビームを照射するための構成の具体的構成例を示した平面図、図２は図１の具体的構成例を示した斜視図、図３は各々が円筒波ビームから成る複数の参照波ビームを使用してホログラフィック・ディスクの全面に亘ってホログラムを記録するための構成の好適構成例を示した模式図、図４は円筒波ビームから成る参照波ビームを１本だけ使用してホログラフィック・ディスク上の異なった扇形部分に順次ホログラムの一部分を記録して行くための構成の好適構成例を示した模式図、図５は従来のフル・ディスク・ホログラム方式によるホログラムを記録するための構成の具体例を示した斜視図、図６は従来のフル・ディスク・ホログラム方式によるホログラムを再生するための構成の具体例を示した斜視図である。

図１及び図２は、ホログラフィック・ディスク（記録媒体）に円筒波ビーム（円筒形の波面形状を有する光波で形成されたビーム）から成る参照波ビームを照射する構成の、その具体的構成例を示した平面図（図１）及び斜視図（図２）であり、この構成例は、ホログラフィック・ディスク記録媒体の全体のうちの、４分の１回転分に相当する領域に、参照波ビームを照射するようにしたものである。図中に３０で示したのは円筒光学素子であり、この構成例では、円筒光学素子３０として凸円筒レンズを使用している。円筒光学素子３０は、その円筒軸心がホログラフィック・ディスク１０のディスク軸心５０に対して平行に延在し、且つ、その焦線がホログラフィック・ディスク１０のディスク軸心５０上に位置するようにして配設されている。円筒光学素子３０には、平面波ビームから成る入射ビーム２０を入射させるようにしてあり、それによって、この円筒光学素子３０から、円筒波ビームから成る出射ビーム４０が出射するようにしてある。また、ホログラフィック・ディスク１０のディスク表面に対する入射ビーム２０の傾き角を、所定の角度とすることによって、円筒光学素子３０から出射する円筒波ビームから成る出射ビーム４０が、一旦ディスク軸心５０上で収束して焦線を結び、そしてこのディスク軸心５０上を通過したならば発散して、ホログラフィック・ディスク１０上の扇形の照射領域６０を照射するようにしてある。

図１及び図２に示した構成例は、扇形の照射領域６０の大きさが、ホログラフィック・ディスク１０の１回転分の４分の１に相当する大きさとなるようにしたものであるが、この扇形の照射領域の大きさが個々の場合にどれ程の大きさになるかは、ホログラフィック・ディスク・レコーディング・システムの各部の寸法ないし形状などに応じて決まるものであり、例えば、平面波ビームから成る入射ビーム２０の傾き角やビーム断面の光強度分布、それに円筒光学素子３０の焦線距離などに応じて決まることになる。円筒波ビームから成る出射ビーム４０（以下、円筒波ビーム４０という）を形成している光線は全て、ディスク軸心５０上を通過して、ホログラフィック・ディスク１０のディスク表面に同一の入射角で入射するため、この円筒波ビーム４０の形状は、図５及び図６に示した円錐形ミラーで反射されてホログラフィック・ディスクへ入射する円錐形参照波ビームの一部分の形状と同一になる。そして、複数の円筒光学素子を使用して複数の円筒波ビームを発生させ、それら円筒波ビームをホログラフィック・ディスク上の夫々異なった領域に照射することによって、ホログラフィック・ディスクの全ディスク表面を照射する完全な円錐形ビームを形成することができる。例えば、図１及び図２に示した構成例では、円筒光学素子を４個配設して、４本の円筒波ビームを発生させることによって、全ディスク表面を照射する完全な円錐形ビームを形成することができる。尚、そのようにした場合に、対向する位置に配設された円筒光学素子によって、円筒波ビーム４０の光線の一部が遮られるという問題は、入射ビーム２０の傾き角を十分大きくすることによって、回避することができる。また、使用する円筒光学素子の個数を奇数とすることによっても、この問題を回避することができる。

ホログラムを記録するための別の方法として、ホログラフィック・ディスク１０のディスク表面の一部分にホログラムの一部分を記録しては、ホログラフィック・ディスク１０を回転させるという、部分的ホログラム記録プロセスを順次実行することによって、ホログラフィック・ディスク１０の全面に亘ってホログラムの全体が記録されるようにしてもよく、この方法では、使用する円筒波ビーム４０は１本だけでよい。また、この方法を用いる場合には、扇形の照射領域６０の中心角が、ホログラフィック・ディスクの１回転の角度である３６０度を等分した大きさとなるようにすることが望ましい。そのためには、ホログラフィック・ディスクに近接した位置にアパーチャ・マスクを配設して、ホログラフィック・ディスクの全面のうちの、所望の中心角の扇形領域の部分だけビームの照射を可能にし、その他の部分を遮光するとよい。

図３は、各々が円筒波ビームから成る複数の参照波ビームを使用してホログラフィック・ディスクの全面に亘ってホログラムを記録するための構成の好適構成例を示した模式図である。図中に１１０で示したのは、例えばレーザなどで構成されるコヒーレント光源であり、このコヒーレント光源１１０は、コヒーレント光から成る平行光ビームを発生させる。この平行光ビームは、ビーム・スプリッタ１２０へ入射し、そこで信号波ビーム成分１２３と参照波ビーム成分１２６とに分割される。

信号波ビーム成分１２３は、信号波ビーム用のビーム・エキスパンダ１３０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る。ビーム径が拡大された信号波ビーム成分１２３に対しては、図示例のように、信号波ビーム補正用光学素子１４０を使用して、ビーム特性の精密補正を施すようにしてもよい。この信号波ビーム補正用光学素子１４０としては、偏光板、フィルタ、減光板などが使用される。例えば、円対称性を有する偏光板を使用して、ホログラフィック・ディスク上の全ての位置において、入射する光線がディスクの周方向に偏光しているようにしたり、或いは、ディスクの径方向に偏光しているようにすることが考えられる。また、特別の濃度分布を有する中性濃度フィルタを使用して、ホログラフィック・ディスクに入射するビ−ムの光強度分布を補正することで、ディスク上の全面において入射光強度が一定になるようにすることも考えられる。補正が施された信号波ビームは、続いてソース・ディスク（記録しようとするデータを担持しているディスク）１５０を通過し、その際に、ソース・ディスク１５０によって回折させられることで、その信号波ビームの振幅及び／または位相が、記録しようとするデータによって変調される。こうして変調がなされた、回折光から成る信号波ビームは、ホログラフィック記録材料で形成したターゲット・ディスク（データを記録するホログラフィック・ディスク）１６０に入射する。

一方、参照波ビーム成分１２６は、複数のミラー１７０で構成されたミラー光学系によって、ターゲット・ディスク１６０の反対側へ導かれ、そして、参照波ビーム用のビーム・エキスパンダ１８０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る。ビーム径が拡大された参照波ビーム成分１２６は、１個または複数個の参照波ビーム用のビーム・スプリッタ１７５によって、所要本数のビームに分割される。図３では、本発明の原理を理解しやすくするために、分割後のビームの本数を２本としてあるが、例えば図１及び図２に示した構成の場合では、分割後のビームの所要本数は４本になる。信号波ビームと同様に、分割した参照ビームの各々に対しても、参照波ビ−ム補正用光学素子１９０を使用して、ビーム特性の精密補正を施すようにしてもよい。その補正は、信号波ビームに対して施すものと同様のものとすることができる。補正が施された参照波ビームは、続いて円筒光学素子１９３を通過する。各々の円筒光学素子１９３は、通過する参照波ビームを収束させてターゲット・ディスク１６０のディスク軸心１９７上に焦線を結ばせ、そして、ディスク軸心１９７を通過してディスク表面に入射する光線によって、このターゲット・ディスク１６０の全面を照射する円錐形ビームが形成される。

図４は、円筒波ビームから成る参照波ビームを１本だけ使用してホログラフィック・ディスク上の異なった扇形部分に順次ホログラムの一部分を記録して行くための構成の、その好適構成例を示した模式図である。図４の構成例は、図３の構成例と殆ど同一構成であり、異なる点は、使用する参照波ビームの本数が１本であること、それに、ソース・ディスク１５０とターゲット・ディスク１６０とを共に回転させるための回転機構２００を備えていることである。回転機構２００は、それらディスク１５０、１６０を回転させて、ターゲット・ディスク１６０上の異なった扇形領域にホログラムを記録できるようにするために必要なものである。更に、信号波ビームの光路と参照波ビームの光路とに夫々アパーチャ・マスク２１０を装備するようにしてもよく、それらアパーチャ・マスク２１０を備えることによって、ディスク上の照射領域の大きさを精密に制御して、互いに隣接した照射領域に記録されるホログラムの一部分の縁部どうしのオーバーラップ量を適正な大きさに定めることができる。

以上の説明から明らかなように、本発明に係るホログラフィック・ディスク・レコーディング・システム及びホログラフィック・ディスクへのデータ記録方法は、ホログラフィック・ディスクの全面に亘ってホログラムを記録するための、円錐形のビーム形状を有する参照波ビームを、円錐形ミラーなどの円錐形光学素子を使用せずに発生させることができるようにしたものである。本発明によれば、円錐形のビーム形状を有する参照波ビームを複数の円筒波ビームによって形成することができ、そうした場合に、それら複数の円筒波ビームによる露光を、同時に一斉に行うようにしてもよく、また、順次行うようにしてもよい。このように、円錐形光学素子を不要化して、入手が容易な高品質の円筒光学素子を使用できるようにしており、また、本発明に係るシステム及び方法は、ホログラフィック・ディスクのレプリケーションにも適したものである。円錐形ミラーは光を全方向へ反射するため、円錐形ミラーから射出される円錐形ビームから成る参照波ビームの光線が全く遮られないようにして、ホログラフィック・ディスクの近傍に円錐形ミラーを取付けることは、容易なことではない。これに対して、複数の円筒波ビームを使用する場合には、各々の円筒光学素子が、その他の円筒光学素子から射出される円筒波ビームを遮らないようにしてそれら円筒光学素子を取付けることは、非常に容易である。更に、図３の構成例と図４の構成例のいずれにおいても、入射角多重方式でホログラムを多重化するには、円筒光学素子へ入射させる入射ビームの傾き角を変化させるだけでよく、円錐形ミラーを使用したときのように、円錐形のビーム形状を有する参照波ビームの円錐角を変化させるために、光学素子の交換を要するということもない。

本発明によれば、更に次のような利点も得られる。
（１）簡単な光学素子を用いて発明を実施することができる。
（２）記録用参照波ビームの特性を制御することができ、それによって、ホログラムをディスク記録媒体の全面に亘って均一に記録することができる。
（３）振幅エンコード方式と位相エンコード方式のいずれの方式でデータをエンコードした透過型ソース・ディスクにも対応可能である。
（４）入射角多重方式と波長多重方式とのいずれの方式でホログラムを多重化する場合にも対応可能である。

以上の説明においては、具体的な構成例に即して本発明を詳述したが、それら構成例は本発明の範囲を限定するものではなく、単に本発明の好適な実施の形態を例示したにすぎない。本発明は以上に例示した形態に限られるものではなく、その他の様々な形態でも実施することができる。例えば、ビーム補正用光学素子１４０、１９０として使用する光学素子のうちには、図示した以外の様々な位置に配設し得るものがある。例えば、その補正用光学素子が偏光板である場合には、その偏光板の特性に応じた適当な位置に配置すればよく、ビーム・エキスパンダの前方（手前）に配置することが適当であることもあれば、後方に配置することが適当であることもある。また、その補正用光学素子が、信号波ビームの光強度分布を補正するための中立濃度フィルタである場合には、その中立濃度フィルタを、ソース・ディスク１５０の直前や直後に配置することができる。図示した構成例においては、反射型ホログラムを記録するために参照波ビームを分割してターゲット・ディスク１６０の反対側へ導くための手段として、ビーム・スプリッタ１２０と、複数のミラー１７０で構成したミラー光学系とを例示したが、これら以外の任意の適当な光学素子を使用して信号波ビームの光路または参照波ビームの光路を構成することによっても、ビーム・スプリッタ１２０及びミラー光学系を使用した場合と同じ機能を得ることができる。また、図３の構成例において、参照波ビーム用のビーム・スプリッタ１７５を偏光ビーム・スプリッタとし、それに更に波長板を組合せることによって、参照波ビームを形成する複数の円筒波ビームの間での相対的光強度を制御できるようにするのもよい。図３ないし図４に示した円筒光学素子１９３は凸円筒レンズであり、入射ビームはこの凸円筒レンズを通過した後にディスク軸心１９７上に焦線を結ぶようにしたものであるが、凸円筒レンズに替えて凹円筒レンズを使用することも可能であり、その場合には、その凹円筒レンズを通過することによって形成される円筒波ビームは、その凹円筒レンズの手前側に虚焦線を持つことになる。更に、円筒レンズの替わりに円筒ミラーを使用して、反射型光学系を構成するようにしてもよい。

従って本発明の範囲は、以上に例示した実施の形態によって規定されるものではなく、特許請求の範囲の記載によって規定されるものである。

ホログラフィック・ディスクに円筒波ビームから成る参照波ビームを照射するための構成の具体的構成例を示した平面図である。 図１の具体的構成例を示した斜視図である。 各々が円筒波ビームから成る複数の参照波ビームを使用してホログラフィック・ディスクの全面に亘ってホログラムを記録するための構成の好適構成例を示した模式図である。 円筒波ビームから成る参照波ビームを１本だけ使用してホログラフィック・ディスク上の異なった扇形部分に順次ホログラムの一部分を記録して行くための構成の好適構成例を示した模式図である。 従来のフル・ディスク・ホログラム方式によるホログラムを記録するための構成の具体例を示した斜視図である。 従来のフル・ディスク・ホログラム方式によるホログラムを再生するための構成の具体例を示した斜視図である。

符号の説明

１０……ホログラフィック・ディスク（記録媒体）、２０……平面波から成る入射ビーム、３０……円筒光学素子（円筒レンズ）、４０……円筒波ビーム、５０……ディスク軸心、６０……照射領域、１１０……コヒーレント光源、１２０……ビーム・スプリッタ、１２３……信号波ビーム成分、１２６……参照波ビーム成分、１３０……信号波ビーム用のビーム・エキスパンダ、１４０……信号波ビーム補正用光学素子、１５０……ソース・ディスク、１６０……ターゲット・ディスク、１７０……ミラー、１７５……参照波ビーム用のビーム・スプリッタ、１８０……参照波ビーム用のビーム・エキスパンダ、１９０……参照波ビーム補正用光学素子、１９３……円筒光学素子、１９７……ディスク軸心、２００……回転機構、２１０……アパーチャ・マスク。

Claims (27)

1. 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、
   （ａ）コヒーレント光ビームを発生させる手段と、
   （ｂ）ホログラフィック記録材料で形成したターゲット・ディスクと、
   （ｃ）前記ターゲット・ディスクに記録すべきデータを担持しており、前記ターゲット・ディスクに近接して該ターゲット・ディスクに対して平行に配置される透過型ソース・ディスクと、
   （ｄ）前記コヒーレント光ビームから、前記ソース・ディスクに垂直に入射して前記ソース・ディスクの略々全面を照射する略々平行化された平面波ビームから成る信号波ビームを発生させ、前記ソース・ディスクに入射した前記信号波ビームが前記ソース・ディスクによって回折させられて、その回折光が前記ターゲット・ディスクに入射するようにする、信号波ビーム発生手段と、
   （ｅ）前記コヒーレント光ビームから、前記ターゲット・ディスクの前記ソース・ディスクとは反対側の表面に所定入射角で入射して該ターゲット・ディスクを照射する円筒波ビームから成る複数の参照波ビームを発生させ、それら複数の参照波ビームを形成している夫々の円筒波ビームの夫々の焦線が前記ターゲット・ディスクのディスク軸心上に位置するようにし、且つ、それら複数の参照波ビームが全体として前記ターゲット・ディスクを照射する照射領域が、前記ターゲット・ディスクの全面を略々包含するようにする、参照波ビーム発生手段と、
   を備えた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。
2. ビーム径を拡大するための少なくとも１つのビーム径拡大手段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。
3. 円筒波ビームから成る前記複数の参照波ビームを発生させる前記参照波ビーム発生手段が、複数個の円筒レンズを含んでい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。
4. 円筒波ビームから成る前記複数の参照波ビームを発生させる前記参照波ビーム発生手段が、複数個の円筒ミラーを含んでい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。
5. 前記信号波ビーム及び／または前記複数の参照波ビームを前記ターゲット・ディスクの径方向に偏光させる偏光手段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。
6. 前記信号波ビーム及び／または前記複数の参照波ビームを前記ターゲット・ディスクの周方向に偏光させる偏光手段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。
7. 前記ターゲット・ディスクに入射するビームに減光補正を施して該ビームが前記ターゲット・ディスク上の全ての点において略々一定の光強度を持つようにする減光手段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。
8. 前記複数の参照波ビームを発生させる前記参照波ビーム発生手段の個数を奇数個とし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。
9. 前記複数の参照波ビームが前記ターゲット・ディスクに入射する前記所定入射角を変化させる手段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。
10. 前記コヒーレント光ビームの波長を変化させる手段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。
11. 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、
    （ａ）コヒーレント光ビームを発生させる手段と、
    （ｂ）ホログラフィック記録材料で形成したターゲット・ディスクと、
    （ｃ）前記ターゲット・ディスクに記録すべきデータを担持しており、前記ターゲット・ディスクに近接して該ターゲット・ディスクに対して平行に配置される透過型ソース・ディスクと、
    （ｄ）前記コヒーレント光ビームから、前記ソース・ディスクに垂直に入射して前記ソース・ディスクのデータ担持領域の最内径部から最外径部までの略々全径方向範囲を照射する略々平行化された平面波ビームから成る信号波ビームを発生させ、前記ソース・ディスクに入射した前記信号波ビームが前記ソース・ディスクによって回折させられて、その回折光が前記ターゲット・ディスクに入射するようにする、信号波ビーム発生手段と、
    （ｅ）前記コヒーレント光ビームから、前記ターゲット・ディスクの前記ソース・ディスクとは反対側の表面に所定入射角で入射して該ターゲット・ディスクを照射する円筒波ビームから成る参照波ビームを発生させ、その参照波ビームを形成している円筒波ビームの焦線が前記ターゲット・ディスクのディスク軸心上に位置するようにし、且つ、その参照波ビームが前記ターゲット・ディスクを照射する照射領域が、前記ソース・ディスクによって回折させられた光が前記ターゲット・ディスクを照射する照射領域を略々包含するようにする、少なくとも１つの参照波ビーム発生手段と、
    （ｆ）前記ソース・ディスクと前記ターゲット・ディスクとを共に回転させる手段と、
    を備えた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。
12. ビーム径を拡大するための少なくとも１つのビーム径拡大手段を備えたことを特徴とする請求項１１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。
13. 円筒波ビームから成る前記参照波ビームを発生させる前記参照波ビーム発生手段が、１個または複数個の円筒レンズを含んでいることを特徴とする請求項１０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。
14. 円筒波ビームから成る前記参照波ビームを発生させる前記参照波ビーム発生手段が、１個または複数個の円筒ミラーを含んでいることを特徴とする請求項１１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。
15. 前記信号波ビーム及び／または前記参照波ビームを前記ターゲット・ディスクの径方向に偏光させる偏光手段を備えたことを特徴とする請求項１１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。
16. 前記信号波ビーム及び／または前記参照波ビームを前記ターゲット・ディスクの周方向に偏光させる偏光手段を備えたことを特徴とする請求項１１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。
17. 前記ターゲット・ディスクに入射するビームに減光補正を施して該ビームが前記ターゲット・ディスク上の全ての点において略々一定の光強度を持つようにする減光手段を備えたことを特徴とする請求項１１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。
18. 前記参照波ビームが前記ターゲット・ディスクに入射する前記所定入射角を変化させる手段を備えたことを特徴とする請求項１１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。
19. 前記コヒーレント光ビームの波長を変化させる手段を備えたことを特徴とする請求項１１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。
20. 前記信号波ビーム及び／または前記参照波ビームが前記ターゲット・ディスクを照射する略々扇形の照射領域を規定して、該照射領域の中心角を、前記ターゲット・ディスクの１回転の角度である３６０度を等分した大きさに定める、少なくとも１枚のアパーチャ・マスクを備えたことを特徴とする請求項１１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。
21. 略々ディスク形状の記録媒体の略々全面に亘って１つの連続したホログラムの形でデータを記録するデータ記録方法において、
    （ａ）前記記録媒体を、記録すべきデータを担持しているソース・ディスクに近接させて該ソース・ディスクに対して平行に配置し、
    （ｂ）平面波ビームから成る信号波ビームを前記ソース・ディスクに垂直に入射させて前記ソース・ディスクの略々全面に照射し、入射した前記信号波ビームが前記ソース・ディスクによって回折させられて、その回折光が前記記録媒体に入射するようにし、
    （ｃ）略々ディスク形状の前記記録媒体のディスク軸心上に焦線が位置する円筒波ビームから成る複数の参照波ビームを、前記記録媒体の前記ソース・ディスクとは反対側の表面に同一の所定入射角で入射させて前記記録媒体の略々全面に照射し、それによって、前記記録媒体の略々全面に亘ってホログラムが記録されるようにする、
    ことを特徴とするデータ記録方法。
22. 前記複数の参照波ビームを前記記録媒体に入射させる際の前記所定入射角を変化させることによって、複数のホログラムを入射角多重方式で多重化することを特徴とする請求項１９記載のデータ記録方法。
23. 前記信号波ビーム及び前記複数の参照波ビームの波長を変化させることによって、複数のホログラムを波長多重方式で多重化することを特徴とすることを特徴とする請求項１９記載のデータ記録方法。
24. 略々ディスク形状の記録媒体の略々全面に亘って１つの連続したホログラムの形でデータを記録するデータ記録方法において、
    （ａ）前記記録媒体を、記録すべきデータを担持しているソース・ディスクに近接させて該ソース・ディスクに対して平行に配置し、
    （ｂ）平面波ビームから成る信号波ビームを前記ソース・ディスクに垂直に入射させて前記ソース・ディスクの一部分に照射し、入射した前記信号波ビームが前記ソース・ディスクによって回折させられて、その回折光が前記記録媒体に入射するようにし、
    （ｃ）略々ディスク形状の前記記録媒体のディスク軸心上に焦線が位置する円筒波ビームから成る参照波ビームを、前記記録媒体の前記ソース・ディスクとは反対側の表面に所定入射角で入射させて、前記ソース・ディスクによって回折させられた光が前記記録媒体を照射する照射領域と同一の照射領域に照射し、それによって、ホログラムが記録されるようにし、
    （ｄ）前記ソース・ディスク及び前記記録媒体を、前記記録媒体のディスク軸心を中心として、前記ステップ（ｃ）で記録されたホログラムの中心角に対応した角度だけ回転させ、
    （ｅ）前記ステップ（ｂ）〜（ｄ）を反復して、前記記録媒体の全面に亘ってホログラムが記録されるようにする、
    ことを特徴とするデータ記録方法。
25. 少なくとも１枚のアパーチャ・マスクを用いて、前記ステップ（ｃ）において記録される略々扇形のホログラムの中心角を、前記記録媒体の１回転の角度である３６０度を等分した大きさに定めることを特徴とする請求項２４記載のデータ記録方法。
26. 前記参照波ビームを前記記録媒体に入射させる際の前記所定入射角を変化させることによって、複数のホログラムを入射角多重方式で多重化することを特徴とする請求項２４記載のデータ記録方法。
27. 前記信号波ビーム及び前記参照波ビームの波長を変化させることによって、複数のホログラムを波長多重方式で多重化することを特徴とすることを特徴とする請求項２４記載のデータ記録方法。
    

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