JP2005326710A - ホログラム装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 レーザパワーを安定化させて、信頼性の高いホログラムの記録と高密度の再生とを可能とする。
【解決手段】 音響光学素子によって強度変調したレーザ光をフォトディテクターでモニタし、そのモニタ出力信号とスケジュールに基づいて設定されたレーザパワー設定用基準信号との差分から最適な半波長板の回転角度を算出する。半波長板の回転角度を制御することで、レーザパワーを安定化させることが可能となり、レーザパワー変動と外乱とを低減した信頼性の高い記録をすることができる。また、再生する際にも安定したレーザパワーで再生できるため、高密度の再生をすることができる。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ホログラム記録媒体にデータを記録し、ホログラム記録媒体に記録されたデータを再生するホログラム記録再生装置およびホログラム記録再生方法に関する。

近年、フォトリフラクティブ材料技術が発達し、高解像力・高回折効率である性能を持つことと安価であることから、光学素子、３次元像ディスプレイ、印刷、光メモリデバイスなどに利用され、多重ホログラフィーの記録材料としてフォトポリマーホログラム記録材料が主流となって来ている。

また、ホログラム記録の方法の一つとして、光源の入射角を変える事でホログラムメディア内に形成される干渉縞のピッチや方向を変化させ、同一位置で複数のホログラムを形成する多重記録という方法がある。同一位置において、多重記録されたホログラム単位を１ページと呼ぶ。

一方、フォトポリマーホログラム記録材料を使用してホログラムの多重記録をする場合、再生時に全てのホログラムが同等の回折効率を得られるように記録するには、スケジュール記録と呼ばれる方法でホログラム記録を行わなければならない。スケジュール記録とは、多重記録をする場合、記録回数が多くなるに従って徐々にレーザパワーを変化、例えば大きくして、回折効率の安定化を図る記録方法である。

多重記録を行うホログラム記録装置として、例えば一定出力・一定周期のパルス状のレーザ光を出射する半導体レーザ光源を用いた装置が開示されている（特許文献１参照）。この装置によれば、ホログラム記録媒体に照射されるレーザ光の出力のオン・オフが光源で行われるので、メカニカルシャッタ等の遮光シャッタを用いなくてもよく、装置内の振動が抑えられ、高精度の記録を行うことができる。

特開２００２−２３６４４１号公報

しかしながら、フォトポリマーホログラム記録材料を用い、スケジュール記録で、高密度、高容量のホログラムを作成しようとする場合、外乱（機械振動、迷光、散乱などの光ノイズ、温度変化など）を完全に抑制することは困難である。外乱の影響により、全てのホログラムが同等の回折効率を得られるように記録することが困難である。また、フォトポリマーホログラム記録材料の不均一性が存在し、同一記録材料内でも、位置的に記録特性が異なる場合がある。

そのため、安定したレーザパワーによって、ホログラム記録を実行することが重要なポイントとなる。また、ホログラム再生時においても、信頼性の高い記録情報を得るためには、安定したレーザパワーでホログラム再生を行うことが必要である。

したがって、この発明の目的は、レーザパワーを安定化させて信頼性の高いホログラムの記録、再生を可能としたホログラム装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、この発明は、ホログラム記録媒体にレーザ光を照射してデータを記録または再生するホログラム装置において、
レーザ光の強度および照射時間の少なくとも一方を制御する第１の光学的レーザ制御手段と、
強度制御手段を透過したレーザ光の強度を制御する第２の光学的レーザ制御手段と、
第２の光学的レーザ制御手段で制御されたレーザ光の強度を検出する検出手段と、
検出されたレーザ光の強度を目標値と比較する比較手段と、
比較手段の出力によってレーザ光の強度が目標値とほぼ等しくなるように制御する制御手段とを備えたホログラム装置である。

この発明によれば、レーザパワー変動が低減された安定なレーザ光により、信頼性の高いホログラム記録または高精度の読み出しが可能であり、様々な記録特性、回折効率のホログラムメディアへの対応を容易とできる。

以下、この発明の一実施形態を図面を参照して説明する。図１はこの発明に係るホログラム記録再生装置の構成の一例を模式的に示した図である。ホログラム記録再生装置は、光学系と、記録再生のための制御系とから主として構成されている。システム全体は、参照符号１で示すＣＰＵ（Control Processing Unit）によって包括的に制御される。

光学系について説明すると、参照符号１０がレーザ光源である。レーザ光源１０は、レーザ光を出射する光源であり、この装置ではＬＤ（Laser Diode)励起ＹＡＧ（Yttrium Aluminium Garnet）２倍波長変換レーザ（波長５３２ｎｍ）が使用されている。

レーザ光源１０からのレーザ光が第１メカニカルシャッタ１１を介して音響光学素子（以後ＡＯＭ：Acoustro Optic Modulatorと適宜略す）１２に入射される。第１メカニカルシャッタ１１は、開閉することにより、レーザ光源１０から照射されたレーザ光を透光、遮光する。

ＡＯＭ１２は、レーザ光の透過および遮光を調節する。ＡＯＭ１２は、二酸化テルル（ＴｅＯ２）から形成されレーザ光を回折する結晶部材と、電気的に振動する圧電素子から構成される。ＡＯＭ１２は、ＡＯＭドライバ９によって駆動される。ＡＯＭドライバ９は、Ｄ／Ａコンバータ３からのＤＣ信号を受けて、その信号の大きさにレーザ光の強度が比例するようにＡＯＭを制御する。

ＡＯＭ１２の出力光が半波長板回転装置１４を介して偏光ビームスプリッタ１３（以後ＰＢＳ：Polarizing Beam Splitterと適宜略す）に入射される。半波長板とは、光の偏光面を回転させる役目を有する複屈折結晶の薄い板のことをであり、１／２波長板とも称される。互いに直角な方向に振動する直線偏光間に、１／２波長の光路差が生じるように、厚さが決められている。半波長板回転装置１４では、中空方式のパルスモータが用いられており、半波長板を任意の角度に回転させ、レーザパワーを制御している。半波長板回転装置１４の回転位置が半波長板位置決めコントローラ１５によって制御される。

ＡＯＭ１２を透過したレーザ光が参照光を生成するための第２ＰＢＳ１９を通過した後にレーザパワーが変動する。この原因は、不明であるが、ＡＯＭ１２に固有の問題と考えられる。このパワー変動を補正するために半波長板回転装置１４が設けられる。

第１ＰＢＳ１３は、ＡＯＭ１２からの光を分割し、分割された光を第２メカニカルシャッタ１８およびフォトディテクタ（以後ＰＤと適宜略す）１６にそれぞれ入射させる。ＰＤ１６は、第１ＰＢＳ１３で分割された一方を受光し、レーザパワーをモニタし、モニタ信号を出力する。ＰＤ１６内にはモニタ回路が設けられており、そのことにより半波長板の能力に依存しないシステムを構築することが可能である。

ＰＤ１６が発生した検出信号がＰＤ用出力制御回路１７に供給される。ＰＤ用出力制御回路１７は、比較回路を備えており、記録スケジュールに基づき設定され、出力されたレーザパワー設定用基準信号と、ＰＤ１６から出力されたモニタ信号とを比較する。この比較結果によって、レーザパワーが記録スケジュールに対応するものに制御される。例えば記録回数が多くなるにしたがって、レーザ光の強度を徐々に大きく、または小さくするようになされる。他の例として、レーザ光の強度を一定にして、レーザ光の照射時間を制御する記録スケジュール、並びにレーザ光の強度および照射時間の両者を制御する記録スケジュールが可能である。

第２メカニカルシャッタ１８は、開閉することにより、下流に向かうレーザ光を透過、遮光する。第２メカニカルシャッタ１８を透過したレーザ光が第２ＰＢＳ１９に入射される。第２ＰＢＳ１９は、レーザ光を信号光用メカニカルシャッタ２０を介して空間光変調器（以後ＳＬＭ：Spatial Light Modulatorと適宜略す）２１へ向かうレーザ光と、多重
ミラー２４へ向かう参照光とに分岐する。

信号光用メカニカルシャッタ２０は、開閉することにより、レーザ光を透過、遮光する。信号光用メカニカルシャッタ２０は、ＳＬＭ２１の出力側に設けても良い。ＳＬＭ２１は空間変調器であり、レーザ光をデータ配列に変調する。この図では、透過型のＧＬＶ（Grating Light Valve）を例として記載している。

ＳＬＭ２１を透過した信号光が信号光用結像レンズ２２を介してホログラムメディア２７に照射される。結像レンズ２２は、信号光の焦点をホログラムメディア２７上に合わせるためのものである。

参照光は、多重ミラー２４で反射されて参照光用結像レンズ２３を介してホログラムメディア２７に照射される。結像レンズ２３は、参照光の焦点をホログラムメディア２７上に合わせるためのものである。多重ミラー２４は、参照光を反射して、信号光と参照光の成す角度（参照光入射角度２６）でホログラムメディア２７に入射する。

多重ミラー位置決めコントローラ２５は、多重ミラー２４の位置および角度を制御する。多重ミラー２４の原点検出を行い、機械座標系で管理している。一実施形態では、多重ミラー２４の位置を変えることで、参照光入射角度２６を変化させた角度多重方式で多重記録を行うようにしている。

ホログラムメディア２７は光の干渉による干渉稿を記録する記録媒体であり、例えばフォトポリマーが使用されている。

ホログラムメディア位置決めコントローラ２８は、ホログラムメディア２７の位置を制御する。多重ミラー位置決めコントローラ２５と同様に、ホログラムメディア２７の原点検出を行い、機械座標系で管理している。

ホログラムメディア２７の再生時には、強度が一定の参照光のみがホログラムメディア２７に対して照射される。ホログラムメディア２７の再生像が再生レンズ２９を介してＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ３０で撮影される。再生用レンズ２９は再生光の
ビーム径をＣＣＤカメラ３０に対応するように拡大する。ＣＣＤカメラ３０はホログラムメディア２７からの再生光を検出する。ＣＣＤアレイセンサとして、例えばデジタルラインセンサ（５０００ピクセル、ビデオクロックが４０ＭＨｚ）が使用されている。

上述した光学系を制御する制御系について説明する。ＣＰＵ１は、Ｉ／Ｆ（インターフェース）を介してＳＬＭコントローラ２に変調データを転送し、そのデータに基づきＳＬＭコントローラ２がＳＬＭ２１を制御する。ＳＬＭコントローラ２は、内部にＳＬＭ内部メモリを有しており、内部メモリにＳＬＭ２１の動作を制御するためのデータやホログラムメディア２７に記録する変調パターンのデータ等が予め転送されて記録しておくことができる。

Ｄ／Ａ（コンバータ３は、ＣＰＵ１からのデジタル信号をアナログ信号に変換し、ＤＣ（Direct Current）信号として、ＡＯＭドライバ９に出力する。また、Ｄ／Ａ（コンバータ３は、ＰＤ用制御回路１７へＣＰＵ１で生成されたレーザパワー設定用基準信号も出力する。この装置では、１２ビットの分解能を持つＤ／Ａコンバータ３が使用されている。

パルス制御装置４は、パルスカウンタ５からのトリガ信号が入力されると、任意の遅延時間で２つのパルス信号を出力する。主に照射時間を一定として記録する場合に使用する。遅延機能を使用しない場合は、入力した信号をスルーさせて出力する機能もある。

パルスカウンタ５は、多重ミラー位置決めコントローラ２５とホログラムメディア位置決めコントローラ２８とから出力されるエンコーダパルスを計数する。ホログラム記録時の多重ミラー２４およびホログラムメディア２７の送りピッチがエンコーダパルス数としてＣＰＵ１のメモリに取り込まれる。このデータは、ホログラム再生時に記録した位置を正確にトレースするためのデータとなる。

Ａ／Ｄコンバータ６は、ＰＤ用制御回路１７からのアナログ信号をデジタル信号に変換し、ＣＰＵ１に対して出力する。ＰＤ用制御回路１７はレーザ光源１０のレーザパワーを一定に制御するための回路で、レーザパワー設定用基準信号とモニタ信号の比較出力がＡ／Ｄコンバータ６を介してＣＰＵ１とへ取り込まれる。

モータコントローラ７は、半波長板位置決めコントローラ１５、多重ミラー位置決めコントローラ２５、ホログラムメディア位置決めコントローラ２８を制御する。モータコントローラ７は、レーザパワー調整時には半波長板回転装置１４の回転角度を制御し、ホログラム記録・再生時には、記録・再生条件に応じて多重ミラー２４の位置と、ホログラムメディア２７の位置を制御する。

フレームグラバー８は、ＣＣＤカメラ３０の動作を制御し、ＣＣＤカメラ３０で検出されたデータを受信し、そのデータをＣＰＵ１へ転送する。

次に、レーザ光源１０から照射されたレーザ光の流れを、この装置の動作を交えながら簡単に説明する。

レーザ光源１０から照射されたレーザ光は、第１メカニカルシャッタ１１、ＡＯＭ１２、半波長板回転装置１４内の波長板を通過した後、第１ＰＢＳ１３で光路が２つに分割される。一方の光路が下流の光学系へ進み、他方の光路がＰＤ１６に導かれ、レーザ光がＰＤ１６によって受光される。

受光後、ＰＤ１６からレーザパワーに応じたモニタ信号が出力され、そのモニタ信号はＰＤ用制御回路１７内にある比較回路とＣＰＵ１とへ取り込まれる。ＰＤ用制御回路１７には、目標とするレーザパワーに応じたレーザパワー設定用基準信号がＣＰＵ１からＤ／Ａコンバータ３を介して常時入力されている。

モニタ信号とレーザパワー設定用基準信号との比較結果がＣＰＵ１に取り込まれ、その比較結果から半波長板の回転角度が算出され、半波長板回転装置１４が動作し、前述したレーザパワー設定用基準信号とモニタ信号の比較結果とが最小もしくはゼロとなるようにフィードバックがかけられる。また、ＣＰＵ１に比較結果を取り込まず、ＰＤ用制御回路１７からの比較信号を半波長板回転装置１４に直接入力することで、ＣＰＵ１の負荷をかけず、フィードバック可能な回路構成にも対応可能としている。ここでのフィードバック形式については後述する。

第１ＰＢＳ１３で分割されたもう一方の光軸は、第２メカニカルシャッタ１８を通過した後、第２ＰＢＳ１９で分割される。一方の光軸は信号光としてＳＬＭ２１へ送られ、もう一方の光軸は参照光として多重ミラー２４へ送られる。

ＳＬＭ２１へ送られた光軸は信号光用結像レンズ２２で集光されてホログラムメディア２７へ到達する。

第２ＰＢＳ１９で分割されたもう一方の光軸は多重ミラー２４で反射され、参照光用結像レンズ２３で集光され、ホログラムメディア２７へ到達する。この参照光と信号光用結像レンズ２２で集光された信号光との回折パターンがホログラムメディア２７上で形成され、ホログラム記録が実行される。

再生時は、記録されたホログラムメディア２７に参照光のみを照射すると、メディアの背面から再生光が発生する。再生光は再生用レンズ２９を透過し、ＣＣＤカメラ３０のアレイセンサ上で結像する。ＣＣＤカメラ３０は、再生像を８ビットの分解能でデジタル変換し、その変換されたデータは、フレームグラバー８を介して、ＣＰＵ１のメモリへ転送される。

図２は、半波長板回転装置１４の構成の一例を示した図である。半波長板４３は、中空タイプのモータに固定されている。４０はフォトセンサ式の原点出しセンサであり、原点センサ遮光版４１がＬＥＤ（Light Emitting Diode）ランプを遮光することで原点出しを行う。

４２は中空式モータであり、電気的にギア比変更可能なパルスモータが使用されている。このシステムは、最小０．０１４１°の分解能で動作可能である。４３は中空モータ固定した半波長板であり、４４は波長板の中心を通過するレーザ光である。この回転装置は、ＣＷ（Clock Wise）、ＣＣＷ（Counter Clock Wise）の両方向に回転可能である。

図３は、半波長板回転装置１４で使用されている半波長板の回転角度と、波長板透過後のレーザパワーとの相関を示したグラフである。縦軸は透過後のレーザパワー（パワーメータで測定したデータ）を示し、上の横軸は原点センサを基準とした回転角、下の横軸は回転角に対する中空モータへ送出した送りパルスを示している。このグラフから波長板の９０°回転周期でレーザパワーも規則的に変化していることが確認される。

図４は、ＣＰＵ１により制御される記録動作の流れを示すフローチャートである。図４では、レーザパワーの調整、記録をシーケンシャルに実行する例を示している。

ＳＬＭ２１に転送されるデータのホログラムは同一位置（ホログラムメディアステージ位置）で数百回多重記録が可能であり、ここでは、この数百のホログラム記録を単位として、ホログラムページと呼ぶことにしている。

フォトポリマーホログラム記録メディアを使用したホログラム記録においては、感度や回折効率を向上させるために、記録前にＬＥＤのようなインコヒーレントな光をホログラムメディアに照射する処理を行う必要がある。この処理は、前露光(Pre−exposure)と呼
ばれる。図４の記録処理では、前露光の図示が省略されている。

また、図４は、ホログラム記録毎に参照光の入射角度を変化させる、角度多重方式の一例を示しているが、ホログラム記録毎にホログラムメディアをシフトさせて記録するシフト多重方式においても、同様な記録シーケンスが実行される。

ステップＳＴ１おいて、原点検出の処理を行う。多重ミラー２４とホログラムメディア２７はモータ制御であるため、電源を落とした状態でモータ軸を動かされた場合や、制御用のソフトフェアが停止している状態でモータ軸が動かされた場合、正確な位置情報を得ることができない。そこで、シーケンスを自動で実行する前に、モータコントローラ７にアクセスして原点検出の処理を行い、各モータ軸の位置情報を装置上で設定された基準位置を原点とする機械座標系で管理する。

ステップＳＴ２において、フォトポリマーホログラムメディアの記録の能力を最大限に得るため、最適な記録スケジュールを作成し、これに基づいて、ホログラムメディア２７の記録位置、多重記録の回数、Ｄ／Ａコンバータ３からＡＯＭ１２への変調信号などに関する制御用動作パラメータを設定する。

予め特性が調査されたホログラムメディアの種類や名称はＣＰＵ１のメモリに複数登録されており、ユーザはＧＵＩ（Graphic User Interface）やキーボード等の入力装置を用いてそれらを選択することが可能である。記録スケジュールは、ホログラムメディアの種類、レーザパワー、記録条件（記録回数、記録位置、記録速度等）から、ＣＰＵ１の判断により作成される。作成された記録スケジュールは修正可能であり、また記録実行毎に記録スケジュールデータをＣＰＵ１のメモリに保存し、繰り返し同一条件での記録が可能である。このときユーザは必要最小限のパラメータ入力をするだけで良く、詳細な動作パラメータはＣＰＵ１により計算される。

さらに、パルスカウンタ５の一致出力用比較レジスタにデータを設定する。１番目の比較レジスタには、多重ミラー２４が起動してから一定速度に達するまでに出力されるパルス数より多いパルス数が格納されている。また２番目以降は、定速度で多重ミラー２４が移動している間に、ホログラムの記録間隔に応じたパルス数が格納される。ホログラム記録間隔は、等間隔でも不等間隔でも良い。

さらに、ホログラム記録時のカウンタ値を記憶する配列要素をホログラム記録数分だけ、内部メモリに用意する。これは、ホログラム再生時に正確に記録した位置をトレースするためのデータとなる。

ステップＳＴ３において、記録スケジュールに基づいて、レーザパワー設定用基準信号を設定する。この信号は、Ｄ／Ａコンバータ３を介して、ＰＤ用制御回路１７へ出力される。

ステップＳＴ４において、第１メカニカルシャッタ１２を開放する。

ステップＳＴ５において、モータコントローラ７にアクセスし、新しいホログラムページを記録するため、ホログラムメディア２７を目的とする記録開始位置へ移動させる。記録中はホログラムメディア２７自身の移動は実行されない。

ステップＳＴ６において、モータコントローラ７に再びアクセスし、新しいホログラムページを記録するため、多重ミラー２４を目的とする記録位置へ移動させる。

ステップＳＴ７において、次回のホログラム記録のため、データをＳＬＭ２１へ転送するように、ＳＬＭコントローラ２に指令を出す。このシステムでは、データ転送時間を短縮化するため、ＳＬＭコントローラ２の内部にあるメモリに予めデータを転送しておくことができる。

ステップＳＴ８において、ＡＯＭ１２でレーザパワーを制御する。記録スケジュールに基づいてＡＯＭ変調信号を変化せるために、Ｄ／Ａコンバータ３のＡＯＭ出力データテーブルを作成する。この出力データテーブルにはホログラム記録数に応じた要素数が用意されている。例えば、フォトポリマー記録メディアに１回目は弱いパワーで記録、回数を重ねるにつれて強いパワーで記録していく、というようにスケジュール記録を実行する場合には、一次式でデータを近似して、１番目の記録時の出力値（初期値）をもとに、２番目以降の出力値が徐々に増加するようなデータ設定をする。また、ＡＯＭデータを、ステップＳＴ３で記述した、レーザパワー設定用基準信号にリンクさせている。

ステップＳＴ９において、ＰＤ１６からのレーザパワーのモニタ信号の取り込みを行う。このモニタ信号はＰＤ用制御回路１７を介し、Ａ／Ｄコンバータ６を介してＣＰＵ１にデジタル値として入力される。

ステップＳＴ１０において、ステップＳＴ３で設定したレーザパワー設定用基準信号と、ステップＳＴ９にて得られたモニタ信号とが比較され、一致もしくは、公差範囲内であればＯＫとする。ここでの公差範囲は、ステップＳＴ２でユーザが自由に設定可能な制御パラメータに含まれる。ここでの比較がＯＫであれば、ステップＳＴ１２へ処理が進み、ＮＧであればステップＳＴ１１へ処理が進む。

ステップＳＴ１１において、半波長板回転装置１４でレーザパワーを調整する。レーザパワー設定用基準信号と、ステップＳＴ９にて得られたＰＤ１６からのモニタ信号との差分から、図３に示すようなデータテーブルを用いて最適な半波長板の回転角度を算出し、半波長板位置決めコントローラ１５を用いて半波長板の回転位置を決め、レーザパワーを調整する。その後ステップＳＴ９へ戻る。ステップＳＴ９からステップＳＴ１１までの工程は、ステップＳＴ１０の判定結果がＯＫになるまで繰り返される。

ステップＳＴ１２において、第２メカニカルシャッタ１８を開放し、ホログラムメディア２７を露光し、記録が実行される。

ステップＳＴ１３において、記録スケジュールに基づき、ソフトウェアにてタイマ制御する。このシステムでは、ｍｓ単位で制御可能である。この工程はタイマ制御が終わるまで繰り返され、終わったらステップＳＴ１４に進む。

ステップＳＴ１４において、第２メカニカルシャッタ１８を閉鎖し、ホログラムメディア２７を露光終了とする。

ステップＳＴ１５において、１ページ分のホログラム記録が完了したか否かを判断する。完了していると判断したなら、ステップＳＴ１８へ処理が進み、完了していないと判断したなら、ステップＳＴ１６へ処理が進む。

ステップＳＴ１６において、次回記録用データとして、レーザパワー設定用基準信号を設定する。

ステップＳＴ１７において、モータコントローラ７にアクセスし、多重ミラー２４を次回のホログラム記録位置へ移動させる。その後、ステップＳＴ７へ戻り、工程を繰り返す。

ステップＳＴ１８において、ＡＯＭ１２でレーザパワーがオフの状態にされる。ＡＯＭドライバ９への制御電圧を０Ｖにすることで、ＡＯＭ１２への強度変調が０となり、レーザパワーがオフの状態になる。

ステップＳＴ１９において、予め設定されたホログラムページ記録が終了したか否かが判定される。記録回数に達していないと判定されると、ステップＳＴ５へ処理が戻り、ステップＳＴ５以降の処理が繰り返され、記録回数に達したと判定されると、ステップＳＴ２０へ処理が進む。ステップＳＴ２０において、第１メカニカルシャッタ１１を閉じ、記録シーケンスを終了する。

図５は、ＣＰＵ１により制御される再生動作の流れを示すフローチャートである。図５は、レーザパワーの調整、再生をシーケンシャルに実行する例を示している。

再生シーケンスは、記録シーケンスとは異なり、ホログラム記録した後を、正確に且つ順番にトレースすることが必要である。フォトポリマーを使ったホログラム記録においては、記録不足による未反応モノマーがあると、再生時の参照光照射によって追加記録状態となり、記録が不安定になる。そこで、前露光と同じく、インコヒーレントな光をメディアに照射することで、未反応モノマーをポリマーに変化させる処理を行う必要がある。この処理は、後露光（Post Exposure）と呼ばれる。図５では、後露光の処理の工程の図示
を省略している。

また、図５は、角度多重方式で記録されたホログラムの再生シーケンスの一例を示しているが、シフト多重方式で記録された場合の再生シーケンスも同様なシーケンスが実行される。

ステップＳＴ５０において、記録シーケンス同様、原点検出する処理を行う。

ステップＳＴ５１において、最適な再生スケジュールを作成し、これに基づいて制御用動作パラメータを設定する。最適な再生スケジュールは、記録スケジュールに基づき、再生に最適なレーザパワー、記録条件（記録回数、記録位置、記録速度等）から、ＣＰＵ１の判断により作成される。また必要ならば、ユーザがＧＵＩを用い、再生条件の調整、変更も可能である。

ステップＳＴ５２において、再生スケジュールに基づいて、レーザパワー設定用基準信号を設定する。この信号は、Ｄ／Ａコンバータ３を介して、ＰＤ用制御回路１７へ出力するためのものである。

ステップＳＴ５３において、第１メカニカルシャッタ１１を開放する。

ステップＳＴ５４において、モータコントローラ７にアクセスし、ホログラムページを再生するため、ホログラムメディア２７を目的とする記録位置へ移動させる。

ステップＳＴ５５において、モータコントローラ７に再びアクセスし、多重ミラー２４を初回記録位置と同様の位置へ移動させる。

ステップＳＴ５６において、必要に応じて信号光用メカニカルシャッタ２０を閉鎖する。

ステップＳＴ５７において、第２メカニカルシャッタ１８を開放する。

ステップＳＴ５８において、記録位置によって再生光強度を変化させる必要がある場合、ＡＯＭ１２でレーザパワーを制御する。

ステップＳＴ５９において、記録シーケンス同様、ＰＤ１６からのレーザパワーのモニタ信号の取り込みを行う。このモニタ信号はＰＤ用制御回路１７を介し、Ａ／Ｄコンバータ６を用いて、ＣＰＵ１にデジタル値として入力される。

ステップＳＴ６０において、記録シーケンス同様、ステップＳＴ５２で設定した、レーザパワー設定用基準信号と、ステップＳＴ５９にて得られたＰＤ１６からのモニタ信号との比較をし、一致もしくは、公差範囲内であればＯＫとする。ここでの公差範囲はステップＳＴ５１の工程でユーザが自由に設定可能な制御パラメータに含まれる。ここでの比較がＯＫであればステップＳＴ６２へ進み、ＮＧであればステップＳＴ６１へ進む。

ステップＳＴ６１において、記録シーケンス同様、半波長板回転装置１４でレーザパワーを調整し、ステップＳＴ５９へ戻る。ステップＳＴ５９からステップＳＴ６１までの工程は、ステップＳＴ６０でＯＫになるまで続けられる。

ステップＳＴ６２において、フレームグラバー８は、ＣＣＤカメラ３０からホログラム再生映像信号の取り込みを開始する。

ステップＳＴ６３において、ＣＣＤカメラ３０により再生映像信号の取り込みが終了したか否かを確認する。終了していると判定したなら、ステップＳＴ６４へ進み、終了していないと判定したなら、終了するまでステップＳＴ６３が繰り返される。フレームグラバー８で取りこまれた画像データは、すぐにＣＰＵ１内のメモリへデータが転送される。

ステップＳＴ６４において、１ページ分のホログラム再生が終了したか否かを、メモリ内部のカウンタ値を用いて判断する。再生回数に達していると判定したなら、ステップＳＴ６７へ処理が進み、再生回数に達していないと判定したなら、ステップＳＴ６５へ処理が進む。

ステップＳＴ６５において、次回再生用データとして、レーザパワー設定用基準信号を設定する。

ステップＳＴ６６において、モータコントローラ７にアクセスし、多重ミラー２４を次回のホログラム再生位置へ移動させる。その後、ステップＳＴ５８へ戻り、工程を繰り返す。

ステップＳＴ６７において、ＡＯＭ１２でレーザパワーがオフの状態にする。ＡＯＭドライバ９への制御電圧を０Ｖにすることで、ＡＯＭ１２への強度変調が０となり、レーザパワーがオフの状態になる。

ステップＳＴ６８において、ＣＰＵ１は、全てのホログラムページ再生が終了したかどうかを判断する。終了していないと判断したならステップＳＴ５４へ戻り工程を繰り返し、終了していると判断したならステップＳＴ６９へ進む。

ステップ６９において、ＣＰＵ１は、第１メカニカルシャッタ１１、第２メカニカルシャッタ１８を閉じ、再生シーケンスを終了する。

図６を参照して、一実施形態におけるレーザパワー調整時のフィードバック制御の一例および他の例について説明する。図６Ａは、上述したように、ＣＰＵ１を介したフィードバック形式を示す。一方、図６Ｂは、ＣＰＵ１を介さずに、ＰＤ用制御回路１７内で完結させたフィードバック形式を示している。

図６Ｂでは、ＰＤ用制御回路１７で得られる比較結果をパルス数に変換するハードウェア３１が設けられている。図６Ａおよび図６Ｂに示されている各構成要素は、図１の構成要素と同一の参照符号が付されている。また、ＰＤ１６が制御レーザパワーを光の強度して検出するので、破線の信号路が示されている。

図６ＡはＣＰＵ１を介し、ソフトウェアの動作に依存するので、高速フィードバックには不向きである。反面、他のメカとリンクさせプログラマブルな動作が容易であるため、高速性を要求しない使用方法ならば十分使用できる性能を有する。

図６Ｂは、高速応答が可能な方式で、半波長板を回転させるモータをサーボ形式にするためのハードウェアを搭載することで、実現可能なシステムとなる。この方式であれば、ソフトウェアの動作に依存しないので、ＣＰＵ１の負荷を低減させることができる。

以上、この発明の一実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。

例えば、この実施形態ではＬＤ励起ＹＡＧ２倍波長変換レーザを例に説明したが、この発明はレーザ光源の機種変更に対するシステムの拡張性が大きい。

また、この実施形態ではＳＬＭとしてＧＬＶを例にあげて説明したが、液晶空間変調器等のデータが２次元に配列されるように変調するものを用いてよい。また、透過型のＧＬＶを例として説明したが、反射型のものを用いてもよい。

また、ＡＯＭ以外の光学的にレーザの強度を制御する光学装置例えばＥＯＭを使用しても良い。

また、レーザ源が高速でオン／オフ可能でものであれば、メカニカルシャッタを省略するようにしても良い。

また、アレイセンサを選ばず、１次元（ラインＣＣＤ）、２次元（エリアＣＣＤ）のどちらでも対応可能である。

この発明に係るホログラム記録再生装置の全体を示す構成図である。 半波長板回転装置の構成を模式的に示す構成図である。 半波長板の回転角度と、波長板透過後のレーザパワーとの相関を示したグラフである。 この発明に係るホログラム記録再生装置の記録工程を示すフローチャートである。 この発明に係るホログラム記録再生装置の再生工程を示すフローチャートである。 レーザパワー調整時のフィードバック形式の例を示すブロック図である。

符号の説明

１・・・ＣＰＵ（ＰＣ）
２・・・空間変調器（ＳＬＭ）コントローラ
９・・・音響光学素子（ＡＯＭ）ドライバ
１０・・・レーザ光源
１２・・・音響光学素子（ＡＯＭ）
１４・・・半波長板回転装置
１５・・・半波長板位置決めコントローラ
１６・・・フォトディテクタ（ＰＤ）
１７・・・フォトディテクタ（ＰＤ）用制御回路
２０・・・信号光用メカニカルシャッタ
２１・・・空間変調器（ＳＬＭ）
２２・・・信号光用結像レンズ
２３・・・参照光用結像レンズ
２４・・・多重ミラー
２５・・・多重ミラー位置決めコントローラ
２６・・・参照光入射角度
２７・・・ホログラムメディア
２８・・・ホログラムメディア位置決めコントローラ
３０・・・ＣＣＤカメラ

Claims (5)

1. ホログラム記録媒体にレーザ光を照射してデータを記録または再生するホログラム装置において、
   レーザ光の強度および照射時間の少なくとも一方を制御する第１の光学的レーザ制御手段と、
   上記強度制御手段を透過したレーザ光の強度を制御する第２の光学的レーザ制御手段と、
   上記第２の光学的レーザ制御手段で制御されたレーザ光の強度を検出する検出手段と、
   検出された上記レーザ光の強度を目標値と比較する比較手段と、
   上記比較手段の出力によって上記レーザ光の強度が上記目標値とほぼ等しくなるように制御する制御手段とを備えたホログラム装置。
2. 請求項１において、
   上記第１の光学的レーザ制御手段は、ホログラム記録媒体に対して多重記録するように、上記強度および照射時間の少なくとも一方を制御するホログラム装置。
3. 請求項１において、
   上記目標値は、ホログラム記録媒体に対して多重記録を行う際に設定されるレーザパワーの強度であるホログラム装置。
4. 請求項１において、
   上記第１の光学的レーザ制御手段がＡＯＭであるホログラム装置。
5. 請求項１において、
   上記第２の光学的レーザ制御手段が半波長板であり、上記半波長板の回転角を選択してレーザの強度を制御するホログラム装置。
   

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