JP2005352454A - ホログラフィックデータ記録装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】１つの円筒状の光学体を用いて参照光の入射角を変化させ、角度多重方式で複数のホログラフィックデータを記録するができるホログラフィックデータ記録装置及び方法を提供することにより、コストを低減し、データ記録速度を向上させることにある。
【解決手段】記録しようとするデータパターンを含む信号光をホログラフィック媒体に照射する信号光パターニング手段と、交互に円筒状の反射面に入射された第１及び第２参照光を反射して前記ホログラフィック媒体に所定角度で入射させる円筒状の光学体と、前記円筒状の光学体に入射された前記第１及び第２参照光の入射角を調整する入射角調整手段とを備え、前記信号光と前記第１または第２参照光との干渉縞により前記データパターンを前記ホログラフィック媒体に記録することを特徴とするホログラフィックデータ記録装置を提供する。
【選択図】図３

Description

本発明は、ホログラフィックデータ記録装置及び方法に関し、特に、円筒状の光学体を用いる角度多重化により、ホログラフィック格納媒体において複数のホログラフィックデータを記録できるホログラフィックデータ記録装置及び方法に関する。

情報産業の発達に伴って、情報を格納する装置の大容量化、処理速度の高速化が求められている。現在、データ格納用の記録媒体の大容量及び高速処理のために、光ディスクに数百ＧＢを格納できるホログラフィック記録媒体についての研究及び開発が盛んに行われている。このようなホログラフィック記録媒体は、ＣＤ、ＣＶＤなどと類似する光ディスクの１ビットに大量の情報を格納することができ、格納されたデータを並列に処理するため、データの入出力の速度が速い。このような利点から、ホログラフィック記録媒体は、次世代の高容量の情報格納装置として脚光を浴びている。

図１は、従来の技術によるディスク状のホログラフィック記録媒体にデータを記録する方式を概略的に示す図である。図１に示すように、ホログラフィックの光記録媒体であるホログラフィック媒体５０の上部にデータマスク４８を配置し、ホログラフィック媒体５０の下部に円錐ミラー３２を配置する。ホログラフィック媒体５０に記録するために、データマスク４８の上部に信号光を入射させると、この信号光はデータマスク４８のビットパターン４９を通ってホログラフィック媒体５０に照射される。これと同時に、ホログラフィック媒体５０の下部に参照光を入射させると、参照光は円錐ミラー３２の傾斜面により全て一定の角度で反射され、ホログラフィック媒体５０の半径方向に照射される。そして、信号光はホログラフィック媒体５０で参照光と干渉して、データマスク４８のビットパターンによるホログラフィックデータがホログラフィック媒体５０に記録される。

このようなホログラフィック記録方式では、傾斜角度の異なる円錐ミラーを用いると、ホログラフィック媒体５０に角度多重方式で新しいホログラフィックデータを重ねて記録することができる（例えば、特許文献１参照）。

図２は、従来の技術によるホログラフィックデータ記録装置の構成を示す図である。図２の従来のホログラフィックＲＯＭシステムは、光源１０、シャッター１２、ミラー１４、２８、３４、４０、ＨＷＰ（Half Wave Plate）１６、２４、３６、空間フィルタ１８、３０、４２、４６、レンズ２０、４４、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ：Polarizer Beam Splitter）２２、偏光器２６、３８、円錐ミラー３２、データマスク４８、及びホログラフィック媒体５０から構成される。

光源１０は一定波長、例えば５３２ｎｍの波長を有するレーザ源として、ホログラフィックに求められるレーザ光を発生させる。レーザ光は１つのタイプの線形偏光、例えばＰ偏光またはＳ偏光であり、これはシャッター１２を経由してミラー１４に提供される。ホログラフィック媒体５０上にデータを記録するときは、シャッター１２はレーザ光を通過させるように開放される。ミラー１４は、レーザ光をＨＷＰ１６に提供する。ＨＷＰ１６はレーザ光の偏光をθ（好ましくは４５°）だけ回転させ、偏光回転されたレーザ光は空間フィルタ１８に提供され、空間フィルタ１８は偏光回転されたレーザ光に含まれたノイズを除去する。そして、偏光回転されたレーザ光は、予め定められた大きさにレーザ光の大きさを拡大させるためにレンズ２０に提供される。その後、拡大されたレーザ光は偏向ビームスプリッタ２２に提供される。

偏光ビームスプリッタ２２は、屈折率の異なる２種類以上の物質を繰り返し蒸着させた構造であり、Ｓ１経路に沿って１つのタイプの偏光、例えば水平偏光、すなわちＰ偏光のレーザ光を反射させ、Ｓ２経路に沿って他のタイプの偏光、例えば垂直偏光、すなわちＳ偏光のレーザ光を通過させる役割を果たす。従って、偏光ビームスプリッタ２２は拡大されたレーザ光を、通過したレーザ光（以下、参照光と称する）及び反射されたレーザ光（以下、信号光と称する）に分ける。このように、信号光及び参照光の偏光はそれぞれ異なる。

信号光、例えばＳ偏光の信号光は、ミラー３４によって反射される。その後、反射された信号光はＨＷＰ３６及び偏光器３８を順次経由してミラー４０に伝達される。ＨＷＰ３６は信号光の偏光をθ´だけ回転させることができ、偏光器３８はＰ偏光された信号光のみを通過させるため、ＨＷＰ３６及び偏光器３８はθ´を変化させていくと共に、ミラー４０に到達するＰ偏光された信号光の量を調節することができる。その後、Ｐ偏光された信号光はミラー４０により空間フィルタ４２に反射され、空間フィルタ４２は信号光の空間的なノイズ成分を除去し、ガウシアン分布の信号光を透過させるようにする。その後、完全なガウシアン分布を有している信号光がレンズ４４に提供される。これは信号光を予め定められた大きさに拡大するためである。その後、拡大された信号光がデータマスク４８を経由してホログラフィック媒体５０上に投影される。記録のためのデーパターンを提供するデータマスク４８は、入力装置、即ち、空間光変調器ＳＬＭとして機能する。

その間、参照光はＨＷＰ２４及び偏光器２６を順次経由してミラー２８に提供される。ＨＷＰ２４は参照光の偏光をθ″だけ回転させることができ、偏光器２６はＰ偏光された信号光のみを通過させるため、ＨＷＰ２４及び偏光器２６はθ″を変化させると共に、ミラー２８に到達するＰ偏光された参照光の量を調節することができる。従って、参照光の偏光が信号光の偏光と同様になる。その後、Ｐ偏光された参照光は、ミラー２８により空間フィルタ３０に反射され、空間フィルタ３０は参照光の空間的なノイズ成分を除去し、ガウシアン分布の参照光成分のみを透過させるようにする。その後、完全なガウシアン分布の参照光がホルダ（図示せず）により固定された円錐ミラー３２に投影される。ここで、円錐ミラー３２は円錐型であり、円形状の底面を有しており、円錐面と円形状底面は定められた角度（底角）を有している。円錐ミラー３２は参照光をホログラフィック媒体５０に向かうように反射させる。ホログラフィック媒体５０に入射される参照光の入射角は、円錐ミラー３２の底角により定められる。

一方、このようなホログラフィックデータ記録装置では、図１を参照して説明したように、底角の異なる円錐ミラーを用いると、角度多重方式によりホログラフィックデータを重ねて記録することができる。すなわち、特定底角の円錐ミラー３２の代わりに、新しい底角の円錐ミラーを配置すると、ホログラフィック媒体５０に入射される参照光の角度が変化し、参照光と信号光との干渉縞により新しいホログラフィックデータが重なって記録されるものである。

米国特許出願公開第２００３／０１６１２４６Ａ１号明細書

しかし、参照光を所望の入射角でディスク状のホログラフィック媒体に入射させるためには、所望の入射角を提供できる特定角度の円錐ミラーを使用する必要がある。よって、角度多重化により複数のホログラフィックデータをホログラフィック媒体に記録するためには、所望の入射角の数だけミラーが必要であった。更に、ある角度でデータを記録した後、他の角度でデータを記録するためには、円錐ミラーを取り替える複雑な過程が必要であった。

従って、高価な円錐ミラーが多く求められることから、ホログラフィックデータ記録装置のコストが増加するという問題や、円錐ミラーを取り替える作業によりホログラフィックデータの記録速度が低下する（特にホログラフィックＲＯＭディスクの製作速度が低下する）という問題があった。

本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたもので、その目的は、１つの円筒状の光学体を用いて参照光の入射角を変化させ、角度多重方式で複数のホログラフィックデータを記録するができるホログラフィックデータ記録装置及び方法を提供することにより、コストを低減し、データ記録速度を向上させることにある。

前記課題を解決すべく、本発明の第１の態様によれば、記録しようとするデータパターンを含む信号光をホログラフィック媒体に照射する信号光パターニング手段と、円筒状の反射面に交互に入射された第１及び第２参照光を反射して前記ホログラフィック媒体に所定角度で入射させる円筒状の光学体と、前記円筒状の光学体に入射された前記第１及び第２参照光の入射角を調整する入射角調整手段とを備え、前記信号光と前記第１または第２参照光との干渉縞により前記データパターンを前記ホログラフィック媒体に記録することを特徴とするホログラフィックデータ記録装置を提供する。

本発明の第２の態様によれば、記録しようとするデータパターンを含む信号光をホログラフィック媒体に照射する信号光パターニング手段と、円筒状の反射面に交互に入射される第１及び第２参照光を、両端に半円形状の光断面を有するビームであって前記光断面の中心が前記ホログラフィック媒体の中心軸に位置する半テーパ状のビームに変換し、その後、前記ホログラフィック媒体に前記第１及び第２参照光を交互に入射させる半テーパ状のビーム形成手段と、前記半テーパ状のビーム形成手段に入射される前記第１及び第２参照光の入射角を調整する入射角調整手段とを備え、前記信号光と前記第１または第２参照光との干渉縞により、前記データパターンを前記ホログラフィック媒体に記録することを特徴とするホログラフィックデータ記録装置を提供する。

本発明の第３の態様によれば、データパターンを含む信号光と参照光との干渉により、ホログラフィック媒体に前記データパターンを記録する方法であって、第１及び第２参照光を円筒状の反射面を有する円筒状の光学体に交互に所定の角度で入射させ、前記ホログラフィック媒体に向かって交互に反射された前記第１及び第２参照光を、前記ホログラフィック媒体上で前記信号光と干渉させて、前記データパターンが記録されるようにするステップと、前記円筒状の光学体に入射された前記第１及び第２参照光の入射角を調整して、前記円筒状の光学体による前記第１または第２参照光の反射角を変化させ、新しいデータパターンが前記ホログラフィック媒体に重なって記録されるようにするステップとを含むことを特徴とするホログラフィックデータ記録方法を提供する。

本発明の第４の態様によれば、光源から入射される参照光を第１参照光と第２参照光に分けるステップと、前記第１及び第２参照光を光学体の中心軸を中心にして対称となる第１対称角度で前記光学体に交互に入射させるステップと、前記第１及び第２参照光を、前記光学体により反射し、前記光学体の前記中心軸を中心にして対称となる第２対称角度でホログラフィック媒体に交互に入射させるステップとを含み、前記ホログラフィック媒体にデータパターンを記録するために、前記データパターンを含む信号光と前記第１及び第２参照光とを、前記ホログラフィック媒体上で干渉させることを特徴とするホログラフィックデータ記録方法を提供する。

本発明の第５の態様によれば、光源から入射される参照光を、整数であるＮ個のサブ参照光にそれぞれ分岐するステップと、前記各サブ参照光が光学体の中心軸に向かうように、前記各サブ参照光を前記光学体に交互に入射させるステップと、前記サブ参照光を前記光学体により反射し、前記光学体の前記中心軸を中心に対称となる所定の入射角でホログラフィック媒体に交互に入射させるステップとを含み、前記ホログラフィック媒体にデータパターンを記録するために、前記データパターンを含む信号光と前記サブ参照光とを前記ホログラフィック媒体上で干渉させることを特徴とするホログラフィックデータ記録方法を提供する。

本発明の第６の態様によれば、記録しようとするデータパターンを含む信号光をホログラフィック媒体に照射するデータマスクと、円筒状の反射面である円筒面に入射された参照光を反射して前記ホログラフィック媒体に所定角度で入射させる半円筒状の光学体と、前記データマスク及び前記ホログラフィック媒体を回転させて、前記半円筒状の光学体により反射された前記参照光が前記ホログラフィック媒体の第１及び第２記録領域に交互に入射されるように制御する制御手段とを含み、前記信号光と前記参照光との干渉縞により、前記データパターンを前記ホログラフィック媒体に記録することを特徴とするホログラフィックデータ記録装置を提供する。

本発明の第７の態様によれば、光源から放射されるレーザ光を信号光及び参照光に分離するステップと、前記信号光を、データマスクを通してホログラフィック媒体の上面に入射させると同時に、半円筒状の光学体の反射面で反射させた後に、前記ホログラフィック媒体の下面に入射するようにして、前記ホログラフィック媒体の第１記録領域にホログラフィックデータを記録するステップと、前記データマスク及び前記ホログラフィック媒体を１８０度回転させるステップと、前記信号光を、前記データマスクを通して前記ホログラフィック媒体の前記上面に入射させると同時に、前記半円筒状の光学体の反射面で反射させた後に、前記ホログラフィック媒体の前記下面に入射するようにして、前記ホログラフィック媒体の第２記録領域にホログラフィックデータを記録するステップとを含むことを特徴とするホログラフィックデータ記録方法を提供する。

本発明によれば、ホログラフィック格納媒体にホログラフィックデータを記録するとき、円筒状ミラーにより形成された反射面を有する円筒状の光学体を用いて角度多重方式で複数のホログラフィックデータを記録することにより、複数の円錐ミラーを用いる従来の技術よりもコストを低減し、円錐ミラーを取り替える必要がなく、データ記録速度が向上する（特にホログラフィックＲＯＭディスクの製作速度が向上する）という効果を奏する。

以下、添付した図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

＜第１の実施形態＞
図３は、本発明の第１の実施形態によるホログラフィックデータ記録方式を概略的に示す図である。なお、図１中の構成要素と同じ構成要素は同じ符号を付する。図３に示すように、データマスク４８は、ホログラフィック媒体５０の上部に配置され、円筒状ミラー１０２ａ、１０２ｂによって形成された反射面を有する円筒状の光学体１０２がホログラフィック媒体５０の下部に配置される。円筒状の光学体１０２は、図４に示すように、各々１８０度の反射面を有する２つの円筒状ミラー１０２ａ、１０２ｂを結合して３６０度の反射面を有する円筒状ミラー１０２ａ、１０２ｂの焦点Ａがホログラフィック媒体５０の中心軸上に位置するように配置する。

このようなホログラフィックデータ記録方式により、ホログラフィック媒体５０にデータが記録される過程を察してみる。先ず、データマスク４８の上部に信号光が入射されると、この信号光はデータマスク４８のビットパターン４９を介してホログラフィック媒体５０の上面に照射される。ここで、第１参照光を円筒状の光学体１０２に所定の角度で入射させると、第１参照光が円筒状ミラー１０２ａによりホログラフィック媒体５０に向かって反射される。円筒状ミラー１０２ａの光反射特性のため、円筒状ミラー１０２ａに投射される平行入射光は、参照光が円筒状ミラー１０２ａの焦点Ａに位置する仮想の光源から放射されるように、円筒状ミラー１０２ａにより反射される。従って、ホログラフィック媒体５０上から観察した場合、第１参照光はホログラフィック媒体５０の中心軸から１８０度の角度領域内に照射される。ここで、円筒状ミラー１０２ａからホログラフィック媒体５０に入射される第１参照光は、両端に半円形状の光断面を有するビームであって光断面の中心がホログラフィック媒体５０の中心軸に位置する半テーパ状ビームを有する。従って、ホログラフィック媒体５０の記録領域を、円筒状ミラー１０２ａと円筒状ミラー１０２ｂの接触境界面を基準にして第１記録領域と第２記録領域に分けるとき、第１参照光と信号光とがホログラフィック媒体５０の第１記録領域で干渉し、データマスク４８のビットパターンに応じてホログラフィックデータが記録される。

次に、第１参照光が円筒状の光学体１０２に照射されることを遮断する間、第２参照光は、円筒状の光学体１０２に入射される第１参照光の進行方向と前記接触境界面を中心にして対称となる方向から円筒状の光学体１０２に入射される。このとき、第２参照光は、円筒状ミラー１０２ｂにより、ホログラフィック媒体５０に向かって反射される第１参照光の進行方向と前記接触境界面を中心にして対称となる方向へ、ホログラフィック媒体５０に向かって反射される。第２参照光は、焦点Ａを中心に１８０度でホログラフィック媒体５０に照射され、円筒状ミラー１０２ｂからホログラフィック媒体５０に入射される第２参照光は、両端に半円形状の光断面を有するビームであって光断面の中心がホログラフィック媒体５０の中心軸に位置する半テーパ状のビームを有する。これにより、第２参照光と信号光とがホログラフィック媒体５０の第２記録領域で干渉し、データマスク４８のビットパターンに応じてホログラフィックデータを記録する。

このような本発明によるホログラフィック記録方式で、円筒状の光学体１０２に交互に入射される第１参照光及び第２参照光の入射角を変更する場合、ホログラフィック媒体５０に入射される第１参照光と第２参照光も変更され、角度多重方式でホログラフィック媒体５０に新しいホログラフィックデータを重ねて記録することができる。

上述のように、本発明において円筒状の光学体１０２に第１参照光及び第２参照光を交互に入射させるのは、図５に示すように、第１参照光と第２参照光を円筒状の光学体１０２に同時に入射させたときに、円筒状ミラー１０２ａと円筒状ミラー１０２ｂの接触境界に散乱光が生じるからである。

図６は、本発明の第１の実施形態によるホログラフィックデータ記録装置の構成を示す図である。なお、図２の構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付する。図６に示すように、本発明のホログラフィックデータ記録装置は、光源１０、ミラー１４、３４、４０、１０６、１１２、１１４、ビームスプリッタ２２、１０４、円筒状の光学体１０２、矩形状ビーム形成手段である矩形状スロット１１０、１１８、第１角度調整部１０８、第２角度調整部１１６、データマスク４８、光記録媒体であるホログラフィック媒体５０から構成される。ここで、１２、２３０、２４０はシャッター、１６、２４、３６はＨＷＰ、１８、３０、４２は空間フィルタ、２０、４４は拡大レンズ、２６、３８は偏光器を示す。

光源１０から放射されるレーザ光は、１つのタイプの線形偏光であって、例えば、Ｐ型やＳ型の偏光特性を有する。光源１０から放射されるレーザ光は、ビームスプリッタ２２により分離され、２つの光経路Ｓ１、Ｓ２に沿って進行する。その後、Ｓ２の光経路に沿って進行するレーザ光は、ビームスプリッタ１０４により分離され、再び２つの光経路Ｓ２１、Ｓ２２に沿って進行する。

ビームスプリッタ２２により分離された信号光は、光経路Ｓ１に沿って進行し、図１の従来のホログラフィックデータ記録装置での説明と同様に、ホログラフィック媒体５０に照射される。

ビームスプリッタ２２により分離された参照光は、光経路Ｓ２に沿って進行する。すなわち、ＨＷＰ２４、偏光器２６、空間フィルタ３０、ビームスプリッタ１０４を順次通過する。そして、参照光は、ビームスプリッタ１０４により分離され、光経路Ｓ２１に沿って進行する第１参照光と、光経路Ｓ２２に沿って進行する第２参照光に分離される。

Ｓ２１の光経路上では、第１参照光がシャッター２３０により遮断または透過され、シャッター２３０を透過した第１参照光が矩形状スロット１１０を通過する場合、円形状のビームである第１参照光は矩形状スロット１１０により矩形状ビームに変換された後、ミラー１０６に伝達される。ミラー１０６は、円筒状の光学体１０２に向かって第１参照光を反射する。円筒状の光学体１０２により、第１参照光がホログラフィック媒体５０に向かって反射される。

光経路Ｓ２２上では、第２参照光がシャッター２４０により遮断または透過され、シャッター２４０を透過した第２参照光がミラー１１２により反射されて矩形状スロット１１８を通過する場合、円形状のビームである第２参照光は矩形状スロット１１８により矩形状ビームに変換された後、ミラー１１４に伝達される。その後、ミラー１１４は、円筒状の光学体１０２に向かって第２参照光を反射する。円筒状の光学体１０２により、第２参照光がホログラフィック媒体５０に向かって反射される。

ホログラフィック媒体５０に照射される信号光及び第１、第２参照光は、同一の偏光になるように調整されるため、ホログラフィック媒体５０上で信号光が第１参照光及び第２参照光と干渉を起こす。例えば、信号光がＳ型偏光である場合、第１参照光及び第２参照光もＳ型偏光である必要がある。また、図３を参照しながら説明したように、第１参照光及び第２参照光は前記接触境界面を中心にして対称となる方向から同一の入射角で円筒状の光学体１０２に入射され、その後、円筒状の光学体１０２により前記接触境界面を中心にして対称となる方向へ同一の反射角でホログラフィック媒体５０に向かって反射される。

第１参照光の光経路Ｓ２１及び第２参照光の光経路Ｓ２２にそれぞれ配置されたミラー１０６、１１４から見た際の円筒状の光学体１０２の平面図を考慮すると、円筒状の光学体１０２の形状は矩形のように見える。従って、円形状の第１参照光及び第２参照光がそれぞれ矩形状スロット１１０、１１８により矩形状ビームの第１参照光及び第２参照光に変換されるときは、矩形状ビームの第１参照光及び第２参照光のビームの大きさ（幅）を円筒状の光学体１０２の大きさ（直径）と等しくなるよう調整する必要がある。これは、第１及び第２参照光が円筒状の光学体１０２から外れる場合、所望しない干渉縞がホログラフィック媒体５０上に発生するからである。

本発明のホログラフィックデータ記録装置では、図３を参照して説明したように、第１参照光の光経路Ｓ２１及び第２参照光の光経路Ｓ２２にそれぞれ配置されたシャッター２３０、２４０を交互に開閉して円筒状の光学体１０２に第１参照光及び第２参照光を交互に入射すると共に、ミラー１０６、１１４の配置角度を調整すれば、新しいホログラフィックデータを角度多重方式でホログラフィック媒体５０の同じ位置に重ねて記録することができる。すなわち、円筒状の光学体１０２に入射される第１及び第２参照光の入射角を調整するための手段である第１角度調整部１０８及び第２角度調整部１１６により、ミラー１０６、１１４の配置角度が調整されると、円筒状の光学体１０２に入射される第１参照光及び第２参照光の入射角が変化する。このとき、円筒状の光学体１０２による反射された第１及び第２参照光の反射角が変化するため、ホログラフィック媒体５０に入射される第１及び第２参照光の入射角も変化することになる。従って、入射角が変化する第１参照光及び第２参照光が信号光と干渉することにより、新しいホログラフィックデータが重なって記録される。すなわち、ホログラフィック媒体５０に新しい信号光が入射される度に、第１及び第２参照光の入射角を再調整する。このとき、第１及び第２角度調整部１０８、１１６により２つのミラー１０６、１１４の配置角度が前記接触境界面を中心に対称となるように調整しなければならない。

＜第２の実施形態＞
上述の第１の実施形態では、円筒状の光学体１０２は、円筒状の光学体１０２の焦点Ａがホログラフィック媒体５０の中心軸に位置するよう、２つの円筒状ミラー１０２ａ、１０２ｂを結合して製作されている。しかし、２つの円筒状ミラー１０２ａ、１０２ｂを結合するには、高加工精密度が求められ、図５に示すように、円筒状ミラー１０２ａ、１０２ｂが互いに精密に結合されない場合、円筒状ミラー１０２ａと円筒状ミラー１０２ｂの接触境界で散乱光が発生し得る。従って、第２の実施形態では、円筒状の光学体を構成する円筒状ミラー間に一定の厚さの非反射板を挿入し、その加工を容易にすると共に、円筒状ミラー間の接触境界で散乱光が発生しないようにする。

図７は、本発明の第２の実施形態によるホログラフィックデータ記録方式を概略的に示す図で、図３中の構成要素と同じ構成要素は同じ符号を付する。図７に示すように、データパターンを有する信号光が照射されるようにデータマスク４８をホログラフィック媒体５０の上部に配置し、円筒状ミラー２１２、２１４により形成された３６０度の領域の反射面を有する円筒状の光学体２１０をホログラフィック媒体５０の下部に配置する。

図８ａ及び図８ｂに示すように、円筒状の光学体２１０は、一定の厚さの非反射板２１６を挟んで２つの円筒状ミラー２１２、２１４を結合することにより構成され、円筒状ミラー２１２の焦点Ｂと円筒状ミラー２１４の焦点Ｃが所定の離隔距離ｄを有するように配置する。

ホログラフィック媒体５０にデータが記録される過程を察してみると、先ず、データマスク４８の上部に信号光が入射されると、この信号光は、データマスク４８のビットパターン４９を介してホログラフィック媒体５０の上面に照射される。ここで、円筒状ミラー２１２の焦点Ｂがホログラフィック媒体５０の中心軸上に位置するように円筒状の光学体２１０を配置し、且つ、第２参照光が入射されることを防ぐ状態で、第１参照光が所定の角度で円筒状ミラー２１２に入射されると、図８Ａに示すように、第１参照光が円筒状ミラー２１２によりホログラフィック媒体５０に向かって反射される。円筒状の光学体１０２の光反射特性のため、円筒状の光学体１０２に投射される平行入射光は、参照光が円筒状ミラー２１２の焦点Ｂに位置する仮想の光源から放射されるように、円筒状の光学体１０２により反射される。従って、ホログラフィック媒体５０上から観察した場合、第１参照光はホログラフィック媒体５０の中心軸から１８０度の角度領域内に照射される。ここで、円筒状ミラー２１２からホログラフィック媒体５０に入射される第１参照光は、上述した第１の実施形態のように、両端に半円形状の光断面を有するビームであって光断面の中心がホログラフィック媒体５０の中心軸に位置する半テーパ状ビームを有する。従って、ホログラフィック媒体５０の記録領域を、非反射板２１６の二分する面（焦点ＢとＣをつなぐ線に垂直な面）を基準にして第１記録領域と第２記録領域に分けるとき、第１参照光と信号光がホログラフィック媒体５０の第１記録領域で干渉し、データマスク４８のビットパターンに応じてホログラフィックデータが記録される。

次に、円筒状の光学体２１０の位置を離隔距離ｄだけ移動させることにより、円筒状ミラー２１４の焦点Ｃがホログラフィック媒体５０の中心軸上に位置するように配置する。この後、第１参照光が円筒状ミラー２１２に照射されることを遮断する間、第２参照光は、円筒状ミラー２１２に入射される第１参照光の進行方向と非反射面２１６の二分する面を中心にして対称となる方向から（同一の入射角で）円筒状ミラー２１４に入射される。このとき、第２参照光は、図８Ｂに示すように、円筒状ミラー２１４により、ホログラフィック媒体５０に向かって反射される第１参照光の進行方向と非反射面２１６の二分する面を中心にして対称となる方向へ（同一の反射角で）、ホログラフィック媒体５０に向かって反射される。第２参照光は、焦点Ｃを中心に１８０度でホログラフィック媒体５０に照射され、上述した第１の実施形態のように、ホログラフィック媒体５０に入射される第２参照光は、両端に半円形状の光断面を有するビームであって光断面の中心がホログラフィック媒体５０の中心軸に位置する半テーパ状のビームを有する。これにより、第２参照光と信号光がホログラフィック媒体５０の第２記録領域で干渉し、データマスク４８のビットパターンに応じてホログラフィックデータを記録する。

このような本発明のホログラフィック記録方式で、円筒状の光学体２１０の焦点Ｂ、Ｃの位置がホログラフィック媒体５０の中心軸上に交互に位置するように調整する。詳細には、焦点Ｂがホログラフィック媒体５０の中心軸上に位置するときは、第１参照光が円筒状の光学体２１０に入射され、焦点Ｃがホログラフィック媒体５０の中心軸上に位置するときは、第２参照光が円筒状の光学体２１０に入射される。更に、ホログラフィック媒体５０に照射される第１参照光と第２参照光の入射角を変更する場合、角度多重方式で新しいホログラフィックデータをホログラフィック媒体５０に重ねて記録することができる。

図９は、本発明の第２の実施形態によるホログラフィックデータ記録装置の構成を示す図であって、図６の構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付する。図９に示すように、本発明の第２の実施形態によるホログラフィックデータ記録装置は、光源１０、ミラー１４、２８、３４、１０６、１１２、１１４、光分離手段であるビームスプリッタ２２、１０４、円筒状の光学体２１０、矩形状ビーム形成手段である矩形状スロット１１０、１１８、ミラー１０６の配置角度を調整する第１角度調整部１０８、ミラー１１８の配置角度を調整する第２角度調整部１１６、円筒状の光学体２１０の焦点位置を調整する位置調整手段である位置調整部２２０、データマスク４８、光記録媒体であるホログラフィック媒体５０から構成される。ここで、１２、２３０、２４０はシャッター、１６、２４、３６はＨＷＰ、１８、３０、４２は空間フィルタ、２０、４４は拡大レンズ、２６、３８は偏光器を示す。

このように構成される本発明の第２の実施形態によるホログラフィックデータ記録装置の信号光の光経路Ｓ１と第１参照光の光経路Ｓ２１及び第２参照光の光経路Ｓ２２は、図６を参照して説明した第１の実施形態と同様であるため、その説明は省くことにする。

本発明の第２の実施形態では、円筒状の光学体２１０を移動させて円筒状の光学体２１０の焦点位置がホログラフィック媒体５０の中心軸に来るように位置調整部２２０を用いる。円筒状ミラー２１２の焦点Ｂがホログラフィック媒体５０の中心軸上に位置する場合、シャッター２３０を透過しシャッター２４０を遮断することにより、第１参照光のみを円筒状の光学体２１０に入射させる。円筒状ミラー２１４の焦点Ｃがホログラフィック媒体５０の中心軸上に位置する場合、シャッター２３０を遮断しシャッター２４０を透過することにより、第２参照光のみを円筒状の光学体２１０に入射させる。

また、円筒状の光学体２１０の焦点Ｂ、Ｃの位置がホログラフィック媒体５０の中心軸上に交互に位置するように調整するとき、焦点Ｂの場合は第１参照光を、焦点Ｃの場合は第２参照光を、円筒状の光学体２１０に交互に入射させる。更に、ホログラフィック媒体５０に入射される第１及び第２参照光の入射角を変更すれば、角度多重方式で新しいホログラフィックデータをホログラフィック媒体５０に重ねて記録することができる。

一例としては、上述した実施形態では、第１参照光及び第２参照光がディスクの中心軸に位置する円筒状ミラーの焦点からそれぞれ１８０度で放射され、ディスクの３６０度の全面に光が入射されるように設計された例を考慮したが、３６０度の全面に光が入射される条件を満たす場合であれば、光経路の数は様々に変化できる。このような実施形態では、単一の光源から提供される参照光をＮ個に分岐し、Ｎ個のサブ参照光に分離することが好ましい。また、上述の実施形態では、２つの円筒状ミラーを用いる場合を考慮したが、これも複数の円筒状の光学体の総反射面の和が３６０度であれば、その数は様々に変化できる。

＜第３の実施形態＞
図１０は、本発明の第３実施形態によるホログラフィックデータ記録方式を概略的に示す図である。図１０に示すように、データマスク４８はホログラフィック媒体５０の上部に配置し、半円筒状の光学体３２６はホログラフィック媒体５０の下部に配置する。データ記録の際、ホログラフィック媒体５０に信号光が入射される過程は、第１及び第２の実施形態と同様であるため省略する。

半円筒状の光学体３２６に入射される参照光は、ホログラフィック媒体５０の半分の第１記録領域に向かって半円筒状の光学体３２６により反射される。ここで、半円筒状の光学体３２６の焦点は、ホログラフィック媒体５０の中心軸上に位置されるようにする。

従って、半円筒状の光学体３２６により反射された参照光がデータマスク４８から提供される信号光と干渉することにより、ホログラフィックデータがホログラフィック媒体５０の半分の第１記録領域に記録される。

その後、データマスク４８を１８０度だけ回転させると共に、スピンドルモータ３２８によりホログラフィック媒体５０を１８０度だけ回転する。この後、ホログラフィック媒体５０上で参照光と信号光を干渉させることにより、ホログラフィックデータがホログラフィックデータの残り半分の第２記録領域にも記録される。

図１１は、本発明の第３の実施形態によるホログラフィックデータ記録装置の構成を示す図である。図１１に示すように、本発明のホログラフィックデータ記録装置は、光源１０、ミラー１４、２８、３４、４０、３２２、ビームスプリッタ２２、半円筒状の光学体３２６、データマスク４８、ホログラフィック媒体５０、制御手段である制御部３５０から構成される。半円筒状の光学体３２６、スピンドルモータ３２８、制御部３５０及びアクチュエータ３２４を除いた他の構成要素については、上述の第１及び第２の実施形態と重複することから、これらの詳細な説明は省略する。

円形状の断面を有する参照光は、矩形状スロット３２０を通過して矩形状の断面を有する参照光に変換される。ミラー３２２により反射される矩形状の断面を有する参照光は、半円筒状の光学体３２６の反射面（すなわち、円筒面の部分）に向かって反射される。この後、半円筒状の光学体３２６によりホログラフィック媒体５０に向かって反射される。このとき、半円筒状の光学体３２６に照射される参照光の入射角度は、ミラー３２２により調整され、ミラー３２２は制御部３５０により制御されるアクチュエータ３２４により角度が調整される。これにより、角度多重方式でホログラフィックデータを重ねて記録することができる。

ホログラフィックデータが半分の第１記録領域に記録された後、制御部３５０によりデータマスク４８を１８０度だけ回転させると共に、スピンドルモータ３２８によりホログラフィック媒体５０を１８０度だけ回転させる。この後、参照光が半円筒状の光学体３２６によりホログラフィック媒体５０に向かって反射され、ホログラフィックデータが半分の第２記録領域に記録される。ここで、データマスク４８及びホログラフィック媒体５０を１８０度だけ回転させるとき、制御部３５０はシャッター１２を遮断し、参照光及び信号光がホログラフィック媒体５０に伝達されないようにする。従って、半分の第１記録領域と半分の第２記録領域に入射される参照光間の散乱を防止することができる。更に、１つのみの参照光を用いることにより、ホログラフィックデータが記録されることから、参照光の光経路を従来よりも減らすことができ、製造コストを低減することができる。

上記において、本発明の好適な実施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、当業者は種々の改変をなし得るであろう。

従来の技術によるホログラフィックデータ記録方式を概略的に示す図である。 従来の技術によるホログラフィックデータの記録装置の構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態によるホログラフィックデータ記録方法を概略的に示す図である。 本発明の第１の実施形態による円筒状の光学体の入射光と反射光の光経路を示す図である。 本発明の第１の実施形態による円筒状の光学体の反射面の反射特性を示す図である。 本発明の第１の実施形態によるホログラフィックデータ記録装置の構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態によるホログラフィックデータ記録方法を概略的に示す図である。 本発明の第２の実施形態による円筒状の光学体の入射ビームの光経路を示す図である。 本発明の第２の実施形態による円筒状の光学体の反射ビームの光経路を示す図である。 本発明の第２の実施形態によるホログラフィックデータ記録装置の構成を示す図である。 本発明の第３の実施形態によるホログラフィックデータ記録方法を概略的に示す図である。 本発明の第３の実施形態によるホログラフィックデータ記録装置の構成を示す図である。

符号の説明

１０２、２１０、３２６ 円筒状の光学体
１０２ａ、１０２ｂ、２１２、２１４ 円筒状ミラー
１０４ ビームスプリッタ
１０６、１１２、１１４、３２２ ミラー
１０８、１１６ 角度調整部
１１０、１１８、３２０ 矩形状スロット
２１６ 非反射板
２２０ 位置調整部
２３０、２４０ シャッター
３２４ アクチュエータ
３２８ スピンドルモータ
３５０ 制御部

Claims (40)

1. 記録しようとするデータパターンを含む信号光をホログラフィック媒体に照射する信号光パターニング手段と、
   円筒状の反射面に交互に入射された第１及び第２参照光を反射して前記ホログラフィック媒体に所定角度で入射させる円筒状の光学体と、
   前記円筒状の光学体に入射された前記第１及び第２参照光の入射角を調整する入射角調整手段とを備え、
   前記信号光と前記第１または第２参照光との干渉縞により前記データパターンを前記ホログラフィック媒体に記録することを特徴とするホログラフィックデータ記録装置。
2. 前記信号光パターニング手段は、記録される前記データパターンに対応するビットパターンを備えたデータマスクであり、前記信号光が前記ビットパターンを通過して前記ホログラフィック媒体に照射され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データ記録装置。
3. 前記円筒状の光学体により反射されて前記ホログラフィック媒体に入射される前記第１及び第２参照光は、それぞれ両端に半円形状の光断面を有する半テーパ状のビームであり、前記光断面の中心が前記ホログラフィック媒体の中心軸に位置す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データ記録装置。
4. 前記第１及び第２参照光の光経路上にそれぞれ配置されたシャッターを交互に開閉し、前記第１及び第２参照光を前記円筒状の光学体に交互に入射させ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データ記録装置。
5. 前記円筒状の光学体に照射される前記第１及び第２参照光は矩形状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データ記録装置。
6. 円形状の前記第１及び第２参照光を矩形状の参照光に変換し、前記矩形状の参照光を前記円筒状の光学体に入射させる矩形状ビーム生成手段を更に備え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データ記録装置。
7. 前記矩形状ビーム形成手段は、矩形状スロットであることを特徴とする請求項６に記載のホログラフィックデータ記録装置。
8. 前記円筒状の光学体は、３６０度の円筒状の反射面を有し、
   前記円筒状の光学体の焦点が前記ホログラフィック媒体の中心軸上に位置するように配置され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データ記録装置。
9. 前記円筒状の光学体は、各々の焦点を有する複数の円筒状ミラーを一定の厚さの非反射板を挟んで結合して、前記円筒状ミラーの前記焦点間の間隔が所定の離隔距離を有するように配置され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データ記録装置。
10. 前記円筒状の光学体の前記焦点が前記ホログラフィック媒体の中心軸上に交互に位置するように、前記円筒状の光学体の配置位置を移動させる位置調整手段を更に備えることを特徴とする請求項９に記載のホログラフィックデータ記録装置。
11. 前記入射角調整手段は、前記第１及び第２参照光が前記非反射板を中心にして対称となる方向から同じ入射角で前記円筒状の光学体に入射されるように調整することを特徴とする請求項９に記載のホログラフィックデータ記録装置。
12. レーザ光を発生させる光源と、
    前記レーザ光を前記信号光及び前記参照光に分離する第１光分離手段と、
    前記第１光分離手段から入射された前記参照光を前記第１及び第２参照光に分離し、第１及び第２の光経路をそれぞれ経由して前記円筒状の光学体に入射させる第２光分離手段とを更に備え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データ記録装置。
13. 前記第１光分離手段又は前記第２光分離手段は、偏光ビームスプリッタであることを特徴とする請求項１２に記載のホログラフィックデータ記録装置。
14. 前記入射角調整手段は、
    前記円筒状の光学体に入射される前記第１参照光の入射角を調整する第１入射角調整手段と、
    前記円筒状の光学体に入射される前記第２参照光の入射角を調整する第２入射角調整手段とを備え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データ記録装置。
15. 前記第１参照光を前記第１入射角調整手段により調整された入射角に応じて前記円筒状の光学体に向かって反射させる第１ミラーと、
    前記第２参照光を前記第２入射角調整手段により調整された入射角に応じて前記円筒状の光学体に向かって反射させる第２ミラーとを更に備えることを特徴とする請求項１４に記載のホログラフィックデータ記録装置。
16. 記録しようとするデータパターンを含む信号光をホログラフィック媒体に照射する信号光パターニング手段と、
    円筒状の反射面に交互に入射される第１及び第２参照光を、両端に半円形状の光断面を有するビームであって前記光断面の中心が前記ホログラフィック媒体の中心軸に位置する半テーパ状のビームに変換し、その後、前記ホログラフィック媒体に前記第１及び第２参照光を交互に入射させる半テーパ状のビーム形成手段と、
    前記半テーパ状のビーム形成手段に入射される前記第１及び第２参照光の入射角を調整する入射角調整手段とを備え、
    前記信号光と前記第１または第２参照光との干渉縞により、前記データパターンを前記ホログラフィック媒体に記録することを特徴とするホログラフィックデータ記録装置。
17. 前記半テーパ状のビーム形成手段は、円筒状ミラーにより形成された３６０度の反射面を有する円筒状の光学体であることを特徴とする請求項１６に記載のホログラフィックデータ記録装置。
18. データパターンを含む信号光と参照光との干渉により、ホログラフィック媒体に前記データパターンを記録する方法であって、
    第１及び第２参照光を円筒状の反射面を有する円筒状の光学体に交互に所定の角度で入射させ、前記ホログラフィック媒体に向かって交互に反射された前記第１及び第２参照光を、前記ホログラフィック媒体上で前記信号光と干渉させて、前記データパターンが記録されるようにするステップと、
    前記円筒状の光学体に入射された前記第１及び第２参照光の入射角を調整して、前記円筒状の光学体による反射角を変化させ、新しいデータパターンが前記ホログラフィック媒体に重なって記録されるようにするステップとを含むことを特徴とするホログラフィックデータ記録方法。
19. 前記重畳記録ステップは、
    前記円筒状の光学体に入射される前記第１参照光及び前記第２参照光の入射角を、前記円筒状の光学体の中心軸を中心にして対称となる条件下で変化させることを特徴とする請求項１８に記載のホログラフィックデータ記録方法。
20. 前記ホログラフィック媒体に入射される前記第１及び第２参照光は、両端に半円形状の光断面を有するビームであって前記光断面の中心が前記ホログラフィック媒体の中心軸に位置する半テーパ状のビームであることを特徴とする請求項１９に記載のホログラフィックデータ記録方法。
21. 光源から入射される参照光を第１参照光と第２参照光に分けるステップと、
    前記第１及び第２参照光を、光学体の中心軸を中心にして対称となる第１対称角度で前記光学体に交互に入射させるステップと、
    前記第１参照光及び前記第２参照光を、前記光学体により反射し、前記光学体の前記中心軸を中心にして対称となる第２対称角度でホログラフィック媒体に交互に入射させるステップとを含み、
    前記ホログラフィック媒体にデータパターンを記録するために、前記データパターンを含む信号光と前記第１及び第２参照光とを前記ホログラフィック媒体上で干渉させることを特徴とするホログラフィックデータ記録方法。
22. 前記ホログラフィック媒体に入射される前記第１及び第２参照光は、前記光学体によって、両端に半円形状の光断面を有するビームであって前記光断面の中心が前記ホログラフィック媒体の中心軸に位置する半テーパ状のビームに形成されることを特徴とする請求項２１に記載のホログラフィックデータ記録方法。
23. 前記参照光を前記第１及び第２参照光に分けるために、偏光ビームスプリッタを用いることを特徴とする請求項２１に記載のホログラフィックデータ記録方法。
24. 新しい信号光が前記ホログラフィック媒体に入射される度に、前記光学体に入射される前記第１及び第２参照光の入射角を調整するステップを更に含むことを特徴とする請求項２１に記載のホログラフィックデータ記録方法。
25. 前記光学体は、円筒状ミラーにより形成された光反射面を有する円筒状の光学体であって、前記第１及び第２参照光を前記ホログラフィック媒体に向かって反射させることを特徴とする請求項２１に記載のホログラフィックデータ記録方法。
26. 前記第１及び第２参照光を矩形状の参照光に変換するステップを更に含むことを特徴とする請求項２１に記載のホログラフィックデータ記録方法。
27. 前記ホログラフィック媒体に照射される前記第１及び第２参照光は、前記円筒状の光学体を中心にして３６０度に分布されることを特徴とする請求項２１に記載のホログラフィックデータ記録方法。
28. 前記第１及び第２参照光が、開閉シャッターによって前記円筒状の光学体に交互に入射されることを特徴とする請求項２１に記載のホログラフィックデータ記録方法。
29. 光源から入射される参照光を、整数であるＮ個のサブ参照光にそれぞれ分岐するステップと、
    前記各サブ参照光が光学体の中心軸に向かうように、前記各サブ参照光を前記光学体に交互に入射させるステップと、
    前記サブ参照光を前記光学体により反射し、前記光学体の前記中心軸を中心に対称となる所定の入射角でホログラフィック媒体に交互に入射させるステップとを含み、
    前記ホログラフィック媒体にデータパターンを記録するために、前記データパターンを含む信号光と前記サブ参照光とを前記ホログラフィック媒体上で干渉させることを特徴とするホログラフィックデータ記録方法。
30. 新しい信号光が前記ホログラフィック媒体に入射される度に、前記光学体に入射される前記各サブ参照光の入射角を調整するステップを更に含むことを特徴とする請求項２９に記載のホログラフィックデータ記録方法。
31. 記録しようとするデータパターンを含む信号光をホログラフィック媒体に照射するデータマスクと、
    円筒状の反射面に入射された参照光を反射して前記ホログラフィック媒体に所定角度で入射させる半円筒状の光学体と、
    前記データマスク及び前記ホログラフィック媒体を回転させて、前記半円筒状の光学体により反射された前記参照光が前記ホログラフィック媒体の第１及び第２記録領域に交互に入射されるように制御する制御手段とを含み、
    前記信号光と前記参照光との干渉縞により、前記データパターンを前記ホログラフィック媒体に記録することを特徴とするホログラフィックデータ記録装置。
32. 前記半円筒状の光学体の焦点は、前記ホログラフィック媒体の中心軸上に位置することを特徴とする請求項３１に記載のホログラフィックデータ記録装置。
33. 前記参照光を前記半円筒状の光学体に入射させるミラーと、前記ミラーの反射角を調整するアクチュエータとを更に含むことを特徴とする請求項３１に記載のホログラフィックデータ記録装置。
34. 前記制御手段は、前記アクチュエータの駆動を制御することを特徴とする請求項３３に記載のホログラフィックデータ記録装置。
35. 前記制御手段は、前記データマスクと前記ホログラフィック媒体を１８０度ずつ回転させることを特徴とする請求項３１に記載のホログラフィックデータ記録装置。
36. 前記制御手段は、前記ホログラフィック媒体の前記第１記録領域上に入射された参照光を調整して、前記参照光と前記信号光を干渉させ、前記第１記録領域にホログラフィックデータを記録した後、前記データマスク及び前記ホログラフィック媒体を１８０度回転させ、その後、前記ホログラフィック媒体の前記第２記録領域上に入射された参照光を調整して、前記参照光と前記信号光を干渉させ、前記ホログラフィックデータを前記第２記録領域に記録させることを特徴とする請求項３１に記載のホログラフィックデータ記録装置。
37. 前記制御手段は、前記データマスク及び前記ホログラフィック媒体を回転させるときに、前記信号光及び前記参照光の伝達を遮断することを特徴とする請求項３６に記載のホログラフィックデータ記録装置。
38. 光源から放射されるレーザ光を信号光及び参照光に分離するステップと、
    前記信号光を、データマスクを通してホログラフィック媒体の上面に入射させると同時に、半円筒状の光学体の反射面で反射させた後に、前記ホログラフィック媒体の下面に入射するようにして、前記ホログラフィック媒体の第１記録領域にホログラフィックデータを記録するステップと、
    前記データマスク及び前記ホログラフィック媒体を１８０度回転させるステップと、
    前記信号光を、前記データマスクを通して前記ホログラフィック媒体の前記上面に入射させると同時に、前記半円筒状の光学体の反射面で反射させた後に、前記ホログラフィック媒体の前記下面に入射するようにして、前記ホログラフィック媒体の第２記録領域にホログラフィックデータを記録するステップとを含むことを特徴とするホログラフィックデータ記録方法。
39. 前記データマスク及び前記ホログラフィック媒体を回転させるときに、前記信号光及び前記参照光の伝達を一時的に停止させることを特徴とする請求項３８に記載のホログラフィックデータ記録装置。
40. 前記半円筒状の光学体に入射された前記参照光の入射角は、アクチュエータにより駆動されるミラーの反射角によって調整されることを特徴とする請求項３８に記載のホログラフィックデータ記録装置。
    

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