JP2006039083A - ホログラム再生装置、情報処理装置及びホログラム再生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
回折像が高密度に多重化された記録媒体であってもクロストークを生じることのない信号として再生することができるホログラム再生装置、情報処理装置及びホログラム再生方法の提供。
【解決手段】
記録媒体２４に参照光が入射すると回折光が生じる。回折像が高密度に多重化された記録媒体２４では、再生する回折像に加えて隣接する回折像についてもその回折光に含まれる。従って、これをそのままＣＣＤセンサ２３に入射させると、再生された信号にクロストークが含まれることになる。遮蔽板２１は、再生する回折像の回折光２１ｂについては透過窓２１ａにより透過させ、隣接する回折像の回折光２１ｃについては遮蔽する。これにより、再生する回折像の回折光２１ｂだけがＣＣＤセンサ２３に入射され、再生された信号にクロストークが含まれることはなくなる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ホログラム再生装置、情報処理装置及びホログラム再生方法に関する。

ホログラフィを使ってデータを記録し、再生するホログラム記録再生装置の開発が進められている。

ホログラム記録では空間光変調器（Spatial Light Modulator。以下ＳＬＭ）によって変調された信号光と、ＳＬＭを含まない別の光路を通過した参照光とに分離し、これらを記録媒体上に集光させ、これらの干渉パターンを記録する。

一方、再生時には、レーザ光（例えば参照光）を記録媒体に照射し、これにより回折された回折光を再生している（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−１３９０２３公報

ところで、このようなホログラム記録再生装置では、記録密度を向上させるために角度多重や回転多重が行われる。このような角度多重と回転多重においては、記録されるホログラム（回折像）はある程度間隔を置く必要があった。

また、ホログラムの記録密度を更に向上させるためには、ある場所での多重数の向上の他に、ホログラムサイズを小さくすることが必要となる。しかし、ホログラムサイズを小さくすると、記録媒体内に光強度の過集中がおこり、記録媒体の感度レンジに対応した屈折率変化を生じさせることができない。そこで、記録媒体内ではホログラムはある程度デフォーカスさせるか、位相板を入れるなどして記録媒体内での光強度分布を滑らかにする必要がある。しかし、これらによりホログラムサイズの縮小化はある程度限界があり、さらなる記録密度の向上にはある程度ホログラムを重ねて記録する必要がある。

しかしながら、ホログラムを重ねて記録すると、そこから回折像が重なった再生光(回折光)が出てきてしまい、再生された信号にクロストークが生じる、という課題がある。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、回折像が高密度に多重化された記録媒体であってもクロストークを生じることのない信号として再生することができるホログラム再生装置、情報処理装置及びホログラム再生方法を提供することにある。

Ａ．上記に鑑み、本発明に係るホログラム再生装置は、回折像が記録された記録媒体にレーザ光を出射するレーザ光源と、前記レーザ光が前記記録媒体で回折された回折光を受光する手段と、前記レーザ光源と前記受光手段との間に配置され、前記記録媒体で回折された回折光のうち再生する回折像を透過して少なくとも前記再生する回折像に隣接する回折像を遮蔽する手段とを具備することを特徴とする。

本発明では、記録媒体で回折された回折光のうち再生する回折像を透過して隣接する回折像を遮蔽しているので、回折像が重なった回折光が受光されるようなことはなくなる。よって、回折像が高密度に多重化された記録媒体であってもクロストークを生じることのない信号として再生することができる。

（１）回折像は、角度多重及び／又は回転多重により記録媒体に記録されていてもよい。

これにより、回折像が高密度に多重化することができる。この場合であっても、クロストークを生じることのない信号として再生することができる。

（２）遮蔽手段は、透過窓を有する遮蔽板であってもよい。

透過窓としては、スリット、ピンホールなどの様々な形態がある。

遮蔽板を用いることで、簡単な構成で不要な回折像を遮蔽することができる。

ここで、遮蔽板は、回折光の焦点位置に配置されていてもよい。

これにより、不要な回折像の遮蔽をより効果的に行うことができる。

本発明に係るホログラム再生装置を情報処理装置の記憶装置として用いることで、より高密度記録された信号の再生を確実に行うことが可能となる。

Ｂ． 上記に鑑み、本発明に係るホログラム再生方法は、回折像が記録された記録媒体にレーザ光を出射し、前記レーザ光が前記記録媒体で回折された回折光のうち再生する回折像を透過して少なくとも前記再生する回折像に隣接する回折像を遮蔽し、前記透過した回折像を受光することを特徴とする。

本発明では、レーザ光が記録媒体で回折された回折光のうち再生する回折像を透過して再生する回折像に隣接する回折像を遮蔽しているので、回折像が高密度に多重化された記録媒体であってもクロストークを生じることのない信号として再生することができる。

以上のように、本発明によれば、回折像が重なった回折光が受光されるようなことはなくなるので、回折像が高密度に多重化された記録媒体であってもクロストークを生じることのない信号として再生することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
（第１の実施形態）

図１は、本発明の第１の実施形態に係るホログラム記録再生装置１０を示すブロック図である。

ホログラム記録再生装置１０は、レーザ光源１１，偏光ビームスプリッタ１２，空間光変調器（Spatial Light Modulator）１３，偏光ビームスプリッタ１４，レンズ１５，レンズ１６，レンズ１７，ミラー１８，ＨＷＰ１９，ミラー２０，遮蔽板２１、レンズ２２，ＣＣＤセンサ２３，記録媒体２４から構成される。

レーザ光源１１は、例えば、波長５３２ｎｍのグリーンレーザーを用いることができる。

偏光ビームスプリッタ１２は、レーザ光源１１から出射されたレーザ光を信号光と参照光（再生光）とに分離する。

空間光変調器１３は、偏光ビームスプリッタ１２により分離された信号光を空間的に変調する。ここでは、空間光変調器１３として、変調素子が直交する２方向に格子状に並んで構成される２次元の空間光変調器を用いている。この例として、液晶装置（ＬＣＤ）を挙げることができる。なお、ＤＭＤ（Deformable Mirror Device）等を用いても勿論構わない。２次元の空間光変調器には、一度の記録／再生動作で処理するデータ量を１次元の空間光変調器と比較して多くし易い利点がある。

図２に示す（Ａ）は、レーザ光源１１から出射されたレーザ光の断面の光強度分布を示しており、図２（Ｂ）は、空間光変調器１２を通過した後のレーザ光の断面の光強度分布を示している。図２（Ｂ）に示すように、空間光変調器１２を通過した後のレーザ光も光強度分布は均一で、信号は偏光面の回転として現れる。つまり、０と１とが偏光として変調される。

偏光ビームスプリッタ１４は、空間光変調器１２で空間的に変調されたレーザ光を、図２（Ｃ）に示すように０と１の信号に応じた光強度に分布させる。ここでは、ポジ光を信号として用い、ネガ光については不要光として捨てている。

レンズ１５は、信号光を記録媒体２４上に集光する光学素子である。空間光変調器１３上に表示された像（実像）がレンズ１５の焦点位置にフラウンホーファー（Fraunhofer）回折像（フーリエ（Fourier）変換像）に変換されて結像する。この結像された回折像の断面の光強度分布を図２（Ｄ）に示す。

レンズ１６，１７は、参照光のビーム径を調整するためのリレーレンズである。これらのレンズの間隔を調整することで、ビーム径を調整することができる。

ミラー１８，２０は、ビーム径が調整された参照光を記録媒体２４に導く。参照光は、ミラー１８，２０により信号光に対して９０°の角度で記録媒体２４に入射するように角度調整される。

ＨＷＰ（半波長板）１９は、参照光の偏光方向を信号光と一致させるためのものであり、入射した参照光の偏光面を９０°回転させる光学素子である。ＨＷＰ（半波長板）１９を介挿しないと、信号光と参照光とが直交しているため、これでは信号光と参照光との間で光干渉（ホログラム記録）が起きないからである

遮蔽板２１は、図２（Ｄ）に示したように例えば透過窓２１ａを有する。この遮蔽板２１の作用・効果については後述する。

レンズ２２は、記録媒体２４から再生された回折光をＣＣＤセンサ２３に集光する。このとき、ＣＣＤセンサ２３の検知面には図２（Ｅ）に示すように空間光変調器１３に表示された実像が結像する。つまり、レンズ２２は記録媒体２４に記録された空間光変調器１３のフーリエ変換像を逆フーリエ変換してＣＣＤセンサ２３に結像する逆フーリエ変換レンズである。

ＣＣＤセンサ２３は、再生された信号光を検出する受光素子であり、受光素子が２方向に配列された２次元受光素子である。

記録媒体２４は、記録層を有し、信号光と参照光による干渉縞を記録する記録媒体である。即ち、空間光変調器１３に表示された実像のフラウンホーファー回折像（フーリエ変換像）が記録層上に結像、記録される。記録媒体２４は記録層内に信号光と参照光の交差部分を含むように設置される。

記録媒体２４の記録層は、この干渉縞を屈折率（あるいは、透過率）の変化として記録するものであり、光の強度に応じて屈折率（あるいは、透過率）の変化が行われる材料であれば、有機材料、無機材料の別を問うことなく利用可能である。無機材料として、例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）のような電気光学効果によって露光量に応じ屈折率が変化するフォトリフラクティブ材料を用いることができる。有機材料として、例えば、光重合型フォトポリマを用いることができる。光重合型フォトポリマは、その初期状態では、モノマがマトリクスポリマに均一に分散している。これに光が照射されると、露光部でモノマが重合する。そして、ポリマ化するにつれて周囲からモノマが移動してモノマの濃度が場所によって変化する。

記録媒体２４は、図示を省略した駆動手段によって回転可能にされ、平面方向に移動可能にされている。これにより、角度多重及び／又は回転多重により回折像を多重記録できるようになっている。

このように構成されたホログラム記録再生装置１０は、記録時には信号光、参照光の双方が記録媒体２４に照射され、信号光の変調パターンが２つのビームの干渉縞として記録層内に記録される。

また、ホログラム記録再生装置１０の再生時には、図示を省略したシャッタにより信号光を遮蔽して、参照光のみが記録媒体２４に照射される。記録媒体２３内に生成された干渉縞が回折格子として機能し、変調信号光が再生（回折）される。
（遮蔽板２１の作用・効果）

次に、上記の遮蔽板２１の作用・効果について図３に基づき説明する。

記録媒体２４に参照光が入射すると回折光が生じる。回折像が高密度に多重化された記録媒体２４では、再生する回折像に加えて隣接する回折像についてもその回折光に含まれる。従って、これをそのままＣＣＤセンサ２３に入射させると、再生された信号にクロストークが含まれることになる。

遮蔽板２１は、再生する回折像の回折光２１ｂについては透過窓２１ａにより透過させ、隣接する回折像の回折光２１ｃについては遮蔽する。これにより、再生する回折像の回折光２１ｂだけがＣＣＤセンサ２３に入射され、再生された信号にクロストークが含まれることはなくなる。

遮蔽板２１は、回折光の焦点位置に配置されることが好ましい。これにより、不要な回折光の遮蔽を確実に行うことができる。また、透過窓２１ａは０次光と±１次光を透過させる程度の大きさでよい。その形状は、矩形に限定されず、円形等であっても勿論構わない。
（第２の実施形態）

図４は、本発明の第２の実施形態に係るホログラム記録再生装置４０を示すブロック図である。

ホログラム記録再生装置４０は、レーザ光源４１，偏光ビームスプリッタ４２，レンズ４３，レンズ４４，空間光変調器（Spatial Light Modulator）４５，レンズ４６，遮蔽板４７，レンズ４８，ＣＣＤセンサ４９，記録媒体５０から構成される。

レーザ光源４１は、例えば、波長５３２ｎｍのグリーンレーザーを用いることができる。

偏光ビームスプリッタ１２は、レーザ光源１１から出射されたレーザ光を信号光と参照光（再生光）とに分離する。

レンズ４３，４４は、信号光のビーム長を調整するためのエキスパンダーレンズである。これらのレンズの間隔を調整することで、ビーム長を調整することができる。

空間光変調器４５は、レーザ光源４１から出射されたレーザ光を空間的に変調する。ここでは、空間光変調器４５としては、変調素子が１方向に並んで構成され、光の変調が１方向のみで行われる１次元の空間光変調器である。この一例として、Silicon Light Machine社製のGLV（Grating Light Valve）がある。１次元の空間光変調器には、応答速度の高速化、素子のサイズの低減が容易な利点がある。

図５に示す（Ａ）は、空間光変調器４５に入射するレーザ光の断面の光強度分布を示している。この光強度分布は均一である。図５（Ｂ）は空間光変調器４５により変調された信号光の断面の光強度分布を示している。

レンズ４６は、信号光を記録媒体５０上に集光する光学素子である。空間光変調器４５で変調された１次光がレンズ４６の焦点位置にフラウンホーファー（Fraunhofer）回折像（フーリエ（Fourier）変換像）に変換されて結像する。この結像された回折像の断面の光強度分布を図５（Ｃ）に示す。

遮蔽板４７は、図５（Ｃ）に示したように例えばスリット状の透過窓４７ａを有する。

遮蔽板４７は、図６に示すように、再生する回折像の回折光４７ｂについては透過窓４７ａにより透過させ、隣接する回折像の回折光４７ｃについては遮蔽する。これにより、再生する回折像の回折光４７ｂだけがＣＣＤセンサ４９に入射され、再生された信号にクロストークが含まれることはなくなる。

レンズ４８は、記録媒体５０から再生された回折光をＣＣＤセンサ４９に集光する。このとき、ＣＣＤセンサ４９の検知面には図５（Ｄ）に示すように空間光変調器４５に表示された実像が結像する。つまり、レンズ４８は記録媒体５０に記録された空間光変調器４５のフーリエ変換像を逆フーリエ変換してＣＣＤセンサ４９に結像する逆フーリエ変換レンズである。

ＣＣＤセンサ４９は、再生された信号光を検出する受光素子であり、受光素子が１方向に配列された１次元受光素子である。

記録媒体５０は、記録層を有し、信号光と参照光による干渉縞を記録する記録媒体であり、第１の実施形態で説明したものと同様である。

このように構成されたホログラム記録再生装置４０も、記録時には信号光、参照光の双方が記録媒体５０に照射され、信号光の変調パターンが２つのビームの干渉縞として記録層内に記録される。

また、ホログラム記録再生装置４０の再生時には、図示を省略したシャッタにより信号光を遮蔽して、参照光のみが記録媒体５０に照射される。記録媒体５０内に生成された干渉縞が回折格子として機能し、変調信号光が再生（回折）される。
（第２の実施形態に係る装置特有の効果）

このように構成されたホログラム記録再生装置４０においても再生された信号にクロストークが含まれることをなくすことができるが、これに加えて以下の効果を奏する。
（１）参照光の偏光方向と信号光の偏光方向とが一致しており、従ってＨＷＰのような光学素子は不要である。
（２）ＧＬＶは液晶装置に比べてより高速な動作が可能である。
（その他の実施形態）

上記のＧＬＶは１次元が前提であったが、２次元のＧＬＶも実現可能であれば本発明に用いることが可能である。

本発明の実施形態は上記実施形態に限らず拡張、変更することができ、拡張、変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の第１の実施形態に係るホログラム記録再生装置を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る各部におけるレーザ光の断面の光強度分布を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係る遮蔽板の作用・効果を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態に係るホログラム記録再生装置を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態に係る各部におけるレーザ光の断面の光強度分布を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る遮蔽板の作用・効果を説明するための図である。

符号の説明

１０ ホログラム記録再生装置
１１ レーザ光源
２１ 遮蔽板
２１ａ 透過窓
２２ レンズ
２３ ＣＣＤセンサ
２４ 記録媒体

Claims (6)

1. 回折像が記録された記録媒体にレーザ光を出射するレーザ光源と、
   前記レーザ光が前記記録媒体で回折された回折光を受光する手段と、
   前記レーザ光源と前記受光手段との間に配置され、前記記録媒体で回折された回折光のうち再生する回折像を透過して少なくとも前記再生する回折像に隣接する回折像を遮蔽する手段と
   を具備することを特徴とするホログラム再生装置。
2. 請求項１に記載のホログラム再生装置であって、
   前記回折像は、角度多重及び／又は回転多重により前記記録媒体に記録されていることを特徴とするホログラム再生装置。
3. 請求項１に記載のホログラム再生装置であって、
   前記遮蔽手段は、透過窓を有する遮蔽板であることを特徴とするホログラム再生装置。
4. 請求項３に記載のホログラム再生装置であって、
   前記遮蔽板は、前記回折光の焦点位置に配置されていることを特徴とするホログラム再生装置。
5. 回折像が記録された記録媒体にレーザ光を出射するレーザ光源と、
   前記レーザ光が前記記録媒体で回折された回折光を受光する手段と、
   前記レーザ光源と前記受光手段との間に配置され、前記記録媒体で回折された回折光のうち再生する回折像を透過して少なくとも前記再生する回折像に隣接する回折像を遮蔽する手段と
   を具備するホログラム再生装置を記憶手段として有する
   ことを特徴とする情報処理装置。
6. 回折像が記録された記録媒体にレーザ光を出射し、
   前記レーザ光が前記記録媒体で回折された回折光のうち再生する回折像を透過して少なくとも前記再生する回折像に隣接する回折像を遮蔽し、
   前記透過した回折像を受光する
   ことを特徴とするホログラム再生方法。

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