JP2006317886A - Hologram recording reproducing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、信号光と参照光の干渉縞を記録材料に記録するホログラム記録再生装置に係り、特に記録時と再生時に同一の光学系を兼用で用いる位相共役光再生方式に関する。 The present invention relates to a hologram recording / reproducing apparatus that records interference fringes of signal light and reference light on a recording material, and more particularly to a phase conjugate light reproducing system that uses the same optical system for both recording and reproduction.
近年、情報により空間変調された信号光と参照光の干渉縞をホログラム記録材料に体積記録するホログラム技術を利用して大容量データの記録再生を行うホログラフィックデータストレージシステム(ホログラム記録再生装置)が提案されている(例えば非特許文献1参照)。 In recent years, there has been a holographic data storage system (hologram recording / reproducing apparatus) that records and reproduces a large amount of data by using a hologram technology for recording volume interference fringes between signal light and reference light spatially modulated by information on a hologram recording material. It has been proposed (see, for example, Non-Patent Document 1).
図12は角度多重方式のホログラム記録再生装置の従来構成を示した概略図である。レーザ光源1から出射したコヒーレントなレーザ光は図示されない光学部品により信号光100と参照光200に分岐される。信号光100は、空間変調器(SLM)2に表示されたデータパターンにより変調された後、記録用信号光光学系401を通過してホログラム記録材料50に集光される。この時、ホログラム記録材料50には回転ミラー3により入射角度が調整された参照光200が照射されるため、信号光100はこの参照光200と干渉し、その干渉縞がホログラム記録材料50の同一領域に参照光200の入射角が変化される毎にホログラム多重記録される。再生時には、記録時と同一の参照光を上述のようにホログラム記録材料50に記録されたホログラムに照射することでホログラムが再生され、その再生された光は再生用信号光光学系402を通過してイメージセンサ4に結像し、ここで、光電変換された後、画像処理を施されてデータが再生される。
FIG. 12 is a schematic diagram showing a conventional configuration of an angle multiplexing type hologram recording / reproducing apparatus. Coherent laser light emitted from the
上記のような従来のホログラム記録再生装置では、記録用信号光光学系401と再生用信号光光学系402が分かれているために、どうしても光学系全体が大きくなってしまう。そこで、以下に述べる位相共役光再生方式と言う方法が知られている。
In the conventional hologram recording / reproducing apparatus as described above, since the recording signal light optical system 401 and the reproducing signal light
図13は角度多重方式で且つ位相共役光再生方式のホログラム記録再生装置の従来例を示した概略図である。記録時、レーザ光源1から出射したコヒーレントなレーザ光は図示されない光学部品により信号光100と参照光200に分岐される。信号光100は、空間変調器(SLM)2に表示されたデータパターンにより変調された後、偏光ビームスプリッタ(PBS)5、更に記録用信号光光学系兼再生用信号光光学系400を通過してホログラム記録材料50に集光される。一方、参照光200は回転ミラー3によりホログラム記録材料50に対する入射角が調整された後、ホログラム記録材料50に照射される。これにより、信号光100はこの参照光200と干渉し、その干渉縞がホログラム記録材料50にホログラム記録され、その際に、参照光200の入射角が変化される毎に、データがホログラム記録材料50の同一領域に多重記録される。尚、記録時は図14に示した記録用参照光光学系301を使用して、参照光200がホログラム記録材料50に照射される。
FIG. 13 is a schematic view showing a conventional example of a hologram recording / reproducing apparatus of an angle multiplexing type and a phase conjugate light reproducing type. During recording, coherent laser light emitted from the
再生時は図14に示すように、参照光200を図15の再生用参照光光学系302を通して位相共役参照光を作成し、これを信号光100が入射する面に対して反対側からホログラム記録材料50に照射する。これにより、ホログラム記録材料50から位相共役再生信号光(回折光)が発生し、この再生光は記録用信号光光学系兼再生用信号光光学系400を通過して偏光ビームスプリッタ5に入射され、ここでその進行方向を直角に変化されてイメージセンサ4に結像される。位相共役再生信号光はこのイメージセンサ4で光電変換された後、画像処理を施されてデータが再生される。尚、再生時は図14に示した再生用参照光光学系302を使用して、参照光200がホログラム記録材料50に照射される。
At the time of reproduction, as shown in FIG. 14, the phase conjugate reference light is created from the
上記のような位相共役光再生においては、再生時には記録時と逆向きの参照光を記録用信号光光学系兼再生用信号光光学系400に入射させる必要がある。ここでは、逆向きと表現したが正確には位相共役光、若しくは時間反転光と表現できる。なお、図中、PBS(偏光ビームスプリッタ)は記録時と再生時で光路を切り分けるためにあり、この切り分けのために図示しない半波長板を、偏光を変えるために光路中に入れる手法も知られている。しかしながら、従来の位相共役光再生では、再生時に、ホログラム記録材料50の背面側から位相共役参照光を照射しなければならないが、それには図14に示すような再生用参照光光学系302を別に必要とし、記録用信号光光学系兼再生用信号光光学系400を用いて光学系を簡単化しても、再生用参照光光学系302が別に必要となれば、装置全体の光学系は小形化できないという問題がある。
In the phase conjugate light reproduction as described above, it is necessary to make the reference light in the direction opposite to that during recording incident on the recording signal light optical system / reproduction signal light
そこで、図16に示すように、固定反射ミラー41により参照光200の進路を変えるだけで、参照光200の角度は固定にし、その代わり、ホログラム記録材料50を図の矢印のように回転させて、参照光200のホログラム記録材料50への入射角度を相対的に変えて角度多重による記録再生を行うようにする。特に再生の場合、ホログラム記録材料50の背後に反射ミラー42を配置して、ホログラム記録材料50を透過してきた参照光をこの反射ミラー42で反射して共役再生光を生成し、これをホログラム記録材料50の背後から照射して再生用信号光を得る構成とする。これにより、共役再生光を生成するために光学系を図14のように引き回す必要をなくして、装置全体の光学系を小形化する公知例がある(例えば特許文献1参照)。
しかしながら、上記のホログラム記録材料50の背後にある反射ミラー42により透過参照光を反射して位相共役参照光を生成する構成では、参照光200が固定されているため、ホログラム記録材料50の角度を変化させる角度多重方式だけにしか、上記の反射ミラー42を用いて位相共役参照光を生成する構成を適用することができないという問題がある。
However, in the configuration in which the transmission reference light is reflected by the
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、参照光の角度を変化させてホログラム記録材料への参照光の入射角度を変化させる方法を採用した角度多重方式のホログラム記録再生装置全体の光学系を簡単化することができる位相共役光再生方式のホログラム記録再生装置を提供することにある。 The present invention has been devised in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to employ an angle multiplexing method employing a method of changing the angle of reference light to change the incident angle of the reference light on the hologram recording material. It is an object of the present invention to provide a phase conjugate light reproduction type hologram recording / reproducing apparatus capable of simplifying the optical system of the entire hologram recording / reproducing apparatus.
本発明は上記目的を達成するため、空間変調された記録時信号光を信号光光学系によりホログラム記録材料に集光すると共に、別途記録時参照光を同ホログラム記録材料に照射することにより、この参照光と前記記録時信号光との干渉縞を同ホログラム記録材料に記録し、再生時、前記記録時参照光と逆方向に進行する位相共役参照光をホログラム記録材料に照射して位相共役再生信号光を発生させ、この位相共役再生信号光を前記信号光光学系を通して撮像素子に導く角度多重方式のホログラム記録再生装置であって、前記再生時に前記記録時参照光を前記ホログラム記録材料に記録時と同一の経路で照射した際に、同ホログラム記録材料を透過した前記記録時参照光の進行方向を反対向きにする位相共役参照光光学系を具備し、前記位相共役参照光光学系は前記記録時参照光の前記前記ホログラム記録材料への入射角度に依らず、前記記録時参照光の進行方向を反対向きに進行する前記位相共役再生信号光を生成することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention condenses the spatially modulated recording signal light on the hologram recording material by the signal light optical system, and separately irradiates the hologram recording material with the recording reference light. Interference fringes between reference light and signal light during recording are recorded on the same hologram recording material, and phase conjugate reproduction is performed by irradiating the hologram recording material with phase conjugate reference light that travels in the opposite direction to the reference light during recording during reproduction. An angle-multiplexed hologram recording / reproducing apparatus that generates signal light and guides the phase conjugate reproduced signal light to an image sensor through the signal light optical system, and records the recording reference light on the hologram recording material during the reproduction. A phase conjugate reference light optical system that reverses the traveling direction of the recording reference light transmitted through the hologram recording material when irradiated through the same path as the time, and the phase The role reference light optical system generates the phase conjugate reproduction signal light that travels in the opposite direction of the recording reference light regardless of the incident angle of the recording reference light to the hologram recording material. Features.
また、本発明の前記位相共役参照光光学系により生成される位相共役再生信号を偏光させる偏光手段を同位相共役参照光光学系に具備することを特徴とする。 The phase conjugate reference light optical system further includes a polarization unit that polarizes the phase conjugate reproduction signal generated by the phase conjugate reference light optical system of the present invention.
また、本発明の前記位相共役参照光光学系はホログラム記録材料から焦点距離だけ離れた位置に配置されたレンズと、さらにこのレンズから焦点距離だけ離れた位置に配置された前記反射ミラーとを具備して成ることを特徴とする。 Further, the phase conjugate reference light optical system of the present invention includes a lens disposed at a position away from the hologram recording material by a focal length, and further a reflection mirror disposed at a position away from the lens by a focal length. It is characterized by comprising.
このように本発明のホログラム記録再生装置では、再生時に記録時参照光をホログラム記録材料に記録時と同一の経路で照射し、その際、同ホログラム記録材料を透過した前記記録時参照光の進行方向を位相共役参照光光学系によって反対向きにして位相共役再生に用いる位相共役参照光を作成する。この場合、位相共役参照光光学系はホログラム記録材料から焦点距離だけ離れた位置に配置されたレンズにより前記透過記録時参照光を屈折し、さらにそのレンズから焦点距離だけ離れた位置に配置された反射ミラーにより反射することによって位相共役参照光を作成するため、再生時に記録時参照光の前記ホログラム記録材料への入射角度が変化しても、同ホログラム記録材料を透過した前記記録時参照光を平行光として反射ミラーに垂直に入射させることができ、角度多重方式のホログラム記録再生装置の共役再生を可能にすることができる。また、位相共役参照光を作るために、参照光光学系を引き回す必要がなくなり、光学系を小形化することができる。さらに、参照光の入射角度に応じて、その角度を変化させるが、その際に、参照光の入射角度が変わっても焦点距離だけ離れた位置に配置されたレンズと、さらにこのレンズから焦点距離だけ離れた位置に配置された前記反射ミラーによりどれも平行光になって、反射ミラーに垂直に入射するようになるため、参照光の入射角度の変化に拘らず共役参照光を生成することができ、それ故、本発明は参照光角度可変型の角度多重方式の装置に対して最も有効となる。 As described above, in the hologram recording / reproducing apparatus of the present invention, the recording reference light is irradiated onto the hologram recording material through the same path as that at the time of recording at the time of reproduction, and at that time, the progress of the recording reference light transmitted through the hologram recording material. The phase conjugate reference light used for phase conjugate reproduction is created with the direction reversed by the phase conjugate reference light optical system. In this case, the phase conjugate reference light optical system refracts the reference light during transmission recording by a lens disposed at a position away from the hologram recording material by a focal length, and is further disposed at a position away from the lens by the focal length. Since the phase conjugate reference light is generated by reflecting by the reflecting mirror, the recording reference light transmitted through the hologram recording material is transmitted even if the incident angle of the recording reference light to the hologram recording material changes during reproduction. As parallel light, the light can be vertically incident on the reflection mirror, and conjugate reproduction of the angle multiplexing type hologram recording / reproducing apparatus can be realized. Further, it is not necessary to route the reference light optical system in order to produce the phase conjugate reference light, and the optical system can be miniaturized. Furthermore, the angle is changed according to the incident angle of the reference light. At this time, even if the incident angle of the reference light changes, a lens arranged at a position separated by the focal length, and further the focal length from this lens. Since the reflection mirrors arranged at positions apart from each other become parallel light and enter the reflection mirror perpendicularly, conjugate reference light can be generated regardless of changes in the incident angle of the reference light. Therefore, the present invention is most effective for a reference light angle variable type angle multiplexing apparatus.
位相共役参照光光学系に位相共役再生信号を偏光させる偏光手段であるλ/4板を配置し、ホログラム記録材料を透過した記録時参照光を往路でこのλ/4板を通過させることにより90度偏光させ、記録時参照光のホログラム記録材料での反射光を共役光参照光と直交する偏光方向とすることによって、前記反射光が例え信号光光学系に入っても、偏光ビームスプリッタ(PBS)により,その進路が90度変更されて撮像素子に入射しないようにすることができ、S/Nの良い再生画像を得ることができる。 A λ / 4 plate, which is a polarizing means for polarizing a phase conjugate reproduction signal, is arranged in the phase conjugate reference light optical system, and the recording reference light transmitted through the hologram recording material is passed through the λ / 4 plate in the forward path. The polarization beam splitter (PBS) can be used even if the reflected light enters the signal light optical system, for example, even if the reflected light enters the signal light optical system. ), The course can be changed by 90 degrees so that it does not enter the image sensor, and a reproduced image with good S / N can be obtained.
本発明によれば、再生時に前記記録時参照光を前記ホログラム記録材料に記録時と同一の経路で照射し、その際、同ホログラム記録材料を透過した前記記録時参照光の進行方向を反対向きにして位相共役再生に用いる位相共役参照光を作成する簡単な構成の共役参照光光学系を設けることにより、共役参照光を作るために参照光光学系を引き回す必要がなくなる。それ故、参照光光学系が簡単になり、光学系の大幅な小型化が可能になり、また、従来知られていたような高価な位相共役参照光発生の光学系が不要になり、装置の大幅な低価格化が可能になる。
さらに、参照光の入射角度が変わっても焦点距離だけ離れた位置に配置されたレンズと、さらにこのレンズから焦点距離だけ離れた位置に配置された前記反射ミラーによりどれも平行光になって、反射ミラーに垂直に入射するようになるため、参照光の入射角度の変化に拘らず共役参照光を生成することができ、それ故、本発明は参照光角度可変型の角度多重方式の装置に対して最も有効となる。
また、位相共役参照光光学系に位相共役再生信号を偏光させる偏光手段であるλ/4板を配置し、ホログラム記録材料を透過した記録時参照光を往路でλ/4板を通過させることにより90度偏光させることによって、前記反射光が例え信号光光学系に入っても、偏光ビームスプリッター(PBS)により,その進路が90度変更されて撮像素子に入射しないようにすることができ、S/Nの良い再生画像を得ることができる。このλ/4板は信号光と再生信号光が直交するようにホログラム記録材料を透過した記録時参照光を90度変更させるため、従来参照光光学系に必要であった調整が必要で高価なλ/2板を無くすことができるため、装置の光学系を安価にすることができる。
According to the present invention, at the time of reproduction, the recording reference light is irradiated to the hologram recording material through the same path as at the time of recording, and at this time, the traveling direction of the recording reference light transmitted through the hologram recording material is opposite By providing a conjugate reference light optical system having a simple configuration for generating phase conjugate reference light used for phase conjugate reproduction, it is not necessary to route the reference light optical system in order to produce conjugate reference light. Therefore, the reference light optical system is simplified, the optical system can be greatly reduced in size, and an expensive optical system for generating phase conjugate reference light as conventionally known is not required. Significant price reduction is possible.
Furthermore, even if the incident angle of the reference light changes, the lens arranged at a position separated by the focal length and the reflection mirror arranged at a position separated from the lens by the focal length all become parallel light, Since the incident light is perpendicularly incident on the reflecting mirror, conjugate reference light can be generated regardless of changes in the incident angle of the reference light. Therefore, the present invention can be applied to a variable reference light angle type angle multiplexing apparatus. It is most effective for this.
In addition, a λ / 4 plate which is a polarization means for polarizing the phase conjugate reproduction signal is disposed in the phase conjugate reference light optical system, and the recording reference light transmitted through the hologram recording material is passed through the λ / 4 plate in the forward path. By polarizing 90 degrees, even if the reflected light enters the signal light optical system, the path can be changed by 90 degrees by the polarization beam splitter (PBS) so that it does not enter the image sensor. A reproduced image with good / N can be obtained. This λ / 4 plate changes the reference light during recording transmitted through the hologram recording material by 90 degrees so that the signal light and the reproduced signal light are orthogonal to each other. Therefore, adjustment required for the conventional reference light optical system is necessary and expensive. Since the λ / 2 plate can be eliminated, the optical system of the apparatus can be made inexpensive.
参照光の角度を変化させてホログラム記録材料への参照光の入射角度を変化させる方法を採用した角度多重方式のホログラム記録再生装置全体の光学系を簡単化する目的を、再生時に記録時参照光を前記ホログラム記録材料に記録時と同一の経路で照射し、その際、同ホログラム記録材料を透過した前記記録時参照光の進行方向を反対向きにして共役再生に用いる共役参照光を作成する簡単な構成の共役参照光光学系を設けることによって容易に実現した。 The purpose of simplifying the optical system of the entire angle-multiplexed hologram recording / reproducing apparatus adopting the method of changing the incident angle of the reference light to the hologram recording material by changing the angle of the reference light is the reference light during recording during reproduction. Is easy to create conjugate reference light used for conjugate reproduction by irradiating the hologram recording material through the same path as during recording, with the traveling direction of the recording reference light transmitted through the hologram recording material in the opposite direction. This is easily realized by providing a conjugate reference light optical system having a simple structure.
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の構成を示したブロック図である。ホログラム記録再生装置は、レーザ光源11、半波長板(λ/2板)12、偏光ビームスプリッタ(PBS)13、半波長板(λ/2板)14、ビームエキスパンダ15、回転ミラー16、参照光光学系40を構成するレンズ17及び18、ビームエキスパンダ19、透過型の空間変調器(SLM)20、偏光ビームスプリッタ(PBS)21、信号光光学系22、アパーチャ23、共役参照光光学系を形成する後段レンズ24及び反射ミラー25、イメージセンサ26を有して構成されている。尚、アパーチャ23は、記録時にはSLM20の高次回折光などを遮断し、再生時にはホログラム記録材料50による不要な散乱光や、再生する必要の無いホログラムからの回折光を遮断するための光学部品であり、ホログラムストレージには不可欠なものである。半波長板12は、信号光100と参照光200の強度比を変化させるものであり、また、半波長板14は、記録時と再生時で参照光200の偏光面を90度回転させ、記録時は信号光100と偏光面をそろえてホログラム記録材料50上での干渉性を向上させ、再生時には偏光面を90度回転させることにより、再生された信号光がPBS21によってイメージセンサ26上に導かれるようにするためのものである。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to the first embodiment of the present invention. The hologram recording / reproducing apparatus includes a laser light source 11, a half-wave plate (λ / 2 plate) 12, a polarization beam splitter (PBS) 13, a half-wave plate (λ / 2 plate) 14, a
次に本実施形態の動作について説明する。記録時、レーザ光源11から出射したレーザ光は半波長板12を通ってその偏光面が調整された後、PBS13により信号光100と参照光200に分岐される。信号光100はビームエキスパンダ19により平行光になり、SLM20に表示された記録データで空間変調された後、PBS21に入射されることでその進路が90度変更され、信号光光学系22、アパーチャ23を通ってホログラム記録材料50に照射される。一方、参照光200は半波長板14を通ってビームエキスパンダ15により平行光となり、これが回転ミラー16を介してレンズ17、18の参照光光学系40を通してホログラム記録材料50に照射される。これにより、信号光100と参照光200の干渉縞がホログラム記録材料50に記録される。
Next, the operation of this embodiment will be described. At the time of recording, the laser light emitted from the laser light source 11 passes through the half-
図2は上記した記録時の動作を更に詳しく説明する図である。入射参照光200は回転ミラー16により所望の角度に偏光され、参照光光学系40を通過した後、ホログラム記録材料50上で入射信号光100と干渉し、ホログラムが記録される。その際、共役参照光光学系30のシャッター27が閉じていて、レンズ24及び反射ミラー25に光が入射しないため、通常のホログラム記録が行われる。
FIG. 2 is a diagram for explaining the above-described operation during recording in more detail. The
再生時、参照光200のみがホログラム記録材料50に入射される。図3はこの再生時の動作を更に詳しく説明する図である。記録時と同様に、参照光200を回転ミラー16、参照光光学系40を通してホログラム記録材料50に入射させるが、その際、参照光200は回転ミラー16によって所望の角度に偏光され、参照光光学系40を通過してホログラム記録材料50に達する。その時、ホログラム記録材料50に記録されていたホログラ
ムにより回折光が発生し、それが直接再生信号光601となって共役参照光光学系30外に出て行く。この再生された信号光はいわゆる直接像再生に相当し、以後、直接再生信号光と呼ぶ。本実施形態では、後に出てくる共役再生信号光602だけが必要で、この直接再生信号光601を必要しない。なお、この直接再生信号光601は、ホログラム記録材料50の位置制御などを行うための信号として使うことも出来る。
At the time of reproduction, only the
ホログラム記録材料50に当たった参照光200は、一部直接再生信号光601となるが、大部分はそのまま回折されずにホログラム記録材料50を透過し、この透過光201はホログラム記録材料50から距離f離れた位置にある焦点距離fを持つ後段レンズ24を通過後、さらに距離fの位置にある反射ミラー25上に集光される。なお、図3からわかるように、ホログラム記録材料50上を平行光で通過した光は反射ミラー25上で焦点を結ぶ。さらに、図3のような配置にすると、透過光201は反射ミラー25上に垂直に入射する。反射ミラー25で反射された光202は、もと来た経路と同じ経路を反対向きに進み、後段レンズ24を通過した光は、もともとの参照光200と進行方向が逆の光、すなわち共役参照光203となる。この共役参照光203がホログラム記録材料50に当たると、共役再生の原理により、共役再生信号光602が得られ、これは記録時の信号光と逆向きに発生するため、図1のアパーチャ23、信号光光学系22を通ってPBS21を透過してイメージセンサ26に結像する。共役再生信号光602はイメージセンサ26で光電変換をされた後、画像処理を施されて再生データとなる。
The
本実施形態によれば、再生時、参照光200を記録時と同一の方向からホログラム記録材料50に照射した際に、このホログラム記録材料50を通過した透過光を反射ミラー25で反射させて共役参照光203を生成し、この共役参照光203を用いてホログラム記録材料50の記録データを再生することにより、再生時に参照光を引き回す再生時参照光光学系を必要としないため、光学系を大幅に簡単化でき、装置を小形化することができる。また、角度多重方式では、再生時に参照光200を記録時のホログラム記録材料50に対する入射角度に応じて、その角度を変化させるが、その際に、参照光200の入射角度が変わっても後段レンズ24によりどれも平行光になって、反射ミラー25に垂直に入射するようになるため、参照光200の入射角度の変化に拘らず共役参照光203を生成することができ、本発明は参照光200の角度可変型の最も実用的な角度多重方式の装置に対して有効なものである。
According to the present embodiment, at the time of reproduction, when the
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の構成を示したブロック図である。但し、図1に示した第1の実施形態と同様の部分には同一符号を付して説明する。本実施形態のホログラム記録再生装置の空間変調器(SLM)29は反射型であるため、信号光がビームエキスパンダ19により平行光になって、直ぐにPBS21を透過しSLM29に入射され、このSLM29に表示されているデータにより空間変調されて反射される。空間変調された信号光はPBS21でその進路が90度変更されて、信号光光学系22、アパーチャ23を通ってホログラム記録材料50に照射される。一方、参照光200は第1の実施の形態と同様の参照光光学系40を通してホログラム記録材料50に照射される。これにより、信号光100と参照光200の干渉縞がホログラム記録材料50に記録される。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to the second embodiment of the present invention. However, the same parts as those in the first embodiment shown in FIG. Since the spatial modulator (SLM) 29 of the hologram recording / reproducing apparatus of the present embodiment is a reflection type, the signal light becomes parallel light by the
再生時は、参照光200を記録時と同一の方向からホログラム記録材料50に照射した際に、このホログラム記録材料50を通過した透過光を反射ミラー25で反射させて共役参照光を生成し、この共役参照光を用いてホログラム記録材料50の背面から照射することにより、ホログラム記録材料50の記録ホログラムに対応する共役再生信号光を発生させ、この共役再生信号光が記録時の信号光と逆向きにアパーチャ23、信号光光学系22を通ってPBS21を透過してイメージセンサ26に結像する。共役再生信号光はイメージセンサ26で光電変換をされた後、画像処理を施されて再生データとなる。
During reproduction, when the
本実施形態によれば、反射型のSLM29を用いても、第1の実施の形態と同様の共役参照光発生光学系により共役参照光を発生させて、ホログラムの再生を行うことができ、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
According to the present embodiment, even when the
図5は、本発明の第3の実施形態に係るホログラム記録再生装置の構成を示したブロック図である。本実施形態のホログラム記録再生装置では、SLM29の表示画素とイメージセンサ26の受光画素のサイズが1対1対応でないような場合、倍率変換光学系33をPBS21とイメージセンサ26との間に挿入して両画素の対応関係の調整を行っている。他の構成は第1の実施の形態と同様で同様の効果を得ることができる。また、倍率変換光学系はSLM29とPBS21の間に挿入しても同様の作用効果を得ることができる。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to the third embodiment of the present invention. In the hologram recording / reproducing apparatus of this embodiment, the magnification conversion optical system 33 is inserted between the
ところで、上記した第1、第2、第3の実施形態によれば、光学系を使用する場合、参照光200とホログラム記録材料50の角度の条件によっては、図6に示すようにホログラム記録材料50の表面反射光500がホログラム像と重なってしまい、SN比を低下させる場合がある。また、例えば図1において、再生時にホログラム再生像をPBS21により分離して検出するため、参照光200の偏光を調整することが必要で、そのため参照光光学系に価格が高く、調整が必要な1/2λ板14を挿入しなければならないという問題もある。そこで、このような問題を解消したのが、以下に説明する実施形態である。
By the way, according to the first, second, and third embodiments described above, when an optical system is used, depending on the angle condition between the
図7は、本発明の第4の実施形態に係るホログラム記録再生装置の構成を示したブロック図である。ホログラム記録再生装置は、レーザ光源11、半波長板(λ/2板)12、偏光ビームスプリッタ(PBS)13、ビームエキスパンダ15、回転ミラー16、参照光光学系40を構成する4f系のレンズ17及び18、反射型の空間変調器(SLM)29、偏光ビームスプリッタ(PBS)21、信号光光学系のレンズ22、イメージセンサ26、共役参照光光学系を形成する後段レンズ24、反射ミラー25、後段レンズ24と反射ミラー25の間に挿入されたλ/4板28を有して構成されている。
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. The hologram recording / reproducing apparatus includes a laser light source 11, a half-wave plate (λ / 2 plate) 12, a polarization beam splitter (PBS) 13, a
次に本実施形態の動作について説明する。本実施形態の動作は図4に示した第2の実施形態とほぼ同様であるが、異なる点について図7に示したホログラム記録材料50付近の詳細図である図8を参照して説明する。ホログラムを再生する際、回転ミラー16により、(1)で偏光が直線偏光である参照光200の光路の角度が変化される。そして(2)の焦点距離fのレンズで構成された4f系(参照光光学系)を通ることでホログラム記録材料50に参照光200が入射する際、(3)のようにホログラム記録材料50の同一箇所に平行光として入射される。ホログラム記録材料50に参照光200が入射すると材料表面で反射する光(9)と透過する光(4)両方が発生する。
Next, the operation of this embodiment will be described. The operation of this embodiment is almost the same as that of the second embodiment shown in FIG. 4, but the differences will be described with reference to FIG. 8 which is a detailed view of the vicinity of the
まず、透過光から説明すると、透過光は(4)の光路を通り距離f離れた位置にある焦点距離fのレンズ24を透過する。透過した光はレンズ24から距離f離れた位置にある反射ミラー25で反射し、(5)の光路を通り再びレンズ24を透過する。ここで2回レンズ24を通過することで、レンズ1枚で4f系が構成でき、そのため回転ミラー16で記録材料50に入射する参照光200の角度が変化してもそれに対応した共役光(6)を得ることができる。
First, in terms of transmitted light, the transmitted light passes through the
ここで、図8の光学系では図4と異なり、ホログラム記録材料50と反射ミラー25の間にλ/4板28が置かれている。参照光200の偏光はλ/4板28により円偏光に変化させられ反射ミラー25で反射した後、再びλ/4板28を透過することで、共役光の偏光は参照光200の偏光と直交するような成分をもつ。参照光200と垂直な偏光方向をもった共役光(6)は記録されたホログラムを共役再生する。これにより発生した再生信号光(7)は信号光光学系を構成するレンズ22を通った後、PBS21を透過するような偏光方向を持つ。それ故、再生信号光(7)はPBS21を(8)のように透過し、イメージセンサ26により検出される。
Here, in the optical system of FIG. 8, unlike FIG. 4, a λ / 4
一方、ホログラム記録材料50で反射した参照光200はレンズの位置、ホログラム記録材料50の角度、入射する参照光200の角度などにより変化し、(9)のように信号光光学系のレンズ22に入射してしまう光線が発生してしまう。しかし、この光線は共役光と直交する偏光方向なため、PBS21によりすべて反射し、(10)の光路を通ることでイメージセンサ26への入射を防ぐことができる。
On the other hand, the
本実施形態によれば、共役光はホログラム記録材料50と反射ミラー25の間に置かれているλ/4板28によりその偏光が90度変えられるため、参照光200のホログラム記録材料50での反射光は共役光と直交する偏光方向になり、それにより、反射光が例え信号光光学系に入っても、PBS21によりその進路が90度変更されて(10)の光路を通ることで、イメージセンサ26への入射を防ぐことができ、S/Nの良い再生画像を得ることができる。また、安価で調整不要のλ/4板28により共役光の偏光を90変えるため、従来参照光200の光路に必要であった高価で調整要のλ/2板が無用になり、光学系の価格を低下させることができる。他の効果は図4に示した第2の実施形態と同様である。
According to this embodiment, since the polarization of the conjugate light is changed by 90 degrees by the λ / 4
図9は、本発明の第5の実施形態に係るホログラム記録再生装置の構成を示したブロック図である。ホログラム記録再生装置の構成は図7に示したそれとほぼ同様であるが、PBS13とレーザ光源11との位置関係を変えて、信号光100や参照光200の偏光方向を図7のそれと変えることによって、図示の如く、イメージセンサ26とSLM29との位置関係をPBS21に対して変えることができる。しかし、ホログラム記録再生装置の動作は図7に示した第4の実施形態と同様で同様の効果がある。
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. The configuration of the hologram recording / reproducing apparatus is substantially the same as that shown in FIG. 7, but the positional relationship between the
図10は、本発明の第6の実施形態に係るホログラム記録再生装置の構成を示したブロック図である。ホログラム記録再生装置の構成は図7に示したそれとほぼ同様であるが、SLM20が透過型であり、信号光100はSLM20を通ってPBS21に入射する構成となっている。しかし、ホログラム記録再生装置の動作は図7に示した第4の実施形態と同様で同様の効果がある。
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to the sixth embodiment of the present invention. The configuration of the hologram recording / reproducing apparatus is almost the same as that shown in FIG. 7, but the
図11は、本発明の第7の実施形態に係るホログラム記録再生装置の構成を示したブロック図である。ホログラム記録再生装置はシフト多重型で、レーザ光源11、半波長板 (λ/2板)12、偏光ビームスプリッタ(PBS)13、ビームエキスパンダ15、固定ミラー30、参照光光学系を構成するレンズ32、反射型の空間変調器(SLM)29、偏光ビームスプリッタ(PBS)21、信号光光学系のレンズ22、イメージセンサ26、共役参照光光学系を形成する後段レンズ24、反射ミラー25、後段レンズ24と反射ミラー25の間に挿入されたλ/4板28を有して構成されている。
FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a hologram recording / reproducing apparatus according to the seventh embodiment of the present invention. The hologram recording / reproducing apparatus is a shift multiplex type, and includes a laser light source 11, a half-wave plate (λ / 2 plate) 12, a polarization beam splitter (PBS) 13, a
本実施形態によれば、ホログラム記録材料をトラック方向に僅かずつ動かして多重記録する構成以外は、図7の構成と同様であり、共役光はホログラム記録材料50と反射ミラー25の間に置かれているλ/4板28によりその偏光が90度変えられるため、参照光200のホログラム記録材料50での反射光は共役光と直交する偏光方向になり、それにより、反射光が例え信号光光学系に入っても、PBS21によりその進路が90度変更されて、イメージセンサ26への入射を防ぐことができ、S/Nの良い再生画像を得ることができる。また、他の効果も図1に示した第1の実施形態と同様である。
According to the present embodiment, the configuration is the same as that of FIG. 7 except that the hologram recording material is moved slightly in the track direction to perform multiple recording, and the conjugate light is placed between the
尚、本発明は上記実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用、効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。例えば、上記した第3の実施形態についても、第2の実施形態の反射型SLMを用いた構成にすることも容易にできる。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary, it can implement also with another various form in a concrete structure, a function, an effect | action, and an effect. For example, the third embodiment described above can also be easily configured using the reflective SLM of the second embodiment.
11……レーザ光源、12、14……半波長板(λ/2板)、13、21……偏光ビームスプリッタ(PBS)、15、19……ビームエキスパンダ、16……回転ミラー、17、18……レンズ、20、29……空間変調器(SLM)、22……信号光光学系、23……アパーチャ、24……後段レンズ、25……反射ミラー、26……イメージセンサ、27……シャッター、28……λ/4板、30……共役参照光光学系、33……倍率変換光学系、40……参照光光学系、50……ホログラム記録材料。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Laser light source, 12, 14 ... Half-wave plate ((lambda) / 2 plate), 13, 21 ... Polarizing beam splitter (PBS), 15, 19 ... Beam expander, 16 ... Rotating mirror, 17, 18 ... Lens, 20, 29 ... Spatial modulator (SLM), 22 ... Signal light optical system, 23 ... Aperture, 24 ... Rear lens, 25 ... Reflective mirror, 26 ... Image sensor, 27 ... ... Shutter, 28 ... λ / 4 plate, 30 ... Conjugate reference light optical system, 33 ... Magnification conversion optical system, 40 ... Reference light optical system, 50 ... Hologram recording material.
Claims (8)
前記再生時に前記記録時参照光を前記ホログラム記録材料に記録時と同一の経路で照射した際に、同ホログラム記録材料を透過した前記記録時参照光の進行方向を反対向きにする位相共役参照光光学系を具備し、
前記位相共役参照光光学系は前記記録時参照光の前記ホログラム記録材料への入射角度に依らず、前記記録時参照光の進行方向を反対向きに進行する前記位相共役再生信号光を生成することを特徴とするホログラム記録再生装置。 The spatially modulated signal light during recording is focused on the hologram recording material by the signal light optical system, and the reference light and the signal light during recording are separately irradiated by irradiating the hologram recording material with the reference light during recording. Interference fringes are recorded on the same hologram recording material, and at the time of reproduction, phase conjugate reference light traveling in a direction opposite to the recording reference light is irradiated to the hologram recording material to generate phase conjugate reproduction signal light, and this phase conjugate reproduction An angle multiplexing type hologram recording / reproducing apparatus for guiding signal light to an image sensor through the signal light optical system,
Phase conjugate reference light that reverses the traveling direction of the recording reference light that has passed through the hologram recording material when the recording reference light is irradiated onto the hologram recording material through the same path as during recording during the reproduction. With an optical system,
The phase conjugate reference light optical system generates the phase conjugate reproduction signal light that travels in the opposite direction of the recording reference light regardless of the incident angle of the recording reference light to the hologram recording material. Hologram recording / reproducing apparatus characterized by the above.
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