JP2007101594A - Holographic recording apparatus - Google Patents

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Toshio Ando
敏男 安藤
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Victor Company of Japan Ltd
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Victor Company of Japan Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a holographic recording apparatus having a simple configuration and suitable for high-density recording. <P>SOLUTION: The light from a light source 1 is modulated into recording beams in a light-and-dark pattern according to recording signals by a spatial optical modulator 2 and condensed by a lens 6 to irradiate a hologram recording medium 4, and the light transmitting the hologram recording medium is reflected by a reflector 5 placed in the back side opposite to the surface of the hologram recording medium to propagate toward the hologram recording medium. Thereby, the incident light and the reflected light interfere in the hologram medium to record interference fringes in the medium. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、ホログラフィー技術を利用したホログラフィック記録装置に関する。   The present invention relates to a holographic recording apparatus using a holographic technique.

CDやDVDに代表される現行の光記録では、1bit(ビット)ごとに記録媒体に対してピットなどが平面的に記録される。この方式による記録密度は、光の回折限界、すなわち、光をどれだけ小さく絞れるかによって制限を受ける。これに対しホログラフィー技術を用いた光記録では、複数ビットから成るページデータを立体的な体積ホログラム層に記録する。しかも、それぞれのページデータは、重なり合いながら存在することが可能なため、多重記録が可能である。このため、ホログラムを使用した光記録では、従来の1bitごとの記録方式に対して、飛躍的に高密度、大容量な記録が可能である。また、従来の方式では、一度に1bitしかデータ転送ができないのに対し、ホログラムを使用した方式では、一度に複数ビットから成る1ページ分のデータを読み書きできるため、データ転送速度も大幅に向上する。このため、ホログラムを使用した光記録技術は各所で実用化に向けた研究開発が精力的に行われている。   In current optical recording typified by CD and DVD, pits and the like are recorded in a plane on a recording medium for each bit. The recording density by this method is limited by the diffraction limit of light, that is, how much light can be reduced. On the other hand, in optical recording using the holographic technique, page data composed of a plurality of bits is recorded on a three-dimensional volume hologram layer. In addition, since each page data can exist while overlapping, multiple recording is possible. For this reason, in optical recording using a hologram, recording with dramatically high density and large capacity is possible compared with the conventional recording method for each 1 bit. In addition, the conventional method can transfer data only 1 bit at a time, whereas the method using a hologram can read and write data for one page consisting of a plurality of bits at a time, thereby greatly improving the data transfer speed. . For this reason, optical recording technology using holograms has been vigorously researched and developed for practical use in various places.

ホログラフィック記録では、ページデータを有する信号光と、同じ波長を有する参照光とを記録媒体の表面に照射し、両光から形成される干渉縞が信号情報として記録媒体に記録される。干渉縞を記録情報とするため、記録中は信号光と、参照光と記録媒体の位置関係は、振動などの原因によって光の波長のオーダーでずれることは許されず、この不便さがホログラフィック記録の実用化を阻害する大きな要因の1つになっていた。   In holographic recording, signal light having page data and reference light having the same wavelength are irradiated on the surface of the recording medium, and interference fringes formed from both lights are recorded as signal information on the recording medium. Since the interference fringes are used as recording information, the positional relationship between the signal light, the reference light, and the recording medium during recording is not allowed to deviate in the order of the wavelength of the light due to causes such as vibration. It was one of the major factors that hindered the practical application of

振動に対する弱さを克服することを目的として、下記の特許文献1で示される方法が提案されている。これは、信号光と参照光とを光学系の同軸に配置することによって、振動に対しても位置関係がずれないように工夫した方式である。   In order to overcome the weakness against vibration, a method shown in the following Patent Document 1 has been proposed. This is a system in which the signal light and the reference light are arranged coaxially with the optical system so that the positional relationship does not shift even with respect to vibration.

さらに、上記の特許文献1で示される装置を改良した装置として、発明者は先に特許文献2で示される装置を発明した。この装置は、図6を用いて説明すると、光源1と、光源1から出射されるレーザ光を記録信号で変調する空間光変調器(SLM)2と、空間光変調器2により変調された光から、複数の次数の回折光を発生させる回折格子3と、回折格子3から出力される回折光を記録するホログラム記録媒体4を保持する保持手段(不図示)とを備えた構成から成るホログラフィック記録装置である。   Furthermore, the inventor previously invented the device disclosed in Patent Document 2 as an improved device of the device disclosed in Patent Document 1 described above. This apparatus will be described with reference to FIG. 6. A light source 1, a spatial light modulator (SLM) 2 that modulates laser light emitted from the light source 1 with a recording signal, and light modulated by the spatial light modulator 2. To a holographic structure comprising: a diffraction grating 3 for generating a plurality of orders of diffracted light; and a holding means (not shown) for holding a hologram recording medium 4 for recording the diffracted light output from the diffraction grating 3. It is a recording device.

動作は以下のとおりである。光源1から出射した光はSLM2を通り、記録光として変調された後、回折格子3を通過してホログラム記録媒体4に至る。回折格子3を通過した光は回折光どうし(例えば0次回折光と+1次回折光)で干渉を起こすので、これをホログラム記録に用いる。これによって、
(1)光学系がシンプルで、装置を構成する部品点数を大幅に削減できる。
(2)光源から発生する光の損失が少ない。
(3)記録再生時の振動に対して強い。
(4)記録再生システム設計、特に記録におけるスケジューリングの設計マージンを大きく取れる。
(5) 装置を小型・軽量にできる。
(6) 低コスト化できる。
といったメリットがある。
特開平11−311938号公報(要約書) 特開2005−128473号公報(要約書、図3)
The operation is as follows. Light emitted from the light source 1 passes through the SLM 2, is modulated as recording light, passes through the diffraction grating 3, and reaches the hologram recording medium 4. The light that has passed through the diffraction grating 3 causes interference between diffracted lights (for example, 0th-order diffracted light and + 1st-order diffracted light), and this is used for hologram recording. by this,
(1) The optical system is simple and the number of parts constituting the apparatus can be greatly reduced.
(2) There is little loss of light generated from the light source.
(3) Strong against vibration during recording and reproduction.
(4) The design margin for scheduling in recording / reproducing system design, particularly recording can be increased.
(5) The device can be made smaller and lighter.
(6) The cost can be reduced.
There is a merit such as.
JP-A-11-311938 (abstract) JP 2005-128473 A (abstract, FIG. 3)

しかしながら、特許文献2においては、記録光を干渉させるための回折格子3が必要であるので、具体的に実現させるためには、特許文献2に記載されているように、回折格子3を浮上ブロックに製作する必要があるが、これは複雑な製作工程が必要である。また気体流でブロックを浮上させるためには、ホログラム記録媒体4の表面が厳格に管理されていなければならない。これは、もしホログラム記録媒体4の表面にディフェクトが存在すると、安定な浮上状態が保てず、最悪の場合、ブロックや媒体の損傷、破壊を引き起こすからである。   However, in Patent Document 2, the diffraction grating 3 for causing the recording light to interfere is necessary. Therefore, in order to realize the diffraction grating 3 specifically, as described in Patent Document 2, the diffraction grating 3 is placed on the floating block. However, this requires a complicated manufacturing process. Further, in order to float the block by the gas flow, the surface of the hologram recording medium 4 must be strictly controlled. This is because if there is a defect on the surface of the hologram recording medium 4, a stable flying state cannot be maintained, and in the worst case, the block or the medium is damaged or destroyed.

また、特許文献2においては、SLM2で形成した信号パターンをホログラム記録媒体4へ投影させるために、制約が発生する。図7、図8は、特許文献2のホログラフィック記録装置の一実施の形態を示す模式図であり、SLM2で形成した信号パターンを集光してホログラム記録媒体4に投影する凸レンズL1、L2とホログラム記録媒体4との位置関係の説明図である。凸レンズL1、L2によりホログラム記録媒体4上に集光するビーム径が、集光前の明暗部分が分布した状態をホログラム記録媒体4の位置で保てる大きさになるように凸レンズL2を配置することが必要である。ビーム径を小さくし過ぎると、記録光束はフーリエ変換されてしまい、元の明暗の状態が崩れるからである。   In Patent Document 2, there is a restriction in order to project the signal pattern formed by the SLM 2 onto the hologram recording medium 4. 7 and 8 are schematic views showing an embodiment of the holographic recording device disclosed in Patent Document 2. Convex lenses L1 and L2 for condensing the signal pattern formed by the SLM 2 and projecting it onto the hologram recording medium 4 are shown. It is explanatory drawing of the positional relationship with the hologram recording medium. The convex lens L2 may be arranged so that the diameter of the beam focused on the hologram recording medium 4 by the convex lenses L1 and L2 is large enough to maintain the state where the bright and dark portions before the focusing are distributed at the position of the hologram recording medium 4. is necessary. This is because if the beam diameter is made too small, the recording light beam is Fourier transformed, and the original light and dark state is destroyed.

ビーム径をどこまで小さくできるかは、凸レンズL2に入射する直前の記録光における明暗パターンの最小幅dと、凸レンズL2の焦点位置からホログラム記録媒体4の記録層の一部までの距離aとの関係で決まる。この状況を、図8を用いて示すと、
a>f ・λ/d …(1)
の関係を満たすようなaの位置に、ホログラム記録媒体4の記録層の厚み方向に対してその一部がかかるように配置しなければならない。ここで、fは凸レンズL2から焦点までの距離、λは記録光の波長である。式(1)を書き直すと、
d>λ・f/a …(2)
となり、これは記録光が回折される影響を少なくする条件も含んでいる。例えばf=100mm、λ=500nm、d=10μmとした場合、a>5mmとしなければならない。高密度記録を実現するためには、d及びaを小さくする必要があるが、上記のような制約があると、高密度記録の実現が困難である。
The extent to which the beam diameter can be reduced depends on the relationship between the minimum width d of the light and dark pattern in the recording light immediately before entering the convex lens L2 and the distance a from the focal position of the convex lens L2 to a part of the recording layer of the hologram recording medium 4. Determined by. This situation is shown using FIG.
a> f · λ / d (1)
It must be arranged so that a part of the recording layer of the hologram recording medium 4 covers the position of a satisfying the above relationship with respect to the thickness direction of the recording layer. Here, f is the distance from the convex lens L2 to the focal point, and λ is the wavelength of the recording light. Rewriting equation (1),
d> λ · f / a (2)
This also includes a condition for reducing the influence of diffracting the recording light. For example, when f = 100 mm, λ = 500 nm, and d = 10 μm, a> 5 mm must be satisfied. In order to realize high-density recording, it is necessary to reduce d and a. However, if there are restrictions as described above, it is difficult to realize high-density recording.

本発明は上記従来例の問題点に鑑み、簡単な構成でかつ高密度記録に適したホログラフィック記録装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the conventional example, and an object thereof is to provide a holographic recording apparatus having a simple configuration and suitable for high-density recording.

本発明は上記目的を達成するために、光源と、
前記光源から出射される光を記録信号に応じて明暗パターンの記録光束となるように変調して光透過性のホログラム記録媒体の表面に照射する空間光変調器と、
前記空間光変調器により変調された前記記録光束の前記明暗パターンを前記ホログラム記録媒体において結像するように前記空間光変調器と前記ホログラム記録媒体との間の光路中に配置された複数のレンズと、
前記ホログラム記録媒体の前記表面に対してその裏面側に配置され、前記ホログラム記録媒体を透過した前記記録光束を前記ホログラム記録媒体側に反射させて前記ホログラム記録媒体内で前記記録光束の入射光と反射光とによる干渉縞を発生させ前記干渉縞を記録情報として前記ホログラム記録媒体に記録する反射部材とを、
有することを特徴とする。
この構成により、1ページあたりのデータ量が大きな信号光をホログラム記録媒体において小さく絞っても、ホログラム記録媒体には記録信号に応じた光が到達した部分にのみ複数の回折光が照射されて、SLMのパターンが干渉縞として記録される。
In order to achieve the above object, the present invention provides a light source,
A spatial light modulator that irradiates the light-transmitting hologram recording medium surface by modulating the light emitted from the light source so as to become a recording light beam of a light and dark pattern according to a recording signal;
A plurality of lenses arranged in an optical path between the spatial light modulator and the hologram recording medium so as to form an image on the hologram recording medium of the bright and dark pattern of the recording light beam modulated by the spatial light modulator When,
The recording light beam disposed on the back surface side of the front surface of the hologram recording medium and reflecting the recording light beam transmitted through the hologram recording medium toward the hologram recording medium side, and incident light of the recording light beam in the hologram recording medium A reflecting member that generates interference fringes due to reflected light and records the interference fringes as recording information on the hologram recording medium;
It is characterized by having.
With this configuration, even when signal light having a large amount of data per page is reduced in the hologram recording medium, the hologram recording medium is irradiated with a plurality of diffracted lights only on the part where the light corresponding to the recording signal has reached, The SLM pattern is recorded as interference fringes.

本発明によれば、記録光が照射しない部分には参照光も照射しないので、参照光によって記録媒体が感光してしまう危険性がなくなり、再生時におけるS/Nを高くすることができる。言い方を変えれば、従来のホログラフィック記録と同等のS/Nを得ようとした場合、従来のホログラフィック記録に対して単純計算で約2倍の記録多重化ができることになり、記録容量も約2倍にすることができる。また、参照光だけでは感光しないような記録媒体特性及び記録再生光学系が要求されることがなく、記録再生システム設計、特に記録パワー、多重度、記録時間といった記録におけるスケジューリングの設計マージンを大きく取れる。
さらに、従来のホログラフィック記録のように、同一光源から発射した光を、ビームスプリッタやミラーなどの光学部品を配置して信号光用と参照光用とに分離する必要がなくなるので、記録のための光量の損失が少なく、効率がよい。特許文献1に示されている旋光板といった新たな光学部品の必要もない。このように、従来必要であった多数の光学部品が不要となることによって、記録再生装置を簡素化、単純化、小型化できることになる。
さらに、回折格子を有する浮上ブロックのような複雑な部品を製作する必要も無い。また気体流でブロックを浮上させる必要もないので、もし記録媒体表面にディフェクトが存在しても、記録媒体や他の部品の損傷、破壊を引き起こす心配が無く、記録媒体表面の厳格な管理も必要無い。
さらに、記録光を記録媒体位置で小さく絞ってもSLMのパターンが正確に結像され、記録密度を向上させることができる。
According to the present invention, since the reference light is not irradiated to the portion that is not irradiated with the recording light, there is no risk of the recording medium being exposed to the reference light, and the S / N during reproduction can be increased. In other words, when trying to obtain an S / N equivalent to that of the conventional holographic recording, the recording multiplexing can be approximately doubled by a simple calculation compared to the conventional holographic recording, and the recording capacity is also reduced. Can be doubled. In addition, recording medium characteristics and recording / reproducing optical systems that are not sensitive to reference light alone are not required, and a design margin for scheduling such as recording / reproducing system design, particularly recording power, multiplicity, and recording time can be increased. .
Furthermore, unlike conventional holographic recording, the light emitted from the same light source does not need to be separated into signal light and reference light by arranging optical components such as beam splitters and mirrors. The amount of light loss is small and the efficiency is good. There is no need for a new optical component such as an optical rotator shown in Patent Document 1. Thus, since many optical parts that have been necessary in the past are not required, the recording / reproducing apparatus can be simplified, simplified, and downsized.
Furthermore, it is not necessary to manufacture complicated parts such as a floating block having a diffraction grating. Also, there is no need to float the block with a gas flow, so even if there are defects on the surface of the recording medium, there is no risk of damaging or destroying the recording medium or other parts, and strict management of the surface of the recording medium is also necessary. No.
Furthermore, even if the recording light is reduced to a small position at the recording medium position, the SLM pattern is accurately imaged and the recording density can be improved.

すなわち、
(1)光学系がシンプルで、装置を構成する部品点数を大幅に削減できる。
(2)光源から発生する光の損失が少ない。
(3)記録再生時の振動に対して強い。
(4)記録再生システム設計、特に記録におけるスケジューリングの設計マージンを大きく取れる。
(5) 装置を小型・軽量にできる。
(6) 低コスト化できる。
という効果の他に、
(7)記憶容量(記録密度)を大きくできる。
(8)製作工程の複雑な光学部品が必要無い。
(9)記録媒体にディフェクトが存在しても、記録媒体や他の部品の損傷、破壊を引き起こすことが無く、記録媒体表面の厳格な管理も必要無い。
という効果を有する。
That is,
(1) The optical system is simple and the number of parts constituting the apparatus can be greatly reduced.
(2) There is little loss of light generated from the light source.
(3) Strong against vibration during recording and reproduction.
(4) The design margin for scheduling in recording / reproducing system design, particularly recording can be increased.
(5) The device can be made smaller and lighter.
(6) The cost can be reduced.
In addition to the effect
(7) The storage capacity (recording density) can be increased.
(8) No complicated optical parts in the manufacturing process are required.
(9) Even if a defect exists in the recording medium, the recording medium and other parts are not damaged or destroyed, and strict management of the recording medium surface is not necessary.
It has the effect.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は本発明に係るホログラフィック記録装置の基本構成を示したものであり、光源1の光を空間光変調器2により記録信号に応じて明暗パターンの記録光束となるように変調し、レンズ6により集光してホログラム記録媒体4に照射し、さらにホログラム記録媒体4の表面に対してその裏面側に配置された反射板5によりホログラム記録媒体4を透過した光をホログラム記録媒体4側に反射する。これによりホログラム記録媒体4内で入射光と反射光とが干渉を起こし、ホログラム記録媒体4内に干渉縞が記録情報として記録される。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a basic configuration of a holographic recording apparatus according to the present invention. Light from a light source 1 is modulated by a spatial light modulator 2 so as to become a recording light beam of a bright and dark pattern according to a recording signal, and a lens. 6 condenses and irradiates the hologram recording medium 4, and further, the light transmitted through the hologram recording medium 4 by the reflection plate 5 disposed on the back side of the surface of the hologram recording medium 4 is directed to the hologram recording medium 4 side. reflect. Thereby, incident light and reflected light cause interference in the hologram recording medium 4, and interference fringes are recorded in the hologram recording medium 4 as recording information.

以下に、各部の詳細について説明する。光源1は記録再生に必要な光を発生させるもので、特定の波長の光を発生させることのできるレーザ光源であることが好ましい。レーザの種類としては半導体レーザ(LD:レーザダイオード)、ガスレーザ、若しくはYAGレーザやTiサファイア・レーザに代表されるパルス発振レーザを用いることもできる。ここで、従来、ホログラム記録に用いられる光源は、記録光と参照光とを干渉させる必要があったので、相応のコヒーレント長が必要であった。これに対し、本構成に用いる光源1は、入射光と反射板5による反射光とを干渉させてホログラム記録を行うので、コヒーレント長はホログラム記録媒体4の表面からホログラム記録媒体4内の記録層までの距離、具体的には10mmもあれば十分であるので、その選択範囲が広い。   Details of each part will be described below. The light source 1 generates light necessary for recording and reproduction, and is preferably a laser light source capable of generating light of a specific wavelength. As the type of laser, a semiconductor laser (LD: laser diode), a gas laser, or a pulsed laser represented by a YAG laser or a Ti sapphire laser can be used. Here, conventionally, since the light source used for hologram recording had to make the recording light and the reference light interfere with each other, a corresponding coherent length was required. On the other hand, the light source 1 used in this configuration performs hologram recording by causing the incident light and the reflected light from the reflecting plate 5 to interfere with each other, so that the coherent length is from the surface of the hologram recording medium 4 to the recording layer in the hologram recording medium 4. Since the distance up to 10 mm, specifically 10 mm, is sufficient, the selection range is wide.

空間光変調器2は、電気信号として入力された記録信号で光を変調するために用いる。SLM2に、記録されるべき1ページ分のディジタル情報が電気信号として入力されると、SLM2を通過(SLM2が図3に示すような反射型の場合は反射)した光は、入力信号に応じた2次元の明暗パターンから成る信号光となるよう変換される。なおSLM2は大別して、液晶、強誘電液晶を用いた透過型、LCOS(Liquid crystal on silicon)やマイクロミラーを用いたMEMS型(DMD)に代表される反射型、更には磁気光学効果を利用したMO型SLMなどがあり、本装置にはいずれを使用することもできる。   The spatial light modulator 2 is used to modulate light with a recording signal input as an electric signal. When digital information for one page to be recorded is input to the SLM 2 as an electrical signal, the light that has passed through the SLM 2 (reflected if the SLM 2 is a reflection type as shown in FIG. 3) corresponds to the input signal. The signal light is converted into a two-dimensional light / dark pattern. The SLM 2 is roughly classified into a transmission type using liquid crystal and ferroelectric liquid crystal, a reflection type represented by a liquid crystal on silicon (LCOS) and a MEMS type (DMD) using a micromirror, and a magneto-optic effect. There are MO type SLMs, and any of them can be used for this apparatus.

反射板5は、材質としては、記録光が反射するものであれば良く、例えば、Al合金やAg合金の薄膜を施したものや、誘電体を積層して成る、いわゆる誘電体ミラーなどがある。また反射板5の構成位置として、ホログラム記録媒体4を透過した光を反射させ、ホログラム記録媒体4においてSLM2で変調された入射光がそれぞれ通過する領域の少なくとも一部分を再び通過させることが必要で、これによってホログラム記録媒体4内で入射光と反射光とが干渉を起こし、ホログラム記録媒体4内に干渉縞が記録情報として記録されることになる。また反射板5は、ホログラム記録媒体4と分離可能にして脱着できる構成でもよく、また、ホログラム記録媒体4と同一基板上に反射膜として設けた構成でもよい。   The reflecting plate 5 may be made of any material that reflects the recording light. Examples of the reflecting plate 5 include a thin film made of an Al alloy or an Ag alloy, a so-called dielectric mirror formed by laminating dielectrics, and the like. . Further, as the configuration position of the reflection plate 5, it is necessary to reflect the light transmitted through the hologram recording medium 4 and pass again at least a part of the region through which the incident light modulated by the SLM 2 passes in the hologram recording medium 4. As a result, the incident light and the reflected light interfere in the hologram recording medium 4, and interference fringes are recorded as recording information in the hologram recording medium 4. The reflector 5 may be configured to be detachable from the hologram recording medium 4 or may be configured as a reflective film on the same substrate as the hologram recording medium 4.

レンズ6は複数枚、最低2枚で構成され、SLM2で得た像が記録媒体面上で結像するように構成する。レンズ6として2枚の凸レンズL1、L2を使った場合の光学系の例を図2に示す。凸レンズL1、L2の焦点距離をそれぞれf1、f2としたとき、SLM2、凸レンズL1、L2、ホログラム記録媒体4を図3で示した関係を保つように配置すると、SLM2で得た像をホログラム記録媒体4の面上で結像させることができる。このとき、f1>f2となるように凸レンズL1、L2を選べば、ホログラム記録媒体4の面上の像はSLM2の像より小さくすることができ、高記録密度化、大容量化に有利である。図2で示したレンズは本発明を構成する必要最小限の2枚の場合であるが、各種収差を補正するため、更に多くのレンズを組み合わせて構成することもできる。   The lens 6 includes a plurality of lenses and at least two lenses, and is configured such that an image obtained by the SLM 2 is formed on the recording medium surface. An example of an optical system in the case where two convex lenses L1 and L2 are used as the lens 6 is shown in FIG. When the focal lengths of the convex lenses L1 and L2 are f1 and f2, respectively, the SLM2, the convex lenses L1 and L2, and the hologram recording medium 4 are arranged so as to maintain the relationship shown in FIG. 4 can be imaged. At this time, if the convex lenses L1 and L2 are selected so that f1> f2, the image on the surface of the hologram recording medium 4 can be made smaller than the image of the SLM2, which is advantageous for high recording density and large capacity. . The lens shown in FIG. 2 is the minimum two lenses that constitute the present invention. However, in order to correct various aberrations, more lenses can be combined.

次に、本構成を実現させるための、より具体的な構成について説明する。図3に示した構成はその一例である。ここではSLM2として、LCOSに代表される反射型液晶素子を用いることを想定し、光源1とSLM2との間にビームエキスパンダ7、偏光ビームスプリッタ(PBS)8を挿入する。ビームエキスパンダ7は、光源1から出射された光を、必要なビーム径にまで広げ、かつ平行光にする役割を果たし、通常、複数のレンズで構成される。またビームエキスパンダ7を構成するレンズ間にピンホールを挿入してスペイシャルフィルタを構成すると、波面のそろった光が得られ、ホログラム記録に好都合である。PBS8はSLM2への入射光と反射光とを分離する役割を果たす。ビームエキスパンダ7からの光のうち、S偏光(紙面に垂直方向の偏光)成分が反射してSLM2に達する。SLM2で反射する際、液晶の作用で偏光は90°回転し、紙面の上下方向、つまりP偏光に変化するので、SLM2からの反射光はPBS8を通過してレンズ6へと達する。   Next, a more specific configuration for realizing this configuration will be described. The configuration shown in FIG. 3 is an example. Here, it is assumed that a reflective liquid crystal element represented by LCOS is used as the SLM 2, and a beam expander 7 and a polarization beam splitter (PBS) 8 are inserted between the light source 1 and the SLM 2. The beam expander 7 plays the role of expanding the light emitted from the light source 1 to a necessary beam diameter and making it parallel light, and is usually composed of a plurality of lenses. If a spatial filter is formed by inserting a pinhole between lenses constituting the beam expander 7, light having a uniform wavefront can be obtained, which is convenient for hologram recording. PBS8 plays the role which isolate | separates the incident light and reflected light to SLM2. Of the light from the beam expander 7, the S-polarized light (polarized light in the direction perpendicular to the paper surface) component is reflected and reaches the SLM2. When the light is reflected by the SLM 2, the polarization is rotated by 90 ° due to the action of the liquid crystal and changes to the vertical direction of the paper, that is, the P-polarized light, so that the reflected light from the SLM 2 passes through the PBS 8 and reaches the lens 6.

以上が本装置を構成するための必要な要素であるが、必要に応じて装置内の光路を調整する目的で適宜、レンズ、ミラー類を、また、光をオン、オフする目的でシャッタを挿入してもよい。また、以上は記録に必要な構成を示してあるが、再生するための必要な要素、例えばCCDアレイやC−MOSセンサといったイメージセンサを備えた記録、再生両方の機能を備えたものでもよい。   The above are the necessary elements for configuring this device, but if necessary, lenses and mirrors are inserted as necessary to adjust the optical path in the device, and a shutter is inserted to turn light on and off. May be. In addition, although the configuration necessary for recording has been described above, elements that are necessary for reproduction, for example, those having both recording and reproduction functions including an image sensor such as a CCD array and a C-MOS sensor may be provided.

また本装置を使った記録再生に用いられるホログラム記録媒体4は、同一波長の光を2方向から照射して干渉させると、干渉縞として記録されうる材料が少なくとも設けられたものである。具体的な材料として、フォトポリマー系、フォトリフラクティブ結晶系、カルコゲナイトガラス系、フォトクロミック系などの材料がある。干渉縞の種類として、明暗の分布から成る振幅変調型、屈折率の変化から成る位相変調型がある。   In addition, the hologram recording medium 4 used for recording / reproduction using the present apparatus is provided with at least a material that can be recorded as interference fringes when light of the same wavelength is irradiated from two directions to cause interference. Specific materials include materials such as a photopolymer system, a photorefractive crystal system, a chalcogenite glass system, and a photochromic system. As types of interference fringes, there are an amplitude modulation type composed of a light and dark distribution and a phase modulation type composed of a change in refractive index.

ホログラフィック記録における記録部の詳細を図4に示す。SLM2からの出力光は、記録信号に応じて明るい部分と暗い部分とが分布した(例えば明るい部分が「1」、暗い部分が「0」)記録光束に変換され、複数のレンズ6(図3参照)を通して、ホログラム記録媒体4に達する。更にホログラム記録媒体4を通過した記録光は反射板5において反射し、再びホログラム記録媒体4に達する。そしてホログラム記録媒体4の内部には、「1」の部分にのみ、入射光と反射光による干渉光が照射され、干渉縞としてホログラム記録媒体4に記録される。図4では分かり易さのため、1方向の明暗(「1」と「0」)しか示していないが、実際は2次元の明暗パターンである。このとき、「0」の部分には全く光が照射されないので、従来のホログラフィック記録のように参照光によって記録媒体が感光してしまう危険性がなく、前述したように再生時におけるS/Nを高く、また記録多重度も多くすることができ、記録容量を増大させることができる。   FIG. 4 shows details of the recording unit in holographic recording. The output light from the SLM 2 is converted into a recording light beam in which a bright portion and a dark portion are distributed according to a recording signal (for example, a bright portion is “1” and a dark portion is “0”), and a plurality of lenses 6 (FIG. 3). To the hologram recording medium 4. Further, the recording light that has passed through the hologram recording medium 4 is reflected by the reflecting plate 5 and reaches the hologram recording medium 4 again. The hologram recording medium 4 is irradiated with interference light by incident light and reflected light only on the portion “1”, and is recorded on the hologram recording medium 4 as interference fringes. In FIG. 4, only one direction of light and dark (“1” and “0”) is shown for the sake of easy understanding, but it is actually a two-dimensional light and dark pattern. At this time, since no light is irradiated to the “0” portion, there is no risk that the recording medium is exposed to the reference light unlike the conventional holographic recording, and the S / N during reproduction as described above. And the multiplicity of recording can be increased, and the recording capacity can be increased.

ホログラム記録媒体4を保持する機構は、ホログラム記録媒体4を装着させ、記録光のビームとの相対位置を記録すべき所定の位置に移動する機構を有するものである。移動する手段は、ホログラム記録媒体4をXYステージ上に装着して所定の(x,y)座標に移動させる方法や、ホログラム記録媒体4をモータと同軸の回転部分に装着して回転させる方法や、記録光のビームをホログラム記録媒体4の所定の場所に移動させる方法、及びこれらを組み合わせて移動させる方法を用いる。   The mechanism for holding the hologram recording medium 4 has a mechanism for mounting the hologram recording medium 4 and moving the relative position to the recording light beam to a predetermined position to be recorded. The moving means includes a method of mounting the hologram recording medium 4 on the XY stage and moving the hologram recording medium 4 to a predetermined (x, y) coordinate, a method of rotating the hologram recording medium 4 by mounting it on a rotating part coaxial with the motor, A method of moving the beam of recording light to a predetermined location on the hologram recording medium 4 and a method of moving them in combination are used.

次に、上記の手順で記録した信号を再生する手順の例を図5を参照して説明する。
ステップS11:ホログラム記録媒体4と再生光のビームとの相対位置を、記録したときと同じ位置に移動させる。移動させる手段は、ホログラム記録媒体4をXYステージ上に装着し、所定の(x,y)座標に移動させる方法や、ホログラム記録媒体4をモータと同軸の回転部分に装着して回転させる方法や、記録光のビームをホログラム記録媒体4の所定の場所に移動させる方法、及びこれらを組み合わせて移動させる方法を用いる。
Next, an example of a procedure for reproducing the signal recorded by the above procedure will be described with reference to FIG.
Step S11: The relative position between the hologram recording medium 4 and the beam of reproduction light is moved to the same position as when recording. The moving means includes a method of mounting the hologram recording medium 4 on an XY stage and moving the hologram recording medium 4 to a predetermined (x, y) coordinate, a method of rotating the hologram recording medium 4 on a rotating portion coaxial with the motor, A method of moving the beam of recording light to a predetermined location on the hologram recording medium 4 and a method of moving them in combination are used.

ステップS12:光源1から発射した散乱光を、記録したときと同じ条件でホログラム記録媒体4に照射させる。ただしこのとき、記録過程で使用したSLM2は使用せず、挿入しない。また明瞭な再生パターンを得るために反射板5も取り去った方が好ましい。照射させる光のパワーは、再生に都合がよい値に選ぶことができる。図5に示すようにホログラム記録媒体4には既に、記録光に応じた干渉縞が形成されているので、ステップS12によってホログラム記録媒体4を通過した光は、干渉縞が形成された部分でのみ回折光が発生する。すなわちここで得られた回折光は、記録過程における記録光と同じパターンとして再生された光である。これをCCDやC−MOSセンサといったイメージセンサで検出することによって、記録信号と同じ電気信号として再生される。
以上、ステップS11、S12をページ毎に繰り返して、記録された信号を再生していく。
Step S12: The hologram recording medium 4 is irradiated with the scattered light emitted from the light source 1 under the same conditions as when recording. However, at this time, the SLM 2 used in the recording process is not used and is not inserted. Further, it is preferable to remove the reflector 5 in order to obtain a clear reproduction pattern. The power of the irradiated light can be selected to a value convenient for reproduction. As shown in FIG. 5, since the interference fringes corresponding to the recording light are already formed on the hologram recording medium 4, the light that has passed through the hologram recording medium 4 in step S12 is only at the portion where the interference fringes are formed. Diffracted light is generated. That is, the diffracted light obtained here is light reproduced in the same pattern as the recording light in the recording process. By detecting this with an image sensor such as a CCD or C-MOS sensor, it is reproduced as the same electrical signal as the recording signal.
As described above, steps S11 and S12 are repeated for each page to reproduce the recorded signal.

本発明に係るホログラフィック記録装置の基本構成を示す図である。It is a figure which shows the basic composition of the holographic recording device which concerns on this invention. 図1のホログラフィック記録装置におけるSLM、レンズ、媒体の位置関係を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a positional relationship among an SLM, a lens, and a medium in the holographic recording apparatus of FIG. 本発明に係るホログラフィック記録装置の一実施の形態を示す構成図である。It is a block diagram which shows one Embodiment of the holographic recording device which concerns on this invention. 本発明に係るホログラフィック記録媒体の記録過程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the recording process of the holographic recording medium based on this invention. 本発明に係るホログラフィック記録媒体の再生過程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the reproduction | regeneration process of the holographic recording medium based on this invention. 従来のホログラフィック記録装置を示す基本構成図である。It is a basic block diagram which shows the conventional holographic recording device. 図6のホログラフィック記録装置の具体的構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the specific structure of the holographic recording device of FIG. 図7の集光器と記録媒体との位置関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the positional relationship of the collector of FIG. 7, and a recording medium.

符号の説明Explanation of symbols

1 光源
2 空間光変調器(SLM)
3 回折格子
4 ホログラム記録媒体
5 反射板
6 レンズ
7 ビームエキスパンダ
8 偏光ビームスプリッタ(PBS)
L1、L2 凸レンズ
1 Light Source 2 Spatial Light Modulator (SLM)
3 Diffraction grating 4 Hologram recording medium 5 Reflector 6 Lens 7 Beam expander 8 Polarizing beam splitter (PBS)
L1, L2 Convex lens

Claims (1)

光源と、
前記光源から出射される光を記録信号に応じて明暗パターンの記録光束となるように変調して光透過性のホログラム記録媒体の表面に照射する空間光変調器と、
前記空間光変調器により変調された前記記録光束の前記明暗パターンを前記ホログラム記録媒体において結像するように前記空間光変調器と前記ホログラム記録媒体との間の光路中に配置された複数のレンズと、
前記ホログラム記録媒体の前記表面に対してその裏面側に配置され、前記ホログラム記録媒体を透過した前記記録光束を前記ホログラム記録媒体側に反射させて前記ホログラム記録媒体内で前記記録光束の入射光と反射光とによる干渉縞を発生させ前記干渉縞を記録情報として前記ホログラム記録媒体に記録する反射部材とを、
有するホログラフィック記録装置。
A light source;
A spatial light modulator that irradiates the light-transmitting hologram recording medium surface by modulating the light emitted from the light source so as to become a recording light beam of a light and dark pattern according to a recording signal;
A plurality of lenses arranged in an optical path between the spatial light modulator and the hologram recording medium so as to form an image on the hologram recording medium of the bright and dark pattern of the recording light beam modulated by the spatial light modulator When,
The recording light beam disposed on the back surface side of the front surface of the hologram recording medium and reflecting the recording light beam transmitted through the hologram recording medium toward the hologram recording medium side, and incident light of the recording light beam in the hologram recording medium A reflecting member that generates interference fringes due to reflected light and records the interference fringes as recording information on the hologram recording medium;
A holographic recording device.
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